JP2005214446A

JP2005214446A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2005214446A
Application number: JP2004018529A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Minami; 健一郎南
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】冷却媒体の圧力損失を低減する。
【解決手段】入口タンク７を備える第１の熱交換部１と、出口タンク１１を備える第２の熱交換部３とを、Ｕ字形状に屈曲形成した接続部分５によって接続する。第１の熱交換部１，接続部部分５，第２の熱交換部３は、互いに並列配置した複数の放熱流路によって連通接続する。第１の熱交換部１および第２の熱交換部３は、放熱流路を、流路断面を扁平形状としてこの扁平部分を重ねるように配置するとともに、扁平部分の各放熱流路相互間に放熱フィンを設ける。接続部分５は、放熱流路の流路断面を円形とし、放熱フィンは設けない。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却媒体を放熱する熱交換部を複数並列に備える熱交換器に関する。

従来の熱交換部を複数並列に備える熱交換器は、二つの熱交換部相互をチャンバー状のタンクを設けることにより接続している。
特開２００２−３０３４９８号公報（第３頁，第２図）

しかしながら、上記した従来の熱交換器では、一方の熱交換部から接続部分のタンクへ、タンクから他方の熱交換部へと、管路の大きさおよび角度の急激な変化により、圧力損失が大きくなる。また、接続部分のタンクでは冷却媒体の合流および分流が発生し、さらに圧力損失が大きくなる。このため冷却媒体である冷却水を圧送する送水ポンプは、動力が多大となって大型化を招くという問題がある。

そこで、本発明は、冷却媒体の圧力損失を低減することを目的としている。

本発明は、冷却媒体を放熱する熱交換部を複数並列に備える熱交換器において、前記冷却媒体の流入口を備える入口側熱交換部から、前記冷却媒体の流出口を備える出口側熱交換部までを、複数の放熱流路によって連通接続し、これら各放熱流路の前記各熱交換部に対応する部分の流路断面を扁平形状としてこの扁平部分を重ねるように配置するとともに、この扁平部分の各放熱流路相互間に放熱フィンを設け、前記各放熱流路における前記各熱交換部相互を接続する接続部分の流路断面をほぼ円形にするとともに、この接続部分をほぼＵ字形状に屈曲させることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、冷却媒体が各熱交換部相互の接続部分を流れる際には、熱交換部と同様にそれぞれ個別の放熱流路を通過するので、冷却媒体が流れる配管での冷却媒体の圧力損失としては、ほぼＵ字状の緩やかな曲がりによる圧力損失と配管自体の圧力損失しか生じず、結果として圧力損失は熱交換部相互間にタンクを持つ従来の熱交換器に比べて極めて低く、熱交換部を複数並列に備える熱交換器として、圧力損失を最小限に抑えることができ、送水ポンプなどの消費電力を格段に削減することができる。

また、接続部分における放熱流路の流路断面積をほぼ円形とすることで、熱交換部における放熱流路の扁平形状部分をその扁平の面内にて曲げ加工する場合に比べ、放熱流路を構成する配管の曲げ加工性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる熱交換器としての車両用のラジエータの車両側方からの側面図、図２は、図１の左側から見たラジエータの正面図、図３は、図１の上面図である。なお、図１中で右側が車両前方であり、したがって冷却風は図１中で右側から流れてくることになる。

上記したラジエータは、冷却媒体を放熱する熱交換部として、互いに並列に配置した車両後方側に位置する入口側熱交換部としての第１の熱交換部１と、同前方側に位置する出口側熱交換部としての第２の熱交換部３とをそれぞれ備え、これら各熱交換部１，３は、下部に位置するＵ字形状に屈曲した接続部分５にて互いに接続している。

第１の熱交換部１の上端に入口タンク７を設け、入口タンク７の車両後方側には、冷却媒体の流入口９を設ける。一方、第２の熱交換部３の上端には出口タンク１１を設け、出口タンク１１の車両後方側には、冷却媒体の流出口１３を設ける。

図４は図１における第２の熱交換部３の拡大したＡ−Ａ断面図である。第２の熱交換部３は、出口タンク１１に連通する出口放熱流路１５を複数備えている。この出口放熱流路１５は、流路断面を扁平形状としてこの扁平部分を重ねるように配置するとともに、この扁平部分の各出口放熱流路１５相互間に出口放熱フィン１７を設けている。

また第１の熱交換部１は、上記図４に示した第２の熱交換部３と同様の断面形状を呈しており、図２に示すように、入口タンク７に連通する入口放熱流路１９を複数備え、この入口放熱流路１９は、流路断面を扁平形状としてこの扁平部分を重ねるように配置するとともに、この扁平部分の各入口放熱流路１９相互間に入口放熱フィン２１を設けている。

なお、図４では、簡略化のため出口放熱流路１５および出口放熱フィン１７をそれぞれ五つとしているが、これらは実際には図２に示した第１の熱交換部１と同数備えている。

図５は図１における接続部分５の拡大したＢ−Ｂ断面図である。この接続部分５は、上記した各入口放熱流路１９および各出口放熱流路１５にそれぞれ連通接続する接続放熱流路２３を複数備え、接続放熱流路２３の流路断面を円形としている。また、この接続部分５には、放熱フィンを設けずに、接続放熱流路２３相互間に隙間を形成している。

なお、上記した図５においては、接続放熱流路２３は、簡略化のため三つとしているが、これらは複数の入口放熱流路１９および複数の出口放熱流路１５にそれぞれ連通する構造であり、これら各放熱流路１９，１５と同数備えている。

また、上記した接続部分５は、本ラジエータの上下方向最下端に位置しており、この接続部分５における接続放熱流路２３の下端面に、図６に拡大して示すように、排出配管２５を連通接続する。排出配管２５は、図１中で紙面に直交する方向に延長してあり、例えば溶接やロウ付けによって接続放熱流路２３に固定し、図２に示すように両側に突出している。

上記した排出配管２５の一方の端部の下部に排出口２７を設け、排出口２７には開閉手段として開閉バルブ２９を設ける。なお、開閉バルブ２９に代えて単に着脱可能なキャップを設けるようにしてもよい。

このようなラジエータは、接続部分５の上部近傍の第１の熱交換部１および第２の熱交換部３の下端部に、図７に示すような平板状の支持プレート３１を固定し、車載する際には、この支持プレート３１を車体部材に取り付ける。支持プレート３１により支持する部分の第１，第２の各熱交換部１，３には、放熱フィンを設けておらず、したがって支持プレート３１には、扁平形状の入口放熱流路１９および出口放熱流路１５とほぼ同形状でこれら各放熱流路１９，１５が貫通する貫通支持孔３１ａを形成している。

上記した構造のラジエータは、流入口９から入口タンク７に流入した冷却媒体は、第１の熱交換部１における流路断面が扁平な入口放熱流路１９を流れることで外気と熱交換して冷却された後、流路断面が円形の接続放熱流路２３を備えた接続部分５に達し、この接続部分５から第２の熱交換部３における流路断面が扁平な出口放熱流路１５を流れることで外気と熱交換してさらに冷却された後、出口タンク１１を経て流出口１３から外部に流出する。

そして、ラジエータのメンテナンス時などに、最下端に位置する開閉バルブ２９を開放することで、冷却媒体や空気をラジエータ外部に排出する。

このようなラジエータによれば、冷却媒体が第１，第２の各熱交換部１，３相互の接続部分５を流れる際には、各熱交換部１，３と同様に、それぞれ個別の接続放熱流路２３を流れるので、冷却媒体が流れる配管での圧力損失としては、ほぼＵ字状の緩やかな曲がりによる圧力損失と配管自体の圧力損失しか生じず、結果として圧力損失は熱交換部相互間にタンクを持つ従来の熱交換器に比べて極めて低く、熱交換部を複数並列に備える熱交換器として、圧力損失を最小限に抑えることができ、冷却媒体となる冷却水を圧送する図示しない送水ポンプなどの消費電力を格段に削減することができる。

また、接続部分５における接続放熱流路２３の流路断面積を円形とすることで、入口放熱流路１９および出口放熱流路１５を扁平形状のままその扁平の面内にて曲げ加工する場合に比べ、放熱流路を構成する配管の曲げ加工性が向上する。

なお、接続部分５における接続放熱流路２３の流路断面形状は、配管の曲げ加工性を考慮しなければ、円形とせずに入口放熱流路１９および出口放熱流路１５と同様な扁平形状としても構わない。

また、上記した円形の接続放熱流路２３の流路断面積は、扁平形状の入口放熱流路１９および出口放熱流路１５の流路断面積より大きく形成してもよく、これにより冷却媒体の流速が接続部分５にて低下し、圧力損失の低減に寄与することができる。さらに、Ｕ字形状に屈曲している接続部分５の曲率半径をより大きくすることで、圧力損失の低減に寄与することができる。

また、接続部分５の下端に接続放熱流路２３と連通する排出配管２５を設けたので、冷却媒体および空気を容易に排出することができ、メンテナンス時などに接続部部分５に冷却媒体がおよび空気が残ってしまう虞がなくなるとともに、作業性が向上する。また、排出配管２５を設けた構成としても、接続部分５においては、冷却媒体がそれぞれの接続放熱流路２３を流れるため、冷却媒体が流れる配管での冷却媒体の圧力損失低下を維持することができる。

なお、本実施形態では、第１の熱交換部１と第２の熱交換部３とを接続部分５で接続することにより放熱流路を形成しているが、これら三つの部分を各放熱流路毎に一部材で構成し、この各一部材をＵ字状に曲げて放熱流路としてもよい。

本発明によれば、前記接続部分のほぼ円形の放熱流路の流路断面積を、前記扁平形状の放熱流路の流路断面積より大きくしたので、冷却媒体の流速が接続部分にて低下し、圧力損失の低減に寄与することができる。

また、前記接続部分を上下方向最下端に位置させ、この接続部分の下端に排出配管を連通接続し、この排出配管に開閉手段を設けたので、冷却媒体および空気を放熱流路から容易に排出することができ、メンテナンス時などに接続部部分の放熱流路に冷却媒体および空気が残ってしまう虞がなくなるとともに、作業性が向上する。

本発明の一実施形態に係わる熱交換器としての車両用のラジエータの車両側方からの側面図である。図１の左側から見たラジエータの正面図である。図１の上面図である。図１における第２の熱交換部の拡大したＡ−Ａ断面図である。図１における接続部分の拡大したＢ−Ｂ断面図である。図１における接続部分に接続する排出配管周辺の拡大した断面図である。図１のラジエータを支持する支持プレートの平面図である。

符号の説明

１第１の熱交換部（入口側熱交換部）
３第２の熱交換部（出口側熱交換部）
５接続部分
９冷却媒体の流入口
１３冷却媒体の流出口
１５出口放熱流路
１７出口放熱フィン
１９入口放熱流路
２１入口放熱フィン
２３接続放熱流路
２５排出配管
２９開閉バルブ（開閉手段）

Claims

冷却媒体を放熱する熱交換部を複数並列に備える熱交換器において、前記冷却媒体の流入口を備える入口側熱交換部から、前記冷却媒体の流出口を備える出口側熱交換部までを、複数の放熱流路によって連通接続し、これら各放熱流路の前記各熱交換部に対応する部分の流路断面を扁平形状としてこの扁平部分を重ねるように配置するとともに、この扁平部分の各放熱流路相互間に放熱フィンを設け、前記各放熱流路における前記各熱交換部相互を接続する接続部分の流路断面をほぼ円形にするとともに、この接続部分をほぼＵ字形状に屈曲させることを特徴とする熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器において、前記接続部分のほぼ円形の放熱流路の流路断面積を前記扁平形状の放熱流路の流路断面積より大きくすることを特徴とする熱交換器。
請求項１または２に記載の熱交換器において、前記接続部分を上下方向最下端に位置させ、この接続部分の下端に排出配管を連通接続し、この排出配管に開閉手段を設けたことを特徴とする熱交換器。