JP7765995B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関する。

複数の流体の間で熱交換を行う熱交換器は、例えばロングライフクーラント（ＬＬＣ）などの冷媒を用いて内燃機関の潤滑油を冷却する水冷式オイルクーラとして用いられている。なお、熱交換器において、コアに積層されるディスタンスプレートを薄肉化して軽量化を図りつつ、連通路により熱交換効率を向上させたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７－１２０１３１号公報

熱交換器には、熱交換を行う流体を熱交換器の内部において流体回路をＵターンさせることで流路長を確保し熱交換部の熱交換量を向上させているものがあり、その際には流体の入口、出口を熱交換器の同一面側にするために流体を循環させるための流路（以下「循環用流路」ともいう）を設けることが一般的である。

しかし、特許文献１の熱交換器は、上述のような循環用流路が熱交換を行う部分とは別に設けられていたため、装置構成を小型化することができなかった。

そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱交換器の小型化を図ることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、積層されている複数のプレートからなる熱交換コアと、頂部プレートと、底部プレートと、を備え、熱交換コアの複数のプレートは、積層方向の上側にある上側端部プレート及び積層方向の下側にある下側端部プレートと、上側端部プレートと下側端部プレートとの間に積層されている複数の中間プレートと、を有し、熱交換コアの複数のプレートのうち隣接するプレートの各組は、その間に流体が流れるようにプレート間流路を画定し、複数の中間プレートの各々は、プレート間流路に繋がるとともにプレートを貫通して流体が積層方向に流れる通流部開口を有し、通流部開口は、プレート間流路の一方の端部から他方の端部に流体が流れることができるようにプレート間流路を挟んだ対向位置に形成されて、一つの中間プレートには、端部にそれぞれ異なる流体通過用に１個ずつ２個の通流部開口がそれぞれ離れた位置に合計４個が設けられ、複数の中間プレートの各々は、プレートの端部のそれぞれに、２個の通流部開口の間に貫通穴をさらに１個ずつ有し、貫通穴の各々は、複数の中間プレートを積層方向に貫通し且つプレート間流路とは隔離されている貫通流路の一部を画定し、上側端部プレートまたは下側端部プレートは、熱交換コアの平面視方向から見て一方の通流部開口及び貫通穴とオーバーラップする位置の外側に、略楕円状の縁部を有するボス部が膨出形成されており、縁部は、熱交換コアの平面視方向から見て、通流部開口及び貫通穴の双方の外側を囲むように位置しており、通流部開口と貫通穴がボス部の内部空間に開口していて、この内部空間により通流部開口と貫通流路を繋げる接続通路を構成する環流部が形成され、環流部により、通流部開口の積層方向の流れと貫通流路の積層方向の流れがＵターンして接続されるように構成されている。

この態様によれば、プレートに形成されたボス部により環流部が形成されるので、新たに循環用流路を形成するための部材を追加する必要がなく、熱交換器の小型化を図ることができる。また、各プレートとも、ボス部形状が共通しているので、種類の異なるプレートにおいてもプレス工程で共通の型を使用してプレス成形を行うことができるので合理的である。

具体的には、上側端部プレートは、ボス部が下側に突出して形成されるとともに上面に頂部プレートがろう付けされるようにして、環流部が通流部開口及び貫通穴と、ボス部と、頂部プレートとの間に形成されるようにすることができる。

本発明によれば、熱交換器を小型化することができる。

実施の形態に係るオイルクーラの斜視図である。 実施の形態に係るオイルクーラの平面図である。 実施の形態に係るオイルクーラの分解斜視図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 実施の形態に係るオイルクーラの第１コアプレートの平面図である。 実施の形態に係るオイルクーラの第２フィンプレートの拡大斜視図である。 実施の形態に係るオイルクーラの下側第１コアプレートの平面図である。 図２のＢ－Ｂ断面図である。 実施の形態に係るオイルクーラの第２コアプレートの平面図である。 実施の形態に係るオイルクーラの第２コアプレートの平面図である。 実施の形態に係るオイルクーラの第１フィンプレートの拡大斜視図である。 実施の形態に係るオイルクーラの上側第１コアプレートの平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態において、本発明に係る熱交換器が、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）などの冷媒を用いて内燃機関の潤滑油を冷却する水冷式オイルクーラとして用いられる例について説明する。

図１は、オイルクーラ１の斜視図である。また、図２はオイルクーラ１の平面図である。また、図３は、オイルクーラ１の分解斜視図である。本発明の熱交換器の実施の形態であるオイルクーラ１について説明する。

図１～図３に示すように、オイルクーラ１は、積層されている複数のプレートを備える。複数のプレートは、２つの端部プレート（上側第２コアプレート６Ｕ、下側第１コアプレート５Ｌ）と、当該２つの端部プレートの間に積層されている複数の中間プレート（第１コアプレート５、第２コアプレート６，６０）と、を有する。複数の中間プレートのうち隣接する中間プレートの各組は、その間に流体が流れるようにプレート間流路（プレート間オイル流路７及びプレート間冷却水流路８）を画定する。複数の中間プレートの各々は、中間プレートを貫通して流体が流れる通流部（オイル通過穴１１、冷却水通過穴１２）を有する。通流部は、一方の通流部から他方の通流部に流体が流れることができるように一つのプレート間流路に少なくとも１組設けられる。複数の中間プレートの各々は、貫通穴１３をさらに有し、貫通穴１３の各々は、複数の中間プレートを積層方向に貫通し且つプレート間流路とは隔離されている貫通流路１３０の一部を画定する。複数の中間プレートの各々は、隣接する中間プレートの各々から互いに当接するまで突き出るように形成された第１のボス部（ボス部２３，２６）を有する。複数の中間プレートの各々は、隣接する中間プレートの各々から互いに当接するまで突き出るように形成された第２のボス部（ボス部２１，２４、２４１）を有し、第２のボス部は、第１のボス部を囲み且つ第１のボス部とは逆方向に突き出るように形成されている。以下、本実施の形態に係るオイルクーラ１について具体的に説明する。

以下、説明の便宜上、図１～図３におけるオイルクーラ１の第１コアプレート５、第２コアプレート６，６０、上側第２コアプレート６Ｕ、及び下側第１コアプレート５Ｌの面に沿った方向のうち、ｘ軸に沿った方向である一方（左右方向）をｘ方向、ｙ軸に沿った方向である他方（前後方向）をｙ方向とする。また、オイルクーラ１におけるｘ軸及びｙ軸に直交するｚ軸方向に沿った方向（ｚ方向）を上下方向または第１コアプレート５、第２コアプレート６，６０、上側第２コアプレート６Ｕ、及び下側第１コアプレート５Ｌの積層方向とする。積層方向一方側とは、ｚ軸方向上側であり、積層方向他方側とはｚ軸方向下側である。以下の説明において、各構成要素の位置関係や方向を右側、左側、前側、後側、上側、下側、頂部、底部などとして説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を示し、実際の熱交換器における位置関係や方向を限定するものではない。

図４は、オイルクーラ１のＡ－Ａ断面図である。図５は、オイルクーラ１の第１コアプレート５を、第２フィンプレート１０が載置された状態で示す平面図である。図６は、オイルクーラ１の第２フィンプレート１０の拡大斜視図である。図７は、オイルクーラ１の下側第１コアプレート５Ｌを、第２フィンプレート１０が載置された状態で示す平面図である。図８は、オイルクーラ１のＢ－Ｂ断面図である。図９は、オイルクーラ１の第２コアプレート６を、第１フィンプレート９が載置された状態で示す平面図である。図１０は、オイルクーラ１の第２コアプレート６０を、第１フィンプレート９が載置された状態で示す平面図である。図１１は、オイルクーラ１の第１フィンプレート９の拡大斜視図である。図１２は、オイルクーラ１の上側第２コアプレート６Ｕの平面図である。図１～図１２を用いて、オイルクーラ１の概略を説明する。

図１から図３に示すように、オイルクーラ１は、第１流体としてのオイルと第２流体としての冷却水との熱交換を行う熱交換部２（熱交換コア）と、熱交換部２の上面に取り付けられる頂部プレート３と、熱交換部２の下面に取り付けられる底部プレート４と、から大略構成されている。

熱交換部２は、基本的な形状が共通の複数のプレートとしての第１コアプレート５と複数のプレートとしての第２コアプレート６，６０とが交互に積層されている。熱交換部２は、第１コアプレート５と第２コアプレート６，６０との間に、第１プレート間流路としてのプレート間オイル流路７（図４及び図８を参照）と第２プレート間流路としてのプレート間冷却水流路８（図４及び図８を参照）とが交互に構成されている。オイルクーラ１においては、熱交換部２内に複数のプレート間オイル流路７及びプレート間冷却水流路８が形成されている。本実施の形態におけるオイルクーラ１には、例えば、６つのプレート間オイル流路７及び７つのプレート間冷却水流路８が形成されている。

図４及び図８に示すように、オイルクーラ１は、第１コアプレート５の下面と第２コアプレート６，６０の上面との間にプレート間オイル流路７が構成される。また、オイルクーラ１は、第１コアプレート５の上面と第２コアプレート６，６０の下面との間にプレート間冷却水流路８が構成される。プレート間オイル流路７には、第１フィンプレート９が配置されている。プレート間冷却水流路８には、第２フィンプレート１０が配置されている。なお、図３、図４、及び図８において、第１フィンプレート９及び第２フィンプレート１０は、フィンの詳細形状の図示を省略している。

複数の第１コアプレート５、第２コアプレート６，６０、下側第１コアプレート５Ｌ、上側第２コアプレート６Ｕ、頂部プレート３、底部プレート４、複数の第１フィンプレート９及び複数の第２フィンプレート１０は、ロー付けによって互いに接合され一体化されている。詳しくは、頂部プレート３、第１コアプレート５、下側第１コアプレート５Ｌ、第２コアプレート６，６０、及び上側第２コアプレート６Ｕがアルミニウム合金の基材の表面にロー材層を被覆したいわゆるクラッド材を用いて形成されており、各部を所定の位置に仮組付した後、炉内で加熱することにより、一体にロー付けされる。

図３及び図５に示すように、第１コアプレート５は、アルミニウム合金の薄い母材をプレス成形したものであって、全体として矩形（略正方形）をなし、一対の第１通流部としての一対のオイル通過穴１１、１１と、一対の第２通流部としての一対の冷却水通過穴１２、１２と、一対の貫通穴１３、１３とを有している。

一対のオイル通過穴１１，１１は、第１コアプレート５の外縁に位置するとともに、コアプレート中心を挟んで対称となる位置に形成されている。詳述すると、一対のオイル通過穴１１，１１は、第１コアプレート５の外縁に位置するとともに、第１コアプレート５の対角線上で第１コアプレート５の中心を挟んで対称となる位置に形成されている。

一対の冷却水通過穴１２，１２は、第１コアプレート５の外縁に位置するとともに、第１コアプレート５の中心を挟んで対称となる位置に形成されている。詳述すると、一対の冷却水通過穴１２，１２は、第１コアプレート５の外縁に位置するとともに、第１コアプレート５の対角線上で第１コアプレート５の中心を挟んで対称となる位置に形成されている。

なお、冷却水通過穴１２は、オイル通過穴１１と重ならないように形成されている。詳述すると、冷却水通過穴１２は、オイル通過穴１１が設けられている位置とは異なる位置で第１コアプレート５の対角線上に形成されている。

一対の貫通穴１３，１３は、第１コアプレート５の中心を挟んで対称となる第１コアプレート５外縁に位置するとともに、オイル通過穴１１と冷却水通過穴１２の間に位置するよう形成されている。

第１コアプレート５では、図３、図５、及び図８に示すように、オイル通過穴１１及び貫通穴１３の周囲が平面視において楕円または略楕円状のボス部２１としてプレート間冷却水流路８側（上側）へ突出するように形成されている。ボス部２１の形状は、上述したものに限定されない。また、第１コアプレート５では、図３、図４，及び図５に示すように、冷却水通過穴１２の周囲がボス部２２としてプレート間オイル流路７側（下側）へ突出するように形成されている。また、第１コアプレート５では、図３及び図５に示すように、貫通穴１３の周囲がボス部２３としてプレート間オイル流路７側（下側）へ突出するように形成されている。ボス部２３は、ボス部２１の内周側であり貫通穴１３の外周側に形成されている。

ボス部２１は、第１コアプレート５から積層方向、すなわちｚ軸方向のいずれか１方向、例えば＋ｚ軸方向（熱交換部２のｚ軸方向における上側方向）に突出して設けられている凸部である。ボス部２１は、隣接する第２コアプレート６（ボス部２４，２４１）に当接するまで突き出るように形成されている。ボス部２１は、ボス部２３を囲み且つボス部２３とは逆方向に突き出るように形成されている。ボス部２１において、このボス部２１に設けられたオイル通過穴１１とボス部２３に設けられた貫通穴１３とが隣接する。ボス部２１は、ボス部２２とも隣接して配置されている。ボス部２１は、第１コアプレート５の断面方向において凹凸形状に形成されている。また、ボス部２１は、第１コアプレート５から突出している縁の部分が、第１コアプレート５の平面視においてボス部２２の縁の部分と連続した１つの形状を有している。

図７に示すように、熱交換部２の最下部に位置する下側第１コアプレート５Ｌは、基本的な形態は第１コアプレート５と共通しているが、底部プレート４との関係から、熱交換部２の中間部に位置する第１コアプレート５とは下記の点において異なる構成を有している。具体的には、下側第１コアプレート５Ｌは、第１コアプレート５と異なりボス部２２及びボス部２３が設けられず、プレート間冷却水流路８側（上側）へ突出するボス部２１１及びボス部２１２のみが設けられている。また、ボス部２１１には、オイル通過穴１１のみが設けられていて、貫通穴１３が設けられていない。さらに、ボス部２１２には、貫通穴１３のみが設けられていて、オイル通過穴１１が設けられていない。

第２コアプレート６，６０は、図３、図９、及び図１０に示すように、アルミニウム合金の薄い母材をプレス成形したものであって、全体として矩形（略正方形）をなし、一対の第１通流部としての一対のオイル通過穴１１，１１と、一対の第２通流部としての一対の冷却水通過穴１２，１２と、一対の貫通穴１３，１３とを有している。

一対のオイル通過穴１１，１１は、第２コアプレート６，６０の外縁に位置するとともに、コアプレート中心を挟んで対称となる位置に形成されている。詳述すると、一対のオイル通過穴１１，１１は、第２コアプレート６，６０の外縁に位置するとともに、第２コアプレート６，６０の対角線上で第２コアプレート６，６０の中心を挟んで対称となる位置に形成されている。

一対の冷却水通過穴１２，１２は、第２コアプレート６，６０の外縁に位置するとともに、第２コアプレート６，６０の中心を挟んで対称となる位置に形成されている。詳述すると、一対の冷却水通過穴１２，１２は、第２コアプレート６，６０の外縁に位置するとともに、第２コアプレート６，６０の対角線上で第２コアプレート６の中心を挟んで対称となる位置に形成されている。

なお、冷却水通過穴１２は、オイル通過穴１１と重ならないように形成されている。詳述すると、冷却水通過穴１２は、オイル通過穴１１が設けられている位置とは異なる位置で第２コアプレート６，６０の対角線上に形成されている。

一対の貫通穴１３，１３は、第２コアプレート６，６０の中心を挟んで対称となる第２コアプレート６，６０外縁に位置するとともに、オイル通過穴１１と冷却水通過穴１２の間に位置するよう形成されている。

第２コアプレート６，６０では、図３、図８、図９、及び図１０に示すように、オイル通過穴１１及び貫通穴１３の周囲が平面視において楕円または略楕円状のボス部２４としてプレート間冷却水流路８側（下側）へ突出するように形成されている。ボス部２４の形状は、上述したものに限定されない。また、第２コアプレート６，６０では、図３、図４、図９、及び図１０に示すように、冷却水通過穴１２の周囲がボス部２５としてプレート間オイル流路７側（上側）へ突出するように形成されている。また、第２コアプレート６では、図３、図８、図９、及び図１０に示すように、貫通穴１３の周囲がボス部２６としてプレート間オイル流路７側（上側）に突出するように形成されている。ボス部２６は、ボス部２４の内周側であり貫通穴１３の外周側に形成されている。

なお、第２コアプレート６０は、図１０に示すように、第２コアプレート６とは多少異なる構成を有している。具体的には、第２コアプレート６０は、ボス部２４が一対（２個）ではなく１個設けられていて、ボス部２１の対角線上にボス部２４と対応する平面形状を有するボス部２４１が設けられている。ボス部２４１は、プレート間冷却水流路８側（下側）へ突出するように形成されている。ボス部２４１には、オイル通過穴１１が設けられず、貫通穴１３のみが設けられている。ボス部２４１に設けられている貫通穴１３の周囲には、ボス部２６が設けられている。

ボス部２４，２４１は、第２コアプレート６，６０から積層方向、すなわちｚ軸方向のいずれか１方向、例えば－ｚ軸方向（熱交換部２のｚ軸方向における下側方向）に突出して設けられている凸部である。ボス部２４，２４１は、隣接する第１コアプレート５(ボス部２１，２１１，２１２)に当接するまで突き出るように形成されている。ボス部２４，２４１は、ボス部２６を囲み且つボス部２６とは逆方向に突き出るように形成されている。ボス部２４，２４１は、隣接する第１コアプレート５のボス部２１とｚ軸方向において対応する位置に設けられている。ボス部２４，２４１において、オイル通過穴１１とボス部２６に設けられた貫通穴１３とが隣接する。ボス部２４，２４１は、ボス部２５とも隣接して配置されている。ボス部２４，２４１は、第２コアプレート６の断面方向において凹凸形状に形成されている。また、ボス部２４，２４１は、第２コアプレート６から突出している縁の部分が、第２コアプレート６，６０の平面視においてボス部２５の縁の部分と連続した１つの形状を有している。

図１２に示すように、熱交換部２の最上部に位置する上側第２コアプレート６Ｕは、基本的な形態は第２コアプレート６,６０と共通しているが、頂部プレート３との関係から、熱交換部２の中間部に位置する他の第２コアプレート６，６０とは下記の点において異なる構成を有している。具体的には、最上部の上側第２コアプレート６Ｕは、ボス部２５，２６が設けられない。つまり、上側第２コアプレート６Ｕは、冷却水通過穴１２の周囲にボス部２５が設けられていない。また、上側第２コアプレート６Ｕには、プレート間冷却水流路８側（下側）へ突出するボス部２４３及びボス部２４４が設けられている。ボス部２４３には、オイル通過穴１１及び貫通穴１３が設けられていない。ボス部２４４には、オイル通過穴１１及び貫通穴１３が設けられている。

ボス部２４３，２４４は、上側第２コアプレート６Ｕから積層方向、すなわちｚ軸方向のいずれか１方向、例えば－ｚ軸方向（熱交換部２のｚ軸方向における下側方向）に突出して設けられている凸部である。ボス部２４３，２４４のうち、ボス部２４４は、隣接する第１コアプレート５(ボス部２１)に当接するまで突き出るように形成されている。ボス部２４４は、オイル通過穴１１、貫通穴１３を囲んでおり、貫通穴１３の周りにはボス部２６は形成されていない。ボス部２４３，２４４は、隣接する第１コアプレート５のボス部２１とｚ軸方向において対応する位置に設けられている。ボス部２４４において、オイル通過穴１１と貫通穴１３とが隣接する。ボス部２４３，２４４は、冷却水通過穴１２と隣接して配置されている。ボス部２４３，２４４は、上側第２コアプレート６Ｕの断面方向において凹凸形状に形成されている。

以上のような第１コアプレート５と第２コアプレート６とを交互に組み合わせることで、第１コアプレート５と第２コアプレート６との間に、プレート間オイル流路７とプレート間冷却水流路８となる一定の間隔が形成される。

第１コアプレート５及び下側第１コアプレート５Ｌにおけるオイル通過穴１１及び貫通穴１３の周囲に設けられているボス部２１，２１１，２１２は、隣接する第２コアプレート６のオイル通過穴１１及び貫通穴１３の周囲に設けられているボス部２４，２４１に接合されている。これにより、隣接する上下２つのプレート間オイル流路７は、互いに連通するとともに、両者間のプレート間冷却水流路８から隔絶される。従って、複数の第１コアプレート５と複数の第２コアプレート６とが接合された状態では、複数のオイル通過穴１１を介してそれぞれのプレート間オイル流路７同士が互いに連通する。

第２コアプレート６，６０における冷却水通過穴１２の周囲に設けられているボス部２５は、隣接する第１コアプレート５の冷却水通過穴１２の周囲に設けられているボス部２２に接合されている。これにより、隣接する上下２つのプレート間冷却水流路８は、互いに連通するとともに、両者間のプレート間オイル流路７から隔絶される。従って、複数の第１コアプレート５と複数の第２コアプレート６とが接合された状態では、複数の冷却水通過穴１２を介してそれぞれのプレート間冷却水流路８同士が互いに連通する。

第１コアプレート５における貫通穴１３周囲のボス部２３は、隣接する上下の第２コアプレート６，６０の貫通穴１３の周囲に設けられているボス部２６に接合されている。貫通穴１３は、図３に示すように、それぞれ上下で連通する。

ここで、オイルクーラ１の熱交換部２において、積層された複数のプレートのうち、上述のように第２コアプレート６０のボス部２４１にオイル通過穴１１が設けられていない。このため、熱交換部２において、第２コアプレート６０によりオイル通過穴１１が閉塞されている。このように、第２コアプレート６０によりオイル通過穴１１が閉塞されることで、熱交換部２におけるオイルの流路は、第２コアプレート６０の上下段に形成されるプレート間オイル流路７を経由する、いわゆる多パス（複数のパス）を有する形態となる。具体的には、図３に示すように、熱交換部２は、第２コアプレート６０が２枚設けられていることにより、オイルの流路が３つのパスを有する形態となる。

熱交換部２において、積層された複数のプレートのうち、上述のように最下段の下側第１コアプレート５Ｌのボス部２１１には貫通穴１３及びボス部２３が設けられていない。ボス部２１１は、直上の第２コアプレート６のボス部２４と接合する。また、熱交換部２において、積層された複数のプレートのうち、上述のように最上段の上側第２コアプレート６Ｕのボス部２４３にはオイル通過穴１１、貫通穴１３及びボス部２６が設けられていない。ボス部２４３は、直下の第１コアプレート５のボス部２１と接合する。このため、第１、第２コアプレート５，６，６０の一対の貫通穴１３のうち一方は、複数の第１コアプレート５と第２コアプレート６とが接合された状態では、プレート間オイル流路７及びプレート間冷却水流路８と連通しない。

熱交換部２において、積層された複数のプレートのうち、上述のように最下段の下側第１コアプレート５Ｌのボス部２１２には貫通穴１３が設けられているものの、オイル通過穴１１及びボス部２３が設けられていない。ボス部２１２は、直上の第２コアプレート６のボス部２４と接合する。また、熱交換部２において、積層された複数のプレートのうち、上述のように最上段の上側第２コアプレート６Ｕのボス部２４４にはオイル通過穴１１及び貫通穴１３が設けられているものの、ボス部２６が設けられていない。ボス部２４４は、隣接する第１コアプレート５のボス部２１に当接するまで突き出るように形成されている。ボス部２４４は、直下の第１コアプレート５のボス部２１と接合する。このため、上側第２コアプレート６Ｕのボス部２４４の貫通穴１３および第２コアプレート６，６０の貫通穴１３を積層方向につないで、プレート間オイル流路７及びプレート間冷却水流路８とは隔離されて貫通流路１３０が形成されるとともに貫通流路１３０は、ボス部２４４と頂部プレート３との間に形成された内部空間である環流部２９を介して頂部においてオイル通過穴１１と連通している。

頂部プレート３は、熱交換部２の最上部の一方の冷却水通過穴１２に連通する冷却水導入部１４と、熱交換部２の最上部の他方の冷却水通過穴１２に連通する冷却水排出部１５と、を備えている。冷却水導入部１４には、図１、図３、及び図４に示すように、冷却水導入管１６が接続されている。冷却水排出部１５には、図１、図３、及び図４に示すように、冷却水排出管１７が接続されている。オイルクーラ１は、冷却水導入管１６から一方の冷却水通過穴１２に冷却水が供給され、他方の冷却水通過穴１２を流れて冷却水排出管１７から冷却水が排出される。

底部プレート４は、図３及び図８に示すように、熱交換部２最下部の一方のオイル通過穴１１に連通するオイル導入部１８と、熱交換部２最下部の他方のオイル通過穴１１に連通するオイル排出部１９と、を備えている。底部プレート４のオイル導入部１８及びオイル排出部１９は、各々をシールする図示せぬガスケット等を介して図示しないシリンダブロック等に取り付けられる。オイルクーラ１は、オイル導入部１８から一方のオイル通過穴１１にオイルが供給され、他方のオイル通過穴１１及び貫通流路１３０を流れてオイル排出部１９からオイルが排出される。

第１フィンプレート９は、図９及び図１０に示すように、外形が略矩形で、一対の互いに対向する縦辺９ａと、一対の互いに対向する横辺９ｂと、を有している。

第１フィンプレート９は、第２コアプレート６におけるボス部２４，２５，２６などが設けられていない平坦部分に、ろう付けなどの適宜な方法により接合されている。図１１８に示すように、第１フィンプレート９は、アルミニウム製の板状部材など熱伝導率が高い部材により形成されているフィンプレート本体９１を用いて形成されている。第１フィンプレート９は、フィンプレート本体９１を曲げ加工など適宜な方法により加工することで、凸部９２及び凹部９３がｘ方向に向かって交互に設けられているフィンが形成されている。また、第１フィンプレート９は、フィンプレート本体９１においてフィンの側面にプレス加工などにより形成されている凹部９４及び凸部９５がｙ方向に向かって交互に形成されている。

第１フィンプレート９は、その平面図上において、ｙ軸方向と平行な方向の流路抵抗が、ｘ軸方向と平行な方向の流路抵抗に比べて小さい異方性を有している。換言すると、第１フィンプレート９は、縦辺９ａと平行な方向の流路抵抗に比べて、横辺９ｂと平行な方向の流路抵抗が大きい異方性を有している。

第２フィンプレート１０は、図５及び図７に示すように、外形が略矩形で、一対の互いに対向する縦辺１０ａと、一対の互いに対向する横辺１０ｂと、を有している。

第２フィンプレート１０は、第１コアプレート５におけるボス部２１，２２，２３などが設けられていない平坦部分に、ろう付けなどの適宜な方法により接合されており、第２コアプレート６に形成された複数のエンボス１１７により、ｙ方向の位置決めがされている。図６に示すように、第２フィンプレート１０は、アルミニウム製の板状部材など熱伝導率が高い部材により形成されているフィンプレート本体１０１を用いて形成されている。第２フィンプレート１０は、フィンプレート本体１０１を曲げ加工など適宜な方法により加工することで、凸部１０２及び凹部１０３がｘ方向に向かって交互に設けられているフィンが形成されている。また、第２フィンプレート１０は、フィンプレート本体１０１においてフィンの側面に凹部１０４及び凸部１０５がｙ方向に向かって交互に形成されている。

第２フィンプレート１０は、その平面図上において、ｙ軸方向と平行な方向の流路抵抗が、ｘ軸方向と平行な方向の流路抵抗に比べて小さい異方性を有している。換言すると、第２フィンプレート１０は、縦辺１０ａと平行な方向の流路抵抗に比べて、横辺１０ｂと平行な方向の流路抵抗が大きい異方性を有している。

図５及び図７に示すように、第１コアプレート５及び下側第１コアプレート５Ｌにおいて、ボス部２１，２１１，２１２には、縁部２７が設けられている。縁部２７は、第２流体としての冷却水に接する第２縁部として機能する。縁部２７は、ボス部２１の第１コアプレート５及び下側第１コアプレート５Ｌの中央側を向く部分、つまり第２フィンプレート１０に面する部分に設けられている。図５及び図７に示すように、縁部２７は、ｘ軸方向（左右方向）に延在するように形成されている。縁部２７は、第２フィンプレート１０との間隔が、第２の方向において第１コアプレート５及び下側第１コアプレート５Ｌの左右方向の端部に向かって狭まるように形成されている。ここで、縁部２７は、平面視において略矩形状に形成されている第１コアプレート５の辺に相当する立壁部１１６に対して角度を有する（傾斜する）ように設けられている。

縁部２７が以上のような形状を有することにより、熱交換部２では、第１コアプレート５及び下側第１コアプレート５Ｌの上において、一方の冷却水通過穴１２から他方の冷却水通過穴１２に向かう冷却水の流れが、縁部２７に沿ってプレート間冷却水流路８の第２の方向に向かって広がりながら第２フィンプレート１０に浸入する。第１コアプレート５及び下側第１コアプレート５Ｌにおいて第２フィンプレート１０に浸入した冷却水は、フィンに沿ってｙ方向に設けられている他方の冷却水通過穴１２に向かって流れる。つまり、オイルクーラ１によれば、第１コアプレート５及び下側第１コアプレート５Ｌが縁部２７を有することにより、第２フィンプレート１０の全面に対して冷却水を拡散させることができる。

図９及び図１０に示すように、第２コアプレート６，６０において、ボス部２５には、縁部２８が設けられている。縁部２８は、第１流体としてのオイルに接する第１縁部として機能し、ボス部２５の第２コアプレート６，６０の中央側を向く部分、つまり第１フィンプレート９に面する部分に設けられている。図８及び図１０に示すように、縁部２８は、ｘ軸方向（左右方向）に延在するように形成されている。縁部２８は、第１フィンプレート９との間隔が、第２の方向においてプレートの左右方向の端部に向かって狭まるように形成されている。ここで、縁部２８は、平面視において略矩形状に形成されている第２コアプレート６，６０の辺に相当する立壁部１２６に対して角度を有する（傾斜する）ように設けられている。

縁部２８が以上のような形状を有することにより、熱交換部２では、第２コアプレート６の上において、一方のオイル通過穴１１から他方のオイル通過穴１１に向かってプレート間オイル流路７を流れるオイルの流れが、縁部２８に沿ってプレート間オイル流路７のｘ方向に向かって広がりながら第１フィンプレート９に浸入する。第２コアプレート６，６０において第１フィンプレート９に浸入したオイルは、フィンに沿ってｙ方向に設けられている他方のオイル通過穴１１に向かって流れる。つまり、オイルクーラ１によれば、第２コアプレート６，６０が縁部２８を有することにより、第１フィンプレート９の全面に対してオイルを拡散させることができる。

そして、頂部プレート３の冷却水導入部１４から導入された冷却水は、プレート間冷却水流路８を流れ、全体として熱交換部２内を第１コアプレート５及び第２コアプレート６の積層方向と直交する方向で流れ、頂部プレート３の冷却水排出部１５に至る。図３で示す実線の矢印Water Inは、導入側の冷却水の流れを示す。図３で示す破線の矢印Water Outは、排出側の冷却水の流れを示す。なお、底部プレート４のオイル導入部１８から導入されたオイルは、プレート間オイル流路７を流れ、全体として熱交換部２内を第１コアプレート５及び第２コアプレート６の積層方向と直交する方向で流れ、底部プレート４のオイル排出部１９に至る。図３で示す一点鎖線の矢印Oil Inは、導入側のオイルの流れを示す。図３で示す二点鎖線の矢印Oil Outは、排出側のオイルの流れを示す。

以上のような複数のプレートにより構成される熱交換部２を備えるオイルクーラ１は、以下のようなオイルの経路が形成されている。オイル導入部１８から熱交換部２に導入されたオイルは、オイル通過穴１１とプレート間オイル流路７とを通過しながら、最上段の上側第２コアプレート６Ｕに向かう。オイルは、オイル通過穴１１が閉塞されている第２コアプレート６０の下段と及び上段のプレート間オイル流路７の間で向きを変えながら最上段の上側第２コアプレート６Ｕへと流れていく。

最上段のプレート間オイル流路７を通過したオイルは、最上段の第1コアプレート５のオイル通過穴１１を通り、上側第２コアプレート６Ｕに到達し、上側第２コアプレート６Ｕのボス部２４４と頂部プレート３の下面との間に形成された環流部２９に流入し、上側第２コアプレート６Ｕのボス部２４４に形成された貫通穴１３を通って貫通流路１３０に流入し、貫通流路１３０を通って、最下段の下側第１コアプレート５Ｌまで到達し、ボス部２１２の内側を経由してオイル排出部１９からオイルを排出する。

以上説明したように、オイルクーラ１は、第１コアプレート５、下側第１コアプレート５Ｌ，第２コアプレート６，６０、上側第２コアプレート６Ｕにおいてオイル通過穴１１と貫通穴１３の２つの穴の周りを囲む位置に同じ外側輪郭形状のボス部２１，２１１，２１２，２４，２４１，２４３，２４４を形成しているので、熱交換部２に導入されたオイル及び冷却水を循環させるための最上段及び最下段の経路を、積層されたプレートに設けることができるため、熱交換部２の上部の頂部プレート３にドーム状の通路を形成する、あるいは、最下段の下側第１コアプレート５Ｌのさらに下段にプレートを追加してプレート間オイル流路７を設ける必要がない。このため、オイルクーラ１によれば、プレートの積層方向（上下方向）において高さを低くすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係る熱交換器に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
環流部は、上記例ではオイル流路の最上部に設けたが、最下部に設けたり冷却水流路に設けたりすることも可能である。

１…オイルクーラ、２…熱交換部、３…頂部プレート、４…底部プレート、５…第１コアプレート、５Ｌ…下側第１コアプレート、６，６０…第２コアプレート、６Ｕ…上側第２コアプレート、７…プレート間オイル流路、８…プレート間冷却水流路、９…第１フィンプレート、９ａ，１０ａ…縦辺、９ｂ，１０ｂ…横辺、１０…第２フィンプレート、１１…オイル通過穴、１２…冷却水通過穴、１３…貫通穴、１４…冷却水導入部、１５…冷却水排出部、１６…冷却水導入管、１７…冷却水排出管、１８…オイル導入部、１９…オイル排出部、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２１１，２１２，２４１，２４３，２４４…ボス部、２７，２８…縁部、２９…環流部、１１６，１２６…立壁部、９１，１０１…フィンプレート本体、９２，９５，１０２，１０５…凸部、９３，９４，１０３，１０４…凹部、１１７…エンボス、１３０…貫通流路

Claims (2)

1. 積層されている複数のプレートからなる熱交換コアと、頂部プレートと、底部プレートと、を備え、
   前記熱交換コアの複数の前記プレートは、積層方向の上側にある上側端部プレート及び前記積層方向の下側にある下側端部プレートと、前記上側端部プレートと前記下側端部プレートとの間に積層されている複数の中間プレートと、を有し、
   前記熱交換コアの複数の前記プレートのうち隣接する前記プレートの各組は、その間に流体が流れるようにプレート間流路を画定し、
   複数の前記中間プレートの各々は、前記プレート間流路に繋がるとともに前記プレートを貫通して前記流体が前記積層方向に流れる通流部開口を有し、前記通流部開口は、前記プレート間流路の一方の端部から他方の端部に前記流体が流れることができるように前記プレート間流路を挟んだ対向位置に形成されて、一つの前記中間プレートには、端部にそれぞれ異なる流体通過用に１個ずつ２個の前記通流部開口がそれぞれ離れた位置に合計４個が設けられ、
   複数の前記中間プレートの各々は、前記プレートの端部のそれぞれに、前記２個の前記通流部開口の間に貫通穴をさらに１個ずつ有し、前記貫通穴の各々は、複数の前記中間プレートを前記積層方向に貫通し且つ前記プレート間流路とは隔離されている貫通流路の一部を画定し、
   前記上側端部プレートまたは前記下側端部プレートは、前記熱交換コアの平面視方向から見て一方の前記通流部開口及び前記貫通穴とオーバーラップする位置の外側に、略楕円状の縁部を有するボス部が膨出形成されており、
   前記縁部は、前記熱交換コアの平面視方向から見て、前記通流部開口及び前記貫通穴の双方の外側を囲むように位置しており、前記通流部開口と前記貫通穴が前記ボス部の内部空間に開口していて、この内部空間により前記通流部開口と前記貫通流路を繋げる接続通路を構成する環流部が形成され、前記環流部により、前記通流部開口の前記積層方向の流れと前記貫通流路の前記積層方向の流れがＵターンして接続されるように構成されている、熱交換器。
2. 前記上側端部プレートは、
   前記ボス部が下側に突出して形成されるとともに、上面に前記頂部プレートがろう付けされており、
   前記環流部は、前記通流部開口及び前記貫通穴と、前記ボス部と、前記頂部プレートとの間に形成されている、
   請求項１に記載の熱交換器。