(57)【要約】【課題】流路部の内部における液状の流体の流通抵抗を小さくする。【解決手段】流路部２０は、流入側の開口部に連通する流入空間及び流出側の開口部に連通する流出空間を周壁１１の外周側に区画する区画部２１と、流入空間に連通されて、流入空間に第１流体を供給する導入路と、流出空間に連通されて、流出空間から第１流体を排出する排出路とを備え、導入路の流入空間側の端部及び排出路の流出空間側の端部の少なくとも一方には、連通される流入空間側又は流出空間側に向かって拡径する拡径部２５が形成されている。【選択図】図４
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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、前記周壁には、前記第１セルに連通する複数の開口部が設けられ、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、
前記第１セルに前記第１流体を給排するための流路部を備え、
前記流路部は、
流入側の前記開口部に連通する流入空間及び流出側の前記開口部に連通する流出空間を前記周壁の外周側に区画する区画部と、
前記流入空間に連通されて、前記流入空間に前記第１流体を供給する導入路と、
前記流出空間に連通されて、前記流出空間から前記第１流体を排出する排出路とを備え、
前記導入路の前記流入空間側の端部及び前記排出路の前記流出空間側の端部の少なくとも一方には、連通される前記流入空間側又は前記流出空間側に向かって拡径する拡径部が形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記拡径部の最大内径は、前記拡径部の最小内径の１．３倍〜２．０倍であり、
前記拡径部の最大内径と前記拡径部の最小内径との差と、前記導入路又は前記排出路の軸方向における前記拡径部の長さとの比率が、１：０．５〜１：１．５である請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記拡径部は、Ｃ面取り部である請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記流路部の前記流出空間は、複数の流出側の前記開口部に跨って設けられ、
前記流路部の前記流入空間は、複数の流入側の前記開口部に跨って設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記流路部は、前記周壁と一体化されている請求項１〜４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１８に示すように、特許文献１の熱交換器５０は、筒状の周壁５１と、周壁５１の内部を周壁５１の軸方向に延びる複数の第１セル及び複数の第２セル５３に区画する区画壁５２とを備えている。周壁５１には、第１セルに連通する複数の開口部５４が設けられ、この開口部５４を通じて第１セルを流通する液状の熱媒体Ｍと、第２セル５３を流通するガスＧとの間で熱交換が行われる。
【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、液状の熱媒体を給排する配管と周壁の開口部とを接続する流路部を、周壁の外周側に設けて使用される。そのため、第１セルを熱媒体が効率よく流通するようにして熱交換効率を高めるためには、流路部の内部における熱媒体の流通抵抗も考慮する必要がある。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、流路部の内部における熱媒体の流通抵抗を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、上記周壁には、上記第１セルに連通する複数の開口部が設けられ、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、上記第１セルに上記第１流体を給排するための流路部を備え、上記流路部は、流入側の上記開口部に連通する流入空間及び流出側の上記開口部に連通する流出空間を上記周壁の外周側に区画する区画部と、上記流入空間に連通されて、上記流入空間に上記第１流体を供給する導入路と、上記流出空間に連通されて、上記流出空間から上記第１流体を排出する排出路とを備え、上記導入路の上記流入空間側の端部及び上記排出路の上記流出空間側の端部の少なくとも一方には、連通される上記流入空間側又は上記流出空間側に向かって拡径する拡径部が形成されていることを要旨とする。
【０００６】
この構成によれば、導入路の流入空間側の端部及び排出路の流出空間側の端部の少なくとも一方には、連通される流入空間側又は流出空間側に向かって拡径する拡径部が形成されていることにより、第１流体が導入路から流入空間に供給される際、又は、第１流体が流出空間から排出路に排出される際の流通抵抗を小さくすることができる。これにより、第１流体を効率良く流通させて熱交換効率を向上させることができる。
【０００７】
本発明の熱交換器について、上記拡径部の最大内径は、上記拡径部の最小内径の１．３倍〜２．０倍であり、上記拡径部の最大内径と上記拡径部の最小内径との差と、上記導入路又は上記排出路の軸方向における上記拡径部の長さとの比率が、１：０．５〜１：１．５であることが好ましい。この構成によれば、拡径部の形状が、第１流体の流通抵抗を小さくするうえで好適なものとなる。
【０００８】
本発明の熱交換器について、上記拡径部は、Ｃ面取り部であることが好ましい。この構成によれば、第１流体の流通抵抗を好適に小さくすることができる。
本発明の熱交換器について、上記流路部の上記流出空間は、複数の流出側の上記開口部に跨って設けられ、上記流路部の上記流入空間は、複数の流入側の上記開口部に跨って設けられていることが好ましい。この構成によれば、複数の開口部に対して個別に流出空間及び流入空間が設けられた態様に比べて、流路部の構成を簡素化することができる。
【０００９】
本発明の熱交換器について、上記流路部は、上記周壁と一体化されていることが好ましい。この構成によれば、流路部と周壁とが別体で構成された態様に比べて、流路部を正確な位置に配置することが容易になる。また、第１流体が流路部と周壁の境界部分から漏れ出すことを抑制することが容易になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、流路部の内部における液状の流体の流通抵抗を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】熱交換器の斜視図。
【図２】熱交換器の分解図。
【図３】図１の４−４線断面図。
【図４】図３の５−５線断面図。
【図５】図３の６−６線断面図。
【図６】（ａ）は流路部の表側の斜視図、（ｂ）は流路部の裏側の斜視図、（ｃ）は流路部の部分断面図。
【図７】成形工程の説明図。
【図８】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９】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１０】加工工程の説明図（第２加工の説明図）。
【図１１】加工工程の説明図（第３加工の説明図）。
【図１２】脱脂工程の説明図。
【図１３】含浸工程の説明図。
【図１４】本実施形態の流路部の部分断面図。
【図１５】本実施形態の他の流路部の部分断面図。
【図１６】比較例の流路部の部分断面図。
【図１７】変更例の流路部の部分断面図。
【図１８】従来技術の熱交換器の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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第１セル１３ａ及び複数の第２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、対向する一対の横側壁１１ａと、対向する一対の縦側壁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。
【００１３】
図３に示すように、区画壁１２は、横側壁１１ａに平行な第１区画壁１２ａと、第１区画壁１２ａ同士を接続するとともに、縦側壁１１ｂに平行な第２区画壁１２ｂとを備え、周壁１１の軸方向に直交する断面において、矩形状のセル１３を形成する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。
【００１４】
図３に示すように、熱交換器１０は、周壁１１の縦側壁１１ｂに平行に第１セル１３ａのみが配列した複数の第１セル列１６ａと、縦側壁１１ｂに平行に第２セル１３ｂのみが配列した複数の第２セル列１６ｂとを備える。本実施形態においては、隣り合う第１セル列１６ａ同士の間に、４列の第２セル列１６ｂ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。
【００１５】
隣り合う第１セル列１６ａ同士の間に配置される第２セル列１６ｂの列数は特に限定されるものではないが、第１セル１３ａと第２セル１３ｂとの個数比に応じて設定することができる。例えば、上記個数比（第１セル１３ａ：第２セル１３ｂ）は、１：３〜１：６であることが好ましく、１：４〜１：５であることがより好ましい。したがって、第２セル列１６ｂの上記列数は、３〜６列であることが好ましく、４〜５列であることがより好ましい。
【００１６】
図４に示すように、第１セル１３ａは、液状の第１流体として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１５によって封止されている。図５に示すように、第２セル１３ｂは、第２流体として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。
【００１７】
図１、４に示すように、熱交換器１０において、第１セル列１６ａには、縦側壁１１ｂに沿った方向である縦方向に延びるように形成されて、縦方向に隣接する第１セル１３ａ同士を区画する第１区画壁１２ａを貫通して、第１セル列１６ａを構成する各セルを連通する連通部が設けられている。連通部における縦方向の一方側（図４の上側）の端部は、周壁１１（横側壁１１ａ）に開口するとともに、同他方側（図４の下側）の端部は、縦方向において最も他方側に位置する第１セル１３ａにまで達している。熱交換器１０は、連通部として、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１７ａ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１７ｂとを有している。図２、４に示すように、第１連通部１７ａにおける周壁の開口部１４が第１開口部１４ａとなり、第２連通部１７ｂにおける周壁の開口部１４が第２開口部１４ｂとなる。
【００１８】
図４に示すように、熱交換器１０の内部には、第１セル１３ａ、第１連通部１７ａ及び第２連通部１７ｂにより構成され、第１開口部１４ａ及び第２開口部１４ｂを流入口又は流出口とする第１流路１８が形成されている。また、図５に示すように、熱交換器１０の内部には、第２セル１３ｂにより構成され、周壁１１の第１端部１０ａ及び第２端部１０ｂを流入口又は流出口とする第２流路１９が形成されている。上記構成の熱交換器１０は、第１流路１８を流れる液状の第１流体と、第２流路１９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。
【００１９】
図２、６（ａ）、（ｂ）に示すように、横側壁１１ａの一方には、横側壁１１ａ全体を覆うように配置されて第１セル１３ａに熱媒体を給排する流路部２０が設けられている。流路部２０は、周壁の外周側に所定の空間を区画する区画部２１を備えている。区画部２１は、矩形板状の上壁部２２と、上壁部２２の短辺側の縁部及び長辺側の縁部から上壁部２２の厚さ方向にそれぞれ立設する短側壁部２３ａ及び長側壁部２３ｂとを有する。また、区画部２１は、上壁部２２の中央部から上壁部２２の厚さ方向に立設し、長側壁部２３ｂ同士を繋ぐ仕切壁２３ｃを有する。仕切壁２３ｃは、区画部２１における上壁部２２、短側壁部２３ａ、長側壁部２３ｂにより囲まれる空間を一方の短側壁部２３ａ側に位置する第１空間Ｓ１と、他方の短側壁部２３ａ側に位置する第２空間Ｓ２とに区画する。
【００２０】
図２に示すように、第１空間Ｓ１は、複数の第１開口部１４ａに跨るように周壁１１の外周側に位置するとともに、第２空間Ｓ２は、複数の第２開口部１４ｂに跨るように周壁１１の外周側に位置している。したがって、流路部２０の区画部２１は、第１開口部１４ａに連通する第１空間Ｓ１、及び第２開口部１４ｂに連通する第２空間Ｓ２を周壁１１の外周側に区画している。
【００２１】
また、流路部２０は、区画部２１の上壁部２２に接続される管部２４として、第１管部２４ａ及び第２管部２４ｂを有している。第１管部２４ａは、上壁部２２における仕切壁２３ｃよりも一方の短側壁部２３ａ側に設けられ、その内部に第１空間Ｓ１に連通する流路を形成している。第２管部２４ｂは、上壁部２２における仕切壁２３ｃよりも他方の短側壁部２３ａ側に設けられ、その内部に第２空間Ｓ２に連通する流路を形成している。第１管部２４ａと第２管部２４ｂは、流路部２０の外側に突出した状態で設けられている。
【００２２】
図１、２に示すように、流路部２０が熱交換器１０の周壁１１に位置した状態で、短側壁部２３ａ、長側壁部２３ｂ及び仕切壁２３ｃの先端部分は、周壁１１に対して一体に固定されている。そして、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２のいずれか一方は、導入路となる管部２４から供給された熱媒体を開口部１４に流入させる流入空間として機能するとともに、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２のいずれか他方は、開口部１４から流出した熱媒体を排出路となる管部２４から排出させる流出空間として機能する。
【００２３】
図６（ｃ）に示すように、第１管部２４ａ内の流路における第１空間Ｓ１側の端部には、第１空間Ｓ１側に向かって拡径する拡径部２５が形成されている。拡径部２５は、流路の端部がＣ面取りされたＣ面取り部で構成され、全周に亘ってテーパ状に形成されている。拡径部はＣ面取りされた形状に限定されず、Ｒ面取りによってテーパ状に形成されていてもよい。拡径部２５をなすテーパ形状は特に限定されないが、拡径部２５の最大内径Ｌが、拡径部２５の最小内径Ｎの１．３倍〜２．０倍であることが好ましい。また、拡径部２５の最大内径Ｌと拡径部２５の最小内径Ｎとの差（Ｌ−Ｎ）と、流路の軸方向における拡径部２５の長さＰとの比率（Ｌ−Ｎ）：Ｐが、１：０．５〜１：１．５であることが好ましい。拡径部２５の形状が上記数値範囲内であると、熱媒体の流通抵抗を小さくするうえで拡径部の形状が好適なものとなる。
【００２４】
第２管部２４ｂ内の流路における第２空間Ｓ２側の端部には、第２空間Ｓ２側に向かって拡径する拡径部２５が形成されている。この拡径部２５の形状は、第１管部２４ａ内の流路に形成された拡径部２５と同様な形状を有している。
【００２５】
熱交換器１０の矩形筒状の周壁１１、区画壁１２、及び、流路部２０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。
【００２６】
次に、図７〜１３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。
【００２７】
（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７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第１セル１３ａ及び第２セル１３ｂに区画する区画壁１２とを備える成形体３０を成形する。この成形体３０は、全ての第１セル１３ａ及び第２セル１３ｂ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３０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３０に対して、成形体３０を乾燥させる乾燥処理を行う。
【００２８】
（加工工程）
加工工程では、成形体３０に第１連通部１７ａ及び第２連通部１７ｂを形成する第１加工、成形体３０における第１セル１３ａの両端部を封止する第２加工、及び成形体３０に流路部２０を配置する第３加工を行う。
【００２９】
図８に示すように、第１加工では、例えば、加熱された加工具３１を成形体３０に接触させる方法を用いて、成形体３０における周壁１１及び第１区画壁１２ａの一部を除去して、第１連通部１７ａ及び第２連通部１７ｂを形成する。この際、成形体３０の周壁に第１開口部１４ａ及び第２開口部１４ｂも形成される。
【００３０】
具体的には、図８に示すように、加工具３１として、第１連通部１７ａ及び第２連通部１７ｂ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、第１区画壁１２ａの幅を超えない厚さに設定されている。次に、成形体３０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。そして、周壁１１における互いに平行な一対の横側壁１１ａ、及び、第１区画壁１２ａに対して垂直な方向からブレードを差し込む。
【００３１】
図９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３０に差し込んだ後、これを引き抜くことによって、第１開口部１４ａ、第２開口部１４ｂ、第１連通部１７ａ及び第２連通部１７ｂを形成する。このとき、加熱されたブレードと成形体３０とが接触すると、その接触部分において成形体３０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３０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。
【００３２】
図１０に示すように、第２加工では、成形体３０に形成される複数のセルのうち、第１セル１３ａを構成するセルの両端部に対して、成形工程において用いた粘土状の混合物を充填して、当該セルの両端部を封止する封止部１５を形成する。その後、成形体３０に対して、封止部１５を乾燥させる乾燥処理を行う。
【００３３】
図１１に示すように、第３加工では、成形工程において用いた粘土状の混合物を用いて図６に示すような流路部２０を別途成形し、この流路部２０を成形体３０の所定の位置に配置する。
【００３４】
上記の第１加工、第２加工、及び、第３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。
【００３５】
（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１２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４０が得られる。
【００３６】
（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１３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。脱脂体の周壁と流路部の境界部分にも金属ケイ素が含浸されることによって境界部分は消失し、周壁と流路部は一体化する。これにより、流路部は、周壁に対して一体に固定された状態となる。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
次に、本実施形態の作用について記載する。
図１４に示すように、第１管部２４ａ及び第２管部２４ｂ内の流路における第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２側の端部には、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２側に向かって拡径する拡径部２５が形成されていることにより、拡径部２５を有さない態様に比べて、流路内を流通する熱媒体にかかる流通抵抗が減少する。また、拡径部２５が形成されていることにより、流路と第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２との境界部周辺において熱媒体が滞留することが抑制される。これらにより、熱媒体の狭い空間から広い空間への流れ、又は、その逆の流れが良好になる。
【００４０】
次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）導入路の流入空間側の端部及び排出路の流出空間側の端部には、連通される流入空間側及び流出空間側に向かって拡径する拡径部が形成されている。これにより、熱媒体が導入路から流入空間に供給される際、及び、熱媒体が流出空間から排出路に排出される際の流通抵抗を小さくすることができる。したがって、熱媒体を効率良く流通させて熱交換効率を向上させることができる。
【００４１】
（２）拡径部の最大内径は、拡径部の最小内径の１．３倍〜２．０倍であり、拡径部の最大内径と拡径部の最小内径との差と、導入路及び排出路の軸方向における拡径部の長さとの比率が、１：０．５〜１：１．５である。したがって、拡径部の形状が、熱媒体の流通抵抗を小さくするうえで好適なものとなる。
【００４２】
（３）拡径部は、Ｃ面取り部である。したがって、熱媒体の流通抵抗を好適に小さくすることができる。
（４）流路部の流出空間は、複数の流出側の開口部に跨って設けられ、流路部の流入空間は、複数の流入側の開口部に跨って設けられている。したがって、複数の開口部に対して個別に流出空間及び流入空間が設けられた態様に比べて、流路部の構成を簡素化することができる。また、流出空間及び流入空間が複数の開口部に跨って設けられることによって流出空間及び流入空間が相対的に大きく構成された態様において、拡径部は流通抵抗を小さくするうえで効果的に機能する。
【００４３】
（５）流路部は、周壁と一体化されている。したがって、流路部と周壁とが別体で構成された態様に比べて、流路部を正確な位置に配置することが容易になる。また、熱媒体が流路部と周壁の境界部分から漏れ出すことを抑制することが容易になる。
【００４４】
（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。
【００４５】
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、導入路の流入空間側の端部及び排出路の流出空間側の端部の両方に拡径部が形成されていたが、いずれか一方のみに拡径部が形成されていてもよい。排出路の流出空間側の端部は、広い空間から狭い空間への流れであるため流通抵抗が大きくなりやすい。したがって、拡径部は、排出路の流出空間側の端部に形成されていると、流通抵抗を効果的に小さくすることができる。
【００４６】
・本実施形態では、熱交換器は、周壁の軸方向における寸法が、周壁の軸方向に直交する方向における寸法よりも長く構成されていたが、この態様に限定されない。周壁の軸方向における寸法が、周壁の軸方向に直交する方向における寸法よりも短く構成されていてもよいし、同じ長さに構成されていてもよい。熱交換器の寸法に関わらず、流路部の区画部は、周壁の外周側に熱媒体の流入空間及び流出空間を区画するように設けられる。
【００４７】
・第２セルを流通する第２流体は、ガスに限定されない。第２流体として液体を流通させてもよい。
・本実施形態では、流路部と周壁とは金属ケイ素が含浸されて一体化されていたが、一体化の方法は上記方法に限定されない。例えば、流路部と周壁との境界部分を接着材等で接合してもよい。
【００４８】
・本実施形態では、流路部は周壁と一体化されていたが、別体で構成されていてもよい。例えば、流路部を別部材で用意し、周壁との間にパッキンを介して配置してもよい。この場合、流路部の材料はセラミック材料に限定されず、ステンレス等の金属材料で構成されていてもよい。
【００４９】
・拡径部の形状は、図１７に示すように、複数のＣ面取り部を有して徐々に拡径するように構成されていてもよい。また、拡径部は、流路における端部の全周に設けられていなくてもよく、流路における端部に部分的に設けられていてもよい。このような場合であっても、拡径部の形状は、上記倍率と比率とを満たすことが好ましい。
【００５０】
・本実施形態では、流路部は、複数の第１開口部に対して共通の第１空間を有するとともに、複数の第２開口部に対して共通の第２空間を有していたが、この態様に限定されない。複数の第１開口部に対して、複数の第１空間を個別に設けてもよく、複数の第２開口部に対して、複数の第２空間を個別に設けてもよい。
【００５１】
・第１空間と第２空間とが別々の区画部によって区画されていてもよい。すなわち、第１流体を流通させる流路部が、第１空間側と第２空間側とで別々に配置されていてもよい。
【００５２】
・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、セルの形状は断面矩形状に限定されない。矩形状以外の多角形状であってもよいし、円形や楕円形であってもよい。多角形状の角部が面取りされた形状であってもよい。第１セルと第２セルとにおいて、セルの形状が異なっていてもよい。
【実施例】
【００５３】
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。
【００５４】
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、図７に示したものと同様の形状を有し、縦３５ｍｍ、横９４ｍｍ、長さ８０ｍｍ、周壁の厚さ０．３ｍｍ、区画壁の厚さ０．２５ｍｍ、セル幅１．２ｍｍの成形体を成形した。
【００５５】
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て第１セル及び第２セルを有する成形体を作成した。
【００５６】
区画部として、上記混合物を用いて押出成形およびプレス加工することで、横９４ｍｍ、長さ８０ｍｍ、高さ１０ｍｍ、厚さ３ｍｍ、管部の内径（図６（Ｃ）のＮ）１４ｍｍ、管部の外形１７ｍｍ、拡径部の最大内径（図６（Ｃ）のＬ）２０ｍｍ、拡径部の長さ（図６（Ｃ）のＰ）８．２ｍｍで、拡径部がＣ面取り形状の成形体を作製した。この成形体を、第１セル及び第２セルを有する成形体の連通部形成面側に配置して加工成形体を作成した。なお、導入路、排出路ともに同形状とした。
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。
【００５７】
（実施例２）
区画部における拡径部の最大内径（図６（Ｃ）のＬ）２４ｍｍ、拡径部の長さ（図６（Ｃ）のＰ）１３．８ｍｍとして成形体を作製したこと以外は実施例１と同様にして実施例２の熱交換器を得た。
【００５８】
（実施例３）
区画部における拡径部の形状を図１５のようにし、拡径部の曲率半径（Ｒ）３ｍｍ、拡径部の最大内径（図１５のＬ）２０ｍｍ、拡径部の長さ（図１５のＰ）３ｍｍとして、拡径部がＲ面取り形状の成形体を作製したこと以外は実施例１と同様にして実施例３の熱交換器を得た。
【００５９】
（実施例４）
拡径部の曲率半径（Ｒ）５ｍｍ、拡径部の最大内径（図１５のＬ）２４ｍｍ、拡径部の長さ（図１５のＰ）５ｍｍとして成形体を作製したこと以外は実施例３と同様にして実施例４の熱交換器を得た。
【００６０】
（比較例１）
図１６に示すように、区画部における拡径部を形成せずに成形体を作製したこと以外は実施例１と同様にして比較例１の熱交換器を得た。
【００６１】
（通水抵抗評価）
実施例１〜４、比較例１の熱交換器に対して、それぞれの流入口、流出口に冷却水を導入、排出するためのパイプを設置し、熱交換器の外周にシール材を介してケースに装入した。次に、流入口から第１セルに４０℃の冷却水を１０Ｌ／ｍｉｎで、第２セルに４００℃の高温ガスを１０ｇ／ｓｅｃの流量でそれぞれ導入し、差圧計にて冷却水の熱交換器導入前後の圧力差を測定した。その結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
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表１から分かるように、導入路の流入空間側の端部及び排出路の流出空間側の端部に、連通される流入空間側及び流出空間側に向かって拡径する拡径部が形成されていることで、熱媒体が導入路から流入空間に供給される際、及び、熱媒体が流出空間から排出路に排出される際の流通抵抗が小さくなることが分かる。
【符号の説明】
【００６３】
１０…熱交換器、１１…周壁、１２…区画壁、１３ａ…第１セル、１３ｂ…第２セル、１４…開口部、２０…流路部、２１…区画部、２５…拡径部。
【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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【図１８】
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