JP3674120B2

JP3674120B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3674120B2
Application number: JP31107995A
Authority: JP
Inventors: 竜雄杉本; 保利山中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2015-11-29
Also published as: JPH09152298A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に異種のコア部（熱交換部）を一体化した熱交換器に関するもので、車両の駆動源であるエンジンのラジエータと車両用空調装置のコンデンサとの一体化に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、車両完成後に車両販売店等で車両用空調装置を車両に組付けていたが、近年、車両用空調装置が車両に標準的装備されるようになったため、車両組み立て工程において、車両用部品とともに車両用空調装置も組付けるようになってきた。
【０００３】
そこで、車両部品であるランジエータと車両用空調装置部品であるコンデンサとを一体化にすることにより、両者の小型化を図るとともに組付け工数の低減を図るべく、ラジエータやコンデンサ等の異種のコア部を一体化した熱交換器が多数提案されている。
そして、例えば実開平２−５４０７６号公報に記載の発明では、コア部に流れる媒体（ラジエータコア部場合は冷却水、コンデンサコア部の場合は冷媒）を分配集合するヘッダタンクを一体化することによって異種のコア部の一体化を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヘッダタンクを一体化したために、一体化された部分を介して熱の伝導が発生するので、熱の伝導先側のコア部で熱交換効率が低下するという問題が発生する。なお、ラジエータとコンデンサとの一体化の例では、ラジエータの熱がコンデンサに伝導するので、コンデンサの熱交換効率が低下する。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、異種のコア部を有する熱交換器において、異種のヘッダタンク間の熱伝導を有効に遮断することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に記載の発明では、第１および第２両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間は、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）の長手方向を結合部（４６）によって部分的に結合されていることを特徴とする。また、結合部（４６）と、第１ヘッダタンク（２４、２５）のうち第１コア部（２）のチューブ（２１）に接続される部材（４４）と、第２ヘッダタンク（３４、３６）のうち第２コア部（３）のチューブ（３１）に接続される部材（４５）は、一体成形により一体化して形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）は、第１および第２コアプレート部（４５、４４）と、第１および第２タンク本体部（４３、４２）とから構成されている。そして、結合部（４６）と両タンク本体部（４２、４３）は、一体成形により一体化して形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）は、第１および第２コアプレート部（４５、４４）と、第１および第２タンク本体部（４３、４２）とから構成されている。そして、結合部（４６）と両タンク本体部（４２、４３）は、一体成形により一体化して形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器において、結合部（４６）を介して両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間を伝導する熱の熱伝導経路が、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間距離（Ｌ）より長くなるように、結合部（４６）が湾曲していることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器を車両に適用したものであって、第１コア部は、車両用空調装置のコンデンサコア部（２）を成し、第２コア部は、車両用のラジエータコア部（３）を成している。そして、コンデンサコア部（２）は、ラジエータコア部（３）より空気流れ上流側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
次に、作用効果を述べる。
請求項１〜５に記載の発明によれば、第１および第２両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間は、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）の長手方向を結合部（４６）によって部分的に結合されているので、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）の長手方向全体が結合されているものに比べて、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間の熱伝導量を小さくすることができる。したがって、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間の熱伝導を有効に遮断することができる。
【００１２】
また、結合部分の断面積を小さくすることによって、熱伝導を抑制しているので、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間の距離を大きくすることなく両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間を伝導する熱を有効に遮断することができる。したがって、熱交換器の大型化を抑制して、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間を伝導する熱を有効に遮断することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、結合部（４６）が湾曲して両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間距離（Ｌ）より長くなっているので、熱伝導経路が長くなる。したがって、より一層両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間を伝導する熱を有効に遮断することができる。
また、結合部（４６）を湾曲させることによって熱伝導経路を長くしているので、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間距離（Ｌ）を大きくすることなく、熱伝導経路を長くすることができる。したがって、熱交換器の大型化を抑制して、両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間を伝導する熱を有効に遮断することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
本実施形態は、第１コア部として車両空調装置用のコンデンサコア部を、第２コア部としてエンジン冷却用ラジエータコア部を用いた車両用熱交換器である。通常、この熱交換器は、コンデンサコア部をラジエータコア部より空気流れ上流にして、空気流れに対して直列に並んでエンジンルームの最前部に配置されている。以下に本実施形態に係る熱交換器の形状を述べる。
【００１５】
図６は、本実施形態に係る熱交換器１の一部拡大図（図２のＢ−Ｂ断面）であり、２はコンデンサコア部であり、３はラジエータコア部である。そして、コンデンサコア部２を空気流れ上流に配置して、両コア部２、３は空気流れに直列に並んでいる。
コンデンサコア部２は、偏平形状に形成された冷媒の通路をなすコンデンサチューブ２１と、このコンデンサチューブ２１にろう付けされた多数個の折曲部２２ａが形成されたコルゲート状の冷却フィン２２とから構成されている。
【００１６】
また、ラジエータコア部３もコンデンサコア２と同様な構造をしており、コンデンサチューブ２１と平行に配置されたラジエータチューブ３１と、冷却フィン３２とから構成されている。そして、これらのチューブ２１、３１と冷却フィン２２、３２とは交互に積層されて、それぞれろう付けされている。なお、両冷却フィン２２、３２には、熱交換を促進するためのルーバ２２ａ、３２ａが形成されており、ローラ成形法等により両冷却フィン２２、３２は、ルーバ２２ａ、３２ａとともに一体に成形されている。
【００１７】
また、２３は両コア２、３の補強部材をなすプレートで、これらは図２に示すように、両コア２、３の両端に配置されている。このプレート２３は、図１に示すように、その断面形状が略コの字状として、１枚の板から一体形成されている。
また、図２に示すように、プレート２３が配置されていない側の一端には、冷却水を各ラジエータチューブ３１に分配するラジエータヘッダータンク３４が配置されている。このラジエータヘッダータンク３４の正面形状は略三角形であり、その断面形状は、図３に示すように、長円状になっている。そして、その長円の長径は正面形状である略三角形の斜辺にそって小さくなり、その頂点側では長円の短径と等しく（円形）なっている。また、略三角形の底辺側には、このラジータに流入する冷却水の流入口３５が設けられている。さらに、この流入口３５には、図示されていない冷却水の配管を接続するためのパイプ３５ａがろう付けされている。
【００１８】
また、ラジエータヘッダータンク３４の対辺側には、熱交換を終えた冷却水を集合回収するラジエータヘッダータンク３６が配置されており、このラジエータヘッダータンク３６はラジエータヘッダータンク３４と同様な形状をしている。なお、３６ａはラジエータコア部３内の空気を抜く空気抜きパイプである。そして、このラジエータヘッダータンク３６は、図２に示すように、ラジエータコア部３の中心に対してラジエータヘッダータンク３４と点対称になるように配置されている。さらに、冷却水を排出する排出口３７が第２ヘッダータンク３６の底辺側に設けられており、この排出口３７には、図示されていない冷却水の配管を接続するためのパイプ３７ａがろう付けされている。そして、図２に示すように、ラジエータの流入口３５および排出口３７は空気流れ下流側に開口している。
【００１９】
また、図３の２４はコンデンサコア部２の冷媒を各コンデンサチューブ２１に分配するコンデンサヘッダータンク２４であり、このコンデンサヘッダータンク２４の本体は、円筒状に形成されている。このコンデンサヘッダータンク２４の本体は、ラジエータヘッダータンク３６と所定の空隙を有して配置されている。また、図２の２６ａは、図示されていない冷媒の配管を接続するためのジョイントで、このジョイント２６ａは、コンデンサヘッダータンク２４の本体にろう付けされている。そして、このジョイント２６ａには冷媒の排出口２６が設けられている。
【００２０】
また、図３に示すように、コンデンサヘッダータンク２４の対辺側には、熱交換を終えた冷媒を集合回収するコンデンサヘッダータンク２５が、ラジエータヘッダータンク３４と所定の空隙を有して配置されている。このコンデンサヘッダータンク２５の本体は円筒状に形成されており、この本体には、図２に示すように、図示されていない冷媒の配管を接続するためのジョイント２７ａがろう付けされている。そして、このジョイント２７ａには、冷媒の流入口２７が設けられている。そして、図４（図２のＤ矢視図）に示すように、コンデンサの流入口２７および排出口２６を空気流れ上流側に向けて開口している。
【００２１】
ところで、コンデンサヘッダタンク２５およびラジエータヘッダタンク３４の双方は、図５（図２のＡ−Ａ断面図）に示すように、両チューブ２１、３１に接続するコアプレート４０と、コンデンサタンク本体部４２とラジエータタンク本体部４３とから構成されている。このコアプレート４０は、コンデンサヘッダタンク２５のコンデンサコアプレート部４４と、ラジエータヘッダタンク３４のラジエータコアプレート部４５とを結合部４６で結合して一体化したもので、ＪＩＳＡ３００３系のアルミニウム合金をプレス加工等で一体成形したものである。なお、両タンク本体部４２、４３もＪＩＳＡ３００３系のアルミニウム合金をプレス加工等で一体成形したものである。
【００２２】
結合部４６は、両ヘッダタンク２５、３４間を伝導する熱の熱伝導路を構成しており、この熱伝導路の経路が両ヘッダタンク２５、３４間距離Ｌより長くなるように、（本実施形態では両コア部２、３の外方に向かって凸と成るように）結合部４６が湾曲している。そして、この結合部４６は、図１（図２のＥ矢視図）に示すように、両ヘッダタンク２５、３４の長手方向に所定の間隔を有して離散的に複数個形成されている。
【００２３】
結合部４６のうち両ヘッダタンク２５、３４の長手方向と平行な部位の結合寸法Ｆは、隣合う結合部４６間に形成される切欠部４８うち両ヘッダタンク２５、３４の長手方向と平行な部位の切欠寸法Ｇに比べて小さく、結合寸法Ｆは、両ヘッダタンク２５、３４を結合する機械的強度と熱伝導との両者を考慮して決定しなければならない。なお、発明者等の試験検討によれば、結合寸法Ｆは切欠寸法Ｇの３％〜３０％程度が望ましい。そのため、結合寸法Ｅは両ヘッダタンク２５、３４の長手方向寸法に比べて十分小さくなり、本実施形態では、結合寸法Ｆの総和は、両ヘッダタンク２５、３４の長手方向寸法の約１０％である。
【００２４】
また、コアプレート４０と両タンク本体部４２、４３とは、図５に示すように、コアプレート４０に一体に形成された爪部４７を両タンク本体部４２、４３にかしめた状態で、ろう付けにて接合されている。因みに、爪部４７と結合部４６とは、図１に示すように、交互に配置形成さている。
なお、コンデンサヘッダタンク２４およびラジエータヘッダタンク３６もコンデンサヘッダタンク２５およびラジエータヘッダタンク３４と同様にコアプレートと両タンク本体部４２、４３とから構成されており、以下の実施形態の説明も同様である。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴を述べる。両ヘッダタンク２５、３４を結合する結合部４６の結合寸法Ｆは、両ヘッダタンク２５、３４の長手方向寸法に比べて十分小さいので、結合部４６の両ヘッダタンク２５、３４の長手方向に直角な方向の断面積が小さくなる。したがって、熱伝導路の断面積が小さくなるので、両ヘッダタンク２５、３４間を伝導する熱を有効に遮断することができる。
【００２６】
また、熱伝導路の断面積を小さくすることによって、熱伝導を抑制しているので、両ヘッダタンク２５、３４間の距離を大きくすることなく両ヘッダタンク２５、３４間を伝導する熱を有効に遮断することができる。したがって、熱交換器１の大型化を抑制して、両ヘッダタンク２５、３４間を伝導する熱を有効に遮断することができる。
【００２７】
また、結合部４６が湾曲して両ヘッダタンク２５、３４間距離Ｌより長くなっているので、熱伝導路の経路が長くなる。したがって、より一層両ヘッダタンク２５、３４間を伝導する熱を有効に遮断することができる。
また、結合部４６を湾曲させることによって熱伝導路の経路を長くしているので、両ヘッダタンク２５、３４間距離Ｌを大きくすることなく、熱伝導路の経路を長くすることができる。したがって、熱交換器１の大型化を抑制して、両ヘッダタンク２５、３４間を伝導する熱を有効に遮断することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
上述の実施形態では、コアプレート４０に結合部４６および切欠部４８を形成していたが、本実施形態では、一体形成された両タンク本体部４２、４３に結合部４６および切欠部４８を形成したものである。
すなわち、図７に示すように、両タンク本体部４２、４３とともに結合部４６および切欠部４８をプレス加工等で一体成形したものである。なお、本実施形態では、結合部４６は両コア部２、３の内方に向かって凸と成るように湾曲している。
【００２９】
（第３実施形態）
本実施形態は、結合部４６をコアプレート４０および一体形成された両タンク本体部４２、４３の両方に形成したものである。すなわち、図８に示すように、コアプレート４０に形成された結合部４６ａと両タンク本体部４２、４３側に形成された結合部４６ｂとが、それらの合わせ面４６ｃで合わさってろう付けされている。（第４実施形態）
本実施形態は、図９に示すように、両ヘッダタンク２５、３４全体を押し出し加工等により一体に成形したものである。なお、切欠部４８は、押し出し加工等により成形後、プレス加工等にて形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２のＥ矢視図である。
【図２】本実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図３】図２のＣ矢視図である。
【図４】図２のＤ矢視図である。
【図５】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】第２実施形態に係る熱交換器のうち図２のＡ−Ａ断面相当する部位の断面図である。
【図８】第３実施形態に係る熱交換器のうち図２のＡ−Ａ断面相当する部位の断面図である。
【図９】第４実施形態に係る熱交換器のうち図２のＡ−Ａ断面相当する部位の断面図である。
【符号の説明】
２４、２５…コンデンサヘッダタンク、
３４、３６…ラジエータヘッダタンク、４２…コンデンサタンク本体部、
４３…ラジエータタンク本体部、４４…コンデンサコアプレート部、
４５…ラジエータコアプレート部、４６…結合部、４７…爪部、
４８…切欠部。

Claims

第１媒体の通路をなすチューブ（２１）と、冷却フィン（２２）とを有し、被熱交換媒体と前記第１媒体との間で熱交換を行う第１コア部（２）と、
前記第１コア部（２）のチューブ（２１）に接続されて前記第１コア部（２）内を流れる媒体を分配集合する第１ヘッダタンク（２４、２５）と、
前記被熱交換媒体の流れに沿って前記第１コア部（２）と直列に配置され、第２媒体の通路をなし前記第１コア部（２）のチューブ（２１）と平行に配置されたチューブ（３１）と、冷却フィン（３２）とを有し、前記被熱交換媒体と前記第２媒体との間で熱交換を行う第２コア部（３）と、
前記第１ヘッダタンク（２４、２５）と所定の隙間を有して配置され、前記第２コア部（３）のチューブ（３１）に接続されて前記第２コア部（３）内を流れる媒体を分配集合する第２ヘッダタンク（３４、３６）と、
前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間に形成され、前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）の長手方向を部分的に結合する結合部（４６）とを有し、
前記結合部（４６）と、前記第１ヘッダタンク（２４、２５）のうち前記第１コア部（２）のチューブ（２１）に接続される部材（４４）と、前記第２ヘッダタンク（３４、３６）のうち前記第２コア部（３）のチューブ（３１）に接続される部材（４５）は、一体成形により一体化して形成されていることを特徴とする熱交換器。
第１媒体の通路をなすチューブ（２１）と、冷却フィン（２２）とを有し、被熱交換媒体と前記第１媒体との間で熱交換を行う第１コア部（２）と、
前記第１コア部（２）のチューブ（２１）に接続されて前記第１コア部（２）内を流れる媒体を分配集合する第１ヘッダタンク（２４、２５）と、
前記被熱交換媒体の流れに沿って前記第１コア部（２）と直列に配置され、第２媒体の通路をなし前記第１コア部（２）のチューブ（２１）と平行に配置されたチューブ（３１）と、冷却フィン（３２）とを有し、前記被熱交換媒体と前記第２媒体との間で熱交換を行う第２コア部（３）と、
前記第１ヘッダタンク（２４、２５）と所定の隙間を有して配置され、前記第２コア部（３）のチューブ（３１）に接続されて前記第２コア部（３）内を流れる媒体を分配集合する第２ヘッダタンク（３４、３６）と、
前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間に形成され、前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）の長手方向を部分的に結合する結合部（４６）とを有し、
前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）は、
前記第１コア部（２）のチューブ（２１）に接続された第１コアプレート部（４４）および前記第２コア部（３）のチューブ（３１）に接続された第２コアプレート部（４５）と、
前記両コアプレート部（４４、４５）のそれぞれに接合する第１タンク本体部（４２）および第２タンク本体部（４３）とから構成されており、
前記結合部（４６）と前記両タンク本体部（４２、４３）は、一体成形により一体化して形成されていることを特徴とする熱交換器。
第１媒体の通路をなすチューブ（２１）と、冷却フィン（２２）とを有し、被熱交換媒体と前記第１媒体との間で熱交換を行う第１コア部（２）と、
前記第１コア部（２）のチューブ（２１）に接続されて前記第１コア部（２）内を流れる媒体を分配集合する第１ヘッダタンク（２４、２５）と、
前記被熱交換媒体の流れに沿って前記第１コア部（２）と直列に配置され、第２媒体の通路をなし前記第１コア部（２）のチューブ（２１）と平行に配置されたチューブ（３１）と、冷却フィン（３２）とを有し、前記被熱交換媒体と前記第２媒体との間で熱交換を行う第２コア部（３）と、
前記第１ヘッダタンク（２４、２５）と所定の隙間を有して配置され、前記第２コア部（３）のチューブ（３１）に接続されて前記第２コア部（３）内を流れる媒体を分配集合する第２ヘッダタンク（３４、３６）と、
前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間に形成され、前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）の長手方向を部分的に結合する結合部（４６）とを有し、
前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）は、
前記第１コア部（２）のチューブ（２１）に接続された第１コアプレート部（４４）および前記第２コア部（３）のチューブ（３１）に接続された第２コアプレート部（４５）と、
前記両コアプレート部（４４、４５）のそれぞれに接合する第１タンク本体部（４２）および第２タンク本体部（４３）とから構成されており、
前記結合部（４６）と前記両コアプレート部（４４、４５）は、一体成形により一体化して形成されていることを特徴とする熱交換器。
前記結合部（４６）を介して前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間を伝導する熱の熱伝導経路が、前記両ヘッダタンク（２４、２５、３４、３６）間距離（Ｌ）より長くなるように、前記結合部（４６）が湾曲していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器を車両に適用したものであって、
前記第１コア部は、車両用空調装置の冷媒を凝縮するコンデンサコア部（２）を成し、
前記第２コア部は、車両用エンジンの冷却水を冷却するラジエータコア部（３）を成し、
前記コンデンサコア部（２）は、前記ラジエータコア部（３）より空気流れ上流側に配置されていることを特徴とする車両用熱交換器。