JP2015102280A

JP2015102280A - 熱交換器

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Publication number: JP2015102280A
Application number: JP2013243428A
Authority: JP
Inventors: 大井　直樹; Naoki Oi; 直樹大井; 弘和渡邉; Hirokazu Watanabe
Original assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Current assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-26
Also published as: JP6292844B2

Abstract

【課題】外部のコネクタ等を要さずに偏平チューブ２の幅方向にオイルの流れを拡げるとともに、単一の開口部２５Ａから一対の開口部２８へ流れるオイルの通路抵抗を低減する。
【解決手段】下側プレート２１とフィンプレート２３と上側プレート２２とをろう付けしてなる偏平チューブ２が複数段積層されてオイルクーラが構成される。偏平チューブ２内部がオイル流路となり、隣接する２つの偏平チューブ２の間が冷却水流路となる。最下段の偏平チューブ２では、下側プレート２１Ａが単一の開口部２５Ａを有し、上側プレート２２が一対の開口部２８を有する。開口部２８の２つの直線状部分２８ａ，２８ｂによって構成されるコーナー部２８ｃが単一の開口部２５Ａ内に位置する。これにより、両者が重なり合う開口面積が大きくなる。
【選択図】図１０

Description

この発明は、第１の流体の流路となる偏平チューブを複数段積層し、各偏平チューブの間に第２の流体の流路となる間隙を確保してなるいわゆる多板式の熱交換器の改良に関する。

いわゆる多板式の熱交換器として、特許文献１に記載されているように、例えば長円形をなす第１のプレートと第２のプレートとをその周縁において互いに接合することで内部にオイル流路を形成した偏平チューブを構成し、かつ複数の偏平チューブを、個々の偏平チューブの間に冷却水流路となる間隙が生じるように複数段積層してなるオイルクーラが知られている。この種のオイルクーラは、例えば大型エンジンのシリンダブロックなどに設けられるケース内に収容した形で用いられるものであり、ケース内にエンジンの冷却水が強制循環される一方、オイルクーラ内にオイルが圧送され、両者の熱交換によってオイルの冷却が行われる。

第１のプレートおよび第２のプレートは、例えばこれらをいわゆるクラッド材から構成することで、炉内での加熱によるろう付けによって、間にフィンプレートを挟んだ状態で互いに接合される。つまり、第１のプレートの周縁と第２のプレートの周縁とが互いに突き合わされ、かつろう付けされており、また、オイル流路となる内部では、フィンプレートの上下両面に第１のプレートと第２のプレートとがそれぞれろう付けされている。

そして、各段の偏平チューブの間においては、各プレートのオイル入口およびオイル出口となる開口部の周縁を一方のプレートにおいてボス状に一段高く形成し、これを順次接続していくことによって、積層方向に連続したオイル入口通路およびオイル出口通路が構成され、これによって各偏平チューブ内部のオイル流路が互いに連通している。上記のオイル入口通路およびオイル出口通路は、オイルクーラの取付フランジに設けられたオイル入口およびオイル出口にそれぞれ接続される。

特開２００１−９０５１８号公報

上記のような従来の熱交換器においては、各偏平チューブがある程度の幅を有するのに対し、該偏平チューブの端部に設けられる開口部がそれぞれ１個であるため、各偏平チューブ内での流体の流れの分布としては、各偏平チューブの入口となる一端部の開口部から出口となる他端部の開口部へと偏平チューブの中央部分のみを直線的に流れる傾向がある。従って、偏平チューブの幅の全体を熱交換に有効利用することができず、熱交換効率の点で改善の余地がある。

また、仮に偏平チューブの各端部に複数個の開口部を設けるようにした場合、一般に単一の開口部となるオイルの入口ないし出口と接続するためには、オイルの流れを分流もしくは合流させる別部材からなるコネクタが必要となり、構成が複雑になるとともに、オイル入口部ないし出口部が大型化する可能性がある。

この発明は、内部が第１の流体の流路となる偏平チューブが第２の流体の流路となる間隙を介して複数段積層されて構成された熱交換器であって、各偏平チューブは、周縁において互いに接合された第１のプレートおよび第２のプレートと、これらの第１のプレートおよび第２のプレートの間に挟持されたフィンプレートと、からなり、隣接する２つの偏平チューブが、一方の偏平チューブの第２のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部と他方の偏平チューブの第１のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部とが互いに接合されることで互いに連通しており、これらの開口部を介して各偏平チューブの長手方向に第１の流体が通流する熱交換器において、
最下段の偏平チューブにおける第１のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、熱交換器の流体入口もしくは流体出口となる単一の開口部が形成されており、
この第１のプレートと組み合わされる第２のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、一対の開口部が上記偏平チューブの幅方向に並んで配置されており、
上記第２のプレートにおける一対の開口部は、互いに隣接する部分の開口縁が偏平チューブ長手方向に沿った直線状をなすとともに、偏平チューブの長手方向中央に向かう部分の開口縁が、偏平チューブの幅方向に沿った直線状をなし、これら２つの直線状部分によって構成されるコーナー部が、上記第１のプレートの単一の開口部内に位置している。

上記のように構成された熱交換器においては、オイル等の第１の流体が流れる機器側の最下段の偏平チューブにおいては、単一の開口部を通して第１の流体が流入する。流入した第１の流体の一部は、この最下段の偏平チューブを長手方向に流れ、他端部の単一の開口部から機器側へ流出する。また流入した第１の流体の他の一部は、第２のプレートの開口部を通して２段目の偏平チューブ内へ流入する。このとき、第２のプレートおよび対応する２段目の偏平チューブでは、偏平チューブの幅方向に拡がって配置された一対の開口部が存在し、しかも他端部にも出口となる一対の開口部が存在するので、偏平チューブ内を幅方向に広く拡がって第１の流体が流れる。従って、偏平チューブの幅方向の全体でより効率よく熱交換が行われる。

すなわち、この発明では、最下段の偏平チューブの内部で、単一の開口部から一対の開口部への流れの分流もしくは一対の開口部から単一の開口部への流れの合流がなされ、別部材からなるコネクタ等が不要である。

ここで、第１のプレートの単一の開口部と第２のプレートの一対の開口部とを偏平チューブの積層方向に投影したときの両者の重なり具合によって、両者間での通路抵抗が左右される。両者が重なる面積が大きいほど、第１の流体が円滑に流れる。本発明では、第２のプレートの一対の開口部は非円形であり、偏平チューブの長手方向に沿った直線状の開口縁と偏平チューブの幅方向に沿った直線状の開口縁とによって構成されるコーナー部が、第２のプレートの単一の開口部内に位置している。従って、一対の開口部が円形である場合に比較して単一の開口部と重なる面積が大きくなり、第１の流体が円滑に流れる。

好ましい一つの態様では、上記一対の開口部の残りの部分が円弧形をなしている。

また、好ましい一つの態様では、上記フィンプレートの長手方向の端部が偏平チューブの幅方向に沿った直線状をなしており、一対の開口部の開口縁に沿って位置している。

また、好ましい一つの態様では、２段目以降の偏平チューブが、上記の最下段の偏平チューブの第２のプレートに対応して一対の開口部を各端部に備えている。

この発明によれば、偏平チューブの幅方向に広く拡がった形で第１の流体を通流させることができ、通路抵抗の不必要な増加を伴わずに熱交換効率を向上させることができる。しかも、最下段の偏平チューブの内部で流れが幅方向に拡げられるので、機器と熱交換器との間の接続構造の複雑化や、熱交換器を含めた各部の大型化を招来することがない。

また、第１のプレートにおける単一の開口部と第２のプレートにおける一対の開口部とが重なりあう面積を大きく確保でき、第１の流体の通路抵抗を低減することができる。

この発明の一実施例となるオイルクーラの斜視図。同オイルクーラの正面図。オイルクーラをケース内に収容した状態を示す説明図。最下段の偏平チューブの分解斜視図。２段目以降の偏平チューブの分解斜視図。図８のＡ−Ａ線に沿った偏平チューブの要部の断面図。フィンプレートの一部を拡大して示す斜視図。上側プレートの一端部を示す平面図。同じく上側プレートの一端部を示す斜視図。オイルクーラの一端部を下側から示す平面図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１および図２は、この発明に係る熱交換器の一実施例として、多板式のオイルクーラ１を示している。このオイルクーラ１は、大型エンジンの潤滑油の冷却に用いられるもので、内部がオイル流路１１（図６参照）となる偏平チューブ２が複数段積層され、各偏平チューブ２の間の間隙が冷却水流路１２（図６参照）となる。なお、積層される偏平チューブ２の段数を変更することでオイルクーラ１としての熱交換容量を増減させることが可能であり、必要な熱交換容量に応じて偏平チューブ２の段数が設定される。このオイルクーラ１は、図３に示すように、冷却水（Ｗ）が長手方向に流れるケース１０内に収容した状態で使用される。ケース１０は、例えば、エンジンのシリンダブロックの一部に凹部として構成されたものであってもよく、あるいは、別個の独立した箱状のものであってもよい。

図１および図２に示すように、オイルクーラ１は、複数の偏平チューブ２のほかに、オイルの入口および出口をそれぞれ構成する一対の取付フランジ３と、複数の偏平チューブ２を挟んで各取付フランジ３と対向するように配置された一対の補強プレート４と、を有する。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、図１や図２に示す上下の姿勢を基準として、「上」「下」の用語を用いることとする。つまり取付フランジ３が位置する方をオイルクーラ１の下部と呼び、補強プレート４が位置する方をオイルクーラ１の上部と呼ぶこととするが、実際の車両におけるオイルクーラ１の搭載姿勢は任意であり、図１，図２のような姿勢に限定されるものではない。

上記偏平チューブ２は、その長手方向にオイルが流れるように全体として細長い帯状をなし、かつ両端部が緩く湾曲した略円弧形をなしている。この偏平チューブ２の長手方向の各端部に配置される上記取付フランジ３は、菱形ないし楕円形の比較的厚い板状をなし、エンジン側からのオイルの入口もしくは出口となる円形開口部６を中央に有し、かつ両端に一対の取付孔７を有する。また、補強プレート４は、偏平チューブ２の端部の円弧形状に対応した端縁形状を有し、比較的厚い板状をなしている。

図４および図５に示すように、１つの偏平チューブ２は、第１のプレートとなる下側プレート２１と、第２のプレートとなる上側プレート２２と、両者間に配置されるフィンプレート２３と、の三者から構成される。これらの各プレート２１，２２，２３および上記の取付フランジ３ならびに補強プレート４は、ステンレスや鉄等の金属板からなり、所定の状態に仮組み付けした後、炉内で加熱することにより、各部一体にろう付けされている。なお、プレート２１，２２，２３等は、母材の表面にろう材をコーティングしてなるいわゆるクラッド材からなるが、ろう付け時に別体のろう材を用いるようにしてもよい。

各段の偏平チューブ２の下側プレート２１は、図４に示す最下段の偏平チューブ２の下側プレート２１Ａを除き同一の構成であって、図５に示すように、上側プレート２２との位置決めのために周縁が全周に亘ってフランジ３１として僅かに立ち上がっているほかは、基本的に平坦な薄い板状をなしている。下側プレート２１の長手方向の両端部には、それぞれ一対の略円形の開口部２５が開口形成されており、この一対の開口部２５は、下側プレート２１の幅方向に並んで配置されている。上記開口部２５の開口縁は、下方に位置する別の偏平チューブ２の上側プレート２２との位置決めのために、下方へ向けて折り曲げられて、短い筒状部３２として僅かに突出している。また、下側プレート２１の長手方向両端には、下方へ円形のボス状に突出した端部突起部２４が設けられている。この端部突起部２４は、開口部２５よりも長手方向の外側に位置し、かつ偏平チューブ２の幅方向については、一対の開口部２５の間に位置している。

最下段の偏平チューブ２の下側プレート２１Ａにおいては、図４に示すように、長手方向の両端部に、それぞれ１つの円形の開口部２５Ａが開口形成されている。周縁には、他の段の下側プレート２１と同様にフランジ３１を備えている。この最下段の偏平チューブ２における開口部２５Ａは、それぞれ、一対の開口部２５と部分的に重なるように、円の中心が偏平チューブ２の幅方向の中央に位置しており、かつ一対の開口部２５の個々の開口面積よりも大きな開口面積を有する。そして、この開口部２５Ａは、取付フランジ３の円形開口部６に対応しており、開口部２５Ａの周縁が下方へ向けて折り曲げられて、短い円筒状の筒状部２６を構成している。図１に示すように、この最下段の偏平チューブ２の下側プレート２１Ａの下面に取付フランジ３がろう付けされており、上記の筒状部２６は、取付フランジ３の円形開口部６の内周に嵌合している。

なお、開口部２５Ａの両側には、取付フランジ３の位置決めのための一対の係止爪２６ａが切り起こされている。また、図示例の最下段の下側プレート２１Ａは、炉内でのろう付け時に使用される図示せぬ治具との固着を回避するために、複数のエンボス２７を備えている。

各段の偏平チューブ２の上側プレート２２は、図４，図５に示すように、周縁が全周に亘ってフランジ３３として僅かに立ち上がっており、このフランジ３３が下側プレート２１（２１Ａ）のフランジ３１の内側に密に嵌合するように、下側プレート２１（２１Ａ）よりもごく僅か小さな外形状を有している。そして、下側プレート２１の両端部の各一対の開口部２５に対応して、上側プレート２２の長手方向の各端部には、一対の略円形の開口部２８が開口形成されている。そして、この開口部２８の周囲は、上方へ向かって一段高くなるように折り曲げ形成されており、これにより、各開口部２８を環状に囲むボス部２９が形成されている。換言すれば、略円形のボス部２９が上方へ突出形成され、その中央に開口部２８が開口形成されている。

また、上側プレート２２の長手方向中間部には、矩形のフィンプレート２３が収容されるフィンプレート収容部３０が上方へ向かって窪んだ形に形成されている。このフィンプレート収容部３０は、フィンプレート２３の矩形に対応した寸法の矩形状をなし、かつフィンプレート２３の厚さに対応した深さを有している。これにより、上側プレート２２は、周縁に下方へ向かった接合面２２ａが残存しかつ中央部がフィンプレート収容部３０として窪んだ浅皿状をなしている。各端部の一対の開口部２８は、上記フィンプレート収容部３０の端部に隣接しており、ボス部２９の内部空間がフィンプレート収容部３０の内部空間と互いに連通している。換言すれば、母材の基準面からなる接合面２２ａに対しステップ状に窪んだ形状をなすフィンプレート収容部３０の長手方向の端部が、ボス部２９の内部空間に向かって開口している。そして、一対の開口部２８の側方には、フランジ３３の一部をさらに上方へ延長した形に、案内壁３４が設けられている。この案内壁３４は、図１にも示すように、偏平チューブ２の長手方向に沿った細長い帯状をなし、偏平チューブ２の積層方向（つまり上方）に突出している。

さらに、上記上側プレート２２の長手方向の両端には、下側プレート２１の端部突起部２４に対応して、上方へ円形のボス状に突出した端部突起部３５が設けられている。この端部突起部３５は、開口部２８を囲むボス部２９よりも長手方向の外側に位置し、かつ偏平チューブ２の幅方向については、一対の開口部２８の間に位置している。

また、フィンプレート収容部３０の底壁となる長手方向中間部には、上方へ向けて円錐台形状ないし半球状に突出した多数のエンボス３６が形成されている。このエンボス３６の頂部は、開口部２８周囲のボス部２９頂面に一致する高さ位置にある。

フィンプレート２３は、図４，図５に示すように、外形が単純な矩形状をなしており、フィンプレート収容部３０内に嵌合する大きさを有している。このフィンプレート２３は、図７にその一部を拡大して示すように、１枚の母材に多数のスリットを設けて一定幅の多数の帯状片とし、かつこの帯状片を一定ピッチ毎に矩形ないしＵ字形に折り曲げてなるコルゲートフィンからなり、特に、隣接する帯状片のコルゲートの位置が互いに半ピッチずつずれたオフセット型コルゲートフィンからなる。なお、本発明においては、フィンプレート２３の構成は、このオフセット型コルゲートフィンに限定されるものではない。

上記のように構成された下側プレート２１（２１Ａ）と上側プレート２２は、両者間にフィンプレート２３を挟み込んだ状態で互いにろう付けにより接合される。つまり、下側プレート２１（２１Ａ）のフランジ３１の内側に上側プレート２２のフランジ３３が嵌合し、かつ上側プレート２２周縁の接合面２２ａが下側プレート２１の上面に重ね合わされて、互いにろう付けされる。従って、皿状に窪んだ形をなすフィンプレート収容部３０は、平坦な下側プレート２１（２１Ａ）によって覆われ、これにより、密閉されたオイル流路１１が構成される。なお、フィンプレート２３は、コルゲートフィンとして折曲されることで上下に間隔を有するものとなるが、その下面が下側プレート２１にろう付けされ、かつ上面が上側プレート２２にろう付けされる。

そして、オイルクーラ１全体としては、前述したように複数の偏平チューブ２が互いに積層され、かつ一体にろう付けされている。このとき、ある段の偏平チューブ２における上側プレート２２の開口部２８周囲のボス部２９は、その上に隣接する段の偏平チューブ２における下側プレート２１の開口部２５の周囲にろう付け接合され、同様に、上側プレート２２のエンボス３６頂部が下側プレート２１の下面にろう付け接合される。さらに、両端に位置する端部突起部２４，３５同士が互いに突き合わされ、かつろう付け接合されている。これにより、ある段の上側プレート２２とその上の段の下側プレート２１との間に、冷却水流路１２となる間隙が確保される一方、上側プレート２２の開口部２８と下側プレート２１の開口部２５とが互いに連通した状態に接続される。このように、複数の段に偏平チューブ２を積層した状態では、両者の開口部２５，２８とボス部２９とから筒状のオイルポート３７が構成され、このオイルポート３７によって、各偏平チューブ２内のオイル流路１１を互いに連通させる積層方向に連続した流路が形成される。この積層方向に連続したオイル流路の上端は、補強プレート４によって閉塞される。あるいは、最上段の偏平チューブ２における上側プレート２２を、開口部２８を具備しない構成のものとしてもよい。

なお、ろう付け時には、下側プレート２１の開口部２５周縁の筒状部３２が上側プレート２２の開口部２８内に嵌合することで、上の段の下側プレート２１と下の段の上側プレート２２とが互いに位置決めされる。

最下段の偏平チューブ２においては、図４に示すように、単一の開口部２５Ａを有する下側プレート２１Ａと一対の開口部２８を有する上側プレート２２とが組み合わされ、単一の開口部２５Ａの下面側に取付フランジ３が取り付けられる。図１０は、この取付フランジ３の部分を下面側から図示したものであり、図示するように、単一の開口部２５Ａの中に一対の開口部２８の一部が臨んでいる。そのため、オイルの入口側では単一の開口部２５Ａから流入したオイルが一対の開口部２８へと分流し、オイルの出口側では一対の開口部２８からのオイルが単一の開口部２５Ａへと合流して流れる。

上記のようにろう付けにより一体に組み立てられたオイルクーラ１は、前述したように、冷却水が流れるケース１０内に収容された状態で使用される（図３参照）。エンジン側のウォータポンプ（図示せず）により強制循環される冷却水（Ｗ）は、ケース１０の長手方向に沿って流れる。オイルは、一方の取付フランジ３の円形開口部６を入口とし、他方の取付フランジ３の円形開口部６を出口として、長手方向の一端部から他端部へと流れる。このオイルの流れ方向は、冷却水の流れ方向に対し順方向であってもよく逆方向であってもよい。

次に、本発明の要部である偏平チューブ２端部のオイルポート３７周辺の構成を、より詳細に説明する。なお、本実施例のオイルクーラ１においては、各プレート２１，２２，２３の方向性を無くして加工や組立を容易にするために、両端部の構成が同一のもの（つまり対称形状）となっている。

上述したように、上側プレート２２は、フィンプレート２３に対応した矩形のフィンプレート収容部３０を有し、平坦な下側プレート２１がフィンプレート収容部３０を覆うように上側プレート２２の下面に重ねられている。従って、偏平チューブ２の長手方向においてフィンプレート収容部３０よりも外側となる領域では、偏平チューブ２は膨らんでおらず、基本的に上側プレート２２の板厚と下側プレート２１の板厚とからなる薄肉部３８となっている。そのため、オイルクーラ１として複数の偏平チューブ２を積層した状態では、冷却水流路１２となる積層方向の間隙は、フィンプレート収容部３０の領域においては狭く、これに比較して薄肉部３８においては広いものとなる。個々の偏平チューブ２として見ると、薄肉部３８の上面の高さ位置に比較して、フィンプレート収容部３０における上面の高さ位置が相対的に高くなっている。

一対のオイルポート３７（つまりボス部２９）は、薄肉部３８において個々に独立した形で筒状に立ち上がっており、その外周の一部（詳しくは偏平チューブ２の長手方向中央寄りの部分）にフィンプレート収容部３０が連続している。これにより、互いに隣接した一対のオイルポート３７の間に、薄肉部３８からフィンプレート収容部３０の端部へ至るポート間通路４０が形成されている。つまり、このポート間通路４０は、偏平チューブ２の端部から該偏平チューブ２の長手方向に凹溝状に延びている。そして、このポート間通路４０の端部となるフィンプレート収容部３０との境界部分には、薄肉部３８の高さ位置とフィンプレート収容部３０上面の高さ位置とを滑らかに接続する傾斜面４０ａが設けられている。図示例では、上記傾斜面４０ａは、薄肉部３８の上面に滑らかに接する円弧面をなしているが、直線的な傾斜面であってもよい。

偏平チューブ２の側縁の側においては、オイルポート３７を構成するボス部２９の側壁の基部が、ポート側案内壁２９ａとして、ボス部２９外周面からフィンプレート収容部３０の端部へ向かって、偏平チューブ２の幅方向へ拡がるように延びている。また、フィンプレート収容部３０の端部は、偏平チューブ２の幅方向の両端に、内部のフィンプレート２３を位置決めするために、略９０°の角度をなすコーナー部３０ａを有しており、さらに、このコーナー部３０ａとオイルポート３７（ボス部２９）との間に、フィンプレート収容部３０の底壁を偏平チューブ２の長手方向に延長してなる延長部３０ｂを備えている。この延長部３０ｂは、ボス部２９上半部の外周面と上記ポート側案内壁２９ａとによって、その外形状が画定されており、偏平チューブ２の内部では、この延長部３０ｂによって、フィンプレート収容部３０内の矩形の空間に連続した略三角形の空間が形成されている。また、上記延長部３０ｂの側縁つまりポート側案内壁２９ａと延長部３０ｂとが交差する領域には、薄肉部３８の高さ位置とフィンプレート収容部３０上面の高さ位置とを滑らかに接続する傾斜面４１が設けられている。この傾斜面４１は、例えば直線的な傾斜面であってもよく、あるいは適宜な曲面からなる傾斜面であってもよい。

一方、オイルポート３７の側方には、前述したようにフランジ３３の一部をさらに上方へ延長してなる案内壁３４が設けられている。この案内壁３４は、偏平チューブ２の長手方向に関して、少なくともフィンプレート収容部３０の端部（つまりコーナー部３０ａ）を前後に跨ぐ範囲に形成されており、図示例では、図８に示すように、一端３４ａがボス部２９ないし開口部２８の中心より僅かに外側（つまり端部寄り）に位置し、かつ他端３４ｂが、最も端部寄りのエンボス３６の中心よりも僅かに外側（つまり端部寄り）に位置している。

このように設けられた案内壁３４は、オイルポート３７から延びるポート側案内壁２９ａと適宜な間隔を介して対向している。これにより、複数の偏平チューブ２が積層された状態では、案内壁３４とポート側案内壁２９ａと上下２つの薄肉部３８とに囲まれた空間つまりノズル部４２が構成される。このノズル部４２は、偏平チューブ２の長手方向に沿って細長い空間として形成され、一端が偏平チューブ２の長手方向の端部に向かって開口し、かつ他端にコーナー部３０ａが位置している。また、ポート側案内壁２９ａが偏平チューブ２の幅方向に徐々に拡がっていく形状をなしているので、僅かではあるが、ノズル部４２は先細り形状となっている。

なお、図１，図２等にも示すように、案内壁３４の上縁は基本的に上段の偏平チューブ２には接触しておらず、接触しない範囲で可及的に上方まで延長されている。

従って、ケース１０内に導入された冷却水は、端部の薄肉部３８に沿って偏平チューブ２の間に流入し、隣接する２つの段のフィンプレート収容部３０の間を通って冷却水出口側へと流れる。このとき、冷却水の入口側となる端部では、流入した冷却水は、筒状のオイルポート３７に衝突して左右に分流し、左右の一対のノズル部４２および中央のポート間通路４０を通して下流側へ流れる。ノズル部４２においては、案内壁３４とポート側案内壁２９ａと上下２つの薄肉部３８とによって周囲が囲まれているため、偏平チューブ２の長手方向に沿って直線的に流れるように冷却水が案内され、かつ下流へと高速で流れる。

一方、オイルは、オイル入口となる一方の取付フランジ３の円形開口部６から最下段の偏平チューブ２の単一の開口部２５Ａを介して流入し、一部が当該偏平チューブ２の長手方向に沿って流れるとともに、残部が一対の開口部２８へと分流して流れ、他の段の偏平チューブ２へ供給される。２段目以降の偏平チューブ２では、一対の開口部２５からオイルが偏平チューブ２の長手方向に流れるので、偏平チューブ２の幅方向の全体を有効利用して熱交換が行われる。熱交換後のオイルは、他端部の一対の開口部２５，２８を通して積層方向へ流れ、最終的に単一の開口部２５Ａへと合流して、オイル出口となる他方の取付フランジ３の円形開口部６から流出する。

従って、上記実施例では、オイルクーラ１と接続されるオイル入口部ないし出口部の構成を複雑化することなく偏平チューブ２の幅方向に拡がった形でオイルを通流させることができ、熱交換効率の向上が図れる。

ここで、上記実施例では、単一の開口部２５Ａに対向する上側プレート２２の一対の開口部２８は非円形となっており、２段目以降の偏平チューブ２の一対の開口部２５，２８も同様の非円形形状をなしている。図８は、上側プレート２２の一対の開口部２８を示しており、図示するように、互いに隣接する部分の開口縁２８ａが偏平チューブ２の長手方向に沿った直線状をなすとともに、偏平チューブ２の長手方向中央に向かう部分の開口縁２８ｂが、偏平チューブ２の幅方向に沿った直線状をなしている。９０°の角度をなすこれら２つの直線状部分２８ａ，２８ｂによって構成されるコーナー部２８ｃは、比較的小さな半径の円弧に沿って丸められている。また、開口部２８の残りの部分の開口縁２８ｄは、直線状の開口縁２８ａ，２８ｂを接線とする円弧形をなしている。換言すれば、各開口部２８は、点Ｏ１を中心とする円を基本形状とし、上述の直線状の開口縁２８ａ，２８ｂは、それぞれこの円の接線として延びている。

そして、最下段の偏平チューブ２においては、積層方向に投影して見たときに、図１０に示すように、２つの直線状部分２８ａ，２８ｂによって構成されるコーナー部２８ｃが、下側プレート２１Ａの単一の開口部２５Ａ内に位置している。下側プレート２１Ａの開口部２５Ａは、点Ｏ２を中心とした円形をなしており、上側プレート２２の開口部２８の個々の開口面積よりも大きな開口面積を有している。但し、一対の開口部２８の開口面積の総和は、単一の開口部２５Ａの開口面積よりも大きい。また、開口部２５Ａの円の中心Ｏ２に対し、一対の開口部２８の基本円の中心Ｏ１は、偏平チューブ２の長手方向外側にそれぞれ位置している。換言すれば、開口部２８は、図１０に示すように、全体として、開口部２５Ａよりも偏平チューブ２の長手方向外側にずれた位置にある。これにより、フィンプレート２３の端部の幅方向中央部分が、開口部２５Ａ内に露出している。

上記のように２つの直線状部分２８ａ，２８ｂからなるコーナー部２８ｃは、点Ｏ１を中心とした開口部２８の基本円と比較すると、該基本円よりも外周側へ延びた形となる。従って、このコーナー部２８ｃが単一の開口部２５Ａと重なり合う結果、一対の開口部２８を単純な円形とした場合に比較して、開口部２５Ａと開口部２８との互いに重なり合う面積が大きく得られる。

一方、開口部２８を有する一対のオイルポート３７を構成するボス部２９の間には、前述したようにポート間通路４０が形成されており、このポート間通路４０が冷却水の主要な流路の一つとなっている。仮に開口部２８やボス部２９の径を大きく設定してポート間通路４０が狭められると、偏平チューブ２の間の冷却水流路１２における流れが悪化する。

上記実施例のような直線状部分２８ａ，２８ｂからなるコーナー部２８ｃの構成によれば、ポート間通路４０を何ら狭めることなく開口部２５Ａとの重複面積を拡大することが可能である。

また、上記実施例では、開口部２５Ａと重ならない残りの開口縁２８ｄが円弧形であり、これを囲むボス部２９も円筒面となる。そのため、薄肉部３８に沿って流入してくる冷却水の流れが円滑となり、かつ冷却水の流れの方向に沿って見た冷却水通路断面積を比較的大きく確保することができる。仮に、開口部２８やボス部２９を平面視で矩形状とした場合には、冷却水の流れの方向に沿って見た冷却水通路断面積が狭められてしまうとともに、冷却水の流れが衝突した際に、円滑な流れを得ることができない。

さらに、上記実施例では、開口部２８の直線状部分２８ｂに隣接してフィンプレート２３の端部が位置するので、実質的な熱交換面積となるフィンプレート２３の大きさを最大限に確保でき、熱交換効率の点で有利となる。また、フィンプレート２３を単純な矩形状とすることができ、加工・形成が容易となる。

しかも、単一の開口部２５Ａの円の中心Ｏ２に対し、一対の開口部２８の基本円の中心Ｏ１が偏平チューブ２の長手方向外側に位置しているため、取付フランジ３の位置（換言すればオイルクーラ１の外形寸法）に比較してフィンプレート２３の大きさを大きく確保することができる。

また上記実施例では、ノズル部４２を構成するポート側案内壁２９ａおよび延長部３０ｂによって、偏平チューブ２内部に、フィンプレート収容部３０内の矩形の空間に連続した略三角形の空間が形成される。これにより、例えばオイルの入口側では、オイルポート３７（ボス部２９）の内部空間からフィンプレート２３端面に向かって徐々に幅方向に拡がっていくオイル流路が構成され、オイルの通路抵抗の低減ならびに流れの分布の均一化が図れる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、本発明においては、ボス部２９の形状や案内壁３４の有無は任意である。また、オイルクーラに限らず、種々の熱交換器に適用することができる。

１…オイルクーラ
２…偏平チューブ
３…取付フランジ
１０…ケース
１１…オイル流路
１２…冷却水流路
２１…下側プレート
２２…上側プレート
２３…フィンプレート
２５，２５Ａ…開口部
２８…開口部
２９…ボス部
３４…案内壁
３６…エンボス
３７…オイルポート

Claims

内部が第１の流体の流路となる偏平チューブが第２の流体の流路となる間隙を介して複数段積層されて構成された熱交換器であって、各偏平チューブは、周縁において互いに接合された第１のプレートおよび第２のプレートと、これらの第１のプレートおよび第２のプレートの間に挟持されたフィンプレートと、からなり、隣接する２つの偏平チューブが、一方の偏平チューブの第２のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部と他方の偏平チューブの第１のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部とが互いに接合されることで互いに連通しており、これらの開口部を介して各偏平チューブの長手方向に第１の流体が通流する熱交換器において、
最下段の偏平チューブにおける第１のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、熱交換器の流体入口もしくは流体出口となる単一の開口部が形成されており、
この第１のプレートと組み合わされる第２のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、一対の開口部が上記偏平チューブの幅方向に並んで配置されており、
上記第２のプレートにおける一対の開口部は、互いに隣接する部分の開口縁が偏平チューブ長手方向に沿った直線状をなすとともに、偏平チューブの長手方向中央に向かう部分の開口縁が、偏平チューブの幅方向に沿った直線状をなし、これら２つの直線状部分によって構成されるコーナー部が、上記第１のプレートの単一の開口部内に位置する、熱交換器。
上記一対の開口部の残りの部分が円形をなしている、請求項１に記載の熱交換器。
上記フィンプレートの長手方向の端部が偏平チューブの幅方向に沿った直線状をなしており、一対の開口部の開口縁に沿って位置している、請求項１または２に記載の熱交換器。
２段目以降の偏平チューブは、上記の最下段の偏平チューブの第２のプレートに対応して一対の開口部を各端部に備える、請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。