热交换器的流路结构以及热交换器
技术领域
本发明涉及热交换器的流路结构以及热交换器。
背景技术
近年来，一直谋求改善汽车的燃油效率。特别是为了防止发动机启动时等发动机较冷时的燃油效率变差，期待提早将冷却水、发动机机油、自动变速箱润滑油(ATF：Automatic Transmission Fluid)等加热而降低摩擦(friction)损失的系统。另外，为了提早使废气净化用催化剂活化，期待对催化剂进行加热的系统。
作为这样的系统，例如存在热交换器。热交换器是如下装置：使得第1流体在内部流通，并且使得第2流体在外部流通，由此在第1流体与第2流体之间进行热交换。在这样的热交换器中，从高温的流体(例如废气等)向低温的流体(例如冷却水等)进行热交换，由此能够有效利用热。
专利文献1中提出了以下热交换器，该热交换器具有：作为蜂窝结构体而形成的集热部，该蜂窝结构体具有能够使第1流体(例如废气)流通的多个隔室；以及壳体，该壳体配置成将集热部的外周面覆盖，第2流体(例如冷却水)能够在该壳体与集热部之间流通。
但是，专利文献1的热交换器是始终对从第1流体向第2流体排出的热进行回收的结构，因此，在无需对排出的热进行回收的情况下，有时也对排出的热进行回收。因此，需要增大用于将无需回收排出的热时回收的排出的热释放的散热器的容量。
于是，专利文献2中提出了以下热交换器，该热交换器构成为包括内筒、中筒及外筒，内筒配置成使得以将蜂窝结构体的外周面覆盖的方式配置的壳体嵌合于蜂窝结构体的外周面，中筒配置成将内筒覆盖，外筒配置成将中筒覆盖，在内筒与中筒之间形成有内侧外周流路，在中筒与外筒之间形成有外侧外周流路。根据该热交换器，在内筒的温度小于制冷剂(第2流体)的沸点的情况(需要回收排出的热的情况)下，内侧外周流路和外侧外周流路充满液体状态的制冷剂，因此能够促进热交换。另外，在内筒的温度达到制冷剂的沸点以上的情况(无需回收排出的热的情况)下，在内侧外周流路存在因沸腾气化而产生的气体状态的制冷剂，因此能够抑制热交换。因此，该热交换器能够实现促进和抑制2种流体间的热交换的切换。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-037165号公报
专利文献2：国际公开第2016/185963号
发明内容
本发明的发明人进行了研究，结果发现专利文献2的热交换器在抑制热交换时有时会产生异响。可以认为这是因称为水锤(蒸气锤)的现象而引起的。具体而言，在抑制热交换时，在内筒与中筒之间的内侧外周流路内存在气体状态的第2流体，在液体状态的第2流体导入至内侧外周流路内时，气体状态的第2流体急剧地冷凝而液化。存在气体状态的第2流体(蒸气)的空间暂时变成真空状态，导入的液体状态的第2流体朝向该真空部涌来时，与液化的第2流体碰撞而产生异响。
于是，在专利文献2中，在中筒设置有连通孔，并且在形成有连通孔的部位配置有具有网眼结构的网状部件，从而液体状态的第2流体缓慢地导入而减少了异响的发生。
但是，若仅在形成有连通孔的部位配置具有网眼结构的网状部件，则有时减少异响的发生的效果并不充分，从而希望研发减少异响的发生的新技术。
本发明是为了解决上述这样的问题而提出的，其目的在于提供能够减弱抑制热交换时的异响的热交换器的流路结构以及具有该流路结构的热交换器。
本发明的发明人为了解决上述这样的问题而进行了潜心研究，结果发现：在内筒与外筒之间具有将第2流体的流路分隔成内侧流路和外侧流路的中筒的热交换器的流路结构中，通过在中筒的轴向上设置多个在中筒的径向上连通的连通孔，能够在抑制热交换时预先使气体状态的第2流体(蒸气)以断流的状态而存在，减小对异响的大小造成影响的蒸气块(冷凝的蒸气的体积)，由此能够有效地减弱异响，从而完成了本发明。
即，本发明的热交换器的流路结构具有：内筒，第1流体能够在该内筒流通，该内筒构成为能够收容热回收部件；
外筒，该外筒隔开间隔地配置于所述内筒的径向外侧，第2流体能够在该外筒与所述内筒之间流通；以及
中筒，该中筒配置于所述内筒与所述外筒之间，将所述第2流体的流路分隔成内侧流路和外侧流路；
所述中筒具有在径向上连通的连通孔，所述连通孔在所述中筒的轴向上设置有多个。
另外，本发明是具有上述热交换器的流路结构的热交换器。
根据本发明，能够提供能减弱抑制热交换时的异响的热交换器的流路结构以及具有该流路结构的热交换器。
附图说明
图1是本发明的实施方式1涉及的热交换器的与第1流体的流通方向平行的剖视图。
图2是图1的热交换器的a-a’线的剖视图。
图3是图1的热交换器的b-b’线的剖视图
图4是表示设置于中筒的连通孔的形成例的立体图。
图5是本发明的实施方式2涉及的热交换器的与第1流体的流通方向平行的剖视图。
图6是图5的热交换器的c-c’线的剖视图。
图7是本发明的实施方式3涉及的热交换器的与第1流体的流通方向平行的剖视图。
图8是表示抑制热交换时的异响的验证结果的图表。
图9是表示热回收效率的结果的图表。
附图标记说明
10 内筒
11a 部分A
11b 部分B
20 外筒
21 供给管
22 排出管
30 中筒
31a 外侧流路
31b 内侧流路
32 连通孔
40 热回收部件
50 间隔件
100、200、300 热交换器
具体实施方式
本发明的实施方式涉及的热交换器的流路结构具有：内筒，第1流体能够在该内筒流通，该内筒构成为能够收容热回收部件；外筒，该外筒隔开间隔地配置于所述内筒的径向外侧，第2流体能够在该外筒与所述内筒之间流通；以及中筒，该中筒配置于所述内筒与所述外筒之间，将所述第2流体的流路分隔成内侧流路和外侧流路，所述中筒具有在径向上连通的连通孔，所述连通孔在所述中筒的轴向上设置有多个。
另外，本发明的实施方式涉及的热交换器是具有上述热交换器的流路结构的热交换器。
以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。本发明并不限定于以下实施方式，应当理解为：在不脱离本发明的宗旨的范围内，基于本领域技术人员的常识对以下实施方式适当地施加变更、改进等而成的技术方案也落入本发明的范围内。
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1涉及的热交换器的与第1流体的流通方向平行的剖视图。另外，图2是图1的热交换器的a-a’线的剖视图，图3是图1的热交换器的b-b’线的剖视图。
如图1所示，本发明的实施方式1涉及的热交换器100具有：内筒10，第1流体能够在内筒10流通，内筒10构成为能够收容热回收部件40；外筒20，外筒20隔开间隔地配置于内筒10的径向外侧，第2流体能够在外筒20与内筒10之间流通；以及中筒30，中筒30配置于内筒10与外筒20之间，将第2流体的流路分隔。另外，中筒30由在中筒30的轴向两端部设置的间隔件50保持于内筒10。
在此，作为第1流体和第2流体可以利用各种液体和气体。例如，在热交换器100搭载于汽车的情况下，可以采用废气作为第1流体，作为第2流体，可以采用水或者冷冻液(JISK2234：2006中规定的LLC)。另外，第1流体可以是温度高于第2流体的温度的流体。
在抑制热交换时，在内筒10与中筒30之间的内侧流路31b内存在气体状态的第2流体。此时，如果液体状态的第2流体供给至内侧流路31b内，则气体状态的第2流体急剧地冷凝而液化。此时，气体状态的第2流体(蒸气)存在的空间暂时变成真空状态，导入的液体状态的第2流体向该真空部涌来时，与液化的第2流体碰撞而产生异响。因这样的水锤而引起的异响的大小与蒸气块(冷凝的蒸气的体积)的成长相关，蒸气块越小则异响越小。
于是，本发明的实施方式1涉及的热交换器100中，中筒30具有在径向上连通的连通孔32，连通孔32在中筒30的轴向上设置有多个。通过形成为这样的结构，在抑制热交换时，能够预先使气体状态的第2流体(蒸气)在内筒10与中筒30之间的内侧流路31b内以断流的方式存在。因此，蒸气块减小，从而能够减弱因水锤而引起的异响。
作为连通孔32的形状，只要是第2流体能够通过的形状即可，并未特别限定，例如可以设为圆形形状、椭圆形状、多边形形状等各种形状。另外，也可以沿着中筒30的轴向或周向设置狭缝而作为连通孔32。
关于连通孔32的数量，只要在中筒30的轴向上设置多个即可，并未特别限定，一般而言，只要根据连通孔32的形状适当地设定即可，并未特别限定。
从稳定地减小蒸气块的观点考虑，优选连通孔32形成为满足以下条件(1)～(4)中的1个以上的条件。
(1)连通孔32在中筒30的轴向上设置有3列以上。
(2)连通孔32在中筒30的周向上设置有6列以上。
(3)连通孔32设置于中筒30的轴向上的中央部。
(4)连通孔32在中筒30的轴向及周向的双方以大致均匀的间隔而设置。
因满足上述条件(1)～(4)中的1个以上的条件而使得蒸气块稳定地减小，因此，因水锤而引起的异响的减弱效果增大。
在此，图4中示出了设置于中筒30的连通孔32的形成例。此外，图4是中筒30的立体图。另外，该立体图中，虚线部是指在中筒30的轴向上与热回收部件40的位置对应的部分。
以下，对于热交换器100的各构成部件，针对每个构成部件进行详细说明。
＜关于内筒10＞
内筒10是在热回收部件40的轴向(第1流体的流通方向)外周面配置的筒状部件。
内筒10的内周面可以直接与热回收部件40的轴向外周面接触，也可以间接接触，但是，从导热性的观点考虑，优选与热回收部件40的轴向外周面直接接触。此时，内筒10的内周面的截面形状与热回收部件40的外周面的截面形状一致。另外，优选地，内筒10的轴向与热回收部件40的轴向一致，内筒10的中心轴与热回收部件40的中心轴一致。
优选内筒10的轴向长度设定为大于热回收部件40的轴向长度。另外，优选地，在内筒10的轴向上，内筒10的中央位置与热回收部件40的中央位置一致。
内筒10的直径(外径及内径)在轴向上可以相同，也可以至少一部分(例如轴向两端部等)缩径或者扩径。
由于从热回收部件40通过的第1流体的热经由热回收部件40而传导至内筒10，因此，优选内筒10由导热性优异的材料形成。作为用于内筒10的材料，例如可以采用金属、陶瓷等。作为金属，可以举出不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。由于耐久可靠性的缘故，优选内筒10的材料为不锈钢。
＜关于外筒20＞
外筒20是隔开间隔地配置于内筒10的径向外侧的筒状部件。
优选地，外筒20的轴向与热回收部件40及内筒10的轴向一致，外筒20的中心轴与热回收部件40及内筒10的中心轴一致。
优选外筒20的轴向长度设定为大于热回收部件40的轴向长度。另外，优选地，在外筒20的轴向上，外筒20的中央位置与热回收部件40及内筒10的中央位置一致。
外筒20与用于将第2流体供给至外筒20与内筒10之间的区域的供给管21、以及用于将第2流体从外筒20与内筒10之间的区域排出的排出管22连接。优选供给管21及排出管22设置于与热回收部件40的轴向两端部对应的位置。
另外，供给管21及排出管22可以如图1所示那样朝向相同方向延伸，也可以朝向不同方向延伸。
外筒20的直径(外径及内径)可以在轴向上相同，但是，也可以至少一部分(例如轴向中央部、轴向两端部等)缩径或者扩径。例如，使外筒20的轴向中央部缩径而能够在供给管21及排出管22侧的外筒20内使第2流体流经内筒10的整个外周方向。因此，无助于热交换的第2流体在轴向中央部减少，因而能够提高热交换效率。
作为用于外筒20的材料，例如可以采用金属、陶瓷等。作为金属，可以举出不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。由于耐久可靠性的缘故，优选外筒20的材料为不锈钢。
＜关于中筒30＞
中筒30是筒状部件。优选地，中筒30的轴向与热回收部件40的轴向一致，中筒30的中心轴与热回收部件40的中心轴一致。
优选中筒30的轴向长度设定为大于热回收部件40的轴向长度。另外，优选地，在中筒30的轴向上，中筒30的中央位置与热回收部件40、内筒10及外筒20的中央位置一致。
在内筒10与外筒20之间设置将第2流体的流路分隔的中筒30，由此形成在外筒20与中筒30之间形成的第2流体的外侧流路31a、以及在内筒10与中筒30之间形成的第2流体的内侧流路31b。
内侧流路31b由液体的第2流体充满时，从热回收部件40传导至内筒10的第1流体的热经由内侧流路31b的第2流体而传导至外侧流路31a的第2流体。另外，在内筒10的温度较高、且在内侧流路31b内产生气体状态的第2流体(第2流体的蒸气(气泡))时，经由内侧流路31b的第2流体而向外侧流路31a的第2流体进行的热传导受到抑制。这是因为与液体流体相比，气体流体的导热率更低。即，可以根据内侧流路31b内是否产生气体状态的第2流体而对有效地进行热交换的状态与抑制热交换的状态进行切换。该热交换的状态无需从外部进行控制。因此，通过设置中筒30，能够容易地进行促进第1流体与第2流体之间的热交换和抑制第1流体与第2流体之间的热交换的切换而无需从外部进行控制。
此外，第2流体只要使用在要抑制热交换的温度域具有沸点的流体即可。
＜关于间隔件50＞
间隔件50是用于确保且保持中筒30与内筒10之间的空间的部件，设置于中筒30与内筒10之间。
优选间隔件50在内筒10的整个周向上延伸。间隔件50可以由在内筒10的整个周向上连续延伸的1个部件构成，也可以由在内筒10的周向上彼此相邻或者隔开配置的多个部件构成。
优选间隔件50分别配置于热回收部件40的轴向上的2个端面侧的位置，进一步优选分别配置于热回收部件40的轴向上的2个端面的外侧的位置。通过在这样的位置配置间隔件50，能够使得热回收部件40的热难以经由间隔件50而传导至中筒30。如果热回收部件40的热经由间隔件50而传导至中筒30，则抑制气体状态的第2流体的热交换的效果减弱。
间隔件50只要具有上述这样的功能即可，并未特别限定，但是优选具有允许液体状态的第2流体通过、且阻碍气体状态的第2流体通过的三维结构。作为这样的三维结构，可以举出网状结构(网眼结构)或者海绵状结构(多孔结构)。所谓间隔件50允许液体状态的第2流体通过，是指使得液体状态的第2流体能够从间隔件50通过，间隔件50也可以形成液体状态的第2流体通过时的阻力。所谓间隔件50阻碍气体状态的第2流体通过，包括气体状态的第2流体附着于间隔件50、以及间隔件50对于气体状态的第2流体的移动而形成阻力。由于容易兼顾液体状态的第2流体的允许通过性和气体状态的第2流体的阻碍通过性的缘故，优选间隔件50具有网状结构。
在内侧流路31b内的大部分由气体状态的第2流体充满时，如果大量的液体状态的第2流体突然流入到内侧流路31b内，则会因水锤现象而产生异响，从而成为振动及噪音的原因。间隔件50针对液体状态的第2流体的通过形成阻力，使得液体状态的第2流体向内侧流路31b内的流入变得平稳，能够进一步减少异响的发生。
间隔件50阻碍气体状态的第2流体的通过，从而使得气体状态的第2流体滞留于内侧流路31b，能够进一步可靠地发挥对气体状态的第2流体的热交换的抑制的效果。为了进一步可靠地发挥对该热交换的抑制的效果，优选间隔件50的空隙率为20％以上，更优选为40％以上，进一步优选为60％以上。另外，优选间隔件50的空隙率为98％以下，更优选为95％以下，进一步优选为90％以下。本发明中，通过以下步骤测定间隔件50的空隙率。
(1)通过阿基米德法求出构成间隔件50的材料的真密度。
(2)求出根据间隔件50的外形尺寸(厚度及纵横的长度)计算出的间隔件50的表观体积和根据间隔件50的重量计算出的松密度。
(3)利用空隙率＝(1－松密度/真密度)×100％的关系式计算出空隙率。
对于间隔件50而言，在中筒30的轴向一端设置的间隔件50构成为固定于中筒30及内筒10的双方，在中筒30的轴向另一端设置的间隔件50构成为相对于内筒10固定且相对于中筒30能够移动。此外，作为固定方法并未特别限定，可以采用焊接等。
轴向两端的间隔件50分别固定于中筒30及内筒10的双方时，有可能发生以下情况。即，在内侧流路31b内产生气体状态的第2流体，当抑制内侧流路31b的第2流体与外侧流路31a的第2流体的热交换时，内筒10与中筒30之间产生温差。此时，利用第1流体的热对内筒10进行加热，另一方面，利用外侧流路31a的第2流体对中筒30进行冷却，因此，与中筒30相比，内筒10进一步膨胀。在轴向两端的间隔件50分别固定于中筒30及内筒10的双方的情况下，因中筒30与内筒10之间的膨胀差导致的应力使得轴向两端的固定部位破损，中筒30与内筒10的位置关系发生错位而导致内侧流路31b消失。
如上所述，在中筒30的轴向一端设置的间隔件50固定于中筒30及内筒10的双方，另一方面，在中筒30的轴向另一端设置的间隔件50固定于内筒10、且能够相对于中筒30移动(非固定)，由此，在内筒10膨胀时，中筒30以非固定的位置在间隔件50上滑动。因此，能够避免：因中筒30与内筒10之间的膨胀差导致的应力使得间隔件50的固定部位破损，从而中筒30与内筒10的位置关系发生错位而导致内侧流路31b消失。
＜关于热回收部件40＞
作为热回收部件40，只要能够回收热即可，并未特别限定。例如，作为热回收部件40，可以采用蜂窝结构体。
蜂窝结构体一般为柱状结构体。蜂窝结构体的与轴向垂直的截面形状并未特别限定，可以是圆形、椭圆形或者四边形或其他多边形。
蜂窝结构体具有多个隔室，这些隔室由以陶瓷为主成分的间隔壁及外周壁彼此区划而成。各隔室在蜂窝结构体的内部从蜂窝结构体的第1端面贯通至第2端面。第1端面及第2端面是蜂窝结构体的轴向(隔室延伸的方向)上的两侧的端面。
各隔室的截面形状(与隔室延伸的方向垂直的截面的形状)并未特别限定，可以设为圆形、椭圆形、扇形、三角形、四边形、五边形以上的多边形等任意的形状。
另外，各隔室也可以在蜂窝结构体的与轴向垂直的截面中形成为放射状。通过形成为这样的结构，能够使在隔室流通的第1流体的热向蜂窝结构体的径向外侧高效地传导。
优选蜂窝结构体的外周壁比间隔壁厚。通过形成为这样的结构，能够提高外周壁的强度，该外周壁容易在来自外部的冲击、第1流体与第2流体之间的温差导致的热应力等的作用下发生破坏(例如龟裂、破裂等)。
间隔壁的厚度并未特别限定，只要根据用途等适当地调整即可。例如，优选间隔壁的厚度设为0.1mm～1mm，进一步优选设为0.2mm～0.6mm。将间隔壁的厚度设为0.1mm以上而能够使蜂窝结构体的机械强度变得足够强。另外，将间隔壁的厚度设为1mm以下而能够抑制以下问题：因开口面积减小而导致压力损失增大，或者因与第1流体的接触面积减小而导致热回收效率降低。
接下来，对热交换器100的制造方法进行说明。
作为热交换器100的制造方法，可以基于该技术领域中的公知方法而制造。例如，作为热回收部件40而使用蜂窝结构体的情况下，可以以如下方式制造热交换器100。
首先，将含有陶瓷粉末的坯料挤压成期望的形状，由此制作蜂窝成型体。作为蜂窝结构体的材料并未特别限定，可以采用公知的材料。例如，在制造以含浸Si的SiC复合材料为主成分的蜂窝结构体的情况下，可以在规定量的SiC粉末中添加粘合剂、水或者有机溶剂，并对得到的混合物进行混炼而形成坯料，通过成型而获得期望形状的蜂窝成型体。然后，对获得的蜂窝成型体进行干燥，在减压的惰性气体或者真空中使蜂窝成型体中含浸金属Si并进行烧成，由此，能够获得由间隔壁区划形成构成第1流体的流路的多个隔室的蜂窝结构体。
接下来，将蜂窝结构体插入于内筒10，通过热压配合而将内筒10配置成嵌合于蜂窝结构体。此外，对于蜂窝结构体与内筒10的嵌合，除了热压配合之外，还可以采用压入、钎焊、扩散接合等。
接下来，隔着间隔件50将中筒30配置于内筒10上。间隔件50与内筒10、间隔件50与中筒30之间通过焊接等而固定。
接下来，在设置有第2流体的供给管21及排出管22的外筒20的内部配置以上述方式制作出的结构体，并通过焊接等进行固定。
根据本发明的实施方式1涉及的热交换器100及其流路结构，在抑制热交换时，能够预先使气体状态的第2流体(蒸气)在内筒10与中筒30之间的第2流体的内侧流路31b内以断流的方式存在。因此，蒸气块减小，能够减弱异响。
(实施方式2)
图5是本发明的实施方式2涉及的热交换器的与第1流体的流通方向平行的剖视图。另外，图6是图5的热交换器的c-c’线的剖视图。此外，具有与在本发明的实施方式1涉及的热交换器100的说明中出现的附图标记相同的附图标记的结构要素与本发明的实施方式2涉及的热交换器200的结构要素相同，因此省略说明。
本发明的实施方式1涉及的热交换器100利用在中筒30的轴向两端部设置的间隔件50将中筒30保持于内筒10，但本发明的实施方式2涉及的热交换器200在将中筒30的轴向两端部与扩径的内筒10连接这一点上有所不同。通过形成为这样的结构，能够在中筒30与内筒10之间确保使得第2流体能够流通的内侧流路31b，并且无需间隔件50，因此能够降低制造成本。中筒30与内筒10的连接方法并未特别限定，可以采用焊接等。
另外，优选地，中筒30的轴向一端部固定于扩径的内筒10，中筒30的轴向另一端部设置成相对于扩径的内筒10能够移动。通过形成为这样的结构，在内筒10膨胀时，中筒30以非固定的位置在内筒10上滑动。因此，能够避免：因中筒30与内筒10之间的膨胀差导致的应力使得内筒10发生变形，从而中筒30与内筒10的位置关系发生错位而导致内侧流路31消失。
具有上述这样的结构的热交换器200可以基于该技术领域的公知方法而制造。例如，可以以如下方式制造热交换器200。
首先，将蜂窝结构体插入于内筒10，并通过热压配合将内筒10配置成嵌合于蜂窝结构体。此外，对于蜂窝结构体与内筒10的嵌合，除了热压配合以外，也可以采用压入、钎焊、扩散接合等。
接下来，将收容有蜂窝结构体的内筒10插入于中筒30，并通过焊接等进行固定。
接下来，在设置有第2流体的供给管21及排出管22的外筒20的内部配置以上述方式制作出的结构体，并通过焊接等进行固定。
(实施方式3)
图7是本发明的实施方式3涉及的热交换器的与第1流体的流通方向平行的剖视图。此外，具有与本发明的实施方式1及实施方式2涉及的热交换器100、200的说明中出现的附图标记相同的附图标记的结构要素与本发明的实施方式3涉及的热交换器300的结构要素相同，因此省略说明。
本发明的实施方式1及实施方式2涉及的热交换器100、200的内筒10的厚度大致相同，但本发明的实施方式3涉及的热交换器300在内筒10的厚度不同这一点上有所差异。具体而言，内筒10具有径向外侧与内侧流路31b接触的部分A(11a)、以及径向外侧与外侧流路接触的部分B(11b)，部分A(11a)的厚度小于部分B(11b)的厚度。而且，中筒30的轴向两端部与内筒10的部分B(11b)连接。通过形成为这样的结构，能够在中筒30与内筒10之间确保使得第2流体能够流通的内侧流路31b，并且无需间隔件50，因此能够降低制造成本。中筒30与内筒10的部分B的连接方法并未特别限定，可以采用焊接等。
具有上述这样的结构的热交换器300可以基于该技术领域的公知方法而制造。具有部分A(11a)及部分B(11b)的内筒10的加工方法并未特别限定，例如只要准备整体具有部分B(11b)的厚度的内筒10，并通过沉孔加工等公知方法对需要形成部分A(11a)的部位的表面进行切削即可。然后，可以通过与本发明的实施方式2相同的步骤而制造热交换器300。
【实施例】
以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明，本发明并未受到这些实施例的任何限定。
(实施例1)
实施例1中，制作了图1所示的热交换器。
首先，将含有SiC粉末的坯料挤压成期望的形状，然后使之干燥并加工成规定的外形尺寸，然后通过含浸Si并进行烧成而制造了圆形柱状的蜂窝结构体。
接下来，将蜂窝结构体插入于由不锈钢构成的内筒10的内部，通过热压配合而将内筒10配置成嵌合于蜂窝结构体的外周面。接下来，隔着具有网状结构的间隔件50而将中筒30配置于内筒10上，并通过焊接进行固定。作为中筒30，采用图4(a)所示的具有多个连通孔32(以均匀的间隔在中筒30的轴向上设置6列、且在中筒30的周向上设置10列的连通孔32)的中筒30。然后，在设置有第2流体的供给管21及排出管22的外筒20的内部配置以上述方式制作的结构体，并通过焊接等进行固定，由此获得热交换器。
(实施例2)
作为中筒30，除了采用以均匀的间隔在中筒30的轴向上的中央部设置2列、且在中筒30的周向上设置10列的连通孔32的中筒30以外，通过与实施例1相同的方法及条件而获得热交换器。
(比较例1)
作为中筒30，除了采用未形成连通孔32的中筒30以外，通过与实施例1相同的方法及条件而获得热交换器。
针对通过上述方式获得的热交换器进行了以下评价。
(异响)
通过下述方法对抑制热交换时的异响进行了验证。
作为第1流体而采用空气，作为第2流体而采用水。以20g/sec的流量向蜂窝结构体供给700℃的加热后的空气，以10L/分钟的流量向内筒10与外筒20之间供给水。然后，进行了达到30℃～93℃的水温的异响的验证。利用噪音计(RION株式会社制的NL-05)对异响的大小进行了测定。噪音计在外筒20的轴向上的中央且在外筒20的径向外侧隔开45mm的间隔而配置。图8中示出了其结果。
如图8所示，在中筒30设置有多个连通孔32的实施例1及实施例2的热交换器与在中筒30未设置多个连通孔32的比较例1的热交换器相比，异响减小。
(热回收效率)
通过下述方法进行了热交换试验。
作为第1流体而采用空气，作为第2流体而采用水。以10g/sec(Mg)的流量向内筒10供给400℃(Tg1)的空气，从供给管21以10L/分钟的流量向内筒10与外筒20之间供给水，并从排出管22回收热交换后的水。以上述各条件对热交换器开始供给空气及水，在空气及水通过5分钟之后立刻对热交换器的供给管21中的水的温度(Tw1)及排出管22中的水的温度(Tw2)进行测定，由此求出热回收效率。在此，由水回收的热量Q以下式表示。
Q(kW)＝ΔTw×Cpw×Mw
式中，ΔTw＝Tw2－Tw1，Cpw(水的比热)＝4182J/(kg·K)。
另外，热交换器的热回收效率η以下式表示。
η(％)＝Q/{(Tg1－Tw1)×Cpg×Mg}×100
式中，Cpg(空气的比热)＝1050J/(kg·K)。
图9中示出了热回收效率的结果。
如图9所示，在中筒30设置有多个连通孔32的实施例1及实施例2的热交换器与在中筒30未设置多个连通孔32的比较例1的热交换器相比，热回收效率有所提高。
根据上述结果可知，根据本发明，能够提供能减弱抑制热交换时的异响的热交换器的流路结构以及具有该流路结构的热交换器。
