WO2019045008A1 - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
第1流体が第1方向に流れる複数の第1流体流路が第2方向に並べられて、複数の流体流路のうち隣り合う2つの流体流路の間には、第3方向に第2流体が流れる第2流体流路を形成する積層熱交換部(24B)と、複数の第1流体流路に対して第1方向に配置されて複数の流体流路に第1流体を分配する分配部(28b)と、複数の第1流体流路に対して第1方向に配置されて複数の流体流路から第1流体を回収する回収部(28a)とを有する熱交換コア(22)と、第2流体が流入する入口を有し、入口に流入した第2流体を熱交換コアのうち第2流体流路の入口側に案内する吸入タンク(21a)と、を備え、複数の第1流体流路を流れる第1流体と第2流体流路を流れる第2流体との間で熱交換する熱交換器は、吸入タンク内の第2流体が分配部或いは回収部に流れ込むことを抑制する流通抑制部(36)を備え、流通抑制部および吸入タンクは、一体成形品として構成される。
Description
本出願は、2017年8月31日に出願された日本特許出願番号2017-167567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、熱交換器に関するものである。
従来、熱交換器では、冷却水通路を形成する熱交換コアを備え、熱交換コアの入口側開口部には吸入タンクが取り付けられているものがある(例えば、特許文献1参照)。
熱交換コアは、冷却水流路を形成する流路形成部が複数、所定方向に積層されて、かつ複数の流路形成部のうち隣り合う2つの流路形成部の間には、空気流路が形成されている。空気流路は、吸入タンクから流入した過給気を流通させる流路である。このため、熱交換コアは、冷却水流路を流れる冷却水と空気流路を流れる過給気との間の熱交換によって過給気を冷却する。
熱交換コアは、冷却水流路を形成する流路形成部が複数、所定方向に積層されて、かつ複数の流路形成部のうち隣り合う2つの流路形成部の間には、空気流路が形成されている。空気流路は、吸入タンクから流入した過給気を流通させる流路である。このため、熱交換コアは、冷却水流路を流れる冷却水と空気流路を流れる過給気との間の熱交換によって過給気を冷却する。
複数の流路形成部の端側には、冷却水流入ノズルを通して流入された冷却水を複数の流路形成部に分配し、複数の流路形成部から冷却水を回収するカップ部が形成されている。カップ部には、空気流路が形成されていない。このため、冷却水と過給気との間の熱交換が行われない。
そこで、熱交換コアに吸入タンクを保持するためのカシメプレート(すなわち、マニホールド)に壁を設けることにより、吸入タンク内の過給気がカップ部に流れ込むことを防止している。このことにより、熱交換コアにおいて、冷却水によって過給気を冷却する冷却性能が低下することを未然に防いでいる。
上記特許文献1の熱交換器では、熱交換が行われないカップ部に過給気が流れ込むことを防止するために壁部が設けられている。このため、熱交換コアの冷却性能を向上させることができる。しかし、発明者の検討によれば、吸入タンク、および熱交換コア以外に、壁部を設ける必要があるため、部品点数が増加する。
本開示は、熱交換性能を向上させつつ、部品点数の増加を抑えるようにした熱交換器を提供することを目的とする。
本開示の1つの観点によれば、熱交換器は、第1流体が第1方向に流れる複数の第1流体流路が第1方向に交差する第2方向に並べられて、複数の流体流路のうち隣り合う2つの流体流路の間には、第1方向に交差し、かつ第2方向に交差する第3方向に第2流体が流れる第2流体流路を形成する積層熱交換部と、複数の第1流体流路に対して第1方向に配置されて複数の流体流路に第1流体を分配する分配部と、複数の第1流体流路に対して第1方向に配置されて複数の流体流路から第1流体を回収する回収部とを有する熱交換コアと、
第2流体が流入する入口を有し、入口に流入した第2流体を熱交換コアのうち第2流体流路の入口側に案内する吸入タンクと、を備え、
複数の第1流体流路を流れる第1流体と第2流体流路を流れる第2流体との間で熱交換する。この熱交換器は、吸入タンク内の第2流体が分配部或いは回収部に流れ込むことを抑制する流通抑制部を備え、流通抑制部および吸入タンクは、一体成形品として構成されている。
第2流体が流入する入口を有し、入口に流入した第2流体を熱交換コアのうち第2流体流路の入口側に案内する吸入タンクと、を備え、
複数の第1流体流路を流れる第1流体と第2流体流路を流れる第2流体との間で熱交換する。この熱交換器は、吸入タンク内の第2流体が分配部或いは回収部に流れ込むことを抑制する流通抑制部を備え、流通抑制部および吸入タンクは、一体成形品として構成されている。
これによれば、流通抑制部によって第2流体が分配部或いは回収部に流れ込むことが抑制される。これに加えて、流通抑制部および吸入タンクは、一体成形品として構成されている。このため、部品点数の増加を抑えることができる。以上により、熱交換コアの熱交換性能を向上させつつ、部品点数の増加を抑えるようにした熱交換器を提供することができる。
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本開示の本実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は、図1、図2のインタークーラ20を、車両の過給気冷却システム1(図3参照)に適用した例について説明する。
本開示の本実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は、図1、図2のインタークーラ20を、車両の過給気冷却システム1(図3参照)に適用した例について説明する。
図3の車両のエンジン(すなわち、内燃機関)10の吸気系には、エンジン10に吸気を過給するための過給機15が設けられている。この過給機15はエンジン10の最高出力を補うために設けられている。つまり、本実施形態における車両は、燃費向上を目的としてエンジン10が小排気量化されており、この小排気量化に伴う最高出力の低下を過給機15によって補っている。
吸気系において過給機15よりも吸気流れ下流側には、エンジン10への吸気を冷却するインタークーラ20が設けられている。このインタークーラ20は、過給機15によって圧縮された過給気を冷却してエンジン10に供給してエンジン10への吸気の充填効率を向上させる役割を果たす。
図1、図2のインタークーラ20の内部には、冷却水回路60(図4参照)を循環する冷却水が流通するようになっている。インタークーラ20は、過給機15によって圧縮された過給気を、冷却水と熱交換させて過給気を冷却する。冷却水回路60には、冷却水を循環させるウォータポンプ61と、冷却水の熱を外気に放熱させて冷却水を冷却するラジエータ62とが設けられている。
インタークーラ20、ウォータポンプ61、およびラジエータ62は、冷却水回路60において直列に配置されている。冷却水は、熱を輸送させるための熱媒体であって、例えば、LLC(不凍液)や水等を用いることができる。本実施形態のウォータポンプ61は、エンジン10から出力される駆動力によって駆動される。
次に、本実施形態のインタークーラ20の構造の詳細について図1、図2、図5~図17を参照して説明する。
本実施形態のインタークーラ20は、図1、図2、および図5~図8に示すように、吸入タンク21a、排出タンク21b、および熱交換コア22を備える。熱交換コア22は、いわゆるドロンカップ型の熱交換器として構成されている。
図8、図9に示すように、流路管23とアウタフィン24とが1つずつ交互に積層配置されている。アウタフィン24は、複数の流路管23のうち隣り合う流路管23の間に配置されている。以下、複数の流路管23が積層される第1方向を積層方向Saという。
熱交換コア22は、複数の流路管23の内部をそれぞれ流れる冷却水と、複数の流路管23の外部(すなわち、過給気流路24A)を流れる過給気とを熱交換させるように構成されている。複数の流路管23のうち隣り合う2つの流路管23の間においてアウタフィン24が配置された空間が、過給気が流通する過給気流路24Aを構成している。
アウタフィン24(図9、図12参照)は、冷却水と過給気との間で熱交換させる。アウタフィン24は、プレートを波形状に成形したコルゲートフィンである。本実施形態の流路管23およびアウタフィン24は、アルミニウム等の金属材料によって構成されている。アウタフィン24は、流路管23にろう付け接合されている。
複数の流路管23は、それぞれ、図9、図10に示すように、一対のプレート25a、25bを接合することで扁平に形成されている。具体的には、プレート25aには、図10に示すように、積層方向Saの他方側に凹む凹部26a、26bが形成されている。
図10は、流路管23の内部を示す断面図であって、後述するインナーフィン29a、29bの図示が省略されている。プレート25aの凹部26a、26bがプレート25bによって積層方向Saの他方側から塞がれている。
凹部26bとプレート25bとの間は、冷却水が流れる冷却水流路27bを往路として構成している。凹部26aとプレート25bとの間は、冷却水が流れる冷却水流路27aを復路として構成している。以下、冷却水流路27a、27bを冷却水が流れる第2方向を長手方向Sbという。
長手方向Sbは、プレート25a、25bの長手方向に一致して、積層方向Saに交差(具体的には、直交)する方向である。冷却水流路27bは、冷却水が長手方向Sb他方側に流れる。冷却水流路27aは、冷却水が長手方向Sb一方側に流れる。
冷却水流路27bは、入口27eから流れる冷却水をUターン部27cに導く。Uターン部27cは、U字状に屈曲された冷却水流路であって、冷却水流路27bからの冷却水をUターンさせる。
冷却水流路27aは、Uターン部27cからの冷却水を出口27d(図10参照)に導く。冷却水流路27a、27b、およびUターン部27cは、冷却水を流す第1流体流路を構成する。入口27eおよび出口27dは、それぞれ、プレート25a、25bに貫通孔を形成することにより構成されている。
冷却水流路27a、27bは、仕切部27fによって区切られている。冷却水流路27a内には、インナーフィン29a(図11参照)が配置されている。インナーフィン29aは、冷却水流路27aを複数の第1冷却水流路に分割するストレート型のフィンである。
冷却水流路27bには、インナーフィン29bが配置されている。インナーフィン29bは、冷却水流路27bを複数の第2冷却水流路に分割するストレート型のフィンである。冷却水流路27a、27bは、過給気流れ方向Scに並べられている。
過給気流れ方向Scは、積層方向Saに交差(具体的には、直交)し、かつ長手方向Sbに交差(具体的には、直交)する方向であって、過給気流路24Aにて過給気が流れる方向である。
ここで、冷却水流路27a、27bとアウタフィン24(すなわち、過給気流路24A)とが交互に積層方向Saに並べられて積層熱交換部24B(図12参照)を構成している。
本実施形態の複数の流路管23のうち隣り合う2つの流路管23の入口27eを前記隣り合う2つの流路管23毎に連結することにより分配部28bを構成する。分配部28bは、複数の流路管23のそれぞれの冷却水流路27bに冷却水を分配する。分配部28bは、冷却水配管30bに接続されている。
複数の流路管23のうち隣り合う2つの流路管23の出口27dを前記隣り合う2つの流路管23毎に連結することにより回収部28aを構成する。回収部28aは、複数の流路管23のそれぞれの冷却水流路27aから冷却水を回収する。回収部28aは、冷却水配管30aに接続されている。冷却水配管30a、30bは、冷却水回路60を構成する。
本実施形態では、分配部28bおよび回収部28aは、冷却水流路27a、27b、およびUターン部27cに対して長手方向Sb一方側に配置されている。分配部28bおよび回収部28aは、過給気流れ方向Scにオフセットして配置されている。
具体的には、分配部28bは、回収部28aに対して過給気流れ方向Scの他方側に配置されている。本実施形態では、分配部28bおよび回収部28aは、カップ部(すなわち、分配回収部)28を構成する。カップ部28では、複数の流路管23のうち隣り合う2つの流路管23が接触している。このため、カップ部28では、複数の流路管23のうち隣り合う2つの流路管23の間には、過給気流路24A(或いは、アウタフィン24)が設けられていない。このことにより、カップ部28は、冷却水および過給気の間の熱交換を行わない。
熱交換コア22の積層熱交換部24Bのうち過給気流れ方向Sc一方側には、空気入口31aが設けられている。熱交換コア22のうち過給気流れ方向Sc一方側には、吸入タンク21aを保持するための保持部(すなわち、カシメプレート)としての枠32aが設けられている。
本実施形態の枠32aは、熱交換コア22にろう付けによって固定されている。このことにより、枠32aは、熱交換コア22に支持されることになる。枠32aは、熱交換コア22のうち過給気流れ方向Sc一方側端部にてカップ部28(すなわち、回収部28a)および積層熱交換部24Bを囲む環状に形成されている。
枠32aには、カップ部28および積層熱交換部24Bを囲む環状に形成されている溝部33aが設けられている。溝部33a内には、パッキン材34aが配置されている。パッキン材34aは、枠32aおよび吸入タンク21aの環状突起部21c間で弾性変形により圧縮された状態で、枠32aおよび吸入タンク21aを間を密閉する。
吸入タンク21aの環状突起部21cは、空気入口31aを囲む環状で、かつ過給気流れ方向Sc他方側に突起するように形成されている。
熱交換コア22の積層熱交換部24Bのうち過給気流れ方向Sc他方側には、空気出口31bが設けられている。熱交換コア22のうち過給気流れ方向Sc他方側には、排出タンク21b(すなわち、カシメプレート)としての枠32bが設けられている。
本実施形態の枠32bは、熱交換コア22にろう付けによって固定されている。このことにより、枠32bは、熱交換コア22に支持されることになる。枠32bは、熱交換コア22のうち過給気流れ方向Sc他方側端部にてカップ部28(すなわち、分配部28b)および積層熱交換部24Bを囲むように形成されている。
枠32bには、カップ部28および積層熱交換部24Bを囲む矩形状に形成されている溝部33bが設けられている。溝部33b内には、カップ部28および積層熱交換部24Bを囲む環状に形成されているパッキン材34bが配置されている。パッキン材34bは、枠32bおよび排出タンク21bの環状突起部(図示省略)の間で弾性変形により圧縮された状態で、枠32bおよび排出タンク21bを間を密閉する。
排出タンク21bの環状突起部は、熱交換コア22の周囲を囲む環状で、かつ過給気流れ方向Sc他方側一方側に突起するように形成されている。
吸入タンク21aは、熱交換コア22の空気入口31aを覆うように形成されて、空気入口70aおよび空気出口71aを有している。空気入口70aは、過給機15によって圧縮された過給気が流入される入口である。空気出口71aは、空気入口70aに流入された過給気を熱交換コア22の空気入口31aに吹き出す出口である。
排出タンク21bは、熱交換コア22の空気入口31aを覆うように形成されて、空気出口70bおよび空気入口71bを有している。空気入口31aは、熱交換コア22の空気出口31bから排出される過給気を吸入される入口である。空気出口70bは、空気入口31aに流入された過給気をエンジン10に導く。
枠32aがカシメられて塑性変形されることにより複数の係合部32cが形成される。複数の係合部32cが吸入タンク21aに係合されて枠32aが吸入タンク21aを保持する。このことにより、吸入タンク21aが熱交換コア22の空気入口31aに枠32aを介して保持されることになる。
枠32bがカシメられて塑性変形されることにより複数の係合部32cが形成される。複数の係合部32cが排出タンク21bに係合されて枠32bが排出タンク21bを保持する。このことにより、排出タンク21bが熱交換コア22の空気出口31bに枠32bを介して保持されることになる。
本実施形態の吸入タンク21aには、第1壁部としての流通抑制壁36が設けられている。流通抑制壁36は、吸入タンク21a内に流れる過給気が回収部28a(すなわち、カップ部28)に流れ込むことを抑制する流通抑制部である。
流通抑制壁36は、回収部28aに対して積層熱交換部24B側に配置されている。つまり、流通抑制壁36は、積層熱交換部24Bに対して過給気流れ方向Sc一方側に配置されている。流通抑制壁36のうち積層熱交換部24B側の端部36cと積層熱交換部24Bとの間には、隙間35が形成されている(図18参照)。流通抑制壁36は、過給気流れ方向Scに延出する壁部であって、積層方向Saに亘って形成されている。
吸入タンク21aおよび流通抑制壁36は、アルミニウム等の金属材料(或いは、樹脂材料)によって一体に成形されている。つまり、吸入タンク21aおよび流通抑制壁36は、一体成型品として構成されている。
排出タンク21bには、流通抑制壁(図示省略)が設けられている。流通抑制壁は、積層熱交換部24Bの空気出口31bから空気出口70bに流れ出る過給気が分配部28b(すなわち、カップ部28)に流れ込むことを抑制する流通抑制部である。
流通抑制壁は、分配部28bに対して積層熱交換部24B側に配置されている。つまり、流通抑制壁は、積層熱交換部24Bに対して過給気流れ方向Sc他方側に配置されている。流通抑制壁のうち積層熱交換部24B側の端部と積層熱交換部24Bとの間には、隙間が形成されている。流通抑制壁は、過給気流れ方向Scに延出する壁部であって、積層方向Saに亘って形成されている。
排出タンク21bおよび流通抑制壁は、アルミニウム等の金属材料(或いは、樹脂材料)によって一体に成形されている。つまり、排出タンク21bおよび流通抑制壁は、一体成型品として構成されている。
ここで、流通抑制壁は、回収部28Bに対して積層熱交換部24B側に配置されている。流通抑制壁のうち積層熱交換部24B側の端部と積層熱交換部24Bとの間には、隙間が形成されている。
次に、本実施形態の過給気冷却システム1の作動について説明する。
まず、ウォータポンプ61がエンジン10から出力される駆動力によって駆動される。
この際に、冷却水回路60において、ウォータポンプ61がラジエータ62の出口からの冷却水を吸い込んでインタークーラ20を通過させてラジエータ62の入口に導く。
このとき、ラジエータ62を通過した冷却水は、冷却水配管30bを通過してから分配部28bによって複数の流路管23のそれぞれに分配される。複数の流路管23のそれぞれに分配された冷却水は、冷却水流路27b、Uターン部28c、冷却水流路27aを通過してから回収部28aで集合されて冷却水配管30aを通過してからウォータポンプ61の出口に流れる。
一方、過給機15によって圧縮された過給気が空気入口70aを通して吸入タンク21aに流れる。この過給気は、吸入タンク21aから空気入口31a、積層熱交換部24Bの過給気流路24A、空気出口31bおよび排出タンク21bを通過して空気出口31bからエンジン10に流れる。
ここで、吸入タンク21a内の過給気がカップ部28に流れることを流通抑制壁36が抑制する。排出タンク21b内の過給気がカップ部28に流れることを流通抑制壁が抑制する。
以上により、冷却水流路27b、Uターン部28c、冷却水流路27aを冷却水が流れる際に、過給気流路24Aを通過する過給気と冷却水とが熱交換されることにより、冷却水によって過給気が冷却される。
次に、本実施形態のインタークーラ20の製造方法について説明する。
まず、熱交換コア22、吸入タンク21a、および排出タンク21bを予め準備する。ここで、熱交換コア22としては、枠32a、32bがカップ部28および積層熱交換部24Bに予めろう付けにより接合されたものが用意される。
吸入タンク21aおよび流通抑制壁36としては、互いに一体化されたものが用意される。排出タンク21bおよび流通抑制壁(図示省略)が互いに一体化されたものが用意される。
次に、吸入タンク21aの空気出口71aが熱交換コア22の空気入口31aを覆うように吸入タンク21aと熱交換コア22とを配置する。これに加えて、排出タンク21bの空気入口71bが熱交換コア22の空気出口31bを覆うように排出タンク21bと熱交換コア22とを配置する。
次に、枠32aの複数の係合部32cによって吸入タンク21aを熱交換コア22に保持させる。さらに、枠32bの複数の係合部32cによって排出タンク21bを熱交換コア22に保持させる。
この際に、流通抑制壁36のうち積層熱交換部24B側の端部36cと積層熱交換部24Bとの間には、隙間35が形成されている。これにより、インタークーラ20が完成する。
以上説明した本実施形態によれば、インタークーラ20は、冷却水が流れる冷却水流路27a(27b)が積層方向Saに並べられ、複数の冷却水流路27a(27b)のうち隣り合う2つの冷却水流路27a(27b)の間には、過給気が流れる過給気流路24Aが形成されている積層熱交換部24Bを備える。
インタークーラ20は、複数の冷却水流路27bに冷却水を分配する分配部28bと、複数の冷却水流路27aから冷却水を回収する回収部28aとを有する。分配部28bおよび回収部28aは、冷却水流路27a、27bに対して長手方向Sb一方側に配置されている。
分配部28bおよび回収部28aは、過給気流れ方向Scにオフセットして配置され、かつ過給気流路24Aが設けられていないカップ部28を構成する。インタークーラ20は、過給気が流入する入口70aを有し、入口70aに流入した過給気を熱交換コア22のうち過給気流路24Aの入口側に案内する吸入タンク21aを備える。
インタークーラ20は、複数の冷却水流路27a、27b内の冷却水と過給気との間で熱交換する。インタークーラ20は、吸入タンク21a内に流れる過給気がカップ部28に流れ込むことを抑制する流通抑制壁36を備える。流通抑制壁36および吸入タンク21aは、一体成形品として構成されている。
流通抑制壁36は、カップ部28に過給気が流れことを抑制するため、熱交換コア22における冷却水によって過給気を冷却する冷却性能を向上させることができる。
これに加えて、本実施形態では、流通抑制壁36、熱交換コア22、および吸入タンク21aが独立した部品である場合に比べて、インタークーラ20を組み付ける際の部品点数を減らすことができる。
以上により、インタークーラ20の冷却性能を向上させつつ、部品点数を減らすことができる。
本実施形態では、流通抑制壁36のうち積層熱交換部24B側の端部36cと積層熱交換部24Bとの間には、隙間35が形成されている。このため、プレート25a、25bおよび流通抑制壁36の間に隙間35が形成されている。これにより、流通抑制壁36がプレート25a、25bに干渉して変形させることにより冷却水および過給気の間の熱交換を阻害することを未然に防ぐことができる。
例えば、枠32aに流通抑制壁36Aを設けた場合には、吸入タンク21Aのうちカップ部28(すなわち、流通抑制壁36A)を覆う箇所100には、過給気の渦によって過給気の流れの抵抗を増大させるデットスペースが生じる(図17参照)。
これに対して、本実施形態では、流通抑制壁36および吸入タンク21aとして一体成形されたものを用いることにより、デットスペースを削減することができる。
特許文献1の如く、枠32aに流通抑制壁36Aを固定してから枠32aを熱交換コア22に組み付ける場合には、枠32aが長手方向Sbにおいて非対称の形状になる。このため、枠32aを熱交換コア22に組み付ける方向が組み付け性のネックとなる。
これに対して、本実施形態では、枠32aに流通抑制壁36を固定しないため、枠32aが長手方向Sbにおいて対称の形状になる。よって、枠32aを熱交換コア22に組み付ける方向が組み付け性のネックとならない。
(第2実施形態)
本第2実施形態では、上記第1実施形態において、枠32aおよび流通抑制壁36の間の隙間80から過給気がカップ部28に流れ込むことを抑制する例について図21を参照して説明する。
本第2実施形態では、上記第1実施形態において、枠32aおよび流通抑制壁36の間の隙間80から過給気がカップ部28に流れ込むことを抑制する例について図21を参照して説明する。
図21に本実施形態のインタークーラ20のうち吸入タンク21aの長手方向Sb一方側部分を示す。
本実施形態の吸入タンク21aには、上記第1実施形態の吸入タンク21aにおいて、流通抑制壁37、38が追加されている。
流通抑制壁37は、カップ部28に対して過給気流れ方向Scの一方側に配置されて、流通抑制壁36のうち積層方向Sa一方側端部36aから長手方向Sb一方側に延びるように形成されている第2壁部である。流通抑制壁36のうち積層方向Sa一方側端部36aと枠32aとの間に間隔が形成されている。流通抑制壁37と枠32aとの間に間隔が形成されている。
流通抑制壁38は、カップ部28に対して過給気流れ方向Scの一方側に配置されて、流通抑制壁36のうち積層方向Sa他方側端部36bから長手方向Sb一方側に延びるように形成されている第3壁部である。流通抑制壁36のうち積層方向Sa他方側端部36bと枠32aとの間に間隔が形成されている。流通抑制壁38と枠32aとの間に間隔が形成されている。
以上により、本実施形態によれば、流通抑制壁36、37、38は、カップ部28に対して過給気流れ方向Scの一方側において、コ字状(或いは略C字状)に配置されることになる。このため、流通抑制壁36のうち積層方向Sa一方側端部36aと枠32aとの間の間隔から過給気がカップ部28に入ることを抑えることができる。流通抑制壁36のうち積層方向Sa他方側端部36bと枠32aとの間の間隔から過給気がカップ部28に入ることを抑えることができる。よって、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38によって囲まれる箇所に過給気が入ることを防ぐことができる。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、流通抑制壁36と積層熱交換部24Bとの間に積層方向Saに亘って隙間35を形成した例について説明したが、これに代えて、流通抑制壁36Aのうち積層熱交換部24B側端部を、図22に示すように、櫛歯状に形成する本第3実施形態について説明する。
上記第1実施形態では、流通抑制壁36と積層熱交換部24Bとの間に積層方向Saに亘って隙間35を形成した例について説明したが、これに代えて、流通抑制壁36Aのうち積層熱交換部24B側端部を、図22に示すように、櫛歯状に形成する本第3実施形態について説明する。
本実施形態の流通抑制壁36のうち積層熱交換部24B側端部は、凸部39aと凹部39bとが1つずつ交互に積層方向Saに並ぶように形成されている。凸部39aは、積層熱交換部24B側(すなわち、過給気流れ方向Sc他方側)に凸となるように形成されている。凹部39bは、積層熱交換部24Bと反対側(すなわち、過給気流れ方向Sc一方側)に凹むように形成されている。
つまり、流通抑制壁36のうち積層熱交換部24B側端部には、複数の凸部39aが積層方向Saに並べられ、複数の凸部39aのうち隣り合う2つの凸部39aの間に凹部39bが形成される。複数の凸部39aは、それぞれ、アウタフィン24に接触されている。複数の凹部39は、それぞれ、流路管23との間に隙間35を形成している。
以上に説明した本実施形態によれば、インタークーラ20は、流通抑制壁36のうち積層熱交換部24B端部には、凸部39aと凹部39bとが積層方向Saに交互に並べられている。このため、流通抑制壁36と積層熱交換部24Bとの間の隙間35を小さくすることができる。よって、隙間35を通してカップ部28に流れる過給気を減らすことができる。
本実施形態の流通抑制壁36では、凸部39aがアウタフィン24に接触する一方、凹部39bによって流路管23との間に隙間35を形成している。このため、流通抑制壁36と積層熱交換部24Bとの間の隙間35を小さくしつつ、流通抑制壁36が流路管23に干渉することを避けることができる。よって、流通抑制壁36が積層熱交換部24Bに干渉することにより生じる熱交換性の劣化を未然に抑えることができる。
(第4実施形態)
上記第2実施形態では、流通抑制壁36、37、38を設けた例について説明したが、これに代えて、本第4実施形態では、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38によって囲まれる箇所を肉部91によって埋める例について図23を参照して説明する。
上記第2実施形態では、流通抑制壁36、37、38を設けた例について説明したが、これに代えて、本第4実施形態では、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38によって囲まれる箇所を肉部91によって埋める例について図23を参照して説明する。
図23に本実施形態のインタークーラ20のうち吸入タンク21aのうち長手方向Sb一方側部分を示す。
本実施形態の吸入タンク21aには、上記第2実施形態の吸入タンク21aにおいて、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38によって囲まれる箇所が肉部91によって埋められている。
肉部とは、金属材料、および樹脂材料のうち少なくとも1つの材料によって構成されるものである。つまり、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38によって囲まれる箇所が金属材料および樹脂材料のうち少なくとも1つの材料によって埋められるものである。金属材料としては例えば、アルミニウム等が用いられる。このため、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38によって囲まれる箇所を塞ぐように形成される閉塞部90が形成されることになる。
以上説明した本実施形態によれば、インタークーラ20では、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38によって囲まれる箇所が肉部91によって埋められている。カップ部28に対して隙間80からの過給気が入ることをより確実に防ぐことができる。
(他の実施形態)(1)上記第1~第4実施形態では、本開示の熱交換器として、第1流体としての過給気を第2流体としての冷却水によって冷却するインタークーラ20を用いた例について説明した。しかし、これに代えて、本開示の熱交換器として、第1流体および第2流体の間の熱交換により第1流体を第2流体によって加熱する加熱用熱交換器を用いるようにしてもよい。(2)上記第1~第4実施形態では、冷却水流路27a、27bに対して長手方向Sb一方側にカップ部28(すなわち、分配部28b、回収部28a)を配置した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
すなわち、冷却水流路27a、27bに対して長手方向Sb一方側に分配部28bを配置し、冷却水流路27a、27bに対して長手方向Sb他方側に回収部28aを配置してもよい。
この場合、2つの流通抑制壁36を吸入タンク21aに設ける。2つの流通抑制壁36のうち一方の流通抑制壁36によって分配部28bに過給気が入ることを抑制させる。2つの流通抑制壁36のうち他方の流通抑制壁36によって回収部28aに過給気が入ることを抑制させる。
(3)上記第1~第4実施形態では、過給気流れ方向Scの上流側に回収部28aを配置し、過給気流れ方向Scの下流側に分配部28bを配置した例について説明した。しかし、これに代えて、過給気流れ方向Scの上流側に分配部28bを配置して、過給気流れ方向Scの下流側に回収部28aを配置してもよい。
(4)上記第1~第4実施形態では、冷却水流路27a、27b、1つのUターン部27cによって冷却水流路をU字状に形成した例について説明したが、これに限らず、冷却水流路をW字状に形成してもよい。すなわち、冷却水をUターンさせるUターン部を複数組み合わせて冷却水流路を構成してもよい。
(5)上記第4実施形態では、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38によって囲まれる箇所が肉部91によって埋められている例について説明したが、これに限らず、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38および閉塞部90によって囲まれる箇所を中空状に形成してもよい。
(6)なお、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。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。
(まとめ)
上記第1~第4実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第1の観点によれば、熱交換器は、第1流体が第1方向に流れる複数の第1流体流路が第1方向に交差する第2方向に並べられて、複数の流体流路のうち隣り合う2つの流体流路の間には、第1方向に交差し、かつ第2方向に交差する第3方向に第2流体が流れる第2流体流路を形成する積層熱交換部を備える。
(3)上記第1~第4実施形態では、過給気流れ方向Scの上流側に回収部28aを配置し、過給気流れ方向Scの下流側に分配部28bを配置した例について説明した。しかし、これに代えて、過給気流れ方向Scの上流側に分配部28bを配置して、過給気流れ方向Scの下流側に回収部28aを配置してもよい。
(4)上記第1~第4実施形態では、冷却水流路27a、27b、1つのUターン部27cによって冷却水流路をU字状に形成した例について説明したが、これに限らず、冷却水流路をW字状に形成してもよい。すなわち、冷却水をUターンさせるUターン部を複数組み合わせて冷却水流路を構成してもよい。
(5)上記第4実施形態では、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38によって囲まれる箇所が肉部91によって埋められている例について説明したが、これに限らず、カップ部28のうち流通抑制壁36、37、38および閉塞部90によって囲まれる箇所を中空状に形成してもよい。
(6)なお、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。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。
(まとめ)
上記第1~第4実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第1の観点によれば、熱交換器は、第1流体が第1方向に流れる複数の第1流体流路が第1方向に交差する第2方向に並べられて、複数の流体流路のうち隣り合う2つの流体流路の間には、第1方向に交差し、かつ第2方向に交差する第3方向に第2流体が流れる第2流体流路を形成する積層熱交換部を備える。
熱交換器は、複数の第1流体流路に対して第1方向に配置されて複数の流体流路に第1流体を分配する分配部と、複数の第1流体流路に対して第1方向に配置されて複数の流体流路から第1流体を回収する回収部とを有する熱交換コアを備える。
熱交換器は、第2流体が流入する入口を有し、入口に流入した第2流体を熱交換コアのうち第2流体流路の入口側に案内する吸入タンクを備え、複数の第1流体流路を流れる第1流体と第2流体流路を流れる第2流体との間で熱交換する。
熱交換器は、吸入タンク内の第2流体が分配部或いは回収部に流れ込むことを抑制する流通抑制部を備え、流通抑制部および吸入タンクは、一体成形品として構成されている。
第2の観点によれば、熱交換器は、分配部および回収部は、複数の第1流体流路に対して第1方向の一方側に配置され、かつ第3方向に互いにオフセットして配置されている分配回収部を構成する。
第3の観点によれば、流通抑制部は、分配回収部に対して第1方向の他方側に配置されると共に第2方向に亘って形成されて吸入タンク内の第2流体が分配回収部に流れ込むことを抑制する第1壁部を備える。
これにより、第1壁部によって分配部および回収部の双方に第2流体が流れ込むことを抑制することができる。
第4の観点によれば、第1壁部のうち積層熱交換部側の端部は、積層熱交換部との間に間隔を開けている。これにより、第1壁部が積層熱交換部を干渉することを未然に防ぐことができる。
第5の観点によれば、積層熱交換部は、第2方向に並べられて第1流体流路をそれぞれ形成する複数の流路形成部を備え、複数の流路形成部のうち隣り合う2つの流路形成部の間には、第1流体と第2流体との間で熱交換するフィンを収納する第2流体流路が形成されている。
第1壁部のうち積層熱交換部側の端部は、第2方向に並べられて、複数の流路形成部のそれぞれとの間に間隔を開ける複数の間隔形成部と、複数の間隔形成部のうち隣り合う2つの間隔形成部の間に配置されてフィンに接触するフィン接触部とを備える。
これにより、第1壁部と積層熱交換部との間の隙間を小さくすることができる。このため、カップ部に第1流体が流れることをより一層抑えることができる。
第6の観点によれば、熱交換器は、第3方向のうち第2流体の流れ方向上流側を第3方向一方側とした場合において、熱交換コアに支持されて、熱交換コアのうち第3方向一方側端部にて積層熱交換部および分配回収部を囲むように形成されて吸入タンクを保持する保持部を備える。
第1壁部のうち第2方向の一方側端部および保持部の間には間隔が設けられており、第1壁部のうち第2方向の他方側端部および保持部の間には間隔が設けられている。
第7の観点によれば、流通抑制部は、分配回収部に対して第3方向一方側に配置されて第1壁部のうち第2方向の一方側端部から第1方向の一方側に延びるように形成されている第2壁部と、分配回収部に対して第3方向一方側に配置されて第1壁部のうち第2方向の他方側端部から第1方向の一方側に延びるように形成されている第3壁部と、を備える。
これにより、第1壁部のうち第2方向の一方側端部および保持部の間の間隔から第1流体がカップ部に流れることをより抑えるとともに、第1壁部のうち第2方向の他方側端部および保持部の間の間隔から第1流体がカップ部に流れることをより一層抑えることができる。
第8の観点によれば、流通抑制部は、分配回収部のうち第1壁部、第2壁部、および第3壁部によって囲まれる部分を塞ぐように形成されている閉塞部を備える。
Claims (8)
- 第1流体が第1方向(Sb)に流れる複数の第1流体流路(27a、27b)が前記第1方向に交差する第2方向(Sa)に並べられて、前記複数の流体流路のうち隣り合う2つの流体流路の間には、前記第1方向に交差し、かつ前記第2方向に交差する第3方向(Sc)に第2流体が流れる第2流体流路(24A)を形成する積層熱交換部(24B)と、前記複数の第1流体流路に対して前記第1方向に配置されて前記複数の流体流路に第1流体を分配する分配部(28b)と、前記複数の第1流体流路に対して前記第1方向に配置されて前記複数の流体流路から第1流体を回収する回収部(28a)とを有する熱交換コア(22)と、
前記第2流体が流入する入口(70a)を有し、前記入口に流入した前記第2流体を前記熱交換コアのうち前記第2流体流路の入口側に案内する吸入タンク(21a)と、を備え、
前記複数の第1流体流路を流れる前記第1流体と前記第2流体流路を流れる前記第2流体との間で熱交換する熱交換器であって、
前記吸入タンク内の前記第2流体が前記分配部或いは前記回収部に流れ込むことを抑制する流通抑制部(36)を備え、
前記流通抑制部および前記吸入タンクは、一体成形品として構成されている熱交換器。 - 前記分配部および前記回収部は、前記複数の第1流体流路に対して前記第1方向の一方側に配置され、かつ前記第3方向に互いにオフセットして配置されている分配回収部(28)を構成する請求項1に記載の熱交換器。
- 前記流通抑制部は、前記分配回収部に対して前記第1方向の他方側に配置されると共に前記第2方向に亘って形成されて前記吸入タンク内の前記第2流体が前記分配回収部に流れ込むことを抑制する第1壁部(36)を備える請求項2に記載の熱交換器。
- 前記第1壁部のうち前記積層熱交換部側の端部は、前記積層熱交換部との間に間隔を開けている請求項3に記載の熱交換器。
- 前記積層熱交換部は、前記第2方向に並べられて前記第1流体流路をそれぞれ形成する複数の流路形成部(23)を備え、前記複数の流路形成部のうち隣り合う2つの流路形成部の間には、前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換するフィン(24)を収納する前記第2流体流路が形成されており、
前記第1壁部のうち前記積層熱交換部側の端部は、
前記第2方向に並べられて、前記複数の流路形成部のそれぞれとの間に間隔を開ける複数の間隔形成部(39b)と、
前記複数の間隔形成部のうち隣り合う2つの間隔形成部の間に配置されて前記フィンに接触するフィン接触部(39a)とを備える請求項3に記載の熱交換器。 - 前記第3方向のうち前記第2流体の流れ方向上流側を前記第3方向一方側とした場合において、前記熱交換コアに支持されて、前記熱交換コアのうち前記第3方向一方側端部にて前記積層熱交換部および前記分配回収部を囲むように形成されて前記吸入タンクを保持する保持部(32a)を備え、
前記第1壁部のうち前記第2方向の一方側端部(36a)および前記保持部の間には間隔が設けられており、
前記第1壁部のうち前記第2方向の他方側端部(36b)および前記保持部の間には間隔が設けられている請求項3ないし5のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記流通抑制部は、
前記分配回収部に対して前記第3方向一方側に配置されて前記第1壁部のうち前記第2方向の一方側端部から前記第1方向の一方側に延びるように形成されている第2壁部(37)と、
前記分配回収部に対して前記第3方向一方側に配置されて前記第1壁部のうち前記第2方向の他方側端部(36b)から前記第1方向の一方側に延びるように形成されている第3壁部(38)と、
を備える請求項6に記載の熱交換器。 - 前記流通抑制部は、前記分配回収部のうち前記第1壁部、前記第2壁部、および前記第3壁部によって囲まれる部分を塞ぐように形成されている閉塞部(90)を備える請求項7に記載の熱交換器。
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