(57)【要約】【課題】熱交換効率が高い熱交換器を簡便な組み付けにより製造することを可能にする熱交換部材を提供する。【解決手段】第一の流体の流路となる複数のセル５を区画形成する隔壁７を有する集熱部と、集熱部の外周に設けられて第一の流体と集熱部の外周側を流れる第二の流体とを隔てる伝熱部３とを備え、軸１０を中心として渦巻き状に曲がり、全セル数のうちの１５〜１００％の個数のセルは、一方の端部９ａの開口部および他方の端部９ｂの開口部を軸１０に平行な方向で軸に垂直な平面上に投射したとき、一方の端部９ａの開口部の投影像の中心と他方の端部９ｂの開口部の投影像の中心との距離ｃがセル５の一方の端部９ａの開口部の投影像における最大幅ｄに対してｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たし、かつｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たさない残余のセル５が存在する場合には残余のセル５がｃ＜ｄの関係を満たす熱交換部材１。【選択図】図１
2012077944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部から他方の端部に貫通して第一の流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有し、前記隔壁が前記セル内を流れる前記第一の流体と熱の受け渡しを行う集熱部と、
前記集熱部の外周に設けられて前記第一の流体と前記集熱部の外周側を流れる第二の流体とを隔てるとともに、前記隔壁を介在させて前記第一の流体と前記第二の流体との熱の受け渡しを行う伝熱部と、を備え
前記セルが前記一方の端部と前記他方の端部とを結んだ軸を中心として渦巻き状に曲がり、
全セル数のうちの１５〜１００％の個数の前記セルは、前記一方の端部の開口部および前記他方の端部の開口部を前記軸に平行な方向で前記軸に垂直な平面上に投射したとき、前記一方の端部の前記開口部の投影像の中心と前記他方の端部の前記開口部の投影像の中心との距離ｃが前記セルの前記一方の端部の前記開口部の前記投影像における最大幅ｄに対してｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たし、かつ前記ｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たさない残余の前記セルが存在する場合には該残余のセルがｃ＜ｄの関係を満たす熱交換部材。
【請求項２】
前記伝熱部が、前記集熱部を内部に収容するとともに前記一方の端部の側から前記他方の端部の側に向けて抜けた筒形状を有する請求項１に記載の熱交換部材。
【請求項３】
セラミックス原料を含む坏土を一方の端部から他方の端部まで貫通して流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製する成形工程と、
前記一方の端部と前記他方の端部とを結んだ軸を中心に前記ハニカム成形体をねじり、次いで前記ハニカム成形体のねじられた状態を保持しながら前記ハニカム成形体を乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程後に前記ハニカム成形体を焼成する焼成工程と、を有する熱交換部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱の受け渡しをする流体の流路として熱交換器に装着し使用することができる熱交換部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器では、温度の高い流体と温度の低い流体とを壁を隔てて隣り合わせにすることにより、温度の高い流体から温度の低い流体へと熱を伝えるようにしている。
【０００３】
熱交換器では、温度の高い流体と温度の低い流体とを隔てる壁の面積を増やすことにより、壁の熱容量を増やし、その結果として、温度の高い流体から温度の低い流体へと伝わる熱量を増やすことができる。そこで、熱交換器には、温度の高い流体と温度の低い流体とを隔てる壁を波型などの入り組んだ形状にすることにより、壁の面積を増やし、その結果、２つの流体間での受け渡される熱量を増加させているものがある。
【０００４】
また、熱交換器では、温度の高い流体と温度の低い流体とを隔てる壁の面積あたりの流体の容量を少なくすることにより、壁と流体との接触頻度が高まり、その結果、熱が温度の高い流体から温度の低い流体へと伝わりやすくなる。そのため、熱交換器には、温度の高い流体または温度の低い流体を細い管に流すものがある。
【０００５】
さらに、熱交換器には、一方の流体の流路および他方の流体の流路が細く枝分かれし、一方の流体の枝分かれした流路と他方の流体の枝分かれした流路とが互い違いに配置されているものがある（例えば、特許文献１，２）。この熱交換器では、２つの流体を隔てる壁の面積が増えており、さらに壁の面積あたりの流体の容量が少なくなっている。そのため、熱の受け渡しが温度の高い流体と温度の低い流体との間で非常に効率良く行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２４９９７号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記した熱交換器では温度の高い流体と温度の低い流体とを隔てる壁の形状が入り組む、あるいは流体の流路が細いなどの事情により、熱交換器を製造する際の部材の組み付けに手間がかかってしまう。そのため、簡便な組み付けで製造可能でありながら熱交換の効率が高い熱交換器が待望されている。
【０００８】
上記の問題に鑑みて、本発明の目的は、熱交換効率が高い熱交換器を簡便な組み付けにより製造することを可能にする熱交換部材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するものであり、以下に示す熱交換部材および熱交換部材の製造方法である。
【００１０】
［１］  一方の端部から他方の端部に貫通して第一の流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有し、前記隔壁が前記セル内を流れる前記第一の流体と熱の受け渡しを行う集熱部と、前記集熱部の外周に設けられて前記第一の流体と前記集熱部の外周側を流れる第二の流体とを隔てるとともに、前記隔壁を介在させて前記第一の流体と前記第二の流体との熱の受け渡しを行う伝熱部と、を備え、前記セルが前記一方の端部と前記他方の端部とを結んだ軸を中心として渦巻き状に曲がり、全セル数のうちの１５〜１００％の個数の前記セルは、前記一方の端部の開口部および前記他方の端部の開口部を前記軸に平行な方向で前記軸に垂直な平面上に投射したとき、前記一方の端部の前記開口部の投影像の中心と前記他方の端部の前記開口部の投影像の中心との距離ｃが前記セルの前記一方の端部の前記開口部の前記投影像における最大幅ｄに対してｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たしており、かつ前記ｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たさない残余の前記セルが存在する場合には該残余のセルがｃ＜ｄの関係を満たす熱交換部材。
【００１１】
［２］  前記伝熱部が、前記集熱部を内部に収容するとともに前記一方の端部の側から前記他方の端部の側に向けて抜けた筒形状を有する前記［１］に記載の熱交換部材。
【００１２】
［３］  セラミックス原料を含む坏土を一方の端部から他方の端部まで貫通して流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製する成形工程と、前記一方の端部と前記他方の端部とを結んだ軸を中心に前記ハニカム成形体をねじり、次いで前記ハニカム成形体のねじられた状態を保持しながら前記ハニカム成形体を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程後に前記ハニカム成形体を焼成する焼成工程と、を有する熱交換部材の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の熱交換部材およびその製造方法は、熱交換効率が高い熱交換器を簡便な組み付けにより製造することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の熱交換部材の一実施形態の斜視図である。
【図２】図１中のセルの模式図である。
【図３】図１の熱交換部材を装着した熱交換器の模式図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ’断面の図である。
【図５】把持器がハニカム成形体を固定する様子を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の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、本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。
【００１６】
１．熱交換部材：
本発明の熱交換部材は、一方の端部から他方の端部に貫通して第一の流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有し、隔壁がセル内を流れる第一の流体と熱の受け渡しを行う集熱部と、集熱部の外周に設けられて第一の流体と集熱部の外周側を流れる第二の流体とを隔てるとともに、隔壁を介在させて第一の流体と第二の流体との熱の受け渡しを行う伝熱部とを備えている。さらに、本発明の熱交換部材は、セルが一方の端部と他方の端部とを結んだ軸を中心として渦巻き状に曲がり、全セル数のうちの１５〜１００％の個数のセルは、一方の端部の開口部および他方の端部の開口部を前記軸に平行な方向で軸に垂直な平面に投射したとき、一方の端部の開口部の投影像の中心と他方の端部の開口部の投影像の中心との距離ｃが当該セルの一方の端部の開口部の投影像における最大幅ｄに対してｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たしており、かつｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たさない残余のセルが存在する場合には残余のセルがｃ＜ｄの関係を満たしている。
【００１７】
本発明の熱交換部材では、伝熱部が第一の流体と第二の流体とを隔てており、例えば、伝熱部が内部に集熱部を収容した筒形状を有する場合には、筒の内と外という単純な構成により第一の流体と第二の流体とを隔てることができる。この場合、熱交換部材が筒形状というシンプルな構造になっているため、熱交換器を簡単な組み付けにより製造することができる。本発明の熱交換部材を簡単に組み付けることにより熱交換器を製造する方法としては、例えば、本発明の熱交換部材の両端に管を接続して第一の流体の流路をつくり、さらに熱交換部材をケーシングで覆うという組み付け方法を挙げることができる。この熱交換器では、熱交換部材がケーシング内を貫通する構造になっている。そして、第一の流体が熱交換部材内（筒形状の伝熱部の中）を流れることによりケーシング内を横切り、一方で、第二の流体が熱交換部材の外周上を流れてケーシング内を横切るようになる（例えば、後述の「２．熱交換器」を参照）。
【００１８】
本発明の熱交換部材では、第一の流体が伝熱部と直接接触しないときでも集熱部の隔壁を介在させることにより、第一の流体と伝熱部との間で熱の受け渡しをすることができる。例えば、第一の流体が高温、第二の流体が低温の場合には、第一の流体から第二の流体に向かって熱を渡すことになる。このとき、まず熱が第一の流体から隔壁に伝わり、さらにこの熱が隔壁および伝熱部を伝導していく。そして最終的に、この熱が伝熱部から第二の流体へと渡されていく。逆に、第一の流体が高温、第二の流体が低温の場合には、まず、熱が第二の流体から伝熱部に伝わり、この熱が伝熱部および隔壁を伝導し、最終的に隔壁から第一の流体へと渡されていく。
【００１９】
隔壁および伝熱部は、ＳｉＣを主成分とするセラミックスによって形成されている場合に熱伝導率を高くすることができ、その結果として、第一の流体と第二の流体との間での熱の受け渡し（熱交換）を効率良く行うことが可能になる。ここでＳｉＣを主成分とするセラミックスとは、ＳｉＣが５０質量％以上含まれているセラミックスのことを意味する。
【００２０】
また、本発明の熱交換部材は、セルが一方の端部と他方の端部とを結んだ軸を中心として渦巻き状に曲がることにより、第一の流体は一方の端部から他方の端部に向かってセル内を通り抜ける間に隔壁に行き当たるようになる。すなわち、第一の流体が隔壁に衝突するようになる。この結果、第一の流体と隔壁との間では熱の受け渡しが盛んに行われるようになる。
【００２１】
全セル数のうちの１５〜１００％の個数のセルがｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たしていることにより、第一の流体が隔壁に衝突する頻度が高まり、その結果として第一の流体と隔壁との間で熱を盛んに受け渡すようになる。また、セルがｄ≦ｃ≦５ｄを満たすことにより、そのセルでは曲がり度合いが急になりすぎず、第一の流体が真正面から隔壁に衝突する傾向が少なくなる。そのため、第一の流体が隔壁に衝突したときに、第一の流体が流れの勢いを失いにくくなる。すなわち、第一の流体がセル内を通り抜ける際の圧力損失を少なくすることができる。熱交換効率と圧力損失のバランスの観点からは、ｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たしているセル数が、全セル数のうちの１５〜７０％であることが好ましく、１５〜５０％であることがより好ましい。
【００２２】
さらに、ｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たさない残余のセルが存在する場合、残余のセルは、ｃ＜ｄの関係を満たすことにより、緩やかに曲がるようになる。その結果として、残余のセルでは、第一の流体が真正面から隔壁に衝突する傾向がより少なくなり、圧力損失をより少なくした状態で第一の流体を通過させることができる。
【００２３】
また、本発明の熱交換部材は、熱の受け渡しを効率良く行わせるため、伝熱部および隔壁の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。
【００２４】
以下、本発明の熱交換部材の実施形態を参照し、本発明の内容を詳しく説明する。
【００２５】
図１は、本発明の熱交換部材の一実施形態の斜視図である。図示されるように、本熱交換部材１は、円筒形状の外周壁３の内部（中空部６）が隔壁７によって格子状に区画されている。これにより、複数のセル５が外周壁３の筒の内部に形成され、これらのセル５は一方の端部９ａから他方の端部９ｂまで貫通するようになっている。さらに、隔壁７の両端は外周壁３と接触している。そのため、熱は隔壁７と外周壁３との間を伝導することができる。また、本熱交換部材１では、外周壁３および隔壁７は、ＳｉＣを主成分とするセラミックスによって形成されている。
【００２６】
外周壁３や隔壁７を作り上げているＳｉＣを主成分とするセラミックスは、金属Ｓｉを含浸させることができる。そして、ＳｉＣを主成分とするセラミックスは、金属Ｓｉを含浸させる量が多くなるにつれて熱伝導率が高くなり、例えば、ＳｉＣを主成分とするセラミックス１００質量部に対して金属Ｓｉを３０質量部以上含浸させることにより熱伝導率を１００Ｗ／ｍＫ以上にすることができる。
【００２７】
さらに、本熱交換部材１では、セル５が端部９ａの中心と端部９ｂの中心とを結ぶ軸１０を中心として渦巻き状に曲がっている（軸１０は円筒状の外周壁３の中心を貫いている）。図１では、セル５ａが外周壁３に囲まれた筒の内部を貫通する様子を破線で示している。
【００２８】
図２は、図１中に示したセル５ａを模式的に表す。このセル５ａは、熱交換部材１の最外周側に存在する。そして、セル５ａは両端に開口部８ａおよび開口部８ｂを有する。図２中に示した平面Ｓは、軸１０に対して垂直な平面である。ハッチングされた四角形Ｉａは、開口部８ａが軸１０に平行な方向にて平面Ｓ上に投影された像（以下、開口部８ａの投影像Ｉａ）である。また、ハッチングされた四角形Ｉｂは、開口部８ｂが軸１０に平行な方向にて平面Ｓ上に投影された像（以下、開口部８ｂの投影像Ｉｂ）である。平面Ｓ上において、開口部８ａの投影像Ｉａの中心と開口部８ｂの投影像Ｉｂの中心との距離ｃおよび開口部８ａの投影像Ｉａの最大幅ｄがｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たしている。
【００２９】
ここで開口部８ａの投影像Ｉａの最大幅ｄとは、開口部８ａの投影像Ｉａの輪郭上にある２点の距離の最大値を意味する。例えば、開口部８ａの投影像Ｉａが正方形のときにはこの正方形の対角線の長さが最大値ｄになり、開口部８ａの投影像Ｉａが正三角形のときにはこの三角形の一辺（三角形の２つの頂点を結ぶ線）の長さが最大値ｄになる。また、開口部８ａの投影像Ｉａが円のときにはこの円の直径が最大値ｄになる。開口部８ａの投影像Ｉａの中心とは開口部８ａの投影像Ｉａの平面重心、開口部８ｂの投影像Ｉｂの中心とは開口部８ｂの投影像Ｉｂの平面重心のことを意味する。
【００３０】
本熱交換器１では、全３８個のセル５のうちで最外周にある１８個のセル５（全セル数のうちの約４７％の個数のセル）がｄ≦ｃ≦５ｄの関係を満たしている。また、残余の２０個のセル５（全セル数のうち約５３％の個数のセル）がｃ＜ｄの関係を満たしている。
【００３１】
本熱交換器１では、ｄ≦ｃの関係を満たす約４７％のセル５において、第一の流体が開口部８ａから軸１０に沿った方向で導入された場合、この第一の流体がセル５内で隔壁７に衝突しなければセル５を通り抜けることができなくなる。このように、第一の流体が隔壁７に衝突するようになることにより、第一の流体と隔壁７との間で熱を盛んに受け渡すようになる。
【００３２】
上記した約４７％のセル５は、ｃ≦５ｄの関係を満たすことにより、急激に湾曲してない。そのため、これらのセル５を通り抜けるときに、第一の流体が真正面から隔壁７に衝突することが少なくなる。その結果として、第一の流体がこれらのセル５を通り抜ける時の圧力損失を抑えることができる。
【００３３】
また、本熱交換器１では、最外周にあるセル５を除いた約５３％のセル５が、ｃ＜ｄの関係を満たすことにより、第一の流体がこれらセル５を圧力損失を少なく通過できる。すなわち、第一の流体がこれらのセル５内をスムーズに通過することができる。
【００３４】
２．熱交換器：
以下、本発明の熱交換部材を装着した熱交換器について説明する。図３は、図１に示した熱交換部材（第一の実施形態の熱交換部材）を装着した熱交換器の模式図を示す。図３に示されるように、本熱交換器２１は、熱交換部材１がケーシング１１内に装着されている。熱交換部材１の端部９ａと端部９ｂは、ケーシング１１を構成する壁１９に開けた穴にはめ込まれ、管２３ａ，２３ｂに接続している。この結果、第一の流体は、管２３ａを流れていくと、続いて熱交換部材１の内部（外周壁３の筒の中、いわゆるセル５内）を通り抜け、さらに管２３ｂへと流れていく。
【００３５】
図３に示されるように、ケーシング１１には、第二の流体をケーシング内に流入させる第二の流体の入口１３、および第二の流体をケーシング１１内から排出する第二の流体の出口１５が設けられている。
【００３６】
図４は、図３中のＡ−Ａ’の断面図である。図示されるように、第二の流体は、入口１３からケーシング内に流入すると、熱交換部材１の外周壁３の外周面４と接触しながら流れ、最終的に出口１５から排出される。
【００３７】
例えば第一の流体の温度が第二の流体の温度よりも高い場合であれば、熱は、第一の流体から隔壁７や外周壁３に伝わり、最終的に外周壁３から第二の流体へと渡される。このとき、第一の流体の熱は２つの態様によって外周壁３に伝わる。まず、第一の流体が外周壁３の内側面と接触して流れる場合（例えばセル５ｂを流れる第一の流体の場合）には、第一の流体の熱が直接外周壁３に伝わる。また、第一の流体が外周壁３と接触せずに流れる場合（例えばセル５ｃやセル５ｄを流れる第一の流体の場合）には、第一の流体の熱が隔壁７を介して外周壁３に伝わる。
【００３８】
また、本熱交換器２１では、図４中の破線の枠αで示した隔壁７（すなわち、セル５ｃとセル５ｄとを区画する隔壁７）に穴や亀裂が生じた場合、セル５ｃおよびセル５ｄを流れる第一の流体同士が混じり合うだけであるため、致命的な故障にはならない。そのため、隔壁７については、隔壁７の強度を低下させてでも、隔壁７と第一の流体とが盛んに衝突するようになる形状（例えば、隔壁７がねじれているなど）を採用することができる。
【００３９】
本熱交換器２１では、隔壁７は、セル５を区画形成する役割の他に、梁として外周壁３を補強する役割も担っている。そのため、外周壁３に穴が生じたり亀裂が生じたりしにくくなっている。この結果、第一の流体と第二の流体とが混じり合ってしまうような致命的な故障が生じにくい。
【００４０】
３．熱交換部材の製造方法：
本発明の熱交換部材の製造方法は、セラミックス原料を含む坏土を一方の端部から他方の端部まで貫通して流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製する成形工程と、一方の端部と他方の端部とを結んだ軸を中心にハニカム成形体をねじり、次いでハニカム成形体のねじられた状態を保持しながらハニカム成形体を乾燥する乾燥工程と、乾燥工程後にハニカム成形体を焼成する焼成工程とを有する。
【００４１】
本発明の熱交換部材の製造方法では、柔らかいハニカム成形体をねじり、そしてねじられた状態を保持しながらハニカム成形体を乾燥することにより、ハニカム成形体を硬化させる。その結果、所望の状態にねじれたハニカム成形体を作製することが可能になる。特に、硬化前のハニカム成形体がねじられた状態から元の状態に戻ろうとすることを防ぐことができる。
【００４２】
以下、本発明の熱交換部材の製造方法の実施形態を参照し、本発明の内容をさらに詳しく説明する。
【００４３】
本実施形態では、円筒形状の熱交換部材を製造することができる。図５は、本実施形態における乾燥工程を模式的に表した図である。乾燥工程では、把持器３１を使用することにより、ハニカム成形体４０をねじり、そしてこのハニカム成形体４０をねじられた状態のまま固定する。把持器３１は、リング３３ａ、３３ｂと受け台３４とを備える。
【００４４】
リング３３ａ、３３ｂには、複数の凸部３７が設けられている。これらの凸部３７は、リング３３ａ，３３ｂの幅方向に沿って延びており、またリング３３ａ、３３ｂの周方向に沿って等間隔に並んでいる。
【００４５】
受け台３４は、円弧状に凹んだ凹部３５が受け台３４の長さ方向Ｘに沿って延びている。この凹部３５に円柱形状のハニカム成形体４０を載せて固定することができる。また、凹部３５の表面には、複数の溝３９が受け台の長さ方向Ｘに沿って延びている。そして、これらの溝３９はリング３３ａ，３３ｂの凸部３７の間隔と同じ間隔で並んでいる。そのため、これらの溝３９にリング３３ａ，３３ｂの凸部３７を嵌合させることができる。
【００４６】
まず、本製造方法では、セラミックス原料を含む坏土をハニカム形状に成形することにより、ハニカム成形体を作製する。
【００４７】
続いて乾燥工程を行う。この乾燥工程では、最初に、このハニカム成形体４０の端部９ａ近傍の外周にリング３３ａを巻き付け、もう一方の端部９ｂ近傍の外周にもリング３３ｂを巻き付ける。
【００４８】
次に、ハニカム成形体４０の中心軸４１の延びる方向を受け台３４の長さ方法Ｘに合わせた状態にして、ハニカム成形体４０を凹部３５に載せる。このとき、まずリング３３ａの凸部３７を受け台３４の溝３９に嵌合することにより、ハニカム成形体４０の端部９ａを固定する。そして、端部９ａを固定したまま、ハニカム成形体４０の中心軸４１を中心としてリング３３ｂを回転させることにより、ハニカム成形体４０を端部９ｂ側からねじる。さらに、このねじられた状態のままリング３３ｂの凸部３７を受け台３４の溝３９に嵌合することにより、ハニカム成形体４０の端部９ｂを固定する。この結果、図５に示されるように、ハニカム成形体４０が受け台３４上でねじられた状態のまま固定される。ハニカム成形体４０は、乾燥が完了するまで受け台３４に載せておくと、ねじられた状態のまま硬くなる。
【００４９】
続いて、このハニカム成形体４０を焼成することにより、セラミックスを主成分とするハニカム形状の熱交換部材を作り上げることができる。この熱交換部材は、セルが真っすぐに貫通したハニカム成形体をねじって作られたものである。そのため、この熱交換部材では、セルが渦巻き状に曲がっている。
【００５０】
ハニカム成形体４０の材料となる坏土の組成や坏土の作製方法、坏土からハニカム成形体を作製する方法については、従来法を採用することができる。例えば、ハニカム成形体を作り上げるセラミックス原料の主成分としては、ＳｉＣ，アルミナ、アルミニウムチタネートなどを採用することができる。上記したものを主成分とするセラミックス原料からは、熱伝導率が高いセラミックスを作ることができる。これにより、熱交換部材の隔壁や外周壁の熱伝導率を高めることができ、結果として熱交換部材の熱交換効率を向上させることができる。
【００５１】
坏土は、ハニカム成形体１０にひびが発生することを防ぐ観点やハニカム成形体４０をねじりやすくする観点から、セラミックス原料の１００質量部に対して、バインダーが６〜１０質量部となるように含まれていることが好ましい。ここでいうバインダーとしては、例えばメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどを用いることができる。
【００５２】
また、ＳｉＣを主成分とするセラミックス原料から坏土を作製した場合には、ハニカム成形体４０を乾燥後、ハニカム成形体４０に金属Ｓｉを積載し、次いで焼成することにより金属Ｓｉを含浸させてもよい。このように金属Ｓｉを含浸させることにより、隔壁７や外周壁３の熱伝導率を高めることができる。
【実施例】
【００５３】
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。
【００５４】
（実施例１〜４および比較例１，２）
（１）成形工程
ＳｉＣと、バインダーと水とを混ぜ合わせ、ニーダーを使用して混練して混練物を得た。この混練物を真空土練機に投入し、円柱状の坏土を作製した。次に、押出機に格子状のスリットが形成された口金を装着し、この押出機に円柱状の坏土を入れて、ハニカム成形体を作製した。ハニカム成形体は、全長１００ｍｍ、外形５０ｍｍ、外周壁の厚さ１ｍｍ、隔壁の厚さ０．３ｍｍ、セル密度２５セル／ｃｍ２である。また、セルの断面形状は、最外周にあるものを除き、全て１．５ｍｍ四方の正方形である。
【００５５】
（２）乾燥工程
乾燥工程は、図５に示す把持器３を使用して行った。ハニカム成形体の両端の外周にリングを巻き付け、ハニカム成形体の一方の端部を固定し、他方の端部を表１に示した所定の角度ねじった。そして、ハニカム成形体をねじった状態のまま受け台に固定し、そのままハニカム成形体を乾燥した。
【００５６】
（３）焼成工程
乾燥後、ハニカム成形体に必要量の金属Ｓｉを積載し、次いでアルゴン雰囲気下で最高温度１５００℃の含浸焼成を行うことにより、Ｓｉ含浸ＳｉＣを主成分とするハニカム焼成体を作製した。さらに、ハニカム焼成体の外周壁を均一に削ることにより、外周壁の表面を滑らかにした。以上により、実施例１〜４および比較例１，２の熱交換部材を製造した。実施例１〜４および比較例１，２の熱交換部材における外周壁および隔壁の熱伝導率は１２０Ｗ／ｍＫであった。
【００５７】
実施例１〜４および比較例１，２の熱交換部材における最外周のセルに中心側で隣接したセル（外周壁から中心軸に沿った方向において外周壁から２個目に位置するセル）について、セル最大幅（ｄ）、セルのずれ幅［一方の端部の開口部の投影像の中心と他方の端部の開口部の投影像の中心との距離（ｃ）］、セル最大幅／セルのずれ幅（ｃ／ｄ）を表１に示す。また、一方の端部の開口部の投影像の中心と他方の端部の開口部の投影像の中心との距離ｃとセルの一方の端部の開口部の投影像における最大幅ｄとの関係がｃ＜ｄ、ｄ≦ｃ≦５ｄ、５ｄ＜ｃを満たしているセル数の割合を表１に示す。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
（４）熱交換試験
実施例１〜４、比較例１，２の熱交換部材をステンレス製の容器（ケーシング）内に収容することにより、熱交換器（図３に示したものと同じ形の熱交換器）を作製した。熱交換試験について、図３を参照し以下に説明する。第一の流体として３５０℃の窒素ガス（Ｎ２）を用いた。第二の流体として水を用いた。そして、熱交換部材のセル内に窒素ガスを流し、同時にケーシングの第二の流体の流路内に水を流した。窒素ガスは、ＳＶ（空間速度）５０，０００ｈ−１にてセル内に流した。熱交換部材のセルの入口より２０ｍｍ上流を流れる第一の流体の温度を測定し、この測定値を「入口ガス温」とした。セル内を通り抜けセルの出口より２００ｍｍ下流を流れる第一の流体の温度を測定し、この測定値を「出口ガス温」とした。また、ケーシングの入口を通過する水の温度を測定し、この測定値を「入口水温」とした。ケーシングの出口を通過する水の温度を測定し、この測定値を「出口水温」とした。熱交換部材の前後それぞれに圧力計を配置し、両者の差圧から熱交換部材の内部（セル内）を流れる窒素ガスの圧力損失を測定した。
【００６０】
熱の回収効率（以下、回収効率）は、入口ガス温、出口ガス温、入口水温の値を、式：回収効率＝（入口ガス温−出口ガス温）／（入口ガス温−入口水温）×１００、に当てはめることよって算出した。結果を表１に示す。また、圧力損失を表１に示す。
【００６１】
実施例１〜４の熱交換体では、回収効率が７１．５〜７４．７％と高く、また圧力損失が０．５〜０．６ｋＰａと低いことが判明した。比較例１の熱交換体では回収効率が７０．２％と劣り、比較例２では圧力損失が０．８ｋＰａと高いことが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、熱の受け渡しをする流体の流路として熱交換器に装着し使用することができる熱交換部材およびその製造方法として利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１：熱交換部材、３：外周壁（伝熱部）、４：外周面、５，５ａ〜５ｃ：セル、６：中空部、７：隔壁、８ａ，８ｂ：開口部、９，９ａ，９ｂ：端部、１０：軸、１１：ケーシング、１３：（第二の流体の）入口、１５：（第二の流体の）出口、１７：（第二の流体の）流路、１９：壁、２１：熱交換器、２３ａ，２３ｂ：管、３１：把持器、３３ａ，３３ｂ：リング、３４：受け台、３５：凹部、３７：凸部、３９：溝、４０：ハニカム成形体、４１：中心軸。
【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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