JP2008057820A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ループ型ヒートパイプ式熱交換装置において、ドライアウトを防止する。
【解決手段】作動流体と高温流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させる蒸発部１と、作動流体と低温流体との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部と、蒸発部１で蒸発した作動流体を凝縮部２に導く蒸発側連通部５ａと、凝縮部２で凝縮した作動流体を蒸発部１に導く凝縮側連通部５ｂとを備え、この凝縮側連通部５ｂへ高温流体が流通するのを凝縮側遮蔽板１０１、１０２により阻止する。これにより、凝縮側連通部５ｂにおいて高温流体により作動流体が加熱されて蒸発することを防止ないしは低減して、ドライアウトを防止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヒートパイプを用いた熱交換装置に関するものである。

従来、車両の内燃機関（以下、エンジンという）の排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱をエンジンの暖機促進等に利用する熱交換装置が知られている。

また、ヒートパイプを用いた熱交換装置として、特許文献１には、給湯システムに用いられるループ型ヒートパイプ式熱交換装置が開示されている。これは、蒸発および凝縮可能な作動流体が閉ループの循環経路内を循環し、作動流体は蒸発部で蓄熱体から吸熱して蒸発し、凝縮部で水に放熱して凝縮するようになっている。また、複数のヒートパイプの下方の端部は下ヘッダー（以下、凝縮側連通部という）にて連通されており、凝縮部で凝縮した作動流体は凝縮側連通部を介して複数のヒートパイプに流入するようになっている。
特開平４−４５３９３号公報

しかしながら、特許文献１に示された熱交換装置を、例えば排気ガスの排気熱回収用として用いた場合、凝縮側連通部にも高温の排気ガスが当たり、凝縮側連通部にて作動流体が加熱されて蒸発してしまい、液相の作動流体が受熱量の大きい蒸発部（すなわち、ヒートパイプ＋アウターフィン）まで到達しなくなる（いわゆるドライアウトが発生）。そのため、ヒートパイプを有効に利用できなくなり、熱交換性能が低下する。

本発明は上記点に鑑みて、熱源が流体であるループ型ヒートパイプ式熱交換装置において、ドライアウトを防止することを目的とする。

本発明の第１の特徴では、内部を高温流体が流通する第１筐体（１００）と、内部を低温流体が流通する第２筐体（２００）と、作動流体と高温流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させる蒸発部（１）と、作動流体と低温流体との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部（２）と、蒸発部（１）で蒸発した作動流体を凝縮部（２）に導く蒸発側連通部（５ａ）と、凝縮部（２）で凝縮した作動流体を蒸発部（１）に導く凝縮側連通部（５ｂ）とを備え、この凝縮側連通部（５ｂ）へ高温流体が流通するのを阻止するように構成されている。

このような構成では、凝縮側連通部（５ｂ）において高温流体により作動流体が加熱されて蒸発することを防止ないしは低減することができるため、ドライアウトを防止して熱交換性能を向上させることができる。

この場合、凝縮側連通部（５ｂ）へ高温流体が流通するのを阻止する凝縮側遮蔽板（８ａ、８ｂ、１０１、１０２）を備えることでき、また、その凝縮側遮蔽板（１０１、１０２）は、第１筐体（１００）に一体に設けてもよいし、蒸発部（１）に一体に設けてもよい。

また、凝縮側遮蔽板（８ａ、１０１）は、凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ上流側に配置することができる。

このようにすれば、凝縮側連通部（５ｂ）のうち高温流体流れ上流側の面に高温流体が流通するのを阻止することができる。

また、凝縮側遮蔽板（８ａ、８ｂ、１０１、１０２）は、凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ上流側および、凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ下流側に配置することができる。

このようにすれば、凝縮側連通部（５ｂ）のうち高温流体流れ上流側の面に高温流体が流通するのを阻止することができるとともに、凝縮側連通部（５ｂ）のうち高温流体流れ下流側の面に高温流体が流通するのも阻止することができるため、ドライアウトを確実に防止することができる。

また、凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ上流側に配置された凝縮側遮蔽板（１０１）は、第１筐体（１００）内の通路面積を高温流体流れ上流側から蒸発部（１）に向かって連続的に減少させるように構成することができる。

このようにすれば、高温流体が蒸発部（１）にスムーズに流入して流れの乱れが抑えられるため、高温流体と蒸発部（１）内の作動流体との熱交換が良好に行われる。

また、第１筐体（１００）は、通路面積が拡大された拡大部（１３２）を備え、凝縮側連通部（５ｂ）を拡大部（１３２）内に配置することができる。

このようにすれば、凝縮側連通部（５ｂ）に高温流体が流通するのを阻止することができる。

また、高温流体は作動流体との熱交換により凝縮水を発生する流体であり、凝縮側連通部（５ｂ）の周囲に溜まった凝縮水を凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ下流側に逃がす凝縮水流路（１０２３）を設けることができる。

このようにすれば、凝縮側連通部（５ｂ）の周囲に溜まった凝縮水を下流側に逃がすことができる。

また、高温流体は作動流体との熱交換により凝縮水を発生する流体であり、凝縮側連通部（５ｂ）の周囲に溜まった凝縮水を第１筐体（１００）の外部に排出する凝縮水流路（１３２ｃ）を設けることができる。

このようにすれば、凝縮側連通部（５ｂ）の周囲に溜まった凝縮水を外部に排出することができる。

また、凝縮側連通部（５ｂ）を、第１筐体（１００）の外部に突出させることができる。

このようにすれば、凝縮側連通部（５ｂ）に高温流体が流通するのを阻止することができる。

また、蒸発部（１）、蒸発側連通部（５ａ）、および凝縮側連通部（５ｂ）の各外周面と第１筐体（１００）の内周面との間の隙間を介して高温流体が流通するのを阻止するように構成することができる。

このようにすれば、第１筐体（１００）内を流通する高温流体の全流量に対する蒸発部（１）を通過する高温流体の流量の割合が増加するため、高温流体と作動流体との熱交換が良好に行われる。

また、凝縮側連通部（５ｂ）の外周面と第１筐体（１００）の内周面との間の隙間を介して高温流体が流通するのを阻止する凝縮側遮蔽板（１０１、１０２）と、蒸発側連通部（５ａ）の外周面と第１筐体（１００）の内周面との間の隙間を介して高温流体が流通するのを阻止する蒸発側遮蔽板（１１１、１１２）とを備えることができる。

また、凝縮側遮蔽板（１０１）および蒸発側遮蔽板（１１１）を、凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ上流側に配置するとともに、第１筐体（１００）内の通路面積を高温流体流れ上流側から蒸発部（１）に向かって連続的に減少させるように構成することができる。

このようにすれば、高温流体が蒸発部（１）にスムーズに流入して流れの乱れが抑えられるため、高温流体と蒸発部（１）内の作動流体との熱交換が良好に行われる。

また、凝縮側遮蔽板（１０２）および蒸発側遮蔽板（１１２）を、凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ下流側に配置するとともに、第１筐体（１００）内の通路面積を蒸発部（１）から高温流体流れ下流側に向かって連続的に増加させるように構成することができる。

このようにすれば、高温流体が蒸発部（１）からスムーズに流出して良好なガス流れが得られるため、排気ガスと作動流体との熱交換が良好に行われる。

また、水を作動流体とすることができる。

また、水冷式内燃機関から排出される排気ガスを高温流体とし、水冷式内燃機関の冷却水を低温流体とすることができる。

このようにすれば、排気熱をエンジンの暖機促進に利用することができる。また、エンジン冷却水を熱源とする暖房装置を備える車両の場合、エンジン暖機中の暖房の即効性を高めることができる。

本発明の第２の特徴では、高温流体が流通する高温流体通路内に配置され、作動流体と高温流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させる蒸発部（１）と、低温流体が流通する低温流体通路内に配置され、作動流体と低温流体との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部（２）と、蒸発部（１）で蒸発した作動流体を凝縮部（２）に導く蒸発側連通部（５ａ）と、凝縮部（２）で凝縮した作動流体を蒸発部（１）に導く凝縮側連通部（５ｂ）とを備え、この凝縮側連通部（５ｂ）へ高温流体が流通するのを阻止するように構成されている。

このような構成では、凝縮側連通部（５ｂ）において高温流体により作動流体が加熱されて蒸発することを防止ないしは低減することができるため、ドライアウトを防止して熱交換性能を向上させることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態の熱交換装置は、車両の水冷式エンジンの排気系から排気ガスの排気熱を回収してエンジン冷却水を加熱し、過熱したエンジン冷却水をエアコン等の熱源として利用するものである。

図１は本実施形態に係る熱交換装置を排気ガス流れ上流側から見た正面図、図２は本実施形態に係る熱交換装置の正面断面図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面の模式的な図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態の熱交換装置は、内部を高温流体である排気ガスが矢印Ｂ（図３参照）の向きに流通する筒状の第１筐体１００と、内部を低温流体であるエンジン冷却水が流通する第２筐体２００と、排気ガスから吸熱してエンジン冷却水に放熱する熱交換器３００とからなる。第１筐体１００と第２筐体２００と熱交換器３００は、図示しないエンジンの排気管や図示しないエンジンの冷却水配管と結合される前に、一体化されている。

第１筐体１００は、エンジンの排気管の途中に配置されてその排気管と結合されるもので、排気管の一部を構成する。第２筐体２００は、エンジンの冷却水配管の途中に配置されてその配管と結合されるもので、冷却水配管の一部を構成する。熱交換器３００は、隣接して配置された蒸発部１と凝縮部２とを備えている。

蒸発部１は、第１の筐体１００内に設けられ、排気ガスと後述する作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させるようになっている。凝縮部２は、第２筐体２００内に設けられ、蒸発部１で蒸発した作動流体とエンジン冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させるようになっている。

蒸発部１は、複数の蒸発側ヒートパイプ３ａを有している。蒸発側ヒートパイプ３ａは、排気ガスの流通方向（図１の紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するようにして複数本平行に配置されている。また、蒸発側ヒートパイプ３ａの両側の扁平面にはコルゲート状のアウターフィン４ａが接合されており、このアウターフィン４ａにより排気ガスとの伝熱面積を増大させて作動流体と排気ガスとの熱交換を促進している。

凝縮部２は、複数本の凝縮側ヒートパイプ３ｂを有している。凝縮側ヒートパイプ３ｂは、エンジン冷却水の流通方向（図１の紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するようにして複数本平行に配置されている。より詳細には、凝縮側ヒートパイプ３ｂは、長手方向が蒸発側ヒートパイプ３ａの長手方向と一致するようにして配置されている。また、凝縮側ヒートパイプ３ｂの両側の扁平面にはストレートフィン４ｂが接合されており、このストレートフィン４ｂによりエンジン冷却水との伝熱面積を増大させて作動流体とエンジン冷却水との熱交換を促進している。

ヒートパイプ３ａ、３ｂの長手方向（鉛直方向）両端部には、ヒートパイプ３ａ、３ｂの長手方向と直交する方向に延びて全てのヒートパイプ３ａ、３ｂと連通する一対の連通部５ａ、５ｂがそれぞれ設けられている。なお、一対の連通部５ａ、５ｂのうち、鉛直方向上方側に配置される蒸発側連通部５ａによって、蒸発部１で蒸発した作動流体が凝縮部２に導かれ、鉛直方向下方側に配置される凝縮側連通部５ｂによって、凝縮部２で凝縮した作動流体が蒸発部１に導かれるようになっている。

そして、ヒートパイプ３ａ、３ｂおよび一対の連通部５ａ、５ｂによって閉ループが形成されており、これらの内部に蒸発・凝縮可能な作動流体（本実施形態では水）が封入されている。因みに、作動流体の量は、少なくとも凝縮側連通部５ｂよりも上に液面があるように設定されている。

蒸発部１の両端部には、蒸発側ヒートパイプ３ａの長手方向と略平行に延びて蒸発部１を補強するサイドプレート７がそれぞれ設けられている。

第１筐体１００は、凝縮側連通部５ｂへ排気ガスが流通するのを阻止するとともに、凝縮側連通部５ｂの外周面と第１筐体１００の内周面との間の隙間を介して排気ガスが流通するのを阻止する、凝縮側遮蔽板１０１、１０２を備えている。

より詳細には、凝縮側連通部５ｂよりも排気ガス流れ上流側に配置された第１凝縮側遮蔽板１０１は、排気ガス流れ方向に対して直交して配置されて、凝縮側連通部５ｂにおける排気ガス流れ上流側の面を覆う覆い板部１０１１と、排気ガス流れ方向に対して傾斜して配置されて、第１筐体１００内の通路面積を排気ガス流れ上流側から蒸発部１に向かって連続的に減少させる斜板部１０１２とを備えている。

凝縮側連通部５ｂよりも排気ガス流れ下流側に配置された第２凝縮側遮蔽板１０２は、排気ガス流れ方向に対して直交して配置されて、凝縮側連通部５ｂにおける排気ガス流れ下流側の面を覆う覆い板部１０２１と、排気ガス流れ方向に対して傾斜して配置されて、第１筐体１００内の通路面積を蒸発部１から排気ガス流れ下流側に向かって連続的に増加させる斜板部１０２２とを備えている。

また、第１筐体１００は、蒸発側連通部５ａ近傍の排気ガスの流れをスムーズにするとともに、蒸発側連通部５ａの外周面と第１筐体１００の内周面との間の隙間を介して排気ガスが流通するのを阻止する、蒸発側遮蔽板１１１、１１２を備えている。より詳細には、蒸発側連通部５ａよりも排気ガス流れ上流側に配置された第１蒸発側遮蔽板１１１は、排気ガス流れ方向に対して直交して配置されて、蒸発側連通部５ａにおける排気ガス流れ上流側の面を覆う覆い板部１１１１と、排気ガス流れ方向に対して傾斜して配置されて、第１筐体１００内の通路面積を排気ガス流れ上流側から蒸発部１に向かって連続的に減少させる斜板部１１１２とを備えている。蒸発側連通部５ａよりも排気ガス流れ下流側に配置された第２蒸発側遮蔽板１１２は、排気ガス流れ方向に対して直交して配置されて、蒸発側連通部５ａにおける排気ガス流れ下流側の面を覆う覆い板部１１２１と、排気ガス流れ方向に対して傾斜して配置されて、第１筐体１００内の通路面積を蒸発部１から排気ガス流れ下流側に向かって連続的に増加させる斜板部１１２２とを備えている。

上記構成になる本実施形態の熱交換装置は、排気ガスが蒸発部１を流通することにより、蒸発側ヒートパイプ３ａ内の液相の作動流体が排気ガスから吸熱して蒸発し、気相の作動流体が蒸発側連通部５ａを介して凝縮部２へ流入する。凝縮側ヒートパイプ３ｂ内を流通する気相の作動流体は、エンジン冷却水に放熱して凝縮し、この凝縮した作動流体は凝縮側連通部５ｂを介して蒸発部１へ流入する。

ここで、第１凝縮側遮蔽板１０１により、凝縮側連通部５ｂにおける排気ガス流れ上流側の面に排気ガスが流通するのが阻止され、また、第２凝縮側遮蔽板１０２により、凝縮側連通部５ｂにおける排気ガス流れ下流側の面に排気ガスが流通するのが阻止される。したがって、凝縮側連通部５ｂにおいて排気ガスにより作動流体が加熱されて蒸発することが防止され、凝縮側連通部５ｂのうち凝縮部２から遠い部位にも液相の作動流体が確実に供給されるため、ドライアウトを防止して熱交換性能を向上させることができる。

また、第１凝縮側遮蔽板１０１および第１蒸発側遮蔽板１１１の各斜板部１０１２、１１１２により、排気ガスが蒸発部１にスムーズに流入するとともに、第２凝縮側遮蔽板１０２および第２蒸発側遮蔽板１１２の各斜板部１０２２、１１２２により、排気ガスが蒸発部１からスムーズに流出して良好なガス流れが得られるため、排気ガスと作動流体との熱交換が良好に行われる。

また、第１凝縮側遮蔽板１０１および第２凝縮側遮蔽板１０２により、凝縮側連通部５ｂの外周面と第１筐体１００の内周面との間の隙間を介して排気ガスが流通することが阻止され、さらに、第１蒸発側遮蔽板１１１および第２蒸発側遮蔽板１１２により、蒸発側連通部５ａの外周面と第１筐体１００の内周面との間の隙間を介して排気ガスが流通することが阻止されるため、排気ガスは蒸発部１に集中的に流れるようになる。すなわち、第１筐体１００内を流通する排気ガスの全流量に対する蒸発部１を通過する排気ガスの流量の割合が増加するため、排気ガスと作動流体との熱交換が良好に行われる。なお、第１筐体１００とサイドプレート７との間に隙間がある場合、その隙間を塞ぐことにより、排気ガスは蒸発部１のみに流れるようになるため、排気ガスと作動流体との熱交換が一層良好に行われる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４は本実施形態に係る熱交換装置を排気ガス流れ上流側から見た正面図、図５は図４のＣ−Ｃ線に沿う断面の模式的な図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４、図５に示すように、第１筐体１００は、排気ガス流れ方向に見たときの形状および寸法が蒸発部１と略等しい筒部１３１と、排気ガス流れ方向に見たときの形状および寸法が蒸発部１と略等しく、筒部１３１よりも通路面積が拡大された筒状の拡大部１３２とを備えている。

拡大部１３２のうち鉛直方向上方側に位置する上部拡大部１３２ａ内に蒸発側連通部５ａが配置され、拡大部１３２のうち鉛直方向下方側に位置する下部拡大部１３２ｂ内に凝縮側連通部５ｂが配置されている。また、蒸発部１と筒部１３１は、排気ガス流れ方向に見たときに同一投影面になるように配置されている。したがって、第１筐体１００内を流通する排気ガスは、蒸発側連通部５ａおよび凝縮側連通部５ｂ側には流れることなく、蒸発部１のみを流れる。

本実施形態によると、凝縮側連通部５ｂにおいて排気ガスにより作動流体が加熱されて蒸発することが防止され、凝縮側連通部５ｂのうち凝縮部２から遠い部位にも液相の作動流体が確実に供給されるため、ドライアウトを防止して熱交換性能を向上させることができる。

また、排気ガスは蒸発部１に集中的に流れるため、排気ガスと作動流体との熱交換が良好に行われる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図６は本実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、第１筐体１００は、排気ガス流れ方向に見たときの形状および寸法が蒸発部１と略等しい筒部１４１と、鉛直方向に見たときの形状および寸法が蒸発部１と略等しくなっている開口部１４２とを備えている。

蒸発側連通部５ａおよび凝縮側連通部５ｂは、開口部１４２から第１筐体１００の外部に突出し、蒸発部１が第１筐体１００の内部に配置されている。

本実施形態によると、凝縮側連通部５ｂにおいて排気ガスにより作動流体が加熱されて蒸発することが防止され、凝縮側連通部５ｂのうち凝縮部２から遠い部位にも液相の作動流体が確実に供給されるため、ドライアウトを防止して熱交換性能を向上させることができる。

また、排気ガスは蒸発部１に集中的に流れるため、排気ガスと作動流体との熱交換が良好に行われる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図７は本実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７に示すように、第１筐体１００の第２凝縮側遮蔽板１０２には、第２凝縮側遮蔽板１０２の排気ガス流れ上流側と下流側とを連通する凝縮水流路１０２３が、第２凝縮側遮蔽板１０２内の鉛直方向最下部に設けられている。

本実施形態によると、排気ガスと作動流体との熱交換により発生した凝縮水のうち、凝縮側連通部５ｂの周囲に溜まった凝縮水は、凝縮水流路１０２３を介して凝縮側連通部５ｂよりも排気ガス流れ下流側に逃がされる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図８は本実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。第２実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８に示すように、第１筐体１００は、下部拡大部１３２ｂ内の空間と第１筐体１００の外部とを連通するパイプ状の凝縮水流路１３２ｃが、下部拡大部１３２ｂ内の鉛直方向最下部に設けられている。

本実施形態によると、排気ガスと作動流体との熱交換により発生した凝縮水のうち、凝縮側連通部５ｂの周囲（すなわち下部拡大部１３２ｂ内）に溜まった凝縮水は、凝縮水流路１３２ｃを介して第１筐体１００の外部に排出される。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。図９は本実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図９に示すように、凝縮側連通部５ｂへ排気ガスが流通するのを阻止する凝縮側遮蔽板８ａ、８ｂが、蒸発部１に一体に設けられている。より詳細には、凝縮側連通部５ｂよりも排気ガス流れ上流側に配置された第１凝縮側遮蔽板８ａは、凝縮側連通部５ｂにおける排気ガス流れ上流側の面に接合されている。凝縮側連通部５ｂよりも排気ガス流れ下流側に配置された第２凝縮側遮蔽板８ｂは、凝縮側連通部５ｂにおける排気ガス流れ下流側の面に接合されている。両凝縮側遮蔽板８ａ、８ｂは、排気ガスから凝縮側連通部５ｂへの伝熱を少なくするために、凝縮側連通部５ｂの材料よりも熱伝導率が低い材料が用いられる。

本実施形態によると、両凝縮側遮蔽板８ａ、８ｂによって排気ガスから凝縮側連通部５ｂへの伝熱が抑制される。これにより、凝縮側連通部５ｂにおいて排気ガスにより作動流体が加熱されて蒸発することが防止され、凝縮側連通部５ｂのうち凝縮部２から遠い部位にも液相の作動流体が確実に供給されるため、ドライアウトを防止して熱交換性能を向上させることができる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。図１０は本実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１０に示すように、各遮蔽板１０１、１０２、１１１、１１２は、覆い板部１０１１、１０２１、１１１１、１１２１と斜板部１０１２、１０２２、１１１２、１１２２との間に、排気ガス流れと平行に延びる平行板部１０１３、１０２３、１１１３、１１２３を備えている。

本実施形態によると、排気ガスが蒸発部１に一層スムーズに流入するとともに、排気ガスが蒸発部１から一層スムーズに流出して良好なガス流れが得られるため、排気ガスと作動流体との熱交換が良好に行われる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。図１１は本実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１１に示すように、第１凝縮側遮蔽板１０１の斜板部１０１２および第１蒸発側遮蔽板１１１の斜板部１１１２は、第１筐体１００内の通路面積を排気ガス流れ上流側から蒸発部１に向かって急激に減少させた後に緩やかに減少させるような、円弧状になっている。

また、第２凝縮側遮蔽板１０２の斜板部１０２２および第２蒸発側遮蔽板１１２の斜板部１１２２は、第１筐体１００内の通路面積を蒸発部１から排気ガス流れ下流側に向かって緩やかに増加させた後に急激に増加させるような、円弧状になっている。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。図１２は本実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１２に示すように、第１凝縮側遮蔽板１０１の斜板部１０１２および第１蒸発側遮蔽板１１１の斜板部１１１２は、第１筐体１００内の通路面積を排気ガス流れ上流側から蒸発部１に向かって緩やかに減少させた後に急激に減少させるような、円弧状になっている。

また、第２凝縮側遮蔽板１０２の斜板部１０２２および第２蒸発側遮蔽板１１２の斜板部１１２２は、第１筐体１００内の通路面積を蒸発部１から排気ガス流れ下流側からに向かって急激に増加させた後に緩やかに増加させるような、円弧状になっている。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、第１筐体１００と熱交換器３００を一体化した後に第１筐体１００をエンジンの排気管と結合したが、第１筐体１００をエンジンの排気管と結合した後に熱交換器３００を第１筐体１００に結合してもよい。

また、上記各実施形態では、蒸発部１と凝縮部２とを隣接するように配置したが、これに限らず、蒸発部１と凝縮部２とを離れた位置に配置してもよい。

また、上記各実施形態では、複数のヒートパイプ３ａ、３ｂを、その長手方向が鉛直方向になるように配置したが、凝縮した作動流体がヒートパイプ３ａ、３ｂの下端部に存在するようになっていればよいため、非水平で且つ鉛直方向に対して傾斜していてもよい。

また、上記各実施形態では、蒸発側ヒートパイプ３ａを複数設けたが、蒸発側ヒートパイプ３ａは１本であってもよい。

本発明の第１実施形態に係る熱交換装置を排気ガス流れ上流側から見た正面図である。 第１実施形態に係る熱交換装置の正面断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面の模式的な図である。 本発明の第２実施形態に係る熱交換装置を排気ガス流れ上流側から見た正面図である。 図４のＣ−Ｃ線に沿う断面の模式的な図である。 本発明の第３実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。 本発明の第４実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。 本発明の第５実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。 本発明の第６実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。 本発明の第７実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。 本発明の第８実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。 本発明の第９実施形態に係る熱交換装置の模式的な断面図である。

符号の説明

１…蒸発部、２…凝縮部、３ａ、３ｂ…ヒートパイプ、５ｂ…凝縮側連通部、
１００…第１筐体、２００…第２筐体。

Claims (18)

1. 内部を高温流体が流通する第１筐体（１００）と、
   内部を低温流体が流通する第２筐体（２００）と、
   前記第１筐体（１００）内に配置され、内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体と前記高温流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を蒸発させる蒸発部（１）と、
   前記第２筐体（２００）内に配置され、前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体と前記低温流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部（２）と、
   前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部（２）に導く蒸発側連通部（５ａ）と、
   前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部（１）に導く凝縮側連通部（５ｂ）とを備え、
   前記蒸発部（１）は、前記作動流体の流れ方向が非水平になるように配置されたヒートパイプ（３ａ）と、このヒートパイプ（３ａ）と前記高温流体との伝熱面積を増大させるアウターフィン（４ａ）とを備え、
   前記作動流体が前記蒸発部（１）と前記凝縮部（２）とを循環するように構成された熱交換装置であって、
   前記凝縮側連通部（５ｂ）へ前記高温流体が流通するのを阻止するように構成されていることを特徴とする熱交換装置。
2. 前記凝縮側連通部（５ｂ）へ前記高温流体が流通するのを阻止する凝縮側遮蔽板（８ａ、８ｂ、１０１、１０２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
3. 前記凝縮側遮蔽板（１０１、１０２）は、前記第１筐体（１００）に一体に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置。
4. 前記凝縮側遮蔽板（８ａ、８ｂ）は、前記蒸発部（１）に一体に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置。
5. 前記凝縮側遮蔽板（８ａ、１０１）は、前記凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ上流側に配置されていることを特徴とする請求項２ないし４のいづれか１つに記載の熱交換装置。
6. 前記凝縮側遮蔽板（８ａ、８ｂ、１０１、１０２）は、前記凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ上流側および、前記凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ下流側に配置されていることを特徴とする請求項２ないし４のいづれか１つに記載の熱交換装置。
7. 前記凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ上流側に配置された前記凝縮側遮蔽板（１０１）は、前記第１筐体（１００）内の通路面積を高温流体流れ上流側から前記蒸発部（１）に向かって連続的に減少させるように構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の熱交換装置。
8. 前記第１筐体（１００）は、通路面積が拡大された拡大部（１３２）を備え、前記凝縮側連通部（５ｂ）が前記拡大部（１３２）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
9. 前記高温流体は前記作動流体との熱交換により凝縮水を発生する流体であり、
   前記凝縮側連通部（５ｂ）の周囲に溜まった前記凝縮水を前記凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ下流側に逃がす凝縮水流路（１０２３）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいづれか１つに記載の熱交換装置。
10. 前記高温流体は前記作動流体との熱交換により凝縮水を発生する流体であり、
    前記凝縮側連通部（５ｂ）の周囲に溜まった前記凝縮水を前記第１筐体（１００）の外部に排出する凝縮水流路（１３２ｃ）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいづれか１つに記載の熱交換装置。
11. 前記凝縮側連通部（５ｂ）は、前記第１筐体（１００）の外部に突出していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
12. 前記蒸発部（１）、前記蒸発側連通部（５ａ）、および前記凝縮側連通部（５ｂ）の各外周面と第１筐体（１００）の内周面との間の隙間を介して前記高温流体が流通するのを阻止するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
13. 前記凝縮側連通部（５ｂ）の外周面と第１筐体（１００）の内周面との間の隙間を介して前記高温流体が流通するのを阻止する凝縮側遮蔽板（１０１、１０２）と、
    前記蒸発側連通部（５ａ）の外周面と第１筐体（１００）の内周面との間の隙間を介して前記高温流体が流通するのを阻止する蒸発側遮蔽板（１１１、１１２）とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の熱交換装置。
14. 前記凝縮側遮蔽板（１０１）および前記蒸発側遮蔽板（１１１）は、前記凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ上流側に配置されるとともに、前記第１筐体（１００）内の通路面積を高温流体流れ上流側から前記蒸発部（１）に向かって連続的に減少させるように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の熱交換装置。
15. 前記凝縮側遮蔽板（１０２）および前記蒸発側遮蔽板（１１２）は、前記凝縮側連通部（５ｂ）よりも高温流体流れ下流側に配置されるとともに、前記第１筐体（１００）内の通路面積を前記蒸発部（１）から高温流体流れ下流側に向かって連続的に増加させるように構成されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の熱交換装置。
16. 前記作動流体は水であることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の熱交換装置。
17. 前記高温流体は水冷式内燃機関から排出される排気ガスであり、前記低温流体は前記水冷式内燃機関の冷却水であることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の熱交換装置。
18. 高温流体が流通する高温流体通路内に配置され、内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体と前記高温流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を蒸発させる蒸発部（１）と、
    低温流体が流通する低温流体通路内に配置され、前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体と前記低温流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部（２）と、
    前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部（２）に導く蒸発側連通部（５ａ）と、
    前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部（１）に導く凝縮側連通部（５ｂ）とを備え、
    前記蒸発部（１）は、前記作動流体の流れ方向が非水平になるように配置されたヒートパイプ（３ａ）と、このヒートパイプ（３ａ）と前記高温流体との伝熱面積を増大させるアウターフィン（４ａ）とを備え、
    前記作動流体が前記蒸発部（１）と前記凝縮部（２）とを循環するように構成された熱交換装置であって、
    前記凝縮側連通部（５ｂ）へ前記高温流体が流通するのを阻止する凝縮側遮蔽板（８ａ、８ｂ）を備えることを特徴とする熱交換装置。

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