JP7739249B2 - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁を備える熱交換器及びその製造方法に関する。

従来、温度の異なる二流体の間で熱を受け渡す装置として、種々の伝熱方式を用いた熱交換器が普及している。表面式（隔壁式）の熱交換器では、隔壁で仕切られた２つの空間を二流体がそれぞれ流動し、隔壁を介した伝熱等によって二流体間の熱交換がなされる。

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する研究開発が盛んに行われている。熱交換器では、エネルギーの効率化に貢献すべく、熱交換効率の向上が求められており、熱交換効率の向上のために、伝熱面積を増大させることを目的として、隔壁にフィンが設けられた構成や、隔壁の伝熱面に細孔が設けられた構成などが採用されている。

例えば、冷媒が循環する伝熱管と、その伝熱管と接触するフィンとを備え、当該フィンが、表面に微細な溝を有するフィン本体を備える熱交換器が知られている（特許文献１参照）。

また例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる熱交換器であって、表面にアルミニウム陽極酸化皮膜が形成された金属フィンを備えるものが知られている（特許文献２参照）。

特開２０１７－１５０７５６号公報 特開２０１１－２５２１９２号公報

特許文献１及び特許文献２に記載の熱交換器において、熱交換効率を向上するためには、温度の異なる二流体を隔てる隔壁（伝熱管）とフィンとは、一体成形されていることが望ましい。一方、隔壁及びフィンの形状によっては、隔壁及びフィンを一体成形するためには、用いることができる金属材料に制約がある場合があり、熱交換効率の向上には限界があった。

本発明は、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、熱交換効率を向上させることが可能な熱交換器及びその製造方法を提供する。

本発明は、
温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁を備える熱交換器であって、
前記隔壁は、筒形状を有する側周部と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部と、を有し、
前記隔壁の外面には、複数のフィンが、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材が設けられており、
前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成されている。

また、本発明は、
温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁を備える熱交換器であって、
前記隔壁は、筒形状を有する側周部と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部と、を有し、
前記隔壁の外面には、複数のフィンが、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、並行に並んで形成されており、
前記隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材が設けられており、
前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成されている。

また、本発明は、
筒形状を有する側周部と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部と、を有し、温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁と、
前記隔壁の外面に形成され、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んだ複数のフィンと、を備え、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材が設けられている、熱交換器の製造方法であって、
粉末を積層造形することによって、前記隔壁と前記複数のフィンとを一体に成形し、
前記周方向で隣り合う前記フィンの間に設けられた前記板状部材を前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成し、前記底部の外面に固定する。

本発明によれば、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率又は耐熱性を有する材料で形成された板状部材によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態の熱交換器１の概略構成を示す断面図である。 図１の熱交換器の隔壁に形成された１枚のフィンを示す斜視図である。 図１の熱交換器の部分上面図である。 図１のシェルを除いた熱交換器の斜視図である。 図１のフィンの断面図である。 図１のフィンの伝熱面の詳細構造を示す説明図である。 図１の熱交換器の部分底面図である。 図１の熱交換器のピン状フィンの斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態の熱交換器及びその製造方法について説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

（熱交換器の構成）
図１に示すように、熱交換器１は、隔壁３、板状の複数のフィン５、ピン状の複数のピン状フィン７、及びシェル９を主として備える。熱交換器１は、隔壁３によって仕切られた温度の異なる二流体（第１流体、第２流体）の間接的な接触によりそれらの熱交換を行う。

隔壁３は、有底筒体として熱交換器１の胴体を構成する。隔壁３は、略円筒状をなす側周部１１と、その側周部１１の一方（ここでは、下側）の開口を閉鎖するように設けられた底部１３と、を有する。隔壁３の内側には、加熱対象となる比較的低温の液体を含む第１流体１４（例えば、常温の水）が注入される。また、隔壁３の外側には、第１流体よりも高温の気体を含む第２流体１５（ここでは、図示しない燃焼器からの高温の燃焼ガス）が流れる。

以下、説明を簡潔且つ明確にするために、断りなく軸方向、径方向、周方向というときは、側周部１１の筒中心を中心とした方向をいう。

隔壁３は、フィン５及びピン状フィン７と一体をなす一体成形品である。隔壁３、フィン５、及びピン状フィン７は、同一の材料からなる。この材料としては、金属でもよく、樹脂でもよく、セラミックでもよい。金属としては、例えば、アルミニウムである。

隔壁３の外面３Ａには、複数のフィン５が周方向に並んで形成されている。各フィン５は、図２にも示すように、その長手方向において隔壁３の側周部１１から底部１３に渡って延在する。各フィン５は、側周部１１の外面に接続された側部１７と、底部１３の外面に接続された基部１９とを含む。

各フィン５は、側周部１１の周方向に対して交差又は略直交するように配置される対をなす伝熱面２１、２１（主伝熱面）を有する。複数のフィン５は、図３にも示すように、側周部１１の全周に渡ってその周方向（すなわち、対をなす伝熱面２１、２１に交差する方向）に互いに間隔をおいて配列される。

図４に示すように、各フィン５における側部１７は、隔壁３の側周部１１に沿うように、基部１９の上縁から斜め上方に向かって（すなわち、長手方向において）らせん状に湾曲した部位を構成する。このように、各フィン５の少なくとも一部を湾曲させることにより、複数のフィン５の表面近傍における流体の流れをより円滑にする（流体の流速を増大させる）ことができる。

各フィン５の側部１７の幅（外縁１７Ａと内縁１７Ｂとの距離）は、長手方向における略全域に渡って略同一である（図１参照）。ただし、側部１７の上縁１７Ｃは、側面視において隔壁３の外面３Ａと鋭角をなすように形成される。なお、側部１７は、その少なくとも一部が湾曲した部位（すなわち、伝熱面としての曲面が形成された部位）を構成すればよい。また、湾曲した部位は、らせん状に限らず、少なくとも曲面を有するものであればよい。

図５に示すように、各フィン５の側部１７は、長手方向に直交する断面（図２中のＶ－Ｖ線断面）において、その内縁１７Ｂから外縁１７Ａに向けて先細り状をなすように構成される。隣接するフィン５の間のスペース（すなわち、隣接する伝熱面２１の間のスペース）は、内側（隔壁３側）から外側に向けて徐々に拡大する。これにより、隣接するフィン５の間における流体のよどみを抑制することができる。

側部１７における対をなす伝熱面２１、２１には、内縁１７Ｂから外縁１７Ａに向けて所定の間隔で配列された複数の溝２５が形成されている。熱交換効率を向上させる観点から、複数の溝２５の深さＤ（伝熱面２１、２１に略直交する各フィン５の厚み方向の深さ）は、１００μｍ～４００μｍに設定されるとよい。同様に、複数の溝２５の幅Ｗは、深さＤの２倍程度（２００μｍ～８００μｍ）に設定されるとよい。同様に、隣接する溝２５の間隔Ｌは、１００μｍ～３００μｍに設定されるとよい。なお、溝２５は、少なくとも一方の伝熱面２１に形成されればよい。

各フィン５の基部１９は、その長手方向に（底面視において）略直線状をなす。基部１９は、側部１７の下縁１７Ｄ(図６参照)から隔壁３の底部１３に沿うように延在する。基
部１９は、側面視において、下方に突設され且つ略直角の頂部を有する突部３１を有する。

基部１９における対をなす伝熱面２１、２１には、側部１７と同様に複数の溝１２５が形成されるが、それらの溝１２５の延在方向は、側部１７の溝２５とは異なる。より詳細には、図６に示すように、側部１７の溝２５は、隔壁３の側周部１１における外面３Ａ（側周面）に沿うように長手方向（ここでは、略上下方向）にそれぞれ延在する。一方、基部１９の溝１２５は、隔壁３の底部１３における外面３Ａ（底面）に向けて（ここでは、上方に向けて左側に傾いた方向に）それぞれ延在する。なお、各溝１２５の深さ、幅、及び間隔については、側部１７の溝２５と同様に設定され得る。

このように、有底筒体の底面付近の第２流体を、複数の溝１２５によってその底面に向けて流れるように導くことにより、有底筒体の底部１３での熱伝達を促進し、また、有底筒体の側周面付近の第２流体を、複数の溝２５によって側周面に沿って流れるように導くことにより、有底筒体の側周１１部での熱伝達を促進できる。

図１及び図７に示すように、複数のフィン５の基部１９は、いずれも隔壁３の底部１３の外面を径方向に延在する。複数のフィン５の基部１９は、隔壁３の底部１３の外面において周方向に並んで形成されている。

複数のフィン５は、基部１９の径方向長さが異なる第１フィン５Ｌ及び第２フィン５Ｓを有する。第１フィン５Ｌの基部１９Ｌ、及び、第２フィン５Ｓの基部１９Ｓは、いずれも側部１７から連続して、隔壁３の底部１３の外周縁から径方向内側に向かって延在する。そして、第１フィン５Ｌの基部１９Ｌの径方向内側端部は、第２フィン５Ｓの基部１９Ｓの径方向内側端部よりも径方向の内側に位置している。したがって、第１フィン５Ｌの基部１９Ｌは、第２フィン５Ｓの基部１９Ｓよりも径方向の内側まで延在している。

第１フィン５Ｌと第２フィン５Ｓとは、周方向において交互に配置されている。

本実施形態では、第１フィン５Ｌの基部１９Ｌは、底面視において、径方向内側に向けて先細りのテーパ形状となっている。

隔壁３の底部１３において、周方向で隣り合うフィン５の間には、底部１３の外面に固定された板状部材３５が設けられている。各板状部材３５は、略矩形の板状である。

各板状部材３５は、隔壁３及びフィン５を構成する材料（例えば、アルミニウム）よりも高い放射率を有する他の材料（例えば、ステンレス）で形成されている。複数の板状部材３５は、隔壁３の底部１３における外面３Ａに形成された複数の取付け溝３７にそれぞれ圧入により嵌め込まれている。なお、圧入による固定に加えて、若しくは圧入による固定に代えて耐熱接着剤で隔壁３の底部１３の外面に固定されてもよく、溶接による溶着により固定されていてもよく、カシメによる固定でもよい。なお、板状部材３５を構成する材料については、ステンレスに限らず、少なくとも隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い放射率を有するものであればよい。

これにより、隔壁３及びフィン５を一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材３５によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。

また、板状部材３５は、耐熱接着剤やカシメで隔壁３の底部１３の外面に固定することで、板状部材３５を構成する材料に、隔壁３及びフィン５を構成する材料の融点と大きく異なる融点を有する材料を用いた場合でも、隔壁３の底部１３の外面に板状部材３５を強固に固定できる。

各板状部材３５は、底面視において、周方向で隣り合う第１フィン５Ｌの間、且つ、第２フィン５Ｓの径方向内側端部よりも径方向の内側で、第２フィン５Ｓの径方向内側端部から中心に向かって径方向に延在する仮想直線に沿って、径方向に延在する。

したがって、板状部材３５は、第２フィン５Ｓと同数設けられる。

そして、各板状部材３５は、径方向において、第２フィン５Ｓの基部１９Ｓの径方向内側端部の径方向内側から、第１フィン５Ｌの基部１９Ｌの径方向内側端部と略同位置まで延在する。

これにより、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材３５を、底部１３のより中心近傍に設けることができるので、熱交換器１の熱交換効率が向上する。また、第２流体１５が中心から周方向で隣り合うフィン５の間を径方向外側に向かって流れる際の損失増加を抑制するように板状部材３５が配置されるので、熱交換器１の熱交換効率がより向上する。

なお、各板状部材３５は、フィン５（第１フィン５Ｌ及び第２フィン５Ｓ）と当接していない。

これにより、フィン５の内部の熱伝導を維持しつつ、板状部材３５からの輻射熱をフィン５に伝熱できる。また、各板状部材３５は、フィン５に比べて板厚が薄い。そのため、板状部材３５は第２流体１５の通路を閉塞することがなく、熱放射を行うことでガスの熱エネルギーをフィン５に受け取らせることができる。結果的に、フィン５は物理的に接触する第２流体１５との熱伝達による受熱量よりも見かけ上あたかも熱伝達率が上がったかのような大量の受熱量をガスから受け取ることができるようになる。

なお、各板状部材３５は、必ずしも、隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成されている必要はなく、隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い耐熱性を有する他の材料で形成されていればよい。なぜなら隔壁３やフィン５の部分は周囲の低温部への熱引きにより高温になることが無いのに対し、薄い板状部材３５は周りを高温ガスにさらされていて熱が熱伝導で逃げることが無い為に第２流体１５の温度近くまで（赤熱するほどの）高温になる。輻射熱の放出量は温度（ケルビン温度）の４乗に比例するので多少輻射率は小さくても高温状態では大量の輻射熱を放出する。そのため、板状部材３５に必要なのは、高温になっても溶けない高い耐熱性である。なお、輻射効果が明確に表れるのは第２流体の温度が高温（４００℃～５００℃以上）の場合である。

また、隔壁３の底部１３において、複数の第１フィン５Ｌの基部１９Ｌの径方向内側端部と複数の板状部材３５の径方向内側端部によって、複数のピン状フィン７が配置される略円形の領域が画定される。

図８に示すように、各ピン状フィン７は、先細り状をなす円柱状（又は円錐状）状をなす。各ピン状フィン７の周面には、長手方向（突出方向）に延びる複数の突条４１が形成されている。複数の突条４１は、周方向に所定の間隔をおいて配置されている。

そのような複数の突条４１により各ピン状フィン７の表面積が増大する。また、複数の突条４１が、先細り状をなすピン状フィン７に形成されることにより、ピン状フィン７の表面付近に形成される温度境界層の厚みを低減する効果も得られる。その結果、隔壁３の内側の第１流体１４への熱抵抗が減少し、また、第１流体の対流伝熱が促進される。

隔壁３の内面３Ｂには、未封孔のアルマイト皮膜が形成されている。アルマイト皮膜には、１０ｎｍ～３０ｎｍの孔径をそれぞれ有する複数の細孔が形成されている。これにより、熱交換器１では、隔壁３の外面３Ａに形成されたフィン５によって、第２の流体と隔壁３との熱伝達を促進しつつ、隔壁３の内面３Ｂに形成された細孔によって、第１の流体と隔壁３との熱伝達を促進することができる。ただし、そのようなアルマイト皮膜は省略されてもよい。また、アルマイト皮膜は、隔壁３の内面３Ｂの一部（例えば、底部１３の内面１３Ｂ）にのみ形成されてもよい。

シェル９は、略筒状をなし、図１に示すように複数のフィン５の外側を覆うように設けられる。これにより、シェル９の内面９Ａと隔壁３の外面３Ａとによって第２流体１５の流路が画定され、その流路内に内複数のフィン５が位置する。

シェル９は、複数のフィン５において隔壁３とは反対側に位置する外縁部に接続される上部５１と、上部５１の下縁に接続され、下方に延在する下部５３とを有する。上部５１の下縁５１Ａは、各フィン５の基部１９における突部３１の角に接続される。下部５３は、ピン状フィン７の更に外方（ここでは、下方）に位置し、略円形状をなす開口５５を有している。開口５５は、第２流体１５の入口を構成する。このようなシェル９により、有底筒体に設けられたフィン５に対して第２流体を効率的に導くことが可能となる。

（熱交換器の製造）
続いて、前述した構成を有する熱交換器１の製造について説明する。熱交換器１の隔壁３、複数のフィン５、及び複数のピン状フィン７は、公知の３Ｄプリンティング技術を用いて、粉体材料を積層造形（Additive Manufacturing）することによって一体に成形される。積層造形に用いられる加工方式については、前述のような構造を実現可能な限りにおいて特に限定されない。例えば、熱交換器１は、金属粉末及びレーザ（又は電子ビーム）を造形部位に同時に照射し、溶融した金属粉末を前述した形状に積層することによって成形される。

シェル９は、隔壁３等と共に一体成形されてもよい。或いは、シェル９は、隔壁３を構成する材料とは異なる他の材料によって形成された後に、複数のフィン５の外側を覆うように溶接等によって取り付けられてもよい。

隔壁３の内面３Ｂにおける未封孔のアルマイト皮膜は、公知のアルマイト加工（アルミニウムの陽極酸化処理）によって形成される。アルマイト皮膜における複数の細孔の構造（孔径等）については、例えば、電界放出型走査電子顕微鏡（FE-SEM）を用いて確認することができる。

そして、複数の板状部材３５を、隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成し、隔壁３の底部１３における外面３Ａに形成された複数の取付け溝３７に圧入により嵌め込んで隔壁３の底部１３の外面に固定する。

このように、材料粉末を積層造形することによって、隔壁３と複数のフィン５とを一体に成形し、板状部材３５を隔壁３及びフィン５を構成する材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成し、底部１３の外面に固定することで、隔壁３及びフィン５を一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、熱交換効率を向上させることができる。

（熱交換器の使用）
ユーザは、熱交換器１の使用時には、例えば、隔壁３の内側に第１流体としての水を注入した後、熱交換器１の下方に配置されて燃焼器（例えば、ガスバーナー）を稼働させる。これにより、第２流体としての燃焼器の燃焼ガスがシェル９の開口５５から導入される。燃焼ガスは、隔壁３とシェル９との間に位置する複数のフィン５の間を流れ、開放されたシェル９の上部から排出される。このとき、燃焼ガスの熱が、隔壁３、フィン５、及びピン状フィン７に伝達され、隔壁３の内面３Ｂを介して第１流体に伝達される。このような燃焼ガスと水との熱交換により、隔壁３内の水の温度を上昇させる（最終的に沸騰させる）ことができる。

このように、熱交換器１では、隔壁３及び複数のフィン５を一体成形することにより、隔壁３とフィン５との界面における熱抵抗を低減し、また、湾曲した部位（ここでは、側部１７）を有する複数のフィン５に適切な深さの溝を形成することにより、フィン５の伝熱面積を増大させつつ、フィン５の表面近傍における第２流体の流れを円滑にすることができる。その結果、熱交換器１の熱交換効率を向上させることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

例えば、第１流体及び第２流体は、液体及び気体の組み合わせである必要はなく、任意の流体の組み合わせ（例えば、液体同士又は気体同士の組み合わせ）が採用されうる。また、熱交換器１は、少なくとも二流体を用いるものであればよく、三流体以上を用いて熱交換が行われてもよい。

熱交換器１の用途としては、例えば、冷蔵庫及び産業用熱交換器や、プレート型熱交換器、パイプ状通路式熱交換器が挙げられる。また、熱交換器１は、隔壁及びフィンを有することにより熱交換器として機能する装置や機械の一部としても用いられ得る。そのような熱交換器１の用途としては、例えば、空冷エンジンヘッド、ラジエター、オイルクーラー、湯沸かし器、空調設備、ＥＧＲクーラー、及びスターリングエンジンなどの流体通路構造などが挙げられる。

また、前述の実施形態では、フィン５の基部１９を底部１３に放射状に配置したが、これに限らず、並行に配置してもよい。なお、並行とは、平行に限らず、略同じ方向に並んでいることを意味する。放射率又は耐熱性の高い薄い板状部材３５を並行に並ぶフィン５の基部１９の中間に配置した場合にも放射状フィンの場合と同様に、高温となった板状部材３５から発する輻射熱により第２流体１５からフィン５への伝熱量が増加し、見かけ上熱伝達率が向上する。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁（隔壁３）を備える熱交換器（熱交換器１）であって、
前記隔壁は、筒形状を有する側周部（側周部１１）と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部（底部１３）と、を有し、
前記隔壁の外面には、複数のフィン（フィン５）が、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部（基部１９）を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材（板状部材３５）が設けられており、
前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成されている、熱交換器。

（１）によれば、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。

（２） （１）に記載の熱交換器であって、
前記板状部材は、耐熱接着剤で前記底部の前記外面に固定されている、熱交換器。

（２）によれば、板状部材は、耐熱接着剤で底部の外面に固定されているので、板状部材を構成する材料に、フィンを構成する材料の融点と大きく異なる融点を有する材料を用いた場合でも、底部の外面に板状部材を強固に固定できる。

（３） （１）又は（２）に記載の熱交換器であって、
前記複数のフィンは、第１フィン（第１フィン５Ｌ）と第２フィン（第２フィン５Ｓ）とを有し、
前記第１フィンの前記基部の径方向内側端部は、前記第２フィンの前記基部の径方向内側端部よりも前記径方向の内側に位置し、
前記第１フィンと前記第２フィンとは、前記周方向において交互に配置されており、
前記板状部材は、底面視において、前記周方向で隣り合う前記第１フィンの間、且つ、前記第２フィンの前記径方向内側端部よりも前記径方向の内側で、前記第２フィンの前記径方向内側端部から前記中心に向かって前記径方向に延在する仮想直線に沿って、前記径方向に延在する、熱交換器。

（３）によれば、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材を、底部のより中心近傍に設けることができるので、熱交換器の熱交換効率が向上する。また、流体が中心から周方向で隣り合うフィンの間を径方向外側に向かって流れる際の損失増加を抑制するように板状部材が配置されるので、熱交換器の熱交換効率がより向上する。

（４） （１）から（３）のいずれかに記載の熱交換器であって、
前記板状部材は、前記フィンと当接していない、熱交換器。

（４）によれば、フィンの内部の熱伝導を維持しつつ、板状部材からの輻射熱をフィンに伝熱できる。

（５） 筒形状を有する側周部（側周部１１）と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部（底部１３）と、を有し、温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁（隔壁３）と、
前記隔壁の外面に形成され、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んだ複数のフィン（フィン５）と、を備え、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部（基部１９）を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材（板状部材３５）が設けられている、熱交換器（熱交換器１）の製造方法であって、
粉末を積層造形することによって、前記隔壁と前記複数のフィンとを一体に成形し、
前記周方向で隣り合う前記フィンの間に設けられた前記板状部材を前記フィンの材料よりも高い放射率を有する他の材料で形成し、前記底部の外面に固定する、熱交換器の製造方法。

（５）によれば、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。

（６） 温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁（隔壁３）を備える熱交換器（熱交換器１）であって、
前記隔壁は、筒形状を有する側周部（側周部１１）と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部（底部１３）と、を有し、
前記隔壁の外面には、複数のフィン（フィン５）が、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部（基部１９）を有し、
前記複数のフィンの前記基部は、並行に並んで形成されており、
隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材（板状部材３５）が設けられており、
前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成されている、熱交換器。

（６）によれば、隔壁及びフィンを一体成形するために用いられる材料に制約がある場合でも、より高い放射率を有する材料で形成された板状部材によって熱放射（輻射伝熱）を高めることができるので、熱交換効率を向上させることができる。

１ 熱交換器
３ 隔壁
５ フィン
５Ｌ 第１フィン
５Ｓ 第２フィン
１１ 側周部
１３ 底部
１９ 基部
３５ 板状部材

Claims (6)

1. 温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁を備える熱交換器であって、
   前記隔壁は、筒形状を有する側周部と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部と、を有し、
   前記隔壁の外面には、複数のフィンが、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
   各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部を有し、
   前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
   前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材が設けられており、
   前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
   前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成されている、熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記板状部材は、前記底部の前記外面に設けられた溝に圧入されている、又は、耐熱接着剤で前記底部の前記外面に固定されている、又は、前記底部の前記外面に溶着されている、熱交換器。
3. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記複数のフィンは、第１フィンと第２フィンとを有し、
   前記第１フィンの前記基部の径方向内側端部は、前記第２フィンの前記基部の径方向内側端部よりも前記径方向の内側に位置し、
   前記第１フィンと前記第２フィンとは、前記周方向において交互に配置されており、
   前記板状部材は、底面視において、前記周方向で隣り合う前記第１フィンの間、且つ、前記第２フィンの前記径方向内側端部よりも前記径方向の内側で、前記第２フィンの前記径方向内側端部から前記中心に向かって前記径方向に延在する仮想直線に沿って、前記径方向に延在する、熱交換器。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
   前記板状部材は、前記フィンと当接していない、熱交換器。
5. 筒形状を有する側周部と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部と、を有し、温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁と、
   前記隔壁の外面に形成され、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んだ複数のフィンと、を備え、
   各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部を有し、
   前記複数のフィンの前記基部は、いずれも前記底部の外面を前記側周部の前記筒中心を中心とする径方向に延在し、前記底部の外面において前記周方向に並んで形成されており、
   前記周方向で隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材が設けられている、熱交換器の製造方法であって、
   粉末を積層造形することによって、前記隔壁と前記複数のフィンとを一体に成形し、
   前記周方向で隣り合う前記フィンの間に設けられた前記板状部材を前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成し、前記底部の外面に固定する、熱交換器の製造方法。
6. 温度の異なる二流体を隔てる有底筒体容器状の隔壁を備える熱交換器であって、
   前記隔壁は、筒形状を有する側周部と、前記側周部の一方の開口を閉塞するように形成された底部と、を有し、
   前記隔壁の外面には、複数のフィンが、前記側周部の筒中心を中心とする周方向に並んで形成されており、
   各前記フィンは、前記底部の外面に接続する基部を有し、
   前記複数のフィンの前記基部は、並行に並んで形成されており、
   隣り合う前記フィンの前記基部の間には、前記底部の外面に固定された板状部材が設けられており、
   前記隔壁及び前記複数のフィンは、同一の材料で一体成形されており、
   前記板状部材は、前記フィンの材料よりも高い放射率又は耐熱性を有する他の材料で形成されている、熱交換器。