特開 2023-3800 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】P2023003800

(43)【公開日】2023-01-17

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/08 20060101AFI20230110BHJP

   F28F 3/04 20060101ALI20230110BHJP

   F28D 1/03 20060101ALI20230110BHJP

【ＦＩ】

F28F3/08 311

F28F3/04 A

F28D1/03

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021105090

(22)【出願日】2021-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金子 智

【テーマコード（参考）】

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L103AA11

3L103AA37

(57)【要約】

【課題】熱交換部材を複数積層した熱交換器において、熱交換効率を向上させること、熱交換部材の撓みを抑制すること、及び、熱交換部材間の間隔を一定に保持する。
【解決手段】複数の熱交換部材が積層され、前記熱交換部材内に設けられた熱媒体流路を流通する内部熱媒体と前記熱交換部材の外表面を流通する外部熱媒体とを熱交換させる熱交換器において、前記熱媒体流路は、内部熱媒体を分流させる分流部と、前記分流部によって分流された内部熱媒体を合流させる第１合流部と、を備え、前記分流部は、前記熱交換部材の外側に突出し、前記外部熱媒体の流通方向に沿って配列される複数の分流流路を有し、前記第１合流部は、複数の前記分流流路と連通し、前記外部熱媒体の流通方向に亘って前記熱交換部材の外側に突出する第１凸部と、前記第１凸部から更に外側に突出する第２凸部とを有する、熱交換器を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の熱交換部材が積層され、前記熱交換部材内に設けられた熱媒体流路を流通する内部熱媒体と前記熱交換部材の外表面を流通する外部熱媒体とを熱交換させる熱交換器において、
前記熱媒体流路は、内部熱媒体を分流させる分流部と、前記分流部によって分流された内部熱媒体を合流させる第１合流部と、を備え、
前記分流部は、前記熱交換部材の外側に突出し、前記外部熱媒体の流通方向に沿って配列される複数の分流流路を有し、
前記第１合流部は、複数の前記分流流路と連通し、前記外部熱媒体の流通方向に亘って前記熱交換部材の外側に突出する第１凸部と、前記第１凸部から更に外側に突出する第２凸部とを有する、熱交換器。

【請求項2】

隣り合う前記熱交換部材の前記第２凸部が互いに当接するように複数の前記熱交換部材が積層されている、請求項１記載の熱交換器。

【請求項3】

前記第２凸部は、前記第１凸部において、前記外部熱媒体の流通方向に沿って複数設けられている請求項１又は請求項２記載の熱交換器。

【請求項4】

前記分流流路は、前記熱交換部材の厚さ方向の一方側と他方側に前記外部熱媒体の流通方向に沿って交互に配列されている請求項１から請求項３のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項5】

前記熱媒体流路において、前記分流部と前記第１合流部とが、前記内部熱媒体の流通方向に交互に配置されている請求項１から請求項４のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項6】

前記第１合流部を挟んで一方側と他方側に配置される２つの前記分流部は、一方側の分流流路の配列位置と他方側の分流流路の配列位置とが、前記内部熱媒体の流通方向において前記外部熱媒体の流通方向に沿って互いにずれている請求項１から請求項５のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項7】

前記熱媒体流路は、前記内部熱媒体の流通方向に前記分流部及び前記第１合流部と並んで配置される第２合流部をさらに備え、
前記第２合流部は、複数の前記分流流路と連通し、前記外部熱媒体の流通方向に亘って前記熱交換部材の外側に突出している、請求項１から請求項６のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項8】

前記第１合流部と前記第２合流部は、前記分流部を挟んで前記内部熱媒体の流通方向に交互に設けられる請求項７記載の熱交換器。

【請求項9】

前記第２合流部を挟んで一方側と他方側に配置される２つの前記分流部は、一方側の分流流路の配列位置と他方側の分流流路の配列位置とが、前記内部熱媒体の流通方向において前記外部熱媒体の流通方向に沿って互いにずれている請求項７又は請求項８項記載の熱交換器。

【請求項10】

前記熱交換部材は、伝熱性を有する板状部材を加工して、前記板状部材の基準面から厚み方向に前記分流部と、前記第１合流部と、前記分流部及び前記第１合流部と並んで配置される第２合流部とに対応する打ち出し部を形成した２枚の伝熱プレートを重ね合わせて構成されている請求項１から請求項９のいずれか１項記載の熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器に関し、特に、複数の熱交換部材を積層して構成される熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内部に熱媒体流路を有する扁平状の熱交換部材を複数積層して構成されるフィンレス熱交換器が知られている。フィンレス熱交換器では、熱交換部材を積層することで熱交換部材間に熱媒体流路と交差する空気流通路を形成し、各熱交換部材表面において、熱媒体流路を通過する熱媒体と、空気流通路を通過する空気とが熱交換を行うようになっている。このとき、熱媒体流路によって形成される熱交換部材表面の凹凸により空気流通路を通過する空気の直進を阻害することで熱媒体と空気との間の伝熱を促進させている。
一方、このようなフィンレス熱交換器では、各熱交換部材にコルゲートフィンなどのフィンが設けられていないことから、熱交換部材に撓みが生じる虞があり、撓みに起因して熱交換部材同士の間隔が一定に保持されない場合がある。

【0003】

そこで、例えば、特許文献１には、熱媒体を流通させる連通流路を有する扁平状の熱交換部材を複数積層した熱交換器において、各熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に複数の突出部（エンボス）を形成し、これらの突出部を、隣接する熱交換部材に当接させるものが開示されている。特許文献１の熱交換器では、一方の熱交換部材に形成された突出部を他方の熱交換部材に当接させることで、熱交換部材の撓みを抑制し、隣接する熱交換部材との間隔を所望の間隔に保持するように構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６５３１３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の熱交換器では、各熱交換部材における突出部は連通流路が形成されていない部位に設けられている。つまり、熱交換部材において、突出部が設けられた分だけ、連通流路（凸部）を形成することができないため、熱媒体部材表面に形成される凹凸の総数が少なくなる。この結果、空気流通路において空気の流れの方向を変更させて空気の直進を阻害する凸部の数が十分でなく、熱交換器における熱交換効率を向上させることができない。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、熱交換部材を複数積層した熱交換器において、熱交換効率を向上させること、熱交換部材の撓みを抑制すること、及び、熱交換部材間の間隔を一定に保持すること、等を課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態は、複数の熱交換部材が積層され、前記熱交換部材内に設けられた熱媒体流路を流通する内部熱媒体と前記熱交換部材の外表面を流通する外部熱媒体とを熱交換させる熱交換器において、前記熱媒体流路は、内部熱媒体を分流させる分流部と、前記分流部によって分流された内部熱媒体を合流させる第１合流部と、を備え、前記分流部は、前記熱交換部材の外側に突出し、前記外部熱媒体の流通方向に沿って配列される複数の分流流路を有し、前記第１合流部は、複数の前記分流流路と連通し、前記外部熱媒体の流通方向に亘って前記熱交換部材の外側に突出する第１凸部と、前記第１凸部から更に外側に突出する第２凸部とを有する、熱交換器を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、熱交換部材を複数積層した熱交換器において、熱交換効率を向上させること、熱交換部材の撓みを抑制すること、及び、熱交換部材間の間隔を一定に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る熱交換器の概略構成を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係る熱交換器を構成する熱交換部材の概略構成を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係る熱交換器を構成する熱交換部材の概略構成を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る熱交換器を構成する熱交換部材を示す図であり、図４（Ａ）は側面図、図４（Ｂ）は正面図、図４（Ｃ）は背面図である。

【図5】図５（Ａ）～（Ｄ）は図４（Ｂ）に示す熱交換部材の断面図であり、図５（Ａ）はＡ－Ａ断面図、図５（Ｂ）はＢ－Ｂ断面図、図５（Ｃ）Ｃ－Ｃ断面図、図５（Ｄ）はＤ－Ｄ断面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る熱交換器を構成する熱交換部材が複数積層された状態を示す図であり、図６（Ａ）は側面図、図６（Ｂ）は正面図である。

【図7】図７（Ａ）～（Ｄ）は図６（Ｂ）に示す熱交換部材の断面図であり、図７（Ａ）はＡ－Ａ断面図、図７（Ｂ）はＢ－Ｂ断面図、図７（Ｃ）Ｃ－Ｃ断面図、図７（Ｄ）はＤ－Ｄ断面図である。

【図8】本発明の実施形態に係る熱交換器を構成する熱交換部材の第１伝熱プレートを示す図であり、図８（Ａ）は側面図、図８（Ｂ）は正面図、図８（Ｃ）は背面図である。

【図9】図９（Ａ）～（Ｄ）は、図８（Ｂ）に示す第１伝熱プレートの断面図であり、図９（Ａ）はＡ－Ａ断面図、図９（Ｂ）はＢ－Ｂ断面図、図９（Ｃ）はＣ－Ｃ断面図、及び、図９（Ｄ）はＤ－Ｄ断面図を示す。

【図10】本発明の実施形態に係る熱交換器を構成する熱交換部材の第２伝熱プレートを示す図であり、図１０（Ａ）は側面図、図１０（Ｂ）は正面図、図１０（Ｃ）は背面図である。

【図11】図１１（Ａ）～（Ｄ）は、図１０（Ｂ）に示す第２伝熱プレートの断面図であり、図１１（Ａ）はＡ－Ａ断面図、図１１（Ｂ）はＢ－Ｂ断面図、図１１（Ｃ）はＣ－Ｃ断面図、及び、図１１（Ｄ）はＤ－Ｄ断面図を示す。

【図12】本発明の実施形態に係る熱交換器を構成する熱交換部材における、第１合流部の変形例を示す断面図である。

【図13】本発明の実施形態に係る熱交換器を構成する熱交換部材における、第１合流部の変形例を示す断面図である。

【図14】本発明の実施形態に係る熱交換器を構成する熱交換部材に設定したパラメータ及びその値に係る表である。

【図15】図１４の表に示すパラメータを説明する図である。

【図16】図１４の表に示すパラメータを用いて設計した熱交換器についての解析結果を示すグラフである。

【図17】図１４のパラメータから得られたＬ１と熱交換量との関係を示すグラフである。

【図18】図１４のパラメータから得られたＬ３と熱交換量との関係を示すグラフである。

【図19】伝熱プレートの熱貫流率と熱交換量との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一の符号は同一の機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

【0011】

図１に、本発明の実施形態に係る熱交換器１の概略構成を示す。熱交換器１は、例えば、車両用空調装置などに適用され、図１に示すように、内部熱媒体を流通させる複数の熱交換部材１１を備えるコア部１０と、コア部１０の両端に配置される第１サイドプレート２０Ａ及び第２サイドプレート２０Ｂと、第１サイドプレート２０Ａを介してコア部１０に設けられ、内部熱媒体の流入口及び流出口となる第１パイプ３０Ａ及び第２パイプ３０Ｂとを備えている。

【0012】

熱交換器１は、第１パイプ３０Ａを介してコア部１０の複数の熱交換部材１１の熱媒体流路１４に流入した内部熱媒体と、熱交換部材１１表面を流通する外部熱媒体との間で熱交換を行わせ、第２パイプ３０Ｂを介して内部熱媒体をコア部１０から流出させる。このとき、熱交換部材１１内の熱媒体流路１４を流通する内部熱媒体の流通方向と、熱交換部材１１表面を流通する外部熱媒体の流通方向が交差（本実施形態においては直交）するようになっている。

【0013】

コア部１０は、図１及び図２に示すように、等間隔に配置された複数の熱交換部材１１を備えている。各熱交換部材１１は、金属製の板状部材に対してプレス加工などによって凹凸を形成した第１伝熱プレート４１及び第２伝熱プレート４２を重ね合わせて構成されている（図３）。第１伝熱プレート４１及び第２伝熱プレート４２については後述する。

【0014】

図３及び図４に示すように、熱交換部材１１には、熱交換器の一方側に位置する第１ヘッダ部１２と、熱交換器の他方側に位置する第２ヘッダ部１３と、第１ヘッダ部１２と第２ヘッダ部１３との間に形成され、第１ヘッダ部１２及び第２ヘッダ部１３と連通し内部熱媒体を流通させる熱媒体流路１４とが設けられている。

【0015】

図４（Ａ）～（Ｃ）に、熱交換部材１１の側面図、正面図、及び背面図を示す。また、図５（Ａ）～（Ｄ）に、図４（Ｂ）のＡ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図、Ｃ－Ｃ断面図、及び、Ｄ－Ｄ断面図を示す。
図６（Ａ）及び（Ｂ）に、複数の熱交換部材１１が積層された状態を示す側面図及び正面図を示す。図７（Ａ）～（Ｄ）に、図６（Ｂ）のＡ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図、Ｃ－Ｃ断面図、及び、Ｄ－Ｄ断面図を示す。

【0016】

図４～図７に示すように、熱媒体流路１４には、分流部１５と合流部１６とが内部熱媒体の流通方向に並んで設けられている。本実施形態において、分流部１５は、第１分流部１５Ａと第２分流部１５Ｂとを含み、合流部１６は、第１合流部１６Ａと第２合流部１６Ｂとを含んでいる。

【0017】

第１分流部１５Ａは、熱交換部材１１に流入した内部熱媒体を分流させる複数の流路１５ａを備えている。複数の流路１５ａは、熱交換部材１１の長手方向（図中ｘ方向）に沿い、熱交換部材１１の厚さ方向（図中ｚ方向）外側に突出するように設けられている。隣接する流路１５ａの間は平坦部１５ｃとなっている。複数の流路１５ａは、熱交換部材１１の外表面を流通する外部熱媒体（空気）の流通方向（図中ｙ方向）に沿って配列され、熱交換部材１１の厚さ方向の一方側と他方側に交互に設けられている。すなわち、第１分流部１５Ａにおいて、熱交換部材１１の厚さ方向の一方側の流路１５ａに対応する厚さ方向の他方側には、平坦部１５ｃが位置している。

【0018】

第２分流部１５Ｂは、第１分流部１５Ａで分流され合流部１６において合流した内部熱媒体を再び分流させる複数の流路１５ｂを備えている。複数の流路１５ｂは、熱交換部材１１の長手方向（図中ｘ方向）に沿い、熱交換部材１１の厚さ方向（図中ｚ方向）外側に突出するように設けられている。隣接する流路１５ｂの間は平坦部１５ｃとなっている。複数の流路１５ｂは、熱交換部材１１の外表面を流通する外部熱媒体（空気）の流通方向（図中ｙ方向）に沿って配列され、熱交換部材１１の厚さ方向の一方側と他方側に交互に設けられている。すなわち、第１分流部１５Ｂにおいて、熱交換部材１１の厚さ方向の一方側の流路１５ｂに対応する厚さ方向の他方側には、平坦部１５ｃが位置している。

【0019】

第１分流部１５Ａの流路１５ａと第２分流部１５Ｂの流路１５ｂとは、熱交換部材１１の厚さ方向の一方側において、外部熱媒体の流通方向における配列位置が互いにずれている。同様に、第１分流部１５Ａの流路１５ａと第２分流部１５Ｂの流路１５ｂとは、熱交換部材１１の厚さ方向の他方側において、外部熱媒体の流通方向における配列位置が互いにずれている。

【0020】

つまり、合流部１６を挟んで一方側に設けられる第１分流部１５Ａの流路１５ａの配列位置と他方側に設けられる第２分流部１５Ｂの流路１５ｂの配列位置とが、内部熱媒体の流通方向において互いにずれている。言い換えると、熱交換部材１１では、図中ｙ方向において流路１５ａの位相と流路１５ｂの位相とが異なるように配列されている。これにより、内部熱媒体は、流通方向（図中ｘ方向）への直進が阻害され、流路１５ａの位相と流路１５ｂの位相とがずれた分だけ図中ｙ方向に迂回しながら図中ｘ方向に流通する。

【0021】

合流部１６は、本実施形態において、第１合流部１６Ａと第２合流部１６Ｂとを含んでいる。第１合流部１６Ａは、第１分流部１５Ａ及び第２分流部１５Ｂと連通し、熱交換部材１１の幅方向、すなわち、熱交換部材１１の外表面を流通する空気（外部熱媒体）の流通方向（図中ｙ方向）に亘って設けられ、第１分流部１５Ａの各流路１５ａから流入した内部熱媒体を合流させる。

【0022】

第１合流部１６Ａは、熱交換部材１１の厚み方向外側に（図中ｚ方向）２段以上の段差を有するように突出している。つまり、第１合流部１６Ａは、熱交換部材１１の外側に突出する第１凸部１６ａと、第１凸部１６ａから更に外側に突出する第２凸部１６ｂとを有している。

【0023】

第１合流部１６Ａの外表面は、突出方向の高さが互いに異なる第１凸部１６ａと第２凸部１６ｂとが交互に設けられた凹凸面となっている。複数の熱交換部材１１を積層した場合に、隣接する熱交換部材１１の第２凸部１６ｂ同士を当接させることで熱交換部材１１同士が等間隔に配置され、かつ、各熱交換部材１１の撓みを抑制することができるので、熱交換部材１１同士の間隔を一定に保持することができる。なお、第２凸部１６ｂの数や、第２凸部１６ｂの配置位置は適宜定めることができる。また、複数の第２凸部１６ｂを等間隔に設けることで、より効果的に熱交換部材１１の撓みを抑制することができる。

【0024】

第２合流部１６Ｂは、熱交換部材１１の外表面を流通する空気（外部熱媒体）の流通方向（図中ｙ方向）に亘って設けられ、第２分流部１５Ｂの各流路１５ｂから流入した内部熱媒体を合流させる。第２合流部１６Ｂは、熱交換部材１１の外側に、例えば、第１凸部１６ａと突出方向の高さがほぼ同一となるように突出している。したがって、複数の熱交換部材１１を積層した場合に、隣接する熱交換部材１１の第２合流部１６Ｂ同士が接しないようになっている。

【0025】

上述の通り、各熱交換部材１１は、例えば、金属等の伝熱性を有する板状部材に対してプレス加工などによって凹凸を形成した第１伝熱プレート４１及び第２伝熱プレート４２を重ね合わせて構成されている。

【0026】

図８（Ａ）～（Ｃ）に、第１伝熱プレート４１の側面図、正面図、及び背面図を示す。図９（Ａ）～（Ｄ）に、図８（Ｂ）のＡ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図、Ｃ－Ｃ断面図、及び、Ｄ－Ｄ断面図を示す。

【0027】

図８及び図９に示すように、第１伝熱プレート４１には、第１伝熱プレートの基準面（平坦部１５ｃ）から突出するように、第１ヘッダ部１２、第２ヘッダ部１３、第１分流部１５Ａ、第２分流部１５Ｂ、第１合流部１６Ａ及び第２合流部１６Ｂに対応する打ち出し部が形成されている。

【0028】

より具体的には、第１伝熱プレート４１には、第１分流部１５Ａの流路１５ａを形成する打ち出し部４５ａ、第１合流部１６Ａを形成する打ち出し部４６ａ、第２分流部１５Ｂの流路１５ｂを形成する打ち出し部４５ｂ、及び第２合流部１６Ｂを形成する打ち出し部４６ｂがそれぞれ形成されている。

【0029】

図１０（Ａ）～（Ｃ）に、第２伝熱プレート４２の側面図、正面図、及び背面図を示す。図１１（Ａ）～（Ｄ）に、図１１（Ｂ）のＡ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図、Ｃ－Ｃ断面図、及び、Ｄ－Ｄ断面図を示す。

【0030】

図１０及び図１１に示すように、第２伝熱プレート４２には、第２伝熱プレートの基準面（平坦部１５ｃ）から突出するように、第１ヘッダ部１２、第２ヘッダ部１３、第１分流部１５Ａ、第２分流部１５Ｂ、第１合流部１６Ａ及び第２合流部１６Ｂに対応する打ち出し部が形成されている。

【0031】

より具体的には、第２伝熱プレート４２には、第１分流部１５Ａの流路１５ａを形成する打ち出し部４５ａ、第２分流部１５Ｂの流路１５ｂを形成する打ち出し部４５ｂ、第１合流部１６Ａを形成する打ち出し部４６ａ、及び第２合流部１６Ｂを形成する打ち出し部４６ｂがそれぞれ形成されている。

【0032】

第１伝熱プレート４１と第２伝熱プレート４２とは重ね合わされたときに、第１伝熱プレート４１又は第２伝熱プレート４２の一方の打ち出し部４５ａは他方の平坦部１５ｃと対向して流路１５ａを構成し、一方の打ち出し部４５ｂは他方の平坦部１５ｃと対向して流路１５ｂを構成する。また、第１伝熱プレート４１及び第２伝熱プレート４２の打ち出し部４６ａは互いに対向して第１合流部１６Ａを構成する。同様に、第１伝熱プレート４１及び第２伝熱プレート４２の打ち出し部４６ｂも互いに対向して第２合流部１６Ｂを構成する。

【0033】

なお、例えば、図１２及び図１３に示すように、第１合流部１６Ａについて、熱交換部材１１の厚み方向の一方側又は他方側のいずれか一方のみを、突出方向の高さが互いに異なる第１凸部１６ａと第２凸部１６ｂとが交互に設けられた凹凸面としてもよい。

【0034】

このように構成された熱交換器について、熱交換部材１１の寸法に係る複数のパラメータを設定して熱交換量についての解析を行った。

【0035】

具体的には、図１４の表に示すように、熱交換部材１１の寸法に関するパラメータとして、熱交換部材１１間のピッチＴｐ、熱交換部材１１の高さ（厚さ）Ｔｈ、熱交換部材１１を構成する第１伝熱プレート及び第２伝熱プレートの厚さ（肉厚）Ｔｔ、流路１５ａの中心間のピッチＣｐ、流路１５ａの幅Ｃｗ、流路１５ａの数Ｃｎ、流路１５ａの鉛直部角度Ｆａ、流路１５ａ角部Ｒを設定した（図１５）。このうち、第１伝熱プレート及び第２伝熱プレートの肉厚Ｔｔと流路数Ｃｎを一定とし、その他のパラメータについてそれぞれ３つの値（設定値１～設定値３）を設定した。

【0036】

また、隣接する流路１５ａの基端部同士の距離をＬ１、流路１５ａの頂面の幅をＬ２とし、隣接する熱交換部材１１の流路１５ａの頂部間の距離（隣接する熱交換部材１１同士の最短距離）をＬ３とする。
なお、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３については、上記パラメータに基づいて数式（１）、（２）及び（３）に従って決定することができる。

【0037】

【数1】

【0038】

【数2】

【0039】

【数3】

【0040】

図１６に、このようにパラメータ及び数値を設定した熱交換部材１１を積層した熱交換器について解析を行い、その結果をプロットしたグラフを示す。図１６（Ａ）は、通気抵抗（Ｐａ）と熱交換量（Ｗ）との関係を示し、図１６（Ｂ）は、通気抵抗（Ｐａ）と体積当たりの熱交換量（ｋＷ／ｍ^３）との関係を示している。

【0041】

また、図１７に、上記パラメータから算出したＬ１と、図１６の解析結果から得られる熱交換量との関係を示す。具体的には、図１７（Ａ）に、Ｌ１（ｍｍ）と体積当たりの熱交換量（ｋＷ／ｍ^３）との関係を示し、図１７（Ｂ）にＬ１（ｍｍ）と通気抵抗当たりの熱交換量（Ｗ／Ｐａ）との関係を示す。

【0042】

図１７（Ａ）では、Ｌ１以外のパラメータによる最大値と最小値を実線で示している。また、中央部の灰色の帯は一般的な従来の熱交換器の体積当たりの熱交換能力の範囲を示している。

【0043】

図１７（Ａ）から、Ｌ１が増加するほど体積当たりの熱交換量が減少する傾向にあることがわかる。従来の熱交換器と同等の能力を確保するために、Ｌ１≦１．３ｍｍであることが好ましい。また、Ｌ１＝０とすると、熱交換部材１１の第１分流部１５Ａの流路１５ａ及び第２分流部１５Ｂの流路１５ｂが連通してしまうか、又は、各流路間の肉厚が薄くなってしまい耐圧性能が確保できなくなる。このため、体積当たりの能力の観点からは０．１ｍｍ≦Ｌ１≦１．３ｍｍがより好ましい。また、０．１ｍｍ≦Ｌ１≦０．７５ｍｍとすることで、従来の熱交換器以上の能力とすることができる。

【0044】

図１７（Ｂ）では、Ｌ１以外のパラメータによる最大値と最小値を実線、平均値を破線で示している。灰色の帯は一般的な従来の熱交換器の通気抵抗当たりの熱交換能力の範囲を示している。図１７（Ｂ）から、Ｌ１が増加するほど通気抵抗当たりの熱交換量が増加する傾向にあることがわかる。平均値に注目すると、従来の熱交換器と同等以上の能力を確保するためには、少なくとも０．２５≦Ｌ１となることが好ましい。

【0045】

図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）から、Ｌ１の範囲は、０．１ｍｍ≦Ｌ１≦１．３ｍｍであることが好ましく、０．２５ｍｍ≦Ｌ１≦０．７５ｍｍであることがさらに好ましいということができる。

【0046】

続いて、図１８（Ａ）Ｌ３（ｍｍ）と体積当たりの熱交換量（ｋＷ／ｍ^３）との関係を示し、図１８（Ｂ）にＬ３（ｍｍ）と通気抵抗当たりの熱交換量（Ｗ／Ｐａ）との関係を示す。

【0047】

図１８（Ａ）では、Ｌ３以外のパラメータによる最大値と最小値を実線、平均値を破線で示している。中央部の灰色の帯は一般的な従来の熱交換器の体積当たりの熱交換能力の範囲を示している。図１８（Ａ）から、Ｌ３が減少するほど体積当たりの熱交換量が増加する傾向にあることがわかる。従来の熱交換器と同等の能力を確保するために、Ｌ３≦０．８ｍｍであることが好ましい。また、Ｌ３≦０．５２ｍｍとすることで、従来の熱交換器以上の能力とすることができる。

【0048】

図１８（Ｂ）では、Ｌ３以外のパラメータによる最大値と最小値を実線で示している。灰色の帯は一般的な従来の熱交換器の通気抵抗当たりの熱交換能力の範囲を示している。図１８（Ｂ）から、Ｌ３が減少するほど通気抵抗当たりの熱交換量が減少する傾向にあることがわかる。従来の熱交換器と同等の能力を確保するためには、０．１８ｍｍ≦Ｌ３である必要がある。また、０．３２ｍｍ≦Ｌ３とすることで、従来の熱交換器以上の能力とすることができる。

【0049】

図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）から、Ｌ３の範囲は、０．１８ｍｍ≦Ｌ３≦０．８ｍｍであることが好ましく、０．３２≦Ｌ３≦０．５２ｍｍであることがさらに好ましいということができる。

【0050】

上述した第１伝熱プレート４１及び第２伝熱プレート４２は、例えば、アルミニウム製の板材に樹脂コーティングを施したものや、熱可塑性樹脂、性質の異なる複数の樹脂を重ね合わせたものを適用することもできる。

【0051】

一方で、このような形態の熱交換器の場合、伝熱プレートの熱伝導率や肉厚が熱交換能力に対して大きな影響を及ぼす。図１９に示すように、伝熱プレートの肉厚方向の熱伝導率をλＷ／（ｍ・Ｋ）、肉厚をｔ（ｍ）とし、肉厚方向の熱貫流率（Ｕ値）をλ／ｔとしたとき、熱貫流率（Ｕ値）が３００Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）以下になると、急激に能力が低下することがわかる。したがって、第１伝熱プレート及び第２伝熱プレートの熱貫流率（Ｕ値）が３００Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）以上であることが好ましい。

【0052】

このように構成された熱交換器１によれば、熱交換部材１１には、互いに連通する第１ヘッダ部１２、熱媒体流路１４、及び第２ヘッダ部１３が設けられ、熱交換部材１１に流入した内部熱媒体は、第１ヘッダ部１２から熱媒体流路１４を経て第２ヘッダ部１３まで流通する。このとき、内部熱媒体と、熱交換部材１１の外部を流通する外部熱媒体とが熱交換を行う。内部熱媒体の流通方向と外部熱媒体の流通方向とが交差（本実施形態では直交）しているため、通常は、外部熱媒体の温度は外部熱媒体の流通方向に対して増加または減少する。すなわち、外部熱媒体の流通方向に対して、内部熱媒体と外部熱媒体との温度差にムラが生じる。

【0053】

これに対し、本実施形態では、第１分流部１５Ａと第２分流部１５Ｂとの間に、第１合流部１６Ａ又は第２合流部１６Ｂのいずれかを設けている。従って、外部熱媒体の上流側に位置する流路１５ａ又は流路１５ｂを流通する内部熱媒体と下流側に位置する流路１５ａ又は流路１５ｂを流通する内部熱媒体とが、第１合流部１６Ａ又は第２合流部１６Ｂで合流して混合されて、内部熱媒体の温度が均一化される。これにより、内部熱媒体と熱交換を行う外部熱媒体の温度のムラが抑制され、熱交換効率を向上させることができる。

【0054】

また、第１分流部１５Ａの流路１５ａの配列位置と第２分流部１５Ｂの流路１５ｂの配列位置とが、内部熱媒体の流通方向において互いにずれているため、内部熱媒体の下流における流れの発達や温度境界層の発達を抑制することができ、外部熱媒体と内部熱媒体との熱交換効率を向上させることができる。

【0055】

さらに、熱交換部材１１の第１合流部１６Ａは、第１凸部１６ａから更に外側に突出する第２凸部１６ｂを備え、隣接する熱交換部材１１は第２凸部同士が互いに当接するので、熱交換部材１１の撓みが抑制され、複数の熱交換部材１１の間隔が一定の間隔に保持される。そして、隣接する熱交換部材１１と当接する第２凸部を、内部熱媒体の流路である第１合流部に一体的に設けていることから、内部熱媒体の流通路を遮ることがない。

【0056】

第１分流部１５Ａ及び第２分流部１５Ｂには、隣接する熱交換部材１１と接触させるためのエンボスや凸部を設ける必要がないことから、第１分流部１５Ａ及び第２分流部１５Ｂに流路１５ａ，１５ｂと流路の間の平坦部１５ｃとを設けることにより、熱媒体流路１４の外表面であって外部熱媒体の流通経路上に十分な凹凸を設けることができる。

【0057】

このように、熱交換部材１１では、熱媒体流路１４の外表面に形成される凹凸により外部熱媒体の直進を阻害し、熱媒体流路１４の表面の凹凸に沿って外部熱媒体の流れの方向を変更させながら熱交換部材１１表面を通過させることで内部熱媒体と外部熱媒体との伝熱促進を図ることができる。

【0058】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0059】

１：熱交換器、１０：コア部、１１：熱交換部材、１２：第１ヘッダ部、１３：第２ヘッダ部、１４：熱媒体流路、１５：分流部、１５Ａ：第１分流部、１５Ｂ：第２分流部、１５ａ，１５ｂ：流路、１５ｃ：平坦部、１６：合流部、１６Ａ：第１合流部、１６Ｂ：第２合流部、１６ａ：第１凸部、１６ｂ：第２凸部、２０Ａ：第１サイドプレート、２０Ｂ：第２サイドプレート、３０Ａ：第１パイプ、３０Ｂ：第２パイプ、４１：第１伝熱プレート、４２：第２伝熱プレート、４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ：打ち出し部

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】