CN115073179A - 蜂窝结构体的制造方法及电加热式载体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够以良好的精度形成在蜂窝结构体的内部与轴向垂直的狭缝的蜂窝结构体的制造方法及电加热式载体的制造方法。一种蜂窝结构体的制造方法，该蜂窝结构体具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于外周壁的内侧，并区划形成多个隔室，该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路，在陶瓷制的蜂窝结构体的轴向上的截面中，具备狭缝，该蜂窝结构体的制造方法具有如下工序，即，以从一个端面贯穿至另一个端面的方式在隔室内配置金属丝，一边使狭缝形成前的蜂窝结构素体和/或金属丝移动，一边将隔壁切断，由此形成狭缝。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体的制造方法及电加热式载体的制造方法。
背景技术
近年来，为了改善发动机刚启动后的尾气净化性能降低，提出了电加热催化器(EHC)。对于EHC，例如在由导电性陶瓷形成的柱状的蜂窝结构体连接金属电极，通过通电使蜂窝结构体自身发热，由此能够使其在发动机启动前升温至催化剂的活性温度。
EHC优选具有如下结构，即，不易因尾气温度的变化而发生开裂，亦即，具备良好的耐热冲击性，以使得蜂窝结构体的通电路径不会断路，另外，防止蜂窝结构体的脱落。
专利文献1中公开如下技术，即，在蜂窝结构体的外周部和电极部设置狭缝，由此使耐热冲击性提高。
专利文献2中公开如下技术，即，将蜂窝结构体的一部分隔壁除去，由此形成使隔室连结的狭缝，据此，使随着电流集中而产生的应力降低，防止蜂窝体的隔室破损。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－198296号公报
专利文献2：日本特开平8－273805号公报
发明内容
关于在蜂窝结构体的内部与轴向垂直的狭缝的形成，以往很难仅将目标隔壁除去，有可能连蜂窝结构体内没有预定除去的相邻隔壁也除去了，需要进行改善。另外，即便形成了在蜂窝结构体的内部与轴向垂直的狭缝，在其加工精度方面也存在课题。
本发明是鉴于上述情况而创作的，其课题在于，提供能够以良好的精度形成在蜂窝结构体的内部与轴向垂直的狭缝的蜂窝结构体的制造方法及电加热式载体的制造方法。
上述课题通过以下的本发明来解决，本发明如下确定。
(1)一种蜂窝结构体的制造方法，该蜂窝结构体具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于所述外周壁的内侧，并区划形成多个隔室，该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路，在陶瓷制的蜂窝结构体的与轴向垂直的截面中，具备狭缝，
所述蜂窝结构体的制造方法的特征在于，具有如下工序：
准备所述狭缝形成前的蜂窝结构素体的工序；以及
以从所述一个端面贯穿至所述另一个端面的方式在所述隔室内配置金属丝，一边使所述蜂窝结构素体和/或所述金属丝移动，一边将所述隔壁切断，由此形成所述狭缝。
(2)一种蜂窝结构体的制造方法，该蜂窝结构体具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于所述外周壁的内侧，并区划形成多个隔室，该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路，在陶瓷制的蜂窝结构体的与轴向垂直的截面中，具备狭缝，
所述蜂窝结构体的制造方法的特征在于，具有如下工序：
准备所述狭缝形成前的蜂窝结构素体的工序；以及
对切削工具施加超声波振动，从所述蜂窝结构素体的一个端面趋向另一个端面而对所述隔壁进行切削，由此形成所述狭缝。
(3)根据(1)或(2)所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
还具有如下工序，即，以夹着所述蜂窝结构体的中心轴的方式，在所述外周壁的外表面上，以沿着所述隔室的流路方向呈带状延伸的方式形成一对电极部。
(4)一种电加热式载体的制造方法，其特征在于，
具备如下工序，即，在利用(3)所述的方法制造的蜂窝结构体的所述一对电极部分别电连接金属电极。
发明效果
根据本发明，可以提供能够以良好的精度形成在蜂窝结构体的内部与轴向垂直的狭缝的蜂窝结构体的制造方法及电加热式载体的制造方法。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的蜂窝结构体的外观示意图。
图2中，(A)～(H)是表示蜂窝结构体的端面中的狭缝形状的具体例的示意图。
图3是本发明的实施方式所涉及的电加热式载体的与隔室的延伸方向垂直的剖视简图。
图4是用于说明利用金属丝形成狭缝的方法的示意图。
图5中，(A)及(B)分别是用于说明利用金属丝形成狭缝的方法的示意图。
图6是用于说明利用切削工具形成狭缝的方法的示意图。
图7中，(A)及(B)分别是用于说明利用切削工具形成狭缝的方法的示意图。
图8中，(A)及(B)分别是用于说明利用切削工具形成狭缝的方法的示意图。
符号说明
10…蜂窝结构体，11…蜂窝结构部，12…外周壁，13a、13b…电极部，18…隔室，19…隔壁，20…蜂窝结构素体，21…狭缝，22…金属丝，23…切削工具，30…电加热式载体，33a、33b…金属电极，A、B…隔室。
具体实施方式
接下来，参照附图，对用于实施本发明的方案详细地进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式，应当理解：可以在不脱离本发明的主旨的范围基于本领域技术人员的通常知识加以适当设计的变更、改良等。
＜1.蜂窝结构体＞
图1是本发明的实施方式中的蜂窝结构体10的外观示意图。蜂窝结构体10具备：蜂窝结构部11以及电极部13a、13b。应予说明，可以不设置电极部13a、13b。
(1－1.蜂窝结构部)
蜂窝结构部11为陶瓷制的柱状的部件，具有外周壁12和隔壁19，该隔壁19配设于外周壁12的内侧，并区划形成多个隔室18，该多个隔室18从一个端面15延伸至另一个端面16而形成流路。所谓柱状，可以理解为：在隔室18的延伸方向(蜂窝结构体的轴向)上具有厚度的立体形状。蜂窝结构体的轴向长度与蜂窝结构体的端面的直径或宽度之比(纵横尺寸比)任意。柱状还可以包含蜂窝结构体的轴向长度比端面的直径或宽度要短的形状(扁平形状)。
蜂窝结构部11的外形为柱状即可，没有特别限定，例如可以采用端面为圆形的柱状(圆柱形状)、端面为椭圆形状的柱状、端面为多边形(四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等)的柱状等形状。另外，关于蜂窝结构部11的大小，根据提高耐热性(抑制在外周壁的周向发生开裂)的理由，端面的面积优选为2000～20000mm2，更优选为5000～15000mm2。
作为蜂窝结构部11的材质，没有限定，可以选自由氧化铝、多铝红柱石、氧化锆以及堇青石等氧化物系陶瓷、碳化硅、氮化硅以及氮化铝等非氧化物系陶瓷构成的组。另外，还可以采用碳化硅－金属硅复合材料、碳化硅/石墨复合材料等。其中，从兼具耐热性和导电性的观点出发，蜂窝结构部11的材质优选含有以硅－碳化硅复合材料或碳化硅为主成分的陶瓷。蜂窝结构部11的材质以硅－碳化硅复合材料为主成分时，意味着蜂窝结构部11含有占整体的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、以及作为使碳化硅粒子粘结的粘结材料的硅，优选多个碳化硅粒子以在碳化硅粒子间形成细孔的方式通过硅而粘结在一起。蜂窝结构部11的材质以碳化硅为主成分时，意味着蜂窝结构部11含有占整体的90质量％以上的碳化硅(合计质量)。
蜂窝结构部11包含硅－碳化硅复合材料的情况下，蜂窝结构部11中含有的“作为粘结材料的硅的质量”相对于蜂窝结构部11中含有的“作为骨料的碳化硅粒子的质量”与蜂窝结构部11中含有的“作为粘结材料的硅的质量”的合计的比率优选为10～40质量％，更优选为15～35质量％。
与隔室18的延伸方向垂直的截面中的隔室的形状没有限制，优选为四边形、六边形、八边形或这些形状的组合。其中，从容易使其兼具结构强度及加热均匀性的观点出发，优选为四边形及六边形。
区划形成隔室18的隔壁19的厚度优选为0.1～0.3mm，更优选为0.1～0.2mm。本发明中，隔壁19的厚度定义为：与隔室18的延伸方向垂直的截面中，将相邻的隔室18的重心彼此连结的线段中的从隔壁19通过的部分的长度。
对于蜂窝结构部11，在与隔室18的流路方向垂直的截面中，隔室密度优选为40～150隔室/cm2，更优选为70～100隔室/cm2。通过使隔室密度为像这样的范围，能够在使尾气流通时的压力损失减小的状态下提高催化剂的净化性能。隔室密度是：隔室数除以除了外周壁12部分以外的蜂窝结构部11的一个端面部分的面积得到的值。
从确保蜂窝结构部11的结构强度，另外，抑制流通于隔室18的流体从外周壁12漏出的观点出发，设置蜂窝结构部11的外周壁12是有用的。具体而言，外周壁12的厚度优选为0.05mm以上，更优选为0.1mm以上，进一步优选为0.15mm以上。不过，如果使外周壁12过厚，则强度过高，与隔壁19之间的强度失衡而使得耐热冲击性降低，并且，如果使外周壁12的厚度过大，则热容量增加而在外周壁12的外周侧与内周侧之间产生温度差，导致耐热冲击性降低，就这一点而言，外周壁12的厚度优选为1.0mm以下，更优选为0.7mm以下，进一步优选为0.5mm以下。此处，外周壁12的厚度定义为：在与隔室的延伸方向垂直的截面观察待测定厚度的外周壁12的部位时，针对该测定部位处的外周壁12的切线的法线方向上的厚度。
蜂窝结构部11的隔壁19的平均细孔径优选为2～15μm，更优选为4～8μm。平均细孔径为利用压汞仪测定得到的值。
隔壁19可以设为多孔质。设为多孔质的情况下，隔壁19的气孔率优选为35～60％，更优选为35～45％。气孔率为利用压汞仪测定得到的值。
蜂窝结构体10由陶瓷制成，优选具有导电性。蜂窝结构体10只要通电能够利用焦耳热进行发热即可，体积电阻率没有特别限制，优选为0.1～200Ωcm，更优选为1～200Ωcm。本发明中，蜂窝结构体10的体积电阻率为利用四端子法于25℃测定得到的值。
(1－2.电极部)
夹着蜂窝结构部11的中心轴，在外周壁12的外表面上，以沿着隔室18的流路方向呈带状延伸的方式设置有一对电极部13a、13b。通过像这样设置有一对电极部13a、13b，能够提高蜂窝结构体10的均匀发热性。从电流容易在电极部13a、13b的轴向上扩展的观点出发，电极部13a、13b优选在蜂窝结构体10的两端面间的80％以上的长度、优选为90％以上的长度、更优选为全长上延伸。
电极部13a、13b的厚度优选为0.01～5mm，更优选为0.01～3mm。通过设为像这样的范围，能够提高均匀发热性。电极部13a、13b的厚度定义为：在与隔室18的延伸方向垂直的截面观察待测定厚度的部位时，针对电极部13a、13b的外表面的该测定部位处的切线的法线方向上的厚度。
通过使电极部13a、13b的电阻率低于蜂窝结构部11的体积电阻率，使得电流容易优先流通于电极部13a、13b，通电时电流容易在隔室18的流路方向及周向上扩展。电极部13a、13b的体积电阻率优选为蜂窝结构部11的体积电阻率的1/10以下，更优选为1/20以下，进一步优选为1/30以下。不过，如果两者的体积电阻率差过大，则电流向对置的电极部的端部间集中而导致蜂窝结构部11的发热有所偏向，就这一点而言，电极部13a、13b的体积电阻率优选为蜂窝结构部11的体积电阻率的1/200以上，更优选为1/150以上，进一步优选为1/100以上。本发明中，电极部13a、13b的体积电阻率为利用四端子法于25℃测定得到的值。
电极部13a、13b的材质可以使用导电性陶瓷、金属、或金属与导电性陶瓷的复合材料(金属陶瓷)。作为金属，例如可以举出：Cr、Fe、Co、Ni、Si或Ti的金属单质或含有选自由这些金属构成的组中的至少一种金属的合金。作为导电性陶瓷，没有限定，可以举出碳化硅(SiC)，还可以举出硅化钽(TaSi2)及硅化铬(CrSi2)等金属硅化物等金属化合物。作为金属与导电性陶瓷的复合材料(金属陶瓷)的具体例，可以举出：金属硅与碳化硅的复合材料、硅化钽、硅化铬等金属硅化物与金属硅、碳化硅的复合材料，进而，从降低热膨胀的观点出发，可以举出在上述的一种或二种以上的金属中添加氧化铝、多铝红柱石、氧化锆、堇青石、氮化硅以及氮化铝等绝缘性陶瓷中的一种或二种以上得到的复合材料。
(1－3.狭缝)
在蜂窝结构体10的与轴向垂直的截面中，设置有狭缝21。另外，该狭缝21形成为：在蜂窝结构体10的内部与轴向垂直，更具体而言，从蜂窝结构体10的一个端面贯通至另一个端面。根据像这样的构成，在蜂窝结构体10发热时，通过狭缝21而发挥出缓和应力的功能，因此，能够良好地抑制蜂窝结构体10内因产生热膨胀差而发生开裂。
狭缝21在蜂窝结构体10的截面中的形状及数量没有特别限定，可以适当设计。例如，在蜂窝结构体10的截面中，狭缝21可以为1条，也可以为2条以上，可以分别形成为彼此不交叉，也可以形成为至少一部分交叉。另外，蜂窝结构体10的截面中的狭缝21的长度及宽度没有特别限定。蜂窝结构体10的截面中的狭缝21的宽度可以形成为与隔室18的宽度相同的程度，也可以将狭缝21的宽度形成为比隔室18的宽度小或大。蜂窝结构体10的截面中的各狭缝21的长度没有特别限定，可以为2～80隔室。各狭缝21的宽度没有特别限定，可以为1～5隔室。蜂窝结构体10的截面中的各狭缝21的长度及宽度可以根据蜂窝结构体10的大小、材质、用途及狭缝21的条数等而适当设计。
狭缝21可以设置为沿着蜂窝结构体10的截面中的狭缝21的延伸方向进行分割。此时，在蜂窝结构体10的截面中，可以分割为相同程度的长度的狭缝，也可以分割为长度不同的狭缝。通过将狭缝21形成为在蜂窝结构体10的截面中进行分割，能够更好地控制蜂窝结构体10发生开裂。该狭缝21的分割数没有特别限定，可以形成为分割成2个、3个或4个以上。另外，可以设置有由形成为分割的狭缝和未分割的狭缝混合得到的多条狭缝。
图1中示意性地示出蜂窝结构体10的截面中的狭缝21为1条的形态。狭缝21可以如图1所示以从蜂窝结构体10的截面中的中心通过的方式延伸，也可以不从中心通过。另外，在图2(A)～(H)中示出形成有多个狭缝21的形态的具体例。应予说明，图2(A)～(H)中仅示意性地示出蜂窝结构体10的一个端面15的外径和狭缝21的形状。此外，均示出蜂窝结构体10的一个端面中的形态，这些狭缝21在蜂窝结构体10的截面中维持同样的形态，并形成为沿着轴向延伸而贯通至蜂窝结构体10的另一个端面。
如图2(A)所示，狭缝21可以为：在蜂窝结构体10的端面中，分别在中心交叉并延伸至两侧的外周壁的内周端的3条狭缝。另外，如图2(B)所示，图2(A)所示的3条狭缝可以形成为分别到达外周壁的长度。
对于狭缝21，如图2(C)所示，在蜂窝结构体10的端面中，图2(A)所示的3条狭缝可以形成为均未达到外周壁的内周端的长度。另外，如图2(D)所示，图2(A)所示的3条狭缝可以为分别沿着延伸方向被分割的狭缝。
狭缝21可以为：如图2(E)所示，在蜂窝结构体10的端面中，彼此平行地延伸的3条狭缝。另外，如图2(F)所示，图2(E)所示的3条狭缝可以为分别沿着延伸方向被分割的狭缝。
如图2(G)所示，在蜂窝结构体10的端面中，狭缝21可以为3条狭缝，且这3条狭缝形成在顶点不相交的大致三角形。另外，如图2(H)所示，可以为4条狭缝，且这4条狭缝形成在顶点不相交的大致四边形。
在狭缝21中可以填充有填充材料。填充材料优选填充于狭缝21的空间中的至少一部分。填充材料优选填充于狭缝21的空间的50％以上，更优选填充于狭缝21的空间的全部。
对于填充材料，蜂窝结构体10的主成分为碳化硅、或金属硅－碳化硅复合材料的情况下，碳化硅的含量优选为20质量％以上，更优选为20～70质量％。据此，能够使填充材料的热膨胀系数为接近于蜂窝结构体10的热膨胀系数的值，从而能够使蜂窝结构体10的耐热冲击性提高。填充材料可以含有30质量％以上的二氧化硅、氧化铝等。
＜2.电加热式载体＞
图3是本发明的实施方式中的电加热式载体30的与隔室的延伸方向垂直的剖视简图。电加热式载体30具备：蜂窝结构体10、以及与蜂窝结构体10的电极部13a、13b电连接的金属电极33a、33b。
(2－1.金属电极)
金属电极33a、33b设置在蜂窝结构体10的电极部13a、13b上。金属电极33a、33b可以为：配设成一个金属电极33a相对于另一个金属电极33b而言夹着蜂窝结构部11的中心轴进行对置的一对金属电极。对于金属电极33a、33b，如果借助电极部13a、13b而施加电压，则通电而能够利用焦耳热使蜂窝结构部11发热。因此，电加热式载体30还可以优选用作加热器。施加的电压优选为12～900V，更优选为48～600V，不过，施加的电压可以适当变更。
作为金属电极33a、33b的材质，只要是金属即可，没有特别限制，可以采用金属单质及合金等，不过，从耐腐蚀性、电阻率以及线膨胀率的观点出发，例如优选采用包含选自由Cr、Fe、Co、Ni以及Ti构成的组中的至少一种的合金，更优选为不锈钢及Fe－Ni合金。金属电极33a、33b的形状及大小没有特别限定，可以根据电加热式载体30的大小及通电性能等进行适当设计。
通过在电加热式载体30担载催化剂，可以将电加热式载体30用作催化器。例如，可以使汽车尾气等流体流通于蜂窝结构体10的多个隔室18的流路。作为催化剂，例如可以举出贵金属系催化剂或除了贵金属系催化剂以外的催化剂。作为贵金属系催化剂，可例示：将铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属担载于氧化铝细孔表面并包含二氧化铈、氧化锆等助催化剂的三元催化剂、氧化催化剂、或者包含碱土金属和铂作为氮氧化物(NOx)的吸储成分的NOx吸储还原催化剂(LNT催化剂)。作为不采用贵金属的催化剂，可例示包含铜置换沸石或铁置换沸石的NOx选择还原催化剂(SCR催化剂)等。另外，可以采用选自由上述催化剂构成的组中的2种以上的催化剂。应予说明，催化剂的担载方法也没有特别限制，可以按照以往将催化剂担载于蜂窝结构体的担载方法来进行。
＜3.蜂窝结构体的制造方法＞
接下来，对本发明的实施方式所涉及的蜂窝结构体10的制造方法进行说明。
本发明的实施方式所涉及的蜂窝结构体10的制造方法包括：制作蜂窝成型体的成型工序、制作蜂窝干燥体的干燥工序、以及制作蜂窝烧成体的烧成工序。
(成型工序)
成型工序中，首先，准备出含有导电性的陶瓷原料的成型原料。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、水等来制作成型原料。相对于碳化硅粉末的质量与金属硅的质量的合计而言，金属硅的质量优选为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)的平均粒径是指：利用激光衍射法测定粒度的频率分布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。应予说明，这是使蜂窝结构体10的材质为硅－碳化硅系复合材料时的成型原料的配合，使该材质为碳化硅的情况下，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、聚乙烯醇等。其中，优选将甲基纤维素和羟丙氧基纤维素组合使用。在将碳化硅粉末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2.0～10.0质量份。
在将碳化硅粉末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20～60质量份。
作为表面活性剂，可以采用乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。这些表面活性剂可以1种单独使用，也可以2种以上组合使用。在将碳化硅粉末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0.1～2.0质量份。
作为造孔材料，只要在烧成后成为气孔即可，没有特别限定，例如可以举出：石墨、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂、二氧化硅凝胶等。在将碳化硅粉末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0.5～10.0质量份。造孔材料的平均粒径优选为10～30μm。造孔材料的平均粒径是指：利用激光衍射法测定粒度的频率分布时的体积基准下的算术平均粒径。造孔材料为吸水性树脂的情况下，造孔材料的平均粒径是指吸水后的平均粒径。
接下来，对得到的成型原料进行混炼，形成坯料后，将坯料挤出成型，制作蜂窝成型体。蜂窝成型体具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于外周壁的内侧并区划形成多个隔室，该多个隔室从一个端面延伸至另一个端面而形成流路。
(干燥工序)
接下来，将得到的蜂窝成型体干燥，制作蜂窝干燥体。干燥方法没有特别限定，例如可以举出：微波加热干燥、高频介电加热干燥等电磁波加热方式、以及热风干燥、过热水蒸汽干燥等外部加热方式。其中，就能够将成型体整体迅速且均匀并使其不发生开裂地干燥这一点而言，优选以电磁波加热方式使一定量的水分干燥后，利用外部加热方式使剩余水分干燥。作为干燥的条件，优选利用电磁波加热方式相对于干燥前的水分量除去30～99质量％的水分后，利用外部加热方式使水分为3质量％以下。作为电磁波加热方式，优选为介电加热干燥，作为外部加热方式，优选为热风干燥。干燥温度优选设为50～120℃。
接下来，准备蜂窝干燥体作为狭缝形成前的“蜂窝结构素体20”，在该蜂窝结构素体20形成狭缝。应予说明，可以不在蜂窝干燥体形成狭缝，也可以如后所述将蜂窝干燥体烧成而制作蜂窝烧成体后，准备该蜂窝烧成体作为“蜂窝结构素体20”，在该蜂窝结构素体20形成狭缝。优选将蜂窝烧成体作为“蜂窝结构素体20”，在该蜂窝结构素体20形成狭缝。另外，狭缝的形状、条数、交叉数、长度及宽度等可以根据待制作的蜂窝结构体的期望特性等分别进行适当设计。
(烧成工序)
接下来，将蜂窝干燥体烧成，制作蜂窝烧成体。如上所述，蜂窝干燥体可以形成有狭缝，也可以没有形成狭缝。作为烧成条件，优选在氮、氩等不活泼性气氛中于1400～1500℃进行1～20小时加热。另外，烧成后，优选于1200～1350℃进行1～10小时的氧化处理，以便提高耐久性。脱脂及烧成的方法没有特别限定，可以采用电炉、燃气炉等进行烧成。
(实施方式1所涉及的狭缝的形成方法)
关于实施方式1所涉及的针对蜂窝结构素体20的狭缝的形成方法，以从一个端面贯穿至另一个端面的方式在所准备的蜂窝结构素体的隔室内配置(插入)金属丝，一边使狭缝形成前的蜂窝结构素体和/或金属丝移动，一边将隔壁切断，由此形成狭缝。根据像这样的构成，不会连不需要形成狭缝的隔壁也除去，能够精度良好地除去目标隔壁。因此，能够精度良好地形成狭缝。另外，通过使所插入的金属丝和隔壁相对移动，能够将隔壁切断，因此，狭缝形成的工时也较少，能够以短时间高效地形成狭缝。使用的金属丝能够将陶瓷制的蜂窝结构素体20的隔壁切断即可，其材质及大小(金属丝直径)没有特别限定。作为能够将陶瓷制的蜂窝结构素体20的隔壁良好地切断的金属丝，例如可以举出电镀有金刚石磨粒的金属丝。另外，作为能够将陶瓷制的蜂窝结构素体20的隔壁良好地切断的金属丝的大小(金属丝直径)，优选为300～500μm。
作为采用了金属丝22的狭缝的形成方法，如图4所示，可以将金属丝22从一个端面至另一个端面插入于隔室A，一边使金属丝22在自转的状态下沿着蜂窝结构素体20的轴向(Y方向)进行往复运动或单向输送，一边使蜂窝结构素体20或插入于隔室的金属丝沿着与轴向垂直的方向(X方向)移动，由此将隔壁切断，形成狭缝。金属丝的自转速度及移动速度没有特别限定，可以根据期望的切断效率进行适当调整，例如自转速度可以为10～100转/秒，移动速度可以为1～5mm/秒。形成多条狭缝的情况下，使插入于隔室A的金属丝22相对于蜂窝结构素体20在一个方向上相对移动而形成第1条狭缝后，暂时从隔室中拔出，再次插入于蜂窝结构素体20的规定位置的另一隔室，同样地使其相对于蜂窝结构素体20在一个方向上相对移动，形成第2条狭缝。可以反复进行该过程，形成多条狭缝。另外，可以在多个隔室内配置多个金属丝22，使其相对于蜂窝结构素体20在一个方向上相对移动，形成多条狭缝。另外，在蜂窝结构体的端面中形成多条交叉的形态的狭缝的情况下，除了如上所述的狭缝的形成方法以外，使插入于隔室A的金属丝22相对于蜂窝结构素体20在一个方向上相对移动而形成第1条狭缝后，不拔出金属丝22，直接使其在狭缝内移动而从规定位置以交叉的方式形成第2条狭缝。通过反复进行该过程，可以在蜂窝结构体的端面中形成多条交叉的形态的狭缝。
作为采用了金属丝22的狭缝的形成方法，如图5(A)所示，可以以从隔室A内的一个端面贯穿至另一个端面、从另一个端面的隔室A通到另一个端面的隔室B、进而从隔室B内的另一个端面贯穿至一个端面的方式配置金属丝22，将从隔室A及隔室B的一个端面侧伸出的金属丝的端部彼此同时拉拽(图5(A)中朝下拉拽)，由此将隔壁切断，形成狭缝。或者，可以从图5(A)的状态使蜂窝结构素体20沿着从一个端面趋向另一个端面的方向移动，由此将隔壁切断。据此，如图5(B)所示，从蜂窝结构素体20的另一个端面至一个端面逐渐形成狭缝21。形成多条狭缝的情况下，如上所述将从隔室A及隔室B的一个端面侧伸出的金属丝的端部彼此同时拉拽、或者使蜂窝结构素体20沿着从一个端面趋向另一个端面的方向移动，由此形成狭缝，然后，再次同样地确定规定的2个隔室，使金属丝从一个隔室贯穿至另一个隔室，接下来，将从端面侧伸出的金属丝的端部彼此同时拉拽、或者使蜂窝结构素体20沿着从一个端面趋向另一个端面的方向移动，由此形成另一狭缝。通过反复进行该过程，可以在蜂窝结构体的端面形成多条狭缝。
(实施方式2所涉及的狭缝的形成方法)
关于实施方式2所涉及的针对蜂窝结构素体20的狭缝的形成方法，对切削工具23实施超声波振动，从所准备的狭缝形成前的蜂窝结构素体20的一个端面趋向另一个端面而对隔壁进行切削，由此形成狭缝。根据像这样的构成，不会连需要的隔壁也除去，能够精度良好地除去目标隔壁。因此，能够精度良好地形成狭缝。另外，由于能够通过对切削工具23施加超声波振动而从狭缝形成前的蜂窝结构素体20的一个端面趋向另一个端面对隔壁进行切削来将隔壁切断，所以，狭缝形成的工时也较少，能够以短时间高效地形成狭缝。优选以频率20～40kHz、输出功率30～1000W的条件进行超声波振动。根据像这样的超声波振动的条件，能够对陶瓷制的蜂窝结构素体20的隔壁更好地进行切削。超声波振动的频率更优选为22～27kHz，输出功率更优选为50～100W。作为切削工具23，能够对陶瓷制的蜂窝结构素体20的隔壁良好地进行切削即可，没有特别限定，例如可以举出使金刚石磨粒电镀于碳素工具钢钢材(SK材质)的基体件得到的部件。
作为对切削工具23施加超声波振动而形成狭缝的方法，如图6所示，可以按切削工具23从蜂窝结构素体20的一个端面沿着与轴向平行的方向前进的方式使切削工具23或蜂窝结构素体20移动，对隔壁进行切削，形成狭缝。形成多条狭缝的情况下，如上所述形成1条狭缝后，再次同样地按切削工具23从蜂窝结构素体20的一个端面沿着与轴向平行的方向前进的方式使切削工具23或蜂窝结构素体20移动，对隔壁进行切削，形成另一狭缝。通过反复进行该过程，能够在蜂窝结构体的端面形成多条狭缝。应予说明，根据狭缝的大小，有时对于形成1条狭缝来说，只是按切削工具23从蜂窝结构素体20的一个端面沿着与轴向平行的方向前进的方式使切削工具23或蜂窝结构素体20移动而对隔壁进行切削是不够的。这种情况下，可以进行多次上述的利用切削工具23进行的切削，由此使狭缝的大小扩大，形成期望大小的狭缝。
作为对切削工具23施加超声波振动而形成狭缝的方法，如图7(A)所示，可以按切削工具23从蜂窝结构素体20的一个端面沿着与轴向交叉的方向前进的方式使切削工具23或蜂窝结构素体20移动，对隔壁进行切削，形成狭缝。另外，此时可以进行多次上述工序，以便从蜂窝结构素体20的一个端面至另一个端面形成与轴向平行的狭缝。根据像这样的构成，能够相对于蜂窝结构素体20的端面沿着倾斜方向进行超声波切削，因此，切削阻力减小，切削效率提高。如图7(B)所示，切削工具23自蜂窝结构素体20的一个端面开始与轴向交叉的角度θ1没有特别限定，可以根据切削工具23及蜂窝结构素体20的大小、材质、期望的狭缝大小等进行适当调整，可以为15～45°，也可以为20～40°。
对于切削工具23，如图8(A)所示，图6所示的切削工具23的前端的与切削方向平行的方向上的截面可以具有倾斜的形状。根据像这样的构成，能够相对于蜂窝结构素体20的端面沿着倾斜方向进行超声波切削，因此，切削阻力减小，切削效率提高。另外，无论是否使切削工具23与蜂窝结构素体20的轴向平行地移动，都能够减小切削阻力。因此，不需要如图7(A)所示使切削工具23以沿着与蜂窝结构素体20的轴向交叉的方向前进的方式移动，因此，简化制造设备，容易制造。如图8(B)所示，切削工具23的与切削方向平行的方向上的截面的倾斜角度θ2没有特别限定，可以根据切削工具23及蜂窝结构素体20的大小、材质、期望的狭缝大小等进行适当调整，可以为15～45°。
可以在形成有狭缝的蜂窝烧成体中填充填充材料。通过将填充材料向所形成的狭缝的内部注入来进行填充。作为填充方法，例如可以采用注射器等工具通过压入向狭缝内填充。
通过将填充有填充材料的蜂窝烧成体加热，来制作具备填充有填充材料的狭缝的蜂窝结构体。作为加热条件，优选于400～700℃进行10～60分钟加热。实施该加热(热处理)是为了强化填充材料的化学结合。加热方法没有特别限定，可以采用电炉、燃气炉等进行烧成。
另外，形成有狭缝的蜂窝烧成体可以直接作为蜂窝结构体。
另外，作为具有电极部的蜂窝结构体的制造方法，首先，在蜂窝干燥体的侧面涂布含有陶瓷原料的电极部形成原料，使其干燥，夹着蜂窝干燥体的中心轴，在外周壁的外表面上，以沿着隔室的流路方向呈带状延伸的方式形成一对未烧成电极部，制作附带有未烧成电极部的蜂窝干燥体。接下来，将附带有未烧成电极部的蜂窝干燥体烧成，制作具有一对电极部的蜂窝烧成体。据此，得到具有电极部的蜂窝结构体。应予说明，可以在制作蜂窝烧成体后形成电极部。具体而言，可以先制作蜂窝烧成体，在蜂窝烧成体上形成一对未烧成电极部，将其烧成，制作具有一对电极部的蜂窝烧成体。
通过在根据电极部的需求特性而配合的原料粉(金属粉末和/或陶瓷粉末等)中适当添加各种添加剂进行混炼，能够形成电极部形成原料。将电极部设为层叠结构的情况下，使第二电极部用的糊料中的金属粉末的平均粒径大于第一电极部用的糊料中的金属粉末的平均粒径，由此存在金属端子与电极部的接合强度提高的倾向。金属粉末的平均粒径是指：利用激光衍射法测定粒度的频率分布时的体积基准下的算术平均粒径。
调制电极部形成原料的方法及将电极部形成原料涂布于蜂窝烧成体的方法可以按照公知的蜂窝结构体的制造方法来进行，不过，为了使电极部的电阻率低于蜂窝结构部的电阻率，可以使金属的含有比率高于蜂窝结构部，或者使金属粒子的粒径小于蜂窝结构部。
在将附带有未烧成电极部的蜂窝干燥体烧成之前，可以进行脱脂，以便除去粘合剂等。作为附带有未烧成电极部的蜂窝干燥体的烧成条件，优选在氮、氩等不活泼性气氛中于1400～1500℃进行1～20小时加热。另外，烧成后，优选于1200～1350℃进行1～10小时的氧化处理，以便提高耐久性。脱脂及烧成的方法没有特别限定，可以采用电炉、燃气炉等进行烧成。
＜4.电加热式载体的制造方法＞
对于本发明的实施方式所涉及的电加热式载体30的制造方法，在一个实施方式中，将金属电极固定在蜂窝结构体10的电极部上。作为固定方法，例如可以举出：激光焊接、喷镀、超声波焊接等。更具体而言，夹着蜂窝结构体10的蜂窝结构部的中心轴，在电极部的表面上设置一对金属电极。像这样，得到本发明的实施方式所涉及的电加热式载体30。
＜5.尾气净化装置＞
上述的本发明的实施方式所涉及的电加热式载体30可以用于尾气净化装置。该尾气净化装置具有：电加热式载体30、以及对该电加热式载体30进行保持的金属制的筒状部件。尾气净化装置中，电加热式载体30设置于供来自发动机的尾气流通的尾气流路的途中。
实施例
以下，虽然例示出用于更好地理解本发明及其优点的实施例，不过，本发明并不限定于实施例。
＜实施例1＞
准备出端面为直径100mm的圆形、高度(隔室的流路方向上的长度)为100mm、隔室密度为93隔室/cm2、隔壁的厚度为101.6μm、隔壁的气孔率为45％、隔室形状为六边形的蜂窝烧成体(狭缝形成前的蜂窝结构素体)。
将金属丝从一个端面至另一个端面而插入于该蜂窝烧成体的隔室，使金属丝一边自转一边移动，将隔壁切断，由此形成1条直线狭缝。具体而言，在蜂窝烧成体的端面中规定排列成一列的六边形的隔室组，将与由该隔室组构成的直线相交的隔壁切断，由此形成1条直线狭缝。所使用的金属丝为电镀有金刚石磨粒的金属丝，金属丝直径包括磨粒部在内为400μm。金属丝的自转速度为50/秒，移动速度为2mm/秒。待加工的狭缝的长度设为70mm(63隔室)，宽度设为1隔室。狭缝加工所需要的时间为30秒。
＜实施例2＞
利用超声波工具来加工狭缝，除此以外，与实施例1同样地制作样品。狭缝加工所需要的时间为30秒。
＜比较例1＞
利用锉刀来加工狭缝，除此以外，与实施例1同样地制作样品。狭缝加工所需要的时间为10分钟。
(加工精度评价)
对实施例1、2及比较例1所涉及的蜂窝结构体的端面的狭缝形状分别进行显微镜观察，并利用肉眼观察所得到的图像，进行评价。
此处，实施例1、2及比较例1均如上所述在蜂窝结构体的端面中规定出排列成一列的六边形的隔室组，将与由该隔室组构成的直线相交的隔壁切断，以形成1条直线狭缝。
对上述图像进行评价，结果，实施例1及2中，仅与由该隔室组构成的直线相交的隔壁被切断除去，能够以良好的加工精度形成狭缝。
与此相对，比较例1中，尽管相对于实施例1、2而言狭缝加工所需要的时间较长，但是，在将与由该隔室组构成的直线相交的隔壁切断时，虽然是局部，但有时连预定将直线狭缝包围的侧面的隔壁也切断了，加工精度与实施例1、2相比变差。
Claims (13)
1.一种蜂窝结构体的制造方法，该蜂窝结构体具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于所述外周壁的内侧，并区划形成多个隔室，该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路，在陶瓷制的蜂窝结构体的与轴向垂直的截面中，具备狭缝，
所述蜂窝结构体的制造方法的特征在于，具有如下工序：
准备所述狭缝形成前的蜂窝结构素体的工序；以及
以从所述一个端面贯穿至所述另一个端面的方式在所述隔室内配置金属丝，一边使所述蜂窝结构素体和/或所述金属丝移动，一边将所述隔壁切断，由此形成所述狭缝。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
在形成所述狭缝的工序中，使所述蜂窝结构素体或在所述隔室中所配置的金属丝沿着与轴向垂直的方向进行移动，由此将所述隔壁切断。
3.根据权利要求1所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
在形成所述狭缝的工序中，具有：
以从隔室A内的所述一个端面贯穿至所述另一个端面、从所述另一个端面的隔室A通到所述另一个端面的隔室B、再从所述隔室B内的所述另一个端面贯穿至所述一个端面的方式，配置所述金属丝的工序；以及
将从所述隔室A及所述隔室B的所述一个端面侧伸出的金属丝的端部彼此同时拉拽，和/或使所述蜂窝结构素体沿着从所述一个端面朝向所述另一个端面的方向移动，由此将所述隔壁切断的工序。
4.一种蜂窝结构体的制造方法，该蜂窝结构体具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于所述外周壁的内侧，并区划形成多个隔室，该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路，在陶瓷制的蜂窝结构体的与轴向垂直的截面中，具备狭缝，
所述蜂窝结构体的制造方法的特征在于，具有如下工序：
准备所述狭缝形成前的蜂窝结构素体的工序；以及
对切削工具施加超声波振动，从所述蜂窝结构素体的一个端面趋向另一个端面而对所述隔壁进行切削，由此形成所述狭缝。
5.根据权利要求4所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
以频率20～40kHz、输出功率30～1000W的条件进行所述超声波振动。
6.根据权利要求4或5所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
按所述切削工具从所述蜂窝结构素体的一个端面沿着与轴向平行的方向前进的方式使所述切削工具或所述蜂窝结构素体移动，对所述隔壁进行切削。
7.根据权利要求4或5所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
按所述切削工具从所述蜂窝结构素体的一个端面沿着与轴向交叉的方向前进的方式使所述切削工具或所述蜂窝结构素体移动，对所述隔壁进行切削。
8.根据权利要求6或7所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
所述切削工具的前端的与切削方向平行的方向上的截面具有倾斜的形状。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
在制作蜂窝干燥体后或制作蜂窝烧成体后，进行形成所述狭缝的工序。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
所述蜂窝结构体具有多条所述狭缝。
11.根据权利要求10所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
所述多条狭缝为所述蜂窝结构体的截面中交叉的狭缝、和/或所述蜂窝结构体的截面中沿着狭缝的延伸方向分割的狭缝。
12.根据权利要求1～11中的任一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
还具有如下工序，即，以夹着所述蜂窝结构体的中心轴的方式，在所述外周壁的外表面上，以沿着所述隔室的流路方向呈带状延伸的方式形成一对电极部。
13.一种电加热式载体的制造方法，其特征在于，
具备如下工序，即，在利用权利要求12所述的方法制造的蜂窝结构体的所述一对电极部分别电连接金属电极。
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