(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル形成部と該セル形成部の周囲を覆う円筒形状の外皮部とを有するハニカム体と、該ハニカム体の上記外皮部の外周面において径方向に対向配置された一対の電極とを備えたハニカム構造体であって、
上記各電極は、その周方向中央部に電極端子が設けられていると共に、該周方向中央部から周方向外側へ行くに従って厚みが小さくなり、
上記各電極は、その周方向中央部に配置されていると共に上記電極端子が設けられた基準電極部と、該基準電極部の周方向両側にそれぞれ１又は複数配置された外側電極部とからなり、上記一対の電極における上記基準電極部同士及び上記外側電極部同士は、上記一対の電極の対向方向において互いに対となるように配置されており、上記各電極において、上記基準電極部の厚みが上記外側電極部の厚みよりも大きく、
上記各電極は、上記基準電極部と該基準電極部の周方向両側に隣接する上記外側電極部との間に隙間が設けられていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
セル形成部と該セル形成部の周囲を覆う円筒形状の外皮部とを有するハニカム体と、該ハニカム体の上記外皮部の外周面において径方向に対向配置された一対の電極とを備えたハニカム構造体であって、
上記各電極は、その周方向中央部に電極端子が設けられていると共に、該周方向中央部から周方向外側へ行くに従って厚みが小さくなり、
上記各電極は、その周方向中央部に配置されていると共に上記電極端子が設けられた基準電極部と、該基準電極部の周方向両側にそれぞれ１又は複数配置された外側電極部とからなり、上記一対の電極における上記基準電極部同士及び上記外側電極部同士は、上記一対の電極の対向方向において互いに対となるように配置されており、上記各電極において、上記基準電極部の厚みが上記外側電極部の厚みよりも大きく、
上記外側電極部と上記ハニカム体との間には、隙間が設けられていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項３】
請求項２に記載のハニカム構造体において、上記各電極は、上記基準電極部と該基準電極部の周方向両側に隣接する上記外側電極部との間に隙間が設けられていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体において、上記各電極は、上記基準電極部の周方向両側にそれぞれ複数の上記外側電極部が配置されており、該複数の外側電極部は、周方向外側へ行くに従って厚みが小さくなることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体において、上記一対の電極の上記対向方向における電極間の距離のうち、最も長い距離をＬ１、最も短い距離をＬ２とし、電極間の距離がＬ１となる場所における電極間の電気抵抗値をＲ１、電極間の距離がＬ２となる場所における電極間の電気抵抗値をＲ２とした場合、Ａ＝（（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１）／（（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１）の関係式で示されるＡ値が０．１〜１０であることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項６】
請求項５に記載のハニカム構造体において、上記Ａ値が０．８〜１．２であることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体と、該ハニカム構造体の上記ハニカム体に担持された触媒と、上記ハニカム構造体の上記一対の電極間に通電を行う通電手段とを備えた電気加熱式触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の排ガスを浄化するための電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）等に用いられるハニカム構造体及びそれを用いた電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の排気管内には、排ガスを浄化するための触媒装置が設けられる。この触媒装置としては、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の触媒が担持されたハニカム体等が用いられる。
ところで、触媒の活性化には、例えば４００℃程度の加熱が必要になる。そのため、ハニカム体等の表面に一対の電極を形成し、その一対の電極間に通電を行ってハニカム体等を加熱する電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、円柱形状のハニカム体の表面に一対の電極を設けた発熱体が開示されている。
このような円柱形状（軸方向に直交する断面が円形状）のハニカム体の場合、電極間の距離が一定でなく、場所によって異なる。そのため、電極間の距離が長い部分（電極の中央部分）は、電極間の距離が短い部分（電極の外側部分）に比べて、電気抵抗の関係で電流が流れ難くなる。これにより、ハニカム体の昇温が不均一となり、温度ばらつきが生じる。
【０００４】
そこで、特許文献２には、ハニカム体を均一に昇温させるため、円柱形状のハニカム体にスリットを設け、ハニカム体内の電気抵抗を調整した電極一体型ハニカムヒータが開示されている。
また、特許文献３には、同じくハニカム体を均一に昇温させるため、軸方向に直交する断面が四角形状やレーストラック形状のハニカム体を用い、電極間の距離を一定としたハニカムモノリスヒータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０６７３５号公報
【特許文献２】特開平４−６７５８８号公報
【特許文献３】特開平４−２８００８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２の電極一体型ハニカムヒータは、電気抵抗調整用のスリットを設けたことにより、ハニカム体内の電流経路が長くなるため、早期に昇温させることが困難となる。また、ハニカム体にスリットを設けるため、強度や排ガス浄化性能が低下するおそれがある。
また、上記特許文献３のハニカムモノリスヒータは、ハニカム体の軸方向に直交する断面が四角形状やレーストラック形状であるため、例えば、車両の排気管内に設けられた収容部への収容（ケーシング）が容易ではなく、搭載性に問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、搭載性に優れ、ハニカム体を均一に昇温させることができるハニカム構造体及びそれを用いた電気加熱式触媒装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、セル形成部と該セル形成部の周囲を覆う円筒形状の外皮部とを有するハニカム体と、該ハニカム体の上記外皮部の外周面において径方向に対向配置された一対の電極とを備えたハニカム構造体であって、
上記各電極は、その周方向中央部に電極端子が設けられていると共に、該周方向中央部から周方向外側へ行くに従って厚みが小さくなり、
上記各電極は、その周方向中央部に配置されていると共に上記電極端子が設けられた基準電極部と、該基準電極部の周方向両側にそれぞれ１又は複数配置された外側電極部とからなり、上記一対の電極における上記基準電極部同士及び上記外側電極部同士は、上記一対の電極の対向方向において互いに対となるように配置されており、上記各電極において、上記基準電極部の厚みが上記外側電極部の厚みよりも大きく、
上記各電極は、上記基準電極部と該基準電極部の周方向両側に隣接する上記外側電極部との間に隙間が設けられていることを特徴とするハニカム構造体にある（請求項１）。
【０００９】
第２の発明は、セル形成部と該セル形成部の周囲を覆う円筒形状の外皮部とを有するハニカム体と、該ハニカム体の上記外皮部の外周面において径方向に対向配置された一対の電極とを備えたハニカム構造体であって、
上記各電極は、その周方向中央部に電極端子が設けられていると共に、該周方向中央部から周方向外側へ行くに従って厚みが小さくなり、
上記各電極は、その周方向中央部に配置されていると共に上記電極端子が設けられた基準電極部と、該基準電極部の周方向両側にそれぞれ１又は複数配置された外側電極部とからなり、上記一対の電極における上記基準電極部同士及び上記外側電極部同士は、上記一対の電極の対向方向において互いに対となるように配置されており、上記各電極において、上記基準電極部の厚みが上記外側電極部の厚みよりも大きく、
上記外側電極部と上記ハニカム体との間には、隙間が設けられていることを特徴とするハニカム構造体にある（請求項２）。
第３の発明は、上記第１の発明のハニカム構造体と、該ハニカム構造体の上記ハニカム体に担持された触媒と、上記ハニカム構造体の上記一対の電極間に通電を行う通電手段とを備えた電気加熱式触媒装置にある（請求項７）。
【発明の効果】
【００１０】
上記第１及び第２の発明の上記ハニカム構造体において、ハニカム体は、セル形成部を円筒形状の外皮部で覆うようにして構成されており、軸方向に直交する断面が円形状である。したがって、ハニカム体の外皮部の外周面に沿って設けられた一対の電極は、該一対の電極の対向方向における電極間の距離が場所によって異なる。具体的には、各電極の周方向の中央部から外側へ行くほど電極間の距離が短くなる。そのため、各電極の周方向の中央部から外側へ行くほど電極間に電流が流れ易い。
【００１１】
そこで、電気抵抗値が導体の断面積に反比例することを利用し、各電極の厚みを周方向の中央部から外側へ行くに従って小さくなるように構成している。そして、各電極について、電極間の距離が長い中央部の周方向における単位長さ当たりの電気抵抗値を小さくし、その中央部から外側へ行くに従って、すなわち電極間の距離が短くなるに従って周方向における単位長さ当たりの電気抵抗値が大きくなるように構成している。
【００１２】
上記のごとく、各電極の厚みを調整し、電極間の距離に基づいて電気抵抗値を制御することで、ハニカム体に流れる電流の経路によって一対の電極端子間の電気抵抗値が偏ることを抑制し、ハニカム体に流れる電流の均一化を図ることができる。これにより、軸方向に直交する断面が円形状のハニカム体であっても均一に昇温させることができ、該ハニカム体内の温度ばらつきを抑制することができる。また、これによって、ハニカム体内に生じる熱応力を抑制・緩和することができ、該ハニカム体の割れ等の発生を防止することができる。
【００１３】
また、上記ハニカム体は、軸方向に直交する断面が円形状であり、全体として円柱形状を呈している。そのため、ハニカム構造体の取扱いが非常に容易になる。例えば、ハニカム構造体を車両の排気管内へ収容する作業が容易になる。また、ハニカム構造体を外周から均一な力で保持した状態で収容することができ、振動や応力等に起因するハニカム構造体の割れ等の発生を抑制することができる。これにより、ハニカム構造体の搭載性を十分に確保することができる。
【００１４】
上記第３の発明の電気加熱式触媒装置は、上記第１又は第２の発明のハニカム構造体を備えている。そのため、上記通電手段によって上記ハニカム構造体の上記一対の電極間に通電を行うことにより、上記ハニカム体を均一に昇温させることができる。これにより、該ハニカム体に担持された触媒を全体的に効率よく活性化させることができ、排ガス浄化性能を早期に発揮することができる。
【００１５】
このように、上記第１から第３の発明によれば、搭載性に優れ、ハニカム体を均一に昇温させることができるハニカム構造体及びそれを用いた電気加熱式触媒装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】参考例１における、ハニカム構造体を示す説明図。
【図２】参考例１における、ハニカム構造体の軸方向に直交する断面を示す説明図。
【図３】参考例１における、各電極の厚みの構成を変更した例を示す説明図。
【図４】参考例２における、ハニカム構造体の軸方向に直交する断面を示す説明図。
【図５】参考例２における、プラス側の電極周辺を拡大して示す説明図。
【図６】参考例２における、各電極の構成を変更した例を示す説明図。
【図７】実施例１における、ハニカム構造体の軸方向に直交する断面を示す説明図。
【図８】実施例１における、ハニカム構造体をプラス側の電極側から見た説明図。
【図９】実施例２における、プラス側の電極周辺を拡大して示す説明図。
【図１０】図９におけるＢ−Ｂ線矢視断面説明図。
【図１１】図９におけるＢ−Ｂ線矢視断面説明図。
【図１２】実験例における、ハニカム構造体の軸方向に直交する断面において温度測定位置を示す説明図。
【図１３】ハニカム構造体における電気抵抗値を測定する方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記第１から第３の発明において、上記ハニカム体の上記セル形成部は、例えば、格子状に配された多孔質の隔壁と、該隔壁に囲まれて軸方向に伸びる複数のセルとにより構成することができる。
また、上記ハニカム構造体を電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）として用いる場合には、上記ハニカム体の上記セル形成部の隔壁等に、上記触媒としてのＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等からなる三元触媒等を担持させることができる。
【００１８】
上記第１及び第２の発明において、上記各電極は、その周方向中央部から周方向外側へ行くに従って厚みが小さくなる。上記各電極の厚みは、その周方向中央部から周方向外側へ行くに従って徐々に小さくなるようにしてもよいし、段階的に小さくなるようにしてもよい。
【００１９】
また、上記各電極の厚みは、０．１〜５ｍｍの範囲内で調整することが好ましい。
この場合には、上記ハニカム体の上記外皮部の外周面に上記各電極を容易かつ確実に形成することができると共に、上記ハニカム構造体の搭載性を十分に確保することができる。
【００２０】
例えば、上記各電極の厚みが０．１ｍｍ未満の場合には、上記ハニカム体の上記外皮部の外周面に上記各電極を形成することが困難となるおそれがある。
一方、上記各電極の厚みが５ｍｍを超える場合には、上記電極が形成されていない部分との間に大きな外径差が生じ、例えば車両の排気管内への収容時に上記ハニカム構造体を外周から均一な力で保持することが困難となり、搭載性が低下するおそれがある。
【００２１】
また、上記各電極は、電極間の距離に基づいて厚みを調整することにより、電気抵抗値が制御されている。ここで、導体の電気抵抗値は、一般的に、Ｒ＝ρ×（Ｌ／Ａ）（Ｒ：電気抵抗値（Ω）、ρ：電気抵抗率（Ω・ｃｍ）、Ｌ：長さ（ｃｍ）、Ａ：断面積（ｃｍ2））の式で表される。
したがって、各電極（導体）を同じ材料で構成した場合、つまり同じ電気抵抗率とした場合、電極の厚みが小さくなるほど、電極の厚み方向に直交する方向（周方向）における単位長さ当たりの電気抵抗値が大きくなる。
【００２２】
また、上記各電極は、その周方向中央部に配置されていると共に上記電極端子が設けられた基準電極部と、該基準電極部の周方向両側にそれぞれ１又は複数配置された外側電極部とからなり、上記一対の電極における上記基準電極部同士及び上記外側電極部同士は、上記一対の電極の対向方向において互いに対となるように配置されており、上記各電極において、上記基準電極部の厚みが上記外側電極部の厚みよりも大きい。
これにより、各電極を周方向に分割して構成し、それぞれの厚みを調整して電気抵抗値を制御することにより、上記ハニカム体を均一に昇温させるという効果を十分かつ確実に得ることができる。
【００２３】
また、上記各電極は、上記基準電極部の周方向両側にそれぞれ複数の上記外側電極部が配置されており、該複数の外側電極部は、周方向外側へ行くに従って厚みが小さくなることが好ましい（請求項４）。
この場合には、電極間の距離が短くなるにつれて上記電極の厚みを段階的に小さく、つまり電気抵抗値を段階的に小さくすることにより、上記一対の電極端子間の電流経路による電気抵抗値の偏りをさらに抑制し、上記ハニカム体をより一層均一に昇温させることができる。
【００２４】
また、上記一対の電極における上記基準電極部及び上記外側電極部の厚みの調整は、様々な方法を用いて行うことができる。例えば、上記基準電極部及び上記外側電極部をそれぞれ所望の厚みの１枚の電極材で構成することもできるし、予め所定の厚みの電極材を用意しておき、その電極材を得ようとする厚みに応じて複数枚積層して構成することもできる。
【００２５】
また、上記一対の電極の上記対向方向における電極間の距離のうち、最も長い距離をＬ１、最も短い距離をＬ２とし、電極間の距離がＬ１となる場所における電極間の電気抵抗値をＲ１、電極間の距離がＬ２となる場所における電極間の電気抵抗値をＲ２とした場合、Ａ＝（（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１）／（（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１）の関係式で示されるＡ値が０．１〜１０であることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記ハニカム体に流れる電流の偏りを抑制して均一化を図り、上記ハニカム体を均一に昇温させることができる。
【００２６】
また、上記Ａ値が０．８〜１．２であることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記ハニカム体に流れる電流の偏りを抑制して均一化を図り、上記ハニカム体を均一に昇温させるという上述の効果をより一層発揮することができる。
【００２７】
ここで、上記Ａ値について、後述する実施例１のハニカム構造体（図１、図２参照）と同様の構造のハニカム構造体を例に説明する。
図１３に示すごとく、一対の電極３、４の対向方向Ｘにおける電極間の距離のうち、最も長い距離をＬ１、最も短い距離をＬ２とする。同図の例では、最も長い距離Ｌ１は、基準電極部３１、４１の中央部の位置（電極３、４の中央部の位置）である。また、最も短い距離Ｌ２は、外側電極部３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂの最も外側の位置（電極３、４の最も外側の位置）である。
【００２８】
次に、電極間の距離がＬ１となる場所における電極間の電気抵抗値を測定し、これをＲ１とする。また、電極間の距離がＬ２となる場所における電極間の電気抵抗値を測定し、これをＲ２とする。それぞれの電気抵抗値Ｒ１、Ｒ２は、電極端子３０、４０間に１Ａの電流を流し、電極３、４間（その電極３、４部分も含む）にマルチメータ８のテストリード８１を当てて電圧を測定し、その電圧から電気抵抗率Ｒ１、Ｒ２を求める。テストリード８１を当てる位置は、電気抵抗値Ｒ１を測定する場合にはＭ１１とＭ１２、電機抵抗値Ｒ２を測定する場合にはＭ２１、Ｍ２２である。
【００２９】
一般的に、電気抵抗率と断面積が一定であれば、電気抵抗値は距離に比例する。基本的に、電流が流れるハニカム体２の電気抵抗率と断面積は一定とみなすことができるため、電気抵抗値Ｒ１、Ｒ２は距離Ｌ１、Ｌ２に比例する。電気抵抗値Ｒ１、Ｒ２が距離Ｌ１、Ｌ２に比例し、電極３、４間において中央部と外側とで同様に電流が流れる（これを理想状態という）とすれば、ハニカム体２を均一に昇温させることができる。したがって、このような理想状態では、Ａ＝（（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１）／（（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１）の関係式で示される上記Ａ値が１となるはずである。しかしながら、実際には、電極３、４間において中央部の電流値と外側の電流値とは必ずしも一致するわけではなく、その差が大きくなればなるほど、上記Ａ値が１からずれてしまう。
【００３０】
具体的には、電極３、４間において外側に電流が流れ易い場合、例えば、電極３、４の電気抵抗値が小さい場合には、電気抵抗値Ｒ１とＲ２との差が小さくなるため、上記Ａ値が１よりも大きくなる。逆に、電極３、４間において中央部に電流が流れ易い場合、例えば、電極３、４の電気抵抗値が大きく場合には、上記Ａ値が１よりも小さくなる。
【００３１】
そこで、上記Ａ値が上気特定の範囲内となるように、すなわち上気Ａ値ができるだけ１に近づくように、電極３、４の厚み（電気抵抗値）を調整することで、ハニカム体２に流れる電流の偏りを抑制して均一化を図り、ハニカム体２を均一に昇温させることができる。また、どのようなサイズのハニカム体２であっても、上記Ａ値が上記特定の範囲内となるようにすることで、上記の効果を容易に得ることができる。
【００３２】
また、上記第１の発明において、上記各電極は、上記基準電極部と該基準電極部の周方向両側に隣接する上記外側電極部との間に隙間が設けられている。
これにより、例えば、上記ハニカム構造体を車両の排気管内へ収容する際に加わる応力、車両の振動、使用時に生じる熱応力等を上記隙間によって抑制・緩和することができる。これにより、上記各電極における割れの発生を防止することができる。
【００３３】
また、上記各電極について、上記基準電極部の周方向両側にそれぞれ複数の上記外側電極部が配置されている場合には、さらに上記外側電極部同士の間に隙間を設けてもよい。これにより、上記各電極における割れの発生をさらに防止することができる。
【００３４】
また、上記第２の発明において、上記外側電極部と上記ハニカム体との間には、隙間が設けられている。
これにより、上記隙間を設けることによって上記電極の外側部分（外側電極部等）における電気抵抗値を調整することができる。具体的には、上記電極の外側部分の電気抵抗値を大きくして外側に電流が流れにくくなるようにすることができる。これにより、上記ハニカム体に流れる電流の偏りを抑制する効果を高めることができる。
【００３５】
また、上記各電極を構成する材料としては、例えば、ＳｉＣやＳｉＣにＳｉ（金属シリコン）を含浸させたＳｉＣ−Ｓｉ等のセラミックス、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ又はこれらの合金等の金属を用いることができる。
ただし、上記各電極を構成する材料として金属を用いた場合には、セラミックスに比べて電気抵抗率が非常に小さいため、上記各電極の厚みによる電気抵抗値の調整がセラミックスに比べて困難である。よって、電気抵抗値の調整という観点から、セラミックスを用いることが好ましい。
【実施例】
【００３６】
（参考例１）
上記第１から第３の発明の参考例にかかるハニカム構造体及びそれを用いた電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）について、図を用いて説明する。
本例のハニカム構造体１は、図１、図２に示すごとく、セル形成部２１とセル形成部２１の周囲を覆う円筒形状の外皮部２２とを有するハニカム体２と、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１において径方向に対向配置された一対の電極３、４とを備えている。
各電極３、４は、その周方向中央部に電極端子３０、４０が設けられていると共に、周方向中央部から周方向外側へ行くに従って厚みが小さくなる。
以下、これを詳説する。
【００３７】
図１に示すごとく、ハニカム構造体１において、ハニカム体２は、セル形成部２１と、セル形成部２１の周囲を覆う円筒形状の外皮部２２と有し、全体として円柱形状を呈している。また、ハニカム体２は、ＳｉＣを主成分とする多孔質セラミックスからなる。また、ハニカム体２の電気抵抗率は、後述する各電極３、４の電気抵抗率よりも大きい。
セル形成部２１は、四角形格子状に配された多孔質の隔壁２１１と、その隔壁２１１に囲まれて軸方向に伸びる多数のセル２１２とにより構成されている。
【００３８】
図１、図２に示すごとく、ハニカム体２において、外皮部２２の外周面２２１には、一対の電極３、４がハニカム体２を挟持するように径方向に対向して設けられている。
各電極３、４は、それぞれ外皮部２２の外周面２２１に沿って周方向に形成されている。また、各電極３、４は、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材を主成分とする導電性セラミックスからなる。
【００３９】
図２に示すごとく、プラス側の電極３は、周方向中央部から周方向外側へ行くに従って徐々に厚みが小さくなっている。電極３の厚み（ｔ）は、最も大きいところで２ｍｍ、最も小さいところで０．５ｍｍである。また、電極３には、プラス側の電極端子３０が設けられている。電極端子３０は、電極３の周方向中央部であって軸方向中央部に設けられている。
【００４０】
一方、マイナス側の電極４は、プラス側の電極３と同様に、周方向中央部から周方向外側へ行くに従って徐々に厚みが小さくなっている。電極４は、プラス側の電極３と同一の形状、同一の厚みで形成されている。また、電極４には、マイナス側の電極端子４０が設けられている。電極端子４０は、電極４の周方向中央部であって軸方向中央部に設けられている。
【００４１】
図１に示すごとく、ハニカム構造体１において、各電極３、４の電極端子３０、４０には、外部電源８１を備えた通電手段８０が接続されている。また、ハニカム体２におけるセル形成部２１の隔壁２１１の表面には、触媒が担持されている。本例では、触媒として貴金属であるＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の三元触媒を用いた。
そして、ハニカム構造体１は、通電手段８０によって一対の電極３、４間に通電を行うことにより、ハニカム体２を加熱することができる。これにより、ハニカム構造体１は、電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）８として用いられる。
【００４２】
次に、本例のハニカム構造体１の製造方法について簡単に説明する。
まず、ＳｉＣを主成分とする多孔質セラミックスからなるハニカム体２を成形する。また、各電極３、４となるシート状の電極材をそれぞれ所望の形状に成形する。電極材は、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材を主成分とする焼成体よりなる。
【００４３】
次いで、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１に、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材、カーボン、バインダ等を含有するペースト状の接着剤を介して、それぞれの電極材を配置する。そして、外皮部２２の外周面２２１に電極材を配置したハニカム体２を所定の温度（約１６００℃）、所定の雰囲気条件（Ａｒ雰囲気、常圧）で加熱・焼成する。
これにより、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１に一対の電極３、４を設けたハニカム構造体１が得られる。
【００４４】
次に、本例のハニカム構造体１及びそれを用いた電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）８における作用効果について説明する。
本例のハニカム構造体１において、ハニカム体２は、セル形成部２１が円筒形状の外皮部２２に覆われて構成されており、軸方向に直交する断面が円形状である。したがって、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１に沿って設けられた一対の電極３、４は、その一対の電極３、４の対向方向Ｘ（図１、図２参照）における電極間の距離が場所によって異なる。具体的には、各電極３、４の周方向の中央部から外側へ行くほど電極間の距離が短くなる。そのため、各電極３、４の周方向の中央部から外側へ行くほど電極間に電流が流れ易い。
【００４５】
そこで、電気抵抗値が導体の断面積に反比例することを利用し、各電極３、４の厚みを周方向の中央部から外側へ行くに従って小さくなるように構成している。そして、各電極３、４について、電極間の距離が長い中央部の周方向における単位長さ当たりの電気抵抗値を小さくし、その中央部から外側へ行くに従って、すなわち電極間の距離が短くなるに従って周方向における単位長さ当たりの電気抵抗値が大きくなるように構成している。
【００４６】
上記のごとく、各電極３、４の厚みを調整し、電極間の距離に基づいて電気抵抗値を制御することで、ハニカム体２に流れる電流の経路によって一対の電極端子３０、４０間の電気抵抗値が偏ることを抑制し、ハニカム体２に流れる電流の均一化を図ることができる。これにより、軸方向に直交する断面が円形状のハニカム体２であっても均一に昇温させることができ、ハニカム体２内の温度ばらつきを抑制することができる。また、これによって、ハニカム体２内に生じる熱応力を抑制・緩和することができ、ハニカム体２の割れ等の発生を防止することができる。
【００４７】
また、ハニカム体２は、軸方向に直交する断面が円形状であり、全体として円柱形状を呈している。そのため、ハニカム構造体１の取扱いが非常に容易になる。例えば、ハニカム構造体１を車両の排気管内へ収容する作業が容易になる。また、ハニカム構造体１を外周から均一な力で保持した状態で収容することができ、振動や応力等に起因するハニカム構造体１の割れ等の発生を抑制することができる。これにより、ハニカム構造体１の搭載性を十分に確保することができる。
【００４８】
また、ハニカム体２の電気抵抗率は、各電極３、４の電気抵抗率よりも大きい。そのため、各電極３、４の全体を電流が良好に流れることになり、ハニカム体２を介して一対の電極３、４間全体において電流が良好に流れるようにすることができる。これにより、ハニカム体２を均一に昇温させるという効果を確実に得ることができる。
【００４９】
本例の電気加熱式触媒装置８は、上述したハニカム構造体１を備えている。そのため、通電手段によってハニカム構造体１の一対の電極３、４間に通電を行うことにより、ハニカム体２を均一に昇温させることができる。これにより、ハニカム体２に担持された触媒を全体的に効率よく活性化させることができ、排ガス浄化性能を早期に発揮することができる。
【００５０】
このように、本例によれば、搭載性に優れ、ハニカム体２を均一に昇温させることができるハニカム構造体１及びそれを用いた電気加熱式触媒装置８を提供することができる。
【００５１】
また、本例では、図１、図２に示すごとく、各電極３、４は、周方向中央部から周方向外側へ行くに従って徐々に厚みが小さくなるように構成したが、例えば、図３に示すごとく、周方向中央部から周方向外側へ行くに従って段階的に厚みが小さくなるように構成することもできる。
【００５２】
（参考例２）
本例は、図４に示すごとく、各電極の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、各電極３、４は、その周方向中央部に配置されていると共に電極端子３０、４０が設けられた基準電極部３１、４１と、基準電極部３１、４１の周方向両側にそれぞれ配置された外側電極部３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂとからなる。一対の電極３、４における基準電極部３１、４１同士及び外側電極部３２ａ、４２ａ（３２ｂ、４２ｂ）同士は、一対の電極３、４の対向方向Ｘにおいて互いに対となるように配置されている。各電極３（４）において、基準電極部３１（４１）の厚みは、外側電極部３２ａ、３２ｂ（４２ａ、４２ｂ）の厚みよりも大きい。
以下、これを詳説する。
【００５３】
図４に示すごとく、プラス側の電極３は、その周方向中央部に配置された基準電極部３１と、基準電極部３１の周方向両側にそれぞれ配置された外側電極部３２ａ、３２ｂとからなる。すなわち、プラス側の電極３は、１つの基準電極部３１とその両側の２つの外側電極部３２ａ、３２ｂとにより構成されている。基準電極部３１及び外側電極部３２ａ、３２ｂは、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材を主成分とする導電性セラミックスからなる。
また、基準電極部３１には、プラス側の電極端子３０が設けられている。電極端子３０は、基準電極部３１の周方向中央部であって軸方向中央部に設けられている。
【００５４】
一方、マイナス側の電極４は、その周方向中央部に配置された基準電極部４１と、基準電極部４１の周方向両側にそれぞれ配置された外側電極部４２ａ、４２ｂとからなる。すなわち、マイナス側の電極４は、１つの基準電極部４１とその両側の２つの外側電極部４２ａ、４２ｂとにより構成されている。基準電極部４１及び外側電極部４２ａ、４２ｂは、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材を主成分とする導電性セラミックスからなる。
また、基準電極部４１には、マイナス側の電極端子４０が設けられている。電極端子４０は、基準電極部４１の周方向中央部であって軸方向中央部に設けられている。
【００５５】
そして、プラス側の電極３の基準電極部３１とマイナス側の電極４の基準電極部４１とは、一対の電極３、４の対向方向Ｘにおいて対となるように、すなわち対向方向Ｘにおいて対称となる位置に設けられている。また、プラス側の電極３の外側電極部３２ａ、３２ｂとマイナス側の電極４の外側電極部４２ａ、４２ｂとは、一対の電極３、４の対向方向Ｘにおいてそれぞれ対となるように、すなわち対向方向Ｘにおいてそれぞれ対称となる位置に設けられている。
【００５６】
図５に示すごとく、プラス側の電極３において、隣接する基準電極部３１と外側電極部３２ａ、３２ｂとは、両者の間に配設された導電性の接着剤５１を介して接合されている。接着剤５１は、電極３を構成するＳｉＣ−Ｓｉの複合材、カーボン、バインダ等を含有するペーストである。
また、基準電極部３１及び外側電極部３２ａ、３２ｂは、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１との間に配設された導電性の接着剤５１を介して、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１に接合されている。
また、電極端子３０は、基準電極部３１との間に配設された導電性の接着剤５１を介して、基準電極部３１に接合されている。
【００５７】
一方、図示を省略したが、プラス側の電極３と同様に、マイナス側の電極４において、隣接する基準電極部４１と外側電極部４２ａ、４２ｂとは、両者の間に配設された導電性の接着剤５１を介して接合されている。
また、基準電極部４１及び外側電極部４２ａ、４２ｂは、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１との間に配設された導電性の接着剤５１を介して、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１に接合されている。
また、電極端子４０は、基準電極部４１との間に配設された導電性の接着剤５１を介して、基準電極部４１に接合されている。
【００５８】
図４に示すごとく、プラス側の電極３において、基準電極部３１の厚みは、その基準電極部３１の周方向両側に隣接する外側電極部３２ａ、３２ｂの厚みよりも大きい。
また、マイナス側の電極４において、基準電極部４１の厚みは、その基準電極部４１の周方向両側に隣接する外側電極部４２ａ、４２ｂの厚みよりも大きい。
【００５９】
また、各電極３、４において、基準電極部３１、４１は、どちらも同じ厚みであり、その厚み（ｔ１）は２ｍｍである。また、外側電極部３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂは、いずれも同じ厚みであり、その厚み（ｔ２）は０．５ｍｍである。
また、ハニカム体２の電気抵抗率は、各電極３、４における基準電極３１、４１及び外側電極部３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂの電気抵抗率よりも大きい。
その他は、参考例１と同様の構成である。
【００６０】
本例の場合には、各電極３、４を周方向に分割して構成し、電極間の距離が短くなるにつれて厚みを段階的に小さく、つまり電気抵抗値を段階的に小さくすることにより、一対の電極端子３０、４０間の電流経路による電気抵抗値の偏りをさらに抑制し、ハニカム体２を均一に昇温させるという効果を十分かつ確実に得ることができる。
その他、参考例１と同様の作用効果を有する。
【００６１】
また、本例では、図４に示すごとく、各電極３、４において、基準電極部３１、４１の周方向両側にそれぞれ１つずつの外側電極部３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂが配置されている構成としたが、例えば、図６に示すごとく、基準電極部３１、４１の周方向両側にそれぞれ２つ以上の外側電極部３２ａ〜３２ｄ、４２ａ〜４２ｄが配置されており、これらの外側電極部３２ａ〜３２ｄ、４２ａ〜４２ｄが周方向外側へ行くに従って厚みが小さくなる構成とすることもできる。この場合には、ハニカム体２をより一層均一に昇温させることができる。
【００６２】
（実施例１）
本例は、図７、図８に示すごとく、各電極３、４の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、各電極３（４）は、基準電極部３１（４１）とその基準電極部３１（４１）の周方向両側に隣接する外側電極部３２ａ、３２ｂ（４２ａ、４２ｂ）との間に隙間５０が設けられている。
【００６３】
具体的には、同図に示すごとく、プラス側の電極３において、隣接する基準電極部３１と外側電極部３２ａ、３２ｂとは、両者の間に配設された導電性の接着剤５１を介して接合されている。ただし、両者の間には、断続的に接着剤５１を塗布しない部分が形成されており、その部分に隙間５０が設けられている。
【００６４】
一方、図示を省略したが、プラス側の電極と同様に、マイナス側の電極４において、隣接する基準電極部４１と外側電極部４２ａ、４２ｂとは、両者の間に配設された導電性の接着剤５１を介して接合されている。ただし、両者の間には、断続的に接着剤５１を塗布しない部分が形成されており、その部分に隙間５０が設けられている。
その他は、参考例２と同様の構成である。
【００６５】
本例の場合には、例えば、ハニカム構造体１を車両の排気管内へ収容する際に加わる応力、車両の振動、使用時に生じる熱応力等を隙間５０によって抑制・緩和することができる。これにより、各電極３、４における割れの発生を防止することができる。
その他、参考例２と同様の作用効果を有する。
【００６６】
また、上述の参考例２の図６に示すように、各電極３、４において、基準電極部３１、４１の周方向両側にそれぞれ複数の外側電極部３２ａ〜３２ｄ、４２ａ〜４２ｄが配置されている構成の場合には、さらに外側電極部同士の間（例えば、外側電極３２ａ、３２ｃ同士の間）に隙間５０を設けることもできる。これにより、各電極３、４における割れの発生をさらに防止することができる。
【００６７】
（実施例２）
本例は、図９、図１０に示すごとく、各電極３、４の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、各電極３（４）において、外側電極部３２ａ、３２ｂ（４２ａ、４２ｂ）とハニカム体２との間には、隙間５９が設けられている。
【００６８】
具体的には、同図に示すごとく、プラス側の電極３において、外側電極部３２ａ、３２ｂは、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１との間に配設された導電性の接着剤５１を介して、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１に接合されている。そして、両者の間には、接着剤５１を塗布しない部分が形成されており、その部分に隙間５９が設けられている。
【００６９】
一方、図示を省略したが、プラス側の電極３と同様に、マイナス側の電極４において、外側電極部４２ａ、４２ｂは、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１との間に配設された導電性の接着剤５１を介して、ハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１に接合されている。そして、両者の間には、接着剤５１を塗布しない部分が形成されており、その部分に隙間５９が設けられている。
【００７０】
この隙間５９は、図１０に示すごとく、ハニカム体２の軸方向に貫通するように形成されていてもよいが、隙間５９が貫通するように形成されていると、隙間５９に排ガスが侵入し、排ガス浄化性能の低下を招いたり、電極３、４とハニカム体２との接合強度が低下して剥離したりするおそれが生じる。そのため、例えば、図１１に示すごとく、隙間５９の軸方向の両端に接着剤５１を塗布して蓋をする構成とすることもできる。
その他は、参考例２と同様の構成である。
【００７１】
本例の場合には、隙間５９を設けることによって電極３、４の外側部分（外側電極部３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ等）における電気抵抗値を調整することができる。具体的には、電極３、４の外側部分の電気抵抗値を大きくして外側に電流が流れにくくなるようにすることができる。これにより、ハニカム体２に流れる電流の偏りを抑制する効果を高めることができる。
その他、参考例２と同様の作用効果を有する。
【００７２】
（実験例）
本例は、表１、表２に示すごとく、ハニカム構造体におけるハニカム体の昇温性について調べたものである。
本例では、９種類のハニカム構造体（試験体１〜９）を準備し、そのハニカム体に電流を流して昇温させた場合の温度ばらつきを調べた。
【００７３】
まず、ハニカム構造体（試験体１〜９）の構成について説明する。
試験体１、２のハニカム構造体は、一対の電極をハニカム体の外周面に設け、各電極が厚みの同じ基準電極部及びその両側に配置された外側電極部からなるものである。
試験体３〜９のハニカム構造体は、参考例２、実施例２のハニカム構造体（図４、図５、図９、図１０参照）と同様の構成である。すなわち、一対の電極をハニカム体の外周面に設け、各電極が厚みの異なる基準電極部及びその両側に配置された外側電極部からなるものである。
【００７４】
また、ハニカム構造体を構成するハニカム体としては、導電性を有するＳｉＣ材料からなるハニカム体を用いた。
ハニカム体の外径は９３ｍｍ、長さは１００ｍｍである。また、ハニカム体において、セル数は４００ｃｐｓｉ、隔壁の厚みは６ｍｉｌである。また、ハニカム体の電気抵抗値は１２Ωである。
【００７５】
また、ハニカム体の電気抵抗値は、様々な方法で求めることができる。一般的な方法として、電気抵抗値の低いメッシュ状、板状の金属や電気抵抗率に低いＡｇペースト等を電極とし、その電極間に一定の電流（例えば、１Ａ）を流したときの電圧をマルチメータ等で測定する。そして、測定した電圧から電気抵抗値を求める。
なお、ハニカム体の電気抵抗値は、ハニカム体のサイズや供給する電流等によって調整することができる。
【００７６】
また、ハニカム体の中心と各電極の両端とが成す電極角度α（図１３参照）は７８°に設定した。各電極の基準電極部及び２つの外側電極部は、すべて同じ周方向長さとしており、その周方向長さは２１．１ｍｍである。
なお、電極角度αは、大きすぎても小さすぎても好ましくない。電極角度αは、７８±１０°の範囲であることが好ましい。大きすぎると（８８°を超えると）、外側の電極間の距離が短くなるため、外側の電極間に電流が流れ易くなってしまう。また、小さすぎると（６８°未満であると）、電極が配置されていない部分（電極よりも外側の部分）に電流が流れず、温度が低くなってしまう。
【００７７】
また、一対の電極の対向方向における電極間の距離のうち、最も長い距離Ｌ１（図１３参照）は、基準電極部の中央の位置であり、その値が９３ｍｍである。また、最も短い距離Ｌ２（図１３参照）は、外側電極部の最も外側の位置であり、その値が７２．３ｍｍである。また、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１の値は０．２２である。
【００７８】
次に、ハニカム構造体（試験体１〜９）の製造方法について説明する。
まず、導電性を有するＳｉＣ材料からなるハニカム体を成形した。
【００７９】
また、各電極における基準電極部及び外側電極部を構成する電極材を作製した。
具体的には、ＳｉＣ粉末とカーボン（Ｃ）粉末とを所定の配合比（６２（質量％）：３８（質量％））で混合し、そこへバインダ、水、潤滑油等を加えて粘土化し、押出成形にて成形した後、乾燥機にて乾燥した。これにより、成形体を得た。成形体は、内径９３ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１２０ｍｍの円筒管形状とした。
【００８０】
次いで、この成形体を所定のサイズに加工した後、金属シリコン（Ｓｉ）粉、水、アルコール溶媒、粘土調整用バインダ等を混合してスラリー状にしたものを成形体の表面に塗布した。塗布量に規定はなく、表面が目視レベルでコートされていることが確認できればよい。その後、アルゴンガス雰囲気にて１７００℃、２時間の条件で焼成した。これにより、電極材を作製した。
【００８１】
作製した電極材の電気抵抗率は、０．０５Ω・ｃｍである。電極材の電気抵抗率は、上述したハニカム体の電気抵抗値と同様の方法で電極材の電気抵抗値を求めた後、電極材の長さ（厚さ）、断面積を求めた。そして、Ｒ＝ρ×（Ｌ／Ａ）（Ｒ：電気抵抗値（Ω）、ρ：電気抵抗率（Ω・ｃｍ）、Ｌ：長さ（ｃｍ）、Ａ：断面積（ｃｍ2））の関係式から、電気抵抗率を求めた。
【００８２】
また、各電極における基準電極部及び外側電極部をハニカム体に接着するためのペースト状の接着剤を作製した。
具体的には、ペースト状の接着剤としては、基本的に接着する電極材と同じ材料を用いた。接着剤には、電極材と同じ配合比のＳｉＣ粉末及びカーボン（Ｃ）粉末、さらに金属シリコン（Ｓｉ）粉末、粘度調整用バインダ、水を混合して作製した。
【００８３】
なお、金属シリコン粉末（Ｓｉ）は、ＳｉＣ＋Ｃを１００質量％とした場合に、（１５×ＳｉＣ（質量％）／８５）＋（Ｃ（質量％）×２．３４）質量％添加した。また、粘度調整用バインダは、ＳｉＣ＋Ｃ＋Ｓｉを１００質量％とした場合に８質量％を添加した。また、水は、ＳｉＣ＋Ｃ＋Ｓｉを１００質量％とした場合に、４５質量％添加した。また、粘度調整用バインダとしては、メチルセルロースを用いた。
【００８４】
そして、ハニカム体の外周面に、接着剤を介して一対の電極を配置した後、アルゴンガス雰囲気にて、１６００℃、２時間の条件で焼成した。
なお、試験体１〜９の各電極における基準電極部及び外側電極部の厚みは、表１に示すとおりである。また、試験体７〜９では、実施例２と同様に、外側電極部とハニカム体との間の一部に隙間を設けた（図９、図１０参照）。隙間は、それぞれ外側電極部の周方向長さの１／４（試験体７）、２／４（試験体８）、３／４（試験体９）とした。また、隙間の体積は、それぞれ０．３、０．５、０．８ｃｍ3である。
【００８５】
また、作製した試験体１〜９のハニカム構造体において、接着剤の厚みは、０．５ｍｍ程度である。また、試験体５〜９は、外側電極部の厚みが小さいため、焼成した電極材を作製することが困難であるため、ペースト状の電極材を塗布して焼成することにより、外側電極部を形成した。なお、ペースト状の接着剤は、同様に０．５ｍｍの厚みで塗布した。また、電極端子は、直径１２ｍｍ、長さ１５ｍｍである。また、電極端子は、電極材と同様の材料からなる。なお、電極端子及びその電極端子を設ける基準電極部は、ともに電気抵抗率が低い電極材を用いている。これは、電極端子間がスポット的に発熱することを防止するためである。
【００８６】
【表１】
0005617764.tif 000002
【００８７】
次に、ハニカム構造体（試験体１〜９）の評価方法について説明する。
まず、電極端子間に１Ａの電流を流し、電極間の距離が最も長いＬ１となる場所における電極間の電気抵抗値Ｒ１、電極間の距離が最も短いＬ２となる場所における電極間の電気抵抗値Ｒ２をマルチメータで測定した（図１３参照）。そして、（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１の値を求めた。さらに、Ａ＝（（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１）／（（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１）の関係式で示されるＡ値を求めた。なお、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１の値は、上述したとおり０．２２である。
【００８８】
次いで、ハニカム構造体の電極端子間に２ＫＷの一定電力を投入し、６０秒後の各部位の温度を測定した。温度測定箇所Ｔは、図１２に示すごとく、全部で１７箇所である。温度測定方法は、熱電対を挿入して測定する方法やサーモビュアによって測定する方法等、様々な方法で測定することができる。本例では、サーモビュアによって測定した。
そして、測定した１７箇所の温度のうち、最も高い温度と最も低い温度との差を温度差ΔＴとして求め、均一に発熱しているかどうかを評価した。
【００８９】
【表２】
0005617764.tif 000003
【００９０】
次に、評価結果を表２に示す。
同表から、電極を同じ厚みの基準電極部及び外側電極部で構成したハニカム構造体である試験体１、２は、Ａ値が１３．６、１７．１であり、温度差ΔＴが２２５℃、２３４℃であった。
一方、電極を基準電極部及び外側電極部で構成し、基準電極部の厚みを外側電極部の厚みよりも大きくしたハニカム構造体である試験体３〜９は、Ａ値が０．１〜１０の範囲となり、温度差ΔＴが２００℃以下となった。特に、試験体６〜９は、Ａ値が０．８〜１．２であり、温度差ΔＴが１００℃以下と非常に良好な結果となった。なお、Ａ値が１よりも小さくなると、外側電極部の外側における電気抵抗値が高くなり、電流が流れ難くなるため、温度差ΔＴが大きくなる。
【００９１】
また、同表から、試験体７〜９は、外側電極部とハニカム体との間に隙間を設けたことにより、隙間を設けていない試験体６に比べてＡ値が１に近づき、温度差ΔＴが同等又は小さくなった。
【００９２】
以上の結果から、各電極の厚みを調整し、電極間の距離に基づいて電気抵抗値を制御することで、ハニカム体に流れる電流の経路によって一対の電極端子間の電気抵抗値が偏ることを抑制し、ハニカム体に流れる電流の均一化を図ることができることがわかった。
【符号の説明】
【００９３】
１  ハニカム構造体
２  ハニカム体
２１  セル形成部
２２  外皮部
２２１  外周面（外皮部の外周面）
３、４  電極
３０、４０  電極端子
【図１】
0005617764.tif 000004
【図２】
0005617764.tif 000005
【図３】
0005617764.tif 000006
【図４】
0005617764.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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