WO2016098617A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2016098617A1
WO2016098617A1 PCT/JP2015/084173 JP2015084173W WO2016098617A1 WO 2016098617 A1 WO2016098617 A1 WO 2016098617A1 JP 2015084173 W JP2015084173 W JP 2015084173W WO 2016098617 A1 WO2016098617 A1 WO 2016098617A1
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plate
heat exchanger
exhaust
plate portions
fluid
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PCT/JP2015/084173
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Inventor
裕美 石川
裕久 大上
Original Assignee
フタバ産業株式会社
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
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    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
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Definitions

  • This disclosure relates to a heat exchanger.
  • a plate stack type heat exchanger comprising a plurality of rectangular plates through which the first fluid flows, and performing heat exchange between the second fluid flowing outside the plurality of plates and the first fluid Is known (see Patent Document 1 below).
  • Each of the plates of the heat exchanger described in Patent Document 1 includes a plurality of launching portions that project the plate surface into a ridge so as to be convex outward. These launching portions are formed such that the longitudinal direction of the launching portion is along the diagonal line of the plate.
  • the plate of the heat exchanger described in Patent Document 1 is arranged so that the long side of the plate is perpendicular to the flow direction of the second fluid, and the convex surfaces of the launching portion are contacted on the flow path of the second fluid. It is fixed to touch. Thereby, the launching portion where the convex surfaces come into contact functions as a turbulence generator that prevents turbulence by preventing the flow of the second fluid straight ahead.
  • One aspect of the present disclosure relates to a heat exchanger including a plurality of plate portions having a flow path through which a first fluid flows.
  • Each of the plurality of plate portions includes a corrugated portion whose outer surface is corrugated.
  • the corrugated portion has at least one protruding line whose outer surface protrudes toward the outside at a prescribed interval.
  • each of the plurality of plate portions is arranged in a direction in which the longitudinal direction of each of the at least one ridge is orthogonal to the flow direction of the second fluid. Further, the plurality of plate portions are in a non-contact state in which the outer surfaces of the adjacent plate portions have a gap, and at least one vertex of each of the ridges protruding from the opposing outer surfaces of the adjacent plate portions. They are arranged so that they are not opposed to each other along the arrangement direction of the plurality of plates.
  • the plate portion of the heat exchanger is disposed in a non-contact state, there is a gap between the outer surfaces of the adjacent plate portions.
  • the vertices of the ridges protruding from the mutually facing outer surfaces of the adjacent plate portions are arranged so as not to face each other along the arrangement direction of the plate portions, they are formed between the plate portions.
  • the gap is a waveform.
  • the second fluid flows through the corrugated gap in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the ridges of the plate portion. For this reason, a part of 2nd fluid which flows through the said clearance
  • the corrugated gap formed between the plate portions functions as a flow path for the second fluid, and thus can inhibit the flow of the second fluid. It can suppress as much as possible and can reduce that the flow velocity of the 2nd fluid falls.
  • the outer surface of the plate portion is corrugated. For this reason, according to the heat exchanger in one side of this indication, the surface area of the plate part which touches the 2nd fluid can be enlarged.
  • the corrugated portion may have at least one concave streak and the inner surface may be corrugated.
  • the concave line referred to here is a part where the inner surface protrudes from the inner surface toward the inner side so that the outer surface is recessed from the convex line adjacent to at least one convex line.
  • the plurality of plate portions are in a non-contact state in which inner surfaces facing each other have a gap, and the longitudinal direction of each of the at least one concave stripe is a direction along the flow direction of the first fluid. It may be configured as follows.
  • the first fluid inside the plate portion flows along the longitudinal direction of the corrugation on the inner surface of the plate portion. For this reason, according to the heat exchanger in one side of this indication, resistance at the time of the 1st fluid flowing, ie, pressure loss, can be reduced as much as possible.
  • each of the plurality of plate portions may have a cylindrical shape.
  • the plurality of plate portions may be arranged along the axial direction. That is, the heat exchanger according to one aspect of the present disclosure may be configured as a heat exchanger in which cylindrical plate portions are stacked in the axial direction, that is, a plate stacked type and a cylindrical heat exchanger. .
  • the flow direction of the second fluid can be a direction along the radial direction
  • the flow direction of the first fluid can be a direction along the circumferential direction of the plate portion. it can.
  • the flow direction of the 2nd fluid can be made into the direction orthogonal to the flow direction of the 1st fluid.
  • the shape of the heat exchanger is a cylindrical shape, and therefore, the flow direction of the second fluid is set to a direction orthogonal to the flow direction of the first fluid. This can be realized over the entire radial direction of the plate portion.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the exhaust heat recovery device in a closed state, and is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. It is a perspective view which shows schematic structure of the heat exchanger in embodiment. It is a perspective view which shows schematic structure of the heat exchanger in a modification.
  • first communication hole 56 ... second communication hole 62 ... second plate 63 ... wall part 64 ... second body part 66 ... third communication part 68 ... fourth communication part 70 ... second convex stripe 72 ... second concave stripe 80 ... gap 82 ... gap 84 ... gap 88 ... introduction member 90 ... tip part 92 ... Site 94 ... valve body 96 ... valve seat 98 ... valve shaft 100 ... mesh member 140 ... internal combustion engine 142 ... exhaust (second fluid) 144 ... coolant (first fluid)
  • Example heat recovery device> 1 is mounted on a moving body having an internal combustion engine 140.
  • the exhaust heat recovery apparatus 1 recovers heat from the exhaust 142 by exchanging heat between the exhaust 142 from the internal combustion engine 140 that is a high-temperature fluid and the coolant 144 of the internal combustion engine 140 that is a low-temperature fluid.
  • the cooling liquid 144 in this embodiment may be cooling water or an oil liquid.
  • the exhaust 142 in the present embodiment corresponds to an example of the second fluid of the present disclosure
  • the cooling liquid 144 in the present embodiment corresponds to an example of the first fluid of the present disclosure
  • the exhaust heat recovery apparatus 1 of this embodiment includes an exhaust part 2, a shell member 4, a heat exchange part 6 (see FIG. 2), an inflow part 8 (see FIG. 2), and a valve 10.
  • the exhaust unit 2 has a path for guiding the exhaust 142 from the internal combustion engine 140 to the downstream side.
  • the shell member 4 is a member that covers the outside of the exhaust part 2.
  • the heat exchanging unit 6 includes a heat exchanger 30 (see FIG. 2) disposed between the exhaust unit 2 and the shell member 4, and exchanges heat between the exhaust 142 and the coolant 144.
  • the inflow part 8 is a part into which the exhaust 142 flows from the exhaust part 2 to the heat exchange part 6.
  • the valve 10 is a valve that opens or closes the flow path of the exhaust 142, and is disposed downstream of the inflow portion 8 along the flow path of the exhaust 142 in the exhaust portion 2.
  • the exhaust unit 2 includes an exhaust pipe 12.
  • the exhaust pipe 12 is a cylindrical member having both ends opened.
  • the upstream end portion of the exhaust pipe 12 is connected to an exhaust pipe, an exhaust manifold, or the like into which the exhaust 142 from the internal combustion engine 140 flows.
  • the shell member 4 includes an exhaust pipe 14, an outer shell member 20, a lid member 22, and a holding member 24.
  • the exhaust pipe 14 is a cylindrical member as a whole, and an upstream end 16 as one end portion has an opening having an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe 12.
  • an exhaust downstream end 18, which is the end opposite to the upstream end of the exhaust pipe 12 is disposed in a non-contact state with the shell member 4.
  • the outer shell member 20 is a cylindrical member having an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe 12.
  • the downstream end of the outer shell member 20 is connected to the upstream end 16 of the exhaust pipe 14.
  • the lid member 22 closes the upstream opening of the outer shell member 20 along the flow path of the exhaust 142 in the exhaust pipe 12.
  • the heat exchange chamber 28 is formed by the outer shell member 20, the lid member 22, and the exhaust pipe 12.
  • the heat exchange chamber 28 is an annular space surrounded by the outer shell member 20, the lid member 22, and the exhaust pipe 12.
  • the heat exchanger 30 disposed in the heat exchange chamber 28 includes a plurality of plate portions 32-1 to 32-N, an inflow pipe 34, and an outflow pipe 36. That is, the heat exchanger 30 is a so-called plate stack type heat exchanger.
  • symbol N here is an identifier showing the number of sheets of the plate part 32, and is a positive integer 2 or more.
  • the inflow pipe 34 is a pipe through which the coolant 144 from the outside of the heat exchanger 30 flows into one plate portion 32.
  • the outflow pipe 36 is a pipe through which the cooling liquid 144 flows out from the one plate portion 32 to the outside of the heat exchanger 30.
  • Each plate 32 portion is a member having a flow path of the coolant 144, and includes a main body portion 38, a first communication portion 40, and a second communication portion 41 as shown in FIG.
  • the main body portion 38 has a general flow path in which the first fluid flows inside the plate portion 32.
  • the first communication part 40 and the second communication part 41 function as a communication flow path from the plate part 32 to another plate part 32 adjacent to the plate part 32.
  • each plate portion 32 includes a first plate 42 and a second plate 62.
  • the first plate 42 is a ring-shaped (cylindrical) member as a whole.
  • the first plate 42 includes a wall 43 that protrudes from the periphery of the first plate 42 in the same direction.
  • the surface where the wall part 43 protrudes is made into an inner surface, and the surface on the opposite side to the surface where the wall part 43 protrudes is called an outer surface.
  • the first plate 42 includes a first main body portion 44, a first communication portion 46, and a second communication portion 48.
  • the first main body 44 includes first protrusions 50-1 to 50-M and first recesses 52-1 to 52-L alternately along the radial direction.
  • the cross section along the radial direction of an outer surface and an inner surface becomes a sine wave shape.
  • the symbol M is an identifier representing the number of the first ridges 50 and is a positive integer of 1 or more.
  • the symbol L is an identifier representing the number of the first concave stripes 52 and is a positive integer of 1 or more.
  • Each of the first ridges 50 is a portion where the outer surface of the first main body 44 protrudes from the outer surface of the first main body 44 toward the direction opposite to the protruding direction of the wall 43. It is.
  • the filaments of the first protrusions 50 are arranged along the circumferential direction of the first main body 44.
  • the first recess 52 is a portion where the inner surface of the first main body 44 protrudes from the inner surface of the first main body 44 toward the protruding direction of the wall 43.
  • the filament of each first recess 52 is adjacent to the first protrusion 50 and is disposed along the circumferential direction of the first main body 44.
  • the second plate 62 is a ring-shaped (cylindrical) member.
  • the second plate 62 includes a wall 63 that protrudes in the same direction from the periphery of the second plate 62.
  • the surface where the wall part 63 protrudes is made into an inner surface, and the surface on the opposite side to the surface where the wall part 63 protrudes is called an outer surface.
  • the second plate 62 includes a second main body portion 64, a third communication portion 66, and a fourth communication portion 68.
  • the second main body 64 includes second ridges 70-1 to 70-O and second ridges 72-1 to 72-P alternately along the radial direction. Thereby, as for the 2nd plate 62, the cross section along the radial direction of an outer surface and an inner surface is formed in the sine wave form.
  • the symbol O is an identifier representing the number of the second ridges 70 and is a positive integer of 1 or more.
  • the symbol P is an identifier representing the number of the second concave stripes 72 and is a positive integer of 1 or more.
  • the second ridge 70 is a portion where the outer surface of the second main body 64 protrudes from the outer surface of the second main body 64 toward the opposite side to the protruding direction of the wall 63.
  • the filaments of the respective second ridges 70 are arranged along the circumferential direction of the second main body portion 64.
  • the second recess 72 is a portion where the inner surface of the second main body 64 protrudes from the inner surface of the second main body 64 toward the protruding direction of the wall 63.
  • the filaments of the second recesses 72 are arranged along the circumferential direction of the second main body 64 adjacent to the second projections 70.
  • each plate portion 32 is formed by engaging the outer surface of the wall portion 63 of the second plate plate 62 with the inner surface of the wall portion 43 of the first plate 42.
  • the first plate 42 and the second plate 62 are arranged so that the inner surfaces of the first plate 42 and the second plate 62 are not in contact with each other.
  • first plate 42 and the second plate 62 are arranged so that the apex of the first recess 52 and the apex of the second recess 72 are staggered.
  • “alternate” means that the apex of the first recess 52 and the apex of the second recess 72 are inconsistent along the axial direction.
  • the apex of the second concave stripe 72 in the second plate 62 coincides with the apex of the first convex stripe 50 in the first plate 42 along the axial direction.
  • each of the plate portions 32 has a gap between the inner surface of the first plate 42 and the inner surface of the second plate 62 constituting the plate portion 32.
  • the gap functions as a flow path of the coolant 144, that is, a general flow path, and the first main body 44 and the second main body 64 having the gap function as the main body 38.
  • each plate part 32 is arrange
  • the second ridge 70 of the second plate 62 has an apex of the first ridge 50 of the first plate 42 and an outer surface facing the outer surface of the first plate 42.
  • the apex is to be non-opposing along the arrangement direction (that is, the axial direction) of the plate portion 32.
  • the apex of the first protrusion 50 in the first plate 42 has an outer surface facing the outer surface of the first plate 42. It includes matching the apex of the second concave stripe 72 along the axial direction.
  • the second communication part 41 has a flow path for allowing the coolant 144 from the inflow pipe 34 to flow into the plate part 32 having the first plate 42. That is, the first communication hole 54 of the first plate 42 functions as an inlet for the coolant 144 to the plate portion 32.
  • the second communication portion 48 of the first plate 42 and the fourth communication portion 68 of the second plate 62 having an outer surface opposite to the outer surface of the first plate 42 are joined to each other.
  • a communication part 40 is formed.
  • the first communication part 40 has a communication flow path for allowing the coolant 144 from the inside of the plate part 32 having the first plate 42 to flow to the outflow pipe 36. That is, the second communication hole 56 of the first plate 42 functions as an outlet for the cooling liquid 144 from the plate portion 32.
  • the heat exchanger 30 is disposed so as to have a gap 80 between the inner peripheral edge of each plate portion 32 and the outer surface of the exhaust pipe 12.
  • the heat exchanger 30 is disposed so as to have a gap 84 between the outer peripheral edge along the radial direction of each plate portion 32 and the inner surface of the outer shell member 20.
  • the exhaust 142 flows through the gap 80, the gap 82, and the gap 84.
  • the flow direction of the exhaust 142 is a direction along the radial direction of the heat exchanger 30. Therefore, in the heat exchanger 30 of the present embodiment, the longitudinal direction of the first ridge 50 and the second ridge 70 of the plate portion 32 is a direction orthogonal to the flow direction of the exhaust 142.
  • heat exchange is performed using the exhaust gas 142 flowing through the gap 80, the gap 82, and the gap 84 as a high-temperature fluid, and the coolant 144 flowing through each plate portion 32 as a low-temperature fluid. That is, the heat exchange chamber 28 in which the heat exchanger 30 is disposed functions as the heat exchange unit 6.
  • the holding member 24 holds the heat exchanger 30 disposed in the heat exchange chamber 28.
  • the introduction member 88 connected to the holding member 24 is a cylindrical member having a diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe 12, and one end thereof is connected to the holding member 24.
  • the end of the introduction member 88 opposite to the side connected to the holding member 24 is formed in a diffuser shape that expands in diameter.
  • the introduction member 88 is disposed so as to have a circumferential opening between the introduction member 88 and the exhaust downstream end 18 of the exhaust pipe 12. This opening functions as an inflow port through which the exhaust 142 flows from the exhaust unit 2 to the heat exchange unit 6, that is, the inflow unit 8.
  • the valve 10 includes at least a valve body 94 and a valve seat 96, and closes the exhaust part 2 (introduction member 88) when the valve body 94 contacts the valve seat 96.
  • the diffuser-shaped end portion of the introduction member 88 functions as the valve seat 96.
  • the valve seat 96 in the present disclosure is not limited to this, and may be configured as a part dedicated to the valve seat 96.
  • a mesh member 100 is attached to the valve seat 96.
  • the mesh member 100 is a mesh-like member.
  • the valve 10 in the present embodiment is opened when the temperature of the coolant 144 of the internal combustion engine 140 is higher than a prescribed temperature defined in advance.
  • the valve 10 is closed when the temperature of the coolant 144 of the internal combustion engine 140 is lower than the specified temperature.
  • the exhaust 142 flows through the corrugated gap 82 in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first ridge 50 and the second ridge 70. For this reason, a part of the exhaust 142 flowing through the gap 82 collides with the first ridge 50 and the second ridge 70.
  • it can reduce that a boundary layer is formed in the 1st protruding item
  • the heat transfer coefficient with the fluid can be increased.
  • the corrugated gap 82 functions as a flow path for the exhaust 142, the flow of the exhaust 142 can be inhibited as much as possible, and the decrease in the flow rate of the exhaust 142 can be reduced. .
  • the outer surface of the plate part 32 is a waveform. For this reason, according to the heat exchanger 30, the surface area of the plate part 32 which contact
  • the cooling liquid 144 in the heat exchanger 30 flows along the longitudinal direction of the first concave line 52 and the second concave line 72. For this reason, according to the heat exchanger 30, the resistance at the time of the cooling fluid 144 flowing, ie, a pressure loss, can be reduced as much as possible.
  • the heat exchanger 30 has a cylindrical shape as a whole, and the exhaust 142 flows along the radial direction. For this reason, according to the heat exchanger 30, the flow direction of the exhaust 142 can be set to a direction orthogonal to the flow direction of the cooling liquid 144. In addition, according to the heat exchanger 30, the flow direction of the exhaust 142 can be set to a direction orthogonal to the flow direction of the coolant 144 over the entire radial direction of the plate portion 32. [Other Embodiments] As mentioned above, although embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be carried out in various modes in the range which does not deviate from the gist of this indication.
  • the application target of the heat exchanger 30 is the exhaust heat recovery device 1, but the application target of the heat exchanger 30 is not limited to the exhaust heat recovery device 1.
  • the shape of the plate portion 32 in the heat exchanger 30 is not limited to a cylindrical shape. That is, in the heat exchanger according to the present disclosure, as shown in FIG. 4, the plate portion 32 may have a rectangular shape or other shapes.
  • the filaments of the first protrusions 50 and the filaments of the first recesses 52 may be along the longitudinal direction of the first plate 42. Further, the filaments of the second protrusions 70 and the filaments of the second recesses 72 may be along the longitudinal direction of the second plate 62.
  • the outer surface and the first ridge 50 and the first ridge 52 are alternately arranged along the short side direction of the first plate 42.
  • a cross section along the short side direction of the inner surface may be a waveform.
  • the second ridges 70 and the second ridges 72 are alternately arranged along the short side direction of the second plate 62, so that the outer surface and A cross section along the short side direction of the inner surface may be a waveform.
  • the surface shape of the plate portion 32 is a sine wave shape along the radial direction, but the surface shape of the plate portion 32 is not limited to this, and is a triangular wave shape. It may be a rectangular wave shape or a sawtooth wave shape. That is, the surface shape of the plate portion 32 may be any shape as long as it has a waveform.
  • the plate portion 32 is configured by the first plate 42 and the second plate 62 that are configured separately.
  • the plate portion 32 includes the first plate 42 and the second plate 62.
  • the plate 62 may be integrally formed.
  • the opening between the exhaust downstream end 18 and the introduction member 88 functions as the inlet of the exhaust 142 from the exhaust pipe 12 to the heat exchange unit 6.
  • the exhaust pipe 12 may be provided with an inlet of the exhaust 142 from the exhaust pipe 12 to the heat exchanging unit 6 by forming a hole.

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Abstract

　熱交換効率をより向上させた熱交換器を提供する。 熱交換器（３０）は、複数のプレート部（３２）を備える。複数のプレート部は、互いに隣接するプレート部同士の外表面が隙間を有する非当接状態、かつ、互いに隣接するプレート部の互いに対向する外表面から突出する少なくとも１つの凸条（５０，７０）それぞれの頂点同士が複数のプレート部の配置方向に沿って非対向となるように配置される。

Description

熱交換器 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１４年１２月１５日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１４－２５３３７７号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１４－２５３３７７号の全内容を参照により本国際出願に援用する。
　本開示は、熱交換器に関する。
　第１の流体が内部を流動する矩形状の複数のプレートを備え、複数のプレートの外部を流動する第２の流体と第１の流体との間で熱交換を行うプレート積層型の熱交換器が知られている（下記特許文献１参照）。特許文献１に記載された熱交換器のプレートは、それぞれ、外側に向けて凸となるようにプレート表面を突条に打ち出した複数の打ち出し部を備えている。それらの打ち出し部は、打ち出し部の長手方向がプレートの対角線に沿うように形成されている。
　特許文献１に記載された熱交換器のプレートは、プレートにおける長辺が第２の流体の流動方向と直交するように配置され、打ち出し部における凸面同士が第２の流体の流路上にて当接するように固定される。これにより、凸面同士が当接する打ち出し部は、第２の流体が直進する流れを妨げて乱れを発生させる乱れ発生器として機能する。
　この結果、特許文献１に記載された熱交換器においては、プレートにおける外表面の熱伝達率を大きくすることができ、熱交換効率を向上させることができる。
特許第４１２２５７８号公報
　熱交換器においては、熱交換効率を向上させることが求められている。このため、特許文献１に記載された熱交換器の熱交換効率では不十分である可能性がある。
　そこで、本開示の一側面は、熱交換効率をより向上させた熱交換器を提供できることが望ましい。
　本開示の一側面は、第１の流体が流動する流動経路を有する複数のプレート部を備える熱交換器に関する。複数のプレート部のそれぞれは、少なくとも外表面が波形である波形部を備える。その波形部は、規定された間隔で外表面が外側に向けて線条に突出した少なくとも１つの凸条を有する。
　そして、複数のプレート部のそれぞれは、少なくとも１つの凸条のそれぞれにおける長手方向が、第２の流体の流動方向に対して直交する方向に配置される。さらに、複数のプレート部は、互いに隣接するプレート部同士の外表面が隙間を有する非当接状態、かつ、互いに隣接するプレート部の互いに対向する外表面から突出する少なくとも１つの凸条それぞれの頂点同士が、複数のプレートの配置方向に沿って非対向となるように配置される。
　本開示の一側面における熱交換器のプレート部は、非当接状態に配置されるため、互いに隣接するプレート部同士の外表面の間に隙間を有する。しかも、互いに隣接するプレート部の互いに対向する外表面から突出する凸条の頂点同士が、プレート部の配置方向に沿って非対向となるように配置されることから、プレート部の間に形成される隙間は波形となる。
　そして、第２の流体は、その波形の隙間を、プレート部の凸条における長手方向と直交する方向へと流動する。このため、当該隙間を流動する第２の流体の一部がプレート部の凸条に衝突する。したがって、本開示の一側面における熱交換器によれば、第２の流体の一部が衝突したプレート部の凸条に境界層が形成されることを低減でき、プレート部の外表面と第２の流体との間の熱伝達率を大きくすることができる。
　さらに、本開示の一側面における熱交換器においては、プレート部の間に形成された波形の隙間が第２の流体の流路として機能するため、第２の流体の流れを阻害することを可能な限り抑制でき、第２の流体の流速が低下することを低減できる。
　しかも、本開示の一側面における熱交換器では、プレート部の外表面が波形である。このため、本開示の一側面における熱交換器によれば、第２の流体と接するプレート部の表面積を広くできる。
　これらのことから、本開示の一側面における熱交換器によれば、熱交換効率をより向上させることができる。
　さらに、本開示の一側面における波形部は、少なくとも１つの凹条を有し、内表面が波形であってもよい。ここで言う凹条とは、少なくとも１つの凸条に隣接して当該凸条よりも外表面が窪むように、内表面から内側に向けて内表面が線条に突出する部位である。
　そして、複数のプレート部は、互いに対向する内表面同士が隙間を有する非当接状態、かつ、少なくとも１つの凹条のそれぞれにおける長手方向が、第１の流体の流動方向に沿った方向となるように構成されていてもよい。
　このような熱交換器では、複数のプレート部の外表面だけでなく、複数のプレート部の内表面も波形である。このため、本開示の一側面における熱交換器によれば、第１の流体と接するプレート部の表面積を広くできる。
　そして、本開示の一側面における熱交換器では、プレート部の内部における第１の流体が、プレート部の内表面における波形の長手方向に沿って流動する。このため、本開示の一側面における熱交換器によれば、第１の流体が流れる際の抵抗、即ち、圧力損失を可能な限り低減できる。
　これらの結果、本開示の一側面における熱交換器によれば、熱交換効率を向上させることができる。
　また、本開示の一側面において、複数のプレート部のそれぞれは、筒形状を有していても良い。この場合、複数のプレート部は、軸方向に沿って配置されていてもよい。すなわち、本開示の一側面における熱交換器は、筒形状のプレート部が軸方向に沿って積層された熱交換器、即ち、プレート積層型かつ筒型の熱交換器として構成されていてもよい。
　このような熱交換器においては、第２の流体の流動方向を径方向に沿った方向とすることができ、第１の流体の流動方向をプレート部の周方向に沿った方向とすることができる。このため、本開示の一側面における熱交換器によれば、第２の流体の流動方向を第１の流体の流動方向と直交する方向とすることができる。しかも、本開示の一側面における熱交換器によれば、熱交換器の形状が筒型であるため、第２の流体の流動方向を第１の流体の流動方向と直交する方向とすることを、プレート部の径方向全体に渡って実現できる。
実施形態における排気熱回収装置の外観を示す斜視図である。 閉弁した状態での排気熱回収装置の断面図であり、図１におけるＩＩ－ＩＩ断面図である。 実施形態における熱交換器の概略構成を示す斜視図である。 変形例における熱交換器の概略構成を示す斜視図である。
　１…排気熱回収装置　２…排気部　４…シェル部材　６…熱交換部　８…流入部　１０…弁　１２…排気管　１４…排気管　１６…上流端　１８…排気下流端　２０…外殻部材　２２…蓋部材　２４…保持部材　２８…熱交換室　３０…熱交換器　３２…プレート　３４…流入管　３６…流出管　３８…本体部　４０…第１連通部　４１…第２連通部　４２…第１プレート　４３…壁部　４４…第１本体部　４６…第１連通部　４８…第２連通部　５０…第１凸条　５２…第１凹条　５４…第１連通孔　５６…第２連通孔　６２…第２プレート　６３…壁部　６４…第２本体部　６６…第３連通部　６８…第４連通部　７０…第２凸条　７２…第２凹条　８０…隙間　８２…隙間　８４…隙間　８８…導入部材　９０…先端部位　９２…直管部位　９４…弁体　９６…弁座　９８…弁軸　１００…メッシュ部材　１４０…内燃機関　１４２…排気（第２の流体）　１４４…冷却液（第１の流体）
　以下に本開示における一例としての実施形態を図面と共に説明する。
＜排気熱回収装置＞
　図１に示す排気熱回収装置１は、内燃機関１４０を有した移動体に搭載される。この排気熱回収装置１は、高温流体である内燃機関１４０からの排気１４２と、低温流体である内燃機関１４０の冷却液１４４との間で熱交換することにより、排気１４２から熱を回収する。本実施形態における冷却液１４４は、冷却水であってもよいし、油液であってもよい。
　なお、本実施形態における排気１４２が、本開示の第２の流体の一例に相当し、本実施形態における冷却液１４４が、本開示の第１の流体の一例に相当する。
　本実施形態の排気熱回収装置１は、排気部２と、シェル部材４と、熱交換部６（図２参照）と、流入部８（図２参照）と、弁１０とを備えている。
　排気部２は、内燃機関１４０からの排気１４２を下流側へと導く経路を有する。シェル部材４は、排気部２の外側を覆う部材である。熱交換部６は、排気部２とシェル部材４との間に配置された熱交換器３０（図２参照）を有し、排気１４２と冷却液１４４との間で熱交換する。
　流入部８は、排気部２から熱交換部６へと排気１４２が流入する部位である。弁１０は、排気１４２の流路を開放または閉塞する弁であり、排気部２における排気１４２の流路に沿って流入部８よりも下流側に配置されている。
　図２に示すように、排気部２は、排気管１２を備えている。排気管１２は、両端が開口した円筒状の部材である。排気管１２の上流側端部は、内燃機関１４０からの排気１４２が流入するエキゾーストパイプやエキゾーストマニホールドなどに接続されている。
　シェル部材４は、排気管１４と、外殻部材２０と、蓋部材２２と、保持部材２４とを備えている。
　排気管１４は、全体として円筒状の部材であり、一方の端部である上流端１６が、排気管１２の外径よりも大きな内径の開口を有している。その排気管１４の上流端１６における内部空間には、排気管１２における上流端とは反対側の端部である排気下流端１８が、シェル部材４と非接触な状態で配置される。
　外殻部材２０は、排気管１２の外径よりも大きな内径の円筒状の部材である。外殻部材２０の下流側の端部は、排気管１４の上流端１６に接続されている。
　蓋部材２２は、排気管１２における排気１４２の流路に沿った外殻部材２０の上流側の開口を閉塞する。
　つまり、外殻部材２０と蓋部材２２と排気管１２とにより、熱交換室２８が形成される。熱交換室２８は、外殻部材２０と蓋部材２２と排気管１２とに囲まれた、環状の空間である。
＜熱交換器の構造＞
　熱交換室２８に配置される熱交換器３０は、複数のプレート部３２－１～３２－Ｎと、流入管３４と、流出管３６とを備えている。すなわち、熱交換器３０は、いわゆるプレート積層型の熱交換器である。なお、ここでの符号Ｎは、プレート部３２の枚数を表す識別子であり、２以上の正の整数である。
　流入管３４は、熱交換器３０の外部からの冷却液１４４を１つのプレート部３２に流入させる管である。流出管３６は、１つのプレート部３２から熱交換器３０の外部へと冷却液１４４を流出させる管である。
　各プレート３２部は、冷却液１４４の流動経路を有する部材であり、図３に示すように、本体部３８と、第１連通部４０と、第２連通部４１とを備える。本体部３８は、プレート部３２の内部において第１の流体が流動する一般流路を有する。第１連通部４０及び第２連通部４１は、当該プレート部３２から、当該プレート部３２に隣接する他のプレート部３２への連通流路として機能する。
　具体的に、各プレート部３２は、第１プレート４２と第２プレート６２とを備えている。
　第１プレート４２は、全体として、リング状（円筒状）の部材である。この第１プレート４２は、第１プレート４２の周縁から同一方向に突出した壁部４３を備えている。以下、第１プレート４２においては、壁部４３が突出する面を内表面とし、壁部４３が突出する面とは反対側の面を外表面と称す。
　さらに、第１プレート４２は、第１本体部４４と、第１連通部４６と、第２連通部４８とを備えている。第１本体部４４は、第１凸条５０－１～５０－Ｍと第１凹条５２－１～５２－Ｌとを径方向に沿って交互に備える。これにより、第１プレート４２は、外表面及び内表面の径方向に沿った断面が正弦波状となる。
　ここでの符号Ｍは、第１凸条５０の個数を表す識別子であり、１以上の正の整数である。ここでの符号Ｌは、第１凹条５２の個数を表す識別子であり、１以上の正の整数である。
　第１凸条５０の各々は、第１本体部４４の外表面から、壁部４３の突出方向とは反対側の方向に向けて、第１本体部４４の外表面が線条に突出した部位である。各第１凸条５０の線条は、第１本体部４４の周方向に沿って配置されている。
　第１凹条５２は、第１本体部４４の内表面から壁部４３の突出方向に向けて、第１本体部４４の内表面が線条に突出した部位である。各第１凹条５２の線条は、第１凸条５０に隣接し、第１本体部４４の周方向に沿って配置されている。
　第２プレート６２は、リング状（円筒状）の部材である。この第２プレート６２は、第２プレート６２の周縁から同一方向に突出した壁部６３を備えている。以下、第２プレート６２においては、壁部６３が突出する面を内表面とし、壁部６３が突出する面とは反対側の面を外表面と称す。
　さらに、第２プレート６２は、第２本体部６４と、第３連通部６６と、第４連通部６８とを備えている。第２本体部６４は、第２凸条７０－１～７０－Ｏと第２凹条７２－１～７２－Ｐとを径方向に沿って交互に備える。これにより、第２プレート６２は、外表面及び内表面の径方向に沿った断面が正弦波状に形成されている。
　ここでの符号Ｏは、第２凸条７０の個数を表す識別子であり、１以上の正の整数である。ここでの符号Ｐは、第２凹条７２の個数を表す識別子であり、１以上の正の整数である。
　第２凸条７０は、第２本体部６４の外表面から、壁部６３の突出方向とは反対側に向けて、第２本体部６４の外表面が線条に突出した部位である。各第２凸条７０の線条は、第２本体部位６４の周方向に沿って配置されている。
　第２凹条７２は、第２本体部６４の内表面から壁部６３の突出方向に向けて第２本体部６４の内表面が線条に突出した部位である。各第２凹条７２の線条は、第２凸条７０に隣接して、第２本体部６４の周方向に沿って配置されている。
　なお、内表面及び外表面が波形となる第１本体部４４及び第２本体部６４が、本開示における波形部の一例に相当する。
　各プレート部３２は、第１プレート４２の壁部４３の内面に、第２プレート板６２の壁部６３の外面を係合させることで形成される。各プレート部３２においては、第１プレート４２と第２プレート６２との内表面同士が非当接状態となるように、第１プレート４２と第２プレート６２とが配置される。
　さらに、各プレート部３２は、第１凹条５２の頂点と第２凹条７２の頂点とが互い違いとなるように、第１プレート４２と第２プレート６２とが配置される。ここで言う「互い違い」とは、第１凹条５２の頂点と第２凹条７２の頂点とが、軸方向に沿って不一致となることである。本実施形態においては、「互い違い」の具体例として、第２プレート６２における第２凹条７２の頂点が、第１プレート４２における第１凸条５０の頂点に軸方向に沿って一致することを含む。
　これにより、プレート部３２の各々は、当該プレート部３２を構成する第１プレート４２の内表面と第２プレート６２の内表面との間に隙間を有する。その隙間が冷却液１４４の流動経路、即ち、一般流路として機能し、その隙間を有する第１本体部４４及び第２本体部６４が、本体部３８として機能する。
　そして、各プレート部３２は、互いに隣接するプレート部３２同士の外表面が隙間８２（図２参照）を有する非当接状態となるように配置される。さらに、各プレート部３２は、互いに隣接するプレート部３２の互いに対向する外表面から突出する第１凸条５０と第２凸条７０との頂点同士が互い違いとなるように配置される。
　ここで言う「互い違い」とは、第１プレート４２の第１凸条５０の頂点と、その第１プレート４２の外表面に対向する外表面を有した第２プレート６２における第２凸条７０の頂点とが、プレート部３２の配置方向（即ち、軸方向）に沿って非対向となることである。本実施形態においては、「非対向」の具体例として、第１プレート４２における第１凸条５０の頂点が、その第１プレート４２の外表面に対向する外表面を有した第２プレート６２における第２凹条７２の頂点に、軸方向に沿って一致することを含む。
　そして、第２プレート６２の第３連通部位６６と、その第２プレート６２の外表面に対向する外表面を有した第１プレート４２の第１連通部４６とが接合されることで、第２連通部４１が形成される。この第２連通部４１は、流入管３４からの冷却液１４４を、第１プレート４２を有するプレート部３２の内部へと流動させる流路を有する。すなわち、第１プレート４２の第１連通孔５４は、そのプレート部３２への冷却液１４４の流入口として機能する。
　また、第１プレート４２の第２連通部４８と、その第１プレート４２の外表面に対向する外表面を有した第２プレート６２の第４連通部６８とが接合されることで、第１連通部４０が形成される。この第１連通部４０は、その第１プレート４２を有するプレート部３２の内部からの冷却液１４４を、流出管３６へと流動させる連通流路を有する。すなわち、第１プレート４２の第２連通孔５６は、そのプレート部３２からの冷却液１４４の流出口として機能する。
　説明を図２へと戻し、熱交換器３０は、各プレート部３２の内周側の周縁と排気管１２の外表面との間に隙間８０を有するように配置される。熱交換器３０は、各プレート部３２の径方向に沿った外側の周縁と外殻部材２０の内表面との間に隙間８４を有するように配置される。
　これにより、本実施形態の熱交換器３０においては、隙間８０，隙間８２，隙間８４を排気１４２が流れる。この排気１４２の流動方向は、熱交換器３０の径方向に沿った方向となる。したがって、本実施形態の熱交換器３０では、プレート部３２の第１凸条５０及び第２凸条７０における長手方向が、排気１４２の流動方向に対して直交する方向となる。
　さらに、熱交換器３０では、隙間８０，隙間８２，隙間８４を流れる排気１４２を高温流体とし、各プレート部３２内を流動する冷却液１４４を低温流体として、熱交換が行われる。すなわち、熱交換器３０が配置された熱交換室２８が、熱交換部６として機能する。
　保持部材２４は、熱交換室２８に配置された熱交換器３０を保持する。
　保持部材２４に接続される導入部材８８は、排気管１２の外径よりも径の大きい円筒状の部材であり、一方の端部が保持部材２４に接続されている。
　導入部材８８において、保持部材２４に接続された側とは反対側の端部は、拡径するディフューザ状に形成されている。
　そして、導入部材８８は、排気管１２の排気下流端１８との間に周方向に渡った開口を有するように配置される。この開口は、排気部２から熱交換部６へと排気１４２が流入する流入口、即ち、流入部８として機能する。
　弁１０は、少なくとも、弁体９４と、弁座９６とを備え、弁体９４が弁座９６と接触することで、排気部２（導入部材８８）を閉塞する。
　本実施形態においては、導入部材８８におけるディフューザ状の端部が、弁座９６として機能する。ただし、本開示における弁座９６は、これに限るものではなく、弁座９６専用の部品として構成されていても良い。
　弁座９６には、メッシュ部材１００が取り付けられている。メッシュ部材１００は、メッシュ状の部材である。
　なお、本実施形態における弁１０は、内燃機関１４０の冷却液１４４の温度が、予め規定された規定温度よりも高い場合に開放される。一方、弁１０は、内燃機関１４０の冷却液１４４の温度が規定温度よりも低い場合に閉塞される。
＜実施形態の効果＞
　熱交換器３０の各プレート部３２は、互いに非当接状態に配置されるため、互いに隣接するプレート部３２同士の外表面の間に隙間８２を有する。しかも、互いに隣接するプレート部３２の互いに対向する外表面から突出する第１凸条５０と第２凸条７０との頂点同士が互い違いに配置されることから、プレート部３２間の隙間８２は波形となる。
　そして、排気１４２は、その波形の隙間８２を、第１凸条５０及び第２凸条７０における長手方向に直交する方向へと流動する。このため、隙間８２を流動する排気１４２の一部は、第１凸条５０と第２凸条７０とに衝突する。これにより、熱交換器３０によれば、排気１４２の一部が衝突した第１凸条５０と第２凸条７０とに境界層が形成されることを低減でき、プレート外表面と第２の流体との間の熱伝達率を大きくすることができる。
　さらに、熱交換器３０においては、波形の隙間８２が排気１４２の流路として機能するため、排気１４２の流れを阻害することを可能な限り抑制でき、排気１４２の流速が低下することを低減できる。
　しかも、熱交換器３０では、プレート部３２の外表面が波形である。このため、熱交換器３０によれば、排気１４２と接するプレート部３２の表面積を広くできる。
　さらに、熱交換器３０は、プレート部３２の外表面だけでなく、プレート部３２の内表面も波形である。このため、熱交換器３０によれば、冷却液１４４と接するプレート部３２の表面積を広くできる。
　熱交換器３０内の冷却液１４４は、第１凹条５２及び第２凹条７２の長手方向に沿って流動する。このため、熱交換器３０によれば、冷却液１４４が流れる際の抵抗、即ち、圧力損失を可能な限り低減できる。
　以上のことから、熱交換器３０によれば、熱交換効率をより向上させることができる。
　なお、熱交換器３０は、全体としての形状が筒型であり、排気１４２が径方向に沿って流動する。このため、熱交換器３０によれば、排気１４２の流動方向を冷却液１４４の流動方向と直交する方向とすることができる。しかも、熱交換器３０によれば、排気１４２の流動方向を冷却液１４４の流動方向と直交する方向とすることを、プレート部３２の径方向全体に渡って実現できる。
［その他の実施形態］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
　例えば、上記実施形態では、熱交換器３０の適用対象を排気熱回収装置１としていたが、熱交換器３０の適用対象は、排気熱回収装置１に限るものではない。
　さらに、熱交換器３０におけるプレート部３２の形状は、円筒状に限るものではない。すなわち、本開示の熱交換器においては、図４に示すように、プレート部３２の形状が矩形であっても良いし、その他の形状であっても良い。
　プレート部３２の形状を矩形とする場合には、例えば、第１凸条５０の線条及び第１凹条５２の線条は、第１プレート４２の長手方向に沿うものであってもよい。また、第２凸条７０の線条及び第２凹条７２の線条は、第２プレート６２の長手方向に沿うものであってもよい。
　つまり、プレート部３２の形状を矩形とした場合には、第１プレート４２の短辺方向に沿って第１凸条５０と第１凹条５２とが交互に配置されることにより、外表面及び内表面の短辺方向に沿った断面が波形となってもよい。また、プレート部３２の形状を矩形とした場合には、第２プレート６２の短辺方向に沿って第２凸条７０と第２凹条７２とが交互に配置されることにより、外表面及び内表面の短辺方向に沿った断面が波形となってもよい。
　さらに、上記実施形態における熱交換器３０では、プレート部３２の表面形状を、径方向に沿って正弦波状としていたが、プレート部３２の表面形状は、これに限るものではなく、三角波状であっても良いし、矩形波状であっても良いし、のこぎり波状であっても良い。すなわち、プレート部３２の表面形状は、波形であれば、どのような形状であっても良い。
　さらに言えば、上記実施形態においては、別体に構成された第１プレート４２と第２プレート６２とによって、プレート部３２を構成していたが、プレート部３２は、第１プレート４２と第２プレート６２とが一体に構成されたものであってもよい。
　なお、上記実施形態においては、排気下流端１８と導入部材８８との間の開口を、排気管１２から熱交換部６への排気１４２の流入口として機能させていたが、排気管１２自体に孔を穿設することで、排気管１２から熱交換部６への排気１４２の流入口を排気管１２が備えてもよい。
　なお、上記実施形態の構成の一部を省略した態様も本開示の実施形態である。また、上記実施形態と変形例とを適宜組み合わせて構成される態様も本開示の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される開示の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本開示の実施形態である。

Claims (3)

  1. 　第１の流体が流動する流動経路を有する複数のプレート部を備え、
    　前記複数のプレート部のそれぞれは、
    　規定された間隔で外表面が外側に向けて線条に突出した少なくとも１つの凸条を有した波形部であって、外表面が波形である波形部を備え、
    　前記複数のプレート部は、
    　前記少なくとも１つの凸条のそれぞれにおける長手方向が、第２の流体の流動方向に対して直交する方向であり、互いに隣接するプレート部同士の外表面が隙間を有する非当接状態、かつ、互いに隣接するプレート部の互いに対向する外表面から突出する前記少なくとも１つの凸条それぞれの頂点同士が、前記複数のプレート部の配置方向に沿って非対向となるように配置される
    　熱交換器。
  2. 　前記波形部は、
    　前記少なくとも１つの凸条に隣接して当該凸条よりも前記外表面が窪むように、内表面から内側に向けて内表面が線条に突出する少なくとも１つの凹条を有し、前記内表面が波形であり、
    　前記複数のプレート部のそれぞれは、
    　互いに対向する内表面同士が隙間を有する非当接状態、かつ、前記少なくとも１つの凹条のそれぞれにおける長手方向が、前記第１の流体の流動方向に沿った方向となるように構成される
    　請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記複数のプレート部のそれぞれは、筒形状を有し、
    　前記複数のプレート部は、軸方向に沿って配置される
    　請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
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