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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024112191
(43)【公開日】2024-08-20
(54)【発明の名称】熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28F 1/40 20060101AFI20240813BHJP
F28D 20/02 20060101ALI20240813BHJP
F28D 20/00 20060101ALI20240813BHJP
F28D 7/10 20060101ALI20240813BHJP
F01N 5/02 20060101ALI20240813BHJP
【ＦＩ】
F28F1/40 J ZAB
F28D20/02 E
F28D20/00 A
F28D7/10 A
F01N5/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023017097
(22)【出願日】2023-02-07
(71)【出願人】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】本多（栗本） 侑依
(72)【発明者】
【氏名】川口 竜生
(72)【発明者】
【氏名】赤石 龍士郎
(72)【発明者】
【氏名】岩崎 慎之介
【テーマコード（参考）】
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L103AA32
3L103BB37
3L103CC02
3L103CC08
3L103CC27
3L103DD10
3L103DD38
3L103DD84
3L103DD98
(57)【要約】
【課題】熱の回収量を向上させるとともに、回収した熱を有効利用できる時期を拡大することが可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】第１流体が流通可能な第１流路１０と、第２流体が流通可能であり、第１流路１０の外周側に第１流路１０の軸方向に沿って延設された環状流路部２１を有する第２流路２０とを備える熱交換器１００である。外周壁３１と、外周壁３１の内側に配設され、第１端面３２ａから第２端面３２ｂまで延びる複数のセル３３を区画形成する隔壁３４とを有するハニカム構造体３０が第１流路１０内に収容されている。ハニカム構造体３０の一部のセル３３内に蓄熱材４０が保持されている。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】第１流体が流通可能な第１流路１０と、第２流体が流通可能であり、第１流路１０の外周側に第１流路１０の軸方向に沿って延設された環状流路部２１を有する第２流路２０とを備える熱交換器１００である。外周壁３１と、外周壁３１の内側に配設され、第１端面３２ａから第２端面３２ｂまで延びる複数のセル３３を区画形成する隔壁３４とを有するハニカム構造体３０が第１流路１０内に収容されている。ハニカム構造体３０の一部のセル３３内に蓄熱材４０が保持されている。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１流体が流通可能な第１流路と、
第２流体が流通可能であり、前記第１流路の外周側に前記第１流路の軸方向に沿って延設された環状流路部を有する第２流路と
を備え、
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体が前記第１流路内に収容されており、
前記ハニカム構造体の一部の前記セル内に蓄熱材が保持されている熱交換器。
第２流体が流通可能であり、前記第１流路の外周側に前記第１流路の軸方向に沿って延設された環状流路部を有する第２流路と
を備え、
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体が前記第１流路内に収容されており、
前記ハニカム構造体の一部の前記セル内に蓄熱材が保持されている熱交換器。
【請求項2】
前記蓄熱材が前記セル内に充填されている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記蓄熱材が充填された前記セルは、前記第１端面側及び前記第２端面側が目封止されている、請求項２に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記ハニカム構造体の全ての前記セルにおける前記蓄熱材が保持された前記セルの割合が１０％以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項5】
前記蓄熱材が、潜熱蓄熱材及び／又は顕熱蓄熱材である、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記ハニカム構造体が、内周壁を更に有し、前記内周壁と前記外周壁との間に前記隔壁を有する中空型のハニカム構造体である、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項7】
前記第１流路が２つに分岐しており、
分岐した一方の分岐第１流路に前記ハニカム構造体が収容されるとともに、前記一方の分岐第１流路の外周側に前記第２流路が設けられており、
前記第１流体の流れを前記一方の分岐第１流路又は他方の分岐第１流路に切替え可能なバルブを更に備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱交換器。
分岐した一方の分岐第１流路に前記ハニカム構造体が収容されるとともに、前記一方の分岐第１流路の外周側に前記第２流路が設けられており、
前記第１流体の流れを前記一方の分岐第１流路又は他方の分岐第１流路に切替え可能なバルブを更に備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項8】
前記第１流体の流れを前記一方の分岐第１流路に切替えて熱回収を行う熱回収モードと、
前記第１流体の流れを前記他方の分岐第１流路に切替えて熱回収を行わない非熱回収モードと
に前記バルブを制御可能な制御部を更に備える、請求項７に記載の熱交換器。
前記第１流体の流れを前記他方の分岐第１流路に切替えて熱回収を行わない非熱回収モードと
に前記バルブを制御可能な制御部を更に備える、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項9】
前記第１流路が、前記ハニカム構造体の前記セルを前記第１流体が流通可能な第１流通経路と、前記ハニカム構造体の前記内周壁内を前記第１流体が流通可能な第２流通経路とを有するように構成されており、
前記第２流通経路内の前記第１流体の流れを制御することにより、前記第１流体の流れを前記第１流通経路又は前記第２流通経路に切替え可能なバルブを更に備える、請求項６に記載の熱交換器。
前記第２流通経路内の前記第１流体の流れを制御することにより、前記第１流体の流れを前記第１流通経路又は前記第２流通経路に切替え可能なバルブを更に備える、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項10】
前記第１流体の流れを前記第１流通経路に切替えて熱回収を行う熱回収モードと、
前記第１流体の流れを前記第２流通経路に切替えて熱回収を行わない非熱回収モードと
に前記バルブを制御可能な制御部を更に備える、請求項９に記載の熱交換器。
前記第１流体の流れを前記第２流通経路に切替えて熱回収を行わない非熱回収モードと
に前記バルブを制御可能な制御部を更に備える、請求項９に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、自動車の燃費改善が求められている。特に、エンジン始動時などのエンジンが冷えている時の燃費悪化を防ぐため、冷却水、エンジンオイル、オートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）などを早期に暖めて、フリクション（摩擦）損失を低減するシステムが期待されている。また、排ガス浄化用触媒を早期に活性化するために触媒を加熱するシステムが期待されている。
【0003】
このようなシステムとして、例えば、熱交換器がある。熱交換器は、内部に第１流体を流通させるとともに外部に第２流体を流通させることにより、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う装置である。このような熱交換器では、高温の流体（例えば、排ガスなど）から低温の流体（例えば、冷却水など）へ熱交換することにより、熱を有効利用することができる。
【0004】
自動車の排ガスのような高温の流体から熱を回収する熱交換器としては、特許文献１において、中空型のハニカム構造体と、中空型のハニカム構造体を収容するケーシングとを備え、ケーシングが、中空型のハニカム構造体の外周面に嵌合するように配置された筒状部材と、筒状部材の外側に熱交換媒体の経路を形成するケーシング本体とを有し、中空型のハニカム構造体に流入する排ガスの経路を、中空型のハニカム構造体の中空部とセルとに分岐する分岐路を有し、中空型のハニカム構造体の中空部における排ガスの経路の通気抵抗を変更することにより、中空型のハニカム構造体のセルを流通する排ガスの流量を制御する熱交換器（排熱回収器）が提案されている。このような構造を有する熱交換器であれば、小型化を実現することができるとともに、圧力損失を小さく且つ熱回収量を増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０１７／０６９２６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載の熱交換器は、排ガスからの熱の回収と、回収した熱の熱交換媒体への伝達とを概ね同じタイミングで行っており、回収した熱を有効利用できる時期が制限される。例えば、排ガスから熱を回収していないときには、熱交換媒体への熱の伝達（すなわち、熱交換）を行うことができない。また、排ガスからの熱の回収と、回収した熱の熱交換媒体への伝達とを概ね同じタイミングで行う場合、回収できない熱は、そのまま排熱となってしまうため、熱の有効利用という観点からも改善の余地があった。
なお、特許文献１に記載の熱交換器では、熱交換媒体の経路の外側に、蓄熱材などから構成される断熱層を設けることが提案されているが、この断熱層は熱交換媒体からの熱の放散を抑制することを目的としており、回収した熱を有効利用できる時期を拡大できるわけではない。
なお、特許文献１に記載の熱交換器では、熱交換媒体の経路の外側に、蓄熱材などから構成される断熱層を設けることが提案されているが、この断熱層は熱交換媒体からの熱の放散を抑制することを目的としており、回収した熱を有効利用できる時期を拡大できるわけではない。
【0007】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、熱の回収量を向上させるとともに、回収した熱を有効利用できる時期を拡大することが可能な熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、ハニカム構造体を用いた熱交換器について鋭意研究を行った結果、ハニカム構造体の一部のセル内に蓄熱材を保持することにより、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のように例示される。
【0009】
［１］ 第１流体が流通可能な第１流路と、
第２流体が流通可能であり、前記第１流路の外周側に前記第１流路の軸方向に沿って延設された環状流路部を有する第２流路と
を備え、
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体が前記第１流路内に収容されており、
前記ハニカム構造体の一部の前記セル内に蓄熱材が保持されている熱交換器。
第２流体が流通可能であり、前記第１流路の外周側に前記第１流路の軸方向に沿って延設された環状流路部を有する第２流路と
を備え、
外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体が前記第１流路内に収容されており、
前記ハニカム構造体の一部の前記セル内に蓄熱材が保持されている熱交換器。
【0010】
［２］ 前記蓄熱材が前記セル内に充填されている、［１］に記載の熱交換器。
【0011】
［３］ 前記蓄熱材が充填された前記セルは、前記第１端面側及び前記第２端面側が目封止されている、［２］に記載の熱交換器。
【0012】
［４］ 前記ハニカム構造体の全ての前記セルにおける前記蓄熱材が保持された前記セルの割合が１０％以上である、［１］～［３］のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0013】
［５］ 前記蓄熱材が、潜熱蓄熱材及び／又は顕熱蓄熱材である、［１］～［４］のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0014】
［６］ 前記ハニカム構造体が、内周壁を更に有し、前記内周壁と前記外周壁との間に前記隔壁を有する中空型のハニカム構造体である、［１］～［５］のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0015】
［７］ 前記第１流路が２つに分岐しており、
分岐した一方の分岐第１流路に前記ハニカム構造体が収容されるとともに、前記一方の分岐第１流路の外周側に前記第２流路が設けられており、
前記第１流体の流れを前記一方の分岐第１流路又は他方の分岐第１流路に切替え可能なバルブを更に備える、［１］～［６］のいずれか一つに記載の熱交換器。
分岐した一方の分岐第１流路に前記ハニカム構造体が収容されるとともに、前記一方の分岐第１流路の外周側に前記第２流路が設けられており、
前記第１流体の流れを前記一方の分岐第１流路又は他方の分岐第１流路に切替え可能なバルブを更に備える、［１］～［６］のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0016】
［８］ 前記第１流体の流れを前記一方の分岐第１流路に切替えて熱回収を行う熱回収モードと、
前記第１流体の流れを前記他方の分岐第１流路に切替えて熱回収を行わない非熱回収モードと
に前記バルブを制御可能な制御部を更に備える、［７］に記載の熱交換器。
前記第１流体の流れを前記他方の分岐第１流路に切替えて熱回収を行わない非熱回収モードと
に前記バルブを制御可能な制御部を更に備える、［７］に記載の熱交換器。
【0017】
［９］ 前記第１流路が、前記ハニカム構造体の前記セルを前記第１流体が流通可能な第１流通経路と、前記ハニカム構造体の前記内周壁内を前記第１流体が流通可能な第２流通経路とを有するように構成されており、
前記第２流通経路内の前記第１流体の流れを制御することにより、前記第１流体の流れを前記第１流通経路又は前記第２流通経路に切替え可能なバルブを更に備える、［６］に記載の熱交換器。
前記第２流通経路内の前記第１流体の流れを制御することにより、前記第１流体の流れを前記第１流通経路又は前記第２流通経路に切替え可能なバルブを更に備える、［６］に記載の熱交換器。
【0018】
［１０］ 前記第１流体の流れを前記第１流通経路に切替えて熱回収を行う熱回収モードと、
前記第１流体の流れを前記第２流通経路に切替えて熱回収を行わない非熱回収モードと
に前記バルブを制御可能な制御部を更に備える、［９］に記載の熱交換器。
前記第１流体の流れを前記第２流通経路に切替えて熱回収を行わない非熱回収モードと
に前記バルブを制御可能な制御部を更に備える、［９］に記載の熱交換器。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、熱の回収量を向上させるとともに、回収した熱を有効利用できる時期を拡大することが可能な熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1A】本発明の実施形態１に係る熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。
【図2】本発明の実施形態１に係る熱交換器に用いられるハニカム構造体のセルが延びる方向に垂直な断面図である。
【図3】本発明の実施形態１に係る別の熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。
【図4A】本発明の実施形態２に係る熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明は、第１流体が流通可能な第１流路と、第２流体が流通可能であり、第１流路の外周側に第１流路の軸方向に沿って延設された環状流路部を有する第２流路とを備え、外周壁と、外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体が第１流路内に収容されており、ハニカム構造体の一部のセル内に蓄熱材が保持されている熱交換器に関する。このような構成を有する熱交換器は、セル内に保持された蓄熱材によって第１流体からの熱を回収して蓄熱できるため、第１流体から熱を回収していないときでも、第２流体への熱の伝達（すなわち、熱交換）を行うことができる。そのため、回収した熱を有効利用できる時期を拡大することが可能となる。また、第１流体から熱を回収する場合、第１流体からの熱の回収と、回収した熱の第２流体への伝達とが概ね同じタイミングで行われるが、このタイミングで回収できない熱は蓄熱材に蓄熱されるため、熱の回収量を向上させることができる。したがって、従来の熱交換器よりも排熱の有効利用を図ることができるため、省エネルギー化につながる。
【0022】
以下、本発明の熱交換器の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【0023】
（実施形態１）
図１Ａは、本発明の実施形態１に係る熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。また、図１Ｂは、図１Ａの熱交換器におけるａ－ａ’線の断面図である。
図１Ａ及び１Ｂに示されるように、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００は、第１流体が流通可能な第１流路１０と、第２流体が流通可能であり、第１流路１０の外周側に第１流路１０の軸方向に沿って延設された環状流路部２１を有する第２流路２０とを備える。第１流路１０内にはハニカム構造体３０が収容されている。
図１Ａは、本発明の実施形態１に係る熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。また、図１Ｂは、図１Ａの熱交換器におけるａ－ａ’線の断面図である。
図１Ａ及び１Ｂに示されるように、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００は、第１流体が流通可能な第１流路１０と、第２流体が流通可能であり、第１流路１０の外周側に第１流路１０の軸方向に沿って延設された環状流路部２１を有する第２流路２０とを備える。第１流路１０内にはハニカム構造体３０が収容されている。
【0024】
＜第１流路＞
第１流路１０は、第１流体が流通可能であり、且つハニカム構造体３０を収容可能な構造であれば特に限定されない。例えば、第１流路１０は、図１Ａに示されるように、第１筒状部材１１を用いて構成することができる。
第１筒状部材１１は、例えば、第１流体の流通方向に平行なハニカム構造体３０の外周面（外周壁３１の表面）に嵌合される。
ここで、本明細書において「嵌合」とは、ハニカム構造体３０と対象部材（第１筒状部材１１）とが、相互に嵌まり合った状態で固定されていることをいう。したがって、ハニカム構造体３０と第１筒状部材１１との嵌合においては、すきま嵌め、締まり嵌め、焼き嵌めなどの嵌め合いによる固定方法の他、ろう付け、溶接、拡散接合などにより、ハニカム構造体３０と第１筒状部材１１とが相互に固定されている場合なども含まれる。
第１流路１０は、第１流体が流通可能であり、且つハニカム構造体３０を収容可能な構造であれば特に限定されない。例えば、第１流路１０は、図１Ａに示されるように、第１筒状部材１１を用いて構成することができる。
第１筒状部材１１は、例えば、第１流体の流通方向に平行なハニカム構造体３０の外周面（外周壁３１の表面）に嵌合される。
ここで、本明細書において「嵌合」とは、ハニカム構造体３０と対象部材（第１筒状部材１１）とが、相互に嵌まり合った状態で固定されていることをいう。したがって、ハニカム構造体３０と第１筒状部材１１との嵌合においては、すきま嵌め、締まり嵌め、焼き嵌めなどの嵌め合いによる固定方法の他、ろう付け、溶接、拡散接合などにより、ハニカム構造体３０と第１筒状部材１１とが相互に固定されている場合なども含まれる。
【0025】
第１筒状部材１１の形状は、収容されるハニカム構造体３０の形状に応じて適宜選択すればよく、例えば、円筒状、角筒状などの各種形状とすることができる。
第１筒状部材１１の軸方向は、ハニカム構造体３０の軸方向と一致し、第１筒状部材１１の中心軸はハニカム構造体３０の中心軸と一致することが好ましい。また、第１筒状部材１１の径（外径及び内径）は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部（例えば、軸方向両端部など）が縮径又は拡径していてもよい。
なお、第１筒状部材１１が円筒状でない場合は、第１筒状部材１１の外径及び内径とは、第１流体の流通方向に垂直な第１筒状部材１１の断面形状に外接及び内接する最大円の直径を意味する。
第１筒状部材１１の軸方向は、ハニカム構造体３０の軸方向と一致し、第１筒状部材１１の中心軸はハニカム構造体３０の中心軸と一致することが好ましい。また、第１筒状部材１１の径（外径及び内径）は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部（例えば、軸方向両端部など）が縮径又は拡径していてもよい。
なお、第１筒状部材１１が円筒状でない場合は、第１筒状部材１１の外径及び内径とは、第１流体の流通方向に垂直な第１筒状部材１１の断面形状に外接及び内接する最大円の直径を意味する。
【0026】
第１筒状部材１１は、第１流体の流通方向に平行なハニカム構造体３０の外周面に対応した内周面形状を有することが好ましい。第１筒状部材１１の内周面が、第１流体の流通方向に平行なハニカム構造体３０の外周面に直接接触することで、熱伝導性が良好となり、ハニカム構造体３０内の熱を第１筒状部材１１に効率良く伝達することができる。
【0027】
第１筒状部材１１の材料は、特に限定されないが、製造性の観点から金属であることが好ましい。また、第１筒状部材１１が金属製であると、他の部材との溶接が容易に行える点でも優れている。第１筒状部材１１の材料としては、例えば、ステンレス、チタン合金、銅合金、アルミ合金、真鍮などを用いることができる。その中でも、耐久信頼性が高く、安価という理由により、ステンレスが好ましい。
【0028】
第１筒状部材１１の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上、更に好ましくは０．５ｍｍ以上である。第１筒状部材１１の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、耐久信頼性を確保することができる。また、第１筒状部材１１の厚みは、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下が更に好ましい。第１筒状部材１１の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、熱抵抗を低減して熱伝導性を高めることができる。
【0029】
ハニカム構造体３０は、外周壁３１と、外周壁３１の内側に配設され、第１端面３２ａから第２端面３２ｂまで延びる複数のセル３３を区画形成する隔壁３４とを有する。
【0030】
ハニカム構造体３０の形状（外形）としては、第１筒状部材１１の形状に応じて適宜設定すればよく特に限定されない。ハニカム構造体３０の形状（外形）の例としては、円柱、楕円柱、四角柱又はその他の多角柱などが挙げられる。
【0031】
セル３３の形状としては、特に限定されず、セル３３が延びる方向に垂直な断面において、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、又はその他の多角形などとすることができる。
【0032】
隔壁３４は、特に限定されないが、セル３３が延びる方向に垂直な断面において、図２に示されるように、放射方向（径方向）に延びる第１隔壁３４ａと、周方向に延びる第２隔壁３４ｂとを有することが好ましい。このような構成とすることにより、セル３３を流通する第１流体の熱をハニカム構造体３０の外部を流通する第２流体に効率良く伝達することができる。なお、図２は、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００に用いられるハニカム構造体３０のセル３３が延びる方向に垂直な断面図である。
【0033】
外周壁３１の厚みは、隔壁３４の厚みよりも大きいことが好ましい。このような構成とすることにより、外部からの衝撃、第１流体と第２流体との間の温度差による熱応力などによって破壊（例えば、ひび、割れなど）が起こり易い外周壁３１の強度を高めることができる。
外周壁３１の厚みは、０．３ｍｍ超過１０ｍｍ以下とすることが好ましく、０．５ｍｍ～５ｍｍとすることがより好ましく、１ｍｍ～３ｍｍとすることが更に好ましい。
隔壁３４の厚みは、０．１ｍｍ～１ｍｍとすることが好ましく、０．２ｍｍ～０．６ｍｍとすることがより好ましい。隔壁３４の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、ハニカム構造体３０の機械的強度を十分なものとすることができる。また、隔壁３４の厚さを１ｍｍ以下とすることにより、開口面積の低下によって圧力損失が大きくなったり、第１流体との接触面積の低下によって熱回収効率が低下したりする問題を抑制することができる。
外周壁３１の厚みは、０．３ｍｍ超過１０ｍｍ以下とすることが好ましく、０．５ｍｍ～５ｍｍとすることがより好ましく、１ｍｍ～３ｍｍとすることが更に好ましい。
隔壁３４の厚みは、０．１ｍｍ～１ｍｍとすることが好ましく、０．２ｍｍ～０．６ｍｍとすることがより好ましい。隔壁３４の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、ハニカム構造体３０の機械的強度を十分なものとすることができる。また、隔壁３４の厚さを１ｍｍ以下とすることにより、開口面積の低下によって圧力損失が大きくなったり、第１流体との接触面積の低下によって熱回収効率が低下したりする問題を抑制することができる。
【0034】
外周壁３１及び隔壁３４は、セラミックスを主成分とする。
ここで、本明細書において「セラミックスを主成分とする」とは、全質量に占めるセラミックスの質量比率が５０質量％以上であることをいう。
ここで、本明細書において「セラミックスを主成分とする」とは、全質量に占めるセラミックスの質量比率が５０質量％以上であることをいう。
【0035】
外周壁３１及び隔壁３４の気孔率は、特に限定されないが、１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが更に好ましい。また、これらの気孔率は０％とすることもできる。これらの気孔率を１０％以下とすることにより、熱伝導率を向上させることができる。
【0036】
外周壁３１及び隔壁３４は、熱伝導性が高いＳｉＣ（炭化珪素）を主成分として含むことが好ましい。ＳｉＣは、耐高温性及び耐薬品性にも優れているため、エンジンやプラントなどの厳しい環境下で熱交換器１００を使用することが可能となる。
ここで、本明細書において「ＳｉＣ（炭化珪素）を主成分として含む」とは、全質量に占めるＳｉＣ（炭化珪素）の質量比率が５０質量％以上であることを意味する。
ここで、本明細書において「ＳｉＣ（炭化珪素）を主成分として含む」とは、全質量に占めるＳｉＣ（炭化珪素）の質量比率が５０質量％以上であることを意味する。
【0037】
さらに具体的には、外周壁３１及び隔壁３４の材料としては、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、（Ｓｉ＋Ａｌ）含浸ＳｉＣ、金属複合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、及びＳｉＣなどを用いることができる。その中でも、安価に製造でき、高熱伝導であることからＳｉ含浸ＳｉＣ、（Ｓｉ＋Ａｌ）含浸ＳｉＣを用いることが好ましい。
【0038】
第１流体の流路方向に垂直なハニカム構造体３０の断面におけるセル密度（即ち、単位面積当たりのセル３３の数）は、特に限定されず、適宜調整すればよいが、４～３２０セル／ｃｍ2の範囲であることが好ましい。セル密度を４セル／ｃｍ2以上とすることにより、隔壁３４の強度、ひいてはハニカム構造体３０自体の強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）を十分に確保することができる。また、セル密度を３２０セル／ｃｍ2以下とすることにより、第１流体が流れる際の圧力損失の増大を抑制することができる。
【0039】
ハニカム構造体３０のアイソスタティック強度は、特に限定されないが、１００ＭＰａ超過が好ましく、１５０ＭＰａ以上がより好ましく、２００ＭＰａ以上が更に好ましい。ハニカム構造体３０のアイソスタティック強度が、１００ＭＰａ超過であると、ハニカム構造体３０が耐久性に優れたものとなる。ハニカム構造体３０のアイソスタティック強度は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格Ｍ５０５－８７に規定されているアイソスタティック破壊強度の測定方法に準じて測定することができる。
【0040】
第１流体の流路方向に直交する断面における外周壁３１の直径（外径）は、特に限定されないが、２０～２００ｍｍであることが好ましく、３０～１００ｍｍであることがより好ましい。このような直径とすることにより、熱回収効率を向上させることができる。外周壁３１が円形でない場合には、外周壁３１の断面形状に内接する最大円の直径を、外周壁３１の直径とする。
【0041】
ハニカム構造体３０の熱伝導率は、特に限定されないが、２５℃において、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、１００～３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることがより好ましく、１２０～３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが更に好ましい。ハニカム構造体３０の熱伝導率を、このような範囲とすることにより、熱伝導性が良好となり、ハニカム構造体３０内の熱を外部に効率良く伝達させることができる。なお、熱伝導率の値は、レーザーフラッシュ法（ＪＩＳ Ｒ１６１１：１９９７）により測定した値である。
【0042】
ハニカム構造体３０の一部のセル３３内には、蓄熱材４０が保持されている。
セル３３内における蓄熱材４０の保持方法としては、特に限定されず、各種方法を用いることができる。例えば、セル３３を区画形成する隔壁３４に蓄熱材４０を塗布して固定化してもよいし、図１A及び１Ｂに示されるように、セル３３内に蓄熱材４０を充填してもよい。隔壁３４に蓄熱材４０を塗布して固定化する場合、隔壁３４の表面に蓄熱材４０の層が形成されていればよく、セル３３の中心領域に蓄熱材４０が存在していない部分があってもよい。ただし、蓄熱材４０はセル３３内に充填されていることが好ましい。蓄熱材４０はセル３３内に充填することにより、蓄熱材４０の保持量が多くなるため、第１流体から回収した熱の蓄熱量を多くすることができる。その結果、回収した熱を有効利用できる時期をより一層拡大することが可能となる。
セル３３内における蓄熱材４０の保持方法としては、特に限定されず、各種方法を用いることができる。例えば、セル３３を区画形成する隔壁３４に蓄熱材４０を塗布して固定化してもよいし、図１A及び１Ｂに示されるように、セル３３内に蓄熱材４０を充填してもよい。隔壁３４に蓄熱材４０を塗布して固定化する場合、隔壁３４の表面に蓄熱材４０の層が形成されていればよく、セル３３の中心領域に蓄熱材４０が存在していない部分があってもよい。ただし、蓄熱材４０はセル３３内に充填されていることが好ましい。蓄熱材４０はセル３３内に充填することにより、蓄熱材４０の保持量が多くなるため、第１流体から回収した熱の蓄熱量を多くすることができる。その結果、回収した熱を有効利用できる時期をより一層拡大することが可能となる。
【0043】
ハニカム構造体３０において蓄熱材４０が保持されるセル３３の位置は、特に限定されない。例えば、セル３３が延びる方向に直交する断面において、図１A及び１Ｂに示されるように、ハニカム構造体３０の全体のセル３３に均等に蓄熱材４０を保持することができる。また、セル３３が延びる方向に垂直な断面において、ハニカム構造体３０の中心側及び外周側に概ね均等に蓄熱材４０を保持してもよいし（図２の上段図）、ハニカム構造体３０の外周側に重点的に蓄熱材４０を保持してもよいし（図２の中段図）、ハニカム構造体３０の中心側に重点的に蓄熱材４０を保持してもよい（図２の下段図）。
【0044】
蓄熱材４０が充填されたセル３３は、第１端面３２ａ側及び第２端面３２ｂ側が目封止されていることが好ましい。すなわち、蓄熱材４０が充填されたセル３３は、図１Ａ及び１Ｂに示されるように、第１端面３２ａ側及び第２端面３２ｂ側の端部に目封止部３６を有することが好ましい。このような構成とすることにより、蓄熱材４０がセル３３から脱落してしまうことを抑制できる。
目封止部３６の材料としては、特に限定されず、外周壁３１及び隔壁３４と同じ材料を用いることができる。また、樹脂シートなどを用いてもよい。目封止部３６の形成方法としては、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。
目封止部３６の材料としては、特に限定されず、外周壁３１及び隔壁３４と同じ材料を用いることができる。また、樹脂シートなどを用いてもよい。目封止部３６の形成方法としては、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。
【0045】
ハニカム構造体３０の全てのセル３３における蓄熱材４０が保持されたセル３３の割合は、特に限定されないが、割合が高くなるほど蓄熱性能が高くなる。当該割合は、好ましくは１０％以上、より好ましくは３０％以上、更に好ましくは５０％以上、特に好ましくは８０％以上である。ただし、当該割合が高すぎると、第１流体がハニカム構造体３０を通過する際の圧力損失が大きくなる。そのため、当該割合は、好ましくは９０％以下である。
【0046】
蓄熱材４０としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。蓄熱材４０としては、例えば、潜熱蓄熱材及び／又は顕熱蓄熱材を用いることができる。
ここで、本明細書において「潜熱蓄熱材」とは、固体と液体との間の相変化に伴う潜熱を利用して蓄熱する蓄熱材を意味し、「顕熱蓄熱材」とは、相変化を伴わず温度変化を利用して蓄熱する蓄熱材を意味する。
潜熱蓄熱材及び顕熱蓄熱材としては、特に限定されず、市販のものを用いることができる。潜熱蓄熱材の例としては、Ａｌ基合金、Ｃｕ基合金、Ｆｅ基合金などの金属系ＰＣＭ（Phase Change Material）、パラフィンなどの有機系ＰＣＭが挙げられる。また、顕熱蓄熱材の例としては、セラミックスなどが挙げられる。なお、潜熱蓄熱材は、相変化によってセル３３から外部に流出する可能性があるため、ハニカム構造体３０を気孔率が小さい材料から構成するか、又はカプセル化した潜熱蓄熱材を用いることが好ましい。
ここで、本明細書において「潜熱蓄熱材」とは、固体と液体との間の相変化に伴う潜熱を利用して蓄熱する蓄熱材を意味し、「顕熱蓄熱材」とは、相変化を伴わず温度変化を利用して蓄熱する蓄熱材を意味する。
潜熱蓄熱材及び顕熱蓄熱材としては、特に限定されず、市販のものを用いることができる。潜熱蓄熱材の例としては、Ａｌ基合金、Ｃｕ基合金、Ｆｅ基合金などの金属系ＰＣＭ（Phase Change Material）、パラフィンなどの有機系ＰＣＭが挙げられる。また、顕熱蓄熱材の例としては、セラミックスなどが挙げられる。なお、潜熱蓄熱材は、相変化によってセル３３から外部に流出する可能性があるため、ハニカム構造体３０を気孔率が小さい材料から構成するか、又はカプセル化した潜熱蓄熱材を用いることが好ましい。
【0047】
セル３３に充填される蓄熱材４０の形状としては、特に限定されず、粉末状、顆粒状、棒状などの各種形状とすることができる。また、セル３３を区画形成する隔壁３４に蓄熱材４０を塗布して固定化する場合、蓄熱材４０及びバインダを含むコーティング組成物を用いればよい。
【0048】
第１流路１０は２つに分岐していてもよい。このような形態を有する熱交換器１００の第１流体の流通方向に平行な断面図を図３に示す。
図３に示されるように、熱交換器１００において、第１流路１０は２つに分岐しており、分岐した一方の分岐第１流路１５ａにハニカム構造体３０が収容されるとともに、一方の分岐第１流路１５ａの外周側に第２流路２０が設けられている。また、熱交換器１００は、第１流体の流れを一方の分岐第１流路１５ａ又は他方の分岐第１流路１５ｂに切替え可能なバルブ１６を更に備えている。
このような構造とすることにより、バルブ１６を制御し、第１流体の流れを一方の分岐第１流路１５ａに切替えて熱回収を行う熱回収モードと、第１流体の流れを他方の分岐第１流路１５ｂに切替えて熱回収を行わない非熱回収モードとを実行することができる。熱回収モードでは、熱回収とともに蓄熱材４０による蓄熱も行われる。なお、バルブ１６としては特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
図３に示されるように、熱交換器１００において、第１流路１０は２つに分岐しており、分岐した一方の分岐第１流路１５ａにハニカム構造体３０が収容されるとともに、一方の分岐第１流路１５ａの外周側に第２流路２０が設けられている。また、熱交換器１００は、第１流体の流れを一方の分岐第１流路１５ａ又は他方の分岐第１流路１５ｂに切替え可能なバルブ１６を更に備えている。
このような構造とすることにより、バルブ１６を制御し、第１流体の流れを一方の分岐第１流路１５ａに切替えて熱回収を行う熱回収モードと、第１流体の流れを他方の分岐第１流路１５ｂに切替えて熱回収を行わない非熱回収モードとを実行することができる。熱回収モードでは、熱回収とともに蓄熱材４０による蓄熱も行われる。なお、バルブ１６としては特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
【0049】
熱交換器１００は、第１流体の流れを一方の分岐第１流路１５ａに切替えて熱回収を行う熱回収モードと、第１流体の流れを他方の分岐第１流路１５ｂに切替えて熱回収を行わない非熱回収モードとにバルブ１６を制御可能な制御部（図示していない）を更に備えることができる。このような制御部を設けることにより、熱回収モードと非熱回収モードとの切り替えをスムーズに行うことができる。
【0050】
＜第２流路＞
第２流路２０は、第２流体が流通可能であり、第１流路１０の外周側に第１流路１０の軸方向に沿って延設された環状流路部２１を有していれば特に限定されない。例えば、第２流路２０は、図１Ａに示されるように、第２筒状部材２２を用いて構成することができる。
第２流路２０は、第２流体が流通可能であり、第１流路１０の外周側に第１流路１０の軸方向に沿って延設された環状流路部２１を有していれば特に限定されない。例えば、第２流路２０は、図１Ａに示されるように、第２筒状部材２２を用いて構成することができる。
【0051】
第２筒状部材２２は、第２流体を供給可能な供給管２３及び第２流体を排出可能な排出管２４を有する。供給管２３及び排出管２４は、同じ方向に向けて延出されていても、異なる方向に向けて延出されていてもよい。
第２筒状部材２２は、第１筒状部材１１との間に第２流路２０（環状流路部２１）を構成するように第１筒状部材１１の径方向外側に間隔をおいて配置される部分を有する。
第２筒状部材２２の軸方向は、第１筒状部材１１の軸方向と一致し、第２筒状部材２２の中心軸は第１筒状部材１１の中心軸と一致することが好ましい。
第２筒状部材２２は、第１筒状部材１１との間に第２流路２０（環状流路部２１）を構成するように第１筒状部材１１の径方向外側に間隔をおいて配置される部分を有する。
第２筒状部材２２の軸方向は、第１筒状部材１１の軸方向と一致し、第２筒状部材２２の中心軸は第１筒状部材１１の中心軸と一致することが好ましい。
【0052】
第２筒状部材２２は、第１流体の流通方向を基準として、上流側端部側及び下流側端部側の内周面が第１筒状部材１１の外周面と直接的又は間接的に接するように配置されていることが好ましい。
第２筒状部材２２の上流側端部側及び下流側端部側の内周面を第１筒状部材１１の外周面に固定する方法としては、特に限定されないが、すきま嵌め、締まり嵌め、焼き嵌めなどの嵌め合いによる固定方法の他、ろう付け、溶接、拡散接合などを用いることができる。
第２筒状部材２２の上流側端部側及び下流側端部側の内周面を第１筒状部材１１の外周面に固定する方法としては、特に限定されないが、すきま嵌め、締まり嵌め、焼き嵌めなどの嵌め合いによる固定方法の他、ろう付け、溶接、拡散接合などを用いることができる。
【0053】
第２筒状部材２２の形状は、特に限定されず、円筒状、角筒状などの各種筒状であることができる。
第２筒状部材２２の径（外径及び内径）は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部（例えば、軸方向中央部、軸方向両端部など）が縮径又は拡径していてもよい。例えば、第２筒状部材２２の軸方向中央部を縮径させることにより、供給管２３及び排出管２４側の第２筒状部材２２内で第２流体を第１筒状部材１１の外周方向全体に行き渡らせることができる。そのため、軸方向中央部で熱交換に寄与しない第２流体が低減するため、熱交換効率を向上させることができる。
なお、第２筒状部材２２が円筒状でない場合は、第２筒状部材２２の外径及び内径とは、第１流体の流通方向に垂直な第２筒状部材２２の断面形状に外接及び内接する最大円の直径を意味する。
第２筒状部材２２の径（外径及び内径）は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部（例えば、軸方向中央部、軸方向両端部など）が縮径又は拡径していてもよい。例えば、第２筒状部材２２の軸方向中央部を縮径させることにより、供給管２３及び排出管２４側の第２筒状部材２２内で第２流体を第１筒状部材１１の外周方向全体に行き渡らせることができる。そのため、軸方向中央部で熱交換に寄与しない第２流体が低減するため、熱交換効率を向上させることができる。
なお、第２筒状部材２２が円筒状でない場合は、第２筒状部材２２の外径及び内径とは、第１流体の流通方向に垂直な第２筒状部材２２の断面形状に外接及び内接する最大円の直径を意味する。
【0054】
第２筒状部材２２の材料は、特に限定されず、第１筒状部材１１の材料と同じものを用いることができる。また、第２筒状部材２２の厚みも、特に限定されず、第１筒状部材１１の厚みと同程度とすればよい。
【0055】
＜第１流体及び第２流体＞
熱交換器１００に用いられる第１流体及び第２流体としては、特に限定されず、種々の液体及び気体を利用することができる。例えば、熱交換器１００が自動車に搭載される場合、第１流体として排ガスを用いることができ、第２流体として水又は不凍液（ＪＩＳ Ｋ２２３４：２００６で規定されるＬＬＣ）を用いることができる。また、第１流体は、第２流体よりも高温の流体とすることができる。
熱交換器１００に用いられる第１流体及び第２流体としては、特に限定されず、種々の液体及び気体を利用することができる。例えば、熱交換器１００が自動車に搭載される場合、第１流体として排ガスを用いることができ、第２流体として水又は不凍液（ＪＩＳ Ｋ２２３４：２００６で規定されるＬＬＣ）を用いることができる。また、第１流体は、第２流体よりも高温の流体とすることができる。
【0056】
＜熱交換器の製造方法＞
熱交換器１００は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。例えば、熱交換器１００は、以下に説明する方法に従って製造することができる。
まず、セラミックス粉末を含む坏土を所望の形状に押し出し、ハニカム成形体を作製する。このとき、適切な形態の口金及び治具を選択することにより、セル３３の形状及び密度、外周壁３１及び隔壁３４の形状及び厚さなどを制御することができる。また、ハニカム成形体の材料としては、前述のセラミックスを用いることができる。例えば、Ｓｉ含浸ＳｉＣ複合材料を主成分とするハニカム成形体を製造する場合、所定量のＳｉＣ粉末に、バインダと、水及び／又は有機溶媒とを加え、得られた混合物を混練して坏土とし、成形して所望形状のハニカム成形体を得ることができる。そして、得られたハニカム成形体を乾燥し、減圧の不活性ガス又は真空中で、ハニカム成形体中に金属Ｓｉを含浸焼成することによって、隔壁３４により区画形成されたセル３３を有するハニカム構造体３０を得ることができる。金属Ｓｉの含浸焼成方法としては、金属Ｓｉを含む塊とハニカム成形体とが接触するように配置して焼成する方法が挙げられる。
次に、ハニカム構造体３０の一部のセル３３内に蓄熱材４０を保持させる。保持方法は、上述した方法を用いることができる。また、ハニカム構造体３０の一部のセル３３内に蓄熱材４０を充填する場合、蓄熱材４０を充填するセル３３の一方の端部に目封止部３６を形成した後、他方の端部から蓄熱材４０を充填し、他方の端部に目封止部３６を形成すればよい。
熱交換器１００は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。例えば、熱交換器１００は、以下に説明する方法に従って製造することができる。
まず、セラミックス粉末を含む坏土を所望の形状に押し出し、ハニカム成形体を作製する。このとき、適切な形態の口金及び治具を選択することにより、セル３３の形状及び密度、外周壁３１及び隔壁３４の形状及び厚さなどを制御することができる。また、ハニカム成形体の材料としては、前述のセラミックスを用いることができる。例えば、Ｓｉ含浸ＳｉＣ複合材料を主成分とするハニカム成形体を製造する場合、所定量のＳｉＣ粉末に、バインダと、水及び／又は有機溶媒とを加え、得られた混合物を混練して坏土とし、成形して所望形状のハニカム成形体を得ることができる。そして、得られたハニカム成形体を乾燥し、減圧の不活性ガス又は真空中で、ハニカム成形体中に金属Ｓｉを含浸焼成することによって、隔壁３４により区画形成されたセル３３を有するハニカム構造体３０を得ることができる。金属Ｓｉの含浸焼成方法としては、金属Ｓｉを含む塊とハニカム成形体とが接触するように配置して焼成する方法が挙げられる。
次に、ハニカム構造体３０の一部のセル３３内に蓄熱材４０を保持させる。保持方法は、上述した方法を用いることができる。また、ハニカム構造体３０の一部のセル３３内に蓄熱材４０を充填する場合、蓄熱材４０を充填するセル３３の一方の端部に目封止部３６を形成した後、他方の端部から蓄熱材４０を充填し、他方の端部に目封止部３６を形成すればよい。
【0057】
次に、蓄熱材４０が保持されたハニカム構造体３０を第１筒状部材１１の所定の位置に挿入し、ハニカム構造体３０の外周壁３１に第１筒状部材１１を嵌合させる。次に、第１筒状部材１１の径方向外側に第２筒状部材２２を配置して固定する。なお、供給管２３及び排出管２４は、第２筒状部材２２に予め固定しておいてもよいが、適切な段階で第２筒状部材２２に固定してもよい。
なお、各部材の配置及び固定（嵌合）の順番は上記に限定されず、製造可能な範囲で適宜変更してもよい。また、固定（嵌合）方法は、上述した方法を用いればよい。
なお、各部材の配置及び固定（嵌合）の順番は上記に限定されず、製造可能な範囲で適宜変更してもよい。また、固定（嵌合）方法は、上述した方法を用いればよい。
【0058】
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る熱交換器は、中空型のハニカム構造体を用いている点で本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と相違する。
図４Ａは、本発明の実施形態２に係る熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。また、図４Ｂは、図４Ａの熱交換器におけるｂ－ｂ’線の断面図である。
なお、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００の説明の中で登場した符号と同一の符号を有する構成要素は、本発明の実施形態２に係る熱交換器２００の構成要素と同一であるので、その説明を省略する。
本発明の実施形態２に係る熱交換器は、中空型のハニカム構造体を用いている点で本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と相違する。
図４Ａは、本発明の実施形態２に係る熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。また、図４Ｂは、図４Ａの熱交換器におけるｂ－ｂ’線の断面図である。
なお、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００の説明の中で登場した符号と同一の符号を有する構成要素は、本発明の実施形態２に係る熱交換器２００の構成要素と同一であるので、その説明を省略する。
【0059】
図４Ａ及び４Ｂに示されるように、本発明の実施形態２に係る熱交換器２００は、第１流体が流通可能な第１流路１０と、第２流体が流通可能であり、第１流路１０の外周側に第１流路１０の軸方向に沿って延設された環状流路部２１を有する第２流路２０とを備える。第１流路１０内には中空型のハニカム構造体５０が収容されている。
中空型のハニカム構造体５０は、内周壁５１を更に有する点でハニカム構造体３０とは異なっている。すなわち、中空型のハニカム構造体５０は、外周壁３１と、内周壁５１と、内周壁５１と外周壁３１との間に配設され、第１端面３２ａから第２端面３２ｂまで延びる複数のセル３３を区画形成する隔壁３４とを有する。そして、中空型のハニカム構造体５０の一部のセル３３内に蓄熱材４０が保持されている。
中空型のハニカム構造体５０を用いることにより、熱交換器１００に比べて熱交換器２００のコンパクト化が可能となる。
中空型のハニカム構造体５０は、内周壁５１を更に有する点でハニカム構造体３０とは異なっている。すなわち、中空型のハニカム構造体５０は、外周壁３１と、内周壁５１と、内周壁５１と外周壁３１との間に配設され、第１端面３２ａから第２端面３２ｂまで延びる複数のセル３３を区画形成する隔壁３４とを有する。そして、中空型のハニカム構造体５０の一部のセル３３内に蓄熱材４０が保持されている。
中空型のハニカム構造体５０を用いることにより、熱交換器１００に比べて熱交換器２００のコンパクト化が可能となる。
【0060】
内周壁５１の厚みとしては、特に限定されず、外周壁３１と同程度とすればよい。
内周壁５１の内部の形状としては、特に限定されず、セル３３が延びる方向に垂直な断面において、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、又はその他の多角形などとすることができる。
中空型のハニカム構造体５０は、ハニカム成形体を作製時に適切な形態の口金及び治具を選択することによって製造することができる。
内周壁５１の内部の形状としては、特に限定されず、セル３３が延びる方向に垂直な断面において、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、又はその他の多角形などとすることができる。
中空型のハニカム構造体５０は、ハニカム成形体を作製時に適切な形態の口金及び治具を選択することによって製造することができる。
【0061】
第１流路１０は、中空型のハニカム構造体５０のセル３３を第１流体が流通可能な第１流通経路１７ａと、中空型のハニカム構造体５０の内周壁５１内を第１流体が流通可能な第２流通経路１７ｂとを有するように構成される。また、このような構造の第１流路１０は、特に限定されないが、例えば、図４Ａ及び４Bに示されるように、第１筒状部材１１及び第３筒状部材６０を用いて構成することができる。
また、第２流通経路１７ｂ内の第１流体の流れを制御することにより、第１流体の流れを第１流通経路１７ａ又は第２流通経路１７ｂに切替え可能なバルブ１８を更に備える。バルブ１８は、例えば、図４Ａに示されるように、第３筒状部材６０の下流側端部に配置すればよい。
上記のような構造とすることにより、バルブ１８を制御し、第１流通経路１７ａに切替えて熱回収を行う熱回収モードと、第１流体の流れを第２流通経路１７ｂに切替えて熱回収を行わない非熱回収モードとを実行することができる。熱回収モードでは、熱回収とともに蓄熱材４０による蓄熱も行われる。なお、バルブ１８としては特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
また、第２流通経路１７ｂ内の第１流体の流れを制御することにより、第１流体の流れを第１流通経路１７ａ又は第２流通経路１７ｂに切替え可能なバルブ１８を更に備える。バルブ１８は、例えば、図４Ａに示されるように、第３筒状部材６０の下流側端部に配置すればよい。
上記のような構造とすることにより、バルブ１８を制御し、第１流通経路１７ａに切替えて熱回収を行う熱回収モードと、第１流体の流れを第２流通経路１７ｂに切替えて熱回収を行わない非熱回収モードとを実行することができる。熱回収モードでは、熱回収とともに蓄熱材４０による蓄熱も行われる。なお、バルブ１８としては特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
【0062】
熱交換器２００は、第１流体の流れを第１流通経路１７ａに切替えて熱回収を行う熱回収モードと、第１流体の流れを第２流通経路１７ｂに切替えて熱回収を行わない非熱回収モードとにバルブ１８を制御可能な制御部（図示していない）を更に備えることができる。このような制御部を設けることにより、熱回収モードと非熱回収モードとの切り替えをスムーズに行うことができる。
【0063】
第３筒状部材６０は、例えば、第１流体の流通方向に平行な中空型のハニカム構造体５０の内周面（内周壁５１の表面）に嵌合される。
第３筒状部材６０の形状は、中空型のハニカム構造体５０の内周面の形状に応じて適宜選択すればよく、例えば、円筒状、角筒状などの各種形状とすることができる。
第３筒状部材６０の軸方向は、中空型のハニカム構造体５０の軸方向と一致し、第３筒状部材６０の中心軸は中空型のハニカム構造体５０の中心軸と一致することが好ましい。また、第３筒状部材６０の径（外径及び内径）は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部が縮径又は拡径していてもよい。
なお、第３筒状部材６０が円筒状でない場合は、第３筒状部材６０の外径及び内径とは、第１流体の流通方向に垂直な第３筒状部材６０の断面形状に外接及び内接する最大円の直径を意味する。
第３筒状部材６０の形状は、中空型のハニカム構造体５０の内周面の形状に応じて適宜選択すればよく、例えば、円筒状、角筒状などの各種形状とすることができる。
第３筒状部材６０の軸方向は、中空型のハニカム構造体５０の軸方向と一致し、第３筒状部材６０の中心軸は中空型のハニカム構造体５０の中心軸と一致することが好ましい。また、第３筒状部材６０の径（外径及び内径）は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部が縮径又は拡径していてもよい。
なお、第３筒状部材６０が円筒状でない場合は、第３筒状部材６０の外径及び内径とは、第１流体の流通方向に垂直な第３筒状部材６０の断面形状に外接及び内接する最大円の直径を意味する。
【0064】
第３筒状部材６０の材料は、特に限定されず、第１筒状部材１１の材料と同じものを用いることができる。また、第３筒状部材６０の厚みも、特に限定されず、第１筒状部材１１の厚みと同程度とすればよい。
【0065】
熱交換器２００は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。例えば、熱交換器２００は、蓄熱材４０が保持された中空型のハニカム構造体５０の内周壁５１内に第３筒状部材６０を挿入し、中空型のハニカム構造体５０の内周壁５１に第３筒状部材６０を嵌合させること以外は、上記した熱交換器１００の製造方法に準じて製造することができる。
【符号の説明】
【0066】
１０ 第１流路
１１ 第１筒状部材
１５ａ 一方の分岐第１流路
１５ｂ 他方の分岐第１流路
１６，１８ バルブ
１７ａ 第１流通経路
１７ｂ 第２流通経路
２０ 第２流路
２１ 環状流路部
２２ 第２筒状部材
２３ 供給管
２４ 排出管
３０ ハニカム構造体
３１ 外周壁
３２ａ 第１端面
３２ｂ 第２端面
３３ セル
３４ 隔壁
３４ａ 第１隔壁
３４ｂ 第２隔壁
３６ 目封止部
４０ 蓄熱材
５０ 中空型のハニカム構造体
５１ 内周壁
１００，２００ 熱交換器
１１ 第１筒状部材
１５ａ 一方の分岐第１流路
１５ｂ 他方の分岐第１流路
１６，１８ バルブ
１７ａ 第１流通経路
１７ｂ 第２流通経路
２０ 第２流路
２１ 環状流路部
２２ 第２筒状部材
２３ 供給管
２４ 排出管
３０ ハニカム構造体
３１ 外周壁
３２ａ 第１端面
３２ｂ 第２端面
３３ セル
３４ 隔壁
３４ａ 第１隔壁
３４ｂ 第２隔壁
３６ 目封止部
４０ 蓄熱材
５０ 中空型のハニカム構造体
５１ 内周壁
１００，２００ 熱交換器
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
