WO2021176756A1 - 電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

外周壁と、外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、を有するセラミックス製の柱状ハニカム構造体と、柱状ハニカム構造体の外周面に対して起立するように設けられた、セラミックスまたはカーボンで構成された電極端子とを備え、電極端子は、柱状ハニカム構造体側に位置する第１端部の端面の面積が、第１端部の反対側に位置する第２端部の端面の面積より小さい電気加熱式担体。

Description

電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置

　本発明は、電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置に関する。

　電気加熱触媒（ＥＨＣ）には、一般的に、電気が均一に流れるように、担体の外周壁上に、対向配置するように設けられた一対の電極層と、当該電極層に外部電源からの電気を印加するための電極端子とが設けられている。

　ここで、特許文献１には、電極端子として、セラミックス製の柱状の電極端子を電極層と接合することが開示されている。

特許第５８６２６３０号公報

　本発明者らの検討の結果、電極端子の形状が柱状であると、車両の走行やエンジンからの振動によって、外部電源との電気的接続のための金属電極と電極端子との接合性において、ズレまたは外れの可能性があり、接合安定性に改善の余地があることが分かった。

　本発明は、以上の問題を勘案してなされたものであり、振動による電極端子のズレまたは外れを抑制し、接合安定性を調整可能とする電極端子を有する電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置を提供することを課題とする。

　上記課題は、以下の本発明によって解決されるものである。本発明は以下のように特定される。
（１）外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、を有するセラミックス製の柱状ハニカム構造体と、
　前記柱状ハニカム構造体の外周面に対して起立するように設けられた、セラミックスまたはカーボンで構成された電極端子と、
を備え、
　前記電極端子は、前記柱状ハニカム構造体側に位置する第１端部の端面の面積が、前記第１端部の反対側に位置する第２端部の端面の面積より小さい電気加熱式担体。
（２）外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、を有するセラミックス製の柱状ハニカム構造体と、
　前記柱状ハニカム構造体の外周面に対して起立するように設けられた、セラミックスまたはカーボンで構成された電極端子と、
を備え、
　前記電極端子は、前記柱状ハニカム構造体側に位置する第１端部の端面、前記第１端部の反対側に位置する第２端部の端面、及び、側面を有し、
　前記側面の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された窪み部または突出部を有する電気加熱式担体。

（３）（１）または（２）に記載の電気加熱式担体と、
　前記電極端子と接合する金属電極と、
　前記電気加熱式担体を保持するための金属製の筒状部材と、
を有する排気ガス浄化装置。

　本発明によれば、振動による電極端子のズレまたは外れを抑制し、接合安定性を調整可能とする電極端子を有する電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置を提供することができる。

本発明の実施形態における電気加熱式担体の柱状ハニカム構造体の外観模式図である。 本発明の実施形態における電気加熱式担体の柱状ハニカム構造体上に設けられた電極層及び電極層上に設けられた電極端子の、セルの延伸方向に垂直な断面模式図である。 図３（Ａ）、（Ｃ）は本発明の実施形態に係る電極端子の側面模式図であり、図３（Ｂ）、（Ｄ）は本発明の実施形態に係る電極端子の下面模式図である。 図４（Ａ）、（Ｃ）は本発明の実施形態に係る電極端子の側面模式図であり、図４（Ｂ）、（Ｄ）は本発明の実施形態に係る電極端子の下面模式図である。 図５（Ａ）、（Ｃ）は本発明の実施形態に係る電極端子の側面模式図であり、図５（Ｂ）、（Ｄ）は本発明の実施形態に係る電極端子の下面模式図である。 本発明の実施形態における電気加熱式担体の柱状ハニカム構造体上に設けられた電極層及び電極層上に設けられた電極端子の、セルの延伸方向に垂直な断面模式図である。 図７（Ａ）、（Ｃ）は本発明の実施形態に係る電極端子の側面模式図であり、図７（Ｂ）、（Ｄ）は本発明の実施形態に係る電極端子の上面模式図である。 図８（Ａ）、（Ｃ）は本発明の実施形態に係る電極端子の側面模式図であり、図８（Ｂ）、（Ｄ）は本発明の実施形態に係る電極端子の上面模式図である。 図９（Ａ）、（Ｃ）は本発明の実施形態に係る電極端子の側面模式図であり、図９（Ｂ）、（Ｄ）は本発明の実施形態に係る電極端子の上面模式図である。 図１０（Ａ）、（Ｃ）は本発明の実施形態に係る電極端子の側面模式図であり、図１０（Ｂ）、（Ｄ）は本発明の実施形態に係る電極端子の上面模式図である。

　以下、図面を参照して、本発明の電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置の実施の形態について説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

＜電気加熱式担体＞
　図１は、本発明の実施形態における電気加熱式担体２０の柱状ハニカム構造体１０の外観模式図を示すものである。図２は、本発明の実施形態における電気加熱式担体２０の柱状ハニカム構造体１０上に設けられた電極層１４ａ、１４ｂ、及び、電極層１４ａ、１４ｂ上に設けられた電極端子１５ａ、１５ｂの、セルの延伸方向に垂直な断面模式図を示すものである。

（１．柱状ハニカム構造体）
　柱状ハニカム構造体１０は、外周壁１２と、外周壁１２の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセル１６を区画形成する隔壁１３とを有する。

　柱状ハニカム構造体１０は、セラミックスで構成されており、当該セラミックスとしては、アルカリ系原子を含むホウケイ酸塩を用いることができる。当該アルカリ系原子としては、例えば、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｃｓ、およびＢａなどが挙げられる。ホウケイ酸塩は、アルカリ金属原子を１種または２種以上含んでいてもよく、アルカリ土類金属原子を１種または２種以上含んでいてもよく、これらの組み合わせを含んでいてもよい。アルカリ系原子として、より好ましくは、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、またはＣａである。

　詳細は後述するが、柱状ハニカム構造体１０の外周壁１２と隔壁１３は、上述のアルカリ系原子を含むホウケイ酸塩から構成されるマトリックスと、導電性フィラーから構成されるドメインとを有してもよい。マトリックスは、柱状ハニカム構造体１０の母材となる部位である。なお、マトリックスは、非晶質であってもよいし、結晶質であってもよい。このような構成によれば、ＥＨＣへの通電加熱時に電気抵抗を支配する領域が、母材であるマトリックスとなる。マトリックスは、ＳｉＣ材質に比べて電気抵抗率の温度依存性が小さく、かつ、電気抵抗率がＰＴＣ特性（温度が高くなるにつれて電気抵抗が上昇する特性）を示す。

　ホウケイ酸塩において、アルカリ系原子の合計含有量は、１０質量％以下であってもよい。より好ましくは５質量％以下であってもよく、２質量％以下であってもよい。このような構成によれば、マトリックスを低電気抵抗化させやすくなり、マトリックスの電気抵抗率が、よりＰＴＣ特性を示すようになる。また、酸化雰囲気での焼成時における柱状ハニカム構造体１０の表面側へのアルカリ系原子の偏析による絶縁性ガラス被膜の形成を抑制することができる。下限については、特に限定はないが、アルカリ系原子の合計含有量は、０．０１質量％以上であってもよく、０．２質量％以上であってもよい。アルカリ系原子は、導電性フィラーの酸化抑制のために、意図的に添加されてもよい。また、柱状ハニカム構造体１０の原料から比較的混入しやすい元素であるため、完全に除去するには製造工程を複雑化してしまうため、通常は、上記の範囲内で含まれる。なお、柱状ハニカム構造体１０において、原料として、アルカリ系原子を含むホウケイ酸ガラスを使用せずに、ホウ酸を用いることで、アルカリ系原子を低減することも可能である。
　ここで、「アルカリ系原子の合計含有量」とは、ホウケイ酸塩がアルカリ系原子を１種含む場合には、その１種のアルカリ系原子の質量％を示す。また、ホウケイ酸塩がアルカリ系原子を複数種含む場合には、その複数の各アルカリ系原子の各含有量（質量％）との合計の含有量（質量％）を示す。

　ホウケイ酸塩を構成する、Ｂ（ホウ素）原子、Ｓｉ（シリコン）原子、Ｏ（酸素）原子のぞれぞれの含有量としては、例えば、以下の範囲であることが好ましい。ホウケイ酸塩におけるＢ原子の含有量は、０．１質量％以上５質量％以下である。ホウケイ酸塩におけるＳｉ原子の含有量は、５質量％以上４０質量％以下である。ホウケイ酸塩におけるＯ原子の含有量は、４０質量％以上８５質量％以下である。このような構成によれば、柱状ハニカム構造体１０において、ＰＴＣ特性を示しやすくすることができる。

　ホウケイ酸塩としては、アルミノホウケイ酸塩などを用いることができる。このような構成によれば、電気抵抗率の温度依存性が小さく、かつ、電気抵抗率がＰＴＣ特性を示す、または、電気抵抗率の温度依存性が抑制された柱状ハニカム構造体１０を得ることができる。アルミノホウケイ酸塩におけるＡｌ原子の含有量は、例えば、０．５質量％以上１０質量％以下であってよい。

　上述したホウケイ酸塩における各原子の他にマトリックスを構成するホウケイ酸塩に含まれる原子としては、例えば、Ｆｅ、Ｃなどが挙げられる。
　上述した各原子のうち、アルカリ系原子、Ｓｉ、Ｏ、Ａｌの含有量については、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）分析装置を用いて測定することができる。上述した各原子のうち、Ｂの含有量については、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析装置を用いて測定することができる。ＩＣＰ分析によると、柱状ハニカム構造体１０全体におけるＢ含有量が測定されるため、得られた測定結果は、ホウケイ酸塩におけるＢ含有量に換算される。

　柱状ハニカム構造体１０が、マトリックスと導電性フィラーとを有していると、マトリックスの電気抵抗率と導電性フィラーの電気抵抗率との足し合わせによって柱状ハニカム構造体１０全体の電気抵抗率が決定される。このため、導電性フィラーの導電性、導電性フィラーの含有量を調整することで、柱状ハニカム構造体１０の電気抵抗率の制御が可能になる。導電性フィラーの電気抵抗率は、ＰＴＣ特性、ＮＴＣ特性（温度が高くなるにつれて電気抵抗が小さくなる特性）のいずれを示してもよいし、電気抵抗率の温度依存性がなくてもよい。

　導電性フィラーは、Ｓｉ原子を含んでいてもよい。このような構成によれば、柱状ハニカム構造体１０の形状安定性を向上させることが可能である。

　Ｓｉ原子を含む導電性フィラーとしては、例えば、Ｓｉ粒子、Ｆｅ－Ｓｉ系粒子、Ｓｉ－Ｗ系粒子、Ｓｉ－Ｃ系粒子、Ｓｉ－Ｍｏ系粒子、Ｓｉ－Ｔｉ系粒子などが挙げられる。これらは１種または２種以上を併用することができる。
　Ｓｉ粒子は、ドーパントによりドープされているＳｉ粒子であってもよい。ドーパントとしては、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等が挙げられる。ドーパント濃度としては、１×１０¹⁶～５×１０²⁰個／ｃｍ³という範囲でケイ素粒子中にドーパントとして含まれてもよい。ここで、一般に、Ｓｉ粒子中のドーパントの濃度が高くなると柱状ハニカム構造体１０の体積抵抗率が下がり、Ｓｉ粒子中のドーパントの濃度が低くなると柱状ハニカム構造体１０の体積抵抗率が上がる。柱状ハニカム構造体１０に含まれるケイ素粒子におけるドーパント量は、５×１０¹⁶～５×１０²⁰個／ｃｍ³であるのが好ましく、５×１０¹⁷～５×１０²⁰個／ｃｍ³であるのがより好ましい。
　柱状ハニカム構造体１０に含まれるＳｉ粒子中のドーパントは同族元素であれば、カウンタードーピングの影響を受けずに導電性を発現できるため、複数の種類の元素を含んでいてもよい。また、ドーパントが、Ｂ及びＡｌからなる群から選択される一種または二種であるのがより好ましい。また、Ｎ及びＰからなる群から選択される一種または二種であるのも好ましい。

　柱状ハニカム構造体１０がマトリックスと導電性フィラーとを有する場合、柱状ハニカム構造体１０は、マトリックスと導電性フィラーとを合計で５０ｖｏｌ％以上含有する構成であってもよい。

　柱状ハニカム構造体１０の電気抵抗上昇率は、１×１０^-8～５×１０^-4／Ｋであるのが好ましい。柱状ハニカム構造体１０の電気抵抗上昇率が１×１０^-8／Ｋ以上であると、通電加熱時の温度分布の抑制がしやすくなる。柱状ハニカム構造体１０の電気抵抗上昇率が５×１０^-4／Ｋ以下であると、通電加熱時の抵抗変化を小さくすることができる。柱状ハニカム構造体１０の電気抵抗上昇率が５×１０^-8～１×１０^-4／Ｋであるのがより好ましく、１×１０^-7～１×１０^-4／Ｋであるのが更により好ましい。柱状ハニカム構造体１０の電気抵抗上昇率は、まず、四端子法により、５０℃及び４００℃での２点の電気抵抗率を測定し、４００℃の電気抵抗率から５０℃の電気抵抗率を引き算して導出した値を、４００℃と５０℃の温度差３５０℃で割り算して電気抵抗上昇率を算出することで求めることができる。

　柱状ハニカム構造体１０の外形は特に限定されず、例えば、底面が円形の柱状（円柱形状）、底面がオーバル形状の柱状、底面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の柱状等の形状とすることができる。また、柱状ハニカム構造体１０の大きさは、耐熱性を高める（外周壁の周方向に入るクラックを抑制する）という理由により、底面の面積が２０００～２００００ｍｍ²であることが好ましく、５０００～１７０００ｍｍ²であることが更に好ましい。なお、本発明の実施形態では、柱状ハニカム構造体１０を用いているが、ハニカム構造体の外径は柱状に限定されない。

　柱状ハニカム構造体１０は、導電性を有する。柱状ハニカム構造体１０は、通電してジュール熱により発熱可能である限り、電気抵抗率については特に制限はないが、１×１０^-5～２Ω・ｍであることが好ましく、５×１０^-5～１Ω・ｍであることが更に好ましく、１×１０^-4～０．５Ω・ｍであることが更により好ましい。本発明において、柱状ハニカム構造体１０の電気抵抗率は、四端子法により２５℃で測定した値とする。

　セル１６の延伸方向に垂直な断面におけるセルの形状に制限はないが、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。これ等のなかでも、四角形及び六角形が好ましい。セル形状をこのようにすることにより、柱状ハニカム構造体１０に排気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。構造強度及び加熱均一性を両立させやすいという観点からは、四角形が特に好ましい。

　セル１６を区画形成する隔壁１３の厚みは、０．１～０．３ｍｍであることが好ましく、０．１～０．２ｍｍであることがより好ましい。隔壁１３の厚みが０．１ｍｍ以上であることで、柱状ハニカム構造体１０の強度が低下するのを抑制可能である。隔壁１３の厚みが０．３ｍｍ以下であることで、柱状ハニカム構造体１０を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排気ガスを流したときの圧力損失が大きくなるのを抑制できる。本発明において、隔壁１３の厚みは、セル１６の延伸方向に垂直な断面において、隣接するセル１６の重心同士を結ぶ線分のうち、隔壁１３を通過する部分の長さとして定義される。

　柱状ハニカム構造体１０は、セル１６の流路方向に垂直な断面において、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、排気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以上であると、触媒担持面積が十分に確保される。セル密度が１５０セル／ｃｍ²以下であると柱状ハニカム構造体１０を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排気ガスを流したときの圧力損失が大きくなりすぎることが抑制される。セル密度は、外周壁１２部分を除く柱状ハニカム構造体１０の一つの底面部分の面積でセル数を除して得られる値である。

　柱状ハニカム構造体１０の外周壁１２を設けることは、柱状ハニカム構造体１０の構造強度を確保し、また、セル１６を流れる流体が外周壁１２から漏洩するのを抑制する観点で有用である。具体的には、外周壁１２の厚みは好ましくは０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１５ｍｍ以上、更により好ましくは０．２ｍｍ以上である。但し、外周壁１２を厚くしすぎると高強度になりすぎてしまい、隔壁１３との強度バランスが崩れて耐熱衝撃性が低下することから、外周壁１２の厚みは好ましくは１．０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．７ｍｍ以下であり、更により好ましくは０．５ｍｍ以下である。ここで、外周壁１２の厚みは、厚みを測定しようとする外周壁１２の箇所をセルの延伸方向に垂直な断面で観察したときに、当該測定箇所における外周壁１２の接線に対する法線方向の厚みとして定義される。

　隔壁１３は、気孔率が０．１～２０％であることが好ましい。隔壁１３の気孔率が０．１％以上であると、触媒を担持しやすくすることができる。隔壁１３の気孔率が２０％以下であると、キャニング時に破損する恐れが低減される。隔壁１３の気孔率は１～１５％であることがより好ましく、５～１５％であるのが更により好ましい。気孔率は、隔壁１３のＳＥＭ観察画像を気孔と気孔以外（具体的にはセラミックス材料部分）とを二値化して算出した値である。

（２．電極層）
　柱状ハニカム構造体１０には、外周壁１２の表面に、電極層１４ａ、１４ｂが設けられている。電極層１４ａ、１４ｂは、柱状ハニカム構造体１０の中心軸を挟んで対向するように配設された、一対の電極層１４ａ、１４ｂであってもよい。なお、電極層１４ａ、１４ｂは設けなくてもよい。

　電極層１４ａ、１４ｂは導電性を有する材料で形成される。電極層１４ａ、１４ｂは、酸化物セラミック、金属若しくは金属化合物と酸化物セラミックとの混合物、又はカーボンであることが好ましい。金属として、単体金属又は合金のいずれでもよく、例えばシリコン、アルミニウム、鉄、ステンレス、チタン、タングステン、Ｎｉ－Ｃｒ合金などを好適に用いることができる。金属化合物として、酸化物セラミック以外の物であって、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属珪化物、金属ホウ化物、複合酸化物等が挙げられ、例えばＦｅＳｉ₂、ＣｒＳｉ₂、アルミナ、シリカ、酸化チタンなどを好適に用いることができる。金属と金属化合物は、いずれも、単独一種でもよく、二種以上を併用しても良い。酸化物セラミックとしては、具体的には、ガラス、コージェライト、ムライトなどがある。ガラスは、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ及びＺｒからなる群から選択される少なくとも一種の成分からなる酸化物を更に含んでも良い。上記群より選択される少なくとも一種を更に含んでいると、電極層１４ａ、１４ｂの強度がより向上する点で更に好ましい。

　電極層１４ａ、１４ｂの形成領域に特段の制約はないが、柱状ハニカム構造体１０の均一発熱性を高めるという観点からは、各電極層１４ａ、１４ｂは外周壁１２の外面上で外周壁１２の周方向及びセルの延伸方向に帯状に延設することが好ましい。具体的には、各電極層１４ａ、１４ｂは、柱状ハニカム構造体１０の両底面間の８０％以上の長さに亘って、好ましくは９０％以上の長さに亘って、より好ましくは全長に亘って延びていることが、電極層１４ａ、１４ｂの軸方向へ電流が広がりやすいという観点から望ましい。

　各電極層１４ａ、１４ｂの厚みは、０．０１～５ｍｍであることが好ましく、０．０１～３ｍｍであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより均一発熱性を高めることができる。各電極層１４ａ、１４ｂの厚みが０．０１ｍｍ以上であると、電気抵抗が適切に制御され、より均一に発熱することができる。５ｍｍ以下であると、キャニング時に破損する恐れが低減される。各電極層１４ａ、１４ｂの厚みは、厚みを測定しようとする電極層の箇所をセルの延伸方向に垂直な断面で観察したときに、各電極層１４ａ、１４ｂの外面の当該測定箇所における接線に対する法線方向の厚みとして定義される。

　電極層１４ａ、１４ｂの電気抵抗率については特に制限はないが、１×１０^-7～５×１０^-1Ω・ｍであることが好ましい。電極層１４ａ、１４ｂの電気抵抗が５×１０^-1Ω・ｍ以下であると、通電加熱時の抵抗を小さくすることができる。電極層１４ａ、１４ｂの電気抵抗は、５×１０^-7～２．５×１０^-1Ω・ｍであることが更に好ましく、１×１０^-6～１．２５×１０^-1Ω・ｍであることが更により好ましい。本発明において、電極層１４ａ、１４ｂの電気抵抗率は、四端子法により２５℃で測定した値とする。

（３．電極端子）
　電極端子１５ａ、１５ｂは、電極層１４ａ、１４ｂの表面から起立するように設けられており、電気的に接合されている。これにより、電極端子１５ａ、１５ｂに電圧を印加すると通電してジュール熱により柱状ハニカム構造体１０を発熱させることが可能である。このため、柱状ハニカム構造体１０はヒーターとしても好適に用いることができる。印加する電圧は１２～９００Ｖが好ましく、４８～６００Ｖが更に好ましいが、印加する電圧は適宜変更可能である。なお、電極層１４ａ、１４ｂを設けない場合は、電極端子１５ａ、１５ｂは、柱状ハニカム構造体１０の外周面に対して起立するように設ける。電極端子１５ａ、１５ｂの大きさは、限定的ではないが、例えば、底面積が１０～８００ｍｍ²であり、電極端子が起立する方向の長さが１０～１００ｍｍの柱状に形成することができる。

　電極端子１５ａ、１５ｂの材質は、セラミックスまたはカーボンで構成されている。より好ましくは、セラミックスであってよい。電極端子１５ａ、１５ｂの材質がセラミックスであると、柱状ハニカム構造体１０への電気的な接続が可能となる。また、電極端子１５ａ、１５ｂの先端に金属端子がそれぞれ接合されていてもよい。セラミックスまたはカーボン製の電極端子と金属端子との接合は、かしめ加工、溶接、導電性接着剤等により行うことができる。金属端子の材質としては、鉄合金やニッケル合金等の導電性金属を採用することができる。

　電極端子１５ａ、１５ｂを構成するセラミックスとしては、限定的ではないが、炭化珪素（ＳｉＣ）が挙げられ、珪化タンタル（ＴａＳｉ₂）及び珪化クロム（ＣｒＳｉ₂）等の金属珪化物等の金属化合物が挙げられ、更には、一種以上の金属を含む複合材（サーメット）を挙げることができる。サーメットの具体例としては、金属珪素と炭化珪素の複合材、珪化タンタルや珪化クロム等の金属珪化物と金属珪素と炭化珪素の複合材、更には上記の一種又は二種以上の金属に熱膨張低減の観点から、アルミナ、ムライト、ジルコニア、コージェライト、窒化珪素及び窒化アルミ等の絶縁性セラミックスを一種又は二種以上添加した複合材が挙げられる。電極端子１５ａ、１５ｂを構成するカーボンとしては、カーボンを主成分とすることが好ましい。カーボンを主成分とするとは、電極端子１５ａ、１５ｂを構成する全成分に対してカーボンの含有量が５０質量％以上であることを意味する。カーボンの含有量は、より好ましくは、８０質量％以上であり、さらに好ましくは９０質量％以上である。電極端子の材質は、電極層の材質と同質のものを用いてもよい。

　電極端子１５ａ、１５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部の端面の面積が、第１端部の反対側に位置する第２端部の端面の面積より小さい。このような構成によれば、外部電源との電気的接続のために、金属電極を電極端子１５ａ、１５ｂに接合させる際に、金属電極と電極端子１５ａ、１５ｂとを良好に係合させることができる。このため、振動による電極端子１５ａ、１５ｂのズレまたは外れを抑制することができ、電極端子１５ａ、１５ｂと金属電極との接合安定性を調整することが可能となる。特に、金属電極がキャップ状に形成されており、電極端子１５ａ、１５ｂを嵌め込むような形状を有している場合に、電極端子１５ａ、１５ｂが上述の構成を有していると、金属電極と電極端子１５ａ、１５ｂとを、より良好に係合させることができる。以下、電極端子１５ａ、１５ｂの種々の形態について詳述する。

　図３（Ａ）に、本発明の実施形態に係る電極端子２５ａ、２５ｂの側面模式図を示す。図３（Ｂ）に、本発明の実施形態に係る電極端子２５ａ、２５ｂの下面模式図を示す。電極端子２５ａ、２５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部２７の端面の面積が、第１端部２７の反対側に位置する第２端部２８の端面の面積より小さい。また、電極端子２５ａ、２５ｂは、第２端部２８の端面から、第２端部２８の端面と第１端部２７の端面との間までの、電極端子２５ａ、２５ｂが起立する方向と垂直な断面の面積が、第１端部２７の端面の面積より大きい形状を有する。

　より具体的には、電極端子２５ａ、２５ｂは、第２端部２８の端面から第１端部２７へ向かって延びる円柱状の柱状部２１と、第２端部２８の端面と第１端部２７の端面との間から、第１端部２７の端面まで、より断面の面積が小さい円柱状の柱状部２２とで構成されている。電極端子２５ａ、２５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部２７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部２８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、柱状部２１の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、柱状部２２の起立する方向の長さは１～９９ｍｍに形成することができる。

　図３（Ｃ）に、本発明の実施形態に係る電極端子３５ａ、３５ｂの側面模式図を示す。図３（Ｄ）に、本発明の実施形態に係る電極端子３５ａ、３５ｂの下面模式図を示す。電極端子３５ａ、３５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部３７の端面の面積が、第１端部３７の反対側に位置する第２端部３８の端面の面積より小さい。また、電極端子３５ａ、３５ｂは、第２端部３８の端面から、第２端部３８の端面と第１端部３７の端面との間までの、電極端子３５ａ、３５ｂが起立する方向と垂直な断面の面積が、第１端部３７の端面の面積より大きい形状を有する。

　より具体的には、電極端子３５ａ、３５ｂは、第２端部３８の端面から第１端部３７へ向かって延びる四角柱状の柱状部３１と、第２端部３８の端面と第１端部３７の端面との間から、第１端部３７の端面まで、より断面の面積が小さい四角柱状の柱状部３２とで構成されている。電極端子３５ａ、３５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部３７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部３８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、柱状部３１の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、柱状部３２の起立する方向の長さは１～９９ｍｍに形成することができる。

　図３（Ａ）、（Ｂ）に示す電極端子２５ａ、２５ｂは、柱状部２１と柱状部２２とが互いに同形状に形成されており、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示す電極端子３５ａ、３５ｂにおいても、柱状部３１と柱状部３２とが互いに同形状に形成されているが、これに限られず、互いに異なる形状であってもよい。例えば、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す電極端子２５ａ、２５ｂは、柱状部２１が三角柱や四角柱などの角柱状であってもよく、柱状部２２が三角柱や四角柱などの角柱状であってもよい。また、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示す電極端子３５ａ、３５ｂは、柱状部３１が円柱状であってもよく、柱状部３２が円柱状であってもよい。

　図４（Ａ）に、本発明の実施形態に係る電極端子４５ａ、４５ｂの側面模式図を示す。図４（Ｂ）に、本発明の実施形態に係る電極端子４５ａ、４５ｂの下面模式図を示す。電極端子４５ａ、４５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部４７の端面の面積が、第１端部４７の反対側に位置する第２端部４８の端面の面積より小さい。また、電極端子４５ａ、４５ｂは、第２端部４８の端面から、第１端部４７の端面にかけて、電極端子４５ａ、４５ｂが起立する方向と垂直な断面の面積が、徐々に小さくなるテーパー形状を有する。電極端子４５ａ、４５ｂは、第２端部４８の端面が円形であり、第１端部４７の端面が、第２端部４８の端面より面積の小さい円形に形成されている。

　電極端子４５ａ、４５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部４７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部４８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、電極端子４５ａ、４５ｂの起立する方向の長さは１０～１００ｍｍに形成することができる。

　図４（Ｃ）に、本発明の実施形態に係る電極端子５５ａ、５５ｂの側面模式図を示す。図４（Ｄ）に、本発明の実施形態に係る電極端子５５ａ、５５ｂの下面模式図を示す。電極端子５５ａ、５５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部５７の端面の面積が、第１端部５７の反対側に位置する第２端部５８の端面の面積より小さい。また、電極端子５５ａ、５５ｂは、第２端部５８の端面から、第１端部５７の端面にかけて、電極端子５５ａ、５５ｂが起立する方向と垂直な断面の面積が、徐々に小さくなるテーパー形状を有する。電極端子５５ａ、５５ｂは、第２端部５８の端面が四角形であり、第１端部５７の端面が、第２端部５８の端面より面積の小さい四角形に形成されている。第１端部５７の端面及び第２端部５８の端面の形状は、それぞれ四角形に限られず、三角形、五角形などのその他の矩形であってもよい。

　電極端子５５ａ、５５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部５７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部５８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、電極端子５５ａ、５５ｂの起立する方向の長さは１０～１００ｍｍに形成することができる。

　図５（Ａ）に、本発明の実施形態に係る電極端子６５ａ、６５ｂの側面模式図を示す。図５（Ｂ）に、本発明の実施形態に係る電極端子６５ａ、６５ｂの下面模式図を示す。電極端子６５ａ、６５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部６７の端面の面積が、第１端部６７の反対側に位置する第２端部６８の端面の面積より小さい。また、電極端子６５ａ、６５ｂは、第２端部６８の端面から、第２端部６８の端面と第１端部６７の端面との間にかけて、電極端子６５ａ、６５ｂが起立する方向と垂直な断面の面積が、徐々に小さくなるテーパー形状を有する。

　より具体的には、電極端子６５ａ、６５ｂは、第２端部６８の端面から、第２端部６８の端面と第１端部６７の端面との間にかけて、電極端子６５ａ、６５ｂが起立する方向と垂直な断面の面積が、徐々に小さくなるテーパー形状の柱状部６１と、柱状部６１から第１端部６７へ向かって延びる円柱状の柱状部６２とで構成されている。第１端部６７の端面と第２端部６８の端面とは、それぞれ円形に形成されている。電極端子６５ａ、６５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部６７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部６８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、柱状部６１の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、柱状部６２の起立する方向の長さは１～９９ｍｍに形成することができる。

　図５（Ｃ）に、本発明の実施形態に係る電極端子７５ａ、７５ｂの側面模式図を示す。図５（Ｄ）に、本発明の実施形態に係る電極端子７５ａ、７５ｂの下面模式図を示す。電極端子７５ａ、７５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部７７の端面の面積が、第１端部７７の反対側に位置する第２端部７８の端面の面積より小さい。また、電極端子７５ａ、７５ｂは、第２端部７８の端面から、第２端部７８の端面と第１端部７７の端面との間にかけて、電極端子７５ａ、７５ｂが起立する方向と垂直な断面の面積が、徐々に小さくなるテーパー形状を有する。

　より具体的には、電極端子７５ａ、７５ｂは、第２端部７８の端面から、第２端部７８の端面と第１端部７７の端面との間にかけて、電極端子７５ａ、７５ｂが起立する方向と垂直な断面の面積が、徐々に小さくなるテーパー形状の柱状部７１と、柱状部７１から第１端部７７へ向かって延びる四角柱状の柱状部７２とで構成されている。第１端部７７の端面と第２端部７８の端面とは、それぞれ四角形に形成されている。電極端子７５ａ、７５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部７７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部７８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、柱状部７１の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、柱状部７２の起立する方向の長さは１～９９ｍｍに形成することができる。

　図５（Ａ）、（Ｂ）に示す電極端子６５ａ、６５ｂは、第１端部６７の端面及び第２端部６８の端面が互いに同形状に形成されており、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示す電極端子７５ａ、７５ｂにおいても、第１端部７７の端面及び第２端部７８の端面が互いに同形状に形成されているが、これに限られず、互いに異なる形状であってもよい。例えば、図５（Ａ）、（Ｂ）に示す電極端子６５ａ、６５ｂは、第１端部６７の端面及び第２端部６８の端面の一方が三角形や四角形などの多角形状であってもよい。また、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示す電極端子７５ａ、７５ｂは、第１端部７７の端面及び第２端部７８の端面の一方が円形状であってもよい。

　電極端子１５ａ、１５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部の端面の面積が、第１端部の反対側に位置する第２端部の端面の面積より小さい構成を有しているが、当該電極端子１５ａ、１５ｂの代わりに、以下の電極端子１１５ａ、１１５ｂを用いてもよい。すなわち、図６に示す電気加熱式担体２０において、電極端子１１５ａ、１１５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部の端面、第１端部の反対側に位置する第２端部の端面、及び、側面を備え、当該側面の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された窪み部または突出部を有している。このような構成によれば、外部電源との電気的接続のために、金属電極を電極端子１１５ａ、１１５ｂに接合させる際に、金属電極と電極端子１１５ａ、１１５ｂとを良好に係合させることができる。このため、振動による電極端子１１５ａ、１１５ｂのズレまたは外れを抑制することができ、電極端子１１５ａ、１１５ｂと金属電極との接合安定性を調整することが可能となる。特に、金属電極がキャップ状に形成されており、電極端子１１５ａ、１１５ｂを嵌め込むような形状を有している場合に、電極端子１１５ａ、１１５ｂが上述の構成を有していると、金属電極と電極端子１１５ａ、１１５ｂとを、より良好に係合させることができる。以下、電極端子１１５ａ、１１５ｂの種々の形態について詳述する。

　図７（Ａ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１２５ａ、１２５ｂの側面模式図を示す。図７（Ｂ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１２５ａ、１２５ｂの上面模式図を示す。電極端子１２５ａ、１２５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部１２７の端面、第１端部１２７の反対側に位置する第２端部１２８の端面、及び、側面１２１を備え、当該側面１２１の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された突出部１２２を有している。

　より具体的には、電極端子１２５ａ、１２５ｂは、第１端部１２７の端面から第２端部１２８の端面まで起立するような円柱状の柱状部１２６を有し、当該柱状部１２６の側面１２１において、周方向に亘って連続的に突出部１２２が設けられている。突出部１２２は、電極端子１２５ａ、１２５ｂの柱状部１２６の側面１２１から突出するような円形のリング状に構成されている。電極端子１２５ａ、１２５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部１２７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部１２８の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、柱状部１２６の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、突出部１２２の起立する方向の長さは１～５０ｍｍ、突出部１２２の側面１２１から突出する方向の長さは１～１５ｍｍに形成することができる。

　図７（Ｃ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１３５ａ、１３５ｂの側面模式図を示す。図７（Ｄ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１３５ａ、１３５ｂの上面模式図を示す。電極端子１３５ａ、１３５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部１３７の端面、第１端部１３７の反対側に位置する第２端部１３８の端面、及び、側面１３１を備え、当該側面１３１の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された突出部１３２を有している。

　より具体的には、電極端子１３５ａ、１３５ｂは、第１端部１３７の端面から第２端部１３８の端面まで起立するような四角柱状の柱状部１３６を有し、柱状部１３６の側面１３１において、周方向に亘って連続的に突出部１３２が設けられている。突出部１３２は、電極端子１３５ａ、１３５ｂの柱状部１３６の側面１３１から突出するような四角形のリング状に構成されている。電極端子１３５ａ、１３５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部１３７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部１３８の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、柱状部１３６の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、突出部１３２の起立する方向の長さは１～５０ｍｍ、突出部１３２の側面１３１から突出する方向の長さは１～１５ｍｍに形成することができる。

　図８（Ａ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１４５ａ、１４５ｂの側面模式図を示す。図８（Ｂ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１４５ａ、１４５ｂの上面模式図を示す。電極端子１４５ａ、１４５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部１４７の端面、第１端部１４７の反対側に位置する第２端部１４８の端面、及び、側面１４１を備え、当該側面１４１の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された突出部１４２を有している。

　より具体的には、電極端子１４５ａ、１４５ｂは、第１端部１４７の端面から第２端部１４８の端面まで起立するような円柱状の柱状部１４６を有し、柱状部１４６の側面１４１において、一対の突出部１４２が、電極端子１４５ａ、１４５ｂの外周表面において、電極端子１４５ａ、１４５ｂの中心軸を挟んで対向するように設けられている。突出部１４２は、直方体状を有している。電極端子１４５ａ、１４５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部１４７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部１４８の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、柱状部１４６の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、突出部１４２の起立する方向の長さは１～５０ｍｍ、突出部１４２の側面１４１から突出する方向の長さは１～１５ｍｍに形成することができる。突出部１４２は、１つ設けられていてもよく、２つ設けられていてもよく、３つ以上設けられていてもよい。突出部１４２は、半球状を有していてもよい。

　図８（Ｃ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１５５ａ、１５５ｂの側面模式図を示す。図８（Ｄ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１５５ａ、１５５ｂの上面模式図を示す。電極端子１５５ａ、１５５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部１５７の端面、第１端部１５７の反対側に位置する第２端部１５８の端面、及び、側面１５１を備え、当該側面１５１の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された突出部１５２を有している。

　より具体的には、電極端子１５５ａ、１５５ｂは、第１端部１５７の端面から第２端部１５８の端面まで起立するような四角柱状の柱状部１５６を有し、柱状部１５６の側面１５１において、一対の突出部１５２が、電極端子１５５ａ、１５５ｂの外周表面において、電極端子１５５ａ、１５５ｂの中心軸を挟んで対向するように設けられている。突出部１５２は、半球状を有している。電極端子１５５ａ、１５５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部１５７の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、第２端部１５８の端面の面積は２．５～４５０ｍｍ²、柱状部１５６の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、突出部１５２の起立する方向の長さは１～５０ｍｍ、突出部１５２の側面１５１から突出する方向の長さは１～１５ｍｍに形成することができる。突出部１５２は、１つ設けられていてもよく、２つ設けられていてもよく、３つ以上設けられていてもよい。突出部１５２は、直方体状を有していてもよい。

　図９（Ａ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１６５ａ、１６５ｂの側面模式図を示す。図９（Ｂ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１６５ａ、１６５ｂの上面模式図を示す。電極端子１６５ａ、１６５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部１６７の端面、第１端部１６７の反対側に位置する第２端部１６８の端面、及び、側面１６１を備え、当該側面１６１の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された窪み部１６２を有している。

　より具体的には、電極端子１６５ａ、１６５ｂは、第１端部１６７の端面から第２端部１６８の端面まで起立するような円柱状の柱状部１６６を有し、当該柱状部１６６の側面１６１において、周方向に亘って連続的に窪み部１６２が設けられている。窪み部１６２は、電極端子１６５ａ、１６５ｂの柱状部１６６の側面１６１から陥没するような円形のリング状に構成されている。電極端子１６５ａ、１６５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部１６７の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、第２端部１６８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、柱状部１６６の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、窪み部１６２の起立する方向の長さは１～５０ｍｍ、窪み部１６２の側面１６１から陥没する方向の長さは１～９ｍｍに形成することができる。

　図９（Ｃ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１７５ａ、１７５ｂの側面模式図を示す。図９（Ｄ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１７５ａ、１７５ｂの上面模式図を示す。電極端子１７５ａ、１７５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部１７７の端面、第１端部１７７の反対側に位置する第２端部１７８の端面、及び、側面１７１を備え、当該側面１７１の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された窪み部１７２を有している。

　より具体的には、電極端子１７５ａ、１７５ｂは、第１端部１７７の端面から第２端部１７８の端面まで起立するような四角柱状の柱状部１７６を有し、柱状部１７６の側面１７１において、周方向に亘って連続的に窪み部１７２が設けられている。窪み部１７２は、電極端子１７５ａ、１７５ｂの柱状部１７６の側面１７１から陥没するような四角形のリング状に構成されている。電極端子１７５ａ、１７５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部１７７の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、第２端部１７８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、柱状部１７６の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、窪み部１７２の起立する方向の長さは１～５０ｍｍ、窪み部１７２の側面１７１から陥没する方向の長さは１～９ｍｍに形成することができる。

　図１０（Ａ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１８５ａ、１８５ｂの側面模式図を示す。図１０（Ｂ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１８５ａ、１８５ｂの上面模式図を示す。電極端子１８５ａ、１８５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部１８７の端面、第１端部１８７の反対側に位置する第２端部１８８の端面、及び、側面１８１を備え、当該側面１８１の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された窪み部１８２を有している。

　より具体的には、電極端子１８５ａ、１８５ｂは、第１端部１８７の端面から第２端部１８８の端面まで起立するような円柱状の柱状部１８６を有し、柱状部１８６の側面１８１において、一対の窪み部１８２が、電極端子１８５ａ、１８５ｂの外周表面において、電極端子１８５ａ、１８５ｂの中心軸を挟んで対向するように設けられている。窪み部１８２は、直方体状を有している。電極端子１８５ａ、１８５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部１８７の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、第２端部１８８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、柱状部１８６の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、窪み部１８２の起立する方向の長さは１～５０ｍｍ、窪み部１８２の側面１８１から陥没する方向の長さは１～９ｍｍに形成することができる。窪み部１８２は、１つ設けられていてもよく、２つ設けられていてもよく、３つ以上設けられていてもよい。窪み部１８２は、半球状を有していてもよい。

　図１０（Ｃ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１９５ａ、１９５ｂの側面模式図を示す。図１０（Ｄ）に、本発明の実施形態に係る電極端子１９５ａ、１９５ｂの上面模式図を示す。電極端子１９５ａ、１９５ｂは、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部１９７の端面、第１端部１９７の反対側に位置する第２端部１９８の端面、及び、側面１９１を備え、当該側面１９１の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された窪み部１９２を有している。

　より具体的には、電極端子１９５ａ、１９５ｂは、第１端部１９７の端面から第２端部１９８の端面まで起立するような四角柱状の柱状部１９６を有し、柱状部１９６の側面１９１において、一対の窪み部１９２が、電極端子１９５ａ、１９５ｂの外周表面において、電極端子１９５ａ、１９５ｂの中心軸を挟んで対向するように設けられている。窪み部１９２は、半球状を有している。電極端子１９５ａ、１９５ｂの大きさは特に限定されないが、例えば、第１端部１９７の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、第２端部１９８の端面の面積は１０～８００ｍｍ²、柱状部１９６の起立する方向の長さは１～９９ｍｍ、窪み部１９２の側面１９１から見たときの直径は１～５０ｍｍ、窪み部１９２の側面１９１から陥没する方向の長さは１～９ｍｍに形成することができる。窪み部１９２は、１つ設けられていてもよく、２つ設けられていてもよく、３つ以上設けられていてもよい。窪み部１９２は、直方体状を有していてもよい。

　図６～１０を用いて、電極端子１１５ａ、１１５ｂの種々の形態について説明したが、電極端子１１５ａ、１１５ｂの外形は、柱状ハニカム構造体１０側に位置する第１端部の端面、第１端部の反対側に位置する第２端部の端面、及び、側面を備え、当該側面の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された窪み部または突出部を有している限り、特に限定されない。第１端部の端面及び第２端部の端面の形状は、それぞれ、円形、オーバル形、多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）等、種々の形状とすることができる。第１端部の端面の面積と、第２端部の端面の面積とは異なっていてもよい。第１端部の端面の形状と、第２端部の端面の形状とは異なっていてもよい。また、電極端子１１５ａ、１１５ｂの形状は、係合させる金属電極の形状に合わせて適宜調整することができる。

＜触媒体＞
　電気加熱式担体２０に触媒を担持することにより、電気加熱式担体２０を触媒体として使用することができる。複数のセル１６の流路には、例えば、自動車排気ガス等の流体を流すことができる。触媒としては、例えば、貴金属系触媒又はこれら以外の触媒が挙げられる。貴金属系触媒としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）といった貴金属をアルミナ細孔表面に担持し、セリア、ジルコニア等の助触媒を含む三元触媒や酸化触媒、又は、アルカリ土類金属と白金を窒素酸化物（ＮＯ_x）の吸蔵成分として含むＮＯ_x吸蔵還元触媒（ＬＮＴ触媒）が例示される。貴金属を用いない触媒として、銅置換又は鉄置換ゼオライトを含むＮＯ_x選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）等が例示される。また、これらの触媒からなる群から選択される２種以上の触媒を用いてもよい。なお、触媒の担持方法についても特に制限はなく、従来、ハニカム構造体に触媒を担持する担持方法に準じて行うことができる。

＜電気加熱式担体の製造方法＞
　次に、本発明に係る電気加熱式担体を製造する方法について例示的に説明する。本発明の電気加熱式担体の製造方法は一実施形態において、電極端子形成ペースト付き未焼成柱状ハニカム構造体を得る工程Ａ１と、電極端子形成ペースト付き未焼成柱状ハニカム構造体を焼成して電極端子付き柱状ハニカム構造体を得る工程Ａ２とを含む。また、他の実施形態としては、電極層形成ペースト、電極端子形成ペーストを仮焼成後に、ハニカム構造体に貼り付けてもよい。また、カーボンで構成された電極端子については、カーボン製の電極端子をハニカム構造体に貼り付けてもよい。

　工程Ａ１は、柱状ハニカム構造体の前駆体である柱状ハニカム成形体を作製し、柱状ハニカム成形体の側面に電極層形成ペーストを塗布して、電極層形成ペースト付き未焼成柱状ハニカム構造体を得た後、電極層形成ペースト上に電極端子形成ぺーストを設けて電極端子形成ペースト付き未焼成柱状ハニカム構造体を得る工程である。

　柱状ハニカム成形体の作製としては、まず、ホウ酸と、Ｓｉ原子を含む導電性フィラーと、カオリンとを混合する。あるいは、アルカリ系原子を含むホウケイ酸塩と、Ｓｉ原子を含む導電性フィラーと、カオリンとを混合する。ホウケイ酸塩は、繊維状、粒子状などの形状を有してもよく、混合物の押し出し性が向上するため、繊維状であるのが好ましい。当該混合物において、電気抵抗率の温度依存性が小さい柱状ハニカム構造体１０を得やすくするために、ホウ酸の質量比を、４以上８以下とするのが好ましい。ホウケイ酸塩に含まれるホウ素の含有量は、後述する焼成温度を高くすることで増加させることができる。ケイ酸塩にドープされるホウ素量を多くするほど、柱状ハニカム構造体１０の電気抵抗をより低下させることができる。

　次に、当該混合物に、バインダ及び水を加える。バインダとしては、例えば、メチルセルロール、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。また、バインダの含有量は、例えば、２質量％程度とすることができる。

　次に、得られた成形原料を混練して坏土を形成した後、坏土を押出成形して柱状ハニカム成形体を作製する。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚み、セル密度等を有する口金を用いることができる。次に、得られた柱状ハニカム成形体について、乾燥を行うことが好ましい。柱状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、柱状ハニカム成形体の両底部を切断して所望の長さとすることができる。乾燥後の柱状ハニカム成形体を柱状ハニカム乾燥体と呼ぶ。

　次に、電極層を形成するための電極層形成ペーストを調合する。電極層形成ペーストは、炭化珪素及びシリコンを、質量比２０：８０で混合し、バインダ及び水と混合することで作製することができる。電極層形成原料に含まれる炭化珪素粉末として、平均粒子径が３～５０μｍの粉末を用いることが好ましい。炭化珪素粉末の平均粒子径が、３μｍ未満であると、界面が多くなり高抵抗となる傾向にある。また、炭化珪素粉末の平均粒子径が、５０μｍ超であると、低強度となり、耐熱衝撃性に劣る傾向にある。

　次に、得られた電極層形成ペーストを、柱状ハニカム成形体（典型的には柱状ハニカム乾燥体）の側面に塗布し、電極層形成ペースト付き未焼成柱状ハニカム構造体を得る。電極層形成ペーストを柱状ハニカム成形体に塗布する方法については、公知の柱状ハニカム構造体の製造方法に準じて行うことができる。

　柱状ハニカム構造体の製造方法の変更例として、工程Ａ１において、電極層形成ペーストを塗布する前に、柱状ハニカム成形体を一旦焼成してもよい。すなわち、この変更例では、柱状ハニカム成形体を焼成して柱状ハニカム焼成体を作製し、当該柱状ハニカム焼成体に、電極層形成ペーストを塗布する。

　次に、電極端子を形成するための電極端子形成ペーストを調合する。電極端子形成ペーストは、電極端子の要求特性に応じて配合したセラミックス粉末に各種添加剤を適宜添加して混練することで形成することができる。次に、調合した電極端子形成ペーストを、柱状ハニカム構造体上の電極層の表面から起立するように、所定形状に設ける。

　工程Ａ２では、電極端子形成ペースト付き未焼成柱状ハニカム構造体を焼成して、電極端子付き柱状ハニカム構造体を得る。焼成条件は、不活性ガス雰囲気下または大気雰囲気下、大気圧以下、焼成温度１１５０～１３５０℃、焼成時間０．１～５０時間とすることができる。なお、焼成雰囲気は、例えば、不活性ガス雰囲気、焼成時圧力は、常圧などとすることができる。柱状ハニカム構造体１０の電気抵抗を低下させるためには、酸化防止の観点から残存酸素を低減することが好ましく、焼成時の雰囲気内を１．０×１０^-4Ｐａ以上の高真空にした後に不活性ガスをパージして焼成することが好ましい。不活性ガス雰囲気としては、Ｎ₂ガス雰囲気、ヘリウムガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気などが挙げられる。焼成を行う前に、電極端子形成ペースト付き未焼成柱状ハニカム構造体を乾燥してもよい。また、焼成の前に、バインダ等を除去するため、脱脂を行ってもよい。このようにして、電極端子が電極層に電気的に接続された電気加熱式担体が得られる。

＜排気ガス浄化装置＞
　上述した本発明の実施形態に係る電気加熱式担体は、排気ガス浄化装置に用いることができる。当該排気ガス浄化装置は、電気加熱式担体と、電極端子と接合する金属電極と、電気加熱式担体を保持するための金属製の筒状部材とを有する。排気ガス浄化装置において、電気加熱式担体は、エンジンからの排気ガスを流すための排気ガス流路の途中に設置される。

１０　柱状ハニカム構造体
１２　外周壁
１３　隔壁
１４ａ、１４ｂ　電極層
１５ａ、１５ｂ、２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ、４５ａ、４５ｂ、５５ａ、５５ｂ、６５ａ、６５ｂ、７５ａ、７５ｂ、１１５ａ、１１５ｂ、１２５ａ、１２５ｂ、１３５ａ、１３５ｂ、１４５ａ、１４５ｂ、１５５ａ、１５５ｂ、１６５ａ、１６５ｂ、１７５ａ、１７５ｂ、１８５ａ、１８５ｂ、１９５ａ、１９５ｂ　電極端子
１６　セル
２１、２２、３１、３２、６１、６２、７１、７２、１２６、１３６、１４６、１５６、１６６、１７６、１８６、１９６　柱状部
２７、３７、４７、５７、６７、７７、１２７、１３７、１４７、１５７、１６７、１７７、１８７、１９７　第１端部
２８、３８、４８、５８、６８、７８、１２８、１３８、１４８、１５８、１６８、１７８、１８８、１９８　第２端部
２０　電気加熱式担体
１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１　側面
１２２、１３２、１４２、１５２　突出部
１６２、１７２、１８２、１９２　窪み部

Claims (12)

1. 　外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、を有するセラミックス製の柱状ハニカム構造体と、
   　前記柱状ハニカム構造体の外周面に対して起立するように設けられた、セラミックスまたはカーボンで構成された電極端子と、
   を備え、
   　前記電極端子は、前記柱状ハニカム構造体側に位置する第１端部の端面の面積が、前記第１端部の反対側に位置する第２端部の端面の面積より小さい電気加熱式担体。
2. 　前記電極端子は、前記第２端部の端面から、前記第２端部の端面と前記第１端部の端面との間までの、前記電極端子が起立する方向と垂直な断面の面積が、前記第１端部の端面の面積より大きい形状を有する請求項１に記載の電気加熱式担体。
3. 　前記電極端子は、前記第２端部の端面から、前記第１端部の端面にかけて、前記電極端子が起立する方向と垂直な断面の面積が、徐々に小さくなるテーパー形状を有する請求項１に記載の電気加熱式担体。
4. 　前記電極端子は、前記第２端部の端面から、前記第２端部の端面と前記第１端部の端面との間にかけて、前記電極端子が起立する方向と垂直な断面の面積が、徐々に小さくなるテーパー形状を有する請求項１に記載の電気加熱式担体。
5. 　外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、を有するセラミックス製の柱状ハニカム構造体と、
   　前記柱状ハニカム構造体の外周面に対して起立するように設けられた、セラミックスまたはカーボンで構成された電極端子と、
   を備え、
   　前記電極端子は、前記柱状ハニカム構造体側に位置する第１端部の端面、前記第１端部の反対側に位置する第２端部の端面、及び、側面を有し、
   　前記側面の少なくとも一部に、金属電極と係止可能に構成された窪み部または突出部を有する電気加熱式担体。
6. 　前記窪み部または前記突出部が、前記電極端子の側面において、周方向に亘って連続的に設けられている請求項５に記載の電気加熱式担体。
7. 　前記窪み部または前記突出部が、前記電極端子の外周表面において、前記電極端子の中心軸を挟んで対向するように一対以上設けられている請求項５に記載の電気加熱式担体。
8. 　前記窪み部及び前記突出部が、半球状または直方体状を有する請求項５～７のいずれか一項に記載の電気加熱式担体。
9. 　前記柱状ハニカム構造体の前記外周壁と前記隔壁とが、アルカリ系原子を含むホウケイ酸塩から構成されるマトリックスと、導電性フィラーから構成されるドメインと、を有する請求項１～８のいずれか一項に記載の電気加熱式担体。
10. 　前記柱状ハニカム構造体は、前記外周壁上に、電極層を備え、
    　前記電極端子は、前記電極層の表面に設けられている請求項１～９のいずれか一項に記載の電気加熱式担体。
11. 　前記電極層が、前記柱状ハニカム構造体の中心軸を挟んで対向するように設けられた一対の電極層である請求項１０に記載の電気加熱式担体。
12. 　請求項１～１１のいずれか一項に記載の電気加熱式担体と、
    　前記電極端子と接合する金属電極と、
    　前記電気加熱式担体を保持するための金属製の筒状部材と、
    を有する排気ガス浄化装置。

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