(57)【要約】【課題】熱交換器を小型化する。【解決手段】焼結体１２０が設けられた金属製の二枚の板部材１１０が、焼結体１２０が外側に位置するように端部同士が接合されて一体化されて吸着モジュール１００が構成され、この吸着モジュール１００が積層されて熱交換部５０が構成されている。熱交換部５０は箱状の筐体３０に収容されている。吸着モジュール１００にはそれぞれ積層方向を軸方向とする分割支柱１５２が設けられ、吸着モジュール１００の積層によって分割支柱１５２が板部材１１０を挟んで積層されることで支柱１５０が形成されている。支柱１５０は、軸端部が筐体３０の積層方向の対向する内面３０Ａ、３０Ｂに接触又は近接している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二枚の板部材の端部同士が接合されて一体化された吸着モジュールと、
複数の前記吸着モジュールが積層されて構成された熱交換部と、
前記熱交換部が収容された箱状の筐体と、
前記吸着モジュールにそれぞれ設けられ、積層方向を軸方向とする分割支柱と、
前記吸着モジュールの積層によって前記分割支柱が前記板部材を挟んで積層されることで形成され、軸端部が前記筐体の積層方向の対向する内面に接触又は近接する支柱と、
を備えた熱交換器。
【請求項２】
二枚の板部材の端部同士が接合されて一体化された吸着モジュールと、
複数の前記吸着モジュールが積層されて構成された熱交換部と、
前記熱交換部が収容された箱状の筐体と、
前記筐体内に積層方向を軸方向として設けられ、前記熱交換部を貫通し、軸端部が前記筐体の積層方向の対向する内面に接触又は近接した支柱と、
を備えた熱交換器。
【請求項３】
前記吸着モジュールは、一方の板面に焼結体が設けられた金属製の二枚の前記板部材が、前記焼結体が外側に位置するように端部同士が接合されて一体化されて構成されている、
請求項１又は請求項２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、熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の金属製の板部材が積層された熱交換部を有する熱交換器に関する技術が開示されている（特許文献１を参照）。
【０００３】
熱交換部は筐体の内部に設けられており、熱交換部を構成するコア部の吸着作用の負圧等によって筐体が変形すると、筐体が熱交換部のコア部に接触する虞がある。そして、筐体が熱交換部のコア部に接触すると、筐体に熱が移動し、熱交換の効率が低下する虞がある。
【０００４】
このため筐体の内面と熱交換部との間に十分な隙間を設け、筐体が変形しても熱交換部（コア部）に筐体が接触しないようにしている。このように十分な隙間を設けるため、熱交換器（筐体）は大型化しやすい。よって、熱交換器（筐体）の小型化に対して改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８６２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、熱交換器を小型化することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、二枚の板部材の端部同士が接合されて一体化された吸着モジュールと、複数の前記吸着モジュールが積層されて構成された熱交換部と、前記熱交換部が収容された箱状の筐体と、前記吸着モジュールにそれぞれ設けられ、積層方向を軸方向とする分割支柱と、前記吸着モジュールの積層によって前記分割支柱が前記板部材を挟んで積層されることで形成され、軸端部が前記筐体の積層方向の対向する内面に接触又は近接する支柱と、を備えた熱交換器である。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、吸着モジュールの積層によって分割支柱が板部材を挟んで積層されることで支柱が形成される。この支柱の軸端部が筐体の対向する内面に接触又は近接している。よって、吸着作用によって熱交換部を収容する筐体内に負圧が生じても、支柱によって筐体の変形が抑制される。したがって、筐体の内面が熱交換部に接触しないように内面と熱交換部との隙間を大きくとる必要がないので、支柱を有していない場合と比較し、熱交換器が小型化する。
【０００９】
請求項２の発明は、二枚の板部材の端部同士が接合されて一体化された吸着モジュールと、複数の前記吸着モジュールが積層されて構成された熱交換部と、前記熱交換部が収容された箱状の筐体と、前記筐体内に積層方向を軸方向として設けられ、前記熱交換部を貫通し、軸端部が前記筐体の積層方向の対向する内面に接触又は近接した支柱と、を備えた熱交換器である。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、熱交換部を貫通する支柱の軸端部が筐体の対向する内面に接触又は近接している。よって、吸着作用によって熱交換部を収容する筐体内に負圧が生じても、支柱によって筐体の変形が抑制される。したがって、筐体の内面が熱交換部に接触しないように内面と熱交換部との隙間を大きくとる必要がないので、支柱を有していない場合と比較し、熱交換器が小型化する。
【００１１】
請求項３の発明は、前記吸着モジュールは、一方の板面に焼結体が設けられた金属製の二枚の前記板部材が、前記焼結体が外側に位置するように端部同士が接合されて一体化されて構成されている、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器である。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、吸着モジュールは、一方の板面に焼結体が設けられた金属製の二枚の板部材が、焼結体が外側に位置するように端部同士が接合されて一体化されて構成されている。よって、板部材と焼結体との伝熱性能が向上し、この結果、熱交換の効率が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、支柱を有していない場合と比較し、熱交換器を小型化することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、熱交換の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】熱交換器の断面を模式的に示す断面図である。
【図２】筐体の蓋部を接合する前の熱交換器の平面図である。
【図３】（Ａ）は熱交換部を構成する吸着モジュールを積層する前の状態の断面図であり、（Ｂ）は吸着モジュールを積層した状態の断面図である。
【図４】（Ａ）は第一変形例の熱交換部を構成する吸着モジュールを積層する前の状態の断面図であり、（Ｂ）は吸着モジュールを積層した状態の断面図である。
【図５】第二変形例の熱交換部の要部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施形態＞
【００１７】
図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態に係る熱交換器１０について説明する。本実施形態の熱交換器１０は、車両に搭載される廃熱駆動エアコンに用いられる。また、水平方向における直交する２方向を矢印Ｘ（Ｘ方向）及び矢印Ｙ（Ｙ方向）で示し、上下方向を矢印Ｚ（Ｚ方向）で示す。なお、各方向は、熱交換器１０が車両に搭載された状態における方向である。また、本実施形態における後述する積層方向は、Ｚ方向である。
【００１８】
（構造）
まず、本実施形態における熱交換器１０の構造について、説明する。
【００１９】
図１に示すように、熱交換器１０は、後述する焼結体１２０に含まれる吸着材と、後述する第二流路９０を通過する熱交換媒体と、を熱交換させるものである。
【００２０】
熱交換器１０は、第一流体と第二流体とを熱交換させる熱交換部５０、この熱交換部５０を収容する筐体３０、熱交換部５０に接続された流入管５６及び流出管５７を含んで構成されている。
【００２１】
熱交換部５０は、一対の金属製の板部材１１０で構成された後述する吸着モジュール１が積層されて構成されている。
【００２２】
図１及び図３に示すように、板部材１１０には、外周の全周に亘ってフランジ状の接合部１１１が形成されている。この板部材１１０のフランジ状の接合部１１１の内側は、接合部１１１に囲まれ、板部材１１０の積層方向に凹む凹部１１２が形成されている。凹部１１２の底部１１３の両端部には、連通部１１５、１１６（図１参照）が形成されている。
【００２３】
凹部１１２の凹む方向側の面である外表面１１４における後述するコア部５２に相当する部位には、焼結体１２０が接合されている。なお、焼結体１２０は、外表面１１４における積層方向から見た平面視の中心部１４０（中心部１４０の説明は後述する）を除いて接合されている。焼結体１２０は金属粉と吸着材とを混合させた混合粉体を焼結したものであり、焼結体１２０は外表面１１４と金属的に結合し、外表面１１４から受熱し、或いは、外表面１１４に放熱する伝熱体である。
【００２４】
焼結体１２０に含まれる吸着材（図示していない）は、微細な隙間を内部に有する多孔質体であり、例えばシリカゲルなどが用いられる。吸着材は、気体状態の第一流体を吸着、或いは、脱離するものであり、本実施形態では、気体状態の水、つまり水蒸気を吸着、或いは、脱離する。吸着材は、保持される焼結体１２０から受熱して温度が上昇すると気体状態の第一流体を吸着し、焼結体１２０に放熱して温度が下降すると気体状態の第一流体を脱離する。
【００２５】
一対の板部材１１０は互いに底部１１３を対向させ、焼結体１２０が設けられた外表面１１４を外側にし、接合部１１１同士を接合することで吸着モジュール１００を構成している。また、一対の板部材１１０の接合により、吸着モジュール１００内には、第二流路９０が形成される。なお、焼結体１２０は、吸着モジュール１００の外側に配置される。
【００２６】
吸着モジュール１００内の第二流路９０には、後述するコア部５２における積層方向から見た平面視における中心部１４０を除いて、金属性のフィン１２２が配設され、金属的に結合している。
【００２７】
そして、図１に示すように、複数の吸着モジュール１００を互いに焼結体１２０が設けられた外表面１１４を対面させて積層することで（図３（Ｂ）も参照）、熱交換部５０が構成されている。各吸着モジュール１００は、互いの連通部１１５、１１６同士が接合されて一体化されている。また、一対の吸着モジュール１００と吸着モジュール１００との間が、第一流体が流れる第一流路８０となる（図３（Ｂ）も参照）。
【００２８】
複数の吸着モジュール１００を積層することで構成される熱交換部５０は、コア部５２、分配タンク５４及び集合タンク５５を含んでいる。コア部５２は、第二流体の熱が伝熱される焼結体１２０の吸着材の温度を上昇させる、或いは、吸着材の熱を第二流体に伝熱させて焼結体１２０の吸着材の温度を下げる部位である。
【００２９】
分配タンク５４は、複数の板部材１１０が積層されて連通部１１５が連通することによって形成されたヘッダタンクである。分配タンク５４には、第二流体を熱交換部５０に供給する流入管５６が積層方向（Ｚ方向）に延出して接続されている。分配タンク５４は、流入管５６から流入する第二流体をコア部５２に形成された第二流路９０に分配している。
【００３０】
集合タンク５５は、複数の板部材１１０が積層されて連通部１１６が連通することによって形成されたヘッダタンクである。集合タンク５５には、第二流体を熱交換部５０から流出する流出管５７が積層方向（Ｚ方向）に延出して接続されている。集合タンク５５は、コア部５２に形成された第二流路９０から第二流体を集合させて流出管５７から流出させている。
【００３１】
流入管５６から流入した第二流体は、分配タンク５４で複数の第二流路９０に分配される。複数の第二流路９０を通過した第二流体は集合タンク５５で集合し、流出管５７から流出する。前述したように、第二流体が通過する第二流路９０は、接合部１１１によって封止された板部材１１０同士の間に形成される。
【００３２】
前述したように、熱交換部５０は、コア部５２における複数の流路に分割された第二流路９０を流通する第二流体と、コア部５２における第一流路８０を流通する第一流体と、の間で熱交換させる。筐体３０は、この熱交換部５０を内部に収容する箱状の部材である。筐体３０の内面は、熱交換部５０に接触しておらず、筐体３０の内面と熱交換部５０の間には、第一流体が流通する流通空間８２が形成されている。また、流通空間８２は、第一流路８０と連通している。
【００３３】
筐体３０は、本体部３２と蓋部３４とで構成されている。筐体３０を構成する本体部３２は、積層方向（Ｚ方向）における流入管５６及び流出管５７側が開口しており、開口縁部は、フランジ部３３となっている。蓋部３４は、平板状であり、本体部３２のフランジ部３３に接合されている。
【００３４】
蓋部３４には、この蓋部３４を貫通する図示していない流通管が固定されている。この図示していない流通管は、筐体３０内の流通空間８２と、第一流体が液体状態で貯留された図示しない貯留タンクとを連通する管部材である。気体状態の第一流体は、筐体３０内と貯留タンクとの間を、流通管を介して流通している。
【００３５】
蓋部３４は、図示していない流通管、流入管５６及び流出管５７を固定すると共に、流通管、流入管５６及び流出管５７を介して熱交換部５０を保持している。
【００３６】
本実施形態では、前述したように、筐体３０の内部には、吸着モジュール１００が、複数積層されて構成された熱交換部５０が、箱状の筐体３０に収容されている。吸着モジュール１００は、一方の板面である外表面１１４に焼結体１２０が設けられた金属製の二枚の板部材１１０が、焼結体１２０が外側に位置するように端部の接合部１１１同士が接合されて一体化されて構成されている。
【００３７】
積層方向（Ｚ方向）から見た熱交換部５０のコア部５２の中心部５２Ａ（図２も参照）に、支柱１５０が積層方向を軸方向として設けられている。支柱１５０の軸方向端部１５０Ａ、１５０Ｂは、筐体３０の積層方向（Ｚ方向）の対向する内面３０Ａ、３０Ｂに接触又は近接している。
【００３８】
図３に示すように、支柱１５０は、複数の分割支柱１５２で構成されている。各分割支柱１５２は、各吸着モジュール１００の中心部１４０（図２も参照）にそれぞれ設けられている。積層方向（Ｚ方向）から見た平面視における吸着モジュール１００の中心部１４０は、二枚の板部材１１０が積層方向の間隔が広がった幅広部１４２となっている。言い換えると、第二流路９０に幅広部１４２が形成されている。
【００３９】
この中心部１４０（幅広部１４２）に軸方向を積層方向とする分割支柱１５２が設けられている。分割支柱１５２の軸端面１５２Ａ、１５２Ｂは、板部材１１０に接合されている。
【００４０】
そして、図３（Ｂ）に示すように、吸着モジュール１００が積層されることで、各分割支柱１５２が板部材１１０を挟んで積層され、これにより支柱１５０（図１も参照）が形成されている。
【００４１】
なお、図１に示すように、積層方向（Ｚ方向）の両外側の吸着モジュール１００には、支柱１５０の軸方向端部１５０Ａ、１５０Ｂを構成する分割支柱１５３Ａ、１５３Ｂがそれぞれ設けられている。つまり、この分割支柱１５３Ａ、１５３Ｂの軸端が、筐体３０の内面３０Ａ、３０Ｂに接触又は近接している。
【００４２】
ここで、本実施形態における熱交換器１０における熱交換について簡単に説明する。
【００４３】
本実施形態における熱交換器１０の熱源となる第二流体は、流入管５６を介して熱交換部５０の分配タンク５４に流入する。第二流体は、分配タンク５４から第二流路９０に分配される。コア部５２における第二流路９０を流通する第二流体は、底部１１３及びフィン１２２に放熱した後、集合タンク５５にて集合する。よって、集合タンク５５にて集合した第二流体の温度は、分配タンク５４に流入した第二流体の温度よりも低くなる。そして、集合タンク５５に集合した第二流体は、流出管５７を介して熱交換器１０の外部へ流出する。
【００４４】
一方、第二流体から受熱した底部１１３及びフィン１２２は、外表面１１４を介して焼結体１２０に伝熱する。更に、焼結体１２０は、焼結体１２０が内部に保持する吸着材に熱を伝え、吸着材の温度を上昇させる。温度が上昇した吸着材は、第一流路８０内における気体状態の第一流体を吸着する。吸着材によって、筐体３０内の気体状態の第一流体が吸着される為、図示していない貯留タンクに貯留される液体状態の第一流体が蒸発し、図示していない流通管を介して筐体３０内に流入する。
【００４５】
したがって、例えば、図示していない貯留タンクにおいて、第一流体が蒸発する際の冷熱を回収する冷熱回収手段等を設けておけば、車両のエンジン等の内燃機関を冷却する冷却水の熱を利用して、冷熱を回収することができる。その後、例えば、第二流路９０における第二流体の流通が停止して吸着材の温度が低下した場合には、吸着材は、気体状態の第一流体を脱離する。そして、脱離された気体状態の第一流体は、図示していない貯留タンクにて凝縮して液体状態で再び貯留タンクに貯留される。
【００４６】
（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００４７】
熱交換器１０における熱交換部５０を収容する筐体３０内には、熱交換部５０のコア部５２の吸着作用によって負圧が生じる。筐体３０は、この負圧によって内面３０Ａ、３０Ｂが内側に変形しようとするが、内面３０Ａ、３０Ｂに接触又は近接する支柱１５０によって変形が抑制される。
【００４８】
よって、筐体３０の内面３０Ａ、３０Ｂが変形し、熱交換部５０のコア部５２に接触することが防止され、その結果、熱交換部５０のコア部５２から筐体３０に熱移動することによる熱交換の効率の低下が防止される。なお、筐体３０の内面３０Ａ、３０Ｂが変形し、熱交換部５０のコア部５２に接触することによる、他の想定される不具合、例えば筐体３０及び熱交換部５０の破損や異音の発生なども防止される。
【００４９】
したがって、筐体３０の内面３０Ａ、３０Ｂが熱交換部５０に接触しないように内面３０Ａ，３０Ｂと熱交換部５０との隙間を大きくとる必要がないので、支柱１５０を有していない場合と比較し、熱交換器１０が小型化する。
【００５０】
また、吸着モジュール１００にそれぞれ積層方向（Ｚ方向）を軸方向とする分割支柱１５２を設け、吸着モジュール１００の積層によって分割支柱１５２が板部材１１０を挟んで積層されることで支柱１５０が形成されている。よって、吸着モジュール１００を積層して熱交換部５０とすることで、熱交換部５０のコア部５２の中心部１４０に支柱１５０が容易に形成される。
【００５１】
そして、熱交換部５０の筐体３０の本体部３２に収容し蓋部３４を接合することで、コア部５２の中心部１４０に支柱１５０を筐体３０の内面３０Ａ、３０Ｂに接触又は近接するように容易に設けることができる。
【００５２】
＜第一変形例＞
つぎに、本実施形態の第一変形例について説明する。
【００５３】
（構造）
まず、第一変形例の構造について説明する。
【００５４】
図４に示すように、第一変形例の各吸着モジュール２００の中心部２４０に分割支柱１５２がそれぞれ設けられている。積層方向（Ｚ方向）から見た平面視における吸着モジュール２００の中心部２４０は、二枚の板部材１１０が積層方向に接近して接合されている。
【００５５】
この接合された中心部２４０に軸方向を積層方向とする分割支柱１５２がそれぞれ設けられている。分割支柱１５２の軸端面１５２Ｂは、板部材１１０に接合されている。
【００５６】
図４（Ｂ）に示すように、吸着モジュール２００が積層されることで、各分割支柱１５２が板部材１１０を挟んで積層されることで支柱１５０（図１も参照）が形成されている。本変形例でも、支柱１５０の軸端部１５０Ａ、１５０Ｂは、筐体３０の積層方向（Ｚ方向）の対向する内面３０Ａ、３０Ｂに接触又は近接している（図１参照）。
【００５７】
なお、吸着モジュール２００が積層された形成された第二流路９０に拡幅部２４２が形成され、この拡幅部２４２に分割支柱１５２が設けられた構造となる。
【００５８】
なお、積層方向（Ｚ方向）の一方側、本変形例では蓋部３４（図１参照）と反対側の吸着モジュール２００には、上下に分割支柱１５２が設けられている。
【００５９】
（作用及び効果）
次に本変形例の作用及び効果について説明する。
【００６０】
本変形例においても、筐体３０の内面３０Ａ、３０Ｂが変形し、熱交換部５０のコア部５２に接触することが支柱１５０で防止される。したがって、筐体３０の内面３０Ａ，３０Ｂが熱交換部５０に接触しないように内面３０Ａ，３０Ｂと熱交換部５０との隙間を大きくとる必要がないので、支柱１５０を有していない場合と比較し、熱交換器１０が小型化する。
【００６１】
また、本変形例では、長さの異なる分割支柱１５３Ａ，１５３Ｂ（図１参照）を必要とせず、分割支柱１５２が必要な部材であるので、部品種類が少なくて済む。
【００６２】
＜第二変形例＞
つぎに、本実施形態の第二変形例について説明する。
【００６３】
（構造）
まず、本変形例の構造について説明する。
【００６４】
図５に示すように、第二変形例の各吸着モジュール３００の中心部２４０に貫通孔３０２が形成され、この貫通孔３０２に支柱１５０が挿通されている。つまり、熱交換部５０のコア部５２に支柱１５０が貫通している。
【００６５】
なお、本変形例でも、支柱１５０の軸端部１５０Ａ、１５０Ｂは、筐体３０の積層方向（Ｚ方向）の対向する内面３０Ａ、３０Ｂに接触又は近接している（図１参照）。
【００６６】
（作用及び効果）
次に本変形例の作用及び効果について説明する。
【００６７】
本変形例においても、筐体３０の内面３０Ａ、３０Ｂが変形し、熱交換部５０のコア部５２に接触することが、支柱１５０によって防止される。したがって、筐体３０の内面３０Ａ，３０Ｂが熱交換部５０に接触しないように内面３０Ａ，３０Ｂと熱交換部５０との隙間を大きくとる必要がないので、支柱１５０を有していない場合と比較し、熱交換器１０が小型化する。
【００６８】
また、本変形例では、支柱１５０が分割されていないので、部品点数及び部品種類が少なくて済む。
【００６９】
＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００７０】
上記実施形態及び変形例の熱交換器は、一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【符号の説明】
【００７１】
１０      熱交換器
３０      筐体
５０      熱交換部
１００      吸着モジュール
１１０      板部材
１２０      焼結体
１５０      支柱
１５２      分割支柱
１５３Ａ    分割支柱
１５３Ｂ    分割支柱
２００      吸着モジュール
３００      吸着モジュール
【図１】
2018128175.tif 000003
【図２】
2018128175.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018128175.tif 000006
【図５】
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