(57)【要約】【課題】流体中に混在する異物を除去するための専用のフィルタを省略することを可能にする熱交換器を提供する。【解決手段】流体を受け入れ、当該流体の熱交換が行われる流体流通路と、流体流通路内に設けられ、上記流体の熱交換効率を向上させるフィン２２であって、流体中に混在する所定サイズ以上の異物を除去するフィルタとして機能するように構成されているフィン２２とを有する熱交換器１０が提供される。フィン２２には、複数のルーバ３０が並べて形成されており、ルーバ３０間の間隙のサイズは、上記異物の通過を阻止するサイズに設定されており、流体流通路を通過する実質的に全ての流体は、ルーバ３０間の間隙を通過する。【選択図】図２
2008111562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を受け入れ、前記流体の熱交換が行われる流体流通路と、
前記流体流通路内に設けられ、前記流体の熱交換効率を向上させるフィンであって、前記流体中に混在する所定サイズ以上の異物を除去するフィルタとして機能するように構成されているフィンと、
を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、
前記フィンには、複数のルーバが並べて形成されており、
前記ルーバ間の間隙のサイズは、前記異物の通過を阻止するサイズに設定されており、
前記流体流通路を通過する実質的に全ての流体は、前記ルーバ間の間隙を通過する、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１に記載の熱交換器において、
前記流体流通路が前記フィンにより複数の流通路に仕切られ、当該流通路のサイズが前記異物の通過を阻止するサイズに設定されている、
ことを特徴とする熱交換器。
【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】
従来、熱交換器は、例えば図６に示す燃料電池発電システム１に適用されている（特許文献１を参照）。燃料電池発電システム１では、酸素を含むカソードガス（空気）を燃料電池２に供給するカソードガス供給流路３上に、空気調整用機器として、熱交換器４及び不純物除去フィルタ５等が配置されている。
【０００３】
燃料電池発電システム１では、燃料電池から要求される温度にまでカソードガスを熱交換器４により冷却し、カソードガス中に含まれる砂や塵埃等の不純物を不純物除去フィルタ５により除去している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７１７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の不純物除去フィルタは体積が大きくて場所をとるという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、流体中に混在する異物を除去するための専用のフィルタを省略することを可能にする熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、流体を受け入れ、上記流体の熱交換が行われる流体流通路と、上記流体流通路内に設けられ、上記流体の熱交換効率を向上させるフィンであって、上記流体中に混在する所定サイズ以上の異物を除去するフィルタとして機能するように構成されているフィンとを有することを特徴とする熱交換器が提供される。
【０００８】
上記フィンには、複数のルーバが並べて形成されており、上記ルーバ間の間隙のサイズは、上記異物の通過を阻止するサイズに設定されており、上記流体流通路を通過する実質的に全ての流体は、上記ルーバ間の間隙を通過するとしてもよい。
【０００９】
上記流体流通路が上記フィンにより複数の流通路に仕切られ、当該流通路のサイズが上記異物の通過を阻止するサイズに設定されていてもよい。
【００１０】
以上説明したように本発明によれば、熱交換器において、流体中に混在する異物を除去するための専用のフィルタを省略することを可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態（以下、本実施形態という）について詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態において熱交換器１０の断面図である。
【００１３】
熱交換器１０は、熱交換部１２、流体導入路１４、および流体導出路１６を備える。熱交換部１２の下方に位置する流入側端部１８は流体導入路１４に連結され、熱交換部１２の上方に位置する流出側端部２０は流体導出路１６に連結されている。
【００１４】
本実施形態では、熱交換器１０は、ハイブリッド車両の燃料電池へ供給される燃料（圧縮空気）を冷却するインタークーラに適用されたものである。
【００１５】
熱交換部１２は、流入側端部１８から流体（圧縮空気）を受け入れ、当該流体の熱交換を行うものである。具体的には、熱交換部１２には、左右方向に並列配置された複数のフィン２２が、流入側端部１８から流出側端部２０方向へ伸びており、流体導入路１４に流入した流体は、当該流体導入路１４によって複数のフィン２２内に分配されるようになっている。熱交換部１２は、複数のフィン２２相互の間に設けられたチューブ２４内を紙面垂直方向に通過する冷却流体と、流入側端部１８から受け入れた流体との間で熱交換を行ない、当該流体を冷却する。
【００１６】
流体導入路１４は、流入側端部１８に沿って（本実施形態では、複数のフィン２２の並列配置方向と平行に）設けられた、熱交換部１２に流体を導くものである。
【００１７】
本実施形態では、流体導入路１４は、入口側に設けられた過給機（図示せず）により圧縮された空気（流体）を、出口側に設けられた熱交換部１２に流通させるものである。
【００１８】
流体導出路１６は、流出側端部２０に沿って（本実施形態では、複数のフィン２２の並列配置方向と平行に）設けられている。
【００１９】
本実施形態では、流体導出路１６は、熱交換部１２（フィン２２およびチューブ２４）において熱交換された流体（圧縮空気）を集合させ、当該流体を、出口側に設けられた加湿器（図示せず）、燃料電池（図示せず）等に流出させるものである。
【００２０】
次に、熱交換部１２の構造について詳細に説明する。図２は、熱交換部１２の一部を拡大して示す部分拡大図である。
【００２１】
熱交換部１２は、流体を受け入れ、当該流体の熱交換が行われる流体流通路と、当該流体流通路内に設けられ、流体の熱交換効率を向上させるフィン２２とを有している。
【００２２】
フィン２２は、流体中に混在する所定サイズ以上の異物を除去するフィルタとして機能するように構成されている。ここで異物は、例えば砂や塵埃等の不純物である。
【００２３】
流体流通路は、定間隔で配置されたチューブ２４間に形成される。
【００２４】
フィン２２は、隣り合うチューブ２４間に配置されている。具体的には、フィン２２は、その波の振幅Ａ方向の両端である頂部２６及び谷部２８がチューブ２４の外面にろう付け等の手段により固定されている。
【００２５】
熱交換部１２では、チューブ２４内を紙面上下方向に通過する冷却流体と、フィン２４により仕切られた流通路を矢印方向に通過する流体との間で熱交換が行なわれ、当該流体は冷却される。
【００２６】
本実施形態では、フィン２２には、複数のルーバ３０が並べて形成されている。具体的には、ルーバ３０は、流体の流通方向（矢印方向）に互いに一定間隔で離間して形成されている。ルーバ３０は、熱交換が行われる流体の伝熱面積を増大することにより、熱交換部１２において、チューブ２４内を紙面上下方向に通過する冷却流体との熱交換効率を向上させるものである。
【００２７】
図３は、図２のＪ−Ｊ断面図である。図３において、紙面下方が熱交換部１２の流体流入側、紙面上方が流体流出側を示している。熱交換部１２に形成される流体流通路３２は、流体が流入する流通路３４と、当該流体が流出する流通路３６とを有する。流通路３４と流通路３６とは、隣接して設けられている。
【００２８】
流通路３４は、流体流入側が開放され、流体流出側が壁部材３８によって閉鎖されている。流通路３６は、流体流入側が壁部材４０によって閉鎖され、流体流出側が開放されている。
【００２９】
図示（矢印）するように、流体流通路３２を流体流入側から流体流出側へ通過する、実質的に全ての流体は、ルーバ間の間隙４２を通過する。これは、上記したように、流体が流入する流通路３４の流体流出側には、流体の流出を阻止する壁部材３８が設けられているため、流通路３４における流体の流出口がルーバ間の間隙４２に規定されるためである。そして、流通路３６に流入した流体は、流体流出側から流体導出路（図示せず）へ流出される。なお、図３には、流体流通路３２を流体流入側から流体流出側へ通過する、流体の流れ４４の軌跡の一例が示されている。
【００３０】
図４は、フィン２２の縦断面図であって、図２のＩ−Ｉ断面の拡大図である。図示するように、フィン２２には、一方向のみに傾斜する複数のルーバ３０が切り起こし形成されている。ここで、ルーバ３０間の間隙４２のサイズは、異物の通過を阻止するサイズ、例えば数十μｍ程度、に設定されている。流通路３４に流入した流体（矢印Ｂ）は、例えば、ルーバ３０間の間隙４２を通過して（矢印Ｃ）、流通路３６に流出する。
【００３１】
本実施形態では、図２に示すように、熱交換部１２の流体流入側には、流体の流入を阻止する壁部材４０が設けられている。これにより流体は、流通路３４へ流入することになる。また、流通路３４の流体流出側には、流体の流出を阻止する壁部材（壁部材４０と同様）が設けられている。
【００３２】
以上、第１実施形態によれば、熱交換器１０は、流体を受け入れ、当該流体の熱交換が行われる流体流通路と、当該流体流通路内に設けられ、流体の熱交換効率を向上させるフィンであって、流体中に混在する所定サイズ以上の異物を除去するフィルタとして機能するように構成されているフィン２２とを有している。その結果、流体中に混在する異物を除去するための専用のフィルタを省略することができる。
【００３３】
また、第１実施形態によれば、熱交換器１０の熱交換部１２において、フィン２２には、複数のルーバ３０が並べて形成されており、ルーバ３０間の間隙４２のサイズは、上記異物の通過を阻止するサイズに設定されており、流体流通路を通過する実質的に全ての流体は、ルーバ３０間の間隙４２を通過する。その結果、熱交換器１０は、流体中に混在する所定サイズ以上の異物を除去することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態において熱交換部４６の一部を拡大して示す部分拡大図である。以下、熱交換部４６の構造について、第１実施形態との相違点のみ説明する。
【００３５】
熱交換部４６において、流体流通路は、フィン４８により複数の流通路５０に仕切られ、当該流通路５０のサイズは、異物の通過を阻止するサイズ、例えば数十μｍ程度、に設定されている。例えば、流通路５０のサイズは、フィン４８における隣り合う谷部の間隔、すなわちフィンピッチＦである。
【００３６】
なお、本実施形態では、フィン４８には、ルーバが形成されていてもいなくてもよい。また、本実施形態では、熱交換部４６の流体流入側および流体流出側に流体の流入および流出を阻止する壁部材は不要である。
【００３７】
以上、第２実施形態によれば、熱交換器１０の熱交換部４６において、流体流通路がフィン４８により複数の流通路５０に仕切られ、当該流通路のサイズが異物の通過を阻止するサイズに設定されているため、熱交換器１０は、流体中に混在する所定サイズ以上の異物を除去することができる。
【００３８】
なお、上記説明では、熱交換器をインタークーラに適用したが、自動車エンジン等の冷却放熱器として知られるラジエータに適用してもよい。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１実施形態において熱交換器の断面図である。
【図２】第１実施形態において熱交換部の部分拡大図である。
【図３】第１実施形態においてフィンの断面図である。
【図４】第１実施形態においてフィンの断面図である。
【図５】第２実施形態において熱交換部の部分拡大図である。
【図６】従来の燃料電池発電システムの構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
４，１０  熱交換器、２２，４８  フィン、３０  ルーバ、３２  流体流通路、３４，３６，５０  流通路、４２  間隙。
【図１】
2008111562.tif 000003
【図２】
2008111562.tif 000004
【図３】
2008111562.tif 000005
【図４】
2008111562.tif 000006
【図５】
2008111562.tif 000007
【図６】
2008111562.tif 000008