具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式的换热器，参照附图进行说明。关于本实施方式的换热器，对例如在供热水用、制热用的换热系统中用于在热介质等加热流体与水、制冷剂等被加热流体之间进行换热的结构进行说明。

[第一实施方式]

首先，说明本发明的第一实施方式的换热器。

图1是用于示出本发明的第一实施方式的换热器10的概略结构的示意图。图2是换热器10的立体图。图3是用于示出换热器10的概略结构的A-A剖视图。图4是用于示出换热器10的概略结构的B-B剖视图。在图4中，省略图3中示出的附图标记的一部分。在本实施方式中，将图1及图2所示的换热器10的长度方向称为换热器10的纵向，将宽度方向称为换热器10的横向。而且，在本实施方式中，将与换热器10的纵向及横向这双方正交的方向称为换热器10的高度方向或厚度方向。

本实施方式的换热器10在加热流体与被加热流体之间进行换热。如图1至图4所示，换热器10包括供加热流体流动的加热流体流路17和供被加热流体流动的被加热流体流路18。而且，如图3及图4所示，换热器10包括散热部12，该散热部12通过将多个散热板121、122沿厚度方向层叠而在多个散热板121、122之间形成与加热流体流路17连通的散热流路123。而且，换热器10包括受热部13，该受热部13沿着形成散热部12的散热板121、122的厚度方向层叠设置，并将多个受热板131、132沿厚度方向层叠而在多个受热板131、132之间形成与被加热流体流路18连通的受热流路133。此外，换热器10包括由散热部12与受热部13之间的空间141形成的蓄热部14和向蓄热部14的内部填充的蓄热材料142。以下，具体说明换热器10的结构及动作。

如图1及图2所示，换热器10包括换热部11、加热部15、隔热部16、加热流体流路17和被加热流体流路18。如图3及图4所示，换热部11在换热器10中包括散热部12、受热部13及蓄热部14。

加热部15是从外侧对蓄热部14进行加热的结构，例如为电热加热器。加热部15以从外侧覆盖包括散热部12、受热部13及蓄热部14的换热部11的方式设置。隔热部16以从外侧覆盖换热部11和加热部15的方式设置。隔热部16将包含蓄热部14在内的换热部11从换热器10的外部隔热。关于加热部15及隔热部16的详细结构在后文叙述。

接下来，说明换热部11的结构。如图3及图4所示，换热部11包括：对加热流体保持的热量进行散热的散热部12；使被加热流体接受散热部12散热出的热量的受热部13；设置在散热部12与受热部13之间而蓄积从散热部12散热出的热量的蓄热部14。换热部11以散热部12、受热部13及蓄热部14为一组，相对于一个换热器10而配备一个或两个以上多个。

散热部12如上所述通过使多个散热板121、122沿厚度方向重合(层叠)而在散热板121、122之间形成散热流路123。而且，受热部13如上所述通过使多个受热板131、132沿厚度方向重合(层叠)而在受热板131、132之间形成受热流路133。

散热板121、122在板状构件上具有在剖视观察下多个凹部及凸部形成为连续的波形的散热面125。散热面125的凹凸形状在俯视观察下具有例如人字形形状、波纹形状等适合于传热的形状。散热板121、122在位于散热面125的外缘的板状构件两端部具有沿板状构件的厚度方向、即换热器100的高度方向弯折的外缘部126。密封构件124为了将粉粒体的蓄热材料142封入于空间141而将设置于外缘部126的未图示的孔密封。散热板121、122在散热面125与外缘部126之间具有用于使加热流体流路17与散热流路123连通的开口部127。散热板121、122在外缘部126的前端具有前端部128。而且，散热板121、122在外缘部126的从散热面125弯折的弯折部分附近具有根部129。

受热板131、132具有与散热板121、122对应的形状。即，受热板131、132在板状构件上具有在剖视观察下形成为多个凹部及凸部连续的波形的受热面135。受热面135的凹凸形状在俯视观察下具有例如人字形形状、波纹形状等适合于传热的形状。受热板131、132在位于受热面135的外缘的板状构件两端部具有沿板状构件的厚度方向、即换热器100的高度方向弯折的外缘部136。密封构件134为了将粉粒体的蓄热材料142封入于空间141而将设置于外缘部126、136的未图示的孔密封。受热板131、132在受热面135与外缘部136之间具有用于使被加热流体流路18与受热流路133连通的开口部137。受热板131、132在外缘部136的前端具有前端部138。而且，受热板131、132在外缘部136的从受热面135弯折的弯折部分附近具有根部139。

为了能够将加热流体保持的热量高效地散热，散热板121、122及受热板131、132由例如不锈钢(SUS316或SUS304)等具有高导热率且具有对加热流体的耐蚀性的原料的板状构件构成。散热板121、122及受热板131、132通过对这样的板状构件进行冲压加工、冲裁加工等而形成散热面125、受热面135、外缘部126、136及开口部127、137等的形状。需要说明的是，散热板121、122及受热板131、132只要满足高导热率、耐蚀性、加工容易性等要求即可，可以使用上述的不锈钢以外的材料。

在换热部11中，为了防止从加热流体流路17流入散热流路123的加热流体的漏出，需要将构成散热部12的散热板121、122相互接合。而且，为了防止从被加热流体流路18向受热流路133的被加热流体的漏出，需要将构成受热部13的受热板131、132相互接合。具体而言，对于散热部12的散热板121，将外缘部126的内侧(蓄热部14的空间141侧)的面与散热板122的外缘部126的外侧的面接合。而且，对于受热部13的受热板131，将外缘部136的内侧的面与受热板132的外缘部136的外侧的面接合。

换热部11为了在散热部12与受热部13之间形成蓄热部14而需要将散热部12的散热板121、122与受热部13的受热板131、132接合。散热部12的外缘部126的前端部128与受热部13的外缘部136的根部139接合。换热部11的散热板121、122及受热板131、132相互通过钎焊接合。即，换热部11是钎焊板式换热器。换热部11通过采用钎焊板式换热器的结构，能够减小散热面125及受热面135的厚度方向的尺寸，因此能够减少在换热部11的内部收容的加热流体及被加热流体的量。这样，换热部11通过采用钎焊板式换热器的结构，与多管式换热器相比，能够实现换热的高效化、小型化、轻量化、牢固化。

蓄热部14包括如上所述设置在一组的散热部12与受热部13之间的空间141和向该空间141填充的蓄热材料142。空间141设置在形成散热部12并面向受热部13的一侧的散热板122与形成受热部13并面向散热部12的一侧的受热板131之间。即，蓄热部14的空间141设置于在换热器10中进行加热流体与被加热流体的换热的散热面125及受热面135之间。对于蓄热部14，优选蓄热材料142在包含散热面125及受热面135的背面在内的空间141的内部无间隙地填充，以便能够高效地从散热部12受热并使该热量由受热部13受热。

蓄热材料142可以使用例如二氧化钒(VO₂)系的粉粒体的蓄热材料。二氧化钒系的蓄热材料是过渡性金属化合物陶瓷、元素置换后的强关联电子系过渡性金属化合物。蓄热材料142为二氧化钒系的材料，因此具有下述这样的特性：单位体积的蓄热量与水接近，导热性高，热响应性优异，不变成液相而能够始终以固相使用因此体积变化小，能够反复使用，能够选择保持温度，等等。蓄热材料142为二氧化钒系，因此具有以上那样的特性，故而适合于封入在密闭的空间141的内部。而且，蓄热材料142为二氧化钒系的粉粒体，因此能够在空间141的内部无间隙地封入。在将构成散热部12的散热板121、122及构成受热部13的受热板131、132接合而形成了蓄热部14的空间141之后，蓄热材料142从上述孔被封入到空间141的内部。通过使用密封构件124、134将上述孔密封而将蓄热材料142密封于空间141的内部。需要说明的是，蓄热材料142可以使用上述的二氧化钒系的蓄热材料以外的蓄热材料。

蓄热部14包括设置在空间141的内部，并对形成散热部12的散热板122与形成受热部13的受热板131之间进行加强的加强板143。加强板143设置在散热部12与受热部13之间的热量进行移动的蓄热部14的内部。因此，加强板143与散热板121、122及受热板131、132同样，由不阻碍散热部12与受热部13之间的热量移动那样的原料、例如不锈钢(SUS316或SUS304)等具有高导热率且具有对加热流体的耐蚀性的原料的板状构件构成。加强板143通过对这样的板状构件进行冲压加工等而例如形成为如图3及图4所示那样在蓄热部14的空间141中对散热板122及受热板131进行支承那样的凹凸形状。需要说明的是，在换热器10中，加强板143的形状不限定为上述的形状。而且，换热器10可以是不具有加强板143的结构。

如图3及图4所示，散热部12及受热部13的高度方向的尺寸比蓄热部14的空间141的高度方向的尺寸小。具体而言，空间141的高度方向的尺寸为散热部12及受热部13的高度方向的尺寸的10倍左右。换热器10通过使散热部12及受热部13的高度方向的尺寸比蓄热部14的高度方向的尺寸小，由此能够减少在换热部11的内部收容的加热流体及被加热流体的量，因此能够提高换热的效率。

加热流体流路17是为了使加热流体在外部设备的冷却系统中的冷却液的流路等加热流体的热源与散热部12的散热流路123之间循环而与换热系统中的未图示的加热流体的循环回路(以下也称为“加热流体回路”)连接的管路。被加热流体流路18是与换热系统中的未图示的被加热流体的循环回路(以下也称为“被加热流体回路”)连接的管路。被加热流体流路18连接于供热水口、空气调节装置中的HVAC(Heating,Ventilation,and AirConditioning；供暖、通风和空调)单元等用于利用被加热流体的流路。通过将被加热流体流路18连接于供热水口、HVAC单元，被加热流体在换热系统中利用被加热流体的未图示的构成要素与受热部13的受热流路133之间循环。

图5是用于示出换热器10的加热部15的概略结构的示意图。而且，图6是用于示出加热部15的概略结构的展开图。如图5及图6所示，加热部15以能够从外侧覆盖构成换热部11的面的方式具有例如对应于换热部11的外形将大致矩形的箱展开那样的形状。加热部15为了能够高效地加热换热部11而优选尽可能地覆盖构成换热部11的外形的面。具体而言，加热部15为了能够覆盖大致形状的换热部11的下表面(设有加热流体流路17及被加热流体流路18的面)、上表面(设有加热流体流路17及被加热流体流路18的面的相反侧的面)、纵侧面及横侧面这六个面而具有下表面部151、上表面部152及侧面部153、154、155、156。在加热部15中，在下表面部151以能够使加热流体流路17及被加热流体流路18通过的方式设有流路开口部157。加热部15可以使用能够通过电力对换热部11进行加热的例如硅橡胶加热器那样的电热加热器。硅橡胶加热器的耐热性高达200℃，耐久性优异，成形也容易。在加热部15设有用于接受电力供给的供电线缆19。需要说明的是，加热部15只要能够覆盖构成换热部11的面即可，不限定为上述那样的将箱形展开的形状，可以是例如在箱形的开口部设有盖那样的形状。

图7是用于示出换热器10的隔热部16的概略结构的示意图。而且，图8是用于示出隔热部16的概略结构的展开图。如图7及图8所示，隔热部16为了能够与加热部15一起从外侧覆盖构成换热部11的面而具有例如对应于换热部11的外形将大致矩形的箱展开那样的形状。隔热部16为了能够将换热部11与外部之间高效地隔热(对蓄积于蓄热部14的热量高效地保温)而优选尽可能地覆盖构成换热部11的外形的面。具体而言，隔热部16为了能够覆盖大致形状的换热部11的下表面、上表面、纵侧面及横侧面这六个面而具有下表面部161、上表面部162及侧面部163、164、165、166。在隔热部16中，在下表面部161以能够使加热流体流路17及被加热流体流路18通过的方式设有流路开口部167。隔热部16为了能够对换热部11进行保温而可以使用例如硅石气凝胶、聚丙烯发泡体、玻璃绒、真空隔热材料等具有高隔热率的隔热材料。需要说明的是，与加热部15同样，隔热部16也只要能够覆盖构成换热部11的面即可，不限定为上述那样的将箱形展开的形状，可以是例如在箱形的开口部设有盖那样的形状。

接下来，对以上说明的换热器10的动作进行说明。如图3所示，在换热器10中，加热流体从加热流体流路17流入散热部12的散热流路123，并且被加热流体从被加热流体流路18流入受热部13的受热流路133。

散热面125将流入到散热流路123的加热流体保持的热量高效地传热给被无间隙地封入在蓄热部14的空间141的内部的蓄热材料142。蓄热材料142对接收到的热量进行保持，并经由受热面135使受热部13变热。受热部13使从蓄热部14的蓄热材料142接收的热量由在受热流路133中流动的被加热流体接受，从而使被加热流体升温。

加热部15通过从外侧对换热器10的换热部11进行加热而能够使蓄热部14的蓄热材料142蓄热。即，由于具有加热部15，所以换热器10在作为电力机动车的空气调节装置中的换热器使用的情况下，能够使用行驶用蓄电池充电时的电力而高效地蓄热。而且，由于具有加热部15，所以换热器10在例如作为供热水装置的换热器使用的情况下，能够在夜间、深夜等电费便宜的时间段接受供电而高效地使蓄热部14蓄热。蓄热部14为了对被加热流体进行加热而可以使用蓄积的热量。需要说明的是，加热部15通过至少覆盖蓄热部14而能够得到上述那样的效果。

隔热部16通过从外侧覆盖换热器10的换热部11而能够对蓄热部14的蓄热材料142进行保温。即，由于具有隔热部16，所以换热器10在作为电力机动车的空气调节装置中的换热器使用的情况下，能够在行驶用蓄电池充电时及充电后、电力机动车停车时保持所蓄积的热量，并将其用于例如电力机动车刚起动之后的制热运转的热源。而且，由于具有隔热部16，所以换热器10在例如作为供热水装置的换热器使用的情况下，能够保持所蓄积的热量而对寒冷时的供热水的温度上升进行辅助。需要说明的是，隔热部16通过至少覆盖蓄热部14而能够得到上述那样的效果。

[第二实施方式]

接下来，说明本发明的第二实施方式的换热器。

图9是用于示出本发明的第二实施方式的换热器100的概略结构的A-A剖视图。而且，图10是换热器100的B-B剖视图。本实施方式的换热器100与先前说明的换热器10相比外形形状相同，后述的换热部11的内部的结构不同。因此，换热部11的剖面指示位置与先前说明的换热器10的剖面指示位置(A-A及B-B)相同。需要说明的是，在本实施方式的换热器100中，对于与先前说明的换热器10同样的结构，标注同一附图标记，省略说明。而且，在图10中，省略图9中所示的附图标记的一部分。

如图9及图10所示，换热器100的换热部11中的蓄热部14的加强板144的形状与先前说明的换热器10的换热部11中的蓄热部14的加强板143的形状不同。具体而言，加强板144在形成为像图9及图10所示那样在蓄热部14的空间141中对散热板122及受热板131进行支承那样的凹凸形状的板状构件的两端部具有外缘部145。加强板144与先前说明的加强板143同样，由不阻碍散热部12与受热部13之间的热量移动的原料、例如不锈钢(SUS316或SUS304)等具有高导热率且具有对加热流体的耐蚀性的原料的板状构件构成。

外缘部145沿板状构件的厚度方向、即换热器100的高度方向弯折。外缘部145与散热部12的散热板121、122及受热部13的受热板131、132接合。具体而言，外缘部145将外侧的面与设有加强板144的空间141的外侧的散热板122及受热板132的外缘部126的内侧的面接合。而且，外缘部145将内侧的面与设有加强板144的空间的图9及图10中的下侧的散热板121的根部129及受热板131的根部139的外侧的面接合。在换热器100中，换热部11的散热部12、受热部13及蓄热部14的接合与先前说明的换热器10的换热部11中的散热部12及受热部13的接合同样地使用钎焊。

如以上说明所述，关于换热器100，由于在换热部11的蓄热部14中加强板144的形状不同，所以能够使构成蓄热部14的加强板144与散热部12的散热板121、122及构成受热部13的受热板131、132接合的部位及面积增加，因此能够提供更牢固的结构。

[换热器向热管理系统的搭载例]

接下来，关于以上说明的换热器，说明向热管理系统的搭载例。

在以下的说明中，热管理系统进行例如车辆、建筑物等的室内的热管理。在此，在以下的说明中，说明热管理系统为了对进行热管理的对象即规定的空间、即电力机动车的车室内进行空气调节而搭载于电力机动车的作为空气调节装置的例子。

图11是用于示出包括换热器的热管理系统的概略结构的功能框图。热管理系统1是为了使车室内的温度上升而利用处于该室内的外部的空气热作为热源的热泵方式的制热系统的一例。

如图11所示，热管理系统1包括：在热介质与室外的空气之间进行换热的室外换热器2；对于通过室外换热器2进行了换热的热介质进行压缩的压缩机5；在由压缩机5压缩后的热介质与室内的空气之间进行换热的室内换热器6。换热器10是在上述的实施方式中说明的结构，设置在室外换热器2与室内换热器6之间并在外部设备40产生的热量与热介质之间进行换热。以下，具体说明热管理系统1的结构及动作。

在热管理系统1中，在室外换热器2、换热器10、压缩机5及室内换热器6之间形成热介质能够循环的热介质回路HM。热介质可以使用与在通常的空气调节装置中一般被称为制冷剂的热介质同样的热介质。热介质回路HM由流路HM11～HM14构成。流路HM11将室外换热器2与换热器10之间连接。流路HM12将换热器10与压缩机5之间连接。流路HM13将压缩机5与室内换热器6之间连接。流路HM14将室内换热器6与室外换热器2之间连接。热管理系统1通过热介质回路HM将室外换热器2、换热器10、压缩机5及室内换热器6顺次连接，由此构成热泵方式的制冷回路。

外部设备40是电力机动车的动力用电动机、或者用于控制电动机的逆变器等在热管理系统1的外部设置的各种热源。一般地，电力机动车的电动机、逆变器的冷却使用冷却液。因此，外部设备40被编入包括冷却液回路CL的外部设备冷却系统4，上述冷却液回路CL能够使对外部设备40冷却用的LLC(Long Life Coolant；长效冷却剂)等冷却液在换热器10与外部设备40之间循环。在外部设备冷却系统4的冷却液回路CL中连接有外部设备40、用于使冷却液在外部设备40与换热器10之间循环的泵P、用于控制外部设备40与换热器10之间的冷却液的流量的阀V。

通过膨胀阀TV而膨胀了的热介质流入室外换热器2，在热介质与室外的空气之间进行换热。在热管理系统1中，室外换热器2具体而言作为从室外的空气对热介质吸热的蒸发器发挥功能。

换热器10连接于冷却液回路CL。具体而言，图1等所示的加热流体流路17连接于冷却液回路CL。即，换热器10供外部设备冷却系统4中使用的冷却液作为加热流体流动。而且，换热器10在热介质回路HM中设置于室外换热器2与室内换热器6之间的流路HM12。具体而言，换热器10的图1等所示的被加热流体流路18连接于流路HM12。即，换热器10使热介质回路HM中使用的热介质作为被加热流体流动。

如图11所示，压缩机5在热管理系统1的热介质的流路中设置于换热器10的后段且室内换热器6的前段。压缩机5使用电力作为动力源。压缩机5对经由换热器10的热介质进行压缩。

室内换热器6在热管理系统1的热介质的流路中设置于压缩机5的后段且膨胀阀TV的前段。室内换热器6具体而言作为面向热管理系统1的热管理对象即室内而将热介质保持的热量向室内的空气散热的冷凝器发挥功能。

膨胀阀TV设于将室内换热器6与室外换热器2之间连接的热介质回路HM14。膨胀阀TV使通过了室内换热器6的热介质减压膨胀成容易蒸发的状态，从而确保蒸发器内部的最佳流量。

接下来，对说明了以上结构的热管理系统1的动作进行说明。

室外换热器2利用液体的热介质从室外的空气夺走热量而使通过的热介质的温度上升。通过了室外换热器2的热介质从液体变化为气体。

换热器10经由外部设备冷却系统4的冷却液接受来自外部设备40的排放热。换热器10使来自该外部设备40的排放热由热介质接受，由此使热介质的温度进一步上升。而且，换热器10在使设于散热部12与受热部13之间的蓄热部14保持来自冷却液的热量之后，向热介质传递。即，换热器10蓄积外部设备40产生的热量并在与热介质之间进行换热。

压缩机5对于通过室外换热器2及换热器10而温度上升的热介质进行压缩，使热介质进一步升温。

室内换热器6使通过压缩机5温度上升的热介质冷凝，从而将热介质保持的热量向室内的空气散热，使室内的空气升温。在热管理系统1中，散热了的热介质液化并通过膨胀阀TV膨胀之后进入室外换热器2，反复进行这样的循环。

如以上说明所述，根据换热器10，通过搭载于热管理系统1，能够从冷却液接受来自外部设备40的热量而使热介质升温。即，根据搭载换热器10的热管理系统1，由于在散热部12与受热部13之间设有蓄热部14，因此能够将外部设备40发出的热量保持规定时间地利用于热介质的升温。

因此，根据搭载换热器10的热管理系统1，即使在例如外气温度为-10℃以下这样的通过室外换热器2无法进行热介质的升温的情况下，也能够使用能量消耗量少的热泵方式来使车室内的温度上升。

另外，根据热管理系统1，例如在电力机动车的行驶过程中由蓄热部14保持从行驶用电动机、逆变器或行驶用蓄电池等外部设备40发出的热量并在起动时使用于热介质的升温，由此能够加快刚起动之后的热介质的升温。

根据搭载换热器10的热管理系统1，与一般的热泵方式的空气调节装置相比能够削减热介质的升温使用的压缩机5的作功量。因此，通过热管理系统1，能够抑制热管理使用的能量消耗量。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限定为上述本发明的实施方式的换热器，而是包括本发明的概念及权利要求书包含的所有方式。而且，可以为了发挥上述的技术问题及效果的至少一部分而将各结构适当选择性地组合。例如，对于上述实施方式中的各结构的形状、材料、配置、尺寸等，可以根据本发明的具体的使用形态而适当变更。

例如，在以上说明的实施方式中，换热器只要在被加热流体与加热流体之间进行换热即可，其用途不限定为上述的供热水或制热用。

另外，在以上说明的实施方式中，换热器10中，在厚度方向上在散热部12与受热部13之间设有蓄热部14，但是本发明不限定于此。

图12是用于示出变形例的换热器10A的概略结构的A-A剖视图。在换热器10A中，例如换热部11A与先前说明的换热部11不同，可以是散热部12A与受热部13A不隔着蓄热部14A而配置的结构。即，换热部11A中，散热部12A与受热部13A在厚度方向上相邻地层叠。散热部12A与受热部13A可以如图12所示一部分相邻地配置，而且也可以换热部11A中的全部的散热部12A与受热部13A相邻地配置。包括这样构成的换热部11A的换热器10A与先前说明的换热器10同样地从而能够提高换热的效率。

附图标记说明

1热管理系统，2室外换热器，4外部设备冷却系统，5压缩机，6室内换热器，7控制部，10、10A换热器，11换热部，12散热部，13受热部，14蓄热部，15加热部，16隔热部，17加热流体流路，18被加热流体流路，19供电线缆，40外部设备，100换热器，121散热板，122散热板，123散热流路，124密封构件，125散热面，126外缘部，127开口部，128前端部，129根部，131受热板，132受热板，133受热流路，134密封构件，135受热面，136外缘部，137开口部，138前端部，139根部，141空间，142蓄热材料，143、144加强板，145外缘部，151下表面部，152上表面部，153、154、155、156侧面部，157流路开口部，161下表面部，162上表面部，163、164、165、166侧面部，167流路开口部。