JP2021058864A - 電気加熱式触媒装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表面電極にクラックが生じた場合の金属電極の過熱を抑制する電気加熱式触媒装置を提供する。【解決手段】電気加熱式触媒装置１０は、触媒が担持された担体１２と、担体１２の外周面に設けられる表面電極３０と、表面電極３０に並んで配設される複数の金属電極とを有する。表面電極３０は、複数の金属電極４０が担体１２の軸方向に間隔を空けて配設されている領域を含む配設領域３０Ａと、配設領域３０Ａに対して担体１２の軸方向に隣接して設けられており金属電極４０が配設されていない非配設領域３０Ｂとを有している。そして、表面電極３０は、非配設領域３０Ｂの電気抵抗が配設領域３０Ａの電気抵抗よりも高くなるように形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電気加熱式触媒装置に関するものである。
内燃機関の排気通路などに配設される触媒装置について、触媒を担持した担体に通電して加熱をすることにより触媒の活性化を高める電気加熱式触媒装置が知られている。
例えば、特許文献１に記載の電気加熱式触媒装置は、触媒が担持された円柱状の担体と、担体の軸方向に延伸して同担体の外周面に設けられる表面電極と、表面電極の表面上に軸方向に並んで配設される複数の金属電極とを有している。そして、表面電極の表面には、複数の金属電極が間隔を空けて配設されている配設領域と、金属電極が配設されていない非配設領域とが軸方向に隣接して設けられている。
特開２０１２−１０６１９９号公報
ところで、表面電極にあって複数の金属電極が配設されている配設領域にクラックが発生すると、以下のような不都合が生じるおそれがある。
すなわち、クラックが生じると、表面電極の配設領域には電気的な繋がりが弱い領域が生じることから、非配設領域における担体の電気抵抗は、そうした配設領域における担体の電気抵抗に比して相対的に小さくなる。そのため、上記配設領域に配設されている各金属電極のうちで担体の軸方向の末端に位置する各金属電極を端部金属電極とし、それら各端部金属電極の間に位置する金属電極を中間金属電極としたときに、担体の電気抵抗が小さい上記非配設領域と電気的に繋がっている端部金属電極には、配設領域の中間金属電極よりも多くの電流が流れるようになり、当該端部金属電極には電流が集中するようになる。このようにして端部金属電極に電流が集中すると、端部金属電極が過熱されるおそれがある。
上記課題を解決する電気加熱式触媒装置は、触媒が担持された円柱状の担体と、前記担体の軸方向に延伸して当該担体の外周面に設けられる表面電極と、前記表面電極の表面上に前記軸方向に並んで配設される複数の金属電極とを有している。前記表面電極は、複数の前記金属電極が前記軸方向に間隔を空けて配設されている領域を含む配設領域と、同配設領域に対して前記軸方向に隣接して設けられており前記金属電極が配設されていない非配設領域とを有している。そして、前記表面電極は、前記非配設領域の電気抵抗が前記配設領域の電気抵抗よりも高くなるように形成されている。
なお、以下では、表面電極の配設領域に配設されている各金属電極のうちで担体の軸方向の末端に位置する各金属電極を端部金属電極という。
同構成によれば、金属電極が配設された配設領域に隣接して設けられる非配設領域の電気抵抗は、配設領域の電気抵抗よりも高くなっている。そのため、非配設領域の電気抵抗が配設領域の電気抵抗と同じになるように構成されている場合と比べて、クラックの発生時には、端部金属電極が固定されている表面電極の配設領域から非配設領域に電流が流れにくくなり、これにより端部金属電極を流れる電流は減少するようになるため、クラックが生じた場合の端部金属電極の過熱を抑えることができる。
上記電気加熱式触媒装置において、前記非配設領域を第１非配設領域としたときに、前記表面電極は、前記第１非配設領域に対して前記配設領域が設けられている側の反対側において前記軸方向に並んで設けられており前記金属電極が配設されていない第２非配設領域をさらに有しており、前記表面電極は、前記第２非配設領域の電気抵抗が前記第１非配設領域の電気抵抗よりも低くなるように形成してもよい。
同構成によれば、表面電極の配設領域に対して軸方向に第１非配設領域と第２非配設領域とが順に並んで配設される。ここで、第２非配設領域の電気抵抗は第１非配設領域の電気抵抗よりも低くなっているため、表面電極の配設領域を流れた電流の一部は、第１非配設領域よりも電気抵抗が低く電流が流れやすい第２非配設領域に向かって流れるようになる。そして、第２非配設領域を流れた電流は、当該第２非配設領域が接触している担体の表面から担体内部に向かって流れることにより、担体において第２非配設領域が接触している部分の内部が加熱される。従って、表面電極に第２非配設領域を設けない場合と比較して、担体の軸方向における加熱範囲を広げることができる。
上記電気加熱式触媒装置において、前記表面電極は、前記第２非配設領域の電気抵抗が前記配設領域の電気抵抗以下になるように形成してもよい。
同構成によれば、第２非配設領域の電気抵抗は上記配設領域の電気抵抗以下になっているため、表面電極の配設領域を流れた電流の一部が、第２非配設領域に向かってより一層流れやすくなる。従って、担体において第２非配設領域が接触している部分の内部をより一層加熱することができる。
また、上記課題を解決する電気加熱式触媒装置は、触媒が担持された円柱状の担体と、前記担体の軸方向に延伸して当該担体の外周面に設けられる表面電極と、前記表面電極の表面上に前記軸方向に並んで配設される複数の金属電極とを有している。前記表面電極は、複数の前記金属電極が前記軸方向に間隔を空けて配設されている領域を含む配設領域と、同配設領域に対して前記軸方向に間隔を空けて設けられており前記金属電極が配設されていない非配設領域と、を有している。そして、前記表面電極は、前記非配設領域の電気抵抗が前記担体の電気抵抗以下になるように形成されている。
同構成によれば、金属電極が配設された配設領域と、金属電極が配設されていない非配設領域とが担体の軸方向において間隔を空けて配設されている。そのため、上記間隔が設けられておらず配設領域と非配設領域とが連続して繋がるように構成されている場合と比べて、同構成では上記間隔を空けた領域の電気抵抗が高くなっている。つまり同構成でも、配設領域に隣接した領域の電気抵抗は同配設領域よりも高くなっている。そのため、クラックの発生時には、端部金属電極が固定されている表面電極の配設領域から非配設領域には電流が流れにくくなり、これにより端部金属電極を流れる電流は減少するようになるため、クラックが生じた場合において当該端部金属電極の発熱量の増加を抑えることができる。
また、表面電極の配設領域から非配設領域には電流が流れにくくなるものの、同構成では、非配設領域の電気抵抗は担体の電気抵抗以下になっている。そのため、非配設領域の電気抵抗が担体の電気抵抗よりも高い場合と比較して、表面電極の配設領域を流れた電流の一部は、電気抵抗が低く電流が流れやすい非配設領域に向かって流れ易くなっている。こうして非配設領域を流れた電流は、当該非配設領域が接触している担体の表面から担体内部に向かって流れることにより、担体において非配設領域が接触している部分の内部が加熱される。従って、表面電極に上記非配設領域を設けない場合と比較して、担体の軸方向における加熱範囲を広げることもできる。
上記電気加熱式触媒装置において、前記表面電極は、前記第非配設領域の電気抵抗が前記配設領域の電気抵抗以下になるように形成してもよい。
同構成によれば、非配設領域の電気抵抗は上記配設領域の電気抵抗以下になっているため、表面電極の配設領域を流れた電流の一部が、非配設領域に向かってより一層流れやすくなる。従って、担体において非配設領域が接触している部分の内部をより一層加熱することができる。
第１実施形態の電気加熱式触媒装置を示す斜視図。 同実施形態の電気加熱式触媒装置の正面図。 同実施形態の電気加熱式触媒装置の側面図。 同実施形態の表面電極の各領域及び担体の電気抵抗を示すグラフ。 図３の５−５線に沿った断面図。 同実施形態の金属電極の拡大図。 クラック発生時における担体内部の電流の流れを示す模式図。 同実施形態の電気加熱式触媒装置の作用を示す側面図。 第２実施形態の電気加熱式触媒装置の側面図。 同実施形態の表面電極の各領域及び担体の電気抵抗を示すグラフ。 同実施形態の電気加熱式触媒装置の作用を示す側面図。 第１実施形態の変更例における表面電極の各領域の電気抵抗を示すグラフ。 第１実施形態の変更例における表面電極の各領域の電気抵抗を示すグラフ。 第２実施形態の変更例における表面電極の各領域の電気抵抗を示すグラフ。 第２実施形態の変更例における表面電極の非配設領域及び担体の電気抵抗を示すグラフ。
（第１実施形態）
以下、電気加熱式触媒装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。この電気加熱式触媒装置は、例えば自動車等の排気通路に設けられて、内燃機関から排出される排気を浄化する。
図１に示すように、電気加熱式触媒装置１０は、円柱状の担体１２を備えている。この担体１２は、導電性を有する多孔質材料、例えばＳｉＣ（炭化ケイ素）などで形成されており、白金やパラジウム等の触媒が担持されている。排気は担体１２の内部を当該担体１２の軸方向（図１に示す矢印Ｚ方向）に通過する。
図１や図２に示すように、担体１２の外周面には、担体１２の径方向に対向配置された一対の表面電極３０が設けられている。
図１や図３に示すように、表面電極３０は、矩形状の平面形状をなしており、担体１２の軸方向に延設されている。表面電極３０は、溶射によって担体１２の表面に形成されるポーラス膜となっており、高温下での耐酸化性に優れた金属材料、例えばＮｉＣｒ合金などで形成されている。
各表面電極３０の表面であって担体１２の軸方向における一部の表面には、金属電極４０が複数設けられている。表面電極３０は、複数の金属電極４０が担体１２の軸方向に間隔を空けて配設されている領域を含む配設領域３０Ａと、配設領域３０Ａに対して担体１２の軸方向に隣接して設けられており金属電極４０が配設されていない第１非配設領域３０Ｂと、この第１非配設領域３０Ｂに対して配設領域３０Ａが設けられている側の反対側において担体１２の軸方向に並んで設けられており金属電極４０が配設されていない第２非配設領域３０Ｃとを有している。
より詳細には、配設領域３０Ａは、表面電極３０全体のうちで担体１２の軸方向における略中央の領域に設けられている。第１非配設領域３０Ｂは、担体１２の軸方向において配設領域３０Ａを両側から挟むようにして帯状に２箇所配設されている。そして、第２非配設領域３０Ｃは、各第１非配設領域３０Ｂに対して配設領域３０Ａが隣接している側の反対側に隣接するようにして帯状に２箇所配設されている。このように、表面電極３０の配設領域３０Ａに対して担体１２の軸方向に第１非配設領域３０Ｂと第２非配設領域３０Ｃとが順に並んで配設されている。
図４に示すように、第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗は、配設領域３０Ａの電気抵抗よりも高くなっている。また、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗は、第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗よりも低くなっている。より詳細には、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗は、配設領域３０Ａの電気抵抗よりも低くなっている。こうした配設領域３０Ａ、第１非配設領域３０Ｂ、及び第２非配設領域３０Ｃにおける電気抵抗の差異は、適宜の方法で実現可能である。例えば、本実施形態では、表面電極３０を構成する材料に含まれる不純物の量を調整するなどして各領域における材料の組成を異ならせることにより、配設領域３０Ａ及び第１非配設領域３０Ｂ及び第２非配設領域３０Ｃの各体積抵抗率（単位長さ・単位断面積当たりの抵抗値）が異なるようにしており、こうした体積抵抗率の差異により、第１非配設領域３０Ｂ、配設領域３０Ａ、第２非配設領域３０Ｃの順に電気抵抗が低くなるようにしている。なお、配設領域３０Ａ、第１非配設領域３０Ｂ、及び第２非配設領域３０Ｃの各電気抵抗はいずれも担体１２の電気抵抗以下になっている。
配設領域３０Ａ、第１非配設領域３０Ｂ、及び第２非配設領域３０Ｃにおける電気抵抗の差異は、上述した体積抵抗率の相違以外にも、例えば以下のようにして設けることも可能である。すなわち、表面電極３０の配設領域３０Ａ及び第１非配設領域３０Ｂ及び第２非配設領域３０Ｃを単一の材料で構成する。そして、担体１２の径方向に沿った配設領域３０Ａの断面積Ｓａを基準断面積として、担体１２の径方向に沿った第１非配設領域３０Ｂの断面積Ｓｂを基準断面積よりも小さくすることにより、第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗が配設領域３０Ａの電気抵抗よりも高くなるようにしてもよい。ちなみに、第１非配設領域３０Ｂの厚みを配設領域３０Ａの厚みよりも薄くする、あるいは担体１２の周方向における第１非配設領域３０Ｂの長さを、担体１２の周方向における配設領域３０Ａの長さよりも短くすることにより、上記断面積Ｓａを上記基準断面積よりも小さくすることができる。同様に、担体１２の径方向に沿った第２非配設領域３０Ｃの断面積Ｓｃを上記基準断面積よりも大きくすることにより、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗が配設領域３０Ａの電気抵抗よりも低くなるようにしてもよい。ちなみに、第２非配設領域３０Ｃの厚みを配設領域３０Ａの厚みよりも厚くする、あるいは担体１２の周方向における第２非配設領域３０Ｃの長さを、担体１２の周方向における配設領域３０Ａの長さよりも長くすることにより、上記断面積Ｓｃを上記基準断面積よりも大きくすることができる。
図１や図３に示すように、金属電極４０は、担体１２の周方向において表面電極３０の形成領域全体に亘って延設されたリボン状の金属薄板であり、例えばＦｅＣｒＡｌＹ合金などの耐熱合金で形成されている。また、各金属電極４０は、表面電極３０の表面上において担体１２の軸方向に略等間隔にて並んで配設されている。各金属電極４０は、表面電極３０の形成領域の片側から突出して延設されており、その突出した終端において一体化されている。そして、図２に示すように、各表面電極３０に設けられた金属電極４０には電源３００が接続される。
図５に示すように、金属電極４０は、導電性を有する固定層５０によって表面電極３０に固定されている。固定層５０は、溶射によって金属電極４０及び表面電極３０の表面に形成されるポーラス膜となっており、高温下での耐酸化性に優れた金属材料、例えばＮｉＣｒ合金などで形成されている。固定層５０は、金属電極４０を覆うとともに表面電極３０の表面に接触した状態で表面電極３０に固定されている。
図１〜図３に示すように、固定層５０は、金属電極４０及び表面電極３０の表面上の複数箇所に点在して設けられており、金属電極４０と表面電極３０とを局所的に接合している。例えば、本実施形態では、各金属電極４０は１つの固定層５０で固定されている。また、隣り合う金属電極４０では、固定層５０が担体１２の周方向にずらして配置されている。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
なお、以下では、図３等に示したように、表面電極３０の配設領域３０Ａに並設されている各金属電極４０のうちで担体１２の軸方向の末端に位置する各金属電極４０を端部金属電極４０Ａといい、他の金属電極４０、つまり各端部金属電極４０Ａの間に位置する金属電極４０を中間金属電極４０Ｂという。
（１）図２に示すように、この電気加熱式触媒装置１０では、電源３００から金属電極４０に電力が供給されると、金属電極４０から表面電極３０に電流が流れる。こうして表面電極３０を流れる電流は、対向する別の表面電極３０に向かって担体１２の内部を流れる。このようにして担体１２の内部を電流が流れると、当該担体１２は加熱されることにより、担体１２に担持された触媒が活性化される。そして、この触媒の活性化により、担体１２を通過する排気中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等が浄化される。
ここで、図６に示すように、表面電極３０の配設領域３０Ａにおいて隣り合う金属電極４０の間の表面電極３０には、金属電極４０と表面電極３０との熱膨張率の差による熱応力が生じやすい。そのため、配設領域３０Ａにおいて隣り合う金属電極４０の間の表面電極３０には、二点鎖線にて示すように熱応力によるクラックＫが担体１２の周方向に生じやすい。
図７に示すように、こうしたクラックＫが生じると、表面電極３０の配設領域３０Ａには、クラックＫによって分断された領域であって中間金属電極４０Ｂが固定されている分断部３０Ｋが生じる。この分断部３０Ｋは、表面電極３０の配設領域３０Ａにおいて電気的な繋がりが弱い領域となっている。
ここで、仮に上記第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗が配設領域３０Ａと同一の電気抵抗になっている場合には、以下のような不都合が生じる。
すなわち、上述した分断部３０Ｋについて担体１２の軸方向における長さＬ１は、クラック発生時において端部金属電極４０Ａと電気的に繋がっている表面電極３０Ｆの長さＬ２、つまり端部金属電極４０Ａと電気的に繋がっている配設領域３０Ａ及び第１非配設領域３０Ｂ及び第２非配設領域３０Ｃの軸方向における長さＬ２と比較して短い。従って、各分断部３０Ｋと担体１２との接触面積は、クラック発生時において端部金属電極４０Ａが電気的に繋がっている表面電極３０Ｆと担体１２との接触面積よりも小さくなる。
そのため、担体１２の直径方向に配置されているもう一方の表面電極３０に向かって分断部３０Ｋから流れる電流経路ＣＡにおける担体１２の電気抵抗は、担体１２の直径方向に配置されているもう一方の表面電極３０に向かって表面電極３０Ｆから流れる電流経路ＣＢにおける担体１２の電気抵抗よりも大きくなる。
従って、電流経路ＣＢを流れる電流、つまり端部金属電極４０Ａ及び端部金属電極４０Ａを固定する固定層５０及び表面電極３０Ｆを介して担体１２を流れる電流は、電流経路ＣＡを流れる電流、つまり中間金属電極４０Ｂ及び中間金属電極４０Ｂを固定する固定層５０及び配設領域３０Ａの分断部３０Ｋを介して担体１２を流れる電流よりも多くなる。
このようにして端部金属電極４０Ａを流れる電流が多くなると、端部金属電極４０Ａが過熱される。そして、端部金属電極４０Ａの発熱量が過剰に増加すると、当該端部金属電極４０Ａが溶断するおそれがある。また、端部金属電極４０Ａを固定する固定層５０を流れる電流が多くなると、当該固定層５０の発熱量が増加するようになる。こうして端部金属電極４０Ａを固定する固定層５０の発熱量が過剰に増加すると、当該固定層５０の熱応力が増加して同固定層５０に亀裂が入ったり、溶断したりするおそれもある。
この点、本実施形態では、金属電極４０が配設された配設領域３０Ａに隣接して設けられる第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗は、配設領域３０Ａの電気抵抗よりも高くなっている。そのため、上述したように第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗が配設領域３０Ａの電気抵抗と同じになるように構成されている場合と比べて、クラックＫの発生時には、端部金属電極４０Ａが固定されている表面電極３０の配設領域３０Ａから第１非配設領域３０Ｂには電流が流れにくくなり、これにより端部金属電極４０Ａを流れる電流は減少するようになる。そのため、クラックＫが生じた場合の端部金属電極４０Ａの過熱を抑えることができる。そして、これにより当該端部金属電極４０Ａの信頼性などが向上するようになる。
（２）また、このようにして端部金属電極４０Ａを流れる電流は減少するようになるため、端部金属電極４０Ａを固定する固定層５０を流れる電流も減少するようになる。そのため、クラックＫが生じた場合において、端部金属電極４０Ａを固定する固定層５０の発熱量が増加することを抑えることができる。そして、これにより当該固定層５０の信頼性などが向上するようになる。
（３）また、図８に示すように、表面電極３０の配設領域３０Ａに対して担体１２の軸方向に第１非配設領域３０Ｂと第２非配設領域３０Ｃとが順に並んで配設されている。ここで、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗は第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗よりも低くなっているため、表面電極３０の配設領域を流れた電流ＣＵＲの一部は、第１非配設領域３０Ｂよりも電気抵抗が低く電流が流れやすい第２非配設領域３０Ｃに向かって流れるようになる。そして、第２非配設領域３０Ｃを流れた電流ＣＵＲは、当該第２非配設領域３０Ｃが接触している担体１２の表面から担体内部に向かって流れることにより、担体において第２非配設領域３０Ｃが接触している部分の内部が加熱される。従って、表面電極３０に第２非配設領域３０Ｃを設けない場合と比較して、担体１２の軸方向における加熱範囲を広げることができる。
（４）さらに、図４に示したように、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗は配設領域３０Ａの電気抵抗よりも低くなっている。そのため、表面電極３０の配設領域３０Ａを流れた電流ＣＵＲの一部が、第２非配設領域３０Ｃに向かってより一層流れやすくなる。従って、担体１２において第２非配設領域３０Ｃが接触している部分の内部をより一層加熱することができる。
（第２実施形態）
次に、電気加熱式触媒装置を具体化した第２実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態で説明した第１非配設領域３０Ｂを省略した構成になっている。以下、そうした第１実施形態との相異点を中心にして、本実施形態の電気加熱式触媒装置を説明する。
図９に示すように、この電気加熱式触媒装置１００の表面電極３０も、矩形状の平面形状をなしており、担体１２の軸方向に延設されている。表面電極３０は、溶射によって担体１２の表面に形成されるポーラス膜となっており、高温下での耐酸化性に優れた金属材料、例えばＮｉＣｒ合金などで形成されている。
各表面電極３０の表面であって担体１２の軸方向における一部の表面には、金属電極４０が複数設けられている。表面電極３０は、複数の金属電極４０が担体１２の軸方向に間隔を空けて配設されている領域を含む配設領域３０Ａと、この配設領域３０Ａに対して担体１２の軸方向に間隔Ｌを空けて設けられており金属電極４０が配設されていない非配設領域３０Ｄとを有している。
より詳細には、配設領域３０Ａは、担体１２の軸方向における略中央の領域に設けられている。非配設領域３０Ｄは、担体１２の軸方向において配設領域３０Ａの両側に、上述した間隔Ｌを空けた状態にて帯状に２箇所配設されている。
図１０に示すように、非配設領域３０Ｄの電気抵抗は、担体１２の電気抵抗よりも低くなっており、さらに配設領域３０Ａの電気抵抗よりも低くなっている。こうした担体１２及び配設領域３０Ａ及び非配設領域３０Ｄにおける電気抵抗の差異も、適宜の方法で実現可能である。例えば、本実施形態では、表面電極３０の配設領域３０Ａや非配設領域３０Ｄを構成する材料に含まれる不純物の量をそれぞれ調整するなどして当該材料の組成を異ならせることにより、配設領域３０Ａ及び非配設領域３０Ｄの体積抵抗率（単位長さ・単位断面積当たりの抵抗値）が異なるようにしており、こうした体積抵抗率の差異により、配設領域３０Ａ、非配設領域３０Ｄの順に電気抵抗が低くなるようにしている。また、担体１２を構成する材料の組成を調整することにより、担体１２の電気抵抗が配設領域３０Ａ及び非配設領域３０Ｄの各電気抵抗よりも高くなるようにしている。
そして、本実施形態の金属電極４０や固定層５０については、第１実施形態と同一である。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
（５）図１１に示すように、金属電極４０が配設された配設領域３０Ａと、金属電極４０が配設されていない非配設領域３０Ｄとが担体１２の軸方向において間隔Ｌを空けて配設されている。そのため、上記間隔Ｌが設けられておらず配設領域３０Ａと非配設領域３０Ｄとが連続して繋がるように構成されている場合と比べて、本実施形態では、上記間隔Ｌを空けた領域８０の電気抵抗は高くなっている。つまり、本実施形態でも、第１実施形態と同様に、表面電極３０の配設領域３０Ａに隣接した領域の電気抵抗は配設領域３０Ａよりも高くなっている。そのため、本実施形態でも、クラックＫの発生時には、端部金属電極４０Ａが固定されている表面電極３０の配設領域３０Ａから非配設領域３０Ｄには電流が流れにくくなり、これにより端部金属電極４０Ａを流れる電流は減少するようになる。そのため、クラックＫが生じた場合の端部金属電極４０Ａの過熱を抑えることができる。そして、これにより当該端部金属電極４０Ａの信頼性などが向上するようになる。
（６）また、このようにして端部金属電極４０Ａを流れる電流は減少するようになるため、端部金属電極４０Ａを固定する固定層５０を流れる電流も減少するようになる。そのため、クラックＫが生じた場合において、端部金属電極４０Ａを固定する固定層５０の発熱量が増加することを抑えることができる。そして、これにより当該固定層５０の信頼性などが向上するようになる。
（７）また、表面電極３０の配設領域３０Ａから非配設領域３０Ｄには電流が流れにくくなるものの、図１０に示したように、本実施形態では、非配設領域３０Ｄの電気抵抗は担体１２の電気抵抗よりも低くなっている。そのため、非配設領域３０Ｄの電気抵抗が担体１２の電気抵抗よりも高い場合と比較して、図１１に示すように、表面電極３０の配設領域３０Ａを流れた電流ＣＵＲの一部は、電気抵抗が低く電流が流れやすい非配設領域３０Ｄに向かって流れ易くなっている。こうして非配設領域３０Ｄを流れた電流ＣＵＲは、当該非配設領域３０Ｄが接触している担体１２の表面から担体内部に向かって流れることにより、担体１２において非配設領域３０Ｄが接触している部分の内部が加熱される。従って、表面電極３０に上記非配設領域３０Ｄを設けない場合と比較して、担体１２の軸方向における加熱範囲を広げることができる。
（８）さらに、図１０に示したように、非配設領域３０Ｄの電気抵抗は配設領域３０Ａの電気抵抗よりも低くなっている。そのため、表面電極３０の配設領域３０Ａを流れた電流ＣＵＲの一部が、非配設領域３０Ｄに向かってより一層流れやすくなる。従って、担体１２において非配設領域３０Ｄが接触している部分の内部をより一層加熱することができる。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第１実施形態において、第２非配設領域３０Ｃを省略してもよい。この場合でも、上記（１）の作用効果を得ることができる。
・第１実施形態では、図４に示したように、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗を、第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗よりも低く、且つ配設領域３０Ａの電気抵抗よりも低くした。この他、図１２に示すように、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗を、第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗よりも低く、且つ配設領域３０Ａの電気抵抗よりも高くしてもよい。この場合でも、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗は第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗よりも低くなるため、表面電極３０の配設領域を流れた電流ＣＵＲの一部は、第１非配設領域３０Ｂよりも電気抵抗が低く電流が流れやすい第２非配設領域３０Ｃに向かって流れるようになる。従って、上記（２）に記載の作用効果を得ることができる。
・図１３に示すように、第１実施形態において、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗を配設領域３０Ａの電気抵抗と同じにしてもよい。つまり、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗については配設領域３０Ａの電気抵抗以下となるようにしてもよい。この場合でも、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗を配設領域３０Ａの電気抵抗よりも高くした場合と比較して、配設領域３０Ａから第２非配設領域３０Ｃへと電流は流れやすくなる。
・図１４に示すように、第２実施形態において、非配設領域３０Ｄの電気抵抗を配設領域３０Ａの電気抵抗と同じにしてもよい。つまり、非配設領域３０Ｄの電気抵抗については配設領域３０Ａの電気抵抗以下となるようにしてもよい。この場合でも、非配設領域３０Ｄの電気抵抗を配設領域３０Ａの電気抵抗よりも高くした場合と比較して、配設領域３０Ａから非配設領域３０Ｄへと電流は流れやすくなる。
・図１５に示すように、第２実施形態において、非配設領域３０Ｄの電気抵抗を担体１２の電気抵抗と同じにしてもよい。つまり、非配設領域３０Ｄの電気抵抗については担体１２の電気抵抗以下となるようにしてもよい。この場合でも、非配設領域３０Ｄの電気抵抗を担体１２の電気抵抗よりも高くした場合と比較して、配設領域３０Ａから非配設領域３０Ｄには電流が流れやすくなる。
・第１実施形態では、担体１２の軸方向における配設領域３０Ａの両側に第１非配設領域３０Ｂ及び第２非配設領域３０Ｃをそれぞれ設けたが、担体１２の軸方向における配設領域３０Ａの片側にのみ第１非配設領域３０Ｂ及び第２非配設領域３０Ｃを設けてもよい。同様に、第２実施形態では、担体１２の軸方向における配設領域３０Ａの両側に非配設領域３０Ｄをそれぞれ設けたが、担体１２の軸方向における配設領域３０Ａの片側にのみ非配設領域３０Ｄを設けてもよい。
１０…電気加熱式触媒装置、１２…担体、３０…表面電極、３０Ａ…配設領域、３０Ｂ…第１非配設領域、３０Ｃ…第２非配設領域、３０Ｄ…非配設領域、３０Ｆ…表面電極、３０Ｋ…分断部、４０…金属電極、４０Ａ…端部金属電極、４０Ｂ…中間金属電極、５０…固定層、１００…電気加熱式触媒装置、３００…電源。
配設領域３０Ａ、第１非配設領域３０Ｂ、及び第２非配設領域３０Ｃにおける電気抵抗の差異は、上述した体積抵抗率の相違以外にも、例えば以下のようにして設けることも可能である。すなわち、表面電極３０の配設領域３０Ａ及び第１非配設領域３０Ｂ及び第２非配設領域３０Ｃを単一の材料で構成する。そして、担体１２の径方向に沿った配設領域３０Ａの断面積Ｓａを基準断面積として、担体１２の径方向に沿った第１非配設領域３０Ｂの断面積Ｓｂを基準断面積よりも小さくすることにより、第１非配設領域３０Ｂの電気抵抗が配設領域３０Ａの電気抵抗よりも高くなるようにしてもよい。ちなみに、第１非配設領域３０Ｂの厚みを配設領域３０Ａの厚みよりも薄くする、あるいは担体１２の周方向における第１非配設領域３０Ｂの長さを、担体１２の周方向における配設領域３０Ａの長さよりも短くすることにより、上記断面積Ｓｂを上記基準断面積よりも小さくすることができる。同様に、担体１２の径方向に沿った第２非配設領域３０Ｃの断面積Ｓｃを上記基準断面積よりも大きくすることにより、第２非配設領域３０Ｃの電気抵抗が配設領域３０Ａの電気抵抗よりも低くなるようにしてもよい。ちなみに、第２非配設領域３０Ｃの厚みを配設領域３０Ａの厚みよりも厚くする、あるいは担体１２の周方向における第２非配設領域３０Ｃの長さを、担体１２の周方向における配設領域３０Ａの長さよりも長くすることにより、上記断面積Ｓｃを上記基準断面積よりも大きくすることができる。

Claims (5)

  1. 触媒が担持された円柱状の担体と、前記担体の軸方向に延伸して当該担体の外周面に設けられる表面電極と、前記表面電極の表面上に前記軸方向に並んで配設される複数の金属電極とを有する電気加熱式触媒装置であって、
    前記表面電極は、複数の前記金属電極が前記軸方向に間隔を空けて配設されている領域を含む配設領域と、同配設領域に対して前記軸方向に隣接して設けられており前記金属電極が配設されていない非配設領域とを有しており、
    前記表面電極は、前記非配設領域の電気抵抗が前記配設領域の電気抵抗よりも高くなるように形成されている
    電気加熱式触媒装置。
  2. 前記非配設領域を第１非配設領域としたときに、
    前記表面電極は、前記第１非配設領域に対して前記配設領域が設けられている側の反対側において前記軸方向に並んで設けられており前記金属電極が配設されていない第２非配設領域をさらに有しており、
    前記表面電極は、前記第２非配設領域の電気抵抗が前記第１非配設領域の電気抵抗よりも低くなるように形成されている
    請求項１に記載の電気加熱式触媒装置。
  3. 前記表面電極は、前記第２非配設領域の電気抵抗が前記配設領域の電気抵抗以下になるように形成されている
    請求項２に記載の電気加熱式触媒装置。
  4. 触媒が担持された円柱状の担体と、前記担体の軸方向に延伸して当該担体の外周面に設けられる表面電極と、前記表面電極の表面上に前記軸方向に並んで配設される複数の金属電極とを有する電気加熱式触媒装置であって、
    前記表面電極は、複数の前記金属電極が前記軸方向に間隔を空けて配設されている領域を含む配設領域と、同配設領域に対して前記軸方向に間隔を空けて設けられており前記金属電極が配設されていない非配設領域と、を有しており、
    前記表面電極は、前記非配設領域の電気抵抗が前記担体の電気抵抗以下になるように形成されている
    電気加熱式触媒装置。
  5. 前記表面電極は、前記非配設領域の電気抵抗が前記配設領域の電気抵抗以下になるように形成されている
    請求項４に記載の電気加熱式触媒装置。
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