JP3678130B2

JP3678130B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3678130B2
Application number: JP2000310867A
Authority: JP
Inventors: 司有村; 喜岳星野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: JP2002115991A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類の熱交換器が一体となった熱交換器に関するもので、内燃機関と電動モータとを組み合わせて走行するハイブリット自動車等に適して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド自動車では、一般的に、エンジン（内燃機関）内を循環するエンジン冷却水を冷却する第１ラジエータと、電動モータ及びその電気制御回路内を循環する電気系冷却水を冷却する第２ラジエータとからなる２種類のラジエータを必要とする。
【０００３】
因みに、エンジン冷却水と電気系冷却水とは、適正な冷却水温度及び水圧が相違しているので、１つのラジエータにて両冷却水を冷却すると、冷却効率が悪化してしまい、得策ではない。
【０００４】
これに対して、特開平１０−１１１０８６号公報に記載の発明では、冷却水が流通する複数本のチューブと、このチューブの長手方向端部に配設されて各チューブと連通するヘッダタンクとからなるラジエータにおいて、ヘッダタンク内をセパレータ（隔壁）で仕切ることにより、エンジン冷却水が流通する部分と電気系冷却水が流通する部分とを区画してエンジン冷却水用のラジエータ（以下、第１ラジエータと呼ぶ。）と電気系冷却水用のラジエータ（以下、第２ラジエータと呼ぶ。）とを一体化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載の発明では、第１ラジエータと第２ラジエータとの間に、冷却フィンが配設されていない断熱用区域を設けて、この断熱用区域に冷却フィンと異なる形状寸法を有する接合プレートを配設している。
【０００６】
このため、上記公報に記載の発明では、ラジエータを組み立てる際に、チューブと冷却フィンとを順次積層する際に、接合プレートを配設する場所を特定する必要があるので、ラジエータを組み立てる際の組み立て作業性が低いと言う問題がある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、２種の熱交換器が一体となった熱交換器において、組み立て作業性を向上させ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、請求項１に記載の発明では、第１流体が流通する複数本の第１チューブ（１１１）と、第１チューブ（１１１）間に配設された熱交換を促進する第１フィン（１１２）と、第２流体が流通する複数本の第２チューブ（１２１）と、第２チューブ（１２１）間に配設された熱交換を促進する第２フィン（１２２）と、両チューブ（１１１、１２１）の長手方向両端部に配設され、両チューブ（１１１、１２１）と連通するヘッダタンク（１３０）と、ヘッダタンク（１３０）内の空間を第１チューブ（１１１）に連通する第１空間（１３１）と第２チューブ（１２１）に連通する第２空間（１３２）とに仕切るとともに、第１空間（１３１）と第２空間（１３２）との間に第３空間（１３３）を構成する少なくとも２枚のセパレータ（１３４）と、両チューブ（１１１、１２１）の長手方向一端側における第３空間対応部位（１３０ｄ）と他端側における第３空間対応部位（１３０ｄ）とを繋ぐ少なくとも２本のダミーチューブ（１４０）と、ダミーチューブ（１４０）間に配設されたフィン（１４１）とを有し、第１、２チューブ（１１１、１２１）とダミーチューブ（１４０）とは同一寸法であり、さらに、第１、２フィン（１１２、１２２）とフィン（１４１）とは同一寸法であることを特徴とする。
【０００９】
これにより、熱交換器を組み立てる際に、ダミーチューブ（１４０）と第１、２チューブ（１１１、１２１）とを、第１、２フィン（１１２、１２２）とフィン（１４１）とを区別することなく、チューブとフィンとを順次積層しながら組み立てることができるので、熱交換器の組み立て作業性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、ヘッダタンク（１３０）のうち第３空間（１３３）に対応する第３空間対応部位（１３０ｄ）には、第３空間（１３３）とヘッダタンク（１３０）外とを連通させる穴部（１３５）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、例えば、第１空間（１３１）と第３空間（１３３）とを仕切るセパレータ（１３４）にシール不良（接合不良）がある場合には、その不良シール箇所から漏れ出た検査用の流体は、第２空間（１３２）内に進入することなく、穴部（１３５）から外部に漏れ出る。
【００１２】
また、仮に、第１空間（１３１）と第３空間（１３３）とを仕切るセパレータ（１３４）以外の箇所にシール不良（接合不良）があれば、その不良個所から検査用の流体が外部に漏れ出る。
【００１３】
したがって、本発明によれば、２種類の熱交換器が一体となった熱交換器の漏れ検査を容易に行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、両チューブ（１１１、１２１）は、上下方向に延びるように設けられており、さらに、穴部（１３５）は、下方側のヘッダタンク（１３０）に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、穴部（１３５）からヘッダタンク（１３０）内に雨水等が進入してしまうことを未然に防止できるので、熱交換器が雨水等により腐食してしまうことを未然に防止できる。
【００１６】
因みに、上記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一例である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る熱交換器をハイブリッド自動車用のラジエータに適用したものであって、図１は本実施形態に係るラジエータ１００の斜視図である。
【００１８】
１１１は、エンジン（図示せず。）内を循環してエンジンを冷却するエンジン冷却水（第１流体）が流通するアルミニウム製の第１チューブであり、１２１は、電動モータ及びインバータ回路等の電動モータを制御する電気制御回路内を循環して電動モータ及び電気制御回路を冷却する電気系冷却水（第２流体）が流通するアルミニウム製の第２チューブである。
【００１９】
ここで、第１チューブ１１１は、図１のＡに示す範囲に複数本設けられ、第２チューブ１２１は、図１のＢに示す範囲に複数本設けられており、両チューブ１１、１２１は同一寸法（同一形状）である。
【００２０】
そして、第１チューブ１１１間及び第２チューブ１２１間には、波状に形成されて熱交換を促進する同一寸法（同一形状）の第１、２冷却フィン（伝熱フィン）１１２、１２２が配設されており、これら冷却フィン（以下、フィンと略す。）１１２、１２２は、各チューブ１１１、１２１にろう付け接合されている。
【００２１】
また、両チューブ１１１、１２１の長手方向両端側には、第１、２チューブ１１１、１２１それぞれに連通するヘッダタンク１３０が配設されており、このヘッダタンク１３０内それぞれには、ヘッダタンク１３０内の空間を３つの空間１３１〜１３３に仕切る２枚のセパレータ（区画壁）１３４が設けられている。
【００２２】
ここで、空間１３１（以下、第１空間１３１と呼ぶ。）は、第１チューブ１１１に連通しており、上方側の第１空間１３１から各第１チューブ１１１にエンジン冷却水が分配供給され、下方側の第１空間１３１により熱交換を終えたエンジン冷却水を集合回収する。
【００２３】
また、空間１３２（以下、第２空間１３２と呼ぶ。）は、第２チューブ１２１に連通しており、上方側の第２空間１３２から各第２チューブ１１１に電気系冷却水が分配供給され、下方側の第２空間１３２により熱交換を終えた電気系冷却水を集合回収する。
【００２４】
したがって、ラジエータ１００のうち図１のＡに示す範囲がエンジン冷却水用の第１ラジエータ１１０を構成し、図１のＢに示す範囲が電気系冷却水用の第２ラジエータ１２０を構成する。
【００２５】
なお、１１３はエンジン冷却水の流入口であり、１１４はエンジン冷却水の流出口であり、１２３は電気系冷却水の流入口であり、１２４は電気系冷却水の流出口である。
【００２６】
ところで、ヘッダタンク１３０は、図２に示すように、両チューブ１１１、１２１の長手方向端部がろう付け接合されたアルミニウム製のコアプレート１３０ａと、コアプレート１３０ａと共にヘッダタンク１３０内の空間を構成する樹脂製のタンク本体１３０ｂとから構成されている。
【００２７】
そして、両者１３０ａ、１３０ｂは、密閉性を確保するためのパッキン１３０ｃを挟んだ状態で、コアプレート１３０ａの一部を折り曲げる（塑性変形させる）ことによりカシメ固定されている。
【００２８】
また、セパレータ１３４は、タンク本体１３０ｂに一体形成されており、セパレータ１３４とコアプレート１３４とは、図３に示すように、パッキン１３０ｃにより水密にシール（密閉）されている。そして、図１に示すように、下方側のヘッダタンク１３０（タンク本体１３０ｂ）のうち第３空間１３３には、第３空間１３３とヘッダタンク１３０外とを連通させる穴部１３５が形成されている。
【００２９】
ところで、コアプレート１３０ａ（ヘッダタンク１３０）のうち第３空間１３３に対応する部位（以下、この部位を第３空間対応部位と呼ぶ。）１３０ｄにも、図３に示すように、第１、２チューブ１１１、１２１と同一寸法（同一形状）を有すダミーチューブ１４０が接合されている。
【００３０】
そして、このダミーチューブ１４０間、ダミーチューブ１４０と第１チューブ１１１との間、及びダミーチューブ１４０と第２チューブ１２１との間には、図１に示すように、フィン１１２、１２２と同一寸法（同一形状）のフィン１４１が配設されており、これらフィン１４１も、各チューブ１１１、１２１、１４０にろう付け接合されている。
【００３１】
因みに、本実施形態では、フィン１４１は、後述するように、専ら機械的強度の向上のために設けており、伝熱（放熱）効果はそれほど期待していない。
【００３２】
次に、ラジエータ１００の漏れ検査の方法の概略を述べる。
【００３３】
１．第１ラジエータ１１０を検査する場合
流出口１１４を閉塞した状態で、流入口１１３からＨｅガスを所定の圧力で充填する。そして、第１ラジエータ１１０の外部にてＨｅガスを検出したときには、第１ラジエータ１１０のいずれかの箇所にて漏れ（接合不良（シール不良））があるものと見なし、第１ラジエータ１１０の外部にてＨｅガスを検出し得ないときには、第１ラジエータ１１０のいずれかの箇所にも漏れ（接合不良（シール不良））があるものと見なす。
【００３４】
２．第２ラジエータ１２０を検査する場合
流出口１２４を閉塞した状態で、流入口１２３からＨｅガスを所定の圧力で充填する。そして、第２ラジエータ１２０の外部にてＨｅガスを検出したときには、第２ラジエータ１２０のいずれかの箇所にて漏れ（接合不良（シール不良））があるものと見なし、第２ラジエータ１２０の外部にてＨｅガスを検出し得ないときには、第２ジエータ１２０のいずれかの箇所にも漏れ（接合不良（シール不良））があるものと見なす。
【００３５】
なお、この例では、流出口１１４、１２４を閉塞して流入口１１３、１２３からＨｅガスを充填したが、これとは逆に、流入口１１３、１２３を閉塞して流出口１１４、１２４からＨｅガスを充填してもよい。
【００３６】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００３７】
本実施形態では、ダミーチューブ１４０と第１、２チューブ１１１、１２１とを同一寸法（同一形状）とし、かつ、第１、２フィン１１２、１２２とフィン１４１とを同一寸法（同一形状）としているので、熱交換器を組み立てる際に、ダミーチューブ１４０と第１、２チューブ１１１、１２１とを、第１、２フィン１１２、１２２とフィン１４１とを区別することなく、チューブとフィンとを順次積層しながら組み立てることができるので、熱交換器の組み立て作業性を向上させることができる。
【００３８】
また、強度部材として第１、２チューブ１１１、１２１と同一寸法のダミーチューブ１４０を用い、かつ、第１、２フィン１１２、１２２と同一寸法のフィン１４１を接合しているので、ラジエータ１００を製造する際に、ヘッダタンク１３０（タンク本体１３０ｂ）を変えるのみで、その他は、セパレータ１３４を有していない通常のラジエータと同一の行程（ライン）にて本実施形態に係るラジエータ１００を組み立てることができる。
【００３９】
したがって、製造ライン（製造行程）を大きく変えることなく、二種のラジエータが一体となったラジエータを組み立てることができる。
【００４０】
第１ラジエータ１１０のヘッダタンクを構成する第１空間１３１と第２ラジエータ１２０のヘッダタンクを構成する第２空間１３２との間に、セパレータ１３４により仕切られた第３空間１３３が形成されているとともに、第３空間１３３には、第３空間１３３とヘッダタンク１３０外とを連通させる穴部１３５が形成されているので、例えば第１ラジエータ１１０の漏れ検査をしたときに、第１空間１３１と第３空間１３３とを仕切るセパレータ１３４にシール不良がある場合に、その不良シール箇所から漏れ出たＨｅガスは、第２空間１３２内に進入することなく、穴部１３５から外部に漏れ出る。
【００４１】
また、仮に、第１空間１３１と第３空間１３３とを仕切るセパレータ１３４以外の箇所にシール不良（接合不良）があれば、その不良個所からＨｅガスが外部に漏れ出る。
【００４２】
以上に述べたように、本実施形態によれば、第１、２ラジエータ１１０、１２０の漏れ検査を容易に行うことができるので、第１、２ラジエータ１１０、１２０が一体となったラジエータ１００の漏れ検査を容易に行うことができる。
【００４３】
また、穴部１３５は、下方側のヘッダタンク１３０に設けられているので、穴部１３５からヘッダタンク１３０内に雨水等が進入してしまうことを未然に防止できる。したがって、熱交換器が雨水等により腐食してしまうことを未然に防止できるので、ラジエータ１００の耐久性が低下してしまうことを防止できる。
【００４４】
ところで、エンジン冷却水と電気系冷却水とは適正温度が相違しているので、第１チューブ１１１の熱膨張量と第２チューブ１２１の熱膨張量とが相違してしまい、第１、２チューブ１１１、１２１に圧縮応力又は引っ張り応力（以下、これらの応力を熱応力と呼ぶ。）が発生してしまう。
【００４５】
これに対して、本実施形態では、第１、２空間１３１、１３２間に位置する第３空間対応部位１３０ｄが第１、２チューブ１１１、１２１に発生する熱応力を緩和する部位として機能する。
【００４６】
したがって、第１チューブ１１１の熱膨張量と第２チューブ１２１の熱膨張量との相違による熱応力を低減し、チューブ割れを未然に防止できる。
【００４７】
また、第３空間対応部位１３０ｄには、ダミーチューブ１４０間、及びダミーチューブ１４０と両チューブ１１１、１２１との間にもフィン１４１、１１２、１２２が接合されているので、コア全体の剛性を損なうことはない。
【００４８】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明に係る熱交換器をハイブリッド自動車に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のものにも適用することができる。
【００４９】
また、上述の実施形態では、フィン１４１を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィン１４１を廃止してもよい。
【００５０】
また、上述の実施形態では、漏れ検査用の流体としてＨｅガスを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の気体又は液体であてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るラジエータの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るラジエータのヘッダタンクの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るラジエータのヘッダタンクの断面図である。
【符号の説明】
１００…ラジエータ、１１０…第１ラジエータ、１１１…第１チューブ、
１１２…第１フィン、１２０…第２チューブ、１２１…第２チューブ、
１２２…第２フィン、１３０…ヘッダタンク、１４０…ダミーチューブ、
１４１…フィン。

Claims

第１流体が流通する複数本の第１チューブ（１１１）と、
前記第１チューブ（１１１）間に配設された熱交換を促進する第１フィン（１１２）と、
第２流体が流通する複数本の第２チューブ（１２１）と、
前記第２チューブ（１２１）間に配設された熱交換を促進する第２フィン（１２２）と、
前記両チューブ（１１１、１２１）の長手方向両端部に配設され、前記両チューブ（１１１、１２１）と連通するヘッダタンク（１３０）と、
前記ヘッダタンク（１３０）内の空間を前記第１チューブ（１１１）に連通する第１空間（１３１）と前記第２チューブ（１２１）に連通する第２空間（１３２）とに仕切るとともに、前記第１空間（１３１）と前記第２空間（１３２）との間に第３空間（１３３）を構成する少なくとも２枚のセパレータ（１３４）と、
前記両チューブ（１１１、１２１）の長手方向一端側における前記第３空間対応部位（１３０ｄ）と他端側における第３空間対応部位（１３０ｄ）とを繋ぐ少なくとも２本のダミーチューブ（１４０）と、
前記ダミーチューブ（１４０）間に配設されたフィン（１４１）とを有し、
前記第１、２チューブ（１１１、１２１）と前記ダミーチューブ（１４０）とは同一寸法であり、
さらに、第１、２フィン（１１２、１２２）と前記フィン（１４１）とは同一寸法であることを特徴とする熱交換器。
前記ヘッダタンク（１３０）のうち前記第３空間（１３３）に対応する第３空間対応部位（１３０ｄ）には、前記第３空間（１３３）と前記ヘッダタンク（１３０）外とを連通させる穴部（１３５）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記両チューブ（１１１、１２１）は、上下方向に延びるように設けられており、
さらに、前記穴部（１３５）は、下方側の前記ヘッダタンク（１３０）に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。