WO2016175193A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2016175193A1
WO2016175193A1 PCT/JP2016/063007 JP2016063007W WO2016175193A1 WO 2016175193 A1 WO2016175193 A1 WO 2016175193A1 JP 2016063007 W JP2016063007 W JP 2016063007W WO 2016175193 A1 WO2016175193 A1 WO 2016175193A1
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WO
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inlet
fluid
tubes
heat exchanger
tank
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PCT/JP2016/063007
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English (en)
French (fr)
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浜田　浩
下谷　昌宏
正 中坊
啓之 現田
中村　貢
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株式会社デンソー
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/04—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant
    • B60H1/08—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant from other radiator than main radiator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat exchanger that performs heat exchange between a first fluid that flows inside the stacked tubes and a second fluid that flows between adjacent tubes.
  • an inlet tank that distributes the first fluid to the tube is joined to one end side in the tube longitudinal direction of the tube, and an outlet tank that collects the first fluid flowing out from the tube is used as the tube. What was joined to the tube longitudinal direction other end side is known.
  • the inlet fluid passage in the inlet tank extends in the tube stacking direction, and the pressure loss increases in the inlet fluid passage. For this reason, the flow rate of the first fluid flowing into the tube at a position away from the inlet of the inlet tank among the multiple tubes is larger than the flow rate of the first fluid flowing into the tube at a position near the inlet of the inlet tank. It will decrease. As a result, the fluid flow rate of each tube becomes non-uniform between the tubes.
  • the fluid flow rate of the tube near the inlet of the inlet tank is closed by closing a part of the opening on the one end side of the tube near the inlet of the inlet tank. In order to make the fluid flow rate of each tube uniform.
  • the conventional heat exchanger has a problem that the fluid resistance increases because a part of the opening on the one end side of the tube is blocked.
  • the flow direction of the first fluid when flowing into the inlet fluid passage is not orthogonal to the second fluid flow direction, the first fluid in the upstream portion in the second fluid flow direction in the in-tube flow path.
  • a difference in flow rate occurs between the flow rate of the first fluid and the flow rate of the first fluid in the downstream portion in the second fluid flow direction.
  • the present disclosure has a first object to make the fluid flow rate of each tube uniform without increasing the fluid resistance.
  • the second difference is to reduce the flow rate difference between the flow rate of the first fluid in the upstream portion in the second fluid flow direction and the flow rate of the first fluid in the downstream portion in the second fluid flow direction in the flow path in the tube.
  • a plurality of tubes in which a first fluid flows are stacked and a heat exchange core portion in which a second fluid flows between adjacent tubes of the plurality of tubes, and the first fluid
  • an inlet tank that distributes the first fluid to the plurality of tubes, wherein an inlet fluid passage through which the first fluid flows is formed inside, and one end side in the tube longitudinal direction of the plurality of tubes is joined to communicate with the inlet fluid passage;
  • the other end of the tube in the longitudinal direction of the tube is joined, and includes an outlet tank that collects the first fluid flowing out from the plurality of tubes, and a rectifying plate that partitions the inlet fluid passage.
  • An inflow port through which the first fluid flows is disposed at the one end, and the rectifying plate has an inlet fluid passage extending into the first inlet space and the second inlet space along the second fluid flow direction. And at least one communication port is formed to partially communicate the first inlet space and the second inlet space, and guides the first fluid flowing in from the inflow port to the first inlet space.
  • a partition plate part is provided to flow into the second inlet space via the.
  • the flow velocity in the first inlet space is increased, and the tube located at a position away from the inlet of the inlet tank is also the first. Since the fluid flows reliably, the flow rate of the first fluid flowing into each tube from the first inlet space can be made uniform.
  • the opening area of at least one communication port can be set appropriately.
  • the 2nd fluid flow direction position of a partition plate part can be set suitably.
  • the opening area for each communication port or the pitch between adjacent communication ports can be set as appropriate.
  • the flow rate difference between the flow rate of the first fluid in the upstream portion in the second fluid flow direction and the flow rate of the first fluid in the downstream portion in the second fluid flow direction in the tube flow path is reduced. be able to. As a result, the heat exchange performance is improved.
  • a plurality of tubes in which the first fluid flows are stacked and a heat exchanger in which the second fluid flows between adjacent tubes of the plurality of tubes.
  • a core portion and an inlet fluid passage through which the first fluid flows are formed inside, and one end side in the tube longitudinal direction of the plurality of tubes is joined so as to communicate with the inlet fluid passage, and the first fluid is connected to the plurality of tubes.
  • An inlet tank for distributing, an outlet tank for collecting the first fluid flowing out from the plurality of tubes, the other end side of the tubes in the longitudinal direction of the tubes being joined, and a rectifying plate for partitioning the inlet fluid passage,
  • An inflow port through which the first fluid flows is disposed at one end of the tank in the tube stacking direction of the tank, and the rectifying plate has an inlet fluid passage that is located in the first inlet space and the first inlet space.
  • At least one communication port that partially communicates the first inlet space and the second inlet space is formed and flows in from the inlet
  • a partition plate portion that guides the first fluid to the first inlet space and allows the first fluid to flow into the second inlet space through at least one communication port.
  • FIG. 3 is a left side view of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a VV cross-sectional view of FIG. 2.
  • FIG. 7 is a left side view of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a bottom view of FIG. 6.
  • It is front sectional drawing of the principal part which shows the modification of the heat exchanger which concerns on 1st Embodiment. It is the figure shown in the same format as FIG.
  • FIG. 16 is a left side view of FIG. 15.
  • FIG. 16 is a plan view of FIG. 15. It is sectional drawing of the principal part of the heat exchanger which concerns on 3rd Embodiment.
  • the heat exchanger according to the present embodiment is a heating heat exchanger (that is, a heater core) of a vehicle air conditioner.
  • This heat exchanger heats air (that is, conditioned air) as the second fluid using engine cooling water (hereinafter referred to as hot water) as the first fluid as a heat source.
  • hot water engine cooling water
  • the heat exchanger includes a heat exchange core portion 1, an inlet tank 2, an outlet tank 3, and the like.
  • the heat exchange core portion 1 is a rectangular parallelepiped member that has a large number of tubes 11 and a large number of fins 12 and performs heat exchange between hot water and air.
  • the inlet tank 2 is a box-shaped tank that distributes hot water to a large number of tubes 11.
  • the outlet tank 3 is a box-shaped tank that collects hot water from many tubes 11.
  • the tube 11 has a flow path through which hot water flows.
  • the tube 11 has a flat shape, and one end side in the tube longitudinal direction A is joined to the inlet tank 2, and the other end side in the tube longitudinal direction A is joined to the outlet tank 3.
  • a large number of tubes 11 are stacked between the inlet tank 2 and the outlet tank 3, and air flows between adjacent tubes 11.
  • the inlet tank 2 is disposed below the heat exchange core 1.
  • the inlet tank 2 has a core plate 21 in which a tube insertion hole 211 into which a tube longitudinal end of the tube 11 is inserted is formed, and a tank main body portion 22 that is joined to the core plate 21 and constitutes a tank internal space. Yes.
  • the core plate 21 and the tank body 22 are both substantially U-shaped in cross section.
  • the core plate 21 and the tank body 22 are joined to form a cylindrical shape extending in the tube stacking direction B.
  • the inlet tank 2 has a cap 23 that closes one end side in the longitudinal direction of the inlet tank 2, and a connection pipe 24 disposed on the other end side in the longitudinal direction of the inlet tank 2.
  • An inflow port 241 through which hot water flows is formed in the connection pipe 24.
  • the core plate 21, the tank body 22, the cap 23, the tubes 11, and the fins 12 are made of metal, more specifically, aluminum, and are integrally joined by brazing.
  • the outlet tank 3 is disposed above the heat exchange core unit 1. Similar to the inlet tank 2, the outlet tank 3 includes a core plate, a tank main body, a cap, and a connection pipe.
  • the inlet side cooling water pipe 4 that guides hot water to the heat exchanger is caulked and fixed to the connection pipe 24 of the inlet tank 2.
  • An outlet-side cooling water pipe 5 that causes the hot water after heat exchange to flow out of the heat exchanger is caulked and fixed to the connection pipe of the outlet tank 3.
  • An inlet fluid passage 25 through which hot water supplied via the inlet-side cooling water pipe 4 flows is formed inside the inlet tank 2.
  • One end side of the tube 11 in the tube longitudinal direction A communicates with the inlet fluid passage 25.
  • a rectifying plate 6 having a partition plate portion 61 and a guide plate portion 62 is disposed inside the inlet tank 2.
  • the partition plate portion 61 is a plate-like member extending in the tube stacking direction B and the tube longitudinal direction A.
  • the partition plate portion 61 is disposed at the center of the inlet fluid passage 25 in the second fluid flow direction C, and the inlet fluid passage 25 extends along the second fluid flow direction C in the first inlet space 251 and the second inlet space 252.
  • the guide plate portion 62 is a plate-like member extending from the end portion on the inlet 241 side in the partition plate portion 61 toward the downstream side in the second fluid flow direction C.
  • the guide plate portion 62 blocks the inlet 241 and the second inlet space 252 so that hot water flowing into the inlet 241 is guided to the first inlet space 251.
  • the partition plate portion 61 is formed with a plurality of communication ports 63 that allow the first inlet space 251 and the second inlet space 252 to partially communicate with each other.
  • the hot water guided to the first inlet space 251 flows into the second inlet space 252 through the communication port 63.
  • the communication ports 63 are holes, and a plurality of communication ports 63 are formed along the tube stacking direction B.
  • the plurality of communication ports 63 have different opening areas and different pitches between adjacent communication ports 63. For example, the opening area of the plurality of communication ports 63 increases as the distance from the inflow port 241 increases.
  • a protrusion insertion hole 221 is formed in a portion of the tank body 22 that faces the core plate 21 (in other words, the bottom of the tank body 22).
  • a plurality of protrusion insertion holes 221 are formed along the tube stacking direction B.
  • the rectifying plate 6 is formed with a protrusion 64 that protrudes toward the bottom of the tank body 22 at a portion of the partition plate 61 that faces the bottom of the tank body 22.
  • a plurality of protrusions 64 are formed along the tube stacking direction B.
  • the rectifying plate 6 and the inlet tank 2 are integrally joined by brazing.
  • the hot water guided to the inlet 241 via the inlet-side cooling water pipe 4 is guided by the guide plate portion 62 and flows into the first inlet space 251, in a direction away from the inlet 241 in the first inlet space 251. That is, it flows toward the cap 23 side.
  • the inlet fluid passage 25 is divided into the first inlet space 251 and the second inlet space 252, the flow velocity in the first inlet space 251 increases, and the inlet fluid passage 25 is separated from the inlet 241 in the first inlet space 251. It becomes easy for hot water to reach the part. As a result, the hot water is reliably supplied also to the tubes 11 located away from the inflow port 241, and the flow rate of the hot water flowing into the tubes 11 from the first inlet space 251 is made uniform.
  • the entire flow rate of the hot water flowing into the second inlet space 252 can be adjusted by appropriately setting the position of the partition plate portion 61 in the second fluid flow direction C.
  • the partition plate portion 61 is positioned further downstream in the second fluid flow direction C, the flow rate of the hot water flowing into the tubes 11 from the first inlet space 251 increases, and thus the second inlet space 252.
  • the total flow rate of hot water flowing into the water decreases.
  • the entire flow rate of the hot water flowing into the second inlet space 252 can be adjusted by appropriately setting the opening area of the communication port 63.
  • the flow rate of the hot water flowing into each part of the second inlet space 252 can be made substantially equal.
  • the flow rate of the warm water flowing into each tube 11 from the second inlet space 252 is made uniform.
  • the total flow rate of the hot water flowing into the second inlet space 252 can be adjusted, and the flow rate of the hot water flowing into the tubes 11 from the second inlet space 252 is made uniform.
  • the flow rate difference between the flow rate of the hot water flowing from the first inlet space 251 and the flow rate of the hot water flowing from the second inlet space 252 can be reduced.
  • the hot water flowing into each tube 11 exchanges heat with the air flowing between the adjacent tubes 11 to heat the air. At this time, as described above, since the flow rate of the hot water flowing into each tube 11 is made uniform, the variation in the temperature distribution of the air after heat exchange is reduced.
  • the hot water that has passed through the tube 11 is collected in the outlet tank 3 and circulated to the engine via the outlet-side cooling water pipe 5.
  • the flow rate of the hot water flowing into each tube 11 can be made uniform without blocking a part of the opening on the one end side of the tube 11, that is, without increasing the water flow resistance.
  • the partition plate portion 61 is disposed at the center of the inlet fluid passage 25 in the second fluid flow direction C. However, the partition plate portion 61 is disposed in the inlet fluid passage 25 in the second fluid flow direction C. You may arrange
  • the partition plate portion 61 is moved in the second fluid flow direction C in the inlet fluid passage 25. Arrange from the center (ie, center position). Thereby, the flow rate in the 1st inlet space 251 can be adjusted, and the flow volume of the warm water which flows in into each tube 11 from the 1st inlet space 251 can be equalize
  • the guide plate portion 62 blocks the gap between the inlet 241 and the second inlet space 252, but the guide plate portion 62 completely blocks the gap between the inlet 241 and the second inlet space 252. However, most of the hot water flowing into the inflow port 241 may be guided to the first inlet space 251, and a part of the hot water flowing into the inflow port 241 may be directly guided to the second inlet space 252.
  • the partition plate portion 61 is a plate-like member extending in the tube stacking direction B and the tube longitudinal direction A.
  • the flow path area of the first inlet space 251 is a part close to the inlet 241.
  • the partition plate portion 61 may be inclined with respect to the tube stacking direction B, or the partition plate portion 61 may be stepped so as to gradually decrease toward a portion far from the tube.
  • the guide plate portion 62 may be abolished by bringing the end portion on the inlet 241 side of the partition plate portion 61 close to the tank main body portion 22.
  • the communication port 63 is a hole, but the communication port 63 may be a notch as in the modification shown in FIG.
  • FIG. 10 A second embodiment will be described with reference to FIGS. 10, 11, 12, 13, and 14.
  • FIG. 10 the point which formed the baffle plate in the inlet tank integrally is different from 1st Embodiment.
  • description of the same or equivalent parts as in the first embodiment will be omitted or simplified.
  • the inlet tank 2 is formed by integrally forming the core plate 21, the tank main body portion 22, and the rectifying plate 6 in the first embodiment by bending a single metal plate material.
  • FIGS. 12, 13A, and 14A A method for forming the inlet tank 2 will be described.
  • a material 100 obtained by processing a metal plate into a rectangle is prepared.
  • this material 100 a notch 102 is processed adjacent to a planned guide plate portion 101 that will later become the guide plate portion 62.
  • part used as the partition plate part 61 later several opening equivalent to the communicating port of 1st Embodiment is formed.
  • the vicinity of both ends of the material 100 is bent 90 ° to form the rectifying plate 6 on one end side and the end plate 26 on the other end side.
  • a tank plate portion 27 is formed between the current plate 6 and the end plate 26.
  • the vicinity of both ends of the tank plate portion 27 is bent 90 ° so that the tank plate portion 27 has a U-shaped cross section.
  • the guide plate portion planned portion 101 of the rectifying plate 6 is bent to form the guide plate portion 62.
  • the tank plate portion 27 is bent 90 ° at two locations so that the tank plate portion 27 has a cylindrical shape extending in the tube stacking direction B.
  • the tank plate portion 27 corresponds to the core plate 21 and the tank main body portion 22 in the first embodiment.
  • the inlet fluid passage 25 is formed in the tank plate portion 27, and the inlet fluid passage 25 is connected to the first inlet space 251 and the first inlet space 251 in the partition plate portion 61 of the rectifying plate 6. Divided into two inlet spaces 252.
  • the inlet tank 2 in which the current plate 6 is integrally formed in this way is brazed to the cap 23, the tube 11, and the like. At that time, the current plate 6 and the end plate 26 are also brazed.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the number of parts can be reduced by using three parts (that is, the core plate 21, the tank body 22, and the current plate 6 in the first embodiment) as one part.
  • FIG. 15 A third embodiment will be described with reference to FIGS. 15, 16, 17, and 18.
  • FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that a resin rectifying plate is used.
  • description of the same or equivalent parts as in the first embodiment will be omitted or simplified.
  • the rectifying plate 6 includes a partition plate portion 61, a guide plate portion 62, and positioning leg portions 65, and is integrally formed with resin.
  • a guide plate portion 62 and a single positioning leg portion 65 are formed on one end side of the partition plate portion 61.
  • Two positioning leg portions 65 are formed on the other end side of the partition plate portion 61. These positioning legs 65 are J-shaped.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Moreover, according to this embodiment, since the baffle plate 6 is shape
  • the present disclosure is applied to the heater core of the vehicle air conditioner.
  • the present disclosure is not limited to this, and the present disclosure is applied to a heat exchanger such as a radiator for cooling the vehicle engine and a refrigerant condenser of the vehicle air conditioner.
  • the present disclosure can be applied, and furthermore, the present disclosure can be widely applied to various heat exchangers other than those for vehicles.

Abstract

熱交換器は、内部を第１流体が流れる複数のチューブ（１１）が積層配置されるとともに、チューブ間を第２流体が流れる熱交換コア部（１）と、第１流体が流れる入口流体通路（２５）が内部に形成され、第１流体をチューブに対して分配する入口タンク（２）と、チューブから流出する第１流体を集合する出口タンク（３）と、入口流体通路内を仕切る整流板（６）とを備える。入口タンクのうちチューブ積層方向（Ｂ）の一端部には、第１流体を流入させる流入口（２４１）が配置され、整流板は、入口流体通路を第２流体流れ方向に沿って第１入口空間（２５１）と第２入口空間（２５２）とに二分するとともに、第１入口空間と第２入口空間とを部分的に連通させる少なくとも１つの連通口（６３）が形成され、流入口から流入した第１流体を第１入口空間に導きつつ連通口を介して第２入口空間へ流入させる仕切り板部（６１）を備える。

Description

熱交換器 関連出願への相互参照
　本出願は、２０１５年４月２８日に出願された日本特許出願番号２０１５－９２０２１号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
　本開示は、積層されたチューブの内部を流れる第１流体と隣接するチューブ間を流れる第２流体との熱交換を行う熱交換器に関するものである。
　従来、この種の熱交換器として、チューブに対して第１流体を分配する入口タンクを、チューブのチューブ長手方向一端側に接合し、チューブから流出する第１流体を集合する出口タンクを、チューブのチューブ長手方向他端側に接合したものが知られている。
　このような構成の熱交換器においては、入口タンク内の入口流体通路がチューブ積層方向に延びており、入口流体通路内において圧力損失が大きくなってしまう。このため、多数本のチューブのうち入口タンクの流入口から離れた位置のチューブに流入する第１流体の流量が、入口タンクの流入口に近い位置のチューブに流入する第１流体の流量よりも少なくなってしまう。その結果、各チューブの流体流量がチューブ間で不均一になってしまう。
　そこで、特許文献１に記載された熱交換器では、入口タンクの流入口に近い位置のチューブにおける一端側開口部の一部を塞ぐことにより、入口タンクの流入口に近い位置のチューブの流体流量を減少させて、各チューブの流体流量を均一化するようにしている。
特許第４８３０９１８号明細書
　しかしながら、従来の熱交換器は、チューブにおける一端側開口部の一部を塞いでいるため、流体抵抗が増加してしまうという問題があった。また、入口流体通路に流入する際の第１流体の流れ方向が、第２流体流れ方向に対して直交していない場合は、チューブ内流路における第２流体流れ方向上流側部位の第１流体の流量と、第２流体流れ方向下流側部位の第１流体の流量とで、流量差が発生するという問題があった。
　本開示は上記点に鑑みて、流体抵抗を増加させることなく、各チューブの流体流量を均一化することを第１の目的とする。また、チューブ内流路における第２流体流れ方向上流側部位の第１流体の流量と、第２流体流れ方向下流側部位の第１流体の流量との、流量差を少なくすることを第２の目的とする。
　本開示の１つの観点によれば、内部を第１流体が流れる複数のチューブが積層配置されるとともに、複数のチューブの隣接するチューブ間を第２流体が流れる熱交換コア部と、第１流体が流れる入口流体通路が内部に形成され、複数のチューブにおけるチューブ長手方向の一端側が入口流体通路に連通するように接合されて、第１流体を複数のチューブに対して分配する入口タンクと、複数のチューブにおけるチューブ長手方向の他端側が接合されて、複数のチューブから流出する第１流体を集合する出口タンクと、入口流体通路内を仕切る整流板とを備え、入口タンクのうちチューブ積層方向の一端部には、第１流体を流入させる流入口が配置され、整流板は、入口流体通路を第２流体流れ方向に沿って第１入口空間と第２入口空間とに二分するとともに、第１入口空間と第２入口空間とを部分的に連通させる少なくとも１つの連通口が形成され、流入口から流入した第１流体を第１入口空間に導きつつ少なくとも１つの連通口を介して第２入口空間へ流入させる仕切り板部を備える。
　これによると、入口流体通路を第１入口空間と第２入口空間とに二分したことにより、第１入口空間内の流速が高くなり、入口タンクの流入口から離れた位置のチューブにも第１流体が確実に流れるため、第１入口空間から各チューブに流入する第１流体の流量を均一化することができる。
　また、少なくとも１つの連通口の開口面積を適宜に設定することができる。また、仕切り板部の第２流体流れ方向位置を適宜に設定することができる。また、少なくとも１つの連通口が複数個ある場合は、連通口毎の開口面積または隣接する連通口間のピッチを適宜に設定することができる。そのような設定により、第２入口空間に流入する第１流体の全体の流量を調整することができるとともに、第２入口空間の各部位に流入する第１流体の流量を略等しくすることができる。これにより、第２入口空間から各チューブに流入する第１流体の流量を均一化することができる。また、各チューブ毎の、チューブ内流路における第２流体流れ方向上流側部位の第１流体の流量と、第２流体流れ方向下流側部位の第１流体の流量との、流量差を少なくすることができる。その結果、熱交換性能が向上する。
　また、本開示の他の観点によれば、熱交換器は、内部を第１流体が流れる複数のチューブが積層配置されるとともに、複数のチューブの隣接するチューブ間を第２流体が流れる熱交換コア部と、第１流体が流れる入口流体通路が内部に形成され、複数のチューブにおけるチューブ長手方向の一端側が入口流体通路に連通するように接合されて、第１流体を複数のチューブに対して分配する入口タンクと、複数のチューブにおけるチューブ長手方向の他端側が接合されて、複数のチューブから流出する第１流体を集合する出口タンクと、入口流体通路内を仕切る整流板とを備え、入口タンクのうちチューブ積層方向の一端部には、第１流体を流入させる流入口が配置され、整流板は、入口流体通路を、第１入口空間と、第１入口空間よりも第２流体の流れの下流側に配される第２入口空間とに二分するとともに、第１入口空間と第２入口空間とを部分的に連通させる少なくとも１つの連通口が形成され、流入口から流入した第１流体を第１入口空間に導きつつ少なくとも１つの連通口を介して第２入口空間へ流入させる仕切り板部を備える。
第１実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 第１実施形態に係る熱交換器の要部の正面断面図である。 図２の左側面図である。 図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図２のＶ－Ｖ断面図である。 第１実施形態に係る熱交換器における整流板の正面図である。 図６の左側面図である。 図６の下面図である。 第１実施形態に係る熱交換器の変形例を示す要部の正面断面図である。 第２実施形態に係る熱交換器について図５と同形式で示した図である。 図１０のＸＩ－ＸＩ断面図である。 第２実施形態に係る熱交換器における入口タンクの曲げ加工前の展開図である。 第２実施形態に係る熱交換器における入口タンクの曲げ加工工程を示す断面図である。 第２実施形態に係る熱交換器における入口タンクの曲げ加工工程を示すもので、接続パイプ側から見た側面図である。 第３実施形態に係る熱交換器における整流板の正面図である。 図１５の左側面図である。 図１５の平面図である。 第３実施形態に係る熱交換器の要部の断面図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。
　（第１実施形態）
　本開示の第１実施形態について説明する。本実施形態に係る熱交換器は、車両用空調装置の加熱用熱交換器（すなわち、ヒータコア）である。この熱交換器は第１流体としてのエンジン冷却水（以下、温水という）を熱源として、第２流体としての空気（すなわち、空調風）を加熱する。
　図１、図２、図３、図４、図５に示すように、熱交換器は、熱交換コア部１、入口タンク２、出口タンク３等を備えている。熱交換コア部１は、多数のチューブ１１と多数のフィン１２を有して温水と空気との熱交換を行う直方体の部材である。入口タンク２は、多数のチューブ１１に温水を分配する箱状のタンクである。出口タンク３は、多数のチューブ１１からの温水を集合させる箱状のタンクである。
　チューブ１１は、温水が流れる流路が内部に形成されている。チューブ１１は、扁平状であり、チューブ長手方向Ａの一端側が入口タンク２に接合され、チューブ長手方向Ａの他端側が出口タンク３に接合されている。チューブ１１は、入口タンク２と出口タンク３との間に多数積層配置され、隣接するチューブ１１間を空気が流れる。
　そして、チューブ１１内を流れる温水と隣接するチューブ１１間を流れる空気との間で熱交換が行われるようになっている。隣接するチューブ１１間には、温水と空気との熱交換を促進するフィン１２が配置されている。なお、チューブ長手方向Ａ、チューブ積層方向Ｂ、および第２流体流れ方向Ｃは、それぞれ直交している。
　入口タンク２は、熱交換コア部１の下方に配置されている。入口タンク２は、チューブ１１におけるチューブ長手方向端部が挿入されるチューブ挿入穴２１１が形成されたコアプレート２１、コアプレート２１に接合されてタンク内空間を構成するタンク本体部２２を有している。コアプレート２１とタンク本体部２２は、いずれも断面形状が略Ｕ字状である。コアプレート２１とタンク本体部２２は接合されてチューブ積層方向Ｂに延びる筒形状をなしている。
　入口タンク２は、入口タンク２の長手方向一端側を閉塞するキャップ２３、および入口タンク２の長手方向他端側に配置された接続パイプ２４を有している。接続パイプ２４内には、温水を流入させる流入口２４１が形成されている。
　コアプレート２１、タンク本体部２２、キャップ２３、チューブ１１、およびフィン１２は金属製、より具体的にはアルミニウム製であり、ろう付けにて一体接合されている。
　出口タンク３は、熱交換コア部１の上方に配置されている。出口タンク３は、入口タンク２と同様に、コアプレート、タンク本体部、キャップ、および接続パイプを有している。
　入口タンク２の接続パイプ２４には、温水を熱交換器に導く入口側冷却水パイプ４がかしめ固定されている。出口タンク３の接続パイプには、熱交換を終えた温水を熱交換器外に流出させる出口側冷却水パイプ５がかしめ固定されている。
　入口タンク２の内部には、入口側冷却水パイプ４を介して供給された温水が流れる入口流体通路２５が形成されている。そして、チューブ１１におけるチューブ長手方向Ａの一端側が入口流体通路２５に連通している。
　入口タンク２の内部には、図６、図７、図８に示すように、仕切り板部６１とガイド板部６２とを有する整流板６が配置されている。
　仕切り板部６１は、チューブ積層方向Ｂおよびチューブ長手方向Ａに延びる板状の部材である。仕切り板部６１は、入口流体通路２５における第２流体流れ方向Ｃの中央部に配置されて、入口流体通路２５を第２流体流れ方向Ｃに沿って第１入口空間２５１と第２入口空間２５２とに二分している。第１入口空間２５１および第２入口空間２５２のうち、第２流体流れ方向Ｃの上流側に位置する空間が第１入口空間２５１であり、第２流体流れ方向Ｃの下流側に位置する空間が第２入口空間２５２である。
　ガイド板部６２は、仕切り板部６１における流入口２４１側の端部から第２流体流れ方向Ｃの下流側に向かって延びる板状の部材である。そして、ガイド板部６２により、流入口２４１と第２入口空間２５２との間が遮断され、流入口２４１に流入した温水が第１入口空間２５１に導かれるようになっている。
　仕切り板部６１には、第１入口空間２５１と第２入口空間２５２とを部分的に連通させる連通口６３が複数個形成されている。そして、第１入口空間２５１に導かれた温水が、連通口６３を介して第２入口空間２５２に流入するようになっている。
　連通口６３は、穴であり、チューブ積層方向Ｂに沿って複数個形成されている。複数個の連通口６３は、開口面積が異なるとともに、隣接する連通口６３間のピッチがそれぞれ異なっている。例えば、複数個の連通口６３の開口面積は、流入口２４１から離れるほど大きくなっている。
　タンク本体部２２におけるコアプレート２１に対向する部位（換言すると、タンク本体部２２の底部）には、突起挿入穴２２１が形成されている。突起挿入穴２２１は、チューブ積層方向Ｂに沿って複数個形成されている。
　一方、整流板６には、仕切り板部６１におけるタンク本体部２２の底部に対向する部位に、タンク本体部２２の底部に向かって突出する突起部６４が形成されている。突起部６４は、チューブ積層方向Ｂに沿って複数個形成されている。
　そして、突起部６４を突起挿入穴２２１に挿入した状態で、整流板６と入口タンク２がろう付けにて一体接合されている。
　次に、本実施形態の熱交換器の作動について説明する。
　入口側冷却水パイプ４を介して流入口２４１に導かれた温水は、ガイド板部６２に案内されて第１入口空間２５１に流入し、第１入口空間２５１内を流入口２４１から遠ざかる向きに、すなわち、キャップ２３側に向かって、流れる。
　ここで、入口流体通路２５が第１入口空間２５１と第２入口空間２５２とに二分されているため、第１入口空間２５１内の流速が高くなり、第１入口空間２５１における流入口２４１から離れた部位まで温水が到達しやすくなる。その結果、流入口２４１から離れた位置のチューブ１１にも温水が確実に供給され、第１入口空間２５１から各チューブ１１に流入する温水の流量が均一化される。
　第１入口空間２５１を流れる温水の一部は、第１入口空間２５１の最下流部に到達する前に、複数個の連通口６３を介して適宜第２入口空間２５２に流入する。また、第１入口空間２５１の最下流部に到達した温水は、Ｕターンして第２入口空間２５２に流入する。
　ここで、仕切り板部６１の第２流体流れ方向Ｃの位置を適宜に設定することにより、第２入口空間２５２に流入する温水の全体の流量を調整することができる。例えば、仕切り板部６１を第２流体流れ方向Ｃのより下流側に位置させた場合には、第１入口空間２５１から各チューブ１１に流入する温水の流量が増加するため、第２入口空間２５２に流入する温水の全体の流量は減少する。
　また、連通口６３の開口面積を適宜に設定することにより、第２入口空間２５２に流入する温水の全体の流量を調整することができる。
　さらに、各連通口６３毎の開口面積や隣接する連通口６３間のピッチを適宜に設定することにより、第２入口空間２５２の各部位に流入する温水の流量を略等しくすることができる。その結果、第２入口空間２５２から各チューブ１１に流入する温水の流量が均一化される。
　そして、第２入口空間２５２に流入する温水の全体の流量を調整することができることと、第２入口空間２５２から各チューブ１１に流入する温水の流量が均一化されることとが相俟って、各チューブ１１における、第１入口空間２５１から流入する温水の流量と第２入口空間２５２から流入する温水の流量との、流量差を少なくすることができる。
　換言すると、各チューブ１１毎の、チューブ内流路における第２流体流れ方向Ｃ上流側部位（すなわち、風上側）の温水の流量と、第２流体流れ方向Ｃ下流側部位（すなわち、風下側）の温水の流量との、流量差を少なくすることができる。その結果、熱交換性能が向上する。
　各チューブ１１に流入した温水は、隣接するチューブ１１間を流れる空気と熱交換してその空気を加熱する。この際、上述したように各チューブ１１に流入する温水の流量が均一化されているため、熱交換後の空気の温度分布のばらつきが小さくなる。そして、チューブ１１を通過した温水は、出口タンク３内で集合され、出口側冷却水パイプ５を介してエンジンに循環される。
　本実施形態によると、チューブ１１における一端側開口部の一部を塞ぐことなく、すなわち、通水抵抗を増加させることなく、各チューブ１１に流入する温水の流量を均一化することができる。
　なお、本実施形態では、仕切り板部６１を、入口流体通路２５における第２流体流れ方向Ｃの中央部に配置したが、仕切り板部６１は、入口流体通路２５における第２流体流れ方向Ｃの中央部以外の部位に配置してもよい。
　例えば第１入口空間２５１に流入する際の温水の流れ方向が、第２流体流れ方向Ｃに対して直交していない場合は、仕切り板部６１を入口流体通路２５における第２流体流れ方向Ｃの中央部（すなわち中央位置）からずらして配置する。これにより、第１入口空間２５１内の流速を調整して、第１入口空間２５１から各チューブ１１に流入する温水の流量を均一化することができる。
　また、本実施形態では、ガイド板部６２により流入口２４１と第２入口空間２５２との間を遮断したが、ガイド板部６２は流入口２４１と第２入口空間２５２との間を完全に遮断する必要はなく、流入口２４１に流入した温水の大部分が第１入口空間２５１に導かれ、流入口２４１に流入した温水の一部が直接第２入口空間２５２に導かれてもよい。
　また、本実施形態では、仕切り板部６１は、チューブ積層方向Ｂおよびチューブ長手方向Ａに延びる板状の部材であったが、第１入口空間２５１の流路面積が、流入口２４１に近い部位から遠い部位に向かって漸減するように、仕切り板部６１をチューブ積層方向Ｂに対して傾斜させたり、あるいは仕切り板部６１を段付き状にしてもよい。この場合、仕切り板部６１における流入口２４１側の端部をタンク本体部２２に近接させて、ガイド板部６２を廃止してもよい。
　また、本実施形態では、連通口６３は穴であるが、図９に示す変形例のように、連通口６３は切り欠きであってもよい。
　（第２実施形態）
　第２実施形態について、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４を用いて説明する。本実施形態では、整流板を入口タンクに一体に形成した点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
　図１０、図１１に示すように、入口タンク２は、第１実施形態におけるコアプレート２１、タンク本体部２２、および整流板６が、１枚の金属板材を折り曲げて一体に形成されている。
　この入口タンク２の成形方法を説明する。まず、図１２、図１３（ａ）、図１４（ａ）に示すように、金属板材を矩形に加工した素材１００を用意する。この素材１００には、後にガイド板部６２となるガイド板部予定部１０１に隣接して切り込み１０２が加工されている。また、図示しないが、後に仕切り板部６１となる部位には、第１実施形態の連通口に相当する開口が複数個形成されている。
　続いて、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）に示すように、素材１００の両端近傍を９０°折り曲げて、一端側に整流板６を形成し、他端側に端板２６を形成し、整流板６と端板２６との間にタンク板部２７を形成する。
　続いて、図１３（ｃ）、図１４（ｃ）に示すように、タンク板部２７が断面Ｕ字状になるようにタンク板部２７の両端近傍を９０°折り曲げる。
　続いて、図１０、図１４（ｄ）に示すように、整流板６のガイド板部予定部１０１を折り曲げて、ガイド板部６２を形成する。
　続いて、図１３（ｅ）、図１４（ｅ）に示すように、タンク板部２７がチューブ積層方向Ｂに延びる筒形状になるように、タンク板部２７を２カ所で９０°折り曲げる。なお、タンク板部２７は、第１実施形態におけるコアプレート２１およびタンク本体部２２に相当する。
　そして、以上の加工が施された入口タンク２は、タンク板部２７にて入口流体通路２５が形成され、整流板６の仕切り板部６１にて入口流体通路２５が第１入口空間２５１と第２入口空間２５２に二分される。
　続いて、このようにして整流板６が一体に形成された入口タンク２は、キャップ２３やチューブ１１等とろう付けされる。その際、整流板６と端板２６もろう付けされる。
　本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態によると、３部品（すなわち、第１実施形態におけるコアプレート２１、タンク本体部２２、および整流板６）を１部品にして、部品点数を少なくすることができる。
　（第３実施形態）
　第３実施形態について、図１５、図１６、図１７、図１８を用いて説明する。本実施形態では、樹脂製の整流板を用いる点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
　図１５、図１６、図１７に示すように、整流板６は、仕切り板部６１、ガイド板部６２、および位置決め脚部６５を備え、樹脂にて一体成形されている。
　仕切り板部６１の一端側には、ガイド板部６２と１本の位置決め脚部６５が形成されている。仕切り板部６１の他端側には、２本の位置決め脚部６５が形成されている。これらの位置決め脚部６５は、Ｊ字状になっている。
　そして、図１８に示すように、整流板６を入口タンク２内に挿入すると、ガイド板部６２および位置決め脚部６５が入口タンク２の内周面に当接して、整流板６が位置決めされる。
　本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態によると、整流板６を樹脂にて成形するため、整流板６を容易に製造することができる。
　（他の実施形態）
　上記各実施形態では、本開示を車両用空調装置のヒータコアに適用したが、これに限定されることなく、車両エンジン冷却用のラジエータ、車両用空調装置の冷媒凝縮器等の熱交換器に本開示を適用することができ、さらには、車両用以外の種々の熱交換器にも広く本開示を適用することができる。
　また、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
　また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
　また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
　また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。例えば、連通口６３の数は１個でもよい。
　また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。 

Claims (10)

  1. 　熱交換器であって、
    　内部を第１流体が流れる複数のチューブ（１１）が積層配置されるとともに、前記複数のチューブの隣接するチューブ間を第２流体が流れる熱交換コア部（１）と、
    　前記第１流体が流れる入口流体通路（２５）が内部に形成され、前記複数のチューブにおけるチューブ長手方向（Ａ）の一端側が前記入口流体通路に連通するように接合されて、前記第１流体を前記複数のチューブに対して分配する入口タンク（２）と、
    　前記複数のチューブにおける前記チューブ長手方向の他端側が接合されて、前記複数のチューブから流出する前記第１流体を集合する出口タンク（３）と、
    　前記入口流体通路内を仕切る整流板（６）とを備え、
    　前記入口タンクのうちチューブ積層方向（Ｂ）の一端部には、前記第１流体を流入させる流入口（２４１）が配置され、
    　前記整流板は、前記入口流体通路を第２流体流れ方向に沿って第１入口空間（２５１）と第２入口空間（２５２）とに二分するとともに、前記第１入口空間と前記第２入口空間とを部分的に連通させる少なくとも１つの連通口（６３）が形成され、前記流入口から流入した前記第１流体を前記第１入口空間に導きつつ前記少なくとも１つの連通口を介して前記第２入口空間へ流入させる仕切り板部（６１）を備える熱交換器。
  2. 　前記整流板は、前記第２入口空間と前記流入口との間を遮断して、前記流入口から流入した前記第１流体を前記第１入口空間に導くガイド板部（６２）を備える請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記入口タンクは、板材が折り曲げられて前記整流板が一体に形成されている請求項１または２に記載の熱交換器。
  4. 　前記入口タンクは、前記板材のうち前記整流板が形成されていない部位が前記チューブ積層方向に延びる筒形状に折り曲げられて前記入口流体通路が形成されている請求項３に記載の熱交換器。
  5. 　前記仕切り板部は、前記入口流体通路における前記第２流体流れ方向の中央位置からずらして配置されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。
  6. 　前記少なくとも１つの連通口は、前記チューブ積層方向に沿って複数個形成される複数個の連通口であり、前記複数個の連通口の開口面積が異なっている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器。
  7. 　前記少なくとも１つの連通口は、前記チューブ積層方向に沿って複数個形成される複数個の連通口であり、前記複数個の連通口の隣接する連通口間のピッチが異なっている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱交換器。
  8. 　前記少なくとも１つの連通口は、穴である請求項１ないし７のいずれか１つに記載の熱交換器。
  9. 　前記少なくとも１つの連通口は、切り欠きである請求項１ないし７のいずれか１つに記載の熱交換器。
  10. 　熱交換器であって、
    　内部を第１流体が流れる複数のチューブ（１１）が積層配置されるとともに、前記複数のチューブの隣接するチューブ間を第２流体が流れる熱交換コア部（１）と、
    　前記第１流体が流れる入口流体通路（２５）が内部に形成され、前記複数のチューブにおけるチューブ長手方向（Ａ）の一端側が前記入口流体通路に連通するように接合されて、前記第１流体を前記複数のチューブに対して分配する入口タンク（２）と、
    　前記複数のチューブにおける前記チューブ長手方向の他端側が接合されて、前記複数のチューブから流出する前記第１流体を集合する出口タンク（３）と、
    　前記入口流体通路内を仕切る整流板（６）とを備え、
    　前記入口タンクのうちチューブ積層方向（Ｂ）の一端部には、前記第１流体を流入させる流入口（２４１）が配置され、
    　前記整流板は、前記入口流体通路を、第１入口空間（２５１）と、前記第１入口空間よりも前記第２流体の流れの下流側に配される第２入口空間（２５２）とに二分するとともに、前記第１入口空間と前記第２入口空間とを部分的に連通させる少なくとも１つの連通口（６３）が形成され、前記流入口から流入した前記第１流体を前記第１入口空間に導きつつ前記少なくとも１つの連通口を介して前記第２入口空間へ流入させる仕切り板部（６１）を備える熱交換器。
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