JP6461709B2

JP6461709B2 - 熱電対の固定方法

Info

Publication number: JP6461709B2
Application number: JP2015106340A
Authority: JP
Inventors: 智貴松田; 武義川原; 幸男伊原
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-05-26
Also published as: JP2016095294A

Description

本発明は、ハニカム構造体に備えられた熱電対の固定方法に関する。

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

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

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

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

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

特開２０１３−１７３１３４号公報

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

また、図６Ｃに示すように、異なる形状のセル１４を有し、所定のセル１４の端面の開口部が目封止されているハニカム構造体１０であっても良い。具体的には、図６Ｄと図６Ｅに示すように、このハニカム構造体１０は、流入側セル、すなわち流入端面１１において開口しているセル１４（入口開口セル１４ａ）の断面積と、流出側セル、すなわち流出端面１２において開口しているセル１４（出口開口セル１４ｂ）の断面積とを異ならせた構造（以下、「ＨＡＣ（ＨｉｇｈＡｓｈＣａｐａｃｉｔｙ）構造」ということがある）である。入口開口セル１４ａの断面積が出口開口セル１４ｂの断面積よりも小さく、入口開口セル１４ａの形状が略六角形であり、出口開口セル１４ｂの形状が略正方形である。また、図６Ｆに示すように、入口開口セル１４ａが分割壁１６によって複数の空間に分割されていても良い。なお、セル１４の断面積が大きい出口開口セル１４ｂの水力直径は例えば１．８６ｍｍ以上であり、ＨＡＣ構造を有さないハニカム構造体１０のセル１４の水力直径（例えば０．９９ｍｍ）よりも大きい。以下、このように比較的水力直径の大きい開口セルについて、「大開口セル１４ｃ」ということがある。

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

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

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

熱電対固定用針金３の全長は、第１の熱電対１の全長よりも短いものである。熱電対固定用針金３の流出端面１２のところから第一端３ａまでの長さは、第１の熱電対１の流出端面１２のところから測温部２１までの長さより短くても長くても良い。熱電対固定用針金３としては、使い古した熱電対や、例えばインコネル（登録商標）など、様々な針金を用いることができるが、流入ガスの風圧に耐える強度を有し、耐熱性、耐腐食性に優れた針金を用いることが好ましい。また、熱電対固定用針金３としては、１つのセル１４の水力直径に対する、（１つのセル１４に入れる第１の熱電対１の直径）×（本数）＋（熱電対固定用針金３の直径）×（本数）の割合が６０〜１００％となるような直径のものを用いることが好ましい。このような直径の熱電対固定用針金３を用いることにより、測定時に流入ガスの風圧によって、第１の熱電対１が流出端面１２側に移動することを防止することができ、且つ第１の熱電対１及び熱電対固定用針金３を挿入する際に、隔壁１３を傷つけることを防止することができる。例えば、水力直径が約１．５ｍｍで、第１の熱電対１の直径が０．５ｍｍのときは、（熱電対固定用針金３の直径）×（本数）は０．１５〜１．０ｍｍが好ましい。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

（実施例１）
セラミック粉末を含む坏土を所望の形状に押し出した後、乾燥し、焼成することによって、材質はコージェライト、本体サイズが直径１４３．８ｍｍ、長さ１５２．４ｍｍのハニカム構造体１０を製造した。次に、ハニカム構造体１０内の２つのセル１４の温度測定位置Ａ、Ｂに直径０．５ｍｍの第１の熱電対１を１本ずつ配置した。温度測定位置Ａ、Ｂを図７Ａに示す。なお、温度測定位置Ａは流出端面１２から１３７．４ｍｍの位置であり、温度測定位置Ｂは流出端面１２から１５．０ｍｍの位置であった。そして、直径０．５ｍｍの熱電対固定用針金３の第一端３ａを、第二端３ｂが外部に配置される位置になるように流出端面１２側からセル１４内に配置して、熱電対固定用針金３をそれぞれの第１の熱電対１に１本ずつ添わせ、結合部材２を用いて第１の熱電対１と熱電対固定用針金３をそれぞれ結合した状態で配置した。なお、熱電対固定用針金３の第一端３ａから結合部材２の当接面２ａまでの長さは５０ｍｍであった。熱電対固定用針金３としては使い古した熱電対を用いた。また、結合部材２としてはＳＵＳ３０４からなるスリーブを用い、第１の熱電対１と熱電対固定用針金３をかしめて固定した。その後、エンジンからの排気ガスをハニカム構造体１０の流入端面１１側から、排気圧力１０ｋＰａで６０分間流入し、２本の第１の熱電対１の位置を観察した。

（実施例２）
ハニカム構造体１０内の温度測定位置Ａ、Ｂと同じセル１４に、もう一つずつ温度測定位置２０を設け、その温度測定位置Ａ、Ｂに第１の熱電対１を配置し、温度測定位置Ｃ、Ｄに第２の熱電対５を配置した。温度測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを図７Ｂに示す。なお、温度測定位置Ｃは流出端面１２から８８．６ｍｍの位置であり、温度測定位置Ｄは流出端面１２から５１．８ｍｍの位置であった。また、第１の熱電対１と第２の熱電対５は同一の材料から成る。次に、第１の熱電対１と、第１の熱電対１と同じセル１４に配置された第２の熱電対５とを流出端面１２から外部で隣接させ、結合部材２を用いて、隣接させた第１の熱電対１と第２の熱電対５を結合した状態で配置した。これ以外は実施例１と同様である。

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

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

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

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

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

Claims

流体の流路となる流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁と、最外周に位置する外周壁とを有する柱状のハニカム構造体の前記セルに、前記流出端面側から１本以上の第１の熱電対を配置する際に、
前記第１の熱電対よりも短い熱電対固定用針金の第一端を、又は第一端と第二端を有する熱電対固定用針金の前記流出端面から前記セルの内部に配置される部分を折り返して形成された折り返し部を、第二端が外部に配置される位置になるように前記流出端面側から前記セル内に配置して、前記熱電対固定用針金を前記第１の熱電対に添わせるか、
又は前記第１の熱電対と、前記第１の熱電対と同じセル又は違うセルに配置された第２の熱電対とを前記流出端面から外部で隣接させ、
結合した際に少なくとも一部が前記セル内に入り込まない大きさの結合部材を用いて前記第１の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第１の熱電対と前記第２の熱電対を結合し、前記結合部材を前記流出端面に当接した状態で配置する熱電対の固定方法。
前記第１の熱電対と前記熱電対固定用針金を前記セル内に配置して添わせた後に、又は前記第１の熱電対と前記第２の熱電対を前記セル内に配置して隣接させた後に、前記結合部材にて前記第１の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第１の熱電対と前記第２の熱電対を結合する請求項１に記載の熱電対の固定方法。
前記熱電対固定用針金を前記第１の熱電対に添わせ、又は前記第１の熱電対と前記第２の熱電対を隣接させて、前記結合部材にて前記第１の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第１の熱電対と前記第２の熱電対を結合した後に、前記第１の熱電対を前記セル内に配置する請求項１に記載の熱電対の固定方法。
前記結合部材の前記流出端面との当接面の最大長が、前記セルよりも大きい請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱電対の固定方法。
前記結合部材は金属製のパイプ状のスリーブであり、前記第１の熱電対と前記熱電対固定用針金又は前記第１の熱電対と前記第２の熱電対をかしめて結合する請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電対の固定方法。
前記熱電対固定用針金の前記流出端面から前記セルの内部に配置した部分を、前記セルの径に合わせて少なくとも１回曲げる請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱電対の固定方法。
前記熱電対固定用針金の前記流出端面から前記セルの内部に配置される部分を、前記セルの径に合わせて少なくとも１回折り返し、その熱電対固定用針金の前記第一端及び前記第二端を、前記結合部材を用いて前記第１の熱電対と結合する請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱電対の固定方法。
前記ハニカム構造体は、所定のセルの流入端面の開口部を目封止するとともに残余のセルの流出端面を目封止する目封止部材を備えた目封止ハニカム構造体であり、前記１本以上の前記第１の熱電対を開口した前記流出端面側から挿入する請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱電対の固定方法。