(57)【要約】【課題】流路を切り替える際に駆動する駆動部の動作不良を防止しやすく、流体を迂回させているときには熱交換が進みにくい熱交換器を提供すること。【解決手段】熱交換部４０は、内部に流体が流れる内部流路Ｒ４を形成し、その内部流路Ｒ４を流れる流体と熱交換を行う。バイパス部材３０は、第１流路Ｒ１から内部流路Ｒ４を通り抜けて第２流路Ｒ２に流れていた流体を、内部流路Ｒ４を通らないで迂回させる迂回流路Ｒ３を形成する部材である。駆動部５０は、流入部１０から内部流路Ｒ４への流体の流れをバイパス部材３０が阻むことで流入部１０から迂回流路Ｒ３に流れ込んだ流体が迂回流路Ｒ３を通り抜けて流出部２０に流れ出る第１位置から、流入部１０から内部流路Ｒ４への流体の流れをバイパス部材３０が阻まない第２位置までの間を移動させるようにバイパス部材３０を駆動する。【選択図】図２
2015187512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流れる内部流路を形成し、当該内部流路を流れる流体と熱交換を行う熱交換部と、
前記熱交換部に流体が流れ込む流入部と、
前記熱交換部から流体が流れ出る流出部と、
前記流入部から前記流出部までの迂回流路を形成する管状部を備える部材であって、前記流入部から前記内部流路への流体の流れを自部材が阻むことで当該流入部から前記迂回流路に流れ込んだ流体が当該迂回流路を通り抜けて前記流出部に流れ出る第１位置から、前記流体の流れを自部材が阻まない第２位置までの間を移動可能に支持される部材と、
前記部材を前記第１位置から前記第２位置までの間を移動させるように駆動する駆動部と
を備える熱交換器。
【請求項２】
前記部材は、前記管状部に設けられたフランジを有し、
前記フランジの外周は、前記流入部の内周面の少なくとも一部と形及び大きさが共通している
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記部材は、前記第２位置にあるときに、前記流入部から前記流路への流体の流れを阻む
請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記駆動部は、前記第１及び第２流路のうち、前記熱交換部が行う熱交換により他方の流路よりも低温となる側に配置される
請求項１から３までのいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記部材は、前記迂回流路が前記熱交換部の内部の空間を通るように支持されている
請求項１から４までのいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記熱交換部は、流体と熱を交換する触媒を収納する収納部を有し、
前記部材が前記第１位置にあるときに、前記管状部及び前記収納部が離れた状態になる
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記熱交換部は、流体を旋回させながら熱交換を行い、
前記部材は、旋回する流体が形成する渦の中央の空間を前記迂回流路が通るように支持されている
請求項５または６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】
熱交換器においては、熱交換を行う場合と行わない場合とで流路を切り替えることが行われている。特許文献１には、エルボ型開閉バルブを回動させることで、排気ガスを、インナーフィンが設けられたチューブ内に導いて冷却したりバイパス管内に導いたりする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９９９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発明のように、バイパスを形成する部材（エルボ型開閉バルブ）自体を動かすことで流路を切り替える場合、その部材を駆動させる駆動部はバイパスの外部に設けられることが普通である。そのため、バイパスを流れる流体に駆動部がさらされることがなく、例えば流体内の不純物の影響で駆動部が動作不良を起こすといったことを防止しやすい。しかしながら、特許文献１の技術では、バイパスを流体が流れる場合に、チューブの上流側が開放されているためチューブ内で冷却された流体とチューブ外の流体とが少しずつ循環し、流体の冷却が進んでしまうことがある。
そこで、本発明は、流路を切り替える際に駆動する駆動部の動作不良を防止しやすく、流体を迂回させているときには熱交換が進みにくい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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、内部に流体が流れる内部流路を形成し、当該内部流路を流れる流体と熱交換を行う熱交換部と、前記熱交換部に流体が流れ込む流入部と、前記熱交換部から流体が流れ出る流出部と、前記流入部から前記流出部までの迂回流路を形成する管状部を備える部材であって、前記流入部から前記内部流路への流体の流れを自部材が阻むことで当該流入部から前記迂回流路に流れ込んだ流体が当該迂回流路を通り抜けて前記流出部に流れ出る第１位置から、前記流体の流れを自部材が阻まない第２位置までの間を移動可能に支持される部材と、前記部材を前記第１位置から前記第２位置までの間を移動させるように駆動する駆動部とを備える熱交換器を提供する。
【０００６】
また、前記部材は、前記管状部に設けられたフランジを有し、前記フランジの外周は、前記流入部の内周面の少なくとも一部と形及び大きさが共通していてもよい。
さらに、前記部材は、前記第２位置にあるときに、前記流入部から前記流路への流体の流れを阻んでもよい。
また、前記駆動部は、前記第１及び第２流路のうち、前記熱交換部が行う熱交換により他方の流路よりも低温となる側に配置されてもよい。
【０００７】
また、前記部材は、前記迂回流路が前記熱交換部の内部の空間を通るように支持されていてもよい。
さらに、前記熱交換部は、流体と熱を交換する触媒を収納する収納部を有し、前記部材が前記第１位置にあるときに、前記管状部及び前記収納部が離れた状態になってもよい。
また、前記熱交換部は、流体を旋回させながら熱交換を行い、前記部材は、旋回する流体が形成する渦の中央の空間を前記迂回流路が通るように支持されていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流路を切り替える際に駆動する駆動部の動作不良を防止しやすく、流体を迂回させているときには熱交換が進みにくい熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器を示す概略断面図
【図２】本発明の実施形態に係る熱交換器を示す概略断面図
【図３】図１のIII―III部における端面を示す図
【図４】管状部３１の第１軸方向Ａ１に見たバイパス部材３０を示す図
【図５】流入部１０の角部１０３を拡大して示す図
【図６】迂回流路Ｒ３を流体が通り抜ける様子を示す図
【図７】熱交換部４０の内部流路Ｒ４を流体が通り抜ける様子を示す図
【図８】中央空間を説明するための図
【図９】変形例の流入部及びバイパス部材の一例を示す図
【図１０】変形例のフランジの例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［１］実施形態
［構成］
図１及び図２は、実施形態に係る熱交換器１を示す概略断面図である。熱交換器１は、後述する動作を行うことで、図１に示す状態と図２に示す状態とを切り替える。以下では両図を参照しながら熱交換器１について説明する。
【００１１】
熱交換器１は、流体と熱交換を行う機器である。本実施形態では、熱交換器１が、自動車のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムの一部として設けられ、流体である排ガスと熱交換を行ってその排ガスを冷却する。熱交換器１は、流入部１０と、流出部２０と、バイパス部材３０と、熱交換部４０と、駆動部５０とを備える。
【００１２】
熱交換部４０は、熱交換器１のうち、内部に流体が流れる内部流路Ｒ４を形成し、その内部流路Ｒ４を流れる流体と熱交換を行う部分である。熱交換部４０は、流体と熱を交換する触媒４１と、触媒４１を収納する収納部４２と、収納部４２により囲まれた空間、すなわち熱交換部４０の内部の空間に設けられた複数の内部部材４３とを備える。内部流路Ｒ４は、収納部４２及び内部部材４３に挟まれた空間であり、内部流路Ｒ４を流れる流体は、収納部４２を介して触媒４１と熱交換を行う。
【００１３】
熱交換部４０においては、熱交換の効率を高めるため、収納部４２と内部部材４３とが交互に突き出すようにして内部流路Ｒ４における流路を長くして、流体が接触する収納部４２の面積を大きくしている。また、内部部材４３には、螺旋状に形成された図示せぬフィンが設けられており、このフィンによって、熱交換部４０の内部流路Ｒ４を流れる流体が旋回するようになっている。つまり、熱交換部４０は、流体を旋回させながら熱交換を行う。こうすることで、流体が螺旋を描くように流れるので、流体が螺旋を描かない場合に比べて、内部流路Ｒ４に流れ込んでから流出するまでに流れる距離が長くなり、収納部４２と交換する熱の量が多くなるようにしている。
【００１４】
流入部１０は、熱交換器１のうち、熱交換部４０の内部流路Ｒ４に流体が流れ込む部分である。流入部１０は、管状の部材を有し、その部材の内側に流体が流れる第１流路Ｒ１を形成している。第１流路Ｒ１は、本実施形態では、エンジンから排出された排ガスを内部流路Ｒ４まで導いている。流入部１０が有する管状の部材は、熱交換部４０の手前で概ね直角に折れ曲がった形をしており、流体が流れる方向の下流側に内部流路Ｒ４に向いた開口１０１を有している。
【００１５】
流出部２０は、熱交換器１のうち、熱交換部４０の内部流路Ｒ４から流体が流入する部分である。流出部２０は、管状の部材を有し、その部材の内側に流体が流れる第２流路Ｒ２を形成している。本実施形態では、熱交換部４０によって冷却されて第２流路Ｒ２を流れた排ガスは、自動車に吸入された気体と混ぜ合わされてエンジンに吸気される。流出部２０が有する管状の部材は、流体が流れる方向の上流側に内部流路Ｒ４に向いた開口２０１を有し、開口２０１から少し離れたところで概ね直角に折れ曲がった形をしている。
【００１６】
バイパス部材３０は、第１流路Ｒ１から内部流路Ｒ４を通り抜けて第２流路Ｒ２に流れていた流体を、内部流路Ｒ４を通らないで迂回させる流路（以下「迂回流路」という）Ｒ３を形成する部材である。バイパス部材３０は、本発明の「部材」の一例である。熱交換器１が図２に示す状態のときには流体が熱交換部４０の内部流路Ｒ４に流れ込まず迂回流路Ｒ３を通り抜け、図１に示す状態のときには迂回流路Ｒ３に流れ込まず上述した熱交換部４０の内部流路Ｒ４を流体が通り抜ける。図１及び図２では、バイパス部材３０の位置が異なっている。以下では、図２に示すバイパス部材３０の位置を「第１位置」といい、図１に示すバイパス部材３０の位置を「第２位置」という。
【００１７】
バイパス部材３０は、管状部３１と、フランジ３２と、連結部３３とを有する。管状部３１は、バイパス部材３０のうち、第１開口３１１及び第２開口３１２を有して第１開口３１１から第２開口３１２まで流路を形成する管状の部分である。管状部３１が形成する流路が前述した迂回流路Ｒ３である。管状部３１の形状について、図３を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図３は、図１のIII―III部における端面を示す図である。図３では、円周の形をした管状部３１の端面と、同じく円周の形をした流入部１０の端面とが示されている。III―III部においては、管状部３１及び流入部１０が、双方の軸が重なるように配置されている。つまり、管状部３１の内周面３１３及び外周面３１４と流入部１０の内周面１０２とが同心円を描くように配置されている。このため、管状部３１の外周面３１４と流入部１０の内周面１０２とが周方向のどの箇所においても概ね等距離となるように対向している。このように管状部３１の外周面３１４と流入部１０の内周面１０２とが対向している部分（以下「面対向部２」という）が、図１に示すように、流入部１０の開口１０１の上流側に長さＬ１だけ続いている。
【００１９】
面対向部２における第１流路Ｒ１の広さと迂回流路Ｒ３の広さとの割合は、図３における第１流路Ｒ１の面積と迂回流路Ｒ３の面積との割合で表される。具体的には、流入部１０の内周面１０２の直径をＬ２、管状部３１の内周面３１３の直径をＬ３、管状部３１の外周面３１４の直径をＬ４とすると、上記割合は以下のように表される。
第１流路Ｒ１の広さ：迂回流路Ｒ３の広さ＝π（Ｌ２／２）2−π（Ｌ４／２）2：π（Ｌ３／２）2
本実施形態では、上記割合が１：１となるような流入部１０及びバイパス部材３０が用いられている。なお、上記割合は、これに限らず、例えば、バイパス部材３０が第１位置にあるときに第１流路Ｒ１から第２流路Ｒ２まで流れる流体に加わる抵抗とバイパス部材３０が第２位置にあるときの同様の抵抗との差が閾値以下となるような値であってもよい。
【００２０】
フランジ３２は、管状部３１の第１開口３１１側の端に設けられている。フランジ３２は、管状部３１に設けられた鍔の形をした部分（管状部３１の外周側に突き出た部分）である。フランジ３２を管状部３１の軸に沿って流体が流れる方向（以下「第１軸方向Ａ１」という）に見た場合の形について、図４を参照して説明する。第１軸方向Ａ１は、図１等で「Ａ１」という符号を付した矢印が示す方向である。
【００２１】
図４は、管状部３１の第１軸方向Ａ１に見たバイパス部材３０を示す図である。第１軸方向Ａ１に見た場合のフランジ３２は、輪の形をしており、第１軸方向Ａ１の反対方向、すなわち上流側を向いた面である上流側面３２１と、上流側面３２１の外側の端（以下「外側端３２２」という）と内側の端（以下「内側端３２３」という）がいずれも円を描いている。外側端３２２の直径は流入部１０の内周面１０２の直径であるＬ２となっており、内側端３２３の直径は管状部３１の内周面３１３の直径であるＬ３となっている。内側端３２３は、第１開口３１１の外縁を形成している。なお、第１開口３１１の奥には、連結部３３が見えている。
【００２２】
バイパス部材３０が図２に示す第１位置にあるとき、フランジ３２及び第１開口３１１は、流入部１０の折れ曲がった角にある部分（以下「角部１０３」という）の面のうち、熱交換部４０に向いている面に対向する。この面は、バイパス部材３０が図１に示す第２位置にあるときにフランジ３２が密着する面であり、以下では「密着面１０４」という。流入部１０の角部１０３は、密着面１０４が平面となるように形成されている。その詳細について、図５を参照して説明する。
【００２３】
図５は、流入部１０の角部１０３を拡大して示す図である。図５では、流入部１０が有する第１管部１１及び第２管部１２が示されている。第１管部１１は、角部１０３よりも上流側の第１流路Ｒ１を形成する円筒の形をした管であり、第２管部１２は、角部１０３を含め角部１０３から下流側の第１流路Ｒ１を形成する円筒の形をした管である。この第２管部１２の内周面は、図３に示した流入部１０の内周面１０２である。つまり、第２管部１２の内周面の直径はＬ２である。また、第１管部１１の内周面の直径もＬ２となっている。
【００２４】
第１管部１１は、軸が図１等に示す第１軸方向Ａ１に沿うように設けられている。また、第２管部１２は、軸が第１管部１１の軸と概ね直交するように設けられている。図５では、第１管部１１の軸に沿って流体が流れる方向（以下「第２軸方向Ａ２」という）が矢印で示されている。この第２軸方向Ａ２は、図１等でも「Ａ２」という符号を付した矢印で示されている。つまり、第１軸方向Ａ１及び第２軸方向Ａ２は互いに直交する方向となっている。
【００２５】
第１管部１１は、第２軸方向Ａ２側の端が開口しており、第２管部１２の側面に設けられた開口に連結されている。第２管部１２は、第１軸方向Ａ１の反対側の端に円形且つ板状の底面部１２１を有しており、この底面部１２１の第１流路Ｒ１側を向いた平らな面が密着面１０４となっている。フランジ３２は、図５に示すとおり板状の形をしており、前述した上流側面３２１が平らな面となっている。この上流側面３２１が密着面１０４と密着すると、第１流路Ｒ１を流れる流体が第１開口３１１から迂回流路Ｒ３に流れ込まない。このように、バイパス部材３０は、第２位置にあるときに、流入部１０から迂回流路Ｒ３への流体の流れを阻むようになっている。
【００２６】
フランジ３２は、上流側面３２１の外側端３２２側に外周３２４を有する。外周３２４は、図４に示すＬ２を直径とした円柱の外周面である。一方、流入部１０の第２管部１２の内周面１０２も、図４に示すようにＬ２を直径とした円筒の内周面である。つまり、フランジ３２の外周３２４は、流入部１０の内周面の少なくとも一部（本実施形態では第２管部１２の内周面１０２）と、第１軸方向Ａ１に見たときの形及び大きさが共通している。
【００２７】
このため、バイパス部材３０が図２に示す第１位置にあるときには、面対向部２において、フランジ３２の外周３２４が内周面１０２に隙間なく密着する。外周３２４が内周面１０２に密着すると、第１流路Ｒ１を流れてきた流体は管状部３１の内側に流れ込むことになる。流体が流れ込んだ管状部３１の内側は、図１等に示すように、熱交換部４０の内部流路Ｒ４に繋がっていないため、迂回流路Ｒ３を通り抜けて第２開口３１２から流出部２０に流れ出る。
【００２８】
図６は、迂回流路Ｒ３を流体が通り抜ける様子を示す図である。第１流路Ｒ１を流れた流体は、矢印Ａ１１が示すように管状部３１の第１開口３１１から迂回流路Ｒ３に流れ込む。流れ込んだ流体は矢印Ａ１２が示すように迂回流路Ｒ３を流れ、第２開口３１２に到達し、矢印Ａ１３が示すように管状部３１の内側から第２流路Ｒ２に流れ出る。流れ出た流体は、矢印Ａ１４が示すように第２流路Ｒ２を流れていく。この際、熱交換部４０の内部流路Ｒ４側は行き止まりになっている上、第２流路Ｒ２に流れ出た流体は第２流路Ｒ２の先に流れ過ぎていくため、第２開口３１２を流れ出て矢印Ａ１５が示すように内部流路Ｒ４側に流れ込む流体の量は非常に少なく、ほとんどが第２流路Ｒ２側に流れ出ていく。
【００２９】
図７は、熱交換部４０の内部流路Ｒ４を流体が通り抜ける様子を示す図である。バイパス部材３０が第２位置にあるときには、図５等の説明で述べたようにフランジ３２の上流側面３２１が密着面１０４と密着することで、第１流路Ｒ１を流れる流体が第１開口３１１から迂回流路Ｒ３に流れ込まないようになっている。このため、第１流路Ｒ１を流れた流体は、矢印Ａ２１が示すように流入部１０の開口１０１から内部流路Ｒ４に流れ込む。流れ込んだ流体は旋回しながら内部流路Ｒ４を流れ、流出部２０の開口２０１に到達すると、矢印Ａ２２が示すように第２流路Ｒ２に流れ出る。
【００３０】
以上のとおり、第１位置とは、流入部１０から内部流路Ｒ４への流体の流れをバイパス部材３０が阻むことで流入部１０から迂回流路Ｒ３に流れ込んだ流体が迂回流路Ｒ３を通り抜けて流出部２０に流れ出るときのバイパス部材３０の位置である。また、第２位置は、流入部１０から内部流路Ｒ４への流体の流れをバイパス部材３０が阻まない位置である。バイパス部材３０は、熱交換部４０の内部部材４３、流出部２０の孔２０２及び駆動部５０によって、第１位置から第２位置までの間を移動可能に支持されている。
【００３１】
より詳細には、バイパス部材３０は、図２に示すように、迂回流路Ｒ３が熱交換部４０の内部の空間を通るように支持されている。これにより、迂回流路Ｒ３は、熱交換部４０、流入部１０及び流出部２０の外部の空間を通らないようになっている。また、バイパス部材３０は、第１位置にあるときに、管状部３１及び収納部４２が離れた状態になるように支持されている。つまり、迂回流路Ｒ３を通り抜ける流体は、触媒が収められた収納部４２に直接接触することはなく、収納部４２との間に存在する管状部３１と熱交換部４０の内部流路Ｒ４に満たされている流体とを介するようになっている。
【００３２】
また、熱交換部４０は、上述したように、流体を旋回させながら熱交換を行うものであり、バイパス部材３０は、旋回する流体が形成する渦の中央の空間（以下「中央空間」という）を迂回流路Ｒ３が通るように支持されている。
図８は、中央空間を説明するための図である。図８（ａ）では、熱交換部４０を拡大するとともに、説明を分かりやすくするため、バイパス部材３０及び駆動部５０を省略し、熱交換部４０の内部の空間Ｔ１をハッチングして示している。
【００３３】
図８（ｂ）では、第１軸方向Ａ１に見た内部部材４３を示している。内部部材４３は、中央に円形の孔４３１が設けられた円盤状の部材である。内部流路Ｒ４を流れる流体は、この孔４３１の中心Ｐ１を中心とする渦を形成する。本実施形態では、この中心Ｐ１を含み、孔４３１を断面とする円柱の形をした空間を中央空間Ｔ２として示している。つまり、中央空間Ｔ２は、熱交換部４０の内部において部材が設けられていない空間でもある。内部部材４３の孔４３１側、すなわち内周側の端（以下「内周端４３２」という）は、孔４３１に差し込まれたバイパス部材３０の管状部３１の外周面３１４に接触し、管状部３１を支持する部分である。この内周端４３２が管状部３１を支持することで、迂回流路Ｒ３が中央空間Ｔ２を通るようになっている。
【００３４】
連結部３３は、図１及び図２に示すように、バイパス部材３０のうち、管状部３１及び駆動部５０を連結している部分である。連結部３３は、円柱状の部材であり、一方の端部が管状部３１に固定され、他方の端部が駆動部５０に固定されている。流出部２０には、連結部３３を通すための孔２０２が設けられている。連結部３３は、孔２０２を通して第１軸方向Ａ１に移動可能に支持されている。なお、図１等では、連結部３３が管状部３１とは別の部材で形成されているが、管状部３１及び連結部３３が１つの部材で一体となって形成されていてもよい。
【００３５】
駆動部５０は、熱交換器１のうち、バイパス部材３０を駆動する部分である。駆動部５０には、図示せぬポンプから流体圧が供給されるようになっており、その流体圧により連結部３３を介してバイパス部材３０を駆動する。駆動部５０は、バイパス部材３０を駆動して、第１位置から第２位置までバイパス部材３０を移動させたり、第２位置から第１位置までバイパス部材３０を移動させたりする。つまり、駆動部５０は、バイパス部材３０を第１位置から第２位置までの間を移動させるように駆動する。
【００３６】
本実施形態では、図１に示すように、第１流路Ｒ１の角部１０３の上流側の幅が、図６で述べた第２管部１２の内周の直径であるＬ２となっており、面対向部２の第１軸方向Ａ１の寸法がＬ１となっている。また、第２位置では密着面１０４に密着していたフランジ３２が第１位置では面対向部２まで移動している。図２では、駆動部５０がバイパス部材３０を第１位置から第２位置まで移動させたときの移動距離Ｌ３０を示している。なお、第１位置から第２位置までの移動距離は、Ｌ３０に限らないが、前述したＬ２以上で且つＬ２＋Ｌ１以下となっていることが望ましい。移動距離がＬ２未満だと、第１位置でもフランジ３２が面対向部２まで到達せず、移動距離がＬ２＋Ｌ１よりも大きいと、第１位置においてフランジ３２が面対向部２を超えて内部流路Ｒ４に入り込んでしまい、どちらの場合も、フランジ３２と流入部１０との隙間から流体が内部流路Ｒ４に流れ込むからである。
【００３７】
駆動部５０は、図示せぬ制御部によって制御され、本実施形態では、流体である排ガスを冷却する必要がある場合にはバイパス部材を第２位置に移動させて熱交換部４０の内部流路Ｒ４を排ガスが通り抜けるようにして、排ガスを冷却する必要がない場合にはバイパス部材を第１位置に移動させて迂回流路Ｒ３を排ガスが通り抜けるようにする。駆動部５０は、熱交換部４０の下流側、すなわち、第２流路Ｒ２側に配置されている。この第２流路Ｒ２側とは、第１流路Ｒ１及び第２流路Ｒ２のうち、熱交換部４０が行う熱交換により他方の流路よりも低温となる側である。
【００３８】
［実施形態による効果］
本実施形態では、迂回流路Ｒ３を形成するバイパス部材３０が移動可能に支持されており、バイパス部材３０自体が移動させられることで、流体が熱交換部４０の内部流路Ｒ４を通り抜けて熱交換が行われる第１の状態と、流体が迂回流路Ｒ３を通り抜けて第１の状態ほどは熱交換が行われない第２の状態とが切り替わるようになっている。つまり、本実施形態では、迂回流路を形成する機能と流路を切り替える弁としての機能とをバイパス部材３０という１つの部材が行うため、これらを別々の部材で行う場合に比べて、構造が単純になり、動作不良や故障などが生じにくいようにすることができる。
【００３９】
また、バイパス部材３０を駆動させる駆動部５０が第１流路Ｒ１よりも低温となる第２流路Ｒ２側に配置されていることにより、第１流路Ｒ１側に配置される場合に比べて、駆動部５０が熱の影響を受けて動作不良を起こしたり故障したりすることを防ぎやすくすることができる。また、同様の場合に比べて、耐熱性の低い駆動部を設けてもよくなり、設計の自由度を高めたりコストを削減しやすくすることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、駆動部５０が迂回流路Ｒ３及び第２流路Ｒ２の外部に設けられている。これにより、迂回流路Ｒ３及び第２流路Ｒ２を流れる流体に駆動部５０がさらされることがなく、流体内の不純物の影響で駆動部５０が動作不良を起こすといったことを防止しやすくすることができる。
【００４１】
また、例えば流体を迂回させているときに、熱交換部４０の内部流路Ｒ４の上流側が開放された状態、すなわち内部流路Ｒ４にもいくらか流体が流れ込む状態になっていると、流入路において内部流路Ｒ４内の流体の入れ替わりが生じ、流体の熱交換が進んでしまう。本実施形態では、バイパス部材３０が第１位置にあるときには、流入部１０から内部流路Ｒ４への流体の流れをバイパス部材３０が阻み、且つ、バイパス部材３０が形成する迂回流路Ｒ３を流体が通り抜ける。これにより、流体を迂回させているとき前述のように内部流路Ｒ４の上流側が開放されている場合に比べて、流体を迂回させているときには熱交換が進みにくいようにすることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、バイパス部材３０が第１位置にあるときには、フランジ３２は流入部１０から内部流路Ｒ４への流体の流れを阻むようになっている。一方、バイパス部材３０が第２位置にあるときには、フランジ３２が流体の流れを阻んでいた部分に流体が流れるようになって熱交換部４０の内部流路Ｒ４に流体が流れ込む。仮にバイパス部材がフランジを備えていなければ、前述した流体の流れを阻むためには、管状部の一部を太くしたり流入部１０の内周面に出っ張りを設けたりする必要があり、いずれの場合も、乱流を生じさせる原因になりやすい。本実施形態では、フランジ３２を用いることで、流入路や迂回流路の太さが一定になるようにして、乱流が生じにくいようにすることができる。
【００４３】
また、例えば、迂回流路が熱交換部４０の外部を通るようにした場合、冬場などで熱交換部４０の外部の気体（以下「外気」という）が冷えていると、熱交換部４０で熱交換（本実施形態では冷却）をさせないために流体を迂回させているにもかかわらず、迂回させた流体が冷却されてしまうことがある。本実施形態では、迂回流路Ｒ３が熱交換部４０の内部の空間を通るようにしていることで、外気が冷えていても、内部流路Ｒ４に満たされている流体が緩衝材となり、迂回流路Ｒ３を通り抜ける流体が冷却されにくいようにすることができる。また、本実施形態では、バイパス部材３０が第１位置にあるときに、管状部３１及び収納部４２が離れた状態になるため、前述した外気による冷却と同様に、内部流路Ｒ４に満たされている流体が緩衝材となり、迂回流路Ｒ３を通り抜ける流体が触媒との熱交換を行いにくいようにすることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、熱交換部４０は、流体を旋回させながら熱交換を行う。旋回する流体は、渦の中心から離れるほど長い距離を流れるため、熱交換部４０においては、渦の中心から離れて旋回する流体と接触するように収納部４２が設けることで、熱交換の効率を高めるようにしている。反対に、図８に示す中央空間Ｔ２のように、渦の中心に近い空間では、流体が旋回したとしても移動する距離が短いため、熱交換の効率をそれほど高められない。本実施形態では、そのように熱交換への寄与が小さい中央空間Ｔ２を迂回流路Ｒ３が通るようにすることで、熱交換部４０の内部の空間を有効に使い、迂回流路を含めた熱交換器全体の寸法が大きくなることを抑えつつ、熱交換の効率が低減することも抑えるようにすることができる。
【００４５】
［２］変形例
上述した実施形態は、本発明の実施の一例に過ぎず、以下のように変形させてもよい。また、上述した実施形態及び以下に示す各変形例は、必要に応じて組み合わせて実施してもよい。
【００４６】
［２−１］熱交換部
熱交換部は、実施形態では流体を冷却したが、これに限らず、流体を加熱してもよい。この場合、第１流路Ｒ１が第２流路Ｒ２よりも低温となるので、駆動部は第１流路Ｒ１側に配置されることが望ましい。また、熱交換部は、実施形態では、流体を旋回させながら熱交換を行ったが、これに限らず、例えば収納部が内部空間内において何度も折れ曲がる流路を形成することで、内部空間で流体が流れる距離を長くして熱交換の効率を高めてもよい。
【００４７】
［２−２］角部
流入部の角部の形状は実施形態で述べたものに限らない。角部は、例えば、第１管部１１及び第２管部１２をそれぞれ４５度に切断してできた開口が接続されることで形成されていてもよいし、流入部を湾曲させることで形成されてもよい。これらの場合、フランジが密着する密着面が曲面となるので、フランジの有する密着部が、曲面である密着面に隙間無く密着するような立体的な形状になっていることが望ましい。なお、フランジの密着部は、密着面と完全に隙間無く密着していなくてもよく、隙間ができて流体が多少迂回流路Ｒ３に流れ込むようになっていても、熱交換部４０における熱交換が十分に行えるようになっていればよい。
【００４８】
また、密着部が立体的な形状になっている場合、実施形態のように平面的な形状である場合に比べて、フランジの第１軸方向Ａ１の寸法（以下「軸方向寸法」という）が大きくなる。フランジの軸方向寸法は、図１に示す面対向部２の軸方向寸法（図１に示すＬ１）よりも小さくなっていることが望ましい。フランジの軸方向寸法が面対向部２の軸方向寸法よりも大きいと、密着部の一部が面対向部２からはみ出てしまい、流入路を形成する部材の内周面との間に隙間ができて、バイパス部材が流入路を塞ぎにくくなってしまうからである。
【００４９】
［２−３］流入部及びバイパス部材
流入部及びバイパス部材の形状は、実施形態で述べたものに限らない。
図９は、本変形例の流入部及びバイパス部材の一例を示す図である。図９では、両端が開口した管状部３１ａを有する一方、フランジを有しないバイパス部材３０ａが示されている。管状部３１ａの第２流路Ｒ２側の外周面に連結部３３ａが固定されている。また、図９では、熱交換部４０の手前で折れ曲がらず真っ直ぐになっている流入部１０ａが示されている。流入部１０ａは、真っ直ぐな第１流路Ｒ１ａを形成し、熱交換部４０の手前に第１流路Ｒ１ａ側に突き出した突き出し部１３を有している。管状部３１ａは、第１流路Ｒ１ａ側には第１開口３１１ａを有し、第２流路Ｒ２側に第２開口３１２ａを有する。
【００５０】
図９（ａ）では、バイパス部材３０ａが第１位置にあり、管状部３１ａの第１開口３１１ａ側の端が突き出し部１３に隙間無く密着することで、バイパス部材３０ａが流体の流れを阻んでいる状態が示されている。この状態では、流体は第１開口３１１ａから管状部３１ａの内側に流れ込み、迂回流路Ｒ３を通り抜け、第２開口３１２ａから第２流路Ｒ２に流れ出る。図９（ｂ）では、バイパス部材３０ａが第２位置にあり、管状部３１ａの第１開口３１１ａ側の端と突き出し部１３とが離れるとともに、管状部３１ａの第２開口３１２ａが流出部２０に密着して塞がれている状態が示されている。この状態では、流体は奥が行き止まりになっている迂回流路Ｒ３よりも、流入部１０ａの開口１０１ａから熱交換部４０の内部流路Ｒ４に流れ込み、内部流路Ｒ４を通り抜けて第２流路Ｒ２に流れ出る。
【００５１】
以上のとおり、バイパス部材は、フランジを有していなくてもよい。そのような本変形例でも、実施形態と同様に、迂回流路を形成する機能と流路を切り替える弁としての機能とをバイパス部材３０ａという１つの部材が行うため、動作不良や故障が生じにくいようにすることができる。また、本変形例によれば、熱交換部４０の手前における第１流路を真っ直ぐにすることができる。
【００５２】
［２−４］部材の接合等
実施形態では、流入部１０、流出部２０及び収納部４２等が別々の部材を有していたが、例えば溶接等によりこれらの部材が接合されて一体となっていてもよい。また、鋳造等により例えば収納部４２と図５に示す流入部１０の第２管部１２とを一体とした部材が形成されてもよい。
【００５３】
［２−５］フランジ
フランジは、実施形態とは異なる形でもよいし、異なる位置に設けられていてもよい。
図１０は、本変形例のフランジの例を示す図である。図１０（ａ）では、実施形態のフランジ３２の外側端３２２側を第１軸方向Ａ１の反対方向に傾けた形をしたフランジ３２ｂを有するバイパス部材３０ｂが示されている。図１０（ｂ）では、第１開口３１１よりも第１軸方向Ａ１にずれた位置に形成されたフランジ３２ｃを有するバイパス部材３０ｃが示されている。図１０（ｃ）では、実施形態のフランジ３２よりも第１軸方向Ａ１の寸法が大きい（第２軸方向Ａ２の寸法と同じくらい）フランジ３２ｄを有するバイパス部材３０ｄが示されている。
【００５４】
これらのバイパス部材は、いずれも、第１位置にあるときには、フランジが流入路に面した内周面と隙間なく密着して流入部１０から内部流路Ｒ４への流体の流れを阻むことで迂回流路Ｒ３を流体が通り抜けることになる。また、これらのバイパス部材は、いずれも、第２位置にあるときには、フランジまたは管状部のうち第１軸方向Ａ１の反対方向に最も出っ張った部分が図２に示す密着面１０４に密着するので、流体が第１開口から迂回流路Ｒ３に流れ込まず、内部流路Ｒ４に流れ込んで通り抜けるようになっている。このように、バイパス部材が第１位置にあるときと第２位置にあるときとで流体の流路が切り替わるようになっていれば、フランジはどのような形でどのような位置に設けられていてもよい。
【００５５】
［２−６］管状の部材
実施形態では、流入部１０及び流出部２０が有する部材や管状部３１がいずれも円筒の形をしていたが、これに限らない。これらの管状の部材は、例えば内部の空間の断面が楕円や四角形、またはそれ以外の多角形となっていてもよい。管状の部材の外周側の形状も同様である。
【００５６】
［２−７］駆動部
駆動部は、実施形態では、流体圧によりバイパス部材３０を駆動したが、これに限らず、例えば、モータ等の原動機によりバイパス部材３０を駆動してもよいし、人力を伝達する構造を有して手動でバイパス部材３０を駆動するものであってもよい。
また、駆動部は、実施形態では、第１流路Ｒ１及び第２流路Ｒ２のうち、熱交換部４０が行う熱交換により他方の流路よりも低温となる側に配置されていたが、例えば自動車内の他の部品との兼ね合いで低温となる側への配置が難しい場合には、耐熱性の高いものを駆動部として用いて、他方の流路よりも高温となる側に配置するようにしてもよい。
【００５７】
［２−８］流体
熱交換器においては、実施形態では、排ガスが流体として各流路を流れたが、これに限らず、例えば冷房用や暖房用の触媒が流体として流れもよい。また、気体に限らず、水やオイルなどの液体が流体として流れてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…熱交換器、１０…流入部、２０…流出部、３０…バイパス部材、４０…熱交換部、５０…駆動部、１１…第１管部、１２…第２管部、１０１、２０１、３１１、３１２…開口、３１…管状部、３２…フランジ、３３…連結部、４１…触媒、４２…収納部、４３…内部部材。
【図１】
2015187512.tif 000003
【図２】
2015187512.tif 000004
【図３】
2015187512.tif 000005
【図４】
2015187512.tif 000006
【図５】
2015187512.tif 000007
【図６】
2015187512.tif 000008
【図７】
2015187512.tif 000009
【図８】
2015187512.tif 000010
【図９】
2015187512.tif 000011
【図１０】
2015187512.tif 000012