DE102018221558B4

DE102018221558B4 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102018221558B4
Application number: DE102018221558.8A
Authority: DE
Inventors: Takashi Noro
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: JP2019107596A; US20190191493A1; DE102018221558A1; US10681779B2; JP6905929B2

Abstract

Leitende Wabenstruktur, enthaltend:einen säulenförmigen Wabenstrukturteil, dereine äußere Umfangsseitenwand; unddurch die säulenförmige Wabenstruktur von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche verlaufende Trennwände, die eine Vielzahl von einen Durchgangskanal bildenden Waben definieren;ein Paar an einer äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Elektrodenteile, wobei ein Elektrodenteil des Paares der Elektrodenteile auf einer Seite angeordnet ist, die dem anderen Elektrodenteil quer über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils gegenüberliegt; undein Paar an der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Anschlussteile enthält;wobei jeder des Paares der Elektrodenteile jeweils eine erste Elektrodenschicht, eine zweite Elektrodenschicht und eine dritte Elektrodenschicht aufweist;wobei die erste, die zweite und die dritte Elektrodenschicht jeweils in Form eines in Richtung eines Durchflusswegs der Waben verlaufenden Bandes gebildet sind,wobei die erste, die zweite und die dritte Elektrodenschicht jeweils auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand angeordnet sind,wobei die zweite Elektrodenschicht, die erste Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht in einer Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet sind,wobei zumindest ein Teil des Paares der Anschlussteile mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt ist;wobei jeder des Paares der Elektrodenteile einen spezifischen elektrischen Widerstand hat, der niedriger ist als der des Wabenstrukturteils; undwobei die leitende Wabenstruktur erfüllt:R1/R2≤0,2 und R1/R3≤0,2,wobei in den vorstehenden Formeln in den jeweiligen ElektrodenteilenR1ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt der ersten Elektrodenschicht ist, der in der Durchflusswegrichtung der Waben von dem Anschlussteil am weitesten entfernt ist;R2ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt der zweiten Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil am weitesten entfernt ist; undR3ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt der dritten Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil am weitesten entfernt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wabenstruktur. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Wabenstruktur, die durch Anlegen einer Spannung auch als Heizung arbeiten kann.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise wird ein Katalysator, der auf einer aus Cordierit oder Siliciumcarbid gebildeten Wabenstruktur aufgebracht ist, zur Behandlung von Schadstoffen in einem von einem Kraftfahrzeugmotor ausgestoßenen Abgas verwendet (siehe Patentdokument 1). Eine derartige Wabenstruktur enthält allgemein einen säulenförmigen Wabenstrukturteil, der Trennwände hat, die als Durchflusswege für ein Abgas dienen, und bildet eine Vielzahl von Waben, die von einer Grundfläche zu der anderen Grundfläche verlaufen.
Wenn das Abgas mit dem von der Wabenstruktur getragenen Katalysator behandelt wird, sollte eine Temperatur des Katalysators auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht werden. Herkömmlicherweise bestand jedoch das Problem, dass, da die Temperatur des Katalysators beim Start des Motors niedrig ist, das Abgas nicht ausreichend gereinigt wird. Daher wurde ein als elektrisch beheizter Katalysator (EHC) bezeichnetes System vorgeschlagen, welches eine Temperatur eines auf einer aus leitfähiger Keramik bestehenden Wabenstruktur getragenen Katalysators vor oder während des Starts eines Motors auf eine Aktivierungstemperatur erhöht, indem die Wabenstruktur mit Elektroden versehen wird und die Wabenstruktur selbst durch Anlegen von Strom zur Wärmeerzeugung veranlasst wird. In dem EHC wird angestrebt, die ordnungsgemäße Funktion des Katalysators zu ermöglichen, indem der Katalysator veranlasst wird, gleichmäßig Wärme zu erzeugen (ohne Abweichung in der Wärmeerzeugungsverteilung), ohne dass die elektrischen Systeme in einem Kraftfahrzeug beschädigt werden.
In Patentdokument 2 wird eine Wabenstruktur vorgeschlagen, die ein Katalysatorträger ist, durch Anlegen einer Spannung auch als Heizung fungiert und eine Abweichung einer Temperaturverteilung bei angelegter Spannung unterdrücken kann. Genauer schlägt es vor, dass eine Seitenfläche der säulenförmigen Wabenstruktur mit einem Paar Elektrodenteile in bandartiger Form versehen wird, die sich in einer Wabenverlaufsrichtung des Wabenstrukturteils erstrecken, und dass in einem zu der Wabenverlaufsrichtung senkrechten Querschnitt einer der Elektrodenteile des Paares der Elektrodenteile auf einer dem anderen der Elektrodenteile des Paares der Elektrodenteile gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, sodass eine Mitte des Wabenstrukturteils sandwichartig eingeschlossen ist, wodurch die Abweichung in der Temperaturverteilung bei dem Anlegen der Spannung unterdrückt wird.
Ferner offenbart Patentdokument 3 eine Vorgehensweise zur Verteilung von Teilen, in welchen die Wärmeerzeugung in einer Wabenstruktur konzentriert ist, wodurch ein lokaler Temperaturanstieg der Wabenstruktur vermieden wird und die Wabenstruktur zur gleichmäßigeren Wärmeerzeugung veranlasst wird. Genauer offenbart Patentdokument 3 eine Wabenstruktur, bei welcher jeder eines Paares der Elektrodenteile aus einem Laminat von zwei oder mehr Elektrodenkörpern gebildet ist und ein Mittelwinkel des einer äußeren Umfangswand des Wabenstrukturteils am nächsten liegenden Elektrodenkörpers größer ist als der Mittelwinkel der anderen Elektrodenkörper.
DRUCKSCHRIFTENVERZEICHNIS
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4136319 B2
Patentdokument 2: WO 2013/146955 A1
Patentdokument 3: WO 2013/008664 A1

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie vorstehend beschrieben wurden einige Lösungsansätze hinsichtlich eines Verfahrens zur gleichmäßigen Wärmeerzeugung in der Wabenstruktur unternommen, aber diese Lösungsansätze wurden jedoch noch nicht vollständig untersucht. Daher ist es eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, eine Wabenstruktur bereitzustellen, die eine verbesserte gleichmäßige Wärmeerzeugung durch ein Verfahren aufweist, dass sich von den herkömmlichen Verfahren unterscheidet.
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine leitende Wabenstruktur, enthaltend:

einen säulenförmigen Wabenstrukturteil, der
eine äußere Umfangsseitenwand; und
durch die säulenförmige Wabenstruktur von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche verlaufende Trennwände, die eine Vielzahl von einen Durchgangskanal bildenden Waben definieren;
ein Paar an einer äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Elektrodenteile, wobei ein Elektrodenteil des Paares der Elektrodenteile auf einer Seite angeordnet ist, die dem anderen Elektrodenteil quer über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils gegenüberliegt; und
ein Paar an der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Anschlussteile enthält;
wobei jeder des Paares der Elektrodenteile eine erste Elektrodenschicht, eine zweite Elektrodenschicht und eine dritte Elektrodenschicht aufweisen;
wobei die erste, die zweite und die dritte Elektrodenschicht jeweils in Form eines in Richtung eines Durchflusswegs der Waben verlaufenden Bandes gebildet sind,
wobei die erste, die zweite und die dritte Elektrodenschicht jeweils auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand angeordnet sind,
wobei die zweite Elektrodenschicht, die erste Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht in einer Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet sind,
wobei zumindest ein Teil des Paares der Anschlussteile mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt ist;
wobei jeder des Paares der Elektrodenteile einen spezifischen elektrischen Widerstand hat, der niedriger ist als der des Wabenstrukturteils; und
wobei die leitende Wabenstruktur erfüllt:
- R1/R2 ≤ 0,2 und R1/R3 ≤ 0,2,
wobei in den vorstehenden Formeln in den jeweiligen Elektrodenteilen
R₁ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt der ersten Elektrodenschicht ist, der in der Durchflusswegrichtung der Waben von dem Anschlussteil am weitesten entfernt ist;
R₂ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt der zweiten Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil am weitesten entfernt ist; und
R₃ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt der dritten Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil am weitesten entfernt ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung eine leitende Wabenstruktur, enthaltend:

einen säulenförmigen Wabenstrukturteil, der
eine äußere Umfangsseitenwand; und
durch die säulenförmige Wabenstruktur von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche verlaufende Trennwände, die eine Vielzahl von einen Durchgangskanal bildenden Waben definieren;
ein Paar an einer äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Elektrodenteile, wobei ein Elektrodenteil des Paares der Elektrodenteile auf einer Seite angeordnet ist, die dem anderen Elektrodenteil quer über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils gegenüberliegt; und
ein Paar an der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Anschlussteile enthält;
wobei jeder des Paares der Elektrodenteile enthält:
eine bandförmige erste Elektrodenschicht, die sich von einem Ende über den Anschlussteil dergestalt verlaufend, dass sie zumindest einen Teil des Anschlussteils bedeckt, in einer Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand zu dem anderen Ende erstreckt, während sie mit der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand in Kontakt ist;
eine bandförmige zweite Elektrodenschicht, die mit einem Ende der ersten Elektrodenschicht verbunden ist und sich von dem einen Ende in einer Richtung des Durchflusswegs der Waben erstreckt, während sie mit der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand in Kontakt ist; und
eine bandförmige dritte Elektrodenschicht, die mit dem anderen Ende der ersten Elektrodenschicht verbunden ist und sich von dem anderen Ende in einer Richtung des Durchflusswegs der Waben erstreckt, während sie mit der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand in Kontakt ist;
wobei jeder des Paares der Elektrodenteile einen spezifischen elektrischen Widerstand hat, der niedriger ist als der des Wabenstrukturteils;
wobei zumindest ein Teil des Paares der Anschlussteile mit der ersten bandförmigen Elektrodenschicht bedeckt ist; und
wobei die leitende Wabenstruktur erfüllt: $R_{2} / R_{12} \leq 0,2 {und R}_{3} / R_{13} \leq 0,2.$
wobei in den vorstehenden Formeln
in jedem der Elektrodenteile R₁₂ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt A₁ der ersten bandförmigen Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil zu der zweiten bandförmigen Elektrodenschicht hin am weitesten entfernt ist;
R₂ ein elektrischer Widerstand zwischen einem Oberflächenpunkt A₂ der bandförmigen zweiten Elektrodenschicht, der in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand dem Anschlussteil am nächsten liegt, und einem Oberflächenpunkt A₃ der bandförmigen zweiten Elektrodenschicht ist, der in der Richtung des Durchflusswegs der Waben von dem Oberflächenpunkt A₂ am weitesten entfernt ist;
R₁₃ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt B₁ der ersten bandförmigen Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil zu der dritten bandförmigen Elektrodenschicht hin am weitesten entfernt ist; und
R₃ ein elektrischer Widerstand zwischen einem Oberflächenpunkt B₂ der dritten bandförmigen Elektrodenschicht, der in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand dem Anschlussteil am nächsten liegt, und einem Oberflächenpunkt B₃ der dritten bandförmigen Elektrodenschicht ist, der in der Richtung des Durchflusswegs der Waben von dem Oberflächenpunkt B₂ am weitesten entfernt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung der Wabenstruktur verbessert werden, sodass der Katalysator zufriedenstellend arbeiten kann. Beispielsweise kann die Verwendung der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung als EHC die Umweltbelastung durch ein Kraftfahrzeug verringern.
Figurenliste

1 zeigt schematische Ansichten (eine Unteransicht, eine linke Seitenansicht und eine rechte Seitenansicht) einer ersten Ausführungsform einer Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Wabenstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform, welche ein Beispiel einer Positionsbeziehung zwischen einer ersten Elektrodenschicht, einer zweiten Elektrodenschicht und einer dritten Elektrodenschicht, die in Kontakt mit einer äußeren Oberfläche einer äußeren Umfangsseitenwand eines Wabenstrukturteils gebildet sind, und einem Anschlussteil zeigt.
3 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Wabenstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform, welche ein Beispiel einer Positionsbeziehung zwischen einer ersten Elektrodenschicht, einer zweiten Elektrodenschicht und einer dritten Elektrodenschicht und einem Anschlussteil in einem Fall zeigt, in welchem eine äußere Umfangsseitenwand eines Wabenstrukturteils vorspringende Teile hat.
4 zeigt schematische Ansichten (eine Unteransicht, eine linke Seitenansicht und eine rechte Seitenansicht) einer zweiten Ausführungsform einer Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Wabenstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform, welche ein Beispiel einer Positionsbeziehung zwischen einer ersten Elektrodenschicht, einer zweiten Elektrodenschicht und einer dritten Elektrodenschicht, die in Kontakt mit einer äußeren Oberfläche einer äußeren Umfangsseitenwand eines Wabenstrukturteils gebildet sind, und einem Anschlussteil zeigt.
6 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Wabenstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform, welche ein Beispiel einer Positionsbeziehung zwischen einer ersten Elektrodenschicht, einer zweiten Elektrodenschicht und einer dritten Elektrodenschicht und einem Anschlussteil in einem Fall zeigt, in welchem eine äußere Umfangsseitenwand eines Wabenstrukturteils vorspringende Teile hat.
7 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Beispiels von Schritten zur Herstellung einer Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt sein soll und dass Änderungen, Verbesserungen und dergleichen der Konstruktion in geeigneter Weise auf der Grundlage des allgemeinen Fachwissens hinzugefügt werden können, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
In seiner Verwendung hierin bezeichnet der Ausdruck „Umfangsrichtung“ eine Umfangsrichtung einer äußeren Umfangsseitenwand in einem zu der Durchflusswegrichtung der Waben einer Wabenstruktur senkrechten Querschnitt.
In seiner Verwendung hierin ist der Ausdruck „Durchflusswegrichtung der Waben“ synonym mit einer „Axialrichtung“ und die beiden Ausdrücke werden austauschbar verwendet.
Sofern nicht anders angegeben, sind in der vorliegenden Erfindung ein elektrischer Widerstand und ein spezifischer elektrischer Widerstand Werte, die bei 400 °C mit einem Vier-Sonden-Verfahren gemessen werden.
Erste Ausführungsform der leitenden Wabenstruktur
allgemeiner Aufbau
1 zeigt schematische Ansichten (eine Unteransicht, eine linke Seitenansicht und eine rechte Seitenansicht) einer ersten Ausführungsform einer leitenden Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat einen säulenförmigen Wabenstrukturteil 110, der eine äußere Umfangsseitenwand 111 und Trennwände 115 aufweist, die sich von einer ersten Stirnseite 112 zu einer zweiten Stirnseite 113 durch die säulenförmige Wabenstruktur erstrecken und eine Vielzahl von Waben 114 definieren, die einen Durchgangskanal bilden. Die Trennwände 115 können porös sein. Durch die Durchflusswege der Vielzahl der Waben 114 kann ein Fluid fließen.
Die Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Paar Elektrodenteile 120a, 120b, die so vorgesehen sind, dass sie an einer äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 111 liegen, wobei ein Elektrodenteil des Paares der Elektrodenteile 120a, 120b auf einer Seite angeordnet ist, die dem anderen Elektrodenteil über eine Mittelachse O des Wabenstrukturteils 110 gegenüberliegt. Die Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ferner ein Paar Anschlussteile 130a, 130b, die an der äußeren Umfangsseitenwand 111 angeordnet sind, wobei die jeweiligen Anschlussteile 130a, 130b des Paares zumindest teilweise mit den jeweiligen Elektrodenteilen 120a, 120b des Paares bedeckt sind.
Wabenstrukturteil
Der Werkstoff zum Bilden des Wabenstrukturteils 100 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, solange er Leitfähigkeit aufweist, und es können Metall, Keramik oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Werkstoff des Wabenstrukturteils 100 hauptsächlich auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder einem Siliciumcarbid basiert, und bevorzugter kann er hinsichtlich der Kompatibilität der Wärmebeständigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit der Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid sein. Um den spezifischen elektrischen Widerstand des Wabenstrukturteils zu verringern, können Tantalsilicid (TaSi₂) oder Chromsilicid (CrSi₂) auch beigemischt werden. Der Satz „der Wabenstrukturteil basiert hauptsächlich auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff” bedeutet in seiner Verwendung hierin, dass der Wabenstrukturteil 100 das Silicium-Siliciumcarbid (Gesamtmasse) in einer Menge von 90 Massen-% oder mehr des gesamten Wabenstrukturteils enthält. Dabei enthält der Silicium-Siliciumcarbid-VerbundwerkstoffSiliciumcarbidteilchen als ein Aggregat und Silicium als ein Bindemittel zum Verbinden der Siliciumcarbidteilchen miteinander, und es ist bevorzugt, dass die Siliciumcarbidteilchen durch Silicium dergestalt gebunden werden, dass zwischen den Siliciumcarbidteilchen Poren gebildet werden. Der Satz „der Wabenstrukturteil 100 basiert hauptsächlich auf Siliciumcarbid“ bedeutet in seiner Verwendung hierin, dass der Wabenstrukturteil 100 Siliciumcarbid (Gesamtmasse) in einer Menge von 90 Massen-% oder mehr des gesamten Wabenstrukturteils enthält.
Der Wabenstrukturteil 110 der Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann durch Versorgung mit elektrischer Energie joulsche Wärme erzeugen, wenn zwischen dem Paar der Elektrodenteile 120a, 120b über das Paar der Anschlussteile 130a, 130b eine Spannung angelegt wird. Daher kann der Wabenstrukturteil 110 in geeigneter Weise als eine Heizung verwendet werden. Die angelegte Spannung ist vorzugsweise 12 bis 900 V und bevorzugter 64 bis 600 V, aber die angelegte Spannung kann nach Erfordernis geändert werden. Ferner trägt der Wabenstrukturteil 110 einen Katalysator, sodass die Wabenstruktur 100 als Katalysatorkörper verwendet werden kann.
Der spezifische elektrische Widerstand des Wabenstrukturteils 110 kann in Abhängigkeit von der anzulegenden Spannung in geeigneter Weise eingestellt werden, und ein nicht einschränkendes Beispiel des spezifischen elektrischen Widerstands kann beispielsweise von 0,001 bis 200 Ω·cm betragen. Bei einer hohen Spannung von 64 V oder mehr kann der spezifische elektrische Widerstand von 2 bis 200 Ω·cm und typischerweise von 5 bis 100 Ω·cm betragen. Ferner kann bei einer niedrigen Spannung von weniger als 64 V der spezifische elektrische Widerstand von 0,001 bis 2 Ω·cm und typischerweise von 0,001 bis 1 Ω·cm und noch typischer von 0,01 bis 1 Ω·cm betragen.
Die Trennwände 110 des Wabenstrukturteils 110 können vorzugsweise eine Porosität von 35 bis 60 % und bevorzugter von 35 bis 45 % haben. Wenn die Porosität geringer ist als 35 %, kann während des Brennens eine erhöhte Verformung auftreten. Wenn die Porosität 60 % überschreitet, kann die Festigkeit der Wabenstruktur vermindert werden. Die Porosität ist ein Wert, der mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
Die Trennwände 110 der Wabenstruktur können vorzugsweise einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 2 bis 15 µm und bevorzugter von 4 bis 8 µm haben. Wenn der durchschnittliche Porendurchmesser kleiner als 2 µm ist, kann der spezifische elektrische Widerstand zu hoch werden. Wenn der durchschnittliche Porendurchmesser größer als 15 µm ist, kann der spezifische elektrische Widerstand zu klein werden. Der durchschnittliche Porendurchmesser ist ein Wert, der mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
Die Form jeder Wabe 114 in dem zu der Durchflusswegrichtung der Waben 114 orthogonalen Querschnitt umfasst ohne Einschränkung darauf vorzugsweise ein Viereck, ein Sechseck, ein Achteck oder eine Kombination daraus. Darunter sind eine quadratische und eine sechseckige Form besonders bevorzugt. Eine derartige Wabenform reduziert den Druckverlust, wenn Abgas durch die Wabenstruktur 100 fließt, was zu einer verbesserten Reinigungsleistung des Katalysators führt.
Die äußere Gestalt des Wabenstrukturteils 110 unterliegt keiner besonderen Einschränkung, solange sie säulenförmig ist. Beispielsweise kann die äußere Gestalt des Wabenstrukturteils 110 eine Säulenform mit kreisförmigen Grundflächen (Zylinderform), eine Säulenform mit ovalen Grundflächen, eine Säulenform mit polygonal geformten Grundflächen (viereckige, fünfeckige, sechseckige, siebeneckige und achteckige Form etc.) oder dergleichen sein. Hinsichtlich der Größe des Wabenstrukturteils 110 kann die Fläche der Grundfläche 112, 113 aus Gründen der Verbesserung der Wärmebeständigkeit (Verhinderung von in der äußeren Umfangswand in der Umfangsrichtung erzeugten Rissen) vorzugsweise von 2000 bis 20000 mm² und bevorzugter von 4000 bis 10000 mm² betragen. Ferner kann die Länge des Wabenstrukturteils 110 in der Axialrichtung aus Gründen der Verbesserung der Wärmebeständigkeit (Verhinderungen von parallel zu der Mittelachsenrichtung in der äußeren Umfangsseitenwand erzeugten Rissen) vorzugsweise von 50 bis 200 mm und bevorzugter von 75 bis 150 mm betragen.
Elektrodenteil und Anschlussteil
Die Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Paar Elektrodenteile 120a, 120b, die so vorgesehen sind, dass sie an der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 111 quer über eine Mittelachse O des Wabenstrukturteils 110 gegenüberliegen. Die Wabenstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ferner ein Paar Anschlussteile 130a, 130b, die an der äußeren Umfangsseitenwand 111 angeordnet sind, wobei die jeweiligen Anschlussteile 130a, 130b des Paares zumindest teilweise mit den jeweiligen Elektrodenteilen 120a, 120b des Paares bedeckt sind. Mit einer derartigen Anordnung kann die Wabenstruktur 100 eine Abweichung eines durch den Wabenstrukturteil 110 fließenden Stroms unterdrücken, wenn zwischen dem Paar Elektroden 120a, 120b über die Anschlussteile 130a, 130b eine Spannung angelegt wird, sodass es möglich ist, eine Abweichung der Temperaturverteilung in dem Wabenstrukturteil 110 zu unterdrücken.
Ein Elektrodenteil 120a enthält eine erste Elektrodenschicht 121a, eine zweite Elektrodenschicht 122a und eine dritte Elektrodenschicht 123a in Form eines Bandes, welche jeweils in der Durchflusswegrichtung der Waben 114 verlaufen, während sie an der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 111 liegen. Die zweite Elektrodenschicht 122a, die erste Elektrodenschicht 121a und die dritte Elektrodenschicht 123a sind in dieser Reihenfolge in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 111 in Reihe geschaltet.
Entsprechend enthält der andere Elektrodenteil 120b ebenfalls eine erste Elektrodenschicht 121b, eine zweite Elektrodenschicht 122b und eine dritte Elektrodenschicht 123b in Form eines Bandes, welche jeweils in der Durchflusswegrichtung der Waben 114 verlaufen, während sie an der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 111 liegen. Die zweite Elektrodenschicht 122b, die erste Elektrodenschicht 121b und die dritte Elektrodenschicht 123b sind in dieser Reihenfolge in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 111 in Reihe geschaltet.
Eine Endseite der jeweiligen zweiten Elektrodenschicht 122a, 122b und der dritten Elektrodenschicht 123a, 123b in der Umfangsrichtung grenzt an die jeweilige Endseite der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b in der Umfangsrichtung an. Mit anderen Worten ist eine Endseite in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b mit einem Ende in Umfangsrichtung der zweiten Elektrodenschicht 122a, 122b spaltfrei verbunden und ist die andere Endseite in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b mit einem Ende in Umfangsrichtung der dritten Elektrodenschicht 123a, 123b spaltfrei verbunden. Somit kann ein elektrischer Strom von den Anschlussteilen 130a, 130b ohne weiteres durch die erste Elektrodenschicht 121a, 121b in die zweite Elektrodenschicht 122a, 122b und die dritte Elektrodenschicht 123a, 123b fließen, sodass es möglich ist, die Ausbreitung eines in der Umfangsrichtung fließenden elektrischen Stroms zu erleichtern.
Wenn ferner die erste Elektrodenschicht 121a, 121b und die zweite Elektrodenschicht 122a, 122b miteinander dergestalt verbunden sind, dass ein Endseitenteil auf dem anderen Endseitenteil angebracht ist, besteht die Gefahr, dass ein Spalt zwischen der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 111 und der Elektrodenschicht entsteht, was eine Verschlechterung der Anhaftung der Elektrodenschicht verursacht. Wie 2 zeigt, ist es daher bevorzugt, dass die Umfangsendseiten der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b und der zweiten Elektrodenschicht 122a, 122b an einer Seitenfläche 125, die zwischen der äußeren Oberfläche und der inneren Oberfläche angeordnet ist, zumindest aneinander sind. Dies gilt auch für die Verbindung zwischen den Umfangsendseiten der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b und der dritten Elektrodenschicht 123a, 123b.
Durch Reduzierung des spezifischen elektrischen Widerstands der Elektrodenteile 120a, 120b dergestalt, dass er niedriger ist als der spezifische elektrische Widerstand des Wabenstrukturteils 110, neigte die Elektrizität dazu, bevorzugt in die Elektrodenteile zu fließen, und neigt die Elektrizität dazu, sich während der Stromversorgung in der Axialrichtung und der Umfangsrichtung auszubreiten. Der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenteile 120a, 120b kann vorzugsweise 1/10 oder weniger und bevorzugter 1/20 oder weniger und noch bevorzugter 1/30 oder weniger des spezifischen elektrischen Widerstands des Wabenstrukturteils 110 betragen. Wenn jedoch ein Unterschied des spezifischen elektrischen Widerstands zwischen diesen zu groß ist, breitet sich die Elektrizität zu sehr in der Umfangsrichtung aus und die Temperatur nahe der Mittelachse O des Wabenstrukturteils 110 kann nur schwer erhöht werden. Daher kann der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenteile 120a, 120b vorzugsweise 1/1000 oder mehr, bevorzugter 1/500 oder mehr und noch bevorzugter 1/300 oder mehr des spezifischen elektrischen Widerstands des Wabenstrukturteils 110 betragen.
Der spezifische elektrische Widerstand des Elektrodenteils 120a, 120b kann in Abhängigkeit von der anzulegenden Spannung in geeigneter Weise eingestellt werden und kann beispielsweise, ohne darauf besonders beschränkt zu sein, von 0,0001 bis 100 Ω·cm betragen. Bei einer hohen Spannung von 64 V oder mehr kann der spezifische elektrische Widerstand von 0,1 bis 100 Ω·cm und typischerweise von 0,5 bis 50 Ω·cm betragen. Ferner kann er bei einer niedrigen Spannung von weniger als 64 V von 0,0001 bis 0,1 Ω·cm und typischerweise von 0,0005 bis 0,05 Ω·cm betragen.
Ein Metall, Keramik oder dergleichen können für den Elektrodenteil 120a, 120b verwendet werden. Zu den repräsentativen Metallen zählen im Hinblick auf die leichte Verfügbarkeit ohne Einschränkung darauf Silber, Kupfer, Nickel, Gold, Palladium, Silicium und dergleichen. Kohlenstoff kann ebenfalls verwendet werden. Zu der Keramik zählt ohne Einschränkung darauf Keramik, die mindestens eines der Elemente Si, Cr, B, Fe, Co, Ni, Ti und Ta enthält, und als Beispiel Siliciumcarbid, Borcarbid, Chromborid und Tantalsilicid. Ein durch Kombinieren des Metalls bzw. der Metalle mit Keramik gebildeter Verbundwerkstoff kann ebenfalls verwendet werden.
Auch wenn der Werkstoff des Elektrodenteils 120a, 120b wie auch bei dem Wabenstrukturteil 110 hauptsächlich auf dem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid basiert, kann der spezifische elektrische Widerstand des Elektrodenteils 120a, 120b so reduziert werden, dass er niedriger ist als derjenige des Wabenstrukturteils 110, indem andere Bestandteile der Elektrodenteile 120a, 120b geändert werden oder ein Mischungsverhältnis von Silicium erhöht wird, sodass es höher ist als dasjenige des Wabenstrukturteils 110, oder die Porosität verringert wird, oder Teilchendurchmesser der metallischen Siliciumteilchen als Ausgangsmaterial verringert werden.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung des Wabenstrukturteils 110 ist es bevorzugt, dass der elektrische Strom sich in der Axialrichtung und der Umfangsrichtung ausbreitet, wenn Klemmen an das Paar der Anschlussteile 130a, 130b angeschlossen werden und eine Spannung angelegt wird. Wie 1 zeigt, sind in der vorliegenden Ausführungsform R₁/R₂ ≤ 0,2 und R₁/R₃ ≤ 0,2 erfüllt, wobei in den vorstehenden Formeln in jedem des Paares der Elektrodenteile 120a, 120b R₁ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil 130a, 130b und einem Oberflächenpunkt der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b ist, der in der Durchflusswegrichtung der Waben von dem Anschlussteil 130a, 130b am weitesten entfernt ist; R₂ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil 130a, 130b und einem Oberflächenpunkt der zweiten Elektrodenschicht 122a, 122b ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 111 von dem Anschlussteil 130a, 130b am weitesten entfernt ist; und R₃ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil 130a, 130b und einem Oberflächenpunkt der dritten Elektrodenschicht 123a, 123b ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 111 von dem Anschlussteil 130a, 130b am weitesten entfernt ist. R₁/R₂ ≤ 0,1 und R₁/R₃ ≤ 0,1 sind vorzugsweise erfüllt, R1/R2 ≤ 0,05 und R1/R3 ≤ 0,05 sind bevorzugter erfüllt, R1/R2 ≤ 0,01 und R1/R3 ≤ 0,01 sind noch bevorzugter erfüllt und beispielsweise sind 0,001 ≤ R₁/R₂ ≤ 0,2 und 0,001 ≤ R₁/R₃ ≤ 0,2 erfüllt. Es sei angemerkt, dass eine Position einer Elektrode (einer Nadel), die bei der Messung von R₁, R₂ und R₃ mit dem Anschlussteil in Kontakt gebracht wird, eine Position ist, an welcher ein Wert von R₁, R₂ und R₃ jeweils am kleinsten ist.
Als Beispiel wird nun ein Fall erörtert, in welchem eine positive Spannung an den Anschlussteil 130a auf der linken Seite angelegt wird und eine negative Spannung an den Anschlussteil 130b auf der rechten Seite angelegt wird. Wenn die vorstehend beschriebene Beziehung für R₁/R₂ und R₁/R₃ festgelegt wurde, hat der von dem Anschlussteil 130a fließende elektrische Strom die Neigung, sich über die gesamte Axialrichtung durch die erste Elektrodenschicht 121a auf der linken Seite auszubreiten, da die erste Elektrodenschicht 121a einen niedrigeren elektrischen Widerstand hat. D. h., dass die vorliegende Ausführungsform ein Verhältnis des in der Umfangsrichtung zu der zweiten Elektrodenschicht 122a und der dritten Elektrodenschicht 123a hin fließenden Stroms, nachdem er durch die beiden axialen Enden der ersten Elektrodenschicht 121a geflossen ist, erhöhen kann. Der durch die Umfangsendseiten jeweils der zweiten Elektrodenschicht 122a und der dritten Elektrodenschicht 123a fließende Strom kann dann die zweite Elektrodenschicht 122b und die dritte Elektrodenschicht 123b auf der rechten Seite durch das Innere des Wabenstrukturteils 110 erreichen und anschließend durch die erste Elektrodenschicht 121b auf der rechten Seite durch den Anschlussteil 130b abfließen.
Wie 3 zeigt, kann die äußere Umfangsseitenwand 111 ein Paar vorspringende Teile 126 haben, die sich in der Durchflusswegrichtung der Waben 114 erstrecken, und ein vorspringender Teil des Paares der vorspringenden Teile 126 ist auf einer Seite angeordnet, die dem anderen vorspringenden Teil über die Mittelachse des Wabenstrukturteils 110 gegenüberliegt. Die jeweiligen Anschlussteile 130a (130b) eines Paares können in einem Bereich angeordnet sein, in welchem der vorspringende Teil 126 gebildet ist. Mit anderen Worten kann die erste Elektrodenschicht 121a (121b) auf dem vorspringenden Teil 126 gebildet sein. Da die Teile der äußeren Umfangsseitenwand 111, die das Paar der vorspringenden Teile 126 aufweisen, eine relativ große Dicke haben, wird der elektrische Widerstand in der Axialrichtung verringert, sodass der in den Anschlussteilen 130a (130b) fließende Strom sich ohne weiteres in Axialrichtung ausbreiten kann. Dies kann zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung beitragen.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung ist es bevorzugt, dass der durch den Anschlussteil in die erste Elektrodenschicht fließende elektrische Strom gleichmäßig durch die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht fließt. Daher ist es wünschenswert, dass ein Unterschied zwischen R₂ und R₃ so gering wie möglich ist. Insbesondere ist 0,8 ≤ R₂/R₃ ≤ 1,2 bevorzugt und ist 0,9 ≤ R₂/R₃ ≤ 1,1 bevorzugter und ist R₂ = R₃ noch bevorzugter.
Unter dem Gesichtspunkt, dass sich der elektrische Strom in der Axialrichtung der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b leicht ausbreitet, ist es wünschenswert, dass sich die erste Elektrodenschicht 121a, 121b über eine Länge von 80 % oder mehr und bevorzugt 90 % oder mehr und noch bevorzugter über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des Wabenstrukturteils 110 erstreckt. Unter dem Gesichtspunkt, die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung des Wabenstrukturteils 110 zu verbessern, ist es entsprechend wünschenswert, dass sich die zweite Elektrodenschicht 122a, 122b und die dritte Elektrodenschicht 123a, 123b über eine Länge von 80 % oder mehr und bevorzugt eine Länge von 90 % oder mehr und bevorzugter die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des Wabenstrukturteils 110 erstrecken.
Ein Verfahren zum Erfüllen der vorstehend beschriebenen Beziehung von R₁/R₂ und R₁/R₃ schließt beispielsweise ein Verfahren ein, bei welchem der spezifische elektrische Widerstand der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b verringert wird, so dass er niedriger ist als derjenige der zweiten Elektrodenschicht 122a, 122b und der spezifische elektrische Widerstand der dritten Elektrodenschicht 123a, 123b. In diesem Fall sind ρ₁/ρ₂ ≤ 0,5 und ρ₁/ρ₃ ≤ 0,5 vorzugsweise erfüllt, sind bevorzugter ρ₁/ρ₂ ≤ 0,1 und ρ₁/ρ₃ ≤ 0,1 erfüllt und sind ρ₁/ρ₂ ≤ 0,01 und ρ₁/ρ₃ ≤ 0,01 noch bevorzugter erfüllt, und sind ρ₁/ρ₂ ≤ 0,005 und ρ₁/p₃ ≤ 0,005 noch bevorzugter erfüllt, beispielsweise können 0,0001 ≤ ρ₁/ρ₂ ≤ 0,5 und 0,0001 ≤ ρ₁/ρ₃ ≤ 0,5 erfüllt sein, wobei ρ₁ ein spezifischer elektrischer Widerstand der ersten Elektrodenschicht ist, ρ₂ ein spezifischer elektrischer Widerstand der zweiten Elektrodenschicht ist und ρ₃ ein spezifischer elektrischer Widerstand der dritten Elektrodenschicht ist.
Ein anderes Verfahren zum Erfüllen der Beziehung von R₁/R₂ und R₁/R₃ schließt ein Verfahren zum Verändern der Dicke der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht ein. Durch Erhöhen der Dicke der ersten Elektrodenschicht, so dass sie größer ist als die der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht, wird der elektrische Widerstand der ersten Elektrodenschicht verringert und fließt der elektrische Strom vorzugsweise durch die erste Elektrodenschicht. Da es jedoch schwierig ist, den Dickenunterschied stark zu erhöhen, liegt dabei ein geringerer Spielraum als beim spezifischen elektrischen Widerstand vor. Als Beispiel können die Beziehungen 1,2 ≤ T₁/T₂ ≤ 5 und 1,2 ≤ T₁/T₃ ≤ 5 erfüllt sein, wobei T₁ eine Dicke der ersten Elektrodenschicht ist, T₂ eine Dicke der zweiten Elektrodenschicht ist und T₃ eine Dicke der dritten Elektrodenschicht ist. Da das Einstellen der Dicke nicht erforderlich ist, wenn der spezifische elektrische Widerstand eingestellt wird, kann die Dicke der ersten Elektrodenschicht dünner als die oder gleich der der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht sein.
Jeder der Werte T₁, T₂ und T₃ kann vorzugsweise von 0,01 bis 5 mm und bevorzugter von 0,01 bis 3 mm betragen. Ein derartiger Bereich kann zu einer Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung führen. Wenn T₁, T₂ und T₃ kleiner als 0,01 mm sind, kann der elektrische Widerstand höher werden, was zu einer ungleichmäßigen Wärmeerzeugung führen kann. Wenn T₁, T₂ und T₃ dicker als 5 mm sind, kann während des Verpackens im Gehäuse ein Bruch auftreten.
Ein Verfahren zum Verringern der Differenz zwischen R₂ und R₃ schließt ein Verfahren zum Verringern der Differenz zwischen ρ₂ und ρ₃ ein. Genauer ausgedrückt ist 0,8 ≤ ρ₂/ρ₃ ≤ 1,2 bevorzugt, ist 0,9 ≤ ρ₂/ρ₃ ≤ 1,1 bevorzugter und ist ρ₂ = ρ₃ noch bevorzugter. Wenn ρ₂ und ρ₃ gleich sind, können die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht aus dem gleichen Werkstoff gebildet werden, so dass die Kosten für die Vorbereitung der Werkstoffe zum Bilden der Elektroden reduziert werden können.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung ist die Wabenstruktur 100 so geformt, dass die jeweiligen Elektrodenteile 120a, 120b des Paares liniensymmetrisch mit einer geraden Linie C angeordnet sind, die die jeweiligen Umfangsmitten des Paares der Elektrodenteile 120a, 120b als eine Symmetrieachse verbindet, wenn die Wabenstruktur 100 in einem beliebigen, zu der Durchflusswegrichtung der Waben 114 senkrechten Querschnitt betrachtet wird (siehe 1).
Wie 1 zeigt, kann in dem zu der Durchflussrichtung der Waben senkrechten Querschnitt ein durch die beiden Liniensegmente, die die jeweiligen Endseiten der Elektrodenschichten 120a, 120b in der Umfangsrichtung mit der Mittelachse O verbinden, gebildeter Mittelwinkel α vorzugsweise 30° oder mehr und bevorzugter 40° oder mehr und noch bevorzugter 60° oder mehr betragen, um den Strom in der Umfangsrichtung zu verbreiten, um die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung zu verbessern. Wenn jedoch der Mittelwinkel α zu groß ist, wird der durch das Innere des Wabenstrukturteils 110 fließende Strom verringert und der nahe der äußeren Umfangsseitenwand 111 fließende Strom wird erhöht. Daher kann im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung des Wabenstrukturteils 110 der Mittelwinkel α vorzugsweise 140° oder weniger und bevorzugter 130° oder weniger und noch bevorzugter der 120° oder weniger sein.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung ist zumindest ein Teil des Anschlussteils 130a, 130b vorzugsweise so angeordnet, dass er mit der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b bedeckt ist, und ist zumindest ein Teil des Anschlussteils 130a, 130b bevorzugter so angeordnet, dass er mit der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b in dem Mittelteil der ersten Elektrodenschicht 121a, 121b in Umfangsrichtung bedeckt ist.
Die Form des Anschlussteils 130a (130b) unterliegt keiner besonderen Einschränkung und sie kann beispielsweise so vorgesehen sein, dass sie an der äußeren Umfangsseitenwand 111 des Wabenstrukturteils konvex ist, wie in den 2(a) und 3(a) gezeigt. Zumindest ein Teil des konvexen Anschlussteils 130a (130b) kann mit der ersten Elektrodenschicht 121a (121b) bedeckt sein. In diesem Fall können beispielsweise der Anschlussteil und Stromanschluss verbunden werden, indem der mit der ersten Elektrodenschicht bedeckte Anschlussteil mit einer Anschlussklemme verklemmt wird oder indem ein konkaver Anschluss in den mit der ersten Elektrodenschicht bedeckten Anschlussteil eingeführt wird.
Ferner kann, wie in den 2(b) und 3(b) gezeigt, der konkave Anschlussteil 130a (130b) an der äußeren Umfangsseitenwand 111 des Wabenstrukturteils angeordnet sein. Zumindest ein Teil des konkaven Anschlussteils 130a (130b) kann mit der ersten Elektrodenschicht 121a (121b) bedeckt sein. In diesem Fall können der Anschlussteil und der Stromanschluss verbunden werden, indem beispielsweise ein konvexer Anschluss in den Anschlussteil eingeführt wird.
Es ist bevorzugt, dass der Anschlussteil 130a (130b) korrosionsbeständig ist, da er einer Abgasatmosphäre ausgesetzt ist. Daher kann der Anschlussteil 130a (130b) beispielsweise aus einer Legierung hergestellt sein, die mindestens eines der Elemente enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Si, Cr, Fe, Co, Ni und Ti, oder aus SiC enthaltender Keramik.
Wenn der Wabenstrukturteil hauptsächlich auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid basiert, ist es bevorzugt, dass der Anschlussteil ebenfalls hauptsächlich auf dem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid basiert. Wenn der Anschlussteil hauptsächlich auf dem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid basiert, sind die Bestandteile des Wabenstrukturteils und des Anschlussteils gleich (oder sehr ähnlich). Daher hat ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Anschlussteils den gleichen (einen ähnlichen) Wert wie derjenige des Wabenstrukturteils. Da ferner der Werkstoff des Wabenstrukturteils und der des Anschlussteils gleich sind (oder einander ähnlich sind), wird eine Verbindungsfestigkeit des Wabenstrukturteils mit dem Anschlussteil ebenfalls erhöht. Daher ist es auch dann, wenn eine Wärmebelastung an den Wabenstrukturteil angelegt wird, möglich zu verhindern, dass sich der Anschlussteil von dem Wabenstrukturteil ablöst, oder zu verhindern, dass der Verbindungsabschnitt zwischen dem Anschlussteil und dem Wabenstrukturteil beschädigt wird. In seiner Verwendung hierin bedeutet der Satz „basiert hauptsächlich auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff”, dass der Anschlussteil den Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff (Gesamtmasse) in einer Menge von 90 Massen-% oder mehr des gesamten Anschlussteils enthält. Ferner bedeutet in seiner Verwendung hierin der Satz „der Anschlussteil basiert hauptsächlich auf Siliciumcarbid“, dass der Anschlussteil Siliciumcarbid (Gesamtmasse) in einer Menge von 90 Massen-% oder mehr des gesamten Anschlussteils enthält.
Zweite Ausführungsform der leitenden Wabenstruktur
Gesamtaufbau
4 zeigt schematische Ansichten (eine Unteransicht, eine linke Seitenansicht und eine rechte Seitenansicht) einer zweiten Ausführungsform einer leitenden Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Wabenstruktur 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat einen säulenförmigen Wabenstrukturteil 210, der eine äußere Umfangsseitenwand 211 sowie innerhalb der äußeren Umfangsseitenwand angeordnete Trennwände 215 enthält, die eine Vielzahl von Waben 214 bilden, die von einer ersten Stirnseite 212 zu einer zweiten Stirnseite 213 durchdringen und Durchflusswege bilden. Die Trennwände 215 können porös sein. Durch die Durchflusswege der Vielzahl der Waben 214 kann ein Fluid fließen.
Die Wabenstruktur 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Paar Elektrodenteile 220a, 220b, die so vorgesehen sind, dass sie an einer äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 211 quer über eine Mittelachse O des Wabenstrukturteils 210 gegenüberliegen. Die Wabenstruktur 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ferner ein Paar Anschlussteile 230a, 230b, die an der äußeren Umfangsseitenwand 211 angeordnet sind, wobei die jeweiligen Anschlussteile 230a, 230b des Paares zumindest teilweise mit den jeweiligen Elektrodenteilen 220a, 220b des Paares bedeckt sind.
Wabenstrukturteil
Der Wabenstrukturteil 210 der Wabenstruktur 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist gleich dem Wabenstrukturteil 110 gemäß der ersten Ausführungsform, so dass auf Beschreibungen des Wabenstrukturteils 210 verzichtet wird. Elemente des Wabenstrukturteils 210 gemäß der zweiten Ausführungsform und solche des Wabenstrukturteils 110 gemäß der ersten Ausführungsform, bei welchen die letzten zwei Ziffern eines Bezugszeichens gleich sind, entsprechen einander.
Elektrodenteil und Anschlussteil
Die Wabenstruktur 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Paar Elektrodenteile 220a, 220b, die so vorgesehen sind, dass sie an der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 211 liegen, wobei ein Elektrodenteil des Paares der Elektrodenteile 220a, 220b auf einer Seite angeordnet ist, die dem anderen Elektrodenteil über die Mittelachse O des Wabenstrukturteils 210 gegenüberliegt. Die Wabenstruktur 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Paar Anschlussteile 230a, 230b, die an der äußeren Umfangsseitenwand 211 angeordnet sind, wobei die jeweiligen Anschlussteile 230a, 230b des Paares zumindest teilweise mit den jeweiligen Elektrodenteilen 220a, 220b des Paares bedeckt sind. Mit einer derartigen Anordnung kann die Wabenstruktur 200 eine Abweichung eines durch den Wabenstrukturteil 210 fließenden Stroms unterdrücken, wenn zwischen dem Paar Elektroden 220a, 220b über die Anschlussteile 230a, 230b eine Spannung angelegt wird, sodass es möglich ist, eine Abweichung der Temperaturverteilung in dem Wabenstrukturteil 210 zu unterdrücken.
Ein Elektrodenteil 220a enthält eine bandartige erste Elektrodenschicht 221a, die von einem Ende, über den Anschlussteil 230a dergestalt verlaufend, dass sie zumindest einen Teil des Anschlussteils bedeckt, zu dem anderen Ende in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 211 verläuft, während sie auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 211 liegt; eine bandförmige zweite Elektrodenschicht 222a, die mit dem einen Ende der ersten Elektrodenschicht 221a verbunden ist und sich von dem einen Ende in der Durchflusswegrichtung der Waben 214 erstreckt, wobei sie auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 211 liegt; und eine bandförmige dritte Elektrodenschicht 223a, die mit dem anderen Ende der ersten Elektrodenschicht 221a verbunden ist und sich von dem anderen Ende in der Durchflusswegrichtung der Waben 214 erstreckt, wobei sie auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 211 liegt.
Entsprechend enthält der andere Elektrodenteil 220b eine bandartige erste Elektrodenschicht 221b, die von einem Ende, über den Anschlussteil 230b dergestalt verlaufend, dass sie zumindest einen Teil des Anschlussteils bedeckt, zu dem anderen Ende in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 211 verläuft, während sie auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 211 liegt; eine bandförmige zweite Elektrodenschicht 222b, die mit dem einen Ende der ersten Elektrodenschicht 221b verbunden ist und sich von dem einen Ende in der Durchflusswegrichtung der Waben 214 erstreckt, wobei sie auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 211 liegt; und eine bandförmige dritte Elektrodenschicht 223b, die mit dem anderen Ende der ersten Elektrodenschicht 221b verbunden ist und sich von dem anderen Ende in der Durchflusswegrichtung der Waben 214 erstreckt, wobei sie auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 211 liegt.
Eine Endseite der jeweiligen zweiten Elektrodenschicht 222a, 222b und der dritten Elektrodenschicht 223a, 223b in der Umfangsrichtung grenzt an die jeweilige Endseite der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b in der Umfangsrichtung an. Mit anderen Worten ist eine Endseite in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b jeweils mit einem Ende in Umfangsrichtung der zweiten Elektrodenschicht 222a, 222b spaltfrei verbunden und ist die andere Endseite in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b mit einem Ende in Umfangsrichtung der dritten Elektrodenschicht 223a, 223b spaltfrei verbunden. Somit kann ein elektrischer Strom von den Anschlussteilen 230a, 230b ohne weiteres durch die erste Elektrodenschicht 221a, 221b in die zweite Elektrodenschicht 222a, 222b und die dritte Elektrodenschicht 223a, 223b fließen, sodass es möglich ist, die Ausbreitung eines in der Umfangsrichtung fließenden elektrischen Stroms zu erleichtern.
Wenn ferner die erste Elektrodenschicht 221a, 221b und die zweite Elektrodenschicht 222a, 222b miteinander dergestalt verbunden sind, dass ein Endseitenteil auf dem anderen Endseitenteil angebracht ist, besteht die Gefahr, dass ein Spalt zwischen der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 211 und der Elektrodenschicht entsteht, was eine Verschlechterung der Anhaftung der Elektrodenschicht verursacht. Wie 5 zeigt, ist es daher bevorzugt, dass die Umfangsendseiten der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b und der zweiten Elektrodenschicht 222a, 222b an einer Seitenfläche 225, die zwischen der äußeren Oberfläche und der inneren Oberfläche angeordnet ist, zumindest in Kontakt miteinander sind. Dies gilt auch für die Verbindung zwischen den Umfangsendseiten der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b und der dritten Elektrodenschicht 223a, 223b.
Durch Reduzierung des spezifischen elektrischen Widerstands der jeweiligen Elektrodenteile 220a, 220b des Paares dergestalt, dass er niedriger ist als der spezifische elektrische Widerstand des Wabenstrukturteils 210, neigt die Elektrizität dazu, bevorzugt in die Elektrodenteile zu fließen, und neigt die Elektrizität dazu, sich während der Stromversorgung in der Axialrichtung und der Umfangsrichtung auszubreiten. Der spezifische elektrische Widerstand des Elektrodenteils 220a, 220b kann vorzugsweise 1/10 oder weniger und bevorzugter 1/20 oder weniger und noch bevorzugter 1/30 oder weniger des spezifischen elektrischen Widerstands des Wabenstrukturteils 210 betragen. Wenn jedoch ein Unterschied des spezifischen elektrischen Widerstands zwischen diesen zu groß ist, breitet sich die Elektrizität zu sehr in der Umfangsrichtung aus und die Temperatur nahe der Mittelachse O des Wabenstrukturteils 210 kann nur schwer erhöht werden. Daher kann der spezifische elektrische Widerstand des Elektrodenteils 220a, 220b vorzugsweise 1/1000 oder mehr, bevorzugter 1/500 oder mehr und noch bevorzugter 1/300 oder mehr als der spezifische elektrische Widerstand des Wabenstrukturteils 210 betragen.
Der spezifische elektrische Widerstand des Elektrodenteils 220a, 220b kann in Abhängigkeit von der anzulegenden Spannung in geeigneter Weise eingestellt werden und kann beispielsweise, ohne darauf besonders beschränkt zu sein, von 0,0001 bis 100 Ω·cm betragen. Bei einer hohen Spannung von 64 V oder mehr kann der spezifische elektrische Widerstand von 0,1 bis 100 Ω·cm und typischerweise von 0,5 bis 50 Ω·cm betragen. Ferner kann er bei einer niedrigen Spannung von weniger als 64 V von 0,0001 bis 0,1 Ω·cm und typischerweise von 0,0005 bis 0,05 Ω·cm betragen.
Ein Metall, Keramik oder dergleichen können für den Elektrodenteil 220a, 220b verwendet werden. Zu den repräsentativen Metallen zählen im Hinblick auf die leichte Verfügbarkeit ohne Einschränkung darauf Silber, Kupfer, Nickel, Gold, Palladium, Silicium und dergleichen. Kohlenstoff kann verwendet werden. Zu der Keramik zählt ohne Einschränkung darauf Keramik, die mindestens eines der Elemente Si, Cr, B, Fe, Co, Ni, Ti und Ta enthält, und als Beispiel Siliciumcarbid, Borcarbid, Chromborid und Tantalsilicid. Ein durch Kombinieren des Metalls bzw. der Metalle mit Keramik gebildeter Verbundwerkstoff kann ebenfalls verwendet werden.
Auch wenn der Werkstoff des Elektrodenteils 220a, 220b wie auch bei dem Wabenstrukturteil 210 hauptsächlich auf dem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid basiert, kann der spezifische elektrische Widerstand des Elektrodenteils 220a, 220b so reduziert werden, dass er niedriger ist als derjenige des Wabenstrukturteils 210, indem andere Bestandteile des Elektrodenteils 220a, 220b geändert werden oder ein Mischungsverhältnis von Silicium erhöht wird, sodass es höher ist als dasjenige des Wabenstrukturteils 210, oder die Porosität verringert wird, oder Teilchendurchmesser der metallischen Siliciumteilchen als Ausgangsmaterial verringert werden.
Im Hinblick auf die Verbesserung der gleichmäßigen Wärmeerzeugung des Wabenstrukturteils 210 ist es bevorzugt, dass der elektrische Strom sich in der Axialrichtung und der Umfangsrichtung ausbreitet, wenn Klemmen an das Paar der Anschlussteile 230a, 230b angeschlossen werden und eine Spannung angelegt wird. Wie 4 zeigt, sind in der vorliegenden Ausführungsform R₂/R₁₂ ≤ 0,2 und R₃/R₁₃ ≤ 0,2 erfüllt, wobei in den vorstehenden Formeln in jedem der Elektrodenteile 220a, 220b des Paares R₁₂ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil 230a, 230b und einem Oberflächenpunkt A₁ der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b ist, der in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 211 in Richtung zu der zweiten Elektrodenschicht 222a, 222b hin von dem Anschlussteil 230a, 230b am weitesten entfernt ist; R₂ ein elektrischer Widerstand zwischen einem Oberflächenpunkt A₂ der zweiten Elektrodenschicht 222a, 222b, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 211 dem Anschlussteil 230a, 230b am nächsten liegt, und einem Oberflächenpunkt A₃ der zweiten Elektrodenschicht 222a, 222b ist, der in der Durchflusswegrichtung der Waben 214 von dem Oberflächenpunkt A₂ am weitesten entfernt ist; R₁₃ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil 230a, 230b und einem Oberflächenpunkt B₁ der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 211 zu der dritten Elektrodenschicht 223a, 223b von dem Anschlussteil 230a, 230b am weitesten entfernt ist; und R₃ ein elektrischer Widerstand zwischen einem Oberflächenpunkt B₂ der dritten Elektrodenschicht 223a, 223b, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 211 dem Anschlussteil 230a, 230b am nächsten liegt, und einem Oberflächenpunkt B₃ der dritten Elektrodenschicht 223a, 223b ist, der in der Durchflusswegrichtung der Waben 214 von dem Oberflächenpunkt B₂ am weitesten entfernt ist. R₂/R₁₂ ≤ 0,1 und R₃/R₁₃ ≤ 0,1 sind vorzugsweise erfüllt, R2/R12 ≤ 0,05 und R3/R13 ≤ 0,05 sind bevorzugter erfüllt, R2/R12 ≤ 0,01 und R3/R13 ≤ 0,01 sind noch bevorzugter erfüllt und beispielsweise sind 0,001 ≤ R₂/R₁₂ ≤ 0,2 und 0,001 ≤ R₃/R₁₃ ≤ 0,2 erfüllt. Es sei angemerkt, dass eine Position einer Elektrode (einer Nadel), die bei der Messung von R₁₂, R₂, R₁₃ und R₃ mit dem Anschlussteil in Kontakt gebracht wird, eine Position ist, an welcher ein Wert von R12, R2, R13 und R3 jeweils am kleinsten ist.
Als Beispiel wird nun ein Fall erörtert, in welchem eine positive Spannung an den Anschlussteil 230a auf der linken Seite angelegt wird und eine negative Spannung an den Anschlussteil 230b auf der rechten Seite angelegt wird. Wenn die vorstehend beschriebene Beziehung für R₂/R₁₂ und R₃/R₁₃ festgelegt wurde, hat der von dem Anschlussteil 230a fließende elektrische Strom die Neigung, in der Umfangsrichtung durch die erste Elektrodenschicht 221a auf der linken Seite zu fließen. Nachdem er zu den beiden Endseiten der ersten Elektrodenschicht 221a in der Umfangsrichtung geflossen ist, kann der elektrische Strom durch das Innere des Wabenstrukturteils 210 zu der gegenüberliegenden ersten Elektrodenschicht 221b fließen. In der vorliegenden Ausführungsform haben jedoch die zweite Elektrodenschicht 222a und die dritte Elektrodenschicht 223a in der Axialrichtung jeweils einen niedrigeren elektrischen Widerstand, sodass die vorliegende Ausführungsform ein Verhältnis des durch die zweite Elektrodenschicht 222a und die dritte Elektrodenschicht 223a in der Axialrichtung fließenden elektrischen Stroms erhöhen kann. Der durch die zweite Elektrodenschicht 222a und die dritte Elektrodenschicht 223a in der Axialrichtung fließende elektrische Strom kann dann die zweite Elektrodenschicht 222b und die dritte Elektrodenschicht 223b auf der rechten Seite durch das Innere des Wabenstrukturteils 210 erreichen und anschließend durch die erste Elektrodenschicht 221b auf der rechten Seite durch den Anschlussteil 230b abfließen.
Wie 6 zeigt, kann die äußere Umfangsseitenwand 211 ein Paar vorspringende Teile 226 haben, die sich in der Durchflusswegrichtung der Waben 214 erstrecken, und ein vorspringender Teil des Paares der vorspringenden Teile 226 ist auf einer Seite angeordnet, die dem anderen vorspringenden Teil über die Mittelachse des Wabenstrukturteils 210 gegenüberliegt. Die jeweiligen Anschlussteile 230a, 230b des Paares an den jeweiligen Elektrodenteilen 220a, 220b des Paares können in einem Bereich angeordnet sein, in welchem der vorspringende Teil 226 gebildet ist. Mit anderen Worten kann die erste Elektrodenschicht 221a, 221b auf dem vorspringenden Teil 226 angeordnet sein. Da der Teil der äußeren Umfangsseitenwand 211, der das Paar der vorspringenden Teile 226 aufweist, eine relativ große Dicke hat, wird der elektrische Widerstand in der Axialrichtung verringert, sodass der in den Anschlussteilen 230a, 230b fließende Strom sich ohne weiteres in Axialrichtung ausbreiten kann. Dies kann zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung beitragen.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung ist es bevorzugt, dass der elektrische Strom von der ersten Elektrodenschicht zu der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht gleichmäßig fließt. Daher ist es wünschenswert, dass ein Unterschied zwischen R₂ und R₃ so gering wie möglich ist. Insbesondere ist 0,8 ≤ R₂/R₃ ≤ 1,2 bevorzugt und ist 0,9 ≤ R₂/R₃ ≤ 1,1 bevorzugter und ist R₂ = R₃ noch bevorzugter.
Unter dem Gesichtspunkt, dass sich der elektrische Strom in der Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b leicht ausbreitet, ist es wünschenswert, dass sich die erste Elektrodenschicht 221a, 221b über eine Länge von 70% oder weniger und bevorzugt 65% oder weniger und noch bevorzugter über eine Länge von 60% oder weniger zwischen den beiden Grundflächen des Wabenstrukturteils 210 erstreckt. Wenn jedoch die Breite der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b in der Axialrichtung zu kurz ist, ist die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung in der Axialrichtung beeinträchtigt. Daher ist es wünschenswert, dass sich die erste Elektrodenschicht 221a, 221b über eine Länge von 10 % oder mehr und vorzugsweise über eine Länge von 15 % oder mehr und bevorzugter über eine Länge von 20 % oder mehr zwischen den beiden Grundflächen des Wabenstrukturteils 210 erstreckt.
Unter dem Gesichtspunkt, dass der elektrische Strom in der Axialrichtung der zweiten Elektrodenschicht 222a, 222b und der dritten Elektrodenschicht 223a, 223b ohne weiteres fließt, ist es andererseits wünschenswert, dass sich die zweite Elektrodenschicht 222a, 222b und die dritte Elektrodenschicht 223a, 223b über eine Länge von 80 % oder mehr und bevorzugt eine Länge von 90 % oder mehr und bevorzugter die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des Wabenstrukturteils 210 erstrecken.
Ein Verfahren zum Erfüllen der vorstehend beschriebenen Beziehung von R₂/R₁₂ und R₃/R₁₃ schließt beispielsweise ein Verfahren ein, bei welchem der spezifische elektrische Widerstand der zweiten Elektrodenschicht 222a, 222b und der dritten Elektrodenschicht 223a, 223b verringert wird, so dass er niedriger ist als der spezifische elektrische Widerstand der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b. In diesem Fall sind ρ₂/ρ₁ ≤ 0,5 und ρ₃/ρ₁ ≤ 0,5 vorzugsweise erfüllt, sind bevorzugter ρ₂/ρ₁ ≤ 0,1 und ρ₃/ρ₁ ≤ 0,1 erfüllt und sind ρ₂/ρ₁ ≤ 0,01 und ρ₃/ρ₁ ≤ 0,01 noch bevorzugter erfüllt, und sind ρ₂/ρ₁ ≤ 0,005 und ρ₃/ρ₁ ≤ 0,005 noch bevorzugter erfüllt, beispielsweise können 0,0001 ≤ ρ₂/ρ₁ ≤ 0,5 und 0,0001 ≤ ρ₃/ρ₁ ≤ 0,5 erfüllt sein, wobei ρ₁ ein spezifischer elektrischer Widerstand der ersten Elektrodenschicht ist, ρ₂ ein spezifischer elektrischer Widerstand der zweiten Elektrodenschicht ist und ρ₃ ein spezifischer elektrischer Widerstand der dritten Elektrodenschicht ist.
Ein anderes Verfahren zum Erfüllen der Beziehung von R₂/R₁₂ und R₃/R₁₃ schließt ein Verfahren zum Verändern der Dicke der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht ein. Durch größeres Verringern der Dicke der ersten Elektrodenschicht, so dass sie kleiner ist als die der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht, wird der elektrische Widerstand der ersten Elektrodenschicht erhöht. Da es jedoch schwierig ist, den Dickenunterschied stark zu erhöhen, liegt dabei ein geringerer Spielraum als beim spezifischen elektrischen Widerstand vor. Als Beispiel können die Beziehungen 1,2 ≤ T₂/T₁ ≤ 5 und 1,2 ≤ T₃/T₁ ≤ 5 erfüllt sein, wobei T₁ eine Dicke der ersten Elektrodenschicht ist, T₂ eine Dicke der zweiten Elektrodenschicht ist und T₃ eine Dicke der dritten Elektrodenschicht ist. Da das Einstellen der Dicke nicht erforderlich ist, wenn der spezifische elektrische Widerstand eingestellt wird, kann die Dicke der ersten Elektrodenschicht dicker als oder gleich der der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht sein.
Jeder der Werte T₁, T₂ und T₃ kann vorzugsweise von 0,01 bis 5 mm und bevorzugter von 0,01 bis 3 mm betragen. Ein derartiger Bereich kann zu einer Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung führen. Wenn T₁, T₂ und T₃ kleiner als 0,01 mm sind, kann der elektrische Widerstand höher werden, was zu einer ungleichmäßigen Wärmeerzeugung führen kann. Wenn T₁, T₂ und T₃ dicker als 5 mm sind, kann während des Verpackens im Gehäuse ein Bruch auftreten.
Ein Verfahren zum Verringern der Differenz zwischen R₂ und R₃ schließt ein Verfahren zum Verringern der Differenz zwischen ρ₂ und ρ₃ ein. Genauer ausgedrückt ist 0,8 ≤ ρ₂/ρ₃ ≤ 1,2 bevorzugt, ist 0,9 ≤ ρ₂/ρ₃ ≤ 1,1 bevorzugter und ist ρ₂ = ρ₃ noch bevorzugter. Wenn ρ₂ und ρ₃ gleich sind, können die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht aus dem gleichen Werkstoff gebildet werden, so dass die Kosten für die Vorbereitung der Ausgangsmaterialien zum Bilden der Elektroden reduziert werden können.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung ist die Wabenstruktur 200 so geformt, dass die jeweiligen Elektrodenteile 220a, 220b des Paares liniensymmetrisch mit einer geraden Linie C angeordnet sind, die die jeweiligen Umfangsmitten des Paares der Elektrodenteile 220a, 220b als eine Symmetrieachse verbindet, wenn die Wabenstruktur 200 in einem beliebigen, zu der Durchflusswegrichtung der Waben 214 senkrechten Querschnitt betrachtet wird (siehe 4).
Wie 4 zeigt, kann in dem zu der Durchflussrichtung der Waben senkrechten Querschnitt ein durch die beiden Liniensegmente, die die jeweiligen Endseiten der Elektrodenschichten 220a, 220b in der Umfangsrichtung mit der Mittelachse O verbinden, gebildeter Mittelwinkel α vorzugsweise 30° oder mehr und bevorzugter 40° oder mehr und noch bevorzugter 60° oder mehr betragen, um den Strom in der Umfangsrichtung zu verbreiten, um die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung zu verbessern. Wenn jedoch der Mittelwinkel α zu groß ist, wird der durch das Innere des Wabenstrukturteils 210 fließende Strom verringert und der nahe der äußeren Umfangsseitenwand 211 fließende Strom wird erhöht. Daher kann im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung des Wabenstrukturteils 210 der Mittelwinkel α vorzugsweise 140° oder weniger und bevorzugter 130° oder weniger und noch bevorzugter der 120° oder weniger sein.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung ist zumindest ein Teil des Anschlussteils 230a, 230b vorzugsweise so angeordnet, dass er mit der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b bedeckt ist, und ist bevorzugter so angeordnet, dass er mit der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b in dem Mittelteil der ersten Elektrodenschicht 221a, 221b in der Umfangsrichtung bedeckt ist.
Die Form des Anschlussteils 230a (230b) unterliegt keiner besonderen Einschränkung und sie kann beispielsweise so vorgesehen sein, dass sie an der äußeren Umfangsseitenwand 211 des Wabenstrukturteils konvex ist, wie in den 5(a) und 6(a) gezeigt. Zumindest ein Teil des konvexen Anschlussteils 230a (230b) kann mit der ersten Elektrodenschicht 221a (221b) bedeckt sein. In diesem Fall können beispielsweise der Anschlussteil und Stromanschluss verbunden werden, indem der mit der ersten Elektrodenschicht bedeckte Anschlussteil mit einer Anschlussklemme verklemmt wird oder indem ein konkaver Anschluss in den mit der ersten Elektrodenschicht bedeckten Anschlussteil eingeführt wird.
Ferner kann, wie in den 5(b) und 6(b) gezeigt, der konkave Anschlussteil 230a (230b) an der äußeren Umfangsseitenwand 211 des Wabenstrukturteils angeordnet sein. Zumindest ein Teil des konkaven Anschlussteils 230a (230b) kann mit der ersten Elektrodenschicht 221a (221b) bedeckt sein. In diesem Fall können der Anschlussteil und der Stromanschluss verbunden werden, indem beispielsweise ein konvexer Anschluss in den Anschlussteil eingeführt wird.
Es ist bevorzugt, dass der Anschlussteil 230a, 230b korrosionsbeständig ist, da er einer Abgasatmosphäre ausgesetzt ist. Daher kann der Anschlussteil 230a, 230b beispielsweise aus einer Legierung hergestellt sein, die mindestens eines der Elemente enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Si, Cr, Fe, Co, Ni und Ti, oder aus SiC enthaltender Keramik.
Wenn der Wabenstrukturteil hauptsächlich auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid basiert, ist es bevorzugt, dass der Anschlussteil ebenfalls hauptsächlich auf dem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid basiert. Wenn der Anschlussteil hauptsächlich auf dem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid basiert, sind die Bestandteile des Wabenstrukturteils und des Anschlussteils gleich (oder sehr ähnlich). Daher hat ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Anschlussteils den gleichen (einen ähnlichen) Wert wie derjenige des Wabenstrukturteils. Da ferner der Werkstoff des Wabenstrukturteils und der des Anschlussteils gleich sind (oder einander ähnlich sind), wird eine Verbindungsfestigkeit des Wabenstrukturteils mit dem Anschlussteil ebenfalls erhöht. Daher ist es auch dann, wenn eine Wärmebelastung an den Wabenstrukturteil angelegt wird, möglich zu verhindern, dass sich der Anschlussteil von dem Wabenstrukturteil ablöst, oder zu verhindern, dass der Verbindungsabschnitt zwischen dem Anschlussteil und dem Wabenstrukturteil beschädigt wird. In seiner Verwendung hierin bedeutet der Satz „basiert hauptsächlich auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff”, dass der Anschlussteil den Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff (Gesamtmasse) in einer Menge von 90 Massen-% oder mehr des gesamten Anschlussteils enthält. Ferner bedeutet in seiner Verwendung hierin der Satz „der Anschlussteil basiert hauptsächlich auf Siliciumcarbid“, dass der Anschlussteil Siliciumcarbid (Gesamtmasse) in einer Menge von 90 Massen-% oder mehr des gesamten Anschlussteils enthält.
Verfahren zum Herstellen einer leitenden Wabenstruktur
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen der leitenden Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft beschrieben. In einer Ausführungsform enthält das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schritt A1, in welchem ein ungebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen erhalten wird, einen Schritt A2, in welchem der ungebrannte Wabenstrukturteil mit den Anschlussteilen gebrannt wird, um eine gebrannte Wabenstruktur mit Anschlussteilen zu erhalten, und einen Schritt A3, in welchem Elektrodenteile an dem Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gebildet werden (siehe 7).
In dem Schritt A1 wird ein Wabenformkörper, der ein Vorläufer des Wabenstrukturteils ist, hergestellt, und Anschlussteile werden auf der Seitenfläche des Wabenformkörpers angeordnet, um einen ungebrannten Wabenstrukturteil mit den Anschlussteilen zu erhalten. Wie 1 zeigt, enthält der Wabenstrukturteil 110: die Trennwände 115, die eine Vielzahl von Waben 114 bilden, die sich von der ersten Stirnseite 112 zu der zweiten Stirnseite 113 erstrecken; und die äußere Umfangsseitenwand 111, die am äußersten Umfang angeordnet ist.
Der Wabenformkörper kann gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines Wabenformkörpers innerhalb des bekannten Verfahrens zur Herstellung der Wabenstruktur hergestellt werden. Beispielsweise wird zunächst ein Formwerkstoff hergestellt, indem metallisches Siliciumpulver (metallisches Silicium), mindestens ein Bindemittel, mindestens ein oberflächenaktiver Stoff, mindestens ein Porenbildner, Wasser und dergleichen zu Siliciumcarbidpulver (Siliciumcarbid) hinzugefügt werden. Die Masse des metallischen Siliciums kann bevorzugt von 10 bis 40 Massen-% bezogen auf die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciums betragen. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Siliciumcarbidteilchen in dem Siliciumcarbidpulver kann vorzugsweise von 3 bis 50 µm und bevorzugter von 3 bis 40 µm betragen. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des metallischen Siliciums in dem metallischen Siliciumpulver kann bevorzugt von 2 bis 35 µm betragen. Der jeweilige durchschnittliche Teilchendurchmesser der Siliciumcarbidteilchen und der metallischen Siliciumteilchen bezieht sich auf einen arithmetischen durchschnittlichen Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung des Teilchendurchmessers durch ein Laserbeugungsverfahren gemessen wird. Die Siliciumcarbidteilchen sind feine Teilchen aus Siliciumcarbid, die das Siliciumcarbidpulver bilden, und die metallischen Siliciumteilchen sind feine Teilchen aus metallischem Silicium, die das metallische Siliciumpulver bilden. Es sei angemerkt, dass dies die Formulierung des Formwerkstoffs ist, wenn der Werkstoff der Wabenstruktur das Verbundmaterial auf Silicium-Siliciumcarbid-Basis ist, und dass kein metallisches Silicium hinzugefügt wird, wenn der Werkstoff der Wabenstruktur Siliciumcarbid ist.
Zu den Beispielen für das Bindemittel zählen Methylzellulose, Hydroxypropylmethylzellulose, Hydroxypropoxylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Carboxymethylzellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Darunter ist die Verwendung von Methylzellulose in Kombination mit Hydroxypropoxylzellulose bevorzugt. Der Gehalt des Bindemittels kann bevorzugt von 2,0 bis 10,0 Massen-Teile betragen, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciumpulvers 100 Massen-Teile beträgt.
Der Wassergehalt kann bevorzugt von 20 bis 60 Massen-Teile betragen, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciumpulvers 100 Massen-Teile beträgt.
Zu Beispielen des verwendeten oberflächenaktiven Stoffes zählen Ethylenglykol, Dextrin, Fettsäure-Seife, Polyalkohol und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehr Mitteln verwendet werden. Der Gehalt des oberflächenaktiven Stoffes kann bevorzugt von 0,1 bis 2,0 Massen-Teile betragen, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciumpulvers 100 Massen-Teile beträgt.
Der Porenbildner unterliegt keiner besonderen Einschränkung, solange er nach dem Brennen Poren bildet, und zu den Beispielen zählen Graphit, Stärken, schäumbare Harze, wasserabsorbierende Harze, Silica-Gel und dergleichen. Der Gehalt des Porenbildners kann bevorzugt von 0,5 bis 10,0 Massen-Teile betragen, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciumpulvers 100 Massen-Teile beträgt. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Porenbildners kann bevorzugt von 10 bis 30 µm betragen. Wenn er kleiner als 10 µm ist, werden Poren möglicherweise nicht ausreichend gebildet. Wenn er größer als 30 µm ist, kann der Porenbildner eine Verstopfung des Formwerkzeugs während des Formvorgangs verursachen. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Porenbildners bezieht sich auf einen arithmetischen durchschnittlichen Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung des Teilchendurchmessers durch das Laserbeugungsverfahren gemessen wird. Wenn der Porenbildner das wasserabsorbierende Harz ist, bezieht sich der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Porenbildners auf den durchschnittlichen Teilchendurchmesser nach der Absorption von Wasser.
Anschließend wird der resultierende Formwerkstoff geknetet, um einen Grünkörper zu bilden, und der Grünkörper wird dann einem Strangpressvorgang unterzogen, um einen Wabenformkörper zu bilden. Beim Strangpressen kann ein Formwerkzeug mit einer gewünschten allgemeinen Form, Wabenform, Trennwanddicke, Wabendichte und dergleichen verwendet werden. Vorzugsweise wird der resultierende Wabenformkörper dann der Trocknung unterzogen. Wenn die Länge des Wabenformkörpers in Richtung der Mittelachse nicht eine gewünschte Länge ist, können die beiden Unterteile des Wabenformkörpers auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden. Der getrocknete Wabenformkörper wird als ein „Waben-Trockenkörper“ bezeichnet.
Wenn dann der konvexe Anschlussteil 130a (130b) gebildet wird, wird ein Grünkörper zum Bilden der Anschlussteile, beispielsweise ein Grünkörper, der dieselben Ausgangsmaterialien wie die des Wabenformkörpers verwendet, in eine gewünschte Gestalt gebracht, um ein Paar Anschlussteile herzustellen. Die beiden Anschlussteile 130a (130b) werden an der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 111 so angebracht, dass sie einander quer über die Mittelachse des Waben-Trockenkörpers gegenüberliegen. Das Befestigungsverfahren schließt ein Verfahren zum Anbringen des Anschlussteils 130a (130b) an der äußeren Oberfläche ein, bei dem eine Paste, die durch Erhöhen eines Zugabeverhältnisses von Wasser unter Verwendung der gleichen Ausgangsmaterialien wie für den Wabenformkörper oder die Anschlussteile gebildet wird, zwischen dem Anschlussteil 130a (130b) und der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand 111 sandwichartig eingelegt wird. Alternativ können konkave Anschlussteile gebildet werden, indem Teile der äußeren Umfangsseitenwand 111 dergestalt gebohrt werden, dass sie quer über die Mittelachse des Waben-Trockenkörpers einander gegenüberliegen. In diesem Fall ist der Werkstoff des konkaven Anschlussteils gleich dem des Wabenstrukturteils. Ein Werkstoff zum Bilden der Anschlussteile kann des Weiteren auf die konkaven Anschlussteile aufgebracht werden.
In Schritt A2 wird der ungebrannte Wabenstrukturteil mit den Anschlussteilen gebrannt, um eine gebrannte Wabenstruktur mit Anschlussteilen zu erhalten. Vor dem Brennen kann ein Entfettungsvorgang durchgeführt werden, um das Bindemittel und dergleichen zu entfernen. Das Brennen kann vorzugsweise durch Erwärmen in einer inerten Atmosphäre wie Stickstoff oder Argon bei 1400 bis 1500 °C über 1 bis 20 Stunden durchgeführt werden. Nach dem Brennen kann vorzugsweise eine Oxidationsbehandlung bei 1200 bis 1350 °C 1 bis 10 Stunden lang durchgeführt werden, um die Haltbarkeit zu verbessern. Die Verfahren zum Entfetten und Brennen unterliegen keiner besonderen Einschränkung und können unter Verwendung eines elektrischen Ofens, eines Gasofens oder dergleichen ausgeführt werden.
In Schritt A3 wird der Elektrodenteil 120a (120b) auf dem gebrannten Wabenstrukturteil mit den Anschlussteilen gebildet. Das Verfahren zum Herstellen des Elektrodenteil-Bildungsmaterials und das Verfahren zum Formen des Elektrodenteil-Bildungsmaterials auf dem gebrannten Wabenstrukturteil können gemäß dem bekannten Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur ausgeführt werden. Um einen spezifischen elektrischen Widerstand des Elektrodenteils bereitzustellen, der niedriger ist als der des Wabenstrukturteils, kann das Material der Elektrodenteile geändert werden oder kann der Anteil des Gehalts an metallischem Silicium erhöht werden, sodass er höher ist als in dem Wabenstrukturteil, oder kann der Teilchendurchmesser der metallischen Siliciumteilchen verringert werden. Nach der Herstellung des Elektrodenteil-Bildungsmaterials werden die Zusammensetzung des Elektrodenteil-Bildungsmaterials, die Dicke der Elektrodenteile und die Elektrodenteil-Bildungsfläche so ermittelt, dass die erste Elektrodenschicht 121a (121b), die zweite Elektrodenschicht 122a (122b) und die dritte Elektrodenschicht 123a (123b) wie vorstehend beschrieben die Bedingungen hinsichtlich des elektrischen Widerstands und der früher beschriebenen Abdeckungsfläche erfüllen. In Abhängigkeit von dem Elektrodenteil-Bildungsmaterial kann das Elektrodenteil-Bildungsmaterial an der äußeren Umfangsseitenwand 111 des Wabenstrukturteils durch ein geeignetes Verfahren, wie etwa Thermospritzen und Auftragen, angebracht werden. Der Elektrodenteil-Anbringungsteil kann nach Bedarf gebrannt werden. Durch diesen Vorgang wird ein Paar Elektrodenteile, die so vorgesehen sind, dass sie auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand liegen, quer über die Mittelachse des Wabenstrukturteils gebildet.
BEISPIELE
Nachfolgend werden zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile Beispiele erläutert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Zunächst wurden die folgenden Werkstoffe als Elektrodenschicht-Bildungsmaterialien vorbereitet. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser bezieht sich auf einen arithmetischen durchschnittlichen Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung der Teilchendurchmesser durch das Laserbeugungsverfahren gemessen wird.

(1) Silberpaste A: im Handel erhältliches Produkt;
(2) Silberpaste B: im Handel erhältliches Produkt;
(3) Chromsilicidpulver (CrSi₂) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 50 µm: im Handel erhältliches Produkt (nachfolgend als „CrSi₂-Pulver“ bezeichnet);
(4) Mischpulver mit einem Volumenverhältnis von Silicium (Si) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 60 µm und Borcarbid (B₄C) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 50 µm von Si:B₄C = 98:2 (nachfolgend als „Si/B₄C-Pulver“ bezeichnet);
(5) Mischpulver A mit einem Volumenverhältnis von Siliciumpulver (Si) mit einem durchschnittlichen ein Teilchendurchmesser von 60 µm und Chromboridpulver (CrB) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 50 µm von Si:CrB = 82:18 (nachfolgend als „Si/CrB-Pulver (A) bezeichnet“);
(6) Mischpulver B mit einem Volumenverhältnis von Siliciumpulver (Si) mit einem durchschnittlichen ein Teilchendurchmesser von 60 µm und Chromboridpulver (CrB) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 50 µm von Si:CrB = 95:5 (nachfolgend als „Si/CrB-Pulver (B) bezeichnet“); und
(7) Mischpulver C mit einem Volumenverhältnis von Siliciumpulver (Si) mit einem durchschnittlichen ein Teilchendurchmesser von 60 µm und Chromboridpulver (CrB) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 50 µm von Si:CrB = 98:2 (nachfolgend als „Si/CrB-Pulver (C) bezeichnet“).

Die erste Ausführungsform betreffender Test
Beispiel 1-1
Herstellung des Waben-Trockenkörpers
Ein Keramikrohmaterial wurde durch Mischen von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Siliciumpulver (Si) in einem Massenverhältnis von 60 : 40 hergestellt. Zu dem Keramikrohmaterial wurden Hydroxypropylmethylzellulose als Bindemittel und ein wasserabsorbierendes Harz als Porenbildner sowie Wasser zugegeben, um einen Formwerkstoff zu bilden. Der Formwerkstoff wurde anschließend durch einen Vakuum-Tonkneter geknetet, um einen zylindrischen Grünkörper herzustellen. Der Gehalt des Bindemittels betrug 7 Massen-Teile, wenn die Gesamtmenge von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Siliciumpulver (Si) 100 Massen-Teile betrug. Der Gehalt des Porenbildners betrug 3 Massen-Teile, wenn die Gesamtmenge von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Siliciumpulver (Si) 100 Massen-Teile betrug. Der Gehalt von Wasser betrug 42 Massen-Teile, wenn die Gesamtmenge von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Siliciumpulver (Si) 100 Massen-Teile betrug. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Siliciumcarbidpulvers betrug 20 µm und der durchschnittliche Teilchendurchmesser des metallischen Siliciumpulvers betrug 6 µm. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Porenbildners betrug 20 µm. Der jeweilige durchschnittliche Teilchendurchmesser von Siliciumcarbid, metallischem Silicium und Porenbildner bezieht sich auf einen arithmetischen durchschnittlichen Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung des Teilchendurchmessers durch das Laserbeugungsverfahren gemessen wird.
Der resultierende zylindrische Grünkörper wurde unter Verwendung einer Strangpresse geformt, um einen zylindrischen Wabenformkörper mit Waben, die jeweils einen quadratischen Querschnitt haben, zu erhalten. Der Wabenformkörper wurde einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung zur Trocknung unterzogen und anschließend bei 120 °C unter Verwendung eines Heißlufttrockners 2 Stunden lang weiter getrocknet, und beide Grundflächen wurden in einem vorbestimmten Ausmaß beschnitten, um einen Waben-Trockenkörper herzustellen.
Bilden der Anschlussteile
Dann wurde unter Verwendung eines Grünkörpers mit derselben Zusammensetzung wie der Wabenformkörper ein Paar zylindrische Anschlussteile gebildet. Die jeweiligen Grundflächen des Paares der zylindrischen Anschlussteile wurden an einander quer über die Mittelachse des Waben-Trockenkörpers gegenüberliegenden Außenflächen einer äußeren Umfangsseitenwand angebracht, um einen ungebrannten Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen zu erhalten.
Brennen
Der resultierende ungebrannte Wabenstrukturteil mit den Anschlussteilen wurde entfettet, gebrannt und weiter oxidiert, um einen gebrannten Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen zu erhalten. Das Entfetten wurde bei 550 °C 3 Stunden lang durchgeführt. Das Brennen wurde in einer Argonatmosphäre bei 1450 °C 2 Stunden lang durchgeführt. Die Oxidation wurde bei 1300 °C 1 Stunde lang durchgeführt.
Bilden der ersten Elektrodenschicht
Dann wurde die Silberpaste A als ein Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen aufgebracht, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht
Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Das Thermo-Spritzen des Materials zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht wurde durch Plasma-Spritzen unter den folgenden Thermo-Spritzbedingungen durchgeführt. Als Plasmagas wurde ein Ar-H₂-Mischgas aus Ar-Gas mit 30 l/min und H₂-Gas mit 10 l/min verwendet. Dabei betrug der elektrische Plasmastrom 600 A, betrug eine Plasmaspannung 60 V, betrug ein Spritzabstand 150 mm und betrug eine Menge der zugelieferten Spritzteilchen 30 g/min. Um die Oxidation der Metallphasen während des Spritzens zu unterdrücken, wurde ferner der Plasma-Rahmen mit Ar-Gas abgeschirmt.
Spezifikation der Wabenstruktur
Die durch den vorstehend beschriebenen Vorgang erhaltene Wabenstruktur hatte eine im Wesentlichen zylindrische Form, die Grundflächen mit einer jeweils kreisförmigen Gestalt mit einem Durchmesser von 100 mm und eine Länge von 120 mm in der Durchflusswegrichtung der Waben hatte. Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind.
Die Wabendichte betrug 93 Waben/cm².
Die Dicke der Trennwände betrug jeweils 101,6 µm.
Der durchschnittliche Porendurchmesser (Porendurchmesser) der jeweiligen Trennwände betrug 8,6 µm und die Porosität betrug 45%. Der durchschnittliche Porendurchmesser und die Porosität sind Werte, die mit dem Quecksilber-Porosimeter gemessen werden.
Die Dicke der äußeren Umfangsseitenwand betrug 300 µm.
Spezifischer elektrischer Widerstand der jeweiligen Teile
Der spezifische elektrische Widerstand jeweils des Wabenstrukturteils, der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht wurde durch das folgende Verfahren gemessen. Zunächst wurden jeweilige Proben mit Abmessungen von 0,2 mm × 4 mm × 40 mm unter Verwendung des gleichen Materials wie das des Meßobjekts hergestellt. Die Silberpaste wurde dann auf die gesamten Oberflächen der beiden Endteile (beider Endteile in Längsrichtung) der Probe aufgetragen und diese verdrahtet, sodass Strom angelegt werden konnte. Eine Vorrichtung zum Messen von elektrischem Strom, die eine Spannung anlegt, wurde mit der Probe verbunden und eine Spannung wurde an die Probe angelegt. Eine Spannung von 10 bis 200 V wurde an die Probe angelegt, ein elektrischer Stromwert und ein Spannungswert wurden in einem Zustand gemessen, in welchem die Temperatur jeder Probe 400 °C betrug, und der spezifische elektrische Widerstand wurde aus dem resultierenden Stromwert und Spannungswert sowie den Abmessungen der Probe berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Verhältnis des elektrischen Widerstands
In jedem der beiden Elektrodenteile der Wabenstruktur, die durch den vorstehend beschriebenen Vorgang erhalten wurden, wurden ein elektrischer Widerstand R₁ bei 400 °C zwischen dem Anschlussteil und dem Oberflächenpunkt der ersten Elektrodenschicht, der in der Durchflusswegrichtung der Waben am weitesten von dem Anschlussteil entfernt ist; ein elektrischer Widerstand R₂ bei 400 °C zwischen dem Anschlussteil und dem Oberflächenpunkt der zweiten Elektrodenschicht, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand am weitesten von dem Anschlussteil entfernt ist; und ein elektrischer Widerstand R₃ bei 400 °C zwischen dem Anschlussteil und dem Oberflächenpunkt der dritten Elektrodenschicht, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand am weitesten von dem Anschlussteil entfernt ist, mit dem Vier-Sonden-Verfahren gemessen, um R₁/R₂ und R₁/R₃ zu erhalten. In jedem der Paare der Elektrodenteile waren R₁/R₂ und R₁/R₃ im Wesentlichen gleich. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Stromversorgungstest
Der Stromversorgungstest wurde an der durch den vorstehend beschriebenen Vorgang erhaltenen Wabenstruktur durchgeführt. In dem Stromversorgungstest wurden die Temperaturen der „Trägermitte“, „Grundflächenmitte“ und des „Anschlusses“ nach einer Minute gemessen, nachdem Stromanschlüsse mit den beiden Anschlussteilen verbunden wurden und eine Spannung mit 3 kW Eingangsleistung angelegt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Temperatur der „Trägermitte“ bezieht sich auf eine Temperatur an einem Kreuzungspunkt zwischen einer geraden Linie, die das Paar der Anschlussteile verbindet, und der Mittelachse des Wabenstrukturteils. Die Temperatur der „Grundflächenmitte“ bezieht sich auf einen niedrigen Temperaturwert an Kreuzungspunkten (zwei Positionen) zwischen der Mittelachse des Wabenstrukturteils und den beiden Grundflächen. Die Temperatur des „Anschlusses“ bezieht sich auf einen höheren Temperaturwert in Grenzbereichen (zwei Bereichen) zwischen den jeweiligen Anschlussteilen und der äußeren Umfangsseitenwand.
Beispiel 1-2
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. CrSi₂-Pulver wurde als ein Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass die Anschlussteile in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet waren und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 1-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 1-3
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. Das Si/CrB-Pulver (A) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 1-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 1-4
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. Das Si/CrB-Pulver (B) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 1-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 1-5
Eine gebrannte Wabenstruktur mit Anschlussteilen wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1-1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Mischverhältnis von Silicium in den Materialien zum Bilden des Waben-Formkörpers und der Anschlussteile erhöht wurde.
Das Si/B₄C-Pulver wurde als ein Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (A) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 1-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 1-6
Eine gebrannte Wabenstruktur mit Anschlussteilen wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1-1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Mischverhältnis von Silicium in den Materialien zum Bilden des Waben-Formkörpers und der Anschlussteile erhöht wurde und durch Verringern des Teilchendurchmessers die Porosität auf 35 % gesenkt wurde.
Die Silberpaste B wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen eines gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen aufgetragen, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das CrSi₂-Pulver wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 1-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 1-7
Herstellung des Waben-Trockenkörpers
Ein Keramik-Ausgangsmaterial wurde durch Mischen von Tantalsilicidpulver (TaSi₂), metallischem Siliciumpulver (Si) und Siliciumcarbidpulver (SiC) in einem Massenverhältnis von TaSi₂ : Si : SiC = 84,4 : 11,3 : 4,2 hergestellt. Zu dem Keramikrohmaterial wurden Hydroxypropylmethylzellulose als Bindemittel und ein wasserabsorbierendes Harz als Porenbildner sowie Wasser zugegeben, um einen Formwerkstoff zu bilden. Der Formwerkstoff wurde anschließend durch einen Vakuum-Tonkneter geknetet, um einen zylindrischen Grünkörper herzustellen. Der Gehalt des Bindemittels betrug 7 Massen-Teile, wenn die Gesamtmenge von Tantaloxidpulver (TaSi₂), metallischem Siliciumpulver (Si) und Siliciumcarbidpulver (SiC) 100 Massen-Teile betrug. Der Gehalt des Porenbildners betrug 3 Massen-Teile, wenn die Gesamtmenge von Tantaloxidpulver (TaSi₂), metallischem Siliciumpulver (Si) und Siliciumcarbidpulver (SiC) 100 Massen-Teile betrug. Der Gehalt von Wasser betrug 42 Massen-Teile, wenn die Gesamtmenge von Tantaloxidpulver (TaSi₂), metallischem Siliciumpulver (Si) und Siliciumcarbidpulver (SiC) 100 Massen-Teile betrug. Das TaSi₂-Pulver hat einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 7 µm. Das Siliciumpulver hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 6 µm. Das Siliciumcarbidpulver hat einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 35 µm. Der jeweilige durchschnittliche Teilchendurchmesser des TaSi₂-Pulvers, des Siliciumpulvers und des Siliciumcarbidpulvers bezieht sich auf einen arithmetischen durchschnittlichen Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung des Teilchendurchmessers durch das Laserbeugungsverfahren gemessen wird.
Der resultierende zylindrische Grünkörper wurde unter Verwendung einer Strangpresse geformt, um einen zylindrischen Wabenformkörper mit Waben, die jeweils einen quadratischen Querschnitt haben, zu erhalten. Der Wabenformkörper wurde einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung zur Trocknung unterzogen und anschließend bei 120 °C unter Verwendung eines Heißlufttrockners 2 Stunden lang getrocknet, und beide Grundflächen wurden in einem vorbestimmten Ausmaß beschnitten, um einen Waben-Trockenkörper herzustellen.
Bilden der Anschlussteile
Dann wurde unter Verwendung desselben Formwerkstoffs wie für den Wabenformkörper ein Paar zylindrische Anschlussteile gebildet. Die jeweiligen Grundflächen des Paares der zylindrischen Anschlussteile wurden an einander quer über die Mittelachse des Waben-Trockenkörpers gegenüberliegenden Außenflächen der äußeren Umfangsseitenwand angebracht, um einen ungebrannten Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen zu erhalten.
Brennen
Der resultierende ungebrannte Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen wurde entfettet, gebrannt und weiter oxidiert, um einen gebrannten Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen zu erhalten. Das Entfetten wurde bei 550 °C 3 Stunden lang durchgeführt. Das Brennen wurde in einer Argonatmosphäre bei 1450 °C 2 Stunden lang durchgeführt. Die Oxidation wurde bei 1300 °C 1 Stunde lang durchgeführt.
Bilden der ersten Elektrodenschicht
Dann wurde die Silberpaste A als ein Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen aufgebracht, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht
Die Silberpaste B wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind.
Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 1-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 1-1
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 1-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 1-2
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. Das Si/CrB-Pulver (B) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 1-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 1-3
Herstellung des Waben-Trockenkörpers
Es wurde derselbe Waben-Formkörper wie in Beispiel 1-1 erhalten.
Bilden der Anschlussteile
Als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht wurde derselbe Formwerkstoff wie der des Waben-Formkörpers verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Waben-Formkörpers an Positionen, die an die jeweiligen Umfangsenden des Paares der ersten Elektrodenschichten angrenzen, die so geformt wurden, dass sie eine über die Mittelachse des Waben-Formkörpers einander gegenüberliegende Positionsbeziehung haben, über die volle Länge zwischen beiden Grundflächen des Waben-Formkörpers aufgebracht, um bandförmige, jeweils in Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten zu bilden.
Bilden der Anschlussteile
Unter Verwendung desselben Formwerkstoffs wie für den Waben-Formkörper wurde ein Paar zylindrische Anschlussteile gebildet. Die jeweiligen Grundflächen des Paares der zylindrischen Anschlussteile wurden an einander quer über die Mittelachse des Waben-Trockenkörpers gegenüberliegenden Außenflächen einer äußeren Umfangsseitenwand angebracht, um einen ungebrannten Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen zu erhalten. Die Befestigungsposition des Anschlussteils war der Mittelteil der zu formenden ersten Elektrodenschicht in Axialrichtung und Umfangsrichtung.
Brennen
Der resultierende ungebrannte Wabenstrukturteil mit den Anschlussteilen wurde entfettet, gebrannt und weiter oxidiert, um einen gebrannten Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen zu erhalten. Das Entfetten wurde bei 550 °C 3 Stunden lang durchgeführt. Das Brennen wurde in einer Argonatmosphäre bei 1450 °C 2 Stunden lang durchgeführt. Die Oxidation wurde bei 1300 °C 1 Stunde lang durchgeführt.
Bilden der ersten Elektrodenschicht
Das Si/CrB-Pulver (B) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen eines gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, sodass zwei bandförmige erste Elektrodenschichten gebildet wurden, die jeweils in der Axialrichtung verliefen. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 1 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 1-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1-1

	Wabenstrukturteil
	Durchmesser [mm]	Gesamtlänge [mm]	Material	Spez. Widerstand [Ωcm]
Beispiel 1-1	100	120	Si/SiC	1
Beispiel 1-2	100	120	Si/SiC	1
Beispiel 1-3	100	120	Si/SiC	1
Beispiel 1-4	100	120	Si/SiC	1
Beispiel 1-5	100	120	Si/SiC	0,1
Beispiel 1-6	100	120	Si/SiC	0,01
Beispiel 1-7	100	120	TaSi₂/Si/SiC	0,001
Vergleichsbeispiel 1-1	100	120	Si/SiC	1
Vergleichsbeispiel 1-2	100	120	Si/SiC	1
Vergleichsbeispiel 1-3	100	120	Si/SiC	1

Tabelle 1-2

	Erste Elektrodenschicht
	Breite (Umfangsrichtung) [mm]	Breite (Axialrichtung) [mm]	Elektrodendicke [mm]	Material	Spez. Widerstand ρ1 [Ωcm]
Beispiel 1-1	20	120	0,3	Silberpaste A	0,0001
Beispiel 1-2	20	120	0,3	CrSi₂-Pulver	0,0011
Beispiel 1-3	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (A)	0,01
Beispiel 1-4	20	120	1,5	Si/CrB-Pulver (B)	0,05
Beispiel 1-5	20	120	1,5	Si/B₄C-Pulver	0,005
Beispiel 1-6	20	120	1,5	Silberpaste B	0,0003
Beispiel 1-7	20	120	2	Silberpaste A	0,0001
Vergleichsbeispiel 1-1	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Vergleichsbeispiel 1-2	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (B)	0,05
Vergleichsbeispiel 1-3	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (B)	0,05

Tabelle 1-3

	Zweite Elektrodenschicht
	Breite (Umfangsrichtung) [mm]	Breite (Axialrichtung) [mm]	Elektrodendicke [mm]	Material	Spez. Widerstand ρ₂ [Ωcm]
Beispiel 1-1	40	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,11
Beispiel 1-2	40	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 1-3	40	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 1-4	40	120	0,4	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 1-5	40	120	0,4	Si/CrB-Pulver (A)	0,01
Beispiel 1-6	40	120	0,5	CrSi₂-Pulver	0,0011
Beispiel 1-7	40	120	0,6	Silberpaste B	0,0003
Vergleichsbeispiel 1-1	40	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Vergleichsbeispiel 1-2	40	120	0,25	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Vergleichsbeispiel 1-3	40	120	0,5	Si/SiC	11

Tabelle 1-4

	Dritte Elektrodenschicht
	Breite (Umfangsrichtung) [mm]	Breite (Axialrichtung) [mm]	Elektrodendicke [mm]	Material	Spez. Widerstand p3 [Ωcm]
Beispiel 1-1	40	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 1-2	40	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 1-3	40	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 1-4	40	120	0,4	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 1-5	40	120	0,4	Si/CrB-Pulver (A)	0,01
Beispiel 1-6	40	120	0,5	CrSi₂-Pulver	0,001
Beispiel 1-7	40	120	0,6	Silberpaste B	0,0003
Vergleichsbeispiel 1-1	40	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Vergleichsbeispiel 1-2	40	120	0,25	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Vergleichsbeispiel 1-3	40	120	0,5	Si/SiC	1

Tabelle 1-5

	Verhältnis des elektrischen Widerstands		Wabenstrukturtemperatur während der Stromversorgung
	R₁/R₂	R₁/R₃	Trägermitte [°C]	Grundflächenmitte [°C]	Anschluss [°C]
Beispiel 1-1	0,0025	0,0025	350	340	140
Beispiel 1-2	0,025	0,025	350	340	170
Beispiel 1-3	0,15	0,15	330	310	180
Beispiel 1-4	0,2	0,2	310	300	190
Beispiel 1-5	0.2	0,2	330	310	200
Beispiel 1-6	0,15	0,15	330	310	180
Beispiel 1-7	0,15	0,15	320	310	180
Vergleichsbeispiel 1-1	1,5	1,5	190	150	480
Vergleichsbeispiel 1-2	0,375	0,375	250	220	400
Vergleichsbeispiel 1-3	0,075	0,075	210	160	470

Erörterung
Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen wird deutlich, dass Beispiele der vorliegenden Erfindung die gleichmäßige Wärmeerzeugung im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen verbessert haben. Insbesondere Beispiel 1-1, bei welchem R₁/R₂ und R₁/R₃ optimiert wurden, hatte eine hervorragende gleichmäßige Wärmeerzeugung. In Vergleichsbeispiel 1-1 und Vergleichsbeispiel 1-2 war die Wärmeerzeugung aufgrund eines großen R₁/R₂ und R₁/R₃ in der Nähe der Anschlüsse konzentriert. In Vergleichsbeispiel 1-3 waren R₁/R₂ und R₁/R₃ angemessen, aber der spezifische elektrische Widerstand jeweils der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht war nicht niedriger als der des Wabenstrukturteils, sodass sich die Wärmeerzeugung nicht in der Umfangsrichtung ausbreitete.
Die zweite Ausführungsform betreffender Test
Beispiel 2-1
Herstellung des Waben-Trockenkörpers
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt.
Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten. Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen.
Die Silberpaste A wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt aufgebracht, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurde der spezifische elektrische Widerstand mit demselben Verfahren wie in Beispiel 1-1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Verhältnis des elektrischen Widerstands
In jedem der beiden Elektrodenteile der durch den vorstehend beschriebenen Vorgang erhaltenen Wabenstruktur wurden ein elektrischer Widerstand R₁₂ bei 400 °C zwischen dem Anschlussteil und dem Oberflächenpunkt A₁ der ersten Elektrodenschicht, der in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil zu der zweiten Elektrodenschicht hin am weitesten entfernt ist; ein elektrischer Widerstand R₂ bei 400 °C zwischen dem Oberflächenpunkt A₂ der zweiten Elektrodenschicht, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand dem Anschlussteil am nächsten liegt, und dem Oberflächenpunkt A₃ der zweiten Elektrodenschicht, der in der Durchflusswegrichtung der Waben von dem Oberflächenpunkt A₂ am weitesten entfernt liegt; ein elektrischer Widerstand R₁₃ bei 400 °C zwischen dem Anschlussteil und dem Oberflächenpunkt B₁ der ersten Elektrodenschicht, der in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil zu der dritten Elektrodenschicht hin am weitesten entfernt liegt; und ein elektrischer Widerstand R₃ bei 400 °C zwischen dem Oberflächenpunkt B₂ der dritten Elektrodenschicht, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand dem Anschlussteil am nächsten ist, und dem Oberflächenpunkt B₃ der dritten Elektrodenschicht, der in der Durchflusswegrichtung der Waben von dem Oberflächenpunkt B₂ am weitesten entfernt liegt, durch das Vier-Sonden-Verfahren gemessen, um R2/R12 und R3/R13 zu erhalten. In jedem der Paare der Elektrodenteile waren R2/R12 und R₃/R₁₃ im Wesentlichen gleich. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Stromversorgungstest
Der Stromversorgungstest wurde an der durch den vorstehend beschriebenen Vorgang erhaltenen Wabenstruktur durchgeführt. In dem Stromversorgungstest wurden die Temperaturen der „Trägermitte“, „Grundflächenmitte“ und des „Anschlusses“ nach einer Minute gemessen, nachdem Stromanschlüsse mit den beiden Anschlussteilen verbunden wurden und eine Spannung mit 3 kW Eingangsleistung angelegt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiel 2-2
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das CrSi₂-Pulver wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen. Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind.
Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde ebenfalls durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 2-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiel 2-3
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (A) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen. Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde ebenfalls durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 2-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiel 2-4
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (B) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen. Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde ebenfalls durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 2-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiel 2-5
Eine gebrannte Wabenstruktur mit Anschlussteilen wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1-1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Mischverhältnis von Silicium in den Materialien zum Bilden des Waben-Formkörpers und der Anschlussteile erhöht wurde.
Das Si/CrB-Pulver (A) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/B₄C-Pulver wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen. Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde ebenfalls durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 2-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiel 2-6
Eine gebrannte Wabenstruktur mit Anschlussteilen wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1-1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Mischverhältnis von Silicium in den Materialien zum Bilden des Waben-Formkörpers und der Anschlussteile erhöht wurde und durch Verringern des Teilchendurchmessers die Porosität auf 35 % gesenkt wurde.
Das CrSi₂-Pulver wurde als ein Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Die Silberpaste B wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt aufgebracht, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen. Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde ebenfalls durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 2-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiel 2-7
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-7 wurde hergestellt. Die Silberpaste B wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen aufgebracht, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Die Silberpaste A wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt aufgebracht, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde ebenfalls durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 2-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 2-1
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen. Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde ebenfalls durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 2-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 2-2
Ein gebrannter Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen gleich dem in Beispiel 1-1 wurde hergestellt. Das Si/CrB-Pulver (C) wurde als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen plasma-gespritzt, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. In diesem Fall wurde die erste Elektrodenschicht so gebildet, dass der Anschlussteil in dem Mittelteil in Axialrichtung und in Umfangsrichtung der ersten Elektrodenschicht angeordnet war und die Seitenfläche des zylindrischen Anschlussteils mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt war. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Das Si/CrB-Pulver (B) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der ersten Elektrodenschicht, der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen. Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde ebenfalls durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 2-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 2-3
Herstellung des Waben-Trockenkörpers
Es wurde derselbe Waben-Formkörper wie in Beispiel 1-1 hergestellt.
Bilden der ersten Elektrodenschicht
Als das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde derselbe Formwerkstoff wie der des Waben-Formkörpers verwendet. Das Material zum Bilden der ersten Elektrodenschicht wurde auf einen axialen Mittelteil der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Waben-Formkörpers aufgebracht, um zwei bandförmige, jeweils in der Umfangsrichtung verlaufende erste Elektrodenschichten zu bilden. Die beiden ersten Elektrodenschichten waren so angeordnet, dass sie eine quer über die Mittelachse des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen gegenüberliegende Positionsbeziehung hatten.
Bilden der Anschlussteile
Dann wurde unter Verwendung desselben Formwerkstoffs wie für den Wabenformkörper ein Paar zylindrische Anschlussteile gebildet. Die Grundflächen der jeweiligen zylindrischen Anschlussteile wurden in einem axialen und umfänglichen Mittelteil der jeweiligen ersten Elektrodenschicht angebracht, um einen ungebrannten Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen zu erhalten.
Brennen
Der resultierende ungebrannte Wabenstrukturteil mit den Anschlussteilen wurde entfettet, gebrannt und weiter oxidiert, um einen gebrannten Wabenstrukturteil mit Anschlussteilen zu erhalten. Das Entfetten wurde bei 550 °C 3 Stunden lang durchgeführt. Das Brennen wurde in einer Argonatmosphäre bei 1450 °C 2 Stunden lang durchgeführt. Die Oxidation wurde bei 1300 °C 1 Stunde lang durchgeführt.
Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht
Das Si/CrB-Pulver (B) wurde als das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht verwendet. Das Material zum Bilden der zweiten Elektrodenschicht und das Material zum Bilden der dritten Elektrodenschicht wurden auf die äußere Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen dergestalt plasma-gespritzt, dass sie an die jeweilige Umfangs-Endseite der jeweiligen ersten Elektrodenschichten über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des gebrannten Wabenstrukturteils mit Anschlussteilen angrenzten, sodass bandförmige, jeweils in der Axialrichtung verlaufende zweite und dritte Elektrodenschichten gebildet wurden. In diesem Fall wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht und wurden die jeweiligen Grenzbereiche der ersten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht miteinander in Kontakt gebracht.
Die Plasma-Spritzbedingungen der zweiten Elektrodenschicht und der dritten Elektrodenschicht entsprechen den unter Beispiel 1-1 beschriebenen. Die erste Elektrodenschicht, die zweite Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht der resultierenden Wabenstruktur hatten jeweils eine „Breite (Umfangsrichtung)“, „Breite (Axialrichtung)“ und eine „Elektrodendicke“, die in Tabelle 2 angegeben sind. Bei der resultierenden Wabenstruktur wurden der spezifische elektrische Widerstand und das Verhältnis des elektrischen Widerstands ermittelt und der Stromversorgungstest wurde ebenfalls durchgeführt, wobei die gleichen Verfahren wie bei Beispiel 2-1 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2-1

	Wabenstrukturteil
	Durchmesser [mm]	Gesamtlänge [mm]	Material	Spez. Widerstand [Ωcm]
Beispiel 2-1	100	120	Si/SiC	1
Beispiel 2-2	100	120	Si/SiC	1
Beispiel 2-3	100	120	S i/SiC	1
Beispiel 2-4	100	120	Si/SiC	1
Beispiel 2-5	100	120	Si/SiC	0,1
Beispiel 2-6	100	120	Si/SiC	0,01\|
Beispiel 2-7	100	120	TaSi₂/Si/SiC	0,001
Vergleichsbeispiel 2-1	100	120	Si/SiC	1
Vergleichsbeispiel 2-2	100	120	Si/SiC	1
Vergleichsbeispiel 2-3	100	120	Si/SiC	1

Tabelle 2-2

	Erste Elektrodenschicht
	Breite (Umfangsrichtung) [mm]	Breite (Axialrichtung) [mm]	Elektrodendicke [mm]	Material	Spez. Widerstand ρ1 [Ocm]
Beispiel 2-1	60	60	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 2-2	60	60	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,11
Beispiel 2-3	60	60	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 2-4	60	60	0,4	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Beispiel 2-5	60	60	0,15	Si/CrB-Pulver (A)	0,01
Beispiel 2-6	60	60	0,5	CrSi₂-Pulver	0,001
Beispiel 2-7	60	60	0,6	Silberpaste B	0,0003
Vergleichsbeispiel 2-1	60	60	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Vergleichsbeispiel 2-2	60	60	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Vergleichsbeispiel 2-3	60	60	0,5	Si/SiC	1

Tabelle 2-3

	Zweite Elektrodenschicht
	Breite (Umfangsrichtung) [mm]	Breite (Axialrichtung) [mm]	Elektrodendicke [mm]	Material	Spez. Widerstand ρ2 [Ωcm]
Beispiel 2-1	20	120	0,3	Silberpaste A	0,0001
Beispiel 2-2	20	120	0,3	CrSi₂-Pulver	0,001
Beispiel 2-3	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (A)	0,01
Beispiel 2-4	20	120	2	Si/CrB-Pulver (B)	0,05
Beispiel 2-5	20	120	0,75	Si/B₄C-Pulver	0,005
Beispiel 2-6	20	120	1,5	Silberpaste B	0,0003
Beispiel 2-7	20	120	2	Silberpaste A	0,0001
Vergleichsbeispiel 2-1	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Vergleichsbeispiel 2-2	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (B)	0,05
Vergleichsbeispiel 2-3	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (B)	0,05

Tabelle 2-4

	Dritte Elektrodenschicht
	Breite (Umfangsrichtung) [mm]	Breite (Axialrichtung) [mm]	Elektrodendicke [mm]	Material	Spez. Widerstand p3 [Ωcm]
Beispiel 2-1	20	120	0,3	Silberpaste A	0,0001
Beispiel 2-2	20	120	0,3	CrSi₂-Pulver	0,001
Beispiel 2-3	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (A)	0,01
Beispiel 2-4	20	120	2	Si/CrB-Pulver (B)	0,05
Beispiel 2-5	20	120	0,75	Si/B₄C-Pulver	0,005
Beispiel 2-6	20	120	1,5	Silberpaste B	0,0003
Beispiel 2-7	20	120	2	Silberpaste A	0,0001
Vergleichsbeispiel 2-1	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (C)	0,1
Vergleichsbeispiel 2-2	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (B)	0,05
Vergleichsbeispiel 2-3	20	120	0,5	Si/CrB-Pulver (B)	0,05

Tabelle 2-5

	Verhältnis des elektrischen Widerstands		Wabenstrukturtemperatur während der Stromversorgung
	R₂/R₁₂	R₃/R₁₃	Trägermitte [°C]	Grundflächenmitte [°C]	Anschluss [°C]
Beispiel 2-1	0,003	0,003	350	340	150
Beispiel 2-2	0,033	0,033	350	340	170
Beispiel 2-3	0,2	0,2	320	310	200
Beispiel 2-4	0,2	0,2	320	300	200
Beispiel 2-5	0,2	0,2	320	300	200
Beispiel 2-6	0,2	0,2	320	300	200
Beispiel 2-7	0,2	0,2	310	300	200
Vergleichsbeispiel 2-1	2	2	170	140	500
Vergleichsbeispiel 2-2	1	1	220	170	450
Vergleichsbeispiel 2-3	0,1	0,1	140	100	520

Erörterung
Aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen wird deutlich, dass Beispiele der vorliegenden Erfindung die gleichmäßige Wärmeerzeugung im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen verbessert haben. Insbesondere hatte Beispiel 2-1, bei welchem R₂/R₁₂ und R₃/R₁₃ optimiert waren, eine hervorragende gleichmäßige Wärmeerzeugung. In Vergleichsbeispiel 2-1 und Vergleichsbeispiel 2-2 war aufgrund eines großen R₂/R₁₂ und R₃/R₁₃ die Wärmeerzeugung in der Nähe der Anschlüsse konzentriert. In Vergleichsbeispiel 2-3 waren R₂/R₁₂ und R₃/R₁₃ angemessen, aber der spezifische elektrische Widerstand der ersten Elektrodenschicht war nicht niedriger als der des Wabenstrukturteils, sodass sich die Wärmeerzeugung in der Umfangsrichtung nicht ausbreitete.
Bezugszeichenliste

100: Wabenstruktur
110: Wabenstrukturkörper
111: äußere Umfangsseitenwand
112: erste Stirnseite
113: zweite Stirnseite
114: Wabe
115: Trennwand
120a, 120b: Elektrodenteil
121a, 121b: erste Elektrodenschicht
122a, 122b: zweite Elektrodenschicht
123a, 123b: dritte Elektrodenschicht
125: Seitenfläche
126: vorspringender Teil
130a, 130b: Anschlussteil
200: Wabenstruktur
210: Wabenstrukturkörper
211: äußere Umfangsseitenwand
212: erste Stirnseite
213: zweite Stirnseite
214: Wabe
215: Trennwand
220a, 220b: Elektrodenteil
221a, 221b: erste Elektrodenschicht
222a, 222b: zweite Elektrodenschicht
223a, 223b: dritte Elektrodenschicht
225: Seitenfläche
226: vorspringender Teil
230a, 230b: Anschlussteil

Claims

Leitende Wabenstruktur, enthaltend: einen säulenförmigen Wabenstrukturteil, der eine äußere Umfangsseitenwand; und durch die säulenförmige Wabenstruktur von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche verlaufende Trennwände, die eine Vielzahl von einen Durchgangskanal bildenden Waben definieren; ein Paar an einer äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Elektrodenteile, wobei ein Elektrodenteil des Paares der Elektrodenteile auf einer Seite angeordnet ist, die dem anderen Elektrodenteil quer über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils gegenüberliegt; und ein Paar an der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Anschlussteile enthält; wobei jeder des Paares der Elektrodenteile jeweils eine erste Elektrodenschicht, eine zweite Elektrodenschicht und eine dritte Elektrodenschicht aufweist; wobei die erste, die zweite und die dritte Elektrodenschicht jeweils in Form eines in Richtung eines Durchflusswegs der Waben verlaufenden Bandes gebildet sind, wobei die erste, die zweite und die dritte Elektrodenschicht jeweils auf der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand angeordnet sind, wobei die zweite Elektrodenschicht, die erste Elektrodenschicht und die dritte Elektrodenschicht in einer Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet sind, wobei zumindest ein Teil des Paares der Anschlussteile mit der ersten Elektrodenschicht bedeckt ist; wobei jeder des Paares der Elektrodenteile einen spezifischen elektrischen Widerstand hat, der niedriger ist als der des Wabenstrukturteils; und wobei die leitende Wabenstruktur erfüllt: $R_{1} / R_{2} \leq 0,2 {und R}_{1} / R_{3} \leq 0,2,$
wobei in den vorstehenden Formeln in den jeweiligen Elektrodenteilen R₁ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt der ersten Elektrodenschicht ist, der in der Durchflusswegrichtung der Waben von dem Anschlussteil am weitesten entfernt ist; R₂ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt der zweiten Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil am weitesten entfernt ist; und R₃ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt der dritten Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil am weitesten entfernt ist.
Leitende Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die leitende Wabenstruktur erfüllt: $ρ_{1} / ρ_{2} \leq 0,5 und ρ_{1} / ρ_{3} \leq 0,5.$
wobei in den vorstehenden Formeln ρ₁ ein spezifischer elektrischer Widerstand der ersten Elektrodenschicht ist, ρ₂ ein spezifischer elektrischer Widerstand der zweiten Elektrodenschicht ist und ρ₃ ein spezifischer elektrischer Widerstand der dritten Elektrodenschicht ist.
Leitende Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die leitende Wabenstruktur 0,8 ≤ ρ₂/ρ₃ ≤ 1,2 erfüllt.
Leitende Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jeder des Paares der Elektrodenteile liniensymmetrisch mit einer geraden Linie angeordnet ist, die jeweilige Mitten des Elektrodenteilpaares in Umfangsrichtung als eine Symmetrieachse in jedem beliebigen der zu der Durchflusswegrichtung der Waben senkrechten Querschnitte verbindet.
Leitende Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wabenstrukturteil einen spezifischen elektrischen Widerstand in einen Bereich von 0,001 Ω·cm bis 1 Ω·cm hat und jeder des Paares der Elektrodenteile einen spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 0,0001 Ω·cm bis 0,1 Ω·cm hat.
Leitende Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die äußere Umfangsseitenwand ein Paar vorspringende Teile hat, die in der Durchflusswegrichtung der Waben verlaufen, und ein vorspringender Teil des Paares der vorspringenden Teile auf einer dem anderen vorspringenden Teil über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und wobei jeder des Paares der Anschlussteile an einer Position angeordnet ist, an welcher die jeweiligen vorspringenden Teile des Paares gebildet sind.
Leitende Wabenstruktur, enthaltend: einen säulenförmigen Wabenstrukturteil, der eine äußere Umfangsseitenwand; und durch die säulenförmige Wabenstruktur von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche verlaufende Trennwände, die eine Vielzahl von einen Durchgangskanal bildenden Waben definieren; ein Paar an einer äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Elektrodenteile, wobei ein Elektrodenteil des Paares der Elektrodenteile auf einer Seite angeordnet ist, die dem anderen Elektrodenteil über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils gegenüberliegt; und ein Paar an der äußeren Umfangsseitenwand angeordneter Anschlussteile enthält; wobei jeder des Paares der Elektrodenteile enthält: eine bandförmige erste Elektrodenschicht, die sich von einem Ende über den Anschlussteil dergestalt verlaufend, dass sie zumindest einen Teil des Anschlussteils bedeckt, in einer Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand zu dem anderen Ende erstreckt, während sie mit der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand in Kontakt ist; eine bandförmige zweite Elektrodenschicht, die mit einem Ende der ersten Elektrodenschicht verbunden ist und sich von dem einen Ende in einer Richtung des Durchflusswegs der Waben erstreckt, während sie mit der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand in Kontakt ist; und eine bandförmige dritte Elektrodenschicht, die mit dem anderen Ende der ersten Elektrodenschicht verbunden ist und sich von dem anderen Ende in einer Richtung des Durchflusswegs der Waben erstreckt, während sie mit der äußeren Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand in Kontakt ist; wobei jeder des Paares der Elektrodenteile einen spezifischen elektrischen Widerstand hat, der niedriger ist als der des Wabenstrukturteils; wobei zumindest ein Teil des Paares der Anschlussteile mit der ersten bandförmigen Elektrodenschicht bedeckt ist; und wobei die leitende Wabenstruktur erfüllt: R2/R12 ≤ 0,2 ${und R}_{3} / R_{13} \leq 0,2,$
wobei in den vorstehenden Formeln in jedem der Elektrodenteile R₁₂ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt A₁ der ersten bandförmigen Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil zu der zweiten bandförmigen Elektrodenschicht hin am weitesten entfernt ist; R₂ ein elektrischer Widerstand zwischen einem Oberflächenpunkt A₂ der bandförmigen zweiten Elektrodenschicht, der in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand dem Anschlussteil am nächsten liegt, und einem Oberflächenpunkt A₃ der bandförmigen zweiten Elektrodenschicht ist, der in der Richtung des Durchflusswegs der Waben von dem Oberflächenpunkt A₂ am weitesten entfernt ist; R₁₃ ein elektrischer Widerstand zwischen dem Anschlussteil und einem Oberflächenpunkt B₁ der ersten bandförmigen Elektrodenschicht ist, der in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand von dem Anschlussteil zu der dritten bandförmigen Elektrodenschicht hin am weitesten entfernt ist; und R₃ ein elektrischer Widerstand zwischen einem Oberflächenpunkt B₂ der dritten bandförmigen Elektrodenschicht, der in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand dem Anschlussteil am nächsten liegt, und einem Oberflächenpunkt B₃ der dritten bandförmigen Elektrodenschicht ist, der in der Richtung des Durchflusswegs der Waben von dem Oberflächenpunkt B₂ am weitesten entfernt ist.
Leitende Wabenstruktur nach Anspruch 7, wobei die leitende Wabenstruktur erfüllt: $ρ_{2} / ρ_{1} \leq 0,5 und ρ_{3} / ρ_{1} \leq 0,5,$
wobei in den vorstehenden Formeln ρ₁ ein spezifischer elektrischer Widerstand der ersten bandförmigen Elektrodenschicht ist; ρ₂ ein spezifischer elektrischer Widerstand der zweiten bandförmigen Elektrodenschicht ist; und ρ₃ ein spezifischer elektrischer Widerstand der dritten bandförmigen Elektrodenschicht ist.
Leitende Wabenstruktur nach Anspruch 7 oder 8, wobei die leitende Wabenstruktur 0,8 ≤ ρ₂/ρ₃ ≤ 1,2 erfüllt.
Leitende Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei jeder Elektrodenteil des Paares liniensymmetrisch mit einer geraden Linie angeordnet ist, die jeweilige Mitten in Umfangsrichtung des Elektrodenteilpaares als eine Symmetrieachse in jedem beliebigen der zu der Durchflusswegrichtung der Waben senkrechten Querschnitte verbindet.
Leitende Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Wabenstrukturteil einen spezifischen elektrischen Widerstand in einen Bereich von 0,001 Ω·cm bis 1 Ω·cm hat und jeder Elektrodenteil des Paares einen spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 0,0001 Ω·cm bis 0,1 Ω·cm hat.
Leitende Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die äußere Umfangsseitenwand ein Paar vorspringende Teile hat, die in der Durchflusswegrichtung der Waben verlaufen, und ein vorspringender Teil des Paares der vorspringenden Teile auf einer dem anderen vorspringenden Teil über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und wobei jeder des Paares der Anschlussteile an einer Position angeordnet ist, an welcher die jeweiligen vorspringenden Teile des Paares gebildet sind.