CN102434255A - 蜂窝结构主体和电热催化剂装置 - Google Patents

蜂窝结构主体和电热催化剂装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种蜂窝结构主体，具有蜂窝主体和一双电极。蜂窝主体具有单元格形成部分和圆柱形中空形状的外壳部分。电极形成在外壳部分的外圆周表面上，这样电极就沿蜂窝主体的直径方向彼此面对。每个电极均具有形成在电极的中心部分处的基准电极部分和一个或多个形成在基准电极部分的两端处的外部电极部分。电极的基准电极部分面对彼此。电极的外部电极部分面对彼此。基准电极部分的电阻率小于每个电极中的每个外部电极部分的电阻率。

Description

蜂窝结构主体和电热催化剂装置
技术领域
本发明涉及安装至废气净化系统从而净化从内燃机发出的废气的蜂窝结构主体，并且涉及装备有蜂窝结构主体的电热催化剂(EHC)装置。
背景技术
一般而言，催化剂装置安装至废气净化系统的废气管，从汽车的内燃机发出的废气流过该废气管进行净化。催化剂装置能够净化废气。一般而言，催化剂装置使用在其中承载催化剂例如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等等的催化剂的蜂窝结构主体。
附带地，需要在大约400℃下加热催化剂装置中承载的催化剂从而适当地激活催化剂。为了实现这一点，现有一种传统技术，即具有蜂窝结构主体的电热催化剂(EHC)装置，其中蜂窝结构主体装备有一对正电极和负电极。正电极和负电极形成于蜂窝结构主体的外圆周表面上。当电功率供给正电极和负电极时，电流在蜂窝结构主体中流动，并且热能会生成在蜂窝结构主体中。
例如，编号为2010-106735的日本专利公开特许公报中公开了一种具有圆柱形状的蜂窝结构主体，其外圆周表面上形成了一对正电极和负电极。当蜂窝结构主体具有圆柱形状(即时，其垂直于蜂窝结构主体的轴向方向的横截面具有圆形)时，形成电极对的正电极和负电极之间的距离会依照一部分电极而变化，即不是恒定的。这种电极结构导致的问题是在与电流流过正电极与负电极之间的端部上的短距离(例如，在正电极与负电极之间的外部处的距离)相比，电流难以流过电极对之间的长距离(例如，在正电极与负电极之间的中心部分处的距离)。这会由于导致蜂窝结构主体内部不平衡的温度分布而导致蜂窝结构主体内部的不均匀的温度分布。
为了解决上述传统问题，在编号为H04-67588的日本专利公开特许公报中公开了一种传统技术。该传统的技术提供了一种圆柱形状的蜂窝结构主体，它具有加热器部分和狭缝部分。狭缝部分形成于蜂窝结构主体中并且调节蜂窝结构主体中的电阻。
另外，还有公开在编号为H04-280086的日本专利公开特许公报中的其它传统技术，它提供了一种装备有蜂窝单片加热器的蜂窝结构主体。特别地，垂直于蜂窝结构主体的轴向方向的蜂窝结构主体的横截面具有正方形形状或跑道形状从而在电极对之间具有相同的距离。
然而，具有在编号为H04-67588的日本专利公开特许公报中公开的电极的蜂窝结构主体由于具有狭缝部分从而调节电阻而具有长的电路。一旦供给电功率，此种结构就导致难以增高蜂窝结构主体的温度的困难。
另外，这种传统的蜂窝结构主体因为在蜂窝结构主体中具有狭缝部分而具有降低整体强度和净化废气能力的可能性。
因为具有编号为H04-280086的日本专利公开特许公报中公开的蜂窝单片加热器的蜂窝结构主体具有正方形形状或跑道形状，所以存在很难将它安装到汽车的废气管中的可能性。即，该传统蜂窝结构主体的结构在将它安装至用于汽车内燃机的废气净化系统中的废气管时具有缺点。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种蜂窝结构主体和装备有该蜂窝结构主体的电热催化剂(EHC)装置，它能够很容易地安装至废气净化系统中的废气管，并且易于使温度均匀地增大至期望的温度。
为了实现上述目的，本示例性实施例提供了一种具有蜂窝主体和一对电极的蜂窝结构主体。蜂窝主体具有单元格形成部分和圆柱形中空形状的外壳部分。外壳部分罩盖单元格形成部分。电极对形成于外壳部分的外圆周表面(即，外周向表面)，这样电极对的电极就沿蜂窝主体的直径方向彼此面对。即，电极穿过蜂窝主体彼此面对。在蜂窝结构主体中，每个电极均具有一个基准电极部分和一个或多个外部电极部分。基准电极部分沿蜂窝主体的圆周方向形成在电极的中心部分。外部电极部分形成在基准电极部分的两端处。电极端子形成在每个电极的基准电极部分上。一个电极的基准电极部分沿蜂窝主体的径向彼此面对另一个电极的基准电极部分。一个电极的外部电极部分沿蜂窝主体的径向一一对应地面对另一个电极的外部电极部分。基准电极部分的电阻率小于蜂窝结构主体的每个电极中的每个外部电极部分的电阻率。
在具有上述改进结构的蜂窝结构主体的蜂窝主体中，蜂窝主体中的单元格形成部分由外壳部分罩盖。垂直于蜂窝主体的轴向方向的蜂窝主体的横截面为圆形。因此，沿蜂窝主体的径向一起面对的电极之间的距离在电极的位置处会变化。特别地，远离每个电极的中心部分的位置增大得越多，电极对的电极之间的距离减小得越多。这意味着电极上远离电极的中心部分的位置增大得越多，电流就越容易通过蜂窝主体的内部在电极之间流动。
在蜂窝结构主体的结构中，形成在蜂窝主体的外周向表面上的每个电极沿着圆周方向分成多个部分，即基准电极部分和外部电极部分。即，电极对中的电极的基准电极部分形成一对。电极对中的电极的外部电极部分也形成一对。基准电极部分形成在每个电极的中心部分处。外部电极部分形成在每个电极的基准电极部分的两端处。换句话说，每个电极均具有一个基准电极部分和一对或更多对形成在基准电极部分的两个端部处的外部电极部分。在每个电极中，基准电极部分的电阻率小于每个外部电极部分的电阻率，其中电极对中的基准电极部分之间的距离长于电极对中的外部电极部分之间的距离。
如上所述，每个电极沿着蜂窝主体的圆周方向分开，并且每个分开的部分的电阻率会依照电极对中的分开的部分之间的距离调节。此种结构可以抑制电极对中的分开的部分之间的电阻值分布偏差，并且具有在蜂窝主体中流动的电流的均匀分布。
电极对的此种结构可以使蜂窝主体的温度均匀地增大，即使蜂窝主体具有垂直于蜂窝主体的轴向方向的圆形横截面。另外，电极对的这种结构可以抑制偏离蜂窝主体内部的均匀温度分布。另外，电极对的此种结构可以抑制和释放在蜂窝主体内部生成的热应力，防止在蜂窝主体内省城裂纹，并且防止蜂窝主体损坏和破碎。
另外，依照示例性实施例的蜂窝结构主体中的蜂窝主体具有垂直于蜂窝主体的轴向方向的圆形横截面。即，蜂窝主体具有圆柱形状。该形状可以很容易地握住蜂窝结构主体。例如，此种结构允许具有蜂窝主体的蜂窝结构主体安装到用于例如汽车的内燃机的废气净化系统的废气管中。
另外，依照示例性实施例的此种结构的蜂窝结构主体可以将蜂窝结构主体存放在废气管中，且从外圆周朝向蜂窝结构主体内部施加均匀的应力。这可以抑制蜂窝结构主体中由振动和应力而生成的裂纹。因此可以很容易地将蜂窝结构主体安装至汽车的废气净化系统。
依照本发明的其它示例性实施例，提供了一种具有如前所述的蜂窝结构主体、承载在蜂窝主体中的催化剂和电力供应装置的电热催化剂(EHC)装置。电力供应装置向蜂窝结构主体中的电极对供给电功率从而加热蜂窝主体。
电热催化剂(EHC)装置装备有如前所述的蜂窝结构主体。当向形成于蜂窝主体的外壳部分蜂窝主体外周向表面上的电极对供给电功率时，蜂窝主体内部的温度会均匀地增大。这就可以使承载在蜂窝主体中的催化剂高效率地均匀地激活，并且一旦向蜂窝主体供给电功率，就净化从汽车的内燃机发出的废气。
因此，本发明的示例性实施例提供了蜂窝结构主体和电热催化剂装置。蜂窝结构主体易于安装至废气净化系统，并且蜂窝结构主体的温度可以均匀地升高。
附图说明
将参照附图通过实例描述本发明优选的而非限制性的实施例，其中：
图1是显示依照本发明的第一示例性实施例的蜂窝结构主体的透视配置的视图；
图2是显示依照本发明的第一示例性实施例的蜂窝结构主体的垂直于其轴向方向的横截面的视图；
图3是依照本发明的第一示例性实施例的绕着形成在蜂窝结构主体表面上的正电极的部分的横截面的放大视图；
图4是显示了依照本发明的第二示例性实施例显示了垂直于轴向方向的蜂窝结构主体的横截面的视图；
图5是显示了依照本发明的第三示例性实施例的垂直于轴向方向的蜂窝结构主体的横截面的视图；
图6是显示了依照第三示例性实施例的蜂窝结构主体的视图，其中，为从在蜂窝结构主体表面上形成的正电极进行观察所得到的；
图7是显示了依照本发明的第四示例性实施例的绕着形成在蜂窝结构主体表面上的正电极的部分的横截面的放大视图；
图8是显示沿着显示于图7中的线B-B剖开的蜂窝结构主体的剖面视图；
图9是显示沿着显示于图7中的线B-B剖开的蜂窝结构主体的另一种结构的横截面视图；
图10是显示了依照本发明的第五示例性实施例的垂直于轴向方向的蜂窝结构主体的横截面的视图；
图11是显示了依照本发明的第五示例性实施例的垂直于轴向方向的蜂窝结构主体的另一种结构的横截面的视图；
图12是显示了依照本发明的第六示例性实施例的作为试样的蜂窝主体的横截面的视图，其上显示了温度检测点，并且蜂窝主体的横截面垂直于蜂窝结构主体的轴向方向；以及
图13显示了一种用于检测本发明的第六示例性实施例中的蜂窝结构主体的电阻值的方法的视图。
具体实施方式
下文中将参照附图描述本发明的各个实施例。在下面的各个实施例的说明中，几个图形中类似的参考符号或数字表示类似的或等效的组件部分。
第一示例性实施例
下面将参见图1至图3对装备有依照本发明的第一示例性实施例的蜂窝结构主体的蜂窝结构主体和电热催化剂(EHC)装置进行说明。
图1是显示了依照本发明的第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的配置的透视图。图2是显示了蜂窝结构主体1的横截面的视图。显示于图2中的横截面垂直于蜂窝结构主体1的轴向方向。图3是显示了绕着形成在图1所示的蜂窝结构主体表面上的正电极3的部分的横截面的放大视图。
如图1、图2和图3所示，依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1包括蜂窝主体2和一对正电极3和负电极4。
蜂窝主体2具有圆柱形的单元格形成部分21和外壳部分22。单元格形成部分21由外壳部分22罩盖。正电极3和负电极4沿蜂窝主体2的径向在外壳部分22的外圆周表面221上形成。正电极3和负电极4沿着蜂窝结构主体1的径向彼此相对布置。
正电极3包括基准电极部分31和外部电极部分32a和32b。基准电极部分31沿圆周方向形成在正电极3的中心部分。外部电极部分32a和32b沿圆周方向形成在基准电极部分31的两侧。
负电极4包括基准电极部分41和外部电极部分42a和42b。基准电极部分41沿圆周方向形成在正电极4的中心部分。外部电极部分42a和42b沿圆周方向形成在基准电极部分41的两侧。
基准电极部分31和41彼此相对并且沿着图1中所示的X方向形成一对。类似地，外部电极部分32a和32b和外部电极部分42a和42b彼此相对并且沿着图1所示的X方向形成一对。
在每个电极3和4中，基准电极部分31(41)比每个外部电极部分32a和32b(42a、42b)的电阻率要小。
现在将详细对在蜂窝结构主体1中的蜂窝主体2的外壳部分22上形成的正电极3和负电极4的每个基准电极部分和外部电极部分的电阻率进行说明。
如图1所示，蜂窝结构主体1包括单元格形成部分21和外壳部分22。单元格形成部分21由外壳部分22罩盖。蜂窝结构主体1具有圆柱形形状并且由碳化硅SiC组成的多孔陶瓷制成。
单元格形成部分21包括多孔隔墙211和单元格212。多孔隔墙211布置成网格状并且形成朝向蜂窝主体2的轴向方向或者纵向方向延伸的单元格212。每个单元格由多孔隔墙211围绕。
如图1和2所示，电极对3和4形成在蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221的径向上，以便正电极3和负电极4夹着蜂窝主体2。每个正电极3和负电极4均具有相同的厚度并且沿着外壳部分22的外圆周表面221沿圆周方向延伸。每个正电极3和负电极4由SiC-Si合成物组成的导电陶瓷制成。在第一示例性实施例中，每个正电极3和负电极4均具有0.1毫米的厚度。
如图2所示，正电极3包括基准电极部分31和外部电极部分32a和32b。基准电极部分31沿圆周方向形成在正电极3的中心部分。外部电极部分32a和32b沿圆周方向形成在基准电极部分31的两侧。即，正电极3包括单个基准电极部分31和在基准电极部分31的两侧上形成的两个外部电极部分32a和32b。正电极端子30形成在基准电极部分31上。正电极端子30沿圆周方向和径向形成在基准电极部分31的中心部分处。
另一方面，如图2所示，负电极4包括基准电极部分41和外部电极部分42a和42b。基准电极部分41沿圆周方向形成在负电极4的中心部分。外部电极部分42a和42b沿圆周方向形成在基准电极部分41的两侧。即，负电极4包括单个基准电极部分41和在基准电极部分41的两侧上形成的两个外部电极部分42a和42b。负电极端子40形成在基准电极部分41中。负电极端子40沿圆周方向和径向形成在基准电极部分41的中心部分处。
如图2清楚地示出，正电极3的基准电极部分41和负电极4的基准电极部分31沿着蜂窝主体2的径向在面对方向X上形成彼此相对。基准电极部分31和基准电极部分41关于面对方向X对称。
另外，正电极3的外部电极部分32a和32b和负电极4的外部电极部分42a和42b相对于正电极3和负电极4的面对方向X对称以作为电极对。即，外部电极部分32a和32b和外部电极部分42a和42b在面对方向X上形成一对外部电极部分32a和42a以及一对外部电极部分32b和42b。
如图3所示，在正电极3中，基准电极部分31和外部电极部分32a和32b彼此邻近。即，基准电极部分31的一端邻近外部电极部分32a，基准电极部分31的另一个端部邻近外部电极部分32b。基准电极部分31和外部电极部分32a通过导电粘合剂51连接在一起。基准电极部分31和外部电极部分32b通过导电粘合剂51连接在一起。导电粘合剂51由包含SiC-Si合成物、碳、粘结剂等的糊剂制成。如前所述，正电极3由这种SiC-Si合成物组成的导电陶瓷制成。
另外，基准电极部分31和外部电极部分32a和32b经过导电粘合剂51结合并且固定至蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221。即，导电粘合剂51涂到外圆周表面221上，以便导电粘合剂51夹在外圆周表面221和基准电极部分31以及外部电极部分32a和32b之间。
另外，电极端子30通过夹在电极端子30和基准电极部分31之间的导电粘合剂51粘合到基准电极部分31。
另一方面，在附图中省略的是，负电极4与图3中所示的正电极3相同的结构。即，负电极4中，基准电极部分41和外部电极部分42a和42b彼此邻近。即，基准电极部分41的一端邻近外部电极部分42a，基准电极部分41的另一个端部邻近外部电极部分42b。基准电极部分41和外部电极部分42a通过导电粘合剂51连接在一起。基准电极部分41和外部电极部分42b通过导电粘合剂51连接在一起。另外，基准电极部分41和外部电极部分42a和42b通过导电粘合剂51粘合至蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221。即，导电粘合剂51涂到外圆周表面221上，以便导电粘合剂51夹在外圆周表面221和基准电极部分41以及外部电极部分42a和42b之间。另外，电极端子40通过夹在电极端子40和基准电极部分41之间的导电粘合剂51粘合至基准电极部分41。
如图1和2所示，在正电极3中，基准电极部分31的电阻率比每个外部电极部分32a和32b小。外部电极部分32a和32b沿着蜂窝主体2上形成的外壳部分22的圆周方向与基准电极部分31的两侧邻近。
类似地，负电极4中，基准电极部分41的电阻率比外部电极部分42a和42b小。外部电极部分42a和42b沿着蜂窝主体2的外壳部分22的圆周方向与基准电极部分41的两侧邻近。
在两个正电极3和负电极4中，基准电极部分31和基准电极部分41具有相同的电阻率。另外，外部电极部分32a和32b和外部电极部分42a和42b具有相同的电阻率。
另外，蜂窝主体2的电阻率大于基准电极部分31、基准电极部分41以及正电极3和负电极4中的外部电极部分32a和32b以及外部电极部分42a和42b中的每一个。
如图1所示，形成在正电极3上的电极端子30经过电路80连接至外部功率源81的正电极，并且形成在负电极4上的电极端子40经过电路80连接至外部功率源81的负电极。
催化剂在蜂窝主体2中支撑在单元格形成部分21的隔墙211的表面上。第一示例性实施例使用三通催化剂，比如贵金属，例如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)，等等。
当电功率源81向经过电路80形成的电极对的正电极3和负电极4供给电功率时，电流就在蜂窝主体2中流过，由此在蜂窝主体2中生成热能。这将蜂窝主体2加温至期望的温度。因此，依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1可以用作电热催化剂(EHC)装置8。
接下来，将对依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的制造方法给出说明。
首先，制备由碳化硅SiC等等形成的多孔陶瓷，和多孔陶瓷模制成期望的圆柱形形状的蜂窝主体2。模制电极材料层以便制造包括基准电极部分31、外部电极部分32a和32b、基准电极部分41、外部电极部分42a和42b的正电极3和负电极4。电极材料薄层由火烧的SiC-Si合成物制成。
接下来，这种电极材料层通过包含SiC-Si合成物、碳、粘结剂等等的导电粘合剂51布置在蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221上。
导电粘合剂51施加在布置再蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221上的电极材料糊剂之间，用于将电极材料层粘结在一起。
接下来，带有电极材料层的蜂窝主体2能够在预定温度(大约1600℃)普通(或者大气)压力下在氩气(Ar)气氛中燃烧。这就使得可以制造蜂窝结构主体1以及正电极3和负电极4，其中，电极对正电极3和负电极4在蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221上形成。如前所述，正电极3和负电极4包括基准电极部分31、外部电极部分32a和32b、基准电极部分41、外部电极部分42a和42b。
接下来，将对装备有依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的电热催化剂(EHC)装置8的作用和效果进行描述。
在蜂窝结构主体1的蜂窝主体2中，单元格形成部分21由圆柱形的外壳部分22罩盖。垂直于蜂窝主体2的轴向方向的蜂窝主体2的横截面具有圆形。因此，正电极3的一部分和负电极4的一部分之间的在面对方向X(显示于图1中)上的距离根据正电极3和负电极4的一部分进行变化，其中，正电极3和负电极4的位置沿着圆周方向形成在蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面上。特别地，正电极3的外部部分和负电极4的外部部分之间的距离比正电极3的中心部分和负电极4的中心部分之间的距离短。换句话说，电极的一部分越是远离电极的中心部分，正电极3和负电极4之间沿面对方向X上的距离就减小得越多。电极的一部分越是靠近电极的中心部分，正电极3和负电极4之间沿面对方向X上的距离就增大得越多。
这意味着正电极3和负电极4之间沿面对方向X的距离减小得越多，正电极3和负电极4之间的电流就越大。另一方面，正电极3和负电极4之间沿面对方向X的距离增大得越多，在正电极3和负电极4之间流动的电流的量值就减小得越低。即，相比较每个电极的中心部分而言，电流更易于在电极的外部流动。
在依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的蜂窝主体2的结构中，在蜂窝主体2的外圆周表面上形成的每个正电极3和负电极4在圆周方向上被分开，从而形成基准电极部分31(41)和外部电极部分32a和32b(42a和42b)的组合，其中，基准电极部分31(41)在电极3(4)的中心部分形成，外部电极部分32a和32b在电极3(4)的两侧形成。另外，在面对方向X(显示于图1中)上具有较长距离的基准电极部分31(41)的电阻率比在面对方向X上距离较短的外部电极部分32a和32b(42a和42b)的电阻率小。
如前所述，每个正电极3和负电极4均沿圆周方向分开成基准电极部分31(41)和外部电极部分32a和32b(42a和42b)，并且基准电极部分31(41)和外部电极部分32a和32b(42a和42b)的电阻率依照正电极3和负电极4之间的距离进行调节。蜂窝结构主体1的蜂窝主体2的此种结构可以抑制电极端子30和40之间的电阻率由于电流流过蜂窝主体2中的正电极3和负电极4之间的电路而发生偏离或者变化。即，此种结构使得在蜂窝主体2内部电流可以均匀地经过。因为蜂窝主体2的结构可以使电流均匀地经过蜂窝主体2内部，所以可以使蜂窝主体2的温度均匀地增大，并且抑制蜂窝主体2内部的温度分布发生波动或者变化，即使蜂窝主体2具有圆形的横截面。
另外，当供给正电极3和负电极4电功率并且蜂窝主体2内部的温度升高时，蜂窝主体2的此种结构蜂可以抑制并且释放蜂窝主体2中生成的热应力。因此可以防止蜂窝结构主体中生成裂纹，并且抑制蜂窝主体2损坏或者破碎。
蜂窝主体2具有垂直于蜂窝主体2的轴向方向的圆形横截面。另外，蜂窝主体2具有圆柱形的形状。此种结构使蜂窝结构主体1易于把持。即，此种结构使得易于将蜂窝结构主体1安装至汽车的废气净化系统的废气管上。另外，此种结构使得可以将蜂窝结构主体1存储在废气管内，同时从外围部向蜂窝结构主体1供给均匀的压力。因此可以抑制蜂窝结构主体1由于振动和热应力发生损坏和破碎并且保持废气管中的蜂窝结构主体1有较长寿命。
另外，蜂窝主体2的电阻率大于基准电极部分31、41和外部电极部分32a、32b、42a和42b中的每一个。这可以保证电流经过由正电极3和负电极4组成的电极对在整个蜂窝主体2中均匀地流动。因此对于整个蜂窝主体2而言，可以均匀地加热，并且整个蜂窝主体2的温度能均匀地升高。
另外，每个正电极3和负电极4均具有范围在0.1至5毫米内的厚度，其中正电极3包括基准电极部分31和外部电极部分32a和32b，负电极4包括基准电极部分41和外部电极部分42a和42b。此种结构使得可以很容易并且正确地在蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221上形成正电极3和负电极4。另外，此种结构使得可以保证蜂窝结构主体1能够装备可以安装到汽车废气净化系统的废气管上的蜂窝主体2。
依照第一示例性实施例的电热催化剂(EHC)装置8装备有具有如前所述结构的蜂窝结构主体1。这使得随着电功率源81将电功率供给正电极3和负电极4，整个蜂窝结构主体1的蜂窝主体2能够均匀地加热并且整个蜂窝主体2的温度能够均匀地升高。可以高效率地激活蜂窝主体2中承载的催化剂，因此随着电功率一供给蜂窝主体2中形成的正电极3和负电极4，就能够执行废气净化处理。
如前所述，第一示例性实施例设置有具有蜂窝主体2和电热催化剂(EHC)装置8的蜂窝结构主体1，其中蜂窝主体2能够均匀地升高整个蜂窝主体2的温度并且易于安装至汽车的废气净化系统。
第二示例性实施例
下面将对装备有依照参见图4的第二示例性实施例的另一种结构的电极的蜂窝结构主体1-1进行说明。
图4是显示了依照本发明的第二示例性实施例的垂直于轴向方向的蜂窝结构主体1-1的横截面的视图。
如图4所示，在蜂窝结构主体1-1中，正电极3-1包括基准电极部分31、外部电极部分32a和32b以及最外部电极部分32c和32d。负电极4-1包括基准电极部分41、外部电极部分42a和42b和最外部电极部分42c和42d。另外，正电极3-1和负电极4-1形成为使从基准电极部分31(41)检测到的外部电极部分32a、32b、42a和42b和最外部电极部分32c、32d、42c和42d中每一个的距离越是增大，电阻率就越是增大。即，最外部电极部分32c(32d，42c和42d)具有的电阻率大于外部电极部分32a(32b、42a和42b)和基准电极部分31(41)中的每一个。
特别地，如图4所示正电极3-1包括在正电极3-1中心部分处形成的基准电极部分31、在基准电极部分31两侧形成的外部电极部分32a和32b和外部电极部分32a和32b两侧形成的最外部电极部分32c和32d。换句话说，正电极3-1包括单个基准电极部分31，一对外部电极部分32a和32b，以及一对最外部电极部分32c和32d。
另一方面，类似于图4所示的正电极的结构部分3，负电极4-1包括在负电极4-1中心部分形成的基准电极部分41、在基准电极部分41两侧形成的外部电极部分42a和42b和在外部电极部分42a和42b两侧形成的最外部电极部分42c和42d。换句话说，负电极4-1包括单个基准电极部分41，一对外部电极部分42a和42b，以及一对最外部电极部分42c和42d。
当沿着面对方向X的方向观察时，正电极3-1的基准电极部分31和负电极4-1的基准电极部分41形成一对，其中，基准电极部分31和41在面对方向X上沿径向彼此面对。另外，当沿着面对方向X的方向观察时，正电极3-1的外部电极部分32a和32b和负电极4-1的外部电极部分42a和42b形成一对，其中，外部电极部分32a和32b和外部电极部分42a和42在面对方向X上沿径向彼此面对。
在如图4所示的正电极3-1中，外部电极部分32a的电阻率小于最外部电极部分32c。另外，外部电极部分32b的电阻率小于最外部电极部分32d。
即，正电极3-1的电阻率沿着圆周方向从中心部分朝向其外部部分增大。特别地，正电极3-1的电阻率从基准电极部分31至最外部电极部分32c增大，并且从基准电极部分31到最外部电极部分32d也增大。即，最外部电极部分32c和32d具有最大的电阻率。基准电极部分31具有最小的电阻率。外部电极部分32a和32b具有中等的电阻率。
另一方面，在如图4所示的负电极4-1中，外部电极部分42a的电阻率小于最外部电极部分42c。另外，外部电极部分42b的电阻率小于最外部电极部分42d。
即，负电极4-1的电阻率沿着圆周方向从中心部分朝向其外部部分增大。特别地，负电极4-1的电阻率从基准电极部分41至最外部电极部分42c增大，从基准电极部分41到最外部电极部分42d也增大。即，最外部电极部分42c和42d具有最大的电阻率。基准电极部分41具有最小的电阻率。外部电极部分42a和42b具有中等的电阻率。
特别地，正电极3-1的基准电极部分31和负电极4-1的基准电极部分41具有相同的电阻率。另外，外部电极部分32a、42a、32b和42b具有相同的电阻率。另外，最外部电极部分32c、42c、32d和42d具有相同的电阻率。
蜂窝主体2的电阻率大于基准电极部分31、41和外部电极部分32a、32b、42a和42b中的每一个。
依照第二示例性实施例的蜂窝结构主体1-1的其它组件与依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的相同。
在依照第二示例性实施例的蜂窝结构主体1-1的结构中，沿着面对方向X检测正电极3-1和负电极4-1之间的距离，其中，正电极3-1和负电极4-1经过蜂窝主体2内部在面对方向X上彼此面对。
在依照第二示例性实施例的蜂窝结构主体1-1中，正电极3-1和负电极4-1之间的距离从中心部分到外部部分沿着外壳部分22的圆周方向减小，另一方面，电极部分32a-32d、42a-42d的电阻率却增大。这种结构可以抑制偏离在蜂窝主体2内部正电极3-1和负电极4-1之间流动的电流的均匀分布。即，此种结构使电流可以在整个蜂窝主体2中均匀地流动，并且电功率一供给正电极3-1和负电极4-1之间，蜂窝主体2内部的温度就可以均匀地增大。
依照第二示例性实施例的蜂窝结构主体1-1的其它作用和效果与依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的相同。
如图4所示，在依照第二示例性实施例的蜂窝结构主体1-1中的正电极3-1和负电极4-1中，外部电极部分32a在基准电极部分31的一端形成，外部电极部分32b在基准电极部分31的另一个端部形成。类似地，外部电极部分42a在基准电极部分41的一端形成，外部电极部分42b在基准电极部分41的另一个端部形成。
然而，本发明的概念并不限于此种结构。例如，每个正电极3-1和负电极4-1可以具有其中三个或者更多外部电极部分沿着蜂窝主体2的圆周方向分别形成在每个基准电极部分的一个端部和另一个端部上的结构。
第三示例性实施例
下面将对装备有依照参见图5和6的第三示例性实施例的另一种结构的电极的蜂窝结构主体1-2进行说明。
图5是显示了依照本发明的第三示例性实施例的垂直于轴向方向的蜂窝结构主体1-2的横截面的视图。图6是显示了依照第三示例性实施例飞蜂窝结构主体1-2的视图，其中，为从形成在蜂窝结构主体1-2中的蜂窝主体2的外圆周表面221上的正电极3-2观察得到。
如图5和6所示，蜂窝结构主体1-2具有其结构不同于蜂窝结构主体1的正电极3和负电极4的正电极3-2和负电极4-2。
即，如图5所示，正电极3-2包括基准电极部分31、外部电极部分32a和32b和间隙50。间隙50在基准电极部分31和外部电极部分32a之间。另外，间隙50也在基准电极部分31和外部电极部分32b之间形成。
类似于正电极3-2的结构，负电极4-2包括基准电极部分41、外部电极部分42a和42b和间隙50。另外，间隙50也在基准电极部分41和外部电极部分42a之间形成。另外，间隙50也在基准电极部分41和外部电极部分42b之间形成。
特别地，如图6所示，彼此邻近的基准电极部分31和外部电极部分32a通过它们之间形成的导电粘合剂51彼此粘结起来。间隙50在基准电极部分31和外部电极部分32a之间形成。间隙50不包含任意导电粘合剂51。
类似地，如图6所示，彼此邻近的基准电极部分31和外部电极部分32b通过它们之间形成的导电粘合剂51彼此粘结起来。特别地，可以形成间隙50而不在基准电极部分31和外部电极部分32b之间形成粘合剂51。间隙50不包含任意导电粘合剂51。
另一方面，如图6所省略的，负电极4具有与正电极3相同的结构。即，彼此邻近的基准电极部分41外部电极部分42a通过它们之间形成的导电粘合剂51彼此粘结起来。特别地，间隙50在基准电极部分41和外部电极部分42a之间形成。间隙50不包含任意导电粘合剂51。类似地，彼此邻近的基准电极部分41和外部电极部分42b通过它们之间形成的导电粘合剂51彼此粘结起来。特别地，间隙50形成为在基准电极部分41和外部电极部分42b之间形成的粘合剂51。间隙50不包含任意导电粘合剂51。
依照第三示例性实施例的蜂窝结构主体1-2的其它组件与依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的相同。
依照第三示例性实施例的蜂窝结构主体1-2的结构，可以在当蜂窝结构主体1-2放入汽车废气净化系统的废气管中时抑制或者释放所施加的应力，并且在汽车驱动时抑制或者释放生成的振动。这就可以防止裂纹在蜂窝结构主体1-2中产生并且防止蜂窝结构主体1-2损坏和破碎。
依照第三示例性实施例的蜂窝结构主体1-2的其它作用和效果与依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的相同。
依照第三示例性实施例的蜂窝结构主体1-2也可以具有如图4所示的电极结构。即，对于蜂窝结构主体1-2来说也可以具有如下的结构，即，其中，外部电极部分32a(42a)和最外部电极部分32c(42c)在基准电极部分31(41)的一侧形成，外部电极部分32b(42b)和最外部电极部分32d(42d)在基准电极部分31(41)的另一侧形成。在这种结构中，间隙50形成在外部电极部分32a(42a)和最外部电极部分32c(42c)之间。此种结构可以进一步防止蜂窝结构主体中生成裂纹。
第四示例性实施例
下面将对装备有依照参见图7、8和9的第四示例性实施例的另一种结构的电极的蜂窝结构主体1-3进行说明。
图7是显示了依照本发明的第四示例性实施例的绕着形成在蜂窝结构主体1-3表面上的正电极的部分的横截面的放大视图。图8是显示沿着显示于图7中的线B-B剖开的蜂窝结构主体1-3的剖面视图。
如图7和8所示，蜂窝结构主体1-3具有其结构不同于蜂窝结构主体1的正电极3和负电极4的正电极3-3和负电极4-3。
即，如图7和8所示，正电极3-3包括基准电极部分31、外部电极部分32a、外部电极部分32b和间隙59。另外，正电极4-3包括基准电极部分41、外部电极部分42a、外部电极部分42b和间隙59。
特别地，如图7和8所示，在正电极3-3中，每个外部电极部分32a和32b通过导电粘合剂51粘结到蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221上。特别地，如图8所示，间隙59不包含导电粘合剂并且形成于每个外部电极部分32a、32b和蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221之间。
类似于正电极3-3，负电极4-3具有与正电极3-3相同的结构。因此在此省略了负电极4-3的解释。即，在负电极4-3中，每个外部电极部分42a和42b通过导电粘合剂51粘结到蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221上。间隙59不包含导电粘合剂并且在每个外部电极部分42a、42b和蜂窝主体2的外壳部分22的外圆周表面221之间形成。
如图8所示，沿着蜂窝主体2的轴向方向形成间隙59也是可以接受的。此种结构将废气导入间隙59。这却具有可降低净化废气能力并且降低正电极3-3和负电极4-3与蜂窝主体2之间的粘结强度的可能性。为了消除这个问题，如图9所示，可以沿着轴向方向将间隙59的两个端部都涂上粘合剂51。图9是显示沿着显示于图7中的线B-B剖开的蜂窝结构主体3-3的另一个结构的横截面视图。
依照第四示例性实施例的蜂窝结构主体1-3的其它作用和效果与依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的相同。
间隙59的存在可以调节电阻值，即，正电极3-3和负电极4-3的外部部分(例如外部电极部分32a、32b、42a和42b)的电阻率。特别地，可以增大每个正电极3-3和负电极4-3的外部部分的电阻值从而防止电流流到正电极3-3和负电极4-3的外部。这种结构可以抑制偏离在蜂窝主体2内部流动的电流的均匀分布。即，依照第四示例性实施例的蜂窝结构主体1-3的结构可以增强减小偏离在蜂窝主体2中流动的电流的均匀分布的效果。
依照第四示例性实施例的蜂窝结构主体1-3的其它作用和效果与依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的相同。
第五示例性实施例
将参见图10和图11对具有依照第五示例性实施例的蜂窝主体2-1的蜂窝结构主体1-4进行说明。
图10是显示了依照本发明的第五示例性实施例的垂直于轴向方向的蜂窝结构主体1-4的横截面的视图。
如图10所示，蜂窝主体2-1被分成多个包括基准蜂窝部分23和外部蜂窝部分24a和24b的蜂窝部分。基准蜂窝部分23和外部蜂窝部分24a和24b通过沿着面对方向X的两条实线指示的两个分隔方向而获得。两个分隔方向垂直于如图10所示的水平方向Y。即，基准蜂窝部分23在蜂窝主体2-1的中心部分形成，外部蜂窝部分24a和24b置于基准蜂窝部分23两侧。外部蜂窝部分24a和24b分别邻近至基准蜂窝部分23。另外，基准蜂窝部分23的电阻率小于每个外部蜂窝部分24a和24b。另外，如图10所示，基准蜂窝部分23在正电极3和负电极4中的基准电极部分31和41之间形成。正电极3和负电极4形成电极对。外部蜂窝部分24a形成在外部电极部分32a和42a之间。外部蜂窝部分24b形成在外部电极部分32b和42b之间。
特别地，如图10所示，蜂窝主体2-1包括单个基准蜂窝部分23和两个外部蜂窝部分24a和24b。外部蜂窝部分24a和24b分别形成在基准蜂窝部分23两侧形成。
特别地，基准蜂窝部分23在正电极3和负电极4的基准电极部分31和41之间形成。外部蜂窝部分24a形成在外部电极部分32a和42a之间。外部蜂窝部分24b形成在外部电极部分32b和42b之间。
如前所述，基准蜂窝部分23的电阻率小于外部蜂窝部分24a和24b中的每一个。另外，外部蜂窝部分24a和24b具有相同的电阻率。
依照第五示例性实施例的蜂窝结构主体1-4的其它组件与依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的相同。
如图10所示，依照第五示例性实施例的蜂窝结构主体1-4中的蜂窝主体2-1的结构除了调节每个正电极3和负电极4的电阻率之外，还可以调节在电极对正电极3和负电极4之间形成的蜂窝主体2-1的电阻率。此种结构还可以使整个蜂窝主体2-1的温度很容易地并且均匀地升高。另外，因为蜂窝主体2-1包括分开的蜂窝部分即包括基准蜂窝部分23和外部蜂窝部分24a和24b，所以可以提高整个蜂窝主体2-1的结构强度。
装备有依照第五示例性实施例的蜂窝主体2-1的蜂窝结构主体1-4的其它组件与装备有依照第一示例性实施例的蜂窝结构主体1的相同。
如前所述，蜂窝主体2-1包括沿着图10的两个面对方向X分隔的基准蜂窝部分23和外部蜂窝部分24a和24b。然而，本发明的概念并不限于此种结构。对于蜂窝主体2-4来说，也可以具有另一种结构。
图11是显示了依照本发明的第五示例性实施例的垂直于轴向方向的蜂窝结构主体1-4的另一种结构的横截面的视图。如图11所示，对于蜂窝主体2-1来说，具有如下结构也是可以的，其中，每个基准蜂窝部分23和外部蜂窝部分24a以及24沿着除了两个面对方向X之外，还可以沿着两个水平方向分成三个蜂窝部分。如图11所示的蜂窝主体2-2的此种结构还可以提高整个蜂窝主体2-2的强度并且防止蜂窝主体2-2中产生裂纹。
第六示例性实施例
将依照本发明的第六示例性实施例给出说明。
第六示例性实施例检测作为蜂窝结构主体中的蜂窝主体的试样的温升能力。
第六示例性实施例制备了蜂窝结构主体的十二种试样1至12。当电功率供给试样1至12中的每一个以便检测试样中的温度分布时，第六示例性实施例就检测试样1至12。
图12是显示了垂直于轴向方向的蜂窝主体的横截面上的温度检测点的视图。在检测点，检测作为试样1至12的蜂窝结构主体的温度。
现在将对试样1至12中的每一个的结构给出说明。
试样1具有蜂窝结构主体的传统结构，其中，一对电极例如正电极和负电极在蜂窝主体的外圆周表面上形成。
另一方面，试样2至11具有与依照第一和第四示例性实施例(如图1至图3和图7和图8所示)的结构蜂窝结构主体相同的结构。即，在试样2至11中的每一个中，具有正电极3和负电极4的电极对在蜂窝主体外圆周表面上形成，并且每个电极包括基准电极部分和外部电极部分，外部电极部分在基准电极部分的两端形成。
试样1至12中的每一个均具有由导电的碳化硅SiC制成的蜂窝主体。试样1至12中的每一个均具有93毫米的外径和100毫米的长度。在试样1至12中的每一个中，单元格的总数为每平方英寸(cpsi)400个单元格，并且每个隔墙的厚度为6mil(mil-1/1000英寸)。试样1至12中的每一个的蜂窝主体的电阻值为12欧姆。
有各种检测蜂窝结构主体中的蜂窝主体的电阻值的方法。例如，一种传统的检测蜂窝主体电阻值的方法是使用万用表，等等。这种被称作万用表或者伏-欧表(VOM)的万用表是在一个元件中组合了几种功能的电子测量装置。典型的万用表可以包括例如测量电压、电流和电阻的能力。电极通过使用具有较低电阻率的网片形状的金属、板形金属或者Ag糊剂形成。当恒定电流(例如1A)在电极之间流动时，这种万用表就可以检测电机之间的电压。基于检测的电压计算电阻值。通过调节蜂窝主体的尺寸和供给蜂窝主体外圆周表面上形成的电极的电流可以获得期望的电阻值。
在第六示例性实施例中，试样1至12中的每一个均具有相同的78°的电极角度α(见图13)。图13显示了一种用于检测作为依照本发明的第六示例性实施例的蜂窝结构主体的每个试样的电阻值的方法的视图。
这个电极角度是蜂窝主体中点和每个正电极和负电极的两端之间的角度。
正电极和负电极中的每个基准电极部分和外部电极部分具有沿着蜂窝主体的圆周方向测量为21.1毫米的相同的圆周长度。
特别地，优选蜂窝结构主体中的蜂窝主体具有78±10°的电极角度α。
当蜂窝主体具有较大的电极角度α，即当蜂窝主体的电极角度α超过78±10°的范围(即超过88°)时，电流就易于在正电极和负电极之间的流动，因为电极对之间的距离减小了。
另一方面，当蜂窝主体具有较小的电极角度α时，即，当蜂窝主体的电极角度α小于78±10°(即，小于68°)的范围时，这就使正电极和负电极之间的电流很难流动，因为电极对之间的距离减小了。这使得电流不会在电极外部部分流动，并且因此降低了蜂窝主体的温度。
如图13所示，电极对之间的最长距离L1为正电极的基准电极部分的中心部分和负电极中的基准电极部分的中心部分之间的距离。试样1至12中的每一个均具有93毫米的最长距离L1。
另一方面，电极对之间的最短距离为正电极中的外部电极部分的最外部部分和负电极中的外部电极部分的最外部部分之间的距离。试样1至12中的每一个均具有72.3毫米的最短路距离L2。在试样1至12中的每一个中，(L1-L2)/L1的值均为0.22。
接下来，将对蜂窝结构主体(作为试样1至12)的制造方法进行说明。
第一，蜂窝主体由导电的碳化硅SiC制成。
制备六种电极材料，这些用作试样1至12中的每一个的每个正电极和负电极的基准电极部分和外部电极部分。特别地，预定组成比例的(参见表1)碳化硅SiC粉末和碳C粉末进行混合。粘结剂、水和润滑油添加到制备的混合物中。得到的粘土混合物被挤压并且按照每个试样做成模制体。模制体具有圆柱形，内径93毫米、厚度5毫米、长度120毫米。
接下来，模制体被分割成多个具有预定长度的分开部分。冶金硅(Si)粉末、水和醇类溶剂、用于调节粘土状态的粘结剂混合形成浆料。得到的浆料涂抹到作为试样的每一个分开的模制体的表面上。当可见浆料涂抹到每个模制体表面上时，第六示例性实施例并不限制涂抹到每个模制体表面上的浆料的量。在这之后，模制主体在1700℃在氩气气氛下燃烧超过两个小时。这就制作了作为试样的模制体，试样具有六种电极材料″a″至″e″。
检测每个电极材料″a″至″e″的电阻率。表1显示了检测结果。
计算通过下列方法计算每个电极材料″a″至″e″的电阻率。
电极材料″a″至″e″的电阻值通过与如前所述相同的方法进行检测。在这之后，检测每个电极材料″a″至″e″的长度和横截面面积。最后，每个电极材料″a″至″e″的电阻值通过下面的公式进行检测。
R＝ρ×(L/A)，其中R是电阻值，ρ为电阻率(Ω·cm)，L是长度(cm)，并且A是横截面面积(cm2)。
表1
制备用于将基准电极部分以及外部电极部分粘结和固定到作为试样的蜂窝主体上的粘剂。
特别地，粘剂由与此前描述的电极材料″a″至″e″相同的材料制成。粘剂通过混合碳化硅SiC粉末、与电极材料″a″至″e″相同的组成比例的碳C粉末、冶金硅Si粉末、调节粘土状态的粘结剂和水来制成。
当碳化硅SiC粉末和碳C粉末具有100质量％时，添加具有(15×SiC(质量％)/85)+(C(质量％)×2.34)质量％的冶金硅Si粉末来制造粘剂。
当碳化硅SiC粉末、碳C粉末和硅Si粉末的混合物具有100质量％时，添加粘合剂调节8质量％的粘结剂。当碳化硅SiC粉末、碳C粉末和硅Si粉末的混合物具有100质量％时，添加水45质量％的水。另外，甲基纤维素用作粘结剂调节粘土状态。
例如，当使用由电极材料″a″制成的粘合剂时，因为碳化硅SiC粉末和碳C粉末的组成比例为60质量％∶40质量％，所以使用60g碳化硅SiC粉末、40g碳C粉末、104g冶金硅Si粉末、结合到16g调节粘土状态的粘结剂和92g的水。
在一对电极在作为每个试样的蜂窝主体的外圆周表面上形成之后，试样就在氩气气氛中在1600℃下燃烧超过两个小时。
试样1使用电极材料″a″。试样2至12使用电极材料″a″作为基准电极，电极材料″b″至″f″作为外部电极部分。每个电极材料″b″至″f″具有大于电极材料″a″的电阻率。表2显示了试样1至12和电极材料″a″至″f″之间的关系。
类似于此前所述的如图7和8所示的第四示例性实施例的情形，每个试样7至12具有在外部电极部分和蜂窝主体之间形成的间隙，以便检测试样1和3中的间隙存在的效果，因为试样2和3具有比试样2至6大的横截面面积(即电极材料b和c形成外部电极部分)。
试样7和10具有沿圆周方向为外部电极部分长度的1/4的间隙。
试样8和11具有沿圆周方向为外部电极部分长度的2/4的间隙。
试样9和12具有沿圆周方向为外部电极部分长度的3/4的间隙。
上述试样组7至12中的间隙的体积(试样组7和10，试样组8和11，试样组9和12)分别具有0.3cm3、0.5cm3和0.8cm3。
作为蜂窝结构主体的每个试样1至12具有厚度为1毫米的电极、厚度为0.5毫米的粘合剂以及直径为12毫米和长度为15mm的电极端子。在每个试样1至12中，电极端子由与电极材料″a″具有相同的材料制成。电极端子在其上形成的基准电极部分由与其他电极材料″b″至″f″相比具有较小电阻率的电极材料″a″制成(看表1)。这可以防止电极端子之间的部分局部加热。
表2
Figure BSA00000586004100221
接下来，将对具有另一种结构的作为蜂窝结构主体的试样1至12的评价方法进行说明。
首先，该方法在试样1至12中的每一个的电极之间流动电流1安(1A)时，使用万用表在电极对之间的最长距离L1处检测电阻值R1，在电极对之间的最短距离L2处检测电阻值R2(参见图13)。
接下来，该方法检测(R1-R2)/R1的值。另外，该方法计算通过方程式A＝((L1-L2)/L1)/((R1-R2)/R1)表示的值。在试样1至12中的每一个中，(L1-L2)/L1的值均为0.22，如前所述。
接下来，在电极对例如作为蜂窝结构主体的试样1至12中的每一个的正电极和负电极之间供给2KW的电功率。在过了60秒之后，方法检测试样1至12中的每一个的每个检测点T的温度。图12显示了通过参考符号″T″表示的17个检测点。有各种方法检测每个检测点″T″的温度，例如热电偶、差热分析、thermoviewerTM、热成像、热视频，以便检测试样1至12的红外线范围中的辐射。依照第六示例性实施例的方法使用thermoviewerTM。
方法检测每个试样中的17个检测点T中的高温和低温之间的温差ΔT，以便评价整个试样是否进行均匀地加热。表3显示了评估结果。
表3
Figure BSA00000586004100231
如表3所示，试样1具有13.2的值A和220℃的温差ΔT。
另一方面，试样2至12具有在0.1至10范围内的值A和不大于200℃的温差ΔT。在试样2至12中的每一个中，每个电极包括具有不同的电极电阻率的基准电极部分和外部电极部分。特别地，试样4、5、10和11具有改进的更优的机构，其中值A在0.8至1.2的范围内，温差ΔT不大于100℃。
值A比1减小得越多，外部电极部分的外部的电阻值就增大得越多，这样电流就很难在试样内部流动。这就增大了温差ΔT。
如表3所示，因为每个试样7至9在外部电极部分和蜂窝主体表面之间具有间隙，因此试样7至9中的每一个均具有比没有间隙的试样1的值A和温差ΔT要小的值A和温差ΔT。
类似地，因为试样10至12在外部电极部分和蜂窝主体之间具有间隙，因此当与没有间隙的试样1比较时，每个试样10至12具有较小的值A和温差ΔT。
依照此前描述的实验结果，在装备有蜂窝主体的蜂窝结构主体中，每个正电极和负电极包括多个部分。每个电极的部分沿蜂窝主体的圆周方向分隔成电极部分。每个分开的电极部分的电阻率依照正电极和负电极之间的距离进行调节，可以通过电流经过的电路抑制电极对之间的电阻值产生偏差并且使整个蜂窝主体中电流均匀流动。
(本发明的其它特征)
在依照示例性实施例的蜂窝主体中，单元格形成部分包括多孔隔墙和多个单元格。每个单元格由隔墙围绕着。每个单元格沿着蜂窝主体的轴向方向延伸。
当蜂窝结构主体被用于电热催化剂(EHC)装置时，单元格形成部分的隔墙可以承载三效催化剂例如铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)等等。
优选外部电极部分在沿着蜂窝主体的圆周方向上形成电极对的每个电极的基准电极部分的两端形成。优选每个外部电极部分的电阻率从基准电极部分朝向外部方向增大。
在电极对的这种结构中，电极对的部分之间的距离减小得越多，外部电极部分的电阻率就增大得越多。这种结构可以抑制在蜂窝主体中流动的电流的均匀分布，并且允许电流在蜂窝主体中均匀流动。因此可以使整个蜂窝主体的温度均匀地升高。
在蜂窝主体中，优选在蜂窝主体表面上形成的电极具有在0.1至10的范围内的值A。值A＝((L1-L2)/L1)/((R1-R2)/R1)，L1是在电极彼此面对的面对方向上的最长距离，L2是最短距离。R1是电极之间的最长距离L1处的电阻值。R2是电极之间的最短距离L2处的电阻值。
蜂窝主体的此种结构可以抑制偏离在蜂窝主体中流动的电流的均匀分布，使蜂窝主体中的电流均匀流动，并且使整个蜂窝主体的温度均匀地升高。
优选蜂窝主体上形成的每个电极具有0.8至1.2范围内的值A。
此种结构可以抑制偏离在蜂窝主体内部流动的电流的均匀分布，并且使蜂窝主体内部的电流均匀流动。因此可以使整个蜂窝主体的温度均匀地升高。
现在将对与图1、2、3所示的具有相同机构的蜂窝结构主体的值A进行说明。
如图13所示，电极对之间的最长距离L1为电极对中正电极3的基准电极部分31的中心部分和负电极4中的基准电极部分41的中心部分之间的距离。另一方面，电极对之间的最短距离L2为正电极3中的外部电极部分32a(32b)的最外部电极部分和负电极4中的外部电极部分42a(42b)的最外部电极部分之间的距离。
接下来，检测电极对之间的最长距离L1处的电阻值R1。另外，检测电极对之间的最短距离L2处的电阻值R2。1安(1A)电流在电极3和4的电极端子30和40之间流动。万用表8的测试端81
接下来，该方法检测(R1-R2)/R1的值。并且，该方法计算通过方程式A＝((L1-L2)/L1)/((R1-R2)/R1)表示的值A。在试样1至12中的每一个中，(L1-L2)/L1的值为0.22，如前所述。
当正电极3和负电极4的电极端子30和40之间流过1A的电流时，万用表800的测试端810连接至正电极3和负电极4(包括如图3所示的基准电极部分和外部电极部分)从而检测电极3和4之间的电压。电阻值R1和R2基于检测的电压进行计算。当得到电阻值R1时，万用表800的测试端810的接触位置通过参考符号M11和M12指示，并且当得到电阻值R2时，通过参考符号M21和M22指示。
一般而言，当电阻率和剖面面积恒定时，电阻值与电极之间的距离成比例。基本上，蜂窝主体2可以具有恒定的电阻率和剖面面积，电阻值R1和R2分别与距离L1和L2成比例。当电阻值R1和R2与距离L1和L2成比例时，并且相同的电流流过电极3和4的中心部分和外部部分时(按照理想状态)，整个蜂窝主体2的温度就可以均匀地升高。在理想状态下，A＝((L1-L2)/L1)/((R1-R2)/R1)的值为1。
然而，在电极3和4的中心部分中流动的电流通常不等于它们的外部部分的电流。当这些电流值之差增大得越多时，值A与1越是不同。
特别地，那当电流在外部部分而不是在正电极3和负电极4之间的中心部分更易于流动中时，并且当每个电极3和4的电阻值较小时，电阻值R1和R2之差就较小，并且值A大于值1。
另一方面，当电流在中心部分而不是在正电极3和负电极4之间的外部部分中更易于流动时，并且当每个电极3和4的电阻值较较大时，电阻值R1和R2之差就较大，并且值A小于值1。
当调节每个电极3和4(包含基准电极部分31、41和外部电极部分32a、32b、42a和42b)的电阻率使值A更接近1时，可以抑制偏离在蜂窝主体内部流动的电流的均匀分布，使蜂窝主体中的电流均匀地流动，并且使整个蜂窝主体的温度均匀地升高。即使蜂窝主体2具有不同的尺寸，整个蜂窝主体的电流也可以通过调节值A在预定的0.8至1.2范围内而均匀地流动。
优选蜂窝主体的电阻率大于每个基准电极部分和外部电极部分的电阻率。在这种结构中，因为电流在整个电极3和4中流动，因此可以保证电流在整个电极对中流动，并且整个蜂窝主体的温度均匀地升高。
例如，当电阻率大于蜂窝主体的外部电极部分在蜂窝主体表面上形成时，电流就很容易在蜂窝主体中而不是外部电极部分中流动。这会导致电流很难在电极对之间的整个部分中流动。这会导致偏离蜂窝主体中温度的均匀分布，并且难于使整个蜂窝主体的温度均匀地升高。
优选蜂窝主体沿着电极面对彼此的面对方向和垂直于面对方向的方向分成多个蜂窝部分。蜂窝主体的分开的蜂窝部分包括基准蜂窝部分和多个外部蜂窝部分。外部蜂窝部分布置在基准蜂窝部分的每个端部处。基准蜂窝部分的电阻率小于每个外部蜂窝部分的电阻率。基准蜂窝部分布置在电极对的基准电极部分之间的区域的至少一部分处。外部蜂窝部分布置在电极对的外部电极部分之间的至少一部分中。
蜂窝主体的此种结构除了调节形成电极对的每个部分的电阻率之外还可以调节形成蜂窝主体的每个部分的电阻率。因此可以均匀地升高整个蜂窝主体的温度。
在形成电极对的每个正电极和负电极中，当多个外部电极部分形成在基准电极部分的两端处时，蜂窝主体分成基准蜂窝部分和多个外部蜂窝部分，并且外部蜂窝部分布置在基准蜂窝部分的两个端部处，并且外部蜂窝部分的电阻率朝外部增大，类似于电极对的部分。可以接受的是将每个外部蜂窝部分置于沿其中外部电极面对彼此的面对方向布置的至少一对外部电极部分之间。
优选每个电极均具有在0.1到5毫米的范围内的厚度。
电极的此种结构情形可以保证在蜂窝主体的外圆周表面上形成每个电极，并且适当地保证将蜂窝结构主体安装到内燃机的废气净化系统上。
例如，当每个电极的厚度小于0.1毫米时，就存在很难在蜂窝主体的外壳部分的外圆周表面上形成每个电极的可能性。
另一方面，当每个电极的厚度大于5毫米时，就存在难以将具有蜂窝主体的蜂窝结构主体安装到用于内燃机的废气净化系统的废气管中的可能性，因为此种结构使之难以从废气净化系统的废气管的外圆周使用均匀的力支撑蜂窝结构主体。
因此，除了考虑到很容易地在蜂窝主体的外壳部分的外圆周表面上形成电极之外，考虑到将它安装到废气净化系统上，优选每个电极具有在0.1到5毫米的范围内的均匀厚度。
优选每个电极均在基准电极部分和沿蜂窝主体的圆周方向邻近基准电极部分的端部放置的外部电极部分之间具有间隙。
在蜂窝结构主体存储在废气净化系统的废气管中并且当汽车驾驶时生成振动和热应力时，此种结构可以抑制和释放所生成的机械应力。这还可以防止在蜂窝结构主体的电极中生成裂纹。
可以接受的是还在沿蜂窝主体的圆周方向在邻近基准电极部分的每个端部处形成的外部电极部分之间形成间隙。这还可以防止在蜂窝结构主体的正电极和负电极中生成裂纹。
可以具有其中在外部电极部分和蜂窝主体之间形成间隙的结构。
具有间隙的此种结构可以调节每个外部电极部分的电阻值。特别地，此种结构可以减小在外部电极部分中流动的电流的量值，因为此种结构可以调节每个外部电极部分的电阻值。因此还可以抑制偏离在蜂窝主体内部流动的电流的均匀分布。
例如，作为电极材料，可以使用包含碳化硅SiC或SiC-Si(其中冶金硅(Si)渗入SiC中)的陶瓷、金属例如Cr、Fe、Ni、Mo、Mn、Si、Ti、Nb、Al或其金属合金。
因为在上述金属用作电极材料时电极的电阻率非常低，所以与上述陶瓷用作电极材料时调节形成每个电极的基准电极和外部电极部分相比，通常很难调节它们的每一个的电阻率。因此优选使用上述陶瓷作为电极材料。
存在多种调节形成电极对的每个正电极和负电极中的基准电极部分和外部电极部分的电阻率的方法。例如，方法之一是调节基准电极部分和外部蜂窝部分的组成比、密度等等。
例如，存在一种控制包含在电极的电极材料中的杂质等等的数量从而调节形成电极的每个电极部分的电阻率的方法。
特别地，当碳化硅SiC用作电极材料时，该方法调节碳化硅SiC的固溶体中的杂质例如N、B、Al等等的数量从而调节形成每个电极的每个部分的电阻率。
当SiC-Si用作电极材料时，该方法调节SiC-Si中作为杂质的冶金硅(Si)的数量从而调节形成每个电极的每个电极部分的电阻率。
还可以组合上述方法从而调节形成每个电极的每个电极部分的电阻率。
存在一种调节电极材料的密度从而调节形成每个电极的每个电极部分的电阻率。例如，该方法调节包含电极材料的有机材料的数量。
特别地，向电极材料中添加有机材料(例如树脂)，并且通过点燃电极材料除去树脂。电极的最终密度(孔隙率)通过改变树脂的数量调节从而调节形成电极的电极部分(例如基准电极部分和外部电极部分)的电阻率。
存在多种调节形成蜂窝主体的基准蜂窝部分和外部蜂窝部分的电阻率的方法。方法之一是调节形成蜂窝主体的基准蜂窝部分和外部蜂窝部分的组成比、密度等等。
例如，存在一种控制包含在蜂窝主体的材料中的杂质等等的数量从而调节形成蜂窝主体的每个蜂窝部分的电阻率的方法。
特别地，当碳化硅SiC用作蜂窝材料时，该方法调节碳化硅SiC的固溶体中的杂质例如N、B、Al等等的数量从而调节形成蜂窝主体的每个蜂窝部分的电阻率。
当SiC-Si用作蜂窝材料时，该方法调节SiC-Si中作为杂质的冶金硅(Si)的数量从而调节形成蜂窝主体的每个蜂窝部分的电阻率。
还可以组合上述方法从而调节形成蜂窝主体的每个蜂窝部分的电阻率。
存在一种调节蜂窝材料的密度从而调节形成蜂窝主体的每个蜂窝部分的电阻率。例如，该方法调节包含蜂窝材料的有机材料的数量。
特别地，向蜂窝材料中添加有机材料(例如树脂)，并且通过点燃蜂窝材料除去树脂。蜂窝主体的最终密度(孔隙率)通过改变树脂的数量调节从而调节形成蜂窝主体的蜂窝部分(例如基准蜂窝部分和外部蜂窝部分)的电阻率。
尽管已经描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域的技术人员而言，显而易见，可以在本公开的整体教导下发展出对那些细节的各种变体和替换物。因此，所公开的特定配置仅仅为示意性的并且并不限于本发明的范围，而本发明的范围被给与下列权利要求和其全部等效物的全部宽度。

Claims (10)

1.一种蜂窝结构主体，包括：
包括单元格形成部分和圆柱形状的外壳部分的蜂窝主体，其中外壳部分罩盖单元格形成部分；和
一对形成于外壳部分的外圆周表面上的电极，所述电极沿蜂窝主体的直径方向彼此面对，
其中，每个电极包括沿蜂窝主体的圆周方向形成在电极的中心部分处的基准电极部分、一个或多个形成在基准电极部分的两端处的外部电极部分，电极端子形成在每个电极的基准电极部分上，一个电极的基准电极部分和另一个电极的基准电极部分沿蜂窝主体的径向方向彼此面对，以及一个电极的外部电极部分沿蜂窝主体的径向方向面对另一个电极的外部电极部分，以及
在每个电极中，基准电极部分的电阻率小于每个外部电极部分的电阻率。
2.如权利要求1所述的蜂窝结构主体，其特征在于，外部电极部分形成在沿蜂窝主体的圆周方向形成电极对的每个电极的基准电极部分的两个端部处，并且在从基准电极部分观察时，每个外部电极部分的电阻率朝外部方向增大。
3.如权利要求1所述的蜂窝结构主体，其特征在于，形成于蜂窝主体上的所述电极具有在0.1到10的范围内的值A，其中A＝((L1-L2)/L1)/((R1-R2)/R1)，L1是电极对之间沿着其中穿过蜂窝主体电极彼此面对的面对方向的最长距离并且L2是电极对之间沿着其中穿过蜂窝主体电极彼此面对的面对方向的最短距离，R1是电极之间的最长距离L1处的电阻值，并且R2是电极之间的最短距离L2处的电阻值。
4.如权利要求3所述的蜂窝结构主体，其特征在于，每个电极均形成在具有在0.8到1.2的范围内的值A的蜂窝主体上。
5.如权利要求1所述的蜂窝结构主体，其特征在于，蜂窝主体的电阻率大于基准电极部分和外部电极部分中的每一个的电阻率。
6.如权利要求1所述的蜂窝结构主体，其特征在于，蜂窝主体沿着电极彼此面对的面对方向和垂直于面对方向的方向被分成多个部分，并且蜂窝主体的分开的部分包括基准蜂窝部分和多个外部蜂窝部分，外部蜂窝部分布置在基准蜂窝部分的每个端部处，并且基准蜂窝部分的电阻率小于每个外部蜂窝部分的电阻率，并且基准蜂窝部分布置在电极对的基准电极部分之间的区域的至少一部分中，并且外部蜂窝部分布置在电极对的外部电极部分之间的至少部分中。
7.如权利要求1所述的蜂窝结构主体，其特征在于，每个电极均具有在0.1到5毫米的范围内的厚度。
8.如权利要求1所述的蜂窝结构主体，其特征在于，每个电极均在基准电极部分和沿蜂窝主体的圆周方向邻近基准电极部分的端部放置的外部电极部分之间具有间隙。
9.如权利要求1所述的蜂窝结构主体，其特征在于，间隙形成在外部电极部分和蜂窝主体之间。
10.一种电热催化剂装置，包括：
如权利要求1所述的蜂窝结构主体；
承载在蜂窝主体中的催化剂；和
设计成向电极对供给电功率的电力供应装置。
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