CN111512695A - 电阻体、蜂窝结构体及电加热式催化剂装置 - Google Patents

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Abstract

电阻体(1)包含：硼硅酸盐粒子(10)、含Si粒子(11)、和气孔部(12)。气孔部(12)由硼硅酸盐粒子(10)与含Si粒子(11)之间的间隙构成，并包围硼硅酸盐粒子(10)以及含Si粒子(11)。蜂窝结构体(2)包含电阻体(1)而构成。电加热式催化剂装置(3)具有蜂窝结构体(2)。

Description

电阻体、蜂窝结构体及电加热式催化剂装置
相关申请的互相参照
本申请基于2017年12月19日申请的日本申请号2017-243081号，并将其记载内容引用于此。
技术领域
本发明涉及一种电阻体、蜂窝结构体及电加热式催化剂装置。
背景技术
以往，在各个领域中，在通电加热中使用电阻体。例如，在车辆领域中，公知一种电加热式催化剂装置，其中，由SiC等电阻体构成担载催化剂的蜂窝结构体，通过通电加热使蜂窝结构体发热。
此外，在现有的专利文献1中，公开了一种电阻体，其在以硅酸铝盐为主的陶瓷结构材料中含有5～60重量％的Si、5～50重量％的SiC。另外，在该文献中记载了下述内容：在电阻体中添加玻璃成分，在1000℃～1400℃下的烧成时使玻璃成分溶出到表面，在电阻体的表面形成绝缘性的玻璃被膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-234704号公报
发明内容
为了通过通电加热而使电阻体有效发热，相对于电阻体的电阻率，具有电流电压的最佳值。但是，以SiC为代表，在多数电阻体中，电阻率的温度依赖性大，电流电压的最佳值因电阻体的温度而变化。因此，电阻率的温度依赖性较小的电阻体变得很有必要。另外，为了通过通电加热使电阻体有效发热，电阻体的热容量小也很重要。
另外，为了实现蜂窝结构体的轻量化，优选电阻体的体积密度小。而且，适用于蜂窝结构体的材料的电阻体的催化剂担载性优异也很重要。
本发明的目的是提供一种电阻体、使用了该电阻体的蜂窝结构体、以及使用了该蜂窝结构体的电加热式催化剂装置，其中，该电阻体能实现电阻率的温度依赖性小、体积密度以及热容量的降低、催化剂担载性的提高。
本发明的一种方式涉及一种电阻体，该电阻体包含：硼硅酸盐粒子、含Si粒子、以及气孔部，该气孔部由上述硼硅酸盐粒子与上述含Si粒子之间的间隙构成，并包围上述硼硅酸盐粒子以及上述含Si粒子。
本发明的另一种方式涉及一种蜂窝结构体，该蜂窝结构体通过包含上述电阻体而构成。
本发明的另一种方式涉及一种电加热式催化剂装置，该电加热式催化剂装置具有上述蜂窝结构体。
发明效果
上述电阻体由于具有硼硅酸盐粒子和含Si粒子，所以能够减小电阻率的温度依赖性。另外，上述电阻体由于具有气孔部，该气孔部由硼硅酸盐粒子与含Si粒子之间的间隙构成，并包围硼硅酸盐粒子以及含Si粒子，所以与硼硅酸盐粒子与含Si粒子之间的间隙被玻璃塞满的电阻体相比，能够降低体积密度以及热容量。另外，上述电阻体通过上述气孔部而在表面形成有凹凸。因此，上述电阻体能够提高排气净化催化剂等催化剂的担载性。
上述蜂窝结构体通过包含上述电阻体而构成。因此，上述蜂窝结构体在通电加热时，在结构体内部不易产生温度分布，不易产生由于热膨胀差产生的裂纹。另外，上述蜂窝结构体在通电加热时，容易在低温下在早期发热。另外，上述蜂窝结构体对于轻量化是有利的。另外，上述蜂窝结构体容易在表面担载排气净化催化剂。
上述电加热式催化剂装置具有上述蜂窝结构体。因此，上述电加热式催化剂装置在通电加热时蜂窝结构体不易产生裂纹，能够提高可靠性。另外，上述电加热式催化剂装置在通电加热时，能够在低温下在早期使蜂窝结构体发热，对催化剂的早期活化是有利的。另外，上述电加热式催化剂装置对于由蜂窝结构体的轻量化带来的装置的轻量化是有利的。
此外，权利要求中记载的括号内的符号表示与后述的实施方式中记载的具体手段的对应关系，并非限定本发明的技术范围。
附图说明
关于本发明的上述目的以及其他目的、特征和优点，参照附图和下述的详细描述，会变得更明确。附图如下所述。
图1是示意性地表示实施方式1的电阻体的微结构的说明图；
图2是示意性地表示实施方式2的蜂窝结构体的说明图；
图3是示意性地表示实施方式3的电加热式催化剂装置的说明图；
图4是实验例1中的试样1的SEM(扫描型电子显微镜)图像；
图5是实验例1中的试样1C的SEM(扫描型电子显微镜)图像；
图6是表示实验例1中的试样1以及试样1C的温度与电阻率的关系的图表；
图7是实验例1中的试样1以及试样1C的气孔径分布；
图8是表示实验例2中的试样2以及试样3(1250℃烧成品)的温度与电阻率的关系的图表；
图9是表示实验例2中的试样4～试样6(1300℃烧成品)的温度与电阻率的关系的图表。
具体实施方式
(实施方式1)
关于实施方式1的电阻体，使用图1进行说明。如图1所例示，本实施方式的电阻体包含硼硅酸盐粒子10、含Si粒子11以及气孔部12而构成。
硼硅酸盐粒子10可以为非晶质，也可以为结晶质。硼硅酸盐粒子10除了含有硼(B)、Si(硅)、O(氧)等原子以外，例如还可以含有Al(铝)原子。在该情况下，硼硅酸盐粒子10成为铝硼硅酸盐粒子。根据该结构，能够可靠地形成电阻率的温度依赖性小、能实现体积密度以及热容量的降低、催化剂担载性的提高的电阻体1。另外，硼硅酸盐粒子10还可以含有Na、K等碱金属原子，Mg、Ca等碱土类金属原子(以下，有时将碱金属原子、碱土类金属原子集中称作碱系原子)。它们可以含有一种或两种以上。
硼硅酸盐粒子10可以含有0.1质量％以上且5质量％以下的B原子。根据该结构，具有变得容易减小电阻率的温度依赖性等优点。
从变得容易实现电阻体1的低电阻化等的观点考虑，B原子的含量优选为0.2质量％以上，更优选为0.3质量％以上，进一步优选为0.5质量％以上，更进一步优选为0.6质量％以上，更进一步优选为0.8质量％以上，从电阻率的温度依赖性较小、并且电阻率容易显示PTC特性(随着温度变高，电阻率增加的特性)等观点考虑，可以更进一步优选为1质量％以上。另外，关于B原子的含量，对于向硅酸盐中的掺杂量有界限，在未掺杂的情况下，从作为绝缘体的B2O3在材料中分布不均匀、从而成为导电性降低的原因等的观点考虑，优选为4质量％以下，更优选为3.5质量％以下，进一步优选为3质量％以下。
硼硅酸盐粒子10可以含有5质量％以上且40质量％以下的Si原子。根据该结构，变得容易减小电阻率的温度依赖性。
从使上述效果变得可靠、使硼硅酸盐粒子10的软化点上升等的观点考虑，Si原子的含量可以优选为7质量％以上，更优选为10质量％以上，进一步优选为15质量％以上。另外，从使上述效果变得可靠等的观点考虑，Si原子的含量可以优选为30质量％以下，更优选为26质量％以下，进一步优选为24质量％以下。
硼硅酸盐粒子10可以含有40质量％以上且85质量％以下的O原子。根据该结构，变得容易减小电阻率的温度依赖性。
从使上述效果变得可靠等的观点考虑，O原子的含量可以优选为45质量％以上，更优选为50质量％以上，进一步优选为55质量％以上，更进一步优选为60质量％以上。另外，从使上述效果变得可靠等的观点考虑，O原子的含量可以优选为82质量％以下，更优选为80质量％以下，进一步优选为78质量％以下。
硼硅酸盐粒子10为铝硼硅酸盐粒子时，可以含有0.5质量％以上且10质量％以下的Al原子。根据该结构，变得容易减小电阻率的温度依赖性。
从使上述效果变得可靠等的观点考虑，Al原子的含量可以优选为1质量％以上，更优选为2质量％以上，进一步优选为3质量％以上。另外，从使上述效果变得可靠等的观点考虑，Al原子的含量可以优选为8质量％以下，更优选为6质量％以下，进一步优选为5质量％以下。
硼硅酸盐粒子10含有碱系原子时，硼硅酸盐粒子10中的、选自由Na、Mg、K、以及Ca组成的组中的至少一种碱系原子的总含量可以为2质量％以下。根据该结构，在含有氧气的气氛中烧成时，即使不形成隔绝氧气的阻气膜，也变得容易抑制形成绝缘性的玻璃被膜，该绝缘性的玻璃被膜通过向电阻体1表面侧溶出并偏析的碱系原子与气氛中的氧反应而形成。另外，将电阻体1用于导电性的蜂窝结构体的材料的情况下，当在蜂窝结构体的表面形成电极时，不预先除去绝缘性的玻璃被膜也可以，还具有提高蜂窝结构体的制造性的优点。此外，从抑制形成绝缘性的玻璃被膜等的观点考虑，这种情况下的碱系原子的总含量可以优选为1.5质量％以下，更优选为1.2质量％以下，进一步优选为1质量％以下。
从上述观点考虑，碱系原子的总含量优选尽可能少。可是，碱系原子是比较容易从电阻体1的原料中混入的元素。因此，为了使硼硅酸盐粒子10不含碱系原子，从原料中完全除去碱系原子需要花费成本和时间。因此，碱系原子的总含量可以优选为0.01质量％以上，更优选为0.05质量％以上，进一步优选为0.1质量％以上，更进一步优选为0.2质量％以上。此外，在电阻体1中，通过使用硼酸、而不使用含碱系原子的硼硅酸玻璃作为原料，能够实现碱系原子的降低。详细情况在实验例中后述。另外，所谓“碱系原子的总含量”，在硼硅酸盐含有一种碱系原子时，意味着“该一种碱系原子的质量％”。另外，在硼硅酸盐粒子10含有多种碱系原子时，意味着“将该多种碱系原子的各含量(质量％)相加后的总含量(质量％)”。
此外，上述的硼硅酸盐粒子10中的各原子的含量可以以总计为100质量％的方式从上述范围中选择。另外，作为在硼硅酸盐粒子10中能含有的原子，除上述原子以外，例如可以例示出Fe、C等。此外，上述的各原子中，关于Si、O、Al、碱系原子的含量，使用电子射线显微分析仪(EPMA)分析装置进行测定。上述各原子中，关于B的含量，使用电感耦合等离子体(ICP)分析装置进行测定。可是，利用ICP分析时，为了测定电阻体1整体中的B含量，将所得到的测定结果换算成硼硅酸盐粒子10中的B含量。
含Si粒子11为含有Si原子的电子传导性的粒子。因此，含Si粒子11中不含SiO2粒子等。作为含Si粒子，具体地，可例示出Si粒子、Fe-Si系粒子、Si-W系粒子、Si-C系粒子、Si-Mo系粒子、以及Si-Ti系粒子等。它们也可以含有一种或两种以上。根据该结构，具有作为电子传导性的粒子的含Si粒子变得容易在硼硅酸盐粒子10之间电搭桥等优点。这些中，从熔点比较低、不易产生糊化现象等的观点考虑，也可以优选为Si粒子、Fe-Si系粒子等。此外，上述的“糊化现象”为，在MoSi2或WSi2中观察到的在500℃左右的比较低的温度下通过氧化而使多晶体粉化的现象。
此外，电阻体1除了含有含Si粒子11以外，可以根据需要含有例如填料、使热膨胀率降低的材料、使热传导率上升的材料、使强度提高的材料、高岭土等中的一种或两种以上。
气孔部12由硼硅酸盐粒子10与含Si粒子11之间的间隙构成，包围硼硅酸盐粒子10以及含Si粒子11。即，气孔部12由在硼硅酸盐粒子10与含Si粒子11的界面处形成的间隙构成，与电阻体1的制造时能形成的孔隙不同。此外，最大外径为5μm以上的空洞通常为孔隙。另外，气孔部12可以连续，也可以不连续。另外，气孔部12也可以不完全包围硼硅酸盐粒子10以及含Si粒子11的全周。此外，在图1中，表示了多个硼硅酸盐粒子10、多个含Si粒子11被气孔部12包围的例子。
电阻体1可以为其累积气孔体积为0.05ml/g以上的结构。根据该结构，能够可靠地形成在硼硅酸盐粒子10与含Si粒子11的界面处存在气孔部10的组织。若电阻体1的累积气孔体积小于0.05ml/g，则由于气孔部10的不足，变得不易实现体积密度以及热容量的降低。另外，由于烧成时熔融的玻璃成分将大部分的气孔部填满了等的理由，电阻体1的累积气孔体积变得小于0.05ml/g时，担载催化剂时锚定效果变弱，担心由于冷热循环而使得催化剂剥离。此外，电阻体1的累积气孔体积是根据JIS R1655：2003“精制陶瓷的利用水银压入法进行的成形体气孔径分布试验方法”测定的值。此外，测定在电阻体1的表面进行。
关于硼硅酸盐粒子10的平均粒径，从其变得过小时粒界增加、电阻增加等的观点考虑，可以优选为0.5μm以上，更优选为1μm以上，进一步优选为2μm以上。关于硼硅酸盐粒子10的平均粒径，从其变得过大时在使蜂窝结构体的壁厚变薄时成为问题等的观点考虑，可以优选为30μm以下，更优选为20μm以下，进一步优选为15μm以下。
关于含Si粒子11的平均粒径，从其变得过小时粒界增加、电阻增加等的观点考虑，可以优选为0.5μm以上、更优选为1μm以上、进一步优选为2μm以上。关于含Si粒子11的平均粒径，从其变得过大时在使蜂窝结构体的壁厚变薄时成为问题等的观点考虑，可以优选为30μm以下，更优选为20μm以下，进一步优选为15μm以下。
硼硅酸盐粒子10、含Si粒子11的平均粒径如下所述进行测定。对与电阻体1的表面垂直的截面进行EPMA观察，关于观察区域，测定元素映射，确定硼硅酸盐粒子10、含Si粒子11的存在位置。关于观察区域中的各个硼硅酸盐粒子10，分别求出最大外径，将所得到的各最大外径的平均值作为硼硅酸盐粒子10的平均粒径。同样地，关于观察区域中的各个含Si粒子11，分别求出最大外径，将所得到的各最大外径的平均值作为含Si粒子11的平均粒径。此外，粒径可以通过使用图像解析软件(“WinROOF”、三谷商事公司制造)进行解析而计算出。
关于电阻体1的体积密度，从变得容易确保用于保持形状所需要的抗折强度等的观点考虑，可以优选为1g/cm3以上，更优选为1.1g/cm3以上，进一步优选为1.2g/cm3以上。关于电阻体1的体积密度，从热容量的降低等的观点考虑，可以优选为2g/cm3以下，更优选为1.8g/cm3以下，进一步优选为1.6g/cm3以下。
在25℃～500℃的温度范围中，电阻体1可以形成电阻率为0.0001Ω·m以上且1Ω·m以下、并且电阻上升率为0/K以上且5.0×10-4/K以下的结构。根据该结构，电阻体1的温度依赖性小，因此，通电加热时在内部不易产生温度分布，能够可靠地形成不易产生由热膨胀差引起的裂纹的电阻体1。另外，根据上述结构，由于通电加热时能够使电阻体1在更低温下早期发热，所以作为为了催化剂的早期活化而要求早期加热的蜂窝结构体的材料是有用的。
电阻体1的电阻率也因使用电阻体1的系统的要求规格等而异，但从电阻体1的低电阻化等的观点考虑，例如可以优选为0.5Ω·m以下，更优选为0.3Ω·m以下，进一步优选为0.1Ω·m以下，更进一步优选为0.05Ω·m以下，更进一步优选为0.01Ω·m以下，更进一步优选为小于0.01Ω·m，最优选为0.005Ω·m以下。关于电阻体1的电阻率，从通电加热时的发热量增大等的观点考虑，可以优选为0.0002Ω·m以上，更优选为0.0005Ω·m以上，进一步优选为0.001Ω·m以上。根据该结构，能够得到对于用于电加热式催化剂装置的蜂窝结构体的材料适合的电阻体1。
关于电阻体1的电阻上升率，从变得容易实现由通电加热引起的温度分布的抑制等的观点考虑，可以优选为0.001×10-6/K以上，更优选为0.01×10-6/K以上，进一步优选为0.1×10-6/K以上。关于电阻体1的电阻上升率，从在电路中存在最适合于通电加热的电阻值的观点考虑，电阻上升率不变化是理想的，可以优选为100×10-6/K以下，更优选为10×10-6/K以下，进一步优选为1×10-6/K以下。
此外，电阻体1的电阻率为利用四端子法测定的测定值(n＝3)的平均值。另外，电阻体1的电阻上升率可以在利用上述方法测定电阻体1的电阻率后，利用下面的计算方法而计算出。首先，在50℃、200℃、400℃这3点测定电阻率。从400℃的电阻率中减去50℃的电阻率而导出的值除以400℃与50℃的温度差350℃，计算出电阻上升率。
电阻体1例如可以如下所述地制造出，但并不限定于此。
将硼酸、含Si原子的物质、以及高岭土混合。通过使用几乎不含碱系原子的硼酸作为硼供给源，能够降低所得到的电阻体1中的碱系原子的量，并且能够促进硼向硅酸盐中的掺杂。另外，硼酸的质量比例如可以为4以上且8以下。如果硼酸的质量比为上述范围内，则变得容易得到电阻率的温度依赖性小的电阻体1。此外，通过提高后述的烧成温度，变得容易提高硼硅酸盐中所含的硼的含量。另外，硅酸盐中所掺杂的硼的量越多，对于所得到的电阻体1的低电阻化越有利。
接着，在混合物中加入粘合剂、水。作为粘合剂，例如可以使用甲基纤维素等有机粘合剂。另外，粘合剂的含量例如可以为2质量％左右。
接着，将所得到的混合物成形为规定的形状。
接着，将所得到的成形体烧成。烧成条件具体地例如可以设为：在不活泼性气体气氛下或大气气氛下、在大气压以下、烧成温度为1150℃～1350℃、烧成时间为0.1～50小时。此外，烧成气氛例如可以为不活泼性气体气氛、烧成时的压力可以为常压等。在谋求电阻体1的低电阻化时，从防止氧化的观点考虑，优选谋求残留氧的减少，可以在将烧成时的气氛形成为1.0×10-4Pa以上的高真空后，吹扫不活泼性气体并烧成。作为不活泼性气体气氛，例如可例示出N2气体气氛、氦气气氛、氩气气氛等。另外，在上述烧成前，根据需要，还可以将上述成形体预烧。预烧条件具体地可以设为：在大气气氛下或不活泼性气体气氛下，预烧温度为500℃～700℃，预烧时间为1～50小时。根据以上条件，能够得到电阻体1。
本实施方式的电阻体1由于具有硼硅酸盐粒子10和含Si粒子11，所以能够减小电阻率的温度依赖性。另外，电阻体1由于在硼硅酸盐粒子10与含Si粒子11之间具有气孔部12，所以与在硼硅酸盐粒子10与含Si粒子11之间的间隙被玻璃塞满的情况相比，能够降低体积密度以及热容量。另外，电阻体1通过气孔部12在表面形成有凹凸。因此，电阻体1能够提高排气净化催化剂等催化剂的担载性。
(实施方式2)
关于实施方式2的蜂窝结构体，使用图2进行说明。此外，在实施方式2以后中所使用的符号中，与在以上的实施方式中使用过的符号相同的符号，只要没有特别表示，表示与以上的实施方式中的构成要素相同的构成要素等。
如图2中所例示的那样，本实施方式的蜂窝结构体2通过包含实施方式1的电阻体1而构成。在本实施方式中，具体地，蜂窝结构体2由实施方式1的电阻体1构成。在图2中，具体地，在蜂窝结构体2的垂直于中心轴的蜂窝截面视图中，例示出了具有互相邻接的多个单元20、形成单元20的单元壁21、以及设置于单元壁21的外周部且一体地保持单元壁21的外周壁22的结构。此外，对于蜂窝结构体2，可以适用公知的结构，并不限定于图2的结构。图2是将单元20形成为截面为方形形状的例子，但是除此之外，也可以将单元20形成为截面为六边形的形状。
本实施方式的蜂窝结构体2通过包含实施方式1的电阻体1而构成。因此，本实施方式的蜂窝结构体2在通电加热时，在结构体内部不易产生温度分布，不易产生由热膨胀差引起的裂纹。另外，蜂窝结构体2在通电加热时，在低温下容易早期发热。另外，蜂窝结构体2对于轻量化是有利的。另外，蜂窝结构体2容易在表面担载排气净化催化剂。
另外，蜂窝结构体2可以形成为具有微粒捕集功能的结构。此外，微粒捕集功能为将排气中所含的微粒捕集至气孔部12的功能。近年来，在排气后处理系统中，除了除去通常的NOX、CO、HC等排气以外，产生了除去排气中所含的微粒的必要性，作为微粒过滤器，搭载有GPF(汽油颗粒过滤器)或DPF(柴油颗粒过滤器)。它们利用蜂窝结构体的气孔结构来捕集微粒，在GPF或DPF的开发中，气孔的控制变得非常重要。因此，为了使具有蜂窝结构体的电加热式催化剂装置具有微粒捕集功能，气孔结构的控制变得很重要。使用以往的电阻体的蜂窝结构体由于硼硅酸盐粒子与含Si粒子之间的间隙被玻璃塞满，所以气孔部的控制是困难的，难以应用于GPF或DPF。另外，在通常的GPF或DPF中，在蜂窝结构体被因长时间的使用而捕集到的微粒堵塞的情况下，不得不通过利用燃料喷射进行的燃烧处理来消除堵塞。相对于此，本实施方式的蜂窝结构体2由实施方式1的电阻体1构成，具有微粒捕集功能。因此，根据该结构，能使在构成蜂窝结构体2的电阻体1的气孔部12中所捕集的微粒通过通电加热而燃烧。因此，根据该结构，不仅变得容易应用于GPF或DPF，而且变得不需要利用燃料喷射进行的微粒的燃烧处理，还能节约燃料。
(实施方式3)
关于实施方式3的电加热式催化剂装置，使用图3进行说明。如图3中所例示的那样，本实施方式的电加热式催化剂装置3具有实施方式3的蜂窝结构体2。在本实施方式中，具体地，电加热式催化剂装置3具有：蜂窝结构体2、担载于蜂窝结构体2的单元壁21上的排气净化催化剂(未图示出)、在蜂窝结构体2的外周壁22上相对配置的一对电极31,32、以及对电极31,32施加电压的电压施加部33。此外，对于电加热式催化剂装置3，可以适用公知的结构，并不限定于图3的结构。
本实施方式的电加热式催化剂装置3具有实施方式2的蜂窝结构体2。因此，本实施方式的电加热式催化剂装置3在通电加热时蜂窝结构体2不易裂开、能够提高可靠性。另外，电加热式催化剂装置3在通电加热时能够在低温下使蜂窝结构体2早期发热，对于催化剂的早期活化是有利的。另外，电加热式催化剂装置3对于由蜂窝结构体2的轻量化带来的装置的轻量化是有利的。
＜实验例1＞
(试样的制作)
-试样1-
将硼酸和Si粒子以及高岭土以4：42：54的质量比进行混合。接着，在该混合物中添加2质量％的作为粘合剂的甲基纤维素，加入水，进行混炼。接着，利用挤出成形机将所得到的混合物成形成颗粒状，进行一次烧成。一次烧成的条件为：烧成温度700℃、升温时间100℃/小时、保持时间1小时、大气气氛、常压。接着，将一次烧成后的烧成体进行二次烧成。二次烧成的条件为：N2气氛下、常压、烧成温度1250℃、烧成时间30分钟、升温速度200℃/小时。由此，得到具有5mm×5mm×18mm的形状的试样1。根据EPMA测定，试样1中的硼硅酸盐粒子含有碱系原子(Na、Mg、K、以及Ca)合计为0.5质量％、Si：22.7质量％、O：68.1质量％、Al：5.7质量％。另外，根据ICP测定，试样1中的硼硅酸盐粒子含有B：0.9质量％。此外，EPMA分析装置使用日本电子公司制造的“JXA-8500F”。另外，ICP分析装置使用日立High-TechScience公司制造的“SPS-3520UV”。
以下相同。
-试样1C-
将含有Na、Mg、K、Ca的硼硅酸玻璃纤维(平均直径为10μm、平均长度为25μm)与Si粒子以及高岭土以29：31：40的质量比进行混合。接着，在该混合物中添加2质量％的作为粘合剂的甲基纤维素，加入水，进行混炼。接着，利用挤出成形机将所得到的混合物成形成颗粒状，进行一次烧成。一次烧成的条件为：烧成温度700℃、升温时间100℃/小时、保持时间1小时、大气气氛、常压。接着，将一次烧成后的烧成体进行二次烧成。二次烧成的条件为：N2气氛下、常压、烧成温度1300℃、烧成时间30分钟、升温速度200℃/小时。由此，得到具有5mm×5mm×18mm的形状的试样1C。根据EPMA测定，试样1C中的硼硅酸盐粒子含有碱系原子(Na、Mg、K、以及Ca)合计为6.4质量％、Si：21.4质量％、O：65.4质量％、Al：5.1质量％。另外，根据ICP测定，试样1C中的硼硅酸盐粒子含有B：0.9质量％。
(SEM观察)
对所得到的各试样的截面进行SEM观察。此外，供于SEM观察的试样在切断后利用#800的研磨纸研磨后，利用截面抛光机进一步进行研磨。这是因为，若进行机械研磨，则细粉堵塞气孔部，之后的气孔部的恰当观察变得困难。将上述观察结果表示在图4以及图5中。如图5所示，试样1C含有铝硼硅酸盐粒子和Si粒子，但是未确认到由铝硼硅酸盐粒子与Si粒子之间的间隙构成、并且包围铝硼硅酸盐粒子以及Si粒子的气孔部。未形成气孔部是由于用于原料的硼酸盐玻璃通过烧成而熔化，塞满铝硼硅酸盐粒子与Si粒子之间的间隙。此外，图5中，符号B为孔隙。孔隙未包围铝硼硅酸盐粒子以及Si粒子的周围，为大的空洞，与上述气孔部不同。
相对于此，如图4所示，试样1含有铝硼硅酸盐粒子和Si粒子。并且，在试样1中，进一步确认了由铝硼硅酸盐粒子与Si粒子之间的间隙构成、并且包围铝硼硅酸盐粒子以及Si粒子的气孔部。与试样1C不同，在试样1中形成有气孔部是由于将几乎不含Na、Mg、K、以及Ca等碱系原子的、作为硼供给源的硼酸用于原料中，所以烧成时铝硼硅酸盐粒子与Si粒子之间的间隙未被玻璃填满。此外，在试样1中，确认了碱系原子的存在主要是由用于原料中的高岭土带来的结果。
(气孔径分布的测定)
如上所述，根据JIS R1655：2003，使用压汞仪(岛津制作所公司制造、“AutoPorelV9500”)，测定各试样的表面的气孔径分布。将所测定的各试样的气孔径分布表示在图7中。此外，计算累积气孔体积时的气孔径的范围为100nm～100μm。试样1的累积气孔体积为0.220ml/g、试样1C的累积气孔体积为0.032ml/g。即，试样1与试样1C相比，累积气孔体积约增加6.9倍。
(体积密度的测定)
对于各试样，测定体积密度。其结果，试样1的体积密度为1.51g/cm3、试样1C的体积密度为1.93g/cm3。即，试样1与试样1C相比，体积密度减少了约21％。另外，若从该结果计算，可以看出，试样1与试样1C相比，以相同的形状来看，热容量减少了约21％。
(电阻率的测定)
对于各试样，测定了电阻率。此外，关于电阻率，对于5mm×5mm×18mm的棱柱样品，使用热电特性评价装置(ULVAC理工公司制造、“ZEM-2”)，利用四端子法进行测定。如图6所示，可以看出，试样1与SiC相比，均是电阻率的温度依赖性大幅度减小、电阻率示出PTC特性。另外，试样1在25℃～500℃的温度范围中，电阻率为0.0001Ω·m以上且1Ω·m以下、电阻上升率为0/K以上且5.0×10-4/K以下。此外，试样1与试样1C相比，尽管在低温下烧成，但是得到了规定的特性。在试样1的烧成温度与试样1C的烧成温度相同的情况下，推测能促进硼(B)向试样1中的铝硼硅酸盐中的掺杂，进而能使电阻率降低。关于这一点，在实验例2中后述。
＜实验例2＞
-试样2-
除了将硼酸和Si粒子以及高岭土以6：41：53的质量比进行混合这一点、使烧成温度为1250℃这一点以外，与实验例1的试样1同样地进行，得到了试样2。
-试样3-
除了将硼酸和Si粒子以及高岭土以8：40：52的质量比进行混合这一点、使烧成温度为1250℃这一点以外，与实验例1的试样1同样地进行，得到了试样3。
-试样4-
除了将硼酸和Si粒子以及高岭土以4：42：54的质量比进行混合这一点、使烧成温度为1300℃这一点以外，与实验例1的试样1同样地进行，得到了试样4。
-试样5-
除了将硼酸和Si粒子以及高岭土以6：41：53的质量比进行混合这一点、使烧成温度为1300℃这一点以外，与实验例1的试样1同样地进行，得到了试样5。
-试样6-
除了将硼酸和Si粒子以及高岭土以8：40：52的质量比进行混合这一点、使烧成温度为1300℃这一点以外，与实验例1的试样1同样地进行，得到了试样6。
关于所得到的各试样，与实验例1进行同样的评价。其结果，在各试样中，均观察到具有铝硼硅酸盐粒子和Si粒子以及气孔部的组织。另外，各试样的累积气孔体积均为0.05ml/g以上。另外，试样2中的硼硅酸盐粒子中所含的B含量为0.8质量％，试样3中的硼硅酸盐粒子中所含的B含量为1.3质量％，试样4中的硼硅酸盐粒子中所含的B含量为2.1质量％，试样5中的硼硅酸盐粒子中所含的B含量为1.4质量％，试样6中的硼硅酸盐粒子中所含的B含量为2.0质量％。
另外，与实验例1同样地测定各试样的电阻率。将其结果表示在图8以及图9中。如图8以及图9所示，可以确认，烧成温度越高，硼酸的加入量越多，向硅酸铝中的硼掺杂越得到促进，电阻率越下降。
本发明并不限定于上述各实施方式、各实验例，可以在不脱离其要旨的范围内进行各种改变。另外，各实施方式、各实验例中所示的各结构可以分别任意组合。即，本发明根据实施方式进行了描述，但可以理解为，本发明并不限定于该实施方式或结构等。本发明也包含各种变形例或同等范围内的变形。并且，各种组合或方式、进而、在它们的基础上包含仅一个要素、其以上、或其以下的其他组合或方式，也包含在本发明的范畴或思想范围内。

Claims (11)

1.一种电阻体(1)，其包含：
硼硅酸盐粒子(10)、
含Si粒子(11)、和
气孔部(12)，该气孔部(12)由所述硼硅酸盐粒子与所述含Si粒子之间的间隙构成，并包围所述硼硅酸盐粒子以及所述含Si粒子。
2.根据权利要求1所述的电阻体，其中，累积气孔体积为0.05ml/g以上。
3.根据权利要求1或2所述的电阻体，其中，在25℃～500℃的温度范围中，电阻率为0.0001Ω·m以上且1Ω·m以下，并且电阻上升率为0/K以上且5.0×10-4/K以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电阻体，其中，所述含Si粒子为选自由Si粒子、Fe-Si系粒子、Si-W系粒子、Si-C系粒子、Si-Mo系粒子、以及Si-Ti系粒子组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电阻体，其中，所述硼硅酸盐粒子中，B原子的含量为0.1质量％以上且5质量％以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电阻体，其中，所述硼硅酸盐粒子中，选自由Na、Mg、K、以及Ca组成的组中的至少一种碱系原子的总含量为2质量％以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电阻体，其中，所述硼硅酸盐粒子为铝硼硅酸盐粒子。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电阻体，其中，该电阻体以可使用于电加热式催化剂装置中的蜂窝结构体的方式构成。
9.一种蜂窝结构体(2)，其包含权利要求1～7中任一项所述的电阻体而构成。
10.一种蜂窝结构体(2)，其包含权利要求1～7中任一项所述的电阻体而构成，而且具有微粒捕集功能。
11.一种电加热式催化剂装置(3)，其具有权利要求9或10所述的蜂窝结构体。
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