JPH04246229A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジン冷却水
の放熱用のラジエータの前方に、空気調和装置のコンデ
ンサを配置した熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和装置を装備した普通乗用車では
、空気調和装置の主要部品を車室やエンジンルームの適
所に分散配置し、これらの間をホースやパイプで接続す
ることにより、冷媒の循環回路を構成している。そして
、この空気調和装置において、コンプレッサで加圧され
た冷媒を凝縮させるためのコンデンサは、エンジン冷却
水の放熱用のラジエータの前方に配置されており、ラジ
エータ冷却用ファンによって吸い込まれたり、あるいは
走行中にエンジンルーム内に流れ込む冷却風により、冷
媒と空気を熱交換させるようになっている。

【０００３】ところで、圧縮された冷媒がコンデンサで
熱を放散する時、このコンデンサは発熱するので、後方
のラジエータに導かれる冷却風の温度が高くなり、この
ラジエータがコンデンサからの排熱の影響を受ける。す
ると、ラジエータの冷却条件が厳しいものとなり、エン
ジン冷却水を効率良く冷却することが困難となる。この
対策として、従来、例えば「実開昭６２−２１４３４号
公報」には、コンデンサとラジエータとの間に、コンデ
ンサを通過してラジエータに向う冷却風の流れの一部を
偏向させるとともに、ラジエータの一部に冷たい冷却風
を導入するエアダクトを設けた冷却装置が開示されてい
る。この構成によると、ラジエータに前方からの冷たい
冷却風を直接導入することができ、ラジエータに対する
熱影響を緩和することが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成の場合、エアダクトは、ラジエータの放熱部分
の極狭い範囲にしか冷たい冷却風を導くことができない
ので、依然としてコンデンサからの排熱影響の方が大き
く、ラジエータの放熱性能を高めるには自ずと限界があ
った。しかも、エアダクトは、より多くの冷却風を取り
入れるため、なるべく大形化することが望ましいが、最
近の普通自動車は、空気抵抗を軽減するためフードがス
ラント化され、エンジンルーム自体が益々狭くなる傾向
にある。このため、エンジンルーム内にラジエータやコ
ンデンサの前方に開口するエアダクトを配置するスペー
スを確保することは甚だ困難であり、ラジエータの放熱
性能を高めるための新たな対策が要望されている。

【０００５】なお、「特開昭５７−１５９９１１号公報
」には、ラジエータの前方に、このラジエータのコアに
対する走行風の導入方向を変化させるための導風板を配
置する構成が開示されている。この先行技術は、ラジエ
ータが前傾されて、コアが冷却風の流れ方向に対して垂
直でない場合に、このコアに対する冷却風の流入角度を
走行速度に応じて適性に保つようにしたものであって、
ラジエータの前方には、このラジエータに熱影響を及ぼ
すような放熱器は何等存在していない。したがって、こ
の先行技術のものは、単にラジエータに対する冷却風の
流入方向を案内するものにしかすぎず、ラジエータの前
方に発熱するコンデンサが位置する場合のように、ラジ
エータに流入する冷却風の温度が上昇して、ラジエータ
の冷却条件が厳しくなる場合の解決策とはなり得ないも
のである。

【０００６】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、簡単な構成で、しかも広いスペースを確
保することなく、冷却風の流れ方向の下流側に位置する
熱交換器の放熱性能を高めることができる熱交換装置の
提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明において
は、冷却風の流れ通路に、複数の熱交換器を上記冷却風
の流れ方向に沿って互いに重なり合う位置関係に並べて
配置した熱交換装置において、上記冷却風の流れ経路に
、冷却風の流れ方向下流側に位置する熱交換器の冷媒入
口側から出口側に向う程、冷却風の通風抵抗を小さくす
る整流手段を設けたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】この構成によれば、下流側の熱交換器に対する
冷却風の風速分布は、冷媒の入口である高温部分程、冷
却風の風速が遅く、出口である低温部分に近づく程、流
速が速くなるので、熱交換器に対する冷却風の風速分布
が一様である場合に比べて、下流側の熱交換器に流入す
る冷却風の温度は、熱交換器の低温部分に近づく程に低
くなる。したがって、熱交換器で冷媒と冷却風とが熱交
換するための温度差が大きくなる。そして、熱交換器の
放熱量は、冷媒と冷却風との温度差に比例して大きくな
るので、熱交換器に対する冷却風の風速分布を上記のよ
うに設定すれば、格別なダクト類を用いることなく、下
流側の熱交換器の放熱性能を高めることができ、上流側
の熱交換器からの排熱の影響を少なく抑えることができ
る。

【０００９】

【実施例】以下本発明の第１実施例を、図１ないし図５
にもとづいて説明する。

【００１０】図１は普通自動車のフロント回りを示して
おり、図中符号１で示すエンジンルーム内には、水冷式
エンジン２が収容されている。エンジンルーム１の上面
は、開閉自在なフード３で覆われており、このエンジン
ルーム１の前端には、バンパ４が設けられている。バン
パ４とフード３の前端との間には、ラジエータグリル５
が取り付けられている。ラジエータグリル５は、複数の
導風板６を備えたルーバ状をなしており、これら導風板
６の間と上記バンパ４の下方には、冷却風の取り入れ口
７が形成されている。

【００１１】上記水冷式エンジン２とラジエータグリル
５との間には、水冷式エンジン２の熱交換器であるラジ
エータ１０が設置されている。本実施例のラジエータ１
０は、エンジン冷却水（冷媒）が縦方向に流れるダウン
フロー形となっており、その放熱部となるコア１１を、
冷却風の取り入れ口７に向けた姿勢で配置されている。 コア１１の上部には、水冷式エンジン２の各部を冷却し
たエンジン冷却水が流入するアッパタンク１２が取り付
けられているとともに、コア１１の下部には、コア１１
で熱交換されたエンジン冷却水が流れ込むロアタンク１
３が設けられている。ロアタンク１３は、図示しない冷
却水ポンプを介して水冷式エンジン２に連なっている。

【００１２】ラジエータ１０のコア１１の後方には、フ
ァンシュラウド１５が連続して設けられている。ファン
シュラウド１５の内部には、ラジエータファン１６が収
容されている。ラジエータファン１６は、ファンモータ
１７によって回転駆動され、このラジエータファン１６
の回転によって、冷たい外気がエンジンルーム１の前端
の取り入れ口７から冷却風として吸入されるようになっ
ている。

【００１３】また、ラジエータ１０の前方には、空気調
和装置の放熱器であるコンデンサ２０が設置されている
。コンデンサ２０は、図示しないコンプレッサで加圧さ
れた高温高圧の冷媒を冷却して、液化させるためのもの
で、このコンデンサ２０で冷却された冷媒は、レシーバ
や膨張弁を経由してクーリングユニットの蒸発器に導か
れる。そして、コンデンサ２０はラジエータ１０の前方
においてコア１１と平行に設置されており、上記取り入
れ口７に対向している。このことから、図１に示すよう
に、ラジエータ１０とコンデンサ２０とは、取り入れ口
７からエンジンルーム１に流れ込む冷却風の流れ通路２
１に位置されているとともに、この冷却風の流れ方向に
沿って互いに重なり合う位置関係に並べて配置されてい
る。

【００１４】ところで、冷却風の流れ通路２１には、シ
ャッター形の整流部材２２が設置されている。整流部材
２２は、ラジエータ１０のコア１１の上部側から下部側
に向かう程、冷却風の通風抵抗を小さくする整流手段を
構成するもので、本実施例の場合は、コンデンサ２０と
コア１１との間に配置されている。図５に示すように、
整流部材２２は、矩形状の支持枠２３を備えている。こ
の支持枠２３の左右の縦枠２３ａ，２３ｂの間には、左
右方向に延びる複数の整流板２４が架設されている。こ
れら整流板２４は、上下方向に間隔を存して互いに平行
に配置されており、隣接する整流板２４の間には、冷却
風の案内通路２５が形成されている。複数の整流板２４
のうち、コア１１の上部に対向する数枚の整流板２４は
、縦枠２３ａ，２３ｂに沿う垂直方向の基準線Ｘ１　に
対し、コンデンサ２０からコア１１に進むに従い下向き
に所定角度αだけ傾斜されており、これら整流板２４の
間の案内通路２５が、冷却風の流れを下向きに偏向させ
るように傾いている。そして、整流板２４の傾斜角度α
は、コア１１の下部側に進む程大きくなっており、コア
１１の下部に対向する数枚の整流板２４は、略水平とな
っている。このため、図１の矢印で示すように、整流部
材２２の上部側では、前方からの冷却風の流れが整流板
２４の間を通過する際に強制的に下向きに偏向され、下
部側ではそのまま後方に向けて水平に流れるので、整流
部材２２の下部側程、通風抵抗が小さくなっている。な
お、図１において、符号２６はフレームを示す。次に、
上記構成の作用について説明する。

【００１５】エンジンルーム１内には、ラジエータファ
ン１６の回転あるいは走行中の風圧により、外方の冷た
い空気が冷却風として取り入れ口７から流れ込む。この
冷却風は、コンデンサ２０を通過した後、ラジエータ１
０のコア１１の前面に導かれ、このコア１１を通過する
過程でエンジン冷却水と熱交換されて、このエンジン冷
却水を冷却する。

【００１６】空気調和装置の運転時には、コンプレッサ
で加圧された高温高圧の冷媒がコンデンサ２０に導かれ
、このコンデンサ２０が発熱するので、エンジンルーム
１に流れ込んだ冷却風は、まず最初に冷媒と熱交換され
、この冷媒を冷却して液化させる。すると、ラジエータ
１０のコア１１の前面に導かれる冷却風の温度が上昇し
、コア１１がコンデンサ２０の排熱の影響を受けること
になる。

【００１７】この場合、上記構成においては、コンデン
サ２０とコア１１との間には、整流部材２２が介在され
ており、この整流部材２２は、コア１１のエンジン冷却
水の出口側、つまりコア１１の高温部分から低温部分に
向かう程、通風抵抗が小さくなっているので、コンデン
サ２０の前面での冷却風の風速分布は、図２の（ａ）に
示すように、コンデンサ２０の上部では風速が遅く、こ
のコンデンサ２０の下部に向かう程、風速が速くなる。 このことから、コンデンサ２０を通過した冷却風の温度
分布、換言すれば、ラジエータ１０のコア１１の前面に
流れ込む冷却風の温度分布は、図２の（ｂ）に示すよう
に、コア１１の下部に向かう程、低くなるような特性を
示し、冷却風が図中の線Ａで示すような温度勾配を有す
ることになる。

【００１８】一方、コンデンサ２０の前面に流入する冷
却風の風速分布を一様とした場合は、図４に示すように
、コンデンサ２０を通過した冷却風の温度分布は、図中
線Ｂで示すように、コア１１内でのエンジン冷却水の流
れ方向に沿って略一様となる。このため、コア１１内を
流れるエンジン冷却水の水温は、図中線Ｃで示すように
変化し、冷却風とエンジン冷却水とが熱交換するための
温度差は、図４の斜線部の面積に比例することになる。

【００１９】これに対し、コア１１に流れ込む冷却風の
温度分布を図２の（ｂ）に示すように設定し、冷却風に
所定の温度勾配を与えた場合、コア１１内を流れるエン
ジン冷却水の水温は、図３の線Ｄで示すように変化する
。すなわち、コア１１の上部の高温部分において、コア
１１に流入する冷却風の温度は、冷却風の温度分布が一
様の場合に比べて高くなるが、コア１１の下部の低温部
分においては、逆に冷却風の温度分布が一様の場合に比
べて低くなる。このため、コア１１で冷却風とエンジン
冷却水とが熱交換するための温度差は、図３の斜線部の
面積に比例することになり、上記コンデンサ２０に流入
する冷却風の風速分布を一様とした場合に比べて大きく
なる。そして、一般にラジエータ１０の放熱量は、冷却
風とエンジン冷却水との温度差に比例するので、上記の
ようにコア１１に流れ込む冷却風の温度分布に温度勾配
を与えれば、放熱量は増大することになり、このラジエ
ータ１０の放熱性能を高めることができる。

【００２０】したがって、従来のような格別なダクト類
を用いることなく、ラジエータ１０に対するコンデンサ
２０の排熱の影響を少なく抑えて、エンジン冷却水を効
率良く冷却することができ、ラジエータ１０の冷却条件
を改善することができる。なお、本発明は、上記第１実
施例に特定されるものではなく、図６に本発明の第２実
施例を示す。

【００２１】この第２実施例において上記第１実施例と
相違する点は、整流部材３１を複数枚のメッシュ材３２
ａ，３２ｂ，３２ｃで構成することにより、この整流部
材３１の上部と下部とで通風抵抗を変化させた点にあり
、それ以外の構成は第１実施例と同様である。メッシュ
材３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、コンデンサ２０とコア１
１との間において、冷却風の流れ方向に沿って互いに重
なり合う位置関係に配置されており、コンデンサ２０に
近い一枚目のメッシュ材３２ａは、このコンデンサ２０
とコア１１との間の全面に亘って介在されている。二枚
目のメッシュ材３２ｂは、コア１１の上半分に対応した
位置に設けられているとともに、三枚目のメッシュ材３
２ｃは、コア１１の上端部に対応した位置に設けられて
いる。このため、コア１１側から見た場合に、整流部材
３１は下部に向かう程、その網目が粗となっており、整
流部材３１の下部側程、通風抵抗が小さくなっている。

【００２２】したがって、この第２実施例の構成におい
ても、コンデンサ２０の上部から下部に向かう程、この
コンデンサ２０に流入する冷却風の風速を速くすること
ができ、ラジエータ１０のコア１１の前面に流れ込む冷
却風の温度分布を、コンデンサ２０の下部に向かう程、
低くすることができる。よって、上記第１実施例と同様
の効果が得られる。また、図７には、本発明の第３実施
例が開示されている。

【００２３】この第３実施例は、コンデンサ２０とコア
１１との間に、パンチングメタル製の整流部材４１を設
置したものであり、この整流部材４１は、コンデンサ２
０やコア１１と平行をなしている。そして、この整流部
材４１には、多数の通風孔４２が開口されており、これ
ら通風孔４２は、コア１１の上部に対応した位置では、
その開口数が少なく、配置間隔が粗となっているととも
に、コア１１の下部に向かうに従い開口数が増大して、
配置間隔が密となっている。このため、整流板４１は、
下部に進むに従い開口率が大きく設定され、この整流部
材４１の下部側程、通風抵抗が小さくなっている。

【００２４】したがって、この第３実施例の構成におい
ても、ラジエータ１０のコア１１の前面に流れ込む冷却
風の温度分布を、コンデンサ２０の下部に向かう程、低
くすることができる。また、図８には、本発明の第４実
施例が開示されている。

【００２５】この第４実施例のラジエータ５１は、エン
ジン冷却水の流れ方向が横向きのクロスフロー形となっ
ている。ラジエータ５１の放熱部であるコア５２は、横
長に形成されており、このコア５２の一側に、水冷式エ
ンジン２の各部を冷却したエンジン冷却水が流入する第
１のサイドタンク５３が取り付けられているとともに、
コア５２の他側には、このコア５２で熱交換されたエン
ジン冷却水が流れ込む第２のサイドタンク５４が設けら
れている。そして、このコア５２の前方に第３実施例と
同様の整流部材４１が配置されている。この場合、整流
部材４１の通風孔４２は、エンジン冷却水の流入側であ
る第１のサイドタンク５３の側では、その開口数が少な
く、配置間隔が粗となっているとともに、第２のサイド
タンク５４に向かうに従い開口数が増大し、配置間隔が
密となっている。このため、整流板４１は、コア５２の
低温部分である他側に進むに従い開口率が大きく設定さ
れ、通風抵抗が小さくなっている。さらに、図９には、
本発明の第５実施例が開示されている。この第５実施例
は、上記シャッター形の整流部材２２を、コンデンサ２
０の前方に配置したもので、それ以外の構成は上記第１
実施例と同様である。

【００２６】この第５実施例の構成においても、整流部
材２２は、上部側に向かう程、通風抵抗が大きくなって
いるので、コンデンサ２０の前面での冷却風の風速分布
は、コンデンサ２０の上部では風速が遅く、このコンデ
ンサ２０の下部に向かう程、風速が速くなる。したがっ
て、ラジエータ１０のコア１１の前面に流れ込む冷却風
の温度分布を、コンデンサ２０の下部に向かう程、低く
することができ、第１実施例と同様の効果が得られる。

【００２７】また、図１０に示す本発明の第６実施例は
、上記シャッター形のの整流部材２２を、ラジエータ１
０のコア１１とラジエータファン１６との間に配置した
もので、それ以外の構成は上記第１実施例と同様である
。

【００２８】この構成の場合、整流部材２２の存在によ
り、コア１１やコンデンサ２０の上部側では、冷却風の
抜けが悪くなるので、コンデンサ２０の前面での冷却風
の風速分布は、コンデンサ２０の上部では風速が遅く、
このコンデンサ２０の下部に向かう程、風速が速くなる
。したがって、ラジエータ１０のコア１１の前面に流れ
込む冷却風の温度分布を、コンデンサ２０の下部に向か
う程、低くすることができる。

【００２９】なお、上記各実施例では、ラジエータの前
方に配置する熱交換器を、空気調和装置のコンデンサと
したが、本発明はこれに特定されるものではなく、コン
デンサに代って例えばタ−ボ過給器や機械式過給器で加
圧された吸入空気を冷却するためのインタークーラを配
置しても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した詳述した本発明によれば、
下流側の熱交換器で冷却風と冷媒とが熱交換するための
温度差を大きくすることができ、この下流側の熱交換器
の放熱性能を高めることができる。したがって、従来の
ような格別なダクト類を用いることなく、下流側の熱交
換器に対する上流側の熱交換器の排熱の影響を少なく抑
えて、冷媒を効率良く冷却することができ、下流側の熱
交換器の冷却条件を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の整流部材とラジエータと
の位置関係を概略的に示す図。

【図２】（ａ）は、コンデンサに流入する冷却風の風速
分布を示す特性図。 （ｂ）は、ラジエータのコアに流入する冷却風の温度分
布を示す特性図。

【図３】ラジエータで冷却風とエンジン冷却水とが熱交
換するための温度差を示す特性図。

【図４】ラジエータに流入する冷却風の温度分布を一様
とした場合に、このラジエータで冷却風とエンジン冷却
水とが熱交換するための温度差を示す特性図。

【図５】冷却風の通風抵抗を変化させる整流部材の斜視
図。

【図６】本発明の第２実施例の整流部材とラジエータと
の位置関係を概略的に示す図。

【図７】本発明の第３実施例の整流部材を示す正面図。

【図８】本発明の第４実施例の整流部材を示す正面図。

【図９】本発明の第５実施例における整流部材とラジエ
ータとの位置関係を概略的に示す図。

【図１０】本発明の第５実施例における整流部材とラジ
エータとの位置関係を概略的に示す図。

【符号の説明】 １０，２０，５１…熱交換器（ラジエータ、コンデンサ
）、２１…流れ通路、２２，３１，４１…整流手段（整
流部材）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　冷却風の流れ通路に、複数の熱交換器
   を上記冷却風の流れ方向に沿って互いに重なり合う位置
   関係に並べて配置した熱交換装置において、上記冷却風
   の流れ経路に、冷却風の流れ方向下流側に位置する熱交
   換器の冷媒入口側から出口側に向う程、冷却風の通風抵
   抗を小さくする整流手段を設けたことを特徴とする熱交
   換装置。