特開 2024-141558 熱交換器及びその製造方法

(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】P2024141558

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】熱交換器及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 1/40 20060101AFI20241003BHJP

   F28D 1/03 20060101ALI20241003BHJP

   F28D 1/053 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

F28F1/40 M

F28D1/03

F28D1/053

F28F1/40 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053285

(22)【出願日】2023-03-29

(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】110002505

【氏名又は名称】弁理士法人航栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 佑太

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 恒雄

【テーマコード（参考）】

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L103BB39

3L103CC02

3L103CC22

3L103DD36

(57)【要約】

【課題】熱交換効率が向上した熱交換器及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ラジエター１は、コア部３と、コア部３に設けられ、冷却水が流れる第１冷媒流路５と、コア部３に設けられ、空気が流れる第２冷媒流路７と、を備え、コア部３において、第１冷媒流路５を流れる冷却水と第２冷媒流路７を流れる空気とが熱交換を行う。第１冷媒流路５は、上下方向に延在する第１主流路５１を備える。第２冷媒流路７は、上下方向に延在する第２主流路７１を備える。コア部３において、第１主流路５１と第２主流路７１とは、上下方向に延在する隔壁５４によって区画されている。空気は、第２主流路７１を下方側から上方側へと流れる。第２主流路７１には、上下方向から見て隔壁５４から第２主流路７１の中心に向かって延在する複数のフィン８が、上下方向に所定間隔で上下方向を軸にして螺旋状に設けられている。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コア部と、
前記コア部に設けられ、第１流体が流れる第１冷媒流路と、
前記コア部に設けられ、第２流体が流れる第２冷媒流路と、を備え、
前記コア部において、前記第１冷媒流路を流れる前記第１流体と前記第２冷媒流路を流れる前記第２流体とが熱交換を行う、熱交換器であって、
前記第１冷媒流路は、第１方向に延在する第１主流路を備え、
前記第２冷媒流路は、前記第１方向に延在する第２主流路を備え、
前記コア部において、前記第１主流路と前記第２主流路とは、前記第１方向に延在する隔壁によって区画されており、
前記第２流体は、前記第２主流路を前記第１方向の一方側から他方側へと流れ、
前記第２主流路には、前記第１方向から見て前記隔壁から前記第２主流路の中心に向かって延在する複数のフィンが、前記第１方向に所定間隔で前記第１方向を軸にして螺旋状に設けられている、
熱交換器。

【請求項2】

請求項１に記載の熱交換器であって、
複数の前記フィンは、前記第１方向から見て、前記第１方向を軸として周方向に３０度以上１８０度以下の角度間隔で螺旋状に設けられている、
熱交換器。

【請求項3】

請求項１に記載の熱交換器であって、
前記フィンは、前記隔壁と接続する基端部を有し、
前記基端部は、前記複数のフィンの螺旋方向に沿って、前記第１方向と垂直な面に対して所定角度傾斜して前記隔壁に接続している、
熱交換器。

【請求項4】

請求項３に記載の熱交換器であって、
前記第１方向で隣り合う前記フィンにおいて、前記第１方向の前記他方側に位置する前記フィンの前記第１方向の前記一方側の端部は、前記第１方向の前記一方側に位置する前記フィンの前記第１方向の前記他方側の端部よりも、前記第１方向の前記他方側に位置するように設けられている、
熱交換器。

【請求項5】

請求項１に記載の熱交換器であって、
前記フィンは、前記隔壁と接続する基端部を有し、
前記基端部から、前記第１方向と垂直な面に対して、前記第１方向の前記他方側に傾斜して、前記第１方向から見た前記第２主流路の中心に向かって延在している、
熱交換器。

【請求項6】

請求項１に記載の熱交換器であって、
前記第２主流路は、前記第１方向から見て、前記フィンが配置されない貫通領域を有する、
熱交換器。

【請求項7】

請求項１に記載の熱交換器の製造方法であって、
材料を積層造形することによって、前記第１冷媒流路、及び、前記フィンが設けられた前記第２冷媒流路を備える前記コア部を一体に成形する、
熱交換器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、温度の異なる二流体の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。

【0003】

近年においては、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する研究開発が盛んに行われている。熱交換器では、エネルギーの効率化に貢献すべく、熱交換効率の向上が求められている。

【0004】

さらに、最近では、材料を積層造形することによって成形する積層造形法に関する技術が進展し、積層造形法を用いることで、従来の切削、鍛造、打ち抜き加工などでは成形が困難な複雑な三次元形状を有する製品の製造が可能になっている。熱交換器においても、積層造形法で製造することによって、複雑な三次元形状を有する熱交換器の製造が可能となっている。そして、特許文献１には、積層造形法で製造することによって、軽量化やコスト削減だけでなく、新たな機能を有することが可能となった熱交換器が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－１８８８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載された熱交換器では、第１流体である排ガスが流れる第１冷媒流路において、第１流体の流れ方向から見て第１冷媒流路の中心近傍を流れ続ける第１冷媒が生じてしまうため、熱交換効率に改善の余地があった。

【0007】

本発明は、熱交換効率が向上した熱交換器及びその製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、
コア部と、
前記コア部に設けられ、第１流体が流れる第１冷媒流路と、
前記コア部に設けられ、第２流体が流れる第２冷媒流路と、を備え、
前記コア部において、前記第１冷媒流路を流れる前記第１流体と前記第２冷媒流路を流れる前記第２流体とが熱交換を行う、熱交換器であって、
前記第１冷媒流路は、第１方向に延在する第１主流路を備え、
前記第２冷媒流路は、前記第１方向に延在する第２主流路を備え、
前記コア部において、前記第１主流路と前記第２主流路とは、前記第１方向に延在する隔壁によって区画されており、
前記第２流体は、前記第２主流路を前記第１方向の一方側から他方側へと流れ、
前記第２主流路には、前記第１方向から見て前記隔壁から前記第２主流路の中心に向かって延在する複数のフィンが、前記第１方向に所定間隔で前記第１方向を軸にして螺旋状に設けられている。

【0009】

また、本発明は、
上記した熱交換器の製造方法であって、
材料を積層造形することによって、前記第１冷媒流路、及び、前記フィンが設けられた前記第２冷媒流路を備える前記コア部を一体に成形する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、第２主流路に設けられた複数のフィンによって、第２主流路を流れる第２流体が撹拌されるので、第１主流路を流れる第１流体と、第２主流路を流れる第２流体との隔壁を介した熱交換効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ラジエター１の斜視図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線に沿った断面を露出させた部分斜視図である。

【図3】図１のＢ－Ｂ線に沿った断面の一部である部分断面図である。

【図4】図２のＤ領域をＣ方向から見た図である。

【図5】図４のＤ領域の上下方向位置Ｈ１における断面斜視図の部分拡大図である。

【図6】図４のＤ領域の上下方向位置Ｈ２における断面斜視図の部分拡大図である。

【図7】図４のＤ領域の上下方向位置Ｈ３における断面斜視図の部分拡大図である。

【図8】図４のＤ領域の上下方向位置Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３における断面斜視図をまとめた図である。

【図9】図１のラジエター１における１つの第２主流路を示した透過斜視図である。

【図10】図３のＥ－Ｅ線に沿った断面の一部である部分断面図である。

【図11】複数のフィン８が、上下方向を軸として、周方向に４５度間隔で第２主流路７１に螺旋状に設けられている例における、図１のＢ－Ｂ線に沿った断面の一部である部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の熱交換器の一実施形態を、添付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。熱交換器は、冷却対象である第１流体と、第１流体を冷却する第２流体とが隔壁を介して熱交換を行うための機器である。第１流体と第２流体の性状は、特に限定されず、気体同士、液体同士、気体と液体など、全ての組合せを含む。第１流体及び第２流体は、例えば、水、オイル、有機媒体、空気、ヘリウムガスである。また、熱交換器が搭載される機器は、特に限定されるものではなく、車両、汎用機器、航空機、家電製品などあらゆる製品を含む。なお、以下の実施形態では、本発明の熱交換器の一例として、車両に搭載されるラジエターを例示して説明する。即ち、以下の実施形態において、第１流体は、車両の駆動源を冷却する冷却水であり、第２流体は、空気（走行風）である。

【0013】

図１は、本発明における一実施形態のラジエター１の斜視図である。図２は、図１のラジエター１について、図１のＡ－Ａ線に沿った断面を露出させた部分斜視図である。図３の（Ａ）は、図１のＢ－Ｂ線に沿った断面の一部である部分断面図である。なお、本明細書においては、説明を簡潔且つ明確にするために、図１に示すように、前後方向、左右方向、上下方向の３方向の直交座標系を用いてラジエター１を説明する。ただし、この方向は、機器にラジエター１が搭載された状態における方向とは無関係あることに留意されたい。図中、上方をＵ、下方をＤ、左方をＬ、右方をＲ、前方をＦｒ、後方をＲｒと記載する。

【0014】

ラジエター１は、コア部３と、コア部３に設けられ、冷却水が流れる第１冷媒流路５と、コア部３に設けられ、空気が流れる第２冷媒流路７と、を備えている。ラジエター１では、コア部３において、第１冷媒流路５を流れる冷却水と第２冷媒流路７を流れる空気とが後述する隔壁５４を介して熱交換を行う。したがって、従来のプレート式のように平板で流体を分離するもの（伝熱フィンを追加する場合もある）や、フィンチューブ式の様に円管の廻りの平板フィンにより熱伝導を介して熱交換するもの等とは異なる。コア部３には、後面の上部に導入パイプ１１が設けられ、前面の下部に排出パイプ１３が設けられる。導入パイプ１１及び排出パイプ１３は、コア部３の第１冷媒流路５に連通する。

【0015】

冷却水は、矢印Ｐで示すように、コア部３に設けられた導入パイプ１１を介して外部からコア部３に導入され、コア部３内の第１冷媒流路５を上方から下方に流れた後、コア部３に設けられた排出パイプ１３を介して外部に排出される。一方、空気は、矢印Ｑで示すように、コア部３の下面からコア部３に導入され、コア部３内の第２冷媒流路７を下方から上方に流れた後、コア部３の上面から排出される。第１冷媒流路５及び第２冷媒流路７は、規則的に並んだ管状流路である。ここで、管状流路とは、円弧又は多角形による閉じた断面形状を持つ配管状の流路を示す。

【0016】

第１冷媒流路５は、図２に示すように、上下方向に延在し、前後方向に並ぶように位置する複数の第１主流路５１と、前後方向に配置された複数の第１主流路５１に連通して前後方向に延在する導入チャンバ５２と、前後方向に配置された複数の第１主流路５１に連通して前後方向に延在する排出チャンバ５３と、を備える。第１冷媒流路５は、前後方向に並べて配置された複数の第１主流路５１と、この第１主流路５１に連通する導入チャンバ５２及び排出チャンバ５３を１組とした場合、この組が左右方向に複数列設けられる。したがって、図３の（Ａ）に示すように、上下方向から見た断面において、第１主流路５１が碁盤の目状に規則的に配置される。

【0017】

第１主流路５１は、図３の（Ａ）に示す本実施形態では、前後方向に延びる空間と左右方向に延びる空間が十字状に交差した十字形状の流路断面を有する。なお、第１主流路５１の形状は、これに限らず、正方形、長方形、ひし形、台形、円形、楕円形、星形、三角形、五角形以上の多角形、その他の幾何学模様など任意の形状をとり得る。

【0018】

導入チャンバ５２は、導入パイプ１１に連通し、排出チャンバ５３は排出パイプ１３に連通する。

【0019】

第１主流路５１には、図２に示すように、導入チャンバ５２に向かって流路断面の形状が徐々に変化して隣り合う第１主流路５１と直線状に接続される導入側形状変化区間５５が上端部に設けられ、排出チャンバ５３に向かって流路断面の形状が徐々に変化して隣り合う第１主流路５１と直線状に接続される排出側形状変化区間５６が下端部に設けられる。導入側形状変化区間５５及び排出側形状変化区間５６については後述する。

【0020】

第２冷媒流路７は、図３の（Ａ）に示すように、第１主流路５１を区画形成する隔壁５４によって囲まれることで形成される複数の第２主流路７１を有する。第２主流路７１は、上下方向に延在し、第１冷媒流路５の第１主流路５１に囲まれ、前後方向及び左右方向に複数存在する。したがって、複数の第２主流路７１は、上下方向から見た断面において、前後方向及び左右方向に碁盤の目状に規則的に配置される。すなわち、第２主流路７１は、上下方向に延在し、前後方向に並ぶように位置する複数の第２主流路７１を１組とした場合、この組が左右方向に複数列設けられる。

【0021】

このようにして、コア部３において、第１冷媒流路５の複数の第１主流路５１と、第２冷媒流路７の複数の第２主流路７１とは、隔壁５４によって区画されている。

【0022】

コア部３の下端面には、前後方向及び左右方向に碁盤の目状に配列された各第２主流路７１に空気を導入する導入口７２が形成されている。コア部３の上端面には、前後方向及び左右方向に碁盤の目状に配列された各第２主流路７１を流れ空気を排出する排出口７３が形成されている。

【0023】

コア部３の下方から導入口７２に導入された空気は、左右方向に複数配列された排出チャンバ５３の間の空間を通って、下方から第２冷媒流路７の第２主流路７１の下端部に導入される。

【0024】

第２冷媒流路７の第２主流路７１に導入された空気は、下方から上方へと向かって流れ、第２主流路７１の上端部から左右方向に複数配列された導入チャンバ５２の間の空間を通って、排出口７３からコア部３の上方に排出される。

【0025】

以下、図４～図７を参照しながら、第１冷媒流路５の第１主流路５１の上端部に設けられる導入側形状変化区間５５について詳細に説明する。第１冷媒流路５の第１主流路５１の下端部に設けられる排出側形状変化区間５６は、導入側形状変化区間５５と同様の構造を有するため、詳細な説明を省略する。

【0026】

第１主流路５１の導入側形状変化区間５５は、導入チャンバ５２に向かって流路断面の形状が徐々に変化して隣り合う第１主流路５１と直線状に接続される。

【0027】

図４は、図２のＤ領域をＣ方向から見た図である。Ｄ領域は、第１冷媒流路５及び第２冷媒流路７の上端部に相当する領域である。また、図５は、図４の上下方向位置Ｈ１における断面斜視図の部分拡大図を示している。同様に、図６は、図４の上下方向位置Ｈ２における断面斜視図の部分拡大図を示しており、図７は、図４の上下方向位置Ｈ３における断面斜視図の部分拡大図を示しており、図８は、図４のＤ領域の上下方向位置Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３における断面斜視図をまとめた図である。なお、図５～８においては、後述するフィン８を省略している。

【0028】

図５に示した部分拡大図Ｈ１は、３つの拡大図のうち、最も下方の上下方向位置Ｈ１における拡大図を示しており、導入側形状変化区間５５の始点である。上下方向位置Ｈ１においては、第１冷媒流路５は、図３の（Ａ）で示した形状を呈している。即ち、第１冷媒流路５の第１主流路５１は、十字形状の流路断面を有している。前後方向及び左右方向で隣り合う第１主流路５１とは独立している。

【0029】

図６に示した部分拡大図Ｈ２は、３つの拡大図のうち、中間位置の上下方向位置Ｈ２における拡大図を示しており、導入側形状変化区間５５の中間部である。上下方向位置Ｈ２における流路断面は、上下方向位置Ｈ１における十字形状の流路断面（図５）から、導入チャンバ５２（上方）に向かうに従って、前後方向に延在する流路の長さが長くなるとともに幅が広がり、左右方向に延在する流路の長さが短くなるとともに幅が狭くなっている。そして、前後方向で隣り合う第１主流路５１との間に次第に連通路Ｓが設けられる。上下方向位置Ｈ２における流路断面は、さらに導入チャンバ５２（上方）に向かうに従って、前後方向に延在する流路の長さが長くなるとともに幅が広がり、左右方向に延在する流路の長さが短くなるとともに幅が狭くなる。

【0030】

ここで、第１主流路５１の流路断面の断面積は、導入側形状変化区間５５において同一である。即ち、導入側形状変化区間５５において流路断面の形状は徐々に変化するものの流路断面の断面積は変化しない。そのため、冷却水をさらにスムーズに流すことができ、圧力損失を低減できる。

【0031】

図７に示した部分拡大図Ｈ３は、３つの拡大図のうち、最も上方の上下方向位置Ｈ３における拡大図を示しており、導入側形状変化区間５５の終点である。上下方向位置Ｈ３における流路断面は、隣り合う第１主流路５１と接続され、前後方向に一直線となる。即ち、連通路Ｓが前後方向に延在する流路と区別不能になるとともに、左右方向に延在する流路が消失する。図７に示す一直線状の流路は、さらに上方に位置する導入チャンバ５２と連通する。

【0032】

このように、導入側形状変化区間５５により第１主流路５１の流路断面が徐々に変化して隣り合う第１主流路５１と直線状に接続され、導入チャンバ５２と連通することで、左右方向で隣り合う導入チャンバ５２の間には、前後方向に並ぶように位置する複数の第２主流路７１と連通する左右方向所定幅の空間が前後方向に延在する。そして、第２冷媒流路７の第２主流路７１から排出された空気は、この空間を通って排出口７３から外部に排出されるので、第２冷媒流路７の第２主流路７１から排出された空気の流れを阻害しない。したがって、排出口７３から第２主流路７１への空気の流路空間に導入チャンバ５２が配置されていても、空気の流れが妨げられることがない。

【0033】

詳しい説明は省略するが、第１主流路５１の排出側形状変化区間５６も同様に、排出チャンバ５３に向かって流路断面の形状が徐々に変化して隣り合う第１主流路５１と直線状に接続される。このように、排出側形状変化区間５６により第１主流路５１の流路断面が徐々に変化して隣り合う第１主流路５１と直線状に接続され、排出チャンバ５３と連通することで、左右方向で隣り合う排出チャンバ５３の間には、前後方向に並ぶように位置する複数の第２主流路７１と連通する左右方向所定幅の空間が前後方向に延在する。そして、導入口７２から導入された空気は、この空間を通って第２冷媒流路７の第２主流路７１に導入されるので、導入口７２から導入された空気の流れを阻害しない。したがって、導入口７２から第２主流路７１への空気の流路空間に排出チャンバ５３が配置されていても、空気の流れが妨げられることがない。

【0034】

また、導入側形状変化区間５５及び排出側形状変化区間５６で、流路断面の断面積を同一に維持したまま形状のみを変化させることで、コア部３内を流れる冷却水の圧力損失が上昇することも回避される。

【0035】

図３及び図９に示すように、各第２主流路７１には、上下方向から見て隔壁５４から第２主流路７１の中心に向かって延在する複数のフィン８が、上下方向に所定間隔で上下方向を軸にして螺旋状に設けられている。

【0036】

第２主流路７１に設けられた複数のフィン８によって、第２主流路７１を流れる空気の流れに、流れ方向に沿って竜巻状（トルネード状）の渦流が発生する。これにより、第２主流路７１を流れる空気が撹拌されるので、第１主流路５１を流れる冷却水と、第２主流路７１を流れる空気との隔壁５４を介した熱交換効率が向上する。

【0037】

複数のフィン８は、上下方向を軸として、周方向に３０度以上１８０度以下の角度間隔で螺旋状に設けられている。複数のフィン８の周方向の角度間隔は、第２主流路７１を流れる空気の圧力損失と撹拌度合いとのバランスから、適宜設定されてよい。図３及び図９では、複数のフィン８が、上下方向を軸として、周方向に９０度間隔で螺旋状に設けられているものを一例として示している。

【0038】

これにより、第２主流路７１を流れる空気の流れが、流れ方向に沿った竜巻状（トルネード状）の渦流によりなりやすくなり、第１主流路５１を流れる冷却水と、第２主流路７１を流れる空気との隔壁５４を介した熱交換効率がより向上する。

【0039】

各フィン８は、基端部８１で隔壁５４に接続する。各フィン８の基端部８１は、螺旋方向に沿って、上下方向と垂直な面に対して所定角度傾斜して隔壁５４に接続している。

【0040】

これにより、空気が第２主流路７１を流れる際に生じる圧力損失の上昇を抑制しつつ、第２主流路７１を流れる空気を撹拌させることができる。さらに、第２主流路７１に空気とともに異物が混入した場合でも、異物がフィン８に滞積することが防止されるので、第２主流路７１が目詰まりすることを抑制しつつ、第２主流路７１を流れる空気を撹拌させることができる。

【0041】

さらに、上下方向で隣り合うフィン８において、上方のフィン８の下端部は、下方のフィンの上端部より上方に位置するように設けられている。

【0042】

これにより、空気が第２主流路７１を流れる際の圧力損失の上昇を抑制しつつ、第２主流路７１を流れる空気を撹拌させることができる。さらに、第２主流路７１に空気とともに異物が混入した場合でも、異物が隣り合うフィン８の間で目詰まりすることを抑制しつつ、第２主流路７１を流れる空気を撹拌させることができる。

【0043】

また、図１０に示すように、各フィン８は、基端部８１から、上下方向と垂直な面に対して空気の流れ方向（本実施形態では上方）に傾斜して、上下方向から見た第１主流路５１の中心に向かって延在している。

【0044】

これにより、空気が第２主流路７１を流れる際の圧力損失の上昇を抑制しつつ、第２主流路７１を流れる空気を撹拌させることができる。さらに、第２主流路７１に空気とともに異物が混入した場合でも、異物がフィン８に滞積することが防止されるので、第２主流路７１が目詰まりすることを抑制しつつ、第２主流路７１を流れる空気を撹拌させることができる。

【0045】

図３に戻って、第２主流路７１は、上下方向から見て、フィン８が配置されない貫通領域７１ａを有する。本実施形態では、上下方向から見て、第２主流路７１の中心を含む領域が貫通領域７１ａとなっている。

【0046】

これにより、空気が第２主流路７１を流れる際の圧力損失の上昇を抑制することができる。さらに、第２主流路７１に空気とともに異物が混入した場合でも、異物が第２主流路７１に目詰まりすることをより抑制することができる。また、貫通領域７１ａを流れる空気の一部は、フィン８によって隔壁５４に近づくように流れるので、第２主流路７１を流れる空気をより撹拌させることができる。

【0047】

なお、図１１では、複数のフィン８が、上下方向を軸として、周方向に４５度間隔で第２主流路７１に螺旋状に設けられているものを他の一例として示している。図示は省略するが、本例においても同様に、各フィン８の基端部８１は、螺旋方向に沿って、上下方向と垂直な面に対して所定角度傾斜して隔壁５４に接続している。さらに、上下方向で隣り合うフィン８において、上方のフィン８の下端部は、下方のフィン８の上端部より上方に位置するように設けられている。また、各フィン８は、基端部８１から、上下方向と垂直な面に対して空気の流れ方向（本実施形態では上方）に傾斜して、上下方向から見た第２主流路７１の中心に向かって延在している。また、図１１に示すように、第２主流路７１は、上下方向から見て、フィン８が配置されない貫通領域７１ａを有する。本実施形態では、上下方向から見て、第２主流路７１の中心を含む領域が貫通領域７１ａとなっている。

【0048】

なお、図示は省略するが、複数のフィン８は、上下方向を軸として、周方向に３０度以上１８０度以下の角度間隔で第２主流路７１に螺旋状に設けられていればよく、例えば、周方向に６０度間隔で第２主流路７１に螺旋状に設けられていてもよいし、周方向に１３５度間隔で第２主流路７１に螺旋状に設けられていてもよい。

【0049】

本実施形態のラジエター１は、材料を積層造形することによってコア部３を成形する。より詳細には、コア部３の下端面から材料を積層造形することによって、第１冷媒流路５、及び、フィン８が設けられた第２冷媒流路７を備えるコア部３を一体に成形する。材料を積層造形することによって成形する積層造形法は、三次元形状を造形する方法の１つである。積層造形法は、三次元モデルに基づいて、三次元モデルの連続する断面にそれぞれ対応する材料の層を１層ずつ積層して、三次元形状の部材を作成する製造方法である。積層造形法は、３Ｄプリンティング技術としても知られている。材料のブロックから削り出して最終製品を作成する従来の切削加工とは異なり、積層造形法は、材料を積層していくことで最終製品を形成するので、複雑な三次元形状を成形することができる。なお、積層造形法は、付加製造法、アディティブマニュファクチャリング、ＡＭ技術(additive manufacturing)とも呼ばれている。

【0050】

積層造形法において、積層する材料には、金属、セラミック、樹脂等を用いることができる。本実施形態では、コア部３は、金属で形成されている。なお、コア部３は、セラミック、樹脂等で形成されていてもよい。

【0051】

材料を積層造形することによってコア部３を成形することで、フィン８が設けられた第２冷媒流路７が複雑な形状を有していても、第１冷媒流路５、及び、フィン８が設けられた第２冷媒流路７を備えるコア部３を一体に成形することが容易となる。

【0052】

また、各フィン８は、基端部８１から、上下方向と垂直な面に対して空気の流れ方向（本実施形態では上方）に傾斜して延在しているので、第２主流路７１における空気の流れ方向に沿って（すなわち、本実施形態では下端面から上端面に向かって）材料を積層造形することによって、サポートを形成することなく各フィン８を隔壁５４と一体に成形できる。

【0053】

このとき、各フィン８において、基端部８１における隔壁５４とフィン８とのなす角は、７５度以内であり、より好ましくは、４５度以内である（図１０参照）。これにより、材料を積層造形する際、サポートを形成することなく、より容易に各フィン８を隔壁５４と一体に成形できる。

【0054】

なお、コア部３だけでなく、積層造形法で導入パイプ１１及び排出パイプ１３をコア部３と一体に製造してもよい。コア部３と、導入パイプ１１及び排出パイプ１３とを別々に製造した場合には、コア部３に対し導入パイプ１１及び排出パイプ１３を組み付ける工程が必要であったが、積層造形法で一体に製造することで、この工程が省略される。なお、所定の粉末材料は、樹脂であってもよく、金属であってもよい。

【0055】

以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

【0056】

例えば、上記実施形態では、箱型形状のコア部３を有するラジエター１を例示したが、コア部３は、積層造形法により３次元的に湾曲したような複雑な形状を有していてもよい。

【0057】

例えば、複数のフィン８は、上下方向を軸として、周方向に一定間隔で第２主流路７１に螺旋状に設けられていなくてもよく、周方向に所定の変則間隔で第２主流路７１に螺旋状に設けられていてもよい。

【0058】

例えば、複数のフィン８は、平板状であってもよいし、湾曲板状であってもよいし、任意の三次元形状を有していてもよい。

【0059】

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。

【0060】

（１） コア部（コア部３）と、
前記コア部に設けられ、第１流体（冷却水）が流れる第１冷媒流路（第１冷媒流路５）と、
前記コア部に設けられ、第２流体（空気）が流れる第２冷媒流路（第２冷媒流路７）と、を備え、
前記コア部において、前記第１冷媒流路を流れる前記第１流体と前記第２冷媒流路を流れる前記第２流体とが熱交換を行う、熱交換器（ラジエター１）であって、
前記第１冷媒流路は、第１方向（上下方向）に延在する第１主流路（第１主流路５１）を備え、
前記第２冷媒流路は、前記第１方向に延在する第２主流路（第２主流路７１）を備え、
前記コア部において、前記第１主流路と前記第２主流路とは、前記第１方向に延在する隔壁（隔壁５４）によって区画されており、
前記第２流体は、前記第２主流路を前記第１方向の一方側（下方側）から他方側（上方側）へと流れ、
前記第２主流路には、前記第１方向から見て前記隔壁から前記第２主流路の中心に向かって延在する複数のフィン（フィン８）が、前記第１方向に所定間隔で前記第１方向を軸にして螺旋状に設けられている、
熱交換器。

【0061】

（１）によれば、第２主流路に設けられた複数のフィンによって、第２主流路を流れる第２流体に、流れ方向に沿って竜巻状（トルネード状）の渦流が発生する。これにより、第２主流路を流れる第１流体が撹拌されるので、第１主流路を流れる第１流体と、第２主流路を流れる第２流体との隔壁を介した熱交換効率が向上する。

【0062】

（２） （１）に記載の熱交換器であって、
複数の前記フィンは、前記第１方向から見て、前記第１方向を軸として周方向に３０度以上１８０度以下の角度間隔で螺旋状に設けられている、
熱交換器。

【0063】

（２）によれば、第２主流路を流れる第２流体の流れが、流れ方向に沿った竜巻状（トルネード状）の渦流によりなりやすくなり、第１主流路を流れる第１流体と、第２主流路を流れる第２流体との隔壁を介した熱交換効率がより向上する。

【0064】

（３） （１）に記載の熱交換器であって、
前記フィンは、前記隔壁と接続する基端部（基端部８１）を有し、
前記基端部は、前記複数のフィンの螺旋方向に沿って、前記第１方向と垂直な面に対して所定角度傾斜して前記隔壁に接続している、
熱交換器。

【0065】

（３）によれば、第２流体が第２主流路を流れる際に生じる圧力損失の上昇を抑制しつつ、第２主流路を流れる第２流体を撹拌させることができる。さらに、第２主流路に第２流体とともに異物が混入した場合でも、異物がフィンに滞積することが防止されるので、第２主流路が目詰まりすることを抑制しつつ、第２主流路を流れる第２流体を撹拌させることができる。

【0066】

（４） （３）に記載の熱交換器であって、
前記第１方向で隣り合う前記フィンにおいて、前記第１方向の前記他方側に位置する前記フィンの前記第１方向の前記一方側の端部は、前記第１方向の前記一方側に位置する前記フィンの前記第１方向の前記他方側の端部よりも、前記第１方向の前記他方側に位置するように設けられている、
熱交換器。

【0067】

（４）によれば、第２流体が第２主流路を流れる際に生じる圧力損失の上昇を抑制しつつ、第２主流路を流れる第２流体を撹拌させることができる。さらに、第２主流路に第２流体とともに異物が混入した場合でも、異物が隣り合うフィンの間で目詰まりすることを抑制しつつ、第２主流路を流れる第２流体を撹拌させることができる。

【0068】

（５） （１）に記載の熱交換器であって、
前記フィンは、前記隔壁と接続する基端部（基端部８１）を有し、
前記基端部から、前記第１方向と垂直な面に対して、前記第１方向の前記他方側に傾斜して、前記第１方向から見た前記第２主流路の中心に向かって延在している、
熱交換器。

【0069】

（５）によれば、第２流体が第１主流路を流れる際に生じる圧力損失の上昇を抑制しつつ、第２主流路を流れる第２流体を撹拌させることができる。さらに、第２主流路に第２流体とともに異物が混入した場合でも、異物がフィンに滞積することが防止されるので、第２主流路が目詰まりすることを抑制しつつ、第２主流路を流れる第２流体を撹拌させることができる。

【0070】

（６） （１）に記載の熱交換器であって、
前記第２主流路は、前記第１方向から見て、前記フィンが配置されない貫通領域（貫通領域７１ａ）を有する、
熱交換器。

【0071】

（６）によれば、第２流体が第１主流路を流れる際に生じる圧力損失の上昇を抑制することができる。さらに、第２主流路に第２流体とともに異物が混入した場合でも、異物が第２主流路に目詰まりすることをより抑制することができる。また、貫通領域を流れる第２流体の一部は、フィンによって隔壁に近づくように流れるので、第２主流路を流れる第２流体をより撹拌させることができる。

【0072】

（７） （１）に記載の熱交換器の製造方法であって、
材料を積層造形することによって、前記第１冷媒流路、及び、前記フィンが設けられた前記第２冷媒流路を備える前記コア部を一体に成形する、
熱交換器の製造方法。

【0073】

（７）によれば、材料を積層造形することによってコア部を成形することで、フィンが設けられた第２冷媒流路が複雑な形状を有していても、第１冷媒流路、及び、フィンが設けられた第２冷媒流路を備えるコア部を一体に成形することが容易となる。

【符号の説明】

【0074】

１ ラジエター（熱交換器）
３ コア部
５ 第１冷媒流路
５１ 第１主流路
５４ 隔壁
７ 第２冷媒流路
７１ 第２主流路
７１ａ 貫通領域
８ フィン
８１ 基端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】