JP4524969B2 - 熱交換装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器と送風機とが組み合わされた熱交換装置に関するもので、車両用内燃機関(エンジン)の冷却水を冷却するラジエータ装置に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
車両用のラジエータ装置では、周知のごとく、シュラウドにより、ラジエータと送風機との隙間を覆うことにより送風機によって誘起された空気流がラジエータ(ラジエータコア)を迂回して流れることを抑制し、ラジエータの冷却能力が低下することを防止している。
【0003】
このとき、理想的には、シュラウドとラジエータ(ラジエータコア)とを隙間無く密着させて、送風機によって誘起された空気流の全てがラジエータ(ラジエータコア)を通過すようにすることが望ましい。
【0004】
しかし、近年、ラジエータの小型軽量化及び冷却能力向上(コア部の細密化して伝熱面積を増大)を図るべく、チューブ及びフィンの薄肉化が進んでいるため、車両振動等の加振力がシュラウドに作用すると、シュラウドの端部がコア部に衝突してコア部が破損してしまうおそれがある。特に、チューブが破損すると、冷却水が漏れ出してしまうので、ラジエータが機能しなくなり、エンジンが焼け付いてしまうおそれが高い。
【0005】
この問題に対しては、シュラウドとラジエータ(ラジエータコア)との間に十分な隙間を確保すればよいが、この手段では、この隙間から送風機によって誘起された空気流がラジエータ(ラジエータコア)を迂回して流れてしまうので、シュラウドとしての機能を十分に発揮させることができず、ラジエータの冷却能力が低下してしまう。
【0006】
本発明は、上記点に鑑み、送風機によって誘起された空気流がラジエータ(ラジエータコア)を迂回して流れてしまうことを抑制しつつ、シュラウドの端部がコア部に衝突してコア部が破損してしまうを防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、流体が流通する複数本のチューブ(111)を有して構成されたコア部(110)と、コア部(110)の端部に配設され、コア部(110)を補強するサイドプレート(130)と、コア部(110)に空気を送風する送風機(300)と、コア部(110)と送風機(300)との隙間を覆うことにより送風機(300)によって誘起された空気流がコア部(110)を迂回して流れることを抑制するシュラウド(310)とを有し、シュラウド(310)のコア部(110)側端部には、空気流れ方向と略平行な壁面(311a)と、壁面(311a)のうちサイドプレート(130)と所定の隙間を有して対向した部位であるストッパ部(311b)とが設けられており、さらに、ストッパ部(311b)の空気流れ方向の端部とサイドプレート(130)との空気流れ方向における隙間寸法(X)は、シュラウド(310)の壁面(311a)のうちストッパ部(311b)以外の部位(311c)の空気流れ方向の端部とコア部(110)との空気流れ方向における隙間寸法(Y)に比べて小さいことを特徴とする。
【0008】
これにより、仮にシュラウド(310)コア部(10)に対して相対変位しても、ストッパ部(311b)がサイドプレート(130)に衝突して、その他の部位がそれ以上相対変位してしまうことが規制される。
【0009】
つまり、ストッパ部(311b)が、その他の部位がコア部(110)に衝突(干渉)してしまうことを機械的に規制する規制手段(ストッパ)として機能するので、コア部(110)(特に、チューブ(111))が破損してしまうをことを未然に防止できる。
【0010】
したがって、シュラウド(310)とコア部(110)との間に十分な隙間を確保することなく、コア部(110)(特に、チューブ(111))が破損してしまうをことを未然に防止できるので、送風機(300)によって誘起された空気流がコア部(110)を迂回して流れてしまうことを抑制しつつ、シュラウド(310)の端部がコア部(110)に衝突してコア部(110)が破損してしまうを防止することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明では、流体が流通するとともに、互いに平行に配設された複数本のチューブ(111)を有して構成された略矩形状のコア部(110)と、チューブ(111)の長手方向両端部に配設されてチューブ(111)の長手方向と直交する方向に延びて複数本のチューブ(111)と連通するヘッダタンク(120)と、コア部(110)の端部に配設され、チューブ(111)と略平行に延びてコア部(110)を補強するサイドプレート(130)と、コア部(110)に空気を送風する送風機(300)と、コア部(110)と送風機(300)との隙間を覆うことにより送風機(300)によって誘起された空気流がコア部(110)を迂回して流れることを抑制するシュラウド(310)とを有し、シュラウド(310)のコア部(110)側端部には、空気の流通方向と略平行な壁面(311a)を有するとともに、コア部(110)の外縁部を略縁取るように略矩形状に形成されたフランジ部(311)が設けられており、フランジ部(311)うちサイドプレート(130)と対向する対向部位(311b)の空気流れ方向の端部とサイドプレート(130)との空気流れ方向における隙間寸法(X)は、フランジ部(311)のうち対向部位(311b)以外の部位(311c)の空気流れ方向の端部とコア部(110)との空気流れ方向における隙間寸法(Y)に比べて小さいことを特徴とする。
【0012】
これにより、請求項1に記載の発明と同様に、フランジ部(311)のうちサイドプレート(130)と対向する対向部位(311b)が前述のストッパとして機能するので、シュラウド(310)とコア部(110)との間に十分な隙間を確保することなく、コア部(110)(特に、チューブ(111))が破損してしまうをことを未然に防止できる。
【0013】
したがって、送風機(300)によって誘起された空気流がコア部(110)を迂回して流れてしまうことを抑制しつつ、シュラウド(310)の端部がコア部(110)に衝突してコア部(110)が破損してしまうを防止することができる。
【0014】
因みに、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一例である。
【0015】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る熱交換装置を、車両に搭載された走行用エンジン(発熱機器)を冷却する車両用冷却装置(ラジエータ装置)に適用したものである。
【0016】
図1は車両用冷却装置(ラジエータ装置)の模式図であり、200は走行用の水冷式内燃機関(エンジン)であり、100はエンジン冷却水(冷却水と略す。
)と空気とを熱交換して冷却水を冷却するラジエータ(熱交換器)であり、300はラジエータ100に冷却風を送付する軸流ファン式の送風機である。
【0017】
また、310は送風機300を支持するステー部材を兼ねるとともに、後述するラジエータコア部110と送風機(300)との隙間を覆うことにより送風機300によって誘起された空気流がコア部110を迂回して流れることを抑制するシュラウド310である。なお、本実施形態では、シュラウド310は、炭素繊維にて機械的強度が強化された樹脂にて成形されている。
【0018】
因みに、210はラジエータ100を迂回させて冷却水を循環させるバイパス回路であり、220はラジエータ100に流通させる冷却水量を調節することにより冷却水温度(エンジン温度)を所定範囲内に保つサーモスタットである。
【0019】
なお、図2(a)はラジエータ100の正面図であり、図2(a)中、111は冷却水(流体)が流通する扁平状のチューブであり、これら複数本のチューブ111は、互いに平行に配設されているとともに、各チューブ111間には、空気と冷却水との熱交換を促進する波状のフィン112が配設されている。そして、このフィン112とチューブ111とをろう付けすることにより、冷却水と空気とを熱交換する略矩形状のラジエータコア部(以下、コアと略す。)110が構成されている。
【0020】
また、チューブ111の長手方向両端部には、チューブ111の長手方向と直交する方向(本実施形態では、上下方向)に延びて複数本のチューブ111と連通するヘッダタンク120が配設されており、本実施形態では、紙面上側のヘッダタンク120により各チューブ111に冷却水が分配供給され、紙面下側のヘッダタンク120により熱交換を終えた冷却水が集合回収される。
【0021】
なお、本実施形態では、ヘッダタンク120は、チューブ111がろう付けされた金属製のコアプレート121と、このコアプレート121と共にタンク内空間を構成する樹脂製のタンク本体122とからなるもので、コアプレート121とタンク本体122とは、パッキン等のシール材を介して水密に組み付けられている。
【0022】
また、コア110の端部には、チューブ111と略平行に延びてコア110を補強するサイドプレート130が設けられおり、このサイドプレート130は、コア110と反対が開口するように断面が略コの字状に形成されているとともに、その長手方向端部がヘッダタンク120(コアプレート121)に接合され、コア110側がコア110(フィン112)にろう付けされている。
【0023】
また、図2(a)、図3(a)に示すように、コア110の背面側(空気流れ下流側)には、送風機300及びシュラウド310が配設されており、本実施形態では、シュラウド310はヘッダタンク120(タンク本体122)にボルト等の締結手段により固定されている。
【0024】
ところで、シュラウド310のうちコア110側の端部には、図4に示すように、空気の流通方向と略平行な壁面311aを有するとともに、コア110の外縁部を略縁取るように略矩形状に形成されたフランジ部311が設けられており、シュラウド310をラジエータ100に装着した状態においては、図3(b)、(c)に示すように、フランジ部311のうちサイドプレート130と対向する部位(以下、この部位をストッパ部311bと呼ぶ。)とサイドプレート130との隙間寸法Xは、フランジ部311のうちストッパ部311b以外の部位(以下、この部位を単純フランジ部311cと呼ぶ。)とコア110と隙間寸法Yに比べて小さくなるようになっている。
【0025】
具体的には、図4(b)に示すように、ストッパ部311bの寸法bを単純フランジ部311cの寸法aより大きくしたものである。
【0026】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【0027】
本実施形態によれば、ストッパ部311bとサイドプレート130との隙間寸法Xは、単純フランジ部311cとコア110と隙間寸法Yに比べて小さくなっているので、仮にシュラウド310がラジエータ100に対して相対変位しても、ストッパ部311bがサイドプレート130に衝突して、その他の部位(例えば、単純フランジ部311c)がそれ以上相対変位してしまうことが規制される。
【0028】
つまり、ストッパ部311bが、その他の部位(例えば、単純フランジ部311c)がコア110に衝突(干渉)してしまうことを機械的に規制する規制手段(ストッパ)として機能するので、コア110(特に、チューブ111)が破損してしまうことを未然に防止できる。
【0029】
したがって、シュラウド310とラジエータ100(コア110)との間に十分な隙間を確保することなく、コア110(特に、チューブ111)が破損してしまうをことを未然に防止できるので、送風機300によって誘起された空気流がラジエータ(ラジエータコア)を迂回して流れてしまうことを抑制しつつ、シュラウド310の端部がコア110に衝突してコア110が破損してしまうを防止することができる。
【0030】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、本発明をラジエータ装置に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の熱交換装置にも適用することができる。
【0031】
また、フランジ部311の形状は、上述の実施形態(図4参照)に示されたものに限定されるものではなく、例えば図5に示すように、フランジ部311の先端側にコア110のコア面と略平行な第2フランジ部312を設けてもよい。ここで、コア面とは、コア110のうち空気の流通方向と直交する仮想の面(図3参照)を言う。
【0032】
また、上述の実施形態では、ストッパ部311bがチューブ111の長手方向と略平行に延びていたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0033】
また、上述の実施形態では、シュラウド310をボルト等の締結手段によりラジエータ100にリジット(直接に)固定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、防振ゴム等の弾性部材を介してシュラウド310をラジエータ100に固定してもよい。
【0034】
また、上述の実施形態では、チューブ111が上下方向に延びるように配設されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばチューブ111が上下方向に延びるように配設されていてもよい。
【0035】
また、ラジエータ100全てを金属(例えば、アルミニウム)製としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るラジエータ装置の模式図である。
【図2】(a)は本発明の実施形態に係るラジエータの正面図であり、(b)は(a)の上面図である。
【図3】(a)は本発明の実施形態に係るラジエータの背面図であり、(b)は(a)のA−A断面図であり、(c)は(a)のB−B断面図である。
【図4】(a)は本発明の実施形態に係るシュラウドの斜視図であり、(b)は(a)のA部拡大図である。
【図5】(a)は本発明のその他の実施形態に係るラジエータにおける図3のA−A断面に相当する断面の断面図であり、(b)はは本発明のその他の実施形態に係るラジエータにおける図3のB−B断面に相当する断面の断面図である。
【符号の説明】
110…ラジエータコア、130…サイドプレート、310…シュラウド、
311…フランジ部、311a…ストッパ部。
Claims (3)
- 流体が流通する複数本のチューブ(111)を有して構成されたコア部(110)と、
前記コア部(110)の端部に配設され、前記コア部(110)を補強するサイドプレート(130)と、
前記コア部(110)に空気を送風する送風機(300)と、
前記コア部(110)と前記送風機(300)との隙間を覆うことにより前記送風機(300)によって誘起された空気流が前記コア部(110)を迂回して流れることを抑制するシュラウド(310)とを有し、
前記シュラウド(310)の前記コア部(110)側端部には、空気流れ方向と略平行な壁面(311a)と、前記壁面(311a)のうち前記サイドプレート(130)と所定の隙間を有して対向した部位であるストッパ部(311b)とが設けられており、
さらに、前記ストッパ部(311b)の空気流れ方向の端部と前記サイドプレート(130)との空気流れ方向における隙間寸法(X)は、前記シュラウド(310)の前記壁面(311a)のうち前記ストッパ部(311b)以外の部位(311c)の空気流れ方向の端部と前記コア部(110)との空気流れ方向における隙間寸法(Y)に比べて小さいことを特徴とする熱交換装置。 - 流体が流通するとともに、互いに平行に配設された複数本のチューブ(111)を有して構成された略矩形状のコア部(110)と、
前記チューブ(111)の長手方向両端部に配設されて前記チューブ(111)の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ(111)と連通するヘッダタンク(120)と、
前記コア部(110)の端部に配設され、前記チューブ(111)と略平行に延びて前記コア部(110)を補強するサイドプレート(130)と、
前記コア部(110)に空気を送風する送風機(300)と、
前記コア部(110)と前記送風機(300)との隙間を覆うことにより前記送風機(300)によって誘起された空気流が前記コア部(110)を迂回して流れることを抑制するシュラウド(310)とを有し、
前記シュラウド(310)の前記コア部(110)側端部には、空気の流通方向と略平行な壁面(311a)を有するとともに、前記コア部(110)の外縁部を略縁取るように略矩形状に形成されたフランジ部(311)が設けられており、
前記フランジ部(311)うち前記サイドプレート(130)と対向する対向部位(311b)の空気流れ方向の端部と前記サイドプレート(130)との空気流れ方向における隙間寸法(X)は、前記フランジ部(311)のうち前記対向部位(311b)以外の部位(311c)の空気流れ方向の端部と前記コア部(110)との空気流れ方向における隙間寸法(Y)に比べて小さいことを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1又は2に記載の熱交換装置に車両に搭載された発熱機器を冷却することを特徴とする車両用冷却装置。
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