(57)【要約】  発熱時における温度ムラが小さく、且つ少ない消費電力でハニカム構造体を良好に発熱させることが可能なハニカム構造体の発熱方法を提供する。複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１、及び最外周に位置する外周壁３を有し、通電により発熱する筒状のハニカム構造部４と、ハニカム構造部４の隔壁１に担持された触媒７と、を備えたハニカム構造体１００のハニカム構造部４に電力を供給して、ハニカム構造部４を目標温度まで発熱させる発熱工程を備え、発熱工程において、ハニカム構造部４の発熱部位における最低温度が目標温度に到達する前に、ハニカム構造部４への電力の供給を停止する又はハニカム構造部４に供給する電力を減少させる供給電力減少区間を、少なくとも１回設けるハニカム構造体の発熱方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路となる第一端面から第二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、及び最外周に位置する外周壁を有し、通電により発熱する筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の前記隔壁に担持された触媒と、を備えたハニカム構造体の前記ハニカム構造部に電力を供給して、前記ハニカム構造部を目標温度まで発熱させる発熱工程を備え、
前記発熱工程において、前記ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が前記目標温度に到達する前に、前記ハニカム構造部への電力の供給を停止する又は前記ハニカム構造部に供給する電力を減少させる供給電力減少区間を、少なくとも１回設けるハニカム構造体の発熱方法。
【請求項２】
前記発熱工程において、前記供給電力減少区間の後に、前記ハニカム構造部への電力の供給を再開する又は前記ハニカム構造部に供給する電力を減少させた状態から増加させる供給電力復帰区間を設ける請求項１に記載のハニカム構造体の発熱方法。
【請求項３】
前記発熱工程において、前記ハニカム構造部を、前記ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が１００℃以上になるまで発熱させる請求項１又は２に記載のハニカム構造体の発熱方法。
【請求項４】
前記発熱工程において、前記ハニカム構造部を、前記ハニカム構造部の発熱部位における最高温度が１０００℃を超えないように発熱させる請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体の発熱方法。
【請求項５】
前記発熱工程中の、前記ハニカム構造部の発熱部位における最高温度と最低温度との差が、９００℃以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体の発熱方法。
【請求項６】
前記ハニカム構造体は、前記ハニカム構造部の側面に配設された２つ以上の電極部を更に備えたものである請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体の発熱方法。
【請求項７】
前記発熱工程において、少なくとも前記ハニカム構造部の発熱部位における最高温度が、前記目標温度以上の温度となった状態で、前記供給電力減少区間を設ける請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体の発熱方法。
【請求項８】
前記供給電力減少区間中において、前記ハニカム構造部の発熱部位における最高温度が時間経過とともに減少する請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体の発熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体の発熱方法に関する。更に詳しくは、発熱時における温度ムラが小さく、且つ少ない消費電力でハニカム構造体を良好に発熱させることが可能なハニカム構造体の発熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。【０００３】
触媒によって排ガス中に含まれる有害物質を処理する場合には、その触媒を所定の温度まで昇温する必要がある。即ち、触媒の触媒機能を有効に発現させるためには、触媒が活性化する温度以上まで、その触媒を昇温する必要がある。しかし、エンジン始動時には、触媒の温度が低いため、排ガスが十分に浄化されないという問題があった。【０００４】
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）。【０００５】
また、導電性セラミックスからなり両端部に電極が配設されたハニカム構造体を、ヒータ付触媒担体として使用することが開示されている（例えば、特許文献３を参照）。【０００６】
また、多孔質の隔壁及び最外周に位置する外周壁を有する筒状のハニカム構造部と、ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、を備えたハニカム構造体が開示されている（例えば、特許文献４を参照）。特許文献４に記載されたハニカム構造体は、ハニカム構造部の電気抵抗率が、１〜２００Ωｃｍである。このハニカム構造体の一対の電極部間に電圧を印加して、ハニカム構造部に電力を供給することにより、そのハニカム構造部を発熱させることができる。即ち、このようなハニカム構造体は、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するものである。【０００７】
上述したように、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には、その触媒を所定の温度まで昇温する必要がある。そのため、特許文献４に記載されたハニカム構造体に触媒を担持したものを、排ガス中の有害物質の処理に用いる場合には、ハニカム構造部の温度を、担持された触媒が活性化する温度以上まで昇温することが行われていた。以下、「触媒が活性化する温度」のことを、「触媒活性温度」ということがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４１３６３１９号公報
【特許文献２】特許第２９３１３６２号公報
【特許文献３】特開平８−１４１４０８号公報
【特許文献４】国際公開第２０１１／１２５８１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献４に記載のようなハニカム構造体に触媒を担持して排ガスの処理を行う場合、自動車のエンジンの始動に間に合うように、ハニカム構造部を速やかに発熱させなければならない。特に、エンジン以外の動力源を有するハイブリッド自動車においては、エンジンの始動と停止とが頻繁に行われるため、エンジンの始動に合わせて、ハニカム構造部を速やかに発熱させる必要がある。また、一般のガソリンエンジン自動車等においても、エンジンの始動と停止とが頻繁に行われる走行状態においては、エンジンの始動に合わせて、ハニカム構造部を速やかに発熱させる必要がある。【００１０】
このため、従来、特許文献４に記載のハニカム構造体のハニカム構造部を発熱させる方法としては、ハニカム構造部に一定電力を一定時間供給する方法が採用されていた。このようなハニカム構造体の発熱方法においては、ハニカム構造部に比較的大きな電力を一定時間供給して、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度が触媒活性温度以上になるまで、ハニカム構造部を一気に発熱させる。以下、このようにしてハニカム構造体を発熱させる方法を、「従来のハニカム構造体の発熱方法」という。なお、発熱部分における最低温度を基準としてハニカム構造部を発熱させるのは、ハニカム構造部全体で、良好な浄化能力（別言すれば、触媒機能）を発現させるためである。【００１１】
しかしながら、上述した従来のハニカム構造体の発熱方法では、ハニカム構造部を均一に発熱させることは極めて困難であるという問題があった。特に、ハニカム構造部の抵抗値は、温度上昇とともに低下するため、温度が高い箇所の発熱がより促進されることとなる。このため、従来のハニカム構造体の発熱方法においては、ハニカム構造部の部分的な温度差が温度上昇とともに大きくなり、目標温度に到達する時点での最高温度と最低温度との温度差が大きく広がってしまうことがあった。【００１２】
排ガスの浄化を行う場合においては、触媒が所望の温度以上となっていれば、十分な浄化能力が発現する。例えば、上述した所望の温度としては、触媒活性温度を挙げることができる。但し、ハニカム構造部を発熱させる場合において、ハニカム構造部を、触媒活性温度を超えて過剰に発熱させることは、消費電力の観点から好ましくない。例えば、発熱部分における最低温度が触媒活性温度に到達した際に、発熱部分における最高温度が触媒活性温度を大きく上回っていると、ハニカム構造部の発熱に対して、電力が無駄に消費されているということになる。特に、自動車等においては、バッテリー等の電源を用いてハニカム構造部の発熱が行われるため、限られた電力を有効に使用して、ハニカム構造部を良好に発熱することが重要である。【００１３】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、発熱時における温度ムラが小さく、且つ少ない消費電力でハニカム構造体を良好に発熱させることが可能なハニカム構造体の発熱方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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の発熱方法を提供する。【００１５】
［１］  流体の流路となる第一端面から第二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、及び最外周に位置する外周壁を有し、通電により発熱する筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の前記隔壁に担持された触媒と、を備えたハニカム構造体の前記ハニカム構造部に電力を供給して、前記ハニカム構造部を目標温度まで発熱させる発熱工程を備え、前記発熱工程において、前記ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が前記目標温度に到達する前に、前記ハニカム構造部への電力の供給を停止する又は前記ハニカム構造部に供給する電力を減少させる供給電力減少区間を、少なくとも１回設けるハニカム構造体の発熱方法。【００１６】
［２］  前記発熱工程において、前記供給電力減少区間の後に、前記ハニカム構造部への電力の供給を再開する又は前記ハニカム構造部に供給する電力を減少させた状態から増加させる供給電力復帰区間を設ける前記［１］に記載のハニカム構造体の発熱方法。【００１７】
［３］  前記発熱工程において、前記ハニカム構造部を、前記ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が１００℃以上になるまで発熱させる前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体の発熱方法。【００１８】
［４］  前記発熱工程において、前記ハニカム構造部を、前記ハニカム構造部の発熱部位における最高温度が１０００℃を超えないように発熱させる前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体の発熱方法。【００１９】
［５］  前記発熱工程中の、前記ハニカム構造部の発熱部位における最高温度と最低温度との差が、９００℃以下である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体の発熱方法。【００２０】
［６］  前記ハニカム構造体は、前記ハニカム構造部の側面に配設された２つ以上の電極部を更に備えたものである前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体の発熱方法。【００２１】
［７］  前記発熱工程において、少なくとも前記ハニカム構造部の発熱部位における最高温度が、前記目標温度以上の温度となった状態で、前記供給電力減少区間を設ける前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体の発熱方法。【００２２】
［８］  前記供給電力減少区間中において、前記ハニカム構造部の発熱部位における最高温度が時間経過とともに減少する前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体の発熱方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のハニカム構造体の発熱方法においては、ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が目標温度に到達する前に、上述した供給電力減少区間を、少なくとも１回設ける。このような本発明のハニカム構造体の発熱方法によれば、ハニカム構造部を目標温度まで発熱させる発熱工程終了時点における、ハニカム構造体の最高温度と最低温度の差を小さくすることができる。これにより、従来の方法でハニカム構造体を発熱させた場合と比較して、発熱工程を終了した時点において、ハニカム構造体の部分的な温度差を小さくする（即ち、最低温度をより高くして、最高温度に近づける）ことができるという効果を奏する。更に、上述したように、発熱工程を終了した時点での温度差を小さくすることができるため、従来の方法で最低温度が同じ温度となるように発熱させた場合と比較して、発熱に要する電力が少なくて済むという効果も奏する。また、従来の方法で最低温度が同じ温度となるように発熱させた場合と比較して、その最高温度が低くなるため、結果的にハニカム構造体の温度差をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程を説明するための模式図である。
【図２】本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の一例を示すグラフである。
【図３】本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部の温度と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の一例を示すグラフである。
【図４】本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の他の例を示すグラフである。
【図５】本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の更に他の例を示すグラフである。
【図６】本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の更に他の例を示すグラフである。
【図７】本発明のハニカム構造体の発熱方法に用いられるハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
【図８】図７に示すハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図９】図７に示すハニカム構造体の、セルの延びる方向に直交する断面を示す模式図である。
【図１０】実施例１のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部の温度（℃）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。
【図１１】実施例１のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。
【図１２】実施例２のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部の温度（℃）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。
【図１３】実施例２のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。
【図１４】比較例１のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部の温度（℃）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。
【図１５】比較例１のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。
【図１６Ａ】実施例におけるハニカム構造部の測定点を説明するための説明図であり、ハニカム構造体の第一端面側の平面図である。
【図１６Ｂ】図１６ＡのＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。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。
【００２６】
（１）ハニカム構造体の発熱方法：
本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態は、図１に示すようなハニカム構造体１００を用いて行われる、ハニカム構造体の発熱方法である。図１に示すハニカム構造体１００は、通電により発熱する筒状のハニカム構造部４と、ハニカム構造部４の隔壁１に担持された触媒７と、を備えたものである。ハニカム構造部４は、多孔質の隔壁１、及び最外周に位置する外周壁３を有するものである。多孔質の隔壁１により、流体の流路となる一方の端面である第一端面１１から他方の端面である第二端面１２まで延びる複数のセル２が区画形成されている。
【００２７】
ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程を説明するための模式図である。また、図２は、本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の一例を示すグラフである。図２に示すグラフにおいては、横軸が、発熱工程の経過時間（秒）を示し、縦軸が、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）を示す。また、図３は、本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部の温度と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の一例を示すグラフである。図３に示すグラフにおいては、横軸が、発熱工程の経過時間（秒）を示し、縦軸が、ハニカム構造部の温度を示す。図３においては、縦軸の上向きに、ハニカム構造部の温度が上昇している。図３に示すグラフは、図２に示すグラフのようにハニカム構造部に電力を供給した場合の、ハニカム構造部の温度変化を示すグラフである。図３においては、ハニカム構造部の発熱部分における最高温度と最低温度との２つの温度変化を示す。図２に示す、電力（ｋＷ）及び時間（秒）の数値は、発熱工程の一例を示すものであり、各電力（ｋＷ）及び時間（秒）の数値が、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程を限定するものではない。
【００２８】
本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、図１に示すように、ハニカム構造体１００のハニカム構造部４に電力を供給して、ハニカム構造部４を、目標温度まで発熱させる発熱工程を備える。図１に示すハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の側面５に配設された２つの電極部２１，２１を更に備えたものである。本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、この２つの電極部２１，２１に配線３１，３１がそれぞれ接続されている。そして、この配線３１，３１が、ハニカム構造部４に電力を供給するための電源３０に電気的に接続されている。なお、ハニカム構造部４の側面５に配設された電極部２１については、図１に示すような構成のものに限定されることはない。また、ハニカム構造部４の側面５に配置する電極部２１の数についても２つに限定されることはない。電極部２１は、ハニカム構造部４に電力を供給して、ハニカム構造部４を発熱させることが可能なものであればよい。
【００２９】
本実施形態のハニカム構造体の発熱方法は、上述した発熱工程において、以下に記載のような「供給電力減少区間」を、ハニカム構造部４の発熱部位における最低温度が、上述した目標温度に到達する前に、少なくとも１回設けるものである。「供給電力減少区間」は、ハニカム構造部４への電力の供給を停止する又はハニカム構造部４に供給する電力を減少させる区間のことをいう。より具体的には、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、まず、ハニカム構造部４に、電源３０から電力を供給して、ハニカム構造部４を発熱させる。図２における「初期電力供給期間」が、この電力の供給に該当する。このようにして、ハニカム構造部を発熱させることにより、ハニカム構造部の温度が上昇する。ここで、ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が、目標温度に到達する前に、ハニカム構造部への電力の供給を一定期間停止する又はハニカム構造部に供給する電力を一定期間減少させる（供給電力減少区間）。図２においては、発熱工程の経過時間が１０秒から１５秒までの間、この供給電力減少区間を設けている。図２においては、この供給電力減少区間において、ハニカム構造部への電力の供給を一定期間停止している。即ち、図２においては、供給電力減少区間における電力が、０ｋＷとなっている。本実施形態のハニカム構造体の発熱方法における「目標温度」とは、図１に示すようにして、ハニカム構造部４に電力を供給して発熱させる際に、ハニカム構造部４が到達すべき温度のことである。従って、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、最終的に、ハニカム構造部４の発熱部位の全域が、上述した目標温度以上となるように発熱させる。このような「目標温度」は、ハニカム構造体１００の使用目的に応じて、適宜設定することができる。このため、具体的な目標温度の値については、特に制限はない。目標温度は、例えば、１００〜３００℃であることが好ましい。
【００３０】
本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、この供給電力減少区間における電力の値が、初期電力供給期間における電力の値よりも低ければよい。例えば、図４に示すように、供給電力減少区間において、ハニカム構造部４に供給する電力を一定期間減少させてもよい。図４は、本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の他の例を示すグラフである。図４においては、供給電力減少区間における電力が、１ｋＷに変更されている以外は、図２に示す発熱工程と同じ電力をハニカム構造部に供給する例を示す。
【００３１】
このような供給電力減少区間を設けることにより、発熱時における温度ムラが小さく、且つ少ない消費電力でハニカム構造体（より具体的には、ハニカム構造部）を良好に発熱させることができる。即ち、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が目標温度に到達する前に、上述した供給電力減少区間を、少なくとも１回設けている。このため、供給電力減少区間において、ハニカム構造部の温度が高い部分から、当該ハニカム構造部の温度が低い部分への熱伝導が行われ、発熱における温度ムラ（別言すれば、温度差）が小さくなる。例えば、図３に示すように、供給電力減少区間においては、ハニカム構造部の最高温度が、時間経過とともに低下するが、ハニカム構造部の最低温度が、時間経過とともに上昇している。これにより、以降の発熱工程において、ハニカム構造部の温度差を小さくすることができる。本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、供給電力減少区間中に、ハニカム構造部の発熱部位における最高温度と最低温度との差が小さくなることが好ましい。
【００３２】
上記に説明したように、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法によれば、ハニカム構造部を目標温度まで発熱させる発熱工程終了時点における、ハニカム構造体の最高温度と最低温度の差を小さくすることができる。これにより、従来の方法でハニカム構造体を発熱させた場合と比較して、発熱工程を終了した時点において、ハニカム構造体の部分的な温度差を小さくする（即ち、最低温度をより高くして、最高温度に近づける）ことができるという効果を奏する。更に、上述したように、発熱工程を終了した時点での温度差を小さくすることができるため、従来の方法で最低温度が同じ温度となるように発熱させた場合と比較して、発熱に要する電力が少なくて済むという効果も奏する。また、従来の方法で最低温度が同じ温度となるように発熱させた場合と比較して、その最高温度が低くなるため、結果的にハニカム構造体の温度差をより小さくすることができる。
【００３３】
また、供給電力減少区間を設けるタイミングにより、発熱工程終了時点だけでなく、供給電力減少区間を含めた発熱工程中の最高温度と最低温度との最大温度差も小さくすることが可能である。即ち、従来の方法でハニカム構造体を発熱させた場合と比較して、一時的に、ハニカム構造体の発熱部位の温度差が広がった場合にも、供給電力減少区間を設けることにより、発熱工程中の温度差の広がりを抑制することが可能となる。そのため、供給電力減少区間を含めた発熱工程中の最高温度と最低温度との最大温度差を小さくすることが可能となる。このようにして発熱工程中の最大温度差を小さくすることにより、ハニカム構造体に温度差による熱応力が生じ難くなり、ハニカム構造部にクラック等の破損が生じることを抑制することが可能となる。
【００３４】
供給電力減少区間における、電力の供給の停止及び電力の減少は、素早く（例えば、瞬間的に）行われることが好ましい。
【００３５】
本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、ハニカム構造部の発熱部位における最高温度が、目標温度以上の温度となった状態で、供給電力減少区間を設けることが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造部の温度の高い部分から、当該ハニカム構造部の温度の低い部分への熱伝導が良好に行われることとなる。以下、上述した「ハニカム構造部の温度の高い部分」のことを「高温部分」ということがある。また、上述した「ハニカム構造部の温度の低い部分」のことを「低温部分」ということがある。
【００３６】
供給電力減少区間の継続時間については特に制限はない。供給電力減少区間は、上述したように、ハニカム構造部の高温部分からの熱伝導によって、ハニカム構造部の低温部分を昇温させることを目的としている。そのため、供給電力減少区間においては、ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が下降しないことが好ましい。供給電力減少区間において、ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が目標温度に到達しない場合には、最低温度が下降する前に、後述する供給電力復帰区間を設けることが好ましい。供給電力減少区間の継続時間が短いと、高温部分から低温部分への熱伝導を十分に行うことができないことがある。供給電力減少区間の継続時間が長すぎると、ハニカム構造部全体が目標温度以上になるまでの時間が掛かりすぎることがある。
【００３７】
本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が目標温度に到達するまでの時間が短い方が望ましい。「ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が目標温度に到達するまでの時間」とは、発熱工程の開始からの総経過時間のことを意味する。従って、「ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が目標温度に到達するまでの時間」には、上述した「供給電力減少区間」の継続時間も含まれている。
【００３８】
また、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、目標温度以上の温度を発熱終了温度として設定し、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度が、上記発熱終了温度を超えた時点で、電力の供給を停止することが好ましい。即ち、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度が、上記発熱終了温度を超えた時点で、発熱工程を終了することが好ましい。発熱終了温度は、目標温度とすることがより好ましい。
【００３９】
本実施形態のハニカム構造体の発熱方法では、発熱工程において、上述した供給電力減少区間の後に、ハニカム構造部への電力の供給を再開する又はハニカム構造部に供給する電力を減少させた状態から増加させる供給電力復帰区間を設けてもよい。即ち、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、上述した供給電力減少区間によって、ハニカム構造部の発熱部分における温度差を一旦小さくした後、再度、ハニカム構造部の発熱を再開させてもよい。また、供給電力減少区間において、電力を減少させている場合には、ハニカム構造部に供給する電力を減少させた状態から増加させてもよい。また、１回目の供給電力減少区間において、上記発熱終了温度を超えた場合には、上記供給電力復帰区間を設けずともよい。
【００４０】
供給電力復帰区間後の電力の値については特に制限はない。例えば、初期電力供給期間における電力の値と同じであってもよいし、初期電力供給期間における電力の値よりも小さくてもよい。図２においては、供給電力復帰区間後の電力が、５ｋＷとなっている。供給電力復帰区間においては、ハニカム構造部の発熱部位における最低温度及び最高温度が、再度上昇することとなる。図２及び図３においては、発熱工程の開始からの経過時間が２０秒となった時点で、ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が目標温度に到達したため、発熱工程を終了している。即ち、上述した経過時間が２０秒となった時点で、ハニカム構造部への電力の供給を停止している。
【００４１】
本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、供給電力復帰区間の後に、２回目の供給電力減少区間を設けてもよい。更に、２回目の供給電力減少区間の後に、２回目の供給電力復帰区間を設けてもよい。このように、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、供給電力復帰区間と供給電力復帰区間とを交互に複数回繰り返し設けてもよい。なお、２回目以降の供給電力減少区間及び供給電力復帰区間の電力の値は、１回目の供給電力減少区間及び供給電力復帰区間の電力の値と同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、図５に示すように、１回目の供給電力復帰区間の後に、２回目の供給電力減少区間を設け、更に、その後に、２回目の供給電力復帰区間を設けてもよい。図５は、本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の更に他の例を示すグラフである。図５においては、２回目の供給電力復帰区間における電力が、２ｋＷとなっている。
【００４２】
図２においては、供給電力復帰区間において、瞬間的に電力を５ｋＷまで増加させているが、例えば、図６に示すように、供給電力復帰区間において、電力を漸増させてもよい。ここで、図６は、本発明のハニカム構造体の発熱方法の一の実施形態の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係の更に他の例を示すグラフである。図６においては、供給電力復帰区間において、電力を漸増させて増加させたこと以外は、図２に示す発熱工程と同じ電力をハニカム構造部に供給する例を示す。
【００４３】
本実施形態のハニカム構造体の発熱方法において、ハニカム構造部の隔壁に担持されている触媒の種類については特に制限はない。触媒としては、例えば、排ガス中の有害成分を浄化するために用いられる従来公知の触媒を挙げることができる。触媒としては、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵触媒、三元触媒等を挙げることができる。また、隔壁には、セリウム（Ｃｅ）やジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物に代表される助触媒、ＨＣ（ハイドロカーボン）吸着材等が担持されていてもよい。
【００４４】
触媒活性成分としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を好適例として挙げることができる。また、触媒には、セリウムと、それ以外の希土類金属、アルカリ土類金属、及び遷移金属からなる群より選択される少なくとも一種と、が含まれていてもよい。
【００４５】
ここで、希土類金属としては、例えば、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ネオジム（Ｎｄ）、イットリウム（Ｙ）、スカンジウム（Ｓｃ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）等を挙げることができる。
【００４６】
また、触媒に含まれるアルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を挙げることができる。
【００４７】
また、触媒に含まれる遷移金属としては、例えば、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）等を挙げることができる。
【００４８】
発熱工程の初期電力供給期間における電力については、ハニカム構造部の大きさや材質を考慮して適宜決定することができる。例えば、ハニカム構造体が、一般的な自動車の排ガスを浄化するためのものである場合には、初期電力供給期間におけるハニカム構造部１ｇ当りの電力は、３．３〜３３．３Ｗ／ｇであることが好ましい。初期電力供給期間におけるハニカム構造部１ｇ当りの電力が３．３Ｗ／ｇ未満であると、ハニカム構造部を速やかに発熱させることが困難なことがある。一方、初期電力供給期間におけるハニカム構造部１ｇ当りの電力が３３．３Ｗ／ｇを超えると、担体内の発熱ムラが大きくなり、発熱ムラで発生する熱応力でクラックを発生したり、不必要に電力を投入することとなり効率が低下したりすることがある。初期電力供給期間におけるハニカム構造部１ｇ当りの電力は、上記ように３．３Ｗ／ｇ〜３３．３Ｗ／ｇであることが好ましく、１０〜２３．１Ｗ／ｇであることが更に好ましい。
【００４９】
発熱工程の供給電力減少区間における電力は、この供給電力減少区間において、ハニカム構造部の発熱部分における最高温度が減少するような電力であることが好ましい。具体的には、供給電力減少区間における電力は、初期電力供給期間における電力の５０％以下であることがより好ましい。なお、供給電力減少区間においては、電力の供給を停止してもよい。電力の供給を停止した場合は、供給電力減少区間における電力はゼロ（０）である。供給電力減少区間における電力は、初期電力供給期間における電力の５０％以下であることが好ましく、３０％以下であることが更に好ましい。
【００５０】
発熱工程の供給電力復帰区間における電力は、供給電力復帰区間を開始する際の「発熱部分における最低温度」と「発熱終了温度」との差、及び発熱工程の開始からの経過時間等を考慮して、適宜決定することが好ましい。
【００５１】
本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、発熱工程において、ハニカム構造部を、ハニカム構造部の発熱部位における最低温度が１００℃以上になるまで発熱させることが好ましい。即ち、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、発熱終了温度を、１００℃以上に設定することが好ましい。このように構成することによって、例えば、隔壁に担持された触媒の能力を十分に発揮させることができる。
【００５２】
また、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、発熱工程において、ハニカム構造部を、ハニカム構造部の発熱部位における最高温度が１０００℃を超えないように発熱させることが好ましい。即ち、初期電力供給期間及び供給電力復帰区間において、ハニカム構造部の発熱部位における最高温度が１０００℃を超える前に、適宜、供給電力減少区間を設けることが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造部にクラック等の破損が生じることを有効に防止することができる。
【００５３】
また、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法においては、発熱工程中の、ハニカム構造部の発熱部位における最高温度と最低温度との差が、９００℃以下であることが好ましい。このように構成することによって、ハニカム構造部が局所的に高温になり過ぎることを抑制することができる。これにより、発熱に消費される電力の無駄をより少なくし、少ない消費電力でハニカム構造体を良好に発熱させることができる。ハニカム構造部の発熱部位における最高温度と最低温度との差が、６００℃以下であることが更に好ましい。最高温度と最低温度との差の下限値については特に制限はない。理想的には、最高温度と最低温度との差がゼロ（０）である。
【００５４】
ハニカム構造部に電力を供給する方法については特に制限はない。通電により発熱する筒状のハニカム構造部を、より均一に発熱させることができるような方法にて、電力を供給することが好ましい。ハニカム構造部に電力を供給する電源としては、例えば、電力制御が容易なインバータ電源（ＤＣ−ＡＣ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータなどの電力変換器を用いることができる。
【００５５】
（１−１）ハニカム構造体：
次に、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法に用いられるハニカム構造体について説明する。本実施形態のハニカム構造体の発熱方法に用いられるハニカム構造体としては、例えば、図７〜図９に示すハニカム構造体を挙げることができる。図７は、本発明のハニカム構造体の発熱方法に用いられるハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。図８は、図７に示すハニカム構造体の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。図９は、図７に示すハニカム構造体の、セルの延びる方向に直交する断面を示す模式図である。
【００５６】
図７〜図９に示すハニカム構造体１００は、多孔質の隔壁１及び最外周に位置する外周壁３を有し、通電により発熱する筒状のハニカム構造部４と、ハニカム構造部４の隔壁に担持された触媒７と、を備えたものである。隔壁１は、流体の流路となる第一端面１１から第二端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成するものである。ハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の側面５に配設された２つの電極部２１，２１を更に備えている。
【００５７】
このようなハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４の電気抵抗率が、１〜２００Ωｃｍであることが好ましく、４０〜１００Ωｃｍであることが更に好ましい。ハニカム構造部４の電気抵抗率が１〜２００Ωｃｍであると、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。隔壁の電気抵抗率は、四端子法により測定した値である。ハニカム構造部４の電気抵抗率は、４００℃における値である。
【００５８】
また、隔壁の気孔率が、３０〜６０％であることが好ましく、３０〜５０％であることが更に好ましい。隔壁の気孔率が３０％未満であると、ハニカム構造部を作製する際に、隔壁が変形し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。
【００５９】
また、隔壁の平均細孔径が、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。隔壁の平均細孔径が２μｍより小さいと、電気抵抗率が大きくなり過ぎることがある。平均細孔径が１５μｍより大きいと、電気抵抗率が小さくなり過ぎることがある。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。
【００６０】
また、隔壁の厚さが、５０〜２６０μｍであることが好ましく、７０〜１８０μｍであることが更に好ましい。隔壁の厚さが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。隔壁の厚さが２６０μｍより厚いと、ハニカム構造体に排ガスを流した際の圧力損失が大きくなることがある。
【００６１】
ハニカム構造体のセル密度が、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、ハニカム構造体に排ガスを流した際の圧力損失が大きくなることがある。
【００６２】
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材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材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、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素材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、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素材を、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、炭化珪素材は、炭化珪素粒子同士が焼結したものである。
【００６３】
本実施形態のハニカム構造体においては、ハニカム構造部の隔壁の材質が、珪素−炭化珪素複合材である場合、「炭化珪素粒子の質量」と「珪素の質量」とは以下の関係にあることが好ましい。即ち、「炭化珪素粒子の質量」と「珪素の質量」との合計に対する、「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。炭化珪素粒子の質量と珪素の質量との合計に対する、珪素の質量の比率を、以下、「珪素の質量比率」ということがある。珪素の質量比率が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。珪素の質量比率が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。上記「炭化珪素粒子の質量」とは、隔壁に含有される「骨材としての炭化珪素粒子の質量」のことである。上記「珪素の質量」とは、隔壁に含有される「結合材としての珪素の質量」のことである。
【００６４】
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セルの形状が、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。
【００６５】
ハニカム構造部の最外周を構成する外周壁の厚さについては特に制限はない。例えば、外周壁の厚さが０．１〜１ｍｍであることが好ましく、０．２〜０．８ｍｍであることが更に好ましく、０．２〜０．５ｍｍであることが特に好ましい。外周壁の厚さが０．１ｍｍ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。外周壁の厚さが１ｍｍ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。
【００６６】
ハニカム構造部の外周壁の気孔率が、３５〜６０％であることが好ましく、３５〜５５％であることが更に好ましく、３５〜５０％であることが特に好ましい。ハニカム構造部の外周壁の気孔率がこのような範囲であることにより、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。ハニカム構造部の外周壁の気孔率が３５％より小さいと、ハニカム構造体の耐熱衝撃性を向上させる効果が低下することがある。ハニカム構造部の外周壁の気孔率が６０％より大きいと、ハニカム構造体の機械的強度が低下することがある。
【００６７】
ハニカム構造部の形状については、特に制限はない。ハニカム構造部の形状としては、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、底面が多角形の筒状等の形状を挙げることができる。上記多角形としては、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等を挙げることができる。また、ハニカム構造部の大きさは、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。
【００６８】
図７〜図９に示すように、ハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の側面５に配設された２つの電極部２１，２１を更に備えたものであってもよい。このようなハニカム構造体１００においては、２つの電極部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ていることが好ましい。更に、セル２の延びる方向に直交する断面において、２つの電極部２１，２１における一方の電極部２１が、２つの電極部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ていることが好ましい。以上のように構成することによって、ハニカム構造部４に対して、より均等に電力を供給することができる。従って、ハニカム構造部４の偏りをある程度抑制することができる。但し、このように構成されたハニカム構造体１００であっても、ハニカム構造部４に実際に電力を供給した際には、２つの電極部２１，２１相互間の距離の長短により、温度分布に偏りが生じる。本実施形態のハニカム構造体の発熱方法を用いることによって、発熱部分の温度分布の偏りをより抑制することができる。なお、ハニカム構造部に配設する電極部の数や電極部の形状については、図７〜図９に示すような形態に限定されることはない。
【００６９】
ここで、「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が、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」という構成について、以下、詳細に説明する。まず、図９に示すように、セルの延びる方向に直交する断面における、一方の電極部２１の中央点とハニカム構造部４の中心Ｏとを結ぶ線分を、「線分Ｐ」とする。また、セル２の延びる方向に直交する断面における、他方の電極部２１の中央点とハニカム構造部４の中心Ｏとを結ぶ線分を、「線分Ｑ」とする。一方の電極部２１及び他方の電極部２１の中央点は、ハニカム構造部４の周方向における中央の点のことである。そして、「ハニカム構造部４の中心Ｏを挟んで反対側」とは、線分Ｐと線分Ｑとにより形成される角度βが、１７０°〜１９０°の範囲となるような位置関係のことを意味する。従って、上記した構成においては、２つの電極部２１，２１が、上記角度βの範囲を満たすような位置関係に配設される。図９においては、線分Ｐと線分Ｑとにより形成される角度βが、１８０°である。
【００７０】
ハニカム構造体１００は、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°であることが好ましく、３０〜６０°であることが更に好ましい。このように構成されたハニカム構造体１００を、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法によって発熱させることにより、発熱時における温度ムラをより小さくすることができる。
【００７１】
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、０．８〜１．２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。このように構成されたハニカム構造体１００を、本実施形態のハニカム構造体の発熱方法によって発熱させることにより、発熱時における温度ムラをより小さくすることができる。
【００７２】
図７〜図９に示されるように、ハニカム構造体１００の電極部２１は、平面状の長方形の部材を、円筒形状の外周に沿って湾曲させたような形状となっている。ここで、湾曲した電極部２１を、湾曲していない平面状の部材になるように変形したときの形状を、電極部２１の「平面形状」と称することにする。図７〜図９に示される電極部２１の「平面形状」は、長方形になる。そして、「電極部の外周形状」というときは、「電極部の平面形状における外周形状」を意味する。
【００７３】
このようなハニカム構造体１００においては、帯状の電極部２１の外周形状が、長方形の角部が曲線状に形成された形状であってもよい。また、帯状の電極部２１の外周形状が、長方形の角部が直線状に面取りされた形状であってもよい。帯状の電極部２１の外周形状における、上述した曲線状と面取りとは、１つの電極部において複合的に用いられてもよい。
【００７４】
このようなハニカム構造体１００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、０．１〜５０Ωｃｍであることが更に好ましい。電極部２１の電気抵抗率をこのような範囲にすることにより、２つの電極部２１，２１が、高温の排ガスが流れる配管内において、効果的に電極の役割を果たす。電極部２１の電気抵抗率が０．１Ωｃｍより小さいと、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部２１の両端付近のハニカム構造部の温度が上昇し易くなることがある。電極部２１の電気抵抗率が１００Ωｃｍより大きいと、電流が流れ難くなるため、電極としての役割を果たし難くなることがある。電極部の電気抵抗率は、４００℃における値である。
【００７５】
電極部２１は、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素材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材であることが更に好まし。電極部２１は、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特に好ましい。このように、電極部２１が「珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素材」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となる。このため、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、電極部２１の材質とハニカム構造部４の材質とが、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。
【００７６】
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、電気抵抗率が高くなり過ぎることがある。電極部２１の平均細孔径が、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。
【００７７】
このようなハニカム構造体１００においては、電極部２１の電気抵抗率が、ハニカム構造部４の電気抵抗率よりも低いことが好ましい。更に、電極部２１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が、より効果的に電極として機能するようになる。
【００７８】
また、図示は省略するが、電極部には、電源からの配線を接続するための接続部分を更に設けてもよい。このように構成することによって、ハニカム構造部への電力の供給がより容易となる。
【００７９】
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、ハニカム構造体が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。
【００８０】
ハニカム構造部の隔壁に担持されている触媒の種類については特に制限はない。触媒としては、例えば、排ガス中の有害成分を浄化するために用いられる従来公知の触媒を挙げることができる。触媒としては、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵触媒、三元触媒等を挙げることができる。また、隔壁には、セリウム（Ｃｅ）やジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物に代表される助触媒、ＨＣ（ハイドロカーボン）吸着材等が担持されていてもよい。
【００８１】
隔壁に担持される触媒の量については特に制限はない。以下、ハニカム構造部の容積１Ｌ（１リットル）当たりに担持される触媒の質量（ｇ）を、「担持量（ｇ／Ｌ）」ということがある。例えば、触媒の種類や、浄化対象となる排ガスの有害成分の量に応じて、触媒の担持量を適宜設定することができる。
【実施例】
【００８２】
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。【００８３】
（実施例１）
まず、複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁、及び最外周に位置する外周壁を有し、通電により発熱する筒状のハニカム構造部と、ハニカム構造部の隔壁に担持された触媒と、を備えたハニカム構造体を用意した。実施例１においては、このハニカム構造体のハニカム構造部に電力を供給して、ハニカム構造体を発熱させた。【００８４】
ハニカム構造体は、以下のように構成されたものである。ハニカム構造体の、隔壁の厚さは約１００μｍであり、セル密度は６００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。【００８５】
また、ハニカム構造体の気孔率は４８％であった。気孔率は、水銀ポロシメータ（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製、オートポアＩＶ９５０５）により測定した値である。【００８６】
隔壁及び外周壁の材質は、珪素−炭化珪素複合材を主成分とするものとした。ハニカム構造部の電気抵抗率は、３０Ωｃｍであった。【００８７】
また、このハニカム構造体には、ハニカム構造部の側面に２つの電極部を配設した。電極部は、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とした原料を用いて作製した。【００８８】
具体的には、上記電極部形成原料を、ハニカム構造部の側面に、厚さ（乾燥、焼成後の厚さ）が１．０ｍｍ、になるようにして、帯状に塗布した。電極部形成原料は、ハニカム構造部の側面に、２箇所塗布した。そして、セルの延びる方向に直交する断面において、２箇所の電極部形成原料を塗布した部分のなかの一方が、他方に対して、ハニカム構造部の中心を挟んで反対側に配置されるようにした。ハニカム構造部の側面に塗布された電極部形成原料の形状（外周形状）は、長方形とした。電極部形成原料による塗膜がハニカム構造部の両端部間に亘るように、電極部形成原料をハニカム構造部の側面に塗布した。ハニカム構造部に塗布した電極部形成原料を乾燥、焼成することによって、電極部を作製した。電極部の電気抵抗率は、１Ωｃｍであった。【００８９】
また、ハニカム構造体の隔壁には、三元触媒を担持した。触媒の担持量は、１５０ｇ／Ｌとした。この触媒の触媒活性温度は３００℃である。このため、実施例１においては、ハニカム構造部を発熱させる際の目標温度を、３００℃とした。【００９０】
このようなハニカム構造体の２つの電極部と、直流電源とを配線によって電気的に接続し、ハニカム構造部の電力を供給して、ジュール熱によってハニカム構造体を発熱させた。【００９１】
実施例１のハニカム構造体の発熱方法においては、ハニカム構造体を発熱させた際に、ハニカム構造体を構成するハニカム構造部の温度を、３１箇所の測定点において測定した。図１６Ａ及び図１６Ｂに、ハニカム構造体２００のハニカム構造部２０４の温度を測定した測定点（Ｎ１〜Ｎ３１）を示す。ここで、図１６Ａは、実施例におけるハニカム構造部の測定点を説明するための説明図であり、ハニカム構造体の第一端面側の平面図である。図１６Ｂは、図１６ＡのＡ−Ａ断面を示す断面図である。以下、ハニカム構造体２００のハニカム構造部２０４の温度を測定する測定点Ｎ１〜Ｎ３１を、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照しつつ説明する。まず、ハニカム構造部２０４の第一端面２１１側の０°を示す破線上の測定点を、測定点Ｎ１とし、反時計回りに４５°移動した位置の測定点を、測定点Ｎ２とし、更に、反時計回りに４５°移動した位置に測定点を、測定点Ｎ３とした。このように、反時計回りに４５°刻みで測定点を設け、更に、ハニカム構造部２０４の第一端面２１１から第二端面２１２に向かう方向において、両端部と中間部とに、それぞれ測定点を設けた。なお、図１６Ａ及び図１６Ｂにおいて、符号２２１は、電極部を示す。実施例１のハニカム構造体の発熱方法においては、測定されたハニカム構造部の発熱部分における最低温度と最高温度とを確認しながら、電力の供給を行った。図１０は、実施例１のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部の温度（℃）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。図１１は、実施例１のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。【００９２】
図１０及び図１１に示すように、実施例１のハニカム構造体の発熱方法においては、電力の供給開始から１０秒間、ハニカム構造部に供給する電力を１０ｋＷとした。電力の供給開始から１０秒間を、「初期電力供給期間」とする。電力の供給を開始した時間を、発熱工程の開始時間とする。発熱工程の開始時間から１０秒が経過した時点における、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度は、約１８０℃であった。また、発熱工程の開始時間から１０秒が経過した時点における、ハニカム構造部の発熱部分における最高温度は、約５８０℃であった。【００９３】
この「初期電力供給期間」の後、５秒間、「供給電力減少区間」を設けた。即ち、発熱工程の開始時間から計算して、１０秒から１５秒までの間、ハニカム構造部への電力の供給を停止した。「供給電力減少区間」においては、ハニカム構造部の発熱部分における最高温度が減少した。また、「供給電力減少区間」においては、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度が増加した。ハニカム構造部の発熱部分における最低温度の増加は、「供給電力減少区間」を設けることにより、高温部からの熱伝導による温度の均一化が進行するためである。発熱工程の開始時間から１５秒が経過した時点における、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度は、約２６０℃であった。また、発熱工程の開始時間から１５秒が経過した時点における、ハニカム構造部の発熱部分における最高温度は、約５２５℃であった。【００９４】
「供給電力減少区間」の後、５秒間、「供給電力復帰区間」を設けた。即ち、発熱工程の開始時間から計算して、１５秒から２０秒までの間、ハニカム構造部への電力の供給を再開した。「供給電力復帰区間」においては、ハニカム構造部に対して、５ｋＷの電力を供給した。発熱工程の開始時間から２０秒が経過した時点にて、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度が３００℃を超えたため、ハニカム構造部の電力の供給を停止した。この「ハニカム構造部の電力の供給を停止した時点」を、「発熱工程の終了時」とする。また、「発熱工程の開始から、ハニカム構造部の電力の供給を停止するまでの区間」を、「発熱工程継続区間」とする。この「発熱工程継続区間」には、上記「供給電力復帰区間」も含まれる。ハニカム構造部の発熱部分における発熱工程の終了時の最低温度は、３０２℃であった。【００９５】
実施例１のハニカム構造体の発熱方法においては、発熱工程継続区間にハニカム構造部に供給した電力量が、１２．５ｋＷ秒であった。発熱工程継続区間におけるハニカム構造部の発熱部分における最高温度と最低温度との最大差（以下、「最大温度差」という）は、３８１℃であった。また、発熱工程継続区間におけるハニカム構造部の発熱部分における最高温度は、５９６℃であった。実施例１のハニカム構造体の発熱方法における、発熱工程の総時間（秒）、ハニカム構造部に供給した電力量（ｋＷ秒）、最高温度（℃）、最大温度差（℃）、発熱工程の終了時の最低温度（℃）を表１に示す。【００９６】
また、発熱工程の開始時間から２０秒後におけるハニカム構造体について、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度が、目標温度（即ち、３００℃）を上回っているかについての評価を行った。表１における「目標温度」の欄に、評価結果を示す。この触媒活性温度に関する評価については、発熱工程の開始時間から２０秒後（即ち、発熱工程の終了時）のハニカム構造部の発熱部分における最低温度が、目標温度以上である場合を「合格」とする。また、この目標温度に関する評価については、発熱工程の開始時間から２０秒後（即ち、発熱工程の終了時）のハニカム構造部の発熱部分における最低温度が、目標温度未満である場合を「不合格」とする。【００９７】
また、発熱工程が終了した後、ハニカム構造体について、クラックの発生の有無について評価を行った。表１における「クラック」の欄に、評価結果を示す。クラックの発生の有無については、顕微鏡による目視検査の方法で行った。クラックがない場合を「合格」とし、クラックがある場合を「不合格」とする。【００９８】
【表１】
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【００９９】
（実施例２）
実施例２においては、図１２及び図１３に示すように、電力の供給開始から１０秒間、ハニカム構造部に供給する電力を１０ｋＷとした。その後、３秒間、電力を０．５ｋＷとし、その後、７秒間、電力を５ｋＷに増加した。図１２は、実施例２のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部の温度（℃）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。図１３は、実施例２のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。実施例２のハニカム構造体の発熱方法においては、ハニカム構造部に供給した電力量が１３．７ｋＷ秒である。実施例２のハニカム構造体の発熱方法における、発熱工程の総時間（秒）、ハニカム構造部に供給した電力量（ｋＷ秒）、最高温度（℃）、最大温度差（℃）、発熱工程の終了時の最低温度（℃）を表１に示す。【０１００】
また、実施例２についても、発熱工程の終了時のハニカム構造体について、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度が、目標温度を上回っているかについての評価を行った。また、実施例１と同様の方法で、クラックの発生の有無について評価も行った。評価結果を表１に示す。【０１０１】
（比較例１）
比較例１においては、図１４及び図１５に示すように、ハニカム構造部に、６．２５ｋＷの電力を２０秒間供給して、ハニカム構造部を発熱させた。使用したハニカム構造体は、実施例１に使用したハニカム構造体と同様のものである。図１４は、比較例１のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部の温度（℃）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。図１５は、比較例１のハニカム構造体の発熱方法の発熱工程における、ハニカム構造部に供給する電力（ｋＷ）と、発熱工程の経過時間（秒）との関係を示すグラフである。【０１０２】
（比較例２）
比較例２においては、ハニカム構造部に、６．８５ｋＷ秒の電力を２０秒間供給して、ハニカム構造部を発熱させた。使用したハニカム構造体は、実施例１に使用したハニカム構造体と同様のものである。【０１０３】
比較例１及び２のハニカム構造体の発熱方法における、発熱工程の総時間（秒）、ハニカム構造部に供給した電力量（ｋＷ秒）、最高温度（℃）、最大温度差（℃）、発熱工程の終了時の最低温度（℃）を表１に示す。また、比較例１及び２についても、発熱工程の終了時のハニカム構造体について、ハニカム構造部の発熱部分における最低温度が、目標温度を上回っているかについての評価を行った。また、実施例１と同様の方法で、ハニカム構造体について、クラックの発生の有無について評価も行った。評価結果を表１に示す。【０１０４】
（結果）
実施例１のハニカム構造体の発熱方法と、比較例１のハニカム構造体の発熱方法とは、発熱工程の開始時間から２０秒までの間に、ハニカム構造部に供給された電力量（ｋＷ秒）が同じである。図１０、及び図１２に示すように、供給電力減少区間を設けた実施例１においては、発熱工程継続区間の最大温度差が、比較例１の場合と比較して大きいものの、クラックの発生が無い状態で、ハニカム構造体を目標温度まで発熱させることができた。一方、比較例１においては、実施例１と発熱工程の総時間及び電力量が同じであるにも関わらず、発熱工程の終了時の最低温度が、目標温度に到達しなかった。即ち、比較例１のハニカム構造体の発熱方法では、ハニカム構造体の最低温度を、今回の目標温度である３００℃まで到達させるために、実施例１よりも多くの電力が必要になる。このように、実施例１のハニカム構造体の発熱方法は、結果的に、より短時間で且つ少ない電力で、ハニカム構造体を目標温度に到達させることが可能であることが分かった。【０１０５】
また、実施例２のハニカム構造体の発熱方法と、比較例２のハニカム構造体の発熱方法とは、発熱工程の開始時間から２０秒までの間に、ハニカム構造部に供給された電力量（ｋＷ秒）が同じである。比較例２においては、ハニカム構造部に供給された電力量が、比較例１における電力量よりも大きかったため、発熱工程の終了時の最低温度が、目標温度には到達した。しかしながら、発熱工程継続区間における最大温度差が非常に大きくなり、ハニカム構造部にクラックが発生してしまった。実施例２のハニカム構造体の発熱方法においては、実施例１と同様に、発熱工程の開始時間から１０秒後に、供給電力減少区間を設けているため、発熱工程継続区間における最大温度差を小さくすることができた。このため、実施例２のハニカム構造体の発熱方法においては、クラックの発生が無い状態で、ハニカム構造体を目標温度まで発熱させることができた。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明のハニカム構造体の発熱方法は、自動車の排ガスを浄化する排ガス浄化装置等に使用されるハニカム構造体を所定の温度まで発熱させる方法として利用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１：隔壁、２：セル、３：外周壁、４，２０４：ハニカム構造部、５：側面、７：触媒、１１，２１１：第一端面、１２，２１２：第二端面、２１，２２１：電極部、３０：電源、３１：配線、１００，２００：ハニカム構造体、Ｏ：中心、Ｐ，Ｑ：線分、α：中心角、β：線分と線分とにより形成される角度、θ：中心角の０．５倍の角度。
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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