(57)【要約】【課題】ポート接続部付近における熱応力の発生を十分に抑制するための積層式熱交換器を提供する。【解決手段】積層式熱交換器８０において、高温流体導入流路８４内に整流体２００がコアプレート８３ａ，８３ｂと非接触な状態で設けられている。【選択図】図１Ａ
2007240081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後のエンドプレート間に複数のコアプレートの組が積層され、その外周フランジ部同士をロウ付けすることで、エンドプレート及びコアプレートで囲われた内部に高温流体が流れる高温流体室と、低温流体が流れる低温流体室と、が交互に積層配置されており、各高温流体室に前記高温流体を導入するための高温流体導入流路と、各高温流体室から前記高温流体を導出するための高温流体導出流路と、各低温流体室に前記低温流体を導入するための低温流体導入流路と、各低温流体室から前記低温流体を導出するための低温流体導出流路と、がそれぞれ前部側エンドプレート及び各コアプレートを積層方向に貫通するように形成され、これらの各流路をそれぞれ前記前部側エンドプレートに突設した一対の循環パイプに連通させてなる積層式熱交換器であって、
前記高温流体導入流路内に整流体が設けられ、
前記整流体は、前記積層方向の側壁部断面が略円弧状であり、前記高温流体室に対応する前記側壁部に切欠孔が形成され、前記高温流体が前記切欠孔を介して前記高温流体室に分配されるように構成されており、前記側壁部が前記コアプレートと非接触な状態で設けられていることを特徴とする積層式熱交換器。
【請求項２】
前後のエンドプレート間に複数のコアプレートの組が積層され、その外周フランジ部同士をロウ付けすることで、エンドプレート及びコアプレートで囲われた内部に高温流体が流れる高温流体室と、低温流体が流れる低温流体室と、が交互に積層配置されており、各高温流体室に前記高温流体を導入するための高温流体導入流路と、各高温流体室から前記高温流体を導出するための高温流体導出流路と、各低温流体室に前記低温流体を導入するための低温流体導入流路と、各低温流体室から前記低温流体を導出するための低温流体導出流路と、がそれぞれ前部側エンドプレート及び各コアプレートを積層方向に貫通するように形成され、これらの各流路をそれぞれ前記前部側エンドプレートに突設した一対の循環パイプに連通させてなる積層式熱交換器であって、
前記高温流体導入流路内に整流体が設けられ、
前記整流体は、少なくとも一端が開口形成された筒状体であり、前記高温流体室に対応する側壁部に切欠孔が形成され、前記一端から流入した前記高温流体が前記側壁部で囲繞された内部空間を流れるとともに前記切欠孔から流出して前記高温流体室に分配されるように構成されており、前記側壁部が前記コアプレートと非接触な状態で設けられていることを特徴とする積層式熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の積層式熱交換器において、
前記高温流体室に対応する前記側壁部には、その外周に沿って凸部が形成されていることを特徴とする積層式熱交換器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の積層式熱交換器において、
前記切欠孔は、前記側壁部の外周に沿って長穴状に形成されていることを特徴とする積層式熱交換器。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の積層式熱交換器において、
前記切欠孔は、前記側壁部の外周に沿ってノズル状に形成されていることを特徴とする積層式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポート接続部付近における熱応力の発生を十分に抑制するための積層式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層式熱交換器１５０は、図５，図６に示すように、前後のエンドプレート１５１，１５２間に複数のコアプレート１５３ａ，１５３ｂの組（コア）が積層され、その外周フランジ部同士をロウ付けすることで、エンドプレート１５１，１５２及びコアプレート１５３ａ，１５３ｂで囲われた内部に、高温流体（例えば、高温ガス）が流れる高温流体室と、低温流体（例えば、冷却水等の冷却媒体）が流れる低温流体室と、が交互に積層配置されている。また、各高温流体室に高温流体を導入するための高温流体導入流路１５４と、各高温流体室から高温流体を導出するための高温流体導出流路１５５と、各低温流体室に低温流体を導入するための低温流体導入流路１５６と、各低温流体室から低温流体を導出するための低温流体導出流路１５７と、がそれぞれ前部側エンドプレート１５１及び各コアプレート１５３ａ，１５３ｂを積層方向に貫通するように形成されている。そして、これらの各流路１５４，１５５及び１５６，１５７をそれぞれ前部側エンドプレート１５１に突設した一対の循環パイプ１５８ａ，１５８ｂ及び１５９ａ，１５９ｂに連通させている。また、一組のコアプレート１５３ａ，１５３ｂ間には、通常、熱交換効率を向上させるためのフィン１６０が介層されている。
【０００３】
かかる積層式熱交換器１５０は、エンドプレート１５１，１５２及びコアプレート１５３ａ，１５３ｂの壁面を介して高温流体と低温流体との間で相互に熱交換を行わせることにより、高温流体を冷却するものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１２２３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の積層式熱交換器１５０の場合、高温流体導入流路１５４内において高温流体が各高温流体室に導入される入口部付近では、一対のコアプレート１５３ａ，１５３ｂのポート接続部Ｋが高温流体によって直接加熱されるため、大きく熱膨張する。しかし、ポート接続部Ｋの下流側領域、すなわち積層式熱交換器１５０の中心領域Ｍでは、低温流体室を流れる低温流体によってコアプレート１５３ａ，１５３ｂが冷却されるため、熱膨張量が少ない（図６参照）。その結果、両者の間に熱膨張差が生じて熱応力が発生し、入口部付近の耐久性が著しく低下する。
【０００５】
なお、かかる問題の対策として、ポート接続部Ｋ付近における低温流体の流量を増大させて強制冷却し、ポート接続部Ｋ付近の温度を低下させる技術がある。しかし、かかる対策を講じたとしても、ポート接続部Ｋ付近は、構造上、高温流体により加熱されやすく、冷却不足を十分に解消することが困難である。その結果、ポート接続部Ｋ付近には、不可避的に熱応力が生じてしまい、熱応力の発生を十分に抑制できなかった。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポート接続部近付における熱応力の発生を十分に抑制するための積層式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】
上記課題を解決するために、本発明は、前後のエンドプレート間に複数のコアプレートの組が積層され、その外周フランジ部同士をロウ付けすることで、エンドプレート及びコアプレートで囲われた内部に高温流体が流れる高温流体室と、低温流体が流れる低温流体室と、が交互に積層配置されており、各高温流体室に前記高温流体を導入するための高温流体導入流路と、各高温流体室から前記高温流体を導出するための高温流体導出流路と、各低温流体室に前記低温流体を導入するための低温流体導入流路と、各低温流体室から前記低温流体を導出するための低温流体導出流路と、がそれぞれ前部側エンドプレート及び各コアプレートを積層方向に貫通するように形成され、これらの各流路をそれぞれ前記前部側エンドプレートに突設した一対の循環パイプに連通させてなる積層式熱交換器であって、前記高温流体導入流路内に整流体が設けられ、前記整流体は、前記積層方向の側壁部断面が略円弧状であり、前記高温流体室に対応する前記側壁部に切欠孔が形成され、前記高温流体が前記切欠孔を介して前記高温流体室に分配されるように構成されており、前記側壁部が前記コアプレートと非接触な状態で設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前後のエンドプレート間に複数のコアプレートの組が積層され、その外周フランジ部同士をロウ付けすることで、エンドプレート及びコアプレートで囲われた内部に高温流体が流れる高温流体室と、低温流体が流れる低温流体室と、が交互に積層配置されており、各高温流体室に前記高温流体を導入するための高温流体導入流路と、各高温流体室から前記高温流体を導出するための高温流体導出流路と、各低温流体室に前記低温流体を導入するための低温流体導入流路と、各低温流体室から前記低温流体を導出するための低温流体導出流路と、がそれぞれ前部側エンドプレート及び各コアプレートを積層方向に貫通するように形成され、これらの各流路をそれぞれ前記前部側エンドプレートに突設した一対の循環パイプに連通させてなる積層式熱交換器であって、前記高温流体導入流路内に整流体が設けられ、前記整流体は、少なくとも一端が開口形成された筒状体であり、前記高温流体室に対応する側壁部に切欠孔が形成され、前記一端から流入した前記高温流体が前記側壁部で囲繞された内部空間を流れるとともに前記切欠孔から流出して前記高温流体室に分配されるように構成されており、前記側壁部が前記コアプレートと非接触な状態で設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の積層式熱交換器において、前記高温流体室に対応する前記側壁部には、その外周に沿って凸部が形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の積層式熱交換器において、前記切欠孔は、前記側壁部の外周に沿って長穴状若しくはノズル状に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、積層式熱交換器において、ポート接続部付近における熱応力の発生を十分に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１〜図４を参照しながら、本発明の各実施形態について説明する。  
図１Ａは本発明の一実施形態における積層式熱交換器８０を示す分解斜視図、図１Ｂは図１Ａの整流体２００の拡大図、図２は整流体２００の他の一例を示す拡大図、図３は本発明の主要部における高温流体の流れを示す説明図、図４は他の実施形態の主要部を示す拡大断面図である。なお、各図に示す整流体は必ずしも同一のものではないが説明の便宜上同一の符号を付すこととし、本発明の主要部を中心に説明する。
【００１３】
図１〜図４に示す積層式熱交換器８０は、いずれも図５，６に示した従来の積層式熱交換器１５０と同様の構成を有し、前後のエンドプレート８１，８２間に複数のコアプレート８３ａ，８３ｂの組（コア）が積層され、その外周フランジ部同士をロウ付けすることで、エンドプレート８１，８２及びコアプレート８３ａ，８３ｂで囲われた内部に高温流体室と低温流体室とが交互に積層配置されている。この積層式熱交換器８０にあっては、高温流体導入流路８４と、高温流体導出流路８５と、低温流体導入流路８６と、低温流体導出流路８７とが、それぞれ前部側エンドプレート８１及び各コアプレート８３ａ，８３ｂを積層方向に貫通するように形成されている。そして、これらの各流路８４，８５及び８６，８７をそれぞれ前部側エンドプレート８１に突設した一対の循環パイプ８８ａ，８８ｂ及び８９ａ，８９ｂに連通させており、一組のコアプレート８３ａ，８３ｂ間にはフィン９０が介層されている。但し、本発明においては、高温流体導入流路８４内に整流体２００を設けている点で、前述した積層式熱交換器１５０の構成と異なる。
【００１４】
同図に示す整流体２００は、いずれも各高温流体室に対応する側壁部に切欠孔２００ａが形成されており、該切欠孔２００ａを介して高温流体を各高温流体室に分配するように構成されている。これらの整流体２００は、高温流体導入流路８４内に設けられ、その側壁部がコアプレート８３ａ，８３ｂと非接触な状態で設けられている。
【００１５】
図１Ａ，図１Ｂに示す整流体２００は、積層方向の側壁部断面が略円弧状であり、その側壁部には外周に沿って凸部２０１及び凹部２０２が形成されている。凸部２０１及び凹部２０２は、積層方向に交互に形成され、凸部２０１は高温流体室に対応するように形成され、他方、凹部２０２は低温流体室に対応するように形成されている。なお、前述した切欠孔２００ａは、凸部２０１に設けられている。
【００１６】
高温流体導入流路８４内に配置された整流体２００は、側壁部の円弧外面が積層式熱交換器８０の略中心側若しくは長手方向を向くように位置決め固定されている。なお、同図に示す整流体２００は、一端が開口し他端が閉塞した筒状体を縦方向に半カットしたものであるが、例えば、所定のプレートをプレス加工して断面略円弧状に成形したものであってもよい。また、断面略円弧状には、断面半円状（図１Ａ，図１Ｂの場合）のみならず、例えば、断面Ｃ字状や断面扇形等の他の形状を含むものとする。
【００１７】
かかる構成とした場合には、断面円形状の筒状体とした場合（例えば、図２〜図４参照）よりも整流体２００の表面積が小さくなり、積層式熱交換器１５０の軽量化及び低コスト化に資するとともに、整流体２００の側壁部に生じる熱応力を緩和することもできる。また、同図に示す整流体２００には、他端側（同図の場合には下側）に底部が形成されており、この底部を下にして整流体２００を後部側エンドプレート８２に載置すれば、不安定な断面円弧状の整流体２００であってもこれを高温流体導入流路８４内に安定した状態で設置できる。これにより、整流体２００の側壁部は、コアプレート８３ａ，８３ｂと非接触な状態で維持される。
【００１８】
一方、図２〜図４に示す整流体２００は、図１Ｂに示した整流体２００と異なり、少なくとも一端が開口形成された筒状体であり、高温流体室に対応する側壁部に切欠孔２００ａが形成され、一端から流入した高温流体が側壁部で囲繞された内部空間を流れるとともに、切欠孔２００ａから流出して各高温流体室に分配されるように構成されている。なお、図２に示す整流体２００では、両端（同図の場合には上端及び下端の双方）が共に開口形成され、図３及び図４に示す整流体２００では、一端（同図の場合には上端）のみが開口形成され、他端は閉塞している。図２〜図４において、開口形成された上端は、高温流体導入流路８４の導入口側に向けて漸次拡径するとともに、その先端外周が循環パイプ８８ａに接触するように構成されている。そのため、高温流体導入流路８４に流入する高温流体は、ほぼ全て整流体２００の内部空間に導入される。整流体２００は、高温流体導入流路８４内に位置決め固定されているため位置ズレが生じにくく、側壁部がコアプレート８３ａ，８３ｂと非接触な状態で維持される。なお、図２においては、他端側（同図の場合には開口形成された下端）も漸次拡径しており、整流体２００を後部側エンドプレート８２に安定した状態で載置できる。
【００１９】
凸部２０１には、長穴状若しくはノズル状の切欠孔２００ａ，３００ａが形成されており、切欠孔２００ａは、外周方向に沿って連続的に切り欠き成形したものであり（図２、図３及び図４（ａ）参照）、切欠孔３００ａは、外周方向に沿って間隔を隔てて不連続的に切り欠き成形したものである（図４（ｂ）参照）。
【００２０】
切欠孔２００ａは、図２の場合には凸部２０１の半周域にのみ形成され、高温流体が特定方向、すなわち積層式熱交換器８０の中心方向に集中して流出するように構成されている。他方、図３及び図４の場合には、切欠孔２００ａは、凸部２０１のほぼ全周域に亘って形成され、高温流体がほぼ全ての方向に分散して流出するように構成されている。但し、本発明において、切欠孔の形状、大きさ、個数、及び形成領域等は適宜設計することとし、各種の形態を組み合わせてもよい。
【００２１】
以上の構成によれば、高温流体導入流路８４内において、整流体２００の開口端から内部に流入した高温流体は、整流体２００の凸部２０１に形成された切欠孔２００ａ，３００ａから噴出され、各高温流体室に分配導入される（図３参照）。さらに整流体２００には、低温流体室に対応する側壁部に凹部２０２が形成されており、この凹部２０２は一対のコアプレート８３ａ，８３ｂのポート接続部Ｋに対応している。そのため、高温流体が各高温流体室に導入される入口部付近では、高温流体がポート接続部Ｋに接触することなく各コアに分配されることとなり、ポート接続部Ｋは高温流体により直接加熱されない。これにより、ポート接続部Ｋ付近における熱応力の発生を十分に抑制できる。
【００２２】
ところで、図３に示す整流体２００は、他端側（同図の場合には下側）を後部側エンドプレート８２に載置するとともに、一端側（同図の場合には上側）を循環パイプ８８ａ内に固定するようにして高温流体導入流路８４内に取り付けられている。しかし、本発明は、かかる形態に限定されるものではなく、例えば図４に示すように、整流体２００の一端側を断面Ｌ字状に折り曲げて装着部２００ｂを設けておき、この装着部２００ｂを介して整流体２００を循環パイプ８８ａから吊り下げ、その他端側の底部を後部側エンドプレート８２から離間した状態で取り付けることとしてもよい。かかる場合には、整流体２００と後部側エンドプレート８２との間に生じる熱応力も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】積層式熱交換器を示す分解斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの整流体を示す拡大図である。
【図２】整流体の他の一例を示す拡大図である。
【図３】積層式熱交換器の主要部における高温流体の流れを示す説明図である。
【図４】積層式熱交換器の主要部を示す拡大断面図であり、（ａ）は切欠孔が長穴状、（ｂ）は切欠孔が長穴状若しくはノズル状の形態を示す。
【図５】従来の積層式熱交換器を示す分解斜視図である。
【図６】従来の積層式熱交換器の主要部における高温流体の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
８０  積層式熱交換器
２００  整流体
２００ａ，３００ａ  切欠孔
２０１  凸部
２０２  凹部
Ｋ  ポート接続部
【図１Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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