JP2004205159A

JP2004205159A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2004205159A
Application number: JP2002376959A
Authority: JP
Inventors: Toru Ikeda; 亨池田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22
Also published as: US6945322B2; US20040194933A1

Abstract

【課題】複数個の熱交換器ユニットを並列に並べてコア部を構成した特殊車両用のラジエータにおいて、放熱能力を向上させる。
【解決手段】熱交換器ユニット４の端部側のフィン２に、突起部５ａが設けられた金属製のサイドプレート５を接合する。これにより、熱交換器ユニット４間の隙間を通り抜ける冷却風とサイドプレート５との間で熱交換を行うことができる。したがって、サイドプレート５を設けていない従来型のラジエータに比べて、隙間を通る冷却風との熱交換面積（放熱面積）を増大させることができるので、従来に比べて熱交換能力（放熱能力）を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関するもので、ブルドーザやショベルカー等の大型建機及びトラクタ等の農業用機械のラジエータに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ブルドーザやショベルカー等の大型建設機械及びトラクタ等の農業用機械（以下、これらの機械を総称して特殊車両と呼ぶ。）は、砂利等の比較的大きな飛散物が存在する環境で使用されるので、砂利等の飛散物が衝突してラジエータが損傷してしまうおそれが非常に高い。
【０００３】
そこで、特殊車両用のラジエータは、図５に示すように、チューブ、フィン及びヘッダタンク等からなる熱交換器ユニット４を複数個、並列に並べる大きな１台のラジエータを構成し、熱交換器ユニット４毎に交換又は修理することによりラジエータのメインテナンス性を高めている。
【０００４】
ところで、特殊車両の車両振動は、乗用車等の一般車両に比べて非常に大きいことに加えて、熱交換器ユニットの着脱組み付け性を向上させる必要があることから、現状では、各熱交換器ユニット間に比較的大きな隙間を設けて隣り合う熱交換器ユニットが干渉してしまうことを防止しつつ、着脱組み付け性を確保している。
【０００５】
しかし、上記したラジエータでは、各熱交換器ユニット４間に比較的大きな隙間７を設けていることから、図６に示すように、冷却風がこの隙間７を通り抜けてしまい、熱交換に寄与する冷却風量が減少して熱交換性能（冷却性能）を低下させていた。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な熱交換器を提供し、第２には、従来品に比べて熱交換性能を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、流体が流通する複数本の金属製のチューブ（１）、チューブ（１）の外表面に接触して流体と空気との熱交換を促進する金属製のフィン（２）、及びチューブ（１）の長手方向両端部に配設されて複数本のチューブ（１）と連通するヘッダタンク（３）を有して構成された複数個の熱交換器ユニット（４）と、複数個の熱交換器ユニット（４）それぞれのヘッダタンク（３）と連通するベースヘッダタンク（６）とを備え、熱交換器ユニット（４）のうち、チューブ（１）の長手方向と直交する方向の端部には、チューブ（１）の長手方向と平行な方向に帯状に延びてフィン（２）に接合された金属製のサイドプレート（５）が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、熱交換器ユニット（４）間の隙間を通り抜ける空気とサイドプレート（５）との間で熱交換を行うことができる。
【０００９】
このとき、サイドプレート（５）を設けていない従来型のラジエータに比べて、熱交換器ユニット（４）間の隙間を通り抜ける空気との熱交換面積を増大させることができるので、従来に比べて熱交換能力を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、フィン（２）は、波状に形成されてチューブ（１）の外表面に接合されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、サイドプレート（５）の外表面には、隣り合うサイドプレート（５）側に突出する突起部（５ａ）が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、突起部（５ａ）がない場合に比べて熱交換面積を増大させることができるので、熱交換能力を更に向上させることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、隣り合う２枚のサイドプレート（５）のうち、一方側のサイドプレートに設けられた突起部（５ａ）と他方側のサイドプレートに設けられた突起部（５ａ）とは、サイドプレート（５）の長手方向においてズレていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、振動等により熱交換器ユニット（４）が振動しても突起部（５ａ）同士が干渉（衝突）してしまうことを未然に防止でき得る。
【００１５】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、特殊車両用のラジエータに本発明を適用したものであって、図１は本実施形態に係るラジエータの外観斜視図であり、図２は熱交換器ユニット４の拡大図である。
【００１７】
なお、ラジエータは、空気流れ上流側に搭載された送風機から送風される冷却風が当たるように特殊車両に搭載されており、この送風機はエンジンＥ／Ｇから動力を得て稼動する。
【００１８】
そして、本実施形態に係るラジエータの熱交換コア部は、図１に示すように、冷却水が流通する複数本のアルミニウム製のチューブ１、チューブ１の外表面にろう付け又溶接されて冷却水と冷却風との熱交換を促進する波状に形成されたアルミニウム製のフィン２、及びチューブ１の長手方向両端部に配設されて複数本のチューブ１と連通するアルミニウム製のヘッダタンク３等から構成された複数個の熱交換器ユニット４を冷却風の流通方向に対して並列に並べることにより構成されている。
【００１９】
なお、本実施形態では、各熱交換器ユニット４を５０〜１００本程度の扁平状に形成されたチューブ１の扁平面にフィン２を接合することにより、その放熱能力を約１００〜２００Ｗ程度とし、ラジエータの仕様（必要放熱能力）に応じて熱交換器ユニット４の本数を変更することにより、多様な仕様に対応している。
【００２０】
また、熱交換器ユニット４のうち、チューブ１の長手方向と直交する方向の端部には、図２に示すように、チューブ１の長手方向と平行な方向に帯状に延びて、少なくともフィン２にろう付け又は溶接されたアルミニウム製のサイドプレート５が設けられており、サイドプレート５の外表面のうち少なくとも隣り合うサイドプレート５側には、隣り合うサイドプレート５側に突出する突起部５ａを設けられている。
【００２１】
そして、隣り合う２枚のサイドプレート５のうち、一方側のサイドプレートに設けられた突起部５ａと他方側のサイドプレートに設けられた突起部５ａとは、図３に示すように、サイドプレート５の長手方向において千鳥状にズレれている。
【００２２】
因みに、本実施形態では、突起部５ａを空気の流通方向に延びる帯板状とし、空気の流通方向に押し出し又は引き抜き加工した素材を所定幅に切断することにより突起部５ａとサイドプレート５とを一体成形している。
【００２３】
また、各熱交換器ユニット４の長手方向両端側には、図１に示すように、複数個の熱交換器ユニット４それぞれのヘッダタンク３と連通するベースヘッダタンク６が設けられており、紙面上側のベースヘッダタンク６から各熱交換器ユニット４に冷却水が分配供給され、紙面下側のベースヘッダタンク６にて各熱交換器ユニット４から流出した冷却水を集合回収する。
【００２４】
なお、熱交換器ユニット４は、シール材、つまりパッキンを兼ねるゴム製のグロメットを介してベースヘッダタンク６に挿入組み付けされ、かつ、その長手方向の長さが約１ｍ以上と一般車両用のラジエータに比べて大きいので、車両振動により撓んで、前述のごとく、隣り合う熱交換器ユニット４が干渉してしまうおそれがある。
【００２５】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００２６】
本実施形態では、熱交換器ユニット４の端部に、フィン２に接合された金属製のサイドプレート５を設けているので、熱交換器ユニット４間の隙間７（図１、３参照）を通り抜ける冷却風とサイドプレート５との間で熱交換を行うことができる。
【００２７】
このとき、サイドプレート５を設けていない従来型のラジエータに比べて、隙間７を通る冷却風との熱交換面積（放熱面積）を増大させることができるので、従来に比べて熱交換能力（放熱能力）を向上させることができる。
【００２８】
また、サイドプレート５に突起部５ａを設けているので、突起部５ａがない場合に比べて熱交換面積（放熱面積）を増大させることができ、熱交換能力（放熱能力）を更に向上させることができる。
【００２９】
また、隣り合う２枚のサイドプレート５のうち、一方側のサイドプレートに設けられた突起部５ａと他方側のサイドプレートに設けられた突起部５ａとがサイドプレート５の長手方向においてズレれているので、車両振動等により熱交換器ユニット４が振動しても突起部５ａ同士が干渉（衝突）してしまうことを未然に防止でき得る。
【００３０】
（第２実施形態）
第１実施形態においては突起部５ａを帯板状としたが、本実施形態は、図４に示すように、プレス加工等の塑性加工にて板材から多数個の突起部５ａを打ち出して突起部５ａをドーム状（ディンプル状）としたものである。
【００３１】
なお、本実施形態では、隣り合う２枚のサイドプレート５のうち、一方側のサイドプレートに設けられた突起部５ａと他方側のサイドプレートに設けられた突起部５ａとをサイドプレート５の長手方向にずらした状態で、各突起部５ａを空気の流通方向に千鳥状にずらしている。
【００３２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、フィン２として波状に形成されたコルゲートフィンを採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばチューブ１の長手方向と直交する方向に延びる薄帯板材に設けられた穴にチューブ１を挿入した状態でチューブ１を拡管し、前記薄帯板材とチューブ１とを機械的に接合して形成したプレートフィンをフィン２として採用してもよい。
【００３３】
また、サイドプレート５に設けられた突起部５ａの形状は、上述の実施形態に示された形状に限定されるものではなく、例えばオフセット型のフィンとしてもよい。なお、オフセット型のフィンとは、例えば（熱交換器設計ハンドブック（工学図書株式会社発行）や第１９回・日本伝熱シンポジウム講演論文集等に記載されているように、複数枚の板状のセグメントを千鳥状にオフセット配置したものである。
【００３４】
また、上述の実施形態では、本発明に係る熱交換器を特殊車両用のラジエータに適用したが、本発明の用途はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るラジエータの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る熱交換器ユニットの斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る熱交換器ユニットの正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る熱交換器ユニットの斜視図である。
【図５】従来の技術に係るラジエータの斜視図である。
【図６】従来の技術に係るラジエータの問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…チューブ、２…フィン、４…熱交換器ユニット、
５…サイドプレート、５ａ…突起部。

Claims

流体が流通する複数本の金属製のチューブ（１）、前記チューブ（１）の外表面に接触して前記流体と空気との熱交換を促進する金属製のフィン（２）、及び前記チューブ（１）の長手方向両端部に配設されて複数本の前記チューブ（１）と連通するヘッダタンク（３）を有して構成された複数個の熱交換器ユニット（４）と、
前記複数個の熱交換器ユニット（４）それぞれの前記ヘッダタンク（３）と連通するベースヘッダタンク（６）とを備え、
前記熱交換器ユニット（４）のうち、前記チューブ（１）の長手方向と直交する方向の端部には、前記チューブ（１）の長手方向と平行な方向に帯状に延びて前記フィン（２）に接合された金属製のサイドプレート（５）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
前記フィン（２）は、波状に形成されて前記チューブ（１）の外表面に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記サイドプレート（５）の外表面には、隣り合うサイドプレート（５）側に突出する突起部（５ａ）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
隣り合う２枚の前記サイドプレート（５）のうち、一方側のサイドプレートに設けられた前記突起部（５ａ）と他方側のサイドプレートに設けられた前記突起部（５ａ）とは、前記サイドプレート（５）の長手方向においてズレていることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。