(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル形成部（２１）と該セル形成部（２１）の周囲を覆う円筒状の外皮部（２２）とを有するハニカム体（２）と、
該ハニカム体（２）の上記外皮部（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）と、
該一対の電極（３）にそれぞれ設けられた一対の電極端子（４）とを備え、
上記各電極（３）における上記電極端子（４）の直下の少なくとも一部には、スリット部（３１）が設けられていることを特徴とするハニカム構造体（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のハニカム構造体（１）において、上記各電極（３）における、上記電極端子（４）の直下の少なくとも一部、及びその周方向外側部分の少なくとも一部の双方に、上記スリット部（３１）が設けられていることを特徴とするハニカム構造体（１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のハニカム構造体（１）において、上記電極（３）には、周方向に形成された上記スリット部（３１）が設けられていることを特徴とするハニカム構造体（１）。
【請求項４】
請求項３に記載のハニカム構造体（１）において、上記電極（３）には、該電極（３）を周方向に横切るように形成された上記スリット部（３１）が設けられていることを特徴とするハニカム構造体（１）。
【請求項５】
請求項４に記載のハニカム構造体において、上記電極（３）は、該電極（３）を周方向に横切るように形成された１つの上記スリット部（３１）によって、軸方向に２つの部分に分割されており、また上記電極（３）は、軸方向長さが５０ｍｍ以上であり、曲げ強度σが５〜１３０ＭＰａ、熱膨張係数αが４〜６．５×１０-6／℃、ヤング率Ｅが１０〜３００ＧＰａであって、Ｒ＝σ／（α×Ｅ）の式で表される熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが１３０℃以上であることを特徴とするハニカム構造体（１）
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカム構造体（１）において、上記電極（３）は、周方向に並んで配置された複数の電極部（３２）からなり、該複数の電極部（３２）のうち、上記電極端子（４）を設けた上記電極部（３２、３２ａ）の強度をＳ１、それ以外の上記電極部（３２、３２ｂ）の強度をＳ２とした場合に、Ｓ１＞Ｓ２の関係を満たすことを特徴とするハニカム構造体（１）。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のハニカム構造体（１）は、円筒状の本体カバー部（５１）と該本体カバー部（５１）から外側に突出すると共に上記電極端子（４）を覆う端子カバー部（５２）とを有するケース（５）内に収容されており、上記本体カバー部（５１）と上記ハニカム体（２）及び上記電極（３）との間には、上記ハニカム構造体（１）を保持する保持部材（５３）が配置されており、該保持部材（５３）は、上記本体カバー部（５１）の内側において上記電極端子（４）の周囲を覆っていることを特徴とするハニカム構造体（１）。
【請求項８】
請求項７に記載のハニカム構造体（１）において、上記電極端子（４）は、セラミックス製であり、上記電極端子（４）には、金属端子（４９）が接合されており、上記電極端子（４）と上記金属端子（４９）との接合部（４９１）は、上記本体カバー部（５１）の外側に位置しており、上記端子カバー部（５２）の軸方向長さ（Ｂ）は、上記電極（３）の軸方向長さ（Ａ）の１／２以上であることを特徴とするハニカム構造体（１）。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のハニカム構造体（１）は、上記一対の電極（３）間に通電を行うことによって上記ハニカム体（２）に担持された触媒を加熱する電気加熱式触媒装置（８）に用いられることを特徴とするハニカム構造体（１）。
【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等に用いられるハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の排気管には、排ガスを触媒によって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等の排ガス浄化用の触媒が担持されたハニカム体が用いられるが、触媒を活性化させるには、例えば、４００℃程度の加熱が必要となる。そのため、ハニカム体の表面に一対の電極を設け、その一対の電極間に通電を行ってハニカム体を加熱する電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）が開発されている。
例えば、特許文献１には、ハニカム体の表面に一対の電極を設け、その一対の電極のそれぞれに電極端子を設けた電気加熱式触媒装置用のハニカム構造体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のハニカム構造体は、ハニカム体内に高温の排ガスを流通させた場合に、ハニカム体の熱が熱容量の大きい電極端子に逃げやすい構造となっている。そのため、電極端子直下及びその周辺の電極やハニカム体の温度が低下し、排ガスの流れ方向（ハニカム体の軸方向）に温度差が生じる。ここで、ハニカム構造体は、高温の排ガスに晒されたり冷却されたりするいわゆる冷熱サイクル環境下で使用される。したがって、このような環境下では、温度差が生じた部分（特に電極端子直下及びその周辺の電極やハニカム体）に熱応力が集中して発生し、その熱応力によって電極やハニカム体にクラックが発生する。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、電極やハニカム体におけるクラックの発生を抑制することができるハニカム構造体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】
【０００６】
本発明の一の態様は、セル形成部と該セル形成部の周囲を覆う円筒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、
該一対の電極にそれぞれ設けられた一対の電極端子とを備え、
上記各電極における上記電極端子の直下の少なくとも一部には、スリット部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）。
【発明の効果】
【０００７】
上記ハニカム構造体において、各電極における少なくとも電極端子の配設位置には、スリット部が設けられている。すなわち、ハニカム体の熱が電極端子に逃げやすい構造の場合には、上述したように、冷熱サイクル環境下での使用によって電極端子直下及びその周辺の電極やハニカム体に熱応力が集中して発生する。そこで、電極端子直下となる電極における電極端子の配設位置の少なくとも一部にスリット部を設けている。これにより、発生する熱応力をスリット部によって効果的に低減することができ、電極やハニカム体におけるクラックの発生を抑制することができる。
【０００８】
このように、電極やハニカム体におけるクラックの発生を抑制することができるハニカム構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１における、ハニカム構造体を示す斜視図。
【図２】実施例１における、ハニカム構造体を示す平面図。
【図３】実施例１における、ケースに収容されたハニカム構造体を示す断面図。
【図４】図３におけるIV−IV線の矢視断面図。
【図５】ハニカム構造体の参考例を示す平面図。
【図６】実施例１における、ハニカム構造体の別例を示す平面図。
【図７】図６におけるVII−VII線の矢視断面図。
【図８】実施例２における、ハニカム構造体を示す平面図。
【図９】図８におけるIX−IX線の矢視断面図。
【図１０】実施例３における、ハニカム構造体を示す平面図。
【図１１】実施例３における、ハニカム構造体の別例を示す平面図。
【図１２】実施例３における、ハニカム構造体の別例を示す平面図。
【図１３】実施例３における、ハニカム構造体の別例を示す平面図。
【図１４】実施例４における、ハニカム構造体を示す平面図。
【図１５】実施例４における、ハニカム構造体の別例を示す平面図。
【図１６】実施例４における、電極にスリット部が設けられていないハニカム構造体を示す平面図。
【図１７】実施例４における、ハニカム構造体に取り付けた熱電対の位置を示す断面図。
【図１８】実施例４における、エンジンスタートからの時間とハニカム構造体のＨ１位置の温度との関係を示すグラフ。
【図１９】実施例４における、熱電対距離とハニカム構造体の温度との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上記ハニカム構造体において、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、該隔壁に囲まれてハニカム体の軸方向に形成された複数のセルとにより構成することができる。
また、後述するように、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、例えば、ハニカム体のセル形成部の隔壁等に触媒としてのＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等からなる三元触媒等を担持させる構成とすることができる。
【００１１】
また、上記電極及び上記電極端子を構成する材料としては、例えば、ＳｉＣ、ＳｉＣにＳｉ（金属シリコン）を含浸させたＳｉＣ−Ｓｉ等のセラミックスを用いることができる。また、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ等の金属又はこれらの合金を用いることもできる。また、上記のＳｉＣ等のセラミックスと上記の金属又はこれらの合金とを組み合わせた混合材料を用いることもできる。
また、上記電極端子は、様々な形状を採用することができる。例えば、中実の柱状、中空の筒状等とすることができる。
【００１２】
また、上記スリット部は、上記各電極における少なくとも上記電極端子の配設位置に設けられている。ここで、配設位置とは、電極に対して電極端子を配設する位置や領域のことをいう。
また、上記スリット部は、電極における様々な場所に設けることができ、その数も自由に設定することができるが、電極全体に電気が流れるように、電極全体が電極端子に対して電気的に接続されていることを要する。
また、上記スリット部は、電極を厚み方向に貫通させた形状としてもよいし、電極の表面を厚み方向に窪ませた凹溝状としてもよい。
【００１３】
また、上記各電極における、上記電極端子の直下の少なくとも一部、及びその周方向外側部分の少なくとも一部の双方に、上記スリット部が設けられている構成とすることができる（請求項２）。
この場合には、発生する熱応力を低減するという効果をより一層高めることができる。上述したように、冷熱サイクル環境下での使用によって電極端子直下及びその周辺の電極やハニカム体に熱応力が集中して発生する。そこで、電極端子の直下の少なくとも一部、及びその周方向外側部分の少なくとも一部の双方に、スリット部を設けることにより、発生する熱応力をスリット部によって効果的に低減することができる。
【００１４】
また、上記電極には、周方向に形成された上記スリット部が設けられている構成とすることができる（請求項３）。
この場合には、電極やハニカム体に温度差が生じる排ガスの流れ方向（ハニカム体の軸方向）に対して、それを分断する方向（周方向）にスリット部を形成することにより、発生する熱応力をより効果的に低減することができる。
【００１５】
また、上記電極には、該電極を周方向に横切るように形成された上記スリット部が設けられている構成とすることができる（請求項４）。
この場合には、スリット部を電極の周方向両端において開放された形状とすることにより、発生する熱応力をより一層低減することができる。
なお、スリット部が電極を周方向に横切るように形成されているとは、電極が分割されるようにスリット部が形成されていることをいう。
【００１６】
また、上記電極は、該電極を周方向に横切るように形成された１つの上記スリット部によって、軸方向に２つの部分に分割されており、また上記電極は、軸方向長さが５０ｍｍ以上であり、曲げ強度σが５〜１３０ＭＰａ、熱膨張係数αが４〜６．５×１０-6／℃、ヤング率Ｅが１０〜３００ＧＰａであって、Ｒ＝σ／（α×Ｅ）の式で表される熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが１３０℃以上である構成とすることができる（請求項５）。
この場合には、電極におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。すなわち、電極をスリット部によって分割することにより、その分割された電極部分の軸方向一端と他端との温度差は、分割されていない電極の軸方向一端と他端との温度差に比べて大幅に小さくなり、発生する熱応力も小さくなる。そのため、分割された電極部分におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００１７】
さらに、電極の軸方向長さ及び熱衝撃破壊抵抗係数Ｒを上記所定の値以上とすることにより、スリット部を設けたことによる効果を有効に発揮することができる。すなわち、電極の軸方向長さが５０ｍｍ以上の場合、電極の軸方向一端と他端との温度差が大きくなり、電極におけるクラックの発生を抑制する必要性が高まる。そのため、スリット部を設けて電極を分割することによる上述の効果を有効に発揮することができる。また、電極の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒを１３０℃以上とすることにより、その熱衝撃破壊抵抗係数Ｒを分割された電極部分の軸方向一端と他端との温度差よりも十分に高くすることができる。そのため、分割された電極部分におけるクラックの発生を抑制する効果を有効に発揮することができる。
なお、電極の軸方向長さとは、電極全体における軸方向の一端から他端までの長さのことである。
【００１８】
また、電極の軸方向長さは、ハニカム体の軸方向長さよりも短くすることが好ましい。例えば、５〜２０ｍｍ程度短くすることが好ましい。そして、電極が形成されていない部分に絶縁物等を配置することが好ましい。これにより、排ガス中のＰＭ（粒子状物質）や水が電極に接触してショートすることを防止することができる。
【００１９】
また、電極の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒは、例えば、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分割された電極部分の軸方向一端と他端との間で想定される温度差（後述の最大温度差）以上となるように設定することが好ましい。これにより、電極におけるクラックの発生を確実に防止することができる。
【００２０】
また、電極におけるスリット部の配設位置（軸方向位置）は、分割された２つの電極部分の軸方向一端と他端との温度差のうちの大きいほうの温度差（最大温度差）が最小となるように（すなわち両方の温度差が同じとなるように）設定することが好ましい。これにより、電極部分に発生する熱応力を小さくすることができ、電極部分におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。
【００２１】
また、上記電極は、周方向に並んで配置された複数の電極部からなり、該複数の電極部のうち、上記電極端子を設けた上記電極部の強度をＳ１、それ以外の上記電極部の強度をＳ２とした場合に、Ｓ１＞Ｓ２の関係を満たす構成とすることができる（請求項６）。
この場合には、電極のうち、発生する熱応力が大きく強度が必要な電極部、すなわち電極端子を設けた電極部の強度を他の部分よりも高くすることにより、熱応力に対する電極の耐久性を高めることができる。
なお、ここでの強度とは、上記電極を構成するセラミックス等の材料強度として一般的に用いられる４点曲げ強度のことである。
【００２２】
また、上記ハニカム構造体は、円筒状の本体カバー部と該本体カバー部から外側に突出すると共に上記電極端子を覆う端子カバー部とを有するケース内に収容されており、上記本体カバー部と上記ハニカム体及び上記電極との間には、上記ハニカム構造体を保持する保持部材が配置されており、該保持部材は、上記本体カバー部の内側において上記電極端子の周囲を覆っている構成とすることができる（請求項７）。
この場合には、電極を覆う保持部材によって電極表面全体を保温する効果が得られる。これにより、電極端子直下の電極やハニカム体に生じる温度差を小さくすることができ、その結果として発生する熱応力を低減することができる。
なお、上記保持部材を構成する材料としては、例えば、繊維状のアルミナ、繊維状のシリカ又はこれらの混合材料等を用いることができる。
【００２３】
また、上記電極端子は、セラミックス製であり、上記電極端子には、金属端子が接合されており、上記電極端子と上記金属端子との接合部は、上記本体カバー部の外側に位置しており、上記端子カバー部の軸方向長さは、上記電極の軸方向長さの１／２以上である構成とすることができる（請求項８）。
すなわち、電極端子と金属端子との接合部は、高温の排ガスに晒されるため、耐熱性が求められる。また、酸化による抵抗値の変化を防止するために、耐酸化性が求められる。そこで、電極から近い位置（高温側）に耐熱性、耐酸化性に優れたセラミックス製の電極端子を配置し、電極から遠い位置（低温側）に電気抵抗の低い金属端子を配置している。そして、両者の接合部を本体カバー部の外側とし、より低温側としている。そのため、両者の接合部の耐熱性、耐酸化性を十分に確保することができる。また、これによって、一対の電極間に安定して通電を行うことができる。
なお、電極端子の長さ、すなわち電極表面から電極端子と金属端子との接合部までの距離は、例えば、２０ｍｍ以上とすることができる。
【００２４】
また、電極端子と金属端子との接合部を本体カバー部の外側に配置することにより、接合部の温度を下げることができる一方で、電極端子の熱容量が大きくなって熱が逃げやすくなり、電極に生じる温度差が大きくなるおそれがある。そこで、端子カバー部の軸方向長さを電極の軸方向長さの１／２以上とし、端子カバー部内の空気層の領域を広くすることで、電極表面を保温する効果が得られる。これにより、電極端子直下の電極やハニカム体に生じる温度差を小さくすることができ、その結果として発生する熱応力を低減することができる。
また、端子カバー部の軸方向長さを電極の軸方向長さと同等以上とすることで、上述の効果をより確実に得ることができる。また、端子カバー部の軸方向長さが電極の軸方向長さの１／２未満であると、上述の効果を十分に得ることができないおそれがある。
【００２５】
また、上記ハニカム構造体は、上記一対の電極間に通電を行うことによって上記ハニカム体に担持された触媒を加熱する電気加熱式触媒装置に用いられる構成とすることができる（請求項９）。
この場合には、ハニカム構造体の電極やハニカム体におけるクラックの発生を抑制することができる電気加熱式触媒装置とすることができる。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
上記ハニカム構造体にかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例のハニカム構造体１は、図１〜図４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と、一対の電極３にそれぞれ設けられた一対の電極端子４とを備えている。また、各電極３における電極端子４の配設位置及びその周方向外側部分の少なくとも一部には、スリット部３１が設けられている。
以下、これを詳説する。
【００２７】
図１に示すごとく、ハニカム構造体１は、ハニカム体２と一対の電極３と一対の電極端子４とを備えている。
ハニカム体２は、セル形成部２１と、そのセル形成部２１の周囲を覆う円筒状の外皮部２２と有し、全体として円柱状を呈している。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。
【００２８】
同図に示すごとく、ハニカム体２において、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に囲まれてハニカム体２の軸方向Ｘに形成された多数のセル２１２とからなる。そして、ハニカム体２は、軸方向Ｘの一方の端面２０１から排ガスが流入し、セル２１２内を通過して他方の端面２０２から流出する。
隔壁２１１の表面には、排ガス浄化用の触媒（図示略）が担持されている。触媒としては、貴金属であるＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等からなる三元触媒を用いることができる。
【００２９】
また、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が設けられている。一対の電極３は、ハニカム体２の径方向に対向して配置されている。
電極３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、電極３は、それぞれハニカム体２の外皮部２２の外周面２２１に沿って周方向に均一な厚みで板状に形成されている。電極３の厚みは、１ｍｍである。
【００３０】
また、電極３は、導電性の接着剤（図示略）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。接着剤は、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接着剤である。
また、各電極３には、それぞれ電極端子４が設けられている。電極端子４は、電極３と同様に、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、電極端子４は、上述した接着剤を介して、電極３の表面に接合されている。
【００３１】
また、図２に示すごとく、各電極３には、それぞれスリット部３１が設けられている。スリット部３１は、電極端子４直下を通るように、電極３における電極端子４の配設位置及びその周方向外側部分に形成されている。
また、スリット部３１は、電極３を厚み方向に貫通させてなり、電極３を周方向に横切るように形成されている。すなわち、スリット部３１は、電極３を軸方向Ｘに２つの電極部分３ａ、３ｂに分割するように形成されている。そして、電極３の周方向両端において開放された形状となっている。
【００３２】
また、電極３の軸方向長さＡは、５０ｍｍ以上である。ここで、電極３の軸方向長さＡとは、電極３全体における軸方向Ｘの一端から他端までの長さのことである。本例では、８０ｍｍである。また、ハニカム体２の軸方向長さは、１００ｍｍである。そして、ハニカム体２の軸方向両端面２０１、２０２からそれぞれ内側へ１０ｍｍの範囲に電極３が設けられていない。また、電極端子４は、ハニカム体２の軸方向中間位置（軸方向両端から内側へ５０ｍｍの位置）であって、電極３の軸方向中間位置に設けられている。
また、電極３は、曲げ強度σが５〜１３０ＭＰａ、熱膨張係数αが４〜６．５×１０-6／℃、ヤング率Ｅが１０〜３００ＧＰａである。そして、Ｒ＝σ／（α×Ｅ）の式で表される熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが１３０℃以上である。
【００３３】
また、図３、図４に示すごとく、ハニカム構造体１は、ケース５内に収容されている。ケース５は、円筒状の本体カバー部５１と本体カバー部５１から外側に突出すると共に電極端子４を覆う端子カバー部５２とを有する。端子カバー部５２の軸方向長さＢ（図３）は、電極３の軸方向長さＡ（図２）の１／２以上である。本例では、両者は同じ長さである。
【００３４】
また、端子カバー部５２に覆われた電極端子４には、金属端子４９が接合されている。また、電極端子４と金属端子４９との接合部４９１は、本体カバー部５１の外側に位置する。また、電極端子４の長さ、すなわち電極３表面から電極端子４と金属端子４９との接合部４９１までの距離は、２０ｍｍである。
【００３５】
また、本体カバー部５１とハニカム体２及び電極３との間には、ハニカム構造体１を保持する保持部材５３が配置されている。すなわち、ハニカム構造体１は、保持部材５３を介してケース５内に保持されている。また、保持部材５３は、本体カバー部５１の内側において電極端子４の周囲を覆っている。また、保持部材５３は、繊維状のアルミナからなる保持用マットである。
【００３６】
また、図１に示すごとく、電極端子４に接合された金属端子４９は、リード線８２を介して電源８１に接続されている。
そして、ハニカム構造体１は、電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）８の一部として用いられ、一対の電極３間に通電を行うことにより、ハニカム体２に担持された触媒を加熱することができるよう構成されている。
【００３７】
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、ハニカム体２となるハニカム成形体を成形する。ハニカム成形体は、ＳｉＣを主成分とする多孔質セラミックスからなる。また、電極３となるシート状の電極材を成形する。また、電極端子４となる柱状の電極端子材を成形する。電極材及び電極端子材は、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材を主成分とする焼成体よりなる。
【００３８】
次いで、ハニカム成形体に、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、一対の電極材を配置する。そして、各電極材の表面に、上述した接着剤を介して、電極端子材を配置する。その後、一対の電極材及び一対の電極端子材を配置したハニカム成形体を所定の温度（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と一対の電極３と一対の電極端子４とを備えたハニカム構造体１が得られる。
【００３９】
次に、本例のハニカム構造体１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、各電極３における少なくとも電極端子４の配設位置には、スリット部３１が設けられている。すなわち、ハニカム体２の熱が電極端子４に逃げやすい構造の場合には、上述したように、冷熱サイクル環境下での使用によって電極端子４直下及びその周辺の電極３やハニカム体２に熱応力が集中して発生する。そこで、電極端子４直下となる電極３における電極端子４の配設位置及びその周方向外側部分の少なくとも一部にスリット部３１を設けている。これにより、発生する熱応力をスリット部３１によって効果的に低減することができ、電極３やハニカム体２におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００４０】
また、本例において、各電極３における電極端子４の配設位置には、スリット部３１が設けられている。すなわち、最も熱応力が発生する電極端子４直下にスリット部３１を設けることにより、発生する熱応力を低減するという効果をより一層高めることができる。
【００４１】
また、電極３には、周方向に形成されたスリット部３１が設けられている。すなわち、電極３やハニカム体２に温度差が生じる排ガスの流れ方向（ハニカム体２の軸方向Ｘ）に対して、それを分断する方向（周方向）にスリット部３１を形成することにより、発生する熱応力をより効果的に低減することができる。
【００４２】
また、電極３には、その電極３を周方向に横切るように形成されたスリット部３１が設けられている。すなわち、スリット部３１を電極３の周方向両端において開放された形状とすることにより、発生する熱応力をより一層低減することができる。
【００４３】
また、電極３は、その電極３を周方向に横切るように形成された１つのスリット部３１によって、軸方向Ｘに２つの部分（電極部分３ａ、３ｂ）に分割されている。また、電極３は、軸方向長さＡが５０ｍｍ以上であり、曲げ強度σが５〜１３０ＭＰａ、熱膨張係数αが４〜６．５×１０-6／℃、ヤング率Ｅが１０〜３００ＧＰａであって、Ｒ＝σ／（α×Ｅ）の式で表される熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが１３０℃以上である。そのため、電極３におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。すなわち、電極３をスリット部３１によって分割することにより、その分割された電極部分３ａ、３ｂの軸方向一端と他端との温度差は、分割されていない電極３の軸方向一端と他端との温度差に比べて大幅に小さくなり、発生する熱応力も小さくなる。そのため、分割された電極部分３ａ、３ｂにおけるクラックの発生を抑制することができる。
【００４４】
さらに、電極３の軸方向長さ及び熱衝撃破壊抵抗係数Ｒを上記所定の値以上とすることにより、スリット部３１を設けたことによる効果を有効に発揮することができる。すなわち、電極３の軸方向長さが５０ｍｍ以上の場合、電極３の軸方向一端と他端との温度差が大きくなり、電極３におけるクラックの発生を抑制する必要性が高まる。そのため、スリット部３１を設けて電極３を分割することによる上述の効果を有効に発揮することができる。また、電極３の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒを１３０℃以上とすることにより、その熱衝撃破壊抵抗係数Ｒを分割された電極部分３ａ、３ｂの軸方向一端と他端との温度差よりも十分に高くすることができる。そのため、分割された電極部分３ａ、３ｂにおけるクラックの発生を抑制する効果を有効に発揮することができる。
【００４５】
また、ハニカム構造体１は、円筒状の本体カバー部５１と本体カバー部５１から外側に突出すると共に電極端子４を覆う端子カバー部５２とを有するケース５内に収容されている。また、本体カバー部５１とハニカム体２及び電極３との間には、ハニカム構造体１を保持する保持部材５３が配置されている。また、保持部材５３は、本体カバー部５１の内側において電極端子４の周囲を覆っている。そのため、電極３を覆う保持部材５３によって電極３表面全体を保温する効果が得られる。これにより、電極端子４直下の電極３やハニカム体２に生じる温度差を小さくすることができ、その結果として発生する熱応力を低減することができる。
【００４６】
また、電極端子４は、セラミックス製であり、電極端子４には、金属端子４９が接合されており、電極端子４と金属端子４９との接合部４９１は、本体カバー部５１の外側に位置している。また、端子カバー部５２の軸方向長さＢは、電極３の軸方向長さＡの１／２以上である。すなわち、電極３から近い位置（高温側）に耐熱性、耐酸化性に優れたセラミック製の電極端子４を配置し、電極３から遠い位置（低温側）に電気抵抗の低い金属端子４９を配置している。そして、両者の接合部４９１を本体カバー部５１の外側とし、より低温側としている。そのため、両者の接合部４９１の耐熱性、耐酸化性を十分に確保することができる。また、これによって、一対の電極３間に安定して通電を行うことができる。また、端子カバー部５２内の空気層の領域を広くすることで、電極３表面を保温する効果が得られる。これにより、電極端子４直下の電極３やハニカム体２に生じる温度差を小さくすることができ、その結果として発生する熱応力を低減することができる。
【００４７】
また、ハニカム構造体１は、一対の電極３間に通電を行うことによってハニカム体２に担持された触媒を加熱する電気加熱式触媒装置８に用いられている。そのため、ハニカム構造体１の電極３やハニカム体２におけるクラックの発生を抑制することができる電気加熱式触媒装置８とすることができる。
【００４８】
このように、本例によれば、電極３やハニカム体２におけるクラックの発生を抑制することができるハニカム構造体１を提供することができる。
【００４９】
なお、本例において、スリット部３１は、図２に示すごとく、電極３における電極端子４の配設位置及びその周方向外側部分に設けられているが、例えば図示を省略したが、電極３における電極端子４の配設位置にのみ設けてもよい。なお、図５には、電極３における電極端子４の配設位置の周方向外側部分にのみ設けた構成は、参考例として開示する。
【００５０】
また、スリット部３１は、図１〜図３に示すごとく、各電極３に１つだけ設けたが、複数設けてもよい。また、スリット部３１は、電極３における電極端子４の配設位置及びその周方向外側部分に加えて、それ以外の部分に設けてもよい。
また、スリット部３１は、図２、図３に示すごとく、電極３を厚み方向に貫通させてなるが、例えば、図６、図７に示すごとく、電極３の表面を厚み方向に窪ませた凹溝状としてもよい。
【００５１】
（実施例２）
本例は、図８、図９に示すごとく、電極端子４の構成を変更した例である。
同図に示すごとく、電極端子４は、中空筒状である。具体的には、中空であって円筒状に形成されている。
その他の基本的な構成及び作用効果は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
【００５２】
（実施例３）
本例は、図１０に示すごとく、電極３の構成を変更した例である。
同図に示すごとく、電極３は、周方向に並んで配置された複数の電極部３２により構成されている。具体的には、電極３は、周方向中央に配置された基準電極部３２ａと、基準電極部３２ａの周方向両側にそれぞれ配置された外側電極部３２ｂとからなる。基準電極部３２ａには、電極端子４が設けられている。
【００５３】
また、複数の電極部３２（基準電極部３２ａ、外側電極部３２ｂ）のうち、電極端子４を設けた電極部３２（基準電極部３２ａ）の強度をＳ１、それ以外の電極部３２（外側電極部３２ｂ）の強度をＳ２とした場合に、Ｓ１＞Ｓ２の関係を満たす。なお、ここでの強度とは、電極３を構成するセラミックスの材料強度として一般的に用いられる４点曲げ強度のことである。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
【００５４】
本例の場合には、電極３のうち、発生する熱応力が大きく強度が必要な電極部３２、すなわち電極端子４を設けた電極部３２（基準電極部３２ａ）の強度を他の部分（外側電極部３２ｂ）よりも高くすることにより、熱応力に対する電極３の耐久性を高めることができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例１と同様である。
【００５５】
なお、本例において、スリット部３１は、図１０に示すごとく、電極３における電極端子４の配設位置及びその周方向外側部分に設けられているが、これに加えて、例えば、図１１に示すごとく、電極３の外側電極部３２ｂに複数のスリット部３１を設けることもできる。また、さらに、図１２に示すごとく、電極３の基準電極部３２ａに複数のスリット部３１を設けることもできる。なお、電極３全体に電気が流れるように、電極３全体が電極端子４に対して電気的に接続されていることを要する。そのため、スリット部３１は、基準電極部３２ａを周方向に横切ることのないように形成されている。
【００５６】
また、スリット部３１は、図１０に示すごとく、電極３における電極端子４の配設位置及びその周方向外側部分に設けられているが、例えば、図１３に示すごとく、電極３における電極端子４の配設位置の周方向外側部分にのみ設けてもよい。また、図示を省略したが、電極３における電極端子４の配設位置にのみ設けてもよい。
【００５７】
（実施例４）
本例は、図１４に示すごとく、電極３のスリット部３１の配設位置を変更した例である。
同図に示すごとく、電極３のスリット部３１は、ハニカム体２及び電極３の軸方向中間位置よりも排ガス流入側に配設されている。具体的に、電極３のスリット部３１は、ハニカム体２の排ガス流入側の端面２０１から内側へ３０ｍｍの位置に配設されている。また、電極端子４は、電極３のスリット部３１と同様の位置に配設されている。
その他の基本的な構成及び作用効果は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。
また、図１５に示すごとく、実施例３と同様に、電極３を周方向に並んで配置された複数の電極部３２（基準電極部３２ａ、外側電極部３２ｂ）により構成することもできる。
【００５８】
次に、電極３のスリット部３１及び電極端子４の配設位置の設定について説明する。
まず、図１６に示すごとく、電極３にスリット部が設けられていないハニカム構造体９を準備する。そして、図１７に示すごとく、ハニカム体２の中心位置（図中のＨ１）に熱電対を取り付ける。また、一方の電極３の表面に複数の熱電対を取り付ける。複数の熱電対は、電極３の排ガス流入側の軸方向一端から１０ｍｍ刻みで９箇所（図中のＨ２〜Ｈ１０）に取り付ける。
【００５９】
次いで、ハニカム構造体９をエンジンベンチ（エンジン排気量：４．３Ｌ）に設置し、所定の試験工程においてハニカム構造体９のＨ１〜Ｈ１０位置の温度を測定する。試験工程におけるエンジン条件は、ハニカム構造体９のＨ１位置の最高温度が約９００℃となるように設定する。
本例では、エンジンスタートから約５秒間でエンジン回転数を５００ｒｐｍ（アイドル状態）から３８００ｒｐｍに上げ、１０分間保持する。そして、約１０秒間でエンジン回転数を３８００ｒｐｍから１５００ｒｐｍに下げ、２分間保持する。その後、エンジン回転数を５００ｒｐｍ（アイドル状態）に戻す。このような試験工程において、ハニカム構造体９のＨ１〜Ｈ１０位置の温度を測定する。
【００６０】
上記試験工程における温度測定結果を図１８、図１９に示す。図１８は、エンジンスタートからの時間（秒）とハニカム構造体のＨ１位置の温度（℃）との関係を示したものである。また、図１９は、ハニカム体の排ガス流入側の端面から熱電対までの距離である熱電対距離（ｍｍ）と温度（℃）との関係を示したものである。この温度（℃）は、上記試験工程において、電極の軸方向一端と他端との温度差が大きくなるエンジンスタートから１７秒時点の温度である。
【００６１】
次いで、図１９から、電極のどの位置にスリット部を設けると、分割された２つの電極部分の軸方向一端と他端との温度差のうちの大きいほうの温度差（最大温度差）が最小となるかを調べる。
本例では、スリット部を熱電対距離３０ｍｍの位置（Ｈ４位置）に設けると、両方の電極部分の軸方向一端と他端との温度差が１３０℃となる。すなわち、一方の電極部分は、Ｈ２位置（６１９℃）とＨ４位置（４８９℃）との温度差で１３０℃となる。また、他方の電極部分は、Ｈ４位置（４８９℃）とＨ１０位置（３５９℃）との温度差で１３０℃となる。この結果、最大温度差が１３０℃で最小となる。
以上により、図１４に示すごとく、電極３におけるスリット部３１の配設位置をハニカム体２の排ガス流入側の端面２０１から内側へ３０ｍｍの位置に設定する。
【００６２】
次に、本例の作用効果について説明する。
本例では、電極３におけるスリット部３１の配設位置は、分割された２つの電極部分３ａ、３ｂの軸方向一端と他端との温度差のうちの大きいほうの温度差（最大温度差）が最小となるように設定している。これにより、電極部分３ａ、３ｂに発生する熱応力を小さくすることができ、電極部分３ａ、３ｂにおけるクラックの発生をより一層抑制することができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例１と同様である。
【００６３】
（実施例５）
本例は、ハニカム構造体の耐クラック性について評価した例である。
本例では、表１に示すごとく、電極にスリット部が設けられた複数のハニカム構造体（実施例Ｅ１〜Ｅ４）と、電極にスリット部が設けられていない複数のハニカム構造体（比較例Ｃ１〜Ｃ４）を準備した。ハニカム構造体の基本的な構成は、上述した実施例１等と同様である。
【００６４】
各ハニカム構造体において、ハニカム体は、直径が９３ｍｍ、軸方向長さが１００ｍｍである。また、隔壁の厚みが０．１５ｍｍ、セル密度が０．６２個／ｍｍ2である。
また、電極の構成は、実施例Ｅ１が図２と同様、実施例Ｅ２が図１０と同様、実施例Ｅ３が図１４と同様、実施例Ｅ４が図１５と同様である。また、比較例Ｃ１〜Ｃ４が図１６と同様である。
【００６５】
また、電極の軸方向長さは、表１に示すとおりである。なお、電極は、その軸方向中間位置がハニカム体の軸方向中間位置と一致するように配置する。
また、電極端子の位置は、ハニカム体の排ガス流入側の端面からの距離であり、表１に示すとおりである。なお、実施例Ｅ１〜Ｅ４については、電極端子の位置にスリット部が設けられている。
【００６６】
また、実施例Ｅ１、Ｅ３の電極全体、実施例Ｅ２、Ｅ４の電極の基準電極部、比較例Ｃ１〜Ｃ４の電極全体は、電極材Ｄ１を用いて構成した。
電極材Ｄ１は、ＳｉＣとＳｉとＣとの混合材料を押出成形によって成形し、その成形体を乾燥・焼成して得られた焼成体である。この電極材Ｄ１をハニカム体に接合するための接着剤は、後述する電極材Ｄ２と同様のペースト状の材料を用いる。
【００６７】
また、実施例Ｅ２、Ｅ４の電極の外側電極部は、電極材Ｄ２を用いて構成した。
電極材Ｄ２は、ＳｉＣとＦｅＳｉＡｌ合金との混合材料、水、粘度調整用バインダとしてのメチルセルロース、強度向上用材料としてのシリカゾルを混合・撹拌して得られたペースト状の材料である。このペースト状の電極材Ｄ２を乾燥・焼成することにより外側電極部となる。
【００６８】
また、電極材Ｄ１を用いた電極及び基準電極部は、曲げ強度σが６０ＭＰａ、熱膨張係数αが４．４×１０-6／℃、ヤング率Ｅが１００ＧＰａであり、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが１３６℃である。
また、電極材Ｄ２を用いた外側電極部は、曲げ強度σが１５ＭＰａ、熱膨張係数αが６．３×１０-6／℃、ヤング率Ｅが１１．５ＧＰａであり、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが２０７℃である。
【００６９】
また、電極端子を構成する電極端子材は、ＳｉＣ−Ｓｉの複合材を押出成形によって成形し、その成形体を乾燥・焼成して得られる焼成体である。この電極端子材を電極に接合するための接着剤は、上述した電極材Ｄ２と同様のペースト状の材料を用いる。
【００７０】
次に、各ハニカム構造体の耐クラック性の評価について説明する。
まず、実施例４と同様の位置（図１７参照）に熱電対を取り付けたハニカム構造体をエンジンベンチ（エンジン排気量：４．３Ｌ）に設置した。そして、実施例４と同様の上記試験工程を１サイクルとして、これを５０サイクル実施した。その後、電極にクラックが発生しているかどうかを光学顕微鏡により確認した。
【００７１】
また、上記試験工程において、電極（電極部分）の軸方向一端と他端との温度差が大きくなるエンジンスタートから１７秒時点のハニカム構造体の各位置（Ｈ１〜Ｈ１０）の温度から、分割された２つの電極部分の軸方向一端と他端との温度差のうちの大きいほうの温度差（最大温度差ＭａｘΔＴ）を求めた。なお、比較例Ｃ１〜Ｃ４の場合には、電極の軸方向一端と他端との温度差を最大温度差ＭａｘΔＴとした。
【００７２】
【表１】
0005692198.tif 000002
【００７３】
次に、各ハニカム構造体の耐クラック性の評価結果を表１に示す。
同表からわかるように、比較例Ｃ１〜Ｃ４は、電極にスリット部が設けられていないため、最大温度差ＭａｘΔＴが熱衝撃破壊抵抗係数Ｒよりも高くなり、電極にクラックが発生した。
一方、実施例Ｅ１〜Ｅ４は、電極を分割するようにスリット部を設けたことにより、最大温度差ＭａｘΔＴが熱衝撃破壊抵抗係数Ｒよりも低くなり、電極にクラックが発生しなかった。
【００７４】
また、実施例Ｅ３、Ｅ４は、比較例Ｃ４と同様に電極の軸方向長さが８０ｍｍであるが、電極を分割するようにスリット部を設けたことに加え、そのスリット部の位置を最大温度差ＭａｘΔＴが最小となるように設定している。そのため、比較例Ｃ４に比べて、最大温度差ＭａｘΔＴが半減している。これにより、電極（電極部分）におけるクラックの発生をより一層抑制している。
【００７５】
以上の結果から、電極にスリット部を設けることによって電極におけるクラックの発生を抑制することができることがわかった。また、電極を分割するようにスリット部を設けることにより、電極（電極部分）の最大温度差ＭａｘΔＴを小さくすることができ、電極（電極部分）におけるクラックの発生をより一層抑制することができることがわかった。
【符号の説明】
【００７６】
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  電極
３１  スリット部
４  電極端子
【図１】
0005692198.tif 000003
【図２】
0005692198.tif 000004
【図３】
0005692198.tif 000005
【図４】
0005692198.tif 000006
【図５】
0005692198.tif 000007
【図６】
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【図７】
0005692198.tif 000009
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005692198.tif 000018
【図１７】
0005692198.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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