JP2010127506A

JP2010127506A - 熱交換装置

Info

Publication number: JP2010127506A
Application number: JP2008301240A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Iwasaki; 充岩崎; Yuichi Kaitani; 雄一回谷
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】熱交換器の性能を悪化させることなく、確実に且つ容易に隣接する熱交換器同士を連結させる熱交換装置を提供する。
【解決手段】放熱フィン１０及び扁平チューブ１２が交互に配置され、最外部に配置される放熱フィン１０ａ₁，１０ａ_n，１０ｂ₁，１０ｂ_pにはレインフォース２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂが設けられている複数の熱交換器１ａ，１ｂと、同一平面内に隣接して設置された熱交換器１ａ、１ｂのそれぞれのレインフォース２０ｂ，２２ａを放熱フィン１０ａ_n，１０ｂ₁側から峡持し得る形状をなし、隣接する熱交換器１ａ、１ｂを連結する連結部材３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換装置に関し、特に、隣接する熱交換器同士を連結する熱交換装置に関する。

ラジエータやコンデンサ等の熱交換器は、通常、流体が流れる複数本のチューブ及びチューブの外表面に設けられたフィンを有して構成された熱変換器、ならびにこの熱変換器を補強する補強プレート（レインフォース）等から構成されている。

そして、エンジンルーム内において、自動車用冷却システムとして熱交換器同士を連結する方法として、隣接する熱交換器のレインフォース間に連結部材を挟み込み、そのレインフォースと連結部材とをカシメ等にて締結した熱交換器モジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１５６０６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の熱交換器同士を連結する方法は、熱交換器の連結部の曲げ方向に対する結束力が弱いため、振動等によって連結部が曲げ方向に力が働く場合には破損してしまう可能性が高くなるという問題があった。

上記問題点を鑑み、熱交換器の性能を悪化させることなく、確実に且つ容易に隣接する熱交換器同士を連結させる熱交換装置を提供することを目的とする。

本願発明の一態様によれば、放熱フィン及び扁平チューブが交互に配置され、最外部に配置される放熱フィンにはレインフォースが設けられている複数の熱交換器と、同一平面内に隣接して設置された熱交換器のそれぞれのレインフォースを放熱フィン側から峡持し得る形状をなし、隣接する熱交換器を連結する連結部材とを備える熱交換装置であることを要旨とする。

本発明によれば、熱交換器の性能を悪化させることなく、確実に且つ容易に隣接する熱交換器同士を連結させる熱交換装置を提供することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第1の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る熱交換装置は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、放熱フィン１０及び扁平チューブ１２が交互に配置され、最外部に配置される放熱フィン１０ａ₁，１０ａ_n，１０ｂ₁，１０ｂ_pにはレインフォース２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂが設けられている複数の熱交換器１ａ，１ｂと、同一平面内に隣接して設置された熱交換器１ａ、１ｂのそれぞれのレインフォース２０ｂ，２２ａを放熱フィン１０ａ_n，１０ｂ₁側から峡持し得る形状をなし、隣接する熱交換器１ａ、１ｂを連結する連結部材３０とを備える。

扁平チューブ１２ａ₁，１２ａ₂，・・・・・１２ａ_m（ｍは自然数）、１２ｂ₁，１２ｂ₂，・・・・・１２ｂ_q（ｑは自然数）は、扁平な断面形状を有するチューブであり、チューブ内部を冷却水等の流体が流れる構造となっている。扁平チューブ１２の外面には、対向して平行に設けられた一対の平面部があり、その平面部に放熱フィン１０がろう付け接合されている。

放熱フィン１０ａ₁，１０ａ₂，・・・・・１０ａ_n（ｎは自然数）、１０ｂ₁，１０ｂ₂，・・・・・１０ｂ_p（ｐは自然数）は、図１（ａ）に示すように、熱を放熱するために車両前後方向に冷却風を流通させることができるように、冷却風の流通方向に流通経路を有する構造となっている。

レインフォース２０，２２は、熱交換器１ａ，１ｂの強度を補強する役目を担う。レインフォース２０，２２は、図２及び図３に示すように、一方が開口していて、開口している側の端部が内側に折り曲げられた形状となっている。

放熱フィン１０、扁平チューブ１２、レインフォース２０，２２、連結部材３０は、アルミニウム合金等の金属によって形成される。

図１（ａ）は、エンジン及び電動機を動力装置として備えるハイブリッド電気自動車に適用する冷却装置用熱交換装置の配置例であり、電動機等の冷却水を冷却するサブラジエータ（熱交換器）１ａ、その下側に居室内空調用冷媒を冷却するコンデンサ（熱交換器）１ｂが設置されている。サブラジエータ１ａには、サブラジエータタンク（タンク）４０，４２が設けられ、コンデンサ１ｂには、コンデンサタンク（タンク）４４が設けられている。サブラジエータタンク４０，４２の上部、及びコンデンサタンク４４の下部には、それぞれ、図示しない取り付けピンが設けられており、これらのピンを利用して、車両側へ搭載されている。サブラジエータタンク４０，４２は、扁平チューブ１２の端部が挿入されている。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、サブラジエータ１ａとコンデンサ１ｂとの連結部の断面を示す。図２及び図３は、サブラジエータ１ａとコンデンサ１ｂとの組付けイメージを示す。

サブラジエータ１ａのレインフォース２０ｂと、コンデンサ１ｂのレインフォース２２ａに、略コの字形の連結部材３０を２個、図２におけるの左右方向より、熱交換器１ａ，１ｂの両面に対向して配置する。熱交換器１ａ，１ｂの両面に対向して配置された連結部材３０は、熱交換器１ａ，１ｂへ押し当てる。一方の連結部材３０には、バーリングネジ（結合手段）３２が設けられており、他方の連結部材３０には、結合手段３２の挿入用の穴が設けられている。結合手段３２の挿入用の穴は、結合手段３２を通してネジ止めする構造となっている。つまり、結合手段３２によって、連結部材３０は機械的に結合される。結合手段３２としては、バーリングネジの代わりに、溶接ナットを用いても良い。

結合手段３２を締めこむに連れ、連結部材３０の先端は放熱フィン１０ａ_n，１０ｂ₁へ食い込むと同時に、レインフォース２０ｂ，２２ａ同士を近付ける方向に力が加わり、熱交換器１ａ，１ｂ同士の連結を強固なものとしている。

ここでは、図３に示すように、レインフォース２０ｂ，２２ａも結合手段３２を避けるよう凹部が設けられているため、より熱交換器１ａ，１ｂ間の距離を縮めることが可能となり、熱交換装置を広く設定することが可能となる。

第１の実施の形態に係る熱交換装置によれば、連結部材３０によって、熱交換器１ａ，１ｂの連結部の曲げ方向に対する結束力を補強することができるので、振動等によって連結部が曲げ方向に力が働く場合でも破損を防ぐことができる。

更に、第１の実施の形態に係る熱交換装置によれば、連結部材３０は冷却風の流通の妨げになることはないので、連結部材３０によって熱交換器１ａ，１ｂの性能を悪化させることはなく、確実に且つ容易に隣接する熱交換器１ａ，１ｂ同士を連結させることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る熱交換装置は、図４〜図６に示すように、第１の実施の形態に係る熱交換装置と比して、レインフォース２０，２２の形状及び大きさが互いに異なる点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。

図４は、熱交換器１ａ，１ｂの連結部周辺の断面図である。図５及び図６は、熱交換器１ａと熱交換器１ｂとの組付けイメージを示す。

第２の実施の形態に係るレインフォース２０ｂ、２２ａは、一方が開口していて略コの字形となっている。レインフォース２０ｂは、レインフォース２２ａより一回り大きくなっており、図４に示すように熱交換器１ａ，１ｂを組み付けたときに、レインフォース２０ｂの内壁とレインフォース２２ａの外壁が接する。

ここでは、レインフォース２０ｂがレインフォース２２ａより一回り大きくなっていると記載したが、レインフォース２２ａがレインフォース２０ｂより一回り大きくても構わない。

このように構成された第２の実施の形態に係る熱交換装置でも、第１の実施の形態に係る熱交換装置と同様の効果を得ることができる。

更に、第２の実施の形態に係る熱交換装置によれば、熱交換器１ａ，１ｂを組み付けたときに、レインフォース２０ｂの内壁とレインフォース２２ａの外壁が接することによって、熱交換器１ａ，１ｂの連結部の曲げ方向に対する結束力を補強することができ、熱交換器１ａ，１ｂ同士の連結を強固なものとすることができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る熱交換装置は、図７及び図８に示すように、第１の実施の形態に係る熱交換装置と比して、熱交換器１ａ，１ｂのレインフォース２０，２２によって形成される空間にブロック５０を更に備える点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。

図７は、熱交換器１ａ，１ｂの連結部周辺の断面図である。図８は、熱交換器１ａと熱交換器１ｂとの組付けイメージを示す。

ブロック５０は、図７及び図８に示すように、レインフォース２０ｂ、２２ａのそれぞれの内壁の角部に接する略Ｘ（エックス）字形となっている。ブロック５０には、結合手段３２の挿入用の穴が設けられている。ブロック５０は、結合手段３２を締めこんだ場合に、連結部材３０の先端が放熱フィン１０ａ_n，１０ｂ₁へ食い込むと同時に、レインフォース２０ｂ，２２ａ同士を近付ける方向に力が加わるので、レインフォース２０ｂ，２２ａの内壁の角部によって押し当てられるようになる。

ブロック５０としては、レインフォース２０，２２と同等の強度を有する材料で形成されることが好ましく、レインフォース２０，２２以上の強度を有する材料であれば更に好ましい。

このように構成された第３の実施の形態に係る熱交換装置でも、第１の実施の形態に係る熱交換装置と同様の効果を得ることができる。

更に、第３の実施の形態に係る熱交換装置によれば、レインフォース２０ｂ，２２ａが押し当てられたブロック５０が熱交換器１ａ，１ｂの連結部の曲げ方向に対する結束力を補強することができ、熱交換器１ａ，１ｂ同士の連結を強固なものとすることができる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る熱交換装置は、図９〜図１１に示すように、第１の実施の形態に係る熱交換装置と比して、熱交換器１ａ，１ｂのレインフォース２０，２２によって形成される空間にブロック５２を更に備える点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。

図９は、熱交換器１ａ，１ｂの連結部周辺の断面図である。図１０及び図１１は、熱交換器１ａと熱交換器１ｂとの組付けイメージを示す。

ブロック５２は、図９〜図１１に示すように、レインフォース２０ｂ、２２ａのそれぞれの内壁面に接する箱形の形状となっている。ブロック５２には、結合手段３２の挿入用の穴が設けられている。ブロック５２は、結合手段３２を締めこんだ場合に、連結部材３０の先端が放熱フィン１０ａ_n，１０ｂ₁へ食い込むと同時に、レインフォース２０ｂ，２２ａ同士を近付ける方向に力が加わるので、レインフォース２０ｂ，２２ａの内壁面によって押し当てられるようになる。

ブロック５２としては、レインフォース２０，２２と同等の強度を有する材料で形成されることが好ましく、レインフォース２０，２２以上の強度を有する材料であれば更に好ましい。

このように構成された第４の実施の形態に係る熱交換装置でも、第１の実施の形態に係る熱交換装置と同様の効果を得ることができる。

更に、第４の実施の形態に係る熱交換装置によれば、レインフォース２０ｂ，２２ａが押し当てられたブロック５２が熱交換器１ａ，１ｂの連結部の曲げ方向に対する結束力を補強することができ、熱交換器１ａ，１ｂ同士の連結を強固なものとすることができる。

（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態に係る熱交換装置は、図１２及び図１３に示すように、第４の実施の形態に係る熱交換装置と比して、熱交換器１ａ，１ｂの連結部の一方には、略コの字形の連結部材３０と熱交換器１ａ，１ｂとの間に平板状の連結部材（プレート）３４が更に備えられている点が異なる。また、熱交換器１ａ，１ｂの連結部の他方は、平板状の連結部材（プレート）３６となっている点も異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。

図１２は、熱交換器１ａ，１ｂの連結部周辺の断面図である。図１３は、熱交換器１ａと熱交換器１ｂとの組付けイメージを示す。

平板状の連結部材３４には、略コの字形の連結部材３０の折り曲げ部の挿入用の穴が設けられている。また、平板状の連結部材３４，３６には、結合手段３２の挿入用の穴が設けられている。

連結部材３４，３６は、結合手段３２を締めこんだ場合に、熱交換器１ａ，１ｂの上下方向でより長い部分を挟み込むことが可能になる。

ここでは、熱交換器１ａ，１ｂの連結部の一方のみを略コの字形の連結部材３０と熱交換器１ａ，１ｂとの間に平板状の連結部材３４を介在させる構造としたが、連結部の他方も連結部材３０と熱交換器１ａ，１ｂとの間に平板状の連結部材３４を介在させる構造とすることも可能である。

このように構成された第５の実施の形態に係る熱交換装置でも、第４の実施の形態に係る熱交換装置と同様の効果を得ることができる。

更に、第５の実施の形態に係る熱交換装置によれば、連結部材３４，３６が図１２における熱交換器１ａ，１ｂの上下方向でより長い部分を挟み込むことが可能になるので、左右方向の曲げに対する強度を向上させることが可能となる。

更に、第５の実施の形態に係る熱交換装置によれば、組付け前にあらかじめ、略コの字形の連結部材３０と平板状の連結部材３４とを溶接等で固定しておけば、組付けを容易にすることができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。

例えば、図１４に示すように、熱交換器１ａのタンク４０から熱交換器１ｂへ連通させる接続配管６０を変形等の破損を防いで設置するためには、熱交換器１ａ，１ｂの位置関係の精度及び連結の強度が必要になる。そのような場合、上述した第１〜第５の実施の形態に係る熱交換装置であれば、熱交換器１ａ，１ｂの位置関係の精度及び連結の強度を保つことができるので、接続配管６０を設けるための問題を解決することができる。

また、第１〜第５の実施の形態においては、略コの字形の連結部材３０の折り曲げ部の先端は平らに図示してあるが、櫛歯状にしても構わない。略コの字形の連結部材３０の折り曲げ部の先端を櫛歯状にすることで、結合手段３２を締めこんだ場合に、連結部材３０の先端を放熱フィン１０ａ_n，１０ｂ₁に食い込ませ易くなり、結合手段３２の締め込みを容易にすることができるようになる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る熱交換装置の模式的斜視図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る熱交換装置の模式的断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る熱交換装置の組付けイメージを示す模式的断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る熱交換装置の組付けイメージを示す模式的斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係る熱交換装置の模式的断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る熱交換装置の組付けイメージを示す模式的断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る熱交換装置の組付けイメージを示す模式的斜視図である。本発明の第３の実施の形態に係る熱交換装置の模式的断面図である。本発明の第３の実施の形態に係る熱交換装置の組付けイメージを示す模式的断面図である。本発明の第４の実施の形態に係る熱交換装置の模式的断面図である。本発明の第４の実施の形態に係る熱交換装置の組付けイメージを示す模式的断面図である。本発明の第４の実施の形態に係る熱交換装置の組付けイメージを示す模式的斜視図である。本発明の第５の実施の形態に係る熱交換装置の模式的断面図である。本発明の第５の実施の形態に係る熱交換装置の組付けイメージを示す模式的断面図である。本発明のその他の実施の形態に係る熱交換装置の模式的断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ…熱交換器
１０…放熱フィン
１２…扁平チューブ
２０，２２…レインフォース
３０，３４，３６…連結部材
４０，４２…タンク
５０，５２…ブロック
６０…接続配管

Claims

放熱フィン及び扁平チューブが交互に配置され、最外部に配置される前記放熱フィンにはレインフォースが設けられている複数の熱交換器と、
同一平面内に隣接して設置された前記熱交換器のそれぞれの前記レインフォースを前記放熱フィン側から峡持し得る形状をなし、隣接する前記熱交換器を連結する連結部材
とを備えることを特徴とする熱交換装置。
前記連結部材は、前記熱交換器の両面に対向して配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
前記熱交換器の両面に対向して配置される前記連結部材は、結合手段によって機械的に結合されることを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置。
隣接して設置された２つの前記熱交換器の前記レインフォースによって形成される空間に、前記熱交換器の連結を補強するブロックを更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換装置。
前記扁平チューブの端部は、前記熱交換器に設けられたタンクに挿入されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換装置。
隣接する一方の前記熱交換器から他方の前記熱交換器へ連通させる接続配管を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換装置。