JP2019158158A

JP2019158158A - ラジエータ

Info

Publication number: JP2019158158A
Application number: JP2018040835A
Authority: JP
Inventors: 聡竹中; Satoshi Takenaka
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2019-09-19
Also published as: CN111801542A; PH12020551370A1; WO2019172293A1; CN111801542B

Abstract

【課題】冷却性能の向上および腐食の抑制を実現すること。【解決手段】ラジエータ１００は、並列に配置された複数のチューブ１と、複数のチューブ１の両端に連結された１対のタンク４、５とを備え、タンク５のの内部に設けられた仕切部材８によって下流層５ｂと上流層５ａとに分けられている。仕切部材８には、下流層５ｂから上流層５ａへ気泡が流通する気泡流路として、貫通孔９が形成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、ラジエータに関する。

従来、車両に搭載されるラジエータ（熱交換器）として、複数のチューブの両端に連結された２つのタンクのいずれかに仕切部材を設けることにより、冷却液を蛇行させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−９７９１５号公報

しかしながら、上述した従来のラジエータでは、仕切部材の近傍に気泡が溜まることによって、ラジエータの冷却性能が低下したり、所定の部材（例えば、仕切部材やタンクの内壁）が腐食したりするおそれがある。

本開示の目的は、冷却性能の向上および腐食の抑制を実現することができるラジエータを提供することである。

本開示の一態様に係るラジエータは、並列に配置された複数のチューブと、前記複数のチューブの両端に連結された１対のタンクとを備え、前記１対のタンクの少なくとも一方の内部に設けられた仕切部材によって該内部が下流層と上流層とに分けられたラジエータであって、前記下流層から前記上流層へ気泡が流通する気泡流路を有する。

本開示によれば、冷却性能の向上および腐食の抑制を実現することができる。

本開示の実施の形態に係るラジエータの構成の一例を示す斜視図本開示の変形例に係る貫通孔近傍を模式的に示す拡大図本開示の変形例に係る貫通孔近傍を模式的に示す拡大図本開示の変形例に係るラジエータの構成の一例を示す正面図本開示の変形例に係るラジエータの構成の一例を示す正面図本開示の変形例に係るラジエータの構成の一例を示す正面図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本開示の実施の形態に係るラジエータ１００について、図１を用いて説明する。図１は、ラジエータ１００の構成の一例を示す斜視図である。

ラジエータ１００は、車両に搭載される横流れ式のラジエータであり、大気と、内燃機関（または、電子部品でもよい）から吸熱した冷却液（熱媒体の一例）との間で熱交換を行うことにより、冷却液を冷却する。

図１に示すように、ラジエータ１００は、複数のチューブ１と、複数のフィン２と、第１タンク４と、第２タンク５とを有する。

複数のチューブ１と複数のフィン２とは、交互に積層されている。この積層部分は、コア部と呼ばれる。

チューブ１は、冷却液が流れる扁平状の管であり、並列に配置されている。

第１タンク４は、複数のチューブ１の一端に連結しており、第２タンク５は、複数のチューブ１の他端に連結している。

第２タンク５には、例えば内燃機関から吸熱した冷却液がラジエータ１００内へ流入する入口管６と、冷却された冷却液がラジエータ１００外へ流出する出口管７とが設けられている。なお、入口管６および出口管７の設置位置は、図１に示す位置に限定されない。

入口管６は、ラジエータ１００の温度が上昇した場合に熱膨張によりラジエータ１００から溢れた冷却液が送られるリザーバタンク（図示略）に接続されている。

また、第２タンク５の内部には、平板状の仕切部材８が設けられている。この仕切部材８により、第２タンク５の内部は、上流層５ａと下流層５ｂとに分けられている。

仕切部材８には、上流層５ａと下流層５ｂとを連通する貫通孔９（気泡流路の一例）が形成されている。この貫通孔９は、下流層５ｂに滞留した気泡（空気）を下流層５ｂから上流層５ａへ流通させる流路として機能する。気泡の滞留については、後述する。

なお、貫通孔９の形成位置は、図１に示す位置に限定されない。また、貫通孔９は、複数形成されてもよい。

以上のように構成されたラジエータ１００における冷却液の流れについて、以下に説明する。

まず、冷却液は、入口管６から第２タンク５の上流層５ａへ流入する。次に、冷却液は、上流層５ａから、複数のチューブ１のうち仕切部材８の位置よりも上側にある各チューブ１へ流入し、矢印Ａの方向に流れる。

次に、冷却液は、第１タンク４へ流入する。そして、冷却液は、第１タンク４から、複数のチューブ１のうち仕切部材８の位置よりも下側にある各チューブ１へ流入し、矢印Ｂの方向（矢印Ａの反対方向）に流れる。

次に、冷却液は、第２タンク５の下流層５ｂへ流入し、出口管７からラジエータ１００外へ流出する。

ところで、ラジエータ１００に流入する冷却液には、例えばラジエータ１００外で発生した気泡が含まれることがある。そして、この気泡は、下流層５ｂにおいて、仕切部材８の近傍に滞留することがある。

例えば、チューブ１の長手方向（換言すれば、チューブ１における冷却液の流れ方向）が水平方向に対して傾いた状態で、ラジエータ１００が車両に取り付けられた場合、気泡が滞留しやすくなる。

また、例えば、チューブ１の長手方向が水平となるようにラジエータ１００が車両に取り付けられた場合でも、車体が傾いた状態となることで、気泡が滞留しやすくなる。

気泡の滞留は、ラジエータ１００の冷却性能の低下、および、下流層５ｂの内壁面や仕切部材８の下流層５ｂ側の面の腐食を招いてしまう。

そこで、本実施の形態では、上述したように、仕切部材８に貫通孔９を形成するようにした。これにより、下流層５ｂに流れ込んだ気泡は、貫通孔９を通過して、上流層５ａへ流入し、その後、入口管６からラジエータ１００外（例えば、リザーバタンク）へ送られる。

よって、本実施の形態では、ラジエータ１００内（下流層５ｂ）における気泡の滞留を抑制できる。その結果、冷却性能の向上および腐食の抑制を実現することができる。

なお、本開示は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。なお、各図において、図１と共通する構成要素については同一符号を付し、それらの構成要素については適宜説明を省略する。

［変形例１］
実施の形態では、仕切部材８が１つだけ設けられる場合を例に挙げて説明したが、仕切部材８は、複数設けられてもよい。

例えば、図１に示すように第２タンク５に仕切部材８を設けた上で、さらに、第１タンク４において、第２タンク５に設けられた仕切部材８の位置よりも下方に、仕切部材８を設けるようにしてもよい。この場合、第１タンク４に設けられた仕切部材８にも、貫通孔９を形成することが好ましい。なお、この場合、出口管７は、第２タンク５には設けられず、第１タンク４の下部に設けられる。

［変形例２］
気泡が貫通孔９を通過しやすくするために、下流層５ｂにおいて、気泡が滞留しやすい位置に、攪拌により気泡を細かくする攪拌装置を設けてもよい。または、冷却液に消泡材を混入させてもよい。

［変形例３］
実施の形態で説明した貫通孔９の大きさや数によっては、貫通孔９を介して上流層５ａから下流層５ｂへ多量の冷却液が流入することで、ラジエータ１００全体の冷却液の流れに乱れが生じ、冷却性能に影響が出るおそれがある。

そこで、貫通孔９を開閉可能な弁体を設けることで、冷却液の流れの乱れを抑制するようにしてもよい。この例について、図２Ａ、図２Ｂを用いて以下に説明する。図２Ａおよび図２Ｂは、貫通孔９近傍を模式的に示す拡大図である。

図２Ａ、図２Ｂに示すように、上流層５ａには球状の弁体１０が設けられ、仕切部材８の上流層５ａ側の面には、弁体１０が嵌合する漏斗状の弁座８ａが形成されている。弁体１０は、下流層５ｂ側から所定値以上の圧力を受けた場合に、図中の上方に移動可能な重量を有する。

よって、仕切部材８の下流層５ｂ側の面の近傍に気泡が滞留しておらず、弁体１０が下流層５ｂ側から所定値以上の圧力を受けていない場合、図２Ａに示すように、弁体１０は、貫通孔９を閉塞する。

その後、仕切部材８の下流層５ｂ側の面の近傍に気泡が流入することで、弁体１０が下流層５ｂ側から貫通孔９を介して所定値以上の圧力を受けた場合、弁体１０は、図２Ｂに示すように、図中の上方へ移動し、貫通孔９を開放する。これにより、気泡は、貫通孔９を通過する。

このように、本例では、気泡が滞留していない場合、貫通孔９が閉塞されるため、冷却液の流れの乱れを抑制できる。

［変形例４］
貫通孔９を開閉する開閉部として、例えばＥＣＵ（Electric Control Unit）などの制御装置によって電気的に制御されるバルブを設けてもよい。この具体例について、以下に説明する。

例えば、バルブは、所定の時間間隔で貫通孔９の開放と閉塞とを繰り返すように制御されてもよい。

または、例えば、バルブは、気泡検出センサ（液体中の気泡のサイズを光により検出するセンサ）により検出された下流層５ｂの気泡の体積が所定の体積未満である場合、貫通孔９を閉塞するように制御され、検出された下流層５ｂの気泡の体積が所定の体積以上である場合、貫通孔９を開放するように制御されてもよい。

または、例えば、バルブは、加速度センサにより検出されたラジエータ（車体でもよい）の傾きの角度が所定の角度未満である場合、貫通孔９を閉塞するように制御され、検出されたラジエータの傾きの角度が所定の角度以上である場合、貫通孔９を開放するように制御されてもよい。

［変形例５］
実施の形態では、下流層５ｂから上流層５ａへ気泡を流入させる気泡流路が、仕切部材８に形成された貫通孔９である場合を例に挙げて説明したが、気泡流路は、これに限定されない。気泡流路の別の例について、図３を用いて以下に説明する。

図３は、横流れ式のラジエータ１０１の正面図である。なお、図３において、図１に示したチューブ１およびフィン２の図示は省略している（後述する図４、図５も同様）。

図３に示すラジエータ１０１は、板状の仕切部材８ｂと、配管１１とを有する。仕切部材８ｂには、図１に示した貫通孔９は形成されていない。配管１１は、下流層５ｂと上流層５ａとを連結する配管であり、第２タンク５の外部に設けられている。

この構成では、下流層５ｂへ流入した気泡は、配管１１を通過して、上流層５ａへ流入する。

なお、本例では、仕切部材８ｂに貫通孔９を形成しない場合を例に挙げたが、配管１１を設けた上で、さらに仕切部材８ｂに貫通孔９を形成してもよい。

［変形例６］
実施の形態では、横流れ式のラジエータ１００を例に挙げて説明したが、縦流れ式のラジエータであってもよい。この例について、図４を用いて以下に説明する。図４は、縦流れ式のラジエータ２００の正面図である。

図４に示すラジエータ２００では、図中の上方の第２タンク１２が複数のチューブ１の一端に連結しており、図中の下方の第１タンク１３が複数のチューブ１の他端に連結している。

第２タンク１２には、入口管６および出口管７が設けられている。入口管６は、リザーバタンク（図示略）に接続されている。

また、第２タンク１２の内部は、板状の仕切部材８により、上流層１２ａと下流層１２ｂとに分けられている。

仕切部材８には、気泡流路の一例として、上流層１２ａと下流層１２ｂとを連通する貫通孔９（気泡流路の一例）が形成されている。

以上のように構成されたラジエータ２００における冷却液の流れについて、以下に説明する。

まず、冷却液は、入口管６から第２タンク１２の上流層１２ａへ流入する。次に、冷却液は、上流層１２ａから、複数のチューブ１のうち仕切部材８の位置よりも図中の左側にある各チューブ１へ流入し、矢印Ｃの方向に流れる。

次に、冷却液は、第１タンク１３へ流入する。そして、冷却液は、第１タンク１３から、複数のチューブ１のうち仕切部材８の位置よりも図中の右側にある各チューブ１へ流入し、矢印Ｄの方向（矢印Ｃの反対方向）に流れる。

次に、冷却液は、第２タンク１２の下流層１２ｂへ流入し、出口管７からラジエータ２００外へ流出する。このとき、下流層１２ｂへ流入した気泡は、上記実施の形態と同様に、仕切部材８の貫通孔９を通過し、上流層１２ａへ移動した後、入口管６からラジエータ２００の外部（例えば、リザーバタンク）へ移動する。

［変形例７］
実施の形態では、気泡の滞留を抑制するために下流層５ｂから上流側層５ａへ気泡を流通させる場合を例に挙げて説明したが、これ以外の手段により気泡の滞留を抑制してもよい。この具体例について、図５を用いて以下に説明する。図５は、横流れ式のラジエータ１０２の正面図である。

図５に示す構成では、図１に示した構成と比べて、仕切部材８の代わりに、板状の仕切部材１４、１５を設けた点が異なる。

仕切部材１４は、上流層５ａから複数のチューブ１へ冷却液が流入しやすくなるように、湾曲した形状となっている。仕切部材１５は、複数のチューブ１から下流層５ｂへ冷却液が流入しやすくなるように、湾曲した形状となっている。

このような構成により、ラジエータ１０２内における冷却液の流れがよりスムーズになるため、下流層５ｂにおける気泡の滞留を抑制できる。

なお、図５では、仕切部材１４、１５を別体として図示したが、仕切部材１４、１５は一体的に形成されてもよい。

また、図５では、仕切部材１４、１５が湾曲した形状である場合を例に挙げて説明したが、形状は、これに限定されない。例えば、図１に示した平板状の仕切部材８を傾斜させて配置してもよい。

以上、各変形例について説明した。なお、各変形例は、適宜組み合わせて実施されてもよい。

本開示のラジエータは、タンク内を複数層に分けて流体を蛇行状に流通させる技術に適用できる。

１チューブ
２フィン
４、１３第１タンク
５、１２第２タンク
５ａ、１２ａ上流層
５ｂ、１２ｂ下流層
６入口管
７出口管
８、８ｂ、１４、１５仕切部材
８ａ弁座
９貫通孔
１０弁体
１１配管
１００、１０１、１０２、２００ラジエータ

Claims

並列に配置された複数のチューブと、前記複数のチューブの両端に連結された１対のタンクとを備え、前記１対のタンクの少なくとも一方の内部に設けられた仕切部材によって該内部が下流層と上流層とに分けられたラジエータであって、
前記下流層から前記上流層へ気泡が流通する気泡流路を有する、
ラジエータ。
前記気泡流路は、
前記仕切部材に形成された、少なくとも１つの貫通孔である、
請求項１に記載のラジエータ。
前記気泡流路は、
前記仕切部材を備えた前記タンクの外部において該タンクの前記下流層と前記上流層とを連結する配管である、
請求項１に記載のラジエータ。
電気制御により前記気泡流路を開閉する開閉部をさらに有し、
前記開閉部は、
所定の時間間隔で前記気泡流路の開放と閉塞とを繰り返すように制御される、
請求項１から３のいずれか１項に記載のラジエータ。
電気制御により前記気泡流路を開閉する開閉部をさらに有し、
前記開閉部は、
前記下流層に存在する気泡の体積が所定の体積未満である場合、前記気泡流路を閉塞するように制御され、
前記下流層に存在する気泡の体積が前記所定の体積以上である場合、前記気泡流路を開放するように制御される、
請求項１から３のいずれか１項に記載のラジエータ。
電気制御により前記気泡流路を開閉する開閉部をさらに有し、
前記開閉部は、
前記ラジエータの傾きの角度が所定の角度未満である場合、前記気泡流路を閉塞するように制御され、
前記ラジエータの傾きの角度が前記所定の角度以上である場合、前記気泡流路を開放するように制御される、
請求項１から３のいずれか１項に記載のラジエータ。
前記上流層において前記貫通孔を閉塞する弁体をさらに有し、
前記弁体は、
前記下流層から所定値以上の圧力を受けて移動することにより、前記貫通孔を開放する、
請求項２に記載のラジエータ。