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公開番号2024143850
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023056761
出願日2023-03-30
発明の名称導電性ハニカム構造体、電気加熱型担体及び排ガス浄化装置
出願人日本碍子株式会社
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類B01J 35/50 20240101AFI20241003BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】ガスシール性と耐熱衝撃性を共に改善するのに寄与する導電性ハニカム構造体を提供する。
【解決手段】導電性ハニカム構造体(110)は、外周壁(114)が露出している外表面又は電極層(112a、112b)の外表面に開口し、電極層(112a、112b)の周方向両端から周方向にそれぞれ10mm以内の箇所に設けられた、セル(115)の延びる方向に延びる溝部(121)を有するスリット(117a、117b)を備える。このスリットの溝部の一部は充填材(119)によって充填されており、第一端面(116)から第二端面(118)までのセルの延びる方向の長さをLとし、第一端面の座標値を0、第二端面の座標値を1.0Lとして、セルの延びる方向に座標軸を取り、座標値が0～0.1Lの範囲における充填材の平均充填率(単位:%)をF_0-0.1、座標値が0.1L～1.0Lの範囲における充填材の平均充填率(単位:%)をF_0.1/1.0とすると、0≦F_0-0.1/F_0.1-1.0≦0.5が成立する。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第一端面から第二端面まで流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁とを有する導電性のハニカム構造部と、
前記外周壁の外表面に設けられ、セルの延びる方向に帯状に延びる第一電極層と、
前記外周壁の外表面に設けられ、セルの延びる方向に帯状に延びる第二電極層であって、前記ハニカム構造部の中心軸を挟んで第一電極層と対向するように設けられた第二電極層と、
前記外周壁が露出している外表面又は第一電極層の外表面に開口し、第一電極層の周方向両端から周方向にそれぞれ１０ｍｍ以内の箇所に設けられ、セルの延びる方向に延びる溝部を有する一対の第一スリットと、
前記外周壁が露出している外表面又は第二電極層の外表面に開口し、第二電極層の周方向両端から周方向にそれぞれ１０ｍｍ以内の箇所に設けられ、セルの延びる方向に延びる溝部を有する一対の第二スリットと、
を備え、
前記一対の第一スリット及び前記一対の第二スリットのうち、少なくとも一つのスリットにおいて、前記溝部の一部に充填材が充填されており、
前記溝部の一部に充填材が充填されている前記少なくとも一つのスリットに関し、前記ハニカム構造部の第一端面から第二端面までのセルの延びる方向の長さをＬとし、第一端面の座標値を０、第二端面の座標値を１．０Ｌとして、セルの延びる方向に座標軸を取り、座標値が０～０．１Ｌの範囲における前記充填材の平均充填率（単位：％）をＦ
0-0.1
、座標値が０．１Ｌ～１．０Ｌの範囲における前記充填材の平均充填率（単位：％）をＦ
0.1-1.0
とすると、０≦Ｆ
0-0.1
／Ｆ
0.1-1.0
≦０．５０が成立する導電性ハニカム構造体。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
Ｆ
0.1-1.0
が２０％～１００％である請求項１に記載の導電性ハニカム構造体。
【請求項３】
Ｆ
0-0.1
が０％である請求項１又は２に記載の導電性ハニカム構造体。
【請求項４】
前記一対の第一スリット及び前記一対の第二スリットのすべてのスリットにおいて、０≦Ｆ
0-0.1
／Ｆ
0.1-1.0
≦０．５０が成立する請求項１又は２に記載の導電性ハニカム構造体。
【請求項５】
第一端面が流体の入口側であり、第二端面が流体の出口側である請求項１又は２に記載の導電性ハニカム構造体。
【請求項６】
前記外周壁の露出した外表面に開口し、セルの延びる方向に延びる溝部を有し、前記溝部の全部が充填材によって充填されている第三スリットを少なくとも一つ更に備える請求項１又は２に記載の導電性ハニカム構造体。
【請求項７】
第一電極層及び／又は第二電極層の外表面に開口し、セルの延びる方向に延びる溝部を有し、前記溝部の全部が充填材によって充填されている第四スリットを少なくとも一つ更に備える請求項１又は２に記載の導電性ハニカム構造体。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の導電性ハニカム構造体と、
第一電極層及び第二電極層のそれぞれの外表面に接合された金属端子と、
を備える電気加熱型担体。
【請求項９】
請求項８に記載の電気加熱型担体と、
前記電気加熱型担体を収容する金属管と、
を備える排ガス浄化装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ハニカム構造体に関する。また、本発明は導電性ハニカム構造体を備える電気加熱型担体に関する。また、本発明は電気加熱型担体を備える排ガス浄化装置に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン始動直後の排ガス浄化性能の低下を改善するため、導電性ハニカム構造体を備える電気加熱触媒（ＥＨＣ）が提案されている。ＥＨＣは一般に、外周壁、及び、外周壁の内側に配設され、第一端面から第二端面まで流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁を有する導電性のハニカム構造部と、ハニカム構造部の外周壁に配設された一対の電極層とを備える。ＥＨＣを用いることで、通電により導電性ハニカム構造体自体を発熱させ、エンジン始動直後の低温な排ガスを触媒活性温度まで昇温させることができる。
【０００３】
ＥＨＣに要求される特性の一つに耐熱衝撃性がある。ハニカム構造体の外周部にストレスリリーフを設けることで、ハニカム構造体にかかる応力を分散させ、耐熱衝撃性を向上させる技術が知られている。特許文献１（特開２０１４－１９８２９６号公報）には、外周に電極部が配設されている領域である電極部領域と、ハニカム構造部の側面が露出した領域であるハニカム構造部領域とが設けられており、電極部領域及びハニカム構造部領域の両方にスリットが１本以上形成されているハニカム構造体が記載されている。当該ハニカム構造体では、セルの延びる方向に直交する断面において、少なくとも１本の電極部スリットが、少なくとも１本のハニカム構造部スリットより長くなるように形成されていることで、耐熱衝撃性を向上させている。
【０００４】
また、特許文献１には、ハニカム構造体のアイソスタティック破壊強度を向上するため、少なくとも１本のスリットに充填材を充填することが開示されており、充填材はスリットの空間の少なくとも一部に充填されてもよいし、スリットの空間の全部に充填されてもよいことが記載されている。更に、充填材のヤング率が０．００１～２０ＧＰａであること、充填材の気孔率が４０～８０％であること等も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－１９８２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案されているように、ハニカム構造体の外周部にストレスリリーフとしてのスリットを設けることはハニカム構造体の耐熱衝撃性の向上に寄与する。しかしながら、スリットに充填材が充填されることで外周部の剛性(ヤング率)が高くなりやすく、スリットを設けたことによる耐熱衝撃性の向上効果が十分に発揮できないという問題があった。このため、９００℃～９５０℃程度の低温域の排ガスに対してもハニカム構造体にクラックが発生してしまうという問題が未だ残されている。また、特許文献１には充填材はスリットの空間の少なくとも一部に充填されてもよいことが記載されているが、具体的な充填方法は示されておらず、ガスシール性と耐熱衝撃性を高次元で両立させることは困難であった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、一実施形態において、ガスシール性と耐熱衝撃性を共に改善するのに寄与する導電性ハニカム構造体を提供することを課題とする。また、本発明は別の一実施形態において、そのような導電性ハニカム構造体を備える電気加熱型担体を提供することを課題とする。また、本発明は更に別の一実施形態において、そのような電気加熱型担体を備える排ガス浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下に例示される本発明によって解決される。
［態様１］
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第一端面から第二端面まで流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁とを有する導電性のハニカム構造部と、
前記外周壁の外表面に設けられ、セルの延びる方向に帯状に延びる第一電極層と、
前記外周壁の外表面に設けられ、セルの延びる方向に帯状に延びる第二電極層であって、前記ハニカム構造部の中心軸を挟んで第一電極層と対向するように設けられた第二電極層と、
前記外周壁が露出している外表面又は第一電極層の外表面に開口し、第一電極層の周方向両端から周方向にそれぞれ１０ｍｍ以内の箇所に設けられ、セルの延びる方向に延びる溝部を有する一対の第一スリットと、
前記外周壁が露出している外表面又は第二電極層の外表面に開口し、第二電極層の周方向両端から周方向にそれぞれ１０ｍｍ以内の箇所に設けられ、セルの延びる方向に延びる溝部を有する一対の第二スリットと、
を備え、
前記一対の第一スリット及び前記一対の第二スリットのうち、少なくとも一つのスリットにおいて、前記溝部の一部に充填材が充填されており、
前記溝部の一部に充填材が充填されている前記少なくとも一つのスリットに関し、前記ハニカム構造部の第一端面から第二端面までのセルの延びる方向の長さをＬとし、第一端面の座標値を０、第二端面の座標値を１．０Ｌとして、セルの延びる方向に座標軸を取り、座標値が０～０．１Ｌの範囲における前記充填材の平均充填率（単位：％）をＦ
0-0.1
、座標値が０．１Ｌ～１．０Ｌの範囲における前記充填材の平均充填率（単位：％）をＦ
0.1-1.0
とすると、０≦Ｆ
0-0.1
／Ｆ
0.1-1.0
≦０．５０が成立する導電性ハニカム構造体。
［態様２］
Ｆ
0.1-1.0
が２０％～１００％である態様１に記載の導電性ハニカム構造体。
［態様３］
Ｆ
0-0.1
が０％である態様１又は２に記載の導電性ハニカム構造体。
［態様４］
前記一対の第一スリット及び前記一対の第二スリットのすべてのスリットにおいて、０≦Ｆ
0-0.1
／Ｆ
0.1-1.0
≦０．５０が成立する態様１～３の何れかに記載の導電性ハニカム構造体。
［態様５］
第一端面が流体の入口側であり、第二端面が流体の出口側である態様１～４の何れかに記載の導電性ハニカム構造体。
［態様６］
前記外周壁の露出した外表面に開口し、セルの延びる方向に延びる溝部を有し、前記溝部の全部が充填材によって充填されている第三スリットを少なくとも一つ更に備える態様１～５の何れかに記載の導電性ハニカム構造体。
［態様７］
第一電極層及び／又は第二電極層の外表面に開口し、セルの延びる方向に延びる溝部を有し、前記溝部の全部が充填材によって充填されている第四スリットを少なくとも一つ更に備える態様１～６の何れかに記載の導電性ハニカム構造体。
［態様８］
態様１～７の何れかに記載の導電性ハニカム構造体と、
第一電極層及び第二電極層のそれぞれの外表面に接合された金属端子と、
を備える電気加熱型担体。
［態様９］
態様８に記載の電気加熱型担体と、
前記電気加熱型担体を収容する金属管と、
を備える排ガス浄化装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、ガスシール性と耐熱衝撃性が共に改善された導電性ハニカム構造体を提供することができる。この導電性ハニカム構造体に金属端子を接合して電気加熱型担体を作製することができる。電気加熱型担体は、例えば排ガス浄化装置の触媒担体として好適に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る電気加熱型担体を第一端面から観察したときの模式図である。
本発明の一実施形態に係る電気加熱型担体の模式的な斜視図である。
本発明の別の一実施形態に係る電気加熱型担体の模式的な斜視図である。
本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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