JP2020091056A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】それぞれのチューブに流入する熱媒体の流量のばらつきを抑制することのできる熱交換器、を提供する。【解決手段】熱交換器１０は、熱媒体の通る流路が形成された管状の部材であって、積層方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブ３００と、それぞれのチューブ３００に熱媒体を供給する入口側タンク１００と、それぞれのチューブ３００を通った熱媒体を受け入れる出口側タンク２００と、を備える。入口側タンク１００及び出口側タンク２００のうち少なくとも一方には、チューブ３００を通る熱媒体の流れを抑制する抑制板５００が配置されている。抑制板５００には、熱媒体を通過させるための貫通穴５１０が形成されている。【選択図】図４

Description

本開示は、空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器に関する。

空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器としては、例えば、車両に設けられるラジエータや、空調装置に設けられるヒータコア等が挙げられる。このような熱交換器は、入口側タンクと出口側タンクとの間が、複数のチューブによって接続された構成となっている。それぞれのチューブでは、内側の流路を通る熱媒体と、外側の空間を通る空気との間で熱交換が行われる。

このような構成の熱交換器においては、全体で均等に熱交換が行われるように、入口側タンクから、それぞれのチューブに対して均等に熱媒体を流入させることが好ましい。しかしながら、入口側タンクのうち、外部からの熱媒体の入口である流入口の近傍に配置されたチューブには、流入口から遠い位置に配置されたチューブに比べて、より多くの熱媒体が流入する傾向がある。

そこで、下記特許文献１に記載されている熱交換器では、それぞれのチューブの端部を板状部材によって一部塞ぐことにより、各チューブに流入する熱媒体の流量のばらつきを抑制している。

特許第４８３０９１８号公報

上記特許文献に記載されている熱交換器では、チューブに形成された流路の入口の一部が、板状部材によって塞がれている。ただし、上記流路の入口のうち、板状部材に塞がれていない部分の面積、すなわち開口面積は、それぞれのチューブにおいて概ね同一となっている。このような構成では、入口側タンクのうち、外部からの熱媒体を受け入れる流入口の近傍に配置されたチューブに、より多くの熱媒体が流入するという傾向は変わらない。このため、上記構成の熱交換器でも、各チューブに流入する熱媒体の流量のばらつきを十分に抑制することは難しいと考えられる。

本開示は、それぞれのチューブに流入する熱媒体の流量のばらつきを抑制することのできる熱交換器、を提供することを目的とする。

本開示に係る熱交換器は、空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器（１０）であって、熱媒体の通る流路が形成された管状の部材であって、積層方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブ（３００）と、それぞれのチューブに熱媒体を供給する入口側タンク（１００）と、それぞれのチューブを通った熱媒体を受け入れる出口側タンク（２００）と、を備える。入口側タンクのうち、積層方向に沿った一方側の端部には、入口側タンクへの熱媒体の入口である流入口（１３０）が設けられている。出口側タンクのうち、積層方向に沿った一方側の端部であって、流入口と同じ側の端部には、出口側タンクからの熱媒体の出口である流出口（２３０）が設けられている。入口側タンク及び出口側タンクのうち少なくとも一方には、チューブを通る熱媒体の流れを抑制する抑制板（５００）が配置されている。抑制板には、熱媒体を通過させるための貫通穴（５１０）が形成されている。

このような構成の熱交換器では、それぞれのチューブに流入する熱媒体の流量を、抑制板に形成された貫通穴の形状や配置によって調整することが可能となる。当該調整により、それぞれのチューブに流入する熱媒体の流量のばらつきを十分に抑制することができる。

本開示によれば、それぞれのチューブに流入する熱媒体の流量のばらつきを抑制することのできる熱交換器、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る熱交換器の全体構成を示す図である。 図２は、図１の熱交換器が備えるチューブの構成を示す図である。 図３は、図１の熱交換器のうち、入口タンクの内側の構成を示す図である。 図４は、図１の熱交換器のうち、入口タンクの内側の構成を示す図である。 図５は、図１の熱交換器が備える抑制板の形状を示す図である。 図６は、図１の熱交換器において、抑制板が配置されている範囲を示す図である。 図７は、図１の熱交換器において、各チューブを流れる熱媒体の流量の分布を示す図である。 図８は、変形例に係る熱交換器において、抑制板が配置されている範囲を示す図である。 図９は、他の変形例に係る熱交換器において、抑制板が配置されている範囲を示す図である。 図１０は、他の変形例に係る熱交換器において、抑制板が配置されている範囲を示す図である。 図１１は、他の変形例に係る熱交換器において、抑制板が配置されている範囲を示す図である。 図１２は、他の変形例に係る熱交換器において、抑制板が配置されている範囲を示す図である。 図１３は、第２実施形態に係る熱交換器が備える抑制板の形状を示す図である。 図１４は、第３実施形態に係る熱交換器が備える抑制板の形状を示す図である。 図１５は、第４実施形態に係る熱交換器が備える抑制板の形状を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。本実施形態に係る熱交換器１０は、空気と熱媒体との間で熱交換を行うための熱交換器であって、車両用空調装置に設けられる所謂「ヒータコア」として構成されている。熱交換器１０では、外部から供給される高温の冷却水が熱媒体として用いられ、当該熱媒体との熱交換によって空気の加熱が行われる。図１に示されるように、熱交換器１０は、入口側タンク１００と、出口側タンク２００と、チューブ３００と、フィン４００と、を備えている。

入口側タンク１００は、外部から供給される熱媒体を受け入れて、これをそれぞれのチューブ３００に分配し供給するための容器である。入口側タンク１００は、略円柱形状の細長い容器として形成されており、その長手方向を水平方向に沿わせた状態で配置されている。入口側タンク１００は、ヘッダプレート１１０と、タンクプレート１２０と、流入口１３０と、を有している。

ヘッダプレート１１０は、概ね平坦な板状の部材である。ヘッダプレート１１０は金属によって形成されている。図３に示されるように、ヘッダプレート１１０には複数の貫通穴が形成されており、それぞれの貫通穴に、それぞれのチューブ３００の下端部が上方側から挿通されている。ヘッダプレート１１０のうち上記貫通穴の縁の部分と、チューブ３００の外周面との間は、全周に亘って水密にろう接されている。

タンクプレート１２０は、熱媒体を貯える空間を区画するための部材である。タンクプレート１２０は、ヘッダプレート１１０を下方側から、すなわちチューブ３００とは反対側から覆うように配置されている。タンクプレート１２０は樹脂によって形成されている。タンクプレート１２０は、ヘッダプレート１１０の一部を加締めることにより、ヘッダプレート１１０に対して固定されている。ヘッダプレート１１０とタンクプレート１２０との間には、不図示のシール部材が挟み込まれている。これにより、両者の間から熱媒体が外部に漏出することが防止されている。

流入口１３０は、外部から供給される熱媒体を受け入れて、これを入口側タンク１００の内側の空間へと導くものである。つまり、流入口１３０は、入口側タンク１００への熱媒体の入口として設けられた部分である。流入口１３０には、熱交換器１０に熱媒体を供給するための不図示の配管が接続される。流入口１３０は、入口側タンク１００のうち、その長手方向に沿った端部となる位置に設けられている。流入口１３０に供給された熱媒体は、入口側タンク１００の内側を上記長手方向に沿って流れながら、それぞれのチューブ３００へと分配されていく。

出口側タンク２００は、それぞれのチューブ３００を通った熱媒体を受け入れて、これを外部へと排出するための容器である。出口側タンク２００は、入口側タンク１００の鉛直上方となる位置に配置されている。出口側タンク２００は、ヘッダプレート２１０と、タンクプレート２２０と、流出口２３０と、を有している。

ヘッダプレート２１０は、概ね平坦な板状の部材である。ヘッダプレート２１０は金属によって形成されている。ヘッダプレート２１０の形状は、図３に示されるヘッダプレート１１０の形状と概ね同一である。ヘッダプレート２１０には複数の貫通穴が形成されており、それぞれの貫通穴に、それぞれのチューブ３００の上端部が下方側から挿通されている。ヘッダプレート２１０のうち上記貫通穴の縁の部分と、チューブ３００の外周面との間は、全周に亘って水密にろう接されている。

タンクプレート２２０は、熱媒体を貯える空間を区画するための部材である。タンクプレート２２０は、ヘッダプレート２１０を上方側から、すなわちチューブ３００とは反対側から覆うように配置されている。タンクプレート２２０は樹脂によって形成されている。タンクプレート２２０は、ヘッダプレート２１０の一部を加締めることにより、ヘッダプレート２１０に対して固定されている。ヘッダプレート２１０とタンクプレート２２０との間には、不図示のシール部材が挟み込まれている。これにより、両者の間から熱媒体が外部に漏出することが防止されている。

流出口２３０は、出口側タンク２００の内部に貯えられた熱媒体を、外部へと排出するための部分である。つまり、流出口２３０は、出口側タンク２００からの熱媒体の出口として設けられた部分である。流出口２３０には、熱交換器１０から熱媒体を排出するための不図示の配管が接続される。流出口２３０は、出口側タンク２００のうち、その長手方向に沿った端部となる位置に設けられている。それぞれのチューブ３００を通って出口側タンク２００の内部へと供給された熱媒体は、出口側タンク２００の内側を上記長手方向に沿って流れた後、流出口２３０から外部へと排出される。

チューブ３００は、熱媒体の通る流路が形成された管状の部材である。チューブ３００は、熱交換器１０において複数備えられている。それぞれのチューブ３００は、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で、入口側タンク１００と出口側タンク２００との間となる位置に配置されている。それぞれのチューブ３００は、後述のフィン４００と共に積層されており、入口側タンク１００や出口側タンク２００の長手方向に沿って並ぶように配置されている。このため、積層された複数のチューブ３００が並んでいる方向のことを、以下では「積層方向」とも称する。

本実施形態における流入口１３０は、入口側タンク１００のうち積層方向に沿った一方側の端部に設けられている。ここでいう「積層方向に沿った一方側の端部」とは、流入口１３０から供給された熱媒体が各チューブ３００へと向かって流れる際において、その流れ方向が全てのチューブ３００について同一の方向となるような、流入口１３０の位置のことである。例えば、流入口１３０から流入した熱媒体のうち、一部の熱媒体は右側のチューブ３００に向かって流れる一方、残部の熱媒体は左側のチューブ３００に向かって流れるような場合は、その流入口１３０の位置は「積層方向に沿った一方側の端部」には該当しない。換言すれば、流入口１３０から供給された熱媒体が各チューブ３００へと向かう方向が、全てのチューブ３００について同一の方向となるのであれば、流入口１３０の位置が、入口側タンク１００の端面から僅かにずれた位置となっていても、当該位置は「積層方向に沿った一方側の端部」に該当する。

本実施形態における流出口２３０は、出口側タンク２００のうち積層方向に沿った一方側の端部に設けられている。ここでいう「積層方向に沿った一方側の端部」とは、各チューブ３００から出口側タンク２００に流入した熱媒体が、流出口２３０へと向かって流れる際において、その流れ方向が全てのチューブ３００について同一の方向となるような、流出口２３０の位置のことである。例えば、一部のチューブ３００から出口側タンク２００に流入した冷媒は左側へと向かって流れて流出口２３０に到達する一方、他の一部のチューブ３００から出口側タンク２００に流入した冷媒は右側へと向かって流れて流出口２３０に到達するような場合は、その流出口２３０の位置は「積層方向に沿った一方側の端部」には該当しない。換言すれば、チューブ３００から出口側タンク２００に流入した熱媒体が流出口２３０へと向かう方向が、全てのチューブ３００について同一の方向となるのであれば、流出口２３０の位置が、出口側タンク２００の端面から僅かにずれた位置となっていても、当該位置は「積層方向に沿った一方側の端部」に該当する。

既に述べたように、チューブ３００の下端は入口側タンク１００のヘッダプレート１１０に接続されており、チューブ３００の上端は出口側タンク２００のヘッダプレート２１０に接続されている。入口側タンク１００の内部空間と、出口側タンク２００の内部空間とは、チューブ３００に形成された流路によって連通されている。チューブ３００の具体的な構成については後に説明する。

フィン４００は、金属板を波状に折り曲げることによって形成されたコルゲートフィンである。フィン４００は、熱交換器１０において複数備えられおり、それぞれのチューブ３００の間に配置されている。フィン４００は、その左右両側に配置された一対のチューブ３００のそれぞれに対して当接しており、且つろう接されている。

熱交換器１０のうち、上記のようにチューブ３００とフィン４００とが交互に積層されている部分は、チューブ３００の内部を通る熱媒体と、チューブ３００の外部を通る空気との間で熱交換が行われる部分であって、所謂「熱交換コア部」と称される部分である。熱交換コア部のうち左右両側の端部となる部分には、サイドプレート１１、１２が配置されている。

サイドプレート１１、１２は、金属板を曲げ加工することによって形成された板状部材であって、チューブ３００の長手方向と同じ方向に沿って伸びるように配置されている。サイドプレート１１は、熱交換コア部のうち、積層方向に沿って最も流入口１３０側の端部となる位置に配置されている。サイドプレート１２は、熱交換コア部のうち、積層方向に沿って最も流入口１３０とは反対側の端部となる位置に配置されている。サイドプレート１１、１２は、熱交換コア部を積層方向に沿った両側から挟み込んでいる。これにより、熱交換コア部の剛性が高められている。

熱交換器１０による熱交換が行われる際には、不図示の内燃機関を通り高温となった熱媒体が、流入口１３０から入口側タンク１００の内部へと供給される。当該熱媒体は、入口側タンク１００の内部を上記積層方向に沿って流れながら、それぞれのチューブ３００へと供給される。熱媒体は、それぞれのチューブ３００の内部を上方側に向かって流れて、出口側タンク２００の内部へと供給される。その後、熱媒体は流出口２３０から外部へと排出される。

熱交換器１０の近傍には、熱交換コア部を通過するように空気を送り出す不図示のファンが設けられている。ファンによって空気が送り出される方向は、図１において紙面手前側から奥側へと向かう方向である。

熱媒体は、チューブ３００に形成された流路を上記のように流れる際において、空気によって冷却される。当該空気、すなわちファンによって送り出された空気は、チューブ３００の周囲を通過する際において熱媒体によって加熱され、その温度を上昇させる。当該空気は、例えば暖房用の空調風として車室内に向けて吹き出される。

図１においては、水平方向であり且つ紙面手前側から奥側に向かう方向をｘ方向としており、同方向に沿ってｘ軸を設定している。ｘ方向は、上記のように熱交換器１０を空気が通過する方向となっている。

また、図１においては、水平方向であり且つ流入口１３０から入口側タンク１００の内側へと向かう方向をｙ方向としており、同方向に沿ってｙ軸を設定している。上記の積層方向は、このｙ軸に沿った方向となっている。

更に、図１においては、上記のｘ方向及びｚ方向のいずれに対しても垂直な方向であって、入口側タンク１００から出口側タンク２００へと向かう方向をｚ方向としており、同方向に沿ってｚ軸を設定している。

以降においては、以上のように定義されたｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を用いながら、熱交換器１０の構成を説明する。

先に述べた流入口１３０は、入口側タンク１００のうち、積層方向に沿った一方側の端部、具体的には−ｙ方向側の端部となる位置に設けられている。このため、入口側タンク１００の内部では、熱媒体はｙ方向側に向かって流れる。また、先に述べた流出口２３０は、出口側タンク２００のうち、積層方向に沿った一方側の端部、具体的には−ｙ方向側の端部となる位置に設けられている。つまり、流出口２３０は、流入口１３０と同じ側の端部に設けられている。このため、出口側タンク２００の内部では、熱媒体は−ｙ方向側に向かって流れる。

チューブ３００の具体的な構成について、図２を参照しながら説明する。図２には、チューブ３００のうち−ｚ方向側の端部近傍の部分が斜視図によって示されている。同図に示されるように、チューブ３００の内側には、熱媒体の流れる流路として、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２からなる２つの流路が形成されている。これらは、いずれもｚ方向に沿って直線状に伸びるように形成されている。

本実施形態におけるチューブ３００は、一枚の金属板を折り曲げることによって形成されている。チューブ３００は、その長手方向に対し垂直な断面の形状が扁平形状となっている。第１流路ＦＰ１は、チューブ３００のうち−ｘ方向側の部分に形成されている。第２流路ＦＰ２は、チューブ３００のうちｘ方向側の部分に形成されている。両者の間は、上記金属板を折り曲げることによって形成された仕切りにより分けられている。当該仕切りと、金属板の端部とが重ねられている部分は水密にろう接されている。

尚、このような第１流路ＦＰ１と第２流路ＦＰ２とを有するチューブ３００の態様は、上記とは異なる態様であってもよい。例えば、金属の押し出し成型によってチューブ３００が形成されてもよい。また、互いに独立の管状部材をｘ方向に沿って２つ並べることにより、第１流路ＦＰ１と第２流路ＦＰ２とを有するチューブ３００が構成されていてもよい。この場合、２つ並んだ管状部材の全体が１つの「チューブ３００」に該当することになる。更に、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２とは更に別の流路が、チューブ３００に形成されているような態様であってもよい。

また、それぞれのチューブ３００に複数の流路が形成されているのではなく、単一の流路のみが形成されているような態様であってもよい。

図３、４には、流入口１３０の近傍における入口側タンク１００の内部構成が示されている。尚、入口側タンク１００の内側には、図４に示されるように抑制板５００が配置されているのであるが、図３においてはその図示が省略されている。

図３に示されるように、入口側タンク１００の内側においては、ヘッダプレート１１０からチューブ３００の先端部分が−ｚ方向側に突出している。その突出量は全てのチューブ３００について互いに等しい。このため、それぞれのチューブ３００の先端面は同一の平面上に配置されている。尚、当該配置はあくまで設計上のものである。実際には、部品の寸法ばらつき等に伴って、一部又は全部の先端面が上記平面上から僅かにずれていてもよい。

図４に示されるように、入口側タンク１００の内側には抑制板５００が配置されている。抑制板５００は平坦な板状の部材であって、ｚ軸に沿って見た場合の形状が矩形の部材である。抑制板５００は、その長辺をｙ方向に沿わせた状態で配置されている。つまり、抑制板５００は積層方向に沿って伸びるように配置されている。

抑制板５００は、その主面を全てのチューブ３００の先端面に対して当接させた状態で固定されている。チューブ３００の先端面には、第１流路ＦＰ１や第２流路ＦＰ２の端部である開口が形成されているのであるが、抑制板５００によって覆われている部分においては、各流路に対する熱媒体の流入が抑制される。抑制板５００は、それぞれのチューブ３００を通る熱媒体の流れを、ｘ方向に沿った一定範囲において抑制するものとして設けられている。

本実施形態では、抑制板５００は、入口側タンク１００の内部空間において、ｘ軸に沿った中央となる位置に配置されている。抑制板５００は、第１流路ＦＰ１の入口の約半分と、第２流路ＦＰ２の入口の約半分と、をそれぞれ覆っている。これにより、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２のそれぞれの入口の開口面積が、抑制板５００によって絞られた状態となっている。

抑制板５００の表面の撓み等に起因して、抑制板５００とチューブ３００の端部との間に僅かな隙間が形成されていたり、当該隙間から少量の熱媒体が第１流路ＦＰ１等に流入したりしていてもよい。ただし、抑制板５００によって熱媒体の流れを抑制し、後述のように各チューブ３００に流入する熱媒体の流量のばらつきを抑制するという効果を十分に奏するためには、隙間の大きさは最大でも１ｍｍ以内とすることが好ましい。

尚、抑制板５００をチューブ３００の先端面に対して当接させるための具体的な構成については、例えば特許第４８３０９１８号公報に記載されているものと同様の構成を採用することができる。つまり、樹脂製の抑制板５００の一部に、タンクプレート１２０に向かって突出する脚部を形成しておき、当該脚部で生じる弾性力によって抑制板５００をチューブ３００の先端面に対して押し付ける構成とすることができる。このような態様に替えて、金属製の抑制板５００を、チューブ３００の先端面に対しろう接して固定する構成としてもよい。

図４及び図５に示されるように、抑制板５００には複数の貫通穴５１０が形成されている。貫通穴５１０は、抑制板５００の長手方向、すなわちｙ方向に沿って並ぶように形成されている。本実施形態においては、それぞれの貫通穴５１０は楕円形の穴として形成されている。

抑制板５００は、上記のように、チューブ３００を通る熱媒体の流れを抑制するためのものである。ただし、貫通穴５１０が形成された部分においては、熱媒体は貫通穴５１０を通ってチューブ３００の内部へと流入する。このように、貫通穴５１０は熱媒体を通過させるための穴として形成されている。

抑制板５００に形成されたそれぞれの貫通穴５１０の形状は互いに異なっている。図５に示されるように、抑制板５００の−ｙ方向側に行くほど、形成された貫通穴５１０の開口面積は大きくなっている。換言すれば、積層方向に沿って流入口１３０から遠い位置になるほど、貫通穴５１０の開口面積が大きくなっている。このため、積層方向に沿って流入口１３０から遠い位置になるほど、熱媒体は、抑制板５００を通過しチューブ３００に流入しやすくなっている。

図６には、入口側タンク１００の内部において抑制板５００が配置されている範囲が、符号５００の付された太線によって示されている。同図に示されるように、本実施形態では、抑制板５００は、最も−ｙ方向側に配置されたチューブの位置から、最もｙ方向側に配置されたチューブ３００の位置にまで伸びている。換言すれば、チューブ３００の長手方向に沿って見た場合において、抑制板５００は、積層方向に沿って全てのチューブ３００と重なるような範囲に配置されている。尚、上記における「全てのチューブ３００と重なるような範囲」とは、熱交換器１０が備える複数のチューブ３００のそれぞれが、その少なくとも一部分において抑制板５００と重なるような範囲、という意味である。

このような構成においては、いずれのチューブ３００においても、流入する熱媒体の流量が抑制板５００によって影響を受けることとなる。本実施形態では上記のように、積層方向に沿って流入口１３０から遠い位置になるほど、抑制板５００を熱媒体が通過しやすくなるように複数の貫通穴５１０が形成されている。

このような抑制板５００が配置されていることの効果について、図７を参照しながら説明する。図７（Ａ）の左側に示される線Ｌ１は、抑制板５００が設けられていない場合の第１比較例における、各チューブ３００に流入する熱媒体の流量の分布を示すグラフである。同図の横軸は各チューブ３００のｙ座標を示しており、同図の縦軸はチューブ３００に流入する熱媒体の流量を示している。線Ｌ１に示されるように、抑制板５００が設けられていない場合には、流入口１３０に近い−ｙ方向側のチューブ３００においては流量が大きくなっており、流入口１３０から遠いｙ方向側のチューブ３００においては流量が小さくなっている。

その理由は以下の通りである。入口側タンク１００の内側においては、流入口１３０に近い−ｙ方向側の部分と、流入口１３０から遠いｙ方向側の部分との間で、熱媒体の圧力に差が生じる傾向がある。具体的には、流入口１３０から遠ざかるほど、熱媒体の圧力は低くなる傾向がある。このため、熱媒体の圧力の高い部分、すなわち、流入口１３０に近い位置に配置されたチューブ３００においては熱媒体の流量が大きくなり、流入口１３０から遠い位置に配置されたチューブ３００においては熱媒体の流量が小さくなるのである。

また、出口側タンク２００の内側においても、流出口２３０に近い−ｙ方向側の部分と、流出口２３０から遠いｙ方向側の部分との間で、熱媒体の圧力に差が生じる傾向がある。具体的には、流出口２３０に近づくほど、熱媒体の圧力は低くなる傾向がある。このため、熱媒体の圧力の低い部分、すなわち、流出口２３０に近い位置に配置されたチューブ３００においては、熱媒体の流量が更に大きくなる傾向がある。

それぞれのチューブ３００に流入する熱媒体の流量が、このようにばらつくと、熱交換コア部の各部における熱交換が均等には行われなくなってしまう。これにより、車室内に噴出される空調風の温度ムラや、熱交換器１０における熱交換性能の低下等の問題が生じる可能性がある。

流量のばらつきを抑制するための対策としては、例えば特許第４８３０９１８号公報に記載されているように、入口側タンク１００の内側に板状部材を配置することが考えられる。当該板状部材は、本実施形態における抑制板５００に、貫通穴５１０が形成されていないものに等しい。図７（Ｂ）の右側には、このような板状部材５００Ａを、本実施形態の抑制板５００に換えて配置した場合の例が示されている。

図７（Ｂ）の左側に示される線Ｌ２は、上記のように板状部材５００Ａが配置された第２比較例における、各チューブ３００に流入する熱媒体の流量の分布を示すグラフである。図７（Ｂ）の左側には、比較のために、図７（Ａ）と同じ線Ｌ１が示されている。

第２比較例のように、貫通穴５１０が形成されていない板状部材５００Ａが設けられている場合には、線Ｌ１で示される第１比較例に比べると、各チューブ３００に流入する熱媒体の流量のばらつきは小さくなっている。しかしながら、依然として、流入口１３０に近い−ｙ方向側のチューブ３００においては流量が大きくなっており、流入口１３０から遠いｙ方向側のチューブ３００においては流量が小さくなっている。このため、流量のばらつきを抑制するという観点からは更なる改良の余地がある。

図７（Ｃ）の左側に示される線Ｌ３は、本実施形態における、各チューブ３００に流入する熱媒体の流量の分布を示すグラフである。図７（Ｃ）の左側には、比較のために、図７（Ｂ）と同じ線Ｌ２が示されている。

本実施形態では、抑制板５００のうち、流入口１３０に近い位置、すなわち、入口側タンク１００の内側における熱媒体の圧力が高い位置においては、形成された貫通穴５１０の開口面積が小さくなっている。また、流入口１３０から遠い位置、すなわち、入口側タンク１００の内側における熱媒体の圧力が低い位置においては、形成された貫通穴５１０の開口面積が大きくなっている。つまり、熱媒体の圧力の高い位置においては貫通穴５１０を熱媒体が通過しにくくなっており、熱媒体の圧力の低い位置においては貫通穴５１０を熱媒体が通過しやすくなっている。

その結果、本実施形態では線Ｌ３に示されるように、各チューブ３００に流入する熱媒体の流量のばらつきが、線Ｌ２に比べて更に抑制され小さくなっている。

抑制板５００における各貫通穴５１０の形状や配置は、図５に示されるようなものに限らず、種々の態様を採用することができる。いずれの場合であっても、それぞれの貫通穴５１０は、それぞれのチューブ３００に流入する熱媒体の流量が可能な限り均等となるように、その形状及び配置が決定されることが好ましい。

図４に示されるように、本実施形態では、チューブの３００長手方向に沿って見た場合において、抑制板５００のうち、積層方向に沿って流入口１３０に最も近い位置に配置されたチューブ３００と重なる位置には、貫通穴５１０が形成されていない。

積層方向に沿って流入口１３０に最も近い位置に配置されたチューブ３００は、他のチューブ３００に比べて、熱媒体の流量が著しく大きくなりやすい。このため、当該チューブ３００と重なる部分には貫通穴５１０を形成しないこととすることで、当該チューブ３００における熱媒体の流量を小さくし、他のチューブ３００における熱媒体の流量に近づけることができる。

本実施形態では、抑制板５００のｘ方向に沿った寸法が、チューブ３００の同方向に沿った寸法よりも小さくなっている。このため、チューブ３００の端部に形成された開口には、抑制板５００によって塞がれていない部分が存在している。

このような態様に換えて、抑制板５００のｘ方向に沿った寸法が、チューブ３００の同方向に沿った寸法と同一かこれよりも大きくなっている態様であってもよい。このような態様においては、概ね全ての熱媒体が、いずれかの貫通穴５１０を通った後にチューブ３００の内部へと流入することとなる。この場合、形成された貫通穴５１０の個数を本実施形態よりも多くすることで、各チューブ３００の内部に熱媒体を均等に流入させることとすればよい。

上記のほか、本実施形態の変形例について説明する。図８に示される変形例では、抑制板５００が、入口側タンク１００のうち、ｙ方向に沿った略中央となる位置までしか伸びていない。中央よりも更にｙ方向側部分における熱媒体の流れを抑制する必要性が小さい場合には、このような態様としてもよい。

図９に示される変形例では、抑制板５００が、入口側タンク１００の内部ではなく、出口側タンク２００の内部に配置されている。このように、チューブ３００よりも下流側となる位置において熱媒体の流れを抑制する態様であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

図１０に示される変形例では、図９の変形例と同様に、抑制板５００が出口側タンク２００の内部に配置されている。また、図８の変形例と同様に、抑制板５００は、出口側タンク２００のうち、ｙ方向に沿った略中央となる位置までしか伸びていない。中央よりも更にｙ方向側部分における熱媒体の流れを抑制する必要性が小さい場合には、このような態様としてもよい。

図１１に示される変形例では、入口側タンク１００の内部と、出口側タンク２００の内部と、のそれぞれに抑制板５００が配置されている。このように、チューブ３００よりも上流側となる位置、及び下流側となる位置のそれぞれにおいて熱媒体の流れを抑制する態様であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

図１２に示される変形例では、図１１の変形例と同様に、入口側タンク１００の内部と、出口側タンク２００の内部と、のそれぞれに抑制板５００が配置されている。また、図８等の変形例と同様に、抑制板５００は、出口側タンク２００のうち、ｙ方向に沿った略中央となる位置までしか伸びていない。中央よりも更にｙ方向側部分における熱媒体の流れを抑制する必要性が小さい場合には、このような態様としてもよい。

第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、抑制板５００に形成された貫通穴５１０の態様においてのみ第１実施形態と異なっている。以下に説明する貫通穴５１０の態様は、図８乃至図１２を参照しながら説明した各変形例についても適用することができる。

図１３に示されるように、本実施形態に係る抑制板５００では、それぞれの貫通穴５１０が第１実施形態のような楕円形ではなく、長方形の穴として形成されている。本実施形態でも、積層方向に沿って流入口１３０から遠い位置、すなわちｙ方向側の位置になるほど、貫通穴５１０の開口面積が大きくなっており、これにより、抑制板５００を熱媒体が通過しやすくなっている。このような態様であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第３実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態でも、抑制板５００に形成された貫通穴５１０の態様においてのみ第１実施形態と異なっている。以下に説明する貫通穴５１０の態様は、図８乃至図１２を参照しながら説明した各変形例についても適用することができる。

図１４に示されるように、本実施形態に係る抑制板５００では、全ての貫通穴５１０が概ね正方形の穴として形成されている。また、それぞれの貫通穴５１０の形状は互いに等しい。更に、本実施形態では、単一又は複数の貫通穴５１０からなるグループが複数形成されており、それぞれのグループが、ｙ方向に沿って概ね等間隔で並んでいる。図１４においては、上記の各グループに対し、−ｙ方向側から順に「Ｇ１」から「Ｇ７」までの符号が付してある。

最も−ｙ方向側のグループＧ１には、単一の貫通穴５１０のみが属している。また、グループＧ１のｙ方向側にあるグループＧ２には、２つの貫通穴５１０が属している。以下、ｙ方向側のグループに行くほど、当該グループに属する貫通穴５１０の個数は多くなっている。最もｙ方向側のグループＧ７には、７つの貫通穴５１０が属している。

抑制板５００のうち、グループＧ１が形成されている領域においては、単一の貫通穴５１０のみが形成されているので、貫通穴５１０の密度、すなわち単位面積あたりに形成された貫通穴５１０の個数は小さくなっている。これに対し、グループＧ７が形成されている領域においては、７つの貫通穴５１０が形成されているので、貫通穴５１０の密度は大きくなっている。本実施形態では、積層方向に沿って流入口１３０から遠い位置になるほど、貫通穴５１０の密度が大きくなっており、これにより各チューブ３００に熱媒体が流入しやすくなっている。このような態様であっても、第１実施形態において説明したものと同様の効果を奏する。

尚、本実施形態では、互いに隣り合うグループ同士の間、例えばグループＧ１とグループＧ２との間において、貫通穴５１０が形成されていない領域が存在する。つまり、互いに隣り合うグループ同士の間には、貫通穴５１０の密度が０となっている領域が存在する。このような態様に換えて、ｙ方向側に行くに従って、貫通穴５１０の密度が連続的に小さくなっていくように、複数の貫通穴５１０が形成されているような態様であってもよい。

第４実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態でも、抑制板５００に形成された貫通穴５１０の態様においてのみ第１実施形態と異なっている。以下に説明する貫通穴５１０の態様は、図８乃至図１２を参照しながら説明した各変形例についても適用することができる。

図１５に示されるように、本実施形態に係る抑制板５００では、全ての貫通穴５１０の形状が楕円形となっている。また、それぞれの貫通穴５１０の形状は互いに等しい。ただし、本実施形態では、積層方向に沿って流入口から遠い位置、すなわちｙ方向側の位置になるほど、同方向に沿った貫通穴５１０の配置ピッチが小さくなっている。ここでいう「配置ピッチ」とは、互いに隣り合う一対の貫通穴５１０において、一方の貫通穴５１０の中心と、他方の貫通穴５１０の中心との距離のことである。本実施形態では、ｙ方向側に行くほど上記の配置ピッチが小さくなっており、これにより各チューブ３００に熱媒体が流入しやすくなっている。このような態様であっても、第１実施形態において説明したものと同様の効果を奏する。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：熱交換器
１００：入口側タンク
１３０：流入口
２００：出口側タンク
２３０：流出口
３００：チューブ
５００：抑制板
５１０：貫通穴

Claims (7)

1. 空気と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器（１０）であって、
   熱媒体の通る流路が形成された管状の部材であって、積層方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブ（３００）と、
   それぞれの前記チューブに熱媒体を供給する入口側タンク（１００）と、
   それぞれの前記チューブを通った熱媒体を受け入れる出口側タンク（２００）と、を備え、
   前記入口側タンクのうち、前記積層方向に沿った一方側の端部には、前記入口側タンクへの熱媒体の入口である流入口（１３０）が設けられており、
   前記出口側タンクのうち、前記積層方向に沿った一方側の端部であって、前記流入口と同じ側の端部には、前記出口側タンクからの熱媒体の出口である流出口（２３０）が設けられており、
   前記入口側タンク及び前記出口側タンクのうち少なくとも一方には、前記チューブを通る熱媒体の流れを抑制する抑制板（５００）が配置されており、
   前記抑制板には、熱媒体を通過させるための貫通穴（５１０）が形成されている熱交換器。
2. 前記チューブの長手方向に沿って見た場合において、
   前記抑制板は、前記積層方向に沿って全ての前記チューブと重なるような範囲に配置されている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記積層方向に沿って前記流入口から遠い位置になるほど、前記抑制板を熱媒体が通過しやすくなるように複数の前記貫通穴が形成されている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記積層方向に沿って前記流入口から遠い位置になるほど、前記貫通穴の開口面積が大きくなっている、請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記積層方向に沿って前記流入口から遠い位置になるほど、前記貫通穴の密度が大きくなっている、請求項３に記載の熱交換器。
6. 前記積層方向に沿って前記流入口から遠い位置になるほど、同方向に沿った前記貫通穴の配置ピッチが小さくなっている、請求項３に記載の熱交換器。
7. 前記チューブの長手方向に沿って見た場合において、
   前記抑制板のうち、前記積層方向に沿って前記流入口に最も近い位置に配置された前記チューブと重なる位置には、前記貫通穴が形成されていない、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱交換器。

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