WO2001006194A1 - Echangeur de chaleur - Google Patents

Description

明細

熱交換器 技術分野

本発明は、相互に用途の異なる二以上の熱交換器を組み合わせ た熱交換器に関する。 背景技術

従来において、 例えば、 車両用に用い られる熱交換器は、 相互 に異なる作用を有する二以上の熱交換器を組み合わせた熱交換 器が用い られている。

例えば、 特開平 1 0 — 3 0 6 9 9 4号公報には、 エンジンのラ ジェ一夕コア部と、車両用空調装置のコ ンデンサコア部を一体に 構成した熱交換器の発明が開示されている。 また、 特開平 1 0 — 2 5 3 2 7 6号公報は、コ ンデンサコア部とラジェ一夕コア部の チューブ間に配置する フ ィ ン幅と、 ルーバ枚数の比に着目 し、 一 体的に形成された二つの熱交換器のう ち必要放熱量の小さい熱 交換器は、 前記フ ィ ン幅とル一バ枚数の比が小さ く な り、 必要放 熱量の大きい熱交換器は、前記必要放熱量の小さい熱交換器よ り も、 フ ィ ン幅とル一バ枚数の比が大き く なるよう に熱交換器を構 成している。

また、 特開平 1 0 — 1 7 0 1 8 4号公報は、 二つの熱交換器の チューブ間に装着される フ ィ ンに形成されるル一バ形状に着目 し、 一の熱交換器に装着するフ ィ ンに形成するルーバ形状と、 他 の熱交換器に装着する フ ィ ンに形成するルーバの形状を異なる ものと して、 二つの熱交換器の熱交換効率の向上を図っている。 前記公報に掲載された発明のよう に、二以上の熱交換器を通風 方向に対して並列に配置 した場合、 例えば、 二以上の熱交換器を 車両に搭載する と、通風方向に対して風上側の熱交換器に外気の 通流を阻まれるため、風下側に配置した熱交換器の熱交換性能を 維持する こ とは困難である。

すなわち、 図 4 に示すよ う に、 第一の熱交換器を構成するチュ —ブ 1 3 の高さ h e 'と、 第二の熱交換器を構成するチューブ 1 4 の高さ h r 'が同一である と、 通風方向の風上側に設置された 第一の熱交換器のチューブ 1 3 の存在によ り、 こ の第一の熱交換 器のチューブ 1 3 を通過した空気は、 風速が低下し、 その後流側 で広がって、第二の熱交換器のチューブ 1 4 の表面並びにフ ィ ン 6のチューブ近傍は風速低下部分となって しまい、第二の熱交換 器の熱交換性能が著し く 低下するものである。

また、設置スペースの制限されたエンジ ンルーム内に熱交換器 を搭載するためには、 第一及び第二の熱交換器を、 可能な限 り近 接する必要があ り、 加えて、 軽量化を図るこ とも要求されている , 特に、通風方向に対して直交するよう にチューブが設置されて いる と、高温の媒体が通流する第二の熱交換器のチューブ面に外 気が接触せず、 熱交換性能が妨げられる。 特に、 第一及び第二の 熱交換器を構成するチューブのピッチが同一であった場合、第二 の熱交換器を構成するチューブ面には、 外気が通風せず、 第二の 熱交換器の放熱量は著し く低 く なる。

そこで、 本発明は、 前記問題点に鑑みてなされたもので、 通風 方向に対して直交する よ う に並列に設置 した二以上の熱交換器 において、風下側の熱交換器の熱交換性能の維持を可能とする熱 交換器を提供するこ とを目的とする。 発明の開示

本願第 1 請求項に記載した発明は、通風方向の風上側乃至風下 側に並列配置された二以上の熱交換器において、前記熱交換器は， 複数のチューブを積層 してなるものであって、通風方向の風上側 に配置された一の熱交換器のチューブの高さは、風下側に配置さ れた他の熱交換器のチューブの高さ よ り も小さ く 構成した熱交 換器である。

このよう に、通風方向に対して直交する よう に並列に二以上の 熱交換器を配置する場合、風上側の熱交換器のチューブの高さを、 風下側に配置する熱交換器のチューブの高さ よ り も小さ く する と、 前記熱交換器のチューブ及びフ ィ ン間を通流する外気は、 風 上側に配置した熱交換器のチューブに阻まれる こ とな く 、風下側 に設置した熱交換器のチューブ面を通流する。 したがって、 高温 の媒体が通流するチューブから放熱が行われ、風下側に配置した 第二の熱交換器の熱交換性能を維持でき る。

本願第 2請求項に記載した発明は、前記請求項 1 記載の発明に おいて、前記並列配置された二以上の各熱交換器のチューブは、 チューブの積層間隔が略同一である。

例えば、通風方向に対して直交するよう に第一の熱交換器及び 第二の熱交換器が並列に設置された場合、 特に、 第一の熱交換器 と第二の熱交換器を構成するチューブの積層間隔が同一で、それ それのチューブ高さが同一、若し く は第一の熱交換器のチューブ 高さが高いと、通風方向風上側となる第一の熱交換器のチューブ の存在によ り、 この第一の熱交換器のチューブを通過した外気は、 風速が低下し、 その後流側で広がって、 第二の熱交換器のチュー ブの表面並びにフ ィ ンのチューブ近傍は風速低下部分となって しまい、 第二の熱交換器の熱交換性能が著し く低下して しま う。 本例においては、第一及び第二の熱交換器を構成するチューブ の積層間隔が略同一である場合であっても、第一の熱交換器を構 成するチューブの高さが、第二の熱交換器を構成するチューブの 高さよ り も低く なるため、 外気の通風を妨げず、 外気が、 第二の 熱交換器を構成するチューブ面に到達するため、第二の熱交換器 の熱交換性能を維持できる。

本願第 3請求項に記載した発明は、前記請求項 1 又は 2 いずれ か記載の発明において、前記熱交換器を構成する前記各チューブ の高さは、 1 . 6 m m未満である。

熱交換器を構成するチューブは、熱交換器の熱交換効率及びそ の軽量化を考慮し、 そのチューブ高さが 1 . 6 m m未満となるこ とが望ま しい。 と り わけ、 第一の熱交換器がコ ンデンサの場合は. チューブ高さが 1 . 3 m m以下となるよ う に寸法設定する と、 熱 交換効率が更に向上し、 熱交換器の小型化、 軽量化が一層可能と なる ものである。

本願第 4請求項に記載した発明は、前記請求項 1 乃至 3 いずれ か記載の発明において、前記並列配置された二以上の各熱交換器 の間隔は、 1 5 m m以下である。

例えば、エンジンルーム内に第一及び第二の熱交換器を搭載す る場合、 設置スペースを低減するため、 並列に設置する第一及び 第二の熱交換器は、可能な限 り近接して設ける こ とが望ま しい。 一方、 第一及び第二の熱交換器を近接して配置する と、 通風方向 風上側に設置した第一の熱交換器によって、第二の熱交換器に通 流する外気が妨げられて しまい、通風方向風下側に設置した熱交 換器の熱交換性能が維持できない。

本発明のよう に、風上側に設置した熱交換器を構成するチュー ブの高さは、風下側に設置した熱交換器を構成するチューブの高 さよ り も小さ く 設定しているため、第一及び第二の熱交換器の間 隔を 1 5 m mのよう に近接して配置した場合であっても、第二の 熱交換器の熱交換性能は維持される。

本願第 5請求項に記載した発明は、前記請求項 1乃至 4 いずれ か記載の発明において、 一の熱交換器は、 コ ンデンサであ り 、 他 の熱交換器はラ ジェ一夕である。

すなわち、 エンジンルーム内に搭載する熱交換器は、 高い熱交 換性能が要求される、空調用の熱交換サイ クルを構成するコ ンデ ンサと、エンジンを冷却するラジェ一夕 を近接して設置する場合 が多い。

本願第 6請求項に記載した発明は、前記請求項 1 乃至 5 いずれ か記載の発明において、 前記二以上の熱交換器は、 共通の部材を 用いて一体的に構成した。

二以上の熱交換器は、 共通部材、 例えばブラケ ッ ト を用いて一 体的に構成する と、 熱交換器の軽量化を図 り、 設置スペース を拡 大する こ とな く 、エンジンルーム内等における取り付けが容易と なる。 図面の簡単な説明

【図 1 】

本発明の具体例に係 り、第一及び第二の熱交換器の概略構成を 示す斜視図である。

【図 2 】

本発明の具体例に係 り、図 1 の熱交換器の一部断面を示す図で ある。

【図 3 】

本発明の具体例に係 り、第一及び第二の熱交換器を構成するチ ュ一ブ高さの比と第二の熱交換器の放熱量の比の関係を示す図 である。

【図 4 】

従来例に係 り、第一及び第二の熱交換器の一部断面を示す図で め 発明を実施するための最良の形態

図 1 は、 本例の概略構成を示す斜視図である。

図 1 に示すよう に、 本例の熱交換器は、 第一及び第二の熱交換 器 1， 2 が通風方向に対して並列に配置されている。

また、 各熱交換器 1 , 2 は、 複数のチューブ 3， 4 と放熱面積 を拡大するため、 前記チューブ 3， 4 間にフ ィ ン 5 , 6 を装着し. 前記チューブ 3 , 4及びフ ィ ン 5、 6 が複数段積層され、 チュー ブ 3、 4 の両端部がそれそれヘッダタ ンク 7， 8， 9， 1 0 に接 続している。 熱交換媒体は、 各ヘッダタ ンク 7 , 8 から各チュー ブ 3 , 4間に分配されて通流し、 チューブ 3 , 4及びフ ィ ン 5， 6 からの放熱によって高温の媒体が低温の媒体となる よ う に熱 交換を行っている。

なお、 図中矢印は、 外気の通風方向を示している。

また、 本例の第一及び第二の熱交換器 1 , 2 は、 共通の部材を 用いて保持され、 一体的に構成されている。 本例では、 ブラケ ヅ ト 1 5 を用いて、 第一及び第二の熱交換器 1 , 2 をボル トで保持 している。 具体的には、 双方の熱交換器の上下の各ェン ドブレ一 卜 に、 上下部で各二つのブラケ ッ ト 1 5 を配置し、 前後方向にボ ル ト を揷通して固着している。このよう に第一及び第二の熱交換 器を共通の部材で一体的に構成する と、 部材の共通化によ り、 そ れそれの熱交換器に個別に設けていたブラケ ッ 卜が不要になる ため、 熱交換器を軽量化でき、 容易にエンジンルーム内に取り付 けられる。

本例においては、通風方向風上側に第一の熱交換器 1 である車 両用空調装置のコ ンデンサを設置し、通風方向風下側に第二の熱 交換器 2 であるエンジンのラジェ一夕を設置している。

本例の熱交換器 1 , 2 は、 第一の熱交換器 1 であるコ ンデンサ と第二の熱交換器 2 であるラジェ一夕の間隔 Kは、設置スペース の低減を図るため、 1 5 m mである。 特に、 車両に搭載する場合 設置スペースを低減する こ とは、 重要である。

このよう に、第一の熱交換器 1 と第二の熱交換器 2 の間隔が近 接して設け られている と、通風方向の風上側に設置された第一の 熱交換器 1 によって、 外気の通風が妨げられ、 第二の熱交換器 2 . 特に、 媒体が通流するチューブ 4面に外気が通流せず、 所望の熱 交換性能が得られない。

したがって、 本例においては、 通風方向に対して直交するよう に並列に配置した第一の熱交換器 1 を構成するチューブ高さ h c を第二の熱交換器 2 を構成するチューブ高さ h r よ り も小さ く している。

すなわち、通風方向に直交して並列に配置する第一及び第二の 熱交換器を構成するチューブの高さは、 h c < h rの関係となつ ている。

図 2 は、 チューブ 3， 4及びフ ィ ン 5， 6 を示す第一及び第二 の熱交換器 1， 2 の一部断面図である。 なお、 図中 1 1 , 1 2 は、 フ ィ ン 5， 6 に形成したルーバである。 なお、 図中矢印は、 外気 の通風方向を示す図である。

また、 図 3 は、 第一及び第二の熱交換器のチューブ高さの比と、 第二の熱交換器の放熱量との関係を示す図である。

図 3 に示すよう に、 h r / h c > l 以上、 すなわち、 通風方向 の風上側に設置したコ ンデンサのチューブの高さが、通風方向の 風下側に設置したラ ジェ一夕のチューブの高さ よ り も小さ く な る と第二の熱交換器の放熱量の比は、 向上する。

図 3 中、 B点は、 第一の熱交換器のチューブ高さ h e 'と第二 の熱交換器のチューブ高さ h r 'の関係が h c ' = h r 'の関係 にある点を示している。 また、 図 3 中 A点は、 第一及び第二の熱交換器のチューブ 3 ， 4 の高さの関係が、本例に示す h r / h c > 1 の関係を示してい る。

また、 図 3 中 C点は、 第一及び第二の熱交換器のチューブの高 さの関係が h r Z h c く 1 の関係を示 している。

各熱交換器 1 , 2 を構成するチューブ 3 , 4 は、 熱交換性能及 び熱交換器の軽量化を考慮し、 各チューブ 3 , 4の高さは、 1 . 6 m m未満となるこ とが望ま しい。 と り わけ、 第一の熱交換器が 本例のようなコ ンデンサの場合は、 そのチューブ高さが 1 . 3 m m以下となる よう に寸法設定する と、熱交換効率が更に向上し、 熱交換器の小型化、 軽量化が一層可能となるものである。

したがって、 本例においては、 基本的には h c く h r く 1 . 6 m mを満たすよう に熱交換器 1 ， 2 のチューブ 3 ， 4 を形成し ている。

前記不等式を満たすチューブを用いて第一及び第二の熱交換 器を形成する こ とによ り、設置スペースの拡大を図るこ とな く、 第二の熱交換器の熱交換性能を従来よ り も向上できる。

車内空調用の熱交換サイ クルに用いる コ ンデンサ及びェンジ ン冷却用のラジェ一夕は、エンジンルームに通風方向に対して直 交するよ う に並列に配置される。

本例のよう に、第一の熱交換器であるコ ンデンサのチューブ高 さが、第二の熱交換器であるラジェ一夕のチューブ高さよ り も小 さ く構成されている と、 第一の熱交換器によって、 第二の熱交換 器の熱交換性能を妨げるこ とな く 、要求される高い熱交換性能を 得る こ とができる。 産業上の利用可能性

本発明に係る熱交換器は、通風方向の風上側乃至風下側に並列 配置された二以上の熱交換器において、風下側に配置した第二の 熱交換器の熱交換性能を向上させる こ とができ るものであ り、熱 交換器の小型化、 軽量化が可能となる。 と り わけ、 自動車用や民 生用の冷凍サイ クルに好適である。

Claims

請求の範囲

1 . 通風方向の風上側乃至風下側に通風方向に対して直交する よう に並列配置された二以上の熱交換器において、

前記熱交換器は、複数のチューブを積層 してなるものであって 通風方向の風上側に配置された一の熱交換器のチューブの高 さは、風下側に配置された他の熱交換器のチューブの高さ よ り も 小さいこ とを特徴とする熱交換器

2 . 前記並列に配置された二以上の各熱交換器の各チューブは、 チューブの積層間隔が略同一である こ と を特徴とする前記請求 項 1 記載の熱交換器。

3 . 前記各チューブの高さは、 1 . 6 m m未満である こ とを特 徴とする前記請求項 1 又は 2 いずれか記載の熱交換器。

4 . 前記並列に配置された二以上の各熱交換器の間隔は、 1 5 m m以下である こ とを特徴とする前記請求項 1 乃至 3 いずれか 記載の熱交換器。

5 . 前記熱交換器は、 一の熱交換器は、 コ ンデンサであ り、 他 の熱交換器はラ ジェ一夕である こ とを特徴とする前記請求項 1 乃至 4 いずれか記載の熱交換器。

6 . 前記二以上の熱交換器は、 共通の部材を用いて一体的に構 成したこ とを特徴とする前記請求項 1 乃至 5 いずれか記載の熱 交換器。