JP4089077B2

JP4089077B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP4089077B2
Application number: JP08979599A
Authority: JP
Inventors: 章内川; 聡美武藤; 高明阪根
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: FR2791763A1; US6167946B1; DE10012857A1; FR2791763B1; JP2000283690A; DE10012857B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を熱交換する熱交換器に関するもので、水冷エンジン（液冷内燃機関）の冷却水（冷却液）の熱を大気中に放熱する車両用ラジエータに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
車両用ラジエータ内の冷却水を排水するドレン構造（排水構造）として、図５に示すように、ラジエータを車両に位置決め固定する取付ピン１２４に排水通路を設けたものが実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記手段はヘッダタンク１２０と取付ピン１２４とが樹脂にて一体成形しているので、車種によって取付ピン１２４を挿入すべき位置が相違する場合には、たとえコア部（の大きさ）１１０が同一のラジエータであっても、車種ごとにヘッダタンク１２０を準備する必要がある。このため、ラジエータを構成する部品の種類が増大するので、ラジエータの製造原価低減を図ることが困難である。
【０００４】
一方、ヘッダタンク１２０の種類を減少させると、搭載するラジエータに合わせた車両設計が必要となるので、設計上の制約条件が増大し、ラジエータの車両への搭載性が低下する。
本発明は、上記点に鑑み、ラジエータ等の熱交換器の搭載性を向上させつつ、熱交換器の製造原価低減を図ることを目的とする。
【０００５】
【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１〜４に記載の発明では、ブラケット（１４１）のうち、上下方向と交差する方向に拡がるブラケット壁面（１４３）には、そのブラケット壁面（１４３）から下方側に延びるとともに、固定部材に挿入されるパイプ状の取付ピン（１４４）が設けられ、ヘッダタンク（１２１）の下端側のうちブラケット壁面（１４３）と対向する部位（１２３）は、ブラケット壁面（１４３）と所定の隙間（δ）を有して離隔し、さらに、ヘッダタンク（１２１）の下端側のうちブラケット壁面（１４３）と対向する部位には、ヘッダタンク（１２１）内に溜まった流体を排出するドレン口（１２４）が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
これにより、たとえコア部（１１０）が同一の熱交換器であっても、種々のヘッダタンク（１２１）を準備することなく、ブラケット（１４１）の取付位置を変更することにより容易に熱交換器を固定部材に組み付けることができる。
したがって、熱交換器を固定部材に組み付ける際の設計上の制約条件を大幅に緩和するこのができるので、熱交換器の組み付け性を向上させつつ、熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【０００７】
また、ドレン口（１２４）とブラケット壁面（１４３）とは所定の隙間（δ）を介して対向しているので、ドレン口（１２４）から排水される流体は、一旦、ブラケット壁面（１４３）に衝突してその動圧を低下させた後、取付ピン（１４４）内を流通して排出されることとなる。
したがって、熱交換器から排出される流体の動圧（勢い）を低下させた状態で流体を排出できるので、流体の排出時に流体が飛散（飛び散る）ことを防止できる。
【０００８】
以上に述べたように、本発明によれば、流体の排出時に流体が飛散（飛び散る）ことを防止しながら、熱交換器の組み付け性を向上させつつ、熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
請求項２に記載の発明では、ブラケット壁面（１４３）の端部には、その端部から上方側に向けて延出する壁部（１４６ａ〜１４６ｄ）が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、壁部（１４６ａ〜１４６ｄ）が堰として機能するので、確実に流体が飛散（飛び散る）ことを防止できる。
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。
【００１０】
【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車両走行用水冷エンジンの冷却水を放熱（冷却）するラジエータに本発明に係る熱交換器を適用したもので、図１は本実施形態に係るラジエータ１００の空気流れ上流側から見た正面図である。
図１中、１１１は冷却水（流体）が流通する複数本の扁平状チューブ（以下、チューブと略す）であり、このチューブ１１１間には、波状（コルゲート状）に形成されて空気と冷却水との熱交換を促進する冷却フィン（以下、フィンと略す）１１２が配設されている。そして、このフィン１１２及びチューブ１１１により矩形状のラジエータコア部（以下、コア部と略す。）１１０が構成されている。
【００１１】
また、コア部１１０の端部のうちチューブ１１１の長手方向両端側には、チューブ１１１の長手方向と直交する方向（上下方向）に延びるとともに、複数本のチューブ１１１と連通する第１、２ヘッダタンク１２１、１２２が配設されている。
ここで、チューブ１１１の長手方向一端側（紙面左側に位置する第１ヘッダタンク１２１は、エンジン（図示せず）から流出した冷却水を複数本のチューブ１１１に分配供給するもので、長手方向他端側（紙面右側）に位置する第２ヘッダタンク１２２は、熱交換を終えた冷却水を集合回収してエンジンに向けて排水するものである。なお、以下、第１、２ヘッダタンク１２１、１２２を総称してヘッダタンク１２０と表記する。
【００１２】
また、コア部１１０の上下端部には、チューブ１１１の長手方向と平行な方向に延びてコア部１１０を補強する第１、２補強プレート（サイドプレート）１３１、１３２が配設されており、この補強プレート１３１、１３２は、断面がコの字状にプレス成形されたものである。
なお、本実施形態では、チューブ１１１、フィン１１２、ヘッダタンク１２０及び第１補強プレート１３１、１３２の全てはアルミニウム金属製であり、かつ、ろう付け接合により一体化されている。
【００１３】
ところで、ヘッダタンク１２０の下端側には、コア部１１０及びヘッダタンク１２０を車両（固定部材）側に設けられた下部ブラケット（図示せず）に固定するための鉄系金属からなる第１ブラケット１４１が第１補強プレート１３１にボルト１５０にて結合（締結）され、一方、ヘッダタンク１２０の上端側には、コア部１１０及びヘッダタンク１２０を車両側に設けられた上部ブラケット（図示せず）に固定するための鉄系金属からなる第２ブラケット１４２が第２補強プレート１３２にボルト１５０にて結合（締結）されている。
【００１４】
なお、第１、２ブラケット１４１、１４２は、コア部１１０に対する設置方向（上下方向）が異なるのみで、形状及び寸法等の各諸元は同じであるので、以下、第１ヘッダタンク１２１の下端側に配設された第１ブラケット１４１（以下、単にブラケット１４１と表記する）に基づいてブラケットについて説明する。
図２は、第１ヘッダタンク１２１の下端側を示しており、第１ヘッダタンク１２０の下端側は、ドレンプラグ１６１を挿入する樹脂製のシートコック１６２が挿入された状態で、ろう付け接合されるタンクキャップ１２３により閉塞される。
【００１５】
そして、ブラケット１４１のうち、上下方向と交差する方向（水平方向）に拡がる排水受け面（ブラケット壁面）１４３には、その排水受け面１４３から下方側に延びるとともに、下部ブラケット（車両）に挿入される丸パイプ状の取付ピン１４４が溶接接合されている。
一方、第１ヘッダタンク１２１の下端側のうち排水受け面１４３と対向する部位（タンクキャップ１２３）は、排水受け面１４３と所定の隙間δ（図２（ｂ）参照）を有して離隔しているとともに、第１ヘッダタンク１２１内に溜まった冷却水を排水するドレン口１２４が形成されている。
【００１６】
そして、排水受け面１４３の端部４辺には、その端部４辺から上方側に向けて延出する壁部１４６ａ〜１４６ｄおり、この壁部１４６ａ〜１４６ｄ及び排水受け面１４３によりドレン口１２４から排水される冷却水が一時的に溜まるバッファタンク部（容積部）１４５が形成されている。
なお、図１中、１６１はエンジンの冷却水出口側に接続される流入口パイプであり、１６２はエンジンの冷却水入口側に接続される流出口パイプである。
【００１７】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態では、ブラケット１４１と補強プレート１３１とを独立に形成するとともに、両者をボルト１５０にて結合しているので、たとえコア部（の大きさ）１１０が同一のラジエータであっても、車種ごとにヘッダタンク１２０を準備することなく、第１、２ブラケット１４１、１４２の取付位置を変更することにより、ラジエータ１００を容易に車両に組み付けることができる。
【００１８】
したがって、ラジエータ１００を車両に搭載する（組み付ける）際の設計上の制約条件を大幅に緩和するこのができるので、ラジエータ１００の搭載性（組み付け性）を向上させつつ、ラジエータ１００の製造原価低減を図ることができる。
また、第１ヘッダタンク１２１に形成されたドレン口１２４と排水受け面１４３とは所定の隙間δを介して対向しているので、ドレン口１２４から排水される冷却水は、一旦、排水受け面１４３に衝突してその動圧を低下させた後、取付ピン１４４内を流通してラジエータ１００外に排水されることとなる。
【００１９】
したがって、ラジエータ１００から排水される冷却水の動圧（勢い）を低下させた状態で冷却水を排水できるので、冷却水の排水時に冷却水が飛散（飛び散る）ことを防止できる。
以上に述べたように、本実施形態によれば、冷却水の排水時に冷却水が飛散（飛び散る）ことを防止しながら、ラジエータ１００の車両への搭載性（組み付け性）を向上させつつ、ラジエータ１００の製造原価低減を図ることができる。
因みに、バッファタンク部１４５の容積（壁部１４６ａ〜１４６ｄの高さや排水受け面１４３の面積）を拡大すれば、実際に取付ピン１４４から流出する冷却水の動圧（流速）を低減することができる。したがって、壁部１４６ａ〜１４６ｄの高さや排水受け面１４３の面積は、ブラケット１４１が過度に大きくならない程度に、比較的大きくすることが望ましい。
【００２０】
また、排水受け面１４３の端部に壁部１４６ａ〜１４６ｄが形成されているので、壁部１４６ａ〜１４６ｄが冷却水が溢れ出ることを防止する堰として機能する。したがって、バッファタンク部１４５から冷却水が飛散（飛び散る）ことを確実に防止することができる。
ところで、近年、車両部品のリサイクル性を向上させるべく、ラジエータ１００の構成部品を全てアルミニウム等の金属にて構成する必要性が高まってきている。
【００２１】
この要求に対して、本実施形態では、ラジエータ１００の構成部品を全て金属にて構成しているので、ラジエータ１００のリサイクル性を向上させることができる。
ところで、仮にヘッダタンク１２０を樹脂にて成形した場合には、図３に示すように、車種ごとに取付ピンの位置が相違するヘッダタンクを比較的に容易に製造することができるのの、金属製にて図３に示すような形状を有するヘッダタンク１２０を製造することは、樹脂にて製造する場合に比べて難しい。
【００２２】
これに対して、本実施形態では、ヘッダタンク１２０と別体にて製造した第１、２ブラケット１４１、１４２を補給プレート１３１、１３２に結合するしているので、ラジエータ１００の構成部品を全て金属製としても容易にラジエータを１００を製造することができる。
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、排水受け面１４３と一体に壁部１４６ａ〜１４６ｄ形成したが、図４に示すように、壁部１４６ａ〜１４６ｄを廃止して排水受け面１４３とタンクキャップ１２３との間にＯリングやゴムブッシュ等のスペーサ部材１４７を配設してバッファタンク部（容積部）１４５を構成してもよい。
【００２３】
また、上述の実施形態では、第１、２ブラケット１４１、１４２とヘッダタンク１２０とをボルト１５０にてねじ結合したが、両ブラケット１４１、１４２をステンレス又はアルミニウム製としてろう付けにて補強プレート１３１、１３２に結合させてもよい。
また、上述の実施形態では、ラジエータに本発明に係る熱交換器を適用したが、コンデンサ等のその他の熱交換器に本発明を適用してもよい。
【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正面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ部拡大図であり、（ｂ）はＡ部の拡大断面図である。
【図３】試作検討品に係るラジエータの正面図である。
【図４】本発明の変形例に係るラジエータにおけるヘッダタンク下部の拡大図である。
【図５】従来の技術に係るラジエータにおけるヘッダタンク下部の拡大図である。
【符号の説明】
１２１…第１ヘッダタンク、１２４…ドレン口、１３１…補強プレート、
１５０…ボルト、１４１…第１ブラケット、
１４３…排水受け面（ブラケット壁面）、１４４…取付ピン。

Claims

流体が流通する複数本のチューブ（１１１）、及び前記チューブ（１１１）間に配設されて流体の熱交換を促進するフィン（１１２）からなる矩形状のコア部（１１０）と、
前記コア部（１１０）の端部のうち前記チューブ（１１１）の長手方向端側に配設され、前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びるとともに前記複数本のチューブ（１１１）と連通するヘッダタンク（１２１）とを有し、
前記コア部（１１０）の端部にて前記チューブ（１１１）の長手方向と平行な方向に延びるとともに、前記コア部（１１０）を補強する補強プレート（１３１）と、
前記ヘッダタンク（１２１）の下端側にて前記補強プレート（１３１）に結合され、前記コア部（１１０）及び前記ヘッダタンク（１２１）を固定部材に固定するブラケット（１４１）とを備え、
前記ブラケット（１４１）のうち、上下方向と交差する方向に拡がるブラケット壁面（１４３）には、そのブラケット壁面（１４３）から下方側に延びるとともに、前記固定部材に挿入されるパイプ状の取付ピン（１４４）が設けられ、
前記ヘッダタンク（１２１）の下端側のうち前記ブラケット壁面（１４３）と対向する部位（１２３）は、前記ブラケット壁面（１４３）と所定の隙間（δ）を有して離隔し、
さらに、前記ヘッダタンク（１２１）の下端側のうち前記ブラケット壁面（１４３）と対向する部位（１２３）には、前記ヘッダタンク（１２１）内に溜まった流体を排出するドレン口（１２４）が形成されていることを特徴とする熱交換器。
前記ブラケット壁面（１４３）の端部には、その端部から上方側に向けて延出する壁部（１４６ａ〜１４６ｄ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記ヘッダタンク（１２１）は、アルミニウム製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
前記ブラケット（１２１）と前記補強プレート（１３１）とは、ねじ結合にて結合され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。