(57)【要約】【課題】積層型熱交換器において、熱交換効率を向上させる構造の簡素化を図ること。【解決手段】熱交換器１は、互いに積層される複数のチューブ９を備える。チューブ９の内部に冷却液（第１流体）が流通する第１流路１１が形成される。チューブ９の間に吸気（第２流体）が流通する第２流路１９が形成される。チューブ９は、チューブ９の端部９Ａから積層方向に突出し、吸気がチューブ９の端部に沿って流れるバイパス流を抑制するバイパス流抑制部２５を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と第２流体とが熱交換する積層型熱交換器であって、
互いに積層される複数のチューブを備え、
前記チューブの内部に第１流体が流通する第１流路が形成され、
前記チューブの間に第２流体が流通する第２流路が形成され、
前記チューブは、当該チューブの端部から積層方向に突出し、第２流体が当該チューブの端部に沿って流れるバイパス流を抑制するバイパス流抑制部を有することを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の積層型熱交換器であって、
前記チューブは、前記第１流路と前記第２流路とを仕切る１対のチューブシートをさらに有し、
前記バイパス流抑制部は、隣り合う前記チューブの少なくとも一方に設けられる前記チューブシートから他方に設けられる前記チューブシートに向けて突出することを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載の積層型熱交換器であって、
前記バイパス流抑制部は、隣り合う前記チューブに設けられる前記チューブシートからそれぞれ突出し、互いに当接する頂部を有することを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の積層型熱交換器であって、
前記バイパス流抑制部は、バイパス流を前記第１流路と前記第２流路とを仕切る伝熱壁に向けることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項５】
請求項２または３に記載の積層型熱交換器であって、
前記チューブシートは、前記第１流路を避けた位置にフランジを有し、
前記バイパス流抑制部は、前記フランジから突出することを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項６】
請求項５に記載の積層型熱交換器であって、
前記バイパス流抑制部は、前記フランジから膨出した膨出部であることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項７】
請求項６に記載の積層型熱交換器であって、
前記膨出部は、前記フランジの先端側に開口する開口部を有することを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項８】
請求項５に記載の積層型熱交換器であって、
前記バイパス流抑制部は、前記フランジの先端から曲折した曲折部であることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一つに記載の積層型熱交換器であって、
前記チューブを収容するケースをさらに備え、
前記バイパス流抑制部は、前記ケースの近傍に配置されることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項１０】
請求項９に記載の積層型熱交換器であって、
前記チューブの積層方向に突出して内部に第１流体が流通する筒状のタンクをさらに備え、
前記バイパス流抑制部は、前記第２流路において前記タンクの上流側に配置されることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の積層型熱交換器であって、
前記バイパス流抑制部は、前記ケースの内面に対して前記第２流路の上流側から下流側にかけて次第に離れるように傾斜するガイド面を有することを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項１２】
請求項９に記載の積層型熱交換器であって、
前記チューブの積層方向に突出して内部に第１流体が流通する筒状のタンクをさらに備え、
前記バイパス流抑制部は、前記第２流路において前記タンクの下流側に配置されることを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の積層型熱交換器であって、
前記バイパス流抑制部は、前記ケースの内面に対して前記第２流路の上流側から下流側にかけて次第に近づくように傾斜するガイド面を有することを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項１４】
請求項９に記載の積層型熱交換器であって、
前記チューブの積層方向に突出して内部に第１流体が流通する筒状のタンクをさらに備え、
前記バイパス流抑制部は、前記第２流路の第２流体の流れ方向に並ぶ２つの前記タンクの間に突出することを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項１５】
請求項５に記載の積層型熱交換器であって、
前記チューブは、前記フランジに開口するスリットを有し、
前記チューブを収容するケースをさらに備え、
前記ケースは、当該ケースの内面から突出して前記スリットに差し込まれるリブを有することを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一つに記載の積層型熱交換器であって、
第１流体は冷却液であり、第２流体はエンジンに吸入される吸気であることを特徴とする積層型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のチューブが積層され、チューブの内外を流通する流体どうしが熱交換する積層型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の空調装置に用いられる積層型熱交換器が開示されている。
【０００３】
上記積層型熱交換器では、ケース内にチューブとフィンとが交互に並んで積層され、送風空気がチューブとフィンとの間の流路を流通し、チューブ内を循環する冷媒に放熱する。
【０００４】
上記積層型熱交換器では、積層されたチューブの端部にパッキンが介装され、パッキンによってチューブの端部とケースとの間が塞がれることで、送風空気がフィンの方に導かれ、熱交換効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−５２６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の積層型熱交換器は、積層されたチューブの端部に介装されるパッキンを備えるため、構造の複雑化を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、積層型熱交換器において、熱交換効率を向上させる構造の簡素化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様によれば、第１流体と第２流体とが熱交換する積層型熱交換器であって、互いに積層される複数のチューブを備え、前記チューブの内部に第１流体が流通する第１流路が形成され、前記チューブの間に第２流体が流通する第２流路が形成され、前記チューブは、当該チューブの端部から積層方向に突出し、第２流体が当該チューブの端部に沿って流れるバイパス流を抑制するバイパス流抑制部を有する積層型熱交換器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、第２流体は、第２流路を流通する流通方向において、チューブの端部から積層方向に突出するバイパス流抑制部に突き当たることによって、チューブの端部に沿って流れるバイパス流が抑制され、チューブを介して第１流体と熱交換することが促される。よって、積層型熱交換器は、チューブの端部にパッキンを介装する必要がなく、熱交換効率を向上させる構造の簡素化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る積層型熱交換器を示す斜視図である。
【図２】図２は、積層型熱交換器の組立体を分解した状態で示す斜視図である。
【図３】図３は、ケース及びコアを分解した状態で示す斜視図である。
【図４】図４は、ケース及びコアを示す断面図である。
【図５】図５は、ケース及びコアを示す斜視図である。
【図６】図６は、チューブシートを示す斜視図である。
【図７】図７は、チューブシートを示す側面図である。
【図８】図８は、変形例に係るチューブシートを示す斜視図である。
【図９】図９は、チューブシートを示す側面図である。
【図１０】図１０は、他の変形例に係るチューブシートを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、チューブシートを示す側面図である。
【図１２】図１２は、さらに他の変形例に係るチューブシートを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１に示す積層型熱交換器１（以下、単に「熱交換器１」と称する。）は、エンジン（図示省略）に過給される吸気を冷却液（媒体）によって冷却する水冷式チャージエアクーラとして用いられる。ここでは、冷却液が第１流体であり、吸気が第２流体である。
【００１３】
熱交換器１は、パイプ３、４が突出する筒状のケース５と、ケース５の両開口端に接続される２つのダクト６、７と、ケース５の内部に収容されるコア２（図２参照）と、を備える。パイプ３、４には、冷却液が循環する配管（図示省略）が接続される。ダクト６、７には、エンジンの吸気が流通する吸気管（図示省略）が接続される。エンジンの運転時に、ダクト６、７を通じてケース５の内部を流通する吸気は、パイプ３、４を通じてコア２の内部を流通する冷却液に放熱して冷却される。
【００１４】
次に、コア２について説明する。
【００１５】
図２に示すように、コア２は、積層される複数のチューブ９と、各チューブ９の間に介装されるフィン８と、を備える。チューブ９とフィン８との間には、吸気が流通する第２流路１９（熱交換流路）が形成される。コア２は、フィン８を備えることで表面積が増大する。なお、コア２は、フィン８を備える構成に限らず、チューブ９のみが空間を介して積層される構成であってもよい。
【００１６】
以下、各図面において互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定して説明する。なお、コア２において、チューブ９が延びるＸ軸方向を「流路幅方向」と呼び、吸気が第２流路１９を流れるＹ軸方向を「流路方向」と呼び、チューブ９が並んで積層されるＺ軸方向を「積層方向」と呼ぶ。
【００１７】
図３、図４に示すように、チューブ９は、流路幅方向（Ｘ軸方向）及び流路方向（Ｙ軸方向）に延びる扁平な流路部材である。チューブ９は、第２流体と第１流体との間で熱を伝達する伝熱部９Ｃと、伝熱部９Ｃから流路幅方向に延びる端部９Ａ、９Ｂと、からなる。
【００１８】
チューブ９は、２枚のトレイ状をしたチューブシート２０を接合して形成される。チューブシート２０は、第１流路１１を形成する伝熱壁２７と、伝熱壁２７から積層方向（Ｚ軸方向）突出する２つのタンク２９（バーリング）と、伝熱壁２７を囲むように接合されるフランジ２６と、を有する。
【００１９】
伝熱壁２７は、Ｕ字状に延びる複数（３本）のビード２８と、タンク２９が開口する２つのタンク壁部２７Ｂと、２つのタンク壁部２７Ｂの間で冷却液を折り返すように流通させるターン壁部２７Ａと、を有する。ビード２８は、一方のタンク壁部２７Ｂの近傍から他方のタンク壁部２７Ｂの近傍へとＵ字状に延び、その中程が波状に湾曲している。チューブ９の伝熱部９Ｃは、互いに対向する２つの伝熱壁２７によって構成される。
【００２０】
隣り合うチューブ９に設けられるタンク２９どうしは、互いに嵌合して接合され、冷却液が流通するタンク流路１２（給排流路）を形成する。
【００２１】
図２に示すように、ケース５の上端には、パイププレート１８を介してパイプ３、４が接合される。パイプ３、４は、最上部に設けられる２つのタンク２９にそれぞれ接続される。
【００２２】
パイプ３を通じてコア２の内部に流入する冷却液は、一方のタンク流路１２から各第１流路１１に分配される。冷却液は、第１流路１１にて流路幅方向について折り返すように流通して熱交換した後に、他方のタンク流路１２に集合し、パイプ４を通じて流出する。
【００２３】
コルゲート状のフィン８は、チューブ９との間にＹ軸方向に延びる第２流路１９を形成する。矩形の外形を有するフィン８は、流路方向に延びるフィン側端８Ａ、８Ｂを有する。
【００２４】
図５に示すように、チューブ９は、タンク２９及びタンク壁部２７Ｂがフィン８の両フィン側端８Ａ、８Ｂに対して流路幅方向に突出するように積層される。チューブ９の端部９Ａは、ケース５の内面５Ｂに沿って延びるフランジ２６、タンク２９、及びタンク壁部２７Ｂによって構成される。
【００２５】
チューブ９は、位置決め用凹部として、フランジ２６に開口するスリット２１、２２を有する。
【００２６】
スリット２１は、２つのタンク壁部２７Ｂに挟まれるフランジ２６の中央部２６Ａに開口し、チューブ９の中心線Ｏ上に延びるように形成される。
【００２７】
２つのスリット２２は、ターン壁部２７Ａを挟むようにフランジ２６の両隅部２６Ｂに開口する。
【００２８】
後述するように、熱交換器１の組み立て時には、ケース５から突出するリブ３１、３２（突出部）がスリット２１、２２にそれぞれ差し込まれることで、ケース５に対するチューブ９の位置決めが行われる。
【００２９】
ところで、熱交換器１の作動時に、チューブ９の伝熱部９Ｃでは、吸気と冷却液と間で伝熱壁２７及びフィン８を介して熱交換が行われる。一方、チューブ９の端部９Ａでは、伝熱壁２７及びフィン８が設けられないため、熱交換が十分に行われない。このため、ケース５内の第２流路１９において、チューブ９の端部９Ａの周辺を流通する吸気の流れ（以下、「バイパス流」と称する。）が増えると、熱交換効率が低下する。
【００３０】
この対処方法として、熱交換器１は、バイパス流の流量（以下、「バイパス流量」と称する。）を減らす手段として、チューブ９の端部９Ａから積層方向に突出して吸気流が突き当たるバイパス流抑制部２５を備える。
【００３１】
後述するように、熱交換器１の作動時に、第２流路１９において、チューブ９の端部９Ａの周辺を流通しようとする吸気流は、バイパス流抑制部２５に突き当たることによって伝熱壁２７及びフィン８の方に向けられる。こうして、熱交換器１では、吸気が端部９Ａの周辺を流通するバイパス流量が減らされることで、吸気の大部分が伝熱壁２７とフィン８の間を流通し、熱交換効率が向上する。
【００３２】
バイパス流抑制部２５は、フランジ２６の中央部２６Ａから膨出する中央の膨出部２３と、フランジ２６の両隅部２６Ｂから膨出する２つの膨出部２４と、からなる。
【００３３】
図６は、隣り合うチューブ９を構成する２つのチューブシート２０を示す斜視図である。図７は、隣り合うチューブ９を構成する２つのチューブシート２０を示す側面図である。図６、図７に示すように、隣り合うチューブ９の膨出部２３は、互いに当接する頂部２３Ｄを有する。そして、隣り合うチューブ９の膨出部２４は、互いに当接する頂部２４Ｄを有する。互いに重合する２つのチューブシート２０では、中央の膨出部２３が互いに対向して接合されるとともに、２つの膨出部２４がそれぞれ互いに対向して接合される。
【００３４】
フランジ２６の中央部２６Ａは、２つのタンク壁部２７Ｂの間に延在する略三角形の領域を有する。中央の膨出部２３は、フランジ２６の中央部２６Ａから膨出し、２つのタンク壁部２７Ｂに対向するＶ字形をした中空のビード状に形成される。膨出部２３は、スリット２１と流路幅方向に並び、スリット２１に差し込まれるケース５のリブ３１を挟むように形成される。膨出部２３は、リブ３１に対して第２流路１９の上流側に延在する上流側膨出部２３Ａと、リブ３１に対して第２流路１９の下流側に延在する下流側膨出部２３Ｂと、を有する。上流側膨出部２３Ａと下流側膨出部２３Ｂとは、２つのタンク２９の間にリブ３１と並ぶように配置される。
【００３５】
フランジ２６の両隅部２６Ｂは、タンク壁部２７Ｂに沿って延在する略三角形の領域を有する。２つの膨出部２４は、フランジ２６の両隅部２６Ｂから膨出し、駒形をした中空のビード状に形成される。膨出部２４は、チューブシート２０の略矩形をした外形状の対角線にそれぞれ沿うように配置される。
【００３６】
第２流路１９においてタンク２９の上流側（図４において下側）に配置される膨出部２４は、ケース５の内面５Ｂに対して第２流路１９の流路方向に上流側から下流側にかけて次第に離れるように傾斜するガイド面２４Ｃを有する。
【００３７】
第２流路１９においてタンク２９の下流側（図４において上側）に配置される膨出部２４は、ケース５の内面５Ｂに対して第２流路１９の流路方向に上流側から下流側にかけて次第に近づくように傾斜するガイド面２４Ｃを有する。
【００３８】
２つの膨出部２４は、それぞれの先端２４Ａがフランジ２６の隅部２６Ｂの先端２６Ｃに対峙し、それぞれの基端２４Ｂがタンク壁部２７Ｂに対峙する。
【００３９】
図４に示すように、チューブ９の端部９Ａにおいて、流路方向に並ぶ膨出部２４、タンク２９、膨出部２３、タンク２９、及び膨出部２４は、中心線Ｏに対して対称的に形成される。
【００４０】
次に、ケース５について説明する。
【００４１】
図３に示すように、筒状のケース５は、互いに重合するように組み付けられる第１パネル３０及び第２パネル４０を備える。第１パネル３０及び第２パネル４０は、互いに対向するコの字形（Ｕの字形）にプレス成形される。
【００４２】
第１パネル３０は、流路幅方向及び流路方向に延びる底板部３５と、底板部３５の両端から曲折して積層方向（Ｚ軸方向）及び流路方向に延びる側板部３３及び側板部３４と、を有する。底板部３５は、フィン８の下部が収まる矩形状の収容凹部３５Ａを有する。側板部３３及び側板部３４は、チューブ９の端部９Ａ、９Ｂにそれぞれ対峙する。
【００４３】
第１パネル３０には、ケース５の内面５Ｂから突出する突出部として、側板部３３の中央部を打ち抜いた部位を折り曲げてリブ３１が形成される。側板部３３は、リブ３１が折り曲げられたあとに開口する開口部３３Ａを有する。
【００４４】
リブ３１は、流路幅方向及び積層方向に延びる矩形の板状に形成され、チューブ９の端部９Ａに向けて突出する。図５に示すように、組み立て時に、リブ３１は、チューブ９のスリット２１に差し込まれる。
【００４５】
第１パネル３０には、ケース５の内面５Ｂから突出する突出部として、側板部３４の２箇所を打ち抜いた部位を折り曲げて２つのリブ３２が形成される。側板部３４は、２つのリブ３２が折り曲げられた後に開口する２つの開口部３４Ａを有する。
【００４６】
第２パネル４０は、流路幅方向及び流路方向に延びる底板部４５と、底板部３５の両端から曲折して積層方向及び流路方向に延びる側板部４３及び側板部４４と、を有する。底板部４５は、フィン８の上部が収まる矩形状の収容凹部４５Ａを有する。
【００４７】
第２パネル４０の側板部４３及び側板部４４は、第１パネル３０の側板部３３及び側板部３４にそれぞれ重合する。第１パネル３０の側板部３３の開口部３３Ａは、第２パネル４０の側板部４３によって塞がれる。第１パネル３０の側板部３４の開口部３４Ａは、第２パネル４０の側板部４４によって塞がれる。
【００４８】
２つのリブ３２は、流路幅方向及び積層方向に延びる矩形の板状に形成される。図５に示すように、組み立て時に、２つのリブ３２は、チューブ９のスリット２２に差し込まれる。これにより、２つのリブ３２は、それぞれの先端が積層されるフィン８のフィン側端８Ｂに対して近接して対向する。なお、これに限らず、２つのリブ３２は、それぞれの先端が積層されるフィン８のフィン側端８Ｂに当接して接合される構成としてもよい。
【００４９】
図２、図３に示すように、第１パネル３０には、前後１対（４つ）の膨出部３６Ａが形成される。膨出部３６Ａは、側板部３３と側板部３４とが曲折する部位の前後端にそれぞれ形成される。
【００５０】
第２パネル４０には、側板部４３及び側板部４４の先端隅部に開口する前後１対（４つ）の切欠部４６Ａが形成される。切欠部４６Ａは、第１パネル３０と第２パネル４０とが組み立てられた状態で、第１パネル３０の膨出部３６Ａを避けるように形成される。
【００５１】
第２パネル４０は、切欠部４６Ａが第１パネル３０の膨出部３６Ａに嵌ることにより、側板部４３、側板部４４がケース５の角部５Ｃを避けるようにして第１パネル３０の側板部３３、側板部３４に重合する。
【００５２】
ケース５は、前後の開口端部にそれぞれ４つの角部５Ｃを有する。上方の４つの角部５Ｃは、第２パネル４０によって形成される。下方の４つの角部５Ｃは、第１パネル３０の膨出部３６Ａによって形成される。
【００５３】
図２に示すように、第１パネル３０及び第２パネル４０によって形成されるケース５の前後開口端部には、枠体６０がそれぞれ嵌合される。
【００５４】
枠体６０は、略矩形の環状をした枠部６１を有する。枠部６１は、その内周に環状の嵌合面６１Ａを有する。嵌合面６１Ａは、ケース５の外面５Ａに嵌合される。
【００５５】
枠部６１は、Ｕ字形の断面形状を有し、その内側にダクト６、７が組み付けられる環状の収容スリット６６が形成される。
【００５６】
枠体６０は、枠部６１の内周端からフック状に突出する複数（１４個）の内側係合部６５を有する。内側係合部６５は、枠部６１との間に第１パネル３０及び第２パネル４０を挟持する。
【００５７】
枠体６０は、枠部６１の外周端から爪状に突出する複数の外側係合部６７を有する。外側係合部６７は、枠部６１に組み付けられたダクト６、７をカシメ結合するように折り曲げられる。
【００５８】
チューブシート２０、フィン８、第１パネル３０、第２パネル４０、パイププレート１８、及び枠体６０の各部材は、例えばアルミニウムなどの金属板をプレス成形して形成される。各部材は、接合面にロウ材及びフラックスが塗布されたクラッド材が用いられる。
【００５９】
熱交換器１の製造時には、パイプ３、４、チューブシート２０、フィン８、第１パネル３０、第２パネル４０、パイププレート１８、及び枠体６０によって組立体１０（図７参照）を組み立てる組み立て工程と、組立体１０を加熱炉（図示省略）に搬送して各部材をロウ付けする接合工程と、が行われる。
【００６０】
組み立て工程では、以下の手順で組立体１０を組み立てる。
・先ず、第１パネル３０にチューブシート２０、フィン８を積層して収容する。
・続いて、第１パネル３０に第２パネル４０を重合させて組み付ける。
・続いて、第１パネル３０及び第２パネル４０にわたって前後の枠体６０を嵌合させて組み付ける。
・続いて、内側係合部６５を折り曲げて、第２パネル４０及び第１パネル３０を枠部６１との間に挟持する。
・パイプ３、４をパイププレート１８を介してケース５に組み付ける。
【００６１】
こうして組み立てられた組立体１０は、積層されたチューブシート２０、フィン８、第１パネル３０、第２パネル４０が前後の枠体６０によって拘束される。これにより、コア２を構成するチューブシート２０、フィン８が隙間なく積層された状態に保持される。このため、組立体１０は、各部材を拘束するバンド又は治具などの拘束具を用いないで各部材の組み付け状態が維持される。
【００６２】
接合工程において、組立体１０は、加熱炉に搬入されて加熱処理が行われる。これにより、組立体１０は、各部材が溶融するロウ材を介して接合するロウ付けが行われる。
【００６３】
接合工程を経て接合された組立体１０には、ダクト６、７が接続される。ダクト６、７は、その開口端が枠体６０の枠部６１に嵌合され、各外側係合部６７が折り曲げられることによってカシメ結合される。
【００６４】
こうして製造された熱交換器１は、エンジンに組み付けられる。エンジンでは、冷却液を導く配管がパイプ３、４に接続される。そして、吸気を導く吸気管がダクト６、７に接続される。
【００６５】
エンジンの運転時に、ポンプ（図示省略）から配管を通じて送られる冷却液は、一方のパイプ３及びタンク２９を通じて各チューブ９内の第１流路１１に流入する。第１流路１１を流通して熱交換した冷却液は、他方のタンク２９及びパイプ４を通じて流出する。こうして熱交換器１から流出した冷却液は、配管を通じて放熱器（図示省略）に導かれ、放熱器で外気に放熱した後に、ポンプに吸い込まれて循環する。
【００６６】
吸気は、吸気管を通じて一方のダクト６からケース５内の第２流路１９に流入する。第２流路１９において、ケース５の内面５Ｂに沿って流れる吸気流は、図４に白抜き矢印Ａで示すように、バイパス流抑制部２５によって伝熱壁２７及びフィン８の方に向けて案内される。伝熱壁２７とフィン８との間を流通する吸気は、第１流路１１を流通する冷却液に放熱して冷却される。こうして熱交換器１で冷却された吸気は、他方のダクト７から吸気管を通じてエンジンに吸入される。
【００６７】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００６８】
本実施形態によれば、冷却液（第１流体）と吸気（第２流体）とが熱交換する積層型熱交換器１は、互いに積層される複数のチューブ９を備える。チューブ９の内部に冷却液が流通する第１流路１１が形成される。チューブ９の間に吸気が流通する第２流路１９が形成される。チューブ９は、チューブ９の端部９Ａから積層方向に突出し、吸気がチューブ９の端部に沿って流れるバイパス流を抑制するバイパス流抑制部２５を有する構成とした。
【００６９】
上記構成に基づき、第２流路１９では、流路方向(流通方向)に流通する吸気がチューブ９の端部９Ａから積層方向に突出するバイパス流抑制部２５に突き当たることによって、チューブ９の端部９Ａに沿って流れるバイパス流を生じることが抑制され、吸気がチューブ９を介して冷却液と熱交換することが促される。よって、熱交換器１は、従来装置のようにチューブ９の端部９Ａを覆うパッキンを設ける必要がなく、熱交換効率が向上する構造の簡素化が図られる。
【００７０】
又、チューブ９は、第１流路１１と第２流路１９とを仕切る伝熱壁２７を有する。バイパス流抑制部２５は、バイパス流を伝熱壁２７に向けるように導く構成とした。
【００７１】
上記構成に基づき、第２流路１９を流通する吸気は、図４に白抜き矢印Ａで示すように、バイパス流抑制部２５に突き当たって伝熱壁２７に向けられる。こうして、熱交換器１では、吸気が伝熱壁２７に沿って流れることで、吸気と冷却液が伝熱壁２７を介して熱交換することが促される。
【００７２】
又、チューブ９は、第１流路１１と第２流路１９とを仕切るチューブシート２０をさらに有する。バイパス流抑制部２５は、隣り合うチューブ９の少なくとも一方に設けられるチューブシート２０から他方に設けられるチューブシート２０に向けて突出する構成とした。
【００７３】
上記構成に基づき、バイパス流抑制部２５は、チューブシート２０に一体に形成され、構造の簡素化が図れる。なお、これに限らず、バイパス流抑制部２５は、チューブシート２０と別体に形成されものであってもよい。又、本実施形態では、バイパス流抑制部２５は、隣り合うチューブ９に設けられるチューブシート２０の両方から突出する一対の膨出部２３、２４からなるが、これに限らず、隣り合うチューブ９に設けられるチューブシート２０の片方のみから突出する膨出部２３、２４からなるものであってもよい。
【００７４】
又、バイパス流抑制部２５は、隣り合うチューブ９に設けられるチューブシート２０からそれぞれ突出し、互いに当接する頂部２３Ｄを有する構成とした。
【００７５】
上記構成に基づき、図４に白抜き矢印Ａで示すように、第２流路１９を流通する吸気は、バイパス流抑制部２５において互いに当接する頂部２３Ｄによって遮られる。又、隣り合うチューブ９どうしは、それぞれ頂部２３Ｄどうしが当接することにより、組み付け精度を高められる。なお、これに限らず、バイパス流抑制部２５は、互いに対向する頂部２３Ｄの間に間隙が設けられる構成としてもよい。
【００７６】
又、チューブシート２０は、伝熱壁２７を避けた位置に形成されるフランジ２６を有する。バイパス流抑制部２５は、フランジ２６からチューブ９の積層方向に突出する構成とした。
【００７７】
上記構成に基づき、熱交換器１は、バイパス流抑制部２５がフランジ２６からチューブ９の積層方向に突出することで、従来装置のようにチューブ９の端部９Ａを覆うパッキンを設ける必要がなく、構造の簡素化が図られる。
【００７８】
又、バイパス流抑制部２５は、フランジ２６から膨出した膨出部２３、２４である構成とした。
【００７９】
上記構成に基づき、膨出部２３、２４は、フランジ２６から凸状に膨出することで、第２流路１９においてチューブ９の端部９Ａの周辺に設けられる余剰空間を減らす。これにより、熱交換器１は、吸気がチューブ９の端部９Ａの周辺を流通するバイパス流量が減少し、熱交換効率が向上する。
【００８０】
さらに、熱交換器１は、フランジ２６が所定の突出高さを有する膨出部２３、２４を介して積層されることで、チューブ９の組み立て精度が確保される。
【００８１】
又、熱交換器１は、チューブ９を収容するケース５を備える。バイパス流抑制部２５は、ケース５の内面５Ｂ(側壁)の近傍に配置される構成とした。
【００８２】
上記構成に基づき、熱交換器１では、バイパス流抑制部２５によって吸気がケース５の内面５Ｂに沿ってチューブ９の端部９Ａの周辺を流通するバイパス流量が減少する。
【００８３】
又、熱交換器１は、チューブ９の積層方向に突出して内部に冷却液が流通する筒状のタンク２９を備える。バイパス流抑制部２５（膨出部２４）は、第２流路１９においてタンク２９の上流側に配置される構成とした。
【００８４】
上記構成に基づき、ケース５の内面５Ｂに沿ってタンク２９に向かう吸気は、バイパス流抑制部２５に突き当たることで、タンク２９を避けて伝熱壁２７に向かうように導かれる。これにより、熱交換器１は、タンク２９の周辺を流通するバイパス流量が減少し、熱交換効率が向上する。
【００８５】
又、タンク２９の上流側に配置されるバイパス流抑制部２５（膨出部２４）は、ケース５の内面５Ｂに対して第２流路１９の上流側から下流側にかけて次第に離れるように傾斜するガイド面２４Ｃを有する構成とした。
【００８６】
上記構成に基づき、ケース５の内面５Ｂに沿ってタンク２９に向かう吸気が、ガイド面２４Ｃに沿って流れることで、タンク２９を避けて伝熱壁２７に向かうように導かれる。これにより、熱交換器１は、吸気に与える流路抵抗が小さく抑えられ、かつ熱交換効率が向上する。
【００８７】
又、バイパス流抑制部２５（膨出部２４）は、第２流路１９においてタンク２９の下流側に配置される構成とした。
【００８８】
上記構成に基づき、タンク２９を通過した吸気がバイパス流抑制部２５に当たることで、タンク２９のまわりを流通するバイパス流量が減少し、熱交換効率が向上する。
【００８９】
又、タンク２９の下流側に配置されるバイパス流抑制部２５（膨出部２４）は、ケース５の内面５Ｂに対して第２流路１９の上流側から下流側にかけて次第に近づくように傾斜するガイド面２４Ｃを有する構成とした。
【００９０】
上記構成に基づき、タンク２９を通過した吸気が膨出部２４に沿って流れることで、タンク２９の直下流側（背後）に巻き込まれないように導かれる。これにより、熱交換器１は、吸気に与える流路抵抗が小さく抑えられ、かつ熱交換効率が向上する。
【００９１】
又、バイパス流抑制部２５（膨出部２３）は、第２流路１９の吸気の流れ方向（Ｙ軸方向）に並ぶ２つのタンク２９の間に突出する構成とした。
【００９２】
上記構成に基づき、吸気が２つのタンク２９の間を膨出部２３に沿って流れることで、２つのタンク２９の間に流入しないように導かれる。これにより、熱交換器１は、２つのタンク２９のまわりを流通するバイパス流量が減少し、熱交換効率が向上する。
【００９３】
又、チューブ９は、フランジ２６に開口するスリット２１、２２を有する。ケース５は、内面５Ｂから突出してスリット２１、２２に差し込まれるリブ３１、３２を有する構成とした。
【００９４】
上記構成に基づき、ケース５の内面５Ｂに沿って流通する吸気がスリット２１、２２に差し込まれたリブ３１、３２に当たることで、吸気がケース５の内面５Ｂに沿って流通するバイパス流量が減少する。これにより、熱交換器１は、吸気と冷却液が伝熱壁２７を介して熱交換することが促され、熱交換効率が向上する。
【００９５】
熱交換器１の組み立て時に、リブ３１、３２がスリット２１、２２に差し込まれる構成により、ケース５に対するチューブ９の位置決めが行われる。これにより、熱交換器１は、チューブ９の組み立て精度が向上する。
【００９６】
又、膨出部２３は、リブ３１に対して流路幅方向（Ｘ軸方向）に並んで設けられる。そして、膨出部２３は、リブ３１に対して第２流路１９の上流側に配置される上流側膨出部２３Ａと、リブ３１に対して第２流路１９の下流側に配置される下流側膨出部２３Ｂと、を有する構成とした。
【００９７】
上記構成に基づき、ケース５の内面５Ｂに沿って流通する吸気は、上流側膨出部２３Ａ及び下流側膨出部２３Ｂに沿って円滑に流れる。これにより、熱交換器１は、吸気に与える流路抵抗が小さく抑えられ、かつ熱交換効率が向上する。
【００９８】
又、熱交換器１は、積層されるチューブ９どうしの間に介装されるフィン８を備える。図５に示すように、膨出部２３、２４は、それぞれの基端２３Ｃ、２４Ｂがフィン８の流路方向に延びるフィン側端８Ａ、８Ｂに対向する構成とした。
【００９９】
上記構成に基づき、吸気は、膨出部２３、２４に当たることにより、膨出部２３、２４の基端２３Ｃ、２４Ｂとフィン側端８Ａ、８Ｂとの間を流通し、冷却液との熱交換が促される。
【０１００】
又、エンジンに吸入される吸気（第２流体）がケース５を介してチューブ９の外部を流通し、吸気を冷却する冷却液（第１流体）がチューブ９の内部を流通する構成とした。
【０１０１】
上記構成に基づき、熱交換器１は、エンジンの吸気を冷却する水冷式チャージエアクーラとして用いられる。
【０１０２】
次に、図８、図９に示すチューブシート２０の変形例について説明する。
【０１０３】
本変形例のバイパス流抑制部１２５は、フランジ２６の中央部２６Ａから膨出する中央の膨出部２３と、フランジ２６の両隅部２６Ｂから膨出する２つの膨出部１２４と、からなる。
【０１０４】
２つの膨出部１２４は、フランジ２６の両隅部２６Ｂからそれぞれ駒形をした中空のビード状に膨出し、フランジ２６の先端２６Ｃに開口する開口部１２４Ａを有する。
【０１０５】
この場合に、膨出部１２４の開口部１２４Ａは、ケース５の内面５Ｂに近接して対峙する。このため、膨出部１２４とケース５の内面５Ｂと間に形成される間隙が小さく抑えられることで、吸気がケース５の内面５Ｂに沿って流通するバイパス流量が減少する。これにより、熱交換器１は、吸気と冷却液が伝熱壁２７を介して熱交換することが促され、熱交換効率が向上する。
【０１０６】
次に、図１０、図１１に示すチューブシート２０の変形例について説明する。
【０１０７】
本変形例のバイパス流抑制部２２５は、フランジ２６の中央部２６Ａから膨出する中央の膨出部２３と、フランジ２６の両隅部２６Ｂから折り返される２つの曲折部２２４と、からなる。
【０１０８】
２つの曲折部２２４は、フランジ２６の両隅部２６Ｂから流路幅方向及び積層方向に延在する板状に形成される。２つの曲折部２２４は、それぞれの頂部２２４Ｂどうしが互いに接合される。曲折部２２４は、ケース５の内面５Ｂに略直交するように配置される。なお、これに限らず、曲折部２２４は、ケース５の内面５Ｂに傾斜するように配置されてもよい。
【０１０９】
この場合に、曲折部２２４の先端２２４Ａは、ケース５の内面５Ｂに近接して対峙する。このため、曲折部２２４の先端２２４Ａとケース５の内面５Ｂと間に形成される間隙が小さく抑えられることで、吸気がケース５の内面５Ｂに沿って流通するバイパス流量が減少する。これにより、熱交換器１は、吸気と冷却液が伝熱壁２７を介して熱交換することが促され、熱交換効率が向上する。
【０１１０】
次に、図１２に示すチューブ９の変形例について説明する。
【０１１１】
本変形例のチューブ９は、２枚のトレイ状をしたチューブシート３２０を接合して形成される。チューブシート３２０は、第１流路１１を形成する伝熱壁３２７と、伝熱壁３２７から流路幅方向に並んで積層方向に突出する２つのタンク３２９と、伝熱壁３２７を囲むように接合されるフランジ３２６と、を有する。
【０１１２】
伝熱壁３２７は、タンク３２９が開口する２つのタンク壁部３２７Ｂと、２つのタンク壁部３２７Ｂにわたって流路幅方向に延びる複数（５本）のビード３２８と、を有する。ビード３２８は、その中程が波状に湾曲している。
【０１１３】
一方のタンク３２９を通じてチューブ９内に流入する冷却液は、流路幅方向に流通して熱交換した後に、他方のタンク３２９を通じて流出する。
【０１１４】
チューブ９は、位置決め用凹部として、フランジ３２６の両端中央部にそれぞれ開口するスリット３２１、３２２を有する。熱交換器１の組み立て時には、ケース（図示省略）から突出するリブ（図示省略）がスリット３２１、３２２にそれぞれ差し込まれることで、ケースに対するチューブ９の位置決めが行われる。
【０１１５】
チューブ９は、バイパス流量を減らす手段として、チューブ９の両端部９Ａに吸気流を伝熱壁３２７の方に導くバイパス流抑制部３２５をそれぞれ備える。
【０１１６】
バイパス流抑制部３２５は、フランジ３２６の両隅部３２６Ｂからそれぞれ膨出する膨出部３２３、３２４を有する。
【０１１７】
膨出部３２３は、第２流路１９においてタンク３２９の上流側に配置され、ケースの内面に対して第２流路１９の上流側から下流側にかけて次第に離れるように傾斜するガイド面３２３Ｃを有する。これにより、ケースの内面に沿ってタンク３２９に向かう吸気が、ガイド面３２３Ｃに沿って流れることで、タンク３２９を避けて伝熱壁３２７に向かうように導かれる。これにより、熱交換器１は、吸気に与える流路抵抗が小さく抑えられ、かつ熱交換効率が向上する。
【０１１８】
膨出部３２４は、第２流路１９においてタンク２９の下流側に、ケースの内面に対して略直交するように配置される。これにより、タンク３２９を通過した吸気が膨出部３２４に突き当たることで、タンク３２９の周辺を流通するバイパス流量が減少し、熱交換効率が向上する。
【０１１９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１２０】
本発明は、車両に搭載されるチャージエアクーラとして好適であるが、これに限らず、車両に搭載されるＥＧＲクーラ、車両用空調装置に用いられる積層型熱交換器などにも適用できる。又、車両以外に使用される積層型熱交換器にも適用できる。
【符号の説明】
【０１２１】
１    積層型熱交換器
５    ケース
５Ｂ    ケースの内面
９    チューブ
１１    第１流路
１９    第２流路
２０、３２０    チューブシート
２１、２２、３２１    スリット
２３、２４、１２４、３２３、３２４    膨出部
２４Ｃ、３２３Ｃ    ガイド面
２３Ｄ、２４Ｄ、２２４Ｂ    頂部
２５、１２５、３２５    バイパス流抑制部
２６、３２６    フランジ
２７、３２７    伝熱壁
２９、３２９    タンク
３１、３２    リブ
１２４Ａ    膨出部の開口部
２２４    曲折部
【図１】
2018013288.tif 000003
【図２】
2018013288.tif 000004
【図３】
2018013288.tif 000005
【図４】
2018013288.tif 000006
【図５】
2018013288.tif 000007
【図６】
2018013288.tif 000008
【図７】
2018013288.tif 000009
【図８】
2018013288.tif 000010
【図９】
2018013288.tif 000011
【図１０】
2018013288.tif 000012
【図１１】
2018013288.tif 000013
【図１２】
2018013288.tif 000014