(57)【要約】【課題】熱交換器の熱交換効率を高くする。【解決手段】筒状の周壁１１と、周壁１１の内部を周壁１１の軸方向に延びる複数の熱媒体流通セル１３ａ及び複数のガス流通セル１３ｂに区画する区画壁１２とを備え、熱媒体流通セル１３ａを流通する熱媒体と、ガス流通セル１３ｂを流通するガスとの間で熱交換が行われる熱交換器１０であって、熱媒体流通セル１３ａと、ガス流通セル１３ｂとの個数比が、１：３〜１：６である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の周壁と、前記周壁の内部を前記周壁の軸方向に延びる複数の熱媒体流通セル及び複数のガス流通セルに区画する区画壁とを備え、前記熱媒体流通セルを流通する液状の熱媒体と、前記ガス流通セルを流通するガスとの間で熱交換が行われる熱交換器であって、
前記熱媒体流通セルと、前記ガス流通セルとの個数比が、１：３〜１：６であることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記周壁は、対向する一対の第１側壁と対向する一対の第２側壁とを有する矩形筒状をなし、前記熱媒体流通セル及び前記ガス流通セルは、前記周壁の軸方向に直交する断面において、前記第１側壁に平行に配列した複数の熱媒体流通セル列及び複数のガス流通セル列を備え、
前記第２側壁に沿った方向において、隣り合う前記熱媒体流通セル列同士の間に、３〜６列の前記ガス流通セル列が配置されている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記周壁の同一面に、前記熱媒体流通セルに連通する熱媒体の流入口及び流出口が設けられている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記周壁の軸方向に直交する断面において、複数の前記熱媒体流通セルは、それぞれ同じ断面形状を有するとともに、複数の前記ガス流通セルは、それぞれ同じ断面形状を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記周壁の軸方向に直交する断面において、それぞれの前記熱媒体流通セルは、それぞれの前記ガス流通セルよりも大きな断面形状を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記区画壁は、炭化ケイ素を主成分として含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４に示すように、特許文献１の熱交換器４０は、矩形筒状の周壁４１と、周壁４１の内部を周壁４１の軸方向に延びる複数の第１セル４２及び第２セル４３に区画する区画壁４４とを備えている。周壁４１の軸方向に直交する断面において、第１セル４２及び第２セル４３はそれぞれ、縦方向に列をなすように配置されている。具体的には、図１４の紙面左側から１列目、３列目、５列目及び７列目に第１セル４２が配置され、２列目、４列目、６列目及び８列目に第２セル４３が配置されている。こうした熱交換器４０では、第１セル４２を流れる第１流体と第２セル４３を流れる第２流体との間で熱交換が行われる。
【０００３】
また、特許文献１の熱交換器４０では、第２セル４３の流路断面積を、第１セル４２の流路断面積よりも大きくしている。そして、熱容量の異なる流体間で熱交換を行う場合に、流路断面積の大きい第２セル４３側に、より熱容量の小さな第２流体を流して、熱交換器４０内により多くの第２流体が存在するようにすることにより、熱交換器４０内における第１流体全体の熱容量と第２流体全体の熱容量とを合わせて、熱交換効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４０９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１４に示すような熱交換器は、排気ガス等のガスと、冷却水等の液状の熱媒体との間の熱交換に用いられる場合がある。この場合、ガスの熱が熱交換器の区画壁を介して液状の熱媒体に伝わることになるが、ガスの熱が区画壁に伝わり難いことにより、熱交換器の熱交換効率を向上させることが難しいという課題があった。本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換効率の高い熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の熱交換器は、筒状の周壁と、上記周壁の内部を上記周壁の軸方向に延びる複数の熱媒体流通セル及び複数のガス流通セルに区画する区画壁とを備え、上記熱媒体流通セルを流通する液状の熱媒体と、上記ガス流通セルを流通するガスとの間で熱交換が行われる熱交換器であって、上記熱媒体流通セルと、上記ガス流通セルとの個数比が、１：３〜１：６であることを要旨とする。
【０００７】
この構成によれば、熱媒体流通セルの個数に対してガス流通セルの個数が３倍以上であることにより、ガス流通セルの総流路断面積が大きくなって、ガス流通セルを通過するガスの流速が低下する。これにより、ガスと区画壁との接触時間が長くなる。さらに、ガスと区画壁との接触面積も大きくなるため、ガスの熱が区画壁に伝わり易くなる。また、熱媒体流通セルの個数に対してガス流通セルの個数が６倍以下であることにより、熱媒体流通セルを流通する液状の熱媒体で区画壁全体を冷却することができる。区画壁全体が冷却されることにより、ガスの熱を素早く伝達することができる。これらの結果、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【０００８】
本発明の熱交換器について、上記周壁は、対向する一対の第１側壁と対向する一対の第２側壁とを有する矩形筒状をなし、上記熱媒体流通セル及び上記ガス流通セルは、上記周壁の軸方向に直交する断面において、上記第１側壁に平行に配列した複数の熱媒体流通セル列及び複数のガス流通セル列を備え、上記第２側壁に沿った方向において、隣り合う上記熱媒体流通セル列同士の間に、３〜６列の上記ガス流通セル列が配置されていることが好ましい。この構成によれば、熱媒体流通セルが固まって配置されること、及び大部分のガス流通セルについて、一定範囲内に熱媒体流通セルが配置されることにより、区画壁全体が冷却された状態になりやすく、また圧力損失を低減することができる。
【０００９】
本発明の熱交換器について、上記周壁の同一面に、上記熱媒体流通セルに連通する熱媒体の流入口及び流出口が設けられていることが好ましい。この構成によれば、熱媒体の流入部口及び流出口を熱交換器の片側に設けることで、熱媒体が流れるパイプ等を接続した際のトータル容積を小さくすることができる。
【００１０】
本発明の熱交換器について、複数の上記熱媒体流通セルは、それぞれ同じ断面形状を有するとともに、複数の上記ガス流通セルは、それぞれ同じ断面形状を有することが好ましい。この構成によれば、断面形状が異なることによって生じるガス流通セル間の熱交換効率のバラツキ、及び熱媒体流通セル間の熱交換効率のバラツキを抑制することができ、またガス流通セルの圧力損失を低減することができる。
【００１１】
本発明の熱交換器について、上記周壁の軸方向に直交する断面において、それぞれの上記熱媒体流通セルは、それぞれの上記ガス流通セルよりも大きな断面形状を有することが好ましい。熱媒体流通セルを流通する熱媒体は、液状であるため、ガスと比較してセルを流通する際の流通抵抗が大きい。この構成によれば、流通抵抗の高い熱媒体を流通し易くすることができる。
【００１２】
本発明の熱交換器について、上記区画壁は、炭化ケイ素を主成分として含むことが好ましい。この構成によれば、炭化ケイ素は、セラミック材料の中でも熱伝導率が高い材料であるため、区画壁の熱伝導率を高くすることができる。これにより、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】熱交換器の斜視図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図２の３−３線断面図。
【図４】図２の４−４線断面図。
【図５】成形工程の説明図。
【図６】加工工程の説明図（第１加工の加工治具を挿入した状態の説明図）。
【図７】加工工程の説明図（第１加工の加工治具を挿入した後の説明図）。
【図８】加工工程の説明図（第２加工の説明図）。
【図９】脱脂工程の説明図。
【図１０】含浸工程の説明図。
【図１１】変更例の熱交換器の正面図。
【図１２】シミュレーションにおける寸法測定箇所を示す模式図。
【図１３】シミュレーションによる温度分布図。
【図１４】従来技術の熱交換器の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、熱交換器の一実施形態を説明する。
図１、２に示すように、本実施形態の熱交換器１０は、矩形筒状の周壁１１と、周壁１１の内部を周壁１１の軸方向に延びる複数の熱媒体流通セル１３ａ及び複数のガス流通セル１３ｂに区画する区画壁１２とを備えている。矩形筒状の周壁１１は、対向する一対の縦側壁１１ａ（第１側壁）と対向する一対の横側壁１１ｂ（第２側壁）とを有し、周壁１１の軸方向に直交する断面形状が横長の長方形をなすように構成されている。
【００１６】
図２に示すように、区画壁１２は、周壁１１の軸方向に直交する断面において、縦側壁１１ａと平行な区画壁１２と、横側壁１１ｂに平行な区画壁１２とで格子状をなすように構成されている。区画壁１２が構成するセル構造は特に限定されるものではないが、例えば、区画壁１２の壁厚が０．１〜０．５ｍｍであり、セル密度が、周壁１１の軸方向に直交する断面１ｃｍ２あたり１５〜９３セルであるセル構造とすることができる。
【００１７】
図３に示すように、熱媒体流通セル１３ａは、熱媒体を流通させるセルであり、その両端部が共に封止部２２によって封止されている。図４に示すように、ガス流通セル１３ｂは、処理対象のガスを流通させるセルであり、その両端部が共に開放されている。熱媒体としては特に限定されず、公知の液状の熱媒体を用いることができる。公知の熱媒体としては、例えば、冷却水（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ：ＬＬＣ）や、エチレングリコール等の有機溶剤が挙げられる。処理対象のガスとしては、例えば、内燃機関の排気ガスが挙げられる。
【００１８】
図２に示すように、周壁１１の軸方向に直交する断面において、熱媒体流通セル１３ａの断面形状とガス流通セル１３ｂの断面形状は、全て同じである。
図２に示すように、熱交換器１０は、周壁１１の縦側壁１１ａに平行に熱媒体流通セル１３ａのみが配列した複数の熱媒体流通セル列１４ａと、縦側壁１１ａに平行にガス流通セル１３ｂのみが配列したガス流通セル列１４ｂとを備える。
【００１９】
ここで、熱交換器１０は、熱媒体流通セル１３ａとガス流通セル１３ｂとの個数比が特定範囲に設定されている。上記個数比（熱媒体流通セル１３ａ：ガス流通セル１３ｂ）は、１：３〜１：６であり、１：４〜１：５であることが好ましい。
【００２０】
本実施形態においては、熱媒体流通セル列１４ａ及びガス流通セル列１４ｂの配置によって、上記個数比を調整している。すなわち、周壁１１の横側壁１１ｂに沿った方向において、隣り合う熱媒体流通セル列１４ａ同士の間に、複数列のガス流通セル列１４ｂが配置され、この配置が繰り返された配置パターンが形成されている。そして、隣り合う２つの熱媒体流通セル列１４ａの間に配置されるガス流通セル列１４ｂの数を３〜６列とすることにより、上記個数比が、１：３〜１：６となる。また、ガス流通セル列１４ｂの数は、４〜５列であることが好ましい。
【００２１】
図１、３に示すように、熱交換器１０において、熱媒体流通セル列１４ａには、縦方向に延びるように形成されて、隣接する熱媒体流通セル１３ａ同士を区画する区画壁１２を貫通して、熱媒体流通セル列１４ａを構成する各セルを連通する連通部１５が設けられている。連通部１５における縦方向の一方側（図３の上側）の端部は、周壁１１（横側壁１１ｂ）に開口するとともに、同他方側（図３の下側）の端部は、縦方向において最も他方側に位置する熱媒体流通セル１３ａにまで達している。熱交換器１０は、連通部１５として、熱交換器１０の軸方向の一方の端部である第１端部１０ａ側に設けられた第１連通部１５ａと、熱交換器１０の軸方向の他方の端部である第２端部１０ｂ側に設けられた第２連通部１５ｂとを有している。
【００２２】
図３に示すように、熱交換器１０の内部には、熱媒体流通セル１３ａ、第１連通部１５ａ及び第２連通部１５ｂにより構成され、熱交換器１０の周壁１１に形成された、第１連通部１５ａ及び第２連通部１５ｂの各開口を流入口又は流出口とする熱媒体流路１６が形成されている。また、図４に示すように、熱交換器１０の内部には、ガス流通セル１３ｂにより構成され、軸方向両端部１０ａ、１０ｂを流入口又は流出口とするガス流路１７が形成されている。上記構成の熱交換器１０は、熱媒体流路１６を流れる熱媒体と、ガス流路１７を流れるガスとの間で、区画壁１２を介して熱交換を行うことができる。
【００２３】
熱交換器１０の矩形筒状の周壁１１と、区画壁１２とを構成する材料は特に限定されるものではなく、公知の熱交換器に用いられる材料を用いることができ、例えば、炭化ケイ素、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物が挙げられる。これらの中でも、炭化ケイ素を主成分として含む材料は、他のセラミック材料に比べて熱伝導率が高く、熱交換効率を高くすることができるため好ましい。ここで、「主成分」とは、５０質量％以上を意味するものとする。炭化ケイ素を主成分として含む材料としては、例えば、炭化ケイ素の粒子と金属ケイ素を含む材料が挙げられる。
【００２４】
次に、図５〜１０に基づいて、本実施形態の熱交換器の一製造方法について説明する。熱交換器は、以下に記載する成形工程、加工工程、脱脂工程、含浸工程を順に経ることにより製造される。
【００２５】
（成形工程）
熱交換器の成形に用いる原料として、炭化ケイ素の粒子と、有機バインダーと、分散媒とを含有する粘土状の混合物を調製する。図５に示すように、この粘土状の混合物を用いて、矩形筒状の周壁１１と、周壁１１の内部を周壁１１の軸方向に延びる複数のセル１３に区画する区画壁１２とを備える成形体２０を成形する。この成形体２０は、全てのセル１３について、その両端が開放された状態となっている。成形体２０は、例えば、押し出し成形により成形することができる。得られた成形体２０に対して、成形体２０を乾燥させる乾燥処理を行う。
【００２６】
（加工工程）
加工工程では、成形体に第１連通部及び第２連通部を形成する第１加工、及び成形体における一部のセルの両端部を封止する第２加工を行う。
【００２７】
図６に示すように、第１加工では、例えば、加熱された加工具２１を成形体に接触させる方法を用いて、成形体２０における周壁１１及び区画壁１２の一部を除去して、第１連通部１５ａ及び第２連通部１５ｂを形成する。
【００２８】
具体的には、図６に示すように、加工具２１として、第１連通部１５ａ及び第２連通部１５ｂに対応する外形状を有するブレードを用意する。このブレードは、耐熱性の金属（例えば、ステンレス鋼）により形成され、その厚さは、熱媒体流通セル１３ａの幅を超えない厚さに設定されている。次に、成形体２０に含まれる有機バインダーが焼失する温度となるようにブレードを加熱する。例えば、有機バインダーがメチルセルロースである場合には、ブレードを４００℃以上に加熱する。
【００２９】
図７に示すように、加熱されたブレードを周方向外方から成形体２０に差し込んだ後、これを引き抜くことによって、第１連通部１５ａ及び第２連通部１５ｂを形成する。このとき、加熱されたブレードと成形体２０とが接触すると、その接触部分において成形体２０に含まれる有機バインダーが燃焼して焼失する。そのため、成形体２０に対するブレードの挿入抵抗は非常に小さいものとなり、ブレードの挿入時に、挿入された部分の周辺部分に変形や破壊が生じ難い。また、有機バインダーが焼失することによって、発生する加工屑の量が減少する。
【００３０】
図８に示すように、第２加工では、成形体２０に形成される複数のセル１３のうち、熱媒体流通セル１３ａを構成するセル１３の両端部に対して、成形工程において用いた粘土状の混合物を充填して、当該セル１３の両端部を封止する封止部２２を形成する。その後、成形体２０に対して、封止部２２を乾燥させる乾燥処理を行う。
【００３１】
上記の第１加工、及び、第２加工からなる加工工程を経ることにより、加工成形体が得られる。第１加工と第２加工の順序は特に限定されず、第２加工を行った後、第１加工を行ってもよい。
【００３２】
（脱脂工程）
脱脂工程は、加工成形体を加熱することによって、加工成形体に含まれる有機バインダーを焼失させることにより、加工成形体から有機バインダーが除去された脱脂体を得る工程である。図９に示すように、脱脂工程を経ることにより、加工成形体から有機バインダーが除去されて、炭化ケイ素の粒子同士が接触した状態で配置された骨格部分を有する脱脂体３０が得られる。
【００３３】
（含浸工程）
含浸工程は、脱脂体の各壁の内部に金属ケイ素を含浸させる工程である。含浸工程においては、脱脂体に対して金属ケイ素の塊を接触させた状態として、金属ケイ素の融点以上（例えば、１４５０℃以上）に加熱する。これにより、図１０に示すように、溶融した金属ケイ素が毛細管現象によって、脱脂体の骨格部分を構成する粒子間の隙間へ入り込み、同隙間に金属ケイ素が含浸される。
【００３４】
含浸工程の加熱処理は、脱脂工程の加熱処理から連続して行ってもよい。例えば、加工成形体に対して金属ケイ素の塊を接触させた状態として、金属ケイ素の融点未満の温度で加熱することにより有機バインダーを除去して脱脂体とした後、加熱温度を金属ケイ素の融点以上に上昇させ、溶融した金属ケイ素を脱脂体に含浸させる。
【００３５】
上記の含浸工程を経ることにより、熱交換器が得られる。
ここで、本実施形態においては、脱脂工程以降の工程において特別な温度管理を行っている。すなわち、脱脂工程以降の工程においては、成形工程に用いた混合物に含まれる炭化ケイ素の焼結温度未満の温度下にて実施し、加工成形体、脱脂体を上記焼結温度以上の温度下に曝さないようにしている。したがって、脱脂工程においては、有機バインダーが焼失可能な温度以上、かつ上記焼結温度未満の温度で加熱を行う。同様に、含浸工程においては、金属ケイ素の融点以上、かつ上記焼結温度未満の温度で加熱を行う。
【００３６】
次に、本実施形態の作用及び効果について記載する。
（１）熱媒体流通セルと、ガス流通セルとの個数比が、１：３〜１：６である。熱媒体流通セルの個数に対してガス流通セルの個数が３倍以上であることにより、ガス流通セルの総流路断面積が大きくなって、ガス流通セルを通過するガスの流速が低下する。これにより、ガスと区画壁との接触時間が長くなる。さらに、ガスと区画壁との接触面積も大きくなるため、ガスの熱が区画壁に伝わり易くなる。また、熱媒体流通セルの個数に対してガス流通セルの個数が６倍以下であることにより、熱媒体流通セルを流通する液状の熱媒体で区画壁全体を冷却することができる。区画壁全体が冷却されることにより、ガスの熱を素早く伝達することができる。これらの結果、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【００３７】
（２）隣り合う熱媒体流通セル列同士の間に、３〜６列のガス流通セル列が配置されている。熱媒体流通セルが固まって配置されること、及び大部分のガス流通セルについて、一定範囲内に熱媒体流通セルが配置されることにより、区画壁全体が冷却された状態になりやすく、また圧力損失を低減することができる。
【００３８】
（３）周壁の同一面に、熱媒体流通セルに連通する熱媒体の流入口及び流出口が設けられている。熱媒体の流入口及び流出口を熱交換器の片側に設けることで、熱媒体が流れるパイプ等を接続した際のトータル容積を小さくすることができる。
【００３９】
（４）周壁の軸方向に直交する断面において、複数の熱媒体流通セルが、それぞれ同じ断面形状を有するとともに、複数のガス流通セルが、それぞれ同じ断面形状を有する。したがって、断面形状が異なることによって生じるガス流通セル間の熱交換効率のバラツキ、及び熱媒体流通セル間の熱交換効率のバラツキを抑制することができる。
【００４０】
（５）区画壁は、炭化ケイ素を主成分として含む。炭化ケイ素は、セラミック材料の中でも熱伝導率が高い材料であるため、区画壁が炭化ケイ素を主成分として含むことにより、区画壁の熱伝導率を高くすることができる。したがって、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【００４１】
（６）本実施形態の熱交換器は、上記のような温度管理下で製造されることにより、炭化ケイ素の粒子同士が接触した状態で配置されて骨格部分が形成され、この骨格部分の隙間に金属ケイ素が充填されて形状が保持されたものとなる。すなわち、炭化ケイ素の粒子同士は、焼結による結合部（ネック）を有していない状態となっている。これにより、熱交換器の使用中に、内部の温度差に起因して区画壁の内部にひずみが生じても、炭化ケイ素の粒子間のネックに亀裂が生じることを抑制することができる。また、ネックを介して亀裂が伸展することを抑制することができる。
【００４２】
本実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。また、上記実施形態の構成や以下の変更例に示す構成を適宜組み合わせて実施することも可能である。
・本実施形態では、複数のセル列が矩形筒状の周壁の縦方向に配列された構成であったが、セルの配列は縦方向に限定されない。熱交換器を横向きで使用して、セルの配列が横方向になっていてもよい。
【００４３】
・熱媒体流通セル列は、熱媒体流通セルのみが配列した態様に限定されず、８０％以上のセルが熱媒体流通セルで構成された態様であってもよい。また、ガス流通セル列は、ガス流通セルのみが配列した態様に限定されず、８０％以上のセルがガス流通セルで構成された態様であってもよい。すなわち、熱媒体流通セル列には、２０％以下の割合でガス流通セルが含まれていてもよい。また、ガス流通セル列には、２０％以下の割合で熱媒体流通セルが含まれていてもよい。
【００４４】
・周壁は、矩形筒状に限定されない。円筒状や、断面が楕円形の筒状に構成されていてもよい。また、区画壁は、区画壁同士が約９０°で交差した格子状に限定されない。セルの断面が菱形となるように構成されていてもよく、四角形以外の多角形となるように構成されていてもよい。例えば、区画壁が、断面六角形状を有するように構成されていてもよい。周壁が矩形筒状でない場合や、区画壁が約９０°で交差した格子状でない場合において、周壁と区画壁とで形成されるセルの形状が、その他のセルの形状と異なっていてもよい。例えば、区画壁が断面六角形状等のセルを有する態様において、周壁と区画壁とで形成されるセルの形状が、断面五角形状や断面四角形状等で形成されていてもよい。
【００４５】
・熱媒体流通セルは、それぞれ異なる断面形状を有していてもよい。また、ガス流通セルは、それぞれ異なる断面形状を有していてもよい。
・本実施形態では、周壁と区画壁とが、炭化ケイ素を主成分として含む材料で構成されていたが、この態様に限定されない。区画壁のみが、炭化ケイ素を主成分として含む材料で構成されていてもよく、周壁と区画壁とが、炭化ケイ素を主成分として含む材料以外で構成されていてもよい。
【００４６】
・熱媒体流通セルとガス流通セルとは、周壁の軸方向に直交する断面において、断面形状の大きさが異なっていてもよい。例えば、図１１に示すように、熱媒体流通セル１３ａが、ガス流通セル１３ｂよりも幅方向の寸法が大きく構成され、断面形状が大きくなるように構成されていてもよい。熱媒体流通セルを流通する液状の熱媒体は、ガスと比較してセルを流通する際の流通抵抗が大きい。そのため、それぞれの熱媒体流通セルが、それぞれのガス流通セルよりも大きな断面形状を有することにより、熱媒体を流通しやすくすることができる。例えば、図１１に示す態様において、幅方向の寸法は、熱媒体流通セルでは、１．０〜５．０ｍｍ、ガス流通セルでは、０．９〜２．５ｍｍとすることができる。また、熱媒体流通セルが、ガス流通セルよりも幅方向の寸法が小さく構成されていてもよい。
【００４７】
・隣り合う熱媒体セル列同士の間に、３〜６列のガス流通セル列が配置されている態様において、ガス流通セル列の数は、３〜６列の間で一定でなくてもよい。すなわち、ガス流通セル列の数は、３〜６列の間で変動していてもよい。
【００４８】
・熱媒体流通セルと、ガス流通セルとの個数比が、１：３〜１：６であれば、熱媒体流通セル及びガス流通セルの配置は、隣り合う熱媒体セル列同士の間に、３〜６列のガス流通セル列が配置された態様に限定されない。なお、ガス流通セルとの個数比が、１：３〜１：６であるとは、例えば、縦横４×７の任意のセルの集合を見た場合に、熱媒体流通セルの個数が４〜７である。
【実施例】
【００４９】
以下、上記実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。
（実施例１）
まず、下記組成の混合物を調製した。
【００５０】
平均粒子径１５μｍの炭化ケイ素の粒子（大粒子）：５２．５質量部
平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の粒子（小粒子）：２３．６質量部
メチルセルロース（有機バインダー）：５．４質量部
グリセリン（潤滑剤）：１．１質量部
ポリオキシアルキレン系化合物（可塑剤）：３．２質量部
水（分散媒）：１１．５質量部
この混合物を用いて、縦５０ｍｍ、横１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、周壁の厚さ０．３ｍｍ、区画壁の厚さ０．２５ｍｍ、セル幅１．２ｍｍのハニカム構造を有する成形体を成形した。
【００５１】
次に、成形体の周壁に４００℃に加熱した板状の治具を挿入して、第１連通部及び第２連通部を形成した。また、上記混合物と同じ組成を有する粘土状の混合物を用いて、所定のセルを封止し、隣り合う熱媒体流通セルの間に、４列のガス流通セル列を有する加工成形体を作成した。すなわち、加工成形体において、熱媒体流通セルと、ガス流通セルとの個数比は、１：４とした。次に、加工成形体を４５０℃で５時間加熱することにより、有機バインダーが除去された脱脂体を得た。その後、脱脂体の上に金属ケイ素の板材２０ｇを載置した状態として、真空下、１５５０℃で７時間、加熱することにより、金属ケイ素を含浸させて、実施例１の熱交換器を得た。
【００５２】
（評価試験）
実施例１の熱交換器について、シミュレーションにより、熱媒体流通セルとガス流通セルの温度分布を評価した。また、実施例２〜４として、隣り合う熱媒体流通セル列の間のガス流通セル列を、３、５、６列に設定し、すなわち、熱媒体流通セルとガス流通セルとの個数比を、１：３、１：５、１：６に設定して、それ以外は実施例１と同じ条件で温度分布を評価した。また、比較例１、２として、隣り合う熱媒体流通セル列の間のガス流通セル列を、２、８列に設定し、すなわち、熱媒体流通セルとガス流通セルとの個数比を、１：２、１：８に設定して、それ以外は実施例１と同じ条件で温度分布を評価した。
【００５３】
（シミュレーション条件）
シミュレーション条件を以下に示す。セルの寸法については、図１２に測定箇所を示す。
【００５４】
・セルの縦幅Ｔ；１．２ｍｍ、セルの横幅Ｈ；１．２ｍｍ、熱媒体流通セルの長さ；１００ｍｍ、ガス流通セルの長さ１００ｍｍ
・区画壁の厚さＷ；０．２５ｍｍ、区画壁の熱伝導率１９０Ｗ／ｍ・Ｋ
・熱媒体の温度４０℃、熱媒体の流量１０Ｌ／ｍｉｎ
・ガスの温度４００℃、ガスの流量１０ｇ／ｓｅｃ
・シミュレーションソフト名；Ｆｌｕｅｎｔ（登録商標）（ＡＮＳＹＳ社製）
図１３にシミュレーションの結果を示す。
【００５５】
図１３の左側の列に、熱交換器の軸方向中央側（軸方向端部から１０ｍｍ）における温度分布図を示し、図１３の右側の列に、熱交換器の出口側（軸方向端部から９０ｍｍ）における温度分布図を示す。セル内の温度分布は、色分けして表示されている。
【００５６】
まず、実施例１の温度分布を例に挙げて説明する。左側に熱媒体流通セルを半分（１／２セル分）配置し、この熱媒体流通セルの右側に、２列分のガス流通セルを配置して、セルの個数比が、１：４となるように設定されている。そして、熱媒体とガスとを所定の条件で流通させた際の、熱媒体流通セル、区画壁、及び、ガス流通セルの温度分布を示している。
【００５７】
図１３に示すように、実施例１〜４では、いずれも熱媒体流通セルと区画壁とが５０℃以下であり、区画壁全体が冷却されていた。また、熱交換器の軸方向中央側において、ガス流通セル内の最高温度は１２０℃以下であった。また、熱交換器の出口側において、ガス流通セル内の最高温度は５８℃以下であった。特に、実施例１、３では、熱交換器の出口側において、温度が５８℃に近い領域が小さくなっていた。これらにより、ガス流通セル内のガスが好適に冷却されており、熱交換効率が高いことが確認された。
【００５８】
これに対し、比較例１、２では、熱交換器の軸方向中央側において、ガス流通セル内の最高温度は１２０℃以上であった。また、熱交換器の出口側において、ガス流通セル内の最高温度は５８℃以上であった。さらに、比較例２では、熱交換器の軸方向中央側において、区画壁の温度が５０℃以上となる領域が存在しており、区画壁全体が冷却されていなかった。これらにより、熱交換効率が低いことが確認された。
【符号の説明】
【００５９】
１０…熱交換器、１１…周壁、１２…区画壁、１３ａ…熱媒体流通セル、１３ｂ…ガス流通セル。
【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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