WO2003078988A1 - Procede pour mesurer une conductivite thermique d'une structure en nid d'abeille - Google Patents

Procede pour mesurer une conductivite thermique d'une structure en nid d'abeille Download PDF

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Shuichi Ichikawa
Aiko Otsuka
Motomichi Itou
Takuma Makino
Original Assignee
Ngk Insulators, Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring the thermal conductivity of a honeycomb structure, which makes it possible to measure the thermal conductivity of the honeycomb structure using the shape of the honeycomb structure itself without producing a test piece or the like.
  • honeycomb structure made of ceramics (honeycomb filter) is used.
  • the honeycomb structure has, for example, a number of flow cells penetrating in the axial direction partitioned by partition walls, and the partition walls of the flow cells have a filtering ability, and one end of a predetermined flow cell is plugged.
  • the remaining flow cell is a structure formed by plugging the other end and collecting and removing particulate matter contained in the dust-containing fluid.
  • Honeycomb structures made of ceramics are used for purification of various exhaust gases because they have excellent heat resistance and corrosion resistance, and have favorable characteristics as a filter material in a high-temperature, corrosive gas atmosphere.
  • honeycomb structure In many cases, high-temperature exhaust gas flows through the honeycomb structure, and the thermal conductivity of the honeycomb structure changes the manner in which the honeycomb structure generates distortion due to heat. Therefore, design the honeycomb structure and grasp its thermal conductivity. There is a need. However, since the honeycomb structure has a special structure, a method for measuring the thermal conductivity of the honeycomb structure itself without producing test pieces or the like has not been established so far.
  • the laser flash method is specified in JISR 1611.
  • This method is limited in that the material of the object to be measured is limited to a material having a porosity of 10% or less, and the sample shape at the time of measurement is limited to a flat plate such as a quadrilateral having a side of 10 mm or less. . Because of this, honeycomb There was a problem that the above method could not be adopted for the structure in terms of its material and shape. In addition, there was a problem with workability because it had to be processed into test specimens.
  • the present invention has been made in view of the above-described problem, and measures the thermal conductivity of a honeycomb structure in the shape of the honeycomb structure itself or a predetermined block shape without producing a test piece having a specific shape. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the thermal conductivity of a honeycomb structure, which enables the following. Disclosure of the invention
  • the present invention provides the following method for measuring thermal conductivity.
  • the thermal conductivity ⁇ (W / mK) of the honeycomb structure is determined by measuring the heat flow rate Ql (W / m 2 ), Q2 (W / m 2 )
  • the heat flow QH (W / m 2 ) (Q1 + Q2) / 2 of the 82-cam structure derived by measuring the distance, and the distance L (ra) between both ends of the honeycomb structure And the temperature T 1 (K) and T 2 (K) at both ends of the 82 cam structure in the steady state, calculated from the following equation (1).
  • a method for measuring the thermal conductivity of a cam structure is determined by measuring the heat flow rate Ql (W / m 2 ), Q2 (W / m 2 )
  • the heat flow QH (W / m 2 ) (Q1 + Q2) / 2 of the 82-cam structure derived by measuring the distance, and the distance L (ra) between both ends of the honeycomb structure
  • the high thermal conductivity member is formed by applying a paste containing a substance having a high thermal conductivity to the contact surface of the non-cam structure and / or the contact member. The method for measuring the thermal conductivity of a honeycomb structure according to [4] or [5].
  • honeycomb structure contains at least one selected from the group consisting of silicon carbide, a composite of silicon carbide and metal silicon, and silicon nitride.
  • a method for measuring the thermal conductivity of a honeycomb structure BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a side view showing an 82-cam structure and contact members brought into contact with both ends thereof in one embodiment of the method for measuring the thermal conductivity of a honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a honeycomb structure, a contact member, and the like cut along a plane including a shaft in another embodiment of the method for measuring the thermal conductivity of an 82-cam structure of the present invention.
  • the method for measuring the thermal conductivity of the honeycomb structure of the present invention is as follows.
  • the temperature condition of the entire 82-cam structure is set to a steady state, and the thermal conductivity is measured, regardless of the shape of the honeycomb structure.
  • the thermal conductivity can be easily measured as the honeycomb structure itself having a shape or a block shape cut out from the honeycomb structure at a predetermined size (without preparing a test piece having a specific shape).
  • FIG. 1 is a side view showing a honeycomb structure and contact members brought into contact with both ends of the 82-cam structure in one embodiment of the method for measuring the thermal conductivity of the present invention.
  • the temperatures at both ends in the axial direction of the honeycomb structure are controlled to different predetermined temperatures.
  • contact members 2 (21, 22) controlled at a constant temperature are brought into contact with both axial end portions 11, 12 of the honeycomb structure 1.
  • the temperatures of both ends 11 and 12 are set to the different predetermined temperatures. Accordingly, the temperature state of the entire honeycomb structure 1 can be set to a steady state.
  • the heat flow QH of the honeycomb structure 1 in the steady state is obtained.
  • the heat flow QH is measured by the heat flow meters 3 (31, 32) which are connected in advance to the contact members 21 and 22 which are in contact with both ends 11 and 12 of the steady-state 82 cam structure 1, respectively.
  • the temperature state of the entire honeycomb structure is set to a steady state and the thermal conductivity is measured, for example, a cylindrical honeycomb structure itself or a predetermined size is cut therefrom regardless of the shape of the honeycomb structure.
  • the thermal conductivity can be easily measured as a block shape (without preparing a test piece of a specific shape).
  • thermo conductivity in order to measure the thermal conductivity by setting the temperature state of the entire honeycomb structure to a steady state, regardless of the shape of the honeycomb structure, for example, a cylindrical honeycomb structure itself or a predetermined size was cut out therefrom.
  • a block shape specifically shape
  • the thermal conductivity can be easily measured (without preparing a test piece).
  • Such a method of measuring the thermal conductivity is called a stationary method (JISA 1412), and has not been applied to a honeycomb structure until now.
  • the thermal contact between both end portions 11 and 12 of the honeycomb structure 1 and the contact members 21 and 22 is made as good as possible, and the contact member 21 and the end portion 1 of the 82-cam structure are improved. It is preferable that heat be transmitted between the contact member 1 and the end portion 12 of the honeycomb structure and the contact member 22 with as little loss as possible. Since the loss of the heat flow in this portion is measured as the difficulty of heat conduction of the honeycomb structure itself, there is a possibility that the measurement accuracy of the thermal conductivity of the honeycomb structure may be reduced. For example, the state of contact between the end surface of the end portion 11 of the honeycomb structure and the contact surface 21 1 of the contact member 21 has many (wide) gaps due to the fine irregularities of each surface. In such a case, heat transfer may be difficult. Furthermore, in the case of a honeycomb structure made of a material having a high thermal conductivity, the accuracy may be greatly reduced.
  • heat radiation from the exposed portion of the side surface of the honeycomb structure 1 is as small as possible.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a honeycomb structure, a contact member, and the like cut along a plane including a shaft in another embodiment of the method for measuring the thermal conductivity of an 82-cam structure according to the present invention.
  • the thermal contact between both end portions 11 and 12 of the honeycomb structure 1 and the contact members 21 and 22 is improved, and the contact member 21 and the end portion 11 of the honeycomb structure 11 and the honeycomb structure 1 are formed.
  • the contact member 21 and the end 1 1 of the honeycomb structure are used to transfer heat between the end 12 of the structure and the contact member 2 2 with as little loss as possible.
  • the conductivity member 4 Since the conductivity member 4 has a high thermal conductivity, it is interposed between the end portions 11 and 12 of the 82-cam structure and the contact members 21 and 22 to reduce the thermal conductivity of the 82-cam structure. Measurement does not increase the measurement error.
  • the high thermal conductivity member 4 is preferably a sheet having flexibility. By forming the sheet having flexibility, the sheet is deformed into the shape of the gap formed between the contact surfaces as described above, and the gap can be filled, so that the heat transfer can be further improved.
  • a material of the high thermal conductivity member 4 formed of a flexible sheet a metal foil such as aluminum, aluminum, and copper is preferable.
  • the thickness of the high thermal conductivity member 4 is preferably as thin as possible with respect to the sample in order to suppress the influence on the measured value.
  • the thermal conductivity ⁇ 2 (W / m K ) And the thickness L 2 (m) are used to calculate the corrected thermal conductivity ⁇ 1 (W / mK) of the sample (82-cam structure 1) according to the following equation (2).
  • the high thermal conductivity member 4 is made of a paste containing a substance (powder) having a high thermal conductivity such as carbon or silver (for example, in a state where the powder is kneaded with an organic solvent represented by acetone). It may be a coating film formed by applying to each contact surface of the end portions 11 and 12.
  • the paste may be applied to any one of the contact surfaces of the end portions 11 and 12 of the honeycomb structure or the contact surfaces 21 1 and 22 of the contact members 21 and 22. , Or both. By applying the paste, the gap formed between the contact surfaces described above can be filled, and the heat transfer can be improved.
  • the 1 to 10 kg / cm 2 the contact pressure when the contact member 2 is in contact with eighty-two cam structure 1 or the high thermal conductivity member 4, good heat transfer to fill the gaps between the contact surfaces Can be
  • the thermal conductivity in the case of a honeycomb structure made of a material having a thermal conductivity of 1 (W / mK) or more, the thermal conductivity can be suitably measured.
  • the thermal conductivity of the honeycomb structure having a high thermal conductivity is high. The rate can be measured accurately.
  • Preferred examples of the material of the honeycomb structure include silicon carbide, a composite of silicon carbide and metal silicon, silicon nitride, and other non-oxides having relatively high thermal conductivity.
  • the thermal conductivity of the material is 1 W / mK or more, it can be applied to oxides.
  • the thermal conductivity of the honeycomb structure when measuring the thermal conductivity of the honeycomb structure, it is preferable to cover the exposed portion 13 on the side surface of the honeycomb structure 1 with the heat insulating material 5.
  • the heat insulating material include urethane mats and styrofoam.
  • the range covered with the heat insulating material may be not only the exposed portion 13 but also the whole including the contact member 2. Surrounding with a honeycomb of the same material instead of a heat insulating material has an effect of homogenizing the heat flow in the honeycomb structure, and is another preferred example.
  • honeycomb structures made of metal silicon-bonded silicon carbide in which silicon carbide is bonded with metal silicon, with a common rib thickness of 15m i 1 and different cell density of 200 cpsi (cellpers qu areinch) and 300 cpsi It was produced by a typical extrusion molding method.
  • a 35 x 35 x 25 mm block was cut out from the obtained two types of honeycomb structures, and as shown in Fig. 1, without using either a high thermal conductivity member or a heat insulating material, Thermal conductivity was measured by the steady-state method. Then, as shown in FIG. 2, the thermal conductivity was measured by the steady-state method using both the high thermal conductivity member and the heat insulating member, or using one of them. Table 1 shows the results.
  • Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 Example 6 Example 7 No thermal conductivity member None Ash Int None Aluminum foil Ash Int None Ash? Heat insulation material None None iS Styrol none Styrol none Styrene cell density (cps i) 200 200 200 200 200 300 300 Opening ratio (%) 62 62 62 62 55 55 Effective area ratio (%) 38 38 38 38 38 45 45 Thermal conductivityConverted value (W / mK) 11 11 11 11 11 14 14 Thermal conductivityMeasured value (W / mK) 4 12 8 8 12 6 15
  • the thermal conductivity ⁇ converted value refers to the thermal conductivity of the test piece obtained by processing the honeycomb structure into a specific shape by the laser flash method in accordance with JISR 1611, and The value is obtained by multiplying the effective area ratio, which indicates the effective area obtained by subtracting the area corresponding to the opening from the area of the end face, by the measured thermal conductivity, and converting it to the thermal conductivity of the honeycomb structure itself.
  • the honeycomb structure was measured by the laser flash method, it included errors due to porosity problems, etc., but there is a certain degree of certainty.In this example, the evaluation was made in comparison with the laser flash method. .
  • Table 1 the thermal conductivity of the honeycomb structure can be measured by the steady-state method.
  • the thermal conductivity can be measured even when the high thermal conductivity member and the heat insulating material are not used, but by using the aluminum foil / carbon sheet as the high thermal conductivity member, In addition, by using styrofoam as a heat insulating material, a value closer to the laser-flash method can be obtained (Examples 2 to 5, 7).
  • the thermal conductivity of the honeycomb structure can be measured without using a specific shape of a test piece or the like. It can be measured in shape or in a predetermined block shape. This improves the workability of thermal conductivity measurement and reduces the time required to prepare (process) the sample.

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Description

明 細 書
Λ二カム構造体の熱伝導率の測定方法 技術分野
本発明は、 ハニカム構造体の熱伝導率を、 試験片等を作製することなく、 ハニ カム構造体そのものの形状で測定することを可能にする、 ハニカム構造体の熱伝 導率の測定方法に関する。 背景技術
自動車 （特にディーゼルエンジン搭載の自動車） の排気ガスや廃棄物の焼却時 に発生する焼却排ガス等に含有される、 塵やその他の粒子状物質を捕集するため 、 又は各種鉱工業における製造工程から排出される高温排ガスから製品や原材料 を回収するために、 セラミックスからなるハニカム構造体 （ハニカムフィル夕） が使用されている。 ハニカム構造体は、 例えば隔壁により仕切られた軸方向に貫 通する多数の流通セルを有するとともに、 この流通セルの隔壁が濾過能を有し、 所定の流通セルについては一方の端部を目封じし、 残余の流通セルについては他 方の端部を目封じしてなり、 含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するよ うに形成された構造体である。 セラミックスからなるハニカム構造体は、 耐熱性 、 耐食性に優れ、 高温、 腐食性ガス雰囲気でのフィルタ材料として好ましい特性 を有しているため、 種々の排気ガスの浄化に利用されている。
ハニカム構造体は、 高温の排気ガスを流す場合が多く、 その熱伝導性により、 ハニカム構造体の熱による歪みの発生の仕方が変わるため、 ハニカム構造体の設 計上、 その熱伝導率を把握する必要がある。 しかし、 ハニカム構造体は、 その構 造が特殊なため、 試験片等を作製することなく、 ハニカム構造体そのものの熱伝 導率を測定する方法は、 これまで確立されていなかった。
従来は、 例えば、 ファインセラミックスの熱伝導率の測定方法として、 J I S R 1 6 1 1にレーザーフラッシュ法が規定されている。 この方法は、 被測定物 の材質が気孔率 1 0 %以下の材料に限定され、 また、 測定時の試料形状が一辺 1 0 mm以下の四辺形等の平板に限定される等の制約がある。 このため、 ハニカム 構造体はその材質及び形状の面で前述の方法を採用することができないという問 題があった。 更に、 試験片に加工しなくてはならないため、 作業性の問題もあつ た。
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、 ハニカム構造体の熱伝導率を 、 特定形状の試験片等を作製することなく、 ハニカム構造体そのものの形状又は 所定のブロック形状で測定することを可能にする、 ハニカム構造体の熱伝導率の 測定方法を提供することを目的とする。 発明の開示
上記目的を達成するため、 本発明によつて以下の熱伝導率の測定方法が提供さ れる。
[ 1 ] ハニカム構造体の両端部の温度をそれぞれ異なる所定温度に制御した状 態で、 八二カム構造体全体の温度状態を定常状態とし、 この状態で熱伝導率を測 定することを特徴とする八二カム構造体の熱伝導率の測定方法。
[2] 一定温度に制御した接触部材を、 前記ハニカム構造体の両端部に接触さ せることにより、 前記両端部の温度を異なる所定温度に制御する [1] に記載の 八二カム構造体の熱伝導率の測定方法。
[3] 前記ハニカム構造体の熱伝導率 λ (W/mK) を、 前記接触部材に熱流 計を接続して前記接触部材のそれぞれにおける熱流量 Ql (W/m2) 、 Q2 ( W/m2) を測定することにより導出される前記八二カム構造体の熱流量 QH ( W/m2) = (Q1 +Q2) /2と、 前記ハニカム構造体の両端部間の距離 L ( ra) と、 前記定常状態における前記八二カム構造体の両端部の温度 T 1 (K) 、 T2 (K) との関係として規定した、 下記式 （1) から算出する [2] に記載の 八二カム構造体の熱伝導率の測定方法。
λ-QH · (L/ (T 1 -T 2) ) · ( 1)
C 4 ] 前記ハニカム構造体の端部と前記接触部材とを高熱伝導率部材を介して 接触させる [2] 又は [3] に記載の八二カム構造体の熱伝導率の測定方法。
[5] 前記高熱伝導率部材として、 柔軟性を有するシートを用いる [4] に記 載のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。 [6] 前記高熱伝導率部材が、 熱伝導率の高い物質を含有するペーストを、 前 記ノ\二カム構造体及び/又は前記接触部材の接触面に、 塗布して形成した塗膜か らなる [4] 又は [5] に記載のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
[7] 前記接触部材と前記八二カム構造体の端部との接触圧を 1〜10 kg/ cm2とする [2] 〜 [6] のいずれかに記載の八二カム構造体の熱伝導率の測 定方法。
[8] 前記八二カム構造体の側面の露出部分を断熱材で覆う [1] 〜 [7] の いずれかに記載のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
[9] 前記ハニカム構造体の材質の熱伝導率が 1 (W/mK) 以上である [1 ：] 〜 [8] のいずれかに記載のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
[10] 前記ハニカム構造体が、 炭化珪素、 炭化珪素と金属珪素との複合体及 び窒化珪素からなる群から選ばれる少なくとも 1種を含有する [1] 〜 [9] の いずれかに記載のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法の一の実施の形態にお ける、 八二カム構造体とその両端部に接触させた接触部材を示す側面図である。 図 2は、 本発明の八二カム構造体の熱伝導率の測定方法の他の実施の形態にお ける、 ハニカム構造体及び接触部材等を軸を含む平面で切断した断面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法は、 八二カム構造体全体の温度 状態を定常状態にして、 熱伝導率を測定することにより、 ハニカム構造体の形状 に関係なく、 例えば円筒形状のハニカム構造体そのもの又はそこから所定サイズ で切り出したブロック形状として （特定形状の試験片を作製することなく） 簡易 に熱伝導率を測定することができる。
以下、 本発明の実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明するが、 本発明 は以下の実施の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、 適宜設計の変更、 改良等が加えられること が理解されるべきである。
図 1は、 本発明の八二カム構造体の熱伝導率の測定方法の一の実施の形態にお ける、 ハエカム構造体とその両端部に接触させた接触部材を示す側面図である。 本実施の形態では、 ハニカム構造体の熱伝導率を測定するために、 まずハニカ ム構造体の軸方向両端部の温度をそれぞれ異なる所定温度に制御する。 そのため に、 図 1に示すように、 ハニカム構造体 1の軸方向両端部 1 1、 12に一定温度 に制御した接触部材 2 (21、 22) を接触させる。 このように、 異なる所定温 度に制御された接触部材 21、 22をそれぞれハニカム構造体 1の軸方向両端部 11、 12に接触させることにより、 両端部 1 1、 12の温度を異なる所定温度 とすることができ、 これにより、 ハニカム構造体 1全体の温度状態を定常状態に することができる。
次に、 定常状態にしたハニカム構造体 1の熱流量 QHを求める。 熱流量 QHは 、 定常状態の八二カム構造体 1の両端部 1 1、 12に接触している接触部材 21 、 22に予め接続しておいた熱流計 3 (31、 32) で、 それぞれ接触部材 21 、 22を流れる熱流量 Ql、 Q 2を測定し、 QH= (Q1 +Q2) ノ 2の式を用 いて算出される。
そして、 本実施の形態においては、 ハニカム構造体 1の熱伝導率 λ (W/mK ) は、 定常状態における、 上記ハニカム構造体 1の熱流量 QH (W/m2) = ( Q 1 +Q 2) /2と、 ハニカム構造体 1の両端部間の距離 L (m) と、 ハニカム 構造体 1の両端部 1 1、 12の温度 Tl (K) 、 T2 (K) との関係として規定 した、 下記式 （1) から算出される。
A=QH · (LZ (T 1 -T2) ) (1)
このように、 ハニカム構造体全体の温度状態を定常状態にして、 熱伝導率を測 定するため、 ハニカム構造体の形状に関係なく、 例えば円筒形状のハニカム構造 体そのもの又はそこから所定サイズで切り出したブロック形状として (特定形状 の試験片を作製することなく） 簡易に熱伝導率を測定することができる。
このように、 ハニカム構造体全体の温度状態を定常状態にして、 熱伝導率を測 定するため、 ハニカム構造体の形状に関係なく、 例えば円筒形状のハニカム構造 そのもの又はそこから所定サイズで切り出したブロック形状として (特定形状の 試験片を作製することなく） 簡易に熱伝導率を測定することができる。 このよう な熱伝導率の測定方法を定常法といい （J I S A 1 4 1 2 ) 、 これまでハニカ ム構造体には適用することがなかった。
本実施の形態では、 ハニカム構造体 1の両端部 1 1、 1 2と接触部材 2 1、 2 2との熱的接触をできるだけ良好にし、 接触部材 2 1と八二カム構造体の端部 1 1との間、 及びハニカム構造体の端部 1 2と接触部材 2 2との間で、 できるだけ ロスなく熱が伝わることが好ましい。 この部分の熱流量のロスは、 ハニカム構造 体そのものの熱伝導のし難さとして計測されるため、 ハニカム構造体の熱伝導率 の測定精度を低下させるおそれがある。 例えば、 ハニカム構造体の端部 1 1の端 面と、 接触部材 2 1の接触面 2 1 1との接触状態が、 それぞれの面が有する細か い凹凸等により、 多くの （広い） 隙間が形成された状態となった場合には、 熱が 伝達し難くなるおそれがある。 更に、 熱伝導率の高い材質からなるハニカム構造 体の場合にその精度の低下が大きくなるおそれがある。
また、 熱伝導率の測定精度をより向上させるために、 ハニカム構造体 1に熱が 流れる際に、 できるだけハニカム構造体 1の側面の露出部分からの放熱が少ない ことが好ましい。
図 2は本発明の八二カム構造体の熱伝導率の測定方法の他の実施の形態におけ る、 ハニカム構造体及び接触部材等を軸を含む平面で切断した断面図である。 上述のように、 ハニカム構造体 1の両端部 1 1、 1 2と接触部材 2 1、 2 2と の熱的接触を良好にし、 接触部材 2 1とハニカム構造体の端部 1 1、 ハニカム構 造体の端部 1 2と接触部材 2 2のそれぞれの間で、 できるだけロスなく熱が伝わ るようにするため、 図 2に示すように、 接触部材 2 1とハニカム構造体の端部 1 1とを、 高熱伝導率部材 4 1を介して接触させ、 接触部材 2 2と八二カム構造体 の端部 1 2とを、 高熱伝導率部材 4 2を介して接触させた。 このように接触部材 2 1、 2 2とハニカム構造体の端部 1 1、 1 2とを高熱伝導率部材 4 1、 4 2を 介して接触させることにより、 ハニカム構造体の端部 1 1の端面と接触面 2 1 1 との接触において、 それぞれの面が有する細かい凹凸等により形成された隙間が 、 高熱伝導率部材 4の介在により少なくなる。 このため、 熱の伝達がより良好と なり、 八二カム構造体の熱伝導率をより精度良く測定することができる。 高熱伝 導率部材 4は熱伝導率が高いため、 八二カム構造体の端部 1 1、 1 2と接触部材 2 1、 2 2との間に介在させて八二カム構造体の熱伝導率を測定しても、 測定誤 差は大きくならない。
高熱伝導率部材 4は、 柔軟性を有するシートであることが好ましい。 柔軟性を 有するシートにすることにより、 上述のように接触面同士の間に形成される隙間 の形に変形し、 隙間を埋めることができるため、 より熱の伝達を良好にすること ができる。 柔軟性を有するシートからなる高熱伝導率部材 4の材質としては、 力 一ボン、 アルミニウム、 銅等の金属の箔が好ましい。 高熱伝導率部材 4の厚さは 測定値への影響を抑えるため試料に対してできるだけ薄いほうが好ましい。 また 高熱伝導率部材 4と試料 （ハニカム構造体 1 ) の厚みの関係により、 測定値入へ の影響が無視できない場合は、 高熱伝導率部材 4の材質の熱伝導率 λ 2 (W/m K) と厚み L 2 (m) の値を用いて下記式 （2 ) に従って試料 （八二カム構造体 1 ) の補正熱伝導率 λ 1 (W/mK) を算出する。
Figure imgf000008_0001
λ ：八二カム構造体の熱伝導率 （W/mK)
λ 1 ：ハニカム構造体の補正熱伝導率 （WZmK)
λ 2 .：高熱伝導率部材の熱伝導率 （WZmK)
L ：ハニカム構造体とその両端部に配置した 2枚の高熱伝導率部材とを合わせ た厚み （m)
L 1 ：ハニカム構造体の厚み （m)
L 2 ：高熱伝導率部材の厚み （m)
また、 高熱伝導率部材 4は、 カーボンや銀等の熱伝導率の高い物質 （粉末） を 含有するペースト （例えばアセトンに代表される有機溶媒で粉末を練った状態の もの） をハニカム構造体の端部 1 1、 1 2のそれぞれの接触面に塗布して形成し た塗膜であってもよい。 上記ペーストを塗布するのは、 ハニカム構造体の端部 1 1 , 1 2のそれぞれの接触面又は接触部材 2 1、 2 2の接触面 2 1 1、 2 2 2の いずれであってもよいし、 その両方でもよい。 ペーストを塗布することによって も、 上述の接触面同士の間に形成される隙間を埋めて、 熱の伝達を良好にするこ とができる。 接触部材 2が八二カム構造体 1又は高熱伝導率部材 4と接触するときの接触圧 を 1〜10 k g/cm2にすることにより、 各接触面間の隙間を埋めて熱の伝達 を良好にすることができる。
本実施の形態においては、 熱伝導率が 1 (W/mK) 以上の材質からなるハニ カム構造体の場合、 その熱伝導率を好適に測定することができる。 特に、 ハニカ ム構造体と接触部材との間に高熱伝導率部材を介して熱伝導率を測定する場合に は、 熱の伝達が良好であるため、 熱伝導率の高いハニカム構造体の熱伝導率を精 度良く測定することができる。 また、 ハニカム構造体の材質としては、 炭化珪素 、 炭化珪素と金属珪素との複合体、 窒化珪素、 その他熱伝導率が比較的高い非酸 化物等が好適例として挙げられる。 また材質の熱伝導率が 1 W/mK以上あれば 酸化物に対しても適用できる。
また、 図 2に示すように、 ハニカム構造体の熱伝導率を測定する際には、 ハニ カム構造体 1の側面の露出部分 13を断熱材 5で覆うことが好ましい。 断熱材 5 で覆うことにより、 熱伝導率測定時の熱が側面の露出部分 13から放出されるこ とが抑制されるため、 熱伝導率の測定をより精度良く行うことができる。 断熱材 としては、 例えばウレタンマット、 発泡スチロール等が挙げられる。 また、 断熱 材で覆う範囲は、 露出部分 13だけでなく、 接触部材 2を含む全体としてもよい 。 また断熱材の代わりに、 同材質のハニカムで取り囲むことは、 ハニカム構造体 中の熱の流れを均質化させる効果があり、 もう一つの好適例として挙げられる。 実施例
以下、 本発明を実施例により具体的に説明するが、 本発明はこれら実施例に限 定されるものではない。
(実施例 1〜 7 )
金属珪素で炭化珪素を結合した金属珪素結合炭化珪素からなり、 リブ厚 15m i 1を共通とし、 セレ密度を 200 c p s i (c e l l p e r s qu a r e i n c h) と 300 c p s iに異ならせた 2種類のハニカム構造体を一般的な 押出し成形法により作製した。
得られた 2種類のハニカム構造体から 35 X 35 X 25 mmのブロックを切り 出し、 図 1に示すように、 高熱伝導率部材及び断熱材のいずれも使用しないで、 定常法により熱伝導率測定を行った。 そして、 図 2に示すように、 高熱伝導率部 材及び断熱部材の両方を使用して、 又はそれらのうち一方を使用して、 定常法に より熱伝導率測定を行った。 結果を表 1に示す。
実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 実施例 5 実施例 6 実施例 7 咼熱伝導率部材 なし 灰 ン-ト なし アルミ箔 灰 ン-卜 なし 灰？^ン-ト 断熱材 なし なし iSスチロール なし スチロ-ル なし スチ口-ル セル密度（cps i) 200 200 200 200 200 300 300 開口率（%) 62 62 62 62 62 55 55 有効面積率 (%) 38 38 38 38 38 45 45 熱伝導率 ·換算値 (W/mK) 11 11 11 11 11 14 14 熱伝導率 ·測定値 (W/mK) 4 12 8 8 12 6 15
ここで熱伝導率 ·換算値とは、 J I S R 1 6 1 1に準拠してレーザ一フラッ シュ法で、 ハニカム構造体を特定の形状に加工した試験片の熱伝導率を測定し、 ハニカム構造体端面の面積から開口部に相当する面積を差し引いた有効面積を示 す有効面積率を、 測定した熱伝導率に乗じて、 ハニカム構造体そのものとしての 熱伝導率に換算した値を意味する。 レーザーフラッシュ法でハニカム構造体を測 定した場合には気孔率の問題等による誤差を含むが、 一定程度の確からしさはあ るので、 本実施例においては、 レーザーフラッシュ法との比較として評価した。 表 1に示すように、 定常法によりハニカム構造体の熱伝導率を測定することが できる。 実施例 1、 6に示すように、 高熱伝導率部材及び断熱材を使用しない場 合でも熱伝導率を測定することができるが、 アルミ箔ゃ炭素シートを高熱伝導率 部材として使用することにより、 また断熱材として発泡スチロールを使用するこ とにより、 よりレ一ザ一フラッシュ法に近い値を得ることができる （実施例 2〜 5、 7 ) 。
本実施例においては、 レーザーフラッシュ法の場合のように 1 0 mm角 X l m m以下のリブ厚の平板を作製する必要がなく、 プロック形状で測定することがで きるため、 サンプル作製の作業性が向上し、 サンプル作製時間も短縮される。 産業上の利用可能性
上述したように、 本発明のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法によれば、 ハ 二カム構造体の熱伝導率を、 特定形状の試験片等を作製することなく、 ハニカム 構造体そのものの形状又は所定のプロック形状で測定することができる。 それに より、 熱伝導率測定の作業性が向上し、 サンプルを準備 （加工） する時間も短縮 される。

Claims

請 求 の 範 囲
1. ハニカム構造体の両端部の温度をそれぞれ異なる所定温度に制御した状態 で、 前記ハニカム構造体全体の温度状態を定常状態とし、 この状態で熱伝導率を 測定することを特徴とするハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
2. 一定温度に制御した接触部材を、 前記ハニカム構造体の両端部に接触させ ることにより、 前記両端部の温度を異なる所定温度に制御する請求項 1に記載の ハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
3. 前記八二カム構造体の熱伝導率 λ (W/mK) を、 前記接触部材に熱流計 を接続して前記接触部材のそれぞれにおける熱流量 Q 1 (W/m2) 、 Q2 (W Zm2) を測定することにより導出される前記ハニカム構造体の熱流量 QH (W Zm2) = (Q1+Q2) Z2と、 前記ハニカム構造体の両端部間の距離 L (m
) と、 前記定常状態における前記ハニカム構造体の両端部の温度 Tl (K) 、 T 2 (K) との関係として規定した、 下記式 （1) から算出する請求項 2に記載の ハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
A=QH · (LZ (T1-T2) ) (1)
4. 前記ハニカム構造体の端部と前記接触部材とを高熱伝導率部材を介して接 触させる請求項 2又は 3に記載のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
5. 前記高熱伝導率部材として、 柔軟性を有するシートを用いる請求項 4に記 載のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
6. 前記高熱伝導率部材が、 熱伝導率の高い物質を含有するペーストを、 前記 ハニカム構造体及び/又は前記接触部材の接触面に、 塗布して形成した塗膜から なる請求項 4又は 5に記載の八二カム構造体の熱伝導率の測定方法。
7. 前記接触部材と前記八二カム構造体の端部との接触圧を 1〜10 kg/c m2とする請求項 2〜 6のいずれか 1項に記載のハニカム構造体の熱伝導率の測 定方法。
8. 前記ハニカム構造体の側面の露出部分を断熱材で覆う請求項 1〜 7のいず れか 1項に記載のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
9. 前記ハニカム構造体の材質の熱伝導率が 1 (WZmK) 以上である請求項 1〜 8のいずれか 1項に記載のハニカム構造体の熱伝導率の測定方法。
1 0 . 前記ハニカム構造体が、 炭化珪素、 炭化珪素と金属珪素との複合体及び 窒化珪素からなる群から選ばれる少なくとも 1種を含有する請求項 1〜 9のいず れか 1項に記載の八二カム構造体の熱伝導率の測定方法。
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