WO2015068782A1 - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

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WO2015068782A1
WO2015068782A1 PCT/JP2014/079508 JP2014079508W WO2015068782A1 WO 2015068782 A1 WO2015068782 A1 WO 2015068782A1 JP 2014079508 W JP2014079508 W JP 2014079508W WO 2015068782 A1 WO2015068782 A1 WO 2015068782A1
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opening
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manufacturing
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真 大石
高木　俊
祥啓 古賀
久保　修一
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イビデン株式会社
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    • C04B2111/0081—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as catalysts or catalyst carriers

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure made of ceramic.
  • the honeycomb structure is composed of a large number of flow paths that are partitioned by inner walls.
  • heat, a substance, and the like can be moved through the inner wall, so that it is widely used as a filter and a heat exchanger.
  • Patent Document 1 is a high-temperature heat exchanger including an element made of a porous silicon carbide sintered body that exchanges heat between a fluid flowing through the inside and a fluid existing outside.
  • a high temperature heat exchanger is described in which the element is a honeycomb structure having a plurality of cells extending in the longitudinal direction. It is described that a heat exchanger using such a honeycomb structure is excellent in strength and can efficiently exchange heat between fluids having different temperatures.
  • the ceramic is used in the honeycomb structure because the atoms constituting the material are strongly bonded by a covalent bond and have high strength, heat resistance, and corrosion resistance. On the other hand, the ceramic material becomes a hard and brittle material due to such a feature of the covalent bond. For this reason, a honeycomb structure made of ceramic is manufactured by a simple forming method such as extrusion, and has a simple shape in which flow paths are arranged in one direction. Because of this shape, the parts to which the honeycomb structure is applied are designed on the premise of channels arranged in one direction, and the degree of freedom in designing the honeycomb structure is small.
  • the present invention provides a method for manufacturing a honeycomb structure made of ceramic that exceeds the range of application of such a conventional honeycomb structure, imparts a new function to the honeycomb structure, and can handle a new fluid flow. With the goal.
  • FIG. 17 describes in detail the cutting position of FIG. 3, which is a cross-sectional view of FIG. 4 is a sectional view of FIG. 1, FIG. 6 is a sectional view of FIG. 5, and FIG. 8 is a sectional view of FIG.
  • the solving means of the present invention for solving the above-mentioned problems has at least a first end face, a second end face, a first side wall, and a second side wall, is partitioned by an inner wall and extends from the first end face to the second end face.
  • a second opening that is formed on a plurality of inner walls facing the first opening and connects a plurality of flow paths, and forming a connection hole.
  • the flow path extends from the first end face toward the second end face.
  • the side surface of the honeycomb structure has a first side wall and a second side wall, and the second side wall is located opposite to the first side wall.
  • the honeycomb structure obtained by the manufacturing method of the present invention unlike the conventional honeycomb structure in which the flow path extends in one direction, a fluid flow can be created in the direction across the honeycomb structure. Further, in such a honeycomb structure, since the first opening and the second opening are formed inside the first opening, not only the flow path located on the outermost periphery but also the flow path on the inner side. A fluid flow can be created. In addition, since the second opening is formed at a position facing the first opening, the fluid can be moved to the flow path inside the second opening in the shortest distance, and the fluid flows efficiently. be able to.
  • Such a honeycomb structure has a first opening formed in the first side wall or the second side wall by the laser beam passing through the water flow of the water jet from the first side wall, and the first side wall. It can be obtained by a manufacturing method in which a connection hole is formed, which is formed on a plurality of inner walls facing the opening and formed by a second opening that connects a plurality of flow paths.
  • Conventional laser light has a high processing ability in the vicinity of the focal point.
  • the connection hole described in the present invention is deep with respect to the opening, it is difficult to process a deep part. Since the laser beam travels through the water stream, the laser beam can be processed without being diffused, and a connection hole that connects the channels of the honeycomb structure can be formed.
  • the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention is preferably the following mode.
  • a laser beam is attenuated by inserting a light diffusion medium into a part of the flow path, and the connection hole having a bottom is formed.
  • the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention attenuates laser light by inserting a light diffusion medium into a part of the flow path using a laser processing machine combined with a water flow of a water jet having high processing performance. And forming the connection hole having a bottom. Thus, it can process without penetrating the bottom of a connection hole. Processing while leaving the bottom of the connection hole can be realized by scattering the laser light by a light diffusion medium inserted at a predetermined location and dispersing light energy. By inserting the light diffusing medium at a predetermined location, the laser light is weakened below it and cannot be processed, and a connection hole having a bottom can be formed.
  • the light diffusion medium is a light-transmitting rod having a curved surface, devitrified glass, glass having bubbles, or water.
  • a light-transmitting substance with a curved surface is not heated by laser light, and light is scattered on the curved surface, so that the ability to process laser light can be reduced and connected without penetrating. It can be processed leaving the bottom of the hole.
  • devitrified glass has a phase-separated interior even if the surface is not curved, so that light is easily scattered, the ability to process laser light can be reduced, and the bottom is formed without penetrating. be able to. Moreover, it can process by leaving the bottom of a connection hole by filling water in a predetermined location. When filled with water, a large amount of bubbles are generated by boiling water heated by mixing and processing with a water jet stream. For this reason, the laser beam is rapidly attenuated in the filled water, and processing can be performed while leaving the bottom of the connection hole.
  • sealing portions are respectively formed on the first end surface and the second end surface in the flow path having the first or second opening.
  • the flow path having the first or second opening becomes the first flow path.
  • the first end face and the second end face each have a sealing portion, and the flow path having the first or second opening constitutes a first space by being connected by the connection hole, and the first end face
  • the flow path without the opening and the second opening constitutes a second space extending from the first end surface to the second end surface, and the first space and the second space are separated from each other by the inner wall.
  • a honeycomb structure can be obtained.
  • the flow path having the first or second opening has the sealing portions on the first end face and the second end face, respectively, thereby forming the flow path having the first or second opening. Intrusion of fluid from the first end face and the second end face can be prevented.
  • the first space can be configured by connecting the flow paths having the first or second openings through the connection holes. Furthermore, since the first space is separated by the inner wall from the second space extending from the first end surface to the second end surface, which is constituted by the flow path without the first opening and the second opening, the first space flows through the first space.
  • the fluid (first fluid) and the fluid flowing in the second space (second fluid) are not in direct contact. For this reason, by having functions such as heat transfer and filtration on the inner wall, it can be used as a honeycomb structure having functions such as a heat exchanger, a filter, and separation.
  • the ceramic is made of silicon carbide, silicon-impregnated silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia.
  • the honeycomb structure is made of silicon carbide, silicon-impregnated silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia, a high-strength honeycomb structure having heat resistance and corrosion resistance can be obtained.
  • these ceramics are poor in workability and can be obtained by a method for manufacturing a honeycomb structure using a laser processing machine in combination with a water flow of a water jet having high processing performance according to the present invention.
  • the honeycomb structure not only the flow path formed by the inner wall of the honeycomb structure but also the fluid flow can be drawn in the direction crossing the flow path, so that a new function not provided in the conventional honeycomb structure is provided.
  • the manufacturing method of the honeycomb structure which can be provided can be provided.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the honeycomb structure of Embodiment 1 to which the manufacturing method of the present invention is applied, where (a) is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. is there.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. is there.
  • connection hole 2 is a cross-sectional view of a modification of the connection hole of the honeycomb structure of Embodiment 1 to which the manufacturing method of the present invention is applied, corresponding to the cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • the connection hole which is V-shaped is shown, (b) shows the connection hole aligned so that one side of the 1st and 2nd opening becomes perpendicular, (c) shows the 1st opening and the 2nd A connection hole having the same opening length and penetrating the first side wall and the second side wall is shown.
  • D) is a connection in which a connection hole is formed from the first side wall and the second side wall and shares the inner wall as the bottom. A hole is shown, (e) shows a connection hole whose inside is larger.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a modified example of the honeycomb structure of FIG. 5, in which (a) is a CC ′ cross-sectional view of FIG. 5 (a), (b) is a EE ′ cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 5C is a sectional view taken along the line DD ′ of FIG.
  • FIG. 5A and a sectional view taken along the line FF ′ of FIG. is a perspective view of the honeycomb structure of Embodiment 2 to which the manufacturing method of the present invention is applied.
  • (B) is a perspective view of the modification of the honeycomb structure of Embodiment 2 to which the manufacturing method of the present invention is applied.
  • 7 is a cross-sectional view of a honeycomb structure of Embodiment 2 to which the manufacturing method of the present invention is applied, where (a) is a cross-sectional view along GG ′ of FIG. 7 (a), and (b) is an I-- FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line I-H 'in FIG.
  • connection hole of the honeycomb structure which concerns on this invention shows an example of the manufacturing method of the connection hole of the honeycomb structure which concerns on this invention, and a connection hole is an example comprised by 1st and 2nd opening of slit shape with the same length, (a ) Shows an explanatory diagram using a cross-sectional view, and (b) shows an explanatory diagram using a side view.
  • a connection hole is slit shape, 1st opening is longer than 2nd opening, and 2nd opening is 1st. It becomes longer toward the opening.
  • connection hole is slit shape, 1st opening is longer than 2nd opening, and 2nd opening is 1st.
  • A shows a step of forming first and second openings having the same length
  • (b) shows a laser after the step (a). A process of scanning while appropriately tilting light is shown.
  • a connection hole is slit shape, 1st opening is shorter than 2nd opening, and 2nd opening is 1st.
  • (A) shows a process of forming first and second openings having the same length
  • (b) shows a laser after the process of (a).
  • a process of scanning while appropriately tilting light is shown.
  • It is explanatory drawing which shows an example of the method of manufacturing the connection hole of the honeycomb structure which concerns on this invention with a laser beam, (a) is inserting the light-transmitting stick
  • devitrified glass is inserted in the flow path.
  • water is put in the flow path.
  • FIG. 17 describes in detail the cutting position of FIG. 3, which is a cross-sectional view of FIG. 4 is a sectional view of FIG. 1, FIG. 6 is a sectional view of FIG. 5, and FIG. 8 is a sectional view of FIG.
  • the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention includes at least a first end surface, a second end surface, a first side wall, and a second side wall, and is partitioned by an inner wall and extends from the first end surface to the second end surface.
  • a connection hole including a second opening formed on a plurality of inner walls facing the first opening and connecting a plurality of flow paths is formed.
  • the flow path extends from the first end face toward the second end face.
  • the side surface of the honeycomb structure has a first side wall and a second side wall, and the second side wall is located opposite to the first side wall.
  • the honeycomb structure obtained by the manufacturing method of the present invention unlike the conventional honeycomb structure in which the flow path extends in one direction, a fluid flow can be created in the direction across the honeycomb structure. Further, in such a honeycomb structure, since the first opening and the second opening are formed inside the first opening, not only the flow path located on the outermost periphery but also the flow path on the inner side. A fluid flow can be created. In addition, since the second opening is formed at a position facing the first opening, the fluid can be moved to the flow path inside the second opening in the shortest distance, and the fluid flows efficiently. be able to.
  • Such a honeycomb structure has a first opening formed in the first side wall or the second side wall by the laser beam passing through the water flow of the water jet from the first side wall, and the first side wall. It can be obtained by a manufacturing method in which a connection hole is formed, which is formed on a plurality of inner walls facing the opening and formed by a second opening that connects a plurality of flow paths.
  • Conventional laser light has a high processing ability in the vicinity of the focal point.
  • the connection hole described in the present invention is deep with respect to the opening, it is difficult to process a deep part. Since the laser beam travels through the water stream, the laser beam can be processed without being diffused, and a connection hole that connects the channels of the honeycomb structure can be formed.
  • the method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention it is preferable to attenuate the laser light by inserting a light diffusion medium into a part of the flow path to form the connection hole having a bottom.
  • the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention attenuates laser light by inserting a light diffusion medium into a part of the flow path using a laser processing machine combined with a water flow of a water jet having high processing performance. And forming the connection hole having a bottom. Thus, it can process without penetrating the bottom of a connection hole. Processing while leaving the bottom of the connection hole can be realized by scattering the laser light by a light diffusion medium inserted at a predetermined location and dispersing light energy. By inserting the light diffusing medium at a predetermined location, the laser light is weakened below it and cannot be processed, and a connection hole having a bottom can be formed.
  • the light diffusion medium is preferably a light-transmitting rod having a curved surface, devitrified glass, glass having bubbles, or water.
  • a light-transmitting substance with a curved surface is not heated by laser light, and light is scattered on the curved surface, so that the ability to process laser light can be reduced and connected without penetrating. It can be processed leaving the bottom of the hole.
  • devitrified glass has a phase-separated interior even if the surface is not curved, so that light is easily scattered, the ability to process laser light can be reduced, and the bottom is formed without penetrating. be able to. Moreover, it can process by leaving the bottom of a connection hole by filling water in a predetermined location. When filled with water, a large amount of bubbles are generated by boiling water heated by mixing and processing with a water jet stream. For this reason, the laser beam is rapidly attenuated in the filled water, and processing can be performed while leaving the bottom of the connection hole.
  • sealing portions are respectively formed on the first end face and the second end face in the flow path having the first or second opening. It is preferable.
  • the flow path having the first or second opening becomes the first flow path.
  • the first end face and the second end face each have a sealing portion, and the flow path having the first or second opening constitutes a first space by being connected by the connection hole, and the first end face
  • the flow path without the opening and the second opening constitutes a second space extending from the first end surface to the second end surface, and the first space and the second space are separated from each other by the inner wall.
  • a honeycomb structure can be obtained.
  • the flow path having the first or second opening has the sealing portions on the first end face and the second end face, respectively, thereby forming the flow path having the first or second opening. Intrusion of fluid from the first end face and the second end face can be prevented.
  • the first space can be configured by connecting the flow paths having the first or second openings through the connection holes. Furthermore, since the first space is separated by the inner wall from the second space extending from the first end surface to the second end surface, which is constituted by the flow path without the first opening and the second opening, the first space flows through the first space.
  • the fluid (first fluid) and the fluid flowing in the second space (second fluid) are not in direct contact. For this reason, by having functions such as heat transfer and filtration on the inner wall, it can be used as a honeycomb structure having functions such as a heat exchanger, a filter, and separation.
  • the ceramic is preferably made of any of silicon carbide, silicon-impregnated silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia.
  • the honeycomb structure is made of silicon carbide, silicon-impregnated silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia, a high-strength honeycomb structure having heat resistance and corrosion resistance can be obtained.
  • these ceramics are poor in workability and can be obtained by a method for manufacturing a honeycomb structure using a laser processing machine in combination with a water flow of a water jet having high processing performance according to the present invention.
  • honeycomb structure to which the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention is applied will be described, but the manufacturing method of the present invention is not limited to these honeycomb structures.
  • honeycomb pattern and size of the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied are not particularly limited.
  • a honeycomb structure having an 8 ⁇ 8 grid-like flow path has been described.
  • a honeycomb having a hexagonal flow path or a honeycomb having a combination of octagonal and quadrangular flow paths is not particularly limited.
  • the shape of the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied is not particularly limited.
  • Other cylinders such as hexahedrons and hexagonal cylinders can also be applied.
  • a region where a group of connection holes are formed in the side surface can be defined as a first side wall, and a region on the opposite side can be defined as a second side wall.
  • a honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied has at least a first end face, a second end face, a first side wall, and a second side wall, and is partitioned by an inner wall and extends from the first end face to the second end face.
  • a honeycomb structure made of ceramic having a plurality of flow paths, a plurality of flow streams formed on a first opening formed on the first side wall or the second side wall and on a plurality of inner walls facing the first opening. And a second opening for connecting the roads.
  • the flow path extends from the first end face toward the second end face.
  • the side surface of the honeycomb structure has a first side wall and a second side wall, and the second side wall is located opposite to the first side wall.
  • a fluid flow can be created in the direction across the honeycomb structure.
  • the first opening and the second opening are formed inside the first opening, not only the flow path located on the outermost periphery but also the flow path on the inner side.
  • a fluid flow can be created.
  • the second opening is formed at a position facing the first opening, the fluid can be moved to the flow path inside the second opening in the shortest distance, and the fluid flows efficiently.
  • a honeycomb structure that can be provided can be provided.
  • the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied is made of ceramic, it has heat resistance and corrosion resistance, and has high strength. Therefore, the honeycomb structure can be used even in harsh environments such as high temperature environments or corrosive environments. Can be handled.
  • the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied is not particularly limited, but preferably has a plurality of connection holes.
  • the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied has a plurality of connection holes, so that a larger amount of fluid can flow in the direction crossing the flow path of the honeycomb structure.
  • connection holes are alternately formed in the plurality of flow paths facing the first side wall or the second side wall.
  • the connection holes are alternately formed in the plurality of channels facing the first side wall or the second side wall. The flow in the direction crossing can be arranged in alternate flow paths. For this reason, the area of the inner wall separating the fluid flowing along the flow path (second fluid) and the fluid flowing in the direction crossing the flow path (first fluid) can be increased.
  • the flow path having the first or second opening has sealing portions on the first end surface and the second end surface, respectively,
  • the flow path having the second opening constitutes the first space by being connected by the connection hole, and the flow path without the first opening and the second opening extends from the first end face to the second end face.
  • the first space and the second space are preferably separated from each other by the inner wall.
  • the flow path having the first or second opening has the sealing portions on the first end face and the second end face, respectively. Intrusion of fluid from the first end face and the second end face into the flow path having the opening can be prevented.
  • the first space can be configured by connecting the flow paths having the first or second openings through the connection holes. Furthermore, since the first space is separated by the inner wall from the second space extending from the first end surface to the second end surface, which is constituted by the flow path without the first opening and the second opening, the first space flows through the first space. The fluid (first fluid) and the fluid flowing in the second space (second fluid) are not in direct contact. For this reason, the honeycomb structure which has functions, such as a heat exchanger, a filter, and isolation
  • the first space preferably has a plurality of the connection holes.
  • the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied has a plurality of connection holes in the first space, so that the plurality of connection holes can serve as an inlet and an outlet for the fluid flowing in the first space. .
  • the fluid (first fluid) flowing through the first space can be continuously supplied.
  • connection holes there is an effect of increasing the amount of heat and substance passing through the inner wall.
  • the heat that passes through the inner wall that separates the first space and the second space is proportional to the temperature difference between the first space and the second space.
  • a new first fluid can be constantly supplied, and a temperature difference can be generated on the inner wall to increase the amount of heat that moves.
  • the inner wall that separates the first space and the second space has a separation function that causes a density difference such as a medium, if the density difference between the first space and the second space increases, clogging, osmotic pressure, etc.
  • the amount of moving medium is reduced.
  • a new first fluid is always supplied, and the separation function of the honeycomb structure is increased by reducing the concentration difference on the inner wall. Can do.
  • the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied preferably has the connection holes on the first side wall and the second side wall, respectively.
  • the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied has a connection hole on each of the first side wall and the second side wall, so that the flow distance of the first fluid connecting the inlet and the outlet passes through which flow path. Can be made equivalent. For this reason, since the first fluid can be spread over the entire inner wall, it is possible to provide a honeycomb structure capable of efficiently performing heat transfer or mass transfer.
  • the first opening and the second opening are formed in a slit shape, and the length of the first opening is the length of the second opening. Longer than this is preferable.
  • the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied can efficiently supply fluid from the side of the elongated channel by configuring the first opening and the second opening in a slit shape. Furthermore, by making the first opening larger than the second opening, it is possible to reduce the resistance of the first fluid in the first opening while reducing the influence on the strength reduction of the entire honeycomb structure, Pressure loss can be reduced efficiently.
  • the plurality of second openings are preferably elongated in order toward the first openings.
  • the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied is configured such that the second opening becomes longer in order toward the first opening, thereby reducing the influence on the strength reduction of the honeycomb structure.
  • the resistance of the first fluid in the first opening can be reduced, and the pressure loss can be reduced more efficiently.
  • the first opening and the second opening are configured in a slit shape, and the length of the first opening and the length of the plurality of second openings are both equal.
  • the first opening and the second opening are formed in a slit shape, and the length of the first opening and the lengths of the plurality of second openings are By configuring so that both are equal, the volume of the connection hole formed by the first opening and the second opening can be increased. By increasing the volume of the connection hole, the first fluid can be efficiently distributed according to the resistance generated in each flow path connected to the connection hole.
  • connection hole of the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied preferably has five or more layers of second openings stacked.
  • the first fluid can be supplied to the sixth channel counted from the first side wall by stacking the second openings of five layers or more. it can.
  • the area of the inner wall that separates the first space and the second space can be increased.
  • the aspect ratio between the diameter or width and depth of the connection hole formed by stacking the second openings of five layers or more is 6 or more if the channel is a square channel, and the channel in the deep position is connected to the connection hole. Can be connected.
  • the first fluid is supplied to the eleventh channel counted from the first side wall side by stacking the second openings of five layers or more. it can.
  • the area of the inner wall separating the first space and the second space can be further increased.
  • the aspect ratio of the diameter or width and depth of the connection hole formed by stacking the second openings of 10 layers or more is 11 or more in the case of a square channel, and a channel at a deeper position is connected. Can be connected with holes.
  • the honeycomb structure ceramic to which the manufacturing method of the present invention is applied is preferably made of any of silicon carbide, silicon-impregnated silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia.
  • the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied is composed of any one of silicon carbide, silicon-impregnated silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia, thereby providing heat resistance and corrosion resistance.
  • a high-strength honeycomb structure can be provided.
  • These ceramics have high thermal conductivity and are suitable as heat exchangers.
  • the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention can be obtained by forming connection holes in the first side wall or the second side wall of the honeycomb-shaped ceramic. It can be obtained by forming the first and second openings.
  • the connection hole can be formed by laser processing using a honeycomb-shaped ceramic in combination with a water flow of a water jet on the first side wall or the second side wall.
  • the wavelength and output of the laser beam of the laser processing machine can be appropriately selected according to the honeycomb ceramic.
  • the laser processing machine using a water jet water flow is a laser processing machine that allows laser light to pass through the water jet water flow, and is also called a water guide laser processing machine.
  • the laser processing method combined with the water jet water flow can guide the laser light into the water jet water flow and guide it to the processing point while totally reflecting it, and it passes through the thin water flow without diffusing the laser light. Therefore, the depth of focus is deep and the processing performance is higher than that of a processing machine using only laser light.
  • the method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention can be obtained by processing without penetrating the bottom of the connection hole by using a laser processing machine combined with a water flow of a water jet having high processing performance. Processing while leaving the bottom of the connection hole can be realized by scattering laser light at a predetermined location and dispersing light energy. By inserting the light diffusing medium at a predetermined location, the laser light is weakened below and cannot be processed.
  • the light diffusion medium is not particularly limited as long as light can be dispersed.
  • a light-transmitting rod having a curved surface such as a glass rod, devitrified glass, glass having bubbles inside, water, and the like can be used. A light-transmitting substance is not heated by laser light, and light is scattered on a curved surface, so that the ability to process laser light can be reduced, and the bottom of the connection hole can be formed without penetrating. Can be processed.
  • devitrified glass has a phase-separated interior even if the surface is not curved, so that light is easily scattered, the ability to process laser light can be reduced, and the bottom is formed without penetrating. be able to. Moreover, it can process by leaving the bottom of a connection hole by filling water in a predetermined location. When filled with water, a large amount of bubbles are generated by boiling water heated by mixing and processing with a water jet stream. For this reason, the laser beam is rapidly attenuated in the filled water, and processing can be performed while leaving the bottom of the connection hole.
  • the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention includes various modifications of the connection holes, but can be processed by tilting or scanning the laser beam according to the shape.
  • connection hole having a desired shape can be formed by appropriately changing the length of the light diffusion medium inserted into each flow path.
  • the sealing part of the present invention may be formed in any way and is not particularly limited.
  • a plug made of the same ceramic material as that constituting the inner wall may be inserted.
  • silicon powder may be applied to the plug as an adhesive and then fired. Silicon melts and functions as an adhesive. Further, for example, it can be obtained by injecting and baking a paste in which an inorganic binder, an organic binder, and inorganic particles are mixed. Alumina sol, silica sol, etc.
  • polyvinyl alcohol, phenol resin, etc. can be used as the organic binder, and silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, zirconia, etc. can be used as the inorganic particles.
  • Embodiment 1 and Embodiment 2 of the honeycomb structure to which the manufacturing method of the present invention is applied will be described.
  • Embodiment 1 is a honeycomb structure in which a first end surface and a second end surface are open and a connection hole is formed in a first side wall.
  • Embodiment 2 is a honeycomb structure of the following form.
  • Connection holes are alternately formed in the plurality of channels facing the first side wall, and the bottoms of the connection holes reach the second end surface.
  • the connection hole does not penetrate the second end face.
  • the first end face and the second end face of the flow path having the first opening and the second opening each have a sealing portion, thereby constituting a first space.
  • the flow path without the first opening and the second opening constitutes a second space extending from the first end surface to the second end surface, and the first space and the second space are separated from each other by the inner wall. .
  • the first space has connection holes on the first and second side walls. Four independent spaces constitute the first space, and 32 4 ⁇ 8 independent flow paths constitute the second space.
  • Fig. 1 is a perspective view of a honeycomb structure according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Fig. 2 is a perspective view of a modified example of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. .
  • FIG. 1 is a perspective view of a honeycomb structure according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Fig. 2 is a perspective view of a modified example of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and (b) is a cross-section
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a modified example of the connection hole of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention. This corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • Fig. 5 is a perspective view of a modified example of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
  • 6 is a cross-sectional view of a modified example of the honeycomb structure of FIG. 5, in which (a) is a CC ′ cross-sectional view of FIG. 5 (a), and (b) is a EE ′ cross-section of FIG. 5 (b).
  • FIG. 5C is a sectional view taken along the line DD ′ of FIG. 5A and a sectional view taken along the line FF ′ of FIG.
  • each connection hole 30 includes a first opening 31 formed in the first side wall 21 and a plurality of second openings 32 formed in the inner wall 50.
  • the first opening 31 and the second opening 32 have a slit shape, and the lengths of the first opening 31 and the second opening 32 are the same.
  • the cross section of the row adjacent to the row where the connection hole 30 is formed does not have a hole in the inner wall 50.
  • connection holes 30 are not particularly limited. 2 and 5 are modified examples in which the position and surface shape of the connection hole 30 are different.
  • FIG. 2A shows a honeycomb structure 1000 having one slit-like connection hole 30, and FIG. 2B shows that the slit-like connection hole 30 is formed in all the channels 60 facing the first side wall 21. Is formed. Each connection hole 30 is also formed in a slit shape.
  • FIG. 5A shows four circular connection holes 30 that are alternately arranged among the eight flow paths 60 in contact with the first side wall 21 of the honeycomb structure having the 8 ⁇ 8 flow paths 60.
  • a honeycomb structure 1000 is shown. Fig.
  • connection holes 30 has four groups of connection holes 30 so as to alternate among the eight channels 60 in contact with the first side wall 21 of the honeycomb structure having 8x8 channels.
  • One group of connection holes 30 is a honeycomb structure 1000 including five circular connection holes 30.
  • FIG. 5C shows a honeycomb structure 1000 having one circular connection hole 30.
  • connection hole 30 in the depth direction is not particularly limited.
  • FIG. 4 shows a modification of the connection hole 30, is a cross-sectional view of the connection hole 30 in the flow path direction, and shows a cross-section A-A ′ of FIG. 1.
  • A shows the connection hole whose cross-sectional shape is V-shaped, the first opening 31 is longer than the second opening 32, and the plurality of second openings 32 are sequentially directed toward the first opening 31. It is configured to be long.
  • (B) shows the connection holes aligned so that one side of the first and second openings is vertical.
  • the first opening 31 is longer than the second opening 32, and the plurality of second openings 32 are The connection hole is configured to become longer in order toward the first opening 31, and the connection hole has a trapezoidal cross section.
  • C shows the connection hole 30 having the same length of the first opening 31 and the second opening 32 and penetrating the first side wall 21 and the second side wall 22.
  • D shows the connection hole 30 in which the connection hole 30 is formed from the 1st side wall 21 and the 2nd side wall 22, and each shares the inner wall used as a bottom.
  • (E) shows the connection hole 30 having a larger inside, the first opening 31 is shorter than the second opening 32, and the plurality of second openings 32 become shorter toward the first opening 31 in order. It is configured as follows.
  • honeycomb pattern and size of the honeycomb structure 1000 are not particularly limited.
  • the honeycomb structure 1000 having the 8 ⁇ 8 grid-like flow path 60 has been described.
  • a honeycomb having a hexagonal flow path, a honeycomb having a combination of octagonal and quadrangular flow paths, etc. It is not limited.
  • the honeycomb structure of the present embodiment can be obtained by forming the connection holes 30 in the first side wall 21 or the second side wall 22 of the honeycomb-shaped ceramic.
  • the first and second openings are formed by inserting the light diffusion medium 90 into the flow path 60 facing the second side wall 22 and moving the laser source 85 to scan the laser light 80. Can be processed.
  • the connection hole 30 having a desired shape can be obtained by appropriately changing the insertion length of the light diffusion medium 90 as shown in FIG. Further, as shown in FIGS. 11 and 12, the connection hole 30 having a desired shape may be obtained by scanning while the laser beam 80 is appropriately tilted or swiveled.
  • the honeycomb structure 1000 of the present embodiment can be processed by leaving the bottom of the connection hole 30 by inserting the light diffusion medium 90.
  • FIG. 14 shows how the laser light 80 is diffused by the light diffusion medium 90.
  • FIGS. 14A, 14 ⁇ / b> B, and 14 ⁇ / b> C show processing by combining the laser beam 80 and the water flow 82.
  • an MCS300 type laser processing machine manufactured by Makino Milling can be used as the processing machine in which the laser beam 80 and the water flow 82 are combined.
  • FIG. 14A is an explanatory diagram in which a glass rod 91 is used for the light diffusion medium 90 and can be processed while the bottom of the connection hole 30 is left by the diffusion of the laser light 80 by the convex surface of the glass.
  • FIG. 14B is an explanatory diagram in which a devitrifying glass 92 is used for the light diffusing medium 90, and the laser light 80 can be diffused by irregular reflection inside the glass and processed while leaving the bottom of the connection hole 30.
  • FIG. 14C is an explanatory diagram using water 93 for the light diffusion medium 90, and diffuses the laser light 80 by the irregular reflection of bubbles generated by heat and turbulent flow of water, leaving the bottom of the connection hole 30. Can be processed.
  • FIG. 7 is a perspective view of the honeycomb structure 1000 of Embodiment 2 which concerns on this invention.
  • (B) is a perspective view of the modification of the honeycomb structure 1000 of Embodiment 2 which concerns on this invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the honeycomb structure 1000 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view taken along line GG ′ of FIG. 7A
  • FIG. FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line I-H 'in FIG. 7A and a cross-sectional view taken along line JJ ′ in FIG. 7B.
  • connection holes 30 are alternately formed in the plurality of flow paths 60 facing the first side wall 21, and the bottom of the connection holes 30 reaches the second side wall 22.
  • the connection hole 30 does not penetrate the second side wall 22.
  • Each of the first end surface 11 and the second end surface 12 of the flow path having the first opening and the second opening has a sealing portion 70, thereby forming a first space.
  • the flow path without the first opening and the second opening constitutes a second space extending from the first end surface 11 to the second end surface 12, and the first space and the second space are isolated from each other on the inner wall.
  • the first space has connection holes on the first and second side walls.
  • the first space is composed of four independent spaces, and 32 4 ⁇ 8 independent flow paths constitute the second space.
  • the first space can create a fluid flow from the first side wall 21 to the second side wall 22 (and vice versa).
  • the second space can also create a fluid flow from the first end surface 11 to the second end surface 12 (and vice versa). Since the first space and the second space are separated by the inner wall, they are not mixed with each other, and heat and mass transfer can be performed through the inner wall. This effect can be suitably used as a heat exchanger, a filter, a support for a separation membrane, and the like.
  • the honeycomb structure of the present embodiment can be obtained by forming connection holes in the first side wall or the second side wall of the honeycomb-shaped ceramic.
  • the first and second openings can be processed by inserting a light diffusion medium 90 into a flow path 60 facing the second side wall 22 and scanning with laser light 80. it can.
  • the connection hole 30 having a desired shape can be obtained by appropriately changing the insertion length of the light diffusion medium 90 as shown in FIG.
  • the connection hole 30 having a desired shape may be obtained by scanning while the laser beam 80 is appropriately tilted or swiveled.
  • FIG. 12B scanning is performed while the laser beam 80 is appropriately inclined.
  • the first opening is longer than the second opening, and the second opening is sequentially longer toward the first opening.
  • the first opening is the second opening. The second opening is shorter toward the first opening in order.
  • the honeycomb structure of the present embodiment can be processed by leaving the bottom of the connection hole 30 by inserting the light diffusion medium 90.
  • 13 and 14 show how the laser light is diffused by the light diffusion medium 90.
  • FIGS. 13A, 13B, and 13C show the processing with only the laser beam 80
  • FIGS. 14A, 14B, and 14C show the processing with the laser beam using a water jet in combination.
  • a laser processing machine using a water jet for example, an MCS300 type laser processing machine manufactured by Makino Milling Co. can be used.
  • FIGS. 13 (a) and 14 (a) are explanatory views using a glass rod 91 for the light diffusing medium 90, and processing is performed by diffusing the laser light 80 by the convex surface of the glass, leaving the bottom of the connection hole. it can.
  • FIG. 13B and FIG. 14B are explanatory diagrams in which a devitrifying glass 92 is used for the light diffusion medium 90, and the laser light 80 is diffused by irregular reflection inside the glass so as to leave the bottom of the connection hole. be able to.
  • FIGS. 13 (c) and 14 (c) are explanatory views using water 93 as the light diffusion medium 90.
  • the laser light 80 is diffused and connected by the turbulent reflection of bubbles generated by heat and water turbulence due to processing. It can be processed leaving the bottom of the hole.
  • connection holes having a trapezoidal cross section are formed in a honeycomb-shaped ceramic actually made of porous silicon carbide, and the honeycomb structure 1000 according to the present invention is manufactured using FIGS. 15 and 16.
  • a honeycomb structure 1000 according to the present invention was manufactured by using a honeycomb-shaped ceramic made of silicon carbide of 34 mm ⁇ 34 mm ⁇ 130 mm having a total of 576 square channels of 24 ⁇ 24.
  • the end surface in the longitudinal direction has a channel opening and is a first end surface 11 and a second end surface 12.
  • the four surfaces other than the first end surface 11 and the second end surface 12 are side walls, of which the surface forming the connection hole 30 is the first side wall 21, and the opposite surface is the second side wall 22.
  • the inner wall 50 has a thickness of 0.25 mm, and the first and second side walls have a thickness of 0.3 mm.
  • the size of the channel 60 is a square having a side of 1.14 mm.
  • connection holes 30 were formed in this honeycomb-shaped ceramic.
  • the 12 connection holes 30 are formed by forming the first openings 31 in the 12 flow paths alternately among the 24 flow paths facing the first side wall 21 and further forming the second openings. Formed.
  • the bottom of the connection hole 30 is the second side wall 22, and the second opening is formed in all the inner walls.
  • the distance between the first opening and the second opening and the first end face is 10 mm
  • the first opening 31 extends from the first end face 11 to a position of 40 mm
  • the second opening in the lowest layer is from the first end face 11 It extends to a position of 25 mm.
  • the second opening becomes longer in order toward the first opening 31, and the connection hole 30 has a trapezoidal cross section.
  • the width of the first opening is 0.6 mm.
  • connection hole 30 When the connection hole 30 is formed, a circular glass rod longer than the flow path is inserted into the flow path facing the second side wall 22, and the other flow paths are circular up to a portion other than the trapezoidal basin. A glass rod was inserted. (See Figure 10) Next, it processed using the MCS300 type
  • connection hole 30 had a trapezoidal cross section, the entire inner wall penetrated, the first opening 31 had a length of 30 mm, and the lowermost second opening 32 had a length of 15 mm.
  • the connection hole can be formed by a laser processing machine using a water flow.
  • connection holes can be selected as appropriate, and heat exchangers, filters, etc. can be formed by forming sealing portions on the first and second end surfaces of the flow path as necessary. Can be used as
  • the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention uses exhaust gas filters for internal combustion engines, combustion furnaces, etc., heat exchangers for internal combustion engines, combustion furnaces, etc., filters for water purification, sewage treatment, chemical plants, and semipermeable membranes. It can utilize for manufacture of the base material etc. of a freshwater manufacturing apparatus.

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Abstract

　少なくとも第１端面と第２端面と第１側壁と第２側壁とを有し、内壁によって仕切られ前記第１端面から前記第２端面に延びる複数の流路を有するセラミックからなるハニカム構造体に、前記第１側壁から、ウォータージェットの水流の中を通過するレーザー光によって、前記第１側壁または前記第２側壁に形成された第１の開口と、前記第１の開口に対向する複数の内壁に形成され複数の流路を接続する第２の開口と、からなる接続孔を形成する。

Description

ハニカム構造体の製造方法
　本発明は、セラミックからなるハニカム構造体の製造方法に関する。
　ハニカム構造体は、内部が内壁によって仕切られた多数の流路で構成されている。ハニカム構造体の流路を流体が通過する際に、内壁を介して熱、物質などを移動させることができるので、フィルター、熱交換器として広く利用されている。
　中でもセラミックからなるハニカム構造体は、耐熱性、化学的安定性に優れるので、高い温度、腐食性環境下で使用される排ガスフィルター、熱交換器などに用いられている。　特許文献１には、内側を貫流する流体と外側に存在する流体との間で熱量の交換を行わせる多孔質炭化珪素焼結体製のエレメントを備えた高温用熱交換器であって、前記エレメントは長手方向に延びた複数のセルを有するハニカム構造体であることを特徴とした高温用熱交換器が記載されている。このようなハニカム構造体を用いた熱交換器によれば強度に優れると共に、温度の異なる流体間での熱量の交換を効率良く行わせることができることが記載されている。　
日本国特開平６－３４５５５５号公報
　セラミックがハニカム構造体に用いられるのは、材料を構成する原子が共有結合で強く結合し、高強度、耐熱性、耐腐食性を有しているからである。一方、このような共有結合の特長によって、セラミック材料は、硬く、脆い材料となる。
　このため、セラミックからなるハニカム構造体は、押出成形など単純な成形方法によって製造され、一方向に流路が並んだ単純な形状である。このような形状であるため、ハニカム構造体を適用する部品は一方向に並んだ流路を前提に設計され、ハニカム構造体の設計の自由度は小さい。
　本発明では、このような従来のハニカム構造体の適用範囲を超え、ハニカム構造体に新しい機能を付与し、新しい流体の流れを扱いことのできるセラミックからなるハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
　本明細書において、ハニカム構造体の断面は、流路に沿って接続孔の深さ方向に切断された断面を示す。例えば、図１７に図１の断面図である図３の切断位置が詳しく記載されている。図１の断面図である図４、図５の断面図である図６、図７の断面図である図８も同様に断面図が作成されている。
　前記課題を解決するための本発明の解決手段は、少なくとも第１端面と第２端面と第１側壁と第２側壁とを有し、内壁によって仕切られ前記第１端面から前記第２端面に延びる複数の流路を有するセラミックからなるハニカム構造体に、前記第１側壁から、ウォータージェットの水流の中を通過するレーザー光によって、前記第１側壁または前記第２側壁に形成された第１の開口と、前記第１の開口に対向する複数の内壁に形成され複数の流路を接続する第２の開口と、からなる接続孔を形成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法である。
　本発明の製造方法で得られるハニカム構造体は、第１端面から第２端面に向かって流路が延びている。また、ハニカム構造体の側面は、第１側壁と第２側壁を有し、第２側壁は、第１側壁の反対に位置する。
　本発明の製造方法で得られるハニカム構造体によれば、従来の一方向に流路の延びたハニカム構造体とは異なり、ハニカム構造体を横切る方向に流体の流れをつくることができる。また、このようなハニカム構造体は、第１の開口および第１の開口の内側に第２の開口が形成されているので、最外周に位置する流路のみならず、内側の流路にも流体の流れをつくることができる。また、第２の開口は第１の開口に対向する位置に形成されているので、第２の開口の内側の流路との流体の移動を最短距離で行うことができ、効率良く流体が流れることができる。
　このようなハニカム構造体は、前記第１側壁から、ウォータージェットの水流の中を通過するレーザー光によって、前記第１側壁または前記第２側壁に形成された第１の開口と、前記第１の開口に対向する複数の内壁に形成され複数の流路を接続する第２の開口と、からなる接続孔を形成する製造方法によって得ることができる。従来のレーザー光は、焦点近傍では高い加工能力を有しているが、本発明に記載の接続孔は、開口に対して深いので、深部の加工を行うことが困難であったが、ウォータージェットの水流の中をレーザー光が進むので光が拡散することなく加工することができハニカム構造体の流路をつなぐ接続孔を形成することができる。
　さらに本発明のハニカム構造体の製造方法は、以下の態様であることが好ましい。
（１）前記流路の一部に光拡散媒体を挿入することによりレーザー光を減衰させ、底を有する前記接続孔を形成する。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、高い加工性能のウォータージェットの水流を併用したレーザー加工機を用いて、さらに前記流路の一部に光拡散媒体を挿入することによりレーザー光を減衰させ、底を有する前記接続孔を形成する。このようにして接続孔の底を貫通させることなく加工することができる。
　接続孔の底を残して加工するには、レーザー光を所定の箇所に挿入された光拡散媒体により散乱させ、光エネルギーを分散させることにより実現できる。所定の箇所に光拡散媒体を挿入することによりそれより下側ではレーザー光が弱められ、加工することができず、底を有する接続孔を形成することができる。
（２）前記光拡散媒体は、曲面を有する光透過性のある棒、失透ガラス、気泡を有するガラスまたは水である。
曲面を有する光透過性のある物質は、レーザー光で加熱されることがない上に、曲面で光が散乱されるので、レーザー光の加工の能力を低下させることができ、貫通させることなく接続孔の底を残して加工することができる。
　また、失透ガラスは、表面が曲面でなくても内部が相分離しているので、光が散乱しやすく、レーザー光の加工の能力を低下させることができ、貫通させることなく底を形成することができる。また、水を所定の箇所に充填することにより接続孔の底を残して加工することができる。水を充填すると、ウォータージェットの水流との混合および加工により加熱された水の沸騰により、大量の気泡を発生させる。このため、充填された水の中でレーザー光が急速に減衰し、接続孔の底を残して加工することができる。
（３）前記接続孔を形成した後に、前記第１または第２の開口を有する前記流路に前記第１端面および前記第２端面にそれぞれ封止部を形成する。
　前記第１または第２の開口を有する前記流路に前記第１端面および前記第２端面にそれぞれ封止部を形成することにより、前記第１または第２の開口を有する前記流路は前記第１端面および前記第２端面にそれぞれ封止部を有し、前記第１または第２の開口を有する前記流路は前記接続孔で接続されることにより第１の空間を構成するとともに第１の開口および第２の開口のない前記流路は、第１端面から第２端面に延びる第２の空間を構成し、前記第１の空間と、前記第２の空間は前記内壁で互いに隔離されているハニカム構造体を得ることができる。
　このようなハニカム構造体は、第１または第２の開口を有する流路が、第１端面および第２端面にそれぞれ封止部を有することによって、第１または第２の開口を有する流路に第１端面および第２端面側からの流体の侵入を防止することができる。また、第１または第２の開口を有する流路が接続孔で接続されることにより、第１の空間を構成することができる。さらに第１の空間は、第１の開口および第２の開口のない前記流路が構成する第１端面から第２端面に延びる第２の空間と内壁によって隔てられるため、第１の空間を流れる流体（第１の流体）と第２の空間を流れる流体（第２の流体）とが直接接することない。このため、内壁に伝熱、濾過などの機能を保有させることにより、熱交換器、フィルター、分離などの機能を有するハニカム構造体として使用することができる。
（４）前記セラミックは、炭化珪素、シリコン含浸した炭化珪素、アルミナ、コージライト、窒化珪素、窒化アルミニウムまたはジルコニアのいずれかよりなる。
　ハニカム構造体が炭化珪素、シリコン含浸した炭化珪素、アルミナ、コージライト、窒化珪素、窒化アルミニウムまたはジルコニアのいずれかよりなることにより、耐熱性、耐食性を備え、高強度なハニカム構造体を得ることができるが、これらのセラミックは加工性が悪く本発明の高い加工性能のウォータージェットの水流を併用したレーザー加工機を用いたハニカム構造体の製造方法によって得ることができる。
　本発明によれば、ハニカム構造体の内壁によって形成される流路のみならず、流路を横切る方向に流体の流れを引き出すことができるので、従来のハニカム構造体にない新しい機能を付与することができるハニカム構造体の製造方法を提供することができる。
本発明の製造方法を適用する実施形態１のハニカム構造体の斜視図。 本発明の製造方法を適用する実施形態１のハニカム構造体の変形例の斜視図であり、（ａ）は、１個のスリット状の接続孔を有するハニカム構造体を示し、（ｂ）は、第１側壁が面する流路全てにスリット状の接続孔が形成されたハニカム構造体を示す。 本発明の製造方法を適用する実施形態１のハニカム構造体の断面図であり、（ａ）は、図１のＡ－Ａ’断面図、（ｂ）は図１のＢ－Ｂ’断面図である。 本発明の製造方法を適用する実施形態１のハニカム構造体の接続孔の変形例の断面図であって、図１のＡ－Ａ’の断面図に相当し、（ａ）は、断面形状がＶ字状である接続孔を示し、（ｂ）は、第１および第２の開口の片側が垂直になるように揃った接続孔を示し、（ｃ）は、第１の開口および第２の開口の長さが同一で第１側壁および第２側壁を貫通した接続孔を示し、（ｄ）は、第１側壁および第２側壁から接続孔が形成され、それぞれ底となる内壁を共有する接続孔を示し、（ｅ）は、内部の方が大きい接続孔を示す。 本発明の製造方法を適用する実施形態１のハニカム構造体の変形例の斜視図であり、（ａ）は、４個の円形の接続孔を有するハニカム構造体を示し、（ｂ）は、４つの群の接続孔を有し、１つの群の接続孔は円形の接続孔が５個で構成されるハニカム構造体を示し、（ｃ）は、１個の円形の接続孔を有するハニカム構造体を示す。 図５のハニカム構造体の変形例の断面図であり、（ａ）は図５（ａ）のＣ－Ｃ’断面図、（ｂ）は図５（ｂ）のＥ－Ｅ’断面図、（ｃ）は図５（ａ）のＤ－Ｄ’断面図および図５（ｂ）のＦ－Ｆ’断面図である。 （ａ）は本発明の製造方法を適用する実施形態２のハニカム構造体の斜視図。（ｂ）は本発明の製造方法を適用する実施形態２のハニカム構造体の変形例の斜視図。 本発明の製造方法を適用する実施形態２のハニカム構造体の断面図であり、（ａ）は図７（ａ）のＧ－Ｇ’断面図、（ｂ）は図７（ｂ）のＩ－Ｉ’断面図、（ｃ）は図７（ａ）のＨ－Ｈ’断面図、および図７（ｂ）のＪ－Ｊ’断面図である。 本発明に係るハニカム構造体の接続孔の製造方法の一例を示す説明図であり、接続孔は長さの同じスリット状の第１および第２の開口によって構成される例であって、（ａ）は、断面図を用いた説明図を示し、（ｂ）は、側面図を用いた説明図を示す。 本発明に係るハニカム構造体の接続孔の製造方法の一例を示す説明図であり、接続孔はスリット状であり、第１の開口は第２の開口よりも長く、第２の開口は第１の開口に向かって順に長くなっている。 本発明に係るハニカム構造体の接続孔の製造方法の一例を示す説明図であり、接続孔はスリット状であり、第１の開口は第２の開口よりも長く、第２の開口は第１の開口に向かって順に長くなっている例であって、（ａ）は長さの同じ第１および第２の開口を形成する工程を示し、（ｂ）は（ａ）の工程の後、レーザー光を適宜傾斜させながら走査する工程を示す。 本発明に係るハニカム構造体の接続孔の製造方法の一例を示す説明図であり、接続孔はスリット状であり、第１の開口は第２の開口よりも短く、第２の開口は第１の開口に向かって順に短くなっている例であって、（ａ）は長さの同じ第１および第２の開口を形成する工程を示し、（ｂ）は（ａ）の工程の後、レーザー光を適宜傾斜させながら走査する工程を示す。 本発明に係るハニカム構造体の接続孔を、レーザー光によって製造する方法の一例を示す説明図であり、（ａ）は、流路内に曲面を有する光透過性のある棒が挿入されている。（ｂ）は、流路内に失透ガラスが挿入されている。（ｃ）は、流路内に水が入れられている。 本発明に係るハニカム構造体の接続孔を、水流（ウォータージェット）によって導かれたレーザー光によって製造する方法の一例を示す説明図であり、（ａ）は、流路内に曲面を有する光透過性のある棒が挿入されている。（ｂ）は、流路内に失透ガラスが挿入されている。（ｃ）は、流路内に水が入れられている。 本発明に係る実施例のハニカム構造体の外観写真（ａ）およびその説明図（ｂ）。 本発明に係る実施例のハニカム構造体の接続孔の断面写真（ａ）およびその説明図（ｂ）。 図１の断面図である図３の切断位置、および切断方向を詳しく示す説明図である。
　本明細書において、ハニカム構造体の断面は、流路に沿って接続孔の深さ方向に切断された断面を示す。例えば、図１７に図１の断面図である図３の切断位置が詳しく記載されている。図１の断面図である図４、図５の断面図である図６、図７の断面図である図８も同様に断面図が作成されている。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、少なくとも第１端面と第２端面と第１側壁と第２側壁とを有し、内壁によって仕切られ前記第１端面から前記第２端面に延びる複数の流路を有するセラミックからなるハニカム構造体に、前記第１側壁から、ウォータージェットの水流の中を通過するレーザー光によって、前記第１側壁または前記第２側壁に形成された第１の開口と、前記第１の開口に対向する複数の内壁に形成され複数の流路を接続する第２の開口と、からなる接続孔を形成することを特徴とする。
　本発明の製造方法で得られるハニカム構造体は、第１端面から第２端面に向かって流路が延びている。また、ハニカム構造体の側面は、第１側壁と第２側壁を有し、第２側壁は、第１側壁の反対に位置する。
　本発明の製造方法で得られるハニカム構造体によれば、従来の一方向に流路の延びたハニカム構造体とは異なり、ハニカム構造体を横切る方向に流体の流れをつくることができる。また、このようなハニカム構造体は、第１の開口および第１の開口の内側に第２の開口が形成されているので、最外周に位置する流路のみならず、内側の流路にも流体の流れをつくることができる。また、第２の開口は第１の開口に対向する位置に形成されているので、第２の開口の内側の流路との流体の移動を最短距離で行うことができ、効率良く流体が流れることができる。
　このようなハニカム構造体は、前記第１側壁から、ウォータージェットの水流の中を通過するレーザー光によって、前記第１側壁または前記第２側壁に形成された第１の開口と、前記第１の開口に対向する複数の内壁に形成され複数の流路を接続する第２の開口と、からなる接続孔を形成する製造方法によって得ることができる。従来のレーザー光は、焦点近傍では高い加工能力を有しているが、本発明に記載の接続孔は、開口に対して深いので、深部の加工を行うことが困難であったが、ウォータージェットの水流の中をレーザー光が進むので光が拡散することなく加工することができハニカム構造体の流路をつなぐ接続孔を形成することができる。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、流路の一部に光拡散媒体を挿入することによりレーザー光を減衰させ、底を有する前記接続孔を形成することが好ましい。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、高い加工性能のウォータージェットの水流を併用したレーザー加工機を用いて、さらに前記流路の一部に光拡散媒体を挿入することによりレーザー光を減衰させ、底を有する前記接続孔を形成する。このようにして接続孔の底を貫通させることなく加工することができる。
　接続孔の底を残して加工するには、レーザー光を所定の箇所に挿入された光拡散媒体により散乱させ、光エネルギーを分散させることにより実現できる。所定の箇所に光拡散媒体を挿入することによりそれより下側ではレーザー光が弱められ、加工することができず、底を有する接続孔を形成することができる。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、前記光拡散媒体が、曲面を有する光透過性のある棒、失透ガラス、気泡を有するガラスまたは水であることが好ましい。
　曲面を有する光透過性のある物質は、レーザー光で加熱されることがない上に、曲面で光が散乱されるので、レーザー光の加工の能力を低下させることができ、貫通させることなく接続孔の底を残して加工することができる。
　また、失透ガラスは、表面が曲面でなくても内部が相分離しているので、光が散乱しやすく、レーザー光の加工の能力を低下させることができ、貫通させることなく底を形成することができる。また、水を所定の箇所に充填することにより接続孔の底を残して加工することができる。水を充填すると、ウォータージェットの水流との混合および加工により加熱された水の沸騰により、大量の気泡を発生させる。このため、充填された水の中でレーザー光が急速に減衰し、接続孔の底を残して加工することができる。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、前記接続孔を形成した後に、前記第１または第２の開口を有する前記流路に前記第１端面および前記第２端面にそれぞれ封止部を形成することが好ましい。
　前記第１または第２の開口を有する前記流路に前記第１端面および前記第２端面にそれぞれ封止部を形成することにより、前記第１または第２の開口を有する前記流路は前記第１端面および前記第２端面にそれぞれ封止部を有し、前記第１または第２の開口を有する前記流路は前記接続孔で接続されることにより第１の空間を構成するとともに第１の開口および第２の開口のない前記流路は、第１端面から第２端面に延びる第２の空間を構成し、前記第１の空間と、前記第２の空間は前記内壁で互いに隔離されているハニカム構造体を得ることができる。
　このようなハニカム構造体は、第１または第２の開口を有する流路が、第１端面および第２端面にそれぞれ封止部を有することによって、第１または第２の開口を有する流路に第１端面および第２端面側からの流体の侵入を防止することができる。また、第１または第２の開口を有する流路が接続孔で接続されることにより、第１の空間を構成することができる。さらに第１の空間は、第１の開口および第２の開口のない前記流路が構成する第１端面から第２端面に延びる第２の空間と内壁によって隔てられるため、第１の空間を流れる流体（第１の流体）と第２の空間を流れる流体（第２の流体）とが直接接することない。このため、内壁に伝熱、濾過などの機能を保有させることにより、熱交換器、フィルター、分離などの機能を有するハニカム構造体として使用することができる。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、前記セラミックは、炭化珪素、シリコン含浸した炭化珪素、アルミナ、コージライト、窒化珪素、窒化アルミニウムまたはジルコニアのいずれかよりなることが好ましい。
　ハニカム構造体が炭化珪素、シリコン含浸した炭化珪素、アルミナ、コージライト、窒化珪素、窒化アルミニウムまたはジルコニアのいずれかよりなることにより、耐熱性、耐食性を備え、高強度なハニカム構造体を得ることができるが、これらのセラミックは加工性が悪く本発明の高い加工性能のウォータージェットの水流を併用したレーザー加工機を用いたハニカム構造体の製造方法によって得ることができる。
　次に本発明のハニカム構造体の製造方法が適用されるハニカム構造体について説明するが、本発明の製造方法はこれらのハニカム構造体に限定されない。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体のハニカムのパターン、大きさは特に限定されない。本実施形態では、８×８の格子状の流路を有するハニカム構造体について説明したが、例えば６角形状の流路のハニカム、８角形と４角形の流路の組合せのハニカムなど特に限定されない。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体の形状は、特に限定されない。６面体、６角柱などの角柱の他円柱なども適用できる。円柱の場合、側面のうち、一群の接続孔の形成されている領域を第１側壁、その反対側の領域を第２側壁と定義できる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、少なくとも第１端面と第２端面と第１側壁と第２側壁とを有し、内壁によって仕切られ前記第１端面から前記第２端面に延びる複数の流路を有するセラミックからなるハニカム構造体において、前記第１側壁または前記第２側壁に形成された第１の開口と、前記第１の開口に対向する複数の内壁に形成され複数の流路を接続する第２の開口と、からなる接続孔を有する。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、第１端面から第２端面に向かって流路が延びている。また、ハニカム構造体の側面は、第１側壁と第２側壁を有し、第２側壁は、第１側壁の反対に位置する。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体によれば、従来の一方向に流路の延びたハニカム構造体とは異なり、ハニカム構造体を横切る方向に流体の流れをつくることができる。また、このようなハニカム構造体は、第１の開口および第１の開口の内側に第２の開口が形成されているので、最外周に位置する流路のみならず、内側の流路にも流体の流れをつくることができる。また、第２の開口は第１の開口に対向する位置に形成されているので、第２の開口の内側の流路との流体の移動を最短距離で行うことができ、効率良く流体が流れることができるハニカム構造体を提供することができる。
　さらに本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、セラミックからなるので、耐熱性、耐蝕性を備え、高強度であるので、高温環境下あるいは腐食性環境下など過酷な環境下でも流体を扱うことができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、特に限定されないが、接続孔を複数有することが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、接続孔を複数有することによって、より多くの流体をハニカム構造体の流路を横切る方向に流体を流すことができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、前記接続孔が、前記第１側壁または前記第２側壁が面する複数の前記流路に交互に形成されていることが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、接続孔が前記第１側壁または前記第２側壁が面する複数の前記流路に交互に形成されていることにより、ハニカム構造体の流路を横切る方向への流れを交互の流路に配置することができる。このため、流路に沿って流れる流体（第２の流体）と、流路を横切る方向に流れる流体（第一の流体）を隔てる内壁の面積を大きくとることができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、前記第１または第２の開口を有する前記流路は前記第１端面および前記第２端面にそれぞれ封止部を有し、前記第１または第２の開口を有する前記流路は前記接続孔で接続されることにより第１の空間を構成するとともに第１の開口および第２の開口のない前記流路は、第１端面から第２端面に延びる第２の空間を構成し、前記第１の空間と、前記第２の空間は前記内壁で互いに隔離されていることが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、第１または第２の開口を有する流路が、第１端面および第２端面にそれぞれ封止部を有することによって、第１または第２の開口を有する流路に第１端面および第２端面側からの流体の侵入を防止することができる。また、第１または第２の開口を有する流路が接続孔で接続されることにより、第１の空間を構成することができる。さらに第１の空間は、第１の開口および第２の開口のない前記流路が構成する第１端面から第２端面に延びる第２の空間と内壁によって隔てられるため、第１の空間を流れる流体（第１の流体）と第２の空間を流れる流体（第２の流体）とが直接接することない。このため、内壁に伝熱、濾過などの機能を保有させることにより、熱交換器、フィルター、分離などの機能を有するハニカム構造体を提供することができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、前記第１の空間は、複数の前記接続孔を有することが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、第１の空間に複数の接続孔を有することにより、複数の接続孔が、第１の空間を流れる流体の入口と出口となることができる。第１の空間に複数の接続孔により入口と出口を設けることによって、第１の空間を流れる流体（第１の流体）を連続的に供給することができる。
　また、第１の空間に複数の接続孔を有することにより、内壁を通過する熱、物質の量を大きくする効果もある。第１の空間と第２の空間を隔てる内壁を通過する熱は、第１の空間と第２の空間の温度差に比例する。第１の空間を流れる流体に入口から入り出口への流れを形成することにより、常に新しい第１の流体を供給し、内壁に温度差が生させ移動する熱量を大きくすることができる。第１の空間と第２の空間を隔てる内壁が媒質などの濃度差を生じさせる分離機能を有する場合、第１の空間と第２の空間の濃度差が大きくなると、目詰まり、浸透圧などに効果により、移動する媒質の量が小さくなる。第１の空間を流れる流体に入口から入り出口への流れを形成することにより、常に新しい第１の流体を供給し、内壁での濃度差小さくすることによりハニカム構造体の分離機能を大きくすることができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、前記接続孔を前記第１側壁および前記第２側壁にそれぞれ有することが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、接続孔を第１側壁および第２側壁にそれぞれ有することにより、入口と出口を結ぶ第１の流体の流れる距離が、どの流路を通っても同等にすることができる。このため、内壁全体に第１の流体を行き渡らせることができるので効率良く熱移動または物質移動のできるハニカム構造体を提供することができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、前記第１の開口および前記第２の開口が、スリット状に構成され、前記第１の開口の長さは、前記第２の開口の長さよりも長いことが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、第１の開口および第２の開口をスリット状に構成することによって、細長い流路の横から効率良く流体を供給することができる。さらに第１の開口を第２の開口よりも大きくすることによって、ハニカム構造体全体の強度低下への影響を小さくしながら、第１の開口における第１の流体の抵抗を小さくすることができ、圧力損失を効率良く低減させることができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、複数の前記第２の開口は、第１の開口に向かって順に長くなっていることが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、第２の開口は、第１の開口に向かって順に長くなるように構成することによって、ハニカム構造体の強度低下への影響を小さくしながら、第１の開口における第１の流体の抵抗を小さくすることができ、圧力損失をさらに効率良く低減させることができる。
　前記第１の開口および第２の開口は、スリット状に構成され、前記第１の開口の長さおよび、複数の前記第２の開口の長さは、いずれも等しいことが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、第１の開口および第２の開口が、スリット状に形成され、第１の開口の長さおよび、複数の第２の開口の長さが、いずれも等しくなるように構成することにより、第１の開口および第２の開口で形成される接続孔の容積を大きくすることができる。接続孔の容積を大きくすることによって、接続孔につながるそれぞれの流路で発生する抵抗に応じて効率良く第１の流体を分配することができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体の前記接続孔は５層以上の第２の開口が積み重なっているが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、５層以上の第２の開口を積み重ねることによって第１の側壁側から数えて６個目の流路に第１の流体を供給することができる。このような構成にすることによって、第１の空間と第２の空間を隔てる内壁の面積を大きくすることができる。
　また、５層以上の第２の開口を積み重ねることにより形成される接続孔の径または幅と深さとのアスペクト比は正方形の流路であれば６以上となり、深い位置にある流路を接続孔でつなぐことができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体の前記接続孔は、１０層以上の第２の開口が積み重なっていることが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、５層以上の第２の開口を積み重ねることによって第１の側壁側から数えて１１個目の流路に第１の流体を供給することができる。このような構成にすることによって、第１の空間と第２の空間を隔てる内壁の面積をさらに大きくすることができる。
　また、１０層以上の第２の開口を積み重ねることにより形成される接続孔の径または幅と深さとのアスペクト比は正方形の流路であれば１１以上となり、さらに深い位置にある流路を接続孔でつなぐことができる。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体のセラミックは、炭化珪素、シリコン含浸した炭化珪素、アルミナ、コージライト、窒化珪素、窒化アルミニウムまたはジルコニアのいずれかよりなることが好ましい。
　本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体は、炭化珪素、シリコン含浸した炭化珪素、アルミナ、コージライト、窒化珪素、窒化アルミニウムまたはジルコニアのいずれかよりなることにより、耐熱性、耐食性を備え、高強度なハニカム構造体を提供することができる。
　熱交換器に用いる場合、炭化珪素、シリコンを含浸した炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素を用いることが望ましい。これらのセラミックは熱伝導率が高く、熱交換器として好適である。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、ハニカム状のセラミックの第１側壁または第２側壁に接続孔を形成することにより得ることができる。第１および第２の開口を形成することにより得ることができる。ハニカム状のセラミックに第１側壁または第２側壁にウォータージェットの水流を併用したレーザー加工によって接続孔を形成することができる。レーザー加工機のレーザー光の波長、出力は、ハニカム状のセラミックに応じて適宜選択することができる。
　ウォータージェットの水流を併用したレーザー加工機とは、ウォータージェットの水流の中にレーザー光を通過させるレーザー加工機であり、ウォーターガイドレーザー加工機とも言う。
　また、ウォータージェットの水流を併用したレーザー加工法は、ウォータージェットの水流中にレーザー光を導き、全反射させながら加工点に導くことができ、レーザー光が拡散することなく,細い水流中を通過するので、焦点の深度が深く、レーザー光だけの加工機よりも高い加工性能を有している。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、高い加工性能のウォータージェットの水流を併用したレーザー加工機を用いて、接続孔の底を貫通させることなく加工することによって得ることができる。
　接続孔の底を残して加工するには、レーザー光を所定の箇所で散乱させ、光エネルギーを分散させることにより実現できる。所定の箇所に光拡散媒体を挿入することによりそれより下側ではレーザー光が弱められ、加工することができない。光拡散媒体は光を分散させることができれば特に限定されない。例えば、ガラス棒などの曲面を有する光透過性のある棒、失透ガラス、気泡を内部に有するガラス、水などが利用できる。光透過性のある物質は、レーザー光で加熱されることがない上に、曲面で光が散乱されるので、レーザー光の加工の能力を低下させることができ、貫通させることなく接続孔の底を残して加工することができる。
　また、失透ガラスは、表面が曲面でなくても内部が相分離しているので、光が散乱しやすく、レーザー光の加工の能力を低下させることができ、貫通させることなく底を形成することができる。また、水を所定の箇所に充填することにより接続孔の底を残して加工することができる。水を充填すると、ウォータージェットの水流との混合および加工により加熱された水の沸騰により、大量の気泡を発生させる。このため、充填された水の中でレーザー光が急速に減衰し、接続孔の底を残して加工することができる。なお、水を充填していない場合でも、レーザー光とともに水流によって水が供給されるが、水流に用いられる水は量が少なくレーザー光がセラミックを加工する箇所（加工点）近傍で速やか飛散するので、レーザー光を弱めるほど区間に気泡を形成することができない。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、様々な接続孔の変形例があるが、形状に応じてレーザー光を、傾斜させたり、走査することにより加工することができる。
　また、レーザー光を走査しながら加工する際に、それぞれの流路に挿入する光拡散媒体の長さを適宜変更することにより目的の形状の接続孔を形成することもできる。
　本発明の封止部はどのように形成してもよく特に限定されない。例えば内壁を構成する材料と同じセラミック材料からなる栓を挿入してもよい。例えば、ハニカム構造体が炭化珪素、窒化珪素、シリコン含浸した炭化珪素からなる場合は、シリコンの粉末を接着材として栓に塗布したのち、焼成しても良い。シリコンが溶融し、接着材として機能する。
　また、例えば、無機バインダと有機バインダと無機粒子の混合したペーストを注入し、焼成することによって得ることもできる。無機バインダは、アルミナゾル、シリカゾルなどが利用でき、有機バインダは、ポリビニールアルコール、フェノール樹脂などが利用でき、無機粒子は炭化珪素、アルミナ、コージライト、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニアなどが利用できる。
　次に、本発明の製造方法が適用されるハニカム構造体の実施形態１、実施形態２について、説明する。
　実施形態１は、第１端面および第２端面が開放し、第１側壁に接続孔が形成されているハニカム構造体である。
　実施形態２は、以下形態のハニカム構造体である。
　第１側壁が面する複数の流路に交互に接続孔が形成され、接続孔の底は第２端面まで達している。なお、接続孔は第２端面を貫通していない。第１の開口および第２の開口を有する流路の第１端面および第２端面はそれぞれ封止部を有することにより、第１の空間を構成している。
　また第１の開口および第２の開口のない流路は、第１端面から第２端面に延びる第２の空間を構成し、第１の空間と第２の空間は内壁で互いに隔離されている。第１の空間は、第１側壁および第２側壁の側に接続孔を有している。４つの独立した空間が第１の空間を構成し、４×８の独立した流路３２本が第２の空間を構成する。
＜実施形態１＞
　実施形態１のハニカム構造体について、図を用いながら説明する。
　図１は本発明に係る実施形態１のハニカム構造体の斜視図。図２は本発明に係る実施形態１のハニカム構造体の変形例の斜視図。図３は本発明に係る実施形態１のハニカム構造体の断面図であり、（ａ）は、図１のＡ－Ａ’断面図、（ｂ）は図１のＢ－Ｂ’断面図である。図４は本発明に係る実施形態１のハニカム構造体の接続孔の変形例の断面図である。図１のＡ－Ａ’の断面図に相当する。図５は本発明に係る実施形態１のハニカム構造体の変形例の斜視図。図６は図５のハニカム構造体の変形例の断面図であり、（ａ）は図５（ａ）のＣ－Ｃ’断面図、（ｂ）は図５（ｂ）のＥ－Ｅ’断面図、（ｃ）は図５（ａ）のＤ－Ｄ’断面図および図５（ｂ）のＦ－Ｆ’断面図である。
　実施形態１のハニカム構造体１０００は、図１に示すように、８×８の流路を有するハニカム構造体１０００の第１側壁２１に接する８本の流路６０の内、交互になるように接続孔３０を４本有している。図３に示すように、それぞれの接続孔３０は、第１側壁２１に形成された第１の開口３１および内壁５０に形成された複数の第２の開口３２により構成される。図３（ａ）に示されるように第１の開口３１および第２の開口３２は、スリット状の形状であり、第１の開口３１および第２の開口３２の長さは同一である。図３（ｂ）に示されるように、接続孔３０の形成されている列の隣の列の断面は、内壁５０に孔を有していない。
　接続孔３０の位置、形状、数は特に限定されない。図２および図５は、接続孔３０の位置、表面形状の異なる変形例である。図２（ａ）は１個のスリット状の接続孔３０を有するハニカム構造体１０００を示し、図２（ｂ）は、第１側壁２１が面する流路６０全てにスリット状の接続孔３０が形成されている。いずれの接続孔３０もスリット状に形成されている。図５（ａ）は、８×８の流路６０を有するハニカム構造体の第１側壁２１に接する８本の流路６０の内、交互になるように４個の円形の接続孔３０を有するハニカム構造体１０００を示している。図５（ｂ）は、８×８の流路を有するハニカム構造体の第１側壁２１に接する８本の流路６０の内、交互になるように４つの群の接続孔３０を有し、１つの群の接続孔３０は、円形の接続孔３０が５個で構成されるハニカム構造体１０００である。図５（ｃ）は、１個の円形の接続孔３０を有するハニカム構造体１０００を示す。
　接続孔３０の深さ方向の形状も特に限定されない。図４は、接続孔３０の変形例を示し、接続孔３０の流路方向の断面図であり、図１のＡ－Ａ’断面を示す。（ａ）は、断面形状がＶ字状である接続孔を示し、第１の開口３１が第２の開口３２よりも長く、複数の第２の開口３２が第１の開口３１に向かって順に長くなるように構成されている。（ｂ）は、第１および第２の開口の片側が垂直になるように揃った接続孔を示し、第１の開口３１が第２の開口３２よりも長く、複数の第２の開口３２が第１の開口３１に向かって順に長くなるように構成され接続孔の断面が台形である。（ｃ）は、第１の開口３１および第２の開口３２の長さが同一で第１側壁２１および第２側壁２２を貫通した接続孔３０を示す。（ｄ）は、第１側壁２１および第２側壁２２から接続孔３０が形成され、それぞれ底となる内壁を共有する接続孔３０を示す。（ｅ）は、内部の方が大きい接続孔３０を示し、第１の開口３１が第２の開口３２よりも短く、複数の第２の開口３２が第１の開口３１に向かって順に短くなるように構成されている。
　ハニカム構造体１０００のハニカムのパターン、大きさは特に限定されない。本実施形態では、８×８の格子状の流路６０を有するハニカム構造体１０００について説明したが、例えば６角形状の流路のハニカム、８角形と４角形の流路の組合せのハニカムなど特に限定されない。
　本実施形態のハニカム構造体は、ハニカム状のセラミックの第１側壁２１または第２側壁２２に接続孔３０を形成することにより得ることができる。第１および第２の開口を形成する方法は、図９に示すように第２側壁２２に面する流路６０に光拡散媒体９０を挿入し、レーザー源８５を移動させてレーザー光８０を走査することによって加工することができる。接続孔３０の形状によっては、図１０のように光拡散媒体９０の挿入する長さを適宜変えることによって目的の形状の接続孔３０を得ることができる。また、図１１、図１２に示されるようにレーザー光８０を適宜傾斜または旋回させながら走査することにより、目的の形状の接続孔３０を得てもよい。
　本実施形態のハニカム構造体１０００は、光拡散媒体９０を挿入することによって接続孔３０の底を残して加工することできる。図１４は、光拡散媒体９０によってレーザー光８０が拡散する様子を示している。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、レーザー光８０と水流８２との複合による加工を示している。レーザー光８０と水流８２との複合した加工機は、例えば、牧野フライス社製ＭＣＳ３００型レーザー加工機を利用することができる。
　図１４（ａ）は、光拡散媒体９０にガラス棒９１を用いた説明図であり、ガラスの凸面によるレーザー光８０の拡散によって接続孔３０の底を残して加工することができる。
　図１４（ｂ）は、光拡散媒体９０に失透ガラス９２を用いた説明図であり、ガラス内部の乱反射によってレーザー光８０を拡散させ接続孔３０の底を残して加工することができる。
　図１４（ｃ）は、光拡散媒体９０に水９３を用いた説明図であり、加工による熱、水の乱流によって発生した気泡の乱反射によってレーザー光８０を拡散させ接続孔３０の底を残して加工することができる。
＜実施形態２>
　実施形態２のハニカム構造体１０００について、図を用いながら説明する。
　図７（ａ）は本発明に係る実施形態２のハニカム構造体１０００の斜視図。（ｂ）は本発明に係る実施形態２のハニカム構造体１０００の変形例の斜視図。図８は本発明に係る実施形態２のハニカム構造体１０００の断面図であり、（ａ）は図７（ａ）のＧ－Ｇ’断面図、（ｂ）は図７（ｂ）のＩ－Ｉ’断面図、（ｃ）は図７（ａ）のＨ－Ｈ’断面図、および図７（ｂ）のＪ－Ｊ’断面図である。
　実施形態２のハニカム構造体１０００は第１側壁２１が面する複数の流路６０に交互に接続孔３０が形成され、接続孔３０の底は第２側壁２２まで達している。なお、接続孔３０は第２側壁２２を貫通していない。第１の開口および第２の開口を有する流路の第１端面１１および第２端面１２にはそれぞれ封止部７０を有することにより、第１の空間を構成している。
　また第１の開口および第２の開口のない流路は、第１端面１１から第２端面１２に延びる第２の空間を構成し、第１の空間と第２の空間は内壁互いに隔離されている。第１の空間は、第１側壁および第２側壁の側に接続孔を有している。第１の空間は４つの独立した空間で構成され、４×８の独立した流路３２本が第２の空間を構成する。
　第１の空間は、第１側壁２１から、第２側壁２２への（およびその逆の）流体の流れを作ることができる。また第２の空間は、第１端面１１から、第２端面１２への（およびその逆の）流体の流れを作ることができる。第１の空間と第２の空間は内壁で隔てられているので、互いに混ざり合うことがなく、内壁を通じて熱、物質移動をさせることができる。この効果は熱交換器、フィルター、分離膜の支持体などとして好適に利用することができる。
　本実施形態のハニカム構造体は、ハニカム状のセラミックの第１側壁または第２側壁に接続孔を形成することにより得ることができる。第１および第２の開口を形成する方法は、図９に示すように第２側壁２２に面する流路６０に光拡散媒体９０を挿入し、レーザー光８０を走査することによって加工することができる。接続孔３０の形状によっては、図１０のように光拡散媒体９０の挿入する長さを適宜変えることによって目的の形状の接続孔３０を得ることができる。また、図１１、図１２に示されるようにレーザー光８０を適宜傾斜または旋回させながら走査することにより、目的の形状の接続孔３０を得てもよい。まず、図９の例と同様、図１１（ａ）、図１２（ａ）に示すように長さの同じスリット状の第１および第２の開口３１、３２を形成した後、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）に示すように、レーザー光８０を適宜傾斜させながら走査する。図１１の例では、第１の開口は第２の開口よりも長く、第２の開口は第１の開口に向かって順に長くなっており、図１２の例では、第１の開口は第２の開口よりも短く、第２の開口は第１の開口に向かって順に短くなっている。
　本実施形態のハニカム構造体は、光拡散媒体９０を挿入することによって接続孔３０の底を残して加工することできる。図１３、図１４は、光拡散媒体９０によってレーザー光が拡散する様子を示している。図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、レーザー光８０のみ、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ウォータージェットを併用したレーザー光による加工を示している。ウォータージェットを併用したレーザー加工機は、例えば、牧野フライス社製ＭＣＳ３００型レーザー加工機を利用することができる。
　図１３（ａ）、図１４（ａ）は、光拡散媒体９０にガラス棒９１を用いた説明図であり、ガラスの凸面によるレーザー光８０の拡散によって接続孔の底を残して加工することができる。
　図１３（ｂ）、図１４（ｂ）は、光拡散媒体９０に失透ガラス９２を用いた説明図であり、ガラス内部の乱反射によってレーザー光８０を拡散させ接続孔の底を残して加工することができる。　図１３（ｃ）、図１４（ｃ）は、光拡散媒体９０に水９３を用いた説明図であり、加工による熱、水の乱流によって発生した気泡の乱反射によってレーザー光８０を拡散させ接続孔の底を残して加工することができる。
　本実施例では、実際に多孔質の炭化珪素からなるハニカム状のセラミックに台形の断面を有する接続孔を形成し、本発明に係るハニカム構造体１０００を製造した結果について図１５、図１６を用いて説明する。
　２４×２４個、計５７６個の正方形の流路を有し、３４ｍｍ×３４ｍｍ×１３０ｍｍの炭化珪素からなるハニカム状のセラミックを用いて、本発明に係るハニカム構造体１０００を製作した。なお、長手方向の端面は、流路の開口を有し、第１端面１１および第２端面１２である。第１端面１１および第２端面１２以外の４つの面は側壁であり、そのうち接続孔３０を形成する面が第１側壁２１、その反対側の面が第２側壁２２となる。内壁５０の厚さは０．２５ｍｍ、第１および第２の側壁の厚さは、０．３ｍｍである。流路６０の大きさは、一辺が１．１４ｍｍの正方形である。
　図１５に示すように、このハニカム状のセラミックに接続孔３０を形成した。第１側壁２１に面する流路２４本の内、交互となるよう１２本の流路に第１の開口３１を形成し、さらに第２の開口を形成することにより、１２個の接続孔３０を形成した。接続孔３０の底は、第２側壁２２であり、全ての内壁には第２の開口が形成されている。第１の開口および第２の開口と第１端面との距離は１０ｍｍ、第１の開口３１は第１端面１１から４０ｍｍの位置まで延び、最下層の第２の開口は、第１端面１１から２５ｍｍの位置まで延びている。第２の開口は第１の開口３１に向かって順に長くなり、接続孔３０の断面は、台形である。また、第１の開口の幅は、０．６ｍｍである。
　以下に製造方法について詳しく説明する。
　接続孔３０を形成する際、第２側壁２２に面する流路には、流路よりも長い円形のガラス棒を挿入し、その他の流路には、前記台形の流域以外の部分まで円形のガラス棒を挿入した。（図１０参照）
　次に第１側壁２１に面する流路６０に沿って牧野フライス社製ＭＣＳ３００型レーザー加工機を用いて加工した。レーザーの波長は５３２ｎｍ、出力８０Ｗ、水流８２のノズル径はφ８０μｍ、走査速度は３００ｍｍ／ｍｉｎで加工した。
　このように加工して得られたハニカム構造体１０００を接続孔３０に沿って切断し、接続孔３０を確認した。図１６に示すように接続孔３０の断面は台形であり、内壁は全て貫通し、第１の開口３１が長さ３０ｍｍ、最下層の第２の開口３２が長さ１５ｍｍであった。
　このように水流を用いたレーザー加工機で接続孔を形成できることが確認でできた。
　また、接続孔の大きさ、配置、数は適宜選択することができ、必要に応じて適宜、流路の第１端面および第２端面に封止部を形成することによって熱交換器、フィルターなどとして使用することができる。
　本出願は、２０１３年１１月６日出願の日本特許出願、特願２０１３－２３０３５８に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明のハニカム構造体の製造方法は、内燃機関、燃焼炉、などの排ガスフィルター、内燃機関、燃焼炉などの熱交換器、浄水、汚水処理、化学プラント用のフィルター、半透膜を利用した淡水製造装置の基材などの製造に利用することができる。
１１　第１端面
１２　第２端面
２１　第１側壁
２２　第２側壁
３０　接続孔
３１　第１の開口
３２　第２の開口
５０　内壁
６０　流路
７０　封止部
８０　レーザー光
８２　水流（ウォータジェット）
８５　レーザー源
９０　光拡散媒体
９１　ガラス棒
９２　失透ガラス
９３　水
１０００　ハニカム構造体

Claims (5)

  1. 　少なくとも第１端面と第２端面と第１側壁と第２側壁とを有し、内壁によって仕切られ前記第１端面から前記第２端面に延びる複数の流路を有するセラミックからなるハニカム構造体に、
    　前記第１側壁から、ウォータージェットの水流の中を通過するレーザー光によって、
    　前記第１側壁または前記第２側壁に形成された第１の開口と、
    　前記第１の開口に対向する複数の内壁に形成され複数の流路を接続する第２の開口と、
    からなる接続孔を形成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
  2. 　前記ハニカム構造体の製造方法において、
    　前記流路の一部に光拡散媒体を挿入することによりレーザー光を減衰させ、底を有する前記接続孔を形成することを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
  3. 　前記光拡散媒体は、曲面を有する光透過性のある棒、失透ガラス、気泡を有するガラスまたは水であることを特徴とする請求項２に記載のハニカム構造体の製造方法。
  4. 　前記ハニカム構造体の製造方法は、
    　前記接続孔を形成した後に、前記第１または第２の開口を有する前記流路に前記第１端面および前記第２端面にそれぞれ封止部を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
  5. 　前記セラミックは、炭化珪素、シリコン含浸した炭化珪素、アルミナ、コージライト、窒化珪素、窒化アルミニウムまたはジルコニアのいずれかよりなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
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