JP2022109861A - Ceramic body and manufacturing method thereof, heater element, heater unit, heater system, and purification system - Google Patents

Ceramic body and manufacturing method thereof, heater element, heater unit, heater system, and purification system Download PDF

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Toru Hayase
浩文 山口
Hirofumi Yamaguchi
昌明 桝田
Masaaki Masuda
由紀夫 宮入
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Abstract

To provide a ceramic body having a PTC property of low electric resistance at a room temperature.SOLUTION: A ceramic body comprises a BaTiO3-based crystal grain having a part of Ba replaced by a rare earth element as a main component, and includes 1.0-10.0 mass% of a Ba6Ti17O40 crystal grain.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、セラミックス体及びその製造方法、ヒーターエレメント、ヒーターユニット、ヒーターシステム並びに浄化システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic body and its manufacturing method, a heater element, a heater unit, a heater system and a purification system.

従来、PTC(Positive Temperature Coefficient)特性を示す材料として、BaTiO3で表される組成に様々な添加元素を加えたセラミックス体が提案されている。PTC特性とはキュリー点以上の高温になると急激に抵抗値が増大する特性である。PTC特性を有するセラミックス体はPTCヒーター、PTCスイッチ、過電流保護素子、温度検知器などに用いられており、用途に応じて種々の特性改善が行われてきた。 Conventionally, as a material exhibiting PTC (Positive Temperature Coefficient) characteristics, a ceramic body having a composition represented by BaTiO 3 to which various additive elements are added has been proposed. The PTC characteristic is a characteristic in which the resistance value increases sharply when the temperature rises above the Curie point. Ceramic bodies having PTC characteristics are used in PTC heaters, PTC switches, overcurrent protection elements, temperature detectors, and the like, and various characteristics have been improved depending on the application.

特許文献1には、BaTiO3に、Y、Ho、Er、Ybを用いること、及び、La、Dy、Eu、GdをY、Ho、Er、Ybと適量複合添加することで、経時変化が小さく、室温抵抗率、抵抗温度係数が共に実用的な値であるPTCサーミスタ用磁器組成物を得られることが記載されている。 In Patent Document 1, Y, Ho, Er, and Yb are used in BaTiO 3 , and La, Dy, Eu, and Gd are added in combination with Y, Ho, Er, and Yb in appropriate amounts, so that the change over time is small. , a ceramic composition for a PTC thermistor having practical values for room temperature resistivity and temperature coefficient of resistance can be obtained.

特許文献2には、一般式AmBO3で表わされるペロブスカイト型構造を有するBamTiO3系組成物を主成分とし、100モル%のTiのうち、0.05モル%以上0.3モル%以下の範囲で、半導体化剤としてのWが置換されており、主にBaが占めるAサイトと主にTiが占めるBサイトの比であるmが0.99≦m≦1.002であり、Aサイトを構成する元素の総モル数を100モル%としたとき、Caを15モル%以下の範囲で含有しており、抵抗値が25℃での抵抗値の2倍になる温度を2倍点としたときに、2倍点が100℃以上であり、実測焼結密度が理論焼結密度の70%以上90%以下である半導体セラミックが記載されている。当該半導体セラミックは、安定したPTC特性を有し、2倍点が高く、使用温度範囲が広いとされている。 In Patent Document 2, the main component is a B m TiO 3 -based composition having a perovskite structure represented by the general formula A m BO 3 , and 0.05 mol % or more and 0.3 mol of 100 mol % of Ti % or less, W is substituted as a semiconducting agent, and m, which is the ratio of the A site mainly occupied by Ba and the B site mainly occupied by Ti, is 0.99 ≤ m ≤ 1.002. , when the total number of moles of the elements constituting the A site is 100 mol%, the temperature at which the Ca content is 15 mol% or less and the resistance value is double the resistance value at 25 ° C. is 2 It describes a semiconducting ceramic having a double point of 100° C. or higher and a measured sintered density of 70% or more and 90% or less of the theoretical sintered density. The semiconductor ceramic is said to have stable PTC characteristics, a high double point, and a wide operating temperature range.

特許文献3には、チタン酸バリウム系のPTCサーミスタにおいて、Baの一部を環境負荷の高いPbではなく、所定の範囲でBi及びアルカリ金属A(NaあるいはK)で置換し、なおかつBaサイト/Tiサイトのmol比及びCaの添加量を所定の範囲内にすることにより、大気中あるいは窒素雰囲気中のいずれかの焼成においても容易に半導体化し、常温比抵抗が低く、キュリー点が120℃より高温側にシフトしたPTCサーミスタを得ることができると記載されている。また、当該文献には、このPTCサーミスタは、ヒーター素子として使用しても、経時変化を小さくすることができると記載されている。 In Patent Document 3, in a barium titanate-based PTC thermistor, part of Ba is replaced with Bi and alkali metal A (Na or K) within a predetermined range instead of Pb, which has a high environmental load, and Ba site / By setting the molar ratio of the Ti site and the amount of Ca to be added within a predetermined range, it is easily converted to a semiconductor even in firing in the air or in a nitrogen atmosphere, the room temperature resistivity is low, and the Curie point is higher than 120 ° C. It is described that a PTC thermistor shifted to the high temperature side can be obtained. The document also describes that this PTC thermistor can reduce changes over time even when used as a heater element.

特許文献4には、立方晶のチタン酸バリウム粉末に代えて、結晶性の高い正方晶のチタン酸バリウム粉末を原料に使用し、かつ、123ケルビンから163ケルビンにおいて、ケルビン温度の逆数に対する粒内抵抗の変化の傾きが、135以上、340以下となるように制御し、焼結後の平均磁器粒径を0.8μm以下とすることで、積層型PTCサーミスタの室温比抵抗を低く、耐電圧性を高くすることができると記載されている。 In Patent Document 4, instead of cubic barium titanate powder, highly crystalline tetragonal barium titanate powder is used as a raw material, and at 123 Kelvin to 163 Kelvin, intragranular with respect to the reciprocal of Kelvin temperature By controlling the slope of the resistance change to be 135 or more and 340 or less and setting the average porcelain grain size after sintering to 0.8 μm or less, the room temperature specific resistance of the multilayer PTC thermistor is low, and the withstand voltage is high. It is stated that it can increase the

特許文献5には、チタン酸バリウムを主成分とし、希土類元素が添加されることにより構成され、セラミック基体の平均磁器粒径は、0.3[μm]以上、0.5[μm]未満であり、セラミック基体の相対密度の下限値は70[%]であり、セラミック基体の相対密度の上限値は、平均磁器粒径をdとおくと、-6.43d+97.83[%]であるセラミック基体を使用した積層型PTCサーミスタ素子が記載されている。当該積層型PTCサーミスタ素子は、低室温比抵抗及び高耐電圧を両立することができるとされる。 In Patent Document 5, barium titanate is the main component and a rare earth element is added, and the average grain size of the ceramic substrate is 0.3 [μm] or more and less than 0.5 [μm]. The lower limit of the relative density of the ceramic substrate is 70 [%], and the upper limit of the relative density of the ceramic substrate is -6.43d + 97.83 [%], where d is the average grain size of the ceramic substrate. A laminated PTC thermistor element using a substrate is described. The laminated PTC thermistor element is said to be able to achieve both low room temperature resistivity and high withstand voltage.

特許文献6には、一般式AmBO3で表されるペロブスカイト型構造を有するBaTiO3系組成物を主成分とし、Aサイトを構成するBaの一部が、アルカリ金属元素、Bi、Ca、Sr及び希土類元素で置換されると共に、Aサイトを構成する元素の総モル数を1モルとしたときのCa及びSrの含有量が、Caのモル比をx、Srのモル比をyとした場合に、0.05≦x≦0.20、0.02≦y≦0.12、及び2x+5y≦0.7を満足する、実質的に鉛を含まない非鉛系の半導体セラミックが記載されている。当該半導体セラミックは、長時間通電しても表面変色が生じず、所望のキュリー点を確保しつつ、抵抗値の変化が抑制されるため、信頼性に優れるとされている。 In Patent Document 6, a BaTiO3 - based composition having a perovskite structure represented by the general formula AmBO3 is used as a main component, and a part of Ba constituting the A site is an alkali metal element, Bi, Ca, The content of Ca and Sr when the total number of moles of the elements that are substituted with Sr and the rare earth element and constitute the A site is 1 mol, and the molar ratio of Ca is x and the molar ratio of Sr is y. 0.05≦x≦0.20, 0.02≦y≦0.12, and 2x+5y≦0.7. there is The semiconducting ceramic is said to be excellent in reliability because its surface does not discolor even when it is energized for a long period of time, and its resistance value is suppressed from changing while maintaining a desired Curie point.

特開2013-79160号公報JP 2013-79160 A 特許第5510455号公報Japanese Patent No. 5510455 特許第5930118号公報Japanese Patent No. 5930118 特開2017-27980号公報JP 2017-27980 A 特許第5970717号公報Japanese Patent No. 5970717 特許第5327553号公報Japanese Patent No. 5327553

上記のように、PTC特性を有するセラミックス体について、種々の観点から改良がなされてきたものの、未だ開発の余地が残されている。
例えば、ハニカム形状のセラミックス体を暖房用のヒーターエレメントに適用することが検討されている。このヒーターエレメントを低電圧で機能させる場合、室温における電気抵抗を低くすることが要求される。また、ヒーターエレメントでは、一般的にハニカム形状のセラミックス体の端面(セルが延びる方向に垂直な面)に一対の電極が設けられるが、ガスの流路に一対の電極が面しているため、一対の電極の腐食などが生じる恐れがある。そのため、ハニカム形状のセラミックス体の側面(セルが延びる方向に平行な面)に一対の電極を設けることが検討されている。
しかしながら、セラミックス体の側面に一対の電極を設ける場合は、セラミックス体の端面に一対の電極を設ける場合に比べて電極間距離が大きくなるため、セラミックス体の室温における電気抵抗を低くすることが要求される。特に、このような要求は、隔壁の厚さが小さいハニカム形状のセラミックス体の場合に大きい。
As described above, ceramic bodies having PTC characteristics have been improved from various viewpoints, but there is still room for further development.
For example, application of a honeycomb-shaped ceramic body to a heater element for heating is under study. A low electrical resistance at room temperature is required for this heater element to function at low voltages. In a heater element, a pair of electrodes is generally provided on the end face of a honeycomb-shaped ceramic body (a face perpendicular to the direction in which the cells extend). Corrosion of the pair of electrodes may occur. Therefore, it has been studied to provide a pair of electrodes on the side surfaces (surfaces parallel to the direction in which the cells extend) of the honeycomb-shaped ceramic body.
However, when a pair of electrodes is provided on the side surface of the ceramic body, the distance between the electrodes is larger than when the pair of electrodes is provided on the end face of the ceramic body, so it is required to lower the electrical resistance of the ceramic body at room temperature. be done. In particular, such a demand is great in the case of a honeycomb-shaped ceramic body having thin partition walls.

本発明は、上記事情に鑑みて創作されたものであり、室温における電気抵抗が低い、PTC特性を有するセラミックス体及びその製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、そのようなセラミックス体を備えたヒーターエレメント、ヒーターユニット、ヒーターシステム及び浄化システムを提供することを課題とする。 The present invention has been created in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a ceramic body having PTC characteristics, low electrical resistance at room temperature, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a heater element, a heater unit, a heater system, and a purifying system having such a ceramic body.

本発明者らは、BaTiO3系結晶粒子を主成分とするセラミックス体について鋭意研究を行った結果、Ba6Ti1740結晶粒子の存在が、室温における電気抵抗と密接に関係していることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention conducted extensive research on ceramic bodies containing BaTiO 3 -based crystal particles as a main component, and found that the presence of Ba 6 Ti 17 O 40 crystal particles is closely related to the electrical resistance at room temperature. and completed the present invention.

すなわち、本発明は、Baの一部が希土類元素で置換されたBaTiO3系結晶粒子を主成分とし、Ba6Ti1740結晶粒子を1.0~10.0質量%含むセラミックス体である。 That is, the present invention is a ceramic body containing, as a main component, BaTiO 3 -based crystal particles in which a portion of Ba is replaced with a rare earth element, and Ba 6 Ti 17 O 40 crystal particles in an amount of 1.0 to 10.0% by mass. .

また、本発明は、BaCO3粉末と、TiO2粉末と、及び希土類の硝酸塩及び/又は水酸化物の粉末とを含むセラミックス原料を含有する坏土を成形し、相対密度が60%以上のセラミックス成形体を作製する成形工程と、
前記セラミックス成形体を1150~1250℃で保持した後、20~500℃/時の昇温速度で1360~1430℃の最高温度に昇温させて0.5~5時間保持する焼成工程とを含む、セラミックス体の製造方法である。
In addition, the present invention is a method of forming a clay containing ceramic raw materials containing BaCO 3 powder, TiO 2 powder, and rare earth nitrate and/or hydroxide powder, and forming ceramics having a relative density of 60% or more. A molding step for producing a molded body;
and a sintering step of holding the ceramic compact at 1150 to 1250° C., then raising the temperature to a maximum temperature of 1360 to 1430° C. at a rate of 20 to 500° C./hour and holding the temperature for 0.5 to 5 hours. , a method for manufacturing a ceramic body.

また、本発明は、前記セラミックス体を備えるヒーターエレメントである。 Further, the present invention is a heater element comprising the ceramic body.

また、本発明は、前記ヒーターエレメントを2個以上含むヒーターユニットである。 Further, the present invention is a heater unit including two or more of the heater elements.

また、本発明は、前記ヒーターユニット、
外気導入部又は車室と前記ヒーターユニットの流入口とを連通する流入配管、
前記ヒーターユニットに電圧を印加するためのバッテリー、及び
前記ヒーターユニットの流出口と前記車室とを連通する流出配管
を備えるヒーターシステムである。
Further, the present invention provides the heater unit,
an inflow pipe that communicates between an outside air introduction part or a vehicle compartment and an inflow port of the heater unit;
The heater system includes a battery for applying voltage to the heater unit, and an outflow pipe that communicates an outflow port of the heater unit and the vehicle interior.

さらに、本発明は、前記セラミックス体と、前記セラミックス体の前記隔壁の表面に設けられた吸着材と、前記セラミックス体の前記第1端面及び前記第2端面に設けられた一対の電極とを有するヒーターエレメント又は前記ヒーターエレメントを2個以上含むヒーターユニット、
前記ヒーターエレメントの前記一対の電極に電圧を印加するためのバッテリー、
車室と前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流入口とを連通する流入配管、
前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流出口と前記車室及び車外と連通する流出配管、並びに
前記流出配管に設けられ、前記流出配管を流通する空気の流れを前記車室又は車外に切替え可能な切替バルブ
を備える浄化システムである。
Further, the present invention includes the ceramic body, an adsorbent provided on the surface of the partition wall of the ceramic body, and a pair of electrodes provided on the first end face and the second end face of the ceramic body. a heater element or a heater unit including two or more of the heater elements;
a battery for applying voltage to the pair of electrodes of the heater element;
an inflow pipe communicating between the casing and the heater element or the inlet of the heater unit;
an outflow pipe that communicates with the outflow port of the heater element or the heater unit and the vehicle interior and the vehicle exterior; A purification system with a valve.

本発明によれば、室温における電気抵抗が低い、PTC特性を有するセラミックス体及びその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、そのようなセラミックス体を備えたヒーターエレメント、ヒーターユニット、ヒーターシステム及び浄化システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a ceramic body having PTC characteristics and a low electrical resistance at room temperature, and a method for producing the same. Moreover, according to the present invention, it is possible to provide a heater element, a heater unit, a heater system, and a purification system, which are equipped with such a ceramic body.

本発明の実施形態に係るセラミックス体の模式的な斜視図である。1 is a schematic perspective view of a ceramic body according to an embodiment of the invention; FIG. 5個のハニカムセグメントを有するハニカム接合体の中心軸に直交する模式的な断面図である。Fig. 3 is a schematic cross-sectional view perpendicular to the central axis of a honeycomb joined body having five honeycomb segments. 本発明の実施形態に係るヒーターエレメントの模式的な斜視図である。1 is a schematic perspective view of a heater element according to an embodiment of the invention; FIG. ハニカム構造体のセルが延びる方向に直交する図2のヒーターエレメントの模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the heater element of FIG. 2 perpendicular to the cell extending direction of the honeycomb structure; 本発明の実施形態に係る別のヒーターエレメントの模式的な端面図である。FIG. 4 is a schematic end view of another heater element in accordance with embodiments of the present invention; 図5のヒーターエレメントにおけるa-a’線の模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the heater element of FIG. 5 taken along the line aa'; ハニカム構造体の第1端面側からみた本発明の実施形態に係るヒーターユニットの模式的な正面図である。Fig. 3 is a schematic front view of the heater unit according to the embodiment of the present invention viewed from the first end face side of the honeycomb structure; ハニカム構造体の第1端面側からみた本発明の実施形態に係る別のヒーターユニットの模式的な正面図である。FIG. 4 is a schematic front view of another heater unit according to the embodiment of the present invention viewed from the first end face side of the honeycomb structure; ハニカム構造体の第1端面側からみた本発明の実施形態に係る別のヒーターユニットの模式的な正面図である。FIG. 4 is a schematic front view of another heater unit according to the embodiment of the present invention viewed from the first end face side of the honeycomb structure; 本発明の実施形態に係るヒーターシステムの構成例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of composition of a heater system concerning an embodiment of the present invention. 吸着材が設けられたハニカム構造体のセルが延びる方向に直交する模式的な拡大断面図である。Fig. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view orthogonal to the direction in which the cells of the honeycomb structure provided with the adsorbent are extended. 本発明の実施形態に係る浄化システムの構成例を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the structural example of the purification system which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。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、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and modifications and improvements can be made to the following embodiments based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. are also within the scope of the present invention.

<セラミックス体>
(1-1)結晶構造及び組成
本発明の実施形態に係るセラミックス体は、Baの一部が希土類元素で置換されたBaTiO3系結晶粒子を主成分とする。BaTiO3系結晶粒子を主成分とすることにより、通電発熱が可能であり且つPTC特性を有するセラミックス体とすることができる。また、BaTiO3系結晶粒子のBaの一部を希土類元素で置換することにより、室温(25℃)における電気抵抗を低下させることができる。
ここで、本明細書において「主成分」とは、全成分に占める割合が50質量%以上であることを意味する。
<Ceramic body>
(1-1) Crystal Structure and Composition A ceramic body according to an embodiment of the present invention is mainly composed of BaTiO 3 -based crystal grains in which a part of Ba is replaced with a rare earth element. By using BaTiO 3 -based crystal particles as a main component, it is possible to obtain a ceramic body that is capable of being electrically heated and has PTC characteristics. Also, by substituting a part of Ba in the BaTiO 3 -based crystal particles with a rare earth element, the electrical resistance at room temperature (25° C.) can be lowered.
As used herein, the term "main component" means that the proportion of the total component is 50% by mass or more.

Baの一部が希土類元素で置換されたBaTiO3系結晶粒子の組成式は、(Ba1-xx)TiO3で表すことができる。組成式中、Aは一種以上の希土類元素を表し、0.001≦x≦0.010である。
Aは、希土類元素であれば特に限定されないが、好ましくはLa、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Dy、Ho、Er及びYbからなる群から選択される1種以上であり、より好ましくはLaである。xは、室温における電気抵抗が高くなり過ぎることを抑制する観点から、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.0015以上、更に好ましくは0.002以上である。一方、xは、焼結不足となって室温における電気抵抗が高くなりすぎることを抑制する観点から、好ましくは0.010以下、より好ましくは0.009以下、更に好ましくは0.008以下である。
The composition formula of BaTiO3 - based crystal grains in which Ba is partially substituted with a rare earth element can be represented by (Ba1 - xAx ) TiO3 . In the composition formula, A represents one or more rare earth elements and satisfies 0.001≦x≦0.010.
A is not particularly limited as long as it is a rare earth element, but is preferably one or more selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Dy, Ho, Er and Yb, more preferably It is La. From the viewpoint of preventing the electrical resistance at room temperature from becoming too high, x is preferably 0.001 or more, more preferably 0.0015 or more, and still more preferably 0.002 or more. On the other hand, x is preferably 0.010 or less, more preferably 0.009 or less, and still more preferably 0.008 or less from the viewpoint of suppressing insufficient sintering and excessively high electrical resistance at room temperature. .

Baの一部が希土類元素で置換されたBaTiO3系結晶粒子は、(Ba+希土類元素)/Ti比が、好ましくは1.005~1.050である。このような範囲に(Ba+希土類元素)/Ti比を制御することにより、室温における電気抵抗を安定して低下させることができる。Ba、希土類元素及びTiの元素比は、例えば、蛍光X線分析、ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析)などにより求めることができる。 The BaTiO 3 -based crystal particles in which a part of Ba is replaced with a rare earth element preferably have a (Ba+rare earth element)/Ti ratio of 1.005 to 1.050. By controlling the (Ba+rare earth element)/Ti ratio within such a range, the electrical resistance at room temperature can be stably lowered. The element ratio of Ba, rare earth elements and Ti can be determined by, for example, fluorescent X-ray analysis, ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry), or the like.

Baの一部が希土類元素で置換されたBaTiO3系結晶粒子は、格子体積が、好ましくは64.0000~64.3750Å3、より好ましくは64.4000~64.3650Å3である。このような範囲に格子体積を制御することにより、室温における電気抵抗を安定して低下させることができる。
このBaTiO3系結晶粒子の格子体積は、X線回折装置を用いて測定することができる。具体的には、X線回折データをリートベルト法によって解析し、得られた格子定数から格子体積を測定することができる。
BaTiO 3 -based crystal grains in which Ba is partially substituted with a rare earth element preferably has a lattice volume of 64.0000 to 64.3750 Å 3 , more preferably 64.4000 to 64.3650 Å 3 . By controlling the lattice volume within such a range, the electrical resistance at room temperature can be stably lowered.
The lattice volume of the BaTiO 3 -based crystal particles can be measured using an X-ray diffractometer. Specifically, the lattice volume can be measured from the lattice constant obtained by analyzing the X-ray diffraction data by the Rietveld method.

Baの一部が希土類元素で置換されたBaTiO3系結晶粒子は、平均結晶粒径が、好ましくは5~200μm、より好ましくは5~180μm、更に好ましくは5~160μmである。このような範囲に平均結晶粒径を制御することにより、室温における電気抵抗を安定して低下させることができる。
このBaTiO3系結晶粒子の平均結晶粒径は、次のようにして測定することができる。セラミックス体から、5mm×5mm×5mmの角状試料を切り出し、樹脂で包埋する。包埋した試料を機械研磨により鏡面研磨してSEM観察する。SEM観察は、例えば日立ハイテクノロジーズ社製の型式S-3400Nを使用し、加速電圧15kV、倍率3000で行う。SEM観察像(縦30μm×横45μm)において、視野の縦方向全体にまたがる太さ0.3μmの直線を10μmの間隔で4本引き、この直線が一部でも通過するBaTiO3系結晶粒子の数を数える。直線の長さをBaTiO3系結晶粒子の数で割ったものの4カ所以上のSEM観察像の平均を平均結晶粒径とする。
BaTiO 3 -based crystal particles in which a part of Ba is substituted with a rare earth element preferably have an average crystal grain size of 5 to 200 μm, more preferably 5 to 180 μm, still more preferably 5 to 160 μm. By controlling the average crystal grain size within such a range, the electrical resistance at room temperature can be stably lowered.
The average grain size of the BaTiO 3 -based crystal grains can be measured as follows. A square sample of 5 mm×5 mm×5 mm is cut out from the ceramic body and embedded in resin. The embedded sample is mirror-polished by mechanical polishing and observed with an SEM. For SEM observation, for example, model S-3400N manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation is used at an acceleration voltage of 15 kV and a magnification of 3000. In the SEM observation image (30 μm long × 45 μm wide), four straight lines with a thickness of 0.3 μm are drawn at intervals of 10 μm across the entire vertical direction of the field of view. count. The length of the straight line is divided by the number of BaTiO 3 -based crystal grains, and the average of four or more SEM observation images is taken as the average crystal grain size.

Baの一部が希土類元素で置換されたBaTiO3系結晶粒子のセラミックス体における含有量は、主成分となる量であれば特に限定されないが、好ましくは90.0質量%以上、より好ましくは92.0質量%以上、より好ましくは94.0質量%以上である。なお、BaTiO3系結晶粒子の含有量の上限値は、特に限定されないが、一般的に99.0質量%、好ましくは98.0質量%である。
このBaTiO3系結晶粒子の含有量は、例えば、蛍光X線分析、EDAX(エネルギー分散型X線)分析によって測定することができる。その他の結晶粒子についても、この方法と同様にして測定することができる。
The content of the BaTiO 3 -based crystal particles in which Ba is partially substituted with a rare earth element in the ceramic body is not particularly limited as long as it is the amount that becomes the main component, but is preferably 90.0% by mass or more, more preferably 92% by mass. 0% by mass or more, more preferably 94.0% by mass or more. Although the upper limit of the content of BaTiO 3 -based crystal particles is not particularly limited, it is generally 99.0% by mass, preferably 98.0% by mass.
The content of BaTiO 3 -based crystal particles can be measured by, for example, fluorescent X-ray analysis and EDAX (energy dispersive X-ray) analysis. Other crystal grains can also be measured in the same manner as this method.

本発明の実施形態に係るセラミックス体は、Ba6Ti1740結晶粒子を含む。セラミックス体においてBa6Ti1740結晶粒子を存在させることにより、室温における電気抵抗を低下させることができる。理論によって本発明が限定されることを意図するものではないが、Ba6Ti1740結晶粒子は、焼成過程で液相化してBaTiO3系結晶粒子の再配列、粒成長及び緻密化を促進させるため、室温における電気抵抗が低下するものと考えられる。 A ceramic body according to an embodiment of the present invention contains Ba 6 Ti 17 O 40 crystal grains. The presence of Ba 6 Ti 17 O 40 crystal grains in the ceramic body can reduce the electrical resistance at room temperature. While not intending to limit the invention by theory, the Ba6Ti17O40 crystal grains liquefy during the firing process to promote rearrangement, grain growth and densification of the BaTiO3 - based crystal grains. Therefore, it is considered that the electrical resistance at room temperature is lowered.

Ba6Ti1740結晶粒子のセラミックス体における含有量は、1.0~10.0質量%、好ましくは1.2~8.0質量%、より好ましくは1.5~6.0質量%である。Ba6Ti1740結晶粒子を1.0質量%以上とすることにより、Ba6Ti1740結晶粒子の存在による効果(すなわち、室温における電気抵抗を低下させる効果)を得ることができる。また、Ba6Ti1740結晶粒子を10.0質量%以下とすることにより、PTC特性を確保することができる。 The content of Ba 6 Ti 17 O 40 crystal particles in the ceramic body is 1.0 to 10.0% by mass, preferably 1.2 to 8.0% by mass, more preferably 1.5 to 6.0% by mass. is. By setting the Ba 6 Ti 17 O 40 crystal particles to 1.0% by mass or more, the effect of the presence of the Ba 6 Ti 17 O 40 crystal particles (that is, the effect of lowering the electrical resistance at room temperature) can be obtained. Also, by setting the Ba 6 Ti 17 O 40 crystal particles to 10.0% by mass or less, the PTC characteristics can be ensured.

本発明の実施形態に係るセラミックス体は、BaCO3結晶粒子を更に含むことができる。BaCO3結晶粒子は、セラミックス体の原料であるBaCO3粉末に由来する結晶粒子である。
BaCO3結晶粒子は、セラミックス体の室温における電気抵抗にはほとんど影響しないため、セラミックス体に含まれていなくてもよい。ただし、BaCO3結晶粒子のセラミックス体における含有量が多すぎると、室温における電気抵抗に影響する可能性がある上、他の結晶粒子が少なくなって所望の特性が得られない可能性がある。そのため、BaCO3結晶粒子のセラミックス体における含有量は、好ましくは2.0質量%以下、より好ましくは1.8質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以下である。なお、BaCO3結晶粒子の含有量の下限値は、特に限定されないが、一般的に0.1質量%、好ましくは0.2質量%である。
The ceramic body according to the embodiment of the present invention can further contain BaCO 3 crystal grains. BaCO 3 crystal particles are crystal particles derived from BaCO 3 powder, which is the raw material of the ceramic body.
BaCO 3 crystal grains do not need to be contained in the ceramic body because they have little effect on the electrical resistance of the ceramic body at room temperature. However, if the content of BaCO 3 crystal grains in the ceramic body is too large, the electrical resistance at room temperature may be affected, and the other crystal grains may become too small to obtain desired characteristics. Therefore, the content of BaCO 3 crystal particles in the ceramic body is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.8% by mass or less, and even more preferably 1.5% by mass or less. Although the lower limit of the content of BaCO 3 crystal particles is not particularly limited, it is generally 0.1% by mass, preferably 0.2% by mass.

本発明の実施形態に係るセラミックス体は、上記の結晶粒子に加えて、PTC材料に慣用的に添加されている成分を更に含んでいてもよい。このような成分としては、シフター、特性改良材、金属酸化物及び導電体粉末などの添加剤の他、不可避的不純物が挙げられる。 The ceramic body according to the embodiment of the present invention may further contain, in addition to the above-described crystal grains, components commonly added to PTC materials. Such components include additives such as shifters, property modifiers, metal oxides and conductor powders, as well as unavoidable impurities.

本発明の実施形態に係るセラミックス体は、環境負荷を軽減するという観点から、鉛(Pb)を実質的に含まないことが望ましい。具体的には、本発明の実施形態に係るセラミックス体は、Pb含有量が、好ましくは0.01質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、更に好ましくは0質量%である。Pb含有量が少ないことで、例えば、セラミックス体をヒーターエレメントに用いたときに、セラミックス体に接触させることで加温した空気をヒトなどの生物に安全に当てることができる。なお、本発明の実施形態に係るセラミックス体において、Pb含有量は、PbOに換算すると、好ましくは0.03質量%未満、より好ましくは0.01質量%未満、更に好ましくは0質量%である。鉛の含有量は、例えば、蛍光X線分析、ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析)などにより求めることができる。 It is desirable that the ceramic body according to the embodiment of the present invention does not substantially contain lead (Pb) from the viewpoint of reducing environmental load. Specifically, the ceramic body according to the embodiment of the present invention preferably has a Pb content of 0.01% by mass or less, more preferably 0.001% by mass or less, and even more preferably 0% by mass. With a low Pb content, for example, when a ceramic body is used as a heater element, air heated by contacting the ceramic body can be safely applied to living organisms such as humans. In addition, in the ceramic body according to the embodiment of the present invention, the Pb content is preferably less than 0.03% by mass, more preferably less than 0.01% by mass, and still more preferably 0% by mass in terms of PbO. . The lead content can be determined by, for example, fluorescent X-ray analysis, ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry), or the like.

本発明の実施形態に係るセラミックス体は、室温における電気抵抗に影響を与える可能性があるアルカリ金属を実質的に含まないことが好ましい。具体的には、本発明の実施形態に係るセラミックス体は、アルカリ金属の含有量が、好ましくは0.01質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、更に好ましくは0質量%である。このような範囲にアルカリ金属の含有量を制御することにより、室温における電気抵抗を安定して低下させることができる。アルカリ金属の含有量は、例えば、蛍光X線分析、ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析)などにより求めることができる。 Preferably, the ceramic body according to the embodiment of the present invention does not substantially contain alkali metals that may affect electrical resistance at room temperature. Specifically, the ceramic body according to the embodiment of the present invention has an alkali metal content of preferably 0.01% by mass or less, more preferably 0.001% by mass or less, and still more preferably 0% by mass. . By controlling the alkali metal content within such a range, the electrical resistance at room temperature can be stably lowered. The alkali metal content can be determined by, for example, fluorescent X-ray analysis, ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry), or the like.

(1-2)開気孔率
本発明の実施形態に係るセラミックス体の開気孔率は、室温における電気抵抗に影響を与える因子である。そのため、本発明の実施形態に係るセラミックス体の開気孔率は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは4.9%以下に制御される。このような範囲に開気孔率を制御することにより、セラミックス体を緻密化することができるため、室温における電気抵抗を安定して低下させることができる。なお、開気孔率の下限値は、特に限定されないが、一般的に0.1%、好ましくは0.5%である。
セラミックス体の開気孔率は、純水を媒体とするアルキメデス法により測定することができる。開気孔率は、セラミックス体を製造する際に用いる造孔材や焼結助剤の量、焼成雰囲気などの条件を調整することによって制御することができる。
(1-2) Open Porosity The open porosity of the ceramic body according to the embodiment of the present invention is a factor that affects electrical resistance at room temperature. Therefore, the open porosity of the ceramic body according to the embodiment of the present invention is preferably controlled to 5.0% or less, more preferably 4.9% or less. By controlling the open porosity within such a range, the ceramic body can be densified, so that the electrical resistance at room temperature can be stably lowered. Although the lower limit of the open porosity is not particularly limited, it is generally 0.1%, preferably 0.5%.
The open porosity of the ceramic body can be measured by the Archimedes method using pure water as a medium. The open porosity can be controlled by adjusting conditions such as the amount of the pore-forming material and sintering aid used when producing the ceramic body, and the firing atmosphere.

(1-3)嵩密度
本発明の実施形態に係るセラミックス体の嵩密度は、室温における電気抵抗に影響を与える因子である。そのため、本発明の実施形態に係るセラミックス体の嵩密度は、好ましくは5.35g/cm3以上に制御される。このような範囲に嵩密度を制御することにより、室温における電気抵抗を安定して低下させることができる。なお、嵩密度の上限値は、特に限定されないが、一般的に7.00g/cm3、好ましくは6.00g/cm3である。
セラミックス体の嵩密度は、開気孔率と同様に、純水を媒体とするアルキメデス法により測定することができる。嵩密度は、セラミックス体を製造する際に用いる分散媒、バインダー、可塑剤、分散剤などの量、焼成雰囲気などの条件を調整することによって制御することができる。
(1-3) Bulk Density The bulk density of the ceramic body according to the embodiment of the present invention is a factor that affects electrical resistance at room temperature. Therefore, the bulk density of the ceramic body according to the embodiment of the present invention is preferably controlled to 5.35 g/cm 3 or higher. By controlling the bulk density within such a range, the electrical resistance at room temperature can be stably lowered. Although the upper limit of bulk density is not particularly limited, it is generally 7.00 g/cm 3 , preferably 6.00 g/cm 3 .
The bulk density of the ceramic body can be measured by the Archimedes method using pure water as a medium, like the open porosity. The bulk density can be controlled by adjusting the amount of the dispersion medium, binder, plasticizer, dispersant, etc. used when producing the ceramic body, and the conditions such as the firing atmosphere.

(1-4)体積抵抗率
本発明の実施形態に係るセラミックス体は、25℃で測定される体積抵抗率が、好ましくは150Ω・cm以下、より好ましくは100Ω・cm以下、更に好ましくは50Ω・cm、特に好ましくは30Ω・cm以下である。このような範囲の体積抵抗率であれば、室温における電気抵抗が低いということができる。そして、室温における電気抵抗を低くすることで、暖房に必要な発熱性能を確保することができるとともに、消費電力が大きくなるのを抑制することができる。なお、体積抵抗率の下限値は、特に限定されないが、一般に0.1Ω・cm、好ましくは1.0Ω・cmである。
セラミックス体の体積抵抗率は、次のようにして測定することができる。セラミックス体から、30mm×30mm×15mmの寸法の試験片をランダムに2個以上切削加工し採取する。そして、測定温度における電気抵抗を2端子法にて測定し、試験片の形状から体積抵抗率を算出する。すべての試験片の体積抵抗率の平均値を測定温度における測定値とする。
(1-4) Volume Resistivity The ceramic body according to the embodiment of the present invention has a volume resistivity measured at 25° C. of preferably 150 Ω·cm or less, more preferably 100 Ω·cm or less, and even more preferably 50 Ω·cm. cm, particularly preferably 30 Ω·cm or less. If the volume resistivity is within such a range, it can be said that the electrical resistance at room temperature is low. By reducing the electrical resistance at room temperature, it is possible to ensure the heat generation performance necessary for heating and to suppress the increase in power consumption. Although the lower limit of the volume resistivity is not particularly limited, it is generally 0.1 Ω·cm, preferably 1.0 Ω·cm.
The volume resistivity of a ceramic body can be measured as follows. Two or more test pieces having dimensions of 30 mm×30 mm×15 mm are randomly cut and collected from the ceramic body. Then, the electrical resistance at the measurement temperature is measured by the two-probe method, and the volume resistivity is calculated from the shape of the test piece. Let the average value of the volume resistivity of all test pieces be the measured value at the measurement temperature.

(1-5)用途
本発明の実施形態に係るセラミックス体は、特に限定されるわけではないが、例えば、PTCヒーター、PTCスイッチ、過電流保護素子、温度検知器に利用可能である。これらの中でも、本発明の実施形態に係るセラミックス体は、暖房用のヒーターエレメントとして、とりわけ車両の車室暖房用のヒーターエレメントとして好適に使用可能である。車両としては、特に限定されるわけではないが、自動車及び電車が挙げられる。自動車としては、特に限定されるわけではないが、ガソリン車、ディーゼル車、燃料電池自動車、電気自動車及びプラグインハイブリッド自動車が挙げられる。本発明の実施形態に係るヒーターエレメントは、とりわけ電気自動車及び電車のような内燃機関を持たない車両に好適に利用可能である。
(1-5) Applications The ceramic bodies according to the embodiments of the present invention can be used for, but not limited to, PTC heaters, PTC switches, overcurrent protection elements, and temperature detectors. Among these, the ceramic body according to the embodiment of the present invention can be suitably used as a heater element for heating, particularly as a heater element for heating the cabin of a vehicle. Vehicles include, but are not limited to, automobiles and trains. Vehicles include, but are not limited to, gasoline vehicles, diesel vehicles, fuel cell vehicles, electric vehicles, and plug-in hybrid vehicles. Heater elements according to embodiments of the present invention are particularly suitable for use in vehicles without internal combustion engines, such as electric vehicles and electric trains.

(1-6)形状
本発明の実施形態に係るセラミックス体の形状は、用途に応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。例えば、セラミックス体をヒーターエレメントとして利用することを考える場合、ウォールフロー型又はフロースルー型のハニカム形状を有することができるが、フロースルー型のハニカム形状であることが好ましい。
(1-6) Shape The shape of the ceramic body according to the embodiment of the present invention may be appropriately selected depending on the application, and is not particularly limited. For example, when considering the use of a ceramic body as a heater element, it may have a wall-flow type or flow-through type honeycomb shape, but the flow-through type honeycomb shape is preferable.

ここで、フロースルー型のハニカム形状を有する本発明の実施形態に係るセラミックス体(以下、「ハニカム構造体」という)の模式的な斜視図を図1に示す。本発明の実施形態に係るハニカム構造体10は、外周壁11と、外周壁11の内側に配設され、第1端面13aから第2端面13bまで流路を形成する複数のセル14を区画形成する隔壁12とを含むハニカム形状を有する。 FIG. 1 shows a schematic perspective view of a ceramic body (hereinafter referred to as a "honeycomb structure") according to an embodiment of the present invention having a flow-through honeycomb shape. A honeycomb structure 10 according to an embodiment of the present invention includes an outer peripheral wall 11 and a plurality of cells 14 disposed inside the outer peripheral wall 11 and forming flow paths from a first end surface 13a to a second end surface 13b. It has a honeycomb shape including partition walls 12 that are connected to each other.

ハニカム構造体10の各端面(第1端面13a及び第2端面13b)の形状は、特に限定されないが、多角形(四角形(長方形、正方形)、五角形、六角形、七角形、八角形など)、円形、オーバル形状、L字状などの任意の形状とすることができる。各端面が多角形の場合、角部は面取りしてもよい。なお、各端面の形状と、セル14が延びる方向に直交する断面の形状とは同一であることが好ましい。 The shape of each end face (first end face 13a and second end face 13b) of the honeycomb structure 10 is not particularly limited, but may be polygonal (quadrilateral (rectangle, square), pentagon, hexagon, heptagon, octagon, etc.), It can be of any shape, such as circular, oval, or L-shaped. If each end face is polygonal, the corners may be chamfered. It is preferable that the shape of each end surface and the shape of the cross section perpendicular to the direction in which the cells 14 extend are the same.

セル14が延びる方向に直交する断面におけるセル14の形状に制限はないが、四角形(長方形、正方形)、六角形、八角形、又はこれらの二種以上の組み合わせであることが好ましい。これらの中でも、セル14の形状は正方形及び/又は六角形が好ましい。このような形状のセル14とすることにより、ハニカム構造体10にガスを流したときの圧力損失を小さくすることができる。なお、図1のハニカム構造体10では、セル14が延びる方向に直交する断面におけるセル14の形状が正方形である場合を示している。 Although the shape of the cells 14 in a cross section perpendicular to the direction in which the cells 14 extend is not limited, it is preferably quadrangular (rectangular, square), hexagonal, octagonal, or a combination of two or more of these. Among these, the shape of the cells 14 is preferably square and/or hexagonal. By forming the cells 14 in such a shape, the pressure loss when the gas is caused to flow through the honeycomb structure 10 can be reduced. Note that the honeycomb structure 10 of FIG. 1 shows a case where the shape of the cells 14 in the cross section perpendicular to the extending direction of the cells 14 is square.

隔壁12の平均厚みは、特に限定されないが、好ましくは50~130μm、より好ましくは55~120μm、更に好ましくは60~110μmである。隔壁12の平均厚みを50μm以上とすることにより、室温における電気抵抗を低くしつつ、ハニカム構造体10の強度を確保することができる。また、隔壁12の平均厚みを130μm以下とすることにより、コンパクトなハニカム構造体10を得ることができる。
ここで、隔壁12の厚みとは、セル14が延びる方向に直交する断面において、隣接するセル14の重心同士を線分で結んだときに当該線分が隔壁12を横切る長さを指す。隔壁12の平均厚みは、全ての隔壁12の厚みの平均値を指す。
The average thickness of the partition walls 12 is not particularly limited, but is preferably 50 to 130 μm, more preferably 55 to 120 μm, still more preferably 60 to 110 μm. By setting the average thickness of the partition walls 12 to 50 μm or more, the strength of the honeycomb structure 10 can be ensured while reducing the electrical resistance at room temperature. Moreover, by setting the average thickness of the partition walls 12 to 130 μm or less, a compact honeycomb structure 10 can be obtained.
Here, the thickness of the partition wall 12 refers to the length of a line segment that crosses the partition wall 12 when connecting the centers of gravity of adjacent cells 14 in a cross section perpendicular to the direction in which the cells 14 extend. The average thickness of the partition walls 12 refers to the average thickness of all the partition walls 12 .

セル密度は、特に限定されないが、好ましくは15~140セル/cm2、より好ましくは46~94セル/cm2である。セル密度を15セル/cm2以上とすることにより、室温における電気抵抗を低下させつつ、加熱に適したハニカム構造体10とすることができる。また、セル密度を140セル/cm2以下とすることにより、通風抵抗を抑えて送風機の出力を抑制することができる。
ここで、セル密度は、ハニカム構造体10の各底面の面積でセル数を除することによって求めることができる。
Although the cell density is not particularly limited, it is preferably 15-140 cells/cm 2 , more preferably 46-94 cells/cm 2 . By setting the cell density to 15 cells/cm 2 or more, the honeycomb structure 10 suitable for heating can be obtained while reducing the electrical resistance at room temperature. Also, by setting the cell density to 140 cells/cm 2 or less, the ventilation resistance can be suppressed and the output of the blower can be suppressed.
Here, the cell density can be obtained by dividing the number of cells by the area of each bottom surface of the honeycomb structure 10 .

図1に示すハニカム構造体10はヒーターエレメントとして利用可能であり、通電によって発熱可能である。したがって、外気又は車室内空気のようなガスが、第1端面13aから流入してから、複数のセル14を通過し、第2端面13bから流出するまでに、当該ガスは発熱する隔壁12からの伝熱によって加熱することが可能である。 The honeycomb structure 10 shown in FIG. 1 can be used as a heater element, and can generate heat when energized. Therefore, the gas, such as outside air or vehicle interior air, flows from the first end surface 13a, passes through the plurality of cells 14, and flows out from the second end surface 13b. It is possible to heat by heat transfer.

本発明の実施形態に係るセラミックス体は、ハニカムセグメントと、複数のハニカムセグメントの間を接合する接合層とを有するハニカム接合体であってもよい。ハニカム接合体を用いることにより、クラックの発生を抑えながらガスの流量確保に重要なセル14の総断面積を増やすことが可能となる。 The ceramic body according to the embodiment of the present invention may be a joined honeycomb body having honeycomb segments and joining layers for joining between the plurality of honeycomb segments. By using the honeycomb bonded body, it is possible to increase the total cross-sectional area of the cells 14, which is important for securing the gas flow rate, while suppressing the occurrence of cracks.

ここで、一例として、5個のハニカムセグメントを有するハニカム接合体のセルが延びる方向に直交する模式的な断面図を図2に示す。
図2に示されるように、ハニカム接合体17は、5個のハニカムセグメント18と、ハニカムセグメント18の間を接合する接合層19とを有する。各ハニカムセグメント18は、外周壁11と、外周壁11の内側に配設され、第1端面13aから第2端面13bまで流路を形成する複数のセル14を区画形成する隔壁12とを有する。
Here, as an example, FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view perpendicular to the cell extending direction of a honeycomb joined body having five honeycomb segments.
As shown in FIG. 2 , the honeycomb joined body 17 has five honeycomb segments 18 and joining layers 19 that join between the honeycomb segments 18 . Each honeycomb segment 18 has an outer peripheral wall 11 and a partition wall 12 disposed inside the outer peripheral wall 11 and partitioning a plurality of cells 14 forming flow paths from the first end face 13a to the second end face 13b.

接合層19は、接合材を用いて形成することができる。接合材としては、特に限定されないが、セラミックス材料に、水などの溶媒を加えてペースト状にしたものを用いることができる。接合材は、PTC特性を有するセラミックスを含有してもよく、外周壁11及び隔壁12と同一のセラミックスを含有してもよい。接合材は、ハニカムセグメント18同士を接合する役割に加えて、ハニカムセグメント18を接合した後の外周コート材として用いることも可能である。 The bonding layer 19 can be formed using a bonding material. The bonding material is not particularly limited, but a paste made by adding a solvent such as water to a ceramic material can be used. The bonding material may contain ceramics having PTC properties, or may contain the same ceramics as the outer peripheral wall 11 and the partition walls 12 . In addition to the role of joining the honeycomb segments 18 together, the joining material can also be used as an outer peripheral coating material after the honeycomb segments 18 are joined.

(1-7)製造方法
本発明の実施形態に係るセラミックス体の製造方法は、成形工程及び焼成工程を含む。なお、以下では、ハニカム形状を有するセラミックス体(ハニカム構造体10)を製造する場合を例に挙げて説明する。
成形工程では、BaCO3粉末と、TiO2粉末と、及び希土類の硝酸塩及び/又は水酸化物の粉末とを含むセラミックス原料を含有する坏土を成形し、相対密度が60%以上のセラミックス成形体(以下、「ハニカム成形体」ということもある)を作製する。特に、希土類の水酸化物の粉末をセラミックス原料に用いることにより、坏土中のBaCO3粉末の凝集を抑制することができるため、焼成工程において均一な液相形成及び粒成長を促進させることができる。その結果、室温における電気抵抗が低いハニカム構造体10が得られ易い。希土類としては、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Dy、Ho、Er及びYbからなる群から選択される1種以上であり、好ましくはLaである。
セラミックス原料は、所望する組成となるように各粉末を乾式混合することによって得ることができる。
坏土は、セラミックス原料に、分散媒、バインダー、可塑剤及び分散剤を添加して混錬することによって得ることができる。坏土には、シフター、金属酸化物、特性改善剤、導電体粉末などの添加剤を必要に応じて含有させてもよい。
セラミックス原料以外の成分の配合量は、セラミックス成形体の相対密度が60%となるような量であれば特に限定されない。
(1-7) Manufacturing Method A method for manufacturing a ceramic body according to an embodiment of the present invention includes a forming step and a firing step. In addition, below, the case where the ceramics body (honeycomb structure 10) which has a honeycomb shape is manufactured is mentioned as an example, and is demonstrated.
In the molding step, a clay containing ceramic raw materials containing BaCO 3 powder, TiO 2 powder, and rare earth nitrate and/or hydroxide powder is molded to form a ceramic compact having a relative density of 60% or more. (hereinafter sometimes referred to as a "honeycomb molded body"). In particular, by using a rare earth hydroxide powder as a ceramic raw material, it is possible to suppress the aggregation of the BaCO 3 powder in the clay, so that uniform liquid phase formation and grain growth can be promoted in the firing process. can. As a result, it is easy to obtain a honeycomb structure 10 having a low electrical resistance at room temperature. The rare earth is one or more selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Dy, Ho, Er and Yb, preferably La.
A ceramic raw material can be obtained by dry-mixing powders to obtain a desired composition.
Clay can be obtained by adding a dispersion medium, a binder, a plasticizer and a dispersant to a ceramic raw material and kneading the mixture. Additives such as shifters, metal oxides, property improving agents, and conductive powders may be added to the clay, if necessary.
The amount of the components other than the ceramic raw material is not particularly limited as long as the relative density of the ceramic compact is 60%.

ここで、本明細書において「セラミックス成形体の相対密度」とは、セラミックス原料全体の真密度に対するセラミックス成形体の密度の割合のことを意味する。具体的には、以下の式によって求めることができる。
セラミックス成形体の相対密度(%)=セラミックス成形体の密度(g/cm3)/セラミックス原料全体の真密度(g/cm3)×100
セラミックス成形体の密度は、純水を媒体とするアルキメデス法により測定することができる。また、セラミックス原料全体の真密度は、各原料の質量を合計した値(g)を、各原料の実の体積を合計した値(cm3)で除することによって求めることができる。
Here, the term "relative density of the ceramic compact" as used herein means the ratio of the density of the ceramic compact to the true density of the ceramic raw material as a whole. Specifically, it can be obtained by the following formula.
Relative density of ceramic compact (%) = Density of ceramic compact (g/cm 3 )/true density of entire ceramic raw material (g/cm 3 ) x 100
The density of the ceramic compact can be measured by the Archimedes method using pure water as a medium. Further, the true density of the entire ceramic raw material can be obtained by dividing the total mass value (g) of each raw material by the total actual volume value (cm 3 ) of each raw material.

分散媒としては、水、又は水とアルコールなどの有機溶媒との混合溶媒などを挙げることができるが、特に水を好適に用いることができる。 Examples of the dispersion medium include water, a mixed solvent of water and an organic solvent such as alcohol, and the like, and water is particularly preferable.

バインダーとしては、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などの有機バインダーを例示することができる。特に、メチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルセルロースを併用することが好適である。バインダーは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよいが、アルカリ金属元素を含有していないことが好ましい。 Examples of binders include organic binders such as methylcellulose, hydroxypropoxylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, and polyvinyl alcohol. In particular, it is preferable to use methyl cellulose and hydroxypropoxyl cellulose together. The binder may be used singly or in combination of two or more, but preferably does not contain an alkali metal element.

可塑剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリカルボン酸系高分子、アルキルリン酸エステルなどを例示することができる。 Examples of plasticizers include polyoxyalkylene alkyl ethers, polycarboxylic acid polymers, and alkyl phosphate esters.

分散剤には、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコールなどの界面活性剤を用いることができる。分散剤は、1種類を単独で使用するものであっても、2種類以上を組み合わせて使用するものであってもよい。 Surfactants such as polyoxyalkylene alkyl ethers, ethylene glycol, dextrin, fatty acid soaps, and polyalcohols can be used as dispersants. Dispersants may be used singly or in combination of two or more.

セラミックス成形体は、坏土を押出成形することによって作製することができる。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚み、セル密度などを有する口金を用いることができる。 A ceramic molded body can be produced by extruding clay. For extrusion molding, a die having a desired overall shape, cell shape, partition wall thickness, cell density, etc. can be used.

押出成形によって得られるセラミックス成形体の相対密度は、60%以上、好ましくは61%以上である。このような範囲にセラミックス成形体の相対密度を制御することにより、セラミックス体を緻密化し、室温における電気抵抗を低下させることが可能となる。なお、セラミックス成形体の相対密度の上限値は、特に限定されないが、一般に80%、好ましくは75%である。 The relative density of the ceramic molded body obtained by extrusion molding is 60% or more, preferably 61% or more. By controlling the relative density of the ceramic compact within such a range, it becomes possible to densify the ceramic compact and reduce the electrical resistance at room temperature. Although the upper limit of the relative density of the ceramic compact is not particularly limited, it is generally 80%, preferably 75%.

セラミックス成形体は、焼成工程の前に乾燥させることができる。乾燥方法としては、特に限定されないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥などの従来公知の乾燥方法を用いることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に乾燥することができる点で、熱風乾燥と、マイクロ波乾燥又は誘電乾燥とを組み合わせた乾燥方法が好ましい。 The ceramic molded body can be dried before the firing process. The drying method is not particularly limited, but conventionally known drying methods such as hot air drying, microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, and freeze drying can be used. Among these, a drying method combining hot air drying with microwave drying or dielectric drying is preferable in that the entire molded body can be dried quickly and uniformly.

焼成工程は、1150~1250℃で保持した後、20~500℃/時の昇温速度で1360~1430℃の最高温度に昇温させて0.5~5時間保持すること含む。
ハニカム成形体を1360~1430℃の最高温度で0.5~5時間保持することにより、Baの一部が希土類元素で置換されたBaTiO3系結晶粒子を主成分とするセラミックス体(ハニカム構造体10)を得ることができる。
また、1150~1250℃で保持することにより、焼成過程で生成するBa2TiO4結晶粒子が除去され易くなるため、ハニカム構造体10を緻密化させることができる。
さらに、1150~1250℃から1360~1430℃の最高温度までの昇温速度を20~500℃/時とすることにより、1.0~10.0質量%のBa6Ti1740結晶粒子をハニカム構造体10に生成させることができる。
The firing step includes holding at 1150 to 1250° C., raising the temperature to a maximum temperature of 1360 to 1430° C. at a rate of 20 to 500° C./hour, and holding the temperature for 0.5 to 5 hours.
By holding the honeycomb formed body at a maximum temperature of 1360 to 1430° C. for 0.5 to 5 hours, a ceramic body (honeycomb structure 10) can be obtained.
Also, by holding at 1150 to 1250° C., the Ba 2 TiO 4 crystal particles generated during the firing process are easily removed, so the honeycomb structure 10 can be densified.
Furthermore, by setting the rate of temperature increase from 1150 to 1250° C. to the maximum temperature of 1360 to 1430° C. to 20 to 500° C./hour, 1.0 to 10.0% by mass of Ba 6 Ti 17 O 40 crystal particles are obtained. The honeycomb structure 10 can be generated.

1150~1250℃での保持時間は、特に限定されないが、好ましくは0.5~5時間である。このような保持時間とすることにより、焼成過程で生成するBa2TiO4結晶粒子が安定して除去され易くなる。 The holding time at 1150 to 1250° C. is not particularly limited, but preferably 0.5 to 5 hours. By setting such a holding time, the Ba 2 TiO 4 crystal particles generated during the firing process can be stably removed easily.

焼成工程は、900~950℃で0.5~5時間保持することを含むことが好ましい。900~950℃で0.5~5時間保持することにより、BaCO3が効率良く分解し、所定の組成を有するハニカム構造体10が得られ易くなる。 The firing step preferably includes holding at 900-950° C. for 0.5-5 hours. By holding at 900 to 950° C. for 0.5 to 5 hours, BaCO 3 is efficiently decomposed, making it easier to obtain a honeycomb structure 10 having a predetermined composition.

なお、焼成工程の前には、バインダーを除去するための脱脂工程を行ってもよい。脱脂工程の雰囲気は、有機成分を完全に分解するために大気雰囲気とすることが好ましい。
また、焼成工程の雰囲気も、電気特性の制御と製造コストの観点から大気雰囲気とすることが好ましい。
焼成工程や脱脂工程に用いられる焼成炉としては、特に限定されないが、電気炉、ガス炉などを用いることができる。
A degreasing step for removing the binder may be performed before the firing step. The atmosphere of the degreasing step is preferably an air atmosphere in order to completely decompose the organic components.
Also, the atmosphere in the firing process is preferably an air atmosphere from the viewpoint of control of electrical properties and manufacturing cost.
A firing furnace used in the firing process and the degreasing process is not particularly limited, but an electric furnace, a gas furnace, or the like can be used.

<ヒーターエレメント>
本発明の実施形態に係るヒーターエレメントは、上記のセラミックス体(例えば、ハニカム構造体10)を備える。
図3は、本発明の実施形態に係るヒーターエレメントの模式的な斜視図である。また、図4は、ハニカム構造体のセルが延びる方向に直交する図3のヒーターエレメントの模式的な断面図である。
本発明の実施形態に係るヒーターエレメント100は、ハニカム構造体10と、ハニカム構造体10の外周壁11の表面に配設される一対の電極20とを備える。
<Heater element>
A heater element according to an embodiment of the present invention includes the ceramic body (for example, the honeycomb structure 10).
3 is a schematic perspective view of a heater element according to an embodiment of the invention; FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the heater element of FIG. 3 orthogonal to the cell extending direction of the honeycomb structure.
A heater element 100 according to an embodiment of the present invention includes a honeycomb structure 10 and a pair of electrodes 20 arranged on the surface of the outer peripheral wall 11 of the honeycomb structure 10 .

ヒーターエレメント100に用いられるハニカム構造体10は、セル14が延びる方向に直交する断面において、長軸及び短軸を有する形状であることが好ましい。また、一対の電極20は、セル14が延びる方向と平行に延びる帯状に形成されており、且つセル14が延びる方向に直交する断面において、ハニカム構造体10の重心を通る長軸を挟んで対向するように外周壁11の表面に配設されていることが好ましい。さらに、ヒーターエレメント100は、各電極20の端部側に配設され、各電極20と平面で接する板状の外部接続部材30を更に備えることが好ましい。このように電極20及び外部接続部材30を配設することにより、電極20と外部接続部材30とが面接触し、外部からの給電量を高め易くなるため、発熱性能を向上させることができる。 The honeycomb structure 10 used for the heater element 100 preferably has a shape having a long axis and a short axis in a cross section perpendicular to the extending direction of the cells 14 . Moreover, the pair of electrodes 20 are formed in a band shape extending parallel to the direction in which the cells 14 extend, and are opposed to each other across the long axis passing through the center of gravity of the honeycomb structure 10 in a cross section perpendicular to the direction in which the cells 14 extend. It is preferable that it is arranged on the surface of the outer peripheral wall 11 so as to do so. Furthermore, the heater element 100 preferably further includes a plate-shaped external connection member 30 that is arranged on the end side of each electrode 20 and that is in contact with each electrode 20 in a plane. By arranging the electrodes 20 and the external connection members 30 in this way, the electrodes 20 and the external connection members 30 are in surface contact, and the amount of power supplied from the outside can be easily increased, so that the heat generation performance can be improved.

図5は、本発明の実施形態に係る別のヒーターエレメントの模式的な端面図(すなわち、ハニカム構造体の第1端面側からみた本発明の実施形態に係る別のヒーターエレメントの模式的な正面図)である。また、図6は、図5のヒーターエレメントにおけるa-a’線の模式的な断面図(すなわち、ハニカム構造体のセルが延びる方向に平行な図5のヒーターエレメントの模式的な断面図)である。
本発明の実施形態に係るヒーターエレメント200は、ハニカム構造体10と、ハニカム構造体10の第1端面13a及び第2端面13bにおける外周壁11及び隔壁12の表面に配設される一対の電極20とを備える。
FIG. 5 is a schematic end view of another heater element according to an embodiment of the present invention (that is, a schematic front view of another heater element according to an embodiment of the present invention viewed from the first end face side of the honeycomb structure). Figure). 6 is a schematic cross-sectional view of the heater element of FIG. 5 taken along line aa' (that is, a schematic cross-sectional view of the heater element of FIG. 5 parallel to the direction in which the cells of the honeycomb structure extend). be.
The heater element 200 according to the embodiment of the present invention includes a honeycomb structure 10 and a pair of electrodes 20 disposed on the surfaces of the outer peripheral wall 11 and the partition wall 12 on the first end surface 13a and the second end surface 13b of the honeycomb structure 10. and

ヒーターエレメント200に用いられるハニカム構造体10は、セル14が延びる方向の長さが短い方が好ましい。このような構造であれば、第1端面13a及び第2端面13bに一対の電極20が配設された構造を有するヒーターエレメント200でも、室温における電気抵抗が低いハニカム構造体10を適用することが可能となる。また、ヒーターエレメント200は、一対の電極20の少なくとも一部に、各電極20と平面で接する板状の外部接続部材30を更に備えることが好ましい。このような外部接続部材30を設けることにより、一対の電極20全体に効率的に通電することが可能となり、発熱性能を向上させることができる。
以下、ヒーターエレメント100,200の各構成部材について詳細に説明する。
The honeycomb structure 10 used for the heater element 200 preferably has a short length in the direction in which the cells 14 extend. With such a structure, the honeycomb structure 10 having a low electrical resistance at room temperature can be applied even to the heater element 200 having a structure in which the pair of electrodes 20 are arranged on the first end surface 13a and the second end surface 13b. It becomes possible. Moreover, the heater element 200 preferably further includes a plate-like external connection member 30 that is in contact with each electrode 20 in a plane at least part of the pair of electrodes 20 . By providing such an external connection member 30, it is possible to efficiently conduct electricity to the entire pair of electrodes 20, thereby improving heat generation performance.
Each constituent member of the heater elements 100 and 200 will be described in detail below.

(2-1)ヒーターエレメント100における一対の電極20
一対の電極20は、ハニカム構造体10の外周壁11の表面に設けることができる。一対の電極20は、ハニカム構造体10のセル14が延びる方向と平行に延びる帯状に形成される。また、一対の電極20は、ハニカム構造体10のセル14が延びる方向に直交する断面において、ハニカム構造体10の重心を通る長軸を挟んで対向するように外周壁11の表面に配設される。このように配設される一対の電極20によって電圧を印加することにより、通電してジュール熱によりハニカム構造体10を発熱させることが可能となる。
(2-1) Pair of electrodes 20 in heater element 100
A pair of electrodes 20 can be provided on the surface of the outer peripheral wall 11 of the honeycomb structure 10 . The pair of electrodes 20 are formed in a band shape extending parallel to the direction in which the cells 14 of the honeycomb structure 10 extend. Also, the pair of electrodes 20 are arranged on the surface of the outer peripheral wall 11 so as to face each other across the long axis passing through the center of gravity of the honeycomb structure 10 in a cross section perpendicular to the direction in which the cells 14 of the honeycomb structure 10 extend. be. By applying a voltage through the pair of electrodes 20 arranged in this way, it becomes possible to generate heat in the honeycomb structure 10 by Joule heat.

電極20としては、特に限定されないが、例えば、Zn、Cu、Ag、Al、Ni及びSiから選択される少なくとも一種を含有する金属又は合金を使用することができる。また、PTC特性を有する外周壁11及び/又は隔壁12とオーミック接触が可能なオーミック電極層を使用することもできる。オーミック電極層は、例えば、ベース金属としてAl、Au、Ag及びInから選択される少なくとも一種を含有し、ドーパントとしてn型半導体用のNi、Si、Ge、Sn、Se及びTeから選択される少なくとも一種を含有するオーミック電極層を使用することができる。また、電極20は、1層であっても、2層以上であってもよい。電極20が2層以上である場合、それぞれの層の材質は、同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。 Although the electrode 20 is not particularly limited, for example, a metal or alloy containing at least one selected from Zn, Cu, Ag, Al, Ni and Si can be used. Also, an ohmic electrode layer capable of ohmic contact with the outer peripheral wall 11 and/or the partition wall 12 having PTC characteristics may be used. The ohmic electrode layer contains, for example, at least one selected from Al, Au, Ag and In as a base metal, and at least one selected from Ni, Si, Ge, Sn, Se and Te for n-type semiconductors as a dopant. An ohmic electrode layer containing one can be used. Further, the electrode 20 may have one layer or two or more layers. When the electrode 20 has two or more layers, the materials of the respective layers may be of the same type or of different types.

電極20の厚みは、特に限定されず、電極20の形成方法に応じて適宜設定することができる。電極20の形成方法としては、スパッタリング、蒸着、電解析出、化学析出のような金属析出法が挙げられる。また、電極ペーストを塗布した後、焼き付けることによって電極20を形成することもできる。さらに、電極20は、溶射によって形成することもできる。
電極20の厚みは、電極ペーストの焼付けでは5~30μm程度、スパッタリング及び蒸着のような乾式めっきでは100~1000nm程度、溶射では10~100μm程度、電解析出及び化学析出のような湿式めっきでは5~30μm程度とすることが好ましい。
The thickness of the electrode 20 is not particularly limited, and can be appropriately set according to the method of forming the electrode 20 . Methods of forming the electrode 20 include metal deposition methods such as sputtering, vapor deposition, electrolytic deposition, and chemical deposition. Alternatively, the electrode 20 can be formed by applying an electrode paste and then baking it. Furthermore, the electrodes 20 can also be formed by thermal spraying.
The thickness of the electrode 20 is about 5 to 30 μm for baking electrode paste, about 100 to 1000 nm for dry plating such as sputtering and vapor deposition, about 10 to 100 μm for thermal spraying, and about 5 μm for wet plating such as electrolytic deposition and chemical deposition. It is preferable to set the thickness to about 30 μm.

(2-2)ヒーターエレメント200における一対の電極20
一対の電極20は、ハニカム構造体10の第1端面13a及び第2端面13bにおける外周壁11及び隔壁12の表面に設けることができる。
一対の電極20は、セル14を塞ぐことなく第1端面13a及び第2端面13bに設けることが好ましく、セル14を塞ぐことなく第1端面13a及び第2端面13bの全体に設けることがより好ましい。
電極20のその他の特徴は、(2-1)と同様であるため、説明を省略する。
(2-2) Pair of electrodes 20 in heater element 200
The pair of electrodes 20 can be provided on the surfaces of the outer peripheral wall 11 and the partition walls 12 on the first end surface 13 a and the second end surface 13 b of the honeycomb structure 10 .
The pair of electrodes 20 is preferably provided on the first end face 13a and the second end face 13b without blocking the cell 14, and more preferably provided on the entire first end face 13a and the second end face 13b without blocking the cell 14. .
Other features of the electrode 20 are the same as in (2-1), so the description is omitted.

(2-3)ヒーターエレメント100における外部接続部材30
外部接続部材30は、板状であり、各電極20の端部側に、各電極20と平面で接するように設けることができる。外部接続部材30は、ハニカム構造体10のセル14が延びる方向に直交する断面において、ハニカム構造体10の重心を通る長軸と平行に延伸していることが好ましい。このような板状の外部接続部材30を設けることにより、外部から電極20への給電量を高め易くなるため、発熱性能を向上させることができる。
ここで、本明細書において「各電極20の端部側」とは、ハニカム構造体10のセル14が延びる方向に直交する断面において、ハニカム構造体10の重心を通る長軸方向において、各電極20の端部から各電極20の全体長さの30%までの領域を意味する。
外部接続部材30は、各電極20の端部側に配設されていればよく、各電極20の端部に必ずしも接触していなくてもよい。例えば、外部接続部材30に屈曲部を形成し、屈曲部を各電極20と接続してもよい。
(2-3) External connection member 30 in heater element 100
The external connection member 30 is plate-shaped and can be provided on the end side of each electrode 20 so as to be in contact with each electrode 20 in a plane. The external connection member 30 preferably extends parallel to the long axis passing through the center of gravity of the honeycomb structure 10 in a cross section perpendicular to the extending direction of the cells 14 of the honeycomb structure 10 . By providing such a plate-shaped external connection member 30, it becomes easier to increase the amount of power supplied to the electrode 20 from the outside, so that the heat generation performance can be improved.
Here, in the present specification, “the end portion side of each electrode 20” means that each electrode is positioned in the longitudinal direction passing through the center of gravity of the honeycomb structure 10 in a cross section perpendicular to the direction in which the cells 14 of the honeycomb structure 10 extend. It means the area from the end of 20 to 30% of the total length of each electrode 20 .
The external connection member 30 may be arranged on the end portion side of each electrode 20 and does not necessarily have to be in contact with the end portion of each electrode 20 . For example, a bent portion may be formed in the external connection member 30 and the bent portion may be connected to each electrode 20 .

外部接続部材30は、外部接続部材30が配設される側の電極20の端部の幅と略同一の幅を有することが好ましい。このような構成とすることにより、電極20と外部接続部材30との接触面積が大きくなるため、発熱性能を向上させる効果が高くなる。
ここで、本明細書において「電極20の端部の幅と略同一の幅」とは、電極20の端部の幅の±20%以内のことを意味する。
The external connection member 30 preferably has substantially the same width as the end portion of the electrode 20 on which the external connection member 30 is arranged. With such a configuration, the contact area between the electrode 20 and the external connection member 30 is increased, so that the effect of improving the heat generation performance is enhanced.
Here, in this specification, "a width substantially equal to the width of the end of the electrode 20" means within ±20% of the width of the end of the electrode 20. FIG.

外部接続部材30のそれぞれは、ハニカム構造体10のセル14が延びる方向と平行な電極20の一方の端部側に配設されることが好ましい。外部接続部材30が配設される一方の端部側は、ハニカム構造体10のセル14が延びる方向に直交する断面において、同じ側であってもよいし、異なっていてもよい。一方の端部側は、より好ましくは同じ側である。そして、外部接続部材30のそれぞれは、その端部側から外部にむかって同一方向に延伸していることが好ましい。このような構成とすることにより、ハニカム構造体10をヒーターエレメント100に適用した場合に、コンパクト化が可能となる。 Each of the external connection members 30 is preferably arranged on one end side of the electrode 20 parallel to the direction in which the cells 14 of the honeycomb structure 10 extend. One end side where the external connection member 30 is disposed may be the same side or different side in a cross section perpendicular to the extending direction of the cells 14 of the honeycomb structure 10 . One end side is more preferably the same side. It is preferable that each of the external connection members 30 extends outward in the same direction from its end side. With such a configuration, when the honeycomb structure 10 is applied to the heater element 100, the heater element 100 can be made compact.

外部接続部材30の材質としては、特に限定されないが、例えば、金属とすることができる。金属としては、単体金属及び合金などを採用することもできるが、耐食性、電気抵抗率及び線膨張率の観点から、例えば、Cr、Fe、Co、Ni、Cu及びTiよりなる群から選択される少なくとも一種を含む合金とすることが好ましく、ステンレス鋼及びFe-Ni合金、リン青銅がより好ましい。
外部接続部材30の形状及び大きさは、特に限定されず、作製するヒーターユニットの構造に応じて適宜調整すればよい。
The material of the external connection member 30 is not particularly limited, but can be metal, for example. As the metal, a single metal, an alloy, or the like can be employed, but from the viewpoint of corrosion resistance, electrical resistivity, and coefficient of linear expansion, for example, it is selected from the group consisting of Cr, Fe, Co, Ni, Cu, and Ti. An alloy containing at least one of them is preferable, and stainless steel, Fe—Ni alloy, and phosphor bronze are more preferable.
The shape and size of the external connection member 30 are not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the structure of the heater unit to be manufactured.

外部接続部材30と電極20との接続方法は、電気的に接続されていれば特に限定されず、例えば、拡散接合、機械的な加圧機構、溶接などによって接続することができる。 The method of connecting the external connection member 30 and the electrode 20 is not particularly limited as long as they are electrically connected, and can be connected by, for example, diffusion bonding, mechanical pressure mechanism, welding, or the like.

(2-4)ヒーターエレメント200における外部接続部材30
外部接続部材30は、板状であり、各電極20と平面で接するように設けることができる。
外部接続部材30は、第1端面13a及び第2端面13bの外周壁11に設けられた電極20上に配置されていることが好ましい。このような構成とすることにより、電極20全体に効率的に通電させることができる。
外部接続部材30のその他の特徴は、(2-3)と同様であるため、説明を省略する。
(2-4) External connection member 30 in heater element 200
The external connection member 30 is plate-shaped and can be provided so as to be in contact with each electrode 20 in a plane.
The external connection member 30 is preferably arranged on the electrodes 20 provided on the outer peripheral wall 11 of the first end surface 13a and the second end surface 13b. With such a configuration, the entire electrode 20 can be efficiently energized.
Other features of the external connection member 30 are the same as in (2-3), so the description is omitted.

(2-5)使用方法
本発明の実施形態に係るヒーターエレメント100,200は、車両の車室暖房用のヒーターエレメントとして好適に利用可能である。
本発明の実施形態に係るヒーターエレメント100,200は、外部電源から外部接続部材30及び電極20を介してハニカム構造体10に電圧を印加することで発熱させることができる。印加電圧としては、12~800Vであることが好ましい。具体的には、ヒーターエレメント100では、印加電圧が100~800Vであることが好ましい。また、ヒーターエレメント200では、印加電圧が12~60Vであることが好ましい。この範囲に印加電圧を調整することにより、急速加熱を行いつつ消費電力を抑えることができる。また、低電圧であるため、安全性が高い。さらに、安全仕様が重くならないため、ヒーター周りの機器を低コストで製造可能である。
(2-5) Usage The heater elements 100 and 200 according to the embodiments of the present invention can be suitably used as heater elements for heating the cabin of a vehicle.
The heater elements 100 and 200 according to the embodiment of the present invention can generate heat by applying a voltage from an external power supply to the honeycomb structure 10 through the external connection members 30 and the electrodes 20 . The applied voltage is preferably 12 to 800V. Specifically, in the heater element 100, the applied voltage is preferably 100-800V. Moreover, in the heater element 200, the applied voltage is preferably 12 to 60V. By adjusting the applied voltage within this range, power consumption can be suppressed while performing rapid heating. Also, since the voltage is low, the safety is high. Furthermore, since the safety specifications are not heavy, the equipment around the heater can be manufactured at low cost.

ハニカム構造体10が、電圧の印加によって発熱しているときに、セル14にガスを流すことで、ガスを加熱することができる。セル14に流入するガスの温度としては、例えば-60℃~20℃とすることができ、典型的には-10℃~20℃とすることができる。 When the honeycomb structure 10 is generating heat due to voltage application, the gas can be heated by flowing the gas through the cells 14 . The temperature of the gas flowing into the cell 14 can be, for example, -60°C to 20°C, typically -10°C to 20°C.

本発明の実施形態に係るヒーターエレメント100は、室温における電気抵抗が低い、PTC特性を有するハニカム構造体10を用いているため、低電圧で駆動させることができる。
また、本発明の実施形態に係るヒーターエレメント100は、PTC素子とアルミニウムフィンとを、絶縁セラミックス板を介して一体化した既存のヒーターエレメントよりも単純な構造を有するとともに、ヒーターユニットが大型化することを抑制可能である。また、既存のヒーターエレメントは、PTC素子がガスと直接接しないため、ガスの昇温速度(昇温時間)が十分でないが、本発明の実施形態に係るヒーターエレメント100は、外周壁11及び隔壁12がPTC特性を有する材料で構成されたハニカム構造体10がガスと直接接するため、ガスの昇温速度を高めることができる。
さらに、本発明の実施形態に係るヒーターエレメント100は、上記のような電極20及び外部接続部材30を配設することにより、外部から電極20への給電量を高め易くなるため、発熱性能を向上させることができる。
Since the heater element 100 according to the embodiment of the present invention uses the honeycomb structure 10 having PTC characteristics and low electrical resistance at room temperature, it can be driven at a low voltage.
Moreover, the heater element 100 according to the embodiment of the present invention has a simpler structure than the existing heater element in which the PTC element and the aluminum fins are integrated via the insulating ceramic plate, and the heater unit is increased in size. can be suppressed. In addition, in the existing heater element, the PTC element does not come into direct contact with the gas, so the rate of temperature increase (heating time) of the gas is not sufficient. Since the honeycomb structure 10, in which the honeycomb structure 12 is made of a material having PTC properties, is in direct contact with the gas, the rate of temperature rise of the gas can be increased.
Furthermore, in the heater element 100 according to the embodiment of the present invention, by arranging the electrodes 20 and the external connection members 30 as described above, it becomes easier to increase the amount of power supplied to the electrodes 20 from the outside, thereby improving the heat generation performance. can be made

<ヒーターユニット>
本発明の実施形態に係るヒーターユニットは、車両の車室暖房用のヒーターユニットとして好適に利用可能である。特に、本発明の実施形態に係るヒーターユニットは、室温における電気抵抗が低い、PTC特性を有するセラミックス体(ハニカム構造体10)をヒーターエレメント100,200に用いているため、低電圧で駆動させることができる。特に、ヒーターエレメント100,200を並列に複数配列することにより、低電圧で使用可能な実用的なヒーターユニットとすることができる。また、本発明の実施形態に係るヒーターユニットは、発熱性能が高いヒーターエレメント100,200を用いているため、ヒーターユニットの発熱性能を向上させることができる。さらに、ヒーターエレメント100,200はコンパクト化が可能であるため、ヒーターユニットが大型化することも抑制可能である。
<Heater unit>
INDUSTRIAL APPLICABILITY A heater unit according to an embodiment of the present invention can be suitably used as a heater unit for heating a passenger compartment of a vehicle. In particular, since the heater unit according to the embodiment of the present invention uses a ceramic body (honeycomb structure 10) having PTC characteristics and low electrical resistance at room temperature for the heater elements 100 and 200, it can be driven at a low voltage. can be done. In particular, by arranging a plurality of heater elements 100 and 200 in parallel, a practical heater unit that can be used at a low voltage can be obtained. Moreover, since the heater unit according to the embodiment of the present invention uses the heater elements 100 and 200 having high heat generation performance, the heat generation performance of the heater unit can be improved. Furthermore, since the heater elements 100 and 200 can be made compact, it is also possible to suppress an increase in the size of the heater unit.

図7は、ハニカム構造体の第1端面側からみた本発明の実施形態に係るヒーターユニットの模式的な正面図である。
図7に示されるように、本発明の実施形態に係るヒーターユニット600は、ヒーターエレメント100を2個以上含む。また、このヒーターユニット600では、第1端面13a及び第2端面13bの長辺を含む、ハニカム構造体10の外周壁11の表面同士が対向するようにヒーターエレメント100が積層配列されている。このような構成とすることにより、コンパクトなヒーターユニット600を作製することができる。
FIG. 7 is a schematic front view of the heater unit according to the embodiment of the present invention viewed from the first end face side of the honeycomb structure.
As shown in FIG. 7, a heater unit 600 according to an embodiment of the invention includes two or more heater elements 100. As shown in FIG. Moreover, in this heater unit 600, the heater elements 100 are stacked and arranged such that the surfaces of the outer peripheral wall 11 of the honeycomb structure 10, including the long sides of the first end surface 13a and the second end surface 13b, face each other. With such a configuration, a compact heater unit 600 can be manufactured.

本発明の実施形態に係るヒーターユニット600は、筐体(ハウジング部材)610を更に備えることができる。
筐体610の材質としては、特に限定されず、金属、樹脂などが挙げられる。その中でも筐体610の材質は樹脂であることが好ましい。樹脂製の筐体610とすることにより、接地しなくても感電を抑制することができる。
筐体610の形状及びサイズとしては、特に限定されず、既存のヒーターユニットと同様にすることができる。
The heater unit 600 according to the embodiment of the present invention can further include a housing (housing member) 610 .
The material of the housing 610 is not particularly limited, and examples thereof include metal and resin. Among them, it is preferable that the material of the housing 610 is resin. By using the housing 610 made of resin, electric shock can be suppressed without grounding.
The shape and size of the housing 610 are not particularly limited, and can be the same as those of existing heater units.

本発明の実施形態に係るヒーターユニット600は、積層配列されるヒーターエレメント100の間に配置される絶縁材620を更に備えることができる。このような構成とすることにより、複数のヒーターエレメント100の間の電気的なショートを抑制することができる。
絶縁材620としては、アルミナやセラミックスなどの絶縁材料から形成された板材、マットやクロスなどを用いることができる。
The heater unit 600 according to an embodiment of the present invention may further include an insulating material 620 disposed between the stacked heater elements 100 . With such a configuration, electrical shorts between the plurality of heater elements 100 can be suppressed.
As the insulating material 620, a plate, mat, or cloth made of an insulating material such as alumina or ceramics can be used.

本発明の実施形態に係るヒーターユニット600は、ヒーターエレメント100を制御可能な配線構造を有することができる。具体的には、本発明の実施形態に係るヒーターユニット600は、ヒーターエレメント100の外部接続部材30に接続される配線630を更に備えることができる。
配線構造としては、特に限定されないが、図7に示されるように、ヒーターエレメント100のそれぞれを独立して制御可能な配線構造とすることができる。具体的には、ヒーターエレメント100の外部接続部材30のそれぞれに配線630を接続することができる。なお、配線630は外部電源(図示していない)に接続される。このような配線構造とすることにより、ヒーターエレメント100のそれぞれを独立して制御できるため、細かな温度調整が可能となる。
A heater unit 600 according to an embodiment of the present invention may have a wiring structure capable of controlling the heater element 100 . Specifically, the heater unit 600 according to the embodiment of the present invention may further include wiring 630 connected to the external connection member 30 of the heater element 100 .
The wiring structure is not particularly limited, but as shown in FIG. 7, a wiring structure in which each of the heater elements 100 can be independently controlled can be used. Specifically, the wiring 630 can be connected to each of the external connection members 30 of the heater element 100 . Note that the wiring 630 is connected to an external power supply (not shown). With such a wiring structure, each of the heater elements 100 can be controlled independently, so fine temperature adjustment is possible.

配線構造は、図8に示されるように、2個以上のヒーターエレメント100を一括して制御可能な並列配線構造としてもよい。具体的には、各ヒーターエレメント100の一方の外部接続部材30に並列配線640aを接続し、他方の外部接続部材30に1つの並列配線640bを接続すればよい。このような配線構造とすることにより、ヒーターユニット700の消費電力を抑えることができる。 The wiring structure may be a parallel wiring structure capable of collectively controlling two or more heater elements 100, as shown in FIG. Specifically, one external connection member 30 of each heater element 100 is connected to the parallel wiring 640a, and the other external connection member 30 is connected to one parallel wiring 640b. With such a wiring structure, the power consumption of the heater unit 700 can be suppressed.

また、図9に示されるように、積層配列されるヒーターエレメント100の間の電極20を、積層配列されるヒーターエレメント100に共通する1つの電極20とし、2個以上のヒーターエレメント100を一括して制御可能な並列配線構造としてもよい。具体的には、外部接続部材30を電極20の端部に配設し、各ヒーターエレメント100の一方の外部接続部材30に並列配線640aを接続し、他方の外部接続部材30に1つの並列配線640bを接続すればよい。このような構造とすることにより、積層配列されるヒーターエレメント100の間に絶縁材620を配置しなくてよいため、ヒーターユニット800のコンパクト化が可能になり、しかも消費電力を抑えることができる。 Further, as shown in FIG. 9, the electrodes 20 between the heater elements 100 arranged in layers are made into one electrode 20 common to the heater elements 100 arranged in layers, and two or more heater elements 100 are integrated. A parallel wiring structure that can be controlled by Specifically, the external connection member 30 is arranged at the end of the electrode 20, the parallel wiring 640a is connected to one external connection member 30 of each heater element 100, and one parallel wiring is connected to the other external connection member 30 of each heater element 100. 640b should be connected. With such a structure, the insulating material 620 does not have to be arranged between the heater elements 100 arranged in layers, so that the heater unit 800 can be made compact and power consumption can be reduced.

<ヒーターシステム>
本発明の実施形態に係るヒーターシステムは、車両の車室暖房用のヒーターシステムとして好適に利用可能である。特に、本発明の実施形態に係るヒーターシステムでは、低電圧で駆動可能なヒーターユニット600を用いているため、消費電力を抑えることができる。また、本発明の実施形態に係るヒーターシステムでは、発熱性能が高いヒーターユニット600を用いているため、ヒーターシステムの発熱性能を向上させることができる。さらに、ヒーターユニット600はコンパクト化が可能であるため、ヒーターシステムが大型化することも抑制可能である。
<Heater system>
INDUSTRIAL APPLICABILITY A heater system according to an embodiment of the present invention can be suitably used as a heater system for heating the cabin of a vehicle. In particular, since the heater system according to the embodiment of the present invention uses the heater unit 600 that can be driven at a low voltage, power consumption can be suppressed. In addition, since the heater system according to the embodiment of the present invention uses the heater unit 600 with high heat generation performance, the heat generation performance of the heater system can be improved. Furthermore, since the heater unit 600 can be made compact, it is possible to suppress the increase in size of the heater system.

図10は、本発明の実施形態に係るヒーターシステムの構成例を示す模式図である。
図10に示されるように、本発明の実施形態に係るヒーターシステム900は、本発明の実施形態に係るヒーターユニット600、外気導入部又は車室910とヒーターユニット600の流入口650とを連通する流入配管920a,920b、ヒーターユニット600に電圧を印加するためのバッテリー940、及びヒーターユニット600の流出口660と車室910とを連通する流出配管930を備える。なお、ヒーターユニット600の代わりに、本発明の実施形態に係るヒーターユニット700,800を用いることも可能である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of a heater system according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 10, the heater system 900 according to the embodiment of the present invention communicates the heater unit 600 according to the embodiment of the present invention, the outside air introduction part or the vehicle compartment 910, and the inlet 650 of the heater unit 600. Inflow pipes 920 a and 920 b , a battery 940 for applying voltage to the heater unit 600 , and an outflow pipe 930 connecting an outlet 660 of the heater unit 600 and the vehicle compartment 910 are provided. It is also possible to use the heater units 700 and 800 according to the embodiment of the present invention instead of the heater unit 600. FIG.

ヒーターユニット600は、例えば、バッテリー940と電線950で接続し、その途中の電源スイッチをONにすることでヒーターユニット600を通電発熱するように構成することが可能である。 The heater unit 600 can be configured, for example, to be connected to the battery 940 by an electric wire 950 and turn on a power switch on the way to energize the heater unit 600 to generate heat.

ヒーターユニット600の上流側には蒸気圧縮ヒートポンプ960を設置することができる。ヒーターシステム900において、蒸気圧縮ヒートポンプ960が主暖房装置として構成されており、ヒーターユニット600が補助ヒーターとして構成されている。蒸気圧縮ヒートポンプ960は、冷房時に外部から熱を吸収して冷媒を蒸発させる働きをする蒸発器961、及び暖房時に冷媒ガスを液化させて熱を外部へ放出する働きをする凝縮器962を含む熱交換器を備えることができる。なお、蒸気圧縮ヒートポンプ960としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。 A vapor compression heat pump 960 may be installed upstream of the heater unit 600 . In heater system 900, vapor compression heat pump 960 is configured as a main heating device, and heater unit 600 is configured as an auxiliary heater. The vapor compression heat pump 960 includes an evaporator 961 that absorbs heat from the outside and evaporates the refrigerant during cooling, and a condenser 962 that liquefies the refrigerant gas and releases heat during heating. An exchanger can be provided. Note that the vapor compression heat pump 960 is not particularly limited, and one known in the art can be used.

ヒーターユニット600の上流側及び/又は下流側には送風機970を設置することができる。高電圧の部品をできるだけ車室910から離して配置して安全を確保する観点から、送風機970はヒーターユニット600の上流側に設置することが好ましい。送風機970を駆動すると、車室910内又は車室910外から空気が流入配管920a,920bを通ってヒーターユニット600に流入する。発熱中のヒーターユニット600を通過する間に空気は加熱される。加熱された空気は、ヒーターユニット600から流出し、流出配管930を通って車室910内に送られる。流出配管930の出口は車室910内でも特に暖房効果が高くなるよう乗員の足元近傍に配置してもよいし、座席シート内へ配管出口を配置して座席シートを内側から温めるようにしてもよいし、ウィンドウ近傍に配置してウィンドウの曇りを抑制する効果を合わせ持たせてもよい。 A blower 970 can be installed upstream and/or downstream of the heater unit 600 . From the viewpoint of ensuring safety by arranging high-voltage components as far away from the compartment 910 as possible, it is preferable to install the blower 970 upstream of the heater unit 600 . When the blower 970 is driven, air flows into the heater unit 600 from inside or outside the vehicle compartment 910 through the inflow pipes 920a and 920b. The air is heated while passing through the heat generating heater unit 600 . The heated air flows out of heater unit 600 and is sent into vehicle interior 910 through outflow pipe 930 . The outlet of the outflow pipe 930 may be arranged near the feet of the occupant so that the heating effect is particularly high even in the passenger compartment 910, or the pipe outlet may be arranged in the seat to heat the seat from the inside. Alternatively, it may be arranged in the vicinity of the window to have the effect of suppressing fogging of the window.

流入配管920aと流入配管920bとは途中で合流する。流入配管920a及び流入配管920bには、合流地点よりも上流側において、バルブ921a,921bをそれぞれ設置することができる。バルブ921a,921bの開閉を制御することで、外気をヒーターユニット600に導入するモードと、車室910内の空気をヒーターユニット600に導入するモードの間で切り替えることができる。例えば、バルブ921aを開き、バルブ921bを閉じると、外気をヒーターユニット600に導入するモードとなる。バルブ921a及びバルブ921bの両者を開いて、外気及び車室910内の空気を同時にヒーターユニット600に導入することも可能である。 The inflow pipe 920a and the inflow pipe 920b join in the middle. Valves 921a and 921b can be installed in the inflow pipe 920a and the inflow pipe 920b, respectively, on the upstream side of the junction. By controlling the opening and closing of the valves 921 a and 921 b , it is possible to switch between a mode in which the outside air is introduced into the heater unit 600 and a mode in which the air inside the passenger compartment 910 is introduced into the heater unit 600 . For example, when the valve 921a is opened and the valve 921b is closed, a mode of introducing outside air into the heater unit 600 is entered. It is also possible to open both the valve 921a and the valve 921b to introduce the outside air and the air inside the vehicle interior 910 into the heater unit 600 at the same time.

<浄化システム>
本発明の実施形態に係る浄化システムは、車両の車室内の有害成分を除去する浄化システムとしても好適に利用可能である。特に、本発明の実施形態に係る浄化システムは、室温における電気抵抗が低いセラミックス体を用いたヒーターエレメント、又はヒーターエレメントを2個以上含むヒーターユニットを用いるため、消費電力を抑えつつ、浄化性能を得ることができる。
本発明の実施形態に係る浄化システムに用いられるヒーターエレメントは、上記のセラミックス体(ハニカム構造体10)と、ハニカム構造体10の隔壁12の表面に設けられた吸着材と、ハニカム構造体10の第1端面13a及び第2端面13bに設けられた一対の電極20とを有する。
<Purification system>
The purifying system according to the embodiment of the present invention can also be suitably used as a purifying system for removing harmful components in the interior of a vehicle. In particular, the purification system according to the embodiment of the present invention uses a heater element using a ceramic body with low electrical resistance at room temperature, or a heater unit including two or more heater elements, so that power consumption is suppressed and purification performance is improved. Obtainable.
The heater element used in the purification system according to the embodiment of the present invention includes the ceramic body (honeycomb structure 10), the adsorbent provided on the surface of the partition walls 12 of the honeycomb structure 10, and the honeycomb structure 10. It has a pair of electrodes 20 provided on the first end surface 13a and the second end surface 13b.

ここで、吸着材が設けられたハニカム構造体10のセル14が延びる方向に直交する模式的な拡大断面図を図11に示す。
図11に示されるように、ハニカム構造体10の隔壁12の表面には吸着材50が設けられている。このように吸着材50を設けることにより、セル14内を流通する空気から有害な揮発成分を吸着させることができる。有害な揮発成分は、例えば、揮発性有機化合物(VOC)や臭い成分などである。有害な揮発成分の具体例としては、アンモニア、酢酸、イソ吉草酸、ノネナール、ホルムアルデヒド、トルエン、キシレン、パラジクロロベンゼン、エチルベンゼン、スチレン、クロルピリホス、フタル酸ジ-n-ブチル、テトラデカン、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、ダイアジノン、アセトアルデヒド、N-メチルカルバミン酸-2-(1-メチルプロピル)フェニルが挙げられる。
吸着材50としては、吸着対象の揮発成分に応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。吸着材50の例としては、ゼオライトなどが挙げられる。また、室温でCO2を吸着し、高温でCO2を脱離することが可能な吸着材50を選択すれば、車室内のCO2を車外へ排出することもできる。さらに、吸着材50とともに、Ptなどの貴金属や金属酸化物の酸化触媒などを組み合わせて用いることにより、セル14内を流通する空気から有害な揮発成分を除去し易くなる。
Here, FIG. 11 shows a schematic enlarged cross-sectional view perpendicular to the extending direction of the cells 14 of the honeycomb structure 10 provided with the adsorbent.
As shown in FIG. 11 , an adsorbent 50 is provided on the surfaces of the partition walls 12 of the honeycomb structure 10 . By providing the adsorbent 50 in this manner, harmful volatile components can be adsorbed from the air flowing through the cell 14 . Harmful volatile components are, for example, volatile organic compounds (VOC) and odor components. Specific examples of harmful volatile components include ammonia, acetic acid, isovaleric acid, nonenal, formaldehyde, toluene, xylene, paradichlorobenzene, ethylbenzene, styrene, chlorpyrifos, di-n-butyl phthalate, tetradecane, and di-2 phthalate. -ethylhexyl, diazinon, acetaldehyde, 2-(1-methylpropyl)phenyl N-methylcarbamate.
The adsorbent 50 may be appropriately selected depending on the volatile component to be adsorbed, and is not particularly limited. Examples of the adsorbent 50 include zeolite and the like. Also, if an adsorbent 50 capable of adsorbing CO 2 at room temperature and desorbing CO 2 at high temperature is selected, CO 2 in the vehicle interior can be discharged to the outside of the vehicle. Furthermore, by using the adsorbent 50 in combination with a noble metal such as Pt or a metal oxide oxidation catalyst, it becomes easier to remove harmful volatile components from the air flowing through the cell 14 .

本発明の実施形態に係る浄化システムに用いられるヒーターエレメントは、第1端面13a及び第2端面13bに設けられた一対の電極20上(例えば、ハニカム構造体10の外周壁11に設けられた電極20の外周部など)に、外部接続部材30を設けてもよい。 The heater element used in the purification system according to the embodiment of the present invention is provided on the pair of electrodes 20 provided on the first end face 13a and the second end face 13b (for example, the electrodes provided on the outer peripheral wall 11 of the honeycomb structure 10). 20), the external connection member 30 may be provided.

本発明の実施形態に係る浄化システムに用いられるヒーターエレメントは、上記の方法に準じて作製することができる。例えば、ハニカム構造体10の第1端面13a及び第2端面13bに電極ペーストを塗布して焼き付けて電極20を形成した後、隔壁12の表面に吸着材50をコーティングすることによってヒーターエレメントを作製することができる。吸着材50のコーティング方法としては、特に限定されないが、例えば、吸着材50と有機バインダーと水を含むスラリーにハニカム構造体10を浸漬し、ハニカム構造体10の端面及び外周の余分なスラリーをブロー及びふき取りによって除去する。その後、550℃程度の温度で乾燥させることによって吸着材50を隔壁12の表面に設けることができる。この工程は1回であってもよいが、複数回繰り返すことによって所望の量の吸着材50を隔壁12の表面に設けることができる。
また、外部接続部材30を設ける場合は、外部接続部材30を電極20の所定の位置に配置して接合すればよい。
A heater element used in the purification system according to the embodiment of the present invention can be manufactured according to the method described above. For example, an electrode paste is applied to the first end surface 13a and the second end surface 13b of the honeycomb structure 10 and baked to form the electrodes 20, and then the surfaces of the partition walls 12 are coated with the adsorbent 50 to produce the heater element. be able to. The method of coating the adsorbent 50 is not particularly limited, but for example, the honeycomb structure 10 is immersed in a slurry containing the adsorbent 50, an organic binder, and water, and excess slurry on the end faces and outer periphery of the honeycomb structure 10 is blown off. and remove by wiping. Thereafter, the adsorbent 50 can be provided on the surface of the partition wall 12 by drying at a temperature of about 550.degree. This step may be performed once, but a desired amount of the adsorbent 50 can be provided on the surface of the partition walls 12 by repeating this step multiple times.
Moreover, when the external connection member 30 is provided, the external connection member 30 may be arranged at a predetermined position of the electrode 20 and joined.

図12は、本発明の実施形態に係る浄化システムの構成例を示す模式図である。
図12に示されるように、本発明の実施形態に係る浄化システム1000は、上記のヒーターエレメント又はヒーターユニット1100と、ヒーターエレメント又はヒーターユニット1100の一対の電極20に電圧を印加するためのバッテリー(電源)1200、車室とヒーターエレメント又はヒーターユニット1100の流入口1110とを連通する流入配管1300と、ヒーターエレメント又はヒーターユニット1100の流出口1120と車室及び車外と連通する流出配管1400と、流出配管1400に設けられ、流出配管1400を流通する空気の流れを車室又は車外に切替え可能な切替バルブ1500とを備える。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration example of a purification system according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 12, a purification system 1000 according to an embodiment of the present invention includes the heater element or heater unit 1100 described above and a battery ( power source) 1200, an inflow pipe 1300 communicating between the vehicle compartment and the inflow port 1110 of the heater element or heater unit 1100, an outflow pipe 1400 communicating with the outflow port 1120 of the heater element or heater unit 1100, the vehicle compartment and the outside of the vehicle, and an outflow A switching valve 1500 is provided in the pipe 1400 and is capable of switching the flow of air flowing through the outflow pipe 1400 between the vehicle interior and the vehicle exterior.

ヒーターエレメント又はヒーターユニット1100は、例えば、バッテリー1200と電線1210で接続し、その途中の電源スイッチをONにすることでヒーターエレメント又はヒーターユニット1100を通電発熱するように構成することが可能である。
電源スイッチのON及びOFFの切替えは、電源スイッチに電気的に接続された制御部1600によって行うことができる。また、切替バルブ1500の切替えも、切替バルブに電気的に接続された制御部1600によって行うことができる。
The heater element or heater unit 1100 can be configured, for example, to be connected to the battery 1200 by an electric wire 1210 and turn on a power switch on the way to energize the heater element or heater unit 1100 to generate heat.
ON and OFF switching of the power switch can be performed by the control unit 1600 electrically connected to the power switch. Switching of the switching valve 1500 can also be performed by the control unit 1600 electrically connected to the switching valve.

上記のような構造を有する浄化システム1000では、車室からの空気が、流入配管1300を通って流入口1110からヒーターエレメント又はヒーターユニット1100に供給される。空気はヒーターエレメント又はヒーターユニット1100で所定の処理が行われた後、流出口1120から排出され、流出配管1400を通って車室に戻されるか又は車外に排出される。
空気が車室に戻るように流出配管1400の車外への流路を切替バルブ1500で閉じる場合、電源スイッチをOFFにしてヒーターエレメント又はヒーターユニット1100を室温に保つ。このように制御することにより、車室からの空気に含まれる有害な揮発成分をヒーターエレメント又はヒーターユニット1100の吸着材50に吸着することで除去することができる。
一方、空気が車外に排出されるように流出配管1400の車室への流路を切替バルブ1500で閉じる場合、電源スイッチをONにしてヒーターエレメント又はヒーターユニット1100を加熱する。このように制御することにより、ヒーターエレメント又はヒーターユニット1100の吸着材50に吸着された有害な揮発成分を脱離させ、吸着材50の機能を再生するとともに有害な揮発成分を車外に排出することができる。
上記のような電源スイッチ及び切替バルブ1500の切替えを一定サイクルで繰り返すことにより、車室内の有害な揮発成分を安定的に車外に排出することが可能となる。
In the purification system 1000 having the structure described above, air from the passenger compartment is supplied to the heater element or heater unit 1100 from the inlet 1110 through the inlet pipe 1300 . After being subjected to a predetermined treatment in the heater element or heater unit 1100, the air is discharged from the outlet 1120 and returned to the passenger compartment through the outlet pipe 1400 or discharged to the outside of the vehicle.
When closing the flow path of the outflow pipe 1400 to the outside of the vehicle with the switching valve 1500 so that the air returns to the vehicle interior, the power switch is turned off to keep the heater element or the heater unit 1100 at room temperature. By controlling in this manner, the harmful volatile components contained in the air from the passenger compartment can be removed by being adsorbed by the heater element or the adsorbent 50 of the heater unit 1100 .
On the other hand, when the flow path of the outflow pipe 1400 to the vehicle compartment is closed by the switching valve 1500 so that the air is discharged outside the vehicle, the power switch is turned on to heat the heater element or the heater unit 1100 . By controlling in this manner, the harmful volatile components adsorbed by the adsorbent 50 of the heater element or heater unit 1100 are desorbed, the function of the adsorbent 50 is restored, and the harmful volatile components are discharged outside the vehicle. can be done.
By repeating the switching of the power switch and switching valve 1500 as described above in a constant cycle, it is possible to stably discharge harmful volatile components in the vehicle interior to the outside of the vehicle.

浄化システム1000は、上記の機能を安定して確保する観点から、ヒーターエレメント又はヒーターユニット1100が車室に近い位置に配置されることが望ましい。したがって、感電防止などの観点から、駆動電圧が60V以下であることが好ましい。ヒーターエレメント又はヒーターユニット1100に用いられているハニカム構造体10は、室温における電気抵抗が低いため、この低い駆動電圧でのハニカム構造体10の加熱が可能である。なお、駆動電圧の下限値は、特に限定されないが、10Vであることが好ましい。駆動電圧が10V未満であると、ハニカム構造体10の加熱時の電流が大きくなるため、電線1210を太くしなければならない。 In the purification system 1000, the heater element or the heater unit 1100 is desirably arranged at a position close to the passenger compartment from the viewpoint of stably ensuring the above functions. Therefore, it is preferable that the drive voltage is 60 V or less from the viewpoint of electric shock prevention. Since the honeycomb structure 10 used in the heater element or heater unit 1100 has a low electric resistance at room temperature, the honeycomb structure 10 can be heated with this low drive voltage. Although the lower limit of the drive voltage is not particularly limited, it is preferably 10V. If the driving voltage is less than 10 V, the current during heating of the honeycomb structure 10 becomes large, so the wire 1210 must be thick.

ヒーターエレメント又はヒーターユニット1100に用いられているハニカム構造体10は、多量の吸着材50を隔壁12の表面に設け、その吸着機能を十分に確保する観点から、セル14の開口率、セル密度及び隔壁12の表面積が大きいことが好ましい。典型的な態様では、ハニカム構造体10は、セル14の開口率が、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上である。また、セル密度が、好ましくは15~94セル/cm2、より好ましくは31~70セル/cm2である。さらに、セル14が延びる方向に直交する断面における短軸の径(ハニカム構造体10の厚さ)が好ましくは3~15mm、より好ましくは4~10mmである。 In the honeycomb structure 10 used in the heater element or heater unit 1100, a large amount of the adsorbent 50 is provided on the surface of the partition wall 12, and from the viewpoint of sufficiently securing the adsorption function, the opening ratio of the cells 14, the cell density and It is preferable that the partition walls 12 have a large surface area. In a typical embodiment, the honeycomb structure 10 preferably has an open area ratio of the cells 14 of 75% or more, more preferably 80% or more. Also, the cell density is preferably 15 to 94 cells/cm 2 , more preferably 31 to 70 cells/cm 2 . Furthermore, the minor axis diameter (the thickness of the honeycomb structure 10) in a cross section perpendicular to the extending direction of the cells 14 is preferably 3 to 15 mm, more preferably 4 to 10 mm.

セル14が延びる方向に直交する断面における短軸の径(ハニカム構造体10の厚さ)が小さいと、吸着材50の量が不足する恐れがあるため、吸着機能を十分に確保する観点から、ヒーターユニットを浄化システム1000に用いることが好ましい。ヒーターユニットは、上記したように、ヒーターエレメントを並列に複数配列することによって作製することができる。ヒーターユニットを用いることにより、吸着材50の量を高めることができる上、電源スイッチのON及びOFFの切替え時にハニカム構造体10の加熱速度及び冷却速度を速めることができる。したがって、浄化システム1000の実用性を高めることができる。 If the short axis diameter (the thickness of the honeycomb structure 10) in the cross section perpendicular to the extending direction of the cells 14 is small, the amount of the adsorbent 50 may be insufficient. A heater unit is preferably used in the purification system 1000 . The heater unit can be produced by arranging a plurality of heater elements in parallel as described above. By using the heater unit, the amount of the adsorbent 50 can be increased, and the heating rate and cooling rate of the honeycomb structure 10 can be increased when the power switch is turned on and off. Therefore, the utility of the purification system 1000 can be enhanced.

吸着材50の吸着機能を効率的に高める観点からは、隔壁12の表面に設けられる吸着材50の厚さは、大きすぎない方がよい。これは、吸着材50が厚すぎると、セル14内を流れる空気と接触し難く、吸着機能の効率が低下するためである。そのため、吸着材50の厚さは、好ましくは0.01~0.5mmである。 From the viewpoint of efficiently enhancing the adsorption function of the adsorbent 50, the thickness of the adsorbent 50 provided on the surface of the partition wall 12 should not be too large. This is because if the adsorbent 50 is too thick, it will be difficult for it to come into contact with the air flowing through the cells 14, and the efficiency of the adsorption function will decrease. Therefore, the thickness of the adsorbent 50 is preferably 0.01-0.5 mm.

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 in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

(1)セラミックス体の作製
<実施例1~9、比較例1~4>
セラミックス原料としてBaCO3粉末、TiO2粉末及びLa(NO33・6H2O粉末を準備した。これらの粉末を、焼成後に表1に示す組成となるように秤量して、乾式混合して混合粉末を得た。乾式混合は、30分間実施した。次いで、得られた混合粉末100質量部に対して、押出成形後に表1に示す相対密度のセラミックス成形体が得られるように、水、バインダー、可塑剤及び分散剤を合計で3~30重量部の範囲で適量ずつ添加して混練し、坏土を得た。バインダーとしてはメチルセルロースを使用した。可塑剤及び分散剤としてはポリオキシアルキレンアルキルエーテルを使用した。
この坏土を押出成形機に投入し、所定の口金を用いて押出成形することにより、直方体状のハニカム成形体を得た。そして、ハニカム成形体の密度を上記の方法に従って測定した。
次に、得られたハニカム成形体を誘電乾燥及び熱風乾燥した後、所定の寸法となるように両底面を切断してハニカム乾燥体を得た。
(1) Preparation of ceramic body <Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 4>
BaCO 3 powder, TiO 2 powder and La(NO 3 ) 3.6H 2 O powder were prepared as ceramic raw materials. These powders were weighed so as to have the composition shown in Table 1 after sintering, and were dry-mixed to obtain a mixed powder. Dry mixing was performed for 30 minutes. Then, 3 to 30 parts by weight of water, a binder, a plasticizer and a dispersant in total are added to 100 parts by weight of the mixed powder so that a ceramic compact having a relative density shown in Table 1 is obtained after extrusion molding. and kneaded to obtain a kneaded clay. Methyl cellulose was used as a binder. A polyoxyalkylene alkyl ether was used as a plasticizer and dispersant.
This kneaded material was put into an extruder and extruded using a predetermined die to obtain a rectangular parallelepiped honeycomb molded body. Then, the density of the formed honeycomb body was measured according to the above method.
Next, after dielectric drying and hot air drying of the resulting formed honeycomb body, both bottom surfaces were cut to obtain a dried honeycomb body having predetermined dimensions.

ハニカム乾燥体の形状は以下である。
全体形状:45mm×45mm×高さ(セルが延びる方向)200mmの直方体状
セルが延びる方向に直交する断面におけるセル形状:正方形
セル密度:62セル/cm2
隔壁厚み:4mil(101.6μm)
The shape of the dried honeycomb body is as follows.
Overall shape: 45 mm × 45 mm × height (cell extending direction) 200 mm rectangular parallelepiped shape Cell shape in cross section orthogonal to cell extending direction: square Cell density: 62 cells/cm 2
Partition wall thickness: 4 mil (101.6 μm)

次に、ハニカム乾燥体の高さが35mmとなるように切断した後、焼成炉内にて、大気雰囲気下で脱脂(450℃×4時間)し、次いで大気雰囲気下で焼成することにより、セラミックス体を得た。焼成工程の条件は、表1に示す通りとした。具体的には、焼成工程は、保持工程A、保持工程B及び保持工程Cを順次行った。なお、保持工程Cは、最高温度での保持工程である。
得られたセラミックス体について以下の評価を行った。
Next, after cutting the dried honeycomb body to a height of 35 mm, it is degreased in an air atmosphere in a firing furnace (450° C.×4 hours), and then fired in an air atmosphere to obtain ceramics. got a body The conditions of the firing process were as shown in Table 1. Specifically, in the firing process, holding process A, holding process B, and holding process C were sequentially performed. Note that the holding step C is a holding step at the maximum temperature.
The obtained ceramic body was evaluated as follows.

<実施例10及び11>
La(NO33・6H2O粉末の代わりにLa(OH)3粉末を用いたこと以外は、上記の実施例1などと同様にしてセラミックス体を作製し、以下の評価を行った。
<Examples 10 and 11>
A ceramic body was produced in the same manner as in Example 1 above except that La(OH) 3 powder was used instead of La(NO 3 ) 3 .6H 2 O powder, and the following evaluations were performed.

(2)化学分析
セラミックス体の化学組成をICP発光分光法により分析し、La、Ba、Tiなどの元素の原子比を求めた。この分析で得られた、BaTiO3系結晶粒子のLaの原子比(x値)及び(Ba+La)/Ti比を表1に示す。また、この分析結果より、実施例及び比較例で作製したセラミックス体にはPb及びアルカリ金属が含まれていないことを確認した。
(2) Chemical Analysis The chemical composition of the ceramic body was analyzed by ICP emission spectroscopy, and the atomic ratios of elements such as La, Ba and Ti were obtained. Table 1 shows the La atomic ratio (x value) and the (Ba+La)/Ti ratio of the BaTiO 3 -based crystal particles obtained by this analysis. Also, from the analysis results, it was confirmed that the ceramic bodies produced in Examples and Comparative Examples did not contain Pb and alkali metals.

(3)結晶粒子の同定、及びBaTiO3系結晶粒子の格子体積
セラミックス体の結晶粒子を、X線回折装置を用いて同定した。X線回折装置としては、多機能粉末X線回折装置(Bruker社製、D8Advance)を用いた。X線回折測定の条件は、CuKα線源、10kV、20mA、2θ=5~100°とした。そして、解析ソフトTOPAS(BrukerAXS社製)を用いてリートベルト法により、得られたX線回折データを解析して結晶粒子を同定した。
BaTiO3系結晶粒子の格子体積は、X線回折データの解析で得られた格子定数から算出することによって求めた。
これらの結果を表1に示す。
(3) Identification of Crystal Particles and Lattice Volume of BaTiO 3 Based Crystal Particles Crystal particles of the ceramic body were identified using an X-ray diffractometer. As the X-ray diffractometer, a multifunctional powder X-ray diffractometer (D8 Advance, manufactured by Bruker) was used. The conditions for the X-ray diffraction measurement were CuKα radiation source, 10 kV, 20 mA, and 2θ=5 to 100°. Crystal grains were identified by analyzing the obtained X-ray diffraction data according to the Rietveld method using analysis software TOPAS (manufactured by BrukerAXS).
The lattice volume of the BaTiO 3 -based crystal particles was obtained by calculation from the lattice constant obtained by analyzing the X-ray diffraction data.
These results are shown in Table 1.

(4)各結晶粒子の含有量
各結晶粒子の含有量を、X線回折装置を用いて測定した。X線回折装置としては、上記と同様の装置及び解析ソフトを用い、リートベルト法によって各結晶粒子の含有量を求めた。
(4) Content of Each Crystal Particle The content of each crystal particle was measured using an X-ray diffractometer. Using the same X-ray diffractometer and analysis software as above, the content of each crystal grain was obtained by the Rietveld method.

(5)平均結晶粒径の測定
セラミックス体の平均結晶粒径を、上記の方法に従って測定した。SEM観察は、日立ハイテクノロジーズ社製の型式S-3400Nを使用し、加速電圧15kV、倍率3000で行った。その結果を表1に示す。
(5) Measurement of average crystal grain size The average crystal grain size of the ceramic body was measured according to the method described above. The SEM observation was performed using model S-3400N manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation at an acceleration voltage of 15 kV and a magnification of 3000. Table 1 shows the results.

(6)開気孔率
セラミックス体の開気孔率を上記の方法に従って測定した。その結果を表1に示す。
(6) Open porosity The open porosity of the ceramic body was measured according to the method described above. Table 1 shows the results.

(7)嵩密度
セラミックス体の嵩密度を上記の方法に従って測定した。その結果を表1に示す。
(7) Bulk Density The bulk density of the ceramic body was measured according to the method described above. Table 1 shows the results.

(8)体積抵抗率
セラミックス体の室温(25℃)における体積抵抗率を、上記の方法に従って測定した。なお、体積抵抗率の測定値は、測定した体積抵抗率の平均値とした。その結果を表1に示す。
(8) Volume resistivity The volume resistivity of the ceramic body at room temperature (25°C) was measured according to the method described above. In addition, the measured value of volume resistivity was made into the average value of the measured volume resistivity. Table 1 shows the results.

Figure 2022109861000001
Figure 2022109861000001

表1に示されるように、実施例1~11のセラミックス体は、比較例1~4のセラミックス体に比べて、室温における体積抵抗率が著しく低かった。特に、実施例4及び6~11のセラミックス体は、室温における体積抵抗率を30Ω・cm以下にまで低下させることができた。 As shown in Table 1, the ceramic bodies of Examples 1-11 had significantly lower volume resistivities at room temperature than the ceramic bodies of Comparative Examples 1-4. In particular, the ceramic bodies of Examples 4 and 6 to 11 were able to reduce the volume resistivity to 30 Ω·cm or less at room temperature.

以上の結果からわかるように、本発明によれば、室温における電気抵抗が低い、PTC特性を有するセラミックス体及びその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、そのようなセラミックス体を備えたヒーターエレメントを提供することができる。 As can be seen from the above results, according to the present invention, it is possible to provide a ceramic body having PTC characteristics and a low electrical resistance at room temperature, and a method for producing the same. Further, according to the present invention, a heater element having such a ceramic body can be provided.

10 ハニカム構造体
11 外周壁
12 隔壁
13a 第1端面
13b 第2端面
14 セル
17 ハニカム接合体
18 ハニカムセグメント
19 接合層
20 電極
30 外部接続部材
50 吸着材
100,200 ヒーターエレメント
600,700,800 ヒーターユニット
610 筐体
620 絶縁材
650,1110 流入口
660,1120 流出口
900 ヒーターシステム
910 車室
920a,920b,1300 流入配管
921a,921b バルブ
930,1400 流出配管
940,1200 バッテリー
950,1210 電線
960 蒸気圧縮ヒートポンプ
961 蒸発器
962 凝縮器
970 送風機
1000 浄化システム
1100 ヒーターエレメント又はヒーターユニット
1500 切替バルブ
1600 制御部
REFERENCE SIGNS LIST 10 honeycomb structure 11 outer wall 12 partition wall 13a first end face 13b second end face 14 cell 17 honeycomb bonded body 18 honeycomb segment 19 bonding layer 20 electrode 30 external connection member 50 adsorbent 100, 200 heater element 600, 700, 800 heater unit 610 housing 620 insulating material 650, 1110 inlet 660, 1120 outlet 900 heater system 910 cabin 920a, 920b, 1300 inlet piping 921a, 921b valve 930, 1400 outlet piping 940, 1200 battery 950, 1210 electric wire 960 steam compression heat pump 961 evaporator 962 condenser 970 blower 1000 purification system 1100 heater element or heater unit 1500 switching valve 1600 control unit

Claims (24)

Baの一部が希土類元素で置換されたBaTiO3系結晶粒子を主成分とし、Ba6Ti1740結晶粒子を1.0~10.0質量%含むセラミックス体。 A ceramic body containing, as a main component, BaTiO 3 -based crystal particles in which a part of Ba is replaced with a rare earth element, and Ba 6 Ti 17 O 40 crystal particles in an amount of 1.0 to 10.0% by mass. 前記BaTiO3系結晶粒子の組成式が、(Ba1-xx)TiO3(式中、Aは一種以上の希土類元素を表し、0.001≦x≦0.010である)で表される、請求項1に記載のセラミックス体。 The composition formula of the BaTiO 3 -based crystal particles is represented by (Ba 1-x A x )TiO 3 (wherein A represents one or more rare earth elements, and 0.001≦x≦0.010). The ceramic body according to claim 1, wherein the ceramic body is 前記BaTiO3系結晶粒子は、(Ba+希土類元素)/Ti比が1.005~1.050である、請求項1又は2に記載のセラミックス体。 3. The ceramic body according to claim 1, wherein the BaTiO 3 -based crystal particles have a (Ba+rare earth element)/Ti ratio of 1.005 to 1.050. AはLaである、請求項2又は3に記載のセラミックス体。 4. The ceramic body according to claim 2, wherein A is La. 前記BaTiO3系結晶粒子の格子体積が64.4000~64.3650Å3である、請求項1~4のいずれか一項に記載のセラミックス体。 The ceramic body according to any one of claims 1 to 4, wherein the BaTiO 3 -based crystal grains have a lattice volume of 64.4000 to 64.3650 Å 3 . 前記BaTiO3系結晶粒子の平均結晶粒径が5~200μmである、請求項1~5のいずれか一項に記載のセラミックス体。 6. The ceramic body according to claim 1, wherein said BaTiO 3 -based crystal particles have an average crystal grain size of 5 to 200 μm. 開気孔率が5.0%以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載のセラミックス体。 7. The ceramic body according to claim 1, which has an open porosity of 5.0% or less. 嵩密度が5.35g/cm3以上である、請求項1~7のいずれか一項に記載のセラミックス体。 8. The ceramic body according to claim 1, which has a bulk density of 5.35 g/cm 3 or more. BaCO3結晶粒子を2.0質量%以下含む、請求項1~8のいずれか一項に記載のセラミックス体。 The ceramic body according to any one of claims 1 to 8, which contains BaCO 3 crystal particles in an amount of 2.0% by mass or less. Pb含有量が0.01質量%以下である、請求項1~9のいずれか一項に記載のセラミックス体。 The ceramic body according to any one of claims 1 to 9, which has a Pb content of 0.01% by mass or less. アルカリ金属の含有量が0.01質量%以下である、請求項1~10のいずれか一項に記載のセラミックス体。 The ceramic body according to any one of claims 1 to 10, wherein the alkali metal content is 0.01% by mass or less. 25℃で測定される体積抵抗率が150Ω・cm以下である、請求項1~11のいずれか一項に記載のセラミックス体。 The ceramic body according to any one of claims 1 to 11, which has a volume resistivity of 150 Ω·cm or less measured at 25°C. 前記体積抵抗率が30Ω・cm以下である、請求項12に記載のセラミックス体。 13. The ceramic body according to claim 12, wherein said volume resistivity is 30 Ω·cm or less. 外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第1端面から第2端面まで流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁とを含むハニカム形状を有する、請求項1~13のいずれか一項に記載のセラミックス体。 14. Any one of claims 1 to 13, having a honeycomb shape including an outer peripheral wall and a partition wall disposed inside the outer peripheral wall and partitioning and forming a plurality of cells forming a flow path from a first end surface to a second end surface. or the ceramic body according to item 1. 前記隔壁の平均厚みが50~130μm、セル密度が15~140セル/cm2である、請求項14に記載のセラミックス体。 15. The ceramic body according to claim 14, wherein the partition walls have an average thickness of 50 to 130 μm and a cell density of 15 to 140 cells/cm 2 . BaCO3粉末と、TiO2粉末と、及び希土類の硝酸塩及び/又は水酸化物の粉末とを含むセラミックス原料を含有する坏土を成形し、相対密度が60%以上のセラミックス成形体を作製する成形工程と、
前記セラミックス成形体を1150~1250℃で保持した後、20~500℃/時の昇温速度で1360~1430℃の最高温度に昇温させて0.5~5時間保持する焼成工程と
を含む、セラミックス体の製造方法。
Molding to produce a ceramic molded body having a relative density of 60% or more by molding a clay containing ceramic raw materials including BaCO 3 powder, TiO 2 powder, and rare earth nitrate and/or hydroxide powder. process and
and a sintering step of holding the ceramic compact at 1150 to 1250° C., then raising the temperature to a maximum temperature of 1360 to 1430° C. at a rate of 20 to 500° C./hour and holding the temperature for 0.5 to 5 hours. , a method for producing a ceramic body.
1150~1250℃での保持時間が0.5~5時間である、請求項16に記載のセラミックス体の製造方法。 17. The method for producing a ceramic body according to claim 16, wherein the holding time at 1150-1250° C. is 0.5-5 hours. 前記焼成工程は、900~950℃で0.5~5時間保持することを含む、請求項16又は17に記載のセラミックス体の製造方法。 18. The method for producing a ceramic body according to claim 16, wherein said firing step includes holding at 900-950° C. for 0.5-5 hours. 前記セラミックス原料が前記希土類の水酸化物の粉末を含む、請求項16~18のいずれか一項に記載のセラミックス体の製造方法。 The method for producing a ceramic body according to any one of claims 16 to 18, wherein the ceramic raw material contains the rare earth hydroxide powder. 請求項1~15のいずれか一項に記載のセラミックス体を備えるヒーターエレメント。 A heater element comprising the ceramic body according to any one of claims 1 to 15. 車室暖房用である請求項20に記載のヒーターエレメント。 21. The heater element according to claim 20, which is used for heating a passenger compartment. 請求項20又は21に記載のヒーターエレメントを2個以上含むヒーターユニット。 A heater unit comprising two or more heater elements according to claim 20 or 21. 請求項22に記載のヒーターユニット、
外気導入部又は車室と前記ヒーターユニットの流入口とを連通する流入配管、
前記ヒーターユニットに電圧を印加するためのバッテリー、及び
前記ヒーターユニットの流出口と前記車室とを連通する流出配管
を備えるヒーターシステム。
23. The heater unit of claim 22,
an inflow pipe that communicates between an outside air introduction part or a vehicle compartment and an inflow port of the heater unit;
A heater system comprising: a battery for applying voltage to the heater unit; and an outflow pipe connecting an outflow port of the heater unit and the vehicle interior.
請求項14に記載のセラミックス体と、前記セラミックス体の前記隔壁の表面に設けられた吸着材と、前記セラミックス体の前記第1端面及び前記第2端面に設けられた一対の電極とを有するヒーターエレメント又は前記ヒーターエレメントを2個以上含むヒーターユニット、
前記ヒーターエレメントの前記一対の電極に電圧を印加するためのバッテリー、
車室と前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流入口とを連通する流入配管、
前記ヒーターエレメント又は前記ヒーターユニットの流出口と前記車室及び車外と連通する流出配管、並びに
前記流出配管に設けられ、前記流出配管を流通する空気の流れを前記車室又は車外に切替え可能な切替バルブ
を備える浄化システム。
15. A heater comprising: the ceramic body according to claim 14; an adsorbent provided on the surface of the partition wall of the ceramic body; and a pair of electrodes provided on the first end face and the second end face of the ceramic body. element or a heater unit including two or more of the heater elements;
a battery for applying voltage to the pair of electrodes of the heater element;
an inflow pipe communicating between the casing and the heater element or the inlet of the heater unit;
an outflow pipe that communicates with the outflow port of the heater element or the heater unit and the vehicle interior and the vehicle exterior; Purification system with valve.
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