(57)【要約】【課題】熱交換時のバーンアウトの発生を防ぐことにより伝熱性能の低下を抑制する熱交換器を提供することを目的とする。【解決手段】プレート式の熱交換器１００の熱媒体流路１８ｆは、第一熱媒体流路部１８ｆ１と第一熱媒体流路部１８ｆ１に対して流通方向を変える第二熱媒体流路部１８ｆ２とを有し、冷媒流路１７ｆは、第一熱媒体流路部１８ｆ１と熱交換可能な第二冷媒流路部１７ｆ２と第二熱媒体流路部１８ｆ２と熱交換可能な第一冷媒流路部１７ｆ１とを有する。熱媒体流入口１８ｃは、第二冷媒流路部１７ｆ２における上流側に対応した位置に配置され、冷媒流出口１７ｄは、第一熱媒体流路部１８ｆ１における下流側に対応した位置に配置される。第二冷媒流路部１７ｆ２での冷媒は、第一熱媒体流路部１８ｆ１の上流側と熱交換を行う上流領域Ｄ１から下流側と熱交換を行う下流領域Ｄ２に向かって流通する。【選択図】図４
2012107803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体と被加熱流体とを熱交換させる熱交換器であって、
被加熱流体流入口及び被加熱流体流出口を有し、被加熱流体が流通する被加熱流体流路と、
熱媒体流入口及び熱媒体流出口を有し、熱媒体が流通し、前記被加熱流体流路と熱交換可能に設けられる熱媒体流路とを備え、
前記熱媒体流路は、前記熱媒体流入口に連通する第一熱媒体流路部と、前記第一熱媒体流路部に対して流通方向を変えて連通し且つ前記熱媒体流出口に連通する第二熱媒体流路部とを有し、
前記被加熱流体流路は、前記被加熱流体流出口に連通し且つ前記第一熱媒体流路部と熱交換可能な第二被加熱流体流路部と、第二被加熱流体流路部及び前記被加熱流体流入口に連通し且つ前記第二熱媒体流路部と熱交換可能な第一被加熱流体流路部とを有し、
前記熱媒体流入口は、前記第二被加熱流体流路部における上流側に対応した位置に設けられ、
前記被加熱流体流出口は、前記第一熱媒体流路部における下流側に対応した位置に設けられ、
前記第二被加熱流体流路部では、被加熱流体は、前記第一熱媒体流路部における上流側の熱媒体と熱交換を行う前記第二被加熱流体流路部の第一領域から前記第一熱媒体流路部における下流側の熱媒体と熱交換を行う前記第二被加熱流体流路部の第二領域に向かって流通する、熱交換器。
【請求項２】
前記被加熱流体流路の前記第二被加熱流体流路部における被加熱流体の流通方向は、前記熱媒体流路の前記第一熱媒体流路部における熱媒体の流通方向と並行し、
前記被加熱流体流路の前記第一被加熱流体流路部における被加熱流体の流通方向は、前記熱媒体流路の前記第二熱媒体流路部における熱媒体の流通方向と並行する請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記被加熱流体流路の前記第一被加熱流体流路部は、第三被加熱流体流路部及び第四被加熱流体流路部を有し、
前記第四被加熱流体流路部は、前記第二被加熱流体流路部に対して流通方向を変えて連通し、
前記第三被加熱流体流路部は、前記第四被加熱流体流路部に対して流通方向を変えて連通し且つ前記被加熱流体流入口に連通し、
前記熱媒体流路の前記第二熱媒体流路部は、第三熱媒体流路部及び第四熱媒体流路部を有し、
前記第三熱媒体流路部は、前記第一熱媒体流路部に対して流通方向を変えて連通し、
前記第四熱媒体流路部は、前記第三熱媒体流路部に対して流通方向を変えて連通し且つ前記熱媒体流出口に連通する請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記被加熱流体流路の前記被加熱流体流入口は、前記熱媒体流路の前記第二熱媒体流路部における下流側に対応した位置に設けられる請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記熱媒体流路に隔壁部をさらに備え、
前記熱媒体流路の前記第一熱媒体流路部及び前記第二熱媒体流路部は、隔壁部を挟んで隣接しており、
前記隔壁部は、前記被加熱流体流路で熱媒体との熱交換によって液体状態から気液混合状態となった被加熱流体が形成する混合領域と、前記被加熱流体流路で液体状態の被加熱流体が形成する液相領域との境界に隣接する位置に、設けられる請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記被加熱流体流路及び前記熱媒体流路は、交互に積層状に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体同士を熱交換させる熱交換器として、例えば、特許文献１には、プレート式蒸発器が記載されている。このプレート式蒸発器は、積層された複数のプレートを有しており、複数のプレート同士の間に形成される空間に、冷媒を流通させる冷媒通路又は冷却水を流通させる冷却水通路を形成している。さらに、冷媒通路を形成する空間及び冷却水通路を形成する空間は、プレートを挟んで隣り合うように交互に配置されている。
【０００３】
上記プレート式蒸発器は、各空間内の冷媒通路及び冷却水通路のそれぞれに熱交換させる冷媒及び冷却水を流通させ、プレートを挟んで隣り合う冷媒通路の冷媒及び冷却水通路の冷却水を熱交換させる。そして、この熱交換の過程では、冷媒通路を流通する冷媒が、プレートを挟んで隣り合う冷却水通路を流通する冷却水から熱を奪って蒸発する。なお、空間内の冷媒通路及び冷却水通路は、プレート上を台形に広がった後収束する台形流を形成する流路となっており、さらに、プレートを挟んで隣り合う通路を流れる冷媒の流通方向と冷却水の流通方向とは対向している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９９５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のプレート式蒸発器では、冷却水通路に流入した冷却水は、まず冷媒通路における下流側の冷媒と熱交換を行うが、冷媒通路における下流側の冷媒は既に冷却水と熱交換を行っているため、その温度を上昇させて一部を蒸発させ、気液混合状態となっている。特に、冷却水通路に流入した直後の冷却水が熱交換を行う気液混合状態の冷媒は、気液混合状態の冷媒の下流側の冷媒であるため蒸気冷媒の混入率が高くなっており、その限界熱流束が低い。そして、冷却水通路に流入した直後の温度が高い冷却水が、蒸気冷媒の混入率が高い気液混合状態の冷媒と熱交換を行うと、冷却水と冷媒と間の伝熱面付近における熱流束が限界熱流束を超えてしまい、伝熱面付近において冷媒にバーンアウトが発生する可能性が高い。さらに、バーンアウトが発生すると、冷却水との伝熱面となるプレートの表面が冷媒の蒸気膜によって覆われてしまうため、冷媒と冷却水との間の伝熱性能が大幅に低下するという問題がある。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、熱交換時の伝熱面におけるバーンアウトの発生を防ぐことにより、伝熱性能の低下の抑制を図る熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明に係る熱交換器は、熱媒体と被加熱流体とを熱交換させる熱交換器であって、被加熱流体流入口及び被加熱流体流出口を有し、被加熱流体が流通する被加熱流体流路と、熱媒体流入口及び熱媒体流出口を有し、熱媒体が流通し、被加熱流体流路と熱交換可能に設けられる熱媒体流路とを備え、熱媒体流路は、熱媒体流入口に連通する第一熱媒体流路部と、第一熱媒体流路部に対して流通方向を変えて連通し且つ熱媒体流出口に連通する第二熱媒体流路部とを有し、被加熱流体流路は、被加熱流体流出口に連通し且つ第一熱媒体流路部と熱交換可能な第二被加熱流体流路部と、第二被加熱流体流路部及び被加熱流体流入口に連通し且つ第二熱媒体流路部と熱交換可能な第一被加熱流体流路部とを有し、熱媒体流入口は、第二被加熱流体流路部における上流側に対応した位置に設けられ、被加熱流体流出口は、第一熱媒体流路部における下流側に対応した位置に設けられ、第二被加熱流体流路部では、被加熱流体は、第一熱媒体流路部における上流側の熱媒体と熱交換を行う第二被加熱流体流路部の第一領域から第一熱媒体流路部における下流側の熱媒体と熱交換を行う第二被加熱流体流路部の第二領域に向かって流通する。
【０００８】
被加熱流体流路の第二被加熱流体流路部における被加熱流体の流通方向は、熱媒体流路の第一熱媒体流路部における熱媒体の流通方向と並行し、被加熱流体流路の第一被加熱流体流路部における被加熱流体の流通方向は、熱媒体流路の第二熱媒体流路部における熱媒体の流通方向と並行してもよい。
被加熱流体流路の第一被加熱流体流路部は、第三被加熱流体流路部及び第四被加熱流体流路部を有し、第四被加熱流体流路部は、第二被加熱流体流路部に対して流通方向を変えて連通し、第三被加熱流体流路部は、第四被加熱流体流路部に対して流通方向を変えて連通し且つ被加熱流体流入口に連通し、熱媒体流路の第二熱媒体流路部は、第三熱媒体流路部及び第四熱媒体流路部を有し、第三熱媒体流路部は、第一熱媒体流路部に対して流通方向を変えて連通し、第四熱媒体流路部は、第三熱媒体流路部に対して流通方向を変えて連通し且つ熱媒体流出口に連通してもよい。
一方、被加熱流体流路の被加熱流体流入口は、熱媒体流路の第二熱媒体流路部における下流側に対応した位置に設けられてもよい。
【０００９】
上記熱交換器は、熱媒体流路に隔壁部をさらに備え、熱媒体流路の第一熱媒体流路部及び第二熱媒体流路部は、隔壁部を挟んで隣接しており、隔壁部は、被加熱流体流路で熱媒体との熱交換によって液体状態から気液混合状態となった被加熱流体が形成する混合領域と、被加熱流体流路で液体状態の被加熱流体が形成する液相領域との境界に隣接する位置に、設けられてもよい。
また、被加熱流体流路及び熱媒体流路は、交互に積層状に配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る熱交換器によれば、熱交換時のバーンアウトの発生を防ぐことにより、伝熱性能の低下を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る熱交換器を備えるランキンサイクルの構成を示す模式図である。
【図２】図１の熱交換器の構成を示す断面側面図である。
【図３】図２の熱交換ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図４】図３の熱交換ユニットの冷媒用プレート及び熱媒体用プレートの構成を示す模式平面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る熱交換器の冷媒用プレート及び熱媒体用プレートの構成を示す模式平面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る熱交換器の冷媒用プレート及び熱媒体用プレートの構成を示す模式平面図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る熱交換器の冷媒用プレート及び熱媒体用プレートの構成を示す模式平面図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る熱交換器の冷媒用プレート及び熱媒体用プレートの構成を示す模式平面図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係る熱交換器の冷媒用プレート及び熱媒体用プレートの構成を示す模式平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係る熱交換器の冷媒用プレート及び熱媒体用プレートの構成を示す模式平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態８に係る熱交換器の冷媒用プレート及び熱媒体用プレートの構成を示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１〜４を用いて、この発明の実施の形態１に係る熱交換器１００及び熱交換器１００を含むランキンサイクル１の構成を説明する。なお、以下の実施形態において、内燃機関すなわちエンジンを搭載する車両に搭載されたランキンサイクル１に熱交換器１００を設けた場合の例について説明する。
図１を参照すると、エンジン１０を備える図示しない車両は、ランキンサイクル１を備えている。
ランキンサイクル１は、ポンプ２、熱交換器１００、過熱器３、膨張機４、コンデンサ６、及び内部熱交換器７によって構成されており、ランキンサイクル１には、フロン等の冷媒が流通するようになっている。ここで、冷媒は被加熱流体を構成している。
【００１３】
ポンプ２は、本実施の形態１では液体を圧送するものとし、ポンプ２における液体の圧送機構は、シャフト２ａ及び４ａを介して膨張機４と連結されている。
さらに、ポンプ２の吐出側となる下流側には熱交換器１００が設けられている。
【００１４】
熱交換器１００は、ポンプ２に経路８ａ及び８ｂを介して連通しており、その内部にはポンプ２により圧送された液体状態の冷媒が流入するようになっている。また、熱交換器１００の内部には、エンジン１０の冷却水が流通するようになっている。なお、冷却水の代わりに不凍液を使用してもよい。冷却水は、エンジン１０から図示しないポンプによって圧送され、冷却水経路１０ａを経由して熱交換器１００に流入する。さらに、冷却水は、熱交換器１００の内部を流通した後、熱交換器１００から流出し、冷却水経路１０ｂを経由してエンジン１０に戻される。そして、エンジン１０の廃熱を含んだ熱媒体である冷却水は、熱交換器１００の内部において、冷媒と熱交換を行う。すなわち、熱交換器１００の内部において、液体状態の冷媒は、高温の冷却水と熱交換することにより加熱されてその一部が蒸発し気液混合状態となる。なお、熱交換器１００の詳細な構成は、後述する。
【００１５】
さらに、熱交換器１００の下流側には過熱器３が設けられており、過熱器３は、熱交換器１００における冷媒の出口に経路８ｃを介して連通している。過熱器３の内部では、ヒータ、又は、エンジン１０の排気ガスを流通させた配管等からなる高温熱源３ａと、経路８ｃから供給される冷媒が流通する経路３ｂとが設けられている。経路３ｂを流通する冷媒は、高温熱源３ａと熱交換を行い、それによって加熱されて高温高圧の過熱蒸気となる。なお、本実施の形態１では、過熱器３は高温熱源３ａとして内部に電気式のヒータを備えるものとする。
【００１６】
また、過熱器３の下流側には膨張機４が設けられており、膨張機４は、過熱器３における冷媒の出口に経路８ｄを介して連通している。膨張機４は、過熱器３において加熱された高温高圧の冷媒を膨張させることによって図示しないタービン等の回転体を回転させ、回転駆動力として仕事を得る流体機器である。膨張機４の回転体のシャフト４ａには電動機としても作動可能な発電機５が接続されており、膨張機４の発生させる回転駆動力がシャフト４ａを介して伝達されることによって発電機５が作動されて発電し、発電した電力が図示しない車両のバッテリに充電される。さらに、膨張機４の回転体のシャフト４ａは、発電機５及びシャフト２ａを順次介してポンプ２の圧送機構と連結されており、回転体の回転駆動力がポンプ２の圧送機構に伝達されるように構成されている。
【００１７】
また、膨張機４の下流側にはコンデンサ６が設けられている。コンデンサ６は、膨張機４に経路８ｅ及び８ｆを介して連通しており、その内部には膨張機４から流出した冷媒が流通する。コンデンサ６には、膨張機４によって膨張された後の高温低圧の冷媒が流入し、流入した冷媒は、コンデンサ６において外気と熱交換することにより冷却されて凝縮する。
さらに、コンデンサ６は、ポンプ２に経路８ｇを介して連通している。よって、コンデンサ６から流出した液体状態の冷媒は、ポンプ２によって吸入されて再び圧送され、ランキンサイクル１を循環する。
【００１８】
また、内部熱交換器７は、経路８ａ及び経路８ｂの間、すなわち、ポンプ２及び熱交換器１００の間となる位置に設けられており、内部に経路８ａ及び経路８ｂを連通する経路７ａを有している。また、内部熱交換器７は、経路８ｅ及び経路８ｆの間、すなわち、膨張機４及びコンデンサ６の間となる位置でも設けられており、経路８ｅ及び経路８ｆを連通する経路７ｂを有している。よって、内部熱交換器７は、経路７ａを流通する冷媒、すなわちポンプ２により圧送された後の熱交換器１００で加熱される前の低温の冷媒と、経路７ｂを流通する冷媒、すなわち過熱器３で加熱されて膨張機４で膨張された後であり且つコンデンサ６で冷却される前の高温の冷媒とを熱交換させる。このため、内部熱交換器７を通過することによって、熱交換器１００へ送られる冷媒はその温度を上昇させ、コンデンサ６へ送られる冷媒はその温度を降下させる。
【００１９】
次に、図２〜４を用いて、熱交換器１００の構成を説明する。
ここで、図１を除く各図面において、説明の便宜上、紙面上で下から上に向かう方向を上方と呼び、紙面上で上から下に向かう方向を下方と呼び、紙面上で右から左に向かう方向を左方と呼び、紙面上で左から右に向かう方向を右方と呼ぶ。そして、以下の実施の形態において、熱交換器１００は、紙面上の上方を重力方向の上方として、車両に搭載されるとして説明する。
図２を参照すると、熱交換器１００は、略直方体形状をした中空の本体１１を有している。本体１１の下部１１ａには、冷媒流入路１２が下方に突出して形成されており、本体１１の上部１１ｂには、冷媒流出路１３が上方に突出して形成されている。
冷媒流入路１２は、本体１１の右方側の右側部１１ｄ付近に設けられており、冷媒流出路１３は、本体１１の左方側の左側部１１ｃ付近に設けられている。よって、本体１１において、冷媒流入路１２と冷媒流出路１３とは、ほぼ対角の位置関係になっている。そして、冷媒流入路１２は、経路８ｂと連結されて、経路８ｂを本体１１の内部に連通し、冷媒流出路１３は、経路８ｃと連結されて、本体１１の内部を経路８ｃに連通する。
【００２０】
また、本体１１の右側部１１ｄには、熱媒体流入路１４及び熱媒体流出路１５が右方に突出して形成されている。熱媒体流出路１５は、熱媒体流入路１４より下方に設けられ、冷媒流入路１２に近接している。そして、熱媒体流入路１４は、冷却水経路１０ａと連結されて、冷却水経路１０ａを本体１１の内部に連通し、熱媒体流出路１５は、冷却水経路１０ｂと連結されて、本体１１の内部を冷却水経路１０ｂに連通する。
【００２１】
また、本体１１の内部には、複数のプレートを積層させて形成された熱交換ユニット１６が設けられている。
図３を参照すると、熱交換ユニット１６の構成が示されている。熱交換ユニット１６は、直方体状の形状を有しており、冷媒が流通する流路を形成するための冷媒用プレート１７と、冷却水が流通する流路を形成するための熱媒体用プレート１８と、端部プレート１９とによって構成されている。熱交換ユニット１６では、冷媒用プレート１７及び熱媒体用プレート１８は交互に積層されて積層体を形成し、この積層体の端部となるプレート（本実施の形態１では熱媒体用プレート１８）の上に端部プレート１９が被されている。よって、熱交換器１００（図２参照）は、プレート式の熱交換器である。
【００２２】
さらに、図４を参照すると、冷媒用プレート１７及び熱媒体用プレート１８が紙面上で横方向に並べて示されている。
冷媒用プレート１７は、矩形板状をした冷媒用プレート部１７ａと、冷媒用プレート部１７ａから突出する帯状をした冷媒用壁部１７ｂとを有している。そして、冷媒用プレート部１７ａは、熱伝達性の高い材料により形成されている。
また、冷媒用壁部１７ｂは、下方側の下部１７ｂ１、上方側の上部１７ｂ２、左方側の左側部１７ｂ３及び右方側の右側部１７ｂ４によって冷媒用プレート部１７ａの周囲を取り囲むようにして形成されている。冷媒用壁部１７ｂは、その下部１７ｂ１の右方側端部で一部が切り欠かれて下方に向かって開口する冷媒流入口１７ｃを形成し、上部１７ｂ２の左方側端部で一部が切り欠かれて上方に向かって開口する冷媒流出口１７ｄを形成している。
【００２３】
また、冷媒用プレート１７が熱交換ユニット１６（図３参照）として熱交換器１００の本体１１（図２参照）に設置された際、冷媒流入口１７ｃが冷媒流入路１２（図２参照）に連通し、冷媒流出口１７ｄが冷媒流出路１３（図２参照）に連通する。
そして、冷媒用プレート１７は、熱媒体用プレート１８と交互に積層されることによって、熱媒体用プレート１８との間に、下部の冷媒流入口１７ｃで開口し且つ上部の冷媒流出口１７ｄで開口する層状の冷媒流路１７ｆを形成する。
ここで、冷媒流路１７ｆ、冷媒流入口１７ｃ、及び冷媒流出口１７ｄはそれぞれ、被加熱流体流路、被加熱流体流入口、及び被加熱流体流出口を構成している。
【００２４】
また、熱媒体用プレート１８は、矩形板状をした熱媒体用プレート部１８ａと、熱媒体用プレート部１８ａから突出する帯状をした熱媒体用壁部１８ｂとを有している。そして、熱媒体用プレート部１８ａは、熱伝達性の高い材料により形成されている。
また、熱媒体用壁部１８ｂは、下方側の下部１８ｂ１、上方側の上部１８ｂ２及び左方側の左側部１８ｂ３によって熱媒体用プレート部１８ａの周囲をコの字状に取り囲むようにして形成されており、熱媒体用プレート部１８ａにおける右方側の右側部１８ａ４において開口している。
【００２５】
さらに、熱媒体用プレート１８は、熱媒体用プレート部１８ａ上において、熱媒体用壁部１８ｂの下部１８ｂ１と上部１８ｂ２との間に、直線状に延びる帯状をした隔壁部１８ｗを有している。隔壁部１８ｗは、熱媒体用プレート部１８ａの右側部１８ａ４から、この右側部１８ａ４に対向する熱媒体用壁部１８ｂの左側部１８ｂ３に向かって延び、熱媒体用壁部１８ｂの上部１８ｂ２と平行になっている。そして、隔壁部１８ｗは、熱媒体用壁部１８ｂの下部１８ｂ１より上部１８ｂ２に近い位置に形成されており、隔壁部１８ｗの左方側の端部１８ｗ１と熱媒体用壁部１８ｂの左側部１８ｂ３との間に間隙を形成している。なお、隔壁部１８ｗは、熱伝達性の低い材料により形成されている。
【００２６】
これにより、熱媒体用壁部１８ｂは、熱媒体用プレート部１８ａの右側部１８ａ４において、隔壁部１８ｗの上側で、隔壁部１８ｗと共に右方に向かって開口する熱媒体流入口１８ｃを形成し、隔壁部１８ｗの下側で、隔壁部１８ｗと共に右方に向かって開口する熱媒体流出口１８ｄを形成する。
また、熱媒体用プレート１８が熱交換ユニット１６（図３参照）として熱交換器１００の本体１１（図２参照）に設置された際、熱媒体流入口１８ｃが熱媒体流入路１４（図２参照）に連通し、熱媒体流出口１８ｄが熱媒体流出路１５（図２参照）に連通する。
【００２７】
そして、熱媒体用プレート１８は、冷媒用プレート１７又は端部プレート１９（図３参照）と交互に積層されることによって、冷媒用プレート１７又は端部プレート１９との間に、層状の熱媒体流路１８ｆを形成する。熱媒体流路１８ｆは、熱媒体用壁部１８ｂの上部１８ｂ２及び隔壁部１８ｗによって形成される第一熱媒体流路部１８ｆ１と、隔壁部１８ｗ及び熱媒体用壁部１８ｂの下部１８ｂ１によって形成される第二熱媒体流路部１８ｆ２とによって構成される略Ｕ字状の形状をした往復流路となり、熱媒体用プレート部１８ａの右側部１８ａ４において上方側の熱媒体流入口１８ｃで開口し且つ下方側の熱媒体流出口１８ｄで開口している。
【００２８】
また、冷媒用プレート１７の冷媒流路１７ｆは、熱媒体用プレート１８と交互に積層されたときに熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１と熱交換を行う領域によって形成される第二冷媒流路部１７ｆ２と、第二熱媒体流路部１８ｆ２と熱交換を行う領域によって形成される第一冷媒流路部１７ｆ１とによって形成されている。よって、第一冷媒流路部１７ｆ１と第二冷媒流路部１７ｆ２との流路部境界１７ｆ１２は、冷媒用プレート１７及び熱媒体用プレート１８が交互に積層されたとき、冷媒用プレート部１７ａ又は熱媒体用プレート部１８ａを間に挟んで隔壁部１８ｗと隣接しほぼ一致する位置となる。
ここで、第一冷媒流路部１７ｆ１及び第二冷媒流路部１７ｆ２はそれぞれ、第一被加熱流体流路部及び第二被加熱流体流路部を構成している。
【００２９】
次に、図１〜４を用いて、この発明の実施の形態１に係る熱交換器１００及び熱交換器１００を含むランキンサイクル１の動作を説明する。
図１を参照すると、エンジン１０が稼動されると、図示しないポンプによってエンジン１０から冷却水経路１０ａに、エンジン１０の冷却水が圧送され、冷却水は、冷却水経路１０ａ、熱交換器１００及び冷却水経路１０ｂを順次流通し、エンジン１０に戻る。この際、冷却水は、熱交換器１００において、ランキンサイクル１を流通する冷媒と熱交換を行い、冷媒の温度を上昇させると共に冷却水の温度を低下させて、エンジン１０に戻る。
【００３０】
また、エンジン１０が稼動され、冷却水の温度が所定の温度以上に上昇すると、ランキンサイクル１では、過熱器３の高温熱源３ａである電気式のヒータの電源が入れられ、さらに、発電機５が電動機として作動されてシャフト２ａ及び４ａを回転駆動し、それによってポンプ２が駆動される。
駆動されたポンプ２は、液体状態の冷媒を熱交換器１００に向かって圧送する。
ポンプ２によって圧送された液体状態の高圧低温の冷媒は、経路８ａ、内部熱交換器７、及び経路８ｂを順次通過して、熱交換器１００に流入する。熱交換器１００では、冷媒は、熱交換器１００を流通する冷却水と熱交換を行うことによって加熱されてその一部が蒸発し気液混合状態となる。
【００３１】
気液混合状態となった比較的温度が高い高圧の冷媒は、熱交換器１００を流出した後、経路８ｃを通過して、過熱器３に流入する。過熱器３では、冷媒は、高温熱源３ａと熱交換を行うことによってさらに加熱されて蒸発し、高温高圧の過熱蒸気となる。
過熱蒸気となった冷媒は、過熱器３を流出した後、経路８ｄを通過して、膨張機４に流入する。膨張機４では、高温高圧の過熱蒸気の状態である冷媒が膨張し、高圧状態から低圧状態になる際の冷媒の膨張エネルギーが回転エネルギー等に変換されて回収される。そして、冷媒は、高温低圧状態となり、膨張機４から排出される。また、膨張機４において変換・回収されるエネルギーは、膨張機４にシャフト４ａを介して接続された発電機５に駆動力として伝達される。このとき、電動機として作動していた発電機５は、発電機として作動し、伝達される駆動力を電力に変換して図示しない車両のバッテリに充電する。同時に、膨張機４からのシャフト４ａを介した駆動力がシャフト２ａを介してポンプ２に伝達され、ポンプ２が伝達される駆動力によって駆動されるようになる。
【００３２】
膨張機４から流出した高温低圧の冷媒は、経路８ｅ、内部熱交換器７、及び経路８ｆを通過して、コンデンサ６に流入する。コンデンサ６では、冷媒は、周囲の空気すなわち外気と熱交換を行うことによって冷却されて凝縮し、液体となる。液体となった冷媒は、経路８ｇを介してポンプ２に吸入され、ポンプ２によって再度圧送されて、ランキンサイクル１を循環する。
【００３３】
また、内部熱交換器７では、経路７ａを、ポンプ２によって圧送された後の熱交換器１００に流入する前の低温の冷媒が流通し、経路７ｂを、過熱器３で加熱された後のコンデンサ６に流入する前の高温の冷媒が流通する。このため、内部熱交換器７では、経路７ａの低温の冷媒と経路７ｂの高温の冷媒とが熱交換を行い、経路７ａの低温の冷媒は、その温度を上昇させて内部熱交換器７から熱交換器１００に流出し、経路７ｂの高温の冷媒は、その温度を低下させて内部熱交換器７からコンデンサ６に流出する。
これにより、コンデンサ６での凝縮により放出されるべき高温の冷媒の熱エネルギーの一部が、熱交換器１００で加熱される低温の冷媒の昇温に利用されるため、ランキンサイクル１の熱効率が向上する。
【００３４】
次に、図２〜４を用いて、熱交換器１００における冷媒及び冷却水の流れを説明する。
図２を参照すると、熱交換器１００内には、経路８ｂを通って送られる冷媒が、下部の冷媒流入路１２から流入し、熱交換器１００内の熱交換ユニット１６を流通した後、上部の冷媒流出路１３から経路８ｃに流出する。
【００３５】
さらに、図４を参照すると、熱交換ユニット１６（図２及び図３参照）では、冷媒流入路１２（図２参照）から熱交換ユニット１６に流入する冷媒は、各冷媒用プレート１７の冷媒流入口１７ｃから冷媒流路１７ｆの第一冷媒流路部１７ｆ１に下方から上方に向かって流入する。第一冷媒流路部１７ｆ１に流入した冷媒は、全体的には冷媒流入口１７ｃから冷媒流出口１７ｄへ向かう黒塗り矢印の方向に流通する。具体的には、第一冷媒流路部１７ｆ１内に流入した冷媒は、冷媒用壁部１７ｂの上部１７ｂ２及び左側部１７ｂ３に向かって拡がるようにして流れて第一冷媒流路部１７ｆ１から第二冷媒流路部１７ｆ２に流入し、さらに、第二冷媒流路部１７ｆ２内を冷媒用壁部１７ｂの上部１７ｂ２及び左側部１７ｂ３に向かって冷媒流出口１７ｄに集結するようにして流れる。そして、集結した冷媒は、冷媒流出口１７ｄから冷媒流出路１３（図２参照）に下方から上方に向かって流出する。
【００３６】
また、図２に戻り、熱交換器１００では、冷却水経路１０ａを通って送られる冷却水が、右方上側の熱媒体流入路１４から流入し、熱交換器１００内の熱交換ユニット１６を流通した後、右方下側の熱媒体流出路１５から冷却水経路１０ｂに流出する。
【００３７】
さらに、図４を参照すると、熱交換ユニット１６（図２及び図３参照）では、熱媒体流入路１４（図２参照）から熱交換ユニット１６に流入する冷却水は、各熱媒体用プレート１８の熱媒体流入口１８ｃから熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１に右方から左方に向かって流入する。第一熱媒体流路部１８ｆ１に流入した冷却水は、第一熱媒体流路部１８ｆ１を熱媒体流入口１８ｃから熱媒体用壁部１８ｂの左側部１８ｂ３に向かう左方に向かって流通した後、その流通方向を変えて第二熱媒体流路部１８ｆ２に流入する。第二熱媒体流路部１８ｆ２に流入した冷却水は、第二熱媒体流路部１８ｆ２を熱媒体用壁部１８ｂの左側部１８ｂ３から熱媒体流出口１８ｄに向かう右方に向かって流通して、熱媒体流出口１８ｄから熱媒体流出路１５（図２参照）に左方から右方に向かって流出する。すなわち、熱媒体流路１８ｆに流入した冷却水は、流通途中で方向を１８０°変えつつ、第一熱媒体流路部１８ｆ１及び第二熱媒体流路部１８ｆ２を白抜き矢印の方向に向かって流通し、熱媒体流出口１８ｄから流出する。
【００３８】
そして、例えば、冷媒用プレート１７では、冷媒流入口１７ｃから冷媒流路１７ｆに、４０℃程度の液体状態の冷媒が流入し、熱媒体用プレート１８では、熱媒体流入口１８ｃから熱媒体流路１８ｆに、１００℃程度の冷却水が流入する。
このとき、冷媒用プレート１７の冷媒流路１７ｆの第一冷媒流路部１７ｆ１に流入した冷媒は、第一冷媒流路部１７ｆ１の上流側である冷媒流入口１７ｃ側において、隣接する熱媒体用プレート１８の熱媒体流路１８ｆの第二熱媒体流路部１８ｆ２の下流側を流通する冷却水と熱交換を行う。さらに、第一冷媒流路部１７ｆ１を流通する冷媒は、第一冷媒流路部１７ｆ１の下流側である冷媒用壁部１７ｂの左側部１７ｂ３側において、熱媒体流路１８ｆの第二熱媒体流路部１８ｆ２の上流側を流通する冷却水と熱交換を行う。よって、第一冷媒流路部１７ｆ１において、冷媒は、熱媒体流路１８ｆの第二熱媒体流路部１８ｆ２の冷却水の流通方向と対向する方向に流通しつつ、第二熱媒体流路部１８ｆ２の冷却水と熱交換を行う。
【００３９】
また、第一冷媒流路部１７ｆ１から第二冷媒流路部１７ｆ２に流入した冷媒は、第二冷媒流路部１７ｆ２の上流側である冷媒用壁部１７ｂの右側部１７ｂ４側の上流領域Ｄ１において、熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１の上流側の上流領域Ｅ１を流通する冷却水と熱交換を行う。さらに、第二冷媒流路部１７ｆ２を流通する冷媒は、第二冷媒流路部１７ｆ２の下流側である冷媒流出口１７ｄ側の下流領域Ｄ２において、熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１の下流側の下流領域Ｅ２を流通する冷却水と熱交換を行う。よって、第二冷媒流路部１７ｆ２において、冷媒は、第一熱媒体流路部１８ｆ１の冷却水の流通方向とほぼ並行する方向に流通しつつ、第一熱媒体流路部１８ｆ１の冷却水と熱交換を行う。換言すれば、第二冷媒流路部１７ｆ２において、冷媒は、第一熱媒体流路部１８ｆ１の上流領域Ｅ１と熱交換を行う上流領域Ｄ１から第一熱媒体流路部１８ｆ１の下流領域Ｅ２と熱交換を行う下流領域Ｄ２に向かって流通しつつ、第一熱媒体流路部１８ｆ１の冷却水と熱交換を行う。
ここで、第二冷媒流路部１７ｆ２の上流領域Ｄ１は第一領域を構成し、第二冷媒流路部１７ｆ２の下流領域Ｄ２は第二領域を構成している。
【００４０】
以上をまとめると、冷媒流路１７ｆを流通する冷媒は、第一冷媒流路部１７ｆ１において、熱媒体流路１８ｆの第二熱媒体流路部１８ｆ２の冷却水の流通方向と対向する方向に流通しつつ、熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１及び第二熱媒体流路部１８ｆ２を流通する過程で冷媒と熱交換を行うことにより温度を大きく低下させた冷却水と、熱交換を行う。また、第二冷媒流路部１７ｆ２において、冷媒は、第一熱媒体流路部１８ｆ１の冷却水の流通方向とほぼ並行する方向に流通しつつ、第一熱媒体流路部１８ｆ１の冷却水と熱交換を行う。そして、第二冷媒流路部１７ｆ２の冷媒は、上流領域Ｄ１では、第一熱媒体流路部１８ｆ１に流入した直後である上流領域Ｅ１の高温の冷却水と熱交換を行い、下流領域Ｄ２では、第一熱媒体流路部１８ｆ１を流通する過程で冷媒と熱交換を行うことにより温度を多少低下させた下流領域Ｅ２の冷却水と、熱交換を行う。
【００４１】
また、冷媒流路１７ｆの冷媒は、冷却水と熱交換をしつつ流通する過程でその一部を蒸発させ、液体状態の冷媒からなる液相Ａ、並びに、蒸気及び液体の混合状態である気液混合状態の冷媒からなる混合相Ｂを形成するようになる。そして、液相Ａ及び混合相Ｂは、紙面奥行き方向に延びる境界面ＡＢを境界としてそれぞれ層状に形成され、冷媒流入口１７ｃから冷媒流出口１７ｄに向かう方向に、液相Ａ、混合相Ｂの順序で形成されている。
このとき、冷媒流路１７ｆの第一冷媒流路部１７ｆ１では、液相Ａが主に形成され、第二冷媒流路部１７ｆ２では混合相Ｂが形成される。
そして、冷媒流出口１７ｄからは、第二冷媒流路部１７ｆ２の混合相Ｂの冷媒が流出し、その流出時における冷媒の温度は、７７℃程度になる。
【００４２】
一方、熱媒体流路１８ｆでは、熱媒体流入口１８ｃから第一熱媒体流路部１８ｆ１に冷却水が流入し、熱媒体流入口１８ｃから流入した直後の冷却水は、まず冷媒流路１７ｆの第二冷媒流路部１７ｆ２における上流領域Ｄ１の混合相Ｂの冷媒と熱交換を行う。さらに、冷却水は、第一熱媒体流路部１８ｆ１を流通する過程では第二冷媒流路部１７ｆ２の混合相Ｂの冷媒と熱交換を行い、下流側では第二冷媒流路部１７ｆ２の下流領域Ｄ２の混合相Ｂの冷媒と熱交換を行う。さらに、冷却水は、第一熱媒体流路部１８ｆ１から第二熱媒体流路部１８ｆ２に流入して、第二熱媒体流路部１８ｆ２を流通する過程において冷媒流路１７ｆの第一冷媒流路部１７ｆ１の液相Ａの冷媒と主に熱交換を行い、下流に流れるにしたがって第一冷媒流路部１７ｆ１における下流側から上流側の液相Ａの冷媒に対して順次熱交換を行う。よって、熱媒体流路１８ｆを流通する冷却水は、第一熱媒体流路部１８ｆ１において、混合相Ｂの冷媒に対して混合相Ｂの上流側から下流側へと順次熱交換を行って熱を放出してその温度を低下させ、その後、第二熱媒体流路部１８ｆ２において、主に液相Ａの冷媒に対して液相Ａの下流側から上流側へと順次熱交換を行って、さらに熱を放出してその温度を低下させ、熱媒体流出口１８ｄから流出する。この際、熱媒体流出口１８ｄからの流出時における冷却水の温度は、８０℃程度になる。
【００４３】
ここで、隔壁部１８ｗの上下方向の位置は、液相Ａと混合相Ｂとの境界面ＡＢ近傍に隣接する位置となるように設定されるのが好ましい。本実施の形態１での隔壁部１８ｗの上下方向の位置は、冷媒流路１７ｆの第二冷媒流路部１７ｆ２に混合相Ｂが含まれ、さらに、熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１に流入した直後の高温の冷却水が、最初に混合相Ｂの冷媒とのみ熱交換を行い、その後、混合相Ｂの冷媒と主に熱交換を行うように設定されている。このとき、混合相Ｂの冷媒は、７７℃程度と温度が高くなっているが、熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１に流入した直後の１００℃程度（１００℃〜９０℃）の高温の冷却水と熱交換を行うことによって、十分に昇温されることができる。それに対して、液相Ａの冷媒は、４０℃〜７７℃程度となり温度が低くなっているため、混合相Ｂの冷媒との熱交換により９０℃〜８０℃程度の温度に温度を低下させた冷却水に対して十分に熱交換を行うことができる。よって、冷却水は、熱媒体流路１８ｆの全領域で、隣接する冷媒流路１７ｆの冷媒との温度差を確保することができる。
このため、熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１を流通する冷却水は、冷媒流路１７ｆの混合相Ｂの冷媒と高効率で熱交換を行い、第二熱媒体流路部１８ｆ２を流通する冷却水は、冷媒流路１７ｆの液相Ａの冷媒と高効率で熱交換を行う。それにより、冷媒流出口１７ｄから流出する冷媒の温度が高くなる。
【００４４】
また、冷媒流路１７ｆにおいて、混合相Ｂの冷媒に含まれる蒸気は、冷媒流入口１７ｃから冷媒流出口１７ｄへ向かう冷媒の流れ及び上方に向かって作用する浮力によって、混合相Ｂにおける下流側の領域Ｂ１に向かって流れて集まる。このため、混合相Ｂの領域Ｂ１では、蒸気の冷媒の占める割合が高くなっている、すなわちボイド率が高くなっており、限界熱流束が低くなっている。このため、混合相Ｂの領域Ｂ１の冷媒と、例えば熱媒体流路１８ｆに流入した直後の温度が１００℃程度の冷却水のような高温の冷却水とを熱交換させると、冷却水から領域Ｂ１の冷媒への熱流束が限界熱流束を越え、領域Ｂ１の冷媒にバーンアウトが発生する。そして、バーンアウトが発生すると、冷媒と冷却水との間の伝熱面、すなわち、冷媒用プレート部１７ａの表面及び熱媒体用プレート部１８ａの冷媒流路１７ｆ側の表面において、領域Ｂ１に冷媒の蒸気膜が発生し、冷媒と冷却水との間の伝熱性能が大幅に低下する。
【００４５】
しかしながら、冷媒流路１７ｆの第二冷媒流路部１７ｆ２の混合相Ｂにおける上流側の冷媒は、第一熱媒体流路部１８ｆ１に流入した直後の高温の冷却水と熱交換を行って冷却水から冷媒への熱流束が高くなるが、冷媒のボイド率が低いため、バーンアウトを発生させにくい。さらに、第二冷媒流路部１７ｆ２の混合相Ｂにおける上流側の冷媒は、高温の冷却水に対して温度差が大きくなるため、冷却水から多くの熱を受熱してその温度を大きく上昇させることができる。
【００４６】
また、第二冷媒流路部１７ｆ２の混合相Ｂにおける下流側の領域Ｂ１の冷媒は、ボイド率が高くなるが、上流側における冷媒との熱交換により温度が多少低下した比較的低温の冷却水と熱交換を行うため、冷却水から冷媒への熱流束は低くなり、バーンアウトを発生させにくい。さらに、領域Ｂ１の冷媒は、熱交換を行う冷却水に対して温度が低く十分な温度差を確保しているので、冷却水から受熱してその温度を上昇させる。
よって、冷媒流路１７ｆの第二冷媒流路部１７ｆ２の混合相Ｂの冷媒は、その全体でバーンアウトの発生が低減し、そして、その温度を全体的に高く上昇させるため熱交換効率が高くなっている。
また、冷媒流路１７ｆの第一冷媒流路部１７ｆ１に混合相Ｂが含まれる場合でも、熱媒体流路１８ｆの第二熱媒体流路部１８ｆ２の冷却水は温度が低下しているため、この冷却水と混合相Ｂの冷媒とが熱交換を行っても両者間での熱流束が低いため、バーンアウトが発生しにくい。このため、隔壁部１８ｗの上下方向の位置は、隔壁部１８ｗが隣接する冷媒流路１７ｆの混合相Ｂ内の位置となるように設定してもよい。
【００４７】
以上説明したように、この発明に係る熱交換器１００は、冷却水と冷媒とを熱交換させる熱交換器である。熱交換器１００は、冷媒流入口１７ｃ及び冷媒流出口１７ｄを有し、冷媒が流通する冷媒流路１７ｆと、熱媒体流入口１８ｃ及び熱媒体流出口１８ｄを有し、冷却水が流通し、冷媒流路１７ｆと熱交換可能に設けられる熱媒体流路１８ｆとを備える。さらに、熱媒体流路１８ｆは、熱媒体流入口１８ｃに連通する第一熱媒体流路部１８ｆ１と、第一熱媒体流路部１８ｆ１に対して流通方向を変えて連通し且つ熱媒体流出口１８ｄに連通する第二熱媒体流路部１８ｆ２とを有し、冷媒流路１７ｆは、冷媒流出口１７ｄに連通し且つ第一熱媒体流路部１８ｆ１と熱交換可能な第二冷媒流路部１７ｆ２と、第二冷媒流路部１７ｆ２及び冷媒流入口１７ｃに連通し且つ第二熱媒体流路部１８ｆ２と熱交換可能な第一冷媒流路部１７ｆ１とを有する。熱媒体流入口１８ｃは、第二冷媒流路部１７ｆ２における上流側に対応した位置に設けられ、冷媒流出口１７ｄは、第一熱媒体流路部１８ｆ１における下流側に対応した位置に設けられる。第二冷媒流路部１７ｆ２では、冷媒は、第一熱媒体流路部１８ｆ１における上流側の冷却水と熱交換を行う第二冷媒流路部１７ｆ２の上流領域Ｄ１から第一熱媒体流路部１８ｆ１における下流側の冷却水と熱交換を行う第二冷媒流路部１７ｆ２の下流領域Ｄ２に向かって流通する。
【００４８】
なお、熱媒体流入口１８ｃが第二冷媒流路部１７ｆ２における上流側に対応した位置に設けられるとは、熱媒体流入口１８ｃが、熱媒体流入口１８ｃから熱媒体流路１８ｆに流入した直後の冷却水が第二冷媒流路部１７ｆ２における上流側の冷媒とのみ熱交換を行うことができる位置に配置されることである。また、冷媒流出口１７ｄが第一熱媒体流路部１８ｆ１における下流側に対応した位置に設けられるとは、冷媒流出口１７ｄが、冷媒流出口１７ｄから冷媒流路１７ｆを流出する直前の冷媒が第一熱媒体流路部１８ｆ１における下流側の冷却水とのみ熱交換を行うことができる位置に配置されることである。
【００４９】
上述から、冷媒流路１７ｆの第二冷媒流路部１７ｆ２の冷媒は、上流側から下流側に流れるに伴って、熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１の上流側から下流側の冷却水と順次熱交換を行う。すなわち、第二冷媒流路部１７ｆ２の冷媒と第一熱媒体流路部１８ｆ１の冷却水とは、略並行流れとなる。このため、冷媒流路１７ｆの第二冷媒流路部１７ｆ２の混合相Ｂの冷媒は、その上流側で熱媒体流路１８ｆの第一熱媒体流路部１８ｆ１の上流側の高温の冷却水と熱交換を行い、その下流側で第一熱媒体流路部１８ｆ１の下流側の温度を低下させた冷却水と熱交換を行う。
このとき、冷媒流路１７ｆにおいて冷媒流出口１７ｄに近い第二冷媒流路部１７ｆ２の下流側における混合相Ｂの領域Ｂ１では、冷媒のボイド率が高くなるが、熱交換を行う冷却水の温度が低下しているため、冷却水と冷媒との間における熱流束が低く抑えられて限界熱流束を超えることが抑制され、冷却水と冷媒との間の伝熱面における冷媒のバーンアウトの発生を防ぐことができる。一方、冷媒流路１７ｆの第二冷媒流路部１７ｆ２の上流側における混合相Ｂでは、冷媒は、領域Ｂ１に比べてボイド率が低くなる。このため、冷媒は、熱交換を行う冷却水の温度は高温であるがバーンアウトを起こしにくく、さらに、冷却水から熱を吸収して温度を大きく上昇させることができるため熱交換効率を向上させる。
従って、熱交換器１００は、冷却水と冷媒との間における伝熱性能の低下を抑制することが可能になるとともに、熱交換効率を向上させることが可能になる。
【００５０】
また、冷媒流路１７ｆの冷媒流入口１７ｃは、熱媒体流路１８ｆの第二熱媒体流路部１８ｆ２における下流側に対応した位置に設けられている。つまり、冷媒流路１７ｆの冷媒流入口１７ｃは、冷媒流入口１７ｃから流入した直後の冷媒が第二熱媒体流路部１８ｆ２における下流側の冷却水と熱交換するように設けられている。このとき、冷媒流入口１７ｃから流入した直後の第一冷媒流路部１７ｆ１の冷媒は、上流側から下流側に流れるに伴って、第二熱媒体流路部１８ｆ２の下流側から上流側の冷却水と順次熱交換を行う。すなわち、第一冷媒流路部１７ｆ１の冷媒と第二熱媒体流路部１８ｆ２の冷却水とは、略対向流となる。このため、第一冷媒流路部１７ｆ１の冷媒と第二熱媒体流路部１８ｆ２の冷却水との間では全体にわたり十分な温度差が確保されるため、熱交換器１００は、熱交換効率を向上させることができる。さらに、それによって、熱交換器１００は小型化を図ることが可能になる。
【００５１】
また、冷媒流路１７ｆ及び熱媒体流路１８ｆは、交互に積層状に配置されている。これによって、熱交換器１００の小型化を図ることができる。さらに、積層状に配置された冷媒流路１７ｆを形成する冷媒用プレート１７及び熱媒体流路１８ｆを形成する熱媒体用プレート１８の数量を変更することにより、熱交換器１００の熱交換能力の変更を容易に行うことができる。
【００５２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る熱交換器は、実施の形態１の熱交換器１００における冷媒用プレート１７の冷媒流路１７ｆ上及び熱媒体用プレート１８の熱媒体流路１８ｆ上に冷却フィンを追加したものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
図５を参照すると、冷媒用プレート２７は、実施の形態１における冷媒用プレート１７の冷媒用プレート部１７ａ上の第一冷媒流路部１７ｆ１及び第二冷媒流路部１７ｆ２に、複数の突出するリブによって形成される冷媒用冷却フィン２７ｇを設けたものである。
【００５４】
冷媒用冷却フィン２７ｇは、冷媒用壁部２７ｂの左側部２７ｂ３から右側部２７ｂ４に向かう左右方向に延びる複数の板状の冷媒用リブ２７ｇａ１を列状に配置してなる冷媒用第一リブ部２７ｇａと、冷媒用第一リブ部２７ｇａと同様に左右方向に延びる複数の板状の冷媒用リブ２７ｇｂ１を列状に配置してなる冷媒用第二リブ部２７ｇｂとが、互いに間隔をあけて上下方向に交互に配置されて形成されている。なお、冷媒用第一リブ部２７ｇａは、複数の冷媒用リブ２７ｇａ１が互いに間隔をあけて左右方向に一列に配置されて形成され、冷媒用第二リブ部２７ｇｂは、複数の冷媒用リブ２７ｇｂ１が互いに間隔をあけて左右方向に一列に配置されて形成されている。
【００５５】
さらに、冷媒用第一リブ部２７ｇａ及び冷媒用第二リブ部２７ｇｂは、冷媒用第一リブ部２７ｇａの冷媒用リブ２７ｇａ１同士の間隙の上方及び下方に、冷媒用第二リブ部２７ｇｂの冷媒用リブ２７ｇｂ１が位置するようにして、互いに平行に配置されている。すなわち、冷媒用冷却フィン２７ｇは、スタガード形のフィンを形成している。
また、冷媒用リブ２７ｇａ１及び冷媒用リブ２７ｇｂ１は、熱伝達性の高い材料から形成されており、冷媒用プレート部２７ａと同じ材料により一体に形成されてもよい。
【００５６】
このため、冷媒流路２７ｆでは、冷媒流入口２７ｃから流入した冷媒は、流路部境界２７ｆ１２を境界とする第一冷媒流路部２７ｆ１及び第二冷媒流路部２７ｆ２を順次通過するようにして、冷媒流出口２７ｄへ向かって上方に流れるが、上方への流れを遮る方向である左右方向に延びる冷媒用冷却フィン２７ｇの冷媒用リブ２７ｇａ１及び２７ｇｂ１に衝突し、その流れに乱れが与えられる。さらに、冷媒は、冷媒用リブ２７ｇａ１及び２７ｇｂ１によって乱れが与えられつつ冷媒用リブ２７ｇａ１及び２７ｇｂ１の間を通って上方及び左方に向かって流れ、全体的には冷媒流入口２７ｃから冷媒流出口２７ｄへ向かう黒塗り矢印の方向に向かって流れる。そして、冷媒流路２７ｆの冷媒は、冷媒流出口２７ｄから流出する。
【００５７】
このとき、冷媒流路２７ｆを流通する冷媒は、その流れに乱れが与えられることによって熱の伝達特性が向上するため、隣接する熱媒体用プレート２８の熱媒体流路２８ｆを流通する冷却水との間における熱伝達率が向上する。
さらに、冷媒流路２７ｆを流通する冷媒は、冷媒用冷却フィン２７ｇによって、冷媒用プレート２７との伝熱面積が増加するため、隣接する熱媒体用プレート２８の熱媒体流路２８ｆを流通する冷却水との間における熱伝達率が向上する。
【００５８】
また、熱媒体用プレート２８は、実施の形態１における熱媒体用プレート１８の熱媒体用プレート部１８ａ上の第一熱媒体流路部１８ｆ１及び第二熱媒体流路部１８ｆ２に、複数の突出するリブによって形成される熱媒体用冷却フィン２８ｇを設けたものである。なお、熱媒体用冷却フィン２８ｇは、冷媒用冷却フィン２７ｇと同様の構成を有し、スタガード形のフィンを形成している。また、隔壁部２８ｗは、実施の形態１の熱媒体用プレート１８における隔壁部１８ｗと同様にして設けられている。よって、熱媒体用冷却フィン２８ｇの各熱媒体用リブ２８ｇ１は、熱媒体流路２８ｆの第一熱媒体流路部２８ｆ１及び第二熱媒体流路部２８ｆ２の延びる方向とほぼ平行に延びる。
【００５９】
このため、熱媒体流路２８ｆでは、熱媒体流入口２８ｃから第一熱媒体流路部２８ｆ１に流入した冷媒は、各熱媒体用リブ２８ｇ１が第一熱媒体流路部１８ｆ１の延びる方向とほぼ平行に延びる熱媒体用冷却フィン２８ｇによって、その流れの方向が熱媒体用壁部２８ｂの左側部２８ｂ３に向かう白抜き矢印の方向に整流される。さらに、第一熱媒体流路部２８ｆ１を通過後その流通方向を変えて第二熱媒体流路部２８ｆ２に流入した冷媒は、各熱媒体用リブ２８ｇ１が第二熱媒体流路部２８ｆ２の延びる方向とほぼ平行に延びる熱媒体用冷却フィン２８ｇによって、その流れが第二熱媒体流路部２８ｆ２全体に分散され、その流れの方向が熱媒体流出口２８ｄに向かう白抜き矢印の方向に整流される。
【００６０】
また、熱媒体流路２８ｆを流通する冷却水の熱は、熱媒体用冷却フィン２８ｇを介して、熱媒体用冷却フィン２８ｇに隣接する熱媒体用プレート２８の熱媒体用プレート部２８ａ及び冷媒用プレート２７の冷媒用プレート部２７ａに伝達し、さらに隣接する冷媒用プレート２７の冷媒流路２７ｆの冷媒に伝達する。これにより、熱媒体流路２８ｆの冷却水は、伝熱面積が増加するため、隣接する冷媒用プレート２７の冷媒流路２７ｆを流通する冷媒との間における熱伝達率が向上する。
【００６１】
また、この発明の実施の形態２に係る熱交換器のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態２における熱交換器によれば、上記実施の形態１の熱交換器１００と同様な効果が得られる。
【００６２】
また、実施の形態２における熱交換器では、冷媒用プレート２７が、冷媒流入口２７ｃから冷媒流出口２７ｄへ向かって流れる冷媒を遮る方向に各冷媒用リブ２７ｇａ１及び２７ｇｂ１が延びるスタガード形の冷媒用冷却フィン２７ｇを、冷媒流路２７ｆに有している。これにより、冷媒の伝熱面積が増大し且つ冷媒用冷却フィン２７ｇとの衝突によって冷媒に乱流が発生するため、冷媒流路２７ｆを流通する冷媒と隣接する熱媒体用プレート２８の熱媒体流路２８ｆを流通する冷却水との間における熱伝達率を向上させることができる。
【００６３】
また、実施の形態２における熱交換器では、熱媒体用プレート２８が、熱媒体流路２８ｆの第一熱媒体流路部２８ｆ１及び第二熱媒体流路部２８ｆ２の延びる方向にほぼ平行な方向に各熱媒体用リブ２８ｇ１が延びるスタガード形の熱媒体用冷却フィン２８ｇを、熱媒体流路２８ｆに有している。これにより、第一熱媒体流路部２８ｆ１では、冷却水の伝熱面積が増大し、第二熱媒体流路部２８ｆ２では、冷却水が分散されて流通すると共に冷却水の伝熱面積が増大するため、第一熱媒体流路部２８ｆ１及び第二熱媒体流路部２８ｆ２を流通する冷却水と隣接する冷媒用プレート２７の冷媒流路２７ｆを流通する冷媒との間における熱伝達率を向上させることができる。
【００６４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る熱交換器は、実施の形態２の熱媒体用プレート２８において、スタガード形の熱媒体用冷却フィン２８ｇを、左右方向に延びる複数のリブによって形成されるストレート形のフィンとしたものである。
【００６５】
図６を参照すると、熱媒体用プレート３８は、実施の形態２の熱媒体用プレート２８と同様の構成を有しているが、熱媒体用冷却フィン２８ｇ及び隔壁部２８ｗを有さずに、熱媒体用壁部３８ｂの上部３８ｂ２と平行に左右方向に連続して延びる板状の熱媒体用リブ３８ｇ１を複数配置して形成された熱媒体用冷却フィン３８ｇを、熱媒体用プレート部３８ａの表面全体にわたって有している。また、熱媒体用リブ３８ｇ１のそれぞれは、熱媒体用プレート部３８ａの右側部３８ａ４に至る右端部３８ｇ１ｂから熱媒体用壁部３８ｂの左側部３８ｂ３に向かう方向に延び、右端部３８ｇ１ｂと反対側の左端部３８ｇ１ａが熱媒体用壁部３８ｂの左側部３８ｂ３との間に間隙を有している。さらに、熱媒体用リブ３８ｇ１のそれぞれは、互いに間隔をあけて上下方向に並べて配置され、互いに平行になっている。すなわち、熱媒体用冷却フィン３８ｇは、ストレート形のフィンを形成している。
なお、熱媒体用リブ３８ｇ１は、熱伝達性の高い材料から形成されており、熱媒体用プレート部３８ａと同じ材料により一体に形成されてもよい。
【００６６】
また、熱媒体用プレート３８の熱媒体流路３８ｆでは、熱媒体用冷却フィン３８ｇによって複数の熱媒体流路部３８ｆ１〜３８ｆ７が形成されており、熱媒体流路部３８ｆ１、３８ｆ２及び３８ｆ３が第一熱媒体流路部を構成し、熱媒体流路部３８ｆ４、３８ｆ５、３８ｆ６及び３８ｆ７が第二熱媒体流路部を構成している。さらに、第一熱媒体流路部３８ｆ３と第二熱媒体流路部３８ｆ４との間にある熱媒体用リブ３８ｇ１ｗの上下方向の位置は、実施の形態２の熱媒体用プレート２８における隔壁部２８ｗ、すなわち実施の形態１の熱媒体用プレート１８における隔壁部１８ｗと同様の位置となっている。
【００６７】
よって、熱媒体用プレート３８では、熱媒体流入口３８ｃ、すなわち、熱媒体流入口３８ｃ１、３８ｃ２及び３８ｃ３のそれぞれから第一熱媒体流路部３８ｆ１、３８ｆ２及び３８ｆ３に冷却水が流入する。流入した冷却水は、第一熱媒体流路部３８ｆ１、３８ｆ２及び３８ｆ３を流通した後、熱媒体用壁部３８ｂの左側部３８ｂ３に衝突して流通方向を変え、第二熱媒体流路部３８ｆ４、３８ｆ５、３８ｆ６及び３８ｆ７を流通する。第二熱媒体流路部３８ｆ４、３８ｆ５、３８ｆ６及び３８ｆ７の冷却水はそれぞれ、熱媒体流出口３８ｄ１、３８ｄ２、３８ｄ３、及び３８ｄ４、すなわち熱媒体流出口３８ｄから流出する。
【００６８】
また、この発明の実施の形態３に係る熱交換器のその他の構成及び動作は、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態３における熱交換器によれば、上記実施の形態２の熱交換器と同様な効果が得られる。
【００６９】
また、実施の形態３における熱交換器では、熱媒体用プレート３８が、熱媒体流路３８ｆに、熱媒体用プレート部３８ａの右側部３８ａ４から熱媒体用壁部３８ｂの左側部３８ｂ３に向かう方向に延びるストレート形の熱媒体用冷却フィン３８ｇを有している。これにより、熱媒体用冷却フィン３８ｇは、実施の形態２の熱媒体用冷却フィン２８ｇより、熱媒体流路３８ｆを流通する冷却水との接触面積を増大させている。よって、実施の形態３における熱交換器は、熱媒体流路３８ｆを流通する冷却水と隣接する冷媒用プレート２７の冷媒流路２７ｆを流通する冷媒との間における熱伝達率を、実施の形態２より向上させることができる。
また、実施の形態３における熱交換器では、熱媒体用冷却フィン３８ｇが隔壁として機能するため、構造が容易になり、コストを低減することが可能になる。
【００７０】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る熱交換器は、実施の形態３の熱媒体用プレート３８において、ストレート形の熱媒体用冷却フィン３８ｇを、スタガード形のフィンとしたものである。換言すれば、実施の形態２の熱媒体用プレート２８における隔壁部２８ｗをスタガード形のフィンの一部としたものである。
【００７１】
図７を参照すると、熱媒体用プレート４８は、実施の形態３の熱媒体用プレート３８と同様の構成を有しているが、熱媒体用冷却フィン３８ｇの熱媒体用リブ３８ｇ１をそれぞれ分断して形成された熱媒体用リブ４８ｇ１によって、熱媒体用冷却フィン４８ｇが形成されている。そして、熱媒体用リブ４８ｇ１は、左右方向に並ぶ熱媒体用リブ４８ｇ１同士の間隙の上方及び下方に、別の熱媒体用リブ４８ｇ１が位置するように配置されており、熱媒体用冷却フィン４８ｇは、スタガード形のフィンを形成している。
さらに、スタガード形の熱媒体用冷却フィン４８ｇは、熱媒体用壁部４８ｂの左側部４８ｂ３と間隙を有し、冷却水が熱媒体用冷却フィン４８ｇと左側部４８ｂ３との間を紙面上で上方から下方に向かって流通できるように、配置されている。
なお、熱媒体用リブ４８ｇ１は、熱伝達性の高い材料から形成されており、熱媒体用プレート部４８ａと同じ材料により一体に形成されてもよい。
【００７２】
また、熱媒体用プレート４８の熱媒体流路４８ｆでは、熱媒体用冷却フィン４８ｇによって、熱媒体用プレート部４８ａの右側部４８ａ４から熱媒体用壁部４８ｂの左側部４８ｂ３に向かう方向に延びる第一熱媒体流路部４８ｆ１、４８ｆ２及び４８ｆ３、並びに、熱媒体用壁部４８ｂの左側部４８ｂ３から熱媒体用プレート部４８ａの右側部４８ａ４に向かう方向に延びる第二熱媒体流路部４８ｆ４、４８ｆ５、４８ｆ６及び４８ｆ７が形成される。
よって、熱媒体用プレート４８では、熱媒体流入口４８ｃから第一熱媒体流路部４８ｆ１、４８ｆ２及び４８ｆ３に冷却水が流入する。流入した冷却水は、熱媒体用リブ４８ｇ１に沿って第一熱媒体流路部４８ｆ１、４８ｆ２及び４８ｆ３を流通した後、熱媒体用壁部４８ｂの左側部４８ｂ３に衝突して流通方向を変え、熱媒体用リブ４８ｇ１に沿って第二熱媒体流路部４８ｆ４、４８ｆ５、４８ｆ６及び４８ｆ７を流通し、熱媒体流出口４８ｄから流出する。
【００７３】
また、この発明の実施の形態４に係る熱交換器のその他の構成及び動作は、実施の形態３と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態４における熱交換器によれば、上記実施の形態３の熱交換器と同様な効果が得られる。
また、実施の形態４における熱交換器では、熱媒体用冷却フィン４８ｇが隔壁として機能するため、構造が容易になり、コストを低減することが可能になる。
【００７４】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る熱交換器は、実施の形態２の冷媒用プレート２７において、スタガード形の冷媒用冷却フィン２７ｇを、上下方向に延びる複数のリブによって形成されるストレート形のフィンとしたものである。
【００７５】
図８を参照すると、冷媒用プレート５７は、実施の形態２の冷媒用プレート２７と同様の構成を有しているが、冷媒用プレート部５７ａの表面全体にわたって、冷媒用冷却フィン２７ｇではなく、上下方向に連続して延びる板状の冷媒用リブ５７ｇ１を複数配置して形成された冷媒用冷却フィン５７ｇを有している。なお、冷媒用リブ５７ｇ１のそれぞれは、冷媒用壁部５７ｂの下部５７ｂ１及び上部５７ｂ２のそれぞれと間隙を有するようにして下部５７ｂ１から上部５７ｂ２に向かう上下方向に延び、互いに間隔をあけて左右方向に並べて配置され、互いに平行になっている。すなわち、冷媒用冷却フィン５７ｇは、ストレート形のフィンを形成している。
なお、冷媒用リブ５７ｇ１は、熱伝達性の高い材料から形成されており、冷媒用プレート部５７ａと同じ材料により一体に形成されてもよい。
【００７６】
よって、冷媒流入口５７ｃから冷媒流路５７ｆの第一冷媒流路部５７ｆ１に流入した冷媒は、冷媒用リブ５７ｇ１と冷媒用壁部５７ｂの下部５７ｂ１との間を通って冷媒用リブ５７ｇ１の下部から冷媒用リブ５７ｇ１同士の間に流入し、さらに、この間を上方に向かって流れ、流路部境界５７ｆ１２を通過して第二冷媒流路部５７ｆ２に流入する。さらに、第二冷媒流路部５７ｆ２に流入した冷媒は、冷媒用リブ５７ｇ１同士の間を通って上方に向かって流れ、冷媒用リブ５７ｇ１の上部から冷媒用壁部５７ｂの上部５７ｂ２と冷媒用リブ５７ｇ１との間に流入してこの間を冷媒流出口５７ｄに向かって左方に流れ、冷媒流出口５７ｄから流出する。
これにより、冷媒流路５７ｆを流通する冷媒は、冷媒用冷却フィン５７ｇによって、その流れが、冷媒流路５７ｆ全体に分散されて、下方から上方に向かう方向に整流される。
さらに、冷媒流路５７ｆを流通する冷媒は、冷媒用冷却フィン５７ｇを介しても熱が伝達される。これにより、冷媒流路５７ｆの冷媒は、伝熱面積が増加するため、隣接する熱媒体用プレート２８の熱媒体流路２８ｆを流通する冷媒との間における熱伝達率が向上する。
【００７７】
また、この発明の実施の形態５に係る熱交換器のその他の構成及び動作は、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態５における熱交換器によれば、上記実施の形態２の熱交換器と同様な効果が得られる。
また、実施の形態５における熱交換器では、冷媒用プレート５７が、冷媒流路５７ｆに冷媒用壁部５７ｂの下部５７ｂ１から上部５７ｂ２に向かう方向に延びるストレート形の冷媒用冷却フィン５７ｇを有している。これにより、冷媒流路５７ｆでは、冷媒が分散されて流通すると共に冷媒の伝熱面積が増大するため、冷媒流路５７ｆを流通する冷媒と隣接する熱媒体用プレート２８の熱媒体流路２８ｆを流通する冷却水との間における熱伝達率を向上させることができる。
【００７８】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る熱交換器は、実施の形態２における熱媒体用プレート２８の隔壁部２８ｗの形状を変更したものである。
図９を参照すると、熱媒体用プレート６８は、実施の形態２の熱媒体用プレート２８と同様の構成を有しているが、隔壁部６８ｗが、熱媒体用プレート６８と冷媒用プレート２７とが組み合わされた際に、冷媒用プレート２７に形成される混合相Ｂ及び液相Ａの境界面ＡＢに隣接するように形成されている。すなわち、隔壁部６８ｗは、熱媒体用プレート６８と冷媒用プレート２７とが組み合わされた際、隣接する境界面ＡＢとほぼ一致する位置にあり且つ近似した形状を有するようにして、設けられている。なお、隔壁部６８ｗは、熱伝達性の低い材料により形成されている。
【００７９】
また、本実施の形態６における冷媒用プレートは、実施の形態２の冷媒用プレート２７と同じものである。
そして、冷媒用プレート２７の冷媒流路２７ｆの第一冷媒流路部２７ｆ１及び第二冷媒流路部２７ｆ２は実施の形態２と同様にして形成されるが、流路部境界２７ｆ１２が、冷媒用プレート２７と熱媒体用プレート６８とが組み合わされた際に隔壁部６８ｗに隣接してほぼ一致する位置となる。このため、第一冷媒流路部２７ｆ１では、ほぼ冷媒の液相Ａのみが形成され、第二冷媒流路部２７ｆ２では、冷媒の混合相Ｂが形成される。
【００８０】
よって、熱媒体流入口６８ｃから流入した冷却水は、熱媒体流路６８ｆの第一熱媒体流路部６８ｆ１において、隣接する冷媒用プレート２７の冷媒流路２７ｆの混合相Ｂの冷媒とのみ熱交換を行い、第二熱媒体流路部６８ｆ２では、冷媒流路２７ｆのほぼ液相Ａの冷媒とのみ熱交換を行い、熱媒体流出口６８ｄから流出する。
【００８１】
また、この発明の実施の形態６に係る熱交換器のその他の構成及び動作は、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態６における熱交換器によれば、上記実施の形態２の熱交換器と同様な効果が得られる。
【００８２】
また、実施の形態６における熱交換器において、熱媒体流路６８ｆの第一熱媒体流路部６８ｆ１及び第二熱媒体流路部６８ｆ２は、隔壁部６８ｗを挟んで隣接しており、隔壁部６８ｗは、冷媒流路２７ｆで冷却水との熱交換によって液体状態から気液混合状態となった冷媒が形成する混合領域である混合相Ｂと、冷媒流路２７ｆで液体状態の冷媒が形成する液相領域である液相Ａとの境界面ＡＢに隣接する位置に、設けられている。これによって、第一熱媒体流路部６８ｆ１の冷却水は、冷媒流路２７ｆの混合相Ｂの冷媒とのみ熱交換を行い、第二熱媒体流路部６８ｆ２の冷却水は、冷媒流路２７ｆのほぼ液相Ａの冷媒とのみ熱交換を行うため、混合相Ｂ及び液相Ａの冷媒は、冷却水との温度差を十分に確保して熱交換を行い、冷却水から十分に熱を吸収することができる。
【００８３】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係る熱交換器は、実施の形態２における冷媒用プレート２７の冷媒流路２７ｆを略Ｕ字状の往復流路としたものである。
図１０を参照すると、本実施の形態７における熱媒体用プレートは、実施の形態２における熱媒体用プレート２８と同じものである。
【００８４】
一方、冷媒用プレート７７は、冷媒用プレート部７７ａ上において、下部７７ｂ１、上部７７ｂ２及び右側部７７ｂ４によって矩形状の冷媒用プレート部７７ａの周囲をコの字状に取り囲むようにして形成された冷媒用壁部７７ｂを有しており、冷媒用壁部７７ｂは、冷媒用プレート部７７ａの左側部７７ａ３において左方に向かって開口している。さらに、冷媒用プレート７７は、冷媒用プレート部７７ａ上において、冷媒用壁部７７ｂの下部７７ｂ１と上部７７ｂ２との間に、直線状に延びる帯状をした冷媒用隔壁部７７ｗを有している。なお、冷媒用隔壁部７７ｗは、熱伝達性の低い材料により形成されている。
【００８５】
また、冷媒用隔壁部７７ｗは、冷媒用プレート部７７ａの左側部７７ａ３から、冷媒用壁部７７ｂの右側部７７ｂ４に向かって延び、冷媒用壁部７７ｂの上部７７ｂ２と平行になっている。そして、冷媒用隔壁部７７ｗは、冷媒用壁部７７ｂの右側部７７ｂ４との間に間隙を形成している。よって、冷媒用プレート部７７ａの左側部７７ａ３において、冷媒用壁部７７ｂの下部７７ｂ１と冷媒用隔壁部７７ｗとの間に左方に向かって開口する冷媒流入口７７ｃが形成され、冷媒用隔壁部７７ｗと冷媒用壁部７７ｂの上部７７ｂ２との間に左方に向かって開口する冷媒流出口７７ｄが形成されている。
【００８６】
これにより、冷媒用プレート７７の冷媒流路７７ｆは、冷媒用壁部７７ｂの下部７７ｂ１及び冷媒用隔壁部７７ｗによって形成される第一冷媒流路部７７ｆ１と、冷媒用隔壁部７７ｗ及び冷媒用壁部７７ｂの上部７７ｂ２によって形成される第二冷媒流路部７７ｆ２とによって構成される略Ｕ字状の形状をした往復流路となる。そして、冷媒流路７７ｆは、冷媒用プレート部７７ａの左側部７７ａ３において、下方側の冷媒流入口７７ｃで開口し且つ上方側の冷媒流出口７７ｄで開口している。さらに、冷媒流路７７ｆにおける第一冷媒流路部７７ｆ１及び第二冷媒流路部７７ｆ２のそれぞれには、実施の形態２の冷媒用冷却フィン２７ｇと同様にして、スタガード形の冷媒用冷却フィン７７ｇが形成されている。
【００８７】
また、本実施の形態７では、冷媒用隔壁部７７ｗは、冷媒用プレート７７が熱媒体用プレート２８と組み合わされた際、熱媒体用プレート２８の隔壁部２８ｗに隣接してほぼ一致する位置となるように設けられている。このため、冷媒用プレート７７が熱媒体用プレート２８と組み合わされた際、冷媒流路７７ｆの第一冷媒流路部７７ｆ１及び第二冷媒流路部７７ｆ２はそれぞれ、熱媒体流路２８ｆの第二熱媒体流路部２８ｆ２及び第一熱媒体流路部２８ｆ１に隣接する。
【００８８】
よって、冷媒流入口７７ｃから冷媒流路７７ｆに流入した冷媒は、第一冷媒流路部７７ｆ１では、隣接する熱媒体用プレート２８の熱媒体流路２８ｆにおける第二熱媒体流路部２８ｆ２を流通する温度が低い冷却水と熱交換を行い、第二冷媒流路部７７ｆ２では、熱媒体流路２８ｆの第一熱媒体流路部２８ｆ１を流通する温度が高い冷却水と熱交換を行う。このため、冷媒流路７７ｆにおいて冷媒は、第一冷媒流路部７７ｆ１で液相Ａを形成し、第二冷媒流路部７７ｆ２で混合相Ｂを形成する。
【００８９】
一方、熱媒体流入口２８ｃから熱媒体流路２８ｆに流入した高温の冷却水は、第一熱媒体流路部２８ｆ１では、隣接する冷媒用プレート７７の冷媒流路７７ｆにおける第二冷媒流路部７７ｆ２の混合相Ｂの冷媒と同じ方向に流通しつつ混合相Ｂの冷媒のみと熱交換を行う。また、冷却水は、第二熱媒体流路部２８ｆ２では、冷媒流路７７ｆにおける第一冷媒流路部７７ｆ１の液相Ａの冷媒と同じ方向に流通しつつ液相Ａの冷媒と熱交換を行う。よって、第一熱媒体流路部２８ｆ１では、冷却水は、常に、冷媒流路７７ｆの混合相Ｂにおける上流側のボイド率が低い冷媒と熱交換を行った後、混合相Ｂにおける下流側のボイド率が高い低い冷媒と熱交換を行う。
【００９０】
また、この発明の実施の形態７に係る熱交換器のその他の構成及び動作は、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態７における熱交換器によれば、上記実施の形態２の熱交換器と同様な効果が得られる。
【００９１】
また、実施の形態７における熱交換器では、冷媒流路７７ｆの第二冷媒流路部７７ｆ２における冷媒の流通方向は、熱媒体流路２８ｆの第一熱媒体流路部２８ｆ１における冷却水の流通方向と並行し、冷媒流路７７ｆの第一冷媒流路部７７ｆ１における冷媒の流通方向は、熱媒体流路２８ｆの第二熱媒体流路部２８ｆ２における冷却水の流通方向と並行している。特に、自動車のように排熱量や冷媒流量が変動するものでは、液相Ａと混合相Ｂとの境界面ＡＢの位置に上下の変動が生じやすい。しかしながら、上記の実施の形態７における熱交換器を使用した場合、熱媒体流路２８ｆの第一熱媒体流路部２８ｆ１における冷却水の流通方向と、冷媒流路７７ｆの第二冷媒流路部７７ｆ２における冷媒の流通方向とは、常に並行になる。このため、境界面ＡＢの位置に上下の変動が発生した場合であっても、第二冷媒流路部７７ｆ２における下流側のボイド率が高い混合相Ｂの領域Ｂ１の冷媒は、第一熱媒体流路部２８ｆ１を流れる過程で温度を低下させた冷却水と確実に熱交換を行うことができるため、バーンアウトの発生が防止される。
【００９２】
また、冷媒用隔壁部７７ｗは、冷媒用プレート７７が熱媒体用プレート２８と組み合わされた際、熱媒体用プレート２８の隔壁部２８ｗに対して上下方向にずれた位置であってもよい。なお、冷媒流路７７ｆにおける第二冷媒流路部７７ｆ２の混合相Ｂの冷媒が熱媒体流路２８ｆの第一熱媒体流路部２８ｆ１の高温の冷却水と高効率に熱交換を行うために、第二冷媒流路部７７ｆ２の全ての冷媒が第一熱媒体流路部２８ｆ１の冷却水と熱交換を行うように、冷媒用隔壁部７７ｗを設定するのが好ましい。すなわち、冷媒用隔壁部７７ｗは、冷媒用プレート７７が熱媒体用プレート２８と組み合わされた際、熱媒体用プレート２８の隔壁部２８ｗと一致する位置又は一致する位置より冷媒用壁部７７ｂの上部７７ｂ２側にずれているのが好ましい。
【００９３】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係る熱交換器は、実施の形態７における冷媒用プレート７７の冷媒流路７７ｆ及び熱媒体用プレート２８の熱媒体流路２８ｆを略Ｓ字状の往復流路としたものである。
【００９４】
図１１を参照すると、冷媒用プレート８７は、矩形状の冷媒用プレート部８７ａにその周囲を囲む冷媒用壁部８７ｂを有している。冷媒用壁部８７ｂは、その左側部８７ｂ３の下方側端部で一部が切り欠かれ、左方に向かって開口する冷媒流入口８７ｃを形成し、右側部８７ｂ４の上方側端部で一部が切り欠かれ、右方に向かって開口する冷媒流出口８７ｄを形成している。
【００９５】
冷媒流入口８７ｃの上方側端部からは、第一冷媒用隔壁部８７ｗａが冷媒用壁部８７ｂの下部８７ｂ１と平行に冷媒用壁部８７ｂの右側部８７ｂ４に向かって延び、第一冷媒用隔壁部８７ｗａは、その右方側の端部８７ｗａ１と冷媒用壁部８７ｂの右側部８７ｂ４との間に間隙を形成している。
冷媒流出口８７ｄの下方側端部からは、第二冷媒用隔壁部８７ｗｂが冷媒用壁部８７ｂの上部８７ｂ２と平行に冷媒用壁部８７ｂの左側部８７ｂ３に向かって延び、第二冷媒用隔壁部８７ｗｂは、その左方側の端部８７ｗｂ１と冷媒用壁部８７ｂの左側部８７ｂ３との間に間隙を形成している。
そして、第一冷媒用隔壁部８７ｗａ及び第二冷媒用隔壁部８７ｗｂは互いに平行に延びる。
【００９６】
よって、冷媒用プレート８７は、冷媒用壁部８７ｂの下部８７ｂ１及び第一冷媒用隔壁部８７ｗａにより形成される第三冷媒流路部８７ｆ３、第一冷媒用隔壁部８７ｗａ及び第二冷媒用隔壁部８７ｗｂにより形成される第四冷媒流路部８７ｆ４、並びに、第二冷媒用隔壁部８７ｗｂ及び冷媒用壁部８７ｂの上部８７ｂ２により形成される第二冷媒流路部８７ｆ２からなる冷媒流路８７ｆを有している。第三冷媒流路部８７ｆ３、第四冷媒流路部８７ｆ４及び第二冷媒流路部８７ｆ２は互いに連通し、冷媒流入口８７ｃ及び冷媒流出口８７ｄで開口する略Ｓ字状の往復流路を形成している。
ここで、第三冷媒流路部８７ｆ３、第四冷媒流路部８７ｆ４及び第二冷媒流路部８７ｆ２はそれぞれ、第三被加熱流体流路部、第四被加熱流体流路部及び第二被加熱流体流路部を構成し、さらに、第三冷媒流路部８７ｆ３及び第四冷媒流路部８７ｆ４は、第一被加熱流体流路部を構成している。
【００９７】
また、熱媒体用プレート８８は、矩形状の熱媒体用プレート部８８ａにその周囲を囲む熱媒体用壁部８８ｂを有している。熱媒体用壁部８８ｂは、その左側部８８ｂ３の上方側端部で一部が切り欠かれ、左方に向かって開口する熱媒体流入口８８ｃを形成し、右側部８８ｂ４の下方側端部で一部が切り欠かれ、右方に向かって開口する熱媒体流出口８８ｄを形成している。
【００９８】
熱媒体流入口８８ｃの下方側端部からは、第一熱媒体用隔壁部８８ｗａが熱媒体用壁部８８ｂの上部８８ｂ２と平行に熱媒体用壁部８８ｂの右側部８８ｂ４に向かって延び、第一熱媒体用隔壁部８８ｗａは、その右方側の端部８８ｗａ１と熱媒体用壁部８８ｂの右側部８８ｂ４との間に間隙を形成している。
熱媒体流出口８８ｄの上方側端部からは、第二熱媒体用隔壁部８８ｗｂが熱媒体用壁部８８ｂの下部８８ｂ１と平行に熱媒体用壁部８８ｂの左側部８８ｂ３に向かって延び、第二熱媒体用隔壁部８８ｗｂは、その左方側の端部８８ｗｂ１と熱媒体用壁部８８ｂの左側部８８ｂ３との間に間隙を形成している。
そして、第一熱媒体用隔壁部８８ｗａ及び第二熱媒体用隔壁部８８ｗｂは互いに平行に延びる。
【００９９】
よって、熱媒体用プレート８８は、熱媒体用壁部８８ｂの上部８８ｂ２及び第一熱媒体用隔壁部８８ｗａにより形成される第一熱媒体流路部８８ｆ１、第一熱媒体用隔壁部８８ｗａ及び第二熱媒体用隔壁部８８ｗｂにより形成される第三熱媒体流路部８８ｆ３、並びに、第二熱媒体用隔壁部８８ｗｂ及び熱媒体用壁部８８ｂの下部８８ｂ１により形成される第四熱媒体流路部８８ｆ４からなる熱媒体流路８８ｆを有している。第一熱媒体流路部８８ｆ１、第三熱媒体流路部８８ｆ３及び第四熱媒体流路部８８ｆ４は互いに連通し、熱媒体流入口８８ｃ及び熱媒体流出口８８ｄで開口する略Ｓ字状の往復流路を形成している。
ここで、第一熱媒体流路部８８ｆ１、第三熱媒体流路部８８ｆ３及び第四熱媒体流路部８８ｆ４はそれぞれ、第一熱媒体流路部、第三熱媒体流路部及び第四熱媒体流路部を構成し、さらに、第三熱媒体流路部８８ｆ３及び第四熱媒体流路部８８ｆ４は、第二熱媒体流路部を構成している。
【０１００】
さらに、冷媒用プレート８７と熱媒体用プレート８８とが組み合わされた際、第三冷媒流路部８７ｆ３が第四熱媒体流路部８８ｆ４と隣接し、第四冷媒流路部８７ｆ４が第三熱媒体流路部８８ｆ３と隣接し、第二冷媒流路部８７ｆ２が第一熱媒体流路部８８ｆ１と隣接する。
【０１０１】
よって、冷媒流入口８７ｃから冷媒流路８７ｆに流入した冷媒は、第三冷媒流路部８７ｆ３では、隣接する熱媒体流路８８ｆの第四熱媒体流路部８８ｆ４を流通する温度が低い冷却水と熱交換を行い、第四冷媒流路部８７ｆ４では、熱媒体流路８８ｆの第三熱媒体流路部８８ｆ３を流通する比較的温度が高い冷却水と熱交換を行い、第二冷媒流路部８７ｆ２では、熱媒体流路８８ｆの第一熱媒体流路部８８ｆ１を流通する温度が高い冷却水と熱交換を行う。このため、冷媒流路８７ｆにおいて、冷媒は、第三冷媒流路部８７ｆ３で液相Ａを形成し、第四冷媒流路部８７ｆ４で液相Ａ及び混合相Ｂを形成し、第二冷媒流路部８７ｆ２で混合相Ｂを形成する。
【０１０２】
一方、熱媒体流入口８８ｃから熱媒体流路８８ｆに流入した高温の冷却水は、第一熱媒体流路部８８ｆ１では、冷媒流路８７ｆの第二冷媒流路部８７ｆ２の混合相Ｂの冷媒と同じ方向に流通しつつ熱交換を行う。また、冷却水は、第三熱媒体流路部８８ｆ３では、冷媒流路８７ｆの第四冷媒流路部８７ｆ４の液相Ａ及び混合相Ｂが混在する冷媒と同じ方向に流通しつつ熱交換を行う。さらに、冷却水は、第四熱媒体流路部８８ｆ４では、冷媒流路８７ｆの第三冷媒流路部８７ｆ３の液相Ａの冷媒と同じ方向に流通しつつ熱交換を行う。
【０１０３】
よって、熱媒体流路８８ｆの第一熱媒体流路部８８ｆ１では、冷却水は、常に、冷媒流路８７ｆの混合相Ｂにおける上流側のボイド率が低い冷媒と熱交換を行った後、混合相Ｂにおける下流側のボイド率が高い冷媒と熱交換を行う。そして、各熱媒体流路部８８ｆ１、８８ｆ３及び８８ｆ４において、冷却水は、上流側から下流側に流れるにしたがって、より高温の冷媒と熱交換を行う。
【０１０４】
また、この発明の実施の形態８に係る熱交換器のその他の構成及び動作は、実施の形態７と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態８における熱交換器によれば、上記実施の形態７の熱交換器と同様な効果が得られる。
また、実施の形態８において、冷媒用プレート８７の冷媒流路８７ｆ及び熱媒体用プレート８８の熱媒体流路８８ｆを略Ｓ字状をした一往復半にわたる往復流路としていたがこれに限定されるものでない。冷媒流路及び熱媒体流路は、２往復にわたる略Ｗ字状の往復流路であってもよく、さらに、２往復以上の往復流路であってもよい。
【０１０５】
また、実施の形態６における隔壁部６８ｗの構成は、実施の形態１、２及び５の隔壁部１８ｗ及び２８ｗ、実施の形態３及び４の熱媒体用冷却フィン３８ｇ及び４８ｇに適用してもよい。
【０１０６】
また、実施の形態２、３、４、６及び７におけるスタガード形の冷媒用冷却フィンは、冷媒の流入方向に対して各リブが直交する直交スタガードの形状又は冷媒の流入方向に対して平行な形状を有していたがこれに限定されるものでなく、リブ同士が山形を形成する山形スタガード、リブ同士が谷形を形成する谷形スタガードの形状であってもよい。さらに、実施の形態２、４、５、６及び７におけるスタガード形の熱媒体用冷却フィンも同様の形状を有していてもよい。
また、実施の形態２〜７における冷媒用冷却フィン又は熱媒体用冷却フィンの各リブは横方向に直線状に延びる形状を有していたが、これに限定されるものでなく、横方向に対して角度を有するように傾斜させた形状であってもよく、山形形状のリブ、谷形形状のリブであってもよい。
【０１０７】
また、実施の形態１〜８の熱交換器は、プレート式熱交換器に限定されるものでなく、シェルの中に複数の伝熱管を備える多管式熱交換器（シェルアンドチューブタイプ熱交換器）であってもよい。このとき、伝熱管によって熱媒体流路を形成し、シェルによって冷媒流路を形成してもよい。
また、実施の形態１〜８の熱交換器は、図２〜図１１の紙面上での上方向が重力上方向となるように配置されて車両に搭載されていたが、これに限定されるものでなく、図の紙面上での奥行方向と反対の手前方向が重力上方向となるように配置されてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１７ｃ，２７ｃ，５７ｃ，７７ｃ，８７ｃ  冷媒流入口（被加熱流体流入口）、１７ｄ，２７ｄ，５７ｄ，７７ｄ，８７ｄ  冷媒流出口（被加熱流体流出口）、１７ｆ，２７ｆ，５７ｆ，７７ｆ，８７ｆ  冷媒流路（被加熱流体流路）、１７ｆ１，２７ｆ１，５７ｆ１，７７ｆ１  第一冷媒流路部（第一被加熱流体流路部）、１７ｆ２，２７ｆ２，５７ｆ２，７７ｆ２，８７ｆ２  第二冷媒流路部（第二被加熱流体流路部）、１８ｃ，２８ｄ，３８ｄ，４８ｄ，６８ｄ，８８ｄ  熱媒体流入口、１８ｄ，２８ｃ，３８ｃ，４８ｃ，６８ｃ，８８ｃ  熱媒体流出口、１８ｆ，２８ｆ，３８ｆ，４８ｆ，６８ｆ，８８ｆ  熱媒体流路、１８ｆ１，２８ｆ１，３８ｆ１〜３８ｆ３，４８ｆ１〜４８ｆ３，６８ｆ１，８８ｆ１  第一熱媒体流路部、１８ｆ２，２８ｆ２，３８ｆ４〜３８ｆ７，４８ｆ４〜４８ｆ７，６８ｆ２  第二熱媒体流路部、１８ｗ，２８ｗ，６８ｗ  隔壁部、８７ｆ３  第三冷媒流路部（第三被加熱流体流路部）、８７ｆ４  第四冷媒流路部（第四被加熱流体流路部）、８８ｆ３  第三熱媒体流路部、８８ｆ４  第四熱媒体流路部、８８ｗａ  第一熱媒体用隔壁部（隔壁部）、１００  熱交換器、Ａ  液相（液相領域）、Ｂ  混合相（混合領域）、ＡＢ  境界面（境界）、Ｄ１  上流領域（第一領域）、Ｄ２  下流領域（第二領域）。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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