JP2015182930A - heat exchange member - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchange member with improved heat exchange efficiency and improved reliability because of less shedding that can cause contamination of manufactures, such as semiconductor wafers and liquid crystal glasses, and equipment fail of a circulation pump, or the like.SOLUTION: A heat exchange member 10 is made of an alumina-based sintered body and used for heat exchange with a fluid. A kurtosis (Rku) obtainable from a roughness curve on a contact surface with the fluid is 3 to 9.

Description

本発明は、流体との熱交換に用いられる熱交換部材に関する。   The present invention relates to a heat exchange member used for heat exchange with a fluid.

半導体製造装置や液晶製造装置などにおいては、高温や低温の流体と接触させることによって温度調整を図ったり、熱源から受けた熱を放散したりするのに、熱交換部材が用いられている。そして、このような熱交換部材として、アルミナ質焼結体用いられている(特許文献1参照)。   In semiconductor manufacturing apparatuses, liquid crystal manufacturing apparatuses, and the like, heat exchange members are used to adjust the temperature by contacting with a high-temperature or low-temperature fluid or to dissipate heat received from a heat source. An alumina sintered body is used as such a heat exchange member (see Patent Document 1).

特許第4762168号公報Japanese Patent No. 4762168

アルミナ質焼結体は、多結晶体であり、複数の粒子によって構成されているものであるため、アルミナ質焼結体からなる熱交換部材と流体との接触の繰り返しによって粒子が脱落(以下、脱粒という場合がある。)した場合には、例えば、半導体ウエハや液晶ガラスなどの製造物を汚染してしまう。また、流体とともに脱落した粒子が流れた場合には、流体を循環させるためのポンプ等の設備に粒子が入り込むこととなり、設備を故障させてしまう。そのため、アルミナ質焼結体からなる熱交換部材には、流体との接触を繰り返したとしても脱粒が少ないことが求められている。また、今般の熱交換部材には、更なる熱交換効率の向上が求められている。   Since the alumina sintered body is a polycrystalline body and is composed of a plurality of particles, the particles fall off due to repeated contact between the heat exchange member made of the alumina sintered body and the fluid (hereinafter, In some cases, it may be referred to as “granulation.” In this case, for example, a product such as a semiconductor wafer or liquid crystal glass is contaminated. In addition, when the dropped particles flow with the fluid, the particles enter a facility such as a pump for circulating the fluid, causing the facility to malfunction. Therefore, a heat exchange member made of an alumina sintered body is required to have less degranulation even when contact with a fluid is repeated. Further, this heat exchange member is required to further improve heat exchange efficiency.

本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、熱交換効率が向上し、かつ、製造物の汚染や設備故障の要因となる脱粒が少なく信頼性の向上した熱交換部材を提供するものである。   The present invention has been devised to satisfy the above-described requirements, and provides a heat exchange member with improved heat exchange efficiency and improved reliability with less degranulation that causes product contamination and equipment failure. To do.

本発明の熱交換部材は、アルミナ質焼結体からなり、流体との熱交換に用いられる熱交換部材であって、前記流体との接触面における粗さ曲線から求められるクルトシス(Rku)が3を超えて9以下であることを特徴とするものである。   The heat exchange member of the present invention is a heat exchange member made of an alumina sintered body and used for heat exchange with a fluid, and has a kurtosis (Rku) of 3 determined from a roughness curve on a contact surface with the fluid. And 9 or less.

本発明の熱交換部材によれば、流体の流れがスムーズであること、製造物の汚染や設備故障の要因となる脱粒が少ないことから、熱交換効率や信頼性の向上した熱交換部材とすることができる。   According to the heat exchange member of the present invention, since the flow of fluid is smooth and there are few degranulations causing product contamination and equipment failure, the heat exchange member has improved heat exchange efficiency and reliability. be able to.

本実施形態の熱交換部材の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the heat exchange member of this embodiment. 本実施形態の熱交換部材の他の例を示す、流体の流れる方向に対して直交する方向に切断した部分断面を含む斜視図である。It is a perspective view including the partial cross section cut | disconnected in the direction orthogonal to the flow direction of the fluid which shows the other example of the heat exchange member of this embodiment.

図1は、本実施形態の熱交換部材の一例を示す斜視図であり、以降の図において同一の構成を指す場合には、同一の番号を付するものとする。図1に示す例の熱交換部材10は、主面1を有し、主面1の反対側に複数のフィン2を有している。   FIG. 1 is a perspective view showing an example of the heat exchange member of the present embodiment. In the following drawings, the same reference numerals are assigned to the same components. The heat exchange member 10 of the example shown in FIG. 1 has a main surface 1 and has a plurality of fins 2 on the opposite side of the main surface 1.

そして、隣り合うフィン2の間が、流体の流路3であり、フィン2の表面およびフィン2間に挟まれている表面が流体との接触面であり、この接触面に高温や低温の流体を接触させることにより、主面1に載置した部材の温度調整を行なったり、主面1に載置した部材から伝わった熱を放熱したりすることができるものである。なお、流体とは、気体であっても液体であってもよい。   Between the adjacent fins 2 is a fluid flow path 3, and the surface of the fin 2 and the surface sandwiched between the fins 2 are contact surfaces with the fluid. The temperature of the member placed on the main surface 1 can be adjusted, or the heat transmitted from the member placed on the main surface 1 can be radiated. The fluid may be a gas or a liquid.

そして、本実施形態の熱交換部材10は、アルミナ質焼結体からなり、流体との接触面における粗さ曲線から求められるクルトシス(Rku)が3を超えて9以下である。ここで、粗さ曲線から求められるクルトシス(Rku)とは、表面、本実施形態における接触面の凹凸の山の尖り度を示すパラメータであり、平たく言えば、本実施形態の熱交換部材10における接触面は、山となるアルミナ結晶が尖っているものである。   The heat exchange member 10 of the present embodiment is made of an alumina sintered body, and the kurtosis (Rku) obtained from the roughness curve on the contact surface with the fluid is more than 3 and 9 or less. Here, the kurtosis (Rku) obtained from the roughness curve is a parameter indicating the kurtosis of the surface, the unevenness of the contact surface in the present embodiment. To put it flatly, in the heat exchange member 10 of the present embodiment. The contact surface is a pointed alumina crystal that becomes a peak.

本実施形態の熱交換部材10は、上記構成を満たしていることにより、流体と接触するアルミナ結晶は鋭利になっているため、接触面において流体が層流になりにくくなり、流体の流れがスムーズであることから、熱交換効率が向上する。また、流体の流れがスムーズであることから、流体との接触を繰り返したとしても脱粒しにくく、製造物の汚染や設備故障の要因が減少するため、信頼性が向上する。なお、脱粒しにくいのには、アルミナ結晶の露出していない部分も尖っていることにも起因していると推察される。また、上記構成を満たしていることにより、流体中に浮遊しているゴミ等を捕集することもできる。   Since the heat exchange member 10 of the present embodiment satisfies the above-described configuration, the alumina crystals that come into contact with the fluid are sharp, so that the fluid is less likely to be laminar on the contact surface, and the fluid flow is smooth. Therefore, the heat exchange efficiency is improved. In addition, since the fluid flow is smooth, even if the contact with the fluid is repeated, it is difficult to shed, and the factor of product contamination and equipment failure is reduced, so that the reliability is improved. In addition, it is guessed that it is difficult to degranulate because the part where the alumina crystal is not exposed is also sharp. Moreover, the dust etc. which are floating in the fluid can also be collected by satisfy | filling the said structure.

そして、流体との接触面における粗さ曲線から求められるクルトシス(Rku)は4以上9以下であることが好適である。このような構成を満たしているときには、さらに、流体の流れがスムーズになることから、流体との接触を繰り返したとしても脱粒しにくくなる。また、製造物の汚染や設備故障の要因がさらに減少するため、信頼性がより向上する。特に、流体との接触面積の大きい面において、粗さ曲線から求められるクルトシス(Rku)は4以上9以下であることが好適である。   The kurtosis (Rku) obtained from the roughness curve on the contact surface with the fluid is preferably 4 or more and 9 or less. When such a configuration is satisfied, the flow of the fluid becomes smoother. Therefore, even if the contact with the fluid is repeated, it becomes difficult for the particles to fall. In addition, since the factors of product contamination and equipment failure are further reduced, the reliability is further improved. In particular, the kurtosis (Rku) determined from the roughness curve is preferably 4 or more and 9 or less on the surface having a large contact area with the fluid.

ここで、接触面における粗さ曲線から求められるクルトシス(Rku)の確認方法としては、JIS B 0601−2001に基づいて、接触型もしくは非接触型の粗さ測定器を用いて測定すればよい。   Here, as a method for confirming kurtosis (Rku) obtained from the roughness curve on the contact surface, it may be measured using a contact type or non-contact type roughness measuring instrument based on JIS B 0601-2001.

また、本実施形態の熱交換部材10は、アルミナ質焼結体からなるものであることから、流体が腐食性を有していたり、用いられる環境が腐食性ガス環境であったりしても使用可能である。   Further, since the heat exchange member 10 of the present embodiment is made of an alumina sintered body, it is used even if the fluid has corrosivity or the environment used is a corrosive gas environment. Is possible.

次に、図2は、本実施形態の熱交換部材の他の例を示す、流体の流れる方向に対して直交する方向に切断した部分断面を含む斜視図である。この図2に示す例の熱交換部材20は、天板4、隔壁5、底板6と、流体の流入口7と、図示していない流出口を有している。そして、天板4、隔壁5および底板6で囲まれた空間が流路3であり、流入口7から入った流体は、各流路3に分岐して流れ、流出口から排出されるものである。   Next, FIG. 2 is a perspective view including a partial cross section cut in a direction orthogonal to the fluid flow direction, showing another example of the heat exchange member of the present embodiment. The heat exchange member 20 in the example shown in FIG. 2 has a top plate 4, a partition wall 5, a bottom plate 6, a fluid inlet 7 and an outlet not shown. The space surrounded by the top plate 4, the partition wall 5 and the bottom plate 6 is the flow path 3, and the fluid entering from the inflow port 7 branches into each flow path 3 and is discharged from the outflow port. is there.

そして、熱交換部材20においては、流路3を形成するそれぞれの面が接触面であり、この接触面に高温や低温の流体を接触させることにより、主面1に載置した部材の温度調整を行なったり、主面1に載置した部材から伝わった熱を放熱したりすることができるものである。   And in the heat exchange member 20, each surface which forms the flow path 3 is a contact surface, The temperature adjustment of the member mounted in the main surface 1 is made by contacting a fluid of high temperature and low temperature with this contact surface. Or the heat transmitted from the member placed on the main surface 1 can be dissipated.

本実施形態の熱交換部材20は、図1に示した熱交換部材10同様に、アルミナ質焼結体からなり、流体との接触面における粗さ曲線から求められるクルトシス(Rku)が3を超えて9以下である。このような構成を満たしていることにより、接触面において流体が層
流になりにくくなり、流体の流れがスムーズであることから熱交換効率が向上し、製造物の汚染や設備故障の要因となる脱粒が少ないことから信頼性が向上する。
The heat exchange member 20 of the present embodiment is made of an alumina sintered body like the heat exchange member 10 shown in FIG. 1, and the kurtosis (Rku) obtained from the roughness curve at the contact surface with the fluid exceeds 3. 9 or less. By satisfying such a configuration, it becomes difficult for the fluid to become a laminar flow on the contact surface, and the fluid flow is smooth, so that the heat exchange efficiency is improved, resulting in product contamination and equipment failure. Reliability is improved because there is little shedding.

また、本実施形態の熱交換部材10,20においては、接触面を鏡面加工した面において観察されるアルミナ結晶の平均結晶粒径が1μm以上2μm以下であることが好適である。このような構成を満たしているときには、原料を細かく粉砕することによる作製コストを増加させることなく、アルミナ結晶の脱落をより少なくすることができる。   In the heat exchange members 10 and 20 of the present embodiment, it is preferable that the average crystal grain size of alumina crystals observed on the mirror-finished contact surface is 1 μm or more and 2 μm or less. When such a configuration is satisfied, the falling off of alumina crystals can be reduced without increasing the production cost by finely pulverizing the raw material.

ここで、本実施形態の熱交換部材10,20の接触面を鏡面加工した面において観察されるアルミナ結晶の平均結晶粒径の測定方法としては、まず、接触面を鏡面加工し、焼成温度から50〜100℃低い温度の範囲でファイヤーエッチングする。そして、走査型電子顕微鏡
(SEM 日本電子製のJSM-7001F等)で1000〜3000倍の倍率で撮影し、撮影した画像を
画像解析装置(例えば三谷商事製のWin ROOF)を用いて各結晶粒の面積を求め、その面積から各結晶の円相当径を算出して平均結晶粒径を求めればよい。
Here, as a method for measuring the average crystal grain size of the alumina crystal observed on the mirror-finished contact surface of the heat exchange members 10 and 20 of the present embodiment, first, the contact surface is mirror-finished from the firing temperature. Fire etching is performed at a temperature range of 50-100 ° C. Then, it is photographed with a scanning electron microscope (SEM, JEOL JSM-7001F, etc.) at a magnification of 1000 to 3000 times, and the photographed image is obtained for each crystal grain using an image analyzer (for example, Win ROOF made by Mitani Corporation). And the average crystal grain size may be determined by calculating the equivalent circle diameter of each crystal from the area.

また、本実施形態の熱交換部材10,20は、アルミナ質焼結体がシリカ(酸化珪素)を含んでなり、接触面の表面部におけるシリカの含有量が、アルミナ質焼結体の内部におけるシリカの含有量よりも多いことが好適である。   In the heat exchange members 10 and 20 of the present embodiment, the alumina sintered body includes silica (silicon oxide), and the silica content in the surface portion of the contact surface is within the alumina sintered body. It is preferable that the content is larger than the content of silica.

このように、アルミナ質焼結体の接触面の表面部におけるシリカの含有量が、アルミナ質焼結体の内部におけるシリカの含有量よりも多いときには、アルミナ結晶が、より脱落しにくくなり、製造物の汚染や設備故障の要因がさらに減少することとなるため、さらに信頼性の向上した熱交換部材10,20となる。なお、接触面の表面部とは、接触面の表面に垂直な深さ方向において、この表面から50μmまでの範囲のことであり、アルミナ焼結体の内部とは、表面から50μmを超えて、他方の表面から50μmまでの範囲のことである。   Thus, when the content of silica in the surface portion of the contact surface of the alumina sintered body is larger than the content of silica in the alumina sintered body, the alumina crystals are more difficult to fall off and are manufactured. Since the factors of object contamination and equipment failure are further reduced, the heat exchange members 10 and 20 are further improved in reliability. The surface portion of the contact surface is a range from this surface to 50 μm in the depth direction perpendicular to the surface of the contact surface, and the inside of the alumina sintered body exceeds 50 μm from the surface, It is the range from the other surface to 50 μm.

また、本実施形態の熱交換部材20は、流路3を内側に備えてなり、露出面の表面部におけるシリカの含有量が、内部におけるシリカの含有量よりも少ないことが好適である。このような構成を満たしているときには、露出面は耐食性が向上したものとなることから、腐食性を有する環境に有用であり、腐食性を有する環境において、主面1に載置した部材の温度調整を行なったり、主面1に載置した部材から伝わった熱を放熱したりすることができる。なお、露出面の表面部とは、露出面の表面に垂直な深さ方向において、この表面から50μmまでの範囲のことである。そして、図2においては、主面1、主面1の他方の面、側面等が露出面にあたる。   Moreover, the heat exchange member 20 of this embodiment is provided with the flow path 3 on the inner side, and it is preferable that the silica content in the surface portion of the exposed surface is smaller than the silica content in the interior. When such a configuration is satisfied, the exposed surface is improved in corrosion resistance, so that it is useful in a corrosive environment, and the temperature of the member placed on the main surface 1 in the corrosive environment. Adjustment can be performed, and heat transmitted from a member placed on the main surface 1 can be radiated. The surface portion of the exposed surface is a range from this surface to 50 μm in the depth direction perpendicular to the surface of the exposed surface. In FIG. 2, the main surface 1, the other surface, the side surface, and the like of the main surface 1 correspond to the exposed surface.

そして、接触面の表面部におけるシリカの含有量と内部におけるシリカの含有量との比較、露出面の表面部におけるシリカの含有量と内部におけるシリカの含有量との比較については、熱交換部材10,20の接触面若しくは露出面の表面に垂直な断面を測定面とし、SEMに付設のエネルギー分散型X線分析器(EDS)により、接触面の表面部と内部、露出面の表面部と内部のSiの含有量差で判断すればよい。また、熱交換部材10,20の接触面若しくは露出面の表面に垂直な断面を測定面とし、電子線マイクロアナライザー(EPMA)を用いて、Siのカラーマッピングの色調差で判断してもよい。   Then, the comparison between the content of silica in the surface portion of the contact surface and the content of silica in the interior, and the comparison between the content of silica in the surface portion of the exposed surface and the content of silica in the interior are as follows. , 20 The cross section perpendicular to the surface of the contact surface or the exposed surface is taken as the measurement surface, and the surface portion and the inside of the contact surface, and the surface portion and the inside of the exposed surface by an energy dispersive X-ray analyzer (EDS) attached to the SEM What is necessary is just to judge by the content difference of Si. Further, a cross section perpendicular to the contact surface or exposed surface of the heat exchange members 10 and 20 may be used as a measurement surface, and determination may be made based on the color difference of Si color mapping using an electron beam microanalyzer (EPMA).

次に、本実施形態の熱交換部材の作製方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for producing the heat exchange member of the present embodiment will be described.

まず、粒径が5μm程度のアルミナ粉末を用意し、このアルミナ粉末を1400℃程度の温度で熱処理する。そして、熱処理後のアルミナ粉末をアルミナボールとともにミルに入れて、粒径が1μm程度になるまで粉砕する。このように、熱処理後に粉砕することにより、尖った粒子からなるアルミナ粉末を得ることができる。以降、識別のため、粉砕アルミナ粉末と記載する。   First, alumina powder having a particle size of about 5 μm is prepared, and this alumina powder is heat-treated at a temperature of about 1400 ° C. And the alumina powder after heat processing is put into a mill with an alumina ball | bowl, and it grind | pulverizes until a particle size will be set to about 1 micrometer. Thus, the alumina powder which consists of a pointed particle can be obtained by grind | pulverizing after heat processing. Hereinafter, it will be described as pulverized alumina powder for identification.

また、シリカ、カルシア(酸化カルシウム)、マグネシア(酸化マグネシウム)等の焼結助剤粉末を用意し、粉砕アルミナ粉末と焼結助剤粉末との合計100質量%のうち、焼結
助剤粉末を7質量%以下とし、残部が粉砕アルミナ粉末となるように秤量する。これを出発原料とする。
In addition, a sintering aid powder such as silica, calcia (calcium oxide), magnesia (magnesium oxide) is prepared, and the sintering aid powder of 100% by mass of the pulverized alumina powder and the sintering aid powder is used. The amount is adjusted to 7% by mass or less, and the balance is crushed alumina powder. This is the starting material.

そして、この出発原料と、水と、アルミナボールとをミルに入れて混合し、さらに、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、アクリル樹脂等の成形用バインダを入れて混合することにより、スラリーを得る。なお、この成形用バインダの添加量としては、例えば、出発原料100質量部に対して、4質量部以上8質量部以下とすればよい。   Then, the starting material, water, and alumina balls are put in a mill and mixed, and further a molding binder such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and acrylic resin is added and mixed to obtain a slurry. The amount of the molding binder added may be, for example, 4 parts by mass or more and 8 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the starting material.

次に、スプレードライヤーを用いて、得られたスラリーを噴霧乾燥させることにより、造粒された顆粒を得る。そして、得られた顆粒をゴム型内へ投入し、静水圧プレス法(ラバープレス法)により成形し、ブロック状の成形体を得る。   Next, the granulated granule is obtained by spray-drying the obtained slurry using a spray dryer. Then, the obtained granules are put into a rubber mold and molded by a hydrostatic press method (rubber press method) to obtain a block-shaped molded body.

次に、得られた成形体を所定形状となるように切削加工を施す。このとき、図1に示す形状の熱交換部材10を得るには、複数のフィン2が設けられたものとなるように、外形状を切削加工すればよい。また、図2に示す熱交換部材20を得るには、天板4、隔壁5、底板6の所定形状となるように切削加工すればよい。なお、焼成後の研削加工によって最終製品形状となればよいものであるため、切削加工の時点で、最終製品と同じ形状する必要はない。   Next, the obtained molded body is cut so as to have a predetermined shape. At this time, in order to obtain the heat exchange member 10 having the shape shown in FIG. 1, the outer shape may be cut so that a plurality of fins 2 are provided. Moreover, what is necessary is just to cut so that it may become the predetermined shape of the top plate 4, the partition 5, and the baseplate 6 in order to obtain the heat exchange member 20 shown in FIG. In addition, since it is only necessary to obtain the final product shape by grinding after firing, it is not necessary to have the same shape as the final product at the time of cutting.

次に、得られた成形体を乾燥させた後、焼成炉に入れて、1450℃以上1600℃以下の最高温度で焼成する。なお、焼成時間については成形体の大きさに応じて設定すればよい。そして、必要に応じて研削加工を施すことにより、図1に示す熱交換部材10を得ることができる。また、図2に示す熱交換部材20については、天板4、隔壁5、底板6となる成形体を個別に焼成した場合は、焼成後に、流入口7および流出口を形成する加工や研削加工を行ない、接着剤を用いて接着することによって、図2に示す熱交換部材20を得ることができる。また、切削加工により、天板4、隔壁5、底板6となる成形体を得た後に、上述したスラリーを接合面に塗布し、焼成することによっても、図2に示す熱交換部材20を得ることができる。   Next, after drying the obtained molded body, it is placed in a firing furnace and fired at a maximum temperature of 1450 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower. The firing time may be set according to the size of the molded body. And the heat exchange member 10 shown in FIG. 1 can be obtained by performing a grinding process as needed. In addition, with respect to the heat exchange member 20 shown in FIG. 2, when the molded bodies to be the top plate 4, the partition walls 5, and the bottom plate 6 are individually fired, processing or grinding for forming the inlet 7 and the outlet after firing. 2 is performed, and the heat exchange member 20 shown in FIG. 2 can be obtained by bonding using an adhesive. Moreover, after obtaining the molded object used as the top plate 4, the partition 5, and the baseplate 6 by cutting, the slurry mentioned above is apply | coated to a joining surface, and it heats, and also obtains the heat exchange member 20 shown in FIG. be able to.

また、成形体を得る他の方法としては、まず、粉砕アルミナ粉末、焼結助剤粉末、成形用バインダ、分散剤、潤滑材および溶媒を所定量秤量し、攪拌混合機にて所定時間攪拌・混合し、さらにこれをニーダー混練機により所定時間混練して坏土を得る。次に、得られた坏土を押出成形機に投入し、図1に示す形状の熱交換部材10となる成形体、図2に示す熱交換部材20を構成する天板4、隔壁5、底板6となる板状の成形体を得ることができる金型を通過させて成形体を得てもよい。   Further, as another method for obtaining a molded body, first, a predetermined amount of pulverized alumina powder, sintering aid powder, molding binder, dispersant, lubricant and solvent are weighed, and stirred and mixed for a predetermined time with a stirring mixer. These are mixed and further kneaded for a predetermined time with a kneader kneader to obtain a clay. Next, the obtained clay is put into an extrusion molding machine, and a molded body that becomes the heat exchange member 10 having the shape shown in FIG. 1, the top plate 4, the partition wall 5, and the bottom plate constituting the heat exchange member 20 shown in FIG. The molded body may be obtained by passing through a mold capable of obtaining a plate-shaped molded body of 6.

さらに、成形体を得る他の方法としては、スラリーを用いてドクターブレード法により形成したグリーンシートや顆粒を用いてロールコンパクション法により形成したグリーンシートを、レーザー加工や金型により所望形状に加工した後に積層して成形体を形成してもよい。具体的には、図2に示す熱交換部材20であれば、天板4や底板6は、外形のみを所望形状となるように、レーザー加工や金型で打ち抜き、隔壁5となる部分については、流路3となる部分が孔となるように、外形および孔が所望形状となるように、レーザー加工や金型で打ち抜いた後、積層すればよい。   Furthermore, as another method for obtaining a molded body, a green sheet formed by a doctor blade method using a slurry or a green sheet formed by a roll compaction method using granules is processed into a desired shape by laser processing or a mold. The molded body may be formed by laminating later. Specifically, in the case of the heat exchange member 20 shown in FIG. 2, the top plate 4 and the bottom plate 6 are punched out by laser processing or a mold so that only the outer shape becomes a desired shape, and the portion that becomes the partition wall 5 is It is only necessary to laminate after punching with laser processing or a mold so that the outer shape and the hole have a desired shape so that the portion to become the flow path 3 becomes a hole.

また、接合面には、例えば、上述したスラリーを接合剤として用いればよく、積層後には、平板状の加圧具を介して約0.5MPa程度の圧力を加えることが好適である。   Moreover, what is necessary is just to use the slurry mentioned above as a bonding agent, for example to a joining surface, and after lamination | stacking, it is suitable to apply a pressure of about 0.5 MPa through a flat plate-shaped pressurizing tool.

また、流体との接触面において観察されるアルミナ結晶の平均結晶粒径を1μm以上2μm以下とするには、最高温度を1450℃以上1500℃以下とし、保持時間を2.5時間以上5
時間未満とすればよい。
Moreover, in order to make the average crystal grain size of the alumina crystal observed on the contact surface with the fluid 1 μm or more and 2 μm or less, the maximum temperature is 1450 ° C. or more and 1500 ° C. or less, and the holding time is 2.5 hours or more 5
It may be less than time.

また、アルミナ質焼結体の接触面の表面部におけるシリカの含有量を、アルミナ質焼結体の内部におけるシリカの含有量よりも多くするには、焼結助剤粉末として、シリカを用いるとともに、接触部全体、言い換えれば流路3を、通気口が1カ所開いた共材で覆って焼成すればよい。このように、比較的閉じられた空間で焼成することにより、アルミナ質焼結体の内部のシリカの含有量よりも、表面部におけるシリカの含有量を多くすることができる。   In order to make the silica content in the surface portion of the contact surface of the alumina sintered body larger than the silica content in the alumina sintered body, silica is used as the sintering aid powder. The entire contact portion, in other words, the flow path 3 may be covered with a common material having one vent opening and fired. Thus, by firing in a relatively closed space, the silica content in the surface portion can be increased more than the silica content in the alumina sintered body.

なお、図2に示す熱交換部材20のような形状であれば、成形体の段階で、接着または接合により、最終製品外形状とし、流入口7または流出口のみを空けた状態で焼成し、焼成後に成形時に形成しなかった流入口7若しくは流出口を形成する加工を行なえばよい。   If it is a shape like the heat exchange member 20 shown in FIG. 2, it is fired in the state of the final product by bonding or joining at the stage of the molded body, leaving only the inlet 7 or the outlet, What is necessary is just to perform the process which forms the inflow port 7 or the outflow port which was not formed at the time of shaping | molding after baking.

または、焼結助剤粉末としてシリカを用いた成形体を真空焼成することにより、成形体の内部に含有されるシリカを軟化させてアルミナ質焼結体全体の表面部に浮き出させてもよい。また、図2に示すような、流路3を内部に備える熱交換部材20において、このような方法により焼成した後に露出面を研磨すれば、露出面の表面部におけるシリカの含有量を、アルミナ質焼結体の内部におけるシリカの含有量よりも少なくすることができる。   Alternatively, a molded body using silica as a sintering aid powder may be subjected to vacuum firing, so that the silica contained in the molded body may be softened and raised to the surface portion of the entire alumina sintered body. Further, in the heat exchange member 20 having the flow path 3 as shown in FIG. 2, if the exposed surface is polished after firing by such a method, the silica content in the surface portion of the exposed surface is reduced to alumina. The content of silica in the sintered compact can be reduced.

さらに、他の製造方法としては、積層において、接触面の表面部となるところにシリカの配合を多くしたグリーンシートを用いたり、露出面の表面部となるところにシリカの配合を少なくしたグリーンシートを用いたりしてもよい。   Furthermore, as another manufacturing method, in the lamination, a green sheet with a large amount of silica added to the surface portion of the contact surface is used, or a green sheet with a small amount of silica added to the surface portion of the exposed surface. May be used.

以上の方法により得られた本実施形態の熱交換部材10,20は、流体の流れがスムーズであることから優れた熱交換効率を有しており、製造物の汚染や設備故障の要因となる脱粒が少ないことから優れた信頼性を有している。   The heat exchange members 10 and 20 of the present embodiment obtained by the above method have excellent heat exchange efficiency because the fluid flow is smooth, which causes contamination of products and equipment failure. It has excellent reliability due to less degranulation.

10,20:熱交換部材
1:主面
2:フィン
3:流路
4:天板
5:隔壁
6:底板
7:流入口
10, 20: heat exchange member 1: main surface 2: fins 3: flow path 4: top plate 5: partition wall 6: bottom plate 7: inlet

Claims (5)

アルミナ質焼結体からなり、流体との熱交換に用いられる熱交換部材であって、前記流体との接触面における粗さ曲線から求められるクルトシス(Rku)が3を超えて9以下であることを特徴とする熱交換部材。   It is a heat exchange member made of an alumina sintered body and used for heat exchange with a fluid, and the kurtosis (Rku) obtained from the roughness curve at the contact surface with the fluid is more than 3 and 9 or less. A heat exchange member characterized by the above. 前記接触面における粗さ曲線から求められるクルトシス(Rku)が4以上9以下であることを特徴とする熱交換部材。   The cultosis (Rku) calculated | required from the roughness curve in the said contact surface is 4-9, The heat exchange member characterized by the above-mentioned. 前記接触面を鏡面加工した面において観察されるアルミナ結晶の平均結晶粒径が1μm以上2μm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換部材。   3. The heat exchange member according to claim 1, wherein an average crystal grain size of alumina crystals observed on a mirror-finished surface of the contact surface is 1 μm or more and 2 μm or less. 前記アルミナ質焼結体がシリカを含んでなり、前記接触面の表面部におけるシリカの含有量が、前記アルミナ質焼結体の内部におけるシリカの含有量よりも多いことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の熱交換部材。   The alumina sintered body contains silica, and the silica content in the surface portion of the contact surface is larger than the silica content in the alumina sintered body. The heat exchange member according to claim 3. 前記アルミナ質焼結体がシリカを含み、流路を内側に備えてなり、露出面の表面部におけるシリカの含有量が、前記アルミナ質焼結体の内部におけるシリカの含有量よりも少ないことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の熱交換部材。   The alumina sintered body contains silica and has a flow path inside, and the silica content in the surface portion of the exposed surface is less than the silica content in the alumina sintered body. The heat exchange member according to claim 1, wherein the heat exchange member is a heat exchange member.
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