特許 5941878 熱交換器及び熱交換デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5941878

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】熱交換器及び熱交換デバイス

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/02 20060101AFI20160616BHJP

   F28D 7/16 20060101ALI20160616BHJP

   F01N 5/02 20060101ALI20160616BHJP

【ＦＩ】

   F28F9/02 B

   F28D7/16 A

   F01N5/02 B

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-154895(P2013-154895)

(22)【出願日】2013年7月25日

(65)【公開番号】特開2015-25604(P2015-25604A)

(43)【公開日】2015年2月5日

【審査請求日】2015年3月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000138521

【氏名又は名称】株式会社ユタカ技研

(74)【代理人】

【識別番号】100067356

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 容一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100160004

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 憲雅

(74)【代理人】

【識別番号】100120558

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 勝彦

(74)【代理人】

【識別番号】100148909

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧澤 匡則

(74)【代理人】

【識別番号】100161355

【弁理士】

【氏名又は名称】野崎 俊剛

(72)【発明者】

【氏名】久永 徹

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 こずえ

(72)【発明者】

【氏名】我妻 隆志

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１８２６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１３６７２５３（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０５３６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２７１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３０５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８４６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１４５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５１５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０２５４０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ９／０２

Ｆ２８Ｄ ７／１６

Ｆ０１Ｎ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のコアケースと、このコアケースの両端を塞ぐ一対のエンドプレートと、これらのエンドプレートに両端が支持され内部に第１熱媒体が流される複数の熱交換チューブとからなり、前記第１熱媒体と、前記熱交換チューブの外周を流される第２熱媒体とで熱交換を行う熱交換器において、
前記第１熱媒体の流れ方向を基準として上流側に配置されるエンドプレートを上流側エンドプレートとし、下流側に配置されるエンドプレートを下流側エンドプレートとした場合に、
前記下流側エンドプレートは、前記コアケースに接続されたエンドプレート本体を有し、
前記エンドプレート本体は、前記熱交換チューブの下流側端部を支持する下流側底面部と、この下流側底面部の周縁から一体的に立ち上げられる下流側壁部とからなると共に、前記下流側壁部の先端部が上流側に向けられて配置され、
前記下流側底面部に形成された孔の周縁に、前記熱交換チューブを支持する支持プレートが設けられ、
又は、前記上流側エンドプレートは、前記コアケースに接続されたエンドプレート本体を有し、
前記エンドプレート本体は、前記熱交換チューブの上流側端部を支持する上流側底面部と、この上流側底面部の周縁から一体的に立ち上げられる上流側壁部とからなると共に、前記上流側壁部の先端部が下流側に向けられて配置され、
前記上流側底面部に形成された孔の周縁に、前記熱交換チューブを支持する支持プレートが設けられ、
前記支持プレートの板厚は、前記エンドプレート本体の板厚よりも薄いことを特徴とする熱交換器。

【請求項2】

前記コアケースには、前記第２熱媒体を前記コアケース内に導入するための第２熱媒体導入口が形成され、
この第２熱媒体導入口の近傍には、前記第２熱媒体を前記熱交換チューブの上流側に向かってガイドするガイド部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。

【請求項3】

前記ガイド部は、前記コアケースの内周面部に接合され前記コアケースの内周面部との間に閉断面を形成する板状のガイドプレートによって構成され、
前記ガイドプレートの上流側の端部に開けられたガイド孔によって、前記第２熱媒体が前記熱交換チューブの上流側に向かってガイドされることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。

【請求項4】

前記ガイド部は、前記コアケースの外周面部に接合され前記コアケースの外周面部との間に閉断面を形成する板状のガイドプレートによって構成され、
前記コアケースの上流側の端部に開けられたガイド孔によって、前記第２熱媒体が前記熱交換チューブの上流側に向かってガイドされることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。

【請求項5】

前記ガイド孔は、前記熱交換チューブの層間に対応する部位に開けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の熱交換器。

【請求項6】

前記コアケースは、前記第１熱媒体の流れ方向に沿って内側に向かって凹む凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の熱交換器。

【請求項7】

排気ガスが導入されると共に導入された排気ガスを２つに分岐する分岐部と、この分岐部から延びる第１流路と、前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びる第２流路と、この第２流路に取付けられ排気ガスの熱からエネルギを回収する熱交換器と、前記第１流路又は前記第２流路に開閉可能に取り付けられ前記排気ガスの流れを切り替えるバルブとからなる熱交換デバイスにおいて、
前記熱交換器は、請求項１〜請求項６いずれか１項記載の熱交換器であることを特徴とする熱交換デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器及びこの熱交換器が搭載された熱交換デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

熱交換器は、熱交換チューブの内周を流れる第１熱媒体と、外周を流れる第２熱媒体とで熱交換を行う装置である。熱交換器が熱交換デバイスに搭載されることが知られている（例えば、特許文献１図３参照。）。

【0003】

図１３に示されるように、熱交換デバイスとしての排熱回収装置２００は、熱交換を行うために熱交換器２１０が配置されている熱回収路２０２と、この熱回収路２０２を迂回し熱交換を行わない迂回路２０３とを有している。

【0004】

熱交換器２１０は、コアケース２１１と、このコアケース２１１の端部をそれぞれ閉じる２枚のエンドプレート２１２，２１３と、これらの２枚のエンドプレート２１２，２１３間に掛けられ内部に排気ガスが流れる複数の熱交換チューブ２１５とからなる。熱交換チューブ２１５の内部を流れる排気ガスと、外部を流れる媒体との間で熱交換を行う。

【0005】

熱交換器２１０が搭載されている排熱回収装置２００は、一般に、車体の床下に取り付けられる。床下の搭載スペースは狭いため、排熱回収装置２００は、小型であることが望まれる。熱交換器２１０を小型化することができれば、排熱回収装置２００全体としても小型化を図ることができる。

【0006】

加えて、熱交換器２１０が排熱回収装置２００以外の装置に搭載される場合においても、熱交換器２１０を小型化することにより、熱交換器２１０及び熱交換器２１０が搭載される装置の配置の自由度を高めることができる。熱交換器の小型化が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−１８４６８１公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、小型の熱交換器を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１に係る発明は、筒状のコアケースと、このコアケースの両端を塞ぐ一対のエンドプレートと、これらのエンドプレートに両端が支持され内部に第１熱媒体が流される複数の熱交換チューブとからなり、前記第１熱媒体と、前記熱交換チューブの外周を流される第２熱媒体とで熱交換を行う熱交換器において、
前記第１熱媒体の流れ方向を基準として上流側に配置されるエンドプレートを上流側エンドプレートとし、下流側に配置されるエンドプレートを下流側エンドプレートとした場合に、
前記下流側エンドプレートは、前記コアケースに接続されたエンドプレート本体を有し、
前記エンドプレート本体は、前記熱交換チューブの下流側端部を支持する下流側底面部と、この下流側底面部の周縁から一体的に立ち上げられる下流側壁部とからなると共に、前記下流側壁部の先端部が上流側に向けられて配置され、
前記下流側底面部に形成された孔の周縁に、前記熱交換チューブを支持する支持プレートが設けられ、
又は、前記上流側エンドプレートは、前記コアケースに接続されたエンドプレート本体を有し、
前記エンドプレート本体は、前記熱交換チューブの上流側端部を支持する上流側底面部と、この上流側底面部の周縁から一体的に立ち上げられる上流側壁部とからなると共に、前記上流側壁部の先端部が下流側に向けられて配置され、
前記上流側底面部に形成された孔の周縁に、前記熱交換チューブを支持する支持プレートが設けられ、
前記支持プレートの板厚は、前記エンドプレート本体の板厚よりも薄いことを特徴とする。

【0013】

請求項２に係る発明は、前記コアケースには、前記第２熱媒体を前記コアケース内に導入するための第２熱媒体導入口が形成され、
この導入口の近傍には、前記第２熱媒体を前記熱交換チューブの上流側に向かってガイドするガイド部が形成されていることを特徴とする。

【0014】

請求項３に係る発明は、前記ガイド部は、前記コアケースの内周面に接合され前記コアケースとの間に閉断面を形成する板状のガイドプレートによって構成され、
前記ガイドプレートの上流側の端部に開けられたガイド孔によって、前記第２熱媒体が前記熱交換チューブの上流側に向かってガイドされることを特徴とする。

【0015】

請求項４に係る発明は、前記ガイド部は、前記コアケースの外周面部に接合され前記コアケースの外周面部との間に閉断面を形成する板状のガイドプレートによって構成され、
前記コアケースの上流側の端部に開けられたガイド孔によって、前記第２熱媒体が前記熱交換チューブの上流側に向かってガイドされることを特徴とする。

【0016】

請求項５に係る発明は、前記ガイド孔は、前記熱交換チューブの層間に対応する部位に開けられていることを特徴とする。

【0017】

請求項６に係る発明は、前記コアケースは、前記第１熱媒体の流れ方向に沿って内側に向かって凹む凹部が形成されていることを特徴とする。

【0018】

請求項７に係る発明は、排気ガスが導入されると共に導入された排気ガスを２つに分岐する分岐部と、この分岐部から延びる第１流路と、前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びる第２流路と、この第２流路に取付けられ排気ガスの熱からエネルギを回収する熱交換器と、前記第１流路又は前記第２流路に開閉可能に取り付けられ前記排気ガスの流れを切り替えるバルブとからなる熱交換デバイスにおいて、
前記熱交換器は、請求項１〜請求項６いずれか１項記載の熱交換器であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

請求項１に係る発明では、下流側エンドプレートは、熱交換チューブを支持する下流側底面部と、下流側底面部の周縁から一体的に立ち上げられる下流側壁部とからなり、下流側壁部の先端部が上流側に向けられて配置される。仮に、下流側壁部が下流側に向けられる場合には、下流側壁部の先端部が熱交換チューブの下流側端部から後方へ突出し、熱交換器の全長が大きくなる。この点、本発明では、下流側壁部の先端部が上流側に向けられているため、下流側壁部の先端部が熱交換チューブの下流側端部よりも上流側に位置する。結果、熱交換器の全長が小さくなる。熱交換器の小型化が図れる。
又は、上流側エンドプレートは、熱交換チューブを支持する上流側底面部と、上流側底面部の周縁から一体的に立ち上げられる上流側壁部とからなり、上流側壁部の先端部が下流側に向けられて配置される。仮に、上流側壁部が上流側に向けられる場合には、上流側壁部の先端部が熱交換チューブの上流側端部から上流側へ突出し、熱交換器の全長が大きくなる。この点、本発明では、上流側壁部の先端部が下流側に向けられているため、上流側壁部の先端部が熱交換チューブの上流側端部よりも下流側に位置する。結果、熱交換器の全長が小さくなる。熱交換器の小型化が図れる。

【0020】

さらに、高温の排気ガスが流れる熱交換チューブには、排気ガスの熱により伸びが発生する。支持プレートの板厚がエンドプレート本体の板厚よりも薄いため、エンドプレート本体よりも支持プレートは曲げ剛性が弱い。このため、エンドプレート本体に比べて支持プレートは撓みやすい。撓みやすい部位に熱交換チューブが差し込まれているため、熱交換チューブの伸びを撓みによって吸収することができる。これにより、熱交換チューブに加わる負荷を軽減し、熱交換器の長寿命化を図ることができる。

【0025】

請求項２に係る発明では、第２熱媒体をコアケース内に導入する導入口の近傍には、第２熱媒体を熱交換チューブの上流側に向かってガイドするガイド部が形成されている。導入された第２熱媒体は、まず、コアケース内を上流側に向かって流される。上流側には、熱交換前の第１熱媒体が流される。熱交換前の第１熱媒体と熱交換前の第２熱媒体とによって熱交換を行うことにより、効率的に熱交換を行うことができる。

【0026】

特に、第１熱媒体が排気ガス等の高温の媒体である場合には、上流側に向かって流すことにより、上流側エンドプレートの高温化による応力の上昇を抑制することができる。これにより、熱交換器に加わる負荷を軽減し、熱交換器の長寿命化が図れる。加えて、第２熱媒体が媒体（冷却水）である場合には、媒体は、高温になることにより沸騰することがある。上流側に向かって媒体を流すことにより、上流側へ安定して媒体を供給し、媒体が沸騰することを抑制することができる。これにより、熱交換性能を向上させることができる。

【0027】

請求項３に係る発明では、ガイド部は、コアケースとの間に閉断面を形成する板状のガイドプレートによって構成され、ガイドプレートの上流側の端部には、ガイド孔が開けられている。このことにより、第２熱媒体が熱交換チューブの上流側に向かってガイドされる。簡便な構成によって第２熱媒体を熱交換チューブの上流側に向かって流すことができる。即ち、簡便な構成によって、効率的に熱交換を行うことができる。

【0028】

請求項４に係る発明では、ガイド部は、コアケースとの間に閉断面を形成する板状のガイドプレートによって構成され、コアケースの上流側の端部には、ガイド孔が開けられている。このことにより、第２熱媒体が熱交換チューブの上流側に向かってガイドされる。簡便な構成によって第２熱媒体を熱交換チューブの上流側に向かって流すことができる。即ち、簡便な構成によって、効率的に熱交換を行うことができる。

【0029】

請求項５に係る発明では、ガイド孔は、熱交換チューブの層間に対応する部位に開けられている。第２熱媒体を熱交換チューブの層間に向かって流すことができる。流路面積の広い部位に向かって直接的に第２熱媒体を流すことにより、第２熱媒体を円滑に流すことができる。これにより、さらに効率的に熱交換を行うことができる。

【0030】

請求項６に係る発明では、コアケースには、第１熱媒体の流れ方向に沿って内側に向かって凹む凹部が形成されている。凹部を形成することにより、コアケースの剛性を高めることができる。これにより、第２熱媒体が膨張する方向に対して強度を高めることができ、熱交換器の長寿命化を図ることができる。

【0031】

請求項７に係る熱交換デバイスは、本発明による熱交換器を搭載している。コンパクトな熱交換器を搭載することにより、熱交換デバイス全体としてもコンパクト化することができる。熱交換デバイスの配置の自由度が増し、望ましい。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の実施例１による熱交換器が搭載された排熱回収装置の平面図である。

【図2】図１の２−２線断面図である。

【図3】図２に示される熱交換器の斜視図である。

【図4】下部ケース半体とガイドプレートとの分解斜視図である。

【図5】下部ケース半体にガイドプレートが接合された形態の斜視図である。

【図6】図２に示される熱交換器の作用を説明する図である。

【図7】本発明の実施例２による熱交換器の断面図である。

【図8】図７に示される熱交換器の斜視図である。

【図9】図７の９−９線断面図である。

【図10】本発明の実施例２による下部ケース半体とガイドプレートとの分解斜視図である。

【図11】本発明の実施例２による下部ケース半体にガイドプレートが接合された形態の斜視図である。

【図12】本発明の実施例３による熱交換器の断面図である。

【図13】従来の技術の基本構成を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

【実施例1】

【0034】

図１に示されるように、排熱回収装置１０（熱交換デバイス１０）は、内燃機関において発生した排気ガス（第１熱媒体）が導入される導入口１１と、この導入口１１に接続されている分岐部１２と、この分岐部１２に接続され導入口１１の下流に延びている第１流路１３と、この第１流路１３に沿って分岐部１２から延びている第２流路１４と、この第２流路１４の一部を形成し排気ガスの熱を媒体（第２熱媒体）に伝える熱交換器３０と、この熱交換器３０に接続されているサーモアクチュエータ１６と、第１及び第２流路１３，１４の下流端が接続されているバルブ室１７と、このバルブ室１７に接続され排気ガスを排出する排出口１８と、バルブ室１７に収納され第１流路１３又は第２流路１４を閉じるバルブ１９とからなる。バルブ室１７は、第１又は第２流路１３，１４内を通過した排気ガスが合流する合流部を兼ねている。

【0035】

図に示される状態において、バルブ１９は、第１流路１３を閉鎖している。このとき、第２流路１４は開放されており、排気ガスは、第２流路１４を通過する。一方、所定の条件によりバルブ１９がスイングすると、バルブ１９は、第２流路１４を閉じる。このとき、第１流路１３は開放されており、排気ガスは、第１流路１３を通過する。

【0036】

熱交換器３０の側方には、媒体を導入するための媒体導入管２１（第２熱媒体導入管２１）が接続されている。また、熱交換器３０には、サーモアクチュエータ１６を支持しているアクチュエータ支持部材２２が接続されている。アクチュエータ支持部材２２には、媒体を排出するための媒体排出管２３（第２熱媒体排出管２３）が接続されている。

【0037】

即ち、媒体は、媒体導入管２１から熱交換器３０に導入される。導入された媒体は、熱交換器３０内において排気ガスの熱を受け、媒体排出管２３から排出される。即ち、熱交換器３０は、排気ガスのエネルギを回収する。熱交換器３０の詳細について、次図以降において詳細に説明する。

【0038】

図２に示されるように、熱交換器３０は、内部に媒体が流される略角筒形状のコアケース３１と、このコアケース３１の両端の開口を塞ぐように取付けられている上流側及び下流側エンドプレート３２，３３と、これらの上流側及び下流側エンドプレート３２，３３間に取付けられ内部を排気ガスが通過する熱交換チューブ３４と、この熱交換チューブ３４に収納されているフィン３５とからなる。

【0039】

図３に示されるように、上流側エンドプレート３２には、複数の熱交換チューブ３４が差し込まれている。下流側エンドプレート３３も同様である。

【0040】

コアケース３１は、コアケース３１の下半分を形成する正面視略コ字状の下部ケース半体４１と、この下部ケース半体４１に接合され上半分を形成する上部ケース半体４２とからなる。上部ケース半体４２も正面視において略コ字状を呈する。

【0041】

下部ケース半体４１の側面部４１ａには、媒体が導入される媒体導入口４１ｂ（第２熱媒体導入口４１ｂ）が形成されている。媒体導入口４１ｂには、媒体導入管（図１、符号２１）が接続される。

【0042】

上部ケース半体４２は、上流側エンドプレート３２、下流側エンドプレート３３及び下部ケース半体４１に接合される接合部４２ａと、この接合部４２ａから内部に向かって凹んでいる凹部４２ｂとから構成される。凹部４２ｂの上面部４２ｃには、媒体を排出するための媒体排出口４２ｄ（第２熱媒体排出口４２ｄ）が形成されている。媒体排出口４２ｄには、アクチュエータ支持部材（図１、符号２２）が接続される。

【0043】

図２も参照して、上流側エンドプレート３２は、略矩形を呈し熱交換チューブ３４の上流側端部３４ａを支持する上流側底面部３２ａと、この上流側底面部３２ａの周縁から一体的に立ち上げられる上流側壁部３２ｂとからなる。上流側壁部３２ｂは、上流側底面部３２ａから下流側に向かって延びている。上流側壁部３２ｂの先端部３２ｃが最も下流側に位置している。

【0044】

上流側底面部３２ａには、熱交換チューブ３４を貫通させ支持するための支持孔３２ｄが複数形成されている。上流側壁部３２ｂは、上流側壁部３２ｂの先端部３２ｃのみがコアケース３１に接合されている。

【0045】

下流側エンドプレート３３も同様である。即ち、下流側エンドプレート３３は、略矩形を呈し熱交換チューブ３４の下流側端部３４ｂを支持する下流側底面部３３ａと、この下流側底面部３３ａの周縁から一体的に立ち上げられる下流側壁部３３ｂとからなる。下流側壁部３３ｂは、下流側底面部３３ａから上流側に向かって延びている。下流側壁部３３ｂの先端部３３ｃが最も上流側に位置している。

【0046】

下流側底面部３３ａには、熱交換チューブ３４を貫通させ支持するための支持孔３３ｄが複数形成されている。下流側壁部３３ｂは、下流側壁部３３ｂの先端部３３ｃのみがコアケース３１に接合されている。

【0047】

コアケース３１には、排気ガスの流れ方向に沿って内側に向かって凹む凹部４２ｂが形成されている。凹部４２ｂを形成することにより、コアケース３１の剛性を高めることができる。これにより、媒体が膨張する方向に対して強度を高めることができ、熱交換器１０の長寿命化を図ることができる。

【0048】

上流側壁部３２ｂは、上流側壁部３２ｂの先端部３２ｃのみがコアケース３１に接合されている。これにより、上流側壁部３２ｂの周縁は、コアケース３１に接合されない。このため、上流側壁部３２ｂの周縁に対して、排気ガスを導入するための部材を直接的に接合することができる。流路と熱交換器１０とを直接的に接合できるため、流路と熱交換器１０とを接続するための部品を別途増加させる必要がない。これにより、部品点数の削減を図ることができる。下流側エンドプレート３３についても同様である。

【0049】

コアケース３１の下部には、媒体を熱交換チューブ３４の上流側に向かってガイドするガイド部３７が形成されている。ガイド部３７は、コアケース３１の内周面部３１ａに接合されコアケース３１の内周面部３１ａとの間に閉断面を形成する板状のガイドプレート５０によって構成されている。

【0050】

上流側エンドプレート３２の上流側壁部３２ｂ及び下流側エンドプレート３３の下流側壁部３３ｂの長さは、共に、１０ｍｍ〜２４ｍｍであることが望ましい。即ち、上流側の部品及び下流側の部品に対して重ねられるラップ代が２〜７ｍｍ。これらのラップ代間の部位が６〜１０ｍｍである。ラップ代間の部位は、それぞれの溶接部の溶接ビードが重ならない長さに設定されている。

【0051】

図４に示されるように、ガイドプレート５０は、鋼板をプレス成形することにより、略Ｌ字状に形成した部材である。より詳細には、媒体導入口４１ｂに対応した部位において媒体導入口４１ｂを覆うように設けられる導入部５１と、この導入部５１の下端からコアケース３１の幅方向に亘って延びているガイド構成部５２と、これらの導入部５１及びガイド構成部５２の周縁に一体的に形成されコアケース３１の内周面部３１ａに接合されるフランジ部５３とからなる。

【0052】

フランジ部５３から膨出している導入部５１及びガイド構成部５２がコアケース３１の内周面部３１ａとの間において閉断面を形成する。ガイド構成部５２の上流側の端部には、媒体を熱交換チューブ（図２、符号３４）の上流側に向かってガイドするガイド孔５２ａ，５２ａが開けられている。

【0053】

図５に示されるように、ガイドプレート５０が下部ケース半体４１に取り付けられた状態において、媒体導入口４１ｂから導入された媒体（矢印（１）参照）は、ガイド構成部５２によってコアケース３１の内部にガイドされる。コアケース３１の内部にガイドされた媒体は、矢印（２）によって示されるように、ガイド孔５２ａ，５２ａからコアケース３１の上流側に向かって流される。

【0054】

図２も併せて参照し、導入された媒体は、まず、コアケース３１内を上流側に向かって流される。上流側には、熱交換前の排気ガスが流される。熱交換前の高温の排気ガスと熱交換前の低温の媒体とによって熱交換を行うことにより、効率的に熱交換を行うことができる。

【0055】

さらに、媒体を上流側に向かって流すことにより、上流側エンドプレート３２の高温化による応力の上昇を抑制することができる。これにより、熱交換器３０に加わる負荷を軽減し、熱交換器３０の長寿命化が図れる。加えて、媒体は、高温になることにより沸騰することがある。上流側に向かって媒体を流すことにより、上流側へ安定して媒体を供給し、媒体が沸騰することを抑制することができる。これにより、熱交換性能を向上させることができる。

【0056】

加えて、ガイド部３７は、コアケース３１との間に閉断面を形成する板状のガイドプレート５０によって構成され、ガイドプレート５０の上流側の端部には、ガイド孔５２ａが開けられている。簡便な構成によって媒体を熱交換チューブ３４の上流側に向かって流すことができる。即ち、簡便な構成によって、効率的に熱交換を行うことができる。

【0057】

図６（ａ）に示されるように、比較例による熱交換器２３０は、上流側エンドプレート２３２の上流側壁部２３２ｂが、上流側底面部２３２ａから上流に向かって延びている。また、下流側エンドプレート２３３の下流側壁部２３３ｂが、下流側底面部２３３ａから下流に向かって延びている。

【0058】

上流側壁部２３２ｂが上流側（左側）に向けられる場合には、上流側壁部２３２ｂの先端部２３２ｃが熱交換チューブ３４の上流側端部３４ａから前方へ突出し、熱交換器２３０の全長が大きくなる。

【0059】

下流側エンドプレート２３３も同様である。即ち、下流側壁部２３３ｂが下流側に向けられる場合には、下流側壁部２３３ｂの先端部２３３ｃが熱交換チューブ３４の下流側端部３４ｂから後方へ突出し、熱交換器２３０の全長が大きくなる。

【0060】

図６（ｂ）に示されるように、実施例による熱交換器３０は、上流側エンドプレート３２は、熱交換チューブ３４を支持する上流側底面部３２ａと、上流側底面部３２ａの周縁から一体的に立ち上げられる上流側壁部３２ｂとからなり、上流側壁部３２ｂの先端部３２ｃは、コアケース３１に接合されている。

【0061】

上流側壁部３２ｂの先端部３２ｃが下流側に向けられているため、上流側壁部３２ｂの先端部３２ｃが熱交換チューブ３４の上流側端部３４ａよりも下流側に位置する。結果、熱交換器３０の全長が小さくなる（α参照）。熱交換器３０の小型化が図れる。

【0062】

加えて、熱交換チューブ３４の上流側端部３４ａより、上流側壁部３２ｂの先端部３２ｃが後方に延び、さらに、この上流側壁部３２ｂの先端部３２ｃがコアケース３１に接合される。ほぼ、上流側壁部３２ｂの長さだけコアケース３１を短くすることができ、コアケース３１の小型化が図れる。

【0063】

さらに、上流側壁部３２ｂと上流側底面部３２ａとによって囲われている部位に媒体を流すことができる。この部位の分だけコアケース３１を小型化することができ、熱交換器３０全体としても小型化することができる。

【0064】

下流側エンドプレート３３も同様である。下流側壁部３３ｂの先端部３３ｃが上流側に向けられているため、下流側壁部３３ｂの先端部３３ｃが熱交換チューブ３４の下流側端部３４ｂよりも上流側に位置する。結果、熱交換器３０の全長が小さくなる（β参照）。熱交換器３０の小型化が図れる。

【0065】

加えて、熱交換チューブ３４の下流側端部３４ｂより、下流側壁部３３ｂの先端部３３ｃが前方に延び、さらに、この下流側壁部３３ｂの先端部３３ｃがコアケース３１に接合される。ほぼ、下流側壁部３３ｂの長さだけコアケース３１を短くすることができ、コアケース３１の小型化が図れる。

【0066】

さらに、下流側壁部３３ｂと下流側底面部３３ａとによって囲われている部位に媒体を流すことができる。この部位の分だけコアケース３１を小型化することができ、熱交換器３０全体としても小型化することができる。

【0067】

即ち、比較例による熱交換器（図６（ａ）、符号２３０）に比べて、上流側がαだけ短くなった。下流側エンドプレート３３についても同様である。比較例による熱交換器に比べて、下流側がβだけ短くなった。実施例による熱交換器３０によれば、比較例による熱交換器に比べて、α＋βだけ短くすることができた。

【0068】

図１も合わせて参照し、コンパクトな熱交換器３０を搭載することにより、排熱回収装置１０全体としてもコンパクト化することができる。排熱回収装置１０の配置の自由度が増し、望ましい。

【実施例2】

【0069】

次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図７は実施例２の熱交換器の断面構成を示し、上記図２に対応させて表している。図２に示された熱交換器に対して、コアケース及びガイド部の構成が変更されている。

【0070】

図７及び図８に示されるように、熱交換器６０のコアケース６１は、正面視略コ字状の下部ケース半体７１と、この下部ケース半体７１の上部に被せられる正面視略コ字状の上部ケース半体７２と、下部ケース半体７１の側面及び下面に外方から接合されているガイドプレート８０とからなる。

【0071】

下部ケース半体７１は、上流側エンドプレート３２及び下流側エンドプレート３３に接合される接合部７１ａ，７１ａと、これらの接合部７１ａ，７１ａの間において内部に向かって凹んでいる凹部７１ｂとから構成される。凹部７１ｂは、接合部７１ａ，７１ａの端部から傾斜して延びているテーパ部７１ｃ，７１ｃと、これらのテーパ部７１ｃ，７１ｃの間に渡され熱交換チューブ３４に平行に延びている平面部７１ｄとからなる。

【0072】

ガイドプレート８０は、下部ケース半体７１の側面に対応した部位に接合されている導入部８１と、この導入部８１の下端からコアケース６１の幅方向に亘って延びているガイド構成部８２と、これらの導入部８１及びガイド構成部８２の周縁に一体的に形成されコアケース６１の外周面部６１ｂに接合されるフランジ部８３とからなる。

【0073】

導入部８１には、媒体を導入するための媒体導入口８１ａ（第２熱媒体導入口８１ａ）が形成されている。媒体導入口８１ａには、媒体導入管（図１、符号２１）が接続される。

【0074】

導入部８１及びガイド構成部８２がコアケース６１の外周面部６１ｂとの間において閉断面を形成することにより、ガイド部６７は、形成されている。上流側のテーパ部７１ｃには、媒体を熱交換チューブ３４の上流側に向かってガイドするガイド孔７１ｅが開けられている。加えて、平面部７１ｄには、ガイド孔７１ｅよりも小さな小孔７１ｆが複数開けられている。

【0075】

図９に示されるように、ガイド孔７１ｅ及び小孔７１ｆは、熱交換チューブ３４の層間に対応する部位に開けられている。媒体を熱交換チューブ３４の層間に向かって流すことができる。流路面積の広い部位に向かって直接的に媒体を流すことにより、媒体を円滑に流すことができる。これにより、さらに効率的に熱交換を行うことができる。

【0076】

図１０に示されるように、下部ケース半体７１の全周に亘って凹部７１ｂが形成されている。このような下部ケース半体７１の外周面部６１ｂにガイドプレート８０が被せられることにより、媒体をガイドするガイド部６７は構成されている。

【0077】

図１１に示されるように、ガイド孔７１ｅの大きさは、小孔７１ｆの大きさよりも大きい。このため、矢印（５）によって示されるように、媒体導入口８１ａから導入された媒体は、矢印（６）によって示されるように、主にガイド孔７１ｅから上流側に向かって流れる。一方、媒体の残部は、矢印（７）によって示されるように、小孔７１ｆからコアケース６１内に導入される。ガイド孔７１ｅを通過する媒体の流れを主流としつつ、併せて小孔７１ｆからコアケース６１内に媒体を導入する。これにより、媒体の流量を増加させることができ、より効率的に熱交換を行うことができる。

【実施例3】

【0078】

次に、本発明の実施例３を図面に基づいて説明する。
図１２は実施例３の熱交換器の断面構成を示し、上記図２に対応させて表している。上流側エンドプレートの向きを変更すると共に、上流側エンドプレート及び下流側エンドプレートの構成を変更した。

【0079】

図１２に示されるように、熱交換器９０の上流側エンドプレート９２は、コアケース３１に接続され断面視コ字状を呈するエンドプレート本体１０１と、このエンドプレート本体１０１に接合され熱交換チューブ３４を支持する支持プレート１０２とからなる。

【0080】

エンドプレート本体１０１は、上流側底面部１０１ａと、この上流側底面部１０１ａの周縁から一体的に立ち上げられる上流側壁部１０１ｂとからなる。上流側底面部１０１ａには、略矩形の矩形孔１０１ｃが形成されている。この矩形孔１０１ｃの周縁に支持プレート１０２が接合されている。支持プレート１０２の板厚は、エンドプレート本体１０１の板厚よりも薄い。

【0081】

下流側エンドプレート９３も同様である。下流側エンドプレート９３は、コアケース３１に接続され断面視コ字状を呈するエンドプレート本体１０６と、このエンドプレート本体１０６に接合され熱交換チューブ３４を支持する支持プレート１０７とからなる。

【0082】

エンドプレート本体１０６は、下流側底面部１０６ａと、この下流側底面部１０６ａの周縁から一体的に立ち上げられる下流側壁部１０６ｂとからなる。下流側底面部１０６ａには、略矩形の矩形孔１０６ｃが形成されている。この矩形孔１０６ｃの周縁に支持プレート１０７が接合されている。支持プレート１０７の板厚は、エンドプレート本体１０６の板厚よりも薄い。

【0083】

上流側エンドプレート９２と下流側エンドプレート９３とは、配置されている向きについて異なる。上流側エンドプレート９２は、上流側壁部１０１ｂが上流側底面部１０１ａから上流に向かって延びている。このことにより、上流側壁部１０１ｂの先端部１０１ｄは、コアケース３１から遠ざかる方向に向かって延びている。一方、下流側エンドプレート９３は、下流側壁部１０６ｂが下流側底面部１０６ａから上流に向かって延びている。このことにより、下流側壁部１０６ｂの先端部１０６ｄは、コアケース３１に向かって延びている。

【0084】

このように、下流側壁部１０６ｂの先端部１０６ｄが上流側に向けられて配置され、上流側壁部１０１ｂの先端部１０１ｄが下流側に向けられて配置されていない場合においても本発明所定の効果を得ることができる。即ち、下流側壁部１０６ｂの先端部１０６ｄが上流側に向けられた分だけ、コアケース３１を小型化でき（図６、β参照）、熱交換器９０全体としても小型化することができる。

【0085】

高温の排気ガスが流れる熱交換チューブ３４には、排気ガスの熱により伸びが発生する。支持プレート１０２の板厚がエンドプレート本体１０１の板厚よりも薄いため、エンドプレート本体１０１よりも支持プレート１０２は曲げ剛性が弱い。このため、エンドプレート本体１０１に比べて支持プレート１０２は撓みやすい。撓みやすい部位に熱交換チューブ３４が差し込まれているため、熱交換チューブ３４の伸びを撓みによって吸収することができる。これにより、熱交換チューブ３４に加わる負荷を軽減し、熱交換器９０の長寿命化を図ることができる。下流側エンドプレート９３についても同様である。

【0086】

なお、上流側エンドプレート９２及び下流側エンドプレート９３の向きを共に逆向きとした場合にも、本発明の効果を得ることができる（図６、α参照）。即ち、上流側エンドプレート９２の先端部１０１ｄをコアケース３１に接合すると共に、下流側エンドプレート９３の先端部１０６ｄをコアケース３１から離れるよう下流側に向かって延ばすこともできる。

【0087】

尚、本発明の熱交換器は、実施の形態では排熱回収装置に適用したが、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラやコージェネレーションシステム、熱電発電装置への適用も可能である。さらに、これらのように、排気ガスの熱と媒体との間で熱交換を行うもの以外の物にも適用が可能である。

【0088】

また、実施例１による熱交換器に、実施例３による熱交換器の技術の一部を適用することも可能である。即ち、各実施例は、適宜互いに組み合わせることができる。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本発明の熱交換器は、排熱回収装置に好適である。

【符号の説明】

【0090】

１０…排熱回収装置（熱交換デバイス１０）、１２…分岐部、１３…第１流路、１４…第２流路、１９…バルブ、３０，６０，９０…熱交換器、３１，６１…コアケース、３１ａ…内周面部、３２…上流側エンドプレート、３２ａ…上流側底面部、３２ｂ…上流側壁部、３２ｃ…（上流側壁部の）先端部、３３，９３…下流側エンドプレート、３３ａ，１０６ａ…下流側底面部、３３ｂ，１０６ｂ…下流側壁部、３３ｃ，１０６ｄ…（下流側壁部の）先端部、３４…熱交換チューブ、３４ａ…（熱交換チューブの）上流側端部、３４ｂ…（熱交換チューブの）下流側端部、３７，６７…ガイド部、４１ｂ，８１ａ…媒体導入口（第２熱媒体導入口）、４２ｂ，７１ｂ…凹部、５２ａ，７１ｅ…ガイド孔、５０，８０…ガイドプレート、６１ｂ…外周面部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】