(57)【要約】【課題】金属管に柱状セラミックス体を挿入し、金属管を均一的に縮径させてこれらを一体化する熱伝導部材の製造方法を提供する。【解決手段】第一の流体が流通する流路を有する柱状セラミックス体１１を、金属管１２に間隙を有した状態で挿入し、金属管１２を加熱しつつ軸方向外側に金属管１２を引っ張る。そして金属管１２を縮径させて金属管１２と柱状セラミックス体１１と接触させ、これらを一体化させて熱伝導部材１０とする。金属管１２を引っ張る際に、金属管１２の軸方向における温度差を１００℃以上に保つことが好ましい。さらに好ましくは、金属管１２の柱状セラミックス体１１と接触した接触部１２ｂと、金属管１２のその他の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保ちつつ、一体化する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の第一の端面から他方の第二の端面まで貫通し、第一の流体が流通する流路を有する柱状セラミックス体を、金属管に間隙を有した状態で挿入し、
前記金属管を加熱して軸方向外側に前記金属管を引っ張ることにより、前記金属管を縮径させ、
前記金属管の軸方向における温度差を１００℃以上に保ちつつ、さらに前記金属管を引っ張って、前記柱状セラミックス体の外周面に前記金属管が嵌合した熱伝導部材を形成する熱伝導部材の製造方法。
【請求項２】
前記柱状セラミックス体が、前記金属管に挿入された状態で、前記金属管を加熱しつつ軸方向外側に前記金属管を引っ張ることにより、前記金属管を縮径させて前記金属管と前記柱状セラミックス体と接触させ、
前記金属管の前記柱状セラミックス体と接触した接触部と、前記金属管の前記接触部以外の、その他の加熱部との温度差を１００℃以上に保ちつつ、さらに前記金属管を引っ張って、前記柱状セラミックス体の外周面に前記金属管が嵌合した熱伝導部材を形成する請求項１に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項３】
前記金属管を加熱するための加熱手段を移動させつつ、前記金属管の前記接触部と前記金属管のその他の前記加熱部との温度差を１００℃以上に保つ請求項２に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項４】
前記柱状セラミックス体を冷却しつつ、前記金属管の前記接触部と前記金属管のその他の前記加熱部との温度差を１００℃以上に保つ請求項２または３に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項５】
前記金属管を１．１×１０−３／ｓ以上のひずみ速度で引っ張ることにより、前記金属管の前記接触部と前記金属管のその他の前記加熱部との温度差を１００℃以上に保つ請求項２〜４のいずれか１項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項６】
前記金属管を加熱する際の昇温速度を２５℃／ｓ以上とすることにより、前記金属管の前記接触部と前記金属管のその他の前記加熱部との温度差を１００℃以上に保つ請求項２〜５のいずれか１項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項７】
前記金属管を加熱する加熱手段は、誘導加熱である請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項８】
前記誘導加熱は、３００Ｈｚ以上の高周波数を用いる請求項７に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項９】
前記金属管を加熱する加熱温度Ｔは、Ｔ≧締めしろΔ／（柱状セラミックス体外径Ｄ×金属の熱膨張係数αｍ）＋ＲＴ（室温）である請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項１０】
前記柱状セラミックス体は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項１１】
前記柱状セラミックス体は、隔壁を有し、前記隔壁によって、流体の流路となる多数のセルが区画形成されたハニカム構造体である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱伝導部材の製造方法。
【請求項１２】
前記ハニカム構造体は、主成分が炭化珪素である請求項１１に記載の熱伝導部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状セラミックス体を金属管で被覆した熱伝導部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器では、熱を交換する熱伝導部材によって、温度の高い流体と温度の低い流体との間で熱の受け渡しを行う。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。また、エンジンから排出される燃焼排ガスなどの高温気体から、熱交換によって熱エネルギーを冷却水に伝達し、回収した熱エネルギーを再利用することで燃費性能の向上に貢献する熱回収技術がある。
【０００３】
熱回収技術は、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。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】
熱交換体となる柱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）。金属管により柱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、自動車部品として使用する場合等には、低コストであることも求められる。
【０００５】
柱状セラミックス体を金属管で被覆する方法としては、金属管を加熱し、柱状セラミックス体を挿入した後に冷却し焼き締める、焼ばめ法が知られている（特許文献２）。焼きばめのためには、焼きばめする前の（常温で）金属管の内径≦熱交換体（柱状セラミックス体）の外径である必要があり、Δ＝熱交換体の外径−金属管の内径を焼きばめしろ（締めしろ）と呼ぶ。この焼きばめしろ（締めしろ）は、熱伝達特性（熱交換特性）や信頼性に対して最も大きく寄与する要因の一つである。焼きばめしろ（締めしろ）が小さかったり、ばらついてしまうと、締め付け力が得られず、特性がばらつく原因となり、熱伝達特性が落ち、またセラミックス体の耐久性も保つことができなくなる。このため、大きく安定した焼ばめしろ（締めしろ）を得ることが重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３２７６２７号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
しかしながら、部品（金属管、セラミックス製の熱交換体）の精度（円筒度、真円度）、材質等の問題で大きな焼ばめしろ（締めしろ）を得ることが難しい場面が多く発生する。温間〜熱間にて焼きばめ処理を実施する場合、金属管として溶接パイプを用いたり、熱交換体として焼き上げたままのセラミックスを用いたりすると、形状精度（真円度等）が悪いため、大きく安定的な焼きばめしろ（締めしろ）が得られない。この場合、焼きばめ挿入しようとする際に形状精度の良くない部分が干渉して挿入できないという不具合が起こりうる。良好な精度の部品を作ると、金属管の追加工やセラミックスに対する加工が必要となるため、大変な高コストにつながる。また、金属の材質によっては（Ｎｉ合金、フェライト組織の鉄鋼材料等）、熱膨張係数が小さいために、大きな焼きばめしろ（締めしろ）をより得にくくなる場合がある。
【０００８】
焼ばめ以外の手法として、特許文献２に、外周面にグラファイトシートを巻き付けたハニカム構造体（セラミックス製の熱交換体）を金属管の内部に設置し、金属管のハニカム構造体が設置されている領域を高周波加熱装置等を用いて４００〜１１００℃程度まで昇温させ、金属管の両端を長手方向に引っ張ることで、金属管を縮径させ一体化して熱伝導部材を形成する方法が明記されている。
【０００９】
この方法では、高温ゆえに加工硬化が起こりにくく、それゆえ均一な縮径を得ることができず、局所的な伸びおよび縮径が進んでしまうという問題があった。この場合、伸びが小さい箇所との差により破断（クラック）がおきやすく、それゆえ大きな縮径を得ることが難しくなる。例えば、安価な金属管の選択（オーステナイト系ＳＵＳの代わりにフェライト系ＳＵＳ、シームレスパイプの代わりに溶接パイプ）や、焼き上げたままのセラミックスを用いた場合などは、上記の様な不具合が起こり易く、結果として十分な締め付けが得られず、熱伝達特性（熱交換特性）および耐久性が十分な製品が得られない。
【００１０】
本発明の課題は、金属管に柱状セラミックス体を挿入し、加熱および引っ張り荷重により金属管を均一的に縮径させてこれらを一体化する熱伝導部材の製造方法を提供することである。特に、部品（金属管、熱交換体である柱状セラミックス体）の精度（円筒度、真円度）、材質等によらず、金属管が柱状セラミックス体を十分に締め付けることにより、安定的に優れた特性が得られる熱伝導部材の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、金属管に間隙を有した状態で柱状セラミックス体を金属管に挿入し、金属管の軸方向における温度差を１００℃以上に保ちつつ、金属管を引っ張って縮径させて金属管と柱状セラミックス体とを一体化して熱伝導部材とすることにより、上記課題を解決しうることを見出した。すなわち、本発明によれば、以下の熱伝導部材の製造方法が提供される。
【００１２】
［１］  一方の第一の端面から他方の第二の端面まで貫通し、第一の流体が流通する流路を有する柱状セラミックス体を、金属管に間隙を有した状態で挿入し、前記金属管を加熱して軸方向外側に前記金属管を引っ張ることにより、前記金属管を縮径させ、前記金属管の軸方向における温度差を１００℃以上に保ちつつ、さらに前記金属管を引っ張って、前記柱状セラミックス体の外周面に前記金属管が嵌合した熱伝導部材を形成する熱伝導部材の製造方法。
【００１３】
［２］  前記柱状セラミックス体が、前記金属管に挿入された状態で、前記金属管を加熱しつつ軸方向外側に前記金属管を引っ張ることにより、前記金属管を縮径させて前記金属管と前記柱状セラミックス体と接触させ、前記金属管の前記柱状セラミックス体と接触した接触部と、前記金属管の前記接触部以外の、その他の加熱部との温度差を１００℃以上に保ちつつ、さらに前記金属管を引っ張って、前記柱状セラミックス体の外周面に前記金属管が嵌合した熱伝導部材を形成する前記［１］に記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１４】
［３］  前記金属管を加熱するための加熱手段を移動させつつ、前記金属管の前記接触部と前記金属管のその他の前記加熱部との温度差を１００℃以上に保つ前記［２］に記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１５】
［４］  前記柱状セラミックス体を冷却しつつ、前記金属管の前記接触部と前記金属管のその他の前記加熱部との温度差を１００℃以上に保つ前記［２］または［３］に記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１６】
［５］  前記金属管を１．１×１０−３／ｓ以上のひずみ速度で引っ張ることにより、前記金属管の前記接触部と前記金属管のその他の加熱部との温度差を１００℃以上に保つ前記［２］〜［４］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１７】
［６］  前記金属管を加熱する際の昇温速度を２５℃／ｓ以上とすることにより、前記金属管の前記接触部と前記金属管のその他の前記加熱部との温度差を１００℃以上に保つ前記［２］〜［５］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１８】
［７］  前記金属管を加熱する加熱手段は、誘導加熱である前記［１］〜［６］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００１９】
［８］  前記誘導加熱は、３００Ｈｚ以上の周波数を用いる前記［７］に記載の熱伝導部材の製造方法。
【００２０】
［９］  前記金属管を加熱する加熱温度Ｔは、Ｔ≧締めしろΔ／（柱状セラミックス体外径Ｄ×金属の熱膨張係数αｍ）＋ＲＴ（室温）である前記［１］〜［８］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００２１】
［１０］  前記柱状セラミックス体は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である前記［１］〜［９］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００２２】
［１１］  前記柱状セラミックス体は、隔壁を有し、前記隔壁によって、流体の流路となる多数のセルが区画形成されたハニカム構造体である前記［１］〜［１０］のいずれかに記載の熱伝導部材の製造方法。
【００２３】
［１２］  前記ハニカム構造体は、主成分が炭化珪素である前記［１１］に記載の熱伝導部材の製造方法。
【発明の効果】
【００２４】
金属管に間隙を有した状態で柱状セラミックス体を金属管に挿入し、金属管の軸方向における温度差を１００℃以上に保ちつつ、金属管を引っ張ると、金属管が軸方向（長手方向）にわたって均一な縮径を有するようにでき、金属管の必要以上の薄肉化および破断を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】金属管とハニカム構造体とを一体化する工程を示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ａに続く、金属管とハニカム構造体とを一体化する工程を示す模式図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに続く、金属管とハニカム構造体とを一体化する工程を示す模式図である。
【図１Ｄ】図１Ｃに続く、金属管とハニカム構造体とを一体化する工程を示す模式図である。
【図２】金属管とハニカム構造体とを一体化する工程の拡大模式図である。
【図３】本発明の熱伝導部材を示す軸方向の一方の端面から見た模式図である。
【図４】本発明の熱伝導部材を示す斜視図である。
【図５Ａ】コイルを移動させつつ金属管とハニカム構造体とを一体化する工程を示す模式図である。
【図５Ｂ】図５Ａに続く、コイルを移動させつつ金属管とハニカム構造体とを一体化する工程を示す模式図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに続く、コイルを移動させつつ金属管とハニカム構造体とを一体化する工程を示す模式図である。
【図５Ｄ】図５Ｃに続く、コイルを移動させつつ金属管とハニカム構造体とを一体化する工程を示す模式図である。
【図６】冷却水を流動させるための流路を設けた固定具を用いて一体化する工程を示す模式図である。
【図７】熱伝導部材を含む熱交換器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２７】
１．概要
図１Ａ〜図１Ｄは、金属管１２と柱状セラミックス体１１であるハニカム構造体１とを一体化する工程を示す模式図である。また、図２は、一体化する工程の拡大模式図である。本発明の熱伝導部材１０の製造方法は、一方の第一の端面２から他方の第二の端面２まで貫通し、第一の流体が流通する流路を有する柱状セラミックス体１１を、金属管１２に間隙を有した状態で挿入し、金属管１２を加熱しつつ軸方向外側に金属管１２を引っ張る。金属管１２を引っ張る際に、金属管１２の軸方向における温度差を１００℃以上に保つことが好ましい。具体的には、金属管１２の縮径が進んだ部分とそれ以外の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保つことが好ましい。さらに具体的には、金属管１２の柱状セラミックス体１１と接触した接触部１２ｂと、金属管１２の接触部１２ｂ以外の、その他の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保ちつつ、一体化することが好ましい。これにより、柱状セラミックス体１１の外径よりも径が大きい金属管１２を縮径させて金属管１２と柱状セラミックス体１１とを接触させ、これらを一体化させて柱状セラミックス体１１の外周面に金属管１２が嵌合した熱伝導部材１０とする。
【００２８】
この一体化の工程において、金属管１２の縮径が進んで温度が低下した部分とそれ以外の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保つと、温度が低い部分の加工が進みにくいため、金属管１２の必要以上の薄肉化をより効果的に抑制できる。さらに、接触部１２ｂと、金属管１２のその他の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保ちつつ、金属管１２を引っ張ると、縮径が進んだ接触部１２ｂの温度がその他の加熱部１２ｄの温度より低いため、接触部１２ｂの加工がそれ以上は進みにくい。これにより、さらに効果的に、金属管１２が軸方向（長手方向）にわたって均一な縮径を有するようにできる。以上のようにすることにより、金属管１２の必要以上の薄肉化を抑制することができ、破断が起こりにくくなり、金属管１２が柱状セラミックス体１１を十分に締め付けることができるため、熱交換特性が向上した熱伝導部材１０を得ることができる。まず、本願の製造方法によって製造される熱伝導部材１０について説明し、その後、本願の製造方法について説明する。
【００２９】
２．熱伝導部材
図３に、本発明の熱伝導部材１０を軸方向の一方の端面２から見た図、図４に、熱伝導部材１０の斜視図を示す。本発明の熱伝導部材１０は、柱状セラミックス体１１と、柱状セラミックス体１１の外周側に金属管１２と、を備える。柱状セラミックス体１１は、一方の端面２から他方の端面２まで貫通し、第一の流体が流通する流路を有する。
【００３０】
熱伝導部材１０は、柱状セラミックス体１１の内部に第一の流体を、金属管１２の外周面１２ｈ側に第二の流体を流通させ、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、柱状セラミックス体１１の外周側に金属管１２を備えるため、第一の流体と第二の流体とは、完全に分離されており、これらの流体は混じり合わない。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によって柱状セラミックス体１１を保護することができ外部からの衝撃にも強い。
【００３１】
柱状セラミックス体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）、さらに好ましくは、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、効率的に柱状セラミックス体１１内の熱を金属管１２の外側に排出できる。熱伝導率は、光交流法などを用いて測定することができる。
【００３２】
また、柱状セラミックス体１１の熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であると、柱状セラミックス体１１の吸熱特性が優れているとも言える。このような柱状セラミックス体１１は、金属管１２との一体化の際に、加熱された金属管１２が柱状セラミックス体１１に接触したとき、金属管１２の接触部１２ｂの温度が下がりやすい。このため、接触部１２ｂと接触部以外の金属管１２の加熱部１２ｄとの温度差１００℃以上をより得やすい。
【００３３】
なお、柱状セラミックス体１１とは、セラミックスで柱状に形成され、軸方向の一方の第一の端面２から他方の第二の端面２まで貫通する流体の流路を有するものである。柱状とは、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、またはその他の多角形の、角柱状であってもよい。柱状セラミックス体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、柱状セラミックス体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３〜図４は、多数のセル３が形成されたハニカム構造体１を柱状セラミックス体１１として用いた実施形態を示す。
【００３４】
柱状セラミックス体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、柱状セラミックス体１１の５０質量％以上が炭化珪素であることを意味する。
【００３５】
但し、必ずしも柱状セラミックス体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、柱状セラミックス体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。
【００３６】
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、柱状セラミックス体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）以上とすることも可能となる。
【００３７】
柱状セラミックス体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、中でも高い熱交換率を得るために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、酸化が防止される。さらに、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）材料からなる柱状セラミックス体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も優れた特性を示すとともに、高い熱伝導率を示す。
【００３８】
柱状セラミックス体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。
【００３９】
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、２５〜２０００セル／平方インチ（４〜３２０セル／ｃｍ２）の範囲であることが好ましい。セル密度を２５セル／平方インチより大きくすると、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２０００セル／平方インチ以下とすると、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。
【００４０】
また、ハニカム構造体１の１つ当たりのセル数は、１〜１０，０００が望ましく、２００〜２，０００が特に望ましい。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出来ず熱流束が小さくなる。
【００４１】
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。壁厚を５０μｍ〜２ｍｍとすることが好ましく、６０〜６００μｍ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。
【００４２】
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く、２〜４ｇ／ｃｍ３であることがさらに好ましく、２．５〜３．５ｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。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自体が重くなりすぎず、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。
【００４３】
熱交換器３０（図７参照）に流通させる第一の流体（高温側）が排ガスの場合、第一の流体が通過するハニカム構造体１のセル３内部の壁面には、触媒が担持されていることが好ましい。これは、排ガス浄化の役割に加えて、排ガス浄化の際に発生する反応熱（発熱反応）も熱交換することが可能になるためである。貴金属（白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、インジウム、銀、及び金）、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウム、チタン、セリウム、コバルト、マンガン、亜鉛、銅、スズ、鉄、ニオブ、マグネシウム、ランタン、サマリウム、ビスマス及びバリウムからなる群から選択された元素を少なくとも一種を含有すると良い。これらは金属、酸化物、及びそれ以外の化合物であっても良い。
【００４４】
第一の流体が通過するハニカム構造体１の第一流体流通部５のセル３の隔壁４に担持される触媒（触媒金属＋担持体）の担持量としては、１０〜４００ｇ／Ｌであることが好ましく、貴金属であれば０．１〜５ｇ／Ｌであることが更に好ましい。触媒（触媒金属＋担持体）の担持量を１０ｇ／Ｌ以上とすると、触媒作用が十分に発現する。一方、４００ｇ／Ｌ以下とすると、圧力損失が大きくなりすぎず、製造コストの上昇も抑えることができる。
【００４５】
図４に示すように、金属管１２は、ハニカム構造体１の軸方向の長さよりも長くすることが好ましい形態の一つである。このように構成すると、熱伝導部材１０の設置場所や用途に応じて、金属管１２の端部１２ａを加工しやすい。ただし、図４の実施形態に限られるものではなく、金属管１２は、ハニカム構造体１の軸方向の長さと同じでもよく、短くても良い。
【００４６】
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、チタン管、銅管、真鍮管、Ｎｉ合金、アルミ合金管等を用いることができる。金属管１２の外周面１２ｈ上を流通する第二の流体の温度のために、金属管１２と柱状セラミックス体１１との熱膨張率の差により、柱状セラミックス体１１と金属管１２との間の締め付け圧力が抜けてしまわないようにする必要がある。このため、金属管１２を加熱して軸方向に引っ張って縮径させ、十分な締め付け力で柱状セラミックス体１１を締め付けるようにする。
【００４７】
熱伝導部材１０は、柱状セラミックス体１１と金属管１２との間に挟み込まれた少なくとも一部がヤング率１５０ＧＰａ以下である材質からなる中間材１３を備えることも好ましい様態の一つである。
【００４８】
柱状セラミックス体１１とその外周側の金属管１２との間にヤング率１５０ＧＰａ以下である材質からなる中間材１３を備えることにより、柱状セラミックス体１１及び金属管１２の表面粗さが大きい場合でも、両者の密着性が向上する。このため熱伝達性が良好となり、効率的に柱状セラミックス体１１内の熱を金属管１２の外側に排出できる。
【００４９】
熱伝導部材１０にヤング率１５０ＧＰａ以下である材質からなる中間材１３を用いることにより、金属管１２と柱状セラミックス体１１との密着性を高めて、熱伝導性を向上させることができる。この場合、中間材１３が、金属管１２と柱状セラミックス体１１との少なくとも一部に接触していることが、熱伝導部材１０の熱伝導性を良好とするために好ましい。
【００５０】
さらに、中間材１３は、少なくとも一部の熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。中間材１３の熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることにより、熱伝導部材１０の熱伝導性を向上させることができる。
【００５１】
中間材１３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１３として、密着性や熱伝導性、耐食性等を考慮すると、グラファイトシートを用いることが好ましい。
【００５２】
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。
【００５３】
また、グラファイトシートのヤング率は、１ＭＰａ〜１ＧＰａであることが好ましい。より好ましくは、５ＭＰａ〜５００ＭＰａ、さらに好ましくは、１０〜２００ＭＰａ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、１ＧＰａ以下である場合、薄いグラファイトシートでも嵌合時に十分変形し、密着性や金属管１２の応力緩和効果が得られる。
【００５４】
グラファイトシートの厚みは、２０μｍ〜１ｍｍであることが好ましく、２５〜５００μｍであることがより好ましく、５０μｍ〜２５０μｍであることがさらに好ましい。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、効率的に柱状セラミックス体１１内の熱を金属管１２の外側に排出できる。
【００５５】
３．熱伝導部材の製造方法
本発明の熱伝導部材の製造方法は、柱状セラミックス体１１を、金属管１２に間隙を有した状態で挿入し、金属管１２を加熱しつつ軸方向外側に金属管１２を引っ張ることにより、金属管１２を縮径させて金属管１２と柱状セラミックス体１１と接触させる。そして、金属管１２を引っ張る際に、金属管１２の軸方向における温度差を１００℃以上に保つことが好ましく、金属管１２の縮径が進んだ部分とそれ以外の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保つことがより好ましい。さらに好ましくは、金属管１２の柱状セラミックス体１１と接触した接触部１２ｂと、金属管１２の接触部１２ｂ以外の、その他の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保つ。
【００５６】
（ハニカム構造体）
まず、柱状セラミックス体１１の一例としてハニカム構造体１の製造方法を説明し、次に、金属管１２とハニカム構造体１との嵌合について説明する。なお、ハニカム構造体１の製造方法は、下記に限定されるものではない。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、坏土を押出成形してハニカム成形体を形成する。ハニカム成形体については、例えば、外周壁７を円筒形状または四角柱形状とし、外周壁７の内部を隔壁４により四角形、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、その他の多角形等に区分された構造となるように形成することができる。また、これらの隔壁４については、例えば四角形の場合は、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とができる。これにより、外周壁７の内部の最外周部以外にあるセル３の断面形状を正方形にすることができる。なお、セル３や隔壁４の構成は、上記に限定されない。
【００５９】
次に、押出成形により得たハニカム成形体の乾燥を行ない、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。
【００６０】
次に、ハニカム成形体に対して、所望の寸法に外形（外径、Ｌ寸（軸方向の長さ））加工を行い、含浸焼成をし、外周壁７や隔壁４に金属Ｓｉを含浸させる。
【００６１】
次に、上記のようにして製造したハニカム構造体１、及び金属管１２の一体化の方法について説明する。なお、柱状セラミックス体１１の外周側に、少なくとも一部がヤング率１５０ＧＰａ以下である材質からなる中間材１３を備えた後に、金属管１２を柱状セラミックス体１１に嵌合させることが好ましい様態の一つである。
【００６２】
中間材１３を備える場合には、中間材１３として用いるグラファイトシートをハニカム構造体１の外周壁７の外周面７ｈに巻き付ける。このとき、接着剤を用いて貼り付けてもよい。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。また、嵌合後は締まりばめ状態となるため、接着は、全面接着でも部分接着でもよい。
【００６３】
（一体化工程）
続いて、ハニカム構造体１を金属管１２に挿入して一体化する一体化工程を行う。一体化工程について、図１Ａ〜図１Ｄ、図２を用いて、さらに詳しく説明する。なお、図１Ａ〜図１Ｄ、図２には、中間材１３は、描かれていない。
【００６４】
まず、金属管１２の軸方向を上下方向（鉛直方向）として載置する場合を例示するが、これに限らず金属管１２の軸方向を水平方向に載置しても構わない。図１Ａのように、一方の第一の端面２から他方の第二の端面２まで貫通し、第一の流体が流通する流路を有する柱状セラミックス体１１であるハニカム構造体１を、金属管１２との間に間隙を有した状態で挿入する。金属管１２に挿入されたハニカム構造体１は、金属管１２の軸方向の中央となるように配置することが好ましい。金属管１２の軸方向の中央にハニカム構造体１が配置されていると、金属管１２の両端部１２ａに適宜必要な加工を施すことができる。ハニカム構造体１を、金属管１２の軸方向の中央となるように配置するために、ハニカム構造体１を支えるための固定具１７（台座、治具等）をハニカム構造体の下に載置しておくとよい。また、ハニカム構造体１の上側にも固定具１６を配置することが好ましい。このように固定具１６，１７を配置することにより、金属管１２を上下から引っ張っている最中に金属管１２内でハニカム構造体１が位置ずれすることを防止することができる。
【００６５】
次に、金属管１２の周りに配置した加熱手段によって金属管１２を加熱する。加熱手段としては、例えば、誘導加熱を用いることができるが、特に限定されない。誘導加熱は、金属の材質によっても異なるが３００Ｈｚ以上の周波数を用いることが好ましい。より好ましくは、１ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚ、さらに好ましくは、１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚである。この範囲にすることにより、中のセラミックス（ハニカム構造体１）を加熱することなく、金属管１２のみをより急速に加熱することができるため、好ましい。
【００６６】
図１Ａでは、金属管１２の周りにコイル１８を配置し、誘導加熱によって金属管１２を加熱する実施形態を示す。図１Ａにおいて、コイル１８によって加熱された部分を加熱部１２ｃとして示している。加熱手段によって金属管１２を加熱しつつ軸方向外側に金属管１２を引っ張る。これにより、図１Ｂに示すように、金属管１２を縮径させて金属管１２と柱状セラミックス体１１と接触させると、相対的に温度が低い柱状セラミックス体１１に金属管１２の熱が奪われることで、接触部１２ｂは、温度が下がる。金属管１２の柱状セラミックス体１１と接触した接触部１２ｂと、金属管１２の接触部１２ｂ以外の、その他の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保ちつつ、金属管１２を引っ張る。接触部１２ｂは、温度が低いため伸びにくく、それ以外の部分が伸びて縮径する。そして金属管１２をさらに引っ張ることにより、図１Ｃ、さらに図１Ｄのように、柱状セラミックス体１１の外周面に金属管１２を嵌合させ、冷却することで熱伝導部材１０とする。
【００６７】
温度は、接触部１２ｂ以外のその他の加熱部１２ｄが高く、接触部１２ｂが低いようにすることが好ましい。その他の加熱部１２ｄは、コイル１８内で管が加熱される領域で、かつ接触して温度が下がった箇所ではないところである。接触部１２ｂと金属管１２のその他の加熱部１２ｄとの温度差は、より好ましくは、２００℃以上である。引っ張り加重を与えるために治具にて金属管１２をチャックするため、金属管１２の端部１２ａは、加熱しない方が好ましい。すなわち、図２に示すように、金属管１２の、柱状セラミックス体１１の入っている領域Ａ±αの領域にコイル１８を配置し、コイル１８の端部とほぼ同じ位置にある金属管１２（その他の加熱部１２ｄ）の温度と、接触部１２ｂの温度との温度差が１００℃以上であるようにして金属管１２と柱状セラミックス体１１とを一体化するとよい。ここで、αとは、コイル１８からは十分に加熱され、中には柱状セラミックス体１１が入っていない領域（加熱部）の長さであり、コイル１８と金属管１２との距離にも依存するが、０ｍｍ≦α≦５０ｍｍが好ましく、０ｍｍ≦α≦２５ｍｍがより好ましい。
【００６８】
金属管１２を加熱する加熱温度Ｔは、Ｔ≧締めしろΔ／（柱状セラミックス体外径Ｄ×金属の熱膨張係数αｍ）＋ＲＴ（室温）であることが好ましい。なお、加熱温度Ｔは、引っ張り荷重を与えている最中に加熱されている部分（接触して温度が低下する前）の金属管１２の温度である。また、締めしろΔとは、柱状セラミックス体外径−柱状セラミックス体が中に入っていない状態で引っ張って縮径させて常温まで冷却した際の金属管内径である。ここで、セラミックスの材質にもよるが、締めしろΔは、柱状セラミックス体外径Ｄの０．０５％以上であることが好ましい。締めしろΔは、柱状セラミックス体外径Ｄの０．０８％以上がより好ましく、０．１３％以上がさらに好ましい。加熱温度Ｔを上記の範囲とすることによって締めしろΔをこの範囲とすると、安定した熱伝導部材１０を得ることができる。
【００６９】
より具体的には、加熱温度は、１００〜（融点（Ｋ：ケルビン）×０．９−２７３）℃であることが好ましく、（融点（Ｋ）×０．４−２７３）〜（融点（Ｋ）×０．８５−２７３）℃であることがより好ましく、（融点（Ｋ）×０．６−２７３）〜（融点（Ｋ）×０．８−２７３）℃であることがさらに好ましい。この温度範囲とすることにより、金属管１２を容易に縮径させることができるうえに、十分な締め付け力を得ることができる。
【００７０】
金属管１２を加熱する際の昇温速度を２５℃／ｓ以上とすることにより、金属管１２の接触部１２ｂと金属管１２のその他の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保つこともできる。５０℃／ｓ以上がさらに好ましく、１００℃／ｓ以上とすることがより好ましい。短時間で金属管１２を昇温することで、中の柱状セラミックス体１１への伝熱を抑制し、柱状セラミックス体１１が低温なまま、金属管１２を所望の温度に加熱することができるため、好ましい。
【００７１】
接触部１２ｂと金属管１２のその他の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保って、柱状セラミックス体１１（ハニカム構造体）と金属管１２とを一体化させる方法として、図５Ａ〜図５Ｄに示すように、金属管１２を加熱するための加熱手段（コイル１８）を移動させながら、一体化を行うことができる。まず、図５Ａに示すように、例えば、金属管１２の一方の端部（例えば下端部）を固定する。次に、図５Ｂ〜図５Ｄに示すように、柱状セラミックス体１１（ハニカム構造体）が入っている領域の下側から上方へ加熱手段（コイル１８）を移動させつつ、金属管１２の上端部を引っ張り上げる。このとき、縮径が進み柱状セラミックス体１１と接触した接触部１２ｂから離れ、非接触部を加熱するように加熱手段を移動させるとよい。これにより、金属管１２と柱状セラミックス体１１とを一体化することができる。
【００７２】
または、柱状セラミックス体１１を冷却しつつ、金属管１２の接触部１２ｂと金属管１２のその他の加熱部１２ｄとの温度差を１００℃以上に保って、柱状セラミックス体１１と金属管１２とを一体化させることもできる。柱状セラミックス体１１を冷却するには、例えば、熱伝導率の高い放熱手段を柱状セラミックス体１１に接触させる方法が挙げられる。ハニカム構造体を支えるための固定部１６，１７（台座、治具等）を熱伝導率の高いもので形成したり、さらに、これらを水冷したりしてもよい。具体的には、例えば、固定具１６，１７を銅円柱とし、中に冷却水を流動させるための流路を設けても良い。図６は、固定具１６，１７に冷却水用の流路１９を設けた実施形態である。このようにすることにより、より確実にハニカム構造体１および接触部１２ｂを冷却することができる。
【００７３】
また、柱状セラミックス体１１の放熱をより良好なものとするために、中間材１３と同じものを柱状セラミックス体１１と固定部１６，１７との間に挟むこと、あるいは、上下から固定部１６，１７で挟む際に多少の負荷をかけることも好ましい。
【００７４】
柱状セラミックス体１１と金属管１２とを一体化させる際に、金属管１２を１．１×１０−３／ｓ以上のひずみ速度で引っ張ることが好ましい。より好ましくは、３．３×１０−３〜１７／ｓ、さらに好ましくは、１．１×１０−２〜１．７／ｓである。ひずみ速度が大きいほど、加工硬化が起こりやすく、溶接部等における破断を抑制することができる。また、低速度で引っ張ると、金属管１２の、柱状セラミックス体１１と接触して下がった接触部１２ｂの温度が所望の縮径量を均一に得る前に再び上昇し、温度差を１００℃以上に保てないため、均一な縮径加工が難しくなる。さらには、ひずみ速度が１７／ｓ以上となることは、加工装置のコストアップとなるため、好ましくない。したがって、上記の速度で金属管１２を引っ張ることが好ましい。
【００７５】
（熱交換器）
図７に本発明の熱伝導部材１０を含む熱交換器３０の斜視図を示す。図７に示すように、熱交換器３０は、熱伝導部材１０（ハニカム構造体１（＋中間材１３）＋金属管１２）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。柱状セラミックス体１１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。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。
【００７６】
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。熱交換器３０は、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。
【００７７】
以上のような構成の本発明の熱交換器３０に流通させる第一の流体は、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、第二の流体も、媒体としては、気体、液体等、特に限定されない。
【実施例】
【００７８】
以下、本発明を実施例に基づいてさら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。
【００７９】
（実施例１〜８、比較例１〜５）
（ハニカム構造体の製造）
ＳｉＣや有機バインダ（メチルセルロース）や水など適量混ぜ合わせ、次いで混練して、坏土を作製した。この坏土を押出成形によって円柱状の外観を備えたハニカム形状に成形し、乾燥して成形体を得た。続いて、成形体を必要に応じて所望の寸法（外径、Ｌ寸（軸方向の長さ））に加工をした後に、Ｓｉ含浸焼成することにより、主成分が炭化珪素のハニカム構造体１を製造した。
【００８０】
ハニカム構造体１の長さは、１００ｍｍ、外径、円筒度は、表１に示す。ハニカム構造体１のセル密度は２３．３セル／ｃｍ２、隔壁４の厚さ（壁厚）は０．３ｍｍ、ハニカム構造体１の熱伝導率は１３０〜１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張係数は４．２×１０−６／℃（ＲＴ（２０℃）〜８００℃）であった。
【００８１】
なお、ハニカム構造体１の円筒度は、未加工のものは、０．８ｍｍ以上であった。押出成形後に形状矯正を行ったものは、０．３ｍｍ、乾燥後に外周加工を施したものは、０．１ｍｍ未満であった。
【００８２】
次に、ハニカム構造体１の外周面７ｈに、中間材１３として、粘着材付きグラファイトシートを貼り付けた（実施例５を除く）。グラファイトシートは、厚みが０．１５ｍｍ、熱伝導率が厚み方向で６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ヤング率が０．１ＧＰａのものを用いた。今回は粘着材付きグラファイトシートを用いたが、別途接着剤を塗布して用いても良い。
【００８３】
続いて、ハニカム構造体１を金属管１２に挿入して、金属管１２を周波数およそ３０ｋＨｚ、コイル高さ１５０ｍｍの誘導加熱機で９００〜１０００℃まで、１０〜１８０秒で昇温させ、金属管１２を軸方向外側に引っ張ることにより、金属管１２とハニカム構造体１とを接触させ、これらを冷却することで一体化させた。金属管１２としては、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ：熱膨張係数１９．４×１０−６／℃（ＲＴ（２０℃）〜１０５０℃））、またはフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４４４：熱膨張係数１２．９×１０−６／℃（ＲＴ（２０℃）〜１０５０℃））の溶接管を用いた。金属管１２は、内径４３ｍｍ×長さ２００ｍｍ×厚さ０．４ｍｍ、円筒度０．３〜０．４ｍｍであった。金属管１２、ハニカム構造体１、中間材の寸法等、また、金属管１２の昇温条件、ハニカム構造体の冷却の有無等を表１に示す。
【００８４】
【表１】
2015116595.tif 000003
【００８５】
（縮径量）
表１の縮径量は、縮径量＝金属管の平均内径−（ハニカム構造体の平均外径＋中間材の厚み×２）で求めた計算値であり、この数値が大きいほど、大きな縮径を均一に得なくてはならない。なお、平均内径とは、１周を等分する間隔で４箇所以上で測定した内径の相加平均である。平均外径も同様である。表１に記載の縮径量は、金属管１２をどの程度縮径させたら柱状セラミックス体１１（またはその周りに巻いているグラファイトシート）と接触するかを示す。この数値が大きいほど、大きな縮径を均一に得なくてはならないので、処理の難易度が高くなる。柱状セラミックス体や金属管の円筒度が良くないものを使用する場合、大きな縮径が必要になり処理が困難となる。
【００８６】
（金属管の昇温速度）
金属管１２の温度は、熱電対で測定した。金属管１２を誘導加熱機で室温から１０００℃まで昇温したとき（一体化前）、昇温時間が１０秒の場合、昇温速度は約１００℃／ｓ、４０秒の場合、約２５℃／ｓ、１８０秒の場合、約５．５℃／ｓであった。金属管１２を９００℃まで昇温したとき、昇温時間が１６０秒の場合、昇温速度は約５．５℃／ｓであった。なお、昇温速度は、金属管１２の長手方向の中央における値である。
【００８７】
ハニカム構造体１の冷却は、冷却されたＣｕ円柱（図６の固定具１６，１７参照）にハニカム構造体１を接触させて固定することによって行った。冷却しない場合は、アルミナ系断熱材でハニカム構造体１を固定した。
【００８８】
（ひずみ速度）
材料試験機（島津製作所製オートグラフ）によって金属管１２を引っ張り、ひずみ速度を求めた。例えば、実施例１では、加熱部１２ｃの長さを１５０ｍｍとした。これを引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎ（＝１０／６０ｍｍ／ｓ）で引っ張ったため、ひずみ速度は、（１０ｍｍ／１５０ｍｍ）／ｍｉｎ＝１．１×１０−３／ｓであった。
【００８９】
（温度差）
金属管１２の接触部１２ｂと、接触部１２ｂ以外の、その他の加熱部１２ｄの温度測定は、熱電対および放射温度計を用いたが、２００℃以上の温度差については、明らかな色の変化として表れたため、以後は目視による色目で判断した。
【００９０】
（被覆結果）
被覆の結果は、金属管１２にクラックが入っているかいないか、ハニカム構造体１が金属管１２にゆるみなく締め付けられているかで判断した。金属管１２にクラックが入る箇所は、ハニカム構造体１が入っている胴体の溶接ビード部か、ハニカム構造体１の端面２からすぐのくびれ部だった。
【００９１】
（伝熱効率試験）
実施例１〜８、比較例１〜５の試料について、３００℃に加熱した第一の流体を熱伝導部材１０のハニカム構造体１のセル３中を通過させたときの第二の流体への伝熱効率を測定した。具体的には、以下のように行った。ハニカム構造体１の第一流体流通部５に窒素ガスを流し、ケーシング２１内の第二流体流通部６に（冷却）水を流した（図７参照）。第一の流体、第二の流体のハニカム構造体１への入口温度、流量は全て同一条件とした。第一の流体の、３００℃の窒素ガス（Ｎ２）を、ハニカム構造体１に対する流量を７．６Ｌ／ｓとして流した。また、第二の流体の（冷却）水を、ハニカム構造体１に対する流量を１０Ｌ／ｍｉｎとして流した。
【００９２】
表１に伝熱効率を示す。伝熱効率（％）は、第一の流体（窒素ガス）及び第二の流体（水）のΔＴ℃（ハニカム構造体１の出口温度−入口温度）からそれぞれエネルギー量を算出し、式１で計算した。
（式１）  伝熱効率（％）＝（第一の流体（ガス）の入口温度−第一の流体（ガス）出口温度）／（第一の流体（ガス）の入口温度−第二の流体（冷却水）の入口温度）
【００９３】
グラファイトシートが有りの場合、従来の焼ばめ手法で被覆をおこなった場合、伝熱効率は、平均６５％程度であったため、６５％以上の伝熱効率を得られた場合は、評価を「○」（良好）とした。グラファイトシートが無しの場合、従来の焼ばめ手法で被覆をおこなった場合、伝熱効率は、平均６２％程度なので、６２％以上の伝熱効率を得られた場合は、評価を「○」（良好）とした。なお、表１の伝熱効率については、「×」は、一体化をできなかったことを示す。「−」については、一体化することはできたが、ＳＵＳ管にクラックが入ったため、伝熱効率の測定ができなかった（第２の流体（水）が漏れてしまうため）ことを示す。
【００９４】
（抜け荷重）
金属管１２とハニカム構造体１とを嵌合させた後に、抜け荷重を測定した。試料は、図４のようにハニカム構造体１よりも金属管１２が長いものであるが、これを立てた状態で、ハニカム構造体１を上から押して動いた際の動摩擦荷重を計測することにより、抜け荷重を求めた。
【００９５】
グラファイトシート有りの焼ばめ製品の抜け荷重は、２〜３ｋＮであるため、それ以上であれば合格と判断した。グラファイトシートが無い場合も同様に、１０ｋＮ以上を合格とした。
【００９６】
（結果）
実施例１〜３は、温度差が１００℃以上であり、金属管１２の材質に関わらずハニカム構造体１（柱状セラミックス体１１）との嵌合を、良好に行うことができた。
【００９７】
一方、比較例１〜５は、温度差が１００℃未満であり、実施例１〜３と同等の小さな縮径量でも、均一な縮径を得ることができず、金属管１２にクラックが発生し不良となった。
【００９８】
実施例４〜８においては、ハニカム構造体１の円筒度が悪く、より大きな縮径量であるにも関わらず、温度差を２００℃以上に保つことで、均一な縮径を得ることができ、ハニカム構造体１との嵌合を良好に行うことができた。また、金属管１２としてよりクラックが生じやすいＳＵＳ４４４製の溶接管を用いた場合でも、溶接部にクラックを生じることなく、良好に嵌合を行うことができた。
【００９９】
このように、従来の製造方法である比較例では、円筒度が０．３以下のハニカム構造体１を用いた場合でも、金属管１２にクラックが発生し、良品を得るのが難しかった。一方で、実施例１〜８の製造方法では、円筒度が１．１の未加工の柱状セラミックス体１１を用いた場合でも、溶接部の延性が小さいＳＵＳ４４４製の安価な溶接管を用いた場合でも、良好に嵌合を行うことができた。
【０１００】
実施例１〜８の嵌合後の評価では、伝熱効率、抜け荷重ともに、従来の一般的な焼きばめ方で作製した焼ばめ品の平均以上の性能が確認された。実施例１〜８では、部品の精度、材質によらず、金属管１２が柱状セラミックス体１１を十分に締め付けることができたため、優れた特性が得られた。つまり、実施例１〜８の製造方法によれば、比較的安価なフェライト系ＳＵＳの溶接管と未加工の円筒度が悪いセラミックス体を使用しても、高価なオーステナイト系ＳＵＳの金属管と加工済みの円筒度が良いセラミックス体を使用した焼ばめ品と同等、もしくはそれ以上の良い性能の熱伝導部材１０を安定して製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明の熱交換器は、高温の加熱流体と低温の被加熱流体との間で熱交換する用途であれば、特に限定されず、自動車分野、化学分野、製薬分野等に利用できる。特に、加熱流体または被加熱流体の少なくとも一方が液体の場合に好適である。水素製造（硫酸蒸発器）用熱交換部品や自動車排気部品に利用できる。
【符号の説明】
【０１０２】
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：（柱状セラミックス体の）外周面、１０：熱伝導部材、１１：柱状セラミックス体、１２：金属管、１２ａ：（金属管の）端部、１２ｂ：（金属管の）接触部、１２ｃ：（金属管の）加熱部、１２ｄ：（金属管の接触部以外の）その他の加熱部、１２ｈ：（金属管の）外周面、１３：中間材（グラファイトシート）、１６，１７：固定具、１８：コイル（加熱手段）、１９：流路、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。
【図１Ａ】
2015116595.tif 000004
【図１Ｂ】
2015116595.tif 000005
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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