WO2015115255A1 - ハニカム構造体 - Google Patents

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WO2015115255A1
WO2015115255A1 PCT/JP2015/051445 JP2015051445W WO2015115255A1 WO 2015115255 A1 WO2015115255 A1 WO 2015115255A1 JP 2015051445 W JP2015051445 W JP 2015051445W WO 2015115255 A1 WO2015115255 A1 WO 2015115255A1
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opening
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connection hole
space
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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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Definitions

  • the present invention relates to 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.
  • an object of the present invention is to provide a honeycomb structure made of ceramic that exceeds the scope of application of such a conventional honeycomb structure, gives a new function to the honeycomb structure, and can handle a new fluid flow. To do.
  • 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 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 connection hole is not formed in the outermost channel among the plurality of channels facing the first side wall or the second side wall.
  • 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 a 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 of the present invention is made of ceramic and has heat resistance and corrosion resistance and high strength, the fluid can be handled even under a severe environment such as a high temperature environment or a corrosive environment.
  • the connection hole is not formed in the outermost channel among the plurality of channels facing the first side wall or the second side wall. Therefore, the connection hole and the outside of the honeycomb structure separate a flow path that does not have at least one connection hole. That is, between the connection hole and the outside world, a single honeycomb structure separated by two large walls constituting the side walls and the flow path, and a small inner wall that intersects the two large side walls with the individual flow paths therebetween.
  • the strength is secured against the force from the outside of the honeycomb structure, and breakage such as cracks is easily prevented.
  • the honeycomb structure of the present invention desirably has the following aspect.
  • the honeycomb structure includes a plurality of the connection holes.
  • the honeycomb structure of the present invention has a plurality of connection holes, so that more 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 flow paths facing the first side wall or the second side wall, whereby the flow in the direction crossing the flow path of the honeycomb structure is performed. Can be placed in alternating 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 number of the plurality of flow paths facing the first side wall or the second side wall is an odd number.
  • the first sidewall or the first sidewall When the number of the plurality of channels facing the two side walls is an odd number, the channels can be arranged alternately and efficiently.
  • the flow path having the first or second opening has sealing portions on the first end face and the second end face, respectively, and the first or second opening is provided.
  • the flow path having the first space by being connected by the connection hole and having no first opening and second opening extends from the first end face to the second end face.
  • a space is formed, and the first space and the second space are separated from each other by the inner wall.
  • the flow path having the first or second opening has a sealing portion on each of the first end face and the second end face, 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, the honeycomb structure which has functions, such as a heat exchanger, a filter, and isolation
  • the first space has a plurality of the connection holes.
  • the honeycomb structure of the present invention 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.
  • 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 has the connection holes on the first side wall and the second side wall, respectively.
  • the connection holes are provided in the first side wall and the second side wall, respectively, so that the flow distance of the first fluid connecting the inlet and the outlet is equal regardless of the flow path. it can. 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 configured in a slit shape, and the length of the long side of the first opening is longer than the length of the long side of the second opening.
  • the first opening and the second opening are formed in a slit shape, whereby fluid can be efficiently supplied from the side of the elongated channel. Further, by making the first opening larger than the second opening, the resistance of the first fluid in the first opening can be reduced while reducing the influence on the strength reduction of the entire honeycomb structure, and the pressure can be reduced. Loss can be reduced efficiently.
  • the plurality of second openings are longer in order toward the first opening.
  • the second opening is configured to become longer in order toward the first opening, thereby reducing the influence on the decrease in the strength of the honeycomb structure, and in the first opening.
  • the resistance of the first fluid 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 long side of the first opening and the length of the long sides of the plurality of second openings are Are also equal.
  • the first opening and the second opening are formed in a slit shape, and the length of the long side of the first opening and the length of the long side 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 holes are stacked with second openings of five layers or more.
  • the honeycomb structure of the present invention can supply the first fluid to the sixth channel counted from the first side wall by stacking the second openings of five or more layers. By adopting such a configuration, the area of the inner wall that separates the first space and the second space can be increased.
  • connection holes are stacked with 10 or more second openings.
  • the honeycomb structure of the present invention can supply the first fluid to the eleventh channel counted from the first side wall side by stacking ten or more second openings. With such a configuration, the area of the inner wall separating the first space and the second space can be further increased.
  • the ceramic is made of silicon carbide, silicon-impregnated silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia.
  • the honeycomb structure of the present invention is made of any one of silicon carbide, silicon-impregnated silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia, so that the honeycomb structure has heat resistance and corrosion resistance and has high strength. Can be provided.
  • the present invention 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. Can do.
  • at least one channel is provided between the connection hole and the outside of the honeycomb structure, it is easy to ensure strength and prevent breakage such as cracks.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention, where (a) is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 1 and (b) is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. It is sectional drawing of the modification of the connection hole of the honeycomb structure of Embodiment 1 which concerns on this invention. This corresponds to a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
  • the perspective view of the modification of the honeycomb structure of Embodiment 1 which concerns on this invention.
  • 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. 5A and a sectional view taken along the line FF ′ of FIG.
  • (A) is a perspective view of the honeycomb structure of Embodiment 2 according to the present invention.
  • (B) is a perspective view of the modification of the honeycomb structure of Embodiment 2 which concerns on this invention.
  • 7A and 7B are cross-sectional views of a honeycomb structure according to a second embodiment of the present invention, where FIG.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view taken along the line GG ′ in FIG. 7A
  • FIG. FIGS. 7C and 7C are a sectional view taken along line HH ′ in FIG. 7A and a sectional view taken along line JJ ′ in FIG.
  • It is explanatory drawing which 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 comprised by the slit-like 1st and 2nd opening with the same length.
  • 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. It becomes longer toward the opening.
  • connection hole is slit shape, 1st opening is shorter than 2nd opening, and 2nd opening is 1st. The length becomes shorter toward the opening.
  • the cross section of the honeycomb structure indicates a cross section cut in the depth direction of the connection hole along 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
  • FIG. 8 is a sectional view of FIG.
  • the honeycomb pattern and size of the honeycomb structure of the present invention 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 of the present invention is not particularly limited. Other cylinders such as hexahedrons and hexagonal cylinders can also be applied. In the case of a cylinder, 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.
  • the honeycomb structure of the present invention has at least a first end face, a second end face, a first side wall, and a second side wall, and has a plurality of flow paths that are partitioned by an inner wall and extend from the first end face to the second end face.
  • a first opening formed in the first side wall or the second side wall and a plurality of flow paths formed in a plurality of inner walls opposed to the first opening are connected to each other.
  • 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 connection hole is not formed in the outermost channel among the plurality of channels facing the first side wall or the second side wall.
  • a fluid flow can be created in a 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. Furthermore, at least one channel is separated from the connection hole and the outside of the honeycomb structure.
  • connection hole and the outside world have a single honeycomb structure separated by two large walls constituting the side walls and the flow path and a small inner wall that intersects the two large walls with the individual flow paths therebetween.
  • the strength against the force from the outside of the honeycomb structure is ensured, and breakage such as cracks can be easily prevented.
  • the honeycomb structure of the present invention is made of ceramic and has heat resistance and corrosion resistance and high strength, the fluid can be handled even under a severe environment such as a high temperature environment or a corrosive environment.
  • the honeycomb structure of the present invention is not particularly limited, but preferably has a plurality of connection holes.
  • the honeycomb structure of the present invention has a plurality of connection holes, so that more 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 flow paths facing the first side wall or the second side wall, whereby the flow in the direction crossing the flow path of the honeycomb structure is performed. Can be placed in alternating 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. It is desirable that the number of the plurality of flow paths facing the first side wall or the second side wall is an odd number.
  • the first side wall or the second side wall is formed.
  • the number of the plurality of flow paths facing each other is an odd number, they can be arranged alternately and efficiently.
  • the flow path having the first or second opening has a sealing portion on each of the first end face and the second end face, and has the first or second opening.
  • the flow path is connected by the connection hole to form a first space, and the flow path without the first opening and the second opening is a second space extending from the first end face to the second end face. It is preferable that the first space and the second space are separated from each other by the inner wall.
  • the flow path having the first or second opening has a sealing portion on each of the first end face and the second end face, 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, the honeycomb structure which has functions, such as a heat exchanger, a filter, and isolation
  • the first space has a plurality of the connection holes.
  • the honeycomb structure of the present invention 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.
  • 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 of the present invention preferably has the connection holes on the first side wall and the second side wall, respectively.
  • the connection holes are provided in the first side wall and the second side wall, respectively, so that the flow distance of the first fluid connecting the inlet and the outlet is equal regardless of the flow path. it can. 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 long side of the first opening is the length of the long side of the second opening. Longer than this is preferable.
  • the first opening and the second opening are formed in a slit shape, whereby fluid can be efficiently supplied from the side of the elongated channel. 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 the second openings become longer in order toward the first opening.
  • the second opening is configured to become longer in order toward the first opening, thereby reducing the influence on the decrease in the strength of the honeycomb structure, and in the first opening. The resistance of the first fluid 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 long side of the first opening and the length of the long side of the plurality of second openings are both equal. Is preferred.
  • the first opening and the second opening are formed in a slit shape, and the length of the long side of the first opening and the length of the long side 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 is preferably formed by stacking five or more second openings.
  • the honeycomb structure of the present invention can supply the first fluid to the sixth channel counted from the first side wall by stacking the second openings of five or more layers.
  • 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.
  • connection hole of the honeycomb structure of the present invention preferably has 10 or more second openings stacked.
  • the honeycomb structure of the present invention can supply the first fluid to the eleventh channel counted from the first side wall side by stacking ten or more second openings. With such a configuration, 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 ceramic of the honeycomb structure of the present invention is preferably made of silicon carbide, silicon carbide impregnated with silicon, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia.
  • the honeycomb structure of the present invention is made of any one of silicon carbide, silicon-impregnated silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, or zirconia, so that the honeycomb structure has heat resistance and corrosion resistance and has high strength. Can be provided.
  • silicon carbide, silicon carbide impregnated with silicon, aluminum nitride, or silicon nitride When used in a heat exchanger, it is desirable to use silicon carbide, silicon carbide impregnated with silicon, aluminum nitride, or silicon nitride. These ceramics have high thermal conductivity and are suitable as heat exchangers.
  • the 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. Connection holes can be formed in the honeycomb-shaped ceramic on the first side wall or the second side wall by laser processing.
  • the laser processing machine used for laser processing is not particularly limited.
  • a honeycomb-shaped ceramic can be processed by using a widely used high-power laser beam.
  • the wavelength and output of the laser beam of the laser processing machine can be appropriately selected according to the honeycomb ceramic. Further, it is possible to perform processing more efficiently by using a laser processing machine combined with a water flow of a water jet that has recently been used.
  • the laser processing method combined with the water jet water flow can guide the laser beam into the water jet water stream and guide it to the processing point while totally reflecting it, and the laser beam passes through a thin water stream without diffusing.
  • the depth of focus is deep, and it has higher processing performance than a processing machine using only laser light.
  • the honeycomb structure 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.
  • honeycomb structure of the present invention has various connection hole modifications, 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 or the like can be used.
  • organic binder polyvinyl alcohol, phenol resin or the like can be used.
  • silicon carbide, alumina, cordierite, silicon nitride, aluminum nitride, zirconia or the like can be used.
  • Embodiment 1 and Embodiment 2 of the present invention 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 addition to the outermost channel, and the bottom of the connection hole reaches 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. Three independent spaces constitute the first space, and 40 5 ⁇ 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 the four channels 60 alternately arranged in addition to the outermost channel among the eight channels 60 facing the first side wall 21 of the honeycomb structure having 8 ⁇ 8 channels 60.
  • a honeycomb structure 1000 having a single circular connection hole 30 is shown.
  • FIG. 5B shows three of the eight channels 60 facing the first side wall 21 of the honeycomb structure having 8 ⁇ 8 channels, in addition to the outermost channel, so as to alternate with each other.
  • the group of connection holes 30 includes a group of connection holes 30 and the honeycomb structure 1000 includes 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 having the 8 ⁇ 8 grid-like flow paths 60 has been described.
  • a honeycomb having a hexagonal flow path, a honeycomb having a combination of octagonal and square flow paths, and the like are particularly limited. Not.
  • 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 are formed by inserting a light diffusion medium 90 into a flow channel 60 facing the second side wall 22 and scanning with laser light 80 from a laser source 85 as shown in FIG. 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.
  • a connection hole having a desired shape may be obtained by scanning while appropriately tilting the laser beam 80.
  • the honeycomb structure 1000 of the present embodiment can be processed by leaving the bottom of the connection hole by inserting the light diffusion medium 90.
  • FIGS. 13 and 14 show how the laser light 80 is diffused by the light diffusion medium 90.
  • FIGS. 13A, 13B, and 13C show only the laser beam 80
  • FIGS. 14A, 14B, and 14C show processing by combining the laser beam 80 and the water flow 82.
  • FIGS. As the processing machine in which the laser beam 80 and the water flow 82 are combined, for example, an MCS300 type laser processing machine manufactured by Makino Milling 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.
  • FIG. 7 is a perspective view of the honeycomb structure 1000 of Embodiment 2 which concerns on this invention.
  • A 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. 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 other than the outermost flow path among the plurality of flow paths 60 facing the first side wall 21, and the bottom of the connection hole 30 is the second side wall 22. Has reached.
  • 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 41 (FIG. 8A). ) And (b)).
  • the flow path without the first opening and the second opening constitutes a second space 42 extending from the first end surface 11 to the second end surface 12 (see FIG. 8C), and the first space and the first space
  • the two spaces are separated from each other by the inner wall.
  • the first space has connection holes on the first and second side walls.
  • the first space is composed of three independent spaces, and 40 5 ⁇ 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 1000 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 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 the laser beam 80 while appropriately tilting it.
  • the honeycomb structure of the present embodiment can be processed by leaving the bottom of the connection hole 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 processing using only laser light
  • FIGS. 14A, 14B, and 14C show processing using laser light that also uses a water jet.
  • a laser processing machine used in combination with a water jet an MCS300 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 diffusion medium 90, and processing is performed leaving the bottom of the connection hole 30 by diffusion of the laser light 80 by the convex surface of the glass. Can do.
  • FIG. 13B and FIG. 14B are explanatory diagrams using a devitrified glass 92 for the light diffusion medium 90, and processing is performed by diffusing the laser light 80 by irregular reflection inside the glass and leaving the bottom of the connection hole 30. can do.
  • 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. Processing can be performed leaving the bottom of the hole 30.
  • FIG. 18 is a perspective view of the honeycomb structure 1000 according to the third embodiment of the present invention.
  • 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. ing.
  • the connection hole 30 is not formed in the outermost channel among the plurality of channels facing the first side wall 21 and the second side wall 22.
  • the connection hole 30 is formed on the inner side with at least one layer of the flow path 60 not having the first opening 31 and the second opening 32.
  • the plurality of flow paths facing the first side wall 21 and the second side wall 22 are an odd number of seven, of which three are formed with connection holes.
  • connection hole 30 including the first opening 31 and the second opening 32 is formed after ensuring one or more channels from the outermost surfaces of the side walls 25 and 26. . Since one or more channels have a honeycomb structure, breakage such as cracks between the side walls 25 and 26 and the first opening 31 and the second opening 32 (connection hole 30) is difficult to occur. The strength of the structure 1000 is ensured.
  • the first opening 31 (and the second opening 31 and the connection hole 30) closest to the outermost surface of the side wall 25 or 26 is the first opening 31 and the second opening 31 when viewed from the outermost surface of the side wall 25, 26.
  • Two or more flow paths 60 that do not have the opening 32 may be formed apart.
  • a honeycomb structure 1000 according to the present invention was manufactured using a honeycomb-shaped ceramic made of silicon carbide of 34 mm ⁇ 34 mm ⁇ 130 mm having a total of 576 square channels 60 of 24 ⁇ 24.
  • the end face in the longitudinal direction has an opening of the flow path 60 and is the first end face 11 and the second end face 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. Twelve connection holes are formed by forming first openings 31 in 12 flow paths alternately among 24 flow paths facing the first side wall 21 and further forming second openings 32. 30 was formed. That is, one of the connection holes at both ends is formed in the outermost flow path among the flow paths facing the first side wall 21, and the other is the outermost flow path among the flow paths facing the first side wall 21. 1 is formed inside.
  • 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 32 in the lowermost layer is the first opening face. It extends from the end face 11 to a position of 25 mm.
  • the second opening 32 becomes longer toward the first opening 31 in order, and the connection hole 30 has a trapezoidal cross section.
  • the width of the first opening is 0.6 mm.
  • connection hole 30 When forming the connection hole 30, a circular glass rod 91 longer than the flow path 60 is inserted into the flow path 60 facing the second side wall 22, and other flow paths 60 other than the trapezoidal basin are formed. A circular glass rod 91 was inserted to the part. (See Figure 10) Next, it processed using the MCS300 type
  • connection hole 30 had a trapezoidal cross section
  • the inner wall 50 penetrated all
  • the first opening 31 had a length of 30 mm
  • the lowermost second opening 32 had a length of 15 mm.
  • the method of forming the connection hole 30 in the honeycomb structure 1000 is not limited to the laser beam 80 using the water flow 82, and it can be processed without using the water flow in combination with a long time and high-power laser processing machine. it can.
  • connection holes 30 can be appropriately selected, and a heat exchanger and a filter can be formed by forming sealing portions on the first end surface and the second end surface of the flow path as necessary. Can be used as such.
  • connection holes force was applied by hand from the side surfaces of the connection holes alternately arranged.
  • the side wall on the connection hole side formed in the outermost channel among the channels facing the first side wall 21 is easily cracked, but the outermost channel among the channels facing the other first side wall 21
  • the connection hole formed inside one of the channels was not cracked. From these results, it is confirmed that the honeycomb structure in which the connection hole is not formed in the outermost channel among the plurality of channels facing the first side wall or the second side wall has high strength. It was done.
  • the honeycomb structure of the present invention includes an exhaust gas filter for an internal combustion engine, a combustion furnace, etc., a heat exchanger for an internal combustion engine, a combustion furnace, etc., a filter for water purification, sewage treatment, a chemical plant, and a fresh water production apparatus using a semipermeable membrane. It can be used as a base material.

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Abstract

　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を提供する。　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第１端面から第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、第１側壁または第２側壁に形成された第１の開口と、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。接続孔は、第１側壁または第２側壁が面する複数の流路のうち、最も外側の流路には形成されていない。

Description

ハニカム構造体
　本発明は、セラミックからなるハニカム構造体に関する。
　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。
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を提供することを目的とする。
　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。
　ここで、前記接続孔は、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のうち、最も外側の流路には形成されていない。
　本発明のハニカム構造体は、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。
　また、接続孔は、第１側壁または第２側壁が面する複数の流路のうち、最も外側の流路には形成されていない。したがって、接続孔とハニカム構造体の外界とは少なくとも一層の接続孔を有していない流路を隔てていることとなる。つまり、接続孔と外界との間は、側壁および流路を構成する２枚の大きな壁と、個々の流路を隔て、２枚の大きな側壁と交差する小さな内壁で隔てられた一層のハニカム構造となり、ハニカム構造体の外側からの力に対し強度を確保し、ひび割れ等の破損を防止し易くなる。
　さらに、本発明のハニカム構造体は、以下の態様であることが望ましい。
（１）前記ハニカム構造体は、前記接続孔を複数有する。
　本発明のハニカム構造体は、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。
（２）前記接続孔は、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。
　本発明のハニカム構造体は、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１の流体）を隔てる内壁の面積を大きくとることができる。
（３）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の数は奇数である。
　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のうち最も外側の流路には形成されることなく、交互に形成するためには、前記第１側壁または前記第２側壁が面する複数の流路の数が奇数であると、効率良く交互に配置することができる。
（４）前記ハニカム構造体は、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。
　本発明のハニカム構造体は、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。
（５）前記第１の空間は、複数の前記接続孔を有する。
　本発明のハニカム構造体は、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）を連続的に使用することができる。
　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。
（６）前記ハニカム構造体は、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。
　本発明のハニカム構造体は、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。
（７）前記第１の開口および前記第２の開口は、スリット状に構成され、前記第１の開口の長辺の長さは、前記第２の開口の長辺の長さよりも長い。
　本発明のハニカム構造体は、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。
（８）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。
　本発明のハニカム構造体は、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。
（９）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の開口の長辺の長さおよび、複数の前記第２の開口の長辺の長さは、いずれも等しい。
　本発明のハニカム構造体は、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の開口の長辺の長さおよび、複数の第２の開口の長辺の長さが、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。
（１０）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。
　本発明のハニカム構造体は、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。
（１１）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。
　本発明のハニカム構造体は、１０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。
（１２）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、コージェライト、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。
　本発明のハニカム構造体は、炭化珪素、シリコン含浸した炭化珪素、アルミナ、コージェライト、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。
　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。また、接続孔とハニカム構造体の外界との間に少なくとも一層の流路を隔てているため、強度を確保し、ひび割れ等の破損を防止し易くなる。
本発明に係る実施形態１のハニカム構造体の斜視図。 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。 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。 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。 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）は本発明に係る実施形態２のハニカム構造体の斜視図。（ｂ）は本発明に係る実施形態２のハニカム構造体の変形例の斜視図。 本発明に係る実施形態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。 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。 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。 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。 本発明に係る実験例のハニカム構造体の外観写真（ａ）およびその説明図（ｂ）。 本発明に係る実験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。 本発明に係る実施形態３のハニカム構造体の斜視図。
　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のうち、最も外側の流路には形成されていない。
　本発明の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、接続孔とハニカム構造体の外界とは少なくとも一層の流路を隔てていることとなる。つまり、接続孔と外界との間は、側壁および流路を構成する２枚の大きな壁と、個々の流路を隔て２枚の大きな壁と交差する小さな内壁で隔てられた一層のハニカム構造となり、ハニカム構造体の外側からの力に対し強度を確保し、ひび割れ等の破損を防止し易くなる。
　さらに本発明のハニカム構造体は、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１の流体）を隔てる内壁の面積を大きくとることができる。
　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の数は奇数であることが望ましい。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最も外側の流路には形成さることなく、交互に形成するためには、前記第１側壁または前記第２側壁が面する複数の流路の数が奇数であると、効率良く交互に配置することができる。
　本発明のハニカム構造体は、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の開口の長辺の長さは、前記第２の開口の長辺の長さよりも長いことが好ましい。
　本発明のハニカム構造体は、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の開口の長辺の長さおよび、複数の前記第２の開口の長辺の長さは、いずれも等しいことが好ましい。
　本発明のハニカム構造体は、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の開口の長辺の長さおよび、複数の第２の開口の長辺の長さが、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。
　本発明のハニカム構造体は、１０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、コージェライト、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、コージェライト、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。レーザー加工に用いるレーザー加工機は特に限定されない。広く使用される高出力のレーザー光を用いることによってハニカム状のセラミックを加工することができる。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。
　また、近年利用されるようになった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利用するとより効率良く加工することができる。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、コージェライト、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のうち最も外側の流路以外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。３つの独立した空間が第１の空間を構成し、５×８の独立した流路４０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に面する８本の流路６０のうち、最も外側の流路以外に、交互になるように接続孔３０を３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に面する８本の流路６０のうち、最も外側の流路以外に、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に面する８本の流路６０のうち、最も外側の流路以外に、交互になるように３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、レーザー源８５からのレーザー光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を適宜傾斜させながら走査することにより、目的の形状の接続孔を得てもよい。
　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８０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、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。
＜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。（ａ）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のうち、最も外側の流路以外に交互に接続孔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４１を構成している（図８（ａ）、（ｂ）参照）。
　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４２を構成し（図８（ｃ）参照）、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。第１の空間は３つの独立した空間で構成され、５×８の独立した流路４０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１０００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は、光拡散媒体９０を挿入することによって接続孔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、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３０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３０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３０の底を残して加工することができる。
＜実施形態３＞
　実施形態３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１８は本発明に係る実施形態３のハニカム構造体１０００の斜視図である。
　実施形態３のハニカム構造体１０００は、実施形態２と同様、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。しかしながら、接続孔３０は第１側壁２１および第２側壁２２が面する複数の流路のうち、最も外側の流路には形成されていない。結果的に、接続孔３０が、第１の開口３１および第２の開口３２を有さない少なくとも一層の流路６０を隔てて、内側に形成されている。第１側壁２１および第２側壁２２が面する複数の流路は奇数の７本であり、そのうち接続孔が形成されているのは３本である。
　側壁２５、２６が接続孔に接していると、側壁２５、２６が薄板となってしまうため、強度の確保が困難となり、ひび割れ等の破損の発生の可能性が高くなる。一方、図１８の構成によれば、第１の開口３１および第２の開口３２を含む接続孔３０が、側壁２５、２６の最外面から必ず一層以上の流路を確保した上で形成される。一層以上の流路は、ハニカム構造となるため、側壁２５、２６と第１の開口３１および第２の開口３２（接続孔３０）との間でのひび割れ等の破損が発生し難くなり、ハニカム構造体１０００の強度が確保される。
　側壁２５または２６の最外面から最も近い第１の開口３１（および第２の開口３１、接続孔３０）は、側壁２５、２６の最外面からから見て、第１の開口３１および第２の開口３２を有さない二つ以上の流路６０を隔てて形成することもできる。
＜実験例＞
　本実験例では、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３０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説明する。
　２４×２４個、計５７６個の正方形の流路６０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６０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３２を形成することにより、１２個の接続孔３０を形成した。すなわち、両端の接続孔のうち一方は、第一側壁２１の面する流路のうち最も外側の流路に形成され、もう一方は第一側壁２１の面する流路のうち最も外側の流路の１つ内側に形成される。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の端面１１から４０ｍｍの位置まで延び、最下層の第２の開口３２は、第１の端面１１から２５ｍｍの位置まで延びている。第２の開口３２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。
　以下に詳しい製造方法について説明する。
　接続孔３０を形成する際、第２側壁２２に面する流路６０には、流路６０よりも長い円形のガラス棒９１を挿入し、その他の流路６０には、前記台形の流域以外の部分まで円形のガラス棒９１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を接続孔に沿って切断し、接続孔を確認した。図１６に示すように接続孔３０の断面は台形であり、内壁５０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８２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。ハニカム構造体１０００に接続孔３０を形成する方法は水流８２を用いたレーザー光８０に限定されず、時間をかけ、高出力のレーザー加工機であれば、水流を併用することなく加工することができる。
　また、接続孔３０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。
　次に、交互に列となっている接続孔の側面から、手で力を加えた。第一側壁２１の面する流路のうち最も外側の流路に形成された接続孔側の側壁は容易にクラックが入ったが、もう一方の第一側壁２１の面する流路のうち最も外側の流路の１つ内側に形成された接続孔側はクラックが入らなかった。このような結果から、接続孔が、第１側壁または第２側壁が面する複数の流路のうち、最も外側の流路には形成されていないハニカム構造体は、高い強度を持つことが確認された。
　本発明のハニカム構造体は、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
　４１　第１の空間
　４２　第２の空間
　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 (13)

  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し、
    　前記接続孔は、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のうち、最も外側の流路には形成されていないことを特徴とするハニカム構造体。
  2. 　前記ハニカム構造体は、前記接続孔を複数有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。
  3. 　前記接続孔は、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を特徴とする請求項１または２に記載のハニカム構造体。
  4. 　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の数は奇数であることを特徴とする請求項３に記載のハニカム構造体。
  5. 　前記ハニカム構造体は、
    　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を特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  6. 　前記第１の空間は、複数の前記接続孔を有する請求項５に記載のハニカム構造体。
  7. 　前記ハニカム構造体は、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を特徴とする請求項６に記載のハニカム構造体。
  8. 　前記第１の開口および前記第２の開口は、スリット状に構成され、
    　前記第１の開口の長辺の長さは、前記第２の開口の長辺の長さよりも長いことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  9. 　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を特徴とする請求項８に記載のハニカム構造体。
  10. 　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の開口の長辺の長さおよび、複数の前記第２の開口の長辺の長さは、いずれも等しいことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  11. 　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ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  12. 　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を特徴とする請求項１１に記載のハニカム構造体。
  13. 　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、コージェライト、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１～１２のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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