CN104245133A - 蜂窝结构体 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的和课题是提供一种蜂窝结构体，其作为催化剂载体的同时，通过施加电压也可发挥加热器功能，可以抑制施加了电压时的温度分布不均，并且耐热冲击性良好。本发明的蜂窝结构体100，具备有蜂窝结构部4、以及配设在蜂窝结构部4的侧面5的一对电极部21，蜂窝结构部4的电阻率为1～200Ωcm，一对电极部21各自形成为在蜂窝结构部4的孔单元延伸方向延伸的带状，与孔单元的延伸方向正交的截面中，一侧电极部21对着另一侧电极部21、夹着蜂窝结构部4的中心而配设于相反侧，蜂窝结构部4上形成有1条以上在侧面5开口的狭缝6，至少1条狭缝6，在与孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接一对电极部21各自的中央部的直线交叉。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。更详细地，其涉及作为催化剂载体的同时，通过施加电压也可发挥加热器功能，可以抑制施加了电压时的温度分布不均的同时，耐热冲击性也良好的蜂窝结构体。
背景技术
以往，将负载有催化剂的堇青石制的蜂窝结构体用于汽车发动机排出的废气中的有害物质的处理。此外，所知的也有将碳化硅质烧结体形成的蜂窝结构体用于废气净化(例如，参照专利文献1)。
通过蜂窝结构体负载的催化剂处理废气时，必须将催化剂升温至规定的温度，但在发动机启动时，由于催化剂温度较低，因此存在废气无法被充分净化的问题。
因此，有研究在负载有催化剂的蜂窝结构体的上游侧设置金属制的加热器，令废气升温的方法(例如，参照专利文献2)。此外，有研究在金属制的加热器上负载催化剂使用的方法(例如，参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本专利第4136319号公报
【专利文献2】日本专利第2931362号公报
【专利文献3】日本专利特开平5-144549号公报
发明内容
将上述的加热器搭载于汽车使用时，共同使用汽车电气系统所用的电源，使用的是例如200V的高压电源。但是，由于金属制的加热器电阻较低，因此使用此种高压电源时，存在流通电流过大、损伤电源回路的问题。
此外，专利文献2、3中，加热器上设置有作为电阻调节手段的狭缝，用于防止流通电流过大、通过通电而良好地发热。该狭缝形成为使电流不流经一对电极间的最短距离(直线)。
本发明鉴于上述问题而作出，目的是提供一种蜂窝结构体，作为催化剂载体的同时，通过施加电压也可发挥加热器功能，可以抑制施加了电压时的温度分布不均的同时，耐热冲击性也良好。
为了解决上述课题，本发明提供以下的蜂窝结构体。
[1]一种蜂窝结构体，具备有筒状的蜂窝结构部、以及配设在所述蜂窝结构部侧面的一对电极部，该蜂窝结构部具有多孔质的隔壁和位于最外周的外周壁，通过该隔壁，分隔形成成为流体流路的从一侧端面延伸至另一侧端面的多个孔单元；所述蜂窝结构部的电阻率为1～200Ωcm；所述一对电极部分别形成为在所述蜂窝结构部的孔单元延伸方向延伸的带状；与所述孔单元的延伸方向正交的截面中，所述一对电极部中的一侧所述电极部，对着所述一对电极部中的另一侧所述电极部，夹着所述蜂窝结构部的中心而配设在相反侧；所述蜂窝结构部上形成有1条以上在侧面开口的狭缝；至少有1条所述狭缝，在与所述孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接所述一对电极部各自的中央部的直线交叉。
[2]根据[1]所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构部上形成有2条以上的所述狭缝；所述2条以上的狭缝中的50％以上的狭缝，形成为在与所述孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接所述一对电极部各自的中央部的直线交叉。
[3]根据[2]所述的蜂窝结构体，其中，所有形成于所述蜂窝结构部的所述狭缝，在与所述孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接所述一对电极部各自的中央部的直线交叉。
[4]根据[1]～[3]任意一项所述的蜂窝结构体，其中，具有填充在至少有1条的所述狭缝中的填充材料；所述填充材料填充所述狭缝空间的至少一部分。
[5]根据[4]所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构部形成有2条以上的所述狭缝；所述2条以上的狭缝中的50％以上的狭缝被填充材料填充。
[6]根据[5]所述的蜂窝结构体，其中，形成于所述蜂窝结构部的2条以上的所述狭缝全部被填充材料填充。
[7]根据[4]～[6]任意一项所述的蜂窝结构体，其中，所述填充材料填充了全部所述狭缝空间。
发明的效果
本发明的蜂窝结构体的蜂窝结构部的电阻率为1～200Ωcm，因此即使使用高压电源流通电流，流通电流也不会过大，适宜用作加热器。
此外，本发明的蜂窝结构体，一对电极部分别形成为在蜂窝结构部的孔单元延伸方向延伸的带状。此外，本发明的蜂窝结构体，在与孔单元的延伸方向正交的截面中，一对电极部中的一侧电极部，对着一对电极部中的另一侧电极部，夹着蜂窝结构部的中心而配设在相反侧。因此，本发明的蜂窝结构体，可以抑制施加了电压时的温度分布不均。
进一步地，本发明的蜂窝结构体，在蜂窝结构部上形成有1条以上的在侧面开口的狭缝。此外，本发明的蜂窝结构体的至少1条狭缝，在与孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接一对电极部各自的中央部的直线交叉。如此，由于本发明的蜂窝结构体在蜂窝结构部形成有狭缝，因此耐热冲击性良好。进一步地，本发明的蜂窝结构体的至少1条狭缝，在与孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接一对电极部各自的中央部的直线交叉，因此机械强度也良好。
附图说明
【图1】示意地显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的立体图。
【图2】显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔单元延伸方向正交的截面的模式图。
【图3】显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔单元延伸方向平行的截面的模式图。
【图4】显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔单元延伸方向正交的截面的模式图。
【图5】示意地显示本发明的蜂窝结构体的其他实施方式的立体图。
【图6】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
【图7】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
【图8】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
【图9】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
【图10】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
【图11】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
【图12】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
【图13】示意地显示一对电极部的各自的两端部不与蜂窝结构部的端部相接的蜂窝结构体的立体图。
【图14】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
【图15】示意地显示实施例1的蜂窝结构体的立体图。
【图16】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
【图17】示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
符号说明
1：隔壁、2：孔单元、3：外周壁、4：蜂窝结构部、5：侧面、6：狭缝、6a：最短距离狭缝、7：填充材料、11：一侧端面、12：另一侧端面、21：电极部、22：狭缝、23：端子、100，110，120，130，140，150，160，170，180，190，200，210，220，230：蜂窝结构体、O：中心、C：(电极部的)中央部、L：中心线、L1，L2：线段、α：中心角、β：角度、θ：中心角的0.5倍的角度、A，B：区域、D：距离、P：点(端点)、SA：狭缝角度、HL：射线
具体实施方式
接着参照附图详细说明本发明的具体实施方式。本发明不限定于以下的实施方式，应理解为可以在不脱离本发明主旨的的范围内，根据本领域技术人员的一般知识，进行适当的设计变更、改良等。
(1)蜂窝结构体：
本发明的蜂窝结构体的一个实施方式，如图1～图3所示，具有筒状的蜂窝结构部4和一对电极部21。筒状的蜂窝结构部4，具有分隔形成成为流体流路的从一侧端面11延伸至另一侧端面12的多个孔单元2的多孔质隔壁1、以及位于最外周的外周壁3。一对电极部21配设于蜂窝结构部4的侧面5。本实施方式的蜂窝结构体100的蜂窝结构部4的电阻率为1～200Ωcm。此外，本实施方式的蜂窝结构体100的一对电极部21、21分别形成为在蜂窝结构部4的孔单元2的延伸方向延伸的带状。此外，本实施方式的蜂窝结构体100，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，一侧电极部21，对着另一侧电极部21，夹着蜂窝结构部4的中心O而配设在相反侧。一侧电极部21，是一对电极部21、21中的(一对电极部21、21中的)一侧电极部21，另一侧电极部21，是一对电极部21、21中的(一对电极部21、21中的)另一侧电极部21。换言之，一对电极部21、21中的一个电极部21是一侧电极部21，一对电极部21、21中剩下的一个电极部21是另一侧电极部21。此外，本实施方式的蜂窝结构体100，在蜂窝结构部4上形成有1条以上的在侧面5开口的狭缝6。另外，本实施方式的蜂窝结构体100的至少1条狭缝6，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，不与“连接一对电极部21、21各自的中央部C、C的直线(中心线)L”交叉。图1是示意地显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的立体图。图2是显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔单元延伸方向正交的截面的模式图。图3是显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔单元延伸方向平行的截面的模式图。
另外，蜂窝结构部4的侧面5是蜂窝结构部4的外周壁3的表面。此外，“在(蜂窝结构部4的)侧面5开口的狭缝6”指的是，在蜂窝结构部4的外周壁3表面开口的狭缝。此外，“狭缝在蜂窝结构部的外周开口”指的是，因狭缝的开口部而在外周壁的表面开孔的状态。狭缝可以在侧面开口的同时也在端面开口。
如此，由于本实施方式的蜂窝结构体100的蜂窝结构部4的电阻率为1～200Ωcm，因此即使使用高压电源流通电流，流通电流也不会过大，可适宜用作加热器。此外，本实施方式的蜂窝结构体100的一对电极部21、21分别形成为在蜂窝结构部4的孔单元2的延伸方向延伸的带状。此外，本实施方式的蜂窝结构体100，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，一对电极部21、21中的一侧电极部21，对着一对电极部21、21中的另一侧电极部21，夹着蜂窝结构部4的中心O而配设在相反侧。因此，本实施方式的蜂窝结构体100，可以抑制施加了电压时的温度分布不均。另外，本实施方式的蜂窝结构体100，在蜂窝结构部4形成有1条以上的在侧面5开口的狭缝6。此外，本实施方式的蜂窝结构体100的至少1条狭缝6，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，不与连接一对电极部21、21各自的中央部C、C的直线(中心线)L交叉。如此，由于本实施方式的蜂窝结构体的蜂窝结构部4形成有狭缝6，因此可以抑制施加了电压时的温度分布不均的同时，耐热冲击性也良好。进一步地，本实施方式的蜂窝结构体100的至少1条狭缝6，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，不与连接一对电极部21、21各自的中央部C、C的直线交叉。因此，特别可以抑制施加了电压时的温度分布不均。此外，至少1条狭缝6，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，不与连接一对电极部21、21各自的中央部C、C的直线交叉，因此蜂窝结构体100的机械强度也良好。
在这里，“在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，一对电极部21、21中的一侧电极部21，对着一对电极部21、21中的另一侧电极部21，夹着蜂窝结构部4的中心O而配设在相反侧”的意思如下。即，如图4所示，首先，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，“连接一侧电极部21的中央部C(‘蜂窝结构部4的周向’上的中央点)与蜂窝结构部4的中心O的线段”为线段L1。此外，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，“连接另一侧电极部21的中央部C(‘蜂窝结构部4的周向’上的中央点)与蜂窝结构部4的中心O的线段”为线段L2。此时，将一对电极部21、21配设于蜂窝结构部4，其位置关系满足线段L1与线L2所形成的角度β(以“中心O”为中心的角度)在170°～190°的范围内。图4是显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔单元的延伸方向正交的截面的模式图。图4中，省略了隔壁及狭缝。
本实施方式的蜂窝结构体100的在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，不与连接一对电极部21、21各自的中央部C、C的直线L交叉的狭缝6有时称为“非交叉狭缝”。此外，本实施方式的蜂窝结构体100的在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，与连接一对电极部21、21各自的中央部C、C的直线L交叉的狭缝6有时称为“交叉狭缝”。本实施方式的蜂窝结构体100，优选在蜂窝结构部4形成有2条以上的狭缝6、2条以上的狭缝6中的50％以上的狭缝6为非交叉狭缝。此外，更优选所有形成于蜂窝结构部4的狭缝6为非交叉狭缝。通过非交叉狭缝占狭缝6整体的50％以上，可以防止蜂窝结构体100的机械强度下降(使本实施方式的蜂窝结构体100的机械强度良好)。非交叉狭缝不足狭缝6整体的50％的话，由于交叉狭缝多，蜂窝结构体100的机械强度有时会下降。此外，非交叉狭缝不足狭缝6整体的50％的话，由于交叉狭缝多，因此狭缝会大大妨碍一对电极21、21间的电流流通，会阻碍均匀发热，有时发热会不均匀。
本实施方式的蜂窝结构体100中，狭缝6的深度优选为蜂窝结构部4的“与孔单元2的延伸方向正交的截面”中的半径(以下有时称为“蜂窝结构部的半径”)的1～80％。此外，狭缝6的深度更优选为蜂窝结构部的半径的1～60％，特别优选为1～30％。狭缝6的深度小于蜂窝结构部的半径的1％的话，降低蜂窝结构体100的耐热冲击性的效果有时会下降。狭缝6的深度大于蜂窝结构部的半径的80％的话，在一对电极21、21间流通的电流会受到狭缝很大的妨碍，会阻碍均匀发热，有时发热不均匀。狭缝6的深度是从狭缝6的“侧面5上的开口部”到狭缝6最深位置为止的距离。存在多条狭缝时，狭缝6的深度可以因狭缝而不同，也可以全部相同。
本实施方式的蜂窝结构体100中，狭缝6的宽度优选为蜂窝结构部4的“与孔单元2的延伸方向正交的截面”上的外周长度(以下有时称为“蜂窝结构部的外周长”)的0.1～5％。此外，狭缝6的宽度更优选为蜂窝结构部的外周长的0.1～3％，特别优选为0.1～1％。狭缝6的宽度小于蜂窝结构部的外周长的0.1％的话，降低蜂窝结构体100的耐热冲击性的效果有时会下降。狭缝6的宽度大于蜂窝结构部的外周长的5％的话，蜂窝结构体100的机械强度有时会下降。狭缝6的宽度是狭缝6的“蜂窝结构部4的周向”上的长度。“蜂窝结构部4的周向”指的是，蜂窝结构部4的“与孔单元2的延伸方向正交的截面”上的沿着外周的方向。存在多条狭缝时，所述狭缝6的宽度表示一条狭缝的宽度。存在多条狭缝时，狭缝6的宽度可以因狭缝而不同，也可以全部相同。
本实施方式的蜂窝结构体100中，狭缝6的“孔单元的延伸方向”上的长度，优选与蜂窝结构部的“孔单元的延伸方向”上的长度相同。即，狭缝6优选横贯蜂窝结构部的两端面间(横贯全长)。此外，狭缝6的“孔单元的延伸方向”上的长度也优选为蜂窝结构部的“孔单元的延伸方向”上的长度的5～70％。基于耐热冲击性的观点，横贯全长较好，但基于强度的观点，优选残留有部分未形成的部分。未横贯全长时，优选狭缝的一端位于蜂窝端面。此时，狭缝既可以仅形成在蜂窝结构部的一个端面侧(参照图10)，也可以形成在蜂窝结构部的两个端面侧(参照图11)。狭缝形成在蜂窝结构部的两个端面侧时，狭缝的“孔单元的延伸方向”上的合计长度，优选为蜂窝结构部的“孔单元的延伸方向”上的长度的5～70％。此外，狭缝仅形成在蜂窝结构部的一个端面侧时，使用蜂窝结构体时，优选将形成有狭缝的端面侧向着热冲击更大的方向使用。存在多条狭缝时，狭缝6的长度可以因狭缝而不同，也可以全部相同。
此外，存在多条狭缝时，狭缝形成图样(含条数)、狭缝的深度、狭缝的宽度、狭缝的长度优选为以中心线L为对称轴线对称。
本实施方式的蜂窝结构体100中，狭缝6的条数优选为1～20条，更优选为1～15条，特别优选为1～10条。狭缝6的条数超过20条的话，蜂窝结构体100的机械强度有时会下降。图1所示的蜂窝结构体100中，形成有6条狭缝6。
本实施方式的蜂窝结构体100中，狭缝6横贯形成在蜂窝结构部4的两端面间。
本实施方式的蜂窝结构体100中，“蜂窝结构部4的侧面5上的开口部(狭缝6的开口部)位置最接近电极部21的”狭缝6，称为“最短距离狭缝”6a。电极部21与“最短距离狭缝”6a的距离D优选为0.1～30mm，更优选为0.5～20mm，特别优选为1～10mm。电极部21与“最短距离狭缝”6a的距离D短于0.1mm的话，有时会妨碍电流流通、难以均匀发热。电极部21与“最短距离狭缝”6a的距离D超过30mm的话，降低蜂窝结构体100的耐热冲击性的效果有时会下降。另外，电极部21与“最短距离狭缝”6a的距离D，如图2所示，是从蜂窝结构体100的周向上的电极部21的端部测定的截止到“最短距离狭缝”6a为止的距离。
本实施方式的蜂窝结构体100，如图1、图2所示，在蜂窝结构部4的侧面5的“未配设电极部21的”2处区域(区域A、区域B)各形成有3条狭缝6。本实施方式的蜂窝结构体100，相对的狭缝间的距离长于狭缝的深度。相对的狭缝间的距离指的是，形成在区域A的狭缝6与形成在区域B的狭缝6之间的距离。
本实施方式的蜂窝结构体100的6条狭缝的狭缝角度全部为90°。在这里，“狭缝角度”定义如下。如图2所示，本实施方式的蜂窝结构体100的在与孔单元的延伸方向正交的截面中，狭缝6与蜂窝结构部4外周的交点设定为点P。此外，以点P为端点、从点P向着蜂窝结构部4的外周外侧延伸的同时与中心线L平行的射线(或者线段)设定为射线HL。另外，中心线L如上所述，是“连接一对电极各自的中央部的直线”。此外，此时，狭缝6与射线HL所形成的角度中，以不大的角度(180°以下的角度)作为“狭缝角度SA”。在这里，“不大的角度”指的是，“较小的角度、或者相同角度时为相同的该角度”。此外，射线指的是，一侧有端点、另一侧无限延伸的直线。此外，“射线HL向着蜂窝结构部4的外周外侧延伸”指的是，射线HL向着不通过蜂窝结构部4的截面内的方向延伸。
本实施形态的蜂窝结构体100中，隔壁1及外周壁3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。“隔壁1及外周壁3的材质以碳化硅粒子及硅为主成分”时，表示隔壁1及外周壁3含有的碳化硅粒子及硅(合计质量)占整体的90质量％以上。通过使用此种材质，可以使蜂窝结构部的电阻率为1～200Ωcm。在这里，优选硅-碳化硅复合材料含有作为骨料的碳化硅粒子、以及作为粘合碳化硅粒子的粘合剂的硅，许多碳化硅粒子通过硅而粘合，使碳化硅粒子间形成细孔。此外，碳化硅是经烧结的碳化硅。蜂窝结构部的电阻率是400℃时的值。
本实施方式的蜂窝结构体100，如图1～图3所示，在蜂窝结构部4的侧面5配设有一对电极部21、21。本实施方式的蜂窝结构体100，通过在一对电极部21、21间施加电压而发热。施加的电压优选12～900V，更优选64～600V。
如图1～图3所示，一对电极部21、21各自形成为在蜂窝结构部4的孔单元2的延伸方向延伸的“带状”。此外，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，一对电极部21、21中的一侧电极部21，对着一对电极部21、21中的另一侧电极部21，夹着蜂窝结构部4的中心部O而配设在相反侧。因此，向一对电极部21、21间施加电压时，可以抑制蜂窝结构部4内流通的电流不均，由此可以抑制蜂窝结构部4内的发热不均。此外，进一步如图4所示，本实施方式的蜂窝结构体100，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，各个电极部21、21的中心角α的0.5倍(中心角α的0.5倍的角度θ)优选为15～65°。由此，可以更有效地抑制蜂窝结构部4内的发热不均。如此，“电极部21的中心角α的0.5倍为15～65°的同时在孔单元延伸方向延伸”的电极部21的形状为“带状”。此外，“电极部21的中心角α”如图4所示，是在与孔单元的延伸方向正交的截面中，连接电极部21的两端与蜂窝结构部4的中心O的2条线段所形成的角度。换言之，“电极部21的中心角α”是在正交截面中，“电极部21”与“连接电极部21的一侧端部与中心O的线”与“连接电极部21的另一侧端部与中心O的线”所形成的形状(扇形等)中，中心O的部分的内角。在这里，“正交截面”指的是，“与蜂窝结构体的孔单元的延伸方向正交的截面”。
在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，电极部21、21的“中心角α的0.5倍的角度θ”的上限值更优选为60°，特别优选为55°。此外，在与孔单元2的延伸方向正交的截面中，电极部21、21的“中心角α的0.5倍的角度θ”的下限值更优选为20°，特别优选为30°。此外，优选一侧电极部21的“中心角α的0.5倍的角度θ”是另一侧电极部21的“中心角α的0.5倍的角度θ”的0.8～1.2倍大小，更优选1.0倍大小(相同大小)。由此，向一对电极部21、21间施加电压时，可以抑制蜂窝结构部4内流通的电流不均，由此可以抑制蜂窝结构部4内的发热不均。
电极部21的厚度优选为0.01～5mm，更优选0.01～3mm。通过在此范围，可以均匀发热。电极部21的厚度薄于0.01mm的话，有时电阻变高而无法均匀发热。厚于5mm的话，装罐时有时会破损。
电极部21优选以碳化硅粒子及硅为主成分，更优选除了通常含有的杂质以外，以碳化硅粒子及硅为原料而形成。在这里，“以碳化硅粒子及硅为主成分”指的是，碳化硅粒子与硅的合计质量占电极部整体质量的90质量％以上。如此，通过电极部21以碳化硅粒子及硅为主成分，电极部21的成分与蜂窝结构部4的成分为相同成分或相近成分(蜂窝结构部的材质为碳化硅时)。因此，电极部21与蜂窝结构部4的热膨胀系数为相同值或相近值。此外，由于材质相同或相近，电极部21与蜂窝结构部4的接合强度也变高。因此，即使向蜂窝结构体施加热应力，也可以防止电极部21从蜂窝结构部4剥离、电极部21与蜂窝结构部4的接合部分破损。
如图1、图2所示，本实施方式的蜂窝结构体100的一对电极部21、21各自，在蜂窝结构部4的孔单元延伸方向延伸的同时，形成“横贯两端部间(两端面11、12间)”的带状。如此，通过将一对电极部21、21配设为横贯蜂窝结构部4的两端部间，向一对电极部21、21间施加电压时，可以更有效地抑制蜂窝结构部4内流通的电流不均。此外，由此，可以更有效地抑制蜂窝结构部4内的发热不均。在这里，“电极部21形成(配设)为横贯蜂窝结构部4的两端部间”指的是，电极部21的一侧端部与蜂窝结构部4的一侧端部(一侧端面)相接，电极部21的另一侧端部与蜂窝结构部4的另一侧端部(另一侧端面)相接。
本实施方式的蜂窝结构体100中，也优选电极部21的“蜂窝结构部4的孔单元2的延伸方向”上的两端部不与蜂窝结构部4的两端部(两端面11、12)相接(未到达)的方式。此外，也优选电极部21的一侧端部与蜂窝结构部4的一侧端部(一侧端面11)相接(到达)、电极部21的另一侧端部不与蜂窝结构部4的另一侧端部(另一侧端面12)相接(未到达)的方式。如此，电极部21的至少一个端部不与蜂窝结构部4的端部(端面)相接(到达)的结构的话，可以提升蜂窝结构体的耐热冲击性。即，基于“提升蜂窝结构体的耐热冲击性”的观点，优选一对电极部21、21分别为至少一个端部不与蜂窝结构部4的端部(端面)相接(到达)的结构。如上，重视“通过更有效地抑制蜂窝结构部4内的电流不均而更有效地抑制发热不均”的观点的情况下，优选一对电极部21、21横贯蜂窝结构部4的两端部间而形成。另一方面，重视“提升蜂窝结构体的耐热冲击性”的观点的情况下，优选一对电极部21、21各自的至少一个端部不与蜂窝结构部4的端部(端面)相接(到达)。
本实施方式的蜂窝结构体中，例如，如图1～图3所示，电极部21的形状是，使平面状的长方形部件沿着圆筒形状的外周弯曲。在这里，将弯曲的电极部21变形为不弯曲的平面状部件时的形状，称为电极部21的“平面形状”。上述的图1～图3所示电极部21的“平面形状”是长方形。此外，“电极部的外周形状”指的是“电极部的平面形状的外周形状”。本实施方式的蜂窝结构体中，如图1～图3所示，带状的电极部21的外周形状可以是长方形，带状的电极部21的外周形状也可以是长方形的角部形成为曲线状的形状。此外，带状的电极部21的外周形状也可以是长方形的角部倒角为直线状的形状。图13显示的是一对电极部21、21各自的两端部不与蜂窝结构部4的端部(端面)相接(到达)的蜂窝结构体190的例子。图13所示的蜂窝结构体190的带状电极部21的外周形状，是“长方形的角部形成为曲线状”的形状。
电极部21的电阻率优选为0.1～100Ωcm，更优选0.1～50Ωcm。通过使电极部21的电阻率在此范围，一对电极部21、21在流通高温废气的配管内也可有效地发挥电极的作用。电极部21的电阻率小于0.1Ωcm的话，在与孔单元的延伸方向正交的截面中，电极部21的两端附近的蜂窝结构部的温度有时容易上升。电极部21的电阻率大于100Ωcm的话，由于电流难以流通，因此有时难以发挥作为电极的作用。电极部的电阻率是400℃时的值。
电极部21的气孔率优选为30～60％，更优选为30～55％。通过使电极部21的气孔率在此范围，可以得到适当的电阻率。电极部21的气孔率低于30％的话，制造时有时会变形。电极部21的气孔率高于60％的话，电阻率有时会变得过高。气孔率是通过压汞仪测定的值。
电极部21的平均孔径优选为5～45μm，更优选为7～40μm。通过使电极部21的平均孔径在此范围，可以得到适当的电阻率。电极部21的平均孔径小于5μm的话，电阻率有时会变得过高。电极部21的平均孔径大于45μm的话，有时电极部21的强度会变弱而容易破损。平均孔径是通过压汞仪测定的值。
电极部21的主成分为碳化硅粒子及硅时，电极部21含有的碳化硅粒子的平均粒径优选为10～60μm，更优选为20～60μm。通过使电极部21含有的碳化硅粒子的平均粒径在此范围，可以将电极部21的电阻率控制在0.1～100Ωcm的范围。电极部21含有的碳化硅粒子的平均孔径小于10μm的话，电极部21的电阻率有时会变得过大。电极部21含有的碳化硅粒子的平均孔径大于60μm的话，有时电极部21的强度会变弱而容易破损。电极部21含有的碳化硅粒子的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。
相对于电极部21含有的“碳化硅粒子和硅的各自质量的合计”，电极部21含有的硅的质量比率优选为20～40质量％，更优选为25～35质量％。相对于电极部21含有的碳化硅粒子和硅的各自质量的合计，硅的质量比率在此范围的话，可以使电极部21的电阻率在0.1～100Ωcm的范围。相对于电极部21含有的碳化硅粒子和硅的各自质量的合计，硅的质量比率小于20质量％的话，电阻率有时会过大，大于40质量％的话，制造时有时容易变形。
本实施方式的蜂窝结构体100的隔壁厚度为50～200μm，优选为70～130μm。通过使隔壁厚度在此范围，将蜂窝结构体100用作催化剂载体、负载催化剂，可以抑制废气流过时的压力损失变得过大。隔壁厚度薄于50μm的话，蜂窝结构体的强度有时会下降。隔壁厚度厚于200μm的话，将蜂窝结构体100用作催化剂载体、负载催化剂时，废气流过的压力损失有时会变大。
本实施方式的蜂窝结构体100的孔单元密度优选为40～150孔单元/cm2，更优选为70～100孔单元/cm2。通过使孔单元密度在此范围，可以在减小废气流过的压力损失的状态下，提高催化剂的净化性能。孔单元密度低于40孔单元/cm2的话，催化剂负载面积有时会变少。孔单元密度高于150孔单元/cm2的话，将蜂窝结构体100用作催化剂载体、负载催化剂时，废气流过时的压力损失有时会变大。
本实施方式的蜂窝结构体100中，构成蜂窝结构部4的碳化硅粒子(骨料)的平均粒径优选为3～50μm，更优选为3～40μm。通过使构成蜂窝结构部4的碳化硅粒子的平均粒径在此范围，可以使蜂窝结构部4的400℃时的电阻率为1～200Ωcm。碳化硅粒子的平均粒径小于3μm的话，蜂窝结构部4的电阻率有时会变大。碳化硅粒子的平均粒径大于50μm的话，蜂窝结构部4的电阻率有时会变小。进一步地，碳化硅粒子的平均粒径大于50μm的话，将蜂窝成形体挤出成形时，挤出成形用的模口有时会有成形用原料堵塞。碳化硅粒子的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。
本实施方式的蜂窝结构体100中，蜂窝结构部4的电阻率为1～200Ωcm，优选10～100Ωcm。电阻率小于1Ωcm的话，例如通过200V以上的高压电源对蜂窝结构体100通电时(电压不限定于200V)，流通电流有时会过大。电阻率大于200Ωcm的话，例如通过200V以上的高压电源对蜂窝结构体100通电时(电压不限定于200V)，有时电流会难以流通、不能充分发热。蜂窝结构部的电阻率是通过四端子法测定的值。
本实施方式的蜂窝结构体100中，电极部21的电阻率优选低于蜂窝结构部4的电阻率，进一步地，电极部21的电阻率更优选在蜂窝结构部4的电阻率的20％以下，特别优选为1～10％。通过使电极部21的电阻率在蜂窝结构部4的电阻率的20％以下，可以使电极部21更有效地发挥电极功能。
本实施方式的蜂窝结构体100中，蜂窝结构部4的材质为硅-碳化硅复合材料时，相对于蜂窝结构部4含有的“作为骨料的碳化硅粒子的质量”与蜂窝结构部4含有的“作为粘合剂的硅的质量”的合计，蜂窝结构部4含有的“作为粘合剂的硅的质量”的比率优选为10～40质量％，更优选为15～35质量％。低于10质量％的话，蜂窝结构体的强度有时会下降。高于40质量％的话，烧成时有时无法保持形状。
蜂窝结构部4的隔壁1的气孔率优选为35～60％，更优选为35～45％。气孔率不足35％的话，烧成时的变形有时会变大。气孔率超过60％的话，蜂窝结构体的强度有时会下降。气孔率是通过压汞仪测定的值。
蜂窝结构部4的隔壁1的平均孔径优选为2～15μm，更优选为4～8μm。平均孔径小于2μm的话，电阻率有时会变得过大。平均孔径大于15μm的话，电阻率有时会变得过小。平均孔径是通过压汞仪测定的值。
此外，构成本实施方式的蜂窝结构体100的最外周的外周壁3的厚度优选为0.1～2mm。薄于0.1mm的话，蜂窝结构体100的强度有时会下降。厚于2mm的话，负载催化剂的隔壁的面积有时会变小。
本实施方式的蜂窝结构体100，与孔单元2的延伸方向正交的截面中的孔单元2的形状优选为四边形、六边形、八边形或它们的组合。其中，优选正方形及六边形。通过使孔单元形状如此，蜂窝结构体100中废气流通时的压力损失变小，催化剂的净化性能良好。
本实施方式的蜂窝结构体的形状(蜂窝结构部的形状)没有特别限定，例如，可以是底面为圆形的筒状(圆筒形状)、底面为椭圆形状的筒状、底面为多边形(四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等)的筒状等的形状。此外，蜂窝结构体的大小优选为底面面积为2000～20000mm2，更优选为4000～10000mm2。此外，蜂窝结构体的中心轴方向的长度优选为50～200mm，更优选为75～150mm。
本实施方式的蜂窝结构体100的静压强度优选为1MPa以上，更优选为3MPa以上。静压强度的值越大越好，但考虑蜂窝结构体100的材质、结构等的话，上限在6MPa左右。静压强度不足1MPa的话，将蜂窝结构体用作催化剂载体等时，有时容易破损。静压强度是在水中施加静水压测定的值。
本实施方式的蜂窝结构体100优选负载催化剂、作为催化剂体使用。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的其他实施方式。
如图5所示，本实施方式的蜂窝结构体110，具有至少填充在1条狭缝6内的填充材料7，填充材料7被填充在狭缝6的至少一部分空间中。此外，优选蜂窝结构部4形成有2条以上的狭缝6，2条以上的狭缝6中的50％以上的狭缝填充有填充材料。进一步，优选形成于蜂窝结构部4的“2条以上的狭缝6”全部被填充材料填充。此外，填充材料7优选填充全部“狭缝6的空间”。图5所示的蜂窝结构体110中，形成有6条狭缝6。此外，全部狭缝6中分别在该狭缝6的整个空间填充有填充材料7。如此，通过狭缝6中填充有填充材料，可以提升蜂窝结构体的静压强度。图5是示意地显示本发明的蜂窝结构体的其他实施方式的立体图。“填充至少一部分”指的是，既可以是狭缝的深度方向上的“一部分”，也可以使狭缝的长度方向上的“一部分”，还可以是它们的组合。
当蜂窝结构部的主成分为碳化硅、或硅-碳化硅复合材料时，填充材料7中优选含有50质量％以上的碳化硅。由此，可以使填充材料7的热膨胀系数接近蜂窝结构部的热膨胀系数值，可以提升蜂窝结构体的耐热冲击性。作为填充材料7含有的其他成分，可举出有，粘结剂、表面活性剂、造孔剂、水等。此外，填充材料7也可以含有50质量％以上的二氧化硅、氧化铝等。此时，作为填充材料7含有的其他成分，可举出有，表面活性剂、有机粘结剂、发泡树脂、水等。
本实施方式的蜂窝结构体110中，填充材料7的杨氏模量优选为0.001～20GPa，更优选为0.005～15GPa，特别优选为0.01～10GPa。低于0.001GPa的话，蜂窝结构体110的机械强度有时会变低。高于20GPa的话，蜂窝结构体110的耐热冲击性有时会变低。
本实施方式的蜂窝结构体110中，填充材料7的气孔率优选为40～80％，更优选为43～70％，特别优选为45～65％。低于40％的话，蜂窝结构体110的机械强度有时会变低。高于80％的话，蜂窝结构体110的耐热冲击性有时会变低。
本实施方式的蜂窝结构体110中，填充材料7的电阻率优选为蜂窝结构部4的电阻率的100～100000％，更优选为200～100000％，特别优选为300～100000％。低于100％的话，由于填充材料7中电流容易流通，因此蜂窝结构部电流有时难以均匀流通。填充材料7的电阻率过高也没有特别问题。填充材料7也可以是绝缘体。填充材料7的电阻率实际上上限为蜂窝结构部4的电阻率的100000％左右。作为填充材料7，也可以并用多种填充材料。例如，可根据1条狭缝中不同部位而分别使用，或者在存在多条狭缝时分别使用。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。
如图6所示，本实施方式的蜂窝结构体120，是在上述本发明的蜂窝结构体的其他实施方式(蜂窝结构体110(图5))中，比起狭缝6的深度，相对的狭缝间的距离更短。狭缝6的深度变深的话，耐热冲击性虽然提升，但电流难以流通，因而难以均匀发热。因此，优选考虑它们的平衡而适当决定狭缝的深度。本实施方式的蜂窝结构体120的狭缝6中填充有填充材料7，但狭缝6中也可以没有填充填充材料7。图6是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。如图7所示，本实施方式的蜂窝结构体130，是在上述本发明的蜂窝结构体的其他实施方式(蜂窝结构体110(图5))中，在与孔单元的延伸方向正交的截面中，孔单元的形状为六边形。以下有时将与孔单元的延伸方向正交的截面中的“孔单元的形状”简称为“孔单元形状”。孔单元形状为六边形的话，具有分散来自外周的应力的优点。本实施方式的蜂窝结构体130的狭缝6中填充有填充材料7，但狭缝6中也可以没有填充填充材料7。图7是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。如图8所示，本实施方式的蜂窝结构体140，是在上述本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式(蜂窝结构体130(图7))中，变更了狭缝角度。本实施方式的蜂窝结构体140的狭缝6中填充有填充材料7，但狭缝6中也可以没有填充填充材料7。图8是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。如图9所示，本实施方式的蜂窝结构体150，是在上述本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式(蜂窝结构体130(图7))中，加深了部分狭缝的狭缝深度。具体的，本实施方式的蜂窝结构体150，在区域A及区域B分别形成有3条狭缝，其中，位于中央的狭缝深度更深。本实施方式的蜂窝结构体150的狭缝6中填充有填充材料7，但狭缝6中也可以没有填充填充材料7。图9是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。如图10所示，本实施方式的蜂窝结构体160，是在上述本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式(蜂窝结构体130(图7))中，狭缝6的“孔单元2的延伸方向”的长度变短。具体的，本实施方式的蜂窝结构体160的狭缝6，以如下方式形成：在蜂窝结构部4的侧面5及一侧端面开口的同时，另一侧端面没有开口。这也可以称为狭缝6仅形成在蜂窝结构部4的一侧端部的结构。狭缝6的“孔单元2的延伸方向”的长度，短于蜂窝结构部4的“孔单元2的延伸方向”的长度。本实施方式的蜂窝结构体160的狭缝6中填充有填充材料7，但狭缝6中也可以没有填充填充材料7。图10是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。如图11所示，本实施方式的蜂窝结构体170，是在本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式(蜂窝结构体160(图10))中，“孔单元2的延伸方向”的长度较短的狭缝6形成于蜂窝结构部的两端部。本实施方式的蜂窝结构体170的狭缝6中填充有填充材料7，但狭缝6中也可以没有填充填充材料7。图11是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。如图12所示，本实施方式的蜂窝结构体180，是图7所示的蜂窝结构体130中，没有形成在“孔单元的延伸方向”延伸的6条狭缝、而是形成有1条平行于蜂窝结构部4端面的狭缝。本实施方式的蜂窝结构体180中，狭缝6在蜂窝结构部4的侧面开口的同时，没有在蜂窝结构部4的端面开口，与蜂窝结构体4的端面平行形成。本实施方式的蜂窝结构体180的狭缝6中填充有填充材料7，但狭缝6中也可以没有填充填充材料7。图12是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。如图14所示，本实施方式的蜂窝结构体200，是图8所示的蜂窝结构体140中，在“孔单元的延伸方向”延伸的6条狭缝中的、接近电极部21的4条狭缝形成于电极部21覆盖的位置。本实施方式的蜂窝结构体200的狭缝6中填充有填充材料7，但狭缝6中也可以没有填充填充材料7。图14是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。如图16所示，本实施方式的蜂窝结构体220，是图8所示的蜂窝结构体140中，在电极部21形成22有狭缝。此外，该蜂窝结构体220中，除了图8所示的蜂窝结构体140的在“孔单元的延伸方向”延伸的6条狭缝，在蜂窝结构部4还形成有2条狭缝，与形成于该电极部21的狭缝22连通。如此，不仅是在蜂窝结构部4，在刚性较高的电极部21也形成有狭缝，由此可以进一步提升耐热冲击性。连通形成在电极部21上的狭缝22的、形成于蜂窝结构部4的狭缝，在与孔单元的延伸方向正交的截面中，与连接一对电极部21、21各自的中央部的直线(中心线)重叠。本发明的蜂窝结构体，也可以如本实施方式的蜂窝结构体220，具有与所述直线(中心线)重叠的狭缝。不与所述直线(中心线)交叉、而是重叠形成的狭缝，不会大大妨碍一对电极部21、21间的电流流通，可以提升蜂窝结构体220的耐热冲击性。本实施方式的蜂窝结构体220中，形成于蜂窝结构部4的狭缝中，除了连通形成在电极部21的狭缝22的狭缝以外的全部狭缝，都不与所述直线(中心线)交叉。但是，本发明的蜂窝结构体中，蜂窝结构部4形成有2条以上的狭缝时，部分狭缝也可与所述直线(中心线)交叉。本实施方式的蜂窝结构体220，在狭缝6及狭缝22中填充有填充材料7，但在狭缝6及/或狭缝22中也可以没有填充填充材料7。图16是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式。如图17所示，本实施方式的蜂窝结构体230，是图16所示的蜂窝结构体220中，为了导通因狭缝22的形成而分割为2个部位的电极部21的该部位间，设置有连接该部位间的端子23。即，端子23配设为跨越因狭缝22的形成而分割为2个部位的电极部21的该部位间。端子23的材质优选与电极部21的材质相同。本实施方式的蜂窝结构体230，在狭缝6及狭缝22中填充有填充材料7，狭缝6及/或狭缝22中也可以没有填充填充材料7。图17是示意地显示本发明的蜂窝结构体的另一其他实施方式的立体图。
(2)蜂窝结构体的制造方法：
接着，说明本发明的蜂窝结构体的制造方法的一个实施方式。本实施方式的蜂窝结构体的制造方法，是狭缝中没有填充填充材料的蜂窝结构体的制造方法。
首先，通过以下方法制作蜂窝成形体。向碳化硅粉末(碳化硅)中添加金属硅粉末(金属硅)、粘结剂、表面活性剂、造孔剂、水等而制作成形原料。相对于碳化硅粉末的质量与金属硅质量的合计，优选金属硅的质量为10～40质量％。碳化硅粉末中的碳化硅粒子的平均粒径优选为3～50μm，更优选为3～40μm。金属硅(金属硅粉末)的平均粒径优选为2～35μm。碳化硅粒子及金属硅(金属硅粒子)的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。碳化硅粒子是构成碳化硅粉末的碳化硅的微粒子，金属硅粒子是构成金属硅粉末的金属硅的微粒子。另外，这是蜂窝结构部的材质为硅-碳化硅系复合材料时的成形原料的配比，当蜂窝结构部的材质为碳化硅时，不添加金属硅。
作为粘结剂，可举出有，甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟基丙氧基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇等。其中，优选并用甲基纤维素和羟基丙氧基纤维素。粘结剂的含量优选为，以碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量为100质量份时，为2.0～10.0质量份。
水的含量优选为，以碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量为100质量份时，为20～60质量份。
作为表面活性剂，可使用乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。它们可1种单独使用，也可2种以上组合使用。表面活性剂的含量优选为，以碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量为100质量份时，为0.1～2.0质量份。
作为造孔剂，只要是烧结后成为气孔的，则无特别限定，可举出例如，石墨、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂、硅胶等。造孔剂的含量优选为，以碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量为100质量份时，为0.5～10.0质量份。造孔剂的平均粒径优选为10～30μm。小于10μm的话，有时无法充分形成气孔。大于30μm的话，成形时有时模口会堵塞。造孔剂的平均粒径是通过激光衍射方法测定的值。造孔剂为吸水性树脂时，造孔剂的平均粒径是吸水后的平均粒径。
接着，将成形原料混炼形成坯土。作为将成形原料混炼形成坯土的方法，没有特别限制，可举出例如，使用捏合机、真空练土机等的方法。
接着，将坯土挤出成形，制作蜂窝成形体。挤出成形时，优选使用具有期望的整体形状、孔单元形状、隔壁厚度、孔单元密度等的模口。作为模口的材质，优选难以磨损的超硬合金。蜂窝成形体是具有分隔形成成为流体流路的多个孔单元的隔壁、以及位于最外周的外周壁的结构。
蜂窝成形体的隔壁厚度、孔单元密度、外周壁的厚度等，可以考虑干燥、烧成时的收缩，根据想要制作的本发明的蜂窝结构体的结构而适当决定。
接着，优选对得到的蜂窝成形体进行干燥。干燥后的蜂窝成形体有时称为“蜂窝干燥体”。干燥方法没有特别限定，可举出例如，微波加热干燥、高频感应加热干燥等的电磁波加热方式，热风干燥、过热蒸汽干燥等的外部加热方式。其中，基于可以将成形体整体迅速且均匀、无裂纹地干燥的观点，优选通过电磁波加热方式使一定量的水分干燥后，通过外部加热方式使剩余的水分干燥。作为干燥的条件，优选通过电磁波加热方式，除去相对于干燥前水分量的30～99质量％的水分后，通过外部加热方式，使水分在3质量％以下。作为电磁波加热方式，优选感应加热干燥，作为外部加热方式，优选热风干燥。
蜂窝成形体(蜂窝干燥体)的中心轴方向长度并非期望长度时，优选将两端面(两端部)切断为期望的长度。切断方法没有特别限定，可举出使用圆锯切断机等的方法。
接着，调和用于形成电极部的电极部形成原料。电极部的主成分为碳化硅及硅时，电极部形成原料优选在碳化硅粉末及硅粉末中添加规定的添加物、混炼而形成。
具体的，在碳化硅粉末(碳化硅)中添加金属硅粉末(金属硅)、粘结剂、表面活性剂、造孔剂、水等，混炼制作电极部形成原料。以碳化硅粉末及金属硅的合计质量为100质量份时，金属硅的质量优选为20～40质量份。碳化硅粉末中的碳化硅粒子的平均粒径优选10～60μm。金属硅粉末(金属硅)的平均粒径优选2～20μm。小于2μm的话，电阻率有时过小。大于20μm的话，电阻率有时过大。碳化硅粒子及金属硅(金属硅粒子)的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。碳化硅粒子是构成碳化硅粉末的碳化硅的微粒子。金属硅粒子是构成金属硅粉末的金属硅的微粒子。
作为粘结剂，可举出有，甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟基丙氧基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇等。其中，优选并用甲基纤维素和羟基丙氧基纤维素。粘结剂的含量优选为，以碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量为100质量份时，为0.1～5.0质量份。
水的含量优选为，以碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量为100质量份时，为15～60质量份。
作为表面活性剂，可使用乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。它们可1种单独使用，也可2种以上组合使用。表面活性剂的含量优选为，以碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量为100质量份时，为0.1～2.0质量份。
作为造孔剂，只要是烧结后成为气孔的，则无特别限定，可举出例如，石墨、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂、硅胶等。造孔剂的含量优选为，以碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量为100质量份时，为0.1～5.0质量份。造孔剂的平均粒径优选为10～30μm。小于10μm的话，有时无法充分形成气孔。大于30μm的话，容易形成较大气孔，有时会引起强度下降。造孔剂的平均粒径是通过激光衍射方法测定的值。
接着，优选将由碳化硅粉末(碳化硅)、金属硅(金属硅粉末)、粘结剂、表面活性剂、造孔剂、水等混合得到的混合物混炼，作为浆状的电极部形成原料。混炼的方法没有特别限定，可使用例如立式搅拌机。
接着，优选将得到的电极部形成原料涂布在经过干燥的蜂窝成形体(蜂窝干燥体)的侧面。将电极部形成原料涂布在蜂窝干燥体侧面的方法没有特别限定，可使用例如印刷方法。此外，电极部形成原料优选在在蜂窝干燥体的侧面涂布为上述本发明的蜂窝结构体中的电极部的形状。通过涂布电极部形成原料时调整厚度，可以使电极部的厚度为期望的厚度。如此，可以将电极部形成原料涂布在蜂窝干燥体的侧面，通过干燥、烧成就可以形成电极部，因此可以非常容易地形成电极部。
接着，优选使涂布在蜂窝干燥体侧面的电极部形成原料干燥，制作“带有电极部原料的蜂窝干燥体”。干燥条件优选为50～100℃。
接着，优选在带有电极部原料的蜂窝干燥体上形成狭缝。优选使用回转刀具(Leutor)等形成狭缝。狭缝形成为在带有电极部原料的蜂窝干燥体的侧面开口。此外，使至少1条狭缝在与孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接一对电极部各自的中央部的直线交叉。作为形成于带有电极部原料的蜂窝干燥体的狭缝，优选为与形成于上述本发明的蜂窝结构体的狭缝的优选方式同样的狭缝。例如，优选在带有电极部原料的蜂窝干燥体上，形成与图1所示的蜂窝结构体100上形成的狭缝6同样的狭缝。另外，也可以在烧成带有电极部原料的蜂窝干燥体后形成狭缝。此外，也可以在蜂窝干燥体上形成狭缝后，将电极部形成原料涂付在蜂窝干燥体上。
接着，优选将带有电极部原料的蜂窝干燥体烧成而制作蜂窝结构体。另外，为了在烧成前除去粘结剂等，优选进行预烧。预烧优选在大气气氛中以400～500℃、0.5～20小时进行。
作为烧成(正式烧成)条件，优选为在氮气、氩气等惰性气氛中，进行1400～1500℃、1～20小时加热。此外，在烧成后，为了提升耐久性，优选进行1200～1350℃、1～10小时的氧化处理。预烧及烧成的方法没有特别限定，可以使用电炉、瓦斯炉等进行烧成。
接着，说明本发明的蜂窝结构体的其他实施方式的制造方法。本实施方式的蜂窝结构体的制造方法，是在狭缝中填充有填充材料(具备有填充材料)的蜂窝结构体的制造方法。例如，是图5～图12任意一个所示的蜂窝结构体的制作方法。
本实施方式的蜂窝结构体的制造方法，优选首先通过与上述本发明的蜂窝结构体的制造方法的一个实施方式同样的方法，制作“带有电极部原料的蜂窝干燥体”。
作为填充材料使用与电极部相同的材料时，优选在制作“带有电极部原料的蜂窝干燥体”后，与上述本发明的蜂窝结构体的制造方法的一个实施方式同样地，在带有电极部原料的蜂窝干燥体上形成狭缝。此外，优选调制填充材料用原料。填充材料用原料优选为与电极部形成原料的优选组成是同样的组成。接着，优选将填充材料用原料填充在狭缝中。将填充材料用原料填充到狭缝时，优选使用刮铲(spatula)等。接着，优选将狭缝中填充有填充材料用原料的带有电极部原料的蜂窝干燥体干燥。干燥条件优选为50～100℃。接着，优选将干燥后的带有电极部原料的蜂窝干燥体烧成，得到蜂窝结构体。优选制作例如图5～图12任意一个所示的蜂窝结构体般的蜂窝结构体。烧成条件优选与上述本发明的蜂窝结构体的制造方法的一个实施方式中的优选烧成条件相同。
作为填充材料，使用热处理温度必须低于电极部的烧成温度的材料时，优选在制作“带有电极部原料的蜂窝干燥体”后，进行预烧及正式烧成，得到“带有电极部的蜂窝烧成体”。此外，优选随后在带有电极部的蜂窝烧成体上形成狭缝。预烧、正式烧成及狭缝形成的各自的条件优选与上述本发明的蜂窝结构体的制造方法的一个实施方式相同。此外，优选通过向形成有狭缝的带有电极部的蜂窝烧成体填充填充材料用原料、进行干燥、热处理，得到蜂窝结构体。将填充材料用原料填充在狭缝中时，优选使用刮铲(spatula)等。作为填充材料用原料，优选含有无机粒子及无机粘结剂。填充材料用原料中，优选进一步含有有机粘结剂、表面活性剂、发泡树脂、水等。作为无机粒子，可举出有，板状粒子、球状粒子、块状粒子、纤维状粒子、针状粒子等。此外，作为无机粒子的材质，可举出有，碳化硅、云母、滑石、氮化硼、玻璃鳞片等。作为无机粒子，也可以是多种无机粒子的混合物。此外，作为无机粒子，优选含有至少50质量％以上碳化硅粒子的。作为无机粘结剂，可举出有，胶体二氧化硅(SiO2溶胶)、胶体氧化铝(氧化铝溶胶)、各种氧化物溶胶、硅酸乙酯、水玻璃、二氧化硅聚合物、磷酸铝等。
【实施例】
以下通过实施例更具体地说明本发明，但本发明不限定于任何实施例。
(实施例1)
将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末以80：20的质量比例混合，制作碳化硅-金属硅混合物。此外，向碳化硅-金属硅混合物中，添加作为粘结剂的羟丙基甲基纤维素、作为造孔剂的吸水性树脂，同时添加水，作为成形原料，将成形原料通过真空练土机混炼，制作圆柱状的坯土。以碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，粘结剂的含量为7质量份。以碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，造孔剂的含量为3质量份。以碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，水的含量为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。此外，造孔剂的平均粒径为20μm。碳化硅、金属硅及造孔剂的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。
使用挤出成形机将得到的圆柱状的坯土成形，得到蜂窝成形体。将得到的蜂窝成形体高频感应加热干燥后，使用热风干燥机进行120℃、2小时干燥，将两端面以规定量切断。
接着，将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末以60：40的质量比例混合，向其中添加作为粘结剂的羟丙基甲基纤维素、作为保湿剂的丙三醇、作为分散剂的表面活性剂，同时添加水，进行混合。将混合物混炼，作为电极部形成原料。以碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，粘结剂的含量为0.5质量份。以碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，丙三醇的含量为10质量份。以碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，表面活性剂的含量为0.3质量份。以碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，水的含量为42质量份。碳化硅粉末的平均粒径为52μm，金属硅粉末的平均粒径为6μm。碳化硅及金属硅的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。混炼通过立式搅拌机进行。
接着，将电极部形成原料涂布在经过干燥的蜂窝成形体的侧面，形成厚度为0.15mm、“在与孔单元的延伸方向正交的截面上的中心角的0.5倍为50°”、横贯蜂窝成形体的两端部间(两端面间)的带状。电极部形成原料涂布在经过干燥的蜂窝成形体的侧面的2处。此外，在与孔单元的延伸方向正交的截面中，2处涂布了电极部形成原料的部分中的一方，相对于另一方，夹着蜂窝成形体的中心而配置在相反侧。
接着，使涂布在蜂窝成形体上的电极部形成原料干燥，得到带有电极部原料的蜂窝干燥体。干燥条件为70℃。
接着，在带有电极部原料的蜂窝干燥体上形成4条狭缝。狭缝使用回转刀具(Leutor)形成。
接着，将形成有狭缝的带有电极部原料的蜂窝干燥体脱脂、烧成，再进行氧化处理得到蜂窝结构体。脱脂条件为550℃、3小时。烧成条件为氩气气氛下、1450℃、2小时间。氧化处理条件为1300℃、1小时。
得到的蜂窝结构体如图15所示，在没有配设电极部21的2处侧面5上各有2条、合计形成有4条狭缝6。狭缝深度为3mm。狭缝宽度为1mm。狭缝角度为120°。电极部21与“最短距离狭缝”6a的距离D为1mm。此外，在与孔单元的延伸方向正交的截面中，狭缝与“连接一对电极部各自的中央部的直线”(中心线)没有交叉。与孔单元的延伸方向正交的截面中的孔单元形状为六边形。图15是示意地显示实施例1的蜂窝结构体210的立体图。
得到的蜂窝结构体的隔壁的平均孔径(气孔径)为8.6μm，气孔率为45％。平均孔径以及气孔率是通过压汞仪测定的值。此外，蜂窝结构体的隔壁厚度为90μm，孔单元密度为90孔单元/cm2。此外，蜂窝结构体的底面为直径(外径)93mm的圆形，蜂窝结构体的孔单元延伸方向上的长度为100mm。此外，蜂窝结构体的2个电极部的孔单元延伸方向正交截面上的中心角的0.5倍为50°。此外，2个电极部的厚度均为1.5mm。此外，电极部的电阻率为1.3Ωcm，蜂窝结构部的电阻率为100Ωcm。此外，蜂窝结构体的与孔单元延伸方向正交截面上的孔单元形状为六边形。
对于得到的蜂窝结构体，通过以下所示方法，进行“耐热冲击性试验”及“通电时最高温度测定”。结果如表1所示。
另外，蜂窝结构部及电极部的电阻率通过以下方法测定。使用与测定对象相同的材质制作10mm×10mm×50mm的试验片。即，测定蜂窝构部的电阻率时使用与蜂窝结构部相同的材质，测定电极部的电阻率时使用与电极部相同的材质，分别制作试验片。在试验片的两端部全部涂布银浆，配线使其可以通电。在试验片上连接施加电压测定电流装置。在试验片中央部设置热电偶。向试验片施加电压，通过记录器确认电压施加时的试验片温度的经时变化。更具体的是，施加100～200V的电压，测定试验片温度为400℃的状态时的电流值及电压值，根据得到的电流值及电压值、以及试验片尺寸算出电阻率。
(耐热冲击性试验)
使用如下试验机进行蜂窝结构体的加热冷却试验，“具备有装入蜂窝结构体的金属外壳和可以向该金属外壳内供应加热气体的丙烷气体燃烧器的丙烷气体燃烧器试验机”。上述加热气体，是通过气体燃烧器(丙烷气体燃烧器)使丙烷气体燃烧而产生的燃烧气体。此外，通过上述加热冷却试验，确认蜂窝结构体上是否产生裂纹，由此评价耐热冲击性。具体的，首先，在丙烷气体燃烧器试验机的金属外壳内，装入得到的蜂窝结构体(装罐)。此外，向金属外壳内，供应通过丙烷气体燃烧器而被加热的气体(燃烧气体)，通过蜂窝结构体内。流入金属外壳的加热气体的温度条件(入口气体温度条件)如下。首先，用5分钟升温至指定温度，在指定温度保持10分钟，然后，用5分钟冷却至100℃，于100℃保持10分钟。此种一连串的升温、冷却、保持操作称为“升温、冷却操作”。然后，确认蜂窝结构体的裂纹。此外，将指定温度从825℃每上升25℃，重复进行上述“升温、冷却操作”。指定温度从825℃以每25℃设定为10个階段。即，上述“升温、冷却操作”从指定温度进行至1050℃。指定温度变高的话，升温陡度变大，相对于中心部，外周部的升温慢，因此中心部与外周部的温度差扩大，发生应力变大。指定温度超过900℃为止没有产生裂纹的蜂窝结构体是耐热冲击性试验合格的。即，在指定温度900℃时没有产生裂纹的话，即使在更高指定温度下产生裂纹，也是合格的，在指定温度900℃以下产生裂纹的话为不合格。表1中，“耐热冲击性试验”栏表示耐热冲击性试验中，蜂窝结构体上产生裂纹时的指定温度。
(通电时最高温度测定)
首先，向蜂窝结构体施加200V的电压，进行通电试验。此外，测定此时的蜂窝结构体的最高温度。具体的，测定向蜂窝结构体施加了200V电压时的、蜂窝结构部的“与孔单元的延伸方向正交的截面上的与电极部端部(周向的端部)相接位置”的温度。此外，测定向蜂窝结构体施加了200V电压时的、蜂窝结构部的“与孔单元的延伸方向正交的截面上的与电极部周向中央点相接位置”的温度。此外，将测定的温度中的最高的温度作为最高温度。是蜂窝结构部上的与电极部端部(周向的端部)相接的位置、还是与电极部周向中央点相接的位置中的任意一个，成为电流流通最大的位置，成为蜂窝结构体中温度最高的部分；如此，评价蜂窝结构体的发热不均。此外，上述蜂窝结构体的最高温度在200℃以下的话，可以称为是抑制了蜂窝结构体上的温度分布不均的状态，是合格的。
【表1】
(实施例2～10、比较例1、2)
除了各条件如表1所示进行变更以外，与实施例1同样地制作蜂窝结构体。与实施例1同样地进行“耐热冲击性试验”及“通电时最高温度测定”。结果如表1所示。
(实施例11～15)
除了使电极部21与“最短距离狭缝”6a的距离D为10mm以外，与实施例1同样地制作“形成有狭缝的带有电极部原料的蜂窝干燥体”。此外，用刮铲(spatula)将填充材料用原料填充至“形成有狭缝的带有电极部原料的蜂窝干燥体”，得到“带有填充材料用原料的蜂窝干燥体”。然后，将“带有填充材料用原料的蜂窝干燥体”以70℃干燥，与实施例1同样地进行脱脂、烧成，得到填充材料的杨氏模量和气孔率如表1所示值的蜂窝结构体。填充材料用原料与电极部形成原料为相同的组成。与实施例1同样地进行“耐热冲击性试验”及“通电时最高温度测定”。结果如表1所示。
“填充材料杨氏模量”是根据JIS R1602通过弯曲共振法测定的值。测定使用的试验片通过以下方法制作。首先，使用形成填充材料的原料制作块体。此外，将该块体切为3mm×4mm×40mm的大小，作为试验片。此外，填充材料气孔率是通过压汞仪测定的值。
从表1可知，形成有狭缝的蜂窝结构体的耐热冲击性良好，通电时的最高温度也低。
工业可利用性
本发明的蜂窝结构体可适宜用作净化汽车废气的废气净化装置用的催化剂载体。
Claims (7)
1.一种蜂窝结构体，具备有筒状的蜂窝结构部以及配设在所述蜂窝结构部侧面的一对电极部，该蜂窝结构部具有多孔质的隔壁和位于最外周的外周壁，通过该隔壁，分隔形成成为流体流路的从一侧端面延伸至另一侧端面的多个孔单元，
所述蜂窝结构部的电阻率为1～200Ωcm，
所述一对电极部分别形成为在所述蜂窝结构部的孔单元延伸方向延伸的带状，
与所述孔单元的延伸方向正交的截面中，所述一对电极部中的一侧所述电极部，对着所述一对电极部中的另一侧所述电极部，夹着所述蜂窝结构部的中心而配设在相反侧，
所述蜂窝结构部上形成有1条以上在侧面开口的狭缝，
至少有1条所述狭缝，在与所述孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接所述一对电极部各自的中央部的直线交叉。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构部上形成有2条以上的所述狭缝，
所述2条以上的狭缝中的50％以上的狭缝，在与所述孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接所述一对电极部各自的中央部的直线交叉。
3.根据权利要求2所述的蜂窝结构体，其中，所有形成于所述蜂窝结构部的所述狭缝，在与所述孔单元的延伸方向正交的截面中，不与连接所述一对电极部各自的中央部的直线交叉。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的蜂窝结构体，其中，具有填充在至少1条的所述狭缝中的填充材料，
所述填充材料填充所述狭缝空间的至少一部分。
5.根据权利要求4所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构部形成有2条以上的所述狭缝，
所述2条以上的狭缝中的50％以上的狭缝被填充材料填充。
6.根据权利要求5所述的蜂窝结构体，其中，形成于所述蜂窝结构部的2条以上的所述狭缝全部被填充材料填充。
7.根据权利要求4～6任意一项所述的蜂窝结构体，其中，所述填充材料填充了全部所述狭缝空间。
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