特開 2022-153922 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022153922

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/04 20060101AFI20221005BHJP

   F28D 9/02 20060101ALI20221005BHJP

   F28F 9/22 20060101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

F28F3/04 B

F28D9/02

F28F9/22

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021056701

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】特許業務法人 大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 恒雄

(72)【発明者】

【氏名】多田 勝俊

(72)【発明者】

【氏名】伊東 ひとみ

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 佑太

【テーマコード（参考）】

3L065

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L065DA17

3L103AA05

3L103AA18

3L103AA37

3L103DD18

3L103DD57

(57)【要約】

【課題】流路構造を変化させる構成において、熱交換効率を向上させつつ、流体の不均一な流れの発生や圧力損失を抑制する。
【解決手段】熱交換器１が、本体７と、第１流体３が流れる複数の第１流路２１と、第２流体５が流れる複数の第２流路２３と、を備え、各第１流路は、本体における入口２５から第１の流れ方向に向けて順に連なって設けられた一体部３１、緩衝部３２、及び分離部３３を有し、一体部には、対向配置された対をなす隔壁４１、４１を含む周壁によって画定される１つの第１流路スペースが形成され、緩衝部には、前記対をなす隔壁に間隔をおいて複数設けられた対をなす第１変位部４５Ａが互いに接近するように、第１流路スペースを変形させた１つの変形流路スペースが形成され、分離部には、対をなす第１変位部が互いに接続されるように、第１流路スペースを分離させた複数の分離流路スペースが形成される構成とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器であって、
本体と、
前記本体に設けられ、第１流体が流れる複数の第１流路と、
前記本体に設けられ、前記第１流体と熱交換する第２流体が流れる複数の第２流路と、を備え、
前記各第１流路は、前記本体における前記第１流体の入口から第１の流れ方向に向けて順に連なって設けられた一体部、緩衝部、及び分離部を有し、
前記一体部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、対向配置された対をなす隔壁を含む周壁によって画定される１つの第１流路スペースが形成され、
前記緩衝部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす隔壁に間隔をおいて複数設けられた対をなす第１変位部が互いに接近するように、前記第１流路スペースを変形させた１つの変形流路スペースが形成され、
前記分離部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす第１変位部が互いに接続されるように、前記第１流路スペースを分離させた複数の分離流路スペースが形成される、熱交換器。

【請求項2】

前記本体において、前記第１の流れ方向に直交する任意断面には、前記一体部、前記緩衝部、及び前記分離部の少なくも１つが含まれ、
前記任意断面のうちの前記第１流体の前記入口により近い断面ほど、前記一体部が占める面積の割合が大きい、請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記各第２流路は、前記複数の第１流路における前記対をなす隔壁における前記各第１流路とは相反する側の面同士によって画定された１つの第２流路スペースを含み、
前記第２流体は、前記本体における前記第２流路スペースに連通する前記第２流体の入口から前記第１の流れ方向に直交する第２の流れ方向に供給される、請求項２に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記本体における前記任意断面に少なくとも前記一体部及び前記緩衝部が含まれる場合、前記一体部は、前記緩衝部よりも前記第２流体の前記入口側に配置され、
前記本体における前記任意断面に前記一体部、前記緩衝部、及び前記分離部が含まれる場合、前記一体部及び前記緩衝部は、前記分離部よりも前記第２流体の前記入口側に配置される、請求項３に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記第２流体の前記入口は、前記第１の流れ方向の上流側である前記本体における前記第１流体の前記入口側に配置され、
前記緩衝部は、前記本体における前記任意断面に少なくとも前記緩衝部が含まれる場合、前記任意断面のうちの前記第１流体の前記入口に近い断面ほど、前記緩衝部が前記第２流体の前記入口からより離れた側に配置される、請求項３または請求項４に記載の熱交換器。

【請求項6】

前記緩衝部は、前記本体における前記第１の流れ方向に直交する方向の全体に渡って、前記第１の流れ方向に略同一の長さで形成されている、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項7】

前記第２流路スペースには、前記本体における前記第２流体の前記入口から前記第２の流れ方向の全体に渡って、前記対をなす隔壁における前記各第１流路とは相反する側の面同士によって画定された部位が含まれる、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項8】

前記本体には、第１の流れ方向において前記複数の第２流路スペースを分割するように、前記第１の流れ方向に直交または交差する１または複数の仕切り壁が設けられている、請求項３または請求項４に記載の熱交換器。

【請求項9】

前記複数の仕切り壁は、前記本体における前記第１流体の入口側から第１の流れ方向に向けて長さがより短くなるように形成される、請求項８に記載の熱交換器。

【請求項10】

前記各第１流路は、前記本体における前記第１流体の出口から前記第１の流れ方向の逆方向に向けて順に設けられた他の前記一体部および他の前記緩衝部をそれぞれ有する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項11】

前記緩衝部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす隔壁に間隔をおいて複数設けられた対をなす第２変位部が互いに離間するように、前記第１流路スペースを変形させた前記１つの変形流路スペースが形成される、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項12】

前記分離流路スペースは、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、矩形状をなし、
前記対をなす第１変位部および前記対をなす第２変位部は、それぞれ前記矩形における２組の対角に位置する、請求項１１に記載の熱交換器。

【請求項13】

前記一体部において、前記対をなす隔壁は、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、互いに平行に配置された直線状をなす、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項14】

前記本体には、第１の流れ方向において前記複数の第２流路スペースを分割するように、前記対をなす隔壁における前記各第１流路とは相反する側の面から突出する凸部が設けられている、請求項３または請求項４に記載の熱交換器。

【請求項15】

熱交換器であって、
本体と、
前記本体に設けられ、第１流体が流れる複数の第１流路と、
前記本体に設けられ、前記第１流体と熱交換する第２流体が流れる複数の第２流路と、を備え、
前記各第１流路は、前記本体における前記第１流体の出口まで第１の流れ方向とは逆に向けて順に連なって設けられた一体部、緩衝部、及び分離部を有し、
前記一体部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、対向配置された対をなす隔壁を含む周壁によって画定される１つの第１流路スペースが形成され、
前記緩衝部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす隔壁に間隔をおいて複数設けられた対をなす第１変位部が互いに接近するように、前記第１流路スペースを変形させた１つの変形流路スペースが形成され、
前記分離部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす第１変位部が互いに接続されるように、前記第１流路スペースを分離させた複数の分離流路スペースが形成される、熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換される流体の流路構造が変化する熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、温度の異なる複数の流体間で熱を受け渡す装置として、種々の伝熱方式を用いた熱交換器が普及している。また、熱交換器の熱交換効率を高めるために、流体の流路（流体の経路）における位置に応じて流路構造（流路の形状や表面積等）を変化させたものが開発されている。

【0003】

例えば、熱交換器の熱交換効率を高めるために、低温側に伝熱面積の大きい流路及び／又はレイノルズ数を高くする流路を形成するフィンを配置し、圧損低減効果を得るために、高温側に伝熱面積の小さい流路及び／又はレイノルズ数を低くする流路を形成するフィンを配置した熱交換器が知られている（特許文献１参照）。

【0004】

また例えば、第１流体を流通させる複数の第１流路と、第１流体と熱交換する第２流体を流通させる複数の第２流路と、を含む複数の管状の流路を備え、それら管状の流路では、それぞれの所定方向（流路の延在方向）と直交する断面における位置および外形形状が、所定方向における位置に応じて変化する熱交換器が知られている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０－２５９９９１号公報

【特許文献2】特開２０２０－４６１６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１に記載された従来技術のように、流体の流路における位置に応じて伝熱面積を変化させる場合、１つの流路に連通する複数に分割された流路を形成すると、それらの流路の分岐部や合流部において流れの乱れや滞留に起因する不均一な流れが生じ得る。

【0007】

また、上記特許文献２に記載された従来技術のように、熱交換器において流路の形状を複雑に変化させると、流体の圧力損失が増大し得る。

【0008】

本発明は、以上の背景を鑑み、流体の流路における位置に応じて流路構造を変化させる構成において、熱交換効率を向上させつつ、流体の不均一な流れの発生や圧力損失を抑制する熱交換器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために本発明のある態様は、熱交換器（１）であって、本体（７）と、前記本体に設けられ、第１流体（７）が流れる複数の第１流路（２１）と、前記本体に設けられ、前記第１流体と熱交換する第２流体（５）が流れる複数の第２流路（２３）と、を備え、前記各第１流路は、前記本体における前記第１流体の入口（２５）から第１の流れ方向に向けて順に連なって設けられた一体部（３１）、緩衝部（３２）、及び分離部（３３）を有し、前記一体部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、対向配置された対をなす隔壁（４１、４１）を含む周壁によって画定される１つの第１流路スペースが形成され、前記緩衝部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす隔壁に間隔をおいて複数設けられた対をなす第１変位部（４５Ａ）が互いに接近するように、前記第１流路スペースを変形させた１つの変形流路スペースが形成され、前記分離部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす第１変位部が互いに接続されるように、前記第１流路スペースを分離させた複数の分離流路スペースが形成される構成とする。

【0010】

この態様によれば、流体の複数の流路（第１流体が流れる複数の第１流路）には、より広い流路スペース（第１流路スペース）によって圧力損失を抑制する一体部、より大きな伝熱面積によって熱交換効率を向上させる分離部、及び一体部から分離部への移行（すなわち、流路構造の変化）による不均一な流れの発生を抑制する緩衝部が形成される。これにより、当該態様によれば、流路構造を変化させる構成において、熱交換効率を向上させつつ、流体の不均一な流れの発生や圧力損失を抑制することが可能となる。

【0011】

上記の態様において、前記本体において、前記第１の流れ方向に直交する任意断面には、前記一体部、前記緩衝部、及び前記分離部の少なくも１つが含まれ、前記任意断面のうちの前記第１流体の前記入口により近い断面ほど、前記一体部が占める面積の割合が大きいとよい。

【0012】

この態様によれば、各第１流路における第１流体の入口により近い部位では、一体部によってより広い流路スペースが確保されるため、本体に対する流体（第１流体）の導入が容易となり、また、本体に対して流体をより広い範囲で均一に導入することが可能となる。

【0013】

上記の態様において、前記各第２流路は、前記複数の第１流路における前記対をなす隔壁における前記各第１流路とは相反する側の面同士によって画定された１つの第２流路スペースを含み、前記第２流体は、前記本体における前記第２流路スペースに連通する前記第２流体の入口から前記第１の流れ方向に直交する第２の流れ方向に供給されるとよい。

【0014】

この態様によれば、複数の第２流路の構造を複雑化させることなく、複数の第１流路に一体部、緩衝部、及び分離部を形成することができる。

【0015】

上記の態様において、前記本体における前記任意断面に少なくとも前記一体部及び前記緩衝部が含まれる場合、前記一体部は、前記緩衝部よりも前記第２流体の前記入口側に配置され、前記本体における前記任意断面に前記一体部、前記緩衝部、及び前記分離部が含まれる場合、前記一体部及び前記緩衝部は、前記分離部よりも前記第２流体の前記入口側に配置されるとよい。

【0016】

この態様によれば、第１流路における第２流体の入口側に位置する領域では、一体部によってより広い流路スペースが確保されるため、第１流体の円滑な流れを確保することができ、その結果、第１流体と第２流体との熱交換を促進することができる。

【0017】

上記の態様において、前記第２流体の前記入口は、前記第１の流れ方向の上流側である前記本体における前記第１流体の前記入口側に配置され、前記緩衝部は、前記本体における前記任意断面に少なくとも前記緩衝部が含まれる場合、前記任意断面のうちの前記第１流体の前記入口に近い断面ほど、前記緩衝部が前記第２流体の前記入口からより離れた側に配置されるとよい。

【0018】

この態様によれば、第２流体の入口からより離れた領域では、第１流路における第１流体の入口付近に存在する緩衝部により不均一な流れの発生が抑制され、一方で、第２流体の入口により近い領域では、第１流路における第１流体の入口からより離れた位置に存在する緩衝部によって第１流体の流れの指向性が高められるため、第１流体における乱流の発生や圧力損失を抑制することができる。

【0019】

上記の態様において、前記緩衝部は、前記本体における前記第１の流れ方向に直交する方向の全体に渡って、前記第１の流れ方向に略同一の長さで形成されているとよい。

【0020】

この態様によれば、緩衝部による効果（すなわち、第１流路における一体部から分離部への移行による不均一な流れの発生を抑制する効果）を、第１流路における第１の流れ方向に直交する方向において一様に得ることができるため、第１流体の流れの均質性が高まる。

【0021】

上記の態様において、前記第２流路スペースには、前記本体における前記第２流体の前記入口から前記第２の流れ方向の全体に渡って、前記対をなす隔壁における前記各第１流路とは相反する側の面同士によって画定された部位が含まれるとよい。

【0022】

この態様によれば、第２流体を入口から第２の流れ方向の全体に渡って円滑に導くことができる。

【0023】

上記の態様において、前記本体には、第１の流れ方向において前記複数の第２流路スペースを分割するように、前記第１の流れ方向に直交または交差する１または複数の仕切り壁（５１－５３）が設けられているとよい。

【0024】

この態様によれば、第１の流れ方向に直交または交差する方向において第２流体を均一に本体に導入することが可能となる。

【0025】

上記の態様において、前記複数の仕切り壁は、前記本体における前記第１流体の入口側から第１の流れ方向に向けて長さがより短くなるように形成されるとよい。

【0026】

この態様によれば、第１の流れ方向に直交する方向において第２流体を本体内でより均一に流通させることが可能となる。

【0027】

上記の態様において、前記各第１流路は、前記本体における前記第１流体の出口から前記第１の流れ方向の逆方向に向けて順に設けられた他の前記一体部および他の前記緩衝部をそれぞれ有するとよい。

【0028】

この態様によれば、本体からの流体（第１流体）の排出が容易となり、また、本体から流体をより広い範囲で均一に排出することが可能となる。

【0029】

上記の態様において、前記緩衝部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす隔壁に間隔をおいて複数設けられた対をなす第２変位部（４５Ｂ）が互いに離間するように、前記第１流路スペースを変形させた前記１つの変形流路スペースが形成されるとよい。

【0030】

この態様によれば、複数の第１流路に一体部、緩衝部、及び分離部を形成する場合に、それら各部における流路の容積の変動を抑制することができる。

【0031】

上記の態様において、前記分離流路スペースは、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、矩形状をなし、前記対をなす第１変位部および前記対をなす第２変位部は、それぞれ前記矩形における２組の対角に位置するとよい。

【0032】

この態様によれば、一体部、緩衝部、及び分離部による流体流路構造の変化を容易に実現することができる。

【0033】

上記の態様において、前記一体部において、前記対をなす隔壁は、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、互いに平行に配置された直線状をなすとよい。

【0034】

この態様によれば、各第１流路の一体部を簡易な構成により実現することができる。

【0035】

上記の態様において、前記本体には、第１の流れ方向において前記複数の第２流路スペースを分割するように、前記対をなす隔壁における前記各第１流路とは相反する側の面から突出する凸部が設けられているとよい。

【0036】

この態様によれば、第１の流れ方向において第２流体を均一に本体に導入することが可能となる。

【0037】

上記課題を解決するために本発明のある態様は、熱交換器であって、本体と、前記本体に設けられ、第１流体が流れる複数の第１流路と、前記本体に設けられ、前記第１流体と熱交換する第２流体が流れる複数の第２流路と、を備え、前記各第１流路は、前記本体における前記第１流体の出口まで第１の流れ方向とは逆に向けて順に連なって設けられた一体部、緩衝部、及び分離部を有し、前記一体部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、対向配置された対をなす隔壁を含む周壁によって画定される１つの第１流路スペースが形成され、前記緩衝部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす隔壁に間隔をおいて複数設けられた対をなす第１変位部が互いに接近するように、前記第１流路スペースを変形させた１つの変形流路スペースが形成され、前記分離部には、前記第１の流れ方向に直交または交差する断面において、前記対をなす第１変位部が互いに接続されるように、前記第１流路スペースを分離させた複数の分離流路スペースが形成される構成とする。

【0038】

この態様によれば、流体の複数の流路（第１流体が流れる複数の第１流路）には、より広い流路スペース（第１流路スペース）によって圧力損失を抑制する一体部、より大きな伝熱面積によって熱交換効率を向上させる分離部、及び分離部から一体部への移行（すなわち、流路構造の変化）による不均一な流れの発生を抑制する緩衝部が形成される。これにより、当該態様によれば、流路構造を変化させる構成において、熱交換効率を向上させつつ、流体の不均一な流れの発生や圧力損失を抑制することが可能となる。

【発明の効果】

【0039】

以上の構成によれば、流体の流路における位置に応じて流路構造を変化させる熱交換器において、熱交換効率を向上させつつ、流体の不均一な流れの発生や圧力損失を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】実施形態に係る熱交換器の要部を示す斜視図

【図2】図１に示した熱交換器の縦断面図

【図3】第１流路における流路構造の変化を示す第１の説明図

【図4】第１流路における流路構造の変化を示す第２の説明図

【図5】第２流路における流路構造を示す第１の説明図

【図6】第２流路における流路構造を示す第２の説明図

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下、図面を参照して、実施形態に係る熱交換器について説明する。説明の便宜上、図１等に矢印で示すように上下、前後、及び左右の方向を定める。ただし、実際に使用される熱交換器の配置は、それらの方向には限定されない。

【0042】

図１に示すように、熱交換器１は、温度の異なる二流体（第１流体３、第２流体５：図２参照）が流れる本体７を備える。本実施形態では、本体７は前後方向に長い略直方体状をなす外殻を有する。図１中に二点鎖線で示すように、本体７の前部及び後部には、第１流体３が供給される流体供給ヘッダ１１および第１流体３が排出される流体排出ヘッダ１３が付設され得る。また、本体７の前側上部及び後側下部には、第２流体５が供給される流体供給ヘッダ１５および第１流体３が排出される流体排出ヘッダ１７が付設されている。

【0043】

熱交換器１における上記構成要素の各々は、例えば、金属材料（例えば、アルミニウム）によって構成され得る。

【0044】

本体７には、第１流体３が流れる複数の第１流路２１と、第１流体３と熱交換する第２流体５が流れる複数の第２流路２３とが設けられている。

【0045】

本体７の前面７Ｃには、各第１流路２１の入口２５が開口する。それらの入口２５は、それぞれ上下方向に延在するスリット状をなし、所定の間隔をおいて左右方向に配列される。複数の入口２５は、前面７Ｃの略全域に配置される。図示は省略するが、本体７の後面には、各第１流路２１の出口が開口する。それらの出口は、複数の入口２５と略同一の構造（形状、配置等）を有する。

【0046】

図２に示すように、本体７の上面７Ａには、各第２流路２３の入口２７が開口する。それらの入口２７は、それぞれ前後方向に延在するスリット状をなし、所定の間隔をおいて左右方向に配列される。複数の入口２７は、上面７Ａにおける前側（第１流体３の入口２５側）に偏って配置される。図示は省略するが、本体７の下面７Ｂには、各第２流路２３の出口がそれぞれ開口する。それらの出口は、複数の入口２７と略同一の構造を有する。

【0047】

詳細は後述するが、本体７の内部において、各第２流路２３は、左右方向に隣接する第１流路２１の間のスペースにそれぞれ配置される。

【0048】

流体供給ヘッダ１１に供給される第１流体３は、図２中に矢印付きの線で示すように、複数の入口２５から本体７に導入された後、本体７内を後方に向けて移動し、本体７の後面の出口から流体排出ヘッダ１３内に排出される。つまり、本体７における第１流体３の流れ方向（以下、第１の流れ方向という。）は、前方の入口２５から後方の出口に向かう方向（前後方向）である。

【0049】

また、流体供給ヘッダ１５に供給された第２流体５は、図２中に矢印付きの線で示すように、複数の入口２７から下方に向けて本体７に導入された後、本体７内を前方から後方に向けて（すなわち、前後方向に）流れ、本体７の下面の出口から下方に向けて流体排出ヘッダ１７内に排出される。つまり、第２流体５の本体７の入口２７での流れ方向（以下、第２の流れ方向という。）は、上面７Ａの入口２７から下方に向かう方向（上下方向）である。同様に、第２流体５の本体７の出口での流れ方向は、下面７Ｂの出口から下方に向かう方向（上下方向）である。

【0050】

次に、図３及び図４を参照して、複数の第１流路２１における流路構造の変化について説明する。

【0051】

各第１流路２１は、本体７における第１流体３の入口２５から第１の流れ方向に（ここでは、前方から後方に）向けて順に連なって設けられた一体部３１、緩衝部３２、及び分離部３３をそれぞれ有する（図１参照）。

【0052】

図３（Ａ）には、各第１流路２１の一体部３１を露出させた第１の流れ方向に交差する断面が示されている（図１に示す上下方向に対して上側が後方に傾斜したIIIa－IIIa線断面を参照）。本体７には、その上壁３５および下壁３６の間に上下方向に延在する複数の隔壁４１が形成されている。一体部３１に関し、図３（Ａ）の断面における複数の隔壁４１は、上下方向に略直線状をなし、所定の間隔をおいて左右方向に配列されている。これにより、各第１流路２１の一体部３１を簡易な構成により実現することができる。

【0053】

各第１流路２１において一体部３１には、図３（Ａ）の断面において、対向配置された対をなす隔壁４１,４１（すなわち、複数の隔壁４１において隣接する隔壁）を含む周壁によって画定される１つの流路スペース（以下、第１流路スペースという。）４２が形成される。第１流路スペース４２は、上下方向に細長い略矩形状をなす。また、第１流路スペース４２を画定する周壁を、対をなす隔壁４１,４１と共に構成する上壁及び下壁は、本体７の上壁３５および下壁３６によって構成される。ただし、周壁を構成する上壁及び下壁は、上壁３５および下壁３６とは別に設けられてもよい。

【0054】

一体部３１は、図１に破線で示すように、本体７の前側における略四角柱状をなす領域に設けられる。その略四角柱状をなす領域では、３つの矩形状の側面がそれぞれ本体７の上面７Ａ、下面７Ｂ、及び前面７Ｃに沿って配置され、かつ２つの台形状の側面が本体７の左面７Ｅおよび右面７Ｆに沿って配置される。したがって、複数の第１流路２１における一体部３１の領域は、第２流体５の入口２７側（本体７の上壁３５側）において前後方向に広く、その入口２７から離れた側（本体７の下壁３６下側）において前後方向に狭い。第１流体３の入口２５では、各第１流路２１の全体が一体部３１として構成されている。

【0055】

図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）には、それぞれ各第１流路２１の緩衝部３２を露出させた第１の流れ方向に交差する断面が示されている（図１に示す上下方向に対して上側が後方に傾斜したIIIb－IIIb線断面、IIIc－IIIc線断面をそれぞれ参照）。各第１流路２１の緩衝部３２は、それぞれ対応する一体部３１の後方に連なる。図３（Ｂ）は、緩衝部３２において一体部３１により近い部位を示し、図３（Ｃ）は、緩衝部３２において一体部３１からより離れた部位を示している。

【0056】

各第１流路２１において緩衝部３２には、図３（Ｂ）の断面において、図３（Ａ）に示した一体部３１の第１流路スペース４２を変形させた１つの変形流路スペース４３が形成される。変形流路スペース４３では、対をなす隔壁４１,４１の長手方向（略上下方向）に所定の間隔をおいて対をなす第１変位部４５Ａが複数設けられており、その対をなす第１変位部４５Ａが一体部３１の状態から左右方向に互いに接近するように変位している。また、変形流路スペース４３では、対をなす隔壁４１,４１の長手方向に所定間隔をおいて対をなす第２変位部４５Ｂが複数設けられており、その対をなす第２変位部４５Ｂが一体部３１の状態から左右方向に互いに離間するように変位している。このように変形流路スペース４３は、第１流路スペース４２および後述する分離流路スペース４４の中間的な形状を有する。

【0057】

第１変位部４５Ａおよび第２変位部４５Ｂは、各隔壁４１の長手方向（略上下方向）に交互に配置されている。これにより、緩衝部３２において、各隔壁４１は、略鋸刃形状をなす。また、変形流路スペース４３は、図３（Ａ）に示した一体部３１の第１流路スペース４２の一部が拡幅され、かつ一部が縮幅された形状をなす。

【0058】

緩衝部３２において、第１変位部４５Ａおよび第２変位部４５Ｂの変位の大きさは、一体部３１に連なる部位から分離部３３に連なる部位にかけて徐々に変化する。図３（Ｃ）に示す部位では、図３（Ｂ）に示す部位と比べてより分離部３３に近いため、対をなす第１変位部４５Ａは、図３（Ｂ）に示された状態よりも互いに接近している。同様に、対をなす第２変位部４５Ｂは、図３（Ｂ）に示された状態よりも互いに離間している。

【0059】

緩衝部３２は、図１に破線で示すように、本体７の前側に設けられた一体部３１の後方において、上面が下面よりもより後方に位置するように配置された略平行六面体状をなす領域に設けられる。したがって、緩衝部３２は、本体７の上下方向の全体に渡って左右方向に略同一の長さで形成されている。これにより、緩衝部３２による効果（すなわち、第１流路２１における一体部３１から分離部３３への移行による不均一な流れの発生を抑制する効果）を、第１流路２１における第１の流れ方向に直交する方向（上下方向）において一様に得ることができるため、第１流体３の流れの均質性が高まる。

【0060】

図３（Ｄ）には、各第１流路２１の分離部３３を露出させた第１の流れ方向に交差する断面が示されている（図１に示す上下方向に対して上側が後方に傾斜したIIIｄ－IIIｄ線断面を参照）。

【0061】

各第１流路２１において分離部３３には、図３（Ｄ）の断面において、一体部３１の第１流路スペース４２を分離させた複数の分離流路スペース４４が形成される。分離流路スペース４４では、対をなす第１変位部４５Ａが、緩衝部３２の状態から更に変位することにより、互いに接続されている。また、分離流路スペース４４では、対をなす第２変位部４５Ｂが、緩衝部３２の状態から更に変位することにより、隣接する他の対をなす隔壁４１,４１における一方の第２変位部４５Ｂと接続されている。

【0062】

各分離流路スペース４４は、一方の対角線を略上下方向に沿って配置した矩形状（または正方形状）をなす。対をなす第１変位部４５Ａおよび対をなす第２変位部４５Ｂは、その矩形における２組の対角に位置する。複数の分離流路スペース４４は、それぞれの四隅が隔壁４１を介して相互に接続されることにより格子状をなす。

【0063】

分離部３３は、図１に二点鎖線で示すように、本体７の前側に設けられた緩衝部３２の後方において、上面が下面よりもより後方に位置するように配置された略平行六面体状をなす領域に設けられる。

【0064】

このように、熱交換器１では、第１流体３が流れる複数の第１流路２１において、より広い第１流路スペース４２により圧力損失を抑制する一体部３１、より大きな伝熱面積により熱交換効率を向上させる分離部３３、及び一体部３１から分離部３３への移行（すなわち、流路構造の変化）による不均一な流れの発生を抑制する緩衝部３２が形成される。特に、第１流体３の流量が比較的大きい場合（すなわち、大流量の場合）に圧力損失を抑制する効果が顕著である。これにより、熱交換器１は、流体流路構造を変化させる構成において、熱交換効率を向上させつつ、流体の不均一な流れの発生や圧力損失を抑制することが可能となる。また。熱交換器１の小型化や軽量化を実現できる。

【0065】

また、本体７の内部構造は、回転対称の構造を有する。より詳細には、本体７の内部構造は、本体７の中心（重心）を通る左右方向の軸まわりに１８０°回転させても実質的に同一の構造を有する。したがって、本体７は、第１流体３の出口から第１の流れ方向の逆方向に（すなわち、後方から前方に）向けて順に連なって設けられた他の一体部および他の緩衝部（共に図示せず）をそれぞれ有する。なお、分離部３３は、本体７の前後方向の中央に配置され、前側の緩衝部３２および後側の他の緩衝部の双方に連なる。このような構成により、本体７からの第１流体３の排出が容易となり、また、本体７から第１流体３をより広い範囲で均一に本体７から排出することが可能となる。

【0066】

本体７では、第１の流れ方向（前後方向）に直交する任意断面（以下、縦断面という。）において、一体部３１、緩衝部３２、及び分離部３３の少なくも１つが含まれる。また、上述のように、一体部３１、緩衝部３２、及び分離部３３は、本体７における略四角柱状または略平行六面体状の領域に設けられるため、縦断面の位置によっては、一体部３１、緩衝部３２、及び分離部３３が上下方向に互いに重なるように配置される。

【0067】

図４（Ａ）－（Ｄ）には、それぞれ異なる位置の縦断面における各第１流路２１の流路構造の一部が示されている（図２におけるIVa－IVa線断面～IVd－IVd断面を参照）。

【0068】

図４（Ａ）の縦断面では、上下方向の全ての領域に分離部３３（分離流路スペース４４）が配置されている。

【0069】

より前側に位置する図４（Ｂ）の縦断面では、上側の一部の領域に緩衝部３２（変形流路スペース４３）が配置されている。さらに前側の図４（Ｃ）に示す縦断面では、形状が変化した緩衝部３２（変形流路スペース４３）が配置されている。

【0070】

このように、本体７における縦断面に少なくとも緩衝部３２が含まれる場合、図１に示した略平行六面体状をなす緩衝部３２の領域からも明らかなように、縦断面のうちの第１流体３の入口２５に近い断面ほど、緩衝部３２は、第２流体５の入口２７からより離れた側に配置される。これにより、第１流体３の入口２５に近く、かつ第２流体５の入口２７からより離れた領域では、第１流路２１における第１流体３の入口２５付近に存在する緩衝部３２により、第１流体３の不均一な流れの発生が抑制される。一方で、第１流体３の入口２５に近く、かつ第２流体５の入口２７により近い領域では、第１流路２１における第１流体３の入口２５からより離れた位置に存在する緩衝部３２によって第１流体３の流れの指向性が高められるため、第１流体３における乱流の発生や圧力損失を抑制することができる。

【0071】

さらに前側の図４（Ｄ）に示す縦断面では、上側の一部の領域に一体部３１（第１流路スペース４２）が配置され、その一体部３１の下方に緩衝部３２（破線で囲んだ部分を参照）が配置されている。

【0072】

このように、本体７における縦断面に少なくとも一体部３１及び緩衝部３２が含まれる場合、一体部３１は、緩衝部３２よりも第２流体５の入口２７側（上側）に配置される。また、本体７における縦断面に一体部３１、緩衝部３２、及び分離部３３が含まれる場合、一体部３１及び緩衝部３２は、分離部３３よりも第２流体５の入口２７側に配置される。これにより、第１流路２１における第２流体５の入口２７側に位置する領域では、一体部３１によってより広い第１流路スペース４２が確保されるため、第１流体３の円滑な流れを確保することができ、その結果、第１流体３と第２流体５との熱交換を促進することができる。

【0073】

図示は省略するが、図４（Ｄ）に示す縦断面よりも更に前側の縦断面では、一体部３１の占める面積の割合が更に大きくなり、最終的に本体７の入口２５付近では、全ての領域に一体部３１のみが配置される。つまり、縦断面（任意断面）のうち第１流体３の入口２５により近い断面ほど、一体部３１が占める面積の割合が大きい。これにより、各第１流路２１における第１流体３の入口２５により近い部位では、一体部３１によってより広い第１流路スペース４２が確保されるため、本体７に対する第１流体３の導入が容易となり、また、本体７に対して第１流体３をより広い範囲で均一に導入することが可能となる。

【0074】

また、複数の第２流路２３は、図４（Ａ）－（Ｄ）に示すように、複数の第１流路２１をそれぞれ画成する対をなす隔壁４１,４１における各第１流路２１とは相反する側の面同士によって画定された複数の流路スペース（以下、第２流路スペースという。）４８を含む。第２流体５は、本体７における第２流路スペース４８に連通する前記第２流体の入口２７から第１の流れ方向に直交する第２の流れ方向に供給される。これにより、複数の第２流路２３の構造を複雑化させることなく、複数の第１流路２１に一体部３１、緩衝部３２、及び分離部３３を形成することができる。

【0075】

また、第２流路スペース４８には、本体７における第２流体５の入口２７から前記第２の流れ方向（上下方向）の全体に渡って延在する部位が含まれるとよい。これにより、第２流体５を入口２７から第２の流れ方向の全体に渡って円滑に導くことができる。

【0076】

次に、図５及び図６を参照して、複数の第２流路２３の流路構造について説明する。図５（Ａ）－（Ｃ）は、それぞれ本体７における第２の流れ方向に直交する断面を示している。それらの断面には、本体７の第２流体５の入口２７付近における第２流路２３の流路構造が示されている。図６には、各第２流路２３の入口２７を露出させた第１の流れ方向に交差する断面（上下方向に対して上側が後方に傾斜した断面）が示されている。

【0077】

図５（Ａ）の断面の位置は、例えば図４（Ａ）に示した分離部３３（分離流路スペース４４）の上部における対をなす第１変位部４５Ａの位置に概ね相当する。図５（Ｂ）、（Ｃ）の断面の位置は、それぞれ例えば図４（Ａ）に示した分離部３３（分離流路スペース４４）の上部における対をなす第１変位部４５Ａと、それらと上下方向に隣接する対をなす第２変位部４５Ｂとの間の位置に概ね相当する。ただし、図５（Ｃ）の断面は、図５（Ｂ）の断面と比べて、対をなす第２変位部４５Ｂのより近くに位置する。

【0078】

本体７の前側の上部には、図２、図５（Ａ）－（Ｃ）、及び図６に示すように、第２流路２３の入口２５から第２の流れ方向に向けて延在する複数（ここでは、３枚）の仕切り壁５１－５３が設けられている。これにより、第２流路２３の入口２５は、仕切り壁５１－５３によって前後方向に分割された複数の入口開口２５Ａ－２５Ｄを有する。これにより、第１の流れ方向（ここでは、前後方向）において第２流体５を均一に本体７に導入することが可能となる。

【0079】

仕切り壁５１－５３は、本体７における第１流体３の入口２５側から第１の流れ方向（後方）に向けて長さがより短くなる（すなわち、仕切り壁５１、仕切り壁５２、仕切り壁５３の順で短くなる）ように形成されている。これにより、第１の流れ方向に直交する方向（上下方向）において第２流体５を本体７内で均一に流通させることが可能となる。なお、仕切り壁５１－５３の代わりに、第１の流れ方向において複数の第２流路スペース４８を前後方向に分割するように、対をなす隔壁４１,４１における第１流路２１とは相反する側の面から凸部が突設されてもよい。

【0080】

入口開口２５Ａから本体７に導入された第２流体５は、仕切り壁５１及び本体７の前壁３７によって前後方向への流れが制限されつつ、下方に向けて流れる。その入口開口２５Ａからの第２流体５は、仕切り壁５１の先端（下端）を超えると、後方への移動が可能となり、その後は、本体７の後側の下部に設けられた第２流路２３の出口に向けて流れる。

【0081】

入口開口２５Ｂから本体７に導入された第２流体５は、仕切り壁５１及び仕切り壁５２によって前後方向への流れが制限されつつ、下方に向けて流れる。その入口開口２５Ｂからの第２流体５は、仕切り壁５２の先端（下端）を超えると、後方への移動が可能となり、その後は、本体７の後側の下部に設けられた第２流路２３の出口に向けて流れる。

【0082】

入口開口２５Ｃから本体７に導入された第２流体５は、仕切り壁５２及び仕切り壁５３によって前後方向への流れが制限されつつ、下方に向けて流れる。その入口開口２５Ｃからの第２流体５は、仕切り壁５３の先端（下端）を超えると、後方への移動が可能となり、その後は、本体７の後側の下部に設けられた第２流路２３の出口に向けて流れる。

【0083】

入口開口２５Ｄから本体７に導入された第２流体５は、仕切り壁５３によって前方への移動が制限される一方、後方への移動は制限されない。その入口開口２５Ｄからの第２流体５は、本体７への導入直後から後方に広がりつつ、本体７の後側の下部に設けられた第２流路２３の出口に向けて流れる。

【0084】

上述のような構成を有する熱交換器１の製造では、少なくとも本体７を、公知の３Ｄプリンティング技術による積層造形（Additive Manufacturing）に基づき一体成形することが可能である。積層造形に用いられる加工方式については、上述のような構造を実現可能な限りにおいて特に限定されない。例えば、熱交換器１は、金属粉末およびレーザ（または電子ビーム）を造形部位に同時に照射し、溶融した金属粉末を上述のような形状に積層することによって成形される。

【0085】

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。

【0086】

例えば、熱交換器１の本体７の外形（外殻）については、上述のような直方体状に限らず、他の形状（例えば、円筒状）を採用することが可能である。また、熱交換器１では、第２流体５が上述の第２流路２３の出口側から入口２７側に向けて流れる構成としてもよい。第１流路２１および第２流路２３の数は、適宜変更することが可能である。また、第１及び第２流路スペース、変形流路スペース、及び分離流路スペースの形状は、上述の例に限らず、種々の変更が可能である。例えば、分離部流路スペースは星形や六角形であってもよい。熱交換器１の用途としては、例えば、ＥＧＲクーラーなどが挙げられる。

【符号の説明】

【0087】

１ ：熱交換器
３ ：第１流体
５ ：第２流体
７ ：本体
７Ａ ：前面
７Ｂ ：上面
１１ ：流体供給ヘッダ
１３ ：流体排出ヘッダ
１５ ：流体供給ヘッダ
１７ ：流体排出ヘッダ
２１ ：第１流路
２３ ：第２流路
２５ ：第１流体の入口
２７ ：第２流体の入口
３１ ：一体部
３２ ：緩衝部
３３ ：分離部
３５ ：上壁
３６ ：下壁
３７ ：前壁
４１ ：隔壁
４２ ：第１流路スペース
４３ ：変形流路スペース
４４ ：分離流路スペース
４５Ａ：第１変位部
４５Ｂ：第２変位部
４８ ：第２流路スペース
５１－５３：仕切り壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】