JP6956050B2 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器の製造方法に関する。

特許文献１には、熱交換器の製造方法について記載されている。
図１１に示すように、セラミック製のシート材５１の表面に円筒状のローラー５２を用いて複数のリブ５３を形成している。リブ５３を形成したシート材５１を複数積層して積層体を作製し、積層体を焼成した後、ケースに収納して熱交換器を製造している。

特開２００２−５５９３号公報

特許文献１の熱交換器では、複数のリブ５３は、シート材５１の一端側の端部から他端側の端部まで連続して設けられている。流体は、複数のリブ５３の間をリブ５３に沿って流通するため、流体の流れが整流状態となりやすい。流体の流れが整流状態であると、熱輸送を行いにくい。そのため、熱交換効率が低いという課題を有している。本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換効率を向上させることができる熱交換器の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の熱交換器の製造方法は、複数の第１流通路と、複数の第２流通路と、上記第１流通路と上記第２流通路を区画する区画壁とを備え、上記第１流通路を流通する第１流体と、上記第２流通路を流通する第２流体との間で上記区画壁を介して熱交換が行われる炭化ケイ素製の熱交換器の製造方法であって、上記第１流通路を有する第１成形体を成形する第１成形工程と、上記第２流通路を有する第２成形体を成形する第２成形工程と、上記第１成形体と上記第２成形体を積層させて積層体を得る積層工程と、上記積層体を脱脂して多孔体を得る脱脂工程と、上記多孔体に金属ケイ素を含浸させる含浸工程とを有し、上記第１成形工程は、筒状の周壁と上記周壁の内部を複数のセルに区画するセル壁とを有するハニカム成形体を複数成形するハニカム成形工程と、上記セル壁の位置をずらすようにして、複数の上記ハニカム成形体を上記周壁の軸方向に沿って配置する配置工程とを有することを要旨とする。

上記構成によれば、セル壁の位置をずらすようにして、複数のハニカム成形体を周壁の軸方向に沿って配置する配置工程を有することにより、第１流通路に凹凸を形成したり、第１流通路を分岐したりすることが可能になる。これにより、第１流通路を流通する第１流体と第1流通路を形成するセル壁との間に形成される熱の移動を阻害する境界層ができにくくなるため、第１流体の熱輸送を促進させることができる。そのため、熱交換効率を向上させることができる。

本発明の熱交換器の製造方法について、上記配置工程は、複数の同一形状のハニカム成形体を上記周壁の周方向に回転させた状態で配置することによって、セル壁の位置をずらしていることが好ましい。上記構成によれば、互いのセル壁の位置をずらした状態で軸方向に沿って配置することが容易になるため、配置工程を効率良く行うことができる。

本発明の熱交換器の製造方法について、上記ハニカム成形体において、上記セルは、上記第１成形体と上記第２成形体の積層方向と、当該積層方向に交差する方向の両方向に２列以上設けられていることが好ましい。上記構成によれば、第１流通路におけるセル壁の数を多くすることができるため、第１流通路を流通する第１流体の熱輸送を促進させることができる。これにより、熱交換効率を向上させることができる。

本発明の熱交換器の製造方法について、上記配置工程において、隣接する上記ハニカム成形体同士のセル壁の位置を、上記セル壁の厚さ以上にずらして配置することが好ましい。上記構成によれば、第１流通路を分岐させることができるため、第１流通路を流通する第１流体の熱輸送が促進されやすい。

本発明の熱交換器の製造方法について、上記配置工程において、上記ハニカム成形体を５個以上配置することが好ましい。上記構成によれば、第１流通路の凹凸もしくは分岐が多く形成できるため、より第１流通路を流通する第１流体の熱輸送が促進されやすい。

本発明の熱交換器の製造方法について、上記多孔体を焼成する焼成工程をさらに含むことが好ましい。上記構成によれば、多孔体が焼成されているため、含侵工程において破損しにくくすることができる。

本発明によれば、熱交換効率を向上させることができる。

熱交換器の斜視図。 図１の２−２線断面図。 図１の３−３線断面図。 第１成形工程（ハニカム成形工程）の説明図。 第１成形工程（配置工程）の説明図。 第２成形工程の説明図。 積層工程の説明図。 容器内に積層体を配置した状態を示す説明図。 容器内の温度変化を示すグラフ。 変更例の第１成形体の正面図。 従来技術の熱交換器における成形工程の説明図。

以下、熱交換器の一実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態の熱交換器１０は、第１流通路（ガス流通路Ｒ１）を備える第１流通部（ガス流通部２０）と、第２流通路（熱媒体流通路Ｒ２）を備える第２流通部（熱媒体流通部３０）とが並設された状態で構成されている。並設方向の両端部に熱媒体流通部３０が配置され、各熱媒体流通部３０の内側にガス流通部２０と熱媒体流通部３０とが交互に配置されている。そして、ガス流通路Ｒ１を流通するガスと、熱媒体流通路Ｒ２を流通する液状の熱媒体との間で、熱交換が行われるように構成されている。

次に、熱媒体流通部３０について説明する。
図１、２に示すように、熱媒体流通部３０は、同一形状で構成された矩形状の２枚の板材３１と、この２枚の板材３１を所定の間隔をおいて接続する複数の壁部３２とを備え、全体としてハニカム形状に構成されている。すなわち、２枚の板材３１の間に複数の壁部３２が設けられていることによって、板材３１の間に熱媒体流通路Ｒ２を構成する多数のセルＣ２が形成されている。セルＣ２は、一列に配列したセル列を構成している。２枚の板材３１、及び、２枚の板材３１を接続する複数の壁部３２は、熱媒体流通路Ｒ２を区画する区画壁として機能する。

ここで、図１に示すように、ガス流通部２０と熱媒体流通部３０が並設された方向を「幅方向ＤＸ」といい、セルＣ２の配列する方向を「前後方向ＤＹ」といい、セルＣ２の延びる方向を「上下方向ＤＺ」という。

図２に示すように、セルＣ２は、上下方向ＤＺの両端が開放されている。セルＣ２の上端の開口によって熱媒体の流入口１５ａが形成されるとともに、セルＣ２の下端の開口によって熱媒体の流出口１５ｂが形成され、流入口１５ａと流出口１５ｂの間に熱媒体流通路Ｒ２が形成されている。セルＣ２としては、例えば、板材３１及び壁部３２の壁厚が０．１〜０．５ｍｍであり、セルピッチが１〜１０ｍｍであるセル構造とすることができる。熱媒体流通路Ｒ２を流通する熱媒体としては、例えば、公知の液状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。

次に、ガス流通部２０について説明する。
図１、３に示すように、ガス流通部２０は、筒状の周壁２１と周壁２１の内部を複数のセルＣ１に区画するセル壁２２とを備え、全体としてハニカム形状に構成されている。すなわち、周壁２１の内部に、ガス流通路Ｒ１を構成する多数のセルＣ１が形成されている。セルＣ１は、幅方向ＤＸに３列配列するとともに、上下方向ＤＺに７列配列したセル列を構成している。筒状の周壁２１、及び、セル壁２２は、ガス流通路Ｒ１を区画する区画壁として機能する。

図３に示すように、セルＣ１は、前後方向ＤＹの両端が開放されている。セルＣ１の前後方向ＤＹ一端側の開口によってガスの流入口１６ａが形成されるとともに、セルＣ１の前後方向ＤＹ他端側の開口によってガスの流出口１６ｂが形成され、流入口１６ａと流出口１６ｂの間にガス流通路Ｒ１が形成されている。セルＣ１としては、例えば、周壁２１及びセル壁２２の壁厚が０．１〜０．５ｍｍであり、セルピッチが１〜１０ｍｍであるセル構造とすることができる。

図３に示すように、セルＣ１は、前後方向ＤＹにおいてガス流通路Ｒ１の長さを略５等分した各地点で、セル壁２２の位置が上下方向ＤＺにずれるようにして構成されている。具体的には、前後方向ＤＹに隣接するセル壁２２の位置が、上下方向ＤＺにセル壁２２の厚さ以上にずれた状態になっており、上下方向ＤＺにおける各セル壁２２の中間の位置に、前後方向ＤＹに隣接するセル壁２２が位置している。セル壁２２の位置がこのようにずれた状態になっていることにより、ガス流通路Ｒ１が複数枝分かれして、分岐した状態となる。

ガス流通路Ｒ１を流通するガスとしては、例えば、内燃機関の排気ガス、内燃機関への吸気ガスが挙げられる。
熱媒体流通部３０、及び、ガス流通部２０を構成する材料は、炭化ケイ素を主成分として含む炭化ケイ素製の材料である。炭化ケイ素を主成分として含む材料は、熱伝導率が高く、熱交換効率を高くすることができる。ここで、「主成分」とは、５０質量％以上を意味するものとする。

次に、熱交換器１０の流路構成について説明する。
図１に示すように、熱交換器１０は、ガス流通部２０と熱媒体流通部３０が接続された状態で構成されている。そして、熱媒体流通部３０のセルＣ２とガス流通部２０のセルＣ１とは、互いに直交する方向に延びるように構成されている。具体的には、熱媒体流通部３０のセルＣ２は、上下方向ＤＺに延びるように構成され、ガス流通部２０のセルＣ１は、前後方向ＤＹに延びるように構成されている。そして、ガス流通部２０のセルＣ１を流通するガスと、熱媒体流通部３０のセルＣ２を流通する熱媒体との間で、区画壁を介して熱交換が行われる。

図４〜９に基づいて、熱交換器１０の一製造方法について説明する。
熱交換器１０は、以下に記載する第１成形工程、第２成形工程、積層工程、脱脂工程、含浸工程を経ることにより製造される。

（第１成形工程）
第１成形工程は、筒状の周壁２１と周壁２１の内部を複数のセルＣ１に区画するセル壁２２とを有するハニカム成形体１７を複数成形するハニカム成形工程と、セル壁２２の位置をずらすようにして、複数のハニカム成形体１７を周壁２１の軸方向に沿って配置し、第１成形体（第１ハニカム成形体１８）を形成する配置工程とを有する。

[ハニカム成形工程]
ハニカム成形体１７の成形に用いる原料組成物として、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。

有機バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。これらの有機バインダーの中でも、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースが特に好ましい。また、上記の有機バインダーのうちの一種のみを用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。

分散媒としては、例えば、水、有機溶剤が挙げられる。有機溶剤としては、例えば、エタノールが挙げられる。また、上記の分散媒のうちの一種のみを用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。

また、混合物中にその他の成分を更に含有させてもよい。その他の成分としては、例えば、炭化ケイ素以外の材質からなるセラミック粒子、可塑剤、潤滑剤が挙げられる。炭化ケイ素以外の材質からなるセラミック粒子としては、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物からなるセラミック粒子が挙げられる。可塑剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物が挙げられる。潤滑剤としては、例えば、グリセリンが挙げられる。

図４に示すように、この粘土状の混合物を用いて、ハニカム成形体１７を成形する。このハニカム成形体１７は、例えば、押出成形により成形することができる。ハニカム成形体１７は、横断面が略正方形で構成される第１セルＣ１ａと、上下方向ＤＺの寸法が第１セルＣ１ａの略半分の寸法で構成されて、横断面が長方形で構成される第２セルＣ１ｂとを備える。第２セルＣ１ｂは、ガス流通部２０の上下方向ＤＺの一方の端部に位置するように設けられている。

[配置工程]
図４に示すように、同一形状のハニカム成形体１７を複数用意し、周壁２１の周方向に１８０度回転させた状態で、周壁２１の軸方向に沿って各ハニカム成形体１７を配置する。

図５に示すように、周壁２１の周方向に１８０度回転させた状態で同一形状のハニカム成形体１７を５個配置することによって、第１成形体（第１ハニカム成形体１８）を形成する。図３に示すように、第１ハニカム成形体１８は、前後方向ＤＹに隣接するセル壁２２の位置が、上下方向ＤＺにおいてセル壁２２の厚さ以上にずれた状態になる。具体的には、上下方向ＤＺにおける各セル壁２２の中間の位置に、前後方向ＤＹに隣接するセル壁２２が位置する状態となる。

各ハニカム成形体１７は、接着剤層を介して配置させてもよい。接着剤としては、無機バインダーと無機粒子の混合物を用いることができる。無機バインダーとしては、シリカゾル、アルミナゾルが挙げられ、無機粒子としては炭化ケイ素、窒化ケイ素が挙げられる。

（第２成形工程）
第２成形体の成形に用いる原料組成物としては、第１ハニカム成形体１８と同じ原料組成物からなる粘土状の混合物を用いる。

図６に示すように、この粘土状の混合物を用いて、第２成形体（第２ハニカム成形体１９）を成形する。この第２ハニカム成形体１９は、例えば、押出成形により成形することができる。

（積層工程）
図７に示すように、第１ハニカム成形体１８と第２ハニカム成形体１９を所定の順番で積層して、積層体２４を形成する。第１ハニカム成形体１８は、後述の脱脂工程及び含浸工程を経て、ガス流通部２０を構成する。第２ハニカム成形体１９は、後述の脱脂工程及び含浸工程を経て、熱媒体流通部３０を構成する。第１ハニカム成形体１８と第２ハニカム成形体１９は、接着剤層を介して積層させてもよい。接着剤としては、配置工程と同様の接着剤を用いることができる。必要に応じて、積層体２４に対して乾燥処理を行う。乾燥処理の具体的方法としては、例えば、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等を用いた乾燥処理が挙げられる。

（脱脂工程）
脱脂工程は、積層体を加熱することによって、積層体に含まれる有機分を焼失させる工程である。脱脂工程を経ることにより、炭化ケイ素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多孔体が得られる。

（含浸工程）
含浸工程は、多孔体の区画壁の内部に金属ケイ素を含浸させる工程である。含浸工程を経ることにより、区画壁を構成する炭化ケイ素粒子間に金属ケイ素が充填される。

ここで、本実施形態の製造方法では、脱脂工程及び含浸工程を、異なる温度域による多段階の加熱処理によって連続的に行う。
図８に示すように、グラファイト等からなる有底箱状の耐熱性の容器４０内に積層体２４を配置する。図８では、積層体２４について、その断面形状を省略して図示している。積層体２４は、容器４０の底面に配置された支持具４１の上に載置されることにより、支持具４１を介して容器４０内に配置される。支持具４１は、積層体２４の下面の一部のみに接触する大きさ及び形状に形成されており、積層体２４の下面の一点又は数点において積層体２４を支持する。支持具４１の数は単数であってもよいし、複数であってもよい。

支持具４１の形状としては、例えば、角柱状、円柱状、角錐台状、円錐台状が挙げられる。これらの中でも、積層体２４の下面との接点を少なくできる点から、角錐台状、円錐台状が特に好ましい。

支持具４１は、毛細管現象を生じさせる程度の大きさの連続した気孔を有する多孔質材により構成される。支持具４１を構成する多孔質材としては、例えば、炭化ケイ素からなる多孔質材、黒鉛等の炭素からなる多孔質材が挙げられる。支持具４１を構成する多孔質材の気孔率は、例えば、２０〜６０％である。

また、容器４０の底面と支持具４１に載置された積層体２４との間の隙間Ｓに粉末状、粒状、塊状等の固体状の金属ケイ素４２を配置する。金属ケイ素４２としては、その純度が９８％未満の金属ケイ素を用いることが好ましい。固体状の金属ケイ素は、その純度が低くなるにしたがって融点が低くなる傾向がある。そのため、低純度の金属ケイ素を用いることにより、含浸工程に要する加熱温度を低く抑えることができる。その結果、製造コストを抑制することができる。なお、金属ケイ素の純度は、例えば、９５％以上である。

容器４０内に収容される金属ケイ素４２の量は、例えば、積層体２４から得られる多孔体の気孔容積と支持具４１の気孔容積の和に相当する量（例えば、上記和の１．００〜１．０５倍の体積に相当する量）とする。この場合には、熱交換器１０の気孔率を０％に近づけることができる。また、金属ケイ素４２の使用量が抑えられて、製造コストを抑制することができる。

上記のように、容器４０内に積層体及び金属ケイ素４２を配置した状態として、焼成炉等の公知の加熱手段を用いて、アルゴンや窒素等の不活性雰囲気下又は真空下にて容器４０を加熱する。このとき、容器４０に対して異なる温度域による多段階の加熱を行う。

具体的には、図９に示すように、容器４０内の温度を、第１温度まで昇温させ、第１温度にて一定時間、保持することにより一次加熱を行う。その後、容器４０内の温度を、第１温度よりも高い第２温度まで昇温させ、一定時間、保持することにより二次加熱を行う。その後、容器４０内の温度を降下させる。

一次加熱は、脱脂工程に相当する加熱処理である。一次加熱の第１温度は、有機分が焼失する温度かつ金属ケイ素の融点未満の温度であり、積層体２４に含まれる有機分の種類に応じて設定される。一次加熱により、積層体２４に含まれる有機分が焼失して、積層体２４は多孔体となる。このとき、容器４０内の温度（第１温度）は、金属ケイ素の融点未満の温度であるため、容器４０内に収容された金属ケイ素４２は、固体の状態が維持される。

第１温度は、例えば、４００℃以上１４００℃以下の温度であることが好ましく、４５０℃以上１０００℃以下の温度であることがより好ましい。上記温度範囲に設定することにより、金属ケイ素４２の溶融を抑制しつつ、有機分をより確実に焼失させることができる。

一次加熱は、積層体２４に含まれる有機分が完全に除去されるまで行うことが好ましい。例えば、事前の予備試験により、積層体２４に含まれる有機分が除去された状態の多孔体となる加熱時間を測定しておき、その加熱時間の経過をもって、容器４０内の温度を第１温度から第２温度に昇温する。

二次加熱は、含浸工程に相当する加熱処理である。二次加熱の第２温度は、金属ケイ素の融点以上に設定される。二次加熱により、容器４０内に収容された金属ケイ素４２が溶融する。そして、溶融した金属ケイ素は、毛細管現象によって、多孔質材からなる支持具４１を通じて多孔体の区画壁を構成する炭化ケイ素粒子の隙間に入り込み、その隙間に金属ケイ素４２が含浸される。このとき、多孔体における熱媒体流通部及びガス流通部間の境界部分にも金属ケイ素４２が含浸されることにより、ハニカム成形体間及び熱媒体流通部とガス流通部の間の境界部分は消失する。

これにより、区画壁を構成する炭化ケイ素粒子の隙間に金属ケイ素４２が含浸されており、複数の熱媒体流通部及びガス流通部が一体化してなる熱交換器１０が得られる。
第２温度は、例えば、１４２０℃以上の温度であることが好ましい。上記温度範囲に設定することにより、金属ケイ素をより確実に含浸させることができる。

また、第２温度は、例えば、２０００℃以下の温度であることが好ましく、１９００℃以下の温度であることがより好ましい。上記温度範囲に設定することにより、設備やエネルギー等の観点において、製造コストを抑制することができる。さらに、多孔体の熱膨張が抑制されて、熱膨張に起因する破損が生じ難くなる。

また、第２温度は、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（例えば、２０００℃以下）の温度であることが好ましい。上記温度範囲に設定することにより、得られる熱交換器１０は、その構成成分である炭化ケイ素粒子の殆どが焼結されずに、それぞれ独立して存在する未焼結の状態となる。この未焼結の状態は、ヤング率が高く、変形し難い性質を有しており、熱交換器として有用である。

二次加熱は、多孔体の各壁を構成する炭化ケイ素粒子の隙間に金属ケイ素が十分に含浸されるまで行うことが好ましい。例えば、容器４０内に収容される金属ケイ素４２の量が、多孔体の気孔容積と支持具４１の気孔容積の和に相当する量である場合には、全ての金属ケイ素４２が含浸されたことをもって、金属ケイ素が十分に含浸されたと判断することができる。

そして、二次加熱の後は、容器４０内の温度を降下させ、容器４０から熱交換器１０を取り出し、熱交換器１０の下面に一体化している支持具４１を分離する。これにより、熱交換器１０が得られる。

上記の含浸工程を経ることにより、複数のガス流通路Ｒ１と、複数の熱媒体流通路Ｒ２と、ガス流通路Ｒ１と熱媒体流通路Ｒ２を区画する区画壁とを備え、ガス流通路Ｒ１を流通するガスと、熱媒体流通路Ｒ２を流通する液状の熱媒体との間で区画壁を介して熱交換が行われる熱交換器１０を得ることができる。

次に、本実施形態の作用及び効果について記載する。
（１）筒状の周壁と周壁の内部を複数のセルに区画するセル壁とを有するハニカム成形体を複数成形するハニカム成形工程と、セル壁の位置をずらすようにして、複数のハニカム成形体を周壁の軸方向に沿って配置する配置工程とを有する。セル壁の位置をずらすようにして複数のハニカム成形体が配置されているため、ガス流通路に凹凸を形成したり、ガス流通路を分岐したりすることが可能になる。これにより、ガスとガス流通路を形成するセル壁との間に形成される熱の移動を阻害する境界層ができにくくなるため、ガスが整流状態で流通する従来の態様に比べて、ガスによる熱輸送を促進させることができる。したがって、熱交換効率を向上させることができる。

（２）配置工程は、複数の同一形状のハニカム成形体を周壁の周方向に１８０度回転させた状態で配置することによって、セル壁の位置をずらしている。したがって、互いのセル壁の位置をずらした状態で軸方向に沿って配置することが容易になるため、配置工程を効率良く行うことができる。

（３）ハニカム成形体において、セルは、第１ハニカム成形体と第２ハニカム成形体の積層方向と、当該積層方向に交差する方向の両方向に２列以上設けられている。ガス流通路におけるセル壁の数を多くすることができるため、ガス流通路を流通するガスの熱輸送を促進させることができる。したがって、熱交換効率を向上させることができる。

（４）配置工程において、隣接するハニカム成形体同士のセル壁の位置を、セル壁の厚さ以上にずらして配置する。したがって、ガス流通路を分岐させることができるため、ガス流通路を流通するガスの熱輸送がさらに促進されやすくなる。

（５）配置工程において、ハニカム成形体を５個以上配置させている。ガス流通路の分岐を多く形成させることができるため、ガス流通路を流通するガスの熱輸送がさらに促進されやすくなる。

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。
・第１流通路を流通する第１流体は、ガスに限定されない。第２流通路を流通する第２流体は、熱媒体に限定されない。第１流体が熱媒体であり、第２流体がガスであってもよい。第１流体と第２流体が両方ともガスであってもよいし、両方とも熱媒体であってもよい。

・第1流通路及び第２流通路を流通する流体は、第１流体及び第２流体のみに限定されない。例えば、第２流通路に第２流体と、第２流体とは異なる第３流体を流通させてもよい。

・ガス流通部と熱媒体流通部の積層形態は、本実施形態の態様に限定されない。ガス流通部と熱媒体流通部の積層の順番、及び、積層する数は、適宜選択することができる。
・本実施形態では、熱媒体流通部の上下方向ＤＺ一端側に熱媒体の流入口が形成され、上下方向ＤＺ他端側に熱媒体の流出口が形成されていたが、この態様に限定されない。上下方向ＤＺ一端側に熱媒体の流出口が形成され、上下方向ＤＺ他端側に熱媒体の流入口が形成されていてもよい。ガス流通部も同様に、流入口と流出口の位置が逆であってもよい。

・第１ハニカム成形体のセルは、第１ハニカム成形体と第２ハニカム成形体の積層方向と、当該積層方向に交差する方向の両方向に２列以上設けられた態様に限定されない。第１ハニカム成形体と第２ハニカム成形体の積層方向に交差する方向に１列のみ設けられた態様であってもよい。

・配置工程は、同一形状のハニカム成形体を複数用意し、周壁の周方向に１８０度回転させた状態で、周壁の軸方向に沿って各ハニカム成形体を配置する態様に限定されない。セル壁の位置が異なるハニカム成形体を複数用意し、周壁の軸方向に沿って各ハニカム成形体を配置することによって、隣接するハニカム成形体同士のセル壁の位置をずらしてもよい。また、同一形状のハニカム成形体を複数用意し、各ハニカム成形体を全体的にずらした状態で周壁の軸方向に沿って配置することにより、セル壁の位置をずらしてもよい。

・配置工程は、隣接するハニカム成形体同士のセル壁の位置を、セル壁の厚さ以上にずらして配置する態様に限定されない。セル壁の厚さ未満でずらして配置してもよい。セル壁の厚さ未満でずらして配置した態様であっても、ガス流通路を構成するセルの表面に凹凸を形成することができるため、セルを流通するガスの熱輸送を促進させることができる。

・配置工程は、前後方向ＤＹに隣接するセル壁の位置を、上下方向ＤＺにずらすように各ハニカム成形体を配置する態様に限定されない。前後方向ＤＹに隣接するセル壁の位置を、幅方向ＤＸにずらすように各ハニカム成形体を配置してもよい。また、例えば、図１０に示すように、前後方向ＤＹに隣接するセル壁２２の位置を、上下方向ＤＺと幅方向ＤＸの両方向にずらすように各ハニカム成形体１７を配置してもよい。

・脱脂工程と含侵工程の間に焼成工程を入れてもよい。脱脂された多孔体を焼成することにより、多孔体の強度を向上させ、含侵工程において破損することを防ぐことができる。焼成工程では、温度を２１００℃〜２２５０℃、保持時間を１〜５時間とすることができる。

上述した実施形態やその変形例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に記載する。ハニカム成形工程において、複数の第１セルと、上下方向の寸法が第１セルの略半分の寸法で構成される複数の第２セルとを備えるハニカム成形体を成形し、第２セルは、ガス流通部の上下方向の一方の端部に位置するように設けられている。

ハニカム成形体が上記構成を有することにより、複数の同一形状のハニカム成形体を周壁の周方向に１８０度回転させるという簡易な操作で、互いのセル壁の位置をずらした状態で軸方向に沿って配置することができる。

Ｒ１…第１流通路（ガス流通路）、Ｒ２…第２流通路（熱媒体流通路）、Ｃ１…セル、Ｃ２…セル、１０…熱交換器、１７…ハニカム成形体、１８…第１成形体（第１ハニカム成形体）、１９…第２成形体（第２ハニカム成形体）、２４…積層体。

Claims (6)

1. 複数の第１流通路と、複数の第２流通路と、前記第１流通路と前記第２流通路を区画する区画壁とを備え、前記第１流通路を流通する第１流体と、前記第２流通路を流通する第２流体との間で前記区画壁を介して熱交換が行われる炭化ケイ素製の熱交換器の製造方法であって、
   前記第１流通路を有する第１成形体を成形する第１成形工程と、
   前記第２流通路を有する第２成形体を成形する第２成形工程と、
   前記第１成形体と前記第２成形体を積層させて積層体を得る積層工程と、
   前記積層体を脱脂して多孔体を得る脱脂工程と、
   前記多孔体に金属ケイ素を含浸させる含浸工程とを有し、
   前記第１成形工程は、筒状の周壁と前記周壁の内部を複数のセルに区画するセル壁とを有するハニカム成形体を複数成形するハニカム成形工程と、前記セル壁の位置をずらすようにして、複数の前記ハニカム成形体を前記周壁の軸方向に沿って配置する配置工程とを有することを特徴とする熱交換器の製造方法。
2. 前記配置工程は、複数の同一形状のハニカム成形体を前記周壁の周方向に回転させた状態で配置することによって、セル壁の位置をずらしている請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
3. 前記ハニカム成形体において、前記セルは、前記第１成形体と前記第２成形体の積層方向と、当該積層方向に交差する方向の両方向に２列以上設けられている請求項１又は２に記載の熱交換器の製造方法。
4. 前記配置工程において、隣接する前記ハニカム成形体同士のセル壁の位置を、前記セル壁の厚さ以上にずらして配置する請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
5. 前記配置工程において、前記ハニカム成形体を５個以上配置する請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
6. 前記多孔体を焼成する焼成工程をさらに含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
   

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