JP2023073882A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】コア表面において複数種別の流路開口が混在する態様で形成される場合でも、流体の分配に伴う圧力損失の増大を抑制することが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】この熱交換器１００は、複数の流路開口１３が行列状に配列されたコア表面１２を有するコア部１と、複数の流路開口１３のそれぞれと接続する複数の通路２１を含み、コア表面１２に配置された位相調整部２とを備える。複数の流路開口１３は、コア表面１２において、流体の種別毎の配列パターンが各列において同一であり、かつ、列毎の配列パターンの位相が非同一となるように配列されている。位相調整部２の複数の通路２１は、列毎の配列パターンの位相を揃えるように列方向に傾斜した傾斜通路列２３ａを含む。位相調整部２には、同一種別の流体が流通する通路２１が行方向に並ぶことにより、流体の種別毎の通路２１の他端開口２２ｂが行単位で形成されている。【選択図】図６

Description

この発明は、熱交換器に関し、特に、流路開口が行列状に配列されたコアを備えた熱交換器に関する。

従来、流路開口が行列状に配列されたコアを備えた熱交換器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１では、複数の流路を有するコア部と、４つのヘッダ部と、一対の分配部とを備える熱交換器が開示されている。コア部の両端には、複数の流路に対する流体の入口または出口となる複数の開口が形成されている。各流路の開口は、コア部の表面において、行列状に配列されている。複数の流路は、第１流体を流通させる第１流路と、第２流体を流通させる第２流路と、の２種類で構成されている。コア部の表面において、第１流路の開口と、第２流路の開口とが、互い違いに市松模様状に配列されている。それぞれの開口は、矩形形状に形成されている。

分配部は、コア部の表面に設けられ、市松模様状に配列された複数の開口のうち、第１流路の開口を第１流体のヘッダ部に接続し、第２流路の開口を第２流体のヘッダ部に接続するように、各流路を別々のヘッダ部に接続する機能を有する。分配部は、それぞれの第２流路の開口と一対一で接続し、流路径を縮小しつつ直進する円筒形状の複数の第２流体用の通路と、複数の第２流体用の通路の間の隙間によって構成された第１流体用の通路と、を含む。これにより、第２流体は、第２流路の開口から第２流体用の通路を通って、第２流体のヘッダ部に流れる。第１流体は、第１流路の開口から第１流体用の通路を通って、第１流体のヘッダ部に流れる。

特開２０２０－４６１６１号公報

上記特許文献１では、分配部の第２流体用の通路をコア部の開口よりも流路径が縮小した円筒通路とすることで、隣り合う第２流体用の通路間に隙間を設け、その第２流体用の通路間の隙間によって第１流体用の通路を構築している。

このため、第２流体用の通路を通過する第２流体には、コア部の開口と分配部の第２流体用の通路との間の流路断面積の縮小に起因した圧力損失が発生するとともに、第２流体用の通路自体の流路断面積が小さいことに起因する圧力損失の増大も生じるため、第２流体の流通経路全体での圧力損失が増大してしまう。また、第１流体を通過させる第１流体用の通路は、円筒状の第２流体用の通路の隙間を縫うように蛇行した形状になるため、これによっても圧力損失の増大が生じる。そのため、複数種別の流体の流路開口がコア表面において混在する態様で形成される場合でも、流体の分配に伴う圧力損失の増大を抑制することが望まれる。

この発明は、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、この発明の１つの目的は、コア表面において複数種別の流路開口が混在する態様で形成される場合でも、流体の分配に伴う圧力損失の増大を抑制することが可能な熱交換器を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明による熱交換器は、複数種別の流体をそれぞれ流通させる複数の流路と、複数の流路のそれぞれに繋がる四角形状の複数の流路開口が行列状に配列されたコア表面と、を有するコア部と、行列状に配列されるとともに複数の流路開口のそれぞれと接続する複数の通路を含み、コア表面に配置された位相調整部と、を備え、複数の流路開口は、コア表面において、内部を流通する流体の種別毎の配列パターンが各列において同一であり、かつ、列毎の配列パターンの位相が非同一となるように配列されており、位相調整部の複数の通路は、複数の流路開口と接続する一端開口と、他端開口との間で、列毎の配列パターンの位相を揃えるように列方向に傾斜した傾斜通路からなる傾斜通路列を含み、位相調整部には、同一種別の流体が流通する通路が行方向に並ぶことにより、流体の種別毎の通路の他端開口が行単位で形成されている。

なお、「流体の種別」とは、熱交換器において互いに混合されないように別々に流される流体毎の区別である。「種別毎の配列パターン」とは、流体の種別で分類した流路開口の並び方の規則である。たとえば流体の種別がＡとＢとの２種類である場合、「Ａ、Ａ、Ｂ、Ａ、Ａ、Ｂ・・・」といった並び方の規則が、配列パターンである。「配列パターンの位相」とは、配列パターン内における各要素の位置を示す概念である。たとえば「Ａ、Ａ、Ｂ、・・・」という配列と、「Ａ、Ｂ、Ａ、・・・」という配列と、「Ｂ、Ａ、Ａ、・・・」という配列とは、互いに同じ配列パターンであるが位相が異なる。

この発明による熱交換器では、行列状に配列されるとともに複数の流路開口のそれぞれと接続する複数の通路を含む位相調整部をコア表面に配置し、位相調整部の複数の通路に、列毎の配列パターンの位相を揃えるように列方向に傾斜した傾斜通路からなる傾斜通路列を含めるので、コア表面では異なる種別の流路開口が混在する場合であっても、一部の流路開口の列を、列方向にずれた位置を通過する傾斜通路列と接続することができる。そのため、コア表面に行列状に配列された複数の流路開口において、流体の種別毎の配列パターンが各列において同一であれば、いずれかの列を基準として、基準列とは位相がずれた列の流路開口を傾斜通路列と接続することで、流路開口の各列の位相を基準列の位相と一致させることができる。そして、各列の配列パターンの位相が一致する結果、流体の種別毎の通路の他端開口が行単位で形成される。これにより、種別毎の流体の導入または導出を行単位で行うことができる。この構成によれば、種別毎の流体を別々に流通させるために通路間に隙間を形成する必要がないため、一方の通路の断面積を流路開口の断面積よりも縮小する必要がない。そのため、コア表面において複数種別の流路開口が混在する態様で形成される場合でも、流体の分配に伴う圧力損失の増大を抑制することができる。

また、上記特許文献１の分配部のような複雑形状は、積層造形法（いわゆる３Ｄプリンタ技術）で形成することが好ましいが、積層造形法では、四角形の流路開口から分配部の円筒形の通路へと変わる断面形状の変化部分では、造形時にひずみが生じ易く造形の難易度が高い。これに対して、本発明による熱交換器では、位相調整部に傾斜した傾斜通路列を設けるだけでよいので、断面形状を変化させないか、あるいは断面形状の変化を小さくすることができる。その結果、積層造形法による造形不良の発生リスクを効果的に低減できる。

上記発明による熱交換器において、好ましくは、複数の通路は、一端開口と他端開口との間で、列方向に傾斜せずに直進する直進通路からなる直進通路列と、傾斜通路列とを含み、傾斜通路列は、直進通路列に位相を一致させるように傾斜している。このように構成すれば、位相調整部において、位相の基準列に単純な直進通路列を設け、基準列から位相のずれた列に傾斜通路列を設けるだけで、コア表面の流路開口の各列の位相ずれを揃えることができる。そのため、位相調整部の構造が複雑化することを抑制できる。

この場合、好ましくは、複数の流路開口の各列は、第１列と、第１列に対して位相が１行分だけずれた第２列と、の２種類の列で構成され、傾斜通路列は、直進通路列に対して１行分だけ位相がずれるように列方向に傾斜している。このように構成すれば、１行分だけ位相がずれるように傾斜した傾斜通路列を設けるだけの単純な構造で、コア表面の流路開口の各列の位相ずれを揃えることができる。

上記発明による熱交換器において、好ましくは、複数の流路開口は、第１種別の流体を流通させる第１流路開口と、第２種別の流体を流通させる第２流路開口と、を含み、複数の流路開口の各列の配列パターンは、第１流路開口と第２流路開口とが列方向に交互に並ぶパターンであり、かつ、第１列と、第１列に対して位相が１行分だけずれた第２列とが行方向に交互に並ぶことにより、コア表面において、第１流路開口と第２流路開口とが行方向および列方向の両方で交互に並んでいる。このように構成すれば、第１種別の流体を流通させる流路は第２種別の流体を流通させる流路に囲まれ、第２種別の流体を流通させる流路は第１種別の流体を流通させる流路に囲まれる。そのため、コア部の各流路の伝熱面積を大きくすることができるので、熱交換性能を効果的に向上させることができる。その一方、コア表面において第１流路開口と第２流路開口とが市松模様状に配列されるので、種別毎の流体の導入および導出が難しくなるが、本発明によれば、位相調整部において、第１流路開口と接続する通路を行単位でまとめることができ、第２流路開口と接続する通路を別の行にまとめることができる。そのため、種別毎の流体の導入および導出を個々の流路単位ではなく、行単位で行えばよいため、圧力損失を増大させることなく、種別毎の流体の導入および導出を容易に行えるようになる。

上記発明による熱交換器において、好ましくは、傾斜通路列を構成するそれぞれの傾斜通路は、隣接する列の他の通路と位相を一致させるように傾斜した傾斜部を有し、傾斜部よりも他端開口側で、隣接する列の他の通路と行方向に連通し、複数列を行方向に横断する合流部を形成している。このように構成すれば、位相調整部の各通路において列毎の位相を揃えた後で、合流部において行方向に並んだ通路を相互に連通させることができる。そのため、流体の流通空間を大きくすることができるので、圧力損失が増大する事を効果的に抑制できる。また、コア表面において複数の流路開口を別々に通過する同一種別の流体が、合流部では混合された状態となるので、混合により流体の温度分布を均一化することができる。

この場合、好ましくは、複数の流路開口の各々は、列方向に沿って延びるとともに等しい長さを有する一対の辺を含み、複数の通路の各々は、一端開口において流路開口と同じ断面形状を有し、断面形状を維持しながら各列の位相を一致させるように構成されている。このように構成すれば、コア表面の流路開口の断面形状（開口形状）を維持したまま、位相調整部の各通路において列毎の位相を揃えることができる。そのため、圧力損失が増大する事を効果的に抑制できる。また、複数の流路開口の各々の一対の辺の長さが等しいので、列毎の位相を揃えた時に、行方向に並ぶ複数の通路同士の一対の辺の長さも揃えることができる。このため、合流部の断面において、各通路の辺の長さがばらつくことによって凹凸が形成されることを防止できる。

上記複数列を行方向に横断する合流部が形成される構成において、好ましくは、位相調整部は、コア表面と接続される第１面と、行方向に向かい合う第２面および第３面と、を含み、第１種別の流体を流通させる合流部の行方向の一端部が、第２面に形成された他端開口に接続し、第２種別の流体を流通させる合流部の行方向の他端部が、第３面に形成された他端開口に接続している。このように構成すれば、第１面から受け入れた流体を、第２面と第３面とに振り分けるように分配したり、第２面と第３面とからそれぞれ受け入れた流体を、第１面からコア部へ供給したりできる。この場合、流体の導入または導出のためのヘッダ部を、第２面と第３面とに設けることになる。仮に、いずれかの他端開口を第１面とは反対側の面に形成する場合には、位相調整部に対して第１面側にコア部が配置され、反対側の面にヘッダ部が配置され、コア部と位相調整部とヘッダ部とが直線状に並ぶことで熱交換器の全長が大きくなるが、他端開口が第２面と第３面とに設けられる本発明によれば、熱交換器の全長が大きくなることを抑制できる。

本発明によれば、上記のように、コア表面において複数種別の流路開口が混在する態様で形成される場合でも、流体の分配に伴う圧力損失の増大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。

熱交換器の全体を示した模式的な斜視図である。 図１に示した熱交換器の概略構造を説明するための模式的な断面図である。 熱交換器のコア部を示した模式的な斜視図である。 コア表面における流路開口の配置を示したコア表面の模式的な平面図である。 位相調整部を示した模式的な斜視図（Ａ）および（Ｂ）である。 位相調整部の傾斜通路列に沿った模式的な断面図である。 位相調整部の直進通路列に沿った模式的な断面図である。 一端開口の配列を示す模式図（Ａ）、傾斜部の形成位置における各通路の配列を示す模式図（Ｂ）、傾斜部の他端開口側端部における各通路の配列を示す模式図（Ｃ）である。 位相調整後の第１通路が配置された位置（行）における通路に沿った模式的な断面図である。 位相調整後の第２通路が配置された位置（行）における通路に沿った模式的な断面図である。 位相調整部における第１流体の流れを説明するための模式図である。 位相調整部における第２流体の流れを説明するための模式図である。 傾斜通路列において２行分だけ位相がずれる変形例を示した模式図である。 流路開口の形状の第１変形例（Ａ）および位相調整後の通路の断面（Ｂ）、流路開口の形状の第２変形例（Ｃ）および位相調整後の通路の断面（Ｄ）を示した図である。 位相調整部の第４面に他端開口が形成された第１変形例を示す模式的な斜視断面図（Ａ）および流体の流れを示す模式図（Ｂ）である。 位相調整部の第４面に他端開口が形成された第２変形例を示す模式的な斜視断面図（Ａ）、第１流体の流れを示す模式図（Ｂ）および第２流体の流れを示す模式図（Ｃ）である。 流体をＵターンさせる構造の変形例における、第１流体の流れを説明するための模式的な断面図である。 流体をＵターンさせる構造の変形例における、第２流体の流れを説明するための模式的な断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１～図１２を参照して、一実施形態による熱交換器１００について説明する。

（熱交換器の全体構成）
図１に示すように、熱交換器１００は、コア部１と、位相調整部２と、を備える。

コア部１は、両端が開放された矩形断面の筒状形状（図３参照）を有し、一端と他端との間で流体を流通させるように構成されている。コア部１は、複数種別の流体をそれぞれ流通させる。コア部１は、少なくとも第１流体４（第１種別の流体）と第２流体５（第２種別の流体）とを別々の流路１１（図２参照）に流通させ、第１流体４と第２流体５との間で熱交換を行うように構成されている。

位相調整部２は、コア部１の端部に設けられ、コア部１と位相調整部２との間で流体を流通させる。図１の例では、位相調整部２は、コア部１の一端と他端とに１つずつ設けられている。また、位相調整部２は、ヘッダ部（３ａ～３ｄ）と接続している。

ヘッダ部（３ａ～３ｄ）は、位相調整部２を介して、コア部１への流体の導入、またはコア部１からの流体の導出を行うように構成されている。図１の例では、熱交換器１００には、第１流体４の導入口６ａを備えるヘッダ部３ａ、第１流体４の導出口６ｂを備えるヘッダ部３ｂ、第２流体５の導入口６ｃを備えるヘッダ部３ｃ、第２流体５の導出口６ｄを備えるヘッダ部３ｄ、の４つのヘッダ部３ａ～３ｄが設けられている。

それぞれの位相調整部２は、第１流体４を流通させるヘッダ部（３ａまたは３ｂ）と、第２流体５を流通させるヘッダ部（３ｃまたは３ｄ）との、２つのヘッダ部と接続されている。位相調整部２は、第１流体４と第２流体５とを、別々に仕切られた通路を介して、流通させる。位相調整部２は、流体の種別毎に設けられたコア部１の各流路１１（図２参照）を、流体の種別毎に設けられたヘッダ部（３ａ～３ｄ）と別々に接続することで、流体を種別毎に別々に分配する機能を有する。

第１流体４について、ヘッダ部３ａが、導入口６ａから流入した第１流体４を、位相調整部２を介してコア部１の第１流路１１ａ（図２参照）に供給する。ヘッダ部３ｂが、コア部１の第１流路１１ａ（図２参照）から流出した第１流体４を、位相調整部２を介して導出口６ｂへ送り出す。

また、第２流体５について、ヘッダ部３ｃが、導入口６ｃから流入した第２流体５を、位相調整部２を介してコア部１の第２流路１１ｂ（図２参照）に供給する。ヘッダ部３ｄが、コア部１の第２流路１１ｂ（図２参照）から流出した第２流体５を、位相調整部２を介して導出口６ｄへ送り出す。

図２は、各位相調整部２のうち、ヘッダ部３ａとヘッダ部３ｂとに連通する通路の断面を示している。図２では、各位相調整部２がヘッダ部３ｃとヘッダ部３ｄとに連通していないように図示されているが、各位相調整部２は、図２の断面とは異なる断面に現れる通路において、ヘッダ部３ｃとヘッダ部３ｄとに連通している。位相調整部２の構造については、後述する。

図１および図２の例では、熱交換器１００は、第１流体４および第２流体５を、それぞれコア部１の一端から他端に向けて流通させて熱交換を行う、並行流型の熱交換器として構成されている。並行流型とは、熱交換を行う流体同士がコア部１内で同じ方向に向けて流通する方式のことである。

次に、熱交換器１００の各部の詳細な構造を説明する。

（コア部の構造）
図３に示すように、コア部１は、複数種別の流体をそれぞれ流通させる複数の流路１１と、複数の流路１１のそれぞれに繋がる複数の流路開口１３が行列状に配列されたコア表面１２ａ、１２ｂと、を有する。複数の流路１１は、それぞれ、管状構造を有する。

図３に示すコア部１は、直方体形状を有する。各流路１１は、コア部１の一端からコア部１の他端までコア部１を貫通するように設けられている。これにより、コア部１の一端側のコア表面１２ａと、コア部１の他端側のコア表面１２ｂとにおいて、流体の入口または出口となる複数の流路開口１３が形成されている。

１つの流路１１は、１つの入口（流路開口１３）と１つの出口（流路開口１３）とを有した管路である。つまり、流路１１は、途中で分岐または合流することがない。個々の流路１１（流路開口１３）は、隔壁１６を介して区画されている。コア部１は、管状部材（チューブ）の集合体ではなく、隣り合う流路１１同士が隔壁１６を共有する構造の単一の成形品である。

複数の流路１１は、全体として所定方向に延びるように形成されている。図３において、所定方向は、コア部１の一端と他端とを結ぶ方向である。以下、所定方向をＺ方向とする。Ｚ方向と直交する面内で、互いに直交する２方向を、それぞれＸ方向、Ｙ方向とする。ここで、Ｘ方向は、各コア表面１２ａ、１２ｂにおいて行列状に配列された流路開口１３の行方向（行に沿った方向）とし、Ｙ方向は、行列状に配列された流路開口１３の列方向（列に沿った方向）とする。

図３では、流路１１の簡単な構成例として、個々の流路１１が、Ｚ方向に直線状に延びる例を示している。なお、個々の流路１１は、コア表面１２ａ（１２ｂ）における流路開口１３の形状（四角形状）および配列（行列状配列）が特定されている他は、特に限定されない。個々の流路１１のコア部１内における経路および断面形状は任意である。

本実施形態では、コア部１を流れる流体の種別数は「２」である。第１種別および第２種別の流体は、一方が高温流体であり、他方が低温流体である。高温流体は、低温流体よりも高温で、低温流体との熱交換によって熱を放出する流体である。低温流体は、高温流体よりも低温で、高温流体との熱交換によって熱を吸収する流体である。複数の流路１１は、第１種別の第１流体４を流通させる複数の第１流路１１ａと、第１流体４と熱交換する第２種別の第２流体５を流通させる複数の第２流路１１ｂと、を含む。

図４に示すように、本実施形態では、複数の流路開口１３の各々は、四角形状を有する。より具体的には、複数の流路開口１３の各々は、列方向（Ｙ方向）に沿って延びるとともに等しい長さを有する一対の辺１４ａを含む。一対の辺１４ａは、いずれも、列方向に沿って平行に延びる。図４の例では、複数の流路開口１３の各々は、長方形形状を有する。複数の流路開口１３の各々は、行方向に沿って平行に延びるとともに等しい長さを有する一対の辺１４ｂを含む。辺１４ａと辺１４ｂとが直角に交わる。なお、本明細書における長方形形状は、各辺（１４ａ、１４ｂ）の長さが同一である場合（つまり、正方形）を含む概念とする。

また、複数の流路開口１３の各々は、行方向（Ｘ方向）に沿って一定のピッチで配列されている。複数の流路開口１３の各々は、列方向（Ｙ方向）に沿って一定のピッチで配列されている。

本実施形態では、複数の流路開口１３は、コア表面１２ａ（１２ｂ）において、内部を流通する流体の種別毎の配列パターンが各列において同一であり、かつ、列毎の配列パターンの位相が非同一となるように配列されている。流路開口１３の列とは、列方向（Ｙ方向）に沿って並ぶ複数の流路開口１３のまとまりのことである。流路開口１３の行とは、行方向（Ｘ方向）に沿って並ぶ複数の流路開口１３のまとまりのことである。

なお、図４において、図４の上方から順に１行目、２行目、・・・とする。図４の左方から順に、１列目、２列目、・・・とする。コア表面１２ａ（１２ｂ）において、流路開口１３は、Ｍ行Ｎ列で配列されているとする。

図４に示す例では、複数の流路開口１３の各列は、第１列１５ａと、第１列１５ａに対して位相が１行分だけずれた第２列１５ｂと、の２種類の列で構成されている。

まず、複数の流路開口１３は、第１種別の流体（第１流体４）を流通させる第１流路開口１３ａと、第２種別の流体（第２流体５）を流通させる第２流路開口１３ｂと、を含む。図４では、便宜的に、第１流路開口１３ａにハッチングを付して図示している。複数の流路開口１３の各列の配列パターンは、配列パターンの要素である第１流路開口１３ａと第２流路開口１３ｂとの並び方によって決まる。本実施形態では、複数の流路開口１３の各列の配列パターンは、第１流路開口１３ａと第２流路開口１３ｂとが列方向（Ｙ方向）に１つずつ交互に並ぶパターンである。

そして、本実施形態では、第１列１５ａと、第１列１５ａに対して位相が１行分だけずれた第２列１５ｂとが行方向に交互に並んでいる。これにより、コア表面１２ａ（１２ｂ）において、第１流路開口１３ａと第２流路開口１３ｂとが行方向および列方向の両方で１つずつ交互に並んでいる。このため、本実施形態では、コア表面１２ａ（１２ｂ）において、第１流路開口１３ａと第２流路開口１３ｂとが、市松模様状（チェッカーボードパターン）に配列されている。

このように、図４の例では、流路開口１３の各列の配列パターンは、どの列も同一であり、第１流路開口１３ａと第２流路開口１３ｂとが交互に並ぶパターンである。一方、配列パターンの位相については、奇数列の第１列１５ａは１行目に第１流路開口１３ａが配置される位相であり、偶数列の第２列１５ｂは１行目に第２流路開口１３ｂが配置される位相である。したがって、複数の流路開口１３は、列毎の配列パターンの位相が非同一となるように配列されている。

なお、同一の配列パターンで生じ得る位相の数は、配列パターンによって異なりうる。図４の配列パターンでは、第１流路開口１３ａと第２流路開口１３ｂとが１つずつ交互に並ぶパターンであるため、生じ得る位相の数は２である。たとえば流体の種別をＡ、Ｂとして、Ａ、Ａ、Ｂ、Ａ、Ａ、Ｂ、・・・という配列パターンである場合、１行目から順に「Ａ、Ａ、Ｂ」となる位相と、「Ａ、Ｂ、Ａ」となる位相と、「Ｂ、Ａ、Ａ」となる位相との、３種類の位相がありうる。

（位相調整部）
次に、位相調整部２の構成を説明する。図２に示したように、位相調整部２は、コア部１の一端または他端に設けられ、コア部１の各流路１１と連通するように構成されている。位相調整部２は、図３に示したコア部１の一端側のコア表面１２ａまたは他端側のコア表面１２ｂの全面を覆うように、コア表面（コア表面１２ａまたは他端側のコア表面１２ｂ）に配置されている。

本実施形態において、コア部１の一端側（コア表面１２ａ）に設けられる位相調整部２と、コア部１の他端側（コア表面１２ｂ）に設けられる位相調整部２とは、実質的に同一構造を有する。そのため、以下では、２つの位相調整部２に共通する構造についてはまとめて、一端側（コア表面１２ａ）に設けられる１つの位相調整部２の構造について説明する。

図５に示すように、位相調整部２は、コア表面１２ａ（１２ｂ）と接続される第１面２０ａと、行方向（Ｘ方向）に向かい合う第２面２０ｂおよび第３面２０ｃと、を含む。位相調整部２は、全体として概ね直方体形状に形成されている。

位相調整部２は、行列状に配列されるとともに複数の流路開口１３のそれぞれと接続する複数の通路２１を含む。複数の通路２１は、複数の流路開口１３と一対一で接続するように、複数の流路開口１３と同数設けられている。そのため、複数の流路開口１３と同様、複数の通路２１は、流体の種別毎に設けられている。つまり、複数の通路２１は、第１流路開口１３ａと接続する第１通路２１ａと、第２流路開口１３ｂと接続する第２通路２１ｂと、を含む。

また、個々の通路２１は、一端開口２２ａと、他端開口２２ｂとを含む。複数の通路２１の各々は、一端開口２２ａにおいて、コア表面１２ａ（１２ｂ）のいずれかの流路開口１３と接続する。このため、各通路２１の一端開口２２ａは、位相調整部２の第１面２０ａに形成され、第１面２０ａにおいて行列状に配列されている。第１面２０ａにおいて、一端開口２２ａは、コア表面１２ａ（１２ｂ）の流路開口１３と同じく、Ｍ行Ｎ列で配列されている。各一端開口２２ａは、行方向（Ｘ方向）に沿って、複数の流路開口１３のピッチと等しい一定のピッチで配列されている。各一端開口２２ａは、列方向（Ｙ方向）に沿って、複数の流路開口１３のピッチと等しい一定のピッチで配列されている。また、各通路２１の一端開口２２ａは、流路開口１３と同じ断面形状（同じ開口形状）を有する。後述するように、各通路２１の他端開口２２ｂは、位相調整部２の第２面２０ｂ（図５（Ａ）参照）または第３面２０ｃ（図５（Ｂ）参照）に形成されている。

位相調整部２の複数の通路２１は、列単位で構造が異なる。具体的には、位相調整部２の複数の通路２１は、列方向（Ｙ方向）に傾斜した傾斜通路ＡＰからなる傾斜通路列２３ａ（図６参照）と、列方向に傾斜せずに直進する直進通路ＳＰからなる直進通路列２３ｂ（図７参照）と、を含む。本実施形態では、位相調整部２の複数の通路２１の各列は、傾斜通路列２３ａと、直進通路列２３ｂと、の２種類で構成される。傾斜通路列２３ａを構成する通路２１は、全て傾斜通路ＡＰである。直進通路列２３ｂを構成する通路２１は、全て直進通路ＳＰである。なお、図６および図７では、便宜的に、コア部１（コア表面１２ａ）と位相調整部２（第１面２０ａ）とを、分離させた態様で図示している。

図７に示すように、直進通路列２３ｂを構成する各直進通路ＳＰは、一端開口２２ａと他端開口２２ｂとの間で、列方向（Ｙ方向）に傾斜せずに直進する。各直進通路ＳＰは、第１面２０ａで流路開口１３と接続する一端開口２２ａから、そのままＺ方向に真っ直ぐ延びている。

したがって、直進通路列２３ｂのうち、１行目に位置する直進通路ＳＰは、コア表面１２ａ（またはコア表面１２ｂ）における１行目の流路開口１３（図４参照）と接続し、列方向に沿った位置が変化せずに、そのまま１行目の位置を維持する。同じように、２行目に位置する直進通路ＳＰは、２行目の流路開口１３と接続し、２行目の位置を維持する。最終行（Ｍ行目）に位置する直進通路ＳＰは、Ｍ行目の流路開口１３と接続し、Ｎ行目の位置を維持する。

図６に示すように、傾斜通路列２３ａを構成する各傾斜通路ＡＰは、一端開口２２ａと、他端開口２２ｂとの間で、列毎の配列パターンの位相を揃えるように列方向（Ｙ方向）に傾斜している。つまり、傾斜通路列２３ａを構成するそれぞれの傾斜通路ＡＰは、隣接する列の他の通路２１と位相を一致させるように傾斜した傾斜部２４を有している。これにより、傾斜通路列２３ａは、直進通路列２３ｂに位相を一致させるように傾斜している。

本実施形態では、図４に示した通り、コア部１の流路開口１３が、第１列１５ａと、第１列１５ａに対して位相が１行分だけずれた第２列１５ｂとで構成されているため、図６の傾斜通路列２３ａは、直進通路列２３ｂに対して１行分だけ位相がずれるように列方向に傾斜している。

傾斜通路列２３ａのうち、１行目に位置する傾斜通路ＡＰは、コア表面１２ａ（またはコア表面１２ｂ）における１行目の流路開口１３と接続する。１行目に位置する傾斜通路ＡＰは、１行分位相がずれることによって、０行目に相当する、流路開口１３の行列状配列からはみ出した位置へ傾斜している。

同じように、２行目に位置する傾斜通路ＡＰは、２行目の流路開口１３と接続し、１行目の流路開口１３と同じ位置まで、列方向（Ｙ方向）に沿って傾斜している。最終行（Ｍ行目とする）に位置する傾斜通路ＡＰは、Ｍ行目の流路開口１３と接続し、（Ｍ－１）行目の流路開口１３と同じ位置まで、列方向に沿って傾斜している。

このため、コア部１の流路開口１３がＭ行で配列される場合に、位相調整部２の各通路２１は、一端開口２２ａではＭ行で配列される一方で、他端開口では行数が１行分増えて、行数がＭ＋１となる。

図８（Ａ）に示すように、位相調整部２の第１面２０ａにおける各通路２１の一端開口２２ａは、接続するコア表面１２ａの流路開口１３（図４参照）と同じ配列になっている。すなわち、第１面２０ａにおける各通路２１の各列の配列パターンは、第１流路開口１３ａと接続する第１通路２１ａと、第２流路開口１３ｂと接続する第２通路２１ｂとが、列方向に交互に並ぶパターンである。第１面２０ａでは、第１列（奇数列）と、第１列に対して位相が１行分だけずれた第２列（偶数列）とが行方向に交互に並んでいる。つまり、第１面２０ａにおいて、第１通路２１ａと、第２通路２１ｂとが、行方向および列方向の両方で１つずつ交互に並んでおり、市松模様状の配列になっている。図８では、第１通路２１ａにハッチングを付して示している。

図８では、奇数列が傾斜通路列２３ａであり、偶数列が直進通路列２３ｂである例を示している。したがって、奇数列の傾斜通路列２３ａに属する各通路２１は、図４に示したコア表面１２ａ（１２ｂ）の奇数列の第１列１５ａに属する各流路開口１３と、それぞれ接続する。偶数列の直進通路列２３ｂに属する各通路２１は、図４に示したコア表面１２ａ（１２ｂ）の偶数列の第２列１５ｂに属する各流路開口１３と、それぞれ接続する。

図８（Ｂ）に示すように、各傾斜通路列２３ａの傾斜部２４（図６参照）の形成位置におけるＸＹ方向断面では、奇数列の各傾斜通路列２３ａを構成する各傾斜通路ＡＰの断面が、直進通路列２３ｂと比較して列方向（図８（Ｂ）の上方向）にずれた位置に現れている。

そして、各傾斜通路列２３ａの傾斜部２４を通過した後、つまり傾斜部２４の他端開口２２ｂ側端部の位置におけるＸＹ方向断面では、図８（Ｃ）に示すように、奇数列の各傾斜通路ＡＰが、初期位置（第１面２０ａにおける位置）よりも１行分だけ列方向にずれた位置を通過する。

このように、各傾斜通路列２３ａの列方向に沿った位相が１行分ずれた結果、偶数列（直進通路列２３ｂ）の位相と、奇数列（傾斜通路列２３ａ）の位相とが、一致する。

したがって、図８（Ｃ）では、０行目、２行目、４行目、６行目の偶数行では、第１流路開口１３ａと接続する第１通路２１ａ（つまり、第１種別の第１流体４を流通させる通路）が行方向に沿って並んでいる。１行目、３行目、５行目の奇数行では、第２流路開口１３ｂと接続する第２通路２１ｂ（つまり、第２種別の第２流体５を流通させる通路）が行方向に沿って並んでいる。なお、図８では、説明の便宜のため、行数Ｍ＝６、列数Ｎ＝８で図示している。

このようにして、本実施形態の位相調整部２は、同一種別の流体を流通させる通路２１が行方向に並ぶように各列の配列パターンの位相を一致させる。

なお、図８に示したように、本実施形態では、複数の通路２１の各々は、一端開口２２ａ（図８（Ａ）参照）において流路開口１３（図４参照）と同じ断面形状を有し、断面形状を維持しながら各列の位相を一致させるように構成されている。各通路２１は、少なくとも、傾斜部２４の他端開口側端部（図８（Ｃ）参照）の位置まで、断面形状を維持したまま延びる。複数の通路２１の各々は、一端開口２２ａ（図８（Ａ）参照）において流路開口１３（図４参照）の配列ピッチと同じピッチで配列され、配列ピッチを維持しながら各列の位相を一致させるように構成されている。各通路２１は、少なくとも、傾斜部２４の他端開口側端部（図８（Ｃ）参照）の位置まで、配列ピッチを維持したまま延びる。

なお、傾斜部２４よりも他端開口２２ｂ側の位置では、各傾斜通路列２３ａの列方向に沿った位相が１行分ずれた結果、新たに形成された０行目の奇数列だけに傾斜通路ＡＰが配置され、０行目の偶数列には直進通路ＳＰが配置されていない。同様に、最終行（図８では６行目）の偶数列だけに直進通路ＳＰが配置され、最終行の奇数列には傾斜通路ＡＰが配置されていない。

次に、位相調整部２の各通路２１の他端開口２２ｂ側の構造について説明する。

図８（Ｃ）に示した通り、位相調整部２の各通路２１は、同一種別の流体が流通する通路２１が行方向に並ぶように位相が揃えられる。これにより、本実施形態の位相調整部２には、同一種別の流体が流通する通路２１が行方向（Ｘ方向）に並ぶことにより、流体の種別毎の通路２１の他端開口２２ｂ（図５参照）が行単位で形成されている。

より具体的には、図９および図１０に示すように、傾斜通路列２３ａを構成するそれぞれの傾斜通路ＡＰは、傾斜部２４よりも他端開口２２ｂ側で、隣接する列の他の通路２１（直進通路ＳＰ）と行方向に連通し、複数列を行方向に横断する合流部２５を形成している。なお、図９および図１０では、便宜的に、コア部１（コア表面１２ａ）と位相調整部２（第１面２０ａ）とを、分離させた態様で図示している。

図９は、位相調整部２における偶数行の各通路２１が通るＸＺ断面の模式図である。合流部２５は、同一の行における、奇数列の各傾斜通路ＡＰと、偶数列の各直進通路ＳＰと、を横断するように設けられ、これらの各直進通路ＳＰと各傾斜通路ＡＰとに並列的に接続している。

偶数列の直進通路ＳＰは、一端開口２２ａからそのまま直進して、合流部２５に接続している。奇数列の傾斜通路ＡＰは、一端開口２２ａの直後に傾斜部２４によって１行分Ｙ方向にずれる方向へ延びる（図６参照）。そのため、図９に示した行（ｍ行目とする）の合流部２５には、（ｍ＋１）行目の一端開口２２ａからｍ行目へずれてきた傾斜通路ＡＰの傾斜部２４が接続している。図９では、ｍ行目の傾斜部２４と、（ｍ＋１）行目の傾斜部２４とを仕切る傾斜隔壁２６が傾斜通路ＡＰの断面に現れている。このようにして、ｍ行目の直進通路ＳＰと、（ｍ＋１）行目からｍ行目に遷移した傾斜通路ＡＰとが、それぞれ合流部２５に接続している。

合流部２５は、行方向（Ｘ方向）に延びて、位相調整部２の第２面２０ｂまたは第３面２０ｃのいずれかに開口している。この合流部２５が接続する開口が、他端開口２２ｂである。本実施形態では、位相調整された複数の通路２１が合流部２５に接続するため、合流部２５の端部において、複数の通路２１の他端をまとめた１つの大型の他端開口２２ｂが構成されている。

図９に示すように、第１種別の流体（第１流体４）を流通させる合流部２５の行方向の一端部が、第２面２０ｂに形成された他端開口２２ｂに接続している。つまり、図８（Ｃ）に示した偶数行（０行、２、４、６行目）の通路２１の合流部２５は、それぞれ第２面２０ｂに形成された各行の他端開口２２ｂに繋がっている。そして、第２面２０ｂに形成された各他端開口２２ｂは、第１流体４を流通させるヘッダ部３ｂに接続している。

そして、図１０に示すように、第２種別の流体（第２流体５）を流通させる合流部２５の行方向の他端部が、第３面２０ｃに形成された他端開口２２ｂに接続している。図１０は、図８（Ｃ）に示した奇数行（１、３、５行目）の通路２１の合流部２５を示し、それぞれ第３面２０ｃに形成された各行の他端開口２２ｂに繋がっている。そして、第３面２０ｃに形成された各他端開口２２ｂは、第２流体５を流通させるヘッダ部３ｄに接続している。

合流部２５の端部が接続する他端開口２２ｂは、個々の通路２１の流路幅よりも大きい開口幅（図９、図１０におけるＺ方向の幅）を有している。

なお、図示を省略するが、図８（Ｃ）の０行目では、偶数列の直進通路ＳＰが存在せず、奇数列で１行目の一端開口２２ａと繋がる傾斜通路ＡＰだけが合流部２５に接続する。偶数列の直進通路ＳＰに対応する箇所は隔壁によって仕切られる。同様に、図８（Ｃ）の最終行では、奇数列の傾斜通路ＡＰが存在せず、偶数列で最終行の一端開口２２ａと繋がる直進通路ＳＰだけが合流部２５に接続する。奇数列の傾斜通路ＡＰは、１行分ずれた（Ｍ－１）行の合流部２５に接続する。

（流体の流れ）
以上から、図１１に示すように、第１流体４は、コア表面１２ａ（コア表面１２ｂ）においては、市松模様状に互い違いに配列された各第１流路開口１３ａを通過する。第１列１５ａに属する第１流路開口１３ａを流れる第１流体４は、位相調整部２における傾斜通路列２３ａの第１通路２１ａに流入し、１行分だけずれた行を流れる。第２列１５ｂに属する第１流路開口１３ａを流れる第１流体４は、位相調整部２における直進通路列２３ｂの第１通路２１ａに流入し、同じ行を直進する。これにより、各列における第１流路開口１３ａを流れる第１流体４は、位相調整部２の偶数行の通路２１にそれぞれ集約され、偶数行の合流部２５を通過して偶数行の他端開口２２ｂから流出する。

図１２に示すように、第２流体５は、コア表面１２ａ（コア表面１２ｂ）においては、市松模様状に互い違いに配列された各第２流路開口１３ｂを通過する。第１列１５ａに属する第２流路開口１３ｂを流れる第２流体５は、傾斜通路列２３ａの第２通路２１ｂに流入し、１行分だけずれた行を流れる。第２列１５ｂに属する第２流路開口１３ｂを流れる第２流体５は、位相調整部２における直進通路列２３ｂの第２通路２１ｂに流入し、同じ行を直進する。これにより、各列における第２流路開口１３ｂを流れる第２流体５は、位相調整部２の奇数行の通路２１にそれぞれ集約され、奇数行の合流部２５を通過して奇数行の他端開口２２ｂから流出する。

ここではコア部１からの流体が位相調整部２を介して流出する場合について説明したが、図２に示したヘッダ部３ａ（３ｃ）からの流体が位相調整部２を介してコア部１に流入する場合では、各行の他端開口２２ｂから流入した流体が、位相調整部２において市松模様状の個別の通路２１に分配される。流体が流入する場合の流れは、図１１、図１２における矢印を逆方向に辿る経路となる。

すなわち、位相調整部２では、いずれかの偶数行の他端開口２２ｂを介して合流部２５に流入した第１流体４（図１１参照）が、その合流部２５に接続する個々の直進通路ＳＰおよび傾斜通路ＡＰに流入する。そして、各直進通路ＳＰに流入した流体は、コア表面１２ｂにおける同じ行の第１流路開口１３ａに流入する。各傾斜通路ＡＰに流入した流体は、１行分だけ位相がずれて、コア表面１２ｂにおける１行分だけ位相がずれた行の第１流路開口１３ａに流入する。

同じように、いずれかの奇数行の他端開口２２ｂを介して合流部２５に流入した第２流体５が、その合流部２５に接続する個々の直進通路ＳＰおよび傾斜通路ＡＰに流入する。そして、各直進通路ＳＰに流入した流体は、コア表面１２ｂにおける同じ行の第２流路開口１３ｂに流入する。各傾斜通路ＡＰに流入した流体は、１行分だけ位相がずれて、コア表面１２ｂにおける１行分だけ位相がずれた行の第２流路開口１３ｂに流入する。

この結果、位相調整部２では行単位で区分されて流入した種別毎の流体が、コア部１における市松模様状の各流路開口１３へ分配されることになる。

本実施形態の熱交換器１００は、以上のように構成されている。

熱交換器１００のコア部１、位相調整部２およびヘッダ部３の各々は、たとえば、積層造形法によって形成された立体構造物としてされうる。より具体的には、積層造形法は、粉末積層造形法である。粉末積層造形法は、粉末材料を層状に敷き詰め、造形すべき箇所にレーザや電子ビームなどを照射して溶融、凝固させることによって層状の造形部分を形成する処理を、積層方向（造形方向）に繰り返し、層状の造形部分を積層方向に積み重ねて立体構造を造形する手法である。粉末材料は、鉄系、銅系、チタン系、アルミニウム系などの金属材料であり、重量、機械的強度、伝熱性能など観点から、たとえばアルミニウム（またはアルミニウム合金）などが好ましい。

本実施形態では、コア部１、位相調整部２および４つのヘッダ部３が、それぞれ、積層造形法によって別々に形成（個別の単一部品として形成）された後、相互に接合されることによって熱交換器１００として構成されうる。また、コア部１、位相調整部２およびヘッダ部３を含む熱交換器１００の全体が、積層造形法によって一体的に形成されうる。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、行列状に配列されるとともに複数の流路開口１３のそれぞれと接続する複数の通路２１を含む位相調整部２をコア表面１２ａ（１２ｂ）に配置し、位相調整部２の複数の通路２１に、列毎の配列パターンの位相を揃えるように列方向に傾斜した傾斜通路ＡＰからなる傾斜通路列２３ａを含めるので、コア表面１２ａ（１２ｂ）では異なる種別の流路開口１３が混在する場合であっても、一部の流路開口１３の列を、列方向にずれた位置を通過する傾斜通路列２３ａと接続することができる。そのため、コア表面１２ａ（１２ｂ）に行列状に配列された複数の流路開口１３において、流体の種別毎の配列パターンが各列において同一であれば、いずれかの列を基準として、基準列とは位相がずれた列の流路開口１３を傾斜通路列２３ａと接続することで、流路開口１３の各列の位相を基準列の位相と一致させることができる。そして、位相調整部２における複数の通路２１では、各列の配列パターンの位相が一致する結果、流体の種別毎の通路（２１ａ、２１ｂ）の他端開口２２ｂが行単位で形成される。これにより、種別毎の流体の導入または導出を行単位で行うことができる。この構成によれば、種別毎の流体を別々に流通させるために通路２１間に隙間を形成する必要がないため、一方の通路２１の断面積を流路開口１３の断面積よりも縮小する必要がない。そのため、コア表面１２ａ（１２ｂ）において複数種別の流路開口１３が混在する態様で形成される場合でも、流体の分配に伴う圧力損失の増大を抑制することができる。

また、本実施形態による熱交換器１００では、位相調整部２に傾斜した傾斜通路列２３ａを設けるだけでよいので、断面形状を変化させないか、あるいは断面形状の変化を小さくすることができる。その結果、積層造形法による造形不良の発生リスクを効果的に低減できる。

また、本実施形態では、上記のように、複数の通路２１は、一端開口２２ａと他端開口２２ｂとの間で、列方向に傾斜せずに直進する直進通路ＳＰからなる直進通路列２３ｂと、傾斜通路列２３ａとを含み、傾斜通路列２３ａは、直進通路列２３ｂに位相を一致させるように傾斜している。このように構成すれば、位相調整部２において、位相の基準列に単純な直進通路列２３ｂを設け、基準列から位相のずれた列に傾斜通路列２３ａを設けるだけで、コア表面１２ａ（１２ｂ）の流路開口１３の各列の位相ずれを揃えることができる。そのため、位相調整部２の構造が複雑化することを抑制できる。

また、本実施形態では、上記のように、複数の流路開口１３の各列は、第１列１５ａと、第１列１５ａに対して位相が１行分だけずれた第２列１５ｂと、の２種類の列で構成され、傾斜通路列２３ａは、直進通路列２３ｂに対して１行分だけ位相がずれるように列方向に傾斜しているので、１行分だけ位相がずれるように傾斜した傾斜通路列２３ａを設けるだけの単純な構造で、コア表面１２ａ（１２ｂ）の流路開口１３の各列の位相ずれを揃えることができる。

また、本実施形態では、上記のように、複数の流路開口１３は、第１種別の流体を流通させる第１流路開口１３ａと、第２種別の流体を流通させる第２流路開口１３ｂと、を含み、複数の流路開口１３の各列の配列パターンは、第１流路開口１３ａと第２流路開口１３ｂとが列方向に交互に並ぶパターンであり、かつ、第１列１５ａと、第１列１５ａに対して位相が１行分だけずれた第２列１５ｂとが行方向に交互に並ぶことにより、コア表面１２ａ（１２ｂ）において、第１流路開口１３ａと第２流路開口１３ｂとが行方向および列方向の両方で交互に並んでいるので、第１種別の流体を流通させる流路１１は第２種別の流体を流通させる流路１１に囲まれ、第２種別の流体を流通させる流路１１は第１種別の流体を流通させる流路１１に囲まれる。そのため、コア部１の各流路１１の伝熱面積を増大させることができるので、熱交換性能を効果的に向上させることができる。その一方、コア表面１２ａ（１２ｂ）において第１流路開口１３ａと第２流路開口１３ｂとが市松模様状に配列されるので、種別毎の流体の導入および導出が難しくなるが、本実施形態によれば、位相調整部２において、第１流路開口１３ａと接続する通路２１を行単位でまとめて他端開口２２ｂに接続でき、第２流路開口１３ｂと接続する通路２１を別の行にまとめて他端開口２２ｂに接続できる。そのため、圧力損失を増大させることなく、種別毎の流体の導入および導出を容易に行えるようになる。

また、本実施形態では、上記のように、傾斜通路列２３ａを構成するそれぞれの傾斜通路ＡＰは、隣接する列の他の通路２１と位相を一致させるように傾斜した傾斜部２４を有し、傾斜部２４よりも他端開口２２ｂ側で、隣接する列の他の通路２１と行方向に連通し、複数列を行方向に横断する合流部２５を形成しているので、位相調整部２の各通路２１において列毎の位相を揃えた後で、合流部２５において行方向に並んだ通路２１を相互に連通させることができる。そのため、流体の流通空間を大きくすることができるので、圧力損失が増大する事を効果的に抑制できる。また、コア表面１２ａ（１２ｂ）において複数の流路開口１３を別々に通過する同一種別の流体が、合流部２５では混合された状態となるので、混合により流体の温度分布を均一化することができる。

また、本実施形態では、上記のように、複数の流路開口１３の各々は、列方向に沿って延びるとともに等しい長さを有する一対の辺を含み、複数の通路２１の各々は、一端開口２２ａにおいて流路開口１３と同じ断面形状を有し、断面形状を維持しながら各列の位相を一致させるように構成されているので、コア表面１２ａ（１２ｂ）の流路開口１３の断面形状（開口形状）を維持したまま、位相調整部２の各通路２１において列毎の位相を揃えることができる。そのため、圧力損失が増大する事を効果的に抑制できる。また、複数の流路開口１３の各々の一対の辺の長さが等しいので、列毎の位相を揃えた時に、行方向に並ぶ複数の通路２１同士の一対の辺の長さも揃えることができる。このため、合流部２５の断面において、各通路２１の辺の長さがばらつくことによって凹凸が形成されることを防止できる。

また、本実施形態では、上記のように、位相調整部２は、コア表面１２ａ（１２ｂ）と接続される第１面２０ａと、行方向に向かい合う第２面２０ｂおよび第３面２０ｃと、を含み、第１種別の流体を流通させる合流部２５の行方向の一端部が、第２面２０ｂに形成された他端開口２２ｂに接続し、第２種別の流体を流通させる合流部２５の行方向の他端部が、第３面２０ｃに形成された他端開口２２ｂに接続しているので、第１面２０ａから受け入れた流体を、第２面２０ｂと第３面２０ｃとに振り分けるように分配したり、第２面２０ｂと第３面２０ｃとからそれぞれ受け入れた流体を、第１面２０ａからコア部１へ供給したりできる。この場合、流体の導入または導出のためのヘッダ部を、第２面２０ｂと第３面２０ｃとに設けることになる。仮に、いずれかの他端開口２２ｂを第１面２０ａとは反対側の面に形成する場合には、位相調整部２に対して第１面２０ａ側にコア部１が配置され、反対側の面にヘッダ部が配置され、コア部１と位相調整部２とヘッダ部とが直線状に並ぶことで熱交換器１００の全長が大きくなるが、他端開口２２ｂが第２面２０ｂと第３面２０ｃとに設けられる本実施形態の構成によれば、熱交換器１００の全長が大きくなることを抑制できる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、第１流体４と第２流体５との２種別の流体を扱う熱交換器１００の例を示したが、本発明はこれに限られない。流体の種別数は、３以上であってもよい。たとえば高温流体として、Ａ流体とＢ流体とをコア部１に流通させ、低温流体としてＣ流体をコア部１に流通させ、Ａ流体とＢ流体とをＣ流体と熱交換させる構成であってもよい。この場合、コア部１には、図１３に示すように、流体の種別毎に第１～第３の流路開口１３（図１３のＡ～Ｃ）が形成される。同じく、位相調整部２には、流体の種別毎に第１～第３の通路２１（図１３のＡ～Ｃ）が形成される。

また、上記実施形態では、傾斜通路列２３ａが、直進通路列２３ｂに対して１行分だけ位相がずれる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば図１３に示すように、Ａ流体、Ｂ流体、Ｃ流体の３種別で、流路開口１３の各列が、位相が異なる第１列１１１、第２列１１２、第３列１１３を含むとする。この場合、位相調整部２では、第２列１１２の位相を傾斜通路列１２３によって１行分ずらし、第３列１１３の位相を傾斜通路列１２４によって２行分ずらすことで、各列の位相を第１列１１１の位相に一致させることができる。このように、傾斜通路列の位相を２行分以上ずらしてもよい。

また、上記実施形態では、位相調整部２の各行に合流部２５を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、位相調整後に行方向に並んだ各通路２１が合流せずに、別々の他端開口２２ｂに接続してもよい。この場合、個々の通路２１の他端開口２２ｂが、行方向に沿って並ぶ構成（図１５（Ａ）参照）であってもよい。

また、上記実施形態では、複数の流路開口１３の各々が、長方形状（正方形を含む）を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の流路開口１３の各々が、長方形状以外の形状を有していてもよい。たとえば図１４（Ａ）は平行四辺形の流路開口１３の配列を示し、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）に対応した位相調整後の各通路２１の断面形状を示す。図１４（Ｃ）は台形の流路開口１３の配列を示し、図１４（Ｄ）は図１４（Ｃ）に対応した位相調整後の各通路２１の断面形状を示す。

また、上記実施形態では、複数の流路開口１３の各々が、列方向に沿って延びるとともに等しい長さを有する一対の辺１４ａを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の流路開口１３の各々において、一対の辺の長さが異なっていてもよい。図１４（Ｃ）および図１４（Ｄ）に示した台形の流路開口１３では、一対の辺１２１の一方の長さと他方の長さとが異なる。この場合、図１４（Ｄ）に示すように、位相調整後に行方向に並んだ各通路２１では、行方向に沿って流路断面の高さ（Ｙ方向寸法）が変化する。この場合に合流部２５を設けると、行方向の位置に応じて合流部２５の高さが変動するが、図１４（Ｂ）のように一対の辺の長さが同一の場合、合流部２５の高さが変動しないので好ましい。

また、上記実施形態では、第１種別の流体を流通させる他端開口２２ｂを第２面２０ｂに形成し、第２種別の流体を流通させる他端開口２２ｂを第３面２０ｃに形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２面２０ｂ、第３面２０ｃ以外の面に他端開口２２ｂを形成してもよい。たとえば図１５（Ａ）および（Ｂ）では、第１種別の流体を流通させる他端開口２２ｂを、第１面２０ａとは反対側の第４面２０ｄに形成している。第４面２０ｄの他端開口２２ｂに接続する通路２１は、第１面２０ａからＺ方向に延びて、第４面２０ｄに到達している。このため、第４面２０ｄを覆うヘッダ部１３１へ、第１流体４をまとめて流出させることができる。図１５（Ｂ）では、第２流体５を流通させる他端開口２２ｂは、第３面２０ｃに形成されているが、第２流体５を流通させる他端開口２２ｂを第２面２０ｂに形成してもよい。

また、図１６（Ａ）～（Ｃ）では、第１流体４を流通させる第１通路２１ａの他端開口２２ｂと、第２流体５を流通させる第２通路２１ｂの他端開口２２ｂとの両方を、第４面２０ｄに形成している。図１６の場合、第４面２０ｄにおける奇数行の他端開口２２ｂは、図１６（Ｂ）のように、ヘッダ部１３２ａに接続され、第１流体４が流通する。第４面２０ｄにおける偶数行の他端開口２２ｂは、図１６（Ｃ）のように、ヘッダ部１３２ｂに接続され、第２流体５が流通する。このように、行単位で、奇数行の他端開口２２ｂに接続するヘッダ部１３２ａと偶数行の他端開口２２ｂに接続するヘッダ部１３２ｂとを設けることで、同じ第４面２０ｄから、種別毎に流体を取り出すことができる。

また、上記実施形態では、第１流体４および第２流体５をそれぞれコア部１の一端から他端に向けて流通させる並行流型の熱交換器１００の構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、熱交換を行う流体同士が互いに反対方向に向けて流通する対向流型の熱交換器としてもよい。

さらに、本発明では、ヘッダ部３ａ～３ｄをコア部１の一端側または他端側のどちらかにまとめて配置して、流体をＵターン（折り返し）させてもよい。

図１７および図１８に示す例では、コア部１の一端側の位相調整部１４０の内部が、入口領域と出口領域との２つの領域に区画されている。

位相調整部１４０は、第１流体４を流通させる第１流路１６０ａに接続する入口領域１４１ａと出口領域１４２ａとを含む。入口領域１４１ａと出口領域１４２ａとは、隔壁１４３によって区画されている。入口領域１４１ａと出口領域１４２ａとがたとえば位相調整部１４０の偶数行に配置される。コア部１の第１流路１６０ａは、入口領域１４１ａに接続する往路流路１６１ａと、出口領域１４２ａに接続する復路流路１６２ａとを含む。第１流体４が、ヘッダ部１３３ａから位相調整部１４０の入口領域１４１ａに流入し、コア部１の往路流路１６１ａへ分配される。コア部１の他端側の位相調整部１５０は、第１面２０ａに、往路流路１６１ａと接続する一端開口２２ａと、復路流路１６２ａと接続する他端開口２２ｂとを有する。位相調整部１５０では、各第１通路２１ａの一端開口２２ａがコア部１の往路流路１６１ａと接続し、各第１通路２１ａの他端開口２２ｂがコア部１の復路流路１６２ａと接続している。このため、各往路流路１６１ａから位相調整部１５０の各第１通路２１ａに流入した第１流体４は、位相調整後に偶数行の合流部２５においてＵターンし、各第１通路２１ａの他端開口２２ｂを介してコア部１の復路流路１６２ａに流入する。第１流体４は、各復路流路１６２ａから位相調整部１４０の出口領域１４２ａに流入し、ヘッダ部１３３ｂへ流出する。

図１８は、第２流体５の流通経路を示している。位相調整部１４０は、第２流体５を流通させる第２流路１６０ｂに接続する入口領域１４１ｂと出口領域１４２ｂとを含む。入口領域１４１ｂと出口領域１４２ｂとがたとえば位相調整部１４０の奇数行に配置される。コア部１の第２流路１６０ｂは、入口領域１４１ｂに接続する往路流路１６１ｂと、出口領域１４２ｂに接続する復路流路１６２ｂとを含む。第２流体５は、ヘッダ部１３３ｃから位相調整部１４０の入口領域１４１ｂを介して、往路流路１６１ｂへ分配される。往路流路１６１ｂから位相調整部１５０の各第２通路２１ｂに流入した第２流体５は、位相調整後に奇数行の合流部２５においてＵターンし、各他端開口２２ｂを介してコア部１の復路流路１６２ｂに流入する。第２流体５は、各復路流路１６２ｂから位相調整部１４０の奇数行の出口領域１４２ｂに流入し、ヘッダ部１３３ｄへ流出する。

このような構成によって、各流体がＵターンしてもよい。

また、上記実施形態では、位相調整部２に、直進通路列２３ｂと、傾斜通路列２３ａとを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、直進通路列２３ｂを設けなくてもよい。たとえば、上記実施形態の市松模様状の配列の場合、１行分位相がずれる傾斜通路列２３ａと、２行分位相がずれる傾斜通路列２３ａと、の組み合わせによっても位相を揃えることが可能である。

また、上記実施形態では、コア部１の各流路１１が、Ｚ方向に直線状に延びる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、コア部１の流路１１の構造は任意である。流路１１は、コア部１の内部で曲がっていたり、分岐していたり、ねじれていたり、断面形状が変化していたりしてもよい。１つの流路１１のＸＹ方向における位置が、コア部１の内部で別の流路１１の位置と入れ替わってもよい。たとえば、一端側のコア表面１２ａにおけるｍ１行ｎ１列の位置の流路開口１３と接続する流路１１が、他端側のコア表面１２ｂでは、ｍ２行ｎ２列（ｍ１≠ｍ２、ｎ１≠ｎ２）の位置の流路開口１３と接続してもよい。

たとえば上記特許文献１（特開２０２０－４６１６１号公報）に開示された構造の流路を備えたコア部を設けてもよい。すなわち、コア部１の複数の流路１１は、全体として所定方向（Ｚ方向）に延びる様に形成され、かつ、複数の流路１１のそれぞれは、所定方向（Ｚ方向）と直交する断面における位置および外形形状が、所定方向（Ｚ方向）における位置に応じて変化していてもよい。より具体的には、コア部１の複数の流路１１のそれぞれの位置が、一方のコア表面１２ａの流路開口１３から他方のコア表面１２ｂの流路開口１３までの間で、螺旋状に変化してもよい。

１ コア部
２、１４０、１５０ 位相調整部
４ 第１流体（第１種別の流体）
５ 第２流体（第２種別の流体）
１１ 流路
１２ａ、１２ｂ コア表面
１３ 流路開口
１３ａ 第１流路開口
１３ｂ 第２流路開口
１４ａ、１２１ 一対の辺
１５ａ、１１１ 第１列
１５ｂ、１１２ 第２列
２０ａ 第１面
２０ｂ 第２面
２０ｃ 第３面
２１ 通路
２２ａ 一端開口
２２ｂ 他端開口
２３ａ、１２３、１２４ 傾斜通路列
２３ｂ 直進通路列
２４ 傾斜部
２５ 合流部
１００ 熱交換器
ＡＰ 傾斜通路
ＳＰ 直進通路
Ｘ 行方向
Ｙ 列方向

Claims (7)

1. 複数種別の流体をそれぞれ流通させる複数の流路と、前記複数の流路のそれぞれに繋がる四角形状の複数の流路開口が行列状に配列されたコア表面と、を有するコア部と、
   行列状に配列されるとともに前記複数の流路開口のそれぞれと接続する複数の通路を含み、前記コア表面に配置された位相調整部と、を備え、
   前記複数の流路開口は、前記コア表面において、内部を流通する前記流体の種別毎の配列パターンが各列において同一であり、かつ、列毎の前記配列パターンの位相が非同一となるように配列されており、
   前記位相調整部の前記複数の通路は、前記複数の流路開口と接続する一端開口と、他端開口との間で、列毎の前記配列パターンの位相を揃えるように列方向に傾斜した傾斜通路からなる傾斜通路列を含み、
   前記位相調整部には、同一種別の前記流体が流通する前記通路が行方向に並ぶことにより、前記流体の種別毎の前記通路の前記他端開口が行単位で形成されている、熱交換器。
2. 前記複数の通路は、前記一端開口と前記他端開口との間で、前記列方向に傾斜せずに直進する直進通路からなる直進通路列と、前記傾斜通路列とを含み、
   前記傾斜通路列は、前記直進通路列に位相を一致させるように傾斜している、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記複数の流路開口の各列は、第１列と、前記第１列に対して位相が１行分だけずれた第２列と、の２種類の列で構成され、
   前記傾斜通路列は、前記直進通路列に対して１行分だけ位相がずれるように前記列方向に傾斜している、請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記複数の流路開口は、第１種別の前記流体を流通させる第１流路開口と、第２種別の前記流体を流通させる第２流路開口と、を含み、
   前記複数の流路開口の各列の前記配列パターンは、前記第１流路開口と前記第２流路開口とが前記列方向に交互に並ぶパターンであり、かつ、第１列と、前記第１列に対して位相が１行分だけずれた第２列とが前記行方向に交互に並ぶことにより、前記コア表面において、前記第１流路開口と前記第２流路開口とが前記行方向および前記列方向の両方で交互に並んでいる、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記傾斜通路列を構成するそれぞれの前記傾斜通路は、隣接する列の他の前記通路と位相を一致させるように傾斜した傾斜部を有し、前記傾斜部よりも前記他端開口側で、隣接する列の他の前記通路と前記行方向に連通し、複数列を前記行方向に横断する合流部を形成している、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記複数の流路開口の各々は、前記列方向に沿って延びるとともに等しい長さを有する一対の辺を含み、
   前記複数の通路の各々は、前記一端開口において前記流路開口と同じ断面形状を有し、断面形状を維持しながら各列の位相を一致させるように構成されている、請求項５に記載の熱交換器。
7. 前記位相調整部は、前記コア表面と接続される第１面と、前記行方向に向かい合う第２面および第３面と、を含み、
   第１種別の前記流体を流通させる前記合流部の前記行方向の一端部が、前記第２面に形成された前記他端開口に接続し、
   第２種別の前記流体を流通させる前記合流部の前記行方向の他端部が、前記第３面に形成された前記他端開口に接続している、請求項５または６に記載の熱交換器。

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