JP7259287B2 - Heat exchanger - Google Patents

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Description

本開示は熱交換器に関する。 The present disclosure relates to heat exchangers.

車両には、流体間で熱交換を行うための熱交換器が複数設けられる。このような熱交換器としては、例えば、冷媒との熱交換によって冷却水の温度を低下させるための冷却用熱交換器等が挙げられる。 A vehicle is provided with a plurality of heat exchangers for exchanging heat between fluids. Such a heat exchanger includes, for example, a cooling heat exchanger for reducing the temperature of cooling water by heat exchange with a refrigerant.

下記特許文献1には、このような熱交換器の一例が示されている。当該熱交換器では、タンクに接続された複数のチューブが、タンクと共にケースの内部に収容されている。熱交換の対象となる一方の流体は、外部からタンク内へと供給された後、タンクの長手方向に沿って流れながらそれぞれのチューブへと分配される。また、熱交換の対象となるもう一方の流体は、ケース内へと供給された後、タンク及びチューブの外側の空間を流れる。これにより、チューブの内側を通る流体と、チューブの外側を通る流体との間で熱交換が行われる。説明の便宜上、前者の流体のことを以下では「第1流体」とも表記し、後者の流体のことを以下では「第2流体」とも表記する。 Patent Literature 1 listed below shows an example of such a heat exchanger. In this heat exchanger, a plurality of tubes connected to the tank are accommodated inside the case together with the tank. One of the fluids to be subjected to heat exchange is supplied into the tank from the outside, and then distributed to each tube while flowing along the longitudinal direction of the tank. Also, the other fluid to be subjected to heat exchange flows through the space outside the tank and the tube after being supplied into the case. Thereby, heat exchange takes place between the fluid passing inside the tube and the fluid passing outside the tube. For convenience of explanation, the former fluid is hereinafter also referred to as "first fluid", and the latter fluid is hereinafter also referred to as "second fluid".

独国特許出願公開第102015111393号明細書DE 102015111393 A1

上記特許文献1に記載された熱交換器では、第2流体の入口部及び出口部が、いずれも、ケースの同一面に形成されている。また、第2流体が入口部からケース内に流入する方向は、チューブの積層方向に対して垂直な方向となっている。 In the heat exchanger described in Patent Document 1, both the inlet and outlet of the second fluid are formed on the same surface of the case. Also, the direction in which the second fluid flows into the case from the inlet is perpendicular to the stacking direction of the tubes.

このような構成において、第2流体は、入口部からケース内に流入した後、直ちに各チューブ間の隙間へと分配され、流入時における流れ方向を概ね維持したまま、それぞれの隙間に沿って流れる。その後、第2流体は、ケースの奥側の部分において再び合流するとともに、その流れ方向を出口部に向かって180度変化させる。 In such a configuration, the second fluid, after flowing into the case from the inlet portion, is immediately distributed to the gaps between the tubes, and flows along the gaps while generally maintaining the flow direction at the time of inflow. . After that, the second fluid joins again at the inner part of the case and changes its flow direction by 180 degrees toward the outlet.

上記特許文献1に記載されているような構成の熱交換器では、外部から供給された第2流体のほぼ全てが、ケースのうち入口部とは反対側の奥側の部分において、その流れ方向を180度変化させる。つまり、第2流体のほぼ全体が、ケース内の同一箇所においてその流れ方向を180度変化させる。このため、流れ方向を180度変化させる際において、第2流体の流れにおける圧力損失は比較的大きくなってしまう。その結果、第2流体を送り出すためのコンプレッサの動力が無駄に消費されてしまう可能性がある。 In the heat exchanger configured as described in Patent Document 1, almost all of the second fluid supplied from the outside flows in the back portion of the case opposite to the inlet portion in the flow direction. is changed by 180 degrees. That is, almost all of the second fluid changes its flow direction by 180 degrees at the same location in the case. Therefore, when changing the flow direction by 180 degrees, the pressure loss in the flow of the second fluid becomes relatively large. As a result, the power of the compressor for sending out the second fluid may be wasted.

本開示は、流体の流れにおける圧力損失を低減することのできる熱交換器、を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a heat exchanger capable of reducing pressure loss in fluid flow.

本開示に係る熱交換器は、第1流体と第2流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、内側を第1流体が流れるように構成された内部部材(200)と、内側に内部部材を収容する容器であって、内部部材の周囲の空間を第2流体が流れるように構成されたケース(100)と、を備える。ケースには、第1流体の入口である第1入口部(11)と、第1流体の出口である第1出口部(12)と、第2流体の入口である第2入口部(21)と、第2流体の出口である第2出口部(22)と、がそれぞれ設けられている。内部部材は、その長手方向に沿って内側を第1流体が流れるタンク(210,220,230,215)と、その長手方向がタンクの長手方向に対して垂直となるように、タンクに対して接続された管状の部材であって、タンクの長手方向に沿って並ぶように互いに間隔を空けて積層された複数のチューブ(240)と、を有するものである。チューブは、その断面が扁平形状となるように形成されている。複数のチューブが並んでいる方向を積層方向としたときに、第2入口部及び第2出口部は、いずれも、ケースのうち積層方向に沿った一方側の面、である接続面(S)に設けられている。 A heat exchanger according to the present disclosure is a heat exchanger that exchanges heat between a first fluid and a second fluid, the internal member (200) configured to allow the first fluid to flow therein; A case (100), which is a container housing an internal member inside and is configured to allow a second fluid to flow through a space around the internal member. The case has a first inlet (11) for the first fluid, a first outlet (12) for the first fluid, and a second inlet (21) for the second fluid. and a second outlet (22), which is an outlet for the second fluid. The inner member has a tank (210, 220, 230, 215) through which the first fluid flows along its longitudinal direction and relative to the tank such that its longitudinal direction is perpendicular to the longitudinal direction of the tank. A connected tubular member comprising a plurality of tubes (240) spaced apart and stacked side by side along the length of the tank. The tube is formed to have a flat cross section. When the direction in which the tubes are arranged is the stacking direction, the second inlet and the second outlet are both the connection surface (S) on one side of the case along the stacking direction. is provided in

このような構成の熱交換器では、第2流体の入口である第2入口部、及び第2流体の出口である第2出口部、のいずれもが、ケースのうち積層方向に沿った一方側の面、である接続面に設けられている。このため、第2流体が第2入口部からケース内へと流入する方向は、積層方向と概ね等しくなる。 In the heat exchanger having such a configuration, both the second inlet, which is the inlet of the second fluid, and the second outlet, which is the outlet of the second fluid, are located on one side of the case along the stacking direction. is provided on the connecting surface, which is the surface of the Therefore, the direction in which the second fluid flows into the case from the second inlet is substantially the same as the stacking direction.

このような構成において、第2流体は、ケース内を積層方向に沿って流れながら、各チューブ間の隙間に対して順次分配されていくこととなる。各チューブ間の隙間に分配された第2流体は、各隙間の位置においてその流れ方向を180度変化させた後、接続面にある第2出口部に向かって流れる。 In such a configuration, the second fluid is sequentially distributed to the gaps between the tubes while flowing in the stacking direction in the case. The second fluid distributed in the gaps between the tubes changes its flow direction by 180 degrees at the position of each gap and then flows toward the second outlet portion on the connecting surface.

このため、従来の構成のように、全ての第2流体がケースの奥側に到達し、同じ位置でその流れ方向を180度変化させるような構成に比べて、第2流体の流れにおける圧力損失を低減することが可能となる。 For this reason, compared to a conventional configuration in which all the second fluid reaches the inner side of the case and changes its flow direction by 180 degrees at the same position, the pressure loss in the flow of the second fluid is reduced. can be reduced.

本開示によれば、流体の流れにおける圧力損失を低減することのできる熱交換器、が提供される。 According to the present disclosure, a heat exchanger capable of reducing pressure loss in fluid flow is provided.

図1は、第1実施形態に係る熱交換器の外観を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the heat exchanger according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る熱交換器の内部構成を示す分解組立図である。FIG. 2 is an exploded view showing the internal configuration of the heat exchanger according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る熱交換器において、第2流体の流れる経路について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a path through which a second fluid flows in the heat exchanger according to the first embodiment; 図4は、第1実施形態に係る熱交換器のフィンの構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the fins of the heat exchanger according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態の変形例に係る熱交換器の構成を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of a heat exchanger according to a modification of the first embodiment; 図6は、第1実施形態の他の変形例に係る熱交換器の構成を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of a heat exchanger according to another modification of the first embodiment; 図7は、第2実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a heat exchanger according to the second embodiment. 図8は、第3実施形態に係る熱交換器の外観を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing the appearance of a heat exchanger according to the third embodiment. 図9は、熱交換器のフィンについての他の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing another example of the fins of the heat exchanger.

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and overlapping descriptions are omitted.

第1実施形態について説明する。本実施形態に係る熱交換器10は、不図示の車両に搭載されるものである。熱交換器10は、当該車両を循環する冷媒と冷却水との間で熱交換を行うための熱交換器として構成されている。 A first embodiment will be described. A heat exchanger 10 according to this embodiment is mounted on a vehicle (not shown). The heat exchanger 10 is configured as a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and cooling water that circulate through the vehicle.

熱交換の対象となる一方の流体である冷媒は、車両に搭載された不図示の空調用冷凍サイクルを循環するものである。冷媒としては、本実施形態ではR1234yfのような空調用冷媒が用いられるのであるが、冷媒としてR744のような二酸化炭素が用いられることとしてもよい。冷媒は、冷凍サイクルに設けられた不図示の膨張弁を通りその温度及び圧力を低下させた後、冷却用の流体として熱交換器10に供給される。冷媒は、熱交換器10を通る際において蒸発し、気相から液相へと変化する。つまり、本実施形態における熱交換器10は、冷媒を蒸発させるための蒸発器として機能する。 A refrigerant, which is one of the fluids to be subjected to heat exchange, circulates through an air-conditioning refrigeration cycle (not shown) mounted on the vehicle. As the refrigerant, an air conditioning refrigerant such as R1234yf is used in this embodiment, but carbon dioxide such as R744 may be used as the refrigerant. The refrigerant passes through an expansion valve (not shown) provided in the refrigeration cycle to reduce its temperature and pressure, and then is supplied to the heat exchanger 10 as a cooling fluid. The refrigerant evaporates as it passes through the heat exchanger 10 and changes from a vapor phase to a liquid phase. That is, the heat exchanger 10 in this embodiment functions as an evaporator for evaporating the refrigerant.

熱交換の対象となるもう一方の流体である冷却水は、車両の内燃機関やラジエータを通る経路で循環するものである。冷却水としては、本実施形態ではLLCが用いられるのであるが、冷却水として水が用いられることとしてもよい。また、冷却水による冷却対象は、内燃機関ではなくモータジェネレータやインバータ等であってもよい。冷却水は、内燃機関等を通りその温度を上昇させた後に熱交換器10に供給される。 Cooling water, which is the other fluid with which heat is exchanged, circulates through the vehicle's internal combustion engine and radiator. LLC is used as the cooling water in this embodiment, but water may be used as the cooling water. Also, the object to be cooled by the cooling water may be a motor generator, an inverter, or the like instead of the internal combustion engine. The cooling water is supplied to the heat exchanger 10 after passing through an internal combustion engine or the like to increase its temperature.

熱交換器10では、低温の冷媒と、高温の冷却水との間で熱交換が行われる。熱交換器10は、冷媒との熱交換によって冷却水の温度を低下させるための冷却用熱交換器として構成されている。冷媒は、本実施形態における「第1流体」に該当する。冷却水は、本実施形態における「第2流体」に該当する。熱交換器10は、第1流体と第2流体との間で熱交換を行うためのものであればよく、その具体的な用途については特に限定されない。 In the heat exchanger 10, heat is exchanged between the low-temperature refrigerant and the high-temperature cooling water. The heat exchanger 10 is configured as a cooling heat exchanger for lowering the temperature of cooling water by heat exchange with a refrigerant. The coolant corresponds to the "first fluid" in this embodiment. Cooling water corresponds to the "second fluid" in this embodiment. The heat exchanger 10 is not particularly limited as long as it is for heat exchange between the first fluid and the second fluid.

図1及び図2に示されるように、熱交換器10は、ケース100と内部部材200とを備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heat exchanger 10 includes a case 100 and an internal member 200. As shown in FIG.

先ず、ケース100の構成について説明する。ケース100は、その全体が概ね直方体となるように形成された容器である。外部から供給された冷媒及び熱交換器は、いずれもケース100の内側へと供給される。冷媒と冷却水との間の熱交換はケース100の内側において行われる。熱交換が行われた後の冷媒及び冷却水は、それぞれケース100から外部へと排出される。 First, the configuration of the case 100 will be described. The case 100 is a container whose entirety is generally rectangular parallelepiped. Both the refrigerant and the heat exchanger supplied from the outside are supplied to the inside of the case 100 . Heat exchange between the refrigerant and cooling water takes place inside the case 100 . The refrigerant and cooling water after heat exchange are discharged from the case 100 to the outside.

ケース100は、容器部材120と板状部材110とを有している。容器部材120は、ケース100の概ね全体をなす部分であって、本実施形態では樹脂によって形成されている。容器部材120は、概ね直方体の容器として形成されており、その一側面側が開放されている。板状部材110は、この開放された側面を塞ぐように設けられた板状の部材である。本実施形態では、板状部材110は金属によって形成されている。 The case 100 has a container member 120 and a plate member 110 . The container member 120 is a portion that forms substantially the entire case 100, and is made of resin in this embodiment. The container member 120 is formed as a generally rectangular parallelepiped container, one side of which is open. The plate-like member 110 is a plate-like member provided so as to close the open side surface. In this embodiment, the plate member 110 is made of metal.

板状部材110は、その一部が加締められており、これにより容器部材120に対して固定されている。このような態様に換えて、例えばボルト等によって板状部材110が容器部材120に対して締結固定されているような態様であってもよい。 The plate-like member 110 is partially crimped and thereby fixed to the container member 120 . Instead of such a mode, for example, a mode in which the plate member 110 is fastened and fixed to the container member 120 by bolts or the like may be used.

図2に示されるように、板状部材110と容器部材120との間には環状のシール部材ORが挟み込まれている。シール部材ORは、例えばゴムによって形成されたパッキンである。シール部材ORによって、板状部材110と容器部材120との間が水密に塞がれている。 As shown in FIG. 2, an annular seal member OR is sandwiched between the plate-like member 110 and the container member 120 . The seal member OR is a packing made of rubber, for example. The seal member OR seals the space between the plate member 110 and the container member 120 in a watertight manner.

尚、図1及び図2においては、水平な方向であって板状部材110側から容器部材120側へと向かう方向、がx方向となっており、同方向に沿ってx軸が設定されている。また、x方向に対して垂直な方向であって、容器部材120の開口の長辺に沿って紙面手前側から奥側へと向かう方向、がy方向となっており、同方向に沿ってy軸が設定されている。更に、x方向及びy方向のいずれに対しても垂直な方向であって、下方側から上方側に向かう方向がz方向となっており、同方向に沿ってz軸が設定されている。以降においては、上記のように定義されたx方向、y方向、及びz方向を用いて説明を行う。図1や図2以外の図を参照する場合においても同様である。 1 and 2, the horizontal direction from the plate member 110 side to the container member 120 side is the x direction, and the x axis is set along the same direction. there is The y direction is a direction perpendicular to the x direction and extends along the long side of the opening of the container member 120 from the front side to the back side of the paper surface. Axis is set. Furthermore, the direction perpendicular to both the x-direction and the y-direction and extending from the lower side to the upper side is the z-direction, and the z-axis is set along the same direction. In the following description, the x-direction, y-direction, and z-direction defined above will be used. The same applies when referring to figures other than FIGS. 1 and 2. FIG.

ケース100の一部である板状部材110には、第1入口部11と、第1出口部12と、第2入口部21と、第2出口部22と、がそれぞれ設けられている。 A plate member 110 that is a part of the case 100 is provided with a first inlet portion 11, a first outlet portion 12, a second inlet portion 21, and a second outlet portion 22, respectively.

第1入口部11は、第1流体である冷媒の入口として設けられた配管である。第1出口部12は、第1流体である冷媒の出口として設けられた配管である。第1入口部11から流入した冷媒は、後述の内部部材200の内側、具体的にはタンク210の内側へと流入し、内部部材200を構成する各部材の内側を通って流れる。その後、冷媒は、内部部材200が有するタンク220から、第1出口部12を通って外部へと排出される。 The first inlet portion 11 is a pipe provided as an inlet for a coolant, which is the first fluid. The first outlet portion 12 is a pipe provided as an outlet for the coolant, which is the first fluid. The coolant that has flowed in from the first inlet portion 11 flows into the inside of the internal member 200 described later, specifically, the inside of the tank 210 , and flows through the insides of the members that make up the internal member 200 . After that, the coolant is discharged outside through the first outlet portion 12 from the tank 220 of the internal member 200 .

第1入口部11及び第1出口部12はいずれも、板状部材110、すなわちケース100のうち-x方向側の側面から、-x方向側に向けて突出するように設けられている。本実施形態では、第1入口部11及び第1出口部12はいずれもブロック130を介して板状部材110に設けられている。このような態様に換えて、第1入口部11及び第1出口部12が、ブロック130を介さず板状部材110の表面に直接設けられているような態様であってもよい。 Both the first inlet portion 11 and the first outlet portion 12 are provided so as to protrude in the −x direction from the side surface of the plate member 110, that is, the case 100, on the −x direction side. In this embodiment, both the first inlet section 11 and the first outlet section 12 are provided on the plate member 110 via the block 130 . Alternatively, the first inlet section 11 and the first outlet section 12 may be provided directly on the surface of the plate member 110 without the block 130 interposed therebetween.

第1入口部11及び第1出口部12は、板状部材110のうち、y方向に沿った中央よりも-y方向側寄りとなる位置に設けられている。また、第1入口部11は、第1出口部12の-z方向側となる位置に設けられている。第1入口部11の位置は、内部部材200が有するタンク210と対応する位置となっている。第1出口部12の位置は、内部部材200が有するタンク220と対応する位置となっている。 The first inlet portion 11 and the first outlet portion 12 are provided in the plate member 110 at positions closer to the -y direction than the center along the y direction. Also, the first inlet portion 11 is provided at a position on the −z direction side of the first outlet portion 12 . The position of the first inlet portion 11 is a position corresponding to the tank 210 of the internal member 200 . The position of the first outlet portion 12 is a position corresponding to the tank 220 of the internal member 200 .

第2入口部21は、第2流体である冷却水の入口として設けられた配管である。第2出口部22は、第2流体である冷却水の出口として設けられた配管である。第2入口部21から流入した冷却水は、ケース100の内側であって、且つ内部部材200の周囲の空間へと流入する。冷却水は当該空間を流れた後、第2出口部22を通って外部へと排出される。 The second inlet portion 21 is a pipe provided as an inlet for cooling water, which is the second fluid. The second outlet portion 22 is a pipe provided as an outlet for cooling water, which is the second fluid. The cooling water that has flowed in from the second inlet portion 21 flows into the space inside the case 100 and around the internal member 200 . After flowing through the space, the cooling water is discharged to the outside through the second outlet portion 22 .

第2入口部21及び第2出口部22は、板状部材110、すなわちケース100のうち-x方向側の側面から、-x方向側に向けて突出するように設けられている。本実施形態では、第2入口部21及び第2出口部22はいずれも、板状部材110の表面に直接設けられている。このような態様に換えて、第2入口部21及び第2出口部22が、第1入口部11等と同様にブロックを介して板状部材110に設けられている態様であってもよい。 The second inlet portion 21 and the second outlet portion 22 are provided so as to protrude in the −x direction from the side surface of the plate-like member 110, that is, the case 100 on the −x direction side. In this embodiment, both the second inlet section 21 and the second outlet section 22 are provided directly on the surface of the plate member 110 . Instead of such a mode, the second inlet section 21 and the second outlet section 22 may be provided on the plate member 110 via a block like the first inlet section 11 and the like.

第2入口部21は、板状部材110のうち、y方向に沿った中央よりも-y方向側寄りとなる位置に設けられている。また、第2出口部22は、板状部材110のうち、y方向に沿った中央よりもy方向側寄りとなる位置に設けられている。 The second inlet portion 21 is provided in the plate-like member 110 at a position closer to the -y direction side than the center along the y direction. In addition, the second outlet portion 22 is provided in the plate-like member 110 at a position closer to the y-direction side than the center along the y-direction.

続いて、図2を参照しながら内部部材200の構成について説明する。内部部材200は、先に述べたように、その内側を第1流体である冷媒が流れるように構成された部材である。内部部材200は、3つのタンク210、220、230と、チューブ240と、フィン250と、を有している。これらはいずれも金属によって形成されており、互いにろう接されることで一体となっている。 Next, the configuration of the internal member 200 will be described with reference to FIG. As described above, the internal member 200 is a member configured so that the coolant, which is the first fluid, flows through its inside. The internal member 200 has three tanks 210 , 220 , 230 , a tube 240 and fins 250 . All of these are made of metal and are integrated by being soldered to each other.

タンク210、220、230は、それぞれ細長い形状の容器として形成されている。タンク210、220、230は、いずれも、その長手方向をx方向に沿わせた状態で配置されており、その-x方向側の端部において板状部材110に対しろう接されている。 Tanks 210, 220, 230 are each formed as an elongated container. Each of the tanks 210, 220, and 230 is arranged with its longitudinal direction along the x-direction, and is brazed to the plate-like member 110 at its -x-direction end.

タンク210は、板状部材110のうち第1入口部11が設けられた部分に対し、x方向側から接続されている。第1入口部11から供給される冷媒は、その全てがタンク210の内部へと流入し、タンク210の長手方向、すなわちx方向に向かって流れる。当該冷媒は、後述の各チューブ240へと分配されていく。 The tank 210 is connected from the x-direction side to the portion of the plate member 110 where the first inlet portion 11 is provided. All of the coolant supplied from the first inlet 11 flows into the tank 210 and flows in the longitudinal direction of the tank 210, that is, in the x direction. The refrigerant is distributed to each tube 240 which will be described later.

タンク220は、板状部材110のうち第1出口部12が設けられた部分に対し、x方向側から接続されている。タンク220には、各チューブ240を通り熱交換が行われた後の冷媒が流入する。当該冷媒は、タンク220から第1出口部12に向かって流れて、第1出口部12から外部へと排出される。 The tank 220 is connected from the x-direction side to the portion of the plate member 110 where the first outlet portion 12 is provided. Refrigerant after heat exchange is carried out through each tube 240 flows into the tank 220 . The refrigerant flows from the tank 220 toward the first outlet portion 12 and is discharged from the first outlet portion 12 to the outside.

タンク230は、板状部材110のうち中央よりもy方向側寄りとなる部分に対し、x方向側から接続されている。タンク230には、タンク210からチューブ240を通った冷媒が流入する。当該冷媒は、タンク230において折り返した後、再びチューブ240を通ってタンク220に流入する。 The tank 230 is connected from the x-direction side to a portion of the plate member 110 closer to the y-direction side than the center. Refrigerant flows from tank 210 into tank 230 through tube 240 . After folding back in the tank 230 , the refrigerant flows through the tube 240 again into the tank 220 .

チューブ240は、その断面が扁平形状となるように形成された管状の部材である。チューブ240は複数設けられており、これらがタンク210等の長手方向、すなわちx方向に沿って複数並ぶように配置されている。互いに隣り合うチューブ240の間には一定の隙間が形成されており、当該隙間に後述のフィン250が配置されている。それぞれのチューブ240は、その長手方向をy方向に沿わせた状態で配置されている。つまり、チューブ240の長手方向は、タンク210、220、230のそれぞれの長手方向に対して垂直となっている。 Tube 240 is a tubular member formed to have a flattened cross section. A plurality of tubes 240 are provided and are arranged so as to line up in a plurality along the longitudinal direction of the tank 210 and the like, that is, along the x direction. A constant gap is formed between the tubes 240 adjacent to each other, and a fin 250, which will be described later, is arranged in the gap. Each tube 240 is arranged with its longitudinal direction along the y direction. That is, the longitudinal direction of the tube 240 is perpendicular to the respective longitudinal directions of the tanks 210 , 220 , 230 .

チューブ240のうち-y方向側の端部は、タンク210及びタンク220に対して接続されている。また、チューブ240のうちy方向側の端部はタンク230に対して接続されている。 The −y direction end of the tube 240 is connected to the tanks 210 and 220 . The end of the tube 240 on the y-direction side is connected to the tank 230 .

それぞれのチューブ240の内部空間は、z方向に沿った中央となる位置において区切られている。これにより、チューブ240には、冷媒の通る流路が2つ形成されており、これらがz方向に沿って2つ並んでいる。これらのうち-z方向側の流路は、タンク210とタンク230との間を繋いでいる。また、z方向側の流路は、タンク220とタンク230との間を繋いでいる。 The internal space of each tube 240 is separated at the central position along the z-direction. As a result, the tube 240 has two flow paths through which the coolant passes, and these flow paths are aligned in the z direction. Of these, the channel on the −z direction side connects the tank 210 and the tank 230 . In addition, the channel on the z-direction side connects the tank 220 and the tank 230 .

内部部材200が以上のように構成されていることにより、第1入口部11からタンク210へと流入した冷媒は、チューブ240のうち-z方向側の部分に形成された流路を通ってタンク230に流入する。当該冷媒は、チューブ240のうちz方向側の部分に形成された流路を通ってタンク220に流入し、第1出口部12から外部へと排出される。このような冷媒の流れを実現するための構成として、例えば、タンク210とタンク220が一体となっており、それぞれの内部空間の間が壁によって区切られているような構成を採用してよい。 By configuring the internal member 200 as described above, the refrigerant that has flowed into the tank 210 from the first inlet portion 11 passes through the flow path formed in the portion of the tube 240 on the −z direction side and flows through the tank. flow into 230; The coolant flows into the tank 220 through the flow path formed in the z-direction side portion of the tube 240 and is discharged to the outside from the first outlet portion 12 . As a configuration for realizing such a refrigerant flow, for example, a configuration in which the tanks 210 and 220 are integrated and the respective internal spaces are separated by walls may be adopted.

フィン250は、金属板を折り曲げることによって形成された所謂コルゲートフィンである。フィン250は複数設けられており、互いに隣り合うチューブ240同士の各隙間に配置されているのであるが、図2においては一つのフィン250のみが図示されている。フィン250は、x方向側に突出する部分である山部251と、-x方向側に突出する部分である谷部252とが、z方向に沿って交互に並ぶように形成されている。山部251及び谷部252はいずれも、y方向に沿って直線状に伸びるように形成されている。このような形状のフィン250がチューブ240間の隙間に設けられていることにより、冷却水との間の接触面積が大きくなっている。これにより、冷媒と冷却水との間の熱交換がより効率的に行われる。 The fins 250 are so-called corrugated fins formed by bending a metal plate. A plurality of fins 250 are provided and arranged in the gaps between adjacent tubes 240, but only one fin 250 is illustrated in FIG. The fin 250 is formed such that peaks 251 protruding in the x direction and valleys 252 protruding in the -x direction are alternately arranged along the z direction. Both the peak portion 251 and the valley portion 252 are formed so as to extend linearly along the y direction. Since the fins 250 having such a shape are provided in the gaps between the tubes 240, the contact area with the cooling water is increased. Thereby, heat exchange between the refrigerant and the cooling water is performed more efficiently.

以上に説明したように、本実施形態に係る熱交換器10は、内側を冷媒が流れるように構成された内部部材200と、内側に内部部材200を収容する容器であって、内部部材200の周囲の空間を冷却水が流れるように構成されたケース100と、を備える。 As described above, the heat exchanger 10 according to the present embodiment includes the internal member 200 configured to allow the refrigerant to flow inside, and a container that accommodates the internal member 200 inside. and a case 100 configured to allow cooling water to flow in the surrounding space.

内部部材200は、その長手方向に沿って内側を冷媒が流れるタンク210、220、230と、複数のチューブ240とを備える。それぞれのチューブ240は、その長手方向がタンク210、220、230の長手方向に対して垂直となるように、タンク210、220、230に対して接続された管状の部材である。また、それぞれのチューブ240は、タンク210、220、230の長手方向に沿って並ぶように互いに間隔を空けて積層されている。 The internal member 200 includes tanks 210 , 220 , 230 in which coolant flows and a plurality of tubes 240 along the longitudinal direction thereof. Each tube 240 is a tubular member connected to tanks 210 , 220 , 230 such that its longitudinal direction is perpendicular to the longitudinal direction of tanks 210 , 220 , 230 . Further, the respective tubes 240 are stacked and spaced apart from each other so as to line up along the longitudinal direction of the tanks 210 , 220 , 230 .

ここで、複数のチューブ240が並んでいる方向、すなわちx軸に沿った方向のことを「積層方向」とすると、第2入口部21及び第2出口部22は、いずれも、ケース100のうち上記の積層方向に沿った一方側の面に設けられている。このような面のことを、以下では「接続面」とも称する。本実施形態では、ケース100を構成する板状部材110のうち-x方向側の面が、上記の接続面に該当する。図1等においては、上記の接続面に符号Sが付されている。以下では、接続面のことを「接続面S」とも表記する。 Here, assuming that the direction in which the plurality of tubes 240 are arranged, that is, the direction along the x-axis is the “stacking direction”, the second inlet portion 21 and the second outlet portion 22 are both located in the case 100 It is provided on one side surface along the stacking direction. Such surfaces are also referred to below as “connecting surfaces”. In this embodiment, the -x direction side surface of the plate-like member 110 constituting the case 100 corresponds to the connection surface described above. In FIG. 1 and the like, the connection surface is denoted by S. As shown in FIG. Below, the connection surface is also described as “connection surface S”.

接続面Sに対して第2入口部21及び第2出口部22の両方が設けられていることの効果について、図3を参照しながら説明する。図3には、ケース100の内側における冷却水の流れが複数の矢印によって示されている。尚、図3においては、容器部材120、フィン250、及びシール部材ORの図示が省略されている。 The effect of providing both the second inlet portion 21 and the second outlet portion 22 to the connection surface S will be described with reference to FIG. 3 . In FIG. 3, the flow of cooling water inside case 100 is indicated by a plurality of arrows. 3, illustration of the container member 120, the fins 250, and the seal member OR is omitted.

冷却水の入口である第2入口部21は、ケース100のうち、積層方向に沿った一方側の面である接続面Sに設けられている。このため、冷却水が第2入口部からケース100内へと流入する方向は、積層方向と概ね等しくなっている。 A second inlet portion 21, which is an inlet for cooling water, is provided on a connection surface S, which is one surface of the case 100 along the stacking direction. Therefore, the direction in which the cooling water flows into the case 100 from the second inlet is substantially the same as the stacking direction.

本実施形態では、冷却水の入口である第2入口部21が、板状部材110のうち、y方向に沿った中央よりも-y方向側寄りとなる位置に設けられている。このため、第2入口部21からケース100内に流入した冷却水は、タンク210やタンク220の近傍の部分を積層方向に沿って奥側へと流れながら、チューブ240間の各隙間に対して順次分配されていく。矢印で示されるように、冷却水は、主にタンク210とタンク220との間から各隙間に流入するのであるが、一部の冷却水はz方向側や-z方向側から各隙間へと流入する。 In this embodiment, the second inlet portion 21, which is the inlet of the cooling water, is provided in the plate member 110 at a position closer to the -y direction than the center along the y direction. Therefore, the cooling water that has flowed into the case 100 from the second inlet portion 21 flows through the portions near the tanks 210 and 220 toward the inner side along the stacking direction, and flows through the gaps between the tubes 240 . distributed sequentially. As indicated by the arrows, the cooling water mainly flows into each gap from between the tank 210 and the tank 220, but some of the cooling water flows into each gap from the z direction side and the -z direction side. influx.

冷却水は、チューブ240間の各隙間に流入する際にその流れ方向を変化させ、各隙間をy方向に向かって流れる。その後、タンク230の近傍となる位置まで到達すると、冷却水は、-x方向側に向かってその流れ方向を変化させた後、第2出口部22に向かって流れる。その後、冷却水は第2出口部22から外部へと排出される。冷却水がチューブ240間の隙間を流れる際には、チューブ240の内側を通る低温の冷媒と、チューブ240の外側を通る高温の冷却水との間で熱交換が行われる。 The cooling water changes its flow direction when flowing into each gap between the tubes 240, and flows through each gap in the y direction. After that, when reaching a position near the tank 230 , the cooling water changes its flow direction toward the −x direction and then flows toward the second outlet 22 . After that, the cooling water is discharged from the second outlet portion 22 to the outside. When the cooling water flows through the gaps between the tubes 240 , heat is exchanged between the low-temperature coolant passing inside the tubes 240 and the high-temperature cooling water passing outside the tubes 240 .

このように、冷却水は、タンク210等の近傍の位置を積層方向に沿って流れながら、各チューブ間の隙間に対して順次分配されていく。分配された冷却水は、それぞれの隙間の位置においてその流れ方向を180度変化させた後、接続面Sの第2出口部22に向かって流れる。尚、上記における各隙間の「位置」とは、各隙間の積層方向に沿った位置、すなわちx座標のことを意味する。 In this way, the cooling water is sequentially distributed to the gaps between the tubes while flowing along the stacking direction in the vicinity of the tank 210 and the like. The distributed cooling water flows toward the second outlet portion 22 of the connection surface S after changing its flow direction by 180 degrees at each gap position. The "position" of each gap in the above description means the position of each gap along the stacking direction, that is, the x-coordinate.

ところで、第2入口部21及び第2出口部22のそれぞれが、本実施形態のような接続面Sではなく、例えばケース100のz方向側の面に設けられているような従来構成について検討する。この場合、第2入口部21から供給された冷却水は、-z方向に向かって流れることとなる。このような従来構成においては、冷却水はケース100内に流入した後、直ちに各チューブ240間の隙間へと分配され、流入時における流れ方向を概ね維持したまま、それぞれの隙間に沿って-z方向側へと流れる。その後、冷却水は、ケース100の奥側の部分、すなわち-z方向側の底面近傍において再び合流するとともに、その流れ方向を上方の第2出口部22に向かって180度変化させる。 By the way, a conventional configuration in which each of the second inlet portion 21 and the second outlet portion 22 is provided on, for example, the surface of the case 100 on the z-direction side instead of the connection surface S as in the present embodiment will be examined. . In this case, the cooling water supplied from the second inlet 21 flows in the -z direction. In such a conventional configuration, after the cooling water flows into the case 100, it is immediately distributed to the gaps between the tubes 240, and along the gaps -z flow in the direction. After that, the cooling water joins again at the inner part of the case 100, that is, near the bottom surface in the -z direction, and changes its flow direction by 180 degrees toward the second outlet 22 upward.

つまり、供給された冷却水のほぼ全体が、ケース100内の同一箇所においてその流れ方向を180度変化させる。このため、流れ方向を180度変化させる際において、冷却水の流れにおける圧力損失は比較的大きくなってしまう。その結果、第2流体を送り出すためのコンプレッサの動力が無駄に消費されてしまい、熱交換器10における熱交換の効率が低下してしまう可能性がある。 That is, almost all of the supplied cooling water changes its flow direction by 180 degrees at the same location in the case 100 . Therefore, when the flow direction is changed by 180 degrees, the pressure loss in the flow of cooling water becomes relatively large. As a result, the power of the compressor for sending out the second fluid is wasted, and the efficiency of heat exchange in the heat exchanger 10 may decrease.

そこで、本実施形態では上記のように、第2入口部21及び第2出口部22のそれぞれを接続面Sに設けることとしている。このような構成においては、先述のように、各隙間に分配された冷却水が、各隙間に順次分配されていきながら、それぞれの隙間の位置においてその流れ方向を180度変化させる。このため、上記従来構成のように、全ての冷却水がケース100の奥側に到達し、同じ位置でその流れ方向を180度変化させるような構成に比べて、冷却水の流れにおける圧力損失を低減することが可能となっている。 Therefore, in the present embodiment, the second inlet portion 21 and the second outlet portion 22 are provided on the connection surface S as described above. In such a configuration, as described above, the cooling water distributed to each gap changes its flow direction by 180 degrees at each gap while being sequentially distributed to each gap. For this reason, compared to the configuration in which all the cooling water reaches the back side of the case 100 and changes its flow direction by 180 degrees at the same position as in the conventional configuration, the pressure loss in the cooling water flow is reduced. can be reduced.

本実施形態では、第2入口部21が、接続面Sのうちチューブ240の長手方向に沿って中央よりも一方側寄りとなる位置、具体的には中央よりも-y方向側寄りとなる位置に設けられている。また、第2出口部22が、接続面Sのうちチューブ240の長手方向に沿って中央よりも他方側寄りとなる位置、具体的には中央よりもy方向側寄りとなる位置に設けられている。このため、ケース100の内部における冷却水は、概ねy方向に沿って流れることとなる。 In this embodiment, the second inlet portion 21 is located at a position closer to one side than the center along the longitudinal direction of the tube 240 in the connection surface S, specifically, a position closer to the -y direction than the center. is provided in In addition, the second outlet portion 22 is provided at a position closer to the other side than the center along the longitudinal direction of the tube 240 in the connection surface S, specifically, at a position closer to the y direction than the center. there is Therefore, the cooling water inside the case 100 flows generally along the y direction.

これに対し、第1入口部11及び第1出口部12は、いずれも、接続面Sのうちチューブ240の長手方向に沿って中央よりも一方側寄りとなる位置に設けられている。具体的には、第1入口部11及び第1出口部12は、いずれも、接続面Sのうち、チューブ240の長手方向に沿って第2入口部21と同じ一方側、つまり中央よりも-y方向側となる位置に設けられている。 On the other hand, both the first inlet portion 11 and the first outlet portion 12 are provided at positions closer to one side than the center along the longitudinal direction of the tube 240 in the connection surface S. Specifically, both the first inlet portion 11 and the first outlet portion 12 are located on the same side of the connection surface S along the longitudinal direction of the tube 240 as the second inlet portion 21, that is, from the center. It is provided at a position on the y-direction side.

このような構成とされていることの利点について説明する。先に述べたように、本実施形態では熱交換器10が蒸発器として機能する。このため、内部部材200を通る際における冷媒の温度変化は、各部における冷媒の圧力変化に相当する程度しか生じない。ただし、過熱蒸気となった冷媒が第1出口部12から排出される場合、すなわち、所謂スーパーヒートの状態となって冷媒が排出されるような場合には、第1出口部12の近傍における冷媒の温度が、それよりも上流側における冷媒の温度に比べて局所的に高くなってしまう。 Advantages of such a configuration will be described. As described above, the heat exchanger 10 functions as an evaporator in this embodiment. Therefore, the temperature change of the coolant when passing through the internal member 200 is only to the degree corresponding to the pressure change of the coolant at each part. However, when the superheated vaporized refrigerant is discharged from the first outlet portion 12, that is, when the refrigerant is discharged in a so-called superheated state, the refrigerant in the vicinity of the first outlet portion 12 will be locally higher than the temperature of the coolant on the upstream side.

高温の冷媒が排出され得る第1出口部12の近くに、第2出口部22を配置すると、第2出口部22から排出される冷却水の冷却が十分には行われなくなってしまう可能性がある。本実施形態のように、冷却水の温度を低下させるための冷却用熱交換器として熱交換器10が用いられる場合には、上記のような現象は好ましいものではない。 If the second outlet 22 is arranged near the first outlet 12 where high-temperature coolant can be discharged, the cooling water discharged from the second outlet 22 may not be sufficiently cooled. be. When the heat exchanger 10 is used as a cooling heat exchanger for lowering the temperature of cooling water as in the present embodiment, the phenomenon described above is not preferable.

そこで、本実施形態では、第1入口部11及び第1出口部12をいずれも接続面Sのうち-y方向側となる位置に設けることとした上で、第2出口部22を、これらとは反対側となる位置に設けることとしている。当該位置は、内部部材200を冷媒が流れる経路において、概ね中央の折り返し地点となる位置である。つまり、スーパーヒートの状態となるか否かに拘らず、冷媒の温度が常に安定している位置である。本実施形態では、このような位置に第2出口部22を配置することで、熱交換器10による冷却水の冷却を安定的に行うことが可能となっている。 Therefore, in the present embodiment, both the first inlet portion 11 and the first outlet portion 12 are provided at positions on the -y direction side of the connection surface S, and the second outlet portion 22 is arranged with them. is provided on the opposite side. This position is a turning point at approximately the center of the path through which the coolant flows through the internal member 200 . In other words, this is the position where the temperature of the refrigerant is always stable regardless of whether or not the superheat state is reached. In this embodiment, by arranging the second outlet 22 at such a position, it is possible to stably cool the cooling water by the heat exchanger 10 .

尚、熱交換器10から排出される冷媒がスーパーヒートの状態となる可能性が低い場合、もしくは、スーパーヒートの状態となったとしても、熱交換への悪影響が比較的小さいような場合には、第2入口部21と第2出口部22との位置を互いに入れ換えた構成としてもよい。すなわち、接続面Sのうち中央よりもy方向側となる位置に第2入口部21を設けて、接続面Sのうち中央よりも-y方向側となる位置に第2出口部22を設けた構成としてもよい。 In addition, when the possibility that the refrigerant discharged from the heat exchanger 10 will be in a superheated state is low, or even if it is in a superheated state, when the adverse effect on heat exchange is relatively small , the positions of the second inlet portion 21 and the second outlet portion 22 may be exchanged with each other. That is, the second inlet portion 21 is provided at a position on the y-direction side of the center of the connection surface S, and the second outlet portion 22 is provided on the -y-direction side of the center of the connection surface S. may be configured.

冷凍サイクルにおいては、蒸発器の出口における冷媒の温度に基づいて、蒸発器の入口に設けられた膨張弁の開度が調整されるのが一般的となっている。そこで、本実施形態では、第1入口部11及び第1出口部12を、いずれも接続面Sのうち-y方向側となる位置に設けて、両者の位置を互いに近接させることしている。これにより、第1入口部11の近傍に設けられる膨張弁と、第1出口部12の近傍に設けられる温度センサと、を互いに一体のユニットとした上で、当該ユニットをブロック130の近傍に取り付けるようなことが可能となっている。 In the refrigeration cycle, it is common to adjust the opening of an expansion valve provided at the inlet of the evaporator based on the temperature of the refrigerant at the outlet of the evaporator. Therefore, in the present embodiment, both the first inlet portion 11 and the first outlet portion 12 are provided at positions on the -y direction side of the connection surface S, and the positions of both are brought close to each other. As a result, the expansion valve provided near the first inlet portion 11 and the temperature sensor provided near the first outlet portion 12 are integrated into a unit, and the unit is attached near the block 130. It is possible to do something like this.

本実施形態では、ケース100の一部が、金属からなる板状部材110によって形成されている。同じく金属によって形成された内部部材200は、板状部材110に対して内側からろう接されている。また、第1入口部11、第1出口部12、第2入口部21、及び第2出口部22のそれぞれが、板状部材110に設けられている。 In this embodiment, part of the case 100 is formed of a plate-like member 110 made of metal. The inner member 200, which is also made of metal, is soldered to the plate member 110 from the inside. Also, each of the first inlet portion 11 , the first outlet portion 12 , the second inlet portion 21 , and the second outlet portion 22 is provided on the plate member 110 .

ケース100のうち、冷却水等を供給するための配管が接続される部分には、当該配管を介して振動が加えられることがある。そこで、本実施形態では、ケース100のうち配管が接続される部分を金属からなる板状部材110とし、これを内部部材200と共に一体とすることで、振動に対する熱交換器10の強度を高めている。 A portion of the case 100 to which a pipe for supplying cooling water or the like is connected may be subjected to vibration through the pipe. Therefore, in the present embodiment, the portion of the case 100 to which the pipes are connected is a plate-like member 110 made of metal, and this is integrated with the internal member 200 to increase the strength of the heat exchanger 10 against vibration. there is

本実施形態では、フィン250に形成された山部251及び谷部252のそれぞれが、チューブ240の長手方向、すなわちy方向に沿って伸びている。当該方向は、チューブ240間の隙間を冷却水が流れる方向に対して平行となっている。このため、チューブ240間の隙間における冷却水の流れを、当該隙間に配置されたフィン250が妨げてしまうことがない。 In this embodiment, each of the peaks 251 and valleys 252 formed on the fins 250 extends along the longitudinal direction of the tube 240, that is, along the y direction. This direction is parallel to the direction in which the cooling water flows through the gaps between the tubes 240 . Therefore, the fins 250 arranged in the gaps do not block the flow of cooling water in the gaps between the tubes 240 .

フィン250に関するその他の工夫点について、図4を参照しながら説明する。同図に示されるように、それぞれのフィン250にはルーバー253が形成されている。ルーバー253は、フィン250のうち山部251と谷部252との間の概ね平板状の部分を、切り起こすことによって形成されたものである。具体的には、上記の平板状の部分に対し、x方向に沿った直線状の切り込みを、y方向に沿って並ぶよう複数形成した上で、切り込みの間の短冊状の部分をx軸周りに回転させて捩じることによって、それぞれのルーバー253が形成されている。その結果、上記の切り込みは拡げられて開口254となっている。 Other devised points regarding the fin 250 will be described with reference to FIG. 4 . As shown in the figure, each fin 250 is formed with a louver 253 . The louver 253 is formed by cutting and raising a generally flat portion of the fin 250 between the peak 251 and the valley 252 . Specifically, a plurality of linear cuts along the x direction are formed in the flat plate portion so as to line up along the y direction, and strip-shaped portions between the cuts are cut around the x axis. Each louver 253 is formed by rotating and twisting. As a result, the cut is widened to form an opening 254 .

このように、本実施形態におけるフィン250には、複数の開口254が形成されている。チューブ240間の隙間を通る冷却水の一部は、この開口254を通り、隣にある隙間へと流入することができる。これにより、一部の隙間において冷却水の圧力が局所的に上昇してしまうようなことが防止されるので、冷却水の流れにおける圧力損失を更に低減することが可能となっている。 Thus, a plurality of openings 254 are formed in the fin 250 in this embodiment. Some of the cooling water passing through the gaps between tubes 240 can pass through this opening 254 and flow into the adjacent gap. As a result, it is possible to prevent the pressure of the cooling water from locally increasing in some of the gaps, so that it is possible to further reduce the pressure loss in the flow of the cooling water.

フィン250には、上記とは異なる態様の開口254が形成されることとしてもよい。例えば、ルーバー253を形成することなく、単なるスリット状の開口として開口254が形成されることとしてもよい。 Fins 250 may be formed with openings 254 that differ from those described above. For example, the opening 254 may be formed as a simple slit-like opening without forming the louver 253 .

図4に示されるように、それぞれのフィン250のうちy方向側の端部と、タンク230との間には隙間GPが形成されている。同様に、それぞれのフィン250のうち-y方向側の端部と、タンク220やタンク210との間にも、隙間GPが形成されている。このような隙間が形成されていることにより、チューブ240間の各隙間に向けて冷却水を分配するための経路、及び、各隙間を通った後の冷却水が再び合流するための経路、のそれぞれを十分に確保することができる。これにより、冷却水の流れにおける圧力損失が更に低減される。 As shown in FIG. 4 , a gap GP is formed between the y-direction end of each fin 250 and the tank 230 . Similarly, a gap GP is also formed between the end of each fin 250 on the -y direction side and the tank 220 or the tank 210 . By forming such gaps, a path for distributing the cooling water toward each gap between the tubes 240 and a path for rejoining the cooling water after passing through each gap are provided. Each of them can be sufficiently secured. This further reduces pressure losses in the cooling water flow.

本実施形態の変形例について、図5を参照しながら説明する。同図に示されるように、この変形例では、x軸に沿った見た場合におけるケース100の形状が長方形とはなっておらず、平行四辺形となっている。このため、ケース100の内部空間は、タンク210よりも-z方向側の部分において比較的広くなっている。図5では、このように広くなった部分が空間SP1として示されている。同様に、ケース100の内部空間は、タンク230よりもz方向側の部分においても比較的広くなっている。図5では、このように広くなった部分が空間SP2として示されている。 A modification of this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this modification, the shape of the case 100 when viewed along the x-axis is not rectangular but parallelogram. Therefore, the internal space of the case 100 is relatively wide on the −z direction side of the tank 210 . In FIG. 5, the widened portion is indicated as space SP1. Similarly, the internal space of the case 100 is relatively wide on the z-direction side of the tank 230 as well. In FIG. 5, the widened portion is shown as the space SP2.

本変形例の接続面Sにおいて、第2入口部21が形成されている位置は、図2に示される第2入口部21の位置と同じである。つまり、冷却水の入口である第2入口部21は、y方向に沿った中央よりも-y方向側の位置であり、z方向に沿った中央よりも-z方向側の位置に設けられている。本変形例では、このような第2入口部21の近くに、図5に示されるような広めの空間SP1が形成されている。このため、第2入口部21から供給された冷却水が、タンク210の長手方向に沿って流れる際の圧力損失が更に低減されている。 The position where the second inlet portion 21 is formed on the connecting surface S of this modified example is the same as the position of the second inlet portion 21 shown in FIG. 2 . In other words, the second inlet portion 21, which is the inlet of the cooling water, is located on the −y direction side of the center along the y direction, and is located on the −z direction side of the center along the z direction. there is In this modification, a wide space SP1 as shown in FIG. 5 is formed near such a second inlet 21. As shown in FIG. Therefore, the pressure loss when the cooling water supplied from the second inlet portion 21 flows along the longitudinal direction of the tank 210 is further reduced.

本変形例の接続面Sにおいて、第2出口部22が形成されている位置は、図2に示される第2出口部22の位置と同じである。つまり、冷却水の出口である第2出口部22は、y方向に沿った中央よりもy方向側の位置であり、z方向に沿った中央よりもz方向側の位置に設けられている。本変形例では、このような第2出口部22の近くに、図5に示されるような広めの空間SP2が形成されている。このため、各隙間を通った後の冷却水が、合流しタンク210の長手方向に沿って流れる際の圧力損失についても更に低減されている。 The position where the second outlet portion 22 is formed on the connecting surface S of this modified example is the same as the position of the second outlet portion 22 shown in FIG. 2 . That is, the second outlet portion 22, which is an outlet for the cooling water, is provided at a position on the y-direction side of the center along the y-direction and on a z-direction side of the center along the z-direction. In this modified example, a wide space SP2 as shown in FIG. 5 is formed near such a second outlet portion 22 . Therefore, the pressure loss when the cooling water flows along the longitudinal direction of the tank 210 after passing through the gaps is further reduced.

本実施形態の他の変形例について、図6を参照しながら説明する。同図に示されるように、この変形例では、x軸に沿った見た場合におけるケース100の形状が長方形とはなっておらず、六角形となっている。具体的には、ケース100のうち-x方向側の側壁が、-x方向側に向かって突出するような形状となっており、当該側壁の内側には、図6に示されるような広めの空間SP11が形成されている。同様に、ケース100のうちx方向側の側壁が、x方向側に向かって突出するような形状となっており、当該側壁の内側には、図6に示されるような広めの空間SP12が形成されている。空間SP11、S12が形成されていることの効果は、先に説明した図5の変形例において、空間SP1、S2が形成されていることの効果と同じである。 Another modification of this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this modification, the shape of the case 100 when viewed along the x-axis is not rectangular, but hexagonal. Specifically, the side wall on the -x direction side of the case 100 has a shape that protrudes toward the -x direction side, and the inside of the side wall has a wide opening as shown in FIG. A space SP11 is formed. Similarly, the side wall on the x-direction side of the case 100 has a shape that protrudes toward the x-direction side, and a wide space SP12 as shown in FIG. 6 is formed inside the side wall. It is The effect of forming the spaces SP11 and S12 is the same as the effect of forming the spaces SP1 and S2 in the modified example of FIG. 5 described above.

第2実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 A second embodiment will be described. In the following, points different from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.

本実施形態に係る熱交換器10は、高温の冷媒との熱交換によって冷却水の温度を上昇させるための加熱用熱交換器として構成されている。当該冷媒としてはR744のような二酸化炭素が用いられる。つまり、本実施形態では、第1流体として二酸化炭素からなる冷媒が用いられる。当該冷媒は超臨界域の状態で第1入口部11から供給される。 The heat exchanger 10 according to this embodiment is configured as a heating heat exchanger for raising the temperature of cooling water by heat exchange with a high-temperature refrigerant. Carbon dioxide such as R744 is used as the refrigerant. That is, in this embodiment, a refrigerant made of carbon dioxide is used as the first fluid. The refrigerant is supplied from the first inlet 11 in a supercritical state.

図7には、本実施形態に係る熱交換器10のうち、容器部材120、フィン250、及びシール部材ORを除いた部分の構成が、図3と同様の視点で描かれている。 FIG. 7 shows the configuration of the heat exchanger 10 according to the present embodiment, excluding the container member 120, the fins 250, and the seal member OR from the same viewpoint as in FIG.

本実施形態では、タンク210及びタンク220に換えて、単一のタンク215が設けられている。また、それぞれのチューブ240の内部空間は、z軸に沿った中央となる位置において区切られておらず、それぞれのチューブ240の内側には単一の流路のみが形成されている。 In this embodiment, instead of the tanks 210 and 220, a single tank 215 is provided. Moreover, the internal space of each tube 240 is not partitioned at the central position along the z-axis, and only a single flow path is formed inside each tube 240 .

本実施形態の第1出口部12は、板状部材110のうち、チューブ240の長手方向に沿って一方側寄りとなる位置、具体的には、板状部材110のうち、y方向に沿った中央よりも-y方向側寄りとなる位置に設けられている。また、第1出口部12は、z方向に沿った中央よりもz方向側寄りとなる位置に設けられている。 The first outlet portion 12 of the present embodiment is positioned in the plate-like member 110 along the longitudinal direction of the tube 240 at a position closer to one side, specifically, in the plate-like member 110 along the y direction. It is provided at a position closer to the -y direction than the center. Also, the first outlet portion 12 is provided at a position closer to the z-direction side than the center along the z-direction.

また、本実施形態の第1入口部11は、板状部材110のうち、チューブ240の長手方向に沿って他方側寄りとなる位置、具体的には、板状部材110のうち、y方向に沿った中央よりもy方向側寄りとなる位置に設けられている。また、第1入口部11は、z方向に沿った中央よりも-z方向側寄りとなる位置に設けられている。 Further, the first inlet portion 11 of the present embodiment is located in the plate-like member 110 at a position closer to the other side along the longitudinal direction of the tube 240, specifically, in the plate-like member 110 in the y direction. It is provided at a position closer to the y-direction side than the center along the line. Also, the first inlet portion 11 is provided at a position closer to the -z direction side than the center along the z direction.

このように、本実施形態では、第1出口部12が、接続面Sのうちチューブ240の長手方向に沿って-y方向側寄りとなる位置、つまり、第2入口部21と同じ一方側寄りとなる位置に設けられている。また、第1入口部11が、接続面Sのうちチューブ240の長手方向に沿ってy方向側寄りとなる位置、つまり、第2出口部22と同じ他方側寄りとなる位置に設けられている。 As described above, in the present embodiment, the first outlet portion 12 is positioned near the −y direction side along the longitudinal direction of the tube 240 in the connection surface S, that is, the same one side side as the second inlet portion 21. It is set at a position where In addition, the first inlet portion 11 is provided at a position on the connecting surface S that is closer to the y direction along the longitudinal direction of the tube 240 , that is, at a position that is closer to the other side than the second outlet portion 22 . .

第1入口部11の位置は、タンク230と対応する位置となっている。このため、第1入口部11から供給された冷媒は、本実施形態ではタンク230へと流入する。 The position of the first inlet portion 11 is a position corresponding to the tank 230 . Therefore, the refrigerant supplied from the first inlet portion 11 flows into the tank 230 in this embodiment.

当該冷媒は、タンク230からそれぞれのチューブ240へと分配されて、チューブ240の内側を-y方向側に向かって流れる。その後、冷媒はタンク215に流入する。 The refrigerant is distributed from the tank 230 to each tube 240 and flows inside the tubes 240 in the -y direction. The refrigerant then flows into tank 215 .

第1出口部12の位置は、タンク215と対応する位置となっている。このため、上記のようにタンク215に流入した冷媒は、タンク215から第1出口部12に向かって流れて、第1出口部12から外部へと排出される。 The position of the first outlet portion 12 is a position corresponding to the tank 215 . Therefore, the refrigerant that has flowed into the tank 215 as described above flows from the tank 215 toward the first outlet 12 and is discharged from the first outlet 12 to the outside.

以上のような構成においては、第1流体である冷媒は、第1入口部11から第1出口部12へと向かう方向、すなわち、-y方向に向かって流れる。一方、第2流体である冷却水は、第2入口部21から第2出口部22へと向かう方向、すなわち、上記とは反対のy方向に向かって流れる。このように、本実施形態では、冷媒と冷却水とが互いに対向する方向に流れる。 In the configuration as described above, the coolant, which is the first fluid, flows in the direction from the first inlet portion 11 to the first outlet portion 12, that is, in the -y direction. On the other hand, the cooling water, which is the second fluid, flows in the direction from the second inlet portion 21 to the second outlet portion 22, that is, in the y direction opposite to the above. Thus, in this embodiment, the coolant and the cooling water flow in directions facing each other.

本実施形態では、上記のように冷媒が超臨界域の状態で流れている。超臨界域では、冷媒は相変化を伴うことなく流れる。このため、冷媒の温度は、最も上流の第1入口部11から、最も下流の第1出口部12側に行くに従って次第に高くなる。その結果、第1入口部11における冷媒の温度と、第1出口部12における冷媒の温度と、の間の温度差は比較的大きくなる。 In this embodiment, the coolant flows in the supercritical region as described above. In the supercritical region, refrigerant flows without phase change. Therefore, the temperature of the coolant gradually increases from the most upstream first inlet 11 toward the most downstream first outlet 12 . As a result, the temperature difference between the temperature of the coolant at the first inlet 11 and the temperature of the coolant at the first outlet 12 becomes relatively large.

このような場合には、上記のように冷媒と冷却水とを互いに対向する方向に流すことで、両流体間の温度差を各部において十分に確保することができる。その結果、熱交換器10における熱交換効率を高めることができる。 In such a case, by flowing the coolant and the cooling water in opposite directions as described above, it is possible to sufficiently secure the temperature difference between the two fluids in each part. As a result, heat exchange efficiency in the heat exchanger 10 can be enhanced.

このように、超臨界域の二酸化炭素からなる冷媒を利用し、熱交換器10を加熱用熱交換器として用いる場合には、第1入口部11の位置等を本実施形態のように構成することが好ましい。 In this way, when using the refrigerant composed of carbon dioxide in the supercritical region and using the heat exchanger 10 as a heat exchanger for heating, the position of the first inlet portion 11 and the like are configured as in the present embodiment. is preferred.

第3実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 A third embodiment will be described. In the following, points different from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.

図8には、本実施形態に係る熱交換器10の構成が、図1と同様の視点で描かれている。本実施形態では、第2入口部21及び第2出口部22が設けられている位置においてのみ第1実施形態と異なっている。 FIG. 8 shows the configuration of the heat exchanger 10 according to this embodiment from the same viewpoint as in FIG. This embodiment differs from the first embodiment only in the positions where the second inlet section 21 and the second outlet section 22 are provided.

本実施形態では、第2入口部21及び第2出口部22のそれぞれが、板状部材110ではなく、容器部材120のうちx方向側の面に設けられている。当該面は、ケース100のうち積層方向に沿った一方側の面であるから、本実施形態における「接続面S」に該当する。 In the present embodiment, each of the second inlet section 21 and the second outlet section 22 is provided on the surface of the container member 120 on the x-direction side instead of the plate-shaped member 110 . This surface corresponds to the "connection surface S" in this embodiment because it is one side surface along the stacking direction of the case 100 .

本実施形態の第2入口部21は、上記の接続面Sのうち、y方向に沿った中央よりも-y方向側寄りとなる位置であり、且つ、z方向に沿った中央よりも-z方向側寄りとなる位置に設けられている。また、本実施形態の第2出口部22は、上記の接続面Sのうち、y方向に沿った中央よりもy方向側寄りとなる位置であり、且つ、z方向に沿った中央よりもz方向側寄りとなる位置に設けられている。 The second inlet portion 21 of the present embodiment is located at a position closer to the −y direction side than the center along the y direction in the connection surface S, and is −z from the center along the z direction. It is provided at a position closer to the direction side. In addition, the second outlet portion 22 of the present embodiment is located at a position closer to the y-direction side than the center along the y-direction of the connection surface S, and is located at a position closer to the y-direction than the center along the z-direction. It is provided at a position closer to the direction side.

本実施形態でも第1実施形態と同様に、第2出口部22を、y方向に沿って第1入口部11及び第1出口部12とは反対側となる位置に設けることとしている。このような態様でも、第1実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。 In this embodiment, as in the first embodiment, the second outlet section 22 is provided at a position opposite to the first inlet section 11 and the first outlet section 12 along the y direction. Even in such a mode, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.

以上の各実施形態においては、フィン250が、ルーバー253を有するコルゲートフィンである場合の例について説明した。しかしながら、フィン250はコルゲートフィンに限定されず、種々の態様のフィンを用いることができる。例えば、図9に示されるような所謂オフセットフィンを、フィン250として用いることができる。フィン250では、山部251と谷部252のそれぞれを、その長手方向であるy方向の途中の位置において、z方向にオフセットさせた形状となっている。フィン250のうち上記のようにオフセットした部分では、開口254が形成されている。このような構成のフィン250を用いた場合でも、これまでに説明したものと同様の効果を奏する。 In each of the above embodiments, an example in which the fins 250 are corrugated fins having the louvers 253 has been described. However, the fins 250 are not limited to corrugated fins, and various types of fins can be used. For example, so-called offset fins as shown in FIG. 9 can be used as fins 250 . The fin 250 has a shape in which the ridges 251 and the troughs 252 are offset in the z direction at midpoints in the y direction, which is the longitudinal direction. An opening 254 is formed in the portion of the fin 250 that is offset as described above. Even when the fins 250 having such a configuration are used, the same effects as those described above can be obtained.

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Design modifications to these specific examples by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each specific example described above and its arrangement, conditions, shape, etc. are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate. As long as there is no technical contradiction, the combination of the elements included in the specific examples described above can be changed as appropriate.

10:熱交換器
11:第1入口部
12:第1出口部
21:第2入口部
22:第2出口部
100:ケース
S:接続面
200:内部部材
210,220,230,215:タンク
240:チューブ
10: Heat Exchanger 11: First Inlet Part 12: First Outlet Part 21: Second Inlet Part 22: Second Outlet Part 100: Case S: Connection Surface 200: Internal Members 210, 220, 230, 215: Tank 240 :tube

Claims (14)

冷媒冷却水との間で熱交換を行う熱交換器であって、
内側を前記冷媒が流れるように構成された内部部材(200)と、
内側に前記内部部材を収容する容器であって、前記内部部材の周囲の空間を前記冷却水が流れるように構成されたケース(100)と、を備え、
前記ケースには、
前記冷媒の入口である第1入口部(11)と、
前記冷媒の出口である第1出口部(12)と、
前記冷却水の入口である第2入口部(21)と、
前記冷却水の出口である第2出口部(22)と、がそれぞれ設けられており、
前記内部部材は、
その長手方向に沿って内側を前記冷媒が流れるタンク(210,220,230,215)と、
その長手方向が前記タンクの長手方向に対して垂直となるように、前記タンクに対して接続された管状の部材であって、前記タンクの長手方向に沿って並ぶように互いに間隔を空けて積層された複数のチューブ(240)と、を有するものであり、
前記チューブは、その断面が扁平形状となるように形成されており、
複数の前記チューブが並んでいる方向を積層方向としたときに、
前記第1入口部、前記第1出口部、前記第2入口部、及び前記第2出口部は、いずれも、前記ケースのうち前記積層方向に沿った一方側の面、である接続面(S)に設けられている熱交換器。
A heat exchanger that exchanges heat between a refrigerant and cooling water ,
an internal member (200) configured to allow the coolant to flow inside;
a case (100) that is a container that houses the internal member inside and that is configured so that the cooling water flows in a space around the internal member;
Said case includes:
a first inlet portion (11) that is an inlet for the coolant ;
a first outlet portion (12) that is an outlet for the refrigerant ;
a second inlet (21) that is the inlet of the cooling water ;
A second outlet portion (22) that is the outlet of the cooling water is provided,
The internal member is
tanks (210, 220, 230, 215) in which the coolant flows inside along the longitudinal direction;
Tubular members connected to the tank such that their longitudinal direction is perpendicular to the longitudinal direction of the tank, and are stacked in spaced relation to each other along the longitudinal direction of the tank. a plurality of tubes (240), each comprising:
The tube is formed so that its cross section has a flat shape,
When the direction in which the plurality of tubes are arranged is the lamination direction,
Each of the first inlet portion, the first outlet portion, the second inlet portion, and the second outlet portion is a connection surface (S ) in the heat exchanger.
前記接続面において、
前記第2入口部は、前記チューブの長手方向に沿って一方側寄りとなる位置に設けられており、
前記第2出口部は、前記チューブの長手方向に沿って他方側寄りとなる位置に設けられている、請求項1に記載の熱交換器。
on the connecting surface,
The second inlet is provided at a position closer to one side along the longitudinal direction of the tube,
2. The heat exchanger according to claim 1, wherein said second outlet portion is provided at a position closer to the other side along the longitudinal direction of said tube.
前記ケースの一部は、金属からなる板状部材(110)によって形成されており、前記内部部材は、前記板状部材にろう接されている、請求項2に記載の熱交換器。 3. The heat exchanger according to claim 2, wherein a part of said case is formed by a plate-like member (110) made of metal, and said internal member is brazed to said plate-like member. 前記第1入口部及び第1出口部が前記板状部材に設けられている、請求項3に記載の熱交換器。 4. The heat exchanger according to claim 3, wherein the first inlet and the first outlet are provided on the plate member. 前記第2入口部及び第2出口部が前記板状部材に設けられている、請求項4に記載の熱交換器。 5. The heat exchanger according to claim 4, wherein said second inlet and second outlet are provided on said plate member. 前記接続面において、
前記第1入口部及び第1出口部は、いずれも、前記チューブの長手方向に沿って一方側寄りとなる位置に設けられている、請求項5に記載の熱交換器。
on the connecting surface,
6. The heat exchanger according to claim 5, wherein both the first inlet section and the first outlet section are provided at positions closer to one side along the longitudinal direction of the tube.
前記接続面において、
前記第1入口部及び第1出口部は、いずれも、前記チューブの長手方向に沿って前記第2入口部と同じ一方側となる位置に設けられている、請求項6に記載の熱交換器。
on the connecting surface,
7. The heat exchanger according to claim 6, wherein both the first inlet section and the first outlet section are provided on the same one side as the second inlet section along the longitudinal direction of the tube. .
前記接続面において、
前記第1出口部は、前記チューブの長手方向に沿って一方側寄りとなる位置に設けられており、
前記第1入口部は、前記チューブの長手方向に沿って他方側寄りとなる位置に設けられている、請求項5に記載の熱交換器。
on the connecting surface,
The first outlet portion is provided at a position closer to one side along the longitudinal direction of the tube,
6. The heat exchanger according to claim 5, wherein said first inlet section is provided at a position closer to the other side along the longitudinal direction of said tube.
前記接続面において、
前記第1出口部は、前記チューブの長手方向に沿って前記第2入口部と同じ一方側寄りとなる位置に設けられており、
前記第1入口部は、前記チューブの長手方向に沿って前記第2出口部と同じ他方側寄りとなる位置に設けられている、請求項8に記載の熱交換器。
on the connecting surface,
The first outlet is provided at a position near the same side as the second inlet along the longitudinal direction of the tube,
9. The heat exchanger according to claim 8, wherein said first inlet section is provided at a position closer to the other side than said second outlet section along the longitudinal direction of said tube.
前記冷媒は、二酸化炭素からなる冷媒である、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の熱交換器。 10. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 9, wherein the refrigerant is carbon dioxide refrigerant. 互いに隣り合う前記チューブに間にはフィン(250)が配置されている、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の熱交換器。 11. A heat exchanger as claimed in any preceding claim, wherein fins (250) are arranged between adjacent tubes. 前記フィンは、山部(251)と谷部(252)とが交互に並ぶようによって形成されたものであり、
それぞれの前記山部及び前記谷部は前記チューブの長手方向に沿って伸びている、請求項11に記載の熱交換器。
The fins are formed by alternating peaks (251) and valleys (252),
12. The heat exchanger of claim 11, wherein each said peak and said valley extends along the length of said tube.
前記フィンと前記タンクとの間に隙間(GP)が形成されている、請求項11又は12に記載の熱交換器。 13. Heat exchanger according to claim 11 or 12, wherein a gap (GP) is formed between said fins and said tank. 前記フィンには開口(254)が形成されている、請求項11乃至13のいずれか1項に記載の熱交換器。 14. A heat exchanger as claimed in any one of claims 11 to 13, wherein the fins are formed with openings (254).
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