(57)【要約】【課題】高精度に微粒子堆積量を検出できるハニカム構造体を提供する。【解決手段】多孔質の隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセル２を有するハニカム構造体１であって、少なくとも二組の電極６対を備え、前記電極６対のうち少なくとも一組は微粒子が堆積する実測部９に配置され、前記電極６対のうち少なくとも一組は前記実測部９よりも微粒子の堆積量が少ないリファレンス部８に配置されているハニカム構造体１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有するハニカム構造体であって、
少なくとも二組の電極対を備え、
前記電極対のうち少なくとも一組は微粒子が堆積する実測部に配置され、
前記電極対のうち少なくとも一組は前記実測部よりも微粒子の堆積量が少ないリファレンス部に配置されているハニカム構造体。
【請求項２】
所定のセルの一方の端部が当該セル内に充填された封止材からなる封止部により目封止され、残余のセルについては前記所定のセルとは反対側の他方の端部が同様に封止部により目封止されている請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記目封止のうちの一部がセルの途中に設けられることにより前記リファレンス部が形成されている請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
ハニカム構造体の主構成要素である基材が導電性を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
ハニカム構造体の主構成要素である基材の主成分がＳｉＣである請求項４に記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極を備えたハニカム構造体に関し、更に詳しくは、リファレンス電極を備えたハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体中の微粒子を捕集して気体を浄化する手段としては、フィルタによるろ過が代表的である。フィルタの材質・構造としては、繊維層、セラミックフォーム、金属フォーム等があり、特に、圧力損失を低減できる材質・構造として、多孔質の隔壁によって気体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造体の端面を交互に千鳥状に目封止したウォールフロー型のものが良く知られている。
【０００３】
これら微粒子捕集フィルタでは、微粒子が堆積して行くにつれてフィルタの目詰まりが進行し、フィルタ性能が低下して行くため、微粒子の堆積量がフィルタの使用限界に達する前に、フィルタ自体を交換するか、あるいは堆積した微粒子を取り除く再生処理が必要である。この交換や再生処理の時期を決めるためには、微粒子堆積量の検知が必要である。
【０００４】
微粒子堆積量の検知方法として、フィルタ圧力損失によるフィルタ前後の排圧の差圧を差圧センサにより検出し、検出した差圧に基づき微粒子堆積量を決定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、運転時間、運転条件によるエンジンからの微粒子発生量予測を併用して、フィルタへの微粒子堆積量を推定する方法（モデリング法）も知られている。さらに、前記のようなハニカム構造体を使用した微粒子捕集フィルタの外周部に２つ以上の電極を設け、当該電極間のインピーダンスを測定して、その測定値から微粒子堆積量を決定するという方法も検討されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６０−４７９３７号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０７８２５３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
差圧に基づき微粒子堆積量を決定する方法について検討すると、微粒子捕集フィルタにおいては、微粒子の堆積量に対して、フィルタの圧力損失がヒステリシスを持つ場合が多く、フィルタ圧力損失によるフィルタ前後の排圧の差圧のみから微粒子堆積量を一義的に検知することは不可能な場合が多い。例えば、ディーゼルエンジンの排気微粒子を捕集するウォールフロー型のセラミックフィルタ（ＤＰＦ）では、低温で微粒子を捕集し続けた後、フィルタ細孔内にコートされた触媒が活性となる温度に一時的に昇温すると、細孔内に堆積した微粒子が酸化除去され、わずかな細孔内微粒子の酸化消滅により大幅に圧力損失が低下するため、堆積微粒子量と圧力損失との関係はヒステリシスを示し、同一の圧力損失でも、堆積微粒子の量が大きく異なる状態が生じ得ることになる。したがって、このような微粒子捕集フィルタにおいては、圧力損失から一義的に微粒子堆積量を推定することは困難である。
【０００６】
また、差圧に基づき微粒子堆積量を決定する方法もモデリング法も微粒子堆積量を直接検知しているのではないという問題もある。
【０００７】
これらの方法に対して、インピーダンスを測定して微粒子堆積量を決定する方法は、微粒子が持つ導電性を利用して直接的に微粒子を検知するので上記のような問題がなく有用性が高い。しかしながら、この方法では、ハニカム構造体そのものが導電性を有する場合は、微粒子の堆積によるインピーダンスの変化が非常に小さいため、検出精度が不十分であるという問題がある。また、ハニカム構造体内部の温度、流量等の変化によるインピーダンスの変化について補正を行う必要がある。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、微粒子の堆積量を直接検出でき、かつ、導電性を有するハニカム構造体においても良好に微粒子堆積量を検出できるハニカム構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、特定の構成のハニカム構造体によって、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明によれば、以下に示すハニカム構造体が提供される。
【００１１】
［１］
多孔質の隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有するハニカム構造体であって、少なくとも二組の電極対を備え、前記電極対のうち少なくとも一組は微粒子が堆積する実測部に配置され、前記電極対のうち少なくとも一組は前記実測部よりも微粒子の堆積量が少ないリファレンス部に配置されているハニカム構造体。
【００１２】
［２］
所定のセルの一方の端部が当該セル内に充填された封止材からなる封止部により目封止され、残余のセルについては前記所定のセルとは反対側の他方の端部が同様に封止部により目封止されている上記［１］に記載のハニカム構造体。
【００１３】
［３］
前記目封止のうちの一部がセルの途中に設けられることにより前記リファレンス部が形成されている上記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
【００１４】
［４］
ハニカム構造体の主構成要素である基材が導電性を有する上記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００１５】
［５］
ハニカム構造体の主構成要素である基材の主成分がＳｉＣである上記［４］に記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のハニカム構造体を使用すれば、実測部の実測電極とリファレンス部のリファレンス電極の測定値から微粒子堆積量を決定することができ、検出精度を向上させることができる。また、検出精度を向上させることができるので、ハニカム構造体が導電性を有する場合でも微粒子堆積量を決定することができる。さらに、温度や流量等の誤差要因を排除できる。逆に、リファレンス電極の測定値からリファレンス部の温度を推定することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の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、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００１８】
本発明において、ハニカム構造体とは、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔（セル）を有する構造体をいう。
【００１９】
本発明のハニカム構造体において、実測部は微粒子が堆積する部位に設ける。ハニカム構造体が、所定のセルの一方の端部が当該セル内に充填された封止材からなる封止部により目封止され、残余のセルについては前記所定のセルとは反対側の他方の端部が同様に封止部により目封止されている微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）の場合には、実測部をガス流れの下流側に設けることができる。
【００２０】
これに対して、リファレンス部は、実測部よりも微粒子の堆積量が少ない部位に設ける。ハニカム構造体が微粒子捕集フィルタであり、実測部がガス流れの下流側に設けられている場合には、リファレンス部をガス流れの上流側に設けることができる。
【００２１】
リファレンス部は実質的に微粒子が堆積しない部位に設けるのが好ましい。ハニカム構造体のガス流路において、目封止を設け、当該目封止の下流側にリファレンス部を設けることができる。また、ハニカム構造体の一部に微粒子が堆積しない処理を行い、リファレンス部を設けても良い。
【００２２】
実測部とリファレンス部とは微粒子の堆積量以外の条件は実質的に同じである部位に設けるのが好ましい。ハニカム構造体の流路の下流側の一部を流路の途中で途中目封止をしてリファレンス部を設けるとともに、ハニカム構造体の端部からの距離がリファレンス部と同じ部位であって、途中目封止がされていない部位に実測部を設けることができる。
【００２３】
本発明において、ハニカム構造体（電極を除く）の材質は特に限定されないが、炭化珪素、コージェライト、アルミナタイタネイト、サイアロン、ムライト、窒化珪素、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア、アルミナもしくはシリカ又はこれらの組み合わせからなるセラミックス、又は焼結金属を主成分とする材料から構成されているものが好適である。
【００２４】
本発明においては、ハニカム構造体の材質として、導電性のものを使用することができる。例えばＳｉＣを使用し得る。
【００２５】
本発明において、電極の材質も特に限定はされないが、導電性ペーストの焼結体、導電性セラミックス、または金属の内の何れかから構成されているものが好適である。
【００２６】
本発明のハニカム構造体において、電極の形成方法は特に限定されないが、銀ペースト等の導電性ペーストをハニカム構造体外周面等の所定位置に塗布し、これを加熱して焼き付ける方法を用いることができる。この方法を用いると、形成が容易で、電極がハニカム構造体に強固に接合される。
【００２７】
なお、ハニカム構造体と電極とは、両者の熱膨張係数の差が５×１０-6／℃以下となるように各々の材質を選択することが好ましい。例えば、本発明のハニカム構造体をエンジン直下に使用するような場合には、使用時に高温環境下に晒されるため、ハニカム構造体と電極との熱膨張係数の差が大きすぎると、両者の熱膨張差によりハニカム構造体が破損したり電極が剥離したりする恐れがあるが、両者の熱膨張係数の差が５×１０-6／℃以下であれば、そのような不具合が生じる可能性が低くなる。
【００２８】
また、本発明においては、少なくとも一つの電極をセラミック体の内部に導電体を配設して構成してもよい。このように、導電体をセラミック体で覆うように構成することによって、導電体が直接排気ガスと接触することがなく、導電体の腐食や劣化を有効に防止することが可能となる。
【００２９】
また、本発明においては、全ての電極を、セラミック体と、その内部に配設された導電体とで構成してもよい。
【００３０】
セラミック体の主成分としては、例えば、窒化珪素や窒化アルミニウム、緻密質コージェライト等、酸化物、窒化物、炭化物、硼化物等の複合（コンポジット）材料が挙げられる。具体的には、セラミック体の主成分が、窒化珪素、窒化アルミニウム、緻密質コージェライト、酸化アルミニウム基複合材料、炭化珪素基複合材料、及びムライト基複合材料からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物であることが好ましい。特に、熱伝導率が高い炭化珪素の電気抵抗を上げることができるＢＮ（窒化硼素）粒子を添加した炭化珪素基複合材料は、誘電体として機能する電極材料に適している。また、熱膨張が小さいが熱伝導が低いムライトに熱伝導を高くする目的で、炭化珪素粒子を分散させたムライト基複合材料も主成分に適している。両材料の熱膨張差は小さいので、内部に発生する残留応力は小さい。両材料は焼結が困難であるが、電極形状は単純平板であるため、加圧焼成が容易に適用できる。なお、本実施の形態において、主成分とは、成分の６０質量％以上を占めるものをいう。
【００３１】
また、電極は平板状であっても良いし、円筒状の形状に形成されてなる電極であってもよい。平板状の電極の場合には、テープ成形、押出し成形、プレス成形、射出成形、鋳込み成形等の方法で、電極を構成するセラミック体を成形して形成することが好ましい。
【００３２】
電極を構成する導電体は、導電性に優れた金属を主成分とすることが好ましく、例えば、その主成分が、タングステン、モリブデン、マンガン、クロム、チタン、ジルコニウム、ニッケル、鉄、銀、銅、白金、及びパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属を好適例として挙げることができる。なお、本実施の形態において、主成分とは、成分の６０質量％以上を占めるものをいう。なお、導電体が、上述した群のうち二種類以上の金属を主成分として含む場合には、それら金属の総和が、成分の６０質量％以上を占めるものとする。また、この導電体の厚さとしては、電極の小型化、及び排気ガス等を処理する場合に、電極相互間を通過させる被処理流体の抵抗を低減させる等の理由から、０．０１〜０．１ｍｍであることが好ましく、さらに、０．０１〜０．０３ｍｍであることが好ましい。
【００３３】
電極が平板状の形状であり、さらに、セラミック体の内部に導電体が配設されてなる場合には、セラミック体としてテープ状のセラミック成形体（グリーンテープ）を用い、上述した導電体は、テープ状のセラミック成形体に塗工されて配設されたものであることが好ましい。具体的な塗工の方法としては、例えば、スクリーン印刷、カレンダーロール、スプレー、静電塗装、ディップ、ナイフコータ、化学蒸着、物理蒸着等を好適例として挙げることができる。このような方法によれば、塗工後の表面の平滑性に優れ、かつ厚さの薄い導電体を容易に形成することができる。
【００３４】
導電体をテープ状のセラミック成形体に塗工する際には、導電体の主成分として挙げた金属の粉末と、有機バインダーと、テルピネオール等の溶剤とを混合して導体ペーストを調製し、上述した方法でテープ状のセラミック成形体に塗工することが好ましい。また、テープ状のセラミック成形体との密着性及び焼結性を向上させるべく、必要に応じて上述した導体ペーストに添加剤を加えてもよい。
【００３５】
また、セラミック体をテープ状のセラミック成形体で形成するときのテープ状のセラミック成形体の厚さについては、特に限定されることはないが、０．１〜３ｍｍであることが好ましい。テープ状のセラミック成形体の厚さが０．１ｍｍ未満であると、電極相互間の電気絶縁性を確保することができないことがある。また、テープ状のセラミック成形体の厚さが３ｍｍを超えると、省スペース化の妨げになることがある。
【００３６】
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法を例示する。第一の製造方法は、まず、最終的に得ようとするハニカム構造体の断面形状に対して、一部が切り欠かれた断面形状を有するハニカム構造体を作製する。例えば、最終的に得ようとするハニカム構造体の断面形状が円形である場合において、外周近傍部の一部が切り欠かれた断面形状を有するハニカム構造体を作製することができる。このようなハニカム構造体は、通常の押出成形法により作製することができる。なお、本製造方法により得られるハニカム構造体を、ＤＰＦ等の微粒子捕集フィルタに使用する場合には、成形後、各セルの一方の端部を目封止部により互い違いに目封止し、端面が千鳥状になるようにすることが好ましい。
【００３７】
このようなハニカム構造体を作製する一方で、前記ハニカム構造体の切り欠かれた部分の断面形状に対応する断面形状を有し、側面部に電極が設けられた電極付ハニカム構造体を別個に作製する。このような電極付ハニカム構造体は、通常の押出成形法により成形した成形体の側面に板状の電極を取り付けることにより作製することができる。なお、この電極付ハニカム構造体についても、ＤＰＦ等の微粒子捕集フィルタに使用することを目的とする場合には、前記ハニカム構造体と同様に、各セルの一方の端部を目封止部により互い違いに目封止することが好ましい。
【００３８】
次いで、前記のように作製したハニカム構造体の切り欠かれた部分に、電極付ハニカム構造体を嵌合して一体化し、本発明のハニカム構造体を得る。電極付ハニカム構造体の嵌合は、切り欠かれた部分を有するハニカム構造体と電極付ハニカム構造体とが共に成形体の状態であるときに行うのが好ましく、その場合、嵌合後に焼成することで両者を一体化することができる。
【００３９】
なお、電極付ハニカム構造体が嵌合される、ハニカム構造体の切り欠かれた部分は、外周近傍部に限定されるものではなく、電極を設けたい任意の位置に切り欠かれた部分が形成されるようにしてよい。例えば、断面中央部が切り欠かれたハニカム構造体とすることもでき、この場合も、ハニカム構造体の切り欠かれた部分に、電極付ハニカム構造体を嵌合して一体化し、本発明のハニカム構造体を得ることができる。
【００４０】
第二の製造方法は、まず、押出成形法により成形し、それを焼成して得られたハニカム構造体に、電極を挿入するための溝を形成する。なお、本製造方法により得られるハニカム構造体を、ＤＰＦ等の微粒子捕集フィルタに使用する場合には、成形後、各セルの一方の端部を目封止部により互い違いに目封止し、端面が千鳥状になるようにすることが好ましい。溝の形成は、バンドソー等の加工装置を使用し、挿入しようとする電極の寸法に合わせて機械加工することにより行うことができる。このとき、微粒子捕集フィルタに使用する場合の微粒子の漏れを防ぐため、溝は隔壁に沿って、又は隔壁と平行に形成することが好ましい。次いで、溝が形成されたハニカム構造体の当該溝に電極を挿入し、更に必要であれば、微粒子の漏れを防ぐために溝の電極が挿入されていない部分を目封止して、本発明のハニカム構造体を得る。
【００４１】
第三及び第四の製造方法は、まず、電極を挿入するための溝を有するハニカム構造体を押出成形法により成形する。すなわち、前記第二の製造方法のように電極を挿入するための溝を後から加工形成するのではなく、溝の形状に対応する部位を有する押出成形用の口金を用いて、最初から溝を有した状態のハニカム構造体を押出成形する。なお、本製造方法により得られるハニカム構造体を、ＤＰＦ等の微粒子捕集フィルタに使用する場合には、成形後、各セルの一方の端部を目封止部により互い違いに目封止し、端面が千鳥状になるようにすることが好ましい。
【００４２】
次いで、第三の製造方法においては、この成形体を焼成した後に、ハニカム構造体の前記溝に電極を挿入し、更に必要であれば、微粒子捕集フィルタに使用する場合の微粒子の漏れを防ぐために溝の電極が挿入されていない部分を目封止して、本発明のハニカム構造体を得る。また、第四の製造方法においては、この成形体を焼成する前に、ハニカム構造体の前記溝に電極を挿入し、更に必要であれば、微粒子捕集フィルタに使用する場合の微粒子の漏れを防ぐために溝の電極が挿入されていない部分を目封止し、その後この成形体を焼成して、本発明のハニカム構造体を得る。
【００４３】
第五の製造方法は、まず、電極が配される溝を有するハニカム構造体と、前記溝に配される電極とを、押出成形法により同時に一体的に成形する。すなわち、押出成形用の口金の溝内部に対応する部位には電極形成用の材料が送り込まれ、その他の部位にはハニカム構造体形成用の材料が送り込まれるようにし、最初から溝内に電極が配された状態の成形体を押出成形する。なお、本製造方法により得られるハニカム構造体を、ＤＰＦ等の微粒子捕集フィルタに使用する場合には、成形後、各セルの一方の端部を目封止部により互い違いに目封止し、端面が千鳥状になるようにすることが好ましい。次いで、この成形体を焼成することにより、本発明のハニカム構造体を得る。
【００４４】
第六の製造方法として、ハニカム構造体が複数のセルからなる複数のセグメントを接合材により接合して形成されている場合には、任意のセグメントの側面の任意の位置に電極を貼付し、さらに接合材を介して他のセグメントと接合させることにより本発明のハニカム構造体を製造しても良い。
【００４５】
これら第一〜第六の製造方法は、何れも本発明のハニカム構造体を比較的容易に製造できる量産に適した製造方法である。
【００４６】
本発明のハニカム構造体において、目封止は全くないものから、一部のみ目封止があるもの、中目封止されているもの、千鳥状に互い違いに目封止したものまで、いずれでも良い。
【００４７】
ハニカム構造体端部に目封止を設ける方法は公知のものを採用できる。したがって、ここでは、流路内部に目封止部を形成する方法の一例を説明する。セラミックハニカム構造体の排気ガス流出側端面に市松模様に樹脂製スラリー導入通路を設けた樹脂製のマスクを装着し、スラリー導入通路を通して目封止部形成用スラリーを、セラミックハニカム構造体の流路の一部に充填する。その後、スラリー状の目封止材中に含まれる水分はハニカム構造体の隔壁に吸水され目封止材が隔壁に着肉して行き保形性が得られるようになると、固化していないスラリーを排出し、樹脂製マスクを除去後、固化した目封止材の乾燥を行う。このとき樹脂製スラリー導入通路内に存在する目封止部形成用スラリーは隔壁により水分が吸収されないことから固化しないため、スラリ−導入通路の長さを調整することにより、流路内部の目封止部の形成位置を決定することができる。一方、流路端部の目封止部は、公知の技術により形成し、その後、目封止部の焼成を行い、隔壁と目封止部を一体化せしめ、セラミックハニカムフィルタを得ることができる。
【００４８】
なお、目封止部を流路内部に形成するその他の方法としては、注射針状の管をセラミックハニカム構造体の端部から流路の所定位置まで挿入し、この管を通して所定位置に所定量のペースト状、或いはスラリー状の目封止材を導入後、乾燥、焼成させる方法や、セラミックチップをハニカム構造体の内部に埋め込み、焼成させる方法等を採用し、隔壁と目封止材を一体化する方法をとることもできる。
【００４９】
ハニカム構造体が複数のセグメントを接合材により接合して形成されている場合には、複数のセグメントのうち目封止部分を流路途中に設けようとするセグメントに、当該セグメントを流路方向に垂直に分断し、分断されたセグメントのうち流路の上流に位置するものの両端部に千鳥状の互い違いの目封止を形成し、下流側のセグメントには目封止を施さず、これらを組合せて、他のセグメントと接合してハニカム構造体を形成することにより部分的に流路の途中に目封止を備えたハニカム構造体を製造することができる。
【００５０】
本発明のハニカム構造体は基材に触媒が担持されていても良く、又、担持されていなくても良い。触媒としては、三元触媒、酸化触媒、ＮＯＸ選択還元型触媒（ＳＣＲ）、ＮＯＸ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ）等を使用し得る。
【００５１】
本発明のハニカム構造体は、電極を利用することによって、捕集された微粒子の量を検知することが可能である。具体的には、電極間の交流インピーダンス、直流抵抗、リアクタンス、キャパシタンス等の電気的特性を計測することによって、捕集された微粒子の量を検知する。すなわち、このハニカム構造体においては、ハニカム構造体の内部に設けられた電極間の交流インピーダンス等の電気的特性を計測することによって、ハニカム構造体に微粒子が堆積したことによる、電極間の静電容量、直流抵抗値等の変化を検知することができる。電極間の静電容量等は、ハニカム構造体内の微粒子の絶対量に対応して変化するため、交流インピーダンス等の電気的特性の計測データからハニカム構造体の微粒子堆積量を一義的に推定することができる。具体的には、堆積した微粒子の質量と交流インピーダンス等の電気的特性との関係を実測値に基づいて予めグラフ化等しておくことにより、交流インピーダンス等の電気的特性を計測するだけで、その計測時点での微粒子の堆積量を推定することができるようになる。
【００５２】
本発明においては、このように交流インピーダンスの計測値から、微粒子の堆積量を推定することが可能であるが、更に精度良く微粒子の堆積量を決定するため、インピーダンス計測回路内にコイル（インダクタンス）を接続することが好ましい。このようにコイルを接続することにより、静電容量を持つフィルタとコイルを含む回路の交流インピーダンスは、共振条件Ｌω＝１／Ｃω（Ｌ：インダクタンス、Ｃ：静電容量、ω：２πｆ（ｆ：周波数））で急激に０に近づくため、微粒子の堆積量変化に対する交流インピーダンスの変化がシャープになり、より精度良く微粒子堆積量を検知できる。
【００５３】
接続するコイルのインダクタンスの値は、狙いの微粒子堆積量において共振条件を満足するように設定しておけば良い。すなわち、可変インダクタンスを用いるなどして、微粒子堆積量が、所定の値に達したときに、交流インピーダンスが急激に０に近づくようにインダクタンスの値を予め制御しておく。なお、本発明においては、このようなインダクタンスの他、キャパシタンス、直流抵抗などをインピーダンス計測回路内に直列又は並列に接続して、共振条件を調整することも可能である。
【００５４】
本発明のハニカム構造体において、交流インピーダンスを計測する際の交流電流の周波数は、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚであることが好ましい。１ｋＨｚ未満では、インピーダンスに占める直流抵抗成分の比率が大きくなるため、静電容量の変化による測定インピーダンスの相対変化率が小さくなり、微粒子堆積量の検知精度が低下する。一方、１０ＭＨｚを超えると、ハニカム構造体からの信号取り出し線等を含む計測系全体に含まれるノイズ的インダクタンスの量が過大になり、計測精度が低下する。
【００５５】
本発明のハニカム構造体は、前記リファレンス部に配置された電極対であるリファレンス電極における測定値と、前記リファレンス部以外に配置された電極対である実測電極における測定値を使用して、微粒子堆積量を決定するために使用することができる。具体的には、前記リファレンス電極に交流を流したときのインピーダンスの測定値と、前記実測電極に交流を流したときのインピーダンスの測定値との差から微粒子堆積量を決定することができる。
【００５６】
また、ハニカム構造体の基材が導電性を有する場合には、前記リファレンス電極と前記実測電極の直流抵抗値の差から微粒子堆積量を決定することができる。しかしながら、微粒子堆積量の決定方法はこれらに限らず、例えば、前記リファレンス電極と前記実測電極の位相差により決定することもできる。
【００５７】
次に図面を参照して本発明の一実施形態であるハニカム構造体を具体的に説明する。図１において、ハニカム構造体１は複数のセグメント３が接合材７により互いに接合されて構成されており、また、各セグメント３は複数のセル２から構成されている。各セル２の両端はそれぞれ千鳥状に互い違いに目封止４により目封止されているが、ガス流れ１０の下流側の端面は、一部のセグメント３ａが途中目封止５により流路の途中で目封止されている。途中目封止５により目封止されたセグメント３ａの途中目封止５の下流側の側面には互いに平行して電極６が貼付されており、リファレンス部８が形成されている。一方、ハニカム構造体の端面からの距離がリファレンス部８と同じである部位であって、途中目封止されていないセグメント３ｂの側面にも互いに平行して電極６が貼付されており、実測部９が形成されている。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５９】
炭化珪素（ＳｉＣ）を基材とするハニカム構造体を複数のセルからなる複数のセグメントを接合材により接合して製造した。電極は、所定のセグメントの側面の所定の位置に貼付し、さらに接合材を介して他のセグメントと接合させることにより導入した。このハニカム構造体を使用して、各温度での抵抗値の室温からの変化率を測定した。結果を図２に示す。図２中、横軸は測定温度（℃）、縦軸は各温度での抵抗値の室温からの変化率（％）を示す。この図から、ハニカム構造体の電気抵抗は、温度に依存して大きく変化していることが理解できる。したがって、電気抵抗の変化に基づいて微粒子堆積量を検知するためには、電気抵抗の温度による変化を考慮する必要があることが理解できる。逆に、ＰＭの堆積しないリファレンス電極の抵抗値を測定すれば、そのリファレンス部分の温度を推定できる。
【００６０】
次に、この電極付ハニカム構造体を使用して、室温での、ＰＭ堆積量に対する実測電極における抵抗値の変化率を測定した。結果を図３に示す。図３中、横軸は微粒子（ＰＭ）堆積量（ｇ／Ｌ）、縦軸は抵抗値の変化率（％）を示す。図３から、室温においては、微粒子堆積に伴って実測した抵抗値が小さくなるが、図２と比較すると、温度による基材抵抗値変化の方が大きく、抵抗値を直接測定するだけでは堆積している微粒子量を一義に決定することはできないことがわかる。
【００６１】
これに対して、室温において、実測電極の抵抗値とリファレンス電極の抵抗値の差を測定した。結果を図４に示す。図４中、横軸は微粒子（ＰＭ）堆積量（ｇ／Ｌ）、縦軸は実測電極の抵抗値とリファレンス電極の抵抗値の差（Ω）を示す。図４から、実測電極の抵抗値とリファレンス電極の抵抗値との差分を測定すれば、微粒子堆積量が増えても良好に抵抗値が変化していくことが分かる。この結果、実測した抵抗値の差分から微粒子堆積量を決定することは比較的容易である。
【００６２】
さらに、ＰＭを８ｇ／Ｌ堆積させた状態で温度を変化させ、実測電極の抵抗値とリファレンス電極の抵抗値の差を測定した。結果を図５に示す。図５中、横軸は測定温度（℃）、縦軸は実測電極の抵抗値とリファレンス電極の抵抗値の差（Ω）を示す。図５から、実測電極の抵抗値とリファレンス電極の抵抗値との差分を測定すれば、温度による基材抵抗値の変化をキャンセルできることがわかる。また、８００℃では堆積したＰＭが燃焼して、差がなくなることもわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のハニカム構造体は、高精度な微粒子堆積量検知に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態であるハニカム構造体の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態であるハニカム構造体が温度に依存して抵抗が変化する様子を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態であるハニカム構造体の微粒子堆積量と抵抗値の変化率の関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態であるハニカム構造体の微粒子堆積量と差分抵抗値との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態であるハニカム構造体の実測電極の抵抗値とリファレンス電極の抵抗値の差分と温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：ハニカム構造体、２：セル、３，３ａ，３ｂ：セグメント、４：目封止、５：途中目封止、６：電極、７：接合材、８：リファレンス部、９：実測部、１０：ガス流れ
【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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