(57)【要約】【課題】均一な加熱ができ、さらに、体積抵抗率が低い電極部分においては耐クラック性を向上させた電極部分と、ヒーター部分との熱膨張差を制御可能しながら熱歪みを発生し難く、かつ耐クラック性に優れた発熱部とを兼ね備える通電発熱用ハニカム体、及びその製造方法を提供する。体積抵抗率を任意に変更できる。【解決手段】前記隔壁に通電する際の電流の流れを制御することにより発熱を制御してなる通電発熱用ハニカム体１であって、体積抵抗率が低い電極部７と体積抵抗率が高い発熱部９とを備え、電極部７が両端面全面に形成され、発熱部９の体積抵抗率が０．１〜１０Ωｃｍで、電極部７の体積抵抗率が発熱部９の体積抵抗率の１／１０以下であり、少なくとも発熱部９が金属とセラミックの複合材料から構成される通電発熱用ハニカム体１として構成される。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料からなり隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔と、ガス流入側及びガス流出側の両端面とを備え、
前記隔壁に通電する際の電流の流れを制御することにより発熱を制御してなる通電発熱用ハニカム体であって、
体積抵抗率が低い電極部と体積抵抗率が高い発熱部とを備え、
前記電極部が両端面全面に形成され、前記発熱部の体積抵抗率が０．１〜１０Ωｃｍで、前記電極部の体積抵抗率が前記発熱部の体積抵抗率の１／１０以下であり、少なくとも前記発熱部が金属とセラミックの複合材料から構成される通電発熱用ハニカム体。
【請求項２】
前記発熱部に触媒が担持されている請求項１に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項３】
前記金属の含有率を変更することで、前記電極部と前記発熱部における体積抵抗率を変更可能に成形できる請求項１又は２に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項４】
前記通電は、前記ガスの流入側から流出側に行われる請求項１〜３のいずれか１項に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項５】
前記金属の含有率が、前記両端面から前記通電発熱用ハニカム体の中央領域に向けて漸減して形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項６】
前記電極部が、前記両端面から前記通電発熱用ハニカム体の中央領域に向けて２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の領域に形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項７】
前記通電発熱用ハニカム体が、導電性材料からなる隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有する、複数のハニカムセグメントを並列接合して形成されるとともに、
前記並列するハニカムセグメントを接合する接合材が、低抵抗接合材からなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項８】
前記通電発熱用ハニカム体内にストレスレリーフが形成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項９】
前記ストレスレリーフ内には、低ヤング率の充填材が充填されている請求項８に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項１０】
前記複合材料を構成する前記金属がＳｉからなり、前記セラミックがＳｉＣからなるとともに、前記電極部を構成する前記Ｓｉの構成比率が、前記発熱部よりも大きい請求項１〜９のいずれか１項に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項１１】
前記複合材料を構成する前記金属がＳｉからなり、前記セラミックがＳｉＣからなるとともに、前記発熱部を構成する前記ＳｉＣの構成比率が、前記電極部よりも大きい請求項１〜９のいずれか１項に記載の通電発熱用ハニカム体。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載に通電発熱用ハニカム体の製造方法であって、
通電発熱用ハニカム体の両端面に体積抵抗率が低い電極部を直接設けるとともに、体積抵抗率が高い発熱部とを備える通電発熱用ハニカム体を製造する通電発熱用ハニカム体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電発熱用ハニカム体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン、ディーゼル等の内燃機関から排出されるＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ、ＰＭ等の有害物質については世界的規模で規制が強化されているが、昨今の地球温暖化問題に対して上述したエミッションのほかにＣＯ２排出量の規制も強化され、燃費の向上が求められている。
【０００３】
ところで、燃費の向上を行うと排ガス温度の低下が起こる。従来は触媒がコートされたハニカム構造体を用いることで排ガス浄化を行っていたが、排ガス温度の低温化により触媒が活性しない状態が比較的長時間続く現象が発生する。とりわけ、排ガスエミッションでは始動直後の所謂コールドエミッションの排出が多くなり、従来技術では対応が困難になってきた。
【０００４】
ここで、ＣＯ２排出量の抑制手段としてパワートレインのハイブリッド化が考えられるが、ハイブリッド化によって、触媒が温まっていない状態でエンジンの始動によりいきなり高回転領域（高流量）の排ガスが触媒を担持した排ガス処理装置に流入することがあり、排ガス浄化に対しては悪い方向となっている。
【０００５】
すなわち、エンジンの始動時に、十分に触媒等が温まっていない状態で高回転領域の排ガスが流入すると、排気ガス中に含まれる窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素等の有害物質を浄化するために必要な触媒活性状態を作れず、触媒担持される三元触媒等の排気浄化特性を十分に生かすことができない。特に、三元触媒には白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属が使用され、約３５０℃以上の触媒活性状態で効率的な排気浄化特性を発揮するが、低温始動時等の内燃機関冷間時においては、触媒等による排気浄化特性が著しく悪化する。
【０００６】
また、上記に絡み、触媒の貴金属量を増加する手段が考えられるが、排ガス温度が低い状態では改善効果が少なく、貴金属量の増加はコストの著しい上昇を招く。
【０００７】
ここで、金属性のハニカムを使用したＥＨＣ（通電発熱用ハニカム体）が提案されているが、金属自体の重量が重く加熱に対しては多大なエネルギーが必要であり、車載使用に対しては電気の供給という観点で問題があった。
【０００８】
また、セラミック製の通電発熱用ハニカム体（ＥＨＣ）としてＳｉＣを使用した例も提案されているが、ＥＨＣとして使用する場合、サイズや用途によって目的の体積抵抗率とする必要があるが、体積抵抗率の調整が困難で且つ一般的には電極とＥＨＣ本体の接続が困難となり、新たな問題が生じている。
【０００９】
とりわけ、ＥＨＣに過剰な電力を与えることは燃費の低下や信頼性の低下を招くため温度コントロールが必要であるが、ＥＨＣ温度を直接的に検知する手段がなく、排ガス温度から間接的にＥＨＣ温度を推定する方法が一般的であるが、触媒反応が加わりＥＨＣ温度を正確に把握できない。
【００１０】
このような問題に対し、下記特許文献１、２がある。
【００１１】
特許文献１では、排気通路を有するハニカム構造体からなる触媒担体に一対の電極を付設して、触媒担体を電気加熱する際に、この触媒担体を均一に加熱するために、触媒担体の外周壁から内方へスリットを入れて電流を迂回させる構造とした電気加熱式触媒が開示されている。しかし、この特許文献１では、電極部が触媒担体等の外周壁に付設してあるため、ハニカムの長さ方向に均一な加熱がしづらく触媒の発熱を制御できない。その結果、耐クラック性を向上させることもできなければ、ヒーター部分との熱膨張差を制御出来ず、熱歪み等の不具合を防止することができない。さらに、体積抵抗率を任意に変更することも困難である。
【００１２】
特許文献２では、自己発熱型ＤＰＦにおいて、フィルタ本体端面に形成される電極層の形成面積及び形状を最適化することによって、フィルタ本体の温度差を低減し、再生効率の高いＤＰＦを提供することを目的に、多孔質導電性セラミックスからなるフィルタ本体の両端面に、その中心部を除く周囲に電極層を形成させた自己発熱型ディーゼルパティキュレートフィルタが開示されている。しかし、特許文献２では、その中心部を除く周囲に電極層を形成させたもののみ開示されていることに留まり、体積抵抗率が高い発熱部については開示されていない。すなわち、このような構成では、均一な加熱ができず、或いは、耐クラック性を向上させることもできなければ、ヒーター部分との熱膨張差を制御出来ず、熱歪み等の不具合を防止することができない。さらに、体積抵抗率を任意に変更することも困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平８−２１８８５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２９７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、通電発熱用ハニカム体内に体積抵抗率が低い電極部と体積抵抗率が高い発熱部とを備え、電極部が両端面全面に形成され、発熱部の体積抵抗率が０．１〜１０Ωｃｍで、電極部の体積抵抗率が前記発熱部の体積抵抗率の１／１０以下であり、少なくとも発熱部が金属とセラミックの複合材料から構成される通電発熱用ハニカム体として構成されることにより、均一な加熱ができ、さらに、体積抵抗率が低い電極部分においては耐クラック性を向上させた電極部分と、ヒーター部分との熱膨張差を制御可能しながら熱歪みを発生し難く、かつ耐クラック性に優れた発熱部とを兼ね備える通電発熱用ハニカム体、及びその製造方法を提供する。とりわけ、通電発熱用ハニカム体に、熱応力を開放するためのストレスリリーフが設けられ急激な温度変化が発生しても熱応力によるクラックをより発生し難くし、温度に対する体積抵抗率の依存性を利用した温度コントール、加えて、劣化を見込んだ温度コントロールが実施でき、信頼性を向上できる通電発熱用ハニカム体である。体積抵抗率を任意に変更できる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明により、以下の通電発熱用ハニカム体及びその製造方法が提供される。
【００１６】
［１］  導電性材料からなり隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔と、ガス流入側及びガス流出側の両端面とを備え、前記隔壁に通電する際の電流の流れを制御することにより発熱を制御してなる通電発熱用ハニカム体であって、体積抵抗率が低い電極部と体積抵抗率が高い発熱部とを備え、前記電極部が両端面全面に形成され、前記発熱部の体積抵抗率が０．１〜１０Ωｃｍで、前記電極部の体積抵抗率が前記発熱部の体積抵抗率の１／１０以下であり、少なくとも前記発熱部が金属とセラミックの複合材料から構成される通電発熱用ハニカム体。
【００１７】
［２］  前記発熱部に触媒が担持されている［１］に記載の通電発熱用ハニカム体。
【００１８】
［３］  前記金属の含有率を変更することで、前記電極部と前記発熱部における体積抵抗率を変更可能に成形できる［１］又は［２］に記載の通電発熱用ハニカム体。
【００１９】
［４］  前記通電は、前記ガスの流入側から流出側に行われる［１］〜［３］のいずれかに記載の通電発熱用ハニカム体。
【００２０】
［５］  前記金属の含有率が、前記両端面から前記通電発熱用ハニカム体の中央領域に向けて漸減して形成される［１］〜［４］のいずれかに記載の通電発熱用ハニカム体。
【００２１】
［６］  前記電極部が、前記両端面から前記通電発熱用ハニカム体の中央領域に向けて２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の領域に形成されている［１］〜［５］のいずれかに記載の通電発熱用ハニカム体。
【００２２】
［７］  前記通電発熱用ハニカム体が、導電性材料からなる隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有する、複数のハニカムセグメントを並列接合して形成されるとともに、前記並列するハニカムセグメントを接合する接合材が、低抵抗接合材からなる［１］〜［６］のいずれかに記載の通電発熱用ハニカム体。
【００２３】
［８］  前記通電発熱用ハニカム体内にストレスレリーフが形成されている［１］〜［７］のいずれかに記載の通電発熱用ハニカム体。
【００２４】
［９］  前記ストレスレリーフ内には、低ヤング率の充填材が充填されている［８］に記載の通電発熱用ハニカム体。
【００２５】
［１０］  前記複合材料を構成する前記金属がＳｉからなり、前記セラミックがＳｉＣからなるとともに、前記電極部を構成する前記Ｓｉの構成比率が、前記発熱部よりも大きい［１］〜［９］のいずれかに記載の通電発熱用ハニカム体。
【００２６】
［１１］  前記複合材料を構成する前記金属がＳｉからなり、前記セラミックがＳｉＣからなるとともに、前記発熱部を構成する前記ＳｉＣの構成比率が、前記電極部よりも大きい［１］〜［９］のいずれかに記載の通電発熱用ハニカム体。
【００２７】
［１２］  ［１］〜［１１］のいずれかに記載に通電発熱用ハニカム体の製造方法であって、通電発熱用ハニカム体の両端面に体積抵抗率が低い電極部を直接設けるとともに、体積抵抗率が高い発熱部とを備える通電発熱用ハニカム体を製造する通電発熱用ハニカム体の製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、通電発熱用ハニカム体内に体積抵抗率が低い電極部と、体積抵抗率が高い発熱部とを備え、体積抵抗率を任意に変更できるとともに、均一な加熱ができ、さらに、体積抵抗率が低い電極部分においては耐クラック性を向上させた電極部分と、ヒーター部分との熱膨張差を制御可能にしながら熱歪みを発生し難く、かつ耐クラック性に優れた発熱部を兼ね備える通電発熱用ハニカム体、及びその製造方法を提供できるといった優れた効果を奏することができる。とりわけ、通電発熱用ハニカム体に、熱応力を開放するためのストレスリリーフが設けられ急激な温度変化が発生しても熱応力によるクラックをより発生し難くし、温度に対する体積抵抗率の依存性を利用した温度コントール、加えて、劣化を見込んだ温度コントロールが実施でき、信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本発明の一実施形態が適用される通電発熱用ハニカム体の一実施形態を示すものであって、電極端子を取り付けた状態を模式的示した平面図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態が適用される通電発熱用ハニカム体の一実施形態を示すものであって、電極端子を取り付けた状態を模式的示した断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態が適用される通電発熱用ハニカム体の一実施形態を示すものであって、電極端子を取り付けた状態を模式的示した断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態が適用される通電発熱用ハニカム体の一実施形態を示すものであって、電極端子を取り付けた状態を模式的示した断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態が適用される通電発熱用ハニカム体の一実施形態を示すものであって、電極端子を取り付けた状態を模式的示した断面図である。
【図５】本発明の一の実施形態が適用される通電発熱用ハニカム体の一実施形態を示すものであって、実施例における評価測定の方法を模式的示した断面図である。
【図６】本発明の一の実施形態が適用される通電発熱用ハニカム体に通電させた際に、領域Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３における温度と時間の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一の実施形態が適用される通電発熱用ハニカム体に通電させた際に、温度差と、Ｄ２／ａＬとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の通電発熱用ハニカム体及びその製造方法の形態について具体的に説明する。但し、本発明はその発明特定事項を備える通電発熱用ハニカム体を広く包含するものであり、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
［１］本発明の通電発熱用ハニカム体：
本発明の通電発熱用ハニカム体は、図１Ａ、１Ｂに示されるように、導電性材料からなり隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔２と、ガス流入側及びガス流出側の両端面（６ａ，６ｂ）とを備え、隔壁に通電する際の電流の流れを制御することにより発熱を制御してなる通電発熱用ハニカム体１であって、体積抵抗率が低い電極部７と体積抵抗率が高い発熱部９とを備え、電極部７が両端面全面に形成され、発熱部９の体積抵抗率が０．１〜１０Ωｃｍで、電極部７の体積抵抗率が前記発熱部９の体積抵抗率の１／１０以下であり、少なくとも発熱部９が金属とセラミックの複合材料から構成される通電発熱用ハニカム体１として構成される。
【００３２】
［１−１］電極部：
本実施形態の通電発熱用ハニカム体では、ハニカム体内に体積抵抗率が低い電極部が設けられることが望ましく、電極部が両端面全面に形成されることが望ましい。このように構成されることにより、通電発熱用ハニカム体の一方の端面から、他方の端面に一律に通電しやすくなり、均一な加熱ができ、耐クラック性を向上させることができる。従来のように、通電発熱用ハニカム体の外部に設けられる１対の電極部のうち、一方の電極部を介して、或いは電極部から延設した電極線等の連結部を介して、ハニカム構造体と接触する１点から、ハニカム構造体に電流を流して、他方の電極部に通電を行うものでは、通電の性質上最短経路を辿って電流が流れてしまうため、一方の端面から他方の端面側方向に向けて、ハニカム全体に電流を十分に流すことができない。すなわち、一方の電極部、あるいは一方の電極部から延設した電極線等の連結部を介してハニカム構造体と接触する１点から、他方の電極部或いは他方の電極部から延設した電極線等の連結部を介して、電流が流れてしまう。そのため、ハニカム構造体全体に均一に通電がされず、通電発熱用ハニカム構造体の所望領域での発熱が十分に行われない。しかし、本実施形態では、電極部がハニカム両端面に形成されるため、隔壁に通電する際に電流の流れは、ハニカムの長さ方向に均質に流れることになる。そのため、ハニカムの長さ方向であって、その中央に形成される後述の発熱部に、均質に電流が流れ、ハニカムの発熱部で十分な温度上昇を行うことができる。その結果、たとえば、発熱部に触媒を担持させた場合には、触媒活性の最適温度に温度上昇しやすくなり、温度制御も容易に行える。したがって、熱膨張差や、熱歪みを生じにくくでき、クラックを低減しやすくなるため好ましい。さらに、前述のように本来であれば、ハニカムの特性を損ねないような些細なクラックが生じても、電極がハニカムの両端面に形成されているため、些細なクラックにより一部に所謂断線した状態と同様の通電しない箇所が生じても、多面的に電流が流れやすくなるため、電流の流れを阻害する虞が生じにくくなる。したがって、隔壁への通電を所望制御しながらハニカム体の特性を最大限発揮することができる。その結果、たとえば、通電発熱用ハニカム体に、触媒担体等をセットしてコンバータシステムとする場合にも、触媒担体の触媒活性温度に適するような十分な温度状態を作ることができ、触媒担体の機能を発揮できるものとなっている。また、たとえば、コンバータシステムとしてではなく、直接通電発熱用ハニカム体に触媒担持して、所謂通電発熱用ハニカム触媒担体とする場合にも、同様に、触媒担体の触媒活性温度に適するような十分な温度状態を作ることができ、触媒担体の機能を発揮できるため、浄化処理効率を向上させることができる。
【００３３】
さらに、前述のように従来の通電発熱用ハニカム体の外部に設けられる１対の電極部のうち、一方の電極部を介して、或いは電極部から延設した電極線等の連結部を介して、ハニカム体と接触する１点から、ハニカム体に電流を流して、他方の電極部に通電をおこうものでは、外部に設けられる電極部から、通電発熱用ハニカム体に通電する際に、一方の電極部から延設した電極線等の連結部を連結させて通電させるため、ハニカム体の端面に接続させると排ガス等の流入を阻害することになるため、ハニカム体の端面の近傍であって、ハニカム体の外周を形成する外周部に接続されているものが一般的である。このため、ハニカム体の一方から他方の端面に均一に通電させることができない。しかし、本実施形態では、前述のような構成を採用することにより、ハニカムの一方から他方の端面に均一に通電させることができるため、後述の発熱部において、温度上昇を可能にできるため好ましい。
【００３４】
なお、通電の性質上最短経路を辿らせずに電流をハニカム構造体全体に十分に流れさせて、通電発熱用ハニカム体の浄化処理に最適な所望温度に上昇させるために、前述のような電極部を通電発熱用ハニカム体の外部に１対設置することに加えて、通電発熱用ハニカム体にスリットを形成して、通電経路を制御しながら、通電発熱用ハニカム体全体に通電を十分に行い、発熱させようとするものも見られる。しかし、このような試みでも、一方の電極部、あるいは一方の電極部から延設した電極線等の連結部を介してハニカム構造体と接触する１点から通電させるため、熱膨張差や、熱歪みを発生しやすくクラックも生じやすいといった問題も生じている。さらに、ハニカム体の特性を損ねない些細なクラックであっても、前述のような、一方の電極部、あるいは一方の電極部から延設した電極線等の連結部を介してハニカム構造体と接触する１点から通電させる構造に加えて、スリットを形成する場合には、電流の流れ方向にクラックが生じることにより、所謂断線した状態と同様に、電流の流れを阻害する虞もあり、通電を所望制御しながらハニカム構造体の特性を最大限発揮することが難しいものとなっている。
【００３５】
具体的には、図１Ａ、１Ｂに示されるように、電極部は、通電発熱用ハニカム体内に体積抵抗率が低い電極部７として構成され、一方の端面（排ガス流入側端面）に電極部７ａが形成され、他方の端面（排ガス流出側端面）に電極部７ｂが形成され、一方の端面（排ガス流入側端面））の電源端子３ａから電極部７ａに通電が行われ、後述で説明する発熱部９に電流が流れた後、他方の端面（排ガス流出側端面））の電源端子３ｂから、電流が流れ出るものを一例として挙げることができる。なお、前述のように、電極部７は体積抵抗率が低く、発熱部９は体積抵抗率が高く形成されているため、電極部７ａを通電した電流が、発熱部９に通電された際に発熱部で発熱し、温度上昇がおこる。
【００３６】
また、電極部が、ハニカム体の端面からハニカム体の中央領域に向けて２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の領域に形成されていることが好ましい。このような所望領域に電極が形成されることによって、ＥＨＣに通電を確実に行えるように、バッテリー等の電源とＥＨＣ本体を接続できる。また、ＥＨＣに印加される電圧・電流は一般的に高いため、所定の幅を取ることによって、接点抵抗による局部的な温度上昇を抑制でき信頼性を向上できる。他方、電極が、ハニカム端面からハニカム体の中央領域に向けて２ｍｍ未満であると、電極部において半径方向の抵抗が増加するため、発熱部の断面全体に均一な電流が流れず、温度の不均一が生じるという問題、あるいは、ハニカム構造体と接続する通電部材との接点抵抗が大きくなるという問題が生じるため好ましくなく、また、電極がハニカム端面からハニカム体の中央領域に向けて３０ｍｍ超の領域に形成される場合には、後述の発熱部の面積が小さくなるか、ハニカム全長が過大に長くなるため、好ましくない。
【００３７】
［１−２］発熱部：
本実施形態の通電発熱用ハニカム体では、ハニカム体内に体積抵抗率が高い発熱部が設けられることが望ましい。このように構成されることで、ヒーター部分との熱膨張差を制御可能にしながら熱歪みを発生し難く、かつ耐クラック性を向上させることができる。すなわち、従来では、発熱部は通電発熱用ハニカム体全体に形成されているものであったが、前述のように、従来の通電発熱用ハニカム体では、その外部に１対の電極部が設置され、一方の電極部を介して、或いは電極部から延設した電極線等の連結部を介して、ハニカム構造体と接触する１点から、ハニカム構造体に電流を流して、他方の電極部に通電をおこなっていた。このため、通電の性質上最短経路を辿って電流が流れてしまい、一方の端面から他方の端面側方向に向けて、ハニカム全体に電流を十分に流すことができない結果、ハニカムの全体ではなくハニカムの局部にのみ温度上昇が留まるものとなり、その温度上昇も不均一となっていた。したがって、通電発熱用ハニカム体全体の浄化効率向上にはならず、ハニカムの特性を十分に引き出すものとはなっていない。また、このような不均一な温度上昇、或いは局部的に留まる温度上昇では、ヒーター部分との熱膨張差が著しく上昇してしまい、このような熱膨張差の結果、或いは、局部的な温度上昇に留まる結果、通電発熱用ハニカム体において熱歪み、クラック等の不具合が生じてしまい、実用化しづらいものとなっていた。
【００３８】
とりわけ、このような従来の通電用ハニカム構造体に、触媒担体等をセットしてコンバータシステムとする場合には、触媒担体の触媒活性温度に適するような十分な温度状態を作ることができず、触媒担体の機能を発揮できないものとなっている。また、たとえば、コンバータシステムとしてではなく、直接通電発熱用ハニカム構造体に触媒担持して、所謂通電発熱用ハニカム触媒担体とする場合にも、同様に、触媒担体の触媒活性温度に適するような十分な温度状態を作ることができず、触媒担体の機能を発揮できず、浄化処理効率を向上させることができなかった。
【００３９】
そこで、本実施形態のように、ハニカム体内に体積抵抗率が高い発熱部が設けられることによって、発熱部全体の温度上昇を十分に行えるようにして、触媒担体の触媒活性温度に適するような十分な温度状態を作ることができ、触媒担体の機能を発揮できるため、浄化処理効率を向上させることができるようにした。
【００４０】
たとえば、図１Ａ、１Ｂに示されるように、発熱部９は、通電発熱用ハニカム体内に体積抵抗率が高い発熱部として構成され、一方の端面（排ガス流入側端面）に電極部７ａと他方の端面（排ガス流出側端面）に電極部７ｂとの間に形成される。そのため、一方の端面（排ガス流入側端面））の電源端子３ａから電極部７ａに通電が行われると、その電極部７ａから通電した発熱部９において、発熱が生じ温度上昇が起こる。この発熱部では、体積抵抗率が高いものの、発熱部９を介して更に他方の端面に形成される電極部７ｂに電流が流れることになる。
【００４１】
さらに、発熱部に触媒が担持されていることが好ましい。このように、発熱部に触媒を担持させることによって、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ、ＰＭ等の有害物質を除去できるためである。
【００４２】
酸化触媒を担持させる場合には、スートが十分に接触し、排ガス中に含まれるスートの燃焼を促進させることができる。
【００４３】
酸化触媒としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属が好適に用いられる。
【００４４】
また、他の触媒や浄化材が担持されていてもよい。例えば、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）やアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ等）からなるＮＯＸ吸蔵触媒、三元触媒、セリウム（Ｃｅ）及び／又はジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物に代表される助触媒、ＨＣ（Ｈｙｄｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）吸着材等が担持されていてもよい。
【００４５】
たとえば、触媒にはＣｅとそれ以外の少なくとも１種の希土類金属、アルカリ土類金属、または遷移金属を含んでもよい。
【００４６】
ここで、希土類金属としては、たとえば、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｎｄ、Ｙ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｐｒ等から選択することができる。
【００４７】
また、触媒に含まれるアルカリ土類金属としては、たとえば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等から選択することができる。
【００４８】
また、触媒に含まれる遷移金属としては、たとえば、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ等から選択することができる。
【００４９】
このような酸化触媒、ＮＯＸ吸蔵触媒等の触媒成分の担持方法は特に限定されないが、例えば、通電発熱用ハニカム体の、発熱部の隔壁に対して、触媒成分を含む触媒液をウォッシュコートした後、高温で熱処理して焼き付ける方法等が挙げられる。また、例えば、ディッピング法等の従来公知のセラミック膜形成方法を利用して、セラミックスラリーをハニカム構造の基材の隔壁に付着させ、乾燥、焼成する方法等により、薄膜状の触媒層を形成してもよい。この際、触媒層の平均細孔径はセラミックスラリー中の骨材粒子の粒度や配合比等、気孔率はセラミックスラリー中の骨材粒子の粒度や造孔材の量等、コート層厚みはセラミックスラリーの濃度や膜形成に要する時間等を制御することにより所望の値に調整することができる。
【００５０】
なお、酸化触媒、ＮＯＸ吸蔵触媒等の触媒成分は、高分散状態で担持させるため、予めアルミナのような比表面積の大きな耐熱性無機酸化物に一旦担持させた後、ハニカム構造体の、ＰＭ捕集層、隔壁等に担持させてもよい。
【００５１】
また、上記触媒は、例えば、吸引法等の従来公知の触媒担持方法を応用して、触媒スラリーをＰＭ捕集層の細孔内に担持させ、乾燥、焼成する方法等により形成してもよい。
【００５２】
また、触媒の平均粒子は、触媒の材質によって異なるものであるが、たとえば、アルミナやセリア粒子から、触媒が構成される場合には、２〜６μｍの平均粒子からなり、夫々の粒子が凝集して触媒群を形成する場合には、５〜４０μｍからなることが好ましい。
【００５３】
また、ＮＯＸ浄化触媒には、アルミナ、ジルコニア及びチタン、並びに、それらの組み合わせからなる群より選択される金属酸化物をコート材として含むことができる。
【００５４】
ＮＯＸ浄化触媒としては、ＮＯＸ吸蔵還元触媒又はＮＯＸ選択還元触媒が挙げられる。
【００５５】
ここで、「ＮＯＸ吸蔵還元触媒」とは、空燃比がリーン状態のときにＮＯＸを吸蔵し、一定間隔でリッチスパイクを行った時に（排ガスを燃料リッチにした時に）、吸蔵したＮＯＸをＮ２に還元する触媒をいう。たとえば、アルミナ、ジルコニア、チタニアのような金属酸化物のコート材に白金、パラジウム、ロジウムのような貴金属と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選択される少なくとも１種の金属とを担持させて得ることができる。
【００５６】
また、「ＮＯＸ選択還元触媒」とは、リーン雰囲気において、ＮＯＸを還元成分と選択的に反応させて浄化する触媒をいう。例えば、銅、コバルト、ニッケル、鉄、ガリウム、ランタン、セリウム、亜鉛、チタン、カルシウム、バリウム及び銀からなる群より選択される少なくとも１種の貴金属を、ゼオライト又はアルミナを含有するコート材に担持させて得ることができる。
【００５７】
［１−３］電極部と発熱部との関係：
発熱部の体積抵抗率が０．１〜１０Ωｃｍで、電極部の体積抵抗率が発熱部の体積抵抗率の１／１０以下であることが望ましい。発熱部の体積抵抗率が０．１〜１０Ωｃｍで、電極部の体積抵抗率が発熱部の体積抵抗率の１／１０以下にすることによって、体積抵抗率が低い領域である電極部と、体積抵抗率が高い領域である発熱部を形成できるからである。すなわち、発熱部の体積抵抗率を０．１〜１０Ωｃｍにすることにより、発熱部において発熱を確実に生じさせ所望温度に温度上昇（加熱）させることができ、また、電極部の体積抵抗率を発熱部の体積抵抗率の１／１０以下にすることにより、電極部の体積抵抗率が低くなり、発熱に伴う過剰な温度上昇を制御できるため耐クラック性を向上させることができ、さらに、電極部の長さ方向（ハニカム方向）に連なる発熱部に確実に通電させて発熱を促進させることができる。その結果、発熱部では浄化効率をより向上させながら均一な加熱ができ、また、電極部分では体積抵抗率を低くして発熱に伴う過剰な温度上昇を制御して耐クラック性を向上させることができ、さらに、前述のような電極部と発熱部とが相俟って、通電用ハニカム構造体全体として、ヒーター部分との熱膨張差を制御しながら熱歪みを発生し難く、かつ耐クラック性に優れたものとすることができ、本願の効果をより奏することができる。
【００５８】
他方、発熱部の体積抵抗率が０．１Ωｃｍ未満であると、発熱部への通電が過剰となり、さらに、発熱部における発熱も過剰となってしまい、熱膨張差や熱歪み、更にはクラック等の不具合が生じやすくなるため好ましくない。また、１０Ωｃｍ超であると、電流量が不足して発熱部における十分な発熱が生じにくく、浄化効率を低減させることとなるため好ましくない。さらに、電極部の抵抗が発熱部の１／１０超であると、発熱部のガス流れ方向の体積抵抗に対する電極部の半径方向体積抵抗の比率が過大になり、電極部において半径方向に電流が流れることによる発熱部の断面内電流分布を均一化する効果が薄れてしまうため、電極部の断面内電流分布に不均一を生じ、断面内温度分布に不均一を生じてしまうという点で問題が生じ好ましくない。
【００５９】
また、通電発熱用ハニカム体は、金属とセラミックの複合材料から構成されることが望ましい。金属を含有させることで導電性を確保しながら、セラミックを含有させることで、成形しやすく更に、ハニカムの特性を発揮することができるためである。ただし、「通電発熱用ハニカム体は、金属とセラミックの複合材料から構成される」ものには、通電発熱用ハニカム体全体が、金属とセラミックの含有量が一定量からなる複合材料から構成されるものを意味するものではない。少なくとも、本実施形態では、体積抵抗率が低い電極部と体積抵抗率が高い発熱部とを備えることから、体積抵抗率が低い電極部では、ハニカム全体に対して（電極部を除いた残余の部分に対して）金属含有率が高く構成されるとともに、体積抵抗率が高い発熱部では、ハニカム全体に対して（発熱部を除いた残余の部分に対して）金属含有率が低く構成される。このように電極部がハニカム全体に対して（電極部を除いた残余の部分に対して）金属含有率が高く構成されることによって、通電しやすくなるとともに、発熱部がハニカム全体に対して（発熱部を除いた残余の部分に対して）金属含有率が低く構成されることによって、発熱を容易行えることができ、本願の効果をより奏することができるからである。
【００６０】
また、発熱部の熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫ以上１００Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。発熱部の熱伝導率が前述のような所望値内であると、前述の電極部から発熱部に電流を流すことによって、均一加熱が行われ、たとえば触媒担持した際に触媒の浄化処理に好適な温度状態となり、十分な触媒活性領域が形成されるためである。他方、発熱部の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ未満であると、十分な加熱が行われないため、たとえば触媒担持した際に触媒の浄化処理に好適な温度状態とならずに、十分な触媒活性領域が形成できないこととなり、発熱部の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ超であると、熱伝導が高すぎてしまい、前述と同様に十分な触媒活性領域が形成し難くなるため好ましくない。
【００６１】
また、発熱部のＣＴＥ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ（熱膨張係数））が８．０×１０−６／℃（４０〜８００℃）以下であることが好ましい。このように所望のＣＴＥに形成されることで、発熱部にクラックが生じることを防ぐことができるため好ましい。
【００６２】
さらに、電極部と、電極部を除いた通電用ハニカム構造体の残部との熱膨張係数差は、１．０×１０６／℃以下であることが好ましい。このように、電極部と、電極部を除いた通電用ハニカム構造体の残部、すなわち、電極部と、電極部を除いた通電用ハニカム構造体の残部である発熱部との熱膨張差を所望数値内になるように形成することによって、加熱冷却時における熱応力でクラックが発生し難いものとなるため好ましい。なお、このような熱膨張差を所望数値内に制御するには、たとえば、後述の電極部分をＳｉ金属の増量等によって形成することによって、熱膨張差が殆ど生じない電極部を形成できる。ただし、このようなもの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、適宜公知の手法を採用して、所望の電極部を形成してもよい。
【００６３】
すなわち、金属の含有率を変更することで、電極部と発熱部における体積抵抗率を変更可能に成形できるように形成されることが好ましい。金属の含有量によって、発熱部の温度上昇を容易に制御できるためである。たとえば、電極部と発熱部とを備える本実施形態の通電用ハニカム構造体全体をＳｉ金属とＳｉＣより構成し、Ｓｉ金属の含有量を、本実施形態の通電用ハニカム構造体の各領域において調整することにより、体積抵抗率を任意に変更することができる。さらに、電極部においては、Ｓｉ金属を含浸させる代わりに金属メッキを施して電極として形成することも可能である。
【００６４】
より好ましいのは、複合材料を構成する金属がＳｉからなり、セラミックがＳｉＣからなるとともに、電極部を構成するＳｉの構成比率が、発熱部よりも大きいことであり、また、複合材料を構成する金属がＳｉからなり、セラミックがＳｉＣからなるとともに、発熱部を構成するＳｉＣの構成比率が電極部よりも大きいことが好ましい。すなわち、電極部を形成する場合には、Ｓｉ金属とＳｉＣより構成しながら、Ｓｉ金属の含有量を、発熱部よりも多く含有させて所望の電極部として形成し、さらに、発熱部を形成する場合には、Ｓｉ金属とＳｉＣより構成しながら、Ｓｉ金属の含有量を、発熱部よりも少なく含有させて所望の発熱部として形成することにより、電極部及び発熱部における体積抵抗率を任意に変更でき、さらに、電極部では、スムーズに通電が可能となり、発熱部では、所望温度に発熱が可能となるから好ましい。加えて、本実施形態の通電用ハニカム構造体をＳｉ−ＳｉＣから構成することにより、温度に対する体積抵抗率の依存性が発生するため、電圧と電流値の関係から抵抗を求めることができ、本実施形態の通電用ハニカム構造体の温度を把握しやすくなり、温度制御しやすくなるため好ましい。
【００６５】
たとえば、電極部のＳｉ含有量を、発熱部に対して１．２〜１５倍の範囲で含有させると、電極部を構成するＳｉの構成比率が、発熱部よりも大きくなり、発熱部の断面内電流分布を均一化できるので、本願の効果をより奏しやすくなる。
【００６６】
また、通電はガスの流入側から流出側に行われることが好ましい。ガスの流れに沿うように、ガスの流入側から流出側に通電が行われること、すなわち、ハニカムの一方の端面から他方の端面側に向けて通電が行われることによって、電流をハニカム軸方向に流すことができ、均一な加熱を発熱部で行うことができ、さらに、ハニカムの長さ方向の領域を最大限使用できることから排ガスの処理を向上させることができ、また通電が最短経路を辿るためロスも少なくなるため好ましい。ただし、前述のように、より均一な温度とするためにも、発熱部の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、他方、熱伝導が高すぎる場合にはクラック等の不具合が生じやすくなるため、発熱部の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。
【００６７】
さらに、金属の含有率が、両端面から通電発熱用ハニカム体の中央領域に向けて漸減して形成されることが好ましい。このように金属の含有率が、ハニカムの両端面から中央領域に向けて漸減することにより、熱膨張の差も順次変更することとなるため、局所的な応力集中を防止することができ、クラックが生じにくくなる。
【００６８】
この金属の含有率が、両端面から通電発熱用ハニカム体の中央領域に向けて漸減する割合としては、たとえば、その組成変化の遷移領域の長さを電極部の長さと同等あるいは２倍とするものを一例として挙げることができる。ただし、このようなものに限定されるものでなく、本発明を逸脱しないものであればよい。
【００６９】
また、本実施形態の通電用ハニカム構造体を車搭する場合には、許容される電力、目的の昇温性能、浄化性能を確保するために、体積抵抗率を調整する必要があるが、たとえば、Ｓｉ金属量の含有比率を増加させることによって体積抵抗率が低下する。他方、Ｓｉ金属量の含有比率を低下させると抵抗値は上昇する。そのため、目的抵抗に合わせた添加量を設定するなどして、所望電力、目的の昇温性能、浄化性能を確保することが好ましい。
【００７０】
なお、本実施形態の通電用ハニカム構造体は、ハイブリッドシステム用（複合原動機システム）、ガソリンエンジン用、ディーゼルエンジン用等を対象とするものであるが、より好ましくはハイブリッド用とすることが好ましい。
【００７１】
［１−３−１］ストレスレリーフ：
さらに、通電発熱用ハニカム体内にストレスレリーフが形成されていることも好ましい形態の一つである。このように、ストレスレリーフを設けることにより、通電発熱用ハニカム体内での応力緩和が可能となるため好ましい。このストレスレリーフとしては、単純に切り込みを入れたものでも、応力緩和という点で効果的ではあるが、より好ましいのは、そのストレスレリーフの先端部を丸く形成することである。先端を丸く形成することで、先端部分で応力が吸収され、更なる応力緩和ができるからである。さらに好ましいのは、ストレスレリーフ内に低ヤング率の部材を充填してストレスレリーフが形成されることである。このように構成されることによって、一層応力緩和が行われやすくなり振動によるクラック発生を抑制することもできる。最も好ましいのは、ストレスレリーフ内に、ストレスレリーフ以外の残部よりも、ヤング率が低く、且つ体積抵抗率が高い充填材が充填されていることが好ましい。このように構成されることで、応力緩和が行われるため振動によるクラック発生を防止できる。
【００７２】
なお、低ヤング率の部材としては、たとえば、繊維状ＳｉＣ、あるいは、粒子状ＳｉＣとコロイダルシリカを主成分とするセメント材料等を挙げることができ、所望のヤング率としては、０．００１〜０．０５ＧＰａである。
【００７３】
このようなストレスレリーフとしては、たとえば、図１Ａに示されるようなストレスレリーフ１１を一例として挙げることができる。ただし、このようなものに限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲で公知のストレスレリーフを用いることができる。
【００７４】
［１−４］通電用ハニカム構造体のその他の構成：
本実施形態における通電用ハニカム構造体の基材は、図１Ａ，１Ｂに示されるように、導電性材料からなり隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔２を有し、ガス流入側及びガス流出側の両端面６を有するハニカム構造体からなる。このハニカム構造体には、多数の流通孔の上流側に形成される開口端部６ａ、及び下流側に形成される開口端部６ｂが形成される。さらに、必要に応じて、その開口端部には互い違いに目封じされてなる目封止部が形成されていることも好ましい形態である。ＤＰＦとして本実施形態を適用できるためである。ただし、本実施形態の通電用ハニカム構造の全体形状については、図に示した形状に特に限定されるものではなく、例えば、図１Ａ、１Ｂに示されるような円筒状の他、四角柱状、三角柱状等の形状を挙げることができる。
【００７５】
また、本実施形態の通電用ハニカム構造体が備える流通孔の開口形状（セル形状ともいい、セルの形成方向に対して垂直な断面におけるセルの形状）としては、例えば、図１Ａに示されるような四角形セルの他、六角形セル、三角形セル等の形状を挙げることができる。とりわけ、セル密度、開口率等を考慮すると、六角形セルがより好ましく、より好ましくは、排気ガス入口側開口面積が出口側開口面積よりも大きく形成しやすい八角形セル（上流側開口形状）と、四角形セル（下流側開口形状）との組み合わせた複数のセルを備えるものである。このように四角形セル−八角形セルからなる複数のセルを組み合わせて、ハニカム端面の開口を形成して、さらに後述のように目封じ部を形成すると、浄化処理効率を向上させながら、出口側端面での応力緩和をより奏することができ、さらに、再生時へのクラック抑制を抑制と再生効率の向上化を同時に奏することができるため好ましい。
【００７６】
本実施形態の通電用ハニカム構造体の基材が備えるセル密度についても特に制限はないが、本実施形態をＤＰＦとして用いる場合には、６〜１５００セル／平方インチ（０．９〜２３３セル／ｃｍ２）の範囲であることが好ましい。また、隔壁の厚さは、２０〜２０００μｍの範囲であることが好ましい。
【００７７】
また、本実施形態の通電用ハニカム構造体が備える隔壁の気孔率は１０〜７５％であることが好ましい。
【００７８】
また、本明細書において、「平均細孔径」、「気孔率」というときには、水銀圧入法により測定した平均細孔径、気孔率を意味するものとする。
【００７９】
また、本実施形態のハニカム構造体の基材が備える隔壁の平均細孔径１〜４０μｍであることが好ましい。平均細孔径が１μｍより小さいと触媒をコートする際に剥離しやすくなる。４０μｍより大きいと触媒が細孔内部で偏析する傾向が強くなりクラックが生じやすくなる。
【００８０】
また、本実施形態の通電用ハニカム構造体の基材は、金属とセラミックとの複合材料から形成されることが好ましい。この金属としては、珪素、鉄、銅、銀、亜鉛、錫、アルミニウム、ニッケル、コバルトなどを挙げることができ、セラミックとしては、炭化珪素、コージェライト、窒化珪素、アルミニウムチタネート、サイアロン、ムライト、アルミナ、ジルコニアなどを挙げることができる。より好ましいのは、本実施形態の通電用ハニカム構造体の基材がＳｉＣとＳｉの複合材料から形成されることが好ましく、電極部、発熱部の各部位に応じて、ＳｉＣ或いはＳｉの含有量が調整されることが好ましい。
【００８１】
また、上記のようなハニカム構造の基材は、例えば、セラミックからなる骨材粒子、水の他、所望により有機バインダ（ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、メチルセルロース等）、造孔材（グラファイト、澱粉、合成樹脂等）、界面活性剤（エチレングリコール、脂肪酸石鹸等）等を混合し、混練することによって坏土とし、その坏土を所望の形状に成形し、乾燥することによって成形体を得、その成形体を焼成することによって得ることができる。
【００８２】
また、本実施形態の通電用ハニカム構造体の隔壁には、酸化触媒、他の触媒や浄化材が、さらに担持されていてもよい。例えば、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）やアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ等）からなるＮＯＸ吸蔵触媒、三元触媒、セリウム（Ｃｅ）及び／又はジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物に代表される助触媒、ＨＣ（Ｈｙｄｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）吸着材等が担持されていてもよい。
【００８３】
ハニカム構造体の作製方法としては、たとえば次のような方法が一例として挙げられる。ただし、このようなハニカム構造体の作製方法に限らず、公知のハニカム構造体の作製方法を用いることもできる。
【００８４】
例えば、複数本のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント接合体であって、セグメント同士が接合材で接合され、外周面を所望形状に切削加工されて成型される場合には、次の手順で行うとよい。
【００８５】
まず、ハニカムセグメントを作製する。このハニカムセグメント原料として、たとえば、ＳｉＣ粉８０質量部に対して金属Ｓｉ２０質量部を配合し、適宜成形助剤と造孔材を加え混合を行い、水を添加して粘土状とする。ＳｉＣ粉、金属Ｓｉともに後に押出成形を行うために、口金のスリットに対して大きな粒径を持つような原料を除外する分級工程を経た原料が好ましい。
【００８６】
粘土状になった原料を押出し成形し所望形状のハニカム成形体を成形する。次いで、得られたハニカムセグメント成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、目封止をして焼成（仮焼き）する。
【００８７】
この仮焼きは、脱脂のためにおこなわれるものであって、たとえば、酸化雰囲気において５５０℃で、３時間程度で行うものが挙げられるが、これに限られるものではなく、ハニカム成形体中の有機物（有機バインダ、分散剤、造孔材等）に応じて行われることが好ましい。一般に、有機バインダの燃焼温度は１００〜３００℃程度、造孔材の燃焼温度は２００〜８００℃程度であるので、仮焼温度は２００〜１０００℃程度とすればよい。仮焼時間としては特に制限はないが、通常は、３〜１００時間程度である。
【００８８】
さらに、焼成（本焼成）を行う。この「本焼成」とは、仮焼体中の成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するための操作を意味する。焼成条件（温度・時間）は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。たとえば、Ａｒ不活性雰囲気で焼成する場合の焼成温度は一般的には、１４００℃〜１５００℃程度であるが、これに限られるものではない。
【００８９】
前述のような工程を経て所望寸法の複数のハニカムセグメント（焼結体）を得た後、そのハニカムセグメントの周面に、繊維状ＳｉＣ、あるいは、粒子状ＳｉＣとコロイダルシリカを主成分とし、体積抵抗率低減用材料として銀、銅、鉄、ニッケル等のいずれかを含むセメント材料などの低抵抗接合材等からなる接合用スラリーを塗布し、互いに組み付けて圧着した後、加熱乾燥して、全体形状が四角柱状のハニカムセグメント接合体を得る。そして、そのハニカムセグメント接合体を、円柱形状に研削加工した後、その周面を、ハニカムセグメント成形体と同材料からなる外周コート層で被覆し、乾燥により硬化させることにより、セグメント構造を有する円柱形状のハニカム成形体を得ることができる。
【００９０】
また、セグメント構造でない一体型として通電用ハニカム構造体を作成する場合には、たとえば、ＳｉＣ粉８０質量部に対して金属Ｓｉ２０質量部を配合し、適宜成形助剤と造孔材を加え混合を行い、水を添加して粘土状とする。ＳｉＣ粉、金属Ｓｉともに後に押出成形を行うために口金のスリットに対して大きな粒径を持つような原料を除外する分級工程を経た原料が好ましい。また、成形助剤、造孔材は任意の原料を使用しても問題無いが、成形性、最終製品の目的気孔率が得られるように設定する必要がある。
【００９１】
粘土状になった原料を押出し成形しハニカム状とする。ハニカムは焼成による収縮を予め見込み焼成後に所望寸法となるようなスリット且つ所望セル数となるような口金を使用するとよい。成形後、乾燥を行いハニカム構造の乾燥体について両端の切断を行った後にＡｒ雰囲気で焼成を行い焼成後のハニカム構造体を得ることができる。さらに必要に応じて、その周面を、ハニカムセグメント成形体と同材料からなる外周コート層で被覆し、乾燥により硬化させることにより、セグメント構造を有する円柱形状のハニカム成形体を得ることができる。
【００９２】
その後、前述のようセグメント構造からなる焼成後のハニカム成形体或いは、前述のような一体型からなるハニカム成形体に対して、その両端面に、端面よりハニカム成形体の長さ方向に向かって所望長さ寸法までのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、金属板（たとえばＳｉからなる金属板）を載せ、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させ電極部分を形成するとよい。
【００９３】
なお、必要に応じて、目封じ部を形成することが好ましい。目封じ部を形成する場合には、たとえば、仮焼きの前工程で目封じ処理を行い、その後仮焼き、本焼成の工程が行われることが好ましい。
【００９４】
この目封止部の形成方法としては、まず目封止スラリーを調製し、貯留容器に貯留しておく。次に、前述のハニカム構造体に上記マスクを施した側の端部を、貯留容器中に浸漬して、マスクを施していないセルの開口部に目封止スラリーを充填する。そして、他方の端部については、一方の端部において目封止されたセルについてマスクを施し、上記一方の端部において目封止されていないセルに、目封止スラリーを充填して目封止部を形成してもよい。これにより、上記一方の端部において目封止されていないセルについて、他方の端部において目封止され、他方の端部においても市松模様状にセルが交互に塞がれた構造となる。また、目封止は、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成した後に、施してもよい。
【００９５】
なお、この目封止部材としては、目封じ部材の原料は、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水等を混合してスラリー状にし、その後ミキサー等を使用して混練することにより得ることができる。目封じ部材の原料に使用する、セラミック原料の種類は、所望の目封じ部材の材質になるものを使用してもよい。例えば、炭化珪素の場合はＳｉＣ粉及び金属Ｓｉ粉の混合物を使用することができる。好ましくは、上記ハニカム構造のセラミック成形体を作製するときに使用されるセラミック原料と同じものである。また、目封じ部材の原料に使用するものとしては、炭化珪素質を使用することもできる。さらに、封じ部材の原料に使用する、造孔材の種類は、特に限定されるものではないが、グラファイト、小麦粉、澱粉、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、発泡樹脂、シラスバルーン、フライアッシュバルーン等が挙げられる。好ましくは、脱脂時に発熱量の少ない、発泡樹脂、フライアッシュバルーンである。このような造孔材の種類や添加量を変化させることにより目封じ部材の気孔率、ヤング率を制御することができる。造孔材の添加量は、目封じ部材の原料に使用するセラミック原料１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましい。また、目封じ部材の原料に使用する、界面活性剤の種類は、特に限定されるものではないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
【００９６】
さらに、目封じ部材の原料として、セラミック原料、造孔材、界面活性剤及び水以外には、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を使用することができる。
【００９７】
また、例えば、コージェライトを隔壁母材の材料とする場合には、コージェライト化原料に、水等の分散媒、及び造孔材を加えて、更に、有機バインダ及び分散剤を加えて混練し、粘土状の坏土を形成する。コージェライト化原料（成形原料）を混練して坏土を調製する手段は、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出来る。コージェライト原料を焼成する場合には、１４１０〜１４４０℃で焼成することが好ましく、３〜１０時間程度焼成することが好ましい。
【００９８】
なお、成形方法としては、上述のように調製した坏土を、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形する方法等を好適に用いることができる。
【００９９】
より好ましいのは、通電発熱用ハニカム体が、導電性材料からなる隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有する、複数のハニカムセグメントを並列接合して形成されるとともに、並列するハニカムセグメントを接合する接合材が、低抵抗接合材からなる通電発熱用ハニカム体として構成されることが好ましい。前述のように、接合材が、低抵抗接合材からなるものを使用して、導電性材料からなる隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有する、複数のハニカムセグメントを並列接合して形成される場合には、電極部で通電性を確実に行うことができ、且つ、発熱部に通電させて発熱を確実に行わせることができるため好ましい。
【０１００】
また、本実施形態の通電用ハニカム構造体の嵩密度が０．８ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。本実施形態の通電用ハニカム構造体が、車載に搭載される場合には、使用可能な電力に限界があり、重量が大きくなるとハニカムの加熱に多大なエネルギーが必要となるためである。
【０１０１】
なお、内部温度分布を均一にする観点からは、ハニカム構造体の直径をＤ、長さをＬ、電極部の幅をａとしたとき、以下の（１）で求められる関係になることが好ましい。
【０１０２】
【数１】
2010229976.tif 000003
【０１０３】
このような数値内の関係にある場合に、加熱を均一に行えて本願の効果を奏し易いからである。他方、１０より大きい場合には、例えば、ハニカム構造体の直径が、ハニカム構造体の長さ、或いは電極部の幅に対して過大となって、十分に加熱を行うことができず、内部温度分布を均一にできない。とりわけ、本実施形態の通電用ハニカム構造体を車載する場合には、バッテリー等の電流値に限界があるため、好ましくない。他方、１より小さい場合、たとえば、ａ（電極部長さ）が大きすぎる場合には、発熱部の容積を確保できず、発熱効率が悪化し、また、Ｄに対してＬが相対的に大きすぎる場合は圧損が過大になる。
【０１０４】
［２］本発明の通電発熱用ハニカム体製造方法：
これまで説明した通電発熱用ハニカム体を製造する方法として、通電発熱用ハニカム体の両端面に体積抵抗率が低い電極部を直接設けるとともに、体積抵抗率が高い発熱部とを備える通電発熱用ハニカム体を製造することが好ましい。前述のように、通電発熱用ハニカム体の両端面に体積抵抗率が低い電極部を直接設けるとともに、体積抵抗率が高い発熱部とを備えるため、均一な加熱ができ、さらに、体積抵抗率が低い電極部分においては耐クラック性を向上させた電極部分と、ヒーター部分との熱膨張差を制御可能しながら熱歪みを発生し難く、かつ耐クラック性に優れた発熱部とを兼ね備える通電発熱用ハニカム体を製造できるため、本発明の効果を普く奏することができるからである。
【０１０５】
好ましいのは、発熱部を成形した後に、Ｓｉ金属を含侵して通電発熱用ハニカム体を製造する製造方法である。たとえば、成形原料を押出し成形しハニカム状とし、Ａｒ雰囲気で焼成を行いハニカム構造体とした後、ハニカム焼成体の両端面に、端面より所望領域までのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、金属Ｓｉの板を載せ、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成して製造する方法を一例として挙げることができる。
【０１０６】
また、発熱部を成形した後に金属メッキ処理を施し電極部を形成して、通電発熱用ハニカム体を製造することも好ましい製造方法の一つである。
【０１０７】
より好ましいのは、ＳｉとＳｉＣからなり、Ｓｉの含有比率が５％以上７０％以下、さらに好ましくはＳｉの含有比率が１０％以上５０％以下になるように、Ｓｉの含有量を調整して通電発熱用ハニカム体を製造することである。Ｓｉの含有比率を前述のような所望値にすることにより、均一な加熱が可能となり、耐クラック性をより向上させ、熱膨張差を制御し易くなるためである。他方、Ｓｉの含有比率が５％未満であると、通電が十分でなく均一な加熱が困難となり、Ｓｉの含有比率が７０％超であると、クラックが発生しやすくなり、過剰な熱膨張を生じさせるため好ましくない。
【０１０８】
また、平均サイズが１０〜８０μｍ以下であるＳｉＣ粒子を使用して通電発熱用ハニカム体を製造することも好ましい製造方法である。ＳｉＣ粒子の粒子が、所望径内であると、粒子が均一となって、均一な加熱をし易くなり、本願の効果を奏し易いからである。
【０１０９】
［３］本発明の通電発熱用ハニカム体のセッティング方法：
本発明の通電用ハニカム構造体では、前述した電極部と、車載するバッテリー等の電源と接続して使用する。このような端面近傍の高電気伝導部位からバッテリー等の電源に電気接続する方法としては、たとえば、図２に示されるような、端面近傍の部位の外周を金属メッシュ等の伝導材で覆い、金属メッシュ等の伝導材と、本実施形態の通電用ハニカム構造体との間を、金属ろう付け等の高耐熱性を有する接着処理により接着して行われることが好ましい。さらに、金属メッシュ等の伝導材料の外周側に、銅電線等の伝導材を、前述と同様の金属ろう付け等の高耐熱性を有する接着処理により接着し、それらを絶縁部材で挟む構造にして絶縁性を確保することが好ましい。また、図２に示されるように絶縁部材の外側全周を、通常の触媒コンバータに用いられるのと同様のセラミック繊維マット等の部材で覆い、外周にかかる面圧を例えば０．３ＭＰａ等といった所望面圧となるように、前述のセラミック繊維マット、及び金属メッシュを圧縮した状態で、金属キャン（金属缶）内に押し込み、金属キャン内に固定することが好ましい。なお、前述のような銅電線等の伝導材は金属キャンと絶縁することが好ましいため、絶縁スリーブを貫通させて電極端子につながる構造となることが好ましい。なお、図２のようなセッティングに代替するもののとして図３に示されるように、一方の端面（排ガス流入側端面）の電源端子３ａを図２に示されるものと別の位置に配置してセッティングなどおこなってもよく、配設スペース等に応じて、セッティング方法が適宜選択されることが好ましい。
【０１１０】
より好ましいのは、図４に示されるように、金属キャンの内面を絶縁コートすることが好ましい。キャンの内側に予め絶縁処理を施しておくことによって、仮に本実施形態の通電用ハニカム構造体が金属キャン内に対してズレ等が生じても金属キャンと導通することを防ぐことができるためである。
【０１１１】
なお、ＥＨＣに印加する電力としては、２ＫＷ以上１０ＫＷ以下であることが好ましい。充分な昇温速度を得ることができ、また、システムの単純化及び安全性を確保でき燃費への影響が小さいためである。
【実施例】
【０１１２】
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。また、実施例における各種の評価、測定は、下記方法により実施した。
【０１１３】
（実施例１）
ＳｉＣ粉７０質量部に対して金属Ｓｉ３０質量部を配合し、適宜成形助剤と造孔材を加え混合を行い、水を添加して粘土状とする。この際、ＳｉＣ粉、金属Ｓｉともに後に押出成形を行うため、口金のスリットに対して大きな粒径を持つような原料を除外する分級工程処理を行った。
【０１１４】
次に、前述の粘土状になった成形原料を押出し成形しハニカム状とする。このハニカムは、焼成による収縮を予め見込み焼成後に１００μｍとなるようなスリット、且つセル数が６２個／ｃｍ２となるような口金を使用した。成形後、乾燥を行いハニカム構造の乾燥体について両端の切断を行った。その後Ａｒ雰囲気で焼成を行いハニカム構造体とした。なお、乾燥条件は、６００℃×３ｈｒであり、焼成条件は１４３０℃×３ｈｒである。
【０１１５】
さらに、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より２０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ１．２ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成した。この際の、加熱条件は、１４１０℃、０．５ｈｒである。
【０１１６】
このようにして、Φ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ、隔壁厚さ１００μｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率０．１Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．６５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。
【０１１７】
さらに、前述のようにして得られた通電発熱用ハニカム体に、触媒コートを行い、これを実施例１の通電用ハニカム構造体とした。
【０１１８】
なお、触媒付けは、たとえば、三元触媒をディッピング法等により、前述の通電発熱用ハニカム体の隔壁に担持させた。
【０１１９】
このようにして得られた、実施例１の通電発熱用ハニカム体の電極部に、電源を接続した。この電気接続の方法としては、端面近傍の高電気伝導部位の外周を金属メッシュで覆い、金属メッシュとハニカム焼成体との間は高耐熱性の金属ろう付けにより接着した。金属メッシュの外周側に銅電線を金属ろう付けしそれを絶縁部材で挟む構造で絶縁性を確保した。絶縁部材の外側全周を通常触媒コンバータに用いるのと同様のセラミック繊維マットで覆い、外周にかかる面圧として０．３ＭＰａとなるようセラミック繊維マット、および金属メッシュを圧縮した形態で、金属キャン内に押し込み、金属キャン内に固定した。銅電線は金属キャンと絶縁するため絶縁スリーブを貫通して電極端子につながっている構造をとった。
【０１２０】
このようにして、電源を接続した実施例１の通電用ハニカム構造体に対して、下記のような、各部切り出しテストピースの体積抵抗率測定、および実体のＲ１、Ｒ２なる抵抗測定、２００Ｖ電圧をかけた際のＴ１〜Ｔ３位置の温度時間変化、ガスを流した際の圧力損失を測定した。その結果を表１に示す。また、実施例１のその他の物性値を表１に示す。
【０１２１】
【表１】
2010229976.tif 000004
【０１２２】
［２−１］実体計測値：
電源を接続した実施例、比較例の通電用ハニカム構造体の、ガス流入側に形成される電極部の抵抗Ｒ１を測定するとともに、ガス流入側に形成される電極部と、ガス流出側に形成される電極部の抵抗Ｒ２を測定した。具体的には、図５に示されるように、ガス流入側に形成される電極部７ａの抵抗Ｒ１、及びガス流入側に形成される電極部７ａとガス流出側に形成される電極部７ｂの抵抗Ｒ２を測定した。
【０１２３】
［２−２］切り出しテストピース計測値（ＴＰ計測値）：
実施例、比較例の通電発熱用ハニカム体の電極部から０．２ｃｍ×１ｃｍ×１ｃｍの試験片を取り出し、端部体積抵抗率（Ωｃｍ）を測定するとともに、実施例、比較例の通電用ハニカム構造体の発熱部から、１ｃｍ×１ｃｍ×１ｃｍの試験片を取り出し、中央部体積抵抗率（Ωｃｍ）を測定した。
【０１２４】
［３］温度差最大比率（％）：
実施例、比較例の通電発熱用ハニカム体の外周部であって長さ方向の中央領域をＴ１とし、実施例、比較例の通電用ハニカム構造体の長さ方向に形成される発熱部の中央領域をＴ２とし、さらに、実施例、比較例の通電用ハニカム構造体の、排ガス流出側に形成される電極部の中央領域をＴ３として、２００Ｖ電圧をかけた際の温度差最大比率を求めた。具体的には、温度差最大比率＝［（Ｔ１／Ｔ３）Ｔ１］×１００（％）、又は温度差最大比率＝［（Ｔ１−Ｔ２）Ｔ１］×１００（％）の式によって、温度差最大比率を求めた。なお、Ｔ１〜Ｔ３の各領域は、図５に示されるような符号Ｔ１（発熱部９の中央領域）、Ｔ２（発熱部９の外周部領域）、Ｔ３（排ガスの流出側端面における電極部７ｂの中央領域）を選択した。
【０１２５】
［４］温度時間変化：
実施例、比較例の通電用ハニカム構造体に１０ｋＷの電力を与えて、Ｔ１が５００℃になるまで時間を測定した。
【０１２６】
［５］圧損比率測定：
実施例、比較例の通電発熱用ハニカム体に、ＰＭを容積あたりの質量として４ｇ／Ｌ堆積させ、そのＰＭを堆積させたハニカムフィルタに、７Ｎｍ３／ｍｉｎの流量で２５℃の空気を流入させ、通電発熱用ハニカム体の上流と下流との圧力差を差圧計で測定し、ＰＭ堆積時の圧力損失を求めた後、実施例１の結果を１として各実施例及び比較例の相対値を求めた。
【０１２７】
（実施例２）
ＳｉＣ粉７５質量部に対して金属Ｓｉ２５質量部となるように配合した以外は実施例１と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より１０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ１．２ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率０．５Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．６ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例２の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１２８】
（実施例３）
ＳｉＣ粉７７質量部に対して金属Ｓｉ２３質量部となるように配合した以外は実施例１と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より１０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ１．２ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率２．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５３ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例３の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１２９】
（実施例４）
ＳｉＣ粉８０質量部に対して金属Ｓｉ２０質量部となるように配合した以外は実施例１と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より２ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ０．２５ｍｍの金属Ｓｉを載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例４の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３０】
（実施例５）
ＳｉＣ粉８０質量部に対して金属Ｓｉ２０質量部となるように配合した以外は実施例１と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より５ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ０．６ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例５の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３１】
（実施例６）
実施例５と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より２０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ２．４ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例６の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３２】
（実施例７）
実施例１と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より３ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ３．６ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例７の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３３】
（実施例８）
実施例５と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より１０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ１．２ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例８の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３４】
（実施例９）
実施例５と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より１０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ１．２ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ８０ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例９の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３５】
（実施例１０）
実施例５と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より１０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ１．２ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１２０ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例１０の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３６】
（実施例１１）
実施例５と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より１０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ１２ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１５０ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例１１の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３７】
（実施例１２）
実施例５と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、端面より１０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ１．２ｍｍの金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ２００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、実施例１１の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３８】
（比較例１）
実施例５と同様に、焼成後のハニカム構造体に対して電極部を形成せずにΦ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、比較１の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１３９】
（比較例２）
実施例５と同様に、焼成後のハニカム構造体得、前述の焼成後のハニカム構造体に対して、ハニカム焼成体の両端面に、外周側１０ｍｍまでのハニカム隔壁内の総気孔容積に相当する、厚さ１．２ｍｍのリング状金属Ｓｉの板を載せ、実施例１と同様の加熱条件で、真空下で加熱を行い、Ｓｉを含侵させて電極部を形成し、Φ１００ｍｍ×長さ１００ｍｍの通電用ハニカム構造体を得ることができた。この際の通電用ハニカム構造体の特性としては中央部体積抵抗率５．０Ωｃｍ、比熱０．７Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度１．５ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）となった。さらに、この通電用ハニカム構造体に触媒付けをし、比較例２の通電用ハニカム構造体を得た。
【０１４０】
（比較例３）
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒを主成分とする合金組成からなる通電用ハニカム構造体であって、Φ１００ｍｍ×長さ１０ｍｍ、体積抵抗率０．０４５Ωｃｍ、比熱０．４Ｊ／ｋｇ・Ｋ、材料嵩密度８．０ｇ／ｃｍ３（気孔率５０％）を特性とする、比較例１の金属製通電用ハニカム構造体を用意し、実施例１と同様のセッティング方法によってセットし、各実験を行った。この結果を表１に示す。
【０１４１】
（考察）
表１より、実施例１〜１２において、良好な結果を得ることができた。いずれの実施例でも、１０ｋｗの電力を与えたところ中心部で５０℃／ｓｅｃの昇温が確認されるとともに、図７に示されるように、外周部との温度差も１５％以下に抑制することができた。とりわけ、表１及び図７に示されるように、実施例１〜４、６〜８、１０〜１２では、１１％以下であるため、内部温度分布を均一にしやすく、かつ車載されるバッテリーに十分対応可能であるため、より好ましい結果が裏付けられた。なお、図６は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の温度と時間との関係を示したグラフである。
【０１４２】
他方、比較例１では電極部の抵抗が大きく、また比較例２では、発熱部の抵抗が大きすぎてしまい、その結果、温度差最大比率も過大となっている。この温度差分布が大きいことより、熱膨張差を制御できず熱歪みを発生しやすいことが裏づけられている。さらに、比較例３では、ＥＨＣ本体を金属で形成したため、嵩密度は８．０ｇ／ｃｍ３前後となり気孔率制御も困難であり、実施例のＥＨＣよりも重たくなる傾向がある。昇温速度は、［昇温速度＝電力／（比熱×ＥＨＣ質量）］で求められ、比較例３の金属製ＥＨＣでは実施例よりも比熱が低くなる傾向があるが、先述したように密度が高いため、与えたエネルギーに対して温度上昇が遅くなる傾向があり、実施例の方が触媒の活性温度まで到達する時間を短縮化できることが実験によって実証されている。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明の通電用ハニカム構造体は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、燃焼装置排ガス処理向けに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１：通電用ハニカム構造体（ＥＨＣ）、２：貫通孔、３：電源端子、３ａ：（一方の端面（排ガス流入側端面）の）電源端子、３ｂ：（他方の端面（排ガス流出側端面）の）電源端子、５：フレキシブル電極、６：端面、６ａ：一方の端面（排ガス流入側端面）、６ｂ：他方の端面（排ガス流出側端面）、７：電極部、７ａ：（一方の端面（排ガス流入側端面）の）電極部、７ｂ：（他方の端面（排ガス流出側端面）の）電極部、９：発熱部、１１：ストレスレリーフ，１３：絶縁スリーブ，１５：金属キャン、１７：セラミック繊維マット，１９：絶縁部材、２０：絶縁コート、２１：金属メッシュ。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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