JP6448394B2 - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1Aには、本発明に係るハニカム構造体の製造方法の第一の実施形態に従って製造されたハニカム構造体100を、流入端面側から透視した図であって、接合部13’内に設置されたセンサ16の位置を上記流入端面側から模式的に示した模式図を示す。また、図1Bには、上記図1AのA−A’に沿った断面図を示す。以下、ハニカム構造体の製造方法の第一の実施形態を、単に、「第一の実施形態の製造方法」ということがある。なお、ハニカム構造体100は、複数のハニカムセグメント10が接合材13によって接合されたものである。
工程Aは、流体の流路となる流入端面から流出端面まで延びる複数のセル17(図5A参照)を区画形成する複数のハニカムセグメント10を用意する工程である。ハニカムセグメント10を作製する方法については特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。本実施形態では、図1A、図1Bに示すように四角柱のハニカムセグメント10を用いているが、本発明では、用いられるハニカムセグメント10の形状には制限がない。例えば、接合時に隣り合うハニカムセグメント10の接合面12が曲率を有しているものや、反りを有しているものであっても良い。また、四角柱のハニカムセグメントに限らず、三角柱、六角柱、その他の多角形、円柱、あるいは三角柱と六角柱等それらを組み合わせたものであっても良い。
工程Bは、挿入予定のセンサ16よりも大きな径を有する細長い中子11を用意する工程である。中子11には、図5Cにおいて、符号11を付与している。中子11の径は、センサ16の径より少し太めであればよいが、中子11を除去した後に形成される穴部の径とセンサ16の径との間隙が小さすぎるとセンサ16が挿入し辛く、上記間隙が大きすぎると当該間隙を多量のセラミックス材等で埋める必要が生じるため、好ましくない。したがって、上記間隙が0.02mm〜1.5mm程度となることが好ましい。用いられる中子11の材質により、加熱乾燥時に膨張したり収縮したりする場合には、最終的に得られる上記間隙が0.02mm〜1.5mm程度となるように、各材質に応じて適宜中子11の径を調整すれば良い。また、中子11の長さについては、特に制限はないが、センサの測定位置18(上記穴部の止まり位置)からセンサ16の挿入口(上記穴部の開口)までの距離よりも長いものが好ましい。中子を湾曲させる場合には、中子の曲率に応じて、適宜、中子の長さを設定することができる。本発明では、穴部の開口から穴部の止まり位置までの直線距離が、50mm以上となるような長さの中子を用いることにより、従来の製造方法では形成が困難であった長い穴部の形成が可能となる。
工程Cは、上記複数のハニカムセグメント10の接合面12に接合材13を塗布して接合部13’を形成する時に、上記中子11の一端を所望の位置に、また、上記中子11のもう一つの端部がハニカムセグメント10の外側に連通するように、上記中子11を少なくとも一つ設置する工程である。接合材13としては、セラミックス材料に、水等の溶媒を混練してペースト状にしたものを用いることができる。上記セラミックス材料としては、例えば、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、ゼオライト、窒化珪素、および炭化珪素−コージェライト系複合材料等が挙げられる。なお、上記所望の位置は、センサ16による測定位置18であっても良い。
工程Dは、上記接合部13’から上記中子11を取り除くことによって、センサ挿入用の細長い穴部14を形成する工程である。上記接合部13’は、接合材13から水分を取り除いてもよいし、加熱乾燥して形成されてもよい。上記中子11を取り除く方法は、用いた中子11の材質によって異なる。
図2Aは、本発明に係るハニカム構造体の製造方法の第二の実施形態に従って製造されたハニカム構造体を流入端面側から透視した模式図である。図2Aは、接合部13’内に設置されたセンサ16の位置を上記流入端面側から模式的に示している。また、図2Bは、図2Aのハニカム構造体を側面から透視した模式図である。図2Bでは、接合部13’内に設置されたセンサ16の位置を側面から模式的に示している。以下、ハニカム構造体の製造方法の第二の実施形態を、単に、「第二の実施形態の製造方法」ということがある。
図3Aは、本発明の製造方法の第三の実施形態に従って製造されたハニカム構造体300を流入端面側から透視した模式図である。図3Aは、接合部13’内に設置されたセンサ16の位置を上記流入端面側から模式的に示している。また、図3Bは、図3Aのハニカム構造体300を側面から透視した模式図である。図3Bでは、接合部13’内に設置されたセンサ16の位置を側面から模式的に示している。以下、ハニカム構造体300の製造方法の第三の実施形態を、単に、「第三の実施形態の製造方法」ということがある。
図4Aは、本発明の製造方法の第四の実施形態に従って製造されたハニカム構造体400を流入端面側から透視した模式図である。図4Aは、接合部13’内に設置されたセンサ16の位置を上記流入端面側から模式的に示している。また、図4Bは、図4Aのハニカム構造体400を側面から透視した模式図である。図4Bは、接合部13’内に設置されたセンサ16の位置を側面から模式的に示している。以下、ハニカム構造体400の製造方法の第四の実施形態を、単に、「第四の実施形態の製造方法」ということがある。
図5Aに示すように、a=50mm、b=50mm、c=300mmの大きさの四角柱状のハニカムセグメントを24本用意した。ハニカムセグメントは、SiC粉末80質量部と、金属Si粉末20質量部とを混合したセラミック原料に、造孔材、バインダ、界面活性剤、および水を加えて、成形原料を作製し、それを混練して得られた坏土を、ハニカム成形体成形用口金を用いて押出成形し、加熱乾燥し、焼結することによって得られた。なお、隔壁の厚さは100μm、セルの個数(セル密度)は65個/cm2であった。
実施例1と同様にしてハニカムセグメントを作成した。中子として、直径0.55mmのステンレス(SUS304)製の線材を使用した。接合材を1mmの厚さで塗布し、中子を接合材の中に押し込むことによって設置した。6個×4段のハニカムセグメント接合体を乾燥後、得られたハニカム構造体から中子を引き抜いて穴部を得た。中子を引き抜く時、中子を引いたり押したり、回転させたり、あるいは振動を与えたりすると容易に引き抜くことができる。中子を設置する際に、中子の表面にオリーブオイル等の食用油や油脂、またはバターなどを塗布しておくと中子を引き抜きやすくなる。当該穴部に、外径0.5mm、ステンレス製(SUS316)保護管のシース熱電対(K熱電対)を挿入した。
Claims (12)
- 流体の流路となる流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する複数のハニカムセグメントを用意する工程と、
挿入予定のセンサよりも大きな径を有する細長い中子を用意する工程と、
前記複数のハニカムセグメントの接合面に接合材を塗布して接合部を形成する時に、前記中子の一端を所望の位置に、また、前記中子のもう一つの端部がハニカムセグメントの外側に連通するように、前記中子を少なくとも一つ設置する工程と、
前記接合部から前記中子を取り除くことによって、センサ挿入用の細長い穴部を形成する工程と、
を含む、ハニカム構造体の製造方法。 - 前記中子が、直線状形状を有する、請求項1に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記中子が、少なくとも一つの湾曲部を備えた湾曲形状を有する、請求項1に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記湾曲部の曲率半径が、2mm以上、且つセンサ外径の5倍以上である、請求項3に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記中子が、熱可塑性材料、可燃性材料、又は金属材料によって形成される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記センサ挿入用の細長い穴部を形成する工程において、前記中子を加熱することによって溶融、および/または、燃焼させることによって前記中子が取り除かれる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記センサ挿入用の細長い穴部を形成する工程において、前記接合部の加熱乾燥の前又は後で引き抜くことによって前記中子が取り除かれる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記中子の一端が、前記ハニカムセグメントを結合して得られるハニカム構造体の流出端面および側面の少なくとも一箇所から集中して、前記ハニカムセグメントの外側に連通するように設置される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記穴部の開口から前記穴部の止まり位置までの直線距離が、少なくとも50mmである前記穴部を形成する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記穴部に前記センサが挿入される工程を更に含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記穴部の直径と前記センサの外径の差が、0.02mm〜1.5mmである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記センサが温度測定用のセンサである、請求項1〜11のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
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