JP2007071404A - 車両用熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 各チューブの付け根の温度を均一化して熱歪みを小さくできると共に、チューブの付け根に車両走行風や強制風が直接当たることを制御することにより、チューブの付け根の亀裂・破損を防止できる車両用熱交換器の提供。
【解決手段】 所定の間隔を置いて配置される一対のタンク3a,3b（4a,4b）と、一対のタンク3a,3b（4a,4b）に挿通された状態で固定される複数のチューブ３ｃ（４ｃ）と、隣接するチューブ３ｃ（４ｃ）同士の間に配置されるフィン５とから構成されるコア部３ｄ（４ｄ）を備え、車両走行風またはファン２ｂによる強制風をコア部３ｄ（４ｄ）に通過させることにより、タンク３ａ（４ａ）からタンク３ｂ（４ｂ）へチューブ３ｃ（４ｃ）を介して流通する流通媒体を冷却するようにした車両用熱交換器において、各チューブ３ｃ（４ｃ）の付け根を覆う重ね部７（防風手段に相当）を備えることとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は車両用熱交換器に関する。

従来、所定の間隔を置いて配置される一対のタンクと、この一対のタンクに挿通された状態で固定される複数のチューブと、隣接するチューブ同士の間に配置されるフィンとから構成されるコア部を備え、車両走行風またはファンによる強制風をコア部に通過させることにより、一対のタンクのうちの一方側のタンクから他方側のタンクへチューブを介して流通する流通媒体を冷却するようにした車両用熱交換器の技術が公知になっている（特許文献１、２参照）。
特開２００３−４２６８５号公報 特開平１１−１７３７８４号公報

しかしながら、従来の発明においては、車両のバンパアーマチュアやフロントグリルの開口部等の位置により、車両走行風またはファンによる強制風が全てのチューブに対して均一に当たることはないため、風が良く当たるチューブとあまり当たらないチューブ同士の間で温度差が生じてその熱応力がチューブの付け根に集中して亀裂・破損が発生するという問題点があった。
また、このような問題はチューブの付け根が風に当たって熱歪みが発生することが大きな要因となっていることが分かった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、各チューブの付け根の温度を均一化して熱歪みを小さくできると共に、チューブの付け根に車両走行風や強制風が直接当たることを制御することにより、チューブの付け根の亀裂・破損を防止できる車両用熱交換器を提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、所定の間隔を置いて配置される一対のタンクと、前記一対のタンクに挿通された状態で固定される複数のチューブと、前記隣接するチューブ同士の間に配置されるフィンとから構成されるコア部を備え、車両走行風またはファンによる強制風をコア部に通過させることにより、前記一対のタンクのうちの一方側のタンクから他方側のタンクへチューブを介して流通する流通媒体を冷却するようにした車両用熱交換器において、前記各チューブにおけるタンクとの付け根を覆う防風手段を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、所定の間隔を置いて配置される一対のタンクと、前記一対のタンクに挿通された状態で固定される複数のチューブと、前記隣接するチューブ同士の間に配置されるフィンとから構成されるコア部を備え、車両走行風またはファンによる強制風をコア部に通過させることにより、前記一対のタンクのうちの一方側のタンクから他方側のタンクへチューブを介して流通する流通媒体を冷却するようにした車両用熱交換器において、前記各チューブにおけるタンクとの付け根を覆う防風手段を備えるため、防風手段によって各チューブの付け根の温度を均一化して熱歪みを小さくできると共に、チューブの付け根に車両走行風や強制風が直接当たることを制御することにより、チューブの付け根の亀裂・破損を防止できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、本実施例１では車両用熱交換器をラジエータとコンデンサが一体的に形成された一体型車両用熱交換器に適用した場合について説明する。
図１は本発明の実施例１の車両用熱交換器を示す分解斜視図、図２は同斜視図、図３はコア部の詳細を説明する斜視断面図（レインフォースの一部は二点差線で図示）、図４は本発明の実施例１の車両用熱交換器の正面図である。
図５は重ね部とチューブの付け根の配置を説明する模式断面図、図６は流通媒体の流れを説明する模式図、図７は本実施例１のチューブの歪みを測定した結果を示す図、図８はラジエータのコア部を示す図であり、歪みセンサを設けた位置を説明する図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、本実施例１の車両用熱交換器１には、ファンシュラウド２が備えられている。

車両用熱交換器１は、車両後方側に配置されるラジエータ３と、その車両前方側に重ねられた状態で配置されるコンデンサ４とが一体的に固設されて成る一体型熱交換器が採用されている。
ラジエータ３は、所定間隔をおいて対向配置される一対のタンク3a,3bと、コア部３ｄで構成されている。

また、タンク３ａの上部には車両後方側へ突出した入出力ポートＰ１が設けられ、一方、タンク３ｂの下部には車両後方側へ突出した入出力ポートＰ２が設けられている。

図３に示すように、コア部３ｄは、一対のタンク3a,3bの間に挿通し固定された複数のチューブ３ｃと、隣接するチューブ３ｃ同士の間に配置され、且つ、コンデンサ４のコア部４ｄと共用する波状のフィン５で構成されている。
なお、本実施例１のチューブ３ｃは、その内部が中央で仕切られた所謂Ｂ型偏平チューブが採用されているが、この限りではない。

コンデンサ４は、所定間隔をおいて対向配置される一対のタンク4a,4bと、コア部４ｄで構成されている。
図４に示すように、タンク４ａの内部は仕切り板４ｅによって２つの室R1,R4に仕切られ、一方、タンク４ｂの内部は仕切り板４ｆによって２つの室R2,R3に仕切られている。
また、タンク４ａの室Ｒ１に近接した側方には入出力ポートP3,P4設けられる他、入出力ポートＰ３は室Ｒ１に連通され、一方、入出力ポートＰ４は、パイプ４ｇを介して室Ｒ４に連通されている。
また、タンク４ｂには室R3,R4に連通したレシーバ４ｈのパイプ4i,4jが接続されている。

また、コア部４ｄは、一対のタンク4a,4bの間に挿通し固定された複数のチューブ４ｃと、隣接するチューブ４ｃ同士の間に配置される前述のフィン５で構成されている。

そして、ラジエータ３のタンク3a,3b及びコンデンサ４のタンク4a,4bの上下端部には、レインフォース6a,6bが挿通し固定されることにより、これら両者が一体的に連結固定されている。

なお、図３に示すように、本実施例１では、室R1,R2に対応するフィン５に所謂伝熱フィンが採用され、室R3,R4に対応するフィン５に開口部５ａが形成された所謂断熱フィンが採用されているが、この限りではない。
同様に、フィン５における各チューブ3c,4cに近接した部位にはルーバ５ｂが形成されているが、このルーバ５ｂの配置や形状については適宜設定できる。

その他、車両用熱交換器１の各構成部材は全てアルミ製であり、各構成部材の接合部のうち、一方側にはろう材からなるクラッド層（ブレージングシート）が設けられ、これらは予め仮組された後、図外の加熱炉で熱処理されることにより一体的にろう付け固定される。
なお、レシーバ４ｈについては、加熱処理後の車両用熱交換器１に対して図外のブラケットや溶接で固定しても良い。

図１に示すように、ファンシュラウド２は、ファンシュラウド本体２ａと、図示を簡略化するファン２ｂで構成されている。
ファンシュラウド本体２ａは、樹脂製で一体的に形成される他、その前面には車両用熱交換器１の後面に重ね合わせるための平坦な重ね部７が形成されている。

また、重ね部７には後述する大きさで矩形状の開口縁部２ｃが形成されると共に、この開口縁部２ｃから円形状の開口部２ｄへ向かって傾斜するシュラウド部２ｅが形成されている。

ファン２ｂは開口部２ｄに装着される一般的なモータファンが採用される。なお、ファン２ｂの羽根はリングファンを採用しても良い。

そして、ファンシュラウド本体２ａの左右上部にはボルト孔2f、2gが形成され、左右下部には下方に突出した板状の挿入部2h,2iが形成されており、図２に示すように、ファンシュラウド本体２ａの挿入部2h,2iをラジエータ３のタンク3a,3bの下部後面に設けられた袋状のブラケット部（図示せず）に上方から挿入して保持させた後、ボルト孔2f、2gからラジエータ３のタンク3a,3bの上部後面に設けられたボルト孔（図示せず）に図示を省略するボルトを挿入して螺合することにより、両者が固定される。

この際、図５に示すように、前述した重ね部７の開口縁部２ｃの大きさは、車両用熱交換器１のコア部３ｄ（４ｄ）の大きさに対して上下方向の長さが略等しく、左右方向の長さが幅Ｗ１×２だけ短く形成されており、これによって、重ね部７がそれぞれタンク3a,3bから幅Ｗ１の範囲において各チューブ３ｃの付け根を覆った状態で配置されている。

次に、作用を説明する。
図６に示すように、このように構成された交換器１は、図外のエンジン側からラジエータ３の入出力ポートＰ１を介してタンク３ａに流入した約１１０℃前後の流通媒体Ｘが、コア部３ｄの各チューブ３ｃを流通する間にコア部３ｄを通過する車両走行風またはファン２ｂによる強制風とフィン５を介して熱交換されることにより約６０℃前後まで冷却された後、タンク３ｂに流入して入出力ポートＰ２から再びエンジン側へ排出され、ラジエータとして機能する。

一方、図外のコンプレッサ側からコンデンサ４の入出力ポートＰ３を介してタンク４ａの室Ｒ１に流入した約７０℃前後の流通媒体Ｙは、コア部４ｄの室R1,R2に対応する各チューブ４ｃを流通する間にコア部４ｄを通過する車両走行風またはファン２ｂによる強制風とフィン５を介して熱交換された後、タンクの室Ｒ２に流入する。

次に、室Ｒ２内の流通媒体Ｙは、パイプ４ｉを介してレシーバ４ｈ内で気液分離された後、液状の流通媒体Ｙのみがパイプ４ｊを介してタンクの室Ｒ３に流入して室R3,R4に対応する各チューブ４ｃを流通する間に、コア部４ｄを通過する車両走行風またはファン２ｂによる強制風とフィン５を介して熱交換されることにより、約４５℃前後まで過冷却されてタンクの室Ｒ４に流入する。

最後に、室Ｒ４内の流通媒体Ｙは、パイプ４ｇを介して入出力ポートＰ４から図外のエバポレータ側へ排出され、コンデンサとして機能する。

ここで、従来の発明にあっては、車両のバンパアーマチュアやフロントグリルの開口部等の位置により、車両走行風またはファンによる強制風が全てのチューブに対して均一に当たることはないため、風が良く当たるチューブとあまり当たらないチューブ同士の間で温度差が生じてその熱応力がチューブの付け根に集中して亀裂・破損が発生するという問題点があった。
また、このような問題はチューブの付け根が風に当たって熱歪みが発生することが大きな要因となっていることが分かった。
なお、本実施例１の車両用熱交換器１のように、ラジエータ３とコンデンサ４においては、それぞれの流通媒体の温度関係からコンデンサ４に比べてラジエータ３に熱応力が大きく作用してチューブ３ｃの付け根に亀裂・破損が発生し易い。

これに対し、本実施例１の車両用熱交換器にあっては、ファンシュラウド２の重ね部７が各チューブ３ｃの付け根を覆うため、各チューブ３ｃの付け根に車両走行風または強制風が通過するのを妨げることができる。
従って、各チューブ３ｃの付け根の温度を均一化してその熱歪みを小さくできると共に、チューブ３ｃの付け根に車両走行風や強制風が直接当たることを制御することにより、チューブ３ｃの付け根の亀裂・破損を防止できる。

同様に、コンデンサ４のコア部４ｄにおける各チューブ４ｃの付け根の温度を均一化して熱歪みを小さくでき、チューブ４ｃの付け根の亀裂・破損を防止できる。

即ち、本実施例１ではファンシュラウド２の重ね部７が各チューブ３ｃ（４ｃ）におけるタンク3a,3b(4a,4b)との付け根を覆うことにより、図６のコア部3d,4dのハッチング部分における車両走行風または強制風を妨げる防風手段となる。

なお、本実施例１では、重ね部７が平坦な板状に形成されてチューブ３ｃとの間に僅かな隙間Ｗ２（図５参照）が形成されるため、ここに、図外の介在部材を設けて隙間Ｗ２を埋めても良い。

ここで、チューブ３ｃの付け根を覆う重ね部７の幅Ｗ１を０〜２０ｍｍの範囲内で変えてその歪み値を測定した結果を図７に示す。
なお、測定に際しては車両の走行状態を再現した状態でラジエータ３、コンデンサ４、モータファン２ｂを作動させた。また、車両用熱交換器１の前方側には、図４、８の二点鎖線で示すバンパアーマチュアが配置されている。
また、測定方法としては、図８に示すラジエータ３のコア部３ｄの最外端となるチューブ３ｃの付け根A1,A2と、二点差線で示すバンパアーマチュアの後面となるチューブ３ｃの付け根A3,A4にそれぞれ歪みセンサを装着して行った。

図７に示すように、幅Ｗ１が２０ｍｍ以下の範囲内においてチューブ３ｃの歪み値が、重ね部７を設けない場合と比べて低減されることが証明された。
また、この結果により幅Ｗ１を５ｍｍ〜２０ｍｍに設定するのが好適であることが分かった。

なお、幅Ｗ１を２０ｍｍ以上に設定すると、コア部４ｄの放熱面積の減少によって車両用熱交換器１の冷却性能に悪影響を与えてしまうため、好ましくない。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の車両用熱交換器にあっては、所定の間隔を置いて配置される一対のタンク3a,3b（4a,4b）と、一対のタンク3a,3b（4a,4b）に挿通された状態で固定される複数のチューブ３ｃ（４ｃ）と、隣接するチューブ３ｃ（４ｃ）同士の間に配置されるフィン５とから構成されるコア部３ｄ（４ｄ）を備え、車両走行風またはファン２ｂによる強制風をコア部３ｄ（４ｄ）に通過させることにより、タンク３ａ（４ａ）からタンク３ｂ（４ｂ）へチューブ３ｃ（４ｃ）を介して流通する流通媒体を冷却するようにした車両用熱交換器において、各チューブ３ｃ（４ｃ）の付け根を覆う重ね部７（防風手段に相当）を備えるため、各チューブ３ｃ（４ｃ）の付け根の温度を均一化して熱歪みを小さくできると共に、チューブ３ｃ（４ｃ）の付け根に車両走行風や強制風が直接当たることを制御することにより、チューブの付け根の亀裂・破損を防止できる。

また、防風手段をファンシュラウド２の重ね部７で形成したため、部品点数を増やすことなく、ファンシュラウド２を車両用熱交換器１に組み付ける作業でもって各チューブ３ｃ（４ｃ）の付け根を覆うことができる。

以下、実施例２を説明する。
図９は本実施例２の車両用熱交換器を示す分解斜視図、図１０は同斜視図である。
なお、本実施例２において、実施例１と同一構成部材については同じ符号を付してその説明を省略し、相違点のみ詳述する。
図９に示すように、本実施例２では、車両用熱交換器１の左右前面にエアガイド20,21が備えられている。

具体的には、各エアガイド20,21は車両上下方向に長い板状の直線部２２と該直線部２２の後方端部から車幅方向に直角に屈折した板状の屈折部２３を備えてポリウレタンまたはポリプロピレン等の発泡体またはゴム等の弾性樹脂で一体的に形成されている。

そして、図１０に示すように、各エアガイド20,21の屈折部２３でコンデンサ４のコア部４ｄの各チューブ４ｃの付け根をタンク4a,4bから幅Ｗ１（実施例１の図５で説明した幅Ｗ１と同値）の範囲内で覆うように該エアガイド20,21が設けられ、これによって、各エアガイド20,21の屈折部２３でコア部４ｄの各チューブ４ｃの付け根を覆うことにより、コア部３ｄの各チューブ３ｃの付け根に車両走行風や強制風が直接当たるのを防ぐことができる。
従って、各チューブ３ｃの付け根の温度を均一化できると共に、チューブ３ｃの付け根に車両走行風や強制風が直接当たることを制御することにより、チューブ３ｃの付け根の亀裂・破損を防止できる。
なお、エアガイド20,21は車両用熱交換器１に固定しても良いし、図外のラジエータコアサポートに固定しても良く、その際、エアガイド20,21の材質に応じて適宜の固定手段により固定する。

即ち、本実施例２ではエアガイド20,21の屈折部２３が各チューブ３ｃ（４ｃ）におけるタンク3a,3b(4a,4b)との付け根を覆う防風手段となる。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。

例えば、本実施例では車両用熱交換器をラジエータとコンデンサが一体的に形成された一体型熱交換器に適用した場合について説明したが、ラジエータとコンデンサは別体でも良いし、その他のサブラジエータ等の車両用熱交換器に適用しても良い。

また、ファンシュラウド２の重ね部７やエアガイド20,21の屈折部２３を含む詳細な部位の形状は適宜設定でき、例えば、図１１に示すように、隙間Ｗ２（図５参照）を埋めるような形状の重ね部３０を設けたり、図１２に示すように、重ね部７に幅Ｗ１の範囲においてコア部３ｄおける隙間Ｗ２の車両走行風や強制風の通過を防ぐ突起部４０を形成しても良い。

本発明の実施例１の車両用熱交換器を示す分解斜視図である。 本実施例１の車両用熱交換器を示す斜視図である。 コア部の詳細を説明する斜視断面図（レインフォースの一部は二点差線で図示）である。 本実施例１の車両用熱交換器の正面図である。 重ね部とチューブの付け根の配置を説明する車両用熱交換器の模式断面図である。 流通媒体の流れを説明する模式図である。 本実施例１のチューブの歪みを測定した結果を示す図である。 ラジエータのコア部を示す図であり、歪みセンサを設けた位置を説明する図である。 本発明の実施例２の車両用熱交換器を示す分解斜視図である。 本実施例２の車両用熱交換器を示す斜視図である。 その他の実施例の重ね部とチューブの付け根の配置を説明する図である。 その他の実施例の重ね部とチューブの付け根の配置を説明する図である。

符号の説明

Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 入出力ポート
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 室
１ 熱交換器
２ ファンシュラウド
２ａ ファンシュラウド本体
２ｂ ファン
２ｃ 開口縁部
２ｄ 開口部
２ｅ シュラウド部
２ｆ、２ｇ ボルト孔
２ｈ、２ｉ 挿入部
３ ラジエータ
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ タンク
３ｃ、３ｃ チューブ
３ｄ、４ｄ コア部
４ コンデンサ
４ｅ、４ｆ 仕切り板
４ｇ、４ｉ、４ｊ パイプ
４ｈ レシーバ
５ フィン
５ａ 開口部
５ｂ ルーバ
６ａ、６ｂ レインフォース
７ 重ね部

Claims (4)

1. 所定の間隔を置いて配置される一対のタンクと、
   前記一対のタンクに挿通された状態で固定される複数のチューブと、前記隣接するチューブ同士の間に配置されるフィンとから構成されるコア部を備え、
   車両走行風またはファンによる強制風をコア部に通過させることにより、前記一対のタンクのうちの一方側のタンクから他方側のタンクへチューブを介して流通する流通媒体を冷却するようにした車両用熱交換器において、
   前記各チューブにおけるタンクとの付け根を覆う防風手段を備えることを特徴とする車両用熱交換器。
2. 請求項１記載の車両用熱交換器において、
   前記防風手段をファンシュラウドの一部で形成したことを特徴とする車両用熱交換器。
3. 請求項１記載の車両用熱交換器において、
   前記防風手段をエアガイドの一部で形成したことを特徴とする車両用熱交換器。
4. 請求項１〜３のうちいずれかに記載の車両用熱交換器において、
   前記防風手段は、各チューブにおけるタンクとの付け根から２０ｍｍ以下の範囲内で覆うことを特徴とする車両用熱交換器。

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