JP2004340486A

JP2004340486A - 複合型熱交換器

Info

Publication number: JP2004340486A
Application number: JP2003137645A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Kamiyama; 直久神山; Toshiharu Watanabe; 年春渡辺
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US20050006081A1; EP1477760A2; US7036571B2; EP1477760A3

Abstract

【課題】複数の熱交換器部が一体に設けられた複合型熱交換器において、高温側の熱交換器部から低温側の熱交換器部に熱伝導を抑制する複合型熱交換器を提供する。
【解決手段】内部に熱交換媒体が流通する熱交換用チューブ３８とフィン４０とを交互に積層しつつ接合してコア部を形成し、該コア部の両端に一対のヘッダーパイプを接続し、前記コア部を構成する特定の熱交換用チューブ及び該特定の熱交換用チューブの左右いずれか一方側に隣接するフィン４０を廃止し、これらに代えて、内部に熱交換媒体が流通しない断面略Ｌ字状の疑似熱交換路用部材１５を配設し、該疑似熱交換路用部材１５を境に前記コア部とヘッダーパイプを積層方向に分割し、この分割した一方側をオイルクーラ部とし、他方側をコンデンサ部とした複合型熱交換器である。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコンデンサ部及びオイルクーラ部等の互いに独立した複数の熱交換器部を一体に設けた複合型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、自動車には、エンジン冷却用のラジエータや空調用のコンデンサ、オートマチック車用トランスミッションオイル冷却用のオイルクーラ（ＡＴＦクーラ）やエンジンオイル冷却用のオイルクーラ等、数々の熱交換器が配設されている。前記ラジエータとコンデンサはエンジンルーム内部の前方に個別に配置されているが、近年は、コンパクト化による設置スペースの低減及び組付工数の削減を目的として、コンデンサとオイルクーラを一体に備えた複合型熱交換器が開発されている。
【０００３】
この複合型熱交換器においては、コンデンサを流通する熱交換媒体とオイルクーラを流通するオイルとの温度差が大きいため、コンデンサとオイルクーラとの間に、熱交換媒体が流通しない疑似熱交換路用部材を配置している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８８８０公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の複合型熱交換器にあっては、疑似熱交換路用部材の左右両側にロー付けによってフィンが接合されているため、オイルクーラを流通するオイルの熱がコンデンサを流通する熱交換媒体へ伝達され、熱交換器における熱交換効率が低下するおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の熱交換器部が一体に設けられた複合型熱交換器において、高温側の熱交換器部から低温側の熱交換器部に伝導する熱の移動を抑制する複合型熱交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記請求項１に記載された複合型熱交換器は、内部に熱交換媒体が流通する熱交換用チューブとフィンとを交互に積層しつつ接合してコア部を形成し、該コア部の両端に一対のヘッダーパイプを接続し、前記コア部を構成する特定の熱交換用チューブ及び該特定の熱交換用チューブの左右いずれか一方側に隣接するフィンを廃止し、これらに代えて、内部に熱交換媒体が流通しない断面略Ｌ字状の疑似熱交換路用部材を配設する一方、この疑似熱交換路用部材に対応するヘッダーパイプの内部に、この内部空間を長軸方向に分割する仕切壁を形成し、これらの仕切壁及び疑似熱交換路用部材を境に前記コア部とヘッダーパイプを積層方向に分割し、この分割した一方側を第１の熱交換器部とし、他方側を第２の熱交換器部としたことを特徴とする。
【０００８】
前記請求項２に記載された複合型熱交換器は、内部に熱交換媒体が流通する熱交換用チューブとフィンとを交互に積層しつつ接合してコア部を形成し、該コア部の両端に一対のヘッダーパイプを接続し、前記コア部を構成する特定の熱交換用チューブ及び該特定の熱交換用チューブの左右両側に隣接するフィンを廃止し、これらに代えて、内部に熱交換媒体が流通しない断面略Ｚ字状の疑似熱交換路用部材を配設する一方、この疑似熱交換路用部材に対応するヘッダーパイプの内部に、この内部空間を長軸方向に分割する仕切壁を形成し、これらの仕切壁及び疑似熱交換路用部材を境に前記コア部とヘッダーパイプを積層方向に分割し、この分割した一方側を第１の熱交換器部とし、他方側を第２の熱交換器部としたことを特徴とする。
【０００９】
前記請求項３に記載された複合型熱交換器は、請求項１又は２に記載の複合型熱交換器であって、前記疑似熱交換路用部材の積層方向の端部に突起を形成し、該突起を、疑似熱交換路用部材に隣接する熱交換用チューブに当接させたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
前記請求項１に記載された複合型熱交換器によれば、前記コア部を構成する特定の熱交換用チューブ及び該特定の熱交換用チューブに隣接するフィンに代えて、断面略Ｌ字状の疑似熱交換路用部材を配置しているため、疑似熱交換路用部材と、該疑似熱交換路用部材に隣接する熱交換用チューブやフィンとは、互いに線接触又は点接触している。従って、第１の熱交換器部と第２の熱交換器部との間で生じる熱伝達量が大幅に減少し、熱交換器全体の熱交換性能を高く維持することができる。なお、単にフィンを廃止しただけでは、コア部を流通する風が抜けて通気抵抗が小さくなりすぎるが、本発明によれば、この通気抵抗の減少を断面略Ｌ字状の疑似熱交換路用部材によって防止している。
【００１１】
前記請求項２に記載された複合型熱交換器によれば、前記特定の熱交換用チューブ及び該特定の熱交換用チューブの左右両側に隣接するフィンに代えて、断面略Ｚ字状の疑似熱交換路用部材を配置しているため、第１の熱交換器部と第２の熱交換器部との間で生じる熱伝達量が更に減少し、熱交換器全体の熱交換性能を高く維持することができる。なお、前記請求項１と同様に、単にフィンを廃止しただけではコア部を流通する風が抜けて通気抵抗が小さくなりすぎるが、本発明によれば、この通気抵抗の減少を断面略Ｚ字状の疑似熱交換路用部材によって防止している。
【００１２】
前記請求項３に記載された複合型熱交換器によれば、前記疑似熱交換路用部材の積層方向の端部に形成した突起を、疑似熱交換路用部材に隣接する熱交換用チューブに当接させているため、疑似熱交換路用部材と熱交換用チューブ、及び疑似熱交換路用部材とフィンの接触面積が更に小さくなり、第１の熱交換器部と第２の熱交換器部との間で生じる熱伝達量が更に減少し、熱交換器全体の熱交換性能を高く維持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態による複合型熱交換器１０を示す斜視図である。この図１に示すように、熱交換器１０は、上方に配設された上部ヘッダーパイプ１１と、下方に配設された下部ヘッダーパイプ１２と、これらの上部ヘッダーパイプ１１及び下部ヘッダーパイプ１２を上下に連結するコア部１３と、前記下部ヘッダーパイプ１２の側部に連結されたリキッドタンク１４とを備えている。なお、構成を明瞭にするため、図１ではフィンを省略している。また、後述するように、疑似熱交換路用部材１５よりも左側（同図のＬ側）は第１の熱交換器部であるオイルクーラ部１６に構成され、疑似熱交換路用部材１５よりも右側（同図のＲ側）は第２の熱交換器部であるコンデンサ部１７に構成されている。このコンデンサ部１７では、空調サイクル用の冷媒を冷却し、オイルクーラ部１６ではオートマチック車のトランスミッション用のオイルを冷却する。
【００１５】
前記上部ヘッダーパイプ１１は上下に近接して配置された上側パイプ１８と下側パイプ１９とから構成されており、これらの上側パイプ１８及び下側パイプ１９は複数の貫通孔２０ａ，２１ａを有するジョイント部材２０，２１を介して相互に連通されている。また、上側パイプ１８は、長手方向の途中に設けられた２枚の円盤状の仕切壁２２，２３によって塞がれている。下側パイプ１９にも、上側パイプ１８の仕切壁２２，２３に対応する位置とリキッドタンク１４側とに仕切壁２４〜２６が設けられており、これらの仕切壁２４，２６の間に前記ジョイント部材２０，２１が配設されている。また、前記仕切壁２２，２３及び仕切壁２４，２５は、所定の間隔を隔てて配置されている。そして、下部ヘッダーパイプ１２も、前記上部ヘッダーパイプ１１と同様に近接した上側パイプ２７及び下側パイプ２８から構成されており、これらの上側パイプ２７及び下側パイプ２８同士を連通するジョイント部材２９〜３１や仕切壁３２〜３７が設けられている。また、前記コア部１３には、内部に熱交換用の媒体が流通する複数の熱交換用チューブ３８が上下方向に沿って並設されており、波状に形成されたフィン（図２参照）が、互いに隣接する熱交換用チューブ３８の間に配設されている。なお、前記仕切壁３２，３３及び仕切壁３６，３７も所定の間隔を隔てて配設されている。
【００１６】
図２は、図１のＡ部を拡大した断面図である。上部ヘッダーパイプ１１を構成する上側パイプ１８と下側パイプ１９とには、前述したように、それぞれ仕切壁２２〜２５が設けられており、これら左右の仕切壁同士の略中央部に対応する下方には、疑似熱交換路用部材１５が配設されている。この疑似熱交換路用部材１５は、上端部１５ａが熱交換用チューブ３８と同等の幅寸法に形成されており、図３に示すように、断面略Ｌ字状に形成されている。即ち、疑似熱交換路用部材１５は、車両後方に延びる側面部１５ｂと車両右方向に延びる前面部１５ｃとから断面形状が略Ｌ字状に屈曲して一体に形成されており、前面部１５ｃの先端１５ｄは隣接する熱交換用チューブ３８に当接している。
【００１７】
さらに、図４に示すように、内部が中空に形成された熱交換用チューブ３８の外表面には、ろう材からなるクラッド層３９が形成されており、該クラッド層３９を介して熱交換用チューブ３８にフィン４０が接合されている。即ち、熱交換用チューブ３８の外表面にはろう材（例えばアルミニウム合金材）のクラッド層３９が形成され、このクラッド層３９にフィン４０の頂部４１が当接し、この状態で、熱交換器全体を加熱することにより、クラッド層３９のみを溶融してフィン４０を熱交換用チューブ３８にろう付け接合している。
【００１８】
一方、図２のＤ部を拡大した図５に示すように、疑似熱交換路用部材１５の左側に隣接するフィン４０は、頂部４１において、疑似熱交換路用部材１５にろう付けされずに当接している。
【００１９】
次いで、本実施形態による熱交換器１０による媒体４２とオイル４３の流れを図６を用いて説明する。なお、図６においては、媒体４２等の流れを明瞭にするためにフィン４０を省略している。
【００２０】
同図に示すように、右側に配置されたコンデンサ部１７においては、上部ヘッダーパイプ１１の上側パイプ１８に流入した媒体４２は、ジョイント部材２０，２１から下側パイプ１９を介して熱交換用チューブ３８の内部を下方に流れる。こののち、下部ヘッダーパイプ１２からリキッドタンク１４を介して熱交換用チューブ３８を上方に流れたのち、上部ヘッダーパイプ１１の下側パイプ１９から空調サイクルに戻される。
【００２１】
一方、左側に配置されたオイルクーラ部１６においては、下部ヘッダーパイプ１２の上側パイプ２７から流入したオイル４３は熱交換用チューブ３８を上方に流れて上部ヘッダーパイプ１１の下側パイプ１９で折り返され、熱交換用チューブ３８を下方に流れたのち、下部ヘッダーパイプ１２の下側パイプ２８からトランスミッションに戻される。なお、前記コンデンサ部１７を流れる媒体４２の温度は約６０℃であるのに対して、オイルクーラ部１６を流れるオイル４３の温度は約１１０℃と非常に高温になっている。
【００２２】
本実施形態による熱交換器１０によれば、オイルクーラ部１６とコンデンサ部１７との間に疑似熱交換路用部材１５が設けられているため、高温のオイルクーラ部１６から比較的低温のコンデンサ部１７にほとんど熱が伝達されず、熱交換器１０全体の熱交換性能を維持することができる。
【００２３】
従来は、疑似熱交換路用部材の左右に隣接するフィンが疑似熱交換路用部材を介して互いに接合されているため、高温のオイルクーラ部から疑似熱交換路用部材を介してコンデンサ部に熱が伝達されるおそれがあった。しかし、本実施形態においては、疑似熱交換路用部材１５の右側（コンデンサ部１７側）に隣接するフィンを除去し、断面Ｌ字状の疑似熱交換路用部材１５を配設しているため、オイルクーラ部１６からコンデンサ部１７への熱伝導量が大幅に低下する。
【００２４】
なお、フィン４０を廃止すると、コア部１３を流通する冷却風の通りが良くなりすぎて通気抵抗が低下しすぎるが、本実施形態による疑似熱交換路用部材１５によれば、断面略Ｌ字状の疑似熱交換路用部材１５によって通気抵抗の過度な低下を抑制している。
【００２５】
［第２の実施形態］
次いで、第２の実施形態による複合型熱交換器について説明するが、前記第１の実施形態による複合型熱交換器と同一の部位については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
本実施形態においては、断面Ｌ字状の疑似熱交換路用部材の先端に突起を設けることにより、疑似熱交換路用部材と該疑似熱交換路用部材に隣接する熱交換用チューブとの接触面積を小さくしている。
【００２７】
図７に示すように、本実施形態による熱交換器４５における疑似熱交換路用部材４４の上端部４４ａは、前記第１の実施形態による疑似熱交換路用部材１５と同様に、他の熱交換用チューブ３８と同一の幅寸法を有している。また、図８に示すように、疑似熱交換路用部材４４は、疑似熱交換路用部材１５は、車両後方に延びる側面部４４ｂと車両右方向に延びる前面部４４ｃとから断面形状が略Ｌ字状に屈曲して一体に形成されている。また、前面部４４ｃの先端に突起４４ｄが突出して形成され、この突起４４ｄは隣接する熱交換用チューブ３８に当接している。
【００２８】
本実施形態による熱交換器４５によれば、疑似熱交換路用部材４４に突起４４ｄが形成されているため、隣接する熱交換用チューブ３８との接触面積が小さくなり、オイルクーラ部１６からコンデンサ部１７への熱伝導量が更に低下する。
【００２９】
［第３の実施形態］
次いで、第３の実施形態による複合型熱交換器について説明するが、前記第１及び第２の実施形態による複合型熱交換器と同一の部位については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
本実施形態においては、オイルクーラ部１６及びコンデンサ部１７の境界部に配設された疑似熱交換路用部材を断面略Ｚ字状に形成している。
【００３１】
図９に示すように、本実施形態による熱交換器４６における疑似熱交換路用部材４７の上端部４７ａは、前記第１及び第２の実施形態による疑似熱交換路用部材１５，４４と同様に、他の熱交換用チューブ３８と同一の幅寸法を有している。また、図９及び図１０に示すように、疑似熱交換路用部材４７は、車両後方側に配置されて車両右方向に延びる後面部４７ｂと、該後面部４７ｂの左端部から車両前方に延びる本体部４７ｃと、該本体部４７ｃの前端部から車両左方向に延び前面部４７ｄとから断面形状が略Ｚ字状に屈曲して一体に形成されている。また、後面部４７ｂの右端部、及び前面部４７ｄの左端部は隣接する熱交換用チューブ３８から間隙を隔てて配置されている。なお、これらの後面部４７ｂの右端部、及び前面部４７ｄの左端部は隣接する熱交換用チューブ３８に当接させても良い。
【００３２】
本実施形態による熱交換器４６によれば、オイルクーラ部１６及びコンデンサ部１７の境界部に配置される左右のフィン４０，４０とこれらのフィン４０，４０の間に配置される熱交換用チューブ３８とを廃止し、これらの代わりに、断面Ｚ字状の疑似熱交換路用部材４７を配設している。また、疑似熱交換路用部材４７の左右両端は隣接する熱交換用チューブ３８，３８に当接していないため、オイルクーラ部１６からコンデンサ部１７への熱伝導量が更に低下する。なお、疑似熱交換路用部材４７の左右両端を、隣接する熱交換用チューブ３８，３８に当接させた場合でも、線接触又は点接触しているのみであり、ろう付けによる接合はされていないため、オイルクーラ部１６からコンデンサ部１７への熱伝導量を低く抑制することができる。なお、本実施形態による疑似熱交換路用部材４７によれば、断面略Ｚ字状の疑似熱交換路用部材４７によって通気抵抗の過度な低下を抑制している。
【００３３】
本発明に係る複合型熱交換器は、前述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。
【００３４】
例えば、第３の実施形態による複合型熱交換器４６において、疑似熱交換路用部材４７の後面部４７ｂの右端部、及び前面部４７ｄの左端部に突起を形成し、該突起を隣接する熱交換用チューブ３８に当接させても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態による熱交換器を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ部を拡大した断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図４】図２のＣ部を拡大した断面図である。
【図５】図２のＤ部を拡大した断面図である。
【図６】第１実施形態による熱交換器内の媒体及びオイルの流れを示す概略図である。
【図７】第２実施形態による熱交換器の要部を示す断面図である。
【図８】図７のＥ−Ｅ線による断面図である。
【図９】第３実施形態による熱交換器の要部を示す断面図である。
【図１０】図９のＦ−Ｆ線による断面図である。
【符号の説明】
１０，４５，４６…熱交換器
１１…上部ヘッダーパイプ
１２…下部ヘッダーパイプ
１３…コア部
１５，４４，４７…疑似熱交換路用部材
１６…オイルクーラ部（第１の熱交換器部）
１７…コンデンサ部（第２の熱交換器部）
２２〜２５，３２，３３，３６，３７…仕切壁
３８…熱交換用チューブ
４０…フィン
４２…媒体（熱交換媒体）
４３…オイル（熱交換媒体）
４４ｄ…突起

Claims

内部に熱交換媒体（４２，４３）が流通する熱交換用チューブ（３８）とフィン（４０）とを交互に積層しつつ接合してコア部（１３）を形成し、該コア部（１３）の両端に一対のヘッダーパイプ（１１，１２）を接続し、前記コア部（１３）を構成する特定の熱交換用チューブ（３８）及び該特定の熱交換用チューブ（３８）の左右いずれか一方側に隣接するフィン（４０）に代えて、内部に熱交換媒体（４２，４３）が流通しない断面略Ｌ字状の疑似熱交換路用部材（１５，４４）を配設する一方、この疑似熱交換路用部材（１５，４４）に対応するヘッダーパイプ（１１，１２）の内部に、この内部空間を長軸方向に分割する仕切壁（２２〜２５，３２，３３，３６，３７）を形成し、これらの仕切壁（２２〜２５，３２，３３，３６，３７）及び疑似熱交換路用部材（１５，４４）を境に前記コア部（１３）とヘッダーパイプ（１１，１２）を積層方向に分割し、この分割した一方側を第１の熱交換器部（１６）とし、他方側を第２の熱交換器部（１７）としたことを特徴とする複合型熱交換器。
内部に熱交換媒体（４２，４３）が流通する熱交換用チューブ（３８）とフィン（４０）とを交互に積層しつつ接合してコア部（１３）を形成し、該コア部（１３）の両端に一対のヘッダーパイプ（１１，１２）を接続し、前記コア部（１３）を構成する特定の熱交換用チューブ（３８）及び該特定の熱交換用チューブ（３８）の左右両側に隣接するフィン（４０，４０）に代えて、内部に熱交換媒体（４２，４３）が流通しない断面略Ｚ字状の疑似熱交換路用部材（４７）を配設する一方、この疑似熱交換路用部材（４７）に対応するヘッダーパイプ（１１，１２）の内部に、この内部空間を長軸方向に分割する仕切壁（２２〜２５，３２，３３，３６，３７）を形成し、これらの仕切壁（２２〜２５，３２，３３，３６，３７）及び疑似熱交換路用部材（４７）を境に前記コア部（１３）とヘッダーパイプ（１１，１２）を積層方向に分割し、この分割した一方側を第１の熱交換器部（１６）とし、他方側を第２の熱交換器部（１７）としたことを特徴とする複合型熱交換器。
前記疑似熱交換路用部材（１５，４４，４７）の積層方向の端部に突起（４４ｄ）を形成し、該突起（４４ｄ）を、疑似熱交換路用部材（１５，４４，４７）に隣接する熱交換用チューブ（３８）に当接させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の複合型熱交換器。