JP7198859B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器に関する。
特許文献１には、第１プレートと第２プレートとが間隔をおいて交互に積層され、冷却水流路とＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）流路とを交互に形成し、第１プレート又は第２プレートを介して冷却水とＡＴＦとの間で熱交換を行う熱交換器が開示されている。この熱交換器では、第２プレートに向けて突出して冷却水の流れ方向に延びる複数のリブが第１プレートに設けられ、リブの先端面が第２プレートに当接することで第１プレートと第２プレートとの間の冷却水の流路の一部を遮断している。また、この熱交換器では、ＡＴＦ流路にインナーフィンを設けて、第１プレート及び第２プレートの伝熱面積を大きくしている。
しかしながら、特許文献１の熱交換器では、冷却水流路がリブによって区切られるので、隅々まで冷却水が流れるが、リブの下流が止水域となり冷却水の通水抵抗が大きくなり、熱交換性能が低下するおそれがある。また、ＡＴＦ流路にはインナーフィンが設けられるが、リブが設けられている位置ではインナーフィンは第１プレートに当接しないので、熱交換性能が低下するおそれがある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、第１プレートと第２プレートとが間隔をおいて交互に積層されて第１の流体の流路と第２の流体の流路とが交互に形成される熱交換器において、第１の流体の流路と第２の流体の流路とにおける熱交換性能を共に向上させることを目的とする。
本発明のある態様によれば、第１流体と当該第１流体と交差する方向に流れる第２流体との間で熱交換を行う熱交換器は、間隔をあけて平行に設けられる複数の第１プレートと、隣り合う一対の前記第１プレートの間に間隔をあけて配置され、前記第１プレートと交互に積層されて第１流体が流れる第１流路と第２流体が流れる第２流路とを交互に形成する第２プレートと、前記第１流路に設けられ、前記第１プレート及び前記第２プレートに当接する熱交換促進部材と、を備え、前記第１プレートと前記第２プレートとの少なくとも一方は、前記第１流路内に凹となり前記第２流路内に凸となるように平面視Ｖ字状に形成され、前記第２流路の流路高さよりも低く形成される複数の突起部を有し、前記突起部は、前記Ｖ字状の先端部及び開口部が前記第２流路における第２流体の流れ方向に並ぶように、かつ前記Ｖ字状の一対の自由端部の一方が前記第１流路への第１流体の第１流入口側に位置し他方が前記第１流路からの第１流体の第１流出口側に位置するように、第２流体の流れと直交する直交方向に複数並べて配置され、前記第２流路への第２流体の第２流入口と前記第２流路からの第２流体の第２流出口とを結んだ直線の一方の側方における前記突起部は、前記直線の他方の側方における前記突起部とは前記第１プレート及び前記第２プレートの中心について点対称であり、隣り合う一対の前記突起部は、前記Ｖ字状の前記先端部と前記開口部とが前記直交方向に交互に並ぶように配置される。
上記態様では、第１プレートと第２プレートとの少なくとも一方は、第１流路内に凹となり第２流路内に凸となるように平面視Ｖ字状に形成され、第２流路の流路高さよりも低く形成される複数の突起部を有する。突起部は、Ｖ字状の先端部及び開口部が第２流路における第２流体の流れ方向に並ぶように、かつＶ字状の一対の自由端部の一方が第１流路への第１流体の第１流入口側に位置し他方が第１流路からの第１流体の第１流出口側に位置するように配置される。そのため、第１流体は突起部の内側を流れることで撹拌されるので、第１流体の熱交換性能が向上する。また、第２流体の流れに、Ｖ字状の突起部によって縦渦が発生するので、第２流体の熱交換性能が向上する。したがって、第１の流体の流路と第２の流体の流路とにおける熱交換性能を共に向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る熱交換器１００について説明する。
まず、図１及び図２を参照して、熱交換器１００の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器１００を斜め上から見たときの斜視図であり、図２は、熱交換器１００を斜め下から見たときの斜視図である。
熱交換器１００は、例えば車両に取り付けられ、エンジン（図示省略）の冷却水の熱を利用してＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）の暖機や冷却を行う。
熱交換器１００は、コア部１０と、蓋部材２０と、底部プレート３０と、を備える。
図１に示すように、コア部１０は、第１プレート１１と、第２プレート１２と、熱交換促進部材としてのインナーフィン１５（図３参照）と、を有する。コア部１０は、第１流体としてのＡＴＦと、当該ＡＴＦと交差する方向に流れる第２流体としての冷却水との間で熱交換を行う。コア部１０の構造については、図３を参照しながら、後で詳細に説明する。
蓋部材２０は、コア部１０の上面に取り付けられる。蓋部材２０は、コア部１０を上面から固定する。蓋部材２０には、コア部１０内に冷却水を流入させる冷却水入口２１と、コア部１０内から冷却水を流出させる冷却水出口２２と、が接続されている。また、蓋部材２０は、コア部１０内にＡＴＦを導くために上方に突出形成されたＡＴＦ折り返し通路２３を有する。
底部プレート３０は、コア部１０の下面に取り付けられる。底部プレート３０は、コア部１０を設置するための台となる。図２に示すように、底部プレート３０には、四隅に固定のための貫通孔を設けたフランジ３３が形成されている。底部プレート３０は、コア部１０内にＡＴＦを流入させるＡＴＦ入口３１と、コア部１０内からＡＴＦを流出させるＡＴＦ出口３２と、を有する。
次に、図１及び図２とあわせて図３を参照して、コア部１０の構造について説明する。図３は、熱交換器１００の縦断面図である。
図３に示すように、第１プレート１１は、間隔をあけて平行に複数設けられる。第２プレート１２は、隣り合う一対の第１プレート１１の間に間隔をあけて配置される。コア部１０は、間隔をあけて複数の第１プレート１１と第２プレート１２とが交互に積層されることにより構成される。
第１プレート１１及び第２プレート１２は、熱の伝わりやすい金属製の平板部材（プレート）を用いて、外周が同一の四角形状となるように形成される。第１プレート１１及び第２プレート１２の角部は、冷却水やＡＴＦの流れを案内するために、やや丸みを帯びた形状となっている（図１参照）。
隣接する第１プレート１１と第２プレート１２との間には、ＡＴＦが流れる複数の第１流路としてのＡＴＦ流路１３と、冷却水が流れる複数の第２流路としての冷却水流路１４と、が交互に形成される。
複数のＡＴＦ流路１３のそれぞれには、底部プレート３０のＡＴＦ入口３１から流れ込みＡＴＦ折り返し通路２３にて流れ方向を転換したＡＴＦが分岐して流れ込む。複数のＡＴＦ流路１３を通過したＡＴＦは、合流してＡＴＦ出口３２から熱交換器１００の外へと流される。図３に示すように、複数のＡＴＦ流路１３のそれぞれには、インナーフィン１５が設けられる。
複数の冷却水流路１４のそれぞれには、蓋部材２０に接続された冷却水入口２１から流れてきた冷却水が分岐して流れ込む。複数の冷却水流路１４を通過した冷却水は、合流して冷却水出口２２から熱交換器１００の外へと流される。
インナーフィン１５は、ＡＴＦ流路１３内に設けられ、第１プレート１１及び第２プレート１２に当接する。インナーフィン１５は、第１プレート１１及び第２プレート１２の伝熱面積を大きくして、ＡＴＦ流路１３を流れるＡＴＦの熱交換を行いやすくするためのフィンである。それぞれのＡＴＦ流路１３を流れるＡＴＦは、第１プレート１１及び第２プレート１２を介して、隣接する冷却水流路１４を流れる冷却水と熱交換を行う。
複数の第１プレート１１及び第２プレート１２には、冷却水入口側流通孔１１ａと、冷却水出口側流通孔１１ｂと、ＡＴＦ供給孔１１ｃと、がそれぞれ同位置に形成されている。第１プレート１１と第２プレート１２とを積層させることで、冷却水入口側流通孔１１ａと、冷却水出口側流通孔１１ｂと、ＡＴＦ供給孔１１ｃと、は、第１プレート１１と第２プレート１２とを積層方向に貫通するように配列される。
同様に、図示しないが、複数の第１プレート１１及び第２プレート１２には、ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄと、ＡＴＦ出口側流通孔１１ｅと、がそれぞれ同位置に形成されている。第１プレート１１と第２プレート１２とを積層させることで、ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄと、ＡＴＦ出口側流通孔１１ｅと、は、第１プレート１１と第２プレート１２とを積層方向に貫通するように配列される。
冷却水入口側流通孔１１ａは、コア部１０の冷却水流路１４に冷却水を導入するための孔である。冷却水入口側流通孔１１ａは、蓋部材２０に接続された冷却水入口２１と連結されており、冷却水入口２１から流れてくる冷却水を冷却水流路１４へと流入させる。冷却水流路１４に流入した冷却水は、冷却水流路１４の全体に広がるように流れる。
冷却水出口側流通孔１１ｂは、冷却水流路１４から冷却水を排出するための孔である。冷却水出口側流通孔１１ｂは、蓋部材２０に接続された冷却水出口２２と連結されており、冷却水流路１４から流れてくる冷却水を冷却水出口２２へと流出させる。
ＡＴＦ供給孔１１ｃは、ＡＴＦをコア部１０のＡＴＦ流路１３内に供給して循環させるための孔である。ＡＴＦ供給孔１１ｃが設けられることで、ＡＴＦ入口３１とＡＴＦ出口３２との間隔を小さくすることができる。換言すると、ＡＴＦ入口３１とＡＴＦ出口３２との間隔が小さくても、熱交換器１００を大きくすることができる。
なお、ＡＴＦ流路１３と冷却水流路１４とは、それぞれ独立した流路系として形成されており、冷却水とＡＴＦとが混ざり合うことはない。また、冷却水入口側流通孔１１ａ及び冷却水出口側流通孔１１ｂからＡＴＦ流路１３に冷却水が漏れることはなく、ＡＴＦ供給孔１１ｃ，ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ，及びＡＴＦ出口側流通孔１１ｅから冷却水流路１４にＡＴＦが漏れることはない。
次に、図４から図９を参照して、第１プレート１１及び第２プレート１２について説明する。図４は、第１プレート１１の平面図である。図５は、第２プレート１２の平面図である。図６は、第１プレート１１と第２プレート１２とを重ね合わせた状態の平面図である。図７Ａは、丸型突起部４０の縦断面図である。図７Ｂは、Ｖ字型突起部５０の縦断面図である。図８は、Ｖ字型突起部５０とインナーフィン１５との関係を説明する平面図である。図９は、Ｖ字型突起部５０とＡＴＦ流路１３との関係を説明する縦断面図である。
図４に示すように、第１プレート１１は、第２流入口としての冷却水入口側流通孔１１ａと、第２流出口としての冷却水出口側流通孔１１ｂと、ＡＴＦ供給孔１１ｃと、第１流入口としてのＡＴＦ入口側流通孔１１ｄと、第１流出口としてのＡＴＦ出口側流通孔１１ｅと、丸型突起部４０と、突起部としてのＶ字型突起部５０と、を有する。
冷却水入口側流通孔１１ａは、第１プレート１１の１角の角部近傍に形成される。
冷却水出口側流通孔１１ｂは、第１プレート１１の中心を挟んで冷却水入口側流通孔１１ａと対向するように、第１プレート１１の対角の角部近傍に形成される。冷却水出口側流通孔１１ｂは、冷却水入口側流通孔１１ａと同じ形状に形成される。冷却水出口側流通孔１１ｂは、第１プレート１１の中心について冷却水入口側流通孔１１ａと点対称に配置される。
ＡＴＦ供給孔１１ｃは、第１プレート１１の中心に形成される。即ち、ＡＴＦ供給孔１１ｃの中心軸が第１プレート１１の中心である。
ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄは、冷却水入口側流通孔１１ａと冷却水出口側流通孔１１ｂとが設けられる対角とは異なる１角の角部近傍に形成される。
ＡＴＦ出口側流通孔１１ｅは、第１プレート１１の中心を挟んでＡＴＦ入口側流通孔１１ｄと対向するように、第１プレート１１の対角の角部近傍に形成される。ＡＴＦ出口側流通孔１１ｅは、ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄと同じ形状に形成される。ＡＴＦ出口側流通孔１１ｅは、第１プレート１１の中心についてＡＴＦ入口側流通孔１１ｄと点対称に配置される。
このように、第１プレート１１の４つの角に冷却水入口側流通孔１１ａ，冷却水出口側流通孔１１ｂ，ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ，及びＡＴＦ出口側流通孔１１ｅが設けられる。これにより、冷却水入口側流通孔１１ａから冷却水出口側流通孔１１ｂに向かう冷却水と、ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄからＡＴＦ出口側流通孔１１ｅに向かうＡＴＦとは、熱交換器１００内で互いに交差する方向に流れる。
丸型突起部４０は、第１プレート１１と第２プレート１２とが積層された状態で、第２プレート１２の丸型突起部４０と同じ位置にある。図７Ａに示すように、丸型突起部４０は、第２プレート１２の丸型突起部４０と合わせて冷却水流路１４の流路高さと同じ高さである。これにより、丸型突起部４０は、第１プレート１１と第２プレート１２とが積層された状態では、第２プレート１２の丸型突起部４０と当接して柱状になる。丸型突起部４０は、第１プレート１１と第２プレート１２とを積層して組み立てる際に、冷却水流路１４の流路高さを維持するように機能する。
図４に示すように、丸型突起部４０は、第１プレート１１の全域に複数設けられる。丸型突起部４０は、特に、冷却水入口側流通孔１１ａ，冷却水出口側流通孔１１ｂ，ＡＴＦ供給孔１１ｃ，ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ，及びＡＴＦ出口側流通孔１１ｅの周囲に配置される。また、丸型突起部４０は、Ｖ字型突起部５０を一対で挟むように配置される。これにより、第１プレート１１と第２プレート１２とを積層して組み立てる際に、寸法管理が要求される位置における冷却水流路１４の流路高さを規定の高さに維持できる。また、丸型突起部４０が設けられることで、ろう付けの際に、第１プレート１１及び第２プレート１２に対してインナーフィン１５を密接させることができる。
図７Ｂに示すように、Ｖ字型突起部５０は、ＡＴＦ流路１３内に凹となり冷却水流路１４の内に凸となるように平面視Ｖ字状に形成される。Ｖ字型突起部５０は、冷却水流路１４の流路高さよりも低く形成される。即ち、Ｖ字型突起部５０は、第２プレート１２と当接しないので、冷却水流路１４を塞ぐことはない。これにより、冷却水流路１４における流路抵抗の増加を抑制できる。
図４に示すように、Ｖ字型突起部５０は、Ｖ字状の先端部５１及び開口部５２が冷却水流路１４における冷却水の流れ方向に並ぶように、かつＶ字状の一対の自由端部５３，５４の一方がＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ側に位置し他方がＡＴＦ出口側流通孔１１ｅ側に位置するように配置される。
冷却水流路１４内を流れる冷却水には、Ｖ字状のＶ字型突起部５０を乗り越える際に縦渦が発生する。よって、冷却水流路１４内を流れる冷却水が撹拌されるので、冷却水の熱交換性能が向上する。
Ｖ字型突起部５０は、冷却水の流れと直交する直交方向に複数並べて配置され、隣り合う一対のＶ字型突起部５０は、Ｖ字状の先端部５１と開口部５２とが直交方向に交互に並ぶように配置される。
よって、Ｖ字状の先端部５１と開口部５２とが交互に並ぶように、即ち、隣り合うＶ字型突起部５０が互い違いになるように並べられるので、隣り合うＶ字型突起部５０どうしの間隔を小さくすることができる。
なお、冷却水流路１４における冷却水の流れ方向の上流に先端部５１が位置し下流に開口部５２が位置する場合と、冷却水の流れ方向の上流に開口部５２が位置し下流に先端部５１が位置する場合とでは、冷却水を撹拌する機能は同等である。これは、どちらの場合にも、先端部５１から自由端部５３に向かう直線部と、先端部５１から自由端部５４に向かう直線部とは、冷却水の流れ方向に対して斜めに形成されるためである。
冷却水入口側流通孔１１ａと冷却水出口側流通孔１１ｂとを結んだ直線（図６の直線Ｏ）の一方の側方におけるＶ字型突起部５０は、当該直線（図６の直線Ｏ）の他方の側方におけるＶ字型突起部５０とは第１プレート１１の中心について点対称である。
よって、冷却水入口側流通孔１１ａと冷却水出口側流通孔１１ｂとを結んだ直線の一方の側方と他方の側方とのＶ字型突起部５０は、点対称に配置されるので、１８０度回転させても同じ配置になる。よって、第１プレート１１及び第２プレート１２の組み付けを容易にすることができる。
図５に示すように、第２プレート１２も同様に、第２流入口としての冷却水入口側流通孔１１ａと、第２流出口としての冷却水出口側流通孔１１ｂと、ＡＴＦ供給孔１１ｃと、第１流入口としてのＡＴＦ入口側流通孔１１ｄと、第１流出口としてのＡＴＦ出口側流通孔１１ｅと、丸型突起部４０と、突起部としてのＶ字型突起部５０と、を有する。
冷却水入口側流通孔１１ａ，冷却水出口側流通孔１１ｂ，ＡＴＦ供給孔１１ｃ，ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ，ＡＴＦ出口側流通孔１１ｅ，及び丸型突起部４０については、第１プレート１１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
Ｖ字型突起部５０は、冷却水入口側流通孔１１ａの近傍では、流入する冷却水の流れを冷却水流路１４の全域に拡げるように冷却水入口側流通孔１１ａから放射状に設けられる。同様に、Ｖ字型突起部５０は、冷却水出口側流通孔１１ｂの近傍では、流出する冷却水の流れを冷却水流路１４の全域から集めるように冷却水出口側流通孔１１ｂから放射状に設けられる。
Ｖ字型突起部５０は、冷却水入口側流通孔１１ａ及び冷却水出口側流通孔１１ｂから離れた位置では、Ｖ字状の先端部５１及び開口部５２が冷却水流路１４における冷却水の流れ方向に並ぶように、かつＶ字状の一対の自由端部５３，５４の一方がＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ側に位置し他方がＡＴＦ出口側流通孔１１ｅ側に位置するように配置される。
第２プレート１２でも同様に、冷却水入口側流通孔１１ａと冷却水出口側流通孔１１ｂとを結んだ直線（図６の直線Ｏ）の一方の側方におけるＶ字型突起部５０は、当該直線（図６の直線Ｏ）の他方の側方におけるＶ字型突起部５０とは第２プレート１２の中心について点対称である。
図６に示すように、熱交換器１００では、冷却水流路１４の流れ方向において第１プレート１１のＶ字型突起部５０と第２プレート１２のＶ字型突起部５０とが交互に設けられるように配置される。
図８に示すように、インナーフィン１５は、第１プレート１１と第２プレート１２との間に立設される熱交換壁面１５ａを有し、熱交換壁面１５ａは、ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄからＡＴＦ出口側流通孔１１ｅに向かうＡＴＦの流れ方向と交差するように配置される。
また、図９に示すように、Ｖ字型突起部５０は、ＡＴＦ流路１３内に凹となるように形成されるので、Ｖ字型突起部５０が設けられる位置では、ＡＴＦがＶ字型突起部５０の内側を流れる。このように、ＡＴＦはＶ字型突起部５０の内側を流れることで撹拌されるので、ＡＴＦの熱交換性能が向上する。また、ＡＴＦはＶ字型突起部５０の内側を流れることで、ＡＴＦ流路１３内の流路抵抗を低減させることができる。
以上のように、第１プレート１１と第２プレート１２とは、ＡＴＦ流路１３内に凹となり冷却水流路１４内に凸となるように平面視Ｖ字状に形成され、冷却水流路１４の流路高さよりも低く形成される複数のＶ字型突起部５０を有する。Ｖ字型突起部５０は、Ｖ字状の先端部５１及び開口部５２が冷却水流路１４における冷却水の流れ方向に並ぶように、かつＶ字状の一対の自由端部５３，５４の一方がＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ側に位置し他方がＡＴＦ出口側流通孔１１ｅ側に位置するように配置される。そのため、ＡＴＦはＶ字型突起部５０の内側を流れることで撹拌されるので、ＡＴＦの熱交換性能が向上する。また、冷却水の流れに、Ｖ字状のＶ字型突起部５０によって縦渦が発生するので、冷却水の熱交換性能が向上する。したがって、ＡＴＦ流路１３と冷却水流路１４とにおける熱交換性能を共に向上させることができる。
なお、本実施形態では、Ｖ字型突起部５０は、第１プレート１１と第２プレート１２との両方に設けられる。しかしながら、Ｖ字型突起部５０は、第１プレート１１と第２プレート１２との少なくとも一方に設けられればよい。
次に、図１０から図１２を参照して、本発明の実施形態に係る熱交換器１００の第１変形例について説明する。図１０は、熱交換器１００の第１変形例に係る第１プレート１１の平面図である。図１１は、第２プレート１２の平面図である。図１２は、第１プレート１１と第２プレート１２とを重ね合わせた状態の平面図である。なお、以下に示す各変形例では、上述した実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第１変形例は、ＡＴＦ供給孔１１ｃが設けられない点で、上述した実施形態とは相違する。この場合、ＡＴＦ入口３１は、ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄと連通する。複数のＡＴＦ流路１３のそれぞれには、底部プレート３０のＡＴＦ入口３１から流れ込んだＡＴＦが分岐して流れ込む。複数のＡＴＦ流路１３を通過したＡＴＦは、合流してＡＴＦ出口３２から熱交換器１００の外へと流される。
第１変形例では、第１プレート１１及び第２プレート１２の中心にＡＴＦ供給孔１１ｃが設けられないので、同じ位置にＶ字型突起部５０を設けることができる。これにより、止水域を小さくすることができると共に、Ｖ字型突起部５０によって冷却水に縦渦が発生してＡＴＦが撹拌されるので、ＡＴＦ流路１３と冷却水流路１４とにおける熱交換性能を共に向上させることができる。
次に、図１３から図１５Ｂを参照して、本発明の実施形態に係る熱交換器１００の第２変形例について説明する。図１３は、熱交換器１００の第２変形例に係る第１プレート１１の平面図である。図１４は、第２プレート１２の平面図である。図１５Ａは、丸型突起部４０の縦断面図である。図１５Ｂは、Ｖ字型突起部５０の縦断面図である。
第２変形例では、隣り合うＶ字型突起部５０は、Ｖ字状の隣り合う自由端部５３，５４どうしが連続するように連結されている。
これにより、Ｖ字型突起部５０の自由端部５３，５４どうしが連続するように形成されるので、冷却水よりも粘性の高いＡＴＦが第１プレート１１及び第２プレート１２に接触する接触面積が増加する。よって、ＡＴＦ流路１３を流れるＡＴＦの熱交換を促進することができる。
なお、第２変形例では、第１プレート１１のＶ字型突起部５０と第２プレート１２のＶ字型突起部５０とは、同じ位置にて先端部５１と開口部５２とが互い違いになるように設けられる。即ち、第１プレート１１のＶ字型突起部５０と第２プレート１２のＶ字型突起部５０とは、平面視で２点において交差するように形成されている。
図１５Ａに示すように、第１プレート１１の丸型突起部４０と第２プレート１２の丸型突起部４０は、第１プレート１１と第２プレート１２とが積層された状態では、当接して柱状になっている。これに対して、図１５Ｂに示すように、第１プレート１１のＶ字型突起部５０と第２プレート１２のＶ字型突起部５０とが交差する２点において、対向するＶ字型突起部５０どうしは当接しない。即ち、対抗するＶ字型突起部５０の間にも冷却水流路１４が形成されている。これにより、冷却水流路１４における流路抵抗の増加を抑制しながら熱交換性能を向上させることができる。
次に、図１６及び図１７を参照して、本発明の実施形態に係る熱交換器１００の第３変形例について説明する。図１６は、熱交換器１００の第３変形例に係る第１プレート１１の平面図である。図１７は、第２プレート１２の平面図である。
第３変形例でもまた、隣り合うＶ字型突起部５０は、Ｖ字状の隣り合う自由端部５３，５４どうしが連続するように連結されている。
これにより、Ｖ字型突起部５０の自由端部５３，５４どうしが連続するように形成されるので、冷却水よりも粘性の高いＡＴＦが第１プレート１１及び第２プレート１２に接触する接触面積が増加する。よって、ＡＴＦ流路１３を流れるＡＴＦの熱交換を促進することができる。
第３変形例では、Ｖ字型突起部５０は、冷却水入口側流通孔１１ａの近傍だけでなく、全域において、冷却水入口側流通孔１１ａ及び冷却水出口側流通孔１１ｂから放射状に設けられている。これにより、流入する冷却水の流れを冷却水流路１４の全域に拡げることができ、流出する冷却水の流れを冷却水流路１４の全域から集めることができる。
第３変形例でもまた、第１プレート１１のＶ字型突起部５０と第２プレート１２のＶ字型突起部５０とは、同じ位置にて先端部５１と開口部５２とが互い違いになるように設けられる。即ち、第１プレート１１のＶ字型突起部５０と第２プレート１２のＶ字型突起部５０とは、平面視で２点において交差するように形成されている。
この交差する２点には、それぞれ丸型突起部４０が設けられる。これにより、冷却水流路１４の流路面積が小さくなっている位置に丸型突起部４０が設けられるので、丸型突起部４０がＶ字型突起部５０から独立して設けられる場合と比較して、止水域を小さくすることができる。
また、第３変形例では、冷却水入口側流通孔１１ａ，冷却水出口側流通孔１１ｂ，ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ，及びＡＴＦ出口側流通孔１１ｅと第１プレート１１の外周端部との間に、円弧状の円弧状突起部６０が設けられている。第２プレート１２も同様である。これにより、冷却水入口側流通孔１１ａ，冷却水出口側流通孔１１ｂ，ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ，及びＡＴＦ出口側流通孔１１ｅと第１プレート１１の外周端部との間を流れる冷却水を整流することができる。
次に、図１８を参照して、本発明の実施形態に係る熱交換器１００の第４変形例について説明する。図１８は、熱交換器１００の第４変形例に係る第１プレート１１及び第２プレート１２におけるＶ字型突起部５０の配置について説明する平面図である。
第４変形例では、Ｖ字型突起部５０は、ＡＴＦ入口側流通孔１１ｄとＡＴＦ出口側流通孔１１ｅとを結ぶ直線の方向において、第１プレート１１と第２プレート１２とに交互に配置される。
第４変形例でも同様に、Ｖ字型突起部５０によって冷却水に縦渦が発生してＡＴＦが撹拌されるので、ＡＴＦ流路１３と冷却水流路１４とにおける熱交換性能を共に向上させることができる。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
ＡＴＦと当該ＡＴＦと交差する方向に流れる冷却水との間で熱交換を行う熱交換器１００は、間隔をあけて平行に設けられる複数の第１プレート１１と、隣り合う一対の第１プレート１１の間に間隔をあけて配置され、第１プレート１１と交互に積層されてＡＴＦが流れるＡＴＦ流路１３と冷却水が流れる冷却水流路１４とを交互に形成する第２プレート１２と、ＡＴＦ流路１３に設けられ、第１プレート１１及び第２プレート１２に当接するインナーフィン１５と、を備える。第１プレート１１と第２プレート１２との少なくとも一方は、ＡＴＦ流路１３内に凹となり冷却水流路１４内に凸となるように平面視Ｖ字状に形成され、冷却水流路１４の流路高さよりも低く形成される複数のＶ字型突起部５０を有し、Ｖ字型突起部５０は、Ｖ字状の先端部５１及び開口部５２が冷却水流路１４における冷却水の流れ方向に並ぶように、かつＶ字状の一対の自由端部５３，５４の一方がＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ側に位置し他方がＡＴＦ出口側流通孔１１ｅ側に位置するように配置される。
この構成では、第１プレート１１と第２プレート１２との少なくとも一方は、ＡＴＦ流路１３内に凹となり冷却水流路１４内に凸となるように平面視Ｖ字状に形成され、冷却水流路１４の流路高さよりも低く形成される複数のＶ字型突起部５０を有する。Ｖ字型突起部５０は、Ｖ字状の先端部５１及び開口部５２が冷却水流路１４における冷却水の流れ方向に並ぶように、かつＶ字状の一対の自由端部５３，５４の一方がＡＴＦ入口側流通孔１１ｄ側に位置し他方がＡＴＦ出口側流通孔１１ｅ側に位置するように配置される。そのため、ＡＴＦはＶ字型突起部５０の内側を流れることで撹拌されるので、ＡＴＦの熱交換性能が向上する。また、冷却水の流れに、Ｖ字状のＶ字型突起部５０によって縦渦が発生するので、冷却水の熱交換性能が向上する。したがって、ＡＴＦ流路１３と冷却水流路１４とにおける熱交換性能を共に向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、Ｖ字型突起部５０は、図１９Ａから図１９Ｄに示すような形状であってもよい。図１９Ａから図１９Ｄは、それぞれＶ字型突起部５０の変形例について説明する平面図である。
図１９Ａに示すＶ字型突起部５０の変形例では、先端部５１が円弧状に形成される。図１９Ｂに示すＶ字型突起部５０の変形例は、先端部５１だけでなく自由端部５３，５４の間の全体が円弧状に形成され、略Ｕ字状になっている。図１９Ｃに示すＶ字型突起部５０の変形例は、図１９Ｂに示す変形例から更に自由端部５３，５４に向けて直線部が設けられており、略Ｕ字状になっている。図１９Ｄに示すＶ字型突起部５０の変形例は、先端部５１が２つに分かれており、略Ｗ字状になっている。図１９Ａから図１９Ｄに示すこれらの変形例も、Ｖ字状に形成されるＶ字型突起部５０に含まれる。
また、上記実施形態では、第１流体はＡＴＦであり、第２流体は冷却水である。しかしながら、第１流体と第２流体とは、これらに限られるものではない。
１００ 熱交換器
１１ 第１プレート
１１ａ 冷却水入口側流通孔（第２流入口）
１１ｂ 冷却水出口側流通孔（第２流出口）
１１ｃ ＡＴＦ供給孔
１１ｄ ＡＴＦ入口側流通孔（第１流入口）
１１ｅ ＡＴＦ出口側流通孔（第１流出口）
１２ 第２プレート
１３ ＡＴＦ流路（第１流路）
１４ 冷却水流路（第２流路）
１５ インナーフィン（熱交換促進部材）
１５ａ 熱交換壁面
２１ 冷却水入口
２２ 冷却水出口
３１ ＡＴＦ入口
３２ ＡＴＦ出口
４０ 丸型突起部
５０ Ｖ字型突起部（突起部）
５１ 先端部
５２ 開口部
５３ 自由端部
５４ 自由端部
１１ 第１プレート
１１ａ 冷却水入口側流通孔（第２流入口）
１１ｂ 冷却水出口側流通孔（第２流出口）
１１ｃ ＡＴＦ供給孔
１１ｄ ＡＴＦ入口側流通孔（第１流入口）
１１ｅ ＡＴＦ出口側流通孔（第１流出口）
１２ 第２プレート
１３ ＡＴＦ流路（第１流路）
１４ 冷却水流路（第２流路）
１５ インナーフィン（熱交換促進部材）
１５ａ 熱交換壁面
２１ 冷却水入口
２２ 冷却水出口
３１ ＡＴＦ入口
３２ ＡＴＦ出口
４０ 丸型突起部
５０ Ｖ字型突起部（突起部）
５１ 先端部
５２ 開口部
５３ 自由端部
５４ 自由端部
Claims (2)
- 第１流体と当該第１流体と交差する方向に流れる第２流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、
間隔をあけて平行に設けられる複数の第１プレートと、
隣り合う一対の前記第１プレートの間に間隔をあけて配置され、前記第１プレートと交互に積層されて第１流体が流れる第１流路と第２流体が流れる第２流路とを交互に形成する第２プレートと、
前記第１流路に設けられ、前記第１プレート及び前記第２プレートに当接する熱交換促進部材と、を備え、
前記第１プレートと前記第２プレートとの少なくとも一方は、前記第１流路内に凹となり前記第２流路内に凸となるように平面視Ｖ字状に形成され、前記第２流路の流路高さよりも低く形成される複数の突起部を有し、
前記突起部は、前記Ｖ字状の先端部及び開口部が前記第２流路における第２流体の流れ方向に並ぶように、かつ前記Ｖ字状の一対の自由端部の一方が前記第１流路への第１流体の第１流入口側に位置し他方が前記第１流路からの第１流体の第１流出口側に位置するように、第２流体の流れと直交する直交方向に複数並べて配置され、
前記第２流路への第２流体の第２流入口と前記第２流路からの第２流体の第２流出口とを結んだ直線の一方の側方における前記突起部は、前記直線の他方の側方における前記突起部とは前記第１プレート及び前記第２プレートの中心について点対称であり、
隣り合う一対の前記突起部は、前記Ｖ字状の前記先端部と前記開口部とが前記直交方向に交互に並ぶように配置される、
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項１に記載の熱交換器であって、
前記熱交換促進部材は、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に立設される熱交換壁面を有し、
前記熱交換壁面は、前記第１流入口から前記第１流出口に向かう第１流体の流れ方向と交差するように配置される、
ことを特徴とする熱交換器。
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