一体型熱交換器 - 特開２００８－２７２３

トップ :: F 機械工学照明加熱武器爆破 :: F28 熱交換一般

【発明の名称】	一体型熱交換器
【発明者】	【氏名】早坂厚【氏名】真田良一【氏名】中下功一【氏名】山本宏一
【要約】	【課題】１つの熱交換器コアに互いに独立した２つ以上の熱交換器部を有する一体型熱交換器において、チューブの熱歪みを低減する。【構成】熱媒体が流通する平行に配置された複数のチューブ１と、チューブ１の外表面に接合されて熱媒体の熱交換を促進するフィン２とを有するコア部３と、チューブ１の長手方向両端部にてチューブ１の長手方向と直交する方向に延びてチューブ１と連通するヘッダタンク４とを備え、複数のチューブ１のうち特定の隣接する２つのチューブを、熱媒体が流通しないダミーチューブ１０として構成し、２つのダミーチューブ１０の間を境として、ヘッダタンク４を分割し、コア部３に、２つのダミーチューブ１０を境界として、互いに独立したＡＴＦクーラ部３１およびコンデンサ部３２を構成する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が流通する平行に配置された複数のチューブ（１）と、前記チューブ（１）の外表面に接合されて前記熱媒体の熱交換を促進するフィン（２）とを有するコア部（３）と、
前記チューブ（１）の長手方向両端部にて前記チューブ（１）の長手方向と直交する方向に延びて前記チューブ（１）と連通するヘッダタンク（４）とを備え、
前記複数のチューブ（１）のうち特定の隣接する２つのチューブは、前記熱媒体が流通しないダミーチューブ（１０）として構成されており、
前記２つのダミーチューブ（１０）の間を境として、前記ヘッダタンク（４）が分割されており、
前記コア部（３）には、前記２つのダミーチューブ（１０）を境界として、互いに独立した熱交換器部（３１、３２）が構成されていることを特徴とする一体型熱交換器。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの熱交換器コアに互いに独立した２つ以上の熱交換器部を有する一体型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、エンジン冷却用のラジエータや、空調冷媒冷却用のコンデンサの他に、オートマチック車用トランスミッションオイル冷却用のオイルクーラ（ＡＴＦクーラ）や、エンジンオイル冷却用のオイルクーラ、近年のいわゆるハイブリッド車両においては電動モータの制御を行うインバータ等の電子部品冷却用のラジエータ等、多くの熱交換器が備えられている。
【０００３】
近年、車両の衝突安全性に伴う熱交換器の薄幅化、コンパクト化による設置スペースの節減、組み付け作業工数の削除等が望まれている。その対応として、１つの熱交換器の上下一対のヘッダ（タンク）内を、互いに対応する位置で仕切板で仕切ることにより、１つの熱交換器コアに互いに独立した第１の熱交換器部と第２の熱交換器部の２つの熱交換器機能を持たせるようにした一体型熱交換器が知られている。
【０００４】
このような一体型熱交換器において、第１の熱交換器部と第２の熱交換器部は、互いにその使用用途が異なるので、熱媒体の温度も互いに異なっている。このため、２つの熱交換器部の境界部分に大きな温度差が発生する。これにより、２つの熱交換器部の境界部分に大きな熱応力が発生し、境界部分に位置するチューブとヘッダタンクとの接合部に亀裂が発生する可能性があった。
【０００５】
これに対し、２つの熱交換器部の境界部分に位置するチューブを熱媒体が流れないダミーチューブにするとともに、ダミーチューブを境にタンクを分割することで、２つの熱交換器部間相互の熱伝達を抑制し、熱応力を低減する一体型熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００－１８８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の一体型熱交換器では、チューブとダミーチューブとの間に配設されているフィンを介して熱応力が伝達するため、ダミーチューブに隣接するチューブに大きな熱歪みが発生し、それによりチューブが破損するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、１つの熱交換器コアに互いに独立した２つ以上の熱交換器部を有する一体型熱交換器において、チューブの熱歪みを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、熱媒体が流通する平行に配置された複数のチューブ（１）と、チューブ（１）の外表面に接合されて熱媒体の熱交換を促進するフィン（２）とを有するコア部（３）と、チューブ（１）の長手方向両端部にてチューブ（１）の長手方向と直交する方向に延びてチューブ（１）と連通するヘッダタンク（４）とを備え、複数のチューブ（１）のうち特定の隣接する２つのチューブは、熱媒体が流通しないダミーチューブ（１０）として構成されており、２つのダミーチューブ（１０）の間を境として、ヘッダタンク（４）が分割されており、コア部（３）には、２つのダミーチューブ（１０）を境界として、互いに独立した熱交換器部（３１、３２）が構成されていることを特徴としている。
【０００９】
このように、複数のチューブ（１）のうち特定の隣接する２つのチューブをダミーチューブ（１０）とするとともに、２つのダミーチューブ（１０）を境としてヘッダタンク（４）を分割することで、互いに独立した熱交換器部（３１、３２）間の温度差に基づく熱応力を２つのダミーチューブ（１０）によって吸収することができる。これにより、チューブ（１）の熱歪みを低減することが可能となる。
【００１０】
なお、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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について図１～図３に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る一体型熱交換器を示す正面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の一体型熱交換器は、複数のチューブ１およびフィン２からなる１つのコア部３と、コア部３の左右両端部に組み付け配置される一対のヘッダタンク４とを有している。
【００１３】
チューブ１は熱媒体が流れる管であり、このチューブ１は、空気の流通方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が水平方向に一致するように鉛直方向に複数本平行に配置されている。フィン２は、波状に成形されるとともに、チューブ１の両側の扁平面に接合されており、このフィン２により空気との伝熱面積を増大させて熱媒体と空気との熱交換を促進している。また、コア部３の両端部には、チューブ１の長手方向と略平行に延びてコア部３を補強するインサート５が設けられている。
【００１４】
ヘッダタンク４は、チューブ１の長手方向端部（本実施形態では、左右端）にてチューブ１の長手方向と直交する方向（本実施形態では、鉛直方向）に延びて複数のチューブ１と連通するもので、このヘッダタンク４は、チューブ１が挿入接合されたコアプレート４ａと、コアプレート４ａとともにタンク内空間を構成するタンク本体４ｂとを有して構成されている。
【００１５】
図２は、図１のＡ部拡大図である。図１および図２に示すように、コア部３は、オートマチック車用トランスミッションオイル冷却用のオイルクーラ部（以下、ＡＴＦクーラ部３１という）と、空調冷媒冷却用のコンデンサ部３２とを構成するものである。本実施形態では、ＡＴＦクーラ部３１が鉛直方向上方側に配置され、コンデンサ部３２が鉛直方向下方側に配置されている。なお、ＡＴＦクーラ部３１およびコンデンサ部３２が、本発明の熱交換器部に相当している。
【００１６】
ＡＴＦクーラ部３１とコンデンサ部３２との境界部に配設される２つのチューブは、熱媒体が流れないダミーチューブ１０となっている。本実施形態では、ダミーチューブ１０は、その長手方向両端部を閉塞することにより形成されている。
【００１７】
ヘッダタンク４は、２つのダミーチューブ１０の間を境として、ヘッダタンク長手方向（鉛直方向）に２つに分割されている。すなわち、ヘッダタンク４は、ＡＴＦクーラ部３１に対応するＡＴＦクーラ用ヘッダ４１と、コンデンサ部３２に対応するラジエータ用ヘッダ４２とに分割されており、ラジエータ用ヘッダ４２は、ＡＴＦクーラ用ヘッダ４１からヘッダタンク長手方向（鉛直方向）に沿って間隔をおいて配置されている。
【００１８】
次に、本実施形態の作動を説明する。図３は、本実施形態における一体型熱交換器においてＡＴＦクーラ部３１およびコンデンサ部３２の温度差が大きくなった状態を示す正面図である。ＡＴＦクーラ部３１およびコンデンサ部３２の温度差が大きくなると、図３に示すように、ＡＴＦクーラ部３１およびコンデンサ部３２の間に配設されているフィンを介して、２つのダミーチューブ１０に大きな熱歪みが発生する。このとき、チューブ１にはほとんど熱歪みが発生していない。
【００１９】
以上説明したように、複数のチューブ１のうち特定の隣接する２つのチューブをダミーチューブ１０とするとともに、２つのダミーチューブ１０を境としてヘッダタンク４を分割することで、ＡＴＦクーラ部３１およびコンデンサ部３２の温度差に基づく熱応力を２つのダミーチューブ１０によって吸収することができる。これにより、チューブ１の熱歪みを低減することが可能となる。
【００２０】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、熱媒体が水平方向に流れるクロスフロー型の熱交換器に本発明を適用した実施形態について述べたが、熱媒体が上下方向に流れるダウンフロー型の熱交換器に本発明を適用することもできる。
【００２１】
なお、上記実施形態では、熱交換器部としてＡＴＦクーラ部３１およびコンデンサ部３２を用いたが、これに限らず、エンジン冷却用のラジエータ部、エンジンオイル冷却用のオイルクーラ部、およびハイブリッド車両における電動モータの制御を行うインバータ等の電子部品冷却用のラジエータ部等を用いることができる。
【００２２】
また、上記実施形態では、隣接する２つのダミーチューブ１０を１組設けるとともにヘッダタンク４を２つに分割したが、これに限らず、ダミーチューブ１０を２組以上設けるとともにヘッダタンク４を３つ以上に分割してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る一体型熱交換器を示す正面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】本発明の実施形態における一体型熱交換器においてＡＴＦクーラ部３１およびコンデンサ部３２の温度差が大きくなった状態を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…チューブ、２…フィン、３…コア部、４…ヘッダタンク、１０…ダミーチューブ、３１…ＡＴＦクーラ部（熱交換器部）、３２…コンデンサ部（熱交換器部）。

特許の図

【出願人】	【識別番号】０００００４２６０【氏名又は名称】株式会社デンソー
【出願日】	平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【代理人】	【識別番号】１００１０００２２【弁理士】【氏名又は名称】伊藤洋二【識別番号】１００１０８１９８【弁理士】【氏名又は名称】三浦高広【識別番号】１００１１１５７８【弁理士】【氏名又は名称】水野史博
【公開番号】	特開２００８－２７２３（Ｐ２００８－２７２３Ａ）
【公開日】	平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願番号】	特願２００６－１７０９１４（Ｐ２００６－１７０９１４）