(57)【要約】  【課題】  熱交換効率の向上した熱交換用部材および熱交換器を提供する。  【解決手段】  本発明の熱交換用部材２は、蓋体部１６と、底板部１７と、蓋体部１６と底板部１７とを接続するように設けられた複数の隔壁部１８とを備えるとともに、蓋体部１６と底板部１７と隔壁部１８とで囲まれた部分が、第１の流体の流れる第１流路８とされており、第１の流体の流れる方向に垂直な断面視において、蓋体部１６および底板部１７のうち少なくとも一方の第１流路８側に、第１流路８に向けて湾曲している湾曲部を備えている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋体部と、底板部と、前記蓋体部と前記底板部とを接続するように設けられた複数の隔壁部とを備えるとともに、前記蓋体部と前記底板部と前記隔壁部とで囲まれた部分が、第１の流体の流れる第１流路とされている熱交換用部材であって、
前記第１の流体の流れる方向に垂直な断面視において、前記蓋体部および前記底板部のうち少なくとも一方の前記第１流路側に、前記第１流路に向けて湾曲している湾曲部を備えていることを特徴とする熱交換用部材。
【請求項２】
前記第１流路が３つ以上設けられており、前記第１の流体の流れる方向に垂直な断面視において、外側に位置する前記湾曲部の湾曲度が、内側に位置する前記湾曲部の湾曲度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の熱交換用部材。
【請求項３】
前記第１流路が３つ以上設けられており、前記第１の流体の流れる方向に垂直な断面視において、内側に位置する前記湾曲部の湾曲度が、外側に位置する前記湾曲部の湾曲度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の熱交換用部材。
【請求項４】
それぞれが空間を空けて配置された前記第１の流体が流れる複数の流路部材と、
それぞれの前記流路部材の一端側で前記第１流路と連通し、前記流路部材に前記第１の流体を導入するための導入部材と、
それぞれの前記流路部材の他端側で前記第１流路と連通し、前記流路部材から前記第１の流体を導出するための導出部材とを備え、
前記空間が第２の流体が流れる第２流路とされており、前記流路部材の少なくとも１つが、請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の熱交換用部材からなることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
前記流路部材間に配置され、前記導入部材および前記導出部材のそれぞれの外周を覆うとともに、一端面および他端面が前記流路部材と接続された被覆部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記流路部材が、一端側および他端側に開口部を有しており、該開口部に前記導入部材および前記導出部材が挿入されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の熱交換用部材。
【請求項７】
前記導入部材に前記第１の流体を導入する導入部と、前記導出部材を流れた第１の流体を収集する収集部とを備えるフランジ部を有することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記導出部材における流路の体積が、前記導入部材における流路の体積よりも大きいことを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項９】
載置される部材との熱交換に、請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の熱交換用部材を用いることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換用部材および熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の冷却システム等に用いられる熱交換器が例示されている。このような熱交換器としては、例えば、略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットからなり、前記長板のいくつかの表面に長手方向に連続して凹みが設けられた基板が複数積層され、隣接する前記基板の前記長板相互が接続されて管を構成するとともに、前記凹みが管内流路を構成し、かつ前記スリットが管外流路を構成してなる熱交換器が例示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０００６２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、現在上述したような熱交換器として、さらに熱交換効率の向上した熱交換器が求められている。【０００５】
それゆえ、本発明の目的は、熱交換効率の向上した熱交換用部材およびそれを備える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】
本発明の熱交換用部材は、蓋体部と、底板部と、前記蓋体部と前記底板部とを接続するように設けられた複数の隔壁部とを備えるとともに、前記蓋体部と前記底板部と前記隔壁部とで囲まれた部分が、第１の流体が流れる第１流路とされている熱交換用部材であって、前記第１の流体の流れる方向に垂直な断面視において、前記蓋体部および前記底板部のうち少なくとも一方の前記第１流路側に、前記第１流路に向けて湾曲している湾曲部を備えていることを特徴とする。【０００７】
また、本発明の熱交換器は、それぞれが空間を空けて配置された前記第１の流体が流れる複数の流路部材と、それぞれの前記流路部材の一端側で前記第１流路と連通し、前記流路部材に前記第１の流体を導入するための導入部材と、それぞれの前記流路部材の他端側で前記第１流路と連通し、前記流路部材から前記第１の流体を導出するための導出部材とを備え、前記空間が第２の流体が流れる第２流路とされており、前記流路部材の少なくとも１つが上記構成の熱交換用部材からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱交換用部材によれば、湾曲部を備えていることにより、熱交換効率の向上した熱交換用部材とすることができる。【０００９】
また、本発明の熱交換器によれば、前記第１の流体が流れる流路部材の少なくとも１つが、上記構成の熱交換用部材からなることにより、熱交換効率の向上した熱交換器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は本実施形態の熱交換器の一例を示す外観斜視図であり、図１（ｂ）は断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す熱交換器を構成する部材を抜粋して示すものであり、図２（ａ）は熱交換用部材の一例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は導入部材および導出部材の一例を示す側面図であり、図２（ｃ）は被覆部材の一例を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は本実施形態の熱交換用部材の他の例を示す、第１の流体の流れる方向に垂直な断面図であり、図３（ｂ）は本実施形態の熱交換用部材のさらに他の例を示す、第１の流体の流れる方向に垂直な断面図である。
【図４】図４（ａ）は本実施形態の熱交換用部材の他の例を示す、第１の流体の流れる方向に垂直な断面図であり、図４（ｂ）は本実施形態の熱交換用部材のさらに他の例を示す、第１の流体の流れる方向に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本実施形態の熱交換器について説明する。
【００１２】
図１（ａ）は本実施形態の熱交換器の一例を示す外観斜視図であり、図１（ｂ）は断面図であり、図１に示す熱交換器のうち、熱交換用部材の一例を示す斜視図を図２（ａ）、導入部材および導出部材の一例を示す側面図を図２（ｂ）、被覆部材の一例を示す斜視図を図２（ｃ）に示す。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。
【００１３】
図１に示す熱交換器１は、各部材がセラミック焼結体から構成されている。このように、熱交換器１がセラミック焼結体から構成されていることにより、耐熱性や耐腐食性に優れた熱交換器とすることができる。このようなセラミック焼結体としては、使用環境や流体の特性に合わせて適宜選択して用いればよく、例えば、炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体のほか、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体等を用いることができる。なお、ここでいう主成分とは、焼結体を構成する全成分のうち、７０質量％以上含有する成分のことであり、炭化珪素質焼結体であれば、定量分析によって得られた珪素または炭素の含有量から、炭化珪素に換算した値が７０質量％以上である場合、炭化珪素が主成分であり、このような焼結体を炭化珪素質焼結体という。
【００１４】
そして、炭化珪素質焼結体は、比較的熱伝導率が高いため、熱交換器の熱交換効率を高めることができ、また、アルミナ質焼結体は、原料代が安く、炭化珪素質焼結体等の非酸化物系の焼結体と比較して加工しやすいため、比較的安価に熱交換器を製造することができる。
【００１５】
図１に示す例の熱交換器１は、内部が第１の流体が流れる第１流路８とされた流路部材として本実施形態の熱交換用部材２を備えている。なお、以下の記載においては、熱交換器１が備える流路部材のすべてが、本実施形態の熱交換用部材２であることとして説明する。
【００１６】
本実施形態の熱交換器１は、それぞれが空間を空けて配置された第１の流体が流れる３枚の熱交換用部材２と、それぞれの熱交換用部材２の一端側で第１流路８と連通し、熱交換用部材２に第１の流体を導入するための導入部材３と、それぞれの熱交換用部材２の他端側で第１流路８と連通し、熱交換用部材２から第１の流体を導出するための導出部材４とを備え、上述した空間が第２の流体が流れる第２流路１０とされている。なお、ここでいう一端側および他端側とは、第１の流体の流れる方向に沿った一端側および他端側を意味する。
【００１７】
そして、第１の流体および第２の流体は、液体や気体等、目的に応じて適宜用いることができ、例えば第１の流体を液体からなる冷媒とし、第２の流体を高温のガス等の気体とすれば、熱交換用部材２を介して熱交換を行なうことができる。
【００１８】
次に、熱交換用部材２においては、導入部材３および導出部材４と連通する必要があるため、導入部材３および導出部材４のそれぞれと連通するための開口部を有している。なお、図１に示す熱交換器１においては上段に配置される熱交換用部材２ａについては、下面側のみに開口部を有し、中段および下段に配置される熱交換用部材２ｂ、２ｃについては、上面側および下面側に開口部を有している。
【００１９】
そして、図２（ａ）に示すように、熱交換用部材２ｂ、２ｃは、開口部として、導入部材３側に貫通孔１４ａ、導出部材４側に貫通孔１４ｂを有しているときには、導入部材３や導出部材４を、これらの貫通孔１４ａ、１４ｂに挿入して配置することにより、熱交換用部材２と、導入部材３および導出部材４とを簡単に組み合わせることができる。
【００２０】
また、図２（ｂ）に示すように、導入部材３および導出部材４が、１つの筒状（例えば円筒状）の部材で構成されているときには、導入部材３および導出部材４を流れる第１の流体が漏れ出すことを効果的に抑制できる。そして、導入部材３および導出部材４を１つの筒状の部材とした場合には、図２（ｂ）に示すように、その一部に連通部１５を設けることにより、熱交換用部材２の第１流路８に連通させることができる。なお、導入部材３および導出部材４は、複数の熱交換用部材２に跨るものに限らず、熱交換用部材２同士の間に、個別に配置される単なる円筒状からなるものであってもよいことはいうまでもない。
【００２１】
そして、導入部材３と第１流路８、第１流路８と導出部材４が連通していることにより、導入部材３の内部に設けられた流路（以下、入口流路７という。）を流れた第１の流体は、それぞれの熱交換用部材２内の第１流路８に流れ、この第１流路８を流れる間に、第２流路１０を流れる第２の流体と熱交換することができる。また、第１流路８を流れた第１の流体は、導出部材４の内部に設けられた流路（以下、出口流路９という。）を流れて外部に排出される。
【００２２】
なお、このような第１の流体の経路においては、導入部材３と第１流路８の接続部分および第１流路８と導出部材４の接続部分が、第１の流体が外部に漏れ出すおそれが高いところである。ここで、第１の流体が外部に漏れ出した場合には、熱交換効率が低下するほか、第１の流体の種類によっては、熱交換器１が配置される各種装置等に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００２３】
それゆえ、図１に示すように、熱交換用部材２間に配置され、導入部材３および導出部材４のそれぞれの外周を覆うとともに、一端面および他端面が熱交換用部材２と接続された被覆部材６を備えていることが好適である。被覆部材６の形状としては、導入部材３および導出部材４のそれぞれの外周を覆うことが可能な筒状のものであればよく、単一若しくは組み合わせによって筒状となるものであれば構わない。図２（ｃ）に、一例として単一の円筒状の被覆部材６を示している。
【００２４】
このように、被覆部材６を備えているときには、第１の流体が外部に漏れ出すおそれを少なくすることができることから、熱交換効率が低下することがなく、信頼性の向上した熱交換器１とすることができる。
【００２５】
なお、図１（ｂ）においては、被覆部材６の内表面が、導入部材３および導出部材４の外表面に当接している例を示しているが、必ずしも当接している必要はなく、例えば、被覆部材６の内表面と、導入部材３および導出部材４の外表面とに隙間を空けて配置されていても構わない。このように隙間を有している場合には、導入部材３と第１流路８の接続部分および第１流路８と導出部材４の接続部分から第１の流体が漏れたとしても、この隙間が漏れた第１の流体を留めるための貯留部の役目を果たすこととなる。
【００２６】
また、図１（ａ）および図１（ｂ）においては、導入部材３に第１の流体を導入する導入部１１と、導出部材４を流れた第１の流体を収集する収集部１２とを備えるフランジ部５を有している例を示している。
【００２７】
このような構成の熱交換器１においては、フランジ部５の一方の導入部１１から導入された第１の流体は、入口流路７、第１流路８および出口流路９を流れて、収集部１２を介して出口１３から排出される。
【００２８】
なお、導入部１１および収集部１２は、それぞれが混合しないよう、独立して設けられていればよい。また、導入部１１および収集部１２は互いに独立した流路を形成してもよく、その大きさは適宜設定することができる。フランジ部５の内部にも流路を形成したときには、フランジ部５でも熱交換をすることができるため、熱交換器１の熱交換効率を高めることができる。
【００２９】
また、複数の熱交換用部材２を有するものであるとき、入口流路７を流れる第１の流体が、各熱交換器用部材２ａ〜２ｃの第１流路８により均等に流れるものとするために、例えば、第１流路８の導入部材３側の端部や、貫通孔１４の内部、さらには導入部材３の内部等に、入口流路７の入口側に向けて延びる板状の流量調整部材を設けてもよい。
【００３０】
また、図１（ｂ）においては、入口流路７が同じ幅で形成されている例を示しているが、入口流路７を流れる第１の流体が、各熱交換器用部材２ａ〜２ｃの第１流路８により均等に流れるものとするために、入口流路７における第１の流体の入口側から出口側に向けて、幅が狭くなる形態や、幅が広くなる形態としてもよい。
【００３１】
さらに、図１（ａ）および図１（ｂ）の熱交換器１においては、入口流路７および出口流路８をそれぞれ１つずつ有している例を示しているが、熱交換用部材２の大きさ等によっては、開口部の数を増やし、それに応じた導入部材３および導出部材４を用いることによって、入口流路７および出口流路８を複数設けることもできる。
【００３２】
なお、熱交換器１において効率のよい熱交換を行なうにあたっては、第１の流体と第２の流体とが対向流となるように配置することが好適であるが、必ずしも対向流となるように配置する必要はなく、例えば直交流となるように配置する、流体の流れを同じ方向となるように配置する等、適宜、目的とする流体の流れに合わせて配置することができる。
【００３３】
また、上述した熱交換器１は、特にその用途が制限されるものではなく、例えば各種レーザー装置のほか、熱交換を行うものであれば適宜適用することができる。さらに、ここまで熱交換器１が備える流路部材のすべてが、本実施形態の熱交換用部材２であることとして説明したが、熱交換器１を構成する流路部材のうち少なくとも１つが、本実施形態の熱交換用部材２からなることにより、以下に記載する同様の効果を得ることができることはいうまでもない。
【００３４】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、本実施形態の熱交換用部材の一例を示す、第１の流体の流れる方向に垂直な断面図である。なお、以下の説明においては、特定の図に基づく場合には、特定の図に付された符号を付して説明するが、それ以外の場合には、熱交換用部材２と記載して説明する。
【００３５】
図３（ａ）に示す熱交換用部材２ｄおよび図３（ｂ）に示す熱交換用部材２ｅは、蓋体部１６と、底板部１７と、蓋体部１６と底板部１７とを接続するように設けられた隔壁部１８とを備えており、この蓋体部１６と底板部１７と隔壁部１８とで囲まれた部分が、第１の流体が流れる第１流路８とされている。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）においては、便宜上、蓋体部１６と隔壁部１８、底板部１７と隔壁部１８の境界となるところを破線で示している。
【００３６】
また、図３（ａ）および図３（ｂ）においては、第１流路８を５つ有している例を示しているが、第１流路８の数は特に制限はなく、例えば１つであってもよく、また６つ以上であってもよく、求められる熱交換性能にあわせて適宜設定することができる。さらに、隔壁部１８は、第１流路８において第１の流体が流れる方向に沿って一端側から他端側に延びていることが好適であり、これにより第１の流体と隔壁部１８とが接触する表面積を大きくでき、熱交換効率を向上できる。
【００３７】
そして、本実施形態の熱交換用部材２においては、第１の流体の流れる方向に垂直な断面視において、蓋体部１６および底板部１７のうち少なくとも一方の第１流路８側に、第１流路８に向けて湾曲している湾曲部１９を備えている。図３（ａ）においては、蓋体部１６のみ、図３（ｂ）においては、蓋体部１６および底板部１７の両方に湾曲部１９を備えている例を示している。このような構成を満たしていることにより、湾曲していないときの表面と比較して、湾曲部１９の外表面１９ａおよび内表面１９ｂの表面積が大きくなっていることから、熱交換効率を向上させることができるなお、底板部１７のみに湾曲部１９が備えているものであってもよいことはいうまでもない。
【００３８】
また、例えば、蓋体部１６の外表面側を第２の流体が流れるものであるとき、第２の流体の流れが、第１の流体の流れに沿うものであるときには、湾曲部１９に沿って第２の流体が流れやすくなり、熱交換効率が向上する。また、第２の流体の流れが、第１の流体の流れに直交するものであるときには、湾曲部１９に入り込んで熱交換された第２の流体が湾曲部１９から出る際に、その上部を通る第２の流体と接触した際に熱交換が行なわれることとなり、熱交換効率が向上する。
【００３９】
なお、図３（ａ）においては、蓋体部１６のすべての第１流路８の直上にあたる部位、図３（ｂ）においては、蓋体部１６のすべての第１流路８の直上にあたる部位および底板部１７のすべての第１流路８の直下にあたる部位が湾曲している例を示しているが、一部のみが湾曲しているものであってもよいが、熱交換効率の向上の観点からは、湾曲部１９を多く備えていることが好適である。
【００４０】
そして、湾曲部１９の湾曲度は、蓋体部１６や底板部１７の強度を考慮しつつ、適宜設定することができるが、例えば、図３（ａ）に示すように、第１流路８の直上かつ、隔壁部１８の内表面の延長線上を湾曲部１９のそれぞれの起点とし、これらを直線で結んだ長さをＸとし、湾曲部１９の頂点から該直線への垂線の長さをＹとした場合に、Ｙ／Ｘが１×１０−４〜５×１０−２の範囲となるように設けることが好適である。具体的には、Ｘが２０ｍｍであるとき、Ｙが２μｍ〜１ｍｍである。
【００４１】
なお、上述した湾曲部１９の湾曲度（Ｙ／Ｘ）については、例えば、市販の輪郭形状測定器を用いて、湾曲部１９の一方の起点から他方の起点に向けて測定を行ない、起点間を結ぶ直線の長さ（Ｘ）を測り、湾曲部１９の頂点から該直線への垂線の長さ（Ｙ）を測り、これらの値を用いて計算することにより算出することができる。
【００４２】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、本実施形態の他の例を示す、第１の流体の流れる方向に垂直な断面図である。
【００４３】
例えば、熱交換用部材２において、第１の流体の入口および出口となる部分が１つであり、第１流路８を複数、例えば、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように５つ有するものであり、熱交換用部材２の内部の広範囲にわたって第１の流体の経路を設けようとしたときには、外側に位置する第１流路８の流路の長さが、内側に位置する第１流路８の流路の長さよりも長くなる。このような構成においては、各第１流路８を流れる第１の流体の流速が外側と内側とで異なりやすく、外側と内側とで熱交換に差が生じ、熱交換用部材２において温度分布を生じる可能性がある。
【００４４】
内側における第１の流体の流速が速く、外側の流速が遅い場合には、図４（ａ）に示す熱交換用部材２ｆのように、外側に位置する湾曲部１９ｃの湾曲度が、内側に位置する湾曲部１９ｄの湾曲度よりも大きい構成とすることにより、温度分布差を小さくすることができる。図４（ａ）においては、Ｙ１＜Ｙ２の関係にある。
【００４５】
なお、図４（ａ）においては、最も外側に位置する湾曲部１９ｃの湾曲度が、内側に位置する湾曲部１９ｄの湾曲度よりも大きい例を示したが、外側から内側に向けて漸次湾曲度が小さくなる構成としてもよい。
【００４６】
一方で、外側における第１の流体の流速が速く、内側の流速が遅い場合には、図４（ｂ）に示す熱交換用部材２ｇのように、内側に位置する湾曲部１９ｅの湾曲度が、外側に位置する湾曲部１９ｆの湾曲度よりも大きい構成とすることにより、温度分布差を小さくすることができる。図４（ｂ）においては、Ｙ３＜Ｙ４の関係にある。
【００４７】
なお、図４（ｂ）においては、最も内側である中央に位置する湾曲部１９ｅの湾曲度が、外側に位置する湾曲部１９ｆの湾曲度よりも大きい例を示したが、内側から外側に向けて漸次湾曲度が小さくなる構成としてもよい。
【００４８】
そして、本実施形態の熱交換器１は、内部が第１の流体が流れる第１流路８とされた流路部材のうち少なくとも１つが、本実施形態の熱交換用部材２からなることにより、優れた熱交換効率を有するものとなる。また、すべての流路部材が、本実施形態の熱交換用部材２からなることが好適である。さらには、本実施形態の熱交換器１を構成する流路部材２のすべてが、蓋体部１６および底板部１７のいずれもに湾曲部１９を備えた熱交換用部材２からなることがより好適である。
【００４９】
次に、本実施形態の熱交換用部材２の作製方法について説明する。
【００５０】
例えば、主成分となる原料（炭化珪素、アルミナ等）の粉末に、焼結助剤、バインダ、溶媒および分散剤等を所望量添加して混合することによりスラリーを作製する。次に、このスラリーを用いて、ドクターブレード法によりセラミックグリーンシートを形成し、このセラミックグリーンシートを金型で打ち抜くことにより、所望形状のシート状成形体を得る。具体的には、外形状のみが打ち抜かれた成形体、第１流路に相当する部分が打ち抜かれた成形体（隔壁部となる成形体）である。そして、外形状のみが打ち抜かれた成形体に、切削加工を施して湾曲部を形成する、または、所望形状の湾曲部を形成可能な凸部を有する型に押し当てて湾曲部を形成することにより、蓋体部となる成形体および／または底板部となる成形体を得る。
【００５１】
次に、上述したスラリーを接着剤とし、底板部となる成形体、隔壁部となる成形体、蓋体部となる成形体の順で積み重ねることにより、積層された成形体を得る。なお、セラミックグリーンシートの他の作製方法としては、スラリーを噴霧造粒法（スプレードライ法）により噴霧乾燥して造粒することによって顆粒を作製し、その顆粒をロールコンパクション法によって作製してもよい。
【００５２】
また、成形体の他の作製方法としては、スラリーを坏土に調整して押出成形法で作製してもよい。さらに、顆粒を用いてメカプレス法や冷間静水圧加圧成形（ＣＩＰ）法で成形し、切削加工を施すことにより、底板部となる成形体、隔壁部となる成形体、蓋体部となる成形体を作製してもよい。
【００５３】
なお、湾曲部の形成にあたっては、まず、外形状のみが打ち抜かれた成形体と、隔壁部となる成形体とを用いて積層された成形体を得た後、この積層された成形体を、所望形状の湾曲部を形成可能な凸部を有する型で挟んで押圧することによっても形成することができる。さらには、湾曲部の形成されていない積層された成形体や押出成形法によって得られた成形体を用意し、第１流路となる空間を真空引きして放置することによっても湾曲部を作製することができる。
【００５４】
そして、このようにして得られた成形体を、原料を構成する主成分に応じた温度で焼成することにより、本実施形態の湾曲部を備える熱交換用部材となる焼結体を得ることができる。
【００５５】
次に、本実施形態の熱交換器の作製方法について説明する。なお、熱交換用部材については重複するため作製方法の説明は省略する。
【００５６】
まず、導入部材、導出部材、被覆部材およびフランジ部のそれぞれを個別に作製する。
【００５７】
例えば、それぞれの部材を構成する主成分となる原料（炭化珪素、アルミナ等）の粉末に、焼結助剤、バインダ、溶媒および分散剤等を所望量添加して混合することによりスラリーを作製する。次に、このスラリーを用いて、ドクターブレード法によりセラミックグリーンシートを形成し、このセラミックグリーンシートを金型で打ち抜くことにより、所望形状のシート状成形体を得る。または、スラリーを噴霧造粒法により噴霧乾燥して造粒することによって顆粒を作製し、その顆粒をロールコンパクション法によってセラミックグリーンシートを形成し、このセラミックグリーンシートを金型で打ち抜くことにより、所望形状のシート状成形体を得てもよい。そして、上述したスラリーを接着剤とし、シート状成形体を積み重ねることにより、積層された成形体とする。
【００５８】
また、成形体の他の作製方法としては、スラリーを坏土に調整して押出成形法で作製してもよい。導入部材、導出部材および被覆部材など、筒状の部材の作製には、押出成形法を有用である。そして、得られた成形体を、原料を構成する主成分に応じた温度で焼成することにより、導入部材、導出部材、被覆部材およびフランジ部を得ることができる。
【００５９】
なお、顆粒を用いてメカプレス法や冷間静水圧加圧成形法で作製し、成形体での接合や、焼成後の接着等によって上述した部材を形成してもよい。
【００６０】
次に、図１の熱交換器１の組み立て方法について説明する。まず、熱交換用部材２ａに設けられた開口部に、導入部材３および導出部材４を挿入する。続いて導入部材３および導出部材４に、被覆部材６を挿入する。さらに続いて熱交換用部材２ｂ、被覆部材６、熱交換用部材２ｃ、被覆部材６を挿入して、最後にフランジ部５を接続する。なお各部材は接着剤等を塗布した状態で挿入し、最終的に作製したものを熱処理することで、本実施形態の熱交換器１を得ることができる。なお、熱交換用部材２と被覆部材６とを積層して、その後導入部材３および導出部材４を挿入して形成してもよい。
【００６１】
ここで、使用される接着剤としては、例えば、耐熱性や耐腐食性に優れている無機接着剤であるＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラス（Ｒ：アルカリ土類金属元素）粉末や、金属珪素粉末と炭化珪素粉末とを混合したセラミック粉末を含有するペースト等を用いればよい。接着剤としてこのような無機接着剤を用いれば、熱処理温度が低いため、熱処理を行なった際に熱交換器１を構成する各部材を劣化させることが少なく、互いの部材を強固に接合することができるため、熱交換器１の信頼性を向上することができる。
【００６２】
なお、熱交換器１の耐食性を向上させるために、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒのうちのいずれかを主成分とする被覆層を、無電解めっき法またはプラズマ溶射法によって熱交換器１に形成しても構わない。
【００６３】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【００６４】
例えば、複数配置される熱交換用部材２において、湾曲度の異なる熱交換用部材２を用いたり、熱交換用部材２同士の間隔を異ならせて、熱交換用部材２の対向する部分に位置する湾曲度を大きくしたり、小さくしたりしてもよい。
【００６５】
なお、本実施形態の熱交換用部材２を複数組み合わせた熱交換器１として説明したが、熱交換用部材２そのものを熱交換器として用い、例えば、半導体素子用や、半導体製造装置用等の熱交換器とすることもできる。
【符号の説明】
【００６６】
１：熱交換器
２：熱交換用部材
３：導入部材
４：導出部材
５：フランジ部
６：被覆部材
７：入口流路
８：第１流路
９：出口流路
１０：第２流路
１６：蓋体部
１７：底板部
１８：隔壁部
１９：湾曲部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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