JP6815966B2 - Heat exchanger - Google Patents

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Description

本発明は、熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger.

図19(a)〜(c)に示すように、特許文献1に開示される熱交換器40は、筒状の周壁41と、周壁41の内部を周壁41の軸方向に延びる複数の第1セル43a及び複数の第2セル43bに区画する区画壁42とを備えている。第1セル43aは、軸方向両端部が閉塞されるとともに上下に隣接する第1セル43a同士が連通されることにより、周壁41に流入口44a及び流出口44bが開口する第1流路44を形成している。第2セル43bは、軸方向両端部が流入口及び流出口として開口する第2流路45を形成している。こうした熱交換器は、第1流路44を流通する第1流体と第2流路45を流通する第2流体との間で熱交換を行う。 As shown in FIGS. 19A to 19C, the heat exchanger 40 disclosed in Patent Document 1 includes a tubular peripheral wall 41 and a plurality of first portions extending inside the peripheral wall 41 in the axial direction of the peripheral wall 41. It includes a cell 43a and a partition wall 42 for partitioning into a plurality of second cells 43b. The first cell 43a has a first flow path 44 in which the inflow port 44a and the outflow port 44b are opened in the peripheral wall 41 by closing both ends in the axial direction and communicating the first cells 43a adjacent to each other in the vertical direction. Is forming. The second cell 43b forms a second flow path 45 whose both ends in the axial direction are opened as an inflow port and an outflow port. Such a heat exchanger exchanges heat between the first fluid flowing through the first flow path 44 and the second fluid flowing through the second flow path 45.

特開2015−140972号公報JP-A-2015-140972

ところで、上記熱交換器は、車両等に搭載されて、排気ガス等の高温の流体と、冷却水等の液状の流体との間での熱交換に用いられる場合がある。この場合、液状の流体が熱交換器内で沸騰してしまうことがあった。液状の流体が沸騰する要因の一つとして、熱交換器内における流体の滞留が挙げられる。すなわち、熱交換器における液状の流体の流路に、流体が流通し難い箇所が存在し、その箇所に滞留した流体が加熱され続けることにより沸騰する。 By the way, the heat exchanger may be mounted on a vehicle or the like and used for heat exchange between a high-temperature fluid such as exhaust gas and a liquid fluid such as cooling water. In this case, the liquid fluid may boil in the heat exchanger. One of the factors that causes the liquid fluid to boil is the retention of the fluid in the heat exchanger. That is, there is a place where the fluid is difficult to flow in the flow path of the liquid fluid in the heat exchanger, and the fluid staying in the place is continuously heated and boils.

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器内における液状の流体の滞留を抑制することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and an object of the present invention is to suppress the retention of a liquid fluid in a heat exchanger.

上記課題を解決するための本発明の熱交換器は、筒状の周壁と、上記周壁の内部を上記周壁の軸方向に延びる複数の第1セル及び複数の第2セルに区画する区画壁とを備え、上記第1セルを流通する液状の第1流体と、上記第2セルを流通する第2流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、軸方向両端部が封止された上記第1セルが、上記軸方向に直交する第1方向に並設されてなる第1セル列と、上記第1セル列の軸方向に並設され、隣接する上記第1セル同士を連通するとともに、上記第1方向の一端部が上記第1流体の流入口又は流出口として上記周壁に開口する一対の連通部とを備え、上記連通部の少なくとも一方は、上記第1方向における上記周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなるように設けられた拡張連通部であり、上記拡張連通部における軸方向端部側の端面は、上記軸方向に対して斜めとなる平面、又は軸方向端部側に凸となる曲面、又は軸方向端部側に凸となる曲面と、上記第1方向における上記曲面の端部から当該端部の接線方向に延びる平面との組み合わせ面により構成されている。 The heat exchanger of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a tubular peripheral wall and a partition wall that divides the inside of the peripheral wall into a plurality of first cells and a plurality of second cells extending in the axial direction of the peripheral wall. A heat exchanger in which heat exchange is performed between a liquid first fluid flowing through the first cell and a second fluid flowing through the second cell, and both ends in the axial direction are sealed. The first cell row is arranged side by side in the first direction orthogonal to the axial direction, and the first cell row is arranged side by side in the axial direction of the first cell row and adjacent to each other. In addition to communicating, one end of the first direction is provided with a pair of communication portions that open to the peripheral wall as an inlet or outlet of the first fluid, and at least one of the communication portions is the above in the first direction. It is an extended communication portion provided so that the axial length gradually increases toward the side opening to the peripheral wall, and the end surface of the extended communication portion on the axial end side is oblique with respect to the axial direction. A plane that is convex toward the end in the axial direction, or a curved surface that is convex toward the end in the axial direction, and a plane that extends from the end of the curved surface in the first direction in the tangential direction of the end. It is composed of a combination surface.

軸方向両端部が封止された第1セルからなる第1セル列に対して、周壁に開口する連通部を設けることによって第1流体の流路が形成されている場合、連通部の周壁に開口しない側の端部の角部は、第1流体の流通方向が大きく変わる箇所でもあることから、第1流体の滞留が特に生じやすい。上記構成によれば、連通部を、軸方向端部側の端面が上記の特定形状に構成された拡張連通部としたことによって、第1流体の流路は、滞留が生じやすい上記角部が除かれたような形状となるとともに、拡張連通部内を第1流体がスムーズに流通するようになる。その結果、上記角部における第1流体の滞留が抑制されて、熱交換器内における第1流体の沸騰が抑制される。 When the flow path of the first fluid is formed by providing a communication portion that opens in the peripheral wall with respect to the first cell row consisting of the first cell in which both ends in the axial direction are sealed, the peripheral wall of the communication portion Since the corner of the end on the non-opening side is also a place where the flow direction of the first fluid changes significantly, retention of the first fluid is particularly likely to occur. According to the above configuration, the communication portion is an extended communication portion whose end face on the axial end side is configured to have the above-mentioned specific shape, so that the first fluid flow path has the corner portion where retention is likely to occur. The shape will be as if it had been removed, and the first fluid will flow smoothly through the extended communication section. As a result, the retention of the first fluid at the corner is suppressed, and the boiling of the first fluid in the heat exchanger is suppressed.

本発明の熱交換器について、上記第2流体の流通方向の上流側に位置する上記連通部は、上記拡張連通部であることが好ましい。
第2流体が高温である場合、熱交換器の内部における第2流体の流通方向の上流側の部分は、第2流体の熱により高温になりやすい。そのため、第2流体の流通方向の上流側に位置する連通部を拡張連通部とすることにより、第1流体の沸騰をより効果的に抑制することができる。
Regarding the heat exchanger of the present invention, the communication portion located on the upstream side in the flow direction of the second fluid is preferably the expansion communication portion.
When the second fluid has a high temperature, the portion inside the heat exchanger on the upstream side in the flow direction of the second fluid tends to become hot due to the heat of the second fluid. Therefore, the boiling of the first fluid can be suppressed more effectively by using the communication portion located on the upstream side in the flow direction of the second fluid as the expansion communication portion.

本発明の熱交換器について、上記拡張連通部の軸方向端部側の端面が設けられている部分において、上記拡張連通部の軸方向長さが短い部分ほど、上記周壁及び上記区画壁の軸方向の長さが短くなっていることが好ましい。 In the heat exchanger of the present invention, in the portion where the end face on the axial end side of the extended communication portion is provided, the shorter the axial length of the extended communication portion, the more the shaft of the peripheral wall and the partition wall. It is preferable that the length in the direction is short.

上記構成によれば、熱交換器の小型化を図ることができる。
本発明の熱交換器について、上記流入口及び上記流出口は共に、上記周壁における上記第1方向の同じ側に開口していることが好ましい。
According to the above configuration, the heat exchanger can be miniaturized.
In the heat exchanger of the present invention, it is preferable that both the inlet and the outlet are open on the same side of the peripheral wall in the first direction.

上記構成によれば、第1流路の流入口及び流出口が、周壁の同じ側に設けられているため、第1流体を給排するための流路部材を周壁の同じ側に取り付けることができる。これにより、流路部材を含めた熱交換器の設置スペースの低減を図ることができる。 According to the above configuration, since the inflow port and the outflow port of the first flow path are provided on the same side of the peripheral wall, the flow path member for supplying and discharging the first fluid can be attached to the same side of the peripheral wall. it can. As a result, the installation space of the heat exchanger including the flow path member can be reduced.

本発明によれば、熱交換器内における液状の流体の滞留を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the retention of a liquid fluid in the heat exchanger.

熱交換器の斜視図。Perspective view of the heat exchanger. 熱交換器の正面図。Front view of heat exchanger. 図2の3−3線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 図2の4−4線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 成形工程の説明図。Explanatory drawing of molding process. 加工工程の説明図(第1加工の説明図)。Explanatory drawing of the processing process (explanatory drawing of the first processing). 加工工程の説明図(第2加工の加工治具を挿入した状態の説明図)。Explanatory drawing of the processing process (explanatory drawing of the state in which the processing jig of the second processing is inserted). 加工工程の説明図(第2加工の加工治具を挿入した後の説明図)。Explanatory drawing of the processing process (explanatory drawing after inserting the processing jig of the second processing). 脱脂工程の説明図。Explanatory drawing of degreasing process. 含浸工程の説明図。Explanatory drawing of impregnation process. 変更例の熱交換器の断面図。Sectional drawing of the heat exchanger of the modified example. 変更例の熱交換器の断面図。Sectional drawing of the heat exchanger of the modified example. 変更例の熱交換器の断面図。Sectional drawing of the heat exchanger of the modified example. 変更例の熱交換器の断面図。Sectional drawing of the heat exchanger of the modified example. 変更例の熱交換器の断面図。Sectional drawing of the heat exchanger of the modified example. 変更例の熱交換器の断面図。Sectional drawing of the heat exchanger of the modified example. シミュレーションを行った熱交換器の第1流路における各寸法を示す模式図。The schematic diagram which shows each dimension in the 1st flow path of the heat exchanger which performed the simulation. (a)〜(e)は、シミュレーションによる流速コンター図。(A) to (e) are flow velocity contour diagrams by simulation. (a)は、従来技術の熱交換器の斜視図、(b)は、(a)の19b−19b線断面図、(c)は、(a)の19c−19c線断面図。(A) is a perspective view of a heat exchanger of the prior art, (b) is a sectional view taken along line 19b-19b of (a), and (c) is a sectional view taken along line 19c-19c of (a).

以下、熱交換器の一実施形態を説明する。
図1及び図2に示すように、熱交換器10は、矩形筒状の周壁11と、周壁11の内部を周壁11の軸方向に延びる複数の第1セル13及び複数の第2セル14に区画する区画壁12とを備えている。矩形筒状の周壁11は、対向する一対の縦側壁11aと対向する一対の横側壁11bとを有し、周壁11の軸方向に直交する断面形状が横長の長方形をなすように構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the heat exchanger will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the heat exchanger 10 has a rectangular tubular peripheral wall 11 and a plurality of first cells 13 and a plurality of second cells 14 extending in the axial direction of the peripheral wall 11 inside the peripheral wall 11. It is provided with a partition wall 12 for partitioning. The rectangular tubular peripheral wall 11 has a pair of vertical side walls 11a facing each other and a pair of horizontal side walls 11b facing each other, and is configured such that the cross-sectional shape orthogonal to the axial direction of the peripheral wall 11 forms a horizontally long rectangle. ..

図2に示すように、区画壁12は、周壁11の軸方向に直交する断面において、縦側壁11aと平行な区画壁12と、横側壁11bに平行な区画壁12とで格子状をなすように構成されている。区画壁12が構成するセル構造は特に限定されるものではないが、例えば、区画壁12の壁厚が0.1〜0.5mmであり、セル密度が、周壁11の軸方向に直交する断面1cmあたり15〜93セルであるセル構造とすることができる。また、熱交換器10の両端面、即ち周壁11の両端縁及び区画壁12の両端縁は、周壁11の軸方向に直交する平面状に形成されている。 As shown in FIG. 2, the partition wall 12 has a cross section orthogonal to the axial direction of the peripheral wall 11 so that the partition wall 12 parallel to the vertical side wall 11a and the partition wall 12 parallel to the horizontal side wall 11b form a grid pattern. It is configured in. The cell structure formed by the partition wall 12 is not particularly limited. For example, a cross section in which the wall thickness of the partition wall 12 is 0.1 to 0.5 mm and the cell density is orthogonal to the axial direction of the peripheral wall 11. It can have a cell structure of 15 to 93 cells per 1 cm 2 . Further, both end faces of the heat exchanger 10, that is, both end edges of the peripheral wall 11 and both end edges of the partition wall 12 are formed in a plane shape orthogonal to the axial direction of the peripheral wall 11.

図3及び図4に示すように、第1セル13は、液状の第1流体を流通させるセルであり、その両端部が共に封止部22によって封止されている。第2セル14は、第2流体を流通させるセルであり、その両端部が共に開放されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the first cell 13 is a cell through which a liquid first fluid flows, and both ends thereof are sealed by a sealing portion 22. The second cell 14 is a cell through which a second fluid flows, and both ends thereof are open.

液状の第1流体としては特に限定されず、例えば、公知の熱媒体を用いることができる。公知の熱媒体としては、例えば、冷却水(Long Life Coolant:LLC)や、エチレングリコール等の有機溶剤が挙げられる。第2流体としては特に限定されず、例えば、内燃機関の排気ガスが挙げられる。 The liquid first fluid is not particularly limited, and for example, a known heat medium can be used. Known heat media include, for example, cooling water (Long Life Coolant: LLC) and organic solvents such as ethylene glycol. The second fluid is not particularly limited, and examples thereof include exhaust gas from an internal combustion engine.

図2に示すように、周壁11の軸方向に直交する断面において、第1セル13の断面形状と第2セル14の断面形状は、全て同じである。
図2に示すように、熱交換器10は、周壁11の縦側壁11aに沿って第1セル13のみが配列した複数の第1セル列13aを備える。本実施形態においては、周壁11の縦側壁11aに平行な方向が第1方向となる。以下、周壁11の縦側壁11aに平行な方向を第1方向と記載する。
As shown in FIG. 2, in the cross section orthogonal to the axial direction of the peripheral wall 11, the cross-sectional shape of the first cell 13 and the cross-sectional shape of the second cell 14 are all the same.
As shown in FIG. 2, the heat exchanger 10 includes a plurality of first cell rows 13a in which only the first cell 13 is arranged along the vertical side wall 11a of the peripheral wall 11. In the present embodiment, the direction parallel to the vertical side wall 11a of the peripheral wall 11 is the first direction. Hereinafter, the direction parallel to the vertical side wall 11a of the peripheral wall 11 will be referred to as the first direction.

また、熱交換器10は、周壁11の横側壁11bに沿った方向における隣り合う第1セル列13aの間に位置して、縦側壁11aに沿って第2セル14のみが配列した第2セル列を備える。隣接する第1セル13のセル列の間に配置される第2セル列の列数は、特に限定されるものではないが、例えば、第2流体が内燃機関の排気ガス等の気体である場合には、第2セル列の列数を2以上とすることが好ましく、3〜4列とすることがより好ましい。 Further, the heat exchanger 10 is located between adjacent first cell rows 13a in the direction along the lateral side wall 11b of the peripheral wall 11, and only the second cell 14 is arranged along the vertical side wall 11a. Have a row. The number of rows of the second cell row arranged between the cell rows of the adjacent first cell 13 is not particularly limited, but for example, when the second fluid is a gas such as exhaust gas of an internal combustion engine. The number of columns in the second cell column is preferably 2 or more, and more preferably 3 to 4 columns.

図3に示すように、第1セル列13aの軸方向の一方側(図面右側)の端部には、第1方向に延びるように形成されて、第1方向に隣接する第1セル13同士を連通する流入側連通部15aが設けられている。流入側連通部15aにおける第1方向の一方側の端部は、周壁11(横側壁11b)に開口するとともに、同他方側の端部は、第1方向において最も他方側に位置する第1セル13にまで達している。 As shown in FIG. 3, at the end of the first cell row 13a on one side (right side in the drawing) in the axial direction, the first cells 13 are formed so as to extend in the first direction and are adjacent to each other in the first direction. An inflow side communication portion 15a is provided to communicate with the above. One end of the inflow side communication portion 15a in the first direction opens to the peripheral wall 11 (horizontal side wall 11b), and the other end of the inflow side communication portion 15a is the first cell located on the farthest side in the first direction. It has reached 13.

また、第1セル列13aの軸方向の他方側(図面左側)の端部には、第1方向に延びるように形成されて、第1方向に隣接する第1セル13同士を連通する流出側連通部15bが設けられている。流出側連通部15bにおける第1方向の一方側の端部は、周壁11(横側壁11b)に開口するとともに、同他方側の端部は、第1方向において最も他方側に位置する第1セル13にまで達している。 Further, at the end of the first cell row 13a on the other side (left side in the drawing) in the axial direction, the outflow side is formed so as to extend in the first direction and communicates with the first cells 13 adjacent to the first cell. A communication portion 15b is provided. One end of the outflow side communication portion 15b in the first direction opens to the peripheral wall 11 (horizontal side wall 11b), and the other end of the outflow side communication portion 15b is the first cell located on the farthest side in the first direction. It has reached 13.

図3に示すように、流入側連通部15a及び流出側連通部15bは、第1セル13の両端部を封止する封止部22の内面に沿って形成されている。軸方向の一方側(図面右側)の端部に設けられた封止部22の内面22aは、軸方向に直交する垂直面となっている。したがって、流入側連通部15aの軸方向長さL1は、第1方向の全体にわたって同じ長さである。 As shown in FIG. 3, the inflow side communication portion 15a and the outflow side communication portion 15b are formed along the inner surface of the sealing portion 22 that seals both end portions of the first cell 13. The inner surface 22a of the sealing portion 22 provided at the end on one side (right side in the drawing) in the axial direction is a vertical surface orthogonal to the axial direction. Therefore, the axial length L1 of the inflow side communication portion 15a is the same length throughout the first direction.

また、軸方向の他方側(図面左側)の端部に設けられた封止部22の内面22bは、軸方向に対して傾斜する傾斜面となっている。したがって、流出側連通部15bは、封止部22の内面22bにより構成される軸方向端部側の端面(以下、端面22bという。)が、軸方向に対して斜めとなる平面となっている。これにより、流出側連通部15bの軸方向長さL2は、第1方向の他方側(周壁11に開口しない側)の端部から第1方向の一方側(周壁11に開口する側)の端部に向かって、第1方向の全体に亘って徐々に長くなっている。したがって、本実施形態においては、流出側連通部15bが拡張連通部となる。拡張連通部(流出側連通部15b)における端面22bの軸方向に対する傾斜角度Θは、95°以上であることが好ましく、95°以上115°以下であることがより好ましい。 Further, the inner surface 22b of the sealing portion 22 provided at the end on the other side (left side in the drawing) in the axial direction is an inclined surface inclined with respect to the axial direction. Therefore, the outflow side communication portion 15b has a plane in which the end surface (hereinafter referred to as the end surface 22b) on the axial end side formed by the inner surface 22b of the sealing portion 22 is oblique to the axial direction. .. As a result, the axial length L2 of the outflow side communication portion 15b is from the end of the other side of the first direction (the side that does not open to the peripheral wall 11) to the end of one side of the first direction (the side that opens to the peripheral wall 11). It gradually becomes longer toward the portion over the entire first direction. Therefore, in the present embodiment, the outflow side communication portion 15b serves as the extended communication portion. The inclination angle Θ of the end face 22b in the extended communication portion (outflow side communication portion 15b) with respect to the axial direction is preferably 95 ° or more, and more preferably 95 ° or more and 115 ° or less.

図3に示すように、熱交換器10の内部には、流入側連通部15a、第1セル13、及び流出側連通部15bにより構成され、流入側連通部15aの開口を流入口とし、流出側連通部15bの開口を流出口とする略U字状の第1流路17が、各第1セル列13aにそれぞれ形成されている。 As shown in FIG. 3, the inside of the heat exchanger 10 is composed of an inflow side communication portion 15a, a first cell 13, and an outflow side communication portion 15b, and the opening of the inflow side communication portion 15a is used as an inflow port and flows out. A substantially U-shaped first flow path 17 having an opening of the side communication portion 15b as an outlet is formed in each first cell row 13a.

また、図4に示すように、熱交換器10の内部には、第2セル14により構成され、周壁11の軸方向両端部を流入口又は流出口とする第2流路18が形成されている。本実施形態においては、軸方向において、拡張連通部である流出側連通部15bが位置する側の端部が第2流路18の流入口となっている。そして、上記構成の熱交換器10は、第1流路17を流れる液状の第1流体と、第2流路18を流れる第2流体との間で、区画壁12を介して熱交換を行うことができる。 Further, as shown in FIG. 4, a second flow path 18 composed of a second cell 14 and having both ends in the axial direction of the peripheral wall 11 as an inlet or an outlet is formed inside the heat exchanger 10. There is. In the present embodiment, in the axial direction, the end on the side where the outflow side communication portion 15b, which is the expansion communication portion, is located is the inflow port of the second flow path 18. Then, the heat exchanger 10 having the above configuration exchanges heat between the liquid first fluid flowing through the first flow path 17 and the second fluid flowing through the second flow path 18 via the partition wall 12. be able to.

次に、第1流路17内における第1流体の流れについて説明する。
図3に示すように、第1流体は、流入側連通部15aの開口から熱交換器10内の第1流路17に供給される。第1流路17に供給された第1流体は、流入側連通部15aに沿って第1方向の他方側へ流れつつ、流入側連通部15a側に開口する各第1セル13に分岐して流れ込む。
Next, the flow of the first fluid in the first flow path 17 will be described.
As shown in FIG. 3, the first fluid is supplied to the first flow path 17 in the heat exchanger 10 through the opening of the inflow side communication portion 15a. The first fluid supplied to the first flow path 17 branches to each first cell 13 that opens to the inflow side communication portion 15a side while flowing to the other side in the first direction along the inflow side communication portion 15a. It flows in.

そして、第1流体は、各第1セル13内を軸方向に沿って流れ、流出側連通部15bにて合流しつつ、流出側連通部15bに沿って第1方向の一方側へと流れる。ここで、流出側連通部15bは、第1方向の一方側(周壁11に開口している側)に向かって、軸方向長さL2が徐々に長くなる拡張連通部となっている。そのため、流出側連通部15bに流入した第1流体は、軸方向に対して斜めとなる平面状の端面22bに沿って流れること、及び流出側連通部15bにおいて相対的に広い側へと流れようとすることにより、第1方向の一方側(周壁11に開口している側)へと積極的に誘導される。そして、流出側連通部15bを第1方向の一方側へと流れた第1流体は、流出側連通部15bの開口から熱交換器10外に排出される。 Then, the first fluid flows in each of the first cells 13 along the axial direction, merges at the outflow side communication portion 15b, and flows to one side in the first direction along the outflow side communication portion 15b. Here, the outflow side communication portion 15b is an expansion communication portion in which the axial length L2 gradually becomes longer toward one side in the first direction (the side opening to the peripheral wall 11). Therefore, the first fluid flowing into the outflow side communication portion 15b will flow along the planar end surface 22b that is oblique to the axial direction, and will flow to the relatively wide side in the outflow side communication portion 15b. By doing so, the user is positively guided to one side in the first direction (the side open to the peripheral wall 11). Then, the first fluid flowing through the outflow side communication portion 15b to one side in the first direction is discharged to the outside of the heat exchanger 10 through the opening of the outflow side communication portion 15b.

なお、熱交換器10の周壁11、区画壁12、及び封止部22を構成する材料は特に限定されるものではなく、公知の熱交換器に用いられる材料を用いることができ、例えば、炭化ケイ素、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物が挙げられる。これらの中でも、炭化ケイ素を主成分として含む材料は、他のセラミック材料に比べて熱伝導率が高く、熱交換効率を高くすることができるため好ましい。ここで、「主成分」とは、50質量%以上を意味するものとする。炭化ケイ素を主成分として含む材料としては、例えば、炭化ケイ素の粒子と金属ケイ素の粒子を含む材料が挙げられる。 The materials constituting the peripheral wall 11, the partition wall 12, and the sealing portion 22 of the heat exchanger 10 are not particularly limited, and materials used in known heat exchangers can be used, for example, carbide. Examples thereof include carbides such as silicon, tantalum carbide and tungsten carbide, and nitrides such as silicon nitride and boron nitride. Among these, a material containing silicon carbide as a main component is preferable because it has a higher thermal conductivity than other ceramic materials and can increase the heat exchange efficiency. Here, the "main component" is assumed to mean 50% by mass or more. Examples of the material containing silicon carbide as a main component include a material containing silicon carbide particles and metallic silicon particles.

次に、図5〜10に基づいて、本実施形態の熱交換器の一製造方法について説明する。熱交換器は、以下に記載する成形工程、加工工程、脱脂工程、含浸工程を順に経ることにより製造される。 Next, one manufacturing method of the heat exchanger of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 10. The heat exchanger is manufactured by going through the molding step, the processing step, the degreasing step, and the impregnation step described below in this order.

(成形工程)
熱交換器の成形に用いる原料として、炭化ケイ素粒子と、有機バインダーと、分散媒とを含有する粘土状の混合物を調製する。図5に示すように、この粘土状の混合物を用いて、矩形筒状の周壁11と、周壁11の内部を周壁11の軸方向に延びる複数のセルCに区画する区画壁12とを備える成形体20を成形する。この成形体20は、全てのセルCについて、その両端が開放された状態となっている。成形体20は、例えば、押し出し成形により成形することができる。得られた成形体20に対して、成形体20を乾燥させる乾燥処理を行う。
(Molding process)
A clay-like mixture containing silicon carbide particles, an organic binder, and a dispersion medium is prepared as a raw material used for molding the heat exchanger. As shown in FIG. 5, this clay-like mixture is used to form a rectangular tubular peripheral wall 11 and a partition wall 12 for partitioning the inside of the peripheral wall 11 into a plurality of cells C extending in the axial direction of the peripheral wall 11. Mold the body 20. Both ends of the molded body 20 are open for all cells C. The molded body 20 can be molded by, for example, extrusion molding. The obtained molded product 20 is subjected to a drying treatment for drying the molded product 20.

(加工工程)
加工工程では、成形体における一部のセルの両端部を封止する第1加工、及び成形体に流入側連通部及び流出側連通部を形成する第2加工を行う。
(Processing process)
In the processing step, a first process of sealing both ends of some cells in the molded body and a second process of forming an inflow side communication portion and an outflow side communication portion in the molded body are performed.

図6に示すように、第1加工では、成形体20に形成される複数のセルCのうち、第1セルを構成するセルCの両端部に対して、成形工程において用いた粘土状の混合物を充填して、当該セルCの両端部を封止する封止部22を形成する。その後、成形体20に対して、封止部22を乾燥させる乾燥処理を行う。 As shown in FIG. 6, in the first processing, of the plurality of cells C formed in the molded body 20, the clay-like mixture used in the molding step is applied to both ends of the cells C constituting the first cell. To form a sealing portion 22 that seals both ends of the cell C. After that, the molded body 20 is subjected to a drying treatment for drying the sealing portion 22.

第2加工では、例えば、加熱された加工具を成形体に接触させる方法を用いて、成形体における周壁、区画壁、及び封止部の一部を除去して、流入側連通部及び流出側連通部を形成する。 In the second processing, for example, by using a method of bringing a heated processing tool into contact with the molded body, a part of the peripheral wall, the partition wall, and the sealing portion in the molded body is removed, and the inflow side communication portion and the outflow side are removed. Form a communication part.

具体的には、図7に示すように、流入側連通部に対応する外形状を有するブレード状の加工具21aと、及び流出側連通部に対応する外形状を有するブレード状の加工具21bを用意する。この加工具21a,21bは、耐熱性の金属(例えば、ステンレス鋼)により形成され、その厚さは、セルCの幅を超えない厚さに設定されている。次に、成形体20に含まれる有機バインダーが焼失する温度となるようにブレードを加熱する。例えば、有機バインダーがメチルセルロースである場合には、ブレードを400℃以上に加熱する。 Specifically, as shown in FIG. 7, a blade-shaped processing tool 21a having an outer shape corresponding to the inflow side communication portion and a blade-shaped processing tool 21b having an outer shape corresponding to the outflow side communication portion are provided. prepare. The processing tools 21a and 21b are made of a heat-resistant metal (for example, stainless steel), and the thickness thereof is set so as not to exceed the width of the cell C. Next, the blade is heated so that the temperature at which the organic binder contained in the molded product 20 is burned out is reached. For example, when the organic binder is methyl cellulose, the blade is heated to 400 ° C. or higher.

そして、加熱された加工具21a,21bを、第1方向の一方側から成形体20に差し込んだ後、これを引き抜く。このとき、加熱された加工具21a,21bと成形体20とが接触すると、その接触部分において成形体20に含まれる有機バインダーが燃焼して焼失する。そのため、成形体20に対する加工具21a,21bの挿入抵抗は非常に小さいものとなり、加工具21a,21bの挿入時に、挿入された部分の周辺部分に変形や破壊が生じ難い。また、有機バインダーが焼失することによって、発生する加工屑の量が減少する。 Then, the heated processing tools 21a and 21b are inserted into the molded body 20 from one side in the first direction, and then pulled out. At this time, when the heated processing tools 21a and 21b come into contact with the molded body 20, the organic binder contained in the molded body 20 burns and burns out at the contact portion. Therefore, the insertion resistance of the processing tools 21a and 21b to the molded body 20 is very small, and when the processing tools 21a and 21b are inserted, the peripheral portion of the inserted portion is unlikely to be deformed or broken. In addition, the amount of processing waste generated is reduced by burning the organic binder.

そして、図8に示すように、差し込まれた加工具21a,21bが引き抜かれることによって、流入側連通部15a及び流出側連通部15bが形成される。なお、拡張連通部(流出側連通部15b)における軸方向端部側の端面22bは、加工具21bとの接触によって封止部22の一部が除去されることにより形成される。上記の第1加工及び第2加工からなる加工工程を経ることにより、加工成形体が得られる。 Then, as shown in FIG. 8, the inserted processing tools 21a and 21b are pulled out to form the inflow side communication portion 15a and the outflow side communication portion 15b. The end face 22b on the axial end side of the extended communication portion (outflow side communication portion 15b) is formed by removing a part of the sealing portion 22 by contact with the processing tool 21b. A processed molded product is obtained by going through the processing steps including the first processing and the second processing described above.

(脱脂工程)
脱脂工程は、加工成形体を加熱することによって、加工成形体に含まれる有機バインダーを焼失させることにより、加工成形体から有機バインダーが除去された脱脂体を得る工程である。図9に示すように、脱脂工程を経ることにより、加工成形体から有機バインダーが除去されて、炭化ケイ素の粒子同士が接触した状態で配置された骨格部分を有する脱脂体30が得られる。
(Degreasing process)
The degreasing step is a step of obtaining a degreased body from which the organic binder has been removed from the processed molded product by burning the organic binder contained in the processed molded product by heating the processed molded product. As shown in FIG. 9, by going through the degreasing step, the organic binder is removed from the processed molded product, and a degreasing body 30 having a skeleton portion arranged in a state where the silicon carbide particles are in contact with each other is obtained.

(含浸工程)
含浸工程は、脱脂体の各壁の内部に金属ケイ素を含浸させる工程である。含浸工程においては、脱脂体に対して金属ケイ素の塊を接触させた状態として、金属ケイ素の融点以上(例えば、1450℃以上)に加熱する。これにより、図10に示すように、溶融した金属ケイ素が毛細管現象によって、脱脂体の骨格部分を構成する粒子間の隙間へ入り込み、同隙間に金属ケイ素が含浸される。
(Immersion process)
The impregnation step is a step of impregnating the inside of each wall of the degreased body with metallic silicon. In the impregnation step, the metal silicon lumps are brought into contact with the degreased body and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the metallic silicon (for example, 1450 ° C. or higher). As a result, as shown in FIG. 10, the molten metallic silicon enters the gaps between the particles constituting the skeleton portion of the degreased body by the capillary phenomenon, and the metallic silicon is impregnated in the gaps.

含浸工程の加熱処理は、脱脂工程の加熱処理から連続して行ってもよい。例えば、加工成形体に対して金属ケイ素の塊を接触させた状態として、金属ケイ素の融点未満の温度で加熱することにより有機バインダーを除去して脱脂体とした後、加熱温度を金属ケイ素の融点以上に上昇させ、溶融した金属ケイ素を脱脂体に含浸させる。 The heat treatment of the impregnation step may be performed continuously from the heat treatment of the degreasing step. For example, in a state where a mass of metallic silicon is in contact with a processed molded body, the organic binder is removed by heating at a temperature lower than the melting point of metallic silicon to form a degreased body, and then the heating temperature is set to the melting point of metallic silicon. It is raised above and the degreased body is impregnated with the molten metallic silicon.

上記の含浸工程を経ることにより、熱交換器が得られる。
ここで、本実施形態においては、脱脂工程以降の工程において特別な温度管理を行っている。すなわち、脱脂工程以降の工程においては、成形工程に用いた混合物に含まれる炭化ケイ素の焼結温度未満の温度下にて実施し、加工成形体、脱脂体を上記焼結温度以上の温度下に曝さないようにしている。したがって、脱脂工程においては、有機バインダーが焼失可能な温度以上、かつ上記焼結温度未満の温度で加熱を行う。同様に、含浸工程においては、金属ケイ素の融点以上、かつ上記焼結温度未満の温度で加熱を行う。
A heat exchanger can be obtained by going through the above impregnation step.
Here, in the present embodiment, special temperature control is performed in the steps after the degreasing step. That is, in the steps after the degreasing step, the process is carried out at a temperature lower than the sintering temperature of silicon carbide contained in the mixture used in the molding step, and the processed molded body and the degreased body are kept at a temperature equal to or higher than the above sintering temperature. I try not to expose it. Therefore, in the degreasing step, heating is performed at a temperature equal to or higher than the temperature at which the organic binder can be burnt and lower than the above sintering temperature. Similarly, in the impregnation step, heating is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of metallic silicon and lower than the above sintering temperature.

次に、本実施形態の作用及び効果について記載する。
(1)熱交換器は、筒状の周壁と、周壁の内部を周壁の軸方向に延びる複数の第1セル及び複数の第2セルに区画する区画壁とを備えている。また、軸方向両端部が封止された第1セルが、軸方向に直交する第1方向に並設されてなる第1セル列と、第1セル列の軸方向に並設され、隣接する第1セル同士を連通するとともに、第1方向の一端部が第1流体の流入口又は流出口として周壁に開口する連通部(流入側連通部及び流出側連通部)を備えている。連通部の一方(流出側連通部)は、第1方向における上記周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなるように設けられた拡張連通部であり、拡張連通部における軸方向端部側の端面は、軸方向に対して斜めとなる平面により構成されている。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
(1) The heat exchanger includes a tubular peripheral wall and a partition wall that divides the inside of the peripheral wall into a plurality of first cells and a plurality of second cells extending in the axial direction of the peripheral wall. Further, the first cell in which both ends in the axial direction are sealed is arranged side by side in the axial direction of the first cell row and adjacent to the first cell row formed in parallel in the first direction orthogonal to the axial direction. In addition to communicating the first cells with each other, one end in the first direction is provided with a communication portion (inflow side communication portion and outflow side communication portion) that opens into the peripheral wall as an inlet or outlet of the first fluid. One of the communication portions (outflow side communication portion) is an expansion communication portion provided so that the axial length gradually increases toward the side opening to the peripheral wall in the first direction, and the shaft in the expansion communication portion. The end face on the direction end side is composed of a plane that is oblique to the axial direction.

軸方向両端部が封止された第1セルからなる第1セル列に対して、周壁に開口する流入側連通部及び流出側連通部を設けることによって第1流体の流路が形成されている場合、流出側連通部の周壁に開口しない側の端部の角部は、第1流体の流通方向が大きく変わる箇所でもあることから、第1流体の滞留が特に生じやすい。 A flow path for the first fluid is formed by providing an inflow side communication portion and an outflow side communication portion that open in the peripheral wall with respect to the first cell row composed of the first cells in which both ends in the axial direction are sealed. In this case, the corner portion of the end portion on the side that does not open to the peripheral wall of the outflow side communication portion is also a portion where the flow direction of the first fluid changes significantly, so that the retention of the first fluid is particularly likely to occur.

上記構成によれば、連通部を、軸方向端部側の端面が上記の特定形状に構成された拡張連通部としたことによって、第1流体の流路は、滞留が生じやすい上記角部が除かれたような形状となるとともに、拡張連通部内を第1流体がスムーズに流通するようになる。その結果、上記角部における第1流体の滞留が抑制されて、熱交換器内における第1流体の沸騰が抑制される。 According to the above configuration, the communication portion is an extended communication portion whose end face on the axial end side is configured to have the above-mentioned specific shape, so that the first fluid flow path has the corner portion where retention is likely to occur. The shape will be as if it had been removed, and the first fluid will flow smoothly through the extended communication section. As a result, the retention of the first fluid at the corner is suppressed, and the boiling of the first fluid in the heat exchanger is suppressed.

なお、熱交換器内で第1流体が沸騰すると、その沸騰の衝撃によって熱交換器の強度が低下するおそれがある。そのため、熱交換器内における第1流体の沸騰を抑制することにより、熱交換器の長寿命化を図ることができる。また、熱交換器に求められる強度が低くなることにより、熱交換効率等の強度以外の要素を重視して熱交換器の材料を選択することも可能となり、材料選択の自由度が向上する。 When the first fluid boils in the heat exchanger, the strength of the heat exchanger may decrease due to the impact of the boiling. Therefore, the life of the heat exchanger can be extended by suppressing the boiling of the first fluid in the heat exchanger. Further, since the strength required for the heat exchanger is lowered, it is possible to select the material of the heat exchanger with an emphasis on factors other than the strength such as heat exchange efficiency, and the degree of freedom in material selection is improved.

(2)拡張連通部における軸方向端部側の端面の軸方向に対する傾斜角度が95°以上である。
上記構成によれば、第1流体の滞留をより効果的に抑制することができる。
(2) The inclination angle of the end face on the axial end side of the extended communication portion with respect to the axial direction is 95 ° or more.
According to the above configuration, the retention of the first fluid can be suppressed more effectively.

(3)拡張連通部における軸方向端部側の端面の軸方向に対する傾斜角度が115°以下である。
上記構成によれば、拡張連通部を設けたことに起因して、軸方向において、第1流体が流れる範囲(第1流路の形成範囲)に位置する第2流路の長さが過度に短くなることを抑制できる。これにより、熱交換器の熱交換効率の低下を抑制できる。
(3) The inclination angle of the end face on the axial end side of the extended communication portion with respect to the axial direction is 115 ° or less.
According to the above configuration, the length of the second flow path located in the range in which the first fluid flows (the formation range of the first flow path) in the axial direction is excessive due to the provision of the extended communication portion. It can suppress shortening. As a result, it is possible to suppress a decrease in heat exchange efficiency of the heat exchanger.

(4)第2流体の流通方向の上流側に位置する連通部は、拡張連通部である。
第2流体が高温である場合、熱交換器の内部における第2流体の流通方向の上流側の部分は、第2流体の熱により高温になりやすい。そのため、第2流体の流通方向の上流側に位置する連通部を拡張連通部とすることにより、第1流体の沸騰をより効果的に抑制することができる。
(4) The communication portion located on the upstream side in the flow direction of the second fluid is an extended communication portion.
When the second fluid has a high temperature, the portion inside the heat exchanger on the upstream side in the flow direction of the second fluid tends to become hot due to the heat of the second fluid. Therefore, the boiling of the first fluid can be suppressed more effectively by using the communication portion located on the upstream side in the flow direction of the second fluid as the expansion communication portion.

(5)流出口を有する連通部(流出側連通部)は、拡張連通部である。
流出口を有する連通部の周壁に開口しない側の端部は、流入口を有する連通部の周壁に開口しない側の端部と比較して、第1流体の滞留による沸騰が生じやすい傾向がある。そのため、流出口を有する連通部を拡張連通部とすることにより、第1流体の滞留による沸騰をより効果的に抑制することができる。
(5) The communication portion having an outlet (outflow side communication portion) is an extended communication portion.
The end of the communication portion having an inflow port that does not open to the peripheral wall tends to boil due to the retention of the first fluid as compared with the end of the communication portion that has an inflow port that does not open to the peripheral wall. .. Therefore, by using the communication portion having the outlet as the expansion communication portion, boiling due to the retention of the first fluid can be suppressed more effectively.

(6)第1セルの両端部を封止する封止部を備え、封止部の軸方向の長さを変化させることにより拡張連通部における軸方向端部側の端面が形成されている。
上記構成によれば、熱交換器における流出口側の端面の形状を、拡張連通部における軸方向端部側の端面に沿った形状以外の任意の形状(例えば、周壁の軸方向に直交する平面状)に形成することが可能になるため、熱交換器の設計の自由度が向上する。
(6) A sealing portion for sealing both ends of the first cell is provided, and an end face on the axial end side of the extended communication portion is formed by changing the axial length of the sealing portion.
According to the above configuration, the shape of the end face on the outlet side in the heat exchanger can be any shape other than the shape along the end face on the axial end side in the extended communication portion (for example, a plane orthogonal to the axial direction of the peripheral wall). Since it can be formed into a shape), the degree of freedom in designing the heat exchanger is improved.

(7)流入口及び流出口は共に、周壁における第1方向の同じ側(一方側)に開口している。
上記構成によれば、第1流路の流入口及び流出口が、周壁の同じ側に設けられているため、第1流体を給排するための流路部材を周壁の同じ側に取り付けることができる。これにより、流路部材を含めた熱交換器の設置スペースの低減を図ることができる。
(7) Both the inflow port and the outflow port are open on the same side (one side) of the peripheral wall in the first direction.
According to the above configuration, since the inflow port and the outflow port of the first flow path are provided on the same side of the peripheral wall, the flow path member for supplying and discharging the first fluid can be attached to the same side of the peripheral wall. it can. As a result, the installation space of the heat exchanger including the flow path member can be reduced.

(8)区画壁は、炭化ケイ素を主成分として含む。炭化ケイ素は、セラミック材料の中でも熱伝導率が高い材料であるため、区画壁の熱伝導率を高くすることができる。したがって、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。 (8) The partition wall contains silicon carbide as a main component. Since silicon carbide is a material having a high thermal conductivity among ceramic materials, the thermal conductivity of the partition wall can be increased. Therefore, the heat exchange efficiency of the heat exchanger can be improved.

(9)本実施形態の熱交換器は、上記のような温度管理下で製造されることにより、炭化ケイ素の粒子同士が接触した状態で配置されて骨格部分が形成され、この骨格部分の隙間に金属ケイ素が充填されて形状が保持されたものとなる。すなわち、炭化ケイ素の粒子同士は、焼結による結合部(ネック)を有していない状態となっている。これにより、熱交換器の使用中に、内部の温度差に起因して区画壁の内部にひずみが生じても、炭化ケイ素の粒子間のネックに亀裂が生じることを抑制することができる。また、ネックを介して亀裂が伸展することを抑制することができる。 (9) The heat exchanger of the present embodiment is manufactured under the temperature control as described above, so that the silicon carbide particles are arranged in contact with each other to form a skeleton portion, and a gap in the skeleton portion is formed. Is filled with metallic silicon to maintain its shape. That is, the silicon carbide particles do not have a bonded portion (neck) due to sintering. This makes it possible to prevent cracks in the neck between the silicon carbide particles even if strain occurs inside the partition wall due to the internal temperature difference during use of the heat exchanger. In addition, it is possible to prevent the crack from extending through the neck.

本実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。また、上記実施形態の構成や以下の変更例に示す構成を適宜組み合わせて実施することも可能である。
・図11に示すように、流出口側の連通部及び流入口側の連通部の両方を拡張連通部としてもよい。また、流入口側の連通部のみを拡張連通部としてもよい。
This embodiment can also be modified and implemented as follows. It is also possible to appropriately combine the configurations of the above-described embodiment and the configurations shown in the following modified examples.
-As shown in FIG. 11, both the communication portion on the outlet side and the communication portion on the inlet side may be used as the expansion communication portion. Further, only the communication portion on the inflow port side may be used as the expansion communication portion.

・図12に示すように、流出口(流出口側の連通部の開口)と、流入口(流入側の連通部)とが異なる方向に開口する構成であってもよい。
・図13に示すように、拡張連通部は、軸方向端部側の端面が、軸方向端部側に凸となるアール面等の曲面であることにより、周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなる形状であってもよい。
-As shown in FIG. 12, the outlet (opening of the communication portion on the outlet side) and the inlet (communication portion on the inflow side) may be configured to open in different directions.
As shown in FIG. 13, the extended communication portion has a curved surface such as a rounded surface whose end surface on the axial end side is convex toward the axial end side, so that the extended communication portion has an axis toward the side opening to the peripheral wall. The shape may be such that the directional length gradually increases.

・図14及び図15に示すように、拡張連通部は、軸方向端部側の端面が、軸方向端部側に凸となるアール面等の曲面と、第1方向における曲面の端部から当該端部の接線方向に延びる平面との組み合わせ面であることにより、周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなる形状であってもよい。なお、図14は、軸方向端部側の端面における周壁に開口する側に、平面が位置する組み合わせ面を示す例であり、図15は、軸方向端部側の端面における周壁に開口する側に、曲面が位置する組み合わせ面を示す例である。 As shown in FIGS. 14 and 15, the extended communication portion is formed from a curved surface such as a rounded surface in which the end surface on the axial end side is convex toward the axial end side and the end surface of the curved surface in the first direction. Since it is a combination surface with a plane extending in the tangential direction of the end portion, the shape may be such that the axial length gradually increases toward the side opening to the peripheral wall. Note that FIG. 14 is an example showing a combination surface in which a plane is located on the side that opens to the peripheral wall on the end surface on the axial end side, and FIG. 15 shows the side that opens to the peripheral wall on the end surface on the axial end side. This is an example showing a combination surface on which a curved surface is located.

・熱交換器の外形状は特に限定されるものではない。例えば、図16に示すように、第1方向において封止部22の長さを一定にする等して、拡張連通部における軸方向端部側の端面の形状に沿った端面10aを有する形状の熱交換器であってもよい。すなわち、拡張連通部が設けられている部分において、拡張連通部の軸方向長さが短い部分ほど、周壁及び区画壁の軸方向長さが短くなっていてもよい。この場合には、熱交換器の小型化を図ることができる。 -The outer shape of the heat exchanger is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 16, the shape has an end surface 10a that follows the shape of the end surface on the axial end side of the extended communication portion by making the length of the sealing portion 22 constant in the first direction. It may be a heat exchanger. That is, in the portion where the extended communication portion is provided, the shorter the axial length of the extended communication portion, the shorter the axial length of the peripheral wall and the partition wall may be. In this case, the heat exchanger can be miniaturized.

・第2流体の流通方向の下流側に位置する連通部を拡張連通部としてもよいし、第2流体の流通方向の上流側に位置する連通部及び下流側に位置する連通部の両方を拡張連通部としてもよい。 -The communication portion located on the downstream side in the flow direction of the second fluid may be used as the extended communication portion, or both the communication portion located on the upstream side and the communication portion located on the downstream side in the flow direction of the second fluid are expanded. It may be a communication part.

・第2流路における第2流体の流通方向に対する第1流路の流入口及び流出口の位置は特に限定されるものではない。例えば、第2流体の流通方向の上流側に第1流路の流入口が位置し、同下流側に流出口が位置するように構成してもよい。 -The positions of the inflow port and the outflow port of the first flow path with respect to the flow direction of the second fluid in the second flow path are not particularly limited. For example, the inflow port of the first flow path may be located on the upstream side in the flow direction of the second fluid, and the outflow port may be located on the downstream side.

・第1セルは、それぞれ異なる断面形状を有していてもよい。また、第2セルは、それぞれ異なる断面形状を有していてもよい。
・周壁は、矩形筒状に限定されるものではなく、例えば、矩形筒状以外の多角筒状であってもよいし、円筒状や楕円筒状であってもよい。
-The first cell may have a different cross-sectional shape. Further, the second cell may have a different cross-sectional shape.
-The peripheral wall is not limited to a rectangular cylinder, and may be, for example, a polygonal cylinder other than a rectangular cylinder, or a cylindrical or elliptical cylinder.

・本実施形態では、周壁と区画壁とが、炭化ケイ素を主成分として含む材料で構成されていたが、この態様に限定されない。区画壁のみが、炭化ケイ素を主成分として含む材料で構成されていてもよく、周壁と区画壁とが、炭化ケイ素を主成分として含む材料以外で構成されていてもよい。 -In the present embodiment, the peripheral wall and the partition wall are made of a material containing silicon carbide as a main component, but the present invention is not limited to this embodiment. Only the partition wall may be composed of a material containing silicon carbide as a main component, and the peripheral wall and the partition wall may be composed of a material other than the material containing silicon carbide as a main component.

以下、上記実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。
熱交換器の第1流路について、拡張連通部の形状を異ならせた実施例1〜4及び比較例における第1流路内の第1流体の流速分布をシミュレーションにより求めた。
Hereinafter, an example in which the above embodiment is further embodied will be described.
Regarding the first flow path of the heat exchanger, the flow velocity distribution of the first fluid in the first flow path in Examples 1 to 4 and Comparative Examples in which the shape of the extended communication portion was different was obtained by simulation.

(シミュレーション条件)
シミュレーション条件は以下のとおりである。また、シミュレーションを行った熱交換器の第1流路における各寸法を図17に示す。
(Simulation conditions)
The simulation conditions are as follows. Further, FIG. 17 shows each dimension in the first flow path of the simulated heat exchanger.

第1セルの形状(縦A1×横A2×長さA3):1.2mm×1.2mm×80mm
第1セル列を構成する第1セルの数n:24個
流入口及び流出口の形状(縦B1×横B2):10mm×1.2mm
流入側連通部及び流出側連通部の長さB3:35mm
区画壁の厚さC:0.25mm
拡張連通部の形状(軸方向端部側の端面の軸方向に対する傾斜角度Θ):125°(実施例1)、110°(実施例2)、100°(実施例3)、95°(実施例4)、90°(比較例)
第1流体の流量:10L/min
シミュレーションソフト:Fluent(登録商標)(ANSYS社製)
(シミュレーション結果)
図18にシミュレーション結果の流速コンター図を示す。流速コンター図においては、色の濃淡により部位毎の流速を示しており、色の濃い部分ほど流速が速く、色の薄い部分ほど流速が遅くなっている。なお、各流速コンター図の中央の白色部分は区画壁である。
First cell shape (length A1 x width A2 x length A3): 1.2 mm x 1.2 mm x 80 mm
Number of first cells constituting the first cell row n: 24 Inlet and outlet shapes (length B1 x width B2): 10 mm x 1.2 mm
Length of inflow side communication part and outflow side communication part B3: 35mm
Section wall thickness C: 0.25 mm
Shape of extended communication portion (inclination angle Θ of the end face on the axial end side with respect to the axial direction): 125 ° (Example 1), 110 ° (Example 2), 100 ° (Example 3), 95 ° (Implementation) Example 4), 90 ° (comparative example)
Flow rate of the first fluid: 10 L / min
Simulation software: Fluent (registered trademark) (manufactured by Ansys)
(simulation result)
FIG. 18 shows a flow velocity contour diagram of the simulation result. In the flow velocity contour diagram, the flow velocity for each part is shown by the shade of color. The darker the color, the faster the flow velocity, and the lighter the color, the slower the flow velocity. The white part in the center of each flow velocity contour diagram is the partition wall.

図18(e)に示すように、拡張連通部を設けない比較例の場合(Θ=90°)には、流入側連通部及び流出側連通部における周壁に開口しない側の端部の角部に、第1流体が滞留して流速が著しく遅くなる部分が生じている。一方、図18(a)〜(d)に示すように、拡張連通部を設けた実施例1〜4の場合(Θ=125°、110°、100°、95°)には、比較例と比較して、流出側連通部における上記角部に生じる、第1流体が滞留する部分の範囲が減少している。そして、その減少度合は、拡張連通部における軸方向端部側の端面の傾斜角度Θが大きくなるにしたがって大きくなっている。また、拡張連通部における軸方向端部側の端面の形状を図13〜15に示すような形状とした場合にも同様のシミュレーション結果が得られた。 As shown in FIG. 18E, in the case of the comparative example in which the extended communication portion is not provided (Θ = 90 °), the corner portion of the end portion of the inflow side communication portion and the outflow side communication portion that does not open to the peripheral wall. In addition, there is a portion where the first fluid stays and the flow velocity becomes significantly slow. On the other hand, as shown in FIGS. 18 (a) to 18 (d), in the cases of Examples 1 to 4 (Θ = 125 °, 110 °, 100 °, 95 °) in which the extended communication portion is provided, it is different from the comparative example. In comparison, the range of the portion where the first fluid stays in the corner portion of the outflow side communication portion is reduced. The degree of decrease increases as the inclination angle Θ of the end face on the axial end side in the extended communication portion increases. Further, the same simulation result was obtained when the shape of the end face on the axial end side in the extended communication portion was made as shown in FIGS. 13 to 15.

L1,L2…軸方向長さ、10…熱交換器、11…周壁、12…区画壁、13…第1セル、13a…第1セル列、14…第2セル、15a…流入側連通部、15b…流出側連通部、16…第1流路、17…第2流路、22…封止部。
L1, L2 ... Axial length, 10 ... Heat exchanger, 11 ... Circumferential wall, 12 ... Partition wall, 13 ... 1st cell, 13a ... 1st cell row, 14 ... 2nd cell, 15a ... Inflow side communication part, 15b ... Outflow side communication part, 16 ... 1st flow path, 17 ... 2nd flow path, 22 ... Sealing part.

Claims (4)

筒状の周壁と、前記周壁の内部を前記周壁の軸方向に延びる複数の第1セル及び複数の第2セルに区画する区画壁とを備え、前記第1セルを流通する液状の第1流体と、前記第2セルを流通する第2流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、
軸方向両端部が封止された前記第1セルが、前記軸方向に直交する第1方向に並設されてなる第1セル列と、
前記第1セル列の軸方向に並設され、隣接する前記第1セル同士を連通するとともに、前記第1方向の一端部が前記第1流体の流入口又は流出口として前記周壁に開口する一対の連通部とを備え、
前記連通部の少なくとも一方は、前記第1方向における前記周壁に開口する側に向かって軸方向長さが徐々に長くなるように設けられた拡張連通部であり、
前記拡張連通部における軸方向端部側の端面は、
前記軸方向に対して斜めとなる平面、
又は軸方向端部側に凸となる曲面、
又は軸方向端部側に凸となる曲面と、前記第1方向における前記曲面の端部から当該端部の接線方向に延びる平面との組み合わせ面
により構成されていることを特徴とする熱交換器。
A liquid first fluid flowing through the first cell, comprising a tubular peripheral wall and a partition wall that divides the inside of the peripheral wall into a plurality of first cells and a plurality of second cells extending in the axial direction of the peripheral wall. And a heat exchanger in which heat exchange is performed between the second fluid and the second fluid flowing through the second cell.
The first cell row in which both ends in the axial direction are sealed is arranged side by side in the first direction orthogonal to the axial direction.
A pair that are juxtaposed in the axial direction of the first cell row, communicate with each other, and one end of the first direction opens into the peripheral wall as an inlet or outlet of the first fluid. Equipped with a communication part of
At least one of the communication portions is an expansion communication portion provided so that the axial length gradually increases toward the side opening to the peripheral wall in the first direction.
The end face on the axial end side of the extended communication portion is
A plane that is oblique to the axial direction,
Or a curved surface that is convex toward the end in the axial direction,
Alternatively, a heat exchanger characterized in that it is composed of a combined surface of a curved surface that is convex toward the end side in the axial direction and a plane that extends from the end of the curved surface in the first direction in the tangential direction of the end. ..
前記第2流体の流通方向の上流側に位置する前記連通部は、前記拡張連通部である請求項1に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1, wherein the communication portion located on the upstream side in the flow direction of the second fluid is the expansion communication portion. 前記拡張連通部の軸方向端部側の端面が設けられている部分において、前記拡張連通部の軸方向長さが短い部分ほど、前記周壁及び前記区画壁の軸方向の長さが短くなっている請求項1又は請求項2に記載の熱交換器。 In the portion where the end face on the axial end side of the extended communication portion is provided, the shorter the axial length of the extended communication portion, the shorter the axial length of the peripheral wall and the partition wall. The heat exchanger according to claim 1 or 2. 前記流入口及び前記流出口は共に、前記周壁における前記第1方向の同じ側に開口している請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱交換器。
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein both the inlet and the outlet are open on the same side of the peripheral wall in the first direction.
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