ハニカム構造体
【課題】触媒担体であると共にヒーターとしても機能するハニカム構造体を提供する。
【解決手段】多孔質の隔壁１と、最外周に位置する外周壁３とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部４と、ハニカム構造部４の側面に配設された一対の電極部２１，２１と、一対の電極部２１，２１のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部２２，２２と、電極端子突起部２２に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部２３，２３と、を備え、一対の電極部２１，２１、及び電極端子突起部２２，２２が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、且つ、電極端子突起部２２と金属端子部２３とが、ろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されてなるハニカム構造体１００。
【解決手段】多孔質の隔壁１と、最外周に位置する外周壁３とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部４と、ハニカム構造部４の側面に配設された一対の電極部２１，２１と、一対の電極部２１，２１のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部２２，２２と、電極端子突起部２２に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部２３，２３と、を備え、一対の電極部２１，２１、及び電極端子突起部２２，２２が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、且つ、電極端子突起部２２と金属端子部２３とが、ろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されてなるハニカム構造体１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に関し、更に詳しくは、触媒担体であると共にヒーターとしても機能するハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コージェライト製のハニカム構造体に触媒を担持したものを、自動車エンジンから排出された排ガス中の有害物質の処理に用いていた。また、炭化珪素質焼結体によって形成されたハニカム構造体を排ガスの浄化に使用することも知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ハニカム構造体に担持した触媒によって排ガスを処理する場合、触媒を所定の温度まで昇温する必要があるが、エンジン始動時には、触媒温度が低いため、排ガスが十分に浄化されないという問題があった。
【０００４】
そのため、触媒が担持されたハニカム構造体の上流側に、金属製のヒーターを設置して、排ガスを昇温させる方法が検討されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
また、多孔質導電性セラミックスからなるフィルタ本体の両端面に、その中心部を除く周囲に電極層を形成した自己発熱型ディーゼルパティキュレートフィルタについても提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１３６３１９号公報
【特許文献２】特許第２９３１３６２号公報
【特許文献３】特開２０００−２９７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に示すようなヒーターを、自動車に搭載して使用する場合、自動車の電気系統に使用される電源が共通で使用され、例えば２００Ｖという高い電圧の電源が用いられる。しかし、金属製のヒーターは、電気抵抗が低いため、２００Ｖという高い電圧の電源を用いた場合、過剰に電流が流れ、電源回路を損傷させることがあるという問題があった。また、ヒーター部分以外にも過剰に電流が流れてしまうため、電力を無駄に消費してしまうという問題もあった。
【０００８】
また、ヒーターが金属製であると、仮にハニカム構造に加工したものであっても、触媒を担持し難いため、ヒーターと触媒とを一体化させることは難しかった。
【０００９】
また、特許文献３に記載されたパティキュレートフィルタは、高温、及び腐食性ガス雰囲気下で使用され、且つ、自動車等の車両に搭載される場合には、走行時に常時激しい振動が加わるため、電極層がフィルタ本体から剥離しないように、フィルタ本体と電極層とが強固に接続されていることが重要である。上記特許文献３においては、フィルタ本体の両端面に配設する電極層を、金属材料又は導電性を有するセラミックス材料によって形成することが記載されている。
【００１０】
本来、セラミックス材料と金属材料と接合は、その接合面における接合強度が低く、また、セラミックス材料と金属材料との濡れ性も低いため、例えば、金属材料により上記電極層を形成し、且つセラミックス材料からなるフィルタ本体との電気的接続を確保するためには、物理蒸着や化学蒸着等の特別な形成方法が必要となるが、このような方法は、製造工程が極めて煩雑であり、製造コストが増大するという問題があった。
【００１１】
一方、セラミックス材料により電極層を形成する場合には、フィルタ本体と電極層とが共にセラミックス材料であるため、電極層の形成は、金属材料を使用する場合と比較して容易なものとなるが、このようなセラミックス材料からなる電極層に対しては、電力を供給するための金属性の端子等を別途接続しなければならず、セラミックス材料と金属材料とを、簡便且つ十分な接合強度によって接合するという問題は依然として解決されていない。
【００１２】
特に、自動車等のエンジン等から排出される排ガス雰囲気下で使用されるパティキュレートフィルタ（ハニカム構造体）においては、耐熱性や耐熱衝撃性等にも優れた電気的接続が望まれており、従来、上述した種々の特性を満足するようなセラミックス材料と金属材料との接合方法については提案されていなかった。
【００１３】
また、特許文献３に記載されたパティキュレートフィルタは、電極に通電を行うことによりフィルタ本体を単に加熱し、フィルタの再生効率を向上させるものであるため、フィルタ本体の両端面の中心部を除く周囲のみに電極層が形成されているが、このような構成では、フィルタ本体を均一な温度に加熱することができず、例えば、フィルタ本体に触媒を担持して触媒担体として用いた場合、担持した触媒の全てが良好に作用するようにフィルタ本体を均一な温度に制御することは極めて困難である。
【００１４】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、触媒担体であると共にヒーターとしても機能するハニカム構造体を提供する。特に、ハニカム構造体を構成するセラミックス材料からなる構成要素と、金属材料からなる金属端子部とが、簡便、且つ耐熱性及び耐熱衝撃性に優れた接続方法によって電気的に接合されたハニカム構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の課題を解決するため、本発明は、以下のハニカム構造体を提供する。
【００１６】
［１］ 流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、前記一対の電極部のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部と、前記電極端子突起部に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部と、を備え、前記一対の電極部、及び前記電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、前記電極端子突起部と前記金属端子部とが、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなるハニカム構造体。
【００１７】
［２］ 前記電極端子突起部が、凸形状又は凹形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、前記電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成されてなる前記［１］に記載のハニカム構造体。
【００１８】
［３］ 前記電極端子突起部と前記金属端子部とは、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に隙間を有し、且つ、前記電極端子突起部と前記金属端子部とが嵌合する前記凹凸形状の側面部分において前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる前記［２］に記載のハニカム構造体。
【００１９】
［４］ 前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の厚さが０．１〜５ｍｍである前記［２］又は［３］に記載のハニカム構造体。
【００２０】
［５］ 前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の端面形状が、凹形状の内周側が突出するような先細り形状である前記［２］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２１】
［６］ 前記ろう材が、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、鉄、銅、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有するものである前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２２】
［７］ 前記金属端子部が、コバール、ステンレス、又はインコネルからなるものである前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２３】
［８］ 前記電極端子突起部の表面の少なくとも一部に、金属被膜が配設され、前記電極端子突起部の表面の前記金属被膜と、前記金属端子部とが、前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２４】
［９］ 前記電極端子突起部と前記金属端子部との接続部分の一部が、結晶化ガラスを介して接合されてなる前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２５】
［１０］ 前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びると共に両端部間に亘る帯状に形成され、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心部を挟んで反対側に配設された前記［１］〜［９］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造部が、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなるため、ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部間に電流を流すことにより、ハニカム構造部が発熱し、ヒーターとして好適に用いることができる。
【００２７】
また、電極部と電極端子突起部とが、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなるため、ハニカム構造部との接合強度が高く、且つ、ハニカム構造部の側面への電極部の配設を極めて簡便に行うことができる。更に、電極端子突起部と金属端子部とは、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されており、セラミックス材料と金属材料との接合部分が、優れた耐熱性、及び高い耐熱衝撃性を有する状態で接合されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図３】図１に示すハニカム構造体において、金属端子部が電極端子突起部に接合されていない状態を示す側面図である。
【図４】図３に示すハニカム構造体のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。
【図５】図２に示すハニカム構造体の電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図６】本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図７】本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図８】本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図９】本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図１０】本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図１１Ａ】本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。
【図１１Ｂ】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。
【図１１Ｃ】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。
【図１１Ｄ】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。
【図１２Ａ】電極端子突起部と金属端子部と接合部の強度の測定方法を示す平面図である。
【図１２Ｂ】電極端子突起部と金属端子部と接合部の抵抗値の測定方法を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００３０】
（１）ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図１〜図５に示すように、流体の流路となる一方の端面１１から他方の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１と、最外周に位置する（隔壁１全体の外周を取り囲むように配設された）外周壁３とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部４と、このハニカム構造部４の側面に配設された一対の電極部２１，２１と、一対の電極部２１，２１のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部２２，２２と、電極端子突起部２２に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部２３，２３と、を備えたハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図２は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。また、図３は、図１に示すハニカム構造体において、金属端子部が電極端子突起部に接合されていない状態を示す側面図であり、図４は、図３に示すハニカム構造体のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。また、図５は、図２に示すハニカム構造体の電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００３１】
そして、本実施形態のハニカム構造体１００においては、一対の電極部２１，２１、及び電極端子突起部２２，２２が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、且つ、電極端子突起部２２と金属端子部２３とが、ろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されてなるものである。
【００３２】
このような本実施形態のハニカム構造体は、ハニカム構造部４が、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなるため、ハニカム構造部４の側面に配設された一対の電極部２１，２１間に電流を流すことにより、ハニカム構造部４が発熱し、ヒーターとして好適に用いることができる。本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４を構成する複数の炭化珪素粒子が、炭化珪素粒子間に細孔を形成するようにして、珪素によって結合されている。
【００３３】
また、電極部２１と電極端子突起部２２とが、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなるため、ハニカム構造部４との接合強度が高く、且つ、ハニカム構造部４の側面への電極部２１の配設を極めて簡便に行うことができる。更に、電極端子突起部２２と金属端子部２３とは、ろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されており、セラミックス材料と金属材料との接合部分が、優れた耐熱性、及び高い耐熱衝撃性を有する状態で接合されている。
【００３４】
本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の側面に一対の電極部２１，２１が配設されており、それぞれの電極部２１，２１の電極端子突起部２２，２２と、金属端子部２３，２３とが、ろう材２４を介して電気的に接続されているため、金属端子部２３，２３間に電圧を印加することにより、ハニカム構造部４が抵抗体となり発熱する。
【００３５】
従来、ハニカム構造体に担持した触媒によって排ガスを処理する場合には、触媒を所定の温度まで昇温する必要があり、例えば、エンジン始動時には、触媒温度が低く、排ガスが十分に浄化されないという問題があったが、本実施形態のハニカム構造体においては、ハニカム構造部に電圧を印加して発熱させることができるため、エンジンの運転状態に関わらず、必要に応じて適宜ハニカム構造体を所定の温度まで昇温することができる。
【００３６】
上記した電極端子突起部は、ハニカム構造体に電圧を印加するための電気配線等との電気的接続を確保するためのハニカム構造体側の端子であり、この電極端子突起部と、電源からの配線が接続された金属端子部とが電気的に接続されている。即ち、セラミックス材料からなるハニカム構造部に電圧を印加するため（即ち、通電を行うため）には、電源からの配線や端子を構成する金属材料と、ハニカム構造体の少なくとも一部を構成するセラミックス材料との接合が、少なくとも一箇所（一対）必要である。従来のハニカム構造体において、セラミックス材料と金属材料とを接合する場合には、物理蒸着や化学蒸着等の極めて煩雑な接合が必要とされていたが、本実施形態のハニカム構造体は、セラミックス材料からなる電極端子突起部と、金属材料からなる金属端子部とが、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されているため、簡便な方法によって、優れた耐熱性、及び高い耐熱衝撃性を有する接合が実現されている。
【００３７】
なお、一対の電極部（換言すれば、電極端子突起部に接合されたそれぞれの金属端子部）間に印加する電圧は、ハニカム構造体を昇温する温度や、ハニカム構造部の材質等によって適宜選択することができるが、例えば、５０〜３００Ｖが好ましく、１００〜２００Ｖが更に好ましい。例えば、自動車の電気系統に電圧２００Ｖの電源を使用している場合には、当該２００Ｖの電圧を印加することが好ましい。
【００３８】
本実施形態のハニカム構造体においては、電極端子突起部が、凸形状又は凹形状に形成されてなるとともに、金属端子部が、電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成されてなることが好ましい。図１〜図５においては、電極端子突起部２２が、凸形状に形成され、金属端子部が凹形状に形成された場合の例を示している。なお、図６に示すように、極端子突起部２２が、凹形状に形成され、金属端子部が凸形状に形成されていてもよい。ここで、図６は、本実施形態のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００３９】
また、図７に示すように、電極端子突起部２２と金属端子部２３とは、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に隙間２５を有し、且つ、電極端子突起部２２と金属端子部２３とが嵌合する凹凸形状の側面部分においてろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されてなるものであることが好ましい。このように構成することによって、高温時における、電極端子突起部２２と金属端子部２３との熱膨張率の差によって生じる応力を、上記隙間２５によって緩和することができる。ここで、図７は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００４０】
なお、例えば、図５に示すように、電極端子突起部２２が、凸形状に形成されてなるとともに、金属端子部２３が、凹形状に形成されてなる場合には、金属端子部２３は、凹形状を形成する壁部分の厚さが０．１〜５ｍｍであることが好ましく、０．２〜３ｍｍであることが更に好ましく、０．３〜１ｍｍであることが特に好ましい。このように構成することによって、金属端子部の熱膨張が小さくなり、凸形状の電極端子突起部への応力（具体的には、熱膨張による電極端子突起部の締め付け圧力）が軽減され、高温時における、電極端子突起部及び金属端子部の破損、また、ろう材による接合部分の剥離等を有効に防止することができる。なお、上記した凹形状を形成する壁部分の厚さは、電極端子突起部及び金属端子部の大きさによって異なるため、上記した範囲に限定されることはない。
【００４１】
また、本実施形態のハニカム構造体は、例えば、図８に示すように、電極端子突起部２２が、凸形状に形成されてなるとともに、金属端子部２３が、凹形状に形成されてなり、金属端子部２３は、凹形状を形成する壁部分の端面形状が、凹形状の内周側が突出するような先細り形状であることが好ましい。このように構成することによって、金属端子部２３の凹形状を形成する壁部分の端面における、圧縮及び引張応力を小さくすることができる。ここで、図８は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００４２】
例えば、図５に示すように、金属端子部２３の凹形状を形成する壁部分の端面が平坦な形状であると、凹形状を形成する壁部分と、凸形状の突起部分（具体的には、凸形状の突起表面に配設されたろう材の表面）とに圧縮応力が生じ、凹形状を形成する壁部分の先端部付近（即ち、壁部分の端面が開放される先端部近傍）で、接合面に生じている圧縮応力が極めて大きな引張応力とへ変化する現象が確認されることがある。そこで、図８に示すように、凹形状を形成する壁部分の端面形状を、凹形状の内周側が突出するような先細り形状とすることによって、上記先端部付近における引張応力を低減することができ、電極端子突起部２２と金属端子部２３との剥離を有効に防止することが可能となる。例えば、先細り形状の先端部分（エッジ）の角度は、１０〜６０°であることが好ましく、２０〜５０°であることが更に好ましい。１０°未満では、凹形状の壁部分先端の強度が低下することがあり、一方、６０°を超えると、引張応力を低減する効果が低下することがある。
【００４３】
電極端子突起部と金属端子部と接合するためのろう材は、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、鉄、銅、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有するものであることが好ましい。特に、ろう材として、上記群から選択される少なくとも二種の金属を含有するものであることが更に好ましい。このように構成されたろう材は、接合部分の強度が高く、耐熱衝撃性に優れた接合を実現することができるとともに、接合部分の抵抗値が低く、良好な電気的接続も可能となる。
【００４４】
例えば、具体的なろう材の種類としては、ニッケルとクロムを含有するろう材、チタンと銅を含有するろう材、マンガンと銅を含有するろう材、銀とチタンを含有するろう材、鉄とクロムを含有するろう材等を挙げることができる。
【００４５】
また、このようなろう材は、耐熱性の向上や、ろう材の融点を低下させる目的に、特定の元素が含有（添加）されたものであってもよい。例えば、ニッケル及びクロムを含有するろう材に、珪素（Ｓｉ）やホウ素（Ｂ）等が添加されたろう材は、ろう材の耐熱性を向上させることができる。また、ニッケル及びクロムを含有するろう材には、ろう材の融点を下げるために、リン（Ｐ）が添加されたものであってもよい。このようなろう材を用いる場合には、１０５０〜１０９０℃、真空中でろう付けすることができる。
【００４６】
また、チタン及び銅を含有するろう材には、ろう材の耐熱性を向上させるために、マンガン（Ｍｎ）やジルコニウム（Ｚｒ）等が添加されたものであることが好ましい。このようなろう材は、１０５０℃程度の温度で、真空中でろう付けすることができる。
【００４７】
また、マンガン及び銅を含有するろう材にも同様に、ろう材の耐熱性を向上させるために、ニッケル（Ｎｉ）等が添加されたものであることが好ましい。このようなろう材は、９３０〜１０９０℃、真空中でろう付けすることができる。
【００４８】
また、銀及びチタンを含有するろう材には、ろう材の耐熱性を向上させるために、銅（Ｃｕ）やインジウム（Ｉｎ）等が添加されたものであることが好ましい。このようなろう材は、８４０〜９３０℃、真空中でろう付けすることができる。
【００４９】
更に、鉄及びクロムを含有するろう材には、ろう材の耐熱性を向上させるために、ニッケル（Ｎｉ）や珪素（Ｓｉ）等が添加されたものであることが好ましい。また、ろう材の融点を下げるために、リン（Ｐ）が添加されたものであってもよい。このようなろう材を用いる場合には、１０９０℃程度の温度で、真空中でろう付けすることができる。
【００５０】
電極端子突起部と金属端子部と接合するろう材による層（以下、「ろう材層」ということがある）の厚さは、３０〜３００μｍであることが好ましく、４０〜２００μｍであることが更に好ましく、５０〜１５０μｍであることが特に好ましい。ろう材層の厚さが３０μｍ未満であると、熱サイクルによって接合部が割れることがあり、一方、３００μｍを超えると、接合部の機械的強度が低下することがある。
【００５１】
また、これまでの実施形態においては、電極端子突起部と金属端子部との一部が、ろう材によってのみ接合された場合の例について説明を行っていたが、例えば、図９に示すように、電極端子突起部２２と金属端子部２３との接続部分の一部が、結晶化ガラス２６を介して接合されてなるものであってもよい。図９においては、電極端子突起部２２が、凹形状に形成されてなるとともに、金属端子部２３が、凸形状に形成されてなり、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に、ろう材２４が配設され、且つ、凹形状を形成する壁部分と凸形状の突起の側面との間に、結晶化ガラス２６が配設された場合の例を示している。ここで、図９は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００５２】
このような結晶化ガラスを配設することによって、接合強度を向上させることができる。なお、結晶化ガラスの配置位置については、特に制限はなく、電極端子突起部と金属端子部との一部がろう材によって接合され、且つ、その他の一部が結晶化ガラスによって接合されていればよい。なお、結晶化ガラスによる接合部分は、導電性が担保されないため、電極端子突起部と金属端子部とを接合する面積の７０％未満であることがより好ましい。
【００５３】
具体的な、結晶化ガラスの素材としては、例えば、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等を挙げることができる。このような結晶化ガラスは、接合強度、及び耐熱性に優れている。
【００５４】
また、本実施形態のハニカム構造体を構成する一対の電極部、及び電極端子突起部は、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなるものであり、金属端子部によって印加された電圧により、ハニカム構造部を発熱させることができる。ここで、「一対の電極部、及び電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を主成分とする」というときは、一対の電極部、及び電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。このため、一対の電極部、及び電極端子突起部は、炭化珪素及び珪素のみから形成されていてもよいし、１０質量％以下の微量の不純物や、他のセラミックス成分が含有されてもよい。
【００５５】
なお、電極部と電極端子突起部とは、炭化珪素と珪素との比率が同一の導電性セラミックス材料からなるものであってもよいし、異なる比率の導電性セラミックス材料からなるものであってもよい。なお、電極部の成分と電極端子突起部の成分とが同じ（又は近い）成分である場合には、電極部と電極端子突起部の熱膨張係数が同じ（又は近い）値になるため好ましい。また、材質が同じ（又は近く）になるため、電極部と電極端子突起部との接合強度も高くなる。そのため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極端子突起部が電極部から剥れたり、電極端子突起部と電極部との接合部分が破損したりすることを良好に防止することができる。
【００５６】
なお、図１〜図５に示すように、電極端子突起部２２は、四角形の板状の基板２２ａと、円柱状の突起部２２ｂ（凸形状の部分）とによって構成されていることが好ましい。このような形状にすることにより、電極端子突起部２２は、基板２２ａにより電極部２１に強固に接合されることができ、突起部２２ｂにより電気配線を確実に接合させることができる。
【００５７】
電極端子突起部２２において、基板２２ａの厚さは、１〜５ｍｍが好ましい。このような厚さとすることにより、電極端子突起部２２を確実に電極部２１に接合することができる。１ｍｍより薄いと、基板２２ａが弱くなり、突起部２２ｂが基板２２ａから外れ易くなることがある。５ｍｍより厚いと、ハニカム構造体を配置するスペースが必要以上に大きくなることがある。
【００５８】
電極端子突起部２２において、基板２２ａの、「ハニカム構造部４の周方向Ｒ」における長さ（幅）は、電極部２１の、「ハニカム構造部４の周方向Ｒ」における長さの、２０〜１００％であることが好ましく、３０〜１００％であることが更に好ましい。このような範囲にすることにより、電極端子突起部２２が、電極部２１から外れ難くなる。２０％より短いと、電極端子突起部２２が、電極部２１から外れ易くなることがある。電極端子突起部２２において、基板２２ａの、「セル２の延びる方向」における長さは、ハニカム構造部４のセルの延びる方向における長さの、５〜３０％が好ましい。基板２２ａの「セル２の延びる方向」における長さをこのような範囲とすることにより、十分な接合強度が得られる。基板２２ａの「セル２の延びる方向」における長さを、ハニカム構造部４のセルの延びる方向における長さの５％より短くすると、電極部２１から外れ易くなることがある。そして、３０％より長くすると、質量が大きくなることがある。
【００５９】
電極端子突起部２２において、突起部２２ｂの太さは３〜２０ｍｍが好ましい。このような太さにすることにより、突起部２２ｂと金属端子部２３とをより強固に接合させることができる。３ｍｍより細いと突起部２２ｂが折れ易くなることがある。２０ｍｍより太いと、金属端子部２３と接続させ難くなることがある。また、突起部２２ｂの長さは、３〜２０ｍｍが好ましい。このような長さにすることにより、突起部２２ｂに、金属端子部２３を良好に接合させるとことができる。３ｍｍより短いと金属端子部２３と接合させ難くなることがある。２０ｍｍより長いと、突起部２２ｂが折れ易くなることがある。
【００６０】
図２に示すように、電極端子突起部２２は、電極部２１の「セル２の延びる方向」における中央部に配置されていることが好ましい。これにより、ハニカム構造部４全体を均等に加熱し易くなる。
【００６１】
電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗は、０．１〜２．０Ωｃｍであることが好ましく、０．１〜１．０Ωｃｍであることが更に好ましい。電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗をこのような範囲にすることにより、高温の排ガスが流れる配管内において、電極端子突起部２２から、電流を電極部２１に効率的に供給することができる。電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗が０．１Ωｃｍより小さいと、製造時に変形してしまうことがある。電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗が２．０Ωｃｍより大きいと、電流が流れ難くなるため、電流を電極部２１に供給し難くなることがある。
【００６２】
電極端子突起部２２は、気孔率が３０〜４５％であることが好ましく、３０〜４０％であることが更に好ましい。電極端子突起部２２の気孔率がこのような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極端子突起部２２の気孔率が、３０％より低いと、製造時に変形してしまうことがある。電極端子突起部２２の気孔率が、４５％より高いと、電極端子突起部２２の強度が低下することがあり、特に突起部２２ｂの強度が低下すると突起部２２ｂが折れ易くなることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００６３】
電極端子突起部２２は、平均細孔径が５〜２０μｍであることが好ましく、７〜１５μｍであることが更に好ましい。電極端子突起部２２の平均細孔径がこのような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極端子突起部２２の平均細孔径が、５μｍより小さいと、製造時に変形してしまうことがある。電極端子突起部２２の平均細孔径が、２０μｍより大きいと、電極端子突起部２２の強度が低下することがあり、特に突起部２２ｂの強度が低下すると突起部２２ｂが折れ易くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００６４】
電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、１０〜６０μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることが更に好ましい。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗を、０．１〜２．０Ωｃｍにすることができる。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、１０μｍより小さいと、電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗が大きくなり過ぎることがある。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、６０μｍより大きいと、電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗が小さくなり過ぎることがある。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
【００６５】
電極端子突起部２２に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極端子突起部２２に含有される珪素の質量の比率が、２０〜４０質量％であることが好ましく、２５〜３５質量％であることが更に好ましい。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、このような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、２０質量％より小さいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。そして、４０質量％より大きいと、製造時に変形してしまうことがある。
【００６６】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、電極端子突起部２２の気孔率が３０〜４５％であり、電極端子突起部２２の平均細孔径が５〜２０μｍであり、電極端子突起部２２に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極端子突起部２２に含有される「珪素の質量」の比率が、２０〜４０質量％であり、電極端子突起部２２に含有される炭化珪素の粒子（炭化珪素粒子）の平均粒子径が１０〜６０μｍであり、電極端子突起部２２の体積電気抵抗が、０．１〜２．０Ωｃｍであることが好ましい。これにより、特に、ハニカム構造体に均一に通電することができる。
【００６７】
また、本実施形態のハニカム構造体１００の、「一対の電極部２１，２１のそれぞれに配設された電極端子突起部間」で測定された４００℃における電気抵抗は、１〜２０Ωであることが好ましく、３〜１０Ωであることが更に好ましい。４００℃における電気抵抗が１Ωより小さいと、２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに、電流が過剰に流れるため好ましくない。４００℃における電気抵抗が２０Ωより大きいと、２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに、電流が流れ難くなるため好ましくない。ハニカム構造体の４００℃における電気抵抗は、二端子法により測定した値である。
【００６８】
また、本実施形態のハニカム構造体においては、図１０に示すように、電極端子突起部２２の表面の少なくとも一部に、金属被膜２７が配設され、電極端子突起部２２の表面の金属被膜２７と、金属端子部２３とが、ろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されてなるものであってもよい。ここで、図１０は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００６９】
このような金属被膜は、例えば、電極端子突起部２２の表面を溶射、蒸着等の方法により、金属の被膜を配設することによって形成することができる。なお、電極端子突起部に対して金属被膜を形成するため、ハニカム構造体表面に直接金属被膜を形成するよりも、簡便に金属被膜を形成することができる。
【００７０】
具体的な金属被膜の形成方法としては、例えば、珪素（Ｓｉ）を電極端子突起部の表面に溶射する方法や、金属材料を電極端子突起部の表面に真空蒸着させる方法などがある。
【００７１】
また、金属端子部を構成する金属材料の種類については特に制限はないが、例えば、低熱膨張金属を使用し、常温時の残留応力を低減可能なものであることが好ましい。具体的な金属材料としては、例えば、コバール、ＳＵＳ４３０等のステンレス、インコネルなどを好適例として挙げることができる。
【００７２】
また、本実施形態のハニカム構造体に用いられる金属端子部は、これまでに説明した電極端子突起部との電気的接続を行うための端子であり、金属材料によって形成されたものである。金属端子部の形状は、これまでに説明した電極端子突起部と、ろう材を介して電気的、且つ物理的な接続を行うことが可能なものであればよい。
【００７３】
また、この金属端子部は、薄肉金属を使用することによっても、高温時の熱応力を低減することができる。即ち、上述したように、金属端子部のろう材を介して接合される部分の肉厚（例えば、図２における金属端子部２２の凹形状を形成する壁部分の厚さ）を薄くすることで、接合部分における金属端子部の熱膨張量を小さくして、高温時における、電極端子突起部及び金属端子部の破損、また、ろう材による接合部分の剥離等を有効に防止することができる。
【００７４】
この金属端子部は、ハニカム構造体に電圧を印加するための電源と、金属配線等によって電気的接続されている。金属端子部と金属配線とは共に金属であるため、従来公知の金属同士の接合方法（例えば、溶接やはんだ付け等）によって、低抵抗な電気的接続が可能である。
【００７５】
金属端子部は、接合強度が十分であれば、セラミックスとの接合面積を減少させた形状を適用することで、熱サイクルがかかった後の接合部の剥がれに対して改善される方向となる。
【００７６】
ハニカム構造部は、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなり、図１〜図５に示すように、流体の流路となる一方の端面１１から他方の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１と、最外周に位置する（隔壁１全体の外周を取り囲むように配設された）外周壁３とを有するものである。このハニカム構造部は、上述したように骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料（即ち、導電性を有するセラミックス材料）からなるため、電極部を通じて電圧が印加された際に、ハニカム構造部が抵抗体として作用し、ハニカム構造体を発熱させる。
【００７７】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４に含有される「骨材としての炭化珪素粒子の質量」と、ハニカム構造部４に含有される「結合材としての珪素の質量」との合計に対する、ハニカム構造部４に含有される「結合材としての珪素の質量」の比率が、１０〜４０質量％であることが好ましく、１５〜２５質量％であることが更に好ましい。１０質量％より低いと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。４０質量％より高いと、焼成時に形状を保持できないことがある。
【００７８】
また、ハニカム構造部４を構成する隔壁厚さは、５０〜１５０μｍであることが好ましく、７０〜１００μｍであることが更に好ましい。隔壁厚さをこのような範囲にすることにより、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いて、触媒を担持しても、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制できる。隔壁厚さが５０μｍより薄いと、ハニカム構造体の強度が低下することがあり。隔壁厚さが１５０μｍより厚いと、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることがある。
【００７９】
ハニカム構造部４は、セル密度が４０〜１５０セル／ｃｍ２であることが好ましく、７０〜１００セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度をこのような範囲にすることにより、排ガスを流したときの圧力損失を小さくした状態で、触媒の浄化性能を高くすることができる。セル密度が４０セル／ｃｍ２より低いと、触媒担持面積が少なくなることがあり、セル密度が１５０セル／ｃｍ２より高いと、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることがある。
【００８０】
また、ハニカム構造部４を構成する炭化珪素粒子（骨材）の平均粒子径は、３〜３０μｍであり、５〜２０μｍであることが好ましい。ハニカム構造部４を構成する炭化珪素粒子の平均粒子径をこのような範囲とすることにより、ハニカム構造体１００の４００℃における体積電気抵抗を１〜２０Ωｃｍにすることができる。炭化珪素粒子の平均粒子径が３μｍより小さいと、ハニカム構造体１００の４００℃における体積電気抵抗が大きくなるため好ましくない。炭化珪素粒子の平均粒子径が３０μｍより大きいと、ハニカム構造体１００の４００℃における体積電気抵抗が小さくなるため好ましくない。また、炭化珪素粒子の平均粒子径が３０μｍより大きいと、ハニカム成形体を押出成形するときに、押出成形用の口金に成形用原料が詰まることがあるため好ましくない。炭化珪素粒子の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。
【００８１】
また、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗は、１〜２０Ωｃｍであることが好ましく、３〜１０Ωｃｍであることが更に好ましい。４００℃における体積電気抵抗が１Ωｃｍより小さいと、２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が過剰に流れるため好ましくない。４００℃における体積電気抵抗が２０Ωｃｍより大きいと、２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が流れ難くなり、十分に発熱しないことがあるため好ましくない。ハニカム構造体の４００℃における体積電気抵抗は、二端子法により測定した値である。
【００８２】
本実施形態のハニカム構造体１００において、ハニカム構造体１００の４００℃における電気抵抗は、１〜２０Ωであることが好ましく、３〜１０Ωであることが更に好ましい。４００℃における電気抵抗が１Ωより小さいと、例えば２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が過剰に流れるため好ましくない。４００℃における電気抵抗が２０Ωより大きいと、例えば２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が流れ難くなるため好ましくない。ハニカム構造体の４００℃における電気抵抗は、二端子法により測定した値である。
【００８３】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、電極部２１の４００℃における体積電気抵抗は、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗より低いものであり、更に、電極部２１の４００℃における体積電気抵抗が、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗の、２０％以下であり、１〜１０％であることが好ましい。電極部２１の４００℃における体積電気抵抗を、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗の、２０％以下とすることにより、電極部２１が、より効果的に電極として機能するようになる。
【００８４】
隔壁１の気孔率は、３５〜６０％であることが好ましく、４５〜５５％であることが更に好ましい。気孔率が、３５％未満であると、焼成時の変形が大きくなってしまうため好ましくない。気孔率が６０％を超えるとハニカム構造体の強度が低下するため好ましくない。気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００８５】
隔壁１の平均細孔径は、２〜１５μｍであることが好ましく、４〜８μｍであることが更に好ましい。平均細孔径が２μｍより小さいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎるため好ましくない。平均細孔径が１５μｍより大きいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎるため好ましくない。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００８６】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、隔壁１の厚さが７０〜１００μｍであり、セル密度が７０〜１００セル／ｃｍ２であり、骨材としての炭化珪素粒子の平均粒子径が５〜２０μｍであり、隔壁１の気孔率が４５〜５５％であり、隔壁１の平均細孔径が４〜８μｍであり、ハニカム構造部４に含有される骨材としての炭化珪素粒子の質量と結合材としての珪素の質量の合計に対する、結合材としての珪素の質量の比率が、１５〜２５質量％であり、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗が、３〜１０Ωｃｍであることが好ましい。本実施形態のハニカム構造体１００をこのように構成することにより、特に、排ガスを流した場合の圧力損失が低く、排ガスの浄化性能に優れるという利点がある。
【００８７】
また、本実施形態のハニカム構造体１００においては、隔壁１及び外周壁３が、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を主成分とすることが好ましく、炭化珪素及び珪素のみから形成されていてもよい。隔壁１及び外周壁３が、炭化珪素及び珪素のみから形成される場合においても、１０質量％以下の微量の不純物が含有されてもよい。隔壁１及び外周壁３が、「炭化珪素及び珪素」以外の物質（微量の不純物）を含有する場合、隔壁１及び外周壁３に含有される他の物質としては、酸化珪素、ストロンチウム等を挙げることができる。ここで、「隔壁１及び外周壁３が、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする」というときは、隔壁１及び外周壁３が、炭化珪素粒子及び珪素を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。
【００８８】
図１〜図４に示すように、一対の電極部２１，２１のそれぞれは、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びると共に両端部間（両端面１１，１２間）に亘る「帯状」に形成されていることが好ましい。そして、セル２の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部２１，２１における一方の電極部２１が、一対の電極部２１，２１における他方の電極部２１に対して、ハニカム構造部４の中心部Ｏを挟んで反対側に配設されていることが好ましい。このように、電極部２１を帯状に形成し、帯状の電極部２１の長手方向が、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びるようにして、更に、電極部２１がハニカム構造部４の両端部間（両端面１１，１２間）に亘るようにしたため、ハニカム構造部４全体をより均等に加熱することができる。また、セル２の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部２１，２１における一方の電極部２１が、一対の電極部２１，２１における他方の電極部２１に対して、ハニカム構造部４の中心部Ｏを挟んで反対側に配設されるようにすることにより、ハニカム構造部４全体をより均等に加熱することができる。
【００８９】
電極部２１の、「ハニカム構造部４の周方向Ｒ」における長さ（幅）が、ハニカム構造部４の側面５の、周方向Ｒにおける長さ（外周の長さ）の、１／３０〜１／４であることが好ましく、１／３０〜１／１０であることが更に好ましい。このような範囲にすることにより、ハニカム構造部４全体をより均等に加熱することができる。電極部２１の、ハニカム構造部４の周方向Ｒにおける長さ（幅）が、ハニカム構造部４の側面５の、周方向Ｒにおける長さの、１／３０より短いと、均一に発熱できないことがある。１／４より長いと、ハニカム構造部４の中心部付近が加熱され難くなることがある。
【００９０】
電極部２１の厚さは、０．２〜２．０ｍｍであることが好ましく０．５〜１．５ｍｍであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、均一に発熱することができる。電極部２１の厚さが０．２ｍｍより薄いと、電気抵抗が高くなり均一に発熱できないことがある。２．０ｍｍより厚いと、キャニング時に破損することがある。
【００９１】
電極部２１は、図１１Ａに示すように、外周壁３の表面に配設されていることが好ましい。また、電極部２１は、図１１Ｂに示すように、外周壁３の内部に埋め込まれるようにして配設されていてもよい。更に、電極部２１は、図１１Ｃ、図１１Ｄに示すように、一部（外周壁に接触している側）が外周壁３の内部に埋め込まれた状態で、残りの一部（表面側の一部）が外周壁３から外に（表面側に）出た状態となっていることも好ましい態様である。図１１Ｃにおいては、電極２１の外周壁３の内部に埋め込まれた部分の厚さが、外周壁３の厚さより薄い態様が示されている。図１１Ｄにおいては、電極２１の外周壁３の内部に埋め込まれた部分の厚さが、外周壁３の厚さと同じ厚さとなっている態様が示されている。
【００９２】
ここで、図１１Ａは、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁３に電極部２１が配設された状態を示す模式図である。図１１Ｂは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁３に電極部２１が配設された状態を示す模式図である。図１１Ｃは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁３に電極部２１が配設された状態を示す模式図である。図１１Ｄは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁３に電極部２１が配設された状態を示す模式図である。なお、図１１Ａ〜図１１Ｄにおいては、外周壁３の一部及び片方の電極部２１のみが表され、隔壁等は表されていない。
【００９３】
電極部２１は、炭化珪素及び珪素を主成分とするものであり、電極部２１の成分とハニカム構造部４の成分とが同じ（又は近い）成分となるため、電極部２１とハニカム構造部４の熱膨張係数が同じ（又は近く）になる。また、材質が同じ（又は近く）になるため、電極部２１とハニカム構造部４との接合強度も高くなる。このため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極部２１がハニカム構造部４から剥れたり、電極部２１とハニカム構造部４との接合部分が破損したりすること良好に防止することができる。
【００９４】
電極部２１の４００℃における体積電気抵抗は、０．１〜２．０Ωｃｍであることが好ましく、０．１〜１．０Ωｃｍであることが更に好ましい。電極部２１の４００℃における体積電気抵抗をこのような範囲にすることにより、一対の電極部２１，２１が、高温の排ガスが流れる配管内において、効果的に電極の役割を果たす。電極部２１の４００℃における体積電気抵抗が０．１Ωｃｍより小さいと、製造時に変形してしまうことがある。電極部２１の４００℃における体積電気抵抗が２．０Ωｃｍより大きいと、電流が流れ難くなるため、電極としての役割を果たし難くなることがある。
【００９５】
電極部２１は、気孔率が３０〜４５％であることが好ましく、３０〜４０％であることが更に好ましい。電極部２１の気孔率がこのような範囲であることにより、好適な体積電気抵抗が得られる。電極部２１の気孔率が、３０％より低いと、製造時に変形してしまうことがある。電極部２１の気孔率が、４５％より高いと、体積電気抵抗が高くなりすぎることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００９６】
電極部２１は、平均細孔径が５〜２０μｍであることが好ましく、７〜１５μｍであることが更に好ましい。電極部２１の平均細孔径がこのような範囲であることにより、好適な体積電気抵抗が得られる。電極部２１の平均細孔径が、５μｍより小さいと、体積電気抵抗が高くなりすぎることがある。電極部２１の平均細孔径が、２０μｍより大きいと、強度が弱く破損することがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００９７】
電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が１０〜６０μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることが更に好ましい。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、電極部２１の４００℃における体積電気抵抗を、０．１〜２．０Ωｃｍにすることができる。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、１０μｍより小さいと、電極部２１の４００℃における体積電気抵抗が大きくなり過ぎることがある。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、６０μｍより大きいと、電極部２１の強度が弱く破損することがある。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
【００９８】
電極部２１に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極部２１に含有される珪素の質量の比率が、２０〜４０質量％であることが好ましく、２５〜３５質量％であることが更に好ましい。電極部２１に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、このような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極部２１に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、２０質量％より小さいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。そして、４０質量％より大きいと、製造時に変形し易くなることがある。
【００９９】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、電極部２１の気孔率が３０〜４５％であり、電極部の平均細孔径が５〜２０μｍであり、電極部２１に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極部２１に含有される「珪素の質量」の比率が、２０〜４０質量％であり、電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が１０〜６０μｍであり、電極部２１の体積電気抵抗が、０．１〜２．０Ωｃｍであることが好ましい。これにより、特に、通電時に均一にハニカム構造体を発熱することができる。
【０１００】
本実施形態のハニカム構造体においては、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部の、ハニカム構造部の周方向における中央部において、ハニカム構造部の外周に接する接線を引いたときに、当該接線が、いずれかの隔壁と平行であることが好ましい。これにより、キャニング時に破損し難くなる。
【０１０１】
また、本実施形態のハニカム構造体１００の最外周を構成する外周壁３の厚さは、０．１〜２ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍより薄いと、ハニカム構造体１００の強度が低下することがある。２ｍｍより厚いと、触媒を担持する隔壁の面積が小さくなることがある。
【０１０２】
本実施形態のハニカム構造体１００は、セル２の延びる方向に直交する断面におけるセル２の形状が、四角形又は六角形であることが好ましい。セル形状をこのようにすることにより、ハニカム構造体１００に排ガスを流したときの圧力損失が小さくなり、触媒の浄化性能が優れたものとなる。
【０１０３】
本実施形態のハニカム構造体の形状は特に限定されず、例えば、底面が円形の筒状（円筒形状）、底面がオーバル形状の筒状、底面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の筒状等の形状とすることができる。また、ハニカム構造体の大きさは、底面の面積が２０００〜２００００ｍｍ２であることが好ましく、４０００〜１００００ｍｍ２であることが更に好ましい。また、ハニカム構造体の中心軸方向の長さは、５０〜２００ｍｍであることが好ましく、７５〜１５０ｍｍであることが更に好ましい。
【０１０４】
本実施形態のハニカム構造体１００のアイソスタティック強度は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。アイソスタティック強度が１ＭＰａ未満であると、ハニカム構造体を触媒担体等として使用する際に、破損し易くなることがある。アイソスタティック強度は水中にて静水圧をかけて測定した値である。
【０１０５】
（２）ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の製造方法について説明する。
【０１０６】
まず、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が１０〜３０質量％となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、３〜３０μｍが好ましく、５〜２０μｍが更に好ましい。金属珪素（金属珪素粉末）の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。２μｍより小さいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎることがある。２０μｍより大きいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素（金属珪素粒子）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、成形原料全体の質量に対して３０〜７８質量％であることが好ましい。
【０１０７】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形原料全体に対して２〜１０質量％であることが好ましい。
【０１０８】
水の含有量は、成形原料全体に対して２０〜６０質量％であることが好ましい。
【０１０９】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して２質量％以下であることが好ましい。
【０１１０】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して１０質量％以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、１０〜３０μｍであることが好ましい。１０μｍより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。３０μｍより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。
【０１１１】
また、成形原料は、焼結助剤として炭酸ストロンチウムを含有することが好ましい。焼結助剤の含有量は、成形原料全体に対して０．１〜３質量％であることが好ましい。
【０１１２】
次に、成形原料を混練して坏土を形成する。成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
【０１１３】
次に、坏土を押出成形してハニカム成形体を形成する。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚さ、セル密度等を有する口金を用いることが好ましい。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。ハニカム成形体は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを有する構造である。
【０１１４】
ハニカム成形体の隔壁厚さ、セル密度、外周壁の厚さ等は、乾燥、焼成における収縮を考慮し、作製しようとする本発明のハニカム構造体の構造に合わせて適宜決定することができる。
【０１１５】
得られたハニカム成形体について、乾燥を行うことが好ましい。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。乾燥の条件として、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０〜９９質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。
【０１１６】
ハニカム成形体の中心軸方向長さが、所望の長さではない場合は、両端面（両端部）を切断して所望の長さとすることが好ましい。切断方法は特に限定されないが、丸鋸切断機等を用いる方法を挙げることができる。
【０１１７】
次に、電極部を形成するための電極部形成原料を調合する。電極部の主成分を、炭化珪素及び珪素とする場合、電極部形成原料は、炭化珪素粉末及び珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。
【０１１８】
具体的には、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、混練して電極部形成原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が２０〜４０質量％となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、１０〜６０μｍが好ましい。金属珪素（金属珪素粉末）の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。２μｍより小さいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎることがある。２０μｍより大きいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素（金属珪素粒子）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、電極部形成原料全体の質量に対して４０〜８０質量％であることが好ましい。
【０１１９】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、電極部形成原料全体に対して０．１〜２質量％であることが好ましい。
【０１２０】
水の含有量は、電極部形成原料全体に対して１９〜５５質量％であることが好ましい。
【０１２１】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、電極部形成原料全体に対して２質量％以下であることが好ましい。
【０１２２】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、電極部形成原料全体に対して１０質量％以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、１０〜３０μｍであることが好ましい。１０μｍより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。３０μｍより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。
【０１２３】
また、電極部形成原料は、焼結助剤として炭酸ストロンチウムを含有することが好ましい。焼結助剤の含有量は、電極部形成原料全体に対して０．１〜３質量％であることが好ましい。
【０１２４】
次に、炭化珪素粉末（炭化珪素）、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して、ペースト状の電極部形成原料とすることが好ましい。混練の方法は特に限定されず、例えば、縦型の撹拌機を用いることができる。
【０１２５】
次に、得られた電極部形成原料を、乾燥させたハニカム成形体の側面に塗布することが好ましい。電極部形成原料をハニカム成形体の側面に塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、印刷方法を用いることができる。また、電極部形成原料は、上記本発明のハニカム構造体における電極部の形状になるように、ハニカム成形体の側面に塗布することが好ましい。電極部の厚さは、電極部形成原料を塗布するときの厚さを調整することにより、所望の厚さとすることができる。このように、電極部形成原料をハニカム成形体の側面に塗布し、乾燥、焼成するだけで電極部を形成することができるため、非常に容易に電極部を形成することができる。
【０１２６】
次に、ハニカム成形体の側面に塗布した電極部形成原料を乾燥させることが好ましい。乾燥条件は、５０〜１００℃とすることが好ましい。
【０１２７】
次に、電極端子突起部形成用部材を作製することが好ましい。電極端子突起部形成用部材は、ハニカム成形体に貼り付けられて、電極端子突起部となるものである。電極端子突起部形成用部材の形状は、ハニカム構造体の実施形態にて説明した種々の形状に形成することができる。そして、得られた電極端子突起部形成用部材を、電極部形成原料が塗布されたハニカム成形体の、電極部形成原料が塗布された部分に貼り付けることが好ましい。なお、ハニカム成形体の作製、電極部形成原料の調合、及び電極端子突起部形成用部材の作製の、順序はどのような順序でもよい。
【０１２８】
電極端子突起部形成用部材は、電極端子突起部形成原料（電極端子突起部形成用部材を形成するための原料）を成形、乾燥して得ることが好ましい。電極端子突起部形成原料は、炭化珪素粉末及び珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。
【０１２９】
具体的には、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、混練して電極端子突起部形成原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が２０〜４０質量％となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、１０〜６０μｍが好ましい。金属珪素（金属珪素粉末）の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。２μｍより小さいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎることがある。２０μｍより大きいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素（金属珪素粒子）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、電極端子突起部形成原料全体の質量に対して５０〜８５質量％であることが好ましい。
【０１３０】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して１〜１０質量％であることが好ましい。
【０１３１】
水の含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して１５〜３０質量％であることが好ましい。
【０１３２】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して２質量％以下であることが好ましい。
【０１３３】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して１０質量％以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、１０〜３０μｍであることが好ましい。１０μｍより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。３０μｍより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。
【０１３４】
次に、炭化珪素粉末（炭化珪素）、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して、電極端子突起部形成原料とすることが好ましい。混練の方法は特に限定されず、例えば、混練機を用いることができる。
【０１３５】
得られた電極端子突起部形成原料を成形して、電極端子突起部形成用部材の形状にする方法は特に限定されず、押出成形後に加工する方法を挙げることができる。
【０１３６】
電極端子突起部形成原料を成形して、電極端子突起部形成用部材の形状にした後に、乾燥させて、電極端子突起部形成用部材を得ることが好ましい。乾燥条件は、５０〜１００℃とすることが好ましい。
【０１３７】
次に、電極端子突起部形成用部材を、電極部形成原料が塗布されたハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体（ハニカム成形体の電極部形成原料が塗布された部分）に貼り付ける方法は、特に限定されないが、上記電極部形成原料を用いて電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。例えば、電極端子突起部形成用部材の「ハニカム成形体に貼り付く面（ハニカム成形体に接触する面）」に電極部形成原料を塗布し、「当該電極部形成原料を塗布した面」がハニカム成形体に接触するようにして、電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。
【０１３８】
そして、電極部形成原料が塗布され、電極端子突起部形成用部材が貼り付けられたハニカム成形体を乾燥し、焼成して、ハニカム構造部と、このハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、一対の電極部のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部とを作製する。
【０１３９】
このときの乾燥条件は、５０〜１００℃とすることが好ましい。
【０１４０】
また、焼成の前に、バインダ等を除去するため、仮焼成を行うことが好ましい。仮焼成は大気雰囲気において、４００〜５００℃で、０．５〜２０時間行うことが好ましい。仮焼成及び焼成の方法は特に限定されず、電気炉、ガス炉等を用いて焼成することができる。焼成条件は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気において、１４００〜１５００℃で、１〜２０時間加熱することが好ましい。また、焼成後、耐久性向上のために、１２００〜１３５０℃で、１〜１０時間、酸素化処理を行うことが好ましい。
【０１４１】
なお、電極端子突起部形成用部材は、ハニカム成形体を焼成する前に貼り付けてもよいし、焼成した後に貼り付けてもよい。電極端子突起部形成用部材を、ハニカム成形体を焼成した後に貼り付けた場合は、その後に、上記条件によって再度焼成することが好ましい。
【０１４２】
次に、金属材料からなる金属端子部を、削りだし、もしくは板材のプレスの方法で作製する。なお、金属端子部の作製は、ハニカム構造部の作製の前に行ってもよい。
【０１４３】
なお、金属端子部の形状は、電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成することが好ましい。金属端子部を形成するための金属材料としては、コバール、ステンレス、インコネル等を好適に用いることができる。
【０１４４】
次に、得られた金属端子部と、ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部の表面に配置された電極端子突起部とを、ろう材を介して接合する。具体的には、電極端子突起部の端部に、ペースト状のろう材を塗布しておき、そこに金属端子を嵌め込み、真空の炉内において所定温度で加熱する方法で、電極端子突起部と金属端子部とを、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合する。このようにして、図１〜図５に示すようなハニカム構造体を製造することができる。
【０１４５】
ろう材の種類については、これまでにハニカム構造体の実施形態にて説明したろう材を好適に用いることができる。また、接合時における温度や、接合雰囲気（例えば、真空中での接合）等については、使用するろう材の種類に応じて適宜選択することができる。
【実施例】
【０１４６】
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。
【０１４７】
（実施例１）
炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを８０：２０の質量割合で混合し、これに、焼結助剤として炭酸ストロンチウム、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加すると共に、水を添加して成形原料とし、成形原料を真空土練機により混練し、円柱状の坏土を作製した。バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに７質量部であり、炭酸ストロンチウムの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計に対し１質量部であり、造孔材の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに３質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は２０μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。また、造孔材の平均粒子径は、２０μｍであった。炭化珪素、金属珪素及び造孔材の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
【０１４８】
得られた円柱状の坏土を押出成形機を用いて成形し、ハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で２時間乾燥し、両端面を所定量切断した。
【０１４９】
次に、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを６０：４０の質量割合で混合し、これに、焼結助剤として炭酸ストロンチウム、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、保湿剤としてグリセリン、分散剤として界面活性剤を添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を混練して電極部形成原料とした。炭酸ストロンチウムの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに１質量部であり、バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに０．５質量部であり、グリセリンの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに１０質量部であり、界面活性剤の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに０．３質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は５２μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。混練は、縦型の撹拌機で行った。
【０１５０】
次に、電極部形成原料を、乾燥させたハニカム成形体の側面に、厚さ０．５ｍｍ、幅６０ｍｍで、ハニカム成形体の両端面間に亘るように帯状に塗布した。電極部形成原料は、乾燥させたハニカム成形体の側面に、２箇所塗布した。そして、セルの延びる方向に直交する断面において、２箇所の電極部形成原料を塗布した部分の中の一方が、他方に対して、ハニカム成形体の中心部を挟んで反対側に配置されるようにした。
【０１５１】
次に、ハニカム成形体に塗布した電極部形成原料を乾燥させた。乾燥条件は、７０℃とした。
【０１５２】
次に、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを６０：４０の質量割合で混合し、これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロースを添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を混練して電極端子突起部形成原料とした。電極端子突起部形成原料を、真空土練機を用いて坏土とした。バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに２２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は５２μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
【０１５３】
得られた坏土を、真空土練機を用いて成形し、図１〜図５に示される電極端子突起部２２のような形状に加工し、乾燥して、電極端子突起部形成用部材を得た。また、乾燥条件は、７０℃とした。板状の基板２２ａに相当する部分は、３ｍｍ×１２ｍｍ×１５ｍｍの大きさとした。また、突起部２２ｂに相当する部分は、底面の直径が１０ｍｍで、中心軸方向の長さが１０ｍｍの円柱状とした。電極端子突起部形成用部材は２つ作製した。
【０１５４】
次に、２つの電極端子突起部形成用部材のそれぞれを、ハニカム成形体の２箇所の電極部形成原料を塗布した部分のそれぞれに貼り付けた。電極端子突起部形成用部材は、電極部形成原料を用いて、ハニカム成形体の電極部形成原料を塗布した部分に貼り付けた。その後、電極部形成原料を塗布し、電極端子突起部形成用部材を貼り付けたハニカム成形体を、脱脂し、焼成し、更に酸化処理してハニカム構造体（但し、金属端子部は未接続）を得た。脱脂の条件は、５５０℃で３時間とした。焼成の条件は、アルゴン雰囲気下で、１４５０℃、２時間とした。酸化処理の条件は、１３００℃で１時間とした。得られたハニカム構造体は、表１に示すハニカム構造部Ａ１、表２に示す電極部Ｂ１、及び表３に示す電極端子突起部Ｃ１を備えたものである。表１は、ハニカム構造部の構成を示し、表２は、電極部の構成を示し、表３は、電極端子突起部の構成を示す。
【０１５５】
得られたハニカム構造体の隔壁の平均細孔径（気孔径）は８．６μｍであり、気孔率は４５％であった。平均細孔径および気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。また、ハニカム構造体の、隔壁の厚さは９０μｍであり、セル密度は９０セル／ｃｍ２であった。また、ハニカム構造体の底面は直径９３ｍｍの円形であり、ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さは１００ｍｍであった。また、得られたハニカム構造体のアイソスタティック強度は２．５ＭＰａであった。アイソスタティック強度は水中で静水圧をかけて測定した破壊強度である。
【０１５６】
また、このハニカム構造体の電極端子突起部との電気的接続を行うための金属端子部を、コバールを用いて、図１及び図２に示される金属端子部２３のような凹形状に加工して形成した。なお、凹形状の金属端子部の窪み部分の内径（直径）は、電極端子突起部との間に０．０５ｍｍのろう材層が配置されるように、１０．１ｍｍの円柱状とした。また、凹形状の壁部分の厚さは０．５ｍｍとした。
【０１５７】
次に、得られた金属端子部と、ハニカム構造体の電極端子突起部とを、ニッケルとクロムを、ろう材全体に対して９０質量％含有するろう材を用いて接合してハニカム構造体を作製した。
【０１５８】
得られたハニカム構造体の電極端子突起部と金属端子部との接合部について、以下の方法で、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」を求めた。結果を、表４に示す。
【０１５９】
なお、上記した各種測定は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、電極端子突起部の突起部分の２倍の長さに相当する２０ｍｍの長さテストピース（電極端子突起部のテストピース１２２）を作製し、この電極端子突起部のテストピース１２２の両端部に、金属端子部２３をそれぞれろう材によって接合して行った。ここで、図１２Ａは、電極端子突起部と金属端子部と接合部の強度の測定方法を示す平面図であり、図１２Ｂは、電極端子突起部と金属端子部と接合部の抵抗値の測定方法を示す平面図である。
【０１６０】
（接合部の強度（初期））
図１２Ａに示すように、電極端子突起部のテストピース１２２の両端部に、金属端子部２３をそれぞれろう材によって接合し、図１２Ａの矢印の方法に、金属端子部２３を両方に引っ張り、接合部が剥離する際の強度（Ｎ）を測定した。この剥離する際の強度を「接合部の強度（初期）」とした。なお、接合部の強度が１９．６Ｎ以上の場合を合格（良好）とする。
【０１６１】
（接合部の強度（冷熱サイクル後））
図１２Ａに示すテストピース１２２及び金属端子部２３を、電気炉を使用して７００℃まで加熱した後、１００℃まで冷却する冷熱サイクルを１００回繰り返し、上記した接合部の強度（初期）の測定と同様の方法によって、接合部が剥離する際の強度（Ｎ）を測定した。この剥離する際の強度を「接合部の強度（冷熱サイクル後）」とした。なお、接合部の強度が１９．６Ｎ以上の場合を合格（良好）とする。
【０１６２】
（接合部の抵抗値（初期））
図１２Ｂに示すように、電極端子突起部のテストピース１２２の両端部に、金属端子部２３をそれぞれろう材によって接合し、一方の金属端子部２３からテストピース１２２を介して他方の金属端子部２３までの抵抗値（ｍΩ）を測定した。この抵抗値を「接合部の抵抗値（初期）」とした。
【０１６３】
（接合部の抵抗値（冷熱サイクル後））
図１２Ａに示すテストピース１２２及び金属端子部２３を、電気炉を使用して７００℃まで加熱した後、１００℃まで冷却する冷熱サイクルを１００回繰り返し、上記した接合部の抵抗値（初期）の測定と同様の方法によって、一方の金属端子部２３からテストピース１２２を介して他方の金属端子部２３までの抵抗値（ｍΩ）を測定した。この抵抗値を「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」とした。
【０１６４】
また、表１において、「ＳｉＣ配合量（質量％）」は、炭化珪素と金属珪素の合計質量に対する、炭化珪素の配合比率（質量比率）を示し、「Ｓｉ配合量（質量％）」は、炭化珪素と金属珪素の合計質量に対する、金属珪素の配合比率（質量比率）を示す。また、「造孔材配合量（造孔材）（質量部）」は、成形原料全体を１００質量部としたときの、造孔材の質量部を示し、「水比（水）（質量部）」は、成形原料全体を１００質量部としたときの、水の質量部を示す。また、「セル形状」は、セルの延びる方向に直交する断面における、セルの形状を示す。また、「リブ厚（μｍ）」は、隔壁の厚さを示す。「セル数（個／ｃｍ２）」は、ハニカム構造体の、セルの延びる方向に直交する断面におけるセル密度を表す。また、表１における気孔率及び気孔径は、ハニカム構造部の隔壁の気孔率及び平均細孔径を示す。表２における気孔率及び気孔径は、電極部の気孔率及び平均細孔径を示す。表３における気孔率及び気孔径は、電極端子突起部の気孔率及び平均細孔径を示す。
【０１６５】
【表１】
【０１６６】
【表２】
【０１６７】
【表３】
【０１６８】
【表４】
【０１６９】
（実施例２〜５）
ろう材の種類を、表４に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法によって、ハニカム構造体を作製し、実施例１と同様の方法によって、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」の測定を行った。測定結果を表４に示す。
【０１７０】
（実施例６）
図１０に示すように、電極端子突起部２２の表面の一部に、珪素（Ｓｉ）を溶射して金属被膜２７を作製した以外には、実施例１と同様の方法によって、ハニカム構造体を作製し、実施例１と同様の方法によって、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」の測定を行った。測定結果を表４に示す。
【０１７１】
（実施例７）
図９に示すように、電極端子突起部２２と金属端子部２３との接続面積の８０％に相当する範囲を、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を含む結晶化ガラス２６を介して接合した以外は、実施例１と同様の方法によって、ハニカム構造体を作製し、実施例１と同様の方法によって、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」の測定を行った。測定結果を表４に示す。
【０１７２】
（比較例１）
実施例１と同様の方法によって、ハニカム構造部、電極部、及び電極端子突起部を作製し、この電極端子突起部の外周部分を、１ｍｍのステンレス製の薄板金属によって覆い、この薄板金属の両端部を重ね合わせてネジ止めによって固定することで、電極端子突起部と、金属端子部に相当する薄板金属とを電気的に接続し、比較例１のハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体に対して、実施例１と同様の方法によって、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」の測定を行った。測定結果を表４に示す。
【０１７３】
表１に示すように、実施例１〜７のハニカム構造体は、初期及び冷熱サイクル後における、接合部の強度が高いものであった。また、初期及び冷熱サイクル後の抵抗値も、電気的接続を行う程度の十分に低い抵抗値であった。一方、比較例１のハニカム構造体は、初期及び冷熱サイクル後の接合部の強度が極めて低いものであった。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本発明のハニカム構造体は、化学、電力、鉄鋼等の様々な分野において、内燃機関から排出される排ガスを浄化する触媒装置用の担体として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７５】
１：隔壁、２：セル、３：外周壁、４：ハニカム構造部、５：側面、１１：一方の端面、１２：他方の端面、２１：電極部、２２：電極端子突起部、２２ａ：基板、２２ｂ：突起部、２３：金属端子部、２４：ろう材、２５：隙間、２６：結晶化ガラス、２７：金属被膜、１００：ハニカム構造体、Ｏ：中心部、Ｒ：周方向。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に関し、更に詳しくは、触媒担体であると共にヒーターとしても機能するハニカム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コージェライト製のハニカム構造体に触媒を担持したものを、自動車エンジンから排出された排ガス中の有害物質の処理に用いていた。また、炭化珪素質焼結体によって形成されたハニカム構造体を排ガスの浄化に使用することも知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ハニカム構造体に担持した触媒によって排ガスを処理する場合、触媒を所定の温度まで昇温する必要があるが、エンジン始動時には、触媒温度が低いため、排ガスが十分に浄化されないという問題があった。
【０００４】
そのため、触媒が担持されたハニカム構造体の上流側に、金属製のヒーターを設置して、排ガスを昇温させる方法が検討されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
また、多孔質導電性セラミックスからなるフィルタ本体の両端面に、その中心部を除く周囲に電極層を形成した自己発熱型ディーゼルパティキュレートフィルタについても提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１３６３１９号公報
【特許文献２】特許第２９３１３６２号公報
【特許文献３】特開２０００−２９７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に示すようなヒーターを、自動車に搭載して使用する場合、自動車の電気系統に使用される電源が共通で使用され、例えば２００Ｖという高い電圧の電源が用いられる。しかし、金属製のヒーターは、電気抵抗が低いため、２００Ｖという高い電圧の電源を用いた場合、過剰に電流が流れ、電源回路を損傷させることがあるという問題があった。また、ヒーター部分以外にも過剰に電流が流れてしまうため、電力を無駄に消費してしまうという問題もあった。
【０００８】
また、ヒーターが金属製であると、仮にハニカム構造に加工したものであっても、触媒を担持し難いため、ヒーターと触媒とを一体化させることは難しかった。
【０００９】
また、特許文献３に記載されたパティキュレートフィルタは、高温、及び腐食性ガス雰囲気下で使用され、且つ、自動車等の車両に搭載される場合には、走行時に常時激しい振動が加わるため、電極層がフィルタ本体から剥離しないように、フィルタ本体と電極層とが強固に接続されていることが重要である。上記特許文献３においては、フィルタ本体の両端面に配設する電極層を、金属材料又は導電性を有するセラミックス材料によって形成することが記載されている。
【００１０】
本来、セラミックス材料と金属材料と接合は、その接合面における接合強度が低く、また、セラミックス材料と金属材料との濡れ性も低いため、例えば、金属材料により上記電極層を形成し、且つセラミックス材料からなるフィルタ本体との電気的接続を確保するためには、物理蒸着や化学蒸着等の特別な形成方法が必要となるが、このような方法は、製造工程が極めて煩雑であり、製造コストが増大するという問題があった。
【００１１】
一方、セラミックス材料により電極層を形成する場合には、フィルタ本体と電極層とが共にセラミックス材料であるため、電極層の形成は、金属材料を使用する場合と比較して容易なものとなるが、このようなセラミックス材料からなる電極層に対しては、電力を供給するための金属性の端子等を別途接続しなければならず、セラミックス材料と金属材料とを、簡便且つ十分な接合強度によって接合するという問題は依然として解決されていない。
【００１２】
特に、自動車等のエンジン等から排出される排ガス雰囲気下で使用されるパティキュレートフィルタ（ハニカム構造体）においては、耐熱性や耐熱衝撃性等にも優れた電気的接続が望まれており、従来、上述した種々の特性を満足するようなセラミックス材料と金属材料との接合方法については提案されていなかった。
【００１３】
また、特許文献３に記載されたパティキュレートフィルタは、電極に通電を行うことによりフィルタ本体を単に加熱し、フィルタの再生効率を向上させるものであるため、フィルタ本体の両端面の中心部を除く周囲のみに電極層が形成されているが、このような構成では、フィルタ本体を均一な温度に加熱することができず、例えば、フィルタ本体に触媒を担持して触媒担体として用いた場合、担持した触媒の全てが良好に作用するようにフィルタ本体を均一な温度に制御することは極めて困難である。
【００１４】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、触媒担体であると共にヒーターとしても機能するハニカム構造体を提供する。特に、ハニカム構造体を構成するセラミックス材料からなる構成要素と、金属材料からなる金属端子部とが、簡便、且つ耐熱性及び耐熱衝撃性に優れた接続方法によって電気的に接合されたハニカム構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の課題を解決するため、本発明は、以下のハニカム構造体を提供する。
【００１６】
［１］ 流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部と、前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、前記一対の電極部のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部と、前記電極端子突起部に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部と、を備え、前記一対の電極部、及び前記電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、前記電極端子突起部と前記金属端子部とが、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなるハニカム構造体。
【００１７】
［２］ 前記電極端子突起部が、凸形状又は凹形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、前記電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成されてなる前記［１］に記載のハニカム構造体。
【００１８】
［３］ 前記電極端子突起部と前記金属端子部とは、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に隙間を有し、且つ、前記電極端子突起部と前記金属端子部とが嵌合する前記凹凸形状の側面部分において前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる前記［２］に記載のハニカム構造体。
【００１９】
［４］ 前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の厚さが０．１〜５ｍｍである前記［２］又は［３］に記載のハニカム構造体。
【００２０】
［５］ 前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の端面形状が、凹形状の内周側が突出するような先細り形状である前記［２］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２１】
［６］ 前記ろう材が、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、鉄、銅、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有するものである前記［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２２】
［７］ 前記金属端子部が、コバール、ステンレス、又はインコネルからなるものである前記［１］〜［６］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２３】
［８］ 前記電極端子突起部の表面の少なくとも一部に、金属被膜が配設され、前記電極端子突起部の表面の前記金属被膜と、前記金属端子部とが、前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる前記［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２４】
［９］ 前記電極端子突起部と前記金属端子部との接続部分の一部が、結晶化ガラスを介して接合されてなる前記［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【００２５】
［１０］ 前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びると共に両端部間に亘る帯状に形成され、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心部を挟んで反対側に配設された前記［１］〜［９］のいずれかに記載のハニカム構造体。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のハニカム構造体は、ハニカム構造部が、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなるため、ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部間に電流を流すことにより、ハニカム構造部が発熱し、ヒーターとして好適に用いることができる。
【００２７】
また、電極部と電極端子突起部とが、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなるため、ハニカム構造部との接合強度が高く、且つ、ハニカム構造部の側面への電極部の配設を極めて簡便に行うことができる。更に、電極端子突起部と金属端子部とは、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されており、セラミックス材料と金属材料との接合部分が、優れた耐熱性、及び高い耐熱衝撃性を有する状態で接合されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。
【図３】図１に示すハニカム構造体において、金属端子部が電極端子突起部に接合されていない状態を示す側面図である。
【図４】図３に示すハニカム構造体のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。
【図５】図２に示すハニカム構造体の電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図６】本発明のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図７】本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図８】本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図９】本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図１０】本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【図１１Ａ】本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。
【図１１Ｂ】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。
【図１１Ｃ】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。
【図１１Ｄ】本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁に電極部が配設された状態を示す模式図である。
【図１２Ａ】電極端子突起部と金属端子部と接合部の強度の測定方法を示す平面図である。
【図１２Ｂ】電極端子突起部と金属端子部と接合部の抵抗値の測定方法を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００３０】
（１）ハニカム構造体：
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図１〜図５に示すように、流体の流路となる一方の端面１１から他方の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１と、最外周に位置する（隔壁１全体の外周を取り囲むように配設された）外周壁３とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部４と、このハニカム構造部４の側面に配設された一対の電極部２１，２１と、一対の電極部２１，２１のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部２２，２２と、電極端子突起部２２に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部２３，２３と、を備えたハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図２は、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。また、図３は、図１に示すハニカム構造体において、金属端子部が電極端子突起部に接合されていない状態を示す側面図であり、図４は、図３に示すハニカム構造体のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。また、図５は、図２に示すハニカム構造体の電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００３１】
そして、本実施形態のハニカム構造体１００においては、一対の電極部２１，２１、及び電極端子突起部２２，２２が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、且つ、電極端子突起部２２と金属端子部２３とが、ろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されてなるものである。
【００３２】
このような本実施形態のハニカム構造体は、ハニカム構造部４が、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなるため、ハニカム構造部４の側面に配設された一対の電極部２１，２１間に電流を流すことにより、ハニカム構造部４が発熱し、ヒーターとして好適に用いることができる。本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４を構成する複数の炭化珪素粒子が、炭化珪素粒子間に細孔を形成するようにして、珪素によって結合されている。
【００３３】
また、電極部２１と電極端子突起部２２とが、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなるため、ハニカム構造部４との接合強度が高く、且つ、ハニカム構造部４の側面への電極部２１の配設を極めて簡便に行うことができる。更に、電極端子突起部２２と金属端子部２３とは、ろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されており、セラミックス材料と金属材料との接合部分が、優れた耐熱性、及び高い耐熱衝撃性を有する状態で接合されている。
【００３４】
本実施形態のハニカム構造体１００は、ハニカム構造部４の側面に一対の電極部２１，２１が配設されており、それぞれの電極部２１，２１の電極端子突起部２２，２２と、金属端子部２３，２３とが、ろう材２４を介して電気的に接続されているため、金属端子部２３，２３間に電圧を印加することにより、ハニカム構造部４が抵抗体となり発熱する。
【００３５】
従来、ハニカム構造体に担持した触媒によって排ガスを処理する場合には、触媒を所定の温度まで昇温する必要があり、例えば、エンジン始動時には、触媒温度が低く、排ガスが十分に浄化されないという問題があったが、本実施形態のハニカム構造体においては、ハニカム構造部に電圧を印加して発熱させることができるため、エンジンの運転状態に関わらず、必要に応じて適宜ハニカム構造体を所定の温度まで昇温することができる。
【００３６】
上記した電極端子突起部は、ハニカム構造体に電圧を印加するための電気配線等との電気的接続を確保するためのハニカム構造体側の端子であり、この電極端子突起部と、電源からの配線が接続された金属端子部とが電気的に接続されている。即ち、セラミックス材料からなるハニカム構造部に電圧を印加するため（即ち、通電を行うため）には、電源からの配線や端子を構成する金属材料と、ハニカム構造体の少なくとも一部を構成するセラミックス材料との接合が、少なくとも一箇所（一対）必要である。従来のハニカム構造体において、セラミックス材料と金属材料とを接合する場合には、物理蒸着や化学蒸着等の極めて煩雑な接合が必要とされていたが、本実施形態のハニカム構造体は、セラミックス材料からなる電極端子突起部と、金属材料からなる金属端子部とが、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されているため、簡便な方法によって、優れた耐熱性、及び高い耐熱衝撃性を有する接合が実現されている。
【００３７】
なお、一対の電極部（換言すれば、電極端子突起部に接合されたそれぞれの金属端子部）間に印加する電圧は、ハニカム構造体を昇温する温度や、ハニカム構造部の材質等によって適宜選択することができるが、例えば、５０〜３００Ｖが好ましく、１００〜２００Ｖが更に好ましい。例えば、自動車の電気系統に電圧２００Ｖの電源を使用している場合には、当該２００Ｖの電圧を印加することが好ましい。
【００３８】
本実施形態のハニカム構造体においては、電極端子突起部が、凸形状又は凹形状に形成されてなるとともに、金属端子部が、電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成されてなることが好ましい。図１〜図５においては、電極端子突起部２２が、凸形状に形成され、金属端子部が凹形状に形成された場合の例を示している。なお、図６に示すように、極端子突起部２２が、凹形状に形成され、金属端子部が凸形状に形成されていてもよい。ここで、図６は、本実施形態のハニカム構造体の他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００３９】
また、図７に示すように、電極端子突起部２２と金属端子部２３とは、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に隙間２５を有し、且つ、電極端子突起部２２と金属端子部２３とが嵌合する凹凸形状の側面部分においてろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されてなるものであることが好ましい。このように構成することによって、高温時における、電極端子突起部２２と金属端子部２３との熱膨張率の差によって生じる応力を、上記隙間２５によって緩和することができる。ここで、図７は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００４０】
なお、例えば、図５に示すように、電極端子突起部２２が、凸形状に形成されてなるとともに、金属端子部２３が、凹形状に形成されてなる場合には、金属端子部２３は、凹形状を形成する壁部分の厚さが０．１〜５ｍｍであることが好ましく、０．２〜３ｍｍであることが更に好ましく、０．３〜１ｍｍであることが特に好ましい。このように構成することによって、金属端子部の熱膨張が小さくなり、凸形状の電極端子突起部への応力（具体的には、熱膨張による電極端子突起部の締め付け圧力）が軽減され、高温時における、電極端子突起部及び金属端子部の破損、また、ろう材による接合部分の剥離等を有効に防止することができる。なお、上記した凹形状を形成する壁部分の厚さは、電極端子突起部及び金属端子部の大きさによって異なるため、上記した範囲に限定されることはない。
【００４１】
また、本実施形態のハニカム構造体は、例えば、図８に示すように、電極端子突起部２２が、凸形状に形成されてなるとともに、金属端子部２３が、凹形状に形成されてなり、金属端子部２３は、凹形状を形成する壁部分の端面形状が、凹形状の内周側が突出するような先細り形状であることが好ましい。このように構成することによって、金属端子部２３の凹形状を形成する壁部分の端面における、圧縮及び引張応力を小さくすることができる。ここで、図８は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００４２】
例えば、図５に示すように、金属端子部２３の凹形状を形成する壁部分の端面が平坦な形状であると、凹形状を形成する壁部分と、凸形状の突起部分（具体的には、凸形状の突起表面に配設されたろう材の表面）とに圧縮応力が生じ、凹形状を形成する壁部分の先端部付近（即ち、壁部分の端面が開放される先端部近傍）で、接合面に生じている圧縮応力が極めて大きな引張応力とへ変化する現象が確認されることがある。そこで、図８に示すように、凹形状を形成する壁部分の端面形状を、凹形状の内周側が突出するような先細り形状とすることによって、上記先端部付近における引張応力を低減することができ、電極端子突起部２２と金属端子部２３との剥離を有効に防止することが可能となる。例えば、先細り形状の先端部分（エッジ）の角度は、１０〜６０°であることが好ましく、２０〜５０°であることが更に好ましい。１０°未満では、凹形状の壁部分先端の強度が低下することがあり、一方、６０°を超えると、引張応力を低減する効果が低下することがある。
【００４３】
電極端子突起部と金属端子部と接合するためのろう材は、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、鉄、銅、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有するものであることが好ましい。特に、ろう材として、上記群から選択される少なくとも二種の金属を含有するものであることが更に好ましい。このように構成されたろう材は、接合部分の強度が高く、耐熱衝撃性に優れた接合を実現することができるとともに、接合部分の抵抗値が低く、良好な電気的接続も可能となる。
【００４４】
例えば、具体的なろう材の種類としては、ニッケルとクロムを含有するろう材、チタンと銅を含有するろう材、マンガンと銅を含有するろう材、銀とチタンを含有するろう材、鉄とクロムを含有するろう材等を挙げることができる。
【００４５】
また、このようなろう材は、耐熱性の向上や、ろう材の融点を低下させる目的に、特定の元素が含有（添加）されたものであってもよい。例えば、ニッケル及びクロムを含有するろう材に、珪素（Ｓｉ）やホウ素（Ｂ）等が添加されたろう材は、ろう材の耐熱性を向上させることができる。また、ニッケル及びクロムを含有するろう材には、ろう材の融点を下げるために、リン（Ｐ）が添加されたものであってもよい。このようなろう材を用いる場合には、１０５０〜１０９０℃、真空中でろう付けすることができる。
【００４６】
また、チタン及び銅を含有するろう材には、ろう材の耐熱性を向上させるために、マンガン（Ｍｎ）やジルコニウム（Ｚｒ）等が添加されたものであることが好ましい。このようなろう材は、１０５０℃程度の温度で、真空中でろう付けすることができる。
【００４７】
また、マンガン及び銅を含有するろう材にも同様に、ろう材の耐熱性を向上させるために、ニッケル（Ｎｉ）等が添加されたものであることが好ましい。このようなろう材は、９３０〜１０９０℃、真空中でろう付けすることができる。
【００４８】
また、銀及びチタンを含有するろう材には、ろう材の耐熱性を向上させるために、銅（Ｃｕ）やインジウム（Ｉｎ）等が添加されたものであることが好ましい。このようなろう材は、８４０〜９３０℃、真空中でろう付けすることができる。
【００４９】
更に、鉄及びクロムを含有するろう材には、ろう材の耐熱性を向上させるために、ニッケル（Ｎｉ）や珪素（Ｓｉ）等が添加されたものであることが好ましい。また、ろう材の融点を下げるために、リン（Ｐ）が添加されたものであってもよい。このようなろう材を用いる場合には、１０９０℃程度の温度で、真空中でろう付けすることができる。
【００５０】
電極端子突起部と金属端子部と接合するろう材による層（以下、「ろう材層」ということがある）の厚さは、３０〜３００μｍであることが好ましく、４０〜２００μｍであることが更に好ましく、５０〜１５０μｍであることが特に好ましい。ろう材層の厚さが３０μｍ未満であると、熱サイクルによって接合部が割れることがあり、一方、３００μｍを超えると、接合部の機械的強度が低下することがある。
【００５１】
また、これまでの実施形態においては、電極端子突起部と金属端子部との一部が、ろう材によってのみ接合された場合の例について説明を行っていたが、例えば、図９に示すように、電極端子突起部２２と金属端子部２３との接続部分の一部が、結晶化ガラス２６を介して接合されてなるものであってもよい。図９においては、電極端子突起部２２が、凹形状に形成されてなるとともに、金属端子部２３が、凸形状に形成されてなり、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に、ろう材２４が配設され、且つ、凹形状を形成する壁部分と凸形状の突起の側面との間に、結晶化ガラス２６が配設された場合の例を示している。ここで、図９は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００５２】
このような結晶化ガラスを配設することによって、接合強度を向上させることができる。なお、結晶化ガラスの配置位置については、特に制限はなく、電極端子突起部と金属端子部との一部がろう材によって接合され、且つ、その他の一部が結晶化ガラスによって接合されていればよい。なお、結晶化ガラスによる接合部分は、導電性が担保されないため、電極端子突起部と金属端子部とを接合する面積の７０％未満であることがより好ましい。
【００５３】
具体的な、結晶化ガラスの素材としては、例えば、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等を挙げることができる。このような結晶化ガラスは、接合強度、及び耐熱性に優れている。
【００５４】
また、本実施形態のハニカム構造体を構成する一対の電極部、及び電極端子突起部は、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなるものであり、金属端子部によって印加された電圧により、ハニカム構造部を発熱させることができる。ここで、「一対の電極部、及び電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を主成分とする」というときは、一対の電極部、及び電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。このため、一対の電極部、及び電極端子突起部は、炭化珪素及び珪素のみから形成されていてもよいし、１０質量％以下の微量の不純物や、他のセラミックス成分が含有されてもよい。
【００５５】
なお、電極部と電極端子突起部とは、炭化珪素と珪素との比率が同一の導電性セラミックス材料からなるものであってもよいし、異なる比率の導電性セラミックス材料からなるものであってもよい。なお、電極部の成分と電極端子突起部の成分とが同じ（又は近い）成分である場合には、電極部と電極端子突起部の熱膨張係数が同じ（又は近い）値になるため好ましい。また、材質が同じ（又は近く）になるため、電極部と電極端子突起部との接合強度も高くなる。そのため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極端子突起部が電極部から剥れたり、電極端子突起部と電極部との接合部分が破損したりすることを良好に防止することができる。
【００５６】
なお、図１〜図５に示すように、電極端子突起部２２は、四角形の板状の基板２２ａと、円柱状の突起部２２ｂ（凸形状の部分）とによって構成されていることが好ましい。このような形状にすることにより、電極端子突起部２２は、基板２２ａにより電極部２１に強固に接合されることができ、突起部２２ｂにより電気配線を確実に接合させることができる。
【００５７】
電極端子突起部２２において、基板２２ａの厚さは、１〜５ｍｍが好ましい。このような厚さとすることにより、電極端子突起部２２を確実に電極部２１に接合することができる。１ｍｍより薄いと、基板２２ａが弱くなり、突起部２２ｂが基板２２ａから外れ易くなることがある。５ｍｍより厚いと、ハニカム構造体を配置するスペースが必要以上に大きくなることがある。
【００５８】
電極端子突起部２２において、基板２２ａの、「ハニカム構造部４の周方向Ｒ」における長さ（幅）は、電極部２１の、「ハニカム構造部４の周方向Ｒ」における長さの、２０〜１００％であることが好ましく、３０〜１００％であることが更に好ましい。このような範囲にすることにより、電極端子突起部２２が、電極部２１から外れ難くなる。２０％より短いと、電極端子突起部２２が、電極部２１から外れ易くなることがある。電極端子突起部２２において、基板２２ａの、「セル２の延びる方向」における長さは、ハニカム構造部４のセルの延びる方向における長さの、５〜３０％が好ましい。基板２２ａの「セル２の延びる方向」における長さをこのような範囲とすることにより、十分な接合強度が得られる。基板２２ａの「セル２の延びる方向」における長さを、ハニカム構造部４のセルの延びる方向における長さの５％より短くすると、電極部２１から外れ易くなることがある。そして、３０％より長くすると、質量が大きくなることがある。
【００５９】
電極端子突起部２２において、突起部２２ｂの太さは３〜２０ｍｍが好ましい。このような太さにすることにより、突起部２２ｂと金属端子部２３とをより強固に接合させることができる。３ｍｍより細いと突起部２２ｂが折れ易くなることがある。２０ｍｍより太いと、金属端子部２３と接続させ難くなることがある。また、突起部２２ｂの長さは、３〜２０ｍｍが好ましい。このような長さにすることにより、突起部２２ｂに、金属端子部２３を良好に接合させるとことができる。３ｍｍより短いと金属端子部２３と接合させ難くなることがある。２０ｍｍより長いと、突起部２２ｂが折れ易くなることがある。
【００６０】
図２に示すように、電極端子突起部２２は、電極部２１の「セル２の延びる方向」における中央部に配置されていることが好ましい。これにより、ハニカム構造部４全体を均等に加熱し易くなる。
【００６１】
電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗は、０．１〜２．０Ωｃｍであることが好ましく、０．１〜１．０Ωｃｍであることが更に好ましい。電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗をこのような範囲にすることにより、高温の排ガスが流れる配管内において、電極端子突起部２２から、電流を電極部２１に効率的に供給することができる。電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗が０．１Ωｃｍより小さいと、製造時に変形してしまうことがある。電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗が２．０Ωｃｍより大きいと、電流が流れ難くなるため、電流を電極部２１に供給し難くなることがある。
【００６２】
電極端子突起部２２は、気孔率が３０〜４５％であることが好ましく、３０〜４０％であることが更に好ましい。電極端子突起部２２の気孔率がこのような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極端子突起部２２の気孔率が、３０％より低いと、製造時に変形してしまうことがある。電極端子突起部２２の気孔率が、４５％より高いと、電極端子突起部２２の強度が低下することがあり、特に突起部２２ｂの強度が低下すると突起部２２ｂが折れ易くなることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００６３】
電極端子突起部２２は、平均細孔径が５〜２０μｍであることが好ましく、７〜１５μｍであることが更に好ましい。電極端子突起部２２の平均細孔径がこのような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極端子突起部２２の平均細孔径が、５μｍより小さいと、製造時に変形してしまうことがある。電極端子突起部２２の平均細孔径が、２０μｍより大きいと、電極端子突起部２２の強度が低下することがあり、特に突起部２２ｂの強度が低下すると突起部２２ｂが折れ易くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００６４】
電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、１０〜６０μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることが更に好ましい。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗を、０．１〜２．０Ωｃｍにすることができる。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、１０μｍより小さいと、電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗が大きくなり過ぎることがある。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、６０μｍより大きいと、電極端子突起部２２の４００℃における体積電気抵抗が小さくなり過ぎることがある。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
【００６５】
電極端子突起部２２に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極端子突起部２２に含有される珪素の質量の比率が、２０〜４０質量％であることが好ましく、２５〜３５質量％であることが更に好ましい。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、このような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極端子突起部２２に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、２０質量％より小さいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。そして、４０質量％より大きいと、製造時に変形してしまうことがある。
【００６６】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、電極端子突起部２２の気孔率が３０〜４５％であり、電極端子突起部２２の平均細孔径が５〜２０μｍであり、電極端子突起部２２に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極端子突起部２２に含有される「珪素の質量」の比率が、２０〜４０質量％であり、電極端子突起部２２に含有される炭化珪素の粒子（炭化珪素粒子）の平均粒子径が１０〜６０μｍであり、電極端子突起部２２の体積電気抵抗が、０．１〜２．０Ωｃｍであることが好ましい。これにより、特に、ハニカム構造体に均一に通電することができる。
【００６７】
また、本実施形態のハニカム構造体１００の、「一対の電極部２１，２１のそれぞれに配設された電極端子突起部間」で測定された４００℃における電気抵抗は、１〜２０Ωであることが好ましく、３〜１０Ωであることが更に好ましい。４００℃における電気抵抗が１Ωより小さいと、２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに、電流が過剰に流れるため好ましくない。４００℃における電気抵抗が２０Ωより大きいと、２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに、電流が流れ難くなるため好ましくない。ハニカム構造体の４００℃における電気抵抗は、二端子法により測定した値である。
【００６８】
また、本実施形態のハニカム構造体においては、図１０に示すように、電極端子突起部２２の表面の少なくとも一部に、金属被膜２７が配設され、電極端子突起部２２の表面の金属被膜２７と、金属端子部２３とが、ろう材２４を介して電気的に接続された状態で接合されてなるものであってもよい。ここで、図１０は、本実施形態のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、電極端子突起部と金属端子部とを拡大して示す拡大断面図である。
【００６９】
このような金属被膜は、例えば、電極端子突起部２２の表面を溶射、蒸着等の方法により、金属の被膜を配設することによって形成することができる。なお、電極端子突起部に対して金属被膜を形成するため、ハニカム構造体表面に直接金属被膜を形成するよりも、簡便に金属被膜を形成することができる。
【００７０】
具体的な金属被膜の形成方法としては、例えば、珪素（Ｓｉ）を電極端子突起部の表面に溶射する方法や、金属材料を電極端子突起部の表面に真空蒸着させる方法などがある。
【００７１】
また、金属端子部を構成する金属材料の種類については特に制限はないが、例えば、低熱膨張金属を使用し、常温時の残留応力を低減可能なものであることが好ましい。具体的な金属材料としては、例えば、コバール、ＳＵＳ４３０等のステンレス、インコネルなどを好適例として挙げることができる。
【００７２】
また、本実施形態のハニカム構造体に用いられる金属端子部は、これまでに説明した電極端子突起部との電気的接続を行うための端子であり、金属材料によって形成されたものである。金属端子部の形状は、これまでに説明した電極端子突起部と、ろう材を介して電気的、且つ物理的な接続を行うことが可能なものであればよい。
【００７３】
また、この金属端子部は、薄肉金属を使用することによっても、高温時の熱応力を低減することができる。即ち、上述したように、金属端子部のろう材を介して接合される部分の肉厚（例えば、図２における金属端子部２２の凹形状を形成する壁部分の厚さ）を薄くすることで、接合部分における金属端子部の熱膨張量を小さくして、高温時における、電極端子突起部及び金属端子部の破損、また、ろう材による接合部分の剥離等を有効に防止することができる。
【００７４】
この金属端子部は、ハニカム構造体に電圧を印加するための電源と、金属配線等によって電気的接続されている。金属端子部と金属配線とは共に金属であるため、従来公知の金属同士の接合方法（例えば、溶接やはんだ付け等）によって、低抵抗な電気的接続が可能である。
【００７５】
金属端子部は、接合強度が十分であれば、セラミックスとの接合面積を減少させた形状を適用することで、熱サイクルがかかった後の接合部の剥がれに対して改善される方向となる。
【００７６】
ハニカム構造部は、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなり、図１〜図５に示すように、流体の流路となる一方の端面１１から他方の端面１２まで延びる複数のセル２を区画形成する多孔質の隔壁１と、最外周に位置する（隔壁１全体の外周を取り囲むように配設された）外周壁３とを有するものである。このハニカム構造部は、上述したように骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料（即ち、導電性を有するセラミックス材料）からなるため、電極部を通じて電圧が印加された際に、ハニカム構造部が抵抗体として作用し、ハニカム構造体を発熱させる。
【００７７】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、ハニカム構造部４に含有される「骨材としての炭化珪素粒子の質量」と、ハニカム構造部４に含有される「結合材としての珪素の質量」との合計に対する、ハニカム構造部４に含有される「結合材としての珪素の質量」の比率が、１０〜４０質量％であることが好ましく、１５〜２５質量％であることが更に好ましい。１０質量％より低いと、ハニカム構造体の強度が低下することがある。４０質量％より高いと、焼成時に形状を保持できないことがある。
【００７８】
また、ハニカム構造部４を構成する隔壁厚さは、５０〜１５０μｍであることが好ましく、７０〜１００μｍであることが更に好ましい。隔壁厚さをこのような範囲にすることにより、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いて、触媒を担持しても、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制できる。隔壁厚さが５０μｍより薄いと、ハニカム構造体の強度が低下することがあり。隔壁厚さが１５０μｍより厚いと、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることがある。
【００７９】
ハニカム構造部４は、セル密度が４０〜１５０セル／ｃｍ２であることが好ましく、７０〜１００セル／ｃｍ２であることが更に好ましい。セル密度をこのような範囲にすることにより、排ガスを流したときの圧力損失を小さくした状態で、触媒の浄化性能を高くすることができる。セル密度が４０セル／ｃｍ２より低いと、触媒担持面積が少なくなることがあり、セル密度が１５０セル／ｃｍ２より高いと、ハニカム構造体１００を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排ガスを流したときの圧力損失が大きくなり過ぎることがある。
【００８０】
また、ハニカム構造部４を構成する炭化珪素粒子（骨材）の平均粒子径は、３〜３０μｍであり、５〜２０μｍであることが好ましい。ハニカム構造部４を構成する炭化珪素粒子の平均粒子径をこのような範囲とすることにより、ハニカム構造体１００の４００℃における体積電気抵抗を１〜２０Ωｃｍにすることができる。炭化珪素粒子の平均粒子径が３μｍより小さいと、ハニカム構造体１００の４００℃における体積電気抵抗が大きくなるため好ましくない。炭化珪素粒子の平均粒子径が３０μｍより大きいと、ハニカム構造体１００の４００℃における体積電気抵抗が小さくなるため好ましくない。また、炭化珪素粒子の平均粒子径が３０μｍより大きいと、ハニカム成形体を押出成形するときに、押出成形用の口金に成形用原料が詰まることがあるため好ましくない。炭化珪素粒子の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。
【００８１】
また、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗は、１〜２０Ωｃｍであることが好ましく、３〜１０Ωｃｍであることが更に好ましい。４００℃における体積電気抵抗が１Ωｃｍより小さいと、２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が過剰に流れるため好ましくない。４００℃における体積電気抵抗が２０Ωｃｍより大きいと、２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が流れ難くなり、十分に発熱しないことがあるため好ましくない。ハニカム構造体の４００℃における体積電気抵抗は、二端子法により測定した値である。
【００８２】
本実施形態のハニカム構造体１００において、ハニカム構造体１００の４００℃における電気抵抗は、１〜２０Ωであることが好ましく、３〜１０Ωであることが更に好ましい。４００℃における電気抵抗が１Ωより小さいと、例えば２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が過剰に流れるため好ましくない。４００℃における電気抵抗が２０Ωより大きいと、例えば２００Ｖの電源によってハニカム構造体１００に通電したときに（電圧は２００Ｖには限定されない）、電流が流れ難くなるため好ましくない。ハニカム構造体の４００℃における電気抵抗は、二端子法により測定した値である。
【００８３】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、電極部２１の４００℃における体積電気抵抗は、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗より低いものであり、更に、電極部２１の４００℃における体積電気抵抗が、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗の、２０％以下であり、１〜１０％であることが好ましい。電極部２１の４００℃における体積電気抵抗を、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗の、２０％以下とすることにより、電極部２１が、より効果的に電極として機能するようになる。
【００８４】
隔壁１の気孔率は、３５〜６０％であることが好ましく、４５〜５５％であることが更に好ましい。気孔率が、３５％未満であると、焼成時の変形が大きくなってしまうため好ましくない。気孔率が６０％を超えるとハニカム構造体の強度が低下するため好ましくない。気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００８５】
隔壁１の平均細孔径は、２〜１５μｍであることが好ましく、４〜８μｍであることが更に好ましい。平均細孔径が２μｍより小さいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎるため好ましくない。平均細孔径が１５μｍより大きいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎるため好ましくない。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００８６】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、隔壁１の厚さが７０〜１００μｍであり、セル密度が７０〜１００セル／ｃｍ２であり、骨材としての炭化珪素粒子の平均粒子径が５〜２０μｍであり、隔壁１の気孔率が４５〜５５％であり、隔壁１の平均細孔径が４〜８μｍであり、ハニカム構造部４に含有される骨材としての炭化珪素粒子の質量と結合材としての珪素の質量の合計に対する、結合材としての珪素の質量の比率が、１５〜２５質量％であり、ハニカム構造部４の４００℃における体積電気抵抗が、３〜１０Ωｃｍであることが好ましい。本実施形態のハニカム構造体１００をこのように構成することにより、特に、排ガスを流した場合の圧力損失が低く、排ガスの浄化性能に優れるという利点がある。
【００８７】
また、本実施形態のハニカム構造体１００においては、隔壁１及び外周壁３が、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を主成分とすることが好ましく、炭化珪素及び珪素のみから形成されていてもよい。隔壁１及び外周壁３が、炭化珪素及び珪素のみから形成される場合においても、１０質量％以下の微量の不純物が含有されてもよい。隔壁１及び外周壁３が、「炭化珪素及び珪素」以外の物質（微量の不純物）を含有する場合、隔壁１及び外周壁３に含有される他の物質としては、酸化珪素、ストロンチウム等を挙げることができる。ここで、「隔壁１及び外周壁３が、炭化珪素粒子及び珪素を主成分とする」というときは、隔壁１及び外周壁３が、炭化珪素粒子及び珪素を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。
【００８８】
図１〜図４に示すように、一対の電極部２１，２１のそれぞれは、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びると共に両端部間（両端面１１，１２間）に亘る「帯状」に形成されていることが好ましい。そして、セル２の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部２１，２１における一方の電極部２１が、一対の電極部２１，２１における他方の電極部２１に対して、ハニカム構造部４の中心部Ｏを挟んで反対側に配設されていることが好ましい。このように、電極部２１を帯状に形成し、帯状の電極部２１の長手方向が、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に延びるようにして、更に、電極部２１がハニカム構造部４の両端部間（両端面１１，１２間）に亘るようにしたため、ハニカム構造部４全体をより均等に加熱することができる。また、セル２の延びる方向に直交する断面において、一対の電極部２１，２１における一方の電極部２１が、一対の電極部２１，２１における他方の電極部２１に対して、ハニカム構造部４の中心部Ｏを挟んで反対側に配設されるようにすることにより、ハニカム構造部４全体をより均等に加熱することができる。
【００８９】
電極部２１の、「ハニカム構造部４の周方向Ｒ」における長さ（幅）が、ハニカム構造部４の側面５の、周方向Ｒにおける長さ（外周の長さ）の、１／３０〜１／４であることが好ましく、１／３０〜１／１０であることが更に好ましい。このような範囲にすることにより、ハニカム構造部４全体をより均等に加熱することができる。電極部２１の、ハニカム構造部４の周方向Ｒにおける長さ（幅）が、ハニカム構造部４の側面５の、周方向Ｒにおける長さの、１／３０より短いと、均一に発熱できないことがある。１／４より長いと、ハニカム構造部４の中心部付近が加熱され難くなることがある。
【００９０】
電極部２１の厚さは、０．２〜２．０ｍｍであることが好ましく０．５〜１．５ｍｍであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、均一に発熱することができる。電極部２１の厚さが０．２ｍｍより薄いと、電気抵抗が高くなり均一に発熱できないことがある。２．０ｍｍより厚いと、キャニング時に破損することがある。
【００９１】
電極部２１は、図１１Ａに示すように、外周壁３の表面に配設されていることが好ましい。また、電極部２１は、図１１Ｂに示すように、外周壁３の内部に埋め込まれるようにして配設されていてもよい。更に、電極部２１は、図１１Ｃ、図１１Ｄに示すように、一部（外周壁に接触している側）が外周壁３の内部に埋め込まれた状態で、残りの一部（表面側の一部）が外周壁３から外に（表面側に）出た状態となっていることも好ましい態様である。図１１Ｃにおいては、電極２１の外周壁３の内部に埋め込まれた部分の厚さが、外周壁３の厚さより薄い態様が示されている。図１１Ｄにおいては、電極２１の外周壁３の内部に埋め込まれた部分の厚さが、外周壁３の厚さと同じ厚さとなっている態様が示されている。
【００９２】
ここで、図１１Ａは、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁３に電極部２１が配設された状態を示す模式図である。図１１Ｂは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁３に電極部２１が配設された状態を示す模式図である。図１１Ｃは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁３に電極部２１が配設された状態を示す模式図である。図１１Ｄは、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態の、セルの延びる方向に直交する断面における、外周壁３に電極部２１が配設された状態を示す模式図である。なお、図１１Ａ〜図１１Ｄにおいては、外周壁３の一部及び片方の電極部２１のみが表され、隔壁等は表されていない。
【００９３】
電極部２１は、炭化珪素及び珪素を主成分とするものであり、電極部２１の成分とハニカム構造部４の成分とが同じ（又は近い）成分となるため、電極部２１とハニカム構造部４の熱膨張係数が同じ（又は近く）になる。また、材質が同じ（又は近く）になるため、電極部２１とハニカム構造部４との接合強度も高くなる。このため、ハニカム構造体に熱応力がかかっても、電極部２１がハニカム構造部４から剥れたり、電極部２１とハニカム構造部４との接合部分が破損したりすること良好に防止することができる。
【００９４】
電極部２１の４００℃における体積電気抵抗は、０．１〜２．０Ωｃｍであることが好ましく、０．１〜１．０Ωｃｍであることが更に好ましい。電極部２１の４００℃における体積電気抵抗をこのような範囲にすることにより、一対の電極部２１，２１が、高温の排ガスが流れる配管内において、効果的に電極の役割を果たす。電極部２１の４００℃における体積電気抵抗が０．１Ωｃｍより小さいと、製造時に変形してしまうことがある。電極部２１の４００℃における体積電気抵抗が２．０Ωｃｍより大きいと、電流が流れ難くなるため、電極としての役割を果たし難くなることがある。
【００９５】
電極部２１は、気孔率が３０〜４５％であることが好ましく、３０〜４０％であることが更に好ましい。電極部２１の気孔率がこのような範囲であることにより、好適な体積電気抵抗が得られる。電極部２１の気孔率が、３０％より低いと、製造時に変形してしまうことがある。電極部２１の気孔率が、４５％より高いと、体積電気抵抗が高くなりすぎることがある。気孔率は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００９６】
電極部２１は、平均細孔径が５〜２０μｍであることが好ましく、７〜１５μｍであることが更に好ましい。電極部２１の平均細孔径がこのような範囲であることにより、好適な体積電気抵抗が得られる。電極部２１の平均細孔径が、５μｍより小さいと、体積電気抵抗が高くなりすぎることがある。電極部２１の平均細孔径が、２０μｍより大きいと、強度が弱く破損することがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータで測定した値である。
【００９７】
電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が１０〜６０μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることが更に好ましい。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径がこのような範囲であることにより、電極部２１の４００℃における体積電気抵抗を、０．１〜２．０Ωｃｍにすることができる。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、１０μｍより小さいと、電極部２１の４００℃における体積電気抵抗が大きくなり過ぎることがある。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均細孔径が、６０μｍより大きいと、電極部２１の強度が弱く破損することがある。電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
【００９８】
電極部２１に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極部２１に含有される珪素の質量の比率が、２０〜４０質量％であることが好ましく、２５〜３５質量％であることが更に好ましい。電極部２１に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、このような範囲であることにより、適切な体積電気抵抗が得られる。電極部２１に含有される炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計に対する、珪素の質量の比率が、２０質量％より小さいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。そして、４０質量％より大きいと、製造時に変形し易くなることがある。
【００９９】
本実施形態のハニカム構造体１００においては、電極部２１の気孔率が３０〜４５％であり、電極部の平均細孔径が５〜２０μｍであり、電極部２１に含有される「炭化珪素と珪素のそれぞれの質量の合計」に対する、電極部２１に含有される「珪素の質量」の比率が、２０〜４０質量％であり、電極部２１に含有される炭化珪素粒子の平均粒子径が１０〜６０μｍであり、電極部２１の体積電気抵抗が、０．１〜２．０Ωｃｍであることが好ましい。これにより、特に、通電時に均一にハニカム構造体を発熱することができる。
【０１００】
本実施形態のハニカム構造体においては、セルの延びる方向に直交する断面において、電極部の、ハニカム構造部の周方向における中央部において、ハニカム構造部の外周に接する接線を引いたときに、当該接線が、いずれかの隔壁と平行であることが好ましい。これにより、キャニング時に破損し難くなる。
【０１０１】
また、本実施形態のハニカム構造体１００の最外周を構成する外周壁３の厚さは、０．１〜２ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍより薄いと、ハニカム構造体１００の強度が低下することがある。２ｍｍより厚いと、触媒を担持する隔壁の面積が小さくなることがある。
【０１０２】
本実施形態のハニカム構造体１００は、セル２の延びる方向に直交する断面におけるセル２の形状が、四角形又は六角形であることが好ましい。セル形状をこのようにすることにより、ハニカム構造体１００に排ガスを流したときの圧力損失が小さくなり、触媒の浄化性能が優れたものとなる。
【０１０３】
本実施形態のハニカム構造体の形状は特に限定されず、例えば、底面が円形の筒状（円筒形状）、底面がオーバル形状の筒状、底面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の筒状等の形状とすることができる。また、ハニカム構造体の大きさは、底面の面積が２０００〜２００００ｍｍ２であることが好ましく、４０００〜１００００ｍｍ２であることが更に好ましい。また、ハニカム構造体の中心軸方向の長さは、５０〜２００ｍｍであることが好ましく、７５〜１５０ｍｍであることが更に好ましい。
【０１０４】
本実施形態のハニカム構造体１００のアイソスタティック強度は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。アイソスタティック強度が１ＭＰａ未満であると、ハニカム構造体を触媒担体等として使用する際に、破損し易くなることがある。アイソスタティック強度は水中にて静水圧をかけて測定した値である。
【０１０５】
（２）ハニカム構造体の製造方法：
次に、本発明のハニカム構造体の一の実施形態の製造方法について説明する。
【０１０６】
まず、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して成形原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が１０〜３０質量％となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、３〜３０μｍが好ましく、５〜２０μｍが更に好ましい。金属珪素（金属珪素粉末）の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。２μｍより小さいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎることがある。２０μｍより大きいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素（金属珪素粒子）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、成形原料全体の質量に対して３０〜７８質量％であることが好ましい。
【０１０７】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形原料全体に対して２〜１０質量％であることが好ましい。
【０１０８】
水の含有量は、成形原料全体に対して２０〜６０質量％であることが好ましい。
【０１０９】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、成形原料全体に対して２質量％以下であることが好ましい。
【０１１０】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、成形原料全体に対して１０質量％以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、１０〜３０μｍであることが好ましい。１０μｍより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。３０μｍより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。
【０１１１】
また、成形原料は、焼結助剤として炭酸ストロンチウムを含有することが好ましい。焼結助剤の含有量は、成形原料全体に対して０．１〜３質量％であることが好ましい。
【０１１２】
次に、成形原料を混練して坏土を形成する。成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
【０１１３】
次に、坏土を押出成形してハニカム成形体を形成する。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚さ、セル密度等を有する口金を用いることが好ましい。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。ハニカム成形体は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と最外周に位置する外周壁とを有する構造である。
【０１１４】
ハニカム成形体の隔壁厚さ、セル密度、外周壁の厚さ等は、乾燥、焼成における収縮を考慮し、作製しようとする本発明のハニカム構造体の構造に合わせて適宜決定することができる。
【０１１５】
得られたハニカム成形体について、乾燥を行うことが好ましい。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。これらの中でも、成形体全体を迅速かつ均一に、クラックが生じないように乾燥することができる点で、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることが好ましい。乾燥の条件として、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０〜９９質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては、誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては、熱風乾燥が好ましい。
【０１１６】
ハニカム成形体の中心軸方向長さが、所望の長さではない場合は、両端面（両端部）を切断して所望の長さとすることが好ましい。切断方法は特に限定されないが、丸鋸切断機等を用いる方法を挙げることができる。
【０１１７】
次に、電極部を形成するための電極部形成原料を調合する。電極部の主成分を、炭化珪素及び珪素とする場合、電極部形成原料は、炭化珪素粉末及び珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。
【０１１８】
具体的には、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、混練して電極部形成原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が２０〜４０質量％となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、１０〜６０μｍが好ましい。金属珪素（金属珪素粉末）の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。２μｍより小さいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎることがある。２０μｍより大きいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素（金属珪素粒子）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、電極部形成原料全体の質量に対して４０〜８０質量％であることが好ましい。
【０１１９】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、電極部形成原料全体に対して０．１〜２質量％であることが好ましい。
【０１２０】
水の含有量は、電極部形成原料全体に対して１９〜５５質量％であることが好ましい。
【０１２１】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、電極部形成原料全体に対して２質量％以下であることが好ましい。
【０１２２】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、電極部形成原料全体に対して１０質量％以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、１０〜３０μｍであることが好ましい。１０μｍより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。３０μｍより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。
【０１２３】
また、電極部形成原料は、焼結助剤として炭酸ストロンチウムを含有することが好ましい。焼結助剤の含有量は、電極部形成原料全体に対して０．１〜３質量％であることが好ましい。
【０１２４】
次に、炭化珪素粉末（炭化珪素）、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して、ペースト状の電極部形成原料とすることが好ましい。混練の方法は特に限定されず、例えば、縦型の撹拌機を用いることができる。
【０１２５】
次に、得られた電極部形成原料を、乾燥させたハニカム成形体の側面に塗布することが好ましい。電極部形成原料をハニカム成形体の側面に塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、印刷方法を用いることができる。また、電極部形成原料は、上記本発明のハニカム構造体における電極部の形状になるように、ハニカム成形体の側面に塗布することが好ましい。電極部の厚さは、電極部形成原料を塗布するときの厚さを調整することにより、所望の厚さとすることができる。このように、電極部形成原料をハニカム成形体の側面に塗布し、乾燥、焼成するだけで電極部を形成することができるため、非常に容易に電極部を形成することができる。
【０１２６】
次に、ハニカム成形体の側面に塗布した電極部形成原料を乾燥させることが好ましい。乾燥条件は、５０〜１００℃とすることが好ましい。
【０１２７】
次に、電極端子突起部形成用部材を作製することが好ましい。電極端子突起部形成用部材は、ハニカム成形体に貼り付けられて、電極端子突起部となるものである。電極端子突起部形成用部材の形状は、ハニカム構造体の実施形態にて説明した種々の形状に形成することができる。そして、得られた電極端子突起部形成用部材を、電極部形成原料が塗布されたハニカム成形体の、電極部形成原料が塗布された部分に貼り付けることが好ましい。なお、ハニカム成形体の作製、電極部形成原料の調合、及び電極端子突起部形成用部材の作製の、順序はどのような順序でもよい。
【０１２８】
電極端子突起部形成用部材は、電極端子突起部形成原料（電極端子突起部形成用部材を形成するための原料）を成形、乾燥して得ることが好ましい。電極端子突起部形成原料は、炭化珪素粉末及び珪素粉末に、所定の添加物を添加し、混練して形成することが好ましい。
【０１２９】
具体的には、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、混練して電極端子突起部形成原料を作製する。炭化珪素粉末の質量と金属珪素の質量との合計に対して、金属珪素の質量が２０〜４０質量％となるようにすることが好ましい。炭化珪素粉末における炭化珪素粒子の平均粒子径は、１０〜６０μｍが好ましい。金属珪素（金属珪素粉末）の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。２μｍより小さいと、体積電気抵抗が小さくなりすぎることがある。２０μｍより大きいと、体積電気抵抗が大きくなりすぎることがある。炭化珪素粒子及び金属珪素（金属珪素粒子）の平均粒子径はレーザー回折法で測定した値である。炭化珪素粒子は、炭化珪素粉末を構成する炭化珪素の微粒子であり、金属珪素粒子は、金属珪素粉末を構成する金属珪素の微粒子である。炭化珪素粒子及び金属珪素の合計質量は、電極端子突起部形成原料全体の質量に対して５０〜８５質量％であることが好ましい。
【０１３０】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して１〜１０質量％であることが好ましい。
【０１３１】
水の含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して１５〜３０質量％であることが好ましい。
【０１３２】
界面活性剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して２質量％以下であることが好ましい。
【０１３３】
造孔材としては、焼成後に気孔となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂、シリカゲル等を挙げることができる。造孔材の含有量は、電極端子突起部形成原料全体に対して１０質量％以下であることが好ましい。造孔材の平均粒子径は、１０〜３０μｍであることが好ましい。１０μｍより小さいと、気孔を十分形成できないことがある。３０μｍより大きいと、成形時に口金に詰まることがある。造孔材の平均粒子径はレーザー回折方法で測定した値である。
【０１３４】
次に、炭化珪素粉末（炭化珪素）、金属珪素（金属珪素粉末）、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を混合して得られた混合物を混練して、電極端子突起部形成原料とすることが好ましい。混練の方法は特に限定されず、例えば、混練機を用いることができる。
【０１３５】
得られた電極端子突起部形成原料を成形して、電極端子突起部形成用部材の形状にする方法は特に限定されず、押出成形後に加工する方法を挙げることができる。
【０１３６】
電極端子突起部形成原料を成形して、電極端子突起部形成用部材の形状にした後に、乾燥させて、電極端子突起部形成用部材を得ることが好ましい。乾燥条件は、５０〜１００℃とすることが好ましい。
【０１３７】
次に、電極端子突起部形成用部材を、電極部形成原料が塗布されたハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体（ハニカム成形体の電極部形成原料が塗布された部分）に貼り付ける方法は、特に限定されないが、上記電極部形成原料を用いて電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。例えば、電極端子突起部形成用部材の「ハニカム成形体に貼り付く面（ハニカム成形体に接触する面）」に電極部形成原料を塗布し、「当該電極部形成原料を塗布した面」がハニカム成形体に接触するようにして、電極端子突起部形成用部材をハニカム成形体に貼り付けることが好ましい。
【０１３８】
そして、電極部形成原料が塗布され、電極端子突起部形成用部材が貼り付けられたハニカム成形体を乾燥し、焼成して、ハニカム構造部と、このハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、一対の電極部のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部とを作製する。
【０１３９】
このときの乾燥条件は、５０〜１００℃とすることが好ましい。
【０１４０】
また、焼成の前に、バインダ等を除去するため、仮焼成を行うことが好ましい。仮焼成は大気雰囲気において、４００〜５００℃で、０．５〜２０時間行うことが好ましい。仮焼成及び焼成の方法は特に限定されず、電気炉、ガス炉等を用いて焼成することができる。焼成条件は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気において、１４００〜１５００℃で、１〜２０時間加熱することが好ましい。また、焼成後、耐久性向上のために、１２００〜１３５０℃で、１〜１０時間、酸素化処理を行うことが好ましい。
【０１４１】
なお、電極端子突起部形成用部材は、ハニカム成形体を焼成する前に貼り付けてもよいし、焼成した後に貼り付けてもよい。電極端子突起部形成用部材を、ハニカム成形体を焼成した後に貼り付けた場合は、その後に、上記条件によって再度焼成することが好ましい。
【０１４２】
次に、金属材料からなる金属端子部を、削りだし、もしくは板材のプレスの方法で作製する。なお、金属端子部の作製は、ハニカム構造部の作製の前に行ってもよい。
【０１４３】
なお、金属端子部の形状は、電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成することが好ましい。金属端子部を形成するための金属材料としては、コバール、ステンレス、インコネル等を好適に用いることができる。
【０１４４】
次に、得られた金属端子部と、ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部の表面に配置された電極端子突起部とを、ろう材を介して接合する。具体的には、電極端子突起部の端部に、ペースト状のろう材を塗布しておき、そこに金属端子を嵌め込み、真空の炉内において所定温度で加熱する方法で、電極端子突起部と金属端子部とを、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合する。このようにして、図１〜図５に示すようなハニカム構造体を製造することができる。
【０１４５】
ろう材の種類については、これまでにハニカム構造体の実施形態にて説明したろう材を好適に用いることができる。また、接合時における温度や、接合雰囲気（例えば、真空中での接合）等については、使用するろう材の種類に応じて適宜選択することができる。
【実施例】
【０１４６】
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。
【０１４７】
（実施例１）
炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを８０：２０の質量割合で混合し、これに、焼結助剤として炭酸ストロンチウム、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材として吸水性樹脂を添加すると共に、水を添加して成形原料とし、成形原料を真空土練機により混練し、円柱状の坏土を作製した。バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに７質量部であり、炭酸ストロンチウムの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計に対し１質量部であり、造孔材の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに３質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は２０μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。また、造孔材の平均粒子径は、２０μｍであった。炭化珪素、金属珪素及び造孔材の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
【０１４８】
得られた円柱状の坏土を押出成形機を用いて成形し、ハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体を高周波誘電加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて１２０℃で２時間乾燥し、両端面を所定量切断した。
【０１４９】
次に、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを６０：４０の質量割合で混合し、これに、焼結助剤として炭酸ストロンチウム、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、保湿剤としてグリセリン、分散剤として界面活性剤を添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を混練して電極部形成原料とした。炭酸ストロンチウムの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに１質量部であり、バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに０．５質量部であり、グリセリンの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに１０質量部であり、界面活性剤の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに０．３質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は５２μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。混練は、縦型の撹拌機で行った。
【０１５０】
次に、電極部形成原料を、乾燥させたハニカム成形体の側面に、厚さ０．５ｍｍ、幅６０ｍｍで、ハニカム成形体の両端面間に亘るように帯状に塗布した。電極部形成原料は、乾燥させたハニカム成形体の側面に、２箇所塗布した。そして、セルの延びる方向に直交する断面において、２箇所の電極部形成原料を塗布した部分の中の一方が、他方に対して、ハニカム成形体の中心部を挟んで反対側に配置されるようにした。
【０１５１】
次に、ハニカム成形体に塗布した電極部形成原料を乾燥させた。乾燥条件は、７０℃とした。
【０１５２】
次に、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末とを６０：４０の質量割合で混合し、これに、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロースを添加すると共に、水を添加して、混合した。混合物を混練して電極端子突起部形成原料とした。電極端子突起部形成原料を、真空土練機を用いて坏土とした。バインダの含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに４質量部であり、水の含有量は炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と金属珪素（Ｓｉ）粉末の合計を１００質量部としたときに２２質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は５２μｍであり、金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。炭化珪素及び金属珪素の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
【０１５３】
得られた坏土を、真空土練機を用いて成形し、図１〜図５に示される電極端子突起部２２のような形状に加工し、乾燥して、電極端子突起部形成用部材を得た。また、乾燥条件は、７０℃とした。板状の基板２２ａに相当する部分は、３ｍｍ×１２ｍｍ×１５ｍｍの大きさとした。また、突起部２２ｂに相当する部分は、底面の直径が１０ｍｍで、中心軸方向の長さが１０ｍｍの円柱状とした。電極端子突起部形成用部材は２つ作製した。
【０１５４】
次に、２つの電極端子突起部形成用部材のそれぞれを、ハニカム成形体の２箇所の電極部形成原料を塗布した部分のそれぞれに貼り付けた。電極端子突起部形成用部材は、電極部形成原料を用いて、ハニカム成形体の電極部形成原料を塗布した部分に貼り付けた。その後、電極部形成原料を塗布し、電極端子突起部形成用部材を貼り付けたハニカム成形体を、脱脂し、焼成し、更に酸化処理してハニカム構造体（但し、金属端子部は未接続）を得た。脱脂の条件は、５５０℃で３時間とした。焼成の条件は、アルゴン雰囲気下で、１４５０℃、２時間とした。酸化処理の条件は、１３００℃で１時間とした。得られたハニカム構造体は、表１に示すハニカム構造部Ａ１、表２に示す電極部Ｂ１、及び表３に示す電極端子突起部Ｃ１を備えたものである。表１は、ハニカム構造部の構成を示し、表２は、電極部の構成を示し、表３は、電極端子突起部の構成を示す。
【０１５５】
得られたハニカム構造体の隔壁の平均細孔径（気孔径）は８．６μｍであり、気孔率は４５％であった。平均細孔径および気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。また、ハニカム構造体の、隔壁の厚さは９０μｍであり、セル密度は９０セル／ｃｍ２であった。また、ハニカム構造体の底面は直径９３ｍｍの円形であり、ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さは１００ｍｍであった。また、得られたハニカム構造体のアイソスタティック強度は２．５ＭＰａであった。アイソスタティック強度は水中で静水圧をかけて測定した破壊強度である。
【０１５６】
また、このハニカム構造体の電極端子突起部との電気的接続を行うための金属端子部を、コバールを用いて、図１及び図２に示される金属端子部２３のような凹形状に加工して形成した。なお、凹形状の金属端子部の窪み部分の内径（直径）は、電極端子突起部との間に０．０５ｍｍのろう材層が配置されるように、１０．１ｍｍの円柱状とした。また、凹形状の壁部分の厚さは０．５ｍｍとした。
【０１５７】
次に、得られた金属端子部と、ハニカム構造体の電極端子突起部とを、ニッケルとクロムを、ろう材全体に対して９０質量％含有するろう材を用いて接合してハニカム構造体を作製した。
【０１５８】
得られたハニカム構造体の電極端子突起部と金属端子部との接合部について、以下の方法で、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」を求めた。結果を、表４に示す。
【０１５９】
なお、上記した各種測定は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、電極端子突起部の突起部分の２倍の長さに相当する２０ｍｍの長さテストピース（電極端子突起部のテストピース１２２）を作製し、この電極端子突起部のテストピース１２２の両端部に、金属端子部２３をそれぞれろう材によって接合して行った。ここで、図１２Ａは、電極端子突起部と金属端子部と接合部の強度の測定方法を示す平面図であり、図１２Ｂは、電極端子突起部と金属端子部と接合部の抵抗値の測定方法を示す平面図である。
【０１６０】
（接合部の強度（初期））
図１２Ａに示すように、電極端子突起部のテストピース１２２の両端部に、金属端子部２３をそれぞれろう材によって接合し、図１２Ａの矢印の方法に、金属端子部２３を両方に引っ張り、接合部が剥離する際の強度（Ｎ）を測定した。この剥離する際の強度を「接合部の強度（初期）」とした。なお、接合部の強度が１９．６Ｎ以上の場合を合格（良好）とする。
【０１６１】
（接合部の強度（冷熱サイクル後））
図１２Ａに示すテストピース１２２及び金属端子部２３を、電気炉を使用して７００℃まで加熱した後、１００℃まで冷却する冷熱サイクルを１００回繰り返し、上記した接合部の強度（初期）の測定と同様の方法によって、接合部が剥離する際の強度（Ｎ）を測定した。この剥離する際の強度を「接合部の強度（冷熱サイクル後）」とした。なお、接合部の強度が１９．６Ｎ以上の場合を合格（良好）とする。
【０１６２】
（接合部の抵抗値（初期））
図１２Ｂに示すように、電極端子突起部のテストピース１２２の両端部に、金属端子部２３をそれぞれろう材によって接合し、一方の金属端子部２３からテストピース１２２を介して他方の金属端子部２３までの抵抗値（ｍΩ）を測定した。この抵抗値を「接合部の抵抗値（初期）」とした。
【０１６３】
（接合部の抵抗値（冷熱サイクル後））
図１２Ａに示すテストピース１２２及び金属端子部２３を、電気炉を使用して７００℃まで加熱した後、１００℃まで冷却する冷熱サイクルを１００回繰り返し、上記した接合部の抵抗値（初期）の測定と同様の方法によって、一方の金属端子部２３からテストピース１２２を介して他方の金属端子部２３までの抵抗値（ｍΩ）を測定した。この抵抗値を「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」とした。
【０１６４】
また、表１において、「ＳｉＣ配合量（質量％）」は、炭化珪素と金属珪素の合計質量に対する、炭化珪素の配合比率（質量比率）を示し、「Ｓｉ配合量（質量％）」は、炭化珪素と金属珪素の合計質量に対する、金属珪素の配合比率（質量比率）を示す。また、「造孔材配合量（造孔材）（質量部）」は、成形原料全体を１００質量部としたときの、造孔材の質量部を示し、「水比（水）（質量部）」は、成形原料全体を１００質量部としたときの、水の質量部を示す。また、「セル形状」は、セルの延びる方向に直交する断面における、セルの形状を示す。また、「リブ厚（μｍ）」は、隔壁の厚さを示す。「セル数（個／ｃｍ２）」は、ハニカム構造体の、セルの延びる方向に直交する断面におけるセル密度を表す。また、表１における気孔率及び気孔径は、ハニカム構造部の隔壁の気孔率及び平均細孔径を示す。表２における気孔率及び気孔径は、電極部の気孔率及び平均細孔径を示す。表３における気孔率及び気孔径は、電極端子突起部の気孔率及び平均細孔径を示す。
【０１６５】
【表１】
【０１６６】
【表２】
【０１６７】
【表３】
【０１６８】
【表４】
【０１６９】
（実施例２〜５）
ろう材の種類を、表４に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法によって、ハニカム構造体を作製し、実施例１と同様の方法によって、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」の測定を行った。測定結果を表４に示す。
【０１７０】
（実施例６）
図１０に示すように、電極端子突起部２２の表面の一部に、珪素（Ｓｉ）を溶射して金属被膜２７を作製した以外には、実施例１と同様の方法によって、ハニカム構造体を作製し、実施例１と同様の方法によって、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」の測定を行った。測定結果を表４に示す。
【０１７１】
（実施例７）
図９に示すように、電極端子突起部２２と金属端子部２３との接続面積の８０％に相当する範囲を、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を含む結晶化ガラス２６を介して接合した以外は、実施例１と同様の方法によって、ハニカム構造体を作製し、実施例１と同様の方法によって、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」の測定を行った。測定結果を表４に示す。
【０１７２】
（比較例１）
実施例１と同様の方法によって、ハニカム構造部、電極部、及び電極端子突起部を作製し、この電極端子突起部の外周部分を、１ｍｍのステンレス製の薄板金属によって覆い、この薄板金属の両端部を重ね合わせてネジ止めによって固定することで、電極端子突起部と、金属端子部に相当する薄板金属とを電気的に接続し、比較例１のハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体に対して、実施例１と同様の方法によって、「接合部の強度（初期）」、「接合部の抵抗値（初期）」、「接合部の強度（冷熱サイクル後）」、及び「接合部の抵抗値（冷熱サイクル後）」の測定を行った。測定結果を表４に示す。
【０１７３】
表１に示すように、実施例１〜７のハニカム構造体は、初期及び冷熱サイクル後における、接合部の強度が高いものであった。また、初期及び冷熱サイクル後の抵抗値も、電気的接続を行う程度の十分に低い抵抗値であった。一方、比較例１のハニカム構造体は、初期及び冷熱サイクル後の接合部の強度が極めて低いものであった。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本発明のハニカム構造体は、化学、電力、鉄鋼等の様々な分野において、内燃機関から排出される排ガスを浄化する触媒装置用の担体として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７５】
１：隔壁、２：セル、３：外周壁、４：ハニカム構造部、５：側面、１１：一方の端面、１２：他方の端面、２１：電極部、２２：電極端子突起部、２２ａ：基板、２２ｂ：突起部、２３：金属端子部、２４：ろう材、２５：隙間、２６：結晶化ガラス、２７：金属被膜、１００：ハニカム構造体、Ｏ：中心部、Ｒ：周方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部と、
前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、
前記一対の電極部のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部と、
前記電極端子突起部に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部と、を備え、
前記一対の電極部、及び前記電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、
前記電極端子突起部と前記金属端子部とが、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなるハニカム構造体。
【請求項２】
前記電極端子突起部が、凸形状又は凹形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、前記電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成されてなる請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記電極端子突起部と前記金属端子部とは、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に隙間を有し、且つ、前記電極端子突起部と前記金属端子部とが嵌合する前記凹凸形状の側面部分において前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる請求項２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、
前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の厚さが０．１〜５ｍｍである請求項２又は３に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、
前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の端面形状が、凹形状の内周側が突出するような先細り形状である請求項２〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記ろう材が、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、鉄、銅、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有するものである請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記金属端子部が、コバール、ステンレス、又はインコネルからなるものである請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記電極端子突起部の表面の少なくとも一部に、金属被膜が配設され、前記電極端子突起部の表面の前記金属被膜と、前記金属端子部とが、前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
前記電極端子突起部と前記金属端子部との接続部分の一部が、結晶化ガラスを介して接合されてなる請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びると共に両端部間に亘る帯状に形成され、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心部を挟んで反対側に配設された請求項１〜９のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１】
流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有し、骨材としての炭化珪素粒子、及び前記炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するセラミックス材料からなる筒状のハニカム構造部と、
前記ハニカム構造部の側面に配設された一対の電極部と、
前記一対の電極部のそれぞれの表面に配設された電極端子突起部と、
前記電極端子突起部に電気的に接続された金属材料からなる金属端子部と、を備え、
前記一対の電極部、及び前記電極端子突起部が、炭化珪素及び珪素を主成分とする導電性セラミックス材料からなり、
前記電極端子突起部と前記金属端子部とが、ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなるハニカム構造体。
【請求項２】
前記電極端子突起部が、凸形状又は凹形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、前記電極端子突起部との接合部分における形状が相補形状となる、凹形状又は凸形状に形成されてなる請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記電極端子突起部と前記金属端子部とは、相補形状となる凹凸形状の凸形状の先端と凹形状の窪みとの間に隙間を有し、且つ、前記電極端子突起部と前記金属端子部とが嵌合する前記凹凸形状の側面部分において前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる請求項２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、
前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の厚さが０．１〜５ｍｍである請求項２又は３に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記電極端子突起部が、凸形状に形成されてなるとともに、前記金属端子部が、凹形状に形成されてなり、
前記金属端子部は、凹形状を形成する壁部分の端面形状が、凹形状の内周側が突出するような先細り形状である請求項２〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記ろう材が、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、鉄、銅、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有するものである請求項１〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記金属端子部が、コバール、ステンレス、又はインコネルからなるものである請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記電極端子突起部の表面の少なくとも一部に、金属被膜が配設され、前記電極端子突起部の表面の前記金属被膜と、前記金属端子部とが、前記ろう材を介して電気的に接続された状態で接合されてなる請求項１〜７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
前記電極端子突起部と前記金属端子部との接続部分の一部が、結晶化ガラスを介して接合されてなる請求項１〜８のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記一対の電極部のそれぞれが、前記ハニカム構造部のセルの延びる方向に延びると共に両端部間に亘る帯状に形成され、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記一対の電極部における一方の前記電極部が、前記一対の電極部における他方の前記電極部に対して、前記ハニカム構造部の中心部を挟んで反対側に配設された請求項１〜９のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−２１２５７７（Ｐ２０１１−２１２５７７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８２７２３（Ｐ２０１０−８２７２３）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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