JP2020143597A - 電極付きハニカム基材 - Google Patents

Abstract

【課題】電極端部における電流集中によるハニカム基材の局所的な発熱を抑制することが可能な電極付きハニカム基材を提供する。【解決手段】電極付きハニカム基材１は、複数のセル２１を区画形成する隔壁２２と隔壁２２の外周を取り囲む外周壁２３とを備えるハニカム基材２と、外周壁２３の表面に対向して設けられた一対の電極３と、を有する。外周壁２３は、一対の平行な側面部２３１と、一対の側面部２３における同じ側の端縁間をそれぞれ連結する一対の対向する電極形成面部２３２とを有する。電極３は、電極形成面部２３２の表面を覆っており、かつ、ガス流れ方向（Ｇ）と直交する直交断面で見て、電極形成面部２３２の両端部まで形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電極付きハニカム基材に関する。

従来、内燃機関で生じた排ガスを浄化するために排気管に設けられる触媒装置では、触媒を担持するハニカム基材を通電加熱し、ハニカム基材を発熱させる技術が公知である。この場合、電圧を印加するため、ハニカム基材の外周壁の表面に対向するように一対の電極が設けられる。

例えば、特許文献１には、一対の電極が、外部ケーブルが接続された位置から一対の電極間の距離が短くなる方向、つまり、電極端部方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成されている電極付きハニカム基材が開示されている。この文献によれば、ハニカム基材の各部位での発熱が均等化され、ハニカム基材の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能とされている。

特開２０１２−２１９７１３号公報

従来技術は、電極に比抵抗の傾斜を設けることにより、通電加熱時におけるハニカム基材の温度分布を小さくしようとするものである。しかし、従来技術では、電極端部における電流集中を抑制することが難しく、かかる電流集中によってハニカム基材に局所的な発熱が生じる。ハニカム基材に局所的な発熱が生じると、基材内温度分布に起因して熱応力が発生する。また、部分的な触媒の過昇温により、触媒が熱劣化する。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電極端部における電流集中によるハニカム基材の局所的な発熱を抑制することが可能な電極付きハニカム基材を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、複数のセル（２１）を区画形成する隔壁（２２）と、上記隔壁の外周を取り囲む外周壁（２３）と、を備えるハニカム基材（２）と、
上記外周壁の表面に対向して設けられた一対の電極（３）と、を有する電極付きハニカム基材（１）であって、
上記外周壁は、
一対の平行な側面部（２３１）と、
一対の上記側面部における同じ側の端縁間をそれぞれ連結する一対の対向する電極形成面部（２３２）と、を有しており、
上記電極は、
上記電極形成面部の表面を覆っており、かつ、ガス流れ方向（Ｇ）と直交する直交断面で見て、上記電極形成面部の両端部まで形成されている、
電極付きハニカム基材（１）にある。

上記電極付きハニカム基材において、電極形成面部の表面を覆う電極は、ガス流れ方向と直交する直交断面で見て、電極形成面部の両端部まで形成されている。それ故、上記電極付きハニカム基材によれば、両方の電極の端部における電流集中が抑制され、電極の端部付近におけるハニカム基材の局所的な発熱を抑制することができる。

なお、特許請求の範囲および課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、実施形態１に係る電極付きハニカム基材のガス流れ方向と直交する直交断面を模式的に示した図である。 図２は、実施形態１に係る電極付きハニカム基材を適用した電気加熱式触媒装置の一例を模式的に示した図である。 図３は、実施形態１に係る電極付きハニカム基材において、電極が電極形成面部の両端部まで形成されていることを説明するための図である。 図４は、実施形態１に係る電極付きハニカム基材における電極からハニカム基材への電流の分配について説明するための図である。 図５は、比較形態に係る電極付きハニカム基材における電極からハニカム基材への電流の分配について説明するための図である。 図６は、実施形態１に係る電極付きハニカム基材におけるガス流れ方向と直交する直交断面の一部を模式的に示した図である。 図７は、実施形態２に係る電極付きハニカム基材のガス流れ方向と直交する直交断面を模式的に示した図である。 図８は、実験例１における、電極付きハニカム基材の端部モデルを示した図である。 図９は、実験例２における、各水準（一部）の電極付きハニカム基材の形状を示した図である。

（実施形態１）
実施形態１の電極付きハニカム基材について、図１〜図６を用いて説明する。本実施形態の電極付きハニカム基材１は、図１に例示されるように、ハニカム基材２と、一対の電極３と、を有している。

電極付きハニカム基材１は、例えば，触媒（白金、パラジウム、ロジウム等）が担持された状態で、図２に例示されるように、内燃機関（不図示）で生じた排ガスＦを浄化するために排気管９１に設けられた電気加熱式触媒装置９に適用されることができる。なお、図２中、矢印Ｇの方向が、電極付きハニカム基材１におけるガス流れ方向Ｇである。

図２では、具体的には、排気管９１の途中にケース筒体９２が取り付けられ、ケース筒体９２内に電極付きハニカム基材１が収容されている例が示されている。電極付きハニカム基材１とケース筒体９２との間には、絶縁性を有する保持部材９３が配置されている例が示されている。図２では、電極付きハニカム基材１の各電極３にそれぞれ電極端子４が電気的に接続され、一対の電極端子４を介して一対の電極３間に電圧を印加することにより、ハニカム基材２を通電発熱させることが可能とされている。なお、図２では、バッテリー等の電源９４からの電力が、スイッチング回路９５、遮断回路９６を介して一対の電極端子４に給電されるように構成されている例が示されているが、これに限定されない。電圧の印加方式も、直流方式、交流方式、パルス方式等、いずれの方式であってもよい。

ハニカム基材２は、図１に例示されるように、複数のセル２１を区画形成する隔壁２２と、隔壁２２の外周を取り囲む外周壁２３と、を備えている。セル２１は、排ガスＦが流される流路である。例えば、図１では、隔壁２２が、ガス流れ方向Ｇと直交する直交断面（以下、単に「直交断面」ということがある。）で見て、正方形状の複数のセル２１を区画形成する例が示されている。つまり、本実施形態では、隔壁２２は、格子状に形成されている。隔壁２２は、他にも、六角形状の複数のセル等、公知の形状の複数のセル２１を区画形成するように構成されることもできる。なお、図１において、隔壁２２は、便宜上、線によって表されており、壁厚等は省略されている。本実施形態において、排ガスＦは、具体的には、ハニカム基材２の上流側端面より各セル２１に流入し、ガス流れ方向Ｇに沿ってセル２１内を流れた後、ハニカム基材２の下流側端面より排出される。

ここで、外周壁２３は、図１に例示されるように、一対の側面部２３１と、一対の電極形成面部２３２と、を有している。一対の側面部２３１は、互いに離間された状態で平行に配置されている。なお、ここにいう平行とは、一対の側面部２３１が幾何学的に厳密な意味で平行とされていることを意味するものではなく、平行とみなされる範囲であれば本開示の効果が得られる範囲で幅を持つ意味である。また、一対の電極形成面部２３２は、互いに離間された状態で対向配置されている。一対の電極形成面部２３２は、一対の側面部２３１における同じ側の端縁間をそれぞれ連結している。つまり、一方の電極形成面部２３２は、一対の側面部２３１における同じ側にある端縁間を連結しており、他方の電極形成面部２３２は、一対の側面部２３１における上記同じ側とは反対側にある端縁間を連結している。隔壁２２は、具体的には、図１に例示されるように、一方の側面部２３１、一方の電極形成面部２３２、他方の側面部２３１、他方の電極形成面部２３２の端縁同士が連結された外周壁２３によって取り囲まれ、外周壁２３によって一体に保持されている。

本実施形態では、電極形成面部２３２は、それぞれ、図１に例示されるように、直交断面で見て、電極３側に凸となる湾曲形状とされている。この構成によれば、保持部材９３により保持しやすい電極付きハニカム基材１が得られる。さらに、この場合、電極形成面部２３２の曲率半径は、ハニカム基材２の基材断面の水力直径の半径以上とすることができる。この構成によれば、ハニカム基材２の基材断面の側面部２３１側と中央部との電気抵抗差が小さくなり、発熱量の差が小さくなるので、ハニカム基材２内の温度上昇差を小さくすることが可能になる。

電極形成面部２３２の曲率半径は、好ましくは、ハニカム基材２の基材断面の水力直径の半径より大きいとよい。具体的には、上記曲率半径をｒ、上記水力直径の半径をｄとしたとき、電極付きハニカム基材１は、｛ｒ／ｄ｝の比が、好ましくは、１．５以上、より好ましくは、２以上、さらに好ましくは、２．５以上、さらにより好ましくは、３以上とすることができる。水力直径Ｄは、Ｄ＝４Ａ／Ｌ（但し、Ａはハニカム基材２の断面積、Ｌはハニカム基材２の断面周長）より計算することができる。

なお、上述したハニカム基材２は、例えば、直交断面で見て、外周壁が円形状である円形状ハニカム基材（不図示）から上述した形状となるように切り出すことなどによって形成することが可能である。上記切り出し後、必要に応じて研磨等を行ってもよい。また、ハニカム基材２は、上述した形状を形成可能な金型を用いて原料坏土を押し出し、得られた成形体を焼成することにより形成することも可能である。

一対の電極３は、外周壁２３の表面に対向して設けられている。具体的には、電極３は、電極形成面部２３２の表面をそれぞれ覆っている。ここで、電極３は、いずれも、図１に例示されるように、直交断面で見て、電極形成面部２３２の両端部まで形成されている。これについて図３を用いて詳細に説明する。なお、図３（ａ）〜図３（ｄ）は、図１にて丸印で囲んだ電極形成面部２３２の片側端部の周辺部分を拡大して示したものである。

電極形成面部２３２の端部まで電極３が形成されているか否かは、電極形成面部２３２の表面に形成された電極３の端部を、直交断面で見ることにより判断される。具体的には、図３（ａ）〜図３（ｃ）に例示されるように、直交断面で見て、側面部２３１に接しかつ側面部２３１の面方向に沿って並んだセル２１の並びを１列目のセル列Ｌ１として、一対の側面部２３１に垂直な垂直方向の内方に向かって順にセル列を２列目、３列目・・・と数えるとき、２列目のセル列Ｌ２と３列目のセル列Ｌ３との境界にある隔壁２２における２列目のセル列Ｌ２側の壁面の延長線Ｃ２よりも上記垂直方向の外方に電極３の端部が存在する場合に、電極形成面部２３２の端部まで電極３が形成されていると判断される。つまり、上記定義によれば、直交断面で見て、側面部２３１表面の延長線である側面部２３１の表面線２３１Ａよりも外側に電極３の端部が飛び出している（はみ出している）態様も、電極形成面部２３２の端部まで電極３が形成されているという概念に含まれる。なお、図３（ｄ）に例示されるように、２列目のセル列Ｌ２と３列目のセル列Ｌ３との境界にある隔壁２２における２列目のセル列Ｌ２側の壁面の延長線Ｃ２よりも上記垂直方向の内方に電極３の端部が存在する場合には、電極形成面部２３２の端部まで電極３が形成されているとは判断されない。

電極付きハニカム基材１では、電極形成面部２３２の表面を覆う電極３は、直交断面で見て、電極形成面部２３２の両方の端部まで形成されている。それ故、電極付きハニカム基材１によれば、ハニカム基材２と電極３との形状を工夫することにより両方の電極３の端部における電流集中が抑制され、電極３の端部付近におけるハニカム基材２の局所的な発熱を抑制することができる。以下、電流集中が抑制されるメカニズムについて、図４および図５を用いて説明する。なお、図４および図５では、電極付きハニカム基材１の直交断面の右上部分（４分の１）だけが示されている。

図５に示した比較形態の電極付きハニカム基材１’では、電極３が電極形成面部２３２の両端部まで形成されていない。この場合、電極３が形成されていない基材部分に流れる電流Ｉは、基本的に電極３の端の点とその真下の基材部分を経由する。したがって、この場合には、電極３の端の点とその真下のセル２１に集中する電流量は、それより外側にあるセル２１の数に比例して大きくなる。よって、比較形態の電極付きハニカム基材１’では、両方の電極３の端部における電流集中により、電極３の端部付近におけるハニカム基材２の局所的な発熱を抑制することができない。このような局所的な発熱は、特に急速昇温過程で生じる。これに対し、図４に示した実施形態の電極付きハニカム基材１では、電極３が電極形成面部２３２の両端部まで形成されている。実施形態によれば、ハニカム基材２に流れる電流Ｉは、基本的に、電極３から真下に分配される。そして、実施形態によれば、電極３の端より外側にあるセル２１が少なくなるため、上述した電流の集中が抑制され、電極３の端部付近におけるハニカム基材２の局所的な発熱を抑制することができる。それ故、実施形態によれば、急速昇温過程で発生する熱応力の抑制に有利となる。

なお、上述した図３（ａ）では、具体的には、電極３の端部の先端面３０が、側面部２３１の表面線２３１Ａと揃っている例が示されている。図３（ｂ）では、具体的には、２列目のセル列Ｌ２と３列目のセル列Ｌ３との境界にある隔壁２２における２列目のセル列Ｌ２側の壁面の延長線Ｃ２よりも上記垂直方向の外方、かつ、１列目のセル列Ｌ１と２列目のセル列Ｌ２との境界にある隔壁２２における１列目のセル列Ｌ１側の壁面の延長線Ｃ１よりも上記垂直方向の内方の範囲にある電極形成面部２３２の表面上に、電極３の端部が存在している例が示されている。図３（ｃ）では、具体的には、１列目のセル列Ｌ１と２列目のセル列Ｌ２との境界にある隔壁２２における１列目のセル列Ｌ１側の壁面の延長線Ｃ１よりも上記垂直方向の外方、かつ、側面部２３１の表面線２３１Ａよりも上記垂直方向の内方の範囲にある電極形成面部２３２の表面上に、電極３の端部が存在している例が示されている。

また、上述した図３（ａ）〜図３（ｃ）では、いずれも、直交断面で見て、電極３の端部が、側面部２３１の表面線２３１Ａよりも外側に飛び出していない（突出していない）構成とされている。この構成によれば、電極付きハニカム基材１をキャニングする際に、ケース筒体９２に片当たりし難くなるので、側面部２３１より飛び出した電極３の端部に応力が集中することを回避することができる。そのため、この構成によれば、キャニング時におけるハニカム基材２の破損や電極３の剥離、ずれなどを抑制することができる。なお、電極付きハニカム基材１は、電極形成面にて保持されていてもよいし、一対の側面部２３１にて保持されていてもよいし、その両方、つまり、全外壁面にて保持されていてもよい。キャニング時に一対の側面部２３１に保持部材９３が接する場合には、上記構成による効果を大きくすることができる。

直交断面で見て、側面部２３１表面の延長線である側面部２３１の表面線２３１Ａと、電極３の端部の先端面３０との間の距離は、セル２１のピッチｐの２倍未満、好ましくは、セル２１のピッチｐの１倍未満とされているとよい。この構成によれば、電極３が、電極形成面部２３２の両端部まで形成されている状態を確保しやすくなる。また、この構成によれば、電極付きハニカム基材１を通電加熱した際に、ハニカム基材２内の最も昇温速度の速い高温部の昇温速度Ｖ_ｍａｘに対する、最も昇温速度の遅い低温部の昇温速度Ｖ_ｍｉｎの比の百分率で表されるＶ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘ［単位：％］を大きくしやすくなり、その結果、ハニカム基材２内の温度分布を小さくしやすくなる。なお、Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘは、ハニカム基材２内の局所発熱の度合いと関係があるパラメータである。

一般に、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関の排ガス浄化用の触媒は、３５０℃−４００℃程度で一定の浄化率を示し、温度の上昇に伴って浄化率が向上する。その一方で、１０００℃以上の高温になると、触媒に使用されている貴金属の凝集や触媒表面積の低下によって不可逆的な触媒活性の低下が起こる。そのため、ハニカム基材２内の低温部の温度は、３５０℃超であるとよく、浄化率向上等の観点から、４５０℃超であるとよい。また、ハニカム基材２内の最も高温部の温度は、１０５０℃未満であるとよく、触媒活性の低下抑制等の観点から、９００℃未満であるとよい。これらを考慮すると、上述したＶ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘの値は、好ましくは、３３％（＝１００×３５０℃／１０５０℃）超、より好ましくは、３５％以上、さらに好ましくは、４０％以上、さらにより好ましくは、５０％（＝１００×４５０℃／９００℃）以上、さらにより一層好ましくは、６０％以上とすることができる。なお、Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘの値が１００％であることは、ハニカム基材２内の温度分布が全くないことを意味する。Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘは、製造上のバラツキなどを考慮し、９０％以下とすることができる。

直交断面で見て、電極３の厚みは、図１に例示されるように、電極形成面部２３２の面方向で一定とされることができる。また、電極３の厚みは、図４に例示されるように、一対の側面部２３１に近づくにつれて薄くなる構成とすることもできる。この構成によれば、側面部２３１近くの電極３の厚みが小さくなるため、側面部２３１近くの電極３の電気抵抗値が大きくなり、通電加熱時の発熱量が増加する。また、電極３の熱容量を抑えることができるため、電極３の温度上昇も早くなる。そのため、この構成によれば、電極形成面部２３２の面方向で電極３の厚みが同じとされている場合に比べ、側面部２３１付近におけるハニカム基材２内部の温度上昇を起こすことなく電極３の端部温度を上げることができ、ハニカム基材２と電極３との間に発生する温度差を小さくすることができる。

電極付きハニカム基材１において、ハニカム基材２の熱容量は、電極３の熱容量よりも大きい構成とすることができる。この構成によれば、通電加熱によりハニカム基材２を効率的に温めることができる。ハニカム基材２の熱容量と電極３の熱容量との比は、具体的には、１０：１から１００：１の範囲から選択することができる。この構成によれば、電極３の熱容量を抑えることにより、ハニカム基材２に消費される熱の比率を増やすことができ、通電加熱によりハニカム基材２を効率的に温めることができる。ハニカム基材２の熱容量と電極３の熱容量との比は、好ましくは、２０：１から１００：１の範囲、より好ましくは、３０：１から１００：１の範囲、さらに好ましくは、５０：１から１００：１の範囲から選択することができる。

電極付きハニカム基材１において、電極３は、電極形成面部２３２に接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。図６では、具体的には、電極３が、電極／基材間接合層５を介して電極形成面部２３２に接合されている例が示されている。電極３が電極形成面部２３２に接合されている場合には、電極３が電極形成面部２３２に接合されていない場合に比べ、電極３とハニカム基材２との間の界面抵抗を小さくしやすくなり、界面部分における発熱を抑制しやすくなる。そのため、この場合には、ハニカム基材２と電極３との間の温度差を小さくしやすくなり、ハニカム基材２を設計通りに温めるのに有利である。

電極付きハニカム基材１は、一対の電極３に一対の電極端子４が電気的に接続されて通電加熱されるように構成されることができる。一対の電極端子４は、図１に例示されるように、一対の電極形成面部２３２のそれぞれの表面における中心点間を通る中心線Ｍ上に配置されることができる。電極端子４は、電極３に接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。図６では、電極端子４が、電極／電極端子間接合層６を介して電極３に接合されている例が示されている。電極端子４が電極３に接合されている場合には、電極端子４が電極３に接合されていない場合に比べ、電極３と電極端子４との間の界面抵抗を小さくしやすくなり、界面部分における発熱を抑制しやすくなる。

電極付きハニカム基材１において、ハニカム基材２を構成する材料としては、導電性セラミックスなどが挙げられる。ハニカム基材２を構成する材料としては、具体的には、Ｓｉ（シリコン）を含む材料などを挙げることができる。電極３を構成する材料としては、導電性セラミックスなどが挙げられる。電極３を構成する材料としては、具体的には、Ｓｉ（シリコン）を含む材料などを挙げることができる。電極／基材間接合層５、電極／電極端子間接合層６を構成する材料としては、いずれも導電性セラミックスなどが挙げられる。電極／基材間接合層５、電極／電極端子間接合層６を構成する材料としては、具体的には、いずれもＳｉ（シリコン）を含む材料などを挙げることができる。電極端子４を構成する材料としては、導電性セラミックスなどが挙げられる。電極端子４を構成する材料としては、具体的には、Ｓｉ（シリコン）を含む材料などを挙げることができる。

電極付きハニカム基材１において、電極３は、電極形成面部２３２の面方向において材質が同じとされている構成とすることができる。なお、電極形成面部２３２の面方向において材質が同じとは、電極形成面部２３２の面方向に電極組成の傾斜が見られないことを意味する。この構成によれば、電極３の組成に傾斜を設けなくて済むので、電極３の形成が容易になる。また、特殊な電極材料を用いる必要もなくなる。

電極付きハニカム基材１は、一対の側面部２３１の表面をそれぞれ覆う絶縁層（不図示）を有することができる。この構成によれば、一対の電極３間の短絡防止に有利である。この際、絶縁層は、電極３の端部をさらに覆う構成とすることができる。この構成によれば、上述した効果をより享受しやすくなる。

（実施形態２）
実施形態２の電極付きハニカム基材について、図７を用いて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

図７に例示されるように、本実施形態の電極付きハニカム基材１では、一対の電極形成面部２３２が、直交断面で見て、互いに平行（平行の意味については、実施形態１と同様）な平坦形状とされている点で、実施形態１の電極付きハニカム基材１と異なっている。このような構成であっても、電極形成面部２３２の表面を覆う電極３が、直交断面で見て、電極形成面部２３２の両端部まで形成されておれば、両方の電極３の端部における電流集中が抑制され、電極３の端部付近におけるハニカム基材２の局所的な発熱を抑制することができる。その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。

（実験例１）
図８（ａ）〜（ｆ）に示されるハニカム基材と電極の形状組み合わせに関する直交断面での各端部モデルについて、シミュレーションによりＶ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘを算出した。Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘは、電極付きハニカム基材１を通電加熱した際に、ハニカム基材２内の最も昇温速度の速い高温部の昇温速度Ｖ_ｍａｘに対する、最も昇温速度の遅い低温部の昇温速度Ｖ_ｍｉｎの比の百分率で表される。

本実験例では、具体的には、ハニカム基材には、基材断面の水力直径を１０３ｍｍ、ハニカム基材のハニカム軸方向の全長さを６０ｍｍ、隔壁の壁厚を０．１３２ｍｍ、セルピッチｐを１．１４ｍｍのものを用いた。そして、ハニカム基材の各電極形成面部の表面にそれぞれ形成された一対の所定の電極間に、３０秒でハニカム基材の中心部を５００℃まで昇温するために必要な電力（５ｋＷ−１０ｋＷ）を投入した際におけるハニカム基材内の昇温速度をシミュレーションにより求め、Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘを算出した。

上述した端部モデルは、具体的には、次の通りである。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｆ）では、電極３の端部は、側面部２３１の表面線２３１Ａよりも外側に飛び出しておらず、表面線２３１と揃った状態とされている。さらに、図８（ｃ）では、側面部２３１の表面と電極２３１の端部の先端面３０とが絶縁層２３１ａにて被覆されている。図８（ｄ）では、側面部２３１の表面線２３１Ａと電極３の端部との距離ｘがｐとされている。図８（ｅ）では、側面部２３１の表面線２３１Ａと電極３の端部との距離ｘが２ｐとされている。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、電極３の厚みは、一定とされているが、図８（ｆ）では、電極３の厚みは、側面部２３１に近づくにつれて徐々に薄くされている。なお、図８（ａ）〜（ｄ）、（ｆ）は、いずれも、上述した定義に基づけば、電極形成面部２３２の端部まで電極３が形成されている端部モデルである。これに対し、図８（ｅ）は、２列目のセル列Ｌ２と３列目のセル列Ｌ３との境界にある隔壁２２における２列目のセル列Ｌ２側の壁面の延長線Ｃ２上に電極３の端部がある。つまり、図８（ｅ）は、延長線Ｃ２よりも外方に電極３の端部が存在していない。したがって、図８（ｅ）は、電極形成面部２３２の端部まで電極３が形成されていない端部モデルである。

上記の結果を、表１にまとめて示す。

表１に示されるように、図８（ａ）、（ｄ）、（ｅ）の各端部モデルを比較すると、電極の端部が側面部から離れ、電極形成面部上に電極に覆われていない電極非形成面が多くなるにつれ、Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘが小さくなった。特に、図８（ｅ）の端部モデルでは、Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘが３３％と最も小さかった。この場合には、上述した理由により、電極端部における電流集中によるハニカム基材の局所的な発熱を抑制することが難しいと判断した。その他の端部モデルについては、図８（ｅ）の端部モデルに比べ、Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘが大きくなった。この結果から、電極形成面部の両端部まで電極が形成されていることにより、電極端部における電流集中によるハニカム基材の局所的な発熱を抑制することが可能であるといえる。

（実験例２）
直交断面で見て、電極側に凸となる湾曲形状とされている電極形成面部を有するハニカム基材について、ハニカム基材の基材断面の水力直径の半径ｄに対する電極形成面部の曲率半径ｒの比であるｒ／ｄを変更し（水準１〜水準６）、実験例１と同様にしてＶ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘを求めた。その結果を、表２に示す。なお、ｒ／ｄが無限大である水準６は、図７に示されるように基材断面が四角形状の形状とされていることを意味する。また、図９（（ａ）に水準１、図９（ｂ）に水準３、図９（ｃ）に水準４、図９（ｄ）に水準５の各電極付きハニカム基材の形状を示す。

表２に示されるように、ｒ／ｄの比が大きくなるにつれて、Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘが大きくなった。この結果から、ｒ／ｄの比が大きくなるにつれて、ハニカム基材２の温度上昇差を小さくすることが可能になることがわかる。これは、ｒ／ｄの比が大きくなるにつれて、ハニカム基材の基材断面の側面部側と中央部との電気抵抗差が小さくなり、発熱量の差が小さくなったためである。

本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１ 電極付きハニカム基材
２ ハニカム基材
２１ セル
２２ 隔壁
２３ 外周壁
２３１ 側面部
２３２ 電極形成面部
３ 電極
Ｇ ガス流れ方向
Ｆ 排ガス

Claims (8)

1. 複数のセル（２１）を区画形成する隔壁（２２）と、上記隔壁の外周を取り囲む外周壁（２３）と、を備えるハニカム基材（２）と、
   上記外周壁の表面に対向して設けられた一対の電極（３）と、を有する電極付きハニカム基材（１）であって、
   上記外周壁は、
   一対の平行な側面部（２３１）と、
   一対の上記側面部における同じ側の端縁間をそれぞれ連結する一対の対向する電極形成面部（２３２）と、を有しており、
   上記電極は、
   上記電極形成面部の表面を覆っており、かつ、ガス流れ方向（Ｇ）と直交する直交断面で見て、上記電極形成面部の両端部まで形成されている、
   電極付きハニカム基材（１）。
2. 上記直交断面で見て、上記電極の端部が、上記側面部表面の延長線である上記側面部の表面線（２３１Ａ）よりも外側に飛び出していない、請求項１に記載の電極付きハニカム基材。
3. 上記直交断面で見て、上記電極形成面部は、上記電極側に凸となる湾曲形状とされており、上記電極形成面部の曲率半径は、上記ハニカム基材の基材断面の水力直径の半径以上である、請求項１または２に記載の電極付きハニカム基材。
4. 上記電極形成面部に上記電極が接合されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電極付きハニカム基材。
5. 上記電極は、上記電極形成面部の面方向において材質が同じとされている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電極付きハニカム基材。
6. 上記直交断面で見て、上記側面部表面の延長線である上記側面部の表面線（２３１Ａ）と、上記電極の端部の先端面（３０）との間の距離が、上記セルのピッチ（ｐ）の２倍未満である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電極付きハニカム基材。
7. 上記ハニカム基材の熱容量と上記電極の熱容量との比が、１０：１から１００：１の範囲にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電極付きハニカム基材。
8. 上記直交断面で見て、上記電極の厚みは、一対の上記側面部に近づくにつれて薄くなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電極付きハニカム基材。

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