[发明专利]蜂窝结构体

说明书

本发明提供一种与现有技术相比能更均匀地(无发热分布不均)发热的蜂窝结构体。蜂窝结构体具备圆柱状的蜂窝结构部、以及配置于所述蜂窝结构部的侧面的一对电极部，该蜂窝结构部具有区划形成多个隔室的多孔质的间隔壁、以及位于最外周的外周壁，该多个隔室形成为流体的流路、且从流体的流入侧的端面亦即流入端面延伸至流体的流出侧的端面亦即流出端面，所述蜂窝结构部构成为包括：包括侧面的外周区域；作为中央的区域的中央区域；以及除了所述外周区域和中央区域以外的中间区域，构成所述外周区域的材料的平均电阻率A、构成所述中央区域的材料的平均电阻率B、以及构成所述中间区域的材料的平均电阻率C满足A≤B＜C的关系。

技术领域

本发明涉及蜂窝结构体。特别是涉及能够均匀地(无发热分布不均地)发热的蜂窝结构体。

背景技术

以往，催化剂担载于以堇青石、碳化硅为材料的蜂窝结构体的结构被用于从汽车发动机排出的废气中的有害物质的处理(例如参见专利文献1)。这种蜂窝结构体通常具备柱状的蜂窝结构体，该蜂窝结构体具有区划形成多个隔室的间隔壁，这些隔室形成为废气的流路、且从一侧底面延伸至另一侧底面。

在利用担载于蜂窝结构体的催化剂对废气进行处理的情况下，需要使催化剂升温至规定的温度，但是，以往，在发动机启动时，由于催化剂温度低，所以产生废气未被充分净化的问题。因此，开发出被称为电加热催化器(EHC)的系统，该系统在由导电性陶瓷构成的蜂窝结构体配置有电极，通过通电而使蜂窝结构体自身发热，由此，在发动机启动前或发动机启动时使得担载于蜂窝结构体的催化剂升温至活化温度。

例如，专利文献1中提出有如下蜂窝结构体，该蜂窝结构体是催化剂载体，并且，通过施加电压，还作为加热器而发挥作用，并能够抑制施加有电压时的温度分布的不均。具体而言，提出有如下方案：以沿着蜂窝结构体的隔室延伸的方向延伸的带状将一对电极部配置于柱状的蜂窝结构体的侧面，在与隔室延伸的方向正交的截面中，将一对电极部中的一个电极部配置成相对于一对电极部中的另一个电极部而隔着蜂窝结构体的中心地对置，由此抑制施加有电压时的温度分布的不均。

通常，具有蜂窝结构的部分(即，成为催化剂的载体的部分。以下称为“蜂窝结构部”。)的电阻比电极部的电阻高，因此，呈现出如下趋势：来自与电极部连接的端子的电流在该电极部蔓延之后向蜂窝结构部流动。但是，存在如下问题：在蜂窝结构体内部的电阻均匀的情况下，很多电流都向从蜂窝结构部通过的距离短的电极部的端部附近流动，从而蜂窝结构部的发热分布不均而导致对催化剂的加热产生偏差。

针对该问题，作为其对策，专利文献2中公开了如下方案：“将所述载体的间隔壁的厚度设定为使得形成外壳的中空壳体和…所述端子间的全部电流路径的电阻相等”(专利文献2的说明书段落0009)。

另外，作为其对策，专利文献3中公开了如下方案：“一种蜂窝结构体，该蜂窝结构体形成流体的流路…且构成外周区域的材料的电阻率低于构成所述中央区域的材料的电阻率”(专利文献3的说明书段落0013)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/146955号

专利文献2：日本特开2011－99405号公报

专利文献3：日本特开2014－198321号公报

发明内容

专利文献2中，将蜂窝结构部的间隔壁的厚度设定为满足规定条件而要均匀地将蜂窝结构部加热，但是，存在如下问题：如果根据电流而设定蜂窝结构部的间隔壁的厚度，则有可能在局部形成机械强度较低的部位而导致作为催化剂载体的强度降低。

另外，专利文献3中，将蜂窝结构部的电阻率设定为外周区域的电阻率低于中央区域的电阻率而要均匀地将蜂窝结构部加热，但是，存在如下问题：如果外周区域的电阻率较低，则电流在外周部流通而难以将中央区域加热。