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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】P2024088457
(43)【公開日】2024-07-02
(54)【発明の名称】熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28F 9/22 20060101AFI20240625BHJP
F28D 1/06 20060101ALI20240625BHJP
【ＦＩ】
F28F9/22
F28D1/06 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022203643
(22)【出願日】2022-12-20
(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】岩崎 慎之介
(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】本多（栗本） 侑依
(72)【発明者】
【氏名】木村 大輔
【テーマコード（参考）】
3L065
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L065DA08
3L103AA37
3L103BB39
3L103CC02
3L103CC27
3L103DD10
3L103DD38
3L103DD61
3L103DD64
3L103DD82
3L103DD85
3L103DD98
(57)【要約】
【課題】第１流体の流れを均一化し、熱回収モード時に熱回収性能、非熱回収モード時に熱遮断性能を向上させることが可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】軸方向に内周面１１及び外周面１２、軸方向に垂直な方向に第１流体の流入端面１３ａ及び流出端面１３ｂを有する中空型の熱回収部材１０と、第１流体の流入口２１ａ及び流出口２１ｂを有する内筒部材２０であって、熱回収部材１０の内周面１１に嵌合される部分を有する領域Ａと、領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ領域Ａと領域Ｂとの間に第１流体の流路となる空間部Ｓ１を有する折り返し２重筒構造を流入口２１ａ側に有する内筒部材２０とを備える熱交換器である。第１流体を熱回収部材１０の流入端面１３ａに導入するための貫通孔２２が内筒部材２０の領域Ａに設けられている。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】軸方向に内周面１１及び外周面１２、軸方向に垂直な方向に第１流体の流入端面１３ａ及び流出端面１３ｂを有する中空型の熱回収部材１０と、第１流体の流入口２１ａ及び流出口２１ｂを有する内筒部材２０であって、熱回収部材１０の内周面１１に嵌合される部分を有する領域Ａと、領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ領域Ａと領域Ｂとの間に第１流体の流路となる空間部Ｓ１を有する折り返し２重筒構造を流入口２１ａ側に有する内筒部材２０とを備える熱交換器である。第１流体を熱回収部材１０の流入端面１３ａに導入するための貫通孔２２が内筒部材２０の領域Ａに設けられている。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸方向に内周面及び外周面、軸方向に垂直な方向に第１流体の流入端面及び流出端面を有する中空型の熱回収部材と、
前記第１流体の流入口及び流出口を有する内筒部材であって、前記熱回収部材の前記内周面に嵌合される部分を有する領域Ａと、前記領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ前記領域Ａと前記領域Ｂとの間に前記第１流体の流路となる空間部を有する折り返し２重筒構造を前記流入口側に有する内筒部材と
を備え、
前記第１流体を前記熱回収部材の前記流入端面に導入するための貫通孔が前記内筒部材の前記領域Ａに設けられている熱交換器。
前記第１流体の流入口及び流出口を有する内筒部材であって、前記熱回収部材の前記内周面に嵌合される部分を有する領域Ａと、前記領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ前記領域Ａと前記領域Ｂとの間に前記第１流体の流路となる空間部を有する折り返し２重筒構造を前記流入口側に有する内筒部材と
を備え、
前記第１流体を前記熱回収部材の前記流入端面に導入するための貫通孔が前記内筒部材の前記領域Ａに設けられている熱交換器。
【請求項2】
前記内筒部材は、前記領域Ｂの内径が前記領域Ａの内径の３０～９５％である、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記領域Ｂの流出口側端部が縮径している、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記領域Ｂの流出口側端部が拡径している、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項5】
前記貫通孔がルーバー形状を有する、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記内筒部材は、前記熱回収部材の前記流出端面側に設けられたシール部材を介して前記熱回収部材の内周面に篏合されており、
前記内筒部材は、前記シール部材よりも前記流入口側の前記領域Ａに前記貫通孔が設けられている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
前記内筒部材は、前記シール部材よりも前記流入口側の前記領域Ａに前記貫通孔が設けられている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項7】
前記熱回収部材の前記内周面と前記内筒部材の領域Ａとの間に空間領域を有し、前記空間領域に面する前記領域Ａに前記貫通孔が設けられている、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項8】
前記内筒部材の流出口側端部が多角形状又は楕円状である、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項9】
前記熱回収部材が、内周壁、外周壁、及び前記内周壁と前記外周壁との間に配設され、前記流入端面から前記流出端面まで延びる第１流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有する中空型の柱状ハニカム構造体である、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項10】
前記第１流体の流入口及び流出口を有し、前記熱回収部材の前記外周面に嵌合される第１外筒部材を更に備える、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項11】
前記第１流体の流路を構成するように前記第１外筒部材の前記流入口側と前記内筒部材の前記流入口側との間を接続するリング状部材を更に備える、請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項12】
前記第１外筒部材の前記流出口側に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する第１筒状部材を更に備える、請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項13】
前記第１外筒部材の前記流出口側に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される第２筒状部材と、
前記第２筒状部材の流出口側に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する第１筒状部材と
を更に備える、請求項１０に記載の熱交換器。
前記第２筒状部材の流出口側に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する第１筒状部材と
を更に備える、請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項14】
前記第１外筒部材の径方向外側に間隔をおいて配置され、前記第１外筒部材との間を第２流体が流通可能な第２外筒部材を更に備える、請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項15】
前記内筒部材の前記流出口側に配置された開閉バルブを更に備える、請求項１又は２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】
上記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】
熱交換器は、適切な熱マネジメントの観点から、熱を回収するモード（以下、「熱回収モード」という）と、熱を回収しないモード（以下、「非熱回収モード」という）とを切り替える機能を有していることが好ましい。なお、非熱回収モードは、一般に、暖気が終了した際に適用される。
熱回収モードと非熱回収モードとの切り替えが可能な熱交換器としては、排ガスと熱交換を行う熱交換部と、排ガスが熱交換部を迂回するバイパス経路とを備える熱交換器が知られている（例えば、特許文献１）。
また、熱交換器は、自動車の搭載スペースの観点から小さいことが望ましいため、筒状部材の外周に熱回収部を設けた構造を有する熱交換器も知られている（例えば、特許文献２）。
熱回収モードと非熱回収モードとの切り替えが可能な熱交換器としては、排ガスと熱交換を行う熱交換部と、排ガスが熱交換部を迂回するバイパス経路とを備える熱交換器が知られている（例えば、特許文献１）。
また、熱交換器は、自動車の搭載スペースの観点から小さいことが望ましいため、筒状部材の外周に熱回収部を設けた構造を有する熱交換器も知られている（例えば、特許文献２）。
【0005】
筒状部材の外周に熱交換部を設けた構造を有する熱交換器では、第１流体の流路が複雑になるため、第１流体の流れが不均一になり易い。実際、熱回収モードにおいて、熱回収部に至るまでの第１流体の流れが不均一であると、第２流体との熱交換に偏りがでてしまうため、熱回収性能が低下してしまう。また、非熱回収モードにおいても、第１流体が熱回収部に局所的に流れて第２流体と熱交換し、熱遮断性能が低下してしまう。また場合によっては、第２流体が沸騰してしまい、熱交換器が破損する恐れがある。
そこで、本出願人は、特許文献３において、第１流体の流れを調整する整流部として、配管（筒状部材）の貫通孔が形成されている部位の内側に、内径の小さい配管（以下、「内管」という）を設けることを提案した。
そこで、本出願人は、特許文献３において、第１流体の流れを調整する整流部として、配管（筒状部材）の貫通孔が形成されている部位の内側に、内径の小さい配管（以下、「内管」という）を設けることを提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開第２０１６／１４００６８号
【特許文献2】特開２０２０－８４８６０号公報
【特許文献3】特許第６７６１４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
第１流体の流れを均一化するためには、第１流体の流路断面積を均一化することが重要である。
しかしながら、特許文献３では、整流部としての内管を溶接によって所定の位置に取り付けているため、溶接時の熱ひずみにより、整流部としての内管と内管が取り付けられる配管との同軸度が低下し、第１流体の流路断面積が局所的に不均一になり易い。その結果、第１流体の流れも不均一になり、熱回収モード時の熱回収性能や、非熱回収モード時の熱遮断性能が低下することがある。
しかしながら、特許文献３では、整流部としての内管を溶接によって所定の位置に取り付けているため、溶接時の熱ひずみにより、整流部としての内管と内管が取り付けられる配管との同軸度が低下し、第１流体の流路断面積が局所的に不均一になり易い。その結果、第１流体の流れも不均一になり、熱回収モード時の熱回収性能や、非熱回収モード時の熱遮断性能が低下することがある。
【0008】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、第１流体の流れを均一化し、熱回収モード時に熱回収性能、非熱回収モード時に熱遮断性能を向上させることが可能な熱交換器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、熱交換器の構造について鋭意研究を行った結果、熱回収部材の内周面に篏合される内筒部材を特定の２重筒構造とすることにより、内筒部材に整流部（内管）を溶接する作業を省略でき、しかも第１流体の流れを均一化させ得ることを見出し、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。
【0010】
（１） 軸方向に内周面及び外周面、軸方向に垂直な方向に第１流体の流入端面及び流出端面を有する中空型の熱回収部材と、
前記第１流体の流入口及び流出口を有する内筒部材であって、前記熱回収部材の前記内周面に嵌合される部分を有する領域Ａと、前記領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ前記領域Ａと前記領域Ｂとの間に前記第１流体の流路となる空間部を有する折り返し２重筒構造を前記流入口側に有する内筒部材と
を備え、
前記第１流体を前記熱回収部材の前記流入端面に導入するための貫通孔が前記内筒部材の前記領域Ａに設けられている熱交換器。
前記第１流体の流入口及び流出口を有する内筒部材であって、前記熱回収部材の前記内周面に嵌合される部分を有する領域Ａと、前記領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ前記領域Ａと前記領域Ｂとの間に前記第１流体の流路となる空間部を有する折り返し２重筒構造を前記流入口側に有する内筒部材と
を備え、
前記第１流体を前記熱回収部材の前記流入端面に導入するための貫通孔が前記内筒部材の前記領域Ａに設けられている熱交換器。
【0011】
（２） 前記内筒部材は、前記領域Ｂの内径が前記領域Ａの内径の３０～９５％である、（１）に記載の熱交換器。
【0012】
（３） 前記領域Ｂの流出口側端部が縮径している、（１）又は（２）に記載の熱交換器。
【0013】
（４） 前記領域Ｂの流出口側端部が拡径している、（１）又は（２）に記載の熱交換器。
【0014】
（５） 前記貫通孔がルーバー形状を有する、（１）～（４）のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0015】
（６） 前記内筒部材は、前記熱回収部材の前記流出端面側に設けられたシール部材を介して前記熱回収部材の内周面に篏合されており、
前記内筒部材は、前記シール部材よりも前記流入口側の前記領域Ａに前記貫通孔が設けられている、（１）～（５）のいずれか一つに記載の熱交換器。
前記内筒部材は、前記シール部材よりも前記流入口側の前記領域Ａに前記貫通孔が設けられている、（１）～（５）のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0016】
（７） 前記熱回収部材の前記内周面と前記内筒部材の領域Ａとの間に空間領域を有し、前記空間領域に面する前記領域Ａに前記貫通孔が設けられている、（６）に記載の熱交換器。
【0017】
（８） 前記内筒部材の流出口側端部が多角形状又は楕円状である、（１）～（７）のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0018】
（９） 前記熱回収部材が、内周壁、外周壁、及び前記内周壁と前記外周壁との間に配設され、前記流入端面から前記流出端面まで延びる第１流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有する中空型の柱状ハニカム構造体である、（１）～（８）のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0019】
（１０） 前記第１流体の流入口及び流出口を有し、前記熱回収部材の前記外周面に嵌合される第１外筒部材を更に備える（１）～（９）のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0020】
（１１） 前記第１流体の流路を構成するように前記第１外筒部材の前記流入口側と前記内筒部材の前記流入口側との間を接続するリング状部材を更に備える、（１０）に記載の熱交換器。
【0021】
（１２） 前記第１外筒部材の前記流出口側に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する第１筒状部材を更に備える、（１０）又は（１１）に記載の熱交換器。
【0022】
（１３） 前記第１外筒部材の前記流出口側に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される第２筒状部材と、
前記第２筒状部材の流出口側に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する第１筒状部材と
を更に備える、（１０）又は（１１）に記載の熱交換器。
前記第２筒状部材の流出口側に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する第１筒状部材と
を更に備える、（１０）又は（１１）に記載の熱交換器。
【0023】
（１４） 前記第１外筒部材の径方向外側に間隔をおいて配置され、前記第１外筒部材との間を第２流体が流通可能な第２外筒部材を更に備える、（１０）～（１３）のいずれか一つに記載の熱交換器。
【0024】
（１５） 前記内筒部材の前記流出口側に配置された開閉バルブを更に備える、請求項（１）～（１４）のいずれか一つに記載の熱交換器。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、第１流体の流れを均一化し、熱回収モード時に熱回収性能、非熱回収モード時に熱遮断性能を向上させ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】
【0026】
【図1A】本発明の実施形態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2A】本発明の実施形態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2B】本発明の実施形態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3A】本発明の実施形態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3B】本発明の実施形態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4】貫通孔が形成された内筒部材の領域Ａの部分拡大側面図である。
【図5】本発明の実施形態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6A】本発明の実施形態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6B】本発明の実施形態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。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明の熱交換器は、軸方向に内周面及び外周面、軸方向に垂直な方向に第１流体の流入端面及び流出端面を有する中空型の熱回収部材と、前記第１流体の流入口及び流出口を有する内筒部材であって、前記熱回収部材の前記内周面に嵌合される部分を有する領域Ａと、前記領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ前記領域Ａと前記領域Ｂとの間に前記第１流体の流路となる空間部を有する折り返し２重筒構造を前記流入口側に有する内筒部材とを備え、前記第１流体を前記熱回収部材の前記流入端面に導入するための貫通孔が前記内筒部材の前記領域Ａに設けられている。
本発明の熱交換器は、上記のような構成とすることにより、内筒部材に整流部（内管）を溶接する作業を省略でき、第１流体の流れを均一化させることができるため、熱回収モード時に熱回収性能、非熱回収モード時に熱遮断性能が向上する。また、内筒部材に整流部（内管）を溶接する場合、第１流体の流れを均一化するために各部材の寸法精度を高めることが必要であったが、本発明の熱交換器は、各部材の寸法精度を高めなくてもよいため、製造時間や製造コストを抑えることができる。
本発明の熱交換器は、上記のような構成とすることにより、内筒部材に整流部（内管）を溶接する作業を省略でき、第１流体の流れを均一化させることができるため、熱回収モード時に熱回収性能、非熱回収モード時に熱遮断性能が向上する。また、内筒部材に整流部（内管）を溶接する場合、第１流体の流れを均一化するために各部材の寸法精度を高めることが必要であったが、本発明の熱交換器は、各部材の寸法精度を高めなくてもよいため、製造時間や製造コストを抑えることができる。
【0028】
以下、本発明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。
【0029】
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、熱交換器１００は、中空型の熱回収部材１０、及び内筒部材２０を備える。また、熱交換器１００は、第１外筒部材３０、リング状部材４０、第１筒状部材５０、第２外筒部材６０、開閉バルブ７０及び第２筒状部材８０を更に備えることができる。
図１Ａ及び１Ｂに示されるように、熱交換器１００は、中空型の熱回収部材１０、及び内筒部材２０を備える。また、熱交換器１００は、第１外筒部材３０、リング状部材４０、第１筒状部材５０、第２外筒部材６０、開閉バルブ７０及び第２筒状部材８０を更に備えることができる。
【0030】
（１．中空型の熱回収部材）
中空型の熱回収部材１０（以下、「熱回収部材１０」と略すことがある）は、軸方向に内周面１１及び外周面１２、軸方向に垂直な方向に第１流体の流入端面１３ａ及び流出端面１３ｂを有する。なお、本明細書において「熱回収部材１０」とは、熱を回収する機能を有する部材のことを意味する。
熱回収部材１０としては、上記のような構造を有していれば特に限定されず、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。
中空型の熱回収部材１０（以下、「熱回収部材１０」と略すことがある）は、軸方向に内周面１１及び外周面１２、軸方向に垂直な方向に第１流体の流入端面１３ａ及び流出端面１３ｂを有する。なお、本明細書において「熱回収部材１０」とは、熱を回収する機能を有する部材のことを意味する。
熱回収部材１０としては、上記のような構造を有していれば特に限定されず、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。
【0031】
熱回収部材１０は、熱回収性能の観点から、図１Ｂに示されるように、内周壁１５、外周壁１６、及び内周壁１５と外周壁１６との間に配設され、流入端面１３ａから流出端面１３ｂまで延びる第１流体の流路となる複数のセル１７を区画形成する隔壁１８を有する中空型の柱状ハニカム構造体であることが好ましい。
ここで、本明細書において「中空型の柱状ハニカム構造体」とは、第１流体の流路方向に垂直な中空型の柱状ハニカム構造体の断面において、中心部に中空領域を有する柱状ハニカム構造体を意味する。
中空型の柱状ハニカム構造体の形状（外形）としては、特に限定されず、例えば、円柱、楕円柱、四角柱又はその他の多角柱などとすることができる。
また、中空型の柱状ハニカム構造体における中空領域の形状についても、特に限定されず、例えば、円柱、楕円柱、四角柱又はその他の多角柱などとすることができる。
なお、中空型の柱状ハニカム構造体の形状と、中空領域の形状とは同一であっても異なっていてもよいが、外部からの衝撃、熱応力などに対する耐性の観点から、同一であることが好ましい。
ここで、本明細書において「中空型の柱状ハニカム構造体」とは、第１流体の流路方向に垂直な中空型の柱状ハニカム構造体の断面において、中心部に中空領域を有する柱状ハニカム構造体を意味する。
中空型の柱状ハニカム構造体の形状（外形）としては、特に限定されず、例えば、円柱、楕円柱、四角柱又はその他の多角柱などとすることができる。
また、中空型の柱状ハニカム構造体における中空領域の形状についても、特に限定されず、例えば、円柱、楕円柱、四角柱又はその他の多角柱などとすることができる。
なお、中空型の柱状ハニカム構造体の形状と、中空領域の形状とは同一であっても異なっていてもよいが、外部からの衝撃、熱応力などに対する耐性の観点から、同一であることが好ましい。
【0032】
セル１７の形状としては、特に限定されず、第１流体の流路方向に垂直な方向の断面において、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。また、セル１７は、第１流体の流路方向に垂直な方向の断面において、放射状に設けられていることが好ましい。このような構成とすることにより、セル１７を流通する第１流体の熱を中空型の柱状ハニカム構造体の外部に効率良く伝達することができる。
【0033】
隔壁１８の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．１～１ｍｍ、より好ましくは０．２～０．６ｍｍである。隔壁１８の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、中空型の柱状ハニカム構造体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１８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などの問題を抑制することができる。
【0034】
内周壁１５及び外周壁１６の厚みは、特に限定されないが、隔壁１８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）が起こり易い内周壁１５及び外周壁１６の強度を高めることができる。
なお、内周壁１５及び外周壁１６の厚みは、特に限定されず、用途などに応じて適宜調整すればよい。例えば、内周壁１５及び外周壁１６の厚みは、熱交換器１００を一般的な熱交換用途に用いる場合は、好ましくは０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ～５ｍｍ、更に好ましくは１ｍｍ～３ｍｍである。また、熱交換器１００を蓄熱用途に用いる場合は、外周壁１６の厚みを１０ｍｍ以上として外周壁１６の熱容量を増大させてもよい。
なお、内周壁１５及び外周壁１６の厚みは、特に限定されず、用途などに応じて適宜調整すればよい。例えば、内周壁１５及び外周壁１６の厚みは、熱交換器１００を一般的な熱交換用途に用いる場合は、好ましくは０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ～５ｍｍ、更に好ましくは１ｍｍ～３ｍｍである。また、熱交換器１００を蓄熱用途に用いる場合は、外周壁１６の厚みを１０ｍｍ以上として外周壁１６の熱容量を増大させてもよい。
【0035】
隔壁１８、内周壁１５及び外周壁１６は、セラミックスを主成分とする。「セラミックスを主成分とする」とは、全成分の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。
【0036】
隔壁１８、内周壁１５及び外周壁１６の気孔率は、特に限定されないが、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下、更に好ましくは３％以下である。また、隔壁１８、内周壁１５及び外周壁１６の気孔率は０％であってもよい。隔壁１８、内周壁１５及び外周壁１６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。
【0037】
隔壁１８、内周壁１５及び外周壁１６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。このような材料としては、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、（Ｓｉ＋Ａｌ）含浸ＳｉＣ、金属複合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、及びＳｉＣなどが挙げられる。これらの中でも、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中空型の柱状ハニカム構造体の断面におけるセル密度（すなわち、単位面積当たりのセル１７の数）は、特に限定されないが、好ましくは４～３２０セル／ｃｍ2である。セル密度を４セル／ｃｍ2以上とすることにより、隔壁１８の強度、ひいては中空型の柱状ハニカム構造体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】
中空型の柱状ハニカム構造体のアイソスタティック強度は、特に限定されないが、好ましくは１００ＭＰａ以上、より好ましくは１５０ＭＰａ以上、更に好ましくは２００ＭＰａ以上である。中空型の柱状ハニカム構造体のアイソスタティック強度を１００ＭＰａ以上とすることにより、中空型の柱状ハニカム構造体の耐久性を向上させることができる。中空型の柱状ハニカム構造体のアイソスタティック強度は、公益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流体の流路方向に垂直な方向の断面における外周壁１６の直径（外径）は、特に限定されないが、好ましくは２０～２００ｍｍ、より好ましくは３０～１００ｍｍである。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１６が円形でない場合には、外周壁１６の断面形状に内接する最大内接円の直径を、外周壁１６の直径とする。
また、第１流体の流路方向に垂直な方向の断面における内周壁１５の直径は、特に限定されないが、好ましくは２０～９０ｍｍ、より好ましくは３０～８０ｍｍである。内周壁１５の断面形状が円形でない場合には、内周壁１５の断面形状に内接する最大内接円の直径を、内周壁１５の直径とする。
また、第１流体の流路方向に垂直な方向の断面における内周壁１５の直径は、特に限定されないが、好ましくは２０～９０ｍｍ、より好ましくは３０～８０ｍｍである。内周壁１５の断面形状が円形でない場合には、内周壁１５の断面形状に内接する最大内接円の直径を、内周壁１５の直径とする。
【0041】
中空型の柱状ハニカム構造体の熱伝導率は、特に限定されないが、２５℃において、好ましくは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、より好ましくは１００～３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、更に好ましくは１２０～３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。中空型の柱状ハニカム構造体の熱伝導率を、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、中空型の柱状ハニカム構造体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、レーザフラッシュ法（ＪＩＳ Ｒ１６１１－１９９７）により測定した値を意味する。
【0042】
中空型の柱状ハニカム構造体のセル１７に、第１流体として排ガスを流す場合、中空型の柱状ハニカム構造体の隔壁１８に触媒を担持させてもよい。隔壁１８に触媒を担持させると、排ガス中のＣＯ、ＮＯｘ、ＨＣなどを触媒反応によって無害な物質にすることが可能になると共に、触媒反応の際に生じる反応熱を熱交換に用いることも可能になる。触媒としては、貴金属（白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、インジウム、銀、及び金）、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウム、チタン、セリウム、コバルト、マンガン、亜鉛、銅、スズ、鉄、ニオブ、マグネシウム、ランタン、サマリウム、ビスマス、及びバリウムからなる群から選択された元素を少なくとも一種含有するものであることが好ましい。上記元素は、金属単体、金属酸化物、又はそれ以外の金属化合物として含有されていてもよい。
【0043】
触媒（触媒金属＋担持体）の担持量としては、特に限定されないが、好ましくは１０～４００ｇ／Ｌである。また、貴金属を含む触媒を用いる場合、その担持量は、特に限定されないが、好ましくは０．１～５ｇ／Ｌである。触媒（触媒金属＋担持体）の担持量を１０ｇ／Ｌ以上とすることにより、触媒作用が発現し易くなる。また、触媒（触媒金属＋担持体）の担持量４００ｇ／Ｌ以下とすることにより、圧力損失と共に製造コストの上昇を抑えることができる。担持体とは、触媒金属が担持される担体のことである。担持体としては、アルミナ、セリア、及びジルコニアからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものを用いることができる。
【0044】
（２．内筒部材）
内筒部材２０は、第１流体の流入口２１ａ及び流出口２１ｂを有する筒状の部材である。内筒部材２０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、内筒部材２０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。
内筒部材２０は、熱回収部材１０の内周面１１に嵌合される部分を有する領域Ａと、領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ領域Ａと領域Ｂとの間に第１流体の流路となる空間部Ｓ１を有する折り返し２重筒構造を流入口２１ａ側に有する。また、内筒部材２０の領域Ａには、第１流体を熱回収部材１０の流入端面１３ａに導入するための貫通孔２２が設けられている。
内筒部材２０を上記のような２重筒構造とすることにより、領域Ａ及び領域Ｂの同軸度が向上する。その結果、領域Ａと領域Ｂとの間の空間部Ｓ１、及び領域Ｂの内周側の空間部Ｓ２の流路断面積が均一化し、空間部Ｓ１及びＳ２における第１流体の流れも均一になるため、熱回収モード時の熱回収性能が向上する。また、非熱回収モード時においても、空間部Ｓ２の流路断面積が均一化するため、熱遮断性能が向上する。
内筒部材２０は、第１流体の流入口２１ａ及び流出口２１ｂを有する筒状の部材である。内筒部材２０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、内筒部材２０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。
内筒部材２０は、熱回収部材１０の内周面１１に嵌合される部分を有する領域Ａと、領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ領域Ａと領域Ｂとの間に第１流体の流路となる空間部Ｓ１を有する折り返し２重筒構造を流入口２１ａ側に有する。また、内筒部材２０の領域Ａには、第１流体を熱回収部材１０の流入端面１３ａに導入するための貫通孔２２が設けられている。
内筒部材２０を上記のような２重筒構造とすることにより、領域Ａ及び領域Ｂの同軸度が向上する。その結果、領域Ａと領域Ｂとの間の空間部Ｓ１、及び領域Ｂの内周側の空間部Ｓ２の流路断面積が均一化し、空間部Ｓ１及びＳ２における第１流体の流れも均一になるため、熱回収モード時の熱回収性能が向上する。また、非熱回収モード時においても、空間部Ｓ２の流路断面積が均一化するため、熱遮断性能が向上する。
【0045】
内筒部材２０を折り返し２重筒構造とするための内筒部材２０の曲げ回数は、特に限定されない。例えば、内筒部材２０は、図１Ａに示されるような２回の曲げ加工によって形成された折り返し２重筒構造以外にも、図２Ａに示されるような１回の曲げ加工によって形成された折り返し２重筒構造や、図２Ｂに示されるような３回の曲げ加工によって形成された折り返し２重筒構造としてもよい。なお、図２Ａ及び２Ｂは、図１Ａと同様に、熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。
【0046】
内筒部材２０は、領域Ｂの内径Ｌ１が領域Ａの内径Ｌ２の３０～９５％であることが好ましい。このような構成とすることにより、熱回収モード時に、圧力損失の増加を抑えつつ熱回収性能を向上させることができる。この効果を安定して確保する観点から、領域Ｂの内径Ｌ１は、領域Ａの内径Ｌ２の５０～９５％であることがより好ましく、６０～９０％であることが更に好ましい。
ここで、本明明細書における「領域Ｂの内径Ｌ１」及び「領域Ａの内径Ｌ２」は、領域Ｂ及び領域Ａの内径が位置によって変化する場合、領域Ｂの最小内径及び領域Ａの最小内径をそれぞれ意味する。
ここで、本明明細書における「領域Ｂの内径Ｌ１」及び「領域Ａの内径Ｌ２」は、領域Ｂ及び領域Ａの内径が位置によって変化する場合、領域Ｂの最小内径及び領域Ａの最小内径をそれぞれ意味する。
【0047】
内筒部材２０は、図３Ａに示されるように、領域Ｂの流出口側端部２１ｃが縮径していてもよい。このような構造とすることにより、熱回収モード時に空間部Ｓ１に入る第１流体の流路入口が広くなるため、圧力損失を低減することができる。
【0048】
内筒部材２０は、図３Ｂに示されるように、領域Ｂの流出口側端部２１ｃが拡径していてもよい。このような構造とすることにより、非熱回収モード時に空間部Ｓ１に第１流体が流入し難くなるため、熱遮断性能を向上させることができる。
【0049】
内筒部材２０の流出口２１ｂ側は、領域Ａと一様の径（外径及び内径）であってよいが、少なくとも一部（例えば、軸方向の少なくとも一方の端部側など）が縮径又は拡径していてもよい。
【0050】
内筒部材２０に設けられる貫通孔２２の形状としては、特に限定されず、公知の各種形状を採用することができる。例えば、要求される特性に応じて、図１Ａなどに示される四角形の他、図４に示されるような円形（左上図）、楕円形（右上図）、多角形（左下図）、ルーバー形状（右下図）などの各種形状とすることができる。なお、図４は、貫通孔２２が形成された内筒部材２０の領域Ａの部分拡大側面図である。また、本明細書において「ルーバー形状」とは、羽板を平行に並べて隙間（貫通孔２２）をあけた形状を意味する。ルーバー形状の貫通孔２２は、内筒部材２０の領域Ａの所定の位置に切り込みを入れて貫通孔２２が形成されるように加工することにより形成することができる。
また、貫通孔２２の数も特に限定されず、内筒部材２０の周方向に複数設けられていてもよいし、内筒部材２０の軸方向に複数設けられていてもよい。
また、貫通孔２２の数も特に限定されず、内筒部材２０の周方向に複数設けられていてもよいし、内筒部材２０の軸方向に複数設けられていてもよい。
【0051】
内筒部材２０は、熱回収部材１０の内周面１１に直接的に嵌合されていてもよいが、他の部材（例えば、シール部材２５）を介して間接的に嵌合させてもよい。ここで、本明細書において「嵌合」とは、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、熱回収部材１０と内筒部材２０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、熱回収部材１０と内筒部材２０とが相互に固定されている場合なども含まれる。
シール部材２５は、熱回収部材１０の流出端面１３ｂ側に設け、内筒部材２０は、シール部材２５よりも流入口２１ａ側の領域Ａに貫通孔２２を設けることが好ましい。このような構成とすることにより、内筒部材２０の軸方向に貫通孔２２を多く設けることができるため、熱回収モード時に圧力損失を低減することができる。
シール部材２５は、熱回収部材１０の流出端面１３ｂ側に設け、内筒部材２０は、シール部材２５よりも流入口２１ａ側の領域Ａに貫通孔２２を設けることが好ましい。このような構成とすることにより、内筒部材２０の軸方向に貫通孔２２を多く設けることができるため、熱回収モード時に圧力損失を低減することができる。
【0052】
また、熱回収部材１０の内周面１１と内筒部材２０の領域Ａとの間に空間領域Ｓ３を有し、空間領域Ｓ３に面する領域Ａに貫通孔２２が設けられていることが好ましい。このような構造を有する熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図を図５に示す。このような構成とすることにより、内筒部材２０の軸方向に貫通孔２２を多く設けることができ、しかも熱回収モード時に熱回収部材１０の内周面１１からも熱回収ができるため、熱回収性能を高めることができる。
【0053】
内筒部材２０は、流出口側端部２１ｃが、三角形、四角形などの多角形状又は楕円状であることが好ましい。このような形状とすることにより、非熱回収モード時に空間部Ｓ１に第１流体が流入し難くなるため、熱遮断性能を向上させることができる。
【0054】
内筒部材２０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。内筒部材２０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。
【0055】
内筒部材２０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。内筒部材２０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、内筒部材２０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。内筒部材２０の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、熱交換器１００を軽量化することができる。
【0056】
（３．第１外筒部材）
第１外筒部材３０は、第１流体の流入口３１ａ及び流出口３１ｂを有し、熱回収部材１０の外周面１２に嵌合される筒状の部材である。
第１外筒部材３０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、第１外筒部材３０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。
第１外筒部材３０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、軸方向の少なくとも一方の端部側など）が縮径又は拡径していてもよい。例えば、図６Ａに示されるように、第１外筒部材３０の軸方向の流入口３１ａ側を縮径して内筒部材２０と接続させることにより、リング状部材４０を設ける必要がなくなる。また、図６Ｂに示されるように、第１外筒部材の軸方向の流出口３１ｂ側を縮径して第１筒状部材５０と接続させることにより、第２筒状部材８０を設ける必要がなくなる。なお、図６Ａ及び６Ｂは、熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。
第１外筒部材３０は、第１流体の流入口３１ａ及び流出口３１ｂを有し、熱回収部材１０の外周面１２に嵌合される筒状の部材である。
第１外筒部材３０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、第１外筒部材３０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。
第１外筒部材３０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、軸方向の少なくとも一方の端部側など）が縮径又は拡径していてもよい。例えば、図６Ａに示されるように、第１外筒部材３０の軸方向の流入口３１ａ側を縮径して内筒部材２０と接続させることにより、リング状部材４０を設ける必要がなくなる。また、図６Ｂに示されるように、第１外筒部材の軸方向の流出口３１ｂ側を縮径して第１筒状部材５０と接続させることにより、第２筒状部材８０を設ける必要がなくなる。なお、図６Ａ及び６Ｂは、熱交換器の第１流体の流通方向に平行な断面図である。
【0057】
第１外筒部材３０は、熱回収部材１０の外周面１２に対応した内周面形状を有することが好ましい。第１外筒部材３０の内周面が熱回収部材１０の外周面１２に直接接触することで、熱伝導性が良好となり、熱回収部材１０内の熱を第１外筒部材３０に効率良く伝達することができる。
【0058】
熱回収効率を高めるという観点からは、熱回収部材１０の外周面１２の全面積に対する、第１外筒部材３０によって周回被覆される熱回収部材１０の外周面１２の部分の面積の割合は高いほうが好ましい。具体的には、当該面積割合は、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、更に好ましくは１００％（すなわち、熱回収部材１０の外周面１２の全部が第１外筒部材３０によって周回被覆される。）である。
なお、ここでいう「外周面１２」とは、熱回収部材１０の第１流体の流路方向に平行な面を指し、熱回収部材１０の第１流体の流路方向と垂直な面（流入端面１３ａ及び流出端面１３ｂ）は含まれない。
なお、ここでいう「外周面１２」とは、熱回収部材１０の第１流体の流路方向に平行な面を指し、熱回収部材１０の第１流体の流路方向と垂直な面（流入端面１３ａ及び流出端面１３ｂ）は含まれない。
【0059】
第１外筒部材３０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外筒部材３０が金属製であると、リング状部材４０などの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外筒部材３０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。
【0060】
第１外筒部材３０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外筒部材３０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外筒部材３０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外筒部材３０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。
【0061】
（４．リング状部材）
リング状部材４０は、第１流体の流路を構成するように第１外筒部材３０の流入口３１ａ側と内筒部材２０の流入口２１ａ側との間を接続するための筒状の部材である。
第１外筒部材３０と内筒部材２０との間の接続は、直接的又は間接的のいずれであってもよい。間接的な接続の場合、例えば、第１外筒部材３０と内筒部材２０との間に第２外筒部材６０などが配置されていてもよい。
リング状部材４０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、リング状部材４０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。
リング状部材４０は、第１流体の流路を構成するように第１外筒部材３０の流入口３１ａ側と内筒部材２０の流入口２１ａ側との間を接続するための筒状の部材である。
第１外筒部材３０と内筒部材２０との間の接続は、直接的又は間接的のいずれであってもよい。間接的な接続の場合、例えば、第１外筒部材３０と内筒部材２０との間に第２外筒部材６０などが配置されていてもよい。
リング状部材４０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、リング状部材４０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。
【0062】
リング状部材４０の形状は、特に限定されないが、曲面構造を有していてもよい。このような構造とすることにより、熱回収モード時（開閉バルブ７０を閉とした場合）に、熱回収部材１０に流れる第１流体の流れをスムーズにすることができるため、圧力損失を低減することができる。
【0063】
リング状部材４０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。リング状部材４０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。
【0064】
リング状部材４０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。リング状部材４０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、リング状部材４０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。リング状部材４０の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、熱交換器１００を軽量化することができる。
【0065】
（５．第１筒状部材）
第１筒状部材５０は、第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に直接的又は間接的に接続される筒状部材である。第１筒状部材５０が第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に間接的に接続される場合、第１外筒部材３０と第１筒状部材５０との間に第２筒状部材８０が配置される（図１Ａ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、５及び６Ａ）。他方、第１筒状部材５０が第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に直接的に接続される場合、第１外筒部材３０と第１筒状部材５０との間に第２筒状部材８０は配置されない（図６Ｂ）。また、第１筒状部材５０は、内筒部材２０の径方向外側に第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する。
第１筒状部材５０は、第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に直接的又は間接的に接続される筒状部材である。第１筒状部材５０が第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に間接的に接続される場合、第１外筒部材３０と第１筒状部材５０との間に第２筒状部材８０が配置される（図１Ａ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、５及び６Ａ）。他方、第１筒状部材５０が第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に直接的に接続される場合、第１外筒部材３０と第１筒状部材５０との間に第２筒状部材８０は配置されない（図６Ｂ）。また、第１筒状部材５０は、内筒部材２０の径方向外側に第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する。
【0066】
第１筒状部材５０は、流入口５１ａ及び流出口５１ｂを有する。第１筒状部材５０が第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に間接的に接続される場合、第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に第２筒状部材８０の流入口８１ａ側が接続され、第２筒状部材８０の流出口８１ｂ側に第１筒状部材５０の流入口５１ａ側が接続される。また、第１筒状部材５０が第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に直接的に接続される場合、第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に第１筒状部材５０の流入口５１ａ側が接続される。
第１筒状部材５０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、第１筒状部材５０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。また、第１筒状部材５０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。
第１筒状部材５０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、第１筒状部材５０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。また、第１筒状部材５０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。
【0067】
第１筒状部材５０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。第１筒状部材５０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。
【0068】
第１筒状部材５０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５０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５０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５０の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、熱交換器１００を軽量化することができる。
【0069】
（６．第２筒状部材）
第２筒状部材８０は、第１筒状部材５０が第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に間接的に接続される場合に、第１外筒部材３０と第１筒状部材５０との間に配置される。
第２筒状部材８０は、内筒部材２０の径方向外側に第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される。
第２筒状部材８０は、第１筒状部材５０が第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に間接的に接続される場合に、第１外筒部材３０と第１筒状部材５０との間に配置される。
第２筒状部材８０は、内筒部材２０の径方向外側に第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される。
【0070】
第２筒状部材８０は、流入口８１ａ及び流出口８１ｂを有する。第２筒状部材８０の流入口８１ａ側は第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に接続され、第２筒状部材８０の流出口８１ｂ側は第１筒状部材５０の流入口５１ａ側に接続される。
第２筒状部材８０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、第２筒状部材８０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。また、第２筒状部材８０の径（外径及び内径）は、流出口８１ｂ側に向かって縮径していることが好ましい。
第２筒状部材８０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、第２筒状部材８０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。また、第２筒状部材８０の径（外径及び内径）は、流出口８１ｂ側に向かって縮径していることが好ましい。
【0071】
第２筒状部材８０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。第２筒状部材８０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。
【0072】
第２筒状部材８０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２筒状部材８０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２筒状部材８０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２筒状部材８０の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、熱交換器１００を軽量化することができる。
【0073】
（７．第２外筒部材）
第２外筒部材６０は、第１外筒部材３０の径方向外側に間隔をおいて配置される筒状の部材である。第２外筒部材６０と第１外筒部材３０との間は第２流体が流通可能である。
第２外筒部材６０は、流入口６１ａ及び流出口６１ｂを有する。
第２外筒部材６０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、第２外筒部材６０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。第２外筒部材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（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。
第２外筒部材６０は、第１外筒部材３０の径方向外側に間隔をおいて配置される筒状の部材である。第２外筒部材６０と第１外筒部材３０との間は第２流体が流通可能である。
第２外筒部材６０は、流入口６１ａ及び流出口６１ｂを有する。
第２外筒部材６０の軸方向は、熱回収部材１０の軸方向と一致し、第２外筒部材６０の中心軸は熱回収部材１０の中心軸と一致することが好ましい。第２外筒部材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（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。
【0074】
第２外筒部材６０は、第２流体を第２外筒部材６０と第１外筒部材３０との間の領域に供給するための供給管６２、及び第２流体を第２外筒部材６０と第１外筒部材３０との間の領域から排出するための排出管６３に接続されていることが好ましい。供給管６２及び排出管６３の位置は、特に限定されない。
【0075】
第２外筒部材６０は、軸方向両端部の内周面が第１外筒部材３０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外筒部材６０の軸方向両端部の内周面を第１外筒部材３０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外筒部材６０の軸方向両端部の内周面を第１外筒部材３０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。
【0076】
第２外筒部材６０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。第２外筒部材６０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。
【0077】
第２外筒部材６０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２外筒部材６０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２外筒部材６０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２外筒部材６０の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、熱交換器１００を軽量化することができる。
【0078】
（８．開閉バルブ）
開閉バルブ７０は、内筒部材２０の流出口２１ｂ側に配置される。
開閉バルブ７０は、第１筒状部材５０の径方向外側に配置された軸受７１に回転自在に支持され且つ第１筒状部材５０及び内筒部材２０を貫通するように配置されるシャフト７２に固定されている。
開閉バルブ７０の形状は、特に限定されず、開閉バルブ７０が配置される内筒部材２０の形状に応じて適切なものを選択すればよい。
開閉バルブ７０は、内筒部材２０の流出口２１ｂ側に配置される。
開閉バルブ７０は、第１筒状部材５０の径方向外側に配置された軸受７１に回転自在に支持され且つ第１筒状部材５０及び内筒部材２０を貫通するように配置されるシャフト７２に固定されている。
開閉バルブ７０の形状は、特に限定されず、開閉バルブ７０が配置される内筒部材２０の形状に応じて適切なものを選択すればよい。
【0079】
開閉バルブ７０は、アクチュエータ（図示せず）によってシャフト７２を駆動（回転）させることができる。シャフト７２とともに開閉バルブ７０が回転することで、開閉バルブ７０の開閉を行うことができる。
開閉バルブ７０は、内筒部材２０の内側における第１流体の流れを調整可能に構成される。具体的には、開閉バルブ７０は、熱回収モード時に閉とすることにより、熱回収部材１０に第１流体を流通させることができる。また、開閉バルブ７０は、非熱回収モード時に開とすることにより、内筒部材２０の流出口２１ｂから第１筒状部材５０に第１流体を流通させて熱交換器１００の外部に排出することができる。
開閉バルブ７０は、内筒部材２０の内側における第１流体の流れを調整可能に構成される。具体的には、開閉バルブ７０は、熱回収モード時に閉とすることにより、熱回収部材１０に第１流体を流通させることができる。また、開閉バルブ７０は、非熱回収モード時に開とすることにより、内筒部材２０の流出口２１ｂから第１筒状部材５０に第１流体を流通させて熱交換器１００の外部に排出することができる。
【0080】
（９．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。
【0081】
（１０．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、熱回収部材１０として中空型の柱状ハニカム構造体を用いる場合、以下に説明する方法に従って製造することができる。
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、熱回収部材１０として中空型の柱状ハニカム構造体を用いる場合、以下に説明する方法に従って製造することができる。
【0082】
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１７の形状及び密度、隔壁１８、内周壁１５及び外周壁１６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、バインダーと、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１８により区画形成されたセル１７を有する中空型の柱状ハニカム構造体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。ハニカム成形体における金属Ｓｉを含む塊の接触箇所は、端面であっても外周壁面であっても内周壁面であってもよい。
【0083】
次に、中空型の柱状ハニカム構造体を第１外筒部材３０内に挿入し、中空型の柱状ハニカム構造体の外周壁１６（外周面１２）に第１外筒部材３０を嵌合させる。次に、中空型の柱状ハニカム構造体の中空領域に内筒部材２０を挿入し、中空型の柱状ハニカム構造体の内周壁１５（内周面１１）に内筒部材２０を嵌合させる。次に、第１外筒部材３０の径方向外側に第２外筒部材６０を配置して固定する。なお、供給管６２及び排出管６３は、第２外筒部材６０に予め固定しておいてもよいが、適切な段階で第２外筒部材６０に固定してもよい。また、リング状部材４０を設ける場合には、内筒部材２０と第１外筒部材３０又は第２外筒部材６０との間にリング状部材４０を配置して固定する。次に、第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に第１筒状部材５０を配置して接続する。また、第１外筒部材３０と第１筒状部材５０との間に第２筒状部材８０を配置する場合には、第１外筒部材３０の流出口３１ｂ側に第２筒状部材８０を配置して接続した後、第２筒状部材８０の流出口８１ｂ側に第１筒状部材５０を配置して接続する。次に、内筒部材２０の流出口２１ｂ側に開閉バルブ７０を取り付ける。
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。
【符号の説明】
【0084】
１０ 熱回収部材
１１ 内周面
１２ 外周面
１３ａ 流入端面
１３ｂ 流出端面
１５ 内周壁
１６ 外周壁
１７ セル
１８ 隔壁
２０ 内筒部材
２１ａ 流入口
２１ｂ 流出口
２１ｃ 領域Ｂの流出口側端部
２２ 貫通孔
２５ シール部材
３０ 第１外筒部材
３１ａ 流入口
３１ｂ 流出口
４０ リング状部材
５０ 第１筒状部材
５１ａ 流入口
５１ｂ 流出口
６０ 第２外筒部材
６１ａ 流入口
６１ｂ 流出口
６２ 供給管
６３ 排出管
７０ 開閉バルブ
７１ 軸受
７２ シャフト
８０ 第２筒状部材
８１ａ 流入口
８１ｂ 流出口
１００ 熱交換器
１１ 内周面
１２ 外周面
１３ａ 流入端面
１３ｂ 流出端面
１５ 内周壁
１６ 外周壁
１７ セル
１８ 隔壁
２０ 内筒部材
２１ａ 流入口
２１ｂ 流出口
２１ｃ 領域Ｂの流出口側端部
２２ 貫通孔
２５ シール部材
３０ 第１外筒部材
３１ａ 流入口
３１ｂ 流出口
４０ リング状部材
５０ 第１筒状部材
５１ａ 流入口
５１ｂ 流出口
６０ 第２外筒部材
６１ａ 流入口
６１ｂ 流出口
６２ 供給管
６３ 排出管
７０ 開閉バルブ
７１ 軸受
７２ シャフト
８０ 第２筒状部材
８１ａ 流入口
８１ｂ 流出口
１００ 熱交換器
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
