(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する柱状の外形を有する部材である発熱体と、
前記発熱体に通電可能に構成された一対の電極と、
電気絶縁材料からなる緩衝材である第１マットと、
前記発熱体及び前記第１マットを収容する筒状の容器であるケースと、
を備え、
前記第１マットは、前記発熱体と前記ケースとの間に挟持されている、
電気加熱式触媒装置であって、
前記ケースの外側と内側とを連通する貫通孔であるケース孔が前記ケースの側面の互いに対向する領域に形成されており、
前記第１マットの少なくとも前記ケース孔に対向する領域には前記電気絶縁材料からなる前記緩衝材が存在しない間隙である第１マット間隙が形成されており、
一対の前記電極の各々は、前記ケース孔及び前記第１マット間隙に挿通された導電性部材である外部電極と、導電性を有する緩衝材によって構成された介在電極と、によって構成されており、
前記介在電極は、前記発熱体の側面の部分領域である第１領域と当該第１領域に対向する前記外部電極の表面の領域である第２領域との間に挟持されており、
筒状の部材であるガイド部材を更に備え、
前記介在電極の少なくとも一部が前記ガイド部材の内側に収容されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記ガイド部材は、前記発熱体及び前記外部電極の何れとも別個の部材として構成されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項３】
請求項１に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記ガイド部材は、前記発熱体と一体的な部材として構成されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項４】
請求項１に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記ガイド部材は、前記外部電極と一体的な部材として構成されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記介在電極は、金属ウール、金属不織布、金属メッシュ及びバネからなる群より選ばれる少なくとも１種の部材によって構成されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記第１マット間隙は、前記第１マットの前記ケース孔に対向する領域において前記第１マットの外側と内側とを連通するように形成された貫通孔である第１マット孔である、
電気加熱式触媒装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記第１領域及び前記第２領域は、互いに一致する形状を有する、
電気加熱式触媒装置。
【請求項８】
請求項７に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記第１領域及び前記第２領域は、互いに平行な平面である、
電気加熱式触媒装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記発熱体の径方向において外側に隆起した部分である台座部が前記発熱体の側面に設けられており、
前記第１領域は前記台座部の頂面に形成されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記発熱体の径方向において内側に陥没した部分である収容部が前記発熱体の側面に設けられており、
前記第１領域は前記収容部の底面に形成されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記ケースは、筒状の容器である外管と前記外管の内部の所定の位置に固定された筒状の容器である内管とによって構成されており、
前記ケース孔は、前記外管の側面の互いに対向する領域に形成され且つ前記外管の外側と内側とを連通する貫通孔である外管孔と、前記内管の少なくとも前記外管孔に対向する領域に形成され且つ前記内管を構成する材料が存在しない間隙である内管間隙と、によって構成されており、
前記外部電極は、前記外管孔、前記内管間隙及び前記第１マット間隙に挿通されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記内管間隙は、前記内管の前記外管孔に対向する領域において前記内管の外側と内側とを連通するように形成された貫通孔である内管孔である、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２に記載された電気加熱式触媒装置であって、
電気絶縁材料からなる緩衝材である第２マットを更に備え、
前記第２マットは、前記外管と前記内管との間に挟持されており、
前記第２マットの少なくとも前記外管孔に対向する領域には前記電気絶縁材料からなる前記緩衝材が存在しない間隙である第２マット間隙が形成されており、
前記外部電極は、前記外管孔、前記第２マット間隙、前記内管間隙及び前記第１マット間隙に挿通されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記第２マット間隙は、前記第２マットの前記外管孔に対向する領域において前記第２マットの外側と内側とを連通するように形成された貫通孔である第２マット孔である、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１５】
請求項１１又は請求項１２に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記外管と前記内管とを所定の位置関係に固定する部材である固定部材を更に備える、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記固定部材は前記内管の外周面に設けられており、
前記外管の前記固定部材に対向する位置には前記外管の外側と内側とを連通する貫通孔である固定孔が形成されており、
前記固定孔に挿通されて前記外管を前記固定部材に締結するように構成された部材である締結部材を更に備え、
前記締結部材によって前記外管の内部の所定の位置に前記内管が固定されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記締結部材はボルトとナットとの組み合わせである、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１８】
請求項１６又は請求項１７に記載された電気加熱式触媒装置であって、
少なくとも前記外管の外周面と前記締結部材との間及び前記外管の内周面と前記固定部材との間に、電気絶縁材料からなる部材である絶縁部材がそれぞれ介在している、
電気加熱式触媒装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載された電気加熱式触媒装置の製造方法であって、
前記第１マットを前記発熱体の側面に巻回して第１柱体ユニットを形成すること、
前記第１マットの圧縮を伴わずに前記第１柱体ユニットを前記ケースの内部に挿入すること、及び
前記ケースの側壁の前記第１柱体ユニットに対向する領域の少なくとも一部を所定の径まで縮径させて、前記ケースの内周面と前記発熱体の側面との間に前記第１マットを挟持すること、
を含む、
電気加熱式触媒装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１１乃至請求項１８の何れか１項に記載された電気加熱式触媒装置の製造方法であって、
前記第１マットを前記発熱体の側面に巻回して第１柱体ユニットを形成すること、
前記第１マットの圧縮を伴わずに前記第１柱体ユニットを前記内管の内部に挿入すること、及び
前記内管の側壁の前記第１柱体ユニットに対向する領域の少なくとも一部を所定の径まで縮径させて、前記内管の内周面と前記発熱体の側面との間に前記第１マットを挟持すること、
を含む、
電気加熱式触媒装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１３又は請求項１４に記載された電気加熱式触媒装置の製造方法であって、
前記第２マットを前記内管の外周面に巻回して第２柱体ユニットを形成すること、
前記第２マットの圧縮を伴わずに前記第２柱体ユニットを前記外管の内部に挿入すること、及び
前記外管の側壁の前記第２柱体ユニットに対向する領域の少なくとも一部を所定の径まで縮径させて、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に前記第２マットを挟持すること、
を含む、
電気加熱式触媒装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気加熱式触媒装置に関する。より具体的には、本発明は、電極を介する発熱体への確実な通電を確保しつつ高い生産効率にて製造することが可能な電気加熱式触媒装置に関する。更に、本発明は、本発明に係る電気加熱式触媒装置の製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気には、例えば煤等からなる粒子状物質（ＰＭ）、一酸化炭素（ＣＯ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ：ＨｙｄｒｏＣａｒｂｏｎ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の特定物質が含まれる。そこで、地球環境保護等の観点から、例えばＰＭを捕集するガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ：Ｇａｓｏｌｉｎｅ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）等のフィルタ並びに酸化触媒（ＯＣ：Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）、三元触媒（ＴＷＣ：Ｔｈｒｅｅ−Ｗａｙ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）及び選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）等の排気浄化触媒等の排気処理ユニットを含む排気処理装置を内燃機関の排気流路に介装して、これらの特定物質を除去することが広く行われている。
【０００３】
ところで、排気浄化触媒が所定の活性化温度に到達していない場合、当該排気浄化触媒は十分な触媒作用を発揮することができず、排気浄化機能が低下する。従って、例えば、冷間時における内燃機関の始動（冷間始動）を行った場合及びハイブリッド車両等において内燃機関の稼働頻度が低い場合等、排気浄化触媒の温度が十分に高まっていない場合においては、排気浄化触媒の温度が活性化温度に到達していないために所期の排気浄化機能を発揮することが困難となる虞がある。
【０００４】
そこで、当該技術分野においては、一対の電極を介して通電することによって発熱して排気浄化触媒を加熱する発熱体を備える排気処理装置である電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｈｅａｔｅｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）が知られている。このようなＥＨＣは、例えば、排気浄化触媒を担持する担体の上流側に配設された別個の発熱体によって排気を加熱し、このようにして加熱された排気によって排気浄化触媒を加熱するように構成することができる。或いは、このようなＥＨＣは、例えば、排気浄化触媒を発熱体に担持させて（即ち、通電によって発熱する担体に排気浄化触媒を担持させて）排気浄化触媒と発熱体とを一体的に構成することもできる。何れの構成においても、ＥＨＣによれば、発熱体によって排気浄化触媒を加熱して排気浄化触媒の温度の活性化温度への到達を早め、結果として内燃機関の温度が低い場合における当該内燃機関からの上述した特定物質の放出（コールドエミッション）を低減することができる。
【０００５】
ところで、上記のように発熱体に通電するための電極は、例えば図２９に示すように、発熱体３の外周表面に貼り付けられた表面電極７ａと電源との電気的接続のために表面電極７ａに突設された電極端子７ｂとによって一体的に構成されることが一般的である（例えば、特許文献１を参照）。このような電極は加工及び成型が容易な金属によって形成される場合が多い。一方、発熱体は、例えばＳｉＣ（炭化珪素）等、導電性を有するセラミック材料によって形成される場合が多い。
【０００６】
金属によって形成された部材とセラミック材料によって形成された部材とは、例えば、ろう付けによって接合することができる（例えば、特許文献２を参照）。例えば図３０に示すように、金属ピース１とセラミック材料からなるピース２とを、金属からなる中間ピース１ａ及びセラミック材料からなる中間ピース２ａを介して、所定の組成を有するろう材Ｒ１乃至Ｒ３によって接合して、所定の積層構造を形成することができる。このように、上記のような構成を有する電極を備える発熱体においては、ろう材を用いて発熱体の表面に電極を固定することができる。
【０００７】
しかしながら、上記のようにろう材を介して発熱体に電極を組み付ける場合は、例えばＥＨＣの集成時及び／若しくは電極端子と電源との電気的接続時等において電極端子に作用する応力並びに／又はＥＨＣの使用時における車両の振動等に起因して、発熱体と電極との接合部が破損する虞がある。また、例えば発熱体を形成するセラミック材料と電極を形成する金属との間における熱膨張係数の違いに起因して、例えば排気ガスからの受熱等に伴う温度変化が生じた際に発熱体と電極との接合部が破損する虞もある。
【０００８】
そこで、発熱体と同様のセラミック材料によって形成された電極端子を、耐熱性及び導電性を有する接着剤を用いて、発熱体の表面に固定することも提案されている。この場合は、例えば発熱体を形成する材料（セラミック材料）と電極を形成する材料（セラミック材料）との間における熱膨張係数の違いは小さいため、例えば排気ガスからの受熱等に伴う温度変化が生じた際に発熱体と電極との接合部が破損する可能性は低い。しかしながら、この場合も、例えばＥＨＣの集成時及び／若しくは電極端子と電源との電気的接続時等において電極端子に作用する応力並びに／又はＥＨＣの使用時における車両の振動等に起因して、発熱体と電極との接合部が破損する虞がある。
【０００９】
加えて、上述したような構成を有する電極を備える発熱体においては、表面電極から電極端子が突出しているため、例えば圧入工法又はサイジング工法等を適用して当該発熱体を筒状のケース内に収めようとしても、筒状のケースの端部から当該発熱体をケース内に挿入することができない。尚、圧入工法とは、電気絶縁材料からなる緩衝材である保持部材（マット）が外周面（側面）に巻回された発熱体を保持部材の圧縮を伴いつつ（きつく）筒状のケースの内部に挿入することにより保持部材の復元力によって発熱体を保持する工法である。一方、サイジング工法とは、保持部材が外周面に巻回された発熱体を保持部材の圧縮を実質的に伴わずに（緩く）筒状のケースの内部に挿入した後に当該ケースの側壁の保持部材に対向する領域の少なくとも一部を所定の径まで縮径させる縮径加工を行うことにより保持部材の復元力によって発熱体を保持する工法である。従って、このような発熱体をケース内に収めるためには、例えば、プレス加工によって製造された２枚合わせ式のシェルに発熱体を挟み込んだ後に当該シェルを溶接等の手法によって接合する必要があり、ＥＨＣの生産性を低下させる要因となり得る。
【００１０】
一方、当該技術分野においては、発熱体と、ケースと、発熱体とケースとの間に設けられる絶縁部材と、発熱体よりも上流側から下流側へと延在して発熱体の外周面に接続される電極と、を備えるＥＨＣが知られている（例えば、特許文献３を参照）。このような構成を有するＥＨＣは、例えば図３１に示すように、軸方向に延びる電極端子５ａを発熱体４の外周面に形成された電極膜８に接触させ且つ発熱体４の外周面に絶縁部材９を巻き付けた状態にて圧入工法又はサイジング工法等を適用して筒状のケース６の内部に発熱体４を収めた後にケース６の上流側から外部電極５を挿入して電極端子５ａに接触させることにより構成することができる。
【００１１】
しかしながら、上記のような構成を有するＥＨＣにおいては、ケースの上流側から挿入される外部電極を電極端子に押し当てることによって外部電極と電極端子とが電気的に接続される。このため、外部電極と電極端子との位置合わせが困難であったり、ケース内における排気浄化触媒の位置及び／又は角度が組付誤差等に起因してずれることにより外部電極と電極端子との接触面積にバラツキが生じたりする場合がある。その結果、上記のような構成を有するＥＨＣにおいては、電極を介する発熱体への確実な通電を確保することが困難となる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第５７３３４１９号公報
【特許文献２】特表２００９−５１８２７０号公報
【特許文献３】特許第５６２５７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したように、当該技術分野においては、電極を介する発熱体への確実な通電を確保しつつ高い生産効率にて製造することが可能な電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）が求められている。
【００１４】
そこで、筒状のケースの内部に発熱体を収容した後に、当該ケースの外周面に形成された貫通孔に外部電極を挿通して当該外部電極を発熱体の外周面に当接させることにより、電極を介する発熱体への確実な通電を確保しつつＥＨＣを高い生産効率にて製造することが考えられる。
【００１５】
しかしながら、ＥＨＣを構成する発熱体は円柱状の形状を有することが一般的であり、上記のように筒状のケースの外周面に形成された貫通孔に挿通された外部電極が当接する発熱体の外周面は曲面である。従って、外部電極の先端面を発熱体の外周面に均一に接触させることは困難であり、外部電極と発熱体との接触面積にバラツキが生じ易く、電極を介する発熱体への確実な通電を確保することは困難である。
【００１６】
また、外部電極の先端面の形状を発熱体の外周面の形状に沿う形状に加工することにより、外部電極と発熱体とをより均一に接触させることは可能である。しかしながら、このように外部電極の先端面を加工することは、例えばＥＨＣの製造コストの増大等の問題に繋がる虞がある。更に、このように外部電極の先端面を加工しても、例えばＥＨＣの集成時における外部電極と発熱体との位置関係のバラツキ等に起因して、外部電極と発熱体との接触面積にバラツキが生じ、電極を介する発熱体への確実な通電を確保することが困難となる場合もある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題に鑑み、本発明者は、鋭意研究の結果、発熱体を筒状のケースの内部に収容した後に、当該ケースの外周面に形成された貫通孔に外部電極を挿通し、導電性を有する緩衝材を介して当該外部電極を発熱体の外周面に当接させることにより、電極を介する発熱体への確実な通電を確保しつつＥＨＣを高い生産効率にて製造することができることを見出した。
【００１８】
具体的には、本発明に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）（以降、「本発明ＥＨＣ」と称呼される場合がある。）は、通電により発熱する柱状の外形を有する部材である発熱体と、発熱体に通電可能に構成された一対の電極と、電気絶縁材料からなる緩衝材である第１マットと、発熱体及び第１マットを収容する筒状の容器であるケースと、を備えるＥＨＣである。第１マットは、発熱体とケースとの間に挟持されている。換言すれば、第１マットは、第１ケースと発熱体との間に介在して第１ケースの内部の所定の位置に復元力によって発熱体を保持している。
【００１９】
上記ケースの外側と内側とを連通する貫通孔であるケース孔が当該ケースの側面の互いに対向する領域に形成されている。また、第１マットの少なくともケース孔に対向する領域には電気絶縁材料からなる緩衝材が存在しない間隙である第１マット間隙が形成されている。更に、一対の電極の各々は、ケース孔及び第１マット間隙に挿通された導電性部材である外部電極と、導電性を有する緩衝材によって構成された介在電極と、によって構成されている。加えて、介在電極は、発熱体の側面の部分領域である第１領域と当該第１領域に対向する外部電極の表面の領域である第２領域との間に挟持されている。
【００２０】
本発明の１つの好ましい態様に係るＥＨＣにおいて、第１領域及び第２領域は互いに平行な平面であり、発熱体の径方向において外側に隆起した部分である台座部が前記発熱体の側面に設けられており、且つ、第１領域は台座部の頂面に形成されている。また、本発明のもう１つの好ましい態様に係るＥＨＣは、筒状の部材であるガイド部材を更に備え、介在電極の少なくとも一部がガイド部材の内側に収容されているＥＨＣである。
【００２１】
更に、本発明のもう１つの好ましい態様に係るＥＨＣにおいて、上記ケースは、筒状の容器である外管と当該外管の内部の所定の位置に固定された筒状の容器である内管とによって構成されている。この場合、外管と内管との位置関係は、外管と内管との間に挟持された電気絶縁材料からなる緩衝材である第２マットによって固定されていてもよく或いは例えばブラケット等の固定部材によって固定されていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電極を介する発熱体への確実な通電を確保しつつ高い生産効率にて製造することが可能な電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）を提供することができる。
【００２３】
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施態様に係る電気加熱式触媒装置（第１ＥＨＣ）の構成の一例を示す模式図である。
【図２】図１の（ｂ）に示した第１ＥＨＣが備える一対の電極のうちの一方の近傍の拡大図である。
【図３】図１の（ｃ）に示した第１ＥＨＣが備える一対の電極のうちの一方の近傍の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施態様に係る電気加熱式触媒装置（第２ＥＨＣ）の構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図５】変形例２−１に係る第２ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図６】変形例２−２に係る第２ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図７】変形例２−３に係る第２ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図８】本発明の第３実施態様に係る電気加熱式触媒装置（第３ＥＨＣ）が備えるガイド部材の構成の一例を示す模式的な斜視図である。
【図９】第３ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図１０】第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図１１】第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図１２】第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図１３】第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図１４】第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【００２５】
【図１５】変形例３−１に係る第３ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図１６】変形例３−１に係る第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図１７】変形例３−１に係る第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図１８】変形例３−１に係る第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図１９】変形例３−２に係る第３ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図２０】変形例３−２に係る第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図２１】変形例３−２に係る第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図２２】変形例３−２に係る第３ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図２３】本発明の第４実施態様に係る電気加熱式触媒装置（第４ＥＨＣ）の構成の一例を示す模式図である。
【図２４】変形例４−１に係る第４ＥＨＣの構成の一例を示す模式的な斜視図である。
【図２５】図２４に示した第４ＥＨＣの構成部材を示す模式的な分解斜視図である。
【図２６】図２４及び図２５に示した第４ＥＨＣの構成を示す模式的な拡大断面図である。
【図２７】変形例４−２に係る第４ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【図２８】変形例４−２に係る第４ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な断面図である。
【図２９】従来技術に係る電気加熱式触媒装置が備える発熱体に通電するための電極の構成の一例を示す模式的な断面図である。
【図３０】従来技術に係る方法によって接合された金属からなる部材とセラミック材料からなる部材とを含む積層構造を示す模式的な断面図である。
【図３１】従来技術に係る他の電気加熱式触媒装置が備える発熱体に通電するための電極の構成の一例を示す模式的な拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
《第１実施形態》
以下、本発明の第１実施形態に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）（以降、「第１ＥＨＣ」と称呼される場合がある。）について説明する。尚、本明細書において使用される「上流側」及び「下流側」なる用語は、ＥＨＣに流れる排気等の流体の流れにおける「上流側」及び「下流側」をそれぞれ意味する。
【００２７】
〈構成〉
第１ＥＨＣは、通電により発熱する柱状の外形を有する部材である発熱体と、発熱体に通電可能に構成された一対の電極と、電気絶縁材料からなる緩衝材である第１マットと、発熱体及び第１マットを収容する筒状の容器であるケースと、を備えるＥＨＣである。ＥＨＣは、例えば自動車等に搭載される内燃機関の排気経路上に設けられるため、ＥＨＣの構成要素は、例えば、高い耐熱性、耐酸化性、及び耐腐食性等を備える材料によって形成されることが望ましい。
【００２８】
発熱体の構成及び材料は、通電により発熱することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。前術したように、発熱体を形成する材料の具体例としては、例えばＳｉＣ（炭化珪素）等、導電性を有するセラミック材料を挙げることができる。
【００２９】
尚、第１ＥＨＣは、例えば、排気浄化触媒を担持する担体の上流側に配設された別個の発熱体によって排気を加熱し、このようにして加熱された排気によって排気浄化触媒を加熱するように構成されていてもよい。或いは、第１ＥＨＣにおいて、例えば、通電によって発熱する担体に排気浄化触媒が担持されていてもよい（即ち、排気浄化触媒が発熱体に担持されていてもよい）。
【００３０】
上記ケースの形状及び材料は、筒状の形状を有し、その内部に発熱体及び第１マットを収容することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、ケースは、例えば円筒状又は角筒状の形状を有していてもよく、その内部に発熱体を収容する部分の横断面よりも上流側及び／又は下流側の部分の横断面がより小さくなるように形成されていてもよい。典型的には、ケースを形成する材料はステンレス鋼を始めとする金属であり、ケースの形状は円筒形である。また、ケースは、例えば鋼管等によって一体物として形成されていてもよく、或いは複数の構成部材を集成することによって形成されていてもよい。
【００３１】
第１マットの形状及び材料は、電気絶縁材料からなる緩衝材であり、ケースと発熱体との間に介在してケースの内部の所定の位置に復元力によって発熱体を保持することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。即ち、第１マットは発熱体とケースとの間に挟持されている。第１マットを形成する材料の具体例としては、例えば、アルミナ−シリカ系繊維等の無機繊維及びこのような無機繊維にバインダとしての樹脂を加えたものを挙げることができる。バインダとして使用される樹脂の具体例としては、例えば、アクリルゴム、ニトリルゴム、ポリビニルアルコール及びアクリル樹脂等を挙げることができる。
【００３２】
上記に加えて、第１ＥＨＣにおいては、上記ケースの側面の互いに対向する領域に当該ケースの外側と内側とを連通する貫通孔であるケース孔が形成されている。また、第１マットの少なくともケース孔に対向する領域には電気絶縁材料からなる緩衝材が存在しない間隙である第１マット間隙が形成されている。ケース孔及び第１マット間隙により、ケースの外部と第１マットの内部とを連通する空間が画定されている。
【００３３】
尚、第１マット間隙は、第１マットのケース孔に対向する領域において第１マットの外側と内側とを連通するように形成された貫通孔である第１マット孔であってもよい。或いは、第１マット間隙は、第１マットの第１ケース孔に対向する領域のみならず、第１マットの他の領域にまで及ぶ間隙であってもよい。このような間隙の具体例としては、例えば、第１マットが２つの部材に分割されており且つ当該２つの部材の一方がケース孔よりも上流側に配設され他方がケース孔よりも下流側に配設される場合において当該２つの部材の間に画定される空間等を挙げることができる。この場合、第１マット間隙は、発熱体の側面に全周に亘って対向する環状の空間として画定される。但し、第１マット間隙の具体的な形状は、第１ケースと発熱体との間に介在する第１マットの復元力により第１ケースの内部の所定の位置に発熱体を保持することが可能であり且つ第１マットの第１ケース孔に対向する領域において第１マットの外側と内側とを連通することが可能である限り、特に限定されない。
【００３４】
更に、（発熱体に通電可能に構成された）一対の電極の各々は、ケース孔及び第１マット間隙に挿通された導電性部材である外部電極と、導電性を有する緩衝材によって構成された介在電極と、によって構成されている。外部電極の形状は、ケース孔及び第１マット間隙に挿通されて介在電極を介して発熱体の側面に当接するように配設されることが可能である限り、特に限定されない。典型的には、外部電極は、ケース孔及び第１マット間隙に挿通可能な断面を有する柱状の形状を有する。
【００３５】
更に、外部電極を構成する材料は、発熱体に通電可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されず、例えば金属等、電極用材料として広く使用されている材料から適宜選択することができる。また、外部電極の耐酸化性の向上を目的として、例えばＮｉ−Ｃｒ合金やＭ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ合金（但し、ＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも一種）等の合金材料によって外部電極を形成したり、このような合金材料によって外部電極の表面を被覆したりしてもよい。
【００３６】
一方、介在電極は、上述したように、導電性を有する緩衝材によって構成されている。加えて、介在電極は、発熱体の側面の部分領域である第１領域と当該第１領域に対向する外部電極の表面の領域である第２領域との間に挟持されている。介在電極の具体的な構成は、発熱体と外部電極との間に挟持されることが可能であり、発熱体に通電可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。このような介在電極を構成する緩衝材の具体例としては、例えば、金属ウール、金属不織布、金属メッシュ及びバネからなる群より選ばれる少なくとも１種の部材を挙げることができる。また、このような緩衝材を構成する金属の具体例としては、例えば高い耐食性を有するクロム系ステンレス鋼を始めとする各種ステンレス鋼等を挙げることができる。
【００３７】
図１は、第１ＥＨＣの構成の一例を示す模式図である。（ａ）は第１ＥＨＣ１０１の模式的な斜視図であり、（ｂ）は互いに対向する一対の外部電極２１ａ及び２１ｂの軸を含み且つ発熱体１０の軸方向に直交する平面による第１ＥＨＣ１０１の模式的な断面図であり、（ｃ）は互いに対向する一対の外部電極２１ａ及び２１ｂの軸を含み且つ発熱体１０の軸方向に平行な平面による第１ＥＨＣ１０１の模式的な断面図である。また、図２は、図１の（ｂ）に示した第１ＥＨＣが備える一対の電極のうちの一方（電極２０ａ）の近傍の拡大図である。更に、図３は、図１の（ｃ）に示した第１ＥＨＣが備える一対の電極のうちの一方（電極２０ａ）の近傍の拡大図である。
【００３８】
図１乃至図３に例示する第１ＥＨＣ１０１は、通電により発熱する柱状の形状を有する発熱体１０と、発熱体に通電可能に構成された一対の電極２０ａ及び２０ｂと、電気絶縁材料からなる緩衝材である第１マット３０と、発熱体１０及び第１マット３０を収容する筒状の容器であるケース４０と、を備える。第１マット３０は発熱体１０とケース４０との間に挟持されて、ケース４０の内部の所定の位置に復元力によって発熱体１０を保持している。
【００３９】
例えば、発熱体１０は、ＳｉＣ（炭化珪素）によって形成され且つハニカム構造を有する円柱体として構成することができる。また、第１マット３０は、アルミナ−シリカ系繊維によって形成された不織布によって構成することができる。更に、ケース４０は、ステンレス鋼管によって構成することができる。
【００４０】
上記に加えて、ケース４０の外側と内側とを連通する貫通孔であるケース孔４１ａ及び４１ｂがケース４０の側面の互いに対向する領域に形成されている。また、第１マット３０の少なくともケース孔４１ａ及び４１ｂに対向する領域には電気絶縁材料からなる緩衝材が存在しない間隙である第１マット間隙３１ａ及び３１ｂが形成されている。図１に例示する第１ＥＨＣ１０１においては、第１マット３０のケース孔４１ａ及び４１ｂに対向する領域において第１マット３０の外側と内側とを連通するように形成された貫通孔である第１マット孔３１ａ及び３１ｂとして第１マット間隙が形成されている。
【００４１】
また、一対の電極２０ａ及び２０ｂの各々は、それぞれ、外部電極２１ａと介在電極２２ａとの組及び外部電極２１ｂと介在電極２２ｂとの組によって構成されている。外部電極２１ａ及び２１ｂは柱状の導電性部材であり、第１マット間隙３１ａとケース孔４１ａとの組及び第１マット間隙３１ｂとケース孔４１ｂとの組にそれぞれ挿通されている。介在電極２２ａ及び２２ｂは導電性を有する緩衝材によって構成されている。本例においては、介在電極２２ａ及び２２ｂは高耐食２２クロム１モリブデンステンレス鋼製の微細なスチールウールによって構成されている。
【００４２】
更に、介在電極２２ａ及び２２ｂは、外部電極２１ａと発熱体１０との間及び外部電極２１ｂと発熱体１０との間に、それぞれ挟持されている。換言すれば、介在電極２２ａ及び２２ｂは、それぞれ、発熱体１０の側面の部分領域である第１領域と当該第１領域に対向する外部電極２１ａ及び２１ｂの表面（先端面）の領域である第２領域との間に挟持され、復元力により留まっている。これにより、図示しない電源を外部電極２１ａ及び２１ｂに接続して、一対の電極２０ａ及び２０ｂを介して発熱体１０に通電し、発熱体１０を発熱させて、図示しない排気浄化触媒を所定の活性化温度へと昇温させることができる。
【００４３】
ところで、介在電極２２を介する発熱体１０への通電を確保する観点からは、外部電極２１と発熱体１０との間に挟持されている状態における介在電極２２の嵩密度を所定の値以上に維持することが望ましい。介在電極２２の嵩密度は、例えば外部電極２１と発熱体１０との間に挟持される介在電極２２の構成材料（例えば、ステンレススチールウール等）の質量及び外部電極２１と発熱体１０との間に画定される空間の大きさを所定の範囲内に収めることにより、所期の値とすることができる。
【００４４】
尚、第１ＥＨＣは、例えば内燃機関の排気中に含まれる上述したような特定物質の除去を目的として、排気の流路等に介装される。従って、第１ＥＨＣは、柱状の外形を有する部材である発熱体の軸方向における両端に位置する開口を除き、気密に構成される。具体的には、ケースに形成された貫通孔であるケース孔に挿通された外部電極とケースとは気密に接合される。但し、例えば外部電極とケースとの間に介在する電気絶縁材料等により、外部電極とケースとを電気的に絶縁する必要がある。
【００４５】
図２及び図３に例示した第１ＥＨＣ１０１においては、外部電極２１ａと発熱体１０との間に介在電極２２ａが挟持されている状態において外部電極２１ａを固定するように構成された電極固定部５１ａをケース４０が備える。より詳しくは、外部電極２１ａと電極固定部５１ａとの間に介在して電極固定部５１ａに外部電極２１ａを取り付けるための部分である取付部５２ａを外部電極２１ａが備える。尚、上述したように、外部電極２１ａ（及び２１ｂ）とケース４０とは電気的に絶縁されている必要がある。そこで、図２及び図３に示した例においては、電気絶縁材料からなる絶縁部５３ａが外部電極２１ａと取付部５２ａとの間に介在している。
【００４６】
尚、図示しないが、取付部５２ａの外周面に雄ねじを刻設し、電極固定部５１ａに形成された貫通孔に雌ねじを刻設し、これらを螺合することにより外部電極２１ａを電極固定部５１ａに固定してもよい。この場合、取付部５２ａと電極固定部５１ａとの螺合により、外部電極２１ａと発熱体１０との間に介在電極２２ａを所望の押圧力にて挟持することができる。また、例えばケース４０の気密性を維持すること等を目的として、電極固定部５１ａと取付部５２ａとの間にガスケット等を介在させてもよい。
【００４７】
ところで、内燃機関から排出される排気には水蒸気が含まれるため、例えば内燃機関の運転条件及び第１ＥＨＣを含む排気系の温度等によっては、排気中の水蒸気が凝縮し凝縮水となる場合がある。このような凝縮水は、発熱体１０とケース４０との間に挟持された第１マット３０の内部及び／又は第１マット３０とケース４０の内周面との間に侵入したり電極２０に到達したりする場合がある。従って、ケース４０が金属等の導電性を有する材料によって構成されている場合、ケース４０への漏電の可能性が高まる虞がある。
【００４８】
上記のような問題への対策として、ケース４０を絶縁材料によって構成してもよい。或いは、ケース４０の内周面に絶縁層を設けたり、絶縁材料からなる部材又は絶縁層を有する部材を発熱体１０とケース４０との間に介在させたりして、ケース４０の電気的な絶縁性を確保してもよい。このような絶縁材料又は絶縁層を構成する材料の具体例としては、例えばアルミナ及びガラス等のセラミック材料を挙げることができる。
【００４９】
〈効果〉
以上説明してきたように、第１ＥＨＣが備える発熱体に通電するための一対の電極の各々は、ケース孔及び第１マット間隙に挿通された導電性部材である外部電極と、導電性を有する緩衝材によって構成された介在電極と、によって構成されている。従って、例えば、第１マットが発熱体の外周面に巻回された柱体ユニットをケースの内部に収容した後に、外部電極をケース孔及び第１マット間隙（又は第１マット孔）に挿通し、外部電極の先端面と発熱体との間に介在電極を挟持することができる。これにより、電極を介する発熱体への確実な通電を確保しつつ高い生産効率にて第１ＥＨＣを製造することができる。加えて、第１ＥＨＣは、例えば圧入工法又はサイジング工法等を適用して柱体ユニットをケースの内部に収容した後に、外部電極をケース孔及び第１マット間隙（又は第１マット孔）に挿通し、外部電極の先端面と発熱体との間に介在電極を挟持することによって集成することができる。従って、例えば、前述したようにプレス加工によって製造された２枚合わせ式のシェルに発熱体を挟み込んだ後に当該シェルを溶接等の手法によって接合する必要が無く、高い生産効率にて第１ＥＨＣを製造することができる。
【００５０】
即ち、第１ＥＨＣによれば、従来技術に係るＥＨＣに関して本明細書の冒頭において述べたような、電極に作用する応力若しくは振動又は第１ＥＨＣが付される温度変化等に起因する発熱体と電極との接合部の破損、ＥＨＣの集成工程の複雑化、及び外部電極と発熱体との接触面積のバラツキ等の問題を低減することができる。
【００５１】
《第２実施形態》
以下、本発明の第２実施形態に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）（以降、「第２ＥＨＣ」と称呼される場合がある。）について説明する。上述したように、介在電極を介する発熱体への通電を確保する観点からは、外部電極と発熱体との間に挟持されている状態における介在電極の嵩密度を所定の値以上に維持することが望ましい。また、介在電極の嵩密度は、例えば外部電極と発熱体との間に挟持される介在電極の構成材料（例えば、ステンレススチールウール等）の質量及び外部電極と発熱体との間に画定される空間の大きさ等を所定の範囲内に収めることにより、所期の値とすることができる。
【００５２】
ところが、本発明ＥＨＣが備える発熱体は通電により発熱する柱状の外形を有する部材である。典型的には、ＥＨＣが備える発熱体は円柱状の外形を有する。一方、外部電極の発熱体側の先端面の形状は一般的には平面である。このような場合、外部電極の発熱体側の先端面と発熱体の側面との間の距離が一定ではないため、外部電極と発熱体との間に挟持されている介在電極の嵩密度を均一に保つことが難しい。このような問題を低減するためには、外部電極の発熱体側の先端面と発熱体の側面との間の距離が一定となるように、外部電極及び発熱体が構成されていることが望ましい。
【００５３】
〈構成〉
そこで、第２ＥＨＣは、上述した第１ＥＨＣであって、介在電極を挟持する発熱体の側面の部分領域である第１領域が、当該第１領域に対向する外部電極の表面の領域である第２領域の形状に沿った形状を有する、電気加熱式触媒装置である。換言すれば、第２ＥＨＣにおいて、第１領域及び第２領域は、互いに一致する形状を有する。更に換言すれば、第２ＥＨＣにおいて、外部電極が発熱体に当接する方向における第１領域と第２領域との間の距離は一定である。
【００５４】
図４は、第２ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。より具体的には、図４は、第２ＥＨＣが備える一対の電極のうちの一方の電極２０ａの近傍の部分の外部電極２１ａの軸を含み且つ発熱体１０の軸方向に直交する平面による模式的な断面図である。尚、上述した図２と同様に、以下の説明においては第２ＥＨＣが備える一対の電極のうちの一方の電極２０ａの近傍の部分についてのみ述べるが、図示しない他方の電極の近傍の部分の構成も図４に示す構成と同様である。従って、他方の電極の近傍の部分についての説明は省略する。また、図４にも、電極固定部５１ａ、取付部５２ａ及び絶縁部５３ａが描かれているが、これらの構成要素については上述した第１ＥＨＣ１０１に関する説明において既に述べたので、ここでの説明は省略する。
【００５５】
図４に例示する第２ＥＨＣ１０２においては、介在電極を挟持する外部電極２１ａの先端面（発熱体１０側の表面）である第２領域が、当該第２領域に対向する発熱体１０の側面（即ち、円柱形の側面）である第１領域に沿った曲面として形成されている。換言すれば、第２ＥＨＣ１０２において、第１領域及び第２領域は、互いに一致する形状を有する。更に換言すれば、第２ＥＨＣ１０２において、外部電極が発熱体に当接する方向における第１領域と第２領域との間の距離ｄは一定である。
【００５６】
但し、図４に示した例においては発熱体１０が円柱状の外形を有するが、第２ＥＨＣが備える発熱体１０は他の柱状の形状を有していてもよい。この場合も、第２ＥＨＣにおいては、介在電極を挟持する発熱体の側面の部分領域である第１領域が、当該第１領域に対向する外部電極の表面の領域である第２領域の形状に沿った形状を有する。
【００５７】
〈効果〉
上記のように、第２ＥＨＣにおいては、介在電極を挟持する発熱体の側面の部分領域である第１領域が、当該第１領域に対向する外部電極の表面の領域である第２領域の形状に沿った形状を有する。従って、外部電極の発熱体側の先端面と発熱体の側面との間の距離が一定であり、外部電極と発熱体との間に挟持されている介在電極の嵩密度を均一に保つことができるので、所期の通電性を容易且つ確実に達成することができる。
【００５８】
〈変形例２−１〉
変形例２−１に係る第２ＥＨＣにおいては、第１領域及び第２領域が互いに平行な平面である。図５は、このような変形例に係る第２ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。
【００５９】
図５に例示する第２ＥＨＣ１０２ａにおいても、上述した第２ＥＨＣ１０２と同様に、介在電極を挟持する外部電極２１ａの先端面（発熱体１０側の表面）である第２領域と当該第２領域に対向する発熱体１０の側面である第１領域との間の距離ｄが一定である。従って、外部電極と発熱体との間に挟持されている介在電極の嵩密度を均一に保ち、所期の通電性を容易且つ確実に達成することができる。
【００６０】
加えて、第２ＥＨＣ１０２ａにおいては、第１領域と第２領域とが互いに平行な平面として形成されている。従って、第２ＥＨＣ１０２ａによれば、例えばＥＨＣの集成時における外部電極２１（２１ａ及び２１ｂ）と発熱体１０との位置合わせの誤差等が生じた場合においても、外部電極２１が発熱体１０に当接する方向における第１領域と第２領域との間の距離ｄにバラツキが生ずる可能性を低減することができる。その結果、外部電極２１と発熱体１０との間に挟持されている介在電極２２（２２ａ及び２２ｂ）の嵩密度を均一に保ち、所期の通電性を容易に達成することができる。
【００６１】
〈変形例２−２〉
上記のように図５に例示した第２ＥＨＣ１０２ａにおいては、介在電極を挟持する外部電極の先端面の部分領域（第２領域）に対向する発熱体の側面の部分領域（第１領域）が、発熱体の側面に連続する面として形成されている。しかしながら、第２領域に平行な平面としての第１領域の具体的な構成は、第２領域に対して平行に対向し且つ介在電極を圧縮して挟持することができる限り、特に限定されない。例えば、このような第１領域は、発熱体の側面に設けられた台座の頂面に形成されていてもよい。
【００６２】
そこで、変形例２−２に係る第２ＥＨＣにおいては、発熱体の径方向において外側に隆起した部分である台座部が発熱体の側面に設けられており、第１領域は台座部の頂面に形成されている。
【００６３】
台座部の形状は、第１領域としての平面がその頂面に形成されている限り特に限定されない。但し、第２ＥＨＣの集成工程において圧入工法又はサイジング工法等を適用して発熱体をケースの内部に収める場合は、台座部の頂面がケースの内壁に干渉しないように、台座部の高さ（発熱体の径方向における寸法）を定める必要がある。
【００６４】
また、台座部を構成する材料は、導電性を有し且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。このような材料の具体例としては、例えば、導電性を有するセラミック材料（例えば、ＳｉＣ（炭化珪素）等）及び金属（例えば、各種ステンレス鋼等）を挙げることができる。また、台座部は、発熱体とは別個に形成された部材を、例えば耐熱性及び導電性を有する接着剤等を用いて、発熱体の側面の所定の位置に貼り付けることによって構成することができる。或いは、台座部と発熱体とが同じ材料によって構成される場合は、台座部と発熱体とを一体的に形成してもよい。
【００６５】
図６は、変形例２−２に係る第２ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。図６に例示する第２ＥＨＣ１０２ｂにおいても、上述した第２ＥＨＣ１０２ａと同様に、第１領域と第２領域とが互いに平行な平面として形成されている。従って、第２ＥＨＣ１０２ａによれば、例えばＥＨＣの集成時における外部電極２１（２１ａ及び２１ｂ）と発熱体１０との位置合わせの誤差等が生じた場合においても、外部電極２１が発熱体１０に当接する方向における第１領域と第２領域との間の距離ｄにバラツキが生ずる可能性を低減することができる。その結果、外部電極２１と発熱体１０との間に挟持されている介在電極２２（２２ａ及び２２ｂ）の嵩密度を均一に保ち、所期の通電性を容易に達成することができる。
【００６６】
但し、第２ＥＨＣ１０２ｂにおいては、発熱体１０の径方向において外側に隆起した部分である台座部１１が発熱体１０の側面に設けられており、介在電極２２を挟持する外部電極２１の先端面（発熱体１０側の表面）である第２領域に対向する発熱体１０の側面である第１領域が台座部１１の頂面に形成されている。尚、図６に例示する台座部１１は、発熱体１０とは別個の部材として形成されており、耐熱性及び導電性を有する接着剤によって発熱体１０の側面に貼り付けられている。但し、上述したように、台座部１１と発熱体１０とを一体的に形成してもよい。
【００６７】
〈変形例２−３〉
上述した変形例２−２に係る第２ＥＨＣにおいては、発熱体の径方向において外側に隆起した部分である台座部が発熱体の側面に設けられており、第１領域は台座部の頂面に形成されている。しかしながら、第１領域は、発熱体の側面に形成された凹部に形成されていてもよい。
【００６８】
そこで、変形例２−３に係る第２ＥＨＣにおいては、発熱体の径方向において内側に陥没した部分である収容部が発熱体の側面に設けられており、第１領域は収容部の底面に形成されている。
【００６９】
収容部の形状は、第１領域としての平面がその頂面に形成され、その内部において外部電極の先端面と第１領域としての平面との間に介在電極を挟持することが可能である限り特に限定されない。但し、例えば収容部の深さ（発熱体の径方向における寸法）に応じて外部電極の長さを増大させる必要が生じたり、通電による発熱に寄与する発熱体の領域が小さくなったりする場合があるので、収容部の深さを過度に大きくすることが望ましくない場合がある。
【００７０】
図７は、変形例２−３に係る第２ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。図７に例示する第２ＥＨＣ１０２ｃにおいても、上述した第２ＥＨＣ１０２ａ及び第２ＥＨＣ１０２ｂと同様に、第１領域と第２領域とが互いに平行な平面として形成されている。従って、第２ＥＨＣ１０２ｃによれば、例えばＥＨＣの集成時における外部電極２１（２１ａ及び２１ｂ）と発熱体１０との位置合わせの誤差等が生じた場合においても、外部電極２１が発熱体１０に当接する方向における第１領域と第２領域との間の距離ｄにバラツキが生ずる可能性を低減することができる。その結果、外部電極２１と発熱体１０との間に挟持されている介在電極２２（２２ａ及び２２ｂ）の嵩密度を均一に保ち、所期の通電性を容易に達成することができる。
【００７１】
但し、第２ＥＨＣ１０２ｃにおいては、発熱体１０の径方向において内側に陥没した部分である収容部１２が発熱体１０の側面に設けられており、第１領域は収容部１２の底面に形成されている。これにより、収容部１１の内部に収容された介在電極２２を第１領域と第２領域との間に確実に挟持することができる。
【００７２】
《第３実施形態》
以下、本発明の第３実施形態に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）（以降、「第３ＥＨＣ」と称呼される場合がある。）について説明する。介在電極を介する発熱体への通電を確保する観点からは、外部電極と発熱体との間に挟持されるべき介在電極が外部電極と発熱体との間の空間内に確実に留まることが望ましい。
【００７３】
〈構成〉
そこで、第３ＥＨＣは、上述した第１ＥＨＣ又は第２ＥＨＣであって、筒状の部材であるガイド部材を更に備え、介在電極の少なくとも一部がガイド部材の内側に収容されている、電気加熱式触媒装置である。
【００７４】
ガイド部材の形状及び材料は、筒状の形状を有し、外部電極と発熱体との間に挟持される介在電極の少なくとも一部をその内側に収容することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。ガイド部材は、外部電極と発熱体との間に挟持される介在電極の全てをその内側に収容することが可能であることが望ましいが、例えばＥＨＣの使用時における車両の振動等に起因して外部電極と発熱体との間の空間から介在電極が脱落する可能性を低減することが可能である限り、必ずしも介在電極の全てをその内側に収容する必要は無い。
【００７５】
また、発熱体及び電極以外の部材（例えば、ケース等）にガイド部材が直接接触する可能性が無い限り、ガイド部材を構成する材料は導電性材料であってもよく、或いは絶縁性材料であってもよい。
【００７６】
図８は、第３ＥＨＣが備えるガイド部材の構成の一例を示す模式的な斜視図である。図８に例示するガイド部材６０ａは、ステンレス鋼製の円筒によって構成されている。図９は、第３ＥＨＣが備える一対の電極のうちの一方の電極２０ａの近傍の部分の外部電極２１ａの軸を含み且つ発熱体１０の軸方向に直交する平面による模式的な断面図である。上述した図２乃至図７と同様に、以下の説明においては第３ＥＨＣが備える一対の電極のうちの一方の電極２０ａの近傍の部分についてのみ述べるが、図示しない他方の電極の近傍の部分の構成も図９に示す構成と同様である。図９に例示する第３ＥＨＣ１０３においては、外部電極２１ａの先端及び介在部材２２ａの全体がガイド部材６０ａの内側に収容されている。
【００７７】
尚、図示しないが、第３ＥＨＣにおいても、上述した第２ＥＨＣと同様に、第１領域及び第２領域が互いに一致する形状を有していてもよく、上述した変形例２−１に係る第２ＥＨＣと同様に、第１領域及び第２領域が互いに平行な平面であってもよい。
【００７８】
また、第３ＥＨＣにおいても、上述した変形例２−２に係る第２ＥＨＣと同様に、発熱体の径方向において外側に隆起した部分である台座部が発熱体の側面に設けられており、第１領域が台座部の頂面に形成されていてもよい。この場合、図１０に示す第３ＥＨＣ１０３ａのように、外部電極２１ａの先端、介在部材２２ａの全体及び台座部１１がガイド部材６０ａの内側に収容されていてもよい。或いは、図１１に示す第３ＥＨＣ１０３ｂのように、外部電極２１ａの先端及び介在部材２２ａの全体がガイド部材６０ａの内側に収容されており且つ台座部１１がガイド部材６０ａの内側には収容されていなくてもよい。
【００７９】
更に、第３ＥＨＣにおいても、上述した変形例２−３に係る第２ＥＨＣと同様に、発熱体の径方向において内側に陥没した部分である収容部が発熱体の側面に設けられており、第１領域は収容部の底面に形成されていてもよい。この場合、図１２に示す第３ＥＨＣ１０３ｃのように、外部電極２１ａの先端及び介在部材２２ａの全体がガイド部材６０ａの内側に収容されており且つ収容部１２の底面にガイド部材６０ａが当接していてもよい。或いは、図１３に示す第３ＥＨＣ１０３ｄのように、外部電極２１ａの先端及び介在部材２２ａの一部がガイド部材６０ａの内側に収容されており且つ発熱体１０の側面における収容部１２の周縁部にガイド部材６０ａが当接していてもよい。
【００８０】
尚、上述した図９乃至図１３に例示した第３ＥＨＣ１０３及び第３ＥＨＣ１０３ａ乃至第３ＥＨＣ１０３ｄにおいては、発熱体１０及び外部電極２１の何れとも別個の部材としてガイド部材６０ａが構成されている。このような構成においては、筒状の部材であるガイド部材６０（６０ａ及び６０ｂ）の位置を所定の範囲内に留めて、ガイド部材６０の内部に介在部材２２（２２ａ及び２２ｂ）の少なくとも一部を確実に収容することが望ましい。
【００８１】
そこで、好ましい態様に係る第３ＥＨＣは、発熱体の径方向における外側へのガイド部材の移動を妨げる部材であるストッパー部材を更に備える。ストッパー部材の構成及び材料は、発熱体の径方向における外側へのガイド部材の移動を妨げることが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、ストッパー部材は、例えば、外部電極２１（２１ａ及び２１ｂ）の側面に設けられた突出部（例えば、突起及びフランジ等）であってもよい。
【００８２】
図１４は、ストッパー部材を備える第３ＥＨＣの構成の一例を示す模式的な拡大断面図である。図１４に例示する第３ＥＨＣ１０３ｅにおいては、フランジ状のストッパー部材６１ａが外部電極２１ａの側面に突出するように形成されている。このストッパー部材６１ａにより、発熱体１０の径方向における外側（図１４における上側）へのガイド部材６０ａの移動が妨げられる。その結果、ガイド部材６０ａの位置を所定の範囲内に留めて、ガイド部材６０ａの内部に介在部材２２ａの少なくとも一部を確実に収容することができる。
【００８３】
但し、ストッパー部材６１ａは、発熱体１０と外部電極２１ａとの間に介在電極２２ａを所定の嵩密度にて確実に挟持することが可能な距離まで外部電極２１ａの先端面を発熱体１０の側面に近付けることを妨げるものであってはならない。従って、ストッパー部材６１ａの位置は、介在電極２２ａの所定の嵩密度を達成し得る距離まで外部電極２１ａの先端面を発熱体１０の側面に近付けたときのストッパー部材６１ａと発熱体との間の距離がガイド部材６０ａの軸方向の長さ以上であるように定められる。
【００８４】
〈効果〉
以上のように、第３ＥＨＣにおいては、介在電極の少なくとも一部がガイド部材の内側に収容されるように筒状のガイド部材が配設されている。従って、外部電極と発熱体との間に挟持されるべき介在電極が外部電極と発熱体との間の空間内に確実に留まることができる。その結果、介在電極を介する発熱体への通電をより確実に確保することができる。
【００８５】
〈変形例３−１〉
ところで、上述したように、図９乃至図１３に例示した第３ＥＨＣ１０３及び第３ＥＨＣ１０３ａ乃至第３ＥＨＣ１０３ｄにおいては、発熱体１０及び外部電極２１の何れとも別個の部材としてガイド部材６０ａが構成されている。従って、図１４に例示した第３ＥＨＣ１０３ｅのように、ストッパー部材６１ａを設けて、発熱体１０の径方向における外側へのガイド部材６０ａの移動を妨げることが望ましい。
【００８６】
しかしながら、図１５乃至図１８に例示する第３ＥＨＣ１０３ｆ乃至第３ＥＨＣ１０３ｉのように、発熱体１０と一体的な部材としてガイド部材６０ａが構成されていてもよい。
【００８７】
このような構成によれば、図１４に例示した第３ＥＨＣ１０３ｅのようにストッパー部材６１ａを設けること無く、ストッパー部材６１ａを設けて、発熱体１０の径方向における外側へのガイド部材６０ａの移動を妨げることができる。尚、この場合、介在電極２２ａの所定の嵩密度を達成し得る距離まで外部電極２１ａの先端面を発熱体１０の側面に近付けたときに外部電極２１ａの先端面が発熱体１０の側面を過度に押圧して発熱体１０の側面を損傷しないように、発熱体１０と一体的な部材として構成されるガイド部材６０ａの軸方向の長さを定める必要がある。
【００８８】
〈変形例３−２〉
或いは、図１９乃至図２２に例示する第３ＥＨＣ１０３ｇ乃至第３ＥＨＣ１０３ｍのように、外部電極２１ａと一体的な部材としてガイド部材６０ａが構成されていてもよい。
【００８９】
このような構成によっても、ストッパー部材６１ａを設けて、発熱体１０の径方向における外側へのガイド部材６０ａの移動を妨げることができる。尚、この場合もまた、介在電極２２ａの所定の嵩密度を達成し得る距離まで外部電極２１ａの先端面を発熱体１０の側面に近付けたときに外部電極２１ａの先端面が発熱体１０の側面を過度に押圧して発熱体１０の側面を損傷しないように、発熱体１０と一体的な部材として構成されるガイド部材６０ａの軸方向の長さを定める必要がある。
【００９０】
《第４実施形態》
以下、本発明の第４実施形態に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）（以降、「第４ＥＨＣ」と称呼される場合がある。）について説明する。
【００９１】
当該技術分野においては、例えば絶縁性の更なる向上及び保温性の向上等を目的として、電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）を構成する発熱体を収容する筒状の容器であるケースを二重構造とすることが知られている。本発明に係る電気加熱式触媒装置（本発明ＥＨＣ）もまた、このような二重構造を有する筒状の容器を採用することができる。
【００９２】
〈構成〉
そこで、第４ＨＣは、上述した第１ＥＨＣ乃至第３ＥＨＣの何れかであって、上述したケースが、筒状の容器である外管と当該外管の内部の所定の位置に固定された筒状の容器である内管とによって構成されている、電気加熱式触媒装置である。ケース孔は、外管の側面の互いに対向する領域に形成され且つ外管の外側と内側とを連通する貫通孔である外管孔と、内管の少なくとも外管孔に対向する領域に形成され且つ内管を構成する材料が存在しない間隙である内管間隙と、によって構成されている。また、外部電極は、外管孔、内管間隙及び第１マット間隙に挿通されている。
【００９３】
尚、内管間隙は、内管の外管孔に対向する領域において内管の外側と内側とを連通するように形成された貫通孔である内管孔であってもよい。或いは、内管間隙は、内管の外管孔に対向する領域のみならず、内管の他の領域にまで及ぶ間隙であってもよい。このような間隙の具体例としては、例えば内管が２つの筒状の部材に分割されており且つ当該２つの部材の一方が外管孔よりも上流側に配設され他方が外管孔よりも下流側に配設される場合において当該２つの部材の間に画定される空間等を挙げることができる。この場合、内管間隙は、発熱体の側面に全周に亘って対向する環状の空間として画定される。但し、内管間隙の具体的な形状は、内管の外管孔に対向する領域において内管の外側と内側とを連通することが可能である限り、特に限定されない。
【００９４】
図２３は、第４ＥＨＣの構成の一例を示す模式図である。図２３に例示する第４ＥＨＣ１０４は、以下に列挙する点（Ａ）乃至（Ｃ）を除き、図１に例示した第１ＥＨＣ１０１と同様の構成を有する。
【００９５】
（Ａ）筒状の容器である外管４２と外管４２の内部の所定の位置に固定された筒状の容器である内管４３とによってケース４０が構成されている点。
（Ｂ）外管４２の側面の互いに対向する領域に形成され且つ外管４２の外側と内側とを連通する貫通孔である外管孔４２ａ及び４２ｂと内管４３の少なくとも外管孔４２ａ及び４２ｂに対向する領域にそれぞれ形成され且つ内管４３を構成する材料が存在しない間隙である内管間隙４３ａ及び４３ｂとによってケース孔４１ａ及び４１ｂがそれぞれ構成されている点。
（ｃ）外管孔４２ａ、内管間隙４２ａ及び第１マット間隙３１ａに外部電極２１ａが挿通され且つ外管孔４２ｂ、内管間隙４２ｂ及び第１マット間隙３１ｂに外部電極２１ｂが挿通されている点。
【００９６】
尚、内管間隙４３ａ及び４３ｂは、内管４３の外管孔４２ａ及び４２ｂに対向する領域において内管４３の外側と内側とを連通するようにそれぞれ形成された貫通孔であってもよい。
【００９７】
〈効果〉
第４ＥＨＣ１０４によれば、外管と内管との間の空間により高い断熱効果が得られるため、ＥＨＣ全体としての保温性能を高めることができ、排気浄化触媒の活性化温度への昇温を速めたり、排気浄化触媒の活性化温度における保持を容易にしたりすることができる。また、例えば、内管の内部に発熱体を予め収容して中間素材とした後に、当該中間素材を外管の内部に組み付けることにより、ＥＨＣの集成時におけるハンドリング性を向上させることもできる。
【００９８】
〈変形例４−１〉
ところで、第４ＥＨＣにおいて外管の内部の所定の位置に内管を固定するための具体的な手法は、外管と内管とを電気的に絶縁することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。例えば、電気絶縁材料からなる緩衝材を外管と内管との間に圧縮して挟持し、当該緩衝材の復元力により外管の内部の所定の位置に内管を固定してもよい。
【００９９】
そこで、変形例４−１に係る第４ＥＨＣは、電気絶縁材料からなる緩衝材である第２マットを更に備える。第２マットの形状及び材料は、電気絶縁材料からなる緩衝材であり、外管と内管との間に介在して外管の内部の所定の位置に復元力によって内管を保持することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。即ち、第２マットは、外管と内管との間に挟持されている。第２マットを形成する材料は、上述した第１マットを形成する材料とは異なる材料であっても良く、或いは上述した第１マットを形成する材料と同様の材料であってもよい。
【０１００】
また、第２マットの少なくとも外管孔に対向する領域には電気絶縁材料からなる緩衝材が存在しない間隙である第２マット間隙が形成されている。外管孔、第２マット間隙及び内管間隙によりケース孔が画定されており、当該ケース孔及び第１マット間隙により、ケースの外部と第１マットの内部とを連通する空間が画定されている。そして、外部電極は当該空間に挿通されて、発熱体の側面との間に介在電極を挟持する。即ち、外部電極は、外管孔、第２マット間隙、内管間隙及び第１マット間隙に挿通されている。
【０１０１】
尚、第２マット間隙は、第２マットの外管孔に対向する領域において第２マットの外側と内側とを連通するように形成された貫通孔である第２マット孔であってもよい。或いは、第２マット間隙は、第２マットの外管孔に対向する領域のみならず、第２マットの他の領域にまで及ぶ間隙であってもよい。このような間隙の具体例としては、例えば、第２マットが２つの部材に分割されており且つ当該２つの部材の一方が外管孔よりも上流側に配設され他方が外管孔よりも下流側に配設される場合において当該２つの部材の間に画定される空間等を挙げることができる。この場合、第２マット間隙は、発熱体の側面に全周に亘って対向する環状の空間として画定される。但し、第２マット間隙の具体的な形状は、外管と内管との間に介在する第２マットの復元力により外管の内部の所定の位置に内管を保持することが可能であり且つ第２マットの外管孔に対向する領域において第２マットの外側と内側とを連通することが可能である限り、特に限定されない。
【０１０２】
図２４は、変形例４−１に係る第４ＥＨＣの構成の一例を示す模式的な斜視図である。また、図２５は、図２４に示した第４ＥＨＣ１０４ａの構成部材を示す模式的な分解斜視図である。更に、図２６は、図２４及び図２５に示した第４ＥＨＣ１０４ａの構成を示す模式的な拡大断面図である。より具体的には、図２６は、第４ＥＨＣ１０４ａが備える一対の電極のうちの一方の電極２０ａの近傍の部分の外部電極２１ａの軸を含み且つ発熱体１０の軸方向に平行な平面による模式的な断面図である。
【０１０３】
尚、図２４乃至図２６においては、第４ＥＨＣ１０４ａが備える一対の電極のうちの一方の電極２０ａのみが描かれており、他方の電極（２０ｂ）及びその近傍の部材については省略されているが、図示しない他方の電極及びその近傍の部材の構成は電極２０ａ及びその近傍の部材の構成と同様である。従って、他方の電極及びその近傍の部材の構成についての説明は省略する。また、図２４においては、第４ＥＨＣ１０４ａを例えば排気管等に接続するためのフランジ４２ｆが外管４２の両端に設けられているが、図２５及び図２６においてはフランジ４２ｆが省略されている。更に、図２５においては、外管４２及び内管４３が、それらの軸を含む平面によってそれぞれ２つの部分に切断されているが、これは第４ＥＨＣ１０４ａの構成を判り易く示すことを目的とするものであり、このような例示に外管４２及び内管４３の具体的な構成は限定されない。
【０１０４】
第４ＥＨＣ１０４ａは、筒状の容器である外管４２と外管４２の内部の所定の位置に固定された筒状の容器である内管４３とによって構成されたケース４０を備え、電気絶縁材料からなる緩衝材である第２マット３２を更に備える。第４ＥＨＣ１０４ａにおいて、第２マット３２は外管４２と内管４３との間に挟持されている。これにより、外管４２の内部の所定の位置に内管４３が固定されている。
【０１０５】
また、外管４２の側面の所定の領域に形成され且つ外管４２の外側と内側とを連通する貫通孔である外管孔４２ａと、内管４３の少なくとも外管孔４２ａに対向する領域に形成され且つ内管４３を構成する材料が存在しない間隙である内管間隙４３ａと、によって、ケース孔４１ａが構成されている。尚、第４ＥＨＣ１０４ａにおいては、内管間隙４３ａは、内管４３の外管孔４２ａに対向する領域において内管４３の外側と内側とを連通するように形成された貫通孔である内管孔として構成されている。
【０１０６】
また、第２マット３２の少なくとも外管孔４２ａに対向する領域には電気絶縁材料からなる緩衝材が存在しない間隙である第２マット間隙３３ａが形成されている。尚、第４ＥＨＣ１０４ａにおいては、第２マット間隙３３ａは、第２マット３２の外管孔４２ａに対向する領域において第２マット３２の外側と内側とを連通するように形成された貫通孔である第２マット孔として構成されている。
【０１０７】
更に、外部電極２１ａは、外管孔４２ａ、第２マット間隙３３ａ、内管間隙４３ａ及び第１マット間隙３１ａに挿通されて、発熱体１０の側面との間に介在電極２２ａを挟持している。
【０１０８】
上記のように、変形例４−１に係る第４ＥＨＣにおいては、外管４２と内管４３との間に第２マット３２を挟持することにより、外管４２の内部の所定の位置に内管４３が固定されている。従って、例えば、第１マットを発熱体の側面に巻回して柱体ユニットを形成し、例えば圧入工法又はサイジング工法等を適用して当該柱体ユニットを内管の内部に収容し、更に、第２マットを内管の外周面に巻回して新たな柱体ユニットを形成し、例えば圧入工法又はサイジング工法等を適用して当該新たな柱体ユニットを外管の内部に収容した後に、外部電極を外管孔、第２マット間隙、内管間隙及び第１マット間隙に挿通して、発熱体の側面との間に介在電極を挟持させることにより、電極を介する発熱体への確実な通電を確保しつつ高い生産効率にてＥＨＣを製造することができる。
【０１０９】
〈変形例４−２〉
上述した変形例４−１に係る第４ＥＨＣにおいては、電気絶縁材料からなる緩衝材である第２マットが外管と内管との間に圧縮されて挟持されることにより、第２マットの復元力によって外管の内部の所定の位置に内管が固定される。しかしながら、外管の内部の所定の位置に内管を固定するための手法は上記に限定されない。例えば、外管と内管とを所定の位置関係に固定する部材である固定部材によって、外管の内部の所定の位置に内管を固定してもよい。
【０１１０】
そこで、変形例４−２に係る第４ＥＨＣは、外管と内管とを所定の位置関係に固定する部材である固定部材を更に備える、電気加熱式触媒装置である。固定部材の形状及び材料は、上記のように外管と内管とを所定の位置関係に固定することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。固定部材の具体例としては、例えば、外管の内周面又は内管の外周面に設けられたブラケット等を挙げることができる。
【０１１１】
また、外管の内周面又は内管の外周面に固定部材を設けるための具体的な手法は、排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。例えば、別個の部材として予め形成された固定部材を例えば溶接等の手法によって外管の内周面又は内管の外周面に取り付けることができる。
【０１１２】
更に、外管の内周面及び内管の外周面の一方に設けられた固定部材を外管の内周面及び内管の外周面の他方に取り付けるための具体的な手法もまた、排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。このような手法の具体例としては、例えば締結部材による固定及び溶接等の手法を挙げることができる。
【０１１３】
締結部材による固定を採用する場合、変形例４−２に係る第４ＥＨＣの構成の具体例としては、例えば、固定部材が内管の外周面に設けられており、外管の固定部材に対向する位置に外管の外側と内側とを連通する貫通孔である固定孔が形成されており、当該固定孔に挿通されて外管を固定部材に締結するように構成された部材である締結部材を更に備え、当該締結部材によって外管の内部の所定の位置に内管が固定されている、電気加熱式触媒装置の構成を挙げることができる。
【０１１４】
固定孔は、上記のように外管の固定部材に対向する位置に形成された貫通孔であり、締結部材が挿通される。従って、固定孔の大きさ及び形状は、締結部材の横断面に応じて適宜定めることができる。
【０１１５】
締結部材の構成及び材料は、上記のように固定孔に挿通されて外管を固定部材に締結することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。典型的には、締結部材を形成する材料は例えばステンレス鋼及び高張力鋼等を始めとする金属である。好ましい態様において、締結部材は、例えば、ボルトとナットとの組み合わせとすることができる。この場合、ボルト及びナットの何れか一方が固定部材に例えば溶接等の手法によって固定されていてもよい。即ち、ボルトが固定部材に固定される場合は当該ボルトがウェルドボルトであってもよく、ナットが固定部材に固定される場合は当該ナットがウェルドナットであってもよい。
【０１１６】
変形例４−２に係る第４ＥＨＣによれば、内管の外周面に固定部材を設けておき、当該内管を外管の内部に収容し、固定部材と外管とを締結部材によって締結することにより、発熱体を収容する内管を外管の内部の所定の位置に確実に固定することができる。
【０１１７】
ところで、例えば第４ＥＨＣが備える電極と内管との電気的絶縁を確保することが困難である場合等、外管と内管とを電気的に絶縁する必要がある場合がある。外管と内管とを電気的に絶縁するための具体的な構成もまた、排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、例えば、少なくとも外管の外周面と締結部材との間及び外管の内周面と固定部材との間に、電気絶縁材料からなる部材である絶縁部材をそれぞれ介在させることにより、外管と内管とを電気的に絶縁することができる。
【０１１８】
絶縁部材の形状及び材料は、上記のように外管の外周面と締結部材との間及び外管の内周面と固定部材との間に介在して外管と内管とを電気的に絶縁することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。絶縁部材を形成する材料の具体例としては、例えばマイカ等の電気絶縁材料等を挙げることができる。また、絶縁部材の形状の具体例としては、例えば、ワッシャ、スペーサ、カラー及びガスケット等を挙げることができる。更に、段付きのワッシャ、スペーサ、カラー等を使用して、例えば、締結部材と固定孔の内壁面との電気的絶縁を確保してもよい。
【０１１９】
図２７は、変形例４−２に係る第４ＥＨＣの構成の１つの例を示す模式的な拡大断面図である。より具体的には、図２７は、変形例４−２に係る第４ＥＨＣが備える一対の外部電極の軸及び締結部材としてのボルトの軸を含み且つ発熱体の軸方向に平行な平面による模式的な断面図である。図２７に例示する第４ＥＨＣ１０４ｂにおいては、一対の外部電極２１ａ及び２１ｂのそれぞれの軸を通り発熱体１０の軸に平行な平面上に締結部材４６としてのボルトの軸が配置されている。尚、図中に示す白抜きの矢印は、第４ＥＨＣ１０４ｂの使用時の状態における排気の流れ方向を表す。
【０１２０】
第４ＥＨＣ１０４ｂは、外管４２と内管４３とを所定の位置関係に固定する部材である固定部材４４を備える。固定部材４４は内管４３の外周面に設けられており、外管４２の固定部材４４に対向する位置には外管４２の外側と内側とを連通する貫通孔である固定孔４５が形成されている。第４ＥＨＣ１０４ｂは、固定孔４５に挿通されて外管４２を固定部材４４に締結するように構成された部材である締結部材４６を更に備え、締結部材４６によって外管４２の内部の所定の位置に内管４３が固定されている。
【０１２１】
尚、第４ＥＨＣ１０４ｂが備える締結部材４６は、ステンレス鋼製のボルトとナットとの組み合わせである。また、太い点線によって図示するように、外管４２の外周面と締結部材４６との間及び外管４２の内周面と固定部材４４との間に電気絶縁材料からなる部材である絶縁部材４７をそれぞれ介在させることにより、外管４２と内管４３とが電気的に絶縁されている。第４ＥＨＣ１０４ｂが備える絶縁部材４７は、マイカ製のガスケットである。
【０１２２】
変形例４−２に係る第４ＥＨＣにおいては、上記のように、外管に形成された固定孔に挿通された締結部材によって内管の外周面に設けられた固定部材に外管を締結することにより外管の内部の所定の位置に内管が固定される。従って、所定の位置に発熱体を確実に保持することができる。
【０１２３】
また、上記のように、例えば外管の外周面と締結部材との間及び外管の内周面と固定部材との間に絶縁部材を介在させることにより、外管と内管とが電気的に絶縁されている。従って、例えば、排気中の水分が凝縮して第１マットに侵入して内管と電極との間の絶縁抵抗が低下した場合であっても、外管と内管とが電気的に絶縁されているので、外管と電極との間の絶縁抵抗は確保される。即ち、変形例４−２に係る第４ＥＨＣによれば、電極の絶縁を確保しつつ発熱体を確実に保持することができる。
【０１２４】
更に、図２７に示すように、発熱体を通過すべき排気が第４ＥＨＣが備えるケースを構成する外管と内管との間の空間を通過する（バイパスする）のを防止することを目的として、例えば外管と内管との間の空間の上流側の端部近傍に排気の流れを妨げる部材である閉塞部材４８を配設してもよい。
【０１２５】
尚、閉塞部材を形成する材料は、外管と内管との間の空間への排気の流入を低減することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。閉塞部材の具体例としては、例えば、外管と内管との間の空間の上流側の端部近傍に充填された電気絶縁材料からなる緩衝材及び外管と内管との間の空間の上流側の開口面積を低減したり排気の流れを内管の内部へと導いたりするように構成された構造物（例えば、邪魔板等）を挙げることができる。
【０１２６】
尚、上述したように、図２７に例示した第４ＥＨＣ１０４ｂにおいては、一対の外部電極２１ａ及び２１ｂのそれぞれの軸を通り発熱体１０の軸に平行な平面上に締結部材４６としてのボルトの軸が配置されている。しかしながら、変形例４−２に係る第４ＥＨＣにおける電極と締結部材との位置関係は上記に限定されない。例えば、一対の外部電極２１ａ及び２１ｂのそれぞれの軸を通り発熱体１０の軸に平行な平面と締結部材４６としてのボルトの軸を通り発熱体１０の軸に平行な平面とが重ならず、これらの平面が所定の角度をなすように配置されていてもよい。
【０１２７】
図２８は、変形例４−２に係る第４ＥＨＣの構成のもう１つの例を示す模式的な断面図である。より具体的には、図２８は、変形例４−２に係る第４ＥＨＣが備える一対の外部電極の軸及び締結部材としてのボルトの軸を含み且つ発熱体の軸方向に直交する平面による模式的な断面図である。図２８に例示する第４ＥＨＣ１０４ｂ’においては、一対の外部電極２１ａ及び２１ｂのそれぞれの軸を通り発熱体１０の軸に平行な平面（破線Ｌｅによって示されている）と締結部材４６としてのボルトの軸を通り発熱体１０の軸に平行な平面（一点鎖線Ｌｆによって示されている）とが、発熱体１０の軸（黒い丸印Ａｘによって示されている）において所定の角度（図２８においては９０度）にて交わるように配置されている。
【０１２８】
ところで、上述したように、本発明ＥＨＣにおいては、ケースと発熱体との間に挟持された第１マットの復元力によりケースの内部の所定の位置に発熱体が固定されている。従って、例えば排気の流速が大きい場合及び発熱体の横断面が大きい場合等、排気の流れから発熱体が受ける力が大きい場合において、発熱体と第１マットとの間及び／又は第１マットとケースとの間において滑りが生じて発熱体が下流側へと移動してしまう虞がある。その結果、発熱体の移動距離によっては、発熱体への確実な通電を確保することが困難となる等の問題が生ずる場合がある。
【０１２９】
特に、前述したように、ケースの内周面に絶縁層を設けたり、絶縁材料からなる部材又は絶縁層を有する部材を発熱体とケースとの間に介在させたりして、ケースの電気的な絶縁性を確保している場合は、上記のような問題がより懸念される。これは、絶縁材料又は絶縁層を構成する一般的な材料であるアルミナ及びガラス等のセラミック材料は、一般的なケースの構成材料である金属等と比較して、第１マットとの摩擦係数がより小さいためである。
【０１３０】
そこで、上述した第１ＥＨＣ乃至第４ＥＨＣを始めとする種々の実施形態に係る本発明ＥＨＣは、本発明ＥＨＣの使用時の状態における発熱体の下流側の端部に当接することにより発熱体の下流側へのずれを防止するように構成された部材であるリテーナを更に備えることができる。
【０１３１】
リテーナの形状及び材料は、発熱体の下流側の端部に当接することにより発熱体の下流側へのずれを防止することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。例えば、リテーナを形成する材料は、セラミック材料等の電気絶縁材料であってもよく、或いはステンレス鋼を始めとする金属であってもよい。
【０１３２】
また、発熱体の下流側の端部に当接することにより発熱体の下流側へのずれを防止するための具体的な構成も、排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。例えば、リテーナは、その一端が発熱体の下流側の端部に当接し、その他端がケース（又はケースを構成する外管若しくは内管）に固定されていてもよい。但し、リテーナの他端が固定されるケースが金属等の導電性を有する材料によって構成されている場合は、例えばリテーナを電気絶縁材料によって形成したり、リテーナの一端と発熱体との間に絶縁部材を介在させたり、リテーナの他端とケースとの間に絶縁部材を介在させたりする必要がある。これにより、例えば発熱体からケースへの漏電等の問題を低減することができる。
【０１３３】
しかしながら、例えば部品点数の増大に伴う本発明ＥＨＣの製造コストの増大等の問題を低減する観点からは、本発明ＥＨＣの既存の部材によってリテーナを構成することが望ましい。具体的には、例えば、ケース（又はケースを構成する外管若しくは内管）がリテーナとして機能するように構成されていてもよい。ケースをリテーナとして機能させるための具体的な構成は特に限定されない。例えば、ケース又はケースを構成する内管の下流側の端部を発熱体の径方向における内側に向かって屈曲させて当該部分に発熱体の下流側の端部を当接させてもよい。
【０１３４】
以上のように、発熱体の下流側の端部にリテーナが当接することにより、排気の流れから発熱体が受ける力が著しく大きい場合においても、発熱体が下流側に移動してしまう可能性を低減することができる。しかしながら、例えばセラミック材料等の比較的脆い材料によって発熱体が形成されている場合は、例えば排気の流れから発熱体が受ける力の急激な変化及び／又は衝撃等に起因して、発熱体のリテーナに当接する部分に例えば亀裂及び割れ等の損傷が生ずる可能性がある。
【０１３５】
そこで、上記のような問題を低減することを目的として、リテーナと発熱体との間に緩衝部材を挟持するようにしてもよい。緩衝部材の構成及び材料は、リテーナと発熱体とが当接する部分における衝撃を緩和することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。緩衝部材を形成する材料の具体例としては、例えば、第１マットと同様の材料を使用することができる。
【０１３６】
以上のようなリテーナの構成の一例が、変形例４−２に係る第４ＥＨＣ１０４ｂの説明において参照した図２７に示されている。図２７において破線によって囲まれた部分に例示するように、第４ＥＨＣ１０４ｂが備えるケース４０を構成する内管４３の下流側の端部は発熱体１０の径方向における内側に向かって屈曲されており、当該屈曲部の先端は更に上流側に向かって屈曲されている。即ち、内管４３の下流側の端部は発熱体１０の軸を含む平面による断面において略Ｕ字状に屈曲されている。加えて、発熱体１０と内管４３との間に挟持されている第１マット３０の下流側の端部は発熱体１０の径方向における内側に向かって屈曲されており、発熱体１０の下流側の端部と内管４３の下流側の屈曲部との間に介在している。これにより、第１マット３０の下流側の端部は上述した緩衝部材として機能することができる。
【０１３７】
上記のように、発熱体１０の下流側の端部にリテーナ７０として構成された内管４３の下流側の端部が当接することにより、排気の流れから発熱体が受ける力が著しく大きい場合においても、発熱体１０が下流側に移動する可能性を低減することができる。その結果、発熱体１０が下流側へと移動することに起因して発熱体１０への確実な通電を確保することが困難となる等の問題を低減することができる。また、上記のように内管４３の下流側の端部をリテーナ７０として機能させることにより、例えば部品点数の増大等の問題を低減することができる。更に、第１マット３０の下流側の端部を上述した緩衝部材としてリテーナ７０と発熱体１０との間に介在させることにより、例えばセラミック材料等の比較的脆い材料によって発熱体１０が形成されている場合においても、例えば排気の流れから発熱体が受ける力の急激な変化及び／又は衝撃等に起因して発熱体１０のリテーナ７０に当接する部分に例えば亀裂及び割れ等の損傷が生ずる可能性を低減することができる。
【０１３８】
《第５実施形態》
本明細書の冒頭において述べたように、本発明は、本発明ＥＨＣの製造方法にも関する。以下、本発明の第５実施形態に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）の製造方法（以降、「第５方法」と称呼される場合がある。）について説明する。
【０１３９】
前述したように、第１ＥＨＣ乃至第３ＥＨＣは、例えば、第１マットを発熱体の外周面に巻回して柱体ユニットを形成し、例えば圧入工法又はサイジング工法等を適用して当該柱体ユニットをケースの内部に収容した後に、外部電極をケース孔及び第１マット間隙（又は第１マット孔）に挿通して、外部電極の先端面と発熱体との間に介在電極を挟持することによって集成することができる。
【０１４０】
圧入工法を適用して柱体ユニットをケースの内部に収容する際には、発熱体の径方向における第１マットの圧縮を伴いつつ、柱体ユニットが発熱体の軸方向に沿ってケースの内部へと押し込まれる。一方、前述したように、ケースの外側と内側とを連通する貫通孔であるケース孔がケースの側面の互いに対向する領域に形成されている。加えて、第１マットの少なくともケース孔に対向する領域には電気絶縁材料からなる緩衝材が存在しない間隙である第１マット間隙が形成されている。
【０１４１】
従って、圧入工法を適用して柱体ユニットをケースの内部に収容する際には、例えば、第１マットの端部がケース孔の周縁部に引っ掛かったり、第１マット間隙の周縁部がケースの端部に引っ掛かったり、第１マット間隙の周縁部がケース孔の周縁部に引っ掛かったりする場合がある。このような場合、圧入工法を適用して柱体ユニットをケースの内部に収容する際に、例えば、第１マットが捲れ上がって発熱体から剥がれたり、第１マットがずれたり、第１マットに皺が生じたりする問題が生ずる虞がある。
【０１４２】
一方、サイジング工法を適用して柱体ユニットをケースの内部に収容する場合は、柱体ユニットの最大径よりもケースの内径の方が大きいため、発熱体の径方向における第１マットの圧縮を伴うこと無く、柱体ユニットを発熱体の軸方向に沿ってケースの内部へと押し込むことができる。従って、上記のような問題を低減する観点からは、サイジング工法を適用して柱体ユニットをケースの内部に収容することが望ましい。
【０１４３】
〈構成〉
そこで、第５方法は、上述した第１ＥＨＣ乃至第３ＥＨＣの何れかの本発明ＥＨＣの製造方法であって、以下の各工程を含む電気加熱式触媒装置の製造方法である。
第１マットを発熱体の側面に巻回して第１柱体ユニットを形成すること、
第１マットの圧縮を伴わずに第１柱体ユニットをケースの内部に挿入すること、及び
ケースの側壁の第１柱体ユニットに対向する領域の少なくとも一部を所定の径まで縮径させて、ケースの内周面と発熱体の側面との間に第１マットを挟持すること。
【０１４４】
尚、上記のように第１マットの圧縮を伴わずに第１柱体ユニットをケースの内部に挿入するためには、第１柱体ユニットの最大径がケースの内径よりも小さいことが必要である。従って、前述した変形例２−２に係る第２ＥＨＣのように台座部が発熱体の側面に設けられている場合は、前述したように台座部の頂面がケースの内壁に干渉しないように、台座部の高さ（発熱体の径方向における寸法）を定める必要がある。また、前述した変形例３−１に係る第３ＥＨＣのようにガイド部材が発熱体と一体的な部材として構成されている場合は、ガイド部材の先端（発熱体と反対側の端部）がケースの内壁に干渉しないように、ガイド部材の高さ（発熱体の径方向における寸法）を定める必要がある。
【０１４５】
〈効果〉
第５方法においては、サイジング工法を適用して第１柱体ユニットがケースの内部に収容される。従って、第１柱体ユニットの最大径がケースの内径よりも小さく、発熱体の径方向における第１マットの圧縮を伴うこと無く、第１柱体ユニットを発熱体の軸方向に沿ってケースの内部へと押し込むことができる。その結果、第１柱体ユニットをケースの内部へと収容する際に、例えば、第１マットが捲れ上がって発熱体から剥がれたり、第１マットがずれたり、第１マットに皺が生じたりする問題を低減することができる。
【０１４６】
《第６実施形態》
以下、本発明の第６実施形態に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）の製造方法（以降、「第６方法」と称呼される場合がある。）について説明する。
【０１４７】
前述したように、第４ＥＨＣが備えるケースは、筒状の容器である外管と当該外管の内部の所定の位置に固定された筒状の容器である内管とによって構成されている。従って、第４ＥＨＣの製造方法において柱体ユニットをケースの内部へと収容する際に、例えば、第１マットが捲れ上がって発熱体から剥がれたり、第１マットがずれたり、第１マットに皺が生じたりする問題を低減する観点からは、サイジング工法を適用して第１柱体ユニットを内管の内部へと収容することが望ましい。
【０１４８】
〈構成〉
そこで、第６方法は、上述した第４ＥＨＣの製造方法であって、以下の各工程を含む電気加熱式触媒装置の製造方法である。
第１マットを発熱体の側面に巻回して第１柱体ユニットを形成すること、
第１マットの圧縮を伴わずに第１柱体ユニットを内管の内部に挿入すること、及び
内管の側壁の第１柱体ユニットに対向する領域の少なくとも一部を所定の径まで縮径させて、内管の内周面と発熱体の側面との間に第１マットを挟持すること。
【０１４９】
尚、上記のように第１マットの圧縮を伴わずに第１柱体ユニットを内管の内部に挿入するためには、第１柱体ユニットの最大径が内管の内径よりも小さいことが必要である。従って、上述した第５方法と同様に、台座部及び／又はガイド部材が内管の内壁に干渉しないように、台座部の高さ（発熱体の径方向における寸法）及び／又はガイド部材の高さ（発熱体の径方向における寸法）を適切に定める必要がある。
【０１５０】
〈効果〉
第６方法においては、サイジング工法を適用して第１柱体ユニットが内管の内部に収容される。従って、第１柱体ユニットの最大径が内管の内径よりも小さく、発熱体の径方向における第１マットの圧縮を伴うこと無く、第１柱体ユニットを発熱体の軸方向に沿って内管の内部へと押し込むことができる。その結果、柱体ユニットを内管の内部へと収容する際に、例えば、第１マットが捲れ上がって発熱体から剥がれたり、第１マットがずれたり、第１マットに皺が生じたりする問題を低減することができる。
【０１５１】
《第７実施形態》
以下、本発明の第７実施形態に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）の製造方法（以降、「第７方法」と称呼される場合がある。）について説明する。
【０１５２】
前述したように、変形例４−１に係る第４ＥＨＣは、第２マットを内管の外周面に巻回して柱体ユニットを形成し、例えば圧入工法又はサイジング工法等を適用して当該柱体ユニットを外管の内部に収容した後に、外部電極を外管孔、第２マット間隙、内管間隙及び第１マット間隙に挿通して、発熱体の側面との間に介在電極を挟持させることによって集成することができる。
【０１５３】
圧入工法を適用して柱体ユニットを外管の内部に収容する際には、発熱体の径方向における第２マットの圧縮を伴いつつ、柱体ユニットが発熱体の軸方向に沿って外管の内部へと押し込まれる。一方、前述したように、外管の側面の互いに対向する領域には外管の外側と内側とを連通する貫通孔である外管孔が形成されている。加えて、第２マットの少なくとも外管孔に対向する領域には電気絶縁材料からなる緩衝材が存在しない間隙である第２マット間隙が形成されている。
【０１５４】
従って、圧入工法を適用して柱体ユニットを外管の内部に収容する際には、例えば、第２マットの端部が外管孔の周縁部に引っ掛かったり、第２マット間隙の周縁部が外管の端部に引っ掛かったり、第２マット間隙の周縁部が外管孔の周縁部に引っ掛かったりする場合がある。このような場合、圧入工法を適用して柱体ユニットを外管の内部に収容する際に、例えば、第２マットが捲れ上がって内管から剥がれたり、第２マットがずれたり、第２マットに皺が生じたりする問題が生ずる虞がある。
【０１５５】
一方、サイジング工法を適用して柱体ユニットを外管の内部に収容する場合は、柱体ユニットの最大径よりも外管の内径の方が大きいため、発熱体の径方向における第２マットの圧縮を伴うこと無く、柱体ユニットを発熱体の軸方向に沿って外管の内部へと押し込むことができる。従って、上記のような問題を低減する観点からは、サイジング工法を適用して柱体ユニットを外管の内部に収容することが望ましい。
【０１５６】
〈構成〉
そこで、第７方法は、上述した変形例４−１に係る第４ＥＨＣの製造方法であって、以下の各工程を含む電気加熱式触媒装置の製造方法である。
第２マットを内管の外周面に巻回して第２柱体ユニットを形成すること、
第２マットの圧縮を伴わずに第２柱体ユニットを外管の内部に挿入すること、及び
外管の側壁の第２柱体ユニットに対向する領域の少なくとも一部を所定の径まで縮径させて、外管の内周面と内管の外周面との間に第２マットを挟持すること。
【０１５７】
尚、上記のように第２マットの圧縮を伴わずに第２柱体ユニットを外管の内部に挿入するためには、第２柱体ユニットの最大径が外管の内径よりも小さいことが必要である。上述した第１柱体ユニットを内部に収容している内管と第２マットとによって第２柱体ユニットが構成されている場合においても同様である。従って、前述した変形例２−２に係る第２ＥＨＣのように台座部が発熱体の側面に設けられている場合は、台座部の頂面が外管の内壁に干渉しないように、台座部の高さ（発熱体の径方向における寸法）を定める必要がある。また、前述した変形例３−１に係る第３ＥＨＣのようにガイド部材が発熱体と一体的な部材として構成されている場合は、ガイド部材の先端（発熱体と反対側の端部）が外管の内壁に干渉しないように、ガイド部材の高さ（発熱体の径方向における寸法）を定める必要がある。
【０１５８】
〈効果〉
第７方法においては、サイジング工法を適用して第２柱体ユニットが外管の内部に収容される。従って、第２柱体ユニットの最大径が外管の内径よりも小さく、発熱体の径方向における第２マットの圧縮を伴うこと無く、第２柱体ユニットを発熱体の軸方向に沿って外管の内部へと押し込むことができる。その結果、第２柱体ユニットを外管の内部へと収容する際に、例えば、第２マットが捲れ上がって内管から剥がれたり、第２マットがずれたり、第２マットに皺が生じたりする問題を低減することができる。
【０１５９】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び変形例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び変形例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【０１６０】
１０…発熱体、１１…台座部、１２…収容部、２０，２０ａ，２０ｂ…電極、２１，２１ａ，２１ｂ…外部電極、２２，２２ａ，２２ｂ…介在電極、３０…第１マット、３１ａ，３１ｂ…第１マット間隙（第１マット孔）、３２…第２マット、３３ａ，３３ｂ…第２マット間隙（第２マット孔）、４０…ケース、４１ａ，４１ｂ…ケース孔、４２…外管、４２ａ，４２ｂ…外管孔、４２ｆ…フランジ、４３…内管、４３ａ，４３ｂ…内管間隙（内管孔）、４４…固定部材、４５…固定孔、４６…締結部材、４７…絶縁部材、４８…閉塞部材、５１ａ，５１ｂ…電極固定部、５２ａ，５２ｂ…取付部、５３ａ，５３ｂ…絶縁部、及び５４ａ…ガスケット、６０ａ…ガイド部材、６１ａ…ストッパー部材、７０…リテーナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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