(57)【要約】【課題】より的確に冷媒の分配性を高めることが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器は、冷媒流路６０に配置されるインナフィン８０を備える。インナフィン８０は、矢印Ｌで示される方向に延びるように形成され、且つ互いに平行に配置される複数の側壁部８１を有する。互いに対向する側壁部８１の間に形成される隙間は、冷媒が流れる流路部８３となっている。側壁部８１には、矢印Ｌで示される方向に複数の開口部８４が並べて形成される。側壁部８１において隣り合う開口部８４の間に位置する部分には、矢印Ｌで示される方向に対して傾斜する傾斜面８５が形成されている。【選択図】図２
2020079693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層して配置される複数のプレート部材（１１）により冷媒流路（６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）及び流体流路（６１）が形成され、前記冷媒流路を流れる冷媒と、前記流体流路を流れる流体との間で熱交換が行われる熱交換器（１０）であって、
前記冷媒流路に配置されるインナフィン（８０，８０ａ，８０ｂ、８０ｃ）を備え、
前記インナフィンは、所定方向に延びるように形成され、且つ互いに平行に配置される複数の側壁部（８１）を有し、
互いに対向する前記側壁部の間に形成される隙間は、冷媒が流れる流路部（８３）となっており、
前記側壁部には、前記所定方向に複数の開口部（８４）が並べて形成され、
前記側壁部において隣り合う開口部の間に位置する部分には、前記所定方向に対して傾斜する傾斜面（８５）が形成されている
熱交換器。
【請求項２】
前記インナフィンは、波状に形成されており、互いに平行に配置される複数の前記側壁部と、隣り合う側壁部を互いに連結する連結部（８２）とを有するものであり、
前記開口部及び前記傾斜面は、前記連結部には形成されておらず、前記側壁部のみに形成されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記所定方向における前記冷媒流路の一端部には、前記冷媒流路に冷媒を流入させる流入口（４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）が形成され、
前記所定方向における前記冷媒流路の他端部には、前記冷媒流路を流れた冷媒を排出する排出口（４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）が形成され、
前記側壁部のうち、前記所定方向において中央部よりも前記流入口に近い部分には、前記傾斜面として、冷媒の流れ方向を前記排出口から離間する方向に変化させるように傾斜する傾斜面（８５ａ）が形成され、
前記側壁部のうち、前記所定方向において中央部よりも前記排出口に近い部分には、前記傾斜面として、冷媒の流れ方向を前記排出口に向かう方向に変化させるように傾斜する傾斜面（８５ａ）が形成されている
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記所定方向における前記冷媒流路の一端部には、前記冷媒流路に冷媒を流入させる流入口（４０）が形成され、
前記所定方向における前記冷媒流路の他端部には、前記冷媒流路を流れた冷媒を排出する排出口（４１）が形成され、
前記側壁部のうち、前記所定方向において中央部よりも前記流入口に近い部分には、前記傾斜面として、冷媒の流れ方向を前記排出口に向かう方向に変化させるように傾斜する傾斜面（８５ｂ）が形成され、
前記側壁部のうち、前記所定方向において中央部よりも前記排出口に近い部分には、前記傾斜面として、冷媒の流れ方向を前記排出口から離間する方向に変化させるように傾斜する前記傾斜面（８５ａ）が形成されている
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記所定方向における前記冷媒流路の一端部には、前記冷媒流路に冷媒を流入させる流入口（４０）が形成され、
前記所定方向における前記冷媒流路の他端部には、前記冷媒流路を流れた冷媒を排出する排出口（４１）が形成され、
前記側壁部には、前記傾斜面として、冷媒の流れ方向を前記排出口に向かう方向に変化させるように傾斜する傾斜面のみが形成されている
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記の特許文献１に記載の熱交換器がある。特許文献１に記載の熱交換器は、複数のプレート部材が積層して配置された構造を有している。プレート部材には、冷媒が流れる冷媒流路、及び冷却水が流れる冷却水流路が形成されている。この熱交換器では、プレート部材により形成される冷媒流路及び冷却水流路がプレート部材の積層方向に交互に配置されている。この熱交換器では、冷媒流路を流れる冷媒と、冷却水流路を流れる冷却水との間で熱交換が行われる。
【０００３】
特許文献１に記載の熱交換器では、冷媒流路にインナフィンが配置されている。インナフィンは、互いに平行に配置された板状の側壁部を有している。互いに対向する側壁部の間には、直線状の冷媒通路が形成されている。側壁部には、隣り合う冷媒通路を連通させる開口部が形成されている第１部分と、開口部が形成されていない第２部分とが冷媒通路の伸びる方向に沿って交互に並ぶように配置されている。開口部の内周部分には、冷媒通路に突出する板状の部分からなるルーバ部が形成されている。ルーバ部は、冷媒通路が延びる方向に対して平行に配置されている。
【０００４】
特許文献１に記載の熱交換器では、冷媒が第１部分においてルーバ部に衝突することと、第２部分に沿って直線的に流れることとを交互に繰り返しながら流れていく。このため、冷媒の圧力は、第１部分において高くなり、第２部分において低くなる。このような冷媒の圧力の変動により冷媒流路における冷媒の分配性を高めることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−４４６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の熱交換器では、冷媒の流速や流路、物性等の様々な要因により第１部分及び第２部分のそれぞれにおける冷媒の流れ方が変化するため、それらの要因により、第１部分及び第２部分に生じる冷媒の圧力差が変化する。すなわち、第１部分及び第２部分のそれぞれにおける冷媒の圧力差は、それらの要因により成り行きで変化する可能性があるため、場合によっては、冷媒流路における冷媒の分配性を高めることができないおそれがある。このように、従来の熱交換器にあっては、冷媒の分配性に改善の余地を残すものとなっている。
【０００７】
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より的確に冷媒の分配性を高めることが可能な熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、積層して配置される複数のプレート部材（１１）により冷媒流路（６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）及び流体流路（６１）が形成され、冷媒流路を流れる冷媒と、流体流路を流れる流体との間で熱交換が行われる熱交換器（１０）は、冷媒流路に配置されるインナフィン（８０，８０ａ，８０ｂ、８０ｃ）を備える。インナフィンは、所定方向に延びるように形成され、且つ互いに平行に配置される複数の側壁部（８１）を有する。互いに対向する側壁部の間に形成される隙間は、冷媒が流れる流路部（８３）となっている。側壁部には、所定方向に複数の開口部（８４）が並べて形成される。側壁部において隣り合う開口部の間に位置する部分には、所定方向に対して傾斜する傾斜面（８５）が形成されている。
【０００９】
この構成によれば、流路部を流れる冷媒が傾斜面に沿って流れることにより、冷媒の流れ方向を、所定方向に対して傾斜する方向に変化させることができる。これにより、冷媒の流れ方向が、所定方向に対して交差する方向に変化するため、例えば冷媒流路において圧力損失が高くなる経路から圧力損失が低くなる経路に気相冷媒を流すことができる。よって、冷媒流路における液相冷媒の分配性を向上させることができる。
【００１０】
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、より的確に冷媒の分配性を高めることが可能な熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態の熱交換器の正面構造を示す正面図である。
【図２】図２は、第１実施形態の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態のインナフィンの斜視構造を示す斜視図である。
【図４】図４は、第１実施形態の冷却水用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態の熱交換器の平面構造を示す平面図である。
【図６】図６は、第１実施形態の変形例の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図７】図７は、第２実施形態の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図８】図８は、第２実施形態の変形例の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図９】図９は、第２実施形態の他の変形例の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態の他の変形例の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態の他の変形例の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図１４】図１４は、第５実施形態の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図１５】図１５は、第６実施形態の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図１６】図１６は、第７実施形態の冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第９実施形態の熱交換器の正面構造を示す正面図である。
【図１８】図１８は、第９実施形態の第１冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図１９】図１９は、第９実施形態の第２冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図２０】図２０は、第９実施形態の第３冷媒用プレート部材の断面構造を示す断面図である。
【図２１】図２１は、第９実施形態の第２冷媒用プレート部材の変形例の断面構造を示す断面図である。
【図２２】図２２は、第９実施形態の第１冷媒用プレート部材の変形例の断面構造を示す断面図である。
【図２３】図２３は、第９実施形態の第３冷媒用プレート部材の変形例の断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、熱交換器の一実施形態について図面を参照しながら説明する。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。
＜第１実施形態＞
はじめに、図１に示される第１実施形態の熱交換器１０について説明する。この熱交換器１０は、例えば自動車用冷凍サイクルと電池冷却用冷却水回路との間の熱交換を担う電池冷却用チラーに用いられるものであって、ＬＬＣ等の冷却水と冷媒との間で熱交換を行う。したがって、本実施形態の熱交換器１０では、冷媒と熱交換を行う流体として、冷却水が用いられている。熱交換器１０は、アルミニウム合金等の金属材料により形成されている。
【００１４】
熱交換器１０は、図中に矢印Ｚで示される方向に積層された複数のプレート部材１１を備えている。各プレート部材１１は、ろう付け等により互いに接合されている。以下では、矢印Ｚで示される方向を「プレート積層方向Ｚ」とも称する。互いに隣り合うプレート部材１１の間には隙間が形成されている。この隙間が、冷媒の流れる冷媒流路、又は冷却水の流れる冷却水流路を構成している。本実施形態では、冷却水流路が流体流路に相当する。以下では、プレート部材１１のうち、冷媒流路を有するプレート部材を冷媒用プレート部材１１１と称し、冷却水流路を有するプレート部材を冷却水用プレート部材１１２と称する。冷媒用プレート部材１１１及び冷却水用プレート部材１１２は、プレート積層方向Ｚにおいて交互に配置されている。
【００１５】
図２に示されるように、冷媒用プレート部材１１１は、プレート積層方向Ｚに直交する断面形状が略矩形カップ状に形成されている。この冷媒用プレート部材１１１の内部空間により冷媒流路６０が構成されている。
冷媒用プレート部材１１１の対角に位置する２つの角部には、冷媒用の流入口４０及び排出口４１がそれぞれ形成されている。したがって、流入口４０は冷媒流路６０の一端部に形成され、排出口４１は冷媒流路６０の他端部に形成されている。流入口４０は、冷媒流路６０に冷媒を導入する部分である。排出口４１は、冷媒流路６０を流れた冷媒を排出する部分である。この冷媒用プレート部材１１１では、流入口４０から排出口４１に向かって冷媒が流れる。すなわち、冷媒は、図２に矢印Ｌで示される方向に流れる。以下では、便宜上、矢印Ｌで示される方向を「冷媒の主流方向Ｌ」とも称する。本実施形態では、冷媒の主流方向Ｌが所定方向に相当する。また、矢印Ｌで示される方向と直交する方向を「幅方向Ｗ」とも称する。なお、幅方向Ｗにおける流入口４０及び排出口４１のそれぞれの幅Ｈ２，Ｈ３は、冷媒流路６０の幅方向Ｗの幅Ｈ１よりも短い。
【００１６】
冷媒用プレート部材１１１の他方の対角に位置する２つの角部には、冷却水用の連通孔５０，５１がそれぞれ形成されている。連通孔５０，５１は、冷媒用プレート部材１１１の両隣に配置される冷却水用プレート部材１１２，１１２のそれぞれの冷却水流路を連通させるためのものである。冷媒用プレート部材１１１の内部には、冷媒流路６０と連通孔５０，５１とを仕切るための隔壁７０，７１が形成されている。隔壁７０，７１は、冷媒流路６０を流れる冷媒が連通孔５０，５１に流れ込むことを抑制するとともに、連通孔５０，５１を流れる冷却水が冷媒流路６０に流れ込むことを抑制するためのものである。
【００１７】
冷媒用プレート部材１１１の冷媒流路６０には、インナフィン８０が配置されている。図３に示されるように、インナフィン８０は、幅方向Ｗにおいて平板状の金属部材を波状に折り曲げることにより形成された、いわゆるコルゲートフィンからなる。インナフィン８０は、冷媒の伝熱面積を増加させるために設けられている。なお、図２では、インナフィン８０の構造を模式的に示している。
【００１８】
図４に示されるように、冷却水用プレート部材１１２は、冷媒用プレート部材１１１と略同一の構造を有している。但し、冷却水用プレート部材１１２の内部空間は冷却水流路６１を構成している。また、冷却水用プレート部材１１２では、冷媒用プレート部材１１１において流入口４０及び排出口４１が配置されている位置に連通孔５２，５３がそれぞれ形成されている。連通孔５２は、冷却水用プレート部材１１２の両隣に位置する冷媒用プレート部材１１１，１１１のそれぞれの流入口４０を連通させるためのものである。連通孔５３は、冷却水用プレート部材１１２の両隣に位置する冷媒用プレート部材１１１，１１１のそれぞれの排出口４１を連通させるためのものである。
【００１９】
冷却水用プレート部材１１２では、冷媒用プレート部材１１１において連通孔５０，５１が配置されている位置に、流入口４２及び排出口４３がそれぞれ形成されている。冷媒用プレート部材１１１を挟んで隣り合う２つの冷却水用プレート部材１１２，１１２のそれぞれの流入口４２，４２は、冷媒用プレート部材１１１の連通孔５０を通じて互いに連通されている。同様に、冷媒用プレート部材１１１を挟んで隣り合う２つの冷却水用プレート部材１１２，１１２のそれぞれの排出口４３，４３は、冷媒用プレート部材１１１の連通孔５１を通じて互いに連通されている。
【００２０】
なお、図４には、インナフィンが設けられていない冷却水用プレート部材１１２が図示されているが、冷媒用プレート部材１１１と同様に、冷却水用プレート部材１１２の冷却水流路６１にインナフィンを配置してもよい。
図１に示されるように、最も上方に配置されるプレート部材１１には、冷媒用流入パイプ２０、冷媒用排出パイプ２１、冷却水用流入パイプ３０、及び冷却水用排出パイプ３１が設けられている。各パイプ２０，２１，３０，３１の内径は、図２に示される冷媒流路６０の幅Ｈ１よりも短い。
【００２１】
図５に示されるように、冷媒用流入パイプ２０は、各冷媒用プレート部材１１１の流入口４０及び各冷却水用プレート部材１１２の連通孔５２に対応する位置に設けられている。冷媒用排出パイプ２１は、各冷媒用プレート部材１１１の排出口４１及び各冷却水用プレート部材１１２の連通孔５３に対応する位置に設けられている。冷却水用流入パイプ３０は、各冷却水用プレート部材１１２の流入口４２及び各冷媒用プレート部材１１１の連通孔５０に対応する位置に設けられている。冷却水用排出パイプ３１は、各冷却水用プレート部材１１２の排出口４３及び各冷媒用プレート部材１１１の連通孔５１に対応する位置に設けられている。
【００２２】
この熱交換器１０では、冷媒用流入パイプ２０から冷媒が導入される。この冷媒は、各冷媒用プレート部材１１１の流入口４０及び各冷却水用プレート部材１１２の連通孔５２を通じて各冷媒用プレート部材１１１の冷媒流路６０に分配される。このように、各冷媒用プレート部材１１１の流入口４０及び各冷却水用プレート部材１１２の連通孔５２は、各冷媒用プレート部材１１１の冷媒流路６０に冷媒を分配させる入口側冷媒タンクとしての機能を有している。各冷媒用プレート部材１１１の冷媒流路６０を流れた冷媒は、各冷媒用プレート部材１１１の排出口４１及び各冷却水用プレート部材１１２の連通孔５３で集められた後、冷媒用排出パイプ２１から排出される。このように、各冷媒用プレート部材１１１の排出口４１及び各冷却水用プレート部材１１２の連通孔５３は、各冷媒用プレート部材１１１の冷媒流路６０を流れる冷媒を集合させる出口側冷媒タンクとしての機能を有している。
【００２３】
また、この熱交換器１０では、冷却水用流入パイプ３０から冷却水が導入される。この冷却水は、各冷却水用プレート部材１１２の流入口４２及び各冷媒用プレート部材１１１の連通孔５０を通じて各冷却水用プレート部材１１２の冷却水流路６１に分配される。また、各冷却水用プレート部材１１２の冷却水流路６１を流れた冷却水は、各冷却水用プレート部材１１２の排出口４３及び各冷媒用プレート部材１１１の連通孔５１を通じて冷却水用排出パイプ３１から排出される。
【００２４】
このような熱交換器１０の構造により、図１に一点鎖線Ｌ１０で示されるように冷媒が流れるとともに、図１に二点鎖線Ｌ２０で示されるように冷却水が流れる。この熱交換器１０では、各冷媒用プレート部材１１１の冷媒流路６０を流れる冷媒と、各冷却水用プレート部材１１２の冷却水流路６１を流れる冷却水との間で熱交換が行われる。各冷媒用プレート部材１１１の流入口４０から冷媒流路６０に流入する際、冷媒は、液相冷媒と気相冷媒とが混合した２相冷媒となっている。冷媒流路６０を流れる冷媒は、冷却水流路６１を流れる冷却水と熱交換を行うことにより、冷却水の熱を吸収する。したがって、冷媒流路６０では、流入口４０から排出口４１に向かうほど、気相冷媒が多くなる。
【００２５】
次に、冷媒流路６０に配置されるインナフィン８０の具体的な構造について説明する。
図３に示されるように、インナフィン８０は、波状に形成されており、互いに平行に配置される複数の側壁部８１と、隣り合う側壁部８１，８１の上端部同士又は下端部同士を連結する連結部８２とを有する構造となっている。
【００２６】
側壁部８１は、冷媒の主流方向Ｌに延びるように形成されている。互いに対向する側壁部８１，８１の間に形成される隙間は、冷媒が流れる流路部８３となっている。
側壁部８１には、冷媒の主流方向Ｌに並べて複数の開口部８４が形成されている。側壁部８１において隣り合う開口部８４，８４の間に位置する部分には、冷媒の主流方向Ｌに対して傾斜する傾斜面８５が形成されている。開口部８４及び傾斜面８５は、連結部８２には形成されておらず、側壁部８１のみに形成されている。
【００２７】
図２に示されるように、傾斜面８５には、互いに傾斜方向の異なる第１傾斜面８５ａ及び第２傾斜面８５ｂが含まれている。具体的には、側壁部８１のうち、冷媒の主流方向Ｌにおいて中央部よりも流入口４０に近い部分には、冷媒の流れ方向を排出口４１から離間する方向に変化させるように傾斜する第１傾斜面８５ａが形成されている。また、側壁部８１のうち、冷媒の主流方向Ｌにおいて中央よりも排出口４１に近い部分には、冷媒の流れ方向を排出口４１に向かう方向に変化させるように傾斜する第２傾斜面８５ｂが形成されている。
【００２８】
次に、本実施形態の熱交換器１０の動作例について説明する。
図２に示されるように、流入口４０及び排出口４１が対角に配置されている冷媒用プレート部材１１１にあっては、例えばインナフィン８０が設けられていない場合、流入口４０から冷媒流路６０に流入した冷媒は、圧力損失の最も小さい経路である、排出口４１に向かった最短経路を流れ易い。そのため、図２に二点鎖線で示される領域Ａ１，Ａ２に流れる冷媒流量は相対的に小さくなる。冷媒流量が少ない領域では、冷却水との熱交換による２相冷媒から気相冷媒への変化が流体経路前半で完了し、気相冷媒として流れる経路長が相対的に長くなるため、その部分を冷媒が流れる際の圧力損失がより高くなり、冷媒が更に流れ難くなる。これが、冷媒流路６０における冷媒の分配性を悪化させる要因となる。
【００２９】
この点、本実施形態の熱交換器１０では、流入口４０から冷媒流路６０に流入した冷媒がインナフィン８０の流路部８３を通過する際に第１傾斜面８５ａに沿って流れることにより、冷媒の流れ方向を、幅方向Ｗに、より詳細には領域Ａ１及び領域Ａ２を通過する気相冷媒を領域Ａ１及び領域Ａ２外に向かう方向に変化させることができる。これにより、領域Ａ１及び領域Ａ２に液相冷媒が流れ易くなる、すなわち圧力損失の高い経路から圧力損失の低い経路に気相冷媒を流すことができるため、経路間の圧力損失差を低減でき、液相冷媒の分布の偏りを抑制することが可能である。よって、冷媒流路６０における液相冷媒の分配性を向上させることができる。
【００３０】
以上説明した本実施形態の熱交換器１０によれば、以下の（１）〜（４）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）インナフィン８０に形成された傾斜面８５により、冷媒の流れ方向を幅方向Ｗに変化させることができる。このように冷媒の流れ方向を傾斜面８５により積極的に変化させることで、冷媒流路６０において圧力損失が高くなる経路から圧力損失が低くなる経路に気相冷媒を流すことができるため、経路間の圧力損失差を低減でき、冷媒流路６０における液相冷媒の分配性を向上させることができる。
【００３１】
特に、図２に示されるように、本実施形態の熱交換器１０のように、冷媒流路６０の幅Ｈ１に対して流入口４０及び排出口４１の幅Ｈ２，Ｈ３が短い等の理由により、冷媒の分布の偏りが予め定まっているような構造が採用されている場合には、傾斜面８５により、分配を均一化することの可能な方向へ冷媒の流れを制御することができるため、より的確に冷媒の分配性を向上させることが可能である。
【００３２】
また、図２に示されるように冷媒流路６０内で幅方向Ｗに冷媒の流量分布に偏りが存在する場合、温度分布にも幅方向Ｗに偏りが生じることになる。したがって、本実施形態の熱交換器１０により冷媒の流量分布の偏りを低減することができれば、結果的に温度分布の偏りを低減することも可能である。さらに、気相及び液相を問わず、冷媒の全体的な流れを最適化することが可能であるため、インナフィン８０を流れる際に冷媒に作用する圧力損失を低減することができる。
【００３３】
（２）開口部８４及び傾斜面８５は、インナフィン８０の切り込み及び変形により形成されている。このような構成によれば、インナフィン８０の伝熱面積を減らすことなく、インナフィン８０に開口部８４及び傾斜面８５を形成することができるため、伝熱面積を最大化することができる。よって、熱交換性能を向上させることができる。また、流路部８３を矢印Ｌで示される方向に流れる冷媒が傾斜面８５に衝突するため、衝突による前縁効果により、局所的な熱伝達率を向上させる効果が奏される。さらに、このようなインナフィン８０の製造方法によれば、端材が発生しないため、製造性を向上させることができる。
【００３４】
（３）冷媒が気相及び液相の２相状態である場合、液相冷媒は、その表面張力により、湾曲している連結部８２の付近に張り付くように流れ易い。すなわち、液相冷媒は、プレート積層方向Ｚにおける側壁部８１の上端部及び下端部に沿って流れ易い。これに対し、気相冷媒は側壁部８１の中央部を流れ易い。この点、本実施形態の熱交換器１０のように開口部８４及び傾斜面８５が側壁部８１のみに形成されていれば、側壁部８１に形成された傾斜面８５により、気相冷媒の流れ方向を幅方向Ｗに変化させ易くなる。これにより、圧力損失の主要因である気相冷媒が開口部８４を通過し易くなるため、複数の流路部８３間の圧力損失のバランスを均一化することができる。よって、特に幅方向Ｗにおける冷媒分布の均一化の効果に関して高い効果を期待することができる。また、インナフィン８０の製造の際に、曲げ加工が必要な連結部８２と、切り込み加工が必要な側壁部８１とを別々の箇所として加工することができるため、インナフィン８０の製造が容易となる。よって、インナフィン８０の製造性を向上させることができる。
【００３５】
（４）側壁部８１のうち、冷媒の主流方向Ｌにおいて中央部よりも流入口４０に近い部分には、冷媒の流れ方向を排出口４１から離間する方向に変化させるように傾斜する第１傾斜面８５ａが形成されている。また、側壁部８１のうち、冷媒の主流方向Ｌにおいて中央よりも排出口４１に近い部分には、冷媒の流れ方向を排出口４１に向かう方向に変化させるように傾斜する第２傾斜面８５ｂが形成されている。このような構成は、図２に示されるように冷媒の流入口４０及び排出口４１が冷媒用プレート部材１１１の対角に配置されている熱交換器１０における冷媒の分配性を向上させるために特に有効である。
【００３６】
（変形例）
次に、第１実施形態の熱交換器１０の第１変形例について説明する。
図６に示されるように、本変形例の熱交換器１０では、側壁部８１において第１傾斜面８５ａが形成されている部分の中間に、冷媒の主流方向Ｌに平行な直線部８５ｄが形成されている。同様に、側壁部８１において第２傾斜面８５ｂが形成されている部分の中間にも、冷媒の主流方向Ｌに平行な直線部８５ｃが形成されている。このような構成であっても、第１実施形態の熱交換器１０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、熱交換器１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器１０との相違点を中心に説明する。
冷媒の表面張力等の物性や、開口部８４の開き度合いによっては、第１実施形態のインナフィン８０のように第１傾斜面８５ａ及び第２傾斜面８５ｂを形成した場合であっても、冷媒の分配性を向上させることができない可能性がある。そのため、インナフィン８０に形成される傾斜面８５の形状や個数等は適宜変更可能である。以下、その具体例を図７〜図１１を参照して説明する。
【００３８】
図７に示されるインナフィン８０では、側壁部８１のうち、冷媒の主流方向Ｌにおいて中央部よりも流入口４０に近い部分に、冷媒の流れ方向を排出口４１に向かう方向に変化させるように傾斜する第２傾斜面８５ｂが形成されている。また、側壁部８１のうち、冷媒の主流方向Ｌにおいて中央よりも排出口４１に近い部分に、冷媒の流れ方向を排出口４１から離間する方向に変化させるように傾斜する第１傾斜面８５ａが形成されている。
【００３９】
図８に示されるインナフィン８０では、側壁部８１に、冷媒の流れ方向を排出口４１に向かう方向に変化させるように傾斜する傾斜面８５のみが形成されている。
図９に示されるインナフィン８０は、第１フィン片８０１及び第２フィン片８０２に分割されて構成されている。第１フィン片８０１の側壁部８１には、冷媒の流れ方向を排出口４１に向かう方向に変化させるように傾斜する傾斜面８５のみが形成されている。同様に、第２フィン片８０２にも、冷媒の流れ方向を排出口４１に向かう方向に変化させるように傾斜する傾斜面８５のみが形成されている。このような構成によれば、第１実施形態のインナフィン８０を製造した後、それを中央部で切断するだけで第１フィン片８０１及び第２フィン片８０２を成形することができるため、インナフィン８０の製造が容易となる。
【００４０】
図１０に示されるインナフィン８０では、幅方向Ｗに並んで配置される複数の側壁部８１のうちの一部のみ開口部８４及び傾斜面８５が形成されている。このようなインナフィン８０を用いれば、冷媒流路６０を流れる任意の一部の冷媒の流れを変化させることが可能である。
【００４１】
図１１に示されるインナフィン８０では、側壁部８１に、３つの傾斜面８５ａ〜８５ｃが交互に形成されている。なお、側壁部には、４つ以上の傾斜面が交互に形成されていてもよい。
＜第３実施形態＞
次に、熱交換器１０の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器１０との相違点を中心に説明する。
【００４２】
図１２に示されるように、本実施形態の冷媒用プレート部材１１１では、その幅方向Ｗの一辺の両端に設けられる２つの角部に、冷媒用の流入口４０及び排出口４１がそれぞれ形成されている。また、幅方向Ｗにおける冷媒用プレート部材１１１の他方の一辺の両端に設けられる２つの角部には、冷却水用の連通孔５０，５１がそれぞれ形成されている。
【００４３】
なお、冷却水用プレート部材１１２は、冷媒用プレート部材１１１に準じた構造を有しているため、その詳細な説明は割愛する。
図１２に示されるように、冷媒用プレート部材１１１の冷媒流路６０には、インナフィン８０が配置されている。本実施形態のインナフィン８０の構造は、第１実施形態のインナフィン８０の構造と同一である。
【００４４】
このような冷媒用プレート部材１１１を有する熱交換器１０であっても、図１２に示されるようなインナフィン８０を用いることにより、冷媒流路６０を流れる冷媒の流れ方向を幅方向Ｗに変化させることが可能であるため、冷媒の分配性を向上させることができる。
＜第４実施形態＞
次に、熱交換器１０の第４実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器１０との相違点を中心に説明する。
【００４５】
図１３に示されるように、本実施形態の冷媒用プレート部材１１１では、その長手方向の一辺に沿って冷媒用の流入口４０及び排出口４１が並べて配置されている。また、長手方向における冷媒用プレート部材１１１の他方の一辺に沿って冷却水用の連通孔５０，５１が並べて配置されている。
【００４６】
冷媒用プレート部材１１１の内部には、内壁７３により区画された第１冷媒流路６０ａ及び第２冷媒流路６０ｂが形成されている。第１冷媒流路６０ａの一端部には流入口４０が形成されている。第２冷媒流路６０ｂの一端部には排出口４１が形成されている。第１冷媒流路６０ａ及び第２冷媒流路６０ｂは、それぞれの他端部において互いに連通されている。冷媒流路６０ａ，６０ｂには、インナフィン８０ｃ，８０ｄがそれぞれ配置されている。インナフィン８０ｃ，８０ｄのそれぞれの構造は、第１実施形態のインナフィン８０と同一である。
【００４７】
本実施形態の冷媒用プレート部材１１１では、流入口４０から第１冷媒流路６０ａに流入した冷媒が、まずは矢印Ｌ１で示される方向に流れる。その後、冷媒は、第１冷媒流路６０ａの他端部から第２冷媒流路６０ｂの他端部に流入して、第２冷媒流路６０ｂを矢印Ｌ２で示される方向に流れた後、排出口４１から排出される。
【００４８】
このような冷媒用プレート部材１１１を有する熱交換器１０であっても、図１３に示されるようなインナフィン８０ｃ，８０ｄを用いることにより、冷媒流路６０を流れる冷媒の流れ方向を幅方向Ｗに変化させることが可能であるため、冷媒の分配性を向上させることができる。
【００４９】
＜第５実施形態＞
次に、熱交換器１０の第５実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器１０との相違点を中心に説明する。
図１４に示されるように、本実施形態の冷媒用プレート部材１１１では、冷媒用の流入口４０及び排出口４１が略矩形状に形成されている。排出口４１の幅Ｈ３は流入口４０の幅Ｈ２よりも長い。このような構造を有する熱交換器１０であっても、第１実施形態で述べたインナフィン８０を配置することが有効である。
【００５０】
＜第６実施形態＞
次に、熱交換器１０の第６実施形態について説明する。以下、第５実施形態の熱交換器１０との相違点を中心に説明する。
図１５に示されるように、本実施形態の熱交換器１０では、図９に例示した熱交換器１０のように、インナフィン８０が第１フィン片８０１及び第２フィン片８０２に分割されて構成されている。第１フィン片８０１と第２フィン片８０２との間には隙間が形成されている。
【００５１】
冷媒用プレート部材１１１の底面には、第１フィン片８０１と第２フィン片８０２との間の隙間に位置するように、複数の突出部１１０が形成されている。このような突出部１１０が冷媒用プレート部材１１１に形成されていることにより、冷媒用プレート部材１１１の伝熱面積を増加させることができるため、冷媒の伝熱性を促進させることができる。
【００５２】
＜第７実施形態＞
次に、熱交換器１０の第７実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器１０との相違点を中心に説明する。
図１６に示されるように、本実施形態の熱交換器１０では、インナフィン８０が流入口４０及び排出口４１のそれぞれの一部に重なるように配置されている。このような構造を有する熱交換器１０であっても、第１実施形態で述べたインナフィン８０を配置することが有効である。
【００５３】
なお、インナフィン８０は、その矢印Ｌで示される方向端部が、流入口４０及び排出口４１の形状に合わせた形状に加工されていても良い。
＜第８実施形態＞
次に、熱交換器１０の第８実施形態について説明する。以下、上記の各実施形態の熱交換器１０との相違点を中心に説明する。
【００５４】
上記の各実施形態の熱交換器１０は、冷却水と冷媒との間で熱交換を行うことにより、冷却水が冷却される一方、冷媒が蒸発する、いわゆる蒸発器として用いられるものであった。これに対し、本実施形態の熱交換器１０は、冷却水により冷媒を冷却して凝縮させる、いわゆる凝縮器として用いられる。凝縮器として用いられる熱交換器１０にも、第１〜第７実施形態の熱交換器１０の構造を適用することが可能である。凝縮器として用いられる熱交換器１０では、例えば冷媒用流入パイプ２０に気相冷媒が流入する。冷媒用流入パイプ２０に流入した気相冷媒は、各冷媒用プレート部材１１１の冷媒流路６０を流れる際に、冷却水用プレート部材１１２を流れる冷却水と熱交換を行うことにより冷却されて凝縮される。凝縮した液相冷媒は冷媒用排出パイプ２１から排出される。
【００５５】
このように熱交換器１０が凝縮器として用いられる場合には、図７に示されるようなインナフィン８０を用いることが有効である。その理由は以下の通りである。
凝縮器として用いられる熱交換器１０では、流入口４０に近い冷媒流路６０の上流側において、液相冷媒と比較して気相冷媒の割合が大きくなる。そのため、幅方向Ｗに冷媒が流れる際の冷媒の圧力損失に関しては、冷媒流路６０の下流側の圧力損失よりも上流側の圧力損失の方が大きくなる。このような熱交換器１０において、図７に示されるような傾斜面８５を有するインナフィン８０を用いれば、冷媒流路６０の上流側において気相冷媒を排出口４１に向かって導き易くなるため、例えば図７に示される経路Ｐ１を経由する冷媒の圧力損失と、経路Ｐ２を経由する冷媒の圧力損失との差を小さくすることができる。すなわち、経路間の圧力損失差を低減できるため、冷媒流路６０における液相冷媒の分配性を向上させることができる。
【００５６】
＜第９実施形態＞
次に、熱交換器１０の第９実施形態について説明する。以下、第８実施形態の熱交換器１０との相違点を中心に説明する。
本実施形態の熱交換器１０は、図１７に示されるような構造を有している。図１７に示される本実施形態の熱交換器１０は、第８実施形態の熱交換器１０と同様に凝縮器として用いられるものである。なお、図１７では、複数のプレート部材１１のうち、各パイプ２０，２１，３０，３１が設けられる端部プレート部材に符号１１ａが付されるとともに、この端部プレート部材１１ａと反対に位置するプレート部材に符号１１ｂが付されている。また、図１７において矢印Ｙ１で示される方向は「鉛直方向上方」を示し、矢印Ｙ２で示される方向は「鉛直方向下方」を示す。
【００５７】
図１７に示されるように、熱交換器１０では、端部プレート部材１１ｂにレシーバ１３が組み付けられている。レシーバ１３は、熱交換器１０の内部を流れる冷媒が一時的に貯留される部分であって、流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。
熱交換器１０には、３種類の冷媒用プレート部材１１１ａ〜１１１ｃが用いられている。冷媒用プレート部材１１１ａ〜１１１ｃは、この順で端部プレート部材１１ａから端部プレート部材１１ｂに向かって配置されている。
【００５８】
図１８に示されるように、第１冷媒用プレート部材１１１ａにおいて対角に位置する２つの角部には、冷媒用の流入口４０ａ及び排出口４１ａがそれぞれ形成されている。冷媒用の流入口４０ａと冷却水用の連通孔５１との間には冷媒用の連通孔４４ａが形成されている。冷却水用の連通孔５１及び冷媒用の連通孔４４ａは、隔壁７１，７４により区画された独立した２つの空間にそれぞれ設けられている。冷媒用の排出口４１ａと冷却水用の連通孔５０との間には冷媒用の連通孔４５ａが形成されている。冷却水用の連通孔５０及び冷媒用の連通孔４５ａは、隔壁７０，７２により区画された独立した２つの空間にそれぞれ設けられている。
【００５９】
図１９に示されるように、第２冷媒用プレート部材１１１ｂにおいて対角に位置する２つの角部には、冷媒用の流入口４０ｂ及び連通孔４４ｂがそれぞれ形成されている。冷媒用の流入口４０ｂと冷却水用の連通孔５０との間には冷媒用の連通孔４５ｂが形成されている。冷却水用の連通孔５０及び冷媒用の連通孔４５ｂは、隔壁７０，７２により区画される独立した２つの空間にそれぞれ設けられている。冷媒用の連通孔４４ｂと冷却水用の連通孔５１との間には冷媒用の排出口４１ｂが形成されている。冷媒用の連通孔４４ｂ及び冷却水用の連通孔５１は、隔壁７１ａ，７１ｂにより区画された独立した２つの空間にそれぞれ設けられている。
【００６０】
図２０に示されるように、第３冷媒用プレート部材１１１ｃにおいて対角に位置する２つの角部には、冷媒用の流入口４０ｃ及び連通孔４５ｃがそれぞれ形成されている。冷媒用の流入口４０ｃと冷却水用の連通孔５１との間には冷媒用の連通孔４４ｃが形成されている。冷却水用の連通孔５１及び冷媒用の連通孔４４ｃは、隔壁７１、７４により区画された独立した２つの空間にそれぞれ設けられている。冷媒用の連通孔４５ｃと冷却水用の連通孔５０との間には冷媒用の排出口４１ｃが形成されている。冷媒用の連通孔４５ｃ及び冷却水用の連通孔５０は、隔壁７０ａ，７０ｂにより区画された独立した２つの空間にそれぞれ設けられている。
【００６１】
なお、図１８〜図２０では、各冷媒用プレート部材１１１ａ〜１１１ｃにおいて閉塞されている孔に点ハッチングが付されている。すなわち、図１８に示される第１冷媒用プレート部材１１１ａでは冷媒用の連通孔４４ａが閉塞されている。また、図１９に示される第２冷媒用プレート部材１１１ｂでは、冷媒用の連通孔４４ｂが閉塞されている。さらに、図２０に示される第３冷媒用プレート部材１１１ｃでは、冷媒用の連通孔４５ｃが閉塞されている。
【００６２】
また、図１８〜図２０に示される各冷媒用プレート部材１１１ａ〜１１１ｃの冷媒流路には符号６０ａ〜６０ｃがそれぞれ付されている。
さらに、熱交換器１０では、図１８に示される第１冷媒用プレート部材１１１ａの排出口４１ａと、図１９に示される第２冷媒用プレート部材１１１ｂの流入口４０ｂとが連通されている。また、図１９に示される第２冷媒用プレート部材１１１ｂの排出口４１ｂと、図２０に示される第３冷媒用プレート部材１１１ｃの連通孔４４ｃとが連通されている。さらに、図１８に示される第１冷媒用プレート部材１１１ａの連通孔４５ａ、図１９に示される第２冷媒用プレート部材１１１ｂの連通孔４５ｂ、及び図２０に示される第３冷媒用プレート部材１１１ｃの排出口４１ｃが連通されている。
【００６３】
以上のような構造により、図１７に一点鎖線Ｌ１０で示されるように冷媒が流れる。すなわち、熱交換器１０では、冷媒用流入パイプ２０から導入された気相冷媒は、第１冷媒用プレート部材１１１ａの流入口４０ａから冷媒流路６０ａに流入した後、排出口４１ａへと流れる。第１冷媒用プレート部材１１１ａの排出口４１ａに流入した冷媒は、第２冷媒用プレート部材１１１ｂの流入口４０ｂから冷媒流路６０ｂに流入した後、排出口４１ｂへと流れる。第２冷媒用プレート部材１１１ｂの排出口４１ｂに流入した冷媒は、第３冷媒用プレート部材１１１ｃの連通孔４４ｃを通じてレシーバ１３に流入する。冷媒用流入パイプ２０から導入された気相冷媒は、レシーバ１３に到達するまでの間に、冷却水用プレート部材１１２を流れる冷却水と熱交換を行うことにより冷却されて凝縮し、気相冷媒及び液相冷媒が混合した２相冷媒となる。レシーバ１３では、気相冷媒と液相冷媒とが分離される。リザーブタンク１３に貯留されている液相冷媒は、第３冷媒用プレート部材１１１ｃの流入口４０ｃから冷媒流路６０ｃに流入した後、排出口４１ｃへと流れる。この際、液相冷媒は、冷却水用プレート部材１１２を流れる冷却水と更に熱交換を行うことにより過冷却される。第３冷媒用プレート部材１１１ｃの排出口４１ｃに流入した冷媒は、第２冷媒用プレート部材１１１ｂの連通孔４５ｂ、及び第１冷媒用プレート部材１１１ａの連通孔４５ａを順に流れた後、冷媒用排出パイプ２１から排出される。
【００６４】
このような構造からなる熱交換器１０では、第１冷媒用プレート部材１１１ａの冷媒流路６０ａに、図１８に示されるようなインナフィン８０ａが配置されている。インナフィン８０ａにおいて流入口４０ａの近くに設けられる第１傾斜面８５ａは、冷媒の流れ方向を排出口４１ａに向かう方向に変化させるように傾斜している。また、インナフィン８０ａにおいて排出口４１ａの近くに設けられる第２傾斜面８５ｂは、冷媒の流れ方向を排出口４１ａから離間させる方向に変化させるように傾斜している。
【００６５】
図１９及び図２０に示されるように、第２冷媒用プレート部材１１１ｂ及び第３冷媒用プレート部材１１１ｃにも、第１冷媒用プレート部材１１１ａのインナフィン８０ａと同様の形状を有するインナフィン８０ｂ，８０ｃがそれぞれ配置されている。
以上のような構造を有する熱交換器１０によれば、冷媒と冷却水との間の熱交換をより効率的に行うことが可能となる。また、本実施形態の熱交換器１０によれば、第８実施形態の熱交換器１０と同様に、経路間の圧力損失差を低減することができるため、各冷媒流路６０ａ〜６０ｃにおける液相冷媒の分配性を向上させることが可能となる。
【００６６】
なお、各冷媒用プレート部材１１１ａ〜１１１ｃには、傾斜面８５の向きが同じ向きになるようにインナフィン８０ａ〜８０ｃが配置されていてもよい。具体的には、図１８及び図２０に示されるようなインナフィン８０ａ，８０ｃを第１冷媒用プレート部材１１１ａ及び第３冷媒用プレート部材１ｃに配置した上で、図２１に示されるようなインナフィン８０ｂを第２冷媒用プレート部材１１１ｂに配置してもよい。また、熱交換器１０では、図１９に示されるようなインナフィン８０ｂを第２冷媒用プレート部材１１１ｂに配置した上で、図２２及び図２３に示されるようなインナフィン８０ａ，８０ｃを第１冷媒用プレート部材１１１ａ及び第３冷媒用プレート部材１ｃに配置してもよい。このような構造によれば、各冷媒用プレート部材１１１ａ〜１１１ｃに対してインナフィン８０ａ〜８０ｃを同一の向きで配置することができるため、熱交換器１０の製造が容易となる。
＜他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
【００６７】
・各実施形態のインナフィン８０，８０ａ，８０ｂ、８０ｃでは、開口部８４及び傾斜面８５のそれぞれの個数や、傾斜面８５の傾斜方向や傾斜角度等を任意に変更することが可能である。
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、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、及びその配置、条件、形状等は、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。
【符号の説明】
【００６８】
１０：熱交換器
１１：プレート部材
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ：流入口
４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ：排出口
６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ：冷媒流路
６１：冷却水流路（流体流路）
８０，８０ａ，８０ｂ、８０ｃ：インナフィン
８１：側壁部
８２：連結部
８３：流路部
８４：開口部
８５：傾斜面
８５ａ：第１傾斜面
８５ｂ：第２傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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