JP2014134363A

JP2014134363A - 熱交換器

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Publication number: JP2014134363A
Application number: JP2013003708A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Ogami; 裕久大上; Hisayuki Kato; 久幸加藤
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-07-24
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Also published as: EP2944911B1; US10087813B2; CN104919267B; EP2944911A4; KR20150105978A; WO2014109381A1; AU2014205953B2; CA2897491A1; EP2944911A1; RU2015125079A; JP6216118B2; AU2014205953A1; CN104919267A; US20150338169A1

Abstract

【課題】第１の流体と、熱交換器の内部を流れる第２の流体との熱交換を効率よく行うことができる熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器１１は、第１の流体が流れるケース１２の内部に収容され、内部に第２の流体を収容する熱交換器本体３１を備えている。熱交換器本体３１は、第１の流体が熱交換器本体３１の内部を貫通して流れるように配置される複数の第１流路３４を有し、一方向の側面視において前記ケース１２の中心軸を中心として左右対称であって上流側が中央に向かうにしたがって上流方向に突出した形状をなし、第１流路３４は、ケース１２の中心軸に対して平行に延び、熱交換器本体３１の中央に配置されているほど長く形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１の流体と第２の流体との熱交換を行う熱交換器に関する。

従来、第１の流体と第２の流体との熱交換を行う熱交換器、例えば自動車の内燃機関において排気ガスと冷却水との熱交換を行う熱交換器がある。
例えば、特許文献１に開示されている熱交換器は、ケース（外管）内に収容され、第１の流体（排気ガスなど）がケースに供給され、また、第２の流体（冷却水など）が熱交換器の内部に供給されることによって、第１の流体と第２の流体との熱交換を行っている。

特開２００７−２２５１９０号公報

一般に、ケースの内部を流れる第１の流体は、ケースの中心軸に近いほど速く流れ、外側すなわちケースの側壁に近いほど遅く流れる。すなわち、第１の流体は、ケースの中心軸に垂直な断面において流れの速度にバラツキがある。
そのため、第１の流体が流れるケースの内部に、第２の流体が収容されている熱交換器が設けられて当該第１の流体と第２の流体との熱交換が行われる場合、熱交換器の外側部分では、熱交換された第１の流体が下流側に流れ出にくくなり熱交換が十分に行われず、結果として、第１の流体と第２の流体との熱交換の効率が低くなることがある。

本発明の目的は、第１の流体と、熱交換器の内部を流れる第２の流体との熱交換を効率よく行うことができる熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、第１の流体が流れるケースの内部に収容され、内部に第２の流体を収容する熱交換器本体を備え、第１の流体と第２の流体との熱交換が行われる熱交換器であって、熱交換器本体は、第１の流体が熱交換器本体の内部を貫通して流れるように配置される複数の第１流路を有し、複数の第１流路は、一方向の側面視においてケースの中心軸を中心として左右対称であって上流側が中央に向かうにしたがって上流方向に突出した形状をなし、複数の第１流路がケースの中心軸に対して略平行に延び、熱交換器本体の中央に配置されているほど長く形成されていることを特徴としている。

この構成によれば、第１の流体は、熱交換器本体の上流側に当たることにより、熱交換器本体の中央から外側すなわちケースの側壁側に広がりやすく、熱交換器本体の外側付近に効率よく流れるようになる。また、第１流路がケースの中心軸に対して略平行に延びているので、第１の流体はケースの中心軸に対して平行に極力抵抗無く流れるようになる。さらに、複数の第１流路が熱交換器本体の中央に配置されているほど長く形成されているので、第１の流体は熱交換器本体の中央付近よりも流路の長さが短い外側付近の方に流れやすくなる。
よって、この構成によれば、第１の流体が熱交換器本体の全体に極力均一に流れるようになり、第１の流体と第２の流体との熱交換を効率よく行うことができる。

本発明は、熱交換器本体の上流側の中央および下流側の中央のいずれか一方に、第２の流体を熱交換器本体の内部に供給する供給口が形成され、熱交換器本体の上流側の中央および下流側の中央のうち供給口が設けられていない側に、第２の流体を熱交換器本体の内部から排出する排出口が形成され、熱交換器本体は、供給口から供給された第２の流体が排出口に向かって流れるように配置される複数の第２流路を有し、第２流路がケースの中心軸に対して平行に延び、熱交換器本体の中央に配置されているほど長く形成されていることが好ましい。

この構成によれば、供給口および排出口が一方向の側面視においてケースの中心軸に位置し、第２流路がケースの中心軸に対して略平行に延びているので、第２の流体はケースの中心軸に対して平行に極力抵抗無く流れるようになる。さらに、複数の第２流路が熱交換器本体の中央に配置されているほど長く形成されているので、供給口から供給された第２の流体は熱交換器本体の外側付近の方に流れやすくなる。よって、この構成によれば、第２の流体が熱交換器本体の内部全体に極力均一に流れるようになり、第１の流体と第２の流体との熱交換を効率よく行うことができる。

本発明は、第１流路の上流側の流路幅が上流側に向かうにしたがって広くなっていることが好ましい。

この構成によれば、第１の流体が第１流路に流れ込みやすくなるため、第１の流体を効率よく熱交換器本体に供給でき、熱交換をより一層効率よく行うことができる。

本発明は、第２流路の上流側の流路幅が上流側に向かうにしたがって広くなっていることが好ましい。

この構成によれば、第２の流体が第２流路に流れ込みやすくなるため、第２の流体を効率よく第２流路に供給でき、熱交換をより一層効率よく行うことができる。

本発明によれば、第１の流体と、熱交換器の内部を流れる第２の流体との熱交換を効率よく行うことができる熱交換器を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の熱交換器がケースに収容された状態を示す上面図である。熱交換器がケースに収容された状態を示す斜視図である。熱交換器がケースに収容された状態を示す側面図である。図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。熱交換器を示す斜視図である。熱交換器を示す上面図である。熱交換器片部を下方から見た斜視図である。熱交換器片部を上方から見た斜視図である。熱交換器の分解斜視図である。図１のＸ−Ｘ断面図である。図１のＸＩ−ＸＩ断面図である。本発明の第２の実施形態の熱交換器を示す図４相当図である。本発明の第３の実施形態の熱交換器を示す図４相当図である。

以下、本発明の実施形態の熱交換器を、例えば自動車における内燃機関から排出される排気ガス（第１の流体）と、内部に収容されている冷却水（第２の流体）との熱交換を行う熱交換器に適用し、図面を参照して説明する。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

さらに、説明の便宜上、図１に示すケースの上面視においてケースの中心軸に直交する方向を左右方向とし、図１に示すケースの下側を下流側として説明する。また、下記の実施形態では、側面視の一例としてケースを上から見た側面視すなわち上面視を用いて説明する。
なお、説明中に用いられる「中央」の文言は、熱交換器の左右方向の幅において中心のことである。また、説明中に用いられる「左右対称」とは、厳密な左右対称を意味するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で非対称の形状を含むものとする。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態である熱交換器について、図１〜図１１を参照して説明する。
図１〜図４に示すように、熱交換器１１は、ケース１２の内部に収容されている。

（ケース）
ケース１２は、内燃機関（図示せず）で生じた排気ガスが流れる流路の一部を形成する筒状の金属製の部材であり、内燃機関の下流側の排気流路中に設けられている。なお、図１〜図４において、ケース１２に向かって流れ込む排気ガスの流れ方向を矢印Ａとして示し、ケース１２から流れ出る排気ガスの流れ方向を矢印Ｂとして示す。

ケース１２の上流側の開口部（以下、入口部１３と称する）および下流側の開口部（以下、出口部１４と称する）は、それぞれ円筒状をなしている。入口部１３と出口部１４との間には、熱交換器１１が収容される収容部１５が形成されている。収容部１５は、角筒状をなし、軸方向における中央付近の開口が入口部１３および出口部１４よりも大きくなっている。収容部１５は、上流側が縮径して入口部１３とつながっており、下流側も縮径して出口部１４とつながっている。なお、入口部１３の中心軸、出口部１４の中心軸、および収容部１５の中心軸は、一致している（以下、入口部１３の中心軸、出口部１４の中心軸、収容部１５の中心軸を、ケース１２の中心軸ＣＥと称する。また、この中心軸ＣＥは直線状であるとして、以下説明する。なお、この「入口部１３の中心軸、出口部１４の中心軸、および収容部１５の中心軸は、一致している」とは、厳密な一致を意味するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でオフセットした状態のものを含むものとする）。
ケース１２の形状は、一方向の側面視において、この実施形態では図１に示すように上面視において、ケース１２の中心軸ＣＥに対して左右対称である。

収容部１５の下流側の左右方向の中央であって下面には、図３および図４に示すように、円筒状の下流側開口部１６が設けられている。下流側開口部１６の内周側には、円筒状の第１のシール部材１７が設けられている。第１のシール部材１７の内周側には、第１の配管１８が接続されている。すなわち、図４に示すように、下流側開口部１６と第１の配管１８との間に第１のシール部材１７が挟まれた状態となっており、下流側開口部１６と第１の配管１８との間の気密性が保たれている。第１の配管１８には、冷却水が常時供給される構成である。そして、冷却水が第１の配管１８を通って熱交換器１１に流れている構成となっている。なお、図１〜図４において、第１の配管１８から熱交換器１１に向かって流れる排気ガスの流れ方向を矢印Ｃとして示す。

収容部１５の上流側の左右方向の中央であって上面には、図３および図４に示すように、円筒状の上流側開口部１９が設けられている。上流側開口部１９の内周側には、円筒状の第２のシール部材２０が設けられている。第２のシール部材２０の内周側には、第２の配管２１が接続されている。すなわち、図４に示すように、上流側開口部１９と第２の配管２１との間に第２のシール部材２０が挟まれた状態となっており、上流側開口部１９と第２の配管２１との間の気密性が保たれている。第２の配管２１には、熱交換器１１から排出される冷却水が流れている。なお、図１〜図４において、熱交換器１１から第２の配管２１に向かって流れる排気ガスの流れ方向を矢印Ｄとして示す。

（熱交換器）
熱交換器１１は、金属性の材料から構成され、図５にも示すように、熱交換器本体３１と、供給口３２と、排出口３３とを備えている。

熱交換器本体３１は、図１および図６に示すように、排気ガスが熱交換器本体３１の内部を貫通して流れる複数の第１流路３４と、熱交換器本体３１の内部に冷却水を収容して当該冷却水が流れる第２流路３５とを有している部材である。
熱交換器本体３１は、一方向の側面視において、この実施形態では図１に示すように上面視において、ケース１２の中心軸ＣＥを中心として左右対称の形状をなしている。さらに、熱交換器本体３１は、上流側が中央に向かうにしたがって上流方向に突出した形状をなし、下流側は中央に向かうにしたがって下流方向に突出した形状をなしている。

熱交換器本体３１は、図１に示すように、上面視において六角形状であり、図５にも示すように、全体として六角形の柱状をなしている。そして、熱交換器本体３１は、六角形状の一つの頂点が上流方向に最も突出し、その頂点に対して対角の位置にある頂点が下流方向に最も突出するように配置されている。さらに、熱交換器本体３１は、当該熱交換器本体３１の中央がケース１２の中心軸ＣＥと一致するようにケース１２の収容部１５の内部に配置されている。これにより、上述したように、熱交換器本体３１が、上面視においてケース１２の中心軸ＣＥを中心として左右対称に配置された構成となっている。
熱交換器本体３１の詳細については、後述する。

供給口３２は、冷却水を第１の配管１８から熱交換器本体３１の内部に供給するための円形状の開口部である。供給口３２は、熱交換器本体３１の上流側の中央および下流側の中央のいずれか一方、この実施形態では、図４に示すように、熱交換器本体３１の下流側の中央のうち最も下流側である先端付近であって下面に形成されている。供給口３２は、外周面が第１のシール部材１７の内周面に当接して、第１のシール部材１７を介してケース１２にロウ付けなどで固定されている。すなわち、供給口３２と下流側開口部１６との間に第１のシール部材１７が挟まれた状態となっており、供給口３２と下流側開口部１６との間の気密性が保たれている。

排出口３３は、冷却水を熱交換器本体３１の内部から第２の配管２１に排出するための円形状の開口部である。排出口３３は、熱交換器本体３１の上流側の中央および下流側の中央のうち供給口３２が設けられていない側、この実施形態では、熱交換器本体３１の上流側の中央に形成されている。排出口３３は、より詳しくは、熱交換器本体３１の上流側の中央のうち最も上流側である先端付近であって上面に形成されている。排出口３３は、外周面が第２のシール部材２０の内周面に当接して、第２シール部材２０を介してケース１２にロウ付けなどで固定されている。すなわち、排出口３３と上流側開口部１９との間に第２のシール部材２０が挟まれた状態となっており、排出口３３と上流側開口部１９との間の気密性が保たれている。

次に、熱交換器本体３１について詳細に説明する。
熱交換器本体３１は、図３〜図５に示すように、複数の熱交換器片部４１、この実施形態では７個の熱交換器片部４１を積層して構成されている。熱交換器片部４１は、図７〜図１１にも示すように、中空状をなし、熱交換器片部４１の下部を構成する下部プレート部材４２と、熱交換器片部４１の上部を構成する上部プレート部材４３とを備えている。

下部プレート部材４２は、上面視において、ケース１２の中心軸ＣＥを中心として左右対称の形状をなし、図９に示すように、底部４４と下部周囲壁４５とから構成されている。底部４４は、熱交換器本体３１の上面視と同形状をなす六角形状のプレート状である。底部４４には、図１０および図１１にも示すように、上方向に膨れ上がった複数の第１の凸部４６と、下方に膨れ上がった複数の第２の凸部４７とが形成されている。第１の凸部４６および第２の凸部４７は、ケース１２の中心軸ＣＥの軸方向に対して平行に延びている。そして、第１の凸部４６および第２の凸部４７が、並列方向すなわち左右方向において交互に配置され、正面から見て波状をなしている（図１０および図１１参照）。なお、「ケース１２の中心軸ＣＥの軸方向に対して平行」とは、厳密な平行を意味するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で略平行した状態のものを含むものとする。

第１の凸部４６は、左右方向において中央に配置されているほど、すなわち、外方向の隣に位置する第１の凸部４６に対して同等以上に長く形成されている。具体的には、図１に示すように、熱交換器本体３１の最も中央付近に位置する第１の凸部４６１の長さをＬ１１とし、第１の凸部４６１の外側に位置する第１の凸部４６２の長さをＬ１２（長さＬ１２の図示は省略）とし、第１の凸部４６２の外側に位置する第１の凸部４６３の長さをＬ１３（長さＬ１３の図示は省略）とし、第１の凸部４６３の外側に位置する第１の凸部４６４をＬ１４とすると、長さはＬ１１≧Ｌ１２≧Ｌ１３≧Ｌ１４となっている。この実施形態ではＬ１１＞Ｌ１２＞Ｌ１３＞Ｌ１４である。

また、第２の凸部４７も、左右方向において中央に配置されているほど、すなわち、外方向の隣に位置する第２の凸部４７に対して同等以上に長く形成されている。具体的には、図１に示すように、熱交換器本体３１の最も中央付近に位置する第２の凸部４７１の長さをＬ２１とし、第２の凸部４７１の外側に位置する第２の凸部４７２の長さをＬ２２（長さＬ２２の図示は省略）とし、第２の凸部４７２の外側に位置する第２の凸部４７３の長さをＬ２３（長さＬ２３の図示は省略）とし、第２の凸部４７３の外側に位置する第２の凸部４７４の長さをＬ２４とすると、長さはＬ２１≧Ｌ２２≧Ｌ２３≧Ｌ２４となっている。この実施形態ではＬ２１＞Ｌ２２＞Ｌ２３＞Ｌ２４である。

すなわち、この実施形態では、熱交換器本体３１において上流側が中央に向かうにしたがって上流方向に突出した形状をなしている分、第１の凸部４６および第２の凸部４７は、中央に位置するほど長く形成されている。さらに、本実施形態では、熱交換器本体３１において下流側が中央に向かうにしたがって下流方向に突出した形状をなしている分、第１の凸部４６および第２の凸部４７は、より一層、中央に位置するほど長く形成されている。

なお、第１の凸部の長さ４６および第２の凸部４７の長さは、ケース１２の中心軸ＣＥの軸方向に対して平行に延びる方向の上流側の先端から下流側の先端までの長さのことである。
また、この実施形態では、第１の凸部４６の両先端および第２の凸部４７の両先端は、先細りであり、例えば上面視（図１参照）で示すように、半円状になっている。

底部４４の上流側または下流側のいずれか一方の中央には、下部連結口４８が設けられている。下部連結口４８は後述する上部連結口５５と連結するための開口部である。なお、熱交換器本体３１の最下部に位置する下部プレート部材４２の下部連結口４８は、供給口３２として機能する。
下部周囲壁４５は、底部４４の外周の縁に設けられて上方に延びている壁である。

上部プレート部材４３は、下部プレート部材４２と同一の部材であり、下部プレート部材４２を上下に反転させたものである。上部プレート部材４３は、具体的には、図９に示すように、下部プレート部材４２の底部４４に相当する天井部５１と、下部プレート部材４２の下部周囲壁４５に相当する上部周囲壁５２とから構成されている。天井部５１は、熱交換器本体３１の上面視と同形状をなす六角形状のプレート状である。天井部５１には、図１０および図１１にも示すように、下方向に膨れ上がった複数の第３の凸部５３と、上方に膨れ上がった複数の第４の凸部５４とが形成されている。

なお、第３の凸部５３が下部プレート部材４２の第１の凸部４６に相当し、第４の凸部５４が下部プレート部材４２の第２の凸部４７に相当している。すなわち、第３の凸部５３および第４の凸部５４は、ケース１２の中心軸の軸方向に対して平行に延びた形状であり、第３の凸部５３および第４の凸部５４が、並列方向すなわち左右方向において交互に配置され、正面から見て波状をなしている（図１０および図１１参照）。

また、第３の凸部５３は、左右方向において中央に配置されているほど、すなわち、外方向の隣に位置する第３の凸部５３に対して同等以上に長く形成されている。具体的には、熱交換器本体３１の上面視において、第１の凸部４６と第３の凸部５３とは同形状であり、第１の凸部４６の長さと第３の凸部５３の長さが同一である。この実施形態の第３の凸部５３は、図１１に示すように、具体的には、熱交換器本体３１の中央から外側に向かって第３の凸部５３１、第３の凸部５３２、第３の凸部５３３、第３の凸部５３４の順で配置されている。

さらに、第４の凸部５４も左右方向において中央に配置されているほど、すなわち、外方向の隣に位置する第４の凸部５４に対して同等以上に長く形成されている。具体的には、熱交換器本体３１の上面視において、第２の凸部４７と第４の凸部５４とは同形状であり、第２の凸部４７の長さと第４の凸部５４の長さが同一である。この実施形態の第４の凸部５４は、図１１に示すように、具体的には、熱交換器本体３１の中央から外側に向かって第４の凸部５４１、第４の凸部５４２、第４の凸部５４３、第４の凸部５４４で配置されている。

ここで、この実施形態では、第３の凸部５３の両先端および第４の凸部５４の両先端も、第１の凸部４６および第２の凸部４７と同様に、先細りであり、例えば上面視（図９参照）で半円状になっている。

天井部５１の上流側または下流側のいずれか一方の中央には、上述した上部連結口５５が設けられている。上部連結口５５は下部連結口４８と連結するための開口部である。なお、熱交換器本体３１の最上部に位置する上部プレート部材４３の上部連結口５５は、排出口３３として機能する。
上部周囲壁５２は、下部プレート部材４２の下部周囲壁４５に相当し、天井部５１の外周の縁に設けられて下方に延びている壁である。
熱交換器片部４１を構成する１組の下部プレート部材４２と上部プレート部材４３とにおいて、下部周囲壁４５および上部周囲壁５２は、溶接などによって接続されている。

この実施形態での熱交換器本体３１は、より具体的には、図３、図４、図１０および図１１にも示すように、熱交換器片部４１Ａ〜４１Ｇが積層されて構成されている。熱交換器片部４１Ａは熱交換器本体３１を構成する熱交換器片部４１のうち最下部に設けられ、熱交換器片部４１Ｂは熱交換器片部４１Ａの上に設けられ、熱交換器片部４１Ｃは熱交換器片部４１Ｂの上に設けられ、熱交換器片部４１Ｄは熱交換器片部４１Ｃの上に設けられ、熱交換器片部４１Ｅは熱交換器片部４１Ｄの上に設けられ、熱交換器片部４１Ｆは熱交換器片部４１Ｄの上に設けられ、熱交換器片部４１Ｇは熱交換器片部４１Ｅの上すなわち最上部に設けられている。

熱交換器片部４１Ａ〜４１Ｇは、積層方向において、下部連結口４８が下流側および上流側の交互に位置するように積層されている。例えば、熱交換器片部４１Ａの下部プレート部材４２の下部連結口４８が下流側の中央の下面に位置し、上部プレート部材４３の上部連結口５２が上流側の中央の上面に位置している。そして、熱交換器片部４１Ｂの下部プレート部材４２の下部連結口４８が上流側の中央の下面に位置し、上部プレート部材４３の上部連結口５２が下流側の中央の上面に位置している。

以下、熱交換器片部４１Ｃ，４１Ｅ，４１Ｇは、図４に示すように、熱交換器片部４１Ａと同様の向きに配置されている。すなわち、熱交換器片部４１Ｃ，４１Ｅ，４１Ｇは、下部プレート部材４２の下部連結口４８が下流側の中央の下面に位置し、上部プレート部材４３の上部連結口５５が上流側の中央の上面に位置している。そして、上記したように、熱交換器本体３１の最下部に位置する熱交換器４１Ａの下部連結口４８が供給口３２となり、熱交換器片部４１Ｇの上部連結口５５が排出口３３となる。

一方、熱交換器片部４１Ｄ，４１Ｆは、熱交換器片部４１Ｂと同様の向きに配置されている。すなわち、熱交換器片部４１Ｄ，４１Ｆは、下部プレート部材４２の下部連結口４８が上流側の中央の下面に位置し、上部プレート部材４３の上部連結口５５が下流側の中央の上面に位置している。

上記構成によれば、熱交換器１１の供給口３２および排出口３３は、上面視においてケース１２の中心軸ＣＥと一致するように配置された構成となる。
なお、積層方向で隣り合う下部プレート部材４２の下部連結口４８と上部プレート部材４３の上部連結口５５とは、ロウ付けなどで接続されている。

（第１流路および第２流路）
次に、第１流路３４と第２流路３５について説明する
熱交換器本体３１は、具体的には、図１０および図１１に示すように、熱交換器片部４１を構成する１組の下部プレート部材４２と上部プレート部材４３において、第１の凸部４６と第３の凸部５３とが接して配置されている。また、積層方向に隣り合う下部プレート部材４２と上部プレート部材４３においては、第２の凸部４７と第４の凸部５４とが接して配置されている。

熱交換器本体３１には、図１０および図１１に示すように、積層方向に隣り合う２個の熱交換器片部４１間に隙間が形成された構成となる。この隙間が第１流路３４である。具体的には、第１の流路３４は、積層方向に隣り合う下部プレート部材４２と上部プレート部材４３において第１の凸部４６と第３の凸部５３とで形成される隙間である。

一方、熱交換器片部４１の内部の空間が第２流路３５である。具体的には、第２流路３５は、熱交換器片部４１を構成する下部プレート部材４２と上部プレート部材４３において第２の凸部４７と第４の凸部５４との隙間である。

ここで、上述したように、第１の凸部４６、第２の凸部４７、第３の凸部５３および第４の凸部５４がケース１２の中心軸ＣＥの軸方向に対して平行に延びており、左右方向において中央に配置されているほど長く形成されている。よって、上述したように、第１流路３４および第２流路３５は、ケース１２の中心軸ＣＥに対して平行に延び、熱交換器本体３１の中央に配置されているほど長く形成された構成となる。すなわち、熱交換器本体３１の中央付近に位置する第１の凸部４６および第３の凸部５３が外側に位置する第１の凸部４６および第３の凸部５３よりも長く形成されているので、第１の流路３４も熱交換器本体３１の中央に位置するほど長くなっている。

また、熱交換器本体３１の中央付近に位置する第２の凸部４７および第４の凸部５４が外側に位置する第２の凸部４７および第４の凸部５４よりも長く形成されているので、第２の流路３５も熱交換器本体３１の中央に位置するほど長くなっている。

なお、第１の凸部４６、第２の凸部４７、第３の凸部５３および第４の凸部５４は、いずれも先端部が先細りの形状となっているため、例えば図６に示すように、第３の凸部５３（図６で図示しない第１の凸部）間に位置する第４の凸部５４（図６で図示しない第２の凸部）が形成する第２流路の先端付近の流路幅は、上流側に向かうにしたがって広くなり、また、下流側に向かうにしたがっても広くなっている。また、第４の凸部５４（第２の凸部４７）間に位置する第３の凸部５３（第１の凸部４６）が形成する第１流路３４の流路幅も、上流側に向かうにしたがって広くなり、また、下流側に向かうにしたがっても広くなっている。
なお、流路幅の幅方向は、ケース１２の左右方向と一致している。

次に、熱交換器１１による作用・効果について説明する。
（排気ガスの流れ）
熱交換器本体３１が一方向の側面視において、この実施形態では上面視においてケース１２の中心軸ＣＥを中心として左右対称であって上流側が中央に向かうにしたがって上流方向に突出した形状であるので、ケース１２の入口部１３側から熱交換器１１に流れる排気ガスは、熱交換器本体３１の上流側に当たることにより、熱交換器本体３１の中央から外側に広がりやすく、熱交換器本体３１の外側付近に効率よく流れるようになる。

また、第１流路３４がケース１２の中心軸ＣＥに対して平行に延びているので、排気ガスはケース１２の中心軸ＣＥに対して平行に極力抵抗無く（直線的に）流れるようになる。さらに、複数の第１流路３４が熱交換器本体３１の中央に配置されているほど長く形成されているので、排気ガスは熱交換器本体３１の中央付近よりも流路が短い外側付近の方に流れやすくなる。

なお、第１流路３４の上流側の流路幅が上流側に向かうにしたがって広くなっているので、冷却水は第１流路３４に流れ込みやすくなる。
また、熱交換器１１の第１流路３４を流れた排気ガスおよび熱交換器１１と収容部１５との間を流れた排気ガスは、ケース１２の出口部１４から排気流路の後工程に流れる。

（冷却水の流れ）
第１の配管１８を流れる冷却水は、熱交換器１１の供給口３２から熱交換器本体３１の内部に収容され、左右方向に並ぶ複数の第２流路３５を流れる。この実施形態では、図４に示すように、熱交換器本体３１の内部を前後方向に折り返しながら上側に流れる。そして、ケース１２の内部を流れる排気ガスが熱交換器１１の第１流路３４などを流れて熱交換器１１に接することにより、排気ガスと冷却水との熱交換が行われる。熱交換器１１の排出口３３から排出された冷却水は、第２の配管２１に流れる。
熱交換器本体３１の内部を流れる冷却水は、より具体的には、熱交換器１１の供給口３２（熱交換器片部４１Ａの下部連結口４８）から熱交換器片部４１Ａの内部に収容され、左右方向に並ぶ複数の第２流路３５を流れる。

ここで、熱交換器片部４１Ａの複数の第２流路３５は、ケース１２の中心軸ＣＥに対して平行に延びているので、冷却水はケース１２の中心軸ＣＥに対して平行に極力抵抗無く（直線的に）流れるようになる。さらに、複数の第２流路３５が熱交換器本体３１の中央に配置されているほど長く形成されているので、冷却水は熱交換器本体３１の中央付近よりも流路が短い外側付近の方に流れやすくなる。

熱交換器片部４１Ａの第２流路３５を流れた冷却水は、熱交換器片部４１Ａの上部連結口５５および熱交換器片部４１Ｂの下部連結口４８を流れ、熱交換器片部４１Ｂの複数の第２流路３５を流れる。冷却水が熱交換器片部４１Ｂの複数の第２流路３５を流れる場合も、熱交換器片部４１Ａの複数の第２流路３５を流れる場合と同様に、冷却水はケース１２の中心軸ＣＥに対して平行に極力抵抗無く流れるようになり、冷却水は熱交換器本体３１の中央付近よりも流路が短い外側付近の方に流れやすくなる。

そして、熱交換器片部４１Ｂの第２流路３５を流れた冷却水は、熱交換器片部４１Ｂの上部連結口５５および熱交換器片部４１Ｃの下部連結口４８を流れ、熱交換器片部４１Ｃの複数の第２流路３５を流れる。以下、冷却水は、熱交換器片部４１Ｄ、熱交換器片部４１Ｅ、熱交換器片部４１Ｆおよび熱交換器片部４１Ｇの各内部の第２流路３５を流れる。

ここで、冷却水が熱交換器片部４１Ｃ、熱交換器片部４１Ｄ、熱交換器片部４１Ｅ、熱交換器片部４１Ｆおよび熱交換器片部４１Ｇの各第２流路３５を流れる場合も、熱交換器片部４１Ａ，４１Ｂの第２流路３５を流れる場合と同様に、第２流路３５がケース１２の中心軸ＣＥに対して平行に延びているので、冷却水はケース１２の中心軸ＣＥに対して平行に極力抵抗無く流れるようになる。さらに、熱交換器片部４１Ｃ、熱交換器片部４１Ｄ、熱交換器片部４１Ｅ、熱交換器片部４１Ｆおよび熱交換器片部４１Ｇの各第２流路３５が熱交換器本体３１の中央に配置されているほど長く形成されているので、冷却水は熱交換器本体３１の中央付近よりも流路が短い外側付近の方に流れやすくなる。

なお、第２流路３５の上流側の流路幅が上流側に向かうにしたがって広くなっているので、冷却水は第２流路３５に流れ込みやすくなる。
また、熱交換器本体３１の熱交換器片部４１Ｇの上部連結口５５（排出口３３）から排出される冷却水は、第２の配管２１に流れる。

この構成によれば、排気ガスが熱交換器本体３１の全体に極力均一に流れるようになり、排気ガスと冷却水との熱交換を効率よく行うことができる。また、熱交換された排気ガスを、熱交換器本体３１（第１流路３４）に滞留させにくくでき、熱交換器１１の下流側に容易に流し出すことができる。
さらに、冷却水が熱交換器本体３１の内部全体に極力均一に流れるようになり、排気ガスと冷却水との熱交換をより一層効率よく行うことができる。また、熱交換された冷却水を、熱交換器本体３１の内部（第２流路３５）に滞留させにくくでき、熱交換器１１の下流側に容易に流し出すことができる。

第１流路３４の上流側の流路幅が上流側に向かうにしたがって広くなっているので、冷却水が第１流路３４に流れ込みやすくなる。よって、排気ガスを効率よく熱交換器本体３１に供給でき、熱交換をより一層効率よく行うことができる。
第２流路３５の上流側の流路幅が上流側に向かうにしたがって広くなっているので、冷却水が第２流路３５に流れ込みやすくなる。よって、冷却水が第２流路３５に流れ込みやすくなるため、冷却水を効率よく熱交換器１１の第２流路３５に供給でき、熱交換をより一層効率よく行うことができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態の熱交換器の構成を図１２を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同じ構造については、その説明を省略する。
第２の実施形態の熱交換器６１は、第１の実施形態の熱交換器１１の構造とほぼ同形状であるが、熱交換器本体６２の下流側の中央の下面において積層方向に隣り合う熱交換器片部６３の内部が下流側連結口６４を介してつながっており、熱交換器本体６２の上流側の中央においても積層方向に隣り合う熱交換器片部６３の内部が上流側連結口６５を介してつながっている。

すなわち、第２の実施形態では、第１の実施形態の熱交換器１１（図４参照）の構造において、図１２に示すように、熱交換器片部６３に下流側連結口６４および上流側連結口６５を設けた構成である。言い換えると、熱交換器片部６３は、第１の実施形態の熱交換器片部４１とほぼ同形状であり、第１流路（図示せず）および第２流路３５を有するが、熱交換器片部６３は下流側連結口６４および上流側連結口６５を設けている点で熱交換器片部４１と異なる。

この構成によれば、熱交換器６１の供給口３２から供給された冷却水は、下流側連結口６４を通って各熱交換器片部６３の内部を並列に流れ、さらに、上流側連結口６５を通って、熱交換器６１の排出口３３から排出される。そして、冷却水が熱交換器片部６３の内部を流れるとき、冷却水は第１の実施形態と同様に、熱交換器片部６３に形成されている第２流路３５を流れる。
この実施形態の熱交換器６１では、第１の実施形態に対して冷却水の流れる方向は異なるが、第１の実施形態と同様の熱交換の作用効果を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態の熱交換器の構成を図１３を参照して説明する。なお、第２の実施形態と同じ構造については、その説明を省略する。
第３の実施形態の熱交換器７１は、第２の実施形態の熱交換器６１の構造に類似する構成であり、排出口７２が供給口３２と同じ側すなわち熱交換器７１の上流側の中央であって下面に設けられている点で、第２の実施形態の熱交換器６１の構造と異なる。

上記構成によれば、熱交換器７１の供給口３２から供給された冷却水は、第２の実施形態と同様に、下流側連結口６４を通り、各熱交換器片部６３の内部を並列に流れ、上流側連結口７６を通って、排出口７２から排出される。そして、冷却水が熱交換器片部６３の内部を流れるとき、冷却水は第１の実施形態と同様に第２流路３５を流れる構造である。したがって、この実施形態の熱交換器７１では、第１の実施形態と同様の熱交換の作用効果を得ることができる。

＜その他の実施形態＞
本発明の実施形態の熱交換器は、上記に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。
本発明の実施形態の熱交換器を、一例として、排気ガスと、冷却水との熱交換を行う熱交換器に適用して説明したが、それ以外の熱交換器、例えば液体同士あるいは気体同士の熱交換器にも適用できる。また、本実施形態において、第１の流体を冷却水とし、第２の流体を排気ガスとしてもよい。なお、ケースの形状は、熱交換器の形状に合わせて適宜変更してもよい。

本発明の実施形態では、側面視の一例として上面から見た上面視においてケースの中心軸に対して左右対称として説明したが、例えば図３に示す側面から見た側面視においてケースの中心軸に対して左右対称としてもよい。
本発明の実施形態では、熱交換器（熱交換器本体）の上面視において六角形状であるとして説明したが、上面視において円形、楕円形、六角形以外の多角形でもよい。この場合、熱交換器本体の先端が最も上流方向に突出した左右対称の配置になる。

本発明の実施形態では、熱交換器本体の下流側の中央に供給口が設けられているとして説明したが、熱交換器本体の上流側の中央に供給口を設けてもよい。また、供給口は、熱交換器本体の上面に設けてもよい。
熱交換器本体に設けられる排出口は、熱交換器本体の下流側の中央の上面および下面、熱交換器本体の上流側の中央の上面および下面のうち供給口が設けられていないところであればよい。

第１〜第４の凸部の両先端は、テーパ状であってもよい。
その他、上記構成は一例に過ぎず、適宜、構造、数、材料、接合方法などを変更してもよい。
また、本発明では、複数の第１流路は、熱交換器本体の中央に配置されているほど長く形成されているとして説明したが、第１流路の幅方向において隣に位置する第１流路と長さが同一であるものも含むものとする。同様に、本発明では、複数の第２流路は、熱交換器本体の中央に配置されているほど長く形成されているとして説明したが、第２流路の幅方向において隣に位置する第２流路と長さが同一であるものも含むものとする。

１１：熱交換器
１２：ケース
１３：入口部
１４：出口部
１５：収容部
１６：下流側開口部
１７：シール部材
１８：配管
１９：上流側開口部
２０：シール部材
２１：配管
３１：熱交換器本体
３２：供給口
３３：排出口
３４：第１流路
３５：第２流路
４１：熱交換器片部
４２：下部プレート部材
４３：上部プレート部材
４４：底部
４５：下部周囲壁
４６：凸部
４７：凸部
４８：下部連結口
５１：天井部
５２：上部周囲壁
５３：凸部
５４：凸部
５５：上部連結口
６１：熱交換器
６２：熱交換器本体
６３：熱交換器片部
６４：下流側連結口
６５：上流側連結口
７１：熱交換器
７２：排出口
７６：上流側連結口

Claims

第１の流体が流れるケースの内部に収容され、内部に第２の流体を収容する熱交換器本体を備え、前記第１の流体と前記第２の流体との熱交換が行われる熱交換器であって、
前記熱交換器本体は、前記第１の流体が前記熱交換器本体の内部を貫通して流れるように配置される複数の第１流路を有し、
前記複数の第１流路は、一方向の側面視において前記ケースの中心軸を中心として左右対称であって上流側が中央に向かうにしたがって上流方向に突出した形状をなし、
前記複数の第１流路は、前記ケースの中心軸に対して略平行に延び、前記熱交換器本体の前記中央に配置されているほど長く形成されている、
ことを特徴とする熱交換器。
前記熱交換器本体の上流側の中央および下流側の中央のいずれか一方に、前記第２の流体を前記熱交換器本体の内部に供給する供給口が形成され、
前記熱交換器本体の上流側の中央および下流側の中央のうち前記供給口が設けられていない側に、前記第２の流体を前記熱交換器本体の内部から排出する排出口が形成され、
前記熱交換器本体は、前記供給口から供給された前記第２の流体が前記排出口に向かって流れるように配置される複数の第２流路を有し、
前記複数の第２流路は、前記ケースの中心軸に対して略平行に延び、前記熱交換器本体の前記中央に配置されているほど長く形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記第１流路の上流側の流路幅は、上流側に向かうにしたがって広くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
前記第２流路の上流側の流路幅は、上流側に向かうにしたがって広くなっていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱交換器。