JP2007303734A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジエータ１０の複数本のチューブ１１において温度勾配が生じることを抑制する。
【解決手段】ラジエータ１０のヘッダタンク１４において、入口部１４ｃから流入したエンジン冷却水は、湾曲状凹部１４ｇで衝突して入口部１４ｃから離れたチューブ入口１１ｃ〜１１ｊ側に導かれ、入口部１４ｃからのエンジン冷却水が入口部１４ｃの近傍のチューブ入口１１ａ、１１ｂに流入することを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、従来技術に比べて、入口部１４ｃに近いチューブ１１に流れる水量と入口部１４ｃから離れたチューブ１１に流れる水量との差を少なくすることができる。よって、複数本のチューブ１１における温度勾配が小さくすることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、熱媒体の熱交換を行う熱交換器に関する。

従来の車両用ラジエータにおいて、並列的に配設されてエンジン冷却水（熱媒体）を流す複数のチューブと、複数本のチューブの外表面に接合されてエンジン冷却水の放熱を促進させるフィンと、複数本のチューブに連通して入口部から流入したエンジン冷却水を複数本のチューブにエンジン冷却水を分配する第１のヘッダタンクと、複数本のチューブにそれぞれに連通して複数本のチューブから流出するエンジン冷却水を集合させる第２のヘッダタンクとを備えたものがある。

図９に、第１のヘッダタンク内部において入口部１、複数本のチューブの入口２ａ〜２ｊの配置を示す。入口部１からヘッダタンク内部に流入したエンジン冷却水は、入口部１の近傍の内壁面に衝突して複数本のチューブの入口２ａ〜２ｊに分流するようになっている。

上述の車両用ラジエータにおいて、入口部１から流入したエンジン冷却水は、その慣性により、入口部１から離れたチューブの入口２ｃ〜２ｊよりも、複数本のチューブのうち入口部１に近いチューブの入口２ａ、２ｂの方に流れ易い傾向にある。

これに伴い、チューブの入口２ａ、２ｂを流れる水量が、チューブの入口２ｃ〜２ｊを流れる水量に比べて多くなるため、複数本のチューブにおいて温度勾配が生じることがある。特に、初期状態でラジエータ自体が極低温状態であると複数本のチューブにおける温度勾配が顕著になる。そして、複数本のチューブにおいて繰り返し温度勾配が生じると温度差に伴う熱膨張率の違いにより疲労破壊が生じる可能性がある。

本発明は、上記点に鑑み、複数本のチューブにおいて温度勾配が生じることを抑制するようにした熱交換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、入口部から流入された熱媒体が前記湾曲状凹部で衝突して前記入口部から離れたチューブに向けて流れることにより、入口部から流入された熱媒体が入口部に近いチューブに流れることが抑制されるようになっていることを第１の特徴とする。

したがって、入口部に近いチューブに流れる水量と入口部から離れたチューブに流れる水量との差を小さくすることができるので、複数本のチューブにおいて温度勾配が生じることを抑制することができる。

本発明は、第１のヘッダタンク内の内壁面のうち前記入口部から離れたチューブ側には、湾曲状凹部（１４ｇ）が形成されており、入口部から流入された熱媒体が湾曲状凹部側に向かって流れることにより、入口部に近いチューブ入口に熱媒体が流入することが抑制されるようになっていることを第２の特徴とする。

したがって、入口部に近いチューブに流れる水量と入口部から離れたチューブに流れる水量との差を小さくすることができるので、複数本のチューブにおいて温度勾配が生じることを抑制することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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ものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態は、本発明に係る熱交換器を、車両用エンジンを冷却した冷却水（熱媒体）と大気（空気）とを熱交換するラジエータ１０に適用したものである。図１は本第１実施形態に係るラジエータ１０の正面図である。図１において上矢印は天地方向上側、下矢印は天地方向下側を示す。

図１中、チューブ１１は冷却水が流れる管であり、このチューブ１１は、空気の流通方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように水平方向に複数本平行に配置されている。

また、チューブ１１の両側の扁平面には波状に成形されたフィン１２が接合されており、このフィン１２により空気との伝熱面積を増大させて冷却水と空気との熱交換を促進している。複数本のチューブ１１は、フィン１２とともに略矩形状熱交換部としてのコア部１３を構成している。

図中のヘッダタンク１４は、チューブ１１の長手方向の一端部（図において左側端部）にてチューブ１１の長手方向と直交する方向に延びて複数のチューブ１１の入口と連通するもので、ヘッダタンク１４は、チューブ１１が挿入接合されたコアプレート１４ａと、コアプレート１４ａとともにタンク内空間を構成する半筒状のタンク本体１４ｂを有している。タンク本体１４ｂのうち上側には、エンジン冷却水が走行用エンジン側から流入する入口部１４ｃが設けられている。

ヘッダタンク１５は、チューブ１１の長手方向の他端部（図において右側端部）にてチューブ１１の長手方向と直交する方向に延びて複数のチューブ１１と連通するもので、このヘッダタンク１５は、チューブ１１が挿入接合されたコアプレート１５ａと、コアプレート１５ａとともにタンク内空間を構成する半筒状のタンク本体１５ｂを有している。タンク本体１５ｂのうち下側には、エンジン冷却水を走行用エンジン側に戻すための出口部１５ｃが設けられている。なお、本第１実施形態では、コアプレート１４ａ、１５ａはそれぞれ金属（例えば、アルミニウム合金）製であり、タンク本体１４ｂ、１５ｂは樹脂製である。

図２はタンク本体１４ｂの一部を拡大した斜視図、図３は、図２中Ａ−Ａ断面、図４は図３中Ｂ−Ｂ断面図である。

図１〜図４において、入口部１４ｃは軸方向が空気流通方向（図１中の紙面垂直方向）に平行になる筒状に形成されている。図３に示すように、タンク本体１４ｂのうち入口部１４ｃの開口部に対向する部位には、突起部１４ｄが形成されている。本実施形態の突起部１４ｄは、図２に示すように、上面１４ｅおよび側面１４ｆとの間に角部を有するように形成されている。図４に示すように、タンク本体１４ｂの内壁において入口部１４ｃの開口部に対向する部位には、湾曲状凹部１４ｇが形成されている。

次に、本実施形態の作動について図５を参照して説明する。図５はタンク１４内部において図１中Ｘ方向から視た図である。図中１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…１１ｊは、複数本のチューブ１１のそれぞれの楕円状の入口（開口部）を示す。

入口部１４ｃからタンク１４内部に流入したエンジン冷却水は、図５中の矢印の如く、湾曲状凹部１４ｇで衝突して入口部１４ｃから離れたチューブ入口１１ｃ〜１１ｊ側に導かれ、入口部１４ｃからのエンジン冷却水が入口部１４ｃの近傍のチューブ入口１１ａ、１１ｂに流入することを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、従来技術に比べて、入口部１４ｃに近いチューブ１１に流れる水量と入口部１４ｃから離れたチューブ１１に流れる水量との差を少なくすることができる。よって、複数本のチューブ１１における温度勾配が小さくすることができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、入口部１４ｃの近傍に湾曲状凹部１４ｇを設けた例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、図６に示すように、入口部１４ｃから離れた部位に湾曲状凹部１４ｇを設ける。

図７に本実施形態のタンク１４内部の模式図を示す。図７において図５と同一符号は同一物を示す。湾曲状凹部１４ｇは、入口１４ｃから離れたチューブ入口１１ｅ、１１ｆの近傍に形成されている。このため、入口部１４ｃからチューブ入口１１ｊ側に流れる抵抗が小さくなり、入口部１４ｃからタンク１４内部に流入したエンジン冷却水は、図７中矢印の如く、湾曲状凹部１４ｇ側に導かれて、入口部１１ｇ〜１１ｊに入る。したがって、入口部１４ｃからのエンジン冷却水が入口部１４ｃの近傍のチューブ入口１１ａ、１１ｂに流入することを抑制することができる。したがって、上述の第１実施形態と同様、入口部１４ｃに近いチューブ１１に流れる水量と入口部１４ｃから離れたチューブ１１に流れる水量との差を少なくすることができる。よって、複数本のチューブ１１における温度勾配が小さくすることができる。

（第３実施形態）
上述の第３実施形態では、突起部１４ｄとして、上面および側面の間に角部を有するように形成されている例について説明したが、図８に示すように、突起部１４ｄの外壁側面が湾曲状に形成されるようにしてもよい。

（他の実施形態）
上述の各実施形態では、熱交換機として車両用ラジエータに適用した例について説明したが、これに代えて、空調装置用熱交換器など各種の熱交換器に適用してもよい。

本発明に係るラジエータの第１実施形態を示す正面図である。 図１のヘッダタンクを示す斜視図である。 図２中Ａ−Ａ断面図である。 図２中Ｂ−Ｂ断面図である。 図１のヘッダタンク内部の模式図である。 本発明の第２実施形態のヘッダタンク内部を示す図である。 図６のヘッダタンク内部を示す模式図である。 本発明の第３実施形態のヘッダタンク内部を示す図である。 従来のヘッダタンク内部を示す模式図である。

符号の説明

１０…ラジエータ、１１…チューブ、１１ａ〜１１ｊ…チューブ入口、
１４…ヘッダタンク、１４ｃ…入口部、１４ｇ…湾曲状凹部。

Claims (2)

1. 熱媒体が流れる複数本のチューブ（１１）と、
   前記複数本のチューブのそれぞれの外表面に接合され、前記熱媒体の熱交換を促進するフィン（１２）と、
   前記熱媒体が流入する入口部（１４ｃ）を有し、前記複数本のチューブのそれぞれの入口に連通して前記複数本のチューブのそれぞれに前記入口部から流入された熱媒体を分配する第１のヘッダタンク（１４）と、
   前記複数本のチューブのそれぞれの出口に連通して前記複数本のチューブのそれぞれからの熱媒体が集合する第２のヘッダタンク（１５）と、を備える熱交換器であって、
   前記第１のヘッダタンク内の内壁面のうち前記入口部側には、湾曲状凹部（１４ｇ）が形成されており、
   前記入口部から流入された熱媒体が前記湾曲状凹部で衝突して前記入口部から離れたチューブに向けて流れることにより、前記入口部から流入された熱媒体が前記入口部に近いチューブに流れることが抑制されるようになっていることを特徴とする熱交換器。
2. 熱媒体が流れる複数本のチューブ（１１）と、
   前記複数本のチューブのそれぞれの外表面に接合され、前記熱媒体の熱交換を促進するフィン（１２）と、
   前記熱媒体が流入する入口部（１４ｃ）を有し、前記複数本のチューブのそれぞれの入口に連通して前記複数本のチューブのそれぞれに前記入口部から流入された熱媒体を分配する第１のヘッダタンク（１４）と、
   前記複数本のチューブのそれぞれの出口に連通して前記複数本のチューブのそれぞれからの熱媒体が集合する第２のヘッダタンク（１５）と、を備える熱交換器であって、
   前記第１のヘッダタンク内の内壁面のうち前記入口部から離れたチューブ側には、湾曲状凹部（１４ｇ）が形成されており、
   前記入口部から流入された熱媒体が前記湾曲状凹部側に向かって流れることにより、前記入口部に近いチューブ入口に前記熱媒体が流入することが抑制されるようになっていることを特徴とする熱交換器。
   

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