CN114340761A - 蜂窝结构体及尾气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供蜂窝结构体及尾气净化装置，该蜂窝结构体能够通过感应加热而将碳微粒等燃烧除去或将担载于蜂窝结构体的催化剂加热并能够良好地抑制压力损失。一种蜂窝结构体，其是柱状的蜂窝结构体，该蜂窝结构体具有外周壁和多孔质的间隔壁，该间隔壁配设于外周壁的内侧并区划形成多个隔室，该多个隔室从一个端面贯通至另一个端面而形成流路，其中，间隔壁为含有骨料和使得骨料结合的结合材料的多孔体，骨料的至少一部分由磁性体粒子构成。

Description

蜂窝结构体及尾气净化装置

技术领域

本发明涉及蜂窝结构体及尾气净化装置。

背景技术

汽车的尾气中通常作为不完全燃烧的结果而含有一氧化碳、烃、氮氧化物等有害成分、碳等的微粒。根据减弱对人体健康的损害的观点，减少汽车尾气中的有害气体成分及微粒的需求高涨。

然而，目前，特别是在发动机刚启动之后这样的催化温度较低、催化活性不充分的期间将这些有害成分排出。因此，尾气中的有害成分有可能在达到催化剂活化温度之前未被催化剂净化便排出。为了应对该需求，需要尽量减少在达到催化剂活化温度之前未被催化剂净化便排出的排放，例如已知利用感应加热技术的对策。

作为上述技术，专利文献1中提出了如下技术，即，将磁性体的金属粒子与成型助剂混合并进行烧成而制造蜂窝结构体。专利文献2中提出了如下技术，即，将金属粒子与陶瓷混合并配置于蜂窝结构体的隔室壁。专利文献3中提出了如下技术，即，使磁性体粒子担载于过滤器结构的蜂窝结构体的隔室表面。

根据专利文献1～3的技术，能够使电流在蜂窝外周的线圈中流通，通过感应加热而使磁性体的温度升高，并利用该热而使得蜂窝温度升高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第5403540号说明书

专利文献2：美国专利第9488085号说明书

专利文献3：日本特许第6243041号公报

发明内容

对于专利文献1及专利文献2中公开的利用感应加热技术的蜂窝结构体，针对汽车尾气中的有害气体成分以及微粒的减少而期望进一步的改善。

另外，如果像专利文献3那样使磁性体粒子担载于蜂窝结构体的隔室表面，则存在如下问题，即，压力损失相应地增加。

鉴于上述情况，本发明的课题在于，提供能够通过感应加热而将碳微粒等燃烧除去或将担载于蜂窝结构体的催化剂加热并能够良好地抑制压力损失的蜂窝结构体及尾气净化装置。

本发明的发明人进行了潜心研究，结果发现，在柱状的蜂窝结构体的基础上，在利用结合材料使得骨料结合而成的多孔体形成间隔壁，并将该骨料的至少一部分设为由磁性体粒子构成，由此能够解决上述课题。即，本发明限定如下。

(1)一种蜂窝结构体，其是柱状的蜂窝结构体，

该蜂窝结构体具有外周壁和多孔质的间隔壁，

该间隔壁配设于所述外周壁的内侧并区划形成多个隔室，该多个隔室从一个端面贯通至另一个端面而形成流路，

所述蜂窝结构体的特征在于，

所述间隔壁为含有骨料和使得所述骨料结合的结合材料的多孔体，

所述骨料的至少一部分由磁性体粒子构成。

(2)一种尾气净化装置，其特征在于，具有：

(1)的蜂窝结构体；

线圈配线，该线圈配线以螺旋状而环绕于所述蜂窝结构体的外周；以及

金属管，该金属管对所述蜂窝结构体及所述线圈配线进行收纳。

发明效果

能够提供如下蜂窝结构体及尾气净化装置，该蜂窝结构体能够通过感应加热而将碳微粒等燃烧除去或将担载于蜂窝结构体的催化剂加热并能够良好地抑制压力损失。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的柱状的蜂窝结构体的外观示意图。

图2是本发明的一个实施方式的蜂窝结构体的与轴向垂直的截面示意图。

图3是本发明的一个实施方式的蜂窝结构体的与轴向平行的截面示意图。

图4是示意性地表示本发明的一个实施方式的蜂窝结构体的具有封孔部的隔室及间隔壁的、与隔室的轴向平行的截面的截面图。

图5是组装有本发明的一个实施方式的蜂窝结构体的尾气净化装置的尾气流路的概要图。

图6是表示实施例所涉及的蜂窝结构体的加热试验结果的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的蜂窝结构体的实施方式进行说明，不过，本发明并不限定解释于此，只要不脱离本发明的范围，可以基于本领域技术人员的知识而施加各种变更、修正、改良。

＜1.蜂窝结构体＞

图1中示出了本发明的一个实施方式的柱状的蜂窝结构体10的外观示意图。图2中示出了蜂窝结构体10的与轴向垂直的截面示意图。蜂窝结构体10具有外周壁11和多孔质的间隔壁12，该间隔壁12配设于外周壁11的内侧并区划形成多个隔室15，该隔室15从一个端面贯通至另一个端面而形成流路。

蜂窝结构体10的外形并未特别限定，可以设为端面为圆形的柱状(圆柱形状)、端面为椭圆形状的柱状、端面为多边形(四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等)的柱状等形状。另外，蜂窝结构体10的大小并未特别限定，中心轴方向长度优选为40～500mm。另外，例如，蜂窝结构体10的外形为圆柱状的情况下，其端面的半径优选为50～500mm。

图3中示出了蜂窝结构体10的与轴向平行的截面示意图。蜂窝结构体10的间隔壁为含有骨料22以及使得骨料22结合的结合材料23的多孔体，骨料22的至少一部分由磁性体粒子21构成。根据这种结构，能够通过感应加热而使得磁性体粒子21的温度升高，并利用其热而使得蜂窝结构体10的温度升高，由此能够通过感应加热将碳微粒等燃烧除去、或者将担载于蜂窝结构体的催化剂加热。此外，磁性体粒子21设置于间隔壁12内而不是蜂窝结构体10的隔室15内，因此，能够良好地抑制压力损失。另外，磁性体粒子21构成骨料22的至少一部分，因此，一部分磁性体粒子21存在于间隔壁12的表面，并未构成为磁性体粒子21埋设于间隔壁12的内部。根据这种结构，待再生的粒子状物质能够直接与磁性体粒子21接触，因此，具有良好的粒子状物质的再生功能。

优选骨料22全部由磁性体粒子构成。根据这种结构，蜂窝结构体10的电磁感应加热效率更好。另外，优选40～100体积％的骨料22由磁性体粒子21构成，更优选60～100体积％由磁性体粒子21构成。如果磁性体粒子21为骨料22的40体积％以上，则对涡电流的帮助增大，从而加热性能进一步提高。

骨料22可以由磁性体粒子和陶瓷材料构成。作为构成骨料22的陶瓷材料，优选为选自堇青石、碳化硅、硅、钛酸铝、氮化硅、多铝红柱石、以及氧化铝构成的组的至少1种。另外，根据导热率较高的观点，构成骨料22的陶瓷材料更优选由选自碳化硅、硅、以及氮化硅构成的组的至少1种陶瓷材料形成。

作为结合材料23，优选为金属硅、堇青石或硼硅酸玻璃等具有耐热性的玻璃。结合材料具有导电性的情况下，使得供涡电流流通的路径增大，有助于加热性能的提高，故此构成优选方式，根据该观点，更优选为金属硅。

蜂窝结构体10的间隔壁12的厚度优选为0.10～0.50mm，根据制造的容易度的观点，更优选为0.25～0.45mm。例如，如果为0.20mm以上，则蜂窝结构体10的强度进一步提高；如果为0.50mm以下，则将蜂窝结构体10用作过滤器的情况下，能够使压力损失进一步减小。应予说明，该间隔壁12的厚度为通过利用显微镜观察中心轴方向截面的方法测定所得的平均值。

蜂窝结构体10的间隔壁12的气孔率优选为35％以上。如果蜂窝结构体10的间隔壁12的气孔率为35％以上，则压力损失容易减小。蜂窝结构体10的间隔壁12的气孔率优选为35～70％，根据制造的容易度的观点，更优选为40～65％。如果间隔壁12的气孔率为70％以下，则能够维持蜂窝结构体10的强度。

另外，多孔质的间隔壁12的平均细孔径优选为5～30μm，更优选为10～25μm。如果为5μm以上，则用作过滤器的情况下能够减小压力损失；如果为30μm以下，则能够维持蜂窝结构体10的捕集性能。应予说明，本说明书中称为“平均细孔径”、“气孔率”时，是指通过压汞法测定所得的平均细孔径、气孔率。

蜂窝结构体10的隔室密度优选为5～93隔室/cm²的范围，更优选为5～63隔室/cm²的范围，进一步优选为31～54隔室/cm²的范围。如果蜂窝结构体10的隔室密度为5隔室/cm²以上，则压力损失容易减小，如果蜂窝结构体10的隔室密度为93隔室/cm²以下，则能够维持蜂窝结构体10的强度。

如图4所示，蜂窝结构体10可以具备多个隔室A和多个隔室B，该隔室A的一个端面侧开口而在另一个端面具有封孔部38，该隔室B与隔室A分别交替配置，且另一个端面侧开口而在一个端面具有封孔部39。隔室A及隔室B隔着间隔壁12而交替地相邻配置，两个端面形成棋盘格状。隔室A及隔室B的数量、配置、形状等并未限制，可以根据需要进行适当设计。这样的蜂窝结构体10可以用作对尾气进行净化的过滤器(蜂窝过滤器)。应予说明，在蜂窝结构体10不用作蜂窝过滤器的情况下，可以不设置封孔部38、39。

本实施方式的蜂窝结构体10可以在间隔壁12的表面和/或间隔壁12的细孔内担载催化剂。

催化剂的种类并未特别限制，可以根据蜂窝结构体10的使用目的、用途而适当选择。例如，可以举出贵金属系催化剂或贵金属系催化剂以外的催化剂。作为贵金属系催化剂，能举例示出：将铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)之类的贵金属担载于氧化铝细孔表面并含有二氧化铈、氧化锆等助催化剂的三元催化剂、氧化催化剂、或含有碱土金属和铂作为氮氧化物(NO_x)的吸储成分的NO_x吸储还原催化剂(LNT催化剂)。作为不使用贵金属的催化剂，能举例示出：含有铜置换沸石或铁置换沸石的NO_x选择还原催化剂(SCR催化剂)等。另外，可以采用选自这些催化剂构成的组的2种以上的催化剂。应予说明，催化剂的担载方法也未特别限制，可以按照以往将催化剂担载于蜂窝结构体的担载方法而进行。

蜂窝结构体10可以在间隔壁12的表面的至少一部分具备具有通气性的表面层。此处，具有通气性是指：表面层的渗透率为1.0×10^-13m²以上。根据进一步降低压力损失的观点，渗透率优选为1.0×10^-12m²以上。因表面层具有通气性而能够抑制由表面层引起的蜂窝结构体10的压力损失。

另外，本说明书中的“渗透率”是指利用下式(1)计算出的物性值，且是成为表示规定的气体从该物体(间隔壁12)通过时的通过阻力的指标的值。此处，下式(1)中，C表示渗透率(m²)，F表示气体流量(cm³/s)，T表示试样厚度(cm)，V表示气体粘性(dynes·sec/cm²)，D表示试样直径(cm)，P表示气体压力(PSI)。应予说明，下式(1)中的数值为：13.839(PSI)＝1(atm)，68947.6(dynes·sec/cm²)＝1(PSI)。

[数学式1]

在测定渗透率时，切出带有表面层的间隔壁12，在该带有表面层的状态下测定渗透率，然后进行削除表面层的状态下的渗透率测定，根据表面层与间隔壁基材的厚度比率以及这些渗透率测定结果而计算出表面层的渗透率。

表面层的气孔率优选为50％以上，更优选为60％以上，进一步优选为70％以上。因具有50％以上的气孔率而能够抑制压力损失。不过，如果气孔率过高，则表面层变脆而容易剥落，因此，优选设为90％以下。

作为通过压汞法测定表面层的气孔率的方法，将具有表面层和基材的样品的压汞曲线与仅将表面层削除的基材的压汞曲线之差视为表面层的压汞曲线，根据削除的质量和压汞曲线而计算出表面层的气孔率。也可以进行SEM图像拍摄，并通过表面层部分的图像解析且根据空隙部与实体部的面积比率而计算出表面层的气孔率。

另外，表面层的平均细孔直径优选为10μm以下，更优选为5μm以下，进一步优选为4μm以下，特别优选为3μm以下。将平均细孔直径设为10μm以下而能够实现较高的粒子捕集效率。不过，如果表面层的平均细孔直径过小，则压力损失增加，因此，优选设为0.5μm以上。

作为通过压汞法而测定表面层的平均细孔直径的方法，采用压汞仪中的峰值，将带有表面层的压汞曲线(孔容频率)与仅削除了表面层的基材的压汞曲线之差设为表面层的压汞曲线，将其峰值设为平均细孔直径。另外，也可以对蜂窝结构体10的截面的SEM图像进行拍摄，通过表面层部分的图像解析而进行空隙部和实体部的二值化，随机选择20个以上的空隙并将其内切圆的平均值设为平均细孔直径。

另外，表面层的厚度并未特别限定。不过，为了更显著地实现表面层的效果，表面层的厚度优选为10μm以上。另一方面，根据避免压力损失增加的观点，表面层的厚度优选为80μm以下。表面层的厚度更优选为50μm以下。作为表面层的厚度的测定方法，例如可以将形成有表面层的蜂窝结构体10在与隔室15延伸的方向垂直的方向上切断，从其截面测定表面层的厚度，并取任意5点厚度的测定值的平均值。

蜂窝结构体10的间隔壁12的含有磁性体粒子21的骨料22可以设置于整个间隔壁12，也可以设置于一部分区域。如果将含有磁性体粒子21的骨料22设置于蜂窝结构体10的整个轴向上，则蜂窝结构体10的电磁感应加热效率更好。将含有磁性体粒子21的骨料22设置于蜂窝结构体10的轴向上的一部分区域的情况下，例如，如果设置于蜂窝结构体10的气体流路的入口侧的区域，则在气流的开始位置被加热的气体行进至蜂窝结构体10的出口侧，因此，能够将整个蜂窝结构体10高效地加热。另外，蜂窝结构体10的气体流路的出口侧容易积存烟灰，因此，如果将含有磁性体粒子21的骨料22设置于该出口侧的区域，则能够更有效地将蜂窝结构体10内积存的烟灰除去。另外，如果将含有磁性体粒子21的骨料22设置于蜂窝结构体10的轴向上的一部分，则将蜂窝结构体10用作尾气净化装置时，能够使在蜂窝结构体10的外周设置的线圈配线变得紧凑。

磁性体粒子21的含有率相对于间隔壁12的总体积优选为30～70体积％。如果磁性体粒子21的含有率相对于间隔壁12的总体积为30体积％以上，则蜂窝结构体10的电磁感应加热效率更好。如果磁性体粒子21的含有率相对于间隔壁12的总体积为70体积％以下，则能够降低作为基材的性能、特别是杨氏模量，并能够确保耐热冲击性，故此构成优选方式。

优选磁性体粒子21具有450℃以上的居里点。如果磁性体粒子21具有450℃以上的居里点，则当然能够达到使得催化温度升高至设置于蜂窝结构体10的催化剂的催化剂活化温度以上而足够的蜂窝温度，不仅如此，还容易将隔室15内捕集到的PM(粒子状物质)燃烧除去而使蜂窝结构过滤器再生。作为具有450℃以上的居里点的磁性体材料，例如能举出：余量Co－20质量％Fe、余量Co－25质量％Ni－4质量％Fe、余量Fe－15～35质量％Co、余量Fe－17质量％Co－2质量％Cr－1质量％Mo、余量Fe－49质量％Co－2质量％V、余量Fe－18质量％Co－10质量％Cr－2质量％Mo－1质量％Al、余量Fe－27质量％Co－1质量％Nb、余量Fe－20质量％Co－1质量％Cr－2质量％V、余量Fe－35质量％Co－1质量％Cr、纯钴、纯铁、电磁软铁、余量Fe－0.1～0.5质量％Mn、余量Fe－3质量％Si、余量Fe－6.5质量％Si、余量Fe－18质量％Cr、余量Ni－13质量％Fe－5.3质量％Mo、余量Fe－45质量％Ni等。此处，磁性体材料的居里点是指：使得强磁性的特性丧失的温度。

优选磁性体粒子21具有在25℃的温度下为20μΩcm以上的固有电阻值。根据这种结构，能够进一步提高感应加热的发热量。作为具有在25℃的温度下为20μΩcm以上的固有电阻值的磁性体材料，例如能举出：余量Fe－18质量％Cr、余量Fe－13质量％Cr－2质量％Si、余量Fe－20质量％Cr－2质量％Si－2质量％Mo、余量Fe－10质量％Si－5质量％Al、余量Fe－18质量％Co－10质量％Cr－2质量％Mo－1质量％Al、余量Fe－36质量％Ni、余量Fe－45质量％Ni、余量Fe－49质量％Co－2质量％V、余量Fe－18质量％Co－10质量％Cr－2质量％Mo－1质量％Al、余量Fe－17质量％Co－2质量％Cr－1质量％Mo等。

优选磁性体粒子21具有1000以上的最大透磁率。根据这种结构，在对蜂窝结构体10进行介电加热时，能够使温度在短时间内升高至使得水分汽化的温度(约100℃)、进而升高至使得催化剂实现活化的温度(约300℃)。作为具有1000以上的最大透磁率的磁性体材料，例如能举出：余量Fe－10质量％Si－5质量％Al、49质量％Co－49质量％Fe－2质量％V、余量Fe－36质量％Ni、余量Fe－45质量％Ni、余量Fe－35质量％Cr、余量Fe－18质量％Cr等。

磁性体粒子21由磁场磁化，磁化的状态根据磁场的强度而变化。表示该变化的曲线为“磁化曲线”。磁化曲线具有：横轴设为磁场H、纵轴设为磁通密度B的情形(B－H曲线)。将磁性材料完全未被施加磁场的状态称为消磁状态且由原点O表示。若施加有磁场，则从原点O开始描画磁通密度增加直至饱和的曲线。该曲线为“初磁化曲线”。将初磁化曲线上的点和原点连结的直线的斜率为“透磁率”。透磁率具有磁场渗透这样的含义，其成为磁性材料的磁化难易度的标准。原点附近的磁场较小处的透磁率为“初透磁率”，初磁化曲线上最大的透磁率为“最大透磁率”。

蜂窝结构体10的外周壁11的材质并未特别限制，由于需要具有大量细孔的多孔质体，所以通常由陶瓷材料形成。例如能举出：以堇青石、碳化硅、钛酸铝、氮化硅、多铝红柱石、氧化铝、硅－碳化硅系复合材料、碳化硅－堇青石系复合材料、特别是硅－碳化硅复合材料或碳化硅为主成分的烧结体。本说明书中的“碳化硅系”是指：外周壁11含有外周壁11整体的50质量％以上的碳化硅。外周壁11以硅－碳化硅复合材料为主成分意味着：外周壁11含有外周壁11整体的90质量％以上的硅－碳化硅复合材料(合计质量)。此处，硅－碳化硅复合材料含有作为骨料的碳化硅粒子、以及作为使碳化硅粒子结合的结合材料的硅，优选多个碳化硅粒子以在碳化硅粒子间形成细孔的方式借助硅而结合。另外，外周壁11以碳化硅为主成分意味着：外周壁11含有整个外周壁11的90质量％以上的碳化硅(合计质量)。

优选地，蜂窝结构体10的外周壁11为含有骨料22以及使得骨料22结合的结合材料23的多孔体，骨料22的至少一部分由磁性体粒子21构成。根据这种结构，蜂窝结构体10的电磁感应加热效率变得更好。构成外周壁11的骨料22、结合材料23以及磁性体粒子21可以按同样的含有比例而使用与上述间隔壁12中使用的材料同样的种类。

应予说明，蜂窝结构体10并不限定于一体地形成有间隔壁12的一体型的蜂窝结构体10，例如可以为具有多个柱状的蜂窝单元借助接合材料层组合而成的结构的蜂窝结构体(接合型蜂窝结构体)，该蜂窝单元具有多孔质的间隔壁12，并由间隔壁12区划形成作为流体流路的多个隔室15。例如可以以如下方式制造蜂窝单元接合的状态的蜂窝结构体。

首先，以在各蜂窝单元的两个底面粘贴有防止接合材料附着用掩膜的状态在接合面(侧面)涂敷接合材料。接下来，将这些蜂窝单元以蜂窝单元彼此的侧面相互对置的方式相邻配置，并对相邻的蜂窝单元彼此进行压接，然后实施加热干燥。由此制作出相邻的蜂窝单元的侧面彼此借助接合材料而接合的蜂窝结构体。针对蜂窝结构体，可以对外周部进行磨削加工而使其形成为期望的形状(例如圆柱状)，并在外周面涂敷涂层材料之后实施加热干燥而形成外周壁。

防止接合材料附着用掩膜的材料并未特别限制，例如可以优选使用聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺或特氟龙(注册商标)等合成树脂。另外，掩膜优选具有粘结层，粘结层的材料优选为丙烯酸系树脂、橡胶系(例如以天然橡胶或合成橡胶为主成分的橡胶)或硅系树脂。

作为防止接合材料附着用掩膜，例如可以优选使用厚度为20～50μm的粘结膜。

作为接合材料，例如可以采用通过将陶瓷粉末、分散介质(例如水等)、以及根据需要添加的无机粘合剂、有机粘合剂、陶瓷纤维、胶溶剂、发泡树脂等添加剂混合而制备的材料。作为陶瓷，优选为含有选自堇青石、多铝红柱石、锆石、钛酸铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、尖晶石、印度石、假蓝宝石、刚玉、以及二氧化钛构成的组的至少一种的陶瓷，更优选为与蜂窝结构体相同的材质。作为无机粘合剂，能举出胶体二氧化硅、胶体氧化铝等胶体粒子；作为有机粘合剂，能举出：聚乙烯醇、甲基纤维素、CMC(羧甲基纤维素)等。作为陶瓷纤维，优选采用适合于REACH限制的氧化铝纤维、硅酸镁纤维等。

蜂窝结构体10可以在外周表面具备涂层。构成涂层的材料并未特别限定，可以适当使用含有骨料及无机粘合剂等的各种公知的涂层材料。在外周表面具备涂层的情况下，该涂层构成外周壁。涂层材料可以进一步含有胶体二氧化硅、有机粘合剂、粘土等。应予说明，有机粘合剂的用量优选为0.05～0.5质量％，更优选为0.1～0.2质量％。另外，粘土的用量优选为0.2～2.0质量％，更优选为0.4～0.8质量％。

＜2.蜂窝结构体的制造方法＞

对本发明的实施方式的蜂窝结构体10的制造方法进行详细说明。首先，制作具有多孔质的间隔壁且由间隔壁区划形成多个隔室的蜂窝结构体。例如，在由磁性体粒子和陶瓷材料(设为堇青石)构成间隔壁的骨料而制作蜂窝结构体的情况下，首先，作为坯料用材料，准备堇青石化原料。关于堇青石化原料，按堇青石结晶的理论组成而配合各成分，因此配合二氧化硅源成分、氧化镁源成分、以及氧化铝源成分等。其中，作为二氧化硅源成分，优选采用石英、熔融二氧化硅，进而，优选将该二氧化硅源成分的粒径设为100～150μm。

作为氧化镁源成分，例如能举出：滑石、菱镁矿等。其中，优选为滑石。滑石在堇青石化原料中的含量优选为37～43质量％。滑石的粒径(平均粒径)优选为5～50μm，更优选为10～40μm。另外，氧化镁(MgO)源成分可以含有作为杂质的Fe₂O₃、CaO、Na₂O、K₂O等。

作为氧化铝源成分，根据杂质较少的观点，优选含有氧化铝及氢氧化铝中的至少一种。另外，堇青石化原料中，氢氧化铝的含量优选为10～30质量％，氧化铝的含量优选为0～20质量％。

另外，以使得磁性体粒子的含有率相对于间隔壁的总体积达到期望的比例的方式向堇青石化原料中混合磁性体粒子。

接下来，准备向堇青石化原料中添加的坯料用材料(添加剂)。作为添加剂，至少使用粘合剂和造孔剂。并且，除了粘合剂和造孔剂以外，还可以使用分散剂、表面活性剂。

作为造孔剂，可以使用在堇青石的烧成温度以下能够与氧发生反应而氧化除去的物质或者在堇青石的烧成温度以下的温度时具有熔点的低熔点反应物质等。作为能够氧化除去的物质，例如能举出：树脂(特别是粒子状的树脂)、石墨(特别是粒子状的石墨)等。作为低熔点反应物质，可以采用选自铁、铜、锌、铅、铝以及镍构成的组的至少一种金属、以这些金属为主成分的合金(例如铁的情况下为碳钢、铸铁、不锈钢)、或者以两种以上为主成分的合金。其中，低熔点反应物质优选为粉粒状或纤维状的铁合金。此外，其粒径或纤维径(平均直径)优选为10～200μm。低熔点反应物质的形状能举出：球状、卷菱形状、金平糖状等，如果是这些形状，则容易控制细孔的形状，故此构成优选方式。

作为粘合剂，例如能举出：羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇等。另外，作为分散剂，例如能举出：糊精、多元醇等。另外，作为表面活性剂，例如能举出脂肪酸皂。应予说明，对于添加剂，可以单独使用一种或者使用两种以上的组合。

接下来，相对于100质量份的堇青石化原料，以3～8质量份的粘合剂、3～40质量份的造孔剂、0.1～2质量份的分散剂、10～40质量份的水的比例进行混合，并对这些坯料用材料进行混炼而制备坯料。

接下来，通过挤出成型法、注射成型法、压制成型法等使得制备的坯料成型为蜂窝形状，由此获得成品前的(日语：生の)蜂窝成型体。根据容易连续成型、例如能够使堇青石结晶取向的观点，优选采用挤出成型法。可以采用真空练泥机、柱式挤出成型机、双螺杆式连续挤出成型机等装置而执行挤出成型法。

接下来，使蜂窝成型体干燥并调整为规定的尺寸，由此获得蜂窝干燥体。可以通过热风干燥、微波干燥、介电干燥、减压干燥、真空干燥、冷冻干燥等而进行蜂窝成型体的干燥。应予说明，根据能够使整体迅速且均匀地干燥的观点，优选以热风干燥和微波干燥或介电干燥的组合方式而进行干燥。

接下来，对蜂窝干燥体进行烧成而获得蜂窝结构体。在烧成之后，以低于烧成温度的温度在大气中进行热处理，由此能够预先在粒子表面形成氧化膜。其结果，能够抑制使用中因氧化而导致的经时变化。另外，对于获得的蜂窝结构体，在以其外周面形成有外周壁的状态而制作的情况下，可以保持原样地作为外周壁而残留，或者可以对其外周面进行磨削而形成为将外周壁除去后的状态。后续工序中，可以在这样去除外周壁的蜂窝结构体的外周涂敷涂层材料而形成涂层。这种情况下，该涂层构成外周壁。另外，对外周面进行磨削的情况下，可以将外周壁的一部分磨削去除并在该部分由涂层材料而形成涂层。这种情况下，残留的外周壁和涂层构成外周壁。

制备涂层材料的情况下，例如可以利用双轴旋转式的纵型混合机进行制备。另外，涂层材料中可以进一步含有胶体二氧化硅、有机粘合剂、粘土等。应予说明，有机粘合剂的用量优选为0.05～0.5质量％，更优选为0.1～0.2质量％。另外，粘土的用量优选为0.2～2.0质量％，更优选为0.4～0.8质量％。

在蜂窝结构体的外周面涂敷涂层材料并使得涂敷的涂层材料干燥而形成涂层。通过这样构成而能够有效地抑制干燥、热处理时涂层发生开裂。

作为涂层材料的涂敷方法，例如能举出如下方法，即，将蜂窝结构体载放于旋转台上并使其旋转，在使得涂层材料从叶片状的涂敷喷嘴排出的状态下，以沿着蜂窝结构体的外周部的方式按压涂敷喷嘴进行涂敷。通过这样构成而能够以均匀的厚度涂敷涂层材料。另外，能过形成如下涂层，即，形成的涂层的表面粗糙度减小，外观优异、且难以因热冲击而破损。

对涂敷的涂层材料实施干燥的方法并未特别限制，例如，根据防止干燥开裂的观点，可以优选采用以下方法，即，在室温下保持24小时以上而使得涂层材料中的水分的25％以上干燥，然后，在电炉中以600℃的温度保持1小时以上而将水分及有机物除去。

将催化剂担载于蜂窝结构体的情况下，该催化剂的担载方法并未特别限制，可以按照以往的蜂窝结构体的制造方法中执行的催化剂担载方法来进行。

＜3.尾气净化装置＞

可以利用上述的本发明的实施方式所涉及的蜂窝结构体而构成尾气净化装置。图5中，作为例子，示出了组装有蜂窝结构体10的尾气净化装置50的尾气流路的概要图。尾气净化装置50具有蜂窝结构体10和线圈配线54，该线圈配线54以螺旋状而环绕于蜂窝结构体10的外周。另外，尾气净化装置50具有对蜂窝结构体10及线圈配线54进行收纳的金属管52。可以在金属管52的扩径部52a配置尾气净化装置50。线圈配线54可以借助固定部件55而固定于金属管52内。固定部件55优选为陶瓷纤维等耐热性部件。蜂窝结构体10可以担载有催化剂。

线圈配线54以螺旋状卷绕于蜂窝结构体10的外周。还能想到利用2个以上的线圈配线54的形态。与开关SW的接通(ON)相应地从交流电源CS供给的交流电流在线圈配线54中流通，其结果，在线圈配线54的周围产生周期性地变化的磁场。应予说明，开关SW的接通及断开由控制部53控制。控制部53可以与发动机的启动同步地使开关SW接通，从而使交流电流在线圈配线54中流通。应予说明，还能想到与发动机的启动无关地(例如与司机按下的加热开关的工作相应地)由控制部53将开关SW接通的形态。

本发明中，与线圈配线54中流通的交流电流所引起的磁场变化相应地使得蜂窝结构体10升温。由此使得蜂窝结构体10捕集到的碳微粒等燃烧。另外，蜂窝结构体10担载有催化剂的情况下，蜂窝结构体10的升温提高了蜂窝结构体10中含有的催化剂载体所担载的催化剂的温度，从而催化反应得到促进。最后，一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)、烃(CH)被氧化或还原为二氧化碳(CO₂)、氮(N₂)、水(H₂O)。

实施例

以下，为了更好地理解本发明及其优点而举例示出实施例，但是，本发明并不限定于实施例。

＜实施例1＞

将作为骨料的碳化硅、余量Fe－17质量％Co－2质量％Cr－1质量％Mo组成的金属粒子、作为结合材料的金属硅按22：67：11的质量比率进行配合，加入作为有机粘合剂的甲基纤维素、表面活性剂以及水，均匀地进行混合、混炼而制作成型材料。接下来，利用挤出成型机对获得的成型材料进行挤出成型，由此获得蜂窝成型体。接下来，将获得的蜂窝成型体切断并实施干燥，然后进行封孔并以预先规定的烧成温度进行烧成，由此获得42mm见方的单元状的蜂窝。接下来，利用对碳化硅、胶体二氧化硅、氧化铝纤维、发泡树脂、作为有机粘合剂的羧甲基纤维素进行混合而制备的接合材料，使得单元状的蜂窝彼此接合而制成接合体，然后将外周磨削成82mm的直径，由此获得多个单元的接合体、即蜂窝结构体。

进而，在单元型的蜂窝结构体的侧面涂敷对碳化硅、胶体二氧化硅、作为有机粘合剂的羧甲基纤维素进行混合而制备的外周涂层，由此制作蜂窝结构体。

接下来，利用感应加热装置并利用直径为100mm的感应加热线圈而进行该蜂窝结构体的加热试验，并利用红外线温度计对蜂窝结构体的端面的温度进行测定。投入电力设为14kW、且感应加热频率设为30kHz而对蜂窝结构体的升温性能进行测定。图6中示出了表示时间(秒)－温度(℃)的关系的曲线图。

附图标记说明

10 蜂窝结构体

11 外周壁

12 间隔壁

15 隔室

21磁性体粒子

22 骨料

23 结合材料

38、39 封孔部

50 尾气净化装置

52 金属管

53 控制部

54 线圈配线

55 固定部件

Claims (11)

1.一种蜂窝结构体，其是柱状的蜂窝结构体，

该蜂窝结构体具有：外周壁和多孔质的间隔壁，

该间隔壁配设于所述外周壁的内侧并区划形成多个隔室，该多个隔室从一个端面贯通至另一个端面而形成流路，

所述蜂窝结构体的特征在于，

所述间隔壁为含有骨料和使得所述骨料结合的结合材料的多孔体，

所述骨料的至少一部分由磁性体粒子构成。

2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其特征在于，

所述外周壁为含有所述骨料和使得所述骨料结合的所述结合材料的多孔体，

所述骨料的至少一部分由所述磁性体粒子构成。

3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其特征在于，

所述骨料全部由所述磁性体粒子构成。

4.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其特征在于，

所述骨料由所述磁性体粒子和陶瓷材料构成。

5.根据权利要求4所述的蜂窝结构体，其特征在于，

所述陶瓷材料为选自堇青石、碳化硅、硅、钛酸铝、氮化硅、多铝红柱石以及氧化铝构成的组的至少1种。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的蜂窝结构体，其特征在于，

所述多孔体的气孔率为35％以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的蜂窝结构体，其特征在于，

所述磁性体粒子的含有率相对于所述间隔壁的总体积为30～70体积％。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的蜂窝结构体，其特征在于，

所述磁性体粒子具有450℃以上的居里点。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的蜂窝结构体，其特征在于，

所述磁性体粒子具有在25℃的温度下为20μΩcm以上的固有电阻值。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的蜂窝结构体，其特征在于，

所述磁性体粒子具有1000以上的最大透磁率。

11.一种尾气净化装置，其特征在于，具有：

权利要求1～10中任一项所述的蜂窝结构体；

线圈配线，该线圈配线以螺旋状而环绕于所述蜂窝结构体的外周；以及

金属管，该金属管对所述蜂窝结构体及所述线圈配线进行收纳。

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