(57)【要約】【課題】共通のプレートを積層して、タンクにおける流量を確保でき、加工が容易な熱交換器を提供する。【解決手段】蒸発部１３は、複数のプレート４０を積層して構成される。プレート４０は、厚み方向一方に筒状に突出し、厚み方向に貫通する第１タンク部４３と、第１タンク部４３の先端部４３ａに部分的に設けられ、先端部４３ａからさらに厚み方向一方に突出する突起４５〜４８と、プレートの絞り部４１より、厚み方向他方に位置する周縁部４２と、有する。このようなプレート４０を積層すると、対向する第１タンク部４３の先端部４３ａ同士が当接し、突起４５〜４８が対向する第１タンク部４３内に挿入され、対向する第１タンク部４３同士の厚み方向に直交する方向への変位を突起４５〜４８によって規制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプレート（４０）を厚み方向に積層して構成され、前記積層された複数のプレートによって覆われる内部空間を流通する内部流体と、前記複数のプレートの外方の外部空間を流通する外部流体とで熱交換する熱交換器（１３）であって、
前記プレートは、
厚み方向一方に筒状に突出し、厚み方向一方の先端部（４３ａ）に厚み方向に貫通する連通口（４３ｂ）が形成されるタンク部（４３，４４）と、
前記先端部の前記連通口に臨む内周面部に部分的に設けられ、前記先端部からさらに前記厚み方向一方に突出する突起（４５〜４８）と、
前記プレートの中央部（４１）よりも厚み方向他方に位置する前記プレートの周縁部（４２）と、を含み、
前記厚み方向に隣接する２つの前記プレートのうち、前記厚み方向他方が対向する前記プレート同士は、前記周縁部同士を当接されており、
前記周縁部同士が当接された前記２つのプレートを１組として、複数組の前記プレートが前記厚み方向に積層されており、前記厚み方向に隣接する各組の前記プレート同士は、前記厚み方向一方が対向して前記タンク部の前記先端部同士が当接されており、
前記突起は、対向する前記タンク部内に挿入され、対向する前記タンク部同士の前記厚み方向に直交する方向への変位を規制することを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記タンク部は、前記プレートに複数設けられ、
前記突起は、前記複数のタンク部のうち、少なくとも１つに設けられることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記タンク部は、前記プレートに２つ設けられ、
前記２つのタンク部は、互いに前記連通口の開口面積が異なり、
前記突起は、前記２つのタンク部のうち、前記開口面積が大きいタンク部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記突起が設けられる前記内周面部は、前記厚み方向に見て、多角形状であり、
前記突起は、前記内周面部を構成する各辺（４９，５０）の中心を除く残余の部分に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記突起は、前記タンク部の前記先端部の内側から前記厚み方向一方に延びるように屈曲した形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプレートを積層して構成されるドロンカップ型の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の熱交換器として、複数のプレートを積層することによって構成されるドロンカップ型の熱交換器がある。ドロンカップ型の熱交換器において積層されるプレートは、中間部に溝状の胴部を有し、両端部に筒状部を有する。このプレートを交互に裏表にして積層すると、胴部が組み合わさっていわゆるチューブが形成され、筒状部が連結されて両端部にいわゆるタンクが形成される。また積層方向に隣接する胴部同士の間には、フィンが設けられる（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このようにプレートを積層してタンクを構成するために、２種類のプレートが必要となる。図１３は、従来技術の熱交換器１を拡大して示す断面図である。図１３に示すように、一方のプレート３は開口部５が形成される受け側の部品となり、他方のプレート４は筒状部２が形成される挿入側の部品となる。挿入側のプレート４は、筒状部２の先端部分にバーリング加工によって環状のバーリング部分２ａが形成される。このバーリング部分２ａを、受け側のプレート３の開口部５に挿入し、当接部分をろう付けすることによって、タンクが形成される。
【特許文献１】特開平８−２２６７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の図１３に示した従来技術の熱交換器では、受け側のプレート３と、挿入側のプレート４の２部品で構成しており、部品の種類が２種類で多いという問題がある。
【０００５】
また環状のバーリング部分２ａを受け側のプレートの開口部５に挿入するので、開口部５を流体が通過する通過断面積が受け側の開口部５の内径よりバーリング部分２ａの板厚によって縮小する。したがって環状のバーリング部分２ａによって、多くの流体を流すことができないという問題がある。
【０００６】
また熱交換器を小型化するにあたって、プレートの筒状部の内径が小さくなると、筒状部にバーリング加工をするための絞り工程数が多くなるという問題がある。さらにプレートの板厚が大きい場合、およびプレートが加工難易度の高い材料からなる場合には、バーリング加工が困難である。このような２つの場合にも、バーリング加工するために絞り工程が増加し、生産性が低下する。また絞り工程が増加するので、加工コストが増加するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、共通のプレートを積層して、タンクにおける流量を確保でき、加工が容易な熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、複数のプレート（４０）を厚み方向に積層して構成され、積層された複数のプレートによって覆われる内部空間を流通する内部流体と、複数のプレートの外方の外部空間を流通する外部流体とで熱交換する熱交換器（１３）であって、
プレートは、
厚み方向一方に筒状に突出し、厚み方向一方の先端部（４３ａ）に厚み方向に貫通する連通口（４３ｂ）が形成されるタンク部（４３，４４）と、
先端部の連通口に臨む内周面部に部分的に設けられ、先端部からさらに厚み方向一方に突出する突起（４５〜４８）と、
プレートの中央部（４１）よりも厚み方向他方に位置するプレートの周縁部（４２）と、を含み、
厚み方向に隣接する２つのプレートのうち、厚み方向他方が対向するプレート同士は、周縁部同士を当接されており、
周縁部同士が当接された２つのプレートを１組として、複数組のプレートが厚み方向に積層されており、厚み方向に隣接する各組のプレート同士は、厚み方向一方が対向してタンク部の先端部同士が当接されており、
突起は、対向するタンク部内に挿入され、対向するタンク部同士の厚み方向に直交する方向への変位を規制することを特徴とする熱交換器である。
【００１０】
請求項１に記載の発明に従えば、複数のプレートが積層されると、タンク部の先端部同士が当接するので、複数のタンク部が厚み方向に連続し、いわゆるタンクが形成される。したがってタンク部内の内部空間を流体が流通することによって、厚み方向に流体が移動することができる。また複数のプレートが積層されると、周縁部同士が当接するので、中央部によって囲まれた内部空間が形成される。中央部によって囲まれた内部空間は、前述のタンク部の連通口が連続することによって形成される内部空間に連なるので、タンク部内を厚み方向に移動する内部流体を中央部に囲まれた内部空間に流通させることができる。これによって隣接する中央部間に形成される外部空間を流通する外部流体と、前述の内部流体とで熱交換をさせることができる。
【００１１】
さらに連通口に臨む内周面部には突起が部分的に設けられるので、環状の先端部の全部に突起を設けるよりも加工が容易である。したがってタンク部が小型であっても、突起を設けることができるので、熱交換器の小型化を促進することができる。このような加工が容易な突起であっても、対向するタンク部内に挿入され、対向するタンク部同士の厚み方向に直交する方向への変位を規制するので、厚み方向に直交する方向へのプレートの位置ずれを防止することができる。また突起は部分的に設けられるので、従来の技術のようにバーリング加工によって環状のバーリング部分を設けた構成よりも、タンク部内の内部空間を大きくすることができる。これによってタンク部を流通する流量を従来の技術の熱交換器の構成よりも多く確保できる。
【００１２】
このように請求項１に記載の熱交換器では、共通の１種類のプレートを積層することによって熱交換器が構成される。したがって２種類以上のプレートを用いて構成される熱交換器より、部品の種類が少ないので、プレートの製造コストを低減することができる。
【００１３】
また請求項２に記載の発明では、タンク部は、プレートに複数設けられ、
突起は、複数のタンク部のうち、少なくとも１つに設けられることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明に従えば、複数のタンク部を有するプレートであっても、少なくとも１つに設けられる突起によって、対向するタンク部との相対位置を固定でき、隣接するプレートの位置決めをすることができる。したがって複数のタンク部の全てに突起を設ける必要がないので、プレートの加工が容易である。
【００１５】
さらに請求項３に記載の発明では、タンク部は、プレートに２つ設けられ、
２つのタンク部は、互いに連通口の開口面積が異なり、
突起は、２つのタンク部のうち、開口面積が大きいタンク部に設けられることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明に従えば、開口面積が大きいタンク部に突起が設けられるので、突起を設けることによる流量通過の減少割合を、小さいタンク部に突起を設ける場合に比べて小さくすることができる。したがって突起を設けることによる流量の減少を抑制することができる。
【００１７】
さらに請求項４に記載の発明では、突起が設けられる内周面部は、厚み方向に見て、多角形状であり、
突起は、内周面部を構成する各辺（４９，５０）の中心を除く残余の部分に設けられることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明に従えば、内周面部を構成する各辺の中心を除く残余の部分に突起が設けられるので、厚み方向に隣接する突起同士が衝突することなく、タンク部内に挿入することができる。これによって確実に突起によって位置決めすることができる。
【００１９】
さらに請求項５に記載の発明では、突起は、タンク部の先端部の内側から厚み方向一方に延びるように屈曲した形状であることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明に従えば、先端部の内側に延びる突起の前駆体を、厚み方向一方に屈曲させることによって、突起を形成することができる。このように簡単な加工によって、本発明の突起を設けることができる。
【００２１】
なお、前述の各手段の括弧内の符号は、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図６を用いて説明する。第１実施形態における排熱回収装置１０はエンジン１１を走行用の駆動源とする車両（自動車）に適用される。図１は、排熱回収装置１０が適用される排熱回収システム１２の構成図である。図２は、排熱回収装置１０の構成を模式的に示す断面図である。
【００２４】
排熱回収装置１０は内部に作動媒体が封入された閉回路を備え、この閉回路中に蒸発部１３と凝縮部１４を有している。蒸発部１３はエンジン１１の排気管１５の内部に配置されており、凝縮部１４は内部にエンジンオイルが流れるエンジンオイル循環回路１６の流路に配置されている。
【００２５】
エンジンオイル循環回路１６の途中には凝縮部１４を取り囲むオイルタンク１７が設けられている。エンジンオイル循環回路１６は、蒸発部１３で熱交換によって作動媒体に吸熱された排気ガスの排熱を凝縮部１４において回収することができる回路であり、この構成によりエンジンオイルは凝縮部１４で加熱されながら回路内を循環することになる。エンジンオイル循環回路１６は、エンジンオイルの流れる順に、エンジン１１の内部、オイルクーラ１８、オイルタンク１７、ポンプ１９、エンジン１１の内部が配管により環状に接続された流路を構成し、この環状流路はエンジンオイルが循環する閉回路を構成している。
【００２６】
エンジン１１は水冷式の内燃機関であり、燃料が燃焼した後の排気ガスが排出される排気管１５が接続されている。排気管１５には排気ガスを浄化する触媒コンバータ２０が設けられている。エンジン１１のウォータジャケットはエンジン１１を冷却するエンジン冷却水（以下、「冷却水」ということがある）が循環するラジエータ回路２１に接続されている。ラジエータ回路２１は、エンジンオイル循環回路１６とは独立して構成されている回路であり、凝縮部１４でエンジンオイル循環回路１６側に回収される排気ガスの熱はラジエータ回路２１には全く提供されないようになっている。
【００２７】
ラジエータ回路２１にはラジエータ２２とウォータポンプ２３が設けられており、エンジン１１のウォータジャケット、ウォータポンプ２３およびラジエータ２２を環状に接続して構成される回路である。ラジエータ２２は車両の前方部に設けられ、ウォータポンプ２３によって循環される冷却水を車外から取り入れた外気との熱交換により冷却する。
【００２８】
次に、図２を参照して、排熱回収装置１０に関して説明する。排熱回収装置１０は、図２に示すように、ダクト部２４内に収容される蒸発部１３と、オイルタンク１７内に収容される凝縮部１４とが接続流路２５および戻り流路２６によってそれぞれ接続されて閉回路を構成するループ式のヒートパイプ２７を備えている。
【００２９】
ヒートパイプ２７には封入部（図示せず）が設けられており、この封入部からヒートパイプ２７内が真空引きされて減圧され、作動媒体が封入された後にこの封入部は確実に封止される。作動媒体は本実施形態では水を使用している。水の沸点は１気圧で１００℃であるが、ヒートパイプ２７内は減圧（例えば０．０１気圧）されているため、ヒートパイプ２７内の作動媒体の沸点は５〜１０℃となる。また作動媒体としては水の他にアルコール、フロロカーボン、フロン等を用いてもよい。
【００３０】
蒸発部１３は、蒸発部用チューブ２８、蒸発部用フィン２９、蒸発部用下タンク部３０、蒸発部用上タンク部３１等から形成されている。蒸発部用チューブ２８は、断面扁平状をなす細長の管部材であり、長手方向Ｚが鉛直方向を向くようにして、図２の左右方向に所定のピッチを保って複数並べられて配列されている。この方向を以下、配列方向Ｘとする。さらに蒸発部用チューブ２８は図２の紙面に対して垂直方向にも複数並ぶように配置されている。この方向を以下、奥行き方向Ｙとする。また配列方向Ｘおよび奥行き方向Ｙに直交する方向を、長手方向Ｚとする。
【００３１】
配列方向Ｘの各蒸発部用チューブ２８の間には、薄肉板材から形成された蒸発部用フィン２９が介在されており、蒸発部用フィン２９は各蒸発部用チューブ２８の外壁面（表面）に接合されている。蒸発部用フィン２９は、薄肉の帯板材からローラ加工によって波形に成形されたコルゲートタイプのフィンである。
【００３２】
蒸発部用下タンク部３０および蒸発部用上タンク部３１は、共に扁平の容器体として形成されており、蒸発部用チューブ２８の長手方向Ｚ端部に配設されている。複数の蒸発部用チューブ２８内部は蒸発部用下タンク部３０内および蒸発部用上タンク部３１内と連通している。
【００３３】
蒸発部１３は、ダクト部２４内に収容されている。ダクト部２４は、断面矩形状をなす筒体であり、後述するように内部を排気ガスが流通するようになっている。蒸発部１３は、蒸発部用チューブ２８の奥行き方向Ｙ（図２の紙面に対して垂直方向）と、排気ガスの流れ方向（図２の紙面に対して垂直方向）とが一致するように収容されている。
【００３４】
凝縮部１４は、蒸発部１３と同様の構成であって、長手方向Ｚが鉛直方向を向くように複数配列される凝縮部用チューブ３２の間にクランク状に形成された凝縮部用フィン３３が介在されて凝縮部用チューブ３２に接合される。複数の凝縮部用チューブ３２内部は、凝縮部用上タンク部３４内および凝縮部用下タンク部３５内と連通している。
【００３５】
凝縮部１４は、オイルタンク１７内に収容されている。オイルタンク１７は、凝縮部用チューブ３２の長手方向Ｚに沿うように細長に形成された容器体であり、一方の端部側にエンジンオイルを内部に導入する導入パイプ３６（図１参照）が接続されており、他方の端部側にエンジンオイルを外部に排出する排出パイプ３７（図１参照）が接続されている。
【００３６】
凝縮部１４は蒸発部１３の側方に配設されており、蒸発部用上タンク部３１と凝縮部用上タンク部３４とはダクト部２４およびオイルタンク１７を貫通する接続流路２５によって接続されている。また、蒸発部用下タンク部３０と凝縮部用下タンク部３５とはダクト部２４およびオイルタンク１７を貫通する戻り流路２６によって接続されている。以上の構成により、作動媒体の流れる順に蒸発部用下タンク部３０、蒸発部用チューブ２８、蒸発部用上タンク部３１、接続流路２５、凝縮部用上タンク部３４、凝縮部用チューブ３２、凝縮部用下タンク部３５、戻り流路２６、蒸発部用下タンク部３０が環状に繋がった流路が形成され、この環状流路は作動媒体が循環する閉回路を構成している。
【００３７】
ダクト部２４とオイルタンク１７との間には所定の隙間３８が設けられている。この隙間３８は、蒸発部１３と凝縮部１４との間に形成される断熱空間として機能している。
【００３８】
以上の構成の排熱回収装置１０は、蒸発部１３（ダクト部２４）が触媒コンバータ２０の下流側となる排気管１５内に設けられ、また、オイルタンク１７の両パイプ３６，３７がエンジンオイル循環回路１６に接続されている。
【００３９】
また、排熱回収装置１０を構成する各部材は、高耐食性を備えるステンレス材からなり、各部材が組み付けされた後に、当接している部位や嵌合している部位に設けられたろう材により、一体的にろう付けされている。
【００４０】
次に、蒸発部１３の構成に関して、図３〜図６を用いてさらに詳細に説明する。蒸発部１３は、前述したように内部流体である水と外部流体である排気ガスとを熱交換する熱交換器である。蒸発部１３は、複数の平板状のプレート４０を積層して構成される、いわゆるドロンカップ型と呼ばれる熱交換器である。図３は、プレート４０を示す平面図である。図４は、図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見て示す断面図である。図５は、蒸発部１３の一部を奥行き方向Ｙに見て拡大して示す断面図である。図６は、図５の切断面線ＶＩ−ＶＩから見て示す断面図である。図３および図４に示す平板状のプレート４０を、図５に示すように積層することによって、前述の蒸発部用チューブ２８、蒸発部用下タンク部３０、および蒸発部用上タンク部３１として機能する部位が構成される。
【００４１】
プレート４０は、長手方向Ｚに延びる細長で略矩形状の外形を成し、中央部には絞り加工によって全体に浅い絞り部４１が形成される。絞り部４１の周囲、すなわちプレート４０の周縁の周縁部４２は、フランジとして機能する部位である。周縁部４２は、プレート４０の周縁部４２を除く残余の部分である絞り部４１より、厚み方向Ｘ他方（図４における右方）に位置する。
【００４２】
プレート４０の長手方向Ｚの一端側（図３における上方側）には、第１タンク部４３が設けられる。第１タンク部４３は、外周形状がプレート４０の短辺に対応する部分が長辺４９となる長方形状を成して、絞り部４１から更に絞られた、換言すると厚み方向Ｘ一方（図３における左方）に膨出する形状である。第１タンク部４３は、蒸発部用上タンク部３１を構成する部位である。またプレート４０の長手方向Ｚの他端側（図３における下方側）には、第２タンク部４４が設けられる。第２タンク部４４は、外周形状が円状を成して、絞り部４１から更に絞られた、換言すると厚み方向Ｘ一方に膨出する形状である。第２タンク部４４は、蒸発部用下タンク部３０を構成する部位である。
【００４３】
第１タンク部４３および第２タンク部４４の厚み方向Ｘ一方の先端部４３ａ，４４ａは、平坦状であり、先端部４３ａ，４４ａには、第１タンク部４３および第２タンク部４４の外周形状に沿う形状で、内周側に厚み方向Ｘに貫通する連通口４３ｂ，４４ｂがそれぞれ形成される。したがって第１タンク部４３の連通口４３ｂである第１連通口４３ｂの内周形状は、長方形状である。また第２タンク部４４の連通口４４ｂである第２連通口４４ｂの内周形状は、円状である。したがって各先端部４３ａ，４４ａは、各連通口４３ｂ，４４ｂによって厚み方向Ｘから見て環状となる。
【００４４】
このように第１タンク部４３および第２タンク部４４は、プレート４０の厚み方向Ｘ一方に筒状に突出し、厚み方向Ｘ一方の先端部４３ａ，４４ａに厚み方向Ｘに貫通する連通口４３ｂ，４４ｂが形成される。またプレート４０には、複数のタンク部４３，４４が設けられ、本実施の形態では２つの第１タンク部４３と第２タンク部４４とが設けられる。第１タンク部４３と第２タンク部４４とは、互いに連通口４３ｂ，４４ｂの開口面積が異なる。ここで各連通口４３ｂ，４４ｂの開口面積とは、各連通口４３ｂ，４４ｂにおける後述する突起４５〜４８を除いた場合の開口面積のことである。本実施の形態では、図３に示すように、第１タンク部４３の開口面積は、第２タンク部４４の開口面積より大きい。
【００４５】
第１タンク部４３の先端部４３ａには、先端部４３ａに部分的に設けられ、先端部４３ａからさらに厚み方向Ｘ一方に突出する突起４５〜４８が設けられる。したがって突起４５〜４８は、開口面積が大きい第１タンク部４３に設けられる。突起４５〜４８の基端部は、先端部４３ａの内周面部、すなわち第１連通口４３ｂに臨む内周面部に連結する。具体的には、突起４５〜４８は、図４および図５に示すように、第１タンク部４３の先端部４３ａの内側から厚み方向Ｘ一方に屈曲して延びる形状である。換言すると、突起４５〜４８は、第１連通口４３ｂ内に配置される。したがって図５に示すように、２枚のプレート４０を積層した場合に、一方のプレート４０の突起４５〜４８が他方のプレート４０の第１連通口４３ｂ内に挿入することができる（図６参照）。
【００４６】
第１タンク部４３の先端部４３ａの形状は、第１連通口４３ｂと同様に長方形状である。突起４５〜４８は、連通口４３ｂの内周面部を構成する各辺４９，５０、すなわち一対の長辺４９と一対の短辺５０にそれぞれ設けられる。したがって突起４５〜４８は、第１タンク部４３の先端部４３ａに４つ設けられる。各突起４５〜４８は、各辺４９，５０を成す部分の中心を除く残余の部分にそれぞれ設けられる。換言すると、突起４５〜４８は、各辺４９，５０の中心と重複しないいずれかの方向に偏った位置に設けられる。したがって突起４５〜４８は、厚み方向Ｘ一方に見た位置と、厚み方向Ｘ他方に見た位置とでは、重複する部分がない位置に設けられる。
【００４７】
４つの突起４５〜４８のうち一対の長辺４９に設けられる２つの突起（以下、「長辺突起」ということがある）４５，４６は、第１連通口４３ｂの中心に対して点対称となる位置に設けられる。以下、一対の長辺４９が延びる方向を、連通口長辺方向Ｙという。また長辺突起４５，４６それぞれの連通口長辺方向Ｙの一端部は、長辺４９の中心線を含み連通口短辺方向Ｚと厚み方向Ｘとを含む仮想一平面から互いに逆方向に離間する位置に設けられる。これによって図６に示すように、２枚のプレート４０を積層した場合に、一方のプレート４０の長辺突起４５，４６と他方のプレート４０の長辺突起４５，４６とは、前述の仮想一平面に関して連通口長辺方向Ｙの一端部が互いに対向するように位置し、本実施の形態では連通口長辺方向Ｙの一端部同士が当接する。これによって２枚のプレート４０の連通口長辺方向Ｙに関する位置決めがなされる。また図５に示すように、２枚のプレート４０を積層した場合に、各長辺突起４５，４６は、他方のプレート４０の先端部４３ａの内周面部に当接する。これによって２枚のプレート４０の連通口短辺方向Ｚに関する位置決めがなされる。
【００４８】
４つの突起４５〜４８のうち一対の短辺５０に設けられる２つの突起（以下、「短辺突起」ということがある）４７，４８は、前述の長辺突起４５，４６と同様の構成であり、第１連通口４３ｂの中心に対して点対称となる位置に設けられる。以下、一対の短辺５０が延びる方向を、連通口短辺方向Ｚという。また短辺突起４７，４８それぞれの連通口短辺方向Ｚの一端部は、短辺５０の中心線を含み連通口長辺方向Ｙと厚み方向Ｘとを含む仮想一平面から互いに逆方向に離間する位置に設けられる。これによって図６に示すように、２枚のプレート４０を積層した場合に、一方のプレート４０の短辺突起４７，４８と他方のプレート４０の短辺突起４７，４８とは、前述の仮想一平面に関して連通口短辺方向Ｚの一端部が互いに対向するように位置し、本実施の形態では連通口短辺方向Ｚの一端部同士が当接する。これによって２枚のプレート４０の連通口短辺方向Ｚに関する位置決めがなされる。また２枚のプレート４０を積層した場合に、各短辺突起４７，４８は、他方のプレート４０の先端部４３ａの内周面部に当接する。これによって２枚のプレート４０の連通口長辺方向Ｙに関する位置決めがなされる。このように４つの突起４５〜４８によって、連通口長辺方向Ｙおよび連通口短辺方向Ｚの位置決めがなされる。
【００４９】
次に、各突起４５〜４８の形成方法に関して説明する。各突起４５〜４８は、図４および図５に示すように、第１タンク部４３の先端部４３ａの内側から厚み方向Ｘ一方に延びるように屈曲する形状である。このような突起４５〜４８は、第１タンク部４３の先端部４３ａの内側に延びる突起４５〜４８の前駆体を、厚み方向Ｘ一方に延びるように屈曲させることによって、形成することができる。換言すると、先端部４３ａから部分的に第１連通口４３ｂの内方に突出した突起４５〜４８の前駆体を、曲げ加工することによって、前述の突起４５〜４８が形成される。
【００５０】
次に、蒸発部１３の製造に関して説明する。複数のプレート４０を厚み方向Ｘが略平行となり、各第１連通口４３ｂおよび各第２連通口４４ｂの軸線が略同一となるように、積層する。したがって厚み方向Ｘと配列方向Ｘとは、同方向となる。また連通口長辺方向Ｙと奥行き方向Ｙとは、同方向となる。さら連通口短辺方向Ｚと長手方向Ｚとは同方向である。
【００５１】
また厚み方向Ｘに隣接する２枚にプレート４０は、互いに厚み方向Ｘ一方が対向するように積層される。換言すると、各プレート４０は、裏表が互い違いになるように、交互に積層される。したがって複数のプレート４０を積層すると、厚み方向Ｘである配列方向Ｘに隣接する２つのプレート４０のうち、厚み方向他方が対向するプレート４０同士は、周縁部４２同士を当接される。また周縁部４２同士が当接された２つのプレート４０を１組として、複数組のプレート４０が配列方向Ｘに積層されており、配列方向Ｘに隣接する各組のプート４０同士は、厚み方向Ｘ一方が対向して各タンク部４３，４４の先端部４３ａ，４３ｂ同士が当接される。これによって対向する第１タンク部４３の先端部４３ａ同士に関して見ると、各突起４５〜４８が対向する第１タンク部４３内に挿入され、対向する第１タンク部４３同士の厚み方向Ｘに直交する方向への変位を突起４５〜４８によって規制する（図６参照）。また対向する第２タンク部４４の先端部４４ａ同士が当接する。さらに対向する周縁部４２同士が当接する。このように当接した各先端部４３ａ，４３ｂ同士の外周、および周縁部４２同士の外周がろう材により、一体的にろう付けされる。
【００５２】
周縁部４２が当接することによって、対向する２つの絞り部４１に囲まれた扁平状の内部空間が形成され、これが蒸発部用チューブ２８の内部空間となる。同様に、周縁部４２が当接することによって、隣接する２つの各タンク部４３，４４に囲まれた筒状の内部空間が形成され、これが蒸発部用上タンク部３１の内部空間の一部となる。
【００５３】
また２つの第１タンク部４３の先端部４３ａが当接した部分に関して見ると、各第１連通口４３ｂによって第１タンク部４３内の内部空間が連通し、２つの第１タンク部４３に囲まれた内部空間が形成される。このような内部空間は、蒸発部用上タンク部３１の内部空間の一部であり、この内部空間が厚み方向Ｘに複数連続することによって、蒸発部用上タンク部３１の内部空間となる。同様に、２つの第２タンク部４４の先端部４４ａが当接した部分に関して見ると、各第２連通口４４ｂによって第２タンク部４４内の内部空間が連通し、２つの第２タンク部４４に囲まれた内部空間が形成される。このような内部空間が厚み方向Ｘに複数連続することによって、蒸発部用下タンク部３０の内部空間となる。このように絞り部４１に囲まれた内部空間は、第１タンク部４３および第２タンク部４４に囲まれた内部空間に連通している。
【００５４】
蒸発部用フィン２９は、対向する絞り部４１同士によって形成される外部空間に設けられる。これによって蒸発部用フィン２９は、前述したように配列方向Ｘの各蒸発部用チューブ２８の間に介在する。
【００５５】
このように複数のプレート４０が積層されると、第１タンク部４３の先端部４３ａ同士が当接するので、複数の第１タンク部４３が厚み方向Ｘに連続し、蒸発部用上タンク部３１が形成される。同様に、複数の第２タンク部４４が厚み方向Ｘに連続し、蒸発部用下タンク部３０が形成される。したがって第１タンク部４３内および第２タンク部４４内の内部空間を水が流通することによって、厚み方向Ｘに水が移動する。また絞り部４１によって囲まれた内部空間は、前述の第１タンク部４３および第２タンク部４４が連続することによって形成される内部空間に連なるので、第１タンク部４３内および第２タンク部４４内を厚み方向Ｘに移動する水を、絞り部４１に囲まれた内部空間に流通させることができる。これによって隣接する絞り部４１間に形成される外部空間を流通する排気ガスと水とを、蒸発部用フィン２９を利用して熱交換をさせることができる。
【００５６】
次に、排熱回収装置１０の作動およびその作用効果について説明する。エンジン１１が作動されると併せてウォータポンプ２３が作動し、冷却水はラジエータ回路２１を循環する。また、ポンプ１９も作動し、エンジンオイルはエンジンオイル循環回路１６を循環する。エンジン１１で燃焼された燃料の排気ガスは、触媒コンバータ２０を経て排気管１５を流れ、排熱回収装置１０の蒸発部１３を通過して大気中に排出される。また、エンジンオイル循環回路１６を循環するエンジンオイルは、排熱回収装置１０のオイルタンク１７内（凝縮部用チューブ３２の周囲）を通過する。
【００５７】
エンジン１１が始動された後は、ヒートパイプ２７内の水（作動媒体）は、蒸発部１３でダクト部２４内を流れる排気ガスから受熱して沸騰気化し始めて、蒸気となって蒸発部用チューブ２８内を上昇し、蒸発部用上タンク部３１、接続流路２５を経て凝縮部１４（凝縮部用上タンク部３４、凝縮部用チューブ３２）内に流れ込む。凝縮部１４内へ流入した蒸気は、エンジンオイル循環回路１６からオイルタンク１７内を流れるエンジンオイルによって冷却され、凝縮水となって戻り流路２６を通り蒸発部１３の蒸発部用下タンク部３０に還流する。
【００５８】
このように、排気ガスの熱が作動媒体に伝達されて蒸発部１３から凝縮部１４へ輸送され、この凝縮部１４で蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、エンジンオイル循環回路１６を流れるエンジンオイルが積極的に加熱されることになる。これにより、エンジン１１の暖機が促進されることになるので、エンジン１１のフリクションロスの低減、低温始動性向上のための燃料増量の抑制等が図られ燃費性能が向上される。排気ガスの熱はヒートパイプ２７の外壁面を介して熱伝導によって蒸発部１３から凝縮部１４に移動される分も存在する。
【００５９】
また、蒸発部１３に複数の蒸発部用チューブ２８および蒸発部用フィン２９を設けているので、排気ガスに対する受熱面積を増大させて、蒸発部１３における作動媒体の蒸発を促進でき、凝縮部１４への熱輸送量の増大を可能としている。
【００６０】
また、蒸発部１３と凝縮部１４との間に断熱部として機能する隙間３８を設けることにより、凝縮部１４におけるエンジンオイルによって蒸発部１３が冷却されることが防止でき、蒸発部１３内で凝縮作用が発生することがない。
【００６１】
また、凝縮部１４において加熱される被加熱流体として、エンジン１１と凝縮部１４とを環状に連絡するエンジンオイル循環回路１６を循環するエンジンオイルを採用することにより、排気ガスの熱を回収してエンジン１１を暖機して暖機運転に利用し、エンジン１１の暖機能力を向上させる排熱回収システム１２が得られる。
【００６２】
以上説明したように本実施の形態の排熱回収装置１０は、いわゆるドロンカップ型の熱交換器である蒸発部１３を備える。第１タンク部４３には突起４５〜４８が部分的に設けられるので、環状の先端部４３ａの全部に突起を設けるよりも加工が容易である。したがって第１タンク部４３が小型であっても、突起４５〜４８を設けることができるので、蒸発部１３の小型化を促進することができる。このような加工が容易な突起４５〜４８であっても、対向する第１タンク部４３内に挿入され、対向する第１タンク部４３同士の厚み方向Ｘに直交する方向への変位を規制するので、厚み方向Ｘに直交する方向へのプレート４０の位置ずれを防止することができる。また突起４５〜４８は部分的に設けられるので、従来の技術のようにバーリング加工によって環状のバーリング部分を設けた構成よりも、第１タンク部４３内の内部空間を大きくすることができる。これによって第１タンク部４３を流通する流量を従来の技術の熱交換器の構成よりも多く確保できる。
【００６３】
このように蒸発部１３は、共通の１種類のプレート４０を積層することによって構成される。したがって２種類以上のプレートを用いて構成される他の構成の熱交換器より、部品の種類が少ないので、プレート４０の製造コストを低減することができる。
【００６４】
また本実施の形態のように複数（２つ）のタンク部４３，４４を有するプレート４０であっても、少なくとも１つの第１タンク部４３に設けられる突起４５〜４８によって、対向する第１タンク部４３との相対位置を固定でき、隣接するプレート４０の位置決めをすることができる。したがって複数のタンク部４３，４４の全てに突起４５〜４８を設ける必要がないので、プレート４０の加工が容易である。
【００６５】
また本実施の形態では、連通口４３ｂ，４４ｂの開口面積が大きい第１タンク部４３に突起４５〜４８が設けられるので、突起４５〜４８を設けることによる流量通過の減少割合を、小さい第２タンク部４４に突起４５〜４８を設ける場合に比べて小さくすることができる。したがって突起４５〜４８を設けることによる流量の減少を抑制することができる。
【００６６】
さらに本実施の形態では、第１タンク部４３の内周面部を構成する各辺４９，５０の中心を除く残余の部分に突起４５〜４８が設けられるので、厚み方向Ｘに隣接する突起４５〜４８同士が衝突することなく、第１タンク部４３内に挿入することができる。これによって確実に突起４５〜４８によって位置決めすることができる。
【００６７】
さらに本実施の形態では、多角形状である長方形状の内周面部の各辺に突起４５〜４８が設けられる。したがって内周面部の直線状の部位に、突起４５〜４８が設けられる。曲線状の部位に突起を設けようとすると、加工が困難であり、突起が不所望に湾曲するおそれがある。これに対して、本実施の形態では曲線状の部位でなく、直線状の部位に突起４５〜４８が設けられるので、加工が容易である。
【００６８】
さらに本実施の形態では、先端部４３ａの内側に延びる突起４５〜４８の前駆体を、厚み方向Ｘ一方に屈曲させることによって、突起４５〜４８を形成することができる。このように簡単な加工によって突起４５〜４８を設けることができる。
【００６９】
さらに本実施の形態では、凝縮部１４には本発明を適用せずに、蒸発部１３にだけ本発明を適用している。蒸発部１３は、前述のように受熱面積を増大させるために凝縮部１４より大型であるので、このような大型の蒸発部１３では多量のプレート４０を積層することによって構成される。このような多量のプレート４０を有する蒸発部１３に本発明を適用することによって、前述の流量の確保および加工コストの低減などの効果が顕著となる。
【００７０】
さらに本実施の形態では、蒸発部１３に本発明を適用するので、凝縮水が内面部に付着し、耐腐食性を確保する必要がある。耐腐食性を確保するためには、プレート４０の材料および厚み寸法を適宜設定する必要があるが、このような耐腐食性を確保すると、プレート４０は、加工が困難な材料となり、厚み寸法が大きくなる。しかしながら本実施の形態では、プレート４０は加工が容易であるので、耐腐食性を確保し、かつ加工コストの低減を実現することができる。
【００７１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図７および図８を用いて説明する。図７は、第２実施形態のプレート４０Ａを示す平面図である。図８は、プレート４０Ａを示す断面図である。第２実施形態では、第１タンク部４３Ａの形状が第１実施形態の第１タンク部４３と異なる。第１タンク部４３Ａに設けられる突起４５，４６は、長辺突起４５，４６のみであり、短辺突起４７，４８は設けられない。したがって突起４５，４６は、第１タンク部４３の先端部４３ａに２つ設けられる。これによって２枚のプレート４０Ａを積層した場合に、前述のように連通口長辺方向Ｙおよび連通口短辺方向Ｚに関する位置決めがなされる。このように本実施の形態では、２つの長辺突起４５，４６を設けるという簡単な構成で、前述の第１実施形態と同様の作用および効果を達成することができる。
【００７２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に関して、図９および図１０を用いて説明する。図９は、第３実施形態のプレート４０Ｂを示す平面図である。図１０は、プレート４０Ｂを示す断面図である。第３実施形態では、第１タンク部４３Ｂの形状が第１実施形態の第１タンク部４３と異なる。第１タンク部４３Ｂに設けられる突起４７，４８は、短辺突起４７，４８のみであり、長辺突起４５，４６は設けられない。したがって突起４７，４８は、第１タンク部４３Ｂの先端部４３ａに２つ設けられる。これによって２枚のプレート４０Ｂを積層した場合に、前述のように連通口長辺方向Ｙおよび連通口短辺方向Ｚに関する位置決めがなされる。このように本実施の形態では、２つの短辺突起４７，４８を設けるという簡単な構成で、前述の第１実施形態と同様の作用および効果を達成することができる。
【００７３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に関して、図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、第４実施形態のプレート４０Ｃを示す平面図である。図１２は、プレート４０Ｃを示す断面図である。第４実施形態では、第１タンク部４３Ｃの形状および第２タンク部４４Ｃの形状が第１実施形態の第１タンク部４３および第２タンク部４４と異なる。第１タンク部４３Ｃの先端部４３ａの形状は、長円状である。第２タンク部４４Ｃの先端部４４ａの形状は、直線状と円弧との形成される略円状である。突起５１，５２は、第１タンク部４３Ｃの先端部４３ａの内周面部を構成し、内周面部の厚み方向Ｘに見て直線状の部位に１つ設けられ、第２タンク部４４Ｃの先端部４４ａの内周面部に１つ設けられる。
【００７４】
第１タンク部４３Ｃの突起５１は、前述の２つ長辺突起４５，４６のうち、プレート４０Ｃの長手方向Ｚの一端側の長辺突起４６と同じ位置に設けられる。第２タンク部４４Ｃの突起５２は、先端部４４ａの内周面部の厚み方向Ｘに見て直線状の部位に設けられる。内周面部の直線状の部位は、プレート４０Ｃの長手方向Ｚに沿って延び、奥行き方向Ｙ一方（図１１の紙面に対して左方）に設けられる。
【００７５】
これによって２枚のプレート４０Ｃを積層した場合に、第１タンク部４３Ｃの突起５１は、他方のプレート４０Ｃの第１タンク部４３Ｃの先端部４３ａの内周面部に当接する。これによって２枚のプレート４０Ｃの連通口長辺方向Ｙに関する位置決めがなされる。同様に、第２タンク部４４の突起５２は、他方のプレート４０Ｃの第２タンク部４４の先端部４４ａの内周面部に当接する。これによって２枚のプレート４０Ｃの連通口短辺方向Ｚに関する位置決めがなされる。このように本実施の形態では、２つタンク部４３Ｃ，４４Ｃのそれぞれに突起５１，５２を設けるという構成で、前述の第１実施形態と同様の作用および効果を達成することができる。
【００７６】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００７７】
前述の第１実施形態では、排熱回収システム１２はエンジンオイル循環回路１６を有する構成であるが、これに限ることはなく、エンジンオイル循環回路１６の代わりにオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）が循環するＡＴＦ循環回路を備えた排熱回収システムであってもよい。同様に、排熱回収システム１２をエンジン１１とモータを組み合わせて動力源とするハイブリッド自動車に適用し、エンジンオイル循環回路１６の代わりに、モータを制御するインバータを冷却するために冷却水が循環するインバータ用ラジエータ回路を備えた排熱回収システムであってもよい。
【００７８】
また前述の第１実施形態では、本発明の構成は蒸発部１３に適用されるが、蒸発部１３に限ることはなく、積層された複数のプレート４０によって覆われる内部空間を流通する内部流体と、積層された複数のプレート４０の外方の外部空間を流通する外部流体とで熱交換する熱交換器であれば、たとえば凝縮部１４に適用してもよく、他の熱交換器であるコンデンサ、ラジエータやインタークーラ等に適用してもよい。
【００７９】
また前述の第１実施形態では、プレート４０に設けられるタンク部４３，４４は２つであったが、これに限ることはなく、タンク部は１つでも、３つ以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】排熱回収装置１０が適用される排熱回収システム１２の構成図である。
【図２】排熱回収装置１０の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】プレート４０を示す平面図である。
【図４】プレート４０を示す断面図である。
【図５】蒸発部１３の一部を奥行き方向Ｙに見て拡大して示す断面図である。
【図６】蒸発部１３の一部を配列方向Ｘに見て拡大して示す断面図である。
【図７】第２実施形態のプレート４０Ａを示す平面図である。
【図８】プレート４０Ａを示す断面図である。
【図９】第３実施形態のプレート４０Ｂを示す平面図である。
【図１０】プレート４０Ｂを示す断面図である。
【図１１】第４実施形態のプレート４０Ｃを示す平面図である。
【図１２】プレート４０Ｃを示す断面図である。
【図１３】従来技術の熱交換器１を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…排熱回収装置
１２…排熱回収システム
１３…蒸発部（熱交換器）
２７…ヒートパイプ
２８…蒸発部用チューブ
２９…蒸発部用フィン
３０…蒸発部用下タンク部
３１…蒸発部用上タンク部
４０…プレート
４１…絞り部（中央部）
４２…周縁部
４３…第１タンク部（タンク部）
４３ａ…先端部
４４…第２タンク部
４５，４６…長辺突起（突起）
４７，４８…短辺突起（突起）
【図１】
2010078160.tif 000003
【図２】
2010078160.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010078160.tif 000007
【図６】
2010078160.tif 000008
【図７】
2010078160.tif 000009
【図８】
2010078160.tif 000010
【図９】
2010078160.tif 000011
【図１０】
2010078160.tif 000012
【図１１】
2010078160.tif 000013
【図１２】
2010078160.tif 000014
【図１３】
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