(57)【要約】【課題】第１流体が流れる第１通路２１と、第２流体が流れる第２通路２２とを少なくとも有するコア２を備えた熱交換器１において、コアを通過する流体の偏流を抑制する。【解決手段】第１通路は、コアの流入面３１に開口する流入口と流出面３２に開口する流出口とを繋ぐ複数のチャンネルを含むと共に、当該複数のチャンネル間で流路抵抗が異なるように構成されている。熱交換器は、コアに対して流入面側に配置されかつ、コアに流入する第１流体の流入面に対する動圧分布の均等化を図る第１種の整流部材５１と、複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する通過流量差を小さくするように設けられた第２種の整流部材５２と、を備えている。【選択図】図１
2014016083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が流れる第１通路と第２流体が流れる第２通路とを少なくとも有しかつ、前記第１流体と前記第２流体との間での熱交換を少なくとも行うコアを備えた熱交換器であって、
前記コアには、前記第１流体が流入する流入面と、前記第１流体が流出する流出面とがそれぞれ設定されており、
少なくとも前記第１通路は、前記流入面に開口する流入口と前記流出面に開口する流出口とを繋ぐ複数のチャンネルを含むと共に、当該複数のチャンネル間で流路抵抗が異なるように構成されており、
前記コアに対して前記流入面側に配置されかつ、前記コアに流入する前記第１流体の当該流入面に対する動圧分布の均等化を図る第１種の整流部材と、
前記コアの前記第１通路を構成する前記複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する通過流量差を小さくするように設けられた第２種の整流部材と、をさらに備えている熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、
前記第２種の整流部材は、前記コアに対して前記流出面側に配置されている熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載の熱交換器において、
前記コアの前記流出面には、前記複数のチャンネルの前記流出口が均等な間隔で配置されている一方で、前記各チャンネルの流路抵抗に対応した所定の流路抵抗分布が反映されており、
前記第２種の整流部材は、前記流出面の少なくとも一部に対して相対するように配置された板状の部材であって、その板厚方向に貫通形成された複数の孔を有しており、
前記第２種の整流部材において、前記複数の孔によって規定される開口率は、前記流出面に反映されている流路抵抗分布に対応する特性の分布となるように設定されている熱交換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器において、
前記コアは、複数の前記第１通路と複数の前記第２通路とが交互に積層して構成されたプレートフィン型であり、
少なくとも前記各第１通路内には、当該第１通路内の流れ方向を変更させるディストリビュータフィンが配設されている熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、熱交換器に関し、特に伝熱部であるコアを通過する流体の偏流を抑制し得る熱交換器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、熱交換器におけるヘッダータンクやノズルの形状及び配置等に起因して、熱交換器のコアを通過する流体の流量分布が均等にならずに、偏ってしまう偏流現象が知られている。例えば特許文献１には、ヘッダータンクの形状が、流入ノズルの開口位置から流体の流入方向の奥側に向かって細長い形状を有していることに起因して、コアにおいて、ノズルの開口から遠い奥側の部分の通過流量が、ノズルの開口に近い手前側の部分の通過流量よりも多くなってしまうプレートフィン型熱交換器において、ヘッダータンク内にバッフルプレート（整流体）を配置することが記載されている。ノズルを通じてヘッダータンク内に流入する流体は、バッフルプレートに干渉することでヘッダータンクの奥側へと流れることが抑制されてコアを通過する流体の偏流が抑制される。
【０００３】
同様に、特許文献２には、流入ノズルが開口する上端位置から鉛直下向きに延びるヘッダータンクを有するプレートフィン型熱交換器において、ヘッダータンク内の底部から上向きに突出する円筒状の整流体を設けることで、ヘッダータンク内の底部付近の流路断面を縮小させることにより、導入口を介してヘッダータンク内に下向きに流入する流体がヘッダータンクの底部側へと流れることを抑制して、コアを通過する流体の偏流を抑制する技術が記載されている。
【０００４】
一方、特許文献３や特許文献４には、中央部に流入ノズルが開口すると共に、そこから次第に拡大してコアに至る形状のヘッダータンクを有する多管式の熱交換器において、ノズルの開口近傍に整流体を配置することにより、ノズルを通じて流入する流体流れを整流体に衝突させて外方に拡散させることで、コアを通過する流体の偏流を抑制する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１０５９３号公報
【特許文献２】特開２００７−７１４３４号公報
【特許文献３】特開昭５０−１３９４５４号公報
【特許文献４】特開２００１−２４８９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したようなコアを通過する流体の偏流を抑制することは、コアにおける熱交換効率を高め、例えば熱交換器の小型化等に有利になる。ここで、前述した特許文献１〜４に記載された熱交換器において生じ得る偏流は、コアに流入しようとする流体の動圧が、多数の流入口が開口するコアの流入面に対して不均等に分布していることに起因している。各特許文献に記載されている整流体は全て、高い動圧を低下させることにより、コアの流入面に対する動圧分布を可能な限り均等にするという機能を有している。
【０００７】
一方、本願発明者らの検討によれば、コアを構成する多数の流路の流路抵抗が互いに相違するような場合にも、コアを通過する流体の偏流が生じる。例えばプレートフィン型熱交換器のコアにおいては、通路内に配設されたコルゲートフィンにより区画される各チャンネルが流路に相当し、流体の流れ方向を変更させるディストリビュータフィンを通路内に配設することにより、流入口から流出口までの流路長さがチャンネル間で異なるようになって流路抵抗が互いに相違する場合や、多管式の熱交換器のコアにおいては、流路に相当する各管がＵ字状に曲げられることによって、流路長さが各管で異なるようになって流路抵抗が相違する場合が、流路抵抗が違いに異なる具体例として挙げられるが、こうして流路抵抗が各チャンネルで相違することにより、流路抵抗が相対的に低いチャンネルは通過する流量が相対的に多くなる一方、流路抵抗が相対的に高いチャンネルは通過する流量が相対的に少なくなることで、コアを通過する流体の偏流が生じるのである。コアを構成する流路の流路抵抗差に起因する偏流は、前述した流入面に対する流体の動圧分布に起因する偏流とは、その偏り方向が異なる場合もあり、特許文献１〜４に記載されているような整流体を設けたとしても、それを解消することができない。
【０００８】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱交換器のコアを通過する流体の偏流を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者らは、コアの流入面に対する流体の動圧分布と、コアにおける複数のチャンネル間の流路抵抗差という２種類の偏流発生原因それぞれに対して、異なる構成の２種類の整流部材を設けることで、コアを通過する流体の偏流を抑制することにした。
【００１０】
具体的にここに開示する技術は、第１流体が流れる第１通路と第２流体が流れる第２通路とを少なくとも有しかつ、前記第１流体と前記第２流体との間での熱交換を少なくとも行うコアを備えた熱交換器に係る。
【００１１】
前記コアには、前記第１流体が流入する流入面と、前記第１流体が流出する流出面とがそれぞれ設定されており、少なくとも前記第１通路は、前記流入面に開口する流入口と前記流出面に開口する流出口とを繋ぐ複数のチャンネルを含むと共に、当該複数のチャンネル間で流路抵抗が異なるように構成されている。
【００１２】
そして、前記熱交換器は、前記コアに対して前記流入面側に配置されかつ、前記コアに流入する前記第１流体の当該流入面に対する動圧分布の均等化を図る第１種の整流部材と、前記コアの前記第１通路を構成する前記複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する通過流量差を小さくするように設けられた第２種の整流部材と、をさらに備えている。
【００１３】
ここで、「複数のチャンネル」は、チャンネル同士が互いに仕切られている構成の他、チャンネル同士が完全には仕切られていないものの、流体が実質的にチャンネルに沿うように流れる構成も含む。
【００１４】
この構成によると、例えばコアに接続される流入ヘッダータンクや、そのヘッダータンクに取り付けられる流入ノズルの構成等に起因して、コアの流入面に対して第１流体の動圧分布が不均等な熱交換器において、第１種の整流部材は、その動圧分布の均等化を図るように、コアに対して流入面側に配置される。この第１種の整流部材は、例えば流入ノズルから流入する第１流体の流れに干渉することで、その動圧を低下させるようなバッフル等によって構成することが可能である。
【００１５】
一方で、コアにおける第１通路を構成する複数のチャンネル間で、例えば流路長さの相違や、流路径の相違等により流路抵抗差が生じている熱交換器において、第１種の整流部材とは別に、第２種の整流部材が設けられる。第２種の整流部材は、流路抵抗差に起因する通過流量差を小さくするように設けられる。具体的に第２種の整流部材は、少なくとも流路抵抗が相対的に低いチャンネルについて、第１流体の流入流量を制限するか、又は、流出流量を制限することによって、複数のチャンネル間で流路抵抗差が生じていても、各チャンネルを通過する流量差を小さくする。
【００１６】
こうして、第１種の整流部材と、第２種の整流部材との２種類の整流部材を設けることによって、コアの流入面に対する流体の動圧分布に起因する偏流と、コアにおける複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する偏流とを、共に効果的に抑制することが可能になり、熱交換器の熱交換効率が向上し得る。このことは、例えば熱交換器の小型化に有利になる。
【００１７】
尚、コアは、第１流体及び第２流体の２種類の流体間の熱交換を行うことに限定されず、３種類以上の流体間での熱交換を行うように構成してもよい。
【００１８】
前記第２種の整流部材は、前記コアに対して前記流出面側に配置されている、としてもよい。
【００１９】
第２種の整流部材は、前述の通り、第１通路の流入側において複数のチャンネル間で第１流体の流入流量の調整を行うか、又は、第１通路の流出側において複数のチャンネル間で第１流体の流出流量の調整を行うことで、通過流量差を小さくする。第２種の整流部材は、コアに対して流入面側及び流出面側のいずれにも配置可能である。
【００２０】
しかしながら、コアに対して流入面側には第１種の整流部材が配置されるため、第２種の整流部材を、コアに対して流入面側に配置しようとしたときに、例えば配置スペースの制約等から、２種類の整流部材を配置することが困難になる場合もあり得る。
【００２１】
ここで、第２種の整流部材は、後述するように、多数の孔が所定の配置で貫通形成された板状の部材によって構成することが可能である。第２種の整流部材は、そこに貫通形成する孔の径、数、及び／又は、間隔を適宜変更することにより、その開口率（単位面積当たりの孔の面積）の分布が不均等となるように構成すればよい。一方で、各チャンネルの流入口が均等な間隔で配置されているコアの流入面や、流出口が均等な間隔で配置されているコアの流出面においては、各チャンネルの流路抵抗を反映した流路抵抗分布が設定されるから、第２種の整流部材における開口率の分布特性が、流入面又は流出面における流路抵抗分布の特性に対応するように、第２種の整流部材を、流入面又は流出面に相対して配置すればよい。つまり、開口率が低い部位が、流入面又は流出面において流路抵抗の低い部位に相対するように配置すれば、少なくとも流路抵抗が相対的に低いチャンネルについて、第１流体の流入流量を制限するか、又は、流出流量を制限することが実現する。
【００２２】
こうした構成の第２種の整流部材を、コアに対して流入面側に配置する場合は、その流入面から離して配置してしまうと、第２種の整流部材を通過することに伴い、開口率の分布に応じて第１流体の流量差を設ける効果が、流入面に到達する前に薄れてしまい、第２種の整流部材としての機能を発揮できなくなる。従って、第２種の整流部材は、流入面に近付けて配置することが望ましい。
【００２３】
一方で、多数の貫通孔を有する第２種の整流部材の下流側には、貫通孔に相当する開口部分と貫通孔以外の部分に相当する非開口部との間で、大きな速度勾配が生じるため、第２種の整流部材を流入面に対して近付けすぎると、その速度勾配が、コアの流入面に開口する各チャンネルの流入口を通じた第１流体の流入に影響を与えてしまう。すなわち、流入口が貫通孔に相対しているチャンネルについては、第１流体の流入流量が多くなる一方で、流入口が貫通孔に相対していないチャンネルについては、第１流体がほとんど流入しなくなってしまう。このことは、第２種の整流部材の機能を果たさないばかりか、複数のチャンネル間の通過流量差を拡大する虞もある。従って、第２種の整流部材をコアの流入面側に配置する場合は、その配置位置の調整が困難な場合が多い。
【００２４】
これに対し、第２種の整流部材をコアの流出面側に配置する構成では、第１種の整流部材と第２種の整流部材とを、コアに対して流入面側と流出面側とに分けて配置するため、第１種の整流部材及び第２種の整流部材のそれぞれについて、配置スペースを確保し易い。また、多数の貫通孔を有する第２種の整流部材を流出面に相対して配置する場合は、流出面に近付けて配置した方が機能を発揮し易い一方で、流入面側に配置する場合とは異なり、第２種の整流部材の下流側の速度勾配を考慮する必要がないため、第２種の整流部材の配置の自由度が比較的高いという利点がある。
【００２５】
従って第２種の整流部材は、コアの流出面側に配置した方が、その機能を確実に確保しつつも、比較的自由に配置することが可能になる点で有利である。
【００２６】
前記コアの前記流出面には、前記複数のチャンネルの前記流出口が均等な間隔で配置されている一方で、前記各チャンネルの流路抵抗に対応した所定の流路抵抗分布が反映されており、前記第２種の整流部材は、前記流出面の少なくとも一部に対して相対するように配置された板状の部材であって、その板厚方向に貫通形成された複数の孔を有しており、前記第２種の整流部材において、前記複数の孔によって規定される開口率は、前記流出面に反映されている流路抵抗分布に対応する特性の分布となるように設定されている、としてもよい。
【００２７】
ここで、第２種の整流部材における開口率の分布特性は、流出面に反映された流路抵抗分布に対応して、流路抵抗が高い部分は、開口率が高くて流体が通過し易くし、流路抵抗が低い部分は、開口率を低くして流体が通過し難くすればよい。こうすることで、複数のチャンネル間で流路抵抗差があっても、第２種の整流部材によって各チャンネルを通過する第１流体の通過流量が調整されて、複数のチャンネル間の通過流量差が抑制される。つまり、複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する偏流が抑制される。
【００２８】
前記コアは、複数の前記第１通路と複数の前記第２通路とが交互に積層して構成されたプレートフィン型であり、少なくとも前記各第１通路内には、当該第１通路内の流れ方向を変更させるディストリビュータフィンが配設されている、としてもよい。
【００２９】
つまり、プレートフィン型に構成されたコアの第１通路内に、ディストリビュータフィンを配設することで、複数のチャンネル間の流路長さが相違するようになって流路抵抗差が生じることになるが、前述した第２種の整流部材は、その流路抵抗差に起因する通過流量差を小さくするため、コアを通過する流体の偏流が抑制される。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、前記の熱交換器によると、コアの流入面に対する流体の動圧分布に起因する偏流を抑制するための第１種の整流部材と、コアにおける複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する偏流を抑制するための第２種の整流部材とを個別に設けることで、熱交換器における偏流を効果的に抑制することが可能になり、熱交換効率の向上や、熱交換器の小型化に有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）熱交換器の構成を概略的に示す一部破断の正面図、（ｂ）熱交換器の構成を概略的に示す一部破断の側面図である。
【図２】第１種の整流部材を例示する正面図である。
【図３】第２種の整流部材を例示する正面図である。
【図４】図３とは異なる形状の第２種の整流部材を示す正面図である。
【図５】図１とは異なる構成の第２種の整流部材を配置した熱交換器を示す、図１対応図である。
【図６】第２種の整流部材を第１通路の流入側に配置した熱交換器を示す、図１対応図である。
【図７】第１種の整流部材を省略した熱交換器を示す、図１対応図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、熱交換器の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は例示である。図１は、実施形態に係る熱交換器１の構成を概略的に示しており、（ａ）は熱交換器１の正面図に相当し、（ｂ）は熱交換器１の側面図に相当する。尚、説明の便宜上、図１（ａ）における紙面上下方向をＸ方向、左右方向をＹ方向と呼び、図１（ｂ）における紙面左右方向をＺ方向と呼ぶ。
【００３３】
この熱交換器１は、第１流体と第２流体との間で熱交換を行うプレートフィン型のコア２を有している。コア２は、図１（ａ）に示すように、第１流体が流れる第１通路２１と第２流体が流れる第２通路２２とが、チューブプレート２３を介在しつつ、Ｙ方向に交互に積層することで構成されている。図例において、コア２は、図１（ａ）に示すＸ方向長さ及びＹ方向長さに対して、図１（ｂ）に示すＺ方向長さが短く設定された直方体形状を有している。尚、コア２の形状はこのような形状に限定されず、種々の形状を採用し得る。
【００３４】
第１流体は、実線の矢印で示すように、コア２の上端面から第１通路２１内に流入してコア２内を下向きに流れた後、コア２の下端部における側面からＺ方向に流出するように構成されている。第２流体は、白抜きの矢印で示すように、コア２の下端面から第２通路２２内に流入してコア２内を上向きに流れた後、コア２の上端部における側面からＺ方向に流出するように構成されている。このように、コア２は、第１流体と第２流体とが対向するように流れる、いわゆる対向流型に構成されている。但し、コア２の構成はこれに限らず、第１流体と第２流体との流れ方向が互いに同じに設定された平行流型としてもよいし、第１流体と第２流体との流れ方向が互いに直交する直交流型としてもよい。
【００３５】
コア２における各第１通路２１内には、図１（ｂ）に模式的に示すように、コルゲートフィン２１１が配設されており、このコルゲートフィン２１１によって、各第１通路２１は、Ｚ方向に並ぶ複数のチャンネルに区画されている。尚、コルゲートフィン２１１としては、プレーン型、パーホレート型等、様々な種類のコルゲートフィン２１１を採用することが可能である。また、図示は省略するが、各第２通路２２内にも、コルゲートフィンが配設されており、このコルゲートフィンによって各第２通路もまた、Ｚ方向に並ぶ複数のチャンネルに区画されている。さらに、図示は省略するが、例えばセレート型のフィンを、各第１及び／又は第２通路２１、２２に配設してもよい。この場合、複数のチャンネルは完全には仕切られないが、流体はフィンに沿うように、主としてＸ方向に流れるため、複数のチャンネルに区画されることと実質的に同じである。
【００３６】
各第１通路２１内にはまた、コア２の下端部に対応する流出側に、ディストリビュータフィン２１２が配設されており、これによって、第１通路２１内の流れ方向が、Ｘ方向の下向きからＺ方向の水平向き（図１（ｂ）の紙面左向き）へと変更されている。また、各第２通路２２内にも、コア２の上端部に対応する流出側に、ディストリビュータフィン２２２が配設されており、これによって、第２通路２２内の流れ方向が、Ｘ方向の上向きからＺ方向の水平向き（図１（ｂ）の紙面右向き）へと変更されている。
【００３７】
こうして直方体形状のコア２において、その上端面が第１流体の流入面３１になると共に、コア２の下部における側面が第１流体の流出面３２になる。一方、コア２の下端面が第２流体の流入面３３になると共に、コア２の上部における側面が第２流体の流出面３４になる。
【００３８】
このように構成されたコア２に対し、第１流体の流入面３１には、第１流体を各第１通路２１の各チャンネルに分配して流入させるための、流入ヘッダータンク４１が取り付けられている。この流入ヘッダータンク４１は、第１流体の流入面３１の形状に対応して、Ｙ方向に細長い形状を有しており、流入ヘッダータンク４１におけるＹ方向の中央部に、第１流体が流入する流入ノズル４１１が取り付けられている。一方、コア２における、第１流体の流出面３２には、各第１通路の各チャンネルを通過した第１流体を集合させて流出させるための、流出ヘッダータンク４２が取り付けられている。この流出ヘッダータンク４２もまた、Ｙ方向に細長い形状を有しており、流出ヘッダータンク４２におけるＹ方向の中央部に、第１流体が流出する流出ノズル４２１が取り付けられている。また、第２流体の流入面３３には流入ヘッダータンク４３が取り付けられると共に、第２流体の流出面３４には流出ヘッダータンク４４が取り付けられる。第２流体の流入ヘッダータンク４３及び流出ヘッダータンク４４は、第１流体の流入ヘッダータンク４１及び流出ヘッダータンク４２と同じ構成であり、それぞれ、Ｙ方向の中央部に流入ノズル４３１及び流出ノズル４４１が取り付けられている。
【００３９】
この熱交換器１には、第１流体が流れる第１通路２１及び第２流体が流れる第２通路２２のそれぞれについて、第１種の整流部材５１と、第２種の整流部材５２との２種類の整流部材が取り付けられている。第１種の整流部材５１は、流入ヘッダータンク４１、４３内に取り付けられており、第１及び第２流体の流入面３１、３３に対し、流体の動圧分布の均等化を図るように構成されている。つまり、コア２及び流入ヘッダータンク４１、４３は共にＹ方向に細長い形状を有している一方で、流入ノズル４１１、４３１は流入ヘッダータンク４１、４３におけるＹ方向の中央部に取り付けられている。さらに、流入ヘッダータンク４１、４３のＸ方向の長さは比較的短い。結果として、流入ヘッダータンク４１、４３内に流入した流体は、Ｙ及びＺ方向に広がり難い。この傾向は、流入ノズル４１１、４３１を通じて流入する流体の流速が速いときには特に顕著になる。このことは、流入ノズル４１１、４３１の開口を流入面３１、３３に投影した領域の近傍は、流体の動圧が極めて高い一方で、その領域に対して外側の領域は、流体の動圧が相対的に低く、流入面３１、３３の外周縁部は、流体の動圧がさらに低くなるような、流入面３１、３３に対する流体の動圧分布が不均等になることを招く。こうした不均等な動圧分布は、Ｙ方向の中央側の通路を通過する流体の流量は多い一方で、Ｙ方向の両側の通路を通過する流体の流量は少なくなるという偏流を招く。図例のコア２において、動圧分布の不均等性に起因して発生する偏流は、コア２における第１通路２１と第２通路２２との積層方向に対する偏流に相当する。
【００４０】
第１種の整流部材５１は、この流入面３１、３３に対する流体の動圧分布の均等化を図る機能を有する。具体的に、図例の第１種の整流部材５１は、流入ヘッダータンク４１、４３の中央部に取り付けられた流入ノズル４１１、４３１の開口の近傍に配置された板状のバッフルによって構成されている。図２に拡大して示すように、第１種の整流部材５１には、板厚方向に貫通する貫通孔５１１が複数個、形成されており、貫通孔５１１は、互いに同一径でかつ、ほぼ等間隔となるように配置されている。
【００４１】
第１種の整流部材５１は、流入ノズル４１１、４３１の開口の大きさよりも若干大きい程度のＹ方向長さを有しており、この第１種の整流部材５１は、流入ノズル４１１、４３１を通じて流入する流体の流れを横切るように配置されて、図１（ｂ）に示すように、流入ヘッダータンク４１、４３の内壁に、例えば溶接等によって固定されている。
【００４２】
こうした第１種の整流部材５１は、流入ノズル４１１、４３１を通過して流入ヘッダータンク４１、４３内に流れ込んだ流体流れに干渉する。流体の一部は、第１種の整流部材５１の貫通孔５１１を通じて、そのままＸ方向に流れる一方で、残りの流体は、図１（ａ）に実線の矢印で示すように、第１種の整流部材５１を迂回するように、その流れ方向を変更することでＹ方向に広がるように流れる。その結果、流体の動圧分布が流入面３１、３３に対して均等化するようになり、第１及び第２通路２１、２２の積層方向について、コア２に流入する流体の偏流が抑制される。すなわち、複数の第１通路２１及び複数の第２通路２２への流入量の均等化が図られる。このことは、熱交換器１の熱交換効率の向上に有利になる。
【００４３】
ここで、第１種の整流部材５１は、コア２の流入面３１、３３よりも、流入ノズル４１１、４３１の開口に近い位置に配置することが、流入ノズル４１１、４３１を通じて流入ヘッダータンク４１、４３内に流入する流体の分散性を高め、第１及び第２通路２１、２２の積層方向についての偏流を防止する上で有利になる。尚、流入面３１、３３に対する動圧分布は、流入面３１、３３の大きさ、流入ヘッダータンク４１、４３の形状、流入ノズル４１１、４３１の形状及び配置、並びに、流体の流入速度等に関連して変化するが、第１種の整流部材５１の大きさ、貫通孔５１１の大きさ、数及び配置、並びに、その配設位置は、その動圧分布の状態に応じて、適宜設定すればよい。必要に応じて貫通孔を省略してもよいし、複数のバッフルを配置してもよい。
【００４４】
これに対し、第２種の整流部材５２は、第１種の整流部材５１とは異なり、各第１通路２１及び各第２通路２２における複数のチャンネル間の流路抵抗に起因する通過流量差を小さくする機能を有している。つまり、このコア２の各第１通路２１及び各第２通路２２には、前述したように、ディストリビュータフィン２１２、２２２が設けられており、これにより、各通路２１、２２内のコルゲートフィン２１１及びディストリビュータフィン２１２、２２２によって区画されるチャンネルは、その流入口から流出口までの流路長さが互いに異なる。図１（ｂ）に示す例では、第１通路２１の流出面３２において、相対的に上側に開口する流出口を有するチャンネルは流路長さが相対的に短く、相対的に下側に開口する流出口を有するチャンネルは流路長さが相対的に長くなる。このような流路長さの相違は、チャンネル間の流路抵抗差を生み、流路抵抗差は、チャンネル間を通過する流体の流量差を生む。つまり、図例では、第１通路２１において、流出面３２において相対的に上側に開口する流出口を有するチャンネルを通過する流量は相対的に多く、相対的に下側に開口する流出口を有するチャンネルを通過する流量は相対的に少なくなる。また、図示は省略するが、第２通路２２の流出面３４において、相対的に上側に開口する流出口を有するチャンネルは、流路長さが相対的に長いため、そこを通過する流量は相対的に少なく、相対的に下側に開口する流出口を有するチャンネルは、流路長さが相対的に短いため、そこを通過する流量は相対的に多くなる。流出面３２、３４には、チャンネルの流路抵抗に対応した流路抵抗分布が反映される。図例のコア２において、複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因して発生する偏流は、Ｚ方向（幅方向）に対する偏流に相当する。
【００４５】
こうした複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する偏流抑制機能を有する第２種の整流部材５２は、第１種の整流部材５１とは異なり、流出ヘッダータンク４２、４４内に配設されている。具体的に、第２種の整流部材５２は、流出ヘッダータンク４２、４４内における、流出面３２、３４の近傍において、その流出面３２、３４に相対するように配置された板状の部材によって構成されている。この第２種の整流部材５２もまた、流出ヘッダータンク４２、４４の内壁に対して、例えば溶接によって固定されている。
【００４６】
図３に示すように、第２種の整流部材５２にも、第１種の整流部材５１と同様の、互いに同一径の貫通孔５２１が、板厚方向に貫通して複数個、形成されている。一方で、第２種の整流部材５２の貫通孔５２１は、等間隔に配置されておらず、図３の紙面上側の部分では間隔が相対的に広く、紙面下側の部分では間隔が相対的に狭くなるように、配置されている。これにより、第２種の整流部材５２の開口率（単位面積当たりの孔の面積）は、上側の部分は相対的に低く、下側の部分は相対的に高くなる。このような第２種の整流部材５２は、前述した流出面３２、３４に反映された流路抵抗の分布に対応して取り付けられる。つまり、第２種の整流部材５２における開口率の低い部分が、流出面３２、３４における流路抵抗が相対的に低いチャンネルの流出口に相対し、第２種の整流部材５２における開口率の高い部分が、流出面３２、３４において流路抵抗が相対的に高いチャンネルの流出口に相対するように、取り付けられる。具体的には、第１流体の流出面３２に対しては、第２種の整流部材５２が、図３に示すように、開口率の低い部分が上側で、開口率の高い部分が下側となる状態で取り付けられる。一方、第２流体の流出面３４に対しては、第２種の整流部材５２が、図３に示す状態から天地を反転させた状態、つまり、開口率の低い部分が下側で、開口率の高い部分が上側となる状態で取り付けられる。こうすることで、流路抵抗が相対的に低いチャンネルの流出口には、第２種の整流部材５２における開口率の低い部分が相対するから、流体が流出し難くなる一方で、流路抵抗が相対的に高いチャンネルの流出口には、第２種の整流部材５２における開口率の高い部分が相対するから、流体が流出し易くなる。結果として、複数のチャンネル間の流路抵抗差が生じていても、複数のチャンネルを通過する流体の流量差は小さくなる。つまり、第２種の整流部材５２によって、複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する偏流が抑制されることになる。このことも、熱交換器１の熱交換効率の向上に有利になる。
【００４７】
第２種の整流部材５２は、流出面３２、３４に対して比較的近い位置に配置することが、流路抵抗差に起因する通過流量差の発生を抑制する効果が高い。第２種の整流部材５２を流出面３２、３４から離して配置してしまうと、第２種の整流部材５２の開口率を低くすることによる、チャンネルからの流出流量の制限効果が薄れるためである。
【００４８】
こうして、第１種の整流部材５１と第２種の整流部材５２との２種類の整流部材を設けることによって、コア２の流入面３１、３３に対する流体の動圧分布に起因する偏流（図例では、第１通路２１と第２通路２２との積層方向に対する偏流）と、コア２における複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する偏流（図例では、コア２の幅方向に対する偏流）とを共に抑制することが可能になる。つまり、発生メカニズムが異なる２種類の偏流を、第１種の整流部材５１と第２種の整流部材５２との２種類の整流部材のそれぞれによって抑制することで、２種類の偏流それぞれを最適に抑制することが可能になり、熱交換器１の熱交換効率が向上する。
【００４９】
ここで、図３に例示する第２種の整流部材５２は、同一径の貫通孔５２１の配置間隔を変更することによって、開口率を変化させているが、これとは異なり、同じ間隔に配置した貫通孔の径を変更することによって、開口率を変化させるようにしてもよい。また、貫通孔の径と配置間隔との双方を変更することによって、第２種の整流部材５２の開口率を変化させてもよい。
【００５０】
また、第２種の整流部材５２における貫通孔の形状は、図３に例示するように丸穴には限定されず、例えば図４に示すように長穴形状の貫通孔５３１としてもよい。尚、図４に示す例では、長穴形状の貫通孔５３１の大きさと配置間隔との双方を変更しているが、大きさのみを変更したり、配置間隔のみを変更したりして、開口率を変化させるようにしてもよい。
【００５１】
また、第２種の整流部材５２の開口率は、図３に示すように、Ｘ方向に連続的に変化させるようにしてもよいし、図４に示すように、Ｘ方向に段階的に変化させるようにしてもよい。
【００５２】
第２種の整流部材５２はまた、流出面３２、３４の全面に相対するように配置する以外にも、例えば図５に示すように、流出面３２の少なくとも一部にのみ相対するように配置してもよい。図５は、第１通路２１についての第２種の整流部材５２を、流出面３２のおよそ半分に相対するように配置する例を示している。第２種の整流部材５２が配置されていない部分は、開口率を大きくしたことと等価である。
【００５３】
さらに、第２種の整流部材５２は、流出ヘッダータンク４２内に取り付ける代わりに、流入ヘッダータンク４１内に取り付けるようにしてもよい。図６は、第１通路２１についての第２種の整流部材５２を、流入ヘッダータンク４１内に取り付けた例を示している。この第２種の整流部材５２も、図３、４に示すような開口率を変更させた板状の部材によって構成すればよく、この第２種の整流部材５２を、その開口率の分布が流入面３１における流路抵抗の分布に対応するように、流入面３１に相対して取り付けることによって、各チャンネルに流入する流量を、その流路抵抗に応じて調整して、複数のチャンネル間での通過流量差を小さくすることが可能になる。
【００５４】
ここで、第２種の整流部材５２を流入面３１に相対して配置する場合も、流入面３１に近付けて配置することが偏流抑制機能を十分に発揮する上では好ましい。すなわち、流入ヘッダータンク４１内に取り付けられる第２種の整流部材５２は、その開口率を異ならせることにより、そこを通過する流体の流量差、ひいては流入面３１に対する流入流量差を設けることで、複数のチャンネル間の通過流量差を小さくする。そのため、第２種の整流部材５２を流入面３１から離して配置すると、第２種の整流部材５２を通過することにより流体の流量差を設ける効果が、流入面３１に到達する前に薄れてしまうのである。一方、第２種の整流部材５２を流入面３１に近付けすぎると、第２種の整流部材５２における貫通孔５２１の部分（つまり、開口部）と、それ以外の部分（つまり、非開口部）との間で生じる流体の速度勾配が、流入面３１を通じた各チャンネルへの流入に影響を与えることになる。具体的には、開口部に相対する流入口は流入流量が増大する一方、非開口部に相対する流入口には流体がほとんど流入しなくなる。これは、複数のチャンネル間での通過流量差を小さくするという第２種の整流部材５２の機能が発揮されないばかりか、その通過流量差を拡大してしまう虞もある。このように、第２種の整流部材５２は、流入ヘッダータンク４１に取り付ける場合は、その配設位置の調整が難しくなる場合がある。これに対し、図１等に示すように、第２種の整流部材５２を流出ヘッダータンク４２に取り付ける場合は、第２種の整流部材５２を通過した後の速度勾配を考慮する必要がないため、配置の自由度が高く、複数のチャンネル間での流路抵抗差に起因する偏流を効果的に抑制することが可能になる。
【００５５】
また、第１種の整流部材５１は、流入ヘッダータンク４１内に取り付けられるため、第２種の整流部材５２を流入ヘッダータンク４１内に取り付ける場合は、２種類の整流部材５１、５２が共に、流入ヘッダータンク４１内に取り付けられることになる。このため、流入ヘッダータンク４１の構成や、流入ノズル４１１の構成によっては、２種類の整流部材５１、５２を、それぞれその機能が十分に発揮されるように配置することが困難になる場合もある。第２種の整流部材５２を、流出ヘッダータンク４２内に取り付けることは、第１種及び第２種の整流部材５１、５２を、コア２に対し流入側と流出側とに分けて配置することになるため、第１種及び第２種の整流部材５１、５２のそれぞれを、最適に配置する上で有利になる。
【００５６】
例えば図７に示すように、流入面３１に対する流体の動圧分布がほぼ均等化している熱交換器１０においては、第１種の整流部材を省略してもよい。すなわち、図７は第１流体の通路がダクト４４、４５として構成されており、これにより、コア２の第１流体についての流入面３１に対し、その動圧分布は、ほぼ均等化している。そのため、第１種の整流部材は不要である。一方で、コア２における各第１通路２１内には、前記と同様に、少なくともディストリビュータフィン２１２が配設されているため、複数のチャンネル間での流路抵抗差は生じている。そこで、図７に示す熱交換器１０では、第２種の整流部材５２を、流出面３２に相対して配設しており、これによって、流路抵抗差に起因して生じ得る、コア２の幅方向についての第１流体の偏流を回避することが可能になる。尚、図７に示す例において、第２種の整流部材５２を、流入ヘッダータンク４１内に取り付けてもよい。
【００５７】
尚、熱交換器の構成によっては、第１流体についての流路及び第２流体についての流路のいずれか一方についてのみ、第１種及び／又は第２種の整流部材を配置する場合があり得る。
【００５８】
また、動圧分布に起因する偏流を抑制する第１種の整流部材は、バッフルによって構成することに限らず、流入ヘッダータンクの構成や流入ノズルの構成及び配置に応じて、公知の種々の構成の整流部材を採用することが可能である。
【００５９】
またここでは、プレートフィン型のコア２を有する熱交換器１、１０を例に、第１種及び第２種の整流部材について説明をしているが、多管式の熱交換器に、第１種及び第２種の整流部材を適用することも可能である。多管式の熱交換器では、例えばＵ字状に管が曲げられている構成において流路抵抗差が生じ、偏流が発生し得る。第２種の整流部材は、こうした多管式の熱交換器においても偏流の抑制に有効である。
【００６０】
尚、プレートフィン型熱交換器及び多管式の熱交換器のいずれにおいても、流路抵抗差は、流路長さの差に起因するだけでなく、流路断面積の差や、流路長さ及び断面積双方の差に起因して生じる場合がある。第２種の整流部材は、そのいずれにおいても、流路抵抗差に起因する通過流量差を小さくすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、ここに開示した熱交換器は、流入面に対する流体の動圧分布の均等化を図る第１種の整流部材と、複数のチャンネル間の流路抵抗差に起因する通過流量差を小さくする第２種の整流部材とによって、流体の偏流を抑制することができるから、各種の熱交換器における熱交換効率の向上に有利になる。また、各チャンネルを通過する流体の流量の均等化が図られるから、例えば各チャンネル内に触媒坦持体が内蔵され、そこを通過する流体を反応させるような用途に用いられる熱交換器（つまり、触媒反応器）においては、反応効率の向上、ひいては性能向上に有利になる。
【符号の説明】
【００６２】
１    熱交換器
１０  熱交換器
２    コア
２１  第１通路
２２  第２通路
２１１  コルゲートフィン
２１２、２２２  ディストリビュータフィン
３１、３３  流入面
３２、３４  流出面
５１  第１種の整流部材
５２  第２種の整流部材
５２１、５３１  貫通孔
【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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