JP2011212577A - Honeycomb structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a honeycomb structure that functions as a heater as well as being a catalyst carrier.SOLUTION: The honeycomb structure 100 includes: a cylindrical honeycomb structure part 4 that has a porous partition wall 1 and an outer peripheral wall 3 situated in the outermost circumference and that is composed of a ceramics material containing silicon carbide particles as an aggregate and silicon as a binder for combining the silicon carbide particles; a pair of electrodes 21, 21 arranged on the side face of the honeycomb structure part 4; electrode terminal projections 22, 22 arranged on each surface of the pair of electrodes 21, 21; and metallic terminals 23, 23 made of a metallic material electrically connected to the electrode terminal projection 22. In the honeycomb structure, the pair of electrodes 21, 21 and the electrode terminal projections 22, 22 are made of electrically conductive ceramics material essentially consisting of silicon carbide and silicon. Also, the electrode terminal projection 22 and the metallic terminal 23 are joined in a state electrically connected through a brazing filler metal 24.

Description

本発明は、ハニカム構造体に関し、更に詳しくは、触媒担体であると共にヒーターとしても機能するハニカム構造体に関する。   The present invention relates to a honeycomb structure, and more particularly to a honeycomb structure that functions as both a catalyst carrier and a heater.

従来、コージェライト製のハニカム構造体に触媒を担持したものを、自動車エンジンから排出された排ガス中の有害物質の処理に用いていた。また、炭化珪素質焼結体によって形成されたハニカム構造体を排ガスの浄化に使用することも知られている(例えば、特許文献1を参照)。   Conventionally, a catalyst supported on a cordierite honeycomb structure has been used to treat harmful substances in exhaust gas discharged from an automobile engine. It is also known to use a honeycomb structure formed of a silicon carbide sintered body for purification of exhaust gas (see, for example, Patent Document 1).

ハニカム構造体に担持した触媒によって排ガスを処理する場合、触媒を所定の温度まで昇温する必要があるが、エンジン始動時には、触媒温度が低いため、排ガスが十分に浄化されないという問題があった。   When the exhaust gas is treated with the catalyst supported on the honeycomb structure, it is necessary to raise the temperature of the catalyst to a predetermined temperature. However, when the engine is started, there is a problem that the exhaust gas is not sufficiently purified because the catalyst temperature is low.

そのため、触媒が担持されたハニカム構造体の上流側に、金属製のヒーターを設置して、排ガスを昇温させる方法が検討されている(例えば、特許文献2を参照)。   For this reason, a method of raising the temperature of exhaust gas by installing a metal heater upstream of the honeycomb structure on which the catalyst is supported has been studied (for example, see Patent Document 2).

また、多孔質導電性セラミックスからなるフィルタ本体の両端面に、その中心部を除く周囲に電極層を形成した自己発熱型ディーゼルパティキュレートフィルタについても提案されている(例えば、特許文献3を参照)。   In addition, a self-heating type diesel particulate filter in which an electrode layer is formed around both ends of the filter main body made of porous conductive ceramics except for the central portion has been proposed (for example, see Patent Document 3). .

特許第4136319号公報Japanese Patent No. 4136319 特許第2931362号公報Japanese Patent No. 2931362 特開2000−297625号公報JP 2000-297625 A

特許文献2に示すようなヒーターを、自動車に搭載して使用する場合、自動車の電気系統に使用される電源が共通で使用され、例えば200Vという高い電圧の電源が用いられる。しかし、金属製のヒーターは、電気抵抗が低いため、200Vという高い電圧の電源を用いた場合、過剰に電流が流れ、電源回路を損傷させることがあるという問題があった。また、ヒーター部分以外にも過剰に電流が流れてしまうため、電力を無駄に消費してしまうという問題もあった。   When a heater as shown in Patent Document 2 is mounted on a vehicle and used, a power source used for the electrical system of the vehicle is commonly used, and a power source having a high voltage of, for example, 200V is used. However, since the metal heater has a low electrical resistance, there is a problem in that when a power supply having a high voltage of 200 V is used, an excessive current flows and the power supply circuit may be damaged. In addition, there is a problem that power is wasted because current flows excessively in addition to the heater portion.

また、ヒーターが金属製であると、仮にハニカム構造に加工したものであっても、触媒を担持し難いため、ヒーターと触媒とを一体化させることは難しかった。   Further, if the heater is made of metal, it is difficult to integrate the heater and the catalyst because it is difficult to support the catalyst even if the heater is processed into a honeycomb structure.

また、特許文献3に記載されたパティキュレートフィルタは、高温、及び腐食性ガス雰囲気下で使用され、且つ、自動車等の車両に搭載される場合には、走行時に常時激しい振動が加わるため、電極層がフィルタ本体から剥離しないように、フィルタ本体と電極層とが強固に接続されていることが重要である。上記特許文献3においては、フィルタ本体の両端面に配設する電極層を、金属材料又は導電性を有するセラミックス材料によって形成することが記載されている。   Further, the particulate filter described in Patent Document 3 is used in a high temperature and corrosive gas atmosphere, and when it is mounted on a vehicle such as an automobile, a severe vibration is always applied during traveling. It is important that the filter body and the electrode layer are firmly connected so that the layer does not peel from the filter body. In the above-mentioned patent document 3, it is described that the electrode layers disposed on both end faces of the filter body are formed of a metal material or a conductive ceramic material.

本来、セラミックス材料と金属材料と接合は、その接合面における接合強度が低く、また、セラミックス材料と金属材料との濡れ性も低いため、例えば、金属材料により上記電極層を形成し、且つセラミックス材料からなるフィルタ本体との電気的接続を確保するためには、物理蒸着や化学蒸着等の特別な形成方法が必要となるが、このような方法は、製造工程が極めて煩雑であり、製造コストが増大するという問題があった。   Originally, the bonding between the ceramic material and the metal material has a low bonding strength at the bonding surface, and the wettability between the ceramic material and the metal material is low. For example, the electrode layer is formed of the metal material, and the ceramic material In order to ensure electrical connection with the filter body, a special forming method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition is required. However, such a method requires a very complicated manufacturing process and a low manufacturing cost. There was a problem of increasing.

一方、セラミックス材料により電極層を形成する場合には、フィルタ本体と電極層とが共にセラミックス材料であるため、電極層の形成は、金属材料を使用する場合と比較して容易なものとなるが、このようなセラミックス材料からなる電極層に対しては、電力を供給するための金属性の端子等を別途接続しなければならず、セラミックス材料と金属材料とを、簡便且つ十分な接合強度によって接合するという問題は依然として解決されていない。   On the other hand, when the electrode layer is formed of a ceramic material, the filter body and the electrode layer are both ceramic materials, so that the formation of the electrode layer is easier than when a metal material is used. In addition, a metallic terminal for supplying power must be connected separately to the electrode layer made of such a ceramic material, and the ceramic material and the metal material can be easily and sufficiently bonded with sufficient strength. The problem of joining is still not solved.

特に、自動車等のエンジン等から排出される排ガス雰囲気下で使用されるパティキュレートフィルタ(ハニカム構造体)においては、耐熱性や耐熱衝撃性等にも優れた電気的接続が望まれており、従来、上述した種々の特性を満足するようなセラミックス材料と金属材料との接合方法については提案されていなかった。   In particular, in particulate filters (honeycomb structures) used in an exhaust gas atmosphere discharged from engines such as automobiles, electrical connection excellent in heat resistance, thermal shock resistance, etc. is desired. No method has been proposed for joining a ceramic material and a metal material that satisfies the various characteristics described above.

また、特許文献3に記載されたパティキュレートフィルタは、電極に通電を行うことによりフィルタ本体を単に加熱し、フィルタの再生効率を向上させるものであるため、フィルタ本体の両端面の中心部を除く周囲のみに電極層が形成されているが、このような構成では、フィルタ本体を均一な温度に加熱することができず、例えば、フィルタ本体に触媒を担持して触媒担体として用いた場合、担持した触媒の全てが良好に作用するようにフィルタ本体を均一な温度に制御することは極めて困難である。   In addition, the particulate filter described in Patent Document 3 simply heats the filter main body by energizing the electrodes and improves the regeneration efficiency of the filter, and therefore excludes the center of both end faces of the filter main body. The electrode layer is formed only around the periphery. However, in such a configuration, the filter body cannot be heated to a uniform temperature. For example, when the catalyst is supported on the filter body and used as a catalyst carrier, it is supported. It is extremely difficult to control the filter body at a uniform temperature so that all of the catalyst that has been used works well.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、触媒担体であると共にヒーターとしても機能するハニカム構造体を提供する。特に、ハニカム構造体を構成するセラミックス材料からなる構成要素と、金属材料からなる金属端子部とが、簡便、且つ耐熱性及び耐熱衝撃性に優れた接続方法によって電気的に接合されたハニカム構造体を提供する。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a honeycomb structure that functions as both a catalyst carrier and a heater. In particular, a honeycomb structure in which a component made of a ceramic material constituting the honeycomb structure and a metal terminal portion made of a metal material are electrically joined by a connection method that is simple and excellent in heat resistance and thermal shock resistance. I will provide a.

上述の課題を解決するため、本発明は、以下のハニカム構造体を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following honeycomb structure.

[1] 流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、前記一対の電極部のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部と、前記電極端子突起部に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部と、を備え、前記一対の電極部、及び前記電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、前記電極端子突起部と前記金属端子部とが、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなるハニカム構造体。 [1] Silicon carbide particles as an aggregate having a porous partition wall that partitions and forms a plurality of cells extending from one end surface to the other end surface serving as a fluid flow path, and an outer peripheral wall located at the outermost periphery And a cylindrical honeycomb structure part made of a ceramic material containing silicon as a binder for bonding the silicon carbide particles, a pair of electrode parts disposed on the side surface of the honeycomb structure part, and the pair of electrodes Electrode terminal protrusions disposed on respective surfaces of the parts, and metal terminal parts made of a metal material electrically connected to the electrode terminal protrusions, the pair of electrode parts, and the electrode terminals The protrusion is made of a conductive ceramic material mainly composed of silicon carbide and silicon, and the electrode terminal protrusion and the metal terminal are joined in a state of being electrically connected via a brazing material. Honeycomb structure

[2] 前記電極端子突起部が、凸形状又は凹形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、前記電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成されてなる前記[1]に記載のハニカム構造体。 [2] The electrode terminal protrusion is formed in a convex shape or a concave shape, and the metal terminal portion is a concave shape or a convex shape in which the shape at the joint portion with the electrode terminal protrusion is a complementary shape. The honeycomb structure according to [1], wherein the honeycomb structure is formed.

[3] 前記電極端子突起部と前記金属端子部とは、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に隙間を有し、且つ、前記電極端子突起部と前記金属端子部とが嵌合する前記凹凸形状の側面部分において前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる前記[2]に記載のハニカム構造体。 [3] The electrode terminal protrusion and the metal terminal part have a gap between a convex-shaped tip of a concavo-convex shape which is a complementary shape and a concave recess, and the electrode terminal protrusion and the metal terminal portion The honeycomb structure according to [2], wherein the uneven side surface portion into which the metal terminal portion is fitted is joined in a state of being electrically connected via the brazing material.

[4] 前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の厚さが0.1〜5mmである前記[2]又は[3]に記載のハニカム構造体。 [4] The electrode terminal protrusion is formed in a convex shape, the metal terminal portion is formed in a concave shape, and the metal terminal portion has a thickness of a wall portion forming the concave shape. The honeycomb structure according to [2] or [3], which is 0.1 to 5 mm.

[5] 前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の端面形状が、凹形状の内周側が突出するような先細り形状である前記[2]〜[4]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [5] The electrode terminal protrusion is formed in a convex shape, the metal terminal portion is formed in a concave shape, and the metal terminal portion has an end surface shape of a wall portion forming the concave shape. The honeycomb structure according to any one of [2] to [4], wherein the honeycomb structure has a tapered shape such that a concave inner peripheral side protrudes.

[6] 前記ろう材が、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、鉄、銅、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有するものである前記[1]〜[5]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [6] Any of the above [1] to [5], wherein the brazing material contains at least one metal selected from the group consisting of nickel, chromium, titanium, manganese, iron, copper, and silver. The honeycomb structure according to 1.

[7] 前記金属端子部が、コバール、ステンレス、又はインコネルからなるものである前記[1]〜[6]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [7] The honeycomb structure according to any one of [1] to [6], wherein the metal terminal portion is made of Kovar, stainless steel, or Inconel.

[8] 前記電極端子突起部の表面の少なくとも一部に、金属被膜が配設され、前記電極端子突起部の表面の前記金属被膜と、前記金属端子部とが、前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる前記[1]〜[7]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [8] A metal coating is disposed on at least a part of the surface of the electrode terminal projection, and the metal coating on the surface of the electrode terminal projection and the metal terminal are electrically connected via the brazing material. The honeycomb structure according to any one of [1] to [7], wherein the honeycomb structures are joined in a state of being connected.

[9] 前記電極端子突起部と前記金属端子部との接続部分の一部が、結晶化ガラスを介して接合されてなる前記[1]〜[8]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [9] The honeycomb structure according to any one of [1] to [8], wherein a part of a connection portion between the electrode terminal protrusion and the metal terminal is joined via crystallized glass.

[10] 前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びると共に両端部間に亘る帯状に形成され、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心部を挟んで反対側に配設された前記[1]〜[9]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [10] Each of the pair of electrode portions extends in the cell extending direction of the honeycomb structure portion and is formed in a band shape between both end portions, and in the cross section orthogonal to the cell extending direction, the pair of electrode portions Any one of the above [1] to [9], wherein one of the electrode portions is disposed on the opposite side of the center portion of the honeycomb structure portion with respect to the other electrode portion of the pair of electrode portions. A honeycomb structure according to any one of the above.

本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造部が、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなるため、ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部間に電流を流すことにより、ハニカム構造部が発熱し、ヒーターとして好適に用いることができる。   In the honeycomb structure of the present invention, since the honeycomb structure portion is made of a ceramic material containing silicon carbide particles as an aggregate and silicon as a binder for bonding the silicon carbide particles, the honeycomb structure portion is arranged on a side surface of the honeycomb structure portion. By passing an electric current between a pair of provided electrode portions, the honeycomb structure portion generates heat, and can be suitably used as a heater.

また、電極部と電極端子突起部とが、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなるため、ハニカム構造部との接合強度が高く、且つ、ハニカム構造部の側面への電極部の配設を極めて簡便に行うことができる。更に、電極端子突起部と金属端子部とは、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されており、セラミックス材料と金属材料との接合部分が、優れた耐熱性、及び高い耐熱衝撃性を有する状態で接合されている。   In addition, since the electrode portion and the electrode terminal protrusion are made of a conductive ceramic material mainly composed of silicon carbide and silicon, the bonding strength with the honeycomb structure portion is high, and the electrode portion to the side surface of the honeycomb structure portion Can be arranged very simply. Furthermore, the electrode terminal protrusion and the metal terminal are joined in a state of being electrically connected via a brazing material, and the joined portion of the ceramic material and the metal material has excellent heat resistance and high heat resistance. Joined in a state of impact.

本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing an embodiment of a honeycomb structure of the present invention. 本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a cross section parallel to a cell extending direction of an embodiment of a honeycomb structure of the present invention. FIG. 図1に示すハニカム構造体において、金属端子部が電極端子突起部に接合されていない状態を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a state in which the metal terminal portion is not joined to the electrode terminal protrusion in the honeycomb structure shown in FIG. 1. 図3に示すハニカム構造体のA−A’断面を示す模式図である。Fig. 4 is a schematic view showing an A-A 'cross section of the honeycomb structure shown in Fig. 3. 図2に示すハニカム構造体の電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged electrode terminal protrusion and a metal terminal portion of the honeycomb structure shown in FIG. 2. 本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which expands and shows the electrode terminal protrusion part and the metal terminal part in the cross section orthogonal to the cell extending direction of other embodiment of the honeycomb structure of this invention. 本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。[Fig. 10] Fig. 10 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, electrode terminal protrusions and metal terminal portions in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present embodiment. 本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。[Fig. 10] Fig. 10 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, electrode terminal protrusions and metal terminal portions in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present embodiment. 本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。[Fig. 10] Fig. 10 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, electrode terminal protrusions and metal terminal portions in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present embodiment. 本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。[Fig. 10] Fig. 10 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, electrode terminal protrusions and metal terminal portions in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present embodiment. 本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。Fig. 3 is a schematic diagram showing a state in which an electrode portion is disposed on an outer peripheral wall in a cross section orthogonal to a cell extending direction in an embodiment of a honeycomb structure of the present invention. 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which an electrode portion is disposed on an outer peripheral wall in a cross section orthogonal to a cell extending direction in still another embodiment of a honeycomb structure of the present invention. 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which an electrode portion is disposed on an outer peripheral wall in a cross section orthogonal to a cell extending direction in still another embodiment of a honeycomb structure of the present invention. 本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which an electrode portion is disposed on an outer peripheral wall in a cross section orthogonal to a cell extending direction in still another embodiment of a honeycomb structure of the present invention. 電極端子突起部と金属端子部と接合部の強度の測定方法を示す平面図である。It is a top view which shows the measuring method of the intensity | strength of an electrode terminal protrusion part, a metal terminal part, and a junction part. 電極端子突起部と金属端子部と接合部の抵抗値の測定方法を示す平面図である。It is a top view which shows the measuring method of the resistance value of an electrode terminal protrusion part, a metal terminal part, and a junction part.

次に本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。   DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and those skilled in the art do not depart from the spirit of the present invention. It should be understood that design changes, improvements, and the like can be made as appropriate based on ordinary knowledge.

(1)ハニカム構造体:
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図1〜図5に示すように、流体の流路となる一方の端面11から他方の端面12まで延びる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1と、最外周に位置する(隔壁1全体の外周を取り囲むように配設された)外周壁3とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部4と、このハニカム構造部4の側面に配設された一対の電極部21,21と、一対の電極部21,21のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部22,22と、電極端子突起部22に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部23,23と、を備えたハニカム構造体100である。ここで、図1は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図2は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。また、図3は、図1に示すハニカム構造体において、金属端子部が電極端子突起部に接合されていない状態を示す側面図であり、図4は、図3に示すハニカム構造体のA−A’断面を示す模式図である。また、図5は、図2に示すハニカム構造体の電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
(1) Honeycomb structure:
As shown in FIGS. 1 to 5, one embodiment of the honeycomb structure of the present invention is a porous body that partitions and forms a plurality of cells 2 extending from one end face 11 to the other end face 12 serving as a fluid flow path. 1 and an outer peripheral wall 3 located at the outermost periphery (disposed so as to surround the outer periphery of the entire partition wall 1), and a silicon carbide particle as an aggregate and a bond for bonding the silicon carbide particle A cylindrical honeycomb structure portion 4 made of a ceramic material containing silicon as a material, a pair of electrode portions 21 and 21 disposed on the side surface of the honeycomb structure portion 4, and a pair of electrode portions 21 and 21, respectively. The honeycomb structure 100 includes electrode terminal protrusions 22 and 22 disposed on the surface of the metal terminal and metal terminal parts 23 and 23 made of a metal material electrically connected to the electrode terminal protrusion 22. Here, FIG. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of the honeycomb structure of the present invention, and FIG. 2 shows the cell extension direction of one embodiment of the honeycomb structure of the present invention. It is a schematic diagram which shows a parallel cross section. FIG. 3 is a side view showing a state in which the metal terminal portion is not joined to the electrode terminal protrusion in the honeycomb structure shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a side view of the honeycomb structure shown in FIG. It is a schematic diagram which shows A 'cross section. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the electrode terminal protrusion and the metal terminal of the honeycomb structure shown in FIG. 2 in an enlarged manner.

そして、本実施形態のハニカム構造体100においては、一対の電極部21,21、及び電極端子突起部22,22が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、且つ、電極端子突起部22と金属端子部23とが、ろう材24を介して電気的に接続された状態で接合されてなるものである。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the pair of electrode portions 21 and 21 and the electrode terminal protrusions 22 and 22 are made of a conductive ceramic material mainly composed of silicon carbide and silicon, and the electrodes The terminal protrusion 22 and the metal terminal 23 are joined in a state where they are electrically connected via the brazing material 24.

このような本実施形態のハニカム構造体は、ハニカム構造部4が、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなるため、ハニカム構造部4の側面に配設された一対の電極部21,21間に電流を流すことにより、ハニカム構造部4が発熱し、ヒーターとして好適に用いることができる。本実施形態のハニカム構造体100においては、ハニカム構造部4を構成する複数の炭化珪素粒子が、炭化珪素粒子間に細孔を形成するようにして、珪素によって結合されている。   In such a honeycomb structure of the present embodiment, the honeycomb structure portion 4 is made of a ceramic material containing silicon carbide particles as an aggregate and silicon as a binder for bonding the silicon carbide particles. When the current flows between the pair of electrode portions 21 and 21 disposed on the side surfaces of the honeycomb structure 4, the honeycomb structure portion 4 generates heat and can be suitably used as a heater. In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, a plurality of silicon carbide particles constituting the honeycomb structure portion 4 are bonded by silicon so as to form pores between the silicon carbide particles.

また、電極部21と電極端子突起部22とが、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなるため、ハニカム構造部4との接合強度が高く、且つ、ハニカム構造部4の側面への電極部21の配設を極めて簡便に行うことができる。更に、電極端子突起部22と金属端子部23とは、ろう材24を介して電気的に接続された状態で接合されており、セラミックス材料と金属材料との接合部分が、優れた耐熱性、及び高い耐熱衝撃性を有する状態で接合されている。   In addition, since the electrode portion 21 and the electrode terminal protrusion 22 are made of a conductive ceramic material mainly composed of silicon carbide and silicon, the bonding strength with the honeycomb structure portion 4 is high, and the side surface of the honeycomb structure portion 4 The electrode part 21 can be disposed very simply. Furthermore, the electrode terminal protrusion 22 and the metal terminal 23 are joined in a state of being electrically connected via the brazing material 24, and the joined portion between the ceramic material and the metal material has excellent heat resistance, And bonded in a state having high thermal shock resistance.

本実施形態のハニカム構造体100は、ハニカム構造部4の側面に一対の電極部21,21が配設されており、それぞれの電極部21,21の電極端子突起部22,22と、金属端子部23,23とが、ろう材24を介して電気的に接続されているため、金属端子部23,23間に電圧を印加することにより、ハニカム構造部4が抵抗体となり発熱する。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, a pair of electrode portions 21 and 21 are disposed on the side surface of the honeycomb structure portion 4. The electrode terminal protrusions 22 and 22 of the respective electrode portions 21 and 21, and metal terminals Since the parts 23 and 23 are electrically connected via the brazing material 24, when a voltage is applied between the metal terminal parts 23 and 23, the honeycomb structure part 4 becomes a resistor and generates heat.

従来、ハニカム構造体に担持した触媒によって排ガスを処理する場合には、触媒を所定の温度まで昇温する必要があり、例えば、エンジン始動時には、触媒温度が低く、排ガスが十分に浄化されないという問題があったが、本実施形態のハニカム構造体においては、ハニカム構造部に電圧を印加して発熱させることができるため、エンジンの運転状態に関わらず、必要に応じて適宜ハニカム構造体を所定の温度まで昇温することができる。   Conventionally, when exhaust gas is treated with a catalyst supported on a honeycomb structure, it is necessary to raise the temperature of the catalyst to a predetermined temperature. For example, when starting an engine, the catalyst temperature is low and the exhaust gas is not sufficiently purified. However, in the honeycomb structure of the present embodiment, a voltage can be applied to the honeycomb structure portion to generate heat, so that the honeycomb structure is appropriately set as required regardless of the operating state of the engine. The temperature can be raised to a temperature.

上記した電極端子突起部は、ハニカム構造体に電圧を印加するための電気配線等との電気的接続を確保するためのハニカム構造体側の端子であり、この電極端子突起部と、電源からの配線が接続された金属端子部とが電気的に接続されている。即ち、セラミックス材料からなるハニカム構造部に電圧を印加するため(即ち、通電を行うため)には、電源からの配線や端子を構成する金属材料と、ハニカム構造体の少なくとも一部を構成するセラミックス材料との接合が、少なくとも一箇所(一対)必要である。従来のハニカム構造体において、セラミックス材料と金属材料とを接合する場合には、物理蒸着や化学蒸着等の極めて煩雑な接合が必要とされていたが、本実施形態のハニカム構造体は、セラミックス材料からなる電極端子突起部と、金属材料からなる金属端子部とが、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されているため、簡便な方法によって、優れた耐熱性、及び高い耐熱衝撃性を有する接合が実現されている。   The electrode terminal protrusion described above is a terminal on the honeycomb structure side for ensuring electrical connection with an electric wiring or the like for applying a voltage to the honeycomb structure, and the electrode terminal protrusion and the wiring from the power source Is electrically connected to the metal terminal portion to which is connected. That is, in order to apply a voltage to a honeycomb structure made of a ceramic material (that is, to energize), a metal material that constitutes wiring and terminals from a power source and a ceramic that constitutes at least a part of the honeycomb structure At least one place (a pair) is required to be joined to the material. In the conventional honeycomb structure, when bonding a ceramic material and a metal material, extremely complicated bonding such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition has been required. However, the honeycomb structure of the present embodiment is a ceramic material. Since the electrode terminal protrusions made of and the metal terminal made of a metal material are joined in a state of being electrically connected via a brazing material, excellent heat resistance and high heat resistance can be obtained by a simple method. Bonding with impact has been realized.

なお、一対の電極部(換言すれば、電極端子突起部に接合されたそれぞれの金属端子部)間に印加する電圧は、ハニカム構造体を昇温する温度や、ハニカム構造部の材質等によって適宜選択することができるが、例えば、50〜300Vが好ましく、100〜200Vが更に好ましい。例えば、自動車の電気系統に電圧200Vの電源を使用している場合には、当該200Vの電圧を印加することが好ましい。   Note that the voltage applied between the pair of electrode parts (in other words, the respective metal terminal parts joined to the electrode terminal protrusions) is appropriately determined depending on the temperature at which the honeycomb structure is heated, the material of the honeycomb structure part, and the like. For example, 50 to 300V is preferable, and 100 to 200V is more preferable. For example, when a power supply with a voltage of 200 V is used in an electric system of an automobile, it is preferable to apply the voltage of 200 V.

本実施形態のハニカム構造体においては、電極端子突起部が、凸形状又は凹形状に形成されてなるとともに、金属端子部が、電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成されてなることが好ましい。図1〜図5においては、電極端子突起部22が、凸形状に形成され、金属端子部が凹形状に形成された場合の例を示している。なお、図6に示すように、極端子突起部22が、凹形状に形成され、金属端子部が凸形状に形成されていてもよい。ここで、図6は、本実施形態のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。   In the honeycomb structure of the present embodiment, the electrode terminal projection is formed in a convex shape or a concave shape, and the metal terminal portion is a concave shape in which the shape at the joint portion with the electrode terminal projection is a complementary shape. It is preferably formed in a shape or a convex shape. 1 to 5 show an example in which the electrode terminal protrusion 22 is formed in a convex shape and the metal terminal portion is formed in a concave shape. In addition, as shown in FIG. 6, the pole terminal protrusion part 22 may be formed in a concave shape, and the metal terminal part may be formed in a convex shape. Here, FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, electrode terminal protrusions and metal terminal portions in a cross section orthogonal to the cell extending direction of another embodiment of the honeycomb structure of the present embodiment. .

また、図7に示すように、電極端子突起部22と金属端子部23とは、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に隙間25を有し、且つ、電極端子突起部22と金属端子部23とが嵌合する凹凸形状の側面部分においてろう材24を介して電気的に接続された状態で接合されてなるものであることが好ましい。このように構成することによって、高温時における、電極端子突起部22と金属端子部23との熱膨張率の差によって生じる応力を、上記隙間25によって緩和することができる。ここで、図7は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。   As shown in FIG. 7, the electrode terminal protrusion 22 and the metal terminal 23 have a gap 25 between the convex tip of the concavo-convex shape which is a complementary shape and the concave recess, and It is preferable that the electrode terminal protrusion portion 22 and the metal terminal portion 23 are joined together in a state where they are electrically connected via a brazing filler metal 24 at the concave and convex side portions. By constituting in this way, the stress caused by the difference in coefficient of thermal expansion between the electrode terminal protrusion 22 and the metal terminal 23 at a high temperature can be relaxed by the gap 25. Here, FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, electrode terminal protrusions and metal terminal portions in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present embodiment. is there.

なお、例えば、図5に示すように、電極端子突起部22が、凸形状に形成されてなるとともに、金属端子部23が、凹形状に形成されてなる場合には、金属端子部23は、凹形状を形成する壁部分の厚さが0.1〜5mmであることが好ましく、0.2〜3mmであることが更に好ましく、0.3〜1mmであることが特に好ましい。このように構成することによって、金属端子部の熱膨張が小さくなり、凸形状の電極端子突起部への応力(具体的には、熱膨張による電極端子突起部の締め付け圧力)が軽減され、高温時における、電極端子突起部及び金属端子部の破損、また、ろう材による接合部分の剥離等を有効に防止することができる。なお、上記した凹形状を形成する壁部分の厚さは、電極端子突起部及び金属端子部の大きさによって異なるため、上記した範囲に限定されることはない。   For example, as shown in FIG. 5, when the electrode terminal protrusion 22 is formed in a convex shape and the metal terminal portion 23 is formed in a concave shape, the metal terminal portion 23 is The thickness of the wall portion forming the concave shape is preferably 0.1 to 5 mm, more preferably 0.2 to 3 mm, and particularly preferably 0.3 to 1 mm. With this configuration, the thermal expansion of the metal terminal portion is reduced, the stress on the convex electrode terminal projection (specifically, the clamping pressure of the electrode terminal projection due to thermal expansion) is reduced, and the high temperature It is possible to effectively prevent breakage of the electrode terminal protrusion and the metal terminal portion and peeling of the joint portion due to the brazing material. In addition, since the thickness of the wall part which forms above-mentioned concave shape changes with the magnitude | sizes of an electrode terminal protrusion part and a metal terminal part, it is not limited to an above-described range.

また、本実施形態のハニカム構造体は、例えば、図8に示すように、電極端子突起部22が、凸形状に形成されてなるとともに、金属端子部23が、凹形状に形成されてなり、金属端子部23は、凹形状を形成する壁部分の端面形状が、凹形状の内周側が突出するような先細り形状であることが好ましい。このように構成することによって、金属端子部23の凹形状を形成する壁部分の端面における、圧縮及び引張応力を小さくすることができる。ここで、図8は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。   Further, in the honeycomb structure of the present embodiment, for example, as illustrated in FIG. 8, the electrode terminal protrusion 22 is formed in a convex shape, and the metal terminal portion 23 is formed in a concave shape, It is preferable that the metal terminal part 23 is a taper shape in which the end surface shape of the wall part which forms a concave shape protrudes the inner peripheral side of a concave shape. By comprising in this way, the compressive and tensile stress in the end surface of the wall part which forms the concave shape of the metal terminal part 23 can be made small. Here, FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, electrode terminal protrusions and metal terminal portions in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present embodiment. is there.

例えば、図5に示すように、金属端子部23の凹形状を形成する壁部分の端面が平坦な形状であると、凹形状を形成する壁部分と、凸形状の突起部分(具体的には、凸形状の突起表面に配設されたろう材の表面)とに圧縮応力が生じ、凹形状を形成する壁部分の先端部付近(即ち、壁部分の端面が開放される先端部近傍)で、接合面に生じている圧縮応力が極めて大きな引張応力とへ変化する現象が確認されることがある。そこで、図8に示すように、凹形状を形成する壁部分の端面形状を、凹形状の内周側が突出するような先細り形状とすることによって、上記先端部付近における引張応力を低減することができ、電極端子突起部22と金属端子部23との剥離を有効に防止することが可能となる。例えば、先細り形状の先端部分(エッジ)の角度は、10〜60°であることが好ましく、20〜50°であることが更に好ましい。10°未満では、凹形状の壁部分先端の強度が低下することがあり、一方、60°を超えると、引張応力を低減する効果が低下することがある。   For example, as shown in FIG. 5, when the end surface of the wall portion forming the concave shape of the metal terminal portion 23 is flat, the wall portion forming the concave shape and the protruding portion of the convex shape (specifically, , Compressive stress is generated on the surface of the brazing material disposed on the convex protrusion surface), near the tip of the wall portion forming the concave shape (that is, near the tip portion where the end surface of the wall portion is opened), There is a case where a phenomenon in which the compressive stress generated on the joint surface changes to a very large tensile stress may be confirmed. Therefore, as shown in FIG. 8, the end face shape of the wall portion forming the concave shape is tapered so that the inner peripheral side of the concave shape protrudes, thereby reducing the tensile stress in the vicinity of the tip portion. It is possible to effectively prevent the electrode terminal protrusion 22 and the metal terminal portion 23 from being peeled off. For example, the angle of the tapered tip portion (edge) is preferably 10 to 60 °, and more preferably 20 to 50 °. If the angle is less than 10 °, the strength of the tip of the concave wall portion may be reduced. On the other hand, if the angle exceeds 60 °, the effect of reducing the tensile stress may be reduced.

電極端子突起部と金属端子部と接合するためのろう材は、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、鉄、銅、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有するものであることが好ましい。特に、ろう材として、上記群から選択される少なくとも二種の金属を含有するものであることが更に好ましい。このように構成されたろう材は、接合部分の強度が高く、耐熱衝撃性に優れた接合を実現することができるとともに、接合部分の抵抗値が低く、良好な電気的接続も可能となる。   The brazing material for joining the electrode terminal protrusion and the metal terminal part may contain at least one metal selected from the group consisting of nickel, chromium, titanium, manganese, iron, copper, and silver. preferable. In particular, it is more preferable that the brazing material contains at least two metals selected from the above group. The brazing material configured in this manner has a high strength at the joint portion and can realize a joint with excellent thermal shock resistance, and has a low resistance value at the joint portion, so that a good electrical connection is also possible.

例えば、具体的なろう材の種類としては、ニッケルとクロムを含有するろう材、チタンと銅を含有するろう材、マンガンと銅を含有するろう材、銀とチタンを含有するろう材、鉄とクロムを含有するろう材等を挙げることができる。   For example, specific types of brazing materials include brazing materials containing nickel and chromium, brazing materials containing titanium and copper, brazing materials containing manganese and copper, brazing materials containing silver and titanium, iron and Examples thereof include a brazing material containing chromium.

また、このようなろう材は、耐熱性の向上や、ろう材の融点を低下させる目的に、特定の元素が含有(添加)されたものであってもよい。例えば、ニッケル及びクロムを含有するろう材に、珪素(Si)やホウ素(B)等が添加されたろう材は、ろう材の耐熱性を向上させることができる。また、ニッケル及びクロムを含有するろう材には、ろう材の融点を下げるために、リン(P)が添加されたものであってもよい。このようなろう材を用いる場合には、1050〜1090℃、真空中でろう付けすることができる。   In addition, such a brazing material may contain (add) a specific element for the purpose of improving heat resistance and reducing the melting point of the brazing material. For example, a brazing material in which silicon (Si), boron (B), or the like is added to a brazing material containing nickel and chromium can improve the heat resistance of the brazing material. Moreover, in order to lower the melting point of the brazing material, phosphorus (P) may be added to the brazing material containing nickel and chromium. When such a brazing material is used, brazing can be performed at 1050 to 1090 ° C. in a vacuum.

また、チタン及び銅を含有するろう材には、ろう材の耐熱性を向上させるために、マンガン(Mn)やジルコニウム(Zr)等が添加されたものであることが好ましい。このようなろう材は、1050℃程度の温度で、真空中でろう付けすることができる。   In addition, it is preferable that manganese (Mn), zirconium (Zr), or the like is added to the brazing material containing titanium and copper in order to improve the heat resistance of the brazing material. Such a brazing material can be brazed in vacuum at a temperature of about 1050 ° C.

また、マンガン及び銅を含有するろう材にも同様に、ろう材の耐熱性を向上させるために、ニッケル(Ni)等が添加されたものであることが好ましい。このようなろう材は、930〜1090℃、真空中でろう付けすることができる。   Similarly, it is preferable that nickel (Ni) or the like is added to the brazing material containing manganese and copper in order to improve the heat resistance of the brazing material. Such a brazing material can be brazed in a vacuum at 930 to 1090 ° C.

また、銀及びチタンを含有するろう材には、ろう材の耐熱性を向上させるために、銅(Cu)やインジウム(In)等が添加されたものであることが好ましい。このようなろう材は、840〜930℃、真空中でろう付けすることができる。   Moreover, it is preferable that copper (Cu), indium (In), etc. are added to the brazing material containing silver and titanium in order to improve the heat resistance of the brazing material. Such a brazing material can be brazed in a vacuum at 840 to 930 ° C.

更に、鉄及びクロムを含有するろう材には、ろう材の耐熱性を向上させるために、ニッケル(Ni)や珪素(Si)等が添加されたものであることが好ましい。また、ろう材の融点を下げるために、リン(P)が添加されたものであってもよい。このようなろう材を用いる場合には、1090℃程度の温度で、真空中でろう付けすることができる。   Furthermore, it is preferable that nickel (Ni), silicon (Si), or the like is added to the brazing material containing iron and chromium in order to improve the heat resistance of the brazing material. Further, phosphorus (P) may be added to lower the melting point of the brazing material. When such a brazing material is used, it can be brazed in a vacuum at a temperature of about 1090 ° C.

電極端子突起部と金属端子部と接合するろう材による層(以下、「ろう材層」ということがある)の厚さは、30〜300μmであることが好ましく、40〜200μmであることが更に好ましく、50〜150μmであることが特に好ましい。ろう材層の厚さが30μm未満であると、熱サイクルによって接合部が割れることがあり、一方、300μmを超えると、接合部の機械的強度が低下することがある。   The thickness of the layer made of the brazing material (hereinafter also referred to as “brazing material layer”) to be joined to the electrode terminal protrusion and the metal terminal is preferably 30 to 300 μm, and more preferably 40 to 200 μm. Preferably, it is 50-150 micrometers. If the thickness of the brazing material layer is less than 30 μm, the joint may be cracked by thermal cycling, while if it exceeds 300 μm, the mechanical strength of the joint may be reduced.

また、これまでの実施形態においては、電極端子突起部と金属端子部との一部が、ろう材によってのみ接合された場合の例について説明を行っていたが、例えば、図9に示すように、電極端子突起部22と金属端子部23との接続部分の一部が、結晶化ガラス26を介して接合されてなるものであってもよい。図9においては、電極端子突起部22が、凹形状に形成されてなるとともに、金属端子部23が、凸形状に形成されてなり、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に、ろう材24が配設され、且つ、凹形状を形成する壁部分と凸形状の突起の側面との間に、結晶化ガラス26が配設された場合の例を示している。ここで、図9は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。   In the embodiments described so far, an example in which a part of the electrode terminal protrusion and the metal terminal is joined only by the brazing material has been described. For example, as shown in FIG. A part of the connection portion between the electrode terminal protrusion 22 and the metal terminal portion 23 may be bonded via the crystallized glass 26. In FIG. 9, the electrode terminal protrusion 22 is formed in a concave shape, and the metal terminal portion 23 is formed in a convex shape. An example in which the brazing material 24 is disposed between the recesses and the crystallized glass 26 is disposed between the wall portion forming the concave shape and the side surface of the convex projection is illustrated. Yes. Here, FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, electrode terminal protrusions and metal terminal portions in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present embodiment. is there.

このような結晶化ガラスを配設することによって、接合強度を向上させることができる。なお、結晶化ガラスの配置位置については、特に制限はなく、電極端子突起部と金属端子部との一部がろう材によって接合され、且つ、その他の一部が結晶化ガラスによって接合されていればよい。なお、結晶化ガラスによる接合部分は、導電性が担保されないため、電極端子突起部と金属端子部とを接合する面積の70%未満であることがより好ましい。   By disposing such crystallized glass, the bonding strength can be improved. In addition, there is no restriction | limiting in particular about the arrangement position of crystallized glass, A part of electrode terminal projection part and a metal terminal part are joined by brazing material, and another part is joined by crystallized glass. That's fine. In addition, since the electroconductivity is not ensured, the joining part by crystallized glass is more preferably less than 70% of the area which joins an electrode terminal protrusion part and a metal terminal part.

具体的な、結晶化ガラスの素材としては、例えば、SiOやAl等を挙げることができる。このような結晶化ガラスは、接合強度、及び耐熱性に優れている。 Specific examples of the crystallized glass material include SiO 2 and Al 2 O 3 . Such crystallized glass is excellent in bonding strength and heat resistance.

また、本実施形態のハニカム構造体を構成する一対の電極部、及び電極端子突起部は、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなるものであり、金属端子部によって印加された電圧により、ハニカム構造部を発熱させることができる。ここで、「一対の電極部、及び電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を主成分とする」というときは、一対の電極部、及び電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を、全体の90質量%以上含有していることを意味する。このため、一対の電極部、及び電極端子突起部は、炭化珪素及び珪素のみから形成されていてもよいし、10質量%以下の微量の不純物や、他のセラミックス成分が含有されてもよい。   Further, the pair of electrode portions and the electrode terminal protrusions constituting the honeycomb structure of the present embodiment are made of a conductive ceramic material mainly composed of silicon carbide and silicon, and are applied by the metal terminal portions. The honeycomb structure can be heated by the voltage. Here, when the phrase “the pair of electrode portions and the electrode terminal protrusions are mainly composed of silicon carbide and silicon” is used, the pair of electrode portions and the electrode terminal protrusions are composed of silicon carbide and silicon as a whole. It means containing 90 mass% or more. For this reason, a pair of electrode part and electrode terminal protrusion part may be formed only from silicon carbide and silicon, and a trace amount impurity of 10 mass% or less and another ceramic component may contain.

なお、電極部と電極端子突起部とは、炭化珪素と珪素との比率が同一の導電性セラミックス材料からなるものであってもよいし、異なる比率の導電性セラミックス材料からなるものであってもよい。なお、電極部の成分と電極端子突起部の成分とが同じ(又は近い)成分である場合には、電極部と電極端子突起部の熱膨張係数が同じ(又は近い)値になるため好ましい。また、材質が同じ(又は近く)になるため、電極部と電極端子突起部との接合強度も高くなる。そのため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極端子突起部が電極部から剥れたり、電極端子突起部と電極部との接合部分が破損したりすることを良好に防止することができる。   The electrode portion and the electrode terminal protrusion may be made of a conductive ceramic material having the same ratio of silicon carbide and silicon, or may be made of a conductive ceramic material having a different ratio. Good. In addition, when the component of an electrode part and the component of an electrode terminal protrusion part are the same (or close) component, since the thermal expansion coefficient of an electrode part and an electrode terminal protrusion part becomes the same (or close) value, it is preferable. Further, since the materials are the same (or close), the bonding strength between the electrode portion and the electrode terminal protrusion is also increased. Therefore, even when a thermal stress is applied to the honeycomb structure, it is possible to satisfactorily prevent the electrode terminal protrusion from being peeled off from the electrode part or the joint between the electrode terminal protrusion and the electrode part being damaged. .

なお、図1〜図5に示すように、電極端子突起部22は、四角形の板状の基板22aと、円柱状の突起部22b(凸形状の部分)とによって構成されていることが好ましい。このような形状にすることにより、電極端子突起部22は、基板22aにより電極部21に強固に接合されることができ、突起部22bにより電気配線を確実に接合させることができる。   In addition, as shown in FIGS. 1-5, it is preferable that the electrode terminal projection part 22 is comprised by the square-shaped board | substrate 22a and the cylindrical projection part 22b (convex-shaped part). By adopting such a shape, the electrode terminal protrusion 22 can be firmly bonded to the electrode portion 21 by the substrate 22a, and the electric wiring can be reliably bonded by the protrusion 22b.

電極端子突起部22において、基板22aの厚さは、1〜5mmが好ましい。このような厚さとすることにより、電極端子突起部22を確実に電極部21に接合することができる。1mmより薄いと、基板22aが弱くなり、突起部22bが基板22aから外れ易くなることがある。5mmより厚いと、ハニカム構造体を配置するスペースが必要以上に大きくなることがある。   In the electrode terminal protrusion 22, the thickness of the substrate 22a is preferably 1 to 5 mm. By setting it as such thickness, the electrode terminal protrusion part 22 can be joined to the electrode part 21 reliably. If it is thinner than 1 mm, the substrate 22a becomes weak, and the protrusion 22b may be easily detached from the substrate 22a. If it is thicker than 5 mm, the space for arranging the honeycomb structure may become larger than necessary.

電極端子突起部22において、基板22aの、「ハニカム構造部4の周方向R」における長さ(幅)は、電極部21の、「ハニカム構造部4の周方向R」における長さの、20〜100%であることが好ましく、30〜100%であることが更に好ましい。このような範囲にすることにより、電極端子突起部22が、電極部21から外れ難くなる。20%より短いと、電極端子突起部22が、電極部21から外れ易くなることがある。電極端子突起部22において、基板22aの、「セル2の延びる方向」における長さは、ハニカム構造部4のセルの延びる方向における長さの、5〜30%が好ましい。基板22aの「セル2の延びる方向」における長さをこのような範囲とすることにより、十分な接合強度が得られる。基板22aの「セル2の延びる方向」における長さを、ハニカム構造部4のセルの延びる方向における長さの5%より短くすると、電極部21から外れ易くなることがある。そして、30%より長くすると、質量が大きくなることがある。   In the electrode terminal protrusion 22, the length (width) of the substrate 22a in the “circumferential direction R of the honeycomb structure 4” is 20 times the length of the electrode 21 in the “circumferential direction R of the honeycomb structure 4”. It is preferably -100%, and more preferably 30-100%. By setting it as such a range, the electrode terminal protrusion part 22 becomes difficult to remove | deviate from the electrode part 21. FIG. If it is shorter than 20%, the electrode terminal protrusion 22 may be easily detached from the electrode portion 21. In the electrode terminal protrusion 22, the length of the substrate 22 a in the “cell 2 extending direction” is preferably 5 to 30% of the length of the honeycomb structure 4 in the cell extending direction. By setting the length of the substrate 22a in the “direction in which the cells 2 extend” within such a range, sufficient bonding strength can be obtained. If the length of the substrate 22 a in the “cell 2 extending direction” is shorter than 5% of the length of the honeycomb structure portion 4 in the cell extending direction, the substrate 22 a may be easily detached from the electrode portion 21. And if it is longer than 30%, the mass may increase.

電極端子突起部22において、突起部22bの太さは3〜20mmが好ましい。このような太さにすることにより、突起部22bと金属端子部23とをより強固に接合させることができる。3mmより細いと突起部22bが折れ易くなることがある。20mmより太いと、金属端子部23と接続させ難くなることがある。また、突起部22bの長さは、3〜20mmが好ましい。このような長さにすることにより、突起部22bに、金属端子部23を良好に接合させるとことができる。3mmより短いと金属端子部23と接合させ難くなることがある。20mmより長いと、突起部22bが折れ易くなることがある。   In the electrode terminal protrusion 22, the thickness of the protrusion 22b is preferably 3 to 20 mm. By setting it as such thickness, the projection part 22b and the metal terminal part 23 can be joined more firmly. If it is thinner than 3 mm, the protrusion 22b may be easily broken. If it is thicker than 20 mm, it may be difficult to connect to the metal terminal portion 23. Further, the length of the protrusion 22b is preferably 3 to 20 mm. With such a length, the metal terminal portion 23 can be satisfactorily bonded to the protruding portion 22b. If it is shorter than 3 mm, it may be difficult to join the metal terminal portion 23. If it is longer than 20 mm, the protrusion 22b may be easily broken.

図2に示すように、電極端子突起部22は、電極部21の「セル2の延びる方向」における中央部に配置されていることが好ましい。これにより、ハニカム構造部4全体を均等に加熱し易くなる。   As shown in FIG. 2, the electrode terminal protrusion 22 is preferably disposed at the center of the electrode portion 21 in the “direction in which the cell 2 extends”. Thereby, it becomes easy to heat the whole honeycomb structure part 4 uniformly.

電極端子突起部22の400℃における体積電気抵抗は、0.1〜2.0Ωcmであることが好ましく、0.1〜1.0Ωcmであることが更に好ましい。電極端子突起部22の400℃における体積電気抵抗をこのような範囲にすることにより、高温の排ガスが流れる配管内において、電極端子突起部22から、電流を電極部21に効率的に供給することができる。電極端子突起部22の400℃における体積電気抵抗が0.1Ωcmより小さいと、製造時に変形してしまうことがある。電極端子突起部22の400℃における体積電気抵抗が2.0Ωcmより大きいと、電流が流れ難くなるため、電流を電極部21に供給し難くなることがある。   The volume electrical resistance at 400 ° C. of the electrode terminal protrusion 22 is preferably 0.1 to 2.0 Ωcm, and more preferably 0.1 to 1.0 Ωcm. By setting the volume electrical resistance of the electrode terminal protrusion 22 at 400 ° C. in such a range, current can be efficiently supplied from the electrode terminal protrusion 22 to the electrode section 21 in a pipe through which high-temperature exhaust gas flows. Can do. If the volume electrical resistance at 400 ° C. of the electrode terminal protrusion 22 is smaller than 0.1 Ωcm, it may be deformed during manufacturing. If the volume electrical resistance at 400 ° C. of the electrode terminal protrusion 22 is larger than 2.0 Ωcm, it may be difficult to supply a current to the electrode portion 21 because the current hardly flows.

電極端子突起部22は、気孔率が30〜45%であることが好ましく、30〜40%であることが更に好ましい。電極端子突起部22の気孔率がこのような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極端子突起部22の気孔率が、30%より低いと、製造時に変形してしまうことがある。電極端子突起部22の気孔率が、45%より高いと、電極端子突起部22の強度が低下することがあり、特に突起部22bの強度が低下すると突起部22bが折れ易くなることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。   The electrode terminal protrusion 22 preferably has a porosity of 30 to 45%, more preferably 30 to 40%. When the porosity of the electrode terminal protrusion 22 is within such a range, an appropriate volume electric resistance can be obtained. If the porosity of the electrode terminal protrusion 22 is lower than 30%, it may be deformed during manufacture. If the porosity of the electrode terminal protrusion 22 is higher than 45%, the strength of the electrode terminal protrusion 22 may be reduced. In particular, if the strength of the protrusion 22b is reduced, the protrusion 22b may be easily broken. The porosity is a value measured with a mercury porosimeter.

電極端子突起部22は、平均細孔径が5〜20μmであることが好ましく、7〜15μmであることが更に好ましい。電極端子突起部22の平均細孔径がこのような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極端子突起部22の平均細孔径が、5μmより小さいと、製造時に変形してしまうことがある。電極端子突起部22の平均細孔径が、20μmより大きいと、電極端子突起部22の強度が低下することがあり、特に突起部22bの強度が低下すると突起部22bが折れ易くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。   The electrode terminal protrusion 22 preferably has an average pore diameter of 5 to 20 μm, and more preferably 7 to 15 μm. When the average pore diameter of the electrode terminal protrusion 22 is within such a range, an appropriate volume electric resistance can be obtained. If the average pore diameter of the electrode terminal protrusion 22 is smaller than 5 μm, it may be deformed during manufacture. When the average pore diameter of the electrode terminal protrusion 22 is larger than 20 μm, the strength of the electrode terminal protrusion 22 may be reduced. In particular, when the strength of the protrusion 22b is reduced, the protrusion 22b may be easily broken. The average pore diameter is a value measured with a mercury porosimeter.

電極端子突起部22に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、10〜60μmであることが好ましく、20〜60μmであることが更に好ましい。電極端子突起部22に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、電極端子突起部22の400℃における体積電気抵抗を、0.1〜2.0Ωcmにすることができる。電極端子突起部22に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、10μmより小さいと、電極端子突起部22の400℃における体積電気抵抗が大きくなり過ぎることがある。電極端子突起部22に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、60μmより大きいと、電極端子突起部22の400℃における体積電気抵抗が小さくなり過ぎることがある。電極端子突起部22に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。   The average particle diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode terminal protrusion 22 is preferably 10 to 60 μm, and more preferably 20 to 60 μm. By setting the average particle diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode terminal protrusion 22 within such a range, the volume electrical resistance at 400 ° C. of the electrode terminal protrusion 22 is set to 0.1 to 2.0 Ωcm. Can do. If the average pore diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode terminal protrusion 22 is smaller than 10 μm, the volume electrical resistance at 400 ° C. of the electrode terminal protrusion 22 may become too large. If the average pore diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode terminal protrusion 22 is larger than 60 μm, the volume electrical resistance of the electrode terminal protrusion 22 at 400 ° C. may be too small. The average particle diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode terminal protrusion 22 is a value measured by a laser diffraction method.

電極端子突起部22に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極端子突起部22に含有される珪素の質量の比率が、20〜40質量%であることが好ましく、25〜35質量%であることが更に好ましい。電極端子突起部22に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、このような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極端子突起部22に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、20質量%より小さいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。そして、40質量%より大きいと、製造時に変形してしまうことがある。   It is preferable that the ratio of the mass of silicon contained in the electrode terminal protrusion 22 to the “total mass of silicon carbide and silicon” contained in the electrode terminal protrusion 22 is 20 to 40% by mass, More preferably, it is 25-35 mass%. When the ratio of the mass of silicon to the total mass of silicon carbide and silicon contained in the electrode terminal protrusion 22 is within such a range, an appropriate volume electric resistance can be obtained. When the ratio of the mass of silicon to the total mass of silicon carbide and silicon contained in the electrode terminal protrusion 22 is smaller than 20% by mass, the volume electrical resistance may be excessively increased. And when larger than 40 mass%, it may deform | transform at the time of manufacture.

本実施形態のハニカム構造体100においては、電極端子突起部22の気孔率が30〜45%であり、電極端子突起部22の平均細孔径が5〜20μmであり、電極端子突起部22に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極端子突起部22に含有される「珪素の質量」の比率が、20〜40質量%であり、電極端子突起部22に含有される炭化珪素の粒子(炭化珪素粒子)の平均粒子径が10〜60μmであり、電極端子突起部22の体積電気抵抗が、0.1〜2.0Ωcmであることが好ましい。これにより、特に、ハニカム構造体に均一に通電することができる。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the electrode terminal protrusion 22 has a porosity of 30 to 45%, the electrode terminal protrusion 22 has an average pore diameter of 5 to 20 μm, and is contained in the electrode terminal protrusion 22. The ratio of the “mass of silicon” contained in the electrode terminal projection 22 to the “total of the respective masses of silicon carbide and silicon” is 20 to 40% by mass, and is contained in the electrode terminal projection 22. It is preferable that the average particle diameter of the silicon carbide particles (silicon carbide particles) is 10 to 60 μm and the volume electric resistance of the electrode terminal protrusion 22 is 0.1 to 2.0 Ωcm. Thereby, in particular, the honeycomb structure can be uniformly energized.

また、本実施形態のハニカム構造体100の、「一対の電極部21,21のそれぞれに配設された電極端子突起部間」で測定された400℃における電気抵抗は、1〜20Ωであることが好ましく、3〜10Ωであることが更に好ましい。400℃における電気抵抗が1Ωより小さいと、200Vの電源によってハニカム構造体100に通電したときに、電流が過剰に流れるため好ましくない。400℃における電気抵抗が20Ωより大きいと、200Vの電源によってハニカム構造体100に通電したときに、電流が流れ難くなるため好ましくない。ハニカム構造体の400℃における電気抵抗は、二端子法により測定した値である。   In addition, the electrical resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure 100 of the present embodiment measured at “between the electrode terminal protrusions disposed on each of the pair of electrode portions 21 and 21” is 1 to 20Ω. Is preferable, and it is still more preferable that it is 3-10 (ohm). If the electrical resistance at 400 ° C. is smaller than 1Ω, it is not preferable because an excessive current flows when the honeycomb structure 100 is energized by a 200 V power source. When the electrical resistance at 400 ° C. is greater than 20Ω, it is not preferable because current hardly flows when the honeycomb structure 100 is energized by a 200 V power source. The electrical resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure is a value measured by the two-terminal method.

また、本実施形態のハニカム構造体においては、図10に示すように、電極端子突起部22の表面の少なくとも一部に、金属被膜27が配設され、電極端子突起部22の表面の金属被膜27と、金属端子部23とが、ろう材24を介して電気的に接続された状態で接合されてなるものであってもよい。ここで、図10は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。   Further, in the honeycomb structure of the present embodiment, as shown in FIG. 10, a metal coating 27 is disposed on at least a part of the surface of the electrode terminal projection 22, and the metal coating on the surface of the electrode terminal projection 22. 27 and the metal terminal portion 23 may be joined in a state of being electrically connected via the brazing material 24. Here, FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, electrode terminal protrusions and metal terminal portions in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present embodiment. is there.

このような金属被膜は、例えば、電極端子突起部22の表面を溶射、蒸着等の方法により、金属の被膜を配設することによって形成することができる。なお、電極端子突起部に対して金属被膜を形成するため、ハニカム構造体表面に直接金属被膜を形成するよりも、簡便に金属被膜を形成することができる。   Such a metal coating can be formed, for example, by disposing a metal coating on the surface of the electrode terminal protrusion 22 by a method such as thermal spraying or vapor deposition. In addition, since the metal film is formed on the electrode terminal protrusions, the metal film can be formed more easily than when the metal film is directly formed on the surface of the honeycomb structure.

具体的な金属被膜の形成方法としては、例えば、珪素(Si)を電極端子突起部の表面に溶射する方法や、金属材料を電極端子突起部の表面に真空蒸着させる方法などがある。   As a specific method for forming the metal coating, for example, there is a method in which silicon (Si) is sprayed on the surface of the electrode terminal protrusion, or a method in which a metal material is vacuum deposited on the surface of the electrode terminal protrusion.

また、金属端子部を構成する金属材料の種類については特に制限はないが、例えば、低熱膨張金属を使用し、常温時の残留応力を低減可能なものであることが好ましい。具体的な金属材料としては、例えば、コバール、SUS430等のステンレス、インコネルなどを好適例として挙げることができる。   Moreover, although there is no restriction | limiting in particular about the kind of metal material which comprises a metal terminal part, For example, it is preferable that a low thermal expansion metal is used and the residual stress at normal temperature can be reduced. Specific examples of the metal material include Kovar, stainless steel such as SUS430, Inconel, and the like.

また、本実施形態のハニカム構造体に用いられる金属端子部は、これまでに説明した電極端子突起部との電気的接続を行うための端子であり、金属材料によって形成されたものである。金属端子部の形状は、これまでに説明した電極端子突起部と、ろう材を介して電気的、且つ物理的な接続を行うことが可能なものであればよい。   Moreover, the metal terminal part used for the honeycomb structure of the present embodiment is a terminal for electrical connection with the electrode terminal protrusions described so far, and is formed of a metal material. The shape of the metal terminal portion may be any as long as it can be electrically and physically connected to the electrode terminal protrusion portion described so far via a brazing material.

また、この金属端子部は、薄肉金属を使用することによっても、高温時の熱応力を低減することができる。即ち、上述したように、金属端子部のろう材を介して接合される部分の肉厚(例えば、図2における金属端子部22の凹形状を形成する壁部分の厚さ)を薄くすることで、接合部分における金属端子部の熱膨張量を小さくして、高温時における、電極端子突起部及び金属端子部の破損、また、ろう材による接合部分の剥離等を有効に防止することができる。   Moreover, this metal terminal part can reduce the thermal stress at the time of high temperature also by using a thin metal. That is, as described above, by reducing the thickness of the portion joined via the brazing material of the metal terminal portion (for example, the thickness of the wall portion forming the concave shape of the metal terminal portion 22 in FIG. 2). The amount of thermal expansion of the metal terminal portion at the joint portion can be reduced to effectively prevent breakage of the electrode terminal protrusion and metal terminal portion at high temperatures, and peeling of the joint portion due to the brazing material.

この金属端子部は、ハニカム構造体に電圧を印加するための電源と、金属配線等によって電気的接続されている。金属端子部と金属配線とは共に金属であるため、従来公知の金属同士の接合方法(例えば、溶接やはんだ付け等)によって、低抵抗な電気的接続が可能である。   The metal terminal portion is electrically connected to a power source for applying a voltage to the honeycomb structure by a metal wiring or the like. Since both the metal terminal portion and the metal wiring are metal, low resistance electrical connection is possible by a conventionally known method of joining metals (for example, welding, soldering, etc.).

金属端子部は、接合強度が十分であれば、セラミックスとの接合面積を減少させた形状を適用することで、熱サイクルがかかった後の接合部の剥がれに対して改善される方向となる。   If the metal terminal portion has a sufficient bonding strength, a shape in which the bonding area with the ceramic is reduced is applied to improve the peeling of the bonded portion after the thermal cycle.

ハニカム構造部は、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなり、図1〜図5に示すように、流体の流路となる一方の端面11から他方の端面12まで延びる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1と、最外周に位置する(隔壁1全体の外周を取り囲むように配設された)外周壁3とを有するものである。このハニカム構造部は、上述したように骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料(即ち、導電性を有するセラミックス材料)からなるため、電極部を通じて電圧が印加された際に、ハニカム構造部が抵抗体として作用し、ハニカム構造体を発熱させる。   The honeycomb structure portion is made of a ceramic material containing silicon carbide particles as an aggregate and silicon as a binder for bonding the silicon carbide particles, and serves as a fluid flow path as shown in FIGS. A porous partition wall 1 defining a plurality of cells 2 extending from one end surface 11 to the other end surface 12, and an outer peripheral wall 3 positioned at the outermost periphery (disposed to surround the entire outer periphery of the partition wall 1); It is what has. Since this honeycomb structure part is composed of silicon carbide particles as an aggregate as described above, and a ceramic material containing silicon as a binder for bonding the silicon carbide particles (that is, a ceramic material having conductivity), When a voltage is applied through the electrode part, the honeycomb structure part acts as a resistor to cause the honeycomb structure to generate heat.

本実施形態のハニカム構造体100においては、ハニカム構造部4に含有される「骨材としての炭化珪素粒子の質量」と、ハニカム構造部4に含有される「結合材としての珪素の質量」との合計に対する、ハニカム構造部4に含有される「結合材としての珪素の質量」の比率が、10〜40質量%であることが好ましく、15〜25質量%であることが更に好ましい。10質量%より低いと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。40質量%より高いと、焼成時に形状を保持できないことがある。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, “the mass of silicon carbide particles as an aggregate” contained in the honeycomb structure portion 4 and “the mass of silicon as a binder” contained in the honeycomb structure portion 4 The ratio of “mass of silicon as a binder” contained in the honeycomb structure portion 4 to the total of the above is preferably 10 to 40% by mass, and more preferably 15 to 25% by mass. If it is lower than 10% by mass, the strength of the honeycomb structure may be lowered. If it is higher than 40% by mass, the shape may not be maintained during firing.

また、ハニカム構造部4を構成する隔壁厚さは、50〜150μmであることが好ましく、70〜100μmであることが更に好ましい。隔壁厚さをこのような範囲にすることにより、ハニカム構造体100を触媒担体として用いて、触媒を担持しても、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制できる。隔壁厚さが50μmより薄いと、ハニカム構造体の強度が低下することがあり。隔壁厚さが150μmより厚いと、ハニカム構造体100を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることがある。   The partition wall thickness constituting the honeycomb structure part 4 is preferably 50 to 150 μm, and more preferably 70 to 100 μm. By setting the partition wall thickness in such a range, even when the honeycomb structure 100 is used as a catalyst carrier and a catalyst is supported, it is possible to suppress an excessive increase in pressure loss when exhaust gas flows. If the partition wall thickness is less than 50 μm, the strength of the honeycomb structure may be lowered. When the partition wall thickness is thicker than 150 μm, when the honeycomb structure 100 is used as a catalyst carrier and a catalyst is supported, the pressure loss when the exhaust gas flows may become too large.

ハニカム構造部4は、セル密度が40〜150セル/cmであることが好ましく、70〜100セル/cmであることが更に好ましい。セル密度をこのような範囲にすることにより、排ガスを流したときの圧力損失を小さくした状態で、触媒の浄化性能を高くすることができる。セル密度が40セル/cmより低いと、触媒担持面積が少なくなることがあり、セル密度が150セル/cmより高いと、ハニカム構造体100を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることがある。 The honeycomb structure portion 4 preferably has a cell density of 40 to 150 cells / cm 2 , and more preferably 70 to 100 cells / cm 2 . By setting the cell density in such a range, the purification performance of the catalyst can be enhanced while reducing the pressure loss when the exhaust gas is flowed. When the cell density is lower than 40 cells / cm 2 , the catalyst supporting area may be reduced. When the cell density is higher than 150 cells / cm 2 , the honeycomb structure 100 is used as a catalyst carrier to support the catalyst. In addition, the pressure loss when the exhaust gas flows may become too large.

また、ハニカム構造部4を構成する炭化珪素粒子(骨材)の平均粒子径は、3〜30μmであり、5〜20μmであることが好ましい。ハニカム構造部4を構成する炭化珪素粒子の平均粒子径をこのような範囲とすることにより、ハニカム構造体100の400℃における体積電気抵抗を1〜20Ωcmにすることができる。炭化珪素粒子の平均粒子径が3μmより小さいと、ハニカム構造体100の400℃における体積電気抵抗が大きくなるため好ましくない。炭化珪素粒子の平均粒子径が30μmより大きいと、ハニカム構造体100の400℃における体積電気抵抗が小さくなるため好ましくない。また、炭化珪素粒子の平均粒子径が30μmより大きいと、ハニカム成形体を押出成形するときに、押出成形用の口金に成形用原料が詰まることがあるため好ましくない。炭化珪素粒子の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。   Moreover, the average particle diameter of the silicon carbide particles (aggregate) constituting the honeycomb structure portion 4 is 3 to 30 μm, and preferably 5 to 20 μm. By setting the average particle diameter of the silicon carbide particles constituting the honeycomb structure portion 4 in such a range, the volume electrical resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure 100 can be set to 1 to 20 Ωcm. When the average particle diameter of the silicon carbide particles is smaller than 3 μm, the volume electric resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure 100 is not preferable. If the average particle diameter of the silicon carbide particles is larger than 30 μm, the volume electrical resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure 100 is not preferable. Further, if the average particle diameter of the silicon carbide particles is larger than 30 μm, it is not preferable because the forming raw material may be clogged in the die for extrusion forming when the honeycomb formed body is extruded. The average particle diameter of the silicon carbide particles is a value measured by a laser diffraction method.

また、ハニカム構造部4の400℃における体積電気抵抗は、1〜20Ωcmであることが好ましく、3〜10Ωcmであることが更に好ましい。400℃における体積電気抵抗が1Ωcmより小さいと、200Vの電源によってハニカム構造体100に通電したときに(電圧は200Vには限定されない)、電流が過剰に流れるため好ましくない。400℃における体積電気抵抗が20Ωcmより大きいと、200Vの電源によってハニカム構造体100に通電したときに(電圧は200Vには限定されない)、電流が流れ難くなり、十分に発熱しないことがあるため好ましくない。ハニカム構造体の400℃における体積電気抵抗は、二端子法により測定した値である。   Moreover, the volume electrical resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure part 4 is preferably 1 to 20 Ωcm, and more preferably 3 to 10 Ωcm. If the volume electrical resistance at 400 ° C. is less than 1 Ωcm, an excessive current flows when the honeycomb structure 100 is energized by a 200 V power source (the voltage is not limited to 200 V), which is not preferable. When the volume electrical resistance at 400 ° C. is greater than 20 Ωcm, it is preferable that current does not flow easily when the honeycomb structure 100 is energized by a 200 V power source (the voltage is not limited to 200 V), and may not generate sufficient heat. Absent. The volume electrical resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure is a value measured by the two-terminal method.

本実施形態のハニカム構造体100において、ハニカム構造体100の400℃における電気抵抗は、1〜20Ωであることが好ましく、3〜10Ωであることが更に好ましい。400℃における電気抵抗が1Ωより小さいと、例えば200Vの電源によってハニカム構造体100に通電したときに(電圧は200Vには限定されない)、電流が過剰に流れるため好ましくない。400℃における電気抵抗が20Ωより大きいと、例えば200Vの電源によってハニカム構造体100に通電したときに(電圧は200Vには限定されない)、電流が流れ難くなるため好ましくない。ハニカム構造体の400℃における電気抵抗は、二端子法により測定した値である。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the electrical resistance of the honeycomb structure 100 at 400 ° C. is preferably 1 to 20Ω, and more preferably 3 to 10Ω. If the electrical resistance at 400 ° C. is less than 1Ω, for example, when the honeycomb structure 100 is energized by a 200 V power source (the voltage is not limited to 200 V), an excessive current flows, which is not preferable. When the electrical resistance at 400 ° C. is greater than 20Ω, for example, when the honeycomb structure 100 is energized by a 200 V power source (the voltage is not limited to 200 V), it is not preferable because current hardly flows. The electrical resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure is a value measured by the two-terminal method.

本実施形態のハニカム構造体100においては、電極部21の400℃における体積電気抵抗は、ハニカム構造部4の400℃における体積電気抵抗より低いものであり、更に、電極部21の400℃における体積電気抵抗が、ハニカム構造部4の400℃における体積電気抵抗の、20%以下であり、1〜10%であることが好ましい。電極部21の400℃における体積電気抵抗を、ハニカム構造部4の400℃における体積電気抵抗の、20%以下とすることにより、電極部21が、より効果的に電極として機能するようになる。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the volume electrical resistance at 400 ° C. of the electrode portion 21 is lower than the volume electrical resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure portion 4, and the volume of the electrode portion 21 at 400 ° C. The electrical resistance is 20% or less, and preferably 1 to 10%, of the volume electrical resistance at 400 ° C. of the honeycomb structure part 4. By setting the volume electrical resistance of the electrode portion 21 at 400 ° C. to 20% or less of the volume electrical resistance of the honeycomb structure portion 4 at 400 ° C., the electrode portion 21 functions more effectively as an electrode.

隔壁1の気孔率は、35〜60%であることが好ましく、45〜55%であることが更に好ましい。気孔率が、35%未満であると、焼成時の変形が大きくなってしまうため好ましくない。気孔率が60%を超えるとハニカム構造体の強度が低下するため好ましくない。気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。   The porosity of the partition wall 1 is preferably 35 to 60%, more preferably 45 to 55%. A porosity of less than 35% is not preferable because deformation during firing increases. If the porosity exceeds 60%, the strength of the honeycomb structure decreases, which is not preferable. The porosity is a value measured with a mercury porosimeter.

隔壁1の平均細孔径は、2〜15μmであることが好ましく、4〜8μmであることが更に好ましい。平均細孔径が2μmより小さいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎるため好ましくない。平均細孔径が15μmより大きいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎるため好ましくない。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。   The average pore diameter of the partition wall 1 is preferably 2 to 15 μm, and more preferably 4 to 8 μm. If the average pore diameter is smaller than 2 μm, the volume electrical resistance becomes too large, which is not preferable. If the average pore diameter is larger than 15 μm, the volume electrical resistance becomes too small, which is not preferable. The average pore diameter is a value measured with a mercury porosimeter.

本実施形態のハニカム構造体100においては、隔壁1の厚さが70〜100μmであり、セル密度が70〜100セル/cmであり、骨材としての炭化珪素粒子の平均粒子径が5〜20μmであり、隔壁1の気孔率が45〜55%であり、隔壁1の平均細孔径が4〜8μmであり、ハニカム構造部4に含有される骨材としての炭化珪素粒子の質量と結合材としての珪素の質量の合計に対する、結合材としての珪素の質量の比率が、15〜25質量%であり、ハニカム構造部4の400℃における体積電気抵抗が、3〜10Ωcmであることが好ましい。本実施形態のハニカム構造体100をこのように構成することにより、特に、排ガスを流した場合の圧力損失が低く、排ガスの浄化性能に優れるという利点がある。 In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the thickness of the partition wall 1 is 70 to 100 μm, the cell density is 70 to 100 cells / cm 2 , and the average particle diameter of the silicon carbide particles as the aggregate is 5 to 5. 20 μm, the porosity of the partition wall 1 is 45 to 55%, the average pore diameter of the partition wall 1 is 4 to 8 μm, and the mass of silicon carbide particles as an aggregate contained in the honeycomb structure portion 4 and the binder It is preferable that the ratio of the mass of silicon as a binder to the total mass of silicon as is 15 to 25 mass%, and the volume electric resistance of the honeycomb structure portion 4 at 400 ° C. is 3 to 10 Ωcm. By configuring the honeycomb structure 100 of the present embodiment in this way, there is an advantage that the pressure loss is particularly low when exhaust gas is flowed and the exhaust gas purification performance is excellent.

また、本実施形態のハニカム構造体100においては、隔壁1及び外周壁3が、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を主成分とすることが好ましく、炭化珪素及び珪素のみから形成されていてもよい。隔壁1及び外周壁3が、炭化珪素及び珪素のみから形成される場合においても、10質量%以下の微量の不純物が含有されてもよい。隔壁1及び外周壁3が、「炭化珪素及び珪素」以外の物質(微量の不純物)を含有する場合、隔壁1及び外周壁3に含有される他の物質としては、酸化珪素、ストロンチウム等を挙げることができる。ここで、「隔壁1及び外周壁3が、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする」というときは、隔壁1及び外周壁3が、炭化珪素粒子及び珪素を、全体の90質量%以上含有していることを意味する。   Further, in the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the partition walls 1 and the outer peripheral wall 3 are preferably composed mainly of silicon carbide particles as an aggregate and silicon as a binder for bonding the silicon carbide particles, It may be formed only from silicon carbide and silicon. Even when the partition wall 1 and the outer peripheral wall 3 are formed only of silicon carbide and silicon, a trace amount of impurities of 10% by mass or less may be contained. When the partition wall 1 and the outer peripheral wall 3 contain a substance (a trace amount of impurities) other than “silicon carbide and silicon”, examples of other substances contained in the partition wall 1 and the outer peripheral wall 3 include silicon oxide and strontium. be able to. Here, when “the partition wall 1 and the outer peripheral wall 3 are mainly composed of silicon carbide particles and silicon”, the partition wall 1 and the outer peripheral wall 3 contain 90% by mass or more of silicon carbide particles and silicon. Means that

図1〜図4に示すように、一対の電極部21,21のそれぞれは、ハニカム構造部4のセル2の延びる方向に延びると共に両端部間(両端面11,12間)に亘る「帯状」に形成されていることが好ましい。そして、セル2の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部21,21における一方の電極部21が、一対の電極部21,21における他方の電極部21に対して、ハニカム構造部4の中心部Oを挟んで反対側に配設されていることが好ましい。このように、電極部21を帯状に形成し、帯状の電極部21の長手方向が、ハニカム構造部4のセル2の延びる方向に延びるようにして、更に、電極部21がハニカム構造部4の両端部間(両端面11,12間)に亘るようにしたため、ハニカム構造部4全体をより均等に加熱することができる。また、セル2の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部21,21における一方の電極部21が、一対の電極部21,21における他方の電極部21に対して、ハニカム構造部4の中心部Oを挟んで反対側に配設されるようにすることにより、ハニカム構造部4全体をより均等に加熱することができる。   As shown in FIGS. 1 to 4, each of the pair of electrode portions 21 and 21 extends in the cell 2 extension direction of the honeycomb structure portion 4 and extends between both end portions (between both end surfaces 11 and 12). It is preferable to be formed. And in the cross section orthogonal to the extending direction of the cell 2, one electrode portion 21 in the pair of electrode portions 21, 21 is formed of the honeycomb structure portion 4 with respect to the other electrode portion 21 in the pair of electrode portions 21, 21. It is preferable that the central portion O be disposed on the opposite side. Thus, the electrode portion 21 is formed in a strip shape, the longitudinal direction of the strip-shaped electrode portion 21 extends in the direction in which the cells 2 of the honeycomb structure portion 4 extend, and the electrode portion 21 further includes the honeycomb structure portion 4. Since it extends between both end portions (between both end surfaces 11 and 12), the entire honeycomb structure portion 4 can be heated more uniformly. In addition, in the cross section orthogonal to the extending direction of the cell 2, one electrode portion 21 in the pair of electrode portions 21, 21 is formed of the honeycomb structure portion 4 relative to the other electrode portion 21 in the pair of electrode portions 21, 21. By arranging the central portion O on the opposite side across the center portion O, the entire honeycomb structure portion 4 can be heated more evenly.

電極部21の、「ハニカム構造部4の周方向R」における長さ(幅)が、ハニカム構造部4の側面5の、周方向Rにおける長さ(外周の長さ)の、1/30〜1/4であることが好ましく、1/30〜1/10であることが更に好ましい。このような範囲にすることにより、ハニカム構造部4全体をより均等に加熱することができる。電極部21の、ハニカム構造部4の周方向Rにおける長さ(幅)が、ハニカム構造部4の側面5の、周方向Rにおける長さの、1/30より短いと、均一に発熱できないことがある。1/4より長いと、ハニカム構造部4の中心部付近が加熱され難くなることがある。   The length (width) of the electrode portion 21 in the “circumferential direction R of the honeycomb structure portion 4” is 1/30 to the length of the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 in the circumferential direction R (length of the outer periphery). It is preferably 1/4, and more preferably 1/30 to 1/10. By setting it as such a range, the whole honeycomb structure part 4 can be heated more uniformly. If the length (width) of the electrode portion 21 in the circumferential direction R of the honeycomb structure portion 4 is shorter than 1/30 of the length of the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 in the circumferential direction R, heat cannot be generated uniformly. There is. If it is longer than ¼, the vicinity of the center portion of the honeycomb structure portion 4 may be difficult to be heated.

電極部21の厚さは、0.2〜2.0mmであることが好ましく0.5〜1.5mmであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、均一に発熱することができる。電極部21の厚さが0.2mmより薄いと、電気抵抗が高くなり均一に発熱できないことがある。2.0mmより厚いと、キャニング時に破損することがある。   The thickness of the electrode portion 21 is preferably 0.2 to 2.0 mm, and more preferably 0.5 to 1.5 mm. By setting it within such a range, heat can be generated uniformly. If the thickness of the electrode part 21 is less than 0.2 mm, the electrical resistance may increase and heat may not be generated uniformly. If it is thicker than 2.0 mm, it may be damaged during canning.

電極部21は、図11Aに示すように、外周壁3の表面に配設されていることが好ましい。また、電極部21は、図11Bに示すように、外周壁3の内部に埋め込まれるようにして配設されていてもよい。更に、電極部21は、図11C、図11Dに示すように、一部(外周壁に接触している側)が外周壁3の内部に埋め込まれた状態で、残りの一部(表面側の一部)が外周壁3から外に(表面側に)出た状態となっていることも好ましい態様である。図11Cにおいては、電極21の外周壁3の内部に埋め込まれた部分の厚さが、外周壁3の厚さより薄い態様が示されている。図11Dにおいては、電極21の外周壁3の内部に埋め込まれた部分の厚さが、外周壁3の厚さと同じ厚さとなっている態様が示されている。   The electrode part 21 is preferably disposed on the surface of the outer peripheral wall 3 as shown in FIG. 11A. Moreover, the electrode part 21 may be arrange | positioned so that it may be embedded inside the outer peripheral wall 3, as shown to FIG. 11B. Furthermore, as shown in FIG. 11C and FIG. 11D, the electrode part 21 is partially embedded (in the side in contact with the outer peripheral wall) inside the outer peripheral wall 3, and the remaining part (on the front side) It is also a preferable aspect that a part) is out of the outer peripheral wall 3 (to the surface side). FIG. 11C shows an aspect in which the thickness of the portion embedded in the outer peripheral wall 3 of the electrode 21 is thinner than the thickness of the outer peripheral wall 3. FIG. 11D shows a mode in which the thickness of the portion embedded in the outer peripheral wall 3 of the electrode 21 is the same as the thickness of the outer peripheral wall 3.

ここで、図11Aは、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁3に電極部21が配設された状態を示す模式図である。図11Bは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁3に電極部21が配設された状態を示す模式図である。図11Cは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁3に電極部21が配設された状態を示す模式図である。図11Dは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁3に電極部21が配設された状態を示す模式図である。なお、図11A〜図11Dにおいては、外周壁3の一部及び片方の電極部21のみが表され、隔壁等は表されていない。   Here, FIG. 11A is a schematic view showing a state in which the electrode portion 21 is disposed on the outer peripheral wall 3 in a cross section orthogonal to the cell extending direction of one embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 11B is a schematic view showing a state in which the electrode portion 21 is disposed on the outer peripheral wall 3 in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 11C is a schematic diagram showing a state in which the electrode portion 21 is disposed on the outer peripheral wall 3 in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 11D is a schematic view showing a state in which the electrode portion 21 is disposed on the outer peripheral wall 3 in a cross section orthogonal to the cell extending direction of still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. 11A to 11D, only a part of the outer peripheral wall 3 and one electrode portion 21 are shown, and the partition walls and the like are not shown.

電極部21は、炭化珪素及び珪素を主成分とするものであり、電極部21の成分とハニカム構造部4の成分とが同じ(又は近い)成分となるため、電極部21とハニカム構造部4の熱膨張係数が同じ(又は近く)になる。また、材質が同じ(又は近く)になるため、電極部21とハニカム構造部4との接合強度も高くなる。このため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極部21がハニカム構造部4から剥れたり、電極部21とハニカム構造部4との接合部分が破損したりすること良好に防止することができる。   The electrode part 21 is mainly composed of silicon carbide and silicon, and the component of the electrode part 21 and the component of the honeycomb structure part 4 are the same (or close) components. Have the same (or close) thermal expansion coefficient. Further, since the materials are the same (or close), the bonding strength between the electrode portion 21 and the honeycomb structure portion 4 is also increased. For this reason, even if thermal stress is applied to the honeycomb structure, it is possible to prevent well that the electrode portion 21 is peeled off from the honeycomb structure portion 4 and the joint portion between the electrode portion 21 and the honeycomb structure portion 4 is damaged. Can do.

電極部21の400℃における体積電気抵抗は、0.1〜2.0Ωcmであることが好ましく、0.1〜1.0Ωcmであることが更に好ましい。電極部21の400℃における体積電気抵抗をこのような範囲にすることにより、一対の電極部21,21が、高温の排ガスが流れる配管内において、効果的に電極の役割を果たす。電極部21の400℃における体積電気抵抗が0.1Ωcmより小さいと、製造時に変形してしまうことがある。電極部21の400℃における体積電気抵抗が2.0Ωcmより大きいと、電流が流れ難くなるため、電極としての役割を果たし難くなることがある。   The volume electric resistance of the electrode portion 21 at 400 ° C. is preferably 0.1 to 2.0 Ωcm, and more preferably 0.1 to 1.0 Ωcm. By setting the volume electrical resistance of the electrode portion 21 at 400 ° C. in such a range, the pair of electrode portions 21 and 21 effectively serve as electrodes in the pipe through which high-temperature exhaust gas flows. If the volume electrical resistance at 400 ° C. of the electrode portion 21 is smaller than 0.1 Ωcm, it may be deformed during manufacturing. If the volume electrical resistance of the electrode portion 21 at 400 ° C. is larger than 2.0 Ωcm, it may be difficult to play a role as an electrode because current hardly flows.

電極部21は、気孔率が30〜45%であることが好ましく、30〜40%であることが更に好ましい。電極部21の気孔率がこのような範囲であることにより、好適な体積電気抵抗が得られる。電極部21の気孔率が、30%より低いと、製造時に変形してしまうことがある。電極部21の気孔率が、45%より高いと、体積電気抵抗が高くなりすぎることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。   The electrode part 21 preferably has a porosity of 30 to 45%, more preferably 30 to 40%. When the porosity of the electrode portion 21 is within such a range, a suitable volume electric resistance can be obtained. If the porosity of the electrode portion 21 is lower than 30%, it may be deformed during manufacturing. When the porosity of the electrode part 21 is higher than 45%, the volume electric resistance may become too high. The porosity is a value measured with a mercury porosimeter.

電極部21は、平均細孔径が5〜20μmであることが好ましく、7〜15μmであることが更に好ましい。電極部21の平均細孔径がこのような範囲であることにより、好適な体積電気抵抗が得られる。電極部21の平均細孔径が、5μmより小さいと、体積電気抵抗が高くなりすぎることがある。電極部21の平均細孔径が、20μmより大きいと、強度が弱く破損することがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。   The electrode portion 21 preferably has an average pore diameter of 5 to 20 μm, and more preferably 7 to 15 μm. When the average pore diameter of the electrode portion 21 is in such a range, a suitable volume electric resistance can be obtained. When the average pore diameter of the electrode part 21 is smaller than 5 μm, the volume electric resistance may become too high. When the average pore diameter of the electrode part 21 is larger than 20 μm, the strength is weak and the electrode part 21 may be damaged. The average pore diameter is a value measured with a mercury porosimeter.

電極部21に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が10〜60μmであることが好ましく、20〜60μmであることが更に好ましい。電極部21に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、電極部21の400℃における体積電気抵抗を、0.1〜2.0Ωcmにすることができる。電極部21に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、10μmより小さいと、電極部21の400℃における体積電気抵抗が大きくなり過ぎることがある。電極部21に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、60μmより大きいと、電極部21の強度が弱く破損することがある。電極部21に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。   It is preferable that the average particle diameter of the silicon carbide particle contained in the electrode part 21 is 10-60 micrometers, and it is still more preferable that it is 20-60 micrometers. When the average particle diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode part 21 is in such a range, the volume electrical resistance of the electrode part 21 at 400 ° C. can be 0.1 to 2.0 Ωcm. When the average pore diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode part 21 is smaller than 10 μm, the volume electric resistance at 400 ° C. of the electrode part 21 may become too large. If the average pore diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode portion 21 is larger than 60 μm, the strength of the electrode portion 21 may be weak and may be damaged. The average particle diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode part 21 is a value measured by a laser diffraction method.

電極部21に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極部21に含有される珪素の質量の比率が、20〜40質量%であることが好ましく、25〜35質量%であることが更に好ましい。電極部21に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、このような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極部21に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、20質量%より小さいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。そして、40質量%より大きいと、製造時に変形し易くなることがある。   The ratio of the mass of silicon contained in the electrode portion 21 with respect to the “total mass of silicon carbide and silicon” contained in the electrode portion 21 is preferably 20 to 40 mass%, and is preferably 25 to 35 mass%. % Is more preferable. When the ratio of the mass of silicon to the total mass of silicon carbide and silicon contained in the electrode portion 21 is in such a range, an appropriate volume electric resistance can be obtained. When the ratio of the mass of silicon to the total mass of silicon carbide and silicon contained in the electrode part 21 is smaller than 20% by mass, the volume electric resistance may be excessively increased. And when larger than 40 mass%, it may become easy to deform | transform at the time of manufacture.

本実施形態のハニカム構造体100においては、電極部21の気孔率が30〜45%であり、電極部の平均細孔径が5〜20μmであり、電極部21に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極部21に含有される「珪素の質量」の比率が、20〜40質量%であり、電極部21に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が10〜60μmであり、電極部21の体積電気抵抗が、0.1〜2.0Ωcmであることが好ましい。これにより、特に、通電時に均一にハニカム構造体を発熱することができる。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the porosity of the electrode part 21 is 30 to 45%, the average pore diameter of the electrode part is 5 to 20 μm, and “silicon carbide and silicon contained in the electrode part 21” The ratio of the “mass of silicon” contained in the electrode part 21 with respect to the “total of the respective masses of” is 20 to 40% by mass, and the average particle diameter of the silicon carbide particles contained in the electrode part 21 is 10 to 10%. It is preferable that the volume electrical resistance of the electrode portion 21 is 0.1 to 2.0 Ωcm. Thereby, especially the honeycomb structure can generate heat uniformly during energization.

本実施形態のハニカム構造体においては、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部の、ハニカム構造部の周方向における中央部において、ハニカム構造部の外周に接する接線を引いたときに、当該接線が、いずれかの隔壁と平行であることが好ましい。これにより、キャニング時に破損し難くなる。   In the honeycomb structure of the present embodiment, when a tangent line in contact with the outer periphery of the honeycomb structure portion is drawn at the central portion in the circumferential direction of the honeycomb structure portion in the cross section orthogonal to the cell extending direction, It is preferable that the tangent line is parallel to one of the partition walls. This makes it difficult to break during canning.

また、本実施形態のハニカム構造体100の最外周を構成する外周壁3の厚さは、0.1〜2mmであることが好ましい。0.1mmより薄いと、ハニカム構造体100の強度が低下することがある。2mmより厚いと、触媒を担持する隔壁の面積が小さくなることがある。   Moreover, it is preferable that the thickness of the outer peripheral wall 3 which comprises the outermost periphery of the honeycomb structure 100 of this embodiment is 0.1-2 mm. If it is thinner than 0.1 mm, the strength of the honeycomb structure 100 may be lowered. If it is thicker than 2 mm, the area of the partition wall supporting the catalyst may be small.

本実施形態のハニカム構造体100は、セル2の延びる方向に直交する断面におけるセル2の形状が、四角形又は六角形であることが好ましい。セル形状をこのようにすることにより、ハニカム構造体100に排ガスを流したときの圧力損失が小さくなり、触媒の浄化性能が優れたものとなる。   In the honeycomb structure 100 of the present embodiment, the shape of the cell 2 in a cross section orthogonal to the extending direction of the cell 2 is preferably a quadrangle or a hexagon. By making the cell shape in this way, the pressure loss when exhaust gas flows through the honeycomb structure 100 is reduced, and the purification performance of the catalyst is excellent.

本実施形態のハニカム構造体の形状は特に限定されず、例えば、底面が円形の筒状(円筒形状)、底面がオーバル形状の筒状、底面が多角形(四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等)の筒状等の形状とすることができる。また、ハニカム構造体の大きさは、底面の面積が2000〜20000mmであることが好ましく、4000〜10000mmであることが更に好ましい。また、ハニカム構造体の中心軸方向の長さは、50〜200mmであることが好ましく、75〜150mmであることが更に好ましい。 The shape of the honeycomb structure of the present embodiment is not particularly limited. For example, the bottom surface has a circular cylindrical shape (cylindrical shape), the bottom surface has an oval cylindrical shape, and the bottom surface has a polygonal shape (square, pentagon, hexagon, heptagon. , Octagons, etc.). The honeycomb structure preferably has a bottom area of 2000 to 20000 mm 2 , and more preferably 4000 to 10000 mm 2 . The length of the honeycomb structure in the central axis direction is preferably 50 to 200 mm, and more preferably 75 to 150 mm.

本実施形態のハニカム構造体100のアイソスタティック強度は、1MPa以上であることが好ましい。アイソスタティック強度が1MPa未満であると、ハニカム構造体を触媒担体等として使用する際に、破損し易くなることがある。アイソスタティック強度は水中にて静水圧をかけて測定した値である。   The isostatic strength of the honeycomb structure 100 of the present embodiment is preferably 1 MPa or more. When the isostatic strength is less than 1 MPa, the honeycomb structure may be easily damaged when used as a catalyst carrier or the like. Isostatic strength is a value measured by applying hydrostatic pressure in water.

(2)ハニカム構造体の製造方法:
次に、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の製造方法について説明する。
(2) Manufacturing method of honeycomb structure:
Next, the manufacturing method of one embodiment of the honeycomb structure of the present invention will be described.

まず、炭化珪素粉末(炭化珪素)に、金属珪素(金属珪素粉末)、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が10〜30質量%となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、3〜30μmが好ましく、5〜20μmが更に好ましい。金属珪素(金属珪素粉末)の平均粒子径は、2〜20μmであることが好ましい。2μmより小さいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎることがある。20μmより大きいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素(金属珪素粒子)の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、成形原料全体の質量に対して30〜78質量%であることが好ましい。   First, metal silicon (metal silicon powder), a binder, a surfactant, a pore former, water, and the like are added to silicon carbide powder (silicon carbide) to produce a forming raw material. It is preferable that the mass of the metal silicon is 10 to 30% by mass with respect to the total of the mass of the silicon carbide powder and the mass of the metal silicon. The average particle diameter of the silicon carbide particles in the silicon carbide powder is preferably 3 to 30 μm, and more preferably 5 to 20 μm. The average particle diameter of metal silicon (metal silicon powder) is preferably 2 to 20 μm. If it is smaller than 2 μm, the volume electric resistance may be too small. If it is larger than 20 μm, the volume electric resistance may become too large. The average particle diameter of silicon carbide particles and metal silicon (metal silicon particles) is a value measured by a laser diffraction method. The silicon carbide particles are silicon carbide fine particles constituting the silicon carbide powder, and the metal silicon particles are metal silicon fine particles constituting the metal silicon powder. The total mass of the silicon carbide particles and the metal silicon is preferably 30 to 78 mass% with respect to the mass of the entire forming raw material.

バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形原料全体に対して2〜10質量%であることが好ましい。   Examples of the binder include methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropoxyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and polyvinyl alcohol. Among these, it is preferable to use methyl cellulose and hydroxypropoxyl cellulose in combination. The content of the binder is preferably 2 to 10% by mass with respect to the entire forming raw material.

水の含有量は、成形原料全体に対して20〜60質量%であることが好ましい。   The water content is preferably 20 to 60% by mass with respect to the entire forming raw material.

界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して2質量%以下であることが好ましい。   As the surfactant, ethylene glycol, dextrin, fatty acid soap, polyalcohol and the like can be used. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. The content of the surfactant is preferably 2% by mass or less with respect to the whole forming raw material.

造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して10質量%以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、10〜30μmであることが好ましい。10μmより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。30μmより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。   The pore former is not particularly limited as long as it becomes pores after firing, and examples thereof include graphite, starch, foamed resin, water absorbent resin, and silica gel. The pore former content is preferably 10% by mass or less based on the entire forming raw material. The average particle diameter of the pore former is preferably 10 to 30 μm. If it is smaller than 10 μm, pores may not be formed sufficiently. If it is larger than 30 μm, the die may be clogged during molding. The average particle diameter of the pore former is a value measured by a laser diffraction method.

また、成形原料は、焼結助剤として炭酸ストロンチウムを含有することが好ましい。焼結助剤の含有量は、成形原料全体に対して0.1〜3質量%であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a shaping | molding raw material contains strontium carbonate as a sintering auxiliary agent. The content of the sintering aid is preferably 0.1 to 3% by mass with respect to the entire forming raw material.

次に、成形原料を混練して坏土を形成する。成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。   Next, the forming raw material is kneaded to form a clay. There is no restriction | limiting in particular as a method of kneading | mixing a shaping | molding raw material and forming a clay, For example, the method of using a kneader, a vacuum clay kneader, etc. can be mentioned.

次に、坏土を押出成形してハニカム成形体を形成する。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚さ、セル密度等を有する口金を用いることが好ましい。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。ハニカム成形体は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを有する構造である。   Next, the kneaded material is extruded to form a honeycomb formed body. In extrusion molding, it is preferable to use a die having a desired overall shape, cell shape, partition wall thickness, cell density and the like. As the material of the die, a cemented carbide which does not easily wear is preferable. The honeycomb formed body has a structure having porous partition walls that define and form a plurality of cells serving as fluid flow paths and an outer peripheral wall located at the outermost periphery.

ハニカム成形体の隔壁厚さ、セル密度、外周壁の厚さ等は、乾燥、焼成における収縮を考慮し、作製しようとする本発明のハニカム構造体の構造に合わせて適宜決定することができる。   The partition wall thickness, cell density, outer peripheral wall thickness, and the like of the honeycomb formed body can be appropriately determined according to the structure of the honeycomb structure of the present invention to be manufactured in consideration of shrinkage during drying and firing.

得られたハニカム成形体について、乾燥を行うことが好ましい。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。乾燥の条件として、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、30〜99質量%の水分を除いた後、外部加熱方式にて、3質量%以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。   It is preferable to dry the obtained honeycomb formed body. The drying method is not particularly limited, and examples thereof include an electromagnetic heating method such as microwave heating drying and high-frequency dielectric heating drying, and an external heating method such as hot air drying and superheated steam drying. Among these, the entire molded body can be dried quickly and uniformly without cracks, and after drying a certain amount of moisture with an electromagnetic heating method, the remaining moisture is dried with an external heating method. It is preferable to make it. As drying conditions, it is preferable to remove moisture of 30 to 99% by mass with respect to the amount of moisture before drying by an electromagnetic heating method, and then to make the moisture to 3% by mass or less by an external heating method. As the electromagnetic heating method, dielectric heating drying is preferable, and as the external heating method, hot air drying is preferable.

ハニカム成形体の中心軸方向長さが、所望の長さではない場合は、両端面(両端部)を切断して所望の長さとすることが好ましい。切断方法は特に限定されないが、丸鋸切断機等を用いる方法を挙げることができる。   When the length in the central axis direction of the honeycomb formed body is not a desired length, it is preferable that both end faces (both end portions) are cut to a desired length. The cutting method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a circular saw cutting machine.

次に、電極部を形成するための電極部形成原料を調合する。電極部の主成分を、炭化珪素及び珪素とする場合、電極部形成原料は、炭化珪素粉末及び珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。   Next, an electrode part forming raw material for forming the electrode part is prepared. When the main components of the electrode part are silicon carbide and silicon, the electrode part forming raw material is preferably formed by adding a predetermined additive to silicon carbide powder and silicon powder and kneading.

具体的には、炭化珪素粉末(炭化珪素)に、金属珪素(金属珪素粉末)、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、混練して電極部形成原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が20〜40質量%となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、10〜60μmが好ましい。金属珪素(金属珪素粉末)の平均粒子径は、2〜20μmであることが好ましい。2μmより小さいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎることがある。20μmより大きいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素(金属珪素粒子)の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、電極部形成原料全体の質量に対して40〜80質量%であることが好ましい。   Specifically, metal silicon (metal silicon powder), a binder, a surfactant, a pore former, water, and the like are added to silicon carbide powder (silicon carbide) and kneaded to prepare an electrode part forming raw material. It is preferable that the mass of the metal silicon is 20 to 40% by mass with respect to the total of the mass of the silicon carbide powder and the mass of the metal silicon. The average particle diameter of the silicon carbide particles in the silicon carbide powder is preferably 10 to 60 μm. The average particle diameter of metal silicon (metal silicon powder) is preferably 2 to 20 μm. If it is smaller than 2 μm, the volume electric resistance may be too small. If it is larger than 20 μm, the volume electric resistance may become too large. The average particle diameter of silicon carbide particles and metal silicon (metal silicon particles) is a value measured by a laser diffraction method. The silicon carbide particles are silicon carbide fine particles constituting the silicon carbide powder, and the metal silicon particles are metal silicon fine particles constituting the metal silicon powder. The total mass of the silicon carbide particles and the metal silicon is preferably 40 to 80% by mass with respect to the mass of the entire electrode part forming raw material.

バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、電極部形成原料全体に対して0.1〜2質量%であることが好ましい。   Examples of the binder include methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropoxyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and polyvinyl alcohol. Among these, it is preferable to use methyl cellulose and hydroxypropoxyl cellulose in combination. The content of the binder is preferably 0.1 to 2% by mass with respect to the entire electrode part forming raw material.

水の含有量は、電極部形成原料全体に対して19〜55質量%であることが好ましい。   The water content is preferably 19 to 55 mass% with respect to the entire electrode part forming raw material.

界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、電極部形成原料全体に対して2質量%以下であることが好ましい。   As the surfactant, ethylene glycol, dextrin, fatty acid soap, polyalcohol and the like can be used. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. The content of the surfactant is preferably 2% by mass or less with respect to the entire electrode part forming raw material.

造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、電極部形成原料全体に対して10質量%以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、10〜30μmであることが好ましい。10μmより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。30μmより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。   The pore former is not particularly limited as long as it becomes pores after firing, and examples thereof include graphite, starch, foamed resin, water absorbent resin, and silica gel. The pore former content is preferably 10% by mass or less based on the entire electrode part forming raw material. The average particle diameter of the pore former is preferably 10 to 30 μm. If it is smaller than 10 μm, pores may not be formed sufficiently. If it is larger than 30 μm, the die may be clogged during molding. The average particle diameter of the pore former is a value measured by a laser diffraction method.

また、電極部形成原料は、焼結助剤として炭酸ストロンチウムを含有することが好ましい。焼結助剤の含有量は、電極部形成原料全体に対して0.1〜3質量%であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that an electrode part formation raw material contains strontium carbonate as a sintering aid. The content of the sintering aid is preferably 0.1 to 3% by mass with respect to the entire electrode part forming raw material.

次に、炭化珪素粉末(炭化珪素)、金属珪素(金属珪素粉末)、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して、ペースト状の電極部形成原料とすることが好ましい。混練の方法は特に限定されず、例えば、縦型の撹拌機を用いることができる。   Next, a paste-like electrode part is formed by kneading a mixture obtained by mixing silicon carbide powder (silicon carbide), metal silicon (metal silicon powder), a binder, a surfactant, a pore former, water, and the like. It is preferable to use it as a raw material. The method of kneading is not particularly limited, and for example, a vertical stirrer can be used.

次に、得られた電極部形成原料を、乾燥させたハニカム成形体の側面に塗布することが好ましい。電極部形成原料をハニカム成形体の側面に塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、印刷方法を用いることができる。また、電極部形成原料は、上記本発明のハニカム構造体における電極部の形状になるように、ハニカム成形体の側面に塗布することが好ましい。電極部の厚さは、電極部形成原料を塗布するときの厚さを調整することにより、所望の厚さとすることができる。このように、電極部形成原料をハニカム成形体の側面に塗布し、乾燥、焼成するだけで電極部を形成することができるため、非常に容易に電極部を形成することができる。   Next, it is preferable to apply the obtained electrode part forming raw material to the side surface of the dried honeycomb formed body. The method for applying the electrode part forming raw material to the side surface of the honeycomb formed body is not particularly limited, and for example, a printing method can be used. The electrode part forming raw material is preferably applied to the side surface of the honeycomb formed body so as to have the shape of the electrode part in the honeycomb structure of the present invention. The thickness of an electrode part can be made into desired thickness by adjusting the thickness when apply | coating an electrode part formation raw material. Thus, since the electrode part can be formed simply by applying the electrode part forming raw material to the side surface of the honeycomb formed body, drying and firing, the electrode part can be formed very easily.

次に、ハニカム成形体の側面に塗布した電極部形成原料を乾燥させることが好ましい。乾燥条件は、50〜100℃とすることが好ましい。   Next, it is preferable to dry the electrode part forming raw material applied to the side surface of the honeycomb formed body. The drying conditions are preferably 50 to 100 ° C.

次に、電極端子突起部形成用部材を作製することが好ましい。電極端子突起部形成用部材は、ハニカム成形体に貼り付けられて、電極端子突起部となるものである。電極端子突起部形成用部材の形状は、ハニカム構造体の実施形態にて説明した種々の形状に形成することができる。そして、得られた電極端子突起部形成用部材を、電極部形成原料が塗布されたハニカム成形体の、電極部形成原料が塗布された部分に貼り付けることが好ましい。なお、ハニカム成形体の作製、電極部形成原料の調合、及び電極端子突起部形成用部材の作製の、順序はどのような順序でもよい。   Next, it is preferable to produce a member for forming an electrode terminal protrusion. The electrode terminal protrusion forming member is attached to the honeycomb formed body to become an electrode terminal protrusion. The shape of the electrode terminal protrusion forming member can be formed in various shapes described in the embodiment of the honeycomb structure. And it is preferable to affix the obtained electrode terminal protrusion part forming member to the part by which the electrode part formation raw material was apply | coated of the honeycomb molded object to which the electrode part formation raw material was apply | coated. In addition, the order of preparation of the honeycomb formed body, preparation of the electrode part forming raw material, and preparation of the electrode terminal protrusion part forming member may be any order.

電極端子突起部形成用部材は、電極端子突起部形成原料(電極端子突起部形成用部材を形成するための原料)を成形、乾燥して得ることが好ましい。電極端子突起部形成原料は、炭化珪素粉末及び珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。   The electrode terminal protrusion forming member is preferably obtained by molding and drying an electrode terminal protrusion forming raw material (raw material for forming the electrode terminal protrusion forming member). The electrode terminal protrusion forming raw material is preferably formed by adding predetermined additives to silicon carbide powder and silicon powder and kneading them.

具体的には、炭化珪素粉末(炭化珪素)に、金属珪素(金属珪素粉末)、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、混練して電極端子突起部形成原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が20〜40質量%となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、10〜60μmが好ましい。金属珪素(金属珪素粉末)の平均粒子径は、2〜20μmであることが好ましい。2μmより小さいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎることがある。20μmより大きいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素(金属珪素粒子)の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、電極端子突起部形成原料全体の質量に対して50〜85質量%であることが好ましい。   Specifically, metal silicon (metal silicon powder), a binder, a surfactant, a pore former, water, etc. are added to silicon carbide powder (silicon carbide) and kneaded to produce an electrode terminal protrusion forming raw material. To do. It is preferable that the mass of the metal silicon is 20 to 40% by mass with respect to the total of the mass of the silicon carbide powder and the mass of the metal silicon. The average particle diameter of the silicon carbide particles in the silicon carbide powder is preferably 10 to 60 μm. The average particle diameter of metal silicon (metal silicon powder) is preferably 2 to 20 μm. If it is smaller than 2 μm, the volume electric resistance may be too small. If it is larger than 20 μm, the volume electric resistance may become too large. The average particle diameter of silicon carbide particles and metal silicon (metal silicon particles) is a value measured by a laser diffraction method. The silicon carbide particles are silicon carbide fine particles constituting the silicon carbide powder, and the metal silicon particles are metal silicon fine particles constituting the metal silicon powder. The total mass of the silicon carbide particles and the metal silicon is preferably 50 to 85 mass% with respect to the mass of the entire electrode terminal protrusion forming raw material.

バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して1〜10質量%であることが好ましい。   Examples of the binder include methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropoxyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and polyvinyl alcohol. Among these, it is preferable to use methyl cellulose and hydroxypropoxyl cellulose in combination. The binder content is preferably 1 to 10% by mass with respect to the entire electrode terminal protrusion forming raw material.

水の含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して15〜30質量%であることが好ましい。   It is preferable that water content is 15-30 mass% with respect to the whole electrode terminal protrusion part forming raw material.

界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して2質量%以下であることが好ましい。   As the surfactant, ethylene glycol, dextrin, fatty acid soap, polyalcohol and the like can be used. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. The content of the surfactant is preferably 2% by mass or less based on the entire electrode terminal protrusion forming raw material.

造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して10質量%以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、10〜30μmであることが好ましい。10μmより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。30μmより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。   The pore former is not particularly limited as long as it becomes pores after firing, and examples thereof include graphite, starch, foamed resin, water absorbent resin, and silica gel. The pore former content is preferably 10% by mass or less based on the entire electrode terminal protrusion forming raw material. The average particle diameter of the pore former is preferably 10 to 30 μm. If it is smaller than 10 μm, pores may not be formed sufficiently. If it is larger than 30 μm, the die may be clogged during molding. The average particle diameter of the pore former is a value measured by a laser diffraction method.

次に、炭化珪素粉末(炭化珪素)、金属珪素(金属珪素粉末)、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して、電極端子突起部形成原料とすることが好ましい。混練の方法は特に限定されず、例えば、混練機を用いることができる。   Next, a mixture obtained by mixing silicon carbide powder (silicon carbide), metal silicon (metal silicon powder), a binder, a surfactant, a pore former, water, and the like is kneaded to obtain a material for forming electrode terminal protrusions. It is preferable that The method of kneading is not particularly limited, and for example, a kneader can be used.

得られた電極端子突起部形成原料を成形して、電極端子突起部形成用部材の形状にする方法は特に限定されず、押出成形後に加工する方法を挙げることができる。   The method of forming the obtained electrode terminal protrusion forming raw material into the shape of the electrode terminal protrusion forming member is not particularly limited, and examples thereof include a method of processing after extrusion.

電極端子突起部形成原料を成形して、電極端子突起部形成用部材の形状にした後に、乾燥させて、電極端子突起部形成用部材を得ることが好ましい。乾燥条件は、50〜100℃とすることが好ましい。   It is preferable that the electrode terminal protrusion forming raw material is formed into the shape of the electrode terminal protrusion forming member and then dried to obtain the electrode terminal protrusion forming member. The drying conditions are preferably 50 to 100 ° C.

次に、電極端子突起部形成用部材を、電極部形成原料が塗布されたハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体(ハニカム成形体の電極部形成原料が塗布された部分)に貼り付ける方法は、特に限定されないが、上記電極部形成原料を用いて電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。例えば、電極端子突起部形成用部材の「ハニカム成形体に貼り付く面(ハニカム成形体に接触する面)」に電極部形成原料を塗布し、「当該電極部形成原料を塗布した面」がハニカム成形体に接触するようにして、電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。   Next, the electrode terminal protrusion forming member is preferably attached to the honeycomb formed body to which the electrode portion forming raw material is applied. The method for attaching the electrode terminal protrusion forming member to the honeycomb formed body (the portion where the electrode part forming raw material of the honeycomb formed body is applied) is not particularly limited, but the electrode terminal protrusion is formed using the electrode part forming raw material. It is preferable to attach the member for use to the honeycomb formed body. For example, an electrode part forming raw material is applied to the “surface that adheres to the honeycomb formed body (surface that contacts the honeycomb formed body)” of the electrode terminal protrusion forming member, and the “surface on which the electrode part forming raw material is applied” is the honeycomb surface. The electrode terminal protrusion forming member is preferably attached to the honeycomb molded body so as to be in contact with the molded body.

そして、電極部形成原料が塗布され、電極端子突起部形成用部材が貼り付けられたハニカム成形体を乾燥し、焼成して、ハニカム構造部と、このハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、一対の電極部のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部とを作製する。   Then, the honeycomb molded body to which the electrode part forming raw material is applied and the electrode terminal protrusion part forming member is attached is dried and fired, and the honeycomb structure part and a pair disposed on the side surface of the honeycomb structure part are disposed. And electrode terminal protrusions disposed on the respective surfaces of the pair of electrode portions.

このときの乾燥条件は、50〜100℃とすることが好ましい。   The drying conditions at this time are preferably 50 to 100 ° C.

また、焼成の前に、バインダ等を除去するため、仮焼成を行うことが好ましい。仮焼成は大気雰囲気において、400〜500℃で、0.5〜20時間行うことが好ましい。仮焼成及び焼成の方法は特に限定されず、電気炉、ガス炉等を用いて焼成することができる。焼成条件は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気において、1400〜1500℃で、1〜20時間加熱することが好ましい。また、焼成後、耐久性向上のために、1200〜1350℃で、1〜10時間、酸素化処理を行うことが好ましい。   Moreover, in order to remove a binder etc. before baking, it is preferable to perform temporary baking. Pre-baking is preferably performed at 400 to 500 ° C. for 0.5 to 20 hours in an air atmosphere. The method of temporary baking and baking is not particularly limited, and baking can be performed using an electric furnace, a gas furnace, or the like. The firing conditions are preferably 1400 to 1500 ° C. for 1 to 20 hours in an inert atmosphere such as nitrogen or argon. Moreover, after baking, in order to improve durability, it is preferable to perform oxygenation treatment at 1200 to 1350 ° C. for 1 to 10 hours.

なお、電極端子突起部形成用部材は、ハニカム成形体を焼成する前に貼り付けてもよいし、焼成した後に貼り付けてもよい。電極端子突起部形成用部材を、ハニカム成形体を焼成した後に貼り付けた場合は、その後に、上記条件によって再度焼成することが好ましい。   The electrode terminal protrusion forming member may be attached before firing the honeycomb formed body, or may be attached after firing. When the electrode terminal protrusion forming member is attached after the honeycomb formed body is fired, it is preferably fired again under the above conditions.

次に、金属材料からなる金属端子部を、削りだし、もしくは板材のプレスの方法で作製する。なお、金属端子部の作製は、ハニカム構造部の作製の前に行ってもよい。   Next, a metal terminal portion made of a metal material is cut out or manufactured by a plate material pressing method. The metal terminal portion may be manufactured before the honeycomb structure portion is manufactured.

なお、金属端子部の形状は、電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成することが好ましい。金属端子部を形成するための金属材料としては、コバール、ステンレス、インコネル等を好適に用いることができる。   In addition, it is preferable to form the shape of a metal terminal part in the concave shape or convex shape from which the shape in a junction part with an electrode terminal protrusion part becomes a complementary shape. As a metal material for forming the metal terminal portion, Kovar, stainless steel, Inconel or the like can be suitably used.

次に、得られた金属端子部と、ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部の表面に配置された電極端子突起部とを、ろう材を介して接合する。具体的には、電極端子突起部の端部に、ペースト状のろう材を塗布しておき、そこに金属端子を嵌め込み、真空の炉内において所定温度で加熱する方法で、電極端子突起部と金属端子部とを、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合する。このようにして、図1〜図5に示すようなハニカム構造体を製造することができる。   Next, the obtained metal terminal part and the electrode terminal protrusion part arrange | positioned at the surface of a pair of electrode part arrange | positioned at the side surface of a honeycomb structure part are joined through a brazing material. Specifically, a paste-like brazing material is applied to the end of the electrode terminal protrusion, a metal terminal is fitted therein, and heated at a predetermined temperature in a vacuum furnace. A metal terminal part is joined in the state electrically connected through the brazing material. Thus, a honeycomb structure as shown in FIGS. 1 to 5 can be manufactured.

ろう材の種類については、これまでにハニカム構造体の実施形態にて説明したろう材を好適に用いることができる。また、接合時における温度や、接合雰囲気(例えば、真空中での接合)等については、使用するろう材の種類に応じて適宜選択することができる。   As the type of brazing material, the brazing material described so far in the embodiments of the honeycomb structure can be suitably used. Further, the temperature at the time of bonding, the bonding atmosphere (for example, bonding in vacuum), and the like can be appropriately selected according to the type of brazing material to be used.

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末とを80:20の質量割合で混合し、これに、焼結助剤として炭酸ストロンチウム、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加すると共に、水を添加して成形原料とし、成形原料を真空土練機により混練し、円柱状の坏土を作製した。バインダの含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに7質量部であり、炭酸ストロンチウムの含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計に対し1質量部であり、造孔材の含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに3質量部であり、水の含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに42質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は20μmであり、金属珪素粉末の平均粒子径は6μmであった。また、造孔材の平均粒子径は、20μmであった。炭化珪素、金属珪素及び造孔材の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
Example 1
Silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si) powder are mixed at a mass ratio of 80:20, and strontium carbonate as a sintering aid, hydroxypropyl methylcellulose as a binder, and a water absorbent resin as a pore former. In addition to the addition, water was added to form a forming raw material, and the forming raw material was kneaded with a vacuum kneader to prepare a cylindrical clay. The binder content is 7 parts by mass when the total of silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si) powder is 100 parts by mass, and the content of strontium carbonate is silicon carbide (SiC) powder and metal silicon ( Si) powder is 1 part by mass, and the pore former content is 3 parts by mass when the total of silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si) powder is 100 parts by mass, The content of was 42 parts by mass when the total of silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si) powder was 100 parts by mass. The average particle diameter of the silicon carbide powder was 20 μm, and the average particle diameter of the metal silicon powder was 6 μm. Moreover, the average particle diameter of the pore former was 20 μm. The average particle diameters of silicon carbide, metal silicon and pore former are values measured by a laser diffraction method.

得られた円柱状の坏土を押出成形機を用いて成形し、ハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて120℃で2時間乾燥し、両端面を所定量切断した。   The obtained columnar kneaded material was formed using an extrusion molding machine to obtain a honeycomb formed body. The obtained honeycomb formed body was dried by high-frequency dielectric heating and then dried at 120 ° C. for 2 hours using a hot air dryer, and both end surfaces were cut by a predetermined amount.

次に、炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末とを60:40の質量割合で混合し、これに、焼結助剤として炭酸ストロンチウム、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、保湿剤としてグリセリン、分散剤として界面活性剤を添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を混練して電極部形成原料とした。炭酸ストロンチウムの含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに1質量部であり、バインダの含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに0.5質量部であり、グリセリンの含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに10質量部であり、界面活性剤の含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに0.3質量部であり、水の含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに42質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は52μmであり、金属珪素粉末の平均粒子径は6μmであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。混練は、縦型の撹拌機で行った。   Next, silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si) powder are mixed at a mass ratio of 60:40, and strontium carbonate as a sintering aid, hydroxypropylmethylcellulose as a binder, glycerin as a humectant, A surfactant was added as a dispersant, and water was added and mixed. The mixture was kneaded to obtain an electrode part forming raw material. The content of strontium carbonate is 1 part by mass when the total of silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si) powder is 100 parts by mass, and the binder content is silicon carbide (SiC) powder and metal silicon ( When the total of Si) powder is 100 parts by mass, the content of glycerin is 10 when the total of silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si) powder is 100 parts by mass. The content of the surfactant is 0.3 parts by mass when the total of the silicon carbide (SiC) powder and the metal silicon (Si) powder is 100 parts by mass, and the water content is silicon carbide. When the total of (SiC) powder and metal silicon (Si) powder was 100 parts by mass, it was 42 parts by mass. The average particle diameter of the silicon carbide powder was 52 μm, and the average particle diameter of the metal silicon powder was 6 μm. The average particle diameter of silicon carbide and metal silicon is a value measured by a laser diffraction method. The kneading was performed with a vertical stirrer.

次に、電極部形成原料を、乾燥させたハニカム成形体の側面に、厚さ0.5mm、幅60mmで、ハニカム成形体の両端面間に亘るように帯状に塗布した。電極部形成原料は、乾燥させたハニカム成形体の側面に、2箇所塗布した。そして、セルの延びる方向に直交する断面において、2箇所の電極部形成原料を塗布した部分の中の一方が、他方に対して、ハニカム成形体の中心部を挟んで反対側に配置されるようにした。   Next, the electrode part forming raw material was applied to the side surface of the dried honeycomb molded body in a strip shape having a thickness of 0.5 mm and a width of 60 mm so as to extend between both end faces of the honeycomb molded body. The electrode part forming raw material was applied to two sides of the dried honeycomb formed body. And, in the cross section orthogonal to the cell extending direction, one of the portions where the electrode part forming raw material is applied is arranged on the opposite side of the center of the honeycomb formed body with respect to the other. I made it.

次に、ハニカム成形体に塗布した電極部形成原料を乾燥させた。乾燥条件は、70℃とした。   Next, the electrode part forming raw material applied to the honeycomb formed body was dried. The drying conditions were 70 ° C.

次に、炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末とを60:40の質量割合で混合し、これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロースを添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を混練して電極端子突起部形成原料とした。電極端子突起部形成原料を、真空土練機を用いて坏土とした。バインダの含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに4質量部であり、水の含有量は炭化珪素(SiC)粉末と金属珪素(Si)粉末の合計を100質量部としたときに22質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は52μmであり、金属珪素粉末の平均粒子径は6μmであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。   Next, silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si) powder were mixed at a mass ratio of 60:40, to which hydroxypropylmethylcellulose was added as a binder, and water was added and mixed. The mixture was kneaded to obtain an electrode terminal protrusion forming raw material. The electrode terminal protrusion forming raw material was made into clay using a vacuum kneader. The binder content is 4 parts by mass when the total of silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si) powder is 100 parts by mass, and the water content is silicon carbide (SiC) powder and metal silicon (Si ) When the total powder was 100 parts by mass, it was 22 parts by mass. The average particle diameter of the silicon carbide powder was 52 μm, and the average particle diameter of the metal silicon powder was 6 μm. The average particle diameter of silicon carbide and metal silicon is a value measured by a laser diffraction method.

得られた坏土を、真空土練機を用いて成形し、図1〜図5に示される電極端子突起部22のような形状に加工し、乾燥して、電極端子突起部形成用部材を得た。また、乾燥条件は、70℃とした。板状の基板22aに相当する部分は、3mm×12mm×15mmの大きさとした。また、突起部22bに相当する部分は、底面の直径が10mmで、中心軸方向の長さが10mmの円柱状とした。電極端子突起部形成用部材は2つ作製した。   The obtained clay is formed using a vacuum kneader, processed into a shape like the electrode terminal protrusion 22 shown in FIGS. 1 to 5, and dried to form an electrode terminal protrusion forming member. Obtained. The drying conditions were 70 ° C. The portion corresponding to the plate-like substrate 22a was 3 mm × 12 mm × 15 mm in size. Further, the portion corresponding to the protruding portion 22b was formed in a cylindrical shape having a bottom surface diameter of 10 mm and a length in the central axis direction of 10 mm. Two electrode terminal protrusion forming members were produced.

次に、2つの電極端子突起部形成用部材のそれぞれを、ハニカム成形体の2箇所の電極部形成原料を塗布した部分のそれぞれに貼り付けた。電極端子突起部形成用部材は、電極部形成原料を用いて、ハニカム成形体の電極部形成原料を塗布した部分に貼り付けた。その後、電極部形成原料を塗布し、電極端子突起部形成用部材を貼り付けたハニカム成形体を、脱脂し、焼成し、更に酸化処理してハニカム構造体(但し、金属端子部は未接続)を得た。脱脂の条件は、550℃で3時間とした。焼成の条件は、アルゴン雰囲気下で、1450℃、2時間とした。酸化処理の条件は、1300℃で1時間とした。得られたハニカム構造体は、表1に示すハニカム構造部A1、表2に示す電極部B1、及び表3に示す電極端子突起部C1を備えたものである。表1は、ハニカム構造部の構成を示し、表2は、電極部の構成を示し、表3は、電極端子突起部の構成を示す。   Next, each of the two electrode terminal protrusion forming members was attached to each of the portions of the honeycomb formed body to which the electrode portion forming raw material was applied. The electrode terminal protrusion forming member was attached to the portion of the honeycomb formed body to which the electrode part forming raw material was applied using the electrode part forming raw material. Thereafter, the honeycomb formed body to which the electrode part forming raw material is applied and the electrode terminal protrusion forming member is attached is degreased, fired, and further oxidized to form a honeycomb structure (however, the metal terminal part is not connected). Got. The degreasing conditions were 550 ° C. for 3 hours. The firing conditions were 1450 ° C. and 2 hours in an argon atmosphere. The conditions for the oxidation treatment were 1300 ° C. and 1 hour. The obtained honeycomb structure includes a honeycomb structure portion A1 shown in Table 1, an electrode portion B1 shown in Table 2, and an electrode terminal protrusion C1 shown in Table 3. Table 1 shows the configuration of the honeycomb structure, Table 2 shows the configuration of the electrode portion, and Table 3 shows the configuration of the electrode terminal protrusion.

得られたハニカム構造体の隔壁の平均細孔径(気孔径)は8.6μmであり、気孔率は45%であった。平均細孔径および気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。また、ハニカム構造体の、隔壁の厚さは90μmであり、セル密度は90セル/cmであった。また、ハニカム構造体の底面は直径93mmの円形であり、ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さは100mmであった。また、得られたハニカム構造体のアイソスタティック強度は2.5MPaであった。アイソスタティック強度は水中で静水圧をかけて測定した破壊強度である。 The average pore diameter (pore diameter) of the partition walls of the obtained honeycomb structure was 8.6 μm, and the porosity was 45%. The average pore diameter and porosity are values measured with a mercury porosimeter. The honeycomb structure had a partition wall thickness of 90 μm and a cell density of 90 cells / cm 2 . The bottom surface of the honeycomb structure was a circle having a diameter of 93 mm, and the length of the honeycomb structure in the cell extending direction was 100 mm. Moreover, the isostatic strength of the obtained honeycomb structure was 2.5 MPa. Isostatic strength is the breaking strength measured by applying hydrostatic pressure in water.

また、このハニカム構造体の電極端子突起部との電気的接続を行うための金属端子部を、コバールを用いて、図1及び図2に示される金属端子部23のような凹形状に加工して形成した。なお、凹形状の金属端子部の窪み部分の内径(直径)は、電極端子突起部との間に0.05mmのろう材層が配置されるように、10.1mmの円柱状とした。また、凹形状の壁部分の厚さは0.5mmとした。   Further, the metal terminal portion for electrical connection with the electrode terminal protrusion portion of the honeycomb structure is processed into a concave shape like the metal terminal portion 23 shown in FIGS. 1 and 2 using Kovar. Formed. In addition, the inner diameter (diameter) of the hollow portion of the concave metal terminal portion was a columnar shape of 10.1 mm so that a brazing filler metal layer of 0.05 mm was disposed between the concave portions of the metal terminal portions. The thickness of the concave wall portion was set to 0.5 mm.

次に、得られた金属端子部と、ハニカム構造体の電極端子突起部とを、ニッケルとクロムを、ろう材全体に対して90質量%含有するろう材を用いて接合してハニカム構造体を作製した。   Next, the obtained metal terminal portion and the electrode terminal protrusion portion of the honeycomb structure are joined using a brazing material containing 90% by mass of nickel and chromium with respect to the entire brazing material, thereby forming the honeycomb structure. Produced.

得られたハニカム構造体の電極端子突起部と金属端子部との接合部について、以下の方法で、「接合部の強度(初期)」、「接合部の抵抗値(初期)」、「接合部の強度(冷熱サイクル後)」、及び「接合部の抵抗値(冷熱サイクル後)」を求めた。結果を、表4に示す。   With respect to the joint portion between the electrode terminal protrusion and the metal terminal portion of the obtained honeycomb structure, the “joint strength (initial)”, “joint resistance value (initial)”, “joint portion” are as follows. Strength (after the thermal cycle) "and" resistance value of the joint (after the thermal cycle) ". The results are shown in Table 4.

なお、上記した各種測定は、図12A及び図12Bに示すように、電極端子突起部の突起部分の2倍の長さに相当する20mmの長さテストピース(電極端子突起部のテストピース122)を作製し、この電極端子突起部のテストピース122の両端部に、金属端子部23をそれぞれろう材によって接合して行った。ここで、図12Aは、電極端子突起部と金属端子部と接合部の強度の測定方法を示す平面図であり、図12Bは、電極端子突起部と金属端子部と接合部の抵抗値の測定方法を示す平面図である。   In addition, as shown in FIG. 12A and FIG. 12B, the various measurements described above are 20 mm long test pieces (test pieces 122 of electrode terminal protrusions) corresponding to twice the length of the protrusions of the electrode terminal protrusions. The metal terminal portions 23 were joined to the both end portions of the test piece 122 of the electrode terminal protrusions with a brazing material. Here, FIG. 12A is a plan view showing a method for measuring the strength of the electrode terminal protrusion, the metal terminal, and the joint, and FIG. 12B is a measurement of the resistance value of the electrode terminal protrusion, the metal terminal, and the joint. It is a top view which shows a method.

(接合部の強度(初期))
図12Aに示すように、電極端子突起部のテストピース122の両端部に、金属端子部23をそれぞれろう材によって接合し、図12Aの矢印の方法に、金属端子部23を両方に引っ張り、接合部が剥離する際の強度(N)を測定した。この剥離する際の強度を「接合部の強度(初期)」とした。なお、接合部の強度が19.6N以上の場合を合格(良好)とする。
(Joint strength (initial))
As shown in FIG. 12A, the metal terminal portions 23 are respectively joined to both ends of the test piece 122 of the electrode terminal protrusion by a brazing material, and the metal terminal portions 23 are pulled and joined to both by the method of the arrow in FIG. 12A. The strength (N) when the part peeled was measured. The strength at the time of peeling was defined as “joint strength (initial)”. In addition, the case where the intensity | strength of a junction part is 19.6N or more is set as a pass (good).

(接合部の強度(冷熱サイクル後))
図12Aに示すテストピース122及び金属端子部23を、電気炉を使用して700℃まで加熱した後、100℃まで冷却する冷熱サイクルを100回繰り返し、上記した接合部の強度(初期)の測定と同様の方法によって、接合部が剥離する際の強度(N)を測定した。この剥離する際の強度を「接合部の強度(冷熱サイクル後)」とした。なお、接合部の強度が19.6N以上の場合を合格(良好)とする。
(Joint strength (after cooling cycle))
After the test piece 122 and the metal terminal portion 23 shown in FIG. 12A are heated to 700 ° C. using an electric furnace, a cooling cycle for cooling to 100 ° C. is repeated 100 times, and the strength (initial) of the above-described joint portion is measured. By the same method, the strength (N) when the joint part peeled was measured. The strength at the time of peeling was defined as “joint strength (after cooling cycle)”. In addition, the case where the intensity | strength of a junction part is 19.6N or more is set as a pass (good).

(接合部の抵抗値(初期))
図12Bに示すように、電極端子突起部のテストピース122の両端部に、金属端子部23をそれぞれろう材によって接合し、一方の金属端子部23からテストピース122を介して他方の金属端子部23までの抵抗値(mΩ)を測定した。この抵抗値を「接合部の抵抗値(初期)」とした。
(Junction resistance (initial))
As shown in FIG. 12B, the metal terminal portions 23 are respectively joined to both ends of the test piece 122 of the electrode terminal protrusion by a brazing material, and the other metal terminal portion is connected from the one metal terminal portion 23 via the test piece 122. Resistance values (mΩ) up to 23 were measured. This resistance value was defined as “resistance value of joint (initial)”.

(接合部の抵抗値(冷熱サイクル後))
図12Aに示すテストピース122及び金属端子部23を、電気炉を使用して700℃まで加熱した後、100℃まで冷却する冷熱サイクルを100回繰り返し、上記した接合部の抵抗値(初期)の測定と同様の方法によって、一方の金属端子部23からテストピース122を介して他方の金属端子部23までの抵抗値(mΩ)を測定した。この抵抗値を「接合部の抵抗値(冷熱サイクル後)」とした。
(Resistance value of the joint (after cooling cycle))
After the test piece 122 and the metal terminal portion 23 shown in FIG. 12A are heated to 700 ° C. using an electric furnace, a cooling cycle for cooling to 100 ° C. is repeated 100 times, and the resistance value (initial) of the above-described joint portion is determined. By the same method as the measurement, the resistance value (mΩ) from one metal terminal portion 23 to the other metal terminal portion 23 via the test piece 122 was measured. This resistance value was defined as “the resistance value of the joint (after the thermal cycle)”.

また、表1において、「SiC配合量(質量%)」は、炭化珪素と金属珪素の合計質量に対する、炭化珪素の配合比率(質量比率)を示し、「Si配合量(質量%)」は、炭化珪素と金属珪素の合計質量に対する、金属珪素の配合比率(質量比率)を示す。また、「造孔材配合量(造孔材)(質量部)」は、成形原料全体を100質量部としたときの、造孔材の質量部を示し、「水比(水)(質量部)」は、成形原料全体を100質量部としたときの、水の質量部を示す。また、「セル形状」は、セルの延びる方向に直交する断面における、セルの形状を示す。また、「リブ厚(μm)」は、隔壁の厚さを示す。「セル数(個/cm)」は、ハニカム構造体の、セルの延びる方向に直交する断面におけるセル密度を表す。また、表1における気孔率及び気孔径は、ハニカム構造部の隔壁の気孔率及び平均細孔径を示す。表2における気孔率及び気孔径は、電極部の気孔率及び平均細孔径を示す。表3における気孔率及び気孔径は、電極端子突起部の気孔率及び平均細孔径を示す。 In Table 1, “SiC blending amount (mass%)” indicates the blending ratio (mass ratio) of silicon carbide with respect to the total mass of silicon carbide and metal silicon, and “Si blending quantity (mass%)” is The compounding ratio (mass ratio) of metal silicon with respect to the total mass of silicon carbide and metal silicon is shown. Further, “pore forming material blending amount (pore forming material) (mass part)” indicates a mass part of the pore forming material when the entire forming raw material is 100 parts by mass, and “water ratio (water) (mass part”). ")" Indicates a part by weight of water when the entire forming raw material is 100 parts by weight. “Cell shape” indicates the shape of a cell in a cross section perpendicular to the cell extending direction. “Rib thickness (μm)” indicates the thickness of the partition wall. “Number of cells (cells / cm 2 )” represents the cell density in a cross section perpendicular to the cell extending direction of the honeycomb structure. Moreover, the porosity and pore diameter in Table 1 indicate the porosity and average pore diameter of the partition walls of the honeycomb structure part. The porosity and pore diameter in Table 2 indicate the porosity and average pore diameter of the electrode part. The porosity and pore diameter in Table 3 indicate the porosity and average pore diameter of the electrode terminal protrusion.

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(実施例2〜5)
ろう材の種類を、表4に示すように変更した以外は、実施例1と同様の方法によって、ハニカム構造体を作製し、実施例1と同様の方法によって、「接合部の強度(初期)」、「接合部の抵抗値(初期)」、「接合部の強度(冷熱サイクル後)」、及び「接合部の抵抗値(冷熱サイクル後)」の測定を行った。測定結果を表4に示す。
(Examples 2 to 5)
Except for changing the type of the brazing material as shown in Table 4, a honeycomb structure was produced by the same method as in Example 1, and “Joint strength (initial)” was obtained by the same method as in Example 1. “,“ Resistance value of the bonded portion (initial) ”,“ strength of the bonded portion (after cooling cycle) ”, and“ resistance value of the bonded portion (after cooling cycle) ”were measured. Table 4 shows the measurement results.

(実施例6)
図10に示すように、電極端子突起部22の表面の一部に、珪素(Si)を溶射して金属被膜27を作製した以外には、実施例1と同様の方法によって、ハニカム構造体を作製し、実施例1と同様の方法によって、「接合部の強度(初期)」、「接合部の抵抗値(初期)」、「接合部の強度(冷熱サイクル後)」、及び「接合部の抵抗値(冷熱サイクル後)」の測定を行った。測定結果を表4に示す。
(Example 6)
As shown in FIG. 10, the honeycomb structure was formed by the same method as in Example 1 except that the metal coating 27 was produced by spraying silicon (Si) on a part of the surface of the electrode terminal protrusion 22. The “joint strength (initial)”, “joint resistance (initial)”, “joint strength (after cooling cycle)”, and “joint strength” were prepared by the same method as in Example 1. "Resistance value (after cooling cycle)" was measured. Table 4 shows the measurement results.

(実施例7)
図9に示すように、電極端子突起部22と金属端子部23との接続面積の80%に相当する範囲を、SiO及びAlを含む結晶化ガラス26を介して接合した以外は、実施例1と同様の方法によって、ハニカム構造体を作製し、実施例1と同様の方法によって、「接合部の強度(初期)」、「接合部の抵抗値(初期)」、「接合部の強度(冷熱サイクル後)」、及び「接合部の抵抗値(冷熱サイクル後)」の測定を行った。測定結果を表4に示す。
(Example 7)
As shown in FIG. 9, a range corresponding to 80% of the connection area between the electrode terminal protrusion 22 and the metal terminal portion 23 is joined through a crystallized glass 26 containing SiO 2 and Al 2 O 3. A honeycomb structure was produced by the same method as in Example 1, and “joint strength (initial)”, “resistance value of joint (initial)”, “joint” by the same method as in Example 1. ”Strength (after cooling cycle)” and “resistance value of the joint (after cooling cycle)” were measured. Table 4 shows the measurement results.

(比較例1)
実施例1と同様の方法によって、ハニカム構造部、電極部、及び電極端子突起部を作製し、この電極端子突起部の外周部分を、1mmのステンレス製の薄板金属によって覆い、この薄板金属の両端部を重ね合わせてネジ止めによって固定することで、電極端子突起部と、金属端子部に相当する薄板金属とを電気的に接続し、比較例1のハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体に対して、実施例1と同様の方法によって、「接合部の強度(初期)」、「接合部の抵抗値(初期)」、「接合部の強度(冷熱サイクル後)」、及び「接合部の抵抗値(冷熱サイクル後)」の測定を行った。測定結果を表4に示す。
(Comparative Example 1)
A honeycomb structure part, an electrode part, and an electrode terminal protrusion are produced by the same method as in Example 1, and the outer periphery of the electrode terminal protrusion is covered with a 1 mm stainless steel sheet metal, and both ends of the sheet metal are covered. By overlapping the parts and fixing them by screwing, the electrode terminal protrusions and the thin metal plate corresponding to the metal terminal parts were electrically connected, and a honeycomb structure of Comparative Example 1 was produced. With respect to the obtained honeycomb structure, “joint strength (initial)”, “joint resistance (initial)”, “joint strength (after cooling cycle)” was performed in the same manner as in Example 1. And “the resistance value of the joint (after the thermal cycle)” were measured. Table 4 shows the measurement results.

表1に示すように、実施例1〜7のハニカム構造体は、初期及び冷熱サイクル後における、接合部の強度が高いものであった。また、初期及び冷熱サイクル後の抵抗値も、電気的接続を行う程度の十分に低い抵抗値であった。一方、比較例1のハニカム構造体は、初期及び冷熱サイクル後の接合部の強度が極めて低いものであった。   As shown in Table 1, the honeycomb structures of Examples 1 to 7 had high joint strength at the initial stage and after the thermal cycle. Further, the resistance value at the initial stage and after the thermal cycle was also a sufficiently low resistance value for electrical connection. On the other hand, the honeycomb structure of Comparative Example 1 had extremely low strength at the bonded portion at the initial stage and after the thermal cycle.

本発明のハニカム構造体は、化学、電力、鉄鋼等の様々な分野において、内燃機関から排出される排ガスを浄化する触媒装置用の担体として好適に利用することができる。   The honeycomb structure of the present invention can be suitably used as a carrier for a catalyst device that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine in various fields such as chemistry, electric power, and steel.

1:隔壁、2:セル、3:外周壁、4:ハニカム構造部、5:側面、11:一方の端面、12:他方の端面、21:電極部、22:電極端子突起部、22a:基板、22b:突起部、23:金属端子部、24:ろう材、25:隙間、26:結晶化ガラス、27:金属被膜、100:ハニカム構造体、O:中心部、R:周方向。 1: partition wall, 2: cell, 3: outer peripheral wall, 4: honeycomb structure portion, 5: side surface, 11: one end surface, 12: the other end surface, 21: electrode portion, 22: electrode terminal protrusion, 22a: substrate 22b: protrusion, 23: metal terminal, 24: brazing material, 25: gap, 26: crystallized glass, 27: metal coating, 100: honeycomb structure, O: center, R: circumferential direction.

Claims (10)

流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部と、
前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、
前記一対の電極部のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部と、
前記電極端子突起部に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部と、を備え、
前記一対の電極部、及び前記電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、
前記電極端子突起部と前記金属端子部とが、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなるハニカム構造体。
A porous partition wall defining a plurality of cells extending from one end surface to the other end surface, which serves as a fluid flow path, and an outer peripheral wall located at the outermost periphery; silicon carbide particles as an aggregate; and A cylindrical honeycomb structure portion made of a ceramic material containing silicon as a binder for bonding silicon carbide particles;
A pair of electrode portions disposed on a side surface of the honeycomb structure portion;
Electrode terminal protrusions disposed on the respective surfaces of the pair of electrode portions;
A metal terminal portion made of a metal material electrically connected to the electrode terminal protrusion, and
The pair of electrode parts and the electrode terminal protrusions are made of a conductive ceramic material mainly composed of silicon carbide and silicon,
A honeycomb structure formed by joining the electrode terminal protrusion and the metal terminal in an electrically connected state through a brazing material.
前記電極端子突起部が、凸形状又は凹形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、前記電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成されてなる請求項1に記載のハニカム構造体。   The electrode terminal protrusion is formed in a convex shape or a concave shape, and the metal terminal portion is formed in a concave shape or a convex shape in which the shape at the joint portion with the electrode terminal protrusion is a complementary shape. The honeycomb structure according to claim 1. 前記電極端子突起部と前記金属端子部とは、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に隙間を有し、且つ、前記電極端子突起部と前記金属端子部とが嵌合する前記凹凸形状の側面部分において前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる請求項2に記載のハニカム構造体。   The electrode terminal protrusion and the metal terminal portion have a gap between a convex tip of the concave and convex shape that is a complementary shape and a concave recess, and the electrode terminal protrusion and the metal terminal portion The honeycomb structure according to claim 2, wherein the concavo-convex-shaped side surface portion is joined in a state of being electrically connected via the brazing material. 前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、
前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の厚さが0.1〜5mmである請求項2又は3に記載のハニカム構造体。
The electrode terminal protrusion is formed in a convex shape, and the metal terminal portion is formed in a concave shape,
The honeycomb structure according to claim 2 or 3, wherein the metal terminal portion has a wall portion forming a concave shape with a thickness of 0.1 to 5 mm.
前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、
前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の端面形状が、凹形状の内周側が突出するような先細り形状である請求項2〜4のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
The electrode terminal protrusion is formed in a convex shape, and the metal terminal portion is formed in a concave shape,
The honeycomb structure according to any one of claims 2 to 4, wherein the metal terminal portion has a tapered shape in which an end surface shape of a wall portion forming a concave shape protrudes from an inner peripheral side of the concave shape.
前記ろう材が、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、鉄、銅、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有するものである請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカム構造体。   The honeycomb according to any one of claims 1 to 5, wherein the brazing material contains at least one metal selected from the group consisting of nickel, chromium, titanium, manganese, iron, copper, and silver. Structure. 前記金属端子部が、コバール、ステンレス、又はインコネルからなるものである請求項1〜6のいずれか一項に記載のハニカム構造体。   The honeycomb structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal terminal portion is made of Kovar, stainless steel, or Inconel. 前記電極端子突起部の表面の少なくとも一部に、金属被膜が配設され、前記電極端子突起部の表面の前記金属被膜と、前記金属端子部とが、前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる請求項1〜7のいずれか一項に記載のハニカム構造体。   A metal coating is disposed on at least a part of the surface of the electrode terminal projection, and the metal coating on the surface of the electrode terminal projection and the metal terminal are electrically connected via the brazing material. The honeycomb structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the honeycomb structure is joined in a state of being formed. 前記電極端子突起部と前記金属端子部との接続部分の一部が、結晶化ガラスを介して接合されてなる請求項1〜8のいずれか一項に記載のハニカム構造体。   The honeycomb structure according to any one of claims 1 to 8, wherein a part of a connection portion between the electrode terminal protrusion and the metal terminal is joined through crystallized glass. 前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びると共に両端部間に亘る帯状に形成され、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心部を挟んで反対側に配設された請求項1〜9のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
Each of the pair of electrode portions is formed in a band shape extending between both ends and extending in the cell extending direction of the honeycomb structure portion,
In the cross section perpendicular to the cell extending direction, one of the pair of electrode portions is opposite to the other electrode portion of the pair of electrode portions across the central portion of the honeycomb structure portion. The honeycomb structure according to any one of claims 1 to 9, which is disposed on a side.
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