JP5883321B2 - heater - Google Patents

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本発明は、ヒーターに関する。更に詳しくは、エンジンオイルやトランスミッションフルードなどの潤滑系流体を加熱するために使用することができるヒーターに関する。   The present invention relates to a heater. More particularly, the present invention relates to a heater that can be used to heat lubricating fluid such as engine oil and transmission fluid.

機械の中には、部品同士を擦り合わせながら動作するものがある。例えば、エンジンなどの内燃機関においては、シリンダー内をピストンが上下運動する過程で、多くの部品が互いに擦れ合う。このように部品同士が擦れ合うと、部品に摩耗や発熱を生じ、機械に不具合が生じることがある。   Some machines operate while rubbing parts together. For example, in an internal combustion engine such as an engine, many parts rub against each other in the process of a piston moving up and down in a cylinder. If the parts rub against each other in this way, the parts may be worn or heated, and the machine may malfunction.

そこで、部品同士が擦れ合う際の摩擦を低減させて摩耗や発熱を抑えるために、潤滑系流体を使用する。例えば、エンジンにおける部品の摩耗や発熱の抑制には、潤滑系流体としてエンジンオイルを使用する。このように、部品同士を擦り合わせながら動作する機械を良好に動作させるためには、潤滑系流体が欠かせないものとなっている。但し、このような潤滑系流体が低温状態にある場合には、潤滑系流体の粘性が高くなってしまう。その結果、摩擦を十分に低減できないという問題が生じる。また、潤滑系流体の粘性が高くなってしまうと、潤滑系流体を目的の箇所まで供給できないという問題も生じる。   Therefore, a lubricating fluid is used in order to reduce friction when parts rub against each other to suppress wear and heat generation. For example, engine oil is used as a lubricating fluid to suppress wear and heat generation of parts in the engine. Thus, in order to operate a machine that operates while rubbing parts together, a lubricating fluid is indispensable. However, when such a lubricating fluid is in a low temperature state, the viscosity of the lubricating fluid is increased. As a result, there arises a problem that the friction cannot be reduced sufficiently. Further, when the viscosity of the lubricating fluid becomes high, there also arises a problem that the lubricating fluid cannot be supplied to the target location.

この問題に対処するため、ヒーターを用いて潤滑系流体を加熱することが行われている。これにより、潤滑系流体の粘性を適当に低くすることができ、潤滑系流体によって摩擦を良好に低減することが可能になる。但し、潤滑系流体を過度に加熱してしまうと、潤滑系流体の劣化を引き起こしてしまうという不都合が生じる。そのため、潤滑系流体を過度に加熱しない仕組みを備えるヒーター等が種々提案されている(例えば、特許文献1〜3)。   In order to cope with this problem, a lubricating fluid is heated using a heater. As a result, the viscosity of the lubricating fluid can be appropriately reduced, and the friction can be satisfactorily reduced by the lubricating fluid. However, if the lubricating fluid is excessively heated, there is a disadvantage that the lubricating fluid is deteriorated. Therefore, various heaters having a mechanism that does not excessively heat the lubricating fluid have been proposed (for example, Patent Documents 1 to 3).

特開2003−74789号公報JP 2003-74789 A 特開昭63−16114号公報JP 63-16114 A 実開昭63−12607号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-12607

しかしながら、従来のヒーターでは、潤滑系流体を過度に加熱しない仕組みを有効にしたままで潤滑系流体の温度を速やかに上げることは困難であった。例えば、特許文献1には、ヒーターをシェルに収容して潤滑油を間接加熱する、潤滑油の凍結防止構造が記載されている。特許文献1に記載の凍結防止構造では、潤滑油を間接加熱する。そのため、潤滑油の劣化を防止することができる。しかしながら、特許文献1に記載の凍結防止構造においては、ヒーターがシェル内に収容されている。そのため、潤滑油の速やかな昇温が難しいと考えられる。   However, with the conventional heater, it has been difficult to quickly raise the temperature of the lubricating fluid while keeping the mechanism that does not excessively heat the lubricating fluid effective. For example, Patent Document 1 describes a structure for preventing freezing of lubricating oil in which a heater is housed in a shell and the lubricating oil is indirectly heated. In the antifreezing structure described in Patent Document 1, the lubricating oil is indirectly heated. Therefore, the deterioration of the lubricating oil can be prevented. However, in the freeze prevention structure described in Patent Document 1, the heater is accommodated in the shell. For this reason, it is considered difficult to quickly raise the temperature of the lubricating oil.

また、特許文献2には、ヒーターに、自らは発熱しない放熱フィンが取り付けられた、エンジンオイルの加熱装置が記載されている。特許文献3には、ヒーターに、自らは発熱しない放熱部材が取り付けられた、オイルヒータが記載されている。特許文献2及び特許文献3のように、放熱部材等をヒーターに取り付けることにより、ヒーターの伝熱面積(熱交換面積)を大きくすることができる。但し、ヒーターに取り付けられた放熱フィンや放熱部材は、自ら発熱するものではない。そのため、潤滑油の速やかな昇温が難しいと考えられる。   Patent Document 2 describes a heating device for engine oil in which a radiator fin that does not generate heat is attached to a heater. Patent Document 3 describes an oil heater in which a heat radiating member that does not generate heat is attached to the heater. As in Patent Document 2 and Patent Document 3, by attaching a heat radiating member or the like to the heater, the heat transfer area (heat exchange area) of the heater can be increased. However, the radiating fins and the radiating members attached to the heater do not generate heat by themselves. For this reason, it is considered difficult to quickly raise the temperature of the lubricating oil.

また、それでも敢えて速やかな昇温を実現するためには、ヒーターのサイズを大きくせざるを得なかった。しかしながら、自動車等においては、車両内の空間的な制約がある。そのため、大型のヒーターを、エンジン用の加熱装置として使用することは困難であった。このため、小型で、且つ速やかな昇温が可能なヒーターの開発が要望されている。   In addition, in order to realize a rapid temperature increase, the size of the heater has to be increased. However, in an automobile or the like, there is a spatial restriction in the vehicle. For this reason, it has been difficult to use a large heater as a heating device for an engine. For this reason, development of a heater that is small and capable of quickly raising the temperature is desired.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものである。本発明は、エンジンオイルやトランスミッションフルードなどの潤滑系流体を加熱するために使用することができるヒーターを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. An object of this invention is to provide the heater which can be used in order to heat lubrication system fluids, such as engine oil and a transmission fluid.

上述の課題を解決するため、本発明は、以下のヒーターを提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following heaters.

[1] 潤滑系流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁、及び最外周に位置する外周壁を有する筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に導電性接合部を介して接合された一対の電極部とを備え、前記隔壁が、セラミックスを主成分とする材料からなるとともに、通電により前記ハニカム構造部全体が発熱し、前記電極部の形状が、前記電極部の外周を取り囲む形状の面積より、前記電極部の接合部分の面積のほうが小さい形状であるか、又は、前記電極部の形状が、長方形において角部が曲線状に形成された形状であり、前記電極部の外周を取り囲む形状の面積に対する、前記電極部の接合部分の面積の比率が、40〜95%である潤滑系流体の加熱用のヒーター。 [1] A cylindrical honeycomb structure portion having partition walls that form a plurality of cells extending from one end face to the other end face that serve as a flow path for the lubricating fluid, and an outer peripheral wall that is positioned on the outermost periphery, and the honeycomb structure A pair of electrode parts joined to the side surface of the part via a conductive joint part, and the partition wall is made of a material whose main component is ceramics, and the entire honeycomb structure part generates heat when energized, and the electrode The shape of the part is such that the area of the joint part of the electrode part is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode part, or the shape of the electrode part is rectangular and the corners are curved A heater for heating a lubricating fluid in which the ratio of the area of the joint portion of the electrode portion to the area of the shape that is formed and surrounds the outer periphery of the electrode portion is 40 to 95% .

[2] 前記導電性接合材が、ポリアミド樹脂、脂肪族アミン及び銀フレークを含有する導電性ペースト、銀化合物、ケイ酸塩溶液及び水を含有する導電性ペースト、ニッケル粉末及びケイ酸塩溶液を含有する導電性ペースト、並びに、酸化アルミニウム、グラファイト及びケイ酸塩溶液を含有する導電性ペーストからなる群から選択される1種である[1]に記載のヒーター。 [2] The conductive bonding material comprises a conductive paste containing a polyamide resin, an aliphatic amine and silver flakes, a silver compound, a conductive paste containing a silicate solution and water, a nickel powder and a silicate solution. The heater according to [1], which is one selected from the group consisting of a conductive paste containing, and a conductive paste containing aluminum oxide, graphite, and a silicate solution.

] 前記隔壁が、SiC、金属含浸SiC、金属複合SiC、及び金属複合Siからなる群から選ばれる1種を主成分とするものである[1]または[2]に記載のヒーター。 [ 3 ] The partition as described in [1] or [2] , wherein the partition has as a main component one selected from the group consisting of SiC, metal-impregnated SiC, metal composite SiC, and metal composite Si 3 N 4 . heater.

] 前記電極部の形状が、複数の孔が形成された板状である[1]〜[]のいずれかに記載のヒーター。 [ 4 ] The heater according to any one of [1] to [ 3 ], wherein the electrode portion has a plate shape in which a plurality of holes are formed.

] 前記電極部の形状が、複数の帯状の電極素材が格子状に並ぶ形状である[1]〜[]のいずれかに記載のヒーター。 [ 5 ] The heater according to any one of [1] to [ 3 ], wherein the shape of the electrode portion is a shape in which a plurality of strip-shaped electrode materials are arranged in a lattice pattern.

] 前記電極部の形状が、前記ハニカム構造部側の面が窪むとともに前記ハニカム構造部側の面に対して反対側の面が突き出るような凸条が形成された板状であり、前記板状の電極部には、前記凸条が格子状に並ぶように形成された[1]〜[]のいずれかに記載のヒーター。 [ 6 ] The shape of the electrode part is a plate shape in which a protrusion is formed such that a surface on the honeycomb structure part side is recessed and a surface on the opposite side to the surface on the honeycomb structure part side protrudes. The heater according to any one of [1] to [ 3 ], wherein the ridges are formed in a plate shape on the plate-like electrode portion.

] 前記電極部の形状が、複数の帯状の部分電極を有する櫛歯状である[1]〜[]のいずれかに記載のヒーター。 [ 7 ] The heater according to any one of [1] to [ 3 ], wherein the shape of the electrode portion is a comb-like shape having a plurality of strip-shaped partial electrodes.

] 前記電極部の形状が、長方形において角部が曲線状に形成された形状である[1]〜[]のいずれかに記載のヒーター。 [ 8 ] The heater according to any one of [1] to [ 3 ], wherein the electrode part has a rectangular shape with corners formed in a curved shape.

本発明のヒーター(第一のヒーター)は、導電性接合部が、「導電性接合材が60〜200℃で焼成されて形成されたもの」である。これは、導電性接合材が60〜200℃で焼成される際に、ハニカム構造部と一対の電極部とが、導電性接合材(焼成後は、導電性接合部)を介して接合されることを意味する。そのため、本発明のヒーターは、通電による発熱性能が良い。更に、本発明のヒーターは、セラミックスを主成分とするハニカム構造部と電極部とを接合した際に、当該ハニカム構造部にクラックが発生することを防止することができる。更に、本発明のヒーターは、電極部がハニカム構造部から剥れることを防止することができる。   As for the heater (1st heater) of this invention, an electroconductive joining part is "the electroconductive joining material was formed by baking at 60-200 degreeC." This is because when the conductive bonding material is fired at 60 to 200 ° C., the honeycomb structure portion and the pair of electrode portions are bonded via the conductive bonding material (the conductive bonding portion after baking). Means that. Therefore, the heater of the present invention has good heat generation performance due to energization. Furthermore, the heater of the present invention can prevent cracks from occurring in the honeycomb structure portion when the honeycomb structure portion mainly composed of ceramics and the electrode portion are joined. Furthermore, the heater of the present invention can prevent the electrode portion from peeling off from the honeycomb structure portion.

また、本発明のヒーター(第一のヒーター)は、電極部の形状が、「電極部の外周を取り囲む形状の面積より、電極部の接合部分の面積のほうが小さい」形状である。また、本発明のヒーターは、電極部の形状が、「長方形において角部が曲線状に形成された」形状であってもよい。そのため、本発明のヒーターにおける電極部の形状は、熱応力が低減される形状である。そのため、「電極部とハニカム構造部とを接合した後に、ハニカム構造部にクラックが発生したり、電極部がハニカム構造部から剥れたりすること」が、抑制される。更に、加熱と冷却とが繰り返される使用環境下においても、電極部がハニカム構造部から剥れたり、ハニカム構造部にクラックが生じたりすることを防止することができる。   In the heater of the present invention (first heater), the shape of the electrode portion is “the area of the joint portion of the electrode portion is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion”. In the heater of the present invention, the shape of the electrode part may be a “rectangular shape with corners formed in a curved shape”. Therefore, the shape of the electrode part in the heater of the present invention is a shape in which thermal stress is reduced. Therefore, “after the electrode portion and the honeycomb structure portion are joined, cracks in the honeycomb structure portion or peeling of the electrode portion from the honeycomb structure portion” are suppressed. Furthermore, even under a use environment where heating and cooling are repeated, it is possible to prevent the electrode part from being peeled off from the honeycomb structure part or causing cracks in the honeycomb structure part.

本発明のヒーター(第二のヒーター)は、導電性接合部が、「溶射法、コールドスプレー法、またはメッキ法によって形成された、金属を含有するもの」である。このような導電性接合部は、一対の電極部とともに「電極」としての機能を発揮する。また、このような導電性接合部は、ハニカム構造部の表面上に直接に形成されるものであり、電気抵抗の低いものである。そのため、大きな電流を流すことができる。   In the heater (second heater) of the present invention, the conductive joint portion is “containing a metal formed by thermal spraying, cold spraying, or plating”. Such a conductive joint portion functions as an “electrode” together with a pair of electrode portions. Moreover, such a conductive joint is formed directly on the surface of the honeycomb structure and has a low electric resistance. Therefore, a large current can be passed.

また、本発明のヒーター(第二のヒーター)は、電極部の形状が、「電極部の外周を取り囲む形状の面積より、電極部の接合部分の面積のほうが小さい」形状である。また、本発明のヒーターは、電極部の形状が、「長方形において角部が曲線状に形成された」形状であってもよい。そのため、本発明のヒーターにおける電極部の形状は、熱応力が低減される形状である。そのため、「電極部とハニカム構造部とを接合した後に、ハニカム構造部にクラックが発生したり、電極部がハニカム構造部から剥れたりすること」が、抑制される。更に、加熱と冷却とが繰り返される使用環境下においても、電極部がハニカム構造部から剥れたり、ハニカム構造部にクラックが生じたりすることを防止することができる。   In the heater of the present invention (second heater), the shape of the electrode portion is “the area of the joint portion of the electrode portion is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion”. In the heater of the present invention, the shape of the electrode part may be a “rectangular shape with corners formed in a curved shape”. Therefore, the shape of the electrode part in the heater of the present invention is a shape in which thermal stress is reduced. Therefore, “after the electrode portion and the honeycomb structure portion are joined, cracks in the honeycomb structure portion or peeling of the electrode portion from the honeycomb structure portion” are suppressed. Furthermore, even under a use environment where heating and cooling are repeated, it is possible to prevent the electrode part from being peeled off from the honeycomb structure part or causing cracks in the honeycomb structure part.

本発明のヒーターの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view showing typically one embodiment of the heater of the present invention. 本発明のヒーターの一の実施形態を模式的に示す平面図である。It is a top view showing typically one embodiment of the heater of the present invention. 本発明のヒーターの更に他の実施形態に用いられる電極部を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the electrode part used for other embodiment of the heater of this invention. 本発明のヒーターの他の実施形態に用いられる電極部を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the electrode part used for other embodiment of the heater of this invention. 本発明のヒーターの更に他の実施形態に用いられる電極部を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the electrode part used for other embodiment of the heater of this invention. 図5における、A−A’断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the A-A 'cross section in FIG. 本発明のヒーターの更に他の実施形態に用いられる電極部を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the electrode part used for other embodiment of the heater of this invention. 図7における、B−B’断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the B-B 'cross section in FIG. 電極部の「電極部の外周を取り囲む形状」が長方形において角部が曲線状に形成された形状であることを模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically that the "shape which surrounds the outer periphery of an electrode part" of an electrode part is a shape in which the corner | angular part was formed in the shape of a curve in a rectangle. 電極部の「電極部の外周を取り囲む形状」が八角形であることを模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically that the "shape surrounding the outer periphery of an electrode part" of an electrode part is an octagon. 本発明のヒーターの更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically other embodiment of the heater of this invention. 比較例3のヒーターを構成する電極部を、模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the electrode part which comprises the heater of the comparative example 3. FIG. 本発明のヒーターの更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically other embodiment of the heater of this invention. 本発明のヒーターの更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically other embodiment of the heater of this invention.

次に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。本発明は、そ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、変更、改良等を加え得るものである。   Next, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. The present invention can be modified and improved based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.

(1)ヒーター:
本発明のヒーター(第一のヒーター)の一の実施形態は、図1、図2に示されるように、筒状のハニカム構造部4と、一対の電極部21,21とを備えるものである。ハニカム構造部4は、「「潤滑系流体の流路となる一方の端面11から他方の端面12まで延びる複数のセル2」を区画形成する隔壁1」、及び「最外周に位置する外周壁3」を有するものである。一対の電極部21,21は、ハニカム構造部4の側面5に、導電性接合部23を介して接合されたものである。更に、本実施形態のヒーター100は、隔壁1が、セラミックスを主成分とする材料からなるとともに、通電により発熱するものである。更に、本実施形態のヒーター100は、電極部21の形状が、「電極部21の外周を取り囲む形状の面積より、電極部21の接合部分の面積のほうが小さい」形状であるか、又は、電極部21の形状が、「長方形において角部が曲線状に形成された」形状である。更に、本実施形態のヒーター100は、導電性接合部が、「導電性接合材が60〜200℃で焼成されて形成されたもの」である。本実施形態のヒーター100における電極部21の形状は、上記のような形状であるため、熱応力が低減される形状である。図1は、本発明のヒーターの一の実施形態を模式的に示す斜視図である。図2は、本発明のヒーターの一の実施形態を模式的に示す平面図である。
(1) Heater:
One embodiment of the heater (first heater) of the present invention includes a tubular honeycomb structure portion 4 and a pair of electrode portions 21 and 21 as shown in FIGS. 1 and 2. . The honeycomb structure portion 4 includes “a partition wall 1 that partitions and forms“ a plurality of cells 2 extending from one end surface 11 to the other end surface 12 serving as a flow path for the lubricating fluid ”, and an“ outer peripheral wall 3 positioned at the outermost periphery ”. ". The pair of electrode portions 21 and 21 are joined to the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 via the conductive joint portion 23. Further, in the heater 100 of the present embodiment, the partition wall 1 is made of a material mainly composed of ceramics and generates heat when energized. Furthermore, in the heater 100 of the present embodiment, the shape of the electrode portion 21 is a shape in which “the area of the joint portion of the electrode portion 21 is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion 21”, or the electrode The shape of the portion 21 is a shape “a corner portion is formed in a curved shape in a rectangle”. Further, in the heater 100 of the present embodiment, the conductive bonding portion is “formed by baking the conductive bonding material at 60 to 200 ° C.”. Since the shape of the electrode part 21 in the heater 100 of this embodiment is the above shape, it is a shape in which thermal stress is reduced. FIG. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of the heater of the present invention. FIG. 2 is a plan view schematically showing one embodiment of the heater of the present invention.

このように、本実施形態のヒーター100は、ハニカム構造部4の隔壁1が、セラミックスを主成分とする材料からなるとともに、通電により発熱する。そのため、サイズが小さな場合であっても、潤滑系流体を過度に加熱することなく潤滑系流体の温度を速やかに上げることが可能である。また、本実施形態のヒーター100は、導電性接合部23が、「導電性接合材が60〜200℃で焼成されて形成されたもの」である。これは、導電性接合材が60〜200℃で焼成される際に、ハニカム構造部と一対の電極部とが、導電性接合材(焼成後は、導電性接合部)を介して接合されることを意味する。そのため、本実施形態のヒーター100は、通電による発熱性能が良い。更に、本実施形態のヒーター100は、セラミックスを主成分とするハニカム構造部4と電極部21とを接合した際に、ハニカム構造部4にクラックが発生することを防止することができる。更に、本実施形態のヒーター100は、電極部21がハニカム構造部4から剥れることを防止することができる。また、本発明のヒーター100は、電極部21の形状が、「電極部の外周を取り囲む形状の面積より、電極部の接合部分の面積のほうが小さい」形状である。また、本発明のヒーター100は、電極部の形状が、「長方形において角部が曲線状に形成された」形状であってもよい。そのため、本発明のヒーターにおける電極部の形状は、熱応力が低減される形状である。そのため、電極部をハニカム構造部に接合した後に、電極部21がハニカム構造部4から剥れることを防止することができる。更に、電極部をハニカム構造部に接合した後に、ハニカム構造部にクラックが発生することを防止することができる。更に、加熱と冷却とが繰り返される使用環境下においても、電極部21がハニカム構造部4から剥れたり、ハニカム構造部にクラックが発生することを防止することができる。   As described above, in the heater 100 of the present embodiment, the partition walls 1 of the honeycomb structure portion 4 are made of a material mainly composed of ceramics and generate heat when energized. Therefore, even if the size is small, it is possible to quickly raise the temperature of the lubricating fluid without excessively heating the lubricating fluid. Further, in the heater 100 of the present embodiment, the conductive bonding portion 23 is “formed by baking a conductive bonding material at 60 to 200 ° C.”. This is because when the conductive bonding material is fired at 60 to 200 ° C., the honeycomb structure portion and the pair of electrode portions are bonded via the conductive bonding material (the conductive bonding portion after baking). Means that. Therefore, the heater 100 of this embodiment has good heat generation performance due to energization. Furthermore, the heater 100 of the present embodiment can prevent the honeycomb structure portion 4 from being cracked when the honeycomb structure portion 4 mainly composed of ceramics and the electrode portion 21 are joined. Furthermore, the heater 100 of the present embodiment can prevent the electrode portion 21 from peeling off from the honeycomb structure portion 4. In the heater 100 of the present invention, the shape of the electrode portion 21 is “the area of the joint portion of the electrode portion is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion”. In the heater 100 of the present invention, the shape of the electrode part may be a “rectangular shape with corners formed in a curved shape”. Therefore, the shape of the electrode part in the heater of the present invention is a shape in which thermal stress is reduced. Therefore, it is possible to prevent the electrode portion 21 from being peeled off from the honeycomb structure portion 4 after the electrode portion is joined to the honeycomb structure portion. Furthermore, it is possible to prevent cracks from occurring in the honeycomb structure portion after the electrode portion is joined to the honeycomb structure portion. Furthermore, even in a use environment where heating and cooling are repeated, it is possible to prevent the electrode portion 21 from being peeled off from the honeycomb structure portion 4 and cracking in the honeycomb structure portion.

ここで、上記「熱応力が低減される形状」とは、セラミックスを主成分とするハニカム構造部4と電極部21に生じる熱応力を低減することが可能な、電極部21の形状である。「電極部21の形状が、熱応力が低減される形状」であることにより、電極部21がハニカム構造部4に接合された状態において、ハニカム構造部4と電極部21が受ける熱応力が低減される。また、「電極部21の外周を取り囲む形状」とは、「電極部に外接する環形状であって、周長(環の長さ)が最も短くなる形状」を外周形状とする形状である。例えば、図1に示されるヒーター100に配設される電極部21の場合、図9に示されるように、電極部の外周形状が長方形において角部が曲線状に形成された形状である。そのため、「電極部に外接する環形状であって、周長(環の長さ)が最も短くなる形状」(電極部の外周を取り囲む形状24)は、長方形において角部が曲線状に形成された形状になる。また、電極部の形状が、図4に示される電極部21Bのような格子状の場合、「電極部の外周を取り囲む形状24」は、図10に示されるように、長方形の角部が直線状に面取りされて形成された形状である。そして、当該「長方形の角部が直線状に面取りされて形成された形状」は、「電極部21Bが内接する」八角形である。また、「電極部21の接合部分の面積」とは、電極部21の中の、導電性接合部23を介してハニカム構造部4の側面5と接合されている部分(領域)、の面積のことである。図9は、電極部21の「電極部の外周を取り囲む形状」が長方形において角部が曲線状に形成された形状であることを模式的に示す平面図である。図10は、電極部21Bの「電極部の外周を取り囲む形状」が八角形であることを模式的に示す平面図である。   Here, the “shape in which thermal stress is reduced” is the shape of the electrode portion 21 that can reduce the thermal stress generated in the honeycomb structure portion 4 and the electrode portion 21 mainly composed of ceramics. “The shape of the electrode portion 21 is a shape in which the thermal stress is reduced”, so that the thermal stress received by the honeycomb structure portion 4 and the electrode portion 21 is reduced when the electrode portion 21 is joined to the honeycomb structure portion 4. Is done. In addition, the “shape surrounding the outer periphery of the electrode portion 21” is a shape in which the “circular shape circumscribing the electrode portion and having the shortest peripheral length (ring length)” is the outer peripheral shape. For example, in the case of the electrode part 21 arranged in the heater 100 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 9, the outer peripheral shape of the electrode part is a rectangle and the corners are curved. For this reason, the “circular shape circumscribing the electrode portion and the shortest circumferential length (ring length)” (the shape 24 surrounding the outer periphery of the electrode portion) is a rectangular shape with curved corners. Shape. Further, when the shape of the electrode part is a lattice like the electrode part 21B shown in FIG. 4, the “shape 24 surrounding the outer periphery of the electrode part” has a rectangular corner as a straight line as shown in FIG. It is a shape formed by chamfering in a shape. The “shape formed by straightly chamfering the corners of the rectangle” is an octagon “the electrode portion 21B is inscribed”. Further, the “area of the joined portion of the electrode portion 21” is the area of the portion (region) of the electrode portion 21 joined to the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 via the conductive joined portion 23. That is. FIG. 9 is a plan view schematically showing that the “shape surrounding the outer periphery of the electrode portion” of the electrode portion 21 is a rectangle and corner portions are formed in a curved shape. FIG. 10 is a plan view schematically showing that the “shape surrounding the outer periphery of the electrode portion” of the electrode portion 21B is an octagon.

また、本実施形態のヒーター100によれば、潤滑系流体を過度に加熱することなく、潤滑系流体の温度を速やかに上げることができる。また、ヒーター100のサイズが小さな場合であっても、潤滑系流体の温度を速やかに上げることができる。即ち、本実施形態のヒーター100においては、通電によって隔壁1自体が発熱する。このため、潤滑系流体がセル2内を流通する過程で、隔壁1によって潤滑系流体を加熱し続けることができる。   Moreover, according to the heater 100 of this embodiment, the temperature of the lubricating fluid can be quickly raised without excessively heating the lubricating fluid. Moreover, even when the size of the heater 100 is small, the temperature of the lubricating fluid can be quickly raised. That is, in the heater 100 of the present embodiment, the partition wall 1 itself generates heat when energized. For this reason, the lubricating fluid can be continuously heated by the partition wall 1 in the course of the lubricating fluid flowing through the cell 2.

例えば、ハニカム構造部の隔壁自体が発熱せずに、別の熱源によってハニカム構造部を加熱するヒーターでは、潤滑系流体の良好な加熱が困難である。即ち、ヒーターによって潤滑系流体を加熱する過程においては、セル内を流通する潤滑系流体と、隔壁との間で、熱交換が行われる。隔壁自体が発熱しないヒーターでは、別の熱源による隔壁の加熱が追いつかず、潤滑系流体の速やかな昇温が困難である。また、隔壁自体が発熱しないヒーターにおいては、別の熱源を大きくして、隔壁に伝達する熱を多くすることも考えられる。しかしながら、このような方法では、ヒーター全体のサイズが大きくなってしまう。自動車等においては、車両内の空間的な制約があり、大型のヒーターを、エンジン用の加熱装置として使用することは困難である。   For example, in a heater that heats the honeycomb structure portion with another heat source without causing the partition wall itself of the honeycomb structure portion to generate heat, it is difficult to heat the lubricating fluid well. That is, in the process of heating the lubricating fluid by the heater, heat exchange is performed between the lubricating fluid flowing in the cell and the partition wall. In a heater in which the partition wall itself does not generate heat, heating of the partition wall by another heat source cannot catch up, and it is difficult to quickly raise the temperature of the lubricating fluid. In addition, in a heater in which the partition wall itself does not generate heat, it is conceivable to increase another heat source to increase the heat transferred to the partition wall. However, such a method increases the size of the entire heater. In an automobile or the like, there is a spatial limitation in the vehicle, and it is difficult to use a large heater as a heating device for an engine.

また、ハニカム構造部4が、複数のセル2を区画形成する隔壁1を有するハニカム構造であるため、潤滑系流体との接触面積を大きくすることができる。このため、セル2内を流通する潤滑系流体を良好に加熱することができる。そのため、潤滑系流体の温度を速やかに上げることができる。即ち、本実施形態のヒーター100においては、ヒーター内に流入した潤滑系流体が小分けされ、小分けされた潤滑系流体が各セル2内を流通する。このように潤滑系流体が小分けされると、潤滑系流体と隔壁1との接触面積が大きくなる。これに伴って、隔壁1と潤滑系流体との接触による伝熱量も多くなる。更に、隔壁1と潤滑系流体との伝熱量が多くなると、その伝熱量が、潤滑系流体内での熱拡散によって散逸してしまう熱量よりも大きくなる。このため、潤滑系流体の温度が、より速やかに上昇し易くなる。   In addition, since the honeycomb structure portion 4 has a honeycomb structure having partition walls 1 that partition and form a plurality of cells 2, the contact area with the lubricating fluid can be increased. For this reason, the lubricating fluid flowing in the cell 2 can be satisfactorily heated. As a result, the temperature of the lubricating fluid can be quickly raised. That is, in the heater 100 of the present embodiment, the lubricating fluid that has flowed into the heater is divided into small portions, and the divided lubricating fluid flows in each cell 2. When the lubricating fluid is subdivided in this way, the contact area between the lubricating fluid and the partition wall 1 increases. Along with this, the amount of heat transfer due to the contact between the partition wall 1 and the lubricating fluid increases. Further, when the amount of heat transfer between the partition wall 1 and the lubricating fluid increases, the amount of heat transferred becomes larger than the amount of heat dissipated by thermal diffusion within the lubricating fluid. For this reason, the temperature of the lubricating fluid is likely to rise more rapidly.

また、本実施形態のヒーター100においては、隔壁1の単位面積あたりの発熱量を少なくする場合であっても、潤滑系流体の温度を確実に上げることができる。これは、本実施形態のヒーター100が、セル2内を流通する流路中で、潤滑系流体を加熱し続けることができるからである。隔壁1の単位面積あたりの発熱量を少なくすると、潤滑系流体を過度に加熱することを防ぐことができる。したがって、本実施形態のヒーター100においては、潤滑系流体を過度に加熱することなく、潤滑系流体の温度を速やかに上げることができる。また、このように潤滑系流体を過度に加熱しないので、潤滑系流体の劣化を有効に抑制することができる。   In the heater 100 of the present embodiment, the temperature of the lubricating fluid can be reliably increased even when the amount of heat generated per unit area of the partition wall 1 is reduced. This is because the heater 100 of the present embodiment can continue to heat the lubricating fluid in the flow path that circulates in the cell 2. If the calorific value per unit area of the partition wall 1 is reduced, it is possible to prevent the lubricating fluid from being heated excessively. Therefore, in the heater 100 of the present embodiment, the temperature of the lubricating fluid can be quickly raised without excessively heating the lubricating fluid. Further, since the lubricating fluid is not heated excessively in this way, deterioration of the lubricating fluid can be effectively suppressed.

本明細書において、「潤滑系流体」とは、機械系部品の潤滑に用いられる流体の総称を意味する。機械系部品の潤滑に用いられる流体としては、例えば、エンジンオイル、トランスミッションフルード、ギアオイル、デフオイル、ブレーキフルード、パワーステアリングフルード等を挙げることができる。   In this specification, “lubricating fluid” means a general term for fluids used for lubricating mechanical parts. Examples of the fluid used for lubricating the mechanical system parts include engine oil, transmission fluid, gear oil, differential oil, brake fluid, and power steering fluid.

本実施形態のヒーターは、例えば、自動車のエンジンオイルやトランスミッションフルード等の潤滑系流体を加熱するためのヒーターとして使用することができる。一般に、自動車を冬季に走行させたり、寒冷地で走行させたりする場合には、上記潤滑系流体が低温になり易い。潤滑系流体が低温状態にあると、その粘性が高くなってしまう。その結果、エンジンやトランスミッションについては、部品に生じる摩擦が大きい状態のまま動作する時間が増えてしまう。このような状態でエンジンやトランスミッションを動作させると、燃費の悪化を招く。   The heater of this embodiment can be used as a heater for heating a lubricating fluid such as an engine oil or transmission fluid of an automobile, for example. Generally, when an automobile is run in winter or is run in a cold region, the lubricating fluid tends to be low in temperature. If the lubricating fluid is in a low temperature state, its viscosity will increase. As a result, for the engine and transmission, the operation time increases while the friction generated in the parts is large. If the engine or transmission is operated in such a state, the fuel efficiency is deteriorated.

本実施形態のヒーターを使用すると、エンジンオイルやトランスミッションフルードの温度を速やかに上げることができる。これにより、エンジンオイルやトランスミッションフルードが低温になっている時間を短縮することができる。その結果、自動車の燃費を向上させることができる。   If the heater of this embodiment is used, the temperature of engine oil or transmission fluid can be raised rapidly. As a result, the time during which the engine oil and transmission fluid are at a low temperature can be shortened. As a result, the fuel consumption of the automobile can be improved.

また、一般に、トランスミッションフルードは、エンジンオイルよりも燃費悪化への寄与が大きい。従来のヒーターでは、トランスミッションフルードを十分に加熱するためには、大型のヒーターを使用しなければならなかった。本実施形態のヒーターにおいては、ヒーターを小型化した場合であっても、トランスミッションフルードを十分に加熱することができる。これにより、自動車の燃費をより向上させることができる。このように、本実施形態のヒーターは、自動車のような、ヒーターを設置するための空間の広さが限られている場合に、その効果を十分に発揮するものである。   In general, transmission fluid contributes more to the deterioration of fuel efficiency than engine oil. With conventional heaters, large heaters had to be used to sufficiently heat the transmission fluid. In the heater of the present embodiment, the transmission fluid can be sufficiently heated even when the heater is downsized. Thereby, the fuel consumption of a motor vehicle can be improved more. As described above, the heater according to the present embodiment exhibits its effect sufficiently when the space for installing the heater is limited, such as an automobile.

以下、本実施形態のヒーターについて、構成要素毎に更に詳細に説明する。   Hereinafter, the heater of this embodiment is demonstrated in detail for every component.

(1−1)電極部:
図1に示されるヒーター100に配設された一対の電極部21は、ハニカム構造部4の隔壁1を通電するための電極である。本実施形態のヒーター100においては、一対の電極部21,21における一方の電極部21と他方の電極部21とが、ハニカム構造部4を側方から挟み込むように、ハニカム構造部4の側面5に配設されている。一対の電極部21,21間に電圧を印加することにより、隔壁1が通電して、ハニカム構造部4が発熱する。
(1-1) Electrode part:
A pair of electrode portions 21 disposed in the heater 100 shown in FIG. 1 are electrodes for energizing the partition walls 1 of the honeycomb structure portion 4. In the heater 100 of the present embodiment, the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 so that the one electrode portion 21 and the other electrode portion 21 of the pair of electrode portions 21 and 21 sandwich the honeycomb structure portion 4 from the side. It is arranged. By applying a voltage between the pair of electrode portions 21 and 21, the partition wall 1 is energized and the honeycomb structure portion 4 generates heat.

電極部21において、孔が開いている部分については、ハニカム構造部4の側面5には接合されていない。電極部21の接合部分は、ハニカム構造部4の側面5に、導電性接合部を介して接触している部分であり、孔の部分を除いた部分である。そのため、電極部21は、孔が開いている分だけ、「電極部21の外周を取り囲む形状の面積より、電極部21の接合部分の面積のほうが小さい」形状になっている。そして、電極部21は、このような形状であるため、熱応力が低減される。また、例えば、図4に示される電極部21Bは、格子状に形成されている。そのため、格子形状における孔や「外周部分の凹凸」の部分については、ハニカム構造部4の側面5には接合されていない。そのため、電極部21Bは、孔や「外周部分の凹凸」が形成されている分だけ、「電極部21の外周を取り囲む形状の面積より、電極部21の接合部分の面積のほうが小さい」形状になっている。そして、電極部21Bは、このような形状であるため、熱応力が低減される。   In the electrode part 21, the part where the hole is opened is not joined to the side surface 5 of the honeycomb structure part 4. The joining portion of the electrode portion 21 is a portion that is in contact with the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 via the conductive joining portion, and is a portion excluding the hole portion. Therefore, the electrode portion 21 has a shape “the area of the joint portion of the electrode portion 21 is smaller than the area surrounding the outer periphery of the electrode portion 21” by the amount of the hole. And since the electrode part 21 is such a shape, a thermal stress is reduced. For example, the electrode part 21B shown in FIG. 4 is formed in a lattice shape. Therefore, the holes in the lattice shape and the “irregularities on the outer peripheral portion” are not joined to the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4. Therefore, the electrode portion 21B has a shape in which “the area of the joint portion of the electrode portion 21 is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion 21” by the amount of the formation of the holes and “unevenness of the outer peripheral portion”. It has become. And since the electrode part 21B is such a shape, a thermal stress is reduced.

本実施形態のヒーター100は、ハニカム構造部4と、ハニカム構造部4の側面5に導電性接合部23を介して接合された一対の電極部21,21と、を備えるものである。そして、電極部21の形状が、複数の孔が形成された板状である。   The heater 100 of the present embodiment includes a honeycomb structure portion 4 and a pair of electrode portions 21 and 21 joined to the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 via a conductive joint portion 23. The shape of the electrode portion 21 is a plate shape in which a plurality of holes are formed.

電極部の材質としては、ステンレス鋼、ニッケル、銅、アルミニウム、モリブデン、タングステン、ロジウム、コバルト、クロム、ニオブ、タンタル、金、銀、白金、パラジウム、及び、これらの金属の合金等を挙げることができる。更に、これらの金属単体または合金とセラミックスとの複合材、これらの金属単体または合金と炭素との複合材などを挙げることができる。具体的には、銅とタングステンの複合材(Cu/W)、銅とモリブデンの複合材(Cu/Mo)、銀とタングステンの複合材(Ag/W)、セラミックス(例えばSiC、Al)とアルミニウムとの複合材(SiC/Al、Al/Al)、セラミックス(例えばSiC、Al)と銅との複合材(SiC/Cu、Al/Cu)、炭素と銅の複合材(C/Cu)等を挙げることができる。この際、電極部の材質としては、電気抵抗が低く、熱膨張係数が小さいことが望ましい。電気抵抗が高いと、通電時に電極部自身の発熱により問題が発生することがある。また、熱膨張係数が小さいことが好ましい理由は、以下の通りである。すなわち、電極部の材質の熱膨張係数がセラミックスに対して大きい場合には、電極部を接合した時に発生する熱応力が、大きくなる。そのため、電極部とハニカム構造部との界面が剥離したり、ハニカム構造部にクラックが発生したりすることがある。このため、電極部の熱膨張係数は、セラミックスに近いことが更に望ましい。また、電極部は、上記複合材からなる場合、金属のみからなる場合に比べて熱膨張係数が小さく、セラミックスを主体とするハニカム構造部との熱膨張係数差が小さくなる。そのため、上記複合材から構成すると、冷熱サイクル時における熱応力を低減することができる。また、電極部の表面は、表面粗化処理をすることで接合後の密着性を高めることができる。表面粗化処理は、例えば、サンドブラスト等を用いる処理を挙げることができる。 Examples of the material of the electrode part include stainless steel, nickel, copper, aluminum, molybdenum, tungsten, rhodium, cobalt, chromium, niobium, tantalum, gold, silver, platinum, palladium, and alloys of these metals. it can. Furthermore, these metal simple substance or alloy, and the composite material of ceramics, These metal simple substance or alloy, and the composite material of carbon etc. can be mentioned. Specifically, a composite material of copper and tungsten (Cu / W), a composite material of copper and molybdenum (Cu / Mo), a composite material of silver and tungsten (Ag / W), ceramics (for example, SiC, Al 2 O 3) ) And aluminum (SiC / Al, Al 2 O 3 / Al), ceramics (eg, SiC, Al 2 O 3 ) and copper (SiC / Cu, Al 2 O 3 / Cu), carbon And a composite material of copper and copper (C / Cu). At this time, it is desirable that the electrode portion has a low electrical resistance and a low thermal expansion coefficient. If the electrical resistance is high, a problem may occur due to heat generation of the electrode part itself during energization. The reason why the coefficient of thermal expansion is preferably small is as follows. That is, when the thermal expansion coefficient of the material of the electrode part is larger than that of the ceramic, the thermal stress generated when the electrode part is joined becomes large. For this reason, the interface between the electrode part and the honeycomb structure part may be peeled off or a crack may be generated in the honeycomb structure part. For this reason, it is further desirable that the thermal expansion coefficient of the electrode portion is close to that of ceramics. Further, when the electrode portion is made of the above composite material, the coefficient of thermal expansion is smaller than that of the metal only, and the difference in thermal expansion coefficient from the honeycomb structure portion mainly composed of ceramics is reduced. Therefore, if it consists of the said composite material, the thermal stress at the time of a thermal cycle can be reduced. Further, the surface of the electrode portion can be improved in adhesion after bonding by performing a surface roughening treatment. Examples of the surface roughening treatment include a treatment using sandblasting.

電極部の厚さは、100〜3000μmが好ましく、200〜1000μmが更に好ましい。電極部の厚さの好ましい範囲は、電極部の材質によって変化することがある。100μmより薄いと、電極部自身の抵抗発熱により問題が発生したり、接合強度が低下したりすることがある。3000μmより厚いと、ハニカム構造部及び電極部の熱応力が大きくなり、ハニカム構造部にクラックが発生したり、ハニカム構造部と電極部との界面が剥離したりすることがある。   100-3000 micrometers is preferable and, as for the thickness of an electrode part, 200-1000 micrometers is still more preferable. The preferable range of the thickness of the electrode part may vary depending on the material of the electrode part. If the thickness is less than 100 μm, a problem may occur due to resistance heating of the electrode section itself, or the bonding strength may be reduced. When the thickness is greater than 3000 μm, the thermal stress of the honeycomb structure part and the electrode part increases, and cracks may occur in the honeycomb structure part or the interface between the honeycomb structure part and the electrode part may peel off.

図1に示されるヒーター100においては、「電極部の外周を取り囲む形状の面積」に対する、「電極部の接合部分(接合面)の面積」の比率(接合部分面積比率)が、40〜95%であることが好ましい。これは、電極部の材質や電極部の厚みによって変化することがある。熱応力を低減するために接合部分(接合面)の面積を小さくするのが望ましい。しかし、面積を小さくしすぎるとヒーター(ハニカム構造部)の通電性能を低下させてしまう場合がある。このため、通電性能を落とさず、熱応力を低減させて電極接合部(電極部の接合部分)の機械的信頼性を確保するよう、バランスを取ることが好ましい。   In the heater 100 shown in FIG. 1, the ratio (joint portion area ratio) of the “area of the joined portion (joint surface) of the electrode portion” to the “area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion” is 40 to 95%. It is preferable that This may vary depending on the material of the electrode part and the thickness of the electrode part. In order to reduce thermal stress, it is desirable to reduce the area of the joint portion (joint surface). However, if the area is too small, the energization performance of the heater (honeycomb structure) may be reduced. For this reason, it is preferable to take a balance so as to reduce the thermal stress and ensure the mechanical reliability of the electrode joint portion (joint portion of the electrode portion) without reducing the energization performance.

本実施形態のヒーター100は、電極部21に端子部22が配設されている。端子部22は、外部電源等からの配線が接続される部分である。そして、外部電源等から電圧が印加される部分である。端子部の材質は、電極部の材質と同じでも異なっていても良い。また、端子部22の形状、大きさは、特に限定されない。端子部22の形状、大きさは、通電時に端子部自身の抵抗発熱が問題とならなければ、電極部21の形状、大きさに合わせて適宜決定することができる。   In the heater 100 of the present embodiment, the terminal portion 22 is disposed on the electrode portion 21. The terminal portion 22 is a portion to which wiring from an external power source or the like is connected. The voltage is applied from an external power source or the like. The material of the terminal part may be the same as or different from the material of the electrode part. Further, the shape and size of the terminal portion 22 are not particularly limited. The shape and size of the terminal portion 22 can be appropriately determined according to the shape and size of the electrode portion 21 if resistance heating of the terminal portion itself does not cause a problem when energized.

本発明のヒーターの電極部の形状は、図4に示されるように、複数の帯状の電極素材25が格子状に並ぶ形状であることも好ましい。電極部21Bの接合部分は、帯状の電極素材25が、ハニカム構造部4の側面5に、導電性接合部23を介して接触している部分である。電極部21Bは、このような形状であるため、熱応力が低減される。図4は、本発明のヒーターの他の実施形態に用いられる電極部21Bを模式的に示す平面図である。   The shape of the electrode portion of the heater of the present invention is also preferably a shape in which a plurality of strip-shaped electrode materials 25 are arranged in a lattice pattern, as shown in FIG. The joining portion of the electrode portion 21 </ b> B is a portion where the band-shaped electrode material 25 is in contact with the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 via the conductive joining portion 23. Since the electrode portion 21B has such a shape, thermal stress is reduced. FIG. 4 is a plan view schematically showing an electrode portion 21B used in another embodiment of the heater of the present invention.

図4に示される電極部21Bにおいては、熱応力を低減するため、電極素材25により形成された開口部(孔、及び、外周部分の窪み)の面積率(開口率)を概ね約60%程度まで大きくすることが出来る。電極素材25により形成された開口部の面積率は、「電極部の外周を取り囲む形状の面積」に対する「電極部の外周を取り囲む形状の面積から、電極部の接合部分の面積を差し引いた値」の比率である。この際、電極素材25の幅を小さくすることで、熱応力を低減することが出来る。しかし、電極幅(電極素材25の幅)を小さくしすぎると局部的な電極部自身の抵抗発熱による問題や電極部の接合強度が低下することがある。尚、電極部21Bの当該開口率の好ましい値は、電極部21Bの材質や厚みによって、変化することがある。   In the electrode part 21B shown in FIG. 4, in order to reduce thermal stress, the area ratio (opening ratio) of the opening part (hole and recess in the outer peripheral part) formed by the electrode material 25 is approximately about 60%. Can be enlarged. The area ratio of the opening formed by the electrode material 25 is “a value obtained by subtracting the area of the joint portion of the electrode portion from the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion” with respect to “the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion”. Is the ratio. At this time, thermal stress can be reduced by reducing the width of the electrode material 25. However, if the electrode width (the width of the electrode material 25) is too small, there may be a problem due to the resistance heating of the local electrode part itself and the bonding strength of the electrode part. In addition, the preferable value of the said aperture ratio of the electrode part 21B may change with the materials and thickness of the electrode part 21B.

本発明のヒーターの電極部の形状は、図5、図6に示されるように、「ハニカム構造部側の面31が窪むとともに「ハニカム構造部側の面に対して反対側の面32」が突き出るような」凸条33が形成された板状、であることも好ましい。この場合、板状の電極部21Cに、凸条33が格子状に並ぶように形成されていることが好ましい。電極部21Cの接合部分は、ハニカム構造部4の側面5に、接触している部分である。換言すると、電極部21Cの中の、「ハニカム構造部4の側面5に導電性接合部23を介して接触していない」凸条33を、除いた部分である。電極部21Cは、このような形状であるため、熱応力が低減される。図5は、本発明のヒーターの更に他の実施形態に用いられる電極部21Cを模式的に示す平面図である。図6は、図5における、A−A’断面を示す模式図である。   As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the shape of the electrode part of the heater of the present invention is “the surface 31 on the honeycomb structure part side is recessed and the“ surface 32 opposite to the surface on the honeycomb structure part side ”is It is also preferable that it is a plate shape in which the protruding ridges 33 are formed. In this case, it is preferable that the protrusions 33 are formed on the plate-like electrode portion 21C so as to be arranged in a lattice pattern. The joined portion of the electrode portion 21 </ b> C is a portion that is in contact with the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4. In other words, it is a portion excluding the protrusions 33 “not in contact with the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 via the conductive joint portion 23” in the electrode portion 21 </ b> C. Since the electrode portion 21C has such a shape, thermal stress is reduced. FIG. 5 is a plan view schematically showing an electrode part 21C used in still another embodiment of the heater of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section taken along the line A-A ′ in FIG. 5.

図5、図6に示される電極部21Cにおいては、凸条33が形成されることにより、ハニカム構造部に接触しない非接触部分が形成される。この非接触部分の面積率を概ね約60%程度まで大きくすることが出来る。非接触部分の面積率は、「電極部の外周を取り囲む形状の面積」に対する「非接触部分の面積」の比率である。この際、電極部の接合部分の面積を小さくすることで、熱応力を低減することが出来る。しかし、小さくしすぎると電極部の接合強度が低下することがあるため望ましくない。尚、非接触部分は、「電極部の外周を取り囲む形状」から接合部分を除いた部分である。電極部21Cにおける「非接触部分」の面積率は、「電極部の外周を取り囲む形状の面積」に対する「電極部の外周を取り囲む形状から、接合部分を除いた部分」の面積の比率である。また、凸条33の高さH1については、熱応力に直接関係する部位でないため、特に限定されない。また、電極部21Bの当該開口率(「非接触部分」の面積率)の好ましい値は、電極部21Bの材質や厚みによって、変化することがある。   In the electrode portion 21 </ b> C shown in FIGS. 5 and 6, a non-contact portion that does not contact the honeycomb structure portion is formed by forming the ridge 33. The area ratio of the non-contact portion can be increased to about 60%. The area ratio of the non-contact portion is a ratio of “the area of the non-contact portion” to “the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion”. At this time, the thermal stress can be reduced by reducing the area of the joint portion of the electrode portion. However, if it is too small, the bonding strength of the electrode portion may be lowered, which is not desirable. The non-contact part is a part obtained by removing the joint part from the “shape surrounding the outer periphery of the electrode part”. The area ratio of the “non-contact portion” in the electrode portion 21 </ b> C is the ratio of the area of “the portion surrounding the outer periphery of the electrode portion to the portion excluding the bonding portion” with respect to “the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion”. Moreover, about the height H1 of the protruding item | line 33, since it is not a site | part directly related to a thermal stress, it is not specifically limited. Moreover, the preferable value of the said aperture ratio (area ratio of a "non-contact part") of the electrode part 21B may change with the materials and thickness of the electrode part 21B.

本発明のヒーターの電極部の形状は、図7、図8に示されるように、複数の帯状の部分電極34を有する櫛歯状であることも好ましい。電極部21Dがこのような形状であるため、ハニカム構造部4及び電極部21Dの熱応力が、低減される。図7は、本発明のヒーターの更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。図8は、図7における、電極部21D及び導電性接合部23についてのB−B’断面を示す模式図である。   The shape of the electrode part of the heater of the present invention is preferably a comb-like shape having a plurality of strip-shaped partial electrodes 34 as shown in FIGS. Since the electrode part 21D has such a shape, the thermal stress of the honeycomb structure part 4 and the electrode part 21D is reduced. FIG. 7 is a plan view schematically showing still another embodiment of the heater of the present invention. FIG. 8 is a schematic diagram showing a B-B ′ cross section of the electrode portion 21 </ b> D and the conductive joint portion 23 in FIG. 7.

また、部分電極34は、図8に示されるように、その一部が、外側に凸になるように、湾曲していることが好ましい。部分電極34における、外側に凸になるように湾曲した部分を、湾曲部36とする。「外側に凸になるように」は、「ハニカム構造部から離れて行く方向に突き出るように」ということもできる。これにより、よりハニカム構造部及び電極部21Dの熱応力が低減される。   Further, as shown in FIG. 8, the partial electrode 34 is preferably curved so that a part thereof is convex outward. A portion of the partial electrode 34 that is curved so as to protrude outward is referred to as a curved portion 36. “To be convex outward” can also be “to protrude in a direction away from the honeycomb structure”. Thereby, the thermal stress of the honeycomb structure part and the electrode part 21D is further reduced.

電極部21Dにおいて、熱応力を低減するため、「接合に寄与しない部位」の面積率を概ね約60%程度まで大きくすることが出来る。電極部21Dにおける「接合に寄与しない部位」の面積率は、「電極部の外周を取り囲む形状の面積」に対する「電極部の外周を取り囲む形状から、接合部分を除いた部分」の面積の比率である。この際、部分電極34の面積を小さくすることで、熱応力を低減することが出来るが、小さくしすぎると電極部の接合強度が低下することがある。尚、湾曲部36の高さH2については、熱応力に直接関係する部位でないため、特に限定されない。また、部分電極34の当該面積率(「接合に寄与しない部位」の面積率)の好ましい値は、部分電極34の材質や厚みによって、変化することがある。   In the electrode portion 21D, in order to reduce thermal stress, the area ratio of “parts that do not contribute to bonding” can be increased to about 60%. The area ratio of the “part that does not contribute to bonding” in the electrode part 21D is the ratio of the area of “the part that excludes the bonding part from the shape that surrounds the outer periphery of the electrode part” to the “area of the shape that surrounds the outer periphery of the electrode part”. is there. At this time, the thermal stress can be reduced by reducing the area of the partial electrode 34, but if it is too small, the bonding strength of the electrode part may be lowered. The height H2 of the curved portion 36 is not particularly limited because it is not a portion directly related to thermal stress. Further, the preferred value of the area ratio of the partial electrode 34 (the area ratio of the “part not contributing to bonding”) may vary depending on the material and thickness of the partial electrode 34.

また、本発明のヒーターの電極部の形状は、図3に示されるように、「長方形において角部35が曲線状に形成された」形状であることも好ましい。電極部21Aは、このような形状であるため、熱応力が低減される。また、電極部21Aの形状は、長方形において、「角部35が円弧状に形成された」形状であることが更に好ましい。この場合、角部35の円弧の半径は、2〜10mm程度が好ましい。尚、図1に示されるヒーター100に配設された電極部21、図5に示される電極部21C、及び図7に示される電極部21Dにおいても、「角部を曲線状に形成する」ことにより、更なる熱応力低減効果を得ることができる。図3は、本発明のヒーターの更に他の実施形態に用いられる電極部21Aを模式的に示す平面図である。   In addition, as shown in FIG. 3, the shape of the electrode portion of the heater of the present invention is also preferably a shape “a corner portion 35 is formed in a curved shape in a rectangle”. Since the electrode portion 21A has such a shape, thermal stress is reduced. Further, it is more preferable that the shape of the electrode portion 21 </ b> A is a rectangle in which “the corner portion 35 is formed in an arc shape”. In this case, the radius of the arc of the corner 35 is preferably about 2 to 10 mm. In addition, in the electrode part 21 disposed in the heater 100 shown in FIG. 1, the electrode part 21C shown in FIG. 5, and the electrode part 21D shown in FIG. Thereby, the further thermal stress reduction effect can be acquired. FIG. 3 is a plan view schematically showing an electrode portion 21A used in still another embodiment of the heater of the present invention.

本発明のヒーターは、図11に示されるように、電極部21に、端子部22及び棒状端子部26が配設されていることが好ましい。棒状端子部26は、端子部22に電気的に連結されていることが好ましい。この場合、棒状端子部26に外部電源等からの配線が接続されることが好ましい。また、本発明のヒーターは、棒状端子部26を有するときには、図11に示されるように、端子部22は、ハニカム構造部の「電極部が配設されていない側面」に沿って配置されることが好ましい。   As for the heater of this invention, as FIG. 11 shows, it is preferable that the terminal part 22 and the rod-shaped terminal part 26 are arrange | positioned at the electrode part 21. As shown in FIG. The rod-shaped terminal portion 26 is preferably electrically connected to the terminal portion 22. In this case, it is preferable that a wire from an external power source or the like is connected to the rod-shaped terminal portion 26. Further, when the heater of the present invention has the rod-shaped terminal portion 26, as shown in FIG. 11, the terminal portion 22 is disposed along the “side surface on which no electrode portion is disposed” of the honeycomb structure portion. It is preferable.

図1、図2に示される本実施形態のヒーター100は、一対の電極部21,21が、ハニカム構造部4の側面5に導電性接合部23を介して接合されている。導電性接合部23は、導電性接合材が60〜200℃で焼成されて形成されたものである。これは、導電性接合材が60〜200℃で焼成される際に、ハニカム構造部4と一対の電極部21,21とが、導電性接合材(焼成後は、導電性接合部23)を介して接合されることを意味する。本明細書において、被焼成物(例えば、導電性接合材)を「焼成する」とは、加熱により被焼成物の一部を溶融させ、被焼成物の構成要素同士を結合させて、被焼成物を焼成物(例えば、導電性接合部)とすることを意味する。導電性接合材が、焼成されて焼成物である導電性接合部になる際に、ハニカム構造部及び電極部が、当該導電性接合部を介して接合される。   In the heater 100 of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a pair of electrode portions 21 and 21 are joined to the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 via a conductive joint portion 23. The conductive bonding portion 23 is formed by baking a conductive bonding material at 60 to 200 ° C. This is because when the conductive bonding material is fired at 60 to 200 ° C., the honeycomb structure portion 4 and the pair of electrode portions 21 and 21 become the conductive bonding material (the conductive bonding portion 23 after firing). It means that it is joined. In this specification, “sintering” an object to be fired (for example, a conductive bonding material) means melting a part of the object to be fired by heating and bonding the components of the object to be fired. This means that the product is a fired product (for example, a conductive joint). When the conductive bonding material is fired to become a conductive bonding portion that is a fired product, the honeycomb structure portion and the electrode portion are bonded via the conductive bonding portion.

ここで、「ポリアミド樹脂、脂肪族アミン及び銀フレーク」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストAとする。また、「銀化合物、ケイ酸塩溶液及び水」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストBとする。また、「ニッケル粉末及びケイ酸塩溶液」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストCとする。ここで、ニッケル粉末は、導電性ペーストC全体に対して30〜60質量%含有されていることが好ましい。また、「酸化アルミニウム、グラファイト及びケイ酸塩溶液」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストDとする。この場合、導電性接合材としては、導電性ペーストA、導電性ペーストB、導電性ペーストC、及び、導電性ペーストDからなる群から選択される1種であることが好ましい。従って、導電性接合部23は、導電性ペーストA、導電性ペーストB、導電性ペーストC、及び導電性ペーストDからなる群から選択される1種を焼成したものであることが好ましい。導電性接合部23の材質を上記のようにすることにより、本実施形態のヒーターは、通電による発熱性能が良好になる。更に、本実施形態のヒーターは、一般的なロウ接合などに比べて接合温度が低い。即ち、接合温度が200℃以下である。そのため、熱応力が低減されることから、セラミックスを主成分とするハニカム構造部と電極部とを接合した際に、ハニカム構造部にクラックが発生することを防止することができる。更に、本実施形態のヒーターは、電極部がハニカム構造部から剥れることを防止することができる。   Here, the conductive paste containing “polyamide resin, aliphatic amine and silver flake” is referred to as conductive paste A. Also, a conductive paste containing “silver compound, silicate solution and water” is referred to as conductive paste B. A conductive paste containing “nickel powder and silicate solution” is referred to as conductive paste C. Here, it is preferable that 30-60 mass% of nickel powder is contained with respect to the whole conductive paste C. Further, a conductive paste containing “aluminum oxide, graphite and silicate solution” is referred to as a conductive paste D. In this case, the conductive bonding material is preferably one selected from the group consisting of conductive paste A, conductive paste B, conductive paste C, and conductive paste D. Therefore, it is preferable that the conductive bonding portion 23 is obtained by firing one selected from the group consisting of the conductive paste A, the conductive paste B, the conductive paste C, and the conductive paste D. By making the material of the conductive joint portion 23 as described above, the heater of the present embodiment has good heat generation performance due to energization. Furthermore, the heater of this embodiment has a bonding temperature lower than that of general solder bonding. That is, the bonding temperature is 200 ° C. or lower. Therefore, since thermal stress is reduced, it is possible to prevent cracks from occurring in the honeycomb structure portion when the honeycomb structure portion mainly composed of ceramics and the electrode portion are joined. Furthermore, the heater according to the present embodiment can prevent the electrode portion from peeling off from the honeycomb structure portion.

(1−2)ハニカム構造部:
ハニカム構造部4は、図1、図2に示されるように、「潤滑系流体の流路となる一方の端面11から他方の端面12まで延びる複数のセル2を区画形成する隔壁1」、及び「最外周に位置する外周壁3」を有するものである。
(1-2) Honeycomb structure part:
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the honeycomb structure portion 4 includes “a partition wall 1 that partitions and forms a plurality of cells 2 extending from one end face 11 to the other end face 12 that serve as a flow path for the lubricating fluid”, and It has “the outer peripheral wall 3 located in the outermost periphery”.

隔壁1は、セラミックスを主成分とする材料からなるものである。また、隔壁1は、セラミックスが90質量%以上であることが好ましく、セラミックスが99質量%以上であることが更に好ましい。ここで、本明細書において、「セラミックスを主成分とする」とは、セラミックスを50質量%以上含むことをいう。即ち、セラミックスを主成分とする材料からなる隔壁とは、セラミックスを50質量%以上含んだ隔壁のことを意味する。   The partition wall 1 is made of a material mainly composed of ceramics. Further, the partition wall 1 preferably has a ceramic content of 90% by mass or more, and more preferably has a ceramic content of 99% by mass or more. Here, in the present specification, “having ceramics as a main component” means containing 50% by mass or more of ceramics. That is, the partition wall made of a material mainly composed of ceramics means a partition wall containing 50% by mass or more of ceramics.

本実施形態のヒーターにおいては、隔壁の比抵抗が0.01〜50Ω・cmであることが好ましい。本実施形態のヒーターにおいては、隔壁の比抵抗が0.03〜10Ω・cmであることが更に好ましく、0.07〜5Ω・cmであることが特に好ましい。隔壁の比抵抗を上記数値範囲とすることにより、エンジンオイルやトランスミッションフルードなどの潤滑系流体を速やかに昇温することが可能なヒーターとすることができる。また、ハニカム構造部の小型化に十分対応可能なものとなる。   In the heater of this embodiment, it is preferable that the specific resistance of the partition wall is 0.01 to 50 Ω · cm. In the heater of the present embodiment, the specific resistance of the partition wall is more preferably 0.03 to 10 Ω · cm, and particularly preferably 0.07 to 5 Ω · cm. By setting the specific resistance of the partition wall within the above numerical range, a heater capable of quickly raising the temperature of a lubricating fluid such as engine oil or transmission fluid can be obtained. In addition, the honeycomb structure can be sufficiently reduced in size.

本実施形態のヒーターにおいて、隔壁1は、通電により発熱するものである。隔壁1は、SiC、金属含浸SiC、金属複合SiC、及び金属複合Siからなる群から選ばれる1種を主成分とするものであることが好ましい。これらの成分は、「通電により発熱するセラミックス」である。 In the heater of this embodiment, the partition wall 1 generates heat when energized. The partition wall 1 is preferably composed mainly of one selected from the group consisting of SiC, metal-impregnated SiC, metal composite SiC, and metal composite Si 3 N 4 . These components are “ceramics that generate heat when energized”.

SiCには、再結晶SiC及び反応焼結SiCが含まれる。再結晶SiCは、例えば以下のように作製されるものである。まず、SiC粉体、有機質バインダー、及び「水または有機溶剤」を含有する原料を、混合、混練して坏土を調製する。次に、この坏土を成形して成形体を作製する。次に、得られた成形体を、不活性ガス雰囲気中において、1600〜2300℃で焼成して、焼成体を得る。このようにして得られたものが「再結晶SiC」である。そして、得られた焼成体は主に多孔質となる。再結晶SiCは、原料、粒径、不純物量などを変化させることにより比抵抗を変化させることができる。例えばSiC中に不純物を固溶させることにより、比抵抗を変化させることができる。具体的には、窒素雰囲気中で焼成することにより、SiCに窒素を固溶させて再結晶SiCの比抵抗を小さくすることができる。   SiC includes recrystallized SiC and reaction sintered SiC. The recrystallized SiC is produced as follows, for example. First, a raw material containing SiC powder, an organic binder, and “water or an organic solvent” is mixed and kneaded to prepare a clay. Next, this clay is molded to produce a molded body. Next, the obtained molded body is fired at 1600 to 2300 ° C. in an inert gas atmosphere to obtain a fired body. What is obtained in this way is “recrystallized SiC”. And the obtained sintered body becomes mainly porous. Recrystallized SiC can change the specific resistance by changing the raw material, particle size, impurity amount, and the like. For example, the specific resistance can be changed by dissolving impurities in SiC. Specifically, by firing in a nitrogen atmosphere, nitrogen can be dissolved in SiC to reduce the specific resistance of recrystallized SiC.

反応焼結SiCは、原料間の反応を利用して生成させたSiCである。反応焼結SiCとしては、多孔質の反応焼結SiC、及び緻密質の反応焼結SiCを挙げることができる。多孔質の反応焼結SiCは、例えば以下のように作製されるものである。まず、窒化珪素粉末、炭素質物質、炭化珪素及び黒鉛粉末を混合、混練して坏土を調製する。なお、炭素質物質は、窒化珪素を還元する物質である。炭素質物質としては、カーボンブラック、アセチレンブラック等の固体カーボン粉末、フェノール、フラン、ポリイミド等の樹脂等を挙げることができる。次に、この坏土を成形して成形体を作製する。次に、非酸化性雰囲気中において上記成形体を一次焼成して一次焼成体を得る。次に、得られた一次焼成体を酸化性雰囲気中で加熱して脱炭することにより、残存する黒鉛を除去する。次に、非酸化性雰囲気中において「脱炭された一次焼成体」を1600〜2500℃で二次焼成して二次焼成体を得る。このようにして得られたものが「多孔質の反応焼結SiC」である。   Reaction-sintered SiC is SiC generated by utilizing a reaction between raw materials. Examples of the reaction-sintered SiC include porous reaction-sintered SiC and dense reaction-sintered SiC. The porous reaction-sintered SiC is produced, for example, as follows. First, a clay is prepared by mixing and kneading silicon nitride powder, carbonaceous material, silicon carbide and graphite powder. The carbonaceous substance is a substance that reduces silicon nitride. Examples of the carbonaceous material include solid carbon powders such as carbon black and acetylene black, resins such as phenol, furan, and polyimide. Next, this clay is molded to produce a molded body. Next, the molded body is primarily fired in a non-oxidizing atmosphere to obtain a primary fired body. Next, the obtained primary fired body is heated in an oxidizing atmosphere and decarburized to remove the remaining graphite. Next, the “decarburized primary fired body” is secondarily fired at 1600 to 2500 ° C. in a non-oxidizing atmosphere to obtain a secondary fired body. What is obtained in this way is “porous reaction sintered SiC”.

緻密質の反応焼結SiCは、例えば以下のように作製されるものである。まず、SiC粉体及び黒鉛粉末を混合、混練して坏土を調製する。次に、この坏土を成形して成形体を作製する。次に、この成形体に「溶融した珪素(Si)」を含浸させる。これにより、黒鉛を構成する炭素と、含浸させた珪素とを反応させてSiCを生成させる。上記のように、成形体に「溶融した珪素(Si)」を「含浸」させることにより、気孔が無くなり易い。すなわち、気孔が塞がれ易い。そのため、緻密な成形体を得ることができる。このようにして得られたものが「緻密質の反応焼結SiC」である。   Dense reaction-sintered SiC is produced, for example, as follows. First, SiC powder and graphite powder are mixed and kneaded to prepare a clay. Next, this clay is molded to produce a molded body. Next, this molded body is impregnated with “molten silicon (Si)”. Thereby, the carbon which comprises graphite and the silicon | silicone impregnated are made to react, and SiC is produced | generated. As described above, pores are easily eliminated by “impregnating” the molten body with “molten silicon (Si)”. That is, the pores are easily blocked. Therefore, a dense molded body can be obtained. The product thus obtained is “dense reaction sintered SiC”.

「金属含浸SiC」としては、Si含浸SiC、金属Siとその他の種類の金属とを含浸させたSiC等を挙げることができる。上記「その他の種類の金属」としては、例えば、Al、Ni、Cu、Ag、Be、Mg、Ti等を挙げることができる。隔壁が、上述した「金属含浸SiC」を主成分とする材料からなる場合には、その隔壁が、耐熱性、耐熱衝撃性、耐酸化性、熱伝導性及び耐食性に優れたものになる。「耐食性」とは、酸やアルカリなどによって生じる腐食作用に対する対抗性のことを意味する。   Examples of “metal-impregnated SiC” include Si-impregnated SiC, SiC impregnated with metal Si and other types of metals, and the like. Examples of the “other types of metals” include Al, Ni, Cu, Ag, Be, Mg, and Ti. When the partition wall is made of the above-described material having “metal-impregnated SiC” as a main component, the partition wall has excellent heat resistance, thermal shock resistance, oxidation resistance, thermal conductivity, and corrosion resistance. “Corrosion resistance” means resistance to the corrosive action caused by acid or alkali.

金属含浸SiCとしては、例えば、SiC粒子を主体とした多孔質体に、溶融した金属の含浸させたものを挙げることができる。このため、金属含浸SiCは、比較的に気孔が少ない緻密体とすることができる。   Examples of the metal-impregnated SiC include a porous body mainly composed of SiC particles impregnated with a molten metal. For this reason, the metal-impregnated SiC can be a dense body having relatively few pores.

「Si含浸SiC」とは、金属SiとSiCとを構成成分として含む焼結体を総称する概念である。金属Siとは、金属珪素のことを意味する。Si含浸SiCでは、SiC粒子の表面を、金属Siの凝固物が取り囲んでいる。これにより、Si含浸SiCは、金属Siを介して、複数のSiC粒子同士が接合した構造を有するものとなっている。   “Si-impregnated SiC” is a concept generically referring to a sintered body containing metal Si and SiC as constituent components. Metal Si means metal silicon. In Si-impregnated SiC, the surface of the SiC particles is surrounded by solidified metal Si. Accordingly, the Si-impregnated SiC has a structure in which a plurality of SiC particles are bonded to each other through metal Si.

「金属Siとその他の種類の金属とを含浸させたSiC」とは、金属Siとその他の種類の金属とSiCとを構成成分として含む焼結体を総称する概念である。金属Siとその他の種類の金属とを含浸させたSiCでは、SiC粒子の表面を、金属Siの凝固物やその他の種類の金属の凝固物が取り囲んでいる。これにより、金属Siとその他の種類の金属とを含浸させたSiCは、金属Siやその他の種類の金属を介して、複数のSiC粒子同士が接合した構造を有するものとなっている。   “SiC impregnated with metal Si and other types of metals” is a concept generically referring to sintered bodies containing metal Si, other types of metals, and SiC as constituent components. In SiC impregnated with metal Si and other types of metals, the surface of the SiC particles is surrounded by solidified products of metal Si and other types of metals. Thereby, SiC impregnated with metal Si and other types of metals has a structure in which a plurality of SiC particles are bonded to each other via metal Si and other types of metals.

隔壁が、金属含浸SiCを主成分とする材料からなる場合には、一般に、含浸させる金属の量が多くなるにつれて、隔壁の比抵抗がより小さくなる。   When the partition wall is made of a material mainly composed of metal-impregnated SiC, generally, the specific resistance of the partition wall becomes smaller as the amount of metal to be impregnated increases.

上述した「金属複合SiC」としては、Si複合SiC、金属Siとその他の種類の金属とを複合焼結させたSiC等を挙げることができる。上記「その他の種類の金属」としては、例えば、Al、Ni、Cu、Ag、Be、Mg、Ti等を挙げることができる。   Examples of the above-mentioned “metal composite SiC” include Si composite SiC, SiC obtained by composite sintering of metal Si and other types of metals, and the like. Examples of the “other types of metals” include Al, Ni, Cu, Ag, Be, Mg, and Ti.

金属複合SiCとしては、SiC粒子と金属粉末とを混合焼結したものを挙げることができる。SiC粒子と金属粉末とを混合焼結する際には、SiC粒子と金属粉末との接触する接点において焼結が進行する。このため、金属複合SiCを、比較的多くの気孔が形成された多孔質体とすることができる。金属複合SiCでは、金属粉末からなる金属相を介してSiC粒子が相互連結した構造を取りつつ、多孔質体の気孔が形成されている。例えば、Si複合SiCでは、SiC粒子の表面に金属Si相が結合した形で、気孔を形成しながら、金属Siを介してSiC粒子同士が接合した構造が取られている。金属Siとその他の種類の金属とを複合焼結させたSiCにおいても、上記金属複合SiCと同様の構造が取られている。   Examples of the metal composite SiC include those obtained by mixing and sintering SiC particles and metal powder. When the SiC particles and the metal powder are mixed and sintered, the sintering proceeds at the contact point between the SiC particles and the metal powder. For this reason, metal composite SiC can be made into the porous body in which comparatively many pores were formed. In the metal composite SiC, pores of a porous body are formed while taking a structure in which SiC particles are interconnected via a metal phase made of metal powder. For example, Si composite SiC has a structure in which SiC particles are bonded to each other through metal Si while forming pores in a form in which a metal Si phase is bonded to the surface of SiC particles. Also in SiC in which metal Si and other types of metals are combined and sintered, the same structure as that of the metal composite SiC is taken.

隔壁が、金属複合SiCを主成分とする材料からなる場合には、一般に、複合させる金属の量が多くなるにつれて、隔壁の比抵抗がより小さくなる。   When the partition is made of a material mainly composed of metal composite SiC, generally, the specific resistance of the partition becomes smaller as the amount of metal to be combined increases.

本実施形態のヒーターにおいては、隔壁の単位表面積あたりの発熱量が、ハニカム構造部の大きさ、隔壁の比抵抗、隔壁の厚さ、セル密度等に依存している。例えば、ハニカム構造部の大きさが制限されている場合には、隔壁の厚さやセル密度を調整することによって、隔壁の単位表面積あたりの発熱量を調節することができる。これにより、潤滑系流体を過度に加熱しないようなヒーターとすることができる。また、ヒーターを配置する空間の広さに余裕がある場合には、ハニカム構造部の大きさを調整して、ヒーターの発熱量を調節することができる。ハニカム構造部の大きさとは、ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さや、ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面の大きさのことを意味する。以下、「ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さ」のことを、単に「ハニカム構造部の長さ」ということがある。また、「ハニカム構造部のセルの延びる方向に直交する断面の大きさ」のことを、単に「ハニカム構造部の断面の大きさ」ということがある。   In the heater of the present embodiment, the amount of heat generated per unit surface area of the partition wall depends on the size of the honeycomb structure, the specific resistance of the partition wall, the partition wall thickness, the cell density, and the like. For example, when the size of the honeycomb structure portion is limited, the amount of heat generated per unit surface area of the partition wall can be adjusted by adjusting the partition wall thickness and cell density. Thereby, it can be set as the heater which does not heat a lubrication system fluid excessively. In addition, when there is a sufficient space for the heater, the size of the honeycomb structure can be adjusted to adjust the amount of heat generated by the heater. The size of the honeycomb structure part means the length in the cell extending direction of the honeycomb structure part or the size of the cross section orthogonal to the cell extending direction of the honeycomb structure part. Hereinafter, “the length of the honeycomb structure portion in the cell extending direction” may be simply referred to as “the length of the honeycomb structure portion”. Further, “the size of the cross section perpendicular to the cell extending direction of the honeycomb structure portion” may be simply referred to as “the size of the cross section of the honeycomb structure portion”.

例えば、ハニカム構造部の長さを長くすることができる場合には、潤滑系流体を加熱する距離を長くすることができる。これにより、潤滑系流体を良好に加熱することができる。また、ハニカム構造部の長さを長くすることで、潤滑系流体を十分に加熱することができる場合には、隔壁の比抵抗を相対的に小さくしてもよい。   For example, when the length of the honeycomb structure portion can be increased, the distance for heating the lubricating fluid can be increased. Thereby, a lubrication system fluid can be heated favorably. Further, if the lubricating fluid can be sufficiently heated by increasing the length of the honeycomb structure portion, the specific resistance of the partition walls may be relatively reduced.

一方、ハニカム構造部の長さやハニカム構造部の断面の大きさに制約がある場合には、隔壁の単位表面積あたりの発熱量を調節することが好ましい。その場合、隔壁の比抵抗、隔壁の厚さ、セル密度等を調整して、隔壁の単位表面積あたりの発熱量を調節することが好ましい。   On the other hand, when the length of the honeycomb structure part and the size of the cross section of the honeycomb structure part are limited, it is preferable to adjust the heat generation amount per unit surface area of the partition walls. In that case, it is preferable to adjust the calorific value per unit surface area of the partition by adjusting the specific resistance of the partition, the thickness of the partition, the cell density, and the like.

例えば、隔壁の気孔率を調整することにより、隔壁の比抵抗を調整することができる。一般に、隔壁の気孔率が小さくなるほど、隔壁の比抵抗がより小さくなる。   For example, the specific resistance of the partition wall can be adjusted by adjusting the porosity of the partition wall. In general, the smaller the porosity of the partition wall, the smaller the specific resistance of the partition wall.

また、隔壁の主成分によって、隔壁の気孔率の好ましい範囲が異なってくる。例えば金属複合SiCを主成分とすると、隔壁の気孔率は、30〜90%が好ましい。また、金属複合SiCを主成分とすると、隔壁に開気孔が多く存在し、気孔が大きくなる。そして、金属複合SiCを主成分とする隔壁は、隣り合うセル間を連通する連通気孔が多く存在する。そのため、この連通気孔によって潤滑系流体が隔壁内部を通過することが可能になる。従って、隔壁と潤滑系流体との接触面積が大きくなる。そのため、金属複合SiCを主成分とする隔壁を有するハニカム構造部を備えるヒーターは、加熱効率(すなわち、熱交換効率)が向上する。一方、例えば金属含浸SiCを主成分とすると、隔壁の気孔率は、0〜10%が好ましい。また、金属含浸SiCを主成分とすると、隔壁の気孔が小さくなり、開気孔が少なくなる。そのため、金属含浸SiCを主成分とする隔壁には、潤滑系流体が浸入し難い。そのため、隔壁の気孔内に留まって流れなくなる潤滑系流体が少なくなる。そのため、潤滑系流体が過熱されて劣化することを防止できる。また、セル間を連通する気孔が無いため、潤滑系流体が隔壁の内部を通過することが無くなる。そのため、潤滑系流体についてセル内のみを流動させることができる。   Moreover, the preferable range of the porosity of a partition changes with main components of a partition. For example, when metal composite SiC is the main component, the porosity of the partition walls is preferably 30 to 90%. Moreover, when metal composite SiC is a main component, many open pores exist in the partition wall, and the pores become large. And the partition which has metal composite SiC as a main component has many communicating vents which connect between adjacent cells. For this reason, this continuous vent allows the lubricating fluid to pass through the partition wall. Accordingly, the contact area between the partition wall and the lubricating fluid increases. Therefore, a heater including a honeycomb structure having partition walls mainly composed of metal composite SiC has improved heating efficiency (that is, heat exchange efficiency). On the other hand, for example, when metal-impregnated SiC is the main component, the porosity of the partition walls is preferably 0 to 10%. Further, when the metal-impregnated SiC is a main component, the pores of the partition walls are reduced and the open pores are reduced. Therefore, it is difficult for the lubricating fluid to enter the partition wall mainly composed of metal-impregnated SiC. Therefore, the lubricating system fluid that remains in the pores of the partition wall and stops flowing is reduced. Therefore, it is possible to prevent the lubricating fluid from being overheated and deteriorated. Further, since there are no pores communicating between the cells, the lubricating fluid does not pass through the partition walls. Therefore, only the lubricating system fluid can flow in the cell.

また、隔壁に用いられるSiCの種類によっても、隔壁の比抵抗を調整することができる。SiCの種類としては、α−SiC、β−SiC等を挙げることができる。また、α−SiCやβ−SiCの混合割合を調整することによって、隔壁の比抵抗を調整することもできる。更に、SiCの純度(不純物量)によっても隔壁の比抵抗を調整することができる。   Moreover, the specific resistance of a partition can be adjusted also with the kind of SiC used for a partition. Examples of SiC include α-SiC and β-SiC. In addition, the specific resistance of the partition walls can be adjusted by adjusting the mixing ratio of α-SiC or β-SiC. Furthermore, the specific resistance of the partition wall can be adjusted by the purity (impurity amount) of SiC.

また、隔壁に用いられる金属中の不純物の量によっても、隔壁の比抵抗が変化する。また、金属として、合金を使用することもできる。また、ハニカム構造部の作製時に、上記金属を合金化させることもできる。このようにすることにより、隔壁の比抵抗を変化させることができる。   Further, the specific resistance of the partition changes depending on the amount of impurities in the metal used for the partition. Moreover, an alloy can also be used as a metal. In addition, the metal can be alloyed when the honeycomb structure is manufactured. By doing in this way, the specific resistance of a partition can be changed.

本実施形態のヒーターにおいては、ハニカム構造部の隔壁の厚さが、0.1〜0.51mmであることが好ましい。また、ハニカム構造部のセル密度が、15〜280セル/cmであることが好ましい。このように構成されたハニカム構造部を用いることにより、潤滑系流体を過度に加熱することなく、潤滑系流体の温度を速やかに上げることができる。本実施形態のヒーターにおいては、隔壁の厚さが、0.1〜0.51mmであり、且つハニカム構造部のセル密度が、15〜280セル/cmであることがより好ましい。 In the heater of this embodiment, it is preferable that the partition wall thickness of the honeycomb structure portion is 0.1 to 0.51 mm. Moreover, it is preferable that the cell density of a honeycomb structure part is 15-280 cells / cm < 2 >. By using the honeycomb structure configured as described above, the temperature of the lubricating fluid can be quickly increased without excessively heating the lubricating fluid. In the heater of the present embodiment, it is more preferable that the partition wall thickness is 0.1 to 0.51 mm, and the cell density of the honeycomb structure portion is 15 to 280 cells / cm 2 .

また、本実施形態のヒーターにおいては、ハニカム構造部の隔壁の厚さが0.25〜0.51mmであり、且つハニカム構造部のセル密度が15〜62セル/cmであることが更に好ましい。また、隔壁の厚さが0.30〜0.38mmであり、且つセル密度が23〜54セル/cmであることが特に好ましい。これにより、セル内を潤滑系流体が流通する際の圧力損失を小さくすることができる。 In the heater of the present embodiment, it is more preferable that the partition wall thickness of the honeycomb structure portion is 0.25 to 0.51 mm, and the cell density of the honeycomb structure portion is 15 to 62 cells / cm 2. . Moreover, it is especially preferable that the thickness of the partition wall is 0.30 to 0.38 mm and the cell density is 23 to 54 cells / cm 2 . Thereby, the pressure loss at the time of lubricating system fluid distribute | circulating the inside of a cell can be made small.

ハニカム構造部の形状は特に限定されず、例えば、端面が円形の筒状(円筒形状)、端面がオーバル形状の筒状、端面が多角形(四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等)の筒状等の形状とすることができる。図1に示されるハニカム構造部4の形状は、端面が四角形(正方形)の筒状である。   The shape of the honeycomb structure is not particularly limited. For example, the end surface is a cylindrical tube (cylindrical shape), the end surface is an oval tube, the end surface is a polygon (square, pentagon, hexagon, heptagon, octagon, etc. ) Or the like. The shape of the honeycomb structure portion 4 shown in FIG. 1 is a cylindrical shape having a square end face.

外周壁は、ハニカム構造部の側面を構成する壁である。外周壁は、ハニカム構造部を作製する過程において、隔壁とともに形成されたものであってもよい。例えば、隔壁と外周壁とを一度に押出成形して作製してもよい。また、押出成形時には外周壁を形成しなくともよい。例えば、セルを区画形成する隔壁の外周部分に、セラミック材料を塗工して外周壁を形成することもできる。   An outer peripheral wall is a wall which comprises the side surface of a honeycomb structure part. The outer peripheral wall may be formed together with the partition walls in the process of manufacturing the honeycomb structure portion. For example, the partition wall and the outer peripheral wall may be produced by extrusion molding at a time. Further, it is not necessary to form the outer peripheral wall at the time of extrusion molding. For example, the outer peripheral wall can be formed by coating a ceramic material on the outer peripheral portion of the partition wall that defines the cell.

外周壁3は、セラミックスを主成分とする材料からなるものであることが好ましい。また、外周壁3は、セラミックスを90質量%以上含有することが更に好ましく、セラミックスを99質量%以上含有することが特に好ましい。外周壁3の材料(セラミックス)としては、例えば、SiC、金属含浸SiC、金属複合SiC、金属複合Si等を挙げることができる。隔壁と外周壁とは、同一の材料からなるものであってもよいし、異なる材料からなるものであってもよい。外周壁の比抵抗は、隔壁の比抵抗と同様に、0.01〜50Ω・cmであることが好ましい。本実施形態のヒーターにおいては、外周壁の比抵抗が0.03〜10Ω・cmであることが更に好ましく、0.07〜5Ω・cmであることが特に好ましい。理由は、隔壁の場合と同様である。 The outer peripheral wall 3 is preferably made of a material mainly composed of ceramics. The outer peripheral wall 3 further preferably contains 90% by mass or more of ceramics, and particularly preferably contains 99% by mass or more of ceramics. Examples of the material (ceramics) of the outer peripheral wall 3 include SiC, metal-impregnated SiC, metal composite SiC, and metal composite Si 3 N 4 . The partition wall and the outer peripheral wall may be made of the same material, or may be made of different materials. The specific resistance of the outer peripheral wall is preferably 0.01 to 50 Ω · cm, similarly to the specific resistance of the partition walls. In the heater of this embodiment, the specific resistance of the outer peripheral wall is more preferably 0.03 to 10 Ω · cm, and particularly preferably 0.07 to 5 Ω · cm. The reason is the same as in the case of the partition wall.

外周壁は、厚肉であると更に好ましい。外周壁が厚肉であるとは、外周壁が隔壁より厚いことを意味する。外周壁が厚肉であると、外周壁の構造体としての強度が増大する。そのため、電極の接合時における熱応力に対する耐性を向上させることができる。その結果、外周壁におけるクラックの生成などを抑制し易くなる。また、外周壁が厚肉であると、外周壁の熱容量が増大する。そのため、通電時における外周壁の温度上昇を減少させることができる。ここで、外周壁は、エンジンオイルなどの潤滑系流体との接触面積が小さいので過熱し易い。そのため、上記のように、通電時における外周壁の温度上昇を減少させることが好ましい。また、ヒーターのハウジングの少なくとも一部に樹脂が使用されている場合、ヒーターが局所的に過熱することによって当該樹脂が劣化し損傷することがある。そのため、ハニカム構造部の外周壁を厚肉にすることにより、当該樹脂の劣化による損傷を抑制することが可能になる。   More preferably, the outer peripheral wall is thick. That the outer peripheral wall is thick means that the outer peripheral wall is thicker than the partition wall. When the outer peripheral wall is thick, the strength of the outer peripheral wall as a structure increases. For this reason, it is possible to improve resistance to thermal stress during electrode bonding. As a result, it becomes easy to suppress the generation of cracks in the outer peripheral wall. Further, if the outer peripheral wall is thick, the heat capacity of the outer peripheral wall increases. Therefore, the temperature rise of the outer peripheral wall during energization can be reduced. Here, the outer peripheral wall tends to overheat because the contact area with the lubricating fluid such as engine oil is small. Therefore, as described above, it is preferable to reduce the temperature rise of the outer peripheral wall during energization. In addition, when a resin is used in at least a part of the heater housing, the resin may deteriorate and be damaged due to local overheating of the heater. Therefore, it is possible to suppress damage due to deterioration of the resin by making the outer peripheral wall of the honeycomb structure portion thick.

外周壁の厚さは、外周壁の気孔率などにも拠るが、0.3〜5mmが好ましく、0.5〜3mmが更に好ましい。   Although the thickness of an outer peripheral wall is based also on the porosity of an outer peripheral wall, etc., 0.3-5 mm is preferable and 0.5-3 mm is still more preferable.

また、外周壁は、緻密であると更に好ましい。外周壁が緻密であると、外周壁内部を通過して潤滑系流体がヒーターの外部に漏れ出ることを抑制できる。ここで、通常、ハウジング内にヒーターを収納する際には、ハウジング内に潤滑系流体が漏れ出ることを防止するために、ヒーターの外周にシール材が配置される。外周壁を緻密すれば、上記のように潤滑系流体がヒーターの外部に漏れ出ることを抑制できるため、上記シール材が不要になる。   The outer peripheral wall is more preferably dense. When the outer peripheral wall is dense, it is possible to prevent the lubricating fluid from leaking out of the heater through the inside of the outer peripheral wall. Here, normally, when the heater is accommodated in the housing, a sealing material is disposed on the outer periphery of the heater in order to prevent the lubricating fluid from leaking into the housing. If the outer peripheral wall is made dense, it is possible to prevent the lubricating fluid from leaking out of the heater as described above, and thus the sealing material becomes unnecessary.

「緻密な外周壁」は、例えば、金属を含浸させることにより緻密化したものが好ましい。また、「緻密な外周壁」は、緻密な「Al、MgO、SiO、Si、AlN、又はBN」またはこれらの複合物により形成されても良い。 The “dense outer peripheral wall” is preferably one that has been densified by impregnation with metal, for example. The “dense outer peripheral wall” may be formed of dense “Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , Si 3 N 4 , AlN, or BN” or a composite thereof.

このような「緻密な外周壁」を有するハニカム構造部は、例えば「隔壁を構成する材料」と、この「隔壁を構成する材料」と異なる種類の「外周壁を構成する材料」とを、共押出しすることにより作製できる。   A honeycomb structure having such a “dense outer peripheral wall” includes, for example, a “material constituting the partition wall” and a different type of “material constituting the outer wall” from this “material constituting the partition wall”. It can produce by extruding.

また、「金属が含浸されることにより緻密化した外周壁」を有するハニカム構造部は、乾燥後のハニカム成形体、または焼成後のハニカム焼結体に金属を含浸させて形成することが好ましい。なお、含浸させる金属としては、Siが好ましい。そして、上記乾燥後のハニカム成形体、または焼成後のハニカム焼結体に金属を含浸させるには、外周壁のみが含浸されるように、含浸させる金属の量(例えばSi量)を調整して金属を含浸させる方法がある。または、上記乾燥後のハニカム成形体、または焼成後のハニカム焼結の両端面に含浸阻害材をコーティングしたり、上記両端面に板状の治具を載置したりする方法がある。これらの方法により、外周壁に優先的に金属を含浸させることができる。含浸阻害材としては、例えば、酸化物系、特にAlなどを挙げることができる。 In addition, the honeycomb structure portion having “the outer peripheral wall densified by being impregnated with metal” is preferably formed by impregnating metal into a dried honeycomb formed body or a fired honeycomb sintered body. Note that Si is preferable as the metal to be impregnated. In order to impregnate the dried honeycomb formed body or the fired honeycomb sintered body with metal, the amount of metal to be impregnated (for example, Si amount) is adjusted so that only the outer peripheral wall is impregnated. There is a method of impregnating metal. Alternatively, there is a method in which an impregnation inhibiting material is coated on both end faces of the honeycomb formed body after drying or honeycomb sintering after firing, or a plate-like jig is placed on both end faces. By these methods, the outer peripheral wall can be preferentially impregnated with metal. Examples of the impregnation inhibitor include oxides, particularly Al 2 O 3 .

本発明のヒーターは、潤滑系流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁の表面に、絶縁破壊強度が10〜1000V/μmである絶縁層を有するものであることが好ましい。絶縁層の絶縁破壊強度は、100〜1000V/μmであることが更に好ましい。潤滑系流体は、部品から生じた金属性磨耗粉や水分などを含んでいることがある。特に、金属性磨耗粉はオイルフィルターなどにより大部分が除去されるが、除去されずに潤滑系流体中に残るものがある。そのため、ヒーターを長期間使用することより、除去されずに残った金属性磨耗粉が隔壁に付着したり、堆積して目詰まりすることがある。このような場合、ヒーターが短絡してしまう可能性がある。ハニカム構造部の隔壁の表面に、絶縁破壊強度が10〜1000V/μmである絶縁層を有すると、潤滑系流体に含まれる金属性磨耗粉が隔壁に付着や堆積して目詰まりすることに起因してヒーターが短絡してしまうことを防ぐことができる。   The heater of the present invention has an insulating layer having a dielectric breakdown strength of 10 to 1000 V / μm on the surface of a partition wall that partitions and forms a plurality of cells extending from one end face to the other end face that serve as a flow path for the lubricating fluid. It is preferable. The dielectric breakdown strength of the insulating layer is more preferably 100 to 1000 V / μm. Lubricating fluids may contain metallic wear powder or moisture generated from parts. In particular, most of the metallic wear powder is removed by an oil filter or the like, but there are some that remain in the lubricating fluid without being removed. For this reason, when the heater is used for a long period of time, the metallic wear powder remaining without being removed may adhere to the partition walls or accumulate and become clogged. In such a case, the heater may be short-circuited. When an insulating layer having a dielectric breakdown strength of 10 to 1000 V / μm is provided on the surface of the partition walls of the honeycomb structure portion, metallic wear powder contained in the lubricating fluid adheres to and accumulates on the partition walls and clogs. Thus, the heater can be prevented from being short-circuited.

上記絶縁層としては、隔壁に含まれるセラミックス成分が酸化して作られる酸化膜を挙げることができる。このような酸化膜は、酸化雰囲気下で高温処理することにより形成することができる。   An example of the insulating layer is an oxide film formed by oxidizing a ceramic component contained in a partition wall. Such an oxide film can be formed by high-temperature treatment in an oxidizing atmosphere.

あるいは、隔壁の表面を絶縁性樹脂によってコーティングすることにより、絶縁層を設けることも可能である。本発明のヒーターでは、隔壁の表面の絶縁層が絶縁性樹脂からなる場合、絶縁性樹脂としては、例えば、EPDM、エチレンプロピレン共重合体、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの一般的に用いられている樹脂を用いることができる。   Alternatively, the insulating layer can be provided by coating the surface of the partition wall with an insulating resin. In the heater of the present invention, when the insulating layer on the surface of the partition wall is made of an insulating resin, as the insulating resin, generally used resins such as EPDM, ethylene propylene copolymer, polyimide, polyamideimide, etc. Can be used.

絶縁層として、セラミックコート層、SiO系のガラスコート層、または、セラミックと「SiO系のガラス」との混合物のコート層からなるものを設けることも可能である。 As the insulating layer, a ceramic coating layer, a SiO 2 glass coating layer, or a coating layer of a mixture of ceramic and “SiO 2 glass” can be provided.

セラミックコート層としては、Al、MgO、ZrO、TiO、CeOなどの酸化物を主成分とするものや、窒化物を主成分とするものを挙げることができる。酸化物を主成分とするものと窒化物を主成分とするものでは、酸化物を主成分とするものの方が大気中における安定性が高い。一方、窒化物を主成分とするものは、より熱伝導に優れる。SiO系のガラスコート層としては、SiOを主成分とするものを挙げることができる。セラミックとSiO系のガラスとの混合物のコート層としては、SiOと「Al、MgO、ZrO、TiO、CeOなどの成分」との混合物を主成分とするものを挙げることができる。尚、絶縁層の構成成分は、耐電圧の要求値に応じて適宜選択することができる。 Examples of the ceramic coating layer include a layer mainly composed of oxides such as Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , TiO 2 , and CeO 2 and a layer mainly composed of nitride. Among the oxide-based component and the nitride-based component, the oxide-based component is more stable in the atmosphere. On the other hand, those containing nitride as a main component are more excellent in heat conduction. Examples of the SiO 2 -based glass coat layer include those containing SiO 2 as a main component. As a coating layer of a mixture of ceramic and SiO 2 -based glass, a layer mainly composed of a mixture of SiO 2 and “components such as Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , TiO 2 , and CeO 2 ” can be cited. be able to. In addition, the structural component of an insulating layer can be suitably selected according to the required value of withstand voltage.

セラミックコート層、SiO系のガラスコート層、及びセラミックとSiO系のガラスとの混合物のコート層の形成には、それぞれ湿式による方法または乾式による方法を採用することができる。 A wet method or a dry method can be employed to form the ceramic coat layer, the SiO 2 glass coat layer, and the coat layer of the mixture of ceramic and SiO 2 glass, respectively.

湿式による方法としては、ハニカム構造部を、絶縁層形成用スラリー、絶縁層形成用コロイド、及び絶縁層形成用溶液のいずれかに浸漬し、その後、余剰分を除去し、乾燥させた後、焼成する方法を挙げることができる。   As a wet method, the honeycomb structure is immersed in any one of the insulating layer forming slurry, the insulating layer forming colloid, and the insulating layer forming solution, and then the excess is removed, dried, and fired. The method of doing can be mentioned.

例えば、「酸化物を主成分とする絶縁層」を形成する場合、絶縁層形成用スラリー、及び絶縁層形成用コロイドとしては、Al、Mg、Si、Zr、Ti、Ce等の金属源またはその酸化物を含むものを用いることができる。「酸化物を主成分とする絶縁層」は、Al、MgO、SiO、ZrO、TiO、CeOなどを主成分とする絶縁層のことである。また、絶縁層形成用溶液としては、Al(OC、Si(OCなどの金属アルコキシド溶液を用いることができる。湿式による方法における焼結温度は、主成分によって適宜決定することができる。湿式による方法における焼結温度は、例えばSiOを主成分とする絶縁層の場合、1100〜1200℃であることが好ましい。また、Alを主成分とする絶縁層の場合、1300〜1400℃であることが好ましい。 For example, when forming an “insulating layer mainly composed of oxide”, the insulating layer forming slurry and the insulating layer forming colloid include a metal source such as Al, Mg, Si, Zr, Ti, Ce, or the like Those containing an oxide can be used. The “insulating layer mainly composed of oxide” is an insulating layer mainly composed of Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , CeO 2 or the like. As the insulating layer forming solution, a metal alkoxide solution such as Al (OC 3 H 7 ) 3 , Si (OC 2 H 5 ) 4 can be used. The sintering temperature in the wet method can be appropriately determined depending on the main component. The sintering temperature in the wet method is preferably 1100 to 1200 ° C., for example, in the case of an insulating layer mainly composed of SiO 2 . In the case of an insulating layer mainly composed of Al 2 O 3 , the temperature is preferably 1300 to 1400 ° C.

「窒化物を主成分とする絶縁層」を形成する場合、ハニカム構造部を、絶縁層形成用スラリー、及び絶縁層形成用コロイド、絶縁層形成用溶液のいずれかに浸漬し、その後、余剰分を除去し、乾燥させる。その後、窒素またはアンモニアを含む還元雰囲気にて窒化する。このようにして、窒化物を主成分とする絶縁層を形成することができる。窒化物としては、絶縁性を有しながら熱伝導が高いAlN、Si等を挙げることができる。 When forming the “insulating layer mainly composed of nitride”, the honeycomb structure is immersed in one of the insulating layer forming slurry, the insulating layer forming colloid, and the insulating layer forming solution, and then the excess Remove and dry. Thereafter, nitriding is performed in a reducing atmosphere containing nitrogen or ammonia. In this manner, an insulating layer containing nitride as a main component can be formed. Examples of the nitride include AlN, Si 3 N 4, and the like that have insulating properties and high thermal conductivity.

乾式による方法は、静電スプレー法などを挙げることができる。静電スプレー法により絶縁層を形成するには、例えば以下ように行うことができる。まず、絶縁性物質の粉末(絶縁性粒子)または「絶縁性粒子を含むスラリー」に電圧を印加して負(または正)に帯電させる。その後、正(または負)に帯電させたハニカム構造部に、帯電させた「絶縁性粒子、または絶縁性粒子を含むスラリー」を吹き付ける。このようにして絶縁層を形成する。   Examples of the dry method include an electrostatic spray method. For example, the insulating layer can be formed by electrostatic spraying as follows. First, a voltage is applied to an insulating substance powder (insulating particles) or “slurry containing insulating particles” to be negatively (or positively) charged. Thereafter, the charged “insulating particles or slurry containing insulating particles” is sprayed onto the positively (or negatively) honeycomb structure. In this way, an insulating layer is formed.

絶縁層の膜厚は、所望の耐電圧に応じて適宜設定することができる。絶縁層の膜厚が厚いと、絶縁性が高くなるものの潤滑系流体を加熱するには熱抵抗が大きくなる。これは、絶縁層が隔壁に比較して熱伝導が低くなりやすいためである。更に、ヒーターの圧力損失が大きくなる。そのため、絶縁層の膜厚は絶縁性が確保できる範囲内において薄い方が好ましい。具体的には、絶縁層の膜厚は、隔壁の膜厚よりも薄いことが好ましい。更に具体的には、材質毎の絶縁破壊強度に拠るが、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることが更に好ましく、3μm以下であることが特に好ましい。絶縁層の膜厚が上記範囲であると、熱抵抗を低く維持しつつ、ハニカム構造部の圧力損失が増加することを防止できる。絶縁層の膜厚は、絶縁層の平均膜厚を意味する。絶縁層の膜厚は、断面サンプルを用いて光学顕微鏡や電子顕微鏡により観察して計測した値である。ここで、「断面サンプル」は、ヒーターの一部を切り出したサンプルであり、隔壁の壁面に直交する切断面を有するサンプルである。また、例えば、絶縁層が酸化膜である場合に、上記のような厚さの酸化膜を形成するためには、焼成温度を1200〜1400℃とすることが好ましい。また、水蒸気雰囲気下で焼成し、酸化膜を形成することも好ましい方法である。更に、焼成時間を調整することにより、酸化膜の膜厚を調整することもできる。焼成時間が長くなるほど、酸化膜の厚さは厚くなる。   The film thickness of the insulating layer can be appropriately set according to the desired withstand voltage. When the thickness of the insulating layer is thick, the thermal resistance increases to heat the lubricating fluid, although the insulating property increases. This is because the insulating layer tends to have lower thermal conductivity than the partition. Furthermore, the pressure loss of the heater increases. Therefore, it is preferable that the thickness of the insulating layer is as thin as possible within a range where the insulating property can be secured. Specifically, the thickness of the insulating layer is preferably smaller than the thickness of the partition wall. More specifically, although it depends on the dielectric breakdown strength for each material, it is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and particularly preferably 3 μm or less. When the film thickness of the insulating layer is in the above range, it is possible to prevent an increase in pressure loss in the honeycomb structure portion while maintaining a low thermal resistance. The film thickness of an insulating layer means the average film thickness of an insulating layer. The film thickness of the insulating layer is a value measured by observing with an optical microscope or an electron microscope using a cross-sectional sample. Here, the “cross-section sample” is a sample obtained by cutting out a part of the heater, and is a sample having a cut surface perpendicular to the wall surface of the partition wall. For example, when the insulating layer is an oxide film, the firing temperature is preferably set to 1200 to 1400 ° C. in order to form the oxide film having the above thickness. It is also a preferable method to form an oxide film by baking in a water vapor atmosphere. Furthermore, the film thickness of the oxide film can be adjusted by adjusting the baking time. The longer the firing time, the thicker the oxide film.

一対の電極部21のそれぞれが、ハニカム構造部4のセル2の延びる方向に延びる帯状に形成されていることが好ましい。また、セル2の延びる方向に直交する断面において、一方の電極部21が、他方の電極部21に対して、ハニカム構造部4の中心を挟んで反対側に配設されていることが好ましい。図1においては、端面が四角形の筒状であるハニカム構造部4の「並行する(平行な)2つ側面」に、各電極部21,21が配設されている。このように構成することによって、一対の電極部21,21間に電圧を印加したときの、ハニカム構造部4の温度分布の偏りを抑制することができる。   Each of the pair of electrode portions 21 is preferably formed in a strip shape extending in the extending direction of the cells 2 of the honeycomb structure portion 4. In addition, in the cross section orthogonal to the extending direction of the cells 2, it is preferable that one electrode portion 21 is disposed on the opposite side of the other electrode portion 21 with the center of the honeycomb structure portion 4 interposed therebetween. In FIG. 1, the electrode portions 21 and 21 are disposed on “two parallel (parallel) side surfaces” of the honeycomb structure portion 4 whose end surface is a quadrangular cylindrical shape. By comprising in this way, the bias | inclination of the temperature distribution of the honeycomb structure part 4 when a voltage is applied between a pair of electrode parts 21 and 21 can be suppressed.

(2)ヒーターの製造方法:
次に、本発明のヒーターの一の実施形態(図1参照)の製造方法について説明する。
(2) Heater manufacturing method:
Next, the manufacturing method of one embodiment (refer FIG. 1) of the heater of this invention is demonstrated.

Si複合SiC(セラミックス)を主成分とするハニカム構造部を作製する際には、まず、SiC粉体、金属Si粉体、水、有機バインダーなどを混ぜ合わせ、混練して坏土を作製する。そして、この坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製する。その後、得られたハニカム成形体を不活性ガス雰囲気中において焼成することにより、Si含浸SiCを主体としたハニカム構造部を製造することができる。また、Si含浸SiCを主成分とするハニカム構造部を作製する際には、まず、SiC粉体、金属Si粉体、水、有機バインダーなどを混ぜ合わせ、混練して坏土を作製する。また、SiC粉体、水、有機バインダーなどを混ぜ合わせ、混練して坏土を作製してもよい。そして、この坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製する。その後、得られたハニカム成形体を不活性ガス雰囲気中において焼成することによりハニカム構造体を形成する。その後、得られたハニカム構造体に、不活性ガス雰囲気中においてSiを含浸することにより、Si含浸SiCを主成分とするハニカム構造部を製造することができる。尚、再結晶SiC及び反応焼結SiCの作製については先述の通りである。   When a honeycomb structure having Si composite SiC (ceramics) as a main component is manufactured, first, SiC powder, metal Si powder, water, an organic binder, and the like are mixed and kneaded to prepare a clay. Then, this clay is formed into a honeycomb shape to produce a honeycomb formed body. Thereafter, the obtained honeycomb molded body is fired in an inert gas atmosphere, whereby a honeycomb structure part mainly composed of Si-impregnated SiC can be manufactured. When producing a honeycomb structure mainly composed of Si-impregnated SiC, first, SiC powder, metal Si powder, water, an organic binder, and the like are mixed and kneaded to prepare a clay. Moreover, SiC powder, water, an organic binder, etc. may be mixed and kneaded to prepare a clay. Then, this clay is formed into a honeycomb shape to produce a honeycomb formed body. Thereafter, the resulting honeycomb formed body is fired in an inert gas atmosphere to form a honeycomb structure. Thereafter, the obtained honeycomb structure is impregnated with Si in an inert gas atmosphere, whereby a honeycomb structure part mainly composed of Si-impregnated SiC can be manufactured. The production of recrystallized SiC and reaction-sintered SiC is as described above.

また、外周壁及び隔壁を構成するセラミックス材料としては、炭化珪素、Fe−16Cr−8Al、SrTiO(perovslite)、Fe(corundum)、SnO(rutile)、ZnO(wurzite)等を挙げることができる。これらの材料は、比抵抗が0.01〜50Ω・cmの材料である。各材料の具体的な比抵抗については、以下の通りである。炭化珪素の比抵抗は、一般的に幅が広く1〜1000Ω・cmであり、SiC単独であれば、先述の比抵抗範囲内にするのが好ましい。Si及びSi系合金と複合化する場合では、微構造組織にもよるが、最大1000Ω・cmまで適用することが可能である。Fe−16Cr−8Alの比抵抗は、約0.03Ω・cmである。SrTiO(perovslite)の比抵抗は0.1Ω・cm以下である。Fe(corundum)の比抵抗は約10Ω・cmである。SnO(rutile)の比抵抗は0.1Ω・cm以下である。ZnO(wurzite)の比抵抗は0.1Ω・cm以下である。 As the ceramic material constituting the outer peripheral wall and partition walls, silicon carbide, Fe-16Cr-8Al, SrTiO 3 (perovslite), Fe 2 O 3 (corundum), SnO 3 (rutile), cited ZnO (wurzite) etc. be able to. These materials are materials having a specific resistance of 0.01 to 50 Ω · cm. Specific resistivity of each material is as follows. The specific resistance of silicon carbide generally has a wide width of 1 to 1000 Ω · cm, and if SiC is used alone, it is preferably within the specific resistance range described above. In the case of compounding with Si and an Si-based alloy, it is possible to apply up to a maximum of 1000 Ω · cm depending on the microstructure. The specific resistance of Fe-16Cr-8Al is about 0.03 Ω · cm. The specific resistance of SrTiO 3 (perovslite) is 0.1 Ω · cm or less. The specific resistance of Fe 2 O 3 (corundum) is about 10 Ω · cm. The specific resistance of SnO 3 (rutile) is 0.1 Ω · cm or less. The specific resistance of ZnO (wurzite) is 0.1 Ω · cm or less.

ここで、ハニカム構造部は、「金属Siの含有量/(Siの含有量+SiCの含有量)」の値が5〜50であることが好ましい。そして、ハニカム構造部は、「金属Siの含有量/(Siの含有量+SiCの含有量)」の値が10〜40であることが更に好ましい。これにより、外周壁や隔壁の強度を保ちながら比抵抗を適当な大きさにすることができる。   Here, the honeycomb structure portion preferably has a value of “metal Si content / (Si content + SiC content)” of 5 to 50. The honeycomb structure portion further preferably has a value of “metal Si content / (Si content + SiC content)” of 10 to 40. Thereby, specific resistance can be made into a suitable magnitude | size, maintaining the intensity | strength of an outer peripheral wall or a partition.

更に、本実施形態のヒーター100では、隔壁の表面に、絶縁膜として、SiCが酸化して形成されたSiO膜(酸化膜)が形成されていることが好ましい。隔壁の表面に酸化膜を形成する際には、大気などの酸化雰囲気下で高温処理を施すことが好ましい。隔壁の主成分がSiC、Si含浸SiC、またはSi複合SiCである場合には、例えば、大気中、1200℃、6時間の条件で処理することが好ましい。これにより、隔壁の表面に酸化膜を形成することができる。 Furthermore, in the heater 100 of this embodiment, it is preferable that a SiO 2 film (oxide film) formed by oxidizing SiC is formed as an insulating film on the surface of the partition wall. When forming the oxide film on the surface of the partition wall, it is preferable to perform high temperature treatment in an oxidizing atmosphere such as air. In the case where the main component of the partition walls is SiC, Si-impregnated SiC, or Si composite SiC, for example, the treatment is preferably performed in the atmosphere at 1200 ° C. for 6 hours. Thereby, an oxide film can be formed on the surface of the partition wall.

次に、電極を形成するために、ハニカム構造部の側面から酸化膜層を、機械加工により除去することが好ましい。それにより、ハニカム構造部の側面に、Si−SiC層を露出させることが好ましい。ハニカム構造部における、酸化膜層が除去される側面は、電極部を配設する2つの側面である。そして、導電性を有するSi−SiC層を露出させた後に、当該2つの側面に、導電性接合材を塗布することが好ましい。   Next, in order to form an electrode, it is preferable to remove the oxide film layer from the side surface of the honeycomb structure portion by machining. Thereby, it is preferable to expose the Si—SiC layer on the side surface of the honeycomb structure portion. Side surfaces from which the oxide film layer is removed in the honeycomb structure portion are two side surfaces on which the electrode portions are disposed. And after exposing the Si-SiC layer which has electroconductivity, it is preferable to apply | coat an electroconductive joining material to the said 2 side surface.

上記と同様に、「ポリアミド樹脂、脂肪族アミン及び銀フレーク」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストAとする。また、「銀化合物、ケイ酸塩溶液及び水」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストBとする。また、「ニッケル粉末及びケイ酸塩溶液」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストCとする。ここで、ニッケル粉末は、導電性ペーストC全体に対して30〜60質量%含有されていることが好ましい。また、「酸化アルミニウム、グラファイト及びケイ酸塩溶液」を含有する導電性ペーストを導電性ペーストDとする。この場合、導電性接合材としては、導電性ペーストA、導電性ペーストB、導電性ペーストC、及び、導電性ペーストDからなる群から選択される1種であることが好ましい。このような導電性接合材を用いて、電極部とハニカム構造部とを接合することにより、得られる本実施形態のヒーターは、通電による発熱性能が良い。更に、得られる本実施形態のヒーターは、熱応力が低減されることから、セラミックスを主成分とするハニカム構造部に、クラックが発生し難いものである。更に、得られる本実施形態のヒーターは、電極部がハニカム構造部から剥れ難いものである。   Similarly to the above, a conductive paste containing “polyamide resin, aliphatic amine and silver flakes” is referred to as a conductive paste A. Also, a conductive paste containing “silver compound, silicate solution and water” is referred to as conductive paste B. A conductive paste containing “nickel powder and silicate solution” is referred to as conductive paste C. Here, it is preferable that 30-60 mass% of nickel powder is contained with respect to the whole conductive paste C. Further, a conductive paste containing “aluminum oxide, graphite and silicate solution” is referred to as a conductive paste D. In this case, the conductive bonding material is preferably one selected from the group consisting of conductive paste A, conductive paste B, conductive paste C, and conductive paste D. The heater of this embodiment obtained by joining an electrode part and a honeycomb structure part using such a conductive joining material has good heat generation performance by energization. Further, the obtained heater of the present embodiment is less susceptible to cracks in the honeycomb structure mainly composed of ceramics because thermal stress is reduced. Furthermore, in the heater of the present embodiment obtained, the electrode part is difficult to peel off from the honeycomb structure part.

従来、セラミックスと金属とを接合するための接合材としては、Alロウ、Agロウ、Auロウ、Pdロウ、Niロウ、Cuロウ、Pbフリー半田、In半田等が一般に存在する。この中で、例えばセラミックス接合に汎用的なAgロウ(またはAgCuTi活性金属ロウ)を用いる場合には、特開昭63−190773号公報に記載されるように850℃程度の高温にする必要があった。しかし、本発明のヒーターの製造において、ハニカム構造部に電極部を接合する場合には、850℃の高温まで昇温すると、その後に冷却したときに、ハニカム構造部にクラックが発生したり、電極部が剥れ易くなる問題があった。また、Alロウなどでも接合温度として約600℃程度が必要となる。そのため、接合時の残留応力によってクラック発生の確率が高くなるという問題があった。また、Pbフリー半田などでは、約200℃前後での接合が可能となる。しかし、セラミックスとの接合を行う場合、濡れ性を得るために表面処理(メタライズ)が必要であった。これに対し、本発明のヒーターの製造に用いるような導電性接合材を用いることで、表面処理(メタライズ)を行うことなく、200℃以下の低温で焼成することによりハニカム構造部に電極部を接合することが可能である。更に、電極部とハニカム構造部とを、これらの間に介在させた導電性接合材を焼成することにより接合させることにより、得られたヒーターは、200℃以下である焼成温度よりも、高い耐熱性を保持することが出来る。特に、本発明のヒーターの加熱対象は潤滑系流体である。そのため、潤滑系流体の劣化等の問題が生じないようにするために、過剰に温度を上げないようにすることが好ましい。尚、ハニカム構造部の内部には加熱の対象である潤滑系流体が流れ、この潤滑系流体が、ヒーターから熱を受け取る。別言すれば、潤滑系流体がヒーターから熱を奪うことになる。そのため、潤滑系流体がヒーターの冷却剤としても作用する。その結果、ヒーターが高温に発熱しても、ヒーターの外側にある導電性接合部における実温度は低くなる傾向がある。以上のことより、接合部分に対する耐熱性としては、約200〜250℃であれば問題無いことから、本発明では、各種接合材の中より、上記導電性接合材を選択した。そして、「接合後と冷熱サイクル後において、ヒーター特性に優れると共に信頼性が高いヒーター」を作製するため、熱応力を低減する構造について検討し、本発明に至った次第である。   Conventionally, Al solder, Ag solder, Au solder, Pd solder, Ni solder, Cu solder, Pb free solder, In solder, and the like generally exist as a joining material for joining ceramics and metal. Among these, for example, when a general-purpose Ag solder (or AgCuTi active metal solder) is used for ceramic bonding, it is necessary to raise the temperature to about 850 ° C. as described in JP-A-63-190773. It was. However, in the manufacture of the heater of the present invention, when the electrode part is joined to the honeycomb structure part, when the temperature is raised to a high temperature of 850 ° C., the honeycomb structure part is cracked when cooled, There was a problem that the part easily peeled off. In addition, about 600 ° C. is required as the bonding temperature for Al brazing or the like. Therefore, there is a problem that the probability of occurrence of cracks increases due to the residual stress during bonding. In addition, with Pb-free solder, bonding at about 200 ° C. is possible. However, when joining with ceramics, surface treatment (metallization) was required to obtain wettability. On the other hand, by using a conductive bonding material as used in the manufacture of the heater of the present invention, the electrode portion is formed on the honeycomb structure portion by firing at a low temperature of 200 ° C. or less without performing surface treatment (metallization). It is possible to join. Furthermore, the heater obtained by joining the electrode part and the honeycomb structure part by firing a conductive bonding material interposed between them has a heat resistance higher than a firing temperature of 200 ° C. or less. Sex can be maintained. In particular, the heating target of the heater of the present invention is a lubricating fluid. Therefore, it is preferable not to raise the temperature excessively in order to prevent problems such as deterioration of the lubricating fluid. Note that a lubricating fluid to be heated flows inside the honeycomb structure, and the lubricating fluid receives heat from the heater. In other words, the lubricating fluid will remove heat from the heater. Therefore, the lubricating fluid acts as a coolant for the heater. As a result, even if the heater generates heat to a high temperature, the actual temperature at the conductive joint outside the heater tends to be low. From the above, since the heat resistance for the joint portion is about 200 to 250 ° C., there is no problem, so in the present invention, the conductive bonding material is selected from various bonding materials. Then, in order to produce a “heater having excellent heater characteristics and high reliability after joining and after a thermal cycle”, a structure for reducing thermal stress is studied, and the present invention is reached.

次に、導電性接合材の上から電極部を貼り付ける。これにより、ハニカム構造部の側面に、導電性接合材によって電極部が貼り付けられた状態となる。   Next, an electrode part is affixed on the conductive bonding material. Thereby, it will be in the state by which the electrode part was affixed on the side surface of the honeycomb structure part with the electroconductive bonding material.

電極部としては、上記本発明のヒーターを構成する電極部と、同様の条件のものが好ましい。   As an electrode part, the thing of the same conditions as the electrode part which comprises the heater of the said invention is preferable.

次に、電極部が貼り付けられたハニカム構造部を焼成して、本発明のヒーターを得る。   Next, the honeycomb structure part to which the electrode part is attached is fired to obtain the heater of the present invention.

焼成条件は、大気中、60〜200℃、0.5〜2時間とすることが好ましい。このように、上記のような導電性ペーストを用いてハニカム構造部と電極部とを接合する。そのため、100℃付近(60〜200℃)の低温で焼成(熱処理)することが可能となる。そして、これにより、焼成時にハニカム構造部が破損したり、電極部が剥れたりすることを防止することができる。   The firing conditions are preferably 60 to 200 ° C. and 0.5 to 2 hours in the air. Thus, the honeycomb structure part and the electrode part are joined using the conductive paste as described above. Therefore, firing (heat treatment) can be performed at a low temperature around 100 ° C. (60 to 200 ° C.). And it can prevent that a honeycomb structure part is damaged at the time of baking, or an electrode part peels off by this.

(3)ヒーター:
本発明のヒーター(第二のヒーター)としては、図13に示すヒーター102のようなヒーターを挙げることができる。図13に示すヒーター102は、筒状のハニカム構造部4と、ハニカム構造部4の側面5に導電性接合部23を介して接合された一対の電極部21,21とを備えている。ハニカム構造部4は、潤滑系流体の流路となる一方の端面11から他方の端面12まで延びる複数のセル2を区画形成する隔壁1、及び最外周に位置する外周壁3を有している。隔壁1は、セラミックスを主成分とする材料からなるとともに、通電により発熱するものである。電極部21の形状は、電極部21の外周を取り囲む形状の面積より、電極部21の接合部分の面積のほうが小さい形状である。または、電極部21の形状は、長方形において角部が曲線状に形成された形状である。そして、導電性接合部23は、溶射法、コールドスプレー法、またはメッキ法によって形成された、金属を含有するものである。ヒーター102は、電極部21に端子部22が配設されている。端子部22は、外部電源等からの配線が接続される部分である。
(3) Heater:
An example of the heater (second heater) of the present invention is a heater such as the heater 102 shown in FIG. A heater 102 shown in FIG. 13 includes a tubular honeycomb structure portion 4 and a pair of electrode portions 21 and 21 joined to the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4 via a conductive joint portion 23. The honeycomb structure part 4 has a partition wall 1 that partitions and forms a plurality of cells 2 extending from one end surface 11 to the other end surface 12 that serve as a flow path for the lubricating fluid, and an outer peripheral wall 3 that is positioned at the outermost periphery. . The partition 1 is made of a material mainly composed of ceramics and generates heat when energized. The shape of the electrode part 21 is such that the area of the joint portion of the electrode part 21 is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode part 21. Or the shape of the electrode part 21 is a shape in which the corner | angular part was formed in the curve shape in the rectangle. And the electroconductive joining part 23 contains the metal formed by the thermal spraying method, the cold spray method, or the plating method. In the heater 102, the terminal portion 22 is disposed on the electrode portion 21. The terminal portion 22 is a portion to which wiring from an external power source or the like is connected.

このようなヒーター102は、導電性接合部23が、「溶射法、コールドスプレー法、またはメッキ法によって形成された、金属を含有するもの」である。導電性接合部23は、上記方法により形成されたものであるため、ハニカム構造部4の側面5に物理的に貼り付けられている。この導電性接合部23は、一対の電極部21,21とともに「電極」としての機能を発揮する。そして、導電性接合部23は、ハニカム構造部の表面上に直接に形成されるものであり、電気抵抗の低いものであるため、導電性接合部23は、大きな電流を流すことができる。また、ヒーター102は、電極部21の形状が、「電極部の外周を取り囲む形状の面積より、電極部の接合部分の面積のほうが小さい」形状である。または、ヒーター102は、電極部の形状が、「長方形において角部が曲線状に形成された」形状であってもよい。そのため、ヒーター102における電極部21の形状は、上記「熱応力が低減される形状」である。そのため、電極部21をハニカム構造部4に接合した後に、電極部21がハニカム構造部4から剥れることを防止することができる。更に、電極部21をハニカム構造部4に接合した後に、ハニカム構造部4にクラックが発生することを防止することができる。更に、加熱と冷却とが繰り返される使用環境下においても、電極部21がハニカム構造部4から剥れたり、ハニカム構造部4にクラックが発生することを防止することができる。その他、ヒーター100と同様の効果を奏するものである。   In such a heater 102, the conductive joint portion 23 is “containing a metal formed by thermal spraying, cold spraying, or plating”. Since the conductive joint portion 23 is formed by the above method, it is physically attached to the side surface 5 of the honeycomb structure portion 4. The conductive joint portion 23 functions as an “electrode” together with the pair of electrode portions 21 and 21. And since the electroconductive joining part 23 is directly formed on the surface of a honeycomb structure part and is a thing with low electrical resistance, the electroconductive joining part 23 can flow a big electric current. The heater 102 has a shape in which the shape of the electrode portion 21 is “the area of the joint portion of the electrode portion is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion”. Alternatively, the heater 102 may have a shape in which an electrode portion is “rectangular and has corners formed in a curved shape”. Therefore, the shape of the electrode part 21 in the heater 102 is the above-mentioned “shape in which thermal stress is reduced”. Therefore, it is possible to prevent the electrode part 21 from being peeled off from the honeycomb structure part 4 after the electrode part 21 is joined to the honeycomb structure part 4. Furthermore, it is possible to prevent cracks from occurring in the honeycomb structure portion 4 after the electrode portion 21 is joined to the honeycomb structure portion 4. Furthermore, even in a use environment where heating and cooling are repeated, the electrode portion 21 can be prevented from peeling off from the honeycomb structure portion 4 or cracks can be prevented from occurring in the honeycomb structure portion 4. In addition, the same effects as the heater 100 can be obtained.

本発明のヒーターは、上述したように、一対の電極部が、ハニカム構造部の側面に導電性接合部を介して接合されている。そして、この導電性接合部の大きさ(即ち、導電性接合部の外周を取り囲む形状の面積)は、特に制限はない。そのため、図13に示すヒーター102の導電性接合部23のように、導電性接合部23の外周を取り囲む形状の面積が電極部21の外周を取り囲む形状の面積よりも大きくてもよい。即ち、導電性接合部23が電極部21からはみ出していてもよい。   As described above, in the heater of the present invention, the pair of electrode portions are joined to the side surface of the honeycomb structure portion via the conductive joint portion. And the magnitude | size (namely, the area of the shape surrounding the outer periphery of a conductive junction part) of this conductive junction part does not have a restriction | limiting in particular. Therefore, like the conductive joint portion 23 of the heater 102 shown in FIG. 13, the area of the shape surrounding the outer periphery of the conductive joint portion 23 may be larger than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion 21. That is, the conductive joint portion 23 may protrude from the electrode portion 21.

図13に示されるヒーター102の導電性接合部23は、電極部21の面積(即ち、「電極部21の外周を取り囲む形状の面積」)よりも大きな面積を有するものである。そのため、このヒーター102の導電性接合部23は、ハニカム構造部4及び電極部21を接合すること以外に、一対の電極部21,21とともに「電極」としての機能を発揮するものである。即ち、ヒーター102の一対の電極部21,21間に電圧を印加すると、一方の電極部21から流れた電流は、この一方の電極部21とハニカム構造部4とを接合する導電性接合部23内に広がる。そして、一対の導電性接合部23,23の間に挟まれたハニカム構造部4全体に電流が流れることになる。このように、ヒーター102の導電性接合部23は、一対の電極部21,21とともに「電極」としても機能し得る。図13は、本発明のヒーターの更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。   The conductive joint 23 of the heater 102 shown in FIG. 13 has an area larger than the area of the electrode part 21 (that is, “the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode part 21”). Therefore, the conductive joint portion 23 of the heater 102 exhibits a function as an “electrode” together with the pair of electrode portions 21 and 21 in addition to joining the honeycomb structure portion 4 and the electrode portion 21. That is, when a voltage is applied between the pair of electrode portions 21 and 21 of the heater 102, the current flowing from one electrode portion 21 causes the conductive joint portion 23 to join the one electrode portion 21 and the honeycomb structure portion 4. Spread inside. A current flows through the entire honeycomb structure 4 sandwiched between the pair of conductive joints 23 and 23. As described above, the conductive joint portion 23 of the heater 102 can function as an “electrode” together with the pair of electrode portions 21 and 21. FIG. 13 is a perspective view schematically showing still another embodiment of the heater of the present invention.

導電性接合部23が上記「電極部21の面積よりも大きな面積を有するもの」である場合、導電性接合部23は、上述した電極部21の形状、厚さ、材質と同様の形状、厚さ、材質とすることができる。以下、具体的に説明する。   In the case where the conductive joint portion 23 has the above-mentioned “having an area larger than the area of the electrode portion 21”, the conductive joint portion 23 has the same shape and thickness as the shape, thickness, and material of the electrode portion 21 described above. The material can be used. This will be specifically described below.

導電性接合部の形状は、「導電性接合部の外周を取り囲む形状の面積より、導電性接合部の接合部分の面積のほうが小さい」形状とすることができる。また、導電性接合部の形状は、「長方形において角部が曲線状に形成された」形状とすることができる。即ち、例えば、導電性接合部の形状を、複数の孔が形成された板状とすることができる。このように、導電性接合部の形状を上記形状とすると、ハニカム構造部と導電性接合部との間に生じる熱応力が低減される。なお、「導電性接合部の外周を取り囲む形状」とは、「導電性接合部に外接する環形状であって、周長(環の長さ)が最も短くなる形状」を外周形状とする形状である。   The shape of the conductive joint portion may be a shape “the area of the joint portion of the conductive joint portion is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the conductive joint portion”. In addition, the shape of the conductive joint portion may be a shape “a corner portion is formed in a curved shape in a rectangle”. That is, for example, the shape of the conductive joint portion can be a plate shape in which a plurality of holes are formed. Thus, when the shape of the conductive joint portion is the above shape, the thermal stress generated between the honeycomb structure portion and the conductive joint portion is reduced. In addition, “the shape that surrounds the outer periphery of the conductive joint” is a shape that is an “circular shape that circumscribes the conductive joint and has the shortest circumferential length (ring length)”. It is.

導電性接合部の材質としては、金属を含有する材質とすることができる。具体的には、上述した電極部の材質と同様の材質を挙げることができる。導電性接合部の材質としては、電気抵抗が低く、熱膨張係数が小さいことが望ましい。電気抵抗が高いと、通電時に導電性接合部自身の発熱により問題が発生することがある。また、熱膨張係数がセラミックスに対して大きいと、導電性接合部とハニカム構造部との界面が剥離したり、ハニカム構造部にクラックが発生したりすることがある。このため、導電性接合部の熱膨張係数は、セラミックスに近くなることが更に望ましい。   The material of the conductive joint can be a material containing metal. Specifically, the material similar to the material of the electrode part mentioned above can be mentioned. As a material for the conductive joint, it is desirable that the electrical resistance is low and the thermal expansion coefficient is small. If the electrical resistance is high, a problem may occur due to heat generation of the conductive joint itself during energization. Further, when the thermal expansion coefficient is larger than that of ceramics, the interface between the conductive joint portion and the honeycomb structure portion may be peeled off or a crack may be generated in the honeycomb structure portion. For this reason, it is more desirable that the thermal expansion coefficient of the conductive joint is close to that of ceramics.

導電性接合部の厚さは、100〜3000μmが好ましく、200〜1000μmが更に好ましい。導電性接合部の厚さの好ましい範囲は、導電性接合部の材質によって変化することがある。100μmより薄いと、導電性接合部自身の抵抗発熱により問題が発生したり、接合強度が低下したりすることがある。3000μmより厚いと、ハニカム構造部及び導電性接合部の熱応力が大きくなり、ハニカム構造部にクラックが発生したり、ハニカム構造部と導電性接合部との界面が剥離したりすることがある。   The thickness of the conductive joint is preferably 100 to 3000 μm, more preferably 200 to 1000 μm. The preferred range of the thickness of the conductive joint may vary depending on the material of the conductive joint. When the thickness is less than 100 μm, a problem may occur due to resistance heating of the conductive joint itself, or the joint strength may be reduced. When the thickness is greater than 3000 μm, the thermal stress of the honeycomb structure portion and the conductive joint portion increases, and cracks may be generated in the honeycomb structure portion, or the interface between the honeycomb structure portion and the conductive joint portion may be peeled off.

「導電性接合部の外周を取り囲む形状の面積」に対する、「導電性接合部のハニカム構造部に対する接合部分(接合面)の面積」の比率(接合部分面積比率)が、40〜95%であることが好ましい。これは、導電性接合部の材質や電極部の厚みによって変化することがある。熱応力を低減するために接合部分(接合面)の面積を小さくするのが望ましい。しかし、面積を小さくしすぎるとヒーター(ハニカム構造部)の通電性能を低下させてしまう場合がある。このため、通電性能を落とさず、熱応力を低減させて導電性接合部の接合部分の機械的信頼性を確保するよう、バランスを取ることが好ましい。   The ratio (joint part area ratio) of "joint area (joint surface) to the honeycomb structure part of the conductive joint" relative to "the area of the shape surrounding the outer periphery of the conductive joint" is 40 to 95%. It is preferable. This may vary depending on the material of the conductive joint and the thickness of the electrode. In order to reduce thermal stress, it is desirable to reduce the area of the joint portion (joint surface). However, if the area is too small, the energization performance of the heater (honeycomb structure) may be reduced. For this reason, it is preferable to take a balance so as to ensure the mechanical reliability of the joint portion of the conductive joint portion by reducing the thermal stress without degrading the energization performance.

なお、ヒーター102の電極部21としては、上述したヒーター100の電極部21と同様の電極部を適宜選択して用いることができる。また、ヒーター102のハニカム構造部4としては、上述したヒーター100のハニカム構造部4と同様のハニカム構造部を適宜選択して用いることができる。   In addition, as the electrode part 21 of the heater 102, an electrode part similar to the electrode part 21 of the heater 100 described above can be appropriately selected and used. Further, as the honeycomb structure portion 4 of the heater 102, a honeycomb structure portion similar to the honeycomb structure portion 4 of the heater 100 described above can be appropriately selected and used.

本発明のヒーター(第二のヒーター)は、図14に示されるヒーター103のように、電極部21に、端子部22及び棒状端子部26が配設されていることも好ましい。棒状端子部26は、端子部22に電気的に連結されていることが好ましい。この場合、棒状端子部26に外部電源等からの配線が接続されることが好ましい。また、本発明のヒーターは、棒状端子部26を有するときには、図14に示されるように、端子部22は、ハニカム構造部の「電極部が配設されていない側面」に沿って配置されることが好ましい。図14は、本発明のヒーターの更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。   In the heater (second heater) of the present invention, it is also preferable that the terminal portion 22 and the rod-shaped terminal portion 26 are disposed on the electrode portion 21 as in the heater 103 shown in FIG. The rod-shaped terminal portion 26 is preferably electrically connected to the terminal portion 22. In this case, it is preferable that a wire from an external power source or the like is connected to the rod-shaped terminal portion 26. Further, when the heater of the present invention has the rod-shaped terminal portion 26, as shown in FIG. 14, the terminal portion 22 is disposed along the “side surface on which no electrode portion is disposed” of the honeycomb structure portion. It is preferable. FIG. 14 is a perspective view schematically showing still another embodiment of the heater of the present invention.

(4)ヒーターの製造方法:
次に、図13に示すヒーター102の製造方法について説明する。
(4) Heater manufacturing method:
Next, a method for manufacturing the heater 102 shown in FIG. 13 will be described.

まず、上述した本発明のヒーターの一の実施形態の製造方法と同様にして、ハニカム構造部を製造する。次に、製造したハニカム構造部の側面に、溶射法、コールドスプレー法、メッキ法により「金属を含有する塗膜」を形成する。その後、この塗膜上に電極部を貼り付ける。これにより、ハニカム構造部の側面に、導電性接合部を介して電極部が貼り付けられた状態となる。このようにして、本発明のヒーター(図13に示すヒーター102)を得ることができる。   First, the honeycomb structure is manufactured in the same manner as the manufacturing method of the embodiment of the heater of the present invention described above. Next, a “metal-containing coating film” is formed on the side surface of the manufactured honeycomb structure portion by a thermal spraying method, a cold spray method, or a plating method. Then, an electrode part is affixed on this coating film. Thereby, it will be in the state where the electrode part was affixed on the side surface of the honeycomb structure part via the electroconductive joining part. In this way, the heater of the present invention (heater 102 shown in FIG. 13) can be obtained.

なお、上述した本発明のヒーターの一の実施形態の製造方法と同様に、ハニカム構造部の側面から酸化膜層を除去し、酸化膜層が除去されたハニカム構造部の側面に、溶射法、コールドスプレー法、メッキ法により「金属を含有する塗膜」を形成することが好ましい。また、「金属を含有する塗膜」を形成するには、溶射法、コールドスプレー法、メッキ法のいずれかの方法を組み合わせた方法を採用することもできる。   As in the manufacturing method of the embodiment of the heater of the present invention described above, the oxide film layer is removed from the side surface of the honeycomb structure portion, and the thermal spraying method is performed on the side surface of the honeycomb structure portion from which the oxide film layer has been removed. It is preferable to form a “metal-containing coating film” by a cold spray method or a plating method. Further, in order to form a “metal-containing coating film”, a method combining any one of a thermal spraying method, a cold spray method, and a plating method may be employed.

溶射法による導電性接合部の形成方法としては、具体的には、以下のような方法を挙げることができる。まず、ハニカム構造部の側面のうち電極部を配設する2つの側面(電極部配設面)をサンドブラスト処理する。このサンドブラスト処理により上記電極部配設面を表面粗化するとともに上記電極部配設面から酸化膜層を除去する。次に、上記電極部配設面以外の側面にこの側面を覆うように保護カバーを配設する。次に、上記電極部配設面に、加熱溶融させた粉末原料を吹き付ける。このようにして上記電極部配設面上に導電性接合部となる塗膜を形成することができる。粉末原料としては、後述するように、例えば、純ニッケル、ニッケル合金、純アルミニウム、アルミニウム合金、純銅、銅合金、純モリブデン、純タングステンなどを挙げることができる。また、粉末原料を加熱溶融させる温度は、以下に示す各方法により異なり、適宜設定することが好ましい。   Specific examples of the method for forming the conductive joint by the thermal spraying method include the following methods. First, of the side surfaces of the honeycomb structure portion, two side surfaces (electrode portion disposition surfaces) on which the electrode portions are disposed are sandblasted. By this sandblasting, the surface on which the electrode part is disposed is roughened and the oxide film layer is removed from the surface on which the electrode part is disposed. Next, a protective cover is provided on a side surface other than the electrode portion installation surface so as to cover the side surface. Next, the powder raw material heated and melted is sprayed onto the electrode portion arrangement surface. In this way, a coating film that becomes a conductive joint can be formed on the surface of the electrode part. Examples of the powder raw material include pure nickel, nickel alloy, pure aluminum, aluminum alloy, pure copper, copper alloy, pure molybdenum, and pure tungsten, as will be described later. Moreover, the temperature at which the powder raw material is heated and melted varies depending on the methods shown below, and is preferably set as appropriate.

このような溶射法によれば、導電性接合部が完全には緻密化し難い。即ち、溶射法によれば、導電性接合部の内部に複数の気孔が形成された導電性接合部を作製することができる。このような導電性接合部は、気孔が形成されていることによりヤング率が低下するため、熱応力に対する緩和機能が向上したものとなる。   According to such a thermal spraying method, it is difficult to completely densify the conductive joint. That is, according to the thermal spraying method, it is possible to produce a conductive joint in which a plurality of pores are formed inside the conductive joint. Such a conductive joint has an improved relaxation function against thermal stress because Young's modulus decreases due to the formation of pores.

溶射法としては、例えば、プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法(HVOF法)、アーク溶射法、フレーム溶射法などを挙げることができる。   Examples of the thermal spraying method include a plasma spraying method, a high-speed flame spraying method (HVOF method), an arc spraying method, and a flame spraying method.

プラズマ溶射法は、即ち、電気式溶射法である。このプラズマ溶射法を用いて粉末原料をハニカム構造部(電極部配設面)に吹き付ける方法を以下に具体的に説明する。まず、アルゴン、窒素、ヘリウムなどのガス中で、陰極−陽極間に電圧をかけて直流アークを発生させる。このように直流アークを発生させると、上記ガスが解離または電離して連続的にプラズマアークが発生する。次に、このプラズマアークを、冷却させたノズルにより絞り込むことによって、約10,000℃程度の高速ジェットガス(プラズマジェット)を噴出させる。次に、このプラズマジェット中に粉末原料を供給する。そして、プラズマジェット中に粉末原料を供給することによって、この粉末原料を溶融させながら加速させ、上記電極部配設面に、加熱溶融させた粉末原料を吹き付けることができる。本方法(プラズマ溶射法)によれば、セラミックスなどの高融点材料の溶射が可能である。また、プラズマ溶射法の中でも特に減圧プラズマ溶射法は、プラズマ溶装置内を真空引きした後にArガス等でガス置換して溶射すると、形成される導電性接合部に不純物や酸化物が混入し難いという利点がある。そのため、この減圧プラズマ溶射法は、電気抵抗が低い導電性接合部を形成する際に有用である。   The plasma spraying method is an electric spraying method. A method for spraying the powder raw material onto the honeycomb structure portion (electrode portion arrangement surface) using this plasma spraying method will be specifically described below. First, in a gas such as argon, nitrogen or helium, a direct current arc is generated by applying a voltage between the cathode and the anode. When a DC arc is generated in this way, the gas is dissociated or ionized to continuously generate a plasma arc. Next, by narrowing down this plasma arc with a cooled nozzle, a high-speed jet gas (plasma jet) of about 10,000 ° C. is ejected. Next, a powder raw material is supplied into the plasma jet. Then, by supplying the powder raw material into the plasma jet, the powder raw material can be accelerated while being melted, and the powder raw material heated and melted can be sprayed onto the surface where the electrode portion is disposed. According to this method (plasma spraying method), high melting point materials such as ceramics can be sprayed. Among the plasma spraying methods, in particular, the low-pressure plasma spraying method is difficult to mix impurities and oxides into the formed conductive joints when the plasma spraying apparatus is evacuated and then sprayed with Ar gas or the like. There is an advantage. Therefore, this low pressure plasma spraying method is useful when forming a conductive joint having a low electric resistance.

プラズマ溶射法により導電性接合部を形成する場合、粉末原料としては、例えば、純ニッケル、ニッケル合金、純アルミニウム、アルミニウム合金、純銅、銅合金、純モリブデン、純タングステンなどを挙げることができる。ニッケル合金としては、NiCr、NiAlなどを挙げることができる。アルミニウム合金としては、AlSiなどを挙げることができる。銅合金としては、CuNiなどを挙げることができる。   In the case where the conductive joint is formed by the plasma spraying method, examples of the powder raw material include pure nickel, nickel alloy, pure aluminum, aluminum alloy, pure copper, copper alloy, pure molybdenum, and pure tungsten. Examples of nickel alloys include NiCr and NiAl. Examples of the aluminum alloy include AlSi. Examples of the copper alloy include CuNi.

また、プラズマ溶射法により導電性接合部を形成する場合、粉末原料としては、例えば、ニッケルとセラミック粒子を含む複合材(Ni/SiC、Ni/Alなど)、アルミニウムとセラミック粒子を含む複合材(Al/SiC、Al/Alなど)、銅とセラミック粒子を含む複合材(Cu/SiC、Cu/Alなど)などを挙げることができる。セラミック粒子としては、例えば、SiC、Alなどを挙げることができる。上述した各複合材を用いると、電気抵抗が低く、更に、その熱膨張係数が低く、その熱膨張係数がハニカム構造部を構成するセラミックに近い導電性接合部を得ることができる。このような導電性接合部は、冷熱サイクル時に生じる熱応力が低減されたものである。 Moreover, when forming a conductive junction by a plasma spraying method, examples of the powder raw material include composite materials containing nickel and ceramic particles (Ni / SiC, Ni / Al 2 O 3, etc.), aluminum and ceramic particles. Composite materials (Al / SiC, Al / Al 2 O 3 etc.), composite materials containing copper and ceramic particles (Cu / SiC, Cu / Al 2 O 3 etc.) and the like can be mentioned. Examples of the ceramic particles include SiC and Al 2 O 3 . When each of the composite materials described above is used, it is possible to obtain a conductive joint having a low electrical resistance, a low thermal expansion coefficient, and a thermal expansion coefficient close to the ceramic constituting the honeycomb structure. Such a conductive joint has a reduced thermal stress generated during a cooling cycle.

なお、純モリブデン、純タングステンは、他の金属と比較して熱膨張係数が低い。そのため、粉末原料として純モリブデン、純タングステンを用いることにより、電気抵抗が低く、更に、熱膨張係数が低く、その熱膨張係数がハニカム構造部を構成するセラミックに近い導電性接合部を得ることができる。このような導電性接合部は、冷熱サイクル時に生じる熱応力が低減される。また、粉末原料として純モリブデン、純タングステンを用いると、導電性接合部となる塗膜を良好に成膜することができる。このように、純モリブデン、純タングステンを用いた場合には、ニッケルとセラミック粒子を含む複合材などのようにセラミック粒子を含む複合材と同様に冷熱サイクル時に生じる熱応力が低減されるという効果が得られる。   Pure molybdenum and pure tungsten have a lower coefficient of thermal expansion than other metals. Therefore, by using pure molybdenum or pure tungsten as a powder raw material, it is possible to obtain a conductive joint having a low electrical resistance, a low thermal expansion coefficient, and a thermal expansion coefficient close to the ceramic constituting the honeycomb structure part. it can. Such conductive joints are reduced in thermal stress generated during the cooling cycle. Further, when pure molybdenum or pure tungsten is used as a powder raw material, a coating film that becomes a conductive joint can be satisfactorily formed. As described above, when pure molybdenum or pure tungsten is used, the thermal stress generated during the cooling cycle is reduced like a composite material including ceramic particles such as a composite material including nickel and ceramic particles. can get.

次に、高速フレーム溶射法(HVOF法)は、即ち、ガス式溶射法である。この高速フレーム溶射法を用いて粉末原料をハニカム構造部(電極部配設面)に吹き付ける方法を以下に具体的に説明する。まず、炭化水素系や水素ガスと酸素の混合ガスを燃焼させて燃焼ガスを発生させる。次に、この燃焼ガスを高温の超音速燃焼ガス(ガスジェット)とする。その後、このガスジェットに粉末原料を供給し、粉末原料をガスジェット中で溶融させるとともに加速させ、上記電極部配設面に、加熱溶融させた粉末原料を吹き付けることができる。なお、燃焼ガスを発生させる温度は、2000〜3000℃程度である。HVOF法によれば、緻密性・密着性に優れた導電性接合部を形成することができる。   Next, the high-speed flame spraying method (HVOF method) is a gas spraying method. A method for spraying the powder raw material onto the honeycomb structure portion (electrode portion arrangement surface) using this high-speed flame spraying method will be specifically described below. First, combustion gas is generated by burning a hydrocarbon system or a mixed gas of hydrogen gas and oxygen. Next, let this combustion gas be a high-temperature supersonic combustion gas (gas jet). Thereafter, the powder raw material is supplied to the gas jet, the powder raw material is melted and accelerated in the gas jet, and the heated and melted powder raw material can be sprayed onto the electrode portion arrangement surface. In addition, the temperature which generate | occur | produces combustion gas is about 2000-3000 degreeC. According to the HVOF method, it is possible to form a conductive joint having excellent denseness and adhesion.

HVOF法により導電性接合部を形成する場合、粉末原料としては、例えば、純ニッケル、ニッケル合金、ニッケルとセラミック粒子を含む複合材などを挙げることができる。上記複合材を用いると、電気抵抗が低く、熱膨張係数が低く、更に、その熱膨張係数がハニカム構造部のセラミックスに近い導電性接合部を得ることができる。このような導電性接合部は、冷熱サイクル時に生じる熱応力が低減されたものである。粉末原料の粒子径は、0.1〜150μmとすることが好ましく、10〜50μmとすることが更に好ましい。   In the case where the conductive joint is formed by the HVOF method, examples of the powder raw material include pure nickel, a nickel alloy, a composite material including nickel and ceramic particles, and the like. When the composite material is used, it is possible to obtain a conductive joint having a low electrical resistance, a low thermal expansion coefficient, and a thermal expansion coefficient close to that of the ceramic of the honeycomb structure part. Such a conductive joint has a reduced thermal stress generated during a cooling cycle. The particle diameter of the powder raw material is preferably 0.1 to 150 μm, more preferably 10 to 50 μm.

コールドスプレー法による導電性接合部の形成方法としては、具体的には、以下のような方法を挙げることができる。まず、上記溶射法と同様にして、電極部配設面をサンドブラスト処理し、上記電極部配設面以外の側面にこの側面を覆うように保護カバーを配設する。次に、キャリアガスとして200〜600℃程度の窒素ガス、アルゴンガス、空気などのガスを用いて、粉末原料を上記電極部配設面に超高速で衝突させる。このように、超高速で粉末原料を上記電極部配設面に衝突させることにより、粉末原料が固相状態のまま塑性変形する。このようにして上記電極部配設面上に上記粉末原料に由来する塗膜を形成することができる。キャリアガスは、粉末原料の融点または軟化点よりも低い温度に設定される。   Specific examples of the method for forming the conductive joint by the cold spray method include the following methods. First, in the same manner as the above-described thermal spraying method, the electrode portion disposition surface is sandblasted, and a protective cover is disposed on the side surface other than the electrode portion disposition surface so as to cover this side surface. Next, using a gas such as nitrogen gas, argon gas, air, or the like at a temperature of about 200 to 600 ° C. as a carrier gas, the powder raw material is caused to collide with the electrode portion arrangement surface at an ultra high speed. In this way, the powder raw material is plastically deformed in the solid phase state by colliding the powder raw material with the electrode portion arrangement surface at an ultrahigh speed. In this way, a coating film derived from the powder raw material can be formed on the electrode part arrangement surface. The carrier gas is set at a temperature lower than the melting point or softening point of the powder raw material.

コールドスプレー法において粉末原料として用いることができるものは、主に、上記溶射法で用いることができる粉末原料に比べて塑性変形し易い軟質金属である。また、コールドスプレー法は、粉末原料の溶融温度が上記溶射法に比べて低いため、粉末原料の熱変質や酸化が発生し難い。そのため、バルク(固体状の固まり)の材料特性に近いという利点がある。   What can be used as a powder raw material in the cold spray method is mainly a soft metal that is more easily plastically deformed than the powder raw material that can be used in the above-described thermal spraying method. Further, in the cold spray method, since the melting temperature of the powder raw material is lower than that of the above thermal spraying method, the powder raw material hardly undergoes thermal alteration or oxidation. Therefore, there is an advantage that it is close to the material characteristics of the bulk (solid mass).

コールドスプレー法に用いる装置としては、例えば、以下に示すものを挙げることができる。即ち、上記装置としては、粉体原料を加熱・加速して加熱溶融させた粉末原料を噴射するガン、キャリアガスを加熱するヒーター、粉末原料を供給するフィダー、及びキャリアガスの圧力、温度、供給量を制御するコントローラーを備えるものが挙げられる。粉末原料の粒子径は、0.1〜150μmとすることが好ましく、10〜50μmとすることが更に好ましい。粉末原料の粒子径が小さいと、使用時に上記ガンの噴射口を閉塞してしまうおそれがある。   Examples of the apparatus used for the cold spray method include the following. That is, as the above apparatus, a gun that injects and heats a powder raw material that is heated and accelerated to heat the powder raw material, a heater that heats the carrier gas, a feeder that supplies the powder raw material, and the pressure, temperature, and supply of the carrier gas One with a controller that controls the amount. The particle diameter of the powder raw material is preferably 0.1 to 150 μm, more preferably 10 to 50 μm. If the particle diameter of the powder raw material is small, there is a risk of blocking the gun injection port during use.

粉末原料としては、例えば、純ニッケル、純アルミニウム、純銅などを挙げることができる。   Examples of the powder raw material include pure nickel, pure aluminum, and pure copper.

メッキ法による導電性接合部の形成方法としては、具体的には、以下のような方法を挙げることができる。まず、上記溶射法と同様にして、上記電極部配設面をサンドブラスト処理し、上記電極部配設面以外の側面にこの側面を覆うように保護カバーを配設する。次に、上記電極部配設面にメッキ処理を行う。このようにして上記電極部配設面上に導電性接合部を形成することができる。   Specific examples of the method for forming the conductive joint by plating include the following methods. First, in the same manner as the thermal spraying method, the electrode portion disposition surface is sandblasted, and a protective cover is disposed on a side surface other than the electrode portion disposition surface so as to cover the side surface. Next, a plating process is performed on the electrode portion arrangement surface. In this way, a conductive joint can be formed on the electrode portion-providing surface.

メッキ法としては、無電解メッキ法、電解メッキ法、またはこれらを組み合わせた方法などを挙げることができる。なお、無電解メッキ法では膜厚が厚い導電性接合部を形成することは困難になる傾向がある。そのため、無電解メッキ法により下層(導電性接合部からなる第1層)を形成した後、この下層上に電解メッキ法により上層(導電性接合部からなる第2層)を形成することができる。このように無電解メッキ法と電解メッキ法とを組み合わせることにより、膜厚の厚い導電性接合部を形成することができる。   Examples of the plating method include an electroless plating method, an electrolytic plating method, or a combination of these. In the electroless plating method, it is difficult to form a conductive joint having a large thickness. Therefore, after forming a lower layer (first layer comprising a conductive joint) by an electroless plating method, an upper layer (second layer comprising a conductive joint) can be formed on the lower layer by an electrolytic plating method. . By combining the electroless plating method and the electrolytic plating method in this way, a thick conductive joint can be formed.

メッキ法に用いるメッキ材料としては、例えば、純ニッケル、純銅などを挙げることができる。   Examples of the plating material used for the plating method include pure nickel and pure copper.

なお、導電性接合部は、溶射法、コールドスプレー法、メッキ法などの方法を組み合わせて形成することができる。例えば、無電解メッキ法により上記下層を形成した後、この下層上にコールドスプレー法により上記上層を形成することができる。なお、この下層と上層とからなるものが導電性接合部となる。このように複数の方法を組み合わせることにより、導電性接合部を厚く形成することができる。なお、上記各方法において、サンドブラスト処理及び保護カバーを配設する操作は、適宜採用すればよい。   Note that the conductive joint can be formed by a combination of methods such as thermal spraying, cold spraying, and plating. For example, after the lower layer is formed by an electroless plating method, the upper layer can be formed on the lower layer by a cold spray method. In addition, what consists of this lower layer and an upper layer becomes a conductive junction. By combining a plurality of methods in this way, the conductive joint can be formed thick. In each of the above methods, the sand blasting process and the operation of disposing the protective cover may be adopted as appropriate.

次に、導電性接合部の上から電極部を貼り付ける。これにより、ハニカム構造部の側面に、導電性接合部を介して電極部が貼り付けられた状態となる。このようにして本発明のヒーターを得る。電極部を貼り付ける方法としては、特に制限はなく、汎用的な接合方法を利用することができる。例えば、半田付け、上述した導電性ペーストを用いた方法等を挙げることができる。なお、「導電性接合部を介して」とは、導電性接合部によって直接または間接的に電極部とハニカム構造部を接合することを意味する。例えばヒーター102は、導電性接合部によって間接的に電極部とハニカム構造部とが接合されているものである。   Next, an electrode part is affixed from above the conductive joint. Thereby, it will be in the state where the electrode part was affixed on the side surface of the honeycomb structure part via the electroconductive joining part. In this way, the heater of the present invention is obtained. There is no restriction | limiting in particular as a method of affixing an electrode part, A general-purpose joining method can be utilized. Examples thereof include soldering and a method using the above-described conductive paste. Note that “through the conductive joint” means that the electrode portion and the honeycomb structure are joined directly or indirectly by the conductive joint. For example, in the heater 102, the electrode portion and the honeycomb structure portion are indirectly joined by the conductive joint portion.

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

(実施例1)
まず、Si複合SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。具体的には、SiC粉体、金属Si粉体、水、有機バインダーを混ぜ合わせ、混練して坏土を調製した。次に、この坏土をハニカム形状に成形して、ハニカム成形体を作製した。次に、得られたハニカム成形体を、不活性ガス雰囲気中において焼成することにより、Si複合SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。得られたハニカム構造部の気孔率は約40%であった。
Example 1
First, the honeycomb structure part which has Si composite SiC as a main component was produced. Specifically, SiC powder, metal Si powder, water, and an organic binder were mixed and kneaded to prepare a clay. Next, this clay was formed into a honeycomb shape to prepare a honeycomb formed body. Next, the obtained honeycomb formed body was fired in an inert gas atmosphere, so that a honeycomb structure part containing Si composite SiC as a main component was produced. The porosity of the obtained honeycomb structure portion was about 40%.

ハニカム構造部の形状は、端面が四角形(正方形)の筒状であった。端面の四角形の一辺の長さは、38mmであった。ハニカム構造部のセルの延びる方向の長さは、50mmであった。隔壁の厚さは、0.38mmであった。外周壁の厚さは、0.38mmであった。ハニカム構造部のセル密度は、47セル/cmであった。隔壁及び外周壁の比抵抗は、30Ω・cmであった。 The shape of the honeycomb structure portion was a cylindrical shape with a square end face. The length of one side of the end face rectangle was 38 mm. The length of the honeycomb structure portion in the cell extending direction was 50 mm. The partition wall thickness was 0.38 mm. The thickness of the outer peripheral wall was 0.38 mm. The cell density of the honeycomb structure part was 47 cells / cm 2 . The specific resistance of the partition walls and the outer peripheral wall was 30 Ω · cm.

ハニカム構造部の4つの側面のうち平行な一対の面、及び、2つの電極部の、それぞれの片方の面に、導電性接合材を塗布した。尚、ハニカム構造部の側面に塗布した導電性接合材のサイズは、36mm×48mm×約0.5mmとした。導電性接合材としては、ニッケル粉末及びケイ酸塩溶液を含有する導電性ペースト用いた。ハニカム構造部の外周壁の4面のなかの平行な一対の面のそれぞれに、導電性接合材を塗布した電極部を貼り付けた。このとき、導電性接合材を介して、電極部がハニカム構造部に貼り付けられた状態にする。そして、導電性接合材を塗布した電極部をハニカム構造部の平行な一対の面に貼り付けた後、焼成して、ヒーターを作製した。電極部は、図1に示されるヒーター100に配設されている電極部21のような形状とした。具体的には、電極部21は、複数の孔の開いた板状のものを用いた。また、電極部21には、端子部22を配設した。導電性接合材を焼成する(電極部をハニカム構造部に接合する)際の条件は、温度100℃、保持時間60分間とした。使用した電極部のサイズは32mm×43mm×0.2mmとした。また、電極部の材質は、純金属Ni(純度99.9%以上)とした。導電性接合部のサイズは36mm×48mm×約0.5mmであった。尚、電極部は、表面をサンドブラストにより表面粗化処理したものを用いた。その他の実施例及び比較例も同様に、表面をサンドブラストにより表面粗化処理した電極部を用いた。   A conductive bonding material was applied to a pair of parallel surfaces of the four side surfaces of the honeycomb structure portion and one surface of each of the two electrode portions. The size of the conductive bonding material applied to the side surface of the honeycomb structure portion was set to 36 mm × 48 mm × about 0.5 mm. As the conductive bonding material, a conductive paste containing nickel powder and a silicate solution was used. The electrode part which apply | coated the electroconductive joining material was affixed on each of a pair of parallel surface in 4 surfaces of the outer peripheral wall of a honeycomb structure part. At this time, the electrode portion is attached to the honeycomb structure portion via the conductive bonding material. And the electrode part which apply | coated the electroconductive joining material was affixed on a pair of parallel surface of a honeycomb structure part, Then, it baked and the heater was produced. The electrode portion was shaped like the electrode portion 21 disposed in the heater 100 shown in FIG. Specifically, the electrode part 21 used was a plate having a plurality of holes. Further, the electrode portion 21 is provided with a terminal portion 22. The conditions for firing the conductive bonding material (bonding the electrode portion to the honeycomb structure portion) were a temperature of 100 ° C. and a holding time of 60 minutes. The size of the used electrode part was 32 mm × 43 mm × 0.2 mm. The material of the electrode part was pure metal Ni (purity 99.9% or more). The size of the conductive joint was 36 mm × 48 mm × about 0.5 mm. In addition, the electrode part used what roughened the surface by sandblasting. Similarly, other examples and comparative examples also used electrode portions whose surfaces were roughened by sandblasting.

得られたヒーターについて、「接合試験」、「通電加熱試験」及び「冷熱サイクル試験」を行った。尚、「通電加熱試験」において、100Vでの最高温度(15秒後)は、118℃であった。   The obtained heater was subjected to a “joining test”, “electric current heating test”, and “cooling cycle test”. In the “electric heating test”, the maximum temperature at 100 V (after 15 seconds) was 118 ° C.

(接合試験)
実施例及び比較例のヒーターの電極剥離やクラック発生状況について、外観観察と非破壊試験の超音波探傷試験による評価を行った。接合試験は、ヒーターの、電極剥離及びクラックの有無を判定する試験である。外観観察や超音波探傷試験で電極剥離やクラックが観られたものを不合格(B)とし、超音波探傷試験により電極剥離やクラックが観られなかったものを合格(A)とした。電極剥離とは、電極部の少なくとも一部が、ハニカム構造部から剥離したことを意味する。
(Joining test)
The electrode peeling and crack generation status of the heaters of Examples and Comparative Examples were evaluated by appearance observation and non-destructive ultrasonic flaw detection tests. The joining test is a test for determining the presence or absence of electrode peeling and cracks in the heater. A case where electrode peeling or cracking was observed in the appearance observation or ultrasonic flaw detection test was judged as rejected (B), and a case where electrode peeling or cracking was not seen in the ultrasonic flaw testing was judged as acceptable (A). The electrode peeling means that at least a part of the electrode part is peeled from the honeycomb structure part.

(通電加熱試験)
「接合試験」において結果が良好(合格(A))であったヒーターに対して、性能評価のために、大気中での通電加熱試験を行った。具体的には、ヒーターに印加する電圧(印加電圧)を表1の条件とした場合の、各電圧におけるハニカム構造部の温度を測定した。表1に示された所定の電圧を印加した後、60秒以内に100℃まで温度上昇したものを合格(A)とした。
(Electric heating test)
An electric heating test in the atmosphere was performed for the performance evaluation on the heater that had a good result (pass (A)) in the “joining test”. Specifically, when the voltage applied to the heater (applied voltage) was the conditions shown in Table 1, the temperature of the honeycomb structure at each voltage was measured. After applying the predetermined voltage shown in Table 1, the temperature rises to 100 ° C. within 60 seconds was regarded as acceptable (A).

(冷熱サイクル試験)
実施例及び比較例のヒーターに対して冷熱サイクル試験を行った。具体的には、前記ヒーターに対して、1サイクルが約40分の温度サイクルを、50回かける操作を行った。1サイクルの操作は、「−40℃から+125℃の間で、温度の上昇、保持、下降を行う」操作とした。上記の冷熱サイクル試験後、ヒーターの電極接合部に対して上記「接合試験」を行い、クラック及び界面剥離の有無を確認した。クラック及び界面剥離が発生しなかったものを合格(A)とした。また、クラック又は界面剥離が発生したものを不合格(B)とした。
(Cooling cycle test)
A cooling / heating cycle test was performed on the heaters of the examples and comparative examples. Specifically, an operation in which a temperature cycle of 50 minutes was performed 50 times for the heater was performed on the heater. The operation for one cycle was an operation of “increasing, holding, and lowering the temperature between −40 ° C. and + 125 ° C.”. After the above cooling cycle test, the above “joining test” was performed on the electrode joint portion of the heater to confirm the presence or absence of cracks and interface peeling. Those in which no cracks or interfacial delamination occurred were regarded as acceptable (A). Moreover, the thing which a crack or interface peeling generate | occur | produced was made into the rejection (B).

Figure 0005883321
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(実施例2〜実施例58)
ヒーターの各条件を表1、2に示すように変化させた以外は、実施例1と同様にしてヒーターを作製した。作製したヒーターについて、上記方法で、「接合試験」、「通電加熱試験」及び「冷熱サイクル試験」を行った。尚、各実施例における「隔壁の材料」としては、表1、2に示す「隔壁材料」を用いた。ここで、表1、2に示す各「隔壁材料」からなるハニカム構造部の作製方法をそれぞれ以下に示す。尚、隔壁の材料を「Si複合SiC」とした場合は、実施例1と同様の方法によりハニカム構造部を作製した。
(Example 2 to Example 58)
A heater was produced in the same manner as in Example 1 except that the conditions of the heater were changed as shown in Tables 1 and 2. About the produced heater, the "joining test", the "electric current heating test", and the "cooling cycle test" were performed by the said method. The “partition wall material” shown in Tables 1 and 2 was used as the “partition wall material” in each example. Here, the manufacturing method of the honeycomb structure part which consists of each “partition wall material” shown in Tables 1 and 2 is shown below. In addition, when the material of the partition was “Si composite SiC”, a honeycomb structure part was manufactured by the same method as in Example 1.

Figure 0005883321
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実施例23〜26においては、隔壁の材料を「Si含浸SiC」とした。Si含浸SiCからなる隔壁を有するハニカム構造部の作製方法は、以下の通りである。具体的には、SiC粉体、有機質バインダー、及び水を混ぜ合わせ、混練して坏土を調製した。次に、この坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製した。次に、得られたハニカム成形体上に金属Siの塊を載置し、減圧アルゴン(Ar)ガス雰囲気中においてハニカム成形体中にSi含浸させた。このようにして、Si含浸SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。   In Examples 23 to 26, the material of the partition was “Si impregnated SiC”. A method for producing a honeycomb structure having partition walls made of Si-impregnated SiC is as follows. Specifically, SiC powder, an organic binder, and water were mixed and kneaded to prepare a clay. Next, this clay was formed into a honeycomb shape to prepare a honeycomb formed body. Next, a lump of metal Si was placed on the obtained honeycomb formed body, and the honeycomb formed body was impregnated with Si in a reduced pressure argon (Ar) gas atmosphere. In this way, a honeycomb structure part mainly composed of Si-impregnated SiC was produced.

実施例27〜38、48、50、52、54、56、58においては、隔壁の材料を「再結晶SiC」とした。再結晶SiCからなる隔壁を有するハニカム構造部の作製方法は、以下の通りである。まず、SiC粉体、有機質バインダー、及び水を含有する原料を、混合、混練して坏土を調製した。次に、この坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製した。次に、得られたハニカム成形体を、窒素ガス雰囲気中において、所定の温度(1600〜2300℃)で焼成した。このようにして、ハニカム構造部を作製した。   In Examples 27 to 38, 48, 50, 52, 54, 56, and 58, the material of the partition was “recrystallized SiC”. A method for manufacturing a honeycomb structure portion having partition walls made of recrystallized SiC is as follows. First, raw materials containing SiC powder, an organic binder, and water were mixed and kneaded to prepare a clay. Next, this clay was formed into a honeycomb shape to prepare a honeycomb formed body. Next, the obtained honeycomb formed body was fired at a predetermined temperature (1600 to 2300 ° C.) in a nitrogen gas atmosphere. In this way, a honeycomb structure part was produced.

実施例39〜42においては、隔壁の材料を「反応焼結SiC(多孔質)」とした。「反応焼結SiC(多孔質)」とは、多孔質の反応焼結SiCのことである。反応焼結SiC(多孔質)からなる隔壁を有するハニカム構造部の作製方法は、以下の通りである。まず、窒化珪素粉末、炭素質物質、炭化珪素及び黒鉛粉末を混合、混練して坏土を調製する。次に、この坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製した。次に、非酸化性雰囲気中において上記ハニカム成形体を一次焼成して一次焼成体を得た。次に、得られた一次焼成体を酸化性雰囲気中で加熱して脱炭することにより、残存する黒鉛を除去した。次に、非酸化性雰囲気中において「脱炭された一次焼成体」を所定の温度(1600〜2500℃)で二次焼成した。このようにして、ハニカム構造部を作製した。   In Examples 39 to 42, the material of the partition walls was “reactive sintered SiC (porous)”. “Reactive sintered SiC (porous)” refers to porous reactive sintered SiC. The manufacturing method of the honeycomb structure part which has the partition which consists of reaction sintering SiC (porous) is as follows. First, a clay is prepared by mixing and kneading silicon nitride powder, carbonaceous material, silicon carbide and graphite powder. Next, this clay was formed into a honeycomb shape to prepare a honeycomb formed body. Next, the honeycomb formed body was primarily fired in a non-oxidizing atmosphere to obtain a primary fired body. Next, the obtained primary fired body was heated and decarburized in an oxidizing atmosphere to remove the remaining graphite. Next, the “decarburized primary fired body” was subjected to secondary firing at a predetermined temperature (1600 to 2500 ° C.) in a non-oxidizing atmosphere. In this way, a honeycomb structure part was produced.

実施例43〜46においては、隔壁の材料を「反応焼結SiC(緻密質)」とした。「反応焼結SiC(緻密質)」とは、緻密質の反応焼結SiCということである。反応焼結SiC(緻密質)からなる隔壁を有するハニカム構造部の作製方法は、以下の通りである。まず、SiC粉体及び黒鉛粉末を混合、混練して坏土を調製した。次に、この坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製した。次に、このハニカム成形体に「溶融した珪素(Si)」を含浸させた。これにより、黒鉛を構成する炭素と、含浸させた珪素とを反応させてSiCを生成させた。このようにしてハニカム構造部を作製した。   In Examples 43 to 46, the material of the partition walls was “reactive sintered SiC (dense)”. “Reaction sintered SiC (dense)” means dense reaction sintered SiC. The manufacturing method of the honeycomb structure part which has the partition which consists of reaction sintering SiC (dense) is as follows. First, SiC powder and graphite powder were mixed and kneaded to prepare clay. Next, this clay was formed into a honeycomb shape to prepare a honeycomb formed body. Next, the honeycomb formed body was impregnated with “molten silicon (Si)”. Thereby, the carbon which comprises graphite and the silicon | silicone impregnated were made to react, and SiC was produced | generated. In this way, a honeycomb structure part was produced.

表1、2において、「接合部分面積比率」は、「電極部の外周を取り囲む形状の面積」に対する、「電極部の接合部分(接合面)の面積」の比率を意味する。また、「電極部」の「材質」の欄における、Ni、Cu、Al、Mo、Wは、それぞれ純金属である。なお、純度は、それぞれ、Niは99.9%以上、Cuは99.95%以上、Alは99.5%以上、Moは99.95%以上、Wは99.95%である。また、「SUS304」は、ステンレス鋼の種類の一つであるSUS304を意味する。また、「Cu/W」は銅とタングステンの複合材を意味する。「Cu/Mo」は銅とモリブデンの複合材を意味する。両材ともに、W及びMoの体積率が85%であるものを使用した。「SiC/Al」はSiCとアルミニウムの複合材を意味する。「C/Cu」は炭素と銅の複合材を意味する。両材ともに、SiC及びCの体積率が70%であるものを使用した。また、「電極部」の「構造」の欄には、図面の番号が示されているが、これは、「各図面に示された電極部」の構造と同じ構造であることを意味する。なお、表3においても同様とする。   In Tables 1 and 2, “bonded portion area ratio” means a ratio of “area of the bonded portion (bonded surface) of the electrode portion” to “area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode portion”. Further, Ni, Cu, Al, Mo, and W in the “Material” column of the “electrode part” are pure metals, respectively. The purity of Ni is 99.9% or more, Cu is 99.95% or more, Al is 99.5% or more, Mo is 99.95% or more, and W is 99.95%. “SUS304” means SUS304, which is one of the types of stainless steel. “Cu / W” means a composite material of copper and tungsten. “Cu / Mo” means a composite of copper and molybdenum. As both materials, those having a volume ratio of W and Mo of 85% were used. “SiC / Al” means a composite of SiC and aluminum. “C / Cu” means a composite of carbon and copper. Both materials used were those having a volume ratio of SiC and C of 70%. In the “Structure” column of the “electrode part”, the number of the drawing is shown, which means that the structure is the same as the structure of the “electrode part shown in each drawing”. The same applies to Table 3.

実施例15〜22、27〜34、39〜42、47〜58のヒーターについて、大気中にて、ヒーターの印加電圧を20〜60Vとして通電加熱試験を行った。その結果、上記各実施例のヒーターでも、実施例1のヒーターと同様に、良好に加熱昇温が可能であることが分かった。具体的には、例えば実施例15のヒーターは、20Vでの最高温度(15秒後)が、107℃であった。このように、ハニカム構造部の隔壁及び外周壁の比抵抗を調整することで、印加電圧を大幅に低減したとしても(印加電圧を弱電範囲(即ち、60V以下)とした場合であっても)、ヒーターの作動上(発熱性能など)において良好なことが分かった。   About the heaters of Examples 15 to 22, 27 to 34, 39 to 42, and 47 to 58, an energization heating test was performed in the atmosphere with the applied voltage of the heater being 20 to 60 V. As a result, it was found that the heater of each of the above examples can be heated and heated well in the same manner as the heater of Example 1. Specifically, for example, in the heater of Example 15, the maximum temperature at 20 V (after 15 seconds) was 107 ° C. Thus, even if the applied voltage is greatly reduced by adjusting the specific resistance of the partition walls and the outer peripheral wall of the honeycomb structure part (even when the applied voltage is set to a low power range (ie, 60 V or less)). It was found that the heater was favorable in terms of operation (heat generation performance, etc.).

(比較例1)
実施例1と同様にしてハニカム構造部を作製した。また、実施例1と同様にして電極部を作製した。得られた電極部を、活性金属ロウである「Ag−Cu−Ti」(田中貴金属社製、TKC−711)を用いて、得られたハニカム構造部に接合し、ヒーターを得た。従って、得られたヒーターは、電極部が活性金属ロウを介してハニカム構造部に接合されたものであった。活性金属ロウである「Ag−Cu−Ti」は、セラミック接合用の接合材として汎用的に使用されるものである。電極部の材質は、実施例1と同様の純金属Niとした。電極部とハニカム構造部との接合には、真空雰囲気炉を用いた。そして、電極部とハニカム構造部との間に活性金属ロウを挟んだ状態で、850℃で10分保持することにより、電極部とハニカム構造部とを、活性金属ロウによって接合した。得られたヒーターについて、上記方法で「接合試験」を行った。結果を表2に示す。接合試験の結果、ハニカム構造部の、両電極部が接合された電極端部付近に、クラックが発生していた。このクラックは、外観観察からも明瞭に確認できるものであった。これより、セラミックス(ハニカム構造部)側への熱応力が大きいものと考えられる。
(Comparative Example 1)
A honeycomb structure was produced in the same manner as in Example 1. Further, an electrode part was produced in the same manner as in Example 1. The obtained electrode part was joined to the obtained honeycomb structure part using “Ag—Cu—Ti” (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.), which is an active metal solder, to obtain a heater. Therefore, in the obtained heater, the electrode part was joined to the honeycomb structure part through the active metal brazing. “Ag—Cu—Ti”, which is an active metal braze, is generally used as a bonding material for ceramic bonding. The material of the electrode part was the same pure metal Ni as in Example 1. A vacuum atmosphere furnace was used for joining the electrode part and the honeycomb structure part. Then, the electrode part and the honeycomb structure part were joined by the active metal solder by holding at 850 ° C. for 10 minutes with the active metal solder sandwiched between the electrode part and the honeycomb structure part. About the obtained heater, the "joining test" was done by the said method. The results are shown in Table 2. As a result of the joining test, cracks were generated in the vicinity of the electrode end portion where both electrode portions were joined in the honeycomb structure portion. This crack could be clearly confirmed from the appearance observation. From this, it is considered that the thermal stress on the ceramic (honeycomb structure) side is large.

(比較例2)
電極部の材質をSUS304とした以外は、比較例1と同様にしてヒーターを作製した。得られたヒーターについて、上記方法で「接合試験」を行った。結果を表2に示す。比較例1と同様に、クラックの発生を確認した。
(Comparative Example 2)
A heater was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the material of the electrode part was SUS304. About the obtained heater, the "joining test" was done by the said method. The results are shown in Table 2. As in Comparative Example 1, the occurrence of cracks was confirmed.

(比較例3)
電極部(電極部21E)の形状を図12に示すような長方形にした以外は、実施例1と同様にしてヒーターを作製した。得られたヒーターについて、上記方法で「接合試験」、「通電加熱試験」及び「冷熱サイクル試験」を行った。結果を表2に示す。図12は、比較例3のヒーターを構成する電極部21Eを模式的に示す平面図である。表2に示されるように、電極部の形状が図12に示すような「長方形」(4つの角部が直角)の場合、「接合試験」においては良好に接合されていた。しかし、「冷熱サイクル試験」において、冷熱サイクル試験時に発生した熱応力によって、ハニカム構造部に接合された両電極部に電極剥離(界面剥離)が生じており、不合格(B)であった。
(Comparative Example 3)
A heater was produced in the same manner as in Example 1 except that the electrode part (electrode part 21E) was rectangular as shown in FIG. About the obtained heater, the "joining test", the "electric current heating test", and the "cooling cycle test" were performed by the said method. The results are shown in Table 2. FIG. 12 is a plan view schematically showing an electrode portion 21E constituting the heater of Comparative Example 3. As shown in Table 2, when the shape of the electrode portion was “rectangular” as shown in FIG. 12 (the four corners were right angles), it was well bonded in the “bonding test”. However, in the “cooling cycle test”, due to the thermal stress generated during the cooling cycle test, electrode peeling (interfacial peeling) occurred in both electrode portions joined to the honeycomb structure portion, which was rejected (B).

表1に示される、実施例1,2のヒーターについての「通電加熱試験」の結果より、電圧が、10〜400Vのいずれの値であっても、ハニカム構造部が100℃まで良好に加熱されたことがわかる。尚、表1,2には示されていないが、印加電圧を高くするほど、常温から100℃までの昇温時間は短くなる結果であった。   From the results of the “energization heating test” for the heaters of Examples 1 and 2 shown in Table 1, the honeycomb structure was heated satisfactorily to 100 ° C., regardless of the voltage being 10 to 400 V. I understand that. Although not shown in Tables 1 and 2, the higher the applied voltage, the shorter the temperature raising time from room temperature to 100 ° C.

表1、2に示される「冷熱サイクル試験」の結果より、本発明のヒーター(実施例1〜58)については、界面剥離やクラックの発生はなかったことがわかる。一方、比較例3のように、電極部の形状を図12に示すような「長方形」(四つの角部が直角)にした場合には、電極角部への応力集中により冷熱サイクル後に角部から電極剥離(界面剥離)が生じていた。   From the results of the “cooling cycle test” shown in Tables 1 and 2, it can be seen that the heaters of the present invention (Examples 1 to 58) did not cause interface peeling or cracks. On the other hand, when the shape of the electrode part is a “rectangular shape” (four corners are right angles) as shown in FIG. 12 as in Comparative Example 3, the corner part after the cooling cycle due to stress concentration on the electrode corner part. Electrode peeling (interfacial peeling) occurred.

実施例1〜58のヒーターの製造においては、電極部とハニカム構造部との接合温度は100℃と低く、残留応力を低減するのに有効であった。これに対し、比較例1のヒーターの製造においては、活性金属ロウを用いた通常のセラミックス接合用ロウ付けを行っているため、電極部とハニカム構造部との接合温度が850℃と高く、熱応力によりクラックが発生した。実施例1〜58のヒーターは、低温で電極部をハニカム構造部に接合しているにも関わらず、通電性能に優れ、且つ、接合後及び冷熱サイクル試験後においてもクラックや電極剥離が生じ難いヒーターであった。   In the manufacture of the heaters of Examples 1 to 58, the bonding temperature between the electrode portion and the honeycomb structure portion was as low as 100 ° C., which was effective in reducing the residual stress. On the other hand, in the manufacture of the heater of Comparative Example 1, since normal brazing for ceramic bonding using active metal brazing is performed, the bonding temperature between the electrode portion and the honeycomb structure portion is as high as 850 ° C. Cracks occurred due to stress. The heaters of Examples 1 to 58 have excellent current-carrying performance despite the fact that the electrode part is joined to the honeycomb structure part at a low temperature, and cracks and electrode peeling hardly occur after joining and after the thermal cycle test. It was a heater.

(実施例59〜79)
「ヒーターの各条件を表3に示すように変化させた」こと及び「ハニカム構造部の平行な一対の側面に表3に示す方法で導電性接合部を形成し、この導電性接合部を介して電極部とハニカム構造部を接合した」こと以外は、実施例1と同様にしてヒーターを作製した。得られたヒーターについて、上記方法で、「接合試験」、「通電加熱試験」及び「冷熱サイクル試験」を行った。尚、導電性接合部のサイズは幅20mm×長さ36mmとし、厚みは表3に示すものとした。尚、使用した電極部は純金属Ni(純度99.9%以上)とし、そのサイズは、導電性接合部の長さの半分(即ち18mm)、幅は20mmとし、厚みは0.5mmであった。尚、各実施例におけるハニカム構造部としては、表3に示す「隔壁材料」からなるものを用いた。表3に示す各「隔壁材料」からなるハニカム構造部の作製方法は、それぞれ上述した方法と同様の方法である。
(Examples 59 to 79)
“Each condition of the heater was changed as shown in Table 3” and “A conductive joint was formed on a pair of parallel side surfaces of the honeycomb structure portion by the method shown in Table 3, and the conductive joint was passed through this conductive joint. A heater was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the electrode part and the honeycomb structure part were joined. About the obtained heater, the "joining test", the "electric current heating test", and the "cooling cycle test" were performed by the said method. The size of the conductive joint was 20 mm wide × 36 mm long, and the thickness was as shown in Table 3. The electrode used was pure metal Ni (purity 99.9% or more), the size was half the length of the conductive joint (ie 18 mm), the width was 20 mm, and the thickness was 0.5 mm. It was. In addition, as the honeycomb structure portion in each example, one made of “partition wall material” shown in Table 3 was used. The manufacturing method of the honeycomb structure part which consists of each "partition material" shown in Table 3 is the same method as the above-mentioned method, respectively.

表3において、「導電性接合部」の「材質」の欄における「SiC/Ni」はSiCとニッケルの複合材を意味する。「Al/Ni」はAlとニッケルの複合材を意味する。「SiC/Cu」はSiCと銅の複合材を意味する。「Al/Cu」はAlと銅の複合材を意味する。「Al/Al」はAlとアルミニウムの複合材を意味する。これらの複合材におけるセラミックス粒子の体積率は55%とした。Ni、Cu、Al、Mo、Wは、それぞれ純金属である。溶射法とコールドスプレー法では、純金属粉末を用いた。なお、粉末純度は、Niが99.7%以上、Cuが99.5%以上、Alが99.7%以上、Moが99.9%以上、Wが99.9%である。「導電性接合部」の「形成方法」の欄の「溶射法」は、減圧プラズマ溶射法を意味する。 In Table 3, “SiC / Ni” in the “Material” column of “Conductive joint” means a composite material of SiC and nickel. “Al 2 O 3 / Ni” means a composite of Al 2 O 3 and nickel. “SiC / Cu” means a composite of SiC and copper. “Al 2 O 3 / Cu” means a composite of Al 2 O 3 and copper. “Al 2 O 3 / Al” means a composite of Al 2 O 3 and aluminum. The volume fraction of ceramic particles in these composite materials was 55%. Ni, Cu, Al, Mo, and W are pure metals. Pure metal powder was used in the thermal spraying method and the cold spray method. The powder purity is 99.7% or more for Ni, 99.5% or more for Cu, 99.7% or more for Al, 99.9% or more for Mo, and 99.9% for W. The “thermal spraying method” in the “formation method” column of the “conductive joint” means a low pressure plasma spraying method.

「溶射法」による導電性接合部の形成は、具体的には以下の方法で行った。まず、溶射装置内にハニカム構造部を載置後、真空にするため排気し、その後、Arガスによりガス置換した。次に、プラズマジェット中に粉末原料(表3中、「導電性接合部」の「材質」の欄に示す)を供給しながら、ハニカム構造部の所定の側面に、加熱溶融させた上記粉末原料を吹き付ける。このようにしてハニカム構造部の側面に上記粉末原料からなる薄膜状の導電性接合部を形成する。   The formation of the conductive joint by the “thermal spraying method” was specifically performed by the following method. First, after placing the honeycomb structure in the thermal spraying apparatus, the honeycomb structure was evacuated to make a vacuum, and then replaced with Ar gas. Next, while supplying the powder raw material (shown in the “Material” column of “Conductive joint” in Table 3) into the plasma jet, the powder raw material is heated and melted on a predetermined side surface of the honeycomb structure portion. Spray. In this way, a thin-film conductive joint made of the powder raw material is formed on the side surface of the honeycomb structure.

「コールドスプレー法」による導電性接合部の形成は、具体的には以下の方法で行った。まず、キャリアガスとして圧縮空気を用いて、粉末原料(表3中、「導電性接合部」の「材質」の欄に示す)をハニカム構造部の所定の側面に超高速で衝突させる。このようにしてハニカム構造部の側面に上記粉末原料からなる薄膜状の導電性接合部を形成する。   The formation of the conductive joint by the “cold spray method” was specifically performed by the following method. First, using compressed air as a carrier gas, a powder raw material (shown in the “Material” column of “Conductive joint” in Table 3) is caused to collide with a predetermined side surface of the honeycomb structure at an ultra high speed. In this way, a thin-film conductive joint made of the powder raw material is formed on the side surface of the honeycomb structure.

「メッキ法」による導電性接合部の形成は、メッキ材料(表3中、「導電性接合部」の「材質」の欄に示す)を用意し、無電解メッキ法で成膜を行う。その後、電解メッキ法により成膜を行う。この電解メッキ法による成膜は、導電性接合部の膜厚を厚くするために行うものである。このようにしてハニカム構造部の側面に上記メッキ材料からなる薄膜状の導電性接合部を形成する。   Formation of the conductive joint by the “plating method” is performed by preparing a plating material (shown in the “Material” column of “conductive joint” in Table 3) and forming the film by the electroless plating method. Thereafter, film formation is performed by electrolytic plating. The film formation by the electrolytic plating method is performed in order to increase the film thickness of the conductive joint portion. In this way, a thin-film conductive joint made of the plating material is formed on the side surface of the honeycomb structure.

なお、「溶射法」、「コールドスプレー法」、及び「メッキ法」により導電性接合部を形成した場合には、実施例1と同様の導電性ペーストを用いて導電性接合部上に電極部を接合する。   In the case where the conductive joint portion is formed by the “thermal spraying method”, “cold spray method”, and “plating method”, the electrode portion is formed on the conductive joint portion by using the same conductive paste as in Example 1. Join.

Figure 0005883321
Figure 0005883321

本発明のヒーターは、エンジンオイルやトランスミッションフルードなどの潤滑系流体を加熱するために好適に利用することができる。   The heater of the present invention can be suitably used for heating a lubricating fluid such as engine oil or transmission fluid.

1:隔壁、2:セル、3:外周壁、4:ハニカム構造部、5:側面、11:一方の端面、12:他方の端面、21:電極部、21A,21B,21C,21D,21E:電極部、22:端子部、23:導電性接合部、24:電極部の外周を取り囲む形状、25:電極素材、26:棒状端子部、31:ハニカム構造部側の面、32:ハニカム構造部側の面に対して反対側の面、33:凸条、34:部分電極、35:角部、36:湾曲部、100,101,102,103:ヒーター、H1,H2:高さ、D1,D2:距離、W1,W2:幅。 1: partition wall, 2: cell, 3: outer peripheral wall, 4: honeycomb structure part, 5: side face, 11: one end face, 12: the other end face, 21: electrode part, 21A, 21B, 21C, 21D, 21E: Electrode portion, 22: terminal portion, 23: conductive joint portion, 24: shape surrounding the outer periphery of the electrode portion, 25: electrode material, 26: rod-shaped terminal portion, 31: surface on the honeycomb structure portion side, 32: honeycomb structure portion Surface opposite to the side surface, 33: ridge, 34: partial electrode, 35: corner, 36: curved portion, 100, 101, 102, 103: heater, H1, H2: height, D1, D2: distance, W1, W2: width.

Claims (8)

潤滑系流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁、及び最外周に位置する外周壁を有する筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に導電性接合部を介して接合された一対の電極部とを備え、
前記隔壁が、セラミックスを主成分とする材料からなるとともに、通電により前記ハニカム構造部全体が発熱し、
前記電極部の形状が、前記電極部の外周を取り囲む形状の面積より、前記電極部の接合部分の面積のほうが小さい形状であるか、又は、前記電極部の形状が、長方形において角部が曲線状に形成された形状であり、
前記電極部の外周を取り囲む形状の面積に対する、前記電極部の接合部分の面積の比率が、40〜95%である潤滑系流体の加熱用のヒーター。
A tubular honeycomb structure part having a partition wall defining a plurality of cells extending from one end face to the other end face as a flow path for a lubricating fluid, a cylindrical honeycomb structure part having an outer peripheral wall located at the outermost periphery, and a side surface of the honeycomb structure part A pair of electrode parts joined to each other through a conductive joint part,
The partition wall is made of a material mainly composed of ceramics, and the entire honeycomb structure part generates heat by energization,
The shape of the electrode part is such that the area of the joint part of the electrode part is smaller than the area of the shape surrounding the outer periphery of the electrode part, or the shape of the electrode part is rectangular and the corners are curved Is a shape formed in a shape,
A heater for heating a lubricating fluid, wherein a ratio of an area of a joint portion of the electrode part to an area of a shape surrounding an outer periphery of the electrode part is 40 to 95% .
前記導電性接合材が、ポリアミド樹脂、脂肪族アミン及び銀フレークを含有する導電性ペースト、銀化合物、ケイ酸塩溶液及び水を含有する導電性ペースト、ニッケル粉末及びケイ酸塩溶液を含有する導電性ペースト、並びに、酸化アルミニウム、グラファイト及びケイ酸塩溶液を含有する導電性ペーストからなる群から選択される1種である請求項1に記載のヒーター。   The conductive bonding material includes a conductive paste containing a polyamide resin, an aliphatic amine and silver flakes, a conductive paste containing a silver compound, a silicate solution and water, a conductive powder containing nickel powder and a silicate solution. The heater according to claim 1, wherein the heater is one selected from the group consisting of a conductive paste and a conductive paste containing aluminum oxide, graphite, and a silicate solution. 前記隔壁が、SiC、金属含浸SiC、金属複合SiC、及び金属複合Siからなる群から選ばれる1種を主成分とするものである請求項1または2に記載のヒーター。 It said partition wall, SiC, heater according to claim 1 or 2 as a main component a metal-impregnated SiC, metal composite SiC, and one selected from the group consisting of metal composite Si 3 N 4. 前記電極部の形状が、複数の孔が形成された板状である請求項1〜のいずれかに記載のヒーター。 The heater according to any one of claims 1 to 3 , wherein the electrode portion has a plate shape in which a plurality of holes are formed. 前記電極部の形状が、複数の帯状の電極素材が格子状に並ぶ形状である請求項1〜のいずれかに記載のヒーター。 The heater according to any one of claims 1 to 3 , wherein a shape of the electrode portion is a shape in which a plurality of strip-shaped electrode materials are arranged in a lattice pattern. 前記電極部の形状が、前記ハニカム構造部側の面が窪むとともに前記ハニカム構造部側の面に対して反対側の面が突き出るような凸条が形成された板状であり、前記板状の電極部には、前記凸条が格子状に並ぶように形成された請求項1〜のいずれかに記載のヒーター。 The shape of the electrode portion is a plate shape in which a protrusion is formed such that a surface on the honeycomb structure portion side is depressed and a surface opposite to the surface on the honeycomb structure portion side protrudes. The heater according to any one of claims 1 to 3 , wherein the ridges are formed on the electrode portion so as to be arranged in a lattice pattern. 前記電極部の形状が、複数の帯状の部分電極を有する櫛歯状である請求項1〜のいずれかに記載のヒーター。 The heater according to any one of claims 1 to 3 , wherein a shape of the electrode part is a comb-like shape having a plurality of strip-like partial electrodes. 前記電極部の形状が、長方形において角部が曲線状に形成された形状である請求項1〜のいずれかに記載のヒーター。 The heater according to any one of claims 1 to 3 , wherein the electrode portion has a rectangular shape with corners formed in a curved shape.
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