JP5520805B2

JP5520805B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP5520805B2
Application number: JP2010284677A
Authority: JP
Inventors: 徹久永; 珠希國吉; 勇人後藤
Original assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Current assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: JP2012132614A

Description

本発明は、排気ガスの熱で媒体を温める熱交換器に関する。

内燃機関の作動により、高温の排気ガスが発生する。高温の排気ガスは、排熱回収装置に導入され、排熱回収装置に設けられた熱交換器で冷却水等の媒体を温める（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１に示すように、排熱回収装置１００は、排ガス導入部１０１と、この排ガス導入部１０１から導入された排気ガスが流され水の熱を温める熱交換器１０２と、この熱交換器１０２で熱を放出した排気ガスが排出される排ガス排出部１０３とを有する。

熱交換器１０２には、水を循環させるポンプ１０６と、このポンプ１０６によって循環される水を導入する導入口１０７と、温められた水が排出される排出口１０８とが設けられる。

ところで、ポンプの出力は、熱交換器内の通水抵抗の大きさによって決定される。即ち、通水抵抗が大きく水が流れ難い場合は、出力の大きなポンプが必要である。通水抵抗が小さく、水が流れ易い場合は、出力の小さなポンプであっても十分に水を循環させることができる。
一般に低出力のポンプは安価であるから、低出力のポンプを用いることができれば、熱交換器を廉価なものとすることができ望ましい。

低出力のポンプであっても十分に媒体を循環させることのできる熱交換器の提供が望まれる。

特開２００８−１５７２１１公報

本発明は、低出力のポンプであっても十分に媒体を循環させることのできる熱交換器の提供を課題とする。

請求項１に係る発明は、内部に排気ガスが流される伝熱チューブが複数積層され、これらの積層された伝熱チューブがコアケースに収納され、このコアケースに媒体を導入する導入口と伝熱チューブで温められた媒体を排出する排出口とが設けられ、導入口から排出口に向かって媒体が流されると共に、伝熱チューブの内部に排気ガスが流され、伝熱チューブの外周に流される媒体が排気ガスの熱で温められ、
伝熱チューブは、少なくとも３つ積層され、
３つ以上の伝熱チューブが積層されることで、伝熱チューブの上面とコアケースとの間、伝熱チューブと伝熱チューブとの間、伝熱チューブの下面とコアケースとの間に形成される流路は、断面視で４層以上形成され、
伝熱チューブの側面とコアケースとの間に、媒体が他の層へ移動する層間路が形成され、これらの層間路のうち、任意の層間路が流路閉塞手段によって塞がれ、
この流路閉塞手段で任意の層間路を塞ぐことで、導入口から導入された媒体は、所定の方向に向かって、複数の層の流路に同時に流され、これらの複数層の流路を流された媒体は、排出口に向かって、同時に複数の層の流路を流される熱交換器であって、
コアケースは、平面視で略矩形状を呈し、このコアケースの１つの角近傍に導入口が設けられると共に、排出口が導入口とは高さを変えて設けられ、導入口から導入された媒体は、他の３つの角に向かって流されることで層を移動し、これらの３つの角に向かって流された媒体が１つの角近傍に設けられた排出口に向かって流され、
前記流路閉塞手段は、前記伝熱チューブから前記コアケースに向かって延ばされる流路規制板によって構成され、
前記流路規制板は、階段形状を呈し、前記伝熱チューブの下面から側面に沿って折り曲げられ、前記側面の上端から前記コアケースに向かって折り曲げられ、前記コアケースに沿わせて折り曲げられた上で前記コアケースに接合されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、内部に排気ガスが流される伝熱チューブが複数積層され、これらの積層された伝熱チューブがコアケースに収納され、このコアケースに媒体を導入する導入口と前記伝熱チューブで温められた媒体を排出する排出口とが設けられ、前記導入口から前記排出口に向かって前記媒体が流されると共に、前記伝熱チューブの内部に排気ガスが流され、前記伝熱チューブの外周に流される媒体が前記排気ガスの熱で温められ、
前記伝熱チューブは、少なくとも３つ積層され、
３つ以上の前記伝熱チューブが積層されることで、前記伝熱チューブの上面と前記コアケースとの間、前記伝熱チューブと前記伝熱チューブとの間、前記伝熱チューブの下面と前記コアケースとの間に形成される流路は、断面視で４層以上形成され、
前記伝熱チューブの側面と前記コアケースとの間に、前記媒体が他の層へ移動する層間路が形成され、これらの層間路のうち、任意の層間路が流路閉塞手段によって塞がれ、
この流路閉塞手段で任意の前記層間路を塞ぐことで、前記導入口から導入された媒体は、所定の方向に向かって、複数の層の前記流路に同時に流され、これらの複数層の前記流路を流された前記媒体は、前記排出口に向かって、同時に複数の層の前記流路を流される熱交換器であって、
前記コアケースは、平面視で略矩形状を呈し、このコアケースの１つの角近傍に前記導入口が設けられると共に、前記排出口が前記導入口とは高さを変えて設けられ、前記導入口から導入された前記媒体は、他の３つの角に向かって流されることで層を移動し、これらの３つの角に向かって流された前記媒体が前記１つの角近傍に設けられた前記排出口に向かって流され、
層間路を狭めることで、媒体の流量を調整する流量調整板が、伝熱チューブからコアケースに向かって延ばされ、
前記流量調整板は、階段形状を呈し、前記伝熱チューブの下面に沿って延ばされる基部と、この基部の端部から立上げられ前記伝熱チューブの側面に沿って延ばされる第１立上げ部と、この第１立上げ部の上端から前記コアケースに向かって水平に延ばされる水平部と、この水平部の端部から前記コアケースに沿って立上げられる第２立上げ部とからなることを特徴とする。

請求項１及び２に係る発明では、導入口から導入された媒体を、層を移動させて排出口に向かって流す。層を移動させて流すことで、伝熱面積を大きく取ることができる。伝熱面積を大きく取ることで、排気ガスの熱を十分に媒体に伝えることができる。

加えて、複数層ずつ流すことで、流路面積を大きく取ることができる。流路面積が大きいことで、通水抵抗が小さくなる。通水抵抗が小さいことで、低出力で廉価なポンプを用いることができる。
本発明によれば、低出力で廉価なポンプを用いつつ、排気ガスの熱を十分に媒体に伝えることができる。

さらに、請求項１及び２に係る発明では、媒体は、１つの角から３つの角に向かって流された後、層を移動し、３つの角から１つの角に向かって流される。このことにより媒体は、各層内の全域に流される。各層内全域に流されることで、効率よく熱交換を行うことができる。

請求項１に係る発明では、流路を規制するために、流路規制板を用いる。安価な部品を接合させるだけで、流路を規制することができる。経済性、組立性の観点から望ましい。

請求項２に係る発明では、流量調整板を用いて媒体の流量を調整する。各層に流される媒体の流量が流量調整板によって調整される。即ち、流路面積の大きな層には多くの媒体を流し、流路面積の小さな層には少量の媒体を流す。それぞれの層に適量の媒体を流すことで、さらに通水抵抗を小さくすることができ、さらに低出力で廉価なポンプを用いることができる。

加えて、板で隙間を調整することで媒体の流量を調整する。媒体の流量を調整するのに板のみを用いるだけでよく、安価である。

本発明に係る熱交換器の斜視図である。本発明に係る熱交換器が搭載された排熱回収装置の斜視図である。本発明の基礎となる技術について説明する図である。図３の４−４線断面図である。流路規制板と流量との関係を説明する図である。図１の６−６線断面図である。図６の７−７線断面図である。図６の変更例を説明する図である。実施例２に係る熱交換器の断面図である。整流板の斜視図である。従来の技術の基本構成を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、熱交換器１０は、本体としてのコアケース１１と、このコアケース１１内に４つ収納され内部に排気ガスが流される伝熱チューブ１３〜１６と、コアケース１１の側方下部に繋げられ冷却水等の媒体を導入する媒体導入管１８と、この媒体導入管１８の上部に設けられ排気ガスで温められた媒体が排出される媒体排出部１９と、媒体導入管１８に繋がれ媒体を循環させるポンプ２０とからなる。

媒体排出部１９は、サーモアクチュエータを支持するアクチュエータ支持部２２と、このアクチュエータ支持部２２の後方に繋げられ媒体を排出する媒体排出管２３とからなる。
熱交換器１０は、排熱回収装置やＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラに搭載される。熱交換器１０が搭載された排熱回収装置について次図で説明する。

図２に示されるように、排熱回収装置２５は、内燃機関で発生した排気ガスが導入される導入部材２６と、この導入部材２６に上部通路２７を介して繋がれ先端がガス流入部材２８に支持される熱交換器１０と、この熱交換器１０の後端に接続され熱交換器１０を通過した排気ガスが流されるガス流出部材２９と、熱交換器１０の下方に設けられ上部通路２７に流されない排気ガスが流される下部通路３１と、媒体排出部１９のアクチュエータ支持部２２で支持され媒体の温度で作動するサーモアクチュエータ３２と、このサーモアクチュエータ３２の先端に設けられ上部通路２７に流される排気ガスの量を調節するバルブ機構３３とからなる。

熱交換器１０から排出される冷却水の一部は、アクチュエータ支持部２２を介して、サーモアクチュエータ３２に流される。冷却水の温度が所定の温度よりも高いと、サーモアクチュエータ３２内のワックスが膨張し、先端のピストンロッド３４を前進させる。

ピストンロッド３４が前進することでバルブ機構３３の軸３５を回転させる（図面反時計回り）。軸３５が回転することで、軸３５に取り付けられたバルブも回転し、上部通路２７を閉じる。上部通路２７が閉じられると、排気ガスが下部通路３１に流される。

一方、冷却水の温度が所定の温度よりも低いと、サーモアクチュエータ３２内のワックスは収縮する。サーモアクチュエータ３２内の戻しばねの作用で、ピストンロッド３４が後退する。ピストンロッド３４が後退することで、軸３５はばね３６の力により回転させられる（図面時計回り方向）。軸３５に取り付けられたバルブが、下部通路３１の先端を閉じる方向に回転させられ、排気ガスが熱交換器１０に流される。
本発明にかかる熱交換器１０の基礎となる技術について次図以降で詳細を説明する。

図３に示すように、コアケース１１の側部に、媒体を導入する導入口３８と、伝熱チューブ１３〜１６で温められた媒体を排出する排出口３９とが設けられる。

最下段の伝熱チューブ１３の下面１３ａとコアケース１１との間に、媒体が流される流路４０ａが形成される。
伝熱チューブ１３〜１５の上面１３ｂ〜１５ｂと、これらの伝熱チューブ１３〜１５の一つ上方の伝熱チューブ１４〜１６の下面１４ａ〜１６ａとの間に、流路４０ｂ〜４０ｄが形成される。
最上段の伝熱チューブ１６の上面１６ｂとコアケース１１との間に、流路４０ｅが形成される。

伝熱チューブ１３〜１６の側面１３ｃ〜１６ｃとコアケース１１との間に、媒体が他の層へ移動するための通路である層間路４１ａ〜４１ｄが形成される。
側面１３ｃ〜１６ｃの逆側の側面１３ｄ〜１６ｄとコアケース１１との間も層間路４１ｅ〜４１ｈが形成される。

下から２段目の伝熱チューブ１４の右側の層間路４１ｆの上部は、媒体の移動を規制する流路規制板４３で塞がれる。流路規制板４３で塞がれることで、媒体が層間路４１ｆを通過することを防ぐ。導入口３８から導入された媒体は、流路４０ａ、４０ｂを右から左に流れ、流路４０ｃ〜４０ｅを左から右に流れる。

即ち、４つの伝熱チューブ１３〜１６が積層されることで、伝熱チューブ１３の下面１３ａとコアケース１１との間、伝熱チューブ１３〜１６と伝熱チューブ１３〜１６との間、伝熱チューブ１６の上面１６ｂとコアケース１１との間に形成される流路４０ａ〜４０ｅは、断面視で５層形成され、
伝熱チューブ１３〜１６の側面１３ｃ〜１６ｃとコアケース１１との間、側面１３ｄ〜１６ｄとコアケース１１との間に、媒体が他の層へ移動する層間路４１ａ〜４１ｈが形成され、これらの層間路４１ａ〜４１ｈのうち、層間路４１ｆが流路規制板４３（流路閉塞手段）によって塞がれ、
この流路規制板４３で層間路４１ｆを塞ぐことで、導入口３８から導入された媒体は、図面右から左に向かって、複数の層の流路４０ａ、４０ｂに同時に流され、これらの複数層の流路４０ａ、４０ｂを流された媒体は、排出口３９に向かって、同時に複数の層の流路４０ｃ〜４０ｅを流される熱交換器１０である。

左側の層間路４１ａ〜４１ｄの上部に、媒体の流量を調整する流量調整板４４ａ〜４４ｄが取り付けられる。流量調整板４４ａ〜４４ｄは、伝熱チューブ１３〜１６からコアケース１１に向かって延ばされる。流量調整板４４ａ〜４４ｄとコアケース１１との間には、所定の隙間が形成される。隙間の大きさによって、各流路４０ａ〜４０ｅに流される媒体の流量が調整される。

なお、積層される流路の数が奇数である場合は、排出口に向かう流路の数を多くすることが望ましい。
排気ガスから多くの熱を受けることで、排出口に向かう媒体（流路４０ｃ〜４０ｅを流れる媒体）の温度は、導入口から導入された媒体（流路４０ａ、４０ｂを流れる媒体）の温度よりも高い。温度が高いことで、排出口に向かう媒体の体積流量は、導入口から導入された媒体の体積流量よりも大きい。排出口に向かう流路の数を多くすることで、体積流量の高い媒体の流路面積を大きく取ることができる。体積流量の高い媒体の流路面積を大きく取ることで、媒体を円滑に流すことができる。即ち、通水抵抗を低くすることができる。
流量調整板４４の配置について次図で詳細を説明する。

図４（ａ）に示すように、排気ガスの流れ方向を基準として、筒状のコアケース１１の上流側端部に前部エンドプレート４５が設けられ、下流側端部に後部エンドプレート４６が設けられる。伝熱チューブ１３をエンドプレート４５、４６に差込むようにして、伝熱チューブ１３はエンドプレート４５、４６に支持される。他の伝熱チューブ（図４（ｂ）〜（ｄ）符号、１４〜１６）も同様である。

導入口３８から導入された媒体の一部は、２本の破線矢印で示すように、伝熱チューブ１３の下面（図面裏側）を通過する。
導入口３８から導入された媒体の残部は、矢印（１）、矢印（２）で示すように、伝熱チューブ１３の上面１３ｂを通過する。

伝熱チューブ１３の下面１３ａ又は上面１３ｂを通過した後に、媒体は他の層へ移動する。媒体の一部は、（ｂ）に示すように、伝熱チューブ１４の上面１４ｂ又は、流路規制板４３の上面を流れる（矢印（４）〜（６）参照。）。

媒体は、導入口３８から排出口３９まで最短距離を通過しようとする。（ｂ）の破線矢印（３）で示すように、流路規制板４３を設けることで、最短距離を通過しようとする媒体の流路を規制することができる（破線矢印（３）は、（ａ）に示した実線の矢印（３）と同じ媒体の流れを示す。以下同じ。）。
なお、流量調整板４４ｂにテーパ形状をつけることで、１つの流路であっても、場所によって媒体の流れる量を調整することができる。

（ｃ）及び（ｄ）に示すように、伝熱チューブ（（ａ）符号、１３）の上面又は下面を通過した媒体の残部は、（ｃ）の伝熱チューブ１５の上面１５ｂ又は（ｄ）の伝熱チューブ１６の上面１６ｂに流される。

伝熱チューブ（（ａ）符号、１３）の上面又は下面を通過した媒体は、矢印（４）〜（８）で示すように、排出口３９に向かって流れる。
流量調整板４４ａ〜４４ｄと流路（図３、符号４０ａ〜４０ｅ）の関係について次図で詳細を説明する。

図５に示すように、図面右から左に媒体が流れる流路４０ａの高さｈ１と流路４０ｂの高さｈ２とが異なることがある。高さｈ１、ｈ２が異なることで、流路４０ａと流路４０ｂとの流路面積が異なる。

ｈ１＜ｈ２である場合、流路面積の大きな流路４０ｂに、流路４０ａよりも多くの媒体を流す。流路面積の大きな流路４０ｂに、多くの媒体を流すことで、通水抵抗が高まることを防ぐ。

流量調整板４４ａの先端からコアケース１１までの距離をｔ１とし、流量調整板４４ｂの先端からコアケース１１までの距離をｔ２とする。ｔ１＜ｔ２とすることで、媒体は、流路面積の大きい流路４０ｂを流れやすくなる。

即ち、流量調整板４４ａ、４４ｂの先端からコアケース１１までの距離を調整することで、通水抵抗を抑えることができる。
流路４０ｃ〜４０ｅについても同様である。即ち、ｈ３＝ｈ４＞ｈ５である場合に、ｔ３＞ｔ４とする。

以上に述べた、図３〜図５の本発明の基礎となる技術についてまとめると以下のようにいうことができる。
導入口３８から導入された媒体を、層を移動させて排出口３９に向かって流す。層を移動させて、往復させるように媒体を流すことで、伝熱面積を大きく取ることができる。伝熱面積を大きく取ることで、排気ガスの熱を十分に媒体に伝えることができる。
加えて、複数層ずつ流すことで、流路面積を大きく取ることができる。流路面積が大きいことで、通水抵抗が小さくなる。通水抵抗が小さいことで、低出力で廉価なポンプ（図１、符号２０）を用いることができる。

また、媒体の通過する流路４０を規制するために、流路規制板４３を用いる。安価な部品を接合させるだけで、流路４０を規制することができる。経済性、組立性の観点から望ましい。

加えて、各層（各流路４０ａ〜４０ｅ）に流される媒体の流量が流量調整板４４ａ〜４４ｄによって調整される。即ち、流路面積の大きな層には多くの媒体を流し、流路面積の小さな層には少量の媒体を流す。それぞれの層に適量の媒体を流すことで、さらに通水抵抗を小さくすることができ、さらに低出力で廉価なポンプを用いることができる。

加えて、流量調整板４４で隙間を調整することで媒体の流量を調整する。媒体の流量を調整するのに板のみを用いるだけでよく、安価である。

以上に説明したように、本発明の基礎となる技術によれば、流路閉塞手段（流路規制板４３）及び流量調整板４４を用いることで、十分な熱交換を行いつつ、効率よく媒体が流される。

本発明者らがさらに研究を重ねた結果、１つの流路４０内であっても、媒体の流れ易い部位と媒体の流れ難い部位があることが分かった。流路４０内の全域に媒体を流すことができれば、伝熱面積を大きく取ることができる。伝熱面積が大きいことで、より効率よく排気ガスの熱を媒体に伝えることができる。
さらに効率よく排気ガスの熱を媒体に伝えることができる熱交換器について詳細を次図以降で説明する。

図６に示すように、流路規制板４８は、伝熱チューブ１４の下面１４ａから側面１４ｄに沿って折り曲げられ、側面１４ｄの上端からコアケース１１に向かって折り曲げられ、コアケース１１に沿わせて折り曲げられた上でコアケース１１に接合される。
階段形状を呈する流路規制板４８は、伝熱チューブ１４を支持する。

伝熱チューブ１３〜１６の側面１３ｃ〜１６ｃに取り付けられる流量調整板４９ａ〜４９ｄ、及び伝熱チューブ１３、１５、１６の側面１３ｄ、１５ｄ、１６ｄに取り付けられる流量調整板４９ｅ〜４９ｇも階段形状を呈する。階段形状について流量調整板４９ａを例に説明すると、伝熱チューブ１３の下面１３ａに沿って延ばされる基部８５と、この基部８５の端部から立上げられ伝熱チューブ１３の側面１３ｃに沿って延ばされる第１立上げ部８６と、この第１立上げ部８６の上端からコアケース１１に向かって水平に延ばされる水平部８７と、この水平部８７の端部からコアケース１１に沿って立上げられる第２立上げ部８８とからなる。他の流量調整板４９ｂ〜４９ｇ及び流路規制板４８も同様の階段形状を呈する。流量調整板４９ａ〜４９ｇ及び流路規制板４８を階段形状にすることで高い剛性を得ることができる。

流量調整板４９ａ〜４９ｇは、伝熱チューブ１３〜１６の長手方向（排気ガスの流れ方向）の一部に取付けられる。
詳細を次図で説明する。

図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、流量調整板４９ａ〜４９ｇは、それぞれエンドプレート４５、４６との間に所定の隙間を開けて設けられる。
また、流路規制板４８は、後部エンドプレート４６との間に隙間を開けて設けられる。媒体の流路を規制するため、前部エンドプレート４５との間には隙間を設けない。

これらの隙間は、媒体が他の層へ移動するための層間路５１ａ〜５１ｏである。
このとき、層間路５１ａ〜５１ｏを平面から見た場合の面積を、Ａ〜Ｏとする。即ち、層間路５１ａの面積はＡであり、層間路５１ｂの面積はＢであり、・・・、層間路５１ｏの面積はＯである。

（ａ）に示すように、１つの角（図面右下の角）に設けられた導入口３８から媒体は導入される。導入された媒体は、層間路５１ａで伝熱チューブ１３の上面１３ｂ又は下面１３ａに分かれる。伝熱チューブ１３の下面を流れる媒体は、破線矢印で示すように、層間路５１ｂ〜５１ｄが設けられる３つの角に向かって流れる。

１つの角から３つの角に向かって媒体を流すことで、媒体を各層内の全域に流すことができる。各層内の全域に流すことができることで、効率よく熱交換を行うことができる。即ち、伝熱チューブ１３の上面１３ｂで言えば、上面１３ｂの全体に満遍なく媒体を流すことで、効率よく熱交換を行うことができる。

導入口３８からそれぞれの層間路５１ｂ〜５１ｄまでの長さＬ１〜Ｌ３は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３である。即ち、層間路５１ｂが導入口３８から最も近く、層間路５１ｄが導入口から最も遠い。

一方、層間路５１ｂ〜５１ｄのそれぞれの面積を比較すると、Ｂ＜Ｃ＜Ｄとされる。即ち、層間路５１ｂの面積が最も小さく、層間路５１ｄの面積が最も大きい。

媒体は、排出口（（ｃ）、符号３９）に向かって最短の経路を通過しようとする。導入口３８から遠い、層間路５１ｄの面積を大きくすることで、媒体が層間路５１ｄに向かいやすくなる。導入口３８から遠い層間路５１ｄへ媒体が向かいやすくすることで、さらに各層内の全域に均一に媒体が流される。全域に均一に流されるよう、１つの層に形成される層間路５１ｂ〜５１ｄのそれぞれ面積を調節する。

（ｂ）に示すように、層間路５１ｅ〜５１ｇの面積Ｅ〜Ｇも、Ｅ＜Ｆ＜Ｇとされる。
（ａ）も併せて参照すると、層間路５１ｂと５１ｅ、５１ｃと５１ｆ、５１ｄと５１ｇとが、互いに同じ角（コーナー）に配置される。これらの面積を比較すると、それぞれＢ＜Ｅ、Ｃ＜Ｆ、Ｄ＜Ｇとされる。このことから、Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＜Ｅ＋Ｆ＋Ｇといえる。

伝熱チューブ１３の上面１３ｂ側の流路面積が、伝熱チューブ１３の下面（図面裏側）側の流路の流路面積よりも大きい場合、上面１３ｂ側に多くの媒体を流すことが、通水抵抗の点から望ましい。

Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＜Ｅ＋Ｆ＋Ｇとすることで、伝熱チューブ１３の下面側よりも、伝熱チューブ１３の上面１３ｂ側（伝熱チューブ１４の下面側）に多くの媒体を流すことができる。

以上を（ａ）に基づいてまとめる。１つの伝熱チューブ１３の側方に設けられる層間路５１ｂ〜５１ｄの面積の合計は、伝熱チューブ１３流路面積流量調整板４９ａ、４９ｅの長さによって定められる。
層間路５１ｂ〜５１ｄの各々の面積は、流量調整板４９ａ、４９ｅの配置される位置によって定められる。

導入口３８から導入された媒体は、３つの角に向かって流され、層間路５１ｂ〜５１ｄを通過する。層間路５１ｂ〜５１ｄを通過を通過した媒体は、（ｂ）〜（ｄ）に示す、伝熱チューブ１４〜１６の上面１４ｂ〜１６ｂを通過する。

（ｃ）に示すように、排出口３９は、１つの角の近傍に設けられる。
（ｂ）〜（ｄ）に示すように、伝熱チューブ１４〜１６の上面１４ｂ〜１６ｂを通過する媒体は、３つの角から１つの角に向かって流される。

より詳細に説明する。層間路５１ｅ〜５１ｇを通過する一部の媒体は、伝熱チューブ１４の上面１４ｂを通過する。媒体は、それぞれの層間路５１ｅ〜５１ｇから、図面右下の角に向かって流れる。図面右下の角から、図面手前側に向かって流れ、層間路５１ｈから排出口３９へ排出される。

層間路５１ｅ〜５１ｇを通過し、層間路５１ｉ〜５１ｋを通過する一部の媒体は、伝熱チューブ１５の上面１５ｂを通過する。媒体は、それぞれの層間路５１ｉ〜５１ｋから、図面右下の角に向かって流れ、排出口３９へ排出される。

層間路５１ｉ〜５１ｋを通過する媒体の残部は、層間路５１ｍ〜５１ｏを通過して、伝熱チューブ１６の上面１６ｂを通過する。媒体は、それぞれの層間路５１ｍ〜５１ｏから、図面右下の角に向かって流れる。図面右下の角から、層間路５１ｌに向かって流れ、層間路５１ｌから排出口３９へ排出される。

伝熱チューブ１６の上面１６ｂの流路面積が小さい場合、Ｍ＋Ｎ＋Ｏ＜Ｉ＋Ｊ＋Ｋとすることで、上面１６ｂを通過する媒体の量を少なくすることができる。
このような熱回収器の変更例を次図で説明する。

図８に示すように、コアケース５３の側面に、伝熱チューブ１４に向かって凹まされ、流路を閉塞することで媒体の流路を規制する流路規制凹部５４と、伝熱チューブ１３、１６に向かって凹まされ又は伝熱チューブ１４から離れるように膨らませられ、媒体の流量を調整する流量調整凹凸部５５が設けられている

流量調整凹凸部５５は、伝熱チューブ１５側方の一般部５６と、この一般部５６から一体的に繋げられ伝熱チューブ１６の側方に向かって凹まされる第１凹部５７と、一般部５６から一体的に繋げられ伝熱チューブ１４の側方から離れるように膨らませた凸部５８と、この凸部５８から一体的に繋げられ伝熱チューブ１３に向かって凹まされる第２凹部５９とからなる。

コアケース５３の側面に凹凸形状を設けることでも、本発明の効果を得ることができる。
加えて、流路閉塞手段を流路規制凹部で形成し、流量調整手段を流量調整凹凸部で形成した場合は、以下のことをいえる。

流路規制凹部５４は、コアケース５３の製造時に同時にプレス成形により成形できる。流路４０ａ〜４０ｅを規制するために部品を取り付ける必要がなく、組立作業の工数を減らすことができる。

流量調整凹凸部５５は、コアケース５３の製造時に同時にプレス成形により成形できる。流量を規制するために部品を取り付ける必要がなく、組立作業の工数を減らすことができる。

なお、流路規制板４８や流量調整板４９と併せてコアケース５３に流路規制凹部５４や流量調整凹凸部５５を設けることもでき、これらを任意に組み合わせることができる。
熱交換器の別実施例について次図で説明する。

次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。図１〜図８と共通の要素については、符号を引用し、詳細な説明を割愛する。
図９に示されるように、熱交換器６０は、上部に上方に向かって膨出される膨出部６２が形成されたコアケース６３と、このコアケース６３の膨出部６２に設けられ媒体を導入する導入口６４と、この導入口６４の下方に設けられ媒体の流れる方向や流量を規制するための整流板６５と、コアケース６３の側方上部に設けられ温められた媒体が排出される排出口６６とを有する。

整流板６５には、伝熱チューブ１６の上面１６ｂに向かって媒体を流すための連通孔部７１や、凹凸が設けられる。連通孔部７１や凹凸を設けることで媒体の流れる方向や流量を規制する。

媒体の流れを規制し伝熱チューブ１３〜１６の全面に向かって媒体を流すことで、伝熱面積を広くすることができる。伝熱面積を大きく取ることで、排気ガスの熱を十分に媒体に伝えることができる。

加えて、整流板６５を介して導入された媒体は、複数の層の流路にむかって流される。複数層に流すことで、流路面積を大きく取ることができる。流路面積が大きいことで、通水抵抗が小さくなる。通水抵抗が小さいことで、低出力で廉価なポンプ（図１、符号２０）を用いることができる。
本発明によれば、低出力で廉価なポンプを用いつつ、排気ガスの熱を十分に媒体に伝えることができる。
整流板６５の詳細について次図で説明する。

図１０に示すように、整流板６５は、一般面を形成する平面部７２と、この平面部７２の一端から立上げられる第１立上げ部７３と、この第１立上げ部７３の上端から平面部７２に略平行に、平面部７２から離れる方向に延ばされる第１段差部７４と、平面部７２の他端から立上げられる第２立上げ部７５と、この第２立上げ部７５の上端から平面部７２に略平行に、平面部７２から離れる方向に延ばされる第２段差部７６と、第２段差部７６の端部から伝熱チューブ（図９、符号１６）に向かって延ばされる立下げ部７７とからなる。

図９も参照して説明すると、平面部７２には、伝熱チューブ側（図面裏側）に向かって突出し伝熱チューブ１６の上面１６ｂの媒体の流量を制限する凸形状部７８と、媒体が伝熱チューブ１６の上面１６ｂに向かって流される連通孔部７１とが設けられている。
凸形状部７８が伝熱チューブの上面に向かって突出している。伝熱チューブの上面を流れる媒体に対して、凸形状部７８が抵抗の役割を果たす。凸形状部７８が抵抗になり、伝熱チューブ１６の上面１６ｂを流れる媒体の量を少なくすることができる。

第１段差部７４は、上面が段差形状に形成され、上面に媒体が流れる流路部７９が形成される。段差形状で媒体の流路及び流量を規制する。第２段差部７６の段差形状も同様の目的で設けられる。ここで流量を調整することで、各層の全域に媒体を流すことができる。即ち、コアケースとの間が大きい角には多くの媒体が流れ落ち、コアケースとの間が小さい角からは、少量の媒体が流れ落ちる。
立下げ部７７の先端には、折り曲げ形成された折曲げ形状部８２が形成される。

図９に戻り、整流板６５に立下げ部７７を設け、立下げ部７７の先端を折曲げ形状部８２とすることで、伝熱チューブ１６との間にわずかに隙間を設ける。立下げ部７７が壁となり、導入口６４から排出口６６へ向かって、媒体が最短の経路を流れることを有効に防止する。一方で、わずかに隙間を開けることで、第２段差部７６の下方にも適量の媒体を流すことができる。

図１０もあわせて参照し、整流板６５に形成された連通孔部７１により、コアケース６３と整流板６５間から整流板６５と伝熱チューブ１６間へ媒体を通過させ、コアケース６３と整流板６５間に設けられた流路部７９からも媒体を他層へと流すことができる。

また、整流板６５から伝熱チューブ１６側へ向かって形成されている複数の凸形状部７８により、媒体の流速を制限することができ、媒体を層全体に均一に流すことができる。
各層の全域に媒体が均一に流されることで、効率よく熱交換を行うことができる。

さらに、整流板６５は、１枚の板状部材に曲げやパンチを施すことで製造することができる。安価な材料で媒体の流れを規制することができるため、熱交換器６０を廉価にすることができる。

尚、本発明の熱交換器は、実施の形態では排熱回収装置に適用したが、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラにも適用可能であり、これらのものに用途は限定されない。

本発明の熱交換器は、排熱回収装置に好適である。

１０、６０…熱交換器、１１、５３、６３…コアケース、１３〜１６…伝熱チューブ、３８、６４…導入口、３９、６６…排出口、４０ａ〜４０ｅ…流路、４１ａ〜４１ｈ、５１ａ〜５１ｏ…層間路、４３、４８…流路規制板（流路閉塞手段）、４４ａ〜４４ｄ、４９ａ〜４９ｇ…流量調整板（流量調整手段）、５４…流路規制凹部（流路閉塞手段）、５５…流量調整凹凸部（流量調整手段）、６５…整流板、７１…連通孔部、７２…平面部、７８…凹形状部、７９…流路部、８２…折曲げ形状部。

Claims

内部に排気ガスが流される伝熱チューブが複数積層され、これらの積層された伝熱チューブがコアケースに収納され、このコアケースに媒体を導入する導入口と前記伝熱チューブで温められた媒体を排出する排出口とが設けられ、前記導入口から前記排出口に向かって前記媒体が流されると共に、前記伝熱チューブの内部に排気ガスが流され、前記伝熱チューブの外周に流される媒体が前記排気ガスの熱で温められ、
前記伝熱チューブは、少なくとも３つ積層され、
３つ以上の前記伝熱チューブが積層されることで、前記伝熱チューブの上面と前記コアケースとの間、前記伝熱チューブと前記伝熱チューブとの間、前記伝熱チューブの下面と前記コアケースとの間に形成される流路は、断面視で４層以上形成され、
前記伝熱チューブの側面と前記コアケースとの間に、前記媒体が他の層へ移動する層間路が形成され、これらの層間路のうち、任意の層間路が流路閉塞手段によって塞がれ、
この流路閉塞手段で任意の前記層間路を塞ぐことで、前記導入口から導入された媒体は、所定の方向に向かって、複数の層の前記流路に同時に流され、これらの複数層の前記流路を流された前記媒体は、前記排出口に向かって、同時に複数の層の前記流路を流される熱交換器であって、
前記コアケースは、平面視で略矩形状を呈し、このコアケースの１つの角近傍に前記導入口が設けられると共に、前記排出口が前記導入口とは高さを変えて設けられ、前記導入口から導入された前記媒体は、他の３つの角に向かって流されることで層を移動し、これらの３つの角に向かって流された前記媒体が前記１つの角近傍に設けられた前記排出口に向かって流され、
前記流路閉塞手段は、前記伝熱チューブから前記コアケースに向かって延ばされる流路規制板によって構成され、
前記流路規制板は、階段形状を呈し、前記伝熱チューブの下面から側面に沿って折り曲げられ、前記側面の上端から前記コアケースに向かって折り曲げられ、前記コアケースに沿わせて折り曲げられた上で前記コアケースに接合されることを特徴とする熱交換器。
内部に排気ガスが流される伝熱チューブが複数積層され、これらの積層された伝熱チューブがコアケースに収納され、このコアケースに媒体を導入する導入口と前記伝熱チューブで温められた媒体を排出する排出口とが設けられ、前記導入口から前記排出口に向かって前記媒体が流されると共に、前記伝熱チューブの内部に排気ガスが流され、前記伝熱チューブの外周に流される媒体が前記排気ガスの熱で温められ、
前記伝熱チューブは、少なくとも３つ積層され、
３つ以上の前記伝熱チューブが積層されることで、前記伝熱チューブの上面と前記コアケースとの間、前記伝熱チューブと前記伝熱チューブとの間、前記伝熱チューブの下面と前記コアケースとの間に形成される流路は、断面視で４層以上形成され、
前記伝熱チューブの側面と前記コアケースとの間に、前記媒体が他の層へ移動する層間路が形成され、これらの層間路のうち、任意の層間路が流路閉塞手段によって塞がれ、
この流路閉塞手段で任意の前記層間路を塞ぐことで、前記導入口から導入された媒体は、所定の方向に向かって、複数の層の前記流路に同時に流され、これらの複数層の前記流路を流された前記媒体は、前記排出口に向かって、同時に複数の層の前記流路を流される熱交換器であって、
前記コアケースは、平面視で略矩形状を呈し、このコアケースの１つの角近傍に前記導入口が設けられると共に、前記排出口が前記導入口とは高さを変えて設けられ、前記導入口から導入された前記媒体は、他の３つの角に向かって流されることで層を移動し、これらの３つの角に向かって流された前記媒体が前記１つの角近傍に設けられた前記排出口に向かって流され、
前記層間路を狭めることで、前記媒体の流量を調整する流量調整板が、前記伝熱チューブから前記コアケースに向かって延ばされ、
前記流量調整板は、階段形状を呈し、前記伝熱チューブの下面に沿って延ばされる基部と、この基部の端部から立上げられ前記伝熱チューブの側面に沿って延ばされる第１立上げ部と、この第１立上げ部の上端から前記コアケースに向かって水平に延ばされる水平部と、この水平部の端部から前記コアケースに沿って立上げられる第２立上げ部とからなることを特徴とする熱交換器。