(57)【要約】【課題】金属端子とハニカム構造体との接合信頼性が良好な電気加熱型担体、排気ガス浄化装置、電気加熱型担体の製造方法、接合体及び接合体の製造方法を提供する。【解決手段】外周壁と、外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁とを有する導電性セラミックスからなる柱状ハニカム構造部を備えた導電性のハニカム構造体と、柱状ハニカム構造部の中心軸を挟んで対向するように配設され、ハニカム構造体の表面形状に沿うように、ハニカム構造体の表面に溶接部位を介して接合されている一対の金属端子とを備えた電気加熱型担体。【選択図】図２
2020147482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有する導電性セラミックスからなる柱状ハニカム構造部を備えた導電性のハニカム構造体と、
前記柱状ハニカム構造部の中心軸を挟んで対向するように配設され、前記ハニカム構造体の表面形状に沿うように、前記ハニカム構造体の表面に溶接部位を介して接合されている一対の金属端子と、
を備えた電気加熱型担体。
【請求項２】
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有する導電性セラミックスからなる柱状ハニカム構造部を備えた導電性のハニカム構造体と、
前記柱状ハニカム構造部の中心軸を挟んで対向するように配設され、前記ハニカム構造体の表面に溶接部位を介して接合されている一対の金属端子と、
を備え、
前記ハニカム構造体と前記金属端子との剪断応力が、５０Ｎ以上である電気加熱型担体。
【請求項３】
前記ハニカム構造体は、前記柱状ハニカム構造部の外周壁の表面に、前記柱状ハニカム構造部の中心軸を挟んで対向するように配設された一対の導電性セラミックスからなる電極層を有し、
前記一対の電極層が前記溶接部位を備える請求項１または２に記載の電気加熱型担体。
【請求項４】
前記ハニカム構造体は、前記柱状ハニカム構造部の外周壁の表面に、一対の導電性セラミックスからなる溶接下地層を有し、
前記一対の溶接下地層の一方の溶接下地層が、前記一対の溶接下地層の他方の溶接下地層に対して、前記柱状ハニカム構造部の中心軸を挟んで対向するように設けられ、
前記一対の溶接下地層が前記溶接部位を備える請求項１または２に記載の電気加熱型担体。
【請求項５】
前記外周壁と前記溶接下地層との間に、導電性セラミックスからなる電極層を有する請求項４に記載の電気加熱型担体。
【請求項６】
前記溶接部位内に、溶接深さが他の箇所よりも深い箇所を複数有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気加熱型担体。
【請求項７】
前記溶接部位を複数有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気加熱型担体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気加熱型担体と、
前記電気加熱型担体を保持する缶体と、
を有する排気ガス浄化装置。
【請求項９】
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有する導電性セラミックスからなる柱状ハニカム構造部を備えた導電性のハニカム構造体と、
前記柱状ハニカム構造部の中心軸を挟んで対向するように配設された一対の金属端子と、
を備えた電気加熱型担体の製造方法であって、
前記ハニカム構造体の表面に前記金属端子を配置し、前記金属端子に第一の熱エネルギーを加えて、前記金属端子を溶融変形させる工程と、
前記金属端子を溶融変形させた後、前記第一の熱エネルギーより大きい第二の熱エネルギーを加えて、前記ハニカム構造体の表面に前記金属端子を接合する工程と、
を含む電気加熱型担体の製造方法。
【請求項１０】
導電性セラミックスからなる本体と、
前記本体の表面形状に沿うように、前記本体の表面に溶接部位を介して接合されている金属端子と、
を備えた接合体。
【請求項１１】
導電性セラミックスからなる本体と、
前記本体の表面に配設された金属端子と、
を備えた接合体の製造方法であって、
前記本体の表面に前記金属端子を配置し、前記金属端子に第一の熱エネルギーを加えて、前記金属端子を溶融変形させる工程と、
前記金属端子を溶融変形させた後、前記第一の熱エネルギーより大きい第二の熱エネルギーを加えて、前記本体の表面に前記金属端子を接合する工程と、
を含む接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気加熱型担体、排気ガス浄化装置、電気加熱型担体の製造方法、接合体及び接合体の製造方法に関する。とりわけ、金属端子とハニカム構造体との接合信頼性が良好な電気加熱型担体、排気ガス浄化装置、電気加熱型担体の製造方法、接合体及び接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等のエンジンから排出される排ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等の有害物質の浄化処理のため、一方の底面から他方の底面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する複数の隔壁を有する柱状のハニカム構造体に触媒を担持したものが使用されている。このように、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、触媒をその活性温度まで昇温する必要があるが、エンジン始動時には、触媒が活性温度に達していないため、排ガスが十分に浄化されないという問題があった。特に、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）やハイブリッド車（ＨＶ）は、その走行に、モーターのみによる走行を含むことから、エンジン始動頻度が少なく、エンジン始動時の触媒温度が低いため、エンジン始動直後の排ガス浄化性能が悪化し易い。
【０００３】
この問題を解決するため、導電性セラミックスからなる柱状のハニカム構造体に一対の端子を接続し、通電によりハニカム構造体自体を発熱させることで、触媒をエンジン始動前に活性温度まで昇温できるようにした電気加熱触媒（ＥＨＣ）が提案されている。ＥＨＣにおいては、触媒効果を十分に得られるようにするために、ハニカム構造体内での温度ムラを少なくして均一な温度分布にすることが望まれている。
【０００４】
端子は金属製であることが一般的であるところ、セラミックス製のハニカム構造体とは材質が異なる。このため、自動車の排気管内等のように高温酸化雰囲気で使用される用途においては、高温環境下でのハニカム構造体と金属端子の機械的及び電気的接合信頼性の確保が要求される。
【０００５】
このような問題に対し、特許文献１には、金属端子側から熱エネルギーを加えて、ハニカム構造体の電極層上に、溶接によって金属端子を接合する技術が開示されている。そして、このような構成によれば、金属端子との接合信頼性を向上させた導電性ハニカム構造体を提供することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１７２２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、ハニカム構造体と金属端子との接合の際、図１に示すように、まず、ハニカム構造体と金属端子３１とを当接させている。図１では、ハニカム構造体が導電性セラミックスからなるハニカム構造部３４とハニカム構造部３４上に電極層３３及び溶接下地層３２を備えた構造を例示している。このとき、加工精度等の影響により、ハニカム構造体と金属端子３１との間に隙間３６が生じることがある。ハニカム構造体と金属端子３１との間に隙間３６が生じたままレーザー３０によって溶接すると、金属端子３１に加えられた熱エネルギーがハニカム構造体に伝わらず、金属端子３１のみが異常加熱される可能性がある。金属端子３１のみが異常加熱されると、金属端子のみが溶融することになり、金属端子３１をハニカム構造体へ接合することが困難となる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、金属端子とハニカム構造体との接合信頼性が良好な電気加熱型担体、排気ガス浄化装置、電気加熱型担体の製造方法、接合体及び接合体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は鋭意検討したところ、金属端子を、ハニカム構造体の表面形状に沿うように、溶接部位を介して接合することによって、上記課題が解決されることを見出した。すなわち、本発明は以下のように特定される。
（１）外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有する導電性セラミックスからなる柱状ハニカム構造部を備えた導電性のハニカム構造体と、
前記柱状ハニカム構造部の中心軸を挟んで対向するように配設され、前記ハニカム構造体の表面形状に沿うように、前記ハニカム構造体の表面に溶接部位を介して接合されている一対の金属端子と、
を備えた電気加熱型担体。
（２）外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有する導電性セラミックスからなる柱状ハニカム構造部を備えた導電性のハニカム構造体と、
前記柱状ハニカム構造部の中心軸を挟んで対向するように配設され、前記ハニカム構造体の表面に溶接部位を介して接合されている一対の金属端子と、
を備え、
前記ハニカム構造体と前記金属端子との剪断応力が、５０Ｎ以上である電気加熱型担体。
（３）（１）または（２）に記載の電気加熱型担体と、
前記電気加熱型担体を保持する缶体と、
を有する排気ガス浄化装置。
（４）外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有する導電性セラミックスからなる柱状ハニカム構造部を備えた導電性のハニカム構造体と、
前記柱状ハニカム構造部の中心軸を挟んで対向するように配設された一対の金属端子と、
を備えた電気加熱型担体の製造方法であって、
前記ハニカム構造体の表面に前記金属端子を配置し、前記金属端子に第一の熱エネルギーを加えて、前記金属端子を溶融変形させる工程と、
前記金属端子を溶融変形させた後、前記第一の熱エネルギーより大きい第二の熱エネルギーを加えて、前記ハニカム構造体の表面に前記金属端子を接合する工程と、
を含む電気加熱型担体の製造方法。
（５）導電性セラミックスからなる本体と、
前記本体の表面形状に沿うように、前記本体の表面に溶接部位を介して接合されている金属端子と、
を備えた接合体。
（６）導電性セラミックスからなる本体と、
前記本体の表面に配設された金属端子と、
を備えた接合体の製造方法であって、
前記本体の表面に前記金属端子を配置し、前記金属端子に第一の熱エネルギーを加えて、前記金属端子を溶融変形させる工程と、
前記金属端子を溶融変形させた後、前記第一の熱エネルギーより大きい第二の熱エネルギーを加えて、前記本体の表面に前記金属端子を接合する工程と、
を含む接合体の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金属端子とハニカム構造体との接合信頼性が良好な電気加熱型担体、排気ガス浄化装置、電気加熱型担体の製造方法、接合体及び接合体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の溶接法の様子を示すための、ハニカム構造体及び金属端子の接合部付近の断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態１における電気加熱型担体のセルの延伸方向に垂直な断面模式図である。
【図３】本発明の実施形態１におけるハニカム構造体の外観模式図である。
【図４】本発明の実施形態２における電気加熱型担体のセルの延伸方向に垂直な断面模式図である。
【図５】本発明の実施形態３における電気加熱型担体のセルの延伸方向に垂直な断面模式図である。
【図６】本発明の実施形態４における電気加熱型担体のセルの延伸方向に垂直な断面模式図である。
【図７】実施例１〜４及び比較例１について実施したレーザー溶接の各態様を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。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。
【００１３】
＜実施形態１＞
（１．電気加熱型担体）
図２は、本発明の実施形態１における電気加熱型担体２０のセルの延伸方向に垂直な断面模式図である。電気加熱型担体２０は、ハニカム構造体１０と、一対の金属端子２１ａ、２１ｂとを備える。
【００１４】
（１−１．ハニカム構造体）
図３は本発明の実施形態１におけるハニカム構造体１０の外観模式図を示すものである。ハニカム構造体１０は、外周壁１２と、外周壁１２の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで貫通して流路を形成する複数のセル１５を区画形成する多孔質の隔壁１３とを有する柱状ハニカム構造部１１を備えている。
【００１５】
柱状ハニカム構造部１１の外形は柱状である限り特に限定されず、例えば、底面が円形の柱状（円柱形状）、底面がオーバル形状の柱状、底面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の柱状等の形状とすることができる。また、柱状ハニカム構造部１１の大きさは、耐熱性を高める（外周壁の周方向に入るクラックを抑制する）という理由により、底面の面積が２０００〜２００００ｍｍ2であることが好ましく、５０００〜１５０００ｍｍ2であることが更に好ましい。
【００１６】
柱状ハニカム構造部１１は、導電性を有するセラミックスで構成されている。ハニカム構造体１０が通電してジュール熱により発熱可能である限り、当該セラミックスの電気抵抗率については特に制限はないが、１〜２００Ωｃｍであることが好ましく、１０〜１００Ωｃｍであることが更に好ましい。本発明において、柱状ハニカム構造部１１の電気抵抗率は、四端子法により４００℃で測定した値とする。
【００１７】
柱状ハニカム構造部１１を構成するセラミックスとしては、限定的ではないが、アルミナ、ムライト、ジルコニア及びコージェライト等の酸化物系セラミックス、炭化珪素、窒化珪素及び窒化アルミ等の非酸化物系セラミックス等を挙げることができる。また、炭化珪素−金属珪素複合材や炭化珪素／グラファイト複合材等を用いることもできる。これらの中でも、耐熱性と導電性の両立の観点から、柱状ハニカム構造部１１の材質は、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素を主成分とするセラミックスであることが好ましく、珪素−炭化珪素複合材又は炭化珪素であることが更に好ましい。柱状ハニカム構造部１１の材質が、珪素−炭化珪素複合材を主成分とするものであるというときは、柱状ハニカム構造部１１が、珪素−炭化珪素複合材（合計質量）を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。ここで、珪素−炭化珪素複合材は、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ものであり、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ことが好ましい。ハニカム構造体１０の材質が、炭化珪素を主成分とするものであるというときは、ハニカム構造体１０が、炭化珪素（合計質量）を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。
【００１８】
柱状ハニカム構造部１１の材質が、珪素−炭化珪素複合材である場合、柱状ハニカム構造部１１に含有される「骨材としての炭化珪素粒子の質量」と、柱状ハニカム構造部１１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、柱状ハニカム構造部１１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、１５〜３５質量％であることが更に好ましい。１０質量％以上であると、柱状ハニカム構造部１１の強度が十分に維持される。４０質量％以下であると、焼成時に形状を保持しやすくなる。
【００１９】
セル１５の延伸方向に垂直な断面におけるセルの形状に制限はないが、四角形、六角形、八角形、又はこれらの組み合わせであることが好ましい。これ等のなかでも、四角形及び六角形が好ましい。セル形状をこのようにすることにより、ハニカム構造体１０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。構造強度及び加熱均一性を両立させやすいという観点からは、長方形が特に好ましい。
【００２０】
セル１５を区画形成する隔壁１３の厚みは、０．１〜０．３ｍｍであることが好ましく、０．１５〜０．２５ｍｍであることがより好ましい。隔壁１３の厚みが０．１ｍｍ以上であることで、ハニカム構造体の強度が低下するのを抑制可能である。隔壁１３の厚みが０．３ｍｍ以下であることで、ハニカム構造体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るのを抑制できる。本発明において、隔壁１３の厚みは、セル１５の延伸方向に垂直な断面において、隣接するセル１５の重心同士を結ぶ線分のうち、隔壁１３を通過する部分の長さとして定義される。
【００２１】
ハニカム構造体１０は、セル１５の流路方向に垂直な断面において、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る。セル密度が１５０セル／ｃｍ2より高いと、ハニカム構造体１０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ることがある。セル密度は、外側壁１２部分を除く柱状ハニカム構造部１１の一つの底面部分の面積でセル数を除して得られる値である。
【００２２】
ハニカム構造体１０の外周壁１２を設けることは、ハニカム構造体１０の構造強度を確保し、また、セル１５を流れる流体が外周壁１２から漏洩するのを防止する観点で有用である。具体的には、外周壁１２の厚みは好ましくは０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１５ｍｍ以上、更により好ましくは０．２ｍｍ以上である。但し、外周壁１２を厚くしすぎると高強度になりすぎてしまい、隔壁１３との強度バランスが崩れて耐熱衝撃性が低下することから、外周壁１２の厚みは好ましくは１．０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．７ｍｍ以下であり、更により好ましくは０．５ｍｍ以下である。ここで、外周壁１２の厚みは、厚みを測定しようとする外周壁１２の箇所をセルの延伸方向に垂直な断面で観察したときに、当該測定箇所における外周壁１２の接線に対する法線方向の厚みとして定義される。
【００２３】
隔壁１３は多孔質とすることができる。隔壁１３の気孔率は、３５〜６０％であることが好ましく、３５〜４５％であることが更に好ましい。気孔率が３５％以上であると、焼成時の変形をより抑制しやすくなる。気孔率が６０％以下であると、ハニカム構造体の強度が十分に維持される。気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
【００２４】
柱状ハニカム構造部１１の隔壁１３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以上であると、電気抵抗率が大きくなりすぎることが抑制される。平均細孔径が１５μｍ以下であると、電気抵抗率が小さくなりすぎることが抑制される。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。
【００２５】
ハニカム構造体１０は、柱状ハニカム構造部１１の外周壁１２の表面に、柱状ハニカム構造部１１の中心軸を挟んで対向するように配設された一対の導電性セラミックスからなる電極層１４ａ、１４ｂを有している。一対の電極層１４ａ、１４ｂは、溶接部位１７ａ、１７ｂを備える。
【００２６】
電極層１４ａ、１４ｂの形成領域に特段の制約はないが、柱状ハニカム構造部１１の均一発熱性を高めるという観点からは、各電極層１４ａ、１４ｂは外周壁１２の外面上で外周壁１２の周方向及びセルの延伸方向に帯状に延設することが好ましい。具体的には、各電極層１４ａ、１４ｂは、柱状ハニカム構造部１１の両底面間の８０％以上の長さに亘って、好ましくは９０％以上の長さに亘って、より好ましくは全長に亘って延びていることが、電極層１４ａ、１４ｂの軸方向へ電流が広がりやすいという観点から望ましい。
【００２７】
各電極層１４ａ、１４ｂの厚みは、０．０１〜５ｍｍであることが好ましく、０．０１〜３ｍｍ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発熱性を高めることができる。各電極層１４ａ、１４ｂの厚みが０．０１ｍｍ以上であると、電気抵抗が適切に制御され、より均一に発熱することができる。各電極層１４ａ、１４ｂの厚みが５ｍｍ以下であると、キャニング時に破損する恐れが低減される。各電極層１４ａ、１４ｂの厚みは、厚みを測定しようとする電極層の箇所をセルの延伸方向に垂直な断面で観察したときに、各電極層１４ａ、１４ｂの外面の当該測定箇所における接線に対する法線方向の厚みとして定義される。
【００２８】
各電極層１４ａ、１４ｂの電気抵抗率を柱状ハニカム構造部１１の電気抵抗率より低くすることにより、電極層に優先的に電気が流れやすくなり、通電時に電気がセルの流路方向及び周方向に広がりやすくなる。電極層１４ａ、１４ｂの電気抵抗率は、柱状ハニカム構造部１１の電気抵抗率の１／１０以下であることが好ましく、１／２０以下であることがより好ましく、１／３０以下であることが更により好ましい。但し、両者の電気抵抗率の差が大きくなりすぎると対向する電極層の端部間に電流が集中して柱状ハニカム構造部の発熱が偏ることから、電極層１４ａ、１４ｂの電気抵抗率は、柱状ハニカム構造部１１の電気抵抗率の１／２００以上であることが好ましく、１／１５０以上であることがより好ましく、１／１００以上であることが更により好ましい。本発明において、電極層１４ａ、１４ｂの電気抵抗率は、四端子法により４００℃で測定した値とする。
【００２９】
各電極層１４ａ、１４ｂの材質は、金属及び導電性セラミックスを使用可能である。金属としては、例えばＣｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｉ又はＴｉの単体金属又はこれらの金属より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合金が挙げられる。導電性セラミックスとしては、限定的ではないが、炭化珪素（ＳｉＣ）が挙げられ、珪化タンタル（ＴａＳｉ2）及び珪化クロム（ＣｒＳｉ2）等の金属珪化物等の金属化合物が挙げられ、更には、上記導電性セラミックスの一種以上と上記金属の一種以上の組み合わせからなる複合材（サーメット）を挙げることができる。サーメットの具体例としては、金属珪素と炭化珪素の複合材、珪化タンタルや珪化クロム等の金属珪化物と金属珪素と炭化珪素の複合材、更には上記の一種又は二種以上の金属に熱膨張低減の観点から、アルミナ、ムライト、ジルコニア、コージェライト、窒化珪素及び窒化アルミ等の絶縁性セラミックスを一種又は二種以上添加した複合材が挙げられる。電極層１４ａ、１４ｂの材質としては、上記の各種金属及び導電性セラミックスの中でも、珪化タンタルや珪化クロム等の金属珪化物と金属珪素と炭化珪素の複合材との組合せとすることが、柱状ハニカム構造部と同時に焼成できるので製造工程の簡素化に資するという理由により好ましい。
【００３０】
（１−２．金属端子）
一対の金属端子２１ａ、２１ｂは、ハニカム構造体１０の柱状ハニカム構造部１１の中心軸を挟んで対向するように配設され、それぞれ一対の電極層１４ａ、１４ｂ上に設けられており、電気的に接合されている。これにより、金属端子２１ａ、２１ｂは、電極層１４ａ、１４ｂを介して電圧を印加すると通電してジュール熱によりハニカム構造体１０を発熱させることが可能である。このため、ハニカム構造体１０はヒーターとしても好適に用いることができる。印加する電圧は１２〜９００Ｖが好ましく、６４〜６００Ｖが更に好ましいが、印加する電圧は適宜変更可能である。
【００３１】
一対の金属端子２１ａ、２１ｂは、それぞれハニカム構造体１０の表面形状に沿うように、ハニカム構造体１０の表面に溶接部位１７ａ、１７ｂを介して接合されている。ここで、一対の金属端子２１ａ、２１ｂがハニカム構造体１０の表面形状に沿うように接合されているとは、ハニカム構造体１０の表面と金属端子２１ａ、２１ｂとの接合面に隙間が無いことを意味する。このような構成により、ハニカム構造体１０の表面に金属端子２１ａ、２１ｂを溶接によって接合する際、金属端子２１ａ、２１ｂに加えられた熱エネルギーをハニカム構造体１０に良好に伝えることができる。このため、金属端子２１ａ、２１ｂのみが異常加熱されて溶融してしまうことを防ぐことができる。従って、金属端子２１ａ、２１ｂとハニカム構造体１０との接合信頼性が良好な電気加熱型担体２０が得られる。
【００３２】
ハニカム構造体１０と金属端子２１ａ、２１ｂとの剪断応力は、５０Ｎ以上である。このような構成によれば、金属端子２１ａ、２１ｂとハニカム構造体１０との接合信頼性が良好となる。ハニカム構造体１０と金属端子２１ａ、２１ｂとの剪断応力は、５０〜１５０Ｎであるのが好ましく、７０〜１３０Ｎであるのがより好ましい。なお、ハニカム構造体１０と金属端子２１ａ、２１ｂとの剪断応力は、万能材料試験器３３００（Ｉｎｓｔｒｏｎ社製）等を用いて、ＪＩＳ  Ｚ２２４１の方法を参照して測定することができる。
【００３３】
金属端子２１ａ、２１ｂの材質としては、金属であれば特段の制約はなく、単体金属及び合金等を採用することもできるが、耐食性、電気抵抗率及び線膨張率の観点から例えば、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＴｉよりなる群から選択される少なくとも一種を含む合金とすることが好ましく、ステンレス鋼及びＦｅ−Ｎｉ合金がより好ましい。金属端子２１ａ、２１ｂの形状及び大きさは、特に限定されず、電気加熱型担体２０の大きさや通電性能等に応じて、適宜設計することができる。
【００３４】
金属端子２１ａ、２１ｂは、一箇所又は二箇所以上の溶接部位１７ａ、１７ｂを介して各電極層１４ａ、１４ｂに接合されている。一箇所当たりの溶接部位１７ａ、１７ｂの溶接面積を小さくすることで、熱膨張差による割れや剥離を抑制することができる。具体的には、一箇所当たりの溶接部位１７ａ、１７ｂの溶接面積は５０ｍｍ2以下とすることが好ましく、４５ｍｍ2以下とすることがより好ましく、４０ｍｍ2以下とすることが更に好ましく、３０ｍｍ2以下とすることが更により好ましい。但し、一箇所当たりの溶接部位１２０の溶接面積が過度に小さいと接合強度が確保できないため、２ｍｍ2以上とすることが好ましく、３ｍｍ2以上とすることがより好ましく、４ｍｍ2以上とすることが更により好ましい。
【００３５】
金属端子２１ａ、２１ｂの大きさにもよるが、溶接部位１７ａ、１７ｂは二箇所以上形成して合計溶接面積を大きくすることで接合強度を高めることが好ましい。具体的には、一箇所又は二箇所以上の溶接部位の金属端子毎の合計溶接面積は２ｍｍ2以上であることが好ましく、３ｍｍ2以上であることがより好ましく、４ｍｍ2以上であることが更により好ましい。一方で、合計溶接面積を過度に大きくすると耐熱衝撃性が悪化しやすい。そこで、耐熱衝撃性を確保するという観点からは、一箇所又は二箇所以上の溶接部位１７ａ、１７ｂの金属端子毎の合計溶接面積は、１２０ｍｍ2以下であることが好ましく、１１０ｍｍ2以下であることがより好ましく、１００ｍｍ2以下であることが更により好ましい。
【００３６】
また、金属端子毎に二箇所以上の溶接部位１７ａ、１７ｂが存在する場合、耐熱衝撃性を確保しながら接合強度を高めるという観点から、隣接する溶接部位の間隔を溶接部位の溶接面積に応じて一定以上確保することが好ましい。溶接部位の間隔が大きくても特に問題はなく、金属端子の大きさとの兼ね合いで適宜設定すればよい。
【００３７】
溶接部位１７ａ、１７ｂ内に、溶接深さが他の箇所よりも深い箇所を複数有するのが好ましい。溶接部位１７ａ、１７ｂ内の溶接深さは、均一であるより、このように複数箇所で他の箇所よりも深くなっているほうが、金属端子２１ａ、２１ｂとハニカム構造体１０との接合強度が大きくなる。このような構成としては、例えば、当該他の箇所より溶接深さが深い箇所が、溶接部位１７ａ、１７ｂ内において、深さ方向に、くさび形に大きく食い込んだ形状に形成されていてもよい。溶接深さは特に限定されず、金属端子２１ａ、２１ｂ及びハニカム構造体１０の大きさとの兼ね合いで適宜設定すればよい。
【００３８】
電気加熱型担体２０に触媒を担持することにより、電気加熱型担体２０を触媒体として使用することができる。複数のセル１５の流路には、例えば、自動車排ガス等の流体を流すことができる。触媒としては、例えば、貴金属系触媒又はこれら以外の触媒が挙げられる。貴金属系触媒としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）といった貴金属をアルミナ細孔表面に担持し、セリア、ジルコニア等の助触媒を含む三元触媒や酸化触媒、又は、アルカリ土類金属と白金を窒素酸化物（ＮＯx）の吸蔵成分として含むＮＯx吸蔵還元触媒（ＬＮＴ触媒）が例示される。貴金属を用いない触媒として、銅置換又は鉄置換ゼオライトを含むＮＯx選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）等が例示される。また、これらの触媒からなる群から選択される２種以上の触媒を用いてもよい。なお、触媒の担持方法についても特に制限はなく、従来、ハニカム構造体に触媒を担持する担持方法に準じて行うことができる。
【００３９】
（２．電気加熱型担体の製造方法）
次に、本発明に係る電気加熱型担体２０を製造する方法について例示的に説明する。本発明の電気加熱型担体２０の製造方法は一実施形態において、電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を得る工程Ａ１と、電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を焼成してハニカム構造体を得る工程Ａ２と、ハニカム構造体に金属端子を溶接する工程Ａ３とを含む。
【００４０】
工程Ａ１は、ハニカム構造部の前駆体であるハニカム成形体を作製し、ハニカム成形体の側面に電極層形成ペーストを塗布して、電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を得る工程である。ハニカム成形体の作製は、公知のハニカム構造体の製造方法におけるハニカム成形体の作製方法に準じて行うことができる。例えば、まず、炭化珪素粉末（炭化珪素）に、金属珪素粉末（金属珪素）、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１０〜４０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、３〜５０μｍが好ましく、３〜４０μｍが更に好ましい。金属珪素（金属珪素粉末）の平均粒子径は、２〜３５μｍであることが好ましい。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粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。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。なお、これは、ハニカム構造部の材質を、珪素−炭化珪素系複合材とする場合の成形原料の配合であり、ハニカム構造部の材質を炭化珪素とする場合には、金属珪素は添加しない。
【００４１】
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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、２．０〜１０．０質量部であることが好ましい。
【００４２】
水の含有量は、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、２０〜６０質量部であることが好ましい。
【００４３】
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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．１〜２．０質量部であることが好ましい。
【００４４】
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、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末の合計質量を１００質量部としたときに、０．５〜１０．０質量部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法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。造孔材が吸水性樹脂の場合には、造孔材の平均粒子径は吸水後の平均粒子径のことである。
【００４５】
次に、得られた成形原料を混練して坏土を形成した後、坏土を押出成形してハニカム成形体を作製する。押出成形に際しては、所望の全体形状、セル形状、隔壁厚み、セル密度等を有する口金を用いることができる。次に、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。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、ハニカム成形体の両底部を切断して所望の長さとすることができる。乾燥後のハニカム成形体をハニカム乾燥体と呼ぶ。
【００４６】
次に、電極層を形成するための電極層形成ペーストを調合する。電極層形成ペーストは、電極層の要求特性に応じて配合した原料粉（金属粉末、及び、セラミックス粉末等）に各種添加剤を適宜添加して混練することで形成することができる。電極層を積層構造とする場合、第一の電極層用のペースト中の金属粉末の平均粒子径に比べて、第二の電極層用のペースト中の金属粉末の平均粒子径を大きくすることにより、金属端子と電極層の接合強度が向上する傾向にある。金属粉末の平均粒子径はレーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。
【００４７】
次に、得られた電極層形成ペーストを、ハニカム成形体（典型的にはハニカム乾燥体）の側面に塗布し、電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を得る。電極層形成ペーストを調合する方法、及び電極層形成ペーストをハニカム成形体に塗布する方法については、公知のハニカム構造体の製造方法に準じて行うことができるが、電極層をハニカム構造部に比べて低い電気抵抗率にするために、ハニカム構造部よりも金属の含有比率を高めたり、金属粒子の粒径を小さくしたりすることができる。
【００４８】
ハニカム構造体の製造方法の変更例として、工程Ａ１において、電極層形成ペーストを塗布する前に、ハニカム成形体を一旦焼成してもよい。すなわち、この変更例では、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を作製し、当該ハニカム焼成体に、電極層形成ペーストを塗布する。
【００４９】
工程Ａ２では、電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を焼成して、ハニカム構造体を得る。焼成を行う前に、電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を乾燥してもよい。また、焼成の前に、バインダ等を除去するため、脱脂を行ってもよい。焼成条件としては、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、酸化処理を行うことが好ましい。脱脂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。
【００５０】
工程Ａ３では、ハニカム構造体の電極層の表面に一対の金属端子を溶接する。溶接方法としては、金属端子側からレーザー溶接する方法が溶接面積の制御及び生産効率の観点から好ましい。このとき、レーザー溶接を前段と後段とに分けて合計二度行う。具体的には、まず、金属端子にレーザーによって第一の熱エネルギーを加えて、ハニカム構造体の表面形状に沿うように金属端子を溶融変形させる。レーザー溶接法としては、レーザースクリューウェルディング等を用いることができる。レーザースクリューウェルディングによれば、円形にレーザーを走査し、金属端子の溶融物を流動制御することができる。このため、加工精度等で、電極層の表面と金属端子との界面に隙間があったとしても、当該隙間を、金属端子を溶融変形させて完全に埋めることができる。レーザーの第一の熱エネルギーによる金属端子の溶融変形量は特に限定されないが、金属端子の板厚の５０％以下を溶融させることができる。金属端子の溶融変形量は、以下に例示されるように、適宜設計することができる。電極層の表面と金属端子との界面に０．１ｍｍの隙間があり、金属端子の板厚が０．４ｍｍであったとする。この場合、金属端子の溶融変形量が板厚の２５％程度となるように、第一の熱エネルギーを加えて前段のレーザー溶接を行う。そうすると、０．４ｍｍ×２５％＝０．１ｍｍの隙間を埋めることができる。
【００５１】
次に、金属端子を溶融変形させた後、レーザーによって、第一の熱エネルギーより大きい第二の熱エネルギーを加えて、ハニカム構造体の表面に金属端子を接合する。このとき、既に前段のレーザー溶接によって電極層の表面と金属端子との界面の隙間が完全に埋まっている状態となっているため、そのまま隙間なく、すなわち、ハニカム構造体の表面形状に沿うように、金属端子を接合させることができる。その結果、金属端子とハニカム構造体との接合信頼性が良好な電気加熱型担体を提供することができる。
【００５２】
また、このような溶接法によれば、前段のレーザー溶接によって金属端子を溶融変形させて、電極層の表面と金属端子との界面の隙間を埋める。このため、電極層の表面（ハニカム構造体の表面）がどのような形状となっていても、また、電極層の表面と金属端子との界面の隙間がどのような形状となっていても、当該隙間を容易に埋めることができる。さらに、レーザー溶接の際のレーザー出力を適宜設計するだけで、金属端子の板厚がどのようなものであっても、容易に溶融変形させて、電極層の表面と金属端子との界面の隙間を埋めることができる。
【００５３】
上述の前段のレーザー溶接におけるレーザー出力は、金属端子の材質や厚みにもよるが、例えば２０〜１００Ｗ／ｍｍ2とすることができる。また、後段のレーザー溶接におけるレーザー出力は、金属端子の材質や厚みにもよるが、例えば１５０〜４００Ｗ／ｍｍ2とすることができる。
【００５４】
＜実施形態２＞
図４は、本発明の実施形態２における電気加熱型担体４０のセルの延伸方向に垂直な断面模式図である。図４に示すように、本発明の実施形態２における電気加熱型担体４０は、実施形態１で示した電気加熱型担体２０に対し、さらに電極層１４ａ、１４ｂと金属端子２１ａ、２１ｂとの間に、一対の導電性セラミックスからなる溶接下地層１６ａ、１６ｂを有している。一対の溶接下地層１６ａ、１６ｂの一方の溶接下地層１６ａが、他方の溶接下地層１６ｂに対して、柱状ハニカム構造部１１の中心軸を挟んで対向するように設けられている。一対の溶接下地層１６ａ、１６ｂが溶接部位１７ａ、１７ｂを備える。
【００５５】
溶接下地層１６ａ、１６ｂは、金属端子２１ａ、２１ｂとの接合の際のレーザー溶接の下地となるものであるが、応力緩和層としての機能を有することが好ましい。すなわち、電極層１４ａ、１４ｂと金属端子２１ａ、２１ｂとの間の線膨張率の差が大きい場合には、熱応力によって電極層１４ａ、１４ｂにクラックが入る可能性がある。そこで、溶接下地層１６ａ、１６ｂが、電極層１４ａ、１４ｂと金属端子２１ａ、２１ｂとの線膨張率の違いにより生じる熱応力を緩和する機能を有していることが好ましい。これにより、金属端子２１ａ、２１ｂを電極層１４ａ、１４ｂに溶接する際や、熱サイクルの繰り返し疲労による電極層１４ａ、１４ｂへのクラック発生を抑制することが可能となる。
【００５６】
溶接下地層１６ａ、１６ｂの材質は、導電性セラミックスで形成されている。導電性セラミックスとしては、限定的ではないが、炭化珪素（ＳｉＣ）が挙げられ、珪化タンタル（ＴａＳｉ2）及び珪化クロム（ＣｒＳｉ2）等の金属珪化物等の金属化合物が挙げられ、更には、上記導電性セラミックスの一種以上と上記金属の一種以上の組み合わせからなる複合材（サーメット）を挙げることができる。サーメットの具体例としては、金属珪素と炭化珪素の複合材、珪化タンタルや珪化クロム等の金属珪化物と金属珪素と炭化珪素の複合材、更には上記の一種又は二種以上の金属に熱膨張低減の観点から、アルミナ、ムライト、ジルコニア、コージェライト、窒化珪素及び窒化アルミ等の絶縁性セラミックスを一種又は二種以上添加した複合材が挙げられる。溶接下地層１６ａ、１６ｂの材質としては、上記の各種導電性セラミックスの中でも、珪化タンタルや珪化クロム等の金属珪化物と金属珪素と炭化珪素の複合材との組合せとすることが、ハニカム構造部と同時に焼成できるので製造工程の簡素化に資するという理由により好ましい。
【００５７】
実施形態１では、電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を作製し、これを焼成してハニカム構造体を作製した。実施形態２では、このとき、同時に溶接下地層形成ペーストも形成しておき、溶接下地層形成ペースト及び電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を作製し、これを焼成することによってハニカム構造体を作製することができる。
【００５８】
また、実施形態２では、ハニカム構造体の溶接下地層の表面に一対の金属端子を溶接する。溶接方法としては、実施形態１と同様とすることができ、レーザー溶接を前段と後段とに分けて合計二度行う。具体的には、まず、金属端子にレーザースクリューウェルディング等によって第一の熱エネルギーを加えて、溶接下地層の表面形状に沿うように金属端子を溶融変形させる。次に、金属端子を溶融変形させた後、レーザーによって、第一の熱エネルギーより大きい第二の熱エネルギーを加えて、溶接下地層の表面に金属端子を接合する。このとき、既に前段のレーザー溶接によって溶接下地層の表面と金属端子との界面の隙間が完全に埋まっている状態となっているため、そのまま隙間なく、すなわち、ハニカム構造体の表面形状に沿うように、金属端子を接合させることができる。その結果、金属端子とハニカム構造体との接合信頼性が良好な電気加熱型担体を提供することができる。
【００５９】
＜実施形態３＞
図５は、本発明の実施形態３における電気加熱型担体５０のセルの延伸方向に垂直な断面模式図である。図５に示すように、本発明の実施形態３における電気加熱型担体５０は、実施形態２で示した電気加熱型担体４０に対し、電極層１４ａ、１４ｂを備えていない構成となっている。一対の溶接下地層１６ａ、１６ｂが溶接部位１７ａ、１７ｂを備える。
【００６０】
実施形態３における電気加熱型担体５０は、電極層を備えておらず、柱状ハニカム構造部１１上に設けられた溶接下地層１６ａ、１６ｂと金属端子２１ａ、２１ｂとが隙間なく接合されている。すなわち、電気加熱型担体５０のハニカム構造体１０の表面形状に沿うように、金属端子２１ａ、２１ｂが接合されている。
【００６１】
実施形態１では、電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を作製し、これを焼成してハニカム構造体を作製した。実施形態３では、このとき、電極層形成ペーストを形成せず、溶接下地層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を作製し、これを焼成することによってハニカム構造体を作製する。
【００６２】
また、実施形態３では、ハニカム構造体の溶接下地層の表面に一対の金属端子を溶接する。溶接方法としては、実施形態１と同様とすることができ、レーザー溶接を前段と後段とに分けて合計二度行う。具体的には、まず、金属端子にレーザースクリューウェルディング等によって第一の熱エネルギーを加えて、溶接下地層の表面形状に沿うように金属端子を溶融変形させる。次に、金属端子を溶融変形させた後、レーザーによって、第一の熱エネルギーより大きい第二の熱エネルギーを加えて、溶接下地層の表面に金属端子を接合する。このとき、既に前段のレーザー溶接によって溶接下地層の表面と金属端子との界面の隙間が完全に埋まっている状態となっているため、そのまま隙間なく、すなわち、ハニカム構造体の表面形状に沿うように、金属端子を接合させることができる。その結果、金属端子とハニカム構造体との接合信頼性が良好な電気加熱型担体を提供することができる。
【００６３】
＜実施形態４＞
図６は、本発明の実施形態４における電気加熱型担体６０のセルの延伸方向に垂直な断面模式図である。図６に示すように、本発明の実施形態４における電気加熱型担体６０は、実施形態３で示した電気加熱型担体５０に対し、溶接下地層１６ａ、１６ｂを備えていない構成となっている。柱状ハニカム構造部１１が溶接部位１７ａ、１７ｂを備える。
【００６４】
実施形態４における電気加熱型担体６０は、電極層及び溶接下地層を備えておらず、柱状ハニカム構造部１１と金属端子２１ａ、２１ｂとが隙間なく接合されている。すなわち、電気加熱型担体６０のハニカム構造体１０の表面形状に沿うように、金属端子２１ａ、２１ｂが接合されている。
【００６５】
実施形態１では、電極層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を作製し、これを焼成してハニカム構造体を作製した。実施形態４では、このとき、電極層形成ペーストを形成せず、未焼成ハニカム構造部のみを作製し、これを焼成することによってハニカム構造体を作製する。
【００６６】
また、実施形態４では、ハニカム構造体のハニカム構造部の表面に一対の金属端子を溶接する。溶接方法としては、実施形態１と同様とすることができ、レーザー溶接を前段と後段とに分けて合計二度行う。具体的には、まず、金属端子にレーザースクリューウェルディング等によって第一の熱エネルギーを加えて、ハニカム構造体の表面形状に沿うように金属端子を溶融変形させる。次に、金属端子を溶融変形させた後、レーザーによって、第一の熱エネルギーより大きい第二の熱エネルギーを加えて、ハニカム構造体の表面に金属端子を接合する。このとき、既に前段のレーザー溶接によってハニカム構造部の表面と金属端子との界面の隙間が完全に埋まっている状態となっているため、そのまま隙間なく、すなわち、ハニカム構造体の表面形状に沿うように、金属端子を接合させることができる。その結果、金属端子とハニカム構造体との接合信頼性が良好な電気加熱型担体を提供することができる。
【００６７】
（３．排気ガス浄化装置）
上述した本発明の各実施形態に係る電気加熱型担体は、それぞれ排気ガス浄化装置に用いることができる。当該排気ガス浄化装置は、電気加熱型担体と、当該電気加熱型担体を保持する缶体とを有する。排気ガス浄化装置において、電気加熱型担体は、エンジンからの排ガスを流すための排ガス流路の途中に設置される。缶体としては、電気加熱型担体を収容する金属製の筒状部材等を用いることができる。
【００６８】
＜実施形態５＞
本発明は実施形態５において、導電性セラミックスからなる本体と、本体の表面形状に沿うように、本体の表面に溶接部位を介して接合された金属端子とを備えた接合体である。導電性セラミックスからなる本体は、どのような形状及び大きさであってもよい。また、導電性セラミックス及び金属端子としては、上記で述べたものと同様の材料を用いることができる。
【００６９】
実施形態５に係る接合体は、導電性セラミックスからなる本体の表面形状に沿うように、金属端子が本体の表面に溶接部位を介して接合されているため、導電性セラミックスからなる本体と金属端子との接合信頼性が良好となる。
【００７０】
次に、本発明の実施形態５に係る接合体の製造方法について説明する。まず、導電性セラミックスからなる本体の表面に金属端子を配置し、レーザー溶接（前段のレーザー溶接）によって、金属端子に第一の熱エネルギーを加えて、本体の表面形状に沿うように金属端子を溶融変形させる。このとき、本体と金属端子との界面の隙間が金属端子の溶融物によって完全に埋められる。当該前段のレーザー溶接は、上記で述べたものと同様、レーザースクリューウェルディング等によって行うことができる。
【００７１】
次に、金属端子を溶融変形させた後、レーザー溶接（後段のレーザー溶接）によって、第一の熱エネルギーより大きい第二の熱エネルギーを加えて、本体の表面に金属端子を接合する。このとき、既に前段のレーザー溶接によって本体の表面と金属端子との界面の隙間が完全に埋まっている状態となっているため、そのまま隙間なく、すなわち、本体の表面形状に沿うように、金属端子を接合させることができる。その結果、金属端子と本体との接合信頼性が良好となる。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明及びその利点をより良く理解するための実施例を例示するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００７３】
＜実施例１〜４、比較例１＞
（１．円柱状の坏土の作製）
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てセラミックス原料を調製した。そして、セラミックス原料に、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、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た。そして、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質量部とした。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質量部とした。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質量部とした。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。炭化珪素粉末、金属珪素粉末及び造孔材の平均粒子径は、レーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。
【００７４】
（２．ハニカム乾燥体の作製）
得られた円柱状の坏土を碁盤目状の口金構造を有する押出成形機を用いて成形し、セルの流路方向に垂直な断面における各セル形状が正方形である円柱状ハニカム成形体を得た。この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、両底面を所定量切断して、ハニカム乾燥体を作製した。
【００７５】
（３．電極層形成ペーストの調製）
珪化タンタル（ＴａＳｉ2）粉末、金属珪素（Ｓｉ）粉末、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末、メチルセルロース、グリセリン、及び水を、自転公転攪拌機で混合して、第一の電極層形成ペーストを調製した。ＴａＳｉ2粉末、Ｓｉ粉末、及びＳｉＣ粉末は体積比で、ＴａＳｉ2粉末：Ｓｉ粉末：ＳｉＣ粉末＝５０：３０：２０となるように配合した。また、ＴａＳｉ2粉末、Ｓｉ粉末、及びＳｉＣ粉末の合計を１００質量部としたときに、メチルセルロースは０．５質量部であり、グリセリンは１０質量部であり、水は３８質量部であった。珪化タンタル粉末の平均粒子径は７μｍであった。金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。炭化珪素粉末の平均粒子径は３５μｍであった。これらの平均粒子径はレーザー回折法で粒度の頻度分布を測定したときの、体積基準による算術平均径を指す。
【００７６】
（４．溶接下地層形成ペーストの調製）
珪化クロム（ＣｒＳｉ2）粉末、金属珪素（Ｓｉ）粉末、メチルセルロース、グリセリン、及び水を、自転公転攪拌機で混合して、溶接下地層形成ペーストを調製した。ここでは、ＣｒＳｉ2粉末及びＳｉ粉末は体積比で、ＣｒＳｉ2粉末：Ｓｉ粉末＝９０：１０となるように配合した。また、ＣｒＳｉ2粉末及びＳｉ粉末の合計を１００質量部としたときに、メチルセルロースは０．５質量部であり、グリセリンは１０質量部であり、水は３８質量部であった。珪化クロム粉末の平均粒子径は７μｍであった。金属珪素粉末の平均粒子径は６μｍであった。
【００７７】
（５．ペーストの塗布）
上記の電極層形成ペーストを上記ハニカム乾燥体の外周壁の外面上に中心軸を挟んで対向するように二箇所塗布した。各塗布部は、ハニカム乾燥体の両底面間の全長に亘って帯状に形成した。次いで、電極層形成ペーストの塗布部を部分的に被覆するようにして金属端子の溶接に必要な領域だけ溶接下地層形成ペーストを塗布した。電極層形成ペースト及び溶接下地層形成ペーストを塗布後のハニカム乾燥体を１２０℃で乾燥して、電極層形成ペースト及び溶接下地層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を得た。
【００７８】
（６．焼成）
次に、電極層形成ペースト及び溶接下地層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を、大気雰囲気において、５５０℃で３時間、脱脂した。次に、脱脂した電極層形成ペースト及び溶接下地層形成ペースト付き未焼成ハニカム構造部を、焼成し、酸化処理して、ハニカム構造体を作製した。焼成は、１４５０℃のアルゴン雰囲気中で２時間行った。酸化処理は、１３００℃の大気中で１時間行った。
【００７９】
ハニカム構造体は、底面が直径１００ｍｍの円形であり、高さ（セルの流路方向における長さ）が１００ｍｍであった。セル密度は９３セル／ｃｍ2であり、隔壁の厚みは１０１．６μｍであり、隔壁の気孔率は４５％であり、隔壁の平均細孔径は８．６μｍであった。電極層の厚みは０．３ｍｍであり、溶接下地層の厚みは０．２ｍｍであった。ハニカム構造部、電極層及び溶接下地層と同一材質の試験片を用いて４００℃における電気抵抗率を四端子法により測定したところ、それぞれ５Ωｃｍ、０．０１Ωｃｍ、０．００１Ωｃｍであった。
【００８０】
（７．金属端子の溶接）
次に、以下のように実施例１〜４及び比較例１について、以下の処理を行った。
［実施例１〜４］
上記製造条件により得られたハニカム構造体の溶接下地層上にＳＵＳ４３０製の板状金属端子（寸法：３０ｍｍ×５０ｍｍ×０．４ｍｍｔ）をレーザースクリューウェルディングによって溶接（前段のレーザー溶接）した。このとき、レーザー出力を５０Ｗ／ｍｍ2とし、レーザースポット径を４．０ｍｍとして、円形にレーザーを走査することで、金属端子の所定の板厚を溶融変形させた。次に、ファイバーレーザー溶接機を用いて、前段のレーザー（第１レーザー）溶接を行った箇所に後段のレーザー（第２レーザー）溶接を、レーザー出力を２００Ｗ／ｍｍ2（実施例１〜３）または４００Ｗ／ｍｍ2（実施例４）とし、レーザースポット径を１．０ｍｍとして行った。このようにして、ハニカム構造体の溶接下地層上にＳＵＳ製の板状金属端子を接合した。
当該レーザー溶接については、図７に示すように、実施例１では、第２レーザーを第１レーザーによる溶接部の中心に１点だけ照射した。実施例２では、第２レーザーを第１レーザーによる溶接部において、正三角形の各頂点を構成する位置に１点ずつの合計３点照射した。実施例３及び４では、第２レーザーを第１レーザーによる溶接部において、正四角形の各頂点を構成する位置に１点ずつの合計４点照射した。
［比較例１］
比較例１については、上記製造条件により得られたハニカム構造体の溶接下地層上にＳＵＳ４３０製の板状金属端子（寸法：３０ｍｍ×５０ｍｍ×０．４ｍｍｔ）を、ファイバーレーザー溶接機を用いてレーザー溶接を行った。レーザー溶接は、図７に示すように、レーザー出力を２００Ｗ／ｍｍ2とし、レーザースポット径を１．０ｍｍとして行った。すなわち、比較例１では、実施例１〜４と比較すると、前段のレーザー（第１レーザー）溶接を行わず、後段のレーザー（第２レーザー）溶接のみとした。このようにして、ハニカム構造体の溶接下地層上にＳＵＳ製の板状金属端子を接合した。
【００８１】
（８．ＳＥＭ観察）
上記金属端子を接合した実施例１〜４及び比較例１の各サンプルについて、金属端子と溶接下地層との接合界面付近の断面を、イオンミリング装置（日立ハイテクノロジーズ社製、ＩＭ４０００）によって研磨した。次に、当該研磨断面を、走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ社製、ＳＥＭ、ＪＳＭ−６６１０ＬＶ）を用いて１０〜２０ｋＶの加速電圧で観察した。その結果、金属端子と溶接下地層との接合界面には金属端子の溶融物が入り込んでいて隙間が観察されなかった。すなわち、金属端子は、ハニカム構造体の表面形状に沿うように、ハニカム構造体の表面に溶接部位を介して接合されていた。
【００８２】
（９．剪断応力試験）
上記金属端子を接合した実施例１〜４及び比較例１の各サンプルについて、万能材料試験器３３００（Ｉｎｓｔｒｏｎ社製）を用いて、ＪＩＳ  Ｚ２２４１の方法を参照して、剪断応力を測定した。当該試験によって得られた剪断応力の測定値、破壊場所及び判定結果を表１に示す。判定基準は、破壊が電極層で生じている場合を接合良好とし、破壊が溶接部で生じている場合を接合不良とした。
【００８３】
【表１】
2020147482.tif 000003
【００８４】
（１０．考察）
表１に示されるように、実施例１では、第１レーザーによって金属端子が変形し、溶接下地層との隙間がなくなったため、溶接時の溶融面積が増加し、剪断応力が上昇したと考えられる。
実施例２及び３は、第２レーザーを複数箇所照射することによって、溶接時の接合面積が増加し、更に接合強度が上昇したと考えられる。
実施例４は、同一形状の溶接であればエネルギーを増やすことによって、溶融深さが深くなり接合強度が上昇すると考えられる。
比較例１は、第１レーザーを照射しなかったため、第２レーザーの照射の際に、金属端子と溶接下地層との隙間があったことから、溶接時の溶融面積が少なく、剪断応力が実施例１〜４に比べて低かったと考えられる。
【符号の説明】
【００８５】
１０  ハニカム構造体
１１  柱状ハニカム構造部
１２  外周壁
１３  隔壁
１４ａ、１４ｂ、３３  電極層
１５  セル
１６ａ、１６ｂ、３２  溶接下地層
１７ａ、１７ｂ  溶接部位
２０、４０、５０、６０  電気加熱型担体
２１ａ、２１ｂ、３１  金属端子
３０  レーザー
３４  ハニカム構造部
３５  溶融した金属端子
３６  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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