特許 7653897 熱交換器および熱交換器の製造方法

(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】2025-03-21

(45)【発行日】2025-03-31

(54)【発明の名称】熱交換器および熱交換器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/00 20060101AFI20250324BHJP

   F28D 9/02 20060101ALI20250324BHJP

【ＦＩ】

F28F3/00 301Z

F28D9/02

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021180407

(22)【出願日】2021-11-04

(65)【公開番号】P2023068941

(43)【公開日】2023-05-18

【審査請求日】2024-03-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(72)【発明者】

【氏名】後藤 功一

【審査官】大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】特表２００５－５０５７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３２６４３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０４６１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１０１１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２３８６２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２６６７７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ１／００－１３／００

Ｆ２８Ｆ３／００－７／０２，９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器であって、
熱交換器本体と、
前記熱交換器本体内に並行して設けられ、高温流体が流通する複数の高温流体流路と、
前記熱交換器本体内に並行して設けられ、前記高温流体流路と並行に延び、低温流体が流通する複数の低温流体流路と、
複数の高温流体給排流路と、
複数の低温流体給排流路と、を備え、
前記高温流体流路および前記低温流体流路に垂直な流路断面に沿うＸ方向およびＹ方向を定義し、
前記流路断面で見たときに、前記Ｘ方向に並ぶ複数の前記高温流体流路がなす複数の高温流体流路列が並行に形成されるとともに、前記Ｘ方向に並ぶ複数の前記低温流体流路がなす複数の低温流体流路列が並行に形成され、前記高温流体流路列と前記低温流体流路列は、前記Ｙ方向において交互に配置され、
前記高温流体給排流路は、前記Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の前記高温流体流路列の前記高温流体流路に対して前記高温流体を供給または排出し、
前記低温流体給排流路は、前記Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の前記低温流体流路列の前記低温流体流路に対して前記低温流体を供給または排出し、
前記流路断面で見たときに、前記Ｘ方向に傾斜する第１方向に交互に並ぶ前記高温流体流路および前記低温流体流路がなす複数の第１方向列が並行に形成されるとともに、前記Ｘ方向に傾斜する第２方向であって前記第１方向に交差する第２方向に交互に並ぶ前記高温流体流路および前記低温流体流路がなす複数の第２方向列が並行に形成され、
前記熱交換器本体は、隣り合う２つの前記第１方向列の間に形成された第１隔壁と、隣り合う２つの前記第２方向列の間に形成された第２隔壁と、を含み、
前記第１隔壁は、前記第１方向に延び、
前記第２隔壁は、前記第２方向に延び、
前記高温流体流路のＹ方向最大寸法は、前記高温流体給排流路のＹ方向最大寸法よりも大きく、
前記熱交換器は、前記高温流体給排流路と対応する前記高温流体流路列の前記高温流体流路とを接続する複数の高温流体接続流路を備え、
前記高温流体接続流路のＹ方向最大寸法は、前記高温流体給排流路から前記高温流体流路にわたって徐々に大きくなっている、熱交換器。

【請求項2】

前記低温流体流路のＹ方向最大寸法は、前記低温流体給排流路のＹ方向最大寸法よりも大きい、請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記低温流体給排流路と対応する前記低温流体流路列の前記低温流体流路とを接続する複数の低温流体接続流路を備え、
前記低温流体接続流路のＹ方向最大寸法は、前記低温流体給排流路から前記低温流体流路にわたって徐々に大きくなっている、請求項２に記載の熱交換器。

【請求項4】

熱交換器であって、
熱交換器本体と、
前記熱交換器本体内に並行して設けられ、高温流体が流通する複数の高温流体流路と、
前記熱交換器本体内に並行して設けられ、前記高温流体流路と並行に延び、低温流体が流通する複数の低温流体流路と、
複数の高温流体給排流路と、
複数の低温流体給排流路と、を備え、
前記高温流体流路および前記低温流体流路に垂直な流路断面に沿うＸ方向およびＹ方向を定義し、
前記流路断面で見たときに、前記Ｘ方向に並ぶ複数の前記高温流体流路がなす複数の高温流体流路列が並行に形成されるとともに、前記Ｘ方向に並ぶ複数の前記低温流体流路がなす複数の低温流体流路列が並行に形成され、前記高温流体流路列と前記低温流体流路列は、前記Ｙ方向において交互に配置され、
前記高温流体給排流路は、前記Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の前記高温流体流路列の前記高温流体流路に対して前記高温流体を供給または排出し、
前記低温流体給排流路は、前記Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の前記低温流体流路列の前記低温流体流路に対して前記低温流体を供給または排出し、
前記流路断面で見たときに、前記Ｘ方向に傾斜する第１方向に交互に並ぶ前記高温流体流路および前記低温流体流路がなす複数の第１方向列が並行に形成されるとともに、前記Ｘ方向に傾斜する第２方向であって前記第１方向に交差する第２方向に交互に並ぶ前記高温流体流路および前記低温流体流路がなす複数の第２方向列が並行に形成され、
前記熱交換器本体は、隣り合う２つの前記第１方向列の間に形成された第１隔壁と、隣り合う２つの前記第２方向列の間に形成された第２隔壁と、を含み、
前記第１隔壁は、前記第１方向に延び、
前記第２隔壁は、前記第２方向に延び、
前記低温流体流路のＹ方向最大寸法は、前記低温流体給排流路のＹ方向最大寸法よりも大きく、
前記熱交換器は、前記低温流体給排流路と対応する前記低温流体流路列の前記低温流体流路とを接続する複数の低温流体接続流路を備え、
前記低温流体接続流路のＹ方向最大寸法は、前記低温流体給排流路から前記低温流体流路にわたって徐々に大きくなっている、熱交換器。

【請求項5】

熱交換器であって、
熱交換器本体と、
前記熱交換器本体内に並行して設けられ、高温流体が流通する複数の高温流体流路と、
前記熱交換器本体内に並行して設けられ、前記高温流体流路と並行に延び、低温流体が流通する複数の低温流体流路と、
複数の高温流体給排流路と、
複数の低温流体給排流路と、を備え、
前記高温流体流路および前記低温流体流路に垂直な流路断面に沿うＸ方向およびＹ方向を定義し、
前記流路断面で見たときに、前記Ｘ方向に並ぶ複数の前記高温流体流路がなす複数の高温流体流路列が並行に形成されるとともに、前記Ｘ方向に並ぶ複数の前記低温流体流路がなす複数の低温流体流路列が並行に形成され、前記高温流体流路列と前記低温流体流路列は、前記Ｙ方向において交互に配置され、
前記高温流体給排流路は、前記Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の前記高温流体流路列の前記高温流体流路に対して前記高温流体を供給または排出し、
前記低温流体給排流路は、前記Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の前記低温流体流路列の前記低温流体流路に対して前記低温流体を供給または排出し、
前記流路断面で見たときに、前記Ｘ方向に傾斜する第１方向に交互に並ぶ前記高温流体流路および前記低温流体流路がなす複数の第１方向列が並行に形成されるとともに、前記Ｘ方向に傾斜する第２方向であって前記第１方向に交差する第２方向に交互に並ぶ前記高温流体流路および前記低温流体流路がなす複数の第２方向列が並行に形成され、
前記熱交換器本体は、隣り合う２つの前記第１方向列の間に形成された第１隔壁と、隣り合う２つの前記第２方向列の間に形成された第２隔壁と、を含み、
前記第１隔壁は、前記第１方向に延び、
前記第２隔壁は、前記第２方向に延び、
前記高温流体給排流路と前記低温流体給排流路とのＹ方向ピッチは、前記高温流体給排流路に対応する前記高温流体流路列と、前記低温流体給排流路に対応する前記低温流体流路列とのＹ方向ピッチよりも大きい、熱交換器。

【請求項6】

前記高温流体給排流路と対応する前記高温流体流路列の前記高温流体流路とを接続する複数の高温流体接続流路と、
前記低温流体給排流路と対応する前記低温流体流路列の前記低温流体流路とを接続する複数の低温流体接続流路と、を備え、
前記高温流体接続流路のＹ方向中心位置および前記低温流体接続流路のＹ方向中心位置は、徐々に変位している、請求項５に記載の熱交換器。

【請求項7】

前記高温流体流路および前記低温流体流路はそれぞれ、前記第１方向に延びる、前記第１隔壁を画定する第１流路縁と、前記第２方向に延びる、前記第２隔壁を画定する第２流路縁と、を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項8】

前記第２方向は、前記第１方向に直交している、請求項１～７のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項9】

前記流路断面で見たときに、前記Ｘ方向で隣り合う２つの前記高温流体流路の間の領域に、前記低温流体流路が部分的に入り込んでいるとともに、前記Ｘ方向で隣り合う２つの前記低温流体流路の間の領域に、前記高温流体流路が部分的に入り込んでいる、請求項１～８のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の前記熱交換器を製造する熱交換器の製造方法であって、
積層造形技術を用いて製造する、熱交換器の製造方法。

【請求項11】

請求項１～９のいずれか一項に記載の前記熱交換器を製造する熱交換器の製造方法であって、
拡散接合技術を用いて製造する、熱交換器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、熱交換器および熱交換器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

熱交換器は、複数の高温流体流路を流通する高温流体と、複数の低温流体流路を流通する低温流体が、熱交換可能に構成されているものが多い。高温流体流路と低温流体流路とは並行に延びており、高温流体と低温流体は、対向してまたは並行して各流路を流れるものが多い。

【0003】

代表的な熱交換器として、プレート式熱交換器が広く普及している。プレート式熱交換器は、流路が形成された複数のプレートを重ね合わせた構成を有しており、各プレートは締め付けられて固定されている。一方、積層造形技術や拡散接合技術によって熱交換器を製作することもできる。この場合、耐圧性に優れた熱交換器を得ることができる。しかしながら、熱交換効率（例えば、容積あたりの熱交換量）を向上させるためには、工夫をしなければ、流路構造が複雑になってしまいかねない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－３３３３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

実施の形態は、このような点を考慮してなされたものであり、流路構造が複雑になることを防止するとともに熱交換効率を向上させることができる熱交換器および熱交換器の製造方法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】

実施の形態による熱交換器は、熱交換器本体と、熱交換器本体内に並行して設けられ、高温流体が流通する複数の高温流体流路と、熱交換器本体内に並行して設けられ、高温流体流路と並行に延び、低温流体が流通する複数の低温流体流路と、複数の高温流体給排流路と、複数の低温流体給排流路と、を備えている。高温流体流路および低温流体流路に垂直な流路断面に沿うＸ方向およびＹ方向を定義する。流路断面で見たときに、Ｘ方向に並ぶ複数の高温流体流路がなす複数の高温流体流路列が並行に形成されるとともに、Ｘ方向に並ぶ複数の低温流体流路がなす複数の低温流体流路列が並行に形成されている。高温流体流路列と低温流体流路列は、Ｙ方向において交互に配置されている。高温流体給排流路は、Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の高温流体流路列の高温流体流路に対して高温流体を供給または排出する。低温流体給排流路は、Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の低温流体流路列の低温流体流路に対して低温流体を供給または排出する。流路断面で見たときに、Ｘ方向に傾斜する第１方向に交互に並ぶ高温流体流路および低温流体流路がなす複数の第１方向列が並行に形成されている。流路断面で見たときに、Ｘ方向に傾斜する第２方向であって第１方向に交差する第２方向に交互に並ぶ高温流体流路および低温流体流路がなす複数の第２方向列が並行に形成されている。熱交換器本体は、隣り合う２つの第１方向列の間に形成された第１隔壁と、隣り合う２つの第２方向列の間に形成された第２隔壁と、を含んでいる。第１隔壁は、第１方向に延び、第２隔壁は、第２方向に延びている。

【0007】

実施の形態による熱交換器の製造方法は、上述した熱交換器を、積層造形技術を用いて製造する熱交換器の製造方法である。

【0008】

実施の形態による熱交換器の製造方法は、上述した熱交換器を、拡散接合技術を用いて製造する熱交換器の製造方法である。

【発明の効果】

【0009】

実施の形態によれば、流路構造が複雑になることを防止するとともに熱交換効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態による熱交換器を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図3A】図３Ａは、図２のＢ－Ｂ線断面図である。

【図3B】図３Ｂは、図３Ａの部分拡大図である。

【図3C】図３Ｃは、図３Ａの部分拡大図である。

【図4】図４は、図２のＣ－Ｃ線断面図である。

【図5】図５は、図1のＤ－Ｄ線断面図である。

【図6】図６は、図２のＥ－Ｅ線断面図である。

【図7】図７は、本発明の第２の実施の形態による熱交換器を示す斜視図である。

【図8】図８は、図７のＦ－Ｆ線断面図である。

【図9】図９は、図８のＧ－Ｇ線断面図である。

【図10】図１０は、図８のＨ－Ｈ線断面図である。

【図11】図１１は、本発明の第３の実施の形態による熱交換器を示す斜視図である。

【図12】図１２は、図１１のＩ－Ｉ線断面図である。

【図13A】図１３Ａは、図１２のＪ－Ｊ線断面図である。

【図13B】図１３Ｂは、図１３Ａの部分図である。

【図14】図１４は、図１２のＫ－Ｋ線断面図である。

【図15】図１５は、本発明の第４の実施の形態による熱交換器を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本実施の形態による熱交換器および熱交換器の製造方法について説明する。

【0012】

（第１の実施の形態）
図１～図６を用いて、本実施の形態による熱交換器および熱交換器の製造方法について説明する。

【0013】

図１および図２に示すように、本実施の形態による熱交換器１は、熱交換器本体２と、第１ヘッダ３と、第２ヘッダ４と、を備えている。

【0014】

熱交換器本体２は、主として、高温流体と低温流体が熱交換する部分である。熱交換器本体２内に、後述する高温流体流路１０および低温流体流路２０が形成されている。本実施の形態による熱交換器本体２は、直方体状に形成されている。

【0015】

第１ヘッダ３は、熱交換器本体２に対して高温流体および低温流体を供給または排出する部分である。本実施の形態による第１ヘッダ３は、熱交換器本体２に高温流体を供給するとともに、熱交換器本体２から低温流体を排出するように構成されている。第１ヘッダ３は、直方体状に形成されていてもよい。第１ヘッダ３の高さは、熱交換器本体２の高さと等しくてもよい。この場合、第１ヘッダ３の上面３ａと熱交換器本体２の上面２ａとは同一平面上に位置していてもよく、第１ヘッダ３の下面３ｂと熱交換器本体２の下面２ｂとは同一平面上に位置していてもよい。

【0016】

第２ヘッダ４は、熱交換器本体２に対して高温流体および低温流体を供給または排出する部分である。本実施の形態による第２ヘッダ４は、熱交換器本体２から高温流体を排出するとともに、熱交換器本体２に低温流体を供給するように構成されている。第２ヘッダ４は、直方体状に形成されていてもよい。第２ヘッダ４の高さは、熱交換器本体２の高さと等しくてもよい。この場合、第２ヘッダ４の上面４ａと熱交換器本体２の上面２ａとは同一平面上に位置していてもよく、第２ヘッダ４の下面４ｂと熱交換器本体２の下面２ｂとは同一平面上に位置していてもよい。

【0017】

図３Ａに示すように、熱交換器本体２内に、複数の高温流体流路１０および複数の低温流体流路２０が形成されている。複数の高温流体流路１０は、互いに並行して延びており、高温流体が流通するように構成されている。複数の低温流体流路２０は、互いに並行して延びており、低温流体が流通するように構成されている。高温流体流路１０と低温流体流路２０は、互いに並行している。高温流体流路１０および低温流体流路２０は、後述するＺ方向に直線状に延びている。

【0018】

高温流体流路１０は、図３Ａに示すように、高温流体流路列１１を形成している。高温流体流路列１１は、流路断面で見たときに、Ｘ方向に並ぶ複数の高温流体流路１０がなす列である。一の高温流体流路列１１において、複数の高温流体流路１０は一列に並んでいる。一の高温流体流路列１１をなす高温流体流路１０のＹ方向位置は、同じになっている。

【0019】

本実施の形態においては、流路断面に、複数の高温流体流路列１１が並行して形成されている。複数の高温流体流路列１１は、Ｙ方向に異なる位置に配置されている。図２および図３Ａに示す例においては、２つの高温流体流路列１１が流路断面に形成されているが、高温流体流路列１１の個数は任意である。高温流体流路１０は、Ｙ方向にも一列に並んでいる。

【0020】

ここで、流路断面という用語は、高温流体流路１０および低温流体流路２０に垂直な断面を意味する用語として用いている。流路断面の一例が、図３Ａ～図３Ｃに示す断面である。流路断面に沿って、図３Ａ～図３Ｃに示すように、Ｘ方向およびＹ方向を定義する。Ｘ方向は、流路内の流れの方向に直交する方向であって、図中における水平な方向に相当する。Ｙ方向は、Ｘ方向に直交する方向であって、上下方向に相当する。Ｚ方向は、Ｘ方向に直交するとともにＹ方向に直交する方向であって、図中における水平な方向に相当する。なお、「水平な方向」とは「下面を水平に置いた場合における水平な方向」の意味である。

【0021】

低温流体流路２０は、図３Ａに示すように、低温流体流路列２１を形成している。低温流体流路列２１は、流路断面で見たときに、Ｘ方向に並ぶ複数の低温流体流路２０がなす列である。一の低温流体流路列２１において、複数の低温流体流路２０は一列に並んでいる。一の低温流体流路列２１をなす低温流体流路２０のＹ方向位置は、同じになっている。

【0022】

本実施の形態においては、流路断面に、複数の低温流体流路列２１が並行して形成されている。複数の低温流体流路列２１は、Ｙ方向に異なる位置に配置されている。図２および図３Ａに示す例においては、２つの低温流体流路列２１が流路断面に形成されているが、低温流体流路列２１の個数は任意である。低温流体流路２０は、Ｙ方向にも一列に並んでいる。

【0023】

高温流体流路列１１と低温流体流路列２１は、Ｙ方向に異なる位置に配置されている。高温流体流路列１１と低温流体流路列２１は、Ｙ方向において交互に配置されている。図２および図３Ａに示す例では、最下段に低温流体流路列２１が配置され、最上段に高温流体流路列１１が配置されている。

【0024】

高温流体流路１０のＸ方向ピッチｐ１は、低温流体流路２０のＸ方向ピッチｐ２と等しくてもよい。高温流体流路１０と低温流体流路２０は、Ｘ方向に、ピッチｐ１の半分またはピッチｐ２の半分ずれていてもよい。高温流体流路１０のＹ方向ピッチｐ３は、低温流体流路２０のＹ方向ピッチｐ４と等しくてもよい。高温流体流路１０と低温流体流路２０は、Ｙ方向に、ピッチｐ３の半分またはピッチｐ４の半分ずれていてもよい。

【0025】

図３Ｂに示すように、本実施の形態においては、流路断面で見たときに、Ｘ方向で隣り合う２つの高温流体流路１０の間の第１領域１６に、低温流体流路２０が部分的に入り込んでいる。高温流体流路１０と低温流体流路２０は、Ｘ方向で見たときに部分的に重なっている。図３Ｂを参照してより具体的に説明すると、低温流体流路２０の上端部２０ａが、当該低温流体流路２０の上側に位置する高温流体流路１０の下端部１０ｂよりも高い位置に配置されている。同様に、流路断面で見たときに、Ｘ方向で隣り合う２つの低温流体流路２０の間の第１領域２６に、高温流体流路１０が部分的に入り込んでいる。高温流体流路１０の上端部１０ａが、当該高温流体流路１０の上側に位置する低温流体流路２０の下端部２０ｂよりも高い位置に配置されている。

【0026】

本実施の形態においては、流路断面で見たときに、Ｙ方向で隣り合う２つの高温流体流路１０の間の第２領域１７に、低温流体流路２０が部分的に入り込んでいる。高温流体流路１０と低温流体流路２０は、Ｙ方向で見たときに部分的に重なっている。図３Ｂを参照してより具体的に説明すると、低温流体流路２０の右端部２０ｃが、当該低温流体流路２０に右側で隣り合う高温流体流路１０の左端部１０ｄよりも右側に配置されている。同様に、流路断面で見たときに、Ｙ方向で隣り合う２つの低温流体流路２０の間の第２領域２７に、高温流体流路１０が部分的に入り込んでいる。高温流体流路１０の右端部１０ｃが、当該高温流体流路１０に右側で隣り合う低温流体流路２０の左端部２０ｄよりも右側に配置されている。

【0027】

図２に示すように、高温流体流路１０のＹ方向最大寸法は、後述する高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法よりも大きくてもよく、後述する高温流体出口流路のＹ方向最大寸法よりも大きくてもよい。同様に、低温流体流路２０のＹ方向最大寸法は、後述する低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法よりも大きくてもよく、後述する低温流体入口流路のＹ方向最大寸法よりも大きくてもよい。

【0028】

図３Ｃに示すように、流路断面で見たときに、高温流体流路１０および低温流体流路２０は、第１方向列３０および第２方向列４０を形成している。

【0029】

第１方向列３０は、第１方向Ｄ１に交互に並ぶ高温流体流路１０および低温流体流路２０がなす列である。本実施の形態においては、第１方向列３０は、複数の高温流体流路１０および複数の低温流体流路２０により形成されている。一の第１方向列３０において、複数の高温流体流路１０および複数の低温流体流路２０は一列に並んでいる。流路断面に、複数の第１方向列３０が並行して形成されている。ここで、第１方向Ｄ１は、流路断面に沿うとともに、Ｘ方向に傾斜した方向である。第１方向Ｄ１は、Ｙ方向にも傾斜している。

【0030】

第２方向列４０は、第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に交互に並ぶ高温流体流路１０および低温流体流路２０がなす列である。本実施の形態においては、第２方向列４０は、複数の高温流体流路１０および複数の低温流体流路２０により形成されている。一の第２方向列４０において、複数の高温流体流路１０および複数の低温流体流路２０は一列に並んでいる。流路断面に、複数の第２方向列４０が並行して形成されている。ここで、第２方向Ｄ２は、流路断面に沿うとともに、Ｘ方向に傾斜した方向である。第２方向Ｄ２は、Ｙ方向にも傾斜している。

【0031】

本実施の形態においては、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に直交している。第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２はそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向に４５°で交差している。

【0032】

図３Ｃに示すように、熱交換器本体２は、第１隔壁５と、第２隔壁６と、を含んでいる。第１隔壁５は、隣り合う２つの第１方向列３０の間に形成されている。第１隔壁５は、第１方向Ｄ１に延びている。本実施の形態による第１隔壁５は、隣り合う第１方向列３０をなす高温流体流路１０の後述する第１流路縁１０ｅと低温流体流路２０の後述する第１流路縁２０ｅとにより画定されている。本実施の形態による第２隔壁６は、隣り合う２つの第２方向列４０の間に形成されている。第２隔壁６は、第２方向Ｄ２に延びている。第２隔壁６は、隣り合う第２方向列４０をなす高温流体流路１０の後述する第２流路縁１０ｆと低温流体流路２０の後述する第２流路縁２０ｆとにより確定されている。

【0033】

高温流体流路１０は、２つの第１流路縁１０ｅと、２つの第２流路縁１０ｆと、を含んでいてもよい。低温流体流路２０は、２つの第１流路縁２０ｅと、２つの第２流路縁２０ｆと、を含んでいてもよい。第１流路縁１０ｅ、２０ｅは第１方向Ｄ１に延びている。第１流路縁１０ｅ、２０ｅは、第１方向Ｄ１に沿って直線状に延びていてもよい。第１流路縁１０ｅと第１流路縁２０ｅとにより、厚さｔ１を有する第１隔壁５が画定されている。第１隔壁５の厚さｔ１は、一定であってもよい。第２流路縁１０ｆ、２０ｆは、第２方向Ｄ２に延びている。第２流路縁１０ｆ、２０ｆは、第２方向Ｄ２に沿って直線状に延びていてもよい。第２流路縁１０ｆと第２流路縁２０ｆとにより、厚さｔ２を有する第２隔壁６が画定されている。第２隔壁６の厚さ５２は、一定であってもよい。厚さｔ１と厚さｔ２は等しくてもよいが、異なっていてもよい。本実施の形態においては、第１流路縁１０ｅ、２０ｅおよび第２流路縁１０ｆ、２０ｆは垂直になっている。高温流体流路１０の断面形状は、矩形であってもよく、三角形であってもよく、図３Ａ～図３Ｃに示すように正方形であってもよい。低温流体流路２０も同様である。

【0034】

図３Ａに示すように、流路断面で見たときに、熱交換器本体２は、矩形状に形成されている。この流路断面に、同一の断面形状を有する高温流体流路１０および低温流体流路２０が形成されている。この流路断面のうち、高温流体流路１０および低温流体流路２０が形成されていない領域には、三角形などの異なる断面形状を有する高温流体流路または低温流体流路が形成されていてもよい。この場合、熱交換効率を向上させることができる。あるいは、流路断面のうち高温流体流路１０および低温流体流路２０が形成されていない角部などの領域は、切り欠かれていてもよい。この場合、熱交換器１の軽量化を図ることができる。

【0035】

図１および図２に示すように、上述した第１ヘッダ３内に、高温流体入口流路１２および低温流体出口流路２２が設けられている。高温流体入口流路１２は、一の高温流体流路列１１に対して高温流体を供給または排出する高温流体給排流路の一例である。低温流体入口流路および低温流体出口流路２２は、一の低温流体流路列２１に対して低温流体を供給または排出する低温流体給排流路の一例である。

【0036】

図２～図４に示すように、高温流体入口流路１２は、Ｘ方向に延びているとともに、対応する一の高温流体流路列１１をなす高温流体流路１０に高温流体を供給する。本実施の形態においては、複数の高温流体入口流路１２が、第１ヘッダ３に形成されており、Ｙ方向に異なる位置に配置されている。高温流体入口流路１２の個数は、高温流体流路列１１の個数と等しい。高温流体入口流路１２は、Ｘ方向で見たときに、Ｚ方向に直線状に延びている。各々の高温流体入口流路１２のＹ方向中心位置は、対応する高温流体流路列１１のＹ方向中心位置と同じであってもよい。

【0037】

図５に示すように、Ｙ方向で見たときに、高温流体入口流路１２は、後述する高温流体入口ヘッダ１４から後述する高温流体入口接続流路１３にわたって、Ｘ方向に拡大するように形成されていてもよい。このことにより、複数の高温流体流路１０に、高温流体入口接続流路１３を介して接続することができる。高温流体入口流路１２は、Ｙ方向で見たときに、台形状に形成されていてもよい。

【0038】

図２に示すように、高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法は、高温流体流路１０のＹ方向最大寸法よりも小さくてもよい。高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法は、高温流体入口ヘッダ１４から高温流体入口接続流路１３にわたって一定であってもよい。高温流体入口流路１２の断面が、図４に示すように、Ｘ方向およびＹ方向に沿う矩形状に形成されている場合には、高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法は、流路の高さ寸法に相当する。なお、最上段に位置する高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法は、他の高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法よりも大きくてもよい。また、高温流体入口流路１２内に、機械的強度向上または整流を目的として、隔壁または柱を形成してもよい。

【0039】

図２～図４に示すように、低温流体出口流路２２は、Ｘ方向に延びているとともに、対応する一の低温流体流路列２１をなす低温流体流路２０から低温流体を排出する。本実施の形態においては、複数の低温流体出口流路２２が、第１ヘッダ３に形成されており、Ｙ方向に異なる位置に配置されている。低温流体出口流路２２の個数は、低温流体流路列２１の個数と等しい。低温流体出口流路２２は、Ｘ方向で見たときに、Ｚ方向に直線状に延びている。各々の低温流体出口流路２２のＹ方向中心位置は、対応する低温流体流路列２１のＹ方向中心位置と同じであってもよい。

【0040】

図５に示すように、Ｙ方向で見たときに、低温流体出口流路２２は、後述する低温流体出口ヘッダ２４から後述する低温流体出口接続流路２３にわたって、Ｘ方向に拡大するように形成されていてもよい。このことにより、複数の低温流体流路２０に、低温流体出口接続流路２３を介して接続することができる。低温流体出口流路２２は、Ｙ方向で見たときに、台形状に形成されていてもよい。

【0041】

図２に示すように、低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法は、低温流体流路２０のＹ方向最大寸法よりも小さくてもよい。低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法は、低温流体出口ヘッダ２４から低温流体出口接続流路２３にわたって一定であってもよい。低温流体出口流路２２の断面が、図４に示すように、Ｘ方向およびＹ方向に沿う矩形状に形成されている場合には、低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法は、流路の高さ寸法に相当する。なお、最下段に位置する低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法は、他の低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法よりも大きくてもよい。また、低温流体出口流路２２内に、機械的強度向上または整流を目的として、隔壁または柱を形成してもよい。

【0042】

高温流体入口流路１２と低温流体出口流路２２は、Ｙ方向において交互に配置されていてもよい。高温流体入口流路１２と低温流体出口流路２２とのＹ方向ピッチｐ６は、対応する高温流体流路列１１と対応する低温流体流路列２１とのＹ方向ピッチｐ５と等しくてもよい。Ｙ方向ピッチｐ５は、高温流体入口流路１２に接続された高温流体流路列１１と、低温流体出口流路２２に接続された低温流体流路列２１とのＹ方向ピッチである。

【0043】

図２に示すように、上述した熱交換器本体２内に、高温流体入口接続流路１３および低温流体出口接続流路２３が設けられている。高温流体入口接続流路１３は、高温流体入口流路１２と対応する高温流体流路列１１の高温流体流路１０とを接続する高温流体接続流路の一例である。低温流体出口接続流路２３は、低温流体出口流路２２と対応する低温流体流路列２１の低温流体流路２０とを接続する低温流体接続流路の一例である。

【0044】

図２に示すように、高温流体入口接続流路１３のＹ方向最大寸法は、高温流体入口流路１２から高温流体流路１０にわたって徐々に大きくなっていてもよい。例えば、図６に示すように、高温流体入口接続流路１３の断面形状は、高温流体流路１０の上端部１０ａおよび下端部１０ｂが切り欠かれた形状であってもよい。図２に示す低温流体出口接続流路２３のように、この切り欠き量が、高温流体入口流路１２から高温流体流路１０にわたって徐々に少なくなっていてもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、高温流体入口接続流路１３のＹ方向最大寸法は、高温流体入口流路１２から高温流体流路１０にわたって段階的に大きくなっていてもよい。高温流体入口接続流路１３の入口側端部のＹ方向寸法は、高温流体入口流路１２のＹ方向寸法と等しくてもよいが、高温流体入口流路１２のＹ方向寸法よりも小さくてもよい。高温流体入口接続流路１３のＸ方向最大寸法は、高温流体入口流路１２から高温流体流路１０にわたって一定であってもよいが、変化していてもよい。なお、最上段に位置する高温流体入口接続流路１３のＹ方向最大寸法は、他の高温流体入口接続流路１３のＹ方向最大寸法よりも大きくてもよい。例えば、最上段に位置する高温流体入口接続流路１３の断面形状は、高温流体流路１０の下端部１０ｂが切り欠かれるが、上端部１０ａは切り欠かれない形状であってもよい。

【0045】

図２に示すように、高温流体入口接続流路１３のＹ方向中心位置は、高温流体入口流路１２から高温流体流路１０にわたって一定であってもよい。この場合、高温流体入口接続流路１３の圧力損失を低減することができる。最上段の高温流体入口接続流路１３のＹ方向中心位置は、一定でなくてもよい。

【0046】

図２に示すように、低温流体出口接続流路２３のＹ方向最大寸法は、低温流体出口流路２２から低温流体流路２０にわたって徐々に大きくなっていてもよい。例えば、図６に示すように、低温流体出口接続流路２３の断面形状は、低温流体流路２０の上端部２０ａおよび下端部２０ｂが切り欠かれた形状であってもよい。図２に示す低温流体出口接続流路２３のように、この切り欠き量が、低温流体出口流路２２から低温流体流路２０にわたって徐々に少なくなっていてもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、低温流体出口接続流路２３のＹ方向最大寸法は、低温流体出口流路２２から低温流体流路２０にわたって段階的に大きくなっていてもよい。低温流体出口接続流路２３の出口側端部のＹ方向寸法は、低温流体出口流路２２のＹ方向寸法と等しくてもよいが、低温流体出口流路２２のＹ方向寸法よりも小さくてもよい。低温流体出口接続流路２３のＸ方向最大寸法は、低温流体出口流路２２から低温流体流路２０にわたって一定であってもよいが、変化していてもよい。なお、最下段に位置する低温流体出口接続流路２３のＹ方向最大寸法は、他の低温流体出口接続流路２３のＹ方向最大寸法よりも大きくてもよい。例えば、最下段に位置する低温流体出口接続流路２３の断面形状は、低温流体流路２０の上端部２０ａが切り欠かれるが、下端部２０ｂは切り欠かれてない形状であってもよい。

【0047】

図２に示すように、低温流体出口接続流路２３のＹ方向中心位置は、低温流体出口流路２２から低温流体流路２０にわたって一定であってもよい。この場合、低温流体出口接続流路２３の圧力損失を低減することができる。最下段の低温流体出口接続流路２３のＹ方向中心位置は、一定でなくてもよい。

【0048】

上述した第２ヘッダ４内に、図示しない高温流体出口流路および低温流体入口流路が設けられている。高温流体出口流路は、高温流体給排流路の一例であり、一の高温流体流路列１１をなす高温流体流路１０から高温流体を排出する。高温流体出口流路は、高温流体入口流路１２と同様に構成することができるため、高温流体出口流路についての説明は省略する。低温流体入口流路は、低温流体給排流路の一例であり、一の低温流体流路列２１をなす低温流体流路２０に低温流体を供給する。低温流体入口流路は、低温流体出口流路２２と同様に構成することができるため、低温流体入口流路についての説明は省略する。

【0049】

上述した熱交換器本体２内に、図示しない高温流体出口接続流路および低温流体入口接続流路が設けられている。高温流体出口接続流路は、高温流体接続流路の一例であり、上述した高温流体出口流路と対応する高温流体流路列１１の高温流体流路１０とを接続する。高温流体出口接続流路は、高温流体入口接続流路１３と同様に構成することができるため、高温流体出口接続流路についての説明は省略する。低温流体入口接続流路は、低温流体接続流路の一例であり、上述した低温流体入口流路と対応する低温流体流路列２１の低温流体流路２０とを接続する低温流体接続流路の一例である。低温流体入口接続流路は、低温流体出口接続流路２３と同様に構成することができるため、低温流体入口接続流路についての説明は省略する。

【0050】

第１ヘッダ３に、高温流体入口ヘッダ１４および低温流体出口ヘッダ２４が設けられている。

【0051】

高温流体入口ヘッダ１４は、各々の高温流体入口流路１２に接続されて、各々の高温流体入口流路１２に高温流体を供給する。高温流体入口ヘッダ１４は、Ｙ方向に延びており、各々の高温流体入口流路１２に接続されている。高温流体入口ヘッダ１４に、熱交換器１の外部に位置する他の機器から高温流体が供給される。

【0052】

低温流体出口ヘッダ２４は、各々の低温流体出口流路２２に接続されて、各々の低温流体出口流路２２から低温流体を排出する。低温流体出口ヘッダ２４は、Ｙ方向に延びており、各々の低温流体出口流路２２に接続されている。低温流体出口ヘッダ２４から排出された低温流体は、熱交換器１の外部に位置する他の機器に供給される。

【0053】

第２ヘッダ４に、高温流体出口ヘッダ１５および低温流体入口ヘッダ２５が設けられている。

【0054】

高温流体出口ヘッダ１５は、各々の高温流体出口流路（図示せず）に接続されて、各々の高温流体出口流路から高温流体を排出する。高温流体出口ヘッダ１５は、Ｙ方向に延びており、各々の高温流体出口流路に接続されている。高温流体出口ヘッダ１５から排出された高温流体は、熱交換器１の外部に位置する他の機器に供給される。

【0055】

低温流体入口ヘッダ２５は、各々の低温流体入口流路（図示せず）に接続されて、各々の低温流体入口流路に低温流体を供給する。低温流体入口ヘッダ２５は、Ｙ方向に延びており、各々の低温流体入口流路に接続されている。低温流体入口ヘッダ２５に、熱交換器１の外部に位置する他の機器から低温流体が供給される。

【0056】

次に、上述した熱交換器１を製造する方法について説明する。本実施の形態による熱交換器１の製造方法は、特に限られることはなく任意である。例えば、熱交換器１は、積層造形技術または拡散接合技術を用いて製造されてもよい。

【0057】

例えば、上述した熱交換器本体２は、積層造形技術を用いた３Ｄプリンタによって製造されてもよい。この場合、熱交換器本体２を、シームレスに容易に形成することができる。また、上述した高温流体流路１０などの各流路も３Ｄプリンタによって形成することができ、容易に熱交換器本体２を製造することができる。例えば、断面形状が徐々に変化する高温流体入口接続流路１３、低温流体出口接続流路２３、高温流体出口接続流路および低温流体入口接続流路を、容易に形成することができる。熱交換器本体２は、上述した第１ヘッダ３および第２ヘッダ４と一体に、３Ｄプリンタによって製造されていてもよい。この場合、熱交換器本体２、第１ヘッダ３および第２ヘッダ４を、１つのブロックとしてシームレスに形成することができる。また、上述した高温流体入口流路１２などの各流路、高温流体入口ヘッダ１４などの流体入口ヘッダ、および低温流体出口ヘッダ２４などの流体出口ヘッダも積層造形技術によって容易に形成することができる。このため、容易に熱交換器１を製造することができる。

【0058】

例えば、上述した熱交換器本体２は、拡散接合技術を用いて製造されてもよい。この場合、熱交換器本体２を容易に形成することができる。拡散接合技術を用いる場合、各々が上述した流路を得ることができるような形状を有する複数の板材を準備し、各板材を積層して拡散接合してもよい。

【0059】

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

【0060】

高温流体入口ヘッダ１４に供給された高温流体は分流して、各々の高温流体入口流路１２に流入する。高温流体入口流路１２から更に分流して、高温流体入口接続流路１３を通って、各々の高温流体流路１０に流入する。

【0061】

一方、低温流体入口ヘッダ２５に供給された低温流体は分流して、各々の低温流体入口流路（図示せず）に流入する。低温流体入口流路から更に分流して、低温流体入口接続流路（図示せず）を通過して、各々の低温流体流路２０に流入する。

【0062】

高温流体流路１０を流れる高温流体と、低温流体流路２０を流れる低温流体とが熱交換する。高温流体と低温流体は、対向流となって各流路を流通し、熱交換効率が高められる。

【0063】

本実施の形態による熱交換器１においては、高温流体流路１０の第１流路縁１０ｅと、低温流体流路２０の第１流路縁２０ｅとが対向しているとともに、高温流体流路１０の第２流路縁１０ｆと、低温流体流路２０の第２流路縁２０ｆとが対向している。流路断面において、高温流体流路１０の周囲に、４つの低温流体流路２０が配置されるとともに、低温流体流路２０の周囲に、４つの高温流体流路１０が配置されている。このことにより、高温流体流路１０を流れる高温流体と、低温流体流路２０を流れる低温流体との間の熱移動に関わる伝熱面積が増大し、高温流体と低温流体との熱交換量が増大する。このため、熱交換効率が向上する。

【0064】

高温流体流路１０を通過した高温流体は、高温流体出口接続流路（図示せず）を通過して、高温流体出口流路（図示せず）に流入する。高温流体出口流路において、各々の高温流体出口接続流路から流入した高温流体が合流する。高温流体は、高温流体出口流路から高温流体出口ヘッダ１５に流入して合流し、高温流体出口流路から排出される。

【0065】

一方、低温流体流路２０を通過した低温流体は、低温流体出口接続流路２３を通過して、低温流体出口流路２２に流入する。低温流体出口流路２２において、各々の低温流体出口接続流路２３から流入した低温流体が合流する。低温流体は、低温流体出口流路２２から低温流体出口ヘッダ２４に流入して合流し、低温流体出口流路２２から排出される。

【0066】

このように本実施の形態によれば、第１方向列３０において高温流体流路１０と低温流体流路２０が第２隔壁６を介して交互に並び、第２方向列４０において高温流体流路１０と低温流体流路２０が第１隔壁５を介して交互に並んでいる。このことにより、一の高温流体流路１０は、４つの低温流体流路２０と対向することができ、高温流体と低温流体との間の熱移動に関わる伝熱面積を増大させることができる。同様に、一の低温流体流路２０は、４つの高温流体流路１０と対向することができ、高温流体と低温流体との間の熱移動に関わる伝熱面積を増大させることができる。このため、構造が複雑になることを防止するとともに熱交換効率を向上させることができる。

【0067】

また、本実施の形態によれば、Ｘ方向に並ぶ複数の高温流体流路１０がなす複数の高温流体流路列１１が並行に形成されるとともに、Ｘ方向に並ぶ複数の低温流体流路２０がなす複数の低温流体流路列２１が並行に形成され、高温流体流路列１１と低温流体流路列２１が、Ｙ方向において交互に配置されている。高温流体入口流路１２が、Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の高温流体流路列１１の高温流体流路１０に対して高温流体を供給する。低温流体出口流路２２が、Ｘ方向に延びるとともに、対応する一の低温流体流路列２１の低温流体流路２０に対して低温流体を供給する。このことにより、高温流体入口流路１２と、対応する一の高温流体流路列１１をなす各々の高温流体流路１０との接続構造を簡易化させることができる。例えば、高温流体入口流路１２と高温流体流路１０とを接続する高温流体入口接続流路１３の形状が複雑になることを防止できる。これにより高温流体入口ヘッダ１４から熱交換器本体２までの接続構造が複雑になることを防止できる。同様に、低温流体出口流路２２と、対応する一の低温流体流路列２１をなす各々の低温流体流路２０との接続構造を簡易化させることができる。例えば、低温流体出口流路２２と低温流体流路２０とを接続する低温流体出口接続流路２３の形状が複雑になることを防止できる。これにより低温流体出口ヘッダ２４から熱交換器本体２までの接続構造が複雑になることを防止できる。同様に、高温流体出口流路（図示せず）と、対応する一の高温流体流路列１１をなす各々の高温流体流路１０との接続構造を簡易化させることができる。例えば、高温流体出口流路と高温流体流路１０とを接続する高温流体出口接続流路（図示せず）の形状が複雑になることを防止できる。これにより高温流体出口ヘッダ１５から熱交換器本体２までの接続構造が複雑になることを防止できる。同様に、低温流体入口流路（図示せず）と、対応する一の低温流体流路列２１をなす各々の低温流体流路２０との接続構造を簡易化させることができる。例えば、低温流体入口流路と低温流体流路２０とを接続する低温流体入口接続流路（図示せず）の形状が複雑になることを防止できる。これにより低温流体入口ヘッダ２５から熱交換器本体２までの接続構造が複雑になることを防止できる。このため、熱交換器１の構造が複雑になることを防止できる。従来、熱交換器本体２の流路構造の工夫により熱交換効率の向上を図ろうとすると、高温流体入口ヘッダ１４、高温流体出口ヘッダ１５、低温流体入口ヘッダ２５、低温流体出口ヘッダ２４それぞれから熱交換器本体２までの接続構造は複雑になりやすいが、本実施の形態によれば複雑になることを防止できる。

【0068】

また、本実施の形態によれば、高温流体流路１０および低温流体流路２０はそれぞれ、第１方向Ｄ１に延びる第１流路縁１０ｅ、２０ｅと、第２方向Ｄ２に延びる第２流路縁１０ｆ、２０ｆと、を含んでいる。第１流路縁１０ｅ、２０ｅは、第１隔壁５を画定し、第２流路縁１０ｆ、２０ｆは、第２隔壁６を画定する。このことにより、高温流体流路１０の第１流路縁１０ｅと低温流体流路２０の第１流路縁２０ｅとを対向させることができるとともに、高温流体流路１０の第２流路縁１０ｆと、低温流体流路２０の第２流路縁２０ｆとを対向させることができる。このため、熱交換効率を向上させることができる。

【0069】

また、本実施の形態によれば、第２方向Ｄ２は第１方向Ｄ１に直交している。このことにより、第１隔壁５および第２隔壁６を直交させることができる。このため、第１隔壁５および第２隔壁６が十字の格子状に形成され、熱交換器本体２の機械的強度を向上させることができ、熱交換器１の耐圧性を向上させることができる。

【0070】

また、本実施の形態によれば、流路断面で見たときに、隣り合う２つの高温流体流路１０の間の領域１６、１７に、低温流体流路２０が入り込んでいるとともに、隣り合う２つの低温流体流路２０の間の領域２６、２７に、高温流体流路１０が入り込んでいる。このことにより、高温流体と低温流体との間の熱移動に関わる伝熱面積を増大させることができる。また、高温流体流路１０と低温流体流路２０とを近づけることができる。このため、熱交換効率を向上させることができる。

【0071】

また、本実施の形態によれば、高温流体流路１０のＹ方向最大寸法は、高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法よりも大きい。このことにより、高温流体流路１０の伝熱面積を増大させることができる。このため、熱交換効率を向上させることができる。

【0072】

また、本実施の形態によれば、高温流体入口流路１２と高温流体流路１０とを接続する高温流体入口接続流路１３のＹ方向最大寸法が、高温流体入口流路１２から高温流体流路１０にわたって徐々に大きくなっている。このことにより、高温流体入口接続流路１３の圧力損失を低減することができる。また、高温流体入口接続流路１３の機械的強度を向上させることができ、熱交換器１の耐圧性を向上させることができる。

【0073】

また、本実施の形態によれば、低温流体流路２０のＹ方向最大寸法は、低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法よりも大きい。このことにより、低温流体流路２０の伝熱面積を増大させることができる。このため、熱交換効率を向上させることができる。

【0074】

また、本実施の形態によれば、低温流体出口流路２２と低温流体流路２０とを接続する低温流体出口接続流路２３のＹ方向最大寸法が、低温流体出口流路２２から低温流体流路２０にわたって徐々に大きくなっている。このことにより、低温流体出口接続流路２３の圧力損失を低減することができる。また、低温流体出口接続流路２３の機械的強度を向上させることができ、熱交換器１の耐圧性を向上させることができる。

【0075】

なお、上述した本実施の形態においては、高温流体流路１０の断面形状が、矩形である例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、高温流体流路１０の断面形状は、円形、楕円形、矩形以外の多角形など任意である。断面形状が円形または楕円形であっても、第１隔壁５は第１方向Ｄ１に延びることができ、第２隔壁６は第２方向Ｄ２に延びることができる。この場合、第１隔壁５の厚さｔ１および第２隔壁６の厚さｔ２はそれぞれ、一定でなくてもよい。例えば、高温流体流路１０は、上述した第１流路縁１０ｅと第２流路縁１０ｆとを含むように八角形に形成されていてもよい。また、高温流体流路１０に、複数種の断面形状が混在されていてもよい。低温流体流路２０の断面形状も同様に任意である。

【0076】

また、上述した本実施の形態においては、第２方向Ｄ２が第１方向Ｄ１に直交している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、第２方向Ｄ２は第１方向Ｄ１に直交していなくてもよい。この場合、高温流体流路１０の断面形状および低温流体流路２０の断面形状は、ひし形であってもよい。

【0077】

また、上述した本実施の形態においては、第１ヘッダ３に、高温流体入口ヘッダ１４および低温流体出口ヘッダ２４が形成され、第２ヘッダ４に、高温流体出口ヘッダ１５および低温流体入口ヘッダ２５が形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、低温流体入口ヘッダ２５を第１ヘッダ３に形成し、低温流体出口ヘッダ２４を第２ヘッダ４に形成してもよい。この場合、低温流体流路２０の流れの向きが変わり、高温流体と低温流体は、並行流の状態で熱交換する。

【0078】

（第２の実施の形態）
次に、図７～図１０を用いて、第２の実施の形態による熱交換器および熱交換器の製造方法について説明する。

【0079】

図７～図１０に示す第２の実施の形態においては、高温流体入口流路と低温流体出口流路とのＹ方向ピッチは、対応する高温流体流路列と対応する低温流体流路列とのＹ方向ピッチよりも大きい点が主に異なる。他の構成は、図１～図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図７～図１０において、図１～図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0080】

図７および図８に示すように、本実施の形態においては、高温流体入口流路１２と低温流体出口流路２２とのＹ方向ピッチｐ６（図１０参照）は、対応する高温流体流路列１１と、対応する低温流体流路列２１とのＹ方向ピッチｐ５（図９参照）よりも大きい。この場合、第１ヘッダ３の高さが、熱交換器本体２の高さよりも高くなっていてもよい。第１ヘッダ３の上面３ａが、熱交換器本体２の上面２ａよりも高い位置に位置していてもよい。第１ヘッダ３の下面３ｂと熱交換器本体２の下面２ｂとは同一平面上に位置していてもよいが、同一平面上に位置していなくてもよい。

【0081】

高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法は、高温流体流路１０のＹ方向最大寸法と等しくてもよい。最上段に位置する高温流体入口流路１２を含む各々の高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法は等しくてもよい。

【0082】

図８に示すように、高温流体入口接続流路１３のＹ方向中心位置が、徐々に変位していてもよい。図８に示す例においては、高温流体入口接続流路１３のＹ方向中心位置が、高温流体流路１０から高温流体入口流路１２にわたって徐々に上側に変位している。このような高温流体入口接続流路１３は、積層造形技術または拡散接合技術によって容易に形成することができる。

【0083】

高温流体入口接続流路１３のＹ方向最大寸法は、高温流体入口流路１２から高温流体流路１０にわたって一定であってもよい。高温流体入口接続流路１３の断面形状は、高温流体流路１０の断面形状と同じであってもよい。

【0084】

同様に、低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法は、低温流体流路２０のＹ方向最大寸法と等しくてもよい。最下段に位置する低温流体出口流路２２を含む各々の低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法は、等しくてもよい。

【0085】

低温流体出口接続流路２３のＹ方向中心位置が、徐々に変位していてもよい。図８に示す例においては、低温流体出口接続流路２３のＹ方向中心位置が、低温流体流路２０から低温流体出口流路２２にわたって徐々に上側に変位している。このような低温流体出口接続流路２３は、積層造形技術または拡散接合技術によって容易に形成することができる。なお、最下段に位置する低温流体出口接続流路２３のＹ方向中心位置は、変位することなく、一定であってもよい。

【0086】

低温流体出口接続流路２３のＹ方向最大寸法は、低温流体出口流路２２から低温流体流路２０にわたって一定であってもよい。低温流体出口接続流路２３の断面形状は、低温流体流路２０の断面形状と同じであってもよい。

【0087】

高温流体出口流路および低温流体入口流路は、高温流体入口流路１２および低温流体出口流路２２と同様に構成することができる。高温流体出口接続流路および低温流体入口接続流路は、高温流体入口接続流路１３および低温流体出口接続流路２３と同様に構成することができる。

【0088】

このように本実施の形態によれば、高温流体入口流路１２と低温流体出口流路２２とのＹ方向ピッチｐ６は、対応する高温流体流路列１１と、対応する低温流体流路列２１とのＹ方向ピッチｐ５よりも大きくなっている。このことにより、高温流体入口流路１２と高温流体流路１０とを接続する高温流体入口接続流路１３のＹ方向最大寸法を一定にすることができる。このため、高温流体入口接続流路１３の圧力損失を低減することができる。

【0089】

また、本実施の形態によれば、高温流体入口接続流路１３のＹ方向位置および低温流体出口接続流路２３のＹ方向位置が、徐々に変位している。このことにより、高温流体入口接続流路１３の圧力損失を低減することができるとともに、低温流体出口接続流路２３の圧力損失を低減することができる。

【0090】

（第３の実施の形態）
次に、図１１～図１４を用いて、本発明の第３の実施の形態による熱交換器および熱交換器の製造方法について説明する。

【0091】

図１１～図１４に示す第３の実施の形態においては、流路断面で見たときに、隣り合う高温流体流路の間の領域に、低温流体流路が入り込んでいないとともに、隣り合う２つの低温流体流路の間の領域に、高温流体流路が入り込んでいない点が主に異なる。他の構成は、図１～図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１１～図１４において、図１～図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0092】

図１１および図１２に示すように、本実施の形態による熱交換器１は、熱交換器本体２と、第１ヘッダ３と、第２ヘッダ４と、を備えている。第１ヘッダ３の高さは、熱交換器本体２の高さと等しくてもよい。第２ヘッダ４の高さは、熱交換器本体２の高さに等しくてもよい。

【0093】

図１３Ａに示すように、本実施の形態においては、流路断面で見たときに、Ｘ方向で隣り合う２つの高温流体流路１０の間の第１領域１６に、低温流体流路２０が入り込んでいない。高温流体流路１０と低温流体流路２０は、Ｘ方向で見たときに重なっていない。図１３Ａを参照してより具体的に説明すると、低温流体流路２０の上端部２０ａが、当該低温流体流路２０の上側に位置する高温流体流路１０の下端部１０ｂよりも低い位置に配置されている。同様に、流路断面で見たときに、Ｙ方向で隣り合う２つの高温流体流路１０の間の第２領域１７に、低温流体流路２０が入り込んでいない。高温流体流路１０と低温流体流路２０は、Ｙ方向で見たときに重なっていない。

【0094】

同様に、流路断面で見たときに、Ｘ方向で隣り合う２つの低温流体流路２０の間の第１領域２６に、高温流体流路１０が入り込んでいない。高温流体流路１０の上端部１０ａが、当該高温流体流路１０の上側に位置する低温流体流路２０の下端部２０ｂよりも低い位置に配置されている。また、流路断面で見たときに、Ｙ方向で隣り合う２つの低温流体流路２０の間の第２領域２７に、高温流体流路１０が入り込んでいない。

【0095】

上述したように高温流体流路１０および低温流体流路２０が配置されていることにより、第１隔壁５の厚さおよび第２隔壁６の厚さが厚くなっている。例えば、図１３Ｂに示す第１隔壁５の厚さｔ３および第２隔壁６の厚さｔ４は、図３Ａ～図３Ｃに示す第１隔壁５の厚さｔ１および第２隔壁６の厚さｔ２よりも、厚くなっている。厚さｔ３と厚さｔ４は等しくてもよいが、異なっていてもよい。

【0096】

図１１および図１２に示すように、本実施の形態においては、高温流体流路１０のＹ方向最大寸法は、高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法と等しくてもよい。最上段に位置する高温流体入口流路１２を含む各々の高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法は等しくてもよい。同様に、低温流体流路２０のＹ方向最大寸法は、低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法と等しくてもよい。最下段に位置する低温流体出口流路２２を含む各々の低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法は、等しくてもよい。なお、図１４に示すように、Ｚ方向で見たときに、高温流体流路１０が存在しない領域には、高温流体入口流路１２は形成されていなくてもよい。同様に、Ｚ方向で見たときに、低温流体流路２０が存在しない領域には、低温流体出口流路２２は形成されていなくてもよい。

【0097】

高温流体入口流路１２と低温流体出口流路２２とのＹ方向ピッチｐ６は、対応する高温流体流路列１１と対応する低温流体流路列２１とのＹ方向ピッチｐ５と等しくてもよい。この場合、高温流体入口流路１２に、高温流体流路１０が直接接続されていてもよい。低温流体出口流路２２に、低温流体流路２０が直接接続されていてもよい。高温流体流路１０のＹ方向位置は一定であるため、高温流体入口流路１２から高温流体流路１０に流入する高温流体に圧力損失が生じることを抑制できる。同様に、低温流体流路２０のＹ方向位置は一定であるため、低温流体流路２０から低温流体出口流路２２に流入する低温流体に圧力損失が生じることを抑制できる。

【0098】

高温流体出口流路および低温流体入口流路は、高温流体入口流路１２および低温流体出口流路２２と同様に構成することができる。

【0099】

このように本実施の形態によれば、流路断面で見たときに、隣り合う２つの高温流体流路１０の間の領域１６、１７に、低温流体流路２０が入り込んでいない。同様に、隣り合う２つの低温流体流路２０の間の領域２６、２７に、高温流体流路１０が入り込んでいない。このことにより、第１隔壁５の厚さおよび第２隔壁６の厚さを増大させることができる。このため、熱交換器本体２の機械的強度を向上させることができ、熱交換器１の耐圧性を向上させることができる。

【0100】

また、本実施の形態によれば、高温流体流路１０のＹ方向最大寸法が、高温流体入口流路１２のＹ方向最大寸法と等しくなっているとともに、低温流体流路２０のＹ方向最大寸法が、低温流体出口流路２２のＹ方向最大寸法と等しくなっている。また、高温流体入口流路１２と低温流体出口流路２２とのＹ方向ピッチｐ６は、対応する高温流体流路列１１と、対応する低温流体流路列２１とのＹ方向ピッチｐ５に等しくなっている。このことにより、高温流体流路１０を高温流体入口流路１２に直接接続することができるとともに、低温流体流路２０を低温流体出口流路２２に直接接続することができる。このため、高温流体入口流路１２から高温流体流路１０に流入する高温流体に圧力損失が生じることを抑制できるとともに、低温流体流路２０から低温流体出口流路２２に流入する低温流体に圧力損失が生じることを抑制できる。

【0101】

（第４の実施の形態）
次に、図１５を用いて、本発明の第４の実施の形態による熱交換器および熱交換器の製造方法について説明する。

【0102】

図１５に示す第４の実施の形態においては、低温流体出口ヘッダが設けられていない主に異なる。他の構成は、図１～図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１５において、図１～図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0103】

図１５に示すように、本実施の形態においては、第１ヘッダ３に、低温流体出口ヘッダ２４が設けられていない。この場合、第１ヘッダ３のうち、低温流体出口ヘッダ２４が配置されていた部分が取り除かれ、第１ヘッダ３は、図１５に示すような形状になる。低温流体出口流路２２は、第１ヘッダ３の外部に開口する出口開口２２ａを含み、低温流体は、出口開口２２ａから熱交換器１の外部に直接放出される。

【0104】

このように本実施の形態によれば、第１ヘッダ３に、低温流体出口ヘッダ２４が設けられていない。このことにより、第１ヘッダ３を小さくすることができ、熱交換器１の軽量化を図ることができる。

【0105】

なお、上述した本実施の形態においては、第１ヘッダ３に、低温流体出口ヘッダ２４が設けられていない例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、第２ヘッダ４に、高温流体出口ヘッダ１５が設けられていなくてもよい。例えば、高温流体出口流路（図示せず）から熱交換器１の外部に低温流体を直接放出することができる場合には、第２ヘッダ４に高温流体出口ヘッダ１５は設けられていなくてもよい。あるいは、第１ヘッダ３に、高温流体入口ヘッダ１４が設けられていなくてもよい。例えば、熱交換器１の外部から高温流体を高温流体入口流路１２に直接供給できる場合には、第１ヘッダ３に高温流体入口ヘッダ１４は設けられていなくてもよい。あるいは、第２ヘッダ４に、低温流体入口ヘッダ２５が設けられていなくてもよい。例えば、熱交換器１の外部から低温流体を低温流体入口流路に直接供給できる場合には、第２ヘッダ４に低温流体入口ヘッダ２５は設けられていなくてもよい。

【0106】

以上述べた実施の形態によれば、流路構造が複雑になることを防止するとともに熱交換効率を向上させることができる。

【0107】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0108】

１：熱交換器、２：熱交換器本体、５：第１隔壁、６：第２隔壁、１０：高温流体流路、１０ｅ：第１流路縁、１０ｆ：第２流路縁、１１：高温流体流路列、１２：高温流体入口流路、１３：高温流体入口接続流路、１６：第１領域、１７：第２領域、２０：低温流体流路、２０ｅ：第１流路縁、２０ｆ：第２流路縁、２１：低温流体流路列、２２：低温流体出口流路、２３：低温流体出口接続流路、２６：第１領域、２７：第２領域、３０：第１方向列、４０：第２方向列、Ｄ１：第１方向、Ｄ２：第２方向

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】