JP6354198B2

JP6354198B2 - ラジエータ

Info

Publication number: JP6354198B2
Application number: JP2014031650A
Authority: JP
Inventors: 俊貴民部
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: JP2015155785A

Description

本発明は、ラジエータに関し、より詳細には、内燃機関の気筒へ供給される吸気を冷却する吸気用冷却器に使用された冷却器用冷却水と、内燃機関の冷却に使用された内燃機関用冷却水を冷却することができるラジエータに関する。

ターボチャージャーやスーパーチャージャーなどの過給器付きのエンジンには、エンジンの充填効率を上げて燃費を向上させるために、空冷又は水冷のインタークーラーを設け、過給器で圧縮された吸気を冷却している。

空冷式のインタークーラーはインタークーラー自身を、水冷式のインタークーラーはその冷却水を冷却するラジエータをエンジン用のラジエータの上流側に配置する構造のため、車両への搭載性が問題となっている。但し、水冷式のインタークーラーのラジエータは、水と空気の熱容量の差により、空冷式のインタークーラーに比べてコア部（熱交換部）を薄くできるので、搭載性がよい。

しかし、限られた空間のエンジンルームでは、多数の部品用のスペースの確保が必要となるためにより一層、各部品の搭載性の向上が求められている。

そこで、ラジエータと冷房用コンデンサ、ラジエータ、インタークーラーなどのように、相互に近接して配置される複数種類の熱交換器を、予め連結一体化した一体型熱交換器が提案されている。この一体型熱交換器において、相互に使用温度を異にする第一熱交換器と第二熱交換器とをフィンを共有して一体に構成すると共に、フィンの幅方向の中間部に両熱交換器間での熱伝導を遮断する切欠部を形成して構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、一体型熱交換器において、第一熱交換器と第二熱交換器との間に所定の隙間を設けると共に、各熱交換器を結合するサイドプレートを設けて構成するものもある（例えば、特許文献２参照）。

これらの装置は、第一熱交換器と第二熱交換器との間の熱伝導を遮断することで、温度帯の異なる冷媒を冷却し、且つ搭載性を向上している。

しかし、これらの装置には、第一熱交換器と第二熱交換器のそれぞれに別々のアッパータンクとロアータンクが設けられている。これは、第一交換器（ラジエータ）と第二交換器（コンデンサ）における使用圧力が異なっているからである。

通常、このアッパータンク及びロアータンクは、それぞれに備えたカシメ部をかしめることで熱交換器に接合されている。従って、二つのアッパータンク、あるいはロアータンクを並べることで二つ分のタンク幅が必要になると共に、そのタンクをかしめるカシメ部の厚さを考慮する必要があるので、その分、一体型熱交換器としての厚みが厚くなっていた。

一方、前述した水冷式のインタークーラーの冷却水を冷却するラジエータとエンジンのラジエータにそれらの装置を利用すると、水冷式のインタークーラーの冷却水の冷却が不十分となり、吸気を高過給化することができないという問題もある。

特開平３−１７７７９５号公報特開平９−２１０５９１号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、送風方向の厚みをより薄くして搭載性を向上することができると共に、内燃機関用冷却水よりも低い温度帯の冷却器用冷却水を確実に目的の温度帯まで冷却することができる一体型熱交換器を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の一体型熱交換器は、使用圧力範囲が同じでそれぞれ異なる温度帯の冷却水の熱交換を行う第一熱交換部と第二熱交換部とを風上側から順に配置して構成された一体型熱交換部を備える一体型熱交換器において、前記一体型熱交換部の両側にかしめて固定される流入用容器と流出用容器を一つずつ設けて、前記第一熱交換部は、前記流入用容器から前記流出用容器まで延在する複数の第一チューブが間隔を空けて列を成すと共にその第一チューブどうしの間に放熱部材が配置されて、前記第二熱交換部は、前記流入用容器から前記流出用容器まで延在する複数の第二チューブが間隔を空けて列を成すと共にその第二チューブどうしの間に前記放熱部材が配置されて、前記放熱部材は、前記第一熱交換部と前記第二熱交換部との両方に共有されるとともに、前記第一熱交換部側と前記第二熱交換部側との間に前記第一チューブ及び前記第二チューブの延在方向に間隔を空けて並べられた複数の隙間からなる隙間の列を有し、各前記隙間の列における複数の前記隙間の前記延在方向の配置位置の組み合わせが複数あり、前記流入用容器と前記流出用容器のそれぞれに区画仕切りを設け、前記流入用容器と前記流出用容器のそれぞれの内部を、前記区画仕切りにより、前記第一熱交換部で熱交換される低温冷却水を貯留する低温冷却水区画と、前記第二熱交換部で熱交換される高温冷却水を貯留する高温冷却水区画とに区画し、更に、前記流入用容器の前記低温冷却水区画と前記流出用容器の前記低温冷却水区画のそれぞれに蛇行用仕切りを設け、前記低温冷却水の流路を、前記蛇行用仕切りにより、前記第一熱交換部を経由して前記流入用容器の前記低温冷却水区画と前記流出用容器の前記低温冷却水区画との間を往復させて蛇行させるように構成することを特徴とする。

この構成によれば、区画仕切りを設けることにより、内部に低温冷却水区画と高温冷却水区画に区画された一つの流入用容器と、同様に低温冷却水区画と高温冷却水区画に区画された一つの流出用容器を、一体型熱交換部の両側にかしめて固定することで、各熱交換部にそれぞれ別々の流入用容器と流出用容器を設けた、つまり合計四つの容器を設けた従来技術の一体型熱交換器と比較して、送風方向の厚みを薄くすることができる。また、各容器を一つずつにすることで、各容器を固定するときのカシメ部を少なくして、送風方向の厚みをより一層薄くすることができる。従って、一体型熱交換器の送風方向の厚みが薄くなるため、一体型熱交換器の搭載性をより向上することができる。

また、低温冷却水を冷却する第一熱交換部を風上側に配置すると共に、低温冷却水区画に設けた蛇行用仕切りにより、低温冷却水の流路のみを蛇行させる。これにより、第一熱交換部を経由させて低温冷却水を低温冷却水区画の間で複数回往復させて、低温冷却水を高温冷却水よりも長い時間を掛けて第一熱交換部で冷却することができる。これにより、高温冷却水よりも低い温度帯まで冷却する必要のある低温冷却水を確実にその温度帯まで冷却することができる。

加えて、低温冷却水の流路を蛇行させる蛇行用仕切りを流入用容器と流出用容器のそれぞれの低温冷却水区画に設けるだけの簡易な構成のため、安価に製造することができる。

また、上記の一体型熱交換器において、前記低温冷却水を、内燃機関の気筒へ供給される吸気を水冷により冷却する吸気用冷却器を循環する冷却器用冷却水とし、前記高温冷却水を、前記内燃機関を冷却する内燃機関用冷却水とすることが望ましい。

特に、内燃機関の吸気の充填効率を上げて燃費を向上させるために、過給器で圧縮され
た吸気を冷却することが必要となっており、その吸気を冷却する水冷式の吸気用冷却器の冷却器用冷却水を冷却する熱交換器を別途設ける場合には、その搭載性が問題となる。しかし、上記の構成によれば、水冷式の吸気用冷却器の冷却器用冷却水を冷却する第熱交換部と、内燃機関を冷却する内燃機関用冷却水を冷却する第二熱交換部を一体型とすることで、各容器と一体型熱交換部をかしめるためのカシメ部を少なくできるので、搭載性の悪化を回避することができる。

加えて、上記の一体型熱交換器において、前記流入用容器と前記流出用容器の前記低温冷却水区画に設けられた外部の配管との連通口の開口面積が、前記流入用容器と前記流出用容器の前記高温冷却水区画に設けられた外部の配管との連通口の開口面積よりも小さく形成されると、低温冷却水の一体型熱交換器への流入量と流出量を内燃機関用冷却水よりも減らして、高温冷却水よりも流量の小さい低温冷却水に適した、及び蛇行するように構成した低温冷却水の流路に適した流量を流入及び流出することができる。

更に、上記の一体型熱交換器において、前記第一熱交換部と前記第二熱交換部が、熱を放熱する複数の放熱部材を共有するように構成されると共に、前記放熱部材のそれぞれの前記第一熱交換部側と前記第二熱交換部側の間に各冷却水の流れ方向に並ぶ複数の隙間を設けると、第一熱交換部と第二熱交換部との間の伝熱面積を減らすことができるので、高温冷却水の影響により低温冷却水の温度が上昇してしまうことを抑制することができる。また、第一熱交換部と第二熱交換部とを完全に離間する構成と比較して、放熱部材を共有化していることにより、一体型熱交換器の強度を向上することができる。

一方、上記の一体型熱交換器において、前記第一熱交換部と前記第二熱交換部との間に所定の隙間を設けると、第一熱交換部と第二交換部とが完全に離間するので、第一熱交換部と第二熱交換部との間の熱伝導を遮断することができる。これにより、高温冷却水の影響により低温冷却水の温度が上昇してしまうことを回避することができる。

本発明の一体型熱交換器によれば、区画仕切りを設けることにより、内部に低温冷却水区画と高温冷却水区画に区画された一つの流入用容器と、同様に低温冷却水区画と高温冷却水区画に区画された一つの流出用容器を、一体型熱交換部の両側にかしめて固定することで、送風方向の厚みを薄くすることができる。また、各容器を一つずつにすることで、各容器を固定するときのカシメ部を少なくして、送風方向の厚みをより一層薄くすることができる。従って、一体型熱交換器の送風方向の厚みが薄くなるため、一体型熱交換器の搭載性をより向上することができる。

また、低温冷却水を冷却する第一熱交換部を風上側に配置すると共に、低温冷却水区画に設けた蛇行用仕切りにより、低温冷却水の流路のみを蛇行させる。これにより、低温冷却水を高温冷却水よりも長い時間を掛けて第一熱交換部で冷却することができる。これにより、高温冷却水よりも低い温度帯まで冷却する必要のある低温冷却水を確実にその温度帯まで冷却することができる。

本発明に係る第一の実施の形態の一体型熱交換器を備える内燃機関の構成の一例を示す図である。図１の一体型熱交換器を風上側から見た正面構成図である。図１の一体型熱交換器を風上側の反対側から見た背面構成図である。図１の一体型熱交換器の一部の断面を示した斜視断面図である。本発明に係る参考例の一体型熱交換器を備える内燃機関の構成の一例を示す図である。図５の一体型熱交換器を風上側から見た正面構成図である。

以下、本発明に係る実施の形態の一体型熱交換器について説明する。なお、図面毎に矢印の意味が異なるため、先に説明しておく。まず、図１において白抜きの矢印は吸気、塗り潰しの矢印は排気、一点鎖線の矢印は冷却器用冷却水Ｗｃ、二点鎖線の矢印は内燃機関用冷却水Ｗｅを示している。また、図２及び図３において白抜きの矢印は各冷却水の流れる方向を示している。

また、図１〜図３、並びに図５及び図６における一体型熱交換器への送風方向をｘ１方向とし、図２及び図３における鉛直方向で各冷却水が下向きに流れる方向をｙ１方向、上向きに流れる方向をｙ２方向とする。

まず、第一の実施の形態及び参考例の一体型ラジエータ（一体型熱交換器）１Ａ及び１Ｂを搭載したエンジン（内燃機関）２の一例について説明する。図１及び図５に示すように、このエンジン２は、排ガスを、気筒が設けられたエンジン本体３のエキゾーストマニホールド４から、第一ターボチャージャー５の第一タービン５ａ、第二ターボチャージャー６の第二タービン６ａ、及び図示しない排ガス浄化装置を経由させて排出するように構成されている。一方、このエンジン２は、気筒に供給される吸気を、エアクリーナー７、第二ターボチャージャー６の第二コンプレッサ６ｂ、及び第一ターボチャージャー５の第一コンプレッサ５ｂを経由させてインテークマニホールド８から吸入するように構成されている。更に、このエンジン２は、排ガスの一部を、ＥＧＲクーラー９を経由させて吸気として循環するように構成されている。

そして、このエンジン２は、第一の実施の形態及び参考例の一体型ラジエータ１Ａ及び１Ｂを備える冷却システム１０を備えている。この冷却システム１０は、エンジン本体３を冷却するエンジン用冷却流路１１と、第一コンプレッサ５ｂ及び第二コンプレッサ６ｂで圧縮された吸気を冷却する冷却器用冷却流路１２を備えている。

エンジン用冷却流路１１は、エンジン本体３の温度が低い場合は、第一サーモスタット１３により一体型ラジエータ１Ａ及び１Ｂを経由させずに、内燃機関用冷却水Ｗｅを第一ポンプ１４でエンジン本体３に送り、エンジン本体３のウォータジャケット内とＥＧＲクーラー９を経由させて循環するように構成される。一方、エンジン本体３の温度が高い場合は、第一サーモスタット１３により一体型ラジエータ１Ａ及び１Ｂを経由させて、内燃機関用冷却水Ｗｅを冷却するように構成される。

冷却器用冷却流路１２は、第一コンプレッサ５ｂと第二コンプレッサ６ｂとの間に設けた第一吸気用冷却器１５ａと、第一コンプレッサ５ｂの下流側に設けた第二吸気用冷却器１５ｂとで温度が上昇した冷却器用冷却水Ｗｃを第二サーモスタット１６ａと第三サーモスタット１６ｂにより第二ポンプ１７に送り、第二ポンプ１７で一体型ラジエータ１Ａ及び１Ｂを経由させて冷却するように構成される。

そして、この冷却システム１０は、一体型ラジエータ１Ａ及び１Ｂの下流側にファン１８と備えると共に、エンジン用冷却流路１１と冷却器用冷却流路１２とで共用のサブタンク１９を備えている。

次に、本発明に係る第一の実施の形態の一体型ラジエータ１Ａについて説明する。

図１に示すように、この一体型ラジエータ１Ａは、一体型コア部（一体型熱交換部）２０を備えて構成される。その一体型コア部２０は、冷却器用冷却水Ｗｃの熱交換を行う第一コア部（第一熱交換部）２１と内燃機関用冷却水Ｗｅの熱交換を行う第二コア部（第二熱交換部）２２とを風上側から順に配置して構成される。

また、一体型ラジエータ１Ａは、一体型コア部２０の両側にかしめて固定されるアッパータンク（流入用容器）２３とロアータンク（流出用容器）２４を一つずつ設けて構成される。

加えて、図２に示すように、アッパータンク２３に区画仕切り２５ａを設け、アッパータンク２３の内部の第一コア部２１側を冷却器用冷却水Ｗｃを貯留する冷却器用冷却水区画２３Ａとし、第二コア部２２側を内燃機関用冷却水Ｗｅを貯留する内燃機関用冷却水区画２３Ｂとする。同様に、図３に示すように、ロアータンク２４に区画仕切り２５ｂを設け、ロアータンク２４の内部の第一コア部２１側を冷却器用冷却水Ｗｃを貯留する冷却器用冷却水区画２４Ａとし、第二コア部２２側を内燃機関用冷却水Ｗｅを貯留する内燃機関用冷却水区画２４Ｂとする。

更に、図２に示すように、一体型ラジエータ１Ａは、冷却器用冷却水区画２３Ａと冷却器用冷却水区画２４Ａのそれぞれの内部に蛇行用仕切り２６ａ及び２６ｂを設け、冷却器用冷却水Ｗｃの流路を、第一コア部２１を経由して冷却器用冷却水区画２３Ａと冷却器用冷却水区画２４Ａとの間を蛇行させるように構成される。

第一コア部２１は、図４に示すように、放熱性に優れた金属から形成され、アッパータンク２３とロアータンク２４を連通して冷却器用冷却水Ｗｃが流れる第一チューブＴ１と、その第一チューブＴ１の熱を放熱するように波型に形成された放熱フィン（放熱部材）Ｆとを、ｚ方向に積層して形成される。第二コア部２２は、内燃機関用冷却水Ｗｅが流れる第二チューブＴ２と、その第二チューブＴ２の熱を放熱する放熱フィンＦとを、ｚ方向に積層して形成される。そして、この第一コア部２１と第二コア部２２は、放熱フィンＦを共有するように構成される。

この放熱フィンＦは、放熱フィンＦの第一コア部２１側と第二コア部２２側の間に、ｙ１方向に一列に並べて配置された複数のスリット（隙間）２７を設けて構成される。このスリット２７は完全に放熱フィンＦを切り離さずに、放熱フィンＦの一部は放熱フィンＦの第一コア部２１側と第二コア部２２側が繋がるように設けられる。このように、放熱フィンＦの第一コア部２１側と第二コア部２２側の間に複数のスリット２７を設けることで、第一コア部２１側と第二コア部２２側の伝熱面積を減らしている。

アッパータンク２３は、合成樹脂で形成され、カシメ部Ｃを備えている。このアッパータンク２３は、そのカシメ部Ｃがかしめられることで一体型コア部２０に固定されている。なお、ロアータンク２４も同様に合成樹脂で形成され、カシメ部Ｃを備えている。

アッパータンク２３に設けられた区画仕切り２５ａは、アッパータンク２３の内部をアッパータンク２３の幅方向であるｘ１方向を二つに区画する仕切りである。この区画仕切り２５ａは、合成樹脂で形成され、その厚さは、例えば３ｍｍ〜６ｍｍ程度である。この区画仕切り２５ａにより、アッパータンク２３の内部には、冷却器用冷却水区画２３Ａと内燃機関用冷却水区画２３Ｂが形成される。ロアータンク２４に設けられた区画仕切り２５ｂも同様の構成であり、この区画仕切り２５ｂにより、ロアータンク２４の内部には、冷却器用冷却水区画２４Ａと内燃機関用冷却水区画２４Ｂが形成される。

蛇行用仕切り２６ａは、図２に示すように、アッパータンク２３の冷却器用冷却水区画２３Ａの冷却器用冷却水Ｗｃの流入側に設けられる。一方、蛇行用仕切り２６ｂは、ロアータンク２４の冷却器用冷却水区画２４Ａの冷却器用冷却水Ｗｃの流出側に設けられる。

この蛇行用仕切り２６ａによりアッパータンク２３の冷却器用冷却水区画２３Ａには、流入側に区画Ａ１、その反対側に区画Ａ３が形成され、蛇行用仕切り２６ｂによりロアータンク２４の冷却器用冷却水区画２４Ａには、流出側に区画Ａ４、その判定側に区画Ａ２が形成される。

また、アッパータンク２３の冷却器用冷却水区画２３Ａには、冷却器用冷却水連通口２８ａを設け、内燃機関用冷却水区画２３Ｂには、内燃機関用冷却水連通口２９ａを設け、各連通口２８ａ及び２９ａには、配管Ｐが接続されている。同様にロアータンク２４の冷却器用冷却水区画２４Ａには、冷却器用冷却水連通口２８ｂを設け、内燃機関用冷却水区画２４Ｂには、内燃機関用冷却水連通口２９ｂを設け、各連通口２８ｂ及び２９ｂには、配管Ｐが接続されている。

このアッパータンク２３に設けられた冷却器用冷却水連通口２８ａの開口面積は、アッパータンク２３に設けられた内燃機関用冷却水連通口２９ａの開口面積よりも小さく形成され、同様にロアータンク２４に設けられた冷却器用冷却水連通口２８ｂの開口面積は、ロアータンク２４に設けられた内燃機関用冷却水連通口２９ｂの開口面積よりも小さく形成されている。これは、第一に冷却器用冷却水Ｗｃと内燃機関用冷却水Ｗｅの流量が異なるからであり、第二に前述したように冷却器用冷却水Ｗｃの流路を蛇行させるからである。

次に、上記の一体型ラジエータ１Ａの動作について説明する。なお、ここではエンジン本体３の温度が十分に高くなっている状態を例に説明する。また、アッパータンク２３へ流入する冷却器用冷却水Ｗｃの流入温度を１００℃、アッパータンク２３へ流入する内燃機関用冷却水Ｗｅの流入温度を１００℃、ロアータンク２４から流出する冷却器用冷却水Ｗｃの流出温度を５０℃、ロアータンク２４から流出する内燃機関用冷却水Ｗｅの流出温度を９０℃とする。

まず、冷却器用冷却水Ｗｃの流れについて、図２を参照しながら説明する。

冷却器用冷却水Ｗｃは、流入温度１００℃から流出温度５０℃まで冷却する必要があるため、一体型コア部２０の風上側に配置される第一コア部２１に流入する。冷却器用冷却水Ｗｃは、外部の配管Ｐからアッパータンク２３の冷却器用冷却水連通口２８ａに流入し、アッパータンク２３の冷却器用冷却水区画２３Ａの蛇行用仕切り２６ａにより仕切られた区画Ａ１からロアータンク２４の冷却器用冷却水区画２４Ａの蛇行用仕切り２６ｂにより仕切られた区画Ａ２へ流れる。このときの流れの向きはｙ１方向となる。

次に、冷却器用冷却水Ｗｃは、区画Ａ２からアッパータンク２３の冷却器用冷却水区画２３Ａの蛇行用仕切り２６ａにより仕切られた区画Ａ３へ流れる。このときの流れの向きはｙ２方向となる。

次に、冷却器用冷却水Ｗｃは、区画Ａ３からロアータンク２４の冷却器用冷却水区画２４Ａの蛇行用仕切り２６ｂにより仕切られた区画Ａ４へ流れる。このときの流れの向きはｙ１方向となる。そして、冷却器用冷却水Ｗｃは区画Ａ４からロアータンク２４の冷却器用冷却水連通口２８ｂから外部の配管Ｐへ流出する。

次に、内燃機関用冷却水Ｗｅの流れについて、図３を参照しながら説明する。

内燃機関用冷却水Ｗｅは、必要以上にエンジン本体３を冷却しないように流入温度１００℃から流出温度９０℃まで冷却できればよいため、一体型コア部２０の風上側の反対側に配置された第二コア部２２に流入する。内燃機関用冷却水Ｗｅは、外部の配管Ｐからアッパータンク２３の内燃機関用冷却水連通口２９ａに流入し、アッパータンク２３の内燃機関用冷却水区画２３Ｂからロアータンク２４の内燃機関用冷却水区画２４Ｂに流れる。このときの流れの向きはｙ１方向となる。そして、内燃機関用冷却水Ｗｅはロアータンク２４の内燃機関用冷却水連通口２９ｂから外部の配管Ｐへ流出する。

上記の一体型ラジエータ１Ａによれば、区画仕切り２５ａにより内部に冷却器用冷却水区画２３Ａと内燃機関用冷却水区画２４Ｂに区画されたアッパータンク２３と、区画仕切り２５ｂにより内部に冷却器用冷却水区画２３Ａと内燃機関用冷却水区画２４Ｂに区画されたロアータンク２４を一体型コア部２０の両側にかしめて固定することで、各コア部２１及び２２にそれぞれ別々のアッパータンクとロアータンクを設ける、つまり一体型ラジエータに合計四つのタンクを設けた従来技術の一体型ラジエータと比較して、送風方向であるｘ１方向の厚みを薄くすることができる。また、各タンク２３及び２４を一つずつにすることで、各タンク２３及び２４を固定するときのカシメ部Ｃを少なくして、送風方向の厚みをより一層薄くすることができる。従って、一体型ラジエータ１Ａの送風方向であるｘ１方向の厚みが薄くなることで、一体型ラジエータ１Ａの車両への搭載性をより向上することができる。

また、第一に、冷却器用冷却水Ｗｃを冷却する第一コア部２１を風上側に配置することで、内燃機関用冷却水Ｗｅよりも低い温度帯まで冷却する必要がある冷却器用冷却水Ｗｃを目的の温度帯まで冷却することができる。第二に、アッパータンク２３の冷却器用冷却水区画２３Ａに設けた蛇行用仕切り２６ａとロアータンク２４の冷却器用冷却水区画２４Ａに設けた蛇行用仕切り２６ｂにより、冷却器用冷却水Ｗｃの流路のみを蛇行させることで、冷却器用冷却水Ｗｃを内燃機関用冷却水Ｗｅよりも長い時間を掛けて冷却することができる。これにより、内燃機関用冷却水Ｗｅよりも低い温度帯まで冷却する必要のある冷却器用冷却水Ｗｃを確実にその温度帯まで冷却することができる。

加えて、図２及び図３に示すように、冷却器用冷却水Ｗｃの流路を蛇行させる蛇行用仕切り２６ａ及び２６ｂをアッパータンク２３とロアータンク２４のそれぞれの冷却器用冷却水区画２３Ａ及び２４Ａに設けるだけの簡易な構成のため、安価に製造することができる。

更に、図４に示すように、第一コア部２１と第二コア部２２が共有している放熱フィンＦにスリット２７を設けることにより、放熱フィンＦの第一コア部２１側と第二コア部２２側の伝熱面積を減らして、第二コア部２２から第一コア部２１に伝わる熱伝導を抑制することができる。また、この放熱フィンＦに設けられたスリット２７は放熱フィンＦを完全に分離しないことで、第一コア部２１と第二コア部２２からなる一体型コア部２０の強度を高めることができる。

その上、アッパータンク２３に設けられた冷却器用冷却水連通口２８ａの開口面積とロアータンク２４に設けられた冷却器用冷却水連通口２８ｂの開口面積が、アッパータンク２３に設けられた内燃機関用冷却水連通口２９ａの開口面積とロアータンク２４に設けられた内燃機関用冷却水連通口２９ｂの開口面積よりも小さく形成されることで、内燃機関用冷却水Ｗｅよりも流量の小さい冷却器用冷却水Ｗｃに適した、及び蛇行するように構成した冷却器用冷却水Ｗｃの流路に適した流量を各タンク２３及び２４に流入及び流出することができる。

次に、本発明に係る参考例の一体型ラジエータ１Ｂについて、図５及び図６を参照しながら説明する。なお、第一の実施の形態と同様の部材については同符号を用いてその説明は省略する。

この一体型ラジエータ１Ｂは、一体型コア部３０を備え、その一体型コア部３０は、冷却器用冷却水Ｗｃの熱交換を行う第一コア部３１と内燃機関用冷却水Ｗｅの熱交換を行う第二コア部３２とを風上側から順に配置して構成される。

第一コア部３１は、放熱性に優れた金属から形成され、アッパータンク２３とロアータンク２４を連通して冷却器用冷却水Ｗｃが流れる第一チューブＴ１と、その第一チューブＴ１の熱を放熱するように波型に形成された放熱フィンＦ１とを、ｚ方向に積層して形成される。第二コア部３２は、内燃機関用冷却水Ｗｅが流れる第二チューブＴ２と、その第二チューブＴ２の熱を放熱する放熱フィンＦ２とを、ｚ方向に積層して形成される。

そして、この一体型コア部３０は、第一コア部３１と第二コア部３２との間に所定の隙間３３を設けて構成される。

この隙間３３は、送風方向であるｘ１方向の幅が３ｍｍ〜６ｍｍ程度の隙間であり、第一コア部３１と第二コア部３２とを完全に離間させるものである。

従って、この一体型ラジエータ１Ｂは、第一コア部３１と第二コア部３２との間に隙間３３を設けることで、第一コア部３１と第二コア部３２とを完全に離間させることができるので、第一コア部３１と第二コア部３２との間の熱伝導を遮断することができる。これにより、内燃機関用冷却水Ｗｅの影響により冷却器用冷却水Ｗｃの温度が上昇してしまうことを回避することができる。

なお、上記の実施の形態の一体型ラジエータ１Ａ及び参考例の一体型ラジエータ１Ｂは、車両に搭載されたエンジン２の冷却システム１０に設けられたものを例に説明したが、本発明はこれに限定されずに、使用圧力範囲が同じで、且つ温度帯が異なる冷却水を冷却する複数のラジエータを一体型にする場合に適用することができる。

また、上記の実施の形態の一体型ラジエータ１Ａ及び参考例の一体型ラジエータ１Ｂは、ダウンフロー型のラジエータを例に説明したが、本発明はこれに限定されずに、例えば、クロスフロー型のラジエータにも適用することができる。

また、上記の実施の形態の一体型ラジエータ１Ａ及び参考例の一体型ラジエータ１Ｂを備える冷却システム１０、及びその冷却システム１０を備えるエンジン２の構成は、一例であり、本発明はこの構成に限定されない。

また、上記の実施の形態の一体型ラジエータ１Ａ及び参考例の一体型ラジエータ１Ｂでは、蛇行用仕切り２６ａ及び２６ｂを設けて、冷却器用冷却水Ｗｃの流路を蛇行するように構成したが、蛇行用仕切りの数を増やして蛇行する回数を増やすように構成してもよい。

また、第一の実施の形態の一体型ラジエータ１Ａの放熱フィンＦに設けたスリット２７を、図４に示すように全ての放熱フィンＦで同じ位置に配置する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、放熱フィンＦの第一コア部２１側と第二コア部２２側を繋ぐ部分（スリット２７を設けていない部分）を各放熱フィンＦで異なる位置にしてもよい。この構成によれば、各放熱フィンＦでスリット２７の位置が異なるため、より一体型コア部２０の強度を高めることができる。

本発明の一体型熱交換器は、送風方向の厚みをより薄くして搭載性を向上することができると共に、内燃機関用冷却水よりも低い温度帯の冷却器用冷却水を確実に目的の温度帯まで冷却することができるので、特に、水冷式の吸気用冷却器を備える内燃機関に利用す
ることができる。

１Ａ、１Ｂ一体型ラジエータ（一体型熱交換器）
２エンジン（内燃機関）
１０冷却システム
１１エンジン用冷却流路
１２冷却器用冷却流路
１５ａ第一吸気用冷却器
１５ｂ第二吸気用冷却器
２０一体型コア部（一体型熱交換部）
２１第一コア部（第一熱交換部）
２２第二コア部（第二熱交換部）
２３アッパータンク（流入用容器）
２３Ａ冷却器用冷却水区画
２３Ｂ内燃機関用冷却水区画
２４ロアータンク（流出用容器）
２４Ａ冷却器用冷却水区画
２４Ｂ内燃機関用冷却水区画
２５ａ、２５ｂ区画仕切り
２６ａ、２６ｂ蛇行用仕切り
２７スリット（隙間）
Ｗｃ冷却器用冷却水
Ｗｅ内燃機関用冷却水

Claims

使用圧力範囲が同じでそれぞれ異なる温度帯の冷却水の熱交換を行う第一熱交換部と第二熱交換部とを風上側から順に配置して構成された一体型熱交換部を備える一体型熱交換器において、
前記一体型熱交換部の両側にかしめて固定される流入用容器と流出用容器を一つずつ設けて、
前記第一熱交換部は、前記流入用容器から前記流出用容器まで延在する複数の第一チューブが間隔を空けて列を成すと共にその第一チューブどうしの間に放熱部材が配置されて、
前記第二熱交換部は、前記流入用容器から前記流出用容器まで延在する複数の第二チューブが間隔を空けて列を成すと共にその第二チューブどうしの間に前記放熱部材が配置されて、
前記放熱部材は、前記第一熱交換部と前記第二熱交換部との両方に共有されるとともに、前記第一熱交換部側と前記第二熱交換部側との間に前記第一チューブ及び前記第二チューブの延在方向に間隔を空けて並べられた複数の隙間からなる隙間の列を有し、
各前記隙間の列における複数の前記隙間の前記延在方向の配置位置の組み合わせが複数あり、
前記流入用容器と前記流出用容器のそれぞれに区画仕切りを設け、前記流入用容器と前記流出用容器のそれぞれの内部を、前記区画仕切りにより、前記第一熱交換部で熱交換される低温冷却水を貯留する低温冷却水区画と、前記第二熱交換部で熱交換される高温冷却水を貯留する高温冷却水区画とに区画し、
更に、前記流入用容器の前記低温冷却水区画と前記流出用容器の前記低温冷却水区画のそれぞれに蛇行用仕切りを設け、前記低温冷却水の流路を、前記蛇行用仕切りにより、前記第一熱交換部を経由して前記流入用容器の前記低温冷却水区画と前記流出用容器の前記低温冷却水区画との間を往復させて蛇行させるように構成することを特徴とする一体型熱交換器。
前記低温冷却水を、内燃機関の気筒へ供給される吸気を水冷により冷却する吸気用冷却器を循環する冷却器用冷却水とし、前記高温冷却水を、前記内燃機関を冷却する内燃機関用冷却水とすることを特徴とする請求項１に記載の一体型熱交換器。
前記流入用容器と前記流出用容器の前記低温冷却水区画に設けられた外部の配管との連通口の開口面積が、前記流入用容器と前記流出用容器の前記高温冷却水区画に設けられた外部の配管との連通口の開口面積よりも小さく形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の一体型熱交換器。