JP2015056334A - 外部電極構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁性を十分に確保しつつ径方向の大きさの増大を防止できると共に、組み付け時における絶縁体の破壊を防止することが可能な外部電極構造体を提供すること。【解決手段】中心電極２と、これを内側に保持する絶縁体３と、これを内側に保持する金属製保持体４と、絶縁体３と金属製保持体４との間に設けられた充填部５とを有する外部電極構造体１である。中心電極２は、先端側金属電極２１と、基端側金属電極２２と、導電性金属とガラスとの混合材からなり、かつ先端側金属電極２１と基端側金属電極２２との間を接合する導電性シール部２３とを有する。充填部５は、無機粉末を充填してなる。充填部５の基端側端面５５は、導電性シール部２３の基端側端面２３５よりもの軸方向１００における先端側に位置するか、あるいは導電性シール部２３の基端側端面２３５と同じ位置に位置している。【選択図】図１

Description

本発明は、中心電極とこれを内側に保持する絶縁体とこれを内側に保持する金属製保持体とを有する外部電極構造体に関する。

自動車等の車両の排気管には、排ガスを触媒によって浄化するための触媒装置が設けられる。この触媒装置としては、貴金属等の触媒が担持されたハニカム構造体が用いられるが、触媒の活性化のために、例えば４００℃程度の加熱が必要となる。そのため、柱状のハニカム構造体の側面に一対の電極を設け、これら電極間に通電を行ってハニカム構造体を加熱する電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｃａｔａｌｙｓｔ）が開発されている。

ＥＨＣに通電させるにあたっては、外部回路からの電気を供給するための外部電極構造体が用いられる。このような外部電極構造体としては、電極本体と、該電極本体を収容する電極保持缶体と、電極本体と電極保持缶体との間に介在して両者の間を絶縁する絶縁部材とを有する電極構造が開発されている（特許文献１参照）。この電極構造においては、絶縁部材を複数の絶縁体により構成し、これら絶縁体の間を無機粉末等で充填する構成が採用されている。かかる構成を採用することにより、絶縁性と気密性を両立させている。

特開２０００−２２３２０３号公報

しかしながら、上記電極構造においては、使用に伴う熱や振動等により、絶縁部材と無機粉末との界面から電流がリークしてしまうおそれがある。これを回避するためには、複数の絶縁体から構成されていた絶縁部材を一体物にするという構成を採用することができる。即ち、電極の周囲に筒状の絶縁体を配置する構成を採用することができる。ところが、かかる構成を採用すると、気密性を高めるためのシール部を絶縁体とは別の部分に設ける必要性が生じるため、電極構造が径方向に大きくなってしまう。電極構造の寸法が大きくなると、スペースの限られた狭い空間内に外部電極構造体を配置することができなくなり、搭載性が悪くなる。径方向の大きさの増大を抑えるためには、絶縁体の径方向の厚みをできる限り小さくすればよい。しかし、絶縁体の厚みを小さくすると、無機粉末を充填してシール部を形成する際に、充填時の加圧により絶縁体に応力が発生して絶縁体に破壊が起きるおそれがある。また、例えば筒状の絶縁体内に電極を挿通配置する場合には、電極と絶縁体との間に小さなクリアランスが生じてしまう。このようなクリアランスが存在すると、無機粉末の充填時に絶縁体に径方向に応力がかかり、絶縁体の破壊が特に起こり易くなる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、絶縁性を十分に確保しつつ径方向の大きさの増大を防止できると共に、組み付け時における絶縁体の破壊を防止することが可能な外部電極構造体を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、先端側金属電極と、基端側金属電極と、導電性金属とガラスとの混合材からなり、かつ上記先端側金属電極と上記基端側金属電極との間を接合する導電性シール部とを有する中心電極と、
該中心電極を内側に保持する筒状の絶縁体と、
該絶縁体を内側に保持する筒状の金属製保持体と、
上記絶縁体の外側面と上記金属製保持体の内側面との間に設けられた環状部と、該環状部内に充填された無機粉末からなる充填部とを有し、
上記充填部の基端側端面は、上記導電性シール部の基端側端面よりも上記外部電極構造体の軸方向における先端側に位置しているか、あるいは上記導電性シール部の上記基端側端面と上記軸方向において同じ位置に位置していることを特徴とする外部電極構造体にある。

上記外部電極構造体においては、筒状の上記絶縁体の内側に上記中心電極が保持されている。そのため、中心電極の絶縁性が確保されている。また、上記外部電極構造体は、上記絶縁体の外側面と上記金属製保持体の内側面との間に設けられた環状部と、該環状部内に充填された無機粉末からなる充填部とを有する。そのため、絶縁体と金属製保持体との間で気密性を保持することが可能である。さらに、上記中心電極は、導電性金属とガラスとの混合材からなり、かつ上記先端側金属電極と上記基端側金属電極との間を接合する導電性シール部を有する。そのため、該導電性シール部においても、中心電極と絶縁体との間で気密性を保持することができる。

また、上記外部電極構造体においては、上述のように中心電極の絶縁性を十分に確保できるため、絶縁体の径方向の厚みを小さくすることが可能である。そして絶縁体の厚みを小さくしても組み付け時における絶縁体の破壊を防止することができる。即ち、中心電極における基端側金属電極と絶縁体との間には、組み付け時における必要性から微小なクリアランスが生じ易い。このクリアランスが充填部の基端側端面よりも先端側に位置すると、無機粉末を充填して充填部を形成する際に、絶縁体に破壊が生じ易くなる。

上記外部電極構造体の構成においては、上記環状部内に充填された無機粉末からなる充填部の基端側端面が、ガラスと導電性金属との混合材からなる導電性シール部の基端側端面よりも上記外部電極構造体の軸方向における先端側に位置している。あるいは、上記充填部の基端側端面が、外部電極構造体の軸方向において導電性シール部の基端側端面と同じ位置にある。即ち、上記基端側金属電極と上記絶縁体との間にクリアランスが存在しても、該クリアランスは、上記充填部よりも基端側に位置する。さらに、上記導電性シール部は、ガラスと導電性金属との混合材からなり、該導電性シール部は強度にも優れている。したがって、無機粉末を充填して上記充填部を形成する際に、絶縁体に応力がかかっても、絶縁体に破壊が起こることを防止することができる。そして、上記のごとく、組み付け時における絶縁体の破壊が防止できるため、絶縁体の径方向の厚みを小さくすることが可能であり、外部電極構造体の径方向の大きさの増大を防止することができる。

実施例１における、外部電極構造体の断面構造を示す説明図。 実施例１における、外部電極構造体の断面構造の部分拡大図。 実施例１における、外部電極構造体の変形例を示す断面構造の部分拡大図。 実施例３における、外部電極構造体を電気加熱式触媒装置に適用した断面構成を示す説明図。 実施例３における、電気加熱式触媒装置の外観を示す説明図。

次に、上記外部電極構造体の好ましい実施形態について説明する。
上記外部電極構造体は、被通電体に電気的に接続して用いられる。被通電体としては、電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）の他、様々なものが想定される。外部電極構造体の絶縁体の径方向の厚みをより小さくするという観点からは、１０ｋＶ以下の電圧を印加する用途に適用することが好ましい。印加電圧は、５ｋＶ以下がより好ましく、１ｋＶ以下がさらに好ましい。印加電圧の小さな用途に適用することにより、絶縁体の径方向の厚みをより小さくすることが可能になる。その結果、外部電極構造体の寸法をより小さくすることができ、スペースの限られた小さな空間にも外部電極構造体を搭載し易くなる。ＥＨＣは、一般に最大でも１ｋＶ以下の電圧で用いられるため、上記被通電体としてＥＨＣを用いることにより、外部電極構造体の上述の作用効果が顕著になる。

また、外部電極構造体をＥＨＣへの通電用途に用いる場合には、上述のように印加電圧を小さくすることができるため、筒状の絶縁体の厚みを３ｍｍ以下にしても十分に絶縁性を確保することができる。絶縁体の厚みは、２．８ｍｍ以下より好ましく、２．６ｍｍ以下がさらに好ましい。また、組み付け時における破壊をより確実に防止するという観点から絶縁体の厚みは、１ｍｍ以上であることが好ましく、１．５ｍｍ以上であることがより好ましい。なお、ここでいう絶縁体の厚みは、充填部と導電性シール部との間にある絶縁体の厚みである。絶縁体のその他の部分の厚みは、１ｍｍ以上にすることにより、絶縁性を十分に確保することができる。絶縁体の厚みは、寸法の増大を防止するという観点から、できる限り小さくすることが好ましい。

（実施例１）
次に、外部電極構造体の実施例について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すごとく、本例の外部電極構造体１は、中心電極２と、この中心電極２を内側に保持する筒状の絶縁体３と、この絶縁体３を内側に保持する筒状の金属製保持体４とを有する。中心電極２は、先端側金属電極２１と、基端側金属電極２２と、導電性シール部２３とを有する。導電性シール部２３は、導電性金属とガラスとの混合材からなり、先端側金属電極２１と基端側金属電極２２との間を接合している。また、外部電極構造体１は、絶縁体３の外側面３１と金属製保持体４の内側面４１との間に設けられた環状部５０と、この環状部５０内に充填された無機粉末からなる充填部５とを有する。図２に示すごとく、充填部５の基端側端面５５は、導電性シール部２３の基端側端面２３５よりも外部電極構造体１の軸方向１００における先端側に位置している。外部電極構造体１は、中心電極２の先端側、より具体的には、先端側金属電極２１の先端２１０を被通電体（図示略）に電気的に接続して用いられる。

以下、さらに詳細に説明する。なお、本明細書においては、外部電極構造体１の軸方向１００における被通電体に接続する側を先端側（Ｆ側）とし、外部回路（図示略）に電気的に接続される側を基端側（Ｒ側）として説明する。また、外部電極構造体１の径方向１０１における中心電極２側を内側（Ｉ側）とし、中心電極２から離れる向きを外側（Ｏ側）として説明する。

図１に示すごとく、中心電極２は、全体として略円柱状であり、Ｎｉ合金からなる先端側金属電極２１と、Ｆｅ合金（クロムモリブデン鋼）からなる基端側金属電極２２と、これらの金属電極２１、２２の間を接合するガラスとＣｕとの混合材からなる導電性シール部２３とを有する。中心電極２は、アルミナからなる筒状の絶縁体３内に挿通保持されている。中心電極２の先端側及び基端側、より具体的には先端側金属電極２１の先端２１０及び基端側金属電極２２の後端２２０は、絶縁体３から露出している。

導電性シール部２３は、ガラスと銅との混合材からなり、導電性を有している。具体的には、導電性シール部２３においては、ガラス粒子が表面で相互に融着すると共に、ガラス粒子間には、銅からなる導電経路が形成されている。導電性シール部２３は、先端側金属電極２１と基端側金属電極２２とを物理的及び電気的に接合すると共に、導電性シール部２３は絶縁体３の内側面３２とも物理的に接合しており、これらの接合部における気密性を高めている。本例において、導電性シール部２３の軸方向１００における長さは４ｍｍである。

絶縁体３と中心電極２との組み付けは、全体として円筒状の絶縁体３内に、先端側金属電極２１を挿入配置し、次いでガラス粉末とＣｕ粉末との混合粉末を挿入し、さらに基端側金属電極２２を挿入配置し、少なくとも混合粉末の挿入部を加熱することにより行うことができる。この加熱により、上述の導電性シール部２３を形成させることができる。

筒状の絶縁体３は、内側面３２にテーパ部３２１を有しており、このテーパ部３２１を境にして先端側の内径が小さくなっており、基端側の内径が大きくなっている。一方、先端側金属電極２１は、全体として円柱状であるが、基端側に径の大きな大径部２１２を有している。したがって、上述の組み付け時に先端側金属電極２１を絶縁体３内に挿入すると、大径部２１２をテーパ部３２１に当接させることができる（図１及び図２参照）。

気密性を高めるために、先端側金属電極２１は、図１及び図２に示すごとく絶縁体３の内側面３２と当接していることが好ましいが、先端側金属電極２１を絶縁体３内に挿入し易くするために、先端側金属電極２１と絶縁体３との間に微小なクリアランス２１５を設けることも可能である（図３参照）。この場合には、図３に示すごとく、上述の導電性シール部２３の形成時に、先端側金属電極２１と絶縁体３との間のクリアランス２１５をその基端側において導電性シール部２３と同じ混合材により充填することにより、クリアランス２１５にシール部２２６を形成することができる。そして、このシール部２２６により、気密性をより高めると共に強度をより高めることができる。

なお、図１及び図２に示すごとく、導電性シール部２３と後述の充填部５との間における絶縁体３の厚みは２．６ｍｍである。また、上述のテーパ部３２１よりも先端側の絶縁体３の厚みは２ｍｍである。また、絶縁体３には、後述の金属製保持体４との間に環状部５０を形成するために、大径部３５を部分的に有している。この大径部３５の厚みが絶縁体３の厚みが最も大きくなる部分であり、その厚みは３．５ｍｍである。

また、図１に示すごとく、基端側金属電極２２は、全体としては円柱状であるが、基端側に径が部分的に大きくなった位置決め部２２３を有している。この位置決め部２２３は、絶縁体３の基端側の内径よりも大きくなっている。そのため、基端側金属電極２２を絶縁体３内に挿入すると、位置決め部２２３が絶縁体３の基端側に当接する。即ち、位置決め部２２３の形成位置により、基端側金属電極２２の挿入長さを決定することができる。基端側金属電極２２の先端２２１は、導電性シール部２３と当接し、導電性シール部２３と接合している。また、図１及び図２に示すごとく、基端側金属電極２２の側面２２２と絶縁体３の内側面３２との間には、微小なクリアランス２２５がある。このクリアランス２２５は、基端側金属電極２２の絶縁体３内への挿入をスムーズに行うために設けられている。

金属製保持体４は、鉄合金（日本工業規格（ＪＩＳ）のＳＵＳ４３０）の筒状体からなり、絶縁体３は、金属製保持体４内に挿入され保持されている。金属製保持体４は、その内側面４１にテーパ部４１１を有し、このテーパ部４１１を境にして先端側の内径が小さくなっており、基端側の内径が大きくなっている。一方、絶縁体３は、部分的に径が大きくなった大径部３５を有している。したがって、絶縁体３を金属製保持体４内に挿入すると、大径部３５をテーパ部４１１に当接させることが可能な構成となっている（図１及び図２参照）。実際には、テーパ部３２１には、金属（ステンレス鋼）からなるリング状のパッキン４８が配置されており、このパッキン４８を介してテーパ部４１１に大径部３５を配置している。

図１及び図２に示すごとく、金属製保持体４の内側面４１と絶縁体３の外側面３１との間には環状部５０が設けられており、この環状部５０内には無機粉末（タルク）が充填されてリング状の充填部５が形成されている。充填部５は、その基端側端面５５がリング状のスペーサ５３により押圧されている。また、金属製保持体４は、基端側が径方向１０１の内側に曲げられて曲げ部４９を形成している。この曲げ部４９が充填部５の押圧を保持した状態でスペーサ５３を固定している。なお、本例において、スペーサ５３はアルミナからなる。スペーサ５３としては、本例のようにアルミナ等のセラミックス製のものの他、ステンレス鋼等の金属製のものを用いることができる。

図１に示すごとく、絶縁体３の先端側及び基端側は、金属製保持体３から露出している。また、筒状の金属製保持体４は、金属製保持体４は周囲よりも径が大きな大径部４５を有する。この大径部４５より先端側を例えば被通電体を収容するケース６９などに当接させることにより、金属製保持体４から先端側に露出する先端側金属電極２１の先端２１０をケース６９内に挿入することができる。

金属製保持体４の基端側には、筒状の金属缶体１３が取り付けられている。金属缶体１３は、ステンレス（ＪＩＳのＳＵＳ３０４）からなり、その取り付けは溶接、ねじ締め、かしめ加工により行うことができる。金属缶体１３内には、金属製保持体４から露出している絶縁体３及び中心電極２（基端側金属電極２２）の基端側が収容されている。また、金属缶体１３内には、基端側からリード線２５が挿入されており、このリード線２５の先端は、基端側金属電極２２の後端２２０に電気的に接続されている。リード線２５と基端側金属電極２２とは、溶接、ネジ締め、かしめ加工により接続することができる。また、リード線２５の基端は、外部回路（図示略）に電気的に接続されている。金属缶体１３の基端側の開口部１３０は、ゴム（フッ素系有機化合物）製のキャップ１４で密閉されている。

次に、本例の外部電極構造体１の作用効果について説明する。
図１及び図２に示すごとく、本例の外部電極構造体１においては、筒状の一体物からなる絶縁体３の内側に中心電極２が保持されている。そのため、絶縁体３から電流がリークし難く、中心電極２の絶縁性が確保される。また、外部電極構造体１は、絶縁体３の外側面３１と金属製保持体４の内側面４１との間に設けられた環状部５０内に、無機粉末からなる充填部５を有する。そのため、充填部５において外部電極構造体１の気密性を保持することが可能である。さらに、中心電極２は、先端側金属電極２１と基端側金属電極２２との間を接合する、導電性金属とガラスとの混合材からなる導電性シール部２３を有する。そのため、この導電性シール部２３においても外部電極構造体１の気密性を保持することができる。

また、外部電極構造体１においては、充填部５の基端側端面５５が、導電性シール部２３の基端側端面２３５よりも軸方向１００における先端側に位置している。そのため、基端側金属電極２２と絶縁体３との間のクリアランス２２５が充填部５よりも軸方向１００における基端側に位置する構成となっている。それ故、環状部５０に無機粉末を充填して充填部５を形成する際に、絶縁体３に径方向に応力がかかっても、この応力方向にクリアランス２２５がないため、絶縁体３の変形がほとんど起こらない。その結果、絶縁体３に破壊が起こることを防止することができる。この組み付け時における絶縁体３の破壊は、絶縁体３の径方向の厚みが小さくなるとより起こりやすいが、本例の構成においては、絶縁体３の厚みを小さくしても、絶縁体３の破壊を防止することができる。実際に、本例においては、充填部５と導電性シール部２３との間における絶縁体３の厚みが２．６ｍｍであるが、組み付け時に絶縁体３に破壊は発生していない。また、上記のように、絶縁体３の径方向の厚みを小さくすることができるため、本例の外部電極構造体１においては、径方向の大きさの増大を防止することができる。

また、外部電極構造体１の軸方向１００における導電性シール部２３の長さは、シール性を確保するという観点からは１ｍｍ程度でも十分であるが、３〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。この範囲から外れて長さが短くなると、充填部５の基端側端面５５と導電性シール２３との基端側端面２３５との位置関係を上述のように調整することが困難になる。即ち、各部品寸法のばらつきや組み付け時のばらつきがあっても、充填部５の基端側端面５５を導電性シール部２３の基端側端面２３５よりも軸方向１００における先端側に配置させやすくなる。一方、導電性シール部２３の長さが上述の範囲から外れて長くなると、導電性シール部２３の形成時に、ガラス粉末とＣｕ粉末との混合粉末を基端側金属電極２２により押圧して充填する際に、充填を十分に行うことが困難になるおそれがある。より好ましくは導電性シール部２３の長さは８ｍｍ以下がよい。導電性シール部２３の軸方向１００における長さは、先端側金属電極２１の後端２１１と、基端側金属電極２２の先端２２１との幅（最短距離）である。

先端側金属電極２１及び基端側金属電極２２の材質としては、例えばＮｉ、Ｆｅ又はこれらのうちいずれかの金属を主成分とする合金を採用することができる。好ましくは、先端側金属電極２１は、本例のようにＮｉ合金からなることがよい。この場合には外部環境下に晒されやすい先端側金属２１が腐食されにくくなり、例えば排ガス環境下に晒される用途に適用することが可能になる。また、基端側金属電極２２は、排ガス環境下に晒される部位ではないため、耐食性よりもコストを抑えるという観点を優先して、Ｆｅ合金からなることが好ましい。さらにコストを抑えると共に耐食性を向上できるという観点から、基端側金属電極２２は、本例のようにクロムモリブデン鋼からなることがより好ましい。

導電性シール部２３における導電性金属の材質としては、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、又はこれらのうちいずれかの金属を主成分とする合金を採用することができる。好ましくは、導電性金属は、本例のようにＣｕからなることがよい。この場合には、コストを抑えつつ、導電性シール部の導電性を高めることができる。また、この場合には、導電性シール部２３の熱伝導性が高くなり、導電性シール部２３から放熱させやすくなる。

また、本例の外部電極構造体１において、導電性シール部２３における導電性金属は、先端側金属電極２１及び基端側金属電極２２よりも熱伝導率の高い金属よりなり、金属製保持体４は周囲よりも径が大きな大径部４５を有し、この大径部４５が導電性シール部２３の径方向１０１の外側に位置している。即ち、導電性シール部２３の軸方向の中心位置から径方向の外側への延長線１０９上に金属製保持体４の大径部４５が位置している（図１参照）。そのため、中心電極２が発熱しても、熱が熱伝導率の高い導電性シール部２３から表面積が大きく放熱性に優れた金属製保持体４の大径部４５へと伝わり易い。それ故、外部電極構造体１の放熱性を高めることができる。

（実施例２）
本例においては、充填部５の基端側端面５５と、導電性シール部２３の基端側端面２３５との位置関係を変更して外部電極構造体１を作製し、その組み付け時における絶縁体３の割れの有無を評価する（図１及び図２参照）。
具体的には、充填部５の基端側端面５５と導電性シール部２３の基端側端面２３５の位置関係を変更した点を除いては、実施例１と同様にして外部電極構造体１を作製した。そして、絶縁体３の割れの有無を目視にて観察し、絶縁体３に割れが生じていない場合を「○」と評価し、割れが生じていた場合を「×」と評価した。充填部５の基端側端面５５と導電性シール部２３の基端側端面２３５との距離Ａ（図２参照）と、絶縁体の割れ評価結果との関係を表１に示す。なお、距離Ａは、導電性シール部２３の基端側端面２３５に対して、充填部５の基端側端面５５が先端（Ｆ）側に位置する場合を正（+）で表し、基端（Ｒ）側に位置する場合を負（−）で表した。

表１より知られるように、距離Ａが負の場合、即ち、充填部の基端側端面が導電性シール部の基端側端面よりも軸方向における基端側に位置している場合には、充填部の形成時に絶縁体に割れが発生した。これに対し、距離Ａが正の場合、即ち、図２に示すごとく、充填部５の基端側端面５５が導電性シール部２３の基端側端面２３５よりも軸方向１００における先端側に位置している場合には、絶縁体３に割れは発生しなかった。また、距離Ａが０の場合、即ち、充填部の基端側端面と導電性シール部の基端側端面とが軸方向において同じ位置にある場合にも、絶縁体３に割れは発生しなかった。

絶縁体の割れは、次のようにして発生すると考えられる。即ち、無機粉末を充填して充填部を形成する際には、絶縁体に径方向に応力が発生する。充填部の基端側端面が導電性シール部の基端側端面よりも軸方向における基端側に位置している場合には、基端側金属電極と絶縁体との間にクリアランスがあるため、上述の径方向の応力が絶縁体をクリアランスがある方向に変形させようとする。その結果、絶縁体に割れが発生すると考えられる。
一方、図２に示すごとく、充填部５の基端側端面５５が導電性シール部２３の基端側端面２３５よりも軸方向１００における先端側に位置している場合には、基端側金属電極２２と絶縁体３との間のクリアランス２２５は、充填部５よりも軸方向１００における基端側に位置する。そのため、上述のように径方向１０１に応力が発生しても絶縁体３の微小な変形が起こらない。したがって、絶縁体３の破壊を防止することができると考えられる。充填部の基端側端面と導電性シール部の基端側端面とが軸方向において同じ位置にある場合（図示略）も同様である。

また、部品寸法のばらつきや、組み付け時における設計にばらつきが生じるおそれがあるため、より確実にという観点から、距離Ａは正であることが好ましい。また、距離Ａは、＋０．５ｍｍ以上であることがより好ましい。即ち、図１及び図２に示すごとく、充填部５の基端側端面５５は、導電性シール部２３の基端側端面２３５よりも軸方向１００における先端側に位置していることが好ましく、０．５ｍｍ以上先端側に位置していることがより好ましい。また、軸方向の寸法の増大を防止するという観点からは、充填部５の基端側端面５５と導電性シール部２３の基端側端面２３５との幅（距離Ａ）は、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。

（実施例３）
次に、外部電極構造体を用いて通電させる被通電体として、電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）を用いる例について説明する。図４に示すごとく、本例においては、外部電極構造体１を被通電体６に電気的に接続させる。本例において、被通電体６は、図５に示すごとく、円柱状のハニカム構造体６０と、その側面を形成する外周壁６０１に設けられた一対の電極６２、６３とを有するＥＨＣ６１である。以下、詳細に説明する。なお、図４においては、図面作成の便宜のため、外部電極構造体をその外形で示しているが、具体的には、本例の外部電極構造体１は実施例１と同様の構成である。本例において、実施例１と同じ符号は、実施例１と同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

図５に示すごとく、本例のＥＨＣ６１において、ハニカム構造体６０は、円筒状の外周壁６０１と、外周壁６０１内において四角形格子状に設けられた隔壁６０２と、その隔壁６０２に囲まれて形成された径方向１０１の断面が四角形状の多数のセル６０３とを有する。ハニカム構造体６０は、ＳｉＣにＳｉを含浸させたＳｉＣ−Ｓｉ複合材を主成分とする導電性セラミックスからなる円柱状の多孔質体である。なお、本例においては、ハニカム構造体６０の径方向６０９におけるセル６０３の断面形状や、ハニカム構造体６０の軸方向６０８における端面６０４、６０５におけるセル６０３の形状が四角形となるセル形状を採用しているが、他の形状を採用することも可能である。例えば、セル６０３の形状を円形にしたり、三角形、六角形、八角形等の多角形にしたりすることができる。多孔質のハニカム構造体６０の気孔率は例えば１０〜７０％とすることができる。また、ハニカム構造体６０には、隔壁６０２やその細孔内に排ガスの浄化性能を有する貴金属等からなる触媒を担持させることができる。触媒としては、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等からなる三元触媒を用いることができる。ハニカム構造体６０には、軸方向６０８における一方の端面６０４から排ガスが流入し、この排ガスはセル６０３内を通過して他方の端面６０５から排出される。

ハニカム構造体６０の外周壁６０１上には、図５に示すごとく、一対の電極６２、６３が設けられている。これらの電極６２、６３は、ハニカム構造体６０の径方向６０９において、互いに相反する位置に形成されている。即ち、電極６２は、外周壁６０１上における電極６３の反対側に設けられている。電極６２、６３は、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材を主成分とする導電性セラミックスからなる。また、電極６２、６３は、円筒状の外周壁の周方向に沿って均一な厚みで板状に形成されている。

電極６２、６３は、導電性の接着剤（図示略）を介して、ハニカム構造体６０の外周壁６０１に接合されている。ここで、接着剤としては、電極６２、６３を構成するＳｉＣ−Ｓｉの複合材、カーボン、バインダー等を含有するものを用いることができる。
また、一対の電極６２、６３には、それぞれ電極端子６２１、６３１が設けられている。これらの電極端子６２１、６３１は、電極６２、６３と同様に、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材を主成分とする導電性セラミックスからなる。また、電極端子６２１、６３１は、柱状であり、上述の接着剤を介して電極６２１、６３１の表面に接合されている。

また、各電極端子６２１、６３１には、それぞれ金属端子６２２、６３２が設けられている。これらの金属端子６２２、６３２は、電極端子６２１、６３１にかしめ加工、溶接。導電性接着剤等により接合させることができる。電極端子６２１、６３１の材質としては、鉄合金やニッケル合金等の導電性金属を採用することができる。鉄合金としては、例えばステンレスがあり、ニッケル合金としては、例えばインコネル（登録商標）がある。

図４に示すごとく、ＥＨＣ６１は、金属製のケース６９内に収容されている。ケース６９は、円筒状の本体カバー部６９１と、本体カバー部６９１から径方向外側に突出すると共に電極端子部６２１、６３１及び金属端子６２２、６３２を覆う端子カバー部６９２とを有する。電極端子６２１、６３１と金属端子６２２、６３２との接合部６２３、６３３は、本体カバー部６９１の径方向の外側に位置する。

本体カバー部６９１とハニカム構造体６０及び電極６２、６３との間には、ハニカム構造体６０を保持する保持部材６４が配置されている。即ち、ハニカム構造体６０は、保持部材６４を介してケース６９内に保持されている。また、保持部材６４は、本体カバー部６９１の内側において電極端子６２１、６３１の周囲を覆っている。保持部材６４は、繊維状のアルミナからなるマット状の弾性体である。

図４に示すごとく、電極端子６２１、６３１に接合された金属端子６２２、６３２は、リード線６２４、６３４を介して、外部電極構造体１に接続されている。本例においては、２つの外部電極構造体１にリード線６２４、６３４がそれぞれ接続されている。リード線６２４、６３４は、外部電極構造体１の先端側金属電極２１の先端２１０に接続されている（図１及び図４参照）。
外部電極構造体１は、その金属製保持体４の大径部４５よりも先端側を、ハニカム構造体６０を収容するケース６９内に挿入し、大径部４５をケース６９に当接させている。より具体的には、ケース６９の端子カバー部６９２内に外部電極構造体１の先端側を挿入させている。また、径方向の搭載スペースを小さくするため、ハニカム構造体６０の軸方向６０８と外部電極構造体１の軸方向１００とが平行になるように、外部電極構造体１が組み付けられている（図１、図４、図５参照）。

次に、本例の作用効果について説明する。
本例は、図４及び図５に示すごとく、実施例１の外部電極構造体１をＥＨＣ６１に適用した例である。ＥＨＣ６１においては、印加電圧を最大でも例えば０．８ｋＶという小さい値にすることができる。そのため、絶縁体３の径方向１０１の厚みを小さくしても、十分に絶縁性を確保することができる（図１〜図３参照）。また、径方向の厚みを小さくできるため、排ガス経路という搭載スペースの小さな部分に外部電極構造体１を搭載させることができる。

また、図４に示すごとく、外部電極構造体１の金属製保持体の大径部４５がハニカム構造体６０を収容するケース６９に当接されている（図４参照）。一方、図１及び図２に示すごとく、金属製保持体４の大径部４５は、導電性シール部２３の軸方向における中心位置から径方向の外側への延長線１０９上に位置している。そのため、中心電極２が発熱しても、熱が熱伝導率の高い導電性シール部２３から表面積が大きく放熱性に優れた大径部４５へと伝わり、さらに大径部から表面積が大きく放熱性に優れたケース６９に伝わり易い。それ故、外部電極構造体１の放熱性をより一層高めることができる。その他に、本例の外部電極構造体１は、上述の実施例１と同様の作用効果を奏する。

１ 外部電極構造体
２ 中心電極
２１ 先端側金属電極
２２ 基端側金属電極
２３ 導電性シール部
２３５ 導電性シール部の基端側端面
５ 充填部
５５ 充填部の基端側端面

Claims (5)

1. 先端側金属電極（２１）と、基端側金属電極（２２）と、導電性金属とガラスとの混合材からなり、かつ上記先端側金属電極（２１）と上記基端側金属電極（２２）との間を接合する導電性シール部（２３）とを有する中心電極（２）と、
   該中心電極（２）を内側に保持する筒状の絶縁体（３）と、
   該絶縁体を内側に保持する筒状の金属製保持体（４）と、
   上記絶縁体（３）の外側面（３１）と上記金属製保持体（４）の内側面（４１）との間に設けられた環状部（５０）と、該環状部（５０）内に充填された無機粉末からなる充填部（５）とを有し、
   上記充填部（５）の基端側端面（５５）は、上記導電性シール部（２３）の基端側端面（２３５）よりも上記外部電極構造体（１）の軸方向（１００）における先端側に位置しているか、あるいは上記導電性シール部（２３）の上記基端側端面（２３５）と上記軸方向（１００）において同じ位置に位置していることを特徴とする外部電極構造体（１）。
2. 柱状のハニカム構造体（６０）と、該ハニカム構造体（６０）の外周壁（６０１）に設けられた一対の電極（６２、６３）とを有する電気加熱式触媒装置（６１）に通電させて用いることを特徴とする請求項１に記載の外部電極構造体（１）。
3. 上記外部電極構造体（１）の軸方向（１００）における上記導電性シール部（２３）の長さが３〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の外部電極構造体（１）。
4. 上記先端側金属電極（２１）と上記絶縁体（３）との間の基端側におけるクリアランスは、上記混合材により充填されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の外部電極構造体（１）。
5. 上記導電性シール部（２３）における上記導電性金属は、上記先端側金属電極（２１）及び上記基端側金属電極（２２）よりも熱伝導率の高い金属よりなり、上記金属製保持体（４）は周囲よりも径が大きな大径部（４５）を有し、該大径部（４５）は、上記導電性シール部の径方向（１０１）の外側に位置していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の外部電極構造体（１）。

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