JP2009186108A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化を図りつつ、コア部の熱交換効率が低下するのを抑制できる熱交換器を提供する。
【解決手段】コルゲートフィンとチューブから成るラジーエータなどの熱交換器本体のコア部６の通風後面を塞がずに、当該コア部を流通してきた風を逃がすことができるようにファンの取付座３３をコア部の通風後面から離間させて取り付ける。コア部にファンの取付座を取り付けることで省スペースを図った構造でありながら、ファンの取付座に対応する領域においてもコア部に風が流通するため、コア部の放熱性能を低下させずにすむ。
【選択図】図６

Description

本発明は熱交換器に関する。

特許文献１には、熱交換器本体のコア部に通風方向に貫通する開口部を形成し、この開口部にファンの取付座（ステー）を配置して、ファンを取り付けた熱交換器が開示されている。
特開平２−４５６１１号公報（第２頁、第３図）

かかる従来の熱交換器では、熱交換器本体のコア部自体にファンが取り付けられるので、例えばエンジンルーム内など限られたスペース内での省スペース化を達成できる。しかしながら、ファンの取付座を取り付けるためにコア部に形成した開口部は、コア部の有効面積を削減するものであり、熱交換率の低下に繋がるものである。

そこで、本発明は、省スペース化を図りつつ、熱交換率の低下を抑制できる熱交換器を提供するものである。

本発明は、熱交換器本体のコア部を流通してきた風を逃がすことができるようにファンの取付座をコア部の通風後面から離間させて取り付けたことを要旨とする。

本発明によれば、コア部にファンの取付座を取り付けることで省スペース化を図った構造でありながら、ファンの取付座に対応する領域においてもコア部に風が流通するため、コア部の放熱性能を低下させずにすむ。従って、本発明の熱交換器は、省スペース化を図りしつつも、熱交換率の低下を抑制できる熱交換器となる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

第１〜５実施形態は、いずれも本発明の熱交換器を、図１、２に示すように車両前端に配置されエンジン冷却水を冷却するラジエータに適用した例である。

まず、ラジエータ１が配置される車体前部の構造を簡単に説明する。図１、２に示すように、本実施形態の熱交換器としてのラジエータ１は、車両前端部のエンジンルーム内において、その上端部がラジェータコアサポートアッパ１０５ａに固定され、その下端部がラジエータコアサポートロア１０５ｂに固定されている。ラジェータコアサポートアッパ１０５ａは、車幅方向に延在し且つエンジンルームの左右上部のフードレッジ（図示せぬ）の前端部の間に架設されており、一方、ラジエータコアサポートロア１０５ｂは、車幅方向に延在し且つエンジンルームの左右下部のフロントサイドメンバ（図示せぬ）の前端部の間に架設されている。

ラジエータコアサポート１０５に取り付けられたラジエータ１の後方には、エンジン（図示せぬ）が配置され、当該エンジンは左右のフロントサイドメンバに、エンジンマウント（図示せぬ）を介して取り付けられている。

一方、ラジエータ１を取り付けたラジエータコアサポート１０５の前方には、車両１００の前端を構成するフロントバンパー１０１が設けられ、このフロントバンパー１０１の中央部に形成された車幅方向に延びる外気取入口（フロントグリル）１０３からエンジンルーム内に導入される走行風がラジエータ１に送風されるようになっている。なお、フロントバンパー１０１は、左右の支持ステ−（図示せぬ）を介して左右のフロントサイドメンバ（図示せぬ）に固定されている。

ここで、本実施形態のラジエータ１は後述するように熱交換器本体２に対して強制的に風を送風するファンを備えて構成されている。以下、ラジエータ１の構造を各実施形態ごとにより詳しく説明する。

（第１実施形態）
図３〜図７は第１実施形態のラジエータを示し、図３はラジエータの分解斜視図、図４はラジエータの組付け状態を示す斜視図、図５は熱交換器本体のコア部に対してファンの取付座を取り付けた状態を示す斜視図である。また、図６は図３中ＶＩ−ＶＩ線に沿った要部拡大断面図、図７は図３中ＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った要部拡大断面図である。

図３および図４に示すように、本実施形態のラジエータ１は、熱交換器本体２と、この熱交換器本体２の通風後面側に配置するファン３と、熱交換器本体２の通風後面およびファン３を覆うファンシュラウド４と、を備えて構成されている。

熱交換器本体２は、所定間隔を設けて対向配置した一対のヘッダタンク５、５Ａの間に、主に熱交換を行うコア部６を備えて構成されている。コア部６は、図６に示すように、一対のヘッダタンク５、５Ａにそれぞれ所定間隔をもって連通した複数のチューブ６１、６１…と、これら複数のチューブ６１、６１…間にそれぞれ介挿したコルゲートフィン６２、６２…と、によって構成される。

一方のヘッダタンク５に導入した高温のエンジン冷却水は、コア部６のチューブ６１、６１…を通過して他方のヘッダタンク５Ａに流入し、そのヘッダタンク５Ａからエンジンへと戻される。このとき、エンジン冷却水がコア部６のチューブ６１、６１…を通過する際に、コア部６のコルゲートフィン６２、６２…を通過する冷却風との間で熱交換されて、エンジン冷却水を冷却できるようになっている。

この熱交換器本体２に対して強制的に送風するためのファン３は、ファンモータ３１と、このファンモータ３１によって回転するファンブレード３２と、ファンモータ３１を熱交換器本体２のコア部６に取り付けるための平板状の取付座３３と、を備えて構成されている。当該平板状の取付座３３には、その略中央部にファンモータ３１を取り付けるためのスタットボルト３４が突設されており、このスタットボルト３４を介して取付座３３とファンモータ３１とが一体に固定される。

ファンシュラウド４は、周縁部を一対のヘッダタンク５、５Ａに固定するようにしてコア部６の通風後面を覆うとともに、その中央部が後方に扁平な四角錐状に膨出した形状をしている。そして、その四角錐状の頂部となる中央部にファンブレード３２の外径にほぼ沿った通風口４１が形成されており、図４に示すように、ラジエータ１を組付け完了した状態で、通風口４１内にファンブレード３２が臨むようになっている。

ここで本実施形態では、熱交換器本体２のコア部６の通風後面を塞がずに当該コア部６を流通してきた風をそのまま逃がすことができるように、ファン３の取付座３３をコア部６の通風後面から離間させて取り付ける構造となっている。より具体的には、コア部６の通風後面とファン３の取付座３３との間に、ファンの取付座３３をコア部６の通風後面から離間させた状態で取り付けるようにする離間取付部７が、設けられている。

本実施形態では、離間取付部７は、コア部６の中央部の所定の範囲においてコルゲートフィン６２、６２…をコア部６の通風後面の一般面から後方に連続して突出したフィン延長部６３として構成されおり、この離間取付部７としてのフィン延長部６３に、前記ファン３の取付座３３が取り付けられるようになっている。

フィン延長部６３は、図６に示すように、全体としてみると、平面視で矩形状に突設するとともに、図７に示すように、側面視で台形状に突設している。フィン延長部６３の先端形状は、取付座３３の形状とほぼ一致するように矩形状となっており、そのフィン延長部６３の突出先端部に取付座３３がロー付けにより接合される。

なお、ファン３の取付座３３の上端部には、フィン延長部６３の突出端部の上側角部Ｃに合致する折曲部３３Ｋが形成されている。そのため、取付座３３をフィン延長部６３に取り付ける際に、折曲部３３Ｋをフィン延長部６３の上側角部Ｃに当てがうようにして取り付けられる。

ここで、取付座３３によってフィン延長部６３の先端面（後端面）が閉塞されることになるものの、フィン延長部６３では、隣り合うコルゲートフィン６２、６２…間の隙間δ１（通風経路）を伝って風がチューブ６１の長手方向（上下方向）に抜けていくことになる。これにより、取付座３３によってフィン延長部６３の先端面を閉塞した場合にも、コア部６の取付座３３に対応する部分（コア部６の中央部）および当該フィン延長部６３の通風機能（放熱機能）が確保される。

本実施形態では、このコア部６の取付座３３に対応する領域（コア部６の中央部）の通風量をより多くするために、図５〜７に示すように、フィン延長部６３に、コルゲートフィン６２、６２…の積層方向に向けて貫通する空気逃がし経路７１（通風経路）が形成されている。本実施形態では、空気逃がし経路７１は、フィン延長部６３の突出端（後端）の上下中央部を、所定幅Ｗに亘って、コルゲートフィン６２、６２…の積層方向に切欠くようにして溝状に形成されている。そのため、コア部６からフィン延長部６３に流れてきた風は、ファン３の取付座３３にぶつかると、前記隙間δ１を通じてフィン延長部６３の上方（図７中の紙面と直交する方向）に抜けていくとともに、空気逃がし経路７１を通じてフィン延長部６３の側方（図７中の左右方向）に抜けていくこととなる。

以上の構成により、本実施形態によれば以下の効果を奏する。

本実施形態によれば、コア部６にファン３の取付座３３を取り付ける構造でありながら、取付座３３をコア部６の通風後面から離間させて取り付けて、取付座３３に対応する領域においてもコア部６に風が流通するように構成されている。そのため、本実施形態によれば、ファン３をコア部６に取り付けたことにより省スペース化できる構造でありながらも、コア部６の放熱性能（つまり熱交換器の熱交換率）の低下を抑制できる。

また、本実施形態によれば、ファン３の取付座３３をコア部６の通風後面から離間させる離間取付部７は、コア部６を構成するコルゲートフィン６２、６２のフィン延長部６３である。そのため、コルゲートフィン６２、６２…を有効利用して離間取付部７を形成することができる。また、離間取付部７がコア部６と一体であるため、部品点数が増えずに取り扱い性に優れる。

なお、この実施形態では、離間取付部７としてのフィン延長部６３において、コア部６からの風を逃がす通風経路は、隣接するコルゲートフィン６２、６２…同士の間に隙間δ１により構成されている。

また、本実施形態によれば、隙間δ１（通風経路）に加えて、フィン延長部６３（離間取付部７）に、コルゲートフィン６２、６２…の積層方向に貫通する空気逃がし経路７１（通風経路）がさらに形成されている。そのため、コア部６からフィン延長部６３内に流れ込んでくる風は、隙間δ１に加えて、空気逃がし経路７１から放出されるため、通風抵抗が低下して、コア部６およびフィン延長部６３での放熱効果をより向上できる。

また、本実施形態によれば、ファン３の取付座３３には、フィン延長部６３の突出先端面の上側角部Ｃに合致する折曲部３３Ｋを形成してある。これにより、ファン３の取り付け時に折曲部３３Ｋをフィン延長部６３の上側角部Ｃに引っ掛けることにより、取付座３３の位置決めや仮止めを簡単に行うことができ、ファン３のコア部６への取付作業性を向上することができる。

（第２実施形態）
図８は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。図８は第２実施形態の離間取付部の横断面図である。

図８に示すように、本実施形態のラジエータでは、基本的に第１実施形態と同様に、ファン３に設けた取付座３３とコア部６との間に離間取付部７が設けられている。そして、本実施形態が第１実施形態と主に異なる点は、離間取付部７が、コア部６のチューブ６１、６１…を通風後面から連続して突出したチューブ延長部６４により構成されていることにある。チューブ延長部６４は、コア部６の略中央部においてチューブ６１、６１…を部分的に膨出し、それら膨出部分を集合させて平面視で矩形状に突設するとともに、側面視で台形状に突設したものである。そして、チューブ延長部６４の先端形状は、取付座３３の形状とほぼ一致するように矩形状となっており、そのチューブ延長部６４の突出先端部に取付座３３がロー付けにより接合されるようになっている。

なお、本実施形態では、チューブ延長部６４に流れ込んできた風を逃がす通風経路は、隣接するチューブ６１、６１…間の隙間δ２によって構成される。

以上の構成により、本第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、取付座３３をコア部６の通風後面から離間させて取り付けた構造であるため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

なお、本実施形態にあっても、チューブ延長部６４にチューブ６１、６１…の積層方向に貫通する空気逃がし経路（通風経路）を形成することが好ましい。更に、ファン３の取付座３３に、チューブ延長部６４の突出端部の上側角部に合致する折曲部を形成することが好ましい。

（第３実施形態）
図９は本発明の第３実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。図９は第３実施形態の離間取付部の横断面図である。

図９に示すように、本実施形態のラジエータでは、基本的に第１実施形態と同様に、ファン３の取付座３３とコア部６の通風後面との間に離間取付部７が設けられている。そして、本実施形態が第１実施形態と主に異なる点は、離間取付部７を、コア部６のコルゲートフィン６２およびチューブ６１を通風後面側に連続して突出したコア延長部６５として構成されていることにある。

コア延長部６５は、第１実施形態のフィン延長部６３と同様に、コルゲートフィン６２およびチューブ６１、６１…の途中を突出し、それら突出部分を平面視で矩形状に突設するとともに、側面視で台形状に突設したものである。そして、コア延長部６５の先端形状は、取付座３３の形状とほぼ一致するように矩形状となっており、そのコア延長部６５の突出先端部に取付座３３がロー付けにより接合されるようになっている。

なお、コア延長部６５には、コルゲートフィン６２、６２…に公知のルーバー７３が形成されており、このルーバー７３がチューブ延長部６４に流れ込んできた風を逃がす通風経路となっている。つまり、ルーバー７３とは、コルゲートフィン６２、６２…の各側面を切り起こした部分であり、その切り起こしにより形成されるスリット状の開口部を通して風を流通させることができる。なお、ルーバー７３は、チューブ延長部６４のみに限らずコア部６を含めてコルゲートフィン６２の全体に設けてあってもよい。

以上の構成により、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、取付座３３をコア部６の通風後面から離間させて取り付けた構造であるため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

なお、本実施形態にあっても、コア延長部６５の突出端部にチューブ６１、６１…およびコルゲートフィン６２、６２…の積層方向に貫通する空気逃がし経路（通風経路）を形成することが好ましい。更に、ファン３の取付座３３に、コア延長部６５の突出端部の上側角部に合致する折曲部を形成することが好ましい。

（第４実施形態）
図１０〜図１２は本発明の第４実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。図１０は第４実施形態の離間取付部の横断面図、図１１は離間取付部の側面図、図１２はガイドリブを設けた取付座の側面図である。

図１０に示すように、本第４実施形態では、基本的に第１実施形態と同様に、離間取付部７としてのフィン延長部６３で形成され、当該フィン延長部６３に、コルゲートフィン６２、６２…の積層方向に貫通する空気逃がし経路７１（通風経路）が形成されている。そして、本実施形態が第１実施形態と主に異なる点は、図１０に示すように、ファン３の取付座３３から突出して、フィン延長部６３の隣接するコルゲートフィン６２、６２…間の隙間δ１に挿入される櫛歯状のガイドリブ３５を備えることにある。

このガイドリブ３５は、フィン延長部６３と組み合わされて当該フィン延長部６３とともに離間取付部７を構成する。即ち、ガイドリブ３５は、取付座３３のコア部６側の面からフィン延長部６３の各隙間δ１に対応して、チューブ６１とほぼ同一厚さをもって櫛歯状に複数突設されている。

そして、取付座３３をフィン延長部６３に取り付ける際に、ガイドリブ３５をフィン延長部６３の隙間δ１に差込み、その差込み完了時点で取付座３３がフィン延長部６３の突出先端面に当接するようになっている。この状態で取付座３３とフィン延長部６３の突出先端面がロー付けされ、ガイドリブ３５とコルゲートフィン６２がロー付けされる。

この場合、コルゲートフィン６２、６２…間の隙間δ１がガイドリブ３５によって閉塞されることになるが、フィン延長部６３およびガイドリブ３５にその積層方向に貫通する空気逃がし経路７１（通風経路）が形成されており、この通風経路としての空気逃がし経路７１を通じて、コア部６から流れ込んできた風を離間取付部７から逃がすことができるようになっている。つまり、本実施形態では、上述の第１実施形態と同様に、フィン延長部６３に溝状の空気逃がし経路７１（通風経路）が形成されるとともに、図１２に示すように、このフィン延長部６３の空気逃がし経路７１に一致するようにガイドリブ３５の取付座３３への取付基部に、溝状の空気逃がし経路３６（通風経路）が形成されている。

以上の構成により、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、取付座３３をコア部６の通風後面から離間させて取り付けた構造であるため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、本実施形態では、取付座３３から突設したガイドリブ３５をフィン延長部６３の隙間δ１に差し込むようにしたので、ファン３のフィン延長部６３への位置決めが容易になるとともに、ファン３とフィン延長部６３との結合強度を高めることができる。

なお、本実施形態にようにガイドリブ３５を隙間δ１に差し込んだ場合にあっても、空気逃がし経路７１を設けずに、第３実施形態と同様にフィン延長部６３のコルゲートフィン６２、６２…にルーバー７３を形成することにより、通風経路を確保してもよい。

（第５実施形態）
図１３は本発明の第５実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。図１３は第５実施形態の離間取付部の横断面図である。

図１３に示すように、本第５実施形態では、基本的に第１実施形態と同様に、ファン３の取付座３３とコア部６の通風後面との間に離間取付部７が設けられている。そして、本実施形態が第１実施形態と主に異なる点は、離間取付部７が、ファン３の取付座３３からコア部６のチューブ６１に対応して櫛歯状に突出された櫛歯状突出部３７であることにある。

この櫛歯状突出部３７は、チューブ６１、６１…のピッチとほぼ等しいピッチで取付座３３から突設した複数の突起部３７ａによって形成されている。そして、取付座３３をコア部に取り付ける際には、櫛歯状突出部３７の各突起部３７ａの先端が、チューブ６１の通風後面側端にロー付けされるようになっている。なお、コア部６から離間取付部としての櫛歯状突出部３７に流れ込んできた風を逃がす通風経路は、櫛歯状突出部３７の各突起部３７ａ間の隙間δ３により構成されている。

以上の構成により、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、取付座３３をコア部６の通風後面から離間させて取り付けた構造であるため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、離間取付部７を構成する櫛歯状突出部３７が、チューブ６１とほぼ等しいピッチをもって突出した複数の突起部３７ａによって構成されているため、隣接する突起部３７ａ間に形成される隙間３が比較的大きく、そのため、放熱性能を高く維持するのに好適である。

また、離間取付部７がファン３の取付座３３と一体に設けられた部分（櫛歯状突出部３７）であるため、熱交換器本体２側に形状変更を加えることなく、既存の熱交換器本体を流用できる利点がある。

ところで、本発明を上述の第１〜第５実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。勿論、本実施形態の熱交換器は、ラジエータに限ることなく、コンデンサやエバポレータやその他の熱交換器にも用いることができるし、また車両用に限られず、様々な用途に用いることができることは言うまでもない。

本発明の熱交換器としてのラジエータを搭載する車両の側面図。 図１の車両の前端部に対するラジエータを取付構造を説明するための車両前端部の断面図。 第１実施形態の熱交換器としてのラジエータの分解斜視図。 第１実施形態のラジエータの組付け状態を示す斜視図。 第１実施形態のラジエータで、コア部にファンの取付座を取り付けた状態を示す斜視図。 図３中ＶＩ−ＶＩ線に沿った要部拡大断面図。 図３中ＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った要部拡大断面図。 第２実施形態のラジエータの離間取付部の横断面図。 第３実施形態のラジエータの離間取付部の横断面図。 第４実施形態のラジエータの離間取付部の横断面図。 第４実施形態のラジエータの離間取付部の側面図。 第４実施形態のラジエータのガイドリブを設けた取付座の側面図。 第５実施形態のラジエータの離間取付部の横断面図。

符号の説明

１ ラジエータ（熱交換器）
２ 熱交換器本体
３ ファン
６ コア部
７ 離間取付部
３１ ファンモータ
３２ ファンブレード
３３ 取付座
３３Ｋ 折曲部
３５ ガイドリブ
３６ 空気逃がし経路（通風経路）
３７ 櫛歯状突出部
６１ チューブ
６２ コルゲートフィン
６３ フィン延長部
６４ チューブ延長部
６５ コア延長部
７１ 空気逃がし経路（通風経路）
７３ ルーバ（通風経路）
δ１ 隙間（通風経路）
δ２ 隙間（通風経路）
δ３ 隙間（通風経路）

Claims (8)

1. 複数多段に配置され内部に熱交換媒体を流通させるチューブと、当該チューブの間に配置されるフィンと、を交互に積層してなるコア部を有する熱交換器本体と、
   前記コア部の通風後面側に取り付けられる取付座を有するファンと、
   を備えた熱交換器であって、
   前記コア部を流通してきた風を逃がすことができるように前記ファンの取付座を前記コア部の通風後面から離間させた状態で取り付ける離間取付部を、前記コア部の通風後面と前記ファンの取付座との間に設けたことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記離間取付部は、前記コア部のフィンを当該コア部の通風後面から連続して突出したフィン延長部であることを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記離間取付部は、前記コア部のチューブを当該コア部の通風後面から連続して突出したチューブ延長部であることを特徴とする熱交換器。
4. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記離間取付部は、前記コア部のフィンおよびチューブを当該コア部の通風後面から連続して突出したコア延長部であることを特徴とする熱交換器。
5. 請求項２に記載の熱交換器であって、
   前記離間取付部は、前記ファンの取付座から突出し前記フィン延長部の隣接するフィン間の隙間に挿入されるガイドリブを備えることを特徴とする熱交換器。
6. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記離間取付部は、前記ファンの取付座から前記コア部のチューブに対応して櫛歯状に突出し、その突出端部が前記チューブに接合される櫛歯状突出部であることを特徴とする熱交換器。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の熱交換器であって、
   前記離間取付部は、チューブおよび／またはフィンの積層方向に貫通する空気逃がし経路を備えたことを特徴とする熱交換器。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の熱交換器であって、
   前記ファンの取付座は、前記離間取付部の突出端部の角部に合致する折曲部を有することを特徴とする熱交換器。

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