JP5052430B2 - 車両用熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、車両用熱交換器に関する。

従来、空気流に対して並列に配置された複数の熱交換器を備える車両用熱交換器の技術が公知となっている（特許文献１参照）。
特開２００４−１３２５６４号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、隣接する熱交換器同士の温度差が互いに悪影響を及ぼし、冷却性能の低下の要因になっているという問題点があった。
特に、近年のインタークーラに導入されるガスの温度は特に高温に設定されているため、インタークーラと隣接する熱交換器は熱気の悪影響を受けやすい。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、隣接する熱交換器の温度差に起因する悪影響を防止でき、冷却性能の低下を防止できる車両用熱交換器を提供することである。

請求項１記載の発明では、空気流に対して並列に配置された複数の熱交換器を備える車両用熱交換器において、複数の熱交換器は、コンデンサ、ラジエータ、インタークーラからなり、ラジエータの前方に、コンデンサおよびインタークーラを上下に隣接して配置し、コンデンサとインタークーラとの間に、上下の表皮部の間に該両表皮部同士を繋ぐ柱部と前後方向に貫通形成された貫通路とが交互に複数配置された中空構造で構成した遮熱板を設けたことを特徴とする。

請求項１記載の発明では、隣接する熱交換器同士間に遮熱板を設けている。
これにより、隣接する熱交換器同士の温度差に起因する悪影響を防止でき、冷却性能の低下を防止できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、車両前後方向及び車幅方向を前後方向及び上下方向と称して説明する。
図１は実施例１の車両用熱交換器が採用された熱交換器モジュールを示す全体正面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図（一部省略）である。

図３は実施例１のラジエータの斜視図、図４は実施例１のコンデンサの斜視図、図５は実施例１のコンデンサの正面図、図６は実施例１のインタークーラの斜視図、図７は実施例１のラジエータコアサポートの斜視図である。
図８は実施例１のラジエータコアサポートと遮熱板の取付状態を説明する斜視図、図９は実施例１の遮熱板の斜視図、図１０は実施例１の遮熱板の一部の拡大斜視図（一部断面図）、図１１は実施例１のエンジン冷却回路及びターボチャージャーガス回路を説明する図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、実施例１の車両用熱交換器では、ラジエータ１、コンデンサ２（請求項の熱交換器に相当）、及びインタークーラ３（請求項の熱交換器に相当）がラジエータコアサポート４に搭載されている。

先ず、ラジエータ１について詳述する。
図３に示すように、ラジエータ１は、左右に所定間隔を置いて配置された一対の上流側タンク１ａ及び下流側タンク１ｂと、これら両タンク1a,1bの間に配置されたコア部１ｃを有する所謂クロスフロー型のラジエータが採用されている。

各タンク1a,1bは、それぞれ樹脂製で略器状に形成される他、その開口側周縁部がそれぞれ対応するチューブプレート1d,1eに図示しないシール部材を介して加締め固定されて、内部が密閉されている。
また、上流側タンク１ａの上部には、該上流側タンク１ａと連通した状態で円筒状の入力パイプ１ｆが後方へ突設される一方、下流側タンク１ｂの下部には、該下流側タンク１ｂと連通した状態で円筒状の出力パイプ１ｇが突設されている。
また、各タンク1a,1bの上部前面及び下部前面には、公知の特開２００７−２１６７４９号公報のものと同様にコンデンサ２を固定支持するための固定部1h,1iがそれぞれ設けられている。

各タンク1a,1bの上端部には、円柱状の車両搭載ピン１ｊが上方に突設されている。
また、一部図示を省略するが、各タンク1a,1bの中途部には後方へ突出した係止ブラケット部１ｋが設けられている。

コア部１ｃは、両端部がチューブプレート1d,1eに挿通し固定された複数の偏平管状のチューブ１ｏと、隣接するチューブ１ｏに波状の頂部が接合された波板状のフィン１ｐとから構成されている。
また、コア部１ｃのチューブ１ｏとフィン１ｐの積層方向両側は、両端部がチューブプレート1d,1eに挿通し固定された一対のレインフォース1q,1rで連結補強されている。
なお、チューブプレート1d,1e、レインフォース1q,1rを含むコア部１ｃの各構成部材は全てアルミ製であり、これらの接合部のうちの少なくとも一方には、ろう材からなるクラッド層（ブレージングシート）が設けられ、これらは予め仮組みされた後、加熱炉で熱処理されることにより一体的にろう付け接合されている。

次に、コンデンサ２について詳述する。
図４に示すように、コンデンサ２は、左右に所定間隔を置いて配置された一対のヘッダタンク2a,2bと、これら両タンク2a,2bの間に配置されたコア部２ｃが備えられている。

図５に示すように、ヘッダタンク２ａの内部は、４枚のディバイドプレートＤ１で３つの室R1,R3,R6に区分けされると共に、その上部には室Ｒ１と連通接続された図示しない入力ポートを有する入力コネクタ２ｄが設けられる一方、下部には室Ｒ６と連通接続された図示しない出力ポートを有する出力コネクタ２ｅが設けられている。
ヘッダタンク２ｂの内部は、４枚のディバイドプレートＤ２で３つの室R2,R4,R5に区分けされると共に、アダプタ部２ｆを介して室R4,R5に連通接続された円柱状のレシーバタンク２ｇが設けられている。

コア部２ｃは、両端部がヘッダタンク2a,2bに挿通し固定された複数の偏平管状のチューブ２ｈと、隣接するチューブ２ｈに波状の頂部が接合された波板状のフィン２ｉとから構成されている。
また、コア部２ｃのチューブ２ｈとフィン２ｉの積層方向両側は、両端部がヘッダタンク2a,2bに挿通し固定された一対のレインフォース2j,2kで連結補強されている。
なお、コンデンサ２の各構成部材は全てアルミ製であり、これらの接合部のうちの少なくとも一方には、ろう材からなるクラッド層（ブレージングシート）が設けられ、これらは予め仮組みされた後、加熱炉で熱処理されることにより一体的にろう付け接合されている。
なお、レシーバタンク２ｇの内部構造物はこの限りではなく、構造に応じて熱処理後に収容する。

その他、コンデンサ２のコア部２ｃのコアサイズは、ラジエータ１のコア部１ｃのコアサイズよりも上下方向及び左右方向に共に小さく設定されている。

次に、インタークーラ３について詳述する。
図６に示すように、インタークーラ３は、左右に所定間隔を置いて配置された一対の上流側タンク３ａ及び下流側タンク３ｂと、これら両タンク3a,3bの間に配置されたコア部３ｃが備えられている。

各タンク3a,3bは、それぞれアルミ製（または樹脂製）で略器状に形成される他、その開口側周縁部がそれぞれ対応するチューブプレート3d,3eに図示しないシール部材を介して加締め固定されて、内部が密閉されている。
上流側タンク３ａの後面には、該上流側タンク３ａと連通した状態で円筒状の入力パイプ３ｆが後方へ突設される一方、下流側タンク３ｂの後面には、該下流側タンク３ｂと連通した状態で円筒状の出力パイプ３ｇが後方へ突設されている。
また、両タンク3a,3bの底面には円柱状の車両搭載ピン３ｈが下方へ突設されている。

コア部３ｃは、両端部がチューブプレート3d,3eに挿通し固定された複数の偏平管状のチューブ３ｉと、隣接するチューブ３ｉに波状の頂部が接合された波板状のフィン３ｊとから構成されている。
なお、少なくともチューブプレート3d,3eを含むコア部３ｃの各構成部材は全てアルミ製であり、これらの接合部のうちの少なくとも一方には、ろう材からなるクラッド層（ブレージングシート）が設けられ、これらは予め仮組みされた後、加熱炉で熱処理されることにより一体的にろう付け接合されている。
なお、フィン３ｊは省略する場合もある。さらに、チューブ３ｉの内部にインナーフィンを設ける場合もある。

その他、インタークーラ３のコア部３ｃのコアサイズは、ラジエータ１及びコンデンサ２のコア部1c,2cのコアサイズよりも上下方向に小さく、左右方向に大きく設定されている。

次に、ラジエータコアサポート４について詳述する。
図７に示すように、ラジエータコアサポート４は、樹脂製で車両前方側に開口した略箱状に一体形成されている。
ラジエータコアサポート４の後面となるシュラウド壁４ａには、それぞれファン４ｂが望んだ状態で搭載される円形状の一対のファン開口部4c,4dが形成されている。
ファン開口部4c,4dの下方には、自重により閉じた状態を維持し、空気流により前後方向に回動して開放状態となるフラップ４ｅがそれぞれ設けられている。
なお、ファン４ｂ及びフラップ４ｅの設置数、設置位置等については適宜設定できる。

また、図示を一部省略するが、シュラウド壁４ａの左右両側には円形状のラジエータ用挿通穴４ｆと、前方へ矩形状に突設されたラジエータ用固定部４ｇがそれぞれ形成されている。
加えて、シュラウド壁４ａの左右下部両側には、円形状のインタークーラ用挿通穴４ｈが形成されている。

また、ラジエータコアサポート４の上面ｉには、円形状のラジエータ用固定穴４ｊが左右に離間して形成されている。
さらに、ラジエータコアサポート４の下面４ｋには、円形状のインタークーラ用固定穴４ｍが左右に離間して形成されている。

ラジエータコアサポート４の対向する側壁４ｎには、それぞれ内側へ突設された上下一対の板状の係止片4o,4pが形成されている。
そして、図８に示すように、ラジエータコアサポート４の対向する側壁４ｎの係止片4o,4p同士間に板状の遮熱板５の両端部を前方側から挿入して嵌合固定できるようになっている。

図９、１０に示すように、遮熱板５は、樹脂製で全体が平板状に一体形成される他、上下の平らな表皮部5a,5bの間に該両表皮部5a,5b同士を直線状に繋ぐ柱部５ｃと前後方向に貫通形成された貫通路５ｄとが交互に複数配置された中空構造が採用されている。
なお、表皮部5a,5bや柱部５ｃの厚みや間隔等は適宜設定できる。また、柱部５ｃの形状及び配置に応じて貫通路５ｄの断面形状を様々な形状にしても良い。

その他、遮熱板５の前後方向長さの寸法は少なくともインタークーラ３のコア部３ｃよりも大きく設定されている。

次に、ラジエータコアサポートにおけるラジエータ、コンデンサ、インタークーラの搭載について説明する。
図１、２に示すように、このように構成されたラジエータコアサポート４のファン開口部4c,4dにはそれぞれファン４ｂが搭載されている。

ラジエータ１は、ファン４ｂの前方位置において、各車両搭載ピン１ｊをラジエータコアサポート４のそれぞれ対応するラジエータ用固定穴４ｊに円筒状のマウントゴムＭ１を介して固定支持され、且つ、各係止ブラケット部１ｎの一部をそれぞれ対応するラジエータ用固定部４ｇに支持された状態で搭載されている。
この際、ラジエータ１の入力パイプ１ｆ及び出力パイプ１ｇはシュラウド壁４ａのそれぞれ対応するラジエータ用挿通穴４ｆに貫通配置されている。

コンデンサ２は、ラジエータ１の前方、且つ、遮熱板５の上方において、その上下左右両端部が公知の特開２００７−２１６７４９号公報と同様に樹脂製のブラケットＢ１〜Ｂ４を介してラジエータ１のそれぞれ対応する固定部1h,1iに固定された状態で搭載されている。

インタークーラ３は、ラジエータ１の前方、且つ、遮熱板５の下方において、各車両搭載ピン３ｈをラジエータコアサポート４のそれぞれ対応するインタークーラ用固定穴４ｍに円筒状のマウントゴムＭ２を介して固定支持された状態で搭載されている。
この際、インタークーラ３の入力パイプ１ｆ及び出力パイプ１ｇはシュラウド壁４ａのそれぞれ対応するインタークーラ用挿通穴４ｈに貫通配置されている。
なお、インタークーラ３の上部に図示しないブラケットを設けて周辺部材と固定しても良い。

これにより、遮熱板５は、コンデンサ２とインタークーラ３の間に介在して、これら両者を仕切るように設けられる他、その後端がラジエータ１のコア部１ｃに近接した位置に配置されている。

次に、作用を説明する。
このようなラジエータ１、コンデンサ２、インタークーラ３等が搭載されたラジエータコアサポート４は、熱交換器モジュールとして車両のエンジンルームに搭載される。

<ラジエータの作動について>
図１１に示すように、ラジエータ１は、エンジン冷却回路Ｃ１の構成部品として用いられる。
具体的には、エンジン９は、所謂ターボチャージャー付きのエンジンであり、エンジン冷却回路Ｃ１において、エンジン９の図示しないウォータージャケットから排出された８０℃前後の高温なエンジン冷却水は、先ず、接続管１０ａを介してラジエータ１に導入される。

図３に示すように、接続管１０ａからラジエータ１の入力パイプ１ｆを介して上流側タンク１ａに流入した８０℃前後の高温なエンジン冷却水は、コア部１ｃの各チューブ１ｏを通過して下流側タンク１ｂに流入する間にコア部１ｃを通過する車両走行風またはファンによる強制風（図２の破線矢印で図示、請求項の空気流に相当）と熱交換して６０℃前後に冷却される。
次に、下流側タンク１ｂに流入したエンジン冷却水は、出力パイプ１ｇから排出された後、図１１に示す各接続管１０ｂ〜１０ｄを介してサーモスタット１１及びポンプ１２を経由して再びエンジン９へ戻されて環流する。

また、エンジン冷却水の温度が低い間は、サーモスタット１１が閉弁することより、エンジン冷却水の全量が接続管１０ａからバイパス用接続管１０ｅへ流通してラジエータ１を迂回しながらエンジン９との間を環流する。

<インタークーラの作動について>
インタークーラ３は、ターボチャージャーガス回路Ｃ２の構成部品として用いられる。
ターボチャージャーガス回路Ｃ２において、図外のエアクリーナから導入された吸入空気は、先ず、接続管１０ｆによりターボチャージャー１３のコンプレッサ１３ａへ導入されて１８０℃〜２００℃に加圧・高温化される。
次に、コンプレッサ１３ａで加圧・高温化された吸入空気は、接続管１０ｇを介してインタークーラ３に導入される。

図６に示すように、接続管１０ｇからインタークーラ３の入力パイプ３ｆを介して上流側タンク３ａに流入した吸入空気の一部は、コア部３ｃの各チューブ３ｉを介して下流側タンク３ｂに流入する間にコア部３ｃを通過する車両走行風またはファンの強制風（図２の破線矢印で図示、請求項の空気流に相当）と熱交換して６０℃前後まで冷却される。

次に、下流側タンク３ｂ内の吸入空気は、出力パイプ３ｇから排出された後、図１１に示す接続管１０ｈ（インテークマニホールド）によりエンジン９の図示しない吸気ポートへ供給される。
これにより、エンジン９の過給効率を高めてエンジン出力を向上できる。
最後に、エンジン９の図示しない排気ポートから排出された排気ガスは、接続管１０ｉ（エキゾーストマニホールド）によりターボチャージャー１３へ導入されてタービン１３ｂを駆動した後、接続管１０ｊにより図外の触媒装置やメインマフラー等を介して車外へ排出される。

<コンデンサの作動について>
コンデンサ２は、車室内空調用冷凍回路の構成部品として用いられる。
なお、車室内空調用冷凍回路は公知のものと同様であるため、各構成部品についての詳しい説明は省略するが、空調用コンプレッサ、コンデンサ２、エバポレータ等が環状に接続される蒸気圧縮式冷凍回路である。

図５に示すように、空調用コンプレッサ側から入力コネクタ２ｄの入力ポートを介してヘッダタンク２ａの室Ｒ１に流入した約６０℃前後の流通媒体（ＣＯ_２またはＨＦＣ−１３４ａ等）は、室Ｒ２、室Ｒ３をこの順番にターンしながらコア部２ｃのそれぞれ対応する各チューブ２ｈを流通する間にコア部２ｃを通過する車両走行風またはファンによる強制風（図２の破線矢印で図示、請求項の空気流に相当）と熱交換された後、室Ｒ４に流入する。

次に、室Ｒ４内の流通媒体は、レシーバタンク２ｇに流入して図示しない内部構造物により気液分離された後、室Ｒ５に流入する。

次に、室Ｒ５の液体の流通媒体は、コア部２ｃの室R5,R6に対応する各チューブ２ｈを流通する間にコア部２ｃを通過する車両走行風またはファンによる強制風と熱交換されることにより、約４５℃前後まで過冷却されて室Ｒ６に流入する。

最後に、室Ｒ６内の流通媒体は、出力コネクタ２ｅの出力ポートから図外のエバポレータ側へ排出される。

<遮熱板について>
ここで、近年、環境を配慮した排気ガスの改善（排気中の未燃焼ガスや有害成分の減少等）とエンジン出力の向上の両立を目的として吸入空気は高圧力・高温化傾向にあり、吸入空気の目標温度を１８０℃〜２００℃（従来は１４０℃前後、最大４２％増）に設定している。
これにより、実施例１の場合には、車両停車中〜低速走行時等にインタークーラから上昇した熱気がコンデンサのコア部に当たって、コンデンサの冷却性能、ひいては車室内空調性能が低下する虞があった。

これに対し、実施例１では、前述したように、遮熱板５をコンデンサ２とインタークーラ３の間でこれら両者を仕切るように設けているため、インタークーラ３からコンデンサ２へ上昇する熱気を遮断して悪影響を防止でき、コンデンサ２の冷却性能の低下を防止できる。

また、遮熱板５の貫通路５ｄを介して空気流が後方へ流れるため、遮熱板５の厚みに関わらず、空気流を後方のラジエータ１側へスムーズに流すことができる。

また、遮熱板５の後端は、ラジエータ１のコア部１ｃに近接しているため、インタークーラ３の後方からコンデンサ２に回り込むように熱気が吹き返すのを防止できる。
なお、実施例１ではインタークーラ３を通過した空気流は、主にラジエータコアサポート４の開口したフラップ４ｅからエンジンルームへ流入するようになっているが、この限りではなく、ファン開口部4c,4dに導いても良い。

<遮熱板の固定方法について>
実施例１では、遮熱板５を樹脂製としてラジエータコアサポート４の係止片4o,4pに嵌合固定しているため、軽量化と取付作業の簡便化を図ることができる。

また、遮熱板５の前後方向位置の調整も可能であるため、ラジエータ１のコア部１ｃの様々な厚みにも容易に対応可能である。

さらに、遮熱板５の前端を図示しないバンパアーマチュアまたはバンパフェイシアに密着させて設けると、車両停車中においてもインタークーラ３の熱気がコンデンサ２へ向かうのを防止できる。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、実施例１の発明では、空気流に対して並列に配置されたインタークーラ３とコンデンサ４を備える車両用熱交換器において、隣接するインタークーラ３とコンデンサ４の間に遮熱板５を設けたため、隣接するインタークーラ３とコンデンサ４の温度差に起因する悪影響を防止でき、冷却性能の低下を防止できる。

また、熱交換器をインタークーラ３としたため、熱交換器の中でも特に高温化傾向にあるインタークーラ３と隣接する熱交換器の冷却性能の低下を防止でき、好適となる。

また、遮熱板５を、上下の表皮部5a,5bの間に該両表皮部同士を繋ぐ柱部５ｃと前後方向に貫通形成された貫通路５ｄとが交互に複数配置された中空構造で構成したため、断熱性能に優れる上、貫通路５ｄを介して空気を後方へスムーズに流通させることができる。

以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、空気流に対して並設させる熱交換器の数、並設する方向、種類は適宜設定でき、例えばオイルクーラやサブラジエータ等の熱交換器を適用しても良い。
また、遮熱板５の厚みを大きく設定したり、複数枚重ねて使用する場合もあり得る。
さらに、遮熱板５の挿入代を係止片4o,4pの形状変更等により所定位置に位置決めすることは当然考えられる。

実施例１で説明したラジエータコアサポート及び熱交換器の詳細な部位の形状や固定構造等は適宜設定できる。

実施例１の車両用熱交換器が採用された熱交換器モジュールを示す全体正面図である。 図１のＳ２−Ｓ２線における断面図（一部省略）である。 実施例１のラジエータの斜視図である。 実施例１のコンデンサの斜視図である。 実施例１のコンデンサの正面図である。 実施例１のインタークーラの斜視図である。 実施例１のラジエータコアサポートの斜視図である。 実施例１のラジエータコアサポートと遮熱板の取付状態を説明する斜視図である。 実施例１の遮熱板の斜視図である。 実施例１の遮熱板の一部の拡大斜視図（一部断面図）である。 実施例１のエンジン冷却回路及びターボチャージャーガス回路を説明する図である。

符号の説明

Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ ブラケット
Ｃ１ エンジン冷却回路
Ｃ２ ターボチャージャーガス回路
Ｄ１、Ｄ２ ディバイドプレート
Ｍ１、Ｍ２ ゴムマウント
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６ 室
１ ラジエータ
１ａ 上流側タンク
１ｂ 下流側タンク
１ｃ コア部
１ｄ、１ｅ チューブプレート
１ｆ 入力パイプ
１ｇ 出力パイプ
１ｈ、１ｉ 固定部
１ｊ 車両搭載ピン
１ｋ 係止ブラケット部
１ｏ チューブ
１ｐ フィン
１ｑ、１ｒ レインフォース
２ コンデンサ
２ａ、２ｂ ヘッダタンク
２ｃ コア部
２ｄ 入力コネクタ
２ｅ 出力コネクタ
２ｆ アダプタ部
２ｇ レシーバタンク
２ｈ チューブ
２ｉ フィン
２ｊ、２ｋ レインフォース
３ インタークーラ
３ａ 上流側タンク
３ｂ 下流側タンク
３ｃ コア部
３ｄ、３ｅ チューブプレート
３ｆ 入力パイプ
３ｇ 出力パイプ
３ｈ 車両搭載ピン
３ｉ チューブ
３ｊ フィン
４ ラジエータコアサポート
４ａ シュラウド壁
４ｂ ファン
４ｃ、４ｄ ファン開口部
４ｅ フラップ
４ｆ ラジエータ用挿通穴
４ｇ ラジエータ用固定部
４ｈ インタークーラ用挿通穴
４ｉ 上面
４ｊ ラジエータ用固定穴
４ｋ 下面
４ｍ インタークーラ用固定穴
４ｎ 側壁
４ｏ、４ｐ 係止片
５ 遮熱板
５ａ、５ｂ 表皮部
５ｃ 柱部
５ｄ 貫通路
９ エンジン
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｊ 接続管
１１ サーモスタット
１２ ポンプ
１３ ターボチャージャー
１３ａ コンプレッサ
１３ｂ タービン

Claims (1)

1. 空気流に対して並列に配置された複数の熱交換器を備える車両用熱交換器において、
   前記複数の熱交換器は、コンデンサ、ラジエータ、インタークーラからなり、
   前記ラジエータの前方に、前記コンデンサおよび前記インタークーラを上下に隣接して配置し、
   前記コンデンサと前記インタークーラとの間に、上下の表皮部の間に該両表皮部同士を繋ぐ柱部と前後方向に貫通形成された貫通路とが交互に複数配置された中空構造で構成した遮熱板を設けたことを特徴とする車両用熱交換器。

Images