JP2019173663A - ハニカム構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)流体の流路となり流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面である流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有する円柱状のハニカム構造部、及び前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部とを備え、
前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心を挟んで対向するように配設されるハニカム構造体であって、
前記ハニカム構造部が、側面を含む外周領域、中央の領域である中央領域、及び前記外周領域と中央領域を除いた中間領域から構成され、
前記外周領域を構成する材料の平均電気抵抗率Aと、前記中央領域を構成する材料の平均電気抵抗率Bと、前記中間領域を構成する材料の平均電気抵抗率Cとが、A≦B<Cの関係を満たすハニカム構造体。
(2)前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記電極部の端部から前記ハニカム構造部の外周を通過する距離をL1、前記電極部の端部から前記ハニカム構造部の断面円心を通過する距離をL2とするとき、A×L1<2/3×L2×(A+B+C)の関係を満たす(1)のハニカム構造体。
(3)前記ハニカム構造部が、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素を主成分とする(1)又は(2)に記載のハニカム構造体。
(4)前記ハニカム構造部の電気抵抗率が、0.1〜100Ωcmであり、前記電極部の電気抵抗率が、0.001〜1.0Ωcmである(1)〜(3)のいずれかに記載のハニカム構造体。
(5)前記電極部の中心角が60〜120°である(1)〜(4)のいずれかに記載のハニカム構造体。
図1は本実施形態におけるハニカム構造体100のハニカム構造部の一例を示すものである。ハニカム構造部10は、流体の流路となり流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面である流出端面まで延びる複数のセル12を区画形成する多孔質の隔壁11と、最外周に位置する外周壁とを有する。セル12の数、配置、形状等及び隔壁11の厚み等は制限されず、必要に応じて適宜設計することができる。
また、外周領域、中央領域及び中間領域におけるハニカム構造部10の電気抵抗率の分布は後述する。
図2に示されるように、本実施形態に係るハニカム構造部10は、ハニカム構造部10の中心Oを挟んで、外周側壁の外面に接触する状態でハニカム構造部の対向するように設けられた一対の電極部21を備える。一対の電極部21,21のそれぞれが、ハニカム構造部10のセル12の延びる方向に延びる「帯状」に形成されている。このように、本実施形態のハニカム構造体100は、電極部21が帯状に形成され、電極部21の長手方向が、ハニカム構造部10のセル12の延びる方向であり、一対の電極部21,21がハニカム構造部10の中心Oを挟んで対向するように配設されている。
ここで中心角αとは、セル12の延びる方向に直交する断面において、電極部21の両端部とハニカム構造部の中心Oを結ぶ直線がなす角度をいう(図3参照)。なお、図3では、一対の電極部21のそれぞれの中心角αが同じ大きさである。
ハニカム構造部の作製は、公知のハニカム構造部の製造方法におけるハニカム構造部の作製方法に準じて行うことができる。例えば、まず、炭化珪素粉末(炭化珪素)に、金属珪素粉末(金属珪素)、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が10〜40質量%となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、3〜50μmが好ましく、3〜40μmが更に好ましい。金属珪素粉末における金属珪素粒子の平均粒子径は、2〜35μmであることが好ましい。炭化珪素粒子及び金属珪素粒子の平均粒子径はレーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。尚、これは、ハニカム構造部の材質を、珪素−炭化珪素系複合材とする場合の成形原料の配合であり、ハニカム構造部の材質を炭化珪素とする場合には、金属珪素は添加しない。
なお、本発明の電気抵抗率分布の達成手段は特に限定されず、上記手段以外、ハニカム構造部の材質、壁厚など、電気抵抗率に影響する要素を適宜変更しても本発明の電気抵抗率分布を得ることが可能である。
表1に示す結果から、本発明の実施例では、比較例に比べて均一発熱性に優れていることが理解される。比較例1及び2はA≦B<Cの関係を満たさないため、発熱のバラつきが大きかった。
10…ハニカム構造部
11…隔壁
12…セル
13、14…ハニカム構造部の両端面
21…電極部
(1)流体の流路となり流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面である流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有する円柱状のハニカム構造部、及び前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部とを備え、
前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心を挟んで対向するように配設されるハニカム構造体であって、
前記ハニカム構造部が、側面を含む外周領域、中央の領域である中央領域、及び前記外周領域と中央領域を除いた中間領域から構成され、
前記外周領域を構成する材料の平均電気抵抗率Aと、前記中央領域を構成する材料の平均電気抵抗率Bと、前記中間領域を構成する材料の平均電気抵抗率Cとが、A≦B<Cの関係を満たすハニカム構造体。
(2)前記セルの延びる方向に直交する断面において、一方の前記電極部の端部から、他方の前記電極部の端部までの、ハニカム構造部の表面円周長さをL1、一方の前記電極部の端部から前記ハニカム構造部の中心までの距離と、他方の前記電極部の端部から前記ハニカム構造部の中心までの距離との和をL2とするとき、A×L1<2/3×L2×(A+B+C)の関係を満たす(1)のハニカム構造体。
(3)前記ハニカム構造部が、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素を主成分とする(1)又は(2)に記載のハニカム構造体。
(4)前記ハニカム構造部の電気抵抗率が、0.1〜100Ωcmであり、前記電極部の電気抵抗率が、0.001〜1.0Ωcmである(1)〜(3)のいずれかに記載のハニカム構造体。
(5)前記電極部の中心角が60〜120°である(1)〜(4)のいずれかに記載のハニカム構造体。
Claims (5)
- 流体の流路となり流体の流入側の端面である流入端面から流体の流出側の端面である流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有する円柱状のハニカム構造部、及び前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部とを備え、
前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びる帯状に形成され、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心を挟んで対向するように配設されるハニカム構造体であって、
前記ハニカム構造部が、側面を含む外周領域、中央の領域である中央領域、及び前記外周領域と中央領域を除いた中間領域から構成され、
前記外周領域を構成する材料の平均電気抵抗率Aと、前記中央領域を構成する材料の平均電気抵抗率Bと、前記中間領域を構成する材料の平均電気抵抗率Cとが、A≦B<Cの関係を満たすハニカム構造体。 - 前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記電極部の端部から前記ハニカム構造部の外周を通過する距離をL1、前記電極部の端部から前記ハニカム構造部の断面円心を通過する距離をL2とするとき、A×L1<2/3×L2×(A+B+C)の関係を満たす請求項1のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部が、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素を主成分とする請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
- 前記ハニカム構造部の電気抵抗率が、0.1〜100Ωcmであり、前記電極部の電気抵抗率が、0.001〜1.0Ωcmである請求項1〜3のいずれかに記載のハニカム構造体。
- 前記電極部の中心角が60〜120°である請求項1〜4のいずれかに記載のハニカム構造体。
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