JP4524969B2

JP4524969B2 - 熱交換装置

Info

Publication number: JP4524969B2
Application number: JP2001224649A
Authority: JP
Inventors: 教久笹野; 治美岡井; 康彦伊藤; 倫明前田; 郁雄小沢
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: JP2003035143A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器と送風機とが組み合わされた熱交換装置に関するもので、車両用内燃機関（エンジン）の冷却水を冷却するラジエータ装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
車両用のラジエータ装置では、周知のごとく、シュラウドにより、ラジエータと送風機との隙間を覆うことにより送風機によって誘起された空気流がラジエータ（ラジエータコア）を迂回して流れることを抑制し、ラジエータの冷却能力が低下することを防止している。
【０００３】
このとき、理想的には、シュラウドとラジエータ（ラジエータコア）とを隙間無く密着させて、送風機によって誘起された空気流の全てがラジエータ（ラジエータコア）を通過すようにすることが望ましい。
【０００４】
しかし、近年、ラジエータの小型軽量化及び冷却能力向上（コア部の細密化して伝熱面積を増大）を図るべく、チューブ及びフィンの薄肉化が進んでいるため、車両振動等の加振力がシュラウドに作用すると、シュラウドの端部がコア部に衝突してコア部が破損してしまうおそれがある。特に、チューブが破損すると、冷却水が漏れ出してしまうので、ラジエータが機能しなくなり、エンジンが焼け付いてしまうおそれが高い。
【０００５】
この問題に対しては、シュラウドとラジエータ（ラジエータコア）との間に十分な隙間を確保すればよいが、この手段では、この隙間から送風機によって誘起された空気流がラジエータ（ラジエータコア）を迂回して流れてしまうので、シュラウドとしての機能を十分に発揮させることができず、ラジエータの冷却能力が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、送風機によって誘起された空気流がラジエータ（ラジエータコア）を迂回して流れてしまうことを抑制しつつ、シュラウドの端部がコア部に衝突してコア部が破損してしまうを防止することを目的とする。
【０００７】
【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、流体が流通する複数本のチューブ（１１１）を有して構成されたコア部（１１０）と、コア部（１１０）の端部に配設され、コア部（１１０）を補強するサイドプレート（１３０）と、コア部（１１０）に空気を送風する送風機（３００）と、コア部（１１０）と送風機（３００）との隙間を覆うことにより送風機（３００）によって誘起された空気流がコア部（１１０）を迂回して流れることを抑制するシュラウド（３１０）とを有し、シュラウド（３１０）のコア部（１１０）側端部には、空気流れ方向と略平行な壁面（３１１ａ）と、壁面（３１１ａ）のうちサイドプレート（１３０）と所定の隙間を有して対向した部位であるストッパ部（３１１ｂ）とが設けられており、さらに、ストッパ部（３１１ｂ）の空気流れ方向の端部とサイドプレート（１３０）との空気流れ方向における隙間寸法（Ｘ）は、シュラウド（３１０）の壁面（３１１ａ）のうちストッパ部（３１１ｂ）以外の部位（３１１ｃ）の空気流れ方向の端部とコア部（１１０）との空気流れ方向における隙間寸法（Ｙ）に比べて小さいことを特徴とする。
【０００８】
これにより、仮にシュラウド（３１０）コア部（１０）に対して相対変位しても、ストッパ部（３１１ｂ）がサイドプレート（１３０）に衝突して、その他の部位がそれ以上相対変位してしまうことが規制される。
【０００９】
つまり、ストッパ部（３１１ｂ）が、その他の部位がコア部（１１０）に衝突（干渉）してしまうことを機械的に規制する規制手段（ストッパ）として機能するので、コア部（１１０）（特に、チューブ（１１１））が破損してしまうをことを未然に防止できる。
【００１０】
したがって、シュラウド（３１０）とコア部（１１０）との間に十分な隙間を確保することなく、コア部（１１０）（特に、チューブ（１１１））が破損してしまうをことを未然に防止できるので、送風機（３００）によって誘起された空気流がコア部（１１０）を迂回して流れてしまうことを抑制しつつ、シュラウド（３１０）の端部がコア部（１１０）に衝突してコア部（１１０）が破損してしまうを防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、流体が流通するとともに、互いに平行に配設された複数本のチューブ（１１１）を有して構成された略矩形状のコア部（１１０）と、チューブ（１１１）の長手方向両端部に配設されてチューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて複数本のチューブ（１１１）と連通するヘッダタンク（１２０）と、コア部（１１０）の端部に配設され、チューブ（１１１）と略平行に延びてコア部（１１０）を補強するサイドプレート（１３０）と、コア部（１１０）に空気を送風する送風機（３００）と、コア部（１１０）と送風機（３００）との隙間を覆うことにより送風機（３００）によって誘起された空気流がコア部（１１０）を迂回して流れることを抑制するシュラウド（３１０）とを有し、シュラウド（３１０）のコア部（１１０）側端部には、空気の流通方向と略平行な壁面（３１１ａ）を有するとともに、コア部（１１０）の外縁部を略縁取るように略矩形状に形成されたフランジ部（３１１）が設けられており、フランジ部（３１１）うちサイドプレート（１３０）と対向する対向部位（３１１ｂ）の空気流れ方向の端部とサイドプレート（１３０）との空気流れ方向における隙間寸法（Ｘ）は、フランジ部（３１１）のうち対向部位（３１１ｂ）以外の部位（３１１ｃ）の空気流れ方向の端部とコア部（１１０）との空気流れ方向における隙間寸法（Ｙ）に比べて小さいことを特徴とする。
【００１２】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、フランジ部（３１１）のうちサイドプレート（１３０）と対向する対向部位（３１１ｂ）が前述のストッパとして機能するので、シュラウド（３１０）とコア部（１１０）との間に十分な隙間を確保することなく、コア部（１１０）（特に、チューブ（１１１））が破損してしまうをことを未然に防止できる。
【００１３】
したがって、送風機（３００）によって誘起された空気流がコア部（１１０）を迂回して流れてしまうことを抑制しつつ、シュラウド（３１０）の端部がコア部（１１０）に衝突してコア部（１１０）が破損してしまうを防止することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る熱交換装置を、車両に搭載された走行用エンジン（発熱機器）を冷却する車両用冷却装置（ラジエータ装置）に適用したものである。
【００１６】
図１は車両用冷却装置（ラジエータ装置）の模式図であり、２００は走行用の水冷式内燃機関（エンジン）であり、１００はエンジン冷却水（冷却水と略す。
）と空気とを熱交換して冷却水を冷却するラジエータ（熱交換器）であり、３００はラジエータ１００に冷却風を送付する軸流ファン式の送風機である。
【００１７】
また、３１０は送風機３００を支持するステー部材を兼ねるとともに、後述するラジエータコア部１１０と送風機（３００）との隙間を覆うことにより送風機３００によって誘起された空気流がコア部１１０を迂回して流れることを抑制するシュラウド３１０である。なお、本実施形態では、シュラウド３１０は、炭素繊維にて機械的強度が強化された樹脂にて成形されている。
【００１８】
因みに、２１０はラジエータ１００を迂回させて冷却水を循環させるバイパス回路であり、２２０はラジエータ１００に流通させる冷却水量を調節することにより冷却水温度（エンジン温度）を所定範囲内に保つサーモスタットである。
【００１９】
なお、図２（ａ）はラジエータ１００の正面図であり、図２（ａ）中、１１１は冷却水（流体）が流通する扁平状のチューブであり、これら複数本のチューブ１１１は、互いに平行に配設されているとともに、各チューブ１１１間には、空気と冷却水との熱交換を促進する波状のフィン１１２が配設されている。そして、このフィン１１２とチューブ１１１とをろう付けすることにより、冷却水と空気とを熱交換する略矩形状のラジエータコア部（以下、コアと略す。）１１０が構成されている。
【００２０】
また、チューブ１１１の長手方向両端部には、チューブ１１１の長手方向と直交する方向（本実施形態では、上下方向）に延びて複数本のチューブ１１１と連通するヘッダタンク１２０が配設されており、本実施形態では、紙面上側のヘッダタンク１２０により各チューブ１１１に冷却水が分配供給され、紙面下側のヘッダタンク１２０により熱交換を終えた冷却水が集合回収される。
【００２１】
なお、本実施形態では、ヘッダタンク１２０は、チューブ１１１がろう付けされた金属製のコアプレート１２１と、このコアプレート１２１と共にタンク内空間を構成する樹脂製のタンク本体１２２とからなるもので、コアプレート１２１とタンク本体１２２とは、パッキン等のシール材を介して水密に組み付けられている。
【００２２】
また、コア１１０の端部には、チューブ１１１と略平行に延びてコア１１０を補強するサイドプレート１３０が設けられおり、このサイドプレート１３０は、コア１１０と反対が開口するように断面が略コの字状に形成されているとともに、その長手方向端部がヘッダタンク１２０（コアプレート１２１）に接合され、コア１１０側がコア１１０（フィン１１２）にろう付けされている。
【００２３】
また、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、コア１１０の背面側（空気流れ下流側）には、送風機３００及びシュラウド３１０が配設されており、本実施形態では、シュラウド３１０はヘッダタンク１２０（タンク本体１２２）にボルト等の締結手段により固定されている。
【００２４】
ところで、シュラウド３１０のうちコア１１０側の端部には、図４に示すように、空気の流通方向と略平行な壁面３１１ａを有するとともに、コア１１０の外縁部を略縁取るように略矩形状に形成されたフランジ部３１１が設けられており、シュラウド３１０をラジエータ１００に装着した状態においては、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、フランジ部３１１のうちサイドプレート１３０と対向する部位（以下、この部位をストッパ部３１１ｂと呼ぶ。）とサイドプレート１３０との隙間寸法Ｘは、フランジ部３１１のうちストッパ部３１１ｂ以外の部位（以下、この部位を単純フランジ部３１１ｃと呼ぶ。）とコア１１０と隙間寸法Ｙに比べて小さくなるようになっている。
【００２５】
具体的には、図４（ｂ）に示すように、ストッパ部３１１ｂの寸法ｂを単純フランジ部３１１ｃの寸法ａより大きくしたものである。
【００２６】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００２７】
本実施形態によれば、ストッパ部３１１ｂとサイドプレート１３０との隙間寸法Ｘは、単純フランジ部３１１ｃとコア１１０と隙間寸法Ｙに比べて小さくなっているので、仮にシュラウド３１０がラジエータ１００に対して相対変位しても、ストッパ部３１１ｂがサイドプレート１３０に衝突して、その他の部位（例えば、単純フランジ部３１１ｃ）がそれ以上相対変位してしまうことが規制される。
【００２８】
つまり、ストッパ部３１１ｂが、その他の部位（例えば、単純フランジ部３１１ｃ）がコア１１０に衝突（干渉）してしまうことを機械的に規制する規制手段（ストッパ）として機能するので、コア１１０（特に、チューブ１１１）が破損してしまうことを未然に防止できる。
【００２９】
したがって、シュラウド３１０とラジエータ１００（コア１１０）との間に十分な隙間を確保することなく、コア１１０（特に、チューブ１１１）が破損してしまうをことを未然に防止できるので、送風機３００によって誘起された空気流がラジエータ（ラジエータコア）を迂回して流れてしまうことを抑制しつつ、シュラウド３１０の端部がコア１１０に衝突してコア１１０が破損してしまうを防止することができる。
【００３０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明をラジエータ装置に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の熱交換装置にも適用することができる。
【００３１】
また、フランジ部３１１の形状は、上述の実施形態（図４参照）に示されたものに限定されるものではなく、例えば図５に示すように、フランジ部３１１の先端側にコア１１０のコア面と略平行な第２フランジ部３１２を設けてもよい。ここで、コア面とは、コア１１０のうち空気の流通方向と直交する仮想の面（図３参照）を言う。
【００３２】
また、上述の実施形態では、ストッパ部３１１ｂがチューブ１１１の長手方向と略平行に延びていたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
また、上述の実施形態では、シュラウド３１０をボルト等の締結手段によりラジエータ１００にリジット（直接に）固定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、防振ゴム等の弾性部材を介してシュラウド３１０をラジエータ１００に固定してもよい。
【００３４】
また、上述の実施形態では、チューブ１１１が上下方向に延びるように配設されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばチューブ１１１が上下方向に延びるように配設されていてもよい。
【００３５】
また、ラジエータ１００全てを金属（例えば、アルミニウム）製としてもよい。
【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装置の模式図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係るラジエータの正面図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態に係るラジエータの背面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施形態に係るシュラウドの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
【図５】（ａ）は本発明のその他の実施形態に係るラジエータにおける図３のＡ−Ａ断面に相当する断面の断面図であり、（ｂ）はは本発明のその他の実施形態に係るラジエータにおける図３のＢ−Ｂ断面に相当する断面の断面図である。
【符号の説明】
１１０…ラジエータコア、１３０…サイドプレート、３１０…シュラウド、
３１１…フランジ部、３１１ａ…ストッパ部。

Claims

流体が流通する複数本のチューブ（１１１）を有して構成されたコア部（１１０）と、
前記コア部（１１０）の端部に配設され、前記コア部（１１０）を補強するサイドプレート（１３０）と、
前記コア部（１１０）に空気を送風する送風機（３００）と、
前記コア部（１１０）と前記送風機（３００）との隙間を覆うことにより前記送風機（３００）によって誘起された空気流が前記コア部（１１０）を迂回して流れることを抑制するシュラウド（３１０）とを有し、
前記シュラウド（３１０）の前記コア部（１１０）側端部には、空気流れ方向と略平行な壁面（３１１ａ）と、前記壁面（３１１ａ）のうち前記サイドプレート（１３０）と所定の隙間を有して対向した部位であるストッパ部（３１１ｂ）とが設けられており、
さらに、前記ストッパ部（３１１ｂ）の空気流れ方向の端部と前記サイドプレート（１３０）との空気流れ方向における隙間寸法（Ｘ）は、前記シュラウド（３１０）の前記壁面（３１１ａ）のうち前記ストッパ部（３１１ｂ）以外の部位（３１１ｃ）の空気流れ方向の端部と前記コア部（１１０）との空気流れ方向における隙間寸法（Ｙ）に比べて小さいことを特徴とする熱交換装置。
流体が流通するとともに、互いに平行に配設された複数本のチューブ（１１１）を有して構成された略矩形状のコア部（１１０）と、
前記チューブ（１１１）の長手方向両端部に配設されて前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ（１１１）と連通するヘッダタンク（１２０）と、
前記コア部（１１０）の端部に配設され、前記チューブ（１１１）と略平行に延びて前記コア部（１１０）を補強するサイドプレート（１３０）と、
前記コア部（１１０）に空気を送風する送風機（３００）と、
前記コア部（１１０）と前記送風機（３００）との隙間を覆うことにより前記送風機（３００）によって誘起された空気流が前記コア部（１１０）を迂回して流れることを抑制するシュラウド（３１０）とを有し、
前記シュラウド（３１０）の前記コア部（１１０）側端部には、空気の流通方向と略平行な壁面（３１１ａ）を有するとともに、前記コア部（１１０）の外縁部を略縁取るように略矩形状に形成されたフランジ部（３１１）が設けられており、
前記フランジ部（３１１）うち前記サイドプレート（１３０）と対向する対向部位（３１１ｂ）の空気流れ方向の端部と前記サイドプレート（１３０）との空気流れ方向における隙間寸法（Ｘ）は、前記フランジ部（３１１）のうち前記対向部位（３１１ｂ）以外の部位（３１１ｃ）の空気流れ方向の端部と前記コア部（１１０）との空気流れ方向における隙間寸法（Ｙ）に比べて小さいことを特徴とする熱交換装置。
請求項１又は２に記載の熱交換装置に車両に搭載された発熱機器を冷却することを特徴とする車両用冷却装置。