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技術 熱電対の固定方法

出願人 日本碍子株式会社
発明者 松田智貴川原武義伊原幸男
出願日 2015年5月26日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-106340
公開日 2016年5月26日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2016-095294
状態 特許登録済
技術分野 触媒による排ガス処理 温度及び熱量の測定 触媒
主要キーワード 多角柱形 三角柱形 楕円柱形 四角柱形 低温気体 長円柱 流入ガス流 温度測定位置
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月26日)のものです。
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図面 (20)

課題

ハニカム構造体セル内に備えた熱電対がずれずに測温可能であり、熱電対がガス流れの妨げになることなく、エンジンに搭載して測定する際にはスス堆積が偏る可能性のない熱電対の固定方法を提供する。

解決手段

ハニカム構造体10のセル14に、流出端面12側から第1の熱電対1を配置する。この際に、第1の熱電対1よりも短い熱電対固定用針金3の第一端3aを、第二端3bが外部に配置されるように流出端面12側からセル14内に配置して第1の熱電対1に添わせ、又は第1の熱電対1と、第1の熱電対1と同じセル14又は違うセル14に配置した第2の熱電対とを流出端面12から外部で隣接させ、結合した際に少なくとも一部がセル14内に入り込まない大きさの結合部材2にて、第1の熱電対1と、熱電対固定用針金3又は第2の熱電対を結合し、その結合部材2を流出端面12に当接した状態で配置する。

概要

背景

化学電力鉄鋼等の様々な分野において、環境対策特定物資の回収等のために使用される触媒装置用の担体として、セラミック製のハニカム構造体が採用されている。また、セラミック製のハニカム構造体は、ディーゼルパティキュレートフィルターDPF)等の排ガス浄化用フィルターとしても広く用いられている。このようなセラミック製のハニカム構造体は、耐熱性耐食性に優れたものであり、上述したような種々の用途に採用されている。

こうした種々の用途では、高温気体低温気体がハニカム構造体内に流れることがあるため、ハニカム構造体を製造する過程において、耐熱性試験耐熱衝撃性試験等を行う必要がある。

ハニカム構造体の内部温度は、例えば、特許文献1に記載されているように、ハニカム構造体のセル内に熱電対を備えて測定していた。具体的には、予め排ガス浄化用の触媒担持させたハニカム構造体をアルミナマットで巻いた状態で排気管内に設置することにより触媒コンバータを構成し、そのハニカム構造体の軸方向の中間位置に2つの熱電対を設置した後、その触媒コンバータをエンジンに搭載し、WOT(Wide open throttle)で走行する方法が記載されている。

上記のようなハニカム構造体の内部温度の測定時には、高温排ガスがその内部を流れている。この排ガスの風圧によって、ハニカム構造体のセル内に備えた熱電対がずれることがしばしばあった。

そこで従来は、図8に示すように、熱電対1の測温部21をハニカム構造体10の流入端面11側からセル14内の所定の温度測定位置20に配置し、流入端面11から外部に残されたその熱電対1の軸を流入端面11に接する状態で略垂直方向に折り曲げることで、流入する排ガスの風圧による熱電対1のずれを防いでいた。

概要

ハニカム構造体のセル内に備えた熱電対がずれずに測温可能であり、熱電対がガス流れの妨げになることなく、エンジンに搭載して測定する際にはスス堆積が偏る可能性のない熱電対の固定方法を提供する。ハニカム構造体10のセル14に、流出端面12側から第1の熱電対1を配置する。この際に、第1の熱電対1よりも短い熱電対固定用針金3の第一端3aを、第二端3bが外部に配置されるように流出端面12側からセル14内に配置して第1の熱電対1に添わせ、又は第1の熱電対1と、第1の熱電対1と同じセル14又は違うセル14に配置した第2の熱電対とを流出端面12から外部で隣接させ、結合した際に少なくとも一部がセル14内に入り込まない大きさの結合部材2にて、第1の熱電対1と、熱電対固定用針金3又は第2の熱電対を結合し、その結合部材2を流出端面12に当接した状態で配置する。A

目的

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、熱電対がずれることなくハニカム構造体の所定の温度測定位置で測温可能である熱電対の固定方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

流体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区画形成する隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有する柱状のハニカム構造体の前記セルに、前記流出端面側から1本以上の第1の熱電対を配置する際に、前記第1の熱電対よりも短い熱電対固定用針金の第一端を、又は第一端と第二端を有する熱電対固定用針金の前記流出端面から前記セルの内部に配置される部分を折り返して形成された折り返し部を、第二端が外部に配置される位置になるように前記流出端面側から前記セル内に配置して、前記熱電対固定用針金を前記第1の熱電対に添わせるか、又は前記第1の熱電対と、前記第1の熱電対と同じセル又は違うセルに配置された第2の熱電対とを前記流出端面から外部で隣接させ、結合した際に少なくとも一部が前記セル内に入り込まない大きさの結合部材を用いて前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を結合し、前記結合部材を前記流出端面に当接した状態で配置する熱電対の固定方法

請求項2

前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金を前記セル内に配置して添わせた後に、又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を前記セル内に配置して隣接させた後に、前記結合部材にて前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を結合する請求項1に記載の熱電対の固定方法。

請求項3

前記熱電対固定用針金を前記第1の熱電対に添わせ、又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を隣接させて、前記結合部材にて前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を結合した後に、前記第1の熱電対を前記セル内に配置する請求項1に記載の熱電対の固定方法。

請求項4

前記結合部材の前記流出端面との当接面の最大長が、前記セルよりも大きい請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱電対の固定方法。

請求項5

前記結合部材は金属製のパイプ状のスリーブであり、前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対をかしめて結合する請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱電対の固定方法。

請求項6

前記熱電対固定用針金の前記流出端面から前記セルの内部に配置した部分を、前記セルの径に合わせて少なくとも1回曲げる請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱電対の固定方法。

請求項7

前記熱電対固定用針金の前記流出端面から前記セルの内部に配置される部分を、前記セルの径に合わせて少なくとも1回折り返し、その熱電対固定用針金の前記第一端及び前記第二端を、前記結合部材を用いて前記第1の熱電対と結合する請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱電対の固定方法。

請求項8

前記ハニカム構造体は、所定のセルの流入端面の開口部を目封止するとともに残余のセルの流出端面を目封止する目封止部材を備えた目封止ハニカム構造体であり、前記1本以上の前記第1の熱電対を開口した前記流出端面側から挿入する請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱電対の固定方法。

技術分野

0001

本発明は、ハニカム構造体に備えられた熱電対固定方法に関する。

背景技術

0002

化学電力鉄鋼等の様々な分野において、環境対策特定物資の回収等のために使用される触媒装置用の担体として、セラミック製のハニカム構造体が採用されている。また、セラミック製のハニカム構造体は、ディーゼルパティキュレートフィルターDPF)等の排ガス浄化用フィルターとしても広く用いられている。このようなセラミック製のハニカム構造体は、耐熱性耐食性に優れたものであり、上述したような種々の用途に採用されている。

0003

こうした種々の用途では、高温気体低温気体がハニカム構造体内に流れることがあるため、ハニカム構造体を製造する過程において、耐熱性試験耐熱衝撃性試験等を行う必要がある。

0004

ハニカム構造体の内部温度は、例えば、特許文献1に記載されているように、ハニカム構造体のセル内に熱電対を備えて測定していた。具体的には、予め排ガス浄化用の触媒担持させたハニカム構造体をアルミナマットで巻いた状態で排気管内に設置することにより触媒コンバータを構成し、そのハニカム構造体の軸方向の中間位置に2つの熱電対を設置した後、その触媒コンバータをエンジンに搭載し、WOT(Wide open throttle)で走行する方法が記載されている。

0005

上記のようなハニカム構造体の内部温度の測定時には、高温排ガスがその内部を流れている。この排ガスの風圧によって、ハニカム構造体のセル内に備えた熱電対がずれることがしばしばあった。

0006

そこで従来は、図8に示すように、熱電対1の測温部21をハニカム構造体10の流入端面11側からセル14内の所定の温度測定位置20に配置し、流入端面11から外部に残されたその熱電対1の軸を流入端面11に接する状態で略垂直方向に折り曲げることで、流入する排ガスの風圧による熱電対1のずれを防いでいた。

先行技術

0007

特開2013−173134号公報

発明が解決しようとする課題

0008

このような従来の方法は、ハニカム構造体の流入端面側から熱電対を配置するためにその熱電対が高温ガス流れの妨げとなり、正確に内部温度を測定することが困難であるため、耐熱衝撃性試験等の精度に支障をきたす恐れがある。また、ディーゼルエンジンGDI(Gasoline Direct Injection)エンジンに搭載してハニカム構造体の耐熱衝撃性試験等を行う際には、上記に加え熱電対がハニカム構造体の流入端面側にあるため、排出ガスに含まれるスス堆積が偏る可能性がある。

0009

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、熱電対がずれることなくハニカム構造体の所定の温度測定位置で測温可能である熱電対の固定方法を提供するものである。また、熱電対が高温ガス流れの妨げになることなく、さらに、ディーゼルエンジンやGDIエンジンに搭載してハニカム構造体の耐熱性試験等を行う際にはススの堆積が偏る可能性のない熱電対の固定方法を提供するものである。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するため、本発明によれば、ハニカム構造体のセルに、そのハニカム構造体の流出端面側から1本以上の第1の熱電対を配置する。この際に、第1の熱電対よりも短い熱電対固定用針金の第一端を、又は第一端と第二端を有する熱電対固定用針金の流出端面からセルの内部に配置される部分を折り返して形成された折り返し部を、第二端が外部に配置される位置になるように流出端面側からセル内に配置して、熱電対固定用針金を前記第1の熱電対に添わせる。又は第1の熱電対と、第1の熱電対と同じセル又は違うセルに配置された第2の熱電対とを流出端面から外部で隣接させる。結合した際に少なくとも一部がセル内に入り込まない大きさの結合部材を用いて第1の熱電対と熱電対固定用針金、又は第1の熱電対と第2の熱電対を結合し、その結合部材を流出端面に当接した状態で配置する。これにより、上記課題を解決しうることを見出した。すなわち、本発明によれば、以下の熱電対の固定方法が提供される。

0011

[1]流体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隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有する柱状のハニカム構造体の前記セルに、前記流出端面側から1本以上の第1の熱電対を配置する際に、前記第1の熱電対よりも短い熱電対固定用針金の第一端を、又は第一端と第二端を有する熱電対固定用針金の前記流出端面から前記セルの内部に配置される部分を折り返して形成された折り返し部を、第二端が外部に配置される位置になるように前記流出端面側から前記セル内に配置して、前記熱電対固定用針金を前記第1の熱電対に添わせるか、又は前記第1の熱電対と、前記第1の熱電対と同じセル又は違うセルに配置された第2の熱電対とを前記流出端面から外部で隣接させ、結合した際に少なくとも一部が前記セル内に入り込まない大きさの結合部材を用いて前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を結合し、前記結合部材を前記流出端面に当接した状態で配置する熱電対の固定方法。

0012

[2] 前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金を前記セル内に配置して添わせた後に、又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を前記セル内に配置して隣接させた後に、前記結合部材にて前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を結合する前記[1]に記載の熱電対の固定方法。

0013

[3] 前記熱電対固定用針金を前記第1の熱電対に添わせ、又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を隣接させて、前記結合部材にて前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対を結合した後に、前記第1の熱電対を前記セル内に配置する前記[1]に記載の熱電対の固定方法。

0014

[4] 前記結合部材の前記流出端面に当接する当接面の最大長が、前記セルよりも大きい前記[1]〜[3]のいずれかに記載の熱電対の固定方法。

0015

[5] 前記結合部材は金属製のパイプ状のスリーブであり、前記第1の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第1の熱電対と前記第2の熱電対をかしめて結合する前記[1]〜[4]のいずれかに記載の熱電対の固定方法。

0016

[6] 前記熱電対固定用針金の前記流出端面から前記セルの内部に配置した部分を、前記セルの径に合わせて少なくとも1回曲げる前記[1]〜[5]のいずれかに記載の熱電対の固定方法。

0017

[7] 前記熱電対固定用針金の前記流出端面から前記セルの内部に配置される部分を、前記セルの径に合わせて少なくとも1回折り返し、その熱電対固定用針金の前記第一端及び前記第二端を、前記結合部材を用いて前記第1の熱電対と結合する前記[1]〜[5]のいずれかに記載の熱電対の固定方法。

0018

[8] 前記ハニカム構造体は、所定のセルの流入端面の開口部を目封止するとともに残余のセルの流出端面を目封止する目封止部材を備えた目封止ハニカム構造体であり、前記1本以上の前記第1の熱電対を開口した前記流出端面側から挿入する前記[1]〜[7]のいずれかに記載の熱電対の固定方法。

発明の効果

0019

本発明の熱電対の固定方法は、第1の熱電対を配置する際に、第1の熱電対よりも短い熱電対固定用針金の第一端を、第二端が外部に配置される位置になるように流出端面側からセル内に配置して、熱電対固定用針金を第1の熱電対に添わせ、結合する。又は第一端と第二端を有する熱電対固定用針金の流出端面からセルの内部に配置される部分を折り返して形成された折り返し部を、第二端が外部に配置される位置になるように流出端面側からセル内に配置して、熱電対固定用針金を第1の熱電対に添わせ、結合する。あるいは、第1の熱電対と、第1の熱電対と同じセル又は違うセルに配置された第2の熱電対とを前記流出端面から外部で隣接させ、熱電対を結合する。このため、測定時に熱電対が高温ガス流れの妨げとなることがなく、正確に内部温度を測定でき、耐熱衝撃性試験等を精度よく実施することができる。また、熱電対がハニカム構造体の流出端面側からセル内に配置されているため、排出ガスに含まれるススの堆積が偏ることを防止できる。

0020

更に、結合した際に少なくとも一部が前記セル内に入り込まない大きさの結合部材を用いて第1の熱電対と熱電対固定用針金又は第1の熱電対と第2の熱電対を結合し、その結合部材を流出端面に当接した状態で配置するため、第1の熱電対における、流入端面側から流出端面側への移動だけでなく、流出端面側から流入端面側への移動を防止することができる。

図面の簡単な説明

0021

ハニカム構造体の断面図を示し、第1の熱電対と熱電対固定用針金を結合して配置した状態の一例を示す説明図である。
ハニカム構造体の断面図を示し、第1の熱電対と熱電対固定用針金を結合して配置した状態の他の例を示す説明図である。
ハニカム構造体の断面図を示し、第1の熱電対と、第1の熱電対と同じセルに配置した第2の熱電対を結合して配置した状態の一例を示す説明図である。
ハニカム構造体の断面図を示し、第1の熱電対と、第1の熱電対と違うセルに配置した第2の熱電対を結合して配置した状態の一例を示す説明図である。
金属製のパイプ状のスリーブである結合部材を用いて結合する状態を示す部分拡大図である。
熱電対固定用針金の流出端面からセルの内部に配置した部分を曲げた状態の一例を示す部分拡大図である。
熱電対固定用針金の流出端面からセルの内部に配置した部分を曲げた状態の他の一例を示す部分拡大図である。
熱電対固定用針金の流出端面からセルの内部に配置した部分を折り返した状態の一例を示す部分拡大図である。
熱電対固定用針金の流出端面からセルの内部に配置した部分を折り返した状態の他の一例を示す部分拡大図である。
ハニカム構造体の断面図を示し、結合部材の長さを熱電対の長さに合わせてそれぞれ異なる長さとした状態の一例を示す説明図である。
目封止ハニカム構造体を示す斜視図である。
目封止ハニカム構造体の断面を示し、第1の熱電対と熱電対固定用針金を結合して配置した状態を示す説明図である。
入口開口セルの形状が略六角形である目封止ハニカム構造体の一例を示す斜視図である。
入口開口セルの形状が略六角形である目封止ハニカム構造体の一例を、流入端面側から見た模式的部分拡大図である。
入口開口セルの形状が略六角形である目封止ハニカム構造体の一例を、流出端面側から見た模式的部分拡大図である。
入口開口セルの形状が略六角形である目封止ハニカム構造体の他の例を、流入端面側から見た模式的部分拡大図である。
入口開口セルの形状が略六角形である目封止ハニカム構造体の断面を示し、第1の熱電対と熱電対固定用針金を結合して配置した状態の一例を示す説明図である。
入口開口セルの形状が略六角形である目封止ハニカム構造体の断面を示し、第1の熱電対と熱電対固定用針金を結合して配置した状態の他の例を示す説明図である。
ハニカム構造体の断面図を示し、実施例1の温度測定位置を示す説明図である。
ハニカム構造体の断面図を示し、実施例2の温度測定位置を示す説明図である。
ハニカム構造体の断面図を示し、実施例3の温度測定位置を示す説明図である。
ハニカム構造体の断面図を示し、従来の熱電対の固定方法を示す説明図である。

0022

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。

0023

図1A図1B図2A、及び図2Bに本発明の熱電対の固定方法を示す。本発明の熱電対の固定方法は、流体の流路となる流入端面11から流出端面12まで延びる複数のセル14を区画形成する隔壁13と、最外周に位置する外周壁とを有する柱状のハニカム構造体10のセル14に、流出端面12側から1本以上の第1の熱電対1を配置する。この際に、第1の熱電対1よりも短い熱電対固定用針金3の第一端3aを、第二端3bが外部に配置される位置になるように流出端面12側からセル14内に配置して、熱電対固定用針金3を第1の熱電対1に添わせる。又は、第一端3aと第二端3bを有する熱電対固定用針金3の流出端面12からセル14の内部に配置される部分を折り返して形成された折り返し部3cを、第二端3bが外部に配置される位置になるように流出端面12側からセル14内に配置して、熱電対固定用針金3を第1の熱電対1に添わせる。あるいは、第1の熱電対1と、第1の熱電対1と同じセル14又は違うセル14に配置された第2の熱電対5とを流出端面12から外部で隣接させる。そして、結合した際に少なくとも一部がセル14内に入り込まない大きさの結合部材2を用いて第1の熱電対1と熱電対固定用針金3又は第1の熱電対1と第2の熱電対5を結合し、その結合部材2を流出端面12に当接した状態で配置する。

0024

本発明の熱電対の固定方法を使用するハニカム構造体10は、流体の流路となる流入端面11から流出端面12まで延びる複数のセル14を区画形成する隔壁13と、最外周に位置する外周壁とを有する柱状のものである。ハニカム構造体10の隔壁13は、セラミックを主成分とすることが好ましく、具体的には、炭化珪素珪素炭化珪素系複合材料コージェライトムライトアルミナスピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケートゼオライトバナジウム及びアルミニウムチタネートからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたコージェライトが好ましい。また、「セラミックを主成分とする」というときは、セラミックを全体の50質量%以上含有することをいう。

0025

また、ハニカム構造体10は、セグメント構造のハニカム構造体10であってもよい。具体的には、複数個ハニカムセグメントが、互いの側面同士が対向するように隣接して配置された状態で接合されたハニカム構造体10を挙げることができる。ハニカムセグメントは、流入端面11から流出端面12まで延びる流体の流路となる複数のセル14を区画形成する多孔質の隔壁13及び隔壁13を取り囲むように配設された外壁を有するものである。ハニカムセグメントの外壁が、上記ハニカムセグメントの側面となる。複数個のハニカムセグメントを接合した接合体の最外周に、外周壁が配置される。また、複数個のハニカムセグメントを接合した接合体の外周部を研削等によって加工しセル14の延びる方向に垂直な断面の形状を円形等にした後、最外周にセラミック材料を塗工することによって外周壁を配置してもよい。

0026

更に、ハニカム構造体10としては、その全体形状円柱形円筒形)であり、セル14の形状(セル14の連通方向に垂直な面でハニカム構造体10の径方向に切断した断面の形状)が四角形であるものに制限されず、例えば、全体形状は、楕円柱形長円柱形、あるいは四角柱形三角柱形、その他の多角柱形であってもよい。また、ハニカム構造体10のセル14形状は、六角形三角形等であってもよい。さらに、ハニカム構造体10の所定のセル14の端面の開口部が目封止されていたり、ハニカム構造体10の隔壁13上や隔壁13の細孔内に触媒が担持されていたりしてもよい。

0027

また、図6Cに示すように、異なる形状のセル14を有し、所定のセル14の端面の開口部が目封止されているハニカム構造体10であっても良い。具体的には、図6D図6Eに示すように、このハニカム構造体10は、流入側セル、すなわち流入端面11において開口しているセル14(入口開口セル14a)の断面積と、流出側セル、すなわち流出端面12において開口しているセル14(出口開口セル14b)の断面積とを異ならせた構造(以下、「HAC(High Ash Capacity)構造」ということがある)である。入口開口セル14aの断面積が出口開口セル14bの断面積よりも小さく、入口開口セル14aの形状が略六角形であり、出口開口セル14bの形状が略正方形である。また、図6Fに示すように、入口開口セル14aが分割壁16によって複数の空間に分割されていても良い。なお、セル14の断面積が大きい出口開口セル14bの水力直径は例えば1.86mm以上であり、HAC構造を有さないハニカム構造体10のセル14の水力直径(例えば0.99mm)よりも大きい。以下、このように比較的水力直径の大きい開口セルについて、「大開口セル14c」ということがある。

0028

上記のハニカム構造体10の流出端面12から1本以上の第1の熱電対1を挿入して、セル14の温度測定位置20に第1の熱電対1の測温部21を配置する。第1の熱電対1はハニカム構造体10のセル14の所定の位置の温度を測定できるような長さである。流出端面12から第1の熱電対1を挿入することにより、流入端面11からのガス流れの妨げを防止することができる。

0029

図1A及び図1Bは第1の熱電対1と熱電対固定用針金3を結合した状態で配置する熱電対の固定方法を示す。図2A及び図2Bは第1の熱電対1と第2の熱電対5を結合した状態で配置する熱電対の固定方法を示す。

0030

図1Aに示す熱電対の固定方法は、ハニカム構造体10のセル14に、流出端面12側から第1の熱電対1を配置する際に、第1の熱電対1よりも短い熱電対固定用針金3の第一端3aを、第二端3bが外部に配置される位置になるように流出端面12側からセル14内に配置して、熱電対固定用針金3を第1の熱電対1に添わせ、結合した際に少なくとも一部がセル14内に入り込まない大きさの結合部材2を用いて第1の熱電対1と熱電対固定用針金3を結合し、その結合部材2を流出端面12に当接した状態で配置する熱電対の固定方法である。

0031

熱電対固定用針金3の全長は、第1の熱電対1の全長よりも短いものである。熱電対固定用針金3の流出端面12のところから第一端3aまでの長さは、第1の熱電対1の流出端面12のところから測温部21までの長さより短くても長くても良い。熱電対固定用針金3としては、使い古した熱電対や、例えばインコネル登録商標)など、様々な針金を用いることができるが、流入ガスの風圧に耐える強度を有し、耐熱性、耐腐食性に優れた針金を用いることが好ましい。また、熱電対固定用針金3としては、1つのセル14の水力直径に対する、(1つのセル14に入れる第1の熱電対1の直径)×(本数)+(熱電対固定用針金3の直径)×(本数)の割合が60〜100%となるような直径のものを用いることが好ましい。このような直径の熱電対固定用針金3を用いることにより、測定時に流入ガスの風圧によって、第1の熱電対1が流出端面12側に移動することを防止することができ、且つ第1の熱電対1及び熱電対固定用針金3を挿入する際に、隔壁13を傷つけることを防止することができる。例えば、水力直径が約1.5mmで、第1の熱電対1の直径が0.5mmのときは、(熱電対固定用針金3の直径)×(本数)は0.15〜1.0mmが好ましい。

0032

図1Aに示すように、熱電対固定用針金3を第1の熱電対1に添わせる際には、熱電対固定用針金3の第一端3aを流出端面12からセル14内に配置し、第二端3bを流出端面12から外部に残す位置にて添える。次に、結合した際に少なくとも一部がセル14内に入り込まない大きさの結合部材2を用いて第1の熱電対1と熱電対固定用針金3を結合し、その結合部材2を流出端面12に当接した状態で配置する。また、熱電対固定用針金3の第一端3aから当接面2aまでの長さは30mm〜60mmが好ましい。このような長さの熱電対固定用針金3をセル14内に配置することにより、その熱電対固定用針金3を隔壁13に接触させることができるため、熱電対を固定することができる。

0033

さらに、隔壁13と熱電対固定用針金3との間の摩擦力が不十分な場合は、図4A図4Bに示すように、熱電対固定用針金3の流出端面12からセル14の内部に配置した部分を、セル14の径に合わせて少なくとも1回曲げることが好ましい。1回以上曲げることによって、摩擦力が向上し、第1の熱電対1の流出端面12側への移動を更に防止することができる。

0034

図1Bに示す熱電対の固定方法は、ハニカム構造体10のセル14に、流出端面12側から第1の熱電対1を配置する際に、第一端3aと第二端3bを有する熱電対固定用針金3の流出端面12からセル14の内部に配置される部分を折り返して形成された折り返し部3cを、第二端3bが外部に配置される位置になるように流出端面12側からセル14内に配置して、熱電対固定用針金3を第1の熱電対1に添わせ、結合した際に少なくとも一部がセル14内に入り込まない大きさの結合部材2を用いて第1の熱電対1と熱電対固定用針金3を結合し、その結合部材2を流出端面12に当接した状態で配置する熱電対の固定方法である。

0035

熱電対固定用針金3の流出端面12からセル14の内部に配置される部分を、セル14の径に合わせて少なくとも1回折り返す場合、セル14内に配置された熱電対固定用針金3はU字状、または輪状(環状)にすることが好ましい。このような形状にすることにより、耐熱衝撃性試験等を行う際に、風圧による第1の熱電対1のずれを防止し、正確な測温が可能となり、信頼性のある試験結果を得ることができる。

0036

なお、熱電対固定用針金3を折り返す場合は、熱電対固定用針金3の第一端3a及び第二端3bを、結合部材2を用いて第1の熱電対1と結合することが好ましい。図4Cは熱電対固定用針金3の第一端3aをセル14内に配置している一例を示す。また、図4Dは、熱電対固定用針金3の第一端3aを流出端面12から外部に配置し、結合部材2を用いて第1の熱電対1と結合している一例を示す。熱電対固定用針金3の第一端3aを流出端面12から外部に配置し、結合部材2を用いて第1の熱電対1と結合すると、耐熱性試験等の試験後、熱電対を引き抜く際に、セル14の壁面を傷つける恐れがない。

0037

また、熱電対固定用針金3の折り返し部3cから当接面2aまでの長さは15mm以上であることが好ましく、熱電対固定用針金3の当接面2aから折り返し部3cまでと、折り返し部3cから第一端3aまでとの間に形成される間隔の最大幅a(U字状または輪状の熱電対固定用針金3の最大幅a)は、セル14の水力直径の70〜100%であることが好ましい。最大幅aがセル14の水力直径の100%であっても、第1の熱電対1および熱電対固定用針金3をハニカム構造体10に挿入する際に、折り返した部分が潰れて固定することができる。

0038

このような、熱電対固定用針金3を折り返して実施する熱電対の固定方法は、大開口セル14cに挿入した第1の熱電対1を固定する際に特に有効である。熱電対固定用針金3を少なくとも1回折り返して固定するため、隔壁13に熱電対固定用針金3が接触する面積が増加し、より強固に固定することができ、高温ガスの風圧によって第1の熱電対1の位置ずれを防止することができる。

0039

また、図1A及び図1Bに示すように、結合した際に結合部材2の流出端面12に当接する当接面2aの最大長が、セル14よりも大きいことが好ましい。このような結合部材2は、流出端面12側からセル14内に入ることがなく、流出端面12に当接した状態で止まる。しかし、これに限定されず、結合部材2の当接面2aが部分的に出っ張って流出端面12からセル14内に入り込んでいたり、当接面2aが部分的に凹んで流出端面12に接していたりしなくても、その結合部材2の当接面2aにおける他の部分が流出端面12に当接して止まるのであれば、使用することができる。

0040

結合する方法としては流出端面12で第1の熱電対1や熱電対固定用針金3を曲げる方法等が他に考えられるが、図3に示すような金属製のパイプ状のスリーブである結合部材2を用いることが好ましい。そして、第1の熱電対1と熱電対固定用針金3をかしめて結合することが好ましい。なお、スリーブでかしめた後、少なくともスリーブの一部がセル14内に入り込まない大きさであることが好ましく、図1A等に示すように、スリーブ(結合部材2)の端面が流出端面12に当接する当接面2aであることがより好ましい。金属製のパイプ状のスリーブとしては、例えばSUS304など、耐熱性とかしめるための強度に優れた金属が好ましい。

0041

このように、熱電対固定用針金3を用いた熱電対の固定方法は、熱電対固定用針金3の第一端3a又は折り返し部3cが、流出端面12側からセル14内に備えられているため、そのセル14を構成する隔壁13と、第1の熱電対1及び熱電対固定用針金3の摩擦力が向上し、ガス流速によって、第1の熱電対1が流出端面12側に移動することを防止することができる。

0042

また、第1の熱電対1と熱電対固定用針金3は流出端面12側からセル14内に備えられており、結合部材2が外部にて流出端面12に当接した状態で備えられているため、流入ガス流れの妨げにならず、更にスス堆積の偏りも防止することができる。

0043

さらに、一つのハニカム構造体10の異なるセル14内に複数の第1の熱電対1を流出端面12側から配置し、固定して測定する際に、それぞれの第1の熱電対1の流出端面12の位置から測温部21までの長さが分からなくなることがある。この時に、図5に示すように、スリーブ等の結合部材2の軸方向の長さを第1の熱電対1の長さにそれぞれ対応させて異なる長さにすると、第1の熱電対1の流出端面12の位置から測温部21までの長さの目印になるために好ましい。

0044

図2A図2Bに示す熱電対の固定方法は、ハニカム構造体10のセル14に流出端面12側から第1の熱電対1に配置する際に、第1の熱電対1と、第1の熱電対1と同じセル14又は違うセル14に配置された第2の熱電対5とを流出端面12から外部で隣接させ、結合した際に少なくとも一部がセル14内に入り込まない大きさの結合部材2を用いて、第1の熱電対1と第2の熱電対5を結合した状態で配置する熱電対の固定方法である。本願では、一つの結合部材にて結合した2本の熱電対を、それぞれ第1の熱電対1、第2の熱電対5として説明する。

0045

このうち、図2Aは、第2の熱電対5を第1の熱電対1と同じセル14に配置する実施形態の一例を示している。1つのセル14内に2つの温度測定位置20を定め、そこにそれぞれ第1の熱電対1と第2の熱電対5の測温部21を流出端面12側から配置している。次に、第1の熱電対1と第2の熱電対5とを流出端面12から外部で隣接させ、前記結合部材2を用いて第1の熱電対1と第2の熱電対5を結合した状態で配置している。

0046

同じセル14に配置した第1の熱電対1と第2の熱電対5の2本の熱電対を結合した状態で配置しているため、これら2本の熱電対と隔壁13との摩擦力が増加し、ガス流速によって熱電対が流出端面12側に移動することを防止することができる。また、測定時に熱電対が高温ガス流れの妨げとなることがなく、正確に内部温度を測定できるため、耐熱衝撃性試験等を精度よく実施することができる。さらに、熱電対がハニカム構造体10の流出端面12側からセル14内に配置されているため、排出ガスに含まれるススの堆積が偏ることを防止できる。なお、セル14内に配置する熱電対は2本に限らず、セル14内の温度測定位置20の数に応じて、2本以上であれば良い。熱電対の数が多い方が、熱電対の流出端面12側への移動を防止することができる。

0047

図2Bは、第2の熱電対5を第1の熱電対1と違うセル14に配置する実施形態の一例を示している。第1の熱電対1と、第1の熱電対1の近傍のセル14に配置した第2の熱電対5とを流出端面12から外部で隣接させ、前記結合部材2を用いて第1の熱電対1と第2の熱電対5を結合した状態で配置している。このような形態でも、熱電対が流出端面12側へ移動することを防止できる。

0048

なお、本発明の熱電対の固定方法は、第1の熱電対1の配置や結合について、任意の順番で行うことができる。具体的には、第1の熱電対1と熱電対固定用針金3をセル14内に配置して添わせた後に、又は第1の熱電対1と第2の熱電対5をセル14内に配置して隣接させた後に、結合部材2にて第1の熱電対1と熱電対固定用針金3又は第1の熱電対1と第2の熱電対5を結合することで固定しても良く、熱電対固定用針金3を第1の熱電対1に添わせ、又は第1の熱電対1と第2の熱電対5を隣接させて、結合部材2にて第1の熱電対1と熱電対固定用針金3又は第1の熱電対1と第2の熱電対5を結合した後に、第1の熱電対1と熱電対固定用針金3、又は第1の熱電対1と第2の熱電対5をセル14内に配置して固定しても良い。

0049

また、図6A及び図6Cに示すように、ハニカム構造体10が、所定のセル14の流入端面11の開口部を目封止するとともに残余のセル14の流出端面12を目封止する目封止部材15を備えた目封止ハニカム構造体である場合は、図6B図6G及び図6Hに示すように1本以上の第1の熱電対1を開口した流出端面12側から挿入することが好ましい。そして、その第1の熱電対1を流出端面12にて結合させて配置した状態で固定する。流出端面12側から熱電対を挿入し、結合部材2を当接させて結合するために、測定時にガス流れの妨げにならない。また、流入ガスによって第1の熱電対1が流出端面12側に移動することを防止することができ、正確に測定することができる。

0050

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

0051

(実施例1)
セラミック粉末を含む坏土を所望の形状に押し出した後、乾燥し、焼成することによって、材質はコージェライト、本体サイズが直径143.8mm、長さ152.4mmのハニカム構造体10を製造した。次に、ハニカム構造体10内の2つのセル14の温度測定位置A、Bに直径0.5mmの第1の熱電対1を1本ずつ配置した。温度測定位置A、Bを図7Aに示す。なお、温度測定位置Aは流出端面12から137.4mmの位置であり、温度測定位置Bは流出端面12から15.0mmの位置であった。そして、直径0.5mmの熱電対固定用針金3の第一端3aを、第二端3bが外部に配置される位置になるように流出端面12側からセル14内に配置して、熱電対固定用針金3をそれぞれの第1の熱電対1に1本ずつ添わせ、結合部材2を用いて第1の熱電対1と熱電対固定用針金3をそれぞれ結合した状態で配置した。なお、熱電対固定用針金3の第一端3aから結合部材2の当接面2aまでの長さは50mmであった。熱電対固定用針金3としては使い古した熱電対を用いた。また、結合部材2としてはSUS304からなるスリーブを用い、第1の熱電対1と熱電対固定用針金3をかしめて固定した。その後、エンジンからの排気ガスをハニカム構造体10の流入端面11側から、排気圧力10kPaで60分間流入し、2本の第1の熱電対1の位置を観察した。

0052

(実施例2)
ハニカム構造体10内の温度測定位置A、Bと同じセル14に、もう一つずつ温度測定位置20を設け、その温度測定位置A、Bに第1の熱電対1を配置し、温度測定位置C、Dに第2の熱電対5を配置した。温度測定位置A、B、C、Dを図7Bに示す。なお、温度測定位置Cは流出端面12から88.6mmの位置であり、温度測定位置Dは流出端面12から51.8mmの位置であった。また、第1の熱電対1と第2の熱電対5は同一の材料から成る。次に、第1の熱電対1と、第1の熱電対1と同じセル14に配置された第2の熱電対5とを流出端面12から外部で隣接させ、結合部材2を用いて、隣接させた第1の熱電対1と第2の熱電対5を結合した状態で配置した。これ以外は実施例1と同様である。

0053

(実施例3)
ハニカム構造体10内の温度測定位置A、Bの近傍のセル14に温度測定位置C、Dを設け、その温度測定位置A、Bに第1の熱電対1を配置し、温度測定位置C、Dに第2の熱電対5を配置した。温度測定位置A、B、C、Dを図7Cに示す。なお、温度測定位置C,Dの流出端面からの距離は、実施例2と同一である。各セル14の内部には熱電対が1本配置されている。次に、温度測定位置Aに配置した第1の熱電対1と、温度測定位置Cに配置した第2の熱電対5を流出端面12から外部で隣接させた。同様にして温度測定位置Bに配置した第1の熱電対1と温度測定位置Dに配置した第2の熱電対5を外部で隣接させた。そして、結合部材2を用いて、隣接させた第1の熱電対1と第2の熱電対5を結合した状態で配置した。これ以外は実施例1と同様である。

0054

(比較例1)
第1の熱電対1を、熱電対固定用針金3を用いて結合した状態で配置しなかったこと以外は、実施例1と同様である。

実施例

0055

(結果)
第1の熱電対1を熱電対固定用針金3、又は、同一又は違うセル14に配した第2の熱電対5と結合した状態で配置した実施例1〜3は、全ての第1の熱電対1及び第2の熱電対5の測温部21がセル14の温度測定位置20から流出端面12方向に流体の風圧によってずれることはなかった。その一方で、第1の熱電対1を結合せずに配置した比較例1は、熱電対の測温部21が風圧によって流出端面12側に大きくずれてしまった。

0056

本発明の熱電対の固定方法は、耐熱性試験や耐熱衝撃性試験といった、ハニカム構造体の流入端面側から内部にガスを流し、熱電対を用いてその内部温度を測定する試験に利用することができる。

0057

1:第1の熱電対、2:結合部材、2a:当接面、3:熱電対固定用針金、3a:第一端、3b:第二端、3c:折り返し部、5:第2の熱電対、10:ハニカム構造体、11:流入端面、12:流出端面、13:隔壁、14:セル、14a:入口開口セル、14b:出口開口セル、15:目封止部材、16:分割壁、20:温度測定位置、21:測温部、a:最大幅。

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