JP2023140155A - 複数の焼き嵌め部材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の焼き嵌め部材を同時に製造することが可能な焼き嵌め部材の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】複数の金属管１０内に柱状セラミックス体２０をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする複数の焼き嵌め部材の製造方法である。この製造方法は、加熱炉１００の底部１１０に設置された複数の突出し治具５０のそれぞれに金属管１０の第１端部１１側を被せるように配置する金属管配置工程と、複数の金属管１０の第２端部１２側のそれぞれに柱状セラミックス体２０を配置する柱状セラミックス体配置工程と、金属管１０を拡径可能な温度に加熱炉１００内を加熱し、金属管１０内の突出し治具５０上に柱状セラミックス体２０を移動させて焼き嵌めする焼き嵌め工程とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の焼き嵌め部材の製造方法及び製造装置に関する。

熱交換器には、耐食性などの特性が要求されることが多いことから、セラミックス製の熱交換器が用いられている。熱交換器は、化学業界や製薬業界などにおいて、酸（臭素酸、硫酸、弗酸、硝酸、塩酸など）、アルカリ（苛性アルカリなど）、ハロゲン化物、食塩水、有機化合物などを含む各種流体の加熱、冷却、凝縮に利用されている。また、熱交換器は、エンジン始動時に冷却水、エンジンオイル、オートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）などを早期に暖めてフリクション（摩擦）損失を低減するシステムや、排ガス浄化用触媒を早期に活性化するために触媒を加熱するシステムにも利用されている。

セラミックス製の熱交換器としては、金属管内に柱状セラミックス体を収容した構造を有するものがある。このような構造を有する熱交換器は、内部でセラミックス体が破損しても、流体同士が交じり合わないという利点がある。
金属管内に柱状セラミックス体を収容する方法としては、金属管を加熱し、セラミックス体を金属管内の所定の位置に挿入した後に冷却する焼き嵌め法が知られている（例えば、特許文献１）。

特許第６５１０２８３号公報

しかしながら、従来の焼き嵌め法は、焼き嵌め専用の装置を用いて行われており、また、金属管内に柱状セラミックス体を収容した焼き嵌め部材を１個ずつしか製造できないため、焼き嵌め部材の生産効率が低いという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の焼き嵌め部材を同時に製造することが可能な焼き嵌め部材の製造方法及び製造装置を提供するものである。

上記の課題は、以下の本発明によって解決されるものであり、本発明は以下のように特定される。

本発明は、複数の金属管内に柱状セラミックス体をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする複数の焼き嵌め部材の製造方法であって、
加熱炉の底部に設置された複数の突出し治具のそれぞれに前記金属管の第１端部側を被せるように配置する金属管配置工程と、
複数の前記金属管の第２端部側のそれぞれに前記柱状セラミックス体を配置する柱状セラミックス体配置工程と、
前記金属管を拡径可能な温度に前記加熱炉内を加熱し、前記金属管内の前記突出し治具上に前記柱状セラミックス体を移動させて焼き嵌めする焼き嵌め工程と
を含む製造方法である。

また、本発明は、複数の金属管内に柱状セラミックス体をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする複数の焼き嵌め部材の製造方法であって、
誘導加熱装置の底部に設置された複数の突出し治具のそれぞれに前記金属管の第１端部側を被せるように配置する金属管配置工程と、
複数の前記金属管の第２端部側のそれぞれに前記柱状セラミックス体を配置する柱状セラミックス体配置工程と、
前記誘導加熱装置によって前記金属管を拡径可能な温度に加熱し、前記金属管内の前記突出し治具上に前記柱状セラミックス体を移動させて焼き嵌めする焼き嵌め工程と
を含む製造方法である。

また、本発明は、複数の金属管内に柱状セラミックス体をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする複数の焼き嵌め部材の製造装置であって、
底部に複数の突出し治具が設置された加熱炉と、
複数の前記突出し治具のそれぞれに前記金属管の第１端部側を被せるように配置する金属管配置手段と、
複数の前記金属管の第２端部側のそれぞれに前記柱状セラミックス体を配置する柱状セラミックス体配置手段と
を備える製造装置である。

さらに、本発明は、複数の金属管内に柱状セラミックス体をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする複数の焼き嵌め部材の製造装置であって、
底部に複数の突出し治具が設置された誘導加熱装置と、
複数の前記突出し治具のそれぞれに前記金属管の第１端部側を被せるように配置する金属管配置手段と、
複数の前記金属管の第２端部側のそれぞれに前記柱状セラミックス体を配置する柱状セラミックス体配置手段と
を備える製造装置である。

本発明によれば、複数の焼き嵌め部材を同時に製造することが可能な焼き嵌め部材の製造方法及び製造装置を提供することができる。

典型的な金属管の軸方向に平行な断面図である。 ハニカム構造体の軸方向に垂直な断面図である。 ハニカム構造体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の実施形態１における金属管配置工程を説明するための断面図である。 本発明の実施形態１における柱状セラミックス体配置工程を説明するための断面図である。 本発明の実施形態１における焼き嵌め工程を説明するための断面図である。 本発明の実施形態１における各工程を経て得られた焼き嵌め部材の断面図である。 本発明の実施形態１における突起部を有する突出し治具を用いる方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態１における柱状セラミックス体配置工程を説明するための断面図である。 本発明の実施形態１における荷重部材配置工程を説明するための断面図である。 本発明の実施形態１における荷重部材配置工程を説明するための断面図である。 本発明の実施形態２における金属管配置工程を説明するための上面図である。 本発明の実施形態２における金属管配置工程を説明するための上面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。

［実施形態１］
（１）複数の焼き嵌め部材の製造方法
本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法は、複数の金属管内に柱状セラミックス体をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めすることにより行われる。まず、この製造方法に用いられる金属管及び柱状セラミックス体について説明する。

＜金属管＞
金属管としては、特に限定されないが、耐熱性及び耐食性を有するものが好ましい。金属管の例としては、ＳＵＳ管、銅管、真鍮管、チタン管、Ｎｉ合金管、Ａｌ合金管などが挙げられる。また、金属管として、例示した各種管の２つ以上が接合された接合管を用いてもよい。
なお、焼き嵌め部材が熱交換器に用いられる場合、金属管は、熱交換時における柱状セラミックス体との熱膨張率の差により、金属管が柱状セラミックス体から抜け落ちないようなものであることが好ましい。

金属管の形状としては、金属管内に柱状セラミックス体を挿入可能な形状であれば特に限定されず、円筒形、角筒形などの各種形状とすることができる。また、金属管は、軸方向に均一な径を有するストレート管であってもよく、ストレート管以外の管であってもよい。ストレート管以外の管は、軸方向に径の大きさが変化するように構成された管であり、例えば、テーパー部を一部に有する、縮径及び／又は拡径した管が挙げられる。
ここで、典型的な金属管（ストレート管及びストレート管以外の管）の軸方向に平行な断面図を図１に示す。
図１（左側）に示されるストレート管は、第１端部１１と第２端部１２とを有する。また、図１（右側）に示される管は、第１端部１１と、第２端部１２と、テーパー部１３とを有し、第２端部１２側が拡径した構造を有する。

＜柱状セラミックス体＞
柱状セラミックス体は、セラミックスで柱状に形成され、第１端面から第２端面まで延びる流体の流路を有するものである。柱状とは、円柱状に限らず、軸方向（流路が延びる方向）に垂直な断面が楕円形状、円弧が複合されたオーバル形状、四角形、又はその他の多角形の形状のものであってもよい。また、柱状セラミックス体は、軸方向に垂直な断面において中央部に中空部を有する中空型セラミックス体であってもよい。

柱状セラミックス体の外径は、金属管の焼き嵌めする部分の内径よりも大きいことが好ましい。例えば、柱状セラミックス体の外径は、金属管の焼き嵌めする部分の内径よりも０．０５～０．８０ｍｍ大きいことが好ましい。このような範囲に柱状セラミックス体の外径を制御することにより、金属管に柱状セラミックス体を焼き嵌めし易くなる。
ここで、柱状セラミックス体の外径とは、柱状セラミックス体の軸方向（流体の流路方向）に垂直な柱状セラミックス体の断面形状に外接する最大円の直径を意味する。また、金属管の焼き嵌めする部分の内径とは、金属管の軸方向に垂直な金属管の焼き嵌めする部分の断面形状に内接する最大円の直径を意味する。

柱状セラミックス体の熱伝導率は、２５℃において、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、１００～３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることがより好ましく、１２０～３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが更に好ましい。柱状セラミックス体の熱伝導率を、このような範囲とすることにより、熱伝導性が良好となり、柱状セラミックス体内の熱を外部に効率良く伝達させることができる。なお、熱伝導率の値は、レーザーフラッシュ法（ＪＩＳ Ｒ１６１１－１９９７）により測定した値である。

柱状セラミックス体は、セラミックスを主成分とする。「セラミックスを主成分とする」とは、全質量に占めるセラミックスの質量比率が５０質量％以上であることをいう。
柱状セラミックス体は、熱伝導性が高いＳｉＣ（炭化珪素）を主成分として含むことが好ましい。「ＳｉＣ（炭化珪素）を主成分として含む」とは、全質量に占めるＳｉＣ（炭化珪素）の質量比率が５０質量％以上であることを意味する。
具体的には、柱状セラミックス体の材料として、Ｓｉ含浸ＳｉＣや（Ｓｉ＋Ａｌ）含浸ＳｉＣなどのＳｉ－ＳｉＣ系材料、金属複合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、及びＳｉＣなどを採用することができる。その中でも、安価に製造でき、高熱伝導であることからＳｉ－ＳｉＣ系材料を採用することが好ましい。

柱状セラミックス体は、ハニカム構造体であることが好ましい。
ここで、典型的なハニカム構造体の軸方向に垂直な断面図を図２及び３に示す。
図２に示されるハニカム構造体２００は、外周壁２１０と、外周壁２１０の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセル２２０を区画形成する隔壁２３０とを有する。また、図３に示されるハニカム構造体３００は、外周壁２１０と、内周壁２４０と、外周壁２１０と内周壁２４０との間に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセル２２０を区画形成する隔壁２３０とを有する。このハニカム構造体３００は、中空型ハニカム構造体と称される。これらのハニカム構造体２００，３００は、隔壁２３０を有することにより、セル２２０を流通する流体からの熱を効率良く集熱し、外部に伝達することができる。
なお、ハニカム構造体２００，３００の軸方向に垂直な断面におけるセル２２０の形状は、図示した形状に限定されず、円形、楕円形、三角形などの多角形などとしてもよい。

ハニカム構造体２００，３００の軸方向に垂直な断面におけるセル密度（即ち、単位面積当たりのセル２２０の数）は、特に限定されず、用途などに応じて適宜調整すればよいが、４～３２０セル／ｃｍ²の範囲であることが好ましい。セル密度を４セル／ｃｍ²以上とすることにより、隔壁２３０の強度、ひいてはハニカム構造体２００，３００自体の強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）を十分に確保することができる。また、セル密度を３２０セル／ｃｍ²以下とすることにより、流体が流れる際の圧力損失の増大を防止することができる。

ハニカム構造体２００，３００の隔壁２３０の厚みは、目的に応じて適宜設計すればよく、特に限定されない。隔壁２３０の厚みは、５０μｍ～２ｍｍとすることが好ましく、６０μｍ～６００μｍ以下とすることがより好ましい。隔壁２３０の厚みを５０μｍ以上とすると、機械的強度が向上して衝撃や熱応力による破損を防止できる。一方、隔壁２３０の厚みを２ｍｍ以下とすると、ハニカム構造体２００，３００側に占めるセル容積の割合が大きくなることによって流体の圧力損失が小さくなり、熱交換率を向上させることができる。

ハニカム構造体２００，３００の外周壁２１０及び内周壁２４０の厚みも、目的に応じて適宜設計すればよく、特に限定されない。外周壁２１０及び内周壁２４０の厚みは、焼き嵌め部材が一般的な熱伝導用途に用いられる場合は、０．３ｍｍ超過１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ～５ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍ～３ｍｍであることが更に好ましい。また、焼き嵌め部材が蓄熱用途に用いられる場合は、外周壁２１０の厚みを１０ｍｍ以上として外周壁２１０の熱容量を増大させることも好ましい。

外周壁２１０、隔壁２３０及び内周壁２４０の気孔率は、１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが更に好ましい。また、外周壁２１０、隔壁２３０及び内周壁２４０の気孔率は０％とすることもできる。外周壁２１０、隔壁２３０及び内周壁２４０の気孔率を１０％以下とすることにより、熱伝導率を向上させることができる。

ハニカム構造体２００，３００のアイソスタティック強度は、１００ＭＰａ超過が好ましく、１５０ＭＰａ以上がより好ましく、２００ＭＰａ以上が更に好ましい。ハニカム構造体２００，３００のアイソスタティック強度が、１００ＭＰａ超過であると、ハニカム構造体２００，３００が耐久性に優れたものとなる。ハニカム構造体２００，３００のアイソスタティック強度は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格Ｍ５０５－８７に規定されているアイソスタティック破壊強度の測定方法に準じて測定することができる。

柱状セラミックス体は、当該技術分野において公知の方法によって製造することができる。具体的な柱状セラミックス体の製造方法について、ハニカム構造体２００，３００の製造方法を例に説明する。
まず、セラミックス粉末を含む坏土を所望の形状に押出成形し、ハニカム成形体を作製する。このとき、適切な形態の口金及び治具を選択することにより、セル２２０の形状及び密度、隔壁２３０の数、長さ及び厚さ、外周壁２１０及び内周壁２４０の形状及び厚さなどを制御することができる。また、ハニカム成形体の材料としては、上記のセラミックスを用いることができる。例えば、Ｓｉ含浸ＳｉＣ複合材料を主成分とするハニカム成形体を製造する場合、所定量のＳｉＣ粉末に、バインダーと、水又は有機溶媒とを加え、得られた混合物を混練して坏土とし、成形して所望形状のハニカム成形体を得ることができる。そして、得られたハニカム成形体を乾燥し、減圧の不活性ガス又は真空中で、ハニカム成形体中に金属Ｓｉを含浸焼成することによって、ハニカム構造体２００，３００を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法は、上記の金属管及び柱状セラミックス体を用いて実施される。この製造方法は、金属管配置工程と、柱状セラミックス体配置工程と、焼き嵌め工程とを含む。これらの工程を説明するための断面図を図４～７に示す。また、これらの工程を経て得られた複数の焼き嵌め部材の断面図を図８に示す。

＜金属管配置工程＞
図４は、金属管配置工程を説明するための断面図である。図４に示されるように、金属管配置工程は、加熱炉１００の底部１１０に設置された複数の突出し治具５０のそれぞれに金属管１０の第１端部１１側を被せるように配置する工程である。
突出し治具５０は、加熱炉内における金属管１０の位置に加え、金属管１０における柱状セラミックス体２０の位置を決定する機能を有する治具である。したがって、突出し治具５０は、当該機能を得るための構造を有する。例えば、突出し治具５０は、金属管１０の第１端部１１側を被せることが可能なように、金属管１０の第１端部１１の管内径よりも小さな幅（水平方向長さ）を有する。また、金属管１０内の所定の位置に柱状セラミックス体２０を配置可能なように所定の位置に対応する高さ（鉛直方向長さ）を有する。さらに、焼き嵌め工程後に、焼き嵌め部材を除去することが可能なように、柱状セラミックス体２０の直径よりも小さな幅（水平方向長さ）を有する。なお、金属管１０が円筒形でない場合（例えば、角筒形である場合）、金属管１０の第１端部１１の管内径とは、金属管１０の第１端部１１の内周部に接する最大内接円の直径のことをいう。

突出し治具５０の外形は、金属管１０の形状に応じて適宜設定することができる。例えば、金属管１０が円筒形である場合、突出し治具５０の外形は、円柱状又は角柱状などの各種形状であり得るが、円柱状であることが好ましい。また、金属管１０が角筒形である場合、突出し治具５０の外形は、円柱状又は角柱状などの各種形状であり得るが、角柱状であることが好ましい。

突出し治具５０は、柱状セラミックス体２０が中空型セラミックス体である場合に、中空型セラミックス体の中空部に挿入可能な突起部を有することが好ましい。突起部を有する突出し治具５０を用いることにより、焼き嵌め工程の際に中空型セラミックス体を正確に位置決めし易くなる。
ここで、突起部を有する突出し治具５０を用いる場合を説明するための断面図を図８に示す。図８に示されるように、突出し治具５０は、中空型セラミックス体２５の中空部２６に挿入可能な突起部５１を有する。突起部５１の形状は、焼き嵌め工程の際に中空型セラミックス体２５を突出し治具５０の平面部上に移動可能なように、中空型セラミックス体２５の中空部２６の径よりも小さな幅（水平方向長さ）を有する。突起部５１の幅は、高さ（鉛直方向長さ）方向全体にわたって均一であっても（左図）、異なっていてもよい（右図）。また、後述する柱状セラミックス体配置工程において、複数の金属管１０の第２端部１２側のそれぞれに柱状セラミックス体２０を配置した際の突起部５１の高さは、中空型セラミックス体２５の第１端面２１よりも大きく、且つ第２端面２２よりも小さいことが好ましい。このような高さに突起部５１を制御することにより、焼き嵌め工程の際に中空型セラミックス体２５を突出し治具５０の平面部上に移動させ易くなる。

突出し治具５０は、加熱炉１００の底部１１０に直接設置されていてもよいし、他の部材（例えば、底板）を介して設置されていてもよい。また、加熱炉１００の底部１１０に突出し治具５０に相当する形状を予め形成しておいてもよい。

加熱炉１００の底部１１０における突出し治具５０の設置数は、特に限定されず、加熱炉１００の大きさに応じて適宜調整することができる。

突出し治具５０の材質としては、焼き嵌め工程時の加熱温度に耐え得る材料から形成されていれば特に限定されない。当該材料の例としては、アルミナなどが挙げられる。

＜柱状セラミックス体配置工程＞
図５は、柱状セラミックス体配置工程を説明するための断面図である。図５に示されるように、柱状セラミックス体配置工程は、複数の金属管１０の第２端部１２側のそれぞれに柱状セラミックス体２０を配置する工程である。
柱状セラミックス体２０は、金属管１０の形状に応じて、金属管１０の第２端部１２側の適切な位置に配置される。例えば、図５に示されるように、テーパー部１３を有する、第２端部１２側が拡径した金属管１０を用いる場合、柱状セラミックス体２０が金属管１０のテーパー部１３と接触するように配置される。このように配置することにより、柱状セラミックス体２０が傾くことを抑制することができる。

また、金属管１０がストレート管である場合、柱状セラミックス体２０がテーパー部を備えることが好ましい。ここで、金属管１０がストレート管である場合の柱状セラミックス体配置工程を説明するための断面図を図９に示す。図９に示されるように、金属管１０がストレート管である場合、金属管１０（ストレート管）の第２端部１２に柱状セラミックス体２０のテーパー部２３が接触するように配置される。このように配置することにより、金属管１０の外部に柱状セラミックス体２０が脱落してしまうことを抑制することができる。

＜焼き嵌め工程＞
図６は、焼き嵌め工程を説明するための断面図である。図６に示されるように、焼き嵌め工程は、金属管１０を拡径可能な温度に加熱炉１００内を加熱し、金属管１０内の突出し治具５０上に柱状セラミックス体２０を移動させて焼き嵌めする工程である。
加熱炉１００内で金属管１０を拡径可能な温度に加熱すると、金属管１０の第２端部１２側に配置された柱状セラミックス体２０が自重により、金属管１０内の突出し治具５０上に自然落下（移動）する。その後、加熱炉１００内を冷却することにより、金属管１０が縮径するため、柱状セラミックス体２０に金属管１０を焼き嵌めすることができる。このようにして加熱炉１００内で複数の柱状セラミックス体２０のそれぞれに金属管１０を焼き嵌めすることにより、加熱炉１００内で複数の焼き嵌め部材を同時に製造することができるため、焼き嵌め部材の生産効率が向上する。

加熱炉１００内における加熱温度は、金属管１０を拡径可能な温度であれば特に限定されず、金属管１０の種類に応じて適宜調整すればよい。典型的な加熱温度は、９００～１２００℃である。

図７は、上記の各工程を経て得られた焼き嵌め部材の断面図である。図７に示されるように、焼き嵌め部材１は、金属管１０と、金属管１０内に収容された柱状セラミックス体２０とを備える。
このような構造を有する焼き嵌め部材１は、耐食性や熱伝導性などが必要とされる各種用途で用いることができる。その中でも、焼き嵌め部材１は、熱交換器に用いられる熱伝導部材として用いられるのに適している。

本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法は、必要に応じて、柱状セラミックス体配置工程と焼き嵌め工程との間に、荷重部材配置工程を更に含んでもよい。

＜荷重部材配置工程＞
図１０は、荷重部材配置工程を説明するための断面図である。図１０に示されるように、荷重部材配置工程は、柱状セラミックス体２０上に荷重部材６０を配置する工程である。
焼き嵌め工程では、柱状セラミックス体２０の自重により、金属管１０内の突出し治具５０上に柱状セラミックス体２０を移動させているが、柱状セラミックス体２０の種類（例えば、柱状セラミックス体２０が軽量である場合など）によっては自重のみによる移動が難しい場合がある。そこで、柱状セラミックス体２０上に荷重部材６０を配置することにより、焼き嵌め工程において金属管１０内の突出し治具５０上に柱状セラミックス体２０を確実に移動させることができる。

荷重部材６０は、図１０に示されるように、複数の金属管１０の第２端部１２側に配置された各柱状セラミックス体２０上に個別に配置することができる。
また、荷重部材６０は、図１１に示されるように、複数の金属管１０の第２端部１２側に配置された複数の柱状セラミックス体２０に荷重を同時に印加可能なように一体に構成されていてもよい。このような構成の荷重部材６０を用いることにより、個別の荷重部材６０を用いる場合に比べて、荷重部材６０の設置や除去などの加熱炉１００内での作業が容易になる。

荷重部材６０としては、柱状セラミックス体２０に荷重を与えるとともに、焼き嵌め工程時の加熱温度に耐えることが可能な部材であれば特に限定されない。
また、荷重部材６０は、突出し治具５０とともに磁性材料から構成されていてもよい。突出し治具５０及び荷重部材６０を磁性材料から構成することにより、焼き嵌め工程において、荷重部材６０の重みだけでなく磁力により、金属管１０内の突出し治具５０上に柱状セラミックス体２０を確実に移動させることができる。

（２）複数の焼き嵌め部材の製造装置
本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造装置は、上記の複数の焼き嵌め部材１の製造方法を実施するのに適しており、複数の金属管１０内に柱状セラミックス体２０をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする装置である。
この製造装置は、底部１１０に複数の突出し治具５０が設置された加熱炉１００と、複数の突出し治具５０のそれぞれに金属管１０の第１端部１１側を被せるように配置する金属管配置手段と、複数の金属管１０の第２端部１２側のそれぞれに柱状セラミックス体２０を配置する柱状セラミックス体配置手段とを備える。このような構成を有する製造装置であれば、加熱炉１００内で複数の焼き嵌め部材を同時に製造することができる。

金属管配置手段は、金属管１０を把持して所定の位置に配置することが可能なアーム及び駆動機構を有するものであれば特に限定されない。同様に柱状セラミックス体配置手段も、柱状セラミックス体２０を把持して所定の位置に配置することが可能なアーム及び駆動機構を有するものであれば特に限定されない。各手段のアーム及び駆動機構は、特に限定されず、公知のものを用いることができる。

本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造装置は、柱状セラミックス体２０上に荷重部材６０を配置する荷重部材配置手段を更に備えてもよい。荷重部材配置手段を有していれば、焼き嵌め工程において金属管１０内の突出し治具５０上に柱状セラミックス体２０を確実に移動させることができる。
荷重部材配置手段は、荷重部材６０を所定の位置に移動させることが可能な駆動機構を有するものであれば特に限定されない。荷重部材配置手段の駆動機構は、特に限定されず、公知のものを用いることができる。

荷重部材配置手段は、複数の金属管１０の第２端部１２側に配置された各柱状セラミックス体２０上に個別に配置するものであることができる。
また、荷重部材配置手段は、複数の金属管１０の第２端部１２側に配置された複数の柱状セラミックス体２０に荷重を同時に印加可能なように一体に構成されていてもよい。このような構成の荷重部材配置手段を用いることにより、各柱状セラミックス体２０上に荷重部材６０を個別に配置する荷重部材配置手段に比べて、荷重部材６０の設置や除去などの加熱炉１００内での作業を容易にすることができる。

［実施形態２］
（１）複数の焼き嵌め部材の製造方法
本発明の実施形態２に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法は、金属管の加熱手段として誘導加熱装置を用いている点で、本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法と異なる。金属管の加熱手段として誘導加熱装置を用いることにより、金属管のみを選択的に加熱することができるため、金属管の内径が柱状セラミックス体の外径よりも大きくなり易い。したがって、誘導加熱装置を用いる場合、加熱炉を用いた場合に比べて焼き嵌めが容易になる。
なお、本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法の説明の中で登場した符号と同一の符号を有する構成要素は、本発明の実施形態２に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法における構成要素と同一である。また、本発明の実施形態２に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法は、本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法に対して、金属管の加熱手段として誘導加熱装置を用いていること以外は同じであるため、異なる点のみを説明する。

本発明の実施形態２に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法は、金属管配置工程と、柱状セラミックス体配置工程と、焼き嵌め工程とを含む。各工程を説明するための代表図として、金属管配置工程を説明するための上面図を図１２に示す。
また、本発明の実施形態２に係る複数の焼き嵌め部材の製造方法は、必要に応じて、柱状セラミックス体配置工程と焼き嵌め工程との間に、荷重部材配置工程を更に含んでもよい。

＜金属管配置工程＞
金属管配置工程は、誘導加熱装置の底部５１０に設置された複数の突出し治具５０のそれぞれに金属管１０の第１端部１１側を被せるように配置する工程である。
誘導加熱装置を構成する誘導加熱コイル５００は、図１２に示されるような１つの誘導加熱コイル内に複数の金属管１０を配置可能な構造とすることができる。また、誘導加熱装置は、図１３に示されるような、１つの金属管１０をそれぞれ収容可能な部分を複数有する誘導加熱コイル５００を備える構造であってもよい。なお、図１３は、図１２と同様に上面図である。
誘導加熱装置に配置される金属管１０の数は、特に限定されないが、その数を多くするほど焼き嵌め部材１の生産効率を高めることができる。

＜柱状セラミックス体配置工程＞
本発明の実施形態１における柱状セラミックス体配置工程と同様にすることができる。

＜焼き嵌め工程＞
焼き嵌め工程は、誘導加熱装置によって金属管１０を拡径可能な温度に加熱し、金属管１０内の突出し治具５０上に柱状セラミックス体２０を移動させて焼き嵌めする工程である。
誘導加熱装置によって金属管１０を拡径可能な温度に加熱すると、金属管１０の第２端部１２側に配置された柱状セラミックス体２０が自重により、金属管１０内の突出し治具５０上に自然落下（移動）する。その後、誘導加熱装置による加熱を停止して冷却することにより、金属管１０が縮径するため、柱状セラミックス体２０に金属管１０を焼き嵌めすることができる。このようにして誘導加熱装置によって金属管１０を加熱することにより、金属管１０のみを選択的に加熱することができるため、焼き嵌めが行い易くなる。また、複数の金属管１０を収容可能な誘導加熱装置を用いることにより、複数の焼き嵌め部材１を同時に製造することができるため、焼き嵌め部材１の生産効率が向上する。

＜荷重部材配置工程＞
本発明の実施形態１における荷重部材配置工程と同様にすることができる。

（２）複数の焼き嵌め部材の製造装置
本発明の実施形態２に係る複数の焼き嵌め部材の製造装置は、金属管の加熱手段として誘導加熱装置を用いている点で、本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造装置と異なる。
なお、本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造装置の説明の中で登場した符号と同一の符号を有する構成要素は、本発明の実施形態２に係る複数の焼き嵌め部材の製造装置における構成要素と同一である。また、本発明の実施形態２に係る複数の焼き嵌め部材の製造装置は、本発明の実施形態１に係る複数の焼き嵌め部材の製造装置に対して、金属管の加熱手段として誘導加熱装置を用いていること以外は同じであるため、異なる点のみを説明する。

本発明の実施形態２に係る複数の焼き嵌め部材の製造装置は、底部５１０に複数の突出し治具５０が設置された誘導加熱装置と、複数の突出し治具５０のそれぞれに金属管１０の第１端部１１側を被せるように配置する金属管配置手段と、複数の金属管１０の第２端部１２側のそれぞれに柱状セラミックス体２０を配置する柱状セラミックス体配置手段とを備える。このような構成を有する製造装置であれば、金属管１０のみを選択的に加熱することができるため、焼き嵌めを行い易くなる。また、複数の金属管１０を収容可能な誘導加熱装置を用いることにより、複数の焼き嵌め部材１を同時に製造することができるため、焼き嵌め部材１の生産効率が向上する。

１ 焼き嵌め部材
１０ 金属管
１１ 第１端部
１２ 第２端部
１３ テーパー部
２０ 柱状セラミックス体
２１ 第１端面
２２ 第２端面
２３ テーパー部
２５ 中空型セラミックス体
２６ 中空部
５０ 突出し治具
５１ 突起部
６０ 荷重部材
１００ 加熱炉
１１０ 底部
２００，３００ ハニカム構造体
２１０ 外周壁
２２０ セル
２３０ 隔壁
２４０ 内周壁
５００ 誘導加熱コイル
５１０ 底部

Claims (17)

1. 複数の金属管内に柱状セラミックス体をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする複数の焼き嵌め部材の製造方法であって、
   加熱炉の底部に設置された複数の突出し治具のそれぞれに前記金属管の第１端部側を被せるように配置する金属管配置工程と、
   複数の前記金属管の第２端部側のそれぞれに前記柱状セラミックス体を配置する柱状セラミックス体配置工程と、
   前記金属管を拡径可能な温度に前記加熱炉内を加熱し、前記金属管内の前記突出し治具上に前記柱状セラミックス体を移動させて焼き嵌めする焼き嵌め工程と
   を含む製造方法。
2. 複数の金属管内に柱状セラミックス体をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする複数の焼き嵌め部材の製造方法であって、
   誘導加熱装置の底部に設置された複数の突出し治具のそれぞれに前記金属管の第１端部側を被せるように配置する金属管配置工程と、
   複数の前記金属管の第２端部側のそれぞれに前記柱状セラミックス体を配置する柱状セラミックス体配置工程と、
   前記誘導加熱装置によって前記金属管を拡径可能な温度に加熱し、前記金属管内の前記突出し治具上に前記柱状セラミックス体を移動させて焼き嵌めする焼き嵌め工程と
   を含む製造方法。
3. 前記柱状セラミックス体配置工程と前記焼き嵌め工程との間に、前記柱状セラミックス体上に荷重部材を配置する荷重部材配置工程を更に含む、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記荷重部材は、複数の前記金属管の前記第２端部側に配置された複数の前記柱状セラミックス体に荷重を同時に印加可能なように一体に構成されている、請求項３に記載の製造方法。
5. 前記突出し治具及び前記荷重部材が磁性材料から構成されている、請求項３又は４に記載の製造方法。
6. 前記金属管は、テーパー部を有する、前記第２端部側が拡径した管であり、
   前記柱状セラミックス体配置工程において、前記柱状セラミックス体が前記金属管の前記テーパー部と接触するように配置される、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
7. 前記金属管がストレート管であり、前記柱状セラミックス体がテーパー部を備え、
   前記柱状セラミックス体配置工程において、前記ストレート管の第２端部に前記柱状セラミックス体の前記テーパー部が接触するように配置される、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
8. 前記柱状セラミックス体が、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体である、請求項１～７のいずれか一項に記載の製造方法。
9. 前記柱状セラミックス体が中空型セラミックス体であり、前記突出し治具が、前記中空型セラミックス体の中空部に挿入可能な突起部を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の製造方法。
10. 前記柱状セラミックス体が、外周壁と、内周壁と、前記外周壁と前記内周壁との間に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体である、請求項９に記載の製造方法。
11. 前記焼き嵌め部材が熱伝導部材である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の製造方法。
12. 複数の金属管内に柱状セラミックス体をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする複数の焼き嵌め部材の製造装置であって、
    底部に複数の突出し治具が設置された加熱炉と、
    複数の前記突出し治具のそれぞれに前記金属管の第１端部側を被せるように配置する金属管配置手段と、
    複数の前記金属管の第２端部側のそれぞれに前記柱状セラミックス体を配置する柱状セラミックス体配置手段と
    を備える製造装置。
13. 複数の金属管内に柱状セラミックス体をそれぞれ配置して同時に焼き嵌めする複数の焼き嵌め部材の製造装置であって、
    底部に複数の突出し治具が設置された誘導加熱装置と、
    複数の前記突出し治具のそれぞれに前記金属管の第１端部側を被せるように配置する金属管配置手段と、
    複数の前記金属管の第２端部側のそれぞれに前記柱状セラミックス体を配置する柱状セラミックス体配置手段と
    を備える製造装置。
14. 前記柱状セラミックス体上に荷重部材を配置する荷重部材配置手段を更に備える、請求項１２又は１３に記載の製造装置。
15. 前記荷重部材配置手段は、複数の前記金属管の前記第２端部側に配置された複数の前記柱状セラミックス体に荷重を同時に印加可能なように一体に構成されている、請求項１４に記載の製造装置。
16. 前記突出し治具及び前記荷重部材が磁性材料から構成されている、請求項１４又は１５に記載の製造装置。
17. 前記柱状セラミックス体が中空型セラミックス体であり、前記突出し治具が、前記中空型セラミックス体の中空部に挿入可能な突起部を有する、請求項１２～１６のいずれか一項に記載の製造装置。