CN118042659A - 蜂窝结构体、感应加热装置及蜂窝单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够调整感应加热时的轴向和/或轴正交方向上的温度的蜂窝结构体、感应加热装置及蜂窝单元。本发明的蜂窝结构体具备:蜂窝结构部(10),其具有外周壁(100)和隔壁(101),该隔壁(101)配设于外周壁(100)的内侧,且区划形成多个隔室(101a),该多个隔室(101a)形成从一个端面延伸至另一个端面的流路;以及磁性材料粉末(11),其附着或填充于多个隔室(101a)中的至少1个,在蜂窝结构部(10)的轴向(AD)和/或轴正交方向(OD)上,每单位体积的磁性材料粉末(11)的体积和/或重量不同。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体、感应加热装置及蜂窝单元。
背景技术
例如下述的非专利文献1所示,已知有利用电磁感应而对被加热物进行加热的感应加热。感应加热如下进行,即,在包含磁性材料和/或导电材料的被加热物的附近配置感应加热线圈,使该感应加热线圈的附近产生磁场,由此进行感应加热。
感应加热线圈可以是通过将例如铜管及扁线等导体绕着规定的轴线进行卷绕而形成的。例如对柱状的被加热物进行加热时,可以在被加热物的外周配置有感应加热线圈。可以通过使电流流通于感应加热线圈而产生磁场。流通于感应加热线圈的电流可以为通过利用变压器对来自高频变换器的交流电流进行放大而得到的大电流。感应加热能够以非接触的方式对被加热物进行加热,因此,对于对热传导性较差的材料进行加热的情形及以热接触不容易的条件对对象物进行加热的情形特别有用。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:一般社团法人日本电热中心编《新订版电热手册》欧姆公司2019年4月10日发行(第263页)
发明内容
在如上所述的感应加热线圈的内侧配置被加热物时,磁通量容易集中于靠近感应加热线圈的被加热物的外周部,从而容易在被加热物的轴正交方向上的外周部与中心部之间产生非意图的温度偏差。另外,虽然也存在有意图地使轴向和/或轴正交方向产生温度偏差的需求,但是,以往构成中并未考虑应对这样的需求。
本发明是为了解决如上所述的课题而实施的,其目的之一在于,提供能够调整感应加热时的轴向和/或轴正交方向上的温度的蜂窝结构体、感应加热装置及蜂窝单元。
项目1.本发明在一个实施方式中涉及一种蜂窝结构体,其特征在于,具备:蜂窝结构部,该蜂窝结构部具有外周壁和隔壁,该隔壁配设于外周壁的内侧,并区划形成多个隔室,该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路;以及磁性材料粉末,该磁性材料粉末附着或填充于多个隔室中的至少1个,在蜂窝结构部的轴向和/或轴正交方向上,每单位体积的磁性材料粉末的体积和/或重量不同。
项目2.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目1所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,多个隔室包括:在隔室内填充有磁性材料粉末或在隔壁附着有磁性材料粉末的多个磁性隔室,蜂窝结构部在端面或与轴向正交的截面中具有彼此同轴配置且磁性隔室的存在比例彼此不同的多个区域。
项目3.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目2所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,轴正交方向包括彼此交叉的第一及第二方向,彼此相邻的规定个隔室构成在第一及第二方向上各包括X个(X为任意的正数)隔室的隔室块,在多个区域之间,相同大小的隔室块中所含的磁性隔室的个数彼此不同。
项目4.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目2所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,轴正交方向包括彼此交叉的第一及第二方向,彼此相邻的规定个隔室构成在第一及第二方向上各包括X个(X为任意的正数)隔室的隔室块,在多个区域之间,包括有1个磁性隔室的隔室块的大小彼此不同。
项目5.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目2至4中的任一项所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,蜂窝结构部包括:包含蜂窝结构部的轴中心的中央区域、以及与外周壁相邻的外周区域,中央区域中的磁性隔室的存在比例大于外周区域中的磁性隔室的存在比例。
项目6.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目1至5中的任一项所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,多个隔室包括:在隔室内填充有磁性材料粉末或在隔壁附着有磁性材料粉末的多个磁性隔室,蜂窝结构部在端面或与轴向正交的截面中具有彼此同轴配置且每单位面积的磁性隔室的个数彼此不同的多个区域。
项目7.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目6所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,在多个区域之间,彼此相邻的磁性隔室的个数不同。
项目8.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目6或7所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,蜂窝结构部包括:包含蜂窝结构部的轴中心的中央区域、以及与外周壁相邻的外周区域,中央区域中的每单位面积的磁性隔室的个数多于外周区域中的每单位面积的磁性隔室的个数。
项目9.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目1至8中的任一项所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,多个隔室包括:在隔室内填充有磁性材料粉末的多个磁性隔室,蜂窝结构部具有:磁性隔室的存在比例或每单位面积的磁性隔室的个数彼此不同的在轴向上彼此分离的端面或与轴向正交的多个截面。
项目10.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目1至9中的任一项所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,多个隔室包括:在隔室内填充有磁性材料粉末的多个磁性隔室,蜂窝结构部在端面或与轴向正交的截面中具有彼此同轴配置且磁性隔室中的磁性材料粉末的填充率彼此不同的多个区域。
项目11.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目10所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,蜂窝结构部包括:包含蜂窝结构部的轴中心的中央区域、以及与外周壁相邻的外周区域,中央区域的磁性材料粉末的填充率高于外周区域的磁性材料粉末的填充率。
项目12.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目11所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,中央区域中的填充率与外周区域中的填充率之差为10%以上。
项目13.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目1至12中的任一项所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,多个隔室包括:在隔室内填充有磁性材料粉末的多个磁性隔室,蜂窝结构部具有:磁性隔室中的磁性材料粉末的填充率彼此不同的在轴向上彼此分离的端面或与轴向正交的多个截面。
项目14.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目13所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,蜂窝结构部的一个端面侧的磁性材料粉末的填充率高于另一个端面侧的磁性材料粉末的填充率。
项目15.本发明在一个实施方式中涉及一种蜂窝结构体,其特征在于,具备:蜂窝结构部,该蜂窝结构部具有外周壁和隔壁,该隔壁配设于外周壁的内侧,且区划形成多个隔室,该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路;以及磁性材料粉末,该磁性材料粉末附着或填充于多个隔室中的至少1个,磁性材料粉末包含导磁率彼此不同的多种磁性材料粉末,在蜂窝结构部的轴向和/或轴正交方向上,多种磁性材料粉末的使用比例不同。
项目16.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目15所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,蜂窝结构部在端面或与轴向正交的截面中包括:包含蜂窝结构部的轴中心的中央区域、以及与外周壁相邻的外周区域,中央区域的磁性材料粉末的导磁率大于外周区域的磁性材料粉末的导磁率。
项目17.本发明可以涉及如下蜂窝结构体,即,在项目16所述的蜂窝结构体的基础上,其特征在于,中央区域的磁性材料粉末的导磁率与外周区域的磁性材料粉末的导磁率之差为1000以上。
项目18.本发明在一个实施方式中涉及一种蜂窝单元,其具备:多个蜂窝结构体,该多个蜂窝结构体分别具有外周壁和隔壁,该隔壁配设于外周壁的内侧,且区划形成多个隔室,该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路,且该多个蜂窝结构体在各自的轴向和/或轴正交方向上并排配置;以及磁性材料粉末,该磁性材料粉末针对多个蜂窝结构体中的至少1者附着或填充于多个隔室中的至少1个,该蜂窝单元的特征在于,在蜂窝单元的轴向和/或轴正交方向上,每单位体积的磁性材料粉末的体积和/或重量不同。
项目19.本发明在一个实施方式中涉及一种蜂窝单元,其具备:多个蜂窝结构体,该多个蜂窝结构体分别具有外周壁和隔壁,该隔壁配设于外周壁的内侧,且区划形成多个隔室,该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路,且该多个蜂窝结构体在各自的轴向和/或轴正交方向上并排配置;以及磁性材料粉末,该磁性材料粉末针对多个蜂窝结构体中的至少1者附着或填充于多个隔室中的至少1个,该蜂窝单元的特征在于,磁性材料粉末包含导磁率彼此不同的多种磁性材料粉末,在蜂窝单元的轴向和/或轴正交方向上,多种磁性材料粉末的使用比例不同。
项目20.本发明可以涉及如下蜂窝单元,即,在项目18或19所述的蜂窝单元的基础上,其特征在于,在蜂窝结构体之间配置有磁性体或金属。
项目21.本发明在一个实施方式中涉及一种感应加热装置,其特征在于,具备:项目1至17中的任一项所述的蜂窝结构体、或者项目18至20中的任一项所述的蜂窝单元;以及感应加热线圈,该感应加热线圈配置于蜂窝结构体或蜂窝单元的外周,通过感应加热而对蜂窝结构体或蜂窝单元进行加热。
发明效果
根据本发明的蜂窝结构体及感应加热装置,在蜂窝结构部的轴向和/或轴正交方向上,每单位体积的磁性材料粉末的体积和/或重量不同,或多种磁性材料粉末的使用比例不同,因此,能够调整感应加热时的轴向和/或轴正交方向上的温度。
另外,根据本发明的蜂窝单元,在蜂窝单元的轴向和/或轴正交方向上,每单位体积的磁性材料粉末的体积和/或重量不同,或多种磁性材料粉末的使用比例不同,因此,能够调整感应加热时的轴向和/或轴正交方向上的温度。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的具备蜂窝结构体的感应加热装置的立体图。
图2是表示图1的电源电路的一例的电路图。
图3是表示图1的蜂窝结构部的端面或与轴向AD正交的截面中的磁性隔室的配置的第一方式的说明图。
图4是表示图1的蜂窝结构部的端面或与轴向AD正交的截面中的磁性隔室的配置的第二方式的说明图。
图5是表示图1的蜂窝结构部的端面或与轴向AD正交的截面中的区域配置的第一方式的说明图。
图6是表示图1的蜂窝结构部的端面或与轴向AD正交的截面中的区域配置的第二方式的说明图。
图7是表示图1的蜂窝结构部中的轴向AD上的磁性隔室的配置变化的说明图。
图8是概要地表示图7的磁性隔室的配置的说明图。
图9是表示图1的蜂窝结构体中磁性隔室的配置在轴正交方向OD及轴向AD上发生变化的第一方式的说明图。
图10是表示图1的蜂窝结构体中磁性隔室的配置在轴正交方向OD及轴向AD上发生变化的第二方式的说明图。
图11是表示本发明的实施方式2所涉及的蜂窝结构体的主要部分的说明图。
图12是表示本发明的实施方式4所涉及的具备蜂窝单元的感应加热装置的立体图。
图13是表示图12的中央蜂窝结构体的立体图。
图14是表示图12的外周蜂窝结构体的立体图。
符号说明
1:蜂窝结构体、10:蜂窝结构部、100:外周壁、101:隔壁、101a:隔室、101b:磁性隔室、101c:隔室块、11:磁性材料粉末、12:中央区域、13:外周区域。
具体实施方式
以下,参照附图,对用于实施本发明的方式进行说明。本发明并不限定于各实施方式,可以在不脱离其主旨的范围内对构成要素进行变形而实现具体化。另外,通过各实施方式中公开的多个构成要素的适当组合,能够形成各种发明。例如,可以从实施方式给出的全部构成要素中删除若干构成要素。此外,可以将不同实施方式的构成要素进行适当组合。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的具备蜂窝结构体1的感应加热装置的立体图,图2是表示图1的电源电路3的一例的电路图。图1所示的感应加热装置是构成为能够利用感应加热对蜂窝结构体1进行加热的装置。本实施方式的感应加热装置具有:蜂窝结构体1、感应加热线圈2及电源电路3。
蜂窝结构体1具有蜂窝结构部10及磁性材料粉末11。
蜂窝结构部10具有外周壁100和隔壁101,隔壁101配设于外周壁100的内侧,且区划形成多个隔室101a,多个隔室101a形成从一个端面延伸至另一个端面的流路。蜂窝结构部10的外形可以为柱状。柱状可以理解为:轴向AD上具有规定的厚度的立体形状。轴向AD可以为隔室101a的延伸方向。蜂窝结构部10的轴向长度与蜂窝结构部10的端面的直径或宽度之比(纵横尺寸比)任意。柱状可以包括蜂窝结构部10的轴向长度比端面的直径或宽度短的形状(扁平形状)。蜂窝结构部10的外形没有特别限定,可以采用如图1所示端面为圆形的柱状(圆柱形状)、端面为卵形的柱状、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。
外周壁100及隔壁101的材质没有特别限制,通常由陶瓷材料形成。例如可以举出:堇青石、碳化硅、钛酸铝、氮化硅、多铝红柱石、氧化铝、二氧化硅、硅-碳化硅系复合材料、碳化硅-堇青石系复合材料、特别是以硅-碳化硅复合材料或碳化硅为主成分的烧结体。本说明书中“碳化硅系”是指:外周壁100及隔壁101中的碳化硅的含量为外周壁100及隔壁101整体的50质量%以上。外周壁100及隔壁101以硅-碳化硅复合材料为主成分是指:外周壁100及隔壁101中的硅-碳化硅复合材料(合计质量)的含量为外周壁100及隔壁101整体的90质量%以上。此处,硅-碳化硅复合材料含有作为骨料的碳化硅粒子及作为使碳化硅粒子粘结的粘结材料的硅,优选多个碳化硅粒子按在碳化硅粒子间形成细孔的方式通过硅而被粘结。另外,外周壁100及隔壁101以碳化硅为主成分是指:外周壁100及隔壁101中的碳化硅(合计质量)的含量为外周壁100及隔壁101整体的90质量%以上。
优选为,外周壁100及隔壁101由选自由堇青石、碳化硅、硅-碳化硅复合材料、钛酸铝、氮化硅、多铝红柱石、二氧化硅及氧化铝构成的组中的至少1种陶瓷材料形成。
隔室101a的形状没有特别限定,在蜂窝结构体1的与中心轴正交的截面中,优选为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等多边形、圆形或椭圆形,此外,可以为不规则形状。优选为多边形。
隔壁101的厚度优选为0.05~0.50mm,就制造的容易度这一点而言,更优选为0.10~0.45mm。例如,如果其厚度为0.05mm以上,则蜂窝结构体1的强度进一步提高;如果其厚度为0.50mm以下,则能够使压力损失变小。应予说明,该隔壁101的厚度为利用对中心轴方向截面进行显微镜观察的方法测定得到的平均值。
隔壁101的气孔率优选为20~70%。就制造的容易度这一点而言,隔壁101的气孔率优选为20%以上,如果其气孔率为70%以下,则能够维持蜂窝结构体1的强度。
隔壁101的平均细孔径优选为2~30μm,更优选为5~25μm。如果隔壁101的平均细孔径为2μm以上,则制造变得容易;如果隔壁101的平均细孔径为30μm以下,则能够维持蜂窝结构体1的强度。应予说明,本说明书中称为“平均细孔径”、“气孔率”时,是指利用压汞法测定得到的平均细孔径、气孔率。
隔室101a的密度没有特别限制,优选为5~150隔室/cm2的范围,更优选为5~100隔室/cm2的范围,进一步优选为31~80隔室/cm2的范围。
上述蜂窝结构体1如下制作,即,将含有陶瓷原料的坯料成型为具有隔壁101的蜂窝状,形成蜂窝成型体,将该蜂窝成型体干燥后,进行烧成,由此制作蜂窝结构体1,其中,隔壁101区划形成多个隔室101a,多个隔室101a从一个端面延伸至另一个端面而成为流体的流路。并且,在将得到的蜂窝结构体1用于本实施方式的蜂窝结构体1的情况下,可以将外周壁100与蜂窝结构体1一体地挤出而直接用作外周壁100,也可以在成型或烧成后,对蜂窝结构体1的外周进行磨削而使其成为规定形状,在该外周经磨削的蜂窝结构体1涂布涂层材料,形成外周涂层。应予说明,本实施方式中,例如可以不对蜂窝结构体1的最外周进行磨削而是使用具有外周的蜂窝结构体1,在该具有外周的蜂窝结构体1的外周面(即,蜂窝结构体1的外周的更外侧)进一步涂布上述涂层材料,形成外周涂层。即,前者的情况下,在蜂窝结构体1的外周面,仅由涂层材料形成的外周涂层成为位于最外周的外周壁100。另一方面,后者的情况下,在蜂窝结构体1的外周面形成有进一步层叠由涂层材料形成的外周涂层得到的位于最外周的二层结构的外周壁100。可以将外周壁100与蜂窝结构部10一体地挤出,直接烧成,未进行外周加工地用作外周壁100。
蜂窝结构体1不限定于一体地形成有隔壁101的一体型的蜂窝结构体1,例如可以为具有如下结构的蜂窝结构体1(接合型蜂窝结构体),其是将多个具有陶瓷制的隔壁101且通过隔壁101而区划形成有成为流体流路的多个隔室101a的柱状的蜂窝单元借助接合材料层而进行组合得到的。
磁性材料粉末11附着或填充于多个隔室101a中的至少1个。磁性材料粉末11可以形成设置于隔壁101表面的涂层,也可以形成填充于隔室101a而将隔室101a的端部或整体封孔的封孔部。图1中给出了磁性材料粉末11形成封孔部的方案。
磁性材料粉末11形成涂层的情况下,涂层可以包含分散有磁性材料粉末11的固定附着材料。作为固定附着材料,可以使用包含硅酸、硼酸或硼硅酸的玻璃、结晶化玻璃及陶瓷、或者包含其他氧化物的玻璃、结晶化玻璃及陶瓷等。
磁性材料粉末11形成封孔部的情况下,磁性材料粉末11可以具有符合隔室101a形状的柱状外形。磁性材料粉末11可以在填充于隔室101a之前具有上述外形,也可以通过填充于隔室101a而使其具有上述外形。换言之,磁性材料粉末11可以构成具有规定形状的定型材料,也可以构成糊料状的无定型材料。
定型材料及无定型材料可以由以磁性材料粉末11和粘结材料或粘接材料复合化得到的组合物构成。作为粘结材料,例如可以举出以金属或玻璃为主成分的材料。作为粘接材料,可以举出以二氧化硅或氧化铝为主成分的材料。除了粘结材料或粘接材料以外,可以进一步含有有机物或无机物。磁性材料粉末11可以从蜂窝结构体1的一个端面填充至另一个端面。另外,磁性材料粉末11可以从蜂窝结构体1的一个端面填充至隔室101a的中途。
作为构成磁性材料粉末11的磁性体的种类,例如可以举出: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Fe-16质量%Cr-8质量%Al、余量Ni-13质量%Fe-5.3质量%Mo、余量Fe-45质量%Ni、余量Fe-10质量%Si-5质量%Al、余量Fe-36质量%Ni、余量Fe-45质量%Ni、余量Fe-35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-20质量%Co-1质量%V、余量Fe-13质量%Cr-2质量%Si、余量Fe-17质量%Co-2质量%Cr-1质量%Mo等。
感应加热线圈2是将导体20绕着规定的轴线AL进行卷绕而得到的。感应加热线圈2配置于蜂窝结构体1的外周。感应加热线圈2的轴线AL可以与蜂窝结构体1的轴向AD平行。轴线AL可以与蜂窝结构体1的中心轴同轴。
在感应加热线圈2连接有电源电路3。如图2所示,电源电路3可以包括:直流电源30、变换器31、变压器32及谐振电容器33。来自直流电源30的直流电力由变换器31转化为交流电力。变压器32具有:与变换器31连接的一次线圈32a、以及与谐振电容器33及感应加热线圈2连接的二次线圈32b。一次线圈32a及二次线圈32b的匝数比为N:1。N为大于1的数,变压器32可以将交流电力的电流放大。谐振电容器33的容量设定为调整电源电路3的谐振频率。感应加热线圈2与谐振电容器33串联连接,并且,能够和谐振电容器33一起与二次线圈32b的两端连接。
通过从电源电路3向感应加热线圈2供给交流电流,使得感应加热线圈2的附近产生磁通量。蜂窝结构体1可以利用来自感应加热线圈2的磁通量进行感应加热。
通常,来自感应加热线圈2的磁通量容易集中于靠近该感应加热线圈2的蜂窝结构体1的外周部,从而容易在蜂窝结构体1的轴正交方向OD上的外周部与中心部之间产生非意图的温度偏差。另外,虽然也存在有意图地在感应加热时使轴向AD和/或轴正交方向OD上产生温度偏差的需求,但是,至今很难像那样有意图地使其产生温度偏差。
本实施方式的蜂窝结构体1构成为:在蜂窝结构部10的轴向AD和/或轴正交方向OD上,每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量不同。来自感应加热线圈2的磁通量在每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量较大的位置、即导磁率较大的位置更多地感应。根据磁性材料粉末11的分布,能够任意地设计磁通量的分布,从而能够调整感应加热时的蜂窝结构体1的轴向AD和/或轴正交方向OD上的温度。即,本实施方式的蜂窝结构体1中,能够使蜂窝结构体1的温度分布均匀,也能够使其产生有意图的温度偏差。
以下,对磁性材料粉末11的分布方式更详细地进行说明。多个隔室101a中,将在隔室101a内填充有磁性材料粉末11或在隔壁101附着有磁性材料粉末11的隔室101a称为磁性隔室101b。即,多个隔室101a包括多个磁性隔室101b。另外,一个隔室的尺寸任意,形状也不限于四边形,例如可以变更为三角形、五边形、六边形或八边形等任意形状。
本实施方式的蜂窝结构体1可以在端面或与轴向AD正交的截面中具有彼此同轴配置且磁性隔室101b的存在比例彼此不同的多个区域。通过设置这样的区域,能够调整端面或与轴向AD正交的截面中每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量,从而能够调整轴正交方向OD上的感应加热时的蜂窝结构体1的温度。
如上所述,在每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量较大的位置,感应更多的磁通量。因此,在想要提高温度的区域中,可以使磁性隔室101b的存在比例相对变大。磁性隔室101b的存在比例可以基于彼此相邻的规定个隔室101a中所含的磁性隔室101b的个数来算出。也可以为“磁性隔室101b的存在比例”=“磁性隔室101b的个数”÷“隔室101a的个数”。此处,“隔室101a的个数”是:不仅包括既未填充也未附着有磁性材料粉末11的隔室101a的个数,还包括磁性隔室101b个数的个数。
接下来,图3是表示图1的蜂窝结构部10的端面或与轴向AD正交的截面中的磁性隔室101b的配置的第一方式的说明图。调整磁性隔室101b的存在比例的方法任意,例如可以使用图3的(a)、(b)所示的磁性隔室101b的配置等。如图3的(a)、(b)所示,蜂窝结构体1的轴正交方向OD包括彼此交叉的第一及第二方向OD1、OD2。第一及第二方向OD1、OD2是从隔室101a的中心位置趋向形成该隔室101a的不同的2个隔壁101的方向。更具体而言,第一及第二方向OD1、OD2可以为从隔室101a的中心位置和形成该隔室101a的不同的2个隔壁101的宽度中心位置通过的方向。隔壁101的宽度可以理解为隔壁101的交点间的距离。像图示的方式那样隔室101a为四边形时,第一及第二方向OD1、OD2可以为彼此正交的方向。彼此相邻的规定个隔室101a可以构成在第一及第二方向OD1、OD2各包括X个(X为任意的正数)隔室101a的隔室块101c。在磁性隔室101b的存在比例不同的区域之间,相同大小的隔室块101c所含的磁性隔室101b的个数可以彼此不同。通过使相同大小的隔室块101c所含的磁性隔室101b的个数彼此不同,能够容易地调整磁性隔室101b的存在比例。
图3的(a)、(b)中,第一及第二方向OD1、OD2上各4个隔室101a构成隔室块101c。图3的(a)中,1个隔室块101c中包括1个磁性隔室101b,图3的(b)中,1个隔室块101c中包括2个磁性隔室101b。图3的(a)的配置方式中,磁性隔室101b的存在比例为1/16,图3的(b)的配置方式中,磁性隔室101b的存在比例为1/8。
隔室块101c中可以包括3个以上的磁性隔室101b。可以像图3的(b)所示那样多个磁性隔室101b彼此相邻,也可以包括在1个隔室块101c内彼此分离配置的多个磁性隔室101b。
接下来,图4是表示图1的蜂窝结构部10的端面或与轴向AD正交的截面中的磁性隔室101b的配置的第二方式的说明图。磁性隔室101b的存在比例可以使用例如图4的(a)~(c)所示的磁性隔室101b的配置等。即,在磁性隔室101b的存在比例不同的区域之间,包括有1个磁性隔室101b的隔室块101c的大小可以彼此不同。通过使包括有1个磁性隔室101b的隔室块101c的大小彼此不同,能够容易地调整磁性隔室101b的存在比例。
图4的(a)示出了第一及第二方向OD1、OD2上各包括3个隔室101a的隔室块101c中包括有1个磁性隔室101b的方式(磁性隔室101b的存在比例为1/9的方式)。图4的(b)示出了第一及第二方向OD1、OD2上各包括4个隔室101a的隔室块101c中包括有1个磁性隔室101b的方式(磁性隔室101b的存在比例为1/16的方式)。图4的(c)示出了第一及第二方向OD1、OD2上各包括5个隔室101a的隔室块101c中包括有1个磁性隔室101b的方式(磁性隔室101b的存在比例为1/25的方式)。也可以在更小或更大的隔室块101c中包括有1个磁性隔室101b(磁性隔室101b的存在比例可以大于1/9,也可以小于1/25)。
接下来,图5是表示图1的蜂窝结构部10的端面或与轴向AD正交的截面中的区域配置的第一方式的说明图。如图5所示,蜂窝结构部10可以包括:包含蜂窝结构部10的轴中心10c的中央区域12、以及与外周壁100相邻的外周区域13。虽然没有限定,不过,中央区域12中的磁性隔室101b的存在比例可以大于外周区域13中的磁性隔室101b的存在比例。该方式对于想要在中央区域12感应更多的磁通量来提高中央区域12的温度的情形特别有用。例如,中央区域12中的磁性隔室101b的配置方式为图3的(b)或图4的(a)所示的方式,外周区域13中的磁性隔室101b的配置方式可以为图3的(a)或图4的(b)所示的方式。
中央区域12中的磁性隔室101b的存在比例可以比外周区域13中的磁性隔室101b的存在比例大20%以上。
中央区域12的直径可以为蜂窝结构部10的直径的10%以上且90%以下,优选为25%以上且75%以下,更优选为40%以上且60%以下。轴正交方向OD上的外周区域13的宽度(单侧的宽度)可以为蜂窝结构部10的直径的10%以上且90%以下,优选为25%以上且75%以下,更优选为40%以上且60%以下。
接下来,图6是表示图1的蜂窝结构部10的端面或与轴向AD正交的截面中的区域配置的第二方式的说明图。如图6所示,蜂窝结构部10可以在中央区域12与外周区域13之间包括至少1个中间区域14。虽然没有限定,不过,至少1个中间区域14中的磁性隔室101b的存在比例可以小于中央区域12中的磁性隔室101b的存在比例且大于外周区域13中的磁性隔室101b的存在比例。在设置有2个以上的中间区域14时,内侧的中间区域14中的磁性隔室101b的存在比例可以大于外侧的中间区域14中的磁性隔室101b的存在比例。
轴正交方向OD上的中间区域14的宽度(单侧的宽度)可以为蜂窝结构部10的直径的10%以上且80%以下,优选为10%以上且60%以下,更优选为10%以上且40%以下。
磁性隔室101b的存在比例可以任意变更,根据需要,内侧的区域(例如中央区域12)中的磁性隔室101b的存在比例可以小于外侧的区域(例如外周区域13或中间区域14)中的磁性隔室101b的存在比例。中间区域14的磁性隔室101b的存在比例可以比中央区域12及外周区域13这两者大或小。
以上,基于磁性隔室101b的存在比例,对本实施方式的蜂窝结构体1进行了说明,不过,还可以从如下的其他观点出发来把握本实施方式的蜂窝结构体1。
即,蜂窝结构部10可以在端面或与轴向AD正交的截面中具有彼此同轴配置且每单位面积的磁性隔室101b的个数彼此不同的多个区域。每单位面积的磁性隔室101b的个数可以利用例如每任意多个隔室构成的正方形中的磁性隔室101b的个数来求解。
另外,在上述多个区域之间,彼此相邻的磁性隔室101b的个数可以不同。即,在某个区域中,可以如图3的(a)所示那样1个磁性隔室101b分离配置,在其他区域中,可以如图3的(b)所示那样2个磁性隔室101b相邻配置。也可以更多的磁性隔室101b相邻配置。
另外,中央区域12中的每单位面积的磁性隔室101b的个数可以多于外周区域13中的每单位面积的磁性隔室101b的个数。
接下来,图7是表示图1的蜂窝结构部10中的轴向AD上的磁性隔室101b的配置变化的说明图,图8是概要地表示图7的磁性隔室101b的配置的说明图。蜂窝结构部10可以具有:磁性隔室101b的存在比例或每单位面积的磁性隔室101b的个数彼此不同的轴向AD上彼此分离的端面或与轴向AD正交的多个截面。以下,有时将“磁性隔室101b的存在比例或每单位面积的磁性隔室101b的个数”表示为“磁性隔室101b的存在比例等”。
图7示出了一个端面E1中的磁性隔室101b的存在比例等大于轴向AD上的中间位置处的截面S1中的磁性隔室101b的存在比例等的状态。另外,图7示出了轴向AD上的中间位置处的截面S1中的磁性隔室101b的存在比例等大于另一个端面E2中的磁性隔室101b的存在比例等的状态。即,一个端面E1侧中的磁性隔室101b的存在比例等可以大于另一个端面E2侧中的磁性隔室101b的存在比例等。通过设置这样的端面或截面,能够调整轴向AD上每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量,从而能够调整轴向AD上的感应加热时的蜂窝结构体1的温度。
图7所示的配置可以利用图8所示的磁性隔室101b的配置来实现。即,如图8所示,通过一个端面E1所存在的磁性隔室101b的一部分没有到达中间位置,且到达中间位置的磁性隔室101b未到达另一个端面E2,能够实现图7所示的配置。图7及图8中,以在另一个端面E2未设置磁性隔室101b的方式进行了说明,不过,可以在另一个端面E2设置有磁性隔室101b。
接下来,图9是表示图1的蜂窝结构体1中磁性隔室101b的配置在轴正交方向OD及轴向AD上发生变化的第一方式的说明图,图10是表示图1的蜂窝结构体1中磁性隔室101b的配置在轴正交方向OD及轴向AD上发生变化的第二方式的说明图。使用图3~图6,对轴正交方向OD上的磁性隔室101b的配置变化进行说明,使用图7及图8,对轴向AD上的磁性隔室101b的配置变化进行说明。可以将上述轴正交方向OD及轴向AD上的磁性隔室101b的配置变化组合而进行实施。由此,能够调整轴正交方向OD及轴向AD上每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量,从而能够调整上述轴正交方向OD及轴向AD上的感应加热时的蜂窝结构体1的温度。
如图9所示,具有如上所述的磁性隔室101b的配置方式的中央区域12可以从一个端面E1趋向另一个端面E2而逐渐缩小。随着中央区域12的缩小,外周区域13可以被扩大。
如图10所示,具有如上所述的磁性隔室101b的配置方式的中央区域12可以从一个端面E1至轴向AD上的中间位置而逐渐缩小,在其中间位置结束。即,从中间位置至另一个端面E2,可以未设置上述的磁性隔室101b的配置方式。从中间位置至另一个端面E2,可以设置与一个端面E1中的外周区域13相同的磁性隔室101b的配置方式,或者设置其他的磁性隔室101b的配置方式。从中间位置至另一个端面E2,也可以未设置磁性隔室101b。
实施方式2.
图11是表示本发明的实施方式2所涉及的蜂窝结构体1的主要部分的说明图。实施方式2的蜂窝结构体1的整体构成与实施方式1相同,其说明可以参照图1~10。
实施方式1中,以通过磁性隔室101b的配置而使每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量不同的方式进行了说明。不过,如图11所示,也可以通过改变磁性隔室101b中的磁性材料粉末11的填充率来使每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量不同。图11的(a)表示磁性材料粉末11的填充率相对低的状态,(b)表示磁性材料粉末11的填充率相对高的状态。
蜂窝结构部10可以在端面或与轴向AD正交的截面中具有彼此同轴配置且磁性隔室101b中的磁性材料粉末11的填充率彼此不同的多个区域。虽然没有限定,不过,实施方式2中,所有隔室101a均设为磁性隔室101b,可以在轴正交方向OD上改变磁性材料粉末11的填充率。填充率可以通过图像解析来求解。更具体而言,可以利用光学显微镜或者扫描型电子显微镜拍摄磁性隔室101b的截面照片,输入于图像解析装置,求出所输入的范围内的磁性材料粉末11与空隙的比率,由此测定填充率。
虽然没有限定,不过,通过针对各区域改变磁性材料粉末11的粒度分布,能够使填充率不同。具有如下倾向,即,磁性材料粉末11的粒径越粗,填充率越高。通过将粗粒径的磁性材料粉末11和细粒径的磁性材料粉末11混合使用,能够进一步提高填充率。关于磁性材料粉末11的粒径,D50(中值粒径)可以在5~100μm的范围内。
与实施方式1同样地,蜂窝结构部10可以包括:包含蜂窝结构部10的轴中心10c的中央区域12、以及与外周壁100相邻的外周区域13(参照图5)。中央区域12的磁性材料粉末11的填充率可以高于外周区域13的磁性材料粉末11的填充率。
中央区域12中的填充率与外周区域13中的填充率之差优选为10%以上。换言之,中央区域12中的填充率优选比外周区域13中的填充率高10%以上。通过填充率之差为10%以上,能够在中央区域12感应更多的磁通量。填充率之差更优选为20%以上,进一步优选为30%以上。
蜂窝结构部10可以具有磁性隔室101b中的磁性材料粉末11的填充率彼此不同的在轴向AD上彼此分离的端面或与轴向AD正交的多个截面。即,可以在轴向AD上改变磁性材料粉末11的填充率,以代替使用图7~图10所说明的磁性隔室101b的配置变化。
蜂窝结构部10的一个端面E1侧的磁性材料粉末11的填充率可以高于另一个端面E2侧的磁性材料粉末11的填充率。可以更可靠地调整轴向AD上的感应加热时的蜂窝结构体1的温度。其他构成与实施方式1相同。
应予说明,可以将实施方式1和实施方式2进行组合而实施。即,可以像实施方式1那样调整磁性隔室101b的配置,且在轴向AD和/或轴正交方向OD上改变这些磁性隔室101b中的磁性材料粉末11的填充率。
实施方式3.
实施方式3的蜂窝结构体1的整体构成与实施方式1相同,其说明可以参照图1~10。实施方式1、2中,以通过使每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量不同来调整磁通量的感应、从而调整感应加热时的蜂窝结构体1的轴向AD和/或轴正交方向OD上的温度的方式进行说明。不过,也可以使用导磁率彼此不同的多种磁性材料粉末11,调整磁通量的感应,从而调整感应加热时的蜂窝结构体1的轴向AD和/或轴正交方向OD上的温度。
即,实施方式3的蜂窝结构体1中,在蜂窝结构部10的轴向AD和/或轴正交方向OD上,多种磁性材料粉末11的使用比例不同。例如,假定使用具有第一导磁率的第一磁性材料粉末和具有第二导磁率的第二磁性材料粉末,且第一导磁率大于第二导磁率。隔室101a中可以单独(100%)附着或填充有第一磁性材料粉末,或者单独(100%)附着或填充有第二磁性材料粉末,或者将上述第一磁性材料粉末和第二磁性材料粉末按规定的比例混合而附着或填充。在第一磁性材料粉末的使用比例越大的位置,导磁率越大,感应更多的磁通量。根据多种磁性材料粉末11的使用比例的分布,能够任意地设计磁通量的分布,从而能够调整感应加热时的蜂窝结构体1的轴向AD和/或轴正交方向OD上的温度。
与实施方式1同样地,蜂窝结构部10可以包括:包含蜂窝结构部10的轴中心10c的中央区域12、以及与外周壁100相邻的外周区域13(参照图5)。中央区域12的磁性材料粉末11的导磁率可以大于外周区域13的磁性材料粉末11的导磁率。例如,可以将上述的第一磁性材料粉末单独用于中央区域12,并将上述的第二磁性材料粉末单独用于外周区域13。
中央区域12的磁性材料粉末11的导磁率与外周区域13的磁性材料粉末11的导磁率之差优选为1000以上。通过导磁率之差为1000以上,能够在中央区域12感应更多的磁通量。导磁率之差更优选为1500以上,进一步优选为2000以上。
蜂窝结构部10的一个端面E1侧的磁性材料粉末11的导磁率可以高于另一个端面E2侧的磁性材料粉末11的导磁率。能够更可靠地调整轴向AD上的感应加热时的蜂窝结构体1的温度。其他构成与实施方式1相同。
应予说明,可以将实施方式1及实施方式2中的至少一者和实施方式3进行组合而实施。即,可以像实施方式1那样调整磁性隔室101b的配置和/或像实施方式2那样改变磁性隔室101b中的磁性材料粉末11的填充率,且改变多种磁性材料粉末11的使用比例。
实施方式4.
图12是表示本发明的实施方式4涉及的具备蜂窝单元4的感应加热装置的立体图,图13是表示图12的中央蜂窝结构体41的立体图,图14是表示图12的外周蜂窝结构体42的立体图。实施方式1~3中,对1个蜂窝结构体1及具备该蜂窝结构体1的感应加热装置进行了说明,不过,例如较大的机械设备等中,有时采用将多个蜂窝结构体1组合得到的蜂窝单元4及具备该蜂窝单元4的感应加热装置。这样的蜂窝单元4及感应加热装置也可以应用本发明。
如图12所示,本实施方式的感应加热装置具有:蜂窝单元4、感应加热线圈2及电源电路3。
蜂窝单元4具备在各自的轴向AD和/或轴正交方向OD上并排配置的多个蜂窝结构体1。蜂窝结构体1的整体构成与实施方式1~3相同,本实施方式的说明可以参照其说明。即,多个蜂窝结构体1分别具有外周壁100和隔壁101,隔壁101配设于外周壁100的内侧,且区划形成多个隔室101a,该多个隔室101a形成从一个端面延伸至另一个端面的流路。
像图示那样,本实施方式的蜂窝结构体1为端面呈矩形的柱状。图示的方式中,蜂窝结构体1按各自的端面彼此相对的方式在轴向AD上并排配置。另外,蜂窝结构体1按各自的外周壁100彼此相对的方式在轴正交方向OD上并排配置。蜂窝结构体1的轴向AD及轴正交方向OD的定义可以与蜂窝单元4整体的轴向AD及轴正交方向OD相同。
轴向AD及轴正交方向OD上并排的蜂窝结构体1的数量任意。图示的方式中,将轴正交方向OD上并排的9个蜂窝结构体1作为1组,有3组蜂窝结构体1在轴向AD上并排。可以在轴正交方向OD和/或轴向AD上并排有更大或更小数量的蜂窝结构体1。例如3个蜂窝结构体1在轴向AD上并排等,轴正交方向OD或轴向AD上并排的蜂窝结构体1的数量可以为1个。
各蜂窝结构体1中,可以如实施方式1~3中所说明那样调整每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量、使用比例,不过,在实施方式4的1个蜂窝结构体1内,每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量、使用比例可以恒定。
蜂窝单元4可以具有配置于蜂窝结构体1之间的磁性体或金属5。通过配置有这样的磁性体或金属5,能够抑制蜂窝单元4放热,从而提高蜂窝单元4的中心部的温度。图示的方式中,磁性体或金属5形成为平板状,配置于各蜂窝结构体1的外周壁100之间。磁性体或金属5可以与各蜂窝结构体1的外周壁100相邻。在各蜂窝结构体1的端面间未配置磁性体或金属5。可以整体省略磁性体或金属5,也可以各蜂窝结构体1的外周壁100彼此相邻。
感应加热线圈2及电源电路3的整体构成也与实施方式1~3相同,本实施方式的说明可以参照其说明。不过,感应加热线圈2配置于蜂窝单元4的外周。感应加热线圈2的轴线AL可以与蜂窝单元4的轴向AD平行。轴线AL可以与蜂窝单元4的中心轴同轴。通过从电源电路3向感应加热线圈2供给交流电流,使得感应加热线圈2的附近产生磁通量,利用来自其感应加热线圈2的磁通量,可以对蜂窝单元4进行感应加热。
本实施方式的蜂窝单元4构成为:在蜂窝单元4的轴向AD和/或轴正交方向OD上,每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量不同。根据磁性材料粉末11的分布,能够任意地设计磁通量的分布,从而能够调整感应加热时的蜂窝单元4的轴向AD和/或轴正交方向OD上的温度。即,本实施方式的蜂窝单元4中,通过使蜂窝单元4的温度分布均匀,也能够使其产生有意图的温度偏差。
本实施方式的蜂窝单元4中,针对轴正交方向OD上并排配置的各蜂窝结构体1,磁性隔室101b的存在比例可以不同。通过像这样使磁性隔室101b的存在比例不同,能够调整轴正交方向OD上每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量,从而能够调整轴正交方向OD上的感应加热时的蜂窝单元4的温度。
作为调整轴正交方向OD上每单位体积的磁性材料粉末11的体积和/或重量的方法,没有限定,可以使用针对各蜂窝结构体1使相同大小的隔室块101c中所含的磁性隔室101b的个数彼此不同的方法(使用图3说明的方法)、和/或针对各蜂窝结构体1使包括有1个磁性隔室101b的隔室块101c的大小彼此不同的方法(使用图4说明的方法)。
如图12所示,蜂窝单元4可以包括:配置于包含蜂窝单元4的轴中心的位置的中央蜂窝结构体41、以及配置于形成蜂窝单元4的外缘的位置的外周蜂窝结构体42。虽然没有限定,不过,中央蜂窝结构体41中的磁性隔室101b的存在比例可以大于外周蜂窝结构体42中的磁性隔室101b的存在比例。该方式对于想要在中央蜂窝结构体41感应更多的磁通量而使中央蜂窝结构体41的温度提高的情形特别有用。图13及图14示出了与外周蜂窝结构体42相比较,在中央蜂窝结构体41中更密地配置有磁性隔室101b的一例。
虽然未图示,不过,可以在中央蜂窝结构体41与外周蜂窝结构体42之间配置有磁性隔室101b的存在比例与这些中央蜂窝结构体41及外周蜂窝结构体42不同的中间蜂窝结构体。虽然没有限定,不过,中间蜂窝结构体中的磁性隔室101b的存在比例可以小于中央蜂窝结构体41中的磁性隔室101b的存在比例且大于外周蜂窝结构体42中的磁性隔室101b的存在比例。在中央蜂窝结构体41与外周蜂窝结构体42之间设置有在轴正交方向OD上并排配置的2个以上的中间蜂窝结构体时,内侧的中间蜂窝结构体中的磁性隔室101b的存在比例可以大于外侧的中间蜂窝结构体中的磁性隔室101b的存在比例。
另外,蜂窝单元4中,针对在轴正交方向OD上并排配置的各蜂窝结构体1,每单位面积的磁性隔室101b的个数可以彼此不同。针对各蜂窝结构体1,彼此相邻的磁性隔室101b的个数可以不同。中央蜂窝结构体41中的每单位面积的磁性隔室101b的个数可以多于外周蜂窝结构体42中的每单位面积的磁性隔室101b的个数。
另外,蜂窝单元4中,针对在轴向AD上并排配置的各蜂窝结构体1,磁性隔室101b的存在比例或每单位面积的磁性隔室101b的个数(磁性隔室101b的存在比例等)可以彼此不同。例如,图12中,中段的蜂窝结构体1的磁性隔室101b的存在比例等可以大于上段及下段的蜂窝结构体1的磁性隔室101b的存在比例等。
另外,与实施方式2同样地,蜂窝单元4中,针对在轴正交方向OD上并排配置的各蜂窝结构体1,磁性隔室101b中的磁性材料粉末11的填充率可以彼此不同。中央蜂窝结构体41的磁性材料粉末11的填充率可以高于外周蜂窝结构体42的磁性材料粉末11的填充率。中央蜂窝结构体41的填充率与外周蜂窝结构体42的填充率之差优选为10%以上。
另外,蜂窝单元4中,针对在轴向AD上并排配置的各蜂窝结构体1,磁性隔室101b中的磁性材料粉末11的填充率可以彼此不同。轴向AD上的一端侧的蜂窝结构体1的填充率可以高于另一端侧的蜂窝结构体1的填充率。
另外,与实施方式3同样地,在蜂窝单元4的轴向AD和/或轴正交方向OD上,多种磁性材料粉末11的使用比例可以不同。中央蜂窝结构体41的磁性材料粉末11的导磁率可以大于外周蜂窝结构体42的磁性材料粉末11的导磁率。中央蜂窝结构体41的磁性材料粉末11的导磁率与外周蜂窝结构体42的磁性材料粉末11的导磁率之差优选为1000以上。轴向AD上的一端侧的蜂窝结构体1的磁性材料粉末11的导磁率可以大于另一端侧的蜂窝结构体1的磁性材料粉末11的导磁率。其他构成与实施方式1~3相同。
本发明并不限定于各实施方式,可以在不脱离其主旨的范围内对构成要素进行变形而实现具体化。另外,通过各实施方式中公开的多个构成要素的适当组合,能够形成各种发明。例如,可以从实施方式中给出的全部构成要素中删除若干构成要素。此外,可以将不同的实施方式的构成要素适当组合。
实施例
如下制作蜂窝结构体1。原料混合工序中,首先,作为陶瓷原料,制备堇青石化原料。具体而言,将滑石粉、高岭土、煅烧高岭土、氧化铝、氢氧化铝、石英混合,制备堇青石化原料。针对该堇青石化原料,添加作为粘合剂的甲基纤维素及羟丙氧基甲基纤维素、表面活性剂、水,制成成型原料,将它们混合,得到坯料。接下来,成型工序中,使用规定的模具,将该坯料挤出成型,得到形成四边形隔室的隔壁部的形状的蜂窝成型体。应予说明,成为外周部的部分也一体成型。然后,将得到的蜂窝成型体干燥,之后,在烧成工序中进行烧成。关于干燥,利用微波干燥机使其干燥10~30分钟,关于烧成,于最高温度1430℃保持5~15小时,整体进行40~60小时烧成,得到蜂窝结构体1。得到的蜂窝结构体1为端面的直径82mm、轴向长度85mm的形状,隔室结构为4mil/400cpsi。
接下来,在得到的蜂窝结构体1的各区域内的隔室101a内,利用以下的表1给出的方法填充Fe-18Cr的粉末,在1200℃的真空气氛中进行热处理,制作实施例1~8及比较例1、2。
将热处理后的蜂窝结构体1设置于直径90mm的石英玻璃管之中。将直径100mm的铜管卷绕3次得到的感应加热线圈2配置于石英玻璃管的外周。然后,以功率4kW、频率100kHz、室温的空气流量0.45m3/min的条件向石英玻璃管中通风,实施180s的感应加热,利用热电偶,测定蜂窝结构体1的中心(长度方向及轴向上的中心)的到达最高温度。其结果也一并示于下述的表1。
表1
表1中,例如“中心-41mm”的记载是指:端面或与轴向AD正交的截面中的以轴中心为中心的直径41mm的圆的区域,“41mm-82mm”是指:该直径41mm的圆与蜂窝结构体1的外缘之间的圆环区域。另外,例如“1/25隔室”的记载表示:5隔室×5隔室的范围内具有1个磁性隔室101b。实施例5的“4/25隔室”的记载表示:5隔室×5隔室的范围内具有2隔室×2隔室尺寸的磁性隔室101b。
比较例1、2中,在径向上均等地配置磁性隔室101b,而实施例1~8中,在径向上改变了磁性隔室101b的存在比例。如表1所示,能够确认到:通过像实施例1~8那样改变磁性隔室101b的存在比例,能过调整磁通量的感应,从而改变蜂窝结构体1的中心的到达最高温度。特别是,实施例1~8与比较例1、2相比,最高温度升高。认为这是因为:使中央区域12中的磁性隔室101b的存在比例大于外周区域13中的磁性隔室的存在比例。
Claims (21)
1.一种蜂窝结构体,其特征在于,具备:
蜂窝结构部,该蜂窝结构部具有外周壁和隔壁,该隔壁配设于所述外周壁的内侧,并区划形成多个隔室,该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路;以及
磁性材料粉末,该磁性材料粉末附着或填充于所述多个隔室中的至少1个,
在所述蜂窝结构部的轴向和/或轴正交方向上,每单位体积的所述磁性材料粉末的体积和/或重量不同。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述多个隔室包括:在所述隔室内填充有所述磁性材料粉末或在所述隔壁附着有所述磁性材料粉末的多个磁性隔室,
所述蜂窝结构部在所述端面或与所述轴向正交的截面中具有彼此同轴配置且所述磁性隔室的存在比例彼此不同的多个区域。
3.根据权利要求2所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述轴正交方向包括彼此交叉的第一及第二方向,
彼此相邻的规定个所述隔室构成在所述第一及第二方向上各包括X个所述隔室的隔室块,其中,X为任意的正数,
在所述多个区域之间,相同大小的所述隔室块中所含的所述磁性隔室的个数彼此不同。
4.根据权利要求2所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述轴正交方向包括彼此交叉的第一及第二方向,
彼此相邻的规定个所述隔室构成在所述第一及第二方向上各包括X个所述隔室的隔室块,其中,X为任意的正数,
在所述多个区域之间,包括有1个所述磁性隔室的所述隔室块的大小彼此不同。
5.根据权利要求2所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述蜂窝结构部包括:包含所述蜂窝结构部的轴中心的中央区域、以及与所述外周壁相邻的外周区域,
所述中央区域中的所述磁性隔室的存在比例大于所述外周区域中的所述磁性隔室的存在比例。
6.根据权利要求1所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述多个隔室包括:在所述隔室内填充有所述磁性材料粉末或在所述隔壁附着有所述磁性材料粉末的多个磁性隔室,
所述蜂窝结构部在所述端面或与所述轴向正交的截面中具有彼此同轴配置且每单位面积的所述磁性隔室的个数彼此不同的多个区域。
7.根据权利要求6所述的蜂窝结构体,其特征在于,
在所述多个区域之间,彼此相邻的所述磁性隔室的个数不同。
8.根据权利要求6所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述蜂窝结构部包括:包含所述蜂窝结构部的轴中心的中央区域、以及与所述外周壁相邻的外周区域,
所述中央区域中的每单位面积的所述磁性隔室的个数多于所述外周区域中的每单位面积的所述磁性隔室的个数。
9.根据权利要求1所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述多个隔室包括:在所述隔室内填充有所述磁性材料粉末的多个磁性隔室,
所述蜂窝结构部具有:所述磁性隔室的存在比例或每单位面积的所述磁性隔室的个数彼此不同的在所述轴向上彼此分离的所述端面或与所述轴向正交的多个截面。
10.根据权利要求1所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述多个隔室包括:在所述隔室内填充有所述磁性材料粉末的多个磁性隔室,
所述蜂窝结构部在所述端面或与所述轴向正交的截面中具有彼此同轴配置且所述磁性隔室中的所述磁性材料粉末的填充率彼此不同的多个区域。
11.根据权利要求10所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述蜂窝结构部包括:包含所述蜂窝结构部的轴中心的中央区域、以及与所述外周壁相邻的外周区域,
所述中央区域的所述磁性材料粉末的填充率高于所述外周区域的所述磁性材料粉末的填充率。
12.根据权利要求11所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述中央区域中的填充率与所述外周区域中的填充率之差为10%以上。
13.根据权利要求1所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述多个隔室包括:在所述隔室内填充有所述磁性材料粉末的多个磁性隔室,
所述蜂窝结构部具有:所述磁性隔室中的所述磁性材料粉末的填充率彼此不同的在所述轴向上彼此分离的所述端面或与所述轴向正交的多个截面。
14.根据权利要求13所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述蜂窝结构部的所述一个端面侧的所述磁性材料粉末的填充率高于所述另一个端面侧的所述磁性材料粉末的填充率。
15.一种蜂窝结构体,其特征在于,具备:
蜂窝结构部,该蜂窝结构部具有外周壁和隔壁,该隔壁配设于所述外周壁的内侧,且区划形成多个隔室,该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路;以及
磁性材料粉末,该磁性材料粉末附着或填充于所述多个隔室中的至少1个,
所述磁性材料粉末包含导磁率彼此不同的多种磁性材料粉末,
在所述蜂窝结构部的轴向和/或轴正交方向上,所述多种磁性材料粉末的使用比例不同。
16.根据权利要求15所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述蜂窝结构部在所述端面或与所述轴向正交的截面中包括:包含所述蜂窝结构部的轴中心的中央区域、以及与所述外周壁相邻的外周区域,
所述中央区域的磁性材料粉末的导磁率大于所述外周区域的磁性材料粉末的导磁率。
17.根据权利要求16所述的蜂窝结构体,其特征在于,
所述中央区域的磁性材料粉末的导磁率与所述外周区域的磁性材料粉末的导磁率之差为1000以上。
18.一种蜂窝单元,其具备:
多个蜂窝结构体,该多个蜂窝结构体分别具有外周壁和隔壁,该隔壁配设于所述外周壁的内侧,且区划形成多个隔室,该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路,且该多个蜂窝结构体在各自的轴向和/或轴正交方向上并排配置;以及
磁性材料粉末,该磁性材料粉末针对所述多个蜂窝结构体中的至少1者附着或填充于所述多个隔室中的至少1个,
所述蜂窝单元的特征在于,
在所述蜂窝单元的轴向和/或轴正交方向上,每单位体积的所述磁性材料粉末的体积和/或重量不同。
19.一种蜂窝单元,其具备:
多个蜂窝结构体,该多个蜂窝结构体分别具有外周壁和隔壁,该隔壁配设于所述外周壁的内侧,且区划形成多个隔室,该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路,且该多个蜂窝结构体在各自的轴向和/或轴正交方向上并排配置;以及
磁性材料粉末,该磁性材料粉末针对所述多个蜂窝结构体中的至少1者附着或填充于所述多个隔室中的至少1个,
所述蜂窝单元的特征在于,
所述磁性材料粉末包含导磁率彼此不同的多种磁性材料粉末,
在所述蜂窝单元的轴向和/或轴正交方向上,所述多种磁性材料粉末的使用比例不同。
20.根据权利要求18或19所述的蜂窝单元,其特征在于,
在所述蜂窝结构体之间配置有磁性体或金属。
21.一种感应加热装置,其特征在于,具备:
权利要求1至17中的任一项所述的蜂窝结构体、或者权利要求18或19所述的蜂窝单元;以及
感应加热线圈,该感应加热线圈配置于所述蜂窝结构体或所述蜂窝单元的外周,通过感应加热而对所述蜂窝结构体或所述蜂窝单元进行加热。
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