JP5658233B2 - ハニカム構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、ハニカム構造体に関し、さらに詳しくは、触媒担体であると共に電圧を印加することによりヒーターとしても機能し、電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制することができるハニカム構造体に関する。
従来、コージェライト製のハニカム構造体に触媒を担持したものを、自動車エンジンから排出された排ガス中の有害物質の処理に用いていた。また、炭化珪素質焼結体によって形成されたハニカム構造体を排ガスの浄化に使用することも知られている（例えば、特許文献１を参照）。
ハニカム構造体に担持した触媒によって排ガスを処理する場合、触媒を所定の温度まで昇温する必要があるが、エンジン始動時には、触媒温度が低いため、排ガスが十分に浄化されないという問題があった。
そのため、触媒が担持されたハニカム構造体の上流側に、金属製のヒーターを設置して、排ガスを昇温させる方法が検討されている（例えば、特許文献２を参照）。
特許第４１３６３１９号公報 特許第２９３１３６２号公報
上記のようなヒーターを、自動車に搭載して使用する場合、自動車の電気系統に使用される電源が共通で使用され、例えば２００Ｖという高い電圧の電源が用いられる。しかし、金属製のヒーターは、電気抵抗が低いため、このような高い電圧の電源を用いた場合、過剰に電流が流れ、電源回路を損傷させることがあるという問題があった。
また、ヒーターが金属製であると、仮にハニカム構造に加工したものであっても、触媒を担持し難いため、ヒーターと触媒とを一体化させることは難しかった。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、触媒担体であると共に電圧を印加することによりヒーターとしても機能し、電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制することができるハニカム構造体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、以下のハニカム構造体を提供する。
［１］ 流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延び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筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部とを備え、前記ハニカム構造部の電気抵抗率が、１〜２００Ωｃｍであり、前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配設され、前記セルの延びる方向に直交する断面において、それぞれの前記電極部の中心角の０．５倍が、１５〜６５°であり、それぞれの前記電極部が、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における中央部から周方向における両端に向かって薄くなるように形成されたハニカム構造体。
［２］ それぞれの前記電極部が、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における前記中央部と、前記中央部の、周方向における両側に位置する拡張部とから構成され、前記電極部の前記中央部の電気抵抗率が、前記電極部の前記拡張部の電気抵抗率より小さい［１］に記載のハニカム構造体。
［３］ 前記電極部の前記中央部の電気抵抗率が、０．１〜１０Ωｃｍである［２］に記載のハニカム構造体。
［４］ 前記電極部の前記拡張部の電気抵抗率が、０．１〜１００Ωｃｍである［２］又は［３］に記載のハニカム構造体。
［５］ 前記電極部の前記中央部の厚さが、０．２〜５．０ｍｍである［２］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［６］ 前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記電極部の前記中央部の中心角の０．５倍が、５〜２５°である［２］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［７］ それぞれの電極部が、セルの延びる方向に直交する断面において、境界となる部分を有さずに連続的に形成されている［１］に記載のハニカム構造体。
［８］ 前記電極部の電気抵抗率が、０．１〜１００Ωｃｍである［７］に記載のハニカム構造体。
［９］ それぞれの前記電極部の前記中央部の、前記セルの延びる方向における中央の位置に、電気配線を繋ぐための電極端子突起部が配設された［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体。
本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造部の電気抵抗率が１〜２００Ωｃｍであるため、電圧の高い電源を用いて電流を流しても、過剰に電流が流れず、ヒーターとして好適に用いることができる。また、「一対の電極部のそれぞれが、ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、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、セルの延びる方向に直交する断面において、それぞれの電極部の中心角の０．５倍が、１５〜６５°である」ため、電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制することができる。
更に、「それぞれの前記電極部が、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における中央部から周方向における両端に向かって薄くなるように形成されている」ため、電圧を印加したときの温度分布の偏りを更に抑制することができる。
また、「それぞれの電極部が、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における中央部と、中央部の、周方向における両側に位置する拡張部とから構成され、電極部の中央部の電気抵抗率が、電極部の拡張部の電気抵抗率より小さく、それぞれの拡張部が、セルの延びる方向に直交する断面において、中央部に接する側の端部から、反対側の端部である側縁部に向かって薄くなるように形成されている」場合にも、電圧を印加したときの温度分布の偏りを更に抑制することができる。特に、電極部の中央部の電気抵抗率が、電極部の拡張部の電気抵抗率より小さいため、ハニカム構造体のセルの延びる方向における温度分布の偏りを効果的に抑制することができ、これにより、ハニカム構造体全体の温度分布の偏りを抑制することができる。
本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。 本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面を示す模式図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す正面図である。 図４における、Ａ−Ａ’断面を示す模式図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す側面図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面の一部を示す模式図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面の一部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）ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図１〜図３に示すように、流体の流路となる一方の端面１１から他方の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１と、最外周に位置する外周壁３とを有する筒状のハニカム構造部４と、ハニカム構造部４の側面５に配設された一対の電極部２１，２１とを備え、ハニカム構造部４の電気抵抗率が、１〜２００Ωｃｍであり、一対の電極部２１，２１のそれぞれが、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びる帯状に形成され、一対の電極部２１，２１における一方の電極部２１が、セル２の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部２１，２１における他方の電極部２１に対して、ハニカム構造部４の中心Ｏを挟んで反対側に配設され、セル２の延びる方向に直交する断面において、それぞれの電極部２１，２１の中心角の０．５倍が、１５〜６５°であり、それぞれの電極部２１，２１が、セル２の延びる方向に直交する断面において、周方向における中央部２１ａから周方向における両端（側縁部）２１ｂｂ，２１ｂｂに向かって薄くなるように形成されたものである。図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。図３は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面を示す模式図である。尚、図３においては、隔壁が省略されている。
このように、本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の電気抵抗率が１〜２００Ωｃｍであるため、電圧の高い電源を用いて電流を流しても、過剰に電流が流れず、ヒーターとして好適に用いることができる。また、「一対の電極部２１，２１のそれぞれが、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びる帯状に形成され、セル２の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部２１，２１における一方の電極部２１が、一対の電極部２１，２１における他方の電極部２１に対して、ハニカム構造部４の中心を挟んで反対側に配設され、セル２の延びる方向に直交する断面において、それぞれの電極部２１，２１の中心角αの０．５倍（中心角αの０．５倍の角度θ）が、１５〜６５°である」ため、一対の電極部２１，２１間に電圧を印加したときの、ハニカム構造部４の温度分布の偏りを抑制することができる。更に、「それぞれの電極部２１，２１が、セル２の延びる方向に直交する断面において、周方向における中央部２１ａから周方向における両端（側縁部）２１ｂｂ，２１ｂｂに向かって薄くなるように形成されている」ため、電圧を印加したときの温度分布の偏りを更に抑制することができる。
ここで、「セル２の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部２１，２１における一方の電極部２１が、一対の電極部２１，２１における他方の電極部２１に対して、ハニカム構造部４の中心Ｏを挟んで反対側に配設される」とは、セル２の延びる方向に直交する断面において、「一方の電極部２１の中央点（「ハニカム構造部４の周方向」における中央の点）とハニカム構造部４の中心Ｏとを結ぶ線分」と、「他方の電極部２１の中央点（「ハニカム構造部４の周方向」における中央の点）とハニカム構造部４の中心Ｏとを結ぶ線分」と、により形成される角度β（「中心Ｏ」を中心とする角度）が、１７０°〜１９０°の範囲となるような位置関係になるように、一対の電極部２１，２１がハニカム構造部４に配設されていることを意味する。また、「電極部２１の中心角α」は、図３に示されるように、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部２１の両端とハニカム構造部４の中心Ｏとを結ぶ２本の線分により形成される角度（セルの延びる方向に直交する断面において、「電極部２１」と、「電極部２１の一方の端部と中心Ｏとを結ぶ線分」と、「電極部２１の他方の端部と中心Ｏとを結ぶ線分」とにより形成される形状（例えば、扇形）における、中心Ｏの部分の内角）である。
また、「電極部２１の、セルの延びる方向に直交する断面における、周方向における中央部」とは、ハニカム構造体の、セルの延びる方向に直交する断面における「ハニカム構造部４の周方向」における、電極部２１の中央部分のことを意味する。また、「電極部２１の中央部分」は、セルの延びる方向に直交する断面における「電極部２１の、周方向における中央の一点」であってもよいし、セルの延びる方向に直交する断面において「電極部２１の、周方向における中央に位置し、周方向に幅を持った部分」であってもよい。また、「周方向に幅を持った部分が、周方向における中央に位置する」というときは、当該「周方向に幅を持った部分」が、電極部２１の周方向における中央点に重なる位置に配置されていることを意味する。本実施形態のハニカム構造体においては、電極部２１の周方向における中央点と、電極部２１の「中央部」の周方向における中央点とが一致していることが好ましい。
本実施形態のハニカム構造体１００は、図１〜図３に示されるように、それぞれの電極部２１，２１が、セルの延びる方向に直交する断面において、ハニカム構造部４の周方向における中央部２１ａと、中央部２１ａの、周方向における両側に位置する拡張部２１ｂ，２１ｂとから構成され、電極部２１の中央部２１ａの電気抵抗率が、電極部２１の拡張部２１ｂの電気抵抗率より小さいものである。本実施形態のハニカム構造体１００は、このように構成されるため、電圧を印加したときの温度分布の偏りを更に抑制することができる。特に、電極部２１の中央部２１ａの電気抵抗率が、電極部２１の拡張部２１ｂの電気抵抗率より小さいため、ハニカム構造体４のセル２の延びる方向における温度分布の偏りを効果的に抑制することができ、これにより、ハニカム構造体１００全体の温度分布の偏りを抑制することができる。尚、本実施形態のハニカム構造体１００においては、電極部２１の中央部２１ａは、セルの延びる方向に直交する断面において、「電極部の、周方向における中央に位置する、周方向に幅を持った部分」である。
本実施形態のハニカム構造体１００においては、隔壁１及び外周壁３の材質が、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素を主成分とするものであることが好ましく、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素であることが更に好ましい。「隔壁１及び外周壁３の材質が、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とするものである」というときは、隔壁１及び外周壁３が、炭化珪素粒子及び珪素を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。このような材質を用いることにより、ハニカム構造部の電気抵抗率を１〜２００Ωｃｍにすることができる。ここで、珪素−炭化珪素複合材は、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り、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、炭化珪素は、炭化珪素が焼結したものである。ハニカム構造部の電気抵抗率は、４００℃における値である。
本実施形態のハニカム構造体１００は、図１〜図３に示されるように、ハニカム構造部４の側面５に一対の電極部２１，２１が配設されている。本実施形態のハニカム構造体１００は、一対の電極部２１，２１間に電圧を印加することにより、発熱する。印加する電圧は１２〜９００Ｖが好ましく、６４〜６００Ｖが更に好ましい。
図１〜図３に示されるように、一対の電極部２１，２１のそれぞれは、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びる「帯状」に形成されている。そして、セル２の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部２１，２１における一方の電極部２１が、一対の電極部２１，２１における他方の電極部２１に対して、ハニカム構造部４の中心部Ｏを挟んで反対側に配設されている。そして、更に、セル２の延びる方向に直交する断面において、それぞれの電極部２１，２１の中心角αの０．５倍（中心角αの０．５倍の角度θ）が、１５〜６５°である。このように、電極部２１を帯状に形成し、帯状の電極部２１の長手方向が、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びるようにするとともに、一対の電極部２１，２１がハニカム構造部４の中心部Ｏを挟んで反対側に配設されるようにし、更に、セル２の延びる方向に直交する断面において、それぞれの電極部２１，２１の中心角αの０．５倍の角度θを、１５〜６５°としたため、一対の電極部２１，２１間に電圧を印加した時に、ハニカム構造部４内を流れる電流の偏りを抑制することができ、これによりハニカム構造部４内の発熱の偏りを抑制することができる。
セル２の延びる方向に直交する断面において、電極部２１，２１の「中心角αの０．５倍の角度θ」の上限値は、６０°が好ましく、５５°が更に好ましい。また、セル２の延びる方向に直交する断面において、電極部２１，２１の「中心角αの０．５倍の角度θ」の下限値は、２０°が好ましく、３０°が更に好ましい。また、一方の電極部２１の「中心角αの０．５倍の角度θ」は、他方の電極部２１の「中心角αの０．５倍の角度θ」に対して、０．９〜１．１倍の大きさであることが好ましく、１．０倍の大きさ（同じ大きさ）であることが更に好ましい。これにより、一対の電極部２１，２１間に電圧を印加した時に、ハニカム構造部４内を流れる電流の偏りを抑制することができ、これによりハニカム構造部４内の発熱の偏りを抑制することができる。
電極部２１は、セル２の延びる方向に直交する断面において、周方向における中央部２１ａと、中央部２１ａの、周方向における両側に位置する拡張部２１ｂ，２１ｂとから構成され、電極部２１の中央部２１ａの電気抵抗率が、電極部２１の拡張部２１ｂの電気抵抗率より小さいものであることが好ましい（中央部２１ａと拡張部２１ｂとは、接触しており、接触部分に境界面が形成されている。）。このように、電極部２１の中央部２１ａの電気抵抗率が、電極部２１の拡張部２１ｂの電気抵抗率より小さいため、電極部２１，２１の中央部２１ａ，２１ａに電圧を印加したときに、中央部２１ａに電流が容易に流れ、ハニカム構造体のセルの延びる方向における電流の流れの偏りが小さくなる。これにより、ハニカム構造体４のセル２の延びる方向における温度分布の偏りを効果的に抑制することができる。そして、中央部２１ａから拡張部２１ｂに電流が流れることにより、ハニカム構造体１００全体の温度分布の偏りを抑制することができる。
電極部２１の中央部２１ａの電気抵抗率は、電極部２１の拡張部２１ｂの電気抵抗率の１〜６０％であることが好ましく、１５〜５０％であることが更に好ましい。１％より小さいと、ハニカム構造部の中心軸に直交する断面における外周方向（ハニカム構造部における周方向であって、中央部２１ａから拡張部２１ｂに向かう方向）への電流の流れが小さくなり、温度分布の偏りが大きくなることがある。６０％より大きいと、ハニカム構造体１００の温度分布の偏りを抑制する効果が低下することがある。また、中央部２１ａの電気抵抗率は、０．１〜１０Ωｃｍであることが好ましく、０．１〜２．０Ωｃｍであることが更に好ましい。１０Ωｃｍより大きいと、ハニカム構造体１００の温度分布の偏りを抑制する効果が低下することがある。０．１Ωｃｍより小さいと、ハニカム構造部の中心軸に直交する断面における外周方向への電流の流れが小さくなり、温度分布の偏りが大きくなることがある。また、拡張部２１ｂの電気抵抗率は、０．１〜１００Ωｃｍであることが好ましく、０．１〜５０Ωｃｍであることが更に好ましい。１００Ωｃｍより大きいと、ハニカム構造体１００の温度分布の偏りを抑制する効果が低下することがある。０．１Ωｃｍより小さいと、ハニカム構造部の中心軸に直交する断面における外周方向への電流の流れが小さくなり、温度分布の偏りが大きくなることがある。電極部２１（中央部２１ａ及び拡張部２１ｂ）の電気抵抗率は、４００℃における値である。
本実施形態のハニカム構造体１００においては、図１、図３に示されるように、電極部２１が、中央部２１ａと拡張部２１ｂとの間に、境界となる部分（境界面）Ｓを有する。従って、本実施形態のハニカム構造体１００においては、それぞれの電極部２１，２１が、セルの延びる方向に直交する断面において、境界となる部分Ｓを有し、連続的には形成されていない。電極部における「境界となる部分（境界面）Ｓ」は、中央部２１ａと拡張部２１ｂとが接触する部分である。電極部は、この部分（境界となる部分（境界面）Ｓ）で、接触はしているが不連続な構造になっている。電極部は、境界となる部分（境界面）Ｓにおいて（中央部２１ａと拡張部２１ｂとの間で）、「材質、気孔率等の材料特性」の連続性（一体性）が途切れているということもできる。
電極部２１の拡張部２１ｂは、セル２の延びる方向に直交する断面において、中央部２１ａに接する側の端部２１ｂａから、反対側の端部（先端）である側縁部２１ｂｂに向かって薄くなるように形成されたものである。電極部２１，２１に電圧を印加した場合には、ハニカム構造体１００は、電極部２１の拡張部２１ｂの側縁部２１ｂｂ付近が最も電流が流れ、温度が高くなる傾向にあるが、拡張部２１ｂを、「セル２の延びる方向に直交する断面において、中央部２１ａに接する側の端部２１ｂａから、側縁部２１ｂｂに向かって薄くなるように形成する」ことにより、ハニカム構造体１００の「電極部２１の拡張部２１ｂの側縁部２１ｂｂ付近」の温度を低くし、温度分布の偏りを小さくすることができる。このように、電圧を印加した時のハニカム構造体の高温部分の温度を低下させることにより、ハニカム構造体の温度分布の偏りが小さくなり、より均一な温度分布となる。
拡張部２１ｂは、図３に示されるハニカム構造体１００のように、「セル２の延びる方向に直交する断面において、中央部２１ａに接する側の端部２１ｂａから、側縁部２１ｂｂに向かって」連続的に漸次薄くなるように形成されていることが好ましいが、図７に示されるハニカム構造体３００のように、段階的に薄くなるように形成されていてもよい。図７に示されるハニカム構造体３００においては、拡張部２１ｂは、「セル２の延びる方向に直交する断面において、中央部２１ａに接する側の端部２１ｂａから、側縁部２１ｂｂに向かって」段階的に薄くなる構造であり、具体的には、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃの順に段階的に薄くなる構造である。本実施形態のハニカム構造体３００の各条件は、電極部２１の拡張部２１ｂが上記のように、「セル２の延びる方向に直交する断面において、中央部２１ａに接する側の端部２１ｂａから、側縁部２１ｂｂに向かって」段階的に薄くなるように形成されていること以外は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態（ハニカム構造体１００）における各条件と同じであることが好ましい。図７は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面の一部を示す模式図である。図７においては、隔壁は省略されている。
拡張部２１ｂの、中央部２１ａに接する部分の厚さは、中央部２１ａの厚さの４０〜１００％であることが好ましく、６０〜８０％であることが更に好ましい。４０％より薄いと、拡張部２１ｂに電流が流れ難くなり、ハニカム構造体の温度分布の偏りを小さくする効果が低下することがある。拡張部２１ｂの、側縁部２１ｂｂの厚さは、中央部２１ａの厚さの５〜８０％であることが好ましく、１０〜５０％であることが更に好ましい。
電極部２１の中央部２１ａの厚さは、０．２〜５ｍｍであることが好ましく、２〜５ｍｍであることが更に好ましい。０．２ｍｍより薄いと、ハニカム構造体に電圧を印加した時の温度分布の偏りを小さくする効果が低下することがある。５ｍｍより厚いと、ハニカム構造体を、筒状の缶体に挿入する際に、挿入し難くなることがある。
図１、図２に示されるように、本実施形態のハニカム構造体１００は、一対の電極部２１，２１のそれぞれが、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びると共に「両端部間（両端面１１，１２間）に亘る」帯状に形成されている。このように、一対の電極部２１，２１が、ハニカム構造部４の両端部間に亘るように配設されていることにより、一対の電極部２１，２１間に電圧を印加した時に、ハニカム構造部４内を流れる電流の偏りをより効果的に抑制することができ、これによりハニカム構造部４内の発熱の偏りをより効果的に抑制することができる。ここで、「電極部２１が、ハニカム構造部４の両端部間に亘るように形成（配設）されている」というときは、電極部２１の一方の端部がハニカム構造部４の一方の端部（一方の端面）に接し、電極部２１の他方の端部がハニカム構造部４の他方の端部（他方の端面）に接していることを意味する。
一対の電極部２１，２１は、上記のように、「ハニカム構造部４内を流れる電流の偏りをより効果的に抑制し、これによりハニカム構造部４内の発熱の偏りをより効果的に抑制する」という観点からは、ハニカム構造部４の両端部間に亘るように形成されていることが好ましい。一方、図８、図９に示すように、電極部２１の「ハニカム構造部４のセル２の延びる方向」における両端部２１ｃ，２１ｄが、ハニカム構造部４の両端部（両端面１１，１２）に接していない（到達していない）状態も好ましい態様である。また、電極部２１の一方の端部２１ｃが、ハニカム構造部４の一方の端部（一方の端面１１）に接し（到達し）、他方の端部２１ｄが、ハニカム構造部４の他方の端部（他方の端面１２）に接していない（到達していない）状態も好ましい態様である。このように、電極部２１の少なくとも片方の端部が、ハニカム構造部４の端部（端面）に接して（到達して）いない構造であると、ハニカム構造体の耐熱衝撃性を向上させることができる。つまり、一対の電極部２１，２１のそれぞれは、「ハニカム構造体の耐熱衝撃性を向上させる」という観点からは、少なくとも片方の端部が、ハニカム構造部４の端部（端面）に接して（到達して）いない構造であることが好ましい。以上より、「ハニカム構造部４内を流れる電流の偏りをより効果的に抑制し、これによりハニカム構造部４内の発熱の偏りをより効果的に抑制する」という観点を重視する場合には、一対の電極部２１，２１がハニカム構造部４の両端部間に亘るように形成されていることが好ましく、「ハニカム構造体の耐熱衝撃性を向上させる」という観点を重視する場合には、一対の電極部２１，２１のそれぞれにおける少なくとも片方の端部が、ハニカム構造部４の端部（端面）に接して（到達して）いないことが好ましい。
また、一対の電極部２１，２１の中の片方の電極部２１における一方の端部２１ｃから、「ハニカム構造部４の一方の端部（一方の端面１１）」までの距離は、一対の電極部２１，２１の中の残りの片方の電極部２１における一方の端部２１ｃから、「ハニカム構造部４の一方の端部（一方の端面１１）」までの距離と、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。また、一対の電極部２１，２１のうちの片方の電極部２１における他方の端部２１ｄから、「ハニカム構造部４の他方の端部（他方の端面１２）」までの距離は、一対の電極部２１，２１の中の残りの片方の電極部２１における他方の端部２１ｄから、「ハニカム構造部４の他方の端部（他方の端面１２）」までの距離と、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。尚、電極部２１の一方の端部２１ｃは、ハニカム構造部４の一方の端部（一方の端面１１）側を向く端部であり、電極部２１の他方の端部２１ｄは、ハニカム構造部４の他方の端部（他方の端面１２）側を向く端部である。図８は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態（ハニカム構造体４００）を模式的に示す斜視図である。図９は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態（ハニカム構造体４００）の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。本実施形態のハニカム構造体４００の各条件は、電極部２１の少なくとも片方の端部が、ハニカム構造部４の端部（端面）に接して（到達して）いないこと以外は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態（ハニカム構造体１００）における各条件と同じであることが好ましい。
電極部２１の少なくとも片方の端部が、ハニカム構造部４の端部（端面）に接して（到達して）いない場合、当該接していない「電極部２１の端部」と「ハニカム構造部の端部（端面）」の間の距離は、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向における長さの５０％以下であることが好ましく、２５％以下であることが更に好ましい。５０％より長いと、一対の電極部２１，２１間に電圧を印加した時に、ハニカム構造部４内を流れる電流の偏りを抑制し難くなることがある。
本実施形体のハニカム構造体１００においては、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部２１の中央部２１ａの中心角の０．５倍が、５〜２５°であることが好ましい。５°より小さいと、ハニカム構造体に電圧を印加した時の、ハニカム構造体のセルの延びる方向における温度分布の偏りを小さくする効果が低下することがある。２５°より大きいと、ハニカム構造体１００の、電極部２１の拡張部２１ｂの側縁部２１ｂｂ付近の温度を低下させる効果が、低下することがある。
本実施形体のハニカム構造体１００は、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部２１の周方向（ハニカム構造部の周方向）における中央点を「０°」の位置とし、電極部２１の側縁部２１ｂｂを「電極部２１の中心角αの、０．５倍の角度θ」の位置（角度θの位置）としたときに、電極部２１の「角度θの０．５倍（０．５θ）」の位置（「０°の位置」から「角度θの位置」に向かって、周方向に０．５θだけ回転した位置（「０°の位置」と、「角度θの位置」との中間点））における厚さが、電極部２１の周方向における中央点における厚さの９５％以下であることが好ましく、１０〜９０％であることが更に好ましく、１５〜８５％であることが特に好ましい。９５％より厚いと、ハニカム構造体に電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制する効果が低下することがある。
また、本実施形体のハニカム構造体１００は、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部２１の「角度θの０．８倍（０．８θ）」の位置における厚さが、電極部２１の周方向における中央点における厚さの８０％以下であることが好ましく、０．５〜７５％であることが更に好ましく、１〜６５％であることが特に好ましい。８０％より厚いと、ハニカム構造体に電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制する効果が低下することがある。
本実施形体のハニカム構造体１００は、上記「０．５θの位置」における電極部の厚さの条件、及び上記「０．８θの位置」における電極部の厚さの条件の両方を満たすことが更に好ましい。
電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂは、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とすることが好ましく、通常含有される不純物以外は、炭化珪素粒子及び珪素を原料として形成されていることが更に好ましい。ここで、「炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする」とは、炭化珪素粒子と珪素との合計質量が、電極部全体の質量の９０質量％以上であることを意味する。このように、電極部２１が炭化珪素粒子及び珪素を主成分とすることにより、電極部２１の成分とハニカム構造部４の成分とが同じ成分又は近い成分（ハニカム構造部の材質が炭化珪素である場合）となるため、電極部２１とハニカム構造部４の熱膨張係数が同じ値又は近い値になる。また、材質が同じもの又は近いものになるため、電極部２１とハニカム構造部４との接合強度も高くなる。そのため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極部２１がハニカム構造部４から剥れたり、電極部２１とハニカム構造部４との接合部分が破損したりすることを防ぐことができる。
電極部２１の中央部２１ａが炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする場合、電極部２１の中央部２１ａに含有される「炭化珪素粒子と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極部２１の中央部２１ａに含有される珪素の質量の比率が、２０〜５０質量％が好ましく、３０〜４５質量％が更に好ましい。これにより、電極部２１の中央部２１ａの電気抵抗率を０．１〜１０Ωｃｍの範囲にすることができる。２０質量％より小さいと、電気抵抗率が大きくなり、また、炭化珪素を結合させる強度が低下し、中央部２１ａが劣化し易くなることがある。
電極部２１の拡張部２１ｂが炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする場合、電極部２１の拡張部２１ｂに含有される「炭化珪素粒子と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極部２１の拡張部２１ｂに含有される珪素の質量の比率が、２０〜４０質量％が好ましく、２５〜３５質量％が更に好ましい。これにより、電極部２１の拡張部２１ｂの電気抵抗率を０．１〜１００Ωｃｍの範囲にすることができる。２０質量％より小さいと、電気抵抗率が大きくなり、また、炭化珪素を結合させる強度が低下し、拡張部２１ｂが劣化し易くなることがある。
電極部２１の中央部２１ａの主成分が炭化珪素粒子及び珪素である場合に、中央部２１ａに含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が１０〜６０μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることが更に好ましい。中央部２１ａに含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、中央部２１ａの電気抵抗率を０．１〜１０Ωｃｍの範囲にすることができる。中央部２１ａに含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、１０μｍより小さいと、中央部２１ａの電気抵抗率が大きくなり過ぎることがある。中央部２１ａに含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、６０μｍより大きいと、中央部２１ａの強度が弱くなり破損し易くなることがある。中央部２１ａに含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
電極部２１の拡張部２１ｂの主成分が炭化珪素粒子及び珪素である場合に、拡張部２１ｂに含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が１０〜６０μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることが更に好ましい。拡張部２１ｂに含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、拡張部２１ｂの電気抵抗率を０．１〜１００Ωｃｍの範囲にすることができる。拡張部２１ｂに含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、１０μｍより小さいと、拡張部２１ｂの電気抵抗率が大きくなり過ぎることがある。拡張部２１ｂに含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、６０μｍより大きいと、拡張部２１ｂの強度が弱くなり破損し易くなることがある。また、拡張部２１ｂに含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、中央部に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径と同じであることが好ましい。拡張部２１ｂに含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂは、気孔率が３０〜６０％であることが好ましく、３０〜５５％であることが更に好ましい。電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂの気孔率がこのような範囲であることにより、好適な電気抵抗率が得られる。電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂの気孔率が、３０％より低いと、製造時に変形してしまうことがある。６０％より高いと、電気抵抗率が高くなりすぎることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。
電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂは、平均細孔径が５〜４５μｍであることが好ましく、７〜４０μｍであることが更に好ましい。電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂの平均細孔径がこのような範囲であることにより、好適な電気抵抗率が得られる。電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂの平均細孔径が、５μｍより小さいと、中央部２１ａ及び拡張部２１ｂの電気抵抗率が高くなりすぎることがある。４５μｍより大きいと、電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂの強度が弱くなり破損し易くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
本実施形態のハニカム構造体１００は、隔壁厚さが５０〜２００μｍであり、７０〜１３０μｍであることが好ましい。隔壁厚さをこのような範囲にすることにより、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いて、触媒を担持しても、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制できる。隔壁厚さが５０μｍより薄いと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。隔壁厚さが２００μｍより厚いと、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなることがある。
本実施形態のハニカム構造体１００は、セル密度が４０〜１５０セル／ｃｍ２であることが好ましく、７０〜１００セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度をこのような範囲にすることにより、排ガスを流したときの圧力損失を小さくした状態で、触媒の浄化性能を高くすることができる。セル密度が４０セル／ｃｍ２より低いと、触媒担持面積が少なくなることがある。セル密度が１５０セル／ｃｍ２より高いと、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなることがある。
本実施形態のハニカム構造体１００において、ハニカム構造部４を構成する炭化珪素粒子（骨材）の平均粒子径は、３〜５０μｍであり、３〜４０μｍであることが好ましい。ハニカム構造部４を構成する炭化珪素粒子の平均粒子径をこのような範囲とすることにより、ハニカム構造部４の４００℃における電気抵抗率を１〜２００Ωｃｍにすることができる。炭化珪素粒子の平均粒子径が３μｍより小さいと、ハニカム構造部４の電気抵抗率が大きくなることがある。炭化珪素粒子の平均粒子径が５０μｍより大きいと、ハニカム構造部４の電気抵抗率が小さくなることがある。更に、炭化珪素粒子の平均粒子径が５０μｍより大きいと、ハニカム成形体を押出成形するときに、押出成形用の口金に成形用原料が詰まることがある。炭化珪素粒子の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。
本実施形態のハニカム構造体１００において、ハニカム構造部４の電気抵抗率は、１〜２００Ωｃｍであり、１０〜１００Ωｃｍであることが好ましい。電気抵抗率が１Ωｃｍより小さいと、例えば、２００Ｖ以上の高電圧の電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が過剰に流れることがある。電気抵抗率が２００Ωｃｍより大きいと、例えば、２００Ｖ以上の高電圧の電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が流れ難くなり、十分に発熱しないことがある。ハニカム構造部の電気抵抗率は、四端子法により測定した値である。
本実施形態のハニカム構造体１００においては、電極部２１の拡張部２１ｂの電気抵抗率は、ハニカム構造部４の電気抵抗率より低いものであることが好ましく、更に、電極部２１の拡張部２１ｂの電気抵抗率が、ハニカム構造部４の電気抵抗率の、２０％以下であることが更に好ましく、１〜１０％であることが特に好ましい。電極部２１の拡張部２１ｂの電気抵抗率を、ハニカム構造部４の電気抵抗率の、２０％以下とすることにより、電極部２１の拡張部２１ｂが、より効果的に電極として機能するようになる。
本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４の材質が、珪素−炭化珪素複合材である場合、ハニカム構造部４に含有される「骨材としての炭化珪素粒子の質量」と、ハニカム構造部４に含有される「結合材としての珪素の質量」との合計に対する、ハニカム構造部４に含有される「結合材としての珪素の質量」の比率が、１０〜４０質量％であることが好ましく、１５〜３５質量％であることが更に好ましい。１０質量％より低いと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。４０質量％より高いと、焼成時に形状を保持できないことがある。
ハニカム構造部４の隔壁１の気孔率は、３５〜６０％であることが好ましく、３５〜４５％であることが更に好ましい。気孔率が、３５％未満であると、焼成時の変形が大きくなってしまうことがある。気孔率が６０％を超えるとハニカム構造体の強度が低下することがある。気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
ハニカム構造部４の隔壁１の平均細孔径は、２〜１５μｍであることが好ましく、４〜８μｍであることが更に好ましい。平均細孔径が２μｍより小さいと、電気抵抗率が大きくなりすぎることがある。平均細孔径が１５μｍより大きいと、電気抵抗率が小さくなりすぎることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
また、本実施形態のハニカム構造体１００の最外周を構成する外周壁３の厚さは、０．１〜２ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍより薄いと、ハニカム構造体１００の強度が低下することがある。２ｍｍより厚いと、触媒を担持する隔壁の面積が小さくなることがある。
本実施形態のハニカム構造体１００は、セル２の延びる方向に直交する断面におけるセル２の形状が、四角形、六角形、八角形、又はこれらの組み合わせ、であることが好ましい。セル形状をこのようにすることにより、ハニカム構造体１００に排ガスを流したときの圧力損失が小さくなり、触媒の浄化性能が優れたものとなる。
本実施形態のハニカム構造体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２０００〜２００００ｍｍ２であることが好ましく、４０００〜１００００ｍｍ２であることが更に好ましい。また、ハニカム構造体の中心軸方向の長さは、５０〜２００ｍｍであることが好ましく、７５〜１５０ｍｍであることが更に好ましい。
本実施形態のハニカム構造体１００のアイソスタティック強度は、１ＭＰａ以上であることが好ましく、３ＭＰａ以上であることが更に好ましい。アイソスタティック強度は、値が大きいほど好ましいが、ハニカム構造体１００の材質、構造等を考慮すると、６ＭＰａ程度が上限となる。アイソスタティック強度が１ＭＰａ未満であると、ハニカム構造体を触媒担体等として使用する際に、破損し易くなることがある。アイソスタティック強度は水中にて静水圧をかけて測定した値である。
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図４〜図６に示されるように、本実施形態のハニカム構造体２００は、上記本発明のハニカム構造体１００（図１〜図３参照）において、それぞれの電極部２１，２１の中央部２１ａ，２１ａの、セルの延びる方向における中央の位置に、電気配線を繋ぐための電極端子突起部２２，２２が配設されたものである。電極端子突起部２２は、電極部２１，２１間に電圧を印加するために、電源からの配線を接続する部分である。このように、それぞれの電極部２１，２１の中央部２１ａ，２１ａの、セルの延びる方向における「中央の位置」に、電気配線を繋ぐための電極端子突起部２２，２２が配設されることにより、電極部に電圧を印加したときに、ハニカム構造部の温度分布の偏りを、より小さくすることができる。図４は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す正面図である。図５は、図４における、Ａ−Ａ’断面を示す模式図である。図６は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す側面図である。
本実施形態のハニカム構造体２００の各条件は、「それぞれの電極部２１，２１の中央部２１ａ，２１ａの、セルの延びる方向における中央の位置に、電気配線を繋ぐための電極端子突起部２２，２２が配設されている」こと以外は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態（ハニカム構造体１００）における各条件と同じであることが好ましい。
電極部２１の中央部２１ａの主成分が炭化珪素粒子及び珪素である場合、電極端子突起部２２の主成分も、炭化珪素粒子及び珪素であることが好ましい。このように、電極端子突起部２２が、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とすることにより、電極部２１の中央部２１ａの成分と電極端子突起部２２の成分とが同じ（又は近い）成分となるため、電極部２１の中央部２１ａと電極端子突起部２２の熱膨張係数が同じ（又は近い）値になる。また、材質が同じ（又は近く）になるため、電極部２１の中央部２１ａと電極端子突起部２２との接合強度も高くなる。そのため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極端子突起部２２が電極部２１の中央部２１ａから剥れたり、電極端子突起部２２と電極部２１の中央部２１ａとの接合部分が破損したりすることを防ぐことができる。ここで、「電極端子突起部２２が、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする」というときは、電極端子突起部２に含有される、炭化珪素粒子及び珪素の合計質量が、全体の９０質量％以上であるということを意味する。
電極端子突起部２２の形状は、特に限定されず、電極部２１の中央部２１ａに接合され、電気配線を接合できる形状であればよい。例えば、図４〜図６に示すように、電極端子突起部２２は、四角形の板状の基板２２ａに、円柱状の突起部２２ｂが配設された形状であることが好ましい。このような形状にすることにより、電極端子突起部２２は、基板２２ａにより電極部２１の中央部２１ａに強固に接合されることができ、突起部２２ｂにより電気配線を確実に接合させることができる。
電極端子突起部２２において、基板２２ａの厚さは、１〜５ｍｍが好ましい。このような厚さとすることにより、電極端子突起部２２を確実に電極部２１の中央部２１ａに接合することができる。１ｍｍより薄いと、基板２２ａが弱くなり、突起部２２ｂが基板２２ａから、外れ易くなることがある。５ｍｍより厚いと、ハニカム構造体を配置するスペースが必要以上に大きくなることがある。
電極端子突起部２２において、基板２２ａの、「ハニカム構造部４の、セルの延びる方向に直交する断面における外周方向」における長さ（幅）は、電極部２１の、「ハニカム構造部４の、セルの延びる方向に直交する断面における外周方向」における長さの、１０〜５０％であることが好ましく、２０〜４０％であることが更に好ましい。このような範囲にすることにより、電極端子突起部２２が、電極部２１の中央部２１ａから外れ難くなる。１０％より短いと、電極端子突起部２２が、電極部２１の中央部２１ａから外れ易くなることがある。５０％より長いと、質量が大きくなることがある。電極端子突起部２２において、基板２２ａの、「セルの延びる方向」における長さは、ハニカム構造部４のセルの延びる方向における長さの、５〜３０％が好ましい。基板２２ａの「セルの延びる方向」における長さをこのような範囲とすることにより、十分な接合強度が得られる。基板２２ａの「セルの延びる方向」における長さを、ハニカム構造部４のセルの延びる方向における長さの５％より短くすると、電極部２１の中央部２１ａから外れ易くなることがある。そして、３０％より長くすると、質量が大きくなることがある。
電極端子突起部２２において、突起部２２ｂの太さは３〜１５ｍｍが好ましい。このような太さにすることにより、突起部２２ｂに、電気配線を確実に接合させることができる。３ｍｍより細いと突起部２２ｂが折れ易くなることがある。１５ｍｍより太いと、電気配線を接続し難くなることがある。また、突起部２２ｂの長さは、３〜２０ｍｍが好ましい。このような長さにすることにより、突起部２２ｂに、電気配線を確実に接合させることができる。３ｍｍより短いと電気配線を接合し難くなることがある。２０ｍｍより長いと、突起部２２ｂが折れ易くなることがある。
電極端子突起部２２の電気抵抗率は、０．１〜２．０Ωｃｍであることが好ましく、０．１〜１．０Ωｃｍであることが更に好ましい。電極端子突起部２２の電気抵抗率をこのような範囲にすることにより、高温の排ガスが流れる配管内において、電極端子突起部２２から、電流を電極部２１に効率的に供給することができる。電極端子突起部２２の電気抵抗率が２．０Ωｃｍより大きいと、電流が流れ難くなるため、電流を電極部２１に供給し難くなることがある。
電極端子突起部２２は、気孔率が３０〜４５％であることが好ましく、３０〜４０％であることが更に好ましい。電極端子突起部２２の気孔率がこのような範囲であることにより、適切な電気抵抗率が得られる。電極端子突起部２２の気孔率が、４５％より高いと、電極端子突起部２２の強度が低下することがあり、特に突起部２２ｂの強度が低下すると突起部２２ｂが折れ易くなることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。
電極端子突起部２２は、平均細孔径が５〜２０μｍであることが好ましく、７〜１５μｍであることが更に好ましい。電極端子突起部２２の平均細孔径がこのような範囲であることにより、適切な電気抵抗率が得られる。電極端子突起部２２の平均細孔径が、２０μｍより大きいと、電極端子突起部２２の強度が低下することがあり、特に突起部２２ｂの強度が低下すると突起部２２ｂが折れ易くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
電極端子突起部２２の主成分が炭化珪素粒子及び珪素である場合に、電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が１０〜６０μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることが更に好ましい。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、電極端子突起部２２の電気抵抗率を、０．１〜２．０Ωｃｍにすることができる。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、１０μｍより小さいと、電極端子突起部２２の電気抵抗率が大きくなり過ぎることがある。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、６０μｍより大きいと、電極端子突起部２２の電気抵抗率が小さくなり過ぎることがある。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
電極端子突起部２２に含有される「炭化珪素粒子と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極端子突起部２２に含有される珪素の質量の比率が、２０〜４０質量％であることが好ましく、２５〜３５質量％であることが更に好ましい。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、このような範囲であることにより、０．１〜２．０Ωｃｍの電気抵抗率を得やすくなる。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、２０質量％より小さいと、電気抵抗率が大きくなりすぎることがある。そして、４０質量％より大きいと、製造時に変形してしまうことがある。
次に、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態について説明する。図１０〜図１２に示されるように、本実施形態のハニカム構造体５００は、上記本発明のハニカム構造体１００（図１〜図３参照）において、それぞれの電極部２１，２１が、セルの延びる方向に直交する断面において、境界となる部分を有さずに連続的に形成されているものである。つまり、本実施形態のハニカム構造体５００は、電極部２１が、中央部２１ａと拡張部２１ｂ（図１を参照）とが接する部分に形成されるような「境界となる部分」を有さない構造である。ここで、電極部２１が「境界となる部分を有さずに連続的に形成されている」とは、電極部２１が、材質の連続性（一体性）が途切れるような不連続な部分（境界（境界面）となる部分）を有さない状態であり、内部が均質な状態であることを意味する。「材質、気孔率等の材料特性」の連続性（一体性）が途切れる不連続な部分が、境界面（境界となる部分）である。
図１０は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。図１１は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。図１２は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面の一部を示す模式図である。図１２においては、隔壁は省略されている。
本実施形態のハニカム構造体５００は、それぞれの電極部２１，２１が、セルの延びる方向に直交する断面において、境界となる部分を有さずに連続的に形成されているものであるため、構造強度が高いという利点がある。また、本実施形態のハニカム構造体５００は、このような電極部の構造であるため、電極部作製時の製造工程を減らすことができ、製造時間を短くすることができる。
本実施形態のハニカム構造体５００における電極部２１，２１は、図１２に示されるように、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における中央部２１ａから、周方向における両端（両方の先端）２１ｂｂ，２１ｂｂに向かって、厚さが薄くなる構造である。また、電極部２１，２１は、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における中央部２１ａから、周方向における両端（両方の先端）２１ｂｂ，２１ｂｂに向かって、漸次厚さが薄くなる（連続的に薄くなる）構造であってもよいし（図１２を参照）、段階的に厚さが薄くなる（断続的に薄くなる）構造であってもよい。
本実施形態のハニカム構造体５００においては、電極部２１の「周方向における中央部２１ａ（中央部分）」は、セルの延びる方向に直交する断面における「周方向における中央の一点」であってもよいし、セルの延びる方向に直交する断面において「周方向における中央に位置し、周方向に幅を持った部分」であってもよい。電極部２１の「周方向における中央部２１ａ（中央部分）」が、セルの延びる方向に直交する断面において「周方向における中央に位置し、周方向に幅を持った部分」である場合、中央部２１ａは、一定の厚さ（中央部２１ａ全体が同じ厚さ）であってもよいし、先端２１ｂｂの方向に向かうに従って厚くなってもよいし、その他の「位置によって厚さが変化する形状」であってもよい。中央部が周方向に幅を持つ場合、中央部２１ａの厚さは、一定の厚さ（中央部２１ａ全体が同じ厚さ）であることが好ましい。中央部２１ａの厚さが先端２１ｂｂの方向に向かうに従って厚くなる場合、中央部２１ａの表面が平面状であることが好ましい。中央部２１ａの表面が平面状であると、電極端子突起部等の部材を配設し易くなる。本実施形態のハニカム構造体５００においては、電極部２１が、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における中央点から両端に向かって漸次薄くなるように形成されている場合には、電極部２１の周方向における中央部は、電極部２１の周方向における中央点となる。そして、電極部２１が、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における中央点を含む一定の範囲（幅）で、例えば厚さが一定となっている場合には、電極部２１の周方向における中央部は、当該一定の厚さの範囲（幅）となる。本実施形態のハニカム構造体においては、電極部の「周方向における中央部（中央部分）」が、セルの延びる方向に直交する断面において「電極部の周方向における中央に位置し、周方向に幅を持った部分」である場合、電極部の周方向における中央点と、電極部の「中央部」の周方向における中央点とが一致していることが好ましい。
本実施形体のハニカム構造体５００においては、電極部２１の中央部２１ａの厚さは、０．２〜５ｍｍであることが好ましく、０．５〜３ｍｍであることが更に好ましい。０．２ｍｍより薄いと、ハニカム構造体に電圧を印加した時の温度分布の偏りを小さくする効果が低下することがある。５ｍｍより厚いと、ハニカム構造体を、筒状の缶体に挿入する際に、挿入し難くなることがある。
本実施形体のハニカム構造体５００においては、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部２１の中央部２１ａの中心角の０．５倍が、２５°以下であることが好ましい。２５°より大きいと、ハニカム構造体５００の、電極部２１の両端（両方の先端）２１ｂｂ，２１ｂｂ付近の温度を低下させる効果が、低下することがある。
本実施形体のハニカム構造体５００は、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部２１の周方向（ハニカム構造部の周方向）における中央点を「０°」の位置とし、電極部２１の先端２１ｂｂを「電極部２１の中心角αの、０．５倍の角度θ」の位置（角度θの位置）としたときに、電極部２１の「角度θの０．５倍（０．５θ）」の位置（「０°の位置」から「角度θの位置」に向かって、周方向に０．５θだけ回転した位置（「０°の位置」と、「角度θの位置」との中間点））における厚さが、電極部２１の周方向における中央点における厚さの９５％以下であることが好ましく、１０〜９０％であることが更に好ましく、１５〜８５％であることが特に好ましい。９５％より厚いと、ハニカム構造体に電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制する効果が低下することがある。
また、本実施形体のハニカム構造体５００は、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部２１の「角度θの０．８倍（０．８θ）」の位置における厚さが、電極部２１の周方向における中央点における厚さの８０％以下であることが好ましく、０．５〜７５％であることが更に好ましく、１〜６５％であることが特に好ましい。８０％より厚いと、ハニカム構造体に電圧を印加したときの温度分布の偏りを抑制する効果が低下することがある。
本実施形体のハニカム構造体５００は、上記「０．５θの位置」における電極部の厚さの条件、及び上記「０．８θの位置」における電極部の厚さの条件の両方を満たすことが更に好ましい。
本実施形体のハニカム構造体５００においては、電極部２１の電気抵抗率が、０．１〜１００Ωｃｍであることが好ましく、０．５〜２０Ωｃｍであることが更に好ましく、１〜３Ωｃｍであることが特に好ましく、１〜２Ωｃｍであることが最も好ましい。０．１Ωｃｍより小さいと、電極部の周方向の端部が集中発熱することがある。１００Ωｃｍより大きいと、電流が流れ難くなることがあり、ハニカム構造体を均一に発熱させる（温度分布の偏りを減らす）効果が低減することがある。
本実施形体のハニカム構造体５００において、電極部２１は、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とすることが好ましく、通常含有される不純物以外は、炭化珪素粒子及び珪素を原料として形成されていることが更に好ましい。ここで、「炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする」とは、炭化珪素粒子と珪素との合計質量が、電極部全体の質量の９０質量％以上であることを意味する。このように、電極部２１が炭化珪素粒子及び珪素を主成分とすることにより、電極部２１の成分とハニカム構造部４の成分とが同じ成分又は近い成分（ハニカム構造部の材質が炭化珪素である場合）となるため、電極部２１とハニカム構造部４の熱膨張係数が同じ値又は近い値になる。また、材質が同じもの又は近いものになるため、電極部２１とハニカム構造部４との接合強度も高くなる。そのため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極部２１がハニカム構造部４から剥れたり、電極部２１とハニカム構造部４との接合部分が破損したりすることを防ぐことができる。
電極部２１が炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする場合、電極部２１に含有される「炭化珪素粒子と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極部２１に含有される珪素の質量の比率は、２０〜４０質量％が好ましく、２５〜３５質量％が更に好ましい。これにより、電極部２１の電気抵抗率を０．１〜１００Ωｃｍの範囲にすることができる。２０質量％より小さいと、電気抵抗率が大きくなり、また、炭化珪素を結合させる強度が低下し、電極部２１が劣化し易くなることがある。
電極部２１の主成分が炭化珪素粒子及び珪素である場合に、電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が１０〜６０μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることが更に好ましい。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、電極部２１の電気抵抗率を０．１〜１００Ωｃｍの範囲にすることができる。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、１０μｍより小さいと、電極部２１の電気抵抗率が大きくなり過ぎることがある。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、６０μｍより大きいと、電極部２１の強度が弱くなり破損し易くなることがある。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
電極部２１は、気孔率が３０〜６０％であることが好ましく、３０〜５５％であることが更に好ましい。電極部２１の気孔率がこのような範囲であることにより、好適な電気抵抗率が得られる。電極部２１の気孔率が、３０％より低いと、製造時に変形してしまうことがある。６０％より高いと、電気抵抗率が高くなりすぎることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。
電極部２１は、平均細孔径が５〜４５μｍであることが好ましく、７〜４０μｍであることが更に好ましい。電極部２１の平均細孔径がこのような範囲であることにより、好適な電気抵抗率が得られる。電極部２１の平均細孔径が、５μｍより小さいと、電極部２１の電気抵抗率が高くなりすぎることがある。４５μｍより大きいと、電極部２１の強度が弱くなり破損し易くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
本実施形体のハニカム構造体５００においても、電極部２１に電極端子突起部が形成されていてもよい。
（２）ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。上記本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態である、ハニカム構造体２００（図４〜図６参照）を製造する方法を示す。
まず、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素粉末（金属珪素）、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１０〜４０質量％となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、３〜５０μｍが好ましく、３〜４０μｍが更に好ましい。金属珪素（金属珪素粉末）の平均粒子径は、２〜３５μｍであることが好ましい。炭化珪素粒子及び金属珪素（金属珪素粒子）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。尚、これは、ハニカム構造部の材質を、珪素−炭化珪素系複合材とする場合の成形原料の配合であり、ハニカム構造部の材質を炭化珪素とする場合には、金属珪素は添加しない。
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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、２．０〜１０．０質量部であることが好ましい。
水の含有量は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、２０〜６０質量部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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜２．０質量部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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．５〜１０．０質量部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。
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。
次に、電極部の中央部を形成するための中央部形成原料を調合する。中央部の主成分を、炭化珪素及び珪素とする場合、中央部形成原料は、炭化珪素粉末及び珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。
具体的には、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素粉末（金属珪素）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、混練して中央部形成原料を作製する。炭化珪素粉末及び金属珪素の合計質量を１００質量部としたときに、金属珪素の質量が２０〜５０質量部となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、１０〜６０μｍが好ましい。６０μｍより大きいと、電気抵抗率が大きくなりすぎることがある。金属珪素粉末（金属珪素）の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。２０μｍより大きいと、電気抵抗率が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素（金属珪素粒子）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。
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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜５．０質量部であることが好ましい。
水の含有量は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、１５〜６０質量部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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜２．０質量部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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜５．０質量部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、大気孔ができやすくなり、強度低下を起こすことがある。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。
そして、炭化珪素粉末（炭化珪素）、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して、ペースト状の中央部形成原料とすることが好ましい。混練の方法は特に限定されず、例えば、縦型の撹拌機を用いることができる。
次に、電極部の拡張部を形成するための拡張部形成原料を調合する。拡張部の主成分を、炭化珪素及び珪素とする場合、拡張部形成原料は、炭化珪素粉末及び珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。
具体的には、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素粉末（金属珪素）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、混練して拡張部形成原料を作製する。炭化珪素粉末及び金属珪素の合計質量を１００質量部としたときに、金属珪素の質量が２０〜４０質量部となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、１０〜６０μｍが好ましい。６０μｍより大きいと、電気抵抗率が大きくなりすぎることがある。金属珪素粉末（金属珪素）の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。２０μｍより大きいと、電気抵抗率が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素（金属珪素粒子）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。
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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜５．０質量部であることが好ましい。
水の含有量は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、１５〜６０質量部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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜２．０質量部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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜５．０質量部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、大気孔ができやすくなり、強度低下を起こすことがある。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。
次に、炭化珪素粉末（炭化珪素）、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して、ペースト状の拡張部形成原料とすることが好ましい。混練の方法は特に限定されず、例えば、縦型の撹拌機を用いることができる。
次に、得られた中央部形成原料及び拡張部形成原料のそれぞれを、乾燥させたハニカム成形体の側面に、図４〜図６に示されるハニカム構造体２００における電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂの形状になるように、塗布することが好ましい。中央部形成原料及び拡張部形成原料をハニカム成形体の側面に塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、印刷方法を用いることができる。電極部の中央部及び拡張部の厚さは、中央部形成原料及び拡張部形成原料を塗布するときの厚さを調整することにより、所望の厚さとすることができる。このように、中央部形成原料及び拡張部形成原料をハニカム成形体の側面に塗布し、乾燥、焼成するだけで電極部の中央部及び拡張部を形成することができるため、非常に容易に電極部を形成することができる。
尚、「電極部が、セルの延びる方向に直交する断面において、境界となる部分を有さずに連続的に形成された」ハニカム構造体（図１０〜図１２を参照）を作製する場合には、上記拡張部形成原料と同様にして電極部を形成するための原料（電極部形成原料）を調製し、得られた電極部形成原料を、乾燥させたハニカム成形体の側面に、図１０〜図１２に示されるハニカム構造体５００における電極部２１の形状になるように、塗布することが好ましい。
次に、ハニカム成形体の側面に塗布した中央部形成原料及び拡張部形成原料を乾燥させることが好ましい。乾燥条件は、５０〜１００℃とすることが好ましい。
次に、電極端子突起部形成用部材を作製することが好ましい。電極端子突起部形成用部材は、ハニカム成形体に貼り付けられて、電極端子突起部となるものである。電極端子突起部形成用部材の形状は、特に限定されないが、例えば、図４〜図６に示すような形状に形成することが好ましい。そして、得られた電極端子突起部形成用部材を、中央部形成原料が塗布されたハニカム成形体の、中央部形成原料が塗布された部分に貼り付けることが好ましい。尚、ハニカム成形体の作製、中央部形成原料の調合、拡張部形成原料の調合、及び電極端子突起部形成用部材の作製の、順序はどのような順序でもよい。
電極端子突起部形成用部材は、電極端子突起部形成原料（電極端子突起部形成用部材を形成するための原料）を成形、乾燥して得ることが好ましい。電極端子突起部の主成分を、炭化珪素及び珪素とする場合、電極端子突起部形成原料は、炭化珪素粉末及び珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。
具体的には、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素粉末（金属珪素）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、混練して電極端子突起部形成原料を作製する。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２０〜４０質量％となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、１０〜６０μｍが好ましい。１０μｍより小さいと、電気抵抗率が小さくなりすぎることがある。６０μｍより大きいと、電気抵抗率が大きくなりすぎることがある。金属珪素粉末（金属珪素）の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。２μｍより小さいと、電気抵抗率が小さくなりすぎることがある。２０μｍより大きいと、電気抵抗率が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素粒子（金属珪素）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。
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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、２．０〜１０．０質量部であることが好ましい。
水の含有量は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、２０〜４０質量部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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜２．０質量部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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜５．０質量部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。
次に、炭化珪素粉末（炭化珪素）、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して、電極端子突起部形成原料とすることが好ましい。混練の方法は特に限定されず、例えば、混練機を用いることができる。
得られた電極端子突起部形成原料を成形して、電極端子突起部形成用部材の形状にする方法は特に限定されず、押し出し成形後に加工する方法を挙げることができる。
電極端子突起部形成原料を成形して、電極端子突起部形成用部材の形状にした後に、乾燥させて、電極端子突起部形成用部材を得ることが好ましい。乾燥条件は、５０〜１００℃とすることが好ましい。
次に、電極端子突起部形成用部材を、中央部形成原料が塗布されたハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体（ハニカム成形体の中央部形成原料が塗布された部分）に貼り付ける方法は、特に限定されないが、上記中央部形成原料を用いて電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。例えば、電極端子突起部形成用部材の「ハニカム成形体に貼り付く面（ハニカム成形体に接触する面）」に中央部形成原料を塗布し、「当該中央部形成原料を塗布した面」がハニカム成形体に接触するようにして、電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。
そして、「中央部形成原料及び拡張部形成原料が塗布され、電極端子突起部形成用部材が貼り付けられたハニカム成形体」を乾燥し、焼成して、本発明のハニカム構造体とすることが好ましい。
このときの乾燥条件は、５０〜１００℃とすることが好ましい。
また、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。
尚、電極端子突起部形成用部材は、ハニカム成形体を焼成する前に貼り付けてもよいし、焼成した後に貼り付けてもよい。電極端子突起部形成用部材を、ハニカム成形体を焼成した後に貼り付けた場合は、その後に、上記条件によって再度焼成することが好ましい。
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）
炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを８０：２０の質量割合で混合し、これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加すると共に、水を添加して成形原料とし、成形原料を真空土練機により混練し、円柱状の坏土を作製した。バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに７質量部であり、造孔材の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに３質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は２０μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。また、造孔材の平均粒子径は、２０μｍであった。炭化珪素、金属珪素及び造孔材の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
得られた円柱状の坏土を押出成形機を用いて成形し、ハニカム成形体を得た。得られ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た。
次に、中央部形成原料を調合した。まず、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを６０：４０の質量割合で混合し、これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、保湿剤としてグリセリン、分散剤として界面活性剤を添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を混練して中央部形成原料とした。バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに０．５質量部であり、グリセリンの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに１０質量部であり、界面活性剤の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに０．３質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は５２μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。混練は、縦型の撹拌機で行った。
次に、拡張部形成原料を調合した。まず、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを７０：３０の質量比（ＳｉＣ：Ｓｉ）で混合し、これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、保湿剤としてグリセリン、分散剤として界面活性剤を添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を混練して拡張部形成原料とした。バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに０．５質量部であり、グリセリンの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに１０質量部であり、界面活性剤の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに０．３質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は５２μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。混練は、縦型の撹拌機で行った。
次に、中央部形成原料及び拡張部形成原料を、乾燥させたハニカム成形体の側面に、図４〜図６に示すハニカム構造体２００の電極部２１の中央部２１ａ及び拡張部２１ｂの形状が形成されるようにして、ハニカム成形体の両端面間に亘るように帯状に塗布した。
次に、ハニカム成形体に塗布した中央部形成原料及び拡張部形成原料を乾燥させた。乾燥条件は、７０℃とした。
次に、電極端子突起部形成用部材を作製した。まず、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを６０：４０の質量割合で混合し、これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロースを添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を混練して電極端子突起部形成原料とした。電極端子突起部形成原料を、真空土練機を用いて坏土とした。バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに２２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は５２μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
得られた坏土を、真空土練機を用いて成形し、図４〜図６に示される電極端子突起部２２のような形状（基板と突起部とからなる形状）に加工し、乾燥して、電極端子突起部形成用部材を得た。また、乾燥条件は、７０℃とした。板状の基板２２ａに相当する部分は、「３ｍｍ×１２ｍｍ×１５ｍｍ」の大きさとした。また、突起部２２ｂに相当する部分は、底面の直径が７ｍｍで、中心軸方向の長さが１０ｍｍの円柱状とした。電極端子突起部形成用部材は２つ作製した。
次に、２つの電極端子突起部形成用部材のそれぞれを、ハニカム成形体の２箇所の中央部形成原料を塗布した部分のそれぞれに貼り付けた。電極端子突起部形成用部材は、中央部形成原料を用いて、ハニカム成形体の中央部形成原料を塗布した部分に貼り付けた。その後、「中央部形成原料及び拡張部形成原料が塗布され、電極端子突起部形成用部材が貼り付けられたハニカム成形体」を、脱脂し、焼成し、更に酸化処理してハニカム構造体を得た。脱脂の条件は、５５０℃で３時間とした。焼成の条件は、アルゴン雰囲気下で、１４５０℃、２時間とした。酸化処理の条件は、１３００℃で１時間とした。
得られたハニカム構造体の隔壁の平均細孔径（気孔径）は８．６μｍであり、気孔率は４１％であった。平均細孔径および気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。また、ハニカム構造体の、隔壁の厚さは１０９μｍであり、セル密度は９３セル／ｃｍ２であった。また、ハニカム構造体の底面は直径９３ｍｍの円形であり、ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さは１００ｍｍであった。また、得られたハニカム構造体のアイソスタティック強度は２．５ＭＰａであった。アイソスタティック強度は水中で静水圧をかけて測定した破壊強度である。
また、ハニカム構造体の、電極部（電極部全体）の、セルの延びる方向に直交する断面における中心角の０．５倍は、４０°であった。また、電極部の中央部の厚さは、３．０ｍｍであり、中央部の、セルの延びる方向に直交する断面における周方向の長さは２０ｍｍ（中心角αの０．５倍の角度θは、約１２．４°）であった。また、電極部の中央部の電気抵抗率は、０．６Ωｃｍであり、電極部の拡張部の電気抵抗率は、１．３Ωｃｍであり、ハニカム構造部の電気抵抗率は、４８Ωｃｍであり、電極端子突起部の電気抵抗率は、１．３Ωｃｍであった。また、セルの延びる方向に直交する断面において、２箇所の電極部の中の一方の電極部が、他方の電極部に対して、ハニカム成形体の中心を挟んで反対側に配置されていた。また、電極部の中央部の厚さは３ｍｍであり、均一な厚さであった。また、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部の周方向における中央点を「０°」の位置とし、電極部の先端を「電極部の中心角αの、０．５倍の角度θ」の位置としたときに、電極部の「角度θの０．５倍（０．５θ）」の位置における厚さが、電極部の周方向における中央点における厚さの７５％であった。また、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部の「角度θの０．８倍（０．８θ）」の位置における厚さが、電極部の周方向における中央点における厚さの２５％であった。
得られたハニカム構造体に６００Ｖの電圧を印加したときの、ハニカム構造部の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極部の拡張部の側縁部が接する位置Ｐ（図５を参照）の温度（最高温度）を測定した。ハニカム構造部における、電極部の拡張部の側縁部が接する位置が、最も電流が流れる位置であり、ハニカム構造体において最も高い温度となる部分である。結果を表１に示す。
尚、ハニカム構造部、電極部（中央部及び拡張部）及び電極端子突起部の電気抵抗率は、以下の方法で測定した。測定対象と同じ材質で１０ｍｍ×１０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を作成した（つまり、ハニカム構造部の電気抵抗率を測定する場合にはハニカム構造部と同じ材質で、電極部の電気抵抗率を測定する場合には電極部と同じ材質で、そして、電極端子突起部の電気抵抗率を測定する場合には電極端子突起部と同じ材質で、それぞれ試験片を作製した。）。試験片の両端部全面（１０ｍｍ×１０ｍｍの面）に銀ペーストを塗布し、配線して通電できるようにした。試験片に電圧印加電流測定装置をつなぎ印加した。試験片中央部に熱伝対を設置し、電圧印加時の試験片温度の経時変化をレコーダーにて確認した。６００Ｖ印加し、試験片温度が４００℃の状態における電流値及び電圧値を測定し、得られた電流値及び電圧値、並びに試験片寸法から電気抵抗率を算出した。
Figure 0005658233
（実施例２）
ハニカム構造体の、２つの電極部の拡張部を、図７に示されるように、段階的に厚さを変化させたものにした以外は、実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した。拡張部の厚さは、３段階（領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｃ：図７参照）に分けて変化させた。中央部に接する領域Ａの厚さは３．０ｍｍとし、領域Ａに接する領域Ｂの厚さは１．５ｍｍとし、領域Ｂに接し、最も外側に位置する領域Ｃの厚さは０．５ｍｍとした。また、セルの延びる方向に直交する断面において、中央部の両側に位置する領域Ａの周方向における長さは、それぞれ３ｍｍ（中心角は約３．７°）とした。また、セルの延びる方向に直交する断面において、領域Ａの外側（中央部の位置に対して反対側）に位置する領域Ｂの周方向における長さは、それぞれ１２ｍｍ（中心角は約１５．０°）とした。また、セルの延びる方向に直交する断面において、領域Ｂの外側（領域Ａの位置に対して反対側）に位置する領域Ｃの周方向における長さは、それぞれ５ｍｍ（中心角は約６．２°）とした。実施例１の場合と同様にして、ハニカム構造体の「最高温度」を測定した。結果を表１に示す。表１において、「電極部」の「中心角の０．５倍（°）」の欄は、セルの延びる方向に直交する断面における電極部の中心角の０．５倍の角度を示す。また、「電極部」の「形状」の欄は、電極部が「中央部」と「拡張部」とを有し、「拡張部」の厚さが連続的に変化する場合（実施例１）に「境界有り」と表現されている。また、「電極部」の「形状」の欄は、電極部が「中央部」と「拡張部」とを有し、「拡張部」の厚さが断続的（段階的）に変化する場合（実施例２）に「境界、段階」と表現されている。
（比較例１〜３）
電極部を、中央部と拡張部とに分けずに、全体が同じ電気抵抗率であり、且つ全体が同じ厚さ（３ｍｍ）であるものとし、電極部の電気抵抗率を表１に示すように変化させた以外は、実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した（比較例１〜３）。実施例１の場合と同様にして、ハニカム構造体の「最高温度」を測定した。結果を表１に示す。表１において、「電極部」の「電気抵抗率（Ωｃｍ）」の「全体」の欄は、比較例１〜３の電極部の電気抵抗率を示している。また、「電極部」の「形状」の欄は、電極部が、「セルの延びる方向に直交する断面において、境界となる部分を有さずに連続的に形成されている」とともに、電極部の厚さが均一である場合に「厚さ一定」と表現されている。
比較例１においては、電極部の材質を、市販の銀（Ａｇ）ペーストを硬化させたものとした。そして、電極部は、銀（Ａｇ）ペーストをハニカム成形体に塗布し、硬化させて形成した。
比較例２においては、電極部の材質を、珪素−炭化珪素複合材とした。電極部は、実施例１における、中央部形成原料において、「炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末との質量比」を「６０：４０」にしたものを、ハニカム成形体に塗布し、焼結させて形成した。
比較例３においては、電極部の材質を、珪素−炭化珪素複合材とした。電極部は、実施例１における、中央部形成原料において、「炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末との質量比（ＳｉＣ：Ｓｉ）」を「７０：３０」にしたものを、ハニカム成形体に塗布し、焼結させて形成した。
表１より、実施例１、２のハニカム構造体は、電極部の中央部の電気抵抗率が、電極部の拡張部の電気抵抗率より小さく、それぞれの拡張部が、セルの延びる方向に直交する断面において、中央部に接する側の端部から、反対側の端部である側縁部に向かって薄くなるように形成されているため、ハニカム構造体の最高温度が低下していることがわかる。ハニカム構造体の最高温度が低下しているということは、ハニカム構造体における温度分布の偏りが、抑制されていることを示す。
（実施例３〜７、比較例４〜７）
拡張部形成原料を用いて、「セルの延びる方向に直交する断面において、境界となる部分を有さずに連続的に形成される」ように電極部を形成し、電極部の特性及びハニカム構造部の電気抵抗率を表１に示されるように変えた以外は、実施例１と同様にしてハニカム構造体を作製した（実施例３〜７、比較例４〜７）。電極部の全体形状は、実施例１における電極部の全体形状（中央部と拡張部とを合わせた形状）と同じになるようにした。実施例１の場合と同様にして、ハニカム構造体の「最高温度」を測定した。結果を表１に示す。表１において、「電極部」の「形状」の欄は、電極部が、「セルの延びる方向に直交する断面において、境界となる部分を有さずに連続的に形成されている」場合に、「連続的」と表現されている。
表１より、電極部の中心角の０．５倍を１５〜６５°とすることにより、「最高温度」を低下させることができることがわかる。また、「ハニカム構造部の電気抵抗率」を１〜２００Ωｃｍとすることにより、「最高温度」を低下させることができることがわかる。
本発明のハニカム構造体は、自動車の排ガスを浄化する排ガス浄化装置用の触媒担体として好適に利用することができる。
１：隔壁、２：セル、３：外周壁、４：ハニカム構造部、５：側面、１１：一方の端面、１２：他方の端面、２１：電極部、２１ａ：中央部、２１ｂ：拡張部、２１ｂａ：中央部に接する側の端部、２１ｂｂ：先端（側縁部）、２１ｃ：（電極部の）一方の端部、２１ｄ：（電極部の）他方の端部、２２：電極端子突起部、２２ａ：基板、２２ｂ：突起部、１００，２００，３００，４００，５００：ハニカム構造体、Ｏ：中心、α：中心角、β：角度、θ：中心角の０．５倍の角度、Ａ，Ｂ，Ｃ：電極部の拡張部の領域、Ｐ：電極部の拡張部の側縁部が接する位置、Ｓ：境界となる部分（境界面）。

Claims (9)

  1. 流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延び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筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部とを備え、
    前記ハニカム構造部の電気抵抗率が、１〜２００Ωｃｍであり、
    前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、
    前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配設され、
    前記セルの延びる方向に直交する断面において、それぞれの前記電極部の中心角の０．５倍が、１５〜６５°であり、
    それぞれの前記電極部が、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における中央部から周方向における両端に向かって薄くなるように形成されたハニカム構造体。
  2. それぞれの前記電極部が、セルの延びる方向に直交する断面において、周方向における前記中央部と、前記中央部の、周方向における両側に位置する拡張部とから構成され、
    前記電極部の前記中央部の電気抵抗率が、前記電極部の前記拡張部の電気抵抗率より小さい請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 前記電極部の前記中央部の電気抵抗率が、０．１〜１０Ωｃｍである請求項２に記載のハニカム構造体。
  4. 前記電極部の前記拡張部の電気抵抗率が、０．１〜１００Ωｃｍである請求項２又は３に記載のハニカム構造体。
  5. 前記電極部の前記中央部の厚さが、０．２〜５．０ｍｍである請求項２〜４のいずれかに記載のハニカム構造体。
  6. 前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記電極部の前記中央部の中心角の０．５倍が、５〜２５°である請求項２〜５のいずれかに記載のハニカム構造体。
  7. それぞれの電極部が、セルの延びる方向に直交する断面において、境界となる部分を有さずに連続的に形成されている請求項１に記載のハニカム構造体。
  8. 前記電極部の電気抵抗率が、０．１〜１００Ωｃｍである請求項７に記載のハニカム構造体。
  9. それぞれの前記電極部の前記中央部の、前記セルの延びる方向における中央の位置に、電気配線を繋ぐための電極端子突起部が配設された請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム構造体。
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