JP2022053221A - ハニカム構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 加熱時のハニカム構造体の均熱性が高いハニカム構造体を提供すること。【解決手段】 多数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム基材と、上記ハニカム基材に形成された電極部と、を備えるハニカム構造体であって、上記電極部は正極部と負極部とからなり、上記正極部と上記負極部のうち一方の電極部である第1電極部は、上記ハニカム基材を長手方向に垂直な方向に切断した、いずれかの断面において、上記ハニカム基材の断面を横切り上記ハニカム基材の外周もしくはその近傍まで直線状に配置されており、上記正極部と上記負極部のうち他方の電極部である第2電極部は、上記ハニカム構造体の長手方向に沿って上記第1電極部と上記第2電極部を投影した投影面において上記第1電極部を挟むように配置されていることを特徴とするハニカム構造体。【選択図】 図1
Description
本発明は、ハニカム構造体に関する。
エンジンから排出された排ガス中に含まれる有害物質を浄化するため、排気管の経路には、排ガス浄化が可能な触媒を担持したハニカム基材を備える排ガス浄化装置が設けられている。
排ガス浄化装置による有害物質の浄化効率を高めるためには、排ガス浄化装置の内部の温度を触媒活性化に適した温度(以下、触媒活性化温度ともいう)に維持する必要がある。
排ガス浄化装置による有害物質の浄化効率を高めるためには、排ガス浄化装置の内部の温度を触媒活性化に適した温度(以下、触媒活性化温度ともいう)に維持する必要がある。
しかし、排ガス浄化装置を構成するハニカム基材を直接加熱する手段を備えていない車両では、車両が運転を開始した直後には、排ガスの温度が低いため、排ガス浄化装置の内部の温度が触媒活性化温度まで達せず、有害物質の排出を有効に防止することが難しかった。
また、ハイブリッド車両で、上記ハニカム基材を直接加熱する手段を備えていないものでは、モータが稼働し、エンジンが停止している際には、排ガス浄化装置内部の温度が低下し、触媒活性化温度より低い温度になってしまうことがある。この場合も有害物質の排出を有効に防止することが難しかった。
また、ハイブリッド車両で、上記ハニカム基材を直接加熱する手段を備えていないものでは、モータが稼働し、エンジンが停止している際には、排ガス浄化装置内部の温度が低下し、触媒活性化温度より低い温度になってしまうことがある。この場合も有害物質の排出を有効に防止することが難しかった。
このような問題を解消するために、ハニカム基材自体を通電により発熱する発熱体とし、必要な場合に、排ガス浄化装置内部の温度を触媒活性化温度以上の温度とする発明が、特許文献1に開示されている。
すなわち、特許文献1には、複数の貫通孔が長手方向に並設された導電性ハニカムユニットを有する略円柱状のハニカム構造体であって、当該ハニカム構造体は、外周と当該ハニカム構造体の中心軸近傍とに、対となる電極を有することを特徴とするハニカム構造体が開示されている。
すなわち、特許文献1には、複数の貫通孔が長手方向に並設された導電性ハニカムユニットを有する略円柱状のハニカム構造体であって、当該ハニカム構造体は、外周と当該ハニカム構造体の中心軸近傍とに、対となる電極を有することを特徴とするハニカム構造体が開示されている。
特許文献2にはセルの延びる方向に直交する断面において、一対の電極部における一方の電極部が、一対の電極部における他方の電極部に対して、ハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配設された構造が提案されている。
特許文献1では、ハニカム構造体の外周とハニカム構造体の中心軸近傍とに、対となる電極を有することで、通電加熱が可能となるハニカム構造体が開示されている。
しかしながら、中心軸近傍の電極付近で電流密度が高くなりすぎて、異常発熱することがあり、均熱性が不充分であった。
しかしながら、中心軸近傍の電極付近で電流密度が高くなりすぎて、異常発熱することがあり、均熱性が不充分であった。
特許文献2では、一対の電極部が向かい合う方向に電流が流れる。そのため、電極部が向かい合っていない部位において電流密度が低くなり、昇温速度が遅くなることがあった。そのため、加熱時のハニカム構造体の均熱性が不充分となることがあった。
本発明は、上記問題を解決するためになされた発明であり、加熱時のハニカム構造体の均熱性が高いハニカム構造体を提供することを目的とする。
本発明のハニカム構造体は、多数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム基材と、上記ハニカム基材に形成された電極部と、を備えるハニカム構造体であって、上記電極部は正極部と負極部とからなり、上記正極部と上記負極部のうち一方の電極部である第1電極部は、上記ハニカム基材を長手方向に垂直な方向に切断した、いずれかの断面において、上記ハニカム基材の断面を横切り上記ハニカム基材の外周もしくはその近傍まで直線状に配置されており、上記正極部と上記負極部のうち他方の電極部である第2電極部は、上記ハニカム構造体の長手方向に沿って上記第1電極部と上記第2電極部を投影した投影面において上記第1電極部を挟むように配置されていることを特徴とする。ハニカム構造体の長手方向に沿って上記第1電極部と上記第2電極部を投影した投影面において上記第1電極部を挟むように配置されている。
本発明のハニカム構造体では、ハニカム基材を長手方向に垂直な方向に切断したいずれかの断面において、第1電極部がハニカム基材の外周もしくはその近傍まで直線状に配置され、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面に上記投影面において第1電極部を挟むように第2電極部が配置されている。
このような配置であると、第1電極部と第1電極部の上側にある第2電極部(上側第2電極部)との間に電流が流れ、第1電極部と第1電極部の下側にある第2電極部(下側第2電極部)との間に電流が流れる。
第1電極部がハニカム基材の断面を横切り、外周もしくはその近傍まで直線状に配置されているため、直線状の第1電極部と第2電極部の間で電流が流れ、電流密度が極端に低くなる部位が生じにくくなる。そのため、加熱時のハニカム構造体の均熱性が高くなる。
このような配置であると、第1電極部と第1電極部の上側にある第2電極部(上側第2電極部)との間に電流が流れ、第1電極部と第1電極部の下側にある第2電極部(下側第2電極部)との間に電流が流れる。
第1電極部がハニカム基材の断面を横切り、外周もしくはその近傍まで直線状に配置されているため、直線状の第1電極部と第2電極部の間で電流が流れ、電流密度が極端に低くなる部位が生じにくくなる。そのため、加熱時のハニカム構造体の均熱性が高くなる。
本発明のハニカム構造体において、上記第1電極部では、上記ハニカム基材の上記断面において複数の電極が直線状に並べて配置されていることが好ましい。
第1電極部における直線状の電極構造は、複数の電極が直線状に並べて配置されることによって達成されていてもよい。
第1電極部における直線状の電極構造は、複数の電極が直線状に並べて配置されることによって達成されていてもよい。
本発明のハニカム構造体において、上記第1電極部では、上記ハニカム基材の上記断面において、上記ハニカム基材の上記断面を横切る直線から当該直線の中心付近を除いた箇所に複数の電極が並べて配置されていることが好ましい。
当該直線の中心付近は電流密度が高くなりやすく、温度が高くなりやすい。そのため、電極を形成する際に意図的にその部分だけ電極を配置しないようにすると、その部分の電流密度を下げることができる。その結果、加熱時のハニカム構造体の均熱性をより高くすることができる。加えて、直線状に第1電極部を形成することで、第1電極部の熱膨張によりハニカム構造体が破損することがあるが、電極を形成する際に、ハニカム基材の上記断面を横切る直線から当該直線の中心付近を除くことで、熱膨張による破損を抑えることができる。
当該直線の中心付近は電流密度が高くなりやすく、温度が高くなりやすい。そのため、電極を形成する際に意図的にその部分だけ電極を配置しないようにすると、その部分の電流密度を下げることができる。その結果、加熱時のハニカム構造体の均熱性をより高くすることができる。加えて、直線状に第1電極部を形成することで、第1電極部の熱膨張によりハニカム構造体が破損することがあるが、電極を形成する際に、ハニカム基材の上記断面を横切る直線から当該直線の中心付近を除くことで、熱膨張による破損を抑えることができる。
本発明のハニカム構造体においては、上記セルの内部に電極が形成されて、上記第1電極部を構成する複数の電極が直線状に配置されていることが好ましい。
セルの内部に電極を形成して第1電極部とする場合、ハニカム基材の構造は従来のハニカム基材と同じにすることができる。また、セルを使用して電極の位置決めをすることができる。
セルの内部に電極を形成して第1電極部とする場合、ハニカム基材の構造は従来のハニカム基材と同じにすることができる。また、セルを使用して電極の位置決めをすることができる。
本発明のハニカム構造体においては、上記セルの内部に形成された電極が上記ハニカム基材の端面の外側に引き出し配線によって引き出され、上記ハニカム基材の外部で各引き出し配線が接続されて、各電極同士が接続されることが好ましい。
また、上記各セルの内部に形成された電極同士が上記ハニカム基材の端面で直列に接続され、上記ハニカム基材の外周からハニカム基材の外部に引き出されることも好ましい。
電極の引き出し配線の形態は特に限定されるものではないが、ハニカム基材の外周から引きだす場合は引き出し配線が排ガスの流れを阻害しないのでより好ましい。
また、上記各セルの内部に形成された電極同士が上記ハニカム基材の端面で直列に接続され、上記ハニカム基材の外周からハニカム基材の外部に引き出されることも好ましい。
電極の引き出し配線の形態は特に限定されるものではないが、ハニカム基材の外周から引きだす場合は引き出し配線が排ガスの流れを阻害しないのでより好ましい。
本発明のハニカム構造体においては、上記第1電極部は板状電極であって、上記板状電極は分割されたハニカム基材により挟まれていることが好ましい。
板状電極を分割されたハニカム基材により挟むことで、電極の形成が容易になる。
板状電極を分割されたハニカム基材により挟むことで、電極の形成が容易になる。
本発明のハニカム構造体において、上記第2電極部を構成する電極は、上記セルの内部に形成された電極であることが好ましい。
セルの内部に電極を形成して第2電極部とする場合、ハニカム基材の構造は従来のハニカム基材と同じにすることができる。また、セルを使用して電極の位置決めをすることができる。
セルの内部に電極を形成して第2電極部とする場合、ハニカム基材の構造は従来のハニカム基材と同じにすることができる。また、セルを使用して電極の位置決めをすることができる。
本発明のハニカム構造体においては、上記セルの内部に形成された電極が上記ハニカム基材の端面の外側に引き出し配線によって引き出され、上記ハニカム基材の外部で各引き出し配線が接続されて、各電極同士が接続されることが好ましい。
また、上記セルの内部に形成された電極同士がハニカム基材の端面で直列に接続され、上記ハニカム基材の外周からハニカム基材の外部に引き出されることが好ましい。
また、上記セルの内部に形成された電極同士がハニカム基材の端面で直列に接続され、上記ハニカム基材の外周からハニカム基材の外部に引き出されることが好ましい。
本発明のハニカム構造体において、上記第2電極部は、上記ハニカム基材の外周に設けられた面電極であることが好ましい。
第2電極部の構造は従来のハニカム構造体において用いられる、外周に設けられた電極であってもよい。
第2電極部の構造は従来のハニカム構造体において用いられる、外周に設けられた電極であってもよい。
本発明のハニカム構造体においては、上記電極部が、上記第1電極部と極性が同じである第3電極部をさらに備え、上記第3電極部は、上記ハニカム構造体の上記投影面において、上記第3電極部と上記第1電極部とで上記第2電極部を挟むように配置されており、上記第1電極部と上記第3電極部は並列に接続されていることが好ましい。
このような構造であると第1電極部と第2電極部の間で電流が流れ、さらに第2電極部と第3電極部の間で電流が流れる。このような形態であっても加熱時のハニカム構造体の均熱性を高めることができる。また、第3電極部のように電極部を多数形成することで、より低電圧でもハニカム構造体を昇温することが可能となる。これにより、漏電時の危険性を低減することができる。
このような構造であると第1電極部と第2電極部の間で電流が流れ、さらに第2電極部と第3電極部の間で電流が流れる。このような形態であっても加熱時のハニカム構造体の均熱性を高めることができる。また、第3電極部のように電極部を多数形成することで、より低電圧でもハニカム構造体を昇温することが可能となる。これにより、漏電時の危険性を低減することができる。
本発明のハニカム構造体においては、上記ハニカム基材が正温度係数を有する抵抗発熱体であることが好ましい。
ハニカム基材が正温度係数を有する抵抗発熱体であると、温度が上昇するとともに抵抗値が上昇して電流が流れにくくなるので、均熱性の高いハニカム構造体となる。
ハニカム基材が正温度係数を有する抵抗発熱体であると、温度が上昇するとともに抵抗値が上昇して電流が流れにくくなるので、均熱性の高いハニカム構造体となる。
(発明の詳細な説明)
[ハニカム構造体]
以下、本発明のハニカム構造体について説明する。
本発明のハニカム構造体は、
多数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム基材と、上記ハニカム基材に形成された電極部と、を備えるハニカム構造体であって、
上記電極部は正極部と負極部とからなり、
上記正極部と上記負極部のうち一方の電極部である第1電極部は、上記ハニカム基材を長手方向に垂直な方向に切断した、いずれかの断面において、上記ハニカム基材の断面を横切り上記ハニカム基材の外周もしくはその近傍まで直線状に配置されており、
上記正極部と上記負極部のうち他方の電極部である第2電極部は、上記ハニカム構造体の長手方向に沿って上記第1電極部と上記第2電極部を投影した投影面において上記第1電極部を挟むように配置されていることを特徴とする。
[ハニカム構造体]
以下、本発明のハニカム構造体について説明する。
本発明のハニカム構造体は、
多数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム基材と、上記ハニカム基材に形成された電極部と、を備えるハニカム構造体であって、
上記電極部は正極部と負極部とからなり、
上記正極部と上記負極部のうち一方の電極部である第1電極部は、上記ハニカム基材を長手方向に垂直な方向に切断した、いずれかの断面において、上記ハニカム基材の断面を横切り上記ハニカム基材の外周もしくはその近傍まで直線状に配置されており、
上記正極部と上記負極部のうち他方の電極部である第2電極部は、上記ハニカム構造体の長手方向に沿って上記第1電極部と上記第2電極部を投影した投影面において上記第1電極部を挟むように配置されていることを特徴とする。
図1Aは、本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図1Bは、図1Aに示すハニカム構造体の長手方向に沿った投影図である。
本明細書において、図1Aのようなハニカム構造体の斜視図においては、ハニカム基材内の電極部の配置の様子をハニカム基材を透過させて示している。
また、本明細書における長手方向とは、セルが伸びる方向であり、図1Aのようなハニカム構造体の斜視図において、両矢印Lで示す方向である。セルの長さが短くてハニカム構造体の端面の径に対してセルの長さが短い場合であっても、セルが伸びる方向を長手方向と定める。
図1Aに示すハニカム構造体1は、ハニカム基材10と、ハニカム基材10に形成された電極部とを備える。
電極部は、正極部と負極部とからなる。図1に示すハニカム構造体1では、第1電極部20を正極部、第2電極部30を負極部とする。第1電極部20を負極部、第2電極部30を正極部としてもよい。
本明細書において、図1Aのようなハニカム構造体の斜視図においては、ハニカム基材内の電極部の配置の様子をハニカム基材を透過させて示している。
また、本明細書における長手方向とは、セルが伸びる方向であり、図1Aのようなハニカム構造体の斜視図において、両矢印Lで示す方向である。セルの長さが短くてハニカム構造体の端面の径に対してセルの長さが短い場合であっても、セルが伸びる方向を長手方向と定める。
図1Aに示すハニカム構造体1は、ハニカム基材10と、ハニカム基材10に形成された電極部とを備える。
電極部は、正極部と負極部とからなる。図1に示すハニカム構造体1では、第1電極部20を正極部、第2電極部30を負極部とする。第1電極部20を負極部、第2電極部30を正極部としてもよい。
第1電極部20はハニカム基材10を長手方向に垂直な方向に切断した、いずれかの断面において、ハニカム基材10の断面を横切りハニカム基材10の外周まで直線状に配置されている。
第2電極部30は、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面において第1電極部を挟むように配置されている。
図1Bが、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面を示す投影図であるが、この図において第2電極部30は上側第2電極部30aと下側第2電極部30bの2か所に配置されている。上側第2電極部30aと下側第2電極部30bで第1電極部20を挟んでいる。
図1Aに示すハニカム構造体1では、第1電極部20、上側第2電極部30a及び下側第2電極部30bはともにハニカム基材10の長手方向の全体にわたって一様に形成されている。
第2電極部30は、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面において第1電極部を挟むように配置されている。
図1Bが、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面を示す投影図であるが、この図において第2電極部30は上側第2電極部30aと下側第2電極部30bの2か所に配置されている。上側第2電極部30aと下側第2電極部30bで第1電極部20を挟んでいる。
図1Aに示すハニカム構造体1では、第1電極部20、上側第2電極部30a及び下側第2電極部30bはともにハニカム基材10の長手方向の全体にわたって一様に形成されている。
このような配置であると、第1電極部20と上側第2電極部30aとの間に電流が流れ、第1電極部20と下側第2電極部30bとの間に電流が流れる。
第1電極部20がハニカム基材10の断面を横切り、ハニカム基材10の外周まで直線状に配置されているため、直線状の第1電極部20と第2電極部30の間で電流が流れ、電流密度が極端に低くなる部位が生じにくくなる。そのため、加熱時のハニカム構造体1の均熱性が高くなる。
第1電極部20がハニカム基材10の断面を横切り、ハニカム基材10の外周まで直線状に配置されているため、直線状の第1電極部20と第2電極部30の間で電流が流れ、電流密度が極端に低くなる部位が生じにくくなる。そのため、加熱時のハニカム構造体1の均熱性が高くなる。
ハニカム基材10は、多数のセル12を区画形成するセル隔壁13と外周壁14とを有する。ハニカム基材10の形状は特に限定されるものではなく、円柱状に限られず、角柱状、楕円柱状、長円柱状、丸面取りされている角柱状(例えば、丸面取りされている三角柱状)等が挙げられる。
なお、ハニカム基材10に外周壁14が設けられていなくてもよい。
なお、ハニカム基材10に外周壁14が設けられていなくてもよい。
ハニカム基材のセル隔壁の厚さは、均一であることが好ましい。具体的には、セル隔壁の厚さは、0.30mm未満であることが好ましい。また、0.05mm以上であることが好ましい。
ハニカム基材を構成するセルの形状としては、四角柱状に限定されず、三角柱状、六角柱状等が挙げられる。
セルの形状はそれぞれ異なっていてもよいが、全て同じであることが好ましい。すなわち、ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、セル隔壁に囲まれたセルのサイズが同じであることが好ましい。
セルの形状はそれぞれ異なっていてもよいが、全て同じであることが好ましい。すなわち、ハニカム基材の長手方向に垂直な断面において、セル隔壁に囲まれたセルのサイズが同じであることが好ましい。
ハニカム基材の気孔率は、50%以下であることが望ましい。
ハニカム基材の気孔率が50%以下であると、高い機械的強度と排ガス浄化性能を両立させることができる。
ハニカム基材の気孔率が50%以下であると、高い機械的強度と排ガス浄化性能を両立させることができる。
ハニカム基材の気孔率が50%を超えると、気孔率が高くなりすぎるため、ハニカム基材の機械的特性が低下し、ハニカム基材を使用中、クラックや破壊等が発生し易くなる。
ハニカム基材の材質は特に限定されるものではないが、SiC、Si含浸SiC、SiO2又はホウケイ酸塩を含む材料であることが望ましい。
ホウケイ酸塩を含む材料とは、ホウケイ酸塩とSi含有粒子からなるセラミックである。SiCの場合は、ハニカム基材を構成するSiCにドーパントをドープすることにより、ハニカム基材を導電性とすることができ、通電によりハニカム基材を発熱させることができる。
さらに、上記材料は、NiもしくはCrを全体に対して5重量%以下の割合で含むことが望ましい。
ホウケイ酸塩を含む材料とは、ホウケイ酸塩とSi含有粒子からなるセラミックである。SiCの場合は、ハニカム基材を構成するSiCにドーパントをドープすることにより、ハニカム基材を導電性とすることができ、通電によりハニカム基材を発熱させることができる。
さらに、上記材料は、NiもしくはCrを全体に対して5重量%以下の割合で含むことが望ましい。
また、ハニカム基材が正温度係数を有する抵抗発熱体(PTC材料)であることが好ましい。
ハニカム基材が正温度係数を有する抵抗発熱体であると、温度が上昇するとともに抵抗値が上昇して電流が流れにくくなるので、均熱性の高いハニカム構造体となる。
PTC材料の例としては、不純物がドープされたシリコン、MoSi2等が挙げられる。
ハニカム基材が正温度係数を有する抵抗発熱体であると、温度が上昇するとともに抵抗値が上昇して電流が流れにくくなるので、均熱性の高いハニカム構造体となる。
PTC材料の例としては、不純物がドープされたシリコン、MoSi2等が挙げられる。
第1電極部は、ハニカム基材を長手方向に垂直な方向に切断したいずれかの断面において、ハニカム基材の断面を横切り直線状に配置される電極部である。
ここで着目するハニカム基材の断面は、第1電極部がハニカム基材の断面を横切り直線状に配置される断面であれば、ハニカム基材の長手方向に垂直な断面のどこであってもよい。第1電極部がハニカム基材の長手方向の全体にわたって一様に形成されている場合はどこの断面に着目してもよい。また、第1電極部がハニカム基材の端面に露出している場合はハニカム基材の端面において第1電極部がハニカム基材の端面を横切り直線状に配置されていてもよい。
ここで着目するハニカム基材の断面は、第1電極部がハニカム基材の断面を横切り直線状に配置される断面であれば、ハニカム基材の長手方向に垂直な断面のどこであってもよい。第1電極部がハニカム基材の長手方向の全体にわたって一様に形成されている場合はどこの断面に着目してもよい。また、第1電極部がハニカム基材の端面に露出している場合はハニカム基材の端面において第1電極部がハニカム基材の端面を横切り直線状に配置されていてもよい。
第1電極部は、ハニカム基材の外周もしくはその近傍まで直線状に配置されている。第1電極部がハニカム基材の外周もしくはその近傍まで直線状に配置されることによって、ハニカム基材の外周もしくはその近傍の領域にも電流が流れる。そして、電流密度がこれらの領域において低くなることが防止されるので加熱時のハニカム構造体の均熱性が高くなる。
ハニカム基材の外周は、ハニカム基材に外周壁が設けられている場合はその外周壁の表面である。ハニカム基材に外周壁が設けられておらずセルの一部が露出している場合はその露出したセルに外周壁が設けられていると仮想した場合の仮想面を意味する。
ハニカム基材の外周の近傍とは、上記定義により定めたハニカム基材の外周から、ハニカム基材の長手方向に垂直な断面における内接円の直径に対して10%分内側に入った領域を意味する。
すなわち、ハニカム基材の外周から上記規定による10%分内側に入った領域までに第1電極部が設けられていない部位があったとしても、全体としてハニカム基材の断面を横切りハニカム基材の外周の近傍まで第1電極部が直線状に配置されている場合、本発明で定める第1電極部が設けられているとする。
ハニカム基材の外周から上記規定による10%分内側に入った領域までに第1電極部が設けられていなかったとしても、ハニカム基材の外周近傍の領域まで電流が流れればハニカム基材の外周まで加熱がされるので、加熱時のハニカム構造体の均熱性を高くするという効果は発揮される。
ハニカム基材の外周の近傍とは、上記定義により定めたハニカム基材の外周から、ハニカム基材の長手方向に垂直な断面における内接円の直径に対して10%分内側に入った領域を意味する。
すなわち、ハニカム基材の外周から上記規定による10%分内側に入った領域までに第1電極部が設けられていない部位があったとしても、全体としてハニカム基材の断面を横切りハニカム基材の外周の近傍まで第1電極部が直線状に配置されている場合、本発明で定める第1電極部が設けられているとする。
ハニカム基材の外周から上記規定による10%分内側に入った領域までに第1電極部が設けられていなかったとしても、ハニカム基材の外周近傍の領域まで電流が流れればハニカム基材の外周まで加熱がされるので、加熱時のハニカム構造体の均熱性を高くするという効果は発揮される。
第1電極部は複数の電極からなっていてもよく、1つの電極からなっていてもよい。
第1電極部が複数の電極からなる場合、複数の電極がハニカム基材の断面において直線状に並べて配置されている。
第1電極部が複数の電極からなる場合、セルの内部に電極が形成されて、第1電極部を構成する複数の電極が直線状に配置されていることが好ましい。
第1電極部が複数の電極からなる場合、複数の電極がハニカム基材の断面において直線状に並べて配置されている。
第1電極部が複数の電極からなる場合、セルの内部に電極が形成されて、第1電極部を構成する複数の電極が直線状に配置されていることが好ましい。
図2は、セルの内部に形成された第1電極部の形態の例を模式的に示す拡大斜視図である。
図2は図1Aに示すハニカム構造体の端面の拡大斜視図でもある。
図2には、セル12の内部に棒状電極21が挿入されて形成された第1電極部20を示している。棒状電極21が隣り合うセル12のそれぞれに挿入されることによって、第1電極部20を構成する複数の電極が直線状に配置される。
棒状電極21はセル12のそれぞれに全て挿入されている必要はなく、一部のみ挿入されていてもよい。また、ハニカム基材の端面のみで棒状電極がセルと接触するだけでもよい。
セル12の内部には棒状電極21に加えて導電ペースト22が充填されている。導電ペースト22が充填されることにより棒状電極21とセル隔壁13の間の導電性が向上する。
図2は図1Aに示すハニカム構造体の端面の拡大斜視図でもある。
図2には、セル12の内部に棒状電極21が挿入されて形成された第1電極部20を示している。棒状電極21が隣り合うセル12のそれぞれに挿入されることによって、第1電極部20を構成する複数の電極が直線状に配置される。
棒状電極21はセル12のそれぞれに全て挿入されている必要はなく、一部のみ挿入されていてもよい。また、ハニカム基材の端面のみで棒状電極がセルと接触するだけでもよい。
セル12の内部には棒状電極21に加えて導電ペースト22が充填されている。導電ペースト22が充填されることにより棒状電極21とセル隔壁13の間の導電性が向上する。
セル12の内部に形成された棒状電極21はハニカム基材10の端面の外側に引き出し配線23によって引き出されている。そして、ハニカム基材10の端面の外部で各引き出し配線23が接続されて、セル12の内部に形成された棒状電極21同士が接続される。
図2にはセル12の内部に形成された棒状電極21同士が並列に接続されている形態を示している。
なお、図2にはセル12の内部に形成された棒状電極21のそれぞれに引き出し配線23が接続された形態を示しているが、引き出し配線23は棒状電極21のいくつかおきに接続されていてもよい。
また、セル12の内部に形成された電極は、引き出し配線23による接続以外の方法で接続されていてもよい。例えば、導電ペーストを用いて、セル12同士を接続させてよく、その導電ペーストはハニカム構造体の端面上に形成されてもよく、ハニカム構造体の当該部分のセル隔壁を一部除去して導電ペーストを充填することで接続されていてもよい。
図2にはセル12の内部に形成された棒状電極21同士が並列に接続されている形態を示している。
なお、図2にはセル12の内部に形成された棒状電極21のそれぞれに引き出し配線23が接続された形態を示しているが、引き出し配線23は棒状電極21のいくつかおきに接続されていてもよい。
また、セル12の内部に形成された電極は、引き出し配線23による接続以外の方法で接続されていてもよい。例えば、導電ペーストを用いて、セル12同士を接続させてよく、その導電ペーストはハニカム構造体の端面上に形成されてもよく、ハニカム構造体の当該部分のセル隔壁を一部除去して導電ペーストを充填することで接続されていてもよい。
また、図2にはセルの内部に形成された電極として棒状電極を示している。棒状電極はセルの長手方向に延び、セルに挿入可能な寸法の金属および導電性セラミック製の棒(金属線、ワイヤー)からなる。棒状電極の材質は金属および導電性セラミックであれば特に限定されず、銅、銀、Ni/Cr、SiC-Si、MoSi2、Fe/Cr等であることが好ましい。
また、セルの内部に形成された電極は棒状電極でなくてもよく、導電ペーストからなるペースト電極であってもよい。導電ペーストには金属フィラー、導電性セラミックフィラー及びガラス等の接着材が含まれることが好ましく、金属フィラーとしては銅、銀、白金等の粉末を使用することができる。導電セラミックフィラーとしては、SiC、MoSi2等を使用することができる。
引き出し配線は、金属材料(導線、ワイヤー)であることが好ましい。
また、棒状電極、導電ペースト及び引き出し配線の接着がろう材等の導電性接合剤によりされていることが好ましい。また、棒状電極、導電ペーストが引き出し配線と直接、接合されていてもよい。
また、セルの内部に形成された電極は棒状電極でなくてもよく、導電ペーストからなるペースト電極であってもよい。導電ペーストには金属フィラー、導電性セラミックフィラー及びガラス等の接着材が含まれることが好ましく、金属フィラーとしては銅、銀、白金等の粉末を使用することができる。導電セラミックフィラーとしては、SiC、MoSi2等を使用することができる。
引き出し配線は、金属材料(導線、ワイヤー)であることが好ましい。
また、棒状電極、導電ペースト及び引き出し配線の接着がろう材等の導電性接合剤によりされていることが好ましい。また、棒状電極、導電ペーストが引き出し配線と直接、接合されていてもよい。
セルの内部に形成された電極同士の接続及び電極の引き出しの形態は上記形態に限定されるものではない。
図3は、セルの内部に形成された第1電極部の別の形態の例を模式的に示す拡大斜視図である。
図3に示す形態では、セル12の内部に形成された棒状電極21同士がハニカム基材10の端面で直列に接続され、ハニカム基材10の外周からハニカム基材10の外部に引き出されている。棒状電極21同士を直列に接続する配線が接続配線24であり、ハニカム基材10の外周に最も近いセル12の棒状電極21には引き出し配線23が接続されている。
なお、図3にはセル12の内部に形成された棒状電極21の全てに接続配線24が接続された形態を示しているが、接続配線24は棒状電極21のいくつかおきに接続されていてもよい。
接続配線の材料は引き出し配線と同様にすることができる。また、棒状電極、導電ペースト及び接続配線並びに引き出し配線の接着がろう材等の導電性接合剤によりされていることが好ましい。
図3は、セルの内部に形成された第1電極部の別の形態の例を模式的に示す拡大斜視図である。
図3に示す形態では、セル12の内部に形成された棒状電極21同士がハニカム基材10の端面で直列に接続され、ハニカム基材10の外周からハニカム基材10の外部に引き出されている。棒状電極21同士を直列に接続する配線が接続配線24であり、ハニカム基材10の外周に最も近いセル12の棒状電極21には引き出し配線23が接続されている。
なお、図3にはセル12の内部に形成された棒状電極21の全てに接続配線24が接続された形態を示しているが、接続配線24は棒状電極21のいくつかおきに接続されていてもよい。
接続配線の材料は引き出し配線と同様にすることができる。また、棒状電極、導電ペースト及び接続配線並びに引き出し配線の接着がろう材等の導電性接合剤によりされていることが好ましい。
第1電極部は、板状電極であって、板状電極は分割されたハニカム基材により挟まれていてもよい。
図4は、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示す斜視図である。
図4に示すハニカム構造体2では、ハニカム基材110が2つに分割されており、ハニカム基材は上部ハニカム基材110aと下部ハニカム基材110bからなる。
第1電極部120は板状電極であって、板状電極は上部ハニカム基材110aと下部ハニカム基材110bにより挟まれている。
第1電極部120はハニカム構造体2の端面で引き出し配線123に接続されている。
板状電極としては金属板、金属箔(銅板、銅箔等)を使用することができる。
また、板状電極としてはセラミックを含む導電ペーストを用いて形成されたものでもよい。
板状電極の厚さは0.01~2mmであることが好ましい。
板状電極である第1電極部120と上部ハニカム基材110aは導電性接着剤により接合されていることが好ましく、第1電極部120と下部ハニカム基材110bも導電性接着剤により接合されていることが好ましい。
図4は、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示す斜視図である。
図4に示すハニカム構造体2では、ハニカム基材110が2つに分割されており、ハニカム基材は上部ハニカム基材110aと下部ハニカム基材110bからなる。
第1電極部120は板状電極であって、板状電極は上部ハニカム基材110aと下部ハニカム基材110bにより挟まれている。
第1電極部120はハニカム構造体2の端面で引き出し配線123に接続されている。
板状電極としては金属板、金属箔(銅板、銅箔等)を使用することができる。
また、板状電極としてはセラミックを含む導電ペーストを用いて形成されたものでもよい。
板状電極の厚さは0.01~2mmであることが好ましい。
板状電極である第1電極部120と上部ハニカム基材110aは導電性接着剤により接合されていることが好ましく、第1電極部120と下部ハニカム基材110bも導電性接着剤により接合されていることが好ましい。
第2電極部は、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面において第1電極部を挟むように配置されている電極部である。
図1Aに示すハニカム構造体1では、第1電極部20、上側第2電極部30a及び下側第2電極部30bはともにハニカム基材10の長手方向の全体にわたって一様に形成されているので、ハニカム構造体1を、ハニカム基材10の長手方向に垂直な断面のどこで切断したとしても、その切断面において上側第2電極部30aと下側第2電極部30bで第1電極部20を挟んでいる状態となる。
図1Aに示すハニカム構造体1では、第1電極部20、上側第2電極部30a及び下側第2電極部30bはともにハニカム基材10の長手方向の全体にわたって一様に形成されているので、ハニカム構造体1を、ハニカム基材10の長手方向に垂直な断面のどこで切断したとしても、その切断面において上側第2電極部30aと下側第2電極部30bで第1電極部20を挟んでいる状態となる。
第2電極部を構成する電極は、セルの内部に形成された電極であることが好ましい。
図5は、セルの内部に形成された第2電極部の形態の例を模式的に示す拡大斜視図である。
図5は図1Aに示すハニカム構造体の端面の拡大斜視図でもある。
図5には、セル12の内部に棒状電極31が挿入されて形成された第2電極部30(上側第2電極部30a)を示している。棒状電極31が隣り合うセル12のそれぞれに挿入されることによって、第2電極部30を構成する複数の電極が配置される。
セル12の内部には棒状電極31に加えて導電ペースト32が充填されている。導電ペースト32が充填されることにより棒状電極31とセル隔壁13の間の導電性が向上する。
図5は、セルの内部に形成された第2電極部の形態の例を模式的に示す拡大斜視図である。
図5は図1Aに示すハニカム構造体の端面の拡大斜視図でもある。
図5には、セル12の内部に棒状電極31が挿入されて形成された第2電極部30(上側第2電極部30a)を示している。棒状電極31が隣り合うセル12のそれぞれに挿入されることによって、第2電極部30を構成する複数の電極が配置される。
セル12の内部には棒状電極31に加えて導電ペースト32が充填されている。導電ペースト32が充填されることにより棒状電極31とセル隔壁13の間の導電性が向上する。
セル12の内部に形成された棒状電極31はハニカム基材10の端面の外側に引き出し配線33によって引き出されている。そして、ハニカム基材10の端面の外部で各引き出し配線33が接続されて、セル12の内部に形成された棒状電極31同士が接続される。
図5にはセル12の内部に形成された棒状電極31同士が並列に接続されている形態を示している。
なお、図5にはセル12の内部に形成された棒状電極31のそれぞれに引き出し配線33が接続された形態を示しているが、引き出し配線33は棒状電極31のいくつかおきに接続されていてもよい。
図5にはセル12の内部に形成された棒状電極31同士が並列に接続されている形態を示している。
なお、図5にはセル12の内部に形成された棒状電極31のそれぞれに引き出し配線33が接続された形態を示しているが、引き出し配線33は棒状電極31のいくつかおきに接続されていてもよい。
図5において第2電極部30はハニカム基材10の最も外周に位置するセルに形成されている。ハニカム基材10においてセルの形状は原則として断面正方形であるが、最も外周に位置するセルはその形状が正方形ではない。
第2電極部がセルの内部に形成される場合、その位置はハニカム基材の最も外周に位置するセルでなくてもよく、第2電極部で第1電極部を挟むことができる場所に位置するセルであればよい。
また、第2電極部が形成されるセルが一列に並んでいなくてもよい。
また、第2電極部が形成されるセルが一列に並んでいなくてもよい。
第2電極部がセルの内部に形成される場合に、セルの内部に形成された電極同士がハニカム基材の端面で直列に接続され、ハニカム基材の外周からハニカム基材の外部に引き出されてもよい。このような電極同士の接続形態は、図3を参照して説明した、第1電極部がセルの内部に形成されて電極同士がハニカム基材の端面で直列に接続された形態と同様である。
第2電極部がセルの内部に形成される場合の好ましい形態は第1電極部がセルの内部に形成される場合と同様にすることができ、棒状電極及び導電ペーストの材料としても同様のものを使用することができる。
第2電極部は、ハニカム基材の外周に設けられた面電極であってもよい。
図6は、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示す斜視図である。
図6に示すハニカム構造体3では、第2電極部130である上側第2電極部130aと下側第2電極部130bがいずれもハニカム基材10の外周に設けられた面電極である。
第2電極部130には給電部131がそれぞれ設けられている。
図6は、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示す斜視図である。
図6に示すハニカム構造体3では、第2電極部130である上側第2電極部130aと下側第2電極部130bがいずれもハニカム基材10の外周に設けられた面電極である。
第2電極部130には給電部131がそれぞれ設けられている。
面電極を構成する材料は、ハニカム基材と同様の材料や金属、導電性セラミック等が挙げられる。面電極として、例えば、SiCを使用した面電極では、両者の間に不純物がドープされたSiの粉末を介在させ、Siが溶融する温度まで、加熱することにより、ハニカム基材と面電極とを接着させることができる。また、導電性を有する耐熱性の金属を含むペーストをハニカム基材の外周に塗布し、焼成することにより、面電極を形成してもよい。
給電部は棒状電極とすることが好ましい。棒状電極の材料は特に限定されるものではないが、例えば、SiC、Si又はホウケイ酸塩を含む材料からなることが望ましい。上記したSiCにドーパントをドープすることにより棒状電極を導電性とすることができ、また、ホウケイ酸塩にSi等の導電性物質を混入させることにより、導電性とすることができ、これらの材料を棒状電極として使用することができる。
棒状電極を面電極と接着する際には、導電性接着剤で接着することにより、接合することができる。
このような面電極の構造は従来のハニカム構造体において用いられる、外周に設けられた電極と同様にすることができる。
このような面電極の構造は従来のハニカム構造体において用いられる、外周に設けられた電極と同様にすることができる。
本発明のハニカム構造体では、第2電極部は、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面において第1電極部を挟むように配置されていればよい。以下に、投影面に着目することで定められる第2電極部の形態について説明する。
図7Aは、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示す斜視図であり、図7Bは、図7Aに示すハニカム構造体の長手方向に沿った投影図であり、図7Cは、図7Aに示すハニカム構造体の左右方向から見た投影図である。
図7Aに示すハニカム構造体4では、第1電極部220がハニカム基材10の両端面近傍の2カ所に設けられている。図面左側の第1電極部を左側第1電極部220a、図面右側の第1電極部を右側第1電極部220bとする。ハニカム基材10の長手方向中央付近には第1電極部が設けられていない。
第2電極部230はハニカム基材10の長手方向中央付近で上側と下側の2か所に設けられている。図面上側の第2電極部を上側第2電極部230a、下側の第2電極部を下側第2電極部230bとする。
各第1電極部及び第2電極部にはそれぞれ引き出し配線が接続されている。
第2電極部230はハニカム基材10の長手方向中央付近で上側と下側の2か所に設けられている。図面上側の第2電極部を上側第2電極部230a、下側の第2電極部を下側第2電極部230bとする。
各第1電極部及び第2電極部にはそれぞれ引き出し配線が接続されている。
図7Bが、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面を示す投影図であるが、この図において第2電極部230は上側第2電極部230aと下側第2電極部230bの2か所に配置されている。第1電極部220を投影図としてみると左側第1電極部220aと右側第1電極部220bは重なっている。
そして、この投影図においては上側第2電極部230aと下側第2電極部230bで第1電極部220(220a、220b)を挟んでいる。
そして、この投影図においては上側第2電極部230aと下側第2電極部230bで第1電極部220(220a、220b)を挟んでいる。
図7Cに示す投影図を見ると理解できるが、ハニカム構造体4においては、ハニカム基材10の長手方向に垂直な断面のどこで切断したとしても、その切断面において第1電極部220と第2電極部230が同時に存在しない。すなわち、ハニカム基材の長手方向に垂直な切断面においては第2電極部は第1電極部を挟んでいるとはいえない。
しかし、このような場合でも、図7Bに示すような投影面において第2電極部が第1電極部を挟んでいる場合には、本発明のハニカム構造体となる。
しかし、このような場合でも、図7Bに示すような投影面において第2電極部が第1電極部を挟んでいる場合には、本発明のハニカム構造体となる。
図8Aは、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示す斜視図であり、図8Bは、図8Aに示すハニカム構造体の長手方向に沿った投影図であり、図8Cは、図8Aに示すハニカム構造体の左右方向から見た投影図である。
図8Aに示すハニカム構造体5も、図7Aに示すハニカム構造体4と同様に、ハニカム基材の長手方向に垂直な切断面においては第2電極部は第1電極部を挟んでいないが、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面において第2電極部は第1電極部を挟んでいる場合の例である。
図8Aに示すハニカム構造体5も、図7Aに示すハニカム構造体4と同様に、ハニカム基材の長手方向に垂直な切断面においては第2電極部は第1電極部を挟んでいないが、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面において第2電極部は第1電極部を挟んでいる場合の例である。
ハニカム構造体5では、第1電極部320はハニカム基材10の長手方向中央付近で、上下方向の中央付近にハニカム基材の断面を横切るように直線状に配置されている。
第2電極部330はハニカム基材10の両端面近傍で上側と下側の計4カ所に設けられている。
図面左側の第2電極部をそれぞれ左上側第2電極部330aa、左下側第2電極部330baとし、図面右側の第2電極部をそれぞれ右上側第2電極部330ab、右下側第2電極部330bbとする。
第2電極部330はハニカム基材10の両端面近傍で上側と下側の計4カ所に設けられている。
図面左側の第2電極部をそれぞれ左上側第2電極部330aa、左下側第2電極部330baとし、図面右側の第2電極部をそれぞれ右上側第2電極部330ab、右下側第2電極部330bbとする。
図8Bが、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面を示す投影図であるが、この図においては上側第2電極部(330aa、330ab)と下側第2電極部(330ba、330bb)で第1電極部320を挟んでいる。
また、図8Cに示すように、ハニカム構造体5においては、ハニカム基材10の長手方向に垂直な断面のどこで切断したとしても、その切断面において第1電極部320と第2電極部330が同時に存在しない。すなわち、ハニカム基材の長手方向に垂直な切断面においては第2電極部は第1電極部を挟んでいるとはいえない。
しかし、このような場合でも、図8Bに示すような投影面において第2電極部が第1電極部を挟んでいる場合には、本発明のハニカム構造体となる。
しかし、このような場合でも、図8Bに示すような投影面において第2電極部が第1電極部を挟んでいる場合には、本発明のハニカム構造体となる。
図9Aは、本発明のハニカム構造体の別の一例を模式的に示す斜視図であり、図9Bは、図9Aに示すハニカム構造体の長手方向に沿った投影図であり、図9Cは、図9Aに示すハニカム構造体の左右方向から見た投影図である。
図9Aに示すハニカム構造体6は、ハニカム基材の長手方向に垂直な切断面として特定の切断面を選択した場合は当該切断面において第2電極部は第1電極部を挟んでいるが、その他の切断面においては第2電極部は第1電極部を挟んでいない場合の例である。
また、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面において第2電極部は第1電極部を挟んでいる場合の例である。
図9Aに示すハニカム構造体6は、ハニカム基材の長手方向に垂直な切断面として特定の切断面を選択した場合は当該切断面において第2電極部は第1電極部を挟んでいるが、その他の切断面においては第2電極部は第1電極部を挟んでいない場合の例である。
また、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面において第2電極部は第1電極部を挟んでいる場合の例である。
ハニカム構造体6では、第1電極部420はハニカム基材10の長手方向中央の右側及び左側の2か所に設けられている。図面左側の第1電極部を左側第1電極部420a、図面右側の第1電極部を右側第1電極部420bとする。
ハニカム基材10の両端面近傍には第1電極部が設けられていない。
第2電極部430はハニカム基材10の両端面近傍及び長手方向中央で上側と下側の計6カ所に設けられている。
図面左側の第2電極部をそれぞれ左上側第2電極部430aa、左下側第2電極部430baとし、図面右側の第2電極部をそれぞれ右上側第2電極部430ab、右下側第2電極部430bbとする。図面中央(長手方向中央)の第2電極部をそれぞれ中央上側第2電極部430ac、中央下側第2電極部430bcとする。
ハニカム基材10の両端面近傍には第1電極部が設けられていない。
第2電極部430はハニカム基材10の両端面近傍及び長手方向中央で上側と下側の計6カ所に設けられている。
図面左側の第2電極部をそれぞれ左上側第2電極部430aa、左下側第2電極部430baとし、図面右側の第2電極部をそれぞれ右上側第2電極部430ab、右下側第2電極部430bbとする。図面中央(長手方向中央)の第2電極部をそれぞれ中央上側第2電極部430ac、中央下側第2電極部430bcとする。
図9Bが、ハニカム構造体の長手方向に沿って第1電極部と第2電極部を投影した投影面を示す投影図であるが、この図においては上側第2電極部(430aa、430ab、430ac)と下側第2電極部(430ba、430bb、430bc)で第1電極部420(420a、420b)を挟んでいる。
図9Cからは、特定の切断面(例えば図9CにおけるA-A線)を選択した場合には当該切断面において第2電極部が第1電極部を挟むことが分かる。一方、他の切断面(例えば図9CにおけるB-B線やC-C線)を選択した場合には当該切断面において第2電極部が第1電極部を挟んでいないことが分かる。
このような場合でも、図9Bに示すような投影面において第2電極部が第1電極部を挟んでいる場合には、本発明のハニカム構造体となる。
このような場合でも、図9Bに示すような投影面において第2電極部が第1電極部を挟んでいる場合には、本発明のハニカム構造体となる。
これまでに説明した形態以外の、本発明のハニカム構造体の例について投影図を参照して説明する。
図10A、図10B、図10C、図10D、図10E及び図10Fは、本発明のハニカム構造体の別の一例の長手方向に沿った投影図である。
これらの図にはハニカム基材10と、第1電極部520及び第2電極部(上側第2電極部530a及び下側第2電極部530b)が設けられている領域のみを示している。
第2電極部についてはセルの内部に電極が形成された場合の位置で示しているが、ハニカム基材10の外周に設けられた面電極であってもよい。
また、第1電極部はセルの内部に電極が形成されたものであってもよく、板状電極であってもよい。
図10A、図10B、図10C、図10D、図10E及び図10Fは、本発明のハニカム構造体の別の一例の長手方向に沿った投影図である。
これらの図にはハニカム基材10と、第1電極部520及び第2電極部(上側第2電極部530a及び下側第2電極部530b)が設けられている領域のみを示している。
第2電極部についてはセルの内部に電極が形成された場合の位置で示しているが、ハニカム基材10の外周に設けられた面電極であってもよい。
また、第1電極部はセルの内部に電極が形成されたものであってもよく、板状電極であってもよい。
図10Aに示すハニカム構造体7Aでは、第1電極部520がハニカム基材10の断面を横切る直線において不連続に3つの領域に分けて設けられている。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ2つの領域に分けて設けられている。
このようなハニカム構造体7Aも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ2つの領域に分けて設けられている。
このようなハニカム構造体7Aも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
図10Bに示すハニカム構造体7Bでは、第1電極部520がハニカム基材10の断面を横切る直線において、2段になって不連続に設けられている。具体的には、上段に2カ所、下段に3カ所の合計5つの領域に設けられている。
5つの領域に設けられた第1電極部520の配置は左右対称である。
第1電極部がこのように配置されている場合でも、全体としては第1電極部がハニカム基材の断面を横切り直線状に配置されているといえる。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ2つの領域に分けて設けられている。
このようなハニカム構造体7Bも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
5つの領域に設けられた第1電極部520の配置は左右対称である。
第1電極部がこのように配置されている場合でも、全体としては第1電極部がハニカム基材の断面を横切り直線状に配置されているといえる。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ2つの領域に分けて設けられている。
このようなハニカム構造体7Bも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
図10Cに示すハニカム構造体7Cでは、第1電極部520がハニカム基材10の断面を横切る直線において不連続に6つの領域に分けて設けられている。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ3つの領域に分けて設けられている。
このようなハニカム構造体7Cも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ3つの領域に分けて設けられている。
このようなハニカム構造体7Cも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
図10Dに示すハニカム構造体7Dでは、第1電極部520がハニカム基材10の断面を横切る直線において、2段になって不連続に設けられている。具体的には、上段に2カ所、下段に2カ所の合計4つの領域に設けられている。
4つの領域に設けられた第1電極部520の配置は左右非対称である。
第1電極部がこのように配置されている場合でも、全体としては第1電極部がハニカム基材の断面を横切り直線状に配置されているといえる。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ1つの領域として設けられている。
このようなハニカム構造体7Dも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
4つの領域に設けられた第1電極部520の配置は左右非対称である。
第1電極部がこのように配置されている場合でも、全体としては第1電極部がハニカム基材の断面を横切り直線状に配置されているといえる。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ1つの領域として設けられている。
このようなハニカム構造体7Dも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
図10Eに示すハニカム構造体7Eでは、第1電極部520がハニカム基材10の断面を横切る直線において、1つの領域としてハニカム基材の断面を横切り直線状に配置されている。
第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bは、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられた領域に加えて、ハニカム基材10の中心に向かって伸びる領域を有している。
このようなハニカム構造体7Eも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bは、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられた領域に加えて、ハニカム基材10の中心に向かって伸びる領域を有している。
このようなハニカム構造体7Eも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
図10Fに示すハニカム構造体7Fでは、第1電極部520として、ハニカム基材10の断面を横切る直線から当該直線の中心付近を除いた箇所に複数の電極が並べて配置されている。
具体的には、当該断面の左側に2カ所、右側に2カ所の合計4つの領域に電極が配置されている。直線の中心付近には電極が配置されていない。
第1電極部がこのように配置されている場合でも、全体としては第1電極部がハニカム基材の断面を横切り直線状に配置されているといえる。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ1つの領域として設けられている。
ハニカム基材の断面を横切る直線の中心付近は電流密度が高くなりやすく、温度が高くなりやすい。そのため、電極を並べる際に意図的にその部分だけ電極を配置しないようにすると、その部分の電流密度を下げることができる。その結果、加熱時のハニカム構造体の均熱性をより高くすることができる。
このようなハニカム構造体7Fも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
具体的には、当該断面の左側に2カ所、右側に2カ所の合計4つの領域に電極が配置されている。直線の中心付近には電極が配置されていない。
第1電極部がこのように配置されている場合でも、全体としては第1電極部がハニカム基材の断面を横切り直線状に配置されているといえる。
また、第2電極部である上側第2電極部530a、下側第2電極部530bはハニカム基材10の外周面近傍に沿ってそれぞれ1つの領域として設けられている。
ハニカム基材の断面を横切る直線の中心付近は電流密度が高くなりやすく、温度が高くなりやすい。そのため、電極を並べる際に意図的にその部分だけ電極を配置しないようにすると、その部分の電流密度を下げることができる。その結果、加熱時のハニカム構造体の均熱性をより高くすることができる。
このようなハニカム構造体7Fも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
続いて、第1電極部と極性が同じである第3電極部をさらに備える本発明のハニカム構造体の例について投影図を参照して説明する。
図11A及び図11Bは、本発明のハニカム構造体の別の一例の長手方向に沿った投影図である。
これらの図にはハニカム基材10と、第1電極部620、第2電極部(上側第2電極部630a及び下側第2電極部630b)及び他の電極部(上側第3電極部640a、下側第3電極部640b及び第4電極部650)が設けられている領域のみを示している。
ハニカム基材10の外周の位置に設けられた電極部については、ハニカム基材10の外周に設けられた面電極であってもよい。
また、ハニカム基材10の中に設けられた電極部はセルの内部に電極が形成されたものであってもよく、板状電極であってもよい。
図11A及び図11Bは、本発明のハニカム構造体の別の一例の長手方向に沿った投影図である。
これらの図にはハニカム基材10と、第1電極部620、第2電極部(上側第2電極部630a及び下側第2電極部630b)及び他の電極部(上側第3電極部640a、下側第3電極部640b及び第4電極部650)が設けられている領域のみを示している。
ハニカム基材10の外周の位置に設けられた電極部については、ハニカム基材10の外周に設けられた面電極であってもよい。
また、ハニカム基材10の中に設けられた電極部はセルの内部に電極が形成されたものであってもよく、板状電極であってもよい。
図11Aに示すハニカム構造体8Aでは、第1電極部620がハニカム基材10の断面を横切る直線において、1つの領域としてハニカム基材の断面を横切り直線状に配置されている。
第2電極部である上側第2電極部630a、下側第2電極部630bは、ハニカム基材10の内部において直線状に配置されており、上側第2電極部630aと下側第2電極部630bで第1電極部620を挟んでいる。
さらに、第3電極部(上側第3電極部640a及び下側第3電極部640b)がハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられている。
第3電極部は第1電極部とともに第2電極部を挟む位置に配置される電極部であり、上側第3電極部640aと第1電極部620で上側第2電極部630aを挟んでいる。同様に下側第3電極部640bと第1電極部620で下側第2電極部630bを挟んでいる。
第3電極部は第1電極部と同じ極性の電極部である。そのため、第3電極部と第2電極部の極性は異なる。従って、第3電極部と第2電極部の間に電圧を印加することによって第3電極部と第2電極部の間に電流が流れる。
また、第1電極部と第3電極部は並列に接続されていることが好ましい。
第3電極部はセルの内部に形成された電極であってもよく、ハニカム基材の外周に設けられた面電極であってもよい。
このようなハニカム構造体8Aも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
第2電極部である上側第2電極部630a、下側第2電極部630bは、ハニカム基材10の内部において直線状に配置されており、上側第2電極部630aと下側第2電極部630bで第1電極部620を挟んでいる。
さらに、第3電極部(上側第3電極部640a及び下側第3電極部640b)がハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられている。
第3電極部は第1電極部とともに第2電極部を挟む位置に配置される電極部であり、上側第3電極部640aと第1電極部620で上側第2電極部630aを挟んでいる。同様に下側第3電極部640bと第1電極部620で下側第2電極部630bを挟んでいる。
第3電極部は第1電極部と同じ極性の電極部である。そのため、第3電極部と第2電極部の極性は異なる。従って、第3電極部と第2電極部の間に電圧を印加することによって第3電極部と第2電極部の間に電流が流れる。
また、第1電極部と第3電極部は並列に接続されていることが好ましい。
第3電極部はセルの内部に形成された電極であってもよく、ハニカム基材の外周に設けられた面電極であってもよい。
このようなハニカム構造体8Aも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
図11Bに示すハニカム構造体8Bでは、第1電極部620がハニカム基材10の断面を横切る直線において、1つの領域としてハニカム基材の断面を横切り直線状に配置されている。
第2電極部である上側第2電極部630a、下側第2電極部630bは、ハニカム基材10の内部において直線状に配置されており、上側第2電極部630aと下側第2電極部630bで第1電極部620を挟んでいる。
第3電極部である上側第3電極部640aは、ハニカム基材10の内部において直線状に配置されており、上側第3電極部640aと第1電極部620で上側第2電極部630aを挟んでいる。
第3電極部である下側第3電極部640bは、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられており、下側第3電極部640bと第1電極部620で下側第2電極部630bを挟んでいる。
さらに、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って第4電極部650が設けられており、下側第2電極部630bと第4電極部650で下側第3電極部640bを挟んでいる。
第4電極部は第2電極部と同じ極性の電極部である。
そのため、第4電極部と第3電極部の極性は異なる。従って、第4電極部と第3電極部の間に電圧を印加することによって第4電極部と第3電極部の間に電流が流れる。
また、第4電極部と第2電極部は並列に接続されていることが好ましい。
第3電極部及び第4電極部はセルの内部に形成された電極であってもよく、ハニカム基材の外周に設けられた面電極であってもよい。
このようなハニカム構造体8Bも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
第2電極部である上側第2電極部630a、下側第2電極部630bは、ハニカム基材10の内部において直線状に配置されており、上側第2電極部630aと下側第2電極部630bで第1電極部620を挟んでいる。
第3電極部である上側第3電極部640aは、ハニカム基材10の内部において直線状に配置されており、上側第3電極部640aと第1電極部620で上側第2電極部630aを挟んでいる。
第3電極部である下側第3電極部640bは、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられており、下側第3電極部640bと第1電極部620で下側第2電極部630bを挟んでいる。
さらに、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って第4電極部650が設けられており、下側第2電極部630bと第4電極部650で下側第3電極部640bを挟んでいる。
第4電極部は第2電極部と同じ極性の電極部である。
そのため、第4電極部と第3電極部の極性は異なる。従って、第4電極部と第3電極部の間に電圧を印加することによって第4電極部と第3電極部の間に電流が流れる。
また、第4電極部と第2電極部は並列に接続されていることが好ましい。
第3電極部及び第4電極部はセルの内部に形成された電極であってもよく、ハニカム基材の外周に設けられた面電極であってもよい。
このようなハニカム構造体8Bも、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
続いて、第1電極部と第2電極部が1つずつ設けられている本発明のハニカム構造体の例について投影図を参照して説明する。
図12は、本発明のハニカム構造体の別の一例の長手方向に沿った投影図である。
図12に示すハニカム構造体9では、第1電極部720は、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられた領域に加えて、ハニカム基材10の内部に向かって伸び、ハニカム基材10の断面を横切り外周近傍まで直線状に配置された領域を有している。
第2電極部730も、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられた領域に加えて、ハニカム基材10の内部に向かって伸び、ハニカム基材10の断面を横切り外周近傍まで直線状に配置された領域を有している。
電極部がハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられる領域は、第1電極部720が上側、第2電極部730が下側であり向かい合う形となっている。
電極部がハニカム基材10の内部に向かって伸び、ハニカム基材10の断面を横切り外周近傍まで直線状に配置された領域については、第1電極部720と第2電極部730においてそれぞれ複数箇所設けられていて、第1電極部720は第2電極部730に挟まれ、第2電極部730は第1電極部720に挟まれる形態となっている。
このハニカム構造体9では第1電極部720と第2電極部730はそれぞれ1つずつ設けられているため、複数の第2電極部で第1電極部を挟んでいるわけではない。しかしながら、第1電極部720がハニカム基材10の内部に向かって伸び、ハニカム基材10の断面を横切り外周近傍まで直線状に配置された領域において、第2電極部730の一部により挟まれているので、このようなハニカム構造体9も、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
図12は、本発明のハニカム構造体の別の一例の長手方向に沿った投影図である。
図12に示すハニカム構造体9では、第1電極部720は、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられた領域に加えて、ハニカム基材10の内部に向かって伸び、ハニカム基材10の断面を横切り外周近傍まで直線状に配置された領域を有している。
第2電極部730も、ハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられた領域に加えて、ハニカム基材10の内部に向かって伸び、ハニカム基材10の断面を横切り外周近傍まで直線状に配置された領域を有している。
電極部がハニカム基材10の外周面近傍に沿って設けられる領域は、第1電極部720が上側、第2電極部730が下側であり向かい合う形となっている。
電極部がハニカム基材10の内部に向かって伸び、ハニカム基材10の断面を横切り外周近傍まで直線状に配置された領域については、第1電極部720と第2電極部730においてそれぞれ複数箇所設けられていて、第1電極部720は第2電極部730に挟まれ、第2電極部730は第1電極部720に挟まれる形態となっている。
このハニカム構造体9では第1電極部720と第2電極部730はそれぞれ1つずつ設けられているため、複数の第2電極部で第1電極部を挟んでいるわけではない。しかしながら、第1電極部720がハニカム基材10の内部に向かって伸び、ハニカム基材10の断面を横切り外周近傍まで直線状に配置された領域において、第2電極部730の一部により挟まれているので、このようなハニカム構造体9も、投影面において第2電極部で第1電極部を挟んでいるハニカム構造体の例である。
本発明のハニカム構造体の製造方法の一例について説明する。
上記ハニカム構造体は、例えば、公知の製造方法でセラミックからなるハニカム基材を作成した後、ハニカム基材の所定の位置に第1電極部及び第2電極部を設けることにより製造することができる。
上記ハニカム構造体は、例えば、公知の製造方法でセラミックからなるハニカム基材を作成した後、ハニカム基材の所定の位置に第1電極部及び第2電極部を設けることにより製造することができる。
電極部として、セルの内部に電極を形成する場合には、セルの内部に棒状電極を挿入する方法、セルの内部に導電ペーストを充填する方法、及び、セルの内部への棒状電極の挿入と導電ペーストの充填を併せて行う方法が例示される。
また、セルの内部に形成した電極と引き出し配線又は接続配線の接続はろう付け等の方法により行うことができる。
また、セルの内部に形成した電極と引き出し配線又は接続配線の接続はろう付け等の方法により行うことができる。
電極部としてハニカム基材の外周のセルの内部に電極を形成する場合には、通常のセルの内部に電極を形成する方法を用いることができるが、ハニカム基材の外周壁を削ってハニカム基材の最も外周に位置するセルのセル隔壁を露出させ、セルの内部に棒状電極を挿入(載置)し、導電ペーストを充填するようにしてもよい。
特に、図7Aに示すように、ハニカム基材の長手方向中央付近の上側及び下側に電極部を設ける場合には、ハニカム基材の外周壁を削ってセルの内部に電極を形成する方法を好ましく用いることができる。
また、セルの内部に形成した電極と引き出し配線又は接続配線の接続はろう付け等の方法により行うことができる。
特に、図7Aに示すように、ハニカム基材の長手方向中央付近の上側及び下側に電極部を設ける場合には、ハニカム基材の外周壁を削ってセルの内部に電極を形成する方法を好ましく用いることができる。
また、セルの内部に形成した電極と引き出し配線又は接続配線の接続はろう付け等の方法により行うことができる。
電極部として板状電極を形成する場合は、ハニカム基材を分割して板状電極を挟み、板状電極とハニカム基材を導電性接着剤により接合する方法が例示される。
板状電極と引き出し配線の接続はろう付け等の方法により行うことができる。
板状電極と引き出し配線の接続はろう付け等の方法により行うことができる。
電極部としてハニカム基材の外周に設けられた面電極を形成する場合には、電極部は電極部となる導電ペーストの印刷や転写により設けることができる。
また、ハニカム基材の外周と電極部となる導電ペーストの間にSiの粉末を介在させて、Siが溶融する温度まで加熱することによりハニカム基材と電極部を接着させることができる。
面電極に対して給電部を接着する場合は、棒状電極を導電性接着剤で接着することにより、接合することができる。
また、ハニカム基材の外周と電極部となる導電ペーストの間にSiの粉末を介在させて、Siが溶融する温度まで加熱することによりハニカム基材と電極部を接着させることができる。
面電極に対して給電部を接着する場合は、棒状電極を導電性接着剤で接着することにより、接合することができる。
なお、ハニカム基材として、各図面には外周壁を有する円柱形のハニカム基材を示しているが、四角柱形状のハニカム焼成体を製造した後、複数のハニカム焼成体を、導電性接着層を介して貼り合わせ、複数個のハニカム焼成体からなるハニカム焼成体集合体を作製し、この後、上記ハニカム焼成体集合体の切削加工を行って円柱形状とし、外周に外周壁を形成して円柱形のハニカム基材を製造してもよい。
ハニカム基材には、触媒が担持されていることが好ましいが、ハニカム構造体に貴金属を担持する方法としては、例えば、貴金属粒子が付着したアルミナ等の高比表面積粒子を含む溶液にハニカム基材又は電極部を形成した後のハニカム構造体を浸漬した後、引き上げて加熱する方法等が挙げられる。
(実施例)
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
Si粉末(平均粒子径6μm)とホウ酸粉末(平均粒子径6μm)とシリカ粉末(平均粒子径10μm)を13:7:80の質量割合で混合し、得られた混合粉末(74.4重量%)に有機バインダ(メチルセルロース)6.7重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)4.5重量%、及び水14.4重量%を添加して混練し、原料組成物を調製した。
Si粉末(平均粒子径6μm)とホウ酸粉末(平均粒子径6μm)とシリカ粉末(平均粒子径10μm)を13:7:80の質量割合で混合し、得られた混合粉末(74.4重量%)に有機バインダ(メチルセルロース)6.7重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)4.5重量%、及び水14.4重量%を添加して混練し、原料組成物を調製した。
得られた原料組成物を押出成形機を用いて成形し、各セルの断面形状が正方形の円柱状のハニカム成形体を得た。ハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて120℃で2時間乾燥し、両端面を所定量切断し、ハニカム乾燥体とした。
そしてハニカム乾燥体を、600℃で2時間、脱脂(仮焼)した後、不活性雰囲気下で1300℃で3時間焼成することにより円筒状のハニカム基材を製造した。上記ハニカム基材の比抵抗は、1.5Ωcmであった。またハニカム基材の直径は103mm、長さ60m、セル密度は62セル/cm2、隔壁厚みは0.15mm、最外周の隔壁厚み(外周壁の厚み)は0.25mmであった。
比抵抗の測定は四端子法(JIS C 2525(1994))により行った。
そしてハニカム乾燥体を、600℃で2時間、脱脂(仮焼)した後、不活性雰囲気下で1300℃で3時間焼成することにより円筒状のハニカム基材を製造した。上記ハニカム基材の比抵抗は、1.5Ωcmであった。またハニカム基材の直径は103mm、長さ60m、セル密度は62セル/cm2、隔壁厚みは0.15mm、最外周の隔壁厚み(外周壁の厚み)は0.25mmであった。
比抵抗の測定は四端子法(JIS C 2525(1994))により行った。
次に、銀粒子(平均粒径15μm)90重量部に、テルピネオール6重量部、チクソ剤4重量部を加え混練し導電ペーストを得た。
導電ペーストを図1に示すように、第1電極部となるようにハニカム基材の中央の横一列全てのセルに充填し、第2電極部となるようにハニカム基材の上下にそれぞれハニカム基材の外周の1/4に相当する範囲(円周方向に80.9mmの範囲)の最外周のセルに充填した。さらに、それぞれのセルに充填した導電ペースト同士を接続するために、導電ペーストを充填したセル間の隔壁の端面に同じ導電ペーストを塗布した。
導電ペーストを図1に示すように、第1電極部となるようにハニカム基材の中央の横一列全てのセルに充填し、第2電極部となるようにハニカム基材の上下にそれぞれハニカム基材の外周の1/4に相当する範囲(円周方向に80.9mmの範囲)の最外周のセルに充填した。さらに、それぞれのセルに充填した導電ペースト同士を接続するために、導電ペーストを充填したセル間の隔壁の端面に同じ導電ペーストを塗布した。
さらに、第1電極部の両端2か所及び上下の第2電極部の中心各1箇所に、給電線(Ni:Cr=80:20、線径0.8mm、長さ120mm)を、セル周囲の隔壁を加工しながら5本ずつ挿入した。900℃で1時間加熱することで、導電ペーストに含まれる溶剤の除去、導電ペーストの焼結およびハニカム基材と給電線の接合をおこなった。なお、導電ペースト自体の比抵抗は5μΩcm、給電線の比抵抗は120μΩcmであった。
(比較例1)
電極の形成位置として、第1電極部及び第2電極部をハニカム基材の外周にそれぞれ対向する形で形成(実施例1における第2電極部を形成したセルを形成する外周壁の表面)し、給電線をそれぞれの電極の表面に設置した以外は実施例1と同様にしてハニカム構造体を得た。第1電極部の厚みは0.3mmで幅はハニカム基材の外周に沿って80.9mmであり、第2電極部の厚みは0.3mmで幅はハニカム基材の外周に沿って80.9mmであった。
電極の形成位置として、第1電極部及び第2電極部をハニカム基材の外周にそれぞれ対向する形で形成(実施例1における第2電極部を形成したセルを形成する外周壁の表面)し、給電線をそれぞれの電極の表面に設置した以外は実施例1と同様にしてハニカム構造体を得た。第1電極部の厚みは0.3mmで幅はハニカム基材の外周に沿って80.9mmであり、第2電極部の厚みは0.3mmで幅はハニカム基材の外周に沿って80.9mmであった。
(通電試験)
実施例1で製造したハニカム構造体につき、各正極及び各負極となる給電線を束ねて80Vの電圧を60秒印加し、サーモカメラを用いてハニカム構造体の表面温度を測定し、最高温度と最低温度の差を確認した。なお、1カ所の第1電極部を正極部とし、2カ所の第2電極部をそれぞれ負極部とした。
サーモカメラとしては、赤外線サーモグラフィカメラ (R300SR-H:日本アビオニクス株式会社製)を使用し、ソフトウエア InfReC Analyzer NS9500 Standard Version2.5を使用して、ハニカム構造体の画像内の最高温度及び最低温度を測定した。
また、比較例1で製造したハニカム構造体につき、各正極及び各負極となる給電線を束ねて160Vの電圧(正負の電極が各1箇所のため、実施例1に対して2倍の電圧)を60秒印加し、サーモカメラを用いてハニカム構造体の画像内の最高温度及び最低温度を測定した。なお、1カ所の第1電極部を正極とし、1カ所の第2電極部を負極とした。
温度バラツキを以下の式により求めたところ、実施例1のハニカム構造体では15%であり、比較例1のハニカム構造体では46%であったことから、実施例1のハニカム構造体の均熱性が高いことが確認された。
温度バラツキ(%)=((最高温度-最低温度)/2)/(最高温度と最低温度の平均値)×100
実施例1で製造したハニカム構造体につき、各正極及び各負極となる給電線を束ねて80Vの電圧を60秒印加し、サーモカメラを用いてハニカム構造体の表面温度を測定し、最高温度と最低温度の差を確認した。なお、1カ所の第1電極部を正極部とし、2カ所の第2電極部をそれぞれ負極部とした。
サーモカメラとしては、赤外線サーモグラフィカメラ (R300SR-H:日本アビオニクス株式会社製)を使用し、ソフトウエア InfReC Analyzer NS9500 Standard Version2.5を使用して、ハニカム構造体の画像内の最高温度及び最低温度を測定した。
また、比較例1で製造したハニカム構造体につき、各正極及び各負極となる給電線を束ねて160Vの電圧(正負の電極が各1箇所のため、実施例1に対して2倍の電圧)を60秒印加し、サーモカメラを用いてハニカム構造体の画像内の最高温度及び最低温度を測定した。なお、1カ所の第1電極部を正極とし、1カ所の第2電極部を負極とした。
温度バラツキを以下の式により求めたところ、実施例1のハニカム構造体では15%であり、比較例1のハニカム構造体では46%であったことから、実施例1のハニカム構造体の均熱性が高いことが確認された。
温度バラツキ(%)=((最高温度-最低温度)/2)/(最高温度と最低温度の平均値)×100
1、2、3、4、5、6、7A、7B、7C、7D、7E、7F、8A、8B、9 ハニカム構造体
10、110 ハニカム基材
12 セル
13 セル隔壁
14 外周壁
20、120、220、320、420、520、620、720 第1電極部
21、31 棒状電極
22、32 導電ペースト
23、33、123 引き出し配線
24 接続配線
30、130、230、330、430、730 第2電極部
30a、130a、230a、530a、630a 上側第2電極部
30b、130b、230b、530b、630b 下側第2電極部
131 給電部
110a 上部ハニカム基材
110b 下部ハニカム基材
220a、420a 左側第1電極部
220b、420b 右側第1電極部
330aa、430aa 左上側第2電極部
330ba、430ba 左下側第2電極部
330ab、430ab 右上側第2電極部
330bb、430bb 右下側第2電極部
430ac 中央上側第2電極部
430bc 中央下側第2電極部
640a 上側第3電極部
640b 下側第3電極部
650 第4電極部
10、110 ハニカム基材
12 セル
13 セル隔壁
14 外周壁
20、120、220、320、420、520、620、720 第1電極部
21、31 棒状電極
22、32 導電ペースト
23、33、123 引き出し配線
24 接続配線
30、130、230、330、430、730 第2電極部
30a、130a、230a、530a、630a 上側第2電極部
30b、130b、230b、530b、630b 下側第2電極部
131 給電部
110a 上部ハニカム基材
110b 下部ハニカム基材
220a、420a 左側第1電極部
220b、420b 右側第1電極部
330aa、430aa 左上側第2電極部
330ba、430ba 左下側第2電極部
330ab、430ab 右上側第2電極部
330bb、430bb 右下側第2電極部
430ac 中央上側第2電極部
430bc 中央下側第2電極部
640a 上側第3電極部
640b 下側第3電極部
650 第4電極部
Claims (13)
- 多数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム基材と、前記ハニカム基材に形成された電極部と、を備えるハニカム構造体であって、
前記電極部は正極部と負極部とからなり、
前記正極部と前記負極部のうち一方の電極部である第1電極部は、前記ハニカム基材を長手方向に垂直な方向に切断した、いずれかの断面において、前記ハニカム基材の断面を横切り前記ハニカム基材の外周もしくはその近傍まで直線状に配置されており、
前記正極部と前記負極部のうち他方の電極部である第2電極部は、前記ハニカム構造体の長手方向に沿って前記第1電極部と前記第2電極部を投影した投影面において前記第1電極部を挟むように配置されていることを特徴とするハニカム構造体。 - 前記第1電極部では、前記ハニカム基材の前記断面において複数の電極が直線状に並べて配置されている請求項1に記載のハニカム構造体。
- 前記第1電極部では、前記ハニカム基材の前記断面において、前記ハニカム基材の上記断面を横切る直線から当該直線の中心付近を除いた箇所に複数の電極が並べて配置されている請求項1に記載のハニカム構造体。
- 前記セルの内部に電極が形成されて、前記第1電極部を構成する複数の電極が直線状に配置されている請求項2又は3に記載のハニカム構造体。
- 前記セルの内部に形成された電極が前記ハニカム基材の端面の外側に引き出し配線によって引き出され、前記ハニカム基材の外部で各引き出し配線が接続されて、各電極同士が接続される請求項4に記載のハニカム構造体。
- 前記セルの内部に形成された電極同士が前記ハニカム基材の端面で直列に接続され、前記ハニカム基材の外周からハニカム基材の外部に引き出される請求項4に記載のハニカム構造体。
- 前記第1電極部は板状電極であって、前記板状電極は分割されたハニカム基材により挟まれている請求項1に記載のハニカム構造体。
- 前記第2電極部を構成する電極は、前記セルの内部に形成された電極である請求項1~7のいずれか1項に記載のハニカム構造体。
- 前記セルの内部に形成された電極が前記ハニカム基材の端面の外側に引き出し配線によって引き出され、前記ハニカム基材の外部で各引き出し配線が接続されて、各電極同士が接続される請求項8に記載のハニカム構造体。
- 前記セルの内部に形成された電極同士がハニカム基材の端面で直列に接続され、前記ハニカム基材の外周からハニカム基材の外部に引き出される請求項8に記載のハニカム構造体。
- 前記第2電極部は、前記ハニカム基材の外周に設けられた面電極である請求項1~7のいずれか1項に記載のハニカム構造体。
- 前記電極部が、前記第1電極部と極性が同じである第3電極部をさらに備え、前記第3電極部は、前記ハニカム構造体の前記投影面において、前記第3電極部と前記第1電極部とで前記第2電極部を挟むように配置されており、前記第1電極部と前記第3電極部は並列に接続されている請求項1~10のいずれか1項に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム基材が正温度係数を有する抵抗発熱体である請求項1~12のいずれか1項に記載のハニカム構造体。
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JP2020159918A JP2022053221A (ja) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | ハニカム構造体 |
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