JP2016102600A - On-vehicle heat exchanger - Google Patents
On-vehicle heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016102600A JP2016102600A JP2014240155A JP2014240155A JP2016102600A JP 2016102600 A JP2016102600 A JP 2016102600A JP 2014240155 A JP2014240155 A JP 2014240155A JP 2014240155 A JP2014240155 A JP 2014240155A JP 2016102600 A JP2016102600 A JP 2016102600A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tubes
- vehicle
- air flow
- heat exchanger
- radiator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、車載熱交換器に関するものである。 The present invention relates to an in-vehicle heat exchanger.
従来、車載ラジエータにおいて、積層されている複数本のチューブと、複数本のチューブにエンジン冷却水を分配する第１ヘッダタンクと、複数本チューブからエンジン冷却水を回収する第２ヘッダタンクと複数本チューブのうち隣り合う２本の間に配置されている熱交換フィンとを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, in an in-vehicle radiator, a plurality of tubes stacked, a first header tank that distributes engine cooling water to the plurality of tubes, a second header tank that collects engine cooling water from the plurality of tubes, and a plurality of tubes Some tubes include heat exchange fins disposed between two adjacent tubes (see, for example, Patent Document 1).
このものにおいては、複数本のチューブ内にエンジン冷却水が流れる際に、エンジン冷却水から複数本チューブの外側を流れる空気流に放熱する。熱交換フィンは、エンジン冷却水から空気流に放熱する放熱面積を拡大する。したがって、
複数本のチューブおよび熱交換フィンは、車両の走行に伴ってエンジンルーム内に流入する空気流としての車速風によってエンジン冷却水を冷却することができる。
In this, when engine cooling water flows in a plurality of tubes, heat is radiated from the engine cooling water to an air flow flowing outside the plurality of tubes. The heat exchange fin expands the heat radiation area that radiates heat from the engine coolant to the air flow. Therefore,
The plurality of tubes and the heat exchange fins can cool the engine cooling water by vehicle speed wind as an air flow flowing into the engine room as the vehicle travels.
本発明者は、走行用電力を発電する車載燃料電池を冷却する冷却水を上記車載ラジエータを用いて冷却することを検討した。 This inventor examined cooling the cooling water which cools the vehicle-mounted fuel cell which produces | generates electric power for driving | running | working using the said vehicle-mounted radiator.
上記車載ラジエータでは、複数本チューブのうち隣り合う２本の間に配置されている熱交換フィンが設けられている。このため、冷却水から空気流に放熱する放熱面積を拡大することができるものの、自動車の速度が速くなるほど、車載ラジエータを通過する車速風の流速が速くなる。このため、熱交換フィンが起因して、車速風が車載ラジエータを通過する際の通風抵抗が増大する。 In the on-vehicle radiator, heat exchange fins arranged between two adjacent ones of the plurality of tubes are provided. For this reason, although the heat radiation area which radiates heat from the cooling water to the air flow can be expanded, the flow speed of the vehicle speed wind passing through the on-vehicle radiator increases as the speed of the automobile increases. For this reason, due to the heat exchange fins, the ventilation resistance when the vehicle speed wind passes through the vehicle-mounted radiator increases.
ここで、自動車の速度が速くなるにつれて、車載燃料電池やインタークーラから発生する発熱量が二次曲線的に増大する。このため、車速風の流速が速くなるにつれて、車載ラジエータから放熱すべき熱量が二次曲線的に増大することになる。したがって、自動車が高速走行すると、車載ラジエータから車両走行風に放熱される放熱量が飽和してしまう。これにより、車載ラジエータにおいて、冷却水を十分な冷却することができない。 Here, as the speed of the automobile increases, the amount of heat generated from the in-vehicle fuel cell or the intercooler increases in a quadratic curve. For this reason, as the flow velocity of the vehicle speed wind increases, the amount of heat to be radiated from the in-vehicle radiator increases in a quadratic curve. Therefore, when the automobile travels at a high speed, the amount of heat released from the in-vehicle radiator to the vehicle traveling wind is saturated. Thereby, in a vehicle-mounted radiator, cooling water cannot fully be cooled.
このような問題は、車載ラジエータに限らず、過給器により圧縮された圧縮空気を冷却水で冷却するインタークーラでも、生じる。すなわち、過給器により圧縮された圧縮空気の圧力が高くなると、熱交換フィンが起因して、インタークーラを空気流が通過する際の通風抵抗が増大する。しかも、過給器により圧縮された圧縮空気の圧力が高くなると、圧縮空気から発生する発熱量は、二次曲線的に増大する。したがって、圧縮空気の圧力が高くなると、車載ラジエータにおいて圧縮空気から吸熱する吸熱量が飽和してしまう。よって、インタークーラにおいて圧縮空気から十分な吸熱することができない。 Such a problem occurs not only in a vehicle-mounted radiator but also in an intercooler that cools compressed air compressed by a supercharger with cooling water. That is, when the pressure of the compressed air compressed by the supercharger increases, the ventilation resistance when the air flow passes through the intercooler increases due to the heat exchange fins. Moreover, when the pressure of the compressed air compressed by the supercharger increases, the amount of heat generated from the compressed air increases in a quadratic curve. Therefore, when the pressure of the compressed air increases, the amount of heat absorbed from the compressed air in the on-vehicle radiator is saturated. Therefore, sufficient heat cannot be absorbed from the compressed air in the intercooler.
本発明は上記点に鑑みて、空気流の流速が速い場合に、十分な熱交換を行うことができる車載熱交換器を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide an in-vehicle heat exchanger that can perform sufficient heat exchange when the flow velocity of an air flow is high.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、所定方向に延びるように形成されている複数本のチューブ（８０）と、
複数本のチューブのそれぞれに液冷媒を分配する第１ヘッダタンク（８１）と、
複数本のチューブのそれぞれから液冷媒を集合させる第２ヘッダタンク（８２）と、を備え、
複数本のチューブの外側を流れる空気流と複数本のチューブ内の液冷媒との間で熱交換する車載熱交換器であって、
複数本のチューブは、それぞれ、長手方向から視て空気流を外表面に沿って流すように流線形に形成されており、
複数本のチューブは、少なくとも、複数本の前側チューブ（８０ａ）と複数本の後側チューブ（８０ｂ）とを有し、複数本の前側チューブは、空気流の空気流れ方向に対して交差する交差方向に間隔を開けて並べられており、複数本の後側チューブは、複数本の前側チューブに対して空気流れ方向の下流側に並べられており、
複数本の前側チューブおよび複数本の後側チューブは、複数本の前側チューブのうち隣り合う２本の前側チューブの間に複数本の後側チューブのうち１本の後側チューブが位置する千鳥状に配列されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, a plurality of tubes (80) formed to extend in a predetermined direction;
A first header tank (81) for distributing liquid refrigerant to each of the plurality of tubes;
A second header tank (82) for collecting liquid refrigerant from each of the plurality of tubes,
An in-vehicle heat exchanger that exchanges heat between an air flow flowing outside the plurality of tubes and a liquid refrigerant in the plurality of tubes,
Each of the plurality of tubes is formed in a streamline shape so that an air flow flows along the outer surface when viewed from the longitudinal direction.
The plurality of tubes include at least a plurality of front tubes (80a) and a plurality of rear tubes (80b), and the plurality of front tubes intersect each other with respect to the air flow direction of the air flow. Are arranged at intervals in the direction, the plurality of rear tubes are arranged downstream of the plurality of front tubes in the air flow direction,
The plurality of front tubes and the plurality of rear tubes are staggered in which one of the plurality of rear tubes is located between two adjacent front tubes of the plurality of front tubes. It is arranged in order.
請求項１に記載の発明によれば、複数本のチューブは、それぞれ、長手方向から視て空気流を外表面に沿って流すように流線形に形成されている。このため、複数本のチューブは、液冷媒および空気流の間で熱を伝える伝熱面積を大きくすることができる。 According to the first aspect of the present invention, each of the plurality of tubes is formed in a streamline shape so that an air flow flows along the outer surface as viewed from the longitudinal direction. For this reason, the plurality of tubes can increase the heat transfer area for transferring heat between the liquid refrigerant and the air flow.
これに加えて、複数本のチューブは、それぞれ、上述の如く、流線形に形成されている。このため、複数本のチューブのそれぞれの間を通過する空気流の通風抵抗を下げることができる。そして、複数本の前側チューブのうち隣り合う２本の前側チューブの間に流れる空気流は縮流されて流速が加速される。よって、空気流が複数本の前側チューブの外側および複数本の後側チューブの外側を通過する際の空気流の流速を上げることができる。よって、複数本の前側チューブおよび複数本の後側チューブにおいて液冷媒および空気流の間で熱を伝える熱伝達率を向上すことができる。 In addition, each of the plurality of tubes is formed in a streamline shape as described above. For this reason, the ventilation resistance of the airflow which passes between each of several tubes can be lowered | hung. And the airflow which flows between two adjacent front side tubes among several front side tubes is shrunk, and the flow velocity is accelerated. Therefore, the flow velocity of the air flow when the air flow passes outside the plurality of front tubes and the outside of the plurality of rear tubes can be increased. Therefore, the heat transfer rate for transferring heat between the liquid refrigerant and the air flow in the plurality of front tubes and the plurality of rear tubes can be improved.
さらに、複数本の前側チューブのうち隣り合う２本の前側チューブの間を通過した空気流が後側チューブに衝突する。このため、後側チューブ内の液冷媒および空気流の間で効率的に熱交換することができる。 Furthermore, the airflow which passed between two adjacent front side tubes among several front side tubes collides with a rear side tube. For this reason, heat can be efficiently exchanged between the liquid refrigerant and the air flow in the rear tube.
以上により、空気流の流速が速い場合に、十分な熱交換を行うことができる車載熱交換器を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an in-vehicle heat exchanger capable of performing sufficient heat exchange when the air flow velocity is high.
ここで、空気流れ方向とは、複数本のチューブの外側を流れる複数の空気流のうち最も風量の多い主流の流れ方向のことである。前側機関室は、自動車のうち乗員室に対して車両進行方向前側に配置されて走行用駆動源を収納する空間である。フロント開口部は、前側機関室から車両進行方向前側に開口する開口部である。肉厚寸法は、チューブの肉部の厚み寸法のことである。チューブの肉部とは、チューブにおいて当該チューブを構成する材料（例えば、金属材料）が占める部位である。 Here, the air flow direction is the flow direction of the main flow having the largest air volume among the plurality of air flows flowing outside the plurality of tubes. The front engine room is a space that is disposed on the front side in the vehicle traveling direction with respect to the passenger compartment of the automobile and houses the driving source for traveling. The front opening is an opening that opens from the front engine room to the front side in the vehicle traveling direction. The wall thickness dimension is the thickness dimension of the wall portion of the tube. The flesh portion of the tube is a portion occupied by a material (for example, a metal material) constituting the tube in the tube.
なお、この欄および特許請求の範囲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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
（第１実施形態）
図１に本発明の車載熱交換器が適用されている自動車用の燃料電池システム１の第１実施形態の全体構成を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the overall configuration of a first embodiment of an automotive fuel cell system 1 to which an in-vehicle heat exchanger of the present invention is applied.
燃料電池システム１は、燃料電池１０、ラジエータ２０、インタークーラ３０、ウォータポンプ４０、および三方弁５０を備える。
The fuel cell system 1 includes a
燃料電池１０は、燃料（例えば水素）と酸化剤（例えば圧縮空気）を化学反応させることにより発電する発電機である。燃料電池１０により発電される電力は、走行用電動機に供給される。
The
ラジエータ２０は、燃料電池１０を冷却する冷媒としての冷却水を電動ファン２１から送風される空気流や自動車の走行に伴ってグリル開口部７２（図３参照）に流入する空気流によって冷却する車載熱交換器である。ラジエータ２０は、燃料電池１０の冷却水入口１１と冷却水出口１２との間に配管６０で接続されている。配管６０は、ラジエータ２０、燃料電池１０、ウォータポンプ４０、および三方弁５０とともに、冷却水を循環させる閉回路を構成する。
The
インタークーラ３０は、燃料電池１０の冷却水入口１１と冷却水出口１２との間に接続されている。インタークーラ３０は、過給器３１（図２参照）により加圧された圧縮空気を冷却水により冷却するとともに、この冷却された圧縮空気を上記酸化剤として燃料電池１０に供給する。過給器３１は、外気を圧縮する圧縮装置である。
The
ウォータポンプ４０は、インタークーラ３０の冷却水入口および燃料電池１０の冷却水入口１１とラジエータ２０の冷却水出口との間に配置されて、冷却水の水流を発生させる。三方弁５０は、バイパス流路６１の冷却水入口およびラジエータ２０の冷却水入口のうちいずれか一方を燃料電池１０の冷却水出口１２に接続する。
The
次に、本実施形態のラジエータ２０の詳細について図３〜図７を参照して説明する。
Next, the detail of the
ラジエータ２０は、自動車の前側機関室７０内に配置されている。ラジエータ２０は、自動車のフロントグリル７１のグリル開口部７２に対して車両進行方向後側に配置されている。グリル開口部７２は、フロントグリル７１のうち前側機関室７０から車両進行方向前側に開口するように形成されている。前側機関室７０は、自動車のうち乗員室に対して車両進行方向前側に配置されて、燃料電池１０や走行用電動機等の主要の走行用駆動源が収納される空間である。前側機関室７０は、走行用駆動源としてのエンジンを搭載した自動車のエンジンルームに相当するものである。
The
具体的には、ラジエータ２０は、複数本のチューブ８０、およびヘッダタンク８１、８２を備える。
Specifically, the
複数本のチューブ８０は、それぞれ、天地方向に延びるように形成されている。複数本のチューブ８０は、図６に示すように、複数本の前側チューブ８０ａおよび複数本の後側チューブ８０ｂから構成されている。複数本の前側チューブ８０ａは、それぞれ、車両幅方向に一列に等間隔に並べられている。複数本の後側チューブ８０ｂは、複数本の前側チューブ８０ａに対して車両進行方向後側に配置されている。複数本の後側チューブ８０ｂは、車両幅方向に一列に等間隔に並べられている。つまり、複数本の前側チューブ８０ａが並ぶ方向と複数本の後側チューブ８０ｂが並ぶ方向とは、平行になっている。換言すれば、複数本の前側チューブ８０ａおよび複数本の後側チューブ８０ｂは、自動車の車両進行方向前側からグリル開口部７２を通過して前側機関室７０に流れる車速風の空気流れ方向に対して、直交する方向に並べられている。
Each of the plurality of
なお、空気流れ方向とは、自動車の車両進行方向前側からグリル開口部７２を通過して前側機関室７０に流れる複数の空気流のうち最も風量の多い主流の流れ方向のことである。
Note that the air flow direction is the main flow direction with the highest air volume among a plurality of air flows that pass through the grill opening 72 from the front side in the vehicle traveling direction of the automobile and flow into the
本実施形態では、複数本の前側チューブ８０ａおよび複数本の後側チューブ８０ｂは、図６に示すように、千鳥配列に配列されることになる。具体的には、複数本の前側チューブ８０ａのうち隣り合う２本の前側チューブ８０ａ毎に、前記隣り合う２本の前側チューブ８０ａの間で、かつ前記２本の前側チューブ８０ａに対して車両進行方向後側には、１本の後側チューブ８０ｂが配置されている。
In the present embodiment, the plurality of
ここで、２本の前側チューブ８０ａのうち右側の前側チューブ８０ａおよび１本の後側チューブ８０ｂの間の車両幅方向の寸法Ｗ１と、左側の前側チューブ８０ａおよび１本の後側チューブ８０ｂの間の車両幅方向の寸法Ｗ１とは同一になっている。
Here, of the two
なお、本実施形態では、後側チューブ８０ｂおよび前側チューブ８０ａは同一のチューブ８０であるものの、説明の便宜上相違する符号を付けている。
In the present embodiment, although the
図７に複数本のチューブ８０のうち長手方向（天地方向）に直交する断面形状を示す。複数本のチューブ８０は、それぞれ、長手方向から視て空気流を外表面に沿って流すように流線形に形成されている。
FIG. 7 shows a cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction (vertical direction) of the plurality of
具体的には、複数本のチューブ８０は、それぞれ車両進行方向に延びる中心線Ｓ１を中心線として線対称に形成されている。
Specifically, the plurality of
ここで、図７に示すように、チューブ８０のうち最も車両幅方向の寸法Ｗが大きい最大幅寸法部９１から車両進行方向前側９２まで徐々に車両幅方向寸法が小さくなっている。チューブ８０のうち最大幅寸法部９１から車両進行方向後側９４まで徐々に車両幅方向寸法が小さくなっている。
Here, as shown in FIG. 7, the dimension in the vehicle width direction gradually decreases from the maximum
さらに、最大幅寸法部９１からチューブ８０のうち車両進行方向前側９２までの寸法を寸法Ｌ１と、最大幅寸法部９１からチューブ８０のうち車両進行方向後側９４までの寸法を寸法Ｌ２とする。寸法Ｌ１よりも、寸法Ｌ２の方が大きくなっている（Ｌ１＜Ｌ２）。
Further, a dimension from the maximum
チューブ８０のうちアルミニウム等の金属材料によって構成される肉部９３において、車両進行方向前側の厚み寸法ａ１は、車両進行方向後側の厚み寸法ａ２に比べて大きくなっている。厚み寸法ａ１、ａ２は、それぞれ、車両進行方向の肉厚寸法である。
In the
さらに、本実施形態の複数本のチューブ８０は、それぞれの外表面が、車速風が流れる空気流路に露出して、熱交換を促進させる熱交換フィンが設けられていない。
Further, the plurality of
なお、本実施形態では、複数本のチューブ８０、およびヘッダタンク８１、８２は、アルミニウム等の金属材料から構成されている。
In the present embodiment, the plurality of
図５のヘッダタンク８１は、三方弁５０から流れる冷却水が入る冷却水入口８１ａを備える。ヘッダタンク８１は、冷却水入口８１ａを通して流入した冷却水を複数本のチューブ８０に分配する。ヘッダタンク８１は、複数本のチューブ８０に対して天地方向上側に配置されている第１ヘッダタンクである。
The
ヘッダタンク８２は、ウォータポンプ４０の冷却水入口に接続される冷却水出口８２ａを備える。ヘッダタンク８２は、複数本のチューブ８０から冷却水を集合させるとともに、この集合させた冷却水を冷却水出口８２ａからウォータポンプ４０の冷却水入口に供給する。ヘッダタンク８２は、複数本のチューブ８０に対して天地方向下側に配置されている第２ヘッダタンクである。
The
次に、本実施形態の燃料電池システム１の作動について説明する。 Next, the operation of the fuel cell system 1 of the present embodiment will be described.
まず、三方弁５０がバイパス流路６１の冷却水入口および燃料電池１０の冷却水出口１２の間を開放し、かつ燃料電池１０の冷却水出口１２およびラジエータ２０の冷却水入口の間を接続する。
First, the three-
このとき、ウォータポンプ４０から流れ出る冷却水の一部は、冷却水入口１１から燃料電池１０に流れる。このように流れる冷却水は、燃料電池１０を通過して冷却水出口１２から三方弁５０の入口側に流れる。一方、ウォータポンプ４０から流れ出る冷却水のうち燃料電池１０に流れる冷却水以外の残りの冷却水は、インタークーラ３０を通過してから三方弁５０の入口側に流れる。このようにインタークーラ３０を通過した冷却水と燃料電池１０を通過した冷却水とは合流して三方弁５０を通過する。この通過した冷却水は、ラジエータ２０を通過してからウォータポンプ４０の冷却水入口側に流れる。
At this time, a part of the cooling water flowing out from the
このようにウォータポンプ４０の作動に伴って、冷却水がラジエータ２０および燃料電池１０の間を循環し、かつ冷却水がラジエータ２０およびインタークーラ３０の間を循環する。このとき、ラジエータ２０では、冷却水が空気流に対して放熱する。インタークーラ３０は、過給器３１により加圧された圧縮空気から冷却水に放熱する。燃料電池１０は、冷却水に対して放熱する。
Thus, with the operation of the
一方、三方弁５０がバイパス流路６１の冷却水入口および燃料電池１０の冷却水出口１２の間を接続し、かつ燃料電池１０の冷却水出口１２およびラジエータ２０の冷却水入口の間を開放する。この場合、このようにインタークーラ３０を通過した冷却水と燃料電池１０を通過した冷却水とは合流して三方弁５０を通過してからバイパス流路６１を通してウォータポンプ４０の入口に流れる。このため、ラジエータ２０に冷却水が流れなくなる。このとき、インタークーラ３０による圧縮空気から冷却水への放熱が継続されるものの、ラジエータ２０において冷却水から空気流への放熱が停止される。
On the other hand, the three-
次に、ラジエータ２０の熱交換について説明する。
Next, heat exchange of the
まず、自動車の走行に伴って車両進行方向前側からフロントグリル７１のグリル開口部７２を通して前側機関室７０内に空気流としての車速風が流入する。
First, a vehicle speed wind as an air flow flows into the
この車速風は、複数本の前側チューブ８０ａのうち隣り合う２本の前側チューブ８０ａの間に流れる。このとき、この車速風は、縮流して流速が加速しつつ、前記２本の前側チューブ８０ａの外表面に沿って流れる。そして、この車速風は後側チューブ８０ｂに衝突する。この衝突してから車速風は、後側チューブ８０ｂの外表面に沿って流れる。このため、後側チューブ８０ｂの外表面において車速風および冷却水との間の熱伝達率が向上する。
This vehicle speed wind flows between two
以上説明した本実施形態によれば、ラジエータ２０では、複数本のチューブ８０は、空気流の流れ方向（気流流れ方向）に対して直交する車両幅方向に等間隔で配列されている複数本の前側チューブ８０ａと、車両幅方向に等間隔で配列されている複数本の後側チューブ８０ｂとから構成されている。複数本の前側チューブ８０ａのうち隣り合う２本の前側チューブ８０ａの間で、かつ２本の前側チューブ８０ａに対して車速風の下流側に１本の後側チューブ８０ｂが２本の前側チューブ８０ａの間毎に配置されていることにより、複数本のチューブ８０は千鳥状に配列されている。複数本のチューブ８０は、それぞれ、長手方向から視て車速風を外表面に沿って流すように流線形に形成されている。このため、本実施形態のチューブ８０は、長手方向に直交する断面が円環状に形成されているチューブに比べて、伝熱面積を大きくすることができる。
According to the present embodiment described above, in the
さらに、本実施形態では、複数本のチューブ８０は、上述の如く、流線形に形成されている。これに加えて、複数本のチューブ８０の外側には、空気流の抵抗となる熱交換フィンが設けられていない。このため、図８中Ａ１部分から分かるように、車速風の流速が速い場合に、本実施形態のラジエータ２０の通風抵抗Ａ３は、従来のラジエータの通風抵抗Ａ２に比べて小さくなる。したがって、複数本のチューブ８０の外側を通過する車速風の流速を速くすることができる。
Further, in the present embodiment, the plurality of
なお、図８において、本実施形態のラジエータ２０を車速風が通過する際の車速風の通風抵抗を通風抵抗Ａ３（Ｐａ）とし、従来のラジエータを車速風が通過する際の車速風の通風抵抗を通風抵抗Ａ２（Ｐａ）とする。
In FIG. 8, the ventilation resistance of the vehicle speed wind when the vehicle speed wind passes through the
これに加えて、本実施形態では、上述の如く、車速風は、複数本の前側チューブ８０ａのうち隣り合う２本の前側チューブ８０ａの間に流れる。このとき、この車速風は、縮流して流速が加速して後側チューブ８０ｂ側に流れる。このため、複数本の前側チューブ８０ａの外側および複数本の後側チューブ８０ｂの外側を流れる車速風の流速をより一層速くすることができる。
In addition, in the present embodiment, as described above, the vehicle speed wind flows between two
ここで、複数本のチューブ８０から車速風への放熱量Ｑは、放熱面積およびレイノルズ数に比例する。本実施形態では、熱交換フィンが使用されていないので、従来のラジエータに比べて、放熱面積が小さくなる。しかし、レイノルズ数は、車速風の流速に比例する。
Here, the heat radiation amount Q from the plurality of
ここで、本実施形態では、上述の如く、複数本のチューブ８０の外側を流れる車速風の流速をより一層速くすることができる。このため、熱交換フィンの不使用に伴う放熱面積の減少以上に、複数本のチューブ８０の外側を通過する車速風の流速を速くして、複数本のチューブ８０から車速風への放熱量を増大させることができる。
Here, in this embodiment, as described above, the flow velocity of the vehicle speed wind flowing outside the plurality of
さらに、本実施形態では、上述の如く、車速風は、複数本の前側チューブ８０ａのうち隣り合う２本の前側チューブ８０ａの間に流れる。このとき、この車速風は、縮流して流速が加速して後側チューブ８０ｂに衝突する。この衝突した車速風は、後側チューブ８０ｂの表面に沿って流れる。このため、後側チューブ８０ｂの表面において車速風および冷却水との間の熱伝達率が向上する。
Further, in the present embodiment, as described above, the vehicle speed wind flows between two
ここで、燃料電池１０の発熱量とインタークーラ３０の発熱量とを加算した総発熱量Ｂ４（図９参照）は、自動車の速度（すなわち、車速風の流速）の上昇に伴って二次曲線的に上昇する。発熱量Ｂ４は、冷却水の発熱量を示している。つまり、冷却水の発熱量は、自動車の速度（或いは、自動車の走行用エンジンの負荷）の上昇に伴って二次曲線的に上昇する。
Here, the total calorific value B4 (see FIG. 9) obtained by adding the calorific value of the
これに対して、本実施形態では、上述の如く、複数本のチューブ８０から車速風への放熱量を増大させることができるので、本実施形態のラジエータ２０の放熱量Ｂ１は、総発熱量Ｂ４よりも大きくなる。
On the other hand, in the present embodiment, as described above, since the heat radiation amount from the plurality of
特に、図９中符号Ｃ１、Ｃ２に示すように、車速風の流速が遅いときには、本実施形態のラジエータ２０の放熱量Ｂ１は、従来のラジエータの放熱量Ｂ２よりも小さいものの、車速風の速度が高いときには、本実施形態のラジエータ２０の放熱量Ｂ１は、従来のラジエータの放熱量Ｂ２よりも大きくなる。
In particular, as shown by reference numerals C1 and C2 in FIG. 9, when the flow speed of the vehicle speed wind is slow, the heat dissipation amount B1 of the
なお、図９は、本実施形態のラジエータ２０の放熱量Ｂ１は、碁盤状に複数本のチューブを配列したラジエータの放熱量Ｂ３よりも大きくなっている例を示している。
FIG. 9 shows an example in which the heat dissipation amount B1 of the
さらに、本実施形態のラジエータ２０における放熱量Ｂ１の傾きは、従来のラジエータにおける放熱量Ｂ２の傾きよりも、総発熱量Ｂ４の傾きに近い形状になっている。このため、本実施形態のラジエータ２０の体格を従来のラジエータの体格に比べてコンパクトにすることができる。
Furthermore, the inclination of the heat dissipation amount B1 in the
但し、放熱量Ｂ１、Ｂ２の傾きとは、車速風の速度に対する放熱量の傾きのことである。総発熱量Ｂ４の傾きとは、車速風の速度に対する発熱量の傾きのことである。なお、図９では、ラジエータを通過する車速風の流速（ｍ／ｓｅｃ）を横軸とし、縦軸を放熱量発熱量とする。 However, the inclination of the heat dissipation amounts B1 and B2 is the inclination of the heat dissipation amount with respect to the speed of the vehicle speed wind. The inclination of the total heat generation amount B4 is the inclination of the heat generation amount with respect to the speed of the vehicle speed wind. In FIG. 9, the horizontal axis represents the flow velocity (m / sec) of the vehicle speed wind passing through the radiator, and the vertical axis represents the heat release amount.
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ラジエータ２０は、前側機関室７０のうちグリル開口部７２に対して車両進行方向後側に配置し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１０に示すように、ラジエータ２０をグリル開口部７２内に配置してもよい。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the example in which the
これにより、本実施形態では、複数本のチューブ８０、およびヘッダタンク８１、８２がグリル開口部７２内に配置されることになる。このため、グリル開口部７２を車速風を通過する際の車速風の通風抵抗を削減することができる。このため、グリル開口部７２を起因とする車速風の流速の低下を改善することができる。これに加えて、前側機関室７０内にラジエータ２０の車両進行方向幅寸法分の空間を形成できるので、前側機関室７０内にてスムーズに車速風を通過させることができる。
Thereby, in this embodiment, the plurality of
本実施形態では、複数のチューブ８０のそれぞれの肉部９３において、車両進行方向前側の厚み寸法ａ１は、車両進行方向後側の厚み寸法ａ２に比べて大きくなっている。このため、複数のチューブ８０において飛び石等が衝突するチッピングによるダメージを低減することができる。肉部９３は、複数のチューブ８０のそれぞれにおいて、アルミニウム等の金属材料によって構成されている部分である。厚み寸法ａ１、ａ２は、肉部９３のうち車両進行方向（すなわち、空気流れ方向）の寸法である。
In the present embodiment, the thickness dimension a1 on the front side in the vehicle traveling direction is larger than the thickness dimension a2 on the rear side in the vehicle traveling direction in each of the
（第３実施形態）
上記第１、第２の実施形態では、本発明の車載熱交換器をラジエータ２０とした例について説明したが、これに開けて、本第３実施形態では、本発明の車載熱交換器をインタークーラ３０としてもよい。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, the example in which the in-vehicle heat exchanger of the present invention is the
本実施形態のインタークーラ３０では、上記第１実施形態のラジエータ２０と同様に、複数本のチューブ８０、およびヘッダタンク８１、８２から構成されている。このため、複数本のチューブ８０の外側には、過給器３１により圧縮された圧縮空気が車速風に代えて流れる。したがって、インタークーラ３０は、車速風に代わる圧縮空気を冷却水により冷却することになる。
The
図１１に、縦軸を吸熱量／発熱量（ｋＷ）とし、横軸を過給器３１から供給される圧縮空気の圧力（ｋＰａ）とするグラフＤ１、Ｄ２、Ｄ３を示す。グラフＤ１は、本実施形態のインタークーラ３０において冷却水が圧縮空気から吸熱する吸熱量を示し、グラフＤ２は、圧縮空気の発熱量を示している。グラフＤ３は、従来のインタークーラ３０において冷却水が圧縮空気から吸熱する吸熱量を示している。
FIG. 11 shows graphs D1, D2, and D3 in which the vertical axis represents the heat absorption amount / heat generation amount (kW) and the horizontal axis represents the pressure (kPa) of the compressed air supplied from the
図１１中符号Ｅに示すように、圧縮空気の圧力が高い領域では、従来のインタークーラ３０の吸熱量よりも、本実施形態のインタークーラ３０の吸熱量は大きくなる。このため、圧縮空気の発熱量は、圧縮空気の圧力の上昇に伴って二次曲線的に上昇するものの、本実施形態のインタークーラ３０において冷却水が圧縮空気から十分に吸熱することができる。このため、インタークーラ３０において圧縮空気を十分に冷却することができる。
As shown by a symbol E in FIG. 11, in the region where the pressure of compressed air is high, the endothermic amount of the
本実施形態のインタークーラ３０の吸熱量の傾きは、従来のインタークーラ３０の吸熱量の傾きよりも過給器３１の発熱量の傾きに近い形状になっている。このため、本実施形態のインタークーラ３０は、従来のインタークーラ３０に比べてサイズをコンパクトにすることができる。
The inclination of the endothermic amount of the
（他の実施形態）
上記第１〜第３の実施形態では、複数本のチューブ８０の長手方向を天地方向とした例について説明したが、これに代えて、複数本のチューブ８０の長手方向は如何なる方向ともよく、例えば、複数本のチューブ８０の長手方向を天地方向に直交する水平方向としてもよい。
(Other embodiments)
In the first to third embodiments, the example in which the longitudinal direction of the plurality of
上記第１〜第３の実施形態では、複数本の前側チューブ８０ａおよび複数本の後側チューブ８０ｂが並ぶ方向を空気流れ方向（すなわち、車両進行方向）に直交する車両幅方向とした例について説明したが、これに限らず、複数本の前側チューブ８０ａおよび複数本の後側チューブ８０ｂが並ぶ方向は、空気流れ方向に交差する方向ならば、どのような方向でもよい。
In the first to third embodiments, an example is described in which the direction in which the plurality of
上記第１、第２の実施形態では、本発明の車載熱交換器をラジエータ２０とし、上記第３実施形態では、本発明の車載熱交換器をインタークーラ３０とした例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。すなわち、本発明の車載熱交換器をラジエータ２０やインタークーラ３０以外の熱交換器としてもよい。この場合、チューブ８０内に流れる液冷媒から空気流に放熱してもよく、空気流から液冷媒に放熱してもよい。
In the said 1st, 2nd embodiment, although the vehicle-mounted heat exchanger of this invention was used as the
上記第１〜第３の実施形態では、複数本の前側チューブ８０ａと複数本の後側チューブ８０ｂとを空気流れ方向に並べることにより、複数本のチューブ８０を空気流れ方向に２列に配列した例について説明したが、これに代えて、３列以上の複数列に複数本のチューブ８０を配列してもよい。
In the first to third embodiments, the plurality of
この場合、複数本のチューブ８０は、空気流れ方向に列が並べられることになる。そして、複数列に並べられる複数本のチューブ８０のうち、前側に列を成す複数本の前側チューブ８０ａと、後側に列を成すの複数本の後側チューブ８０ｂとが千鳥状に配列されることになる。
In this case, the plurality of
上記第３実施形態では、本発明の車載熱交換器を燃料電池１０用のインタークーラ３０とした例について説明したが、これに代えて、本発明の車載熱交換器を走行用エンジン用のインタークーラ３０としてもよい。インタークーラ３０で圧縮された圧縮空気を走行用エンジンに供給されるようにしてもよい。
In the third embodiment, the example in which the in-vehicle heat exchanger of the present invention is the
上記第２実施形態では、複数のチューブ８０のそれぞれの肉部９３において、車両進行方向前側の厚み寸法ａ１を、車両進行方向後側の厚み寸法ａ２よりも大きくした例について説明したが、これに加えて、上記第１、第３の実施形態において、複数のチューブ８０のそれぞれの肉部９３において、車両進行方向前側の厚み寸法ａ１を、車両進行方向後側の厚み寸法ａ２よりも大きくしてもよい。
In the second embodiment, the example in which the thickness dimension a1 on the front side in the vehicle traveling direction is larger than the thickness dimension a2 on the rear side in the vehicle traveling direction in each of the
なお、本発明の実施にあたり、上記第１、第２、第３の実施形態において、複数のチューブ８０の外表面に、空気流の渦の発生を抑制する突起等を設けてもよい。
In carrying out the present invention, in the first, second, and third embodiments, a protrusion or the like that suppresses the generation of vortex of the air flow may be provided on the outer surface of the plurality of
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. Further, the above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible. In each of the above-described embodiments, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Yes.
１ 燃料電池システム
１０ 燃料電池（車載燃料電池、駆動源）
２０ ラジエータ（車載熱交換器）
３０ インタークーラ（車載熱交換器）
３１ 過給器
７２ グリル開口部
８０ チューブ
８１ ヘッダタンク（第１ヘッダタンク）
８２ ヘッダタンク（第２ヘッダタンク）
1
20 Radiator (In-vehicle heat exchanger)
30 Intercooler (onboard heat exchanger)
31
82 Header tank (second header tank)
Claims (9)
前記複数本のチューブのそれぞれに液冷媒を分配する第１ヘッダタンク（８１）と、
前記複数本のチューブのそれぞれから液冷媒を集合させる第２ヘッダタンク（８２）と、を備え、
前記複数本のチューブの外側を流れる空気流と前記複数本のチューブ内の液冷媒との間で熱交換する車載熱交換器であって、
前記複数本のチューブは、それぞれ、長手方向から視て前記空気流を外表面に沿って流すように流線形に形成されており、
前記複数本のチューブは、少なくとも、複数本の前側チューブ（８０ａ）と複数本の後側チューブ（８０ｂ）とを有し、前記複数本の前側チューブは、前記空気流の空気流れ方向に対して交差する交差方向に間隔を開けて並べられており、前記複数本の後側チューブは、前記複数本の前側チューブに対して前記空気流れ方向の下流側に並べられており、
前記複数本の前側チューブおよび前記複数本の後側チューブは、前記複数本の前側チューブのうち隣り合う２本の前側チューブの間に前記複数本の後側チューブのうち１本の後側チューブが位置する千鳥状に配列されていることを特徴とする車載熱交換器。 A plurality of tubes (80) formed to extend in a predetermined direction;
A first header tank (81) for distributing liquid refrigerant to each of the plurality of tubes;
A second header tank (82) for collecting liquid refrigerant from each of the plurality of tubes,
An in-vehicle heat exchanger for exchanging heat between an air flow flowing outside the plurality of tubes and a liquid refrigerant in the plurality of tubes;
Each of the plurality of tubes is formed in a streamline shape so that the air flow flows along the outer surface as viewed from the longitudinal direction.
The plurality of tubes include at least a plurality of front tubes (80a) and a plurality of rear tubes (80b), and the plurality of front tubes are in the air flow direction of the air flow. Are arranged at intervals in the intersecting crossing direction, and the plurality of rear tubes are arranged on the downstream side in the air flow direction with respect to the plurality of front tubes,
The plurality of front tubes and the plurality of rear tubes are arranged such that one rear tube of the plurality of rear tubes is between two adjacent front tubes of the plurality of front tubes. An in-vehicle heat exchanger characterized by being arranged in a staggered pattern.
さらに前記液冷媒は、前記空気流に対して放熱するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車載熱交換器。 The liquid refrigerant is a liquid refrigerant that cools an in-vehicle fuel cell (10) that generates electric power for driving an automobile,
The in-vehicle heat exchanger according to claim 1, wherein the liquid refrigerant further radiates heat with respect to the air flow.
前記空気流は、前記自動車の走行に伴って前記自動車の車両進行方向前側から前記フロント開口部を通して前記前側機関室内に流入する空気流であることを特徴とする請求項３に記載の車載熱交換器。 The plurality of tubes and the first and second header tanks are respectively disposed on the rear side in the vehicle traveling direction with respect to the front opening (72) of the front engine room (70) of the automobile. ,
4. The vehicle-mounted heat exchange according to claim 3, wherein the air flow is an air flow that flows into the front engine room from the front side in the vehicle traveling direction of the automobile through the front opening as the automobile travels. 5. vessel.
前記空気流は、前記自動車の走行に伴って前記自動車の車両進行方向前側から前記フロント開口部に流入する空気流であることを特徴とする請求項４に記載の車載熱交換器。 The plurality of tubes and the first and second header tanks are respectively disposed in a front opening (72) of a front engine room (70) of the automobile,
The in-vehicle heat exchanger according to claim 4, wherein the air flow is an air flow that flows into the front opening from the front side of the vehicle in the vehicle traveling direction as the vehicle travels.
前記空気流は、前記液冷媒に放熱して自動車の駆動源（１０）に供給されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車載熱交換器。 The air flow is an air flow of compressed air compressed by the vehicle-mounted supercharger (31),
The in-vehicle heat exchanger according to claim 1, wherein the air flow is radiated to the liquid refrigerant and supplied to a driving source (10) of an automobile.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014240155A JP2016102600A (en) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | On-vehicle heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014240155A JP2016102600A (en) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | On-vehicle heat exchanger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016102600A true JP2016102600A (en) | 2016-06-02 |
Family
ID=56088640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014240155A Pending JP2016102600A (en) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | On-vehicle heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016102600A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101854650B1 (en) * | 2016-11-14 | 2018-05-03 | 강민수 | Heat fanless with antibacterial deodorization and air purification function |
| KR20190024380A (en) * | 2017-08-31 | 2019-03-08 | (주)신우에이엔티 | Heater unit for fan filter and fan filter assembly including the heater unit for fan filter |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5387052A (en) * | 1977-01-12 | 1978-08-01 | Toyota Motor Corp | Flow-resistance reducing type multiple line heat excahnger |
| JPH04138566U (en) * | 1991-05-30 | 1992-12-25 | 本田技研工業株式会社 | Heat exchanger |
| JP2004044940A (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Denso Corp | Cooler |
| US20040035562A1 (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-26 | Haruyuki Nishijima | Heat exchanger for cooling air |
| US20040068870A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-04-15 | Geoff Smith | Staggered rows in a CT or serpentine fin core with a round tube to header joint |
| JP2006142924A (en) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Toyota Industries Corp | Hydrogen tank cooling device of hydrogen fuel automobile |
| JP2013024121A (en) * | 2011-07-20 | 2013-02-04 | Nissan Motor Co Ltd | Internal state estimation apparatus for intake air collector |
-
2014
- 2014-11-27 JP JP2014240155A patent/JP2016102600A/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5387052A (en) * | 1977-01-12 | 1978-08-01 | Toyota Motor Corp | Flow-resistance reducing type multiple line heat excahnger |
| JPH04138566U (en) * | 1991-05-30 | 1992-12-25 | 本田技研工業株式会社 | Heat exchanger |
| US20040068870A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-04-15 | Geoff Smith | Staggered rows in a CT or serpentine fin core with a round tube to header joint |
| JP2004044940A (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Denso Corp | Cooler |
| US20040035562A1 (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-26 | Haruyuki Nishijima | Heat exchanger for cooling air |
| JP2006142924A (en) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Toyota Industries Corp | Hydrogen tank cooling device of hydrogen fuel automobile |
| US20080250804A1 (en) * | 2004-11-18 | 2008-10-16 | Hidehito Kubo | Hydrogen Tank Cooling Device and Cooling Method in Hydrogen Fuel Automobile, and Hydrogen Fuel Automobile |
| JP2013024121A (en) * | 2011-07-20 | 2013-02-04 | Nissan Motor Co Ltd | Internal state estimation apparatus for intake air collector |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101854650B1 (en) * | 2016-11-14 | 2018-05-03 | 강민수 | Heat fanless with antibacterial deodorization and air purification function |
| KR20190024380A (en) * | 2017-08-31 | 2019-03-08 | (주)신우에이엔티 | Heater unit for fan filter and fan filter assembly including the heater unit for fan filter |
| KR101988457B1 (en) * | 2017-08-31 | 2019-06-12 | (주)신우에이엔티 | Heater unit for fan filter and fan filter assembly including the heater unit for fan filter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101405234B1 (en) | Radiator for vehicle | |
| JP5184314B2 (en) | Cooling system | |
| JP2005035476A (en) | Cooling device for vehicle | |
| JP5655952B2 (en) | Vehicle front structure | |
| JP5668610B2 (en) | Water-cooled condenser | |
| JP4557738B2 (en) | Fuel cell vehicle cooling system | |
| JP2010127508A (en) | Combined heat exchanger | |
| JP2008080995A (en) | Cooling system | |
| JP2019081509A (en) | Vehicle cooling structure | |
| JP2010261658A (en) | Evaporator with cool storage function | |
| JP2012156010A (en) | Battery cooling structure | |
| KR102408712B1 (en) | Cooling module for vehicle | |
| JP2005343221A (en) | Cooling device structure of vehicle | |
| JP5264442B2 (en) | Air conditioner for vehicles | |
| JP6296439B2 (en) | Vehicle radiator | |
| JP5884718B2 (en) | Body front structure | |
| JP2016102600A (en) | On-vehicle heat exchanger | |
| KR20150017401A (en) | Radiator for vehicle | |
| WO2020162096A1 (en) | Heat exchanger | |
| WO2015059890A1 (en) | Cooling system | |
| JP5640875B2 (en) | Combined heat exchanger | |
| JP6559537B2 (en) | Fuel cell vehicle | |
| JP4415712B2 (en) | Heat exchanger | |
| JP6076002B2 (en) | Heat exchanger | |
| KR101658157B1 (en) | Cooling System for Motor Vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170427 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180410 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181204 |