JP7190069B2 - 熱交換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば自動車の内燃機関の排熱等と熱交換する熱交換装置に関する。
従来、自動車の内燃機関の排熱と熱交換する熱交換装置として特許文献1、2の排熱回収装置がある。これらの排熱回収装置は、排気導入部と排気導出部を有する略筒状の基体の内部に熱交換路と迂回路が上下に配置して設けられ、熱交換路に冷却水が流れる熱交換部が配置されていると共に、熱交換路と迂回路の上流側に設けられたバルブの傾動により、熱交換路への排気の流通と迂回路への排気の流通を切り替えて、必要な熱交換を行えるようになっている。
特開2012-31796号公報 特開2018-127958号公報
ところで、特許文献1、2の排熱回収装置は上側の熱交換路と下側の迂回路への排気流通を切り替えるものであるが、この構造で熱交換路に加熱流体の排気を流通させると、下流に流れるに従って排気の温度が急激に低下し、熱交換効率が急低下してしまう。この熱交換効率の急低下に対処して所要の熱交換性能を得るためには、熱交換部の熱交換面積を大きくする必要があり、熱交換部や排熱回収装置の全長がかなり長く、大型のものとなってしまう。熱交換装置は、自動車の車体など限られたスペースに設置することも多いため、より小型で熱交換性能に優れるものが求められている。
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、熱交換性能に優れると共に、長さを短くして小型化を図ることができる熱交換装置を提供することを目的とする。
本発明の熱交換装置は、流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、前記基体を流通する加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備えることを特徴とする。特に、本発明の熱交換装置は、流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されており、前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、前記基体を流通する加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備える熱交換装置であって、前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されると共に、前記基体を流通する流体の前記第1の熱交換分岐路への流入を規制する第1傾動バルブと、前記基体を流通する流体の前記第2の熱交換分岐路への流入を規制する第2傾動バルブとから前記切替部が構成され、前記第1傾動バルブの第1バルブ板部と前記第2傾動バルブの第2バルブ板部が先端を上流側に向けて略く字状になるように当接し、前記基体を流通する流体の前記迂回路への流入を規制する熱交換装置とすると好適である。
これによれば、熱交換時にそれぞれに熱交換部が配置された複数の熱交換分岐路に加熱流体を流すことにより、より高温の加熱流体と被加熱体が熱交換できる範囲を増やすことができ、効率的に熱交換して優れた熱交換性能を発揮することができる。また、より高温の加熱流体と被加熱体が熱交換できる範囲を増やせることから、熱交換部の熱交換面積を大きくし、熱交換部や熱交換装置の全長を長くする必要が無くなり、熱交換部や熱交換装置の長さを短くして小型化を図ることができる。
本発明の熱交換装置は、流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、前記基体を流通する被加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備えることを特徴とする。特に、本発明の熱交換装置は、流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されており、前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、前記基体を流通する被加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備える熱交換装置であって、前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されると共に、前記基体を流通する流体の前記第1の熱交換分岐路への流入を規制する第1傾動バルブと、前記基体を流通する流体の前記第2の熱交換分岐路への流入を規制する第2傾動バルブとから前記切替部が構成され、前記第1傾動バルブの第1バルブ板部と前記第2傾動バルブの第2バルブ板部が先端を上流側に向けて略く字状になるように当接し、前記基体を流通する流体の前記迂回路への流入を規制する熱交換装置とすると好適である。
これによれば、熱交換時にそれぞれに熱交換部が配置された複数の熱交換分岐路に被加熱流体を流すことにより、より高温の加熱体と被加熱流体が熱交換できる範囲を増やすことができ、効率的に熱交換して優れた熱交換性能を発揮することができる。また、より高温の加熱体と被加熱流体が熱交換できる範囲を増やせることから、熱交換部の熱交換面積を大きくし、熱交換部や熱交換装置の全長を長くする必要が無くなり、熱交換部や熱交換装置の長さを短くして小型化を図ることができる。
本発明の熱交換装置は、前記熱交換部が厚さ方向に間隔を開けて複数並置される扁平流通管で構成され、流体が流通する前記扁平流通管の扁平面が前記基体を流通する流体の流れ方向に延設されていることを特徴とする。
これによれば、扁平流通管の扁平面で熱交換面積を増やし、より効率的な熱交換を行えると共に、基体の流体の流れ方向に扁平面を延設する長さ或いは距離を短くすることができ、扁平流通管で構成される熱交換部の長さを短くすることができる。また、この扁平流通管の形状、配置により、基体を流通する流体の圧力損失を低減することができ、スムーズな流体の流れを確保することができる。例えば自動車の内燃機関の排気が基体内を流れる場合、この圧力損失の低減によって内燃機関の背圧を低減し、内燃機関の排気効率、吸気効率、燃焼効率を高めることができる。
本発明の熱交換装置は、複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されていることを特徴とする。
これによれば、所定間隔を開けて配置された複数の熱交換分岐路の内側に迂回路を配置することにより、非熱交換時に流体導入部からの流体の流れを基本的に維持して迂回路に流すことが可能となると共に、熱交換時に流体導入部からの流体の流れを略平均に分散して大きな乱流や渦流が生ずるような大きな変化をさせず熱交換分岐路に流すことが可能となる。即ち、非熱交換時と熱交換時の双方で基体を流通する流体の圧力損失を低減することができ、スムーズな流体の流れを確保することができる。例えば自動車の内燃機関の排気が基体内を流れる場合、この圧力損失の低減によって内燃機関の背圧を低減し、内燃機関の排気効率、吸気効率、燃焼効率を高めることができる。
本発明の熱交換装置は、前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されることを特徴とする。
これによれば、膨出部の両側の膨らみの一方側の第1の熱交換分岐路と他方側の第2の熱交換分岐路との間に迂回路を配置することにより、熱交換時と非熱交換時の双方で流体が流通する望ましい流路径を確保することができる。更に、非熱交換時に流体導入部からの流体の流れを基本的に維持して迂回路に流すことが可能となると共に、熱交換時に流体導入部からの流体の流れを略平均に分散して大きな乱流や渦流が生ずるような大きな変化をさせず第1の熱交換分岐路と第2の熱交換分岐路に流すことが可能となる。従って、非熱交換時と熱交換時の双方で基体を流通する流体の圧力損失をより低減することができ、一層スムーズな流体の流れを確保することができる。
本発明の熱交換装置は、前記基体を流通する流体の前記第1の熱交換分岐路への流入を規制する第1傾動バルブと、前記基体を流通する流体の前記第2の熱交換分岐路への流入を規制する第2傾動バルブとから前記切替部が構成され、前記第1傾動バルブの第1バルブ板部と前記第2傾動バルブの第2バルブ板部が先端を上流側に向けて略く字状になるように当接し且ついずれか一方の先端部が他方の先端部を覆い、前記基体を流通する流体の前記迂回路への流入を規制することを特徴とする。
これによれば、第1の熱交換分岐路への流体流入を規制する第1傾動バルブの第1バルブ板部と、第2の熱交換分岐路への流体流入を規制する第2傾動バルブの第2バルブ板部が、先端を上流側に向けて略く字状になるように当接することにより、第1の熱交換分岐路と第2の熱交換分岐路により平均して流体を流入させることができ、流体の圧力損失をより一層低減することができる。また、第1バルブ板部と第2バルブ板部のいずれか一方の先端部が他方の先端部を覆って迂回路への流体流入を規制することにより、熱交換時に迂回路に流体が流入することをより確実に規制することができる。更に、第1バルブ板部と第2バルブ板部のいずれか一方の先端部が他方の先端部を覆う構成により、基体の流体の流れで、先端が上流側を向いた第1バルブ板部と第2バルブ板部の当接、閉鎖状態が開放されることをより確実に防止することができる。
本発明の熱交換装置は、前記基体に、前記基体を流通する加熱流体若しくは被加熱流体の利用路が前記熱交換路と前記迂回路とは別に設けられ、前記切替部が、記基体を流通する加熱流体若しくは被加熱流体の流れの一部を前記利用路に導入可能であることを特徴とする。
これによれば、利用路に導入した加熱流体若しくは被加熱流体を活用し、熱交換機能に加え、例えば熱電変換素子を配置した壁面を暖める、熱電変換素子を配置した発電装置で発電を行う、或いは壁面を冷却して冷房する等の多様な用途に利用することができる。
本発明の熱交換装置は、優れた熱交換性能を発揮することができると共に、長さを短くして小型化を図ることができる。
本発明による実施形態の熱交換装置の斜視図。 実施形態の熱交換装置の分解斜視説明図。 実施形態の熱交換装置の熱交換停止状態の縦断説明図。 実施形態の熱交換装置の熱交換状態の縦断説明図。 実施形態の変形例の熱交換器の縦断説明図。
〔実施形態の排熱回収装置〕
本発明による実施形態の熱交換装置1は、図1~図4に示すように、略筒状の基体2を有し、基体2の一方の端部に略筒形の流体導入部21、他方の端部に略筒形の流体導出部22が設けられている。基体2の流体導入部21と流体導出部22との間には両側に膨らむ形状で膨出部23が形成され、膨出部23は内部に広い空間が形成されるように外側に膨出し、全体として基体2は中間部に膨らみを有する略管状で形成されている。本実施形態の基体2では、略筒形の流体導入部21の軸線と略筒形の流体導出部22の軸線が略一致するように形成され、膨出部23は、この流体導入部21と流体導出部22から両側の側方に突出するように形成されている。また、本実施形態では、基体2の流体導入部21から流体導出部22に向かって排気等の加熱流体が流通するようになっている。
基体2は、一対の半体24a、24bを接合して形成されている。半体24a、24bは、流体導入部21と流体導出部22の軸線方向且つ膨出部23の突出方向に基体2を2分割した形状をなしており、半体24aと半体24bは略同一形状で略同一の大きさになっている。半体24aと半体24bの合わせ部分は、流体導入部21の上流側の端部と流体導出部22の下流側の端部では端面が互いに当接していると共に、その中間部分には嵌合部241aと被嵌合部241bが高さ違いで外側に膨らむように形成され、嵌合部241aが被嵌合部241bの内部に嵌合されている。そして、この当接した端面と、嵌合部241aと被嵌合部241bの重なり面若しくは被嵌合部241bの端部とをレーザー溶接等で溶接して半体24aと半体24bが接合され、基体2として一体化されている。
基体2の膨出部23に対応する壁部25には、膨出部23の外端からそれぞれ所定距離離れた位置にセパレータ3m、3nが位置決めして固定されている。膨出部23の一方側の外端とセパレータ3mとの間は第1の熱交換分岐路ER1、膨出部23の他方側の外端とセパレータ3nとの間は第2の熱交換分岐路ER2、セパレータ3mとセパレータ3nとの間は迂回路DRになっており、膨出部23の両側の膨らみの一方側と他方側に第1の熱交換分岐路ER1と第2の熱交換分岐路ER2が内設され、第1の熱交換分岐路ER1と第2の熱交換分岐路ER2の間に迂回路DRが配置されている。本実施形態では第1の熱交換分岐路ER1と第2の熱交換分岐路ER2で熱交換路が構成され、複数の熱交換分岐路ER1、ER2で構成される熱交換路と迂回路DRが基体2の内部に設けられている。
熱交換分岐路ER1、ER2の各々には冷却水等の被加熱流体が流通する熱交換部4が配置されている。本実施形態の熱交換部4は、複数の扁平形状の扁平流通管41と、複数のフィン42とから構成されている。扁平流通管41は、厚さ方向に間隔を開けて複数並置され、半体24a、24bの壁部25に形成されている貫通穴(図示省略)に両端部を嵌着されるようにして半体24a、24bの相互間に架設されていると共に、扁平流通管41の扁平面411は、基体2を流通する流体の流れ方向に延設されている。間隔を開けて積層された複数の扁平流通管41の周囲には、熱交換分岐路ER1、ER2を流通する流体が流れるようになっている。複数のフィン42は、扁平流通管41の管路方向に所定間隔を開けて、複数並置された扁平流通管41に外嵌するように設けられており、フィン41によって熱交換の伝熱面積を増加させている。
基体2内のセパレータ3m、3nの上流側には、基体2を流通する加熱流体の流れを熱交換路と迂回路DRのいずれかに規制するように切替可能な切替部が設けられており、本実施形態の切替部は、基体2を流通する流体の第1の熱交換分岐路ER1への流入を規制する第1傾動バルブ5mと、基体2を流通する流体の第2の熱交換分岐路ER2への流入を規制する第2傾動バルブ5nとから構成される。
第1傾動バルブ5mは、第1バルブ板部51mと、第1バルブ板部51mの根元に固定された軸部52mとから構成されている。第1バルブ板部51mは、平板状の基部511mと、基部511mの先端で略く字形に屈曲した板状の被覆部512mを有する形状であり、被覆部512mの内側には、後述の第2バルブ板部51nを受ける受け部513mが設けられている。
第2傾動バルブ5nは、第2バルブ板部51nと、第2バルブ板部51nの根元に固定された軸部52nとから構成されている。第2バルブ板部51nは全体に亘って平板状であり、熱交換時には、第2バルブ板部51nの先端が第1バルブ板部51mの受け部513mに当接するようにして、第1傾動バルブ5mの第1バルブ板部51mと第2傾動バルブ5nの第2バルブ板部51nが先端を流体流れの上流側に向けて略く字状になるように当接し、且つ第1バルブ板部51mの先端部の被覆部512mで第2バルブ板部51nの先端部を覆い、基体を流通する流体の迂回路DRへの流入を規制するようになっている。尚、第2バルブ板部51nの先端部が第1バルブ板部51mの先端部を覆うように当接する構成とすることも可能である。
第1傾動バルブ5mの軸部52m、第2傾動バルブ52nの軸部52nは、それぞれ半体24a、24bの壁部25・25の軸受26・26に挿入されて傾動可能に支持され、半体24a、24bの相互間に架設される。第1傾動バルブ5mの軸部52m、第2傾動バルブ52nの軸部52nは、扁平流通管41から後述の流体連結ユニット81内に流出される被加熱流体の温度を感知して駆動するサーモアクチュエータ6に接続され、サーモアクチュエータ6の制御、駆動によって傾動するようになっている。尚、切替部に相当する第1傾動バルブ5m、第2傾動バルブ5nを駆動制御する機構は、第1傾動バルブ5mと第2傾動バルブ5nを同時に動作させて開閉可能な機構であれば本発明の趣旨の範囲内で適宜であり、例えば手動入力或いは所定条件充足に基づく制御装置からの制御指令に応じて切替部の切替えを行う構成等としてもよい。また、基体2内の流体導入部21の下流側端部には、非熱交換時或いは傾動バルブの開状態の時に、第1バルブ板部51mが当接される受け部7mと、第2バルブ板部51nが当接される受け部7nが配設されている。
基体2の扁平流通管41の端部が嵌着される貫通穴の外側には、扁平流通管41に流通させる流体を導入、導出させるための流通連結ユニット81、82が設けられ、固定されている。流通連結ユニット81は、一方側で熱交換分岐路ER1の扁平流通管41の端部が嵌着される貫通穴と、熱交換分岐路ER2の扁平流通管41の端部が嵌着される貫通穴の外側全体を覆うカバー状であり、流通連結ユニット81の一連の内部空間で、熱交換分岐路ER1の扁平流通管41を流れる流体と、熱交換分岐路ER2の扁平流通管41を流れる流体が環流するようになっている。
流通連結ユニット82は、他方側で熱交換分岐路ER1の扁平流通管41の端部が嵌着される貫通穴と、熱交換分岐路ER2の扁平流通管41の端部が嵌着される貫通穴の外側全体を覆う連結カバー821と、連結カバー821に接続されている流体導入管822と、連結カバー821に接続されている流体導出管823とから構成される。連結カバー821の内部空間では、熱交換分岐路ER1の扁平流通管41に対応する空間と、熱交換分岐路ER2の扁平流通管41に対応する空間とが区画されている。
そして、流体導入管822から連結カバー821の熱交換分岐路ER1の扁平流通管41に対応する空間に被加熱流体が流入し、熱交換分岐路ER1の扁平流通管41を流れた被加熱流体が流通連結ユニット81で熱交換分岐路ER2の扁平流通管41に還流され、熱交換分岐路ER2の扁平流通管41を流れた被加熱流体が連結カバー821の熱交換分岐路ER2の扁平流通管41に対応する空間に流入し、連結カバー821から流体導出管823に被加熱流体が流れるようになっている。
本実施形態の熱交換装置1では、例えば自動車の内燃機関の排気管路に基体2を接続して基体2に排気等の加熱流体を流通させる。また、熱交換部4の扁平流通管41には、例えば冷却水、オイル、空気等の被加熱流体を流通させる。そして、第1傾動バルブ5mの第1バルブ板部51mと、第2傾動バルブ52nの第2バルブ板部51nが開状態の時には、図3に示すように、基体2の迂回路DRを加熱流体が太線二点鎖線矢印のように流通する。
また、被加熱流体の温度が所定温度未満に低下する等でサーモアクチュエータ6が第1傾動バルブ5mの第1バルブ板部51mと、第2傾動バルブ52nの第2バルブ板部51nを閉状態にした時には、図4に示すように、基体2の第1の熱交換分岐路ER1と第2の熱交換分岐路ER2を加熱流体が太線二点鎖線矢印のように流通し、第1の熱交換分岐路ER1の扁平流通管41と第2の熱交換分岐路ER2の扁平流通管41を流れる被加熱流体を加熱する。尚、被加熱流体の温度が所定温度以上に達した場合等には、サーモアクチュエータ6が第1傾動バルブ5mの第1バルブ板部51mと、第2傾動バルブ52nの第2バルブ板部51nを開状態にして被加熱流体の加熱、熱交換を停止する。
本実施形態の熱交換装置1によれば、熱交換時にそれぞれに被加熱流体が流通する熱交換部4が配置された複数の熱交換分岐路ER1、ER2に加熱流体を流すことにより、より高温の加熱流体と被加熱流体が熱交換できる範囲を増やすことができ、効率的に熱交換して優れた熱交換性能を発揮することができる。また、より高温の加熱流体と被加熱流体が熱交換できる範囲を増やせることから、熱交換部の熱交換面積を大きくし、熱交換部や熱交換装置の全長を長くする必要が無くなり、熱交換部4や熱交換装置1の長さを短くして小型化を図ることができる。
また、熱交換部4を厚さ方向に間隔を開けて複数並置される扁平流通管41で構成し、扁平流通管41の扁平面411を基体2を流通する流体の流れ方向に延設することにより、扁平流通管41の扁平面411で熱交換面積を増やし、より効率的な熱交換を行えると共に、基体2の流体の流れ方向に扁平面411を延設する長さ或いは距離を短くすることができ、扁平流通管41で構成される熱交換部4の長さ、熱交換部4の加熱流体の流れ方向の長さを短くすることができる。また、この扁平流通管41の形状、配置により、基体2を流通する流体の圧力損失を低減することができ、スムーズな流体の流れを確保することができる。例えば自動車の内燃機関の排気が基体2内を流れる場合、この圧力損失の低減によって内燃機関の背圧を低減し、内燃機関の排気効率、吸気効率、燃焼効率を高めることができる。
また、膨出部23の両側の膨らみの一方側の第1の熱交換分岐路ER1と他方側の第2の熱交換分岐路ER2との間に迂回路DRを配置することにより、熱交換時と非熱交換時の双方で流体が流通する望ましい流路径を確保することができる。更に、非熱交換時に流体導入部21からの流体の流れを基本的に維持して迂回路DRに流すことが可能となると共に、熱交換時に流体導入部21からの流体の流れを略平均に分散して大きな乱流や渦流が生ずるような大きな変化をさせず第1の熱交換分岐路ER1と第2の熱交換分岐路ER2に流すことが可能となる。従って、非熱交換時と熱交換時の双方で基体2を流通する流体の圧力損失をより低減することができ、一層スムーズな流体の流れを確保することができる。
また、第1の熱交換分岐路ER1への流体流入を規制する第1傾動バルブ5mの第1バルブ板部51mと、第2の熱交換分岐路ER2への流体流入を規制する第2傾動バルブ5nの第2バルブ板部51nが、先端を上流側に向けて略く字状になるように当接することにより、第1の熱交換分岐路ER1と第2の熱交換分岐路ER2により平均して流体を流入させることができ、流体の圧力損失をより一層低減することができる。また、第1バルブ板部51mと第2バルブ板部51nのいずれか一方の先端部が他方の先端部を覆って迂回路DRへの流体流入を規制することにより、熱交換時に迂回路DRに流体が流入することをより確実に規制することができる。更に、第1バルブ板部51mと第2バルブ板部51nのいずれか一方の先端部が他方の先端部を覆う構成により、基体2の流体の流れで、先端が上流側を向いた第1バルブ板部51mと第2バルブ板部51nの当接、閉鎖状態が開放されることをより確実に防止することができる。
〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。
例えば上記実施形態の熱交換装置1では、基体2の流体導入部21から流体導出部22に向かって加熱流体を流通させ、熱交換部4の扁平流通管41内に被加熱流体を流通させる例について説明したが、基体2の流体導入部21から流体導出部22に向かって被加熱流体を流通させ、熱交換部4の扁平流通管41内に加熱流体を流通させる構成も本発明に含まれる。この場合にも、より高温の加熱流体と被加熱流体が熱交換できる範囲を増やすことができ、効率的に熱交換して優れた熱交換性能を発揮することができる。また、より高温の加熱流体と被加熱流体が熱交換できる範囲を増やせることから、熱交換部の熱交換面積を大きくし、熱交換部や熱交換装置の全長を長くする必要が無くなり、熱交換部4や熱交換装置1の長さを短くして小型化を図ることができる。
また、本発明における基体2を流通する加熱流体又は被加熱流体の流れを熱交換路と迂回路DRのいずれかに規制するように切替可能な切替部の構成は、上記実施形態の傾動バルブ5m、5n以外にも本発明の趣旨の範囲内で適宜である。また、本発明における基体2の構成は本発明の趣旨の範囲内で適宜であり、上記実施形態の半体24a、24bに限定されない。
また、上記実施形態では2個の熱交換分岐路ER1、ER2で熱交換路を構成したが、熱交換路を構成する熱交換分岐路の数は2個以上の複数であれば本発明に含まれる。また、複数の熱交換分岐路ER1、ER2等は、基体2等の周方向に所定間隔を開けて配置し、複数の熱交換分岐路ER1、ER2等の内側に迂回路DR等を配置する構成とすることが好ましい。この構成により、非熱交換時に流体導入部21等からの流体の流れを基本的に維持して迂回路DR等に流すことが可能となると共に、熱交換時に流体導入部21等からの流体の流れを略平均に分散して大きな乱流や渦流が生ずるような大きな変化をさせず熱交換分岐路ER1、ER2等に流すことが可能となる。
また、熱交換分岐路ER1、ER2等にそれぞれ設ける熱交換部4は、同一構成或いは同一性能を有する構成とし、それぞれの熱交換分岐路ER1、ER2等に流通させる加熱流体又は被加熱流体の流量、流速を略同一とすると、熱交換効率を一層高めることができて好ましい。また、熱交換路を構成する熱交換分岐路と迂回路の基体内での配置は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨の範囲内で適宜である。
また、本発明の熱交換装置における加熱流体と被加熱流体は、適用可能な適宜の液体、気体とすることが可能である。また、本発明の熱交換装置における被加熱体には、被加熱流体の他に、加温される固体の熱利用機器のような被加熱固体も含まれ、又、本発明の熱交換装置における加熱体には、加熱流体の他に加熱固体も含まれる。また、本発明の熱交換装置は、例えば自動車に設置する熱交換装置として使用すると好適であるが、これ以外の適宜の熱交換装置とすることが可能である。
また、本発明の熱交換装置では、図5に示すように、基体2に、基体2を流通する加熱流体若しくは被加熱流体の利用路9を熱交換路と迂回路DRと別に設け、切替部を、基体2を流通する加熱流体若しくは被加熱流体の流れの一部を利用路9に導入可能な構成としても良好である。図5の例の切替部は、第1傾動バルブ5m、第2傾動バルブ5nに加え、第3バルブ板部51pと軸部52pで構成される第3傾動バルブ5pを有し、第3傾動バルブ5pが、基体2を流通する加熱流体若しくは被加熱流体の流れの一部を利用路9に導入可能且つ進入規制可能になっている。第3傾動バルブ5pは、制御装置からの制御指令等に応じて、第1傾動バルブ5m、第2傾動バルブ5nと独立して開閉制御可能にすることが好ましい。この構成例によれば、利用路9に導入した加熱流体若しくは被加熱流体を活用し、熱交換機能に加え、例えば熱電変換素子を配置した壁面を暖める、熱電変換素子を配置した発電装置で発電を行う、或いは壁面を冷却して冷房する等の多様な用途に利用することができる。
本発明は、例えば自動車の内燃機関の排気から排熱を回収する場合等に利用することができる。
1…熱交換装置 2…基体 21…流体導入部 22…流体導出部 23…膨出部 24a、24b…半体 241a…嵌合部 241b…被嵌合部 25…壁部 26…軸受 3m、3n…セパレータ 4…熱交換部 41…扁平流通管 411…扁平面 42…フィン 5m…第1傾動バルブ 51m…第1バルブ板部 511m…基部 512m…被覆部 513m…受け部 52m…軸部 5n…第2傾動バルブ 51n…第2バルブ板部 52n…軸部 5p…第3傾動バルブ 51p…第3バルブ板部 52p…軸部 6…サーモアクチュエータ 7m、7n…受け部 81、82…流通連結ユニット 821…連結カバー 822…流体導入管 823…流体導出管 9…利用路 ER1…第1の熱交換分岐路 ER2…第2の熱交換分岐路 DR…迂回路

Claims (4)

  1. 流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、
    複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、
    複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されており、
    前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、
    前記基体を流通する加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備える熱交換装置であって、
    前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、
    前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、
    前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、
    前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されると共に、
    前記基体を流通する流体の前記第1の熱交換分岐路への流入を規制する第1傾動バルブと、前記基体を流通する流体の前記第2の熱交換分岐路への流入を規制する第2傾動バルブとから前記切替部が構成され、
    前記第1傾動バルブの第1バルブ板部と前記第2傾動バルブの第2バルブ板部が先端を上流側に向けて略く字状になるように当接し、前記基体を流通する流体の前記迂回路への流入を規制することを特徴とする熱交換装置。
  2. 流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、
    複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、
    複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されており、
    前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、
    前記基体を流通する被加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備える熱交換装置であって、
    前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、
    前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、
    前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、
    前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されると共に、
    前記基体を流通する流体の前記第1の熱交換分岐路への流入を規制する第1傾動バルブと、前記基体を流通する流体の前記第2の熱交換分岐路への流入を規制する第2傾動バルブとから前記切替部が構成され、
    前記第1傾動バルブの第1バルブ板部と前記第2傾動バルブの第2バルブ板部が先端を上流側に向けて略く字状になるように当接し、前記基体を流通する流体の前記迂回路への流入を規制することを特徴とする熱交換装置。
  3. 前記熱交換部が厚さ方向に間隔を開けて複数並置される扁平流通管で構成され、
    流体が流通する前記扁平流通管の扁平面が前記基体を流通する流体の流れ方向に延設されていることを特徴とする請求項1又は2記載の熱交換装置。
  4. 前記基体に、前記基体を流通する加熱流体若しくは被加熱流体の利用路が前記熱交換路と前記迂回路とは別に設けられ、
    前記切替部が、前記基体を流通する加熱流体若しくは被加熱流体の流れの一部を前記利用路に導入可能であることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の熱交換装置。
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