JP2022122328A - 熱交換コア及び熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
複数本の第1流路を含む複数の第1層と、
前記複数本の第1流路に接続される第1ヘッダと、
複数本の第2流路を含み、積層方向において前記第1層と交互に配置される複数の第2層と、
を備え、
前記第1ヘッダは、
前記積層方向に延在する第1主ヘッダと、
前記複数の第1層毎に設けられていて、前記第1主ヘッダに接続される第1副ヘッダと、
を有し、
前記複数本の第1流路の一部は、端部が前記第1主ヘッダに接続され、
前記複数本の第1流路の残部は、前記端部が前記第1副ヘッダに接続される。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図2は、図1におけるII矢視断面図である。
図3は、図2におけるIII-III矢視断面図である。
図4は、図2におけるIV-IV矢視断面図である。
図5は、一実施形態に係る熱交換コアについての図1におけるV矢視断面図である。
図6は、他の実施形態に係る熱交換コアについての図1におけるV矢視断面図である。
幾つかの実施形態に係る熱交換コア1は、コア筐体2の内部に、複数本の第1流路17を含む複数の第1層10と、複数本の第2流路27を含み、積層方向において第1層10と交互に配置される複数の第2層20と、を備える。
幾つかの実施形態に係る熱交換コア1は、コア筐体2の内部に、複数本の第1流路17に接続される第1ヘッダ11と、複数本の第2流路27に接続され、第1ヘッダ11とは非連通の第2ヘッダ21と、を備える。
図1に示す熱交換コア1は、例えば熱交換器5の不図示の筐体に取り付けた状態で用いるようにしてもよい。また、図1に示す熱交換コア1は、架台に設置するか、熱交換コア1に接続される不図示の配管に支持させる等によって、筐体に取り付けずに用いてもよい。この場合、図1に示す熱交換コア1そのものが熱交換器5となる。
また、第1主ヘッダ13から比較的遠い位置に存在する第1流路17については、第1流路17を第1副ヘッダ15に接続することで第1主ヘッダ13から第1副ヘッダ15を介して流体が流入出するようにするとよい。これにより、第1流路17を第1主ヘッダ13まで延長した場合よりも圧損を小さくすることができるので、第1主ヘッダ13に比較的近い位置に存在し第1主ヘッダ13に直接接続されている第1流路17との流体の流量の差を抑制できる。これにより、複数本の第1流路17における流量のばらつきが抑制されるので、熱交換コア1における圧損を抑制できるとともに、熱交換効率を向上できる。したがって、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1によれば、熱交換効率に優れた熱交換コア1を実現できる。
また、第2主ヘッダ23から比較的遠い位置に存在する第2流路27については、第2流路27を第2副ヘッダ25に接続することで第2主ヘッダ23から第2副ヘッダ25を介して流体が流入出するようにするとよい。これにより、第2流路27を第2主ヘッダ23まで延長した場合よりも圧損を小さくすることができるので、第2主ヘッダ23に比較的近い位置に存在し第2主ヘッダ23に直接接続されている第2流路27との流体の流量の差を抑制できる。これにより、複数本の第2流路27における流量のばらつきが抑制されるので、熱交換コア1における圧損を抑制できるとともに、熱交換効率を向上できる。したがって、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1によれば、熱交換効率に優れた熱交換コア1を実現できる。
詳細は後述するが、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、複数の第1副ヘッダ15及び複数の第2副ヘッダ25は、それぞれ基準平面RPに沿って延在する層状のヘッダであり、基準平面RPの直交方向に第1副ヘッダ15と第2副ヘッダ25とが交互に積層されている。基準平面RPの直交方向を各層10、20の積層方向、又は単に積層方向とも称する。なお、説明の便宜上、基準平面RPの直交方向を第1方向Dr1とも称する。
また、基準平面RPの延在方向に含まれる方向であって、複数本の第1流路17及び複数本の第2流路27の延在方向を第2方向Dr2とも称する。
基準平面RPの延在方向に含まれる方向であって、第1方向Dr1及び第2方向Dr2と直交する方向を第3方向Dr3とも称する。
第1方向Dr1、第2方向Dr2及び第3方向Dr3は互いに直交する。
幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第1ヘッダ11は、第2方向Dr2に沿ってコア筐体2における一方及び他方の端部側にそれぞれ形成されている。同様に、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第2ヘッダ21は、第2方向Dr2に沿ってコア筐体2における一方及び他方の端部側にそれぞれ形成されている。
幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第2方向Dr2に沿ってコア筐体2における両端部側にそれぞれ形成された第1ヘッダ11の各々は、同様の構成を有する。以下の説明では、2つの第1ヘッダ11のうち、主に、図1及び図3における図示上方の第1ヘッダ11について説明し、図示下方の第1ヘッダ11についての説明を省略する。
また、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第2方向Dr2に沿ってコア筐体2における両端部側にそれぞれ形成された第2ヘッダ21の各々は、同様の構成を有する。以下の説明では、2つの第2ヘッダ21のうち、主に、図1及び図4における図示上方の第2ヘッダ21について説明し、図示下方の第2ヘッダ21についての説明を省略する。
幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第1ヘッダ11は、上述したように、第1方向Dr1に延在する第1主ヘッダ13と、複数の第1層10毎に設けられている第1副ヘッダ15と、を有する。
幾つかの実施形態に係る第1主ヘッダ13は、第1方向Dr1から見たときに矩形形状の断面を有するヘッダ部である。第1主ヘッダ13の第1方向Dr1から見たときの矩形断面の2つの対角線の一方は、第2方向Dr2に沿って延在し、他方は、第3方向Dr3に沿って延在している。すなわち、第1主ヘッダ13を画定する壁部13Wは、積層方向(第1方向Dr1)から見たときに複数本の第1流路17の延在方向(第2方向Dr2)及び該延在方向と第1層10の面内方向(基準平面RPの延在方向)において直交する方向(第3方向Dr3)に対して傾斜した傾斜面13aを有する。
同様に、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第2ヘッダ21は、上述したように、第1方向Dr1に延在する第2主ヘッダ23と、複数の第2層20毎に設けられている第2副ヘッダ25と、を有する。
幾つかの実施形態に係る第2主ヘッダ23は、第1方向Dr1から見たときに矩形形状の断面を有するヘッダ部である。第2主ヘッダ23の第1方向Dr1から見たときの矩形断面の2つの対角線の一方は、第2方向Dr2に沿って延在し、他方は、第3方向Dr3に沿って延在している。すなわち、第2主ヘッダ23を画定する壁部23Wは、積層方向(第1方向Dr1)から見たときに複数本の第2流路27の延在方向(第2方向Dr2)及び該延在方向と第2層20の面内方向(基準平面RPの延在方向)において直交する方向(第3方向Dr3)に対して傾斜した傾斜面23aを有する。
幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、図1、図3及び図4において図示下方の第1主ヘッダ13は、第3方向Dr3に沿った他方側(図2、図3及び図4において図示右側)に配置され、図示下方の第2主ヘッダ23は、第3方向Dr3に沿った一方側(図2、図3及び図4において図示左側)に配置されている。
なお、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1において、図1、図3及び図4において図示上方の第1主ヘッダ13と図示下方の第1主ヘッダ13とは、第3方向Dr3に沿って同じ側に配置されていてもよい。同様に、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1において、図1、図3及び図4において図示上方の第2主ヘッダ23と図示下方の第2主ヘッダ23とは、第3方向Dr3に沿って同じ側に配置されていてもよい。
幾つかの実施形態に係る各々の第1副ヘッダ15は、第2方向Dr2及び第3方向Dr3に延在する基準平面RPに沿って延在する層状のヘッダである。
幾つかの実施形態に係る各々の第2副ヘッダ25は、基準平面RPに沿って延在する層状のヘッダである。
なお、幾つかの実施形態において、基準平面RPは、図3及び図4における紙面と平行である。
幾つかの実施形態に係る各々の第2副ヘッダ25は、第1方向Dr1に積層されている。
より具体的には、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第1方向Dr1に第1副ヘッダ15と第2副ヘッダ25とが交互に積層されている。
第1方向Dr1に沿って隣り合う第1副ヘッダ15と第2副ヘッダ25とは、層間隔壁31によって隔てられている。
なお、層間隔壁31の撓みを抑制するために、隣り合う層間隔壁31同士を不図示のリブで接続してもよい。
そのため、天井壁部15Wの少なくとも一部は、第2方向Dr2に対して傾斜することになる。例えば熱交換コア1を積層造形法によって形成する際に、第2方向Dr2を積層造形における積層方向とした場合に、オーバーハング部となる天井壁部15Wが積層造形における積層方向に対して傾斜することになる。したがって、積層造形の際にサポート部を形成しなくても天井壁部15Wを形成できる。
そのため、天井壁部25Wの少なくとも一部は、第2方向Dr2に対して傾斜することになる。したがって、例えば熱交換コア1を積層造形法によって形成する際に、第2方向Dr2を積層造形における積層方向とした場合に、サポート部を形成しなくても天井壁部25Wを形成できる。
そのため、上記端部18と天井壁部15Wとの距離を適宜設定することで、第1副ヘッダ15に接続されている第1流路17同士での流量のばらつきを抑制するように第1副ヘッダ15における流路断面積を適宜設定できる。
そのため、上記端部28と天井壁部25Wとの距離を適宜設定することで、第2副ヘッダ25に接続されている第2流路27同士での流量のばらつきを抑制するように第2副ヘッダ25における流路断面積を適宜設定できる。
図3に示した第1副ヘッダ15では、図3において破線で囲んだ比較的第1主ヘッダ13から遠い領域15Bにおいて、第1方向Dr1で隣り合う第2流路27と第1方向Dr1から見たときに重複している。
図4に示した第2副ヘッダ25では、図4において破線で囲んだ比較的第2主ヘッダ23から遠い領域25Bにおいて、第1方向Dr1で隣り合う第1流路17と第1方向Dr1から見たときに重複している。
これにより、第1副ヘッダ15と第2主ヘッダ23とが近づくので、熱交換コア1を小型化できる。
同様に、図4に示したように、第2副ヘッダ25は、天井壁部25Wを挟んで第1主ヘッダ13と隣り合っているとよい。
これにより、第2副ヘッダ25と第1主ヘッダ13とが近づくので、熱交換コア1を小型化できる。
図2、図3に示すように、幾つかの実施形態に係る各々の第1流路17は、各々の端部18を介してそれぞれ第1主ヘッダ13又は何れかの第1副ヘッダ15に連通する流路である。幾つかの実施形態に係る各々の第1流路17は、第2方向Dr2に沿って延在している。
図2及び図4に示すように、幾つかの実施形態に係る各々の第2流路27は、各々の端部28を介してそれぞれ第2主ヘッダ23又は何れかの第2副ヘッダ25に連通する流路である。幾つかの実施形態に係る各々の第2流路27は、第2方向Dr2に沿って延在している。
幾つかの実施形態では、第3方向Dr3に沿って隣り合う第1流路17同士は、流路間隔壁33によって隔てられている。同様に、幾つかの実施形態では、第3方向Dr3に沿って隣り合う第2流路27同士は、流路間隔壁33によって隔てられている。
幾つかの実施形態では、第1方向Dr1に沿って第1流路17と第2流路27とが隣り合っている。上述したように、幾つかの実施形態では、第1方向Dr1に沿って第1流路17と第2流路27とが層間隔壁31によって隔てられている。
すなわち、幾つかの実施形態では、第1流路17及び第2流路27は、流路間隔壁33及び層間隔壁31によって画定されている。
第2方向Dr2における流路間隔壁33の端部33aの位置は、該端部33aが第1副ヘッダ15又は第2副ヘッダ25に面している場合、第1副ヘッダ15又は第2副ヘッダ25の形状に合わせて設定されている。
図5に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、第3方向Dr3に沿って配置された複数の第1流路17で構成される流路列と、第3方向Dr3に沿って配置された複数の第2流路27で構成される流路列とが、第1方向Dr1に沿って交互に配置されている。
図6に示すように、他の実施形態に係る熱交換コア1では、第1流路17と第2流路27とは、第3方向Dr3に沿って交互に配置されていてもよい。すなわち、図6に示すように、他の実施形態に係る熱交換コア1では、第1流路17と第2流路27とは、第2方向Dr2と直交する断面において市松模様を形成していてもよい。すなわち、第1流路17と第2流路27とは、複数本の第1流路17の少なくとも一部が第3方向Dr3に沿った一方側又は他方側の少なくとも何れかに配置された第2流路17と第1方向Dr1に沿って少なくとも一部で重複しているとよい。
なお、第1流路17と第2流路27とが第2方向Dr2と直交する断面において市松模様を形成するための構成については、後で説明する。
図3に示す例では、突部51の形状の例を表しているだけであり、突部51の形成位置を限定するものではない。すなわち、図3に示す例では、1つの第1流路17に1つ又は2つしか設けられていないが、第1流路17の延在方向に沿ってさらに多くの場所に設けられていてもよい。
突部51は、例えば一つの第1流路17を挟む2つの流路間隔壁33において、第2方向の同じ位置に形成してもよく、第2方向に沿って互い違いに形成してもよい。また、突部51は、例えば一つの第1流路17を挟む2つの流路間隔壁33の間で該2つの流路間隔壁33と間隔を空けて層間隔壁31から突出するように形成してもよい。
なお、図示及び詳細な説明は省略するが、複数本の第2流路27の少なくとも一部は、第2流路27を画定する壁面、すなわち、流路間隔壁33又は層間隔壁31の壁面から第2流路27内に突出する複数の突部が第1流路17における上記突部51と同様に形成されていてもよい。
連通部61は、複数の流路間隔壁33において、複数箇所に設けられているとよい。
これにより、例えば異物等によってある第1流路17が閉塞したとしても、閉塞箇所の上流側から流れてきた流体は連通部61を介して他の第1流路17に流入することができる。したがって、第1流路17の閉塞による熱交換効率の低下を抑制できる。また、連通部61を多数設けることで、流体の流れが適度に乱れて流路間隔壁33及び層間隔壁31の壁面における境界層の発達を抑制する等して、流体と第1流路17を画定する流路間隔壁33及び層間隔壁31との間の熱伝達率が向上するので、熱交換効率を向上できる。
上述した幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第1流体及び第2流体は、以下のように熱交換コア1の内部を流通する。なお、説明の便宜上、第1流体は、図1、図3及び図4における図示上方の第1ヘッダ11に流入するものとする。また、第2流体は、図1、図3及び図4における図示下方の第2ヘッダ21に流入するものとする。この場合、熱交換コア1内での第1流体及び第2流体の流れは、以下で説明するように対向流となる。
第1流体は、コア筐体2の図1における図示上部に形成された第1開口113から図1、図3及び図4における図示上方の第1ヘッダ11の第1主ヘッダ13に流入する。
該第1主ヘッダ13に流入した第1流体の一部は、該第1主ヘッダ13に接続されている各々の第1流路17に流入する。該第1主ヘッダ13に流入した第1流体の残部は、該第1主ヘッダ13に面した各々の開口端135から図3における図示上方の各々の第1副ヘッダ15に流入する。すなわち、該第1主ヘッダ13に流入した第1流体の残部は、該各々の第1副ヘッダ15に分配される。
第2流体は、コア筐体2の図1における図示下部に形成された第2開口213から図1、図3及び図4における図示下方の第2ヘッダ21の第2主ヘッダ23に流入する。
該第2主ヘッダ23に流入した第2流体の一部は、該第2主ヘッダ23に接続されている各々の第2流路27に流入する。該第2主ヘッダ23に流入した第2流体の残部は、該第2主ヘッダ23に面した各々の開口端235から図4における図示下方の各々の第2副ヘッダ25に流入する。すなわち、該第2主ヘッダ23に流入した第2流体の残部は、該各々の第2副ヘッダ25に分配される。
幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、各々の第1流路17を図1、図3及び図4における図示下方に向かって流通する第1流体と、各々の第2流路27を図1、図3及び図4における図示上方に向かって流通する第2流体とは、層間隔壁31を介して熱交換する。また、図6に示した他の実施形態に係る熱交換コア1では、各々の第1流路17を図1、3及び図4における図示下方に向かって流通する第1流体と、各々の第2流路27を図1、図3及び図4における図示上方に向かって流通する第2流体とは、さらに、流路間隔壁33を介して熱交換する。
同様に、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、各々の第2副ヘッダ25を流通する第2流体は、上述した領域25A及び25Bにおいて、層間隔壁31を介して各々の第1副ヘッダ15を流通する第1流体及び第1流路17を流通する第1流体と熱交換する。
例えば、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第1ヘッダ11は、複数本の第1流路17の一方側の端部18に接続される一方側第1ヘッダ11X(例えば図1における図示上方の第1ヘッダ11)と、複数本の第1流路17の他方側の端部18に接続される他方側第1ヘッダ11Y(例えば図1における図示下方の第1ヘッダ11)とを含むとよい。他方側第1ヘッダ11Yは、複数本の第1流路17の延在方向(第2方向Dr2)と第1層10の面内方向において直交する方向(第3方向Dr3)において、一方側第1ヘッダ11Xに対して一方側第1ヘッダ11Xとは反対側に配置されている。
同様に、他方側第2ヘッダ21Yが第3方向Dr3において一方側第2ヘッダ21Xと実質的に同じ位置に配置されている場合と比べて、複数本の第2流路27同士の圧損の差を抑制できるので、複数本の第2流路27における流量の差が抑制され、熱交換コア1における圧損を抑制できるとともに、熱交換効率を向上できる。
同様に、複数本の第2流路27のうち、一方側の端部28が一方側第2ヘッダ21Xにおける第2主ヘッダ23に接続されている第2流路27と、他方側の端部28が他方側第2ヘッダ21Yにおける第2主ヘッダ23に接続されている第2流路27とでの流量の差を抑制できる。
そのため、第1主ヘッダ13を画定する壁部13Wは、複数本の第1流路17の延在方向(第2方向Dr2)に対して傾斜することになる。例えば熱交換コア1を積層造形法によって形成する際に、第1流路17の延在方向(第2方向Dr2)を積層造形における積層方向とした場合に、オーバーハング部となる該壁部13Wが積層造形における積層方向に対して傾斜することになる。したがって、積層造形の際にサポート部を形成しなくても該壁部13Wを形成できる。
同様に、第2主ヘッダ23を画定する壁部23Wは、複数本の第2流路27の延在方向(第2方向Dr2)に対して傾斜することになる。例えば熱交換コア1を積層造形法によって形成する際に、第2流路27の延在方向(第2方向Dr2)を積層造形における積層方向とした場合に、オーバーハング部となる該壁部23Wが積層造形における積層方向に対して傾斜することになる。したがって、積層造形の際にサポート部を形成しなくても該壁部23Wを形成できる。
同様に、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第2主ヘッダ23を画定する壁部23Wの少なくとも一部は、複数本の第2流路27の延在方向(第2方向Dr2)に沿って複数本の第2流路27とは反対側に向かって突出しているとよい。
すなわち、例えば、図1、図3及び図4に示すように、図示上方の第1主ヘッダ13では、壁部13Wの肉厚を不必要に厚くならないように熱交換コア1を設計すると、壁部13Wは図示上方に突出する。
例えば、図1、図3及び図4に示すように、図示下方の第1主ヘッダ13では、壁部13Wの肉厚を不必要に厚くならないように熱交換コア1を設計すると、壁部13Wは図示下方に突出する。
同様に、例えば、図1、図3及び図4に示すように、図示上方の第2主ヘッダ23では、壁部23Wの肉厚を不必要に厚くならないように熱交換コア1を設計すると、壁部23Wは図示上方に突出する。
例えば、図1、図3及び図4に示すように、図示下方の第2主ヘッダ23では、壁部23Wの肉厚を不必要に厚くならないように熱交換コア1を設計すると、壁部23Wは図示下方に突出する。
これにより、第1流路17と第2流路27とが第1方向Dr1に沿って重複する領域において第1流路17と第2流路27との間を熱が伝わり易くなり、第1流路17を流れる流体と第2流路27を流れる流体との間で熱交換が行われ易くなるので、熱交換効率を向上できる。
以下、上述した他の実施形態に係る熱交換コア1において、第1流路17と第2流路27とが第2方向Dr2と直交する断面において市松模様を形成するための構成について説明する。
図7は、第1主ヘッダ13又は第1副ヘッダ15から第1流路17にかけての領域、及び、第2主ヘッダ23又は第2副ヘッダ25から第2流路27にかけての領域についての模式的な斜視断面図である。図7では、後述する非オフセット流路17A、27Aを第2方向Dr2に沿って切断した切断面が図示手前側に表れるように描いている。
図8は、第1主ヘッダ13又は第1副ヘッダ15から第1流路17にかけての領域、及び、第2主ヘッダ23又は第2副ヘッダ25から第2流路27にかけての領域についての模式的な斜視断面図である。図8では、後述するオフセット流路17B、27Bを第2方向Dr2に沿って切断した切断面が図示手前側に表れるように描いている。
なお、説明の便宜上、第1流路17の端部18及び第2流路27の端部28の第2方向Dr2における位置は、図7及び図8では全て同じ位置としている。
同様に、他の実施形態に係る熱交換コア1では、第2主ヘッダ23又は第2副ヘッダ25に接続されている端部28に対して第1方向Dr1にずれた位置に配置された第2流路27は、該端部28から該第2流路27に向かうにつれて該端部28に対する位置が徐々に第1方向Dr1にずれるように形成された第2遷移区間273を有する。
また、複数本の第2流路27のうち、端部28に対して第1方向Dr1にずれた位置に配置された第2流路27をオフセット第2流路27Bとも称し、端部28に対して第1方向Dr1にずれていない位置に配置された第2流路27を非オフセット第2流路27Aとも称する。
なお、非オフセット第1流路17Aと非オフセット第2流路27Aとを特に区別しない場合には、単に非オフセット流路17A、27Aとも称する。同様に、オフセット第1流路17Bとオフセット第2流路27Bとを特に区別しない場合には、単にオフセット流路17B、27Bとも称する。
また、第1遷移区間173と第2遷移区間273とを特に区別しない場合には、単に遷移区間173、273とも称する。
なお、非オフセット第1流路17Aには、自身の端部18に対して一方の端部18から他方の端部18にかけて第1方向Dr1にずれていない第1流路17、及び、オフセット第1流路17Bに接続されている第1流路17において、自身の端部18に対して第1方向Dr1にずれていない区間が含まれるものとする。
オフセット第1流路17Bには、第1流路17のうち、自身の端部18に対して第1方向Dr1にずれている位置に存在する区間、及び、第1遷移区間173が含まれるものとする。
非オフセット第2流路27Aには、自身の端部28に対して一方の端部28から他方の端部28にかけて第1方向Dr1にずれていない第2流路27、及び、オフセット第2流路27Bに接続されている第2流路27において、自身の端部28に対して第1方向Dr1にずれていない区間が含まれるものとする。
オフセット第2流路27Bには、第2流路27のうち、自身の端部28に対して第1方向Dr1にずれている位置に存在する区間、及び、第2遷移区間273が含まれるものとする。
同様に、他の実施形態に係る熱交換コア1では、第2流路27には、非オフセット第2流路27Aだけで構成された流路と、非オフセット第2流路27Aと第2遷移区間273とオフセット第2流路27Bとによって構成された流路との、2種類の流路が含まれる。
同様に、図7及び図8に示すように、他の実施形態に係る熱交換コア1では、各々の第2遷移区間273は、第2方向Dr2に沿って端部28から第2流路27の内部に向かうにつれて、すなわち、非オフセット第2流路27Aからオフセット第2流路27Bに向かうにつれて第1方向Dr1に沿った上記一方側(図7、図8における図示上方)にずれるように構成されている。
なお、オフセット量△Lは、第1流路17と第2流路27との離間ピッチL1未満であってもよい。
(1)本開示の少なくとも一実施形態に係る熱交換コア1は、複数本の第1流路17を含む複数の第1層10と、複数本の第1流路17に接続される第1ヘッダ11と、複数本の第2流路27を含み、積層方向(第1方向Dr1)において第1層10と交互に配置される複数の第2層20と、を備える。第1ヘッダ11は、積層方向に延在する第1主ヘッダ13と、複数の第1層10毎に設けられていて、第1主ヘッダ13に接続される第1副ヘッダ15と、を有する。複数本の第1流路17の一部は、端部18が第1主ヘッダ13に接続され、複数本の第1流路17の残部は、端部18が第1副ヘッダ15に接続される。
また、第1主ヘッダ13から比較的遠い位置に存在する第1流路17については、第1流路17を第1副ヘッダ15に接続することで第1主ヘッダ13から第1副ヘッダ15を介して流体が流入出するようにするとよい。これにより、第1流路17を第1主ヘッダ13まで延長した場合よりも圧損を小さくすることができるので、第1主ヘッダ13に比較的近い位置に存在し第1主ヘッダ13に直接接続されている第1流路17との流体の流量の差を抑制できる。これにより、複数本の第1流路17における流量のばらつきが抑制されるので、熱交換コア1における圧損を抑制できるとともに、熱交換効率を向上できる。したがって、上記(1)の構成によれば、熱交換効率に優れた熱交換コア1を実現できる。
また、第2主ヘッダ23から比較的遠い位置に存在する第2流路27については、第2流路27を第2副ヘッダ25に接続することで第2主ヘッダ23から第2副ヘッダ25を介して流体が流入出するようにするとよい。これにより、第2流路27を第2主ヘッダ23まで延長した場合よりも圧損を小さくすることができるので、第2主ヘッダ23に比較的近い位置に存在し第2主ヘッダ23に直接接続されている第2流路27との流体の流量の差を抑制できる。これにより、複数本の第2流路27における流量のばらつきが抑制されるので、熱交換コア1における圧損を抑制できるとともに、熱交換効率を向上できる。したがって、上記(2)の構成によれば、熱交換効率に優れた熱交換コア1を実現できる。
5 熱交換器
10 第1層
11 第1ヘッダ
11X 一方側第1ヘッダ
11Y 他方側第1ヘッダ
13 第1主ヘッダ
13a 傾斜面
13W 壁部
15 第1副ヘッダ
15W 天井壁部
17 第1流路
18 端部
20 第2層
21 第2ヘッダ
21X 一方側第2ヘッダ
21Y 他方側第2ヘッダ
23 第2主ヘッダ
23a 傾斜面
23W 壁部
25 第2副ヘッダ
25W 天井壁部
27 第2流路
28 端部
31 層間隔壁
33 流路間隔壁
Claims (14)
- 複数本の第1流路を含む複数の第1層と、
前記複数本の第1流路に接続される第1ヘッダと、
複数本の第2流路を含み、積層方向において前記第1層と交互に配置される複数の第2層と、
を備え、
前記第1ヘッダは、
前記積層方向に延在する第1主ヘッダと、
前記複数の第1層毎に設けられていて、前記第1主ヘッダに接続される第1副ヘッダと、
を有し、
前記複数本の第1流路の一部は、端部が前記第1主ヘッダに接続され、
前記複数本の第1流路の残部は、前記端部が前記第1副ヘッダに接続される
熱交換コア。 - 前記複数本の第2流路に接続され、前記第1ヘッダとは非連通の第2ヘッダ、
を備え、
前記第2ヘッダは、
前記積層方向に延在する第2主ヘッダと、
前記複数の第2層毎に設けられていて、前記第2主ヘッダに接続される第2副ヘッダと、
を有し、
前記複数本の第2流路の一部は、端部が前記第2主ヘッダに接続され、
前記複数本の第2流路の残部は、前記端部が前記第2副ヘッダに接続される
請求項1に記載の熱交換コア。 - 前記第1副ヘッダは、前記積層方向から見たときに、前記第1副ヘッダに接続される前記端部と、前記複数本の第1流路の延在方向に沿って該端部とは離間して形成された天井壁部とによって画定されており、
前記第1副ヘッダの内、少なくとも前記第1主ヘッダ側の領域は、前記第1主ヘッダから離れるにつれて前記第1副ヘッダに接続される前記端部と前記天井壁部との距離が小さくなる
請求項2に記載の熱交換コア。 - 前記天井壁部の少なくとも一部は、前記積層方向から見たときに、前記複数本の第1流路の延在方向と前記第1層の面内方向において直交する方向に沿って前記第1主ヘッダから離れるにつれて、該延在方向に沿って前記端部に近づく方向に位置するように配置されている
請求項3に記載の熱交換コア。 - 前記第1副ヘッダに接続される前記端部の少なくとも一部は、前記積層方向から見たときに、前記複数本の第1流路の延在方向と前記第1層の面内方向において直交する方向に沿って前記第1主ヘッダから離れるにつれて、該延在方向に沿って前記天井壁部から離れる方向に位置するように配置されている
請求項3又は4に記載の熱交換コア。 - 前記第1副ヘッダは、前記天井壁部を挟んで前記第2主ヘッダと隣り合っている
請求項3乃至5の何れか一項に記載の熱交換コア。 - 前記第1ヘッダは、前記複数本の第1流路の一方側の前記端部に接続される一方側第1ヘッダと、前記複数本の第1流路の他方側の前記端部に接続される他方側第1ヘッダとを含み、
前記他方側第1ヘッダは、前記複数本の第1流路の延在方向と前記第1層の面内方向において直交する方向において、前記一方側第1ヘッダに対して前記一方側第1ヘッダとは反対側に配置されている
請求項1乃至6の何れか一項に記載の熱交換コア。 - 前記複数本の第1流路のうち、前記一方側の前記端部が前記一方側第1ヘッダにおける前記第1主ヘッダに接続されている前記第1流路は、前記他方側の前記端部が前記他方側第1ヘッダにおける前記第1副ヘッダに接続され、
前記複数本の第1流路のうち、前記他方側の前記端部が前記他方側第1ヘッダにおける前記第1主ヘッダに接続されている前記第1流路は、前記一方側の前記端部が前記一方側第1ヘッダにおける前記第1副ヘッダに接続されている
請求項7に記載の熱交換コア。 - 前記第1主ヘッダを画定する壁部は、前記積層方向から見たときに前記複数本の第1流路の延在方向及び該延在方向と前記第1層の面内方向において直交する方向に対して傾斜した傾斜面を有する
請求項1乃至8の何れか一項に記載の熱交換コア。 - 前記第1主ヘッダを画定する壁部の少なくとも一部は、前記複数本の第1流路の延在方向に沿って前記複数本の第1流路とは反対側に向かって突出している
請求項1乃至9の何れか一項に記載の熱交換コア。 - 前記複数本の第1流路の少なくとも一部は、前記複数本の第1流路の延在方向と前記第1層の面内方向において直交する方向に沿った一方側又は他方側の少なくとも何れかに配置された前記第2流路と前記積層方向に沿って少なくとも一部で重複している
請求項1乃至10の何れか一項に記載の熱交換コア。 - 前記複数本の第1流路の少なくとも一部は、前記第1流路を画定する壁面から前記第1流路内に突出する複数の突部が形成されている
請求項1乃至11の何れか一項に記載の熱交換コア。 - 前記複数本の第1流路の少なくとも一部は、前記第1層内で隣り合う2つの前記第1流路を隔てる壁部に該2つの前記第1流路を連通する複数の連通部が形成されている
請求項1乃至12の何れか一項に記載の熱交換コア。 - 請求項1乃至13の何れか一項に記載の熱交換コア
を備える熱交換器。
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