JP2016141581A - Fluid flow-rectification member - Google Patents

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高木 俊
Takashi Takagi
俊 高木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid flow-rectification member of a structure in which the overheating is suppressed even when a high-temperature fluid passes through.SOLUTION: An outermost layer ceramic fiber layers 221 and 222 on an outer surface and/or inner surface of a supporting member in a fluid flow-rectification member 10A are constructed of a strand 21 which is oriented orthogonal in plan view with respect to a central axis CL, and in which a surface becomes wavy; thereby, the wavy shape of the outermost layer disturbs a flow of the fluid, causing a vortex in the surface; because of the presence of this vortex, even when a high-temperature fluid passes, a relatively low-temperature air layer is formed on the surface and is interposed between the fluid flow-rectification member 10A and the fluid, and overheating can be suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、繊維強化セラミック複合材料を用いた流体用整流部材に関する。   The present invention relates to a fluid rectifying member using a fiber-reinforced ceramic composite material.

繊維強化セラミック複合材料は、セラミックよりなる母材(マトリックス)に、セラミック繊維を加えた材料である。母材であるセラミックは、耐熱性、強度を備えているものの、弾性率が高いセラミック材料の特徴により脆い素材である。繊維強化セラミック複合材料は、さらにセラミック繊維を複合させることによって、セラミック母材の弱点である脆性を改良した素材である。
繊維強化セラミック複合材料は、耐熱性、強度、靱性を備えているので、様々な分野で利用されている。
A fiber reinforced ceramic composite material is a material obtained by adding ceramic fibers to a base material (matrix) made of ceramic. Although ceramic as a base material has heat resistance and strength, it is a brittle material due to the characteristics of a ceramic material having a high elastic modulus. The fiber reinforced ceramic composite material is a material in which brittleness, which is a weak point of a ceramic base material, is improved by further combining ceramic fibers.
Since the fiber reinforced ceramic composite material has heat resistance, strength, and toughness, it is used in various fields.

特許文献1は、繊維強化セラミック複合材料の1つである炭素繊維強化炭素複合材料よりなる炭素部品が記載されている。この炭素部品は、炭素繊維を層状に堆積させた堆積層からなる基材と、その基材の表面を覆う高純度かつ硬質の物質からなる被覆層とからなることを特徴とする炭素部品であり、具体的には、半導体製造装置用のガス整流部材について記載されている。   Patent Document 1 describes a carbon component made of a carbon fiber reinforced carbon composite material which is one of fiber reinforced ceramic composite materials. This carbon component is a carbon component characterized by comprising a base material composed of a deposited layer in which carbon fibers are deposited in layers, and a coating layer composed of a high-purity and hard substance covering the surface of the base material. Specifically, a gas rectifying member for a semiconductor manufacturing apparatus is described.

このガス整流部材は、半導体製造装置において、導入部を介して導入される不活性ガスを整流して石英るつぼ内にそれを確実に導くための部材である。
この炭素部品は、炭素繊維が液体中に懸濁するスラリーを吸引成形し、乾燥、焼成、純化した後に、表面に熱分解炭素からなる被覆層を形成する被覆層形成工程を経て、製造されている。
This gas rectifying member is a member for rectifying the inert gas introduced through the introducing portion and reliably guiding it into the quartz crucible in the semiconductor manufacturing apparatus.
This carbon component is manufactured through a coating layer forming step of forming a coating layer made of pyrolytic carbon on the surface after suction molding a slurry in which carbon fibers are suspended in a liquid, drying, firing, and purification. Yes.

特開2002−68851号公報JP 2002-68851 A

しかしながら、前述した炭素部品(繊維強化セラミック複合材料)は、吸引成形で使用する型によって形状が賦与され、吸引成形の後に離型される。このため、乾燥、焼成、純化の過程で変形しやすく、表面に凹凸ができやすい。
また、そもそも基材自体はポーラス(多孔質)な材料であるので、炭素繊維に由来する細かな凹凸を表面に有している。
この点について、不規則な凹凸を滑らかにすることが考えられるが、表面が滑らかであると、例えば高温の流体が通過する場合には、高温の流体が表面に常に接触することになり、過熱によるダメージを受ける可能性がある。
However, the carbon component (fiber reinforced ceramic composite material) described above is given a shape by a mold used in suction molding, and is released after suction molding. For this reason, it is easy to deform | transform in the process of drying, baking, and purification, and it is easy to make an unevenness | corrugation on the surface.
In addition, since the substrate itself is a porous material, it has fine irregularities derived from carbon fibers on the surface.
In this regard, it is conceivable to smooth irregular irregularities. However, when the surface is smooth, for example, when a high-temperature fluid passes, the high-temperature fluid always comes into contact with the surface, and overheating is caused. There is a possibility of being damaged by.

本発明では、前記課題を鑑み、高温の流体が通過する場合にも過熱を抑制する構造の流体用整流部材を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a fluid rectifying member having a structure that suppresses overheating even when a high-temperature fluid passes.

前記課題を解決するための本発明の流体用整流部材は、中心軸を包囲する筒状部を有する流体用整流部材であって、前記筒状部は、内層のセラミック繊維層と最表層のセラミック繊維層とからなる支持材と、前記支持材を覆うセラミックマトリックスと、からなり、前記内層のセラミック繊維層の外側および/または内側を覆う最表層のセラミック繊維層は、前記最表層のセラミック繊維層を構成するセラミック繊維と、前記中心軸に対して直交する平面と、のなす角度が10度以下である。   The fluid rectifying member of the present invention for solving the above-mentioned problem is a fluid rectifying member having a cylindrical portion surrounding a central axis, and the cylindrical portion includes an inner ceramic fiber layer and an outermost ceramic layer. The outermost ceramic fiber layer covering the outer side and / or the inner side of the inner ceramic fiber layer is composed of a support material composed of a fiber layer and a ceramic matrix covering the support material. The angle formed by the ceramic fibers that constitute and the plane perpendicular to the central axis is 10 degrees or less.

流体用整流部材は、中心軸を包囲する筒状部を有する。筒状部は、内層のセラミック繊維層と最表層のセラミック繊維層とからなる支持材と、支持材を覆うセラミックマトリックスとを有する。
流体用整流部材の最表層のセラミック繊維層は、最表層のセラミック繊維層を構成するセラミック繊維と、前記中心軸に対して直交する平面と、のなす角度が10度以下であり、表面は波状になり、最表層の波状の形状が渦流を確実に形成することができる。
なお、流体の流れとは、流体用整流部材に対して相対的に流体が移動する場合をいい、流体用整流部材に対して流体が流れる場合および流体中を流体用整流部材が移動する場合を含む。
また、セラミック繊維と、中心軸に対して直交する平面とのなす角度は、セラミック繊維の断面積(太さ)とセラミック繊維間の間隔(隙間寸法)などを考慮して、セラミック繊維間の間隔を比較的大きく設定する場合には10度以下としてもよく、セラミック繊維間の間隔を比較的小さく設定する場合に2度以下としてもよく、要求される強度に応じて調整すればよい。
The fluid rectifying member has a cylindrical portion surrounding the central axis. The cylindrical portion includes a support material composed of an inner ceramic fiber layer and an outermost ceramic fiber layer, and a ceramic matrix covering the support material.
The outermost ceramic fiber layer of the fluid rectifying member has an angle of 10 degrees or less formed by a ceramic fiber constituting the outermost ceramic fiber layer and a plane orthogonal to the central axis, and the surface is corrugated. Therefore, the wavy shape of the outermost layer can surely form a vortex.
The fluid flow refers to the case where the fluid moves relative to the fluid rectifying member. The case where the fluid flows relative to the fluid rectifying member and the case where the fluid rectifying member moves within the fluid. Including.
The angle between the ceramic fiber and the plane perpendicular to the central axis is determined by taking into consideration the cross-sectional area (thickness) of the ceramic fiber and the distance (gap size) between the ceramic fibers. May be set to be 10 degrees or less when set to a relatively large value, or may be set to 2 degrees or less when the interval between ceramic fibers is set to be relatively small, and may be adjusted according to the required strength.

本発明の流体用整流部材によれば、最表層のセラミック繊維層の波状の形状が流体の流れを乱し、表面に渦流を生じさせる。この渦流が存在することで、高温の流体が通過する場合でも、相対的に低温の空気の層が表面に形成されて、流体用整流部材と流体との間に介在するので、過熱を抑制することができる流体用整流部材が得られる。   According to the fluid rectifying member of the present invention, the wavy shape of the outermost ceramic fiber layer disturbs the flow of the fluid and causes a vortex on the surface. Due to the presence of this eddy current, even when a high-temperature fluid passes, a layer of relatively low-temperature air is formed on the surface and interposed between the fluid rectifying member and the fluid, thereby suppressing overheating. A fluid flow straightening member is obtained.

さらに、本発明の流体用整流部材は、以下の態様であることが望ましい。
(1)前記筒状部の、前記中心軸に沿った両端部が開口している。
本発明の流体用整流部材は、筒状部の中心軸に沿った両端部が開口しているので、筒状部の外周面および内周面に沿って流体をスムーズに流すことができる。このため、本発明の流体用整流部材は、内部に流体を流す配管や、流体内を移動する飛翔体、推進体などとして使用することができる。
Furthermore, it is desirable that the fluid flow regulating member of the present invention has the following aspect.
(1) Both ends of the cylindrical part along the central axis are open.
In the fluid rectifying member of the present invention, both end portions along the central axis of the cylindrical portion are open, so that the fluid can flow smoothly along the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical portion. For this reason, the fluid rectifying member of the present invention can be used as a pipe for flowing a fluid therein, a flying body moving in the fluid, a propelling body, or the like.

(2)前記筒状部の、前記中心軸に沿った両端部の少なくとも一方に蓋部を有し閉口している。
本発明の流体用整流部材は、筒状部の、中心軸に沿った両端部の少なくとも一方に蓋部を有し閉口しているので、筒状部の外周面に沿って流体をスムーズに流すことができる。このため、本発明の流体用整流部材は、流体内を移動する飛翔体などとして使用することができる。
(2) The cylindrical portion has a lid at at least one of both end portions along the central axis and is closed.
The fluid rectifying member of the present invention has a lid at at least one of both ends along the central axis of the cylindrical portion and is closed, so that the fluid flows smoothly along the outer peripheral surface of the cylindrical portion. be able to. For this reason, the flow regulating member for fluid of the present invention can be used as a flying object moving in the fluid.

(3)前記筒状部の、一方の端面輪郭形状よりも他方の端面輪郭形状が大きい。
筒状部は、一方の端面輪郭形状よりも他方の端面輪郭形状が大きい形状を呈しているので、本発明の流体用整流部材は、例えば円錐や円錐台等に類似した形状となっている。このような形状は滑らかに断面積が変化するので、一般に渦流の発生を抑え、流体の流れをスムーズにすることができる。さらに、最表層のセラミック繊維層の表面近傍においては、中心軸に対して平面視で直交して配向されているセラミック繊維の表面が波状になっており、微小渦流を発生させる。
これにより、流体用整流部材の過熱を防止することができる。
(3) The other end surface contour shape of the cylindrical part is larger than the one end surface contour shape.
Since the cylindrical portion has a shape in which the other end surface contour shape is larger than the one end surface contour shape, the fluid flow regulating member of the present invention has a shape similar to, for example, a cone or a truncated cone. Since the cross-sectional area of such a shape changes smoothly, it is generally possible to suppress the generation of vortex and smooth the flow of fluid. Further, in the vicinity of the surface of the outermost ceramic fiber layer, the surface of the ceramic fiber oriented perpendicular to the central axis in a plan view is wavy and generates a micro eddy current.
Thereby, overheating of the fluid rectifying member can be prevented.

(4)前記セラミック繊維層は、単位セラミック繊維を束ねたストランドが複数並べられて構成される。
本発明の流体用整流部材は、複数の単位セラミック繊維が束ねられたストランドの状態で使用される。このため、単位セラミック繊維単体では僅かな凹凸しかできないため渦流はあまり発生しないが、単位セラミック繊維が束ねられてストランドになっているので凹凸が顕著となり渦流が発生し易くなり、微小渦流を発生させて、流体用整流部材の過熱を防止することができる。
(4) The ceramic fiber layer includes a plurality of strands in which unit ceramic fibers are bundled.
The fluid rectifying member of the present invention is used in a strand state in which a plurality of unit ceramic fibers are bundled. For this reason, the unit ceramic fiber itself can only have a slight unevenness, so the vortex is not generated so much. Thus, overheating of the fluid rectifying member can be prevented.

(5)前記セラミックマトリックスは、SiCである。
SiCは、耐蝕性、耐酸化性が優れ、高強度であるので、セラミックマトリックスにSiCを用いることにより、流体用整流部材を高温、腐食性雰囲気でも好適に利用できる。
(5) The ceramic matrix is SiC.
Since SiC is excellent in corrosion resistance and oxidation resistance and has high strength, the fluid rectifying member can be suitably used even in a high temperature and corrosive atmosphere by using SiC for the ceramic matrix.

(6)前記セラミック繊維は、SiC繊維である。
SiC繊維は、耐蝕性、耐酸化性が優れ、高強度であるので、支持材にSiCを用いることにより、高温、腐食性雰囲気でセラミックマトリックスが損傷した場合でも、セラミック繊維がクラックの進展を止め、安全に使用することができる。
(6) The ceramic fiber is a SiC fiber.
Since SiC fiber has excellent corrosion resistance and oxidation resistance and high strength, even if the ceramic matrix is damaged in high temperature and corrosive atmosphere, the ceramic fiber stops the development of cracks by using SiC as the support material. Can be used safely.

(7)前記中心軸は、流体の流れ方向に配置される。
中心軸を流体の流れ方向に配置することにより、中心軸を包囲する筒状部も流体の流れ方向に配置されるので、流体の流れを乱さず、流体全体としての流れをスムーズにすることができる。
(7) The central axis is disposed in the fluid flow direction.
By arranging the central axis in the fluid flow direction, the cylindrical part surrounding the central axis is also arranged in the fluid flow direction, so that the fluid flow is not disturbed and the flow of the entire fluid can be made smooth. it can.

本発明によれば、流体用整流部材の最表層のセラミック繊維層は、最表層のセラミック繊維層を構成するセラミック繊維と、中心軸に対して直交する平面と、のなす角度が10度以下であるため、表面は波状になる。
このため、本発明によれば、最表層の波状の形状が流体の流れを乱し、表面に渦流を生じさせる。この渦流が存在することで、高温の流体が通過する場合でも、相対的に低温の空気の層が表面に形成されて、流体用整流部材と流体との間に介在するので、過熱を抑制することができる流体用整流部材が得られる。
According to the present invention, the outermost ceramic fiber layer of the fluid rectifying member has an angle formed by the ceramic fiber constituting the outermost ceramic fiber layer and a plane perpendicular to the central axis of 10 degrees or less. Because there is, the surface becomes wavy.
For this reason, according to the present invention, the wavy shape of the outermost layer disturbs the flow of the fluid and causes a vortex on the surface. Due to the presence of this eddy current, even when a high-temperature fluid passes, a layer of relatively low-temperature air is formed on the surface and interposed between the fluid rectifying member and the fluid, thereby suppressing overheating. A fluid flow straightening member is obtained.

(A)は本発明に係る流体用整流部材の製造方法におけるセラミック繊維のフープ巻きによる巻回工程を示す工程図であり、(B)および(C)は本発明に係る流体用整流部材の製造方法におけるセラミック繊維のヘリカル巻きによる巻回工程を示す工程図であり、(D)はセラミック繊維の軸方向配置工程を示す工程図である。(A) is process drawing which shows the winding process by the hoop winding of the ceramic fiber in the manufacturing method of the rectifying member for fluids concerning this invention, (B) and (C) are manufacture of the rectifying member for fluids concerning this invention. It is process drawing which shows the winding process by the helical winding of the ceramic fiber in a method, (D) is process drawing which shows the axial direction arrangement | positioning process of a ceramic fiber. (A)は芯材の周囲に筒状部となる支持材が形成された状態を示す断面図であり、(B)は芯材を取り出して筒状部が形成される状態を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the state in which the support material used as a cylindrical part was formed in the circumference | surroundings of a core material, (B) is sectional drawing which shows the state from which a core material is taken out and a cylindrical part is formed. is there. (A)は第1実施形態の流体用整流部材の斜視図であり、(B)は1本のセラミック繊維を(A)中C方向から見た側面図である。(A) is a perspective view of the fluid rectifying member of the first embodiment, and (B) is a side view of one ceramic fiber viewed from the C direction in (A). 第2実施形態の流体用整流部材の斜視図である。It is a perspective view of the rectification member for fluids of a 2nd embodiment. (A)は第3実施形態において芯材の周囲に筒状部および蓋部となる支持材が形成された状態を示す断面図であり、(B)は芯材を取り出して筒状部および蓋部が形成される状態を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the state in which the support material used as a cylindrical part and a cover part was formed in the circumference | surroundings of a core material in 3rd Embodiment, (B) took out a core material, and a cylindrical part and a lid | cover It is sectional drawing which shows the state in which a part is formed. 本発明の実施形態の流体用整流部材の製造工程を示し、(A)は支持材形成工程、マトリックス形成工程、芯抜工程の順に製造する製造工程、(B)は支持材形成工程、芯抜工程、マトリックス形成工程の順に製造する製造工程、(C)は支持材形成工程、マトリックス形成工程、芯抜工程、マトリックス形成工程の順に製造する製造工程を示す。The manufacturing process of the rectification | straightening member for fluids of embodiment of this invention is shown, (A) is the manufacturing process manufactured in order of a support material formation process, a matrix formation process, and a centering process, (B) is a support material formation process, centering. The manufacturing process which manufactures in order of a process and a matrix formation process, (C) shows the manufacturing process manufactured in order of a support material formation process, a matrix formation process, a centering process, and a matrix formation process. 本発明の実施形態の流体用整流部材の支持材形成工程の詳細な製造工程を示し、(A)は巻回工程が最初と最後にある製造工程、(B)は巻回工程が最初にある製造工程、(C)は巻回工程が最後にある製造工程を示す。The detailed manufacturing process of the support material formation process of the flow straightening member of embodiment of this invention is shown, (A) is a manufacturing process with a winding process at the beginning and the last, (B) has a winding process at the beginning. Manufacturing process, (C) shows the manufacturing process with the winding process at the end. 本発明の実施形態の流体整流部材の適用例であり、具体的にはシリコン単結晶引上げ装置のガス整流部材への適用例である。It is an application example of the fluid rectifying member of the embodiment of the present invention, specifically, an application example of the silicon single crystal pulling apparatus to the gas rectifying member.

本発明の流体用整流部材について説明する。   The fluid rectifying member of the present invention will be described.

前記課題を解決するための本発明の流体用整流部材は、中心軸を包囲する筒状部を有する流体用整流部材であって、前記筒状部は、内層のセラミック繊維層と最表層のセラミック繊維層とからなる支持材と、前記支持材を覆うセラミックマトリックスと、からなり、前記内層のセラミック繊維層の外側および/または内側を覆う最表層のセラミック繊維層は、前記最表層のセラミック繊維層を構成するセラミック繊維と、前記中心軸に対して直交する平面と、のなす角度が10度以下である。   The fluid rectifying member of the present invention for solving the above-mentioned problem is a fluid rectifying member having a cylindrical portion surrounding a central axis, and the cylindrical portion includes an inner ceramic fiber layer and an outermost ceramic layer. The outermost ceramic fiber layer covering the outer side and / or the inner side of the inner ceramic fiber layer is composed of a support material composed of a fiber layer and a ceramic matrix covering the support material. The angle formed by the ceramic fibers that constitute and the plane perpendicular to the central axis is 10 degrees or less.

流体用整流部材は、中心軸を包囲する筒状部を有する。筒状部は、内層のセラミック繊維層と最表層のセラミック繊維層とからなる支持材と、支持材を覆うセラミックマトリックスとを有する。
流体用整流部材の最表層のセラミック繊維層は、最表層のセラミック繊維層を構成するセラミック繊維と、前記中心軸に対して直交する平面と、のなす角度が10度以下であり、表面は波状になり、最表層の波状の形状が渦流を確実に形成することができる。
なお、流体の流れとは、流体用整流部材に対して相対的に流体が移動する場合をいい、流体用整流部材に対して流体が流れる場合および流体中を流体用整流部材が移動する場合を含む。
また、セラミック繊維と、中心軸に対して直交する平面とのなす角度は、セラミック繊維の断面積(太さ)とセラミック繊維間の間隔(隙間寸法)などを考慮して、セラミック繊維間の間隔を比較的大きく設定する場合には10度以下としてもよく、セラミック繊維間の間隔を比較的小さく設定する場合に2度以下としてもよく、要求される強度に応じて調整すればよい。
The fluid rectifying member has a cylindrical portion surrounding the central axis. The cylindrical portion includes a support material composed of an inner ceramic fiber layer and an outermost ceramic fiber layer, and a ceramic matrix covering the support material.
The outermost ceramic fiber layer of the fluid rectifying member has an angle of 10 degrees or less formed by a ceramic fiber constituting the outermost ceramic fiber layer and a plane orthogonal to the central axis, and the surface is corrugated. Therefore, the wavy shape of the outermost layer can surely form a vortex.
The fluid flow refers to the case where the fluid moves relative to the fluid rectifying member. The case where the fluid flows relative to the fluid rectifying member and the case where the fluid rectifying member moves within the fluid. Including.
The angle between the ceramic fiber and the plane perpendicular to the central axis is determined by taking into consideration the cross-sectional area (thickness) of the ceramic fiber and the distance (gap size) between the ceramic fibers. May be set to be 10 degrees or less when set to a relatively large value, or may be set to 2 degrees or less when the interval between ceramic fibers is set to be relatively small, and may be adjusted according to the required strength.

本発明の流体用整流部材によれば、最表層のセラミック繊維層の波状の形状が流体の流れを乱し、表面に渦流を生じさせる。この渦流が存在することで、高温の流体が通過する場合でも、相対的に低温の空気の層が表面に形成されて、流体用整流部材と流体との間に介在するので、過熱を抑制することができる流体用整流部材が得られる。   According to the fluid rectifying member of the present invention, the wavy shape of the outermost ceramic fiber layer disturbs the flow of the fluid and causes a vortex on the surface. Due to the presence of this eddy current, even when a high-temperature fluid passes, a layer of relatively low-temperature air is formed on the surface and interposed between the fluid rectifying member and the fluid, thereby suppressing overheating. A fluid flow straightening member is obtained.

さらに、本発明の流体用整流部材は、以下の態様であることが望ましい。
(1)前記筒状部の、前記中心軸に沿った両端部が開口している。
本発明の流体用整流部材は、筒状部の中心軸に沿った両端部が開口しているので、筒状部の外周面および内周面に沿って流体をスムーズに流すことができる。このため、本発明の流体用整流部材は、内部に流体を流す配管や、流体内を移動する飛翔体、推進体などとして使用することができる。
Furthermore, it is desirable that the fluid flow regulating member of the present invention has the following aspect.
(1) Both ends of the cylindrical part along the central axis are open.
In the fluid rectifying member of the present invention, both end portions along the central axis of the cylindrical portion are open, so that the fluid can flow smoothly along the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical portion. For this reason, the fluid rectifying member of the present invention can be used as a pipe for flowing a fluid therein, a flying body moving in the fluid, a propelling body, or the like.

(2)前記筒状部の、前記中心軸に沿った両端部の少なくとも一方に蓋部を有し閉口している。
本発明の流体用整流部材は、筒状部の、中心軸に沿った両端部の少なくとも一方に蓋部を有し閉口しているので、筒状部の外周面に沿って流体をスムーズに流すことができる。このため、本発明の流体用整流部材は、流体内を移動する飛翔体などとして使用することができる。
(2) The cylindrical portion has a lid at at least one of both end portions along the central axis and is closed.
The fluid rectifying member of the present invention has a lid at at least one of both ends along the central axis of the cylindrical portion and is closed, so that the fluid flows smoothly along the outer peripheral surface of the cylindrical portion. be able to. For this reason, the flow regulating member for fluid of the present invention can be used as a flying object moving in the fluid.

(3)前記筒状部の、一方の端面輪郭形状よりも他方の端面輪郭形状が大きい。
筒状部は、一方の端面輪郭形状よりも他方の端面輪郭形状が大きい形状を呈しているので、本発明の流体用整流部材は、例えば円錐や円錐台等に類似した形状となっている。このような形状は滑らかに断面積が変化するので、一般に渦流の発生を抑え、流体の流れをスムーズにすることができる。さらに、最表層のセラミック繊維層の表面近傍においては、中心軸に対して平面視で直交して配向されているセラミック繊維の表面が波状になっており、微小渦流を発生させる。
これにより、流体用整流部材の過熱を防止することができる。
(3) The other end surface contour shape of the cylindrical part is larger than the one end surface contour shape.
Since the cylindrical portion has a shape in which the other end surface contour shape is larger than the one end surface contour shape, the fluid flow regulating member of the present invention has a shape similar to, for example, a cone or a truncated cone. Since the cross-sectional area of such a shape changes smoothly, it is generally possible to suppress the generation of vortex and smooth the flow of fluid. Further, in the vicinity of the surface of the outermost ceramic fiber layer, the surface of the ceramic fiber oriented perpendicular to the central axis in a plan view is wavy and generates a micro eddy current.
Thereby, overheating of the fluid rectifying member can be prevented.

(4)前記セラミック繊維層は、単位セラミック繊維を束ねたストランドが複数並べられて構成される。
本発明の流体用整流部材は、複数の単位セラミック繊維が束ねられたストランドの状態で使用される。このため、単位セラミック繊維単体では僅かな凹凸しかできないため渦流はあまり発生しないが、単位セラミック繊維が束ねられてストランドになっているので凹凸が顕著となり渦流が発生し易くなり、微小渦流を発生させて、流体用整流部材の過熱を防止することができる。
(4) The ceramic fiber layer includes a plurality of strands in which unit ceramic fibers are bundled.
The fluid rectifying member of the present invention is used in a strand state in which a plurality of unit ceramic fibers are bundled. For this reason, the unit ceramic fiber itself can only have a slight unevenness, so the vortex is not generated so much. Thus, overheating of the fluid rectifying member can be prevented.

(5)前記セラミックマトリックスは、SiCである。
SiCは、耐蝕性、耐酸化性が優れ、高強度であるので、セラミックマトリックスにSiCを用いることにより、流体用整流部材を高温、腐食性雰囲気でも好適に利用できる。
(5) The ceramic matrix is SiC.
Since SiC is excellent in corrosion resistance and oxidation resistance and has high strength, the fluid rectifying member can be suitably used even in a high temperature and corrosive atmosphere by using SiC for the ceramic matrix.

(6)前記セラミック繊維は、SiC繊維である。
SiC繊維は、耐蝕性、耐酸化性が優れ、高強度であるので、支持材にSiCを用いることにより、高温、腐食性雰囲気でセラミックマトリックスが損傷した場合でも、セラミック繊維がクラックの進展を止め、安全に使用することができる。
(6) The ceramic fiber is a SiC fiber.
Since SiC fiber has excellent corrosion resistance and oxidation resistance and high strength, even if the ceramic matrix is damaged in high temperature and corrosive atmosphere, the ceramic fiber stops the development of cracks by using SiC as the support material. Can be used safely.

(7)前記中心軸は、流体の流れ方向に配置される。
中心軸を流体の流れ方向に配置することにより、中心軸を包囲する筒状部も流体の流れ方向に配置されるので、流体の流れを乱さず、流体全体としての流れをスムーズにすることができる。
(7) The central axis is disposed in the fluid flow direction.
By arranging the central axis in the fluid flow direction, the cylindrical part surrounding the central axis is also arranged in the fluid flow direction, so that the fluid flow is not disturbed and the flow of the entire fluid can be made smooth. it can.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について以下説明する。
本発明の流体用整流部材の製造方法は、支持材形成工程と、マトリックス形成工程と、芯抜工程とからなる。最初に支持材を形成した後に、芯抜工程およびマトリックス形成工程を行う。芯抜工程とマトリックス形成工程の順序は特に限定されず、芯抜工程の前後にマトリックス形成工程を行ってもよい。
図6(A)〜図6(C)は本発明の第1実施形態の流体用整流部材の製造工程を示す。図6(A)は支持材形成工程、マトリックス形成工程、芯抜工程の順に製造する製造工程、図6(B)は支持材形成工程、芯抜工程、マトリックス形成工程の順に製造する製造工程、図6(C)は支持材形成工程、マトリックス形成工程、芯抜工程、マトリックス形成工程の順に製造する製造工程を示す。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below.
The manufacturing method of the flow straightening member of the present invention includes a support material forming step, a matrix forming step, and a centering step. After the support material is first formed, a centering process and a matrix forming process are performed. The order of the centering step and the matrix forming step is not particularly limited, and the matrix forming step may be performed before and after the centering step.
6 (A) to 6 (C) show the manufacturing process of the fluid rectifying member according to the first embodiment of the present invention. 6A is a manufacturing process for manufacturing in the order of the support material forming process, the matrix forming process, and the centering process, and FIG. 6B is a manufacturing process for manufacturing in the order of the support material forming process, the centering process, and the matrix forming process, FIG. 6C shows a manufacturing process for manufacturing in the order of the support material forming process, the matrix forming process, the centering process, and the matrix forming process.

次に、支持材形成工程について説明する。支持材形成工程は、芯材の周囲にストランドを巻回し、支持材を形成する。支持材形成工程はストランドの配置、巻き方などで細かく分類される。支持材形成工程は、軸方向に対して直交する方向に配向する巻回工程と、軸方向に沿って配向する軸方向配置工程とからなる。巻回工程は、さらにヘリカル巻き工程と、フープ巻き工程とが含まれる。
図7(A)〜図7(C)は、本発明の第1実施形態の流体用整流部材の支持材形成工程の詳細な製造工程を示す。
Next, a support material formation process is demonstrated. In the support material forming step, a strand is wound around the core material to form a support material. The support material forming step is finely classified by the arrangement and winding method of the strands. A support material formation process consists of the winding process orientated in the direction orthogonal to an axial direction, and the axial direction arrangement | positioning process orientated along an axial direction. The winding process further includes a helical winding process and a hoop winding process.
FIG. 7 (A) to FIG. 7 (C) show the detailed manufacturing process of the support material forming process of the fluid rectifying member according to the first embodiment of the present invention.

図7(A)は、巻回工程が最初と最後にある製造工程であり、この製造方法により、支持材の内層のセラミック繊維層の外側および内側を覆う最表層のセラミック繊維層が中心軸に対して直交して配向しているストランドによって流体用整流部材を構成することができる。
図7(B)は、巻回工程が最初にあり、最後にはない製造工程であり、この製造方法により、支持材の内層のセラミック繊維層の内側面を覆う最表層のセラミック繊維層が中心軸に対して直交して配向しているストランドによって流体用整流部材を構成することができる。
図7(C)は、巻回工程が最後にあり最初にはない製造工程であり、この製造方法により、支持材の内層のセラミック繊維層の外側面を覆う最表層のセラミック繊維層が中心軸に対して直交して配向しているストランドによって流体用整流部材を構成することができる。最初または最後の巻回工程の間は、ストランドの配置、巻回方法、回数、順序は限定されず、自由に組み合わせることができる。
FIG. 7 (A) shows a manufacturing process in which the winding process is the first and last. By this manufacturing method, the outermost ceramic fiber layer covering the inner and outer ceramic fiber layers of the support material is centered on the center axis. The fluid rectifying member can be constituted by strands that are orthogonally oriented with respect to each other.
FIG. 7B shows a manufacturing process in which the winding process is the first and not the last. By this manufacturing method, the outermost ceramic fiber layer covering the inner surface of the ceramic fiber layer of the inner layer of the support material is the center. The fluid rectifying member can be constituted by strands oriented perpendicular to the axis.
FIG. 7 (C) shows a manufacturing process that is not the first process in which the winding process is the last. By this manufacturing method, the outermost ceramic fiber layer covering the outer surface of the ceramic fiber layer as the inner layer of the support material has a central axis. The fluid rectifying member can be constituted by strands that are oriented perpendicularly to each other. During the first or last winding step, the arrangement, the winding method, the number of times, and the order of the strands are not limited and can be freely combined.

次にマトリックス形成工程について説明する。マトリックス形成工程は、骨材であるストランドの周囲にセラミックマトリックスを充填する。
セラミックマトリックスはどのようなものでもよく特に限定されない。例えば、SiC、アルミナ、Si、BCなどを利用できる。セラミックマトリックスはどのような方法で形成してもよい。例えば、有機物である前駆体(プレカーサ)を熱分解させセラミックのマトリックスを得るプレカーサ法、原料ガスを熱分解させセラミックマトリックスを得るCVD法などが利用できる。またこれらを併用してもよい。
Next, the matrix forming process will be described. In the matrix forming process, the ceramic matrix is filled around the strands that are aggregates.
The ceramic matrix may be anything and is not particularly limited. For example, SiC, alumina, Si 3 N 4 , B 4 C, or the like can be used. The ceramic matrix may be formed by any method. For example, a precursor method in which a precursor (precursor) that is an organic substance is thermally decomposed to obtain a ceramic matrix, a CVD method in which a raw material gas is thermally decomposed to obtain a ceramic matrix, and the like can be used. These may be used in combination.

以下プレカーサ法、CVD法について説明する。
プレカーサ法では、熱分解によりセラミックが得られる前駆体を適宜選定する。プレカーサ法では、液体の前駆体を支持体に塗布または含浸したのち、加熱処理し、最終的に焼成することによりセラミックマトリックスを得る。加熱処理では、前駆体の形態によってさまざまな処理が行われる。前駆体が溶液である場合には溶媒の乾燥、前駆体がモノマー、ダイマーまたはオリゴマーなどの場合には重合反応、前駆体がポリマーである場合には熱分解反応の処理が行われる。
Hereinafter, the precursor method and the CVD method will be described.
In the precursor method, a precursor from which ceramic can be obtained by thermal decomposition is appropriately selected. In the precursor method, a liquid matrix is applied to or impregnated on a support, and then heat-treated and finally fired to obtain a ceramic matrix. In the heat treatment, various treatments are performed depending on the form of the precursor. When the precursor is a solution, the solvent is dried. When the precursor is a monomer, dimer or oligomer, a polymerization reaction is performed. When the precursor is a polymer, a thermal decomposition reaction is performed.

前駆体は、液体の形態で使用する。液体であるとは、前駆体を溶媒に溶かした溶液、液状の前駆体、固体の前駆体を加熱して溶融した液状の前駆体などが利用できる。なお、プレカーサ法では、最終的に前駆体を焼成し、セラミックマトリックスを生成させる。
前駆体は、例えば次のようなものが利用できる。前駆体が炭素の場合は、フェノール樹脂、フラン樹脂などが利用できる。前駆体がSiCの場合はポリカルボシラン(PCS:Polycarbosilane)などが利用できる。これらの樹脂をストランド間に浸透させて、熱分解することによりセラミックマトリックスを得ることができる。
また、プリカーサ法は支持材形成工程のなかで軸方向配置工程が最後にあり、軸方向に並んだストランドが最表層にある場合に、セラミック繊維の脱落や毛羽立ちを防止するためのバインダーとすることもできる。この場合には、前駆体が、乾燥、重合または熱分解する過程で、ストランド同士を結合させた状態を維持することができるので、好適に利用することができる。
The precursor is used in liquid form. As the liquid, a solution obtained by dissolving a precursor in a solvent, a liquid precursor, a liquid precursor obtained by heating and melting a solid precursor, and the like can be used. In the precursor method, the precursor is finally fired to form a ceramic matrix.
For example, the following can be used as the precursor. When the precursor is carbon, a phenol resin, a furan resin, or the like can be used. When the precursor is SiC, polycarbosilane (PCS) can be used. A ceramic matrix can be obtained by impregnating these resins between the strands and thermally decomposing them.
In addition, the precursor method has an axial arrangement process at the end of the support material formation process, and when the strands arranged in the axial direction are on the outermost layer, it should be a binder to prevent the ceramic fibers from falling off and fluffing. You can also. In this case, since the precursor can maintain the state in which the strands are bonded in the process of drying, polymerization, or thermal decomposition, it can be suitably used.

CVD法では、CVD炉に支持材をいれ、加熱した状態で原料ガスを導入する。原料ガスは、CVD炉内で拡散するとともに、加熱された支持材に接触すると熱分解が起こり、原料ガスに対応するセラミックマトリックスが支持材を構成するストランドの表面に形成される。
CVD法で使用する原料ガスは、セラミックマトリックスの種類によって適宜選択する。
In the CVD method, a support material is placed in a CVD furnace, and a source gas is introduced in a heated state. The source gas diffuses in the CVD furnace, and when it contacts the heated support material, thermal decomposition occurs, and a ceramic matrix corresponding to the source gas is formed on the surface of the strand constituting the support material.
The source gas used in the CVD method is appropriately selected depending on the type of ceramic matrix.

目的とするセラミックマトリックスが炭素の場合は、メタン、エタン、プロパンなどの炭化水素ガスが利用できる。
目的とするセラミックマトリックスがSiCの場合には、炭化水素ガスと、シラン系ガスの混合ガス、炭素と珪素を有する有機シラン系ガスなどが利用できる。これらの原料ガスは、水素がハロゲンで置換されたガスも利用することができる。シラン系ガスとしては、クロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、有機シラン系ガスの場合には、メチルトリクロロシラン(Methyltrichlorosilane)、メチルジクロロシラン(Methyldichlorosilane)、メチルクロロシラン(Methylchlorosilane)、ジメチルジクロロシラン(Dimethyldichlorosilane)、トリメチルジクロロシラン(Trimethyldichlorosilane)などが利用できる。またこれらの原料ガスを適宜混合して用いてもよく、さらに水素、アルゴンなどのキャリアガスとしても用いることもできる。キャリアガスとして水素を用いた場合には、平衡の調整に関与することができる。
When the target ceramic matrix is carbon, hydrocarbon gases such as methane, ethane, and propane can be used.
When the target ceramic matrix is SiC, a mixed gas of hydrocarbon gas and silane-based gas, organosilane-based gas containing carbon and silicon, or the like can be used. As these source gases, gas in which hydrogen is replaced with halogen can also be used. Silane-based gases include chlorosilane, dichlorosilane, trichlorosilane, tetrachlorosilane, and organic silane-based gases such as methyltrichlorosilane, methyldichlorosilane, methylchlorosilane, dimethyldichlorosilane ( Dimethyldichlorosilane), trimethyldichlorosilane, etc. can be used. Further, these raw material gases may be used by mixing them as appropriate, and can also be used as a carrier gas such as hydrogen or argon. When hydrogen is used as the carrier gas, it can be involved in equilibrium adjustment.

また、他のセラミック材料の場合には、目的のセラミックマトリックスにあわせて適宜原料ガスを選定することができる。
CVDの温度は、原料ガスの分解温度、分解速度に応じて適宜選定することができ、例えば800〜2000℃である。CVDの圧力は、セラミックマトリックスの沈着の状態に応じて適宜選択することができる。使用できる範囲は、例えば0.1〜100kPaの減圧CVD法、また圧力を制御しない常圧CVD法でもよい。
In the case of other ceramic materials, the source gas can be appropriately selected according to the target ceramic matrix.
The CVD temperature can be appropriately selected according to the decomposition temperature and decomposition rate of the source gas, and is, for example, 800 to 2000 ° C. The CVD pressure can be appropriately selected according to the state of deposition of the ceramic matrix. The usable range may be, for example, a low pressure CVD method of 0.1 to 100 kPa, or an atmospheric pressure CVD method in which the pressure is not controlled.

次に、芯抜工程について説明する。
芯抜工程の位置によって3つのパターンが存在する。
芯抜工程が、マトリックス形成工程の後の場合、支持材形成工程、マトリックス形成工程、芯抜工程の順に製造する(図6(A))。
芯抜工程が、マトリックス形成工程の前の場合、支持材形成工程、芯抜工程、マトリックス形成工程の順に製造する(図6(B))。
芯抜工程が、マトリックス形成工程の中にある場合、支持材形成工程、マトリックス形成工程、芯抜工程、マトリックス形成工程の順に製造する(図6(C))。
Next, the centering process will be described.
There are three patterns depending on the position of the centering process.
When the centering step is after the matrix forming step, the support material forming step, the matrix forming step, and the centering step are manufactured in this order (FIG. 6A).
When the centering step is before the matrix forming step, the support material forming step, the centering step, and the matrix forming step are manufactured in this order (FIG. 6B).
When the centering step is in the matrix forming step, the support material forming step, the matrix forming step, the centering step, and the matrix forming step are manufactured in this order (FIG. 6C).

図6(A)に示すように、芯抜工程が、マトリックス形成工程の後の場合、芯抜工程で分離される段階では、すでにセラミック繊維強化セラミック複合材料が形成され、本発明の流体用整流部材そのものである。この場合には、形状が固定された段階で芯抜きされるので、寸法精度の高い流体用整流部材を得ることができる。   As shown in FIG. 6 (A), when the centering step is after the matrix forming step, the ceramic fiber reinforced ceramic composite material is already formed at the stage of separation in the centering step. The member itself. In this case, since the core is cored when the shape is fixed, a fluid rectifying member with high dimensional accuracy can be obtained.

図6(B)に示すように、芯抜工程が、マトリックス形成工程の前の場合、芯抜工程で分離されるものは、セラミック繊維層からなる支持材そのものである。この場合には、支持材の内側面および外側面に同時にセラミックマトリックスを形成することができ、効率よく流体用整流部材を得ることができる。   As shown in FIG. 6B, when the centering step is before the matrix forming step, what is separated in the centering step is the support material itself made of the ceramic fiber layer. In this case, the ceramic matrix can be simultaneously formed on the inner side surface and the outer side surface of the support material, and the fluid rectifying member can be obtained efficiently.

図6(C)に示すように、芯抜工程が、マトリックス形成工程の中にある場合、芯抜工程で分離される段階では、セラミック繊維強化セラミック複合材料の途中段階の製品である。この場合には、支持材の内側面および外側面に同時にセラミックマトリックスを形成することができ、寸法精度の高い流体用整流部材を効率よく得ることができる。   As shown in FIG. 6C, when the centering step is in the matrix forming step, the product is an intermediate stage product of the ceramic fiber reinforced ceramic composite material at the stage of being separated in the centering step. In this case, the ceramic matrix can be simultaneously formed on the inner side surface and the outer side surface of the support member, and a fluid rectifying member with high dimensional accuracy can be obtained efficiently.

いずれの方法をとってもよいが、芯抜工程が、マトリックス形成工程の中にある場合の製造方法(図6(C)参照)を用いることが好ましい。
芯抜工程が、マトリックス形成工程の中にある場合には、支持体のストランド間にセラミックマトリックスが形成されセラミック繊維強化セラミック複合材料になった後に芯材が抜かれるので、芯材が抜かれた後に変形しにくくすることができる。
Any method may be used, but it is preferable to use a manufacturing method (see FIG. 6C) in which the centering step is in the matrix forming step.
If the core forming step is in the matrix forming step, the core material is extracted after the ceramic matrix is formed between the strands of the support to form a ceramic fiber reinforced ceramic composite material. It can be made difficult to deform.

また、この場合、芯材が抜かれた後、支持体の外側面と内側面の両側からセラミックマトリックスを形成することができるので、ストランドを確実にセラミックマトリックスで覆うことができ、ほつれにくくより強固なセラミック繊維強化セラミック複合材料を得ることができる。   In this case, since the ceramic matrix can be formed from both the outer side surface and the inner side surface of the support after the core material is removed, the strand can be surely covered with the ceramic matrix, and is more resistant to fraying and stronger. A ceramic fiber reinforced ceramic composite material can be obtained.

また、マトリックス形成工程の中に芯抜き工程がある場合には、芯抜工程の前後のマトリックス形成工程は同一の方法を用いてもよいし、異なる方法を用いてもよい。なかでも、芯抜工程の前はプリカーサ法を用い、芯抜工程の後はCVD法を用いることが好ましい。プリカーサ法は、簡単な方法で支持体を固めることができ、変形を防止できるようになる。CVD法では、緻密で強固な膜が得られるので流体用整流部材の最表面を構成する膜として好適に利用することができる。   Moreover, when there exists a centering process in a matrix formation process, the matrix formation process before and behind a centering process may use the same method, and may use a different method. In particular, it is preferable to use a precursor method before the centering step and to use a CVD method after the centering step. In the precursor method, the support can be hardened by a simple method, and deformation can be prevented. In the CVD method, a dense and strong film can be obtained, so that it can be suitably used as a film constituting the outermost surface of the fluid rectifying member.

図1(A)〜図1(D)および図2(A)〜図2(B)に基づいて、流体用整流部材の製造方法について説明する。
流体用整流部材10Aの製造方法は、柱状に形成された芯材11の中心軸CLに対する周方向に沿ってストランド21を巻回する巻回工程と、芯材11の中心軸CLに対して平行にストランド21を配置する軸方向配置工程を有する。
なお、ストランド21は、単位セラミック繊維を束ねて構成されている。
Based on FIGS. 1A to 1D and FIGS. 2A to 2B, a method for manufacturing a fluid rectifying member will be described.
The fluid rectifying member 10 </ b> A is manufactured by a winding step of winding the strand 21 along the circumferential direction with respect to the central axis CL of the core material 11 formed in a columnar shape, and parallel to the central axis CL of the core material 11. And an axial arrangement step of arranging the strands 21 in the axial direction.
The strand 21 is configured by bundling unit ceramic fibers.

巻回工程においては、図1(A)、図1(B)および図1(C)に示すように、中心軸CL回りに回転する芯材11の外周面にストランド21を巻回してセラミック繊維層22を形成する。
図1(A)はフープ巻きによるストランド21の巻回工程を示し、図1(B)はヘリカル巻きによるストランド21の巻回工程の往路を示し、図1(C)はヘリカル巻きによるストランド21の巻回工程の復路を示す。
In the winding step, as shown in FIGS. 1 (A), 1 (B), and 1 (C), the strand 21 is wound around the outer peripheral surface of the core material 11 that rotates about the central axis CL, and the ceramic fiber is wound. Layer 22 is formed.
FIG. 1 (A) shows the winding process of the strand 21 by hoop winding, FIG. 1 (B) shows the outward path of the winding process of the strand 21 by helical winding, and FIG. 1 (C) shows the strand 21 by the helical winding. The return path of a winding process is shown.

このとき、ストランド21を収容するロール211を、芯材11の一端側(図1(A)および図1(B)において右端側)から他端側(図1(A)および図1(B)において左端側)へ移動(矢印A参照)させることにより、ストランド21を芯材11の外側面に巻回することができる。
なお、図1(C)に示すヘリカル巻きによるストランド21の巻回工程の復路では、ストランド21を収容するロール211を、芯材11の他端側(図1(C)において左端側)から一端側(図1(C)において右端側)へ移動させる(矢印B参照)。
At this time, the roll 211 that accommodates the strand 21 is moved from one end side (right end side in FIGS. 1A and 1B) to the other end side (FIGS. 1A and 1B). The strand 21 can be wound around the outer surface of the core material 11 by moving to the left end side (see arrow A).
In the return path of the winding step of the strand 21 by helical winding shown in FIG. 1C, the roll 211 that accommodates the strand 21 is connected to the core 11 from the other end side (the left end side in FIG. 1C) to one end. To the side (right end side in FIG. 1C) (see arrow B).

このとき、ストランド21は、フープ巻きによるストランド21の巻回工程においても厳密には螺旋状に巻回される。ロール211の送り速度によって巻回されるストランド21の形態が変化する。ストランド21で覆われた分だけロール211を送り、ストランド21を輪のよう巻く巻回方法をフープ巻きといい、ストランド21に間隔が空くようにロール211を送り、ストランド21を螺旋のよう巻く巻回方法をヘリカル巻きという。   At this time, the strand 21 is wound spirally in the winding process of the strand 21 by hoop winding. The form of the strand 21 wound varies depending on the feed speed of the roll 211. A winding method in which the roll 211 is fed by the amount covered by the strand 21 and the strand 21 is wound like a ring is called hoop winding, and the roll 211 is fed so that the strand 21 is spaced, and the strand 21 is wound like a spiral. The turning method is called helical winding.

フープ巻きでは、ロール211の送り速度がストランド21の太さと同等程度であり、一方向の送りで芯材11のほぼ全外周面をストランド21で覆ってセラミック繊維層22を形成することができる。
これに対して、ヘリカル巻きでは1回の送りでは芯材11の全外周面を覆うことができないので、ロール211を何往復も繰り返し送りながら芯材11の外周面にセラミック繊維層22を形成する。ストランド21の一方向の送りを1単位とすると、フープ巻きを繰り返した場合、任意の単位のストランド21は前後それぞれ1単位のストランド21と接点を有する。
In the hoop winding, the feed speed of the roll 211 is about the same as the thickness of the strand 21, and the ceramic fiber layer 22 can be formed by covering almost the entire outer peripheral surface of the core material 11 with the strand 21 by feeding in one direction.
On the other hand, in helical winding, the entire outer peripheral surface of the core material 11 cannot be covered by a single feed, so the ceramic fiber layer 22 is formed on the outer peripheral surface of the core material 11 while repeatedly feeding the roll 211. . Assuming that the unidirectional feeding of the strand 21 is 1 unit, when the hoop winding is repeated, the strand 21 of an arbitrary unit has a contact point with the 1 strand 21 of the front and rear respectively.

これに対しヘリカル巻きでは、1単位のストランド21では、芯材11の全外周面を覆い尽くすことができないので、任意の単位のストランド21は前後それぞれ複数の単位のストランド21と接触する。   On the other hand, in helical winding, since one unit of strand 21 cannot cover the entire outer peripheral surface of the core material 11, an arbitrary unit of strand 21 comes into contact with a plurality of units of strands 21 in the front and rear directions.

また、セラミック繊維層22がフープ巻きとヘリカル巻きとの組み合わせである場合には、その界面は、互いに交差しあうストランド21の接点が多数存在し、高強度のセラミック繊維強化セラミック複合材料を得ることができる。
なお、図面においては、わかりやすくするために、隣接するストランド21同士の間隔を大きく表示している。
Further, when the ceramic fiber layer 22 is a combination of hoop winding and helical winding, the interface has many contact points of the strands 21 crossing each other, and a high strength ceramic fiber reinforced ceramic composite material is obtained. Can do.
In the drawing, for easy understanding, the interval between adjacent strands 21 is shown large.

第1実施形態の流体用整流部材10Aは、筒状部20Aの内層のセラミック繊維層の外側を覆う最表層のセラミック繊維層22が、中心軸CLに対して平面視で直交して配向しているストランド21によって構成される。このような筒状部20Aを得るために、筒状部20Aの外側の最表層として巻回工程によってセラミック繊維層22を形成する。   In the fluid rectifying member 10A of the first embodiment, the outermost ceramic fiber layer 22 that covers the outer side of the inner ceramic fiber layer of the cylindrical portion 20A is oriented perpendicularly to the central axis CL in plan view. It is comprised by the strand 21 which exists. In order to obtain such a cylindrical part 20A, the ceramic fiber layer 22 is formed by a winding process as the outermost layer on the outer side of the cylindrical part 20A.

軸方向配置工程においては、例えば図1(D)に示すように、芯材11の一端側および他端側に係止部212、213を設けておき、係止部212と係止部213とに交互にストランド21を引っ掛けることにより、ストランド21を芯材11の中心軸CLに沿って配置してセラミック繊維層22を形成する。これを芯材11の外側面に沿って全周に実施する。このとき、ストランド21は、係止部212、213の太さ、配置によっては、中心軸CLを含む平面に対し、斜めに配置されることもあるが、隣接するストランド21同士は非常に近接しているので、中心軸CLに対して平行に配置されると言える。なお、図1(D)においては、わかりやすくするために、隣接するストランド21同士の間隔を大きく表示している。   In the axial arrangement step, for example, as shown in FIG. 1D, locking portions 212 and 213 are provided on one end side and the other end side of the core material 11, and the locking portion 212 and the locking portion 213 are provided. By alternately hooking the strands 21 to each other, the strands 21 are arranged along the central axis CL of the core material 11 to form the ceramic fiber layer 22. This is performed on the entire circumference along the outer surface of the core material 11. At this time, depending on the thickness and arrangement of the locking portions 212 and 213, the strands 21 may be arranged obliquely with respect to the plane including the central axis CL, but the adjacent strands 21 are very close to each other. Therefore, it can be said that they are arranged parallel to the central axis CL. In FIG. 1D, the interval between adjacent strands 21 is shown large for easy understanding.

最上層を形成する前は、巻回工程と軸方向配置工程とを繰り返し実施して、セラミック繊維層22を積層する。巻回工程と軸方向配置工程との順番および実施回数は任意である。
例えば、巻回工程と軸方向配置工程とを1回ずつ交互に実施することができるが、巻回工程および軸方向配置工程を各々複数回ずつ実施して交互に実施することもできる。また、巻回工程には、ヘリカル巻き、フープ巻きがある。このため、ヘリカル巻きによる巻回工程(ヘリカル巻き工程)、フープ巻きによる巻回工程(フープ巻き工程)、軸方向配置工程の3つの工程を適宜選択しながらセラミック繊維層22を積層し、筒状部20Aを構成することができる(図7参照)。
Before the uppermost layer is formed, the ceramic fiber layer 22 is laminated by repeatedly performing the winding process and the axial arrangement process. The order of the winding process and the axial arrangement process and the number of executions are arbitrary.
For example, the winding process and the axial arrangement process can be alternately performed once, but the winding process and the axial arrangement process can be alternately performed by performing each of the plurality of times. The winding process includes helical winding and hoop winding. For this reason, the ceramic fiber layer 22 is laminated while appropriately selecting three processes of a winding process by helical winding (helical winding process), a winding process by hoop winding (hoop winding process), and an axial arrangement process. The unit 20A can be configured (see FIG. 7).

これにより、複数のセラミック繊維層22を堆積させて支持材が芯材の表面に形成された筒状の基材23を形成する(図2(A)参照)。基材23は、例えば円筒、円錐、円錐台等に類似した形状となっているが、以下においては、円錐形状の場合について例示する。
この際、基材23において芯材11の側面111から最も離れた最外側セラミック繊維層222において、中心軸CLに対して直交する平面PL(図3参照)にストランド21が沿う(平行となる)ように基材23を製造する。
Thus, a plurality of ceramic fiber layers 22 are deposited to form a cylindrical base material 23 in which a support material is formed on the surface of the core material (see FIG. 2A). The base material 23 has a shape similar to, for example, a cylinder, a cone, a truncated cone, and the like. In the following, a case of a cone shape will be exemplified.
At this time, in the outermost ceramic fiber layer 222 farthest from the side surface 111 of the core material 11 in the base material 23, the strands 21 extend along the plane PL (see FIG. 3) orthogonal to the central axis CL (become parallel). Thus, the base material 23 is manufactured.

次いで、支持体のストランド21間にセラミックマトリックスを形成させて、中心軸CLを包囲する筒状部20Aを形成する。第1実施形態では、セラミックマトリックスをCVD法により形成する。セラミック繊維層22を有する支持材をCVD炉に入れ、CVD炉にメチルトリクロロシランガスを導入し、SiCのセラミックマトリックスを形成する。   Next, a ceramic matrix is formed between the strands 21 of the support to form a cylindrical portion 20A that surrounds the central axis CL. In the first embodiment, the ceramic matrix is formed by a CVD method. The support material having the ceramic fiber layer 22 is put into a CVD furnace, and methyltrichlorosilane gas is introduced into the CVD furnace to form a SiC ceramic matrix.

そして、図2(B)に示すように、分離する工程では、芯材11から筒状部20Aを脱型させて、筒状部20Aを焼成し、流体用整流部材10Aを製造する。
これに限定されず、筒状部20Aを芯材11から分離する工程は、セラミックマトリックスを形成する前、形成した後、セラミックマトリックスを形成する途中段階のいずれであってもよい(図6参照)。
Then, as shown in FIG. 2B, in the separating step, the cylindrical portion 20A is removed from the core material 11, the cylindrical portion 20A is baked, and the fluid rectifying member 10A is manufactured.
Without being limited thereto, the step of separating the cylindrical portion 20A from the core material 11 may be any of the steps before forming the ceramic matrix and after forming the ceramic matrix (see FIG. 6). .

なお、ここでは、筒状部20Aの中心軸CLに沿った両端面が開口している場合を示しているが、一方の端面が閉じている場合も同様に製造することができる。
一方の端面が閉じている場合には、例えば、筒状部20Aと、蓋部とを有する基材23を用い、セラミックマトリックスを沈着する方法、後から蓋部を組み合わせる方法などが利用できる。
In addition, although the case where both end surfaces along the central axis CL of the cylindrical portion 20A are open here is shown, the same manufacturing can be performed when one end surface is closed.
When one end surface is closed, for example, a method of depositing a ceramic matrix using a base material 23 having a cylindrical portion 20A and a lid, a method of combining the lid later, or the like can be used.

次に、流体用整流部材10Aについて説明する。
図3(A)に示すように、流体用整流部材10Aは、中心軸CLを包囲する筒状部20Aを有する。流体用整流部材10Aは、例えば、中心軸CLを流体の流れ方向(図2(B)中矢印F参照)に配置することにより使用することができる。
筒状部20Aは、一方の端面203の輪郭形状よりも他方の端面204の輪郭形状の方を大きく形成することもできる。また、筒状部20Aは、一方の端面203および他方の端面204が開口している。なお、筒状部20Aを、両端が開口した円柱形状とすることもできる(図示省略)。
Next, the fluid rectifying member 10A will be described.
As shown in FIG. 3A, the fluid rectifying member 10A has a cylindrical portion 20A surrounding the central axis CL. The fluid straightening member 10A can be used, for example, by arranging the central axis CL in the fluid flow direction (see arrow F in FIG. 2B).
The cylindrical portion 20 </ b> A can be formed so that the contour shape of the other end surface 204 is larger than the contour shape of the one end surface 203. Moreover, as for cylindrical part 20A, one end surface 203 and the other end surface 204 are opening. Note that the cylindrical portion 20A may be formed in a cylindrical shape with both ends opened (not shown).

筒状部20Aは、SiC繊維であるストランド21からなる支持材により形成されたセラミック繊維層(セラミック繊維)22を積層した基材23(図2参照)を有しており、このストランド21にCVD法によってセラミックマトリックスを沈積させ繊維強化セラミック複合材料を得ることができる。ストランド21は、単位セラミック繊維を束ねたストランドである。   The cylindrical portion 20A has a base material 23 (see FIG. 2) on which a ceramic fiber layer (ceramic fiber) 22 formed by a support material made of a strand 21 made of SiC fiber is laminated. A ceramic matrix can be deposited by the method to obtain a fiber reinforced ceramic composite material. The strand 21 is a strand in which unit ceramic fibers are bundled.

筒状部20Aの最外側セラミック繊維層(最表層)222は、ストランド21が中心軸CLに対して直交する仮想の平面PLに沿うように形成されたセラミック繊維層22である。   The outermost ceramic fiber layer (outermost layer) 222 of the cylindrical portion 20 </ b> A is a ceramic fiber layer 22 formed so that the strand 21 is along a virtual plane PL orthogonal to the central axis CL.

ここで、中心軸CLに対して直交する仮想の平面PLと、ストランド21とのなす角度θは、−10度〜+10度である。
すなわち、図3(A)に示すように、中心軸CLを含む仮想の平面PLによって切断される筒状部20Aの断面を、平面PLに沿って観ると(図3(A)中矢印C参照)、図3(B)に示すように平面PLに対してストランド21は、角度θで交差する。
Here, the angle θ between the virtual plane PL orthogonal to the central axis CL and the strand 21 is −10 degrees to +10 degrees.
That is, as shown in FIG. 3A, when the cross section of the cylindrical portion 20A cut by the virtual plane PL including the central axis CL is viewed along the plane PL (see arrow C in FIG. 3A). 3) As shown in FIG. 3B, the strand 21 intersects the plane PL at an angle θ.

次に、第1実施形態の流体用整流部材10Aの作用、効果について説明する。
第1実施形態の流体用整流部材10Aによれば、流体用整流部材10Aの筒状部20Aを構成する最外側セラミック繊維層222は、筒状部20Aが包囲する中心軸CLに対して直交する平面PLに沿った方向にストランド21が配向されており、表面は波状になる。
このため、最外側セラミック繊維層222の波状の形状が流体の流れを乱し、表面に渦流を生じさせる。この渦流が存在することで、高温の流体が通過する場合でも、相対的に低温の空気の層が表面に形成されて、流体用整流部材10Aと流体との間に介在するので、過熱を抑制することができる。
Next, the operation and effect of the fluid rectifying member 10A of the first embodiment will be described.
According to the fluid rectifying member 10A of the first embodiment, the outermost ceramic fiber layer 222 constituting the cylindrical portion 20A of the fluid rectifying member 10A is orthogonal to the central axis CL surrounded by the cylindrical portion 20A. The strands 21 are oriented in the direction along the plane PL, and the surface is wavy.
For this reason, the wavy shape of the outermost ceramic fiber layer 222 disturbs the flow of the fluid and causes a vortex on the surface. Due to the presence of this vortex, even when a high-temperature fluid passes, a relatively low-temperature air layer is formed on the surface and interposed between the fluid rectifying member 10A and the fluid, thereby suppressing overheating. can do.

第1実施形態の流体用整流部材10Aによれば、最外側セラミック繊維層222を構成するストランド21と、中心軸CLに対して直交する平面PLと、のなす角度が−10度〜+10度である。
このため、本発明の流体用整流部材は、中心軸に対して平面視で直交する平面と最表層のセラミック繊維層を構成するストランド21とのなす角度が−10度〜+10度であると、最表層の波状の形状が渦流を確実に形成することができ、過熱を抑制することができる。
According to the fluid rectifying member 10A of the first embodiment, the angle formed between the strand 21 constituting the outermost ceramic fiber layer 222 and the plane PL orthogonal to the central axis CL is −10 degrees to +10 degrees. is there.
For this reason, the flow straightening member of the present invention has an angle between a plane perpendicular to the central axis in plan view and the strand 21 constituting the outermost ceramic fiber layer being −10 degrees to +10 degrees. The wavy shape of the outermost layer can surely form a vortex and suppress overheating.

第1実施形態の流体用整流部材10Aによれば、筒状部20Aは中心軸CLに沿った両端部が開口している場合には、筒状部20Aの外周面および内周面に沿って流体を流すことができ、流体を整流することができる。このため、配管や流体内を移動する飛翔体、推進体などとして使用することができる。   According to the fluid rectifying member 10A of the first embodiment, when both ends along the central axis CL are open, the cylindrical portion 20A is along the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 20A. The fluid can flow and the fluid can be rectified. For this reason, it can be used as a flying body, a propelling body, or the like that moves in piping or fluid.

第1実施形態の流体用整流部材10Aによれば、筒状部20Aは、一方の端面輪郭形状よりも他方の端面輪郭形状が大きい形状を呈しているので、例えば円錐や円錐台等に似ている形状となっている。このような形状は滑らかに断面積が変化するので、一般に渦流の発生を抑え、流体の流れをスムーズにすることができる。さらに、最表層のセラミック繊維層の表面近傍においては、中心軸に対して平面視で直交して配向されているストランド21の表面が波状になっており、微小渦流を発生させる。
これにより、流体用整流部材の過熱を防止することができる。
According to the fluid rectifying member 10A of the first embodiment, the cylindrical portion 20A has a shape in which the other end surface contour shape is larger than the one end surface contour shape, and thus resembles, for example, a cone or a truncated cone. It has a shape. Since the cross-sectional area of such a shape changes smoothly, it is generally possible to suppress the generation of vortex and smooth the flow of fluid. Furthermore, in the vicinity of the surface of the outermost ceramic fiber layer, the surface of the strand 21 oriented perpendicular to the central axis in a plan view is wavy and generates a micro eddy current.
Thereby, overheating of the fluid rectifying member can be prevented.

第1実施形態の流体用整流部材10Aによれば、ストランド21が複数の単位セラミック繊維が束ねられている。このため、単位セラミック繊維単体では僅かな凹凸しかできないため渦流はあまり発生しないが、単位セラミック繊維が束ねられてストランドになっているので凹凸が顕著となり渦流が発生し易くなり、微小渦流を発生させて、流体用整流部材10Aの過熱を防止することができる。   According to the flow straightening member 10A of the first embodiment, the strand 21 is bundled with a plurality of unit ceramic fibers. For this reason, the unit ceramic fiber alone can only have a slight unevenness, so eddy currents do not occur very much. Thus, overheating of the fluid rectifying member 10A can be prevented.

第1実施形態の流体用整流部材10Aによれば、セラミックマトリックスは、SiCである。
SiCは、耐蝕性、耐酸化性が優れ、高強度であるので、セラミックマトリックスにSiCを用いることにより、流体用整流部材を高温、腐食性雰囲気でも好適に利用できる。
According to the flow straightening member 10A of the first embodiment, the ceramic matrix is SiC.
Since SiC is excellent in corrosion resistance and oxidation resistance and has high strength, the fluid rectifying member can be suitably used even in a high temperature and corrosive atmosphere by using SiC for the ceramic matrix.

第1実施形態の流体用整流部材10Aによれば、単位セラミック繊維は、SiC繊維である。
SiC繊維は、耐蝕性、耐酸化性が優れ、高強度であるので、支持材にSiCを用いることにより、高温、腐食性雰囲気でセラミックマトリックスが損傷した場合でも安全に使用することができる。
According to the fluid flow regulating member 10A of the first embodiment, the unit ceramic fiber is a SiC fiber.
Since SiC fiber is excellent in corrosion resistance and oxidation resistance and has high strength, it can be safely used even when the ceramic matrix is damaged in a high temperature and corrosive atmosphere by using SiC as a support material.

第1実施形態の流体用整流部材10Aによれば、中心軸CLは、流体の流れ方向に配置される。
中心軸CLを流体の流れ方向に配置することにより、中心軸CLを包囲する筒状部20Aも流体の流れ方向に配置されるので、流体の流れを乱さず、流体全体としての流れをスムーズにすることができる。
According to the fluid rectifying member 10A of the first embodiment, the central axis CL is arranged in the fluid flow direction.
By disposing the central axis CL in the fluid flow direction, the cylindrical portion 20A surrounding the central axis CL is also disposed in the fluid flow direction, so that the fluid flow is not disturbed and the flow of the whole fluid is smoothly performed. can do.

また、第1実施形態の流体用整流部材の製造方法によれば、巻回工程において柱状に形成された芯材11の中心軸CLに対する周方向に沿ってストランド21を巻回するとともに、軸方向配置工程において芯材11の中心軸CLに対して平行にストランド21を配置する。こうして、複数のセラミック繊維層22によって筒状部20Aの基材23を形成する。   Moreover, according to the manufacturing method of the fluid rectifying member of the first embodiment, the strand 21 is wound along the circumferential direction with respect to the central axis CL of the core 11 formed in the columnar shape in the winding step, and the axial direction In the arranging step, the strands 21 are arranged in parallel to the central axis CL of the core material 11. In this way, the base material 23 of the cylindrical portion 20 </ b> A is formed by the plurality of ceramic fiber layers 22.

次いで、基材23のストランド21間に浸透するようにセラミックマトリックスを形成する。
セラミックマトリックスはどのようなものでもよく特に限定されない。例えば、SiC、アルミナ、Si、BCなど利用できる。セラミックマトリックスはどのような方法で形成してもよい。例えば、有機物である前駆体(プレカーサ)を熱分解させセラミックのマトリックスを得るプレカーサ法、原料ガスを熱分解させセラミックマトリックスを得るCVD法などが利用できる。
Next, a ceramic matrix is formed so as to penetrate between the strands 21 of the substrate 23.
The ceramic matrix may be anything and is not particularly limited. For example, SiC, alumina, Si 3 N 4 , B 4 C, etc. can be used. The ceramic matrix may be formed by any method. For example, a precursor method in which a precursor (precursor) that is an organic substance is thermally decomposed to obtain a ceramic matrix, a CVD method in which a raw material gas is thermally decomposed to obtain a ceramic matrix, and the like can be used.

以下、プレカーサ法、CVD法について説明する。
プレカーサ法では、熱分解によりセラミックが得られる前駆体を適宜選定する。プレカーサ法では、液体の前駆体を支持体に塗布または含浸したのち、加熱処理しセラミックマトリックスを得る。加熱処理では、前駆体の形態によってさまざまな処理が行われる。
前駆体が溶液である場合には溶媒の乾燥、前駆体がモノマー、ダイマーまたはオリゴマーなどの場合には重合反応の後に熱分解反応、前駆体がポリマーである場合には熱分解反応の処理が行われる。
前駆体は、液体の形態で使用する。液体であるとは、前駆体を溶媒に溶かした溶液、液状の前駆体、固体の前駆体を加熱して溶融した液状の前駆体などが利用できる。なお、プレカーサ法では、最終的に前駆体を焼成し、セラミックマトリックスを生成させる。
Hereinafter, the precursor method and the CVD method will be described.
In the precursor method, a precursor from which ceramic can be obtained by thermal decomposition is appropriately selected. In the precursor method, a liquid precursor is applied to or impregnated on a support, followed by heat treatment to obtain a ceramic matrix. In the heat treatment, various treatments are performed depending on the form of the precursor.
When the precursor is a solution, the solvent is dried. When the precursor is a monomer, dimer or oligomer, a thermal decomposition reaction is performed after the polymerization reaction. When the precursor is a polymer, a thermal decomposition reaction is performed. Is called.
The precursor is used in liquid form. As the liquid, a solution obtained by dissolving a precursor in a solvent, a liquid precursor, a liquid precursor obtained by heating and melting a solid precursor, and the like can be used. In the precursor method, the precursor is finally fired to form a ceramic matrix.

CVD法では、CVD炉に支持材をいれ、加熱した状態で原料ガスを導入する。原料ガスは、CVD炉内で拡散するとともに、加熱された支持材に接触すると熱分解が起こり、原料ガスに対応するセラミックマトリックスが支持材を構成するストランド21の表面に形成される。
次に、芯材11から筒状部20Aを脱型させる。これにより、流体用整流部材10Aを製造することができる。
In the CVD method, a support material is placed in a CVD furnace, and a source gas is introduced in a heated state. The source gas diffuses in the CVD furnace, and when it comes into contact with the heated support material, thermal decomposition occurs, and a ceramic matrix corresponding to the source gas is formed on the surface of the strand 21 constituting the support material.
Next, the cylindrical portion 20 </ b> A is removed from the core material 11. Thereby, 10 A of fluid rectification members can be manufactured.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。
なお、前述した第1実施形態の流体用整流部材10Aと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
図4に示すように、第2実施形態の流体用整流部材10Bでは、筒状部20Bの最内側セラミック繊維層221および最外側セラミック繊維層222は、ストランド21が中心軸CLに対して直交する仮想の平面PL(図3(A)参照)に沿うように形成されたセラミック繊維層22となっており、表面は波状になる。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which is common in 10 A of fluid rectifying members of 1st Embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 4, in the fluid rectifying member 10 </ b> B of the second embodiment, the innermost ceramic fiber layer 221 and the outermost ceramic fiber layer 222 of the cylindrical portion 20 </ b> B have the strands 21 orthogonal to the central axis CL. It becomes the ceramic fiber layer 22 formed along the virtual plane PL (refer FIG. 3 (A)), and the surface becomes a wave shape.

このため、最内側セラミック繊維層221および最外側セラミック繊維層222の波状の形状が流体の流れを乱し、表面に渦流を生じさせる。この渦流が存在することで、高温の流体が通過する場合でも、相対的に低温の空気の層が表面に形成されて、流体用整流部材10Bと流体との間に介在するので、過熱を抑制することができる。
ここで、流体の流れとは、流体用整流部材10Bに対して相対的に流体が移動する場合をいい、流体用整流部材10Bに対して流体が流れる場合および流体中を流体用整流部材10Bが移動する場合を含む。
なお、流体用整流部材10Bの製造方法は、第1実施形態において説明した製造方法を用いることができる。これは、巻回工程が支持材形成工程の最初と最後にあることにより得ることができる。
For this reason, the wave-like shape of the innermost ceramic fiber layer 221 and the outermost ceramic fiber layer 222 disturbs the flow of the fluid and causes a vortex on the surface. Due to the presence of this vortex, even when a high-temperature fluid passes, a relatively low-temperature air layer is formed on the surface and interposed between the fluid rectifying member 10B and the fluid, thereby suppressing overheating. can do.
Here, the flow of the fluid means a case where the fluid moves relative to the fluid rectifying member 10B. The case where the fluid flows relative to the fluid rectifying member 10B and the case where the fluid rectifying member 10B passes through the fluid. Includes moving case.
In addition, the manufacturing method demonstrated in 1st Embodiment can be used for the manufacturing method of the rectification | straightening member 10B for fluids. This can be obtained by having the winding step at the beginning and end of the support material forming step.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。
なお、前述した第1実施形態の流体用整流部材10Aおよび第2実施形態の流体用整流部材10Bと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
図5(A)および図5(B)に示すように、第3実施形態の流体用整流部材10Cでは、筒状部20Cの一方の端面203に蓋部を有しており、中心軸CL方向に貫通していない。このため、筒状部20Cでは、最外側セラミック繊維層222のストランド21のみが中心軸CLに対して直交する仮想の平面PL(図3(A)参照)に沿うように形成されたセラミック繊維層22となっていればよい。なお、最内側セラミック繊維層(最表層)221のストランドをも中心軸CLに対して直交する仮想の平面PL(図3(A)参照)に沿うように形成することも可能である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which is common in 10 A of fluid rectification members of 1st Embodiment mentioned above, and the fluid rectification member 10B of 2nd Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
As shown in FIGS. 5A and 5B, the fluid rectifying member 10C of the third embodiment has a lid on one end surface 203 of the cylindrical portion 20C, and is in the direction of the central axis CL. Not penetrated. For this reason, in the cylindrical part 20C, the ceramic fiber layer formed so that only the strand 21 of the outermost ceramic fiber layer 222 is along a virtual plane PL (see FIG. 3A) orthogonal to the central axis CL. It is sufficient if it is 22. The strands of the innermost ceramic fiber layer (outermost layer) 221 can also be formed along a virtual plane PL (see FIG. 3A) orthogonal to the central axis CL.

これにより、一方の端面203に蓋部を有し閉口しているので、筒状部20Cの外周面に沿って流体をスムーズに流すことができる。このため、本発明の流体用整流部材10Cは、流体内を移動する飛翔体などとして使用することができる。
なお、流体用整流部材10Cの製造方法は、第1実施形態において説明した製造方法を用いることができる。
Thereby, since the lid portion is provided on one end surface 203 and closed, the fluid can flow smoothly along the outer peripheral surface of the cylindrical portion 20C. For this reason, 10 C of fluid rectification members of this invention can be used as a flying body etc. which move the inside of a fluid.
In addition, the manufacturing method demonstrated in 1st Embodiment can be used for the manufacturing method of 10 C of fluid rectifying members.

本発明の流体用整流部材は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形,改良等が可能である。
図8は、本発明の各実施形態において説明した流体用整流部材の適用例であり、具体的にはシリコン単結晶引上げ装置300のガス整流部材312への適用例である。
図8に示すシリコン単結晶引上げ装置300は、シリコン材料を加熱していったん溶融させた後、シリコンを単結晶として引き上げることにより、高純度のシリコンインゴットを得るためのものである。
The fluid rectifying member of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.
FIG. 8 shows an application example of the fluid rectifying member described in each embodiment of the present invention, specifically, an application example of the silicon single crystal pulling apparatus 300 to the gas rectifying member 312.
A silicon single crystal pulling apparatus 300 shown in FIG. 8 is for obtaining a high-purity silicon ingot by heating and melting a silicon material and then pulling silicon as a single crystal.

このシリコン単結晶引上げ装置300を構成する密閉本体302の上部には、その内部に不活性ガスを導入するための導入部303が設けられている。密閉本体302の内部には、石英るつぼ304、るつぼ305、回転軸306、ヒータ307、保温筒308、上部リング309、下部リング310、底部遮熱板311およびガス整流部材312(流体用整流部材)等が収容されている。   An introduction portion 303 for introducing an inert gas into the inside of the sealed main body 302 constituting the silicon single crystal pulling apparatus 300 is provided therein. Inside the sealed main body 302, there are a quartz crucible 304, a crucible 305, a rotating shaft 306, a heater 307, a heat insulating cylinder 308, an upper ring 309, a lower ring 310, a bottom heat shield plate 311 and a gas rectifying member 312 (fluid rectifying member). Etc. are housed.

シリコン材料が投入される石英るつぼ304は、その外側に配置されたるつぼ305に保持されている。るつぼ305の底面中央部は回転軸306によって下方から支持されている。図示しない駆動手段によって回転軸306が回転すると、それに伴ってるつぼ305が回転する。るつぼ305の側部の周囲に配置されたヒータ307によってるつぼ305が加熱され、シリコン材料が溶融するようになっている。ヒータ307の側部の周囲に設けられた保温筒308は、上部リング309と下部リング310との間に支持されている。密閉本体302の内底面には、底面から熱が逃げるのを防止するための底部遮熱板311が配設されている。   The quartz crucible 304 into which the silicon material is charged is held by the crucible 305 disposed on the outside thereof. The central portion of the bottom surface of the crucible 305 is supported from below by a rotating shaft 306. When the rotating shaft 306 is rotated by a driving means (not shown), the crucible 305 is rotated accordingly. The crucible 305 is heated by a heater 307 disposed around the side of the crucible 305 so that the silicon material is melted. A heat retaining cylinder 308 provided around the side of the heater 307 is supported between the upper ring 309 and the lower ring 310. A bottom heat shield plate 311 for preventing heat from escaping from the bottom surface is disposed on the inner bottom surface of the sealed main body 302.

ガス整流部材312は先細り形状のテーパ状部材であり、小径側の端部を下方に向けた状態で、大径側の端部が密閉本体302の上面内側に固定されている。
本発明の流体用整流部材は、このようなシリコン単結晶引上げ装置300のガス整流部材312への適用も可能である。
The gas rectifying member 312 is a tapered member having a tapered shape, and the end on the large diameter side is fixed to the inside of the upper surface of the sealed body 302 with the end on the small diameter side facing downward.
The fluid rectifying member of the present invention can also be applied to the gas rectifying member 312 of such a silicon single crystal pulling apparatus 300.

本発明の流体用整流部材は、流体用配管、飛翔体の外装、バーナーのノズル等およびその製造に用いることができる。   The fluid rectifying member of the present invention can be used for fluid piping, a flying body exterior, a burner nozzle, and the like, and the production thereof.

10A、10B、10C 流体用整流部材
11 芯材
20A、20B、20C 筒状部
203 一方の端面(両端部)
204 他方の端面(両端部)
21 ストランド
22 セラミック繊維層
221 最内側セラミック繊維層(最表層)
222 最外側セラミック繊維層(最表層)
23 基材
CL 中心軸
PL 平面
10A, 10B, 10C Fluid rectifying member 11 Core materials 20A, 20B, 20C Cylindrical portion 203 One end face (both ends)
204 The other end face (both ends)
21 Strand 22 Ceramic fiber layer 221 Innermost ceramic fiber layer (outermost layer)
222 Outermost ceramic fiber layer (outermost layer)
23 Substrate CL Center axis PL Plane

Claims (8)

中心軸を包囲する筒状部を有する流体用整流部材であって、
前記筒状部は、内層のセラミック繊維層と最表層のセラミック繊維層とからなる支持材と、前記支持材を覆うセラミックマトリックスと、からなり、
前記内層のセラミック繊維層の外側および/または内側を覆う最表層のセラミック繊維層は、前記最表層のセラミック繊維層を構成するセラミック繊維と、前記中心軸に対して直交する平面と、のなす角度が10度以下である流体用整流部材。
A fluid rectifying member having a cylindrical portion surrounding the central axis,
The cylindrical portion is composed of a support material composed of an inner ceramic fiber layer and an outermost ceramic fiber layer, and a ceramic matrix covering the support material,
The outermost ceramic fiber layer covering the outer and / or inner side of the inner ceramic fiber layer is an angle formed by the ceramic fibers constituting the outermost ceramic fiber layer and a plane perpendicular to the central axis. A fluid rectifying member having a temperature of 10 degrees or less.
請求項1に記載の流体用整流部材であって、
前記筒状部の、前記中心軸に沿った両端部が開口している流体用整流部材。
The fluid rectifying member according to claim 1,
A fluid rectifying member in which both end portions along the central axis of the cylindrical portion are open.
請求項1または請求項2に記載の流体用整流部材であって、
前記筒状部の、前記中心軸に沿った両端部の少なくとも一方に蓋部を有し閉口している流体用整流部材。
The fluid rectifying member according to claim 1 or 2,
A fluid rectifying member having a lid at at least one of both end portions along the central axis of the cylindrical portion and closing.
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1項に記載の流体用整流部材であって、
前記筒状部の、一方の端面輪郭形状よりも他方の端面輪郭形状が大きい流体用整流部材。
A fluid rectifying member according to any one of claims 1 to 3, wherein
The fluid rectifying member having the other end surface contour shape larger than the one end surface contour shape of the cylindrical portion.
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1項に記載の流体用整流部材であって、
前記セラミック繊維層は、単位セラミック繊維を束ねたストランドが複数並べられて構成される流体用整流部材。
A fluid rectifying member according to any one of claims 1 to 4, wherein
The ceramic fiber layer is a fluid rectifying member configured by arranging a plurality of strands in which unit ceramic fibers are bundled.
請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1項に記載の流体用整流部材であって、
前記セラミックマトリックスは、SiCである流体用整流部材。
A fluid rectifying member according to any one of claims 1 to 5,
The ceramic matrix is a fluid rectifying member made of SiC.
請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1項に記載の流体用整流部材であって、
前記セラミック繊維は、SiC繊維である流体用整流部材。
The fluid rectifying member according to any one of claims 1 to 6,
The ceramic fiber is a flow straightening member for fluid which is SiC fiber.
請求項1ないし請求項7のうちのいずれか1項に記載の流体用整流部材であって、
前記中心軸は、流体の流れ方向に配置されることを特徴とする流体用整流部材。
The fluid rectifying member according to any one of claims 1 to 7,
The fluid flow straightening member, wherein the central axis is disposed in a fluid flow direction.
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