(57)【要約】【課題】熱交換性能の低下を少なくしつつもコア部の積層方向の温度差を少なくして耐久性を向上させた熱交換器の提供を図る。【解決手段】コア部２１とハウジング５との間に、導入開口５ａと連通し且つ排出開口５ｂと非連通である空間部２９を設け、該空間部２９に流入した高温流体を高温流体通路１９Ａに帰還させる帰還通路３３を設けたことを特徴とする。空間部２９によってコア部２１の積層方向両側を高温流体で囲むことができるので、コア部２１の積層方向における温度勾配が小さくなり、耐久性が高まる。このとき、空間部２９に流入した高温流体は、帰還通路３３を通じて高温流体通路に１９Ａ帰還するため、本来の熱交換作用にも寄与する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の熱交換チューブをアウターフィンを介して積層することで、熱交換チューブ内に形成される低温流体通路および熱交換チューブ間に形成される高温流体通路を交互に設けたコア部と、前記コア部を収容し且つ高温流体を導入する導入開口および高温流体を排出する排出開口を有するハウジングと、を備えた熱交換器において、
前記コア部とハウジングとの間に、導入開口と連通し且つ排出開口と非連通である空間部を設け、該空間部に流入した高温流体を、前記高温流体通路に帰還させる帰還通路を設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器において、
前記コア部の積層方向最外側を高温流体通路とし、この積層方向最外側の高温流体通路と前記空間部とを隔てる隔壁に、前記帰還通路としての透孔を設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項２記載の熱交換器において、
前記積層方向最外側の高温流体通路に、通路断面積が一般部位よりも狭く設定されてなる絞り部を設け、前記絞り部に前記透孔を設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の熱交換器において、
前記空間部の排出開口側に閉塞部材を介在させることで、前記空間部を前記排出開口と非連通とした熱交換器であって、
前記閉塞部材は、前記空間部を閉塞する板状の本体部と、該本体部と一体に設けられ且つハウジングに固定される固定部と、該本体部と一体に設けられ且つコア部に固定される固定部と、を備えてなり、前記本体部には、空間部の間隔の伸縮を吸収する波形部を設けてあることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項４記載の熱交換器において、
前記閉塞部材は、本体部がコア部からハウジングに向けて傾斜していることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の熱交換器において、
前記ハウジングの内面に断熱部材を配設したことを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の熱交換器であって、
複数の熱交換チューブと連通し該熱交換チューブを流通する前または後の低温流体を集めるタンク部を備え、前記タンク部のうち前記空間部に臨む部位に、アウターフィンを設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
複数の熱交換チューブをアウターフィンを介して積層することで、熱交換チューブ内に形成される低温流体通路および熱交換チューブ間に形成される高温流体通路を交互に設けたコア部と、前記コア部を収容し且つ高温流体を導入する導入開口および高温流体を排出する排出開口を有するハウジングと、を備えた熱交換器において、
前記コア部は、低温流体を高温流体との熱交換により蒸発させる蒸発部と、前記蒸発部で高温流体と熱交換された低温流体を再び高温流体と熱交換させて過熱する過熱部と、を備える熱交換器であって、
前記過熱部を前記蒸発部よりも高温流体流通方向の上流側に設けるとともに前記過熱部を前記蒸発部よりも積層方向サイズを小さく設定することで、高温流体流通方向に向かって前記蒸発部の少なくとも１つの高温流体通路を過熱部より露出し、
前記過熱部の積層方向外面とハウジング内面との間に、前記導入開口と、前記過熱部より露出する蒸発部の高温流体通路と、を連通する空間部を設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
請求項８記載の熱交換器において、
前記過熱部の積層方向最外側の熱交換チューブには、前記空間部に臨むアウターフィンを設け、該アウターフィンの積層方向外側は他の部材と非接触であることを特徴とする熱交換器。
【請求項１０】
請求項８記載の熱交換器において、
前記各熱交換チューブは、折り返し部を介して蒸発部および過熱部が連通されてなるＵ字状の低温流体通路をそれぞれ独立して有し、前記熱交換チューブのうち少なくとも積層方向最外側の熱交換チューブは蒸発部のみからなり、この熱交換チューブの低温流体流通方向の下流端部が積層方向内側に隣接する熱交換チューブの折り返し部と連通していることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に係り、例えば燃料電池発電装置などに介装されて液体燃料を高温ガスで加熱して気化させる蒸発器などの熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の熱交換器には、熱交換器本体と、高温流体の導入開口および排出開口を有し前記熱交換器本体を収容するハウジングと、を備えて構成されるものがある。
【０００３】
熱交換器本体は、複数の熱交換チューブをアウターフィンを介して積層することで、熱交換チューブ内に形成される低温流体通路および熱交換チューブ間に形成される高温流体通路を交互に設けたコア部と、熱交換チューブ内に低温流体を出入りさせる出入口流路を形成するタンク部と、を備えて構成される。一方のタンク部（入口流路）を介して熱交換チューブ内に流入する低温流体は、熱交換チューブ間を流れる高温流体によって加熱されて蒸発し、他方のタンク部（出口流路）から外部に排出される。
【０００４】
この場合、一般にコア部の積層方向中央部が積層方向両端側よりも温度が高くなる。そのため、熱膨張量の差による熱応力を受けてコア部の耐久性が低下してしまう虞がある。なお、特に、過熱部を備える熱交換器においては、その温度差が大きくなりやすく、熱膨張量の差が顕著である。上述の耐久性低下を改善する策として、例えば特許文献１に開示されるように熱交換器本体とハウジングとの間に高温流体が流通可能な間隙を形成することで、熱交換器本体を包み込むように高温流体を流通させるものがある。この場合、コア部の積層方向における温度勾配を小さくでき、耐久性を高めることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２７３８８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような前記従来技術にあっては、アウターフィンが設けられた高温流体通路よりも前記間隙の流通抵抗が低いため、この間隙に多くの高温流体が流れこんでしまう。この隙間に流れる高温流体は、本来の熱交換作用を担わずに排出されるため、上記のように隙間に多くの高温流体が流れ込んでしまうと熱交換器の性能が低下する。
【０００７】
本発明は、このような従来技術をもとに為されたもので、熱交換性能の低下を少なくしつつもコア部の温度勾配を小さくした耐久性の高い熱交換器の提供を目的とする。
【０００８】
また、本発明は、稼働温度が高い過熱部をコア部に備える熱交換器において、熱交換性能の低下を少なくしつつも過熱部における温度勾配を小さくした耐久性の高い熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、複数の熱交換チューブをアウターフィンを介して積層することで、熱交換チューブ内に形成される低温流体通路および熱交換チューブ間に形成される高温流体通路を交互に設けたコア部と、前記コア部を収容し且つ高温流体を導入する導入開口および高温流体を排出する排出開口を有するハウジングと、を備えた熱交換器において、前記コア部とハウジングとの間に、導入開口と連通し且つ排出開口と非連通である空間部を設け、該空間部に流入した高温流体を前記高温流体通路に帰還させる帰還通路を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、蒸発部と過熱部とを有するコア部を備えるタイプの熱交換器において、温度差が生じやすい過熱部の耐久性を向上させた熱交換器も提供するものである。つまり、本発明にあっては、複数の熱交換チューブをアウターフィンを介して積層することで、熱交換チューブ内に形成される低温流体通路および熱交換チューブ間に形成される高温流体通路を交互に設けたコア部と、前記コア部を収容し且つ高温流体を導入する導入開口および高温流体を排出する排出開口を有するハウジングと、を備えた熱交換器において、前記コア部は、低温流体を高温流体との熱交換により蒸発させる蒸発部と、前記蒸発部で高温流体と熱交換された低温流体を再び高温流体と熱交換させて過熱する過熱部と、に区画形成されてなる熱交換器であって、前記過熱部を前記蒸発部よりも高温流体流通方向の上流側に設けるとともに前記過熱部を前記蒸発部よりも積層方向サイズを小さく設定することで、前記蒸発部の少なくとも１つの高温流体通路を高温流体の通風方向に向かって過熱部より露出し、前記過熱部の積層方向外側面とハウジング内面との間に、前記導入開口と、前記過熱部より露出する蒸発部の高温流体通路と、を連通する空間部を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、コア部とハウジングとの間に形成された空間部によって、コア部の周囲を高温流体で取り囲むことができるので、コア部の温度勾配を小さくでき、耐久性を高めることができる。このとき、空間部に流入した高温流体は、帰還通路を通じて高温流体通路に帰還するため、本来の熱交換作用にも寄与する。つまり、本発明によれば、熱交換性能の低下を少なくしつつもコア部の温度勾配を小さくした耐久性の高い熱交換器を提供できる。
【００１２】
また、本発明によれば、過熱部を有するタイプの熱交換器において、過熱部の積層方向外側面とハウジング内面との間に設けられた空間部によって、過熱部の積層方向外側面を温めることができるので、温度勾配が大きくなりやすい過熱部の温度勾配を小さくでき、耐久性を高めることができる。このとき、空間部に流入した高温流体は過熱部より露出する蒸発部の高温流体通路に流入するため、本来の熱交換作用にも寄与する。つまり、本発明によれば、熱交換性能の低下を少なくしつつも過熱部の温度勾配を小さくした耐久性の高い熱交換器を提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の熱交換器を図面をもとに説明する。
【００１４】
第１実施形態：図１〜図６は本発明の熱交換器（蒸発器）の第１実施形態を示す。この第１実施形態の蒸発器１は、燃料電池装置に介装され、冷温流体としての燃料を流通させて、この燃料を高温流体としての排気ガスの熱で加熱蒸発させて気化するものである。
【００１５】
この蒸発器１は、図１、図２に示すように熱交換器本体３と、該熱交換器本体３を収容するハウジング５と、から構成されている。
【００１６】
ハウジング５は、高温流体を導入する導入開口５ａおよび高温流体を排出する排出開口５ｂを有し、熱交換器本体３よりひとまわり大きい角筒形状となっている。後述する熱交換器本体３は、このハウジング５に対して熱交換器本体３に設けられた５つの配管コネクタ２３、２５および閉塞部材３１によって固定される。
【００１７】
熱交換器本体３は、アルミニウム合金で形成されており、一対のタンク７、９と、アウターフィン１５を介して複数多段に積層される熱交換チューブ１１、１１、…と、を備えて構成されている。なお、熱交換チューブ１１内にはインナーフィン１３が設けられている。
【００１８】
アウターフィン１５を介して複数多段に積層された熱交換チューブ１１は、図６に示すように、板状部材を組み合わせて形成された断面矩形状の筒体となっており、その内部が低温流体を流通するための低温流体通路１７を構成し、この熱交換チューブ１１間に形成される間隙が高温流体を流通するための高温流体通路１９を構成している。なお、この実施形態では高温流体および低温流体の流通方向が直交するように、各通路１７、１９のフィン１３、１５が配設されている。これら交互に積層される低温流体通路１７および高温流体通路１９により、流通する高温流体および低温流体の間で熱交換を行うコア部２１が構成される（図１、４）。
【００１９】
タンク７，９は、板状部材を組み合わせて形成された断面矩形状の筒体となっている。このタンク７，９は、熱交換チューブ１１の両開口端部と連通接続することで、熱交換チューブ１１へ低温流体を出入りさせる出入口流路を形成している。入口流路を構成する下側タンク７の一端部には、図示せぬ上流側配管を接続する円筒形の配管コネクタ２３、２３が設けられており、また、出口流路を形成する上側タンク９の一端部には図示せぬ下流側配管を接続する円筒形の配管コネクタ２５、２５、２５が設けられている。これにより、下側タンク７から熱交換チューブ１１、１１、…内に導入された低温流体は、図１、図２中点線で示すように、高温流体通路１９を流れる高温流体と熱交換して気化しつつ上方に流れていき、上側タンク９で集められて下流側配管へ排出されるようになっている。
【００２０】
ここで、この実施形態では、熱交換器本体３のコア部２１の積層方向両端部が、高温流体通路１９Ａとして設定されている。つまり、積層方向最外側の熱交換チューブ１１にはさらにアウターフィン１５と隔壁としてのサイドプレート２７が接合されて、この熱交換チューブ１１とサイドプレート２７との間に積層方向最外側の高温流体通路１９Ａが形成されている。
【００２１】
そして、このように構成された熱交換器本体３の外面は、ハウジング５の内面と一定間隔を空けて離間しており、このハウジング５の内面と熱交換器本体３の外面との間には空間部２９が形成されている。この空間部２９は、図４に示すように、ハウジング５の導入開口５ａと連通して高温流体が流入可能である一方で、その排出開口５ｂ側が枠状の閉塞部材３１によって閉塞されることで排出開口５ｂとは非連通となっている。ここで、この空間部２９に流入する高温流体は、帰還通路３３を介して高温流体通路１９Ａに帰還するようになっていて、これにより空間部２９に常に一定量の高温流体が流入するが、そのまま排出開口５ｂから無駄に排出されずに本来の熱交換作用に寄与するようになっている。
【００２２】
帰還通路３３は、図４に示すように最外側の高温流体通路１９Ａと前記空間部２９とを隔てるサイドプレート２７（隔壁）に設けられた透孔として構成されており、その透孔３３は空間部２９に流通させる高温流体量によって開口面積が設定される。そのため、透孔３３は、例えば図５ａに示すような真円形でもよいし、図５ｂに示すような楕円形でもよいし、その形状は限定されるものではなく、配置位置も限定されるもではない。
【００２３】
また、積層方向最外側の高温流体通路１９Ａは、図４に示すように、その流通方向略中間部に、内側に肉盛りされて通路断面積が一般部位よりも狭く設定されてなる絞り部３５を備え、この絞り部３５に前記透孔３３が設けられている。つまり、絞り部３５で高温流体の流速を上げることで、透孔３３を介して空間部２９と高温流体通路１９（絞り部３５と）との差圧を大きくして、空間部２９からの高温流体の誘引量を確保している。
【００２４】
このような第１実施形態の蒸発器１によれば、コア部２１とハウジング５との間に形成された空間部２９によって、コア部２１の周囲を高温流体で取り囲むことができるので、コア部２１の積層方向における温度勾配を小さくでき、耐久性が高まる。このとき、空間部２９に流入した高温流体は、透孔（帰還通路）３３を通じて高温流体通路１９Ａに帰還するため、本来の熱交換作用にも寄与する。つまり、この第１実施形態の蒸発器１によれば、熱交換性能の低下を少なくしつつもコア部２１の温度分布の偏りを少なくして耐久性を向上できる。
【００２５】
また、この蒸発器１では、ハウジング５と熱交換器本体３との間に高温流体を流しているので、ハウジング５の材質と熱交換器本体３の材質に熱膨張率の差が少ない場合には、ハウジング５と熱交換器本体３と間に熱膨張差がつきにくく、これらハウジング５と熱交換器本体３とを連結する部材（この例では、閉塞部材３１および配管コネクタ２３、２５）に応力が加わり難い構造となり、さらに耐久性の高い蒸発器１を提供できる効果もある。
【００２６】
ここで、この実施形態ではそれでも生じてしまう熱膨張差を緩和すべく、以下のような工夫も為されている。つまり、ハウジング５と熱交換器本体３とを連結する部位、つまり、この実施形態では閉塞部材３１および配管コネクタ２３、２５に、ハウジング５と熱交換器本体３との熱膨張差を吸収する部位を設けてある。まず、閉塞部材３１は、図３に示すように、前記空間部２９を閉塞する板状の本体部３１ａと、該本体部３１ａと一体に設けられ且つハウジング５に固定される固定部３１ｂと、該本体部３１ａと一体に設けられ且つ熱交換器本体３に固定される固定部３１ｃと、を備えてなり、本体部３１ａには空間部２９の間隔の伸縮を吸収する波形部３１ｄが形成されている。これにより、ハウジング５と熱交換器本体３との間に熱膨張差があっても、波形部３１ｄによって熱膨張差が吸収され、蒸発器１の耐久性がさらに向上する。また、配管コネクタ２３、２５は、いずれもハウジング５の１つの側壁面と接続されていて、いずれの配管コネクタ２３、２５にも、空間部２９の間隔の伸縮を吸収する蛇腹部２３ａ、２５ａを設けてある。
【００２７】
以上の要点をまとめると、この第１実施形態の蒸発器によれば、以下のような効果がある。
【００２８】
第１に、コア部２１の積層方向両端面とハウジング５の内面との間に導入開口５ａと連通し且つ排出開口５ｂと非連通である空間部２９を設け、この空間部２９に流入した高温流体を高温流体通路１９Ａに帰還させる透孔（帰還通路）３３を設けたため、コア部２１の積層方向における温度勾配が小さくなり、コア部２１の耐久性が高まる。このとき、空間部２９に流入した高温流体は、帰還通路３３を通じて高温流体通路１９Ａに帰還するため、本来の熱交換作用にも寄与する。つまり、本発明によれば、熱交換性能の低下を少なくしつつもコア部２１の積層方向における温度勾配を小さくして、耐久性を向上できる。特に本発明では、元来温度勾配の大きくなりやすい高温流体入口側での温度勾配を小さくでき、耐久性を向上できる。
【００２９】
なお、この実施形態では、空間部２９は、コア部２１の積層方向外側面のみならず熱交換器本体３の全体を包み込むように形成してある。
【００３０】
第２に、コア部２１の積層方向最外側を高温流体通路１９Ａとし、この積層方向最外側の高温流体通路１９Ａと前記空間部２９とを隔てるサイドプレート（隔壁）２７に、帰還通路としての透孔３３を設けたため、簡素な構造で帰還通路を構成できる。
【００３１】
第３に、積層方向最外側の高温流体通路１９Ａに通路断面積が一般部位よりも狭く設定されてなる絞り部３５を設け、この絞り部３５に透孔３３を設けたため、絞り部３５で高温流体の流速を上がり、これにより透孔３３を通じて連通する絞り部３５と空間部２９との差圧が大きくなり、空間部２９からの高温流体の誘引量を確保できる。
【００３２】
第４に、熱交換器本体３とハウジング５とを連結する閉塞部材３１が、熱交換器本体３とハウジング５との熱膨脹量差を吸収する波形部３１ｄを備えるため、該波形部３１ｄにより熱膨張量差が吸収され、更に耐久性の高い蒸発器１を提供できる。
【００３３】
以下、その他の実施形態について説明する。
【００３４】
第２実施形態：図７は本発明の熱交換器（蒸発器）の第２実施形態を示すものである。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して構成およびその作用効果の説明は省略する。この第２実施形態の蒸発器１００は、ハウジング５の内面に断熱部材１０１を付設してある点で第１実施形態と異なっている。この場合、前記空間部２９を流れる高温流体の熱がハウジング５に奪われてしまうことを防止して熱交換器本体３のみと熱交換させたい場合に有効である。
【００３５】
第３実施形態：図８〜図９は本発明に係る熱交換器（蒸発器）の第３実施形態を示すものである。なお、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付して構成およびその作用効果の説明を省略する。
【００３６】
この第３実施形態の蒸発器２００は、閉塞部材２０１の構成および積層方向最外側の高温流体通路１９Ｂの構成が第１実施形態と異なっている。
【００３７】
コア部２１の積層方向最外側の高温流体通路１９Ｂに設けられた絞り部２０２は、第１実施形態と異なり、高温流体流通方向の下流端の近傍（排出開口５ｂの近傍）に設けられている。また、この絞り部２０２は、高温流体通路１９Ｂを構成する板状部材をプレス加工することで形成されている。なお、この絞り部２０２には、第１実施形態と同様に帰還通路２０３としての透孔が設けられる。
【００３８】
閉塞部材２０１は、第１実施形態と同様に高温流体流通方向の下流端の近傍（排出開口５ｂの近傍）に設けられているが、第１実施形態の閉塞部材３１とはその形状が異なっている。つまり、閉塞部材２０１は、図９に示すように、空間部２９を閉塞する板状の本体部２０１ａと、該本体部２０１ａからハウジング５内面に沿うように曲折されて該ハウジング５内面に接合固定される固定部２０１ｂと、該本体部２０１ａから熱交換器本体３外側面に沿うように曲折されて該熱交換器本体３外側面に接合固定される固定部２０１ｃと、を備えて略断面コ字状に形成されている。そして、熱交換器本体３とハウジング５との熱膨脹差を吸収する波形部２０１ｄを備えている本体部２０１ａは、第１実施形態と異なり、熱交換器本体３からハウジング５に向けて傾斜している。
【００３９】
このような第３実施形態によれば、帰還通路としての透孔２０３が、高温流体流通方向の下流端の近傍の閉塞部材２０１に近接して設けられているため、図８に示すように高温流体が空間部２９全体をスムーズに流通する。これにより、空間部２９に流入した高温流体が、閉塞端部近傍に留まって温度低下してしまうことを防止できる。
【００４０】
また、この第３実施形態によれば、ハウジング５と熱交換器本体３とを連結している閉塞部材２０１は、板状の本体部２０１ａが熱交換器本体３からハウジング５に向けて傾斜しており、この本体部２０１ａに波形部２０１ｄを備えてあるため、熱交換器本体３とハウジング５との熱膨脹差は、図中Ｘ方向および図中Ｙ方向のいずれの方向においても好適に吸収できる。
【００４１】
第４実施形態：図１０〜図１７は本発明の第４実施形態の熱交換器（蒸発器）を示すものである。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
この第４実施形態の蒸発器３００は、第１〜第３実施形態の熱交換器本体とは、低温流体の流通経路が異なる熱交換器本体３０１である。具体的には、コア部３０３が、低温流体の上流側で低温流体を高温流体との熱交換により蒸発させる蒸発部３０３Ａと、その下流側で、前記蒸発部３０３Ａで高温流体と熱交換された低温流体を再び高温流体と熱交換させて過熱する過熱部３０３Ｂと、に区画形成されたものである。これにより、蒸発部３０３Ａで加熱されて蒸発された低温流体が、過熱部３０３Ｂで再加熱されて、確実に蒸気となって吐出されるようになっている。
【００４３】
この第４実施形態の特徴点は、このような過熱部３０３Ｂを備える蒸発器３００において、過熱部３０３Ｂを蒸発部３０３Ａよりも高温流体流通方向の上流側に設けるとともに前記過熱部３０３Ｂを前記蒸発部３０３Ａよりも積層方向サイズを小さく設定することで、過熱部３０３Ｂの積層方向外側面とハウジング５内面との間にハウジング５の導入開口５ａと連通する空間部３０５を設け、この空間部３０５に流入した高温流体を、空間部３０５と排出開口５ｂとを連通する蒸発部３０３Ａの高温流体通路３３５Ｂ、３３５Ｃに流すようにしたことである。
【００４４】
以下、主に図１０、１１を基に詳細に説明する。積層方向最外側の熱交換チューブ３０７Ｂを除く熱交換チューブ３０７Ａは、図１４に示すように、その内部が上端から下端側に延びる仕切壁部３０９によって蒸発部３２５および折り返し部３２７および過熱部３２９よりなるＵ字状の低温流体通路となっている。この熱交換チューブ３０７Ａの上端部には、仕切壁部３０９の左右に２つの貫通口３１１、３１３が形成され、一方、下端部の折り返し部３２７には貫通口３１４が形成されている。
【００４５】
このように形成される熱交換チューブ３０７Ａの間に、アウターフィン３３７Ａを介在させて複数多段に積層することで、図１０に示すように蒸発器３００全体としてみるとコア部３０３が蒸発部３０３Ａと過熱部３０３Ｂとに区画形成される。
【００４６】
また、各熱交換チューブ３０７Ａの間には、上述のアウターフィン３３７とともに、前記貫通口３１１、３１３を連通する仕切壁部３１５ａを有する筒状の連結部材３１５（図１３参照），前記貫通口３１４を連通する筒状の連結部材３３３（図１３参照）が介在しており、これにより図１０に示すように、複数の熱交換チューブ３０７Ａを跨いで積層方向に貫通して入口３１７に連通する入口流路（タンク部）３１９と、同じく複数の熱交換チューブ３０７Ａを跨いで積層方向に貫通して出口３２１と連通する出口流路（タンク部）３２３と、が形成される。
【００４７】
つまり、入口３１７から流入する低温流体は、まず、入口流路３１９から各熱交換チューブ３０７Ａに導入され、次に図１４中矢印で示すように入口流路３１９から折り返し部３２７に向けて形成される蒸発部３２５を下方に流通したのち、折り返し部３２７でＵターンして折り返し部３２７から出口流路３２３に向けて形成される過熱部３２９を上方に流通する。最終的に出口流路３２３で集合して出口３２１から排出される。なお、この実施形態では、熱交換チューブ３０７Ａの折り返し部３２７は、筒状の連結部材３３３（図１３参照）を介して隣接する熱交換チューブ３０７Ａの折り返し部３２７と連通接続されているので、複数の熱交換チューブ３０７Ａを跨いで積層方向Ｘに向けて貫通する蒸気集合部（タンク部）３３１が形成される。これにより、各熱交換チューブ３０７の折り返し部３２７に至った低温流体は、コア部３０３の積層方向での温度均衡および圧力均衡を保つべく、隣接する熱交換チューブ３０７Ａ間で相互に流通するようになっている。
【００４８】
さて、最外側の熱交換チューブ３０７Ｂは、過熱部を備えずに蒸発部３２５のみを備える構成であり（図１６参照）、これにより図１０に示すようにコア部３０３は、過熱部３０３Ｂの積層方向サイズが蒸発部３０３Ａの積層方向サイズよりも小さくなっていて、過熱部３０３Ｂの積層方向最外側面とハウジング５内面との間には、導入開口５ａから高温流体が流入可能な空間部３０５が形成されている。
【００４９】
また、この最外側の熱交換チューブ３０７Ｂには、図１０、１１に示すように積層方向両面にアウターフィン３３７Ｂ、３３７Ｃを有する高温流体通路３３５Ｂ、３３５Ｃ（図１５、図１７参照）が設けられており、この２つの高温流体通路３３５Ｂ、３３５Ｃは空間部３０５と排出開口５ｂとを連通している。そのため、ハウジング５の導入開口５ａから空間部３０５に流入した高温流体は、過熱部３０３Ｂの積層方向外側面を加熱したのち、前記高温流体通路３３５Ｂ、３３５Ｃを流れて最外側の熱交換チューブ３０７Ｂ内を流れる低温流体と熱交換し、最終的に排出開口５ｂからハウジング５外に排出される。
【００５０】
なお、最外側の熱交換チューブ３０７Ｂは、その上端部の入口流路３１９が筒状の連結部材３３９（図１５参照）を介してその積層方向内側に隣接する熱交換チューブ３０７Ａの入口流路３１９と連通しているとともに、その下端が筒状の連結部材３４１（図１５参照）を介してその積層方向内側に隣接する熱交換チューブ３０７Ａの折り返し部３２７と連通している。そのため、最外側の熱交換チューブ３０７Ｂの蒸発部３２５を流れた低温流体は、その内側に隣接する熱交換チューブ３０７Ａの折り返し部３２７に流入する。
【００５１】
ここで、積層方向最外側の熱交換チューブ３０７Ｂとその内側の熱交換チューブ３０７Ａとの間の高温流体通路３３５Ｂに設けられたアウターフィン３３７Ｂは、過熱部３０３Ｂの積層方向外側面まで延長形成された延長部３４３を備えている。この延長部３４３は、サイドプレートなしで空間部３０５に直接に臨んでいる。また、この延長部３４３は、タンク部としての蒸気集合部３３１の側壁面にまで延長された部分３４５を備えている。
【００５２】
このような構成により、高温流体は以下のように流通する。つまり、ハウジング５の導入開口５ａから導入される高温流体の大半は、過熱部３０３Ｂおよび蒸発部３０３Ａに跨って設けられる高温流体通路３３５Ａ、３３５Ａ、…を流通して熱交換チューブ３０７Ａ、３０７Ａ、…、３０７Ｂ内を流通する低温流体と熱交換した後、ハウジング５の排出開口５ｂから排出される。一方、ハウジング５の導入開口５ａから導入される高温流体の一部は、過熱部３０３Ｂの積層方向外側に設けられた空間部３０５を流通したのち、高温流体流通方向に向けて過熱部３０３Ｂから露出する蒸発部３０３Ａの高温流体通路３３５Ｂ、３３５Ｃに導入され、ハウジング５の排出開口５ｂから排出される。
【００５３】
このように、この第４実施形態の蒸発器３００によれば、コア部３０３が蒸発部３０３Ａと過熱部３０３Ｂとを備えるタイプであって、過熱部３０３Ｂを蒸発部３０３Ａよりも高温流体流通方向の上流側に設けるとともに前記過熱部３０３Ｂを前記蒸発部３０３Ａよりも積層方向サイズを小さく設定することで、蒸発部３０３Ａの２つの高温流体通路３３５Ｂ、３３５Ｃを高温流体流通方向に向けて過熱部３０３Ｂより露出し、この高温流体通路３３５Ｂ、３３５Ｃに連通するように過熱部３０３Ｂの積層方向外側面とハウジング５内面との間に前記導入開口５ａから高温流体が流入可能な空間部３０５を設けた。そのため、積層方向で温度差が生じやすい過熱部３０３Ｂの積層方向外側面を、空間部３０５に流入する高温流体によって包み込むことで、該過熱部３０３Ｂの積層方向の温度差を小さくでき、耐久性を向上できる。このとき、空間部３０５に流入した高温流体はそのままハウジング５の排出開口５ｂから排出されるのではなく、蒸発部３０３Ａの高温流体通路３３５Ｂ、３３５Ｃを流れて本来の熱交換に利用されるため、性能低下を抑制することができる。
【００５４】
また、この第４実施形態の蒸発器３００によれば、過熱部３０３Ｂの積層方向最外側の熱交換チューブ３０７Ａの外側に、空間部３０５に臨むようにアウターフィン３３７Ｂの延長部３４３を設け、且つこの延長部３４３の積層方向外側はサイドプレートおよびハウジング５などの他の部材と非接触としたため、延長部３４３により、効率的に過熱部３０３Ｂの積層方向外側を温めて、過熱部３０３Ｂの積層方向における温度差をさらに小さくできる。しかも、このアウターフィン３３７Ｂの延長部３４３は、サイドプレートやハウジングなどのその他の部材と接触していないので、熱の授受が熱交換チューブ３０７Ａとのみ行われ、さらに過熱部３０３Ｂの積層方向外側の温度低下を確実に防止して、過熱部３０３Ｂの積層方向における温度差をさらに小さくできる。
【００５５】
また、この第４実施形態の蒸発器１によれば、通常、高温流体と直接熱交換を行わないことでコア部３０３よりも温度が低い蒸気集合部（タンク部）３３１を、アウターフィン３３７Ｂの部分３４５を介して高温流体で加熱できるので、蒸気集合部（タンク部）３３１とコア部３０３との温度差を小さくできる。特に、この実施形態では、過熱部３０３Ｂと、この過熱部３０３Ｂに接続する蒸気集合部（タンク部）３３１との間の温度差を小さくするものであるため、コア部３０３のなかでも特に温度差が大きくなりやすい部位の、熱応力を低減できる。
【００５６】
第５実施形態：図１８〜図２４は本発明の第５実施形態の熱交換器（蒸発器）を示すものである。なお、第４実施形態と同様の構成については詳細を省略する。
【００５７】
この第５実施形態の蒸発器４００は、熱交換器本体４０１のコア部４０３が、蒸発部４０３Ａと過熱部４０３Ｂとの区画形成されている点で第４実施形態と同様であるとともに、最外側の熱交換チューブ４０７Ｂを除く各熱交換チューブ４０７Ａの内部の低温流体通路が、仕切壁部４０９によって蒸発部４２５および折り返し部４２７および過熱部４２９からＵ字状に形成されている点で第４実施形態と同様である。
【００５８】
一方、各熱交換チューブ４０７Ａ、４０７Ｂが、プレス形成された１組のチューブシートを組み合わせて形成されている点で、第４実施形態と異なっている。また、各熱交換チューブ４０７Ｂ内の折り返し部４２７同士は相互に非連通で、そのため、この折り返し部４２７に相当する位置にはタンク部としての蒸気集合部は設けられておらず、折り返し部が低温流体流路の一部として構成されている点で、第４実施形態と異なっている。
【００５９】
以下、詳しく説明する。この第５実施形態では、積層方向最外側の熱交換チューブ４０７Ｃおよびこの熱交換チューブ４０７Ｃと隣接する熱交換チューブ４０７Ｂ以外の熱交換チューブ４０７Ａは、図２０、２１に示すように、タンク部としての入口流路４１９および出口流路４２３を形成すべく、その表面（図２０、２１中右側面）に連通口４１１、４１３を備え、裏面（図２０、２１中左側面）に連通口４１１、４１３に嵌合されるボス部４１２、４１４を備えている。そして、各熱交換チューブ４０７に入口流路４１９から流入した低温流体は、それぞれ独立して各熱交換チューブ４０７内を流れ、出口流路４２３で統合されて出口４２１から排出されるようになっている。つまり、熱交換チューブ４０７Ａの下端の折り返し部４２７に相当する部位には、第４実施形態と異なり蒸気集合部（タンク部）が設けられておらず、この折り返し部４２７に相当する部位も高温流体通路として利用でき、熱交換チューブ４０７Ａ間の高温流体通路のアウターフィン４３７Ａは図２０、２１に示すようにこの折り返し部４２７に相当する位置まで延在している。
【００６０】
積層方向最外側の熱交換チューブ４０７Ｃは、第４実施形態と同様に過熱部を備えずに蒸発部のみを備える構成であり、これにより過熱部４０３Ｂの積層方向サイズは蒸発部４０３Ａの積層方向サイズよりも小さくなっている。これにより、過熱部４０３Ｂの積層方向外側には空間部４０５が形成され、空間部４０５に流れ込む高温流体は、過熱部４０３Ｂの積層方向外側面を加熱したのち、アウターフィン４３７Ｂ、４３７Ｃを介在した高温流体通路４３７Ｂ、４３７Ｃを流れて最外側の熱交換チューブ４０７Ｃ内を流れる低温流体と熱交換し、最終的に排出開口５ｂからハウジング５外に排出される。
【００６１】
ここで、最外側の熱交換チューブ４０７Ｃに隣接する熱交換チューブ４０７Ｂは、前記熱交換チューブ４０７Ａと略同一の構成であるが、下端部にボス部４３２が設けられている点で異なっている。
【００６２】
この熱交換チューブ４０７Ｂのボス部４３２は、最外側の熱交換チューブ４０７Ｃの下端部に設けられた連通口４３１と嵌合連通されるもので、これにより、最外側の熱交換チューブ４０７Ｃの蒸発部４２５を流れる低温流体は、隣接する熱交換チューブ４０７Ｂの折り返し部４２７に流入するようになっている。
【００６３】
なお、最外側（図２０中最右側）の熱交換チューブ４０７Ｃは、その上端部の一側（図２０中左側）に隣接する熱交換チューブ４０７Ｂのボス部４１２と連通する連通口４１１を備えるとともに、他側（図２０中右側）にハウジング５外に露出して設けられ低温流体の入口４１７を形成するボス部４１２を備えている。
【００６４】
以上のように、第５実施形態の蒸発器４００によれば、各熱交換チューブ４０７が折り返し部４２７を介して蒸発部４２５および過熱部４２９が連通されてなるＵ字状の低温流体通路をそれぞれ独立して有した構造であっても、蒸発部４２５のみからなる積層方向最外側の熱交換チューブ４０７Ｃの低温流体流通方向の下流端部を、隣接する熱交換チューブ４０７Ｂの折り返し部４２７と連通しているため、第４実施形態と同様の構造として同様の作用効果を得ることができる。
【００６５】
また、この第５実施形態の蒸発器４００によれば、熱交換チューブ４０７の折り返し部４２７同士を非連結してこの部位にタンク部を設けなかったため、折り返し部に相当する位置までアウターフィン４３７Ａを設けた高温流体通路とすることができ、熱交換効率を高めることができる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の蒸発器を示す側面図。
【図２】図１中ＩＩ−ＩＩ矢示図。
【図３】図１中ＩＩＩ−ＩＩＩ断面を含む側面図。
【図４】図１中ＩＶ−ＩＶ断面図。
【図５】図４中Ｖ矢示図であって、（ａ）は透孔の一例を示す図、（ｂ）は他の例を示す図。
【図６】コア部を構成する低温流体通路および高温流体通路の構造例を示す概略図。
【図７】本発明の第２実施形態の蒸発器を示す図１相当の側面図。
【図８】本発明の第３実施形態の蒸発器を示す図４相当の断面図。
【図９】第３実施形態の蒸発器の要部拡大図。
【図１０】本発明の第４実施形態の蒸発器を示す全体斜視図。
【図１１】図１０中Ａ部の拡大図。
【図１２】図１０中ＸＩＩ―ＸＩＩ矢示図。
【図１３】図１２中ＳＡ−ＳＡ断面図。
【図１４】図１２中ＳＢ−ＳＢ断面図。
【図１５】図１２中ＳＣ−ＳＣ断面図。
【図１６】図１２中ＳＤ−ＳＤ断面図。
【図１７】図１２中ＳＥ−ＳＥ断面図。
【図１８】本発明の第５実施形態の蒸発器を示す側面図。
【図１９】図１８中ＳＧ−ＳＧ断面図。
【図２０】図１８中ＳＨ―ＳＨ断面図。
【図２１】図１８中ＳＩ−ＳＩ断面図。
【図２２】第５実施形態の蒸発器に用いる積層方法最外側（最右側）の熱交換チューブの側面図。
【図２３】第５実施形態の蒸発器に用いる積層方法最外側（最右側）の熱交換チューブに隣接する熱交換チューブの側面図。
【図２４】第５実施形態の蒸発器に用いる積層方向中間部の熱交換チューブの側面図。
【符号の説明】
１  蒸発器（熱交換器）
５  ハウジング
５ａ  導入開口
５ｂ  排出開口
１１  熱交換チューブ
１５  アウターフィン
１７  低温流体通路
１９  温流体通路
１９Ａ  積層方向最外側の高温流体通路
２１  コア部
２７  サイドプレート（隔壁）
２９  空間部
３１  閉塞部材
３１ａ  本体部
３１ｂ  固定部
３１ｃ  固定部
３１ｄ  波形部
３３  透孔（帰還通路）
３５  絞り部
１００  蒸発器（熱交換器）
１０１  断熱部材
２００  蒸発器
２０１  閉塞部材
２０１ａ  本体部
２０１ｂ  固定部
２０１ｃ  固定部
２０１ｄ  波形部
２０３  透孔（帰還通路）
３００  蒸発器（熱交換器）
３０１  熱交換器本体
３０３  コア部
３０３Ａ  蒸発部
３０３Ｂ  過熱部
３０５  空間部
３０７Ａ  熱交換チューブ
３０７Ｂ  熱交換チューブ
３２５  蒸発部
３２７  折り返し部
３２９  過熱部
３３５Ａ  高温流体通路
３３５Ｂ  高温流体通路（過熱部から露出する高温流体通路）
３３５Ｃ  高温流体通路（過熱部から露出する高温流体通路）
３３７Ａ  アウターフィン
３３７Ｂ  アウターフィン
３３７Ｃ  アウターフィン
３３１  蒸気集合部（タンク部）
３４３  延長部（空間部に臨むアウターフィン）
３４５  部分（タンク部のうち空間部に臨む部位のアウターフィン）
４００  蒸発器（熱交換器）
４０１  熱交換器本体
４０３  コア部
４０３Ａ  蒸発部
４０３Ｂ  過熱部
４０５  空間部
４０７Ａ  熱交換チューブ
４０７Ｂ  熱交換チューブ（積層方向内側に隣接する熱交換チューブ）
４０７Ｃ  熱交換チューブ（積層方向最外側の熱交換チューブ）
４２５  蒸発部
４２７  折り返し部
４２９  過熱部
【図１】
2004156825.tif 000003
【図２】
2004156825.tif 000004
【図３】
2004156825.tif 000005
【図４】
2004156825.tif 000006
【図５】
2004156825.tif 000007
【図６】
2004156825.tif 000008
【図７】
2004156825.tif 000009
【図８】
2004156825.tif 000010
【図９】
2004156825.tif 000011
【図１０】
2004156825.tif 000012
【図１１】
2004156825.tif 000013
【図１２】
2004156825.tif 000014
【図１３】
2004156825.tif 000015
【図１４】
2004156825.tif 000016
【図１５】
2004156825.tif 000017
【図１６】
2004156825.tif 000018
【図１７】
2004156825.tif 000019
【図１８】
2004156825.tif 000020
【図１９】
2004156825.tif 000021
【図２０】
2004156825.tif 000022
【図２１】
2004156825.tif 000023
【図２２】
2004156825.tif 000024
【図２３】
2004156825.tif 000025
【図２４】
2004156825.tif 000026