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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-11
(45)【発行日】2024-01-19
(54)【発明の名称】熱交換器の流路構造、及び熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28D 7/16 20060101AFI20240112BHJP
F01N 5/02 20060101ALI20240112BHJP
F28F 9/02 20060101ALI20240112BHJP
F28F 21/08 20060101ALI20240112BHJP
【ＦＩ】
F28D7/16 D
F01N5/02 G
F28F9/02 301F
F28F21/08 Z
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020007030
(22)【出願日】2020-01-20
(65)【公開番号】P2021113655
(43)【公開日】2021-08-05
【審査請求日】2022-10-18
(73)【特許権者】
【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】麓 悠太郎
(72)【発明者】
【氏名】佐久間 健
【審査官】豊島 ひろみ
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１８０２０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１８５９６３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０７－１１０１７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２７９２４２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｄ １／００ － １３／００
Ｆ０１Ｎ １／００ － ９９／００
Ｆ２８Ｆ ９／０２
Ｆ２８Ｆ ２１／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１流体が流通可能であり、熱回収部材を収容可能な内筒と、前記内筒との間に第２流体が流通可能となるように、前記内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と、
前記内筒と前記外筒との間に配置され、前記外筒との間に前記第２流体が流通可能な第１流路及び前記内筒との間に前記第２流体が流通可能な第２流路を形成する中筒と、
前記第１流路内及び前記第２流路内の少なくとも一方に配置され、前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方を流通する前記第２流体の流量を制御する流量制御機構と
を備え、
前記中筒は、前記第１流路と前記第２流路との間を第２流体が流通可能な連通孔を有する、熱交換器の流路構造。
【請求項2】
前記流量制御機構は、前記第２流体が流通する前記第１流路の流路面積を制御する流路面積制御機構、前記連通孔の開口面積を制御する開口面積制御機構、又はそれらの組み合わせである、請求項１に記載の熱交換器の流路構造。
【請求項3】
前記流量制御機構は、前記第２流体の温度に応じて変形可能な熱変形部材を備える、請求項１又は２に記載の熱交換器の流路構造。
【請求項4】
前記熱変形部材の一部が、前記外筒又は前記中筒に接合されている、請求項３に記載の熱交換器の流路構造。
【請求項5】
前記流路面積制御機構は、前記外筒の径方向内側に設けられ且つ開口部を有するドーナツ状のプレートと、前記第２流体の温度に応じて前記開口部を開閉可能なように設けられる熱変形部材とを備える、請求項２に記載の熱交換器の流路構造。
【請求項6】
前記流路面積制御機構は、前記外筒の径方向内側に設けられた１つ以上のプレートであり、前記プレートが、前記第２流体の温度に応じて前記第１流路の流路面積を制御可能な熱変形部材から形成されている、請求項２に記載の熱交換器の流路構造。
【請求項7】
前記開口面積制御機構は、前記中筒の径方向外側、前記中筒の径方向内側及び前記外筒の径方向内側から選択される１つ以上の位置に設けられた１つ以上のプレートであり、前記プレートが、前記第２流体の温度に応じて前記連通孔を開閉可能な熱変形部材から形成されている、請求項２に記載の熱交換器の流路構造。
【請求項8】
前記熱変形部材がバイメタルである、請求項３～７のいずれか一項に記載の熱交換器の流路構造。
【請求項9】
前記流量制御機構は、熱回収時に前記第１流路の圧力損失を増大させ、熱遮断時に前記第１流路の圧力損失を低減させるように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の熱交換器の流路構造。
【請求項10】
請求項１～９のいずれか一項に記載の熱交換器の流路構造を備える熱交換器。
【請求項11】
前記熱交換器が、前記熱回収部材を更に備え、前記熱回収部材が、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を有するハニカム構造体である、請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項12】
第１流体が流通可能であり、熱回収部材を収容可能な内筒と、前記内筒との間に第２流体が流通可能となるように、前記内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と、
前記内筒と前記外筒との間に配置され、前記外筒との間に前記第２流体が流通可能な第１流路及び前記内筒との間に前記第２流体が流通可能な第２流路を形成する中筒と、
前記第２流体の温度に応じて、前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方を流通する前記第２流体の流量を制御する流量制御機構と
を備え、
前記中筒は、前記第１流路と前記第２流路との間を第２流体が流通可能な連通孔を有する、熱交換器の流路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換器の流路構造、及び熱交換器に関する。
【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】
特許文献１には、第１流体（例えば、排ガス）が流通可能な複数のセルを有するハニカム構造体として形成された集熱部と、集熱部の外周面を覆うように配置され、集熱部との間に第２流体（例えば、冷却水）が流通可能なケーシングとを有する熱交換器が提案されている。
しかしながら、特許文献１の熱交換器は、第１流体から第２流体に排熱を常時回収する構造となっているため、排熱を回収する必要がない場合にも排熱を回収してしまうことがあった。そのため、排熱を回収する必要がない場合に回収された排熱を放出するためのラジエータの容量を大きくする必要があった。
しかしながら、特許文献１の熱交換器は、第１流体から第２流体に排熱を常時回収する構造となっているため、排熱を回収する必要がない場合にも排熱を回収してしまうことがあった。そのため、排熱を回収する必要がない場合に回収された排熱を放出するためのラジエータの容量を大きくする必要があった。
【0005】
そこで、特許文献２には、ハニカム構造体の外周面を覆うように配置されたケーシングを、ハニカム構造体の外周面に嵌合するように配置された内筒と、内筒を覆うように配置された中筒と、中筒を覆うように配置された外筒とから構成し、内筒と中筒との間に内側外周流路、中筒と外筒との間に外側外周流路が形成された熱交換器が提案されている。この熱交換器によれば、内筒の温度が冷媒（第２流体）の沸点未満である場合（排熱を回収する必要がある場合）には、内側外周流路及び外側外周流路が液体状態の冷媒で満たされているため、熱交換を促進することができる。また、内筒の温度が冷媒の沸点以上である場合（排熱を回収する必要がない場合）には、内側外周流路に、沸騰気化により生じた気体状態の冷媒が存在するようになるため、熱交換を抑制することができる。したがって、この熱交換器は、２種類の流体間における熱交換の促進と抑制との切替えを行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１２－０３７１６５号公報
【文献】国際公開第２０１６／１８５９６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献２に記載の熱交換器は、熱交換の促進効果（以下、「熱回収性能」という）及び抑制効果（以下、「熱遮断性能」という）が十分ではなく、これらの性能を向上させることが望まれている。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、熱回収性能及び熱遮断性能に優れる熱交換器の流路構造、及び熱交換器を提供することを目的とする。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、熱回収性能及び熱遮断性能に優れる熱交換器の流路構造、及び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、熱交換器の流路構造について鋭意研究を行った結果、内筒と外筒との間に形成された２つの流路を流通する第２流体の流量が、熱回収性能及び熱遮断性能に影響を与えるという知見を得た。そして、本発明者らは、２つの流路の少なくとも一方を流通する第２流体の流量を制御する流量制御機構を設けることにより、熱回収性能及び熱遮断性能の両方を向上させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は、第１流体が流通可能であり、熱回収部材を収容可能な内筒と、
前記内筒との間に第２流体が流通可能となるように、前記内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と、
前記内筒と前記外筒との間に配置され、前記外筒との間に前記第２流体が流通可能な第１流路及び前記内筒との間に前記第２流体が流通可能な第２流路を形成する中筒と、
前記第１流路内及び前記第２流路内の少なくとも一方に配置され、前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方を流通する前記第２流体の流量を制御する流量制御機構と
を備え、
前記中筒は、前記第１流路と前記第２流路との間を第２流体が流通可能な連通孔を有する、熱交換器の流路構造である。
前記内筒との間に第２流体が流通可能となるように、前記内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と、
前記内筒と前記外筒との間に配置され、前記外筒との間に前記第２流体が流通可能な第１流路及び前記内筒との間に前記第２流体が流通可能な第２流路を形成する中筒と、
前記第１流路内及び前記第２流路内の少なくとも一方に配置され、前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方を流通する前記第２流体の流量を制御する流量制御機構と
を備え、
前記中筒は、前記第１流路と前記第２流路との間を第２流体が流通可能な連通孔を有する、熱交換器の流路構造である。
【0010】
また、本発明は、第１流体が流通可能であり、熱回収部材を収容可能な内筒と、
前記内筒との間に第２流体が流通可能となるように、前記内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と、
前記内筒と前記外筒との間に配置され、前記外筒との間に前記第２流体が流通可能な第１流路及び前記内筒との間に前記第２流体が流通可能な第２流路を形成する中筒と、
前記第２流体の温度に応じて、前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方を流通する前記第２流体の流量を制御する流量制御機構と
を備え、
前記中筒は、前記第１流路と前記第２流路との間を第２流体が流通可能な連通孔を有する、熱交換器の流路構造である。
前記内筒との間に第２流体が流通可能となるように、前記内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と、
前記内筒と前記外筒との間に配置され、前記外筒との間に前記第２流体が流通可能な第１流路及び前記内筒との間に前記第２流体が流通可能な第２流路を形成する中筒と、
前記第２流体の温度に応じて、前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方を流通する前記第２流体の流量を制御する流量制御機構と
を備え、
前記中筒は、前記第１流路と前記第２流路との間を第２流体が流通可能な連通孔を有する、熱交換器の流路構造である。
【0011】
さらに、本発明は、上記の熱交換器の流路構造を備える熱交換器である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、熱回収性能及び熱遮断性能に優れる熱交換器の流路構造、及び熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】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4】２種の金属板から構成される複合金属材料（バイメタル）の断面図である。
【図6】本発明の実施形態２に係る熱交換器における第２流体の流路構造の部分拡大図である。
【図7】本発明の実施形態３に係る熱交換器における第２流体の流路構造の部分拡大図である。
【図8】本発明の実施形態３に係る熱交換器における第１流体の流通方向に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の実施形態に係る熱交換器の流路構造は、第１流体が流通可能であり、熱回収部材を収容可能な内筒と、前記内筒との間に第２流体が流通可能となるように、前記内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と、前記内筒と前記外筒との間に配置され、前記外筒との間に前記第２流体が流通可能な第１流路及び前記内筒との間に前記第２流体が流通可能な第２流路を形成する中筒と、前記第１流路内及び前記第２流路内の少なくとも一方に配置され、前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方を流通する前記第２流体の流量を制御する流量制御機構とを備え、前記中筒は、前記第１流路と前記第２流路との間を第２流体が流通可能な連通孔を有する。
また、本発明の実施形態に係る熱交換器の流路構造は、第１流体が流通可能であり、熱回収部材を収容可能な内筒と、前記内筒との間に第２流体が流通可能となるように、前記内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と、前記内筒と前記外筒との間に配置され、前記外筒との間に前記第２流体が流通可能な第１流路及び前記内筒との間に前記第２流体が流通可能な第２流路を形成する中筒と、前記第２流体の温度に応じて、前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方を流通する前記第２流体の流量を制御する流量制御機構とを備え、前記中筒は、前記第１流路と前記第２流路との間を第２流体が流通可能な連通孔を有する。
さらに、本発明の実施形態に係る熱交換器は、上記の熱交換器の流路構造を備える熱交換器である。
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。
また、本発明の実施形態に係る熱交換器の流路構造は、第１流体が流通可能であり、熱回収部材を収容可能な内筒と、前記内筒との間に第２流体が流通可能となるように、前記内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と、前記内筒と前記外筒との間に配置され、前記外筒との間に前記第２流体が流通可能な第１流路及び前記内筒との間に前記第２流体が流通可能な第２流路を形成する中筒と、前記第２流体の温度に応じて、前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方を流通する前記第２流体の流量を制御する流量制御機構とを備え、前記中筒は、前記第１流路と前記第２流路との間を第２流体が流通可能な連通孔を有する。
さらに、本発明の実施形態に係る熱交換器は、上記の熱交換器の流路構造を備える熱交換器である。
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。
【0015】
（実施形態１）
図１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２は、図１の熱交換器におけるａ－ａ’線の断面図であり、図３は、図１の熱交換器におけるｂ－ｂ’線の断面図である。
図１～３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流体が流通可能であり、熱回収部材４０を収容可能な内筒１０と、内筒１０との間に第２流体が流通可能となるように、内筒１０の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒２０と、内筒１０と外筒２０との間に配置され、外筒２０との間に第２流体が流通可能な第１流路３１ａ及び内筒１０との間に第２流体が流通可能な第２流路３１ｂを形成する中筒３０と、第１流路３１ａ内に配置され、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量を制御する流量制御機構５０とを備えている。また、中筒３０は、第１流路３１ａと第２流路３１ｂとの間を第２流体が流通可能な連通孔３２を有する。
図１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２は、図１の熱交換器におけるａ－ａ’線の断面図であり、図３は、図１の熱交換器におけるｂ－ｂ’線の断面図である。
図１～３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流体が流通可能であり、熱回収部材４０を収容可能な内筒１０と、内筒１０との間に第２流体が流通可能となるように、内筒１０の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒２０と、内筒１０と外筒２０との間に配置され、外筒２０との間に第２流体が流通可能な第１流路３１ａ及び内筒１０との間に第２流体が流通可能な第２流路３１ｂを形成する中筒３０と、第１流路３１ａ内に配置され、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量を制御する流量制御機構５０とを備えている。また、中筒３０は、第１流路３１ａと第２流路３１ｂとの間を第２流体が流通可能な連通孔３２を有する。
【0016】
ここで、第１流体及び第２流体としては、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。
【0017】
上記のような構造を有する熱交換器１００において、流量制御機構５０は、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量を制御する機能を有する。熱交換を行う場合（熱回収時）、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量を低減する（第１流路３１ａの圧力損失が増大する）ように流量制御機構５０を制御することにより、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量を増大させることができる。その結果、内筒１０を流通する第１流体と第２流路３１ｂを流通する第２流体との間の熱交換が促進され、熱回収性能が向上する。一方、熱交換を抑制する場合（熱遮断時）、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量を増大する（第１流路３１ａの圧力損失が低減する）ように流量制御機構５０を制御することにより、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量を低減させることができる。その結果、気体状態の第２流体が第２流路３１ｂ内で保持され易くなるため、熱遮断性能が向上する。
【0018】
流量制御機構５０としては、上記のような機能を有していれば特に限定されないが、図１に示されるような、第２流体が流通する第１流路３１ａの流路面積を制御する流路面積制御機構とすることができる。このような制御機構を用いることにより、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量を容易に制御することができる。
【0019】
流量制御機構５０（流路面積制御機構）は、外筒２０の径方向内側に設けられ且つ開口部５３を有するドーナツ状のプレート５２と、第２流体の温度に応じて開口部５３を開閉可能なように設けられる熱変形部材５１とを備えることができる。熱変形部材５１は、第２流体の温度に応じて変形可能であり、熱変形部材５１の一部は、外筒２０に接合されている。また、ドーナツ状のプレート５２の一部は、外筒２０に接合されている。なお、図１では、熱変形部材５１及びプレート５２を備える流量制御機構５０について、外筒２０の径方向内側に設けられる例を示したが、中筒３０の径方向外側に設けられていてもよい。
【0020】
開口部５３の形状としては、第２流体が通過可能な形状であれば特に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、多角形状などの各種形状とすることができる。
開口部５３の数は、特に限定されず、制御すべき流量に応じて適宜調整すればよい。
開口部５３の数は、特に限定されず、制御すべき流量に応じて適宜調整すればよい。
【0021】
熱変形部材５１の形状は、第２流体の温度に応じて開口部５３を開閉可能な形状であれば特に限定されない。熱変形部材５１の形状は、好ましくは板状である。
熱変形部材５１は、１つの開口部５３に対して１つ設けてもよいし、２つ以上の開口部５３に対して１つ設けてもよい。
熱変形部材５１は、１つの開口部５３に対して１つ設けてもよいし、２つ以上の開口部５３に対して１つ設けてもよい。
【0022】
熱変形部材５１としては、特に限定されないが、バイメタル、形状記憶合金などを用いることができる。その中でも熱変形部材５１はバイメタルであることが好ましい。
ここで、本明細書において「バイメタル」とは、熱膨張率が異なる２種以上の金属板を接合した複合金属材料を意味する。バイメタルの一例として、２種の金属板から構成される複合金属材料の断面図を図４に示す。図４において、複合金属材料は、熱膨張率が小さい金属板Ａと、熱膨張率が大きい金属板Ｂとから構成されている。このような構成を有する複合金属材料では、温度が上昇すると、熱膨張率が小さい側へ曲がる（変形する）という特性を有する。
変形温度や変形の大きさは、複合金属材料を構成する金属板の種類を選択することによって制御することができる。
ここで、本明細書において「バイメタル」とは、熱膨張率が異なる２種以上の金属板を接合した複合金属材料を意味する。バイメタルの一例として、２種の金属板から構成される複合金属材料の断面図を図４に示す。図４において、複合金属材料は、熱膨張率が小さい金属板Ａと、熱膨張率が大きい金属板Ｂとから構成されている。このような構成を有する複合金属材料では、温度が上昇すると、熱膨張率が小さい側へ曲がる（変形する）という特性を有する。
変形温度や変形の大きさは、複合金属材料を構成する金属板の種類を選択することによって制御することができる。
【0023】
上記のような構造を有する流量制御機構５０の動作について、図５を用いて説明する。図５は、図１における第２流体の流路構造の部分拡大図である。
熱交換を行う場合、第２流体の温度が低いことから、熱変形部材５１は、開口部５３を閉じるように変形可能に構成されている。そのため、図５（ａ）に示されるように、熱変形部材５１は開口部５３を閉じるように変形する。これにより、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が減少する（第１流路３１ａの圧力損失が増大する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が増加する。
一方、熱交換を抑制する場合、第２流体の温度が高いことから、熱変形部材５１は、開口部５３を開くように変形可能に構成されている。そのため、図５（ｂ）に示されるように、熱変形部材５１は開口部５３を開くように変形する。これにより、第１流路３１ａを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が増加する（第１流路３１ａの圧力損失が低減する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が減少する。
熱交換を行う場合、第２流体の温度が低いことから、熱変形部材５１は、開口部５３を閉じるように変形可能に構成されている。そのため、図５（ａ）に示されるように、熱変形部材５１は開口部５３を閉じるように変形する。これにより、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が減少する（第１流路３１ａの圧力損失が増大する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が増加する。
一方、熱交換を抑制する場合、第２流体の温度が高いことから、熱変形部材５１は、開口部５３を開くように変形可能に構成されている。そのため、図５（ｂ）に示されるように、熱変形部材５１は開口部５３を開くように変形する。これにより、第１流路３１ａを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が増加する（第１流路３１ａの圧力損失が低減する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が減少する。
【0024】
以下、熱交換器１００の各構成部材について、更に、構成部材ごとに詳細に説明する。
＜内筒１０について＞
内筒１０は、熱回収部材４０の軸方向（第１流体の流通方向）外周面に配置される筒状の部材である。
内筒１０の内周面は、熱回収部材４０の軸方向外周面と直接的に接していても間接的に接していてもよいが、熱伝導性の観点から、熱回収部材４０の軸方向外周面と直接的に接していることが好ましい。この場合、内筒１０の内周面の断面形状は、熱回収部材４０の外周面の断面形状と一致する。また、内筒１０の軸方向は、熱回収部材４０の軸方向と一致し、内筒１０の中心軸は熱回収部材４０の中心軸と一致することが好ましい。
内筒１０の軸方向長さは、熱回収部材４０の軸方向長さよりも長く設定されていることが好ましい。また、内筒１０の軸方向において、内筒１０の中央位置は、熱回収部材４０の中央位置と一致することが好ましい。
＜内筒１０について＞
内筒１０は、熱回収部材４０の軸方向（第１流体の流通方向）外周面に配置される筒状の部材である。
内筒１０の内周面は、熱回収部材４０の軸方向外周面と直接的に接していても間接的に接していてもよいが、熱伝導性の観点から、熱回収部材４０の軸方向外周面と直接的に接していることが好ましい。この場合、内筒１０の内周面の断面形状は、熱回収部材４０の外周面の断面形状と一致する。また、内筒１０の軸方向は、熱回収部材４０の軸方向と一致し、内筒１０の中心軸は熱回収部材４０の中心軸と一致することが好ましい。
内筒１０の軸方向長さは、熱回収部材４０の軸方向長さよりも長く設定されていることが好ましい。また、内筒１０の軸方向において、内筒１０の中央位置は、熱回収部材４０の中央位置と一致することが好ましい。
【0025】
内筒１０の径（外径及び内径）は、特に限定されないが、軸方向両端部が拡径し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、拡径した内筒１０の軸方向外周面に中筒３０を直接設けることができるため、内筒１０と中筒３０との間に第２流路３１ｂを容易に形成することができる。
なお、内筒１０の径（外径及び内径）は、軸方向全体にわたって一様であってもよく、軸方向両端部が縮径していてもよい。この場合、中筒３０の軸方向両端部にスペーサーを設けて内筒１０に保持することにより、内筒１０と中筒３０との間に第２流路３１ｂを容易に形成することができる。
なお、内筒１０の径（外径及び内径）は、軸方向全体にわたって一様であってもよく、軸方向両端部が縮径していてもよい。この場合、中筒３０の軸方向両端部にスペーサーを設けて内筒１０に保持することにより、内筒１０と中筒３０との間に第２流路３１ｂを容易に形成することができる。
【0026】
熱回収部材４０を通り抜ける第１流体の熱は、熱回収部材４０を介して内筒１０に伝達されるため、内筒１０は、熱伝導性に優れた材料から形成されていることが好ましい。内筒１０に用いられる材料としては、例えば、金属、セラミックスなどを用いることができる。金属としては、ステンレス鋼、チタン合金、銅合金、アルミ合金、真鍮などが挙げられる。耐久信頼性が高いという理由により、内筒１０の材料はステンレス鋼であることが好ましい。
【0027】
＜外筒２０について＞
外筒２０は、内筒１０の径方向外側に間隔をおいて配置された筒状の部材である。
外筒２０の軸方向は、熱回収部材４０及び内筒１０の軸方向と一致し、外筒２０の中心軸は熱回収部材４０及び内筒１０の中心軸と一致することが好ましい。
外筒２０の軸方向長さは、熱回収部材４０の軸方向長さよりも長く設定されていることが好ましい。また、外筒２０の軸方向において、外筒２０の中央位置は、熱回収部材４０及び内筒１０の中央位置と一致することが好ましい。
外筒２０は、内筒１０の径方向外側に間隔をおいて配置された筒状の部材である。
外筒２０の軸方向は、熱回収部材４０及び内筒１０の軸方向と一致し、外筒２０の中心軸は熱回収部材４０及び内筒１０の中心軸と一致することが好ましい。
外筒２０の軸方向長さは、熱回収部材４０の軸方向長さよりも長く設定されていることが好ましい。また、外筒２０の軸方向において、外筒２０の中央位置は、熱回収部材４０及び内筒１０の中央位置と一致することが好ましい。
【0028】
外筒２０は、第２流体を外筒２０と内筒１０との間の領域に供給するための供給管２１、及び第２流体を外筒２０と内筒１０との間の領域から排出するための排出管２２に接続されている。供給管２１及び排出管２２は、熱回収部材４０の軸方向両端部に対応する位置に設けられていることが好ましい。
また、供給管２１及び排出管２２は、図１に示すように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。
また、供給管２１及び排出管２２は、図１に示すように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。
【0029】
外筒２０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、外筒２０の軸方向両端部を縮径させることにより、内筒１０と直接接合するとともに、外筒２０と中筒３０との間に第２流路３１ｂを容易に形成することができる。また、外筒２０の軸方向中央部を縮径させることにより、外筒２０内で第２流体を内筒１０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、熱回収性能を向上させることができる。
【0030】
外筒２０に用いられる材料としては、例えば、金属、セラミックスなどを用いることができる。金属としては、ステンレス鋼、チタン合金、銅合金、アルミ合金、真鍮などが挙げられる。耐久信頼性が高いという理由により、外筒２０の材料はステンレス鋼であることが好ましい。
【0031】
＜中筒３０について＞
中筒３０は、筒状部材である。中筒３０の軸方向は、熱回収部材４０の軸方向と一致し、中筒３０の中心軸は熱回収部材４０の中心軸と一致することが好ましい。
中筒３０の軸方向長さは、熱回収部材４０の軸方向長さよりも長く設定されていることが好ましい。また、中筒３０の軸方向において、中筒３０の中央位置は、熱回収部材４０、内筒１０及び外筒２０の中央位置と一致することが好ましい。
中筒３０は、筒状部材である。中筒３０の軸方向は、熱回収部材４０の軸方向と一致し、中筒３０の中心軸は熱回収部材４０の中心軸と一致することが好ましい。
中筒３０の軸方向長さは、熱回収部材４０の軸方向長さよりも長く設定されていることが好ましい。また、中筒３０の軸方向において、中筒３０の中央位置は、熱回収部材４０、内筒１０及び外筒２０の中央位置と一致することが好ましい。
【0032】
中筒３０は、内筒１０と外筒２０との間に配置され、外筒２０と中筒３０との間に第２流体が流通可能な第１流路３１ａ、及び内筒１０と中筒３０との間に第２流体が流通可能な第２流路３１ｂを形成する。
中筒３０は、第１流路３１ａと第２流路３１ｂとの間を第２流体が流通可能な連通孔３２を有する。このような構成とすることにより、第２流路３１ｂ内に第２流体を流通させることができる。
連通孔３２の形状としては、第２流体が通過可能な形状であれば特に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、多角形状などの各種形状とすることができる。また、中筒３０の軸方向又は周方向に沿ってスリットを連通孔３２として設けてもよい。
連通孔３２の数は、連通孔３２の形状に応じて適宜設定すればよく特に限定されないが、好ましくは１つ以上、より好ましくは複数（２つ以上）である。
連通孔３２の位置は、連通孔３２の形状及び数に応じて適宜設定すればよく特に限定されない。例えば、連通孔３２が円形状などの形状である場合、中筒３０の軸方向両端部側に複数の連通孔３２を設ければよい。
中筒３０は、第１流路３１ａと第２流路３１ｂとの間を第２流体が流通可能な連通孔３２を有する。このような構成とすることにより、第２流路３１ｂ内に第２流体を流通させることができる。
連通孔３２の形状としては、第２流体が通過可能な形状であれば特に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、多角形状などの各種形状とすることができる。また、中筒３０の軸方向又は周方向に沿ってスリットを連通孔３２として設けてもよい。
連通孔３２の数は、連通孔３２の形状に応じて適宜設定すればよく特に限定されないが、好ましくは１つ以上、より好ましくは複数（２つ以上）である。
連通孔３２の位置は、連通孔３２の形状及び数に応じて適宜設定すればよく特に限定されない。例えば、連通孔３２が円形状などの形状である場合、中筒３０の軸方向両端部側に複数の連通孔３２を設ければよい。
【0033】
第２流路３１ｂが液体の第２流体で満たされているとき、熱回収部材４０から内筒１０に伝えられた第１流体の熱が、第２流路３１ｂの第２流体を介して第１流路３１ａの第２流体に伝えられる。一方、内筒１０の温度が高く、第２流路３１ｂ内で気体状態の第２流体（第２流体の蒸気（気泡））が発生したとき、第２流路３１ｂの第２流体を介する第１流路３１ａの第２流体への熱伝導が抑制される。これは、液体の流体に比べて気体の流体の熱伝導率が低いためである。すなわち、第２流路３１ｂ内で気体状態の第２流体が発生するか否かにより、熱交換を促進する状態と熱交換を抑制する状態とを切り替えることができる。この熱交換の状態は、外部からの制御を必要としない。したがって、中筒３０を設けることにより、外部から制御することなく、第１流体と第２流体との間の熱交換の促進と抑制との切り替えを容易に行うことが可能になる。
なお、第２流体は、熱交換を抑制したい温度域に沸点を有する流体を使用すればよい。例えば、自動車用の熱交換器に用いられる第２流体としては、ＬＬＣ（ロングライフクーラント）を含む水などが挙げられる。
なお、第２流体は、熱交換を抑制したい温度域に沸点を有する流体を使用すればよい。例えば、自動車用の熱交換器に用いられる第２流体としては、ＬＬＣ（ロングライフクーラント）を含む水などが挙げられる。
【0034】
＜熱回収部材４０について＞
熱回収部材４０としては、熱を回収できるものであれば特に限定されない。例えば、熱回収部材４０としてハニカム構造体を用いることができる。
ハニカム構造体は、一般的に柱状の構造体である。ハニカム構造体の軸方向に垂直な断面形状は、特に限定されず、円、楕円又は四角若しくはその他の多角形とすることができる。
熱回収部材４０としては、熱を回収できるものであれば特に限定されない。例えば、熱回収部材４０としてハニカム構造体を用いることができる。
ハニカム構造体は、一般的に柱状の構造体である。ハニカム構造体の軸方向に垂直な断面形状は、特に限定されず、円、楕円又は四角若しくはその他の多角形とすることができる。
【0035】
ハニカム構造体は、セラミックスを主成分とする隔壁及び外周壁により互いに区画された複数のセルを有する。各セルは、ハニカム構造体の第１端面から第２端面までハニカム構造体の内部を貫通している。第１端面及び第２端面は、ハニカム構造体の軸方向（セルが延びる方向）の両側の端面である。
各セルの断面形状（セルが延びる方向に垂直な断面の形状）は、特に限定されず、円形、楕円形、扇形、三角形、四角形、五角角形以上の多角形等の任意の形状とすることができる。
また、各セルは、ハニカム構造体の軸方向に垂直な断面において放射状に形成されていてもよい。このような構成とすることにより、セルを流通する第１流体の熱をハニカム構造体の径方向外側に向けて効率良く伝達させることができる。
各セルの断面形状（セルが延びる方向に垂直な断面の形状）は、特に限定されず、円形、楕円形、扇形、三角形、四角形、五角角形以上の多角形等の任意の形状とすることができる。
また、各セルは、ハニカム構造体の軸方向に垂直な断面において放射状に形成されていてもよい。このような構成とすることにより、セルを流通する第１流体の熱をハニカム構造体の径方向外側に向けて効率良く伝達させることができる。
【0036】
ハニカム構造体の外周壁は、隔壁よりも厚いことが好ましい。このような構成とするにより、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の強度を高めることができる。
【0037】
隔壁の厚みは、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、隔壁の厚みは、０．１～１ｍｍとすることが好ましく、０．２～０．６ｍｍとすることが更に好ましい。隔壁の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、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。
【0038】
次に、熱交換器１００の製造方法について説明する。
熱交換器１００の製造方法としては、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、熱回収部材４０としてハニカム構造体を用いる場合、熱交換器１００は、以下のようにし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。ハニカム構造体の材料としては、特に限定されず、公知のもの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構造体を製造する場合、所定量のＳｉＣ粉末に、バインダーと、水又は有機溶媒とを加え、得られた混合物を混練し坏土とし、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、隔壁によって第１流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造体を得ることができる。
熱交換器１００の製造方法としては、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、熱回収部材４０としてハニカム構造体を用いる場合、熱交換器１００は、以下のようにし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。ハニカム構造体の材料としては、特に限定されず、公知のもの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構造体を製造する場合、所定量のＳｉＣ粉末に、バインダーと、水又は有機溶媒とを加え、得られた混合物を混練し坏土とし、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、隔壁によって第１流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造体を得ることができる。
【0039】
次に、ハニカム構造体を内筒１０に挿入して、焼き嵌めにより、ハニカム構造体に嵌合するように内筒１０を配置する。なお、ハニカム構造体と内筒１０との嵌合は、焼き嵌め以外に、圧入やろう付け、拡散接合などを用いてもよい。
次に、中筒３０を内筒１０上に配置する。内筒１０と中筒３０との間は溶接などによって固定すればよい。
次に、第２流体の供給管２１、排出管２２及び流量制御機構５０を設けた外筒２０の内部に、上記で作製した構造体を配置し、溶接などによって固定する。
次に、中筒３０を内筒１０上に配置する。内筒１０と中筒３０との間は溶接などによって固定すればよい。
次に、第２流体の供給管２１、排出管２２及び流量制御機構５０を設けた外筒２０の内部に、上記で作製した構造体を配置し、溶接などによって固定する。
【0040】
本発明の実施形態１に係る熱交換器１００によれば、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量を、熱変形部材５１及びプレート５２を備える流量制御機構５０によって制御することができるため、熱回収性能及び熱遮断性能の両方を向上させることができる。
【0041】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係る熱交換器における第２流体の流路構造の部分拡大図（第１流体の流通方向に平行な断面図）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。また、本発明の実施形態２に係る熱交換器２００における流路構造以外の構造は、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と同一である。
図６は、本発明の実施形態２に係る熱交換器における第２流体の流路構造の部分拡大図（第１流体の流通方向に平行な断面図）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。また、本発明の実施形態２に係る熱交換器２００における流路構造以外の構造は、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と同一である。
【0042】
本発明の実施形態２に係る熱交換器２００は、流量制御機構５０（流路面積制御機構）が、外筒２０の径方向内側に設けられた１つ以上のプレート５４である点で、本発明の実施形態２に係る熱交換器１００と異なる。プレート５４は、第２流体の温度に応じて第１流路３１ａの流路面積を制御可能な熱変形部材５１から形成されている。
図６において、プレート５４の一部は、軸方向中央部が縮径した外筒２０の傾斜部に接合されているが、傾斜部以外に接合されていてもよい。また、プレート５４は、外筒２０径方向内側に接合されているが、中筒３０の径方向外側に接合されていてもよい。
図６において、プレート５４の一部は、軸方向中央部が縮径した外筒２０の傾斜部に接合されているが、傾斜部以外に接合されていてもよい。また、プレート５４は、外筒２０径方向内側に接合されているが、中筒３０の径方向外側に接合されていてもよい。
【0043】
プレート５４の形状としては、特に限定されず、プレート５４が設けられる位置に応じて適宜設定することができる。例えば、プレート５４はドーナツ状とすることができる。ドーナツ状のプレート５４は、１つの熱変形部材５１から形成してもよいし、複数の熱変形部材５１を組み合わせて形成してもよい。
【0044】
上記のような構造を有する熱交換器２００では、熱交換を行う場合、第２流体の温度が低いことから、プレート５４は、第１流路３１ａの流路面積を低減するように変形可能に構成されている。そのため、図６（ａ）に示されるように、プレート５４は第１流路３１ａの流路面積を低減するように変形する。これにより、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が減少する（第１流路３１ａの圧力損失が増大する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が増加する。その結果、内筒１０を流通する第１流体と第２流路３１ｂを流通する第２流体との間の熱交換が促進され、熱回収性能が向上する。
一方、熱交換を抑制する場合、第２流体の温度が高いことから、プレート５４は、第１流路３１ａの流路面積を増大するように変形可能に構成されている。そのため、図６（ｂ）に示されるように、プレート５４は第１流路３１ａの流路面積を増大するように変形する。これにより、第１流路３１ａを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が増加する（第１流路３１ａの圧力損失が低減する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が減少する。その結果、気体状態の第２流体が第２流路３１ｂ内で保持され易くなるため、熱遮断性能が向上する。
一方、熱交換を抑制する場合、第２流体の温度が高いことから、プレート５４は、第１流路３１ａの流路面積を増大するように変形可能に構成されている。そのため、図６（ｂ）に示されるように、プレート５４は第１流路３１ａの流路面積を増大するように変形する。これにより、第１流路３１ａを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が増加する（第１流路３１ａの圧力損失が低減する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が減少する。その結果、気体状態の第２流体が第２流路３１ｂ内で保持され易くなるため、熱遮断性能が向上する。
【0045】
上記のような流路構造を有する熱交換器２００は、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と同様に、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。
【0046】
本発明の実施形態２に係る熱交換器２００によれば、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量をプレート５４（熱変形部材５１）によって制御することができるため、熱回収性能及び熱遮断性能の両方を向上させることができる。
なお、本発明の実施形態２の熱交換器２００では、流量制御機構５０（流路面積制御機構）としてプレート５４（熱変形部材５１）を用いているが、本発明の実施形態１の流量制御機構５０と組み合わせることにより、熱回収性能及び熱遮断性能の両方をより一層向上させることができる。
なお、本発明の実施形態２の熱交換器２００では、流量制御機構５０（流路面積制御機構）としてプレート５４（熱変形部材５１）を用いているが、本発明の実施形態１の流量制御機構５０と組み合わせることにより、熱回収性能及び熱遮断性能の両方をより一層向上させることができる。
【0047】
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３に係る熱交換器における第２流体の流路構造の部分拡大図（第１流体の流通方向に平行な断面図）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３に係る熱交換器３００の構成要素と同一であるので、その説明を省略する。また、本発明の実施形態３に係る熱交換器３００における流路構造以外の構造は、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と同一である。
図７は、本発明の実施形態３に係る熱交換器における第２流体の流路構造の部分拡大図（第１流体の流通方向に平行な断面図）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３に係る熱交換器３００の構成要素と同一であるので、その説明を省略する。また、本発明の実施形態３に係る熱交換器３００における流路構造以外の構造は、本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と同一である。
【0048】
本発明の実施形態３に係る熱交換器３００は、流量制御機構５０が、連通孔３２の開口面積を制御する開口面積制御機構である点で、本発明の実施形態１及び２に係る熱交換器１００，２００と異なる。
開口面積制御機構としては、特に限定されないが、図７に示されるような、中筒３０の径方向外側（第１流路３１ａ内）に設けられた１つ以上のプレート６０とすることができる。プレート６０は、中筒３０の径方向内側（第２流路３１ｂ内）又は外筒２０の径方向内側（第１流路３１ａ内）に設けられていてもよい。また、プレート６０は、これらの位置のうちの複数の位置に設けられていてもよい。
プレート６０は、熱変形部材５１から形成することができる。熱変形部材５１は、第２流体の温度に応じて連通孔３２を開閉可能であり、熱変形部材５１の一部は、中筒３０に接合されている。
開口面積制御機構としては、特に限定されないが、図７に示されるような、中筒３０の径方向外側（第１流路３１ａ内）に設けられた１つ以上のプレート６０とすることができる。プレート６０は、中筒３０の径方向内側（第２流路３１ｂ内）又は外筒２０の径方向内側（第１流路３１ａ内）に設けられていてもよい。また、プレート６０は、これらの位置のうちの複数の位置に設けられていてもよい。
プレート６０は、熱変形部材５１から形成することができる。熱変形部材５１は、第２流体の温度に応じて連通孔３２を開閉可能であり、熱変形部材５１の一部は、中筒３０に接合されている。
【0049】
熱変形部材５１の形状は、第２流体の温度に応じて連通孔３２を開閉可能な形状であれば特に限定されない。熱変形部材５１の形状は、好ましくは板状である。
熱変形部材５１は、１つの連通孔３２に対して１つ設けてもよいし、２つ以上の連通孔３２に対して１つ設けてもよい。例えば、２つの連通孔３２に対して１つの熱変形部材５１を設ける場合、図７に示されるような軸方向の２つの連通孔３２に対して１つの熱変形部材５１を設けてもよいし、図８に示されるような周方向の２つの連通孔３２に対して１つの熱変形部材５１を設けてもよい。なお、図８は、図１の熱交換器１００におけるｂ－ｂ’線に対応する熱交換器３００の断面図である。
熱変形部材５１は、１つの連通孔３２に対して１つ設けてもよいし、２つ以上の連通孔３２に対して１つ設けてもよい。例えば、２つの連通孔３２に対して１つの熱変形部材５１を設ける場合、図７に示されるような軸方向の２つの連通孔３２に対して１つの熱変形部材５１を設けてもよいし、図８に示されるような周方向の２つの連通孔３２に対して１つの熱変形部材５１を設けてもよい。なお、図８は、図１の熱交換器１００におけるｂ－ｂ’線に対応する熱交換器３００の断面図である。
【0050】
上記のような構造を有する熱交換器３００では、熱交換を行う場合、第２流体の温度が低いことから、プレート６０は、連通孔３２を開くように変形可能に構成されている。そのため、図７（ａ）に示されるように、プレート６０は連通孔３２を開くように変形する。これにより、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が減少する（第１流路３１ａの圧力損失が増大する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が増加する。その結果、内筒１０を流通する第１流体と第２流路３１ｂを流通する第２流体との間の熱交換が促進され、熱回収性能が向上する。
一方、熱交換を抑制する場合、第２流体の温度が高いことから、プレート６０は、連通孔３２を閉じるように変形可能に構成されている。そのため、図７（ｂ）に示されるように、プレート６０は連通孔３２を閉じるように変形する。これにより、第１流路３１ａを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が増加する（第１流路３１ａの圧力損失が低減する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が減少する。その結果、気体状態の第２流体が第２流路３１ｂ内で保持され易くなるため、熱遮断性能が向上する。
一方、熱交換を抑制する場合、第２流体の温度が高いことから、プレート６０は、連通孔３２を閉じるように変形可能に構成されている。そのため、図７（ｂ）に示されるように、プレート６０は連通孔３２を閉じるように変形する。これにより、第１流路３１ａを流通する第２流体の流れ（点線の流れ）が強くなり、第１流路３１ａを流通する第２流体の流量が増加する（第１流路３１ａの圧力損失が低減する）とともに、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量が減少する。その結果、気体状態の第２流体が第２流路３１ｂ内で保持され易くなるため、熱遮断性能が向上する。
【0051】
上記のような流路構造を有する熱交換器３００は、中筒３０にプレート６０の一部を溶接などによって固定すること以外は、公知の方法に準じて製造することができる。
【0052】
本発明の実施形態３に係る熱交換器３００によれば、第２流路３１ｂを流通する第２流体の流量を開口面積制御機構によって制御することができるため、熱回収性能及び熱遮断性能の両方を向上させることができる。
なお、本発明の実施形態３の熱交換器３００では、流量制御機構５０（開口面積制御機構）としてプレート６０（熱変形部材５１）を用いているが、本発明の実施形態１及び／又は実施形態２の流量制御機構５０と組み合わせることにより、熱回収性能及び熱遮断性能の両方をより一層向上させることができる。
なお、本発明の実施形態３の熱交換器３００では、流量制御機構５０（開口面積制御機構）としてプレート６０（熱変形部材５１）を用いているが、本発明の実施形態１及び／又は実施形態２の流量制御機構５０と組み合わせることにより、熱回収性能及び熱遮断性能の両方をより一層向上させることができる。
【符号の説明】
【0053】
１０ 内筒
２０ 外筒
２１ 供給管
２２ 排出管
３０ 中筒
３１ａ 第１流路
３１ｂ 第２流路
３２ 連通孔
４０ 熱回収部材
５０ 流量制御機構
５１ 熱変形部材
５２ プレート
５３ 開口部
５４ プレート
６０ プレート
１００，２００，３００ 熱交換器
Ａ 熱膨張率が小さい金属板
Ｂ 熱膨張率が大きい金属板
２０ 外筒
２１ 供給管
２２ 排出管
３０ 中筒
３１ａ 第１流路
３１ｂ 第２流路
３２ 連通孔
４０ 熱回収部材
５０ 流量制御機構
５１ 熱変形部材
５２ プレート
５３ 開口部
５４ プレート
６０ プレート
１００，２００，３００ 熱交換器
Ａ 熱膨張率が小さい金属板
Ｂ 熱膨張率が大きい金属板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】