JP2014095503A - Heat exchanger - Google Patents

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Kazuo Katayama
和雄 片山
Masao Iguchi
雅夫 井口
Hidefumi Mori
英文 森
Fuminobu Enoshima
史修 榎島
Fumihiko Ishiguro
文彦 石黒
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Toyota Industries Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger capable of suppressing stress concentration in a joint part of a U-shaped pipe and a support body supporting the U-shaped pipe.SOLUTION: A heat exchanger 10 comprises: a plurality of U-shaped pipes 12 disposed in parallel with each other for passing working fluid; a fin 13 having a plurality of through holes into which the plurality of the U-shaped pipes 12 are inserted and supported by the plurality of the U-shaped pipes 12; and a support body for supporting the plurality of the U-shaped pipes 12. The heat exchanger 10 performs heat exchange between heat exchange fluid around the fin 13 and the working fluid. The phase of the working fluid is changed in the U-shaped pipe 12 by heat exchange with the heat exchange fluid. The plurality of the U-shaped pipes 12 have a first U-shaped pipe 12A containing a before phase change region before the phase of the working fluid is changed in heat exchange, a second U-shaped pipe 12B containing a phase change region in which the phase of the working fluid is changed in heat exchange, and a third U-shaped pipe 12C containing an after phase change region after the phase of the working fluid is changed in heat exchange. The before phase change region and the phase change region are divided in the fin 13.

Description

この発明は、熱交換器に関し、特に、作動流体を通すU字管と、U字管に固定された熱交換のためのフィンを備えた熱交換器に関する。   The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a heat exchanger provided with a U-shaped tube for passing a working fluid and a fin for heat exchange fixed to the U-shaped tube.

従来の熱交換器としては、例えば、図10に示す構造の熱交換器100が知られている。
図10に示す熱交換器100は、ケース101と、作動流体を通す複数のU字管102と、複数のU字管102により支持される多数のフィン103と、U字管102から戻った作動流体を別のU字管へ通すヘッダー104を備えている。
この熱交換器100では熱交換流体(図10において白抜矢印にて示す)がU字管102およびフィン103の周囲を通過するが、U字管102を通る作動流体と交差する方向へ熱交換流体が流れる。
そして、熱交換流体がU字管102およびフィン103の周囲を通過するとき、U字管102を通る作動流体と熱交換流体との熱交換が行われる。
熱交換により相変化する作動流体を用いる場合、複数のU字管102は、熱交換時において相変化する前の作動流体を通すU字管102と、相変化する作動流体を含むU字管102と、相変化した後の作動流体を含むU字管102を有することになる。
As a conventional heat exchanger, for example, a heat exchanger 100 having a structure shown in FIG. 10 is known.
A heat exchanger 100 shown in FIG. 10 includes a case 101, a plurality of U-shaped tubes 102 through which a working fluid passes, a number of fins 103 supported by the plurality of U-shaped tubes 102, and an operation returned from the U-shaped tube 102. A header 104 is provided for passing fluid to another U-tube.
In this heat exchanger 100, the heat exchange fluid (indicated by the white arrow in FIG. 10) passes around the U-shaped tube 102 and the fin 103, but heat exchange is performed in a direction intersecting with the working fluid passing through the U-shaped tube 102. Fluid flows.
When the heat exchange fluid passes around the U-shaped tube 102 and the fins 103, heat exchange between the working fluid passing through the U-shaped tube 102 and the heat exchange fluid is performed.
In the case of using a working fluid that changes phase by heat exchange, the plurality of U-shaped tubes 102 includes a U-shaped tube 102 that passes the working fluid before phase change during heat exchange, and a U-shaped tube 102 that includes the working fluid that changes phase. And the U-shaped tube 102 containing the working fluid after the phase change.

一方、別の従来技術としては、例えば、特許文献1に開示された熱交換器が知られている。
特許文献1に開示された熱交換器は、複数のプレートフィンと、プレートフィンを貫通する媒体管を備えている。
媒体管の一部は入口ヘッダー部と接続され、入口ヘッダー部と接続された媒体管の他の媒体管は、入口ヘッダー管と平行して設けられた出口ヘッダー管に接続されている。
媒体管における入口ヘッダー部および出口ヘッダー部の反対側に全ての媒体管と接続される中間ヘッダー管が設けられている。
複数のプレートフィンは、入口ヘッダー部と出口ヘッダー部に接続された媒体管のうち、互いに接近した部分においてそれぞれ分割されている。
On the other hand, as another prior art, for example, a heat exchanger disclosed in Patent Document 1 is known.
The heat exchanger disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of plate fins and a medium tube that passes through the plate fins.
A part of the medium pipe is connected to the inlet header part, and another medium pipe of the medium pipe connected to the inlet header part is connected to an outlet header pipe provided in parallel with the inlet header pipe.
An intermediate header pipe connected to all the medium pipes is provided on the opposite side of the inlet pipe section and the outlet header section in the medium pipe.
The plurality of plate fins are respectively divided at portions close to each other among the medium pipes connected to the inlet header portion and the outlet header portion.

特開昭61−259094号公報JP-A 61-259094

図10に示す熱交換器100では、熱交換時において相変化する前の作動流体を通すU字管102と、相変化する作動流体を含むU字管102と、相変化した後の作動流体を含むU字管102との間では、熱膨張差が生じる。
特に、熱交換時において相変化する前の作動流体を通すU字管102と相変化する作動流体を含むU字管102との間では、温度差が大きく熱膨張差も大きくなる。
また、相変化する作動流体を通すU字管では、往きの管部と戻りの管部との間でも温度差により著しく熱膨張差が生じる場合がある。
しかしながら、全てのU字管102がフィン103に拘束されるため、U字管102の変形は規制され、U字管102ではケース101との接合部に応力が集中する。
その結果、U字管102とケース101との接合部の破断を招くおそれがある。
In the heat exchanger 100 shown in FIG. 10, the U-shaped tube 102 that passes the working fluid before the phase change during the heat exchange, the U-shaped tube 102 including the working fluid that changes the phase, and the working fluid after the phase change. A difference in thermal expansion occurs between the U-shaped tube 102 and the U-tube 102.
In particular, the temperature difference is large and the thermal expansion difference is also large between the U-shaped tube 102 through which the working fluid before phase change is passed during heat exchange and the U-shaped tube 102 including the working fluid that changes phase.
Further, in a U-shaped tube that passes a working fluid that changes phase, there may be a significant difference in thermal expansion due to the temperature difference between the forward tube portion and the return tube portion.
However, since all the U-shaped tubes 102 are constrained by the fins 103, deformation of the U-shaped tube 102 is restricted, and stress concentrates on the joint portion with the case 101 in the U-shaped tube 102.
As a result, the joint portion between the U-shaped tube 102 and the case 101 may be broken.

一方、特許文献1に開示された熱交換器では、複数の熱媒体管において管内温度が異なる部分でフィンを分割する点が開示されているに過ぎない。
従って、特許文献1に開示された熱交換器を図10に示す熱交換器に適用しても、図8に示す熱交換器の問題を解決することはできない。
On the other hand, the heat exchanger disclosed in Patent Document 1 merely discloses that the fins are divided at portions where the temperatures in the tubes are different among the plurality of heat medium tubes.
Therefore, even if the heat exchanger disclosed in Patent Document 1 is applied to the heat exchanger shown in FIG. 10, the problem of the heat exchanger shown in FIG. 8 cannot be solved.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、U字管とU字管を支持する支持体との接合部における応力集中を緩和することができる熱交換器の提供にある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger that can relieve stress concentration at a joint portion between a U-shaped tube and a support that supports the U-shaped tube. On offer.

上記の課題を解決するために、本発明は、互い並列に配置され、作動流体を通す複数のU字管と、前記複数のU字管が挿入される複数の通孔を備え、前記複数のU字管に支持されるフィンと、前記複数のU字管を支持する支持体と、を備え、前記フィンの周囲の熱交換流体と前記作動流体との熱交換を行い、前記作動流体が前記熱交換流体との熱交換により前記U字管内にて相変化する熱交換器において、前記複数のU字管は、熱交換時において前記作動流体が相変化する前の相変化前域を含む第1U字管と、熱交換時において前記作動流体が相変化する相変化域を含む第2U字管と、熱交換時において前記作動流体が相変化した後の相変化後域を含む第3U字管と、を有し、前記フィンにおいて前記相変化前域と前記相変化域との間が分割されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention includes a plurality of U-shaped tubes that are arranged in parallel to each other and allow a working fluid to pass therethrough, and a plurality of through holes into which the plurality of U-shaped tubes are inserted. A fin that is supported by a U-shaped tube, and a support that supports the plurality of U-shaped tubes, and performs heat exchange between the heat exchange fluid around the fin and the working fluid, and the working fluid is In the heat exchanger that changes phase in the U-shaped tube by heat exchange with the heat exchange fluid, the plurality of U-shaped tubes include a pre-phase change area before the working fluid changes phase during heat exchange. A 1U-shaped tube, a second U-shaped tube including a phase change region in which the working fluid changes phase during heat exchange, and a third U-shaped tube including a phase change post-range after the working fluid undergoes phase change during heat exchange And in the fin, the phase change region and the phase change region are divided. It is characterized in that is.

本発明によれば、フィンにおいて相変化前域と相変化域との間が分割されているから、第1U字管と第2U字管との間ではフィンを介して互いに拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。
従って、第2U字管が第1U字管よりも大きく変形しても、第2U字管と支持体との接合部における応力集中が緩和することができ、接合部の破断を防止することができる。
なお、フィンの分割とは、完全にフィンが分離されている場合のほか、フィンが完全に分離されない場合が含まれる。
フィンが完全に分離されない場合、第1U字管および第2U字管の熱膨張量に応じて互いに独立して変形することができる程度の接続部がフィンの分離箇所に形成される。
According to the present invention, since the region before the phase change and the phase change region are divided in the fin, the first U-shaped tube and the second U-shaped tube are not restricted to each other via the fin, Each can be deformed according to the amount of thermal expansion.
Therefore, even if the second U-shaped tube is deformed more than the first U-shaped tube, the stress concentration at the joint between the second U-shaped tube and the support can be relaxed, and the joint can be prevented from being broken. .
In addition, the division | segmentation of a fin includes the case where a fin is not isolate | separated besides the case where a fin is isolate | separated completely.
When the fins are not completely separated, a connection portion that can be deformed independently of each other according to the amount of thermal expansion of the first U-shaped tube and the second U-shaped tube is formed at the separation portion of the fin.

また、上記の熱交換器において、前記フィンにおいて前記相変化域と前記相変化後域との間が分割されている構成としてもよい。
この場合、第2U字管と第3U字管との間ではフィンを介して互いに拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。
In the heat exchanger described above, the fin may be divided between the phase change area and the phase change area.
In this case, the second U-shaped tube and the third U-shaped tube can be deformed according to the thermal expansion amount without being constrained to each other via the fins.

また、上記の熱交換器において、前記第2U字管は、往きの作動流体を通す往き管部と、戻りの作動流体を通す戻り管部とを有し、前記フィンにおいて前記往き管部と戻り管部との間が分割されている構成としてもよい。
この場合、往き管部と戻り管部との間ではフィンを介して拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。
Further, in the above heat exchanger, the second U-shaped tube has a forward tube portion through which the forward working fluid passes and a return pipe portion through which the return working fluid passes, and the fin returns to the forward tube portion. It is good also as a structure divided | segmented between the pipe parts.
In this case, the forward tube portion and the return tube portion can be deformed according to the amount of thermal expansion without being constrained via fins.

また、上記の熱交換器において、前記熱交換流体は、内燃機関の排気ガスとする構成としてもよい。
この場合、内燃機関における燃焼により高温となる排気ガスを熱交換流体として利用することができ、例えば、ランキンサイクル装置における蒸発器に適用することができる。
In the heat exchanger, the heat exchange fluid may be exhaust gas of an internal combustion engine.
In this case, exhaust gas that becomes high temperature by combustion in the internal combustion engine can be used as a heat exchange fluid, and can be applied to, for example, an evaporator in a Rankine cycle device.

本発明によれば、U字管とU字管を支持する支持体との接合部における応力集中を緩和することができる熱交換器を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat exchanger which can relieve | moderate the stress concentration in the junction part of the support body which supports a U-shaped tube and a U-shaped tube can be provided.

本発明の第1の実施形態に係る熱交換器の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the heat exchanger which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る熱交換器の正面図である。It is a front view of the heat exchanger which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a)は図2におけるA−A線矢視図であり、(b)はB−B線矢視図であり、(c)はC−C線矢視図である。(A) is an AA arrow view in FIG. 2, (b) is a BB arrow view, (c) is a CC arrow view. 本発明の第2の実施形態に係る熱交換器の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the heat exchanger which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る熱交換器の正面図である。It is a front view of the heat exchanger which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図5におけるD−D線矢視図である。FIG. 6 is a view taken along line DD in FIG. 5. 本発明の第3の実施形態に係る熱交換器の正面図である。It is a front view of the heat exchanger which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図7におけるE−E線矢視図である。It is the EE arrow directional view in FIG. 変形例に係るフィンの正面図である。It is a front view of the fin which concerns on a modification. 従来の熱交換器の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the conventional heat exchanger.

(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係る熱交換器について図面を参照して説明する。
本実施形態の熱交換器は、車両に搭載される車載用熱交換器であり、特に、車両に搭載された内燃機関としてのエンジンの廃熱を利用し、廃熱の熱エネルギーを機械的エネルギーに変換するランキンサイクル回路に設ける車載用熱交換器である。
(First embodiment)
Hereinafter, the heat exchanger according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
The heat exchanger according to the present embodiment is an on-vehicle heat exchanger mounted on a vehicle, and in particular, uses waste heat of an engine as an internal combustion engine mounted on the vehicle, and converts the heat energy of the waste heat into mechanical energy. It is a vehicle-mounted heat exchanger provided in a Rankine cycle circuit that converts to a heat sink.

図1に示す熱交換器10は、エンジンの排気ガス(図1の白抜矢印Fにより示す)が流通する排気管(図示せず)内に設置されている。
排気ガスは熱交換流体に相当する。
図1および図2に示すように、熱交換器10は、ケース11と、作動流体としての冷媒を通す複数のU字管12と、U字管12にろう付けされた複数のフィン13と、ケース11の外で冷媒の流れを反転させるヘッダー14を備えている。
The heat exchanger 10 shown in FIG. 1 is installed in an exhaust pipe (not shown) through which engine exhaust gas (indicated by the white arrow F in FIG. 1) flows.
The exhaust gas corresponds to a heat exchange fluid.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the heat exchanger 10 includes a case 11, a plurality of U-shaped tubes 12 through which a refrigerant as a working fluid passes, a plurality of fins 13 brazed to the U-shaped tubes 12, A header 14 that reverses the flow of the refrigerant outside the case 11 is provided.

図1、図2に示すように、ケース11は、一対の側板15、16と、天板17と、底板18とを備えており、ケース11内には、複数のU字管12および複数のフィン13を収容する空間が形成されている。
ケース11の天板17及び底板18とは、上下に位置するものに限らず、側板15、16と交差する一対の壁板を指すものとする。
本実施形態のケース11はステンレス鋼により形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the case 11 includes a pair of side plates 15 and 16, a top plate 17, and a bottom plate 18. In the case 11, a plurality of U-shaped tubes 12 and a plurality of U-tubes 12 are provided. A space for accommodating the fins 13 is formed.
The top plate 17 and the bottom plate 18 of the case 11 are not limited to those positioned above and below, but indicate a pair of wall plates that intersect the side plates 15 and 16.
Case 11 of this embodiment is formed of stainless steel.

図1、図3(a)および図3(b)に示すように、U字管12は、互いに平行な一対の直管部19と、一対の直管部19を接続する曲管部20を備えている。
本実施形態のU字管12はステンレス鋼により形成されている。
本実施形態では、一対の直管部19が排気ガスの流れ方向において前後位置となるように、U字管12はケース11内において水平に配置されているほか、排気ガスがU字管12を通る冷媒と交差する方向へ流れるように配置されている。
さらに、互いに隣り合うU字管12が天板17から底板18へ向けて上下位置となるように、複数のU字管12がケース11内に並列に配設されている。
本実施形態の熱交換器10では9本のU字管12がケース11内に配設されている。
As shown in FIG. 1, FIG. 3A and FIG. 3B, the U-shaped tube 12 includes a pair of straight pipe portions 19 that are parallel to each other and a curved pipe portion 20 that connects the pair of straight pipe portions 19. I have.
The U-shaped tube 12 of this embodiment is made of stainless steel.
In the present embodiment, the U-tube 12 is disposed horizontally in the case 11 so that the pair of straight pipe portions 19 are in the front-rear position in the exhaust gas flow direction, and the exhaust gas passes through the U-tube 12. It arrange | positions so that it may flow to the direction which cross | intersects the refrigerant | coolant to pass.
Further, a plurality of U-shaped tubes 12 are arranged in parallel in the case 11 so that the adjacent U-shaped tubes 12 are positioned vertically from the top plate 17 toward the bottom plate 18.
In the heat exchanger 10 of the present embodiment, nine U-tubes 12 are arranged in the case 11.

ケース11の一方の側板15には複数の通孔(図示せず)が形成されており、U字管12の直管部19は通孔に挿入されて側板15とろう付けされている。
従って、側板15はU字管12を支持する支持体に相当する。
通孔に挿通されてケース11の外側へ突出する直管部19の端部はケース11の外側に配置されるヘッダー14にろう付けにより接続され、U字管12の基部を成している。
U字管12の曲管部20はケース11内においてケース11の他方の側板16と対向する。
A plurality of through holes (not shown) are formed in one side plate 15 of the case 11, and the straight pipe portion 19 of the U-shaped tube 12 is inserted into the through hole and brazed to the side plate 15.
Therefore, the side plate 15 corresponds to a support that supports the U-shaped tube 12.
An end portion of the straight pipe portion 19 that is inserted through the through hole and protrudes to the outside of the case 11 is connected to a header 14 disposed outside the case 11 by brazing, and forms a base portion of the U-shaped tube 12.
The curved pipe portion 20 of the U-shaped tube 12 faces the other side plate 16 of the case 11 in the case 11.

図1、図3(c)に示すように、ヘッダー14は外壁21により密閉された空間を内部に有する箱体であり、内部の空間は仕切り壁22、23、24により4分割され、4個の部屋を有する。
外部から冷媒が流入する流入口25を備えた第1室26は、仕切り壁22、23により仕切られて区画された部屋である。
第1室26は、ヘッダー14において排気ガスの流れ方向の下流側であって、ケース11の底板18側に形成される。
第1室26には、底板18側の3本のU字管12において排気ガスの導出側となる直管部19と連通する3個の入口孔27が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3C, the header 14 is a box body having a space sealed by an outer wall 21 inside, and the inner space is divided into four by partition walls 22, 23, and 24. Have rooms.
The first chamber 26 provided with the inflow port 25 through which the refrigerant flows from the outside is a room partitioned by the partition walls 22 and 23.
The first chamber 26 is formed downstream of the header 14 in the exhaust gas flow direction and on the bottom plate 18 side of the case 11.
The first chamber 26 is formed with three inlet holes 27 communicating with the straight pipe portion 19 on the exhaust gas outlet side in the three U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side.

第2室28は、仕切り壁23、24により仕切られて区画された部屋である。
第2室28は、ヘッダー14において排気ガスの流れ方向の上流側であって、ケース11の底板18側に形成されている。
第2室28には、底板18側の3本のU字管12における排気ガスの導入側となる直管部19が接続される3個の出口孔29が形成されている。
このため、流入口25から第1室26に導入された冷媒は、第1室26の入口孔27から底板18側の3本のU字管12を通り、第2室28の出口孔29から第2室28へ導入される。
また、第2室28は第1室26より大きな空間であり、第2室28における出口孔29の上部には、3個の入口孔30が形成されている。
第2室28の入口孔30は、底板18側の3本のU字管12と天板17側に位置する3本のU字管12の間に位置する3本のU字管12における排気ガスの導入側となる直管部19と連通する。
従って、第2室28の出口孔29から第2室28へ導入された冷媒は、入口孔30と連通されたU字管12へ流入される。
The second chamber 28 is a room partitioned and partitioned by the partition walls 23 and 24.
The second chamber 28 is formed on the upstream side in the exhaust gas flow direction in the header 14 and on the bottom plate 18 side of the case 11.
The second chamber 28 is formed with three outlet holes 29 to which the straight pipe portions 19 on the exhaust gas introduction side of the three U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side are connected.
For this reason, the refrigerant introduced into the first chamber 26 from the inlet 25 passes through the three U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side from the inlet hole 27 of the first chamber 26 and passes through the outlet hole 29 of the second chamber 28. It is introduced into the second chamber 28.
The second chamber 28 is larger than the first chamber 26, and three inlet holes 30 are formed in the upper portion of the outlet hole 29 in the second chamber 28.
The inlet hole 30 of the second chamber 28 is exhausted in the three U-shaped tubes 12 positioned between the three U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side and the three U-shaped tubes 12 positioned on the top plate 17 side. It communicates with the straight pipe portion 19 on the gas introduction side.
Accordingly, the refrigerant introduced from the outlet hole 29 of the second chamber 28 into the second chamber 28 flows into the U-shaped tube 12 communicated with the inlet hole 30.

第3室31は仕切り壁22、23により仕切られて区画された部屋である。
第3室31は、ヘッダー14において排気ガスの流れ方向の下流側であって、第1室26よりもケース11の天板17側に形成されている。
第3室31には、3個の出口孔32が形成されており、出口孔32は、底板18側の3本のU字管12と天板17側に位置する3本のU字管12の間に位置する3本のU字管12における排気ガスの導出側となる直管部19が接続される。
このため、第2室28の入口孔30から底板18側の3本のU字管12と天板17側に位置する3本のU字管12の間に位置する3本のU字管12へ導入された冷媒は、第3室31の出口孔32から第3室31へ導入される。
また、第3室31は第2室28と同じ大きさ空間を有しており、第3室31における出口孔32の上部には、3個の入口孔33が形成されている。
第3室31の入口孔33は、天板17側の3本のU字管12における排気ガスの導出側となる直管部19と連通する。
従って、第3室31の出口孔32から第3室31へ導入された冷媒は、入口孔33と連通されたU字管12へ流入される。
The third chamber 31 is a room partitioned by the partition walls 22 and 23.
The third chamber 31 is formed downstream of the header 14 in the exhaust gas flow direction and closer to the top plate 17 of the case 11 than the first chamber 26.
Three outlet holes 32 are formed in the third chamber 31, and the outlet holes 32 are the three U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side and the three U-shaped tubes 12 positioned on the top plate 17 side. The straight pipe portions 19 on the exhaust gas outlet side of the three U-shaped pipes 12 positioned between the two are connected.
For this reason, the three U-shaped tubes 12 positioned between the three U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side and the three U-shaped tubes 12 positioned on the top plate 17 side from the inlet hole 30 of the second chamber 28. The refrigerant introduced into the third chamber 31 is introduced into the third chamber 31 through the outlet hole 32 of the third chamber 31.
The third chamber 31 has the same size space as the second chamber 28, and three inlet holes 33 are formed in the upper portion of the outlet hole 32 in the third chamber 31.
The inlet hole 33 of the third chamber 31 communicates with the straight pipe portion 19 on the exhaust gas outlet side in the three U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side.
Therefore, the refrigerant introduced into the third chamber 31 from the outlet hole 32 of the third chamber 31 flows into the U-shaped tube 12 communicated with the inlet hole 33.

第4室34は仕切り壁23、24により仕切られて区画された部屋である。
第4室34は、ヘッダー14において排気ガスの流れ方向の上流側であって、第2室28よりもケース11の天板17側に形成される。
第4室34には、3個の出口孔35が形成されており、出口孔35は、天板17側の3本のU字管12における排気ガスの導入側となる直管部19が接続される。
このため、第3室31の入口孔33から天板17側の3本のU字管12へ導入された冷媒は、第4室34の出口孔35から第4室34へ導入される。
第4室34には、第4室34内の冷媒を外部へ流出する流出口36が設けられている。
The fourth chamber 34 is a room partitioned by the partition walls 23 and 24.
The fourth chamber 34 is formed on the upstream side in the exhaust gas flow direction in the header 14 and on the top plate 17 side of the case 11 with respect to the second chamber 28.
Three outlet holes 35 are formed in the fourth chamber 34, and the outlet hole 35 is connected to the straight pipe portion 19 on the exhaust gas introduction side of the three U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side. Is done.
For this reason, the refrigerant introduced into the three U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side from the inlet hole 33 of the third chamber 31 is introduced into the fourth chamber 34 from the outlet hole 35 of the fourth chamber 34.
The fourth chamber 34 is provided with an outlet 36 through which the refrigerant in the fourth chamber 34 flows out.

ヘッダー14とU字管12が接続されることにより、第1室26に導入される冷媒はU字管12を通って第2室28、第3室31から第4室34へ供給され、第4室34から外部へ流出する。
図1に示すように、本実施形態の熱交換器10は、複数のU字管12とヘッダー14の構成により、連続する冷媒の流路が形成され、ヘッダー14に導入された冷媒はケース11内を何度も通って最終的にヘッダー14から流出される。
By connecting the header 14 and the U-shaped tube 12, the refrigerant introduced into the first chamber 26 is supplied from the second chamber 28 and the third chamber 31 to the fourth chamber 34 through the U-shaped tube 12. It flows out from the four chambers 34 to the outside.
As shown in FIG. 1, the heat exchanger 10 of the present embodiment includes a plurality of U-shaped tubes 12 and a header 14 to form a continuous refrigerant flow path, and the refrigerant introduced into the header 14 is the case 11. It passes through the inside many times and finally flows out from the header 14.

本実施形態の冷媒は排気ガスとの熱交換によりU字管12内において相変化する性質を有している。
本実施形態では、熱交換時において底板18側のU字管12を通る冷媒は液相の状態にある。
そして、熱交換時において底板18側のU字管12と天板17側のU字管12との間のU字管12を通る冷媒は、液相から気相へ相変化する状態にある。
熱交換時において天板17側のU字管12を通る冷媒は気相の状態にある。
本実施形態では、説明の便宜上、底板18側の3本のU字管12を第1U字管12Aとする。
また、説明の便宜上、底板18側の3本のU字管12および天板17側の3本のU字管12との間に位置する3本のU字管12を、第2U字管12Bとする。
さらに、天板17側の3本のU字管12を第3U字管12Cとする。
上下3本を単位とした第1U字管12A群、第2U字管12B群および第3U字管12C群がそれぞれ構成されている。
The refrigerant of the present embodiment has a property of changing phase in the U-shaped tube 12 by heat exchange with exhaust gas.
In this embodiment, the refrigerant passing through the U-shaped tube 12 on the bottom plate 18 side is in a liquid phase during heat exchange.
Then, during heat exchange, the refrigerant passing through the U-shaped tube 12 between the U-shaped tube 12 on the bottom plate 18 side and the U-shaped tube 12 on the top plate 17 side is in a state of phase change from the liquid phase to the gas phase.
During heat exchange, the refrigerant passing through the U-shaped tube 12 on the top plate 17 side is in a gas phase.
In the present embodiment, for convenience of explanation, the three U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side are referred to as first U-shaped tubes 12A.
For convenience of explanation, the three U-shaped tubes 12 positioned between the three U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side and the three U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side are replaced with the second U-shaped tube 12B. And
Further, the three U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side are referred to as third U-shaped tubes 12C.
A first U-shaped tube 12A group, a second U-shaped tube 12B group, and a third U-shaped tube 12C group each having three upper and lower units are configured.

天板17側の3本の第3U字管12Cでは、図3(a)に示すように、排気ガスの導出側(下流側)に位置する直管部19をヘッダー14から曲管部20へ向かう往きの冷媒が通る。
そして、排気ガスの導入側(上流側)に位置する直管部19を曲管部20からヘッダー14へ向かう戻りの冷媒が通る。
3本の第2U字管12Bでは、図3(b)に示すように、排気ガスの導入側(上流側)に位置する直管部19をヘッダー14から曲管部20へ向かう往きの冷媒が通る。
そして、排気ガスの導出側(下流側)に位置する直管部19を曲管部20からヘッダー14へ向かう戻りの冷媒が通る。
また、底板18側の3本の第1U字管12Aでは、第3U字管12Cと同様に、排気ガスの導出側(下流側)に位置する直管部19をヘッダー14から曲管部20へ向かう往きの冷媒が通る。
そして、排気ガスの導入側(上流側)に位置する直管部19を曲管部20からヘッダー14へ向かう戻りの冷媒が通る。
In the three third U-shaped tubes 12C on the top plate 17 side, as shown in FIG. 3A, the straight pipe portion 19 located on the exhaust gas outlet side (downstream side) is connected from the header 14 to the curved pipe portion 20. The going-out refrigerant passes.
Then, the return refrigerant from the curved pipe portion 20 toward the header 14 passes through the straight pipe portion 19 located on the exhaust gas introduction side (upstream side).
In the three second U-shaped pipes 12B, as shown in FIG. 3 (b), the refrigerant that travels from the header 14 to the curved pipe part 20 passes through the straight pipe part 19 positioned on the exhaust gas introduction side (upstream side). Pass through.
Then, the return refrigerant from the curved pipe part 20 toward the header 14 passes through the straight pipe part 19 positioned on the exhaust gas outlet side (downstream side).
Further, in the three first U-shaped pipes 12A on the bottom plate 18 side, the straight pipe part 19 located on the exhaust gas outlet side (downstream side) is connected from the header 14 to the curved pipe part 20 in the same manner as the third U-shaped pipe 12C. The going-out refrigerant passes.
Then, the return refrigerant from the curved pipe portion 20 toward the header 14 passes through the straight pipe portion 19 located on the exhaust gas introduction side (upstream side).

本実施形態では、第1U字管12Aには液相の冷媒が通る。
つまり、第1U字管12Aは冷媒が相変化する前の相変化前域(液域)を含むU字管12である。
第2U字管12Bには液相から気相へ相変化中の冷媒が通る。
つまり、第2U字管12Bは冷媒が相変化する相変化域(沸騰域)を含むU字管12である。
そして、第3U字管12Cには気相の冷媒が通る。
つまり、第3U字管12Cは冷媒が相変化した後の相変化後域(過熱蒸気域)を含むU字管12である。
このため、第2U字管12Bは、第1U字管12Aと比較して温度が高く、第1U字管12Aと比較して熱膨張による変形は大きい。
また、第3U字管12Cは第2U字管12Bと比べて温度は高い。
このため、第2U字管12Bにおける熱膨張による変形は、第1U字管12Aにおける熱膨張による変形よりも大きくなり、第3U字管12Cにおける熱膨張による変形は、第2U字管12Bにおける熱膨張による変形よりも大きくなる。
In the present embodiment, a liquid-phase refrigerant passes through the first U-shaped tube 12A.
That is, the first U-shaped tube 12 </ b> A is a U-shaped tube 12 including a region before the phase change (liquid region) before the refrigerant undergoes a phase change.
The refrigerant undergoing phase change from the liquid phase to the gas phase passes through the second U-shaped tube 12B.
That is, the second U-shaped tube 12B is a U-shaped tube 12 including a phase change region (boiling region) in which the refrigerant changes phase.
A gas-phase refrigerant passes through the third U-shaped tube 12C.
That is, the third U-shaped tube 12C is a U-shaped tube 12 including a post-phase change region (superheated steam region) after the refrigerant has undergone a phase change.
For this reason, the temperature of the second U-shaped tube 12B is higher than that of the first U-shaped tube 12A, and deformation due to thermal expansion is larger than that of the first U-shaped tube 12A.
Further, the temperature of the third U-shaped tube 12C is higher than that of the second U-shaped tube 12B.
Therefore, deformation due to thermal expansion in the second U-shaped tube 12B is larger than deformation due to thermal expansion in the first U-shaped tube 12A, and deformation due to thermal expansion in the third U-shaped tube 12C is thermal expansion in the second U-shaped tube 12B. It becomes larger than the deformation by.

本実施形態では、ケース11内に配置されるU字管12の直管部19には、多数のフィン13が装着されている。
フィン13はステンレス鋼により形成された金属板であり、図1に示すように、フィン13には直管部19を挿通する複数の通孔37が形成されている。
ケース11の側板15、16間の排気ガスの流路は、多数のフィン13により仕切られ、フィン13の面は排気ガスの流れ方向に沿う。
互いに隣り合うフィン13の間には隙間が形成されており、この隙間に排気ガスが流通されることによりフィン13に排気ガスの熱を伝達し易くする。
In the present embodiment, a large number of fins 13 are attached to the straight tube portion 19 of the U-shaped tube 12 disposed in the case 11.
The fin 13 is a metal plate formed of stainless steel. As shown in FIG. 1, a plurality of through holes 37 through which the straight pipe portion 19 is inserted are formed in the fin 13.
The flow path of the exhaust gas between the side plates 15 and 16 of the case 11 is partitioned by a large number of fins 13, and the surface of the fin 13 is along the flow direction of the exhaust gas.
A gap is formed between the fins 13 adjacent to each other, and the exhaust gas is circulated through the gap to facilitate the transfer of heat of the exhaust gas to the fin 13.

本実施形態のフィン13は、第1U字管12Aと第2U字管12Bとの間において物理的に分断されて分割されているほか、第2U字管12Bと第3U字管12Cとの間においても物理的に分断されて分割されている。
このため、フィン13は、底板18側の3本の第1U字管12Aに装着されている第1フィン部38と、第2U字管12Bに装着されている第2フィン部39と、第3U字管12Cに装着されている第3フィン部40の3つの部分に分割されている。
つまり、本実施形態のフィン13は、相変化前域と相変化域との間において分割されているとともに、相変化域と相変化後域との間にて分割されている。
フィン13を第1フィン部38〜第3フィン部40の3つに分断することにより、第1フィン部38に拘束される第1U字管12A群、第2フィン部39に拘束される第2U字管12B群、第3フィン部40に拘束される第3U字管12C群、は互いに独立して変形可能となる。
The fins 13 of the present embodiment are physically divided and divided between the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B, and between the second U-shaped tube 12B and the third U-shaped tube 12C. Is also physically divided and divided.
For this reason, the fin 13 includes a first fin portion 38 attached to the three first U-shaped tubes 12A on the bottom plate 18 side, a second fin portion 39 attached to the second U-shaped tube 12B, and a third U It is divided into three portions of the third fin portion 40 attached to the character tube 12C.
That is, the fins 13 of the present embodiment are divided between the pre-phase change area and the phase change area, and are divided between the phase change area and the post-phase change area.
By dividing the fin 13 into three parts, a first fin part 38 to a third fin part 40, a first U-shaped tube 12 </ b> A group restrained by the first fin part 38 and a second U restrained by the second fin part 39. The character tube 12B group and the third U-shaped tube 12C group constrained by the third fin portion 40 can be deformed independently of each other.

さらに、本実施形態では、フィン13の第2フィン部39における第2U字管12Bの直管部19の間が分割されている。
これは、本実施形態では、第2U字管12Bの直管部19の間に生じる熱膨張差を考慮しているためである。
従って、第2フィン部39の第2U字管12B群において、往きの冷媒が通る直管部19と帰りの冷媒が通る直管部19は互いに独立して変形可能となる。
因みに、第2U字管12Bの直管部19の間に生じる熱膨張差が、考慮する必要がない程度に小さい場合は、第2フィン部39における第2U字管12Bの直管部19の間を分割しなくてもよい。
Further, in the present embodiment, the space between the straight pipe portions 19 of the second U-shaped tube 12B in the second fin portion 39 of the fin 13 is divided.
This is because in the present embodiment, the difference in thermal expansion that occurs between the straight pipe portions 19 of the second U-shaped pipe 12B is taken into consideration.
Accordingly, in the second U-shaped tube 12B group of the second fin portion 39, the straight pipe portion 19 through which the forward refrigerant passes and the straight pipe portion 19 through which the return refrigerant passes can be deformed independently of each other.
Incidentally, when the difference in thermal expansion that occurs between the straight pipe portions 19 of the second U-shaped tube 12B is so small that it is not necessary to consider, between the straight pipe portions 19 of the second U-shaped tube 12B in the second fin portion 39. May not be divided.

次に、本実施形態の熱交換器10による冷媒と排気ガスとの熱交換について説明する。
車両に搭載されたエンジンが駆動される状態では、エンジンの排気ガスは排気管(図示せず)を通り、熱交換器10を通過する。
熱交換器10を通過する排気ガスは、多数のフィン13の面に沿って流れ、フィン13は高温の排気ガスにより加熱される。
Next, heat exchange between the refrigerant and the exhaust gas by the heat exchanger 10 of the present embodiment will be described.
In a state where the engine mounted on the vehicle is driven, the exhaust gas of the engine passes through the exhaust pipe (not shown) and passes through the heat exchanger 10.
The exhaust gas passing through the heat exchanger 10 flows along the surfaces of a large number of fins 13, and the fins 13 are heated by the hot exhaust gas.

一方、熱交換器10のU字管12には冷媒が流れており、冷媒はフィン13、U字管12とフィン13を接合するろう材および直管部19を介してフィン13の周囲の排気ガスと熱交換を行う。
本実施形態では、第1U字管12Aを通る冷媒はヘッダー14の第1室26から導入されているため、液相の冷媒が高温の排気ガスと熱交換される。
第2U字管12Bを通る冷媒は、第1U字管12Aで既に熱交換された冷媒であり、第2U字管12Bにおける高温の排気ガスとの熱交換により、液相から気相へ相変化中の状態にある。
このため、第2U字管12Bは第1U字管12Aと比較すると高温であり、第2U字管12Bの熱膨張は第1U字管12Aの熱膨張よりも大きい。
第2U字管12Bの往きの冷媒は、ヘッダー14の第2室28から導入される冷媒であり、冷媒において液相の冷媒が占める割合が高い。
一方、第2U字管12Bの戻りの冷媒では、冷媒において気相の冷媒が占める割合が高い。
従って、第2U字管12Bでは、戻りの冷媒が通る直管部19は、気相の冷媒が占める割合が高く、オイルの熱抵抗が大きく、往きの冷媒が通る直管部19よりも熱膨張が大きくなる。
因みに、オイルの熱抵抗は、液域を含む第1U字管12Aでは小さく、沸騰域を含む第2U字管12Bでは、過熱蒸気域を含む第3U字管12Cと同程度の熱抵抗となる。
従って、第1U字管12Aでは、相変化による影響が小さく、かつ、オイルの熱抵抗が小さいため、第1U字管12Aの変形量は最も小さい。
また、第2U字管12Bでは、相変化による影響が小さく、かつ、オイルの熱抵抗が大きいため、第2U字管12Bの変形量は第1U字管12Aの変形量よりも大きい。
第3U字管12Cでは、相変化による影響が大きく、かつ、オイルの熱抵抗も大きいため、第3U字管12Cの変形量は最も大きい。
On the other hand, refrigerant flows through the U-shaped tube 12 of the heat exchanger 10, and the refrigerant is exhausted around the fins 13 through the fins 13, the brazing material that joins the U-shaped tubes 12 and the fins 13, and the straight tube portion 19. Exchange heat with gas.
In the present embodiment, since the refrigerant passing through the first U-shaped tube 12A is introduced from the first chamber 26 of the header 14, the liquid-phase refrigerant is heat-exchanged with high-temperature exhaust gas.
The refrigerant passing through the second U-shaped tube 12B is a refrigerant that has already undergone heat exchange in the first U-shaped tube 12A, and is undergoing a phase change from the liquid phase to the gas phase by heat exchange with the high-temperature exhaust gas in the second U-shaped tube 12B. It is in the state of.
For this reason, the second U-shaped tube 12B is hotter than the first U-shaped tube 12A, and the thermal expansion of the second U-shaped tube 12B is larger than the thermal expansion of the first U-shaped tube 12A.
The refrigerant flowing in the second U-shaped tube 12B is a refrigerant introduced from the second chamber 28 of the header 14, and the ratio of the liquid-phase refrigerant in the refrigerant is high.
On the other hand, in the refrigerant returned from the second U-shaped tube 12B, the ratio of the gas-phase refrigerant in the refrigerant is high.
Therefore, in the second U-shaped tube 12B, the straight pipe portion 19 through which the returning refrigerant passes has a high ratio of the gas-phase refrigerant, the thermal resistance of oil is large, and the thermal expansion of the straight pipe portion 19 through which the forward refrigerant passes. Becomes larger.
Incidentally, the thermal resistance of the oil is small in the first U-shaped tube 12A including the liquid region, and the second U-shaped tube 12B including the boiling region has the same thermal resistance as the third U-shaped tube 12C including the superheated steam region.
Therefore, in the first U-shaped tube 12A, the influence of the phase change is small, and the thermal resistance of the oil is small, so the deformation amount of the first U-shaped tube 12A is the smallest.
Moreover, in the 2nd U-shaped pipe 12B, since the influence by phase change is small and the thermal resistance of oil is large, the deformation amount of the 2nd U-shaped pipe 12B is larger than the deformation amount of the 1st U-shaped pipe 12A.
In the 3rd U-shaped pipe 12C, since the influence by a phase change is large and the thermal resistance of oil is also large, the amount of deformation of the 3rd U-shaped pipe 12C is the largest.

フィン13が3つのフィン部38〜40に分割されていることから、第1U字管12Aと第2U字管12Bとの間ではフィン13を介して互いに拘束されることなく、第1U字管12Aは変形する。
第2U字管12Bは、第1U字管12Aおよび第3U字管12Cに拘束されることなく変形する。
第3U字管12Cは、第2U字管12Bに拘束されることなく変形する。
つまり、第1U字管12A、第2U字管12Bおよび第3U字管12Cは、それぞれの熱膨張量に応じてそれぞれ独立して変形する。
このため、第1U字管12Aとケース11における側板15との接合部では応力集中が緩和される。
また、第3U字管12Cでは、第1U字管12Cとケース11における側板15との接合部では応力集中が緩和される。
さらに、第2フィン部39における第2U字管12Bの直管部19の間が分割されていることから、第2フィン部39の第2U字管12B群において、往きの冷媒が通る直管部19と帰りの冷媒が通る直管部19は互いに拘束されることなく変形する。
Since the fin 13 is divided into three fin portions 38 to 40, the first U-shaped tube 12A is not constrained between the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B via the fin 13. Transforms.
The second U-shaped tube 12B is deformed without being constrained by the first U-shaped tube 12A and the third U-shaped tube 12C.
The third U-shaped tube 12C is deformed without being constrained by the second U-shaped tube 12B.
That is, the first U-shaped tube 12A, the second U-shaped tube 12B, and the third U-shaped tube 12C are independently deformed according to the respective thermal expansion amounts.
For this reason, stress concentration is relieved at the joint between the first U-shaped tube 12 </ b> A and the side plate 15 in the case 11.
Further, in the third U-shaped tube 12 </ b> C, stress concentration is reduced at the joint portion between the first U-shaped tube 12 </ b> C and the side plate 15 in the case 11.
Furthermore, since the straight pipe part 19 of the 2nd U-shaped pipe 12B in the 2nd fin part 39 is divided | segmented, in the 2nd U-shaped pipe 12B group of the 2nd fin part 39, the straight pipe part through which the forward refrigerant passes. 19 and the straight pipe portion 19 through which the return refrigerant passes are deformed without being constrained to each other.

本実施形態に係る熱交換器10は、以下の作用効果を奏する。
(1)フィン13において相変化前域を含む第1U字管12Aと相変化域を含む第2U字管12Bとの間が分割されているから、第1U字管12Aと第2U字管12Bとの間ではフィン13を介して互いに拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。従って、第2U字管12Bが第1U字管12Aよりも大きく変形しても、第2U字管12Bとケース11との接合部における応力集中が緩和することができ、接合部の破断を防止することができる。
(2)フィン13において相変化域を含む第2U字管12Bと相変化後域を含む第3U字管12Cとの間が分割されているから、第2U字管12Bと第3U字管12Cとの間ではフィン13を介して互いに拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。従って、第3U字管12Cが第2U字管12Bよりも大きく変形しても、第3U字管12Cとケース11との接合部における応力集中が緩和することができ、接合部の破断を防止することができる。
The heat exchanger 10 according to the present embodiment has the following operational effects.
(1) Since the first U-shaped tube 12A including the pre-phase change region and the second U-shaped tube 12B including the phase change region are divided in the fin 13, the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B Can be deformed according to the amount of thermal expansion without being constrained to each other via the fins 13. Therefore, even if the second U-shaped tube 12B is deformed more greatly than the first U-shaped tube 12A, the stress concentration at the joint between the second U-shaped tube 12B and the case 11 can be relaxed, and the joint is prevented from being broken. be able to.
(2) Since the portion between the second U-shaped tube 12B including the phase change region and the third U-shaped tube 12C including the post-phase change region is divided in the fin 13, the second U-shaped tube 12B and the third U-shaped tube 12C Can be deformed according to the amount of thermal expansion without being constrained to each other via the fins 13. Therefore, even if the third U-shaped tube 12C is deformed to a greater extent than the second U-shaped tube 12B, the stress concentration at the joint between the third U-shaped tube 12C and the case 11 can be alleviated, and breakage of the joint is prevented. be able to.

(3)内燃機関における燃焼により高温となる排気ガスを熱交換流体として利用することができ、例えば、熱交換器10をランキンサイクル装置における蒸発器に適用することができる。
(4)U字管12に装着されるフィン13は、冷媒の相変化を考慮した位置において分割されているから、U字管12とケース11との接合部における応力集中をより緩和することができ、接合部の破断を防止することができる。
(3) Exhaust gas that becomes high temperature due to combustion in the internal combustion engine can be used as a heat exchange fluid. For example, the heat exchanger 10 can be applied to an evaporator in a Rankine cycle device.
(4) Since the fins 13 attached to the U-shaped tube 12 are divided at positions that take into account the phase change of the refrigerant, stress concentration at the joint between the U-shaped tube 12 and the case 11 can be further relaxed. It is possible to prevent the joint from being broken.

(第2の実施形態)
次に第2の実施形態に係る熱交換器について説明する。
本実施形態の熱交換器では、ヘッダーの構成と、U字管の配設状態が第1の実施形態の熱交換器と相違する。
本実施形態では、第1の実施形態の形態と同一の構成については第1の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
(Second Embodiment)
Next, a heat exchanger according to a second embodiment will be described.
In the heat exchanger of the present embodiment, the configuration of the header and the arrangement state of the U-shaped tube are different from those of the heat exchanger of the first embodiment.
In the present embodiment, the description of the first embodiment is used for the same configuration as that of the first embodiment, and common reference numerals are used.

図4に示す熱交換器50は、エンジンの排気ガス(図1の白抜矢印Fにより示す)が流通する排気管(図示せず)内に設置されている。
図4および図5に示すように、熱交換器50は、ケース11と、作動流体としての冷媒を通す複数のU字管12と、U字管12にろう付けされた複数のフィン51と、ケース11の外で冷媒の流れを反転させるヘッダー52を備えている。
The heat exchanger 50 shown in FIG. 4 is installed in an exhaust pipe (not shown) through which engine exhaust gas (indicated by the white arrow F in FIG. 1) flows.
As shown in FIGS. 4 and 5, the heat exchanger 50 includes a case 11, a plurality of U-tubes 12 through which refrigerant as a working fluid passes, a plurality of fins 51 brazed to the U-tubes, A header 52 for reversing the refrigerant flow outside the case 11 is provided.

図4、図5に示すように、U字管12は、互いに平行な一対の直管部19と、一対の直管部19を接続する曲管部20を備えている。
本実施形態では、U字管12は、ケース11内において一対の直管部19が互いに上下位置となるように水平に配置されているほか、排気ガスがU字管12を通る冷媒と交差する方向へ流れるように配置されている。
さらに、互いに隣り合うU字管12が排気ガスの流れ方向において前後位置となるように、複数(本実施形態では2本)のU字管12がケース11内に並列に配設されている。
また、互いに隣り合うU字管12が天板17から底板18へ向けて上下位置となるように、複数(本実施形態では3本)のU字管12がケース11内に並列に配設されている。
本実施形態の熱交換器50では6本のU字管12がケース11内に配設されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the U-shaped tube 12 includes a pair of straight pipe portions 19 that are parallel to each other and a curved pipe portion 20 that connects the pair of straight pipe portions 19.
In the present embodiment, the U-shaped tube 12 is horizontally disposed in the case 11 so that the pair of straight tube portions 19 are in the upper and lower positions, and the exhaust gas intersects with the refrigerant passing through the U-shaped tube 12. It is arranged to flow in the direction.
Furthermore, a plurality (two in this embodiment) of U-shaped tubes 12 are arranged in parallel in the case 11 so that the U-shaped tubes 12 adjacent to each other are in the front-rear position in the exhaust gas flow direction.
A plurality of (three in this embodiment) U-shaped tubes 12 are arranged in parallel in the case 11 so that the U-shaped tubes 12 adjacent to each other are vertically positioned from the top plate 17 toward the bottom plate 18. ing.
In the heat exchanger 50 of the present embodiment, six U-tubes 12 are disposed in the case 11.

ケース11の一方の側板15には複数の通孔(図示せず)が形成されており、U字管12の直管部19は通孔に挿入されて側板15とろう付けされている。
通孔に挿通されてケース11の外側へ突出する直管部19の端部はケース11の外側に配置されるヘッダー52にろう付けにより接続され、U字管12の基部を成している。
A plurality of through holes (not shown) are formed in one side plate 15 of the case 11, and the straight pipe portion 19 of the U-shaped tube 12 is inserted into the through hole and brazed to the side plate 15.
An end portion of the straight pipe portion 19 that is inserted into the through hole and protrudes to the outside of the case 11 is connected to a header 52 disposed on the outside of the case 11 by brazing, and forms a base portion of the U-shaped tube 12.

図4、図6に示すように、ヘッダー52は外壁53により密閉された空間を内部に有する箱体であり、内部の空間は仕切り壁54、55、56により4分割され、4個の部屋を有する。
外部から冷媒が流入する流入口57を備えた第1室58は、仕切り壁54により仕切られて区画された部屋である。
第1室58は、ヘッダー52において最下部側に形成される。
第1室58には、排気ガスの流れ方向において前後位置となる底板18側の2本のU字管12において下側の直管部19と連通する2個の入口孔59が形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 6, the header 52 is a box having a space sealed by an outer wall 53 inside, and the inner space is divided into four by partition walls 54, 55, and 56. Have.
The first chamber 58 provided with the inlet 57 through which the refrigerant flows from the outside is a room partitioned by the partition wall 54.
The first chamber 58 is formed on the lowermost side in the header 52.
The first chamber 58 is formed with two inlet holes 59 that communicate with the lower straight pipe portion 19 in the two U-shaped pipes 12 on the bottom plate 18 side, which are front and rear positions in the exhaust gas flow direction. .

第2室60は、仕切り壁54、55により仕切られて区画された部屋である。
第2室60は、ヘッダー52において第1室58の上側に形成されている。
第2室60には、排気ガスの流れ方向において前後位置となる底板18側の2本のU字管12における上側の直管部19が接続される2個の出口孔61が形成されている。
このため、流入口57から第1室58に導入された冷媒は、第1室58の入口孔59から底板18側の2本のU字管12を通り、第2室60の出口孔61から第2室60へ導入される。
また、第2室60は第1室58より大きな空間であり、第2室60における出口孔61の上部には、2個の入口孔62が形成されている。
第2室60の入口孔62は、底板18側の2本のU字管12と天板17側に位置する2本のU字管12の間に位置する2本のU字管12における下側の直管部19と連通する。
従って、第2室60の出口孔61から第2室60へ導入された冷媒は、入口孔62と連通されたU字管12へ流入される。
The second chamber 60 is a room partitioned and partitioned by the partition walls 54 and 55.
The second chamber 60 is formed above the first chamber 58 in the header 52.
The second chamber 60 is formed with two outlet holes 61 to which the upper straight pipe portions 19 of the two U-shaped pipes 12 on the bottom plate 18 side, which are front and rear positions in the exhaust gas flow direction, are connected. .
For this reason, the refrigerant introduced into the first chamber 58 from the inlet 57 passes through the two U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side from the inlet hole 59 of the first chamber 58, and from the outlet hole 61 of the second chamber 60. It is introduced into the second chamber 60.
The second chamber 60 is a larger space than the first chamber 58, and two inlet holes 62 are formed in the upper portion of the outlet hole 61 in the second chamber 60.
The inlet hole 62 of the second chamber 60 is located below the two U-shaped tubes 12 positioned between the two U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side and the two U-shaped tubes 12 positioned on the top plate 17 side. It communicates with the straight pipe part 19 on the side.
Therefore, the refrigerant introduced from the outlet hole 61 of the second chamber 60 into the second chamber 60 flows into the U-shaped tube 12 communicated with the inlet hole 62.

第3室63は仕切り壁55、56により仕切られて区画された部屋である。
第3室63は、ヘッダー52において第2室60の上側に形成されている。
第3室63には、2個の出口孔64が形成されており、出口孔64は、底板18側の2本のU字管12と天板17側に位置する2本のU字管12の間に位置する2本のU字管12における上側の直管部19と接続される。
このため、第2室60の入口孔62から底板18側の2本のU字管12と天板17側に位置する2本のU字管12の間に位置する2本のU字管12へ導入された冷媒は、第3室63の出口孔64から第3室63へ導入される。
また、第3室63は第2室60と同じ大きさ空間を有しており、第3室63における出口孔64の上部には、2個の入口孔65が形成されている。
第3室63の入口孔65は、天板17側の2本のU字管12における下側の直管部19と連通する。
従って、第3室63の出口孔64から第3室63へ導入された冷媒は、入口孔65と連通されたU字管12へ流入される。
The third chamber 63 is a room partitioned by the partition walls 55 and 56.
The third chamber 63 is formed above the second chamber 60 in the header 52.
Two outlet holes 64 are formed in the third chamber 63, and the outlet holes 64 are two U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side and two U-shaped tubes 12 positioned on the top plate 17 side. Are connected to the upper straight pipe portion 19 of the two U-shaped pipes 12 positioned between the two.
For this reason, the two U-shaped tubes 12 positioned between the two U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side and the two U-shaped tubes 12 positioned on the top plate 17 side from the inlet hole 62 of the second chamber 60. The refrigerant introduced into the third chamber 63 is introduced into the third chamber 63 through the outlet hole 64 of the third chamber 63.
The third chamber 63 has the same size space as the second chamber 60, and two inlet holes 65 are formed in the upper portion of the outlet hole 64 in the third chamber 63.
The inlet hole 65 of the third chamber 63 communicates with the lower straight pipe portion 19 in the two U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side.
Therefore, the refrigerant introduced from the outlet hole 64 of the third chamber 63 into the third chamber 63 flows into the U-shaped tube 12 communicated with the inlet hole 65.

第4室66は仕切り壁56により仕切られて区画された部屋である。
第4室66は、ヘッダー52において第3室63の上側、すなわち、ヘッダー52の最上部に形成されている。
第4室66には、2個の出口孔67が形成されており、出口孔67は、天板17側の2本のU字管12における上側の直管部19と接続される。
このため、第3室63の入口孔65から天板17側の2本のU字管12へ導入された冷媒は、第4室66の出口孔67から第4室66へ導入される。
第4室66には、第4室66内の冷媒を外部へ流出する流出口68が設けられている。
The fourth chamber 66 is a room partitioned by a partition wall 56.
The fourth chamber 66 is formed above the third chamber 63 in the header 52, that is, at the top of the header 52.
Two outlet holes 67 are formed in the fourth chamber 66, and the outlet holes 67 are connected to the upper straight pipe portion 19 in the two U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side.
Therefore, the refrigerant introduced into the two U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side from the inlet hole 65 of the third chamber 63 is introduced into the fourth chamber 66 from the outlet hole 67 of the fourth chamber 66.
The fourth chamber 66 is provided with an outlet 68 through which the refrigerant in the fourth chamber 66 flows out.

ヘッダー52とU字管12が接続されることにより、第1室58に導入される冷媒はU字管12を通って第2室60、第3室63から第4室66へ供給され、第4室66から外部へ流出する。
本実施形態の熱交換器50は、複数のU字管12とヘッダー52の構成により、連続する冷媒の流路が形成され、ヘッダー52に導入された冷媒はケース11内を何度も通って最終的にヘッダー52から流出される。
By connecting the header 52 and the U-shaped tube 12, the refrigerant introduced into the first chamber 58 is supplied to the fourth chamber 66 from the second chamber 60 and the third chamber 63 through the U-shaped tube 12. It flows out from the four chambers 66 to the outside.
In the heat exchanger 50 of the present embodiment, a continuous refrigerant flow path is formed by the configuration of the plurality of U-shaped tubes 12 and the header 52, and the refrigerant introduced into the header 52 passes through the case 11 many times. Finally, it flows out from the header 52.

本実施形態の冷媒は排気ガスとの熱交換によりU字管12内において相変化する性質を有している。
本実施形態では、熱交換時において底板18側のU字管12を通る冷媒は液相の状態にある。
そして、熱交換時において底板18側のU字管12と天板17側のU字管12との間のU字管12を通る冷媒は、液相から気相へ相変化する状態にある。
熱交換時において天板17側のU字管12を通る冷媒は気相の状態にある。
本実施形態では、説明の便宜上、底板18側の前後2本のU字管12を第1U字管12Aとする。
また、説明の便宜上、底板18側の前後2本のU字管12と天板17側の前後2本のU字管12との間に位置する2本のU字管12を、第2U字管12Bとする。
さらに、天板17側の前後2本のU字管12を第3U字管12Cとする。
前後2本を単位とした第1U字管12A群、第2U字管12B群および第3U字管12C群が構成されている。
The refrigerant of the present embodiment has a property of changing phase in the U-shaped tube 12 by heat exchange with exhaust gas.
In this embodiment, the refrigerant passing through the U-shaped tube 12 on the bottom plate 18 side is in a liquid phase during heat exchange.
Then, during heat exchange, the refrigerant passing through the U-shaped tube 12 between the U-shaped tube 12 on the bottom plate 18 side and the U-shaped tube 12 on the top plate 17 side is in a state of phase change from the liquid phase to the gas phase.
During heat exchange, the refrigerant passing through the U-shaped tube 12 on the top plate 17 side is in a gas phase.
In this embodiment, for convenience of explanation, the front and rear U-tubes 12 on the bottom plate 18 side are referred to as first U-tubes 12A.
For convenience of explanation, the two U-shaped tubes 12 positioned between the two front and rear U-shaped tubes 12 on the bottom plate 18 side and the two front and rear U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side are replaced by a second U-shaped tube. This is tube 12B.
Further, the two front and rear U-shaped tubes 12 on the top plate 17 side are referred to as third U-shaped tubes 12C.
A first U-shaped tube 12A group, a second U-shaped tube 12B group, and a third U-shaped tube 12C group having two front and rear units as a unit are configured.

第1U字管12Aにおける上下に位置する直管部19は液相の冷媒が通る。
つまり、第1U字管12Aは冷媒が相変化する前の相変化前域(液域)を含むU字管12である。
第1U字管12Aでは、下側の直管部19を往きの冷媒が通り、戻りの冷媒は上側の直管部19を通る。
第1U字管12Aの上下の直管部19は排気ガスの流れ方向では互いに同じ位置であり、上下の直管部19間の熱膨張差は小さく、第1U字管12Aの変形は小さい。
The liquid phase refrigerant passes through the straight pipe portion 19 positioned above and below the first U-shaped tube 12A.
That is, the first U-shaped tube 12 </ b> A is a U-shaped tube 12 including a region before the phase change (liquid region) before the refrigerant undergoes a phase change.
In the first U-shaped tube 12 </ b> A, the outgoing refrigerant passes through the lower straight pipe portion 19, and the returning refrigerant passes through the upper straight pipe portion 19.
The upper and lower straight pipe portions 19 of the first U-shaped pipe 12A are in the same position in the exhaust gas flow direction, the difference in thermal expansion between the upper and lower straight pipe sections 19 is small, and the deformation of the first U-shaped pipe 12A is small.

一方、第2U字管12Bにおける直管部19は液相から気相へ相変化中の冷媒が通る。
つまり、第2U字管12Bは冷媒が相変化する相変化域(沸騰域)を含むU字管12である。
第2U字管12Bでは、往きの冷媒が通る下側の直管部19は往き管部に相当し、戻りの冷媒が通る上側の直管部19は戻り管部に相当する。
第2U字管12Bは、第1U字管12Aと比較して温度が高い。
第2U字管12Bの上下の直管部19は排気ガスの流れ方向では互いに同じ位置であっても、液相に近い状態の冷媒が通る第2U字管12Bの下の直管部19と、気相に近い状態の冷媒が通る第2U字管12Bの上の直管部19との冷媒の相変化による熱膨張差は大きい。
第2U字管12Bにおける上下の直管部19の熱膨張差により、曲管部20側が底板18側へ向かう変形が生じる。
On the other hand, the straight pipe portion 19 in the second U-shaped tube 12B passes the refrigerant undergoing phase change from the liquid phase to the gas phase.
That is, the second U-shaped tube 12B is a U-shaped tube 12 including a phase change region (boiling region) in which the refrigerant changes phase.
In the second U-shaped tube 12B, the lower straight pipe portion 19 through which the forward refrigerant passes corresponds to the forward pipe portion, and the upper straight pipe portion 19 through which the return refrigerant passes corresponds to the return pipe portion.
The temperature of the second U-shaped tube 12B is higher than that of the first U-shaped tube 12A.
Even if the upper and lower straight pipe portions 19 of the second U-shaped pipe 12B are at the same position in the exhaust gas flow direction, the straight pipe sections 19 below the second U-shaped pipe 12B through which refrigerant in a state close to the liquid phase passes, The thermal expansion difference due to the phase change of the refrigerant with the straight pipe part 19 on the second U-shaped pipe 12B through which the refrigerant in a state close to the gas phase passes is large.
Due to the difference in thermal expansion between the upper and lower straight pipe sections 19 in the second U-shaped pipe 12B, the bent pipe section 20 side is deformed toward the bottom plate 18 side.

第3U字管12Cにおける上下に位置する直管部19は気相の冷媒が通る。
つまり、第3U字管12Cは冷媒が相変化した後の相変化後域(過熱蒸気域)を含むU字管12である。
第3U字管12Cでは、下側の直管部19を往きの冷媒が通り、戻りの冷媒は上側の直管部19を通る。
第3U字管12Cの上下の直管部19は排気ガスの流れ方向では互いに同じ位置である。
また、第3U字管12Cは第2U字管12Bと比べて温度は高いものの、上下の直管部19間の熱膨張差は小さい。
このため、第2U字管12Bにおける熱膨張差による変形は、第1U字管12Aおよび第3U字管12Cにおける熱膨張差による変形よりも大きくなる。
なお、本実施形態では、冷媒が排気ガスにより加熱される熱交換器10であるため、熱交換器10における冷媒の流れから見ると、相変化前域が最も上流に位置する。
そして、相変化域は相変化前域の下流に位置し、さらに、相変化後域は相変化域の下流に位置する。
A gas phase refrigerant passes through the straight pipe portion 19 positioned above and below the third U-shaped tube 12C.
That is, the third U-shaped tube 12C is a U-shaped tube 12 including a post-phase change region (superheated steam region) after the refrigerant has undergone a phase change.
In the third U-shaped tube 12 </ b> C, the outgoing refrigerant passes through the lower straight pipe portion 19, and the returning refrigerant passes through the upper straight pipe portion 19.
The upper and lower straight pipe portions 19 of the third U-shaped pipe 12C are at the same position in the exhaust gas flow direction.
Further, although the temperature of the third U-shaped tube 12C is higher than that of the second U-shaped tube 12B, the difference in thermal expansion between the upper and lower straight tube portions 19 is small.
For this reason, the deformation due to the thermal expansion difference in the second U-shaped tube 12B is larger than the deformation due to the thermal expansion difference in the first U-shaped tube 12A and the third U-shaped tube 12C.
In the present embodiment, since the refrigerant is the heat exchanger 10 that is heated by the exhaust gas, when viewed from the refrigerant flow in the heat exchanger 10, the region before the phase change is located most upstream.
The phase change area is located downstream of the pre-phase change area, and the post-phase change area is located downstream of the phase change area.

本実施形態では、ケース11内に配置されるU字管12の直管部19には、多数のフィン51が装着されている。
フィン51はステンレス鋼により形成された金属板であり、図4に示すように、フィン51には直管部19を挿通する複数の通孔69が形成されている。
ケース11の側板15、16間の排気ガスの流路は、多数のフィン51により仕切られ、フィン51の面は排気ガスの流れ方向に沿う。
互いに隣り合うフィン51の間には隙間が形成されており、この隙間に排気ガスが流通されることによりフィン51に排気ガスの熱を伝達し易くする。
In the present embodiment, a large number of fins 51 are attached to the straight tube portion 19 of the U-shaped tube 12 disposed in the case 11.
The fin 51 is a metal plate formed of stainless steel. As shown in FIG. 4, the fin 51 has a plurality of through holes 69 through which the straight pipe portion 19 is inserted.
The flow path of the exhaust gas between the side plates 15 and 16 of the case 11 is partitioned by a large number of fins 51, and the surfaces of the fins 51 are along the flow direction of the exhaust gas.
A gap is formed between the fins 51 adjacent to each other, and the exhaust gas is circulated through the gap to facilitate the transfer of heat of the exhaust gas to the fin 51.

本実施形態のフィン51は、第1U字管12Aと第2U字管12Bとの間において物理的に分断されて分割されているほか、第2U字管12Bと第3U字管12Cとの間において物理的に分断されて分割されている。
さらに、本実施形態では、フィン51は第2U字管12Bの上下の直管部19との間においても物理的に分断されて分割されている。
このため、フィン51は4つのフィン部70〜73に分割されている。
第1フィン部70は底板18側の前後2本の第1U字管12Aに装着されている。
第2下側フィン部71は、前後2本の第2U字管12Bの下側の直管部19に装着されている。
第2上側フィン部72は、前後2本の第2U字管12Bの上側の直管部19に装着されている。
第3フィン部73は、天板17側の前後2本の第3U字管12Cに装着されている。
つまり、本実施形態のフィン51は、相変化前域と相変化域との間において分割されているとともに、相変化域と相変化後域との間にて分割されている。
さらに、相変化域においてもフィン51が分割されている。
The fin 51 of the present embodiment is physically divided and divided between the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B, and between the second U-shaped tube 12B and the third U-shaped tube 12C. It is physically divided and divided.
Further, in the present embodiment, the fin 51 is also physically divided and divided between the upper and lower straight pipe portions 19 of the second U-shaped pipe 12B.
For this reason, the fin 51 is divided into four fin portions 70 to 73.
The first fin portion 70 is attached to two front and rear first U-shaped tubes 12A on the bottom plate 18 side.
The second lower fin portion 71 is attached to the straight pipe portion 19 on the lower side of the two front and rear second U-shaped tubes 12B.
The second upper fin portion 72 is attached to the straight pipe portion 19 on the upper side of the two front and rear second U-shaped tubes 12B.
The third fin portion 73 is attached to the two front and rear third U-shaped tubes 12C on the top plate 17 side.
That is, the fin 51 of the present embodiment is divided between the pre-phase change region and the phase change region, and is divided between the phase change region and the post-phase change region.
Further, the fins 51 are also divided in the phase change region.

第1U字管12A、第2U字管12Bおよび第3U字管12Cの熱膨張差に伴う変形量は異なる。
フィン51を4つのフィン部70〜73に分断することにより、第1フィン部70に拘束される第1U字管12Aと、第2下側フィン部71および第2上側フィン部72に拘束される第2U字管12Bは互いに独立して変形可能となる。
また、第2下側フィン部71および第2上側フィン部72に拘束される第2U字管12Bと、第3フィン部73に拘束される第3U字管12Cは互いに独立して変形可能となる。
さらに、第2U字管12Bでは、往きの冷媒が通る直管部19および戻りの冷媒が通る直管部19が互いに拘束されることなく変形可能となる。
The amount of deformation associated with the difference in thermal expansion of the first U-shaped tube 12A, the second U-shaped tube 12B, and the third U-shaped tube 12C is different.
By dividing the fin 51 into four fin portions 70 to 73, the fin 51 is restrained by the first U-shaped tube 12 </ b> A restrained by the first fin portion 70, the second lower fin portion 71 and the second upper fin portion 72. The second U-shaped tubes 12B can be deformed independently of each other.
Further, the second U-shaped tube 12B constrained by the second lower fin portion 71 and the second upper fin portion 72 and the third U-shaped tube 12C constrained by the third fin portion 73 can be deformed independently of each other. .
Further, in the second U-shaped tube 12B, the straight pipe portion 19 through which the forward refrigerant passes and the straight pipe portion 19 through which the return refrigerant passes can be deformed without being restricted to each other.

本実施形態では、車両に搭載されたエンジンが駆動されるとき、エンジンの排気ガスは排気管(図示せず)を通り、熱交換器50を通過する。
熱交換器50を通過する排気ガスは、多数のフィン51の面に沿って流れ、フィン51は高温の排気ガスにより加熱される。
In the present embodiment, when the engine mounted on the vehicle is driven, the exhaust gas of the engine passes through the exhaust pipe (not shown) and passes through the heat exchanger 50.
The exhaust gas passing through the heat exchanger 50 flows along the surfaces of the numerous fins 51, and the fins 51 are heated by the high-temperature exhaust gas.

一方、熱交換器50のU字管12には冷媒が流れており、冷媒はフィン51、U字管12とフィン51を接合するろう材および直管部19を介してフィン51の周囲の排気ガスと熱交換を行う。
本実施形態では、第1U字管12Aを通る冷媒はヘッダー52の第1室58から導入されているため、液相の冷媒が高温の排気ガスと熱交換される。
第2U字管12Bを通る冷媒は、第1U字管12Aで既に熱交換された冷媒であり、第2U字管12Bにおける高温の排気ガスとの熱交換により、液相から気相へ相変化中の状態にある。
このため、第2U字管12Bは第1U字管12Aと比較すると高温であり、第2U字管12Bの熱膨張は第1U字管12Aの熱膨張よりも大きい。
第2U字管12Bの往きの冷媒は、ヘッダー52の第2室60から導入される冷媒であり、冷媒において液相の冷媒が占める割合が高い。
一方、第2U字管12Bの戻りの冷媒では、冷媒において気相の冷媒が占める割合が高い。
従って、第2U字管12Bでは、戻りの冷媒が通る直管部19は、気相の冷媒が占める割合が高く、オイルの熱抵抗が大きく、往きの冷媒が通る直管部19よりも熱膨張が大きくなる。
因みに、オイルの熱抵抗は、液域を含む第1U字管12Aでは小さく、沸騰域を含む第2U字管12Bでは、過熱蒸気域を含む第3U字管12Cと同程度の熱抵抗となる。
従って、第1U字管12Aでは、相変化による影響が小さく、かつ、オイルの熱抵抗が小さいため、第1U字管12Aの変形量は最も小さい。
また、第2U字管12Bでは、相変化による影響が小さく、かつ、オイルの熱抵抗が大きいため、第2U字管12Bの変形量は第1U字管12Aの変形量よりも大きい。
第3U字管12Cでは、相変化による影響が大きく、かつ、オイルの熱抵抗も大きいため、第3U字管12Cの変形量は最も大きい。
On the other hand, the refrigerant flows through the U-shaped tube 12 of the heat exchanger 50, and the refrigerant is exhausted around the fins 51 through the fins 51, the brazing material joining the U-shaped tubes 12 and the fins 51, and the straight pipe part 19. Exchange heat with gas.
In the present embodiment, since the refrigerant passing through the first U-shaped tube 12A is introduced from the first chamber 58 of the header 52, the liquid-phase refrigerant exchanges heat with the high-temperature exhaust gas.
The refrigerant passing through the second U-shaped tube 12B is a refrigerant that has already undergone heat exchange in the first U-shaped tube 12A, and is undergoing a phase change from the liquid phase to the gas phase by heat exchange with the high-temperature exhaust gas in the second U-shaped tube 12B. It is in the state of.
For this reason, the second U-shaped tube 12B is hotter than the first U-shaped tube 12A, and the thermal expansion of the second U-shaped tube 12B is larger than the thermal expansion of the first U-shaped tube 12A.
The refrigerant flowing in the second U-shaped tube 12B is a refrigerant introduced from the second chamber 60 of the header 52, and the ratio of the liquid-phase refrigerant in the refrigerant is high.
On the other hand, in the refrigerant returned from the second U-shaped tube 12B, the ratio of the gas-phase refrigerant in the refrigerant is high.
Therefore, in the second U-shaped tube 12B, the straight pipe portion 19 through which the returning refrigerant passes has a high ratio of the gas-phase refrigerant, the thermal resistance of oil is large, and the thermal expansion of the straight pipe portion 19 through which the forward refrigerant passes. Becomes larger.
Incidentally, the thermal resistance of the oil is small in the first U-shaped tube 12A including the liquid region, and the second U-shaped tube 12B including the boiling region has the same thermal resistance as the third U-shaped tube 12C including the superheated steam region.
Therefore, in the first U-shaped tube 12A, the influence of the phase change is small, and the thermal resistance of the oil is small, so the deformation amount of the first U-shaped tube 12A is the smallest.
Moreover, in the 2nd U-shaped pipe 12B, since the influence by phase change is small and the thermal resistance of oil is large, the deformation amount of the 2nd U-shaped pipe 12B is larger than the deformation amount of the 1st U-shaped pipe 12A.
In the 3rd U-shaped pipe 12C, since the influence by a phase change is large and the thermal resistance of oil is also large, the amount of deformation of the 3rd U-shaped pipe 12C is the largest.

フィン51が4つのフィン部70〜73に分割されていることから、第1U字管12Aと第2U字管12Bとの間ではフィン51を介して互いに拘束されることなく、第1U字管12Aは変形する。
第2U字管12Bは、第1U字管12Aおよび第3U字管12Cに拘束されることなく変形する。
第3U字管12Cは、第2U字管12Bに拘束されることなく変形する。
つまり、第1U字管12A、第2U字管12Bおよび第3U字管12Cは、それぞれの熱膨張量に応じてそれぞれ独立して変形する。
このため、第1U字管12Aとケース11における側板15との接合部では応力集中が緩和される。
また、第3U字管12Cでは、第3U字管12Cとケース11における側板15との接合部では応力集中が緩和される。
Since the fin 51 is divided into four fin portions 70 to 73, the first U-shaped tube 12A is not constrained between the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B via the fin 51. Transforms.
The second U-shaped tube 12B is deformed without being constrained by the first U-shaped tube 12A and the third U-shaped tube 12C.
The third U-shaped tube 12C is deformed without being constrained by the second U-shaped tube 12B.
That is, the first U-shaped tube 12A, the second U-shaped tube 12B, and the third U-shaped tube 12C are independently deformed according to the respective thermal expansion amounts.
For this reason, stress concentration is relieved at the joint between the first U-shaped tube 12 </ b> A and the side plate 15 in the case 11.
Further, in the third U-shaped tube 12 </ b> C, stress concentration is reduced at the joint portion between the third U-shaped tube 12 </ b> C and the side plate 15 in the case 11.

ところで、第2U字管12Bでは、往きの冷媒が通る直管部19に第2下側フィン部71が形成され、戻りの冷媒が通る直管部19に第2上側フィン部72が形成されている。
このため、第2U字管12Bでは、往きの冷媒が通る直管部19および戻りの冷媒が通る直管部19が互いに拘束されることなく変形する。
このため、第2U字管12Bとケース11における側板15との接合部では応力集中が緩和される。
By the way, in the second U-shaped tube 12B, the second lower fin portion 71 is formed in the straight pipe portion 19 through which the forward refrigerant passes, and the second upper fin portion 72 is formed in the straight pipe portion 19 through which the return refrigerant passes. Yes.
Therefore, in the second U-shaped tube 12B, the straight pipe portion 19 through which the forward refrigerant passes and the straight pipe portion 19 through which the return refrigerant passes are deformed without being constrained to each other.
For this reason, stress concentration is relieved at the joint between the second U-shaped tube 12 </ b> B and the side plate 15 in the case 11.

本実施形態の熱交換器50は、第1の実施形態の作用効果(1)〜(3)と同等の作用効果を奏する。
さらに言うと、第2U字管12Bは、往きの冷媒を通す直管部19と、戻りの冷媒を通す直管部19とを有し、フィン51において往きの冷媒を通す直管部19と戻りの冷媒を通す直管部19との間が分割されている。
往きの冷媒を通す直管部19と戻りの冷媒を通す直管部19との間ではフィン51を介して拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。
The heat exchanger 50 of this embodiment has the same effects as the effects (1) to (3) of the first embodiment.
More specifically, the second U-shaped pipe 12B has a straight pipe part 19 through which the forward refrigerant passes and a straight pipe part 19 through which the return refrigerant passes, and the fin 51 returns the straight pipe part 19 through which the forward refrigerant passes. The straight pipe portion 19 through which the refrigerant passes is divided.
The straight pipe portion 19 through which the forward refrigerant passes and the straight pipe portion 19 through which the return refrigerant passes can be deformed according to the amount of thermal expansion without being constrained via the fins 51.

(第3の実施形態)
次に第3の実施形態に係る熱交換器について説明する。
本実施形態の熱交換器は、ヘッダーの構成が第1の実施形態と相違する。
本実施形態では、第1の実施形態の形態と同一の構成については第1の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
(Third embodiment)
Next, a heat exchanger according to a third embodiment will be described.
The heat exchanger of the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the header.
In the present embodiment, the description of the first embodiment is used for the same configuration as that of the first embodiment, and common reference numerals are used.

図7に示す熱交換器80は、ケース11の外で冷媒の流れを反転させるヘッダー81を備えている。
図7、図8に示すように、ヘッダー81は外壁82により密閉された空間を内部に有する箱体であり、内部の空間は仕切り壁83、84、85により4分割され、4個の部屋を有する。
外部から冷媒が流入する流入口86を備えた第1室87は、仕切り壁83、84により仕切られて区画された部屋である。
第1室87は、ヘッダー81において排気ガスの流れ方向の上流側であって、ケース11の底板18側に形成される。
第1室87には、底板18側の3本の第1U字管12Aにおいて排気ガスの導入側となる直管部19と連通する3個の入口孔88が形成されている。
A heat exchanger 80 shown in FIG. 7 includes a header 81 that reverses the flow of the refrigerant outside the case 11.
As shown in FIGS. 7 and 8, the header 81 is a box body having a space sealed by an outer wall 82 inside, and the inner space is divided into four by partition walls 83, 84, 85, and four rooms are formed. Have.
The first chamber 87 provided with the inlet 86 into which the refrigerant flows from the outside is a room partitioned by the partition walls 83 and 84.
The first chamber 87 is formed on the upstream side in the exhaust gas flow direction in the header 81 and on the bottom plate 18 side of the case 11.
In the first chamber 87, three inlet holes 88 communicating with the straight pipe portion 19 on the exhaust gas introduction side in the three first U-shaped tubes 12A on the bottom plate 18 side are formed.

第2室89は、仕切り壁84、85により仕切られて区画された部屋である。
第2室89は、ヘッダー81において排気ガスの流れ方向の下流側であって、ケース11の底板18側に形成される。
第2室89には、底板18側の3本の第1U字管12Aにおける排気ガスの導出側となる直管部19が接続される3個の出口孔90が形成されている。
このため、流入口86から第1室87に導入された冷媒は、第1室87の入口孔88から底板18側の3本の第1U字管12Aを通り、第2室89の出口孔90から第2室89へ導入される。
また、第2室89は第1室87より大きな空間であり、第2室89における出口孔90の上部には、3個の入口孔91が形成されている。
第2室89の入口孔91は、3本の第2U字管12Bにおける排気ガスの導出側となる直管部19と連通する。
従って、第2室89の出口孔90から第2室89へ導入された冷媒は、入口孔91と連通された第2U字管12Bへ流入される。
The second chamber 89 is a room partitioned and partitioned by the partition walls 84 and 85.
The second chamber 89 is formed in the header 81 on the downstream side in the exhaust gas flow direction and on the bottom plate 18 side of the case 11.
The second chamber 89 is formed with three outlet holes 90 to which the straight pipe portion 19 on the exhaust gas outlet side in the three first U-shaped tubes 12A on the bottom plate 18 side is connected.
For this reason, the refrigerant introduced into the first chamber 87 from the inlet 86 passes through the three first U-shaped pipes 12A on the bottom plate 18 side from the inlet hole 88 of the first chamber 87, and the outlet hole 90 of the second chamber 89. To the second chamber 89.
The second chamber 89 is larger than the first chamber 87, and three inlet holes 91 are formed in the upper portion of the outlet hole 90 in the second chamber 89.
The inlet hole 91 of the second chamber 89 communicates with the straight pipe portion 19 on the exhaust gas outlet side in the three second U-shaped pipes 12B.
Therefore, the refrigerant introduced into the second chamber 89 from the outlet hole 90 of the second chamber 89 flows into the second U-shaped tube 12 </ b> B communicated with the inlet hole 91.

第3室92は仕切り壁83、84により仕切られて区画された部屋である。
第3室92は、ヘッダー81において排気ガスの流れ方向の上流側であって、第1室87よりもケース11の天板17側に形成される。
第3室92には、3個の出口孔93が形成されており、出口孔93は、3本の第2U字管12Bにおける排気ガスの導入側となる直管部19が接続される。
このため、第2室89の入口孔91から3本の第2U字管12Bへ導入された冷媒は、第3室92の出口孔93から第3室92へ導入される。
また、第3室92は第2室89と同じ大きさ空間を有しており、第3室92における出口孔93の上部には、3個の入口孔94が形成されている。
第3室92の入口孔94は、天板17側の3本の第3U字管12Cにおける排気ガスの導入側となる直管部19と連通する。
従って、第3室92の出口孔93から第3室92へ導入された冷媒は、入口孔94と連通された第3U字管12Cへ流入される。
The third chamber 92 is a room partitioned by the partition walls 83 and 84.
The third chamber 92 is formed on the upstream side of the header 81 in the exhaust gas flow direction and on the top plate 17 side of the case 11 with respect to the first chamber 87.
Three outlet holes 93 are formed in the third chamber 92, and the outlet hole 93 is connected to the straight pipe portion 19 on the exhaust gas introduction side of the three second U-shaped pipes 12B.
For this reason, the refrigerant introduced into the three second U-shaped pipes 12 </ b> B from the inlet hole 91 of the second chamber 89 is introduced into the third chamber 92 from the outlet hole 93 of the third chamber 92.
The third chamber 92 has a space the same size as the second chamber 89, and three inlet holes 94 are formed in the upper portion of the outlet hole 93 in the third chamber 92.
The inlet hole 94 of the third chamber 92 communicates with the straight pipe portion 19 on the exhaust gas introduction side in the three third U-shaped tubes 12C on the top plate 17 side.
Therefore, the refrigerant introduced into the third chamber 92 from the outlet hole 93 of the third chamber 92 flows into the third U-shaped tube 12 </ b> C communicating with the inlet hole 94.

第4室95は仕切り壁84、85により仕切られて区画された部屋である。
第4室95は、ヘッダー81において排気ガスの流れ方向の下流側であって、第2室89よりもケース11の天板17側に形成される。
第4室95には、3個の出口孔96が形成されており、出口孔96は、天板17側の3本の第3U字管12Cにおける排気ガスの導出側となる直管部19が接続される。
このため、第3室92の入口孔94から天板17側の3本の第3U字管12Cへ導入された冷媒は、第4室95の出口孔96から第4室95へ導入される。
第4室95には、第4室95内の冷媒を外部へ流出する流出口97が設けられている。
The fourth chamber 95 is a room partitioned by the partition walls 84 and 85.
The fourth chamber 95 is formed downstream of the header 81 in the exhaust gas flow direction and closer to the top plate 17 of the case 11 than the second chamber 89.
Three outlet holes 96 are formed in the fourth chamber 95, and the outlet hole 96 has a straight pipe portion 19 on the exhaust gas outlet side in the three third U-shaped tubes 12 </ b> C on the top plate 17 side. Connected.
Therefore, the refrigerant introduced from the inlet hole 94 of the third chamber 92 into the three third U-shaped tubes 12C on the top plate 17 side is introduced from the outlet hole 96 of the fourth chamber 95 into the fourth chamber 95.
The fourth chamber 95 is provided with an outlet 97 through which the refrigerant in the fourth chamber 95 flows out.

ヘッダー81とU字管12が接続されることにより、第1室87に導入される冷媒はU字管12を通って第2室89、第3室92から第4室95へ供給され、第4室95から外部へ流出する。
本実施形態の熱交換器80は、複数のU字管12とヘッダー81の構成により、連続する冷媒の流路が形成され、ヘッダー81に導入された冷媒はケース11内を何度も通って最終的にヘッダー81から流出される。
By connecting the header 81 and the U-shaped tube 12, the refrigerant introduced into the first chamber 87 is supplied from the second chamber 89 and the third chamber 92 to the fourth chamber 95 through the U-shaped tube 12. It flows out from the fourth chamber 95 to the outside.
In the heat exchanger 80 of this embodiment, a continuous refrigerant flow path is formed by the configuration of the plurality of U-shaped tubes 12 and the header 81, and the refrigerant introduced into the header 81 passes through the case 11 many times. Finally, it flows out from the header 81.

本実施形態のフィン13は、第1U字管12Aと第2U字管12Bとの間において物理的に分断されて分割されているほか、第2U字管12Bと第3U字管12Cとの間においても物理的に分断されて分割されている。   The fins 13 of the present embodiment are physically divided and divided between the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B, and between the second U-shaped tube 12B and the third U-shaped tube 12C. Is also physically divided and divided.

本実施形態では、第1U字管12Aはケース11の底板18に接近して配置され、第3U字管12Cはケース11の天板17に接近して配置されている。
底板18側の第1U字管12Aに装着された第1フィン部38は、底板18にろう付けにより固定されている。
つまり、底板18側の第1U字管12Aは第1フィン部38を介して底板18に固定されている。
底板18側の第1U字管12Aが第1フィン部38を介してケース11に固定されることにより、第1U字管12Aの振動が抑制される。
なお、本実施形態では、第1U字管12Aの変形量は、第2U字管12Bの変形量よりも小さいため、第1フィン部38を介してケース11に固定しても、変形による影響は小さい。
In the present embodiment, the first U-shaped tube 12 </ b> A is disposed close to the bottom plate 18 of the case 11, and the third U-shaped tube 12 </ b> C is disposed close to the top plate 17 of the case 11.
The first fin portion 38 attached to the first U-shaped tube 12A on the bottom plate 18 side is fixed to the bottom plate 18 by brazing.
That is, the first U-shaped tube 12 </ b> A on the bottom plate 18 side is fixed to the bottom plate 18 via the first fin portion 38.
When the first U-shaped tube 12A on the bottom plate 18 side is fixed to the case 11 via the first fin portion 38, the vibration of the first U-shaped tube 12A is suppressed.
In the present embodiment, since the deformation amount of the first U-shaped tube 12A is smaller than the deformation amount of the second U-shaped tube 12B, even if the first U-shaped tube 12B is fixed to the case 11 via the first fin portion 38, the effect of deformation is not affected. small.

本実施形態の熱交換器80は、第2の実施形態の作用効果と同等の作用効果を奏する。
さらに言うと、本実施形態の熱交換器80によれば、底板18側の第1U字管12Aが第1フィン部38を介して底板18に固定される。
このため、底板18側の第1U字管12Aを拘束する第1フィン部38の振動を抑制することができる。
従って、第1U字管12Aおよび第1フィン部38の振動による第1U字管12Aの損傷や騒音を低減させることができ、熱交換器80の耐久性および静粛性の向上を図ることができる。
The heat exchanger 80 of the present embodiment has the same effects as the effects of the second embodiment.
Furthermore, according to the heat exchanger 80 of the present embodiment, the first U-shaped tube 12 </ b> A on the bottom plate 18 side is fixed to the bottom plate 18 via the first fin portion 38.
For this reason, the vibration of the 1st fin part 38 which restrains 12 A of 1st U-shaped pipes by the side of the baseplate 18 can be suppressed.
Therefore, damage and noise of the first U-shaped tube 12A due to vibrations of the first U-shaped tube 12A and the first fin portion 38 can be reduced, and durability and quietness of the heat exchanger 80 can be improved.

(変形例)
次に、変形例に係るフィンについて説明する。
ここでは、第1の実施形態の熱交換器10に適用した変形例のフィンについて説明するが、変形例に係るフィンは第3の実施形態の熱交換器80に適用することも可能である。
第1の実施形態と符号を共通して用いる。
(Modification)
Next, the fin which concerns on a modification is demonstrated.
Here, although the fin of the modification applied to the heat exchanger 10 of 1st Embodiment is demonstrated, the fin which concerns on a modification can also be applied to the heat exchanger 80 of 3rd Embodiment.
The same reference numerals are used as in the first embodiment.

図9に示すフィン13は、第1U字管12Aと第2U字管12Bとの間と、第2U字管12Bと第3U字管12Cとの間において物理的に完全に分離されず繋がっているフィンである。
フィン13における第1フィン部38と第2フィン部39との間および第2フィン部39と第3フィン部40との間には、応力緩和部としての接続部98が存在する。
本変形例では、フィン51の分離箇所に設けられる接続部98は、排気ガスの導入側(上流側)および導出側(下流側)の側縁に形成されている。
接続部98は、フィン13において第1U字管12Aと第2U字管12Bとの間および第2U字管12Bと第3U字管12Cとの間となる部位をスリット状に打ち抜くことにより形成される。
接続部98は、第1U字管12Aと第2U字管12Bとの熱膨張差や第2U字管12Bと第3U字管12Cとの熱膨張差により生じる応力を緩和することができるように変形可能な形状および寸法設定となっている。
なお、本変形例では、フィン13の第2フィン部39における第2U字管12Bの直管部19の間が分割されていないが、第1の実施形態のように第2フィン部39における第2U字管12Bの直管部19の間を分割してもよい。
The fins 13 shown in FIG. 9 are connected without being completely completely separated between the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B and between the second U-shaped tube 12B and the third U-shaped tube 12C. It is a fin.
A connection portion 98 as a stress relaxation portion exists between the first fin portion 38 and the second fin portion 39 and between the second fin portion 39 and the third fin portion 40 in the fin 13.
In this modification, the connection portions 98 provided at the separation locations of the fins 51 are formed on the side edges of the exhaust gas introduction side (upstream side) and the discharge side (downstream side).
The connecting portion 98 is formed by punching out portions in the fin 13 between the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B and between the second U-shaped tube 12B and the third U-shaped tube 12C in a slit shape. .
The connecting portion 98 is deformed so as to relieve the stress caused by the difference in thermal expansion between the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B and the difference in thermal expansion between the second U-shaped tube 12B and the third U-shaped tube 12C. Possible shapes and dimensions are set.
In the present modification, the space between the straight pipe portions 19 of the second U-shaped tube 12B in the second fin portion 39 of the fin 13 is not divided, but the second fin portion 39 in the second fin portion 39 as in the first embodiment. You may divide | segment between the straight pipe parts 19 of 2U-shaped pipe 12B.

変形例に係るフィン13を適用した熱交換器50では、第1U字管12Aと第2U字管12Bとの間や第2U字管12Bと第3U字管12Cとの間ではフィン13を介して互いに拘束されることなく、熱膨張差によって生じる変形量に応じてそれぞれ変形することができる。
従って、U字管12とケース11における側板15との接合部における応力集中を緩和することができ、U字管12と側板15との接合部の破断を防止することができる。
In the heat exchanger 50 to which the fin 13 according to the modification is applied, the fin 13 is interposed between the first U-shaped tube 12A and the second U-shaped tube 12B or between the second U-shaped tube 12B and the third U-shaped tube 12C. They can be deformed according to the amount of deformation caused by the difference in thermal expansion without being constrained to each other.
Therefore, the stress concentration at the joint between the U-shaped tube 12 and the side plate 15 in the case 11 can be relaxed, and breakage of the joint between the U-shaped tube 12 and the side plate 15 can be prevented.

なお、上記の実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。   The above embodiment shows an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention as described below. Is possible.

○ 上記の実施形態では、熱交換流体を排気ガスとし、作動流体としての冷媒を排気ガスにより加熱する熱交換器としたが、コンデンサのように作動流体を熱交換流体により冷却する熱交換器であってもよい。作動流体を熱交換流体により冷却する熱交換器の場合、作動流体は、相変化前域では気相であり、相変化域では液相から気相へ相変化中の状態にあり、相変化後域では液相である。つまり、熱交換器における作動流体は上流側において気相であり下流側において液相である。
○ 第1、第3の実施形態では、9本のU字管を備えた熱交換器であって、3本を単位とする第1U字管群〜第3U字管群として構成したが、第1U字管群〜第3U字管群の本数は特に限定されない。第1U字管〜第3U字管を少なくともそれぞれ1本以上備えた熱交換器であればよい。
○ 第2の実施形態では、6本のU字管を備えた熱交換器であって、前後2本を単位とする第1U字管群〜第3U字管群として構成したが、第1U字管群〜第3U字管群の本数は特に限定されない。第1U字管〜第3U字管を少なくともそれぞれ1本以上備えた熱交換器であればよい。
○ 第3の実施形態では、第1U字管に装着されたフィンがケースにろう付けにより固定されたが、フィンは必ずしもろう付けによりケースに固定しなくてもよい。別の手段によりフィンをケースに固定してもよい。また、第3U字管の熱膨張が小さい場合は、第1U字管のフィンの他に、第3U字管に装着されたフィンがケースにろう付けされてもよい。
○ 上記の実施形態では、熱交換器をランキンサイクル回路に用いる熱交換器としたが、本発明の熱交換器はランキンサイクル回路以外の熱交換器として使用することができる。また、上記の実施形態では熱交換器を車載用熱交換器としたが、車載用熱交換器に限定されず、例えば、地上に設置される熱交換器であってもよい。
○ 上記の変形例では、フィンにおいて第1U字管と第2U字管との間となる部位をスリット状に打ち抜くことで接続部を形成したが、これに限らない。接続部は応力緩和部として第1U字管と第2U字管との熱膨張差により生じる応力を緩和することができるように変形可能な形状であればよい。また、第1の実施形態におけるフィンに応力緩和部としての接続部を形成してもよい。
In the above embodiment, the heat exchange fluid is exhaust gas, and the refrigerant as the working fluid is a heat exchanger that is heated by the exhaust gas. However, a heat exchanger that cools the working fluid with the heat exchange fluid like a condenser is used. There may be. In the case of a heat exchanger that cools the working fluid with a heat exchange fluid, the working fluid is in the gas phase in the region before the phase change, and is in the state of phase change from the liquid phase to the gas phase in the phase change region. It is a liquid phase in the region. That is, the working fluid in the heat exchanger is in the gas phase on the upstream side and in the liquid phase on the downstream side.
○ In the first and third embodiments, the heat exchanger is provided with nine U-shaped tubes, and is configured as a first U-shaped tube group to a third U-shaped tube group in units of three. The number of the 1U-shaped tube group to the third U-shaped tube group is not particularly limited. What is necessary is just the heat exchanger provided with the 1st U-tube-the 3rd U-tube at least one each.
○ In the second embodiment, the heat exchanger is provided with six U-shaped tubes, and is configured as a first U-shaped tube group to a third U-shaped tube group whose front and rear are two units. The number of tube groups to the third U-shaped tube group is not particularly limited. What is necessary is just the heat exchanger provided with the 1st U-tube-the 3rd U-tube at least one each.
In the third embodiment, the fins attached to the first U-shaped tube are fixed to the case by brazing, but the fins are not necessarily fixed to the case by brazing. The fins may be fixed to the case by other means. When the thermal expansion of the third U-shaped tube is small, in addition to the fins of the first U-shaped tube, fins attached to the third U-shaped tube may be brazed to the case.
In the above embodiment, the heat exchanger is a heat exchanger used in the Rankine cycle circuit, but the heat exchanger of the present invention can be used as a heat exchanger other than the Rankine cycle circuit. In the above embodiment, the heat exchanger is an in-vehicle heat exchanger. However, the heat exchanger is not limited to the in-vehicle heat exchanger, and may be, for example, a heat exchanger installed on the ground.
In the above modification, the connecting portion is formed by punching a portion of the fin between the first U-shaped tube and the second U-shaped tube in a slit shape, but the present invention is not limited thereto. The connecting portion may be any shape that can be deformed so as to relieve the stress caused by the difference in thermal expansion between the first U-shaped tube and the second U-shaped tube as a stress relieving portion. Moreover, you may form the connection part as a stress relaxation part in the fin in 1st Embodiment.

10、50、80 熱交換器
11 ケース
12 U字管
12A 第1U字管
12B 第2U字管
12C 第3U字管
13、51 フィン
14、52、81 ヘッダー
15、16 側板
17 天板
18 底板
19 直管部
20 曲管部
37、69 通孔
38、70 第1フィン部
39 第2フィン部
40、73 第3フィン部
71 第2下側フィン部
72 第2上側フィン部
81 ヘッダー
98 接続部
100 熱交換器(従来)
101 ケース
102 U字管
103 フィン
104 ヘッダー
10, 50, 80 Heat exchanger 11 Case 12 U-shaped tube 12A First U-shaped tube 12B Second U-shaped tube 12C Third U-shaped tube 13, 51 Fins 14, 52, 81 Header 15, 16 Side plate 17 Top plate 18 Bottom plate 19 Direct Pipe part 20 Curved pipe part 37, 69 Through hole 38, 70 First fin part 39 Second fin part 40, 73 Third fin part 71 Second lower fin part 72 Second upper fin part 81 Header 98 Connection part 100 Heat Exchanger (conventional)
101 Case 102 U-shaped tube 103 Fin 104 Header

Claims (4)

互い並列に配置され、作動流体を通す複数のU字管と、
前記複数のU字管が挿入される複数の通孔を備え、前記複数のU字管に支持されるフィンと、
前記複数のU字管を支持する支持体と、を備え、
前記フィンの周囲の熱交換流体と前記作動流体との熱交換を行い、
前記作動流体が前記熱交換流体との熱交換により前記U字管内にて相変化する熱交換器において、
前記複数のU字管は、
熱交換時において前記作動流体が相変化する前の相変化前域を含む第1U字管と、
熱交換時において前記作動流体が相変化する相変化域を含む第2U字管と、
熱交換時において前記作動流体が相変化した後の相変化後域を含む第3U字管と、を有し、
前記フィンにおいて前記相変化前域と前記相変化域との間が分割されていることを特徴とする熱交換器。
A plurality of U-tubes arranged in parallel to each other and passing the working fluid;
A plurality of through holes into which the plurality of U-shaped tubes are inserted, and fins supported by the plurality of U-shaped tubes;
A support for supporting the plurality of U-shaped tubes,
Heat exchange between the heat exchange fluid around the fin and the working fluid;
In the heat exchanger in which the working fluid undergoes phase change in the U-shaped tube by heat exchange with the heat exchange fluid,
The plurality of U-tubes are
A first U-shaped tube including a pre-phase change region before the working fluid undergoes a phase change during heat exchange;
A second U-shaped tube including a phase change region in which the working fluid changes phase during heat exchange;
A third U-shaped tube including a phase change post-range after the working fluid undergoes a phase change during heat exchange,
The heat exchanger according to claim 1, wherein the fin is divided between the pre-phase change region and the phase change region.
前記フィンにおいて前記相変化域と前記相変化後域との間が分割されていることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。   The heat exchanger according to claim 1, wherein the fin is divided between the phase change region and the phase change post region. 前記第2U字管は、往きの作動流体を通す往き管部と、戻りの作動流体を通す戻り管部とを有し、
前記フィンにおいて前記往き管部と戻り管部との間が分割されていることを特徴とする請求項1又は2記載の熱交換器。
The second U-shaped pipe has a forward pipe portion for passing the forward working fluid and a return pipe portion for passing the return working fluid;
The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the forward pipe part and the return pipe part are divided in the fin.
前記熱交換流体は、内燃機関の排気ガスとすることを特徴とする請求項1又は2記載の熱交換器。   The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the heat exchange fluid is exhaust gas of an internal combustion engine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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