DE102020203291A1

DE102020203291A1 - Träger des elektrisch beheizten typs und abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020203291A1
Application number: DE102020203291.2A
Authority: DE
Inventors: Naoya Takase; Shinya Yoshida; Kimihisa KANEKO
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN111706419A; JP2020151632A; JP7155054B2; US20200300151A1; US11203967B2

Abstract

Ein Träger des elektrisch beheizten Typs weist eine Wabenstruktur und ein Paar Metallanschlüsse auf. Die Wabenstruktur weist einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt auf, der umfasst: eine Außenumfangswand; und poröse Trennwände, die auf einer Innenseite der Außenumfangswand angeordnet sind, wobei die porösen Trennwände mehrere Zellen definieren, wobei jede der Zellen von einer Endfläche zu der anderen Endfläche reicht, um einen Strömungsweg zu bilden; ein Paar Elektrodenschichten, die so angeordnet sind, dass sie sich über eine Mittelachse des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts hinweg zugewandt sind, wobei jede des Paares Elektrodenschichten auf einer Oberfläche der Außenumfangswand angeordnet ist; und Schutzschichten, die die Elektrodenschichten jeweils so bedecken, dass mindestens ein Teil jeder des Paares Elektrodenschichten freigelegt ist; und ein Paar Metallanschlüsse, die auf dem Paar Elektrodenschichten bereitgestellt sind. Jede des Paares Elektrodenschichten besteht aus einem Metall-Keramik-Mischelement. Ein Abschnitt jeder des Paares Elektrodenschichten, der von der Schutzschicht freigelegt ist, ist elektrisch mit jedem des Paares Metallanschlüsse verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Träger des elektrisch beheizten Typs und eine Abgasreinigungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Träger des elektrisch beheizten Typs und eine Abgasreinigungsvorrichtung, die eine Erhöhung des Widerstands aufgrund eines Bruchs von Elektrodenschichten und einer Verschlechterung der Elektrodenschichten während der elektrischen Beheizung zufriedenstellend unterdrücken können.
Herkömmlicherweise wird ein Katalysator verwendet, der auf einer säulenförmigen Wabenstruktur mit mehreren Trennwänden getragen wird, die mehrere Zellen definieren, die von einer Endfläche zu einer anderen Endfläche reichen, um Strömungswege zu bilden, um schädliche Substanzen wie HC, CO, und NO_x zu entfernen, die in einem Abgas enthalten sind, das von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen abgegeben wird. Wenn das Abgas mit dem auf der Wabenstruktur getragenen Katalysator behandelt wird, ist es somit erforderlich, die Temperatur des Katalysators auf seine Aktivierungstemperatur zu erhöhen. Zum Zeitpunkt des Startens der Kraftmaschine erreicht der Katalysator jedoch nicht die Aktivierungstemperatur. Daher gibt es das Problem, dass das Abgas nicht ausreichend gereinigt wird. Insbesondere geschieht bei einem Steckdosen-Hybridfahrzeug (PHEV) oder einem Hybridfahrzeug (HV) das Fahren in der Fahrbewegung nur mit Motor, so dass es eine geringere Kraftmaschinenanlassfrequenz und zum Zeitpunkt des Startens der Kraftmaschine auch eine verringerte Katalysatortemperatur aufweist, was tendenziell die Abgasreinigungsleistung verschlechtert.
Um das Problem zu lösen, wurde ein elektrisch beheizter Katalysator (EHC) vorgeschlagen, bei dem ein Paar von Anschlüssen mit einer säulenförmigen Wabenstruktur aus leitfähiger Keramik verbunden ist und die Wabenstruktur selbst durch elektrische Leitung erwärmt wird, so dass die Temperatur des Katalysators vor dem Starten der Kraftmaschine auf seine Aktivierungstemperatur gebracht werden kann. Es ist erwünscht, dass der EHC Temperaturungleichmäßigkeiten in der Wabenstruktur verringert, so dass sie eine gleichmäßige Temperaturverteilung hat, um einen ausreichenden katalytischen Effekt zu erzielen.
Um Anschlüsse mit der Wabenstruktur zu verbinden und durch elektrische Leitung Wärme in der Wabenstruktur zu erzeugen, ist es erforderlich, Oberflächenelektroden an einem Außenumfang der Wabenstruktur bereitzustellen. Wiederholte elektrische Leitung kann jedoch die Oberflächenelektroden aufgrund thermischer Beanspruchung beschädigen.
Um solche Probleme zu lösen, offenbart Patentdokument 1, dass keramische Oberflächenelektroden (Elektrodenschichten) auf einer Außenumfangsfläche eines EHC-Trägers bereitgestellt sind und dehnbare Metallelemente in die Oberflächenelektroden eingebettet sind. Es offenbart auch, dass gemäß einer solchen Konfiguration auch dann, wenn die Oberflächenelektroden beschädigt sind, der gesamte Träger durch die eingebetteten dehnbaren Metallelemente elektrisch beheizt werden kann.
Entgegenhaltungsliste
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5786961 B
Zusammenfassung der Erfindung
Als Ergebnis von Studien haben die Erfinder der vorliegenden Erfindungjedoch festgestellt, dass bei der in Patentdokument 1 offenbarten Konfiguration das in die Keramikoberflächenelektrode eingebettete dehnbare Metallelement leicht oxidiert wird. Es wird oxidiert, wenn die Oberflächenelektrode nicht dicht ist, und die Funktion kann aufgrund einer Erhöhung des Widerstands oder dergleichen verloren gehen. Ferner haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass, da ein Metall einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, das Einbetten des dehnbaren Metallelements in die Keramikoberflächenelektrode die Oberflächenelektrode beschädigen kann, wenn sich das Metall durch elektrische Erwärmung thermisch ausdehnt.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände ersonnen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Träger des elektrisch beheizten Typs und eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die eine Beschädigung von Elektrodenschichten während der elektrischen Beheizung und eine Erhöhung des Widerstands aufgrund einer Verschlechterung der Elektrodenschichten zufriedenstellend unterdrücken können.
Als Ergebnis intensiver Studien haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass die obigen Probleme gelöst werden, indem die Elektrodenschichten aus einem Metall-Keramik-Mischelement gebildet werden und jede Elektrodenschicht so mit einer Schutzschicht bedeckt wird, dass mindestens ein Teil jeder Elektrodenschicht freigelegt ist. Somit wird die vorliegende Erfindung wie folgt spezifiziert:

(1) Träger des elektrisch beheizten Typs, der aufweist:
- - eine Wabenstruktur, die aufweist:
  - einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt, der umfasst: eine Außenumfangswand; und poröse Trennwände, die an einer Innenseite der Außenumfangswand angeordnet sind, wobei die porösen Trennwände mehrere Zellen definieren, wobei jede der Zellen von einer Endfläche zu der anderen Endfläche reicht, um einen Strömungsweg zu bilden;
  - ein Paar Elektrodenschichten, die so angeordnet sind, dass sie sich über eine Mittelachse des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts hinweg zugewandt sind, wobei jede des Paares Elektrodenschichten auf einer Oberfläche der Außenumfangswand angeordnet ist; und
  - Schutzschichten, die die Elektrodenschichten jeweils so bedecken, dass mindestens ein Teil jeder des Paares Elektrodenschichten freigelegt ist; und
- - ein Paar Metallanschlüsse, die auf dem Paar Elektrodenschichten bereitgestellt sind, wobei jede des Paares Elektrodenschichten aus einem Metall-Keramik-Mischelement besteht und wobei ein Abschnitt jeder des Paares Elektrodenschichten, der von der Schutzschicht freigelegt ist, elektrisch mit jedem des Paares Metallanschlüsse verbunden ist.
(2) Abgasreinigungsvorrichtung, die aufweist: den Träger des elektrisch beheizten Typs gemäß (1); und einen Dosenkörper zum Halten des Trägers des elektrisch beheizten Typs.
(3) Träger des elektrisch beheizten Typs, der aufweist:
- eine Wabenstruktur, die aufweist:
  - einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt, der umfasst: eine Außenumfangswand; und poröse Trennwände, die an einer Innenseite der Außenumfangswand angeordnet sind, wobei die porösen Trennwände mehrere Zellen definieren, wobei jede der Zellen von einer Endfläche zu der anderen Endfläche reicht, um einen Strömungsweg zu bilden;
  - ein Paar Elektrodenschichten, die so angeordnet sind, dass sie sich über eine Mittelachse des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts hinweg zugewandt sind, wobei jede des Paares Elektrodenschichten auf einer Oberfläche der Außenumfangswand angeordnet ist; und
  - Schutzschichten, die die Elektrodenschichten jeweils so bedecken, dass mindestens ein Teil jeder des Paares Elektrodenschichten freigelegt ist,
  - wobei jede des Paares Elektrodenschichten aus einem Metall-Keramik-Mischelement besteht und
  - wobei jede des Paares Elektrodenschichten einen Abschnitt aufweist, der von der Schutzschicht freigelegt ist und für eine elektrische Verbindung mit jedem der Metallanschlüsse ausgelegt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Träger des elektrisch beheizten Typs und eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die eine Beschädigung der Elektrodenschichten während des elektrischen Erwärmens und eine Erhöhung des Widerstands aufgrund einer Verschlechterung der Elektrodenschichten zufriedenstellend unterdrücken können.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Trägers des elektrisch beheizten Typs gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, die senkrecht zu einer Zellausdehnungsrichtung ist.
2 ist eine schematische Außenansicht einer Wabenstruktur gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung oder eines Träger des elektrisch beheizten Typs gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts, einer Elektrodenschicht und einer Schutzschicht gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, die senkrecht zu einer Zellausdehnungsrichtung ist.
4 ist eine schematische Draufsicht auf eine Elektrodenschicht mit mehreren linearen Abschnitten, die sich radial von der Mitte erstrecken, in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Draufsicht auf eine Elektrodenschicht mit der in 4 gezeigten Struktur, die in mehreren Bereichen auf einer säulenförmigen Wabenstruktur bereitgestellt ist.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen spezifisch beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Entwurfsabwandlungen und -verbesserungen auf der Grundlage der gewöhnlichen Kenntnisse von Fachleuten vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
<Ausführungsform 1>
(Träger des elektrisch beheizten Typs)
1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Trägers 20 des elektrisch beheizten Typs gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, die senkrecht zu einer Zellausdehnungsrichtung ist. Der Träger 20 des elektrisch beheizten Typs umfasst eine Wabenstruktur 10 und ein Paar Metallanschlüsse 21a, 21b.
(Wabenstruktur)
2 ist eine schematische Außenansicht der Wabenstruktur 10 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Die Wabenstruktur 10 ist mit einem säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 versehen, der umfasst: eine Außenumfangswand 12; und poröse Trennwände 13, die an einer Innenseite der Außenumfangswand 12 angeordnet sind und mehrere Zellen 15 definieren, die von einer Endfläche zur anderen Endfläche reichen, um Strömungswege zu bilden.
Eine äußere Form des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 ist nicht besonders beschränkt, solange er säulenförmig ist. Beispielsweise kann der Wabenstrukturabschnitt eine Form wie etwa eine Säulenform mit kreisförmigen Endflächen (Kreissäulenform) und eine Säulenform mit polygonalen (quadratischen, fünfeckigen, sechseckigen, siebeneckigen, achteckigen usw.) Endflächen aufweisen. Der säulenförmige Wabenstrukturabschnitt 11 hat vorzugsweise eine Größe jeder Endfläche von 2000 bis 20000 mm² und bevorzugter von 5000 bis 15000 mm², um die Wärmebeständigkeit zu verbessern (Unterdrückung von Rissen, die in Umfangsrichtung in die Außenumfangswand eindringen).
Der säulenförmige Wabenstrukturabschnitt 11 besteht aus leitfähiger Keramik. Der elektrische Widerstand der Keramik ist nicht besonders beschränkt, solange die Wabenstruktur 10 bei elektrischer Leitung Wärme durch joulesche Wärme erzeugen kann. Der spezifische elektrische Widerstand beträgt vorzugsweise 1 bis 200 Ωcm und bevorzugter 10 bis 100 Ωcm. In der vorliegenden Erfindung ist der spezifische elektrische Widerstand des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 ein Wert, der bei 400 °C durch ein Vierleiterverfahren gemessen wird.
Beispiele für Keramiken, die den säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 bilden, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Oxidkeramiken wie Aluminiumoxid, Mullit, Zirkonoxid und Cordierit und Nichtoxidkeramiken wie Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Aluminiumnitrid. Ferner kann auch ein Verbundmaterial aus Siliciumcarbid und metallischem Silicium, ein Siliciumcarbid/Graphit-Verbundmaterial oder dergleichen verwendet werden. Unter dem Gesichtspunkt der Verträglichkeit von Wärmebeständigkeit und Leitfähigkeit basiert das Material des Wabenstrukturabschnitts 11 unter diesen vorzugsweise hauptsächlich auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial oder Siliciumcarbid und bevorzugter ist es ein Silicium-Siliciumcarbid Verbundmaterial oder Siliciumcarbid. Der Ausdruck „das Material des Wabenstrukturabschnitts 11 basiert hauptsächlich auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial“ bedeutet, dass der säulenförmige Wabenstrukturabschnitt 11 90 Massenprozent oder mehr des Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterials (Gesamtmasse) basierend auf der gesamten Wabenstruktur enthält. Hier enthält das Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial Siliciumcarbidpartikel als Aggregat und Silicium als Bindematerial zum Binden der Siliciumcarbidpartikel und mehrere Siliciumcarbidpartikel werden durch Silicium gebunden, um Poren zwischen den Siliciumcarbidpartikeln zu bilden. Der Ausdruck „das Material des Wabenstrukturabschnitts 10 basiert hauptsächlich auf Siliciumcarbid“ bedeutet, dass der Wabenstrukturabschnitt 11 90 Massenprozent oder mehr Siliciumcarbid (Gesamtmasse) basierend auf der gesamten Wabenstruktur enthält.
Wenn das Material des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 das Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial ist, beträgt ein Verhältnis einer „Masse von Silicium als Bindematerial“, das in dem säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 enthalten ist, zu der Gesamtheit aus einer „Masse von Siliciumcarbidpartikeln als Aggregat“, die in dem säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 enthalten sind, und einer „Masse von Silicium als Bindematerial“, das in dem säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 enthalten ist, vorzugsweise 10 bis 40 Massenprozent und bevorzugter 15 bis 35 Massenprozent. Wenn es 10 Massenprozent oder mehr beträgt, wird die Festigkeit des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 ausreichend aufrechterhalten. Wenn es 40 Massenprozent oder weniger beträgt, bleibt die Form während des Brennens leicht erhalten.
Eine Form jeder Zelle in einem Querschnitt senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 ist nicht eingeschränkt, sondern ist vorzugsweise ein Quadrat, ein Sechseck, ein Achteck oder eine Kombination davon. Unter diesen sind das Quadrat und das Sechseck bevorzugt. Eine solche Zellform kann zu einem verringerten Druckverlust führen, wenn ein Abgas durch die Wabenstruktur 10 strömt, was zu einer Verbesserung der Reinigungsleistung des Katalysators führt. Das Rechteck ist besonders bevorzugt, um sowohl eine strukturelle Festigkeit als auch eine gleichmäßige Erwärmung zu erreichen.
Jede der Trennwände 13, die die Zellen 15 bilden, hat vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm und bevorzugter von 0,15 bis 0,25 mm. Die Dicke jeder Trennwand 13 von 0,1 mm oder mehr kann eine Abnahme der Festigkeit der Wabenstruktur unterdrücken. Die Dicke jeder Trennwand 13 von 0,3 mm oder weniger kann einen Anstieg des Druckverlusts beim Fließen eines Abgases unterdrücken, wenn die Wabenstruktur als Katalysatorträger verwendet wird und ein Katalysator darauf getragen wird. In der vorliegenden Erfindung ist die Dicke der Trennwand 13 als eine Länge eines Abschnitts definiert, der durch die Trennwand 13 verläuft, unter Liniensegmenten, die die Schwerpunkte der benachbarten Zellen 15 verbinden, in einem Querschnitt senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zellen 15.
Die Wabenstruktur 10 hat vorzugsweise eine Zelldichte von 40 bis 150 Zellen/cm² und bevorzugter von 70 bis 100 Zellen/cm² in einem Querschnitt senkrecht zu einer Strömungswegrichtung der Zellen 15. Die Zelldichte in einem solchen Bereich kann die Reinigungsleistung des Katalysators erhöhen, während der Druckverlust beim Strömen eines Abgases verringert wird. Wenn die Zelldichte weniger als 40 Zellen/cm² beträgt, kann eine Katalysatorträgerfläche abnehmen. Wenn die Zelldichte höher als 150 Zellen/cm² ist, kann ein Druckverlust beim Strömen eines Abgases erhöht werden, wenn die Wabenstruktur 10 als Katalysatorträger verwendet wird und ein Katalysator darauf getragen wird. Die Zelldichte ist ein Wert, der erhalten wird, indem die Anzahl der Zellen durch einen Flächeninhalt einer Endfläche des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 ohne die Außenumfangswand 12 geteilt wird.
Die Bereitstellung der Außenumfangswand 12 der Wabenstruktur 10 ist nützlich, um die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 10 sicherzustellen und zu verhindern, dass ein durch die Zellen 15 fließendes Fluid aus der Außenumfangswand 12 austritt. Insbesondere beträgt die Dicke der Außenumfangswand 12 vorzugsweise 0,1 mm oder mehr und bevorzugter 0,15 mm oder mehr und noch bevorzugter 0,2 mm oder mehr. Wenn die Außenumfangswand 12 jedoch zu dick ist, wird die Festigkeit zu hoch, so dass ein Festigkeitsgleichgewicht zwischen der Außenumfangswand und der Trennwand 13 verloren geht, so dass die Wärmeschockbeständigkeit verringert wird. Daher beträgt die Dicke der Außenumfangswand 12 vorzugsweise 1,0 mm oder weniger und bevorzugter 0,7 mm oder weniger und noch bevorzugter 0,5 mm oder weniger. Wie hierin verwendet ist die Dicke der Außenumfangswand 12 als eine Dicke der Außenumfangswand 12 in einer Richtung einer Normale zu einer Tangente an einem Messpunkt definiert, wenn ein Abschnitt der Außenumfangswand 12 beobachtet wird, der einer Dickenmessung in einem Querschnitt senkrecht zu einer Zellausdehnungsrichtung unterzogen werden soll.
Die Trennwände 13 können porös sein. Eine Porosität der Trennwand 13 beträgt vorzugsweise 35 bis 60 % und bevorzugter 35 bis 45 %. Die Porosität von 35 % oder mehr kann zu einer leichteren Unterdrückung der Verformung während des Brennens führen. Die Porosität von 60 % oder weniger kann es ermöglichen, die Festigkeit der Wabenstruktur ausreichend aufrechtzuerhalten. Die Porosität ist ein Wert, der mit einem Quecksilberporosimeter gemessen wird.
Die Trennwände 13 des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 haben vorzugsweise einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 2 bis 15 µm und bevorzugter 4 bis 8 µm. Der durchschnittliche Porendurchmesser von 2 µm oder mehr kann einen übermäßig hohen spezifischen elektrischen Widerstand verhindern. Der durchschnittliche Porendurchmesser von 15 µm oder weniger kann einen übermäßig niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand verhindern. Der durchschnittliche Porendurchmesser ist ein Wert, der mit einem Quecksilberporosimeter gemessen wird.
Die Wabenstruktur 10 umfasst ein Paar Elektrodenschichten 14a, 14b, die auf der Oberfläche der Außenumfangswand12 des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 so angeordnet sind, dass sie sich über eine Mittelachse des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 hinweg zugewandt sind.
Die Elektrodenschichten 14a, 14b können in einem nicht einschränkenden Bereich ausgebildet sein. In Bezug auf die Verbesserung der gleichmäßigen Wärmeerzeugung des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 ist jede der Elektrodenschichten 14a, 14b vorzugsweise so bereitgestellt, dass sie sich in Form eines Gürtels in Umfangsrichtung und Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 erstreckt. Insbesondere ist es unter dem Gesichtspunkt, dass sich ein Strom leicht in axialer Richtungjeder der Elektrodenschichten 14a, 14b ausbreitet, wünschenswert, dass sich jede der Elektrodenschichten 14a, 14b über eine Länge von 80 % oder mehr und vorzugsweise 90 % oder mehr und bevorzugter über die gesamte Länge zwischen beiden Endflächen des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 erstreckt. Ferner können die Elektrodenschichten 14a, 14b auf der Außenfläche der Außenumfangswand 12 verstreut sein. Wenn die Elektrodenschichten 14a, 4b verstreut sind, sind die Elektrodenschichten 14a, 14b vorzugsweise in gleichen Abständen auf der Außenfläche der Außenumfangswand 12 in der Umfangsrichtung der Außenumfangswand 12 und in der Ausdehnungsrichtung der Zellen 15 bereitgestellt, wodurch die gleichmäßige Wärmeerzeugung des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 verbessert wird. Die Elektrodenschichten 14a, 14b, die in 1 und 2 gezeigt sind, sind so bereitgestellt, dass jeweils ein Paar Elektrodenschichten 14a, 14b auf der Oberfläche des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 verstreut ist. Insbesondere ist ein Beispiel gezeigt, bei dem ein Paar Elektrodenschichten 14a, 14b an insgesamt zehn Positionen bereitgestellt ist: an zwei Positionen in Umfangsrichtung des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 und an fünf Positionen in Ausdehnungsrichtung der Zellen 15.
Jede der Elektrodenschichten 14a, 14b besteht aus einem Metall-Keramik-Mischelement. Bei einer solchen Konfiguration erfordert der Träger 20 des elektrisch beheizten Typs gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung nicht, dass ein dehnbares Metallelement in die Keramikelektrodenschicht eingebettet ist, um eine Beschädigung der Elektrodenschichten zu unterdrücken. Das heißt, da die Elektrodenschichten 14a, 14b selbst aus Keramik, die ein Metall enthält, gebildet sind, ist es nicht erforderlich, die Elektrodenschichten durch Trennen in die Keramik und das dehnbare Metallelement, die signifikant unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, zu bilden, wie es oben beschrieben ist. Daher kann ein Bruch der Elektrodenschichten aufgrund eines Unterschieds in der Wärmeausdehnung während des elektrischen Beheizens zufriedenstellend unterdrückt werden.
Beispiele für das Metall, das in dem Metall-Keramik-Mischelement in den Elektrodenschichten 14a, 14b enthalten ist, umfassen ein einzelnes Metall aus Cr, Fe, Co, Ni, Si oder Ti oder eine Legierung, die mindestens ein Metall enthält, das aus der aus diese Metallen bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Nicht einschränkende Beispiele für die Keramik, die in dem Metall-Keramik-Mischelement in den Elektrodenschichten 14a, 14b enthalten ist, umfassen Siliciumcarbid (SiC), Metallverbindungen wie Metallsilicide wie Tantalsilicid (TaSi₂) und Chromsilicid (CrSi₂) und ferner ein Verbundmaterial, das aus einer Kombination von einer oder mehreren der leitfähigen Keramiken und einem oder mehreren der obigen Metalle besteht (Cermet). Spezifische Beispiele von Cermets umfassen ein Verbundmaterial aus metallischem Silicium und Siliciumcarbid, ein Verbundmaterial aus metallischem Silicid wie Tantalsilicid und Chromsilicid, metallischem Silicium und Siliciumcarbid und ferner ein Verbundmaterial, das im Hinblick auf eine verringerte Wärmeausdehnung zusätzlich zu einem oder mehreren oben aufgeführten Metallen eine oder mehrere isolierende Keramiken wie Aluminiumoxid, Mullit, Zirkonoxid, Cordierit, Siliciumnitrid und Aluminiumnitrid enthält. Als Material der Elektrodenschichten 14a, 14b ist unter den verschiedenen Metallen und Keramiken, die oben beschrieben sind, eine Kombination eines Metallsilicids wie Tantalsilicid und Chromsilicid mit einem Verbundmaterial aus metallischem Silicium und Siliciumcarbid vorzuziehen, da diese gleichzeitig mit dem säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt gebrannt werden kann, was zur Vereinfachung der Herstellungsschritte beiträgt.
Die Elektrodenschichten 14a, 14b bestehen vorzugsweise aus einem Metall-Keramik-Mischelement mit einem Metallanteil von 30 bis 75 Volumenprozent. Der Metallanteil von 30 Volumenprozent oder mehr kann zu einer weiter verbesserten Verbindungseigenschaft durch Schweißen oder thermisches Spritzen an einen externen Metallanschluss wie ein Leistungskabel führen. Der Metallanteil von 75 Volumenprozent oder weniger kann zu einer höheren Wärmeausdehnung als der der Schutzschicht führen, so dass Risse in der Schutzschicht unterdrückt werden können. Der Metallanteil in den Elektrodenschichten 14a, 14b beträgt bevorzugter 40 bis 75 Volumenprozent und noch bevorzugter 60 bis 75 Volumenprozent, da der Leitungswiderstand verringert ist.
Die Wabenstruktur 10 weist Schutzschichten 17a, 17b auf, die die Elektrodenschichten 14a bzw. 14b so bedecken, dass mindestens ein Teil der Elektrodenschichten 14a, 14b freigelegt ist. Ferner sind wie später beschrieben Abschnitte 18 der Elektrodenschichten 14a, 14b, die von den Schutzschichten 17a, 17b freigelegt sind, elektrisch mit Metallanschlüssen 21a, 21b verbunden. Dies kann ermöglichen, dass die Elektrodenschichten 14a, 14b durch die Schutzschichten 17a bzw. 17b geschützt werden, so dass eine Erhöhung des Widerstands aufgrund einer Verschlechterung der Elektrodenschichten 14a, 14b zufriedenstellend unterdrückt werden kann. Die Schutzschichten 17a, 17b haben die Funktion, die Elektrodenschichten 14a, 14b vor einer Verschlechterung zu schützen, und haben beispielsweise die Funktion, zu verhindern, dass die Elektrodenschichten 14a, 14b oxidieren.
Ein Material der Schutzschichten 17a, 17b, das verwendet werden kann, umfasst Keramik, Glas oder ein Verbundmaterial aus Keramik und Glas. Beispiele für das Verbundmaterial, das verwendet werden kann, umfassen ein Material, das 50 Volumenprozent oder mehr, bevorzugter 60 Volumenprozent oder mehr und noch bevorzugter 70 Volumenprozent oder mehr Glas enthält. Beispiele für Keramiken, die die Schutzschichten 17a, 17b bilden, umfassen Keramiken wie auf SiO₂, Al2O₃, SiO₂, Al₂O₃, SiO₂-ZrO₂ und SiO₂-Al₂O₃-ZrO₂ basierende Keramiken. Beispiele für das Glas, das die Schutzschichten 17a, 17b bildet, die verwendet werden können, umfassen Glas wie bleifreies auf B₂O₃-Bi₂O₃, B₂O₃-ZnO-Bi₂O₃, B₂O₃-ZnO, V₂O₅-P₂O₅, SnO-P₂O₅, SnO -ZnO-P₂O₅, SiO₂-B₂O₃-Bi₂O₃ und SiO₂-Bi₂O₃-Na₂O basierendes Glas.
Jede der Elektrodenschichten 14a, 14b hat vorzugsweise eine Dicke von 0,01 bis 5 mm und bevorzugter von 0,01 bis 3 mm. Ein solcher Bereich kann eine Verbesserung der gleichmäßigen Wärmeerzeugung ermöglichen. Die Dicke jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b von 0,01 mm oder mehr kann zu einer geeigneten Steuerung des elektrischen Widerstands führen, was zu einer gleichmäßigeren Wärmeerzeugung führt. Die Dicke jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b von 5 mm oder weniger kann das Risiko eines Bruchs während des Eindosens verringern. Die Dicke jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b ist definiert als eine Dicke in Richtung einer Normale zu einer Tangente an einem Messpunkt auf einer Außenfläche jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b, wenn der Punkt jeder Elektrodenschicht, die einer Dickenmessung in einem Querschnitt unterzogen werden soll, senkrecht zur Zellenausdehnungsrichtung beobachtet wird.
Es ist bevorzugt, dass die maximale Dicke jeder der Schutzschichten 17a, 17b das 1,5-fache oder mehr einer durchschnittlichen Dicke jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b beträgt. Das heißt, die maximale Dicke jeder der Schutzschichten 17a, 17b, die die Elektrodenschichten 14a bzw. 14b bedecken, beträgt vorzugsweise das 1,5-fache oder mehr eines Durchschnittswerts (einer durchschnittlichen Dicke der Elektrodenschicht 14a), der durch Messen der Dicken an beliebigen Positionen jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b erhalten wird. Die Elektrodenschichten 14a, 14b, die aus dem Metall-Keramik-Mischelement bestehen, haben während der elektrischen Beheizung eine höhere Wärmeausdehnung als die jeder der Schutzschichten 17a, 17b. Die maximale Dicke jeder der Schutzschichten 17a, 17b beträgt jedoch das 1,5-fache oder mehr der durchschnittlichen Dicke jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b, wodurch eine Verformung der Elektrodenschichten 14a, 14b aufgrund der Wärmeausdehnung zufriedenstellend unterdrückt werden kann. Dementsprechend kann ein Bruch der Elektrodenschichten 14a, 14b zufriedenstellend unterdrückt werden. Da die Festigkeit der Schutzschichten 17a, 17b mit zunehmender Dicke zunimmt, ist die maximale Dicke jeder der Schutzschichten 17a, 17b bevorzugter das Zweifache oder mehr, noch bevorzugter das Dreifache oder mehr der durchschnittlichen Dicke jeder Elektrodenschichten 14a, 14b.
Wenn die maximale Dicke jeder der Schutzschichten 17a, 17b das 1,5-fache oder mehr der durchschnittlichen Dicke jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b beträgt, sind diese Schichten beispielsweise so ausgebildet, dass vielleicht nur ein Teil der Dicke jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b gleich der maximalen Dicke jeder der Schutzschichten 17a, 17b ist und ein Abschnitt mit dem Teil der Dicke jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b der Abschnitt 18 jeder Elektrodenschichten 14a, 14b ist, der von jeder der Schutzschichten 17a, 17b freigelegt ist. Die Elektrodenschichten 14a, 14b können zudem so ausgebildet sein, dass sie in die Schutzschichten 17a bzw. 17b eingebettet sind, und dann kann ein Teil jeder der Schutzschichten 17a, 17b bearbeitet werden und die Elektrodenschichten 14a, 14b können ausgegraben werden, um einen freiliegenden Abschnitt 18 zu bilden.
Der spezifische elektrische Widerstand jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b ist niedriger als der elektrische Widerstand des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11, wodurch der Strom dazu neigt, bevorzugt in die Elektrodenschichten zu fließen, und der Strom dazu neigt, sich während der elektrischen Leitung in der Zellenströmungswegrichtung und Umfangsrichtung auszubreiten. Der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenschichten 14a, 14b beträgt vorzugsweise 1/10 oder weniger und bevorzugter 1/20 oder weniger und noch bevorzugter 1/30 oder weniger des spezifischen elektrischen Widerstands des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11. Wenn der Unterschied im spezifischen elektrischen Widerstand zwischen beiden zu groß wird, konzentriert sich aber der Strom zwischen den Enden der gegenüberliegenden Elektrodenschichten, um die in dem säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt erzeugte Wärme zu verzerren. Daher beträgt der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenschichten 14a, 14b vorzugsweise 1/200 oder mehr und bevorzugter 1/150 oder mehr und noch bevorzugter 1/100 oder mehr des spezifischen elektrischen Widerstands des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11. In der vorliegenden Erfindung ist der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenschichten 14a, 14b ein Wert, der bei 400 °C durch ein Vierleitererfahren gemessen wird.
Wie es in 3 gezeigt ist, können die Elektrodenschichten 14a, 14b aus einem Trägerabschnitt 22 auf einer Oberflächenseite der Außenumfangswand 12 des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 und einem hervorstehenden Abschnitt 23, der sich aus dem Trägerabschnitt 22 erhebt, bestehen. Bei der Struktur von 3 bedecken die Schutzschichten 17a, 17b die Elektrodenschichten 14a bzw. 14b so, dass mindestens ein Teil der Oberfläche des hervorstehenden Abschnitts 23 freigelegt ist. Der Trägerabschnitt 22 und der hervorstehende Abschnitt 23 können jeweils in beliebiger Form ausgebildet sein, einschließlich, aber nicht besonders beschränkt auf beispielsweise eine flache Plattenform mit einer Ebene wie einem Kreis, einer Ellipse und einem Polygon oder eine Stabform, die sich zu einer bestimmten Länge ausdehnt. Der Trägerabschnitt 22 und der vorstehende Abschnitt 23 können jeweils auch eine beliebige Größe haben. Als nicht einschränkende Beispiele kann die Dicke des Trägerabschnitts 22 50 bis 300 µm betragen und die Dicke des hervorstehenden Abschnitts 23 kann 100 bis 200 µm betragen.
Jede der Elektrodenschichten 14a, 14b kann die Form haben, wie sie in der schematischen Draufsicht von 4 gezeigt ist. Das heißt, jede der Elektrodenschichten 14a, 14b kann aus mehreren linearen Abschnitten 24, in denen sich der Trägerabschnitt 22 radial aus einem zentralen Punkt direkt unterhalb des hervorstehenden Abschnitts 23 erstreckt, entlang der Oberfläche der Außenumfangswand 12 des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 gebildet sein. In einer solchen Struktur kann der hervorstehende Abschnitt 23 in einer Säulenform, einer elliptischen Säulenform, einer prismatischen Form oder dergleichen ausgebildet sein. In 4 haben die mehreren linearen Abschnitte 24, die sich radial aus dem zentralen Punkt direkt unter dem hervorstehenden Abschnitt 23 erstrecken, jeweils einen Winkel θ, der durch den anderen linearen Abschnitt gebildet wird, (einen Winkel, der durch Mittellinien 29 zweier benachbarter linearer Abschnitte 24 gebildet wird) von ungefähr 60 ° und die gesamten sechs linearen Abschnitte sind gezeigt. Es ist nicht erforderlich, dass die mehreren linearen Abschnitte 24 den gleichen Winkel θ haben, und die Winkel können sich voneinander unterscheiden. Die Anzahl der linearen Abschnitte 24 ist nicht besonders eingeschränkt und kann drei, vier oder fünf oder mehr betragen. Eine Länge L1 und eine Breite d jedes linearen Abschnitts 24 sind nicht besonders eingeschränkt und sie können basierend auf den Beziehungen und der Haftung mit der Anzahl der Elektrodenschichten 14a, 14b, die in dem säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 bereitgestellt sind, der Größe des hervorstehenden Abschnitts 23 und dergleichen geeignet ausgelegt werden. Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem die Elektrodenschichten 14a, 14b jeweils die Form haben, wie sie in 4 gezeigt ist, ein Querschnitt senkrecht zu einer Richtung, in der die hervorstehenden Abschnitte 23 der Elektrodenschichten 14a, 14b hervorstehen, ein Kreis mit einem Durchmesser von 0,5 bis 2 µm sein und die Länge L1 kann 5 bis 30 µm betragen, und die Breite d kann 0,5 bis 2 µm betragen. Ferner kann der Trägerabschnitt 22 der Elektrodenschichten 14a, 14b mindestens einen Verzweigungsabschnitt aufweisen, der sich aus den mehreren sich radial erstreckenden linearen Abschnitten 24 verzweigt.
Jede der Elektrodenschichten 14a, 14b, die die in 4 gezeigte Struktur aufweist, ist vorzugsweise in mehreren Bereichen auf dem säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 in jeweiligem Abstand L2 bereitgestellt, wie es in 5 gezeigt ist. Dies kann ermöglichen, dass die gleichmäßige Wärmeerzeugung des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 weiter verbessert wird. Der Abstand L2 ist nicht besonders beschränkt und kann auf der Grundlage der Anzahl, Größe und dergleichen der Elektrodenschichten 14a, 14b, die auf dem säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 bereitgestellt sind, geeignet ausgelegt werden. Zum Beispiel kann dann, wenn die Länge L1 jedes linearen Abschnitts 24 jeder der Elektrodenschichten 14a, 14b 5 bis 30 µm beträgt, jeder Abstand L2 15 bis 60 mm betragen.
(Metallanschluss)
Das Paar Metallanschlüsse 21a, 21b sind so angeordnet, dass ein Metallanschluss aus dem Paar Metallanschlüssen dem anderen Metallanschluss aus dem Paar Metallanschlüssen über die Mittelachse des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts 11 der Wabenstruktur 10 hinweg zugewandt ist, und sind jeweils auf dem Paar Elektrodenschichten 14a bzw. 14b bereitgestellt. Die Metallanschlüsse 21a, 21b sind elektrisch mit den Elektrodenschichten 14a bzw. 14b an Abschnitten 18 der Elektrodenschichten 14a, 14b verbunden, die von den Schutzschichten 17a bzw. 17b freigelegt sind. Wenn eine Spannung an die Metallanschlüsse 21a, 21b durch die Elektrodenschichten 14a, 14b angelegt wird, wird dementsprechend der Strom durch die Metallanschlüsse 21a, 21b geleitet, damit die Wabenstruktur 10 durch joulesche Wärme Wärme erzeugen kann. Daher kann die Wabenstruktur 10 auch in geeigneter Weise als Heizung verwendet werden. Die angelegte Spannung beträgt vorzugsweise 12 bis 900 V und bevorzugter 64 bis 600 V, obwohl die angelegte Spannung nach Bedarf geändert werden kann. Die Abschnitte 18 der Elektrodenschichten 14a, 14b, die von den Schutzschichten 17a bzw. 17b freigelegt sind, können Abschnitte sein, die mit den Metallanschlüssen 21a, 21b zusammengefügt werden sollen. Die Metallanschlüsse 21a, 21b können an den Abschnitten 18, die von den Schutzschichten 17a, 17b freigelegt sind, über andere leitfähige Materialien mit den Elektrodenschichten 14a, 14b elektrisch verbunden werden.
Das Material der Metallanschlüsse 21a, 21b ist nicht besonders eingeschränkt, solange es ein Metall ist, und ein einzelnes Metall, eine Legierung oder dergleichen kann verwendet werden. Im Hinblick auf Korrosionsbeständigkeit, elektrischen Widerstand und linearen Ausdehnungskoeffizienten ist das Material beispielsweise vorzugsweise eine Legierung, die mindestens ein aus der Gruppe bestehend aus Cr, Fe, Co, Ni und Ti ausgewähltes Element enthält, und bevorzugter Edelstahl und Fe-Ni-Legierungen. Die Form und Größe jedes der Metallanschlüsse 21a, 21b sind nicht besonders eingeschränkt und sie können entsprechend der Größe des Trägers 20 des elektrisch beheizten Typs, dem elektrischen Leitungsvermögen und dergleichen ausgelegt werden.
Durch Tragen des Katalysators auf dem Träger 20 des elektrisch beheizten Typs kann der Träger 20 des elektrisch beheizten Typs als Katalysator verwendet werden. Beispielsweise kann ein Fluid wie etwa ein Abgas aus einem Kraftfahrzeug durch die Strömungswege der mehreren Zellen 15 strömen. Beispiele für den Katalysator umfassen Edelmetallkatalysatoren oder andere Katalysatoren als diese. Veranschaulichende Beispiele für die Edelmetallkatalysatoren umfassen einen Dreiwegekatalysator und einen Oxidationskatalysator, der durch Tragen eines Edelmetalls wie Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) auf Oberflächen von Poren aus Aluminiumoxid erhalten werden und einen Co-Katalysator wie Ceroxid und Zirkonoxid enthalten, oder einen Mager-Stickoxidfallen-Katalysator (LNT-Katalysator), der ein Erdalkalimetall und Platin als Speicherkomponenten für Stickoxide (NO_x) enthält. Veranschaulichende Beispiele für einen Katalysator, der kein Edelmetall verwendet, umfassen einen Katalysator mit NO_x-selektiver katalytischer Reduktion (SCR-Katalysator), der einen kupfersubstituierten oder eisensubstituierten Zeolith und dergleichen enthält. Ferner können zwei oder mehr Katalysatoren verwendet werden, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus diesen Katalysatoren besteht. Ein Verfahren zum Tragen des Katalysators ist nicht besonders eingeschränkt und kann gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum Tragen des Katalysators auf der Wabenstruktur durchgeführt werden.
(Verfahren zum Herstellen eines Trägers des elektrisch beheizten Typs)
Ein Verfahren zum Herstellen des Trägers 20 des elektrisch beheizten Typs gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun veranschaulichend beschrieben. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Herstellen des Trägers 20 des elektrisch beheizten Typs gemäß der vorliegenden Erfindung: einen Schritt A1 des Erhaltens eines ungebrannten Wabenstrukturabschnitts mit einer Elektrodenschichtbildungspaste; einen Schritt A2 des Brennens des ungebrannten Wabenstrukturabschnitts mit der Elektrodenschichtbildungspaste, um einen gebrannten Wabenkörper zu bilden; einen Schritt A3 des Versehens des wabenförmigen Körpers mit Schutzschichten, um eine Wabenstruktur zu erhalten; und einen Schritt A4 des Schweißens von Metallanschlüssen an die Wabenstruktur.
Der Schritt A1 besteht darin, einen wabenförmigen Körper herzustellen, der ein Vorläufer des Wabenstrukturabschnitts ist, und eine Elektrodenschichtbildungspaste auf eine Seitenfläche des wabenförmigen Körpers aufzubringen, um einen ungebrannten Wabenstrukturabschnitt mit der Elektrodenschichtbildungspaste zu erhalten. Die Herstellung des wabenförmigen Körpers kann gemäß einem Verfahren zum Herstellen eines wabenförmigen Körpers in einem bekannten Verfahren zur Herstellen einer Wabenstruktur durchgeführt werden. Zum Beispiel wird zuerst ein Formungsmaterial hergestellt, indem metallisches Siliciumpulver (metallisches Silicium), ein Bindemittel, Tensid(e), ein Porenbildner, Wasser und dergleichen zu Siliciumcarbidpulver (Siliciumcarbid) gegeben werden. Es ist bevorzugt, dass eine Masse an metallischem Silicium 10 bis 40 Massenprozent bezogen auf die Gesamtheit der Masse an Siliciumcarbidpulver und der Masse an metallischem Silicium beträgt. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Siliciumcarbidpartikel in dem Siliciumcarbidpulver beträgt vorzugsweise 3 bis 50 µm und bevorzugter 3 bis 40 µm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des metallischen Siliciums (des metallischen Siliciumpulvers) beträgt vorzugsweise 2 bis 35 µm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jeweils der Siliciumcarbidpartikel und des metallischen Siliciums (der metallischen Siliciumpartikel) bezieht sich auf einen arithmetischen Durchschnittsdurchmesser auf Volumenbasis, wenn die Häufigkeitsverteilung der Partikelgröße durch Laserbeugungsverfahren gemessen wird. Die Siliciumcarbidpartikel sind feine Siliciumcarbidpartikel, die das Siliciumcarbidpulver bilden, und die metallischen Siliciumpartikel sind feine Partikel aus metallischem Silicium, die das metallische Siliciumpulver bilden. Es ist zu beachten, dass dies eine Formel zum Bilden von Rohmaterialien in dem Fall ist, in dem das Material des Wabenstrukturabschnitts das Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial ist. In dem Fall, in dem das Material des Wabenstrukturabschnitts Siliciumcarbid ist, wird kein metallisches Silicium zugesetzt.
Beispiele des Bindemittels umfassen Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxypropoxylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Unter diesen ist die Verwendung von Methylcellulose in Kombination mit Hydroxypropoxylcellulose bevorzugt. Der Gehalt des Bindemittels beträgt vorzugsweise 2,0 bis 10,0 Massenteile, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciumpulvers 100 Massenteile beträgt.
Der Wassergehalt beträgt vorzugsweise 20 bis 60 Massenteile, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciumpulvers 100 Massenteile beträgt.
Das Tensid, das verwendet werden kann, umfasst Ethylenglykol, Dextrin, Fettsäureseifen, Polyalkohol und dergleichen. Diese können alleine oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Der Gehalt des Tensids beträgt vorzugsweise 0,1 bis 2,0 Massenteile, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciumpulvers 100 Massenteile beträgt.
Der Porenbildner ist nicht besonders eingeschränkt, solange der Porenbildner selbst nach dem Brennen Poren bildet, und umfasst beispielsweise Graphit, Stärke, geschäumte Harze, wasserabsorbierende Harze, Kieselgel und dergleichen. Der Gehalt des Porenbildners beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10,0 Massenteile, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciumpulvers 100 Massenteile beträgt. Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Porenbildners beträgt vorzugsweise 10 bis 30 µm. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser weniger als 10 µm beträgt, werden die Poren möglicherweise nicht ausreichend ausgebildet. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser mehr als 30 µm beträgt, kann eine Düse während des Bildens verstopft werden. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Porenbildners bezieht sich auf einen arithmetischen Durchschnittsdurchmesser auf Volumenbasis, wenn die Häufigkeitsverteilung der Partikelgröße durch Laserbeugungsverfahren gemessen wird. Wenn der Porenbildner das wasserabsorbierende Harz ist, ist der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Porenbildners ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser nach der Wasserabsorption.
Dann werden die resultierenden sich bildenden Rohstoffe geknetet, um einen Grünkörper zu bilden, und der Grünkörper wird dann extrudiert, um eine Wabenstruktur herzustellen. Beim Extrusionsformen kann eine Düse mit einer gewünschten Gesamtform, Zellenform, Trennwanddicke, Zellendichte und dergleichen verwendet werden. Vorzugsweise wird die resultierende Wabenstruktur dann getrocknet. Wenn die Länge in Mittelachsenrichtung der Wabenstruktur nicht die gewünschte Länge ist, können beide Endflächen der Wabenstruktur auf die gewünschte Länge geschnitten werden. Die Wabenstruktur nach dem Trocknen wird als getrockneter Wabenkörper bezeichnet.
Die Elektrodenschichtbildungspaste zum Bilden von Elektrodenschichten wird dann hergestellt. Die Elektrodenschichtbildungspaste kann durch geeignetes Zugeben und Kneten verschiedener Additive zu Rohmaterialpulver (Metallpulver, Keramikpulver und dergleichen) gebildet werden, das gemäß den erforderlichen Eigenschaften der Elektrodenschichten zusammengestellt ist. Wenn man jede Elektrodenschicht als laminierte Struktur bildet, wird die Verbindungsfestigkeit zwischen jedem Metallanschluss und jeder Elektrodenschicht tendenziell durch Erhöhen eines durchschnittlichen Partikeldurchmessers des Metallpulvers in der Paste für die zweite Elektrodenschicht im Vergleich zu einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser des Metallpulvers in der Paste für die erste Elektrodenschicht verbessert. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Metallpulvers bezieht sich auf einen arithmetischen Durchschnittsdurchmesser auf Volumenbasis, wenn die Häufigkeitsverteilung des Partikeldurchmessers durch Laserbeugungsverfahren gemessen wird.
Die resultierende Elektrodenschichtbildungspaste wird auf die Seitenfläche des wabenförmigen Körpers (typischerweise des getrockneten Wabenkörpers) aufgebracht, um einen ungebrannten Wabenstrukturabschnitt mit einer Elektrodenschichtbildungspaste zu erhalten. Das Verfahren zum Herstellen der Elektrodenschichtbildungspaste und das Verfahren zum Aufbringen der Elektrodenschichtbildungspaste auf den wabenförmigen Körper können gemäß einem bekannten Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur durchgeführt werden. Um jedoch einen niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand zu erreichen, ist es möglich, einen Metallgehalt zu erhöhen oder den Partikeldurchmesser der Metallpartikel im Vergleich zu dem Wabenstrukturabschnitt zu verringern.
Als Variation des Verfahrens zum Herstellen der Wabenstruktur kann in Schritt A1 der wabenförmige Körper vorübergehend gebrannt werden, bevor die Elektrodenschichtbildungspaste aufgetragen wird. Das heißt, in dieser Variation wird der wabenförmige Körper gebrannt, um einen gebrannten Wabenkörper zu erzeugen, und die gebrannte Elektrodenpaste wird auf den gebrannten Wabenkörper aufgetragen.
In dem Schritt A2 wird der ungebrannte Wabenstrukturabschnitt mit der Elektrodenschichtbildungspaste gebrannt, um eine Wabenstruktur zu erhalten. Vor dem Brennen kann die ungebrannte Wabenstruktur mit der Elektrodenschichtbildungspaste getrocknet werden. Vor dem Brennen kann auch eine Entfettung durchgeführt werden, um das Bindemittel und dergleichen zu entfernen. Als Brennbedingungen wird die ungebrannte Wabenstruktur vorzugsweise 1 bis 20 Stunden in einer inerten Atmosphäre wie Stickstoff oder Argon auf 1400 bis 1500 °C erhitzt. Nach dem Brennen wird vorzugsweise 1 bis 10 Stunden lang eine Oxidationsbehandlung bei 1200 bis 1350 °C durchgeführt, um die Haltbarkeit zu verbessern. Die Verfahren zum Entfetten und Brennen sind nicht besonders beschränkt und können unter Verwendung eines Elektroofens, eines Gasofens oder dergleichen durchgeführt werden.
In Schritt A3 wird jede Schutzschicht so bereitgestellt, dass sie jeweilige Elektrodenschichten des gebrannten Wabenkörpers bedeckt, um eine Wabenstruktur zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt kann jede Schutzschicht so bereitgestellt sein, dass mindestens ein Teil jeder Elektrodenschicht freigelegt ist. Ein Teil jeder Elektrodenschicht kann auch freigelegt werden, indem jede Schutzschicht so gebildet wird, dass sie die gesamte Elektrodenschicht bedeckt, und dann ein Teil jeder Schutzschicht entfernt wird. Ein Verfahren zum Bilden jeder Schutzschicht kann unter Verwendung eines Sputterverfahrens oder zum Bilden jeder Schutzschicht durch Aufbringen oder Spritzen eines Materials und anschließendes Erhitzen durchgeführt werden, obwohl es vom Material abhängt. Ferner werden die Elektrodenschicht und die Schutzschicht vielleicht nicht in getrennten Schritten ausgebildet und die Elektrodenschicht und die Schutzschicht können gleichzeitig durch Brennen gebildet werden. Insbesondere kann eine mit Elektrodenschichten und Schutzschichten versehene Wabenstruktur hergestellt werden, indem ferner Schutzschichten auf dem ungebrannten Wabenstrukturabschnitt mit der Elektrodenschichtbildungspaste bereitgestellt werden und diese dann gebrannt wird.
In Schritt A4 wird jeder Metallanschluss an die freiliegende Oberfläche jeweiliger Elektrodenschichten der Wabenstruktur geschweißt. Ein bevorzugtes Schweißverfahren kann im Hinblick auf die Steuerung des Schweißbereichs und die Produktionseffizienz das Laserschweißen von der Metallanschlussseite sein.
<Ausführungsform 2>
Ein Träger 30 des elektrisch beheizten Typs gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie der Träger 20 des elektrisch beheizten Typs gemäß Ausführungsform 1, mit der Ausnahme, dass der erstere keinen Metallanschluss aufweist. Das heißt, der Träger 30 des elektrisch beheizten Typs gemäß Ausführungsform 2 hat die gleiche Konfiguration wie die Wabenstruktur 10 des Trägers 20 des elektrisch beheizten Typs gemäß Ausführungsform 1, wie es in 2 gezeigt ist. Der Träger 30 des elektrisch beheizten Typs kann wie in Ausführungsform 1 als Träger des elektrisch beheizten Typs verwendet werden, indem Abschnitte der Elektrodenschichten, die von den Schutzschichten freigelegt sind, mit Metallanschlüssen versehen werden, um sie elektrisch anzuschließen.
(Abgasreinigungsvorrichtung)
Der Träger des elektrisch beheizten Typs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für eine Abgasreinigungsvorrichtung verwendet werden. Die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst den Träger des elektrisch beheizten Typs und einen Dosenkörper zum Halten des Trägers des elektrisch beheizten Typs. Bei der Abgasreinigungsvorrichtung kann der Träger des elektrisch beheizten Typs in einem Abgasströmungsweg, der von einem Abgas aus einer Kraftmaschine durchströmt werden kann, installiert sein. Als Dosenkörper kann ein Metallrohrelement oder dergleichen zur Aufnahme des Trägers des elektrisch beheizten Typs verwendet werden.
Beispiele
Nachfolgend werden Beispiele zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile dargestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
<Beispiel 1>
(Herstellung eines kreissäulenförmigen Grünkörpers)
Siliciumcarbidpulver (SiC-Pulver) und metallisches Siliciumpulver (Si-Pulver) wurden in einem Massenverhältnis von 80:20 gemischt, um ein keramisches Rohmaterial herzustellen. Zu dem keramischen Rohmaterial wurden Hydroxypropylmethylcellulose als Bindemittel, ein wasserabsorbierendes Harz als Porenbildner und Wasser zum Bilden eines Formungsrohmaterials gegeben. Das Formungsrohmaterial wurde dann mittels eines Unterdruckgrünkörperkneters geknetet, um einen kreissäulenförmigen Grünkörper herzustellen. Der Gehalt des Bindemittels betrug 7 Massenteile, wenn die Gesamtmenge des Siliciumcarbidpulvers (SiC-Pulvers) und des metallischen Siliciumpulvers (Si-Pulvers) 100 Massenteile betrug. Der Gehalt des Porenbildners betrug 3 Massenteile, wenn die Gesamtmenge des Siliciumcarbidpulvers (SiC-Pulvers) und des metallischen Siliciumpulvers (Si-Pulvers) 100 Massenteile betrug. Der Wassergehalt betrug 42 Massenteile, wenn die Gesamtmenge des Siliciumcarbidpulvers (SiC-Pulvers) und des metallischen Siliciumpulvers (Si-Pulvers) 100 Massenteile betrug. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Siliciumcarbidpulvers betrug 20 µm und der durchschnittliche Partikeldurchmesser des metallischen Siliciumpulvers betrug 6 µm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Porenbildners betrug 20 µm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jeweils des Siliciumcarbidpulvers, des metallischen Siliciumpulvers und des Porenbildners bezieht sich auf einen arithmetischen Durchschnittsdurchmesser auf Volumenbasis, wenn die Häufigkeitsverteilung der Partikelgröße durch Laserbeugungsverfahren gemessen wird.
(Herstellung des getrockneten Wabenkörpers)
Der resultierende säulenförmige Grünkörper wurde unter Verwendung eines Extruders mit einer gittermusterartigen Düsenstruktur gebildet, um einen kreissäulenförmigen wabenförmigen Körper zu erhalten, in dem in einem Querschnitt senkrecht zur Strömungswegrichtung der Zellen jede Zelle eine quadratische Form hatte. Der wabenförmige Körper wurde einer dielektrischen Hochfrequenzerwärmung und Trocknung unterzogen und dann unter Verwendung eines Heißlufttrockners 2 Stunden bei 120 °C getrocknet, und ein vorbestimmter Betrag beider Endflächen wurde abgeschnitten, um einen getrockneten Wabenkörper herzustellen.
(Herstellung der Elektrodenschichtbildungspaste)
Tantalsilizidpulver (TaSi₂-Pulver), metallisches Siliciumpulver (Si-Pulver), Siliciumcarbidpulver (SiC-Pulver), Methylcellulose, Glycerin und Wasser wurden mit einem Planetenzentrifugalmischer gemischt, um eine Elektrodenschichtbildungspaste herzustellen. Das TaSi₂-Pulver, das Si-Pulver und das SiC-Pulver wurden in einem Volumenverhältnis von TaSi₂-Pulver:Si-Pulver:SiC-Pulver = 50:30:20 gemischt. Wenn die Gesamtmenge an TaSi₂-Pulver, Si-Pulver und SiC-Pulver 100 Massenteile betrug, hatte Methylcellulose 0,5 Massenteile, Glycerin 10 Massenteile und Wasser 38 Massenteile. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Tantalsilizidpulvers betrug 7 µm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des metallischen Siliciumpulvers betrug 6 µm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Siliciumcarbidpulvers betrug 35 µm. Diese durchschnittlichen Partikeldurchmesser beziehen sich jeweils auf einen arithmetischen Durchschnittsdurchmesser auf Volumenbasis, wenn die Häufigkeitsverteilung des Partikeldurchmessers durch Laserbeugungsverfahren gemessen wird.
(Auftragen der Paste)
Die Elektrodenschichtbildungspasten wurden wie oben beschrieben an den insgesamt zehn Positionen (fünf Positionen x zwei Reihen für eine Seite), wie es in der Elektrodenschichtanordnung von 2 gezeigt ist, so aufgebracht dass sie über die Mittelachse hinweg einander zugewandt sind. Der getrocknete Wabenkörper wurde nach dem Aufbringen der Elektrodenschichtbildungspaste dann bei 120 °C getrocknet, um einen ungebrannten Wabenstrukturabschnitt mit der Elektrodenschichtbildungspaste zu erhalten.
(Brennen)
Der ungebrannte Wabenstrukturabschnitt mit der Elektrodenschicht bildenden Paste wurde dann in einer Luftatmosphäre bei 550 °C 3 Stunden lang entfettet. Der entfettete ungebrannte Wabenstrukturabschnitt mit der Elektrodenschichtbildungspaste wurde dann gebrannt und einer Oxidationsbehandlung unterzogen, um einen gebrannten Wabenkörper herzustellen. Das Brennen wurde in einer Argonatmosphäre bei 1450 °C 2 Stunden lang durchgeführt. Die Oxidationsbehandlung wurde eine Stunde lang in der Atmosphäre bei 1300 °C durchgeführt.
Der gebrannte Wabenkörper hatte kreisförmige Endflächen mit jeweils einem Durchmesser von 100 mm und eine Höhe (eine Länge in Strömungswegrichtung der Zellen) von 100 mm. Die Zelldichte betrug 93 Zellen/cm², die Dicke der Trennwand betrug 101,6 µm, die Porosität der Trennwände betrug 45 % und der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände betrug 8,6 µm. Die Dicke jeder Elektrodenschicht betrug 0,2 mm. Der spezifische elektrische Widerstand bei 400 °C wurde durch ein Vierleiterverfahren unter Verwendung von Proben mit den gleichen Materialien wie denen der Wabenstruktur und der Elektrodenschicht gemessen, was erbrachte, dass er 5 Ωcm, 0,01 Ωcm bzw. 0,001 Ωcm betrug.
(Bildung der Schutzschicht)
Anschließend wurde Glas aufgebracht, um jede Elektrodenschicht des gebrannten Wabenkörpers zu bedecken, und dann 6 Stunden lang in einer Luftatmosphäre bei 1000 °C gebrannt, um jede Schutzschicht mit der in Tabelle 1 gezeigten Dicke zu bilden. Anschließend wurde ein Teil jeder Schutzschicht auf jeder Elektrodenschicht mit einem Fräser entfernt, so dass die Oberfläche jeder Elektrodenschicht auf einer Fläche von 3,14 mm² freigelegt wurde. Somit wurden die Wabenstrukturen gemäß Beispielen 1 bis 4 hergestellt.
Ferner wurde als Vergleichsbeispiel 1 eine Wabenstruktur nach dem gleichen Verfahren wie dem von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass jede Elektrodenschicht aus SUS430 bestand und keine Schutzschicht bereitgestellt wurde.
(Anschweißen von Metallanschlüssen)
Plattenförmige SUS-Metallanschlüsse (jede Abmessung: 30 mm x 50 mm x 0,5 mm) wurden mit den freiliegenden Abschnitten der jeweiligen Elektrodenschichten der Wabenstruktur in Kontakt gebracht, die unter den obigen Herstellungsbedingungen erhalten wurden. Anschließend wurde jeder plattenförmige Metallanschluss durch Bestrahlung mit einem Laser mit einer Leistung von 180 W/mm² von der Metallanschlussseite her unter Verwendung einer Faserlaserschweißmaschine an jede Elektrodenschicht geschweißt. Die Dicke jedes plattenförmigen Metallanschlusses betrug 0,4 mm. Somit wurde jede Probe jedes Trägers des elektrisch beheizten Typs erzeugt.
(Elektrischer Heiztest)

Eine externe Leistungsversorgung wurde an die Metallanschlüsse jeder Probe angeschlossen und die elektrische Beheizung wurde 30 Sekunden lang bei einer angelegten Spannung von 300 V durchgeführt und der elektrische Heiztest wurde durchgeführt, indem die elektrische Beheizung 50 Mal wiederholt wurde. Anschließend wurde für jede Probe nach dem wiederholten Test der elektrischen Beheizung das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Bruchs der Elektrodenschichten geprüft, abhängig davon, ob die elektrische Leitung möglich war oder nicht. Eine Probe, bei der die elektrische Leitung möglich war, wurde als „OK“ definiert, wobei festgestellt wurde, dass eine Wabenstruktur mit den Wirkungen der vorliegenden Erfindung erhalten wurde. Andererseits wurde eine Probe, bei der die elektrische Leitung nicht möglich war, als „NG“ definiert, wobei festgestellt wurde, dass es sich um eine Wabenstruktur handelt, die keine Wirkung der vorliegenden Erfindung hat. Ferner wurde der spezifische elektrische Widerstand bei 400 °C für jede Probe nach 50-maligem Durchführen der elektrischen Erwärmung durch ein Verfahren mit vier Anschlüssen gemessen und eine Zunahmerate (Widerstandszunahmerate) zu derjenigen vor dem elektrischen Beheizen gemessen.
[Tabelle 1]

	Material der Elektrodenschicht	Dicke der Elektrodenschicht [mm]	Dicke der Schutzschicht [mm]	Möglichkeit der elektrischen Leitung	Widerstandszunahmerate [Faktor]
Vergleich 1	SUS430	0,2	-	NG	-
Beispiel 1	50TaSi/30Si/20S iC	0,2	0,3	OK	1,7
Beispiel 2	50TaSi/30Si/20S iC	0,2	0,4	OK	1,4
Beispiel 3	50TaSi/30Si/20S iC	0,2	0,6	OK	1,2
Vergleich 2	50TaSi/30Si/20S iC	0,2	1,0	OK	1,2

(Diskussion)
In den Beispielen 1 bis 4 bestand jede Elektrodenschicht aus dem Metall-Keramik-Mischelement, hatte eine verringerte Differenz zu der säulenförmigen Wabenstruktur in der Wärmeausdehnung und verursachte keine Beschädigungen, selbst wenn die elektrische Erwärmung 50 Mal wiederholt wurde. Ferner besteht die Ansicht, dass jede Schutzschicht Oxidation unterdrückt, auch wenn die Temperatur jeder Elektrodenschicht erhöht wird, und eine Verschlechterung jeder Elektrodenschicht erfolgreich unterdrückt werden kann. Dies würde aus den guten Ergebnissen der Widerstandszunahmerate von 1,7-fach oder weniger deutlich.
In den Beispielen 2 bis 4 wurde, da jede Schutzschicht so ausgebildet wurde, dass sie im Vergleich zu Beispiel 1 eine erhöhte Dicke aufwies, die Festigkeit jeder Schutzschicht erhöht und der Bruch jeder Schutzschicht aufgrund des Unterschieds in der Wärmeausdehnung wurde zufriedenstellender unterdrückt. Infolgedessen besteht die Ansicht, dass die Oxidation jeder Elektrodenschicht unterdrückt wurde und eine Erhöhung des Widerstands zufriedenstellender unterdrückt wurde.
Andererseits wurde in Vergleichsbeispiel 1 infolge des Einbettens eines Metalls als Elektrodenschichtmaterial jede Elektrodenschicht zerstört. In Vergleichsbeispiel 1 wurde keine Schutzschicht bereitgestellt und jede Elektrodenschicht würde durch 50-maliges Wiederholen der elektrischen Beheizung verschlechtert.
Bezugszeichenliste

10: Wabenstruktur
11: Säulenförmige Wabenstruktur
12: Außenumfangswand
13: Trennwand
14a, 14b: Elektrodenschicht
15: Zelle
17a, 17b: Schutzschicht
20, 30: Träger des elektrisch beheizten Typs
21a, 21b: Metallanschluss
22: Trägerabschnitt
23: Hervorstehender Abschnitt
24: Linearer Abschnitt
29: Mittellinie des linearen Abschnitts

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5786961 B [0006]

Claims

Träger des elektrisch beheizten Typs, der aufweist: - eine Wabenstruktur, die aufweist: einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt, der umfasst: eine Außenumfangswand; und poröse Trennwände, die an einer Innenseite der Außenumfangswand angeordnet sind, wobei die porösen Trennwände mehrere Zellen definieren, wobei jede der Zellen von einer Endfläche zu der anderen Endfläche reicht, um einen Strömungsweg zu bilden; ein Paar Elektrodenschichten, die so angeordnet sind, dass sie sich über eine Mittelachse des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts hinweg zugewandt sind, wobei jede des Paares Elektrodenschichten auf einer Oberfläche der Außenumfangswand angeordnet ist; und Schutzschichten, die die Elektrodenschichten jeweils so bedecken, dass mindestens ein Teil jeder des Paares Elektrodenschichten freigelegt ist; und - ein Paar Metallanschlüsse, die auf dem Paar Elektrodenschichten bereitgestellt sind, wobei jede des Paares Elektrodenschichten aus einem Metall-Keramik-Mischelement besteht und wobei ein Abschnitt jeder des Paares Elektrodenschichten, der von der Schutzschicht freigelegt ist, elektrisch mit jedem des Paares Metallanschlüsse verbunden ist.
Träger des elektrisch beheizten Typs nach Anspruch 1, wobei jede des Paares Elektrodenschichten aus einem Metall-Keramik-Mischelement mit einem Metallanteil von 30 bis 75 Volumenprozent besteht.
Träger des elektrisch beheizten Typs nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine maximale Dicke jeder des Paares Schutzschichten das 1,5-fache oder mehr einer durchschnittlichen Dicke jeder des Paares Elektrodenschichten beträgt.
Träger des elektrisch beheizten Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede des Paares Elektrodenschichten umfasst: einen Trägerabschnitt auf einer Oberflächenseite der Außenumfangswand; und einen hervorstehenden Abschnitt, der sich aus dem Trägerabschnitt erhebt, und wobei jede des Paares Schutzschichten so bereitgestellt ist, dass mindestens ein Teil einer Oberfläche des hervorstehenden Abschnitts freigelegt ist.
Träger des elektrisch beheizten Typs nach Anspruch 4, wobei der Trägerabschnitt aus mehreren linearen Abschnitten gebildet ist, die sich radial von einem Mittelpunkt direkt unter dem hervorstehenden Abschnitt entlang der Oberfläche der Außenumfangswand erstrecken.
Träger des elektrisch beheizten Typs nach Anspruch 5, wobei der Trägerabschnitt ferner mindestens einen Verzweigungsabschnitt umfasst, der sich aus den mehreren linearen Abschnitten, die sich radial erstrecken, verzweigt.
Träger des elektrisch beheizten Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jede des Paares Elektrodenschichten in mehrere Bereiche unterteilt ist.
Träger des elektrisch beheizten Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Abschnitt jeder des Paares Elektrodenschichten, der von jeder des Paares Schutzschichten freigelegt ist, ein Abschnitt ist, der mit jedem der Metallanschlüsse verbunden werden soll.
Abgasreinigungsvorrichtung, die aufweist: den Träger des elektrisch beheizten Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und einen Dosenkörper zum Halten des Trägers des elektrisch beheizten Typs.
Träger des elektrisch beheizten Typs, der aufweist: eine Wabenstruktur, die aufweist: einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt, der umfasst: eine Außenumfangswand; und poröse Trennwände, die an einer Innenseite der Außenumfangswand angeordnet sind, wobei die porösen Trennwände mehrere Zellen definieren, wobei jede der Zellen von einer Endfläche zu der anderen Endfläche reicht, um einen Strömungsweg zu bilden; ein Paar Elektrodenschichten, die so angeordnet sind, dass sie sich über eine Mittelachse des säulenförmigen Wabenstrukturabschnitts hinweg zugewandt sind, wobei jede des Paares Elektrodenschichten auf einer Oberfläche der Außenumfangswand angeordnet ist; und Schutzschichten, die die Elektrodenschichten jeweils so bedecken, dass mindestens ein Teil jeder des Paares Elektrodenschichten freigelegt ist, wobei jede des Paares Elektrodenschichten aus einem Metall-Keramik-Mischelement besteht und wobei jede des Paares Elektrodenschichten einen Abschnitt aufweist, der von der Schutzschicht freigelegt ist und für eine elektrische Verbindung mit jedem der Metallanschlüsse ausgelegt ist.