(57)【要約】      （修正有）【課題】高温耐性がありかつ高温での腐食抵抗力のある高ニッケル含有合金のような相対的に高価である材料を、所望の熱交換性能達成に必要な最小限の使用量にできる回収熱交換器を提供する。【解決手段】第１の作動流体と第２の作動流体との間で熱エネルギーを交換する熱交換器１０は、複数の第１のフィンを形成するように輪郭形成されかつ上方端部と下方端部とを備える第１のシート１２、複数の第２のフィンを形成するように輪郭形成されかつ第１のシート１２の上方端部と第１のシート１２の下方端部との間に配置される第２のシート１６、及び第１のシート１２と第２のシート１６とを少なくとも部分的に囲う第３のシート３０から形成されたハウジング５０を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の作動流体と第２の作動流体との間で熱エネルギーの交換を行うための熱交換器であって、前記熱交換器は、
少なくとも部分的に前記第１の作動流体の流体通路を形成する、単一のシートから形成される１対の第１のフィンと、
少なくとも部分的に前記第２の作動流体の流体通路を形成し、前記１対の第１のフィンの間に位置決めされる第２のフィンとを有し、前記第１の作動流体の流体通路は、前記第２の作動流体の流体通路から分離されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器であって、前記熱交換器を流れる前記第１の作動流体の流れる方向は、前記第２の作動流体の流れる方向と実質的に反対方向であることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１に記載の熱交換器であって、前記第２のフィンは波形形成されたシートから形成されることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換器であって、前記１対の第１のフィンは、前記シートに沿って形成された波形部であることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１に記載の熱交換器であって、前記第２のフィンの一方の端部は、前記１対の第１のフィンの一方に固定され、前記第２のフィンのもう一方の端部は、前記１対の第１のフィンのもう一方に固定されることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項１に記載の熱交換器であって、１対の第２のフィンは、前記第２の作動流体の流体通路に沿って位置決めされ、前記第２のフィンは、前記１対の第２のフィンの一方であることを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器であって、前記１対の第２のフィンは、単一のシートから形成されることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
請求項７に記載の熱交換器であって、前記１対の第２のフィンは、前記シートに沿って形成された波形部であることを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
請求項７に記載の熱交換器であって、前記１対の第１のフィンは上端部および下端部を備え、前記第２のシートは、前記１対の第１のフィンの前記上端部と前記１対の第１のフィンの下端部との間に位置決めされることを特徴とする熱交換器。
【請求項１０】
請求項１に記載の熱交換器であって、前記１対の第１のフィンは波形形成された第１のシートから形成され、前記第２のフィンは波形形成された第２のシートから形成され、前記熱交換器は第３のシートから形成されたハウジングを備え、前記ハウジングは少なくとも部分的に前記第１のシートおよび前記第２のシートを囲うことを特徴とする熱交換器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の熱交換器であって、前記第１のシートおよび前記第３のシートは、前記第１の作動流体の流体通路を実質的に囲み、前記第１のシート、前記第２のシートおよび前記第３のシートは、連携して前記第２の作動流体の流体通路を少なくとも部分的に囲むことを特徴とする熱交換器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の熱交換器であって、前記第２のシートは、前記１対の第１のフィンの間で前記第１のシート内に入れ子にされることを特徴とする熱交換器。
【請求項１３】
第１の作動流体と第２の作動流体との間で熱エネルギーの交換を行うための熱交換器であって、前記熱交換器は、
１対の頂部を有し且つ前記第１の作動流体の流体通路を前記第２の作動流体の流体通路から分離する波形形成された第１のシート、および
波形形成された前記第１のシートの前記１対の頂部の間に位置決めされる波形形成された第２のシートを有することを特徴とする熱交換器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の熱交換器であって、前記第１の作動流体が前記流体通路に沿って流れる方向は、前記第２の作動流体が前記流体通路に沿って流れる方向と実質的に反対方向であることを特徴とする熱交換器。
【請求項１５】
請求項１３に記載の熱交換器であって、前記第２のシートは１対の頂部を有し、前記第２のシートの前記１対の頂部は、前記第１のシートの前記１対の頂部の一方に固定されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１６】
請求項１３に記載の熱交換器であって、前記第２のシートの一方の側部は、前記第１のシートの前記１対の頂部の一方に固定され、前記第２のシートのもう一方の側部は、前記第１のシートの前記１対の頂部の他方に固定されることを特徴とする熱交換器。
【請求項１７】
請求項１３に記載の熱交換器であって、前記第１のシートは下端部を備え、前記第１のシートの前記１対の頂部は上端部を提供し、前記第２のシートは、前記第１のシートの前記上端部および前記下端部の間に位置決めされることを特徴とする熱交換器。
【請求項１８】
請求項１３に記載の熱交換器であって、第３のシートから形成されるハウジングを有し、前記ハウジングは、少なくとも部分的に前記第１のシートおよび前記第２のシートを囲むことを特徴とする熱交換器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の熱交換器であって、前記第１のシートおよび前記第３のシートは、前記第１の作動流体の流体通路を実質的に囲み、前記第１のシート、前記第２のシートおよび前記第３のシートは、連携して前記第２の作動流体の流体通路を少なくとも部分的に囲むことを特徴とする熱交換器。
【請求項２０】
請求項１３に記載の熱交換器であって、前記第２のシートは、前記第１のシートの前記１対の頂部の間に入れ子にされることを特徴とする熱交換器。
【請求項２１】
熱交換器を組立てる方法であって、前記方法は、
１対の頂部を形成するため、および少なくとも部分的に第１の作動流体の流体通路と第２の作動流体の流体通路とを形成するために、第１のシートを波形形成する工程と、
第２のシートを波形形成する工程と、
前記第２のシートを、前記第１のシートの前記１対の頂部の間に前記第２の作動流体の流体通路に沿って入れ子にする工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記第２のシートを前記１対の頂部の間に入れ子にする工程は、前記第２のシートの一方の端部を、前記第１のシートの前記１対の頂部の一方に固定する工程と、前記第２のシートのもう一方の端部を、前記第１のシートの前記１対の頂部の他方に固定する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、前記方法はさらに、少なくとも部分的に前記第１の流体通路を囲むために、前記第１のシートの前記頂部に第３のシートを固定する工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、前記第１のシートの前記頂部に前記第３のシートを固定する工程は、前記第２の流体通路を、前記第１のシートの前記頂部と前記第３のシートとの間で少なくとも部分的に囲む工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２１に記載の方法であって、前記第１のシートを波形形成する工程は、第２の１対の頂部を形成する工程を含み、前記方法はさらに、第３のシートを波形形成する工程と、前記第３のシートを、前記第１のシートの前記第２の１対の頂部の間に入れ子にする工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２１に記載の方法であって、前記第２のシートを前記１対の頂部に入れ子にする工程は、前記第２のシートを、前記第１のシートの上端部と前記第１のシートの下端部との間に位置決めする工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
第１の作動流体と第２の作動流体との間で熱エネルギーの交換を行うための熱交換器であって、前記熱交換器は、
複数の第１のフィンを形成するように輪郭形成され且つ上端部および下端部を備える第１のシートと、
複数の第２のフィンを形成するように輪郭形成され且つ前記第１のシートの前記上端部と前記第１のシートの前記下端部との間に位置決めされる第２のシートと、
第３のシートから形成され且つ前記第１のシートおよび前記第２のシートを少なくとも部分的に囲むハウジングとを有することを特徴とする熱交換器。
【請求項２８】
請求項２７に記載の熱交換器であって、前記ハウジングは、前記第１の作動流体の流体通路の入口および出口を形成し且つ前記第２の作動流体の流体通路の入口および出口を形成することを特徴とする熱交換器。
【請求項２９】
請求項２８に記載の熱交換器であって、前記第２のシートは、前記第２の作動流体の流体通路に沿って位置決めされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３０】
請求項２８に記載の熱交換器であって、前記第１の作動流体の流れる方向は、前記第２の作動流体の流れる方向と実質的に反対方向であることを特徴とする熱交換器。
【請求項３１】
請求項２７に記載の熱交換器であって、前記第２のシートは、前記第１のシートの複数の第１のフィンのうちの２つのフィンの間に入れ子にされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３２】
請求項２７に記載の熱交換器であって、前記複数の第１のフィンは、前記第１のシートに沿って形成された波形部であることを特徴とする熱交換器。
【請求項３３】
請求項２７に記載の熱交換器であって、前記第１のシートの一方の側部は、前記複数の第１のフィンの一方に固定され、前記第２のシートのもう一方の側部は、前記複数の第１のフィンの他方に固定されることを特徴とする熱交換器。
【請求項３４】
請求項２７に記載の熱交換器であって、前記複数の第２のフィンは、前記第２のシートに沿って形成された波形部であ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し、より詳細には、小型でおよび／または高温度で作動できる熱交換器（例えば、回収熱交換器、排気ガス排熱回収システム等）に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型の回収熱交換器は例えば、マイクロタービンおよび高温燃料セルのような、多様な応用に用いられ得る。これらのおよび他の応用において、低温の流入蒸気を、排気ガスあるいは空気の高温の排出蒸気からの熱エネルギーの交換を通じて、所望の工程作動温度近くの温度まで加熱することで、システム効率は最適化され得る。回収熱交換器は、熱い蒸気から冷たい蒸気への効率的な熱エネルギーの交換を、２つの蒸気を分離させたまま可能にする熱交換器で構成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
作動時において、小型の回収熱交換器は、高温側では７５０℃以上、低温側では環境温度付近（例えば１００℃以下）の作動温度にさらされ得る。薄い材料区画において高温および大きな温度勾配の組合せが生じるので、高ニッケル含有合金のような高温耐性であり且つ高温での腐食に抵抗力のある材料を使用しなければならない。このような材料は相対的に高価であり、所望の熱交換性能を達成するのに必要な材料を最小限にする回収熱交換器の設計への要望が高まっている。同時に、このような回収熱交換器の設計は、装置全体の温度勾配により引き起こされる熱応力をしばしば最小化する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
いくつかの実施形態において、本発明は第１の作動流体と第２の作動流体との間で熱エネルギーの交換を行うための熱交換器を提供する。本熱交換器は少なくとも部分的に第１の作動流体の流体通路を形成する、単一のシートから形成される１対の第１のフィンと、少なくとも部分的に第２の作動流体の流体通路を形成し、第１のフィンの間に位置決めされる第２のフィンとを有する。第１の作動流体の流体通路は、第２の作動流体の流体通路から分離されている。
【０００５】
他の実施形態において、本発明は、１対の頂部を有し且つ第１の作動流体の流体通路を第２の作動流体の流体通路から分離する波形形成された第１のシート、および波形形成された第１のシートの１対の頂部の間に位置決めされる波形形成された第２のシートを有する熱交換器を提供する。
【０００６】
さらに他の実施形態において、本発明は、複数の第１のフィンを形成するように輪郭形成され且つ上端部および下端部を備える第１のシートと、複数の第２のフィンを形成するように輪郭形成され且つ第１のシートの上端部と第１のシートの下端部との間に位置決めされる第２のシートと、第３のシートから形成され且つ第１のシートおよび第２のシートを少なくとも部分的に囲むハウジングを有する熱交換器を提供する。
【０００７】
また、本発明は、１対の頂部を形成するため、および少なくとも部分的に第１の作動流体の流体通路と第２の作動流体の流体通路とを形成するために、第１のシートを波形形成する工程と、第２のシートを波形形成する工程と、第２のシートを、第１のシートの１対の頂部の間に第２の作動流体の流体通路に沿って入れ子にする工程とを有する、熱交換器を組立てる方法を提供する。
【０００８】
本発明の他の側面は、詳細な説明および添付図面を参照することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その応用形態として、以下の詳細な説明あるいは図面に示される構成の詳細あるいは部品の配置に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施例にも適用可能であり、様々な方法で実用化あるいは実行できる。本稿で用いられる語法および専門用語は説明を目的としたものであり、本発明を限定するためのものではないことを理解されたい。本稿で用いられる「含む」、「有する」、「備える」およびそれらの類義語は、その前に列挙された構成およびその均等物を付加的な構成とともに包含することを意味している。
【００１０】
他の方法で特定あるいは限定しない限り、「搭載」、「接続」、「支持」および「結合」の語およびそれらの類義語は、広義に用いられており、直接的および非直接的な搭載、接続、支持および結合の両方を包含する。さらに、「接続」および「結合」の語は物理的あるいは機械的な接続あるいは結合に制限されない。
【００１１】
また、本稿で用いられる装置あるいは部品の向きに関する語法および専門用語（例えば、「中央」、「上」、「下」、「前」、「後ろ」およびそれらの類義語）は、本発明を説明するためだけに用いられており、従って、その文言のみにより言及される装置あるいは部品が特定の向きを持たなければならないことを指示あるいは示唆するものではないことを理解されたい。加えて、「第１」、「第２」および「第３」のような語は、本稿では説明のために用いられており、相対的な重要性や重要度を示すあるいは示唆することを意図したものではない。
【００１２】
図１乃至５はマイクロタービンおよび／または高温燃料セルに用いられる熱交換器１０（例えば回収熱交換器）を示している。他の実施形態においては、熱交換器１０は、内燃エンジンを備える自動車に含まれ、排気ガスの廃熱回収システムとして、あるいは代替的に、排気ガスの廃熱回収システムの一部として機能する。さらに他の実施形態では、熱交換器１０は、自動車（例えば、娯楽自動車、商用あるいは工業自動車等）に搭載された酸化燃料セル方式の補助電力ユニットに含まれ、および／またはそれらとともに用いられる。さらに他の実施形態では、熱交換器１０は、例えば、電気冷房器、工業設備、建物の暖房および空調機などの他の応用（自動車以外への応用）に用いることができる。
【００１３】
いくつかの実施形態において、熱交換器１０は、最小限のサイズおよび重量で高い熱交換効率、および廃棄材料を最小化することによる低コスト構成を提供できる。また、熱交換器１０は、製造中または製造後での、簡易な修繕およびリーク場所その他の破損のための接近しやすい接合部および連結部を提供でき、および／または、熱的な強制のない設計を提供できる。他の実施形態において、熱交換器１０は、１つあるいはそれ以上の本稿で明記されていない特性や利点を追加的に含むことができる。
【００１４】
図１乃至５に示された実施形態において、熱交換器１０は、熱エネルギーを高温の第１の作動流体（例えば、排気ガス、水、ＣＯ２、有機冷媒、Ｒ１２、Ｒ２４５ｆａ、空気等）から、低温の第２の作動流体（例えば、排気ガス、水、ＣＯ２、有機冷媒、Ｒ１２、Ｒ２４５ｆａ、空気等）へ交換する。
【００１５】
図１乃至５に示されているように、熱交換器１０は、第１のシートあるいは分離シート１２、および多数の第２のシート１６を備えるコア６０を含むことができる。図２に示されている実施形態において、コア６０は２１個の第２のシートと１つの第１のシートを含む。他の実施形態では、コア６０は２つあるいはそれ以上の第１のシート、および１つ、２つ、３つあるいはそれ以上の第２のシート１６を含む。
【００１６】
図１乃至５に示されている実施形態において、第１のシート１２は輪郭形成されて、多数のフィン、頂部、あるいは波形部２２、および頂部２２の間に位置する多数のチャネル１４を含む。加えて、各々の第２のシート１６は、輪郭形成され、多数のフィン、頂部あるいは波形部２６、および多数のチャネル２８を含む。
【００１７】
図示された実施形態において、第１のシート１２の各々の頂部２２、および第２のシート１６の各々の頂部２６は、実質的に丸い端部を備え、また、第１のシート１２の各々のチャネル１４および第２のシート１６の各々のチャネル２８は、同様に丸い断面を備える。他の実施形態において、第１のシート１２の頂部２２および／またはチャネル１４、および／または第２のシート１６の頂部２６およびチャネル２８を、先細形状、矩形あるいは不規則な形状とすることができる。さらに他の実施形態においては、第１のシート１２および／または第２のシート１６は、実質的に鋸歯形状を備えてもよい。さらに他の実施形態では、第１のシート１２の隣接する頂部２２および／またはチャネル１４、および／または第２のシート１６の隣接する頂部２６および／またはチャネル２６は異なる形状を備えてもよい。
【００１８】
いくつかの実施形態において、頂部２２およびチャネル１４は第１のシート１２を折り畳むあるいは波形形成することで形成することができ、頂部２６およびチャネル２８は第２のシート１６を折り畳むあるいは波形形成することで形成することができる。他の実施形態においては、第１のシート１２および／または第２のシート１６は、所望の形状に鋳型あるいは鋳造することができる。
【００１９】
第１のシート１２および／または第２のシート１６は、高温の熱交換器内で作動するのに適当な１あるいはそれ以上の材料から製造することができる。いくつかの実施形態においては、第１のシート１２および第２のシート１６は、ニッケル含有量の高い合金から製造することができる。いくつかの実施形態においては、第１のシート１２および第２のシート１６は、実質的に同一の、あるいは実質的に類似の熱拡散係数を備える材料から製造することができる。他の実施形態においては、第１のシート１２および／または第２のシート１６は他の材料から製造することができる（例えば、アルミニウム、鉄、およびその他の金属、合成物等）。
【００２０】
図１乃至５に示されているように、第２のシート１６を、第１のシート１２のチャネル１４中の、第１のシート１２の上端部と下端部との間に配置することができる。いくつかの実施形態では、第２のシート１６はチャネル１４中に、第１のシート１２の１対の頂部２２の間に１つおきに配置してもよい。他の実施形態においては、第２のシート１６は、第１のシート１２の１対の頂部２２の間に、規則的あるいは不規則な間隔で配置してもよい。
【００２１】
図１乃至５に示されている実施形態において、第２のシート１６は、第１のシート１２よりも薄い。他の実施形態として、各第２のシート１６を異なる厚さにしてもよい。代替的あるいは追加的に、１つあるいはそれ以上の第２のシート１６は、第１のシート１２の厚さより大きい、あるいは実質的に等しい厚さを備えてもよい。この厚さは、第１の作動流体および／または第２の作動流体の流体特性（例えば、流速、温度、圧力等）、選択される特定の第１の作動流体、熱交換器１０を通る第１の作動流体の質量流量、選択される特定の第２の作動流体、熱交換器１０を通る第２の作動流体の質量流量等に依存する。
【００２２】
いくつかの実施形態において、表面の畳み込み形状は、１つあるいはそれ以上の第２のシート１６の内部あるいは外部表面に沿って形成される。これらの実施形態において、表面の折り畳み形状は、ルーバー、オフセットランス形状、隆起、チャネル、凹部、リブ等を含む。他の実施形態では、表面畳み込み形状を、第１のシート１２の内部あるいは外部表面に沿って形成することができる。これらの実施形態において、表面折り畳み形状は、コア６０の剛性を増強し、第１の作動流体と第２の作動流体との間の熱交換率を改良し、および／または熱交換器１０の効率を改良する。熱交換器１０の効率を改良することで、このような表面折り畳み構造の包含は、追加的あるいは代替的に、熱交換機１０の効率的な操作を保証し、一方で、熱交換器１０を製造するために必要とされる材料の総量を最小化できる。
【００２３】
図１および２に示されているように、第１のシート１２および第２のシート１６を、第２のシート１６の波形形状の高さｈが、第１のシートの隣接する頂部２２の間の空間ｄ（例えば、第１のシート１２のチャネル１４の幅）と実質的に類似するような寸法に形成することができる。このようにして、第２のシート１６は、固定的に第１のシート１２の隣接する頂部２２の間に入れ子にすることができる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、図１乃至５に示されているように、第１のシート１２の幅Ｗは、第２のシート１６の幅ｗよりも大きく、フィンが形成されていない領域２０、２１を、第１のシート１２の各チャネル１４内で各第２のシート１６の両側に位置するように構成することができる。他の実施形態として、第１のシート１２の幅Ｗは、１つあるいはそれ以上の第２のシート１６の幅ｗよりも小さいか、あるいは実質的に等しく、第１のシート１２の１つあるいはそれ以上のチャネル１４に沿って、フィンが形成される領域が存在しないように構成してもよい。これらの実施形態において、第２のシート１６は、コア６０に対する構造的な支持および剛性を提供することができる。これらの実施形態において、第１の作動流体および第２の作動流体の一方の圧力は、他方の圧力よりも有意に大きく、第２のシート１６による追加的な構造支持および剛性が、コア６０に対する摩耗あるいは損傷を防止あるいは抑制することができる。他の実施形態において、フィンが形成されていない領域２０、２１は、第１のシート１２の１つあるいはそれ以上のチャネル１４の一方の端部にだけ位置するように構成してもよい。
【００２５】
いくつかの実施形態において、１つあるいはそれ以上の第２のシート１６を、第１のシート１２の隣接する頂部２２の間に固定することができる。これらの実施形態において、第２のシート１６の頂部２６は、第１のシート１２に接続される（例えば、溶接、はんだ付け、鑞接等）。他の実施形態では、第２のシート１６をチャネル１４中に、第１のシート１２に対して相対的に動くように支持してもよく、あるいは代替的に、第２のシート１６を第１のシートに、例えば、締まり嵌め、接着、凝集結合物質、留め具等の他の手法で接続してもよい。
【００２６】
図１乃至５に示されているように、熱交換器１０は、追加的にあるいは二者択一的にハウジングあるいは囲い５０を含んでもよい。いくつかの実施形態において、ハウジング５０を、コア６０の２つあるいは３つの側面の周囲を覆う第３のシート３０から形成することができる。代替的に、あるいは追加的に、第３のシート３０はタブ３２を備えることができ、タブ３２は、第１のシート１２の１つあるいはそれ以上のチャネル１４（例えば、図５に示されるように上方に開口するチャネル１４）を横切って延びるように曲げられあるいは成形される。図１乃至５に示されているように、タブ３２は、第１のシート１２の交互のチャネル１４の反対側の端部を横切って延びるように構成される。他の実施形態においては、タブ３２を、隣接するチャネル１４の一方あるいは両方の端部を横切って延びるように構成してもよい。タブ３２を有するある実施形態においては、タブ３２は、チャネル１４の端部を密封あるいは実質的に密封するために第１のシート１２に固定される（例えば、溶接、はんだ付け、鑞接等）。他の実施形態として、タブ３２を第１のシート１２に、例えば、締まり嵌め、接着、凝集結合物質、留め具等の他の手法で接続してよもよい。
【００２７】
いくつかの実施形態において、図１乃至５に示されているように、第３のシート３０の表面３６は、第１のシート１２の頂部２２に固定することができる。代替的に、あるいは追加的に、第３のシート３０の端部はフランジ４０を形成し、フランジ４０はコア６０の側壁４２を外側に横切るように延びる。図１乃至５に示される実施形態においては、フランジ４０は、第３のシート３０が少なくとも部分的にコア６０を囲うように、第１のシート１２の前方および後方の頂部２２を横切って延びる。
【００２８】
いくつかの実施形態において、図１乃至５に示されているように、熱交換器１０は、第１の作動流体用の第１の流体通路（図４に矢印６２で示されている）、および第２の作動流体用の第２の流体通路（図３に矢印６４で示されている）を含むことができる。図１乃至５に示されている実施形態において、熱交換器１０は、第１のシート１２により画定される複数のチャネル１４内の少なくとも１つのチャネル（すなわち、図１乃至５に示される下方に開口しているチャネル１４）を通る第１の流体通路６２に沿って移動する第１の作動流体、および第１のシート１２により画定される複数のチャネル１４内の少なくとも１つのチャネル（すなわち、図１乃至５に示される上方に開口しているチャネル１４）を通る第２の流体通路６４に沿って移動する第２の作動流体を備える単一通路の熱交換器として構成されている。これらの実施形態において、第１のシート１２は、第１の流体通路６２と第２の流体通路６４とを分離し、第１の作動流体と第２の作動流体とが混合されるのを防ぐことができる。
【００２９】
他の実施形態において、熱交換器１０は複数通路の熱交換器として構成することができ、第１の作動流体は１つあるいはそれ以上のチャネル１４を通る第１の通路を移動して、１つあるいはそれ以上の異なるチャネル１４を通る第２の通路を、第１の通路中の第１の作動流体の流れる方向と反対方向に移動する。これらの実施形態において、第２の作動流体は、複数のチャネル１４のうちの少なくとも１つを通る第２の流体通路６４に沿って移動することができる。
【００３０】
更に他の実施形態では、熱交換器１０は、複数通路の熱交換器として構成することができ、第２の作動流体は、１つあるいはそれ以上のチャネル１４を通って第１の通路を移動して、第１の通路の第２の作動流体の流れる方向とは逆方向に、１つあるいはそれ以上の異なるチャネル１４を通って第２の通路を移動する。これらの実施形態では、第１の作動流体は、多数の他のチャネル１４の内の少なくとも１つを通って第１の流体通路に沿って移動する。
【００３１】
更に他の実施形態では、熱交換器１０は複数通路の熱交換器として構成することができ、第１の作動流体は、熱交換器１０を通る２つ以上の連続的な通路を通る。他の実施形態では、熱交換器１０は、複数通路の熱交交換機として構成することができ、第２の作動流体は、熱交換器１０を通る２つ以上の連続的な通路を通る。
【００３２】
図１乃至５に示されているように、第１の流体通路６２と第２の流体通路６４とを逆方向に構成することができる。他の実施形態では、第１の流体通路６２と第２の流体通路６４とを実質的に平行に構成していもよい。
【００３３】
第１の流体通路６２、第２の流体通路６４を備える図１乃至５に示されているような実施形態においては、ハウジング５０は、第１の流体通路６２の第１の入口４１および第１の出口４３を形成することができる。図１乃至５に示されているように、ハウジング５０は、追加的あるいは代替的に、第２の流体通路６４の第２の入口４４、および第２の流体通路６４の第２の出口４５を形成してもよい。
【００３４】
図１乃至５に示されている実施形態において、接続部５６、５８は、第２の入口４４および第２の出口４５の周りでハウジング５０にそれぞれ固定されている。いくつかの実施形態において、第１のおよび第２の作動流体が、コア６０あるいはコア６０の一部を迂回することを防ぐために、ハウジング５０は、さらに第１の入口４１および／または第１の出口４３に隣接して位置する接続部を含むことができる。いくつかの実施形態においては、接続部５６、５８は、コア６０およびハウジング５０の間の接触点だけを提供することができ、それにより、不必要な熱交換を最小化あるいは防止し、コア６０が熱的に強制されないことを保証する。加えて、いくつかの実施形態においては、さらに不必要な熱交換を最小化および／または防止するために、ハウジング５０および／またはコア６０は、断熱材および／または耐熱材を含むことができる。
【００３５】
図1乃至５に示されるように、熱交換器１０の作動中、第１の作動流体は、第１の入口４１を通って、第１のシート１２の第１の側面５２に隣接する１つあるいはそれ以上のチャネル１４（すなわち、図１ないし５に示されるように、下方に開口している１つあるいはそれ以上のチャネル１４）に入り、第１の流体通路６２に沿って移動し、チャネル１４中に配置される第２のシート１６を通り、第１のシート１２の第２の側面５４に隣接する第１の出口４３を通って出る。
【００３６】
また、図１乃至５に示されるように、第２の作動流体は、第２の入口４４を通って、１つあるいはそれ以上のチャネル１４（すなわち、図１乃至５に示されるように、上方に開口する１つあるいはそれ以上のチャネル１４）に入り、第２の流体通路６４に沿って移動し、チャネル１４のフィンが形成されていない第１の領域２０、チャネル１４中に配置された第２のシート１６、フィンが形成されていない第２の領域２１を通り、第２の出口４５から出る。
【００３７】
図１乃至５に示される実施形態において、第１の入口４１での第１の作動流体の温度は、第２の入口４４での第２の作動流体の温度よりも高く、熱エネルギーは、第１の作動流体から第２の作動流体に移動する。第１の流体通路６２は実質的に直線であるために、コア６０を通る第１の作動流体の流れの衝突は最小化される。
【００３８】
組立てる時に、第１のシート１２および１つあるいはそれ以上の第２のシート１６は輪郭成形される。その後、第２のシート１６は、第１のシート１２に形成された頂部２２の間に形成されるチャネル１４に挿入される。そして、第３のシートが、少なくとも部分的に第１のシート１２および第２のシート１６を囲うように、第１のシート１２の周囲に嵌められる。いくつかの実施形態において、第２のシート１６および第３のシートを、簡単な操作（溶接、はんだ付け、鑞接等）で第１のシート１２に固定することができる。いくつかの実施形態においては、同操作中に、タブ３２を、追加的または二者択一的に第１のシート１２の端部５２、５４に固定することができる。
【００３９】
図示されているような実施形態において、コア６０は、単一の第１のシート１２、１つあるいはそれ以上の第２のシート１６からなり、ハウジング５０は第３のシート３０からなり、材料の使用量を最小化することができる。これらのいくつかの実施形態において、熱交換器１０を製造するときに、廃物がほとんどあるいは全く出ない。
【００４０】
図１乃至５に示された実施形態において、第１の流体通路と第２の流体通路との間の交差漏洩の防止が必要とされる接続点だけが、タブ３２の縁部と第１のシート１２の輪郭形成された表面との間に配置される。これらのいくつかの実施形態において、熱交換器１０の製造中に、これらの接続点に容易にアクセスでき、熱交換器１０の漏れの特定および保守を単純にできる。
【００４１】
本発明の様々な特徴及び利点は、添付した特許請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のいくつかの実施形態における熱交換器の部分を示す部分展開斜視図である。
【図２】図１に示される熱交換器の部分断面斜視図である。
【図３】ハウジングを含む、図１および２に示される熱交換器の部分展開斜視図である。
【図４】図１乃至３に示される熱交換器の斜視図である。
【図５】図１乃至４に示される熱交換器の端面図である。
【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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【外国語明細書】
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