(57)【要約】【課題】筒状セラミックス体を金属管で被覆した熱伝導部材を、簡便且つ低コストに製造することが可能な熱伝導部材の製造方法を提供する。【解決手段】熱膨張により径方向に広がった金属管１２の一方の開口端面を位置決めする第一ガイド部３２によって、金属管１２を位置決めし、且つ、筒状セラミックス体１１の姿勢を整える第二ガイド部３３によって、筒状セラミックス体１１の姿勢を整えて、位置決めされた金属管１２内に筒状セラミックス体１１を挿入して、金属管１２と筒状セラミックス体１１とを焼きばめする焼きばめ工程を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の金属管の一方の開口端面から筒状セラミックス体を挿入し、前記金属管と、前記金属管内に挿入した前記筒状セラミックス体とを焼きばめする焼きばめ工程を備え、
熱膨張により径方向に広がった前記金属管の前記一方の開口端面を位置決めする第一ガイド部によって、前記金属管を位置決めし、且つ、前記筒状セラミックス体の姿勢を整える第二ガイド部によって、前記筒状セラミックス体の姿勢を整えて、位置決めされた前記金属管内に前記筒状セラミックス体を挿入する熱伝導部材の製造方法。
【請求項２】
前記第一ガイド部の内周面の少なくとも一部に、前記金属管が熱膨張することにより接触し、前記金属管の前記一方の開口端面が位置決めされる請求項１に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項３】
前記第一ガイド部は、前記第二ガイド部に向かって、前記第一ガイド部の内径が縮小する第一テーパ部を有するものである請求項１又は２に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項４】
前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが、前記筒状セラミックス体を挿入する際の軸方向に対して、同軸上に配置されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項５】
前記第二ガイド部は、前記第二ガイド部内を前記筒状セラミックス体が通過することにより、位置決めされた前記金属管の前記一方の開口端面に対して、前記筒状セラミックス体の径方向の位置が適正な位置となるようにガイドするものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項６】
前記第二ガイド部は、前記第一ガイド部に向かって、前記第二ガイド部の内径が縮小する第二テーパ部を有するものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項７】
前記第二ガイド部の前記第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の内径と一致する、又は、前記第二ガイド部の前記第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の内径よりも小さくなるように構成されてなる請求項６に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項８】
前記筒状セラミックス体を、前記金属管の一方の開口端面よりも鉛直上方から投下して、位置決めされた前記金属管内に挿入する請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項９】
前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが一体となった熱伝導部材製造用冶具を用いる請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項１０】
前記筒状セラミックス体が、ＳｉＣを主成分とする熱伝導部材である請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項１１】
前記筒状セラミックス体が、隔壁によって複数のセルが区画形成されたハニカム構造である請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項１２】
筒状の金属管の一方の開口端面側の端部と接触させることにより、前記金属管を位置決めする第一ガイド部と、筒状セラミックス体の姿勢を整える第二ガイド部とを備え、
前記第一ガイド部が、熱膨張により径方向に広がった前記金属管の前記一方の開口端面を位置決めするものであり、
前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の前記一方の開口端面から、前記第二ガイド部によって姿勢を整えられた前記筒状セラミックス体が挿入され、前記金属管と、前記金属管内に挿入された前記筒状セラミックス体とが焼きばめされる熱伝導部材製造装置。
【請求項１３】
前記第一ガイド部の内周面の少なくとも一部に、前記金属管が熱膨張することにより接触し、前記金属管の前記一方の開口端面が位置決めされる請求項１２に記載の熱伝導部材製造装置。
【請求項１４】
前記第一ガイド部は、前記第二ガイド部に向かって、前記第一ガイド部の内径が縮小する第一テーパ部を有するものである請求項１２又は１３に記載の熱伝導部材製造装置。
【請求項１５】
前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが、前記筒状セラミックス体を挿入する際の軸方向に対して、同軸上に配置されている請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の熱伝導部材製造装置。
【請求項１６】
前記第二ガイド部は、前記第二ガイド部内を前記筒状セラミックス体が通過することにより、位置決めされた前記金属管の前記一方の開口端面に対して、前記筒状セラミックス体の径方向の位置が適正な位置となるようにガイドするものである請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の熱伝導部材製造装置。
【請求項１７】
前記第二ガイド部は、前記第一ガイド部に向かって、前記第二ガイド部の内径が縮小する第二テーパ部を有するものである請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の熱伝導部材製造装置。
【請求項１８】
前記第二ガイド部の前記第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の内径と一致する、又は、前記第二ガイド部の前記第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の内径よりも小さくなるように構成されてなる請求項１７に記載の熱伝導部材製造装置。
【請求項１９】
前記筒状セラミックス体を、前記金属管の一方の開口端面よりも鉛直上方にて把持する把持部を更に備え、前記把持部による把持を解除することにより、前記筒状セラミックス体を、前記金属管に向けて投下するように構成された請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の熱伝導部材製造装置。
【請求項２０】
前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが、１つの熱伝導部材製造用冶具からなる請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の熱伝導部材製造装置。
【請求項２１】
筒状の金属管の一方の開口端面側の端部を位置決めするための第一ガイド部を備え、前記第一ガイド部が、熱膨張により径方向に広がった前記金属管の前記一方の開口端面を位置決めするものである熱伝導部材製造用冶具。
【請求項２２】
筒状セラミックス体の姿勢を整える第二ガイド部を更に備えた請求項２１に記載の熱伝導部材製造用冶具。
【請求項２３】
前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが、同軸上に配置されている請求項２２に記載の熱伝導部材製造用冶具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導部材の製造方法、熱伝導部材製造装置、及び熱伝導部材製造用冶具に関する。更に詳しくは、筒状セラミックス体を金属管で被覆した熱伝導部材を、簡便且つ低コストに製造することが可能な熱伝導部材の製造方法、及び熱伝導部材製造装置に関する。また、このような熱伝導部材の製造方法、及び熱伝導部材製造装置に好適に用いることが可能な熱伝導部材製造用冶具に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温の流体から低温の流体へ熱交換することにより、熱を有効利用することができる。例えば、エンジンなどの燃焼排ガスなどの高温気体からの熱を回収する熱回収技術がある。気体／液体熱交換器としては、自動車のラジエター、空調室外機などのフィン付チューブ型熱交換器が一般的である。
【０００３】
化学業界や製薬業界などにおける腐食性流体の加熱，冷却，凝縮にも利用される場合があるが、この場合、酸（臭素酸，硫酸，弗酸，硝酸，塩酸など），アルカリ（苛性アルカリなど），ハロゲン化物，食塩水，有機化合物が熱交換の対象となることがある。熱交換器は、具体的には、例えば、水素製造（硫酸蒸発器）用熱交換部品、自動車排気部品などに用いられ、高温かつ耐食性が必要な箇所に使用される場合もある。耐食性が必要とされる場合には、セラミックス製の熱交換体が使用される場合がある。
【０００４】
熱交換体となる筒状セラミックス体は、外側に位置する金属容器に格納される構造となっており、仮に内部でセラミックスが破損しても、流体同士が交じり合わない構造となっているものがある（特許文献１）。金属により筒状セラミックス体を被覆する場合には、高い信頼性と、安定した熱伝達特性が求められる。また、自動車部品等として使用する場合に、低コストも求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０６７１５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
金属により筒状セラミックス体を被覆する代表的な手法としては、金属管を加熱し、筒状セラミックス体を挿入した後に冷却する（焼き締める）焼ばめ法が知られている。焼きばめのためには、金属管の内径≦筒状セラミックス体の外径である必要がある。そして、「Δ＝筒状セラミックス体の外径−金属管の内径」を、焼きばめしろと呼ぶことがある。この焼きばめしろは、熱伝導部材の熱伝達特性や信頼性に対して最も大きく寄与する要因の一つであり、製造時に最も気をつけなくてはならないパラメータである。なお、金属管の内径は、加熱時において、筒状セラミックス体の外径以上となる。
【０００７】
このような焼きばめしろとしては、極力大きく確保できる方が、より良く且つ安定した熱伝達特性を得やすくなるという利点がある。但し、従来の熱伝導部材の製造方法においては、以下のような課題があった。まず、熱伝導部材を構成する金属管、及び筒状セラミックス体の精度の問題である。即ち、金属管、及び筒状セラミックス体の円筒度や真円度等の精度が悪いと、金属管内への筒状セラミックス体の挿入が困難になることがある。例えば、ある温度で焼きばめを行う場合において、金属管の円筒度や真円度が良くないと、焼きばめ可能な焼きばめしろの範囲が狭くなり、大きな焼きばめしろを得ることが困難になる。また、予め、円筒度や真円度に優れた金属管や筒状セラミックス体を作製する場合には、金属管の追加工が必要であったり、筒状セラミックス体の外周面に対して、別途研削加工が必要であったりするため、製造コストが大きく上昇してしまう。
【０００８】
また、従来の熱伝導部材の製造方法においては、加熱した金属管内に筒状セラミックス体を挿入する際における、金属管と筒状セラミックス体との位置合せが難しいという問題もあった。即ち、加熱した金属管内に、筒状セラミックス体を挿入する際には、高い精度の位置合せが必要となり、従来の製造方法においては、位置合せのために煩雑な工程を要していた。また、上述した位置合せが適切に行われていないと、筒状セラミックス体を挿入する際に、金属管の端面に筒状セラミックス体が接触してしまうことがある。金属管と筒状セラミックス体とが接触すると、金属管の熱が、筒状セラミックス体に奪われて、熱膨張した金属管が収縮してしまう。金属管の内径は、筒状セラミックス体が挿入され得る大きさまで熱膨張している必要があるが、上述した接触により金属管が収縮してしまうと、金属管の内径が、筒状セラミックス体の外径よりも小さくなってしまうことがある。このような状態においては、金属管内への筒状セラミックス体の挿入が不可能となってしまう。
【０００９】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、筒状セラミックス体を金属管で被覆した熱伝導部材を、簡便且つ低コストに製造することが可能な熱伝導部材の製造方法、及び熱伝導部材製造装置を提供する。また、本発明は、本発明の熱伝導部材の製造方法、及び熱伝導部材製造装置に好適に用いることが可能な熱伝導部材製造用冶具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、以下に示す、熱伝導部材の製造方法、熱伝導部材製造装置、及び熱伝導部材製造用冶具が提供される。
【００１１】
［１］  筒状の金属管の一方の開口端面から筒状セラミックス体を挿入し、前記金属管と、前記金属管内に挿入した前記筒状セラミックス体とを焼きばめする焼きばめ工程を備え、熱膨張により径方向に広がった前記金属管の前記一方の開口端面を位置決めする第一ガイド部によって、前記金属管を位置決めし、且つ、前記筒状セラミックス体の姿勢を整える第二ガイド部によって、前記筒状セラミックス体の姿勢を整えて、位置決めされた前記金属管内に前記筒状セラミックス体を挿入する熱伝導部材の製造方法。
【００１２】
［２］  前記第一ガイド部の内周面の少なくとも一部に、前記金属管が熱膨張することにより接触し、前記金属管の前記一方の開口端面が位置決めされる前記［１］に記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１３】
［３］  前記第一ガイド部は、前記第二ガイド部に向かって、前記第一ガイド部の内径が縮小する第一テーパ部を有するものである前記［１］又は［２］に記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１４】
［４］  前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが、前記筒状セラミックス体を挿入する際の軸方向に対して、同軸上に配置されている前記［１］〜［３］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１５】
［５］  前記第二ガイド部は、前記第二ガイド部内を前記筒状セラミックス体が通過することにより、位置決めされた前記金属管の前記一方の開口端面に対して、前記筒状セラミックス体の径方向の位置が適正な位置となるようにガイドするものである前記［１］〜［４］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１６】
［６］  前記第二ガイド部は、前記第一ガイド部に向かって、前記第二ガイド部の内径が縮小する第二テーパ部を有するものである前記［１］〜［５］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１７】
［７］  前記第二ガイド部の前記第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の内径と一致する、又は、前記第二ガイド部の前記第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の内径よりも小さくなるように構成されてなる前記［６］に記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１８】
［８］  前記筒状セラミックス体を、前記金属管の一方の開口端面よりも鉛直上方から投下して、位置決めされた前記金属管内に挿入する前記［１］〜［７］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１９】
［９］  前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが一体となった熱伝導部材製造用冶具を用いる前記［１］〜［８］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００２０】
［１０］  前記筒状セラミックス体が、ＳｉＣを主成分とする熱伝導部材である前記［１］〜［９］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００２１】
［１１］  前記筒状セラミックス体が、隔壁によって複数のセルが区画形成されたハニカム構造である前記［１］〜［１０］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００２２】
［１２］  筒状の金属管の一方の開口端面側の端部と接触させることにより、前記金属管を位置決めする第一ガイド部と、筒状セラミックス体の姿勢を整える第二ガイド部とを備え、前記第一ガイド部が、熱膨張により径方向に広がった前記金属管の前記一方の開口端面を位置決めするものであり、前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の前記一方の開口端面から、前記第二ガイド部によって姿勢を整えられた前記筒状セラミックス体が挿入され、前記金属管と、前記金属管内に挿入された前記筒状セラミックス体とが焼きばめされる熱伝導部材製造装置。
【００２３】
［１３］  前記第一ガイド部の内周面の少なくとも一部に、前記金属管が熱膨張することにより接触し、前記金属管の前記一方の開口端面が位置決めされる前記［１２］に記載の熱伝導部材製造装置。
【００２４】
［１４］  前記第一ガイド部は、前記第二ガイド部に向かって、前記第一ガイド部の内径が縮小する第一テーパ部を有するものである前記［１２］又は［１３］に記載の熱伝導部材製造装置。
【００２５】
［１５］  前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが、前記筒状セラミックス体を挿入する際の軸方向に対して、同軸上に配置されている前記［１２］〜［１４］のいずれかに記載の熱伝導部材製造装置。
【００２６】
［１６］  前記第二ガイド部は、前記第二ガイド部内を前記筒状セラミックス体が通過することにより、位置決めされた前記金属管の前記一方の開口端面に対して、前記筒状セラミックス体の径方向の位置が適正な位置となるようにガイドするものである前記［１２］〜［１５］のいずれかに記載の熱伝導部材製造装置。
【００２７】
［１７］  前記第二ガイド部は、前記第一ガイド部に向かって、前記第二ガイド部の内径が縮小する第二テーパ部を有するものである前記［１２］〜［１６］のいずれかに記載の熱伝導部材製造装置。
【００２８】
［１８］  前記第二ガイド部の前記第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の内径と一致する、又は、前記第二ガイド部の前記第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して前記第一ガイド部によって位置決めされた前記金属管の内径よりも小さくなるように構成されてなる前記［１７］に記載の熱伝導部材製造装置。
【００２９】
［１９］  前記筒状セラミックス体を、前記金属管の一方の開口端面よりも鉛直上方にて把持する把持部を更に備え、前記把持部による把持を解除することにより、前記筒状セラミックス体を、前記金属管に向けて投下するように構成された前記［１２］〜［１８］のいずれかに記載の熱伝導部材製造装置。
【００３０】
［２０］  前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが、１つの熱伝導部材製造用冶具からなる前記［１２］〜［１９］のいずれかに記載の熱伝導部材製造装置。
【００３１】
［２１］  筒状の金属管の一方の開口端面側の端部を位置決めするための第一ガイド部を備え、前記第一ガイド部が、熱膨張により径方向に広がった前記金属管の前記一方の開口端面を位置決めするものである熱伝導部材製造用冶具。
【００３２】
［２２］  筒状セラミックス体の姿勢を整える第二ガイド部を更に備えた前記［２１］に記載の熱伝導部材製造用冶具。
【００３３】
［２３］  前記第一ガイド部と前記第二ガイド部とが、同軸上に配置されている前記［２２］に記載の熱伝導部材製造用冶具。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の熱伝導部材の製造方法によれば、筒状セラミックス体を金属管で被覆した熱伝導部材を、簡便且つ低コストに製造することができる。即ち、金属管が、熱膨張により径方向に広がった金属管の一方の開口端面を位置決めする第一ガイド部によって位置決めされるため、金属管内への筒状セラミックス体の挿入が容易となる。例えば、金属管の熱膨張前における円筒度及び真円度が良くない場合であっても、金属管の熱膨張に伴い、当該金属管の円筒度及び真円度が第一ガイド部により改善される。これにより、金属管の追加工等を行わなくとも、金属管内への筒状セラミックス体の挿入が容易となる。また、金属管の熱膨張に伴い、金属管が最適位置に位置決めされるため、画像処理等の煩雑な位置決め操作も必要としない。更に、本発明の熱伝導部材の製造方法によれば、大きな焼きばめしろを得ることでき、より良く且つ安定した熱伝達特性を有する熱伝導部材を得ることができる。更に、本発明の熱伝導部材の製造方法においては、第二ガイド部によって筒状セラミックス体の姿勢を整えた状態で、上記位置決めされた金属管内に筒状セラミックス体を挿入する。そのため、金属管の端面と、筒状セラミックス体との接触を有効に防止することができ、筒状セラミックス体による金属管からの奪熱、ひいては、熱膨張した金属管の熱収縮を有効に防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明の熱伝導部材製造装置及び熱伝導部材製造用冶具は、上述した本発明の熱伝導部材の製造方法に好適に用いることができる。この熱伝導部材製造装置及び熱伝導部材製造用冶具により、筒状セラミックス体を金属管で被覆した熱伝導部材を、簡便且つ低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態によって製造された熱伝導部材の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す熱伝導部材を軸方向の一方の端面から見た平面図である。
【図３】本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態によって製造された熱伝導部材の他の例を模式的に示す軸方向の一方の端面から見た平面図である。
【図４】本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態によって製造された熱伝導部材の更に他の例を模式的に示す軸方向に平行な面で切断した断面図である。
【図５】本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態の製造工程を示す模式図である。
【図６】本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態に用いられる熱伝導部材製造用冶具の一例を模式的に示す斜視図である。
【図７】図６に示す熱伝導部材製造用冶具により金属管が位置決めされる工程において、金属管が位置決めされる前の状態を示す模式図である。
【図８】図７におけるＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
【図９】図６に示す熱伝導部材製造用冶具により金属管が位置決めされる工程において、金属管が位置決めされた状態を示す模式図である。
【図１０】図９におけるＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態に用いられる熱伝導部材製造用冶具の他の例を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す熱伝導部材製造用冶具により金属管が位置決めされる工程において、金属管が位置決めされる前の状態を示す模式図である。
【図１３】図１１に示す熱伝導部材製造用冶具により金属管が位置決めされる工程において、金属管が位置決めされた状態を示す模式図である。
【図１４】図１１に示す熱伝導部材製造用冶具により金属管が位置決めされる工程において、位置決めされた金属管内に筒状セラミックス体が挿入される状態を示す模式図である。
【図１５】本発明の熱伝導部材の製造方法の他の実施形態の製造工程を示す模式図である。
【図１６】本発明の熱伝導部材製造装置の一の実施形態を示す模式図である。
【図１７】本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態によって製造された熱伝導部材を用いた熱交換器を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００３８】
（１）熱伝導部材の製造方法：
本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態は、例えば、図１及び図２に示すような、熱伝導部材１０を製造するための製造方法である。ここで、図１は、本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態によって製造された熱伝導部材の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す熱伝導部材を軸方向の一方の端面から見た平面図である。なお、本明細書において、「軸方向」とは、特に断りのない限り、筒状の金属管においては、筒状の金属管の一方の端面と他方の端面とを結ぶ方向、筒状セラミックス体においては、筒状セラミック体の一方の端面と他方の端面とを結ぶ方向のことを意味する。また、熱伝導部材の軸方向という場合は、金属管内に配置された筒状セラミック体の一方の端面と他方の端面とを結ぶ方向のこととする。
【００３９】
（１−１）熱伝導部材：
ここで、本実施形態の熱伝導部材の製造方法によって製造される熱伝導部材について説明する。図１及び図２に示す熱伝導部材１０は、筒状セラミックス体１１と、筒状セラミックス体１１の外周側に配設された金属管１２と、を備えたものである。筒状セラミックス体１１は、一方の端面２から他方の端面２まで延びる流路が形成されている。この流路には、第一の流体が流通する流路を有する。筒状セラミックス体１１の内部に第一の流体を流通させ、且つ、金属管１２の外周面１２ｈ側に第一の流体よりも低温又は高温の第二の流体を流通させることにより、第一の流体と第二の流体との熱交換を行うことができる。熱伝導部材１０は、筒状セラミックス体１１の外周側に金属管１２が配置されているため、第一の流体と第二の流体とは、液密及び気密的に分離されており、これらの流体の混じり合いが有効に防止されている。また、熱伝導部材１０は、金属管１２を備えるため、設置場所や設置方法により加工することが容易であり、自由度が高い。熱伝導部材１０は、金属管１２によって筒状セラミックス体１１を保護することもでき外部からの衝撃にも強い。このような金属管１２と筒状セラミックス体１１は、焼きばめにより一体化されたものである。
【００４０】
筒状セラミックス体１１とは、セラミックスで筒状に形成され、軸方向の一方の端面２から他方の端面２まで延びる流体の流路を有するものである。筒状とは、円筒状（円柱状）に限らず、軸（長手）方向に垂直な断面が楕円形状、円弧が複合されたオーバル形状、四角形、又はその他の多角形の、角柱状であってもよい。筒状セラミックス体１１は、隔壁４を有し、隔壁４によって、流体の流路となる多数のセル３が区画形成されたハニカム構造体１であることが好ましい。隔壁４を有することにより、筒状セラミックス体１１の内部を流通する流体からの熱を効率よく集熱し、外部に伝達することができる。図１及び図２は、多数のセルが形成されたハニカム構造体１を筒状セラミックス体１１として用いた実施形態を示す。図１及び図２において、符号７は、筒状セラミックス体１１の外周壁を示し、符号７ｈは、筒状セラミックス体１１の外周面を示す。また、符号１２ｈは、金属管１２の外周面を示す。また、筒状セラミックス体は、図３に示す熱伝導部材１０Ｂのように、筒状セラミックス体１１Ｂとして、隔壁４（図２参照）を有さず外周壁７のみによって構成された中空のセラミックス管を用いたものであってもよい。図３は、本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態によって製造された熱伝導部材の他の例を模式的に示す軸方向の一方の端面から見た平面図である。図３に示す熱伝導部材において、図１及び図２に示す熱伝導部材と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
また、図４に示す熱伝導部材１０Ｃのように、金属管１２Ｃは、筒状セラミックス体１１の軸方向の長さよりも長いものであってもよい。図４は、本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態によって製造された熱伝導部材の更に他の例を模式的に示す軸方向に平行な面で切断した断面図である。このように構成すると、熱伝導部材１０Ｃの設置場所や用途に応じて、金属管１２Ｃの端部１２ａを加工しやすい。図４に示す熱伝導部材において、図１及び図２に示す熱伝導部材と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図１及び図２に示す金属管１２は、上述した筒状セラミックス体１１と焼きばめにより一体化されたものである。金属管１２としては、耐熱性、耐蝕性のあるものが好ましく、例えば、ＳＵＳ管、銅管、真鍮管、チタン管、Ｎｉ合金管、Ａｌ合金管等を用いることができる。なお、この金属管１２は、熱交換時における筒状セラミックス体１１との熱膨張率の差により、金属管１２が筒状セラミックス体１１より抜け落ちないようなものであることが好ましい。
【００４３】
（１−２）熱伝導部材の製造方法：
本実施形態の熱伝導部材の製造方法は、図５に示すような焼きばめ工程を備えた製造方法である。図５は、本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態の製造工程を示す模式図である。焼きばめ工程とは、筒状の金属管１２の一方の開口端面から筒状セラミックス体１１を挿入し、金属管１２と、この金属管１２内に挿入した筒状セラミックス体１１とを焼きばめする工程である。この焼きばめ工程では、まず、金属管１２を加熱することによって、一時的に金属管１２の内径を広げる（図５における（ａ）〜（ｃ））。次に、この内径を広げた状態の金属管１２内に、筒状セラミックス体１１を挿入する（図５における（ｄ））。その後、金属管１２を冷却して焼き締めて、金属管１２と筒状セラミックス体１１とが一体化された熱伝導部材１０を得る（図５における（ｅ））。図５においては、金属管１２は、挿入側の端面とは反対側の端面が、受け冶具４０によって支持されている。この受け冶具４０は、第一ガイド部３２に向けて上下動可能に構成されおり、金属管１２を第一ガイド部３２内まで移動させることができる。金属管１２を第一ガイド部３２内まで移動させる際には、加熱前の状態において、金属管１２と第一ガイド部３２とが接触しないように移動させることが好ましい。即ち、加熱前の状態において、金属管１２と第一ガイド部３２とは接触せず、加熱時における熱膨張によって、金属管１２と第一ガイド部３２とが接触して位置合せが行われることが好ましい。また、図５においては、金属管１２の周囲に、炉体壁４２が配置されている。
【００４４】
本実施形態の熱伝導部材の製造方法においては、まず、熱膨張により径方向に広がった金属管１２の一方の開口端面を位置決めする第一ガイド部３２によって、金属管１２を位置決めする。また、このように第一ガイド部３２によって金属管１２を位置決めしつつ、筒状セラミックス体１１については、第二ガイド部３３によって、筒状セラミックス体１１の姿勢を整える。筒状セラミックス体１１の姿勢を整えるとは、筒状セラミックス体１１の金属管１２内に挿入される側の端面が、金属管１２の一方の開口端面内に位置するように、筒状セラミックス体１１の位置を正すことをいう。そして、位置決めされた金属管１２内に、姿勢が整えられた筒状セラミックス体１１を挿入する。筒状セラミックス体１１が金属管１２内に挿入された状態で、金属管１２が冷却されて、金属管１２と筒状セラミックス体１１とが焼きばめされる。このように構成することによって、金属管１２と筒状セラミックス体１１とが焼きばめによって一体化された熱伝導部材１０を得ることができる。
【００４５】
本実施形態の熱伝導部材の製造方法によれば、筒状セラミックス体１１を金属管１２で被覆した熱伝導部材１０を、簡便且つ低コストに製造することができる。即ち、金属管１２が、金属管１２の一方の開口端面を位置決めする第一ガイド部３２によって位置決めされるため、金属管１２内への筒状セラミックス体１１の挿入が容易となる。例えば、金属管１２の熱膨張前における円筒度及び真円度が良くない場合であっても、金属管１２の熱膨張に伴い、当該金属管１２の円筒度及び真円度が第一ガイド部３２により改善される。これにより、金属管１２の追加工等を行わなくとも、金属管１２内への筒状セラミックス体１１の挿入が容易となる。特に、熱伝導部材１０を製造する場合には、熱伝導特性を低下させないため、薄肉の金属管１２が好適に用いられることがある。このような薄肉の金属管１２は、真円度が出難いため、従来の製造方法では、筒状セラミックス体を支障なく円滑に挿入することは非常に困難であった。本実施形態の熱伝導部材の製造方法によれば、薄肉の金属管１２であっても、円筒度及び真円度が第一ガイド部３２により改善されるため、金属管内への挿入が支障なく円滑に行われることとなる。また、金属管１２が薄肉であれば、本実施形態の熱伝導部材の製造方法において、金属管１２の円筒度及び真円度の改善も容易になる。また、本実施形態の熱伝導部材の製造方法においては、金属管の熱膨張に伴い、金属管が最適位置に位置決めされるため、画像処理等の煩雑な位置決め操作も必要としない。
【００４６】
また、本実施形態の熱伝導部材の製造方法によれば、大きな焼きばめしろを得ることができ、より良く且つ安定した熱伝達特性を有する熱伝導部材１０を得ることができる。更に、本実施形態の熱伝導部材の製造方法においては、第二ガイド部３３によって筒状セラミックス体１１の姿勢を整えた状態で、上記位置決めされた金属管１２内に筒状セラミックス体１１を挿入する。そのため、金属管１２の端面と、筒状セラミックス体１１との接触を有効に防止することができ、筒状セラミックス体１１による金属管１２からの奪熱、ひいては、熱膨張した金属管１２の熱収縮を有効に防ぐことができる。
【００４７】
図５に示す本実施形態の熱伝導部材の製造方法においては、図６に示す熱伝導部材製造用冶具３１を用いて焼きばめ工程を行っている。図６は、本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態に用いられる熱伝導部材製造用冶具の一例を模式的に示す斜視図である。図６に示す熱伝導部材製造用冶具３１は、中空円筒構造の冶具であり、熱伝導部材製造用冶具３１の底面３１ｙ側に、第一ガイド部３２を有し、熱伝導部材製造用冶具３１の上面３１ｘ側に、第二ガイド部３３を有する。
【００４８】
第一ガイド部３２は、図７〜図１０に示すように、熱膨張により径方向に広がった金属管１２の一方の開口端面を位置決めするものである。具体的には、図７及び図８に示すように、第一ガイド部３２は、熱膨張前の金属管１２の外径よりも、その内径が大きくなるように構成されたものである。即ち、熱伝導部材製造用冶具３１の底面３１ｙ側において、金属管１２の一方の開口端面側の端部が軸方向に挿入される部分が筒状に刳り貫かれた部位が、第一ガイド部３２となる。金属管１２の位置決めに際しては、まず、熱伝導部材製造用冶具３１の底面３１ｙの下方から、熱膨張前の金属管１２を第一ガイド部３２内に挿入する。この時点では、第一ガイド部３２の内周面と、金属管１２の外周面とが接触することなく、当該金属管１２が第一ガイド部３２内に収まるように配置される。なお、第一ガイド部３２内への金属管１２の挿入を妨げない範囲において、金属管１２の外周面の一部が、第一ガイド部３２の内周面に接触していてもよい。本明細書において、「金属管の外径ｄ」は、金属管の筒状セラミックス体を挿入する側の端面において、外径を８点以上測定し、測定した点の外径の平均値とする。
【００４９】
その後、第一ガイド部３２内に配置された金属管１２が加熱されると、図９及び図１０に示すように、金属管１２が熱膨張する。金属管１２の一方の開口端面側の端部の熱膨張による広がりは、第一ガイド部３２の内周面によって拘束されている。第一ガイド部３２の内周面の形状は、金属管１２に挿入する筒状セラミックス体１１の外周面の形状に適合した形状に設定されており、金属管１２は、それ自身の熱膨張により第一ガイド部３２によって位置決めされる。ここで、図７は、図６に示す熱伝導部材製造用冶具により金属管が位置決めされる工程において、金属管が位置決めされる前の状態を示す模式図である。図８は、図７におけるＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。図９は、図６に示す熱伝導部材製造用冶具により金属管が位置決めされる工程において、金属管が位置決めされた状態を示す模式図である。図１０は、図９におけるＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。
【００５０】
このような製造方法によれば、金属管の円筒度や真円度の精度が悪い場合であっても、金属管１２が第一ガイド部３２の内周面の形状に適合するように熱膨張させることができ、金属管の円筒度や真円度の精度の改善を図ることができる。また、上述したように、金属管１２自身の熱膨張により、当該金属管１２が第一ガイド部３２によって位置決めされるため、極めて簡便な方法で、金属管１２の一方の開口端面の位置決めを行うことができる。
【００５１】
金属管１２を加熱する方法については特に制限はないが、例えば、誘導加熱機を用いて加熱する方法を挙げることができる。誘導加熱機としては、高周波加熱機などを挙げることができる。加熱温度については、例えば、５００〜１２００℃程度まで昇温させることが好ましい。
【００５２】
本実施形態の熱伝導部材の製造方法においては、第一ガイド部の内周面の少なくとも一部に、金属管が熱膨張することにより接触し、当該金属管の一方の開口端面が位置決めされることが好ましい。このように構成することによって、金属管の一方の開口端面を極めて簡便な方法により位置決めすることができる。別言すれば、金属管の熱膨張により、この金属管が自ら、所定の位置に位置決めされる。
【００５３】
また、図１１に示すように、第一ガイド部３２Ｂは、第二ガイド部３３Ｂに向かって、第一ガイド部の内径が縮小する第一テーパ部３４を有するものであってもよい。ここで、図１１は、本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態に用いられる熱伝導部材製造用冶具の他の例を模式的に示す斜視図である。図１１に示す熱伝導部材製造用冶具３１Ｂは、中空円筒構造の冶具であり、熱伝導部材製造用冶具３１Ｂの底面３１ｙ側に、第一ガイド部３２Ｂを有し、熱伝導部材製造用冶具３１Ｂの上面３１ｘ側に、第二ガイド部３３Ｂを有する。第一ガイド部３２Ｂは、図１２〜図１４に示すように、熱膨張により径方向に広がった金属管１２の一方の開口端面を位置決めするものである。第一ガイド部３２Ｂは、第一ガイド部の内径が縮小する第一テーパ部３４を有しているため、第一ガイド部３２Ｂの内周面と、金属管１２の外周面とが接触する際に、第一テーパ部３４の一部にて両者が接触することとなる。従って、第一ガイド部３２Ｂと金属管１２との接触面積を小さくすることができ、金属管１２から第一ガイド部３２Ｂへの奪熱を小さくすることができる。このため、第一ガイド部３２Ｂとの接触時（別言すれば、金属管１２の位置決め時）において、金属管１２の熱収縮が起こり難く、金属管１２を、第一ガイド部３２Ｂの内周面の形状に適合するように良好に熱膨張させることが可能となる。また、第一テーパ部３４により、金属管１２の軸方向の熱膨張変化にも対応させることができる。即ち、金属管１２が軸方向に向かって熱膨張した際に、第一テーパ部３４に、金属管１２の一方の開口端面が当接し、金属管１２の位置決め及び金属管１２の真円度の改善が行われる。また、図は省略するが、図１１における第一テーパ部３４の第二ガイド部３３Ｂ側の先端に、第一ガイド部３２Ｂの内径が一定になる第一ガイドストレート部を更に有していてもよい。
【００５４】
本実施形態の熱伝導部材の製造方法における第二ガイド部としては、第二ガイド部内を筒状セラミックス体が通過することにより、当該筒状セラミックス体の姿勢を整えるものであることが好ましい。このように構成された第二ガイド部を用いることにより、例えば、金属管が、その一方の開口端面が鉛直上方に向くように位置決めされている場合、金属管の上方から筒状セラミックス体を投下することにより、極めて簡便に金属管内に筒状セラミックス体を挿入することができる。即ち、筒状セラミックス体の自重により落下する過程において、第二ガイド部を通過することによって、筒状セラミックス体の位置合せが行われる。このため、筒状セラミックス体を金属管内に挿入する際に、筒状セラミックス体を必ずしも保持（チャック）する必要がなく、筒状セラミックス体の挿入操作が極めて簡便なものとなる。
【００５５】
また、筒状セラミックス体を、金属管内に向けて投下する際には、筒状セラミックス体の鉛直上方を向く端面に重りを配置し、この重りとともに、筒状セラミックス体を投下してもよい。このように構成することによって、重りの重力が加算された状態で、筒状セラミックス体が落下するため、金属管内への挿入がより支障なく円滑に行われることとなる。
【００５６】
本実施形態の熱伝導部材の製造方法においては、上述したような筒状セラミックス体を自重により落下させて金属管内へ挿入する方法を用いずに、例えば、筒状セラミックス体を固定手段等により保持した状態で金属管内への挿入を行ってもよい。即ち、図１５に示すように、筒状セラミックス６１を、シャフト５０の先端に配設された固定冶具５１によって固定し、当該筒状セラミックス６１を金属管６２内に挿入してもよい。図１５は、本発明の熱伝導部材の製造方法の他の実施形態の製造工程（焼きばめ工程）を示す模式図である。ここで、図１５において、図５に示す各構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図１５に示す焼きばめ工程においては、まず、ハニカム構造体１（筒状セラミックス６１）を、シャフト５０の先端に配設された固定冶具５１によって固定する（図１５における（ａ））。固定冶具５１による固定方法については特に制限はない。また、この焼きばめ工程では、金属管６２を加熱することによって、一時的に金属管６２の内径を広げる（図１５における（ａ）〜（ｃ））。次に、この内径を広げた状態の金属管６２内に、筒状セラミックス体６１を挿入する（図１５における（ｂ）及び（ｃ））。図１５に示すシャフト５０は、上下動可能に構成されおり、固定冶具５１によって固定された筒状セラミックス６１を、重力に頼らずに、金属管６２内に挿入することができる。シャフト５０の上下動は、比較的ゆっくりと行うことが好ましい。筒状セラミックス６１を、金属管６２内に挿入した後、固定冶具５１と筒状セラミックス６１との固定状態を解除する。その後、シャフト５０を上昇させることにより、固定冶具５１を金属管６２から離脱させることが好ましい。図１５に示す焼きばめ工程においては、シャフト５０を上下動させることにより、鉛直下方向に筒状セラミックス６１を挿入する例を示しているが、上下の構成を逆にして、鉛直上方向に筒状セラミックス６１を挿入するのも、好ましい様態の一つである。また、シャフト５０を上下以外の方向に可動させてもよい。例えば、図示は省略するが、シャフト５０を水平方向に可動させて、横向きに開口する金属管６２内に、筒状セラミックス６１を挿入してもよい。
【００５８】
ここで、筒状セラミックス６１の軸方向の長さＬと端面の直径Ｄとの比率（Ｌ／Ｄ）が１以下と小さい場合は、以下の２つの問題が生じることがある。１つ目の問題は、金属管６２の端面で、筒状セラミックス６１が入らないという不良が生じるという問題である。２つ目の問題は、筒状セラミックス６１の端面が通過したとしても、挿入の途中で、筒状セラミックス６１が傾いて、所望の位置まで落ちずに止ってしまうという不良が発生するという問題である。図１５に示す焼きばめ工程では、シャフト５０の先端に配設された固定冶具５１によって筒状セラミックス６１を固定して、当該筒状セラミックス６１の水平を保ちながら（傾きを抑制しながら）、金属管６２内に挿入することができる。したがって、上述した２つの問題を解決することができる。
【００５９】
第一ガイド部と第二ガイド部とは、筒状セラミックス体を挿入する際の軸方向に対して、同軸上に配置されていることが好ましい。第一ガイド部と第二ガイド部とは、それぞれ独立したものであってもよいし、第一ガイド部と第二ガイド部とが一体になったものであってもよい。例えば、図５に示す熱伝導部材の製造方法においては、第一ガイド部３２と第二ガイド部３３とが一体となった熱伝導部材製造用冶具３１を用いた場合の例を示す。図６に示すように、熱伝導部材製造用冶具３１の上面３１ｘ側に、第二ガイド部３３を有する。図６に示す熱伝導部材製造用冶具３１の第二ガイド部３３は、第一ガイド部３２に向かって、第二ガイド部３３の内径が縮小する第二テーパ部３５を有するものである。
【００６０】
図５に示すように、第二ガイド部３３は、第二ガイド部３３内を筒状セラミックス体１１が通過することにより、金属管１２の一方の開口端面に対して、筒状セラミックス体１１の径方向の位置が適正な位置となるようにガイドするものである。例えば、金属管１２の上方から筒状セラミックス体１１を投下することにより、第二ガイド部３３を通過した筒状セラミックス体１１の位置決めが行われ、極めて簡便に、位置決めされた金属管１２内に筒状セラミックス体１１を挿入することができる。
【００６１】
本実施形態の熱伝導部材の製造方法においては、図９に示すように、第二ガイド部３３の第二テーパ部３５の最小内径が、熱膨張して第一ガイド部３２によって位置決めされた金属管１２の内径と一致することが好ましい。また、第二ガイド部３３の第二テーパ部３５の最小内径が、熱膨張して第一ガイド部３２によって位置決めされた金属管１２の内径よりも小さくなるように構成されてなるものも、好ましい態様の１つである。上述したように構成することによって、焼きばめしろとしては、極力大きく確保することが可能となり、得られる熱伝導部材の熱伝達特性をより良く且つ安定したものとすることができる。また、図１１〜図１４に示すように、第二ガイド部３３Ｂは、第二ガイド部３３Ｂの内径が縮小する第二テーパ部を有するとともに、第二ガイド部３３Ｂの内径が一定になる第二ガイドストレート部を更に有していてもよい。このような第二ガイドストレート部を更に有することにより、筒状セラミックス体１１の姿勢が整えられた後、更に、金属管１２の一方の端面に対する直角性が更に改善される。
【００６２】
第一ガイド部及び第二ガイド部の材質については特に制限はない。但し、第一ガイド部は、加熱した金属管と直接接触するものであるため、低熱膨張、低熱伝導、耐熱性を有するものであることが好ましい。第一ガイド部と第二ガイド部とが一体化した冶具である場合にも、当該冶具は、低熱膨張、低熱伝導、耐熱性、耐摩耗性を有するものであることが好ましい。このようなものとしては、例えば、セラミックスを挙げることができる。上述した冶具が、セラミックスの場合は、酸化物、炭化物、窒化物、グラファイトカーボン等のセラミックス、及び、それらのセラミックスを含有する金属基複合材料（別言すれば、サーメット）を挙げることができる。また、上述した冶具が、金属の場合は、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅを含有する単金属、及び合金を挙げることができる。合金としては、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、低膨張鋳鉄等を挙げることができる。これらの金属に、Ｗ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｏ等の元素をさらに添加してあることが好ましい。また、冶具の一部にセラミックスコーティングが施されていたり、セラミックスの冶具の一部が金属で構成されており、誘導加熱によって加熱されるハイブリット構造であることも、好ましい形態の一つである。冶具の温度が高ければ、加熱された金属管と冶具との接触時に、金属管の温度が下がりにくいので、より好ましい状態になる。具体的には、余分な条件出しが減って簡便な製造方法とすることができる。
【００６３】
また、第一ガイド部においては、金属管と接触する箇所の熱容量や熱伝導を部分的に抑制するように構成してもよい。例えば、金属管と接触する箇所の第一ガイド部の厚さを薄くしたり、当該部分に溝などを形成したりしてもよい。また、金属管と接触する箇所の材質を、低熱伝導のものとしてもよい。
【００６４】
（１−３）筒状セラミックス体：
筒状セラミックス体１１は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。より好ましくは、１２０〜３００Ｗ／ｍ・Ｋ、更に好ましくは、１５０〜３００Ｗ／ｍ・Ｋである。この範囲とすることにより、熱伝導性が良好となり、効率的に筒状セラミックス体１１内の熱を金属管１２の外側に排出できる。
【００６５】
筒状セラミックス体１１は、耐熱性に優れるセラミックスを用いることが好ましく、特に伝熱性を考慮すると、熱伝導性が高いＳｉＣ（炭化珪素）が主成分であることが好ましい。なお、主成分とは、筒状セラミックス体１１の５０質量％以上が炭化珪素であることを意味する。
【００６６】
但し、必ずしも筒状セラミックス体１１の全体がＳｉＣ（炭化珪素）で構成されている必要はなく、ＳｉＣ（炭化珪素）が本体中に含まれていれば良い。即ち、筒状セラミックス体１１は、ＳｉＣ（炭化珪素）を含むセラミックスからなるものであることが好ましい。上述したように、筒状セラミックス体１１が、ＳｉＣを主成分とする熱伝導部材であることは、好ましい形態の１つである。
【００６７】
なお、ＳｉＣ（炭化珪素）であっても多孔体の場合は高い熱伝導率が得られないため、筒状セラミックス体１１の作製過程で緻密体構造とすることが好ましい。緻密体構造にすることで高い熱伝導率が得られる。例えば、ＳｉＣ（炭化珪素）の多孔体の場合、２０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるが、緻密体とすることにより、１５０Ｗ／ｍ・Ｋ程度とすることができる。
【００６８】
筒状セラミックス体１１として、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、（Ｓｉ＋Ａｌ）含浸ＳｉＣ、金属複合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、及び反応焼結ＳｉＣ等を採用することができるが、高い熱交換率を得るための緻密体構造とするためにＳｉ含浸ＳｉＣ、（Ｓｉ＋Ａｌ）含浸ＳｉＣを採用することができる。Ｓｉ含浸ＳｉＣは、ＳｉＣ粒子表面を金属珪素融体の凝固物が取り囲むとともに、金属珪素を介してＳｉＣが一体に接合した構造を有するため、炭化珪素が酸素を含む雰囲気から遮断され、酸化から防止される。更に、ＳｉＣは、熱伝導率が高く、放熱しやすいという特徴を有するが、Ｓｉを含浸するＳｉＣは、高い熱伝導率や耐熱性を示しつつ、緻密に形成され、伝熱部材として十分な強度を示す。つまり、Ｓｉ−ＳｉＣ系（Ｓｉ含浸ＳｉＣ、（Ｓｉ＋Ａｌ）含浸ＳｉＣ）材料からなる筒状セラミックス体１１は、耐熱性、耐熱衝撃性、耐酸化性をはじめ、酸やアルカリなどに対する耐蝕性に優れた特性を示すとともに、高熱伝導率を示す。
【００６９】
筒状セラミックス体１１を、隔壁４によって流路となる複数のセル３が区画形成されたハニカム構造体１として形成する場合、セル形状は、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、その他の多角形等の中から所望の形状を適宜選択すればよい。筒状セラミックス体１１が、隔壁４によって複数のセル３が区画形成されたハニカム構造であることは、好ましい形態の１つである。
【００７０】
ハニカム構造体１のセル密度（即ち、単位断面積当たりのセルの数）については特に制限はなく、目的に応じて適宜設計すればよいが、４〜３２０セル／ｃｍ２の範囲であることが好ましい。セル密度を４セル／ｃｍ２より大きくすると、隔壁４の強度、ひいてはハニカム構造体１自体の強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）を十分なものとすることができる。一方、セル密度を３２０セル／ｃｍ２以下とすると、熱媒体が流れる際の圧力損失を小さくすることができる。
【００７１】
また、ハニカム構造体１の１つ当たりのセル数は、１〜１０，０００個であることが好ましく、２００〜２，０００個であることが更に好ましい。セル数が多すぎるとハニカム自体が大きくなるため第一の流体側から第二の流体側までの熱伝導距離が長くなり、熱伝導ロスが大きくなり熱流束が小さくなる。また、セル数が少ない時には第一の流体側の熱伝達面積が小さくなり、第一の流体側の熱抵抗を下げることができず熱流束が小さくなる。
【００７２】
ハニカム構造体１のセル３の隔壁４の厚さ（壁厚）についても、目的に応じて適宜設計すればよく、特に制限はない。壁厚については、５０μｍ以上、２ｍｍ以下とすることが好ましく、６０μｍ以上、６００μｍ以下とすることが更に好ましい。壁厚を５０μｍ以上とすると、機械的強度が向上して衝撃や熱応力による破損を防止できる。一方、２ｍｍ以下とすると、ハニカム構造体側に占めるセル容積の割合が大きくなることにより流体の圧力損失が小さくなり、熱交換率を向上させることができる。
【００７３】
ハニカム構造体１のセル３の隔壁４の密度は、０．５〜５ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。０．５ｇ／ｃｍ３以上の場合、隔壁４の強度が十分であり、第一の流体が流路内を通り抜ける際に圧力により隔壁４が破損することを防止できる。また、５ｇ／ｃｍ３以下であると、ハニカム構造体１自体が重くなり過ぎず、軽量化することができる。上記の範囲の密度とすることにより、ハニカム構造体１を強固なものとすることができる。また、熱伝導率を向上させる効果も得られる。
【００７４】
ここで、筒状セラミックス体１１の作製方法について、ハニカム構造体１の作製方法を例に説明する。まず、平均粒径の異なるＳｉＣ粉末を混ぜ合わせて、ＳｉＣ粉末の混合物を調製する。このＳｉＣ粉末の混合物に、バインダー、水を混ぜ合わせ、ニーダーを用いて混練することにより、混練物を得る。この混練物を真空土練機に投入し、円柱状の坏土を作製する。
【００７５】
次に、坏土を押出成形してハニカム成形体を形成する。押出成形では、適当な形態の口金や冶具を選択することにより、外周壁の形状や厚さ、隔壁の厚さ、セルの形状、セル密度などを所望のものにすることができる。口金は、特に限定するものではないが、摩耗し難い超硬合金で作られたものを用いることが好ましい。ハニカム成形体については、外周壁を円筒形状又は四角柱形状とし、外周壁の内部を隔壁により四角形の格子状に区分された構造となるように形成する。また、これらの隔壁については、互いに直交する方向のそれぞれで等間隔に並行し、かつ、真っすぐに外周壁の内部を横切るように形成する。これにより、外周壁の内部の最外周部以外にあるセルの断面形状を正方形にすることができる。
【００７６】
次に、押出成形により得たハニカム成形体の乾燥を行う。特に限定するものではないが、ハニカム成形体を電磁波加熱方式、外部加熱方式、熱風送風方式等で乾燥し、乾燥前のハニカム成形体に含まれる全水分量の９７％以上に相当する水分をハニカム成形体から除去する。
【００７７】
乾燥後のハニカム成形体に対して、必要に応じて適宜外形（外径、Ｌ寸）の加工を実施した後に、脱脂を行う。更に、こうした脱脂により得られたハニカム構造体の上に金属Ｓｉの塊を載せ、真空中又は減圧の不活性ガス中で、焼成をする。この焼成中に、ハニカム構造体の上に載せた金属Ｓｉの塊を融解させ、外周壁７や隔壁４に金属Ｓｉを含浸させる。例えば、外周壁７や隔壁４の熱伝導率を１００Ｗ／ｍ・Ｋにする場合には、ハニカム構造体１００質量部に対して７０質量部の金属Ｓｉの塊を使用する。また、外周壁７や隔壁４の熱伝導率を１５０Ｗ／ｍ・Ｋにする場合には、ハニカム構造体１００質量部に対して８０質量部の金属Ｓｉの塊を使用する。以上のようにして、本実施形態の熱伝導部材の製造方法に使用するハニカム構造体１（筒状セラミックス体１１）を作製することができる。
【００７８】
（１−４）金属管：
金属管１２としては、耐熱性、耐蝕性のあるものが好ましく、例えば、ＳＵＳ管、銅管、真鍮管、チタン管、Ｎｉ合金管、アルミ合金管等を用いることができる。金属管１２の内径は、筒状セラミックス体１１と金属管１２との接合部で想定される常温〜１５０℃までの温度域で、締まりばめの圧力が確実にかかる範囲のものであることが好ましい。
【００７９】
金属管１２の形状は、当該金属管１２の端部が熱伝導部材製造用冶具３１に、熱膨張の際に接触するような形状のものであればよい。従って、金属管１２は、ストレート管であってもよいが、ストレート管以外の、軸方向に径の大きさが変化するように構成された管であってもよい。例えば、端部が拡管された金属管や、フレア加工により端部の直径が拡大された（別言すれば、端部が円錐状に広がった）金属管も、好ましい形態の一つである。
【００８０】
（１−５）中間材：
本実施形態の熱伝導部材の製造方法においては、金属管と筒状セラミックス体との間に中間材を挟んだ状態で焼きばめ工程を行ってもよい。中間材としては、グラファイトシート、金属シート、ゲルシート、弾塑性流体等が挙げられる。金属シートを構成する金属としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等が挙げられる。弾塑性流体とは、小さな力であれば、塑性変形せずに固体として振るまい（弾性率を有する）、大きな力を加えると自由に変形して流体のような変形をする材料であり、グリース等が例として挙げられる。中間材として、密着性や熱伝導性等を考慮すると、グラファイトシートを用いることが好ましい。以下、中間材として、グラファイトシートを例として説明する。
【００８１】
金属管と筒状セラミックス体との間にグラファイトシートからなる中間材を挟んで焼きばめ工程を行うことにより、筒状セラミックス体と金属管との間に、グラファイトシートからなる中間材が挟み込まれた熱伝導部材を得ることができる。このような熱伝導部材においては、金属管と筒状セラミックス体との接合部の使用時の常温〜１５０℃の環境において、グラファイトシートに圧がかかり、熱を伝達することができる。
【００８２】
本明細書におけるグラファイトシートとは、膨張黒鉛を主成分とするグラファイトを圧延しシート状に加工したものや、高分子フィルムを熱分解して得られるシート状のものであり、黒鉛シート、カーボンシートと称されるものも含む。グラファイトシートは、厚み方向のヤング率が１ＧＰａ以下、厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。厚み方向の熱伝導率について、より好ましくは、３〜１０Ｗ／ｍ・Ｋである。また、面内方向の熱伝導率は、５〜１６００Ｗ／ｍ・Ｋが好ましく、１００〜４００Ｗ／ｍ・Ｋがより好ましい。
【００８３】
また、グラファイトシートのヤング率は、１ＭＰａ以上、１ＧＰａ以下であることが好ましい。より好ましくは、５ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下、更に好ましくは、１０ＭＰａ以上、２００ＭＰａ以下である。ヤング率が１ＭＰａ以上であればグラファイトの密度が十分であり熱伝導性が良い。一方、５００ＭＰａ以下である場合、薄いグラファイトシートでも焼きばめ時に十分弾性変形し、密着性や金属管１２の応力緩和効果が得られる。
【００８４】
グラファイトシートの厚みは、２５μｍ以上、１ｍｍ以下であることが好ましく、２５μｍ以上、５００μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以上、２５０μｍ以下であることが更に好ましい。グラファイトシートは、薄くなるほど高価になる。また厚くなると、熱抵抗を生じる。この範囲のグラファイトシートを使用することにより、熱伝導性が良好となり、効率的に筒状セラミックス体内の熱を金属管の外側に排出できる。
【００８５】
このようなグラファイトシートを中間材として用いる場合には、金属管に挿入する前の筒状セラミックス体の外周壁の外周面に、グラファイトシートを巻き付けることが好ましい。このとき、接着剤を用いて、グラファイトシートを、筒状セラミックス体の外周壁の外周面に貼り付けてもよい。接着剤を用いることにより、一様にグラファイトシートを貼り付けることができる。接着剤は、十分に薄く良伝熱性であることが望ましい。
【００８６】
（２）熱伝導部材製造装置：
次に、本発明の熱伝導部材製造装置の一の実施形態について説明する。本実施形態の熱伝導部材製造装置は、これまでに説明した本実施形態の熱伝導部材の製造方法に用いられる熱伝導部材製造装置である。図１６は、本発明の熱伝導部材製造装置の一の実施形態を示す模式図である。
【００８７】
図１６に示すように、本実施形態の熱伝導部材製造装置１００は、筒状の金属管１２を位置決めする第一ガイド部３２と、筒状セラミックス体１１の姿勢を整える第二ガイド部３３とを備えたものである。第一ガイド部３２は、熱膨張により径方向に広がった金属管１２の一方の開口端面を位置決めするものである。即ち、第一ガイド部３２は、熱膨張によって径方向に広がった金属管１２と接触することで、それ以上の熱膨張を抑制し、金属管１２を位置決めする。
【００８８】
本実施形態の熱伝導部材製造装置１００は、第一ガイド部３２によって位置決めされた金属管１２の一方の開口端面から、第二ガイド部３３によって姿勢を整えられた筒状セラミックス体１１が挿入されるように構成されている。筒状セラミックス体１１は、金属管１２の上方において、把持部３８によって把持され、金属管１２の位置決めが終了した後、把持部３８による把持が解除されて、金属管１２に向けて落下するように構成されていることが好ましい。把持が解除された筒状セラミックス体１１は、一対の支持ローラー４３間を通過し、第二ガイド部３３に到達する。第二ガイド部３３に到達した筒状セラミックス体１１は、第二ガイド部３３によって姿勢を整えられ、第一ガイド部３２によって位置決めされた金属管１２内に挿入される。なお、金属管１２及び筒状セラミックス体１１は、熱伝導部材を製造するための部材であり、本実施形態の熱伝導部材製造装置１００の構成要素ではない。
【００８９】
第一ガイド部と第二ガイド部とは、それぞれ独立したものであってもよいし、第一ガイド部と第二ガイド部とが一体になったものであってもよい。なお、第一ガイド部と第二ガイド部とがそれぞれ独立したものの場合には、第一ガイド部と第二ガイド部とが、筒状セラミックス体１１の挿入方向に対して、同軸上に配置されていることが好ましい。本実施形態の熱伝導部材製造装置１００における第一ガイド部３２及び第二ガイド部３３は、本実施形態の熱伝導部材の製造方法にて説明した第一ガイド部及び第二ガイド部と同様に構成されたものを好適に用いることができる。例えば、図６に示す熱伝導部材製造用冶具３１や、図１１に示す熱伝導部材製造用冶具３１Ｂを、熱伝導部材製造装置１００における第一ガイド部３２及び第二ガイド部３３として用いることができる。
【００９０】
また、第二ガイド部は、第二ガイド部内を筒状セラミックス体が通過することにより、位置決めされた金属管の一方の開口端面に対して、筒状セラミックス体の径方向の位置が適正な位置となるようにガイドするものであることが好ましい。また、第二ガイド部は、第一ガイド部に向かって、第二ガイド部の内径が縮小する第二テーパ部を有するものであることが好ましい。この際、第二ガイド部の第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して第一ガイド部によって位置決めされた金属管の内径と一致することが更に好ましい。また、第二ガイド部の第二テーパ部の最小内径が、熱膨張して第一ガイド部によって位置決めされた金属管の内径よりも小さくなるように構成されてなるものも、更に好ましい態様の１つである。
【００９１】
本実施形態の熱伝導部材製造装置１００は、金属管１２の底面側を支持する受け冶具４０を更に備えている。この受け冶具４０は、第一ガイド部３２に向けて上下動可能に構成されおり、金属管１２を第一ガイド部３２内まで移動させることができる。金属管１２を第一ガイド部３２内まで移動させる際には、加熱前の状態において、金属管１２と第一ガイド部３２とが接触しないように移動させることが好ましい。即ち、加熱前の状態において、金属管１２と第一ガイド部３２とは接触せず、加熱時における熱膨張によって、金属管１２と第一ガイド部３２とが接触して位置合せが行われることが好ましい。
【００９２】
また、本実施形態の熱伝導部材製造装置１００は、金属管１２の周囲を取り囲むように、炉体壁４２が配置されている。この炉体壁４２は、例えば、石英ガラスによって形成されたものを挙げることができる。更に、本実施形態の熱伝導部材製造装置１００は、金属管１２を加熱するための加熱機４１を更に備えていてもよい。この加熱機４１としては、誘導加熱機を挙げることができる。加熱機４１は、金属管１２の温度を、１０００℃以上まで昇温可能なものであることが好ましい。
【００９３】
また、本実施形態の熱伝導部材製造装置１００は、筒状セラミックス体の鉛直上方を向く端面に配置するための重り３９を更に備えていてもよい。この重り３９が、筒状セラミックス体の鉛直上方を向く端面に配置され、この重り３９とともに、筒状セラミックス体１１が金属管１２に向けて投下される。これにより、重り３９の重力が加算された状態で、筒状セラミックス体１１が投下されるため、金属管１２内への挿入がより支障なく円滑に行われることとなる。重り３９には、ワイヤー（図示せず）を接続し、筒状セラミックス体１１が金属管１２内に挿入された後、このワイヤーを用いて重り３９を上方に引き上げることが可能に構成されていることが好ましい。
【００９４】
（３）熱伝導部材製造用冶具：
次に、本発明の熱伝導部材製造用冶具の一の実施形態について説明する。本実施形態の熱伝導部材製造用冶具は、これまでに説明した熱伝導部材の製造方法に好適に用いることが可能な熱伝導部材製造用冶具である。即ち、本実施形態の熱伝導部材製造用冶具は、図６に示すような、筒状の金属管の一方の開口端面側の端部を位置決めするための第一ガイド部３２を備えた熱伝導部材製造用冶具３１を挙げることができる。この熱伝導部材製造用冶具３１においては、第一ガイド部３２が、熱膨張により径方向に広がった金属管の一方の開口端面を位置決めするように構成されている。本実施形態の熱伝導部材製造用冶具３１においては、第一ガイド部３２の内周面の少なくとも一部に、金属管が熱膨張することにより接触し、この金属管の一方の開口端面が位置決めされることが好ましい。また、本実施形態の熱伝導部材製造用冶具３１は、筒状セラミックス体の姿勢を整える第二ガイド部３３を更に備えたものであってもよい。なお、本実施形態の熱伝導部材製造用冶具３１は、本実施形態の熱伝導部材の製造方法において説明した熱伝導部材製造用冶具と同様に構成されたものであることが好ましい。
【００９５】
また、本発明の熱伝導部材製造用冶具の他の実施形態として、図１１に示すような、筒状の金属管の一方の開口端面側の端部を位置決めするための第一ガイド部３２Ｂを備えた熱伝導部材製造用冶具３１Ｂを挙げることができる。この熱伝導部材製造用冶具３１Ｂは、筒状セラミックス体の姿勢を整える第二ガイド部３３Ｂを更に備えたものであってもよい。
【００９６】
（４）熱交換器：
次に、本発明の熱伝導部材の製造方法によって製造された熱伝導部材を用いた熱交換器について説明する。図１７は、本発明の熱伝導部材の製造方法の一の実施形態によって製造された熱伝導部材を用いた熱交換器を模式的に示す斜視図である。図１７に示すように、熱交換器３０は、熱伝導部材１０と、熱伝導部材１０を内部に含むケーシング２１とによって形成されている。熱伝導部材１０は、これまでに説明したように、筒状セラミックス体１１としてのハニカム構造体１と、金属管１２とを備えたものである。筒状セラミックス体１１としてのハニカム構造体１のセル３が、第一の流体が流通する第一流体流通部５となる。熱交換器３０は、ハニカム構造体１のセル３内を、第二の流体よりも高温の第一の流体が流通するように構成されている。また、ケーシング２１に第二の流体の入口２２及び出口２３が形成されており、第二の流体は、熱伝導部材１０の金属管１２の外周面１２ｈ上を流通する。
【００９７】
つまり、ケーシング２１の内側面２４と金属管１２の外周面１２ｈとによって第二流体流通部６が形成されている。第二流体流通部６は、ケーシング２１と金属管１２の外周面１２ｈとによって形成された第二の流体の流通部である。この第二流体流通部６と、第一流体流通部５とは、ハニカム構造体１の隔壁４及び金属管１２によって隔たれており、且つ、隔壁４及び金属管１２によって熱伝導可能とされている。即ち、熱交換器３０は、第一流体流通部５を流通する第一の流体の熱を、隔壁４及び金属管１２を介して受け取り、第二の流体である被加熱体へ熱を伝達するものである。第一の流体と第二の流体とは、液密及び気密的に分離されており、これらの流体は混じり合わないように構成されている。
【００９８】
第一流体流通部５は、ハニカム構造として形成されており、ハニカム構造の場合、流体がセル３の中を通り抜ける時には、流体が隔壁４により別のセル３に流れ込むことができず、この流体がハニカム構造体１の入口から出口へと直線的に進む。また、本実施形態の熱交換器３０内のハニカム構造体１は、セル３の開口端部が目封止されていないことが好ましい。このように構成することによって、流体の伝熱面積が増し、熱交換器３０のサイズを小さくすることができる。従って、熱交換器３０の単位体積あたりの伝熱量を大きくすることができる。更に、ハニカム構造体１に目封止部の形成やスリットの形成等の加工を施すことが不要なため、熱交換器３０の製造コストを低減することができる。
【００９９】
熱交換器３０は、第二の流体よりも高温である第一の流体を流通させ、第一の流体から第二の流体へ熱伝導するようにすることが好ましい。第一の流体として気体を流通させ、第二の流体として液体を流通させると、第一の流体と第二の流体の熱交換を効率よく行うことができる。つまり、本実施形態の熱交換器３０は、気体／液体熱交換器として適用することができる。
【０１００】
以上のような構成の熱交換器３０に流通させる第一の流体である加熱体としては、熱を有する媒体であれば、気体、液体等、特に限定されない。例えば、気体であれば自動車の排ガス等が挙げられる。また、加熱体から熱を奪う（熱交換する）第二の流体である被加熱体は、加熱体よりも低い温度であれば、媒体としては、気体、液体等、特に限定されない。
【実施例】
【０１０１】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１０２】
（実施例１；製造例Ａ）
セラミックス粉末を含む坏土を所望の形状に押し出した後、乾燥し、所定の外形寸法に加工後、Ｓｉ含浸焼成することによって、材質が炭化珪素、本体サイズが外径４６．７ｍｍ、長さ１００ｍｍの円柱状（筒状）のハニカム構造体を製造した。すなわち、筒状セラミックス体として、ハニカム構造体を用いた。ハニカム構造体のセル密度は２３．３セル／ｃｍ２、隔壁の厚さ（壁厚）は０．３ｍｍ、ハニカム構造体の熱伝導率は１５０Ｗ／ｍ・Ｋ、室温〜８００℃間の熱膨張係数は４．２×１０−６／℃であった。なお、本明細書において、室温とは、２０℃のことを意味する。
【０１０３】
次に、ハニカム構造体の外周面に、アクリル系粘着材付きグラファイトシート（加賀テック社製、商品名：ＨＴ−７１０Ａ）を貼り付けた。グラファイトシートとしては、厚みが０．２５ｍｍで、熱伝導率が厚み方向で６Ｗ／ｍ・Ｋで、ヤング率がおよそ０．１ＧＰａのものを用いた。実施例１では、粘着材付きグラファイトシートを用いたが、別途伝熱性接着剤を用いて、グラファイトシートを接着してもよい。
【０１０４】
金属管として、肉厚０．４ｍｍ、内径４７．０ｍｍ、長さ１２０ｍｍのＳＵＳ管（ＳＵＳ３０４：室温（２０℃）〜１０５０℃間の熱膨張係数１９．４×１０−６／℃）を作製した。この金属管の円筒度は、０．３であった。この金属管と、上記ハニカム構造体との焼きばめしろΔは、０．２ｍｍである。円筒度は、３次元測定器にて測定した。
【０１０５】
次に、図５に示すような方法によって、金属管１２とハニカム構造体１（筒状セラミックス体１１）とを焼きばめして、熱伝導部材を製造した。この際、第一ガイド部３２及び第二ガイド部３３を備えた熱伝導部材製造用冶具３１を用いた。熱伝導部材製造用冶具３１は、図６に示すように、中空円筒構造の冶具であり、その底面３１ｙ側に、第一ガイド部３２を有し、熱伝導部材製造用冶具３１の上面３１ｘ側に、第二ガイド部３３を有する。熱伝導部材製造用冶具３１は、上面３１ｘ側の内径が、上面３１ｘから第一ガイド部３２に向かって縮小するテーパ状に形成された第二ガイド部３３を有するものである。また、第一ガイド部３２と第二ガイド部３３との間には連結路が形成されており、第二ガイド部３３によって姿勢が整えられたハニカム構造体１が、この連結路を通過して、第一ガイド部３２によって位置決めされた金属管１２内に挿入されるように構成されている。熱伝導部材製造用冶具は、室温（２０℃）の熱伝導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、３００℃の熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、室温（２０℃）〜３００℃間の熱膨張係数が、７．２×１０−６／℃のアルミナからなるものを用いた。
【０１０６】
具体的には、まず、２５℃（常温）の金属管１２を、受け冶具４０上に配置し、この受け冶具４０を上昇させて、金属管１２を第一ガイド部３２内まで移動させた。第一ガイド部３２内に、金属管１２が軸方向に０．１ｍｍ以上挿入された時点で、受け冶具４０の移動を停止した。次に、金属管１２を、誘導加熱機で約１０００〜１１００℃まで昇温させた。金属管１２は、この昇温により熱膨張するが、金属管１２の一方の開口端面側の端部の熱膨張による広がりは、第一ガイド部３２の内周面によって、その広がりの一部が拘束される。金属管１２の外周面全域が、第一ガイド部３２の内周面に当接するまで熱膨張した後、金属管１２の上方から、ハニカム構造体１を、その一方の端面を下向きにして投下した。ハニカム構造体１は、テーパ状の第二ガイド部３３を通過する過程で、その姿勢が整えられ、上記投下により、金属管１２とハニカム構造体１とを接触させることなく、ハニカム構造体１を金属管１２内に挿入した。金属管１２内に、ハニカム構造体１の軸方向全域が挿入された状態で、金属管１２及びハニカム構造体１を７０℃以下まで冷却し、金属管１２とハニカム構造体１とを焼きばめした。表１に、「金属管の円筒度」、「焼きばめしろΔ」を示す。
【０１０７】
また、熱伝導部材を製造時における焼きばめについて、以下の評価基準で、評価を行った。評価結果を、表１の「焼きばめ結果」の欄に示す。評価基準は、焼きばめ時において、ハニカム構造体１が金属管１２内への挿入が可能となり、冷却によって金属管１２内の所定の位置にハニカム構造体１が焼きばめられた場合を「良好」とする。また、ハニカム構造体１が金属管１２内に挿入不可能だった場合、又は金属管１２内への挿入後、所定の位置まで落下せず金属管１２の軸方向の途中でハニカム構造体１が止まってしまった場合を「不良」とする。
【０１０８】
【表１】
2014062037.tif 000003
【０１０９】
（実施例１；製造例Ｂ〜Ｈ）
金属管の円筒度、及び焼きばめしろΔを、表１に示すように変更した以外は、実施例１の製造例Ａと同様の方法で、熱伝導部材を製造した。焼きばめしろの変更は、ハニカム構造体の外形加工の寸法を調整することによって行った。熱伝導部材を製造時における焼きばめについて、実施例１の製造例Ａと同様の評価基準で、評価を行った。評価結果を、表１の「焼きばめ結果」の欄に示す。円筒度は、幾何学的円筒からのずれの大きさを示し、円筒度が小さいほど、円筒度が良いといえる。
【０１１０】
（比較例１；製造例Ｉ〜Ｍ）
まず、比較例１の製造例Ｉ〜Ｍにおいては、まず、実施例１の製造例Ａと同様の方法で、ハニカム構造体及び金属管を作製した。比較例１の製造例Ｉ〜Ｍにおいては、この金属管とハニカム構造体とを焼きばめして、熱伝導部材を製造する際に、図６に示すような熱伝導部材製造用冶具３１を用いずに焼きばめを行った。具体的には、まず、金属管の周囲を全く拘束しない状態で、誘導加熱機で約１０００〜１１００℃まで昇温させ、金属管を熱膨張させた。次に、金属管の上方から、ハニカム構造体を、その一方の端面を下向きにして挿入した。熱伝導部材を製造時における焼きばめについて、実施例１の製造例Ａと同様の評価基準で、評価を行った。比較例１の製造例Ｉ〜Ｍについての評価結果を、表１の「焼きばめ結果」の欄に示す。
【０１１１】
（結果１）
実施例１の製造例Ａ〜Ｈにおいては、金属管の端面と、ハニカム構造体（筒状セラミックス体）との接触を有効に防止することができ、良好に焼きばめを行うことができた。また、円筒度が良好でない金属管を用いた場合であっても、熱膨張時において、金属管の円筒度を改善することができ、ハニカム構造体を簡便に挿入することができた。また、第二ガイド部を通過することによって、ハニカム構造体の位置合せが行われるため、位置決めされた金属管に対して、投入するハニカム構造体の高精度な位置合せが必要なく、極めて簡便にハニカム構造体を挿入することができた。特に、焼きばめしろΔが大きい場合でも、金属管とハニカム構造体との接触を抑制することができた。
【０１１２】
一方、比較例１の製造例Ｉでは、焼きばめが可能であったが、その他の製造例Ｊ〜Ｍでは、金属管の入り口でハニカム構造体が止まってしまい挿入することができず、焼きばめ結果が不良となってしまった。このように、従来の製造方法である比較例１では、例えば、円筒度が０．３の金属管を用いた場合、焼きばめしろΔは０〜０．３である。即ち、比較例１の製造方法では、製造例Ｉ〜Ｋの結果からも分かるように、焼きばめしろΔは、０．３が限界である。なお、比較例１の製造方法においては、焼きばめしろΔが０．３の場合であっても、焼きばめ工程の僅かな条件の違いにより、焼きばめ結果が不良になってしまうことも考えられる。また、比較例１の製造方法では、円筒度が０．６の金属管を用いた場合には、焼きばめしろΔが０．１であっても、焼きばめ結果は不良であった。
【０１１３】
これに対し、実施例１の製造方法では、製造例Ａ〜Ｅの結果からも分かるように、円筒度が０．３の金属管を用いた場合、焼きばめしろΔは、０〜０．４５まで可能となる。また、円筒度が０．６の金属管を用いた場合にも、焼きばめしろΔは、０〜０．４５まで可能となる。なお、本実施例では、焼きばめしろΔの最大値が０．４５までの検証であったが、焼きばめしろΔが０．４５の製造例Ｄ及びＨにおいて、非常に円滑に金属管内にハニカム構造体を挿入することができたため、焼きばめしろΔが０．４５以上の場合においても、良好な焼きばめ結果が得られることが予想される。このように、実施例１の製造方法においては、焼きばめしろΔが大きい場合でも、金属管とハニカム構造体との接触を抑制することができるとともに、焼きばめ結果が、金属管の円筒度の良し悪しに影響され難いことが分かる。このため、実施例１の製造方法によれば、例えば、比較的に安価な真円度が悪い金属管を使用しても、比較的に高価な真円度が良い金属管を使用した場合と同等の熱伝導部材を製造することができる。また、金属管の材質における制約によって高温加熱が難しい場合であっても、低温で良好な焼きばめしろΔでの製造が可能となる。
【０１１４】
（実施例２；製造例Ｎ）
セラミックス粉末を含む坏土を所望の形状に押し出した後、乾燥し、所望の外形寸法に加工後、Ｓｉ含浸焼成することによって、材質が炭化珪素、本体サイズが外径５５．３ｍｍ、長さ１２ｍｍの円柱状（筒状）のハニカム構造体を製造した。すなわち、筒状セラミックス体として、ハニカム構造体を用いた。ハニカム構造体のセル密度は７．８セル／ｃｍ２、隔壁の厚さ（壁厚）は０．５ｍｍ、ハニカム構造体の熱伝導率は１５０Ｗ／ｍ・Ｋ、室温（２０℃）〜８００℃間の熱膨張係数は４．２×１０−６／℃であった。
【０１１５】
金属管として、肉厚１．０ｍｍ、内径５５．０ｍｍ、長さ４０ｍｍのＳＵＳ管（フォライト系ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ：室温（２０℃）〜１０５０℃間の熱膨張係数１３．２×１０−６／℃）を作製した。この金属管の円筒度は、０．３であった。この金属管と、上記ハニカム構造体との焼きばめしろΔは、０．３ｍｍである。円筒度は、３次元測定器にて測定した。
【０１１６】
次に、図１５に示すような方法によって、金属管６２と筒状セラミックス体６１（ハニカム構造体１）とを焼きばめして、熱伝導部材を製造した。この際、第一ガイド部３２及び第二ガイド部３３を備えた熱伝導部材製造用冶具３１を用いた。熱伝導部材製造用冶具３１は、図６に示すように、中空円筒構造の冶具であり、その底面３１ｙ側に、第一ガイド部３２を有し、熱伝導部材製造用冶具３１の上面３１ｘ側に、第二ガイド部３３を有する。熱伝導部材製造用冶具は、超硬合金（金属基複合材料）からなるものを用いた。熱伝導部材製造用冶具の、室温（２０℃）における熱伝導率は、３８Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱伝導部材製造用冶具の、室温（２０℃）〜３００℃間の熱膨張係数は、６．４×１０−６／℃であった。
【０１１７】
また、実施例２の製造例Ｎでは、筒状セラミックス６１を、シャフト５０の先端に配設された固定冶具５１によって固定して、当該シャフト５０を一定の速度で降下させることによって、筒状セラミックス６１を金属管６２内に挿入した。具体的には、まず、２５℃（常温）の金属管６２を、受け冶具４０上に配置し、この受け冶具４０を上昇させて、金属管６２を第一ガイド部３２内まで移動させた。第一ガイド部３２内に、金属管６２が軸方向に０．１ｍｍ以上挿入された時点で、受け冶具４０の移動を停止した。次に、金属管６２を、誘導加熱機で約１０００〜１１００℃まで昇温させた。金属管６２は、この昇温により熱膨張するが、金属管６２の一方の開口端面側の端部の熱膨張による広がりは、第一ガイド部３２の内周面によって、その広がりの一部が拘束される。金属管６２の上方には、上述したように、シャフト５０の先端に配設された固定冶具５１によって固定したハニカム構造体１を配置しておく。金属管６２の外周面全域が、第一ガイド部３２の内周面に当接するまで熱膨張した後、ハニカム構造体１が固定されているシャフト５０を、一定の速度で降下させた。ハニカム構造体１は、テーパ状の第二ガイド部３３を通過する過程で、その姿勢が整えられ、金属管６２とハニカム構造体１とを接触させることなく、ハニカム構造体１を金属管６２内に挿入した。金属管６２内に、ハニカム構造体１の軸方向全域が挿入された状態で、金属管６２及びハニカム構造体１を７０℃以下まで冷却し、金属管６２とハニカム構造体１とを焼きばめした。表１に、「金属管の円筒度」、「焼きばめしろΔ」を示す。
【０１１８】
また、熱伝導部材を製造時における焼きばめについて、実施例１の製造例Ａと同様の評価基準で、評価を行った。評価結果を、表１の「焼きばめ結果」の欄に示す。
【０１１９】
（実施例２；製造例Ｏ及びＰ）
金属管の円筒度、及び焼きばめしろΔを、表１に示すように変更した以外は、実施例２の製造例Ｎと同様の方法で、熱伝導部材を製造した。熱伝導部材を製造時における焼きばめについて、実施例２の製造例Ｎと同様の評価基準で、評価を行った。評価結果を、表１の「焼きばめ結果」の欄に示す。円筒度は、幾何学的円筒からのずれの大きさを示し、円筒度が小さいほど、円筒度が良いといえる。
【０１２０】
（比較例２；製造例Ｑ及びＲ）
まず、比較例２の製造例Ｑ及びＲにおいては、まず、実施例２の製造例Ｎと同様の方法で、ハニカム構造体及び金属管を作製した。比較例２の製造例Ｑ及びＲにおいては、この金属管とハニカム構造体とを焼きばめして、熱伝導部材を製造する際に、図６に示すような熱伝導部材製造用冶具３１を用いずに焼きばめを行った。具体的には、まず、金属管の周囲を全く拘束しない状態で、誘導加熱機で約１０００〜１１００℃まで昇温させ、金属管を熱膨張させた。また、金属管の上方には、シャフトの先端に配設された固定冶具によって固定したハニカム構造体を配置しておく。次に、金属管の上方から、ハニカム構造体が固定されているシャフトを、一定の速度で降下させて、ハニカム構造体を、その一方の端面を下向きにして挿入した。熱伝導部材を製造時における焼きばめについて、実施例１の製造例Ａと同様の評価基準で、評価を行った。比較例２の製造例Ｑ及びＲについての評価結果を、表１の「焼きばめ結果」の欄に示す。
【０１２１】
（結果２）
実施例２の製造例Ｎ〜Ｐにおいては、金属管の端面と、ハニカム構造体（筒状セラミックス体）との接触を有効に防止することができ、良好に焼きばめを行うことができた。また、シャフトの先端に配設された固定冶具によってハニカム構造体を固定して、当該ハニカム構造体の水平を保ちながら（傾きを抑制しながら）、金属管内に挿入したため、金属管の入り口を通過した後も、ハニカム構造体が傾かず、極めて良好な焼きばめを実現することができた。一方で、比較例２の製造例Ｑ及びＲにおいては、金属管の入り口でハニカム構造体が止まってしまい挿入することができず、焼きばめ結果が不良となってしまった。比較例２においては、熱膨張係数が小さい素材のため、比較例２の製造例Ｒのように、焼きばめしろΔが０．１１であっても、焼きばめ結果が不良となってしまった。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明の熱伝導部材の製造方法は、加熱体（高温側）と被加熱体（低温側）で熱交換するための熱伝導部材を製造する方法に利用することができる。本発明の熱伝導部材製造装置、及び熱伝導部材製造用冶具は、本発明の熱伝導部材の製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１：ハニカム構造体、２：（軸方向の）端面、３：セル、４：隔壁、５：第一流体流通部、６：第二流体流通部、７：外周壁、７ｈ：（筒状セラミックス体の）外周面、１０，１０Ｂ，１０Ｃ：熱伝導部材、１１，１１Ｂ，６１：筒状セラミックス体、１２，１２Ｃ，６２：金属管、１２ａ：（金属管の）端部、１２ｈ：（金属管の）外周面、２０：中心軸、２１：ケーシング、２２：（第二の流体の）入口、２３：（第二の流体の）出口、２４：（ケーシングの）内側面、３０：熱交換器、３１，３１Ｂ：熱伝導部材製造用冶具、３１ｘ：（熱伝導部材製造用冶具の）上面、３１ｙ：（熱伝導部材製造用冶具の）底面、３２，３２Ｂ：第一ガイド部、３３，３３Ｂ：第二ガイド部、３４：第一テーパ部、３５：第二テーパ部、３８：把持部、３９：重り、４０：受け冶具、４１：加熱機、４２：炉体壁、４３：支持ローラー、５０：シャフト、５１：固定冶具、１００：熱伝導部材製造装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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