特許 7469177 熱交換構造

(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】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】熱交換構造

(51)【国際特許分類】

   F28D 7/16 20060101AFI20240409BHJP

   F01N 5/02 20060101ALI20240409BHJP

   F28F 13/12 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

F28D7/16 A

F01N5/02 C

F28F13/12 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020129633

(22)【出願日】2020-07-30

(65)【公開番号】P2022026255

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-06-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000175766

【氏名又は名称】三恵技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109243

【弁理士】

【氏名又は名称】元井 成幸

(72)【発明者】

【氏名】永井 孝範

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２００６－００９４７５６（ＫＲ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５３２８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５１３５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５２５１６９３（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００２－０５４５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０６１０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１０１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２８２４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００８０７８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ １／００ － １３／００

Ｆ２８Ｆ １／００ － ９９／００

Ｆ０１Ｎ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

温度差のある第１流体と第２流体との熱交換を行う熱交換構造であって、
前記第１流体が軸方向に流れる基管の内部に上流側閉塞部と下流側閉塞部が設けられ、
前記基管の前記上流側閉塞部より上流側と前記下流側閉塞部より下流側が前記基管の軸方向に延びる第１流体分岐管で連通され、
前記第１流体分岐管の入口が前記基管の管路断面における縦横に間隔を開けて前記上流側閉塞部に配設され、
前記第１流体分岐管の出口が前記基管の管路断面における縦横に間隔を開けて前記下流側閉塞部に配設され、
前記上流側閉塞部と前記下流側閉塞部との間で前記基管の内部に連通する第２流体導入口と第２流体導出口が設けられ、
前記第２流体導入口と前記第２流体導出口の一方が前記上流側閉塞部寄り、他方が前記下流側閉塞部寄りに配置され、
前記第１流体分岐管の軸方向の中間部に、前記第１流体分岐管の軸方向に延びる整流壁が前記第１流体分岐管相互に架設され、
前記第２流体が前記第１流体分岐管の外側を前記第１流体分岐管と前記整流壁に略沿うように流され、
前記整流壁が前記第１流体分岐管の前記中間部だけに設けられ、
前記基管内の前記中間部の軸方向両側に位置する第２流体導入部及び第２流体導出部で、第２流体が前記第１流体分岐管相互の隙間を前記第１流体分岐管を横切るように流され、
少なくとも、前記第２流体導出部に位置する前記第１流体分岐管の部分に管路が捩じられた捩じり部が形成されていることを特徴とする熱交換構造。

【請求項2】

温度差のある第１流体と第２流体との熱交換を行う熱交換構造であって、
前記第１流体が軸方向に流れる基管の内部に上流側閉塞部と下流側閉塞部が設けられ、
前記基管の前記上流側閉塞部より上流側と前記下流側閉塞部より下流側が前記基管の軸方向に延びる第１流体分岐管で連通され、
前記第１流体分岐管の入口が前記基管の管路断面における縦横に間隔を開けて前記上流側閉塞部に配設され、
前記第１流体分岐管の出口が前記基管の管路断面における縦横に間隔を開けて前記下流側閉塞部に配設され、
前記上流側閉塞部と前記下流側閉塞部との間で前記基管の内部に連通する第２流体導入口と第２流体導出口が設けられ、
前記第２流体導入口と前記第２流体導出口の一方が前記上流側閉塞部寄り、他方が前記下流側閉塞部寄りに配置され、
前記第１流体分岐管の軸方向の中間部に、前記第１流体分岐管の軸方向に延びる整流壁が前記第１流体分岐管相互に架設され、
前記第２流体が前記第１流体分岐管の外側を前記第１流体分岐管と前記整流壁に略沿うように流され、
前記整流壁が前記第１流体分岐管の前記中間部だけに設けられ、
前記基管内の前記中間部の軸方向両側に位置する第２流体導入部及び第２流体導出部で、第２流体が前記第１流体分岐管相互の隙間を前記第１流体分岐管を横切るように流され、
前記第２流体導入部に位置する前記第１流体分岐管の部分に管路が捩じられた第１の捩じり部が形成され、
前記第２流体導出部に位置する前記第１流体分岐管の部分に管路が捩じられた第２の捩じり部が形成され、
前記第１の捩じり部と前記第２の捩じり部とに、前記中間部に位置する前記第１流体分岐管の部分よりも外周寸法の小さい領域がそれぞれ形成されていることを特徴とする熱交換構造。

【請求項3】

前記第１流体分岐管の入口が前記上流側閉塞部に前記基管の管路断面の全面に亘って網状に配設され、
前記第１流体分岐管の出口が前記下流側閉塞部に前記基管の管路断面の全面に亘って網状に配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換構造。

【請求項4】

前記第２流体導入口が前記下流側閉塞部寄りに配置され、前記第２流体導出口が前記上流側閉塞部寄りに配置されていることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の熱交換構造。

【請求項5】

前記第２流体導入部に位置する前記第１流体分岐管の部分と、前記第２流体導出部に位置する前記第１流体分岐管の部分とに、前記中間部に位置する前記第１流体分岐管の部分よりも外周寸法の小さい領域が形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換構造。

【請求項6】

前記第１流体分岐管が前記基管よりも熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の熱交換構造。

【請求項7】

前記第１流体分岐管の入口が前記上流側閉塞部に前記基管の管路断面に千鳥配置で配設され、
前記第１流体分岐管の出口が前記下流側閉塞部に前記基管の管路断面に千鳥配置で配設されていることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の熱交換構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度差のある流体相互の熱交換を行う熱交換構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、温度差のある流体相互の熱交換を行う熱交換構造として特許文献１の熱交換構造がある。この熱交換構造は、内筒と外筒との間の円筒状の流路形成空間内に、第１流体を軸方向に流動させる第１流路と第２流体を軸方向に流動させる第２流路が周方向に交互に並ぶ状態で設けられるものであり、第１流路を形成する第１流路形成用筒体が流路形成空間の周方向に沿って間隔を隔てて並置され、周方向に隣接する第１流路形成用筒体の間の隙間空間で第２流路が形成されて製作の容易化が図られているものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１２８０５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の熱交換構造は、内筒と外筒との間の円筒状の流路形成空間内に第１流路と第２流路を周方向に交互に並置することにより、ある程度高い熱交換効率を得ることができるものの、細分化された第１流路と第２流路が周方向にだけ熱交換するもの、換言すれば断面視で１次元的に熱交換するものであるため、未だ十分な熱交換効率を発揮するものとは言い難い。そのため、より優れた熱交換効率を実現できる熱交換構造が求められている。

【0005】

本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、温度差のある流体相互の熱交換を行う熱交換構造において、非常に高い熱交換効率で熱交換を行うことができる熱交換構造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】

【0006】

本発明の熱交換構造は、温度差のある第１流体と第２流体との熱交換を行う熱交換構造であって、前記第１流体が軸方向に流れる基管の内部に上流側閉塞部と下流側閉塞部が設けられ、前記基管の前記上流側閉塞部より上流側と前記下流側閉塞部より下流側が前記基管の軸方向に延びる第１流体分岐管で連通され、前記第１流体分岐管の入口が前記基管の管路断面における縦横に間隔を開けて前記上流側閉塞部に配設され、前記第１流体分岐管の出口が前記基管の管路断面における縦横に間隔を開けて前記下流側閉塞部に配設され、前記上流側閉塞部と前記下流側閉塞部との間で前記基管の内部に連通する第２流体導入口と第２流体導出口が設けられ、前記第２流体導入口と前記第２流体導出口の一方が前記上流側閉塞部寄り、他方が前記下流側閉塞部寄りに配置され、前記第１流体分岐管の軸方向の中間部に、前記第１流体分岐管の軸方向に延びる整流壁が前記第１流体分岐管相互に架設され、前記第２流体が前記第１流体分岐管の外側を前記第１流体分岐管と前記整流壁に略沿うように流されることを特徴とする。
これによれば、第１流体分岐管の断面視における多様な方向で２次元的に第１流体と第２流体の熱交換を行うことができると共に、第２流体を第１流体分岐管と整流壁に略沿うように流すことにより、実効性のある熱交換面積を増大させることができ、非常に高い熱交換効率で熱交換を行うことができる。また、第１流体は、基管の軸方向に一貫して流されることから、第１流体の乱流化を抑制して第１流体の流れの圧力損失を抑制することができる。

【0007】

本発明の熱交換構造は、前記第１流体分岐管の入口が前記上流側閉塞部に前記基管の管路断面の全面に亘って網状に配設され、前記第１流体分岐管の出口が前記下流側閉塞部に前記基管の管路断面の全面に亘って網状に配設されていることを特徴とする。
これによれば、第１流体分岐管の入口と出口を基管の管路断面の全面に亘って網状に配設することにより、第１流体分岐管をより細分化して第１流体と第２流体の熱交換面積をより増大させることができ、より一層高い熱交換効率を実現することができる。

【0008】

本発明の熱交換構造は、前記第２流体導入口が前記下流側閉塞部寄りに配置され、前記第２流体導出口が前記上流側閉塞部寄りに配置されていることを特徴とする。
これによれば、第２流体導入口から第２流体が導入されて第２流体導出口から第２流体が導出するまで、第１流体と第２流体の温度差を確実に維持することができ、より一層高い熱交換効率を実現することができる。

【0009】

本発明の熱交換構造は、前記整流壁が前記第１流体分岐管の前記中間部だけに設けられ、前記基管内の前記中間部の軸方向両側に位置する第２流体導入部及び第２流体導出部で、第２流体が前記第１流体分岐管相互の隙間を前記第１流体分岐管を横切るように流されることを特徴とする。
これによれば、第２流体導入部と第２流体導出部には整流壁を設けずに済むことから、例えばハニカム構造体の第１流体の分岐流路だけをパイプを接合する等で延設して第１流体分岐管とするような製造等が可能となり、効率的且つ低コストで製造することが可能となる。また、第２流体導入部と第２流体導出部には整流壁を設ける構造にせずに済むことから、第２流体導入部と第２流体導出部を小型化して、熱交換構造の小型化、設置場所の省スペース化を図ることができる。また、第２流体導入部と第２流体導出部には整流壁を設ける複雑な構造にせずに済むことから、故障時の修理の容易化、メンテナンス性の向上を図ることができる。

【0010】

本発明の熱交換構造は、前記第２流体導入部に位置する前記第１流体分岐管の部分と、前記第２流体導出部に位置する前記第１流体分岐管の部分とに、前記中間部に位置する前記第１流体分岐管の部分よりも外周寸法の小さい領域が形成されていることを特徴とする。
これによれば、第１流体と第２流体の熱交換面積をより増加させるために、並設される第１流体分岐管の数を多くして配置密度を高くした場合にも、第１流体分岐管の外周寸法の小さい領域により、第２流体がスムーズに流れる隙間を第２流体導入部と第２流体導出部に確保することができる。

【0011】

本発明の熱交換構造は、少なくとも、前記第２流体導出部に位置する前記第１流体分岐管の部分に管路が捩じられた捩じり部が形成されていることを特徴とする。
これによれば、第２流体導出部に位置する第１流体分岐管の捩じり部により、第１流体と熱交換した第２流体を乱流化して流体塊の混合を促進し、第２流体の熱伝達性、熱交換性をより一層高めることができる。

【0012】

本発明の熱交換構造は、前記第２流体導入部に位置する前記第１流体分岐管の部分に管路が捩じられた第１の捩じり部が形成され、前記第２流体導出部に位置する前記第１流体分岐管の部分に管路が捩じられた第２の捩じり部が形成され、前記第１の捩じり部と前記第２の捩じり部とに、前記中間部に位置する前記第１流体分岐管の部分よりも外周寸法の小さい領域がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
これによれば、第２流体導出部に位置する第１流体分岐管の第２の捩じり部により、第１流体と熱交換した第２流体を乱流化して流体塊の混合を促進し、第２流体の熱伝達性、熱交換性をより一層高めることができる。また、第１流体と第２流体の熱交換面積をより増加させるために、並設される第１流体分岐管の数を多くして配置密度を高くした場合にも、第１の捩じり部と第２の捩じり部の第１流体分岐管の外周寸法の小さい領域により、第２流体がスムーズに流れる隙間を第２流体導入部と第２流体導出部に確保することができる。また、第２流体導入部と第２流体導出部の第１流体分岐管の外周寸法の小さい領域を同一構成の第１の捩じり部と第２の捩じり部で形成することにより、製造作業の容易化を図ることができる。

【0013】

本発明の熱交換構造は、前記第１流体分岐管が前記基管よりも熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とする。
これによれば、熱伝達率が比較的低い基管で放熱を抑制しながら、熱伝導率が比較的高い第１流体分岐管を介して優れた熱交換を行うことができ、全体として熱エネルギーの有効利用を促進することができる。

【0014】

本発明の熱交換構造は、前記第１流体分岐管の入口が前記上流側閉塞部に前記基管の管路断面に千鳥配置で配設され、前記第１流体分岐管の出口が前記下流側閉塞部に前記基管の管路断面に千鳥配置で配設されていることを特徴とする。
これによれば、第１流体分岐管による第１流体の各分岐流路の大きさを平準化できると同時に、第１流体分岐管と整流壁に略沿うように流される第２流体の各分岐流路の大きさを、無駄なスペースを生ずることなく容易に平準化することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明の熱交換構造によれば、温度差のある流体相互の熱交換を行う熱交換構造において、非常に高い熱交換効率で熱交換を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明による実施形態の熱交換構造の斜視図。

【図2】実施形態の熱交換構造の縦断斜視図。

【図3】図２の第２流体導入部の周辺の拡大図。

【図4】図２の第２流体導入部の周辺の拡大図。

【図5】実施形態の熱交換構造における第１流体分岐管の説明図。

【図6】実施形態の熱交換構造の正面図。

【図7】（ａ）は図６のＡ－Ａ拡大端面図、（ｂ）は図６のＡ－Ａ拡大断面図。

【図8】図６のＢ－Ｂ拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

〔実施形態の熱交換構造〕
本発明による実施形態の熱交換構造の構造体１は、温度差のある第１流体Ｆ１と第２流体Ｆ２との熱交換を行うものであり、図１、図２及び図６に示すように、第１流体Ｆ１が軸方向に流れる略筒状の基管２を有し、基管２の軸方向の一方の端部には端縁に向かって漸次縮径する略テーパ筒状の第１流体導入部２１が設けられ、他方の端部には端縁に向かって漸次縮径する略テーパ筒状の第１流体導出部２２が設けられている。第１流体導入部２１と第１流体導出部２２との間は全長に亘って略同一径或いは略同一の外周寸法を有する筒状の基部２３になっている。

【0018】

基管２の内部には第１流体Ｆ１の流れの上流側に上流側閉塞部３が設けられ、その下流側に下流側閉塞部４が設けられている（図２～図４参照）。本実施形態では、基管２の内部において、第１流体導入部２１と基部２３を仕切るように上流側閉塞部３が配設され、基部２３と第１流体導出部２２を仕切るように下流側閉塞部４が配設されている。基管２の内部において、第１流体Ｆ１の流れで上流側閉塞部３より上流側と、下流側閉塞部４より下流側は、基管２の軸方向に延びるように並設された第１流体分岐管５で連通されている（図２～図５、図７、図８参照）。

【0019】

第１流体分岐管５と基管２は、同一の熱伝導率の同一材料、例えばステンレス（熱伝導率：27[W/m・k]）等の金属材で形成してもよいが、例えば第１流体分岐管５をアルミニウム（熱伝導率：237[W/m・k]）等の熱伝導率が高い金属材或いは熱伝導率が高い樹脂材等の材料で形成し、基管２をステンレス（熱伝導率：27[W/m・k]）等の第１流体分岐管５よりも熱伝導率の低い金属材或いは熱伝導率の低い樹脂材等の材料で形成する等、第１流体分岐管５を、基管２よりも熱伝導率が高い材料で形成すると好適である。

【0020】

第１流体分岐管５の入口５１は、基管２の管路断面における縦横に間隔を開けて上流側閉塞部３に配設されており、好適には、第１流体分岐管５の入口５１は上流側閉塞部３に基管２の管路断面の全面に亘って網状に配設され、より好適には千鳥配置で配設される。また、第１流体分岐管５の出口５２も、基管２の管路断面における縦横に間隔を開けて下流側閉塞部４に配設されており、好適には、第１流体分岐管５の出口５２は、下流側閉塞部４に基管２の管路断面の全面に亘って網状に配設され、より好適には千鳥配置で配設される。

【0021】

上流側閉塞部３と下流側閉塞部４との間の基管２の内部は熱交換領域ＨＲになっており、この熱交換領域ＨＲで基管２の内部と連通するようにして第２流体Ｆ２が流れる第２流体導入口６１と第２流体導出口６２が設けられている。第２流体導入口６１と第２流体導出口６２は、その一方が上流側閉塞部３寄りに配置され、他方が下流側閉塞部４寄りに配置されており、本実施形態では、第２流体導入口６１が下流側閉塞部４寄りに配置され、第２流体導出口６２が上流側閉塞部３寄りに配置されている。

【0022】

基管２の内部の熱交換領域ＨＲにおいて、第２流体導入口６１に対応する位置は第２流体導入口６１が連通する第２流体導入部７１になっており、第２流体導出口６２に対応する位置は第２流体導出口６２が連通する第２流体導出部７２になっている。第１流体分岐管５の軸方向で第２流体導入部７１に位置する部分と第２流体導出部７２に位置する部分の間に位置する部分は第１流体分岐管５の中間部５３になっており、第１流体分岐管５の軸方向の中間部５３では、第１流体分岐管５の軸方向に延びる整流壁８が第１流体分岐管５・５相互に架設されている。

【0023】

本実施形態では、整流壁８が第１流体分岐管５の中間部５３だけに設けられ、第１流体分岐管５の第２流体導入部７１に位置する部分と第２流体導出部７２に位置する部分には整流壁８は設けられていない。そして、基管２内の第１流体分岐管５の中間部５３の軸方向両側に位置する第２流体導入部７１及び第２流体導出部７２では、第２流体Ｆ２が第１流体分岐管５・５相互の隙間Ｇを第１流体分岐管５を横切るように流れるようになっている。

【0024】

第２流体導入部７１に位置する第１流体分岐管５の部分には管及び管路が捩じられた第１の捩じり部５６が形成され、第２流体導出部７２に位置する第１流体分岐管５の部分には管及び管路が捩じられた第２の捩じり部５５が形成されている。第１の捩じり部５６及び第２の捩じり部５５には、引き伸ばされるように捩じられて形成されることで、中間部５３に位置する第１流体分岐管５の部分或いは第１流体分岐管５の中間部よりも、外周寸法或いは外径の小さい領域が形成されている。この外周寸法或いは外径の小さい領域により、第１流体分岐管５の本数を多くして並設する密度を高くした場合にも、第２流体導入部７１と第２流体導出部７２において、第１流体分岐管５・５相互の隙間Ｇが確保されるようになっている。

【0025】

本実施形態の熱交換構造の構造体１を使用する際には、基管２内を上流側から下流側に第１流体Ｆ１を流した状態にし、第２流体導入口６１から基管２内の第２流体導入部７１に第１流体Ｆ１より低温又は高温の第２流体Ｆ２を流して導入する。第２流体導入部７１内では、第２流体Ｆ２は、第１流体分岐管５やその第１の捩じり部５６で乱流化、渦流化されながら第１流体分岐管５・５相互の隙間Ｇを流れる。

【0026】

そして、隙間Ｇを流れた第２流体Ｆ２は、第１流体分岐管５の中間部５３に対応する領域において第１流体分岐管５の外側を流れ、第１流体分岐管５の周壁５４と整流壁８で囲まれる分岐流路ｆ２１や、中間部５３の対応位置で基管２に設けられた基部周壁２４と第１流体分岐管５の周壁５４と整流壁８で囲まれる分岐流路ｆ２２を流れる。第２流体Ｆ２は、これらの流路を流れることにより、第１流体分岐管５の外側を第１流体分岐管５と整流壁８が延びる方向に第１流体分岐管５と整流壁８に略沿うように流れる。

【0027】

第１流路分岐管５の周壁５４を介して第１流体Ｆ１と熱交換を行い、分岐流路ｆ２１、ｆ２２から第２流体導出部７２に流れ出た第２流体Ｆ２は、第２流体導出部７２において第１流体分岐管５やその第２の捩じり部５５で乱流化、渦流化されながら第１流体分岐管５・５相互の隙間Ｇを流れ、第２流体導出部７２から第２流体導出口６２へと導出される。

【0028】

本実施形態によれば、第１流体分岐管５の断面視における多様な方向で２次元的に第１流体Ｆ１と第２流体Ｆ２の熱交換を行うことができると共に、第２流体Ｆ２を第１流体分岐管５と整流壁８に略沿うように流すことにより、実効性のある熱交換面積を増大させることができ、非常に高い熱交換効率で熱交換を行うことができる。また、第１流体Ｆ１は、基管２の軸方向に一貫して流されることから、第１流体Ｆ１の乱流化を抑制して第１流体Ｆ１の流れの圧力損失を抑制することができる。

【0029】

また、第１流体分岐管５の入口５１と出口５２を基管２の管路断面の全面に亘って網状に配設することにより、第１流体分岐管５をより細分化して第１流体Ｆ１と第２流体Ｆ２の熱交換面積をより増大させることができ、より一層高い熱交換効率を実現することができる。

【0030】

また、第２流体導入口６１を下流側閉塞部４寄りに配置し、第２流体導出口６２を上流側閉塞部３寄りに配置することにより、第２流体導入口６１から第２流体Ｆ２が導入されて第２流体導出口６２から第２流体Ｆ２が導出するまで、第１流体Ｆ１と第２流体Ｆ２の温度差を確実に維持することができ、より一層高い熱交換効率を実現することができる。

【0031】

また、整流壁８を第１流体分岐管５の中間部５３だけに設け、第２流体導入部７１及び第２流体導出部７２で第２流体Ｆ２を第１流体分岐管５・５相互の隙間Ｇを第１流体分岐管５を横切るように流す構造により、第２流体導入部７１と第２流体導出部７２に整流壁８を設けずに済むことから、例えばハニカム構造体の第１流体の分岐流路だけをパイプを接合する等で延設して第１流体分岐管５とするような製造等が可能となり、効率的且つ低コストで製造することが可能となる。また、第２流体導入部７１と第２流体導出部７２に整流壁８を設ける構造にせずに済むことから、第２流体導入部７１と第２流体導出部７２を小型化して、熱交換構造の構造体１の小型化、設置場所の省スペース化を図ることができる。また、第２流体導入部７１と第２流体導出部７２には整流壁８を設ける複雑な構造にせずに済むことから、故障時の修理の容易化、メンテナンス性の向上を図ることができる。

【0032】

また、第２流体導入部７１に位置する前記第１流体分岐管５の部分と、第２流体導出部７２に位置する第１流体分岐管５の部分とに、中間部５３に位置する第１流体分岐管５の部分よりも外周寸法の小さい領域、本実施形態では第１の捩じり部５６と第２の捩じり部５５の第１流体分岐管の外周寸法の小さい領域を形成することにより、第１流体Ｆ１と第２流体Ｆ２の熱交換面積をより増加させるために、並設される第１流体分岐管５の数を多くして配置密度を高くした場合にも、第２流体Ｆ２がスムーズに流れる隙間Ｇを第２流体導入部７１と第２流体導出部７２に確保することができる。

【0033】

また、第２流体導出部７２に位置する第１流体分岐管５の第２の捩じり部５５により、第１流体Ｆ１と熱交換した第２流体Ｆ２を乱流化して流体塊の混合を促進し、第２流体Ｆ２の熱伝達性、熱交換性をより一層高めることができる。また、第２流体導入部７１と第２流体導出部７２の第１流体分岐管５の外周寸法の小さい領域を同一構成の第１の捩じり部５６と第２の捩じり部５５で形成することにより、製造作業の容易化を図ることができる。

【0034】

また、第１流体分岐管５を基管２よりも熱伝導率が高い材料で形成する場合には、熱伝達率が比較的低い基管２で放熱を抑制しながら、熱伝導率が比較的高い第１流体分岐管５を介して優れた熱交換を行うことができ、全体として熱エネルギーの有効利用を促進することができる。

【0035】

また、第１流体分岐管５の入口５１を上流側閉塞部３に基管２の管路断面に千鳥配置で配設し、第１流体分岐管５の出口５２が下流側閉塞部４に基管２の管路断面に千鳥配置で配設する構成、換言すれば第１流体分岐管５を断面視で千鳥配置で配設することにより、第１流体分岐管５による第１流体Ｆ１の各分岐流路の大きさを平準化できると同時に、第１流体分岐管５と整流壁８に略沿うように流される第２流体Ｆ２の各分岐流路の大きさを、無駄なスペースを生ずることなく容易に平準化することができる。

【0036】

〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。

【0037】

例えば第１流体Ｆ１の流量、第２流体Ｆ２の流量は適用可能な範囲で適宜設定することが可能であり、例えば第１流体Ｆ１が排気等の気体である場合に第１流体Ｆ１の流量を10～150g/secとし、第２流体Ｆ２が冷却水等の液体である場合に第２流体Ｆ２の流量を10～40L/minとしても好適である。また、第１流体分岐管５の流路断面積、第１流体分岐管５の中間部５３に対応する領域における第１流体分岐管５に略沿うように流れる第２流体Ｆ２の各分岐流路の流路断面積は、適用可能な範囲で適宜設定することが可能であるが、第１流体Ｆ１の流れの圧力損失と、第２流体Ｆ２の流れの圧力損失をバランスよく低減しつつ、熱交換面積を増加させる観点から、例えば第１流体分岐管５の流路断面積を0.25mm²～4.0mm²、第２流体Ｆ２の各分岐流路の流路断面積を0.25mm²～4.0mm²とすると好適である。

【0038】

また、第１流体分岐管５の流路断面積と、第１流体分岐管５の中間部５３に対応する領域における第１流体分岐管５に略沿うように流れる第２流体Ｆ２の各分岐流路の流路断面積の流路比率は適用可能な範囲で適宜であり、例えば１：１～１：２.５等とすることが可能である。この際、図７及び図８の例のように、第１流体分岐管５を千鳥配置で配設し、断面視矩形の第１流体分岐管５の外側に断面視八角形の第２流体Ｆ２の分岐流路を設ける構成では、八角形の辺の長さを変更するだけで流路比率を変更することが可能となって好適である。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、例えば自動車の内燃機関の排気と冷却水の熱交換など温度差のある流体相互の熱交換に利用することができる。

【符号の説明】

【0040】

１…熱交換構造の構造体 ２…基管 ２１…第１流体導入部 ２２…第１流体導出部 ２３…基部 ２４…基部周壁 ３…上流側閉塞部 ４…下流側閉塞部 ５…第１流体分岐管 ５１…入口 ５２…出口 ５３…中間部 ５４…周壁 ５６…第１の捩じり部 ５５…第２の捩じり部 ６１…第２流体導入口 ６２…第２流体導出口 ７１…第２流体導入部 ７２…第２流体導出部 ８…整流壁 Ｆ１…第１流体 Ｆ２…第２流体 ｆ２１、ｆ２２…第２流体の分岐流路 ＨＲ…熱交換領域 Ｇ…隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】