JP3709611B2

JP3709611B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3709611B2
Application number: JP14608296A
Authority: JP
Inventors: 竜雄杉本; 保利山中; 浩生山口; 高明阪根; 章内川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2016-06-07
Also published as: JPH09222293A

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、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。
しかし、異種のコア部を一体化したために、一体化された部分を介して熱の移動が発生するので、熱移動先のコア部で熱交換効率が低下するという問題が発生していた。すなわち、ラジエータとコンデンサとを一体化した場合には、ラジエータの熱がコンデンサに移動するので、コンデンサの熱交換効率が低下するという問題が発生していた。
【０００４】
そこで、この熱移動量を抑制する手段として、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し、その一体化された冷却フィンの高さ方向にスリット状の切欠部を千鳥状に設け、熱が移動する熱伝導路を蛇行させて熱伝導路を長くするような構成としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記手段は熱伝導路を長くしてラジエータからコンデンサへの熱移動を抑制しているものの、その熱移動を完全に遮断することはできない。したがって、コンデンサコア部で所望の熱交換量を確保するためには、熱交換効率の低下を考慮した上でコンデンサコア部の容量を決定する必要がある。
【０００６】
換言すれば、異種のコア部を一体化した熱交換器の設計に当たっては、熱の移動先コア部（コンデンサコア部）での熱交換効率の低下を考慮して熱の移動先コア部（コンデンサコア部）を大きくする必要がある。
しかし、単純にコア部を大型化したのでは、異種のコア部を一体化して熱交換器の小型化を図るという当初の目的を達成することができない。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、熱交換器の大型化および熱交換効率の低下を防止しつつ、異種のコア部を一体化した熱交換器を提供す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１〜３に記載の発明では、両冷却フィン（２２、３２）を所定の隙間を有して離隔させるとともに、両冷却フィン（２２、３２）を部分的に結合する複数個の結合部（４５）が設けられている。そして、両冷却フィン（２２、３２）を展開した状態で、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％以下である。さらに、第１冷却フィン（２２）は、第１チューブ（２１）から第２チューブ（３１）側に１．７〜７ｍｍ突出していることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器において、第２冷却フィン（３２）は、第２チューブ（３１）から前記第１チューブ（２１）側に突出しており、その突出寸法（Ｌｒ）は５ｍｍ以下であることを特徴とする。請求項３に記載の発明では、第１コア部（２）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、第２コア部（３）は、車両用エンジンの冷却用ラジエータコア部（３）を成していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、両コア部（２、３）の端部には、第１コア部（２）を迂回して流れる空気が、両コア部（２、３）間の隙間（４６）に流入することを防止する仕切部材（５０）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、仕切部材は、前記両コア部（２、３）の補強部材をなすサイドプレート（５０）にて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、両冷却フィン（２２、３２）間の距離（ＬＳ）は、５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、第２冷却フィン（３２）の突出寸法（Ｌｒ）は８ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
次に作用効果を述べる。
一般に、第２冷却フィン（３２）から第１冷却フィン（２２）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、結合部（４５）を小さくするほど小さくすることができる。
ところで、請求項１〜３に記載の発明によれば、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％以下なので、後述するように、第２冷却フィン（３２）から第１冷却フィン（２２）へと移動する熱量を結合部（４５）が設けられていない場合の約２％未満に抑制することができる。
【００１５】
また、第１冷却フィン（２２）は、第１チューブ（２１）から第２チューブ（３１）側に１．７〜７ｍｍ突出しているので、後述するように、第１チューブ（２１）および第１冷却フィン（２２）での放熱量を約２％以上増加させることができる。
したがって、寸法（Ｅ）と寸法（Ｆ）との比（結合比Ｅ／Ｆ）と、第１冷却フィン（２２）の突き出し量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熱交換量の悪化量を、第１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。
【００１６】
また、結合部（４５）を介して両冷却フィン（２２、３２）が一体に形成されているので、両冷却フィン（２２、３２）を一体に形成することができるとともに、両冷却フィン（２２、３２）の形成後に、両冷却フィン（２２、３２）を分割するといった後工程が発生しない。したがって、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、熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【００１７】
また、請求項４、５に記載の発明によれば、両コア部（２、３）間の隙間（４６）に流入することを防止する仕切部材（５０）が設けられているので、後述するように、第１コア部（２）を通過する風量が増加するダクト効果を得ることができる。したがって、第１コア部（２）での熱交換が増加するので、結合部（４５）を設けることにより発生する第１コア部（２）の熱交換量の悪化を相殺することができる。つまり、車両用熱交換器の大型化および熱交換効率の低下を防止しつつ、異種コア部（２、３）の一体化を図ることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明によれば、両冷却フィン（２２、３２）間の距離（ＬS ）は、５ｍｍ以下であるので、第１コア部（２）を迂回して両コア部（２、３）間の隙間（４６）に流入する際の通風抵抗が大きくなる。したがって、後述するように、前記仕切部材（５０）にて両コア部（２、３）間の隙間（４６）を閉塞した状態と等しくなり、ダクト効果を得ることができる。つまり、請求項４に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
【００１９】
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。
【００２０】
【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、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。以下に図１〜３を用いて本実施形態に係る熱交換器の形状を述べる。
【００２１】
図１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、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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を、それぞれ結合する複数個の結合部４５が両冷却フィン２２、３２間に形成されている。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７に示すように、両冷却フィン２２、３２の多数個の折曲部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。
【００２４】
また、両冷却フィン２２、３２を展開すると図８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。
【００２５】
なお、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１、７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。
【００２６】
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１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。
【００２７】
ところで、２３、３３は両コア部２、３の補強部材をなすサイドプレートで、これらは図２に示すように、両コア部２、３の両端に配置されている。これらのサイドプレート２３、３３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枚のアルミニウム板から一体形成されている。そして、両サイドプレート２３、３３の長手方向の両端には、サイドプレート２３とサイドプレート３３とをそれぞれ結合する連結部４が設けられている。この連結部４は、サイドプレート２３のＺ曲げ部４１とサイドプレート３３のＺ曲げ部４２とがその先端部４３で結合するように形成されている。この連結部４の幅は、サイドプレート２３または３３の長手方向寸法に比べて十分小さくなるように設定されている。また、この連結部４の先端部４３には、連結部４の板厚を薄くするように、切り欠きが設けられている。
【００２８】
また、図２に示すように、サイドプレート３３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ヘッダータンク３４が配置されている。この第１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。
【００２９】
また、第１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回収する第２ヘッダータンク３６が配置されており、この第２ヘッダータンク３６は第１ヘッダータンク３４と同様な形状をしている。そして、この第２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の中心に対して第１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３５ａがチューブ、冷却フィン等と共に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は紙面側に向いている。
【００３０】
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に分配する第１ヘッダータンク２４であり、この第１ヘッダータンク２４の本体は、円筒状に形成されている。この第１ヘッダータンク２４の本体は、ラジエータの第２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、第１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。
【００３１】
また、図３に示すように、コンデンサの第１ヘッダータンク２４の対辺側には、熱交換を終えた冷媒を回収するコンデンサの第２ヘッダータンク２５が、ラジエータの第１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。この第２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２７がろう付けされている。そして、このジョイント２７には、冷媒の流入口２７が設けられている。そして、図２に示すように、コンデンサの流入口２７および排出口２６は紙面側に向いている。
【００３２】
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。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４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１０に示すように、放熱量の増加率は飽和する。
【００３３】
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５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。
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。
【００３４】
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４、５、１０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、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６、１１に示すようになる。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。
【００３５】
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の連結部４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。
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９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。
【００３６】
なお、図９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、本発明の特徴を述べる。
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９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６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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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１１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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
（第２実施形態）
本実施形態は、エンジンルームの小型化を図ることにより、車室内の大型化を図るという近年の車両設計思想を考慮して車両用熱交換器の熱交換効率の向上を図ったものである。
【００４４】
具体的には、図１２に示すように、サイドプレート２３、３３を一体化（以下、この一体化したサイドプレートを、単にサイドプレート（仕切部材）５０と略す。）し、両コア部２、３間の隙間４６を閉塞することにより、コンデンサコア部２を通過する風量の増加を図ったものである。
次に、サイドプレート５０により、隙間４６が閉塞された場合にコンデンサコア部２を通過する風量が増加する理由について説明する。
【００４５】
すなわち、上述のように、エンジンルームの小型化を図るべく、近年、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。
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。
【００４６】
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１３、１４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、本実施形態にに限らず、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。
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。
【００４７】
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１５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。
【００４８】
そして、この状態で隙間４６を閉塞すれば、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。
したがって、両コア部２、３の端部にて隙間４６を閉塞すると、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、隙間４６を閉塞しない場合に比べて、コンデンサコア部２を迂回していた風量分だけ増加する（以下、この現象（効果）をダクト効果と呼ぶ。）。
【００４９】
そこで、発明者は、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。
図１６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。
【００５０】
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１５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。
ここで、図１６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を閉塞した状態と相似となる。
【００５１】
したがって、図１６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、隙間４６を閉塞することによりダクト効果を得ることができる。
また、両コア部２、３間の隙間４６を閉塞した車両用熱交換器において、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、両コア部２、３間の隙間４６を閉塞した状態と相似となる。
【００５２】
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が独立した車両用熱交換器において、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。
【００５３】
また、図１７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１７も図１６と同様に、距離Ｌ＝０の状態が隙間４６を閉塞し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。
なお、一体化されたサイドプレート５０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５０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。
【００５４】
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。
【００５５】
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の車両用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１７参照）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。
【００５６】
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９参照）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６参照）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。
【００５７】
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。
【００５８】
そこで、発明者等は、様々な仕様の車両用熱交換器の（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。
【００５９】
なお、コンデンサコア部２の両ヘッダタンク２４、２５とラジエータコア部３の両ヘッダタンク３４、３６との隙間は十分に小さいため、ヘッダタンク間の隙間を通過して両コア部２、３間の隙間４６流入する風量は殆どない。そのため、本実施形態では、隙間４６を閉塞するための特別な手当てを施していない。
しかし、距離Ｌが十分に大きく、コンデンサコア部２の両ヘッダタンク２４、２５とラジエータコア部３の両ヘッダタンク３４、３６との隙間が大きくなる場合には、後述するように、仕切板等で隙間４６を閉塞することが望ましい。
【００６０】
（第３実施形態）
本実施形態は、両冷却フィン２２、３２間の隙間４７の寸法Ｌ_Sを適正な値まで小さくすることにより、サイドプレート５０または後述する仕切板にて隙間４６を閉塞することなく、ダクト効果を得られるようにしたものである。以下に、隙間４７の寸法Ｌ_Sについて述べる。
【００６１】
すなわち、隙間４７の寸法Ｌ_Sが小さくなるほど、両コア部２、３間の隙間４６に流入する空気の通風抵抗が大きくなるので、寸法Ｌ_Sが小さくなるほど、隙間４６を閉塞した状態に近づいていくとが推定される。
そこで、発明者等は、両冷却フィン２２、３２間の隙間４７の寸法Ｌ_Sを０とした車両用熱交換器のコンデンンサコア部２を通過する風量と、この車両用熱交換器の両コア部２、３間の隙間４６を閉塞した車両用熱交換器のコンデンンサコア部２を通過する風量とを比較試験したところ、両者は、ほぼ同等であることを確認した。したがって、隙間４７の寸法Ｌ_Sを小さくすることにより、ダクト効果を得ることができる。
【００６２】
ところで、上記比較試験から明らかなように、ダクト効果によるコンデンサコア部２を通過する風量は、両チューブ２１、３１間の距離Ｌに影響されるものではなく、むしろ両冷却フィン２２、３２間の隙間４７の寸法Ｌ_Sに影響されるものである。したがって、図１６、１７に示される試験結果それぞれは、隙間４７の寸法Ｌ_Sと、コンデンサコア部２を通過する風量の増加率およびコンデンサコア部２の熱交換増加率との関係を示すものと考えてもよい。
【００６３】
そこで、発明者等は、隙間４７の寸法Ｌ_Sを小さくすることによる、ダクト効果のメリットと、通風抵抗の増大によるデメリットとを比較考慮したところ、隙間４７の寸法Ｌ_Sを５ｍｍ以下（０＜Ｌ_S≦５）が妥当との結論を得た。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、突出寸法（ずれ量）Ｌｃを−１〜７ｍｍとしてもよい。
【００６４】
ところで、ラジエータコア部３の放熱能力のグラフは、図１１にように、突出寸法Ｌｒ＝５〜６ｍｍで最大となるように山形状を描いていることから、突出寸法Ｌｒ＝８ｍｍの場合の放熱能力と突出寸法Ｌｒ＝３の場合の放熱能力とは、ほぼ等しくなる。したがって、突出寸法Ｌｒを８ｍｍ以下としても本発明を実施することができる。
【００６５】
また、上述の実施形態では、冷却フィン２２、３２を隙間４６側のみに突き出していたが、隙間４６と反対側に冷却フィン２２、３２の突出を設けても本発明を実施することができる。
また、第２実施形態においては、サイドプレート５０にて隙間４６を閉塞したが、両サイドプレート２３、３３を一体とせず、隙間４６を閉塞する仕切板などを両サイドプレート２３、３３に組付けてもよい。この場合、この仕切板は、樹脂等の熱伝達率の小さい部材にて構成することが望ましい。
【００６６】
また、サイドプレート５０のうち隙間４６に相当する部位の肉厚を、他の部位に比べて薄くしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の熱交換器コア部（図２のＢ−Ｂ断面）斜視図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図２のＣ矢視図である。
【図４】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５】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６】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７】冷却フィンの形状を示す斜視図である。
【図８】冷却フィンの展開図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】本発明に係る第２実施形態の熱交換器コア部（図２のＢ−Ｂ断面に相当）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斜視図である。
【図１４】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１５】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１６】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１７】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、４６…隙間、
Ｌｃ、Ｌｒ…突出寸法。

Claims

第１媒体が流れる複数本の第１チューブ（２１）と、
前記複数本の第１チューブ（２１）間に配置され、波形状に形成された第１冷却フィン（２２）とからなる第１コア部（２）と、
前記第１チューブ（２１）と所定の隙間（４６）を有して平行に配置され、前記第１媒体より高い温度の第２媒体が流れる複数本の第２チューブ（３１）と、
前記複数本の第２チューブ（３１）間に配置され、波形状に形成された第２冷却フィン（３２）とからなる第２コア部（３）と、
前記両冷却フィン（２２、３２）を所定の隙間を有して離隔させるとともに、前記両冷却フィン（２２、３２）を部分的に結合する複数個の結合部（４５）とを備え、
前記両冷却フィン（２２、３２）を展開した状態で、前記結合部（４５）のうち前記両冷却フィン（２２、３２）の長手方向に平行な部位の寸法（Ｅ）は、前記複数個の結合部（４５）のうち隣合う２つの前記結合部（４５）間の寸法（Ｆ）の５％以下であり、
さらに、前記第１冷却フィン（２２）は、前記第１チューブ（２１）から前記第２チューブ（３１）側に１．７〜７ｍｍ突出していることを特徴とする熱交換器。
前記第２冷却フィン（３２）は、前記第２チューブ（３１）から前記第１チューブ（２１）側に突出しており、
前記第２冷却フィン（３２）の突出寸法（Ｌｒ）は５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
請求項１または２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（２）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（３）は、車両用エンジンの冷却用ラジエータコア部（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。
前記両コア部（２、３）の端部に設けられ、前記第１コア部（２）を迂回して流れる空気が、前記両コア部（２、３）間の隙間（４６）に流入することを防止する仕切部材（５０）とを備えることを特徴とする請求項３記載の車両用熱交換器。
前記仕切部材は、前記両コア部（２、３）の補強部材をなすサイドプレート（５０）にて構成されていることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
前記両冷却フィン（２２、３２）間の距離（ＬＳ）は、５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５記載の車両用熱交換器。
前記第２冷却フィン（３２）は、前記第２チューブ（３１）から前記第１チューブ（２１）側に突出しており、
前記第２冷却フィン（３２）の突出寸法（Ｌｒ）は８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用熱交換器。