(57)【要約】【課題】熱交換効率の低下する懸念や壊蝕の発生する懸念がなく、かつ、冷却水の流れを均一にできる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１００は、間隔をおいて複数の第１プレート１１と第２プレート１２とを交互に積層することで、異なる流体を流す流路を交互に形成し、第１プレート１１又は第２プレート１２を介して異なる流体間で熱交換を行う。第１プレート１１及び第２プレート１２の一方は、他方のプレートに当接して第１プレート１１と第２プレート１２との間の流路の一部を遮断し、流れ方向に延びるリブ１１ｅを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をおいて複数の第１プレートと第２プレートとを交互に積層することで、異なる流体を流す流路を交互に形成し、前記第１プレート又は前記第２プレートを介して前記異なる流体間で熱交換を行う熱交換器であって、
前記第１プレート及び前記第２プレートの一方は、他方のプレートに当接して前記第１プレートと前記第２プレートとの間の前記流路の一部を遮断し、流れ方向に延びるリブを有する
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、
前記リブは、前記リブの中央部分から下流側に向かうにつれて幅が細くなるように形成される、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載の熱交換器であって、
前記リブは、前記流路の上流側の曲率半径が下流側の曲率半径よりも大きい形状である、
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】
本発明は車両に取り付けられる熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、上下一対のコアプレートを多数積層したオイルクーラ（熱交換器）が開示されている。積層したコアプレートの間には、流体が流通可能な流体流路が形成される。特許文献１の上下一対のコアプレートの一方には、他方のコアプレートに向かって突出する複数の突起部が設けられている。複数の突起部は、流体流路全体で流体の流れが均一となるように、流体流路内に粗密となる分布をもって配置される。
【０００３】
特許文献２には、ケーシングの側壁部に外側へ膨らむ膨出部を形成した熱交換器が開示されている。流体流路中において入口側オイル通路の外側に位置する側壁部に膨出部を形成することで、大型化を回避し、熱交換効率の低下を回避するとともに、入口側オイル通路付近でのキャビテーションとケーシングのエロージョン（壊蝕）の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８３９４５号公報
【特許文献２】特開２００９−５２８４９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の熱交換器では、冷却水の流れる勢いの強い冷却水入口付近に複数の突起部を密集して形成すると、流れの陰となる止水域が広範囲で発生して熱交換効率が低下する懸念がある。また、複数の突起部が密集形成されることで通水抵抗が高くなり、冷却水が突起部を壊蝕して流体流路から流体が漏れる懸念がある。
【０００６】
また、特許文献２の熱交換器では、冷却水の流れを制御する突起等の構成がないので、冷却水入口と冷却水出口とを結ぶ最短経路近傍ほど多くの冷却水が流れ込む懸念がある。このため、流体流路の中央と外側とで冷却水の流量差が大きくなりやすく、冷却水の流れを均一にすることが難しい。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するために発明されたもので、止水域を少なくして熱交換効率の低下を抑制するとともに通水抵抗を低くして壊蝕の発生する懸念をなくし、かつ、冷却水の流れを均一にでき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】
【０００８】
本発明のある態様に係る熱交換器は、間隔をおいて複数の第１プレートと第２プレートとを交互に積層することで、異なる流体を流す流路を交互に形成し、第１プレート又は第２プレートを介して異なる流体間で熱交換を行う。第１プレート及び第２プレートの一方は、他方のプレートに当接して第１プレートと第２プレートとの間の流路の一部を遮断し、流れ方向に延びるリブを有する。
【発明の効果】
【０００９】
このような態様によれば、隣接するプレートと当接して流体路の一部を遮断するよう流体の流れ方向に沿って延びるリブを有するので、リブによって流体の流れが案内され、止水域が少なくなり通水抵抗を低くすることができる。このため、本発明の熱交換器では、熱交換効率の低下を抑制するとともに壊蝕の発生する懸念をなくすことができ、かつ、冷却水の流れを均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態の熱交換器を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態の熱交換器を斜め下から見たときの斜視図である。
【図２】第１実施形態の熱交換器の縦断面図である。
【図３】第１実施形態の第１プレートの平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の第１プレートの冷却水入口側流通孔付近を拡大した平面図である。
【図５】比較例の第１プレートの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１Ａは本実施形態の熱交換器１００を斜め上から見たときの斜視図であり、図１Ｂは熱交換器１００を斜め下から見たときの斜視図である。
【００１３】
熱交換器１００は、例えば車両に取り付けられ、エンジンの冷却水の熱を利用してＡＴＦの暖機や冷却を行う。熱交換器１００は、図１Ａに示すように、異なる流体間で熱交換を行うコア部１０と、コア部１０の上面に取り付けられる蓋部材２０と、コア部１０の下面に取り付けられる底部プレート３０と、を備える。流体には、例えば冷却水とＡＴＦが選択される。
【００１４】
蓋部材２０は、コア部１０を上面から固定する。蓋部材２０には、コア部１０内に冷却水を流入させる冷却水入口２１と、コア部１０内から冷却水を流出させる冷却水出口２２と、が接続されている。また、蓋部材２０は、内部にＡＴＦを流すために上方に突出形成されたＡＴＦ通路管２３を有する。
【００１５】
底部プレート３０は、コア部１０を設置するための台となる。底部プレート３０には、図１Ｂに示すように、四隅に固定のための貫通孔を設けたフランジ３３が形成されている。底部プレート３０は、コア部１０内にＡＴＦを流入させるＡＴＦ入口３１と、コア部１０内からＡＴＦを流出させるＡＴＦ出口３２と、を有する。
【００１６】
次に、図２を参照して、コア部１０の内部の構造について説明する。図２は、熱交換器１００の縦断面図である。
【００１７】
コア部１０は、間隔をおいて複数の第１プレート１１と第２プレート１２とを交互に積層することにより構成される。第１プレート１１及び第２プレート１２は、熱の伝わりやすい金属製の平板部材（プレート）を用いて、外周が同一の四角形状となるように形成される。第１プレート１１及び第２プレート１２の角部は、冷却水やＡＴＦの流れを案内するために、図１Ａに示すように、やや丸みを帯びた形状となっている。
【００１８】
隣接する第１プレート１１と第２プレート１２との間には、図２に示すように、複数の冷却水の流れる冷却水流路１３と、複数のＡＴＦの流れるＡＴＦ流路１４と、が交互に形成される。
【００１９】
複数の冷却水流路１３のそれぞれには、蓋部材２０に接続された冷却水入口２１から流れてきた冷却水が分岐して流れ込み、複数の冷却水流路１３を通過した冷却水は、合流して冷却水出口２２から熱交換器１００の外へと流される。
【００２０】
複数のＡＴＦ流路１４のそれぞれには、図１Ｂに示す底部プレート３０に設けられたＡＴＦ入口３１からＡＴＦが分岐して流れ込み、複数のＡＴＦ流路１４を通過したＡＴＦは、合流してＡＴＦ出口３２から熱交換器１００の外へと流される。複数のＡＴＦ流路１４のそれぞれには、図２に示すように、インナーフィン１４ａが取り付けられる。
【００２１】
インナーフィン１４ａは、第１プレート１１及び第２プレート１２の伝熱面積を大きくして、ＡＴＦ流路１４を流れるＡＴＦの熱交換を行いやすくするためのフィンである。それぞれのＡＴＦ流路１４を流れるＡＴＦは、第１プレート１１及び第２プレート１２を介して、隣接する冷却水流路１３を流れる冷却水と熱交換を行う。
【００２２】
複数の第１プレート１１及び第２プレート１２には、冷却水入口側流通孔１１ａと、冷却水出口側流通孔１１ｂと、ＡＴＦ流通孔１１ｃと、がそれぞれ同位置に形成されている。第１プレート１１と第２プレート１２とを積層させることで、冷却水入口側流通孔１１ａと、冷却水出口側流通孔１１ｂと、ＡＴＦ流通孔１１ｃと、は、第１プレート１１と第２プレート１２とを積層方向から貫通するように配列される。
【００２３】
冷却水入口側流通孔１１ａは、コア部１０の冷却水流路１３に冷却水を導入するための孔である。冷却水入口側流通孔１１ａは、蓋部材２０に接続された冷却水入口２１と連結されており、冷却水入口２１から流れてくる冷却水を冷却水流路１３へと流入させる。冷却水流路１３に流入した冷却水は、冷却水流路１３の全体に広がるように流れる。
【００２４】
冷却水出口側流通孔１１ｂは、冷却水流路１３から冷却水を排出するための孔である。冷却水出口側流通孔１１ｂは、蓋部材２０に接続された冷却水出口２２と連結されており、冷却水流路１３から流れてくる冷却水を冷却水出口２２へと流出させる。
【００２５】
ＡＴＦ流通孔１１ｃは、ＡＴＦをコア部１０のＡＴＦ流路１４内に循環させるための孔である。ＡＴＦ流路１４を流れたＡＴＦは、ＡＴＦ流通孔１１ｃを通って底部プレート３０のＡＴＦ出口３２から排出される。
【００２６】
なお、冷却水流路１３とＡＴＦ流路１４とは、それぞれ独立した流路系として形成されており、冷却水とＡＴＦとが混ざり合うことはない。また、冷却水入口側流通孔１１ａ及び冷却水出口側流通孔１１ｂからＡＴＦ流路１４に冷却水が漏れることはなく、ＡＴＦ流通孔１１ｃから冷却水流路１３にＡＴＦが漏れることはない。
【００２７】
次に、図３及び図５を参照して、本実施形態の第１プレート１１と比較例の第１プレート１１について説明する。図３は本実施形態の第１プレート１１の平面図であり、図５は比較例の第１プレート１１の平面図である。
【００２８】
まず、初めに図５を参照して、比較例の第１プレート１１について説明する。なお、以下の比較例では本実施形態と同じ機能を果たす構成には同一の符号を用い、後述する本実施形態では比較例と重複する記載を適宜省略して説明する。
【００２９】
比較例の第１プレート１１には、図５に示すように、冷却水入口側流通孔１１ａと、冷却水出口側流通孔１１ｂと、ＡＴＦ流通孔１１ｃと、隣接する第２プレート１２に当接して冷却水流路１３の一部を遮断する突起１１ｄと、が形成されている。
【００３０】
冷却水入口側流通孔１１ａは、第１プレート１１の１角の角部近傍に形成される。
【００３１】
冷却水出口側流通孔１１ｂは、第１プレート１１の中心を挟んで冷却水入口側流通孔１１ａと対向するように、第１プレート１１の対角の角部近傍に形成される。
【００３２】
ＡＴＦ流通孔１１ｃは、冷却水入口側流通孔１１ａと冷却水出口側流通孔１１ｂの間に３つ形成される。
【００３３】
突起１１ｄは、比較例の場合には、第１プレート１１の全体に渡り複数設けられる。複数の突起１１ｄによって冷却水流路１３の一部がそれぞれ遮断されているので、冷却水は、それぞれの突起１１ｄの両側を流れるように案内される。ここで、図５では、冷却水流路１３の冷却水の流れる勢いが強いところを薄いトーンで、流れる勢いが弱いところを濃いトーンで表している。したがって、例えば、流れの陰となる止水域は、黒に近い濃いトーンで表されることとなる。冷却水流路１３を流れる冷却水は、複数の突起１１ｄによって流れの分断と合流とを繰り返すこととなる。このため、冷却水は、それぞれの突起１１ｄの下流で合流するときに乱流が生じて不安定な流れになりやすく冷却水流路１３内で圧力損失が発生しやすく通水抵抗が高くなる。この結果、冷却水流路１３の全体で流量の低下が生じる。
【００３４】
また、冷却水出口側流通孔１１ｂ付近は冷却水が流出することで圧力が低くなる。このため、冷却水入口側流通孔１１ａから流入した冷却水は、図５に示すように冷却水出口側流通孔１１ｂに向かって、すなわち冷却水流路１３の中央に向かって勢いよく流れやすい。他方で、冷却水流路１３の中央に多くの冷却水が流れる反動で、冷却水流路１３の外周付近には冷却水が流れ込みにくく流量が低下しやすい。この結果、冷却水流路１３の中央付近と外周付近とで冷却水の流量差が大きくなり、冷却水の流れが不均一となる。
【００３５】
さらに、突起１１ｄの下流には、図５に示すように、流れの陰となる止水域が広範囲で発生する。特に、冷却水入口側流通孔１１ａ付近で冷却水出口側流通孔１１ｂ側に形成される突起１１ｄの下流では、冷却水の流れる勢いが強いので大きな止水域が発生する傾向がある。
【００３６】
次に、図３を参照して、本実施形態の第１プレート１１について説明する。
【００３７】
本実施形態の第１プレート１１には、図３に示すように、比較例の場合と同様に冷却水入口側流通孔１１ａと、冷却水出口側流通孔１１ｂと、ＡＴＦ流通孔１１ｃと、隣接する第２プレート１２に当接して冷却水流路１３の一部を遮断する突起１１ｄと、が形成されている。また、本実施形態の第１プレート１１には、隣接する第２プレート１２に当接して冷却水流路１３の一部を遮断し、流れ方向に延びるリブ１１ｅが、さらに形成されている。
【００３８】
本実施形態の冷却水入口側流通孔１１ａ、冷却水出口側流通孔１１ｂ、及びＡＴＦ流通孔１１ｃは、比較例と同じように第１プレート１１に形成される。
【００３９】
複数の突起１１ｄは、本実施形態の場合には、第１プレート１１の外周の角部付近にのみ設けられる。突起１１ｄによって冷却水流路１３の一部が遮断されているので、冷却水は、突起１１ｄの両側を流れるように案内される。ここで、図３も図５と同様に、冷却水流路１３の冷却水の流れる勢いが強いところを薄いトーンで、流れる勢いが弱いところを濃いトーンで表している。第１プレート１１の外周の角部付近では、冷却水は、突起１１ｄを回り込むようにして流れる。
【００４０】
リブ１１ｅは、冷却水の流れ方向に沿って延びるように第１プレート１１に複数設けられる。リブ１１ｅは、冷却水の流れを妨げないように上流側と下流側が丸みを帯びた形状である。突起１１ｄと同様にリブ１１ｅによって冷却水流路１３の一部が遮断されているので、冷却水は、リブ１１ｅの両側を流れるように案内され、リブ１１ｅの側部形状に沿うように流れる。このため、本実施形態の第１プレート１１では、リブ１１ｅによって冷却水の流れを案内することで通水抵抗を低くできるので、比較例と比べて冷却水流路１３の全体で流量を多めに保たれる。
【００４１】
リブ１１ｅは、リブ１１ｅの中央部分から上流側又は下流側に向かうにつれて徐々に幅が細くなるように形成される。例えば、リブ１１ｅは、リブ１１ｅの中央部分が一定の幅を持ち、リブ１１ｅの上流側と下流側の端部が丸くなるように形成される。
【００４２】
また、本実施形態の第１プレート１１の中央付近には、冷却水が冷却水流路１３の中央に勢いよく流れ込むのを抑制するように、リブ１１ｅが形成される。他方で、第１プレート１１の外周付近には、冷却水の流れを妨げないように、突起１１ｄが形成される。このようにリブ１１ｅと突起１１ｄを形成することで、冷却水は冷却水流路１３の中央に多く流れ込むことを抑制され外周へと案内されるので、外周付近に流れる冷却水の流量が確保される。
【００４３】
さらに、本実施形態の第１プレート１１では、冷却水の流れる勢いの強い中央側ほどリブ１１ｅが長めに形成されているので、比較例の場合と比べて流れの陰となる止水域が小さい。また、本実施形態の第１プレート１１のリブ１１ｅと突起１１ｄとを合わせた数は、比較例の突起１１ｄの数よりも少ない。このため、本実施形態の第１プレート１１では、止水域の発生する箇所が比較例の場合と比べて少なくなる。
【００４４】
上記した第１実施形態による熱交換器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４５】
本実施形態による熱交換器１００は、間隔をおいて複数の第１プレート１１と第２プレート１２とを交互に積層することで、異なる流体を流す流路として冷却水流路１３とＡＴＦ流路１４を交互に形成し、第１プレート１１及び第２プレート１２を介して冷却水とＡＴＦ間で熱交換を行う。第１プレート１１は、第２プレート１２に当接して第１プレート１１と第２プレート１２との間の冷却水流路１３の一部を遮断し、流れ方向に延びるリブ１１ｅを有する。
【００４６】
このような構成とすることで、冷却水流路１３の冷却水の流れ方向に延びるリブ１１ｅに冷却水の流れが案内されるので、止水域が少なくなり熱交換効率の低下を抑制することができる。また、リブ１１ｅを形成することで、流れる勢いの強い冷却水入口側流通孔１１ａ付近に複数の突起１１ｄを密集形成する必要がなくなるので、通水抵抗を低くすることができ、冷却水によってリブ１１ｅや突起１１ｄで壊蝕が発生する懸念をなくすことができる。
【００４７】
さらに、リブ１１ｅによって冷却水が冷却水流路１３の中央に多く流れ込むことを抑制され外周へと案内されるので、冷却水流路１３の中心付近と外周付近とで流量差が生じにくくなり冷却水流路１３の全体に万遍なく均一に冷却水を流すことができる。
【００４８】
本実施形態による熱交換器１００では、第１プレート１１のリブ１１ｅは、リブ１１ｅの中央部分から下流側に向かうにつれて幅が細くなるように形成される。
【００４９】
このように構成することで、リブ１１ｅの両側の側部形状に沿って流れてくる冷却水がリブ１１ｅの下流で滑らかに合流することができるので、リブ１１ｅの下流に止水域がより発生しにくくなり熱交換効率の低下を抑制することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
図４を参照して、本発明の第２実施形態の第１プレート１１について説明する。図４は、第１プレート１１の冷却水入口側流通孔１１ａ付近を拡大した平面図である。
【００５１】
第２実施形態による熱交換器１００では、第１プレート１１に形成されるリブ１１ｅの態様が、第１実施形態とは相違する。なお、以下の実施形態では、第１実施形態と同じ機能を果たす構成には同一の符号を用い、重複する記載を適宜省略して説明する。
【００５２】
本実施形態の第１プレート１１では、図４に示すように、冷却水入口側流通孔１１ａ付近に形成されるリブ１１ｅの上流側と下流側の形状が相違する。
【００５３】
冷却水入口側流通孔１１ａ付近に形成されるリブ１１ｅは、上流側の曲率半径ｒ１が下流側の曲率半径ｒ２よりも大きく形成される。
【００５４】
上記した第２実施形態による熱交換器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５５】
第２実施形態による熱交換器１００では、第１プレート１１のリブ１１ｅは、冷却水流路１３の上流側の曲率半径ｒ１が下流側の曲率半径ｒ２よりも大きい形状である。
【００５６】
このような構成とすることで、リブ１１ｅの両端を通過する冷却水がリブ１１ｅの下流で滑らかに合流することができるので、リブ１１ｅの下流に止水域が発生しにくくなり熱交換効率の低下を抑制することができる。また、リブ１１ｅの上流側の曲率半径ｒ１が下流側の曲率半径ｒ２よりも大きいことで、冷却水は冷却水流路１３の中央に多く流れ込むことを抑制され外周へと案内されるので、冷却水の流れを均一にすることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５８】
例えば、第１プレート１１は、図３に示すように、点対称に形成してもよい。このようにすることで、第１プレート１１を１８０°回転させても同じ位置にリブ１１ｅ、突起１１ｄ、及びＡＴＦ流通孔１１ｃが形成されることとなる。また、冷却水入口側流通孔１１ａと冷却水出口側流通孔１１ｂは同じ形状に形成されているので、回転させた場合にも相互に役割を交換し機能を発揮できる。このため、第１プレート１１のリブ１１ｅ等の向きを考慮することなく積層させることができるので、コア部１０を簡単に組み立てることができる。
【００５９】
また、本発明の実施形態では、第１プレート１１にリブ１１ｅや突起１１ｄが形成される構成としたが、第１プレート１１の代わりに第２プレート１２にリブ１１ｅや突起１１ｄを形成することとしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１００    熱交換器
１０      コア部
１１      第１プレート
１１ａ    冷却水入口側流通孔
１１ｂ    冷却水出口側流通孔
１１ｃ    ＡＴＦ流通孔
１１ｄ    突起
１１ｅ    リブ
１２      第２プレート
１３      冷却水流路
２０      蓋部材
３０      底部プレート
【図１Ａ】
2016090123.tif 000003
【図１Ｂ】
2016090123.tif 000004
【図２】
2016090123.tif 000005
【図３】
2016090123.tif 000006
【図４】
2016090123.tif 000007
【図５】
2016090123.tif 000008