JP2020003191A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の温度が局所的に上昇することを抑えて、熱交換効率を高められる熱交換器を提供すること。【解決手段】熱交換器１００は、排気（第１流体）が流通するチューブ５０と、チューブ５０間の第２流路２２に冷却水（第２流体）を流通させるケーシング１０と、を備える。ケーシング１０は、供給流路２５との間にチューブ５０及び第２流路２２を挟むように配置され、第２流路２２から流出した冷却水を再び第２流路２２に流入させる折返し流路２６を形成する。チューブ５０は、第１流路２１に排気が流入する端部である上流端辺部６３と、上流端辺部６３との間に供給流路２５と折返し流路２６とを連通させる上流端流路部２２ａを仕切る横ガイド７１と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、流体どうしの間で熱交換が行われる熱交換器に関する。

特許文献１には、エンジンの排気を冷却水によって冷却するＥＧＲクーラが開示されている。

上記ＥＧＲクーラは、内部に排気が流通する複数の冷却管と、各冷却管の間に冷却水を流通させるケーシングと、を備える。ケーシング内の水室に導入された冷却水は、各冷却管の間を流れることで、排気との熱交換を行い、排気を冷却する。

上記ケーシングの排気入口側には、各冷却管が開口するエンドプレートが設けられる。ケーシング内の水室には、冷却水をエンドプレートに沿って案内するバッフルプレートが設けられる。冷却水は、排気から多くの熱を受けるエンドプレートに沿って流れることで、エンドプレートの近傍において温度が局所的に上昇することが抑えられ、沸騰が防止される。

特開平１１−１３５４９号公報

しかしながら、特許文献１のＥＧＲクーラでは、ケーシング内に導入された冷却水がバッフルプレートに沿って流れることで、バッフルプレートの背後に冷却水の淀みが生じるため、排気との熱交換が効率良く行われないという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体の温度が局所的に上昇することを抑えて、熱交換効率を高められる熱交換器を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、第１流体と第２流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、内部に第１流体が流通する第１流路を形成する複数のチューブと、積層される前記チューブの間に形成される第２流路に第２流体を流通させるケーシングと、を備え、前記ケーシングは、外部から供給される第２流体を前記第２流路に流入させる供給流路と、前記供給流路との間に前記チューブ及び前記第２流路を挟むように配置され、前記第２流路から流出した第２流体を再び前記第２流路に流入させる折返し流路と、前記第２流路から流出した第２流体を外部に排出させる排出流路と、を形成し、前記チューブは、前記第１流路に第１流体が流入する端部である上流端辺部と、前記第２流路に突出し、前記上流端辺部との間に前記供給流路と前記折返し流路とを連通させる上流端流路部を仕切る横ガイドと、を有する、ことを特徴とする熱交換器が提供される。

上記態様によれば、熱交換器の作動時に、供給流路から第２流路に流入する第２流体は、上流端流路部を上流端辺部に沿って折返し流路へと流れる。第２流路において第１流体から多くの熱を受ける上流端辺部の近傍領域では、上流端流路部によって第２流体の流速が高められることにより、第２流体の温度が局所的に上昇することが抑えられる。そして、第２流路から折返し流路に流出した第２流体は、折返し流路を通じて横ガイドの背後に流入することで、横ガイドの背後で滞留することが抑えられる。これにより、熱交換器の熱交換効率を高められる。

図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器を示す斜視図である。 図２は、熱交換器の分解斜視図である。 図３は、チューブの平面図である。 図４は、熱交換器の一部を拡大した分解斜視図である。 図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図７は、冷却水の流れ方向を示すチューブの平面図である。 図８は、変形例に係るチューブの平面図である。 図９は、他の変形例に係るチューブの平面図である。 図１０は、他の変形例に係るチューブの平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係る熱交換器１００について説明する。なお、説明の簡略化のため、添付図面は、熱交換器１００の一部を省略して図示している。

熱交換器１００は、車両のＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システム（図示せず）に用いられる、水冷式ＥＧＲクーラである。熱交換器１００は、エンジンから排出される排気の一部（第１流体）を冷却水（第２流体）によって冷却する。冷却回路を循環する冷却水は、熱交換器１００を流通した後に、放熱器を流通して外気に放熱するようになっている。

図１及び図２に示すように、熱交換器１００は、積層される複数のチューブ５０と、各チューブ５０を収容するケーシング１０と、を備える。チューブ５０の内部には、排気が流通する第１流路２１が形成される。隣り合うチューブ５０の間には、冷却水が循環する第２流路２２が形成される。

以下、各図面において互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定して熱交換器１００の構成を説明する。なお、チューブ５０において、第１流路２１が延びるＸ軸方向を「流路方向」と呼び、Ｙ軸方向を「流路幅方向」と呼び、各チューブ５０が並ぶＺ軸方向を「積層方向」と呼ぶ。

図２に示すように、チューブ５０は、半筒状のアッパプレート６０及びロアプレート８０が組み付けられることによって、Ｚ軸方向に扁平な筒状に形成される。アッパプレート６０とロアプレート８０との間には、伝熱部材としてフィン１１が配置される。

アッパプレート６０及びロアプレート８０は、金属板をプレス加工することによって扁平な半筒状に形成される。

アッパプレート６０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延在する板状をした伝熱板部６１と、伝熱板部６１の両側から曲折してＺ軸方向及びＸ軸方向に延在する一対の側端部６２と、伝熱板部６１の上流端から曲折してＸ軸方向及びＹ軸方向に延在する上流端辺部６３と、伝熱板部６１の下流端から曲折してＸ軸方向及びＹ軸方向に延在する下流端辺部６４と、を有する。

同様に、ロアプレート８０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延在する板状をした伝熱板部８１と、伝熱板部８１の両側から曲折してＺ軸方向及びＸ軸方向に延在する一対の側端部８２と、伝熱板部８１の上流端から延在する上流端辺部８３と、伝熱板部８１の下流端から延在する下流端辺部８４と、を有する。

積層される各チューブ５０の上流端辺部６３、８３どうし、下流端辺部６４、８４どうしは、隙間なく接合される。積層される各チューブ５０の伝熱板部６１、８１は、間隔Ｈを持って並び（図５参照）、両者の間に第２流路２２が形成される。

ケーシング１０は、半筒状のアッパシェル２０及びロアシェル３０が組み付けられることによって断面が略矩形の筒状に形成される。ケーシング１０の両開口端部には、枠状をしたヘッダ１５、１６がそれぞれ組み付けられる。ヘッダ１５、１６には、ＥＧＲ通路の管（図示せず）がそれぞれ接続され、排気が各チューブ５０内の第１流路２１に導かれるようになっている。

ヘッダ１５の内部には、ＥＧＲ通路の管から導かれる排気を第１流路２１に分配する第１流体供給流路３５(図３参照)が設けられる。ヘッダ１６の内部には、第１流路２１から流出する排気をＥＧＲ通路の管へと導く第１流体排出流路３６(図３参照)が設けられる。

ケーシング１０には、パイプ１７、１８が接続される。一方のパイプ１７には、冷却水を供給する管（図示せず）が接続される。他方のパイプ１８には、冷却水を排出する管（図示せず）が接続される。

ケーシング１０の内部には、パイプ１７から導かれる冷却水を各チューブ５０間の第２流路２２に分配する供給流路２５(図３参照)と、後述する折返し流路２６(図３参照)と、第２流路２２から流出する冷却水をパイプ１８へと導く排出流路２７(図３参照)と、が設けられる。

アッパシェル２０及びロアシェル３０は、それぞれ金属板をプレス加工することによって半筒状に形成される。アッパシェル２０は、供給流路２５を形成する膨出部３３と、排出流路２７を形成する膨出部３４と、折返し流路２６を形成する膨出部３８と、排出流路２７を形成する膨出部３４と、を有する。同様に、ロアシェル３０は、供給流路２５を形成する膨出部３１と、折返し流路２６を形成する膨出部３７と、排出流路２７を形成する膨出部３２と、を有する。

熱交換器１００の製造時には、上記各部材が組み立てられる組立体が形成される。金属製の組立体は、加熱炉に搬送されて熱処理されることにより各接合部がろう付けによって接合される。

熱交換器１００の作動時に、冷却回路を循環する冷却水は、図１に黒矢印で示すように、パイプ１７内から供給流路２５に流入し、供給流路２５を通じて各チューブ５０間の第２流路２２に分配される。後述するように第２流路２２を流通した冷却水は、排出流路２７にて集合し、パイプ１８内を通じて流出する。一方、エンジンの燃焼室から排出される排気の一部は、図１に白抜き矢印で示すように、ヘッダ１５内の第１流体供給流路３５を通じて各チューブ５０内の第１流路２１に分配される。第１流路２１を流通する排気は、各チューブ５０を介して第２流路２２を流通する冷却水に放熱することで冷却される。第１流路２１から流出する排気は、ヘッダ１６内の第１流体排出流路３６を通じて集合し、エンジンの燃焼室に供給される。

次に、図３〜図５を参照しながらチューブ５０及びケーシング１０の構成について説明する。

図３は、チューブ５０のアッパプレート６０を示す平面図である。アッパプレート６０の伝熱板部６１は、上流端辺部６３と下流端辺部６４との間に延在し、Ｘ軸方向に延びる中心線Ｏｘを中心とする略矩形の外形を有する。

供給流路２５は、上流端辺部６３に連接する側端部６２に面して形成される。供給流路２５は、Ｙ軸方向に延びる供給流路中心線Ｏｙｉを中心として形成される。上流端辺部６３は、供給流路中心線Ｏｙｉに対して略平行に延在するように配置される。

折返し流路２６は、積層されるチューブ５０を挟んで供給流路２５に対向するように配置される。折返し流路２６は、上流端辺部６３に連接する側端部６２に面して形成される。上流端辺部６３は、その一端が折返し流路２６の端部に臨むように配置される。

Ｘ軸方向について第２流路２２に対する折返し流路２６の開口長は、供給流路２５の開口長の略２倍程度に大きく形成される。

排出流路２７は、下流端辺部６４に連接する側端部６２に面して形成される。排出流路２７は、Ｙ軸方向に延びる中心線Ｏｙｏを中心として形成される。下流端辺部６４は、中心線Ｏｙｏに対して略平行に延在するように配置される。

供給流路２５は、一方の側端部６２に面して形成される。排出流路２７は、他方の側端部６２に面して形成される。なお、これに限らず、供給流路２５と排出流路２７とは、共に一方の側端部６２に面して形成される構成としてもよい。

伝熱板部６１には、１本の横ガイド７１と、１本の斜めガイド７２と、４本の縦ガイド７３〜７６と、がプレス加工によって形成される。横ガイド７１、斜めガイド７２、及び縦ガイド７３〜７６は、第２流路２２に突出し、後述するように冷却水の流れを導くようになっている。なお、斜めガイド７２または縦ガイド７３〜７６の本数は、これに限らず、伝熱板部６１の寸法等に応じて任意に設定される。

横ガイド７１は、Ｙ軸方向に延在し、上流端辺部６３に対して略平行に配置される。横ガイド７１は、Ｙ軸方向に延びる中心線Ｏ７１を中心として形成される。

横ガイド７１は、一端が供給流路２５の端部に臨み、他端が折返し流路２６の中央部に臨むように配置される。

折返し流路２６は、略台形の断面形状を有する。ケーシング１０は、折返し流路２６を形成する部位として、互いに対向して傾斜する傾斜流路面３８ａ、３８ｃと、傾斜流路面３８ａ、３８ｃどうしを結ぶ中継流路面３８ｂと、を有する。傾斜流路面３８ａ、３８ｃは、横ガイド７１の中心線Ｏ７１について対称的に配置される。

上流端辺部６３と横ガイド７１との間には、上流端流路部２２ａが形成される。上流端流路部２２ａは、両端が供給流路２５及び折返し流路２６にそれぞれ接続される。上流端流路部２２ａは、Ｙ軸方向に延在し、供給流路中心線Ｏｙｉを中心として形成される。

斜めガイド７２は、横ガイド７１と縦ガイド７３〜７６との間に配置される。斜めガイド７２は、横ガイド７１に対して傾斜し、折返し流路２６から離れるのにしたがって横ガイド７１に近づくように配置される。斜めガイド７２の横ガイド７１（供給流路中心線Ｏｙｉ）に対する傾斜角度θは、伝熱板部６１及び折返し流路２６の配置等に応じて任意に設定される。

横ガイド７１と斜めガイド７２との間には、分配流路２２ｂが形成される。分配流路２２ｂは、一端が折返し流路２６に面し、他端がケーシング１０に面している。

縦ガイド７３〜７６は、Ｘ軸方向について斜めガイド７２と下流端辺部６４との間に配置される。縦ガイド７３〜７６は、側端部６２と略平行に配置され、上流端辺部６３及び下流端辺部６４と略直交している。縦ガイド７３〜７６は、Ｙ軸方向について略一定の間隔を持つように配置される。

縦ガイド７３〜７６の上流端７３ａ〜７６ａは、供給流路２５から離れるのにしたがって上流端辺部６３に近づくように、階段状に配置される。縦ガイド７３〜７６の上流端７３ａ〜７６ａは、斜めガイド７２と略平行な線Ａ上に並ぶように配置され、Ｘ軸方向について斜めガイド７２に対して略一定の距離Ｃを持つ。

縦ガイド７３〜７６の下流端７３ｂ〜７６ｂは、Ｘ軸方向について下流端辺部６４に対して略一定の距離を持つように配置される。

図４は、ロアプレート８０及びアッパプレート６０を示す斜視図である。ロアプレート８０の伝熱板部８１には、１本の横ガイド９１と、１本の斜めガイド９２と、４本の縦ガイド９３〜９６と、がプレス加工によって形成される。横ガイド９１、斜めガイド９２、及び縦ガイド９３〜９６は、アッパプレート６０の横ガイド７１、斜めガイド７２、及び縦ガイド７３〜７６にそれぞれ対向して突出するように同一位置に配置される。

図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。アッパプレート６０の伝熱板部６１とロアプレート８０の伝熱板部８１とは、Ｚ軸方向について流路高さＨを持って略平行に延在するように配置される。

図５、図６に示すように、横ガイド７１、９１及び斜めガイド７２、９２は、アッパプレート６０、ロアプレート８０をそれぞれプレス成形することによって形成され、第２流路２２の流路面６９、８９から堤状に***し、第１流路２１の流路面６８、８８に溝状に窪む突起部(ディンプル)である。

図５に示すように、アッパプレート６０の斜め横ガイド７１とロアプレート８０の横ガイド９１とは、互いに隙間なく接合される。

図６に示すように、アッパプレート６０の斜めガイド７２とロアプレート８０の斜めガイド９２との間には、Ｚ軸方向について大きさＤを有する間隙２３が形成される。

同様に、縦ガイド７３〜７６、９３〜９６は、アッパプレート６０、ロアプレート８０をそれぞれプレス成形することによって形成される突起部(ディンプル)である。アッパプレート６０の斜めガイド７２及び縦ガイド７３〜７６と、ロアプレート８０の斜めガイド９２及び縦ガイド９３〜９６との間にも、間隙２３と等しい大きさＤを有する間隙がそれぞれ形成される。

図２に示すように、ケーシング１０のアッパシェル２０には、Ｙ軸方向に延在する横ガイド１２がプレス加工によって形成される。横ガイド１２は、アッパプレート６０の横ガイド７１に隙間なく接合され、上流端流路部２２ａを形成する。

同様に、ケーシング１０のロアシェル３０には、Ｙ軸方向に延在する横ガイド１３がプレス加工によって形成される。横ガイド１３は、ロアプレート８０の横ガイド９１に隙間なく接合され、上流端流路部２２ａを形成する。

次に、熱交換器１００の作動時における冷却水の流れについて説明する。図７は、冷却水の流れ方向を矢印で示している。

図７に示すように、供給流路２５から第２流路２２に流入した冷却水は、上流端流路部２２ａを流通して折返し流路２６へと導かれる。これにより、第２流路２２において排気から多くの熱を受ける上流端辺部６３の近傍領域では、冷却水の流速が高められることで、冷却水の温度が局所的に上昇することが抑えられ、冷却水が沸騰することが防止される。

上流端流路部２２ａから折返し流路２６に流入した冷却水は、ケーシング１０の傾斜流路面３８ａ、中継流路面３８ｂ、傾斜流路面３８ｃに沿って流れることで流れ方向が反転し、分配流路２２ｂに流入する。

折返し流路２６から分配流路２２ｂに流入した冷却水は、横ガイド７１、９１及び斜めガイド７２、９２に沿って流通する。これにより、第２流路２２において横ガイド７１、９１の背後の領域では、冷却水が滞留することなく流れる。

分配流路２２ｂにおいて斜めガイド７２、９２に沿って流れる冷却水の一部は、間隙２３（図６参照）を通じてＸ軸方向に流れることで、縦ガイド７３〜７６、９３〜９６、及びケーシング１０によって仕切られる中間流路部２２ｃへと導かれる。斜めガイド７２、９２の下流側では、冷却水が間隙２３を通じて流通することで、冷却水が滞留することなく流れる。

縦ガイド７３〜７６の上流端７３ａ〜７６ａは、斜めガイド７２に対して一定の距離Ｃを持って配置されているため、中間流路部２２ｃにおける冷却水の速度分布が均等化される。

中間流路部２２ｃを流通する冷却水は、縦ガイド７３〜７６、９３〜９６、及びケーシング１０の内壁に沿って流れることで、下流端辺部６４の近傍に位置する下流端流路部２２ｄに導かれる。これにより、下流端流路部２２ｄの排出流路２７から遠い領域においても、冷却水が滞留することが抑えられる。下流端流路部２２ｄを流通した冷却水は、下流端辺部６４に沿って排出流路２７へと流出する。

このようにして第２流路２２では、斜めガイド７２、９２、及び縦ガイド７３〜７６、９３〜９６によって冷却水の速度分布が均等化される。これにより、熱交換器１００の熱交換効率を高められる。

次に、本実施形態の効果について説明する。

［１］本実施形態によれば、熱交換器１００は、内部に排気（第１流体）が流通する第１流路２１を形成するチューブ５０と、積層されるチューブ５０の間に形成される第２流路２２に冷却水（第２流体）を流通させるケーシング１０と、を備える。ケーシング１０は、第２流路２２に対して流路幅方向(Ｙ軸方向)に並び、外部から供給される冷却水を第２流路２に流入させる供給流路２５と、流路幅方向(Ｙ軸方向)について供給流路２５との間にチューブ５０及び第２流路２２を挟むように配置され、第２流路２２から流出した冷却水を再び第２流路２２に流入させる折返し流路２６と、第２流路２２から流出した冷却水を外部に排出させる排出流路２７と、を形成する。チューブ５０は、流路幅方向(Ｙ軸方向)に延在して第１流路２１に排気が流入する端部である上流端辺部６３、８３と、第２流路２２に突出して流路幅方向(Ｙ軸方向)に延在し、上流端辺部６３、８３との間に供給流路２５と折返し流路２６とを連通させる上流端流路部２２ａを仕切る横ガイド７１、９１と、を有する構成とした。

上記構成に基づき、第２流路２２において、排気から多くの熱を受ける上流端辺部６３、８３の近傍領域では、供給流路２５から流入する冷却水が上流端流路部２２ａを通じて折返し流路２６へと流れる。こうして上流端辺部６３、８３の近傍領域では、冷却水の流速が高められることで、冷却水の温度が局所的に上昇することが抑えられ、冷却水の沸騰が防止される。そして、第２流路２２から折返し流路２６に流出した冷却水は、折返し流路２６を通じて横ガイド７１、９１の背後に流入することで、横ガイド７１、９１の背後で滞留することが抑えられる。これにより、熱交換器の熱交換効率を高められる。

［２］また、横ガイド７１、９１は、チューブ５０の第２流路２２に面する流路面６９、８９から互いに対向して***する一対の突起部であり、一対の突起部は、互いに隙間なく接合される構成とした。

上記構成に基づき、上流端流路部２２ａが閉じた通路として設けられることで、供給流路２５から流入する冷却水の全量を上流端流路部２２ａを通じて折返し流路２６へと流すことができる。これにより、上流端流路部２２ａを流れる冷却水の流速を高めて、冷却水の温度が局所的に上昇することが抑えられる。

なお、上記した構成に限らず、横ガイド７１、９１である一対の突起部(ディンプル)は、互いに間隙を持って対向する構成としてもよい。この場合に、供給流路２５から流入する冷却水の一部が上流端流路部２２ａを通じて折返し流路２６へと流れ、残りが間隙を通じて第２流路２２における横ガイド７１、９１の背後へと流れる。間隙の大きさによって、第２流路２２における冷却水の速度分布が調整される。

［３］また、チューブ５０は、上流端流路部２２ａより下流側の第２流路２２に突出して折返し流路２６から離れるほど横ガイド７１、９１に近づくように延在する斜めガイド７２、９２を備える構成とした。

上記構成に基づき、折返し流路２６を通じて横ガイド７１、９１の背後に流入した冷却水は、斜めガイド７２、９２に沿って流路幅方向(Ｙ軸方向)に流通する。これにより、冷却水の速度分布の均等化が図られる。

［４］また、横ガイド７１、９１は、チューブ５０の第２流路２２に面する流路面６９、８９から互いに対向して***し、かつ互いに間隙２３を持って対向する構成とした。

上記構成に基づき、斜めガイド７２、９２に沿って流路幅方向(Ｙ軸方向)に流れる冷却水の一部は、間隙２３を通じて流路方向(Ｘ軸方向)に流通する。これにより、冷却水の速度分布の均等化が図られる。

［５］また、チューブ５０は、第２流路２２における間隙２３の下流側に突出して横ガイド７１、９１に略直交する流路方向（Ｘ軸方向）に延在する複数の縦ガイド７３〜７６、９３〜９６を有する構成とした。

上記構成に基づき、斜めガイド７２、９２に沿って流れる冷却水の一部は、間隙２３を通じて縦ガイド７３〜７６、９３〜９６の間へと導かれる。これにより、冷却水の速度分布の均等化が図られる。

また、縦ガイド７３〜７６は、それぞれの上流端７３ａ〜７６ａが流路方向（Ｘ軸方向）について斜めガイド７２と略一定の距離を持つように並ぶ、階段状に配置される構成とした。

上記構成に基づき、縦ガイド７３〜７６の上流端７３ａ〜７６ａは、斜めガイド７２に沿って配置されることで、第２流路２２において冷却水が間隙２３から縦ガイド７３〜７６の間へと流れる流路長さが均等化される。これにより、縦ガイド７３〜７６の間を流れる冷却水の速度分布の均等化が図られる。

［６］また、ケーシング１０は、折返し流路２６を形成して横ガイド７１の中心線Ｏ７１に対して傾斜する傾斜流路面３８ｃを有する構成とした。

上記構成に基づき、折返し流路２６から第２流路２２に流入する冷却水は、傾斜流路面３８ｃに沿って流れることで、その流れ方向が円滑に反転する。これにより、折返し流路２６を流通する冷却水に与えられる流路抵抗が小さく抑えられる。

次に、図８に示す熱交換器１００の変形例について説明する。

本変形例に係る折返し流路２６は、横ガイド７１の中心線Ｏ７１について非対称な略台形の断面形状を有する。

折返し流路２６を形成するケーシング１０は、横ガイド７１の中心線Ｏ７１に対して傾斜する傾斜流路面３８ａと、横ガイド７１の中心線Ｏ７１に対して略直交する中継流路面３８ｂと、中心線Ｏ７１に対して略平行に延在する対向流路面３８ｄと、を有する。

熱交換器１００の作動時に、折返し流路２６から第２流路２２に流入する冷却水は、図８に矢印で示すように、横ガイド７１の中心線Ｏ７１に対して略平行に延在する対向流路面３８ｄに沿って流れ、横ガイド７１に沿ってＹ軸方向に流れる勢力が高められる。

［７］本変形例によれば、ケーシング１０は、折返し流路２６を形成して横ガイド７１の中心線Ｏ７１に対して略平行に延在する対向流路面３８ｄを有する構成とした。

上記構成に基づき、折返し流路２６から第２流路２２に流入する冷却水は、対向流路面３８ｄに沿って流れることで、第２流路２２において滞留しやすい折返し流路２６から遠い領域に導かれ、冷却水の速度分布の均等化が図られる。

次に、図９に示す熱交換器１００の変形例について説明する。

本変形例に係る折返し流路２６は、横ガイド７１の中心線Ｏ７１について対称な半円弧形の断面形状を有する。

折返し流路２６を形成するケーシング１０は、半円弧状に湾曲する外周流路面３８ｅと、外周流路面３８ｅと同心円弧状に湾曲する内周流路面３８ｆと、を有する。

チューブ５０の横ガイド７１は、Ｘ軸方向の幅が中程から折返し流路２６に向かって次第に大きくなるテーパ部７１ａを有する。テーパ部７１ａの先端は、内周流路面３８ｆに段差なく接続する。横ガイド７１は、横ガイド７１の中心線Ｏ７１について対称的な断面形状を有する。

熱交換器１００の作動時に、折返し流路２６を流通する冷却水は、図９に矢印で示すように、円弧状に湾曲する外周流路面３８ｅ及び内周流路面３８ｆに沿って流れる。これにより、折返し流路２６から第２流路２２に流入する冷却水は、その流れ方向が円滑に反転する。これにより、折返し流路２６を流通する冷却水に与えられる流路抵抗が小さく抑えられる。

［８］本変形例によれば、ケーシング１０は、折返し流路２６を形成して円弧状に湾曲する外周流路面３８ｅを有する構成とした。

上記構成に基づき、折返し流路２６から第２流路２２に流入する冷却水は、外周流路面３８ｅに沿って流れることで、その流れ方向が円滑に反転する。これにより、折返し流路２６を流通する冷却水に与えられる流路抵抗が小さく抑えられる。

次に、図１０に示す熱交換器１００の変形例について説明する。

本変形例に係るチューブ５０の横ガイド７１は、Ｘ軸方向の幅が中程から折返し流路２６に向かって次第に大きくなるテーパ部７１ｂを有する。テーパ部７１ｂの先端は、内周流路面３８ｆに段差なく接続する。テーパ部７１ｂは、中心線Ｏ７１について非対称的な断面形状を有し、斜めガイド７２に対して略平行に延在する部位を有する。

熱交換器１００の作動時に、折返し流路２６を流通する冷却水は、円弧状に湾曲する外周流路面３８ｅ及び内周流路面３８ｆに沿って流れる。折返し流路２６から第２流路２２に流入した冷却水は、横ガイド７１のテーパ部７１ｂ及び斜めガイド７２に沿って円滑に流れ、横ガイド７１に沿ってＹ軸方向に流れる勢力が高められる。

［９］本変形例によれば、横ガイド７１は、斜めガイド７２に対して略平行に延在するテーパ部７１ｂを有する構成とした。

上記構成に基づき、折返し流路２６から第２流路２２に流入した冷却水は、テーパ部７１ｂ及び斜めガイド７２に沿って流れることで、第２流路２２において滞留しやすい折返し流路２６から遠い領域に導かれ、冷却水の速度分布の均等化が図られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、チューブ５０の横ガイド７１、９１、斜めガイド７２、９２、縦ガイド７３〜７６、９３〜９６、上流端辺部６３、８３、及び下流端辺部６４は、アッパプレート６０、ロアプレート８０に一体に形成される構成としたが、アッパプレート６０、ロアプレート８０と別体に形成されるものであってもよい。

本発明は、車両に搭載される熱交換器として好適であるが、車両以外に使用される熱交換器にも適用できる。

２１ 第１流路
２２ 第２流路
２２ａ 上流端流路部
２３ 間隙
２５ 供給流路
２６ 折返し流路
２７ 排出流路
３８ｃ 傾斜流路面
３８ｄ 対向流路面
３８ｅ 外周流路面
５０ チューブ
６３、８３ 上流端辺部
６８、６９ 流路面
７１、９１ 横ガイド
７１ｂ テーパ部
７２、９２ 斜めガイド
７３〜７６、９３〜９６ 縦ガイド
１００ 熱交換器

Claims (9)

1. 第１流体と第２流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、
   内部に第１流体が流通する第１流路を形成する複数のチューブと、
   積層される前記チューブの間に形成される第２流路に第２流体を流通させるケーシングと、を備え、
   前記ケーシングは、
   外部から供給される第２流体を前記第２流路に流入させる供給流路と、
   前記供給流路との間に前記チューブ及び前記第２流路を挟むように配置され、前記第２流路から流出した第２流体を再び前記第２流路に流入させる折返し流路と、
   前記第２流路から流出した第２流体を外部に排出させる排出流路と、を形成し、
   前記チューブは、
   前記第１流路に第１流体が流入する端部である上流端辺部と、
   前記第２流路に突出し、前記上流端辺部との間に前記供給流路と前記折返し流路とを連通させる上流端流路部を仕切る横ガイドと、を有する、
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記横ガイドは、前記チューブの前記第２流路に面する流路面から互いに対向して***する一対の突起部であり、
   前記突起部は、互いに隙間なく接合される、
   ことを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
   前記チューブは、前記上流端流路部より下流側の前記第２流路に突出して前記折返し流路から離れるほど前記横ガイドに近づくように延在する斜めガイドをさらに有する、
   ことを特徴とする熱交換器。
4. 請求項３に記載の熱交換器であって、
   前記斜めガイドは、前記チューブの前記第２流路に面する流路面から互いに対向して***し、かつ互いに間隙を持って対向する、
   ことを特徴とする熱交換器。
5. 請求項４に記載の熱交換器であって、
   前記チューブは、前記第２流路における前記間隙の下流側に突出して前記横ガイドに略直交する流路方向に延在する複数の縦ガイドを有する、
   ことを特徴とする熱交換器。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記ケーシングは、前記折返し流路を形成して前記横ガイドの中心線に対して傾斜する傾斜流路面を有する、
   ことを特徴とする熱交換器。
7. 請求項１から５のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記ケーシングは、前記折返し流路を形成して前記横ガイドの中心線に対して略平行に延在する対向流路面を有する、
   ことを特徴とする熱交換器。
8. 請求項１から５のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記ケーシングは、前記折返し流路を形成して円弧状に湾曲する外周流路面を有する、
   ことを特徴とする熱交換器。
9. 請求項３、４、５のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記横ガイドは、前記斜めガイドに対して略平行に延在するテーパ部を有する、
   ことを特徴とする熱交換器。

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