阅读说明：本技术 电加热型催化剂用载体及废气净化装置 (Carrier for electrically heated catalyst and exhaust gas purification device ) 是由 高濑尚哉 于 2019-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供电加热型催化剂用载体、以及使用了该电加热型催化剂用载体的废气净化装置,该电加热型催化剂用载体减弱了蜂窝结构体与金属电极部的电接触不均而使得通电性能稳定。一种电加热型催化剂用载体,其具备：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,该隔室从一个底面至另一个底面而形成流体的流路；以及一对金属电极部,该一对金属电极部配置成隔着所述蜂窝结构体的中心而对置,其中,所述一对金属电极部的一方或双方具有至少一个突起部,该突起部向所述蜂窝结构体侧突出而与所述蜂窝结构体抵接。(The invention provides an electrically heated catalyst support which reduces uneven electrical contact between a honeycomb structure and a metal electrode portion and stabilizes the energization performance, and an exhaust gas purification apparatus using the electrically heated catalyst support. An electrically heated catalyst support comprising: a honeycomb structure having partition walls that partition a plurality of cells that form fluid channels from one bottom surface to another bottom surface; and a pair of metal electrode portions arranged to face each other with the center of the honeycomb structure interposed therebetween, wherein one or both of the pair of metal electrode portions has at least one protruding portion protruding toward the honeycomb structure and coming into contact with the honeycomb structure.)

电加热型催化剂用载体及废气净化装置

技术领域

本发明涉及电加热型催化剂用载体及废气净化装置。特别涉及如下电加热型催化剂用载体及使用了该电加热型催化剂用载体的废气净化装置，该电加热型催化剂用载体具备：蜂窝结构体；以及一对金属电极部，它们配置成隔着蜂窝结构体的中心而对置，该电加热型催化剂用载体减弱了蜂窝结构体与金属电极部的电接触不均而使得通电性能稳定。

背景技术

以往，在以堇青石、碳化硅为材料的蜂窝结构体担载有催化剂的部件被用于对从汽车发动机排出的废气中的有害物质的处理(参见专利文献1)。这种蜂窝结构体通常具有柱状的蜂窝结构体，该蜂窝结构体具有区划形成有多个隔室的间隔壁，这些隔室构成废气的流路、且从一个底面延伸至另一个底面。

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，需要使催化剂升高至规定的温度，但是，以往，在发动机启动时，由于催化剂温度较低，因此，产生无法将废气充分净化的问题。因此，开发出了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本身发热，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高至活化温度。

为了使电流在EHC流通而需要与外部配线进行电连接，但是，在通电加热时，因构成表面电极及配线的金属材料与构成载体的陶瓷材料的线膨胀系数差而产生热应变。因此，寻求一种还具有不会使得由线膨胀系数差所引起的热应变施加于EHC载体的应力缓冲功能的部件。

专利文献1中，作为其对策之一而公开了如下对策：将从外部向沿着载体表面轴向延伸设置的一对表面电极供电的配线设为梳齿状，并且，通过喷涂而在同一梳齿上的多点处进行固定并在多点之间设置弯曲部，由此，使得由金属构成的配线与由陶瓷构成的载体的线膨胀系数差所引起的热应变(热应力)缓和。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5761161号公报

发明内容

然而，由于蜂窝结构体的加工精度的制约，有时蜂窝结构体与金属电极部的电接触不充分。例如，在蜂窝结构体为圆柱状的情况下，如果因加工精度的制约而导致其正圆度不充分，则会与蜂窝结构体为正圆的前提下制作的金属电极部之间形成间隙。即便想要将金属电极部焊接于蜂窝结构体，也有时因该间隙的影响而使得蜂窝结构体与金属电极部的接触面积不足，或者，因局部的加热而使得蜂窝结构体的侧面受损。因此，蜂窝结构体与金属电极部的接触面积有可能根据每个个体而出现偏差，从而导致通电性能不稳定。

本发明是考虑到以上问题而完成的，其课题在于提供一种电加热型催化剂用载体及使用了该电加热型催化剂用载体的废气净化装置，该电加热型催化剂用载体减弱了蜂窝结构体与金属电极部的电接触不均而使得通电性能稳定。

本发明的发明人进行了潜心研究，结果发现：在蜂窝结构体或金属电极部设置突起部而确保二者的接触点，由此能够减弱电接触不均而使得通电性能稳定，从而能够解决上述课题。即，以如下方式限定了本发明。

(1)一种电加热型催化剂用载体，其具备：

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，该隔室从一个底面至另一个底面而形成流体的流路；以及

一对金属电极部，该一对金属电极部配置成隔着所述蜂窝结构体的中心而对置，

所述电加热型催化剂用载体的特征在于，

所述一对金属电极部的一方或双方具有至少一个突起部，该突起部向所述蜂窝结构体侧突出而与所述蜂窝结构体抵接。

(2)根据(1)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述电加热型催化剂用载体在所述蜂窝结构体的侧面还具备一对电极层，

所述一对电极层配置成隔着所述蜂窝结构体的中心而对置、且具有容纳所述金属电极部的所述突起部的凹部。

(3)根据(1)或(2)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述金属电极部为梳齿状。

(4)根据(1)或(2)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述金属电极部具备：板状的主体部分；以及从所述主体部分突出的多个舌片，所述金属电极部的所述突起部配置于所述舌片。

(5)根据(4)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

从所述舌片的相对于所述主体部分突出的起点至所述舌片的突出程度最大的部位的最短长度A、和所述舌片的表面中与从所述主体部分突出的方向正交的方向上的宽度的最小值B满足1≤A/B≤10的关系。

(6)根据(4)或(5)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述舌片具有：颈部；以及头部，该头部具有比所述颈部的宽度大的宽度，所述颈部的长度L1和所述头部的长度L2满足1≤L1/L2≤10的关系。

(7)根据(4)～(6)中任一项所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述舌片具有2个以上的折弯部。

(8)根据(4)～(7)中任一项所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述主体部分具有多个孔。

(9)根据(1)～(8)中任一项所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述金属电极部为铁合金、镍合金或钴合金。

(10)一种电加热型催化剂用载体，其特征在于，具备：

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，该隔室从一个底面至另一个底面而形成流体的流路；

一对电极层，该一对电极层形成于蜂窝结构体的侧面、且配置成隔着所述蜂窝结构体的中心而对置；以及

一对金属电极部，该一对金属电极部配置成隔着所述蜂窝结构体的中心而对置，

所述一对电极层的一方或双方具有至少一个突起部，该突起部向所述金属电极部侧突出而与所述金属电极部抵接。

(11)根据(10)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述金属电极部具有容纳所述电极层的所述突起部的凹部。

(12)根据(10)或(11)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述金属电极部为梳齿状。

(13)根据(10)或(11)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述金属电极部具备：板状的主体部分；以及从所述主体部分突出的多个舌片，所述电极层的所述突起部与所述舌片抵接。

(14)根据(13)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

从所述舌片的相对于所述主体部分突出的起点至所述舌片的突出程度最大的部位的最短长度A、和所述舌片的表面中与从所述主体部分突出的方向正交的方向上的宽度的最小值B满足1≤A/B≤10的关系。

(15)根据(13)或(14)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述舌片具有：颈部；以及头部，该头部具有比所述颈部的宽度大的宽度，所述颈部的长度L1和所述头部的长度L2满足1≤L1/L2≤10的关系。

(16)根据(13)～(15)中任一项所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述舌片具有2个以上的折弯部。

(17)根据(13)～(16)中任一项所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述主体部分具有多个孔。

(18)根据(10)～(17)中任一项所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，

所述金属电极部为铁合金、镍合金或钴合金。

(19)一种废气净化装置，其特征在于，

所述废气净化装置具有：

(1)～(18)中任一项所述的电加热型催化剂用载体，该电加热型催化剂用载体设置于用于使得来自发动机的废气流通的废气流路的中途；以及

筒状金属部件，该筒状金属部件对所述电加热型催化剂用载体进行收纳。

发明效果

根据本发明，能够提供一种电加热型催化剂用载体及使用了该电加热型催化剂用载体的废气净化装置，该电加热型催化剂用载体减弱了蜂窝结构体与金属电极部的电接触不均而使得通电性能稳定。

附图说明

图1是示出本发明中的蜂窝结构体的一个例子的图。

图2是本发明的一个实施方式中的蜂窝结构体的截面图。

图3是示出本发明的一个实施方式中的电极层的中心角的图。

图4是示出本发明的一个实施方式中的金属电极部的配置的图。

图5是示出本发明的一个实施方式所涉及的金属电极部1的立体图。

图6是示出本发明的另一实施方式所涉及的金属电极部1A的立体图。

图7是示出本发明的又一实施方式所涉及的金属电极部1B的立体图。

图8是示出本发明的又一实施方式所涉及的金属电极部1C的立体图。

图9(a)、图9(b)、图9(c)以及图9(d)分别是示出各金属电极部7A、7B、7C以及7D的平面形态的图。

图10(a)、图10(b)以及图10(c)分别是示出各金属电极部7E、7F以及7G的平面形态的图。

图11是示出舌片的形状的图。

图12是示出舌片的折弯部的图。

图13是示出金属电极部1与蜂窝结构体10之间的间隙的图。

图14是示出在金属电极部1设置有突起部4的实施方式的图。

图15是示出在电极层101a(101b)设置有突起部4的实施方式的图。

图16是示出突起部4的形状的例子的图。

附图标记说明

10…蜂窝结构体，11…间隔壁，12…隔室，1、1A、1B、1C、7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G…金属电极部(舌片)，101a、101b…电极层，2…主体部分，3、13、23、33…舌片，3a、13a、23a、33a…立起部分，3b、13b、23f、33c…平坦部分，20…一个片材，4…突起部，5…凹部。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的电加热型催化剂用载体的实施方式进行说明，不应限定于此而对本发明进行解释，只要未脱离本发明的范围，则可以基于本领域技术人员的知识而施加各种各样的变更、修改、改良。

(1.蜂窝结构体)

图1是示出本发明中的蜂窝结构体的一个例子的图。例如，蜂窝结构体10具有：多孔质的间隔壁11，其区划形成多个隔室12，该多个隔室12构成流体的流路、且从作为流体的流入侧的端面的流入端面延伸至作为流体的流出侧的端面的流出端面；以及位于最外周的侧面。对于隔室12的数量、配置、形状等以及间隔壁11的厚度等并未施加限制，可以根据需要适当地设计。

只要蜂窝结构体10具有导电性，则对其材质并未特别限制，可以使用金属、陶瓷等。特别是根据兼顾耐热性和导电性的观点，蜂窝结构体10的材质优选以硅－碳化硅复合材料或碳化硅为主成分，更优选为硅－碳化硅复合材料或碳化硅。还可以配合硅化钽(TaSi₂)、硅化铬(CrSi₂)，以便降低蜂窝结构体的电阻率。蜂窝结构体10以硅－碳化硅复合材料为主成分是指：蜂窝结构体10含有蜂窝结构体整体的90质量％以上的硅－碳化硅复合材料(合计质量)。此处，硅－碳化硅复合材料含有作为骨料的碳化硅粒子、以及作为使得碳化硅粒子结合的结合材料的硅，优选地，多个碳化硅粒子在碳化硅粒子间形成细孔、且借助硅而结合。另外，蜂窝结构体10以碳化硅为主成分是指：蜂窝结构体10含有蜂窝结构体整体的90质量％以上的碳化硅(合计质量)。

蜂窝结构体10的电阻率只要根据施加的电压而适当地设定即可，并未特别限制，例如可以设为0.001Ω·cm～200Ω·cm。在用于64V以上的高电压时，可以设为2Ω·cm～200Ω·cm，典型地可以设为5Ω·cm～100Ω·cm。另外，在用于低于64V的低电压时，可以设为0.001Ω·cm～2Ω·cm，典型地可以设为0.001Ω·cm～1Ω·cm，更典型地可以设为0.01Ω·cm～1Ω·cm。

蜂窝结构体10的间隔壁11的气孔率优选为35％～60％，更优选为35％～45％。如果气孔率为35％以上，则烧成时的变形不会过度增大，从而更加优选。如果气孔率为60％以下，则可维持蜂窝结构体的强度。气孔率是利用水银孔率计测定所得的值。

蜂窝结构体10的间隔壁11的平均细孔径优选为2μm～15μm，更优选为4μm～8μm。如果平均细孔径为2μm以上，则电阻率不会过度增大，从而更加优选。如果平均细孔径为15μm以下，则电阻率不会过度减小，从而更加优选。平均细孔径是利用水银孔率计测定所得的值。

对于与隔室12的流路方向正交的截面中的隔室12的形状并未施加限制，但优选为四边形、六边形、八边形、或者这些形状的组合。其中，优选为正方形以及六边形。通过将隔室形状设为上述形状而使得废气流经蜂窝结构体10时的压力损失减小，从而催化剂的净化性能优异。

蜂窝结构体10的外形只要为柱状即可，并未特别限定，例如可以设为底面为圆形的柱状(圆柱形状)、底面为椭圆形的柱状、底面为多边形(四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等)的柱状等形状。另外，关于蜂窝结构体10的大小，根据提高耐热性(防止在外周侧壁的周向上产生裂纹)的观点，底面的面积优选为2000mm²～20000mm²，更优选为4000mm²～10000mm²。另外，根据提高耐热性(防止在外周侧壁产生与中心轴向平行的裂纹)的观点，蜂窝结构体10的轴向长度优选为50mm～200mm，更优选为75mm～150mm。

另外，通过将催化剂担载于蜂窝结构体10，能够将蜂窝结构体10用作催化剂用载体。

可以基于公知的蜂窝结构体的制造方法中的蜂窝结构体的制作方法来进行蜂窝结构体的制作。例如，首先，在碳化硅粉末(碳化硅)中添加金属硅粉末(金属硅)、粘合剂、表面活性剂、造孔材料以及水等而制作成型原料。相对于碳化硅粉末的质量与金属硅粉末的质量的合计质量，金属硅粉末的质量优选为10质量％～40质量％。碳化硅粉末中的碳化硅粒子的平均粒径优选为3μm～50μm，更优选为3μm～40μm。金属硅粉末中的金属硅粒子的平均粒径优选为2μm～35μm。碳化硅粒子以及金属硅粒子的平均粒径是指：通过激光衍射法对粒度的频率分布进行测定时的、体积基准下的算术平均粒径。碳化硅粒子为构成碳化硅粉末的碳化硅的微粒，金属硅粒子为构成金属硅粉末的金属硅的微粒。另外，以上是将蜂窝结构体的材质设为硅－碳化硅系复合材料时的成型原料的配合，在将蜂窝结构体的材质设为碳化硅的情况下，不添加金属硅。

作为粘合剂，可以举出甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙氧基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚乙烯醇等。这些粘合剂中，优选同时使用甲基纤维素和羟丙氧基纤维素。当碳化硅粉末以及金属硅粉末的合计质量设为100质量份时，粘合剂的含量优选为2.0质量份～10.0质量份。

当碳化硅粉末以及金属硅粉末的合计质量设为100质量份时，水的含量优选为20质量份～60质量份。

作为表面活性剂，可以使用乙二醇、糊精、脂肪酸皂以及多元醇等。可以单独使用1种上述表面活性剂，也可以组合使用2种以上的上述表面活性剂。当碳化硅粉末以及金属硅粉末的合计质量设为100质量份时，表面活性剂的含量优选为0.1质量份～2.0质量份。

作为造孔材料，只要在烧成后形成气孔即可，并未特别限定，例如可以举出石墨、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂以及硅胶等。当碳化硅粉末以及金属硅粉末的合计质量设为100质量份时，造孔材料的含量优选为0.5质量份～10.0质量份。造孔材料的平均粒径优选为10μm～30μm。如果造孔材料的平均粒径为10μm以上，则能够充分形成气孔，故此为优选。如果造孔材料的平均粒径为30μm以下，则在成型时难以将口模堵塞，从而更加优选。造孔材料的平均粒径是指：通过激光衍射法对粒度的频率分布进行测定时的、体积基准下的算术平均粒径。在造孔材料为吸水性树脂的情况下，造孔材料的平均粒径为吸水后的平均粒径。

接下来，对得到的成型原料进行混炼而形成坯料，然后，对坯料进行挤出成型而制作蜂窝结构体。在挤出成型时，可以使用具有所需的整体形状、隔室形状、间隔壁厚度、隔室密度等的口模。接下来，优选对得到的蜂窝结构体进行干燥。在蜂窝结构体的中心轴向长度并非所需长度的情况下，可以将蜂窝结构体的两个底部切断而形成为所需长度。

接下来，对蜂窝干燥体进行烧成而制作蜂窝结构体。优选地，在烧成之前进行预烧以便除去粘合剂等。优选地，在大气气氛下以400℃～500℃的温度进行0.5小时～20小时的预烧。预烧以及烧成的方法并未特别限定，可以使用电炉、煤气炉等进行烧成。优选地，烧成条件为在氮、氩等惰性气氛下以1400℃～1500℃的温度进行1小时～20小时的加热。另外，优选地，在烧成之后以1200℃～1350℃的温度进行1小时～10小时的氧化处理以便提高耐久性。

(2.电极层)

如图1、图2所示，本实施方式的电加热型催化剂用载体在蜂窝结构体10的侧面配置有一对电极层101a、101b，各电极层101a、101b形成为沿着蜂窝结构体10的隔室12延伸的方向延伸的带状。另外，在与隔室12延伸的方向正交的蜂窝结构体10的截面中，一对电极层101a、101b配置成：隔着蜂窝结构体10的中心而对置。一对电极层101a、101b在本发明中并非必不可少，但是，根据该结构，当对蜂窝结构体10施加有电压时，能够抑制在蜂窝结构体10内流动的电流的偏流，从而能够抑制蜂窝结构体10内的温度分布的不均，故此为优选。

电极层101a、101b由具有导电性的材料形成。电极层101a、101b优选以碳化硅粒子以及硅为主成分，更优选除了通常含有的杂质以外以碳化硅粒子以及硅为原料而形成电极层。此处，“以碳化硅粒子以及硅为主成分”是指：碳化硅粒子与硅的合计质量为电极层整体的质量的90质量％以上。这样，将电极层101a、101b设为以碳化硅粒子以及硅为主成分，从而，使得电极层101a、101b的成分和蜂窝结构体10的成分成为相同成分或相近成分(蜂窝结构体的材质为碳化硅的情况)。因此，电极层101a、101b与蜂窝结构体的热膨胀系数为相同值或相近值。另外，由于材质相同或相近，所以电极层101a、101b与蜂窝结构体10的接合强度也得到提高。因此，即便热应力作用于蜂窝结构体，也能够防止电极层101a、101b从蜂窝结构体10剥落、以及电极层101a、101b与蜂窝结构体10的接合部分破损。

并且，在与隔室12延伸的方向正交的截面中，各电极层101a、101b的中心角α优选为60°～120°。另外，与电极层101a、101b中的另一个电极层的中心角α相比，电极层101a、101b中的一个电极层的中心角α优选为0.8倍～1.2倍的大小，更优选为1.0倍的大小(相同大小)。由此，当在一对电极层101a、101b之间施加有电压时，能够抑制在蜂窝结构体的外周和中央区域分别流通的电流的偏流。并且，能够在蜂窝结构体的外周和中央区域分别抑制发热的不均。

此处，中心角α是指：在与隔室12延伸的方向正交的截面中，将电极层101a、101b的两个端部和蜂窝结构体的中心O连结的直线所成的角度(参照图3)。此外，图3中，一对电极层101a、101b各自的中心角α为相同的大小。

对于本实施方式的蜂窝结构体10而言，优选电极层101a、101b的电阻率低于蜂窝结构体10的侧面的电阻率。此外，更优选电极层101a、101b的电阻率为蜂窝结构体10的侧面的电阻率的0.1％～10％，特别优选为0.5％～5％。如果为0.1％以上，则当对电极层101a、101b施加有电压时。在电极层101a、101b内流通至“金属电极部的端部”的电流的量不会过度增多，容易抑制在蜂窝结构体10流通的电流发生偏流。并且，蜂窝结构体10容易均匀地发热。如果为10％以下，则当对电极层101a、101b施加有电压时，在电极层101a、101b内蔓延的电流的量不会过于减少，从而容易抑制在蜂窝结构体10流通的电流发生偏流。并且，蜂窝结构体10容易均匀地发热。

电极层101a、101b的厚度优选为0.01mm～5mm，更优选为0.01mm～3mm。通过设为上述范围，能够有助于蜂窝结构体的均匀发热。如果电极层101a、101b的厚度为0.01mm以上，则电阻率不会过度升高，容易均匀地发热。如果电极层101a、101b的厚度为5mm以下，则可抑制在组装时发生破损。

如图1所示，本实施方式的蜂窝结构体10的电极层101a、101b分别沿着蜂窝结构体10的隔室12延伸的方向延伸，并且，形成为“遍及两端部之间(两端面之间)的”带状。由此，本实施方式的蜂窝结构体10配置成：一对电极层101a、101b遍及蜂窝结构体10的两端部之间。由此，当在一对电极层101a、101b之间施加有电压时，能够更有效地抑制电流在蜂窝结构体的轴向(即，隔室12延伸的方向)上的偏流。此处，“电极层101a、101b形成(配置)为遍及蜂窝结构体10的两端部之间”是指以下情形。即，意味着：电极层101a、101b的一个端部与蜂窝结构体10的一个端部(一个端面)接触，电极层101a、101b的另一个端部与蜂窝结构体10的另一个端部(另一个端面)接触。

另一方面，电极层101a、101b在“蜂窝结构体10的隔室12延伸的方向”上的至少一个端部未与蜂窝结构体10的端部(端面)接触的(未到达蜂窝结构体10的端部(端面)的)状态也是优选方式。由此，能够提高蜂窝结构体的耐热冲击性。

对于本实施方式的蜂窝结构体10而言，例如图1、图2所示，电极层101a、101b形成为平面状的长方形部件沿着圆柱形状的外周弯曲的形状。此处，使得弯曲的电极层101a、101b变形为不弯曲的平面状的部件时的形状被称为电极层101a、101b的“平面形状”。如上所述，图1～图3所示的电极层101a、101b的“平面形状”为长方形。并且，“电极层的外周形状”是指：“电极层的平面形状中的外周形状”。

对于本实施方式的蜂窝结构体10而言，带状的电极层的外周形状可以是长方形的角部形成为曲线状的形状。通过形成为上述形状，能够提高蜂窝结构体的耐热冲击性。另外，带状的电极层的外周形状形成为长方形的角部倒角成直线状的形状也是优选方式。通过形成为上述形状，能够提高蜂窝结构体的耐热冲击性。

对于本实施方式的蜂窝结构体10而言，在与隔室延伸的方向正交的截面中，电流路径的长度优选为蜂窝结构体的直径的1.6倍以下。如果为1.6倍以下，则能够抑制能量的过度消耗。此处，“电流路径”是指电流流经的路径。另外，“电流路径的长度”是指：蜂窝结构体的“与隔室延伸的方向正交的截面”中的、电流流经的“外周”的长度的0.5倍的长度。这意味着：蜂窝结构体的“与隔室延伸的方向正交的截面”中的“电流流经的路径”中的最大长度。“电流路径的长度”是指：在外周形成有凹凸、或者在蜂窝结构体形成有在外周开口的狭缝时沿着该凹凸或狭缝内的表面测定所得的值。因此，例如在蜂窝结构体形成有在外周开口的狭缝的情况下，“电流路径的长度”与狭缝的深度的大致2倍的长度相应地延长。

电极层101a、101b的电阻率优选为0.1Ωcm～100Ωcm，更优选为0.1Ωcm～50Ωcm。通过将电极层101a、101b的电阻率设为上述范围，使得一对电极层101a、101b在供高温废气流动的配管内有效地发挥电极的作用。如果电极层101a、101b的电阻率为0.1Ωcm以上，则在与隔室延伸的方向正交的截面中能够抑制电极层101a、101b的两端附近的蜂窝部的温度上升。如果电极层101a、101b的电阻率为100Ωcm以下，则可抑制电流难以流通的情况。电极层101a、101b的电阻率是400℃下的值。

电极层101a、101b的气孔率优选为30％～60％，更优选为30％～55％。通过将电极层101a、101b的气孔率设为上述范围，能够实现适当的电阻率。如果电极层101a、101b的气孔率为30％以上，则容易抑制制造时的变形。如果电极层101a、101b的气孔率为60％以下，则可抑制电阻率过度升高。气孔率是利用水银孔率计测定所得的值。

电极层101a、101b的平均细孔径优选为5μm～45μm，更优选为7μm～40μm。通过将电极层101a、101b的平均细孔径设为上述范围，能够实现适当的电阻率。如果电极层101a、101b的平均细孔径为5μm以上，则可抑制电阻率过度升高。如果电极层101a、101b的平均细孔径为45μm以下，则可充分确保电极层101a、101b的强度而抑制破损。平均细孔径是利用水银孔率计测定所得的值。

在电极层101a、101b的主成分为“硅－碳化硅复合材料”的情况下，电极层101a、101b中含有的碳化硅粒子的平均粒径优选为10μm～60μm，更优选为20μm～60μm。通过将电极层101a、101b中含有的碳化硅粒子的平均粒径设为上述范围，能够将电极层101a、101b的电阻率控制为处于0.1Ωcm～100Ωcm的范围内。如果电极层101a、101b中含有的碳化硅粒子的平均粒径为10μm以上，则容易将电极层101a、101b的电阻率控制为处于上述范围内。如果电极层101a、101b中含有的碳化硅粒子的平均粒径为60μm以下，则可充分确保电极层101a、101b的强度而抑制破损。电极层101a、101b中含有的碳化硅粒子的平均粒径是通过激光衍射法测定所得的值。

在电极层101a、101b的主成分为“硅－碳化硅复合材料”的情况下，电极层101a、101b中含有的硅的质量相对于电极层101a、101b中含有的“碳化硅粒子和硅各自的质量的合计质量”的比率优选为20质量％～40质量％。更优选为25质量％～35质量％。通过将电极层101a、101b中含有的、硅的质量相对于“碳化硅粒子和硅各自的质量的合计质量”的比率设为上述范围，能够使得电极层101a、101b的电阻率处于0.1Ωcm～100Ωcm的范围。如果电极层101a、101b中含有的、硅的质量相对于“碳化硅粒子和硅各自的质量的合计质量”的比率为20质量％以上，则容易将电阻率控制为处于上述范围内，如果电极层101a、101b中含有的、硅的质量相对于“碳化硅粒子和硅各自的质量的合计质量”的比率为40质量％以下，则容易抑制制造时的变形。

(3.金属电极部)

如图4所示，蜂窝结构体10借助电极层101a、101b而与一对金属电极部1、1接触。金属电极部1、1配置成：隔着蜂窝结构体10的中心而对置。此处，各金属电极部1、1可以为梳齿状(图4(a)、图4(b))，也可以具备板状的主体部分2、以及从该主体部分突出的多个舌片3(图中为2个)(图4(c)、图4(d))。

在金属电极部1为梳齿状的情况下，如图4(a)所示，优选梳齿状的分支以沿着蜂窝结构体的外周形状的形式延伸。图中，金属电极部1借助电极层101a、101b而与蜂窝结构体10电接触。电极层101a的配置侧的俯视图(图4(b))中，梳齿状的分支有3个，不过，可以根据金属电极部1与蜂窝结构体10的通电性能的需求来适当地变更其数量。另外，各分支的长度、宽度也可以适当地变更。

在金属电极部1具备主体部分2和舌片3的情况下，舌片3的一部分与蜂窝结构体10接触(图中，借助电极层101a、101b而与蜂窝结构体10电接触)。由此，当金属电极部1借助电极层101a、101b而施加电压时，实现通电而能够利用焦耳热使得蜂窝结构体10发热。

通过金属电极部1与蜂窝结构体10的电接触，能够将蜂窝结构体10优选用作加热器。施加的电压优选为12V～900V，更优选为64V～600V，施加的电压可以适当地变更。

图5是示出本发明的一个实施方式所涉及的金属电极部1的立体图。金属电极部1具备平板形状的主体部分2。多个舌片3从主体部分2朝向附图中的上方而规则地排列。各舌片3具备：从主体部分2立起的立起部分3a；以及从立起部分3a在横向上突出的平坦部分3b。各舌片3借助处于其根部的一个片材20而与主体部分2连结。

本例中，通过对主体部分2的切断加工而形成舌片3，因此，形成有与舌片3大致相同的形状以及尺寸的贯通孔。平坦部分3b朝向上方的电极层101a、101b并与之接触。

图6是示出本发明的另一实施方式所涉及的金属电极部1A的立体图。金属电极部1A具备平板形状的主体部分2。多个舌片13从主体部分2朝向附图中的上方而规则地排列。各舌片13具备：从主体部分2立起的立起部分13a；从立起部分13a在横向上突出的平坦部分13b；以及从平坦部分13b朝向贯通孔侧延伸的下降部13c。平坦部分13b朝向蜂窝结构体的电极层101a、101b并与之接触。各舌片13借助处于其根部的一个片材20而与主体部分2连结。

图7是示出本发明的又一实施方式所涉及的金属电极部1B的立体图。金属电极部1B具备平板形状的主体部分2。多个舌片23从主体部分2朝向附图中的上方而规则地排列。各舌片23具备：从主体部分2立起的立起部分23a；以及相对于上述立起部分23a而连续的多个折弯部分23b、23c、23d、23e以及平坦部分23f。平坦部分23f朝向蜂窝结构体的电极层101a、101b并与之接触。各舌片23借助处于其根部的一个片材20而与主体部分2连结。

图8是示出本发明的又一实施方式所涉及的金属电极部1C的立体图。金属电极部1C具备平板形状的主体部分2。多个舌片33从主体部分2朝向附图中的上方而规则地排列。各舌片33具备：从主体部分2立起的立起部分33a；相对于上述立起部分33a而连续的弯曲部分33b；以及相对于弯曲部分33b而连续的平坦部分33c。平坦部分33c朝向蜂窝结构体的电极层101a、101b并与之接触。各舌片33借助处于其根部的一个片材20而与主体部分2连结。

另外，主体部分2只要为板状即可，对其形状并未特别限定，可以为平板状，也可以为曲面板状(参照图4(d))。另外，在主体部分2为曲面板状的情况下，优选该曲面形状与蜂窝结构体10的侧面吻合。即，优选主体部分2与蜂窝结构体10之间的距离恒定。

对于舌片的平面形状并未特别限定。例如，如图9(a)、图9(b)所示，舌片7A、7B可以为矩形。另外，如图9(c)所示，舌片7C可以呈圆弧状。如图9(d)所示，舌片7D可以呈长圆形状。

另外，如图10(a)所示，舌片7E可以呈多边形形状。另外，如图10(b)所示，舌片7F可以呈梯形形状。此外，如图10(c)所示，舌片7G可以呈星形。舌片也可以呈其它各种各样的不同形状。

对于舌片的尺寸并未特别限定。为了增大通气性以及变形的余地，舌片的高度优选为0.3mm以上，更优选为1.0mm以上。另一方面，如果舌片过高，则气体的利用效率降低，因此，舌片的高度优选为5.0mm以下。舌片的高度是指：从舌片的各部分至主体部分的垂直距离中的最大距离。

舌片3的一部分与蜂窝结构体10接触(参照图4)。应予说明，当在蜂窝结构体的表面设置有电极层时，舌片3的一部分借助该电极层而与蜂窝结构体10接触。由此，金属电极部1和蜂窝结构体10电连接。舌片3的一部分与蜂窝结构体10的接触只要能够确保金属电极部1与蜂窝结构体10的电连接即可，并不妨碍在舌片3与蜂窝结构体10之间进一步设置其他具有导电性的层。并且，不限于具有舌片3的金属电极层，且不妨碍大致在设置于金属电极部的突起部与蜂窝结构体10之间进一步设置其他具有导电性的层。另外，舌片3的固定方法也并未特别限定。例如，可以利用舌片3的弹性变形来维持与蜂窝结构体10的接触，也可以将舌片3焊接于蜂窝结构体10的侧面(或设置于侧面上的电极层)，还可以通过从舌片3的上方喷涂具有导电性的金属材料(例如NiCr系材料、CoNiCr系材料)而形成固定层，并将舌片3固定于蜂窝结构体10的侧面(或设置于侧面上的电极层)。

这样，金属电极部构成为包括：板状的主体部分；以及从该主体部分突出的多个舌片，并且，该舌片的一部分与蜂窝结构体接触，由此，从主体部分突出的多个舌片能够沿着蜂窝结构体的侧面分别独立地变形，因此，即便蜂窝结构体的形状精度较差，也能够良好地保持电连接。另外，各舌片分别进行变形，从而各舌片将由热膨胀差等引起的应力吸收，因此，能够防止对接触点以及蜂窝结构体施加过度的应力。

另外，优选地，从舌片3的相对于主体部分2突出的起点至舌片3的突出程度最大的部位的最短长度A、和舌片3的表面中与从主体部分2突出的方向正交的方向上的宽度的最小值B满足1≤A/B≤10的关系(图11)。

此处，“舌片的突出程度最大的部位”是指：至主体部分2的垂直距离L最大的部位(参照图11(a)、图11(b))。另外，“至舌片的突出程度最大的部位的最短长度A”是指：至主体部分2的垂直距离最大的部位中的、距舌片3从舌片3的主体部分2突出的起点的距离最短的部位的直线距离(参照图11(a)、图11(b))。图11(a)示出了在主体部分2的厚度方向上的截面中的、舌片3的前端为与主体部分2平行的平板形状的情况下的A，图11(b)示出了在主体部分2的厚度方向上的截面中的、舌片3的前端为曲面形状的情况下的A。

舌片3的“从主体部分2突出的方向”是指：从舌片3的相对于主体部分2突出的起点沿着舌片3的表面而与蜂窝结构体的隔室12的流路方向正交的方向X(参照图11(c)、图11(d))，“与从主体部分2突出的方向正交的方向上的宽度的最小值B”是指：舌片3的表面中与方向X垂直的方向上的舌片3的宽度最小的部位的宽度(参照图11(c)、图11(d))。

图11(c)是图11(a)、图11(b)的金属电极部1的俯视图，图11(d)是图11(c)的舌片3在平面上展开时的俯视图。图示的实施方式中，舌片3具有颈部以及头部，该头部具有比颈部的宽度大的宽度，颈部的宽度恒定，因此，该颈部的宽度为B。

通过将A/B设为1以上，从而，从主体部分突出的多个舌片容易沿着蜂窝结构体的侧面而变形，能够使得作用于舌片的扭转应力缓和。另外，通过将A/B设为10以内，能够将舌片的强度保持为一定程度，能够抑制舌片的疲劳断裂，还能够确保使得较大电流流通所需的宽度。

另外，优选地，舌片3的颈部的长度L1和头部的长度L2满足1≤L1/L2≤10的关系(参照图11(d))。通过将L1/L2设为1以上，从而，从主体部分突出的多个舌片容易沿着蜂窝结构体的侧面而变形，能够使得作用于舌片的扭转应力缓和。另外，通过将L1/L2设为10以内，能够将舌片的强度保持为一定程度，能够抑制舌片的疲劳断裂，还能够确保使得较大电流流通所需的宽度。

应予说明，颈部和头部的形状并未限定，只要根据外观而能够区分为宽度较小的部分和宽度较大的部分，则可以将它们分别称为颈部以及头部。

此外，优选地，舌片3具有2个以上的折弯部(参照图12)。由于舌片3具有2个以上的折弯部，从而，能够利用舌片3的弹性变形来提高与蜂窝结构体的接触性，并且，能够对施加于蜂窝结构体的应力进行调整。

另外，优选地，金属电极部1的主体部分具有多个孔(参照图11(c))。由此，当蜂窝结构体发热时，能够防止导电性连接部件本身的隔热效果，金属电极部1的表里温度恒定，从而能够使得金属电极部1内施加的应力缓和而防止主体部分2变形。多个孔可以是由1块金属板切割出舌片而形成的贯通孔，也可以是将例如网状材料、形成有通气孔的板材、膨胀合金等通气性材料用作主体部分而形成的孔。

作为构成金属电极部1的金属并未施加限定，根据获得容易度的观点，铁、银、铜、镍、金、钯、硅等具有代表性。金属电极部1优选为铁合金、镍合金、或钴合金。也可以使用碳或陶瓷来代替金属电极部。作为陶瓷并未施加限定，可以举出含有Si、Cr、B、Fe、Co、Ni、Ti、Ta中的至少一种的陶瓷，例如碳化硅、硅化铬、碳化硼、硼化铬、硅化钽。也可以将金属和陶瓷组合而形成复合材料。无论金属电极部1的形状如何，都可以适当地应用上述材料。

如上所述，因蜂窝结构体的加工精度的制约，有时蜂窝结构体与金属电极部的电接触不充分。如图13举例所示，在蜂窝结构体10为圆柱状的情况下，如果因加工精度的制约而使得其正圆度不充分，则在与蜂窝结构体10为正圆的前提下制作的金属电极部1之间形成有间隙(图中，在舌片3与电极层101a之间形成有间隙)。如果存在上述间隙，则有时金属电极部1与蜂窝结构体10的电接触不充分，通电性能的稳定性有可能下降。

因此，在金属电极部1的一方或双方设置向蜂窝结构体侧突出而与蜂窝结构体10抵接的至少一个突起部，由此能够解决上述问题。

如图14(a)所示，金属电极部1具有向蜂窝结构体侧突出的突起部4。图中，突起部设置于舌片3。应予说明，图中，为了方便而以多个舌片3配置于一条直线上的方式示出，不过，当然可以仿照例如圆柱状的蜂窝结构体10的外形而配置成曲线状。

金属电极部1具有突起部4，由此，即便蜂窝结构体10的形状有些不规则，也能够使得金属电极部1和蜂窝结构体10可靠地接触(参照图14(c))。因此，容易通过焊接、喷涂等方法将金属电极部1固定于蜂窝结构体10，能够实现所需的通电性能且品质稳定。

另外，为了使金属电极部1与蜂窝结构体10的接触变得更可靠，可以在蜂窝结构体10的侧面所具有的电极层101a(或101b)设置容纳突起部4的凹部5(参照图14(b))。通过设置凹部5而使得金属电极部1(图中为舌片3)以嵌合的方式与电极层101a(或101b)接触，从而能够实现更大的接触面积。由此，能够更可靠地确保金属电极部1与蜂窝结构体10的电接触。

另一实施方式中，在电极层101a(或101b)的一方或双方设置向金属电极部侧突出而与金属电极部1抵接的至少一个突起部，由此能够解决前述问题。

如图15(a)所示，在电极层101a(或101b)具有向金属电极部侧突出的突起部4。应予说明，图中，为了方便而以多个舌片3配置于一条直线上的方式示出，不过，当然也可以仿照例如圆柱状的蜂窝结构体10的外形而配置成曲线状。

电极层101a(或101b)具有突起部4，由此，即便蜂窝结构体10的形状有些不规则，也能够使得金属电极部1和蜂窝结构体10可靠地接触(参照图15(c))。因此，容易通过焊接、喷涂等方法将金属电极部1固定于蜂窝结构体10，能够实现所需的通电性能。

另外，为了使金属电极部1与蜂窝结构体10的接触变得更可靠，可以在金属电极部1设置容纳突起部4的凹部5(参照图15(b))。通过设置凹部5而使得金属电极部1(图中为舌片3)以嵌合的方式与电极层101a(或101b)接触，从而能够实现更大的接触面积。由此，能够更可靠地确保金属电极部1与蜂窝结构体10的电接触。

应予说明，图14、图15所示的实施方式中，金属电极部1具有舌片3，不过，本发明并不限定于特定形状的金属电极部1。能够在金属电极部1与蜂窝结构体10之间产生间隙的任意形状(例如梳齿状)均包含在本发明的范围内。

不过，在金属电极部1具有多个舌片3的情况下，为了使各舌片3与蜂窝结构体10的电接触变得可靠，优选各舌片3分别具有一个以上的突起部4。

突起部4只要向蜂窝结构体侧或金属电极部侧突出而发挥出前述功能即可，其形状、材料任意。另外，对于突起部4的形成方法可以考虑冲压加工、喷涂形成、焊接形成等，并不限定于特定的形成方法。此外，可以在具有平板状头部的舌片另行形成微凸状的突起部(图16(a))，也可以使舌片本身弯曲成V字状等而形成突起部(图16(b))。应予说明，图16中，微凸状的突起部和V字状的突起部均设置于金属电极部1的舌片3，不过，蜂窝结构体10的电极层101a、101b中，也可以在需要与金属电极部1接触的部位设置微凸状的突起部或V字状的突起部。

在金属电极部1或蜂窝结构体10的电极层101a、101b设置微凸状的突起部的情况下，微凸状的突起部的直径可以根据电加热型催化剂用载体的尺寸、所需的通电性能等来适当地设定，不过，典型地优选为2mm～10mm的直径。通过将微凸状的突起部的直径设为2mm以上，使得金属电极部1与蜂窝结构体10的电接触变得更可靠，通过将微凸状的突起部的直径设为10mm以下，使得突起部的尺寸成为适度的大小。另外，在容纳微凸状的突起部的凹部设置于金属电极部1或蜂窝结构体10的电极层101a、101b的情况下，可以以与突起部匹配的方式适当地设定凹部的直径，典型地优选凹部的直径比需要容纳的突起部的直径大0.2mm～1.0mm。

在金属电极部1或蜂窝结构体10的电极层101a、101b设置V字状的突起部的情况下，该V字形状的角度θ(参照图16(b))优选为90°～170°。通过设为上述范围，使得金属电极部1与蜂窝结构体10的电接触变得更可靠。

本发明的电加热型催化剂用载体可以用于废气净化装置。即，本发明的另一方案是废气净化装置，该废气净化装置具有：本发明所涉及的电加热型催化剂用载体，其设置于用于使得来自发动机的废气流通的废气流路的中途；以及筒状金属部件，其对上述电加热型催化剂用载体进行收纳。根据上述说明能够理解：这种废气净化装置能够实现所需的通电性能，因此，能够实现更稳定的废气净化功能。

实施例

以下，举例示出用于更好地理解本发明及其优点的实施例，但是，本发明并不限定于实施例。

(电加热型催化剂用载体的制造)

以60：40的质量比例对碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末进行混合而调配出陶瓷原料。然后，在陶瓷原料中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素、作为造孔材料的吸水性树脂并添加水，由此制成成型原料。然后，利用真空练泥机对成型原料进行混炼而制作圆柱状的坯料。当碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的合计质量设为100质量份时，粘合剂的含量设为7质量份。当碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的合计质量设为100质量份时，造孔材料的含量设为3质量份。当碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的合计质量设为100质量份时，水的含量设为42质量份。碳化硅粉末的平均粒径为20μm，金属硅粉末的平均粒径为6μm。另外，造孔材料的平均粒径为20μm。碳化硅粉末、金属硅粉末以及造孔材料的平均粒径是指：通过激光衍射法对粒度的频率分布进行测定时的、体积基准下的算术平均粒径。

利用挤出成型机对获得的圆柱状的坯料进行成型，由此获得柱状的蜂窝成型体，其中，该蜂窝成型体的各隔室的截面形状为正方形。在对获得的蜂窝成型体进行高频感应加热干燥之后，使用热风干燥机以120℃的温度而实施了2小时的干燥，并以规定量将两个底面切断，由此制成蜂窝干燥体。在对蜂窝干燥体进行脱脂(预烧)之后进行烧成。

接下来，在金属硅(Si)粉末中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素、作为保湿剂的甘油、以及作为分散剂的表面活性剂，并且添加水而进行混合。对混合物进行混炼而制成电极层形成原料。以使得厚度达到1.5mm、且遍及蜂窝烧成体的两个端面之间的方式，将该电极层形成原料以带状而涂敷于蜂窝烧成体的侧面。将电极层形成原料涂敷于蜂窝烧成体的侧面的2处部位。并且，以如下方式进行配置：在与隔室延伸的方向正交的截面中，使得2处涂敷有电极层形成原料的部分的一方相对于另一方隔着蜂窝烧成体的中心而对置。

接下来，使涂敷于蜂窝烧成体的电极层形成原料干燥而获得带有未烧成电极的蜂窝烧成体。干燥温度设为70℃。

然后，对带有未烧成电极的蜂窝烧成体进行脱脂(预烧)、烧成，进而，进行氧化处理而获得蜂窝结构体。脱脂的条件设为以550℃的温度进行3小时的脱脂。烧成的条件设为在氩气氛下以1450℃的温度进行2小时的烧成。氧化处理的条件设为以1300℃的温度进行1小时的氧化处理。获得的蜂窝结构体的底面为直径120mm的圆形，蜂窝结构体在隔室延伸的方向上的长度为50mm。另外，蜂窝结构体的电阻为约1Ω。

接下来，对于具有与蜂窝结构体的侧面吻合的曲面板状的主体部分(不锈钢材料)、以及图11所示的形状的舌片(不锈钢材料)的金属电极部，以隔着蜂窝结构体的中心而对置的方式将其配置于蜂窝结构体的电极层外周面，并通过从舌片的上方进行焊接的方法将舌片的前端固定于电极层。金属电极部与蜂窝结构体的接触点数为40，即，在一个金属电极部设置有40个舌片。

(比较例、实施例)

将在金属电极部和电极层均未设置突起部的实施方式作为比较例，将在金属电极部或电极层设置有表1所示的突起部的实施方式作为实施例，施加48V的电压而对容许电流进行评价。容许电流的评价方法的详细情况如下。

(容许电流的评价方法)

对蜂窝结构体施加10V的电压，并将该电压按顺序提高至100V，对金属电极部的舌片发生熔断时的电流进行了测定。应予说明，对于熔断的判断，测定电流值并采用电流急剧变化的点。各比较例及实施例中制作5个电加热型催化剂用载体而进行评价。表1中示出了评价结果。

表1

(考察)

比较例中，因蜂窝结构体的形状不规则而使得金属电极部与蜂窝结构体的电接触不充分，接触点每次都不稳定，即便在大电流流通的情况下，也产生了电流未顺畅流通的样品。

对于实施例1及2，通过在金属电极部设置微凸状的突起部，能够可靠地确保接触点并使得容许电流增大。此外，如果增大微凸状的突起部的直径，则接触面积增大，从而能够使得大电流流通。

对于实施例3及4，通过在金属电极设置基于V字加工而得到的突起部，能够可靠地确保接触点并使得容许电流稳定。不过，实施例3及4与实施例1及2比较，接触点处的接触面积较小，因此，容许电流低于实施例1及2的容许电流。

对于实施例5及6，通过在电极层设置突起部，能够可靠地确保接触点并使得容许电流稳定。不过，实施例1及2的金属电极部容易变形而追随蜂窝结构体，能够进一步确保接触点，与此相对，实施例5及6的电极层由陶瓷制成，难以追随金属电极部，因此，容许电流低于实施例1、2的容许电流。

对于实施例7及8，设为电极层和金属电极部嵌合这样的形状而实现了更大的接触面积。其结果，实施例7及8的容许电流高于实施例1及2的容许电流。