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公開番号2024088457
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-02
出願番号2022203643
出願日2022-12-20
発明の名称熱交換器
出願人日本碍子株式会社
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類F28F 9/22 20060101AFI20240625BHJP(熱交換一般)
要約【課題】第1流体の流れを均一化し、熱回収モード時に熱回収性能、非熱回収モード時に熱遮断性能を向上させることが可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】軸方向に内周面11及び外周面12、軸方向に垂直な方向に第1流体の流入端面13a及び流出端面13bを有する中空型の熱回収部材10と、第1流体の流入口21a及び流出口21bを有する内筒部材20であって、熱回収部材10の内周面11に嵌合される部分を有する領域Aと、領域Aの内側に折り返された領域Bとを含み、且つ領域Aと領域Bとの間に第1流体の流路となる空間部S1を有する折り返し2重筒構造を流入口21a側に有する内筒部材20とを備える熱交換器である。第1流体を熱回収部材10の流入端面13aに導入するための貫通孔22が内筒部材20の領域Aに設けられている。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
軸方向に内周面及び外周面、軸方向に垂直な方向に第１流体の流入端面及び流出端面を有する中空型の熱回収部材と、
前記第１流体の流入口及び流出口を有する内筒部材であって、前記熱回収部材の前記内周面に嵌合される部分を有する領域Ａと、前記領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ前記領域Ａと前記領域Ｂとの間に前記第１流体の流路となる空間部を有する折り返し２重筒構造を前記流入口側に有する内筒部材と
を備え、
前記第１流体を前記熱回収部材の前記流入端面に導入するための貫通孔が前記内筒部材の前記領域Ａに設けられている熱交換器。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記内筒部材は、前記領域Ｂの内径が前記領域Ａの内径の３０～９５％である、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記領域Ｂの流出口側端部が縮径している、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記領域Ｂの流出口側端部が拡径している、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記貫通孔がルーバー形状を有する、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記内筒部材は、前記熱回収部材の前記流出端面側に設けられたシール部材を介して前記熱回収部材の内周面に篏合されており、
前記内筒部材は、前記シール部材よりも前記流入口側の前記領域Ａに前記貫通孔が設けられている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記熱回収部材の前記内周面と前記内筒部材の領域Ａとの間に空間領域を有し、前記空間領域に面する前記領域Ａに前記貫通孔が設けられている、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記内筒部材の流出口側端部が多角形状又は楕円状である、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記熱回収部材が、内周壁、外周壁、及び前記内周壁と前記外周壁との間に配設され、前記流入端面から前記流出端面まで延びる第１流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有する中空型の柱状ハニカム構造体である、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記第１流体の流入口及び流出口を有し、前記熱回収部材の前記外周面に嵌合される第１外筒部材を更に備える、請求項１又は２に記載の熱交換器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費改善が求められている。特に、エンジン始動時などのエンジンが冷えている時の燃費悪化を防ぐため、冷却水、エンジンオイル、オートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ：ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＦｌｕｉｄ）などを早期に暖めて、フリクション（摩擦）損失を低減するシステムが期待されている。また、排ガス浄化用触媒を早期に活性化するために触媒を加熱するシステムが期待されている。
【０００３】
上記のようなシステムとして、例えば、熱交換器がある。熱交換器は、内部に第１流体を流通させるとともに外部に第２流体を流通させることにより、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う装置である。このような熱交換器では、高温の流体（例えば、排ガスなど）から低温の流体（例えば、冷却水など）へ熱交換することにより、熱を有効利用することができる。
【０００４】
熱交換器は、適切な熱マネジメントの観点から、熱を回収するモード（以下、「熱回収モード」という）と、熱を回収しないモード（以下、「非熱回収モード」という）とを切り替える機能を有していることが好ましい。なお、非熱回収モードは、一般に、暖気が終了した際に適用される。
熱回収モードと非熱回収モードとの切り替えが可能な熱交換器としては、排ガスと熱交換を行う熱交換部と、排ガスが熱交換部を迂回するバイパス経路とを備える熱交換器が知られている（例えば、特許文献１）。
また、熱交換器は、自動車の搭載スペースの観点から小さいことが望ましいため、筒状部材の外周に熱回収部を設けた構造を有する熱交換器も知られている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
筒状部材の外周に熱交換部を設けた構造を有する熱交換器では、第１流体の流路が複雑になるため、第１流体の流れが不均一になり易い。実際、熱回収モードにおいて、熱回収部に至るまでの第１流体の流れが不均一であると、第２流体との熱交換に偏りがでてしまうため、熱回収性能が低下してしまう。また、非熱回収モードにおいても、第１流体が熱回収部に局所的に流れて第２流体と熱交換し、熱遮断性能が低下してしまう。また場合によっては、第２流体が沸騰してしまい、熱交換器が破損する恐れがある。
そこで、本出願人は、特許文献３において、第１流体の流れを調整する整流部として、配管（筒状部材）の貫通孔が形成されている部位の内側に、内径の小さい配管（以下、「内管」という）を設けることを提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１６／１４００６８号
特開２０２０－８４８６０号公報
特許第６７６１４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第１流体の流れを均一化するためには、第１流体の流路断面積を均一化することが重要である。
しかしながら、特許文献３では、整流部としての内管を溶接によって所定の位置に取り付けているため、溶接時の熱ひずみにより、整流部としての内管と内管が取り付けられる配管との同軸度が低下し、第１流体の流路断面積が局所的に不均一になり易い。その結果、第１流体の流れも不均一になり、熱回収モード時の熱回収性能や、非熱回収モード時の熱遮断性能が低下することがある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、第１流体の流れを均一化し、熱回収モード時に熱回収性能、非熱回収モード時に熱遮断性能を向上させることが可能な熱交換器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、熱交換器の構造について鋭意研究を行った結果、熱回収部材の内周面に篏合される内筒部材を特定の２重筒構造とすることにより、内筒部材に整流部（内管）を溶接する作業を省略でき、しかも第１流体の流れを均一化させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のように例示される。
【００１０】
（１）軸方向に内周面及び外周面、軸方向に垂直な方向に第１流体の流入端面及び流出端面を有する中空型の熱回収部材と、
前記第１流体の流入口及び流出口を有する内筒部材であって、前記熱回収部材の前記内周面に嵌合される部分を有する領域Ａと、前記領域Ａの内側に折り返された領域Ｂとを含み、且つ前記領域Ａと前記領域Ｂとの間に前記第１流体の流路となる空間部を有する折り返し２重筒構造を前記流入口側に有する内筒部材と
を備え、
前記第１流体を前記熱回収部材の前記流入端面に導入するための貫通孔が前記内筒部材の前記領域Ａに設けられている熱交換器。
（【００１１】以降は省略されています）

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