(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の第一のヒータ基板と、
前記第一のヒータ基板の第一面上に並列回路で配設された電熱線と、
前記電熱線に通電するために前記電熱線に接続された電極と、
前記第一のヒータ基板の前記第一面、前記電熱線、および前記電極を、第二面側で覆う板状のカバー基板と、を備え、
前記電熱線が発熱することにより熱量を供給するヒータであって、
前記第一のヒータ基板の前記第一面上の前記並列回路が１つであり、且つ、
前記第一のヒータ基板の前記第一面上に配置された前記電熱線のうち、一の方向に平行に配列した各前記電熱線が、１つの前記並列回路における分岐された異なる列を形成しているヒータ。
【請求項２】
前記第一のヒータ基板及び／またはカバー基板はＳｉ３Ｎ４またはＡｌ２Ｏ３を含む請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記電熱線はＷＣ、ＴｉＮ、ＴａＣ、ＺｒＮ、ＭｏＳｉ２、Ｐｔ、Ｒｕ、およびＷからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属が含まれるものである請求項１または２に記載のヒータ。
【請求項４】
前記第一のヒータ基板及び／または前記カバー基板がＳｉ３Ｎ４を含み、前記電熱線が前記金属とＳｉ３Ｎ４とを含み、前記電熱線の体積抵抗率が４．０×１０−５〜２．０×１０−４Ωｃｍである請求項３に記載のヒータ。
【請求項５】
前記第一のヒータ基板及び／または前記カバー基板がＳｉ３Ｎ４を含み、前記電熱線が前記金属とＳｉ３Ｎ４とを含み、前記電熱線の熱膨張係数は、３．１〜７．１ｐｐｍ／Ｋである請求項３または４に記載のヒータ。
【請求項６】
前記第一のヒータ基板、その上の前記電熱線、及び前記電極を、第一の基板セットとし、前記第一の基板セット上に、前記第一の基板セットと同じ基板セットを１つ以上積層し、その上に前記カバー基板を備えるか、又は、
前記第一のヒータ基板、その上の前記電熱線、前記電極、及び前記カバー基板を第一の基板セットとし、それを積層した請求項１〜５のいずれか一項に記載のヒータ。
【請求項７】
前記第一のヒータ基板上の前記電熱線に対し、その上の基板セットの電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致している請求項６に記載のヒータ。
【請求項８】
各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれている請求項６に記載のヒータ。
【請求項９】
前記各基板セットにおける前記電熱線の前記並列回路の前記並列パターンが、前記積層方向から見て、（並列回路間ピッチ）／（積層数）ずれている請求項８に記載のヒータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のヒータを備えるハニカム構造体であり、
流体の流路となる第一の端面から第二の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム構造体と、
前記ハニカム構造体の外壁を取り囲むように配設された少なくとも１つの前記ヒータと、を備えるハニカム構造体。
【請求項１１】
前記ハニカム構造体の前記隔壁に触媒が担持されている請求項１０に記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒータ及びヒータを備えるハニカム構造体に関する。
【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他に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。そのため、自動車用のガソリンエンジン、ディーゼルエンジンの燃費向上を目的として、エンジンの熱効率を高めることが検討されている。
【０００３】
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、エンジンの熱効率を高めると、エンジンの排ガスの温度が低くなり、排ガス浄化触媒の温度が不足して浄化能力が低下するという問題があった。そのため、エンジン始動直後に触媒が活性温度に達し、当該活性温度に達した触媒は、低温の排ガスが流入しても冷えがたく触媒活性が維持される、という性能を有する排ガス浄化システムが望まれる。
【０００４】
そこで、従来、均一な加熱ができる排ガス浄化システムとして、電気加熱触媒（ＥＨＣ）を用いるシステムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このシステムは、導電性セラミックスからなるハニカム構造体に電極を配設し、通電によりハニカム構造体自体を発熱させることで、触媒をエンジン始動前に活性温度まで昇温するシステムである。
【０００５】
また、均一な加熱ができる排ガス浄化装置として、ハニカム構造体の外周壁を取り囲むように電熱ヒータ（抵抗加熱式ヒータ）を配置し、ハニカム構造体の外周壁の壁面を加熱することで、内部のセル構造物に熱を伝達するようにした加熱装置も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２２９９７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４１５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２では、断熱材に埋設されている電熱線が断線した場合には電熱ヒータ（抵抗加熱式加熱体）ごと交換すると記載されているが、ハニカム構造体と電熱ヒータの周りの金属ケースは溶接などで固定されており、電熱ヒータを交換するのは容易ではない。また、ハニカム構造体の外壁を取り囲むように配置した複数の電熱ヒータのうち、１枚のみに断線が発生して、その部分が加熱されなくなる場合、ハニカム構造体の加熱に大きな分布が生じるために、ハニカム構造体の破損などが発生する可能性がある。
【０００８】
本発明の課題は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、エンジンから排出される排ガスの温度が低下した場合においても必要な温度を維持することができ、さらに、ヒータに備えられた電熱線が断線してもヒータとしての機能を損失・低下することがないヒータ、およびこのようなヒータを備えるハニカム構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明によれば、板状の第一のヒータ基板と、第一のヒータ基板の第一面上に並列回路で配設された電熱線と、電熱線に通電するために電熱線に接続された電極と、第一のヒータ基板の前記第一面、前記電熱線、および前記電極を、第二面側で覆う板状のカバー基板と、を備える。そして、その電熱線が発熱することにより熱量を供給するヒータが提供される。
【００１０】
［１］  板状の第一のヒータ基板と、前記第一のヒータ基板の第一面上に並列回路で配設された電熱線と、前記電熱線に通電するために前記電熱線に接続された電極と、前記第一のヒータ基板の前記第一面、前記電熱線、および前記電極を、第二面側で覆う板状のカバー基板と、を備え、前記電熱線が発熱することにより熱量を供給するヒータであって、前記第一のヒータ基板の前記第一面上の前記並列回路が１つであり、且つ、前記第一のヒータ基板の前記第一面上に配置された前記電熱線のうち、一の方向に平行に配列した各前記電熱線が、１つの前記並列回路における分岐された異なる列を形成しているヒータ。
【００１１】
［２］  前記第一のヒータ基板及び／またはカバー基板はＳｉ３Ｎ４またはＡｌ２Ｏ３を含む前記［１］に記載のヒータ。
【００１２】
［３］  前記電熱線はＷＣ、ＴｉＮ、ＴａＣ、ＺｒＮ、ＭｏＳｉ２、Ｐｔ、Ｒｕ、およびＷからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属が含まれるものである前記［１］または［２］に記載のヒータ。
【００１３】
［４］  前記第一のヒータ基板及び／または前記カバー基板がＳｉ３Ｎ４を含み、前記電熱線が前記金属とＳｉ３Ｎ４とを含み、前記電熱線の体積抵抗率が４．０×１０−５〜２．０×１０−４Ωｃｍである前記［３］に記載のヒータ。
【００１４】
［５］  前記第一のヒータ基板及び／または前記カバー基板がＳｉ３Ｎ４を含み、前記電熱線が前記金属とＳｉ３Ｎ４とを含み、前記電熱線の熱膨張係数は、３．１〜７．１ｐｐｍ／Ｋである前記［３］または［４］に記載のヒータ。
【００１５】
［６］  前記第一のヒータ基板、その上の前記電熱線、及び前記電極を、第一の基板セットとし、前記第一の基板セット上に、前記第一の基板セットと同じ基板セットを１つ以上積層し、その上に前記カバー基板を備えるか、又は、前記第一のヒータ基板、その上の前記電熱線、前記電極、及び前記カバー基板を第一の基板セットとし、それを積層した前記［１］〜［５］のいずれかに記載のヒータ。
【００１６】
［７］  前記第一のヒータ基板上の前記電熱線に対し、その上の基板セットの電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致している前記［６］に記載のヒータ。
【００１７】
［８］  各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれている前記［６］に記載のヒータ。
【００１８】
［９］  前記各基板セットにおける前記電熱線の前記並列回路の前記並列パターンが、前記積層方向から見て、（並列回路間ピッチ）／（積層数）ずれている前記［８］に記載のヒータ。
【００１９】
［１０］  前記［１］〜［９］のいずれかに記載のヒータを備えるハニカム構造体であり、流体の流路となる第一の端面から第二の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の外壁を取り囲むように配設された少なくとも１つの前記ヒータと、を備えるハニカム構造体。
【００２０】
［１１］  前記ハニカム構造体の前記隔壁に触媒が担持されている前記［１０］に記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のヒータは、第一のヒータ基板の第一面上に並列回路で配設された電熱線を備えるため、電熱線の一部が断線しても、他の回路は通電可能なため、ヒータ機能を損失させないことができる。また、本発明のハニカム構造体は、このようなヒータを備えるため、電熱線の一部が断線しても、他の回路により加熱されるため、ハニカム構造体の加熱に大きな分布が生じない。このため、ハニカム構造体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のヒータの一例を示す説明図である。
【図２】本発明のヒータの電熱線の回路の一例を示す説明図である。
【図３】図２の回路の一部が断線された形態の一例を示す説明図である。
【図４】電熱線の体積抵抗率を示すグラフである。
【図５】電熱線の熱膨張係数を示すグラフである。
【図６】本発明の積層したヒータの一例であり、電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致している形態の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の積層したヒータの一例であり、電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれている形態の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の積層したヒータの他の一例であり、電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致している形態の一例を示す説明図である。
【図９】本発明のヒータを積層したヒータの他の一例であり、電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれている形態の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明のヒータを配置したハニカム構造体の一例を示す説明図である。
【図１１】本発明のヒータの製造方法の一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１３】従来のヒータの電熱線の回路の一例を示す説明図である。
【図１４】従来のヒータの電熱線の一部が断線された形態の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２４】
（１）ヒータ
本発明のヒータ１０の一の実施形態は、図１〜３に示すように、板状の第一のヒータ基板１と、第一のヒータ基板１の第一面上に並列回路で配設された電熱線２と、電熱線２に通電するために電熱線２に接続された電極３と、第一のヒータ基板１の第一面１ａ、電熱線２、および電極を、第二面４ｂ側で覆う板状のカバー基板４と、を備える。このようなヒータ１０の電熱線２が発熱することにより熱量を供給する。図１は、本発明のヒータ１０の一の実施形態を示す説明図である。図２は本発明のヒータ１０の電熱線２の回路の一例を示す説明図である。図３は図２の電熱線２の一部が断線した場合を示す説明図である。
【００２５】
本発明のヒータ１０は、第一のヒータ基板１の第二面１ｂが被加熱物に載置され、被加熱物を加熱する。本発明のヒータ１０は、第一のヒータ基板１の第一面１ａ上に並列回路で配設された電熱線２を備えるため、図３のように電熱線２の一部が断線しても、他の回路は通電可能なため、ヒータ機能を損失させることがない。
【００２６】
また、本発明のヒータ１０は、第一のヒータ基板１と電熱線２と電極３とカバー基板４とを備えている。第一のヒータ基板１は、板状であり、その表面に電熱線２を備える第一面１ａと、第一面１ａの裏側であり、被加熱部材や他のヒータ１０（後述する）に設置される第二面１ｂと、を有する。図１に示すように第一のヒータ基板１が、ヒータ１０を載置する被加熱部材の外壁２３の形状に沿った形状であることが好ましい。特に、第一のヒータ基板１の第二面１ｂは、第二面が載置される被加熱物や他のヒータ１０の外壁２３の形状に沿った形状であることが好ましい。少なくとも第一のヒータ基板１の第二面１ｂが、被加熱部材や他のヒータ１０の外壁２３に沿った形状であることにより、均一に伝熱することができる。
【００２７】
カバー基板４は、第一のヒータ基板１の第一面１ａ、電熱線２、および電極３を覆う第二面４ｂと、その反対の面の第一面４ａとを有する。なお、カバー基板４は、図１のヒータ１０の最上面に備えられた基板であり、第一のヒータ基板１と略同一の形状であることが好ましい。また、カバー基板４には電極３を取り出すための穴が形成され、そこに電極ロッド５が形成されていることが好ましい。電極ロッド５はろう付け等の所望の方法により形成されている。このような図１に示す本発明のヒータ１０の表面は、第一のヒータ基板１の第二面１ｂ及び側面、カバー基板４の第一面４ａ及び側面、並びに電極ロッド５で構成されている。第一のヒータ基板１とカバー基板４はゲルキャスト、接着剤、テープを用いたり、圧着することにより接着されていることが好ましい。
【００２８】
なお、本発明の第一のヒータ基板１及び／またはカバー基板４は、Ｓｉ３Ｎ４またはＡｌ２Ｏ３を含むことが好ましい。本発明の第一のヒータ基板１及び／またはカバー基板４は、例えば使用温度におけるその体積抵抗率が１０１４Ω・ｃｍであるＳｉ３Ｎ４またはＡｌ２Ｏ３を主成分として含み、焼結助剤などを副成分として含んでいることが好ましい。
【００２９】
特に、第一のヒータ基板１及びカバー基板４が窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）を主成分とすることが好ましい。窒化ケイ素の熱膨張係数は３．５ｐｐｍ／Ｋであり、アルミナの熱膨張係数である７．２ｐｐｍ／Ｋよりも小さい。また、窒化ケイ素の強度は７９０ＭＰａであり、アルミナの強度である５９０ＭＰａよりも高い。このために、窒化ケイ素は急峻な温度変化に対して耐熱衝撃性があり、ヒータの基板として好適である。
【００３０】
また、本発明のヒータ１０は、図２に示すように、第一のヒータ基板１の第一面１ａ上に並列回路で配設された電熱線２が備えられている。電熱線２が並列回路で配置されていることにより、ヒータ１０に備えられた電熱線２が断線してもヒータ１０としての機能を損失・低下することがない。具体的には、例えば図３に示すように回路のある列で電熱線２が断線したとしても、他の回路の列は分岐されているために、通電することができる。このため、ある回路で断線して、断線した回路で加熱不可になった場合でも、ヒータ１０中の電熱線２の他の部分で加熱することができる。これにより、ヒータ１０としての機能は保たれる。
【００３１】
また、電熱線２が断線した列は通電されないために低温になり、ヒータ１０中の熱の分布が少々できるものの、隣り合った列の回路により加熱されるため、熱の分布を最小限に留めることができる。なお、並列回路の列の間隔は、均一であっても、不均一であっても良い。列の間隔が均一に配置されていると、被加熱部材を均一に加熱することができる。列の間隔を不均一に配置する場合は、被加熱部材の部位ごとの所望の加熱量に合わせてその間隔を適宜変更することが好ましい。
【００３２】
電熱線２はＷＣ、ＴｉＮ、ＴａＣ、ＺｒＮ、ＭｏＳｉ２、Ｐｔ、Ｒｕ、およびＷからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属が含まれることが好ましい。電熱線２は第一のヒータ基板１の第一面１ａ上に線状等の任意の形状に形成され、並列回路の形態で配置されている。また、電熱線２の線径は０．００５〜０．０２０ｍｍ２が好ましい。
【００３３】
図４に電熱線２の体積抵抗率を示すグラフを示す。体積抵抗率は、電熱線２の母材となる金属に、Ｓｉ３Ｎ４を添加すると大きくなる。ヒータ基板がＳｉ３Ｎ４を含む場合に、電熱線２が金属とＳｉ３Ｎ４とを含み、電熱線２の体積抵抗率が４．０×１０―５〜２．０×１０−４Ωｃｍであることが好ましい。また、体積抵抗率は電熱線２の線径により、Ｓｉ３Ｎ４を添加して適宜調整することが好ましい。
【００３４】
また、図５に電熱線２の熱膨張係数を示すグラフを示す。熱膨張係数は、電熱線２の母材となる金属に、Ｓｉ３Ｎ４を添加すると小さくなる。ヒータ基板がＳｉ３Ｎ４を含む場合に、電熱線２が金属とＳｉ３Ｎ４とを含み、電熱線２の熱膨張係数は、３．１〜７．１ｐｐｍ／Ｋであることが好ましい。より好ましくは３．１〜５．１ｐｐｍ／Ｋである。Ｓｉ３Ｎ４を添加して電熱線２の熱膨張係数を３．１〜７．１ｐｐｍ／Ｋに調整することにより、ヒータ基板と電熱線２との熱膨張係数差が小さくなり、電熱線２の熱膨張によるヒータ１０の破損を防ぐことができる。例えば、電熱線２の上下に配置されている第一のヒータ基板１とカバー基板４の剥離を防ぐことができる。
【００３５】
このように、電熱線２の体積抵抗率と熱膨張係数を調整することにより、電熱線２の断線やヒータ１０の破損を防止することができる。
【００３６】
電極３は、電熱線２に通電するために電熱線２に接続されている。電極の位置としては、図２に示すように並列回路の対角線上に配置することに限定されず、所望の位置に配置することができる。また、電極３の材料としてはＮｉ、Ｍｏ、Ｗ、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等を挙げることができ、このような電極３はロウ接合や溶接などで第一のヒータ基板１に接合されていることが好ましい。
【００３７】
次に、複数の電熱線２を含むヒータ１０について説明する。図６〜図９に、本発明の基板セットを複数積層したヒータ１０の例を示す。本発明のヒータ１０は、第一のヒータ基板１、その上の電熱線２、及び電極３を、第一の基板セット７とし、その第一の基板セット７上に、第一の基板セット７と同じ基板セットを１つ以上積層し、その上にカバー基板４を備えることが好ましい。又は、本発明のヒータ１０は、第一のヒータ基板１、その上の電熱線２、電極３、及びカバー基板４を第一の基板セット７とし、それを積層することが好ましい。なお、図６〜９において、破線は第一のヒータ基板１上の電熱線２であり、その上に第二のヒータ基板１１やカバー基板４等が積層された場合の電熱線２を示している。また、一点鎖線は、第二のヒータ基板１１上の電熱線１２であり、その上にカバー基板４，１４等が積層された場合の電熱線１２を示している。また、図６と図８の右側の図は、２つの電熱線の並列パターンが同じ位置に積層されているため、破線と一点鎖線を重ねて描くべきだが、視認性を重視して破線のみで描いた。図６〜９の並列パターンを繋ぐ接続回路部も同様の理由により、破線のみで描いた。
【００３８】
図６及び図７は、第一のヒータ基板１、その上の電熱線２、及び電極３を、第一の基板セット７とし、その第一の基板セット７上に、第一の基板セット７と同じ基板セットを１つ以上積層し、その上にカバー基板４を備えるヒータ１０の一例を示す。基板セットの積層数は特に限定されないが、以下では、１つの基板セットを第一の基板セット７上に積層する例について説明する。ここで、第一の基板セット７の上に備えた基板セットを第二の基板セット１７とし、第二の基板セット１７に含まれるヒータ基板を第二のヒータ基板１１とする。
【００３９】
２つの基板セットは、第一の基板セット７に含まれる第一のヒータ基板１の第一面１ａ、電熱線２、及び電極３を、第二の基板セット１７に含まれる板状の第二のヒータ基板１１の第二面１１ｂ側で覆うように積層されることが好ましい。第二のヒータ基板１１の第二面１１ｂが、第一のヒータ基板１の第一面１ａ、電熱線２、および電極３に接しており、第二のヒータ基板１１の第一面１１ａ上に、並列回路で配列された電熱線１２と、電熱線１２に通電するための電極１３と、を備える。そして、カバー基板４がその第二面４ｂ側で、第二のヒータ基板１１の第一面１１ａ、電熱線１２、及び電極１３を覆うように配置されることが好ましい。なお、このヒータ１０は、ヒータ基板と同じ材料のペーストまたはガラスのペーストを作製し、各基板間に塗布し、焼成することにより積層することが好ましい。このようなヒータ１０は、並列回路で配列された電熱線１２を備えた第二のヒータ基板１１を有することにより、第一のヒータ基板１に備えられた電熱線２の一部が断線した場合でも、第二のヒータ基板１１に備えられた電熱線１２でその断線した箇所を加熱することができる。
【００４０】
このような第二のヒータ基板１１を備える実施形態は、電熱線２と電極３が備えられた板状の第一のヒータ基板１とカバー基板４との間に、電熱線１２と電極１３が備えられた第二のヒータ基板１１を備えている。具体的には、まず、板状の第一のヒータ基板１と、第一のヒータ基板１の第一面１ａ上に並列回路で配設された電熱線２と、電熱線２に通電するための電極３とを備える。第一のヒータ基板１の第一面１ａ、電熱線２、電極３上には、板状の第二のヒータ基板１１の第二面１１ｂが備えられている。第二のヒータ基板１１の第二面１１ｂは、電熱線２および電極３を挟み、第一のヒータ基板１の第一面１ａに沿った形状であることが好ましい。また、第二のヒータ基板１１の第一面１１ａ上には並列回路の電熱線１２と電極１３が備えられている。なお、電極１３が備えられている位置は、第一のヒータ基板１の電極３の位置と同一であることが好ましい。さらに、第二のヒータ基板１１の第一面１１ａ、電熱線１２、及び電極１３を覆うようにカバー基板４が配置されている。そのカバー基板４の第二面４ｂが、第二のヒータ基板１１の第一面１１ａ、電熱線１２および電極１３を挟み、第二のヒータ基板１１の第一面１１ａに沿った形状であることが好ましい。
【００４１】
第二のヒータ基板１１に備えられた電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置は、積層方向から見た時に、第一のヒータ基板１に備えられた電熱線２の並列回路の並列パターンの位置と一致していても、相違していても良い。電熱線２、１２の並列パターンの位置が一致していても、相違していても第一のヒータ基板１の電熱線２が断線した場合に、その断線を含む回路の列を加熱することができる。
【００４２】
図６は、第一のヒータ基板１上の電熱線２に対して、第二のヒータ基板１１上の電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致しているように配置した形態の一例を示す。図６の右側の図は、第一の基板セット７と、第二の基板セット１７と、カバー基板４とを積層した図であり、カバー基板４の第一面４ａ側（積層方向）から見たときの説明図である。なお、図６の右下の図は、このヒータ１０のＡ−Ａ部の断面図を示している。
【００４３】
第一のヒータ基板１上の電熱線２に対し、その上の第二の基板セット１７の電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致している実施形態は、ヒータ１０が備えられる被加熱部材を均一に加熱するという観点において、好ましい形態である。電熱線２、１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致しているとは、第二のヒータ基板１１上に備えられた電熱線１２が、第一のヒータ基板１上に備えられた電熱線２の回路の配列と同一の回路の配列を有し、その回路の位置が一致するように積層されていることをいう。電熱線２、１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致していると、第一のヒータ基板１に備えられた電熱線２の一部が断線し、断線箇所が存在する列が加熱されない場合に、第二のヒータ基板１１上の同一の列に電熱線１２が配設されているため、その電熱線１２により加熱することができる。このように、断線発生時のヒータ１０の温度分布を緩和することができる。
【００４４】
図７は、第一のヒータ基板１上の電熱線２と、第二のヒータ基板１１上の電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれているように配置した形態の一例を示す。図７の右側の図は、第一の基板セット７と、第二の基板セット１７と、カバー基板４とを積層させた図であり、カバー基板４の第一面４ａ側（積層方向）から見たときの説明図である。なお、図７の右下の図は、このヒータ１０のＢ−Ｂ部の断面図を示している。なお、「積層方向から見てずれている」とは、各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列部分が、厚さ方向においてずれていることを示す。
【００４５】
各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれている実施形態も、ヒータ１０が備えられる被加熱部材を均一に加熱するという観点において、好ましい形態である。第一の基板セット７と第二の基板セット１７を積層する場合に、それぞれに含まれる電熱線２、１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれているとは、第二のヒータ基板１１上に備えられた電熱線１２が、第一のヒータ基板１上に備えられた電熱線２の並列回路とは異なる配置の並列回路を有し、第二のヒータ基板１１上の電熱線１２の少なくとも１部が、第一のヒータ基板１の電熱線２が備えられていない箇所に配置されるように積層されていることをいう。なお、２つの基板セット内の各電熱線の並列回路間ピッチは、等しいことが好ましい。第一のヒータ基板１に備えられた電熱線２の並列回路の並列パターンの位置と、第二のヒータ基板１１に備えられた電熱線１２の並列パターンの位置が、積層方向から見た時にずれていると、第一のヒータ基板１に備えられた電熱線２の一部が断線し、断線箇所が存在する列が加熱されない場合に、第二のヒータ基板１１上に配置された電熱線１２であり、第一のヒータ基板１上の断線した電熱線２に隣接する電熱線２の列との間の位置に備えられた電熱線１２により、断線されて通電されなくなった箇所も加熱される。このように、断線発生時のヒータ１０の温度分布を緩和することができる。なお、上記した並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致しているようにヒータ基板が積層されたヒータ１０よりも、本実施形態のヒータ１０の方が、さらにヒータ１０の温度分布を緩和することができる。
【００４６】
また、図７に示すように、第一の基板セット７の電熱線２と第二の基板セット１７の電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれている実施形態では、第一のヒータ基板１に備えられた電熱線２と、第二のヒータ基板１１に備えられた電熱線１２の並列回路の並列パターンがずれて交互に配置されるように積層されていることが好ましい。具体的には、各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列パターンが、積層方向から見て、（並列回路間ピッチ）／２ずれていることが好ましい。この場合、第一のヒータ基板１または第二のヒータ基板１１の一方に備えられた電熱線２、１２の一部が断線し、断線した部分を含む回路の列が通電されず、発熱されない場合に、他方のヒータ基板の電熱線１２、２の発熱により、均一に加熱することができる。具体的には、断線した電熱線２、１２を有するヒータ基板上の断線した列に隣接する列の電熱線２、１２よりも、断線していない電熱線１２、２を有するヒータ基板上の電熱線１２、２の方が、断線した列の近傍に位置している。このために、その近傍に位置する電熱線１２、２の発熱により、断線した電熱線２、１２を有する箇所も加熱される。このように、積層方向から見た時に、並列パターンがずれて交互に配置されるように積層されたヒータ基板を有するヒータ１０は、ヒータ１０が均一に発熱させるため、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００４７】
なお、第一のヒータ基板１と第二のヒータ基板１１を有するヒータ１０の例を説明したが、２つのヒータ基板を含むことに限定されず、第三のヒータ基板や、第四のヒータ基板といった２つ以上のヒータ基板を有するヒータ１０も好ましい。また、最上部のヒータ基板の第一面上には、カバー基板４が備えられている。２つ以上のヒータ基板を有する場合、電熱線の並列パターンの位置が、積層方向から見た時に全て同一であっても、全て異なっていても良い。また、３つのヒータ基板を備える場合、第一のヒータ基板１に備えられた電熱線２の並列パターンの位置と、第三のヒータ基板に備えられた電熱線の並列パターンの位置が同一であり、第二のヒータ基板１１の並列パターンの位置が異なっていても良い。
【００４８】
電熱線２の並列パターンの位置が、積層方向から見た時に全て異なるように積層する場合は、各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列パターンが、積層方向から見て、（並列回路間ピッチ）／（積層数）ずれていることが好ましい。この時、複数の基板セット内の各電熱線の並列回路間ピッチは、全て等しいことが好ましい。（並列回路間ピッチ）／（積層数）ずれていると、積層されたヒータ基板上に備えられた全ての電熱線において、最も近傍に位置する電熱線間の距離が等しく配置されている。したがって、電熱線がどの列で断線しても、最も近傍に位置する電熱線の発熱で正確に補うことができ、そのため熱の分布を防ぐことができる。これにより、ヒータ１０を備えた被加熱物を均一に加熱することができる。
【００４９】
次に、カバー基板４を含む基板セットを積層したヒータについて説明する。図８及び図９には、第一のヒータ基板１、その上の電熱線２、電極３、及びカバー基板４を第一の基板セット７とし、それを積層するヒータ１０の一例を示す。基板セットの積層数は特に限定されないが、以下では、１つの基板セットを第一の基板セット７上に積層する例について説明する。ここで、第一の基板セット７上に備えた基板セットを第二の基板セット１７とし、第二の基板セット１７に含まれるヒータ基板を第二のヒータ基板１１とする。
【００５０】
２つの基板セットは、第一の基板セット７に含まれるカバー基板４を、第二の基板セット１７に含まれる板状の第二のヒータ基板１１の第二面１１ｂ側で覆うように積層されることが好ましい。各基板セットは、板状のヒータ基板と、ヒータ基板の第一面上に並列回路で配設された電熱線と、電熱線に通電するための電極と、ヒータ基板の第一面、電熱線、および電極を、第二面側で覆う板状のカバー基板と、を備えている。各基板セットに含まれる電熱線２は、カバー基板４に覆われているため、それぞれ破線、一点鎖線で示している。なお、積層される基板セットは、電熱線と電極が備えられたヒータ基板を複数含むものを使用することもできる。積層方法としては、ヒータ基板と同材料のペーストまたはガラスのペーストを作製し、各基板間に塗布し焼成することにより積層（接着）することが好ましい。また、積層されるヒータ１０に含まれる電極３の位置は、同一の箇所にあることが好ましい。このようなヒータ１０は、並列回路で配列された電熱線１２を有する第二の基板セット１７を有することにより、第一のヒータ基板１に備えられた電熱線２の一部が断線した場合でも、第二のヒータ基板１１に備えられた電熱線１２でその断線した箇所を加熱することができる。
【００５１】
第二の基板セット１７に含まれる第二のヒータ基板１１に備えられた電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置は、積層方向から見た時に、第一の基板セット７に含まれる第一のヒータ基板１に備えられた電熱線２の並列回路の並列パターンの位置と一致していても、相違していても良い。電熱線２、１２の並列パターンの位置が一致していても、相違していても、第一の基板セット７の電熱線２が断線した場合に、その断線を含む回路の列を加熱することができる。
【００５２】
図８は、第一の基板セット７の第一のヒータ基板１上の電熱線２に対し、その上の第二の基板セット１７の第二のヒータ基板１１上の電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致している形態の一例を示す。図８の右側の図は、第一の基板セット７と、第二の基板セット１７を積層させた図であり、第二の基板セット１７のカバー基板１４の第一面１４ａ側（積層方向）から見たときの説明図である。なお、カバー基板１４の第一面１４ａの反対側の第二面１４ｂ側で第二のヒータ基板１１の第一面１１ａ側を覆っている。また、図８の右下の図は、このヒータ１０のＣ−Ｃ部の断面図を示している。
【００５３】
第一のヒータ基板１上の電熱線２に対し、その上の基板セット１７の電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致している実施形態は、ヒータ１０が備えられる被加熱部材を均一に加熱するという観点において、好ましい形態である。電熱線２、１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致しているとは、第二の基板セット１７の第二のヒータ基板１１上の電熱線１２が、第一の基板セット７の第一のヒータ基板１上の電熱線２と同一の回路の配列を有し、その回路の位置が一致するように積層されていることをいう。電熱線２、１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致していると、第一の基板セット７に含まれる電熱線２の一部が断線し、断線箇所が存在する列が加熱されない場合に、第二の基板セット１７の第二のヒータ基板１１上の同一の列に電熱線１２が配設されているため、その電熱線１２により、その断線した箇所を含む列を加熱することができる。このように、断線発生時の積層されたヒータ１０の温度分布を緩和することができる。
【００５４】
図９は、第一の基板セット７に含まれる第一のヒータ基板１上の電熱線２と、第二の基板セット１７に含まれる第二のヒータ基板１１上の電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれているように配置した形態の一例を示す。図９の右側の図は、第一の基板セット７と、第二の基板セット１７とを積層させた図であり、第二の基板セット１７のカバー基板１４の第一面１４ａ側（積層方向）から見たときの説明図である。なお、カバー基板１４の第一面１４ａの反対側の第二面１４ｂ側で第二のヒータ基板１１の第一面１１ａ側を覆っている。また、図９の右下の図は、このヒータ１０のＤ−Ｄ部の断面図を示している。なお、前述したが、「積層方向から見てずれている」とは、各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列部分が、厚さ方向においてずれていることを示す。
【００５５】
各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれている実施形態も、ヒータ１０が備えられる被加熱部材を均一に加熱するという観点において、好ましい形態である。第一の基板セット７と第二の基板セット１７を積層する場合に、それぞれに含まれる電熱線２、１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれているとは、第二のヒータ基板１１上に備えられた電熱線１２が、第一のヒータ基板１上に備えられた電熱線２の並列回路とは異なる配置の並列回路を有し、第二のヒータ基板１１上の電熱線１２の少なくとも１部が、第一のヒータ基板１の電熱線２が備えられていない箇所に配置されるように積層されていることをいう。なお、２つの基板セット内の各電熱線の並列回路間ピッチは、等しいことが好ましい。第一の基板セット７に含まれる電熱線２の並列回路の並列パターンの位置と、第二の基板セット１７に含まれる電熱線１２の並列パターンの位置が、積層方向から見た時にずれていると、第一の基板セット７に含まれる電熱線２の一部が断線し、断線箇所が存在する列が加熱されない場合に、第二の基板セット１７に含まれる電熱線１２であり、断線した電熱線２に隣接する電熱線２の列との間の位置に備えられた電熱線１２により、断線されて通電されなくなった箇所も加熱される。このように、断線発生時のヒータ１０の温度分布を緩和することができる。なお、上記した並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見て一致しているように積層されたヒータ１０よりも、本実施形態のヒータ１０の方が、さらにヒータ１０の温度分布を緩和することができる。
【００５６】
また、図９に示すように、第一の基板セット７の電熱線２と第二の基板セット１７の電熱線１２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見てずれている実施形態では、第一の基板セット７に含まれる電熱線２と、第二の基板セット１７に含まれる電熱線１２の並列回路の並列パターンがずれて交互に配置されるように積層されていることが好ましい。具体的には、各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列パターンが、積層方向から見て、（並列回路間ピッチ）／２ずれていることが好ましい。この場合、第一の基板セット７または第二の基板セット１７の一方に備えられた電熱線２、１２の一部が断線し、断線した部分を含む回路の列が通電されず、発熱されない場合に、他方の基板セットに含まれる電熱線１２、２の発熱により、均一に加熱することができる。具体的には、断線した電熱線２、１２を有する基板セットに含まれる断線した列に隣接する列の電熱線２、１２よりも、他方の断線していない電熱線１２、２を有する基板セットに含まれる電熱線１２、２の方が、断線した列の近傍に位置しており、且つ２本の電熱線１２、２により断線した箇所を加熱することができる。このように、積層方向から見た時に、並列パターンがずれて交互に配置されるように積層されたヒータ１０は、ヒータ１０が均一に発熱させるため、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００５７】
なお、図９では二つの基板セットを積層させる例を説明したが、これに限定されず、２つ以上の基板セットを積層させたヒータ１０も好ましい。２つ以上の基板セットを積層する場合、電熱線の並列パターンの位置が、積層方向から見た時に全て同一であっても、全て異なっていても良い。また、例えば３つの基板セットを積層させる場合、最下段に備えられる第一の基板セット７に含まれる電熱線２の並列パターンの位置と、最上段に備えられる第三の基板セットに含まれる電熱線の並列パターンの位置が同一であり、中段に備えられる第二の基板セット１７に含まれる電熱線１２の並列パターンの位置が異なっていても良い。さらに、積層させる基板セットとして、電熱線および電極を備えるヒータ基板を複数有する基板セットも使用することができる。
【００５８】
なお、複数の基板セット内の電熱線２の並列回路の並列パターンの位置が、積層方向から見た時に全て異なるように積層する場合は、各基板セットにおける電熱線の並列回路の並列パターンが、積層方向から見て、（並列回路間ピッチ）／（積層数）ずれていることが好ましい。この時、複数の基板セット内の各電熱線の並列回路間ピッチは、全て等しいことが好ましい。（並列回路間ピッチ）／（積層数）ずれていると、積層された基板セット内に含まれる全ての電熱線において、最も近傍に位置する電熱線間の距離が等しく配置されている。したがって、電熱線の回路がどの列で断線しても、最も近傍に位置する電熱線の発熱で正確に補うことができ、熱の分布を防ぐことができる。これにより、ヒータ１０を備えた被加熱物を均一に加熱することができる。
【００５９】
（２）ハニカム構造体
図１０に、本発明のヒータ１０を配置したハニカム構造体２０の一例を示す。本発明のハニカム構造体２０は、流体の流路となる第一の端面２６から第二の端面２７まで延びる複数のセル２２を区画形成する隔壁２１を有するハニカム構造体２０と、ハニカム構造体２０の外壁２３を取り囲むように配設された少なくとも１つのヒータ１０と、を備える。本発明のハニカム構造体２０は、その外壁２３にヒータ１０が隙間なく配設されていても良いし、隙間があっても良いが、図１０に示すように、複数の板状のヒータ１０が、ハニカム構造体２０の外壁２３の全周に渡って、隙間なく配設されていることが好ましい。具体的には、第一のヒータ基板１の第二面１ｂがハニカム構造体２０の外壁２３に沿った形状で形成されており、第一のヒータ基板１の第二面１ｂが外壁２３に配設されていることが好ましい。外壁２３に隙間なく配設させることによって、ハニカム構造体２０を均一に加熱することができる。また、配設するヒータ１０の構造（１枚のヒータ１０か、積層されたヒータ１０か）は、全て同一であることが好ましい。全て同一であることにより、ハニカム構造体２０を均一に加熱することができる。
【００６０】
また、ハニカム構造体２０は流体の流路となる第一の端面２６から第二の端面２７まで延びる複数のセル２２を区画形成する多孔質の隔壁２１を有するハニカム基材を備えるものである。隔壁２１は、セラミックを含む材料からなるものであることが好ましい。更に、隔壁２１を構成する材料は、炭化珪素、珪素−炭化珪素複合材料、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも一種のセラミックを含むものであることが好ましい。本発明のハニカム構造体２０のセル２２の延びる方向に直交する断面におけるセル２２の形状は、特に限定されない。例えば、三角形、四角形、八角形等の多角形、円形、楕円形等を挙げることができる。また、これらの形状の複数を組み合わせた態様も、好ましい態様である。ハニカム構造体２０の外形（ハニカム構造体２０全体の形状）としては、特に限定されないが、円柱形、楕円柱形、四角柱形等の、底面多角形の柱形状等を挙げることができる。さらに、本発明のハニカム構造体２０においては、最外周に位置する外周壁２３ａを有してもよい。また、外周壁２３ａは、成形時にハニカム成形体と一体的に形成させる一体成形壁であることが好ましい。また、外周壁２３ａは、成形後に、ハニカム成形体の外周を研削して所定形状とし、セメント等で外周壁２３ａを形成するセメントコート壁であることも好ましい態様である。
【００６１】
本発明のハニカム構造体２０の外形が円柱形である場合には、少なくとも第一のヒータ基板１の第二面１ｂが、その外壁２３に沿った形状となるために婉曲していることが好ましい。図１０に示すように、ヒータ１０自体の形状が婉曲していることも好ましい形態である。なお、図１に示されるヒータ１０も、円柱形の被加熱部材に配設されることを考慮して、第一のヒータ１０の第二面１ｂが円柱形の被加熱部材の外形に沿った形状になるように、弧を描いて婉曲している。
【００６２】
また、ヒータ１０が配設されたハニカム構造体２０の両端面には、図１０に示すように、リング状の押さえ部材３１と、ヒータ１０のカバー基板４の第一面４ａの外形に沿って形成された支持部材３２が配置され、ハニカム構造体２０とヒータ１０を固定している。また、支持部材３２は、ヒータ１０の電極ロッド５に当たる部分が開口されており、電極ロッド５が電源と接続可能になっている。
【００６３】
さらに、本発明のヒータ１０を備えて加熱するハニカム構造体２０の隔壁２１に触媒が担持されていることが好ましい。触媒成分の担持方法については特に制限はなく、従来公知のハニカム触媒体の製造方法において用いられる方法に準じて触媒を担持することができる。例えば、自動車排ガス用触媒としてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を担持する場合は、以下のようにして担持することができる。まず、「塩化白金酸水溶液等の貴金属触媒成分」及び「ＣｅＯ２等の希土類酸化物」を含むγ−アルミナのスラリーに、酸処理及び熱処理を実施したハニカム基材を浸漬する。そして、スラリーがコートされたハニカム基材の余剰のスラリーを、エアー等で除去し、乾燥して、ハニカム触媒体とすることが好ましい。ハニカム基材にスラリーをコートし、エアー等で余剰のスラリーを除去した後に、５００〜６００℃の温度で焼付けて（焼成して）、ハニカム触媒体としてもよい。触媒成分としては、「Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を基体とした三元触媒」、酸化触媒、脱臭触媒、「Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ等の卑金属触媒」等を挙げることができる。
【００６４】
本発明のヒータ１０を配設したハニカム構造体２０に触媒を担持した排ガス浄化システムは、ハニカム構造体２０の均一な加熱を持続させることができるため、エンジン始動直後に触媒が活性温度に達し、当該活性温度に達した触媒は、低温の排ガスが流入しても冷えがたく触媒活性を維持することができる。
【００６５】
（３）ヒータの製造方法
ここで、上記したヒータ１０の製造方法について説明する。図１１に、本発明のヒータ１０の製造方法を示す図を記載する。なお、図１１は、第一のヒータ基板１にカバー基板４を配置したヒータ１０の製造方法を示している。図１１に示すように、まず、第一のヒータ基板１となる基材シートを作製する。所望の組成（例えばＳｉ３Ｎ４）からなる基材シートをテープ印刷等で形成し、所望の大きさ（例えば、幅４３０×長さ１８０×厚さ０．４）に裁断する。次に、基材シート上に並列回路を有する電熱線２と電極３を所望の厚さ（例えば２０〜４０μｍ）に塗布して印刷し、乾燥する。電熱線２の印刷は、大きな基材シート上に複数の電熱線２を印刷することが好ましい。次に、カバー基板４となるカバーシートを作製する。所望の組成（例えばＳｉ３Ｎ４）から成るカバーシートをテープ印刷等で形成し、所望の大きさに裁断する。次に、電極３端子を取り出すことのできる端子取出し部をパンチ加工等により形成する。このような基材シートとカバーシートを積層させ、真空（熱）加圧等の方法により、接着させる。次に、接着されたヒータ１０毎（電熱線２毎）に切り離し、脱脂・仮焼きを行う。これにより、ヒータ１０に含まれる有機成分の除去とハンドリング性を付与することができる。次に、脱脂・仮焼きされたヒータ１０を本焼きする（例えば１８０度で４時間焼成される）。その後、カバー基板４に電極ロッド５を接合することにより、ヒータ１０を作製することができる。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１〜３、比較例１）
（ヒータの作製）
ヒータ１０を作製した。実施例１〜３、比較例１のヒータ１０は第一のヒータ基板１及びカバー基板４の材質がＳｉ３Ｎ４である。実施例１は、厚さ０．５〜１．０ｍｍの第一のヒータ基板１の第一面１ａに幅４００μｍ×厚み２０μｍの電熱線２を並列回路で備えた。なお、電熱線２の材質はタングステンである。電熱線２には一組の電極３を備えた。このような電熱線２と電極３を備えた第一のヒータ基板１の第一面１ａには、厚さ０．５〜１ｍｍのカバー基板４を配置し、電極ロッド５を形成した。このような実施例１のヒータ１０の幅は３０ｍｍであり、長さは９０ｍｍ、厚みが２．０ｍｍであった。
【００６８】
実施例２のヒータ１０は、厚さ０．３３〜０．６７ｍｍの第一のヒータ基板１の第一面１ａに幅４００μｍ×厚み１０μｍの電熱線２を並列回路で備えた。なお、電熱線２の材質はタングステンであり、電熱線２には一組の電極３を備えた。また、このような電熱線２と電極３を備えた第一のヒータ基板１の第一面１ａには、厚さ０．３３〜０．６７ｍｍの第二のヒータ基板１１を備えた。第二のヒータ基板１１の第一面１１ａには、積層方向から見た時に、第一のヒータ基板１の電熱線２とその並列パターンが一致している電熱線１２と電極１３を備えた。そして、その上に厚さ０．３３〜０．６７ｍｍのカバー基板４を配置して電極ロッド５を形成した。このような実施例２の積層されたヒータ１０の幅は３０ｍｍであり、長さは９０ｍｍ、厚さが２ｍｍであった。
【００６９】
実施例３のヒータ１０は、第二のヒータ基板１１の第一面１１ａに、積層方向から見た時に、第一のヒータ基板１の電熱線２とその並列パターンがずれている（（並列回路間ピッチ）／２ずれている）電熱線１２を備えたこと以外は、実施例２と同様に作製した。
【００７０】
比較例１のヒータは、図１３に示すように、第一のヒータ基板１の第一面１ａに直列回路で電熱線２を備えたこと以外は実施例１と同様に作製した。
【００７１】
（ヒータの発熱温度分布試験）
実施例１〜３、比較例１のヒータ１０に対し、ヒータ１０の長さの７０ｍｍ（ハニカム構造体２０の流入端面側に備えられたヒータ１０の端から７０ｍｍ）の箇所に備えられた回路の列の電熱線の一部を断線させ、１．０ｋＷの電力をかけた時のヒータ温度を測定した。なお、実施例２と３は一つの層のヒータ１０の電熱線のみを断線させた。測定結果を図１２のグラフに示す。
【００７２】
図１２のグラフに示すように、実施例１〜３のヒータ１０は、電熱線２の一部が断線しても他の回路の列が通電して発熱しているため、温度分布のばらつきを緩和することができた。一方、図１４に示すように、比較例１のヒータ１０の電熱線２は直列回路であるため、電熱線２の一部が断線すると、その電熱線２全てに通電できなくなり、ヒータ１０としての機能を発揮することができなかった。
【００７３】
（ハニカム構造体の破損試験）
次に、実施例１〜３、及び比較例１のヒータ１０を用いてハニカム構造体２０を加熱して試験した。ハニカム構造体２０としては、図１０に示すような外形が円柱形状のハニカム構造体２０を用いた。ハニカム構造体２０の隔壁２１及び外周壁２３ａの材質はＳｉ−ＳｉＣ複合材である。また、ハニカム構造体２０のサイズは直径８０ｍｍ、長手方向の長さが１００ｍｍであり、隔壁２１の厚さが０．１５ｍｍ、外周壁２３ａの厚さが０．３ｍｍである。また、セル形状は正方形であり、セル密度は４００セル／ｃｍ２である。
【００７４】
実施例１〜３、比較例１のヒータ１０をハニカム構造体２０の外周壁２３ａに、ハニカム構造体２０の両端面から５ｍｍずつ間隔をあけて８枚配置し、ハニカム構造体２０の全周をヒータ１０で覆った。ハニカム構造体２０の両端面の外周壁２３ａ（５ｍｍずつ間隔を空けた箇所）には、リング状の押さえ部材３１を配置し、ヒータ１０で覆われたハニカム構造体２０の下部には支持部材３２を配置した。この８枚のヒータ１０のうち１枚において、長さが７０ｍｍ（ハニカム構造体２０の流入端面側に備えられたヒータ１０の端から７０ｍｍ）の箇所に備えられた回路の列の電熱線２の一部を断線させた状態で、８枚のヒータ１０の電熱線に１．０ｋＷの電力で通電させ、ハニカム構造体２０を加熱して破損試験を実施した。なお、実施例２と３は一つの層のヒータ１０の電熱線のみを断線させた。この破損試験を５回ずつ行った。１回の試験ごとにハニカム構造体は交換した。
【００７５】
実施例１のヒータ１０を備えたハニカム構造体２０は、５回の試験中１回だけ破損した。実施例２および実施例３のヒータ１０を備えたハニカム構造体２０は、５回全ての試験において、破損することがなかった。一方、比較例１のヒータ１０を備えたハニカム構造体２０は、５回全ての試験で破損した。
【００７６】
よって、本発明のヒータ１０である実施例１〜３は、ハニカム構造体２０の破損を防ぐことができた。一方、直列回路の電熱線２を含むヒータ１０である比較例１では、ハニカム構造体２０の破損を防ぐことができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明のヒータをハニカム構造体に備えることにより、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、燃焼装置等の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】
【００７８】
１：第一のヒータ基板、１ａ：（第一のヒータ基板の）第一面、１ｂ：（第一のヒータ基板の）第二面、２：（第一のヒータ基板上の）電熱線、３：（第一のヒータ基板上の）電極、４：カバー基板、４ａ：（カバー基板の）第一面、４ｂ（カバー基板の）第二面、５：電極ロッド、７：第一の基板セット、１０：ヒータ、１１：第二のヒータ基板、１１ａ：（第二のヒータ基板）の第一面、１１ｂ：（第二のヒータ基板）の第二面、１２：（第二のヒータ基板上の）電熱線、１３：（第二のヒータ基板上の）電極、１４：（第二の基板セットの）カバー基板、１４ａ：（第二の基板セットのカバー基板の）第一面、１４ｂ：（第二の基板セットのカバー基板の）第二面、１７：第二の基板セット、２０：ハニカム構造体、２１：隔壁、２２：セル、２３：外壁、２３ａ：外周壁、２６：第一の端面、２７：第二の端面、３１：押さえ部材、３２：支持部材。
【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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