(57)【要約】【課題】高性能の電気加熱型触媒を提供すること。【解決手段】本実施形態にかかる電気加熱型触媒１０は、基材１１と、基材１１の側面に設けられた下地層１２とを備えるものである。さらに、電気加熱型触媒１０は、基材１１を介して対向配置された一対の電極１６を備えている。また、電気加熱型触媒１０は、電極１６を下地層１２に固定する固定層１３と、を備えている。一対の電極１６のそれぞれにおいて、基材１１の軸方向（Ｚ方向）に沿って配置された下地層１２が複数設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の側面に設けられた下地層と、
前記基材を介して対向配置された一対の電極と、
前記電極を前記下地層に固定する固定層と、を備え、
前記一対の電極のそれぞれにおいて、前記基材の軸方向に沿って配置された前記下地層が複数設けられている電気加熱型触媒。
【請求項２】
前記下地層が、前記電極と前記基材との間に配置されている請求項１に記載の電気加熱型触媒。
【請求項３】
前記一対の電極のそれぞれにおいて、複数の前記下地層の間に配置された拘束層をさらに備え、
前記下地層の線膨張係数が、前記拘束層の線膨張係数と前記基材の線膨張係数との間になっている請求項１、又は２に記載の電気加熱型触媒。
【請求項４】
前記一対の電極のそれぞれにおいて、複数の前記下地層の間に前記電極が配置され、前記固定層が前記電極を覆うように形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気加熱型触媒。
【請求項５】
前記電極が前記下地層の高さよりも低い蛇腹状になっている請求項４に記載の電気加熱型触媒。
【請求項６】
前記電極を覆うように設けられたマットをさらに備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気加熱型触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気加熱型触媒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、セラミック担体を用いた電気加熱型触媒が開示されている。特許文献１の電気加熱型触媒では、セラミック担体と電極との間に下地層が介在している。そして、固定層によって電極を下地層に固定している。電極は長手方向に櫛歯状に形成された平板状電極となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６６１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電極とセラミック担体の熱膨張率の差に起因して、セラミック担体にクラックが発生してしまうおそれがある。クラックが発生した場合、セラミック担体の発熱分布が偏在してしまい、性能の劣化する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、高性能の電気加熱型触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る電気加熱型触媒は、基材と、前記基材の側面に設けられた下地層と、前記基材を介して対向配置された一対の電極と、前記電極を前記下地層に固定する固定層と、を備え、前記一対の電極のそれぞれにおいて、前記基材の軸方向に沿って配置された前記下地層が複数設けられているものである。この構成により、均一に発熱させることができる。
【０００７】
上記の電気加熱型触媒において、前記下地層が、前記電極と前記基材との間に配置されていてもよい。これにより、簡便な構成で、均一に発熱させることができる。
【０００８】
上記の電気加熱型触媒において、前記一対の電極のそれぞれにおいて、複数の前記下地層の間に配置された拘束層をさらに備え、前記下地層の線膨張係数が、前記拘束層の線膨張係数と前記基材の線膨張係数との間になっていてもよい。これにより、基材にクラックが発生するのを抑制することができる。
【０００９】
上記の電気加熱型触媒において、前記一対の電極のそれぞれにおいて、複数の前記下地層の間に前記電極が配置され、前記固定層が前記電極を覆うように形成されていてもよい。これにより、固定層にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００１０】
上記の電気加熱型触媒において、前記電極が前記下地層の高さよりも低い蛇腹状になっていてもよい。これにより、電極の破断を抑制することができる。
【００１１】
上記の電気加熱型触媒において、前記電極を覆うように設けられたマットをさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高性能の電気加熱型触媒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１にかかる電気加熱型触媒の構成を模式的に示す側面図である。
【図２】実施の形態１にかかる電気加熱型触媒の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】比較例にかかる電気加熱型触媒の構成を模式的に示す側面図である。
【図５】比較例にかかる電気加熱型触媒の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】クラックが発生した状態の電気加熱型触媒を示す図である。
【図７】実施の形態２にかかる電気加熱型触媒の構成を模式的に示す側面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】比較例にかかる電気加熱型触媒の構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】実施の形態３にかかる電気加熱型触媒の構成を模式的に示す側面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】比較例にかかる電気加熱型触媒において、固定層にクラックが入る様子を模式的に示す断面図である。
【図１３】比較例にかかる電気加熱型触媒において、固定層にクラックが入る様子を模式的に示す断面図である。
【図１４】実施の形態４にかかる電気加熱型触媒の構成を模式的に示す側面図である。
【図１５】比較例にかかる電気加熱型触媒の構成を模式的に示す断面図である。
【図１６】比較例にかかる電気加熱型触媒において、電極にクラックが入る様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る移動体の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１５】
実施の形態１．
以下に、図１〜図３を参照しつつ実施の形態１にかかる電気加熱型触媒について説明する。図１は、電気加熱型触媒の構成を模式的に示す側面図である。図２は、電気加熱型触媒の構成を模式的に示す断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を模式的に示す図であり、電極１６の周辺を拡大して示している。なお。図２では、下地層１２、及び基材１１以外の構成については省略して図示している。
【００１６】
以下の説明において、ＸＹＺ直交座標系を用いて、説明を行う。電気加熱型触媒の軸方向（長手方向）をＺ方向とし、Ｚ方向と直交する平面内の２方向をＸ方向、及びＹ方向とする。したがって、電気加熱型触媒１０の軸方向と直交する平面がＸＹ平面となる。そして、一対の電極１６が、Ｘ方向に離間して配置されているとする。すなわち、Ｘ方向を主として、基材１１を加熱するための電流が流れる。
【００１７】
図１に示すように、電気加熱型触媒１０は、基材１１、下地層１２、固定層１３、連結部１５、及び電極１６を備えている。基材１１は、柱状のセラミック担体である。基材１１は、例えば、円柱状に形成されている。したがって、図２に示すＸＹ断面図では、基材１１は円形となっている。基材１１としては、例えば、ＳｉＣ等のセラミックを用いることができる。基材１１は、加熱されて昇温されることによって、触媒機能を発揮する。すなわち、電気加熱型触媒１０は、セラミック触媒となる。なお、電気加熱型触媒１０は、例えば、特許文献１で示した構成と同様に、外管となるケース（不図示）などに収納されている。具体的には、電気加熱型触媒１０は断熱層及び電気的絶縁層としてマットなどで覆われた状態でケースに収容される。
【００１８】
図１に示すように、基材１１の側面には、下地層１２、固定層１３、連結部１５、及び電極１６が設けられている。なお、図１は、正負の電極１６の一方側の構成を示している。すなわち、図１の構成が正負の電極１６のそれぞれに対して設けられている。一対の電極１６が、基材１１を介して対向配置された構成となる。一対の電極１６には、基材１１を加熱するための電圧が印加される。なお、図１の構成が正側の電極１６の構成であるとすると、図１と同様の構成が、負側の電極１６として、基材１１の反対側の側面に設けられる。したがって、一対の電極１６が基材１１を挟むように配置される。以下、図１が、正側の電極１６を示すものとして説明する。
【００１９】
図２では、下地層１２のうち、−Ｘ側の下地層１２を下地層１２ａとし、＋Ｘ側の下地層１２を下地層１２ｂとしている。ここで、下地層１２ａは、正側の電極１６と導通され、下地層１２ｂが負側の電極１６と導通されるとして説明する。基材１１は、下地層１２ａと下地層１２ｂの間に配置される。したがって、一対の電極１６に電圧を印加すると、下地層１２を介して図２の矢印方向に電流が流れる。これにより、基材１１が加熱されて、昇温する。それぞれの下地層１２が、図３に示したように、電極１６と基材１１との間に介在する。
【００２０】
図３に示すように、下地層１２の上には、固定層１３、及び電極１６が配置されている。下地層１２が、電極１６と基材１１との間に配置されている。固定層１３は、下地層１２上に、電極１６を覆うように形成されている。固定層１３は、電極１６を下地層１２に固定する。固定層１３が下地層１２及び電極１６に接合することによって、下地層１２と電極１６とが固定される。電極１６は、固定層１３を介して下地層１２と電気的に接続される。すなわち、電極１６は下地層１２、及び固定層１３を介して基材１１と電気的に接続される。
【００２１】
図２、及び図３に示すように、下地層１２は、基材１１の側面と接触している。すなわち、基材１１の側面が下地層１２との界面となる。下地層１２は、例えば、溶射によって形成されたポーラス膜である。下地層１２は、基材１１の側面に沿って形成されている。
【００２２】
以下、図１を参照して、正側の電極１６に関する構成について詳細に説明する。正側の電極１６には、複数の下地層１２が設けられている。なお、図１は、３つの下地層１２が設けられている構成を示しているが、下地層１２の数は特に限定されるものではない。それぞれの下地層１２は、Ｚ方向に沿って形成されている。すなわち、それぞれの下地層１２は、Ｚ方向を長手方向としている。ここでは、３つの下地層がほぼ同じ長さとなっている。複数の下地層１２はＹ方向に離間して配置されている。Ｚ方向に延びた複数の下地層１２がＹ方向に配列されている。このように、基材１１の側面に設けられた下地層１２を複数に分割した構成とする。それぞれの下地層１２が軸方向（Ｚ方向）に沿って配置される。一対の電極１６のそれぞれにおいて、基材１１の軸方向に沿って配置された下地層１２が複数設けられている。
【００２３】
電極１６はＺ方向に沿って形成されている。電極１６としては、例えば金属の平板を用いることができる。電極１６は、それぞれの下地層１２に対応して設けられている。すなわち、それぞれの電極１６は、Ｚ方向に延びた下地層１２と平行に設けられている。Ｚ方向に延びた複数の電極１６が連結部１５によって連結される。それぞれの電極１６が連結部１５を介して、導通する。電極１６が連結部１５によって連結されることで、平板の櫛状電極が形成される。なお、連結部１５は、基材１１の側面に沿ってＹ方向に延在している。このように、電極１６、及び連結部１５は、Ｚ方向に延びた櫛歯を有する櫛状電極を構成する。下地層１２は、電極１６よりも幅広に形成されている。よって、図３に示すように、電極１６が下地層１２上からはみ出すことなく形成される。
【００２４】
複数の固定層１３が下地層１２上に点在している。複数の固定層１３が、電極１６を下地層１２に固定する。ここでは、１つの下地層１２に対して５つの固定層１３が設けられている。固定層１３は、下地層１２と電極１６とを局所的に固定する。
【００２５】
一対の電極１６のそれぞれは、下地層１２を介して基材１１と電気的に接続されている。したがって、外部から一対の電極１６に通電すると、下地層１２を介して、基材１１に電流が流れる。基材１１に電流を流すことで、基材１１が発熱して、温度が上昇する。基材１１は加熱されると、活性化して、排気ガスを浄化する。基材１１を強制的に加熱することで、排気ガスを効果的に除去することができる
【００２６】
電極１６、及び連結部１５は、例えば、ステンレス鋼などの金属によって形成される。下地層１２は、例えば、ＮｉＣｒ系材料などによって形成されている。下地層１２は、電極１６と基材１１との間の線膨張係数を有している。例えば、下地層１２の熱膨張率は、電極１６の熱膨張率よりも小さく、基材１１の熱膨張率よりも大きくなっている。下地層１２は、電極１６と基材１１との間に生じる熱膨張差を吸収する機能を有している。
【００２７】
固定層１３は、例えば、溶射により下地層１２上に形成される。固定層１３は、例えば、電極１６の熱膨張率と下地層１２との間の熱膨張率を有する金属材料によって形成される。固定層１３としては、例えばＮｉＣｒ系材料やＣｏＮｉＣｒ系材料を用いることができる。
例えば、基材１１の線膨張係数は、４．６×１０−６（１／℃）である。下地層１２の線膨張係数は９．１×１０−６（１／℃）である。固定層１３の線膨張係数は、下地層１２と同程度であり、９．１×１０−６（１／℃）である。電極１６の線膨張係数は、１１．５×１０−６（１／℃）である。このように、電極１６の線膨張係数が最も大きくなっている。さらに、下地層１２、固定層１３の線膨張係数は、基材１１と電極１６の間となっている。
【００２８】
基材１１と下地層１２とは異なる材質で形成されているため、熱膨張率が異なる。従って、電気加熱型触媒１０を昇温又は冷却すると、各材料の線膨張係数の差、及びヤング率の差に応じた応力が発生する。電気加熱型触媒１０に対して冷熱サイクルを繰り返す冷熱試験を行うと、熱応力が大きくなり、図２に示すように、基材１１にクラック３１が発生する。クラック３１は、基材１１と下地層１２の界面であって、下地層１２の端部に発生する。基材１１にクラックが発生すると、電流の流れる方向が制限される。すなわち、電流は、クラック３１を横切るＹ方向に流れにくくなる。よって、図２の矢印のように電流が流れる。すなわち、基材１１の断面において、電流は主にＸ方向、すなわち、下地層１２ａと下地層１２ｂとが離間している方向に流れる。
【００２９】
（比較例）
下地層１２を分割していない構成を有する比較例について図４、図５、及び図６を参照して説明する。図４は、比較例にかかる電気加熱型触媒５０の構成を示す側面図である。図５は、比較例にかかる電気加熱型触媒の構成を示す断面図である。図６は、冷熱耐久後の電気加熱型触媒５０を示す写真である。ここでは、正側の電極１６に対して、１つの下地層１２ａが設けられている。すなわち、本実施の形態とは異なり、比較例では、下地層１２ａが１つのみ設けられている。同様に、比較例では、負側の電極１６に対して、下地層１２ｂが１つのみ設けられている。ＹＺ平面において、下地層１２は大きな矩形状になっている。
【００３０】
比較例にかかる電気加熱型触媒５０において、温度が上昇すると、基材１１、及び下地層１２が膨張する。下地層１２と基材１１との線膨張係数の差によって、基材１１には、図４の矢印方向に熱応力が加わる。基材１１と下地層１２の界面に、熱応力が集中する。したがって、図６の矢印箇所に示すように、下地層１２と基材１１の界面近傍には、クラックが発生する。クラック３１は、図４に示すように、下地層１２の端部に沿って発生する。
【００３１】
電流はクラック３１を横切る方向に流れにくくなる。したがって、図５の矢印方向に電流が流れる。すなわち、基材１１のＸＹ断面において、電流は主にＸ方向を流れる。従って、基材１１のＸＹ断面において、基材１１の中央部に発熱が集中する。比較例にかかる電気加熱型触媒５０では、Ｙ方向における基材１１の端部で発熱しにくくなり、発熱分布に偏りが生じてしまう。さらに、クラック３１が発生すると、熱が伝導しにくくなる。よって、Ｙ方向における基材１１の端部に熱が伝導しにくくなり、均一な加熱がさらに困難になる。
【００３２】
ここで、本実施の形態にかかる電気加熱型触媒１０と比較例に係る電気加熱型触媒５０とにおいて、下地層１２の面積が同じであるとする。電気加熱型触媒１０では、下地層１２を分割しているため、Ｙ方向における下地層１２を設けた領域の全体幅Ｌ１が大きくなる。一方、電気加熱型触媒５０では、Ｙ方向における下地層１２の幅Ｌ２が全体幅Ｌ１よりも小さくなる。下地膜１２の幅Ｌ２が長くなるため、基材１１において発熱する部分を広くすることができる。本実施の形態にかかる電気加熱型触媒１０では、基材１１を均一に発熱させることができる。すなわち、電流の流れる経路をＹ方向に幅広くすることができ、Ｙ方向における端部近傍においても、基材１１が発熱する。これにより、基材１１がより均一に発熱する。
【００３３】
また、Ｙ方向における下地層１２を設けた領域の全体幅Ｌ１を広くする場合でも、本実施の形態にかかる電気加熱型触媒１０では、下地層１２の面積を広げる必要がない。換言すると、下地層１２の間を分割している分だけ、全体幅Ｌ１を広くすることができる。
【００３４】
一般に下地層１２の面積が大きくなるほど、熱膨張量が大きくなる。下地層１２と基材１１との接触面積が大きくなるほど、基材１１が下地層１２から受ける熱応力が大きくなる。均一加熱のために下地層１２の面積を広くすると、下地層１２と基材１１の界面に発生する熱応力が増加してしまう。これに対して、本実施の形態にかかる電気加熱型触媒１０のように、下地層１２を分割することで、熱応力を抑制することができる。よって、本実施の形態にかかる電気加熱型触媒１０では、クラック３１の発生を抑制することができる。さらには、クラック３１が発生した場合でも、クラック３１のサイズを低減することができる。これにより、均一に加熱することができる。
【００３５】
本実施の形態のように、下地層１２を径方向に分割する。複数の下地層１２をＹ方向に離間させて配置する。すなわち、複数の下地層１２を周方向に沿って配列する。下地層１２を分断することで、１つの下地層１２あたりの面積が小さくなる。これにより、局所的に発生する熱応力を抑制することができる。特に、径方向に分割するので、径方向にかかる応力が小さくなる。これにより、下地層１２の軸方向に延びるクラック３１の発生を抑制することができる。よって、簡便な構成で、均一に発熱させることができる。
【００３６】
実施の形態２．
本実施の形態に係る電気加熱型触媒１０について、図７、及び図８を用いて説明する。図７は、電気加熱型触媒１０の側面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面を模式的に示す図であり、電極１６の周辺の構成を模式的に示している。本実施の形態では、実施の形態１の構成に加えて、拘束層１７が追加されている。なお、拘束層１７以外の構成については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
拘束層１７は、複数の下地層１２の間に配置される。すなわち、隣接する下地層１２の間の空間に、拘束層１７が配置される。拘束層１７は、Ｚ方向を長手方向として延在している。Ｙ方向において、拘束層１７と下地層１２とが交互に配置されている。さらに、両端の下地層１２の外側にも、拘束層１７が配置される。正側の電極１６に対して、３つの下地層１２が設けられているため、基材１１の側面に、４つの拘束層１７が形成されている。
【００３８】
図８に示すように、拘束層１７は、下地層１２の側面、及び上面を覆うように形成される。例えば、溶射によって拘束層１７を形成することができる。拘束層１７の線膨張係数は、基材１１と同程度とすることができる。例えば。拘束層１７としては、基材１１と同じＳｉＣを用いることができる。また、基材１１として、ＭｏＳｉ２等のセラミックを用いることも可能である。
【００３９】
以下、各材料の線膨張係数の一例について示す。基材１１の線膨張係数は、４．６×１０−６（１／℃）であり、拘束層１７の線膨張係数は約４．６×１０−６（１／℃）である。下地層１２の線膨張係数は９．１×１０−６（１／℃）である。固定層１３の線膨張係数は、下地層１２と同程度であり、９．１×１０−６（１／℃）である。電極１６の線膨張係数は、１１．５×１０−６（１／℃）である。このように、電極１６の線膨張係数が最大となっている。さらに、下地層１２、固定層１３の線膨張係数は、基材１１と電極１６の間となっている。拘束層１７の線膨張係数は、下地層１２、及び固定層１３よりも低くなっている。下地層１２の線膨張係数が、拘束層１７の線膨張係数と基材１１の線膨張係数との間になっている。
【００４０】
このようにすることで、加熱時における下地層１２の熱膨張を抑制することができる。発生する熱応力を低減することができ、基材１１にクラックが発生するのを抑制することができる。さらに、実施の形態１と同様に、下地層１２が分割されているため、実施の形態１と同様に熱応力を小さくすることができる。よって、基材１１にクラックが発生するのを抑制することができる。この理由について、図９を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図９は、拘束層１７を設けていない比較例の構成を示すＸＹ断面図である。拘束層１７が設けられていないため、冷熱耐久試験によって、下地層１２が熱膨張してしまう。したがって、基材１１と下地層１２の界面において、下地層１２の端部周辺にクラック３１が発生してしまう。
【００４２】
これに対して、本実施の形態に係る電気加熱型触媒１０では、下地層１２の両側に配置された拘束層１７が、下地層１２の熱膨張を抑制する。よって、熱応力を低減することがで、クラック３１の発生を抑制することができる。さらには、クラック３１が発生した場合でも、クラック３１のサイズを低減することができる。
【００４３】
実施の形態３．
本実施の形態に係る電気加熱型触媒１０について、図１０、及び図１１を用いて説明する。図１０は、電気加熱型触媒１０の側面図であり、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ断面を模式的に示す図であり、電極１６の周辺の構成を模式的に示している。本実施の形態では、電極１６、及び固定層１３の位置が実施の形態１と異なっている。なお、電気加熱型触媒１０の基本的構成については実施の形態１、２と同様であるため、重複する内容については説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態では、Ｚ方向を長手方向とする電極１６が隣接する下地層１２の間に配置されている。例えば、隣接する２つの下地層１２の間には、Ｚ方向に延びた溝が形成され、この溝に電極１６が配置されている。すなわち、隣接する下地層１２の間の空間に電極１６が配置される。電極１６の下面は、基材１１の上面と接触する。電極１６の上には、電極１６を下地層１２及び基材１１に固定するための固定層１３が設けられている。固定層１３は、隣接する下地層１２の間の空間から下地層１２の上面に渡って形成されている。したがって、固定層１３は、下地層１２の上面及び側面に接触している。また、固定層１３は、電極１６の上面に接触している。こうすることで、電極１６が固定層１３で覆われて、下地層１２の間に固定される。
【００４５】
電極１６を通電すると、基材１１に電流が流れる。ここで、電極１６からの電流は、図１１の矢印に示すように下地層１２及び固定層１３を介して、基材１１に供給される。すなわち、下地層１２は、電流の経路をＹ方向に広げる役割を有している。電極１６から供給された電流は、直接あるいは下地層１２を介して基材１１に流れることで、基材１１が加熱される。
【００４６】
上記のように、下地層１２が分断された領域に、電極１６を配置する。そして、下地層１２、及び電極１６の上から固定層１３を形成して、電極１６を下地層１２及び基材１１に固定する。このような構成とすることで、固定層１３の断面積が増える。固定層１３の断面積が増えることで、電極１６から受ける熱応力を広い面で受けることができる。よって、冷熱時において、固定層１３にクラックが発生するのを抑制することができる。さらに、下地層１２を複数に分断しているため、実施の形態１と同様に基材１１にクラックが発生するのを防ぐことができる。よって、基材１１を均一に発熱させることができる。
【００４７】
例えば、下地層１２の間に設けない構成では、図１２に示すように、固定層１３の断面積が小さくなる。この場合、固定層１３にクラック３２が発生してしまうことがある。さらに、固定層１３を溶射する工程で、固定層１３の位置がＹ方向にずれた場合、図１３に示すように、固定層１３に薄肉部３４が発生してしまう。すなわち、固定層１３の溶射時の電極１６の位置精度によって、固定層１３の厚みが薄い薄肉部３４が発生してしまう。すなわち、このような固定層１３の薄肉部３４では、クラック３２が発生しやすい。これに対して、図１１に示す構成では、電極１６が下地層１２に挟まれる構成となる。固定層１３の溶射時において、電極１６の位置精度を向上することができる。よって、固定層１３の薄肉部の発生を防ぐことができ、固定層１３にクラックが発生するのを防ぐことができる。
【００４８】
実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態３の電極１６を蛇腹状にしたものである。なお、基本的な構成については、実施の形態３と同様である。すなわち、隣接する下地層１２の間に、蛇腹状の電極１６が配置された構成を有している。したがって、実施の形態１〜３と重複する説明については、省略する。
【００４９】
本実施の形態にかかる電気加熱型触媒１０の構成を、図１４に示す。図１４は、電気加熱型触媒１０の電極１６の周辺を拡大して示すＸＺ断面図である。図１４は、図１０のＸＩＶ−ＸＩＶ断面図である。
【００５０】
図１４に示すように、電極１６は蛇腹状になっている。すなわち、Ｚ方向における位置に応じて、電極１６の高さが異なっている。電極１６は、ほぼ一定の厚さの金属板によって形成されている。そして、一定の厚さの電極１６に湾曲部１６ａ、１６ｂを設けて、蛇行させることで、蛇腹状の電極１６が形成される。Ｚ方向において、一定の厚さの電極１６は、高さが高い湾曲部１６ａと低い湾曲部１６ｂを複数回繰り返している。蛇腹状の電極１６を用いることで、電極１６の下面と基材１１の上面は、一部で接触し、一部で非接触となっている。すなわち、電極１６の湾曲部１６ｂは、基材１１と接触している。一方、電極１６の湾曲部１６ａは、基材１１と接触していない。
【００５１】
なお、固定層１３と接合する部分では、電極１６が平坦になっている。すなわち、Ｚ方向において、電極１６の両端が平坦となり、その間に湾曲部１６ａ、１６ｂが配置されて、蛇腹状となっている。そして、電極１６の平坦部分で、電極１６が固定層１３と接合される。２つの固定層１３の間において、電極１６が蛇腹状になっている。電極１６の高さは、下地層１２よりも低くなっている。すなわち、電極１６の高さが最も高い位置（湾曲部１６ａ）であっても、電極１６の高さは下地層１２の上面よりも低くなっている。
【００５２】
さらに、下地層１２、固定層１３、及び電極１６等を覆うように、マット１８が配置される。マット１８は、基材１１の外周全面を覆うように、筒状に形成されている。マット１８は、例えば、アルミナ繊維集合体などによって形成されている。マット１８は、上記のように、電気的絶縁層、及び断熱層として機能する。そして、マット１８に包まれた状態の電気加熱型触媒１０がケース（不図示）の外管に収容されて、保持される。なお、実施の形態１〜３の電気加熱型触媒１０においてもマット１８で基材１１を覆うようにしてもよい。
【００５３】
このようにすることで、電極１６の剛性を低下することができ、電極１６の破断を防ぐことができる。この理由について、図１５を用いて説明する。図１５は、電極１６を蛇腹状としない比較例の構成を示すＸＺ断面図である。
【００５４】
図１５に示す比較例において、電極１６は、固定層１３によって、基材１１に固定された構成となる。さらに、電極１６の上側は、マット１８によって拘束されている。冷熱サイクルを繰り返すと、電極１６と基材１１との熱膨張係数の差によって、電極１６に熱歪が発生する。このとき、電極１６の湾曲部分は、マット１８と接触する。図１５の矢印で示すマット１８からの面圧が電極１６に加わると、電極１６に破断部３５が形成される。図１６に、電極１６が破断した様子を示す写真を示す。図１６に示すように、電極１６の湾曲部分が、破断部３５となる。
【００５５】
これに対して、本実施の形態では、電極１６を蛇腹状にしているため、電極１６の剛性を低下することができる。電極１６と基材１１との熱膨張差に基づいて、電極１６が破断するのを防ぐことができる。また、電極１６の高さが下地層１２以下であるので、電気加熱型触媒１０の外側から押圧された場合でも、電極１６が擦り切れることを抑制することができる。
【００５６】
その他の実施の形態．
なお、基材１１は、円柱状に限られるものではない。例えば、柱状のセラミック担体を基材１１として用いることも可能である。なお、柱状とは、ＸＹ断面の形状、大きさが完全に一様となっている形状に限られるものではない。すなわち、Ｚ方向の位置の位置に応じて、ＸＹ断面の形状や大きさが変化していてもよい。例えば、厳密に円柱状になっておらず、一部で形状や大きさが変化していてもよい。
【００５７】
なお、上記の実施の形態１〜４は、適宜組み合わせることが可能である。例えば、一部の電極１６は、実施の形態１、２に示したように、下地層１２上に配置し、他の電極１６は実施の形態３、４に示したように、下地層１２の間に配置してもよい。なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  電気加熱型触媒
１１  基材
１２  下地層
１３  固定層
１５  連結部
１６  電極
１７  拘束層
１８  マット
３１  クラック
３２  クラック
３４  薄肉部
３５  破断部
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１６】
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