JP2023533278A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の熱交換器は、基本的に、上記図1および先行文献で説明したような2種流体熱交換器と同様に、互いに熱交換しようとする流体が流通する空間が高さ方向に交互に積層配置されるようにしたプレート式熱交換器の形態である。より具体的に説明すると、従来の2種流体熱交換器は、第1流体が流通する空間および第2流体の流通する空間が高さ方向に交互に積層配置され、第1流体および第2流体が互いに熱交換するようにする。本発明の熱交換器は、一つの装置で第1流体および第2流体が互いに熱交換するとともに、第1流体および第3流体が互いに熱交換するようにする。このために、簡単に説明すると、本発明の熱交換器は、従来の2種流体熱交換器を長さ方向または高さ方向に区画し、区画した一部には、従来と同様に第2流体が流通するようにし、残りの一部には、第2流体の代わりに第3流体が流通するようにする。このようにすることで、区画した一部では第1流体と第2流体との間の熱交換が、残りの一部では第1流体と第3流体との間の熱交換が行われ、一つの熱交換器で3種の流体が同時に熱交換することができる。
図2および図9はそれぞれ本発明の熱交換器の第1実施形態の組立斜視図として、第1実施形態は、第2、3流体入口/出口の位置の変更によって第1-1実施形態および第1-2実施形態に分けられることができる。第1実施形態において、熱交換器100Aは、第2プレート120Aが長さ方向の一側および他側に隔壁125によって区画され、第2流動部V2内で第2流体および第3流体が互いに隔離されて流動する。これにより、一側および他側から選択される一方の第2流動部V2は、第2流体が流通する第2流体領域M1を形成し、残りの一方の第2流動部V2は、第3流体が流通する第3流体領域M2を形成する。図2および図9では、例示的に、一側が前記第2流体領域M1を、他側が第3流体領域M2を形成するようにしている。
図15は本発明の熱交換器の第2実施形態の組立斜視図である。第2実施形態において、熱交換器100Bは、第1実施形態と同様、第2プレート120Aが長さ方向の一側および他側に隔壁125によって区画され、第2流動部V2内で第2流体および第3流体が互いに隔離されて流動する。これにより、一側および他側から選択される一方の第2流動部V2は、第2流体が流通する第2流体領域M1を形成し、残りの一方の第2流動部V2は、第3流体が流通する第3流体領域M2を形成する。図15では、例示的に、他側が第2流体領域M1を、一側が第3流体領域M2を形成するようにしている。
図18は本発明の熱交換器の第3実施形態の組立斜視図である。第3実施形態において、熱交換器100Cは、第2プレート120Cで(第1、2実施形態において、2種の流体が流動することとは異なり)第1プレート110Cと類似の単一流体のみが流動する。すなわち、第2プレート120Cに形成される第2流動部V2には、第2流体または第3流体から選択されるいずれか一つの流体が流動する。一方、第3実施形態において、熱交換器100Cは、高さ方向に積層された複数個の第2流動部V2が高さ方向に区画される。このために、熱交換器100Cは、第2流動部V2を含むが第2流体および第3流体の積層方向への流通を遮断する隔膜プレート130を含む。具体的に説明すると、熱交換器100Cは、積層された第2プレート120Cのうち一つが隔膜プレート130に代替されて、隔膜プレート130の位置を基準に、一側(図18の例示では上側)には第1、2流体が流通し、他側(図18の例示では下側)には第1、3流体が流通するように形成される。これにより、上側または下側一部の第2流動部V2は、第2流体が流通する第2流体領域M1を形成し、残りの一部の第2流動部V2は、第3流体が流通する第3流体領域M2を形成する。図18では、例示的に上側が第2流体領域M1を、下側が第3流体領域M2を形成するようにしているが、これによって本発明が限定されないことは言うまでもない。
110A 第1プレート
111A 第1案内壁
112A 半円リブ
113A 三角リブ
120A 第2プレート
125 隔壁
121A 第2案内壁
122A 第3案内壁
125H 隔壁孔
100B 熱交換器(第2実施形態)
110B 第1プレート
111B 第1案内壁
120B 第2プレート
125 隔壁
121B 第2案内壁
122B 第3案内壁
141 第1流体入口
142 第1流体出口
143 第2流体入口
144 第2流体出口
145 第3流体入口
146 第3流体出口
100C 熱交換器(第3実施形態)
110C 第1プレート
111C 第1案内壁
120C 第2プレート
121C 第2案内壁
130 隔膜プレート
131 隔膜案内壁
141 第1流体入口
142 第1流体出口
143 第2流体入口
144 第2流体出口
145 第3流体入口
146 第3流体出口
H1 第1流入孔
H2 第1排出孔
H3 第2流入孔
H4 第2排出孔
H5 第3流入孔
H6 第3排出孔
R1、R1’ 第1接合部
R2、R2’ 第2接合部
R3、R3’ 第3接合部
Claims (28)
- 複数個のプレートが積層されて形成されるプレート式熱交換器であって、
第1流体が流動する第1流動部を含む第1プレートと、
長さ方向の一側および他側に隔壁によって区画され、第2流体および第3流体が互いに隔離されて流動する第2流動部を含む第2プレートとを含み、
前記第1プレートおよび前記第2プレートが交互に積層されることを特徴とする熱交換器。 - 前記熱交換器は、
第1流体がそれぞれ流入および排出される第1流入孔および第1排出孔が形成され、
前記第1流入孔および前記第1排出孔は、互いに長さ方向に離隔して長さ方向の両端に配置されることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第1流入孔および前記第1排出孔の仮想の連結線上に前記第1流動部に向かって突出して第1流体の流動を分配する流体分配構造が形成されることを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。 - 前記流体分配構造は、
前記第1流入孔または前記第1排出孔に近いほど突出面積が小さくなるように形成されることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。 - 前記流体分配構造は、
前記第2プレートに形成される前記隔壁と対応しない位置に形成されることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。 - 前記流体分配構造は、
突出した部分が三角形または円弧を含む形態に形成されることを特徴とする請求項4に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第1流入孔および前記第1排出孔が幅方向の中央に配置されることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
第2流体がそれぞれ流入および排出される第2流入孔および第2排出孔、
第3流体がそれぞれ流入および排出される第3流入孔および第3排出孔が形成され、
前記第2流入孔および前記第2排出孔が互いに幅方向に離隔して長さ方向の一側端部に配置され、
前記第3流入孔および前記第3排出孔が互いに幅方向に離隔して長さ方向の他側端部に配置されることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。 - 前記流体分配構造は、
前記第1プレートの中央に形成され、
前記第1流入孔または前記第1排出孔の方が円弧であり、中央の方が直線部である半円形に形成され、且つ隣接した前記第2プレートに形成された前記隔壁に対応される位置を回避するように互いに離隔配置される一対の半円リブであることを特徴とする請求項8に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第2プレートの前記第2流入孔と前記第2排出孔との間を区画するように、前記第2プレートの一側側壁から長さ方向に延びる第2案内壁が備えられ、
前記第2プレートの前記第3流入孔と前記第3排出孔との間を区画するように、前記第2プレートの他側側壁から長さ方向に延びる第3案内壁が備えられることを特徴とする請求項8に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
第2流体がそれぞれ流入および排出される第2流入孔および第2排出孔、
第3流体がそれぞれ流入および排出される第3流入孔および第3排出孔が形成され、
前記第2流入孔および前記第2排出孔が互いに幅方向に離隔して長さ方向の中央で一側に偏って配置され、
前記第3流入孔および前記第3排出孔が互いに幅方向に離隔して長さ方向の中央から他側に偏って配置されることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。 - 前記流体分配構造は、
前記第1流入孔または前記第1排出孔に隣接形成され、
前記第1流入孔または前記第1排出孔の方が頂点であり、中央の方が直線部である三角形に形成される一対の三角リブであることを特徴とする請求項11に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第2プレートの前記第2流入孔と前記第2排出孔との間を区画するように、前記隔壁から長さ方向に延びる第2案内壁が備えられ、
前記第2プレートの前記第3流入孔と前記第3排出孔との間を区画するように、前記隔壁から長さ方向に延びる第3案内壁が備えられることを特徴とする請求項11に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第1プレートおよび前記第2プレート上に複数個のビードが形成されることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第1プレートに形成されたビードの密度が前記第2プレートに形成されたビードの密度より低く形成されることを特徴とする請求項14に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第1プレートに形成されたビードおよび前記第2プレートに形成されたビードの位置が互いにずれるように形成されることを特徴とする請求項14に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
第1流体がそれぞれ流入および排出される第1流入孔および第1排出孔が形成され、
前記第1流入孔および前記第1排出孔が前記隔壁によって区画された長さ方向の一側または他側から選択されるいずれか一方に形成されることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
第1流体、第2流体、第3流体がいずれもUフローを形成しながら流動することを特徴とする請求項17に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第1流入孔および前記第1排出孔が互いに幅方向に離隔して長さ方向の一側端部に配置され、
前記第1プレートの前記第1流入孔と前記第1排出孔との間を区画するように、前記第1プレートの一側側壁から中間まで長さ方向に延びる第1案内壁が備えられることを特徴とする請求項18に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
第2流体がそれぞれ流入および排出される第2流入孔および第2排出孔、第3流体がそれぞれ流入および排出される第3流入孔および第3排出孔が形成され、
前記第2流入孔および前記第2排出孔が互いに幅方向に離隔して長さ方向の他側端部に配置され、前記第3流入孔および前記第3排出孔が互いに幅方向に離隔して長さ方向の中間に配置され、
前記第2プレートの前記第2流入孔と前記第2排出孔との間を区画するように、前記第2プレートの他側側壁から中間まで長さ方向に延びる第2案内壁が備えられ、
前記第2プレートの前記第3流入孔と前記第3排出孔との間を区画するように、前記隔壁から中間まで長さ方向に延びる第3案内壁が備えられることを特徴とする請求項18に記載の熱交換器。 - 複数個のプレートが積層されて形成されるプレート式熱交換器であって、
第1流体が流動する第1流動部を含む第1プレートと、
第2流体または第3流体から選択されるいずれか一つの流体が流動する第2流動部を含む第2プレートと、
前記第2流動部を含むが第2流体および第3流体の積層方向への流通を遮断する隔膜プレートとを含み、
前記第1プレートおよび前記第2プレートが交互に積層され、
積層された前記第2プレートのうち一つが前記隔膜プレートに代替され、前記隔膜プレートの位置を基準に、一側には第1、2流体が流通し、他側には第1、3流体が流通するように形成されることを特徴とする熱交換器。 - 前記第1プレートおよび前記第2プレートは、
第1流体がそれぞれ流入および排出される第1流入孔および第1排出孔、
第2流体または第3流体がそれぞれ流入および排出される第2流入孔および第2排出孔が形成されることを特徴とする請求項21に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第1流入孔および前記第1排出孔が互いに幅方向に離隔して長さ方向の一側端部に配置され、
前記第2流入孔および前記第2排出孔が互いに幅方向に離隔して長さ方向の他側端部に配置されることを特徴とする請求項22に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記隔膜プレートの前記第2流入孔の位置と前記第2排出孔の位置との間を区画するように、前記隔膜プレートの他側側壁から中間まで長さ方向に延びる隔膜案内壁が備えられることを特徴とする請求項23に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第1プレートの前記第1流入孔と前記第1排出孔との間を区画するように、前記第1プレートの一側側壁から中間まで長さ方向に延びる第1案内壁が備えられることを特徴とする請求項23に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
前記第2プレートの前記第2流入孔と前記第2排出孔との間を区画するように、前記第2プレートの他側側壁から中間まで長さ方向に延びる第2案内壁が備えられることを特徴とする請求項23に記載の熱交換器。 - 前記熱交換器は、
電気自動車またはハイブリッドカーに備えられ、
第1流体が冷媒であり、第2流体および第3流体のいずれか一つがバッテリ冷却用冷却水であり、残りの一つがモータ冷却用冷却水であることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 前記隔壁は、
隣接した前記第1プレートと接合される面上に少なくとも一つの隔壁孔が形成されることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
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