JP6363485B2 - セラミック流路体およびこれを備える熱交換器 - Google Patents
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Description
久性を有するものである。
しにくく、優れた接合強度と優れた耐久性を有する。このような優れた効果を奏することができるのは、セラミック流路体1の第1部材2同士の間に、炭化珪素質焼結体からなるスペーサ6を備えていることにより、第1部材2が撓んだりすることなく、第1部材2が固定されているためである。
が好ましい。
、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることが好適であり、95質量%以上であることがより好適である。
。なお、気孔については、計算の対象外とする。さらに、他の成分が含まれている場合には、その成分の体積%と、密度を用いて計算すればよい。
て基づいて説明するが、スペーサ6を接合する第2接合層17についても、Ni、Cu、Al、Crの少なくとも1種からなる第2被覆層19で覆われていることが好ましい。
被覆層19で覆われているときには、腐食性の高いガスや液体に曝される使用環境下において接合強度の低下を少なくすることができる。これは、第1接合層16に含まれる金属珪素が、腐食性の高いハロゲン系のガスや液体、例えば、CF4などのフッ素系ガス、フッ化水素(HF)水溶液などの液体に触れることによって、フッ化物となって昇華したり、溶出したりすることを妨げることができるからである。
察することにより色調差により判別したり、EPMAを用いて、当該断面の鏡面における各元素の面分析を行なって構成元素の違いから判別したりすることができる。
において、第1流路8が位置する領域と第1流路8が位置する以外の領域とで温度差を生じ、それに伴って、第1流路8が位置する以外の領域においてクラック等の破損を生じるおそれがある。それゆえ、第1部材2の主面13において、第1流路8が位置する領域の粗さ曲線の算術平均粗さ(Ra)が、第1流路8が位置する以外の領域の粗さ曲線の算術平均粗さ(Ra)よりも小さいことが好ましいのである。
平均長さ(RSm)としては、110〜300μmであることが好ましい。それぞれの粗さ曲線要素の平均長さ(RSm)をこの範囲にすることで、第1流路8が位置する以外の領域に伝熱された熱をより多く第1流路8側に伝えることができ、第1部材2の第1流路8が位置する領域に蓄熱される熱量を低減できる。それゆえ、第1部材2における温度差を低減でき、第1流路8が位置する以外の領域の第1部材2の主面13におけるクラック等の破損を抑制することができる。
も一方の接合面に、第1接合層となるペーストA(例えば、それぞれ有機溶媒中に、炭化珪素粉末、金属珪素粉末、エチルセルロースまたはアクリル系のバインダーなどを含む)を塗布する。フランジ部と、第2部材および第3部材との接合面にも、同様にしてペーストAを塗布する。
属珪素を80質量%以上含有するペーストC(例えば、有機溶媒中に、金属珪素粉末、エチルセルロースまたはアクリル系のバインダーを含む)を作製しておき、第1接合層となるペーストA上に、ペーストCを形成する。なお、このとき、第1接合層となるペーストAのみならず、第1部材および第2部材、または、第1部材および第3部材に亘って第1接合層となるペーストAを覆うものであってもよい。
下として乾燥する。
うち、合計で50質量%を超えて含む第2被覆層を形成すればよい。なお、第2被覆層の形成方法は以下の通りである。
、プラズマ溶射法においては、例えば、NiAl粉末、NiCr粉末、AlCr粉末およびCuAl粉末等の金属粉末のいずれかを用いて550〜800℃で溶射すればよい。これにより、NiAl、Ni3Al、Ni2Al3、Cr2Al、CuAl2、Cu3Al2の結晶相を少なくとも1つ含む第2被覆層を形成することができる。このとき、第2被覆層の厚みは、5〜50μm程度とすればよい。
2:第1部材
3:第2部材
4:第3部材
5:フランジ部
6:スペーサ
7:入口流路
8:第1流路
9:出口流路
10:第2流路
11:導入部
12:排出部
13:主面
14a:導入側孔
14b:排出側孔
16:第1接合層
17:第2接合層
18:第1被覆層
19:第2被覆層
Claims (7)
- 第1の流体と第2の流体とで熱交換を行なうセラミック流路体であって、
該セラミック流路体は、
一端側に導入側孔および他端側に排出側孔を備え、前記導入側孔および前記排出側孔を繋ぐ空間が前記第1の流体が流れる第1流路とされ、主面が互いに対向して配置された複数個の第1部材と、
複数個の該第1部材の一端側で前記導入側孔に連通し、前記第1の流体を前記第1部材に導入するための第2部材と、
複数個の前記第1部材の他端側で前記排出側孔に連通し、前記第1部材を流れた前記第1の流体を排出するための第3部材と、
前記第1部材同士の間に、さらに、スペーサとを備え、
複数個の前記第1部材同士の間が前記第2の流体が流れる第2流路とされており、
前記第1部材、前記第2部材および前記第3部材は、炭化珪素質焼結体からなり、
前記第1部材と、前記第2部材および前記第3部材とは、炭化珪素および金属珪素を含む第1接合層により接合され、
前記スペーサは、炭化珪素質焼結体からなり、前記スペーサと前記第1部材とは、炭化珪素および金属珪素を含み、前記第1接合層よりも金属珪素の含有量の多い第2接合層により接合されていることを特徴とするセラミック流路体。 - 前記スペーサは、前記第2部材と前記第3部材との間における前記第1部材の主面の外周部に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のセラミック流路体。
- 正面視したとき、複数の前記スペーサが列状を為していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセラミック流路体。
- 前記第1接合層が、該第1接合層よりも金属珪素の含有量の多い第1被覆層で覆われている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セラミック流路体。
- 前記第1接合層および前記第2接合層の少なくともいずれかが第2被覆層で覆われており、該第2被覆層は、Ni、Cu、Al、Crの少なくとも1種を、前記第2被覆層を構成する全成分100質量%のうち、合計で50質量%を超えて含む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セラミック流路体。
- 前記主面において、前記第1流路が位置する領域の粗さ曲線の算術平均粗さ(Ra)が、前記第1流路が位置する以外の領域の粗さ曲線の算術平均粗さ(Ra)よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のセラミック流路体。
- 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のセラミック流路体を備えることを特徴とする熱交換器。
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