(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを区画形成する隔壁をそれぞれ有する複数のハニカムセグメントを備えたハニカム構造体の製造方法において、
一方の端面である第１端面から他方の端面である第２端面まで延在する複数のセルを区画形成する隔壁をそれぞれ有する複数のハニカムセグメント成形体を、坏土をハニカム形状に押出成形することにより、それぞれ一体的に作製する成形体作製工程と、
前記成形体作製工程で作製された前記複数のハニカムセグメント成形体の側面に対して流動性の接合材を塗布し、該側面同士が互いに接触する態様で前記複数のハニカムセグメント成形体を配列することにより、ハニカムセグメント集合体を形成する集合体形成工程と、
前記集合体形成工程で形成された前記ハニカムセグメント集合体の側面に対して加圧処理を施すことにより、該ハニカムセグメント集合体を整形する集合体整形工程と、
前記集合体整形工程で整形されたハニカムセグメント集合体を乾燥して焼成する乾燥焼成工程と、を有し、
前記成形体作製工程で作製された前記複数のハニカムセグメント成形体は３０質量％以上の水分量を有するものであって、前記集合体形成工程および前記集合体整形工程は、各ハニカムセグメント成形体の水分量が３０質量％以上である状態を維持しつつ、前記ハニカムセグメント集合体の形成および整形をそれぞれ行う工程であり、
前記ハニカム構造体を構成する前記複数のハニカムセグメントのそれぞれは、前記複数のセルの延在方向に垂直な断面におけるセル密度が６２０［セル数／ｃｍ２］以上であって、前記集合体整形工程は、前記ハニカムセグメント集合体の側面に対して０．００５ｋｇ／ｃｍ２以上の面圧で加圧処理を施す工程であるハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】
前記ハニカム構造体は、前記複数のハニカムセグメントとして、振動することで音波を伝搬する作動流体によって内部が満たされる複数のセルを区画形成する隔壁をそれぞれ有し、該隔壁と前記作動流体との間で授受される熱と、前記作動流体の振動による音波のエネルギーとを相互にそれぞれ変換する複数のハニカムセグメントを備えた熱・音波変換部品である請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項３】
前記集合体整形工程は、前記ハニカムセグメント集合体の側面に対し０．０５ｋｇ／ｃｍ２以下の面圧で加圧処理を施す工程である請求項１又は２に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】
前記複数のセルの延在方向に垂直な平面内において、前記複数のハニカムセグメントそれぞれの断面の開口率に対する前記ハニカム構造体全体の断面の開口率の比率は、いずれも０．９７以上である請求項１〜３のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】
前記乾燥焼成工程は、前記集合体整形工程で整形された前記ハニカムセグメント集合体の乾燥後であって焼成前に、その乾燥後の前記ハニカムセグメント集合体を構成する前記複数のハニカムセグメント成形体の間における隙間の有無を判定し、隙間が存在していると判定された場合には、該隙間に前記接合材を挿入することで該隙間を補修した上で前記ハニカムセグメント集合体を焼成する工程である請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項６】
前記複数のハニカムセグメントそれぞれにおける各セルは、各セルの延在方向に垂直な平面内における各セルの断面の面積をＳ、該断面の周長をＣとしたときにＨＤ＝４×Ｓ／Ｃで定義される水力直径ＨＤが０．４ｍｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項７】
前記成形体作製工程は、幅が０．０４ｍｍ以上０．０９ｍｍ以下のスリットが形成されている第１の口金を用いて坏土の押出処理を行い、該押出処理後の坏土を、前記複数のハニカムセグメント成形体それぞれの前記隔壁の形状に対応した形状を有するスリットが形成されている第２の口金を用いてハニカム形状に押出成形することで前記複数のハニカムセグメント成形体を作製する工程である請求項６に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項８】
前記集合体形成工程で塗布される前記接合材は、前記成形体作製工程において前記複数のハニカムセグメント成形体の前記押出成形に用いられる前記坏土と同じ材料を含む材料をスラリー状にしたものである請求項１〜７のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項９】
前記複数のハニカムセグメントそれぞれは、コージェライト製である請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記複数のセルの延在方向に垂直な平面内における前記複数のハニカムセグメントそれぞれの断面の面積は４ｃｍ２以上５０ｃｍ２以下であり、該平面内における前記ハニカム構造体全体の断面の面積は２５ｃｍ２以上１６００ｃｍ２以下である請求項１〜９のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを区画形成する隔壁をそれぞれ有する複数のハニカムセグメントを備えたハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会全体でエネルギー資源の有効活用の要請が高まってきており、エネルギーを再利用する様々な技術の開発が試みられている。その中でも、熱音響効果を利用して自動車の排気ガス等の高温流体の熱を音波のエネルギーに変換し、そのエネルギーを最終的に電力等の形で出力するエネルギーリサイクル技術は、得られるエネルギーの取得率（エネルギー効率）が高いことから注目を集めており、実用化に向けて様々な工夫が行われている。
【０００３】
熱音響効果は、簡単に言えば、熱により音波が発生する現象であり、より詳しく言えば、細管の一端部に熱を与えて細管に温度勾配を形成することで細管中の音波伝播媒体が振動を起こして音波が発生する現象である。このとき一度に数多くの細管を用いて音波を発生させると効率がよいことから、熱音響効果を起こす細管の集合体として、孔径の小さい貫通孔（セル）が複数形成されたハニカム構造を有する熱・音波変換部品が採用されることが多い（たとえば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
ところで、ハニカム構造体自体は、熱音響効果とは無関係に、その表面積の大きい立体形状を利用する目的で従来からよく用いられてきた。たとえば、自動車の排気ガスから微粒子を取り除く排気浄化触媒担持用のハニカム構造体はその典型的な例である。こうした排気浄化触媒担持用のハニカム構造体の多くは、坏土をハニカム形状に押出成形して乾燥・焼成することで作製される。しかし、ハニカム構造体の寸法が大きくなるにつれ、寸法精度を維持しつつ一体的に押出成形を行うのは難しくなり、さらには、押出成形に用いる口金の製造にも困難が増してくる。そこで、ある程度大きなハニカム構造体の作製にあたっては、複数のハニカムセグメントに分けて作製し、それら複数のハニカムセグメントを互いに接合して所望のハニカム構造体を作製するという製造方法が従来からよく採用されている。
【０００５】
このセグメント方式の製造方法では、焼成後の複数のハニカムセグメントを接合材で互いに接合する方式が通常採用される。しかしながら、この方式では、焼成されたハニカムセグメントの間の接合部分が脆弱となりやすく、全体として接合強度が低いという欠点がある。この欠点を補う一つの策として、未焼成の複数のハニカムセグメントを、ハニカムセグメントと同一の材料からなる未焼成の接合材を介して接合し、最後に全体を一括して焼成する製造方法が提案されている（特許文献４および特許文献５参照）。このように全体に対して一括して焼成処理が行われることで、ハニカムセグメント間の接合が強化され、通常のセグメント方式の製造方法よりも高い接合強度が実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１８０２９４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１２６２１号公報
【特許文献３】特開２０１２−２３７２９５号公報
【特許文献４】特開２０１１−９８８６６号公報
【特許文献５】特開昭６２−９４３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、熱・音波変換部品では、発生した音波による振動を熱・音波変換部品が頻繁に受けるため、振動に対する高い耐久性が強く要求される。このため、セグメント構造の熱・音波変換部品の作製においても、特許文献４や特許文献５に開示されている製造方法を流用して接合強度の向上を図ることが考えられる。
【０００８】
一方、上述の熱音響効果の説明から明らかなように、熱・音波変換部品では、セルの貫通方向に垂直な断面における単位面積当たりのセルの数、すなわち、セル密度が高いほど高い熱音響効果が発揮される。しかしながら、特許文献４や特許文献５の製造方法の流用により作製されたハニカム構造体では、たとえハニカムセグメント自体は高いセル密度を有していたとしても、ハニカムセグメント間の接合層（接合材の塗布で形成された層）の存在により、ハニカム構造体全体のセル密度が低下することになりやすい。
【０００９】
このため、熱音響効果が高い熱・音波変換部品の作製にあたっては、特許文献４や特許文献５に開示されている、セグメント構造のハニカム構造体の製造方法をそのまま流用することは困難であり、さらなる工夫が求められる。
【００１０】
以上の説明では、熱・音波変換部品に適用されたハニカム構造体を例にとって説明したが、上述した問題は、高いセル密度の実現が要求される、セグメント構造のハニカム構造体全般について共通する問題である。
【００１１】
上記の事情を鑑み、本発明は、高いセル密度の実現が図られた、セグメント構造のハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するため、本発明は、以下のハニカム構造体の製造方法を提供する。
【００１３】
［１］  複数のセルを区画形成する隔壁をそれぞれ有する複数のハニカムセグメントを備えたハニカム構造体の製造方法において、一方の端面である第１端面から他方の端面である第２端面まで延在する複数のセルを区画形成する隔壁をそれぞれ有する複数のハニカムセグメント成形体を、坏土をハニカム形状に押出成形することにより、それぞれ一体的に作製する成形体作製工程と、前記成形体作製工程で作製された前記複数のハニカムセグメント成形体の側面に対して流動性の接合材を塗布し、該側面同士が互いに接触する態様で前記複数のハニカムセグメント成形体を配列することにより、ハニカムセグメント集合体を形成する集合体形成工程と、前記集合体形成工程で形成された前記ハニカムセグメント集合体の側面に対して加圧処理を施すことにより、該ハニカムセグメント集合体を整形する集合体整形工程と、前記集合体整形工程で整形されたハニカムセグメント集合体を乾燥して焼成する乾燥焼成工程と、を有し、前記成形体作製工程で作製された前記複数のハニカムセグメント成形体は３０質量％以上の水分量を有するものであって、前記集合体形成工程および前記集合体整形工程は、各ハニカムセグメント成形体の水分量が３０質量％以上である状態を維持しつつ、前記ハニカムセグメント集合体の形成および整形をそれぞれ行う工程であり、前記ハニカム構造体を構成する前記複数のハニカムセグメントのそれぞれは、前記複数のセルの延在方向に垂直な断面におけるセル密度が６２０［セル数／ｃｍ２］以上であって、前記集合体整形工程は、前記ハニカムセグメント集合体の側面に対して０．００５ｋｇ／ｃｍ２以上の面圧で加圧処理を施す工程であるハニカム構造体の製造方法。
【００１４】
［２］  前記ハニカム構造体は、前記複数のハニカムセグメントとして、振動することで音波を伝搬する作動流体によって内部が満たされる複数のセルを区画形成する隔壁をそれぞれ有し、該隔壁と前記作動流体との間で授受される熱と、前記作動流体の振動による音波のエネルギーとを相互にそれぞれ変換する複数のハニカムセグメントを備えた熱・音波変換部品である［１］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００１５】
［３］  前記集合体整形工程は、前記ハニカムセグメント集合体の側面に対し０．０５ｋｇ／ｃｍ２以下の面圧で加圧処理を施す工程である［１］又は［２］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００１６】
［４］  前記複数のセルの延在方向に垂直な平面内において、前記複数のハニカムセグメントそれぞれの断面の開口率に対する前記ハニカム構造体全体の断面の開口率の比率は、いずれも０．９７以上である［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００１７】
［５］  前記乾燥焼成工程は、前記集合体整形工程で整形された前記ハニカムセグメント集合体の乾燥後であって焼成前に、その乾燥後の前記ハニカムセグメント集合体を構成する前記複数のハニカムセグメント成形体の間における隙間の有無を判定し、隙間が存在していると判定された場合には、該隙間に前記接合材を挿入することで該隙間を補修した上で前記ハニカムセグメント集合体を焼成する工程である［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００１８】
［６］  前記複数のハニカムセグメントそれぞれにおける各セルは、各セルの延在方向に垂直な平面内における各セルの断面の面積をＳ、該断面の周長をＣとしたときにＨＤ＝４×Ｓ／Ｃで定義される水力直径ＨＤが０．４ｍｍ以下である［１］〜［５］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００１９】
［７］  前記成形体作製工程は、幅が０．０４ｍｍ以上０．０９ｍｍ以下のスリットが形成されている第１の口金を用いて坏土の押出処理を行い、該押出処理後の坏土を、前記複数のハニカムセグメント成形体それぞれの前記隔壁の形状に対応した形状を有するスリットが形成されている第２の口金を用いてハニカム形状に押出成形することで前記複数のハニカムセグメント成形体を作製する工程である［６］に記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２０】
［８］  前記集合体形成工程で塗布される前記接合材は、前記成形体作製工程において前記複数のハニカムセグメント成形体の前記押出成形に用いられる前記坏土と同じ材料を含む材料をスラリー状にしたものである［１］〜［７］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２１】
［９］  前記複数のハニカムセグメントそれぞれは、コージェライト製である［１］〜［８］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【００２２】
［１０］  前記複数のセルの延在方向に垂直な平面内における前記複数のハニカムセグメントそれぞれの断面の面積は４ｃｍ２以上５０ｃｍ２以下であり、該平面内における前記ハニカム構造体全体の断面の面積は２５ｃｍ２以上１６００ｃｍ２以下である［１］〜［９］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のハニカム構造体の製造方法では、各ハニカムセグメント成形体の水分量が３０質量％以上という、乾燥が進んでいない柔軟な状態で、加圧処理によるハニカムセグメント集合体の整形が行われる。このため、ハニカムセグメント集合体を構成するハニカムセグメントに歪みが発生していたとしても、加圧処理により矯正されやすい。
【００２４】
さらに、本発明のハニカム構造体の製造方法では、この加圧処理に際し０．００５ｋｇ／ｃｍ２以上という大きな面圧が用いられる。ここで、セグメント構造を持つ従来のハニカム構造体の作製（たとえば特許文献４および特許文献５参照）においては、仮に加圧処理によりハニカムセグメント集合体の整形が行われるとしても、０．００２ｋｇ／ｃｍ２未満という小さい面圧しか用いることができない。その理由は、０．００２ｋｇ／ｃｍ２以上の面圧が与えられると、ハニカムセグメント集合体を構成するハニカムセグメントの、加圧方向に延在する隔壁部分が座屈変形を起こし、ハニカムセグメントがつぶれるおそれがあるためである。一方、本発明では、たとえば本発明が熱・音波変換部品の製造に適用された場合に高い熱音響効果が発揮される６２０［セル数／ｃｍ２］という高いセル密度を各ハニカムセグメントが有していることに対応して、各ハニカムセグメント成形体も高いセル密度を有している。このため、座屈変形に対する各ハニカムセグメント成形体の耐久性（座屈強度）が従来のハニカムセグメント成形体（たとえば特許文献４および特許文献５参照）よりも高い。本発明では、この高い座屈強度を利用して、より大きな面圧を用いて加圧処理を行っており、このため、加圧処理によるハニカムセグメントの歪みの矯正効果が高い。
【００２５】
ここで、一般に、ハニカムセグメント集合体を構成するハニカムセグメントの歪みの矯正が不十分であると、隣接ハニカムセグメントに対する接合面となるハニカムセグメント側面が弯曲することとなる。この場合、隣接ハニカムセグメントとの間の接合材の層を分厚くすることで、最終製造物であるハニカム構造体において上記の接合面の弯曲に伴いハニカムセグメント間の接合強度の低下やハニカムセグメントの配列精度の低下が発生するのを抑える必要がある。
【００２６】
一方、本発明では、以上説明したように、十分な水分量と大きな面圧とによりハニカムセグメント成形体の歪みが十分に矯正されるため、ハニカムセグメント成形体間の接合材を厚くする必要性が低い。そこで、十分な接合強度が確保できる最小限にまで、ハニカムセグメント成形体間の接合材の層を薄くすることができる。この結果、本発明では、接合材の存在に阻害されることなく、各ハニカムセグメントの高いセル密度をそのまま活かす形で、最終製造物であるハニカム構造体全体において高いセル密度を実現することができる。このようにして、本発明では、接合後の未焼成ハニカムセグメントの一括焼成により高い接合強度を実現しつつ、高いセル密度を有するハニカム構造により、高いセル密度も実現することができる。特に、本発明が熱・音波変換部品の製造に適用された場合には、その熱・音波変換部品において高い熱音響効果が発揮されることとなる。
【００２７】
ここで、ハニカムセグメント成形体間の接合材の層を薄くすることに関しては、本発明では、塗布時になるべく薄く塗るといった製造工程上の操作とは別に、接合材の層が分厚くならないようにするいくつかの工夫が存在する。たとえば、本発明では、接合材として、流動性の接合材を用いており、このため、塗布時において接合材は、接合面（ハニカムセグメント成形体側面）上で薄く広がりやすくなっている。また、本発明では、上述したように加圧処理時に高い面圧を用いることで、接合材の層が、押圧されて広く引き延ばされることとなる。上述した高い面圧は、このように接合材の層を薄くする点においても有利な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態により製造された熱・音波変換部品を表す模式的な断面図である。
【図２】図１のＡＡ線における熱・音波変換部品１の断面図である。
【図３】図１および図２の熱・音波変換部品の製造方法を表したフローチャートである。
【図４】１つのハニカムセグメント成形体を表した図である。
【図５】流動性の接合材が側面に塗布された図４のハニカムセグメント成形体を表した図である。
【図６】接合材が側面に塗布されたハニカムセグメント成形体が、側面同士が互いに接触する態様で配列されることで形成されたハニカムセグメント集合体を示す図である。
【図７】図６に示すハニカムセグメント集合体の側面に対する加圧処理の一例を模式的に表した図である。
【図８】図７の加圧処理後のハニカムセグメント集合体の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００３０】
以下では、高いセル密度の実現が要求される、セグメント構造のハニカム構造体の一例として、セグメント構造の熱・音波変換部品を例にとって説明を行う。
【００３１】
図１は、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態により製造された熱・音波変換部品１を表す模式的な断面図である。
【００３２】
図１に示す熱・音波変換部品１は、熱を音波エネルギーへ変換する熱・音波変換ユニット１００の一構成部品である。この熱・音波変換ユニット１００は、熱・音波変換部品１に加えて、熱・音波変換部品１の両端部にそれぞれ近接して配置された高温側熱交換器２および低温側熱交換器３を備えている。
【００３３】
高温側熱交換器２は、不図示の外部の熱源から熱の供給を受けて（高温側熱交換器２側の点線矢印参照）、高温側熱交換器２が近接している熱・音波変換部品１の端部にその熱を供給する役割を果たす。一方、低温側熱交換器３は、低温側熱交換器３が近接している熱・音波変換部品１の端部（高温側熱交換器２が近接している端部とは反対側の端部）から熱を吸収して外部にその熱を放出する（低温側熱交換器３側の点線矢印参照）役割を果たす。これら高温側熱交換器２および低温側熱交換器３により、熱・音波変換部品１の両端部のうち、高温側熱交換器２側の端部が、低温側熱交換器３側の端部よりも相対的に温度が高い状態が実現する。
【００３４】
ここで、高温側熱交換器２および低温側熱交換器３の構成としては、たとえば、熱音響効果を利用する技術分野で従来から知られている熱交換器の構成を採用することができ、これらの構成の詳細は、後述する熱・音波変換部品１の特徴を限定するものではない。ただし、念のため、構成の一例を挙げるとすると、高温側熱交換器２としては、たとえば、自動車等のエンジン機関の排気ガス管に接続されて、熱供給対象の熱・音波変換部品１の端部の周辺を取り巻く排気ガス流路を形成する熱交換器を採用することができる。このタイプの高温側熱交換器２では、エンジン機関から排出された高温の排気ガスが熱供給対象の熱・音波変換部品１の端部の周辺を周回して通過する際に、排気ガスの熱が熱・音波変換部品１の端部に伝達されることとなる。一方、低温側熱交換器３としては、たとえば、熱伝導性の高い材料で構成され、熱吸収対象の熱・音波変換部品１の端部に接触してこの端部の熱を大気中に放出する熱交換器を採用することができる。このタイプの低温側熱交換器３の一典型例は、複数枚の金属製（たとえば銅製）メッシュ板を重ね合わせたメッシュ積層構造を有する熱交換器である。
【００３５】
以下、熱・音波変換部品１について説明する。
【００３６】
図１に示すように、熱・音波変換部品１は、それぞれが細い管状の貫通孔である複数のセル１４が、隔壁１１によって区画形成されてなるハニカムセグメント１５が、接合層１２を間に置いて複数個互いに接合されたハニカム構造を有している。ここで、本明細書では、「セル」という語を、隔壁を含まない貫通孔のみを指すものとして用いる。図１に示すように、この熱・音波変換部品１は、伝播管４内に配置されている。各セル１４は、図１の水平方向（高温側熱交換器２と低温側熱交換器３とをつなぐ方向）を貫通方向（各セル１４が延在する延在方向）として、高温側熱交換器２側の端面および低温側熱交換器３側の端面の両端面において開口し、高温側熱交換器２および低温側熱交換器３を介して伝播管４と連通している。
【００３７】
伝播管４および各セル１４には、振動することで音波を伝搬する作動流体が満たされている。作動流体は大気であってもよいが、伝播管４が閉管を形成しており特定種類の作動流体を使用することができる場合には、作動流体として、低粘性で反応性の低い希ガス等の気体を用いるのが好ましい。粘性が高い作動流体は、伝播管４および各セル１４の内壁との間で摩擦熱が生じやすく、熱・音波変換性能（後述）の観点から不利となる。一方、反応性の高い作動流体は、化学変化を起こして減少してしまうため、安定した熱・音波変換性能を得にくいという欠点がある。
【００３８】
高温側熱交換器２および低温側熱交換器３により、熱・音波変換部品１の両端部に温度差が存在している状態では、各セル１４内の作動流体は、各セル１４の貫通方向に振動を開始し、その振動は音波として熱・音波変換部品１から、低温側熱交換器３を介して熱・音波変換部品１の外部に伝播していく（図中の太線矢印参照）。このように温度差を与えると作動流体が振動する現象は、自励振動と呼ばれており、細い管に温度勾配を与えたときに起きる従来からよく知られた現象である。熱音響効果とは、熱に起因するこうした作動流体の自励振動により音波が発生することを指している。ここで、この自励振動について簡単に説明する（なお、詳細については、数多くの文献で説明されているが、たとえば、特許文献３でも詳しく説明されている）。
【００３９】
細い管に温度勾配が与えられると、高温側では、細い管の内部の作動流体は、管の壁面から熱を吸収して高温側から低温側へ向けて膨張する。そして、その低温側で壁面に対し熱を放出して収縮して元の高温側の方に戻る。このような壁面との熱の授受と膨張圧縮が繰り返されることで、結果的に、作動流体が管の延在方向に振動することとなる。簡単にいえば、この作動流体の動きは、壁の壁面の温度勾配を緩和する（弱める）ように、熱を運ぶ作動流体の動きだということができる。この説明からも明らかであるが、この現象は、管が細いために内部の作動流体に対する壁面の熱的影響が大きい場合にのみ生じるものである。このため、管を太くしていくと壁面の熱的影響が小さくなっていき（すなわち断熱状態に近づき）、こうした自励振動は生じにくくなる。そこで、自励振動により音波を発生させる上では、管の太さが重要な要素となり、この管の太さは、より定量的には、管の断面の面積をＳ、この断面の周長をＣとしたときにＨＤ＝４×Ｓ／Ｃで定義される水力直径ＨＤによって評価できる。
【００４０】
上述の熱・音波変換部品１における各セル１４は、自励振動が生じるような十分に小さい水力直径ＨＤを有しており、熱・音波変換部品１の両端面における上述の温度差により自励振動が生じる。この自励振動により、各セル１４内において、低温側熱交換器３側の端面に向かって進行する音波が発生する。発生した音波は、図中の太線矢印で示すように伝播管４内を進行し、この音波のエネルギーは、不図示のマイクロフォン等のエネルギー変換機構により電力に変換することができる。この結果、高温側熱交換器２に与えられた熱（たとえば、排気ガスの熱）を、電力の形態で有効活用することが可能となる。
【００４１】
なお、以上では、熱・音波変換ユニット１００に対し、熱を与えて音波のエネルギーを発生する場合を例として説明したが、同様の構成の熱・音波変換ユニット１００を用いて音波のエネルギーを冷熱に変換することもできる。この冷熱へのエネルギー変換は、上述の熱音響効果のメカニズム（貫通孔の温度勾配に起因して音波が発生）とは逆のメカニズム（音波に起因して貫通孔に温度勾配が発生）によるものである。たとえば、高温側熱交換器２に対する熱の供給がなく、かつ、低温側熱交換器３を大気温度以下となっている状態において、音波が高温側熱交換器２側から熱・音波変換部品１内に進行してくると、伝播されてきた音波に対し、熱・音波変換部品１において温度勾配が発生するように熱が渡される。この結果、高温側熱交換器２側において、低温側熱交換器３側よりも温度が低くなった低温状態が作り出される。この低温状態による冷熱を、水等の媒体を通じて取り出す（たとえば冷却水の冷熱として取り出す）ことができる。
【００４２】
以下、熱・音波変換部品１の構成についてさらに詳しく説明する。
【００４３】
図２は、図１のＡＡ線における熱・音波変換部品１の断面図である。
【００４４】
図２に示すように、熱・音波変換部品１では、複数のセル１４が隔壁１１によって区画形成されてなるハニカムセグメント１５が、接合層１２を間に置いて、複数個互いに接合されている。この接合層１２は、後述の製造方法において用いられる接合材１２Ａ（たとえば図５参照）が焼成されたものである。なお、本発明では、複数のハニカムセグメント１５の集合体の周囲を取り囲む外周壁が備えられていてもよく、図２では（図１も合わせて参照）、このような例としてハニカムセグメント１５の集合体の周囲を取り囲む外周壁１３が示されている。ここで、外周壁１３の構成材料としては、たとえば、隔壁１１の構成材料と同じものを採用できる。
【００４５】
ここで、より大きな熱音響効果を発揮するには、自励振動が生じる細い貫通孔であるセル１４を、できるだけ数多く形成するのが有利である。言い換えれば、熱・音波変換部品１の端面におけるセル密度が大きい方が有利である。熱・音波変換部品１は、各端面において６２０［セル数／ｃｍ２］以上の高いセル密度を有しており、これにより十分な熱音響効果を発揮することができる。逆に６２０［セル数／ｃｍ２］未満のセル密度では、熱音響効果に寄与するセルが少なすぎて十分な熱音響効果は得られない。なお、６２０［セル数／ｃｍ２］以上のセル密度の中でも、７７０［セル数／ｃｍ２］以上のセル密度がさらに好ましい。
【００４６】
上述したように、一般に、自励振動により音波を発生させる上で貫通孔の水力直径ＨＤが１つの重要な要素であり、熱・音波変換部品１の各セル１４の水力直径ＨＤが、０．４ｍｍ以下となっていることが好ましい。０．４ｍｍ以下というきわめて小さい水力直径ＨＤを有するセルが高密度で形成されていることで、熱・音波変換部品１では、大きな熱音響効果を得ることができる。逆に、水力直径ＨＤが０．４ｍｍより大きいセルでは、自励振動が弱く小さな熱音響効果しか得られない。
【００４７】
また、熱・音波変換部品１では、図２に示すような、複数のセル１４の貫通方向に垂直な平面内において、複数のハニカムセグメント１５それぞれの断面の開口率に対する熱・音波変換部品１全体の断面の開口率の比率が、いずれも０．９７以上となっていることが好ましい。ここで、各ハニカムセグメント１５において上記の開口率の比率が０．９７以上ということは、上述した各ハニカムセグメント１５の高いセル密度（言い換えれば高い開口率）を活かして、熱・音波変換部品１においても高いセル密度（言い換えれば高い開口率）が実現されていることを意味する。仮に上記の開口率の比率が０．９７未満であると、接合層１２（外周壁１３が設けられている場合には、接合層１２および外周壁１３）のいずれかの箇所が分厚いことにより、熱音響効果に寄与するセルの数が不足して大きな熱音響効果が得られない。なお、０．９７以上の開口率の比率の中でも、０．９９以上の開口率の比率がさらに好ましい。
【００４８】
なお、上記開口率は、貫通方向に垂直な断面を顕微鏡で撮影し、このときの断面の撮影画像から、材料部分面積Ｓ１と空隙部分面積Ｓ２を求め、Ｓ１とＳ２を用いてＳ２／（Ｓ１＋Ｓ２）として求められる。なお、隔壁内に気孔が存在する場合には、上記の撮影画像においてその気孔が占める面積については材料部分面積Ｓ１に含めるものとする。
【００４９】
また、熱・音波変換部品１では、セル１４の貫通方向に垂直な前記セルの断面形状は、角部が弯曲した多角形の形状であり、その形状の角部における曲率半径が０．０２ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることが好ましい。図２では、セル１４の形状の例として、角部が弯曲した四角形の形状が図の右上の拡大図に示されており、この角部の曲率半径は０．０２ｍｍ以上０．１ｍｍ以下となっている。曲率半径が０．０２ｍｍ以上であることでその緩やかに弯曲した形状により、セル１４を押しつぶすように働く衝撃に対し十分に対抗できる。これは、トンネル等の穴の形状としては、丸みを帯びた形状の方が角ばった形状よりも、周囲からの外力に対抗しやすいのと同様の理由に基づくものである。ただし、弯曲部分が大きすぎると、今度は、各セル１４の角部付近で隔壁１１が分厚くなって開口率が減少し、得られる熱音響効果が小さくなる。そこで、曲率半径が０．１ｍｍ以下となっていることで、同時に高い熱音響効果も維持されている。
【００５０】
なお、セル１４の角部における曲率半径については、セル１４の貫通方向に垂直な断面の拡大写真をとり、そのセル１４の断面形状に基づき測定することができる。
【００５１】
セル１４の貫通方向に垂直な面内でのセル１４の形状としては、三角形、四角形、五角形、六角形等の様々な多角形、および、楕円形（真円の形状含む）を採用できるが、三角形、四角形、六角形、およびこれらの組み合わせが好ましく、三角形および四角形が特に好ましい。三角形および四角形が特に好ましいのは、様々な多角形および楕円形のセル形状のうち、隔壁の厚さをできるだけ薄くして数多くのセルを配列させるのに最も適しているからである。
【００５２】
なお、図２では、各セル１４の形状の例として四角形が採用されたことに対応して、各ハニカムセグメント１５の形状としても四角形が採用されている。ただし、本発明では、隔壁を厚くすることなく各セル１４が配置できる形状であれば、各セル１４の形状に対応した様々なハニカムセグメント１５の形状を採用することができる。たとえば、各セル１４の形状が正方形の場合、ハニカムセグメント１５の形状としては、正方形以外に長方形も採用できる。このように、本発明では、様々なハニカムセグメント１５の形状を採用することができるが、後述の加圧処理が容易となることから多角形の形状が好ましい。多角形の形状の中でも、規則的に配列することが容易な三角形や四角形の形状が特に好ましい。
【００５３】
また、熱・音波変換部品１では、複数のセル１４の貫通方向に垂直な平面内における複数のハニカムセグメント１５それぞれの断面の面積が４ｃｍ２以上５０ｃｍ２以下であり、この平面内における熱・音波変換部品１全体の断面の面積が２５ｃｍ２以上１６００ｃｍ２以下となっていることが好ましい。一般に、ハニカム構造体の製造においては、その全体の断面の面積が２５ｃｍ２以上となる程度の寸法を有する場合には、寸法精度を維持しつつ一体的に押出成形を行うのは難しくなり、さらには、押出成形に用いる口金の製造にも困難が増してくる。このような場合、断面の面積が４ｃｍ２以上５０ｃｍ２以下のハニカムセグメントに分けて製造する方が望ましい。なお、１６００ｃｍ２を超えるハニカム構造体は、排気浄化触媒担持用のものにしても、熱音響効果を発揮させる目的のものにしても、寸法が大きすぎ、ハニカム構造体を適用する装置の大型化を招くため、好ましくない。そこで、熱・音波変換部品１の製造においては、各ハニカムセグメント１５および熱・音波変換部品１全体の断面の面積が、上記の好ましい数値範囲に属する場合に、セグメント方式による製造方法が最も有用となる。
【００５４】
また、熱・音波変換部品１では、その両端面の間の長さをＬとしたときに、この長さＬに対する上述の水力直径ＨＤの比ＨＤ／Ｌが０．００５以上０．０２未満となっている。仮に、ＨＤ／Ｌが０．００５未満であると、水力直径ＨＤに比して熱・音波変換部品１が長すぎて、熱・音波変換部品１の各セル１４内の作動流体が熱・音波変換部品両端の温度差の影響を受けにくくなる。この場合、各セル１４内の作動流体と隔壁１１との間における熱の授受が不十分で大きな熱音響効果が得られない。一方、仮に、ＨＤ／Ｌが０．０２以上であると、今度は、水力直径ＨＤに比して熱・音波変換部品１が短すぎて、各セル１４内の作動流体と隔壁１１との間で熱の授受が不十分なまま熱・音波変換部品１において高温側熱交換器２側から低温側熱交換器３側に隔壁１１を熱が伝導していくことになる。この結果、やはり大きな熱音響効果が得られない。そこで、熱・音波変換部品１では、比ＨＤ／Ｌが０．００５以上０．０２未満となるよう工夫されており、このため、各セル１４内の作動流体と隔壁１１との間における熱の授受が十分に行われる。この結果、熱・音波変換部品１では、十分な熱音響効果を得ることができる。
【００５５】
また、熱・音波変換部品１の各ハニカムセグメント１５では、各ハニカムセグメント１５の構成材料、特に、隔壁１１の構成材料の２０〜８００℃における熱膨張率が６ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。このように熱膨張率が低い状態を実現するための１つの方法としては、各ハニカムセグメント１５として、セラミック材料の中でも熱膨張率が低いコージェライトを構成材料とする「コージェライト製のハニカムセグメント」を採用することが考えられる。ここで、「コージェライト製のハニカム構造体」とは、ハニカム構造体を作製するためのセラミック原料として、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合され、焼成されるとコージェライトになるコージェライト化原料を用いて作製されたハニカム構造体を指している。
【００５６】
熱膨張率の測定方法としては、たとえば、各セル１４の貫通方向に沿った１０ｍｍ以上の長さを有する試験片であって、この貫通方向、および、この貫通方向に直交する方向を含む断面の面積が４ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下である試験片を熱・音波変換部品１から切り出し、この試験片の貫通方向の熱膨張率を、石英を標準比較サンプルとする示差式の熱膨張計により測定する方法を採用することができる。
【００５７】
隔壁１１の構成材料の、２０〜８００℃における熱膨張率が６ｐｐｍ／Ｋ以下となることで、両端部に温度差が生じたときの熱・音波変換部品１の損傷が抑えられる。なお、６ｐｐｍ／Ｋ以下の熱膨張率の中でも、４ｐｐｍ／Ｋ以下の熱膨張率であることがさらに好ましい。
【００５８】
以上が、図１および図２の熱・音波変換部品１の構成の詳細な説明である。
【００５９】
以下、本発明の一実施形態である、図１および図２の熱・音波変換部品１の製造方法について説明する。
【００６０】
図３は、図１および図２の熱・音波変換部品１の製造方法を表したフローチャートである。
【００６１】
この製造方法では、まず、坏土をハニカム形状に押出成形することにより、複数のハニカムセグメント成形体がそれぞれ一体的に作製される（ステップＳ１）。このステップＳ１の工程が、本発明の成形体作製工程の一例に相当する。
【００６２】
図４は、１つのハニカムセグメント成形体１５Ａを表した図である。
【００６３】
ハニカムセグメント成形体１５Ａは、熱・音波変換部品１の完成後に図１および図２のハニカムセグメント１５となるものであり、ハニカムセグメント１５と同様の形状を有している。すなわち、ハニカムセグメント成形体１５Ａも、一方の端面である第１端面から他方の端面である第２端面まで貫通する複数のセルを区画形成する隔壁をそれぞれ有している。ここで、各ハニカムセグメント成形体１５Ａの水分量は３０質量％以上である。このように押出成形直後のハニカムセグメント成形体１５Ａは、水分を多く含み柔軟であるため、自重等により、図４に示すように多少歪みが発生していることがある。
【００６４】
以下、各ハニカムセグメント成形体１５Ａの作製について、材料の詳細を含めもっと詳しく説明する。ここでは、各ハニカムセグメント１５がコージェライト製である場合を例にとって説明する。
【００６５】
まず、セラミック原料にバインダ、分散剤、造孔材、水等を添加して成形用原料とする。セラミック原料としては、コージェライト化原料、炭化珪素−コージェライト系複合材料、アルミニウムチタネート、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、アルミナ、ムライト、スピネル、リチウムアルミニウムシリケート、および、鉄−クロム−アルミニウム系合金のうちの１つ、あるいは、２つ以上の組み合わせであることが好ましい。これらの中でも、コージェライト化原料が好ましい。上述したように、コージェライト化原料とは、シリカが４２〜５６質量％、アルミナが３０〜４５質量％、マグネシアが１２〜１６質量％の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料であって、焼成されてコージェライトになるものである。なお、セラミック原料の含有量は、成形用原料全体に対して４０〜９０質量％であることが好ましい。
【００６６】
バインダとしては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。これらの中でも、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシルセルロースとを併用することが好ましい。バインダの含有量は、成形用原料全体に対して２〜２０質量％であることが好ましい。
【００６７】
水の含有量（水分量）は、上述したように、成形用原料全体に対して３０質量％以上である。ただし、水分量が４５質量％を超えると、各ハニカムセグメント成形体１５Ａの保形性が著しく悪くなることから、水分量としては、３０〜４５質量％であることが好ましい。
【００６８】
分散剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を用いることができる。これらは、単独で使用してもよいし、２つ以上を組み合わせて使用してもよい。分散剤の含有量は、成形用原料全体に対して５質量％以下であることが好ましい。
【００６９】
造孔材としては、澱粉、発泡樹脂、吸水性樹脂およびシリカゲル等を採用することができる。
【００７０】
次に、成形用原料を混練して坏土を形成する。成形用原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。
【００７１】
次に、坏土を押出成形することで、複数のセルを区画形成する隔壁を備えたハニカムセグメント成形体１５Ａを形成する。押出成形に際しては、上述した、各セル１４の水力直径や形状、および、ハニカムセグメント１５におけるセル密度やハニカムセグメント１５の形状等の構成上の特徴に対応した形状の口金を用いることが好ましい。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。なお、ハニカムセグメント成形体１５Ａにおける各セル１４の水力直径等の値については、後述の乾燥処理および焼成の処理で生じる収縮をも考慮して決定することが好ましい。
【００７２】
ここで、大きな熱音響効果を発揮するための、上述したような、セル密度が高く各セル１４の水力直径が小さいハニカムセグメント１５に対応したハニカムセグメント成形体１５Ａの押出成形において、こうした制約がない従来の排気浄化触媒担持用のハニカムセグメント１５で用いられている押出成形法をそのまま単純に流用するにあたっては、以下の２つの問題が存在する。
【００７３】
第１の問題は、押出成形の際に、高温で押し出された坏土が成形用口金の孔内に密着して目詰まりが起こりやすいことである。なお、この問題については、たとえば、上述した特許文献・特開２０１２−２３７２９５号公報の段落［００２１］でも言及されている。
【００７４】
第２の問題は、上述のハニカムセグメント１５のようなセル密度が高く各セルの水力直径が小さいハニカムセグメントに対応する口金には、必然的にきわめて細い微細部分（典型的には０．３ｍｍ程度の太さの部分）が存在することとなり、この微細部分が、坏土押出しの際の粘性摩擦により損傷（たとえば引きちぎれる等）を受けやすいことである。
【００７５】
一方、熱・音波変換部品１の製造方法においては、これら２つの問題を解消するために、以下の工夫が凝らされている。
【００７６】
第１の問題に関しては、セル密度が高く各セル１４の水力直径が小さいハニカムセグメント１５に対応した口金（以下、正規口金と呼ぶ）による押出成形の実行前に、リブの厚さが０．０４ｍｍ以上０．０９ｍｍ以下というリブの厚さがきわめて小さい口金（以下、ダミー口金と呼ぶ）での坏土の押出処理が行われる。なお、ここでいう「リブの厚さ」とは、ハニカムセグメント成形体１５Ａの隔壁厚さのことであって、口金のスリットの幅を指している。ここで、口金における各スリットは坏土の排出孔であって、作製対象のハニカムセグメント１５の各隔壁部分の形状を決定するものである。以下、「リブの厚さ」を、スリット幅を意味するものとして用いる。このダミー口金を用いた押出処理により、目詰まりの原因となりやすい坏土成分をあらかじめ取り除くことができる。すなわち、この押出処理後の坏土を用いて正規口金による押出成形を実行することにより、上記の目詰まりの発生を抑えることが可能となる。ここで、上記のダミー口金が、本発明にいう「第１の口金」の一例に相当し、上記の正規口金が、本発明にいう「第２の口金」の一例に相当する。
【００７７】
第２の問題に関しては、押出成形に用いる坏土の粘性を、従来の排気浄化触媒担持用のハニカム構造体の製造で用いられる坏土の粘性に比べ大幅に低減して粘性摩擦を小さくすることで対処している。より具体的に説明すると、従来の排気浄化触媒担持用のハニカム構造体のハニカムセグメントの製造で用いられる坏土中の水分量は２７質量％を超えないのが通常であるのに対し、上述のダミー口金を用いた押出処理後の坏土では、上述したように、水分量が３０質量％以上となっている。このように、熱・音波変換部品１の製造方法では、従来に比べ、押出成形に用いる坏土中の水分量が多くて坏土の粘性が小さいことで、第２の問題の発生を回避している。なお、一般に、水分量が３０質量％以上であると、ハニカムセグメント成形体の保形性維持が問題となり得るが、熱・音波変換部品１の製造方法では、後述するように、ハニカムセグメント成形体の整形が別途行われるため、この点は、あまり大きな問題とはならない。
【００７８】
図３に戻って、押出成形によって得られたハニカムセグメント成形体１５Ａのその後の処理について説明を続ける。
【００７９】
次に、ハニカムセグメント成形体１５Ａの側面に対して流動性の接合材が塗布される（図３のステップＳ２）。ここで、「流動性の接合材」としては、たとえば、溶液状の接合材、あるいは、溶液の中に固形物が懸濁している状態の接合材を採用することができる。このような接合材の中でもスラリー状の接合材が、均一な厚さで塗布しやすいため、好ましい。以下、スラリー状の接合材を略して「接合材スラリー」と呼ぶことがある。ここで、接合材スラリーとしては、ハニカムセグメント成形体１５Ａの成形材料である上述の坏土と同じ材料を含む材料をスラリー状にしたものが好ましく、同じ材料をスラリー状にしたものがさらに好ましい。
【００８０】
図５は、流動性の接合材が側面に塗布された図４のハニカムセグメント成形体１５Ａを表した図である。
【００８１】
図５に示すように、図４のハニカムセグメント成形体１５Ａの側面に対し、流動性の接合材１２Ａが側面に塗布される。このとき、接合材１２Ａの流動性のため、接合材１２Ａは、接合面であるハニカムセグメント成形体１５Ａの側面上で薄く広がりやすい。従って、側面に塗布されても接合材の層が分厚くなることは避けられている。
【００８２】
図３に戻って、説明を続ける。
【００８３】
次に、ハニカムセグメント成形体１５Ａの側面同士が互いに接触する態様で複数のハニカムセグメント成形体１５Ａの配列が行われ、この配列により、ハニカムセグメント集合体が形成される（図３のステップＳ３）。上述のステップＳ２の工程とこのステップＳ３の工程とを合わせたものが、本発明にいう集合体形成工程の一例に相当する。ここで、ステップＳ２の工程とこのステップＳ３の工程とは、各ハニカムセグメント成形体１５Ａの水分量が３０質量％以上となっている状態で行われる。
【００８４】
図６は、接合材１２Ａが側面に塗布されたハニカムセグメント成形体１５Ａが、側面同士が互いに接触する態様で配列されることで形成されたハニカムセグメント集合体１Ａを示す図である。
【００８５】
図３のステップＳ１の説明で上述したハニカムセグメント成形体１５Ａの歪みを反映して、複数のハニカムセグメント成形体１５Ａの配列で形成されたハニカムセグメント集合体１Ａにおいても、図６に示すように、ハニカムセグメント成形体１５Ａ間に隙間が生じ、ハニカムセグメント集合体１Ａの側面はあまり平坦ではない。
【００８６】
図３に戻って、説明を続ける。
【００８７】
次に、図６に示すハニカムセグメント集合体の側面に対して加圧処理が施されて、ハニカムセグメント集合体１Ａの整形が行われる（図３のステップＳ４）。このステップＳ４の工程が、本発明にいう集合体整形工程の一例に相当する。
【００８８】
図７は、図６に示すハニカムセグメント集合体１Ａの側面に対する加圧処理の一例を模式的に表した図である。
【００８９】
図７に示す例では、図６に示すハニカムセグメント集合体１Ａの一つの角部が、直角をなす２つの床面を有する載置台６のその直角の角部に嵌った状態で、ハニカムセグメント集合体１Ａに対し加圧処理が施される。たとえば、載置台６に配置されたハニカムセグメント集合体１Ａの、載置台６の２つの床面には接触していないハニカムセグメント集合体１Ａの２つの側面に対し、押圧部が平板状の２つの押圧部材５（ただし、図７ではそのＴ字型の断面のみが図示されている）により、それぞれ圧力がかけられる。
【００９０】
なお、ここでは、加圧処理の一例として、直角をなす２つの床面を有する載置台６を用いた例について説明したが、本発明では、この例に限らず、ハニカムセグメント集合体の側面に対して圧力を加えることができる方式であれば、様々な形態の加圧方式を採用することができる。たとえば、もっと単純な加圧方式として、図６のハニカムセグメント集合体１Ａの１つの側面が水平な床面に接した状態で、この水平な床面の上にハニカムセグメント集合体１Ａを配置し、残りの３つの側面に対し圧力を加える方式が採用されてもよい。
【００９１】
図８は、図３のステップＳ４の加圧処理後のハニカムセグメント集合体１Ａの状態を示す図である。
【００９２】
図３のステップＳ４の加圧処理が施された結果、図８に示すように、ハニカムセグメント成形体１５Ａ間の隙間のほとんどが解消され、ハニカムセグメント集合体１Ａの側面が平坦化されている。
【００９３】
ここで、ステップＳ４の加圧処理の工程も、ステップＳ２およびステップＳ３の処理と同様に、各ハニカムセグメント成形体１５Ａの水分量が３０質量％以上となっている状態で行われる。
【００９４】
なお、以上の各工程において水分量が３０質量％以上の状態を維持するための一つの方法としては、上述したステップＳ１における坏土の形成からステップＳ４の加圧処理に至る処理時間を短くする（たとえば、数時間以内とする）ことが挙げられる。また、これらの処理を非高温環境（たとえば、大気温度以下の温度環境）で行うことも挙げられる。ここで、実際に、水分量が３０質量％以上の状態を維持されていることを確認する手法としては、たとえば、各ハニカムセグメント成形体１５Ａの成形直後の質量と、使用した接合材１２Ａの全質量（作製した接合材１２Ａの全質量から、使用されずに残った全接合材１２Ａの質量を引いたもの）とを把握しておき、それらの総和を、加圧処理後のハニカムセグメント集合体１Ａの質量と比較する手法が挙げられる。この場合、質量の減少分が水分の減少分（蒸発分）と考えられる。この減少分を元の水分量から差し引いても水分量が３０質量％以上となっていれば、ステップＳ１〜ステップＳ４までの工程の間、各ハニカムセグメント成形体１５Ａの水分量が３０質量％以上となっている状態が維持されていると推測される。また、別の手法としては、水分減少確認用に同一のハニカムセグメント成形体１５Ａを１つ作製して、ステップＳ１〜ステップＳ４の工程の間、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理環境と同一環境に放置しておき、その水分減少をチェックする手法が考えられる。この場合、上述の加圧処理の終了時における、この水分減少確認用のハニカムセグメント成形体１５Ａの質量を、この水分減少確認用のハニカムセグメント成形体１５Ａの作製時点における質量と比較したときの質量の減少分が水分の減少分（蒸発分）と考えられる。この減少分を元の水分量から差し引いても水分量が３０質量％以上となっていれば、ハニカムセグメント集合体１Ａを構成する各ハニカムセグメント成形体１５Ａにおいても、ステップＳ１〜ステップＳ４までの工程の間、水分量が３０質量％以上となっている状態が維持されていると推測される。
【００９５】
ここで、水分量が３０質量％以上となっている状態は、乾燥が進んでおらず各ハニカムセグメント成形体１５Ａの柔軟性が十分に存在している状態である。このため、ハニカムセグメント集合体１Ａを構成するハニカムセグメント成形体１５Ａに歪みが発生していたとしても、図７に示すように、加圧処理により矯正しやすい。
【００９６】
さらに、この加圧処理に際しては、０．００５ｋｇ／ｃｍ２以上という大きな面圧でハニカムセグメント集合体の整形が行われる。
【００９７】
ここで、セグメント構造を持つ従来のハニカム構造体の作製（たとえば特許文献４および特許文献５参照）においては、仮に加圧処理により未焼成のハニカムセグメント集合体の整形が行われるとしても、０．００２ｋｇ／ｃｍ２未満という小さい面圧しか用いることができない。その理由は、０．００２ｋｇ／ｃｍ２以上の面圧が与えられると、ハニカムセグメント集合体を構成する未焼成のハニカムセグメント成形体の、加圧方向に延在する隔壁部分が座屈変形を起こし、ハニカムセグメント成形体がつぶれるおそれがあるためである。
【００９８】
一方、図６に示すハニカムセグメント成形体１５Ａでは、図１の各ハニカムセグメント１５が、高い熱音響効果が発揮される６２０［セル数／ｃｍ２］以上の高いセル密度を各ハニカムセグメント１５が有していることに対応して、高いセル密度が実現している。このため、座屈変形に対するハニカムセグメント成形体１５Ａの耐久性（座屈強度）が従来のハニカムセグメント成形体（たとえば特許文献４および特許文献５参照）よりも高い。図３の製造方法では、この高い座屈強度を利用して、０．００５ｋｇ／ｃｍ２以上という、より大きな面圧を用いて加圧処理を行っており、このため、加圧処理によるハニカムセグメント成形体１５Ａの歪みの矯正効果が高い。なお、面圧が０．０５ｋｇ／ｃｍ２を超えると、面圧が大きすぎるため、６２０［セル数／ｃｍ２］以上のセル密度を有するハニカムセグメント１５に対応したハニカムセグメント成形体１５Ａであっても、セル密度によってはつぶれる可能性が生じてくる。このため、加圧処理における面圧としては、０．００５ｋｇ／ｃｍ２以上であって０．０５ｋｇ／ｃｍ２以下であることが好ましい。ただし、セル密度が高くなるほど、面圧に対する耐久性は増すため、たとえば、６２０［セル数／ｃｍ２］をはるかに超えるきわめて高いセル密度を有するハニカムセグメント１５に対応するハニカムセグメント成形体１５Ａであれば、０．０５ｋｇ／ｃｍ２を超える面圧を用いることも可能となる。
【００９９】
一般に、ハニカムセグメント集合体を構成するハニカムセグメント成形体の歪みの矯正が不十分であると、隣接ハニカムセグメント成形体に対する接合面となるハニカムセグメント成形体側面が弯曲することとなる。この場合、隣接ハニカムセグメント成形体との間の接合材の層を分厚くすることで、最終製造物であるハニカム構造体において上記の接合面の弯曲に伴いハニカムセグメント間の接合強度の低下やハニカムセグメントの配列精度の低下が発生するのを抑える必要がある。
【０１００】
一方、図３の製造方法では、以上説明したように、十分な水分量と大きな面圧とによりハニカムセグメント成形体１５Ａの歪みが十分に矯正されるため、ハニカムセグメント成形体１５Ａ間の接合材を厚くする必要性が低い。そこで、十分な接合強度が確保できる最小限にまで、ハニカムセグメント成形体１５Ａ間の接合材の層を薄くすることができる。この結果、図３の製造方法では、接合材の存在に阻害されることなく、各ハニカムセグメントの高いセル密度をそのまま活かす形で、最終製造物である熱・音波変換部品１のハニカム構造全体において高いセル密度を実現することができる。このようにして、図３の製造方法では、接合後の未焼成ハニカムセグメント集合体１Ａの一括焼成により高い接合強度を実現しつつ、高いセル密度を有するハニカム構造により、高い熱音響効果も実現することができる。
【０１０１】
ここで、熱・音波変換部品１のハニカム構造全体において、各ハニカムセグメントの高いセル密度がどの程度活かされているかは、たとえば、各セル１４の貫通方向に垂直な平面内における、各ハニカムセグメント１５の断面の開口率に対する熱・音波変換部品１全体の断面の開口率の比率によって評価できる。具体的には、図１および図２の熱・音波変換部品１では、上述したように、上記の比率がいずれも０．９７以上となっており、値「１」にきわめて近い状態が実現している。
【０１０２】
図３に戻って、説明を続ける。
【０１０３】
次に、整形後のハニカムセグメント集合体１Ａに対し、乾燥処理が行われる（図３のステップＳ５）。乾燥の方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波加熱乾燥および高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式と、熱風乾燥および過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式とを挙げることができる。また、電磁波加熱方式で一定量の水分を乾燥させた後、残りの水分を外部加熱方式により乾燥させることも可能である。この場合、電磁波加熱方式にて、乾燥前の水分量に対して、３０〜９０質量％の水分を除いた後、外部加熱方式にて、３質量％以下の水分にすることが好ましい。電磁波加熱方式としては誘電加熱乾燥が好ましく、外部加熱方式としては熱風乾燥が好ましい。
【０１０４】
次に、その乾燥後のハニカムセグメント集合体１Ａを構成する複数のハニカムセグメント成形体１５Ａの間における隙間の有無が判定される（図３のステップＳ６）。この判定は、たとえば、目視でハニカムセグメント集合体１Ａを観察することにより行ってもよいし、拡大したハニカムセグメント集合体１Ａの撮影画像を観察することにより行ってもよい。あるいは、レーザ光等の光を、ハニカムセグメント集合体１Ａ上の照射場所を変えながらハニカムセグメント集合体１Ａに照射していったときの反射光の変化を測定装置で分析することで隙間の有無を判定するものであってもよい。隙間が存在していると判定された場合には（図３のステップＳ６でＹｅｓ）、その隙間に上述の接合材が挿入されることで、その隙間を埋める補修が行われる（図３のステップＳ７）。そして、その補修後のハニカムセグメント集合体１Ａの焼成処理が行われる（図３のステップＳ８）。一方、隙間が存在していないと判定された場合には（図３のステップＳ６でＮｏ）、そのままハニカムセグメント集合体１Ａの焼成処理が行われる（図３のステップＳ８）。
【０１０５】
ここで、焼成処理の前には、バインダ等を除去するため、仮焼成を行うことが好ましい。また、仮焼成は大気雰囲気において、４００〜５００℃で０．５〜２０時間行うことが好ましい。仮焼成および焼成（本焼成）の方法は特に限定されず、電気炉およびガス炉等を用いて焼成することができる。また、焼成（本焼成）の条件としては、たとえば、珪素−炭化珪素系複合材料を用いた場合には、窒素およびアルゴン等の不活性雰囲気において、１３００〜１５００℃で、１〜２０時間加熱することが好ましい。一方、酸化物系材料を用いた場合には、酸素雰囲気において、１３００〜１５００℃で１〜２０時間加熱することが好ましい。
【０１０６】
最後に、所望の熱・音波変換部品１の形状を実現するのに必要であれば、焼成後のハニカムセグメント集合体１Ａの外周部分や長さを、適宜、切削加工して形状を整える。切削加工後には、必要に応じて、外周壁１３（図２参照）を形成する処理が行われてもよい。ここで、外周壁の材料としては、上述の接合材と同じものを用いることができるし、あるいは、従来から外周コート材として用いられている材料を用いてもよい。なお、焼成後のハニカムセグメント集合体の外周部分の切削加工を行う必要がないのであれば、上述の乾燥処理後であって焼成処理前の段階で、外周壁形成のために外周部分に接合材を塗布してもよい。この場合、上述の焼成処理により、外周部分の接合材も合わせて一括して焼成されることとなり、強度が向上する。
【０１０７】
以上の工程を経て最終的に、熱・音波変換部品１が完成する。
【実施例】
【０１０８】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１０９】
（実施例１）
実施例１の熱・音波変換部品を以下のようにして製造した。
【０１１０】
セラミック原料としてコージェライト化原料を用い、コージェライト化原料１００質量部に対して、造孔材を１質量部、有機バインダを６質量部、分散剤を０．５質量部、それぞれ分散媒とともに添加し、混合、混練して坏土を調製した。
【０１１１】
コージェライト化原料としては、平均粒子径が３μｍのタルクを３８．９質量部、平均粒子径が１μｍのカオリンを４０．７質量部、平均粒子径が０．３μｍのアルミナを５．９質量部、および平均粒子径が０．５μｍのベーマイトを１１．５質量部用いた。ここで、平均粒子径とは、各原料の粒子の分布におけるメジアン径（ｄ５０）のことである。
【０１１２】
分散媒としては水を用いた。ここで、坏土中の水分量が３５質量％となるように、水の量を調整した。
【０１１３】
有機バインダとしては、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いた。また、分散剤としては、エチレングリコールを用いた。
【０１１４】
次に、得られた坏土を、口金を用いて押出成形し、セル形状がほぼ正方形の四角形状で、全体形状が、一辺が２３ｍｍのほぼ正方形の上面および底面を有する四角柱状のハニカムセグメント成形体を複数個作製した。
【０１１５】
なお、このときの押出成形においては、上述したように、実施例１の熱・音波変換部品に対応した正規口金による押出成形の実行前に、リブの厚さが０．０７ｍｍ程度のダミー口金での坏土の押出処理が行われた。そして、このダミー口金を用いた押出処理後の坏土を用いて正規口金による押出成形が実行された。
【０１１６】
次に、各ハニカムセグメント成形体の側面に対し、上述の坏土をスラリー状にした接合材スラリー（より具体的には、上述の坏土の坏土固形成分を２０質量％を含むスラリー）を塗布し、図２に示すような縦横３×３＝９個のハニカムセグメント成形体の組からなるハニカムセグメント集合体を形成した。
【０１１７】
次に、図７と同様の方式により、ハニカムセグメント集合体の２つの側面を載置台の床面に接触させた状態で、残りの２つの側面に対し、押圧部が平板状の押圧部材による面圧０．００７ｋｇ／ｃｍ２の加圧処理を施し、ハニカムセグメント集合体を整形した。成形後のハニカムセグメント集合体は、一辺が７０ｍｍのほぼ正方形の上面および底面を有する四角柱状であった。
【０１１８】
ここで、坏土を形成してからハニカムセグメント集合体の整形までに要した時間は１時間以内ときわめて短く、また、これらの処理は常温の室内で行われている。このため、整形後のハニカムセグメント集合体における各ハニカムセグメント成形体では、乾燥はほとんど進んでおらず、その水分量は、作製時の３５質量％とほぼ同じと考えられる。実際、各ハニカムセグメント成形体の成形直後の質量と、使用した接合材スラリーの全質量とを各工程で把握しておき、それらの総和を、加圧処理後のハニカムセグメント集合体１Ａの質量と比較したところ、その質量の相違はほとんどゼロであった。なお、使用した接合材スラリーの全質量は、作製した接合材スラリーの全質量から、使用されずに残った全接合材スラリーの質量を引いたものとして求めた。
【０１１９】
このハニカムセグメント集合体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた。そして、乾燥後のハニカムセグメント集合体を構成する複数のハニカムセグメント成形体の間に隙間が生じているか否かを、目視により確認した。加圧処理を行ったことにより、目立った隙間はなくなったが、乾燥後に生じた一部の微細な隙間が発見され、その微細な隙間については、上述の接合材スラリー状が挿入することで補修を行った。補修後のハニカムセグメント集合体について、長さ調整のために両端面の切断を行い、さらに、切断後のハニカムセグメント集合体を、主に切断面を中心に熱風乾燥機で乾燥した。
【０１２０】
最後に、１４４５℃の温度環境下で５時間かけて焼成処理を行った。焼成処理後のハニカムセグメント集合体は、一辺が６８ｍｍのほぼ正方形の上面および底面を有する四角柱状であった。焼成後のハニカム成形体の外周部分を適宜切削加工して、直径５９ｍｍの円柱状に整えた。さらに、切削加工後のハニカム成形体の外周面に外周コート材を塗布して乾燥させ外周壁を形成し、外径６０ｍｍとした。ここで、外周コート材としては、コージェライトの粒子とシリカゾルを含む原料に、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤を加えたものに水を加えて混練したスラリーを用いた。また、外周コート材を塗布する方法としては、切削加工後のハニカム成形体をろくろ上で回転させながらゴムベラ等でコーティングする方法を用いた。
【０１２１】
以上の工程を経て、熱・音波変換部品が完成した。
【０１２２】
完成した熱・音波変換部品では、各セルは、ほぼ同じ大きさの正方形であって、各ハニカムセグメントの端面では同じような周期で規則的に並んでいた。各セルの貫通方向に垂直な面（垂直面）内における各ハニカムセグメントのセル密度を求めたところ、７７５［セル数／ｃｍ２］であった。
【０１２３】
ここで、各ハニカムセグメントのセル密度については、上記垂直面内における熱・音波変換部品の断面の拡大写真を撮り、ハニカムセグメントごとにセル密度を計算して全ハニカムセグメントで算術平均をとることで求めた。具体的には、まず、この断面の拡大写真中の、セルが密集している各ハニカムセグメントの断面領域内において、ハニカムセグメントごとに１ｃｍ２の領域をそれぞれ選択した。そして、各領域内のセル数をカウントして、全ハニカムセグメントについてのセル数の算術平均の値を計算した。
【０１２４】
ここで、各セルが正方形の場合には、各セルの水力直径ＨＤは、その定義式（セルの断面の面積をＳ、該断面の周長をＣとしたときにＨＤ＝４×Ｓ／Ｃ）より、正方形の一辺の長さに等しい。この場合には、セル密度（セル数／ｃｍ２）×（ＨＤ）２≦１という関係式が一般に成立することから、セル密度が６２０［セル数／ｃｍ２］以上であると、ＨＤ≦（１／６２０［セル数／ｃｍ２］）１／２≒０．０４０１ｃｍが成立する。すなわち、セル密度が６２０［セル数／ｃｍ２］以上であると、各セルの水力直径ＨＤは、ほぼ０．４ｍｍ以下となる。なお、このようなセル密度と水力直径の関係は、各セルの形状が同じ大きさの正方形という特別な場合にのみ成立するものであって、一般には、セル密度と各セルの水力直径ＨＤは、互いに独立のパラメータである。
【０１２５】
実施例１のセル密度は、上述のように７７５［セル数／ｃｍ２］であって６２０［セル数／ｃｍ２］以上であるため、各セルの水力直径ＨＤも０．４ｍｍ以下となっている。
【０１２６】
さらに、上記の断面の拡大写真に基づき、各ハニカムセグメントの断面の開口率と、熱・音波変換部品全体の断面の開口率とを求め、各ハニカムセグメントの断面の開口率に対する熱・音波変換部品全体の断面の開口率の比率を算出した。そして、これらの比率の最小値を求めたところ０．９８であった。
【０１２７】
ここで、開口率は、上記の断面の拡大写真から、各ハニカムセグメントの断面および熱・音波変換部品全体の断面それぞれについて材料部分面積Ｓ１と空隙部分面積Ｓ２を求め、Ｓ１とＳ２を用いてＳ２／（Ｓ１＋Ｓ２）として求めた。なお、接合材として、隔壁の材料と同じ材料をスラリー状にしたものが使用されたことでハニカムセグメントの断面の境界が明確でない場合には、ハニカムセグメントの外周に並ぶセルを含む最小の領域をハニカムセグメントの断面の領域と近似して上記の開口率を求めた。ここで、熱・音波変換部品の端面は、ほぼ各セルの貫通方向に垂直であるため、上記の断面における開口率は、熱・音波変換部品の端面における開口率と考えることもできる。
【０１２８】
また、実施例１の熱・音波変換部品について、上記の断面の拡大写真におけるセル形状の歪みを観察することで、上述の加圧処理による整形によって生じた隔壁の座屈変形の程度を調べた。その座屈変形の程度は、「実用上問題なし」および「実用上問題あり」の２段階で評価した。
【０１２９】
さらに、以下の実験を行って、実施例１の熱・音波変換部品の熱・音波変換効率を求めた。
【０１３０】
実施例１の熱・音波変換部品を、図１の構成と同様に、伝播管内に設置するとともに両端部に高温側熱交換器と低温側熱交換器とを取り付けた。ここで、伝播管としては、直線状の閉管を用い、音波の進行方向（図１の太線矢印参照）の伝播管の先端部にはマイクロフォンを接続した（これらの点については図１では不図示）。高温側熱交換器としては、５００℃程度の自動車の排気ガスの流入を受けてその熱で高温側熱交換器側の熱・音波変換部品の端面の温度をほぼ５００℃に保つ熱交換器を用いた。このような熱交換器として、たとえば、特許文献１記載のものを採用することができる。一方、低温側熱交換器としては、銅製メッシュ板を重ね合わせたメッシュ積層構造を有し大気との間で熱交換を行って低温側熱交換器側の熱・音波変換部品の端面の温度をほぼ６０℃に保つ熱交換器を用いた。このような熱交換器の構成は、従来からよく知られたものである。なお、作動流体としては１０ａｔｍのヘリウムガスを用いた。
【０１３１】
このような実験システムの下で、５００℃程度の自動車の排気ガスを高温側熱交換器に１０分間流入させ、温度がいくらか下がって高温側熱交換器から流出する排気ガスの温度を測定した。このときの温度変化からこの実験システムに流入した熱量を算出した。また、熱・音波変換部品の両端部間の温度差に伴う熱音響効果で発生した音波のエネルギーから上記のマイクロフォンにより得られる電力量を計測した。そして、あらかじめ把握されているマイクロフォンのエネルギー変換効率（音波エネルギーを電力に変換する効率）により、上記の電力量の計測値を除算することで音波のエネルギーの推定値を求めた。そして、この音波のエネルギーの推定値と、上述した、電力発生システムに流入した熱量とから、熱から音波エネルギーへのエネルギー変換効率を求めた。
【０１３２】
そして、開口率の比率の最小値、座屈変形の程度、および、エネルギー変換効率の結果を総合的に評価した。この総合的評価では、「実用性十分」および「実用性不十分」の２段階で評価した。
【０１３３】
（実施例２、実施例３、比較例１、および、比較例２）
上述の実施例１の製造方法とは、押出成形の際に用いる口金が、異なるセル密度に対応した口金である点のみが異なる、実施例２、実施例３、比較例１、および、比較例２の製造方法を用いて熱・音波変換部品を作製した。すなわち、これら実施例２、実施例３、比較例１、および、比較例２では、各ハニカムセグメント成形体の水分量は実施例１と同じ３５質量％であり、加圧時における面圧も実施例１と同じ０．００７ｋｇ／ｃｍ２である。なお、隔壁の厚さは、実施例２、実施例３、比較例１、および、比較例２の間で共通である。
【０１３４】
そして、これらの実施例２、実施例３、比較例１、および、比較例２の製造方法で作製された熱・音波変換部品について、実施例１と同様に、開口率の比率の最小値、座屈変形の程度、および、エネルギー変換効率をそれぞれ求めた。そして、実施例１と同様の総合評価を行った。
【０１３５】
以上説明した実施例１、実施例２、実施例３、比較例１、および、比較例２の結果を、各パラメータの値とともに下記の表１に示す。
【０１３６】
【表１】
0006535530.tif 000002
【０１３７】
表１において、セル密度が６２０［セル数／ｃｍ２］以上の実施例１、実施例２、および実施例３と、セル密度が６２０［セル数／ｃｍ２］未満の比較例１および比較例２とを比較すればわかるように、実施例１、実施例２、および実施例３は、比較例１および比較例２に比べると十分に高いエネルギー変換効率を発揮している。特に、比較例１では、セル密度が小さいことで加圧処理による隔壁の座屈変形が無視できない（評価は「実用上問題あり」）のに対し、実施例１、実施例２、実施例３では、隔壁の座屈変形は問題とはなっていない（評価は「実用上問題なし」）。
【０１３８】
これらの結果を反映して、比較例１および比較例２では総合評価が「実用性不十分」であるのに対し、実施例１、実施例２、および実施例３では総合評価が「実用性十分」という結果が得られている。このことより、セル密度が６２０［セル数／ｃｍ２］以上であることが、大きな熱音響効果を発揮するとともに、加圧処理時の大きな面圧に対する耐久性を実現する上で必要であることがわかる。
【０１３９】
（実施例４〜実施例６、および比較例３）
上述の実施例１の製造方法とは、坏土中の水分量のみが異なる、実施例４〜実施例６、および比較例３の製造方法を用いて熱・音波変換部品を作製した。すなわち、これら実施例４〜実施例６、および比較例３では、各ハニカムセグメントのセル密度は実施例１と同じ７７５［セル数／ｃｍ２］であり、加圧時における面圧も実施例１と同じ０．００７ｋｇ／ｃｍ２である。
【０１４０】
そして、これらの実施例４〜実施例６、および比較例３の製造方法で作製された熱・音波変換部品について、実施例１と同様に、開口率の比率の最小値、座屈変形の程度、および、エネルギー変換効率をそれぞれ求めた。そして、実施例１と同様の総合評価を行った。
【０１４１】
以上説明した実施例４〜実施例６、および比較例３の結果を、各パラメータの値とともに下記の表２に示す。
【０１４２】
【表２】
0006535530.tif 000003
【０１４３】
表２において、坏土中の水分量が３０質量％以上の実施例４〜実施例６と、坏土中の水分量が３０質量％未満の比較例３とを比較すればわかるように、実施例４〜実施例６は、比較例３に比べると十分に高いエネルギー変換効率を発揮している。実際、比較例３では、坏土中の水分量が少ないため加圧処理の際にハニカムセグメント成形体の歪みが矯正されにくく接合層を厚くする必要が高いことを反映して、開口率の比率が、実施例４〜実施例６と比べるとかなり小さくなっている。このことが、比較例３ではエネルギー変換効率が低い原因と考えられる。
【０１４４】
これらの結果を反映して、比較例３では総合評価が「実用性不十分」であるのに対し、実施例４〜実施例６では総合評価が「実用性十分」という結果が得られている。このことより、坏土中の水分量が３０質量％以上であることが、大きな熱音響効果を発揮する上で必要であることがわかる。
【０１４５】
（実施例７〜実施例１０、および比較例４）
上述の実施例１の製造方法とは、加圧処理時に用いる面圧のみが異なる、実施例７〜実施例１０、および比較例４の製造方法を用いて熱・音波変換部品を作製した。すなわち、これら実施例７〜実施例１０、および比較例４では、各ハニカムセグメントのセル密度は実施例１と同じ７７５［セル数／ｃｍ２］であり、各ハニカムセグメント成形体の水分量は実施例１と同じ３５質量％である。
【０１４６】
そして、これら実施例７〜実施例１０、および比較例４の製造方法で作製された熱・音波変換部品について、実施例１と同様に、開口率の比率の最小値、座屈変形の程度、および、エネルギー変換効率をそれぞれ求めた。そして、実施例１と同様の総合評価を行った。
【０１４７】
以上説明した実施例７〜実施例１０、および比較例４の結果を、各パラメータの値とともに下記の表３に示す。
【０１４８】
【表３】
0006535530.tif 000004
【０１４９】
表３において、加圧処理時に用いる面圧が０．００５ｋｇ／ｃｍ２以上の実施例７〜実施例９と、加圧処理時に用いる面圧が０．００５ｋｇ／ｃｍ２未満の比較例４とを比較すればわかるように、実施例７〜実施例９は、比較例４に比べると十分に高いエネルギー変換効率を発揮している。実際、比較例４では、加圧処理時に用いる面圧が小さいため加圧処理でハニカムセグメント成形体の歪みが矯正されにくく接合層を厚くする必要が高いことを反映して、開口率の比率が、実施例４〜実施例６と比べるとかなり小さくなっている。このことが、比較例４ではエネルギー変換効率が低い原因と考えられる。
【０１５０】
一方、表３において、加圧処理時に用いる面圧が０．０５ｋｇ／ｃｍ２以下の実施例７〜実施例９と、加圧処理時に用いる面圧が０．０５ｋｇ／ｃｍ２を超えている実施例１０とを比較すればわかるように、実施例１０では、加圧処理時に用いる面圧が大きすぎて加圧処理による隔壁の座屈変形が無視できない（評価は「実用上問題あり」）のに対し、実施例７〜実施例９では、隔壁の座屈変形は問題とはなっていない（評価は「実用上問題なし」）。すなわち、７７５［セル数／ｃｍ２］の高いセル密度を実現するハニカムセグメント成形体であっても、面圧が０．０５ｋｇ／ｃｍ２を超えた面圧に対しては耐久性が不足していることになる。
【０１５１】
これらの結果を反映して、比較例４および実施例１０では総合評価が「実用性不十分」であるのに対し、実施例７〜実施例９では総合評価が「実用性十分」という結果が得られている。このことより、加圧処理時に用いる面圧が０．００５ｋｇ／ｃｍ２以上であることが、大きな熱音響効果を発揮する上で必要であるが、少なくとも７７５［セル数／ｃｍ２］以下のセル密度に対しては、面圧が０．０５ｋｇ／ｃｍ２以下であることが好ましいことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明は、セグメント構造の熱・音波変換部品において高い熱音響効果を実現するのに
有用である。
【符号の説明】
【０１５３】
１：熱・音波変換部品、１Ａ：ハニカムセグメント集合体、２：高温側熱交換器、３：低温側熱交換器、４：伝播管、５：押圧部材、６：載置台、１１：隔壁、１２：接合層、１２Ａ：接合材、１３：外周壁、１４：セル、１５：ハニカムセグメント、１５Ａ：ハニカムセグメント成形体、１００：熱・音波変換ユニット。
【図１】
0006535530.tif 000005
【図２】
0006535530.tif 000006
【図３】
0006535530.tif 000007
【図４】
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【図５】
0006535530.tif 000009
【図６】
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【図７】
0006535530.tif 000011
【図８】
0006535530.tif 000012