ハニカム構造体及び排ガス浄化装置
【課題】本発明は、電極が断線しにくく、中心部と外周部の発熱量を個別に調整することが可能なハニカム構造体及び該ハニカム構造体を有する排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ハニカム構造体１０は、複数の貫通孔が長手方向に並設されていると共に、導電性セラミックスを含むハニカムユニット１１が接着層１２を介して４個接着されている、円柱状のハニカム構造体１０であって、ハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面が扇形状であり、ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面には、一対の電極１３が形成されており、電極１３は、ハニカムユニット１１と接着層１２の間に延設されている、及び、ハニカムユニット１１の外周面と接着層１２の間には、一対の電極１３が形成されており、一対の電極１３は、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されている。
【解決手段】ハニカム構造体１０は、複数の貫通孔が長手方向に並設されていると共に、導電性セラミックスを含むハニカムユニット１１が接着層１２を介して４個接着されている、円柱状のハニカム構造体１０であって、ハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面が扇形状であり、ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面には、一対の電極１３が形成されており、電極１３は、ハニカムユニット１１と接着層１２の間に延設されている、及び、ハニカムユニット１１の外周面と接着層１２の間には、一対の電極１３が形成されており、一対の電極１３は、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体及び排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排ガスには、炭化水素化合物、一酸化炭素、窒素酸化物等の物質が含まれており、このような排ガスを浄化するために、コージェライトから構成されているハニカム構造体が用いられている。このようなハニカム構造体は、複数の貫通孔を隔てる隔壁の表面にアルミナからなる触媒担持層が形成されており、触媒担持層には、白金、ロジウム、パラジウム等の触媒が担持されている。
【０００３】
しかしながら、排ガスの温度が低下すると、触媒担持層に担持されている触媒の機能（活性）が十分に発揮されなくなり、排ガス浄化能が低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、ハニカムユニットの基材に炭化珪素質材等の発熱材を用いて、単一のハニカムユニットからなる一体構造とした触媒体を排気通路に接続された触媒容器内に絶縁体を介して内装し、前記触媒体の外周部に端子が接合され、前記触媒体が所定温度境遇内の条件のときのみ電源より端子を経て通電して基材を発熱させ、触媒体を加熱するようにした内燃機関における触媒式排気ガス浄化装置が開示されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、内燃機関の排気ガスを浄化するための多孔質セラミックス製のフィルタを複数個組み合わせてなり、両端部に一対の自己発熱用電極を設けた排気ガスフィルタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭４９−１２４４１２号公報
【特許文献２】特開平７−８０２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、引用文献１に記載されている単一のハニカムユニットからなる一体構造とした従来の触媒体の両端部に一対の自己発熱用電極を形成すると、触媒体の中心部の温度が低下し、排ガス浄化能が低下しやすいという問題がある。また、触媒体の外周部の断熱性能が不十分な場合には、触媒体の外周部の温度が低下し、クラックが発生しやすいという問題がある。
【０００８】
引用文献２の図６に記載されている従来の排気ガスフィルタは、断面が略正方形状のフィルタと、断面が略二等辺三角形状のフィルタを組み合わせてなり、各フィルタの両端部に一対の自己発熱用電極を設けられているため、排気ガスフィルタの外周部に保持シール材を配置した状態で、金属管にキャニングすると、フィルタの角部の面圧が大きくなって、自己発熱用電極が断線しやすくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、電極が断線しにくく、中心部と外周部の発熱量を個別に調整することが可能なハニカム構造体及び該ハニカム構造体を有する排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のハニカム構造体は、複数の貫通孔が長手方向に並設されていると共に、導電性セラミックスを含むハニカムユニットが接着層を介して複数個接着されている、円柱状又は楕円柱状のハニカム構造体であって、前記ハニカムユニットは、前記長手方向に垂直な断面が扇形状又は楕円扇形状であり、前記ハニカムユニットの前記接着層と対向しない外周面には、一対の電極が形成されており、該一対の電極は、前記ハニカムユニットと前記接着層の間に延設されている、及び／又は、前記ハニカムユニットの外周面と前記接着層の間には、一対の電極が形成されており、該一対の電極は、前記ハニカムユニットの前記長手方向に垂直な断面の扇形状又は楕円扇形状の中心を含む領域に形成されている。
【００１１】
前記一対の電極は、前記ハニカムユニットの外周の全域に形成されていることが望ましい。
【００１２】
前記一対の電極は、前記ハニカムユニットの前記長手方向の両端部の外周面に形成されていることが望ましい。
【００１３】
前記扇形状又は楕円扇形状の中心に近い程、前記一対の電極間の距離が小さいことが望ましい。
【００１４】
前記扇形状又は楕円扇形状の中心角が９０°以下であることが望ましい。
【００１５】
前記電極は、幅が３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の帯状電極であることが望ましく、前記帯状電極間の抵抗が略同一となるように、前記帯状電極間の距離が調整されていることが望ましい。
【００１６】
前記電極は、溶射又はスパッタにより形成されていることが望ましい。
【００１７】
前記複数の貫通孔を隔てる隔壁に触媒が担持されていることが望ましく、前記触媒は、白金、ロジウム及びパラジウムからなる群より選択される一種以上であることが望ましい。
【００１８】
前記導電性セラミックスは、炭化ケイ素を含むことが望ましい。
【００１９】
本発明の排ガス浄化装置は、本発明のハニカム構造体を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電極が断線しにくく、中心部と外周部の発熱量を個別に調整することが可能なハニカム構造体及び該ハニカム構造体を有する排ガス浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のハニカム構造体の一例を示す斜視図である。
【図２】図１のハニカムユニットを示す斜視図である。
【図３】図１のハニカムユニットの接着層が形成されている面を示す図である。
【図４】図３のハニカムユニットの変形例を示す図である。
【図５】図３のハニカムユニットの変形例を示す図である。
【図６】図１のハニカム構造体の変形例を示す斜視図である。
【図７】図１のハニカム構造体の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の排ガス浄化装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００２３】
図１に、本発明のハニカム構造体の一例を示す。ハニカム構造体１０は、複数の四角柱状の貫通孔１１ａが隔壁１１ｂを隔てて長手方向に並設されているハニカムユニット１１（図２参照）が接着層１２を介して４個接着されており、円柱状である。また、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面は、中心角が９０°の扇形状であり、ハニカムユニット１１は、導電性セラミックスを含む。さらに、各ハニカムユニット１１の長手方向の両端部の外周の全域に一対の帯状電極１３が形成されている。
【００２４】
なお、本願明細書及び特許請求の範囲において、ハニカムユニット１１の端部は、ハニカムユニット１１の端部の近傍を含むこととする。また、ハニカムユニット１１の端部の近傍は、ハニカムユニット１１の端面からの距離が３０ｍｍ以下であることを意味する。さらに、外周面は、端面を含まないこととする。
【００２５】
一対の帯状電極１３は、各ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面に、形成されていると共に、ハニカムユニット１１と接着層１２の間に延設されていることに加え、ハニカムユニット１１の外周面と接着層１２の間に形成されていると共に、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されている。このため、例えば、４個の一対の帯状電極１３と電気的に接続されている一対の円環状の導電部材を経て、自動車用バッテリーから帯状電極１３間に電圧を印加すると、ハニカムユニット１１の中心部と外周部に流れる電流の電流密度を均一にすることができる。その結果、ハニカムユニット１１の中心部と外周部の発熱量が均一となり、ハニカムユニット１１の中心部と外周部の温度を均一にすることができる。また、４個のハニカムユニット１１に同一の電圧が印加されるため、ハニカム構造体１０の温度を均一にすることができる。
【００２６】
なお、ハニカムユニット１１の中心部と外周部は、それぞれハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心と外周までの距離を二等分した場合の中心側及び外周側の領域を意味する。
【００２７】
また、ハニカム構造体１０が円柱状であるため、ハニカム構造体１０の外周部に保持シール材２０を配置した状態で、金属管３０にキャニングしても、各ハニカムユニット１１の外周部の面圧が均一になるため、帯状電極１３が断線しにくい（図８参照）。
【００２８】
導電性セラミックスとしては、ハニカムユニット１１に所定の電流を流した時に十分に発熱することが可能であれば、特に限定されないが、窒化アルミニウム、アルミニウム等でドープされている炭化ケイ素等が挙げられる。
【００２９】
ハニカムユニット１１は、帯状電極１３間の抵抗が１〜１×１０３Ωであることが好ましい。ハニカムユニット１１の帯状電極１３間の抵抗が１Ω未満であると、ジュールの法則により、ハニカムユニット１１に通電しても十分に発熱しなくなる。一方、ハニカムユニット１１の帯状電極１３間の抵抗が１×１０３Ωを超えると、例えば、ハイブリッド車に搭載されているような高容量バッテリーを用いて帯状電極１３間に電圧を印加しても、ハニカムユニット１１に流れる電流が小さくなり、ハニカムユニット１１を十分に発熱させることが困難になる。
【００３０】
なお、４個のハニカムユニット１１の抵抗にバラツキがある場合は、帯状電極１３間の抵抗が略同一となるように、帯状電極１３間の距離が調整されていることが好ましい。これにより、４個のハニカムユニット１１に通電した場合に、４個のハニカムユニット１１の発熱量を略同一とすることができる。
【００３１】
ハニカムユニット１１は、気孔率が２５〜５０％であることが好ましい。ハニカムユニット１１の気孔率が２５％未満であると、ハニカムユニット１１の熱容量が増大して発熱しにくくなる。一方、ハニカムユニット１１の気孔率が５０％を超えると、ハニカムユニット１１の強度が不十分になる。
【００３２】
なお、ハニカムユニット１１の気孔率は、水銀圧入法を用いて測定することができる。
【００３３】
ハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面の断面積が５〜５０ｃｍ２であることが好ましい。ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の断面積が５ｃｍ２未満であると、ハニカム構造体１０の圧力損失が増大する。一方、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の断面積が５０ｃｍ２を超えると、ハニカムユニット１１に発生する熱応力に対する強度が不十分になる。
【００３４】
ハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面の開口率が５０〜８５％であることが好ましい。ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の開口率が５０％未満であると、ハニカムユニット１１の熱容量が増大して発熱しにくくなる。一方、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の開口率が８５％を超えると、ハニカムユニット１１の強度が不十分となる。
【００３５】
ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の貫通孔１１ａの密度は、１５．５〜１８６個／ｃｍ２であることが好ましく、３１〜１５５個／ｃｍ２がより好ましく、４６．５〜１２４個／ｃｍ２がさらに好ましい。ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の貫通孔１１ａの密度が１５．５個／ｃｍ２未満であると、ハニカムユニット１１の隔壁１１ｂに触媒が担持されている場合に、排ガスと触媒が接触しにくくなって、排ガスの浄化率が低下する。一方、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の貫通孔１１ａの密度が１８６個／ｃｍ２を超えると、ハニカム構造体１０の圧力損失が増大する。
【００３６】
ハニカムユニット１１の隔壁１１ｂの厚さは、０．０５〜０．３０ｍｍであることが好ましい。隔壁１１ｂの厚さが０．０５ｍｍ未満であると、ハニカムユニット１１の強度が低下する。一方、隔壁１１ｂの厚さが０．３０ｍｍを超えると、ハニカムユニット１１の熱容量が増大して発熱しにくくなる。
【００３７】
ハニカムユニット１１の隔壁１１ｂに触媒が担持されていてもよい。
【００３８】
隔壁１１ｂに担持されている触媒としては、排ガスを浄化することが可能であれば、特に限定されないが、白金、ロジウム、パラジウム等が挙げられる。
【００３９】
また、隔壁１１ｂの表面にγ−アルミナからなる触媒担持層が形成されており、触媒担持層に触媒が担持されていることが好ましい。
【００４０】
窒化アルミニウムでドープされた炭化ケイ素から構成されるハニカムユニット１１を作製する方法としては、特に限定されないが、炭化ケイ素及び窒化アルミニウムを含む原料ペーストを用いて成形した成形体を焼成する方法等が挙げられる。
【００４１】
原料ペースト中の窒化アルミニウムの含有量は、０．１〜３０質量％であることが好ましい。
【００４２】
原料ペーストは、必要に応じて、有機バインダ、分散媒、成形助剤等をさらに含んでもよい。
【００４３】
原料ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４４】
原料ペースト中の有機バインダの含有量は、炭化ケイ素に対して、１〜１０質量％であることが好ましい。
【００４５】
原料ペーストに含まれる分散媒としては、特に限定されないが、水、メタノール等の水性溶媒；ベンゼン等の有機溶媒が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４６】
原料ペーストに含まれる成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
【００４７】
原料ペーストを調製する方法としては、特に限定されないが、ミキサー及びアトライターを用いて混合する方法、ニーダーを用いて混練する方法等が挙げられる。
【００４８】
原料ペーストを用いて成形する方法としては、特に限定されないが、押出成形等が挙げられる。
【００４９】
成形体を乾燥する際に用いる乾燥機としては、特に限定されないが、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等が挙げられる。
【００５０】
また、乾燥された成形体は、例えば、４００℃で２時間脱脂することが好ましい。
【００５１】
さらに、脱脂された成形体は、例えば、アルゴン等の不活性ガスの雰囲気において、２２００℃で３時間焼成することが好ましい。
【００５２】
なお、焼成時に窒素を導入して、炭化ケイ素を窒素でドープしてもよい。
【００５３】
ハニカムユニット１１の代わりに、基材（骨材）に存在する気孔に導電材料を含むハニカムユニットを用いてもよい。
【００５４】
ハニカムユニットの基材を構成する材料としては、特に限定されないが、炭化ケイ素、チタン酸アルミニウム、コージェライト、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライト等が挙げられる。
【００５５】
炭化ケイ素から構成されるハニカムユニットの基材を作製する方法としては、特に限定されないが、前述のハニカムユニット１１を作製する方法において、窒化アルミニウムを含まない原料ペーストを用いる方法等が挙げられる。
【００５６】
ハニカムユニットの基材に存在する気孔に含まれる導電材料としては、通電した時に十分に発熱することが可能であれば、特に限定されないが、シリコン；ニッケルシリサイド、クロムシリサイド、鉄シリサイド等の珪化物等が挙げられる。
【００５７】
導電材料として、シリコンを含む導電層を形成する方法としては、特に限定されないが、溶融シリコン又はシリコン若しくはシリコンの前駆体を含むスラリーをハニカムユニットの基材の表面に含浸させる方法等が挙げられる。
【００５８】
なお、ハニカム構造体の中心部を発熱しやすくするためには、ハニカムユニット長手方向に垂直な断面の扇形状の中心角は、９０°以下であれば、特に限定されず、７５°以下が好ましく、６０°以下がさらに好ましい。
【００５９】
また、四角柱状の貫通孔１１ａの代わりに、三角柱状、六角柱状等の貫通孔が並設されていてもよい。
【００６０】
ハニカムユニット１１を接着する接着層１２は、厚さが０．５〜２ｍｍであることが好ましい。接着層１２の厚さが０．５ｍｍ未満であると、ハニカムユニット１１の接着強度が不十分になる。一方、接着層１２の厚さが２ｍｍを超えると、ハニカム構造体１０の圧力損失が増大する。
【００６１】
ハニカムユニット１１を接着させる方法としては、特に限定されないが、接着層用ペーストを塗布した後、乾燥固化する方法が挙げられる。
【００６２】
接着層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。
【００６３】
接着層用ペーストに含まれる無機繊維としては、特に限定されないが、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、シリカアルミナが好ましい。
【００６４】
接着層用ペーストに含まれる無機バインダとしては、特に限定されないが、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラスの無機系ゾル、白土、カオリン、モンモリロナイト、セピオライト、アタパルジャイト等の粘土鉱物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾルが好ましい。
【００６５】
接着層用ペーストに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、炭化ケイ素、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、ムライト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭化ケイ素が好ましい。
【００６６】
また、接着層用ペーストは、有機バインダを含有してもよい。
【００６７】
接着層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００６８】
なお、円柱状のハニカム構造体１０を作製する代わりに、楕円柱状のハニカム構造体を作製してもよい。このとき、楕円柱状のハニカム構造体を構成するハニカムユニットは、長手方向に垂直な断面が楕円扇形状である。また、例えば、一対の帯状電極と電気的に接続されている一対の楕円環状の導電部材を経て、自動車用バッテリーから帯状電極間に電圧を印加することができる。
【００６９】
なお、本願明細書及び特許請求の範囲において、楕円及び楕円扇形における楕円は、長さが同一の２本の線分で２個の半円を接続したトラック形状を含むこととする。
【００７０】
帯状電極１３は、金属から構成されることが好ましい。
【００７１】
帯状電極１３の幅は、３〜３０ｍｍであることが好ましい。帯状電極１３の幅が３ｍｍ未満であると、帯状電極１３間に電圧を印加すると、帯状電極１３が破損しやすくなる。一方、帯状電極１３の幅が３０ｍｍを超えると、帯状電極１３間に電圧を印加した時に発熱するハニカムユニット１１の体積が小さくなり、ハニカム構造体１０が排ガスを十分に浄化できなくなる。
【００７２】
帯状電極１３を形成する方法としては、特に限定されないが、溶射、スパッタ等が挙げられる。
【００７３】
なお、ハニカムユニット１１と接着層１２の間に形成されている帯状電極１３は、ハニカム構造体１０の径方向に対して、一対の帯状電極１３間の距離が一定であるように形成されているが（図３参照）、ハニカム構造体１０の中心に近い程、一対の帯状電極１３間の距離が小さくなるように形成されていてもよい（図４及び図５参照）。これにより、ハニカム構造体１０の中心部がさらに発熱しやすくなる。なお、図４及び図５は、それぞれハニカム構造体１０の中心に近い程、帯状電極１３の幅が大きい場合及びハニカム構造体１０の径方向に対して、帯状電極１３の幅が一定である場合である。
【００７４】
また、帯状電極１３の代わりに、波状電極、ジグザグ電極が形成されていてもよい。
【００７５】
図６に、ハニカム構造体１０の変形例を示す。ハニカム構造体１０'は、帯状電極１３の代わりに、ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面からハニカムユニット１１と接着層１２の間に延設されている帯状電極１３'が形成されている以外は、ハニカム構造体１０と同一の構成である。
【００７６】
一対の帯状電極１３'は、各ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面に、形成されていると共に、ハニカムユニット１１と接着層１２の間に延設されている。このため、例えば、４個の一対の帯状電極１３'と電気的に接続されている一対の円環状の導電部材を経て、自動車用バッテリーから帯状電極１３'間に電圧を印加すると、ハニカムユニット１１の外周部に流れる電流の電流密度を中心部に流れる電流の電流密度よりも大きくすることができる。その結果、ハニカムユニット１１の外周部の発熱量を中心部の発熱量よりも大きくすることができ、ハニカムユニット１１の外周部の温度を中心部の温度よりも高くすることができる。このため、ハニカム構造体１０'の外周部に保持シール材２０を配置した状態で、金属管３０にキャニングして排ガス浄化装置として用いる場合に、保持シール材２０の断熱性能が不十分であっても、ハニカム構造体１０'の外周部の温度の低下を抑制することができる。また、４個のハニカムユニット１１に同一の電圧が印加されるため、ハニカム構造体１０'を排ガス浄化装置として用いる場合に、保持シール材２０の断熱性能が不十分であっても、ハニカム構造体１０'の外周部の温度の低下を抑制することができることから、ハニカム構造体１０'の温度を均一にすることができ、クラックの発生を抑制することができる。
【００７７】
なお、帯状電極１３'は、形状を除いて、帯状電極１３と同一の構成である。
【００７８】
図７に、ハニカム構造体１０の変形例を示す。ハニカム構造体１０"は、帯状電極１３の代わりに、ハニカムユニット１１の外周面と接着層１２の間のハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されている帯状電極１３"が形成されている以外は、ハニカム構造体１０と同一の構成である。
【００７９】
一対の帯状電極１３"は、ハニカムユニット１１の外周面と接着層１２の間に形成されていると共に、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されている。このため、例えば、４個の一対の帯状電極１３"と電気的に接続されている一対の円環状の導電部材を経て、自動車用バッテリーから帯状電極１３"間に電圧を印加すると、ハニカムユニット１１の中心部に流れる電流の電流密度を外周部に流れる電流の電流密度よりも大きくすることができる。その結果、ハニカムユニット１１の中心部の発熱量を外周部の発熱量よりも大きくすることができ、ハニカムユニット１１の中心部の温度を外周部の温度よりも高くすることができる。ハニカム構造体１０"の外周部に保持シール材２０を配置した状態で、金属管３０にキャニングして排ガス浄化装置として用いる場合に、慣性の法則に従い、ハニカム構造体１０"の中心部に近い程、排ガスの流速が大きくなるので、温度が低下しやすいが、ハニカム構造体１０"の中心部の温度の低下を抑制することができる。また、４個のハニカムユニット１１に同一の電圧が印加されるため、ハニカム構造体１０"を排ガス浄化装置として用いる場合に、ハニカム構造体１０"の中心部の温度の低下を抑制することができることから、ハニカム構造体１０"の温度を均一にすることができ、排ガス浄化能の低下を抑制することができる。
【００８０】
なお、帯状電極１３"は、形状を除いて、帯状電極１３と同一の構成である。
【００８１】
また、帯状電極１３"は、各ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面に延設されていてもよい。これにより、円環状の導電部材と電気的に接続されやすくなる。
【００８２】
図８に、本発明の排ガス浄化装置の一例を示す。排ガス浄化装置１００は、前述のハニカム構造体１０の外周部に保持シール材２０を配置した状態で、金属管３０にキャニングすることにより得られる。また、ハニカム構造体１０の帯状電極１３には、自動車用のバッテリー（不図示）が接続されている。このため、自動車用のバッテリーを用いて、４個の帯状電極１３間に電圧を印加すると、ハニカム構造体１０を発熱させることができる。
【００８３】
以上のように、本発明のハニカム構造体は、円柱状又は楕円柱状であるため、電極が断線しにくい。また、本発明のハニカム構造体は、ハニカムユニットは、長手方向に垂直な断面が扇形状又は楕円扇形状であり、一対の帯状電極が、ハニカムユニットの接着層と対向しない外周面に、形成されていると共に、ハニカムユニットと接着層の間に延設されている、及び／又は、ハニカムユニットの外周面と接着層の間に形成されていると共に、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されているため、中心部と外周部の発熱量を個別に調整することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０、１０'、１０" ハニカム構造体
１１ ハニカムユニット
１１ａ 貫通孔
１１ｂ 隔壁
１２ 接着層
１３、１３'、１３" 帯状電極
２０ 保持シール材
３０ 金属管
１００ 排ガス浄化装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体及び排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排ガスには、炭化水素化合物、一酸化炭素、窒素酸化物等の物質が含まれており、このような排ガスを浄化するために、コージェライトから構成されているハニカム構造体が用いられている。このようなハニカム構造体は、複数の貫通孔を隔てる隔壁の表面にアルミナからなる触媒担持層が形成されており、触媒担持層には、白金、ロジウム、パラジウム等の触媒が担持されている。
【０００３】
しかしながら、排ガスの温度が低下すると、触媒担持層に担持されている触媒の機能（活性）が十分に発揮されなくなり、排ガス浄化能が低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、ハニカムユニットの基材に炭化珪素質材等の発熱材を用いて、単一のハニカムユニットからなる一体構造とした触媒体を排気通路に接続された触媒容器内に絶縁体を介して内装し、前記触媒体の外周部に端子が接合され、前記触媒体が所定温度境遇内の条件のときのみ電源より端子を経て通電して基材を発熱させ、触媒体を加熱するようにした内燃機関における触媒式排気ガス浄化装置が開示されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、内燃機関の排気ガスを浄化するための多孔質セラミックス製のフィルタを複数個組み合わせてなり、両端部に一対の自己発熱用電極を設けた排気ガスフィルタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭４９−１２４４１２号公報
【特許文献２】特開平７−８０２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、引用文献１に記載されている単一のハニカムユニットからなる一体構造とした従来の触媒体の両端部に一対の自己発熱用電極を形成すると、触媒体の中心部の温度が低下し、排ガス浄化能が低下しやすいという問題がある。また、触媒体の外周部の断熱性能が不十分な場合には、触媒体の外周部の温度が低下し、クラックが発生しやすいという問題がある。
【０００８】
引用文献２の図６に記載されている従来の排気ガスフィルタは、断面が略正方形状のフィルタと、断面が略二等辺三角形状のフィルタを組み合わせてなり、各フィルタの両端部に一対の自己発熱用電極を設けられているため、排気ガスフィルタの外周部に保持シール材を配置した状態で、金属管にキャニングすると、フィルタの角部の面圧が大きくなって、自己発熱用電極が断線しやすくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、電極が断線しにくく、中心部と外周部の発熱量を個別に調整することが可能なハニカム構造体及び該ハニカム構造体を有する排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のハニカム構造体は、複数の貫通孔が長手方向に並設されていると共に、導電性セラミックスを含むハニカムユニットが接着層を介して複数個接着されている、円柱状又は楕円柱状のハニカム構造体であって、前記ハニカムユニットは、前記長手方向に垂直な断面が扇形状又は楕円扇形状であり、前記ハニカムユニットの前記接着層と対向しない外周面には、一対の電極が形成されており、該一対の電極は、前記ハニカムユニットと前記接着層の間に延設されている、及び／又は、前記ハニカムユニットの外周面と前記接着層の間には、一対の電極が形成されており、該一対の電極は、前記ハニカムユニットの前記長手方向に垂直な断面の扇形状又は楕円扇形状の中心を含む領域に形成されている。
【００１１】
前記一対の電極は、前記ハニカムユニットの外周の全域に形成されていることが望ましい。
【００１２】
前記一対の電極は、前記ハニカムユニットの前記長手方向の両端部の外周面に形成されていることが望ましい。
【００１３】
前記扇形状又は楕円扇形状の中心に近い程、前記一対の電極間の距離が小さいことが望ましい。
【００１４】
前記扇形状又は楕円扇形状の中心角が９０°以下であることが望ましい。
【００１５】
前記電極は、幅が３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の帯状電極であることが望ましく、前記帯状電極間の抵抗が略同一となるように、前記帯状電極間の距離が調整されていることが望ましい。
【００１６】
前記電極は、溶射又はスパッタにより形成されていることが望ましい。
【００１７】
前記複数の貫通孔を隔てる隔壁に触媒が担持されていることが望ましく、前記触媒は、白金、ロジウム及びパラジウムからなる群より選択される一種以上であることが望ましい。
【００１８】
前記導電性セラミックスは、炭化ケイ素を含むことが望ましい。
【００１９】
本発明の排ガス浄化装置は、本発明のハニカム構造体を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電極が断線しにくく、中心部と外周部の発熱量を個別に調整することが可能なハニカム構造体及び該ハニカム構造体を有する排ガス浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のハニカム構造体の一例を示す斜視図である。
【図２】図１のハニカムユニットを示す斜視図である。
【図３】図１のハニカムユニットの接着層が形成されている面を示す図である。
【図４】図３のハニカムユニットの変形例を示す図である。
【図５】図３のハニカムユニットの変形例を示す図である。
【図６】図１のハニカム構造体の変形例を示す斜視図である。
【図７】図１のハニカム構造体の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の排ガス浄化装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００２３】
図１に、本発明のハニカム構造体の一例を示す。ハニカム構造体１０は、複数の四角柱状の貫通孔１１ａが隔壁１１ｂを隔てて長手方向に並設されているハニカムユニット１１（図２参照）が接着層１２を介して４個接着されており、円柱状である。また、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面は、中心角が９０°の扇形状であり、ハニカムユニット１１は、導電性セラミックスを含む。さらに、各ハニカムユニット１１の長手方向の両端部の外周の全域に一対の帯状電極１３が形成されている。
【００２４】
なお、本願明細書及び特許請求の範囲において、ハニカムユニット１１の端部は、ハニカムユニット１１の端部の近傍を含むこととする。また、ハニカムユニット１１の端部の近傍は、ハニカムユニット１１の端面からの距離が３０ｍｍ以下であることを意味する。さらに、外周面は、端面を含まないこととする。
【００２５】
一対の帯状電極１３は、各ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面に、形成されていると共に、ハニカムユニット１１と接着層１２の間に延設されていることに加え、ハニカムユニット１１の外周面と接着層１２の間に形成されていると共に、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されている。このため、例えば、４個の一対の帯状電極１３と電気的に接続されている一対の円環状の導電部材を経て、自動車用バッテリーから帯状電極１３間に電圧を印加すると、ハニカムユニット１１の中心部と外周部に流れる電流の電流密度を均一にすることができる。その結果、ハニカムユニット１１の中心部と外周部の発熱量が均一となり、ハニカムユニット１１の中心部と外周部の温度を均一にすることができる。また、４個のハニカムユニット１１に同一の電圧が印加されるため、ハニカム構造体１０の温度を均一にすることができる。
【００２６】
なお、ハニカムユニット１１の中心部と外周部は、それぞれハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心と外周までの距離を二等分した場合の中心側及び外周側の領域を意味する。
【００２７】
また、ハニカム構造体１０が円柱状であるため、ハニカム構造体１０の外周部に保持シール材２０を配置した状態で、金属管３０にキャニングしても、各ハニカムユニット１１の外周部の面圧が均一になるため、帯状電極１３が断線しにくい（図８参照）。
【００２８】
導電性セラミックスとしては、ハニカムユニット１１に所定の電流を流した時に十分に発熱することが可能であれば、特に限定されないが、窒化アルミニウム、アルミニウム等でドープされている炭化ケイ素等が挙げられる。
【００２９】
ハニカムユニット１１は、帯状電極１３間の抵抗が１〜１×１０３Ωであることが好ましい。ハニカムユニット１１の帯状電極１３間の抵抗が１Ω未満であると、ジュールの法則により、ハニカムユニット１１に通電しても十分に発熱しなくなる。一方、ハニカムユニット１１の帯状電極１３間の抵抗が１×１０３Ωを超えると、例えば、ハイブリッド車に搭載されているような高容量バッテリーを用いて帯状電極１３間に電圧を印加しても、ハニカムユニット１１に流れる電流が小さくなり、ハニカムユニット１１を十分に発熱させることが困難になる。
【００３０】
なお、４個のハニカムユニット１１の抵抗にバラツキがある場合は、帯状電極１３間の抵抗が略同一となるように、帯状電極１３間の距離が調整されていることが好ましい。これにより、４個のハニカムユニット１１に通電した場合に、４個のハニカムユニット１１の発熱量を略同一とすることができる。
【００３１】
ハニカムユニット１１は、気孔率が２５〜５０％であることが好ましい。ハニカムユニット１１の気孔率が２５％未満であると、ハニカムユニット１１の熱容量が増大して発熱しにくくなる。一方、ハニカムユニット１１の気孔率が５０％を超えると、ハニカムユニット１１の強度が不十分になる。
【００３２】
なお、ハニカムユニット１１の気孔率は、水銀圧入法を用いて測定することができる。
【００３３】
ハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面の断面積が５〜５０ｃｍ２であることが好ましい。ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の断面積が５ｃｍ２未満であると、ハニカム構造体１０の圧力損失が増大する。一方、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の断面積が５０ｃｍ２を超えると、ハニカムユニット１１に発生する熱応力に対する強度が不十分になる。
【００３４】
ハニカムユニット１１は、長手方向に垂直な断面の開口率が５０〜８５％であることが好ましい。ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の開口率が５０％未満であると、ハニカムユニット１１の熱容量が増大して発熱しにくくなる。一方、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の開口率が８５％を超えると、ハニカムユニット１１の強度が不十分となる。
【００３５】
ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の貫通孔１１ａの密度は、１５．５〜１８６個／ｃｍ２であることが好ましく、３１〜１５５個／ｃｍ２がより好ましく、４６．５〜１２４個／ｃｍ２がさらに好ましい。ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の貫通孔１１ａの密度が１５．５個／ｃｍ２未満であると、ハニカムユニット１１の隔壁１１ｂに触媒が担持されている場合に、排ガスと触媒が接触しにくくなって、排ガスの浄化率が低下する。一方、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の貫通孔１１ａの密度が１８６個／ｃｍ２を超えると、ハニカム構造体１０の圧力損失が増大する。
【００３６】
ハニカムユニット１１の隔壁１１ｂの厚さは、０．０５〜０．３０ｍｍであることが好ましい。隔壁１１ｂの厚さが０．０５ｍｍ未満であると、ハニカムユニット１１の強度が低下する。一方、隔壁１１ｂの厚さが０．３０ｍｍを超えると、ハニカムユニット１１の熱容量が増大して発熱しにくくなる。
【００３７】
ハニカムユニット１１の隔壁１１ｂに触媒が担持されていてもよい。
【００３８】
隔壁１１ｂに担持されている触媒としては、排ガスを浄化することが可能であれば、特に限定されないが、白金、ロジウム、パラジウム等が挙げられる。
【００３９】
また、隔壁１１ｂの表面にγ−アルミナからなる触媒担持層が形成されており、触媒担持層に触媒が担持されていることが好ましい。
【００４０】
窒化アルミニウムでドープされた炭化ケイ素から構成されるハニカムユニット１１を作製する方法としては、特に限定されないが、炭化ケイ素及び窒化アルミニウムを含む原料ペーストを用いて成形した成形体を焼成する方法等が挙げられる。
【００４１】
原料ペースト中の窒化アルミニウムの含有量は、０．１〜３０質量％であることが好ましい。
【００４２】
原料ペーストは、必要に応じて、有機バインダ、分散媒、成形助剤等をさらに含んでもよい。
【００４３】
原料ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４４】
原料ペースト中の有機バインダの含有量は、炭化ケイ素に対して、１〜１０質量％であることが好ましい。
【００４５】
原料ペーストに含まれる分散媒としては、特に限定されないが、水、メタノール等の水性溶媒；ベンゼン等の有機溶媒が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４６】
原料ペーストに含まれる成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
【００４７】
原料ペーストを調製する方法としては、特に限定されないが、ミキサー及びアトライターを用いて混合する方法、ニーダーを用いて混練する方法等が挙げられる。
【００４８】
原料ペーストを用いて成形する方法としては、特に限定されないが、押出成形等が挙げられる。
【００４９】
成形体を乾燥する際に用いる乾燥機としては、特に限定されないが、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等が挙げられる。
【００５０】
また、乾燥された成形体は、例えば、４００℃で２時間脱脂することが好ましい。
【００５１】
さらに、脱脂された成形体は、例えば、アルゴン等の不活性ガスの雰囲気において、２２００℃で３時間焼成することが好ましい。
【００５２】
なお、焼成時に窒素を導入して、炭化ケイ素を窒素でドープしてもよい。
【００５３】
ハニカムユニット１１の代わりに、基材（骨材）に存在する気孔に導電材料を含むハニカムユニットを用いてもよい。
【００５４】
ハニカムユニットの基材を構成する材料としては、特に限定されないが、炭化ケイ素、チタン酸アルミニウム、コージェライト、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライト等が挙げられる。
【００５５】
炭化ケイ素から構成されるハニカムユニットの基材を作製する方法としては、特に限定されないが、前述のハニカムユニット１１を作製する方法において、窒化アルミニウムを含まない原料ペーストを用いる方法等が挙げられる。
【００５６】
ハニカムユニットの基材に存在する気孔に含まれる導電材料としては、通電した時に十分に発熱することが可能であれば、特に限定されないが、シリコン；ニッケルシリサイド、クロムシリサイド、鉄シリサイド等の珪化物等が挙げられる。
【００５７】
導電材料として、シリコンを含む導電層を形成する方法としては、特に限定されないが、溶融シリコン又はシリコン若しくはシリコンの前駆体を含むスラリーをハニカムユニットの基材の表面に含浸させる方法等が挙げられる。
【００５８】
なお、ハニカム構造体の中心部を発熱しやすくするためには、ハニカムユニット長手方向に垂直な断面の扇形状の中心角は、９０°以下であれば、特に限定されず、７５°以下が好ましく、６０°以下がさらに好ましい。
【００５９】
また、四角柱状の貫通孔１１ａの代わりに、三角柱状、六角柱状等の貫通孔が並設されていてもよい。
【００６０】
ハニカムユニット１１を接着する接着層１２は、厚さが０．５〜２ｍｍであることが好ましい。接着層１２の厚さが０．５ｍｍ未満であると、ハニカムユニット１１の接着強度が不十分になる。一方、接着層１２の厚さが２ｍｍを超えると、ハニカム構造体１０の圧力損失が増大する。
【００６１】
ハニカムユニット１１を接着させる方法としては、特に限定されないが、接着層用ペーストを塗布した後、乾燥固化する方法が挙げられる。
【００６２】
接着層用ペーストとしては、特に限定されないが、無機バインダ及び無機粒子の混合物、無機バインダ及び無機繊維の混合物、無機バインダ、無機粒子及び無機繊維の混合物等が挙げられる。
【００６３】
接着層用ペーストに含まれる無機繊維としては、特に限定されないが、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、シリカアルミナが好ましい。
【００６４】
接着層用ペーストに含まれる無機バインダとしては、特に限定されないが、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラスの無機系ゾル、白土、カオリン、モンモリロナイト、セピオライト、アタパルジャイト等の粘土鉱物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾルが好ましい。
【００６５】
接着層用ペーストに含まれる無機粒子としては、特に限定されないが、炭化ケイ素、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、ムライト等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭化ケイ素が好ましい。
【００６６】
また、接着層用ペーストは、有機バインダを含有してもよい。
【００６７】
接着層用ペーストに含まれる有機バインダとしては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００６８】
なお、円柱状のハニカム構造体１０を作製する代わりに、楕円柱状のハニカム構造体を作製してもよい。このとき、楕円柱状のハニカム構造体を構成するハニカムユニットは、長手方向に垂直な断面が楕円扇形状である。また、例えば、一対の帯状電極と電気的に接続されている一対の楕円環状の導電部材を経て、自動車用バッテリーから帯状電極間に電圧を印加することができる。
【００６９】
なお、本願明細書及び特許請求の範囲において、楕円及び楕円扇形における楕円は、長さが同一の２本の線分で２個の半円を接続したトラック形状を含むこととする。
【００７０】
帯状電極１３は、金属から構成されることが好ましい。
【００７１】
帯状電極１３の幅は、３〜３０ｍｍであることが好ましい。帯状電極１３の幅が３ｍｍ未満であると、帯状電極１３間に電圧を印加すると、帯状電極１３が破損しやすくなる。一方、帯状電極１３の幅が３０ｍｍを超えると、帯状電極１３間に電圧を印加した時に発熱するハニカムユニット１１の体積が小さくなり、ハニカム構造体１０が排ガスを十分に浄化できなくなる。
【００７２】
帯状電極１３を形成する方法としては、特に限定されないが、溶射、スパッタ等が挙げられる。
【００７３】
なお、ハニカムユニット１１と接着層１２の間に形成されている帯状電極１３は、ハニカム構造体１０の径方向に対して、一対の帯状電極１３間の距離が一定であるように形成されているが（図３参照）、ハニカム構造体１０の中心に近い程、一対の帯状電極１３間の距離が小さくなるように形成されていてもよい（図４及び図５参照）。これにより、ハニカム構造体１０の中心部がさらに発熱しやすくなる。なお、図４及び図５は、それぞれハニカム構造体１０の中心に近い程、帯状電極１３の幅が大きい場合及びハニカム構造体１０の径方向に対して、帯状電極１３の幅が一定である場合である。
【００７４】
また、帯状電極１３の代わりに、波状電極、ジグザグ電極が形成されていてもよい。
【００７５】
図６に、ハニカム構造体１０の変形例を示す。ハニカム構造体１０'は、帯状電極１３の代わりに、ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面からハニカムユニット１１と接着層１２の間に延設されている帯状電極１３'が形成されている以外は、ハニカム構造体１０と同一の構成である。
【００７６】
一対の帯状電極１３'は、各ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面に、形成されていると共に、ハニカムユニット１１と接着層１２の間に延設されている。このため、例えば、４個の一対の帯状電極１３'と電気的に接続されている一対の円環状の導電部材を経て、自動車用バッテリーから帯状電極１３'間に電圧を印加すると、ハニカムユニット１１の外周部に流れる電流の電流密度を中心部に流れる電流の電流密度よりも大きくすることができる。その結果、ハニカムユニット１１の外周部の発熱量を中心部の発熱量よりも大きくすることができ、ハニカムユニット１１の外周部の温度を中心部の温度よりも高くすることができる。このため、ハニカム構造体１０'の外周部に保持シール材２０を配置した状態で、金属管３０にキャニングして排ガス浄化装置として用いる場合に、保持シール材２０の断熱性能が不十分であっても、ハニカム構造体１０'の外周部の温度の低下を抑制することができる。また、４個のハニカムユニット１１に同一の電圧が印加されるため、ハニカム構造体１０'を排ガス浄化装置として用いる場合に、保持シール材２０の断熱性能が不十分であっても、ハニカム構造体１０'の外周部の温度の低下を抑制することができることから、ハニカム構造体１０'の温度を均一にすることができ、クラックの発生を抑制することができる。
【００７７】
なお、帯状電極１３'は、形状を除いて、帯状電極１３と同一の構成である。
【００７８】
図７に、ハニカム構造体１０の変形例を示す。ハニカム構造体１０"は、帯状電極１３の代わりに、ハニカムユニット１１の外周面と接着層１２の間のハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されている帯状電極１３"が形成されている以外は、ハニカム構造体１０と同一の構成である。
【００７９】
一対の帯状電極１３"は、ハニカムユニット１１の外周面と接着層１２の間に形成されていると共に、ハニカムユニット１１の長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されている。このため、例えば、４個の一対の帯状電極１３"と電気的に接続されている一対の円環状の導電部材を経て、自動車用バッテリーから帯状電極１３"間に電圧を印加すると、ハニカムユニット１１の中心部に流れる電流の電流密度を外周部に流れる電流の電流密度よりも大きくすることができる。その結果、ハニカムユニット１１の中心部の発熱量を外周部の発熱量よりも大きくすることができ、ハニカムユニット１１の中心部の温度を外周部の温度よりも高くすることができる。ハニカム構造体１０"の外周部に保持シール材２０を配置した状態で、金属管３０にキャニングして排ガス浄化装置として用いる場合に、慣性の法則に従い、ハニカム構造体１０"の中心部に近い程、排ガスの流速が大きくなるので、温度が低下しやすいが、ハニカム構造体１０"の中心部の温度の低下を抑制することができる。また、４個のハニカムユニット１１に同一の電圧が印加されるため、ハニカム構造体１０"を排ガス浄化装置として用いる場合に、ハニカム構造体１０"の中心部の温度の低下を抑制することができることから、ハニカム構造体１０"の温度を均一にすることができ、排ガス浄化能の低下を抑制することができる。
【００８０】
なお、帯状電極１３"は、形状を除いて、帯状電極１３と同一の構成である。
【００８１】
また、帯状電極１３"は、各ハニカムユニット１１の接着層１２と対向しない外周面に延設されていてもよい。これにより、円環状の導電部材と電気的に接続されやすくなる。
【００８２】
図８に、本発明の排ガス浄化装置の一例を示す。排ガス浄化装置１００は、前述のハニカム構造体１０の外周部に保持シール材２０を配置した状態で、金属管３０にキャニングすることにより得られる。また、ハニカム構造体１０の帯状電極１３には、自動車用のバッテリー（不図示）が接続されている。このため、自動車用のバッテリーを用いて、４個の帯状電極１３間に電圧を印加すると、ハニカム構造体１０を発熱させることができる。
【００８３】
以上のように、本発明のハニカム構造体は、円柱状又は楕円柱状であるため、電極が断線しにくい。また、本発明のハニカム構造体は、ハニカムユニットは、長手方向に垂直な断面が扇形状又は楕円扇形状であり、一対の帯状電極が、ハニカムユニットの接着層と対向しない外周面に、形成されていると共に、ハニカムユニットと接着層の間に延設されている、及び／又は、ハニカムユニットの外周面と接着層の間に形成されていると共に、ハニカムユニットの長手方向に垂直な断面の扇形状の中心を含む領域に形成されているため、中心部と外周部の発熱量を個別に調整することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０、１０'、１０" ハニカム構造体
１１ ハニカムユニット
１１ａ 貫通孔
１１ｂ 隔壁
１２ 接着層
１３、１３'、１３" 帯状電極
２０ 保持シール材
３０ 金属管
１００ 排ガス浄化装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔が長手方向に並設されていると共に、導電性セラミックスを含むハニカムユニットが接着層を介して複数個接着されている、円柱状又は楕円柱状のハニカム構造体であって、
前記ハニカムユニットは、前記長手方向に垂直な断面が扇形状又は楕円扇形状であり、
前記ハニカムユニットの前記接着層と対向しない外周面には、一対の電極が形成されており、該一対の電極は、前記ハニカムユニットと前記接着層の間に延設されている、及び／又は、前記ハニカムユニットの外周面と前記接着層の間には、一対の電極が形成されており、該一対の電極は、前記ハニカムユニットの前記長手方向に垂直な断面の扇形状又は楕円扇形状の中心を含む領域に形成されていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
前記一対の電極は、前記ハニカムユニットの外周の全域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記一対の電極は、前記ハニカムユニットの前記長手方向の両端部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記扇形状又は楕円扇形状の中心に近い程、前記一対の電極間の距離が小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記扇形状又は楕円扇形状の中心角が９０°以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記電極は、幅が３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の帯状電極であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記帯状電極間の抵抗が略同一となるように、前記帯状電極間の距離が調整されていることを特徴とする請求項６に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記電極は、溶射又はスパッタにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
前記複数の貫通孔を隔てる隔壁に触媒が担持されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記触媒は、白金、ロジウム及びパラジウムからなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項９に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
前記導電性セラミックスは、炭化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のハニカム構造体を有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項１】
複数の貫通孔が長手方向に並設されていると共に、導電性セラミックスを含むハニカムユニットが接着層を介して複数個接着されている、円柱状又は楕円柱状のハニカム構造体であって、
前記ハニカムユニットは、前記長手方向に垂直な断面が扇形状又は楕円扇形状であり、
前記ハニカムユニットの前記接着層と対向しない外周面には、一対の電極が形成されており、該一対の電極は、前記ハニカムユニットと前記接着層の間に延設されている、及び／又は、前記ハニカムユニットの外周面と前記接着層の間には、一対の電極が形成されており、該一対の電極は、前記ハニカムユニットの前記長手方向に垂直な断面の扇形状又は楕円扇形状の中心を含む領域に形成されていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
前記一対の電極は、前記ハニカムユニットの外周の全域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記一対の電極は、前記ハニカムユニットの前記長手方向の両端部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記扇形状又は楕円扇形状の中心に近い程、前記一対の電極間の距離が小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記扇形状又は楕円扇形状の中心角が９０°以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記電極は、幅が３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の帯状電極であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記帯状電極間の抵抗が略同一となるように、前記帯状電極間の距離が調整されていることを特徴とする請求項６に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記電極は、溶射又はスパッタにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
前記複数の貫通孔を隔てる隔壁に触媒が担持されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記触媒は、白金、ロジウム及びパラジウムからなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項９に記載のハニカム構造体。
【請求項１１】
前記導電性セラミックスは、炭化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のハニカム構造体を有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３０１１６（Ｐ２０１１−２３０１１６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７０４９（Ｐ２０１１−５７０４９）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
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