热交换器的制造方法
【专利摘要】提供一种热交换器，其对蜂窝结构体赋予了新的功能，由能够处理新的流体的流动的蜂窝结构体构成。热交换器由具有第1端面(11)、第2端面(12)、第1侧壁(21)、第2侧壁(22)的陶瓷制的蜂窝结构体(1000)构成。蜂窝结构体(1000)具有被内壁(50)隔开且从第1端面(11)延伸至第2端面(12)的第1流道(61)和第2流道(62)，第1流道(61)的两端被密封部(70)密封，第2流道(62)的两端敞开。第1流道(61)和形成于第1侧壁(21)或第2侧壁(22)的连接孔(30)形成第1空间(41)，第2流道(62)形成第2空间(42)。因此，能够在横穿蜂窝结构体(1000)的方向上形成流体的流动，能够赋予新的功能。此外，由于第1流道(61)的流道截面积与第2流道(62)的流道截面积不同，因此即使在第1空间(41)中流过的流体、与在第2空间(42)中流过的流体在每单位时间通过的热容不同，也能够容易地使其一致，所以能够通过内壁(50)高效地进行热交换。
【专利说明】
热交换器
技术领域
[0001]本发明涉及使用了陶瓷制的蜂窝结构体的热交换器。
【背景技术】
[0002]蜂窝结构体由内部被内壁隔开的多个流道构成。当流体通过蜂窝结构体的流道时，能够使热量、物质等借助内壁移动，因此被广泛用作热交换器。
[0003]其中，陶瓷制的蜂窝结构体由于耐热性、化学稳定性优异，因此被用于在高温、腐蚀性环境下使用的热交换器。
[0004]在专利文献I中记载了一种高温用热交换器，其具有在贯通地流过内侧的流体与存在于外侧的流体之间进行热量交换的多孔质碳化硅烧结体制的要素(element)，所述高温用热交换器的特征在于，所述要素是具有在长度方向上延伸的多个蜂窝的蜂窝结构体。其中记载了如下内容:根据使用了这样的蜂窝结构体的热交换器，强度优异，并且能够高效地进行温度不同的流体间的热量交换。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:日本特开平6-345555号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]将陶瓷用于蜂窝结构体是因为，构成材料的原子利用共价键紧密结合，从而具有高强度、耐热性、耐腐蚀性。另一方面，由于这样的共价键的特长，陶瓷材料成为硬且脆的材料。
[0010]因此，陶瓷制的蜂窝结构体是通过挤压成型等单纯的成型方法制造、且在一个方向上排列有流道的单纯的形状。由于是这样的形状，因此应用蜂窝结构体的部件是以沿着一个方向排列的流道为前提而进行设计的，使用了蜂窝结构体的热交换器的设计的自由度较小。
[0011]在本发明中，目的在于提供一种热交换器，其超过了使用以往这样的陶瓷制的蜂窝结构体的热交换器的应用范围，对蜂窝结构体赋予了新的功能，使用了能够处理新的流体的流动的蜂窝结构体。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]用于解决所述课题的本发明的热交换器是由至少具有第I端面、第2端面、第I侧壁和第2侧壁的陶瓷制的蜂窝结构体构成的，所述蜂窝结构体具有被内壁隔开且从所述第I端面延伸至所述第2端面的第I流道和第2流道，所述第I流道的两端被密封部密封，所述第2流道的两端敞开，所述第I流道和所述第2流道分别是从所述第I侧壁朝向所述第2侧壁排列的列，并且构成为交替配置的列，其中，所述蜂窝结构体具有:第I空间，其由所述第I流道和一对连接孔构成，所述一对连接孔从形成于所述第I侧壁或所述第2侧壁的第I开口延伸至形成于所述内壁的第2开口，并且配置于所述第I流道的两端；以及第2空间，其由利用所述内壁而与所述第I流道隔离开的所述第2流道构成，所述第I流道的流道截面积与所述第2流道的流道截面积不同。
[0014]根据本发明的由蜂窝结构体构成的热交换器，与以往的流道沿着一个方向延伸的蜂窝结构体不同，能够在横穿蜂窝结构体的方向上形成流体的流动。此外，这样的蜂窝结构体形成了第I开口，并在第I开口的内侧形成了第2开口，因此，不仅仅是位于最外周的第I流道，在内侧的第I流道处也能够形成流体的流动。此外，第2开口形成于与第I开口相对的位置处，因此能够以最短距离进行第2开口内侧的第I流道的流体的移动，能够提供流体可高效地流动的热交换器。
[0015]此外，本发明的热交换器由陶瓷构成，因此具有耐热性、耐蚀性，且强度高，所以即使在高温环境下或腐蚀性环境下等恶劣环境下，也能够处理流体。
[0016]并且，在本发明的热交换器中，第I空间在第I端面和第2端面分别具有密封部，由此能够防止流体从第I端面和第2端面侧侵入到第I空间。并且，第I空间与第2空间被内壁隔开，因此在第I空间中流过的流体(第I流体)与在第2空间中流过的流体(第2流体)不会直接接触。因此，能够使内壁具有传热、过滤等功能。
[0017]本发明的热交换器在第I空间的流道的两端具有一对连接孔，由此，一对连接孔能够成为在第I空间中流过的流体的入口和出口。通过利用一对连接孔在第I空间中设置入口和出口，能够连续地使用在第I空间中流过的流体(第I流体)。
[0018]此外，第I空间具有一对连接孔，由此还具备增大了通过内壁的热量的效果。在隔开第I空间和第2空间的内壁中通过的热量与第I空间和第2空间的温度差成比例。在第I空间中流动的流体形成了从入口进入并流向出口的流动，由此能够始终提供新的第I流体，使内壁产生温度差而增大移动的热量。
[0019]在本发明的热交换器中，第I空间和第2空间交替面向所述第I侧壁或所述第2侧壁，由此能够将横穿蜂窝结构体的流道的方向上的流动配置于交替的流道。因此，能够增大将沿着第2流道流动的流体(第2流体)、与在横穿流道的方向上流动的第I流体(第I流体)隔开的内壁的面积。
[0020]此外，由于第I流道的流道截面积与第2流道的流道截面积不同，因此即使在第I空间中流过的流体、与在第2空间中流过的流体每单位时间通过的热容不同，也能够容易地进行调整以避免产生热量的过与不足，能够在各个流道间通过内壁高效地进行热交换。
[0021]此外，本发明的蜂窝结构体优选为以下的方式。
[0022](I)所述第I流道的流道截面积的总和即第I总截面积与所述第2流道的流道截面积的总和即第2总截面积不同。
[0023]由于第I流道的流道截面积的总和即第I总截面积与第2流道的流道截面积的总和即第2总截面积不同，因此即使在第I空间中流过的流体、与流过的第2流体在每单位时间通过的热容不同，也能够容易地使其一致，所以能够高效地进行热交换。
[0024](2)所述第I流道的流道截面积比所述第2流道的流道截面积小。
[0025]第I流道通过连接孔被引出至侧壁侧，与此相对，第2流道是从第I端面朝向第2端面的笔直的流道，因此第2流道适于应用为:在没有流道的弯曲引起的压力损失的情况下，较多地流过热容小的流体。因此，通过配置成第I流道的流道截面积比第2流道的流道截面积小，能够容易地使每单位时间通过的热容一致，所以能够高效地进行热交换。
[0026](3)所述第I流道的流道截面积的总和即第I总截面积比所述第2流道的流道截面积的总和即第2总截面积小。
[0027]第I空间通过连接孔被引出至侧壁侧，与此相对，第2空间是从第I端面朝向第2端面的笔直的流道，因此第2空间适于应用为:在没有流道的弯曲引起的压力损失的情况下，流过热容(流过较多的流体所需的热容)小的流体。因此，通过将第I总截面积配置成比第2总截面积小，能够容易地使每单位时间通过的热容一致，所以能够高效地进行热交换。
[0028](4)所述连接孔层叠了5层以上的第2开口。
[0029]本发明的热交换器通过层叠5层以上的第2开口，能够向从第I侧壁侧起算第6个流道供给第I流体。通过设为这样的结构，能够增大隔开第I空间和第2空间的内壁的面积。
[0030](5)所述连接孔层叠了 10层以上的第2开口。
[0031]本发明的热交换器通过层叠10层以上的第2开口，能够向从第I侧壁侧起算第11个流道供给第I流体。通过设为这样的结构，能够进一步增大隔开第I空间和第2空间的内壁的面积。
[0032](6)所述陶瓷由碳化硅、含浸有硅的碳化硅、氧化铝、堇青石、氮化硅、氮化铝或氧化锆中的任意一者构成。
[0033 ]本发明的热交换器是由碳化硅、含浸有硅的碳化硅、氧化铝、堇青石、氮化硅、氮化铝或氧化锆中的任意一者构成的，因此具有耐热性、耐蚀性，能够提供高强度的热交换器。
[0034]发明的效果
[0035]根据本发明，不仅仅是由构成热交换器的蜂窝结构体的内壁形成的流道，而且在横穿流道的方向上也能够引出流体的流动，因此能够赋予以往的使用了陶瓷制的蜂窝结构体的热交换器所不具备的新功能。此外，由于第I流道的流道截面积与第2流道的流道截面积不同，因此即使在第I空间中流过的流体、与在第2空间中流过的流体在每单位时间通过的热容不同，也能够容易地进行调整以避免产生热量的过与不足，能够在各个流道间通过内壁高效地进行热交换。
【附图说明】
[0036]图1是本发明的第I实施方式的热交换器的立体图，(a)是从上方观察到的立体图，(b)是从下方观察到的立体图。
[0037]图2是本发明的第I实施方式的热交换器的截面图，(a)是图1的(a)和(b)中的A-A截面图，(b)是B-B截面图。
[0038]图3是本发明的第I实施方式的热交换器的图1的(a)中的C-C截面图。
[0039]图4是详细示出图2和图3的截面图的剖切位置和剖切方向的说明图，(a)是第I端面，(b)是俯视图，(c)是侧视图。
[0040]图5的(a)和(b)是示出本发明的热交换器的连接孔的制造方法的一例的说明图。
[0041]图6是示出本发明的热交换器的连接孔的制造方法的另一例的说明图。
[0042]图7是示出利用激光来制造本发明的热交换器的连接孔的方法的一例的说明图，
(a)是在流道内插入了具有曲面的存在透光性的棒的情况，(b)是在流道内插入了失透玻璃的情况，(c)是将水放入到流道内的情况。
[0043]图8是示出利用由水流(水射流)引导来的激光来制造本发明的由蜂窝结构体构成的热交换器的连接孔的方法的一例的说明图，(a)是在流道内插入了具有曲面的存在透光性的棒的情况，(b)是在流道内插入了失透玻璃的情况，(C)是将水放入到流道内的情况。
[0044]图9的(a)是本发明的实施例的由蜂窝结构体构成的热交换器的外观相片，(b)是其说明图。
[0045]图10是本发明的第2实施方式的热交换器的立体图。
[0046]图11是本发明的第2实施方式的热交换器的截面图，(a)是图10中的D-D截面图，(b)是E-E截面图。
【具体实施方式】
[0047]在本说明书中，蜂窝结构体的截面表示沿着流道在连接孔的深度方向上进行剖切后的截面。例如，图3中详细记载了作为图1的截面图的图2的剖切位置。
[0048]在本说明书中，流道截面积表示在与流道垂直的截面中、内壁或侧壁与空间的边界线的内部面积。
[0049]本发明的热交换器是由至少具有第I端面、第2端面、第I侧壁和第2侧壁的陶瓷制的蜂窝结构体构成的，所述蜂窝结构体具有被内壁隔开且从所述第I端面延伸至所述第2端面的第I流道和第2流道，所述第I流道的两端被密封部密封，所述第2流道的两端敞开，所述第I流道和所述第2流道分别是从所述第I侧壁朝向所述第2侧壁排列的列，并且构成为交替配置的列，其中，所述蜂窝结构体具有:第I空间，其由所述第I流道和一对连接孔构成，所述一对连接孔从形成于所述第I侧壁或所述第2侧壁的第I开口延伸至形成于所述内壁的第2开口，并且配置于所述第I流道的两端；以及第2空间，其由利用所述内壁而与所述第I流道隔离开的所述第2流道构成，所述第I流道的流道截面积与所述第2流道的流道截面积不同。
[0050 ]根据本发明的由蜂窝结构体构成的热交换器，与以往的流道在一个方向上延伸的蜂窝结构体不同，能够在横穿蜂窝结构体的方向上形成流体的流动。此外，这样的蜂窝结构体形成了第I开口，并在第I开口的内侧形成了第2开口，因此，不仅仅是位于最外周的第I流道，在内侧的第I流道处也能够形成流体的流动。此外，第2开口形成于与第I开口相对的位置处，因此能够以最短距离进行第2开口内侧的第I流道的流体的移动，能够提供流体可高效地流动的热交换器。
[0051]此外，本发明的热交换器由陶瓷构成，因此具有耐热性、耐蚀性，且强度高，所以即使在高温环境下或腐蚀性环境下等恶劣环境下，也能够处理流体。
[0052]并且，在本发明的热交换器中，第I空间在第I端面和第2端面分别具有密封部，由此能够防止流体从第I端面和第2端面侧侵入到第I空间。并且，第I空间与第2空间被内壁隔开，因此在第I空间中流过的流体(第I流体)与在第2空间中流过的流体(第2流体)不会直接接触。因此，能够使内壁具有传热、过滤等功能。
[0053]本发明的热交换器在第I空间的流道的两端具有一对连接孔，由此一对连接孔能够成为在第I空间中流过的流体的入口和出口。通过利用一对连接孔在第I空间中设置入口和出口，由此能够连续地使用在第I空间中流过的流体(第I流体)。
[0054]此外，第I空间具有一对连接孔，由此还具备增大了通过内壁的热量的效果。在隔开第I空间和第2空间的内壁中通过的热量与第I空间和第2空间的温度差成比例。在第I空间中流动的流体形成了从入口进入并流向出口的流动，由此能够始终提供新的第I流体，使内壁产生温度差而增大移动的热量，因此能够提供可高效地形成热移动或物质移动的热交换器。
[0055]在本发明的热交换器中，第I空间和第2空间交替面向所述第I侧壁或所述第2侧壁，由此能够将横穿蜂窝结构体的流道的方向上的流动配置于交替的流道。因此，能够增大将沿着第2流道流动的流体(第2流体)、与在横穿流道的方向上流动的第I流体(第I流体)隔开的内壁的面积。
[0056]此外，由于第I流道的流道截面积与第2流道的流道截面积不同，因此即使在第I空间中流过的流体、与在第2空间中流过的流体在每单位时间通过的热容不同，也能够容易地使其一致，因此能够容易地进行调整以不会产生热量的过与不足，能够在各个流道间通过内壁高效地进行热交换。
[0057]本发明的热交换器优选的是，第I侧壁和第2侧壁分别具有连接孔。由于第I侧壁和第2侧壁分别具有连接孔，所以不论通过哪个第I流道，都能够使得连接入口和出口的第I流体的流动距离相同。因此，能够使第I流体遍及到整个内壁。
[0058]本发明的热交换器优选的是，所述第I流道的流道截面积的总和即第I总截面积与所述第2流道的流道截面积的总和即第2总截面积不同。
[0059]由于第I流道的流道截面积的总和即第I总截面积与第2流道的流道截面积的总和即第2总截面积不同，因此即使在第I空间中流过的流体、与流过的第2流体在每单位时间通过的热容不同，也能够容易地使其一致，所以能够高效地进行热交换。
[0060]本发明的热交换器优选的是，所述第I流道的流道截面积比所述第2流道的流道截面积小。
[0061]第I流道通过连接孔被引出至侧壁侧，与此相对，第2流道是从第I端面朝向第2端面的笔直的流道，因此第2流道适于应用为:在没有流道的弯曲引起的压力损失的情况下，较多地流过热容小的流体。因此，通过配置成第I流道的流道截面积比第2流道的流道截面积小，能够容易地使每单位时间通过的热容一致，所以能够高效地进行热交换。
[0062]本发明的热交换器优选的是，所述第I流道的流道截面积的总和即第I总截面积比所述第2流道的流道截面积的总和即第2总截面积小。
[0063]第I空间通过连接孔被引出至侧壁侧，与此相对，第2空间是从第I端面朝向第2端面的笔直的流道，因此第2流道适于应用为:在没有流道的弯曲引起的压力损失的情况下，流过热容(流过较多的流体所需的热容)小的流体。因此，通过将第I总截面积配置成比第2总截面积小，能够容易地使每单位时间通过的热容一致，所以能够高效地进行热交换。
[0064]本发明的热交换器优选的是，所述连接孔层叠了5层以上的第2开口。
[0065]本发明的热交换器通过层叠5层以上的第2开口，能够向从第I侧壁侧起算第6个流道供给第I流体。通过设为这样的结构，能够增大隔开第I空间和第2空间的内壁的面积。
[0066]本发明的所述连接孔优选的是，层叠了10层以上的第2开口。
[0067]本发明的热交换器通过层叠10层以上的第2开口，能够向从第I侧壁侧起算第11个流道供给第I流体。通过设为这样的结构，能够进一步增大隔开第I空间和第2空间的内壁的面积。
[0068]本发明的热交换器优选的是，所述陶瓷由碳化硅、含浸有硅的碳化硅、氧化铝、堇青石、氮化硅、氮化铝或氧化锆中的任意一者构成。
[0069]由于本发明的热交换器由碳化硅、含浸有硅的碳化硅、氧化铝、堇青石、氮化硅、氮化铝或氧化锆中的任意一者构成，因此能够提供具有耐热性、耐蚀性且高强度的热交换器。
[0070]本发明的热交换器能够通过在蜂窝状的陶瓷的第I侧壁或第2侧壁形成连接孔而得到。能够通过形成第I和第2开口而得到。能够通过激光加工，在蜂窝状的陶瓷的第I侧壁或第2侧壁形成连接孔。激光加工中使用的激光加工器没有特别限定。通过使用被广泛使用的高输出的激光，能够加工蜂窝状的陶瓷。激光加工器的激光的波长、输出可以根据蜂窝状的陶瓷适当选择。
[0071]此外，通过利用近年来所采用的一并使用了水射流的水流的激光加工器，能够更高效地进行加工。一并使用了水射流的水流的激光加工法能够将激光引导至水射流的水流中，在进行全反射的同时引导至加工点，激光不扩散地在细水流中通过，因此具有焦深较深、比仅利用激光的加工器更高的加工性能。
[0072]本发明的热交换器可以通过使用加工性能高的一并使用了水射流的水流的激光加工器，不贯通连接孔的底部而进行加工来得到。
[0073]保留连接孔的底部进行加工可以通过使激光在规定的部位发生散射、使光能分散来实现。通过在规定的部位插入光扩散介质，在其下侧，激光被减弱而无法加工。光扩散介质只要能够使光分散即可，没有特别限定。例如，可以使用玻璃棒等具有曲面的存在透光性的棒、失透玻璃、在内部具有气泡的玻璃、水等。存在透光性的物质除了不被激光加热以外，还能够利用曲面来使光散射，因此能够使激光的加工能力下降，不会贯通而保留连接孔的底部来进行加工。
[0074]此外，失透玻璃即使表面不是曲面，内部也发生相分离，因此光容易散射，能够使激光的加工能力下降，不会贯通而形成底部。此外，通过将水填充到规定的部位，能够保留连接孔的底部而进行加工。当填充水后，由于与水射流的水流的混合以及通过加工而被加热的水的沸腾，产生大量的气泡。因此，激光在所填充的水中急速衰减，能够保留连接孔的底部而进行加工。另外，在不填充水的情况下，也可以与激光一起通过水流来提供水，但水流所使用的水量少且在激光对陶瓷进行加工的部位(加工点)附近迅速飞散，因此越是要减弱激光，越是无法在区间内形成气泡。
[0075]本发明的热交换器具有各种连接孔的变形例，可以根据形状，使激光倾斜或通过激光的扫描来进行加工。
[0076]此外，在一边进行激光扫描一边进行加工时，还能够通过适当变更插入到各个流道的光扩散介质的长度，来形成目标形状的连接孔。
[0077]本发明的热交换器的密封部可以任意形成，没有特别限定。例如，可以插入由与构成内壁的材料相同的陶瓷材料构成的塞。例如，在蜂窝结构体由碳化娃、氮化娃、含浸有娃的碳化硅构成的情况下，可以将硅的粉末作为粘接材料涂覆到塞后进行烧制。硅熔融而作为粘接材料发挥功能。
[0078]并且例如，还可以注入混合有无机粘结剂、有机粘结剂和无机粒子的糊料并进行烧制而得到。无机粘结剂可以使用氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶等，有机粘结剂可以使用聚乙烯醇、酚醛树脂等，无机粒子可以使用碳化硅、氧化铝、堇青石、氮化硅、氮化铝、氧化锆等。
[0079]接着，说明本发明的第I实施方式。第I实施方式是以下结构的热交换器。
[0080]〈第I实施方式〉
[0081]在第I侧壁上的第I端面侧和第2端面侧中的一个端面侧、以及第2侧壁上的另一个端面侧，分别设置由第I开口和第2开口构成的连接孔。第I开口是从密封部朝向长度方向内侧呈缝隙状设置的长方形的开口。并且，以第I开口比第2开口长、且多个第2开口朝向第I开口依次增长的方式，设置连接孔。此时，连接孔的底部到达第I侧壁或第2侧壁。
[0082]使用附图来说明第I实施方式的热交换器。
[0083]图1的(a)是从上方(第I侧壁侧)观察本发明的第I实施方式的热交换器的立体图，
(b)是从下方(第2侧壁侧)观察到的立体图。图2的(a)是图1的(a)和(b)中的A-A位置的截面图，图2的(b)是图1的(a)和(b)中的B-B位置的截面图。图3是本发明的第I实施方式的热交换器的图1的(a)中的C-C截面图。图4是详细示出图2和图3的截面图的剖切位置和剖切方向的说明图，(a)是第I端面，(b)是俯视图，(C)是侧视图。
[0084]如图1的(a)和(b)所示，在第I侧壁21上的第I端面11侧和第2端面12侧中的一个端面侧、以及第2侧壁22上的另一个端面侧分别设置有第I开口 31。
[0085]这里，在第I侧壁21的靠第I端面11侧的端部，设置有连接孔30的第I开口31，并且在第2侧壁22的靠第2端面12侧的端部也设置有连接孔30的第I开口 31。
[0086]如图3所示，在热交换器(1000)中例如设置了8列X8行的64个流道60，在第I端面11中的从图1中左侧起的第I列、第3列、第5列和第7列设置有密封部70(参照图1的(a))。在第2端面11中也是同样，在第I列、第3列、第5列和第7列设置有密封部70。
[0087]另外，在设置有密封部70的列中，设置有第I流道61作为流道60(参照图2的(a))，在未设置密封部70的列中，设置有第2流道62作为流道60。
[0088]如图2的(a)所示，设置于第I侧壁21和第2侧壁22的连接孔30位于设置有密封部70的列。
[0089]第I开口31是从密封部70朝向长度方向内侧呈缝隙状设置的长方形的开口。并且，在第I开口 31的内侧设置有多个第2开口 32。这里，例示了第I开口 31和第2开口 32是相同长度，但也可以设置成，朝向第I开口 31，依次增长第2开口 32。另外，连接孔30的底部到达至第I侧壁21或第2侧壁22。
[0090]因此，由第I端面11侧的连接孔30、与第I侧壁21以及第2侧壁22平行的第I流道61、第2端面12侧的连接孔30，形成曲拐形状的第I空间41。
[0091]由此，流体通过第I空间41，在与第I侧壁21和第2侧壁22垂直的方向上呈曲拐状流动。
[0092]另外，如图2的(b)所示，在未设置连接孔30的截面中，设置有多个第2流道62作为流道60，由第2流道62形成了第2空间42。
[0093]在第2空间42中，第2流道62在第I端面11和第2端面12处开口，在第2空间42中流动的流体通过第2流道62而与第I侧壁21以及第2侧壁22平行地呈直线状流动。
[0094]此外，如图3所示，第I流道61的宽度Wl比第2流道62的宽度W2小。第I流道61与第2流道6 2的高度相同。通过这样构成，第I流道61的流道截面积比第2流道6 2的流道截面积小。此外，第I流道61的数量是4 X 8个，第2流道62的数量是相同的4 X 8个。
[0095]因此，第I流道61的流道截面积的总和即第I总截面积比第2流道62的流道截面积的总和即第2总截面积小。
[0096]接着，对形成第I空间41的方法进行说明。另外，第I侧壁21的连接孔30和第2侧壁22的连接孔30能够同样地形成，因此在以下的说明中，对设置第I侧壁21的连接孔30的情况进行说明。
[0097]连接孔30的形成可以使用图5或图6的形成方法。即，如图5所示，将光扩散介质90插入到第I流道61，使用激光80进行加工。这里，由于第2开口 32—直设置到了第2侧壁22，因此将光扩散介质90插入到第2侧壁22的内表面侧的第I流道61。
[0098]然后，一边照射激光80—边使激光源85平行移动，由此形成连接孔30。
[0099]另外，在例如形成三角形状的连接孔30时，如图6所示，能够如下形成:随着接近第I侧壁21，缩短光扩散介质90的插入长度来照射激光80。
[0100]或者，虽然未图示，但可以使激光80适当地倾斜而进行扫描，由此得到三棱柱形状的连接孔30。
[0101]作为使用光扩散介质90阻断激光80来形成连接孔30的方法，可以应用以下的方法。
[0102]图7的(a)和图8的(a)是使用玻璃棒91作为光扩散介质90的情况，其中，利用由玻璃的凸面实现的激光80的扩散来阻断激光80。
[0103]此外，图7的(b)和图8的(b)是使用失透玻璃92作为光扩散介质90的说明图，其中利用玻璃内部的漫反射，使激光80扩散来阻断激光80。
[0104]此外，图7的(C)和图8的(C)是使用水93作为光扩散介质90的说明图，其中，利用由加工中的热量和水的紊流产生的气泡的漫反射，使激光80扩散来阻断激光80。
[0105]根据以上所说明的本实施方式的蜂窝结构体(热交换器)1000，通过将第I空间41形成为曲拐状，能够在横穿流道60的方向上引出流体的流动。
[0106]由此，能够赋予以往的由陶瓷制的蜂窝结构体构成的热交换器所不具备的新功能。此外，由于连接孔30是不易形成流体停滞的部分的形状，因此能够高效地进行热交换。
[0107]此外，由于第I流道61的流道截面积与第2流道62的流道截面积不同，因此即使在第I空间61中流过的流体、与在第2空间62中流过的流体在每单位时间通过的热容不同，也能够在各个流道之间通过内壁50高效地进行热交换。
[0108]实施例
[0109]在本实施例中，使用图9来说明在由多孔质的碳化硅构成的蜂窝状的陶瓷中形成连接孔30而实际制造出本发明的蜂窝结构体(热交换器)1000的结果。
[0110]使用具有24X24个、共计576个正方形的流道60，并由34mmX34mmX 130mm的碳化硅构成的蜂窝状的陶瓷，制作出本发明的蜂窝结构体1 O O (热交换器)。
[0111]另外，长度方向的端面具有流道60(第2流道62)的开口，是第I端面11和第2端面
12。第I端面11和第2端面12以外的4个面是侧壁，其中形成连接孔30的面是第I侧壁21和第2侦_22。内壁50的厚度是0.25mm，第I侧壁21和第2侧壁22的厚度是0.3mm。第I流道的截面是1.14X1.0Omm的长方形，第I流道的截面是1.14X1.28mm的长方形，第I流道的截面积更小。
[0112]如图9所示，在该蜂窝状的陶瓷中形成了连接孔30。在面向第I侧壁21的24条流道60中，以交替的方式在12条流道60中形成第I开口31，并且形成第2开口32，由此形成了 12个连接孔30。连接孔30的底部是第2侧壁22，在所有内壁50上形成了第2开口 32。第I开口 31以及第2开口 32与第I端面11之间的距离为10mm，第I开口 31延伸至与第I端面11相距40mm的位置处。第2开口 32随着朝向第I开口 31而依次增长，连接孔30的截面是梯形。此外，第I开口 31的宽度为0.6mm。
[0113]以下说明详细的加工方法。在形成连接孔30时，在面向第2侧壁22的流道60中，插入比流道60长的圆形的玻璃棒91，在其他流道60中，插入圆形的玻璃棒91至梯形的流域以外的部分。
[0114]接着，沿着面向第I侧壁21的流道60，使用牧野机床有限公司(牧野7X只社)制的MCS300型激光加工器进行了加工。以532nm的激光波长、80W的输出、Φ80μπι的水流82的喷嘴直径、300mm/min的扫描速度进行了加工。
[0115]沿着连接孔30切断这样加工得到的蜂窝结构体1000(热交换器)，对连接孔30进行了确认。连接孔30的截面是梯形，内壁50全部贯通，第I开口 31为长度30mm，最下层的第2开口 32为长度15_。
[0116]这样就确认到:能够通过使用了水流82的激光加工器，形成连接孔30。在蜂窝结构体1000(热交换器)上形成连接孔30的方法不限于使用了水流82的激光，如果是耗费时间、且高输出的激光加工器，则不必一并使用水流82来进行加工。
[0117]此外，连接孔30的大小、配置、数量可以适当选择。
[0118]〈第2实施方式〉
[0119]接着，对本发明的第2实施方式进行说明。另外，对与前述第I实施方式的热交换器(1000)相同的部位标注相同的标号，并省略重复的说明。
[0120]图10是本发明的第2实施方式的热交换器的立体图。图11是本发明的第2实施方式的热交换器的截面图，(a)是图10中的D-D截面图，(b)是E-E截面图。
[0121]如图10所示，在第2实施方式的热交换器(1000)中，在第I侧壁21中的靠第I端面11侧的端部和靠第2端面12侧的端部设置了连接孔30。
[0122]如图11的(a)所示，两连接孔30的底部为第2侧壁22，未贯通第2侧壁22。此外，两连接孔30通过第I流道61连接，形成了第I空间41。
[0123]另一方面，如图11的(b)所示，在未设置密封部70的列中，与前述第I实施方式同样，利用将开口的第I端面11和第2端面12连接的第2流道62，形成了第2空间42。第I空间41和第2空间42被隔呙开。
[0124]因此，如图11的(a)所示，从一个连接孔30流入的流体通过第I流道61流至另一个连接孔30并流出。因此，流体在与第I侧壁21以及第2侧壁22垂直的方向上呈U字形状地流动。
[0125]由此，能够赋予以往的由陶瓷制的蜂窝结构体构成的热交换器所不具备的新功能。此外，由于连接孔30是不易形成流体停滞的部分的形状，因此能够高效地进行热交换。
[0126]此外，与第I实施方式的情况同样，第I流道61的流道截面积比第2流道62的流道截面积小(参照图3)，第I流道61的流道截面积的总和即第I总截面积比第2流道62的流道截面积的总和即第2总截面积小。
[0127]由此，g卩使在第I空间61中流过的流体、与在第2空间62中流过的流体在每单位时间通过的热容不同，也能够在各个流道之间通过内壁50高效地进行热交换。
[0128]产业上的可利用性
[0129]本发明的热交换器能够用作内燃机、燃烧炉等的热交换器。
[0130]标号说明
[0131]11:第I端面；12:第2端面;21:第I侧壁;22:第2侧壁;30:连接孔;31:第I开口； 32:第2开口；61:第I流道;62:第2流道;50:内壁;60:流道;70:密封部;80:激光;82:水流(水射流)；85:激光源;90:光扩散介质;91:玻璃棒;92:失透玻璃;93:水；1000:蜂窝结构体(热交换器)。
【主权项】
1.一种热交换器，其是由至少具有第I端面、第2端面、第I侧壁和第2侧壁的陶瓷制的蜂窝结构体构成的，其中，所述蜂窝结构体具有被内壁隔开且从所述第I端面延伸至所述第2端面的第I流道和第2流道，所述第I流道的两端被密封部密封，所述第2流道的两端敞开，所述第I流道和所述第2流道分别是从所述第I侧壁朝向所述第2侧壁排列的列，并且构成为交替配置的列， 所述热交换器的特征在于， 所述蜂窝结构体具有: 第I空间，其由所述第I流道和一对连接孔构成，所述一对连接孔从形成于所述第I侧壁或所述第2侧壁的第I开口延伸至形成于所述内壁的第2开口，并且配置于所述第I流道的两端；以及 第2空间，其由利用所述内壁而与所述第I流道隔离开的所述第2流道构成， 所述第I流道的流道截面积与所述第2流道的流道截面积不同。2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于， 所述第I流道的流道截面积的总和即第I总截面积与所述第2流道的流道截面积的总和即第2总截面积不同。3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于， 所述第I流道的流道截面积比所述第2流道的流道截面积小。4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于， 所述第I流道的流道截面积的总和即第I总截面积比所述第2流道的流道截面积的总和即第2总截面积小。5.根据权利要求1?4中的任意一项所述的热交换器，其特征在于， 所述连接孔层叠了5层以上的所述第2开口。6.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于， 所述连接孔层叠了 10层以上的所述第2开口。7.根据权利要求1?6中的任意一项所述的热交换器，其特征在于， 所述陶瓷由碳化硅、含浸有硅的碳化硅、氧化铝、堇青石、氮化硅、氮化铝或氧化锆中的任意一者构成。
【文档编号】F28F21/04GK105934646SQ201580006008
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】大石真, 高木俊, 古贺祥启, 久保修, 久保修一
【申请人】揖斐电株式会社