JP2013020936A - ヒーター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミックスを主成分として通電により発熱する隔壁7と隔壁7に区画形成されて一方の端部9aから他方の端部9bまで貫通して潤滑系流体の流路となる複数のセル5とを有するハニカム構造部6と、ハニカム構造部6に接触してハニカム構造部6の隔壁7を通電させるための陽極4aおよび陰極4bとなる一対の電極4と、を備えるヒーター1。
【選択図】図1
Description
まず、Si複合SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。具体的には、SiC粉体、金属Si粉体、水、有機バインダーを混ぜ合わせ、混練して坏土を調製した。次に、この坏土をハニカム形状に成形して、ハニカム成形体を作製した。次に、得られたハニカム成形体を、不活性ガス雰囲気中において焼成することにより、Si複合SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。
作製したヒーターの電極の表面に、形状が変形し易い純アルミニウム(Al)板(板厚0.5mm)を配置し、純アルミニウム板の表面に、通電電源側の接続部(電極)を配置する。即ち、ヒーターの電極と、通電電源側の接続部(電極)とで、純アルミニウム板を挟むようにする。次に、ヒーターの電極と通電電源側の接続部(電極)とを機械的に(ボルト締めにより)接続する。次に、このヒーターに所定の電圧を印加し、所定の電圧を印加したときに得られる出力(kW)を確認する。
表1に示すようにハニカム形状の条件を変更するとともに使用する材料を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてヒーターを作製した。作製したヒーターについて実施例1と同様にして「通電試験」を行った。結果を表1、2に示す。
まず、Si含浸SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。具体的には、SiC粉体、有機質バインダー、及び水を混ぜ合わせ、混練して坏土を調製した。次に、この坏土を表1または2に示す所定のハニカム形状になるように成形体を作製した。次に、得られた成形体上に金属Siの塊を載置し、減圧アルゴン(Ar)ガス雰囲気中において成形体中にSi含浸させた。このようにして、Si含浸SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。次に、実施例1と同様にして塗膜を形成してハニカム構造部の側面に一対の電極を形成した。このようにして、ハニカム構造部と一対の電極とを備えるヒーターを作製した。
まず、再結晶SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。具体的には、SiC粉体、有機質バインダー、及び水を混ぜ合わせ、混練して坏土を調製した。次に、この坏土を表1または2に示す所定のハニカム形状になるように成形体を作製した。次に、得られた成形体を、窒素ガス雰囲気中において焼成した。このようにして、再結晶SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。次に、実施例1と同様にして塗膜を形成してハニカム構造部の側面に一対の電極を形成した。このようにして、ハニカム構造部と一対の電極とを備えるヒーターを作製した。
まず、多孔質の反応焼結SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。具体的には、窒化珪素粉末、カーボンブラック、炭化珪素及び黒鉛粉末を混合、混練して坏土を調製した。次に、この坏土を表1または2に示す所定のハニカム形状になるように成形体を作製した。得られた成形体を、非酸化性雰囲気中において一次焼成して一次焼成体を得た。次に、得られた一次焼成体を大気中で脱炭し、残存する黒鉛を除去した。その後、非酸化性雰囲気中において2000℃で二次焼成した。このようにして、多孔質の反応焼結SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。次に、実施例1と同様にして塗膜を形成してハニカム構造部の側面に一対の電極を形成した。このようにして、ハニカム構造部と一対の電極とを備えるヒーターを作製した。
まず、緻密質の反応焼結SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。具体的には、SiC粉体及び黒鉛粉末を混合、混練して坏土を調製した。次に、この坏土を表1または2に示す所定のハニカム形状になるように成形体を作製した。得られた成形体上に金属Siの塊を載せ、減圧アルゴン(Ar)雰囲気中にて含浸させた。このようにして、緻密質の反応焼結SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。次に、実施例1と同様にして塗膜を形成してハニカム構造部の側面に一対の電極を形成した。このようにして、ハニカム構造部と一対の電極とを備えるヒーターを作製した。
表2に示す材料(BaTiO3(チタン酸バリウム)またはV2O3(三酸化バナジウム))に、焼結助剤、水、有機バインダーを混ぜ合わせ、混練して坏土を調製した。次に、この坏土を表2に示す所定のハニカム形状になるように成形体を作製した。得られた成形体を大気中で焼成した。このようにして、BaTiO3またはV2O3を主成分とするハニカム構造部を作製した。次に、実施例1と同様にして塗膜を形成してハニカム構造部の側面に一対の電極を形成した。このようにして、ハニカム構造部と一対の電極とを備えるヒーターを作製した。
表3に示すように条件を変更した以外は、実施例1と同様にしてヒーターを作製した。得られたヒーターについて、以下に示す方法で原理試験として「昇温確認試試験」を行った。
潤滑系流体として代表的にエンジンオイルを用いる。まず、昇温確認試験装置として、オイルポンプ、流量計が連結された配管を用意する。次に、昇温確認試験装置の上記配管にヒーターが収納されたハウジングを連結する。このようにして、エンジンオイルが循環する構造とする。ヒーターには、直流電源が接続されており、定電圧で直流電流が供給される。ここで、ヒーターが収納されたハウジングの前後(すなわち、ハウジングの入口側及び出口側の位置)に熱電対を配置し、エンジンオイルの温度を測定する。エンジンオイルの温度を測定することにより、加熱可否について評価する。本試験において、エンジンオイルの供給流量は、約10L/minとする。循環させるエンジンオイルは、エクソンモービル社製の「モービル1」とする。エンジンオイルの量は、1000cm3とし、室温から60℃までの加熱可否について評価する。
まず、作製されるハニカム構造部のセル密度が47セル/cm2となるようにしたこと以外は実施例1と同様にしてSi複合SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。次に、このハニカム構造部のセルに、絶縁性粒子を含むコロイド溶液を流し込み、隔壁の表面に上記コロイド溶液の塗工層を形成した。次に、「塗工層が形成されたハニカム構造部」を高周波誘電で加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて120℃で乾燥した。「絶縁性粒子を含むコロイド溶液」としては、アルミニウムアセチルアセナート(Al(C5H7O2)3)、ローズマリー油、及びアセチルアセトンを主成分として含有するものを用いた。その後、大気炉にて1300℃まで温度を上げて「乾燥した塗工層」を焼結した。このようにしてハニカム構造部の隔壁の表面に、緻密化した絶縁層を形成した。絶縁層の主成分はAl2O3であった。また、この絶縁層は、ハニカム構造部を構成するSi複合SiCと若干反応していた。そのため、絶縁層とハニカム構造部の隔壁の界面で、Al2O3−SiO2層が形成されていた。
絶縁層の主成分が表4に示すものとなるようにコロイド溶液を、MgまたはSiを含有するコロイド溶液に変更した以外は、実施例77と同様にして、ヒーターを作製した。得られたヒーターにおける絶縁層の「絶縁破壊強度」、「平均膜厚」、及び「耐電圧」を表4に示す。
まず、実施例77と同様にしてSi複合SiCを主成分とするハニカム構造部を作製した。次に、絶縁層の主成分が表4に示すものとなるようにコロイド溶液を、AlまたはSiを含有するコロイド溶液を用いて、ハニカム構造部の隔壁の表面に上記コロイド溶液の塗工層を形成した。次に、「塗工層が形成されたハニカム構造部」を高周波誘電で加熱乾燥した後、熱風乾燥機を用いて120℃で乾燥した。その後、還元雰囲気にするためにカーボン炉中にてN2ガスを流しながら1300℃まで温度を上げて「乾燥した塗工層」を窒化させて絶縁層を形成した。このようにしてハニカム構造部の隔壁の表面に絶縁層を形成した。その後、実施例77と同様にして電極を作製した。このようにしてヒーターを作製した。得られたヒーターにおける絶縁層の「絶縁破壊強度」、「平均膜厚」、及び「耐電圧」を表4に示す。
実施例1と同様にして「電極形成原料が塗布されたハニカム構造部」を作製した。得られた「電極形成原料が塗布されたハニカム構造部」を、水蒸気雰囲気中、1300℃で焼成した。「電極形成原料が塗布されたハニカム構造部」を焼成する際に、隔壁を構成するSiCが酸化されて、隔壁の表面に、SiO2を主成分とした酸化膜が形成された。このようにして、ハニカム構造部と一対の電極とを備え、ハニカム構造部の隔壁の表面に絶縁層が形成されたヒーターを作製した。絶縁層の平均膜厚は1μmであった。絶縁層の耐電圧は870Vであった。絶縁層は、絶縁破壊強度が870V/μmであった。
Claims (6)
- セラミックスを主成分として通電により発熱する隔壁と前記隔壁により区画形成されて一方の端部から他方の端部まで貫通してオイルの流路となる複数のセルとを有するハニカム構造部と、
前記ハニカム構造部に接触して前記ハニカム構造部の前記隔壁を通電させるための陽極および陰極となる一対の電極と、を備えるヒーター。 - 前記ハニカム構造部は、前記隔壁の厚さが0.1〜0.51mmであり、かつセル密度が15〜280セル/cm2である請求項1に記載のヒーター。
- 前記ハニカム構造部は、前記隔壁の比抵抗が0.01〜50Ω・cmである請求項1または2に記載のヒーター。
- 前記隔壁は、SiC、金属含浸SiC、金属複合SiC、及び金属複合Si3N4からなる群から選ばれる1種を主成分とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のヒーター。
- 前記セルの延びる方向に直交する断面において、一方の前記電極から他方の前記電極に向かう方向に直交する隔壁を有さない請求項1〜4のいずれか一項に記載のヒーター。
- 前記隔壁の表面に、絶縁破壊強度が10〜1000V/μmである絶縁層を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載のヒーター。
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