CN105705236A - 蜂窝结构体 - Google Patents
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Abstract
一种蜂窝结构体(100)，其具有蜂窝结构部(4)和在蜂窝结构部(4)的侧面(5)设置的一对电极部(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)的孔格的延伸方向上延伸的带状，在与孔格的延伸方向正交的截面上，一个电极部(21)相对于另一个电极部(21)夹着蜂窝结构部(4)的中心而设置在相反侧，在蜂窝结构部(4)形成有1条以上在侧面(5)具有开口部的特定狭缝(6a)，在特定狭缝(6a)中填充的填充材料(7)的第2区域填充部的至少一个是在与狭缝(6)的延伸方向正交的方向上的长度是孔格的宽度的一半长度以上的长度的有效第2区域填充部。提供一种在作为催化剂载体的同时还通过施加电压而发挥作为加热器的功能且耐热冲击性优异的蜂窝结构体。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。更详细而言，涉及作为催化剂载体的同时，还通过施加电压而作为加热器来发挥功能，且耐热冲击性优异的蜂窝结构体。
背景技术
以往，将在堇青石制的蜂窝结构体上担载了催化剂的产品用于处理从汽车引擎排出的废气中的有害物质。此外，还已知由碳化硅质烧结体形成的蜂窝结构体用于净化废气。
在通过担载在蜂窝结构体上的催化剂来处理废气的情形下，需要将催化剂升温到预定温度，但在引擎启动时，由于催化剂温度低，存在废气不能被充分净化的问题。
因此，报道有如下蜂窝结构体：在担载有催化剂的蜂窝结构体的侧面设置一对电极部，通过在该一对电极部之间进行通电来使蜂窝结构体发热，也发挥作为加热器的功能(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/125815号
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中记载的蜂窝结构体，在作为催化剂载体的同时还通过施加电压而发挥作为加热器的功能，废气的净化性能良好，但对于耐热冲击性仍有尚待改进的余地。
本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于，提供在作为催化剂载体的同时还通过施加电压而发挥作为加热器的功能且耐热冲击性优异的蜂窝结构体。
解决课题的方法
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，其具有柱状的蜂窝结构部和在所述蜂窝结构部的侧面配置的一对电极部，所述蜂窝结构部具有划分形成多个孔格的多孔质的隔壁和位于最外周的外周壁，所述多个孔格成为流体的流路且从一侧端面延伸至另一侧端面，所述蜂窝结构部的电阻率为1～200Ωcm；所述一对电极部各自形成为在所述蜂窝结构部的孔格的延伸方向上延伸的带状，在与所述孔格的延伸方向正交的截面上，所述一对电极部中的一个所述电极部相对于所述一对电极部中的另一个所述电极部，夹着所述蜂窝结构部的中心而设置在相反侧；在所述蜂窝结构部形成有1条以上在侧面具有开口部的狭缝，至少1条所述狭缝是在与所述孔格的延伸方向正交的截面上具有第1区域和第2区域的特定狭缝，所述第1区域是以与所述狭缝的所述开口部的宽度相同的宽度从所述开口部沿着与所述狭缝的延伸方向相同的方向延伸的区域，所述第2区域是与所述第1区域的宽度方向相邻接的区域，所述第2区域的至少一部分的与所述狭缝的延伸方向正交的方向上的长度，是所述孔格的宽度的一半长度以上的长度；在所述特定狭缝内填充有填充材料，所述填充材料具有填充到构成所述特定狭缝的空间中的所述第1区域的第1区域填充部和填充到所述第2区域中的第2区域填充部，所述第2区域填充部的至少一个是有效第2区域填充部，所述有效第2区域填充部在与所述孔格的延伸方向正交的截面上与所述狭缝的延伸方向正交的方向上的长度是所述孔格的宽度的一半长度以上的长度。
[2]如[1]所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝在与所述孔格的延伸方向正交的截面上以与所述蜂窝结构部的一部分的所述隔壁正交的方式延伸。
[3]如[1]或[2]所述的蜂窝结构体，所述有效第2区域填充部由填充到最外周孔格的所述填充材料的至少一部分构成，所述最外周孔格是仅由所述隔壁划分形成的所述孔格中位于最外周的孔格。
[4]如[1]～[3]任一项所述的蜂窝结构体，所述填充材料的设置如下：在与所述孔格的延伸方向正交的截面上，所述有效第2区域填充部与所述第1区域填充部的宽度方向的一侧端部、或与所述第1区域填充部的宽度方向的一侧端部和另一侧端部相邻接。
[5]如[3]或[4]所述的蜂窝结构体，所述填充材料进一步填充至由所述外周壁及所述隔壁划分形成的孔格中。
[6]如[4]或[5]所述的蜂窝结构体，所述填充材料的设置如下：在与所述孔格的延伸方向正交的截面上，所述有效第2区域填充部与所述第1区域填充部的宽度方向的一侧端部和另一侧端部相邻接，所述有效第2区域填充部的最大长度在所述第1区域填充部的宽度方向的一侧和另一侧上是相同的长度。
[7]如[1]～[6]任一项所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝的深度尺寸大于该特定狭缝的所述开口部的宽度尺寸。
[8]如[1]～[7]任一项所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝的深度是所述蜂窝结构部的半径的1～80％。
[9]如[1]～[8]任一项所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝的宽度是与所述蜂窝结构部的所述孔格的延伸方向正交的截面上的外周长度的0.3～5％。
[10]如[1]～[9]任一项所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝的数量是1～20条。
[11]如[1]～[10]任一项所述的蜂窝结构体，形成多条所述特定狭缝，且形成至少1对夹着所述蜂窝结构部的中心轴而相对设置的所述特定狭缝。
[12]如[1]～[11]任一项所述的蜂窝结构体，所述填充材料的杨氏模量为0.001～20GPa。
[13]如[1]～[12]任一项所述的蜂窝结构体，所述填充材料的气孔率为40～80％。
[14]如[1]～[13]任一项所述的蜂窝结构体，所述填充材料的电阻率是所述蜂窝结构部的电阻率的100～100000％。
发明效果
本发明的蜂窝结构体中，一对电极部各自形成为在蜂窝结构部的孔格的延伸方向上延伸的带状。而且，本发明的蜂窝结构体，在与孔格的延伸方向正交的截面上，一对电极部中的一个电极部相对于一对电极部中的另一个电极部，夹着蜂窝结构部的中心而设置在相反侧。因此，本发明的蜂窝结构体能够适宜作为加热器来使用。此外，本发明的蜂窝结构体，由于蜂窝结构部的电阻率为1～200Ωcm，因此即使使用电压高的电源来流过电流，电流也不会过剩地流过，能够适宜作为加热器来使用。
进而，本发明的蜂窝结构体在蜂窝结构部形成有1条以上的狭缝，至少1条狭缝为特定狭缝，该特定狭缝中填充有具有第1区域填充部和第2区域填充部的填充材料。而且，本发明的蜂窝结构体中，填充材料的第2区域填充部的至少一个是有效第2区域填充部。而且，在与孔格的延伸方向正交的截面上，有效第2区域填充部的与狭缝的延伸方向正交的方向上的长度，是孔格的宽度的一半长度以上的长度。本发明的蜂窝结构体，由于填充材料具有上述有效第2区域填充部，因而耐热冲击性优异。
附图说明
图1是示意性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一侧端面的模式图。
图3是显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔格的延伸方向平行的截面的模式图。
图4是本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔格的延伸方向正交的截面的模式图。
图5是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的在填充填充材料前的状态下的一侧端面的一部分的平面图。
图6是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的一侧端面的一部分的平面图。
图7是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体的其他实施方式的一侧端面的一部分的平面图。
图8是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体的又一其他实施方式的一侧端面的一部分的平面图。
图9是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体又一其他实施方式的一侧端面的一部分的平面图。
图10是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体又一其他实施方式的一侧端面的一部分的平面图。
具体实施方式
接着，边参照附图边详细说明用于实施本发明的实施方式。理所当然的是，本发明不限于以下的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，基于本领域技术人员的通常知识，可以进行适当的设计的变更、改良等。
(1)蜂窝结构体
如图1～图3所示，本发明的蜂窝结构体的一个实施方式是具有柱状的蜂窝结构部4和一对电极部21的蜂窝结构体。柱状的蜂窝结构部4具有划分形成多个孔格2的多孔质的隔壁1和位于最外周的外周壁3，所述多个孔格2成为流体的流路且从一侧端面11延伸至另一侧端面12。一对电极部21设置在蜂窝结构部4的侧面5。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。而且，本实施方式的蜂窝结构体100中，一对电极部21、21各自形成为在蜂窝结构部4的孔格2的延伸方向上延伸的带状。而且，本实施方式的蜂窝结构体100中，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，一个电极部21相对于另一个电极部21，夹着蜂窝结构部4的中心O而设置在相反侧。一个电极部21是一对电极部21、21中的(一对电极部21、21之中的)一个电极部21，另一个电极部21是一对电极部21、21中的(一对电极部21、21之中的)另一个电极部21。换而言之，一对电极部21、21中的某一个电极部21为一个电极部21，一对电极部21、21中的剩下的另一个电极部21就是另一个电极部21。而且，本实施方式的蜂窝结构体100在蜂窝结构部4形成有1条以上在侧面5具有开口部8的狭缝6。而且，本实施方式的蜂窝结构体100中，至少1条狭缝6是特定狭缝6a。特定狭缝6a在与孔格2的延伸方向正交的截面上具有第1区域16，该第1区域16是以与狭缝6的开口部8的宽度H相同的宽度从该开口部8沿着与狭缝6的延伸方向相同的方向延伸的区域。此外，特定狭缝6a在与孔格2的延伸方向正交的截面上具有第2区域17(17a、17b)，该第2区域17是与第1区域16的宽度方向相邻接的区域(参照图5)。特定狭缝6a的第2区域17的至少一部分的与狭缝6的延伸方向正交的方向上的长度，是孔格2的宽度的一半长度以上的长度。而且，本实施方式的蜂窝结构体100中，在狭缝6(特定狭缝6a)中填充有填充材料7。进而，本实施方式的蜂窝结构体100中，填充材料7具有填充构成特定狭缝6a的空间中的第1区域16的第1区域填充部18和填充第2区域17的第2区域填充部19。而且，在蜂窝结构体100中，第2区域填充部19的至少一个是有效第2区域填充部20。而且，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，有效第2区域填充部20的与狭缝6的延伸方向正交的方向上的长度，是孔格2的宽度的一半长度以上的长度。这里，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，一个有效第2区域填充部20中的与狭缝6的延伸方向正交的方向上的长度的最大值，称为“有效第2区域填充部20的最大长度”。
图1是示意性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一侧端面的模式图。图3是显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔格的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。而且，“在(蜂窝结构部4的)侧面5具有开口部的狭缝6”是指在蜂窝结构部4的外周壁3的表面开口的狭缝。狭缝还可以在侧面具有开口部的同时，在端面也具有开口部。即，狭缝可以贯穿从蜂窝结构部的一侧端面至另一侧端面的全部而形成。
此外，“在特定狭缝中填充有填充材料”是指在1条特定狭缝的至少一部分中填充有填充材料。即，当“在特定狭缝中填充有填充材料”时，也包括在1条特定狭缝的空间中未全部填充有填充材料的情形。此外，“在至少一部分中填充填充材料”可以是特定狭缝的深度方向上的“一部分”，也可以是特定狭缝的长度方向上的“一部分”，也可以是它们的组合。
此外，所谓“孔格的宽度”(孔格宽度)，在与孔格的延伸方向正交的截面的形状为四边形时，是指1个边的长度，为正六边形时，是指在与孔格的延伸方向正交的截面上夹着孔格的中心相对的2个顶点间的距离。
这样的本实施方式的蜂窝结构体100中，一对电极部21、21各自形成为在蜂窝结构部4的孔格2的延伸方向上延伸的带状。而且，本实施方式的蜂窝结构体100中，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，一对电极部21、21中的一个电极部21相对于一对电极部21、21中的另一个电极部21，夹着蜂窝结构部4的中心O而设置在相反侧。因此，能够适宜作为加热器来使用。此外，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，因此，即使使用电压高的电源来流过电流，电流也不会过剩地流过，能够适宜作为加热器来使用。
进而，本实施方式的蜂窝结构体100中，在蜂窝结构部4形成有1条以上在侧面5具有开口部8的狭缝6。这样，通过形成狭缝6，在本实施方式的蜂窝结构体100升温时，能够防止在蜂窝结构部4的侧面产生裂纹。在该狭缝6中，为了防止气体从狭缝6泄露并且提高蜂窝结构体100的等静压强度，还可以填充填充材料7。而且，本实施方式的蜂窝结构体100中，至少1条狭缝6是特定狭缝6a，在特定狭缝6a中填充有填充材料7。该填充材料7中，填充到特定狭缝6a的第2区域17中的第2区域填充部19的至少一部分是有效第2区域填充部20。即，本实施方式的蜂窝结构体100中，填充材料7具有有效第2区域填充部20。如上所述，本实施方式的蜂窝结构体100通过形成特定狭缝6a(狭缝6)，在本实施方式的蜂窝结构体100升温时，能够防止在蜂窝结构部4的侧面产生裂纹(即，隔壁的开裂)。而且，由于在狭缝6中填充有填充材料7，能够防止气体从狭缝6泄露。而且，通过填充材料7具有有效第2区域填充部20，能够防止在蜂窝结构部4的端面产生裂纹。具体而言，通过填充材料7具有有效第2区域填充部20，从而在蜂窝结构部4的端面、侧面上，在填充材料7从隔壁1剥离时，可通过有效第2区域填充部20阻止该剥离向蜂窝结构体内部扩大。即，通过具有有效第2区域填充部20，从而在上述剥离向蜂窝结构体的内部延伸并到达有效第2区域填充部20时，使剥离在有效第2区域填充部20处停止。由此，本实施方式的蜂窝结构体100的耐热冲击性优异。
此外，“在与孔格2的延伸方向正交的截面上，一对电极部21、21中的一个电极部21相对于一对电极部21、21中的另一个电极部21，夹着蜂窝结构部4的中心O而设置在相反侧”的意思如下所述。即，如图4所示，首先，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，将“连接一个电极部21的中央部C(“蜂窝结构部4的周方向”上的中心点)与蜂窝结构部4的中心O的线段”设为线段L1。而且，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，将“连接另一个电极部21的中央部C(“蜂窝结构部4的周方向”上的中心点)与蜂窝结构部4的中心O的线段”设为线段L2。这时，意味着将一对电极部21、21以由线段L1与线段L2所形成的角度β(以“中心O”为中心的角度)为170°～190°的范围这样的位置关系的方式设置在蜂窝结构部4上。图4是显示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔格的延伸方向正交的截面的模式图。图4中省略了隔壁、狭缝及填充材料。“蜂窝结构部4的周方向”是指在蜂窝结构部4的“与孔格2的延伸方向正交的截面”上的沿着外周的方向。
(1-1)狭缝
本实施方式的蜂窝结构体100中，形成1条以上的特定狭缝6a。如图5所示，该特定狭缝6a具有第1区域16和在该第1区域16的宽度方向上相邻接的第2区域17(17a、17b)。图5中，由虚线来表示第1区域16。如图5所示，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，该特定狭缝6a优选以与蜂窝结构部4的隔壁1的一部分正交的方式延伸。此外，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，特定狭缝6a也可以与蜂窝结构部4的隔壁1的一部分平行地延伸。进而，也可以是这两种方式。图5是示意性地放大显示端面区域P(参照图2)的平面图，端面区域P是本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的填充填充材料之前的状态下的一侧端面的一部分。
如图5所示，本实施方式的蜂窝结构体100中，特定狭缝6a具有作为在第1区域16的长度方向上相邻接的区域的“第3区域23”。特定狭缝6a的第3区域23由于可以通过将与狭缝的延伸方向正交的隔壁1去除来形成，因而其形成容易。本发明的蜂窝结构体可以具有第3区域，也可以没有。
“与第1区域的宽度方向相邻接的区域”是指以下的区域。即，在与孔格的延伸方向正交的截面上，在狭缝的空间内，假定划分形成第1区域的假想分界线。这时，“与第1区域的宽度方向相邻接的区域”的意思是，将该假想分界线中的从特定狭缝的开口部的一端以及另一端分别延伸的假想分界线分别作为边界且与第1区域相邻的区域。在蜂窝结构体100中，是分别将从特定狭缝6a的开口部8的一端A(参照图5)延伸的第1假想分界线K1、从另一端B(参照图5)延伸的第2假想分界线K2作为边界，且与第1区域16相邻的区域(第2区域17a、17b)。
本实施方式的蜂窝结构体100中，特定狭缝6a的深度尺寸优选大于该特定狭缝6a的开口部8的宽度H的尺寸。由此，在蜂窝结构部4的端面、侧面上，在填充材料7从隔壁1剥离时，具有能更加确实地阻止该剥离向蜂窝结构体内部扩大的优点。即，在特定狭缝6a的开口部8的宽度H比特定狭缝6a的深度大的情况下(换而言之，特定狭缝6a的开口部8的宽度H大，特定狭缝6a浅的情况)，填充材料7易于从隔壁1剥离。因此，特定狭缝6a的深度的尺寸优选大于该特定狭缝6a的开口部8的宽度H的尺寸。这样，在填充材料7从开口部8的部分将要开始剥离时，由于从开口部8至蜂窝结构体100的距离长(即，特定狭缝6a深)，因此能够更加确实地阻止填充材料7的剥离向蜂窝结构体内部扩大。即，能够防止在蜂窝结构体100中产生裂纹。
本实施方式的蜂窝结构体100中，在蜂窝结构部为圆筒时，特定狭缝6a的深度优选为蜂窝结构部4的半径的1～80％。“蜂窝结构部4的半径”是蜂窝结构部4的“与孔格2的延伸方向正交的截面”上的半径。而且，特定狭缝6a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％。特定狭缝6a的深度如果小于蜂窝结构部的半径的1％，则降低蜂窝结构体100的耐热冲击性的效果有时会降低。特定狭缝6a的深度如果大于蜂窝结构部的半径的80％，则有时在蜂窝结构部中难以均匀地流过电流。另外，特定狭缝6a的深度是从不包括外周壁3的蜂窝结构部4的外周直至特定狭缝6a的最深位置的距离。在存在多条特定狭缝时，特定狭缝的深度可以根据各狭缝而不同，也可以全部相同。
本实施方式的蜂窝结构体100中，特定狭缝6a的“开口部的宽度”优选为蜂窝结构部4的“与孔格2的延伸方向正交的截面”上的外周长度的0.3～5％。以下，有时将蜂窝结构部4的“与孔格2的延伸方向正交的截面”上的外周长度称为“蜂窝结构部的外周长”。而且，特定狭缝6a的开口部的宽度更优选为蜂窝结构部的外周长的0.3～3％，特别优选为0.3～1％。特定狭缝6a的开口部的宽度如果小于蜂窝结构部的外周长的0.3％，则防止在蜂窝结构体的侧面产生裂纹(侧面裂纹)的防止产生效果有时会降低。特定狭缝6a的开口部的宽度如果大于蜂窝结构部的外周长的1％，则等静压强度有时会下降。在存在多条特定狭缝6a时，特定狭缝6a的开口部的宽度可以根据各特定狭缝6a而不同，也可以全部相同。
本实施方式的蜂窝结构体100中，特定狭缝6a的“宽度”优选为蜂窝结构部的外周长的0.3～5％。而且，特定狭缝6a的宽度更优选为蜂窝结构部的外周长的0.3～3％，特别优选为0.3～1％。特定狭缝6a的宽度如果小于蜂窝结构部的外周长的0.3％，则降低蜂窝结构体100的耐热冲击性的效果有时会下降。特定狭缝6a的宽度如果大于蜂窝结构部的外周长的5％，则蜂窝结构体100的机械强度有时会下降。“特定狭缝6a的‘宽度’”是指特定狭缝6a的“与开口部的延伸方向正交且与狭缝的深度方向正交的方向”上的最大长度(宽度)。在存在多条特定狭缝时，特定狭缝6a的宽度可以根据各特定狭缝而不同，也可以全部相同。这里，本实施方式的蜂窝结构体100中，由于特定狭缝6a形成为在孔格的延伸方向上延伸，因此“开口部的延伸方向”与“孔格的延伸方向”相同。
特定狭缝6a的“与开口部的延伸方向正交且与狭缝的深度方向正交的方向”上的长度，优选在形成有最外周孔格的位置处成为最大。这样，在蜂窝结构部4的端面、侧面上，在填充材料7从隔壁1剥离时，有能够使该剥离向蜂窝结构体内部扩大的程度进一步变小的优点。最外周孔格是仅由隔壁划分形成的孔格中位于最外周的孔格。
本实施方式的蜂窝结构体100中，特定狭缝6a的“孔格的延伸方向”上的长度，优选与蜂窝结构部的“孔格的延伸方向”上的长度相同。即，本实施方式的蜂窝结构体100中，优选特定狭缝6a贯穿蜂窝结构部的两端面间(贯穿全长)而形成。此外，特定狭缝6a的“孔格的延伸方向”上的长度为蜂窝结构部的“孔格的延伸方向”上的长度的80～100％，这也是优选的方式。从耐热冲击性优异这样的观点出发，最好是贯穿全长，但是，如果残存有在一部分未形成特定狭缝的部分，则在提高强度的观点上优选。未贯穿全长时，特定狭缝的一端优选位于蜂窝结构部的端面。这种情况下，特定狭缝可以仅在蜂窝结构部的一个端面侧形成，也可以在蜂窝结构部的两个端面侧形成。特定狭缝形成在蜂窝结构部的两个端面侧时，特定狭缝的“孔格的延伸方向”上的合计长度，优选为蜂窝结构部的“孔格的延伸方向”上的长度的80～100％。此外，特定狭缝仅形成在蜂窝结构部的一个端面侧时，在使用蜂窝结构体时，优选将形成有特定狭缝的端面侧朝向热冲击施加得更大的方向来使用。在存在多条特定狭缝时，特定狭缝的长度可以根据各特定狭缝而不同，也可以全部相同。
此外，在形成多条特定狭缝时，优选形成至少1对夹着蜂窝结构部的中心轴而相对设置的特定狭缝。此外，特定狭缝的深度、特定狭缝的宽度、特定狭缝的长度优选以蜂窝结构部的中心轴为对称轴呈现线对称。
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的条数如果超过20条，则蜂窝结构体100的机械强度有时降低。如图1所示的蜂窝结构体100中，形成有8条狭缝6。
此外，本实施方式的蜂窝结构体100中，特定狭缝6a的条数优选为1～20条，更优选为1～15条，特别优选为1～10条。如果特定狭缝6a的条数超过20条，则蜂窝结构体100的机械强度有时降低。如图1所示的蜂窝结构体100中，形成有8条特定狭缝6a。
(1-2)填充材料
本实施方式的蜂窝结构体100具有填充到特定狭缝6a中的填充材料7。如图6所示，该填充材料7具有填充到第1区域16(参照图5)的第1区域填充部18和填充到第2区域17a、17b(参照图5)的第2区域填充部19。第2区域填充部19是与第1区域填充部18的宽度方向相邻接的部分，并与第1区域填充部18连续地形成。第1区域填充部18和第2区域填充部19优选一体形成。此外，本实施方式的蜂窝结构体100中，第2区域填充部19的至少一个是有效第2区域填充部20。
如图6所示，本实施方式的蜂窝结构体100中，填充材料7具有填充到第3区域23(参照图5)中的第3区域填充部25。通过具有第3区域填充部25，从而在蜂窝结构部4的端面、侧面上，在填充材料7从隔壁1剥离时，具有更加确实地阻止该剥离向蜂窝结构体内部扩大的优点。即，即使假设通过有效第2区域填充部20也未能防止填充材料7从隔壁1剥离，也能够通过具有第3区域填充部来防止裂纹(即，隔壁的开裂)的产生。具体而言，在没有第3区域填充部的情况下(即，第3区域是空洞的情况)，如果剥离扩大至第3区域，则无法阻挡此后的剥离的扩大，使剥离扩大的力直接传导到蜂窝结构体，产生裂纹。另一方面，通过具有第3区域填充部，即使剥离扩大至第3区域，使剥离扩大的力也不会直接传导到蜂窝结构体，能够防止裂纹的产生。此外，本发明的蜂窝结构体可以具有第3区域填充部25，也可以没有。
蜂窝结构体100中，第2区域填充部19的至少一个是有效第2区域填充部20。在与孔格2的延伸方向正交的截面上，有效第2区域填充部20的“与狭缝的延伸方向正交的方向上的长度”满足孔格2的宽度的一半长度以上的长度。在与孔格2的延伸方向正交的截面上，有效第2区域填充部20的“与狭缝的延伸方向正交的方向上的长度”优选为孔格2的宽度的60％以上。而且，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，有效第2区域填充部20的“与狭缝的延伸方向正交的方向上的长度”更优选为孔格2的宽度的80％以上。在与孔格2的延伸方向正交的截面上，有效第2区域填充部20的“与狭缝的延伸方向正交的方向上的长度”小于孔格2的宽度的一半长度的情形下，蜂窝结构体100的耐热冲击性下降。
在与孔格2的延伸方向正交的截面上，有效第2区域填充部20优选位于距特定狭缝6a的开口部8的距离为特定狭缝6a的深度的1～90％的范围。而且，有效第2区域填充部20更优选位于特定狭缝6a的深度的1～80％的范围，特别优选位于特定狭缝6a的深度的1～70％的范围。在有效第2区域填充部20仅位于超过特定狭缝6a的深度90％的位置时，在蜂窝结构部4的端面、侧面上，在填充材料7从隔壁1剥离时，有时不能阻止该剥离向蜂窝结构体内部扩大。“有效第2区域填充部20距特定狭缝6a的开口部8的距离”是指从开口部8开始直至“有效第2区域填充部20与第1区域填充部18的边界部分中最靠近外周壁的部分”的距离。
有效第2区域填充部20优选由填充到最外周孔格2的填充材料7的至少一部分构成，所述最外周孔格2是仅由隔壁1划分形成的孔格2中位于最外周的孔格2。通过如此填充填充材料7，在蜂窝结构部4的端面、侧面上，在填充材料7从隔壁1剥离时，有能够使该剥离向蜂窝结构体内部扩大的程度进一步变小的优点。
在与孔格2的延伸方向正交的截面上，有效第2区域填充部20可以位于第1区域填充部18的宽度方向的一侧端部，也可以位于与第1区域填充部18的宽度方向的一侧端部和另一侧端部(两侧端部)相邻接的位置。有效第2区域填充部20优选位于与第1区域填充部18的宽度方向的两侧端部相邻接的位置。如此，如果有效第2区域填充部20位于第1区域填充部18的宽度方向的两侧端部，则在填充材料7从隔壁1剥离时，有通过有效第2区域填充部20能够更加确实地阻止该剥离向蜂窝构造体内部扩大的优点。本实施方式的蜂窝结构体100中，填充材料7的有效第2区域填充部20位于与第1区域填充部18的宽度方向的两侧端部相邻接的位置。“位于与第1区域填充部的宽度方向的一侧端部、或与第1区域填充部的宽度方向的一侧端部和另一侧端部相邻接”是指如下所述的位置。即，首先，在与孔格的延伸方向正交的截面上，在狭缝的空间内假定作为第1区域与第2区域的边界的上述第1假想分界线K1(假想分界线K)、第2假想分界线K2(假想分界线K)。并且，意味着位于将这些第1假想分界线K1及第2假想分界线K2中的一个、或一个与另一个(双方)作为边界而与第1区域填充部18相邻接的位置。如图6所示，本实施方式的蜂窝构造体100中，有效第2区域填充部20、20(第2区域填充部19、19)位于将第1假想分界线K1及第2假想分界线K2分别作为边界并与第1区域填充部18相邻接的位置。
有效第2区域填充部20位于与第1区域填充部18的宽度方向的两侧端部相邻接的位置时，有效第2区域填充部20的最大长度优选在第1区域填充部18的宽度方向上的一侧与另一侧(两侧)上为相同的长度。即，“位于第1区域填充部18的宽度方向的一侧端部的有效第2区域填充部20的最大长度”优选与“位于第1区域填充部18的宽度方向的另一侧端部的有效第2区域填充部20的最大长度”相同。如此，如果有效第2区域填充部20的最大长度在第1区域填充部18的宽度方向的一侧与另一侧上相同，则在填充材料7从隔壁1剥离时，通过有效第2区域填充部20能更加确实地阻止该剥离向蜂窝结构体内部扩大。具体而言，可以认为在与孔格2的延伸方向正交的截面上的第1区域填充部18(填充材料7)的宽度方向的一个端部侧和另一个端部侧，以相同程度的比例产生填充材料7的剥离。此外，有效第2区域填充部20的最大长度长的情形下，能够更加确实地防止填充材料7的剥离的扩大。因此，有效第2区域填充部20的最大长度在第1区域填充部18的宽度方向的一侧与另一侧上不同的情况下，即，在某一侧较短的情况下，较短的一方易于产生填充材料7的剥离。另一方面，如果有效第2区域填充部20的最大长度在第1区域填充部18的宽度方向的一侧与另一侧(两侧)上相同，则能够在第1区域填充部18的宽度方向的两侧更确实地防止剥离的扩大。有效第2区域填充部20的最大长度是指有效第2区域填充部20的“与狭缝的开口部的延伸方向正交且与狭缝的深度方向正交的方向”上的最大长度。
填充材料7优选进一步填充到“由外周壁3和隔壁1划分形成的孔格2(不完全孔格)且与第1区域连通的孔格2”中。如果这样地将填充材料7进一步填充到不完全孔格中，则在蜂窝结构部4的端面、侧面上，在填充材料7从隔壁1剥离时，有能够使该剥离向蜂窝结构体内部扩大的程度进一步变小的优点。
本实施方式的蜂窝结构体100中，填充材料7的深度优选为特定狭缝6a的深度的80～100％。而且，填充材料7的深度更优选为特定狭缝6a的深度的85～100％，特别优选为90～100％。如果填充材料7的深度小于特定狭缝6a的深度的80％，则降低蜂窝结构体100的耐热冲击性的效果有时下降。另外，“填充材料7的深度”是指从特定狭缝6a的“侧面5上的开口部”至填充材料7的最深位置的距离。在多条狭缝中分别填充有填充材料的情形下，填充材料的深度可以根据各狭缝而不同，也可以全部相同。
在蜂窝结构部中形成不属于特定狭缝的狭缝时，优选在该“不属于特定狭缝的狭缝”中也填充有填充材料。此外，填充材料优选填充到包括特定狭缝在内的全部狭缝中。这样，通过在全部狭缝中填充有填充材料，能够提高蜂窝结构体的等静压强度。
在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优选含有50质量％以上的碳化硅。由此，可以使得填充材料7的热膨胀系数为与蜂窝结构部的热膨胀系数接近的值，可以提高蜂窝结构体的耐热冲击性。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。
本实施方式的蜂窝结构体100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。如果小于0.001GPa，则蜂窝结构体100的机械强度有时变低。如果高于20GPa，则蜂窝结构体100的耐热冲击性有时变低。
本实施方式的蜂窝结构体100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％。如果小于40％，则蜂窝结构体100的机械强度有时变低。如果高于80％，则蜂窝结构体100的耐热冲击性有时变低。
本实施方式的蜂窝结构体100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％。如果小于100％，则填充材料7中易于流过电流，因而有时在蜂窝结构部中难以均匀地流过电流。填充材料7的电阻率即使过高也没有特别的问题。填充材料7也可以为绝缘体。填充材料7的电阻率实际上以蜂窝结构部4的电阻率的100000％左右为上限。作为填充材料7，还可以并用多种填充材料。例如，可以在1条特定狭缝中根据部位而区别使用，或者在存在多条特定狭缝时，根据各特定狭缝而区别使用。填充材料的电阻率是400℃时的值。
(1-3)电极部
如图1～图3所示，本实施方式的蜂窝结构体100中，在蜂窝结构部4的侧面5设置一对电极部21、21。本实施方式的蜂窝结构体100中，通过在一对电极部21、21之间施加电压而发热。施加的电压优选为12～900V，更优选为64～600V。
如图1、2所示，本实施方式的蜂窝结构体100中，特定狭缝6a没有被一对电极部21、21覆盖。特定狭缝6a优选不被电极部21覆盖，但也可以覆盖。在特定狭缝6a不被电极部21覆盖的情形下，由于能够防止在特定狭缝产生的应力直接传导至电极部，有能够防止在电极部产生裂纹的优点。
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的孔格2的延伸方向上延伸的“带状”。而且，在与孔格2的延伸方向正交的截面上，一对电极部21、21中的一个电极部21相对于一对电极部21、21中的另一个电极部21，夹着蜂窝结构部4的中心部O而设置在相反侧。因此，在一对电极部21、21之间施加电压时，在蜂窝结构部4内有电流流动，由此可以使蜂窝结构部4发热。而且，进而，如图4所示，本实施方式的蜂窝结构体100中，在与孔格2的延伸方向正交的截面中，优选各电极部21、21的中心角α的0.5倍(中心角α的0.5倍角θ)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。由此，所谓“电极部21的中心角α的0.5倍为15～65°，并且在孔格的延伸方向上延伸”这样的电极部21的形状，就是“带状”的一个形态。此外，如图4所示，“电极部21的中心角α”是在与孔格的延伸方向正交的截面上由连接电极部21的两端和蜂窝结构部4的中心O的2根线段所形成的角度。换而言之，“电极部21的中心角α”是在正交截面上由“电极部21”、“连接电极部21的一侧端部和中心O的线段”和“连接电极部21的另一侧端部和中心O的线段”所形成的形状(扇形等)中的、中心O部分的内角。这里，“正交截面”是指“与蜂窝结构体的孔格的延伸方向正交的截面”。
在与孔格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倍角θ”的上限值更优选为60°，特别优选为55°。此外，在与孔格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倍角θ”的下限值更优选为20°，特别优选为30°。此外，一个电极部21的“中心角α的0.5倍角θ”相对于另一个电极部21的“中心角α的0.5倍角θ”优选为0.8～1.2倍的大小，更优选为1.0倍的大小(相同大小)。由此，在一对电极部21、21之间施加电压时，能够抑制在蜂窝结构部4内流动的电流不均，由此能够抑制在蜂窝结构部4内的发热不均。
电极部21的厚度优选为0.01～5mm。通过为这样的范围，能够均匀发热。
电极部21优选以碳化硅粒子和硅为主成分，更优选除了通常所含的杂质以外，由碳化硅粒子和硅为原料来形成。这里，“以碳化硅粒子和硅为主成分”是指碳化硅粒子和硅的合计质量为电极部全体质量的90质量％以上。由此，通过使电极部21以碳化硅粒子和硅为主成分，使得电极部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的值或相近的值。此外，由于材质相同或相近，因此电极部21与蜂窝结构部4的接合强度也高。因此，即使在蜂窝结构体受到热应力，也能防止电极部21从蜂窝结构部4剥离、电极部21与蜂窝结构部4的接合部分的破损。
电极部21的电阻率优选为0.1～100Ωcm，更优选为0.1～50Ωcm。通过使电极部21的电阻率为这样的范围，一对电极部21、21在高温废气流过的配管内有效地发挥电极的作用。电极部21的电阻率如果小于0.1Ωcm，则在与孔格的延伸方向正交的截面上，电极部21的两端附近的蜂窝结构部的温度有时易于上升。电极部21的电阻率如果大于100Ωcm，则电流难以流动，因而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％。由此，能够得到合适的电阻率。气孔率是由水银孔度计测定的值。
电极部21的平均细孔径优选为5～45μm。由此，能够得到合适的电阻率。平均细孔径是由水银孔度计测定的值。
电极部21的主成分为碳化硅粒子和硅时，电极部21中所含的碳化硅粒子的平均粒径优选为10～60μm。由此，可以将电极部21的电阻率控制在0.1～100Ωcm的范围。电极部21中所含的碳化硅粒子的平均粒径是由激光衍射法测定的值。
相对于电极部21中所含的“碳化硅粒子和硅的各自质量的合计”，电极部21中所含的硅的质量的比率优选为20～40质量％。由此，能够使电极部21的电阻率在0.1～100Ωcm的范围。
本实施方式的蜂窝结构体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(90质量％以上)。通过使用这样的材质，能够使蜂窝结构部的电阻率为1～200Ωcm。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中，隔壁厚度为50～200μm，优选为70～130μm。由此，在将蜂窝结构体100用作催化剂载体时，即使担载了催化剂，也能抑制流过废气时的压力损失变得过大。
本实施方式的蜂窝结构体100中，孔格密度优选为40～150孔格/cm2。由此，在减小流过废气时的压力损失状态下，能够提高催化剂的净化性能。
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。由此，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是由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，优选为10～100Ωcm。电阻率如果小于1Ωcm，则例如由200V以上的高电压的电源对蜂窝结构体100通电时(电压不限于200V)，电流有时会过剩地流过。电阻率如果大于200Ωcm，则例如由200V以上的高电压的电源对蜂窝结构体100通电时(电压不限于200V)，电流难以流动，有时不会充分发热。蜂窝结构部的电阻率是由四端子法测定的值。
本实施方式的蜂窝结构体100中，电极部21的电阻率优选比蜂窝结构部4的电阻率低。电极部21的电阻率更优选为蜂窝结构部4的电阻率的20％以下，特别优选为1～10％。通过使电极部21的电阻率为蜂窝结构部4的电阻率的20％以下，能够使电极部21更有效地发挥作为电极的功能。
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，蜂窝结构部4中所含的“作为骨料的碳化硅粒子的质量”和“作为结合材的硅的质量”的关系如下所述。即，相对于“作为骨料的碳化硅粒子的质量”和“作为结合材的硅的质量”的合计，“作为结合材的硅的质量”的比率优选为10～40质量％。
蜂窝结构部4的隔壁1的气孔率优选为35～60％。气孔率是由水银孔度计测定的值。
蜂窝结构部4的隔壁1的平均细孔径优选为2～15μm。平均细孔径是由水银孔度计测定的值。
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。
本实施方式的蜂窝结构体100中，与孔格2的延伸方向正交的截面上的孔格2的形状优选为四边形、六边形、八边形或它们的组合。其中，更优选为正方形和六边形，特别优选为六边形。以下，有时将与孔格的延伸方向正交的截面上的“孔格的形状”简称为“孔格形状”。如果孔格形状为正六边形，则有将来自外周的应力分散的优点。
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，可以是以往的蜂窝结构体的形状。
本实施方式的蜂窝结构体100的等静压强度优选为1MPa以上。等静压强度是在水中施加静水压而测定的值。
本实施方式的蜂窝结构体100优选担载催化剂而作为催化剂体来使用。
接着，对本发明的蜂窝结构体的又一其他实施方式进行说明。如图7所示，本实施方式的蜂窝结构体110是在上述本发明的蜂窝构造体的一个实施方式(蜂窝结构体100(图6))中，特定狭缝6a具有第3区域23的蜂窝结构体。即，填充材料7被填充得更深。如果像这样填充材料被填充得更深，则在蜂窝结构部4的端面、侧面上，在填充材料7从隔壁1剥离时，能够更加确实地阻止该剥离向蜂窝结构体内部扩大。即，如果具有第3区域填充部，则如上述那样，能够防止裂纹(即，隔壁的开裂)的产生。而且，填充材料7被填充得更深是更深地形成第3区域填充部。如果更深地形成第3区域填充部，则形成得越深的部分，上述“使剥离扩大的力”相应地越难以传导到蜂窝结构体，可以进一步防止裂纹的产生。图7是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体的其他实施方式的一个端面的一部分的平面图。
接着，对本发明的蜂窝结构体的又一其他实施方式进行说明。如图8所示，本实施方式的蜂窝结构体120为，在上述本发明的蜂窝构造体的一个实施方式(蜂窝结构体100(图6))中有效第2区域填充部20仅位于第1区域填充部18的宽度方向的一侧端部。如果像这样设置有效第2区域填充部20的位置，则与蜂窝结构体100相比，具有能够以更少量的填充材料提高耐热冲击性的优点。图8是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体的又一其他实施方式的一侧端面的一部分的平面图。
接着，对本发明的蜂窝结构体的又一其他实施方式进行说明。如图9所示，本实施方式的蜂窝结构体130是上述本发明的蜂窝构造体的又一其他实施方式(蜂窝结构体120(图8))中，在特定狭缝6a的第2区域17的一部分填充填充材料7的蜂窝结构体。即，本实施方式的蜂窝结构体130中，没有在特定狭缝6a的第2区域17的全部中填充填充材料7，而在第2区域17的一部分形成空隙。由此，填充材料7不需要只要具有有效第2区域填充部20就必须填充到第2区域17的全部中，还可以以在第2区域17的一部分形成空隙的方式进行填充。如果这样填充填充材料7，则与蜂窝结构体120相比，具有能够以更少量的填充材料提高耐热冲击性的优点。此外，对于第1区域，也优选在全部第1区域中填充填充材料，但还可以在第1区域的一部分形成空隙。图9是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体的又一其他实施方式的一侧端面的一部分的平面图。
接着，对本发明的蜂窝结构体的其他实施方式进行说明。如图10所示，本实施方式的蜂窝结构体140是在上述本发明的蜂窝构造体的一个实施方式(蜂窝结构体100(图1))中，在与孔格2的延伸方向正交的截面上孔格2的形状为四边形的蜂窝结构体。图10是示意性地放大显示本发明的蜂窝结构体的又一其他实施方式的一侧端面的一部分的平面图。
(2)蜂窝结构体的制造方法
接着，对本发明的蜂窝结构体的制造方法的一个实施方式进行说明。
(2-1)蜂窝成形体的制作
首先，通过如下方法制作蜂窝成形体。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、水等来制作成形原料。
接着，对成形原料进行混炼来形成坯土。对成形原料进行混炼形成坯土的方法没有特别限定，可以列举例如使用捏合机、真空练泥机等的方法。
接着，将坯土挤出成形来制作蜂窝成形体。蜂窝成形体是具有划分形成多个孔格的隔壁和位于最外周的外周壁的结构，所述多个孔格成为流体的流路。
接着，优选对所得到的蜂窝成形体进行干燥。有时将干燥后的蜂窝成形体称为“蜂窝干燥体”。对干燥的方法没有特别限定。
(2-2)电极部形成原料的制作
接着，调合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和硅时，优选在碳化硅粉末和硅粉末中加入预定的添加物，进行混炼来形成电极部形成原料。电极部形成原料优选为糊状。
(2-3)具有电极部原料的蜂窝干燥体的制作
接着，优选将得到的电极部形成原料涂布到干燥后的蜂窝成形体(蜂窝干燥体)的侧面。
接着，优选使涂布到蜂窝干燥体的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℃。直到在蜂窝干燥体的侧面涂布电极部形成原料并使其干燥为止的工序，可以使用在国际公开第2011/125815号中记载的方法。
(2-4)形成有狭缝的蜂窝干燥体的制作
接着，优选在带有电极部原料的蜂窝干燥体上形成狭缝，得到“形成有狭缝的蜂窝干燥体”。狭缝优选使用回转刀具(电动切削工具)等来形成。以在带有电极部原料的蜂窝干燥体的侧面具有开口部的方式形成狭缝。作为在带有电极部原料的蜂窝干燥体上形成的狭缝，优选形成至少1条与上述本发明的蜂窝结构体上形成的特定狭缝同样的狭缝。作为特定狭缝的形成方法，没有特别限定，以下示出形成如图6所示的特定狭缝6a的方法的一个例子。首先，在与带有电极部原料的蜂窝干燥体的隔壁的一部分正交的方向上，从带有电极部原料的蜂窝干燥体的侧面进行切削，形成切削狭缝，所述切削狭缝具有宽度与特定狭缝的开口部的宽度相同的开口部。“切削狭缝”是指通过加工(这种情况下是切削加工)形成的狭缝，是制造过程中的名称，在所得的蜂窝结构体中，就是具有第1区域等的特定狭缝。具体而言，对处于相当于如图6所示的第1区域16的区域内的隔壁进行切削，形成空间。通过该切削狭缝，形成构成特定狭缝的空间中的第1区域16和第2区域17。接着，切削隔壁，以使切削狭缝的深度变得更深。在使切削狭缝的深度变得更深时，仅切削“位于在第1区域16向深处延伸的方向上且与狭缝的延伸方向正交”的隔壁。即，不切削沿着切削狭缝(第1区域16)的延伸方向延伸的隔壁。如图1所示，在孔格形状为六边形时，不切削沿着切削狭缝的延伸方向锯齿状延伸的隔壁。这样，形成构成特定狭缝的空间中的第3区域23。这样，可以形成具有第1区域16、第2区域17和第3区域23的特定狭缝6a。
此外，还可以在将带有电极部原料的蜂窝干燥体烧成后，形成狭缝。例如，使用需要在比电极部的烧成温度更低温度进行热处理的材料作为填充材料用原料时，优选在制作“带有电极部原料的蜂窝干燥体”后，进行准烧成及正式烧成，得到“带有电极部的蜂窝烧成体”。而且，之后，优选在“带有电极部的蜂窝烧成体”中形成狭缝。
(2-5)带有填充材料用原料的蜂窝干燥体的制作
接着，优选在“形成有狭缝的蜂窝干燥体”的狭缝中填充填充材料用原料，干燥，得到“带有填充材料用原料的蜂窝干燥体”。填充材料用原料优选为与电极部形成原料的优选组成同样的组成。填充材料用原料也可以是与电极部形成原料的优选组成不同的组成。在将填充材料用原料填充到狭缝中时，优选使用刮铲(抹刀)等。干燥条件优选为50～200℃。
作为填充材料用原料，在为与电极部形成原料的优选组成不同的组成时，优选含有无机粒子和无机粘接剂。填充材料用原料中，进一步优选含有有机粘合剂、表面活性剂、发泡树脂、水等。作为无机粒子可以列举板状粒子、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，可以列举碳化硅、云母、滑石、氮化硼、玻璃鳞片、堇青石、钛酸铝、锂铝硅酸盐等。作为无机粒子，也可以是多种无机粒子的混合物。而且，作为无机粒子优选至少含有30质量％以上的碳化硅粒子。作为无机粘接剂，可以列举硅胶(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、氧化硅聚合物、磷酸铝等。
(2-6)烧成工序；
接着，优选对“带有填充材料用原料的蜂窝干燥体”进行烧成，得到蜂窝结构体。例如，优选制作如图1所示的蜂窝结构体那样的蜂窝构造体。烧成的条件可以使用以往的方法(例如，国际公开第2011/125815号中记载的方法)。
实施例
以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末以80：20的质量比混合，制作碳化硅-金属硅混合物。而且，在碳化硅-金属硅混合物中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素、作为造孔材的吸水性树脂，同时添加水，制成成形原料，将成形原料用真空练泥机混炼，制作圆柱状的坯土。在碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，粘合剂的含量为7质量份。在碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，造孔材的含量为3质量份。在碳化硅(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是20μm，金属硅粉末的平均粒径是6μm。此外，造孔材的平均粒径是20μm。碳化硅、金属硅及造孔材的平均粒径是由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，使用热风干燥机在120℃干燥2小时，以预定量切断两端面。
接着，将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末以60:40的质量比混合，在其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、作为分散剂的表面活性剂，同时添加水，进行混合。将混合物混炼得到电极部形成原料。在碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，粘合剂的含量为0.5质量份。在碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，甘油的含量为10质量份。在碳化硅(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。在碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，水的含量为0.3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由激光衍射法测定的值。混炼在纵型的搅拌机中进行。
接着，将电极部形成原料以贯穿蜂窝成形体的两端部间(两端面间)的方式在干燥后的蜂窝成形体的侧面涂布成带状，使得厚度为0.15mm、“与孔格的延伸方向正交的截面上的中心角的0.5倍为50°”。这里，由于将“与孔格的延伸方向正交的截面上的中心角的0.5倍”设为“50°”，因此电极部形成原料在蜂窝成形体的外周的周方向上的长度为80mm。将电极部形成原料在干燥后的蜂窝成形体的侧面上涂布于两处。而且，在与孔格的延伸方向正交的截面上，涂布了电极部形成原料的两处部分中的一处，相对于另一处，夹着蜂窝成形体的中心而配置在反对侧。
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，以使周方向上相邻的狭缝的间隔相等的方式形成8条狭缝，得到“形成有狭缝的蜂窝干燥体”。狭缝是使用回转刀具来形成的。8条狭缝中的2条设为特定狭缝。2条特定狭缝形成为夹着蜂窝结构部的中心轴而相对设置。具体而言，在“一个电极部21的中央部C(参照图4)”的位置形成1条特定狭缝6a，在“另一个电极部21的中央部C(参照图4)”的位置形成另1条特定狭缝6a。电极部21的中央部C是“蜂窝结构部4的周方向”上的中央的点。
接着，使用刮铲(抹刀)将填充材料用原料填充到“形成有狭缝的蜂窝干燥体”中的全部狭缝中，在120℃干燥，得到“带有填充材料用原料的蜂窝干燥体”。填充材料用原料使用如下制作的材料。首先，将碳化硅(SiC)粉末和氧化硅(氧化硅粉末、硅胶：SiO2)以固体成分量计68:32的质量比混合。这时，氧化硅的质量是氧化物(SiO2)换算后的质量。在其中添加作为粘合剂的羰基甲基纤维素、作为保湿剂的甘油，同时添加水进行混合，得到混合物。接着，对该混合物进行混炼，得到填充材料形成原料。在碳化硅(SiC)粉末和氧化硅(SiO2)的固体成分量的合计为100质量份时，粘合剂的含量为1.0质量份。在碳化硅(SiC)粉末和氧化硅(SiO2)的固体成分量的合计为100质量份时，甘油的含量为4质量份。在碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计为100质量份时，水的含量为30质量份。碳化硅粉末的平均粒径为8μm。该平均粒径是由激光衍射法测定的值。混炼在自转公转搅拌机中进行。
接着，将“带有填充材料用原料的蜂窝干燥体”进行脱脂、烧成，进而进行氧化处理，得到蜂窝结构体。脱脂的条件是在550℃进行3小时。烧成的条件是在氩气气氛下，在1450℃进行2小时。氧化处理的条件是在1300℃进行1小时。
所得的蜂窝结构体在侧面上形成8条狭缝，8条狭缝中的2条是特定狭缝。全部狭缝的深度是1.9个孔格份的深度(3.3mm)(即，蜂窝结构部的半径(表2中表示为“相对于半径的比例”)的7.1％)。即，特定狭缝的深度是1.9个孔格份的深度。全部狭缝的开口部的宽度是1个孔格份的宽度(1.7mm)(即，是蜂窝结构部的外周长(表2中表示为“相对于外周长的比例”)的0.59％)。即，特定狭缝开口部的宽度是1个孔格份的宽度。特定狭缝的宽度是2.3个孔格份的宽度(4.0mm)(即，是蜂窝结构部的外周长的1.4％)。“特定狭缝的宽度”是在最外周孔格中测定的值。“特定狭缝的宽度”是特定狭缝在“与开口部的长度方向正交且与狭缝的深度方向正交的方向”上的最大长度(宽度)。与孔格的延伸方向正交的截面上的孔格的形状为正六边形。另外，将测定“特定狭缝的宽度”的位置示于表2中“‘特定狭缝的宽度’的位置”一栏。表2的“通过的孔格数”一栏表示在“测定‘特定狭缝的宽度’的位置”上，特定狭缝通过了多少个孔格。另外，在计数“通过的孔格数”时，在特定狭缝的深度方向上有偏移的孔格时，仅计数任意一个孔格。例如，图6中所示的特定狭缝6a，在“测定‘特定狭缝的宽度’的位置”(形成有效第2区域填充部20的位置)上，可以通过3个孔格。这种情况下，“通过的孔格数”就记为“3”。表2的“‘特定狭缝的宽度’的位置”一栏中，“1(孔格)”表示测定“特定狭缝的宽度”的位置是“从最外周孔格开始计数的第1个孔格”，即“最外周孔格”。“2(孔格)”表示测定“特定狭缝的宽度”的位置是“从最外周孔格开始计数的第2个孔格”。
另外，表2中，特定狭缝的深度、特定狭缝的开口部的宽度及特定狭缝的宽度记为“n孔格”，表示特定狭缝的深度、特定狭缝的开口部的宽度及特定狭缝的宽度分别为孔格宽度的n倍。
在全部狭缝的空间内完全填充有填充材料。在2条特定狭缝中，如图6所示，在特定狭缝的第1区域和第2区域中填充有填充材料。填充材料中，第1区域填充部与第2区域填充部连续地形成，第2区域填充部的至少一个是有效第2区域填充部。该有效第2区域填充部位于最外周孔格。即，在构成特定狭缝的第2区域的最外周孔格中填充的填充材料是有效第2区域填充部。此外，填充材料中，有效第2区域填充部位于与第1区域填充部的宽度方向的“一侧和另一侧”(两侧)端部相邻接的位置，该有效第2区域填充部的最大长度在第1区域填充部的宽度方向的一侧和另一侧上是相同的长度。此外，在有效第2区域填充部位于与第1区域填充部的宽度方向的“一侧和另一侧”(两侧)端部相邻接的位置时，表示为“两侧”。
所得到的蜂窝结构体的隔壁的平均细孔径(气孔径)为8.6μm，气孔率为45％。平均细孔径和气孔率是由水银孔度计测定的值。此外，蜂窝结构体的隔壁的厚度为90μm，孔格密度为93孔格/cm2。此外，蜂窝结构体的底面是直径(外径)为93mm的圆形，蜂窝结构体在孔格的延伸方向上的长度是75mm。此外，蜂窝结构体的2个电极部在与孔格的延伸方向正交的截面上的中心角的0.5倍为50°。电极部在蜂窝结构体的外周的周方向上的长度(表1中记为“电极部的宽度”)为80mm。此外，2个电极部的厚度均为0.15mm。此外，电极部的电阻率为0.5Ωcm，蜂窝结构部的电阻率为35Ωcm。此外，蜂窝结构体的与孔格的延伸方向正交的截面上的孔格的形状是正六边形。
此外，所得到的蜂窝结构体的填充材料的杨氏模量为0.5GPa，气孔率为52％。蜂窝结构体的填充材料的电阻率は为10000Ωcm以上。
“填充材料的杨氏模量”是依据JISR1602，利用弯曲共振法测定的值。测定中所使用的试验片由如下方法制作。首先，使用形成填充材料的原料制作块体。然后，将该块体切出3mm×4mm×40mm的大小，将其作为试验片。此外，填充材料的气孔率是由水银孔度计测定的值。
接着，对所得到的蜂窝结构体以如下所示的方法进行“耐热冲击性试验(燃烧器试验)”。将结果示于表3。
另外，蜂窝结构部、电极部及填充材料的电阻率由以下方法测定。以与测定对象相同的材质制作10mm×10mm×50mm的试验片。即，在测定蜂窝结构部的电阻率时，以与蜂窝结构部相同的材质，并且在测定电极部的电阻率时，以与电极部相同的材质，分别制作试验片。在试验片的两个端部的整面涂布银糊，进行配线以使其能够通电。将电压施加电流测定装置连接到试验片上。在试验片中央部设置热电偶。对试验片施加电压，由记录仪确认施加电压时的试验片温度的经时变化。更具体而言，施加100～200V的电压，测定试验片温度为400℃的状态下的电流值及电压值，根据所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(燃烧器试验))
使用“具有容纳蜂窝结构体的金属壳和能够向该金属壳内供给加热气体的丙烷气体燃烧器的丙烷气体燃烧器试验机”来实施蜂窝结构体的加热冷却试验。上述加热气体是通过使丙烷气体在气体燃烧器(丙烷气体燃烧器)内燃烧而产生的燃烧气体。而且，通过上述加热冷却试验来确认在蜂窝结构体中是否产生裂纹，从而评价耐热冲击性。具体而言，首先，在丙烷气体燃烧器试验机的金属壳中容纳所得到的蜂窝结构体(装罐)。进而，向金属壳内供给由丙烷气体燃烧器加热的气体(燃烧气体)，使之通过蜂窝结构体内。流入金属壳的加热气体的温度条件(入口气体温度条件)如下所述。首先，以5分钟升温至指定温度，在指定温度保持10分钟，之后，以5分钟冷却至100℃，在100℃保持10分钟。将这样的升温、冷却、保持的一系列操作称为“升温、冷却操作”。之后，确认蜂窝结构体的裂纹。而且，边使指定温度从825℃每隔25℃上升边重复上述的“升温、冷却操作”。指定温度从825℃开始每隔25℃设定14个阶段。即，进行上述“升温、冷却操作”直至指定温度达到1150℃。如果指定温度升高，则升温陡度变大，外周部的升温相对于中心部慢，由此，中心部与外周部的温度差扩大，产生应力变大。直至指定温度超过900℃也没有产生裂纹的蜂窝结构体的耐热冲击性试验为合格。即，如果在指定温度900℃没有产生裂纹，则即使在更高的指定温度下产生裂纹，也是合格的，在指定温度900℃以下产生裂纹时，为不合格。表3中，“耐热冲击性试验”一栏中的“纵裂纹”表示在耐热冲击性试验中，在蜂窝结构体的侧面产生裂纹时的指定温度。此外，表3中，“耐热冲击性试验”一栏中的“端面裂纹”表示在耐热冲击性试验中，在蜂窝结构体的端面产生裂纹时的指定温度。
[表1]
[表2]
[表3]
(实施例2～17、比较例1～4)
除了将各条件变更为如表1、2所示以外，与实施例1同样地制作蜂窝结构体。与实施例1的情形同样地进行“耐热冲击性试验”。将结果示于表3。
由表3可知，“形成有特定狭缝且在该特定狭缝内填充的填充材料具有有效第2区域填充部”的蜂窝结构体的耐热冲击性优异。
产业上的利用可能性
本发明的蜂窝结构体能够合适地用作对汽车的废气进行净化的废气净化装置用催化剂载体。
符号说明
1：隔壁，2：孔格，3：外周壁，4：蜂窝结构部，5：侧面，6：狭缝，6a：特定狭缝，7：填充材料，8：开口部，11：一侧端面，12：另一侧端面，16：第1区域，17，17a,17b：第2区域，18：第1区域填充部，19：第2区域填充部，20：有效第2区域填充部，21：电极部，23：第3区域，25：第3区域填充部，100，110，120，130，140：蜂窝结构体，O：中心，C：(电极部的)中央部，K：假想分界线，K1：第1假想分界线，K2：第2假想分界线，L1，L2：线段，α：中心角，β：角度，θ：中心角的0.5倍角，A：一端，B：另一端，H：开口部的宽度，P：端面区域。
Claims (14)
1.一种蜂窝结构体，其具有柱状的蜂窝结构部和在所述蜂窝结构部的侧面配置的一对电极部，所述柱状的蜂窝结构部具有划分形成多个孔格的多孔质的隔壁和位于最外周的外周壁，所述多个孔格成为流体的流路且从一侧端面延伸至另一侧端面，
所述蜂窝结构部的电阻率为1～200Ωcm，
所述一对电极部各自形成为在所述蜂窝结构部的孔格的延伸方向上延伸的带状，
在与所述孔格的延伸方向正交的截面上，所述一对电极部中的一个所述电极部相对于所述一对电极部中的另一个所述电极部，夹着所述蜂窝结构部的中心而设置在相反侧，
在所述蜂窝结构部形成有1条以上在侧面具有开口部的狭缝，至少1条所述狭缝是在与所述孔格的延伸方向正交的截面上具有第1区域和第2区域的特定狭缝，所述第1区域是以与所述狭缝的所述开口部的宽度相同的宽度从所述开口部沿着与所述狭缝的延伸方向相同的方向延伸的区域，所述第2区域是与所述第1区域的宽度方向相邻接的区域，所述第2区域的至少一部分的与所述狭缝的延伸方向正交的方向上的长度，是所述孔格的宽度的一半长度以上的长度，
在所述特定狭缝中填充有填充材料，
所述填充材料具有填充到构成所述特定狭缝的空间中的所述第1区域中的第1区域填充部和填充到所述第2区域的第2区域填充部，所述第2区域填充部的至少一个是有效第2区域填充部，所述有效第2区域填充部在与所述孔格的延伸方向正交的截面上与所述狭缝的延伸方向正交的方向上的长度是所述孔格的宽度的一半长度以上的长度。
2.如权利要求1所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝在与所述孔格的延伸方向正交的截面上以与所述蜂窝结构部的一部分的所述隔壁正交的方式延伸。
3.如权利要求1或2所述的蜂窝结构体，所述有效第2区域填充部由填充到最外周孔格中的所述填充材料的至少一部分构成，所述最外周孔格是仅由所述隔壁划分形成的所述孔格中位于最外周的孔格。
4.如权利要求1～3任一项所述的蜂窝结构体，所述填充材料的设置如下：在与所述孔格的延伸方向正交的截面上，所述有效第2区域填充部与所述第1区域填充部的宽度方向的一侧端部、或与所述第1区域填充部的宽度方向的一侧端部和另一侧端部相邻接。
5.如权利要求3或4所述的蜂窝结构体，所述填充材料进一步填充至由所述外周壁和所述隔壁划分形成的孔格中。
6.如权利要求4或5所述的蜂窝结构体，所述填充材料的设置如下：在与所述孔格的延伸方向正交的截面上，所述有效第2区域填充部与所述第1区域填充部的宽度方向的一侧端部和另一侧端部相邻接，所述有效第2区域填充部的最大长度在所述第1区域填充部的宽度方向上的一侧和另一侧上为相同的长度。
7.如权利要求1～6任一项所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝的深度尺寸大于该特定狭缝的所述开口部的宽度尺寸。
8.如权利要求1～7任一项所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝的深度是所述蜂窝结构部的半径的1～80％。
9.如权利要求1～8任一项所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝的宽度是所述蜂窝结构部的与所述孔格的延伸方向正交的截面上的外周长度的0.3～5％。
10.如权利要求1～9任一项所述的蜂窝结构体，所述特定狭缝的数量为1～20条。
11.如权利要求1～10任一项所述的蜂窝结构体，形成多条所述特定狭缝，且形成至少1对夹着所述蜂窝结构部的中心轴而相对设置的所述特定狭缝。
12.如权利要求1～11任一项所述的蜂窝结构体，所述填充材料的杨氏模量为0.001～20GPa。
13.如权利要求1～12任一项所述的蜂窝结构体，所述填充材料的气孔率为40～80％。
14.如权利要求1～13任一项所述的蜂窝结构体，所述填充材料的电阻率是所述蜂窝结构部的电阻率的100～100000％。
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