JP2023132253A - 熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱回収性能の向上とともに、第２流体の流路を構成する部材の溶損を抑制することが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】第１流体が流通可能な熱回収部材１と、熱回収部材１を収容する内筒１０と、第２流体を供給可能な供給口２１及び第２流体を排出可能な排出口２２を有し、内筒１０との間に第２流体の流路６０を構成するように内筒１０の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒２０と、供給口２１に接続される供給管３０と、排出口２２に接続される排出管４０とを備える熱交換器１００である。第１流体の流路方向を基準とした場合に、熱回収部材１の軸方向中心部Ｃ１が、内筒１０の軸方向中心部Ｃ２よりも下流側にあり、且つ熱回収部材１の下流側端部２が、第２流体の流路６０の下流側端部６１ｂよりも上流側となるように熱回収部材１が配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器に関する。
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。
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。
自動車の排ガスのような高温の気体から熱を回収する熱交換器としては、内周壁、外周壁、及び内周壁と外周壁との間に配設され、第１端面から第２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と、柱状ハニカム構造体の外周壁の表面に嵌合される第１外筒部材と、柱状ハニカム構造体の内周壁の表面に嵌合される内筒部材と、内筒部材の半径方向内側に第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上流側筒状部材と、第１流体の流路を構成するように、第１外筒部材の上流側端部と上流側筒状部材の上流側との間を接続する筒状接続部材と、第１外筒部材の下流側端部に接続され、内筒部材の径方向外側に第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下流側筒状部材と、第１外筒部材の径方向外側に、第２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外筒部材と、内筒部材の下流側端部側に配置される開閉バルブを備える熱交換器が知られている（特許文献１）。このような構造を有する熱交換器は、開閉バルブの開閉によって、第１流体から第２流体への熱回収の促進と、当該熱回収の抑制との切替えを行うことができる。また、この熱交換器は、筒状部材が、柱状ハニカム構造体の第２端面の位置から下流側端部側に向かって縮径するテーパー部を有しており、上流側筒状部材の下流側端部の内径に対する内筒部材の下流側端部の内径の差の割合を±２０％以内に制御するか、又は上流側筒状部材の下流側端部を柱状ハニカム構造体の第２端面の位置よりも下流側に延在させることにより、熱回収抑制時に第１流体の逆流現象を抑制できるため、熱遮断性能が良好である。
国際公開第２０２１／１７１６６８号
上述した特許文献１の熱交換器は、第１外筒部材と第２外筒部材との間に形成される第２流体の流路については特に着目していない。
本発明者らは、熱交換器の熱回収性能を向上させるべく研究を続ける中で、第２流体の流路内で第２流体が滞留する領域が存在しており、当該領域において滞留した第２流体の沸騰によって熱回収性能が低下することを突き止めた。また、滞留した第２流体が沸騰すると、その周辺の第２流体の流路を構成する部材が溶損し易くなることもわかった。
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、第２流体の沸騰を抑制することにより、熱回収性能の向上とともに、第２流体の流路を構成する部材の溶損を抑制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。
本発明者らは、様々な構造の熱交換器について鋭意研究を行った結果、熱回収部材の位置を制御することで、上記の問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、第１流体が流通可能な熱回収部材と、
前記熱回収部材を収容する内筒と、
第２流体を供給可能な供給口及び前記第２流体を排出可能な排出口を有し、前記内筒との間に前記第２流体の流路を構成す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、
前記供給口に接続される供給管と、
前記排出口に接続される排出管と
を備え、
前記第１流体の流路方向を基準とした場合に、前記熱回収部材の軸方向中心部が、前記内筒の軸方向中心部よりも下流側にあり、且つ前記熱回収部材の下流側端部が、前記第２流体の流路の下流側端部よりも上流側となるように前記熱回収部材が配置されている熱交換器である。
本発明によれば、熱回収性能の向上とともに、第２流体の流路を構成する部材の溶損を抑制することが可能な熱交換器を提供することができる。
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１の熱交換器におけるａ－ａ’線の断面図である。 熱回収部材として使用可能なハニカム構造体の軸方向に垂直な断面図である。 熱回収部材として使用可能なハニカム構造体の軸方向に垂直な断面図である。 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。 図５の熱交換器におけるｂ－ｂ’線の断面図である。 第２流体の流路の一方の端部周辺の拡大断面図である。 第２流体の流路の一方の端部周辺の拡大断面図である。 本発明の実施形態３に係る熱交換器体の第１流体の流通方向に平行な断面図である。 本発明の実施形態３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。 本発明の実施形態４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。 本発明の実施形態５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。 本発明の実施形態６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。
本発明は、第１流体が流通可能な熱回収部材と；熱回収部材を収容する内筒と；第２流体を供給可能な供給口及び第２流体を排出可能な排出口を有し、内筒との間に第２流体の流路を構成するように内筒の径方向外側に間隔をおいて配置される外筒と；供給口に接続される供給管と；排出口に接続される排出管とを備え、第１流体の流路方向を基準とした場合に、熱回収部材の軸方向中心部が、内筒の軸方向中心部よりも下流側にあり、且つ熱回収部材の下流側端部が、第２流体の流路の下流側端部よりも上流側となるように熱回収部材が配置されている熱交換器に関する。この熱交換器は、第２流体の流路内に、第２流体の沸騰を抑制する沸騰抑制部を設けてもよい。
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。
（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’線の断面図である。
図１及び２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、熱回収部材１と、内筒１０、外筒２０、供給管３０及び排出管４０を備える。
＜熱回収部材１＞
熱回収部材１は、第１流体が流通可能な部材である。熱回収部材１は、第１流体が流通する際に第１流体の熱を回収する機能を有する。熱回収部材１は、内筒１０の内側に収容される。
第２流体の流路６０の形状にもよるが、第２流体の流れは、第２流体の流路６０の軸方向端部（特に、第１流体の流路方向を基準とした場合に、第２流体の流路６０の上流側端部６１ａ）周辺で遅くなることがある。この場合、第２流体の流路６０の軸方向端部周辺において、第２流体の滞留（よどみ）が発生し易くなり、第２流体の温度が継続的に上昇して第２流体が沸騰することがある。このような状態になると、熱回収性能が低下するとともに、周辺の部材（内筒１０及び外筒２０）が溶損し易くなる。
そこで、熱回収部材１は、第１流体の流路方向を基準とした場合に、熱回収部材１の軸方向中心部Ｃ１が、内筒１０の軸方向中心部Ｃ２よりも下流側にあり、且つ熱回収部材１の下流側端部２が、第２流体の流路６０の下流側端部６１ｂよりも上流側となるように配置される。このような位置に熱回収部材１を配置することにより、熱回収部材１に入る前の第１流体の流路が広くなる。その結果、当該部分において、第１流体の流速が低下して熱伝達率が低下するため、第１流体の熱が内筒１０を介して第２流路に伝達されることを抑制することができる。また、第２流体の流路６０の上流側端部６１ａと熱回収部材１との距離も長くなるため、第２流体の流路６０の上流側端部６１ａ周辺において、熱回収部材１による入熱を抑制し、第２流体の温度を低下させることができる。その結果、第２流体の流路６０の上流側端部６１ａ周辺における第２流体の沸騰を抑制することができる。
第１流体の流路方向を基準とした場合に、熱回収部材１の下流側端部２は、第２流体の流路６０の下流側端部６１ｂから１０ｍｍ以上離れた上流側に配置されていることが好ましい。このような位置に熱回収部材１の下流側端部２を配置することにより、上記の効果を安定して高めることができる。
第１流体の流路方向を基準とした場合に、熱回収部材１の下流側端部２は、第２流体の流路６０の下流側端部６１ｂから、第２流体の流路６０の長さの１０％以上離れた上流側に配置されていることが好ましい。このような位置に熱回収部材１の下流側端部２を配置することにより、上記の効果を安定して高めることができる。
第１流体の流路方向を基準とした場合に、熱回収部材１の長さ（軸方向長さ）は、第２流体の流路６０の長さの２０～９０％であることが好ましい。このような熱回収部材１の長さに制御することにより、上記の効果を安定して高めることができる。
熱回収部材１としては、特に限定されないが、ハニカム構造体であることが好ましい。
ここで、熱回収部材１として使用可能なハニカム構造体の軸方向（第１流体の流路方向）に垂直な断面図を図３及び４に示す。
図３に示されるハニカム構造体１０００は、外周壁１１００と、外周壁１１００の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びて第１流体の流路となる複数のセル１２００を区画形成する複数の隔壁１３００とを有する。また、図４に示されるハニカム構造体２０００は、外周壁１１００と、内周壁１４００と、外周壁１１００と内周壁１４００との間に配設され、第１端面から第２端面まで延びて第１流体の流路となる複数のセル１２００を区画形成する隔壁１３００とを有する。
ハニカム構造体１０００、２０００の形状（外形）としては、内筒１０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１０００、２０００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。ハニカム構造体２０００の中空部（内周壁１４００の内側領域）の形状は、特に限定されず、ハニカム構造体２０００の外形と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。
外周壁１１００及び内周壁１４００の厚みは、隔壁１３００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１１００及び内周壁１４００の強度を高めることができる。
外周壁１１００、隔壁１３００及び内周壁１４００の厚みは、用途などに応じて適宜調整することができる。例えば、外周壁１１００及び内周壁１４００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、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。また、熱交換器１００を蓄熱用途に用いる場合は、外周壁１１００の厚みを１０ｍｍ以上として外周壁１１００の熱容量を増大させることも好ましい。
隔壁１３００の厚みは、０．１～１ｍｍとすることが好ましく、０．２～０．６ｍｍとすることがより好ましい。隔壁１３００の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、ハニカム構造体１０００、２０００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１３００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１１００、隔壁１３００及び内周壁１４００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。
外周壁１１００、隔壁１３００及び内周壁１４００の気孔率は、１０％以下であることが好ましく、５％以下であることが更に好ましく、３％以下であることが特に好ましい。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。
外周壁１１００、隔壁１３００及び内周壁１４００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（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。
さらに具体的には、外周壁１１００、隔壁１３００及び内周壁１４００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などを採用することができる。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を採用することが好ましい。
第１流体の流路方向に垂直なハニカム構造体１０００、２０００の断面におけるセル密度（即ち、単位面積当たりのセル１２００の数）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１３００の強度、ひいてはハニカム構造体１０００、２０００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防止することができる。
ハニカム構造体１０００、２０００のアイソスタティック強度は、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１０００、２０００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１０００、２０００が耐久性に優れたものとなる。ハニカム構造体１０００、２０００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。
第１流体の流路方向に直交する断面における外周壁１１００の直径（外径）は、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１１００が円形でない場合には、外周壁１１００の断面形状に内接する最大円の直径を、外周壁１１００の直径とする。
また、ハニカム構造体２０００の場合、第１流体の流路方向に直交する断面における内周壁１４００の直径は、１～６０ｍｍであることが好ましく、２～３０ｍｍであることがより好ましい。内周壁１４００の断面形状が円形でない場合には、内周壁１４００の断面形状に内接する最大円の直径を、内周壁１４００の直径とする。
ハニカム構造体１０００、２０００の熱伝導率は、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１０００、２０００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１０００、２０００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。
ハニカム構造体１０００、２０００のセル１２００に、第１流体として排ガスを流す場合、ハニカム構造体１０００、２０００の隔壁１３００に触媒を担持させてもよい。隔壁１３００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ともに、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を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。
＜内筒１０＞
内筒１０は、熱回収部材１を収容する部材である。内筒１０は、第１流体の流通方向に平行な熱回収部材１の外周面に嵌合される。
ここで、本明細書において、「嵌合」とは、熱回収部材１と内筒１０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、熱回収部材１と内筒１０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１と内筒１０とが相互に固定されている場合なども含まれる。
内筒１０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。
内筒１０の軸方向は、熱回収部材１の軸方向と一致し、内筒１０の中心軸は熱回収部材１の中心軸と一致することが好ましい。また、内筒１０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、内筒１０が円筒状でない場合は、内筒１０の外径及び内径とは、第１流体の流通方向に垂直な内筒１０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。
内筒１０は、第１流体の流通方向に平行な熱回収部材１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。内筒１０の内周面が、第１流体の流通方向に平行な熱回収部材１の外周面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１内の熱を内筒１０に効率良く伝達することができる。
熱回収効率を高めるという観点からは、第１流体の流通方向に平行な熱回収部材１の外周面の全面積に対する、内筒１０によって周回被覆される第１流体の流通方向に平行な熱回収部材１の外周面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、第１流体の流通方向に平行な熱回収部材１の外周面の全部が内筒１０によって周回被覆される。）である。
内筒１０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、内筒１０が金属製であると、外筒２０などとの溶接が容易に行える点でも優れている。内筒１０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。
内筒１０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１０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１０の厚みは、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下が更により好ましい。内筒１０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。
＜外筒２０＞
外筒２０は、第２流体を供給可能な供給口２１及び第２流体を排出可能な排出口２２を有する。また、外筒２０は、内筒１０との間に第２流体の流路６０を構成するように内筒１０の径方向外側に間隔をおいて配置される。
外筒２０の軸方向は、内筒１０の軸方向と一致し、外筒２０の中心軸は内筒１０の中心軸と一致することが好ましい。
外筒２０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内筒１０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。
外筒２０の上流側端部側及び下流側端部側の内周面を内筒１０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。
外筒２０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。
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の軸方向中央部を縮径させることにより、供給口２１及び排出口２２側の外筒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、熱交換効率を向上させることができる。
なお、外筒２０が円筒状でない場合は、外筒２０の外径及び内径とは、第１流体の流通方向に垂直な外筒２０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。
外筒２０の材料は、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の材料を用いることができる。
外筒２０の厚みは、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の厚みとすることができる。
＜供給管３０及び排出管４０＞
供給管３０は外筒２０の供給口２１に接続され、排出管４０は外筒２０の排出口２２に接続される。このように供給管３０及び排出管４０を接続することにより、内筒１０と外筒２０との間に第２流体を供給及び排出することができる。
供給管３０及び排出管４０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。
本発明の実施形態１に係る熱交換器１００は、第１流体の流路方向を基準とした場合に、熱回収部材１の軸方向中心部Ｃ１が、内筒１０の軸方向中心部Ｃ２よりも下流側にあり、且つ熱回収部材１の下流側端部２が、第２流体の流路６０の下流側端部６１ｂよりも上流側となるように熱回収部材１を配置しているため、熱回収性能の向上とともに、第２流体の流路６０を構成する部材の溶損を抑制することができる。
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る熱交換器は、第２流体の流路内に、沸騰抑制部として流路閉塞部材５０を備える点で本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と異なる。
図５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６は、図５の熱交換器におけるｂ－ｂ’線の断面図である。なお、図５では、熱回収部材１として中空型のハニカム構造体２０００を用いた場合を一例として示している。
図５及び６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、内筒１０、外筒２０、供給管３０、排出管４０、及び沸騰抑制部としての流路閉塞部材５０を備える。また、本発明の実施形態２に係る熱交換器２００は、第１筒状部材２１０と、第２筒状部材２２０と、第１筒状接続部材２３０と、第２筒状接続部材２４０と、第３筒状部材２５０と、開閉バルブ２６０とを更に備える。
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。
＜流路閉塞部材５０＞
流路閉塞部材５０は、第２流体の沸騰を抑制する沸騰抑制部である。流路閉塞部材５０は、第２流体の流路６０の少なくとも一部を閉塞するように配置される。
実施形態１でも説明したように、第２流体の流路６０の形状にもよるが、第２流体の流れは、第２流体の流路６０の軸方向端部周辺で遅くなることがある。この場合、第２流体の流路６０の軸方向端部周辺において、第２流体の滞留（よどみ）が発生し易くなり、第２流体の温度が継続的に上昇して第２流体が沸騰することがある。このような状態になると、熱回収性能が低下するとともに、周辺の部材（内筒１０及び外筒２０）が溶損し易くなる。
流路閉塞部材５０は、上記のような第２流体の滞留（よどみ）が発生して第２流体の沸騰が生じ易い部分に配置される。したがって、流路閉塞部材５０は、第２流体の流路６０の少なくとも一方の端部を閉塞するように配置されることが好ましく、第２流体の流路６０の両端部を閉塞するように配置されることがより好ましい。
ここで、第２流体の流路６０の一方の端部周辺の拡大断面図を図７に示す。流路閉塞部材５０を第２流体の流路６０の端部に配置する場合、第２流体の流路端部Ｅから、第２流体の流路６０の最大流路高さＨの５０％以下の長さ領域Ｌまでを閉塞することが好ましい。このような領域を流路閉塞部材５０で閉塞することにより、第２流体が滞留し難くなるため、第２流体の沸騰を安定して抑制することができる。第２流体の流路端部Ｅから、第２流体の流路６０の最大流路高さＨの５０％を超える長さ領域を閉塞した場合、第２流体の流路６０が減少しすぎてしまうため、熱回収性能が低下することがある。
流路閉塞部材５０は、リング状部材であることが好ましい。流路閉塞部材５０をリング状部材とすることにより、第２流体の流路６０内の所定の位置に流路閉塞部材５０を容易に配置することができる。リング状部材は、例えば、半割状にした２つの部品を第２流体の流路６０内の所定の位置に配置して１つのリング状とした後、溶接や接着剤によって固定すればよい。
流路閉塞部材５０の形状は、所定の領域を閉塞可能な形状であれば特に限定されない。例えば、流路閉塞部材５０の形状は、第１流体の流通方向に平行な断面において、図５及び７に示される三角形以外に、図８に示されるような扇形（左上図）、台形（右上図）、面取りされた形状（左下図）、不定形（右下図）などが例示される。なお、図８は、図７と同様に、第２流体の流路６０の一方の端部周辺の拡大断面図である。
流路閉塞部材５０の材料としては、第２流体に溶解せず、且つ融点が第２流体の沸点よりも高い材料であれば特に限定されない。例えば、第２流体が水であれば、流路閉塞部材５０の材料は、非水溶性であり、且つ融点が１００℃よりも高い材料であればよい。流路閉塞部材５０の材料としては、例えば、金属や熱硬化性樹脂、具体的には、ステンレス、チタン合金、銅合金、アルミ合金、真鍮、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アリル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。
＜第１筒状部材２１０＞
第１筒状部材２１０は、ハニカム構造体２０００の内周壁１４００に嵌合される。嵌合方法としては、特に限定されず、上記と同様の嵌合方法を用いることができる。
第１筒状部材２１０は、上流側端部及び下流側端部を有し、外周面の一部がハニカム構造体２０００の内周壁１４００に嵌合する筒状部材である。第１筒状部材２１０の外周面の一部とハニカム構造体２０００の内周壁１４００とは直接的に接していてもよく、シール材２７０（例えば、マット材又はメッシュ材、リング部材など）を介して間接的に接していてもよい。
第１筒状部材２１０の軸方向は、ハニカム構造体２０００の軸方向と一致し、第１筒状部材２１０の中心軸はハニカム構造体２０００の中心軸と一致することが好ましい。
第１筒状部材２１０の材料は、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の材料を用いることができる。
第１筒状部材２１０の厚みは、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の厚みとすることができる。
第１筒状部材２１０は、ハニカム構造体２０００の第２端面に対応する位置から下流側端部側に向かって縮径するテーパー部を有していてもよい。このようなテーパー部を設けることにより、第１筒状部材２１０の下流側端部の内径と、第２筒状部材２２０の下流側端部の内径との差を小さくすることができる。この場合、熱回収抑制時（開閉バルブ２６０を開とした場合）に、第２筒状部材２２０の下流側端部付近における第１流体の流れの速度と、第１筒状部材２１０の下流側端部付近における第１流体の流れの速度とを同程度にすることができるため、第２筒状部材２２０の下流側端部付近と第１筒状部材２１０の下流側端部付近との間の圧力差が小さくなる。その結果、熱回収抑制時に、第１筒状部材２１０と第２筒状部材２２０との間を通ってハニカム構造体２０００に第１流体が流れる第１流体の逆流現象を抑制することができるため、熱遮断性能が向上する。
＜第２筒状部材２２０＞
第２筒状部材２２０は、第１筒状部材２１０の径方向内側に第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２筒状部材２２０は、上流側端部及び下流側端部を有する筒状部材である。
第２筒状部材２２０の軸方向は、ハニカム構造体２０００の軸方向と一致し、第２筒状部材２２０の中心軸はハニカム構造体２０００の中心軸と一致することが好ましい。
第２筒状部材２２０の上流側端部側の構造は、特に限定されず、第２筒状部材２２０の上流側端部が接続される他の部品（例えば、配管など）の形状に応じて適宜調整することができる。例えば、他の部品の径が上流側端部の径に比べて大きい場合、上流側端部側を拡径することができる。
第２筒状部材２２０の固定方法としては、特に限定されないが、例えば、後述する第１筒状接続部材２３０を介して内筒１０などに固定すればよい。固定方法としては、特に限定されず、上記の内筒１０の固定方法について述べた内容と同様の方法が挙げられる。
第２筒状部材２２０の材料としては、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の材料を用いることができる。
第２筒状部材２２０の厚みとしては、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の厚みとすることができる。
＜第１筒状接続部材２３０＞
第１筒状接続部材２３０は、第１流体の流路を構成するように、内筒１０の上流側端部と第２筒状部材２２０の上流側との間を接続する筒状部材である。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、内筒１０の上流側端部と第２筒状部材２２０の上流側との間に、外筒２０の上流側端部などが配置されていてもよい。
第１筒状接続部材２３０の軸方向は、ハニカム構造体２０００の軸方向と一致し、第１筒状接続部材２３０の中心軸はハニカム構造体２０００の中心軸と一致することが好ましい。
第１筒状接続部材２３０の材料としては、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の材料を用いることができる。
第１筒状接続部材２３０の厚みとしては、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の厚みとすることができる。
＜第２筒状接続部材２４０＞
第２筒状接続部材２４０は、内筒１０の下流側端部と第３筒状部材２５０の上流側との間を接続する筒状部材である。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、内筒１０の下流側端部と第３筒状部材２５０の上流側との間に、外筒２０の下流側端部などが配置されていてもよい。
第２筒状接続部材２４０の軸方向は、ハニカム構造体２０００の軸方向と一致し、第２筒状接続部材２４０の中心軸はハニカム構造体２０００の中心軸と一致することが好ましい。
第２筒状接続部材２４０の材料としては、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の材料を用いることができる。
第２筒状接続部材２４０の厚みとしては、特に限定されず、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の厚みとすることができる。
＜第３筒状部材２５０＞
第３筒状部材２５０は、第２筒状接続部材２４０の下流側に接続される部材である。
第３筒状部材２５０の軸方向は、ハニカム構造体２０００の軸方向と一致し、第３筒状部材２５０の中心軸はハニカム構造体２０００の中心軸と一致することが好ましい。
第３筒状部材２５０の下流側端部側の構造は、特に限定されず、第３筒状部材２５０の下流側端部が接続される他の部品（例えば、配管など）の形状に応じて適宜調整することができる。例えば、他の部品の径が下流側端部の径に比べて小さい場合、下流側端部側を縮径することができる。
第３筒状部材２５０の材料としては、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の材料を用いることができる。
第３筒状部材２５０の厚みとしては、特に限定されず、上記の内筒１０と同様の厚みとすることができる。
＜開閉バルブ２６０＞
開閉バルブ２６０は、第１筒状部材２１０の下流側端部側に配置される。開閉バルブ２６０の設置方法は、特に限定されないが、例えば、第３筒状部材２５０の径方向外側に配置された軸受に回転自在に支持され且つ第３筒状部材２５０及び第１筒状部材２１０を貫通するように配置されるシャフト（図示していない）に開閉バルブ２６０を固定することができる。
開閉バルブ２６０の形状は、特に限定されず、開閉バルブ２６０が配置される第１筒状部材２１０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２６０は、例えば、アクチュエータ（図示していない）によってシャフトを駆動（回転）させることで開閉することができる。すなわち、シャフトとともに開閉バルブ２６０が回転することで、開閉バルブ２６０の開閉を行うことができる。
開閉バルブ２６０は、第１筒状部材２１０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２６０は、熱回収促進時に閉とすることにより、第１流体が第１筒状部材２１０と第２筒状部材２２０との間を通ってハニカム構造体２０００に流通するようにすることができる。また、開閉バルブ２６０は、熱回収抑制時に開とすることにより、第１筒状部材２１０の下流側端部側から第３筒状部材２５０に第１流体を流通させて熱交換器２００の外部に排出することができる。
本発明の実施形態２に係る熱交換器２００は、第２流体の流路６０内に、沸騰抑制部としての流路閉塞部材５０を備えているため、熱回収性能の向上とともに、第２流体の流路６０を構成する部材の溶損を抑制する効果を向上させることができる。
（実施形態３）
本発明の実施形態３に係る熱交換器は、沸騰抑制部として、外筒２０の少なくとも一部に流路閉塞処理部を備える点で本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と異なる。
図９は、本発明の実施形態３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９に示されるように、本発明の実施形態３に係る熱交換器３００は、内筒１０、外筒２０、供給管３０及び排出管４０を備える。また、この熱交換器３００は、流路閉塞処理部として、外筒２０の少なくとも一方の端部側に形成された折り返し構造２３を有する。
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。
実施形態１でも説明したように、第２流体の流路６０の形状にもよるが、第２流体の流れは、第２流体の流路６０の軸方向端部周辺で遅くなることがある。この場合、第２流体の流路６０の軸方向端部周辺において、第２流体の滞留（よどみ）が発生し易くなり、第２流体の温度が継続的に上昇して第２流体が沸騰することがある。このような状態になると、熱回収性能が低下するとともに、周辺の部材（内筒１０及び外筒２０）が溶損し易くなる。
そこで、本発明の実施形態３の熱交換器３００では、上記のような第２流体の滞留（よどみ）が発生して第２流体の沸騰が生じ易い第２流体の流路６０の軸方向端部を閉塞するように、折り返し構造２３が形成される。なお、図９では、外筒２０の両方の端部側に折り返し構造２３が形成された例を示しているが、外筒２０の一方の端部側に折り返し構造２３が形成されていてもよい。
折り返し構造２３は、外筒２０を曲げ加工することによって製造することができる。曲げ加工の種類は特に限定されず、公知の各種方法を用いることができる。
図１０は、本発明の実施形態３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１０に示されるように、本発明の実施形態３に係る熱交換器４００は、内筒１０、外筒２０、供給管３０及び排出管４０を備える。また、この熱交換器４００は、流路閉塞処理部として、外筒２０の少なくとも一方の端部側に溶接ビード部２４を有する。
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に係る別の熱交換器４００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３の熱交換器４００では、上記のような第２流体の滞留（よどみ）が発生して第２流体の沸騰が生じ易い第２流体の流路６０の軸方向端部を閉塞するように、溶接ビード部２４が形成される。なお、図１０では、外筒２０の両方の端部側に溶接ビード部２４が形成された例を示しているが、外筒２０の一方の端部側に溶接ビード部２４が形成されていてもよい。
溶接ビード部２４は、外筒２０を内筒１０に溶接する際に生じる外筒２０が溶融して固まった部分である。溶接方法としては、特に限定されず、アーク溶接（例えば、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接）などを用いることができる。
なお、図示していないが、本発明の実施形態３に係る熱交換器３００は、流路閉塞処理部として、外筒２０の少なくとも一方の端部側に、折り返し構造２３及び溶接ビード部２４の両方を形成してもよい。このような構成とすることにより、第２流体の滞留（よどみ）が発生して第２流体の沸騰が生じることを安定して抑制することができる。
本発明の実施形態３に係る熱交換器３００、４００は、第２流体の流路６０内に、沸騰抑制部としての流路閉塞処理部（折り返し構造２３及び／又は溶接ビード部２４）を外筒２０に形成しているため、熱回収性能の向上とともに、第２流体の流路６０を構成する部材の溶損を抑制する効果を向上させることができる。
（実施形態４）
本発明の実施形態４に係る熱交換器は、沸騰抑制部として、供給口２１の縮径化構造部を備える点で本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と異なる。
図１１は、本発明の実施形態４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１１に示されるように、本発明の実施形態４に係る熱交換器５００は、内筒１０、外筒２０、供給管３０及び排出管４０を備える。また、この熱交換器５００は、流路閉塞処理部として、供給口２１の縮径化構造部２５を有する。
ここで、本明細書において「供給口２１の縮径化構造部２５」とは、供給口２１の径を小さくするように設計された供給口２１又はその周辺の構造部のことを意味する。
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４に係る熱交換器５００の構成要素と同一であるので、その説明を省略する。
第２流体の流路６０の形状にもよるが、第２流体の流れは、供給口２１（外筒２０と供給管３０との接続部）周辺でも遅くなり易い。その結果、供給口２１周辺でも第２流体の滞留（よどみ）が発生し易くなり、第２流体の温度が継続的に上昇して第２流体が沸騰することがある。このような状態になると、熱回収性能が低下するとともに、周辺の部材（外筒２０及び供給管３０）が溶損し易くなる。
そこで、本発明の実施形態４の熱交換器５００では、上記のような第２流体の滞留（よどみ）が発生して第２流体の沸騰が生じ易い供給口２１に縮径化構造部２５を設けることで、第２流体の流路６０に流入する第２流体の流速を高め、供給口２１周辺でも第２流体の滞留（よどみ）を抑制する。
なお、図１１では、縮径化構造部２５として、供給口２１の径を排出口２２の径よりも小さくした場合を例示しているが、供給口２１の径を排出口２２の径と同じし、供給口２１に径を小さくするためのリング状の部材（ワッシャーなど）を設置してもよい。また、機械加工などによって外部から供給口２１の径が小さくなるように加工してもよい。
供給口２１の縮径化構造部２５は、供給口２１の径が排出口２２の径の６５～９５％であることが好ましい。供給口２１の径を排出口２２の径の９５％以下とすることにより、上記の効果を安定して得ることができる。また、供給口２１の径を排出口２２の径の６５％以上とすることにより、第２流体の流路６０内の圧力損失の低下を抑制することができる。特に、供給口２１の径を排出口２２の径の６５％未満とした場合は、縮径化構造部２５の周辺（接続部の裏側）で第２流体が滞留し易くなってしまう。
本発明の実施形態４に係る熱交換器５００は、供給口２１及び排出口２２が外筒２０の軸方向中央部に設けられ、供給管３０及び排出管４０が供給口２１及び排出口２２にそれぞれ接続されていることが好ましい。また、供給管３０及び排出管４０は、異なる方向に向けて延出さ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、供給口２１の縮径化構造部２５による効果を安定して得ることができる。
本発明の実施形態４に係る熱交換器５００は、沸騰抑制部として供給口２１の縮径化構造部２５を備えているため、熱回収性能の向上とともに、第２流体の流路６０を構成する部材の溶損を抑制する効果を向上させることができる。
（実施形態５）
本発明の実施形態５に係る熱交換器は、沸騰抑制部として、内筒１０の少なくとも一部に高熱抵抗化処理部を備える点で本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と異なる。
図１２は、本発明の実施形態５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１２に示されるように、本発明の実施形態５に係る熱交換器６００は、内筒１０、外筒２０、供給管３０及び排出管４０を備える。また、この熱交換器６００は、内筒１０の少なくとも一部に高熱抵抗化処理部１１を有する。
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５に係る熱交換器６００の構成要素と同一であるので、その説明を省略する。
実施形態１でも説明したように、第２流体の流路６０の形状にもよるが、第２流体の流れは、第２流体の流路６０の軸方向端部周辺で遅くなることがある。この場合、第２流体の流路６０の軸方向端部周辺において、第２流体の滞留（よどみ）が発生し易くなり、第２流体の温度が継続的に上昇して第２流体が沸騰することがある。このような状態になると、熱回収性能が低下するとともに、周辺の部材（内筒１０及び外筒２０）が溶損し易くなる。
そこで、本発明の実施形態５の熱交換器６００では、上記のような第２流体の滞留（よどみ）が発生して第２流体の沸騰が生じ易い第２流体の流路６０に面する内筒１０に高熱抵抗化処理部１１が設けられる。高熱抵抗化処理部１１を設けることにより、第１流体の熱が高熱抵抗化処理部１１の第２流体の流路６０側の面に伝達され難くなるため、第２流体が滞留したとしても第２流体が沸騰し難くなる。また、第１流体の流路方向を基準とした場合に、第１流体の熱が、熱回収部材１よりも上流側に位置する内筒１０の領域に伝達され、第１流体の熱が熱回収部材１で回収される前に低下してしまうことを抑制することもできる。その結果、高熱抵抗化処理部１１を設けることで、熱回収性能が向上する。
なお、図１２では、内筒１０の両方の端部側に高熱抵抗化処理部１１が形成された例を示しているが、内筒１０の一方の端部側に高熱抵抗化処理部１１が形成されていてもよい。
ここで、本明細書において高熱抵抗化処理部１１とは、内筒１０の高熱抵抗化処理部１１以外の部分よりも熱抵抗が高くなるように処理された部分のことを意味する。具体的には、高熱抵抗化処理部１１の熱抵抗は、０．０１Ｋ／Ｗ以上であることが好ましく、０．０２Ｋ／Ｗ以上であることがより好ましい。
高熱抵抗化処理部１１は、第２流体の流路端部から、第２流体の流路６０の最大流路高さの５０％以下の長さ領域に面する部分に設けられていることが好ましい。このような領域に面する第２流体の流路６０には第２流体が滞留し易いため、この部分に高熱抵抗化処理部１１を設けることにより、第２流体の沸騰を安定して抑制することができる。
高熱抵抗化処理部１１としては、特に限定されないが、例えば、内筒１０の高熱抵抗化処理部１１となる部分の厚みを他の部分の厚みよりも大きくすればよい。あるいは、高熱抵抗化処理部１１となる部分を、他の部分よりも熱抵抗が高い材料で形成すればよい。具体的には、内筒１０の高熱抵抗化処理部１１となる部分に不純物を導入したり、当該部分を異種材料で形成したりすればよい。また、内筒１０の高熱抵抗化処理部１１となる部分を、他の部分とは異なる多数の結晶粒界を有するように焼き入れ処理を行ってもよい。また、内筒１０の高熱抵抗化処理部１１となる部分の表面に耐熱シートを貼り付けたり、耐熱塗料を塗布したりしてもよい。さらに、内筒１０の高熱抵抗化処理部１１となる部分を多層構造となるように加工処理してもよい。
本発明の実施形態５に係る熱交換器６００は、沸騰抑制部として、内筒１０の少なくとも一部に高熱抵抗化処理部１１を備えているため、熱回収性能の向上とともに、第２流体の流路６０を構成する部材の溶損を抑制する効果を向上させることができる。
（実施形態６）
本発明の実施形態６に係る熱交換器は、沸騰抑制部として、内筒１０の少なくとも一部に平滑面化部を備える点で本発明の実施形態１に係る熱交換器１００と異なる。
図１３は、本発明の実施形態６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１３に示されるように、本発明の実施形態６に係る熱交換器７００は、内筒１０、外筒２０、供給管３０及び排出管４０を備える。また、この熱交換器７００は、内筒１０の少なくとも一部に平滑面化部１２を有する。
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６に係る熱交換器７００の構成要素と同一であるので、その説明を省略する。
実施形態１でも説明したように、第２流体の流路６０の形状にもよるが、第２流体の流れは、第２流体の流路６０の軸方向端部周辺で遅くなることがある。この場合、第２流体の流路６０の軸方向端部周辺において、第２流体の滞留（よどみ）が発生し易くなり、第２流体の温度が継続的に上昇して第２流体が沸騰することがある。このような状態になると、熱回収性能が低下するとともに、周辺の部材（内筒１０及び外筒２０）が溶損し易くなる。
そこで、本発明の実施形態６の熱交換器７００では、上記のような第２流体の滞留（よどみ）が発生して第２流体の沸騰が生じ易い第２流体の流路６０に面する内筒１０に平滑面化部１２が設けられる。内筒１０の熱伝達は内筒１０の表面積が小さくなるほど低下するため、当該部分に平滑面化部１２を設けることにより、第１流体の熱が平滑面化部１２の第２流体の流路６０側の面に伝達され難くなるため、第２流体が滞留したとしても第２流体が沸騰し難くなる。また、第１流体の流路方向を基準とした場合に、第１流体の熱が、熱回収部材１よりも上流側に位置する内筒１０の領域に伝達され、第１流体の熱が熱回収部材１で回収される前に低下してしまうことを抑制することもできる。その結果、平滑面化部１２を設けることで、熱回収性能が向上する。
なお、図１３では、内筒１０の両方の端部側に平滑面化部１２が形成された例を示しているが、内筒１０の一方の端部側に平滑面化部１２が形成されていてもよい。
平滑面化部１２の表面粗さＲａは、特に限定されないが、１０μｍ以下であることが好ましい。このような範囲に表面粗さＲａを制御することにより、第２流体の沸騰を安定して抑制することができる。
ここで、本明細書において表面粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に準拠して測定される算術平均粗さのことを意味する。
平滑面化部１２は、内筒１０の内面又は外面のいずれか一方に形成されていればよいが、両面に形成されていることが好ましい。内筒１０の両面に平滑面化部１２を形成することにより、第２流体の沸騰を抑制する効果が高くなる。
平滑面化部１２は、第２流体の流路端部から、第２流体の流路６０の最大流路高さの５０％以下の長さ領域に面する部分に設けられていることが好ましい。このような領域に面する第２流体の流路６０には第２流体が滞留し易いため、この部分に平滑面化部１２を設けることにより、第２流体の沸騰を安定して抑制することができる。
平滑面化部１２は、内筒１０の平滑面化部１２となる部分を研磨処理することによって形成することができる。研磨条件などは、内筒１０の種類に応じて適宜調整すればよく特に限定されない。
本発明の実施形態６に係る熱交換器７００は、沸騰抑制部として、内筒１０の少なくとも一部に平滑面化部１２を備えているため、熱回収性能の向上とともに、第２流体の流路６０を構成する部材の溶損を抑制する効果を向上させることができる。
１ 熱回収部材
２ 下流側端部
１０ 内筒
１１ 高熱抵抗化処理部
１２ 平滑面化部
２０ 外筒
２１ 供給口
２２ 排出口
２３ 折り返し構造
２４ 溶接ビード部
２５ 縮径化構造部
３０ 供給管
４０ 排出管
５０ 流路閉塞部材
６０ 第２流体の流路
６１ａ 上流側端部
６１ｂ 下流側端部
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００ 熱交換器
２１０ 第１筒状部材
２２０ 第２筒状部材
２３０ 第１筒状接続部材
２４０ 第２筒状接続部材
２５０ 第３筒状部材
２６０ 開閉バルブ
２７０ シール材
１０００、２０００ ハニカム構造体
１１００ 外周壁
１２００ セル
１３００ 隔壁
１４００ 内周壁
Ｃ１、Ｃ２ 軸方向中心部

Claims (14)

  1. 第１流体が流通可能な熱回収部材と、
    前記熱回収部材を収容する内筒と、
    第２流体を供給可能な供給口及び前記第２流体を排出可能な排出口を有し、前記内筒との間に前記第２流体の流路を構成す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、
    前記供給口に接続される供給管と、
    前記排出口に接続される排出管と
    を備え、
    前記第１流体の流路方向を基準とした場合に、前記熱回収部材の軸方向中心部が、前記内筒の軸方向中心部よりも下流側にあり、且つ前記熱回収部材の下流側端部が、前記第２流体の流路の下流側端部よりも上流側となるように前記熱回収部材が配置されている熱交換器。
  2. 前記第１流体の流路方向を基準とした場合に、前記熱回収部材の下流側端部は、前記第２流体の流路の下流側端部から１０ｍｍ以上離れた上流側に配置されている、請求項１に記載の熱交換器。
  3. 前記第１流体の流路方向を基準とした場合に、前記熱回収部材の下流側端部は、前記第２流体の流路の下流側端部から、前記第２流体の流路の長さの１０％以上離れた上流側に配置されている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
  4. 前記第２流体の流路内に、前記第２流体の沸騰を抑制する沸騰抑制部が設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱交換器。
  5. 前記沸騰抑制部は、前記第２流体の流路の少なくとも一部を閉塞するように配置された流路閉塞部材、前記外筒の少なくとも一部の流路閉塞処理部、前記供給口の縮径化構造部、前記内筒の少なくとも一部の高熱抵抗化処理部、及び前記内筒の少なくとも一部の平滑面化部から選択される１種以上である、請求項４に記載の熱交換器。
  6. 前記流路閉塞部材は、前記第２流体の流路の少なくとも一方の端部を閉塞するように配置され、
    前記第２流体の流路端部から、前記第２流体の流路の最大流路高さの５０％以下の長さ領域までを閉塞する、請求項５に記載の熱交換器。
  7. 前記流路閉塞部材はリング状部材である、請求項６に記載の熱交換器。
  8. 前記流路閉塞処理部は、前記外筒の少なくとも一方の端部側に形成された折り返し構造及び／又は溶接ビード部である、請求項５に記載の熱交換器。
  9. 前記供給口の縮径化構造部は、前記供給口の径が前記排出口の径の６５～９５％である、請求項５に記載の熱交換器。
  10. 前記高熱抵抗化処理部は、前記第２流体の流路端部から、前記第２流体の流路の最大流路高さの５０％以下の長さ領域に面する部分に設けられている、請求項５に記載の熱交換器。
  11. 前記高熱抵抗化処理部の熱抵抗が０．０１Ｋ／Ｗ以上である、請求項１０に記載の熱交換器。
  12. 前記平滑面化部の表面粗さＲａが１０μｍ以下である、請求項５に記載の熱交換器。
  13. 前記平滑面化部は、前記第２流体の流路端部から、前記第２流体の流路の最大流路高さの５０％以下の長さ領域に面する部分に設けられている、請求項１２に記載の熱交換器。
  14. 前記熱回収部材が、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端面まで延びて第１流体の流路となる複数のセルを区画形成する複数の隔壁とを有するハニカム構造体、又は外周壁と、内周壁と、前記外周壁と前記内周壁との間に配設され、第１端面から第２端面まで延びて第１流体の流路とな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である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の熱交換器。
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