JP3677898B2

JP3677898B2 - 複式熱交換器

Info

Publication number: JP3677898B2
Application number: JP27955096A
Authority: JP
Inventors: 竜雄杉本; 高明阪根; 保利山中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: JPH10122785A

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）を一体化した複式熱交換器に関するもので、特に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複式熱交換器が多数提案されている。
この異種のコア部を一体化する手段として、例えば特開平３−１７７７９５号公報に記載の発明では、第１コア部および第２コア部の冷却フィンを一体化する手段が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者等は、複式熱交換器のうちチューブの長手方向に対して直交する方向の寸法（以下、厚み寸法と呼ぶ。）の小型化を図るべく、上記公報に記載の手段を始め、種々の手段について検討したところ、以下に述べることを発見した。
【０００５】
すなわち、第１コア部側の厚み寸法のうち最も大きいのは、一般的に、第１コア部の端部に設けられた第１タンク部であり、同様に、第２コア部側の厚み寸法のうち最も大きいのは、第２コア部の端部に設けられた第１タンク部である。このため、複式熱交換器の厚み寸法の小型化を図った場合、両コア部が干渉するより両タンク部が先に干渉してしまう。
【０００６】
したがって、複式熱交換器の厚み寸法の小型化に当たっては、両タンク部のうち、厚み寸法と平行な部位の寸法（以下、タンクの厚み寸法と呼ぶ。）の小型化を図る必要がある。
しかし、単純にタンクの厚み寸法の小型化を図ると、タンク部内を流体が流通する際の圧力損失が大きくなってしまうので、複式熱交換器の熱交換能力の低下を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、複式熱交換器の熱交換能力の低下を防止しつつ、複式熱交換器の厚み寸法の小型化を図ることを目的とする。
【０００８】
【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１〜５に記載の発明では、第２タンク部（３６）のうち第１タンク部（２４）と面する部位には、第１タンク部（２４）と反対向きに陥没する段付き部（３６ｃ）が形成されている。そして、第１タンク部（２４）のうち第２タンク部（３６）に最も近接する第１近接部位（２４ｃ）を段差部（３６ｄ）に対応する位置に配設したことを特徴とする。
【０００９】
これにより、段付き部（３６ｃ）によって形成される陥没分だけ両タンク部（２４、３６）間の干渉を防止することができる。
また、段付き部（３６ｃ）によって第１タンク部（２４）と第２タンク部（３６）との干渉を防止しているので、両タンク部（２４、３６）を大幅に小型化をする必要がない。したがって、両タンク部（２４、３６）内の圧力損失の増大を防止することができる。
【００１０】
以上に述べたように、本発明によれば、複式熱交換器の熱交換能力の低下を防止しつつ、複式熱交換器の厚み寸法の小型化を図ることができる。
請求項２に記載の発明では、第１近接部位（２４ｃ）が、第２近接部位より第２タンク部（３６）側に位置することを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、段付き部（３６ｃ）は、前記第２タンクコアプレート（３６ａ）と前記第２タンク本体部（３６ｂ）との結合部位に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、第２タンク部（３６）に、新たに凹部等の第１近接部位（２４ｃ）との干渉を防止するための「逃げ」を設ける必要がない。したがって、第２タンク（３６）の製造原価上昇を防止することができ、延いては、複式熱交換器の製造原価上昇を防止することができる。
請求項４に記載の発明では、第１タンクコアプレート（２４ａ）のうち第１コア部（２）側の壁面（２４Ａ）は、段付き部（３６ｃ）に対応する位置より第１コア部（２）側に位置していることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、結合部（４５）は、両冷却フィン（２２、３２）間に形成されていることを特徴とする。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【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の複式熱交換器である。
【００１４】
そして、通常、コンデンサコア部を流れる冷媒の温度は、ラジエータコア部を流れるエンジン冷却水の温度に比べて低いので、この複式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、本実施形態に係る複式熱交換器（以下、熱交換器と略す。）の形状を述べる。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る熱交換器１の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。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、両コア部２、３は、互いに熱伝導を遮断するために後述する両チューブ２１、３２間に所定の隙間４６を有して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（図３参照）が形成されたコルゲート状（波形状）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もコンデンサコア部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、２３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２２ｂ、３２ｂ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２２ｂ、３２ｂとともに一体に成形されている。
【００１７】
そして、両冷却フィン２２、３２の端部のうち、両チューブ２１、３１の長手方向と直角な方向の互いに向かい合う側の端部２２ｄ、３２ｄには、両冷却フィン２２、３２を結合する複数個の結合部４５が形成されている。これら複数個の結合部４５のうち一の結合部４５と他の結合部４５との間には、図３に示すように、複数個（本実施形態では、５〜１０個）の折曲部２２ａ、３２ａが形成されている。
【００１８】
また、両冷却フィン２２、３２を展開すると図４に示すようになり、本実施形態では、結合部４５のうち両冷却フィン２２、３２の長手方向に平行な部位の寸法Ｅは、複数個の結合部４５のうち隣合う２つの結合部４５間の寸法Ｆの５％以下となっている。なお、寸法Ｅと寸法Ｆとの比（以下、結合比Ｅ／Ｆと呼ぶ。）の詳細は後述する。
【００１９】
ところで、両冷却フィン２２、３２の折曲部２２ａ、３２ａが両チューブ２１、３１に接しているので、両冷却フィン２２、３２間を伝導する熱のうち、この折曲部２２ａ、３２ａを伝導する熱が最も大きい。したがって、結合部４５は、図２、３に示すように両冷却フィン２２、３２の平面部２２ｃ、２３ｃに形成するのが望ましい。
【００２０】
また、両冷却フィン２２、３２の両チューブ２１、３１の長手方向と直角方向の幅寸法は、両チューブ２１、３１の偏平幅寸法より大きく、図２に示すように、両冷却フィン２２、３２は共に隙間４６側に突き出している。なお、コンデンサチューブ２１から隙間４６側に突出した突出寸法Ｌｃと、ラジエータチューブ３１から隙間４６側に突出した突出寸法Ｌｒとの詳細については後述する。
【００２１】
ところで、４８は両コア部２、３の補強部材をなすサイドプレートであり、このサイドプレート４８は、図１に示すように、両コア部２、３の両端に配置されている。なお、サイドプレート４８は、図２に示すように、その断面形状が略コの字状として、１枚のアルミニウム板から一体形成されている。
因みに、４９は、熱交換器１を車両に組付けるためのブラケットである。
【００２２】
また、図１に示すように、ラジエータコア部３の端部のうちサイドプレート４８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に分配する第１ラジエータタンク３４が配置され、他端側には、熱交換を終えた冷却水を回収する第２ラジエータタンク３６が配置されている。そして、第１ラジエータタンク３４の上方端側には、エンジンから流出した冷却水を第１ラジエータタンク３４内に流入させる流入口３５が設けられており、一方、第２ラジエータタンク３６の下方端側には、冷却水をエンジンに向けて流出する流出口３７が設けられている。なお、３５ａ、３７ａは、外部配管（図示せず）を両ラジエータタンク３４、３６に接続するためのジョイントパイプであり、これらのジョイントパイプ３５ａ、３７ａは、ろう付けにて各ラジエータタンク３４、３６に接続されている。
【００２３】
また、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に分配する第１コンデンサタンク２４であり、２５は熱交換（凝縮）を終えた冷媒を回収するコンデンサコア部２の第２コンデンサタンクである。そして、２６は冷凍サイクルの圧縮機（図示せず）から吐出された冷媒を第１コンデンサタンク２４内に流入させる流入口であり、２７は熱交換（凝縮）を終えた冷媒を冷凍サイクルの膨張弁（図示せず）に向けて流出させる流出口である。
【００２４】
なお、２６ａ、２７ａは、外部配管（図示せず）を両コンデンサタンク２４、２５に接続するためのジョイントパイプであり、これらのジョイントパイプ２６ａ、２７ａは、ろう付けにて各コンデンサタンク２４、２５に接続されている。ところで、図５は図１のＢ−Ｂ断面図を示しており、第２ラジエータタンク３６は、図５に示すように、ラジエータチューブ３１と結合するアルミニウム製のラジエータコアプレート３６ａと、このラジエータコアプレート３６ａと結合して第２ラジエータタンク３６内の空間を形成する、アルミニウム製のラジエータタンク本体部３６ｂとから構成されている。
【００２５】
そして、ラジエータタンク本体部３６ｂの厚み寸法Ｔ₁（両チューブ２１、３１の長手方向に対して直交する方向の寸法）は、ラジエータコアプレート３６ａの厚み寸法Ｔ₂より小さくなっている。このため、両者３６ａ、３６ｂの結合部位には、第１コンデンサタンク２４と反対向きに陥没した段差部（陥没側）３６ｄを有する段付き部３６ｃが、第１コンデンサタンク２４と面する部位、およびその反対側の部位に形成されている。
【００２６】
一方、第１コンデンサタンク２４も同様に、コンデンサチューブ２１と結合するアルミニウム製のコンデンサコアプレート２４ａと、このコンデンサコアプレート２４ａと結合して第１コンデンサタンク２４内の空間を形成する、アルミニウム製のコンデンサタンク本体部２４ｂとから構成されている。
そして、第１コンデンサタンク２４は、第２ラジエータタンク３６に最も近接する部位、すなわちコンデンサコアプレート２４ａとコンデンサタンク本体部２４ｂと結合部位（第１近接部位）２４ｃが、段付き部３６ｃの段差部３６ｄに対応する部位に位置するように、両チューブ２１、３１の長手方向外方に向けてずれた位置に配設されている。
【００２７】
因みに、両コアプレート２４ａ、３６ａおよび両タンク本体部２４ｂ、３６ｂにはろう材が被覆されており、この被覆されたろう材により、両コアプレート２４ａ、３６ａおよび両タンク本体部２４ｂ、３６ｂは互いにろう付け結合されている。
なお、第１ラジエータタンク３４および第２コンデンサタンク２５も前記構造と同様なので、以下、特に断りがない限り、ラジエータタンク３６とは、両ラジエータタンク３４、３６を含む意味で用い、同様に、コンデンサタンク２４とは、両コンデンサタンク２４、２５を含む意味で用いる。
【００２８】
次に、両冷却フィン２２、３２の突出寸法Ｌｃ、Ｌｒについて述べる。
突出寸法Ｌｃ、Ｌｒが大きくなると両冷却フィン２２、３２の放熱面積が大きくなるので、放熱量は大きくなる。しかし、両チューブ２１、３１から両冷却フィン２２、３２の先端に向かうほど、両冷却フィン２２、３２と空気との温度差が小さくなるので、突出寸法Ｌｃ、Ｌｒが大きくなるに比べて放熱量は大きくならない。
【００２９】
すなわち、コンデンサコア部２の場合、冷却フィン２２の突出寸法Ｌｃが４ｍｍ以上になると、図６に示すように放熱量の増加率は飽和し、一方ラジエータコア部３の場合、冷却フィン３２の突出寸法Ｌｒが７ｍｍ以上になると、図７に示すように、放熱量の増加率は飽和する。
また一方、突出寸法Ｌｃ、Ｌｒが大きくなると、両コア部２、３を通過する空気の通風抵抗は、図８に示すように、突出寸法Ｌｃ、Ｌｒに対してほぼ線形的に大きくなっていく。
【００３０】
なお、上記検討は、ルーバ付きコルゲート状の冷却フィンにおいて、ルーバのピッチを１ｍｍとし、ルーバ角度を２３°とし、冷却フィン高さを８ｍｍとし、両チューブ２１、３１間に形成される隙間寸法Ｌを１０ｍｍとしてコンデンサコア部２側から一定風速（２ｍ／ｓｅｃ）を与えた場合の有限要素法による数値解析結果である。
【００３１】
さらに、発明者等は、上記計算条件以外に種々の計算条件で数値解析を試みたところ、隙間寸法Ｌを４〜１０ｍｍの範囲では、冷却フィンの厚みおよび高さ寸法に依らず、放熱量の増加率および通風抵抗は、図６〜８に示すように、ほぼ突出寸法Ｌｃ、Ｌｒの関数となることが明らかになった。
ところで、通風抵抗が大きくなり、冷却フィンを通過する風量が低下すると、両コア部２、３から放熱する単位時間当たりの熱量が低下するので、熱交換効率が低下する。そこで、通風抵抗を考慮して突出寸法Ｌｃ、Ｌｒと放熱量の増加率との関係を求めれば、図９、１０に示すようになる。
【００３２】
すなわち、放熱量の増加率は、コンデンサコア部２では、突出寸法Ｌｃが約４程度ｍｍで最大となり、ラジエータコア部３では、突出寸法Ｌｒが５〜６ｍｍで最大となって、以後はいずれも次第に減少していく。
次に、両冷却フィン２２、３２の結合比Ｅ／Ｆについて述べる。
結合比Ｅ／Ｆが大きくなると、両冷却フィン２２、３２の結合部４５が大きくなるので、ラジエータコア部３からコンデンサコア部２へと移動する熱量が増加し、コンデンサコア部２での熱交換効率が悪化する。
【００３３】
そこで、発明者等は、コンデンサコア部２での熱交換効率の悪化量と結合比Ｅ／Ｆとの関係を定量的に調査研究したところ、図１１に示すように、結合比Ｅ／Ｆが大きくなるほど、コンデンサコア部２での熱交換効率の悪化量がほぼ線形的に増加し、結合比Ｅ／Ｆが０．０５以下では、コンデンサの悪化量を２％未満に抑制することができることが明らかになった。
【００３４】
なお、図１１の縦軸のコンデンサの悪化量とは、結合部４５がない場合（両コア部２、３が完全に独立した状態）の熱交換量と結合部４５を設けた場合の熱交換量との差を結合部４５がない場合の熱交換量で除したものである。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
コンデンサタンク２４のうちラジエータタンク３６に最も近接する結合部位２４ｃが、段付き部３６ｃの段差部３６ｄに対応する部位に位置するように配設されているので、段付き部３６ｃによって形成される陥没ｔ分だけ両タンク２４、３６間の干渉を防止することができる。
【００３５】
また、段付き部３６ｃによってコンデンサタンク２４とラジエータタンク３６との干渉を防止しているので、両タンク２４、３６を大幅に小型化をする必要がない。したがって、両タンク２４、３６内の圧力損失の増大を防止することができる。
以上に述べたように、本実施形態によれば、熱交換器の熱交換能力の低下を防止しつつ、熱交換器の厚み寸法の小型化を図ることができる。
【００３６】
なお、前述の説明からも明らかなように、陥没寸法ｔだけコンデンサタンク２４とラジエータタンク３６とをより近接させることができるので、本実施形態では、図５に示すように、結合部位２４ｃが、ラジエータタンク３６のうち最もコンデンサタンク２４に近接する段付き部３６ｃの頂点（第２近接部位）よりラジエータタンク３６側に位置している。
【００３７】
ところで、前述のごとく、結合部位２４ｃが、段差部３６ｄに対応する部位に位置するように、両チューブ２１、３１の長手方向外方に向けてずれているので、コンデンサコア部２のコア面積が、外方に向けてずれた寸法ｈ分増加する。
しかし、図５から明らかなように、増加したコア面積に対応する部位には、ラジエータタンク３６に面しているため、増加したコア面積に対応するほど、コンデンサコア部２４を通過する風量が増加しないので、増加したコア面積に対応するほど熱交換能力が増大を得ることができない。
【００３８】
したがって、やみくもに、結合部位２４ｃを外方に向けてずらしても、コンデンサチューブ２１および冷却フィン２２の材料費が増大するのみで、技術的な効果を得ることができない。
そこで、発明者等は、種々の検討を行ったところ、コンデンサコア部２に面するコンデンサコアプレート２４ａの壁面２４Ａを、段付き部３６ｃに対応する位置よりラジエータコア部３側に位置させる（ｈ＜Ｈ）ことが望ましいとの結論を得た。
【００３９】
ところで、ラジエータコア部３に流れる冷却水流量は、コンデンサコア部３に流れる冷媒流量に比べて十分に大きいので、通常、両コンデンサタンク２４、２５の容量（大きさ）は、両ラジエータタンク３４、３６の容量（大きさ）より小さい。
そして、本実施形態によれば、小さい方の両コンデンサタンク２４、２５を外方に向けてずらしているので、熱交換器全体として見たときの両チューブ２１、３１方向の寸法は変化しない。したがって、両チューブ２１、３１方向の大型化を防止しつつ、熱交換器の厚みを小さくすることができる。
【００４０】
また、段付き部３６ｃは、ラジエータコアプレート３６ａとラジエータタンク本体部３６ｂとの結合部位に形成されるので、ラジエータタンク３６に新たに凹部等の結合部位２４ｃとの干渉を防止するための「逃げ」を設ける必要がない。したがって、ラジエータタンク３６の製造原価上昇を防止することができ、延いては、熱交換器の製造原価上昇を防止することができる。
【００４１】
また、ラジエータコア部３からコンデンサコア部２へと結合部４５を介して熱が移動するので、その熱移動量は、図１１に示すように結合比Ｅ／Ｆを小さくするほど小さくすることができる。また、図９に示すように、コンデンサコア部２の冷却フィン２２の突出寸法Ｌｃを所定量大きくすることによって、コンデンサコア部２での放熱量の増加率を向上させることができる。
【００４２】
したがって、冷却フィン２２の突出寸法Ｌｃと結合比Ｅ／Ｆとを適切に選定することにより、結合部４５を設けることによるコンデンサの悪化量を、冷却フィン２２を突き出すことによる放熱量の増加量で相殺することができる。そして、冷却フィン２２は、両コア部２、３間である隙間４６側に突き出しているので、熱交換器１の外形寸法の大型化を防止することができる。
【００４３】
因みに、本実施形態では突出寸法Ｌｃは約１．７ｍｍ、結合比Ｅ／Ｆは約０．０５である。すなわち、結合比Ｅ／Ｆが約０．０５なので、コンデンサの悪化量は約２％程度であるが、突出寸法Ｌｃが約１．７ｍｍなので、コンデンサコア部２での放熱量が約２％増加する。したがって、コンデンサの悪化量は、冷却フィン２２を突き出すことによって相殺されている。
【００４４】
なお、上記寸法は、冷却フィン２２、３２の厚み、形状および材料組成、ルーバ２２ｂ、３２ｂ等によって適宜選定しなければならず、結合比Ｅ／Ｆを０．０５以下の場合には、突出寸法Ｌｃを１．７〜７ｍｍ以内とするのが望ましい。
両冷却フィン２２、３２の隙間４７の寸法Ｌ_Sは、熱伝導を有効に遮断することができる程度の隙間であれば良く、具体的には０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度である。因みに、本実施形態では、約０．５ｍｍであり、両チューブ２１、３１間の隙間寸法Ｌは、約４ｍｍである。
【００４５】
また、ラジエータコア部３の冷却フィン３２もコンデンサコア部２側に突き出しているので、図１０に示すように、ラジエータコア部３での放熱量が増加する。したがって、熱交換器１の外形寸法の大型化を抑制してラジエータコア部３での放熱量の増加を図ることができる。因みに、本実施形態では、冷却フィン３２の突出寸法Ｌｒは約１．８ｍｍであり、約５％の放熱量の増加を図ることができる。
【００４６】
また、突出寸法Ｌｃ、Ｌｒをそれぞれ適当に選定することによって、コンデンサコア部２の放熱能力あるいはラジエータコア部３の放熱能力の調整を容易に図ることができる。したがって、熱交換器の大幅な設計変更を行うことなく所望の設計変更をすることができる。
また、複数個の結合部４５のうち一の結合部４５と他の結合部４５との間には、両冷却フィン２２、３２の折曲部２２ａ、３２ａのうち複数個（本実施形態では、５〜１０個）の折曲部２２ａ、３２ａが形成されているので、両冷却フィン２２、３２間を伝導する熱の熱伝導路の断面積である複数個の結合部４５の断面積の総和を小さくすることができる。したがって、両冷却フィン２２、３２間の熱伝導量を小さくすることができるので、両冷却フィン２２、３２間の熱伝導を有効に遮断することがきる。
【００４７】
また、熱伝導路の断面積を小さくすることにより、両冷却フィン２２、３２間の熱伝導の遮断を図っているので、熱伝導路を長くすることにより、両冷却フィン２２、３２間の熱伝導の遮断を図っているものに比べて、両冷却フィン２２、３２間の寸法拡大を抑制することができる。したがって、熱交換器１の大型化を抑制しつつ、両冷却フィン２２、３２間の熱伝導を有効に遮断することがきる。
【００４８】
また、両冷却フィン２２、３２は一体に成形されているので、両冷却フィン２２、３２の製造原価低減を図ることができ、延いては、熱交換器１の製造原価低減を図ることができる。
ところで、近年、エンジンルームの小型化を図るべく、エンジンルーム内の各機器は、整備業者が整備を行える適度まで接近しており、同様にラジエータコア部３も他の機器に接近して配置されている。
【００４９】
しかし、単純にラジエータコア部３と他の機器とを接近させると、エンジンルーム内の空気流れが悪化（滞留）してしまうので、ラジエータコア部３を通過する風量が減少してラジエータコア部３の放熱能力が低下してしまう。
そこで、通常、ラジエータコア部３への十分な風量を確保すべく、ラジエータコア部３を図１２、１３に示すように、車両（エンジンルーム）前方側に搭載するとともに、車両前方よりエンジンルーム内に流入した空気がラジエータコア部３に有効に集合するように考慮されて配置されている。
【００５０】
具体的には、ラジエータコア部３近傍に配置されたラジエータコア部３以外の機器、および上部補強部材（アッパクロスメンバー）１００や下部補強部材（ロワクロスメンバー）１０１等の車両補強部材等と、ラジエータコア部３との隙間（距離）を小さくすることにより、車両前方よりエンジンルーム内に流入した空気がラジエータコア部３を迂回して空気下流側に直接流れないような構成（レイアウト）としている。
【００５１】
したがって、車両前方よりエンジンルーム内に流入した空気は、図１４に示すように、ラジエータコア部３に近づくほど、ラジエータコア部３に集合するように流れていく。このため、ラジエータコア部３の空気上流側にコンデンサコア部２を配置すると、車両前方よりエンジンルーム内に流入した空気は、コンデンサコア部２を迂回してコンデンサコア部２とラジエータコア部３との隙間４６よりラジエータコア部３を通過する空気流れと、両コア部２、３を通過する直線的な空気流れとに分流する。
【００５２】
そして、この状態でコンデンサタンク２４とラジエータタンク３６と近接させると、隙間４６を閉塞した状態に略等しくなり、コンデンサコア部２を迂回して隙間４６に流入していた空気流れが遮断されるので、コンデンサコア部２を迂回していた空気は行き場を失ってしまい、コンデンサコア部２に向かって流れ始める。
【００５３】
したがって、本実施形態のごとく、コンデンサタンク２４とラジエータタンク３６と近接させると、ラジエータコア部３より空気上流に配置されたコンデンサコア部２を通過する風量が、コンデンサコア部２を迂回していた風量分だけ増加し（以下、この現象（効果）をダクト効果と呼ぶ。）、コンデンサコア部２４の熱交換能力が向上する。
【００５４】
ところで、発明者等は、上記ダクト効果を定量的に調査すべく、両冷却フィン２２、３２の突出寸法Ｌｃ、Ｌｒを共に０ｍｍとし、かつ、両コア部２、３が独立した（結合比Ｅ／Ｆ＝０の）車両用熱交換器において、両チューブ２１、３１間の距離Ｌと、コンデンサコア部２を通過する風量の増加率との関係を試験した。
【００５５】
図１５は、その試験結果を示すグラフであり、コンデンサコア部２を通過する風量の増加率は、平均的な両チューブ２１、３１間の距離Ｌ＝２０ｍｍを基準として、百分率で表示している。
因みに、上記試験は、本実施形態に係る車両用熱交換器が車両に実際に搭載された状態を想定して、図１４に示すように、ラジエータコア部３をコンデンサコア部２の空気下流側に配置するとともに、ラジエータコア部３の空気下流側にクーリングファン５１を配置した状態で行われた試験結果である。
【００５６】
ここで、図１５のグラフ中、距離Ｌ＝０の状態について考察すれば、以下のような結論を得ることができる。すなわち、距離Ｌ＝０の状態では、両コア部２、３が密着しているので、コンデンサコア部２を迂回する空気流れが発生しない。つまり、空気の流れ方から見ると、上記試験における距離Ｌ＝０の状態は、両コア部２、３間の隙間４６を閉塞した状態、すなわちコンデンサタンク２４とラジエータタンク３６と近接させた状態と相似となる。
【００５７】
したがって、図１５に示すように、距離Ｌが小さくなるほど、すなわち距離Ｌ＝０に近づくほどコンデンサコア部２を通過する風量が大きくなるという試験結果と上記考察とから、コンデンサタンク２４とラジエータタンク３６と近接させることによりダクト効果を得ることができる。
また、コンデンサタンク２４とラジエータタンク３６と近接させた熱交換器において、両コア部２、３間の隙間４６を通過するときの圧力損失は、両コア部２、３を通過するときの圧力損失と比べて十分小さいので、隙間４６を通過するときの圧力損失は無視することができる。つまり、定量的にも、上記試験における距離Ｌ＝０の状態は、コンデンサタンク２４とラジエータタンク３６と近接させた状態と相似となる。
【００５８】
したがって、両冷却フィン２２、３２の突出寸法Ｌｃ、Ｌｒを共に０ｍｍとし、かつ、両コア部２、３が独立した熱交換器において、例えば距離Ｌ＝２０ｍｍとした場合、ダクト効果により風量の増加率の増加率は、距離Ｌ＝０のときの風量の増加率と距離Ｌ＝２０ｍｍのときの風量の増加率との差、つまり２０％となる。
【００５９】
また、図１６は、上記試験において、距離Ｌと、コンデンサコア部２の熱交換増加率との関係を示しており、図１６も図１５と同様に、距離Ｌ＝０の状態がコンデンサタンク２４とラジエータタンク３６と近接させた状態と相似となる。したがって、距離Ｌが小さくなるほど、すなわち距離Ｌ＝０に近づくほどコンデンサコア部２の熱交換率が向上する。
【００６０】
なお、サイドプレート４８を介してラジエータコア部３側からコンデンサコア部２側に熱が移動することにより、コンデンサコア部２の熱交換効率が低下することが考えられる。しかし、サイドプレート４８のうち熱移動に有効的に寄与する断面積は、ラジエータコア部３の両ヘッダタンク３４、３６近傍の僅かな部位であり、かつ、コンデンサコア部２のコア面積に比べて十分小さいので、熱移動を原因とする熱交換効率の低下は、ほぼ無視することができる。
【００６１】
ところで、上述のように、両冷却フィン２２、３２は、ルーバ２２ｂ、３２ｂとともにローラ成形法等にて一体に成形されているので、結合比Ｅ／Ｆを小さくすると、結合部４５の形成が困難となり、冷却フィンの製造原価上昇を招いてしまう。したがって、結合比Ｅ／Ｆは、冷却フィンの製造上の見地からすると、できるだけ大きくすることが望ましい。
【００６２】
一方、結合比Ｅ／Ｆを大きくすると、上述のように、コンデンサコア部２の熱交換が低下するので、結合比Ｅ／Ｆを過度に大きくすることは望ましくない。
そこで、例えば、距離Ｌ＝２０の熱交換器においては、ダクト効果のみによってコンデンサコア部２の熱交換は１０％（図１６参照）向上させることができるので、コンデンサの悪化量１０％に相当する値（結合比Ｅ／Ｆ＝０．２４）まで結合比Ｅ／Ｆを拡大することができる。
【００６３】
また、結合比Ｅ／Ｆを０．１以下とした場合には、コンデンサの悪化量は５％（図１１参照）であるので、ダクト効果による熱交換の増加率向上分１０％を考慮すれば、突出寸法（ずれ量）Ｌｃを−１．５ｍｍ（突出寸法Ｌｃを−１．５ｍｍとすると、コンデンサコア部２の放熱量は５％（図９参照）悪化する）とした場合でも、コンデンサコア部２の放熱量の悪化量を相殺することができる。
【００６４】
なお、ここでいう突出寸法（ずれ量）Ｌｃとは、コンデンサチューブ２１のうちラジエータチューブ３１側の端部を基準位置（０）として、コンデンサチューブ２１からラジエータチューブ３１側に向かう向きを正方向とした場合の、コンデンサコア部２の冷却フィン２２のうちラジエータコア部３側に端部の位置をいう。つまり、突出寸法（ずれ量）Ｌｃ＝−１．５ｍｍとは、冷却フィン２２の端部が、コンデンサチューブ２１の端部より空気上流側に位置している状態を示す。
【００６５】
そこで、発明者等は、様々な仕様の熱交換器の（冷却フィンの）製造原価およびコンデンサコア部２の熱交換能力などを比較検討したところ、結合比Ｅ／Ｆは、０．１以下が妥当であるとの結論を得た。さらに、ダクト効果による熱交換の増加率向上を考慮すれば、上述のように、突出寸法（ずれ量）Ｌｃを−１．５〜７ｍｍとしてもよい。
【００６６】
ところで、上述の実施形態では、第１コア部をコンデンサコア部とし、第２コア部をラジエータコア部として本発明を説明したが、第１コア部をラジエータコア部とし、第２コア部をコンデンサコア部としても本発明を実施することができる。
また、上述の実施形態では、両タンクをコアプレートとタンク本体部とから構成したが、押し出し加工等により両タンクを一体成型してもよい。
【００６７】
また、上述の実施形態では、結合部位２４ｃを、ラジエータタンク３６のうち最もコンデンサタンク２４に近接する段付き部３６ｃの頂点よりラジエータタンク３６側に位置させたが、結合部位２４ｃを段付き部３６ｃの頂点よりコンデンサタンク２４側に位置させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の複式熱交換器の斜視図である。
【図２】本発明に係る実施形態の熱交換器コア部（図１のＡ−Ａ断面）斜視図である。
【図３】冷却フィンの形状を示す斜視図である。
【図４】冷却フィンの展開図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ断面である。
【図６】コンデンサコア部での冷却フィンの放熱量の増加率と冷却フィンの突出寸法との関係を示すグラフである。
【図７】ラジエータコア部での冷却フィンの放熱量の増加率と冷却フィンの突出寸法との関係を示すグラフである。
【図８】コンデンサコア部での冷却フィンを通過する空気の通風抵抗の増加率と冷却フィンの突出寸法との関係を示すグラフである。
【図９】通風抵抗を考慮した冷却フィンの放熱量の増加率と冷却フィンの突出寸法との関係を示すグラフである。
【図１０】ラジエータコア部での通風抵抗を考慮した冷却フィンの放熱量の増加率と冷却フィンの突出寸法との関係を示すグラフである。
【図１１】コンデンサの悪化量と結合比との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る車両用熱交換器を車両に搭載した状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明に係る車両用熱交換器を車両に搭載した状態を示す上面図である。
【図１４】車両用熱交換器を車両に搭載した際の空気流れを示す模式図である。
【図１５】両チューブ間の距離Ｌと、コンデンサコア部を通過する風量の増加率との関係
を調査したグラフである。
【図１６】両チューブ間の距離Ｌと、コンデンサコア部２の熱交換の増加率との関係を示
すグラフである。
【符号の説明】
１…熱交換器、２…コンデンサコア部、３…ラジエータコア部、
４…連結部、２１…コンデンサチューブ、２２…冷却フィン、
２３…サイドプレート、３１…ラジエータチューブ、３２…冷却フィン、
３３…サイドプレート、２２ａ、３２ａ…折曲部、
２２ｂ、３２ｂ…ルーバ、４５…結合部分、４６…隙間、
２４…第１コンデンサタンク（第１タンク部）、
２４ａ…コンデンサコアプレート（第１コアプレート）、
２４ｂ…コンデンサタンク本体部（第１タンク本体部）、
２４ｃ…結合部位（第１近接部位）、２５…第２コンデンサタンク、
３４…第１ラジエータタンク、
３６…第２ラジエータタンク（第２タンク部）、
３６ａ…ラジエータコアプレート（第２コアプレート）、
３６ｂ…ラジエータタンク本体部（第２タンク本体部）、
３６ｃ…段付き部、３６ｄ…段差部。

Claims

第１媒体が流れる複数本の第１チューブ（２１）を有する第１コア部（２）と、
前記第１チューブ（２１）の両端部に配設され、第１媒体を分配集合させる第１タンク部（２４）と、
前記第１チューブ（２１）と所定の隙間（４６）を有して平行に配設されるとともに、第２媒体が流れる複数本の第２チューブ（３１）を有する第２コア部（３）と、
前記第２チューブ（３１）の両端部に配設され、第２媒体を分配集合させる第２タンク部（３６）と、
前記両コア部（２、３）の一部を結合する結合部（４５）と、
前記第２タンク部（３６）のうち前記第１タンク部（２４）と面する部位に形成され、前記第１タンク部（２４）と反対向きに陥没した段差部（３６ｄ）を有する段付き部（３６ｃ）とを有し、
前記第１タンク部（２４）のうち前記第２タンク部（３６）に最も近接する第１近接部位（２４ｃ）を前記段差部（３６ｄ）に対応する位置に配設したことを特徴とする複式熱交換器。
前記第１近接部位（２４ｃ）が、前記第２タンク部（３６）のうち前記第１タンク部（２４）に最も近接する第２近接部位より前記第２タンク部（３６）側に位置することを特徴とする請求項１に記載の複式熱交換器。
前記第２タンク部（３６）は、
前記第２チューブ（３１）に結合する第２タンクコアプレート（３６ａ）と、
前記第２タンクコアプレート（３６ａ）に結合する第２タンク本体部（３６ｂ）とから構成さており、
前記段付き部（３６ｃ）は、前記第２タンクコアプレート（３６ａ）と前記第２タンク本体部（３６ｂ）との結合部位に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の複式熱交換器。
前記第１タンク部（２４）は、
前記第１チューブ（２１）に結合する第１タンクコアプレート（２４ａ）と、
前記第１タンクコアプレート（２４ａ）に結合する第１タンク本体部（２４ｂ）とから構成さており、
前記第１タンクコアプレート（２４ａ）のうち前記第１コア部（２）側の壁面（２４Ａ）は、前記段付き部（３６ｃ）に対応する位置より前記第１コア部（２）側に位置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つに記載の複式熱交換器。
前記各チューブ（２１、３１）間には、熱交換を促進する第１冷却フィン（２２）および第２冷却フィン（３２）が各々配設されており、
前記結合部（４５）は、前記両冷却フィン（２２、３２）間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の複式熱交換器。