JP2011171139A - 電極構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高温に曝される環境において、被覆材で覆われた通電用のリード線を接続したときに、当該リード線の被覆材が劣化することを防止することができるとともに、周辺に配置された樹脂製の部材の劣化を防止することができる電極構造を提供する。
【解決手段】被通電体が収容される缶体１１に接続される側の端部である接続端部２及び通電用のリード線１２ａの端部が差し込まれる側の端部である先端部３を有する筒状の電極収容体１と、電極収容体１に接触しない状態で電極収容体１の内部に配設された電極本体４と、電極収容体１と電極本体４との隙間に配設された絶縁部材５と、電極収容体１の外周１ａから外側に向かって突き出すように形成された放熱部６とを備えた電極構造１００。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、電極構造に関し、さらに詳しくは、高温に曝される環境において、被覆材で覆われた通電用のリード線を接続したときに、当該リード線の被覆材が劣化することを防止することができるとともに、周辺に配置された樹脂製の部材の劣化を防止することができる電極構造に関する。

産業分野及び日常生活において、電極構造を高温の被通電体に設置して用いる場合が少なくない。例えば、自動車等の排ガスを浄化するために用いられる触媒コンバーターにおいて、触媒を早期にその作用温度まで昇温させるために、排ガスを排出する配管に通電発熱式ヒーターを配設する技術が知られている。また、高温の排ガスが流れる配管内に、各種のセンサーを取り付けて使用することが知られている。

これらの中で、例えば、通電発熱式ヒーターは、通常、被通電体である金属質等のハニカム構造体、当該ハニカム構造体が収容された「缶体等の金属質のハウジング」、及び当該ハニカム構造体に電気的に接続された「通電のための電極」を備えるものである（例えば、特許文献１〜３を参照）。そして、電極は、通常、ハウジングの外壁に配設され、ハウジングの外壁に配設された電極と、ハウジングの内部に収容されたハニカム構造体とが、導電性の結合部材により接続されることにより、当該電極を通じてハニカム構造体に通電することが可能な構造になっている。

また、ハウジングの外壁に配設された電極には、通常、外部の電源に繋がれた、被覆材で覆われたリード線が、接続されていた。

特許第３０７８７３６号公報 特許第３４８８８４９号公報 特開平９−９２４４２号公報

上記、電極に接続されたリード線を覆う被覆材は、耐熱温度の低い（２００℃程度）樹脂によって形成されているため、当該リード線を、高温に曝される電極やセンサーに長時間接続すると、被覆材が劣化するという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、高温に曝される環境において、被覆材で覆われた通電用のリード線（被覆線）を接続したときに、当該リード線の被覆材や周辺部材が劣化することを防止することができるとともに、周辺に配置された樹脂製の部材の劣化を防止することができる電極構造を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、以下の電極構造を提供する。

［１］ 被通電体が収容される缶体に接続される側の端部である接続端部及び通電用のリード線の端部が差し込まれる側の端部である先端部を有する筒状の電極収容体と、前記電極収容体に接触しない状態で前記電極収容体の内部に配設された電極本体と、前記電極収容体と前記電極本体との隙間に配設された絶縁部材と、前記電極収容体の外周から外側に向かって突き出すように形成された放熱部とを備えた電極構造。

［２］ 前記放熱部が、前記電極収容体の外周から外側に向かって突き出した鍔状である［１］に記載の電極構造。

［３］ 前記放熱部にスリットが形成された［１］又は［２］に記載の電極構造。

［４］ 前記放熱部の、前記電極収容体の外周から外側に向かう方向における高さが５〜３０ｍｍである［１］〜［３］のいずれかに記載の電極構造。

［５］ 前記缶体が、内燃機関から排出された排ガスを排出するための配管に装着された金属製の筒状構造体であり、前記被通電体が、前記排ガスの処理に使用されるハニカム構造体である［１］〜［４］のいずれかに記載の電極構造。

本発明の電極構造は、筒状の電極収容体と、電極収容体に接触しない状態で電極収容体の内部に配設された電極本体と、電極収容体と電極本体との隙間に配設された絶縁部材と、電極収容体の外周から外側に向かって突き出すように形成された放熱部とを備えたものであるため、放熱部によって電極収容体内部の熱を外部に放出することができ、リード線が接続された電極本体の温度を低下させることができ、これによって、リード線を覆う被覆材の劣化を防止することができるとともに、周辺に配置された樹脂製の部材の劣化を防止することができる。

本発明の電極構造の一の実施形態を模式的に示す側面図である。 本発明の電極構造の一の実施形態の断面を示す模式図である。 図２ＡのＡ−Ａ’面を示す模式図である。 本発明の電極構造の他の実施形態の断面を示す模式図である。 本発明の電極構造の一の実施形態を備えた排ガス処理装置の断面を示す模式図である。 本発明の電極構造の一の実施形態を用いて通電するハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 本発明の電極構造の一の実施形態を用いて通電するセラミックハニカム構造体の断面を示す模式図である。

次に本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

（１）電極構造：
本発明の電極構造の一の実施形態は、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、被通電体が収容される缶体１１に接続される側の端部である接続端部２及び通電用のリード線の端部（先端）が差し込まれる側の端部である先端部３を有する筒状の電極収容体１と、電極収容体１に接触しない状態で電極収容体１の内部に配設された電極本体４と、電極収容体１と電極本体４との隙間に配設された絶縁部材５と、電極収容体１の外周（外周面）１ａから外側に向かって突き出すように形成された放熱部６とを備えたものである。図１は、本発明の電極構造の一の実施形態を模式的に示す側面図である。図２Ａは、本発明の電極構造の一の実施形態の断面（電極本体４の中心軸を含む断面）を示す模式図である。図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ’面（断面）を示す模式図である。

このように、本実施形態の電極構造１００は、筒状の電極収容体１と、電極収容体１に接触しない状態で電極収容体１の内部に配設された電極本体４と、電極収容体１と電極本体４との隙間に配設された絶縁部材５と、電極収容体１の外周（外周面）１ａから外側に向かって突き出すように形成された放熱部６とを備えたものであるため、放熱部６によって電極収容体１内部の熱を外部に放出することができ、被覆線（被覆材１２ｂで覆われた通電用のリード線１２ａ）１２が接続された電極本体４の温度を低下させることができ、これによって、リード線１２ａを覆う被覆材１２ｂの劣化を防止することができるとともに、周辺に配置された樹脂製の部材の劣化を防止することができる。尚、「周辺に配置された樹脂製の部材」とは、本実施形態の電極構造を、自動車等に搭載したときに、当該自動車等を構成する樹脂製の部材のなかで、本実施形態の電極構造の周辺（近く）に配置され、本実施形態の電極構造の温度（熱）の影響を受ける部材を意味する。

本実施形態の電極構造１００において、電極収容体１は、筒状の部材であり、「被通電体が収容される缶体１１に接続される側の端部（開口端部）」である接続端部２、及び「通電用のリード線１２ａの端部が差し込まれる側の端部（開口端部）」である先端部３、を有するものである。

電極収容体１には、接続端部２側に電極本体４及び絶縁部材５が収容されるため、図１、図２Ａに示すように、接続端部２側が太く、先端部３側が細く形成されることが好ましい。電極収容体１において、太く形成される範囲は、接続端部２側の電極本体４が配設される範囲（中心軸方向における長さ）の、１〜２倍であることが好ましい。

電極収容体１の接続端部２の太さ（内径）は、１０〜２５ｍｍが好ましく、１５〜２０ｍｍが更に好ましい。１０ｍｍより細いと、電極本体４を収容し難くなることがある。２５ｍｍより太いと、電極本体４の熱が電極収容体４に伝わり難くなることがある。電極収容体１の先端部３の太さ（内径）は、２〜２０ｍｍが好ましく、５〜１５ｍｍが更に好ましく、５〜１０ｍｍが特に好ましい。２ｍｍより細いと、被覆線１２の一方の端部（リード線１２ａの一方の端部）を電極収容体１内に差し込み難くなることがあり、また、劣化時の絶縁性能を確保し難くなることがある。２０ｍｍより太いと、均質な封止が困難になることがあり、また、熱応力や物理的な外力により接続不良になることがある。

電極収容体１の中心軸方向における長さは、１５〜７０ｍｍが好ましく、２５〜６０ｍｍが更に好ましい。７０ｍｍより長いと、狭い空間（例えば、自動車に搭載する場合の搭載空間）において使用し難くなることがある。１５ｍｍより短いと、電極本体４の高温になる側の端部（缶体内に挿入される側の（缶体側を向く）端部）から、被覆材１２ｂまでの距離が短くなり、被覆材１２ｂの温度が上がり易くなることがある。

電極収容体１の壁の厚さは、０．３〜１．５ｍｍが好ましく、０．５〜１．０ｍｍが更に好ましい。０．３ｍｍより薄いと、電極収容体１の強度が低下することがある。１．５ｍｍより厚いと、電極収容体１の質量が大きくなることがあり、また、材料を無駄に多く使用することになることがある。

電極収容体１は、缶体１１に接続される場合には、溶接、ビスを用いたネジ留め、「接続端部２に直接雄螺子を形成し、雌螺子を形成した缶体１１に直接ねじ込む」等により接続されることが好ましい。この場合、接続端部２の先端にフランジ部１ｂを形成し、フランジ部１ｂと缶体１１とを接続するようにすることが好ましい。また、電極収容体１の接続端部２の外周に雄ねじを形成し、缶体１１に貫通孔を形成して当該貫通孔の壁面に雌ねじを形成して、電極収容体１を缶体１１に直接ネジ留めしてもよい。

電極収容体１の形状は、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、一方の端部（先端部３）が細く形成された円筒形であることが好ましい。尚、電極収容体１の中心軸に直交する断面の形状は、円形であることが好ましいが、これには限定されず、六角形、八角形等の多角形であってもよい。また、太く形成された接続端部２側の部分（胴部１ｃ）と、細く形成された先端部３側の部分（細胴部１ｄ）とを、テーパー状の部分（テーパー部１ｅ）で繋ぐように形成されていることが好ましい。電極収容体１の材質としては、ステンレス鋼等を挙げることができる。

本実施形態の電極構造１００において、放熱部６は、電極収容体１の外周（外周面）１ａから外側に向かって突き出すように形成されている。更に具体的には、放熱部６は、円板の中央部分に「電極収容体１の胴部１ｃが嵌まる」貫通孔が形成された形状（放熱部６についてのこの形状を、「円板状」と称することがある。）に形成されている。このように、放熱部６は、電極収容体１の外周（外周面）１ａから外側に向かって突き出した鍔状であることが好ましい。

放熱部６は、このように形成されているため、電極収容体１から熱を伝えることができ、電極収容体１から伝達された熱を表面から放出することができる。これにより、電極収容体１及び電極収容体１の内部の温度を低下させることができ、リード線１２ａが接続された電極本体の温度を低下させることができるため、リード線１２ａを覆う被覆材１２ｂの劣化を防止することができる。

放熱部６は、上記のように「円板状」であることが好ましいが、「円板状」の一部が切り取られた円弧状（扇形における、「円の中央部分に相当する」部分が取り除かれた形状）、幾何学的模様の突起物、櫛比状の突起であってもよい。また、「円板」にスリットが形成された形状であってもよい。スリットの本数は、一の円板あたりに１〜４０本が好ましい。

放熱部６の、「電極収容体１の外周１ａから外側に向かう方向における」高さは、１〜３０ｍｍであることが好ましく、２〜３０ｍｍであることが更に好ましく、５〜３０ｍｍであることが特に好ましい。１ｍｍより低いと、放熱効果が低下することがある。３０ｍｍより高いと、放熱部６が大きいため、電極構造１００を缶体１１に取り付けたときに、振動等の影響を受け易くなることがあり、また、不必要に多くの材料を必要とすることがある。

放熱部６の枚数（個数）は、缶体１１の内部の温度に合わせて、適宜決定することができる。そして、電極本体４の「リード線１２ａと接続される側」の端部の温度が、２７０℃以下になるように、放熱部６の枚数を決定することが好ましい。更に、缶体１１の内部の温度と、電極本体４の「リード線１２ａと接続される側」の端部の温度との差（「缶体１１の内部の温度」−「電極本体４の上記端部の温度」）が、「缶体１１の内部の温度」に対して６６％以上になるように、放熱部６の枚数を決定することが好ましい。放熱部６の枚数は、缶体１１の内部の温度が高いほど、増やすことが好ましい。具体的には、円板状の場合、１〜１０枚が好ましい。つまり、この枚数の範囲で、缶体１１の内部の温度に合わせて、放熱部６の枚数を決定することが好ましい。電極本体４の「リード線１２ａと接続される側」の端部の温度が低いほど、リード線１２ａを覆う被覆材１２ｂの耐熱温度を低下させることができるため、被覆材１２ｂの選択の余地が広がり、安価な材料を用いることができるようになる。

放熱部６の厚さは、０．５〜５ｍｍが好ましく、０．５〜４ｍｍが更に好ましい。０．５ｍｍより薄いと、放熱部６の強度が低下することがある。５ｍｍより厚いと、体積当りの表面積が小さくなり、また、電極構造１００を缶体１１に取り付けたときに、振動等の影響を受け易くなることがあり、更に、不必要に多くの材料を必要とすることがある。

放熱部６の材質は、ステンレス鋼が好ましい。

電極収容体１における放熱部６を配設する位置は、電極収容体１の中心軸方向において、絶縁部材５が充填される範囲における外周面側であることが好ましい。電極本体４から電極収容体１に伝達される熱の多くが、絶縁部材５を伝って伝達されるため、このように、電極収容体１の「絶縁部材５が充填される範囲」における外周面に、放熱部６が配設されることが好ましい。これにより、電極本体４の「リード線１２ａと接続される側」の端部の温度を、より低下させることができる。

電極収容体１の構造としては、図１、図２Ａに示されるように、一体的に形成された（１つの部材によって形成された）ものであってもよいが、図３に示されるように、接続端部２側の第１収容体２１と、先端部３側の第２収容体２２とが接合されて形成されたものであることが好ましい。このように、電極収容体１の構造を、第１収容体２１と第２収容体２２とが接合された構造とすることにより、電極本体４及び絶縁部材５を配設した第１収容体２１を缶体１１に取り付け、その後、第１収容体２１を第２収容体２２に取り付けることにより、電極構造１００を缶体１１に取り付けることができるため、電極本体４及び絶縁部材５を容易に電極収容体１内に収納することが可能になり、電極構造１００を容易に缶体１１に取り付けることが可能になる。図３は、本発明の電極構造の他の実施形態の断面（電極本体４の中心軸を含む断面）を示す模式図である。

図３に示される電極構造２００においては、第１収容体２１と第２収容体２２とをレーザー溶接の方法で接続することが好ましい。また、図３に示される電極構造２００は、電極収容体１が、第１収容体２１と第２収容体２２とから構成されている以外は、上記、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示される電極構造１００と同様の条件であることが好ましい。

本実施形態の電極構造１００において、電極本体４は、棒状の電極であり、電極収容体１に接触しない状態で電極収容体１の内部に配設されている。電極本体４の中心軸方向における中央部には、電極本体を絶縁部材５の中で安定して固定されるように、リング状の固定部４ａが配設されている。電極本体４は、固定部４ａを有さなくてもよい。電極本体４の固定部４ａを除く部分の形状は、円柱状であることが好ましい。

図１、図２Ａに示すように、電極本体４は、一方の端部が電極収容体１の内部に入り、他方の端部が電極収容体１の接続端部２の開口部から外に出た状態であることが好ましい。電極本体４の他方の端部が、電極収容体１の接続端部２の開口部から外に出た状態であることにより、導電性の結合部材を用いて被通電体と接続することが容易になる。

電極本体４の長さ（中心軸方向における長さ）は、電極収容体１の長さ（中心軸方向における長さ）の５０〜１００％であることが好ましい。５０％より短いと、缶体１１側の熱が、被覆線１２に伝わり易くなることがある。１００％より長いと、缶体１１も大きくする必要が生じ、電極構造１００を小さなスペースに収容することができなくなることがある。電極本体４の中心軸に直交する断面の直径（固定部４ａを有する場合は、固定部４ａを除いた部分における直径）は、電極収容体１の胴部１ｃの中心軸に直交する断面の直径の１０〜９０％であることが好ましい。１０％より細いと、電極本体４の強度が低下することがある。９０％より太いと、振動等により電極本体４が電極収容体１に接触し易くなることがある。

電極本体４と電極収容体１との間の隙間が最も狭い部分における、電極本体４と電極収容体１との間の距離は、１〜６ｍｍであることが好ましい。１ｍｍより短いと、振動等により電極本体４が電極収容体１に接触し易くなることがある。６ｍｍより長いと、電極本体４の熱が電極収容体１に伝わり難くなり、放熱部６による放熱効果が小さくなることがある。また、電極本体４と電極収容体１とは、中心軸が同じ方向を向いていることが好ましい。また、電極本体４から、電極収容体１の先端部３側の先端部分までの距離（最短距離）は、１０〜３５ｍｍであることが好ましい。１０ｍｍより短いと、電極収容体１内で、電極本体４とリード線１２ａとを接続し難くなることがある。３５ｍｍより長いと、電極収容体１が長くなるため、電極構造１００を狭い空間に収容し難くなることがある。

電極本体４の材質としては、熱拡散性が良好な素材を用いることが好ましく、ステンレス鋼を用いることが好ましく、フェライト系ステンレス鋼を用いることが更に好ましい。

本実施形態の電極構造１００において、絶縁部材５は、電極収容体１と電極本体４との隙間に配設されたものである。図２Ａに示すように、絶縁部材５は、電極本体４の両端部を覆わないように配設されていることが好ましい。これにより、電極本体４の一方の端部（電極収容体１の先端部３側を向く端部）にリード線１２ａを接続し、電極本体４の他方の端部（電極収容体１の接続端部２側を向く端部）に「被通電体と接続するための」結合部材を接続し易くなる。

電極本体４は、電極収容体１内において絶縁部材５から１〜１０ｍｍ突き出ている（露出している）ことが好ましい。１ｍｍより短いと、リード線１２ａを接続し難くなることがある。１０ｍｍより長いと、電極本体４の固定状態が不安定になることがあり、更に、全長が長くなるため小さなスペースに収容することができなくなることがある。る。また、電極本体４は、電極収容体１の外部において絶縁部材５から１〜１０ｍｍ突き出ている（露出している）ことが好ましい。１ｍｍより短いと、「被通電体と接続するための」結合部材を接続し難くなることがある。１０ｍｍより長いと、電極本体４が、被通電体等に接触し易くなることがある。

また、図１、図２Ａに示すように、絶縁部材５は、電極収容体１の接続端部２側の開口部から外に突き出し、先端が、缶体１１の内部に挿入された状態であることが好ましい。これにより、絶縁部材５によって、電極本体４と電極収容体１との間の絶縁を保持するとともに、電極本体４と缶体１１との間の絶縁をも保持することが可能になる。絶縁部材５の先端は、缶体１１の壁から内部に向かって０〜５ｍｍ突き出ていることが好ましい。５ｍｍより長いと、電極本体４を、缶体１１の壁から内側に向かって更に長く突き出すようにする必要があるため、電極本体４が被通電体等に接触し易くなることがある。

絶縁部材５の材質としては、アルミナ、タルク等をあげることができ、これらの中でも、電極本体４がアルミナブロックで固定され、電極本体４と缶体１１との隙間にタルクが充填される構造が好ましい。

本実施形態の電極構造１００においては、図２Ａに示すように、電極収容体１の先端部３側の開口部に、当該開口部を塞ぐための栓部７が配設されていることが好ましい。栓部７には、被覆線１２を挿入するための貫通孔が形成されていることが好ましい。栓部７によって、電極収容体１の先端部３側の開口部から水分等が浸入することを防止することができる。

栓部７の材質としては、ポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。

本実施形態の電極構造１００を使用する際には、図１、図２Ａに示すように、電極収容体１の先端部３側の開口部から被覆線１２を挿入し、リード線１２ａを電極本体４の一方の端部に接続することが好ましい。電極収容体１の先端部３側の開口部に栓部７が配設されている場合には、栓部７の貫通孔を通して被覆線１２を挿入することが好ましい。被覆線１２は、リード線１２ａとリード線１２ａ覆う被覆材１２ｂとを有するものである。

電極本体４にリード線１２ａを接続する際には、電極本体４及びリード線１２ａの双方を把持して固定することができる接続具１３を用いて、接続することが好ましい。接続具１３としては、電極本体４の先端部分に「かしめて固定する」と共に、リード線１２ａの先端部分にも「かしめて固定する」ものであることが好ましい。接続具１３としては、上記構造のものに限定されず、公知の構造のものを用いることができる。

接続具１３の材質としては、ステンレス鋼等を挙げることができる。

（２）排ガス処理装置：
本実施形態の電極構造１００は、図４に示すように、内燃機関から排出された排ガスＧを排出するための配管に装着された金属製の」筒状構造体７１と、「筒状構造体７１に収容されて排ガスＧの処理に使用される」ハニカム構造体５４とを備えた排ガス処理装置３１における、筒状構造体７１に配設されることが好ましい。この場合、「缶体１１」が、内燃機関から排出された排ガスＧを排出するための配管に装着された金属製の筒状構造体７１であり、「被通電体」が、排ガスＧの処理に使用されるハニカム構造体５４である。排ガス処理装置３１は、ハニカム構造体５４によって排ガスを加熱するものである。また、排ガス処理装置３１は、ハニカム構造体５４に触媒を担持して、排ガスを加熱すると共に排ガス中の有害物質を除去する等の機能を有するものであってもよい。図４は、本発明の電極構造の一の実施形態を備えた排ガス処理装置３１の断面（排ガスの流れる方向に平行な断面）を示す模式図である。

排ガス処理装置３１においては、筒状構造体７１に貫通孔が形成され、当該貫通孔に電極構造１００が装着されている。そして、電極構造１００とハニカム構造体５４とが、導電性の結合部材７４により接続されている。これにより、電極構造１００を通じてハニカム構造体５４に通電することが可能である。

ハニカム構造体５４は、外周に充填材７２を配設した状態で、筒状構造体７１内に収納されている。また、ハニカム構造体５４は、留め具７３によって、筒状構造体７１内で動かないように固定されている。筒状構造体７１は、ガスＧが流入する入口７１ａ及びガスＧが流出する出口７１ｂとを有する円筒状の構造体である。筒状構造体７１の材質としては、特に限定されないが、ステンレス鋼、鉄等を挙げることができる。また、充填材７２としては、特に限定されないが、耐熱無機絶縁マット等を挙げることができる。

ハニカム構造体５４は、図５、図６に示すように、流体の流路となる一方の端面６１から他方の端面６２まで延びる複数のセル５２を区画形成する多孔質の隔壁５１と、最外周に位置する（隔壁５１全体の外周を取り囲むように配設された）外周壁５３とを備える筒状の構造体である。図５は、本発明の電極構造の一の実施形態を用いて通電するハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。図６は、本発明の電極構造の一の実施形態を用いて通電するセラミックハニカム構造体の断面を示す模式図である。

ハニカム構造体５４は、隔壁５１及び外周壁５３が、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するものであることが好ましい。ハニカム構造体５４においては、複数の炭化珪素粒子が、炭化珪素粒子間に細孔を形成するようにして、珪素によって結合されていることが好ましい。また、ハニカム構造体５４の材質が金属であってもよい。この場合、ハニカム構造体５４の材質としては、ステンレス鋼等の合金系をあげることができる。またセラミックスに導電材を含浸させる方法等をあげることができる。

ハニカム構造体５４は、一対の電極構造１００，１００間に電圧を印加することにより、発熱する（図４参照）。印加する電圧は５０〜３００Ｖが好ましく、１００〜２００Ｖが更に好ましい。

ハニカム構造体５４の隔壁厚さは、特に限定されないが、３５〜４３０μｍであることが好ましい。また、ハニカム構造体５４のセル密度は、特に限定されないが、１５〜１９０セル／ｃｍ^２であることが好ましい。

ハニカム構造体５４は、セル５２の延びる方向に直交する断面におけるセル５２の形状が、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形であることが好ましい。

本実施形態のハニカム構造体５４の形状は特に限定されず、例えば、底面が円形の筒状（円筒形状）、底面がオーバル形状の筒状、底面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の筒状等の形状とすることができる。また、ハニカム構造体の大きさは、底面の面積が５００〜１６５０００ｍｍ^２であることが好ましい。また、ハニカム構造体の中心軸方向の長さは、特に限定されないが、１００〜４６０ｍｍであることが好ましい。

ハニカム構造体５４の製造方法は、特に限定されず、公知の方法で製造することができる。例えば、ハニカム構造体５４が、炭化珪素及び金属珪素を主成分とするものである場合、以下の方法で製造することができる。

まず、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が１０〜３０質量％となるようにすることが好ましい。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、成形原料全体の質量に対して３０〜７８質量％であることが好ましい。

バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形原料全体に対して２〜１０質量％であることが好ましい。

水の含有量は、成形原料全体に対して２０〜６０質量％であることが好ましい。

界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して２質量％以下であることが好ましい。

造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して１０質量％以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、１０〜３０μｍであることが好ましい。１０μｍより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。３０μｍより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。

また、成形原料は、焼結助剤として炭酸ストロンチウムを含有することが好ましい。焼結助剤の含有量は、成形原料全体に対して０．１〜３質量％であることが好ましい。

次に、成形原料を混練して坏土を形成する。成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。

次に、坏土を押出成形してハニカム成形体を形成する。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚さ、セル密度等を有する口金を用いることが好ましい。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。ハニカム成形体は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを有する構造である。

ハニカム成形体の隔壁厚さ、セル密度、外周壁の厚さ等は、乾燥、焼成における収縮を考慮し、作製しようとする本発明のハニカム構造体の構造に合わせて適宜決定することができる。

得られたハニカム成形体について、乾燥を行うことが好ましい。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。乾燥の条件として、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０〜９９質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。

ハニカム成形体の中心軸方向長さが、所望の長さではない場合は、両端面（両端部）を切断して所望の長さとすることが好ましい。切断方法は特に限定されないが、丸鋸切断機等を用いる方法を挙げることができる。

そして、ハニカム成形体を焼成して、ハニカム構造体５４とすることが好ましい。

焼成の前に、バインダ等を除去するため、仮焼成を行うことが好ましい。仮焼成は大気雰囲気において、４００〜５００℃で、０．５〜２０時間行うことが好ましい。仮焼成及び焼成の方法は特に限定されず、電気炉、ガス炉等を用いて焼成することができる。焼成条件は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気において、１４００〜１５００℃で、１〜２０時間加熱することが好ましい。また、焼成後、耐久性向上のために、１２００〜１３５０℃で、１〜１０時間、酸素化処理を行うことが好ましい。

（３）電極構造の製造方法：
本実施形態の電極構造１００を製造する方法は、特に限定されるものではない。例えば、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示される電極構造１００を製造する場合、以下の方法を用いることができる。

図１、図２Ａ及び図２Ｂに示されるような形状の電極収容体１を、所定の材料から作製する。そして、リング状の放熱部６を所定の材料から作製し、電極収容体１に接続する。放熱部６を電極収容体１に接続する際には、溶接により接続することが好ましい。

固定部４ａを有する円柱状の電極本体４を作製し、電極収容体１に挿入する。そして、電極本体４と電極収容体１との間に絶縁部材５を充填し、電極本体４と電極収容体１とが接触しないようにする。

絶縁部材５としては、タルク、アルミナ等を、専用の治具と充填機を用いて所望の形状に成形したものを用いることが好ましい。

接続具１３及び栓部７についても、所定の材料を所定の構造に加工して形成することができる。

尚、各構成要素の材料、構造（形状）については、上記本発明の電極構造の一の実施形態における、各材料、構造（形状）と同じであることが好ましい。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
図１、図２Ａ及び図２Ｂに示されるような電極構造１００を作製した。電極収容体１及び放熱部６の材質は、ステンレス鋼とした。電極収容体１の長さ（中心軸方向における全長）は、５３ｍｍとし、胴部の内径（直径）を１７ｍｍとした。電極収容体１の壁の厚さを０．８ｍｍとした。放熱部６の厚さを１ｍｍとし、「電極収容体１の外周１ａから外側に向かう方向における」高さ（以下、放熱部６の「高さ」と称する。）を１０ｍｍとした。また、放熱部６は、電極収容体１の接続端部２側の先端部分から先端部３側に向かって５ｍｍの位置に配設した。

電極本体４は、中心軸方向の長さを５０ｍｍとし、中心軸に直交する断面（固定部を除く）の直径を７ｍｍとした。固定部４ａとしては、中心軸方向の長さが１０ｍｍ、厚さが４．５ｍｍのリング状とした。固定部４ａは、電極本体４の中央部に配設した。

電極本体４は、電極収容体１の内部に３０ｍｍだけ挿入されるように、電極収容体１に配設した。電極本体４は、中心軸に直交する断面において、電極収容体１の中央に位置するように配置した。

絶縁部材５としては、アルミナとタルクを用いた。絶縁部材５は、専用の治具と充填機を用いて所望の形状に成形し、電極収容体１と電極本体４との間（隙間）に充填した。絶縁部材５は、電極収容体１の接続端部２側の先端部分から外側に向かって、５ｍｍ突き出すように配設した。

得られた、電極構造１００について、以下に示す方法で、加熱試験を行った。加熱試験は、缶体内（缶体内部）の温度を６００℃とした場合、及び缶体内の温度を８００℃にした場合について行った。結果を表１、表２に示す。表１、表２において、「電極本体上端部」は、電極本体の、電極収容体に挿入されている側の端部を示す。「胴部外周」は、電極収容体の胴部の外周面を示す。「先端部」は、電極収容体の先端部３を示す。「温度低下率」は、「缶体内部」の温度から「先端部」の温度を差し引いた値を、「缶体内部」の温度で除して、１００倍した値である。

（加熱試験）
日本ガイシ社製、「バーナー加熱試験機」の配管に「製作した電極構造を取り付けた缶体」を装着し加熱を開始する。バーナー加熱試験機で缶体内部温度が各々指示温度になり各測温位置の温度が安定するまで加熱し、各部の温度を測定した。

（実施例２〜７、比較例１）
放熱部の高さ、及び放熱部の枚数を表１、２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして電極構造を作製した。尚、放熱部を２枚有する電極構造（実施例２）の構造は、実施例１の電極構造に、１枚目の放熱部（実施例１の電極構造が有する放熱部）から５ｍｍだけ先端部側に寄った位置に２枚目の放熱部を配設した構造とした。実施例１の場合と同様にして、上記方法で、加熱試験を行った。結果を表１、表２に示す。

表１、表２より、電極収容体が放熱部を有することにより、先端部の温度が低下することがわかる。また、放熱部の高さが５ｍｍ以上であると、先端部の温度がより低下することがわかる。

本発明の電極構造は、産業分野及び日常生活において、高温の被通電体に通電するために利用することができ、例えば、自動車等の排ガス浄化用いられる触媒コンバーターの温度を、触媒の作用温度まで早期に昇温するために配設された通電発熱式ヒーターに、通電するために利用することができる。

１：電極収容体、１ａ：外周（外周面）、１ｂ：フランジ部、１ｃ：胴部、１ｄ：細胴部、１ｅ：テーパ部、２：接続端部、３：先端部、４：電極本体、４ａ：固定部、５：絶縁部材、６：放熱部、７：栓部、１１：缶体、１２：被覆線、１２ａ：リード線、１２ｂ：被覆材、１３：接続具、２１：第１収容体、２２：第２収容体、３１：排ガス処理装置、５１：隔壁、５２：セル、５３：外周壁、５４：ハニカム構造体、６１：一方の端面、６２：他方の端面、７１：筒状構造体、７１ａ：入口、７１ｂ：出口、７２：充填材、７３：留め具、７４：結合部材、１００，２００：電極構造、Ｇ：排ガス。

Claims (5)

1. 被通電体が収容される缶体に接続される側の端部である接続端部及び通電用のリード線の端部が差し込まれる側の端部である先端部を有する筒状の電極収容体と、
   前記電極収容体に接触しない状態で前記電極収容体の内部に配設された電極本体と、
   前記電極収容体と前記電極本体との隙間に配設された絶縁部材と、
   前記電極収容体の外周から外側に向かって突き出すように形成された放熱部とを備えた電極構造。
2. 前記放熱部が、前記電極収容体の外周から外側に向かって突き出した鍔状である請求項１に記載の電極構造。
3. 前記放熱部にスリットが形成された請求項１又は２に記載の電極構造。
4. 前記放熱部の、前記電極収容体の外周から外側に向かう方向における高さが５〜３０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の電極構造。
5. 前記缶体が、内燃機関から排出された排ガスを排出するための配管に装着された金属製の筒状構造体であり、前記被通電体が、前記排ガスの処理に使用されるハニカム構造体である請求項１〜４のいずれかに記載の電極構造。

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