(57)【要約】【課題】熱交換器コアを収容保持するカバーに発生する熱応力や、周辺部品に対する熱影響を抑えることを課題とする。【解決手段】外部を流れる流体Ａと内部を流れる流体Ｂとの間で熱交換させる熱交換器コア２と、この熱交換器コア２を収容すると共に、この熱交換器コア２の外部を流れる流体Ａの誘導路４を形成するカバー１３と、を備えた熱交換器ユニット１１において、カバー１３を構成する壁１３０の内部に、カバー冷却用の冷媒を流すための入口部１４Ａと出口部１４Ｂを有する冷媒通路１４を設け、この冷媒通路１４に冷媒を流してカバー１３を冷却するようにした。【選択図】図１
2005164170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部を流れる流体Ａと内部を流れる流体Ｂとの間で熱交換させる熱交換器コア（２）と、この熱交換器コア（２）を収容するとともに、前記熱交換器コア（２）の外部を流れる前記流体Ａの誘導路（４）を形成するカバー（１３、２３）とを備えた熱交換器ユニットにおいて、
前記カバー（１３、２３）に、カバー冷却用の冷媒を流すための入口部（１４Ａ、２４Ａ）と出口部（１４Ｂ、２４Ｂ）とを有する冷媒通路（１４、２４）を設けたことを特徴とする熱交換器ユニット（１１、２１）。
【請求項２】
前記カバー（１３）を構成する壁（１３０）の内部に、前記冷媒通路（１４）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器ユニット（１１）。
【請求項３】
前記カバー（２３）を構成する壁（２３０）の表面に、前記冷媒通路を構成する冷媒配管（２４）を密着させて配設したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器ユニット（２１）。
【請求項４】
前記入口部（１４Ａ）を、前記熱交換器コア（２）に流体Ｂを導入する導入管（２Ａ）に接続するとともに、前記出口部（１４Ｂ）を、前記熱交換器コア（２）から流体Ｂを導出する導出管（２Ｂ）に接続して、前記熱交換器コア（２）に流す流体Ｂの一部を、前記カバー冷却用の冷媒として前記冷媒流路（１４、２４）に流すことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の熱交換器ユニット（１１Ｂ、１１Ｃ）。
【請求項５】
前記入口部（１４Ａ）を、前記熱交換器コア（２）に流体Ｂを導入する導入管（２Ａ）と前記冷媒通路（１４）との間を貫通する孔部として構成するとともに、前記出口部（１４Ｂ）を、前記熱交換器コア（２）から流体Ｂを導出する導出管（２Ｂ）と前記冷媒通路（１４）との間を貫通する孔部として構成したことを特徴とする請求項４に記載の熱交換器ユニット（１１Ｃ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器コアを流体の誘導路を構成するカバーの内部に配置した熱交換器ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外部を流れる流体Ａと内部を流れる流体Ｂとの間で熱交換させる熱交換器コアを、流体Ａの誘導路を構成するカバー内部に収容した構造の熱交換器ユニットが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、この種の熱交換器ユニットの従来例を示す構成図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のII−II線断面図である。この熱交換器ユニット１は、熱交換器コア２と、それを収容するカバー３とを備えている。
【０００４】
熱交換器コア２は、多数のチューブやフィンで構成され、流体Ａを外部に流すことで、チューブ内を流れる流体Ｂとの間で熱交換させるものである（ここで、流体Ａを外部に流すとは、流体Ａをチューブの外表面やフィン、および外周部に流すことを意味する）。熱交換器コア２には、冷媒としての流体Ｂをチューブ内に導入するための導入管２Ａと、チューブ内の冷媒を外部に導出するための導出管２Ｂとが設けられている。
【０００５】
カバー３は、自身の内部に流体Ａの流れる誘導路４を形成することで、流体Ａを効率的に熱交換器コア２の表面に接触させるためのものであり、角形の熱交換器コア２を収容する角枠形のハウジング部３Ａと、その前後に一体化されたレデューサ形状のダクト部３Ｂ、３Ｃとを備えている。
【０００６】
この熱交換器ユニット１を用いて、例えば、ガスを冷却する場合には、冷却しようとするガス（流体Ａ）をカバー３内に流しながら、冷媒（流体Ｂ）を熱交換器コア２のチューブ内に流す。これにより、チューブの管壁を通してガスの熱と冷媒との間で熱交換を行うことができる。
【特許文献１】特開平９−２７３８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した従来の熱交換器ユニット１のカバー３の内部に、流体Ａとして非常に高温のガス（例えば５００℃以上の高温ガス）を流した場合、カバー３と熱交換器コア２との間に大きな温度差が生じることになる。すると、それぞれの部材の材質の違いにより熱膨張率が異なるため、特に熱交換器コア２を収容保持するカバー３に大きな熱応力が発生する。
【０００８】
また、高温のガスを流した場合は、カバー３自体が高温になり、周辺に他の部品などを配置する際に熱の影響が発生するため、これらの部品を断熱材などにより断熱する必要があった。
【０００９】
本発明の目的は、熱交換器ユニットのカバーにおける熱応力の発生や、周辺部品に対する熱の影響を抑えることのできる熱交換器ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、外部を流れる流体Ａと内部を流れる流体Ｂとの間で熱交換させる熱交換器コアと、この熱交換器コアを収容するとともに、前記熱交換器コアの外部を流れる前記流体Ａの誘導路を形成するカバーとを備えた熱交換器ユニットにおいて、前記カバーに、カバー冷却用の冷媒を流すための入口部と出口部とを有する冷媒通路を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の熱交換器ユニットにおいて、前記カバーを構成する壁の内部に、前記冷媒通路を形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１に記載の熱交換器ユニットにおいて、前記カバーを構成する壁の表面に、前記冷媒通路を構成する冷媒配管を密着させて配設したことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の熱交換器ユニットにおいて、前記入口部を、前記熱交換器コアに流体Ｂを導入する導入管に接続するとともに、前記出口部を、前記熱交換器コアから流体Ｂを導出する導出管に接続して、前記熱交換器コア流す流体Ｂの一部を、前記カバー冷却用の冷媒として前記冷媒流路に流すことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４に記載の熱交換器ユニットにおいて、前記入口部を、前記熱交換器コアに流体Ｂを導入する導入管と前記冷媒通路との間を貫通する孔部として構成するとともに、前記出口部を、前記熱交換器コアから流体Ｂを導出する導出管と前記冷媒通路との間を貫通する孔部として構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、冷媒通路内を流通する冷媒によりカバーが冷却されるため、カバーが高温になるのを防ぐことができる。したがって、カバー内部に非常に高温のガスを流した場合でも、熱交換器コアとカバーとの温度差を小さく抑えて、カバーに生じる熱応力を低減することができる。また、カバーの温度を下げることができるので、狭いスペースに熱交換器ユニットを配置する場合にも、周囲の部品への熱影響を小さく抑えることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、カバーを構成する壁の内部に冷媒通路を形成したので、コンパクトな構造にすることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、カバーを構成する壁の表面に、冷媒通路を構成する冷媒配管を密着させて配設したので、冷媒通路を簡単に作ることができ、既存のカバーに対しても容易に適用することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、熱交換器コアに流す流体Ｂの一部をカバー冷却用の冷媒として用いるので、冷媒を供給するための設備が不要となり、熱交換器ユニット全体の構成を簡素化することができる。また、熱交換器コアに流す冷媒を用いてカバーを冷却するので、カバーと熱交換器コアの温度差をより小さくすることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、導入管および導出管と冷媒通路との間を配管でつなぐ必要がないため、部品点数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係わる熱交換器ユニットを実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、実施例１に係わる熱交換器ユニットの構成図であり、（ａ）は一側面における断面図（図５のIII −III 線断面図に相当）、（ｂ）は（ａ）のI −I 線断面図である。
【００２２】
この熱交換器ユニット１１は、流体Ａの通過する面が角形となった熱交換器コア２と、それを収容する金属製または樹脂製のカバー１３とから構成されている。
【００２３】
熱交換器コア２は、図示しない多数の金属製のチューブやフィンからなり、流体Ａをチューブの外部に通過させて、チューブの外表面やフィンに接触させることで、チューブ内を流れる流体Ｂとの間で熱交換させるものである。熱交換器コア２には、図１（ｂ）に示すように、冷媒としての流体Ｂをチューブ内に導入するための導入管２Ａと、チューブ内の冷媒を外部に導出するための導出管２Ｂとが設けられている。これら導入管２Ａと導出管２Ｂは、カバー１３の壁１３０を貫通して外部へ引き出されている。
【００２４】
カバー１３は、図１（ａ）に示すように、自身の内部に流体Ａの流れる誘導路４を形成することで、流体Ａを効率的に熱交換器コア２の表面に接触させるためのものであり、角形の熱交換器コア２を収容する角枠形のハウジング部１３Ａと、その前後に一体化されたレデューサ形状のダクト部１３Ｂ、１３Ｃとを備えている。
【００２５】
カバー１３を構成する壁１３０の内部には、カバー冷却用の冷媒を通す入口部１４Ａと出口部１４Ｂを有する冷媒通路１４が設けられている。即ち、カバー１３の壁１３０は、内壁１３１と外壁１３２との二重壁として構成されており、内壁１３１と外壁１３２の間に冷媒通路１４が形成されている。冷媒通路１４は、少なくともハウジング部１３Ａだけに形成すればよいが、本実施例では、ダクト部１３Ｂ、１３Ｃにも冷媒通路１４を形成している。そして、ハウジング部１３Ａの内壁１３１の内側に、熱交換器コア２が収容保持されている。
【００２６】
冷媒通路１４の入口部１４Ａと出口部１４Ｂは、外部から冷媒を給排できるように外壁１３２に設けられている。これら入口部１４Ａと出口部１４Ｂは、図１（ｂ）では便宜上、ハウジング部１３Ａの下と上に設けているが、冷媒の流通経路などを考慮して任意の位置に設けることができる。
【００２７】
この熱交換器ユニット１１を用いて、例えば、ガスを冷却する場合は、冷却しようとするガス（流体Ａ）をカバー１３内に流しながら、冷媒（流体Ｂ）を導入管２Ａ及び導出管２Ｂを通して熱交換器コア２のチューブ内に流すことにより、チューブの管壁を介してガスの熱と冷媒との間を熱交換させることができる。
【００２８】
ここで、例えば、高温のガスをカバー１３内に流して熱交換する場合には、カバー１３の壁１３０の内部に確保した冷媒通路１４に、入口部１４Ａと出口部１４Ｂを介して冷媒を流通させる。すると、冷媒通路１４内を流通する冷媒によりカバー１３が冷却され、カバー１３が高温になるのを防ぐことができる。したがって、カバー１３の内部に非常に高温のガスを流した場合でも、熱交換器コア２とカバー１３の温度差を小さく抑えることができるので、熱膨張率の違いにより、カバー１３に生じる熱応力を低減することができる。また、カバー１３の温度を下げることができることから、狭いスペースに熱交換器ユニット１１を配置する場合にも、周囲の部品への熱影響を小さく抑えることができる。したがって、熱交換器ユニット１１の周辺に他の部品などを配置する際に、これら部品を断熱材などにより断熱する必要がなく、コストの削減を図ることができる。さらに、本実施例では、カバー１３を構成する壁１３０の内部に冷媒通路１４を形成しているので、コンパクトな構造にすることができる。
【実施例２】
【００２９】
図２は、実施例２に係わる熱交換器ユニットの構成を示す断面図であり、実施例１の図１（ｂ）に対応する断面形状を示している。
【００３０】
本実施例の熱交換器ユニット１１Ｂでは、冷媒通路１４の入口部１４Ａと出口部１４Ｂを構成する配管を、熱交換器コア２の冷媒の導入管２Ａと導出管２Ｂにそれぞれ接続している。
【００３１】
上記構成によると、熱交換器コア２に導入された冷媒（流体Ｂ）は、導入管２Ａを通じて熱交換器コア２内に導入されるとともに、その一部は導入管２Ａから入口部１４Ａを通じて冷媒通路１４に導入される。一方、熱交換器コア２から導出された冷媒（流体Ｂ）は、導出管２Ｂを通じてユニット外部に導出されるとともに、冷媒通路１４から導出された冷媒も出口部１４Ｂから導出管２Ｂへ導かれ、ユニット外部に導出される。
【００３２】
このように、本実施例では、熱交換器コア２に導入する冷媒の一部をカバー冷却用の冷媒として用いることができるため、カバー冷却用の冷媒を供給するためのコンプレッサやタンク、配管などを設ける必要がなく、熱交換器ユニット全体の構成を簡素化することができる。
【００３３】
また、熱交換器コア２に流す冷媒を用いてカバー１３を冷却するので、カバー１３と熱交換器コア２の温度差をより小さくすることができる。したがって、熱膨張率の違いにより、カバー３に発生する熱応力をさらに低減することができる。
【００３４】
図３は、実施例２の他の構成例を示す断面図である。この熱交換器ユニット１１Ｃでは、冷媒の導入管２Ａと導出管２Ｂの管壁であって、冷媒通路１４と接する部分に、導入管２Ａおよび導出管２Ｂと冷媒通路１４との間を貫通する孔部を形成し、これらの孔部を入口部１４Ａおよび出口部１４Ｂとしたものである。
【００３５】
上記構成においては、導入管２Ａおよび導出管２Ｂと冷媒通路１４との間を配管でつなぐ必要がないので、部品点数の削減によるコスト低減と生産性の向上を図ることができる。
【実施例３】
【００３６】
図４は、実施形３に係わる熱交換器ユニットの構成を示す外観図である。
【００３７】
この熱交換器ユニット２１では、カバー２３を構成する壁２３０の外面に、冷媒通路を構成する冷媒配管２４を密着して配設している。図４に示すカバー２３は、ハウジング部２３Ａとダクト部２３Ｂ、２３Ｃを備えた、図５に示したものと同等のものであり、前側のダクト部２３Ｂから後側のダクト部２３Ｂまでの範囲の全体に亘って冷媒配管２４が巻き付けられている。そして、冷媒配管２４の一端を冷媒の入口部２４Ａ、他端を出口部２４Ｂとして、冷媒配管２４内に冷媒を流通させことにより、カバー２３を冷却するように構成されている。
【００３８】
本実施例のように、カバー２３の外面に冷媒配管２４を巻き付けた構造とした場合でも、この冷媒配管２４に冷媒を流すことによりカバー２３が高温になるのを防ぐことができる。したがって、カバー２３の内部に非常に高温のガスを流した場合でも、図示しない内部の熱交換器コアとカバー２３の温度差を小さく抑えて、カバー２３に生じる熱応力を低減することができる。また、狭いスペースに熱交換器ユニット２１を配置する場合にも、周囲の部品への熱影響を小さく抑えることができるので、熱交換器ユニット２１の周辺に他の部品などを配置する際に、これら部品を断熱材などにより断熱する必要がなく、コストの削減を図ることができる。
【００３９】
とくに、本実施例においては、カバー２３の内部を二重構造とする必要がないので、冷媒通路を簡単に製作することができる。したがって、既存のカバー２３に対しても容易に適用することができる。
【００４０】
また、実施例２（図２）のように、冷媒配管２４の入口部２４Ａおよび出口部２４Ｂと、熱交換器コア２１の冷媒の導入管２Ａと導出管２Ｂとの間を図示しない配管によりそれぞれ接続するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１に係わる熱交換器ユニットの構成図。（ａ）は一側面における断面図。（ｂ）は（ａ）のI−I線断面図。
【図２】実施例２に係わる熱交換器ユニットの構成を示す断面図。
【図３】実施例２の他の構成例を示す断面図。
【図４】実施形３に係わる熱交換器ユニットの構成を示す外観図。
【図５】熱交換器ユニットの従来例を示す構成図。（ａ）は外観斜視図。（ｂ）は（ａ）のII−II線断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１，１１，１１Ｂ，１１Ｃ，２１…熱交換器ユニット
２…熱交換器コア
２Ａ…導入管
２Ｂ…導出管
３，１３、２３…カバー
３Ａ，１３Ａ，２３Ａ…ハウジング部
３Ｂ，３Ｃ，１３Ｂ，１３Ｃ，２３Ｂ，２３Ｃ…ダクト部
４…誘導路
１４…冷媒通路
１４Ａ，２４Ａ…入口部
１４Ｂ，２４Ｂ…出口部
２４…冷媒配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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