(57)【要約】【課題】熱交換器内における液状の流体の滞留を抑制する。【解決手段】熱交換器１０は、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第１セル１３及び複数の第２セル１４に区画する区画壁とを備えている。また、軸方向両端部が封止された第１セル１３が、軸方向に直交する第１方向に並設されてなる第１セル列１３ａと、第１セル列１３ａの軸方向に並設され、隣接する第１セル１３同士を連通するとともに、第１方向の一端部が第１流体の流入口又は流出口として周壁１１に開口する流入側連通部１５ａ及び流出側連通部１５ｂを備えている。流出側連通部１５ｂは、周壁１１に開口している側に向かって流出側連通部１５ｂの軸方向長さＬ２が徐々に長くなるように設けられた拡張連通部であり、拡張連通部における軸方向端部側の端面２２ｂは、軸方向に対して斜めとなる平面により構成されている。【選択図】図３
2019074036.tif 000002
【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第１セル及び複数の第２セルに区画する区画壁とを備え、前記第１セルを流通する液状の第１流体と、前記第２セルを流通する第２流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、
軸方向両端部が封止された前記第１セルが、前記軸方向に直交する第１方向に並設されてなる第１セル列と、
前記第１セル列の軸方向に並設され、隣接する前記第１セル同士を連通するとともに、前記第１方向の一端部が前記第１流体の流入口又は流出口として前記周壁に開口する一対の連通部とを備え、
前記連通部の少なくとも一方は、前記第１方向における前記周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなるように設けられた拡張連通部であり、
前記拡張連通部における軸方向端部側の端面は、
前記軸方向に対して斜めとなる平面、
又は軸方向端部側に凸となる曲面、
又は軸方向端部側に凸となる曲面と、前記第１方向における前記曲面の端部から当該端部の接線方向に延びる平面との組み合わせ面
により構成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第２流体の流通方向の上流側に位置する前記連通部は、前記拡張連通部である請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記拡張連通部の軸方向端部側の端面が設けられている部分において、前記拡張連通部の軸方向長さが短い部分ほど、前記周壁及び前記区画壁の軸方向の長さが短くなっている請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記流入口及び前記流出口は共に、前記周壁における前記第１方向の同じ側に開口している請求項１〜３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１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、特許文献１に開示される熱交換器４０は、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４３ａ及び複数の第２セル４３ｂに区画する区画壁４２とを備えている。第１セル４３ａは、軸方向両端部が閉塞されるとともに上下に隣接する第１セル４３ａ同士が連通されることにより、周壁４１に流入口４４ａ及び流出口４４ｂが開口する第１流路４４を形成している。第２セル４３ｂは、軸方向両端部が流入口及び流出口として開口する第２流路４５を形成している。こうした熱交換器は、第１流路４４を流通する第１流体と第２流路４５を流通する第２流体との間で熱交換を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４０９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記熱交換器は、車両等に搭載されて、排気ガス等の高温の流体と、冷却水等の液状の流体との間での熱交換に用いられる場合がある。この場合、液状の流体が熱交換器内で沸騰してしまうことがあった。液状の流体が沸騰する要因の一つとして、熱交換器内における流体の滞留が挙げられる。すなわち、熱交換器における液状の流体の流路に、流体が流通し難い箇所が存在し、その箇所に滞留した流体が加熱され続けることにより沸騰する。
【０００５】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器内における液状の流体の滞留を抑制することにある。
【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第１セル及び複数の第２セルに区画する区画壁とを備え、上記第１セルを流通する液状の第１流体と、上記第２セルを流通する第２流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、軸方向両端部が封止された上記第１セルが、上記軸方向に直交する第１方向に並設されてなる第１セル列と、上記第１セル列の軸方向に並設され、隣接する上記第１セル同士を連通するとともに、上記第１方向の一端部が上記第１流体の流入口又は流出口として上記周壁に開口する一対の連通部とを備え、上記連通部の少なくとも一方は、上記第１方向における上記周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなるように設けられた拡張連通部であり、上記拡張連通部における軸方向端部側の端面は、上記軸方向に対して斜めとなる平面、又は軸方向端部側に凸となる曲面、又は軸方向端部側に凸となる曲面と、上記第１方向における上記曲面の端部から当該端部の接線方向に延びる平面との組み合わせ面により構成されている。
【０００７】
軸方向両端部が封止された第１セルからなる第１セル列に対して、周壁に開口する連通部を設けることによって第１流体の流路が形成されている場合、連通部の周壁に開口しない側の端部の角部は、第１流体の流通方向が大きく変わる箇所でもあることから、第１流体の滞留が特に生じやすい。上記構成によれば、連通部を、軸方向端部側の端面が上記の特定形状に構成された拡張連通部としたことによって、第１流体の流路は、滞留が生じやすい上記角部が除かれたような形状となるとともに、拡張連通部内を第１流体がスムーズに流通するようになる。その結果、上記角部における第１流体の滞留が抑制されて、熱交換器内における第１流体の沸騰が抑制される。
【０００８】
本発明の熱交換器について、上記第２流体の流通方向の上流側に位置する上記連通部は、上記拡張連通部であることが好ましい。
第２流体が高温である場合、熱交換器の内部における第２流体の流通方向の上流側の部分は、第２流体の熱により高温になりやすい。そのため、第２流体の流通方向の上流側に位置する連通部を拡張連通部とすることにより、第１流体の沸騰をより効果的に抑制することができる。
【０００９】
本発明の熱交換器について、上記拡張連通部の軸方向端部側の端面が設けられている部分において、上記拡張連通部の軸方向長さが短い部分ほど、上記周壁及び上記区画壁の軸方向の長さが短くなっていることが好ましい。
【００１０】
上記構成によれば、熱交換器の小型化を図ることができる。
本発明の熱交換器について、上記流入口及び上記流出口は共に、上記周壁における上記第１方向の同じ側に開口していることが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、第１流路の流入口及び流出口が、周壁の同じ側に設けられているため、第１流体を給排するための流路部材を周壁の同じ側に取り付けることができる。これにより、流路部材を含めた熱交換器の設置スペースの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱交換器内における液状の流体の滞留を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】熱交換器の斜視図。
【図２】熱交換器の正面図。
【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加工の説明図）。
【図７】加工工程の説明図（第２加工の加工治具を挿入した状態の説明図）。
【図８】加工工程の説明図（第２加工の加工治具を挿入した後の説明図）。
【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断面図。
【図１２】変更例の熱交換器の断面図。
【図１３】変更例の熱交換器の断面図。
【図１４】変更例の熱交換器の断面図。
【図１５】変更例の熱交換器の断面図。
【図１６】変更例の熱交換器の断面図。
【図１７】シミュレーションを行った熱交換器の第１流路における各寸法を示す模式図。
【図１８】（ａ）〜（ｅ）は、シミュレーションによる流速コンター図。
【図１９】（ａ）は、従来技術の熱交換器の斜視図、（ｂ）は、（ａ）の１９ｂ−１９ｂ線断面図、（ｃ）は、（ａ）の１９ｃ−１９ｃ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、熱交換器の一実施形態を説明する。
図１及び図２に示すように、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第１セル１３及び複数の第２セル１４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と対向する一対の横側壁１１ｂ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。
【００１５】
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。また、熱交換器１０の両端面、即ち周壁１１の両端縁及び区画壁１２の両端縁は、周壁１１の軸方向に直交する平面状に形成されている。
【００１６】
図３及び図４に示すように、第１セル１３は、液状の第１流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。第２セル１４は、第２流体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。
【００１７】
液状の第１流体としては特に限定されず、例えば、公知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。第２流体としては特に限定されず、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、第１セル１３の断面形状と第２セル１４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に沿って第１セル１３のみが配列した複数の第１セル列１３ａを備える。本実施形態においては、周壁１１の縦側壁１１ａに平行な方向が第１方向となる。以下、周壁１１の縦側壁１１ａに平行な方向を第１方向と記載する。
【００１９】
また、熱交換器１０は、周壁１１の横側壁１１ｂに沿った方向における隣り合う第１セル列１３ａの間に位置して、縦側壁１１ａに沿って第２セル１４のみが配列した第２セル列を備える。隣接する第１セル１３のセル列の間に配置される第２セル列の列数は、特に限定されるものではないが、例えば、第２流体が内燃機関の排気ガス等の気体である場合には、第２セル列の列数を２以上とすることが好ましく、３〜４列とすることがより好ましい。
【００２０】
図３に示すように、第１セル列１３ａの軸方向の一方側（図面右側）の端部には、第１方向に延びるように形成されて、第１方向に隣接する第１セル１３同士を連通する流入側連通部１５ａが設けられている。流入側連通部１５ａにおける第１方向の一方側の端部は、周壁１１（横側壁１１ｂ）に開口するとともに、同他方側の端部は、第１方向において最も他方側に位置する第１セル１３にまで達している。
【００２１】
また、第１セル列１３ａの軸方向の他方側（図面左側）の端部には、第１方向に延びるように形成されて、第１方向に隣接する第１セル１３同士を連通する流出側連通部１５ｂが設けられている。流出側連通部１５ｂにおける第１方向の一方側の端部は、周壁１１（横側壁１１ｂ）に開口するとともに、同他方側の端部は、第１方向において最も他方側に位置する第１セル１３にまで達している。
【００２２】
図３に示すように、流入側連通部１５ａ及び流出側連通部１５ｂは、第１セル１３の両端部を封止する封止部２２の内面に沿って形成されている。軸方向の一方側（図面右側）の端部に設けられた封止部２２の内面２２ａは、軸方向に直交する垂直面となっている。したがって、流入側連通部１５ａの軸方向長さＬ１は、第１方向の全体にわたって同じ長さである。
【００２３】
また、軸方向の他方側（図面左側）の端部に設けられた封止部２２の内面２２ｂは、軸方向に対して傾斜する傾斜面となっている。したがって、流出側連通部１５ｂは、封止部２２の内面２２ｂにより構成される軸方向端部側の端面（以下、端面２２ｂという。）が、軸方向に対して斜めとなる平面となっている。これにより、流出側連通部１５ｂの軸方向長さＬ２は、第１方向の他方側（周壁１１に開口しない側）の端部から第１方向の一方側（周壁１１に開口する側）の端部に向かって、第１方向の全体に亘って徐々に長くなっている。したがって、本実施形態においては、流出側連通部１５ｂが拡張連通部となる。拡張連通部（流出側連通部１５ｂ）における端面２２ｂの軸方向に対する傾斜角度Θは、９５°以上であることが好ましく、９５°以上１１５°以下であることがより好ましい。
【００２４】
図３に示すように、熱交換器１０の内部には、流入側連通部１５ａ、第１セル１３、及び流出側連通部１５ｂにより構成され、流入側連通部１５ａの開口を流入口とし、流出側連通部１５ｂの開口を流出口とする略Ｕ字状の第１流路１７が、各第１セル列１３ａにそれぞれ形成されている。
【００２５】
また、図４に示すように、熱交換器１０の内部には、第２セル１４により構成され、周壁１１の軸方向両端部を流入口又は流出口とする第２流路１８が形成されている。本実施形態においては、軸方向において、拡張連通部である流出側連通部１５ｂが位置する側の端部が第２流路１８の流入口となっている。そして、上記構成の熱交換器１０は、第１流路１７を流れる液状の第１流体と、第２流路１８を流れる第２流体との間で、区画壁１２を介して熱交換を行うことができる。
【００２６】
次に、第１流路１７内における第１流体の流れについて説明する。
図３に示すように、第１流体は、流入側連通部１５ａの開口から熱交換器１０内の第１流路１７に供給される。第１流路１７に供給された第１流体は、流入側連通部１５ａに沿って第１方向の他方側へ流れつつ、流入側連通部１５ａ側に開口する各第１セル１３に分岐して流れ込む。
【００２７】
そして、第１流体は、各第１セル１３内を軸方向に沿って流れ、流出側連通部１５ｂにて合流しつつ、流出側連通部１５ｂに沿って第１方向の一方側へと流れる。ここで、流出側連通部１５ｂは、第１方向の一方側（周壁１１に開口している側）に向かって、軸方向長さＬ２が徐々に長くなる拡張連通部となっている。そのため、流出側連通部１５ｂに流入した第１流体は、軸方向に対して斜めとなる平面状の端面２２ｂに沿って流れること、及び流出側連通部１５ｂにおいて相対的に広い側へと流れようとすることにより、第１方向の一方側（周壁１１に開口している側）へと積極的に誘導される。そして、流出側連通部１５ｂを第１方向の一方側へと流れた第１流体は、流出側連通部１５ｂの開口から熱交換器１０外に排出される。
【００２８】
なお、熱交換器１０の周壁１１、区画壁１２、及び封止部２２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の粒子を含む材料が挙げられる。
【００２９】
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。
【００３０】
（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Ｃ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Ｃ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。
【００３１】
（加工工程）
加工工程では、成形体における一部のセルの両端部を封止する第１加工、及び成形体に流入側連通部及び流出側連通部を形成する第２加工を行う。
【００３２】
図６に示すように、第１加工では、成形体２０に形成される複数のセルＣのうち、第１セルを構成するセルＣ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Ｃ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。
【００３３】
第２加工では、例えば、加熱された加工具を成形体に接触させる方法を用いて、成形体における周壁、区画壁、及び封止部の一部を除去して、流入側連通部及び流出側連通部を形成する。
【００３４】
具体的には、図７に示すように、流入側連通部に対応する外形状を有するブレード状の加工具２１ａと、及び流出側連通部に対応する外形状を有するブレード状の加工具２１ｂを用意する。この加工具２１ａ，２１ｂ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、セルＣ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。
【００３５】
そして、加熱された加工具２１ａ，２１ｂを、第１方向の一方側から成形体２０に差し込んだ後、これを引き抜く。このとき、加熱された加工具２１ａ，２１ｂ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に対する加工具２１ａ，２１ｂの挿入抵抗は非常に小さいものとなり、加工具２１ａ，２１ｂ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。
【００３６】
そして、図８に示すように、差し込まれた加工具２１ａ，２１ｂが引き抜かれることによって、流入側連通部１５ａ及び流出側連通部１５ｂが形成される。なお、拡張連通部（流出側連通部１５ｂ）における軸方向端部側の端面２２ｂは、加工具２１ｂとの接触によって封止部２２の一部が除去されることにより形成される。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。
【００３７】
（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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、本実施形態の作用及び効果について記載する。
（１）熱交換器は、筒状の周壁と、周壁の内部を周壁の軸方向に延びる複数の第１セル及び複数の第２セルに区画する区画壁とを備えている。また、軸方向両端部が封止された第１セルが、軸方向に直交する第１方向に並設されてなる第１セル列と、第１セル列の軸方向に並設され、隣接する第１セル同士を連通するとともに、第１方向の一端部が第１流体の流入口又は流出口として周壁に開口する連通部（流入側連通部及び流出側連通部）を備えている。連通部の一方（流出側連通部）は、第１方向における上記周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなるように設けられた拡張連通部であり、拡張連通部における軸方向端部側の端面は、軸方向に対して斜めとなる平面により構成されている。
【００４２】
軸方向両端部が封止された第１セルからなる第１セル列に対して、周壁に開口する流入側連通部及び流出側連通部を設けることによって第１流体の流路が形成されている場合、流出側連通部の周壁に開口しない側の端部の角部は、第１流体の流通方向が大きく変わる箇所でもあることから、第１流体の滞留が特に生じやすい。
【００４３】
上記構成によれば、連通部を、軸方向端部側の端面が上記の特定形状に構成された拡張連通部としたことによって、第１流体の流路は、滞留が生じやすい上記角部が除かれたような形状となるとともに、拡張連通部内を第１流体がスムーズに流通するようになる。その結果、上記角部における第１流体の滞留が抑制されて、熱交換器内における第１流体の沸騰が抑制される。
【００４４】
なお、熱交換器内で第１流体が沸騰すると、その沸騰の衝撃によって熱交換器の強度が低下するおそれがある。そのため、熱交換器内における第１流体の沸騰を抑制することにより、熱交換器の長寿命化を図ることができる。また、熱交換器に求められる強度が低くなることにより、熱交換効率等の強度以外の要素を重視して熱交換器の材料を選択することも可能となり、材料選択の自由度が向上する。
【００４５】
（２）拡張連通部における軸方向端部側の端面の軸方向に対する傾斜角度が９５°以上である。
上記構成によれば、第１流体の滞留をより効果的に抑制することができる。
【００４６】
（３）拡張連通部における軸方向端部側の端面の軸方向に対する傾斜角度が１１５°以下である。
上記構成によれば、拡張連通部を設けたことに起因して、軸方向において、第１流体が流れる範囲（第１流路の形成範囲）に位置する第２流路の長さが過度に短くなることを抑制できる。これにより、熱交換器の熱交換効率の低下を抑制できる。
【００４７】
（４）第２流体の流通方向の上流側に位置する連通部は、拡張連通部である。
第２流体が高温である場合、熱交換器の内部における第２流体の流通方向の上流側の部分は、第２流体の熱により高温になりやすい。そのため、第２流体の流通方向の上流側に位置する連通部を拡張連通部とすることにより、第１流体の沸騰をより効果的に抑制することができる。
【００４８】
（５）流出口を有する連通部（流出側連通部）は、拡張連通部である。
流出口を有する連通部の周壁に開口しない側の端部は、流入口を有する連通部の周壁に開口しない側の端部と比較して、第１流体の滞留による沸騰が生じやすい傾向がある。そのため、流出口を有する連通部を拡張連通部とすることにより、第１流体の滞留による沸騰をより効果的に抑制することができる。
【００４９】
（６）第１セルの両端部を封止する封止部を備え、封止部の軸方向の長さを変化させることにより拡張連通部における軸方向端部側の端面が形成されている。
上記構成によれば、熱交換器における流出口側の端面の形状を、拡張連通部における軸方向端部側の端面に沿った形状以外の任意の形状（例えば、周壁の軸方向に直交する平面状）に形成することが可能になるため、熱交換器の設計の自由度が向上する。
【００５０】
（７）流入口及び流出口は共に、周壁における第１方向の同じ側（一方側）に開口している。
上記構成によれば、第１流路の流入口及び流出口が、周壁の同じ側に設けられているため、第１流体を給排するための流路部材を周壁の同じ側に取り付けることができる。これにより、流路部材を含めた熱交換器の設置スペースの低減を図ることができる。
【００５１】
（８）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。
【００５２】
（９）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。
【００５３】
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。
・図１１に示すように、流出口側の連通部及び流入口側の連通部の両方を拡張連通部としてもよい。また、流入口側の連通部のみを拡張連通部としてもよい。
【００５４】
・図１２に示すように、流出口（流出口側の連通部の開口）と、流入口（流入側の連通部）とが異なる方向に開口する構成であってもよい。
・図１３に示すように、拡張連通部は、軸方向端部側の端面が、軸方向端部側に凸となるアール面等の曲面であることにより、周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなる形状であってもよい。
【００５５】
・図１４及び図１５に示すように、拡張連通部は、軸方向端部側の端面が、軸方向端部側に凸となるアール面等の曲面と、第１方向における曲面の端部から当該端部の接線方向に延びる平面との組み合わせ面であることにより、周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなる形状であってもよい。なお、図１４は、軸方向端部側の端面における周壁に開口する側に、平面が位置する組み合わせ面を示す例であり、図１５は、軸方向端部側の端面における周壁に開口する側に、曲面が位置する組み合わせ面を示す例である。
【００５６】
・熱交換器の外形状は特に限定されるものではない。例えば、図１６に示すように、第１方向において封止部２２の長さを一定にする等して、拡張連通部における軸方向端部側の端面の形状に沿った端面１０ａを有する形状の熱交換器であってもよい。すなわち、拡張連通部が設けられている部分において、拡張連通部の軸方向長さが短い部分ほど、周壁及び区画壁の軸方向長さが短くなっていてもよい。この場合には、熱交換器の小型化を図ることができる。
【００５７】
・第２流体の流通方向の下流側に位置する連通部を拡張連通部としてもよいし、第２流体の流通方向の上流側に位置する連通部及び下流側に位置する連通部の両方を拡張連通部としてもよい。
【００５８】
・第２流路における第２流体の流通方向に対する第１流路の流入口及び流出口の位置は特に限定されるものではない。例えば、第２流体の流通方向の上流側に第１流路の流入口が位置し、同下流側に流出口が位置するように構成してもよい。
【００５９】
・第１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、第２セルは、それぞれ異なる断面形状を有していてもよい。
・周壁は、矩形筒状に限定されるものではなく、例えば、矩形筒状以外の多角筒状であってもよいし、円筒状や楕円筒状であってもよい。
【００６０】
・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。
【実施例】
【００６１】
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。
熱交換器の第１流路について、拡張連通部の形状を異ならせた実施例１〜４及び比較例における第１流路内の第１流体の流速分布をシミュレーションにより求めた。
【００６２】
（シミュレーション条件）
シミュレーション条件は以下のとおりである。また、シミュレーションを行った熱交換器の第１流路における各寸法を図１７に示す。
【００６３】
第１セルの形状（縦Ａ１×横Ａ２×長さＡ３）：１．２ｍｍ×１．２ｍｍ×８０ｍｍ
第１セル列を構成する第１セルの数ｎ：２４個
流入口及び流出口の形状（縦Ｂ１×横Ｂ２）：１０ｍｍ×１．２ｍｍ
流入側連通部及び流出側連通部の長さＢ３：３５ｍｍ
区画壁の厚さＣ：０．２５ｍｍ
拡張連通部の形状（軸方向端部側の端面の軸方向に対する傾斜角度Θ）：１２５°（実施例１）、１１０°（実施例２）、１００°（実施例３）、９５°（実施例４）、９０°（比較例）
第１流体の流量：１０Ｌ／ｍｉｎ
シミュレーションソフト：Ｆｌｕｅｎｔ（登録商標）（ＡＮＳＹＳ社製）
（シミュレーション結果）
図１８にシミュレーション結果の流速コンター図を示す。流速コンター図においては、色の濃淡により部位毎の流速を示しており、色の濃い部分ほど流速が速く、色の薄い部分ほど流速が遅くなっている。なお、各流速コンター図の中央の白色部分は区画壁である。
【００６４】
図１８（ｅ）に示すように、拡張連通部を設けない比較例の場合（Θ＝９０°）には、流入側連通部及び流出側連通部における周壁に開口しない側の端部の角部に、第１流体が滞留して流速が著しく遅くなる部分が生じている。一方、図１８（ａ）〜（ｄ）に示すように、拡張連通部を設けた実施例１〜４の場合（Θ＝１２５°、１１０°、１００°、９５°）には、比較例と比較して、流出側連通部における上記角部に生じる、第１流体が滞留する部分の範囲が減少している。そして、その減少度合は、拡張連通部における軸方向端部側の端面の傾斜角度Θが大きくなるにしたがって大きくなっている。また、拡張連通部における軸方向端部側の端面の形状を図１３〜１５に示すような形状とした場合にも同様のシミュレーション結果が得られた。
【符号の説明】
【００６５】
Ｌ１，Ｌ２…軸方向長さ、１０…熱交換器、１１…周壁、１２…区画壁、１３…第１セル、１３ａ…第１セル列、１４…第２セル、１５ａ…流入側連通部、１５ｂ…流出側連通部、１６…第１流路、１７…第２流路、２２…封止部。
【図１】
2019074036.tif 000003
【図２】
2019074036.tif 000004
【図３】
2019074036.tif 000005
【図４】
2019074036.tif 000006
【図５】
2019074036.tif 000007
【図６】
2019074036.tif 000008
【図７】
2019074036.tif 000009
【図８】
2019074036.tif 000010
【図９】
2019074036.tif 000011
【図１０】
2019074036.tif 000012
【図１１】
2019074036.tif 000013
【図１２】
2019074036.tif 000014
【図１３】
2019074036.tif 000015
【図１４】
2019074036.tif 000016
【図１５】
2019074036.tif 000017
【図１６】
2019074036.tif 000018
【図１７】
2019074036.tif 000019
【図１８】
2019074036.tif 000020
【図１９】
2019074036.tif 000021