JPH09222293A

JPH09222293A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH09222293A
Application number: JP8146082A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Sugimoto; 竜雄杉本; Yasutoshi Yamanaka; 保利山中; Hiroo Yamaguchi; 浩生山口; Takaaki Sakane; 高明阪根; Akira Uchikawa; 章内川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2016-06-07
Also published as: JP3709611B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱交換器の大型化および熱交換効率の低下を
防止しつつ、異種のコア部を一体化する。【解決手段】両冷却フィン２２、３２を所定の隙間を
有して離隔させ、かつ、両冷却フィン２２、３２を部分
的に結合する複数個の結合部４５を設ける。そして、両
冷却フィン２２、３２を展開した状態で、結合部４５の
うち両冷却フィン２２、３２の長手方向に平行な部位の
寸法Ｅを、複数個の結合部４５のうち隣合う２つの結合
部４５間の寸法Ｆの５％以下とする。さらに、第１冷却
フィン２２は、コンデンサチューブ２１からラジエータ
チューブ３１側に１．７〜７ｍｍ（突出寸法Ｌｃ）突き
出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相互に異種のコア
部（熱交換部）を一体化した熱交換器に関するもので、
特に車両の駆動源であるエンジンのラジエータと車両用
空調装置のコンデンサとの一体化に適用して有効であ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来は、車両完成後に車両販売店等で車
両用空調装置を車両に組付けていたが、近年、車両用空
調装置が車両に標準的装備されるようになったため、車
両組み立て工程において、車両用部品とともに車両用空
調装置も組付けるようになってきた。

【０００３】そこで、車両部品であるラジエータと車両
用空調装置部品であるコンデンサとを一体化にすること
により、両者の小型化を図るとともに組付け工数の低減
を図るべく、ラジエータやコンデンサ等の異種のコア部
を一体化した熱交換器が多数提案されている。しかし、
異種のコア部を一体化したために、一体化された部分を
介して熱の移動が発生するので、熱移動先のコア部で熱
交換効率が低下するという問題が発生していた。すなわ
ち、ラジエータとコンデンサとを一体化した場合には、
ラジエータの熱がコンデンサに移動するので、コンデン
サの熱交換効率が低下するという問題が発生していた。

【０００４】そこで、この熱移動量を抑制する手段とし
て、例えば特開平３−１７７７９５号公報に記載の発明
では、第１コア部および第２コア部の冷却フィンを一体
化し、その一体化された冷却フィンの高さ方向にスリッ
ト状の切欠部を千鳥状に設け、熱が移動する熱伝導路を
蛇行させて熱伝導路を長くするような構成としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記手段は
熱伝導路を長くしてラジエータからコンデンサへの熱移
動を抑制しているものの、その熱移動を完全に遮断する
ことはできない。したがって、コンデンサコア部で所望
の熱交換量を確保するためには、熱交換効率の低下を考
慮した上でコンデンサコア部の容量を決定する必要があ
る。

【０００６】換言すれば、異種のコア部を一体化した熱
交換器の設計に当たっては、熱の移動先コア部（コンデ
ンサコア部）での熱交換効率の低下を考慮して熱の移動
先コア部（コンデンサコア部）を大きくする必要があ
る。しかし、単純にコア部を大型化したのでは、異種の
コア部を一体化して熱交換器の小型化を図るという当初
の目的を達成することができない。

【０００７】本発明は、上記点に鑑み、熱交換器の大型
化および熱交換効率の低下を防止しつつ、異種のコア部
を一体化した熱交換器を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
３に記載の発明では、両冷却フィン（２２、３２）を所
定の隙間を有して離隔させるとともに、両冷却フィン
（２２、３２）を部分的に結合する複数個の結合部（４
５）が設けられている。そして、両冷却フィン（２２、
３２）を展開した状態で、結合部（４５）のうち両冷却
フィン（２２、３２）の長手方向に平行な部位の寸法
（Ｅ）は、複数個の結合部（４５）のうち隣合う２つの
結合部（４５）間の寸法（Ｆ）の５％以下である。さら
に、第１冷却フィン（２２）は、第１チューブ（２１）
から第２チューブ（３１）側に１．７〜７ｍｍ突出して
いることを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の熱交換器において、第２冷却フィン（３２）は、第
２チューブ（３１）から前記第１チューブ（２１）側に
突出しており、その突出寸法（Ｌｒ）は５ｍｍ以下であ
ることをを特徴とする。請求項３に記載の発明では、第
１コア部（２）は、車両用空調装置の冷媒を凝縮するコ
ンデンサコア部（２）を成し、第２コア部（３）は、車
両用エンジンの冷却用ラジエータコア部（３）を成して
いることを特徴とする。

【００１０】請求項４〜６に記載の発明では、両冷却フ
ィン（２２、３２）を所定の隙間を有して離隔させると
ともに、両冷却フィン（２２、３２）を部分的に結合す
る複数個の結合部（４５）が形成されている。さらに、
両コア部（２、３）の端部には、第１コア部（２）を迂
回して流れる空気が、両コア部（２、３）間の隙間（４
６）に流入することを防止する仕切部材（５０）が設け
られていることを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載の発明では、仕切部材は、
前記両コア部（２、３）の補強部材をなすサイドプレー
ト（５０）にて構成されていることを特徴とする。請求
項６に記載の発明では、第１チューブ（２１）のうち第
２チューブ（３１）側の端部を基準位置とするととも
に、第１チューブ（２１）から第２チューブ（３１）側
に向かう向きを正方向のずれ量として、第１冷却フィン
（２２）のうち前記第２チューブ（３１）側の端部が前
記基準位置から−１．５〜７ｍｍずれていることを特徴
とする。

【００１２】請求項７に記載の発明では、両冷却フィン
（２２、３２）を所定の隙間を有して離隔させるととも
に、両冷却フィン（２２、３２）を部分的に結合する複
数個の結合部（４５）が形成されている。さらに、両冷
却フィン（２２、３２）間の距離（Ｌ_S）は、５ｍｍ以
下であることを特徴とする。請求項８に記載の発明で
は、第１チューブ（２１）のうち第２チューブ（３１）
側の端部を基準位置とするとともに、第１チューブ（２
１）から第２チューブ（３１）側に向かう向きを正方向
のずれ量として、第１冷却フィン（２２）のうち前記第
２チューブ（３１）側の端部が前記基準位置から−１〜
７ｍｍずれていることを特徴とする。

【００１３】請求項９に記載の発明では、第２冷却フィ
ン（３２）の突出寸法（Ｌｒ）は８ｍｍ以下であること
をを特徴とする。請求項１０に記載の発明では、両冷却
フィン（２２、３２）を展開した状態で、結合部（４
５）のうち前記両冷却フィン（２２、３２）の長手方向
に平行な部位の寸法（Ｅ）は、複数個の結合部（４５）
のうち隣合う２つの結合部（４５）間の寸法（Ｆ）の１
０％以下であることを特徴とする。

【００１４】次に作用効果を述べる。一般に、第２冷却
フィン（３２）から第１冷却フィン（２２）へと結合部
（４５）を介して熱が移動するので、その熱移動量は、
結合部（４５）を小さくするほど小さくすることができ
る。ところで、請求項１〜３に記載の発明によれば、結
合部（４５）のうち両冷却フィン（２２、３２）の長手
方向に平行な部位の寸法（Ｅ）は、複数個の結合部（４
５）のうち隣合う２つの結合部（４５）間の寸法（Ｆ）
の５％以下なので、後述するように、第２冷却フィン
（３２）から第１冷却フィン（２２）へと移動する熱量
を結合部（４５）が設けられていない場合の約２％未満
に抑制することができる。

【００１５】また、第１冷却フィン（２２）は、第１チ
ューブ（２１）から第２チューブ（３１）側に１．７〜
７ｍｍ突出しているので、後述するように、第１チュー
ブ（２１）および第１冷却フィン（２２）での放熱量を
約２％以上増加させることができる。したがって、寸法
（Ｅ）と寸法（Ｆ）との比（結合比Ｅ／Ｆ）と、第１冷
却フィン（２２）の突き出し量とを適切に選定すること
により、結合部（４５）を設けることによる熱交換量の
悪化量を、第１冷却フィン（２２）を突き出すことによ
る放熱量の増加量で相殺することができる。

【００１６】そして、第２チューブ（３１）から第１チ
ューブ（２１）側に突出しているので、熱交換器の大型
化を防止することができる。すなわち、熱交換器の大型
化および熱交換効率の低下を防止しつつ、異種コア部
（２、３）の一体化を図ることができる。また、結合部
（４５）を介して両冷却フィン（２２、３２）が一体に
形成されているので、両冷却フィン（２２、３２）を一
体に形成することができるとともに、両冷却フィン（２
２、３２）の形成後に、両冷却フィン（２２、３２）を
分割するといった後工程が発生しない。したがって、両
冷却フィン（２２、３２）の製造原価低減を図ることが
でき、延いては、熱交換器の製造原価低減を図ることが
できる。

【００１７】また、請求項４〜６に記載の発明によれ
ば、両コア部（２、３）間の隙間（４６）に流入するこ
とを防止する仕切部材（５０）が設けられているので、
後述するように、第１コア部（２）を通過する風量が増
加するダクト効果を得ることができる。したがって、第
１コア部（２）での熱交換が増加するので、結合部（４
５）を設けることにより発生する第１コア部（２）の熱
交換量の悪化を相殺することができる。つまり、車両用
熱交換器の大型化および熱交換効率の低下を防止しつ
つ、異種コア部（２、３）の一体化を図ることができ
る。

【００１８】また、請求項７〜１０に記載の発明によれ
ば、両冷却フィン（２２、３２）間の距離（Ｌ_S）は、
５ｍｍ以下であるので、第１コア部（２）を迂回して両
コア部（２、３）間の隙間（４６）に流入する際の通風
抵抗が大きくなる。したがって、後述するように、前記
仕切部材（５０）にて両コア部（２、３）間の隙間（４
６）を閉塞した状態と等しくなり、ダクト効果を得るこ
とができる。つまり、請求項４〜６に記載の発明と同様
な効果を得ることができる。

【００１９】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。（第１実施形態）本実施形態は、第１コア部として車両
空調装置用のコンデンサコア部を、第２コア部としてエ
ンジン冷却用ラジエータコア部を用いた車両用熱交換器
である。通常、コンデンサコア部を流れる冷媒の温度
は、ラジエータコア部を流れるエンジン冷却水の温度に
比べて低いので、この熱交換器はコンデンサコア部をラ
ジエータコア部より空気流れ上流にして、空気流れに対
して直列に並んでエンジンルームの最前部に配置されて
いる。以下に図１〜３を用いて本実施形態に係る熱交換
器の形状を述べる。

【００２１】図１は、本実施形態に係る熱交換器１の一
部拡大図（図２のＢ−Ｂ断面）であり、２はコンデンサ
コア部であり、３はラジエータコア部である。そして、
両コア部２、３は、互いに熱伝導を遮断するために後述
する両チューブ間に所定の隙間４６を有して空気流れに
直列に並んでいる。コンデンサコア部２は、偏平形状に
形成された冷媒の通路をなすコンデンサチューブ２１
と、このコンデンサチューブ２１にろう付けされた多数
個の折曲部２２ａが形成されたコルゲート状（波形状）
の冷却フィン２２とから構成されている。

【００２２】また、ラジエータコア部３もコンデンサコ
ア部２と同様な構造をしており、コンデンサチューブ２
１と平行に配置されたラジエータチューブ３１と、冷却
フィン３２とから構成されている。そして、これらのチ
ューブ２１、３１と冷却フィン２２、２３とは交互に積
層されて、それぞれろう付けされている。なお、両冷却
フィン２２、３２には、熱交換を促進するためのルーバ
２２ｂ、３２ｂが形成されており、ローラ成形法等によ
り両冷却フィン２２、３２は、ルーバ２２ｂ、３２ｂと
ともに一体に成形されている。

【００２３】そして、両冷却フィン２２、３２の端部の
うち両チューブ２１、３１の長手方向と直角な方向の互
いに向かい合う側の端部２２ｄ、３２ｄを、それぞれ結
合する複数個の結合部４５が両冷却フィン２２、３２間
に形成されている。これら複数個の結合部４５のうち一
の結合部４５と他の結合部４５との間には、図７に示す
ように、両冷却フィン２２、３２の多数個の折曲部２２
ａ、３２ａのうち複数個（本実施形態では、５〜１０
個）の折曲部２２ａ、３２ａが形成されている。

【００２４】また、両冷却フィン２２、３２を展開する
と図８に示すようになり、本実施形態では、結合部４５
のうち両冷却フィン２２、３２の長手方向に平行な部位
の寸法Ｅは、複数個の結合部４５のうち隣合う２つの結
合部４５間の寸法Ｆの５％以下となっている。なお、寸
法Ｅと寸法Ｆとの比（以下、結合比Ｅ／Ｆと呼ぶ。）の
詳細は後述する。

【００２５】なお、両冷却フィン２２、３２の折曲部２
２ａ、３２ａが両チューブ２１、３１に接しているの
で、両冷却フィン２２、３２間を伝導する熱のうち、こ
の折曲部２２ａ、３２ａを伝導する熱が最も大きい。し
たがって、結合部４５は、図１、７に示すように両冷却
フィン２２、３２の平面部２２ｃ、２３ｃに形成するの
が望ましい。

【００２６】また、両冷却フィン２２、３２の両チュー
ブ２１、３１の長手方向と直角方向の幅寸法は、両チュ
ーブ２１、３１の偏平幅寸法より大きく、図１に示すよ
うに、両冷却フィン２２、３２は共に隙間４６側に突き
出している。なお、コンデンサチューブ２１から隙間４
６側に突出した突出寸法Ｌｃと、ラジエータチューブ３
１から隙間４６側に突出した突出寸法Ｌｒとの詳細につ
いては後述する。

【００２７】ところで、２３、３３は両コア部２、３の
補強部材をなすサイドプレートで、これらは図２に示す
ように、両コア部２、３の両端に配置されている。これ
らのサイドプレート２３、３３は、図１に示すように、
その断面形状が略コの字状として、１枚のアルミニウム
板から一体形成されている。そして、両サイドプレート
２３、３３の長手方向の両端には、サイドプレート２３
とサイドプレート３３とをそれぞれ結合する連結部４が
設けられている。この連結部４は、サイドプレート２３
のＺ曲げ部４１とサイドプレート３３のＺ曲げ部４２と
がその先端部４３で結合するように形成されている。こ
の連結部４の幅は、サイドプレート２３または３３の長
手方向寸法に比べて十分小さくなるように設定されてい
る。また、この連結部４の先端部４３には、連結部４の
板厚を薄くするように、切り欠きが設けられている。

【００２８】また、図２に示すように、サイドプレート
３３が配置されていない側の一端には、冷却水を各ラジ
エータチューブ３１に分配する第１ヘッダータンク３４
が配置されている。この第１ヘッダータンク３４の正面
形状は略三角形であり、その断面形状は、図３に示すよ
うに、長円状になっている。そして、その長円の長径は
略三角形の斜辺にそって小さくなり、その頂点側では長
円の短径と等しく（円形）なっている。また、略三角形
の底辺側には、このラジータに流入する冷却水の流入口
３５が設けられている。さらに、この流入口３５には、
図示されていない冷却水の配管を接続するためのパイプ
３５ａがろう付けされている。

【００２９】また、第１ヘッダータンク３４の対辺側に
は、熱交換を終えた冷却水を回収する第２ヘッダータン
ク３６が配置されており、この第２ヘッダータンク３６
は第１ヘッダータンク３４と同様な形状をしている。そ
して、この第２ヘッダータンク３６は、図２に示すよう
に、ラジエータコア部３の中心に対して第１ヘッダータ
ンク３４と点対称になるように配置されている。さら
に、冷却水を排出する排出口３７が第２ヘッダータンク
３６の底辺側に設けられており、この排出口３７には、
図示されていない冷却水の配管を接続するためのパイプ
３５ａがチューブ、冷却フィン等と共にろう付けされて
いる。そして、図２に示すように、ラジエータの流入口
３５および排出口３７は紙面側に向いている。

【００３０】また、図３の２４はコンデンサコア部２の
冷媒を各コンデンサチューブ２１に分配する第１ヘッダ
ータンク２４であり、この第１ヘッダータンク２４の本
体は、円筒状に形成されている。この第１ヘッダータン
ク２４の本体は、ラジエータの第２ヘッダータンク３６
と所定の空隙を有して配置されている。また、図２の２
６ａは、図示されていない冷媒の配管を接続するための
ジョイントで、このジョイント２６ａは、第１ヘッダー
タンク２４の本体にろう付けされている。そして、この
ジョイント２６ａには冷媒の排出口２６が設けられてい
る。

【００３１】また、図３に示すように、コンデンサの第
１ヘッダータンク２４の対辺側には、熱交換を終えた冷
媒を回収するコンデンサの第２ヘッダータンク２５が、
ラジエータの第１ヘッダータンク３４と所定の空隙を有
して配置されている。この第２ヘッダータンク２５の本
体は円筒状に形成されており、この本体には、図２に示
すように、図示されていない冷媒の配管を接続するため
のジョイント２７がろう付けされている。そして、この
ジョイント２７には、冷媒の流入口２７が設けられてい
る。そして、図２に示すように、コンデンサの流入口２
７および排出口２６は紙面側に向いている。

【００３２】次に、両冷却フィン２２、３２の突出寸法
Ｌｃ、Ｌｒについて述べる。突出寸法Ｌｃ、Ｌｒが大き
くなると両冷却フィン２２、３２の放熱面積が大きくな
るので、放熱量は大きくなる。しかし、両チューブ２
１、３１から両冷却フィン２２、３２の先端に向かうほ
ど、両冷却フィン２２、３２と空気との温度差が小さく
なるので、突出寸法Ｌｃ、Ｌｒが大きくなるに比べて放
熱量は大きくならない。すなわち、コンデンサコア部２
の場合、冷却フィン２２の突出寸法Ｌｃが４ｍｍ以上に
なると、図４に示すように放熱量の増加率は飽和し、一
方ラジエータコア部３の場合、冷却フィン３２の突出寸
法Ｌｒが７ｍｍ以上になると、図１０に示すように、放
熱量の増加率は飽和する。

【００３３】また一方、突出寸法Ｌｃ、Ｌｒが大きくな
ると、両コア部２、３を通過する空気の通風抵抗は、図
５に示すように、突出寸法Ｌｃ、Ｌｒに対してほぼ線形
的に大きくなっていく。なお、上記検討は、ルーバ付き
コルゲート状の冷却フィンにおいて、ルーバのピッチを
１ｍｍとし、ルーバ角度を２３°とし、冷却フィン高さ
を８ｍｍとし、両チューブ２１、３１間に形成される隙
間寸法Ｌを１０ｍｍとしてコンデンサコア部２側から一
定風速（２ｍ／ｓｅｃ）を与えた場合の有限要素法によ
る数値解析結果である。

【００３４】さらに、発明者等は、上記計算条件以外に
種々の計算条件で数値解析を試みたところ、隙間寸法Ｌ
を４〜１０ｍｍの範囲では、冷却フィンの厚みおよび高
さ寸法に依らず、放熱量の増加率および通風抵抗は、図
４、５、１０に示すように、ほぼ突出寸法Ｌｃ、Ｌｒの
関数となることが明らかになった。ところで、通風抵抗
が大きくなり、冷却フィンを通過する風量が低下する
と、コア部２、３から放熱する単位時間当たりの熱量が
低下するので、熱交換効率が低下する。そこで、通風抵
抗を考慮して突出寸法Ｌｃ、Ｌｒと放熱量の増加率との
関係を求めれば、図６、１１に示すようになる。すなわ
ち、放熱量の増加率は、コンデンサコア部２では、突出
寸法Ｌｃが約４程度ｍｍで最大となり、ラジエータコア
部３では、突出寸法Ｌｒが５〜６ｍｍで最大となって、
以後はいずれも次第に減少していく。

【００３５】次に、両冷却フィン２２、３２の結合比Ｅ
／Ｆについて述べる。結合比Ｅ／Ｆが大きくなると、両
冷却フィン２２、３２の連結部４が大きくなるので、ラ
ジエータコア部３からコンデンサコア部２へと移動する
熱量が増加し、コンデンサコア部２での熱交換効率が悪
化する。そこで、発明者等は、コンデンサコア部２での
熱交換効率の悪化量と結合比Ｅ／Ｆとの関係を定量的に
調査研究したところ、図９に示すように、結合比Ｅ／Ｆ
が大きくなるほど、コンデンサコア部２での熱交換効率
の悪化量がほぼ線形的に増加し、結合比Ｅ／Ｆが０．０
５以下では、コンデンサの悪化量を２％未満に抑制する
ことができることが明らかになった。

【００３６】なお、図９の縦軸のコンデンサの悪化量と
は、結合部４５がない場合（両コア部２、３が完全に独
立した状態）の熱交換量と結合部４５を設けた場合の熱
交換量との差を結合部４５がない場合の熱交換量で除し
たものである。次に、本発明の特徴を述べる。ラジエー
タコア部３からコンデンサコア部２へと結合部４５を介
して熱が移動するので、その熱移動量は、図９に示すよ
うに結合比Ｅ／Ｆを小さくするほど小さくすることがで
きる。また、図６に示すように、コンデンサコア部２の
冷却フィン２２の突出寸法Ｌｃを所定量大きくすること
によって、コンデンサコア部２での放熱量の増加率を向
上させることができる。

【００３７】したがって、冷却フィン２２の突出寸法Ｌ
ｃと結合比Ｅ／Ｆとを適切に選定することにより、結合
部４５を設けることによるコンデンサの悪化量を、冷却
フィン２２を突き出すことによる放熱量の増加量で相殺
することができる。そして、冷却フィン２２は、両コア
部２、３間である隙間４６側に突き出しているので、熱
交換器１の外形寸法の大型化を防止することができる。

【００３８】因みに、本実施形態では突出寸法Ｌｃは約
１．７ｍｍ、結合比Ｅ／Ｆは約０．０５である。すなわ
ち、結合比Ｅ／Ｆが約０．０５なので、コンデンサの悪
化量は約２％程度であるが、突出寸法Ｌｃが約１．７ｍ
ｍなので、コンデンサコア部２での放熱量が約２％増加
する。したがって、コンデンサの悪化量は、冷却フィン
２２を突き出すことによって相殺されている。

【００３９】なお、上記寸法は、冷却フィン２２、３２
の厚み、形状および材料組成、ルーバ２２ｂ、３２ｂ等
によって適宜選定しなければならず、結合比Ｅ／Ｆを
０．０５以下の場合には、突出寸法Ｌｃを１．７〜７ｍ
ｍ以内とするのが望ましい。両冷却フィン２２、３２の
隙間４７の寸法Ｌ_Sは、熱伝導を有効に遮断することが
できる程度の隙間であれば良く、具体的には０．５ｍｍ
〜２ｍｍ程度である。因みに、本実施形態では、約０．
５ｍｍであり、両チューブ２１、３１間の隙間寸法Ｌ
は、約４ｍｍである。

【００４０】また、ラジエータコア部３の冷却フィン３
２もコンデンサコア部２側に突き出しているので、図１
１に示すように、ラジエータコア部３での放熱量が増加
する。したがって、熱交換器１の外形寸法の大型化を抑
制してラジエータコア部３での放熱量の増加を図ること
ができる。因みに、本実施形態では、冷却フィン３２の
突出寸法Ｌｒは約１．８ｍｍであり、約５％の放熱量の
増加を図ることができる。

【００４１】また、突出寸法Ｌｃ、Ｌｒをそれぞれ適当
に選定することによって、コンデンサコア部２の放熱能
力あるいはラジエータコア部３の放熱能力の調整を容易
に図ることができる。したがって、熱交換器の大幅な設
計変更を行うことなく所望の設計変更をすることができ
る。また、複数個の結合部４５のうち一の結合部４５と
他の結合部４５との間には、両冷却フィン２２、３２の
折曲部２２ａ、３２ａのうち複数個（本実施形態では、
５〜１０個）の折曲部２２ａ、３２ａが形成されている
ので、両冷却フィン２２、３２間を伝導する熱の熱伝導
路の断面積である複数個の結合部４５の断面積の総和を
小さくすることができる。したがって、両冷却フィン２
２、３２間の熱伝導量を小さくすることができるので、
両冷却フィン２２、３２間の熱伝導を有効に遮断するこ
とがきる。

【００４２】また、熱伝導路の断面積を小さくすること
により、両冷却フィン２２、３２間の熱伝導の遮断を図
っているので、熱伝導路を長くすることにより、両冷却
フィン２２、３２間の熱伝導の遮断を図っているものに
比べて、両冷却フィン２２、３２間の寸法拡大を抑制す
ることができる。したがって、熱交換器１の大型化を抑
制しつつ、両冷却フィン２２、３２間の熱伝導を有効に
遮断することがきる。

【００４３】また、両冷却フィン２２、３２は一体に成
形されているので、両冷却フィン２２、３２の製造原価
低減を図ることができ、延いては、熱交換器１の製造原
価低減を図ることができる。（第２実施形態）本実施形態は、エンジンルームの小型
化を図ることにより、車室内の大型化を図るという近年
の車両設計思想を考慮して車両用熱交換器の熱交換効率
の向上を図ったものである。

【００４４】具体的には、図１２に示すように、サイド
プレート２３、３３を一体化（以下、この一体化したサ
イドプレートを、単にサイドプレート（仕切部材）５０
と略す。）し、両コア部２、３間の隙間４６を閉塞する
ことにより、コンデンサコア部２を通過する風量の増加
を図ったものである。次に、サイドプレート５０によ
り、隙間４６が閉塞された場合にコンデンサコア部２を
通過する風量が増加する理由について説明する。

【００４５】すなわち、上述のように、エンジンルーム
の小型化を図るべく、近年、エンジンルーム内の各機器
は、整備業者が整備を行える適度まで接近しており、同
様にラジエータコア部３も他の機器に接近して配置され
ている。しかし、単純にラジエータコア部３と他の機器
とを接近させると、エンジンルーム内の空気流れが悪化
（滞留）してしまうので、ラジエータコア部３を通過す
る風量が減少してラジエータコア部３の放熱能力が低下
してしまう。

【００４６】そこで、通常、ラジエータコア部３への十
分な風量を確保すべく、ラジエータコア部３を図１３、
１４に示すように、車両（エンジンルーム）前方側に搭
載するとともに、本実施形態にに限らず、車両前方より
エンジンルーム内に流入した空気がラジエータコア部３
に有効に集合するように考慮されて配置されている。具
体的には、ラジエータコア部３近傍に配置されたラジエ
ータコア部３以外の機器、および上部補強部材（アッパ
クロスメンバー）１００や下部補強部材（ロワクロスメ
ンバー）１０１等の車両補強部材等と、ラジエータコア
部３との隙間（距離）を小さくすることにより、車両前
方よりエンジンルーム内に流入した空気がラジエータコ
ア部３を迂回して空気下流側に直接流れないような構成
（レイアウト）としている。

【００４７】したがって、車両前方よりエンジンルーム
内に流入した空気は、図１５に示すように、ラジエータ
コア部３に近づくほど、ラジエータコア部３に集合する
ように流れていく。このため、ラジエータコア部３の空
気上流側にコンデンサコア部２を配置すると、車両前方
よりエンジンルーム内に流入した空気は、コンデンサコ
ア部２を迂回してコンデンサコア部２とラジエータコア
部３との隙間４６よりラジエータコア部３を通過する空
気流れと、両コア部２、３を通過する直線的な空気流れ
とに分流する。

【００４８】そして、この状態で隙間４６を閉塞すれ
ば、コンデンサコア部２を迂回して隙間４６に流入して
いた空気流れが遮断されるので、コンデンサコア部２を
迂回していた空気は行き場を失ってしまい、コンデンサ
コア部２に向かって流れ始める。したがって、両コア部
２、３の端部にて隙間４６を閉塞すると、ラジエータコ
ア部３より空気上流に配置されたコンデンサコア部２を
通過する風量が、隙間４６を閉塞しない場合に比べて、
コンデンサコア部２を迂回していた風量分だけ増加する
（以下、この現象（効果）をダクト効果と呼ぶ。）。

【００４９】そこで、発明者は、上記ダクト効果を定量
的に調査すべく、両冷却フィン２２、３２の突出寸法Ｌ
ｃ、Ｌｒを共に０ｍｍとし、かつ、両コア部２、３が独
立した（結合比Ｅ／Ｆ＝０の）車両用熱交換器におい
て、両チューブ２１、３１間の距離Ｌと、コンデンサコ
ア部２を通過する風量の増加率との関係を試験した。図
１６は、その試験結果を示すグラフであり、コンデンサ
コア部２を通過する風量の増加率は、平均的な両チュー
ブ２１、３１間の距離Ｌ＝２０ｍｍを基準として、百分
率で表示している。

【００５０】因みに、上記試験は、本実施形態に係る車
両用熱交換器が車両に実際に搭載された状態を想定し
て、図１５に示すように、ラジエータコア部３をコンデ
ンサコア部２の空気下流側に配置するとともに、ラジエ
ータコア部３の空気下流側にクーリングファン５１を配
置した状態で行われた試験結果である。ここで、図１６
のグラフ中、距離Ｌ＝０の状態について考察すれば、以
下のような結論を得ることができる。すなわち、距離Ｌ
＝０の状態では、両コア部２、３が密着しているので、
コンデンサコア部２を迂回する空気流れが発生しない。
つまり、空気の流れ方から見ると、上記試験における距
離Ｌ＝０の状態は、両コア部２、３間の隙間４６を閉塞
した状態と相似となる。

【００５１】したがって、図１６に示すように、距離Ｌ
が小さくなるほど、すなわち距離Ｌ＝０に近づくほどコ
ンデンサコア部２を通過する風量が大きくなるという試
験結果と上記考察とから、隙間４６を閉塞することによ
りダクト効果を得ることができる。また、両コア部２、
３間の隙間４６を閉塞した車両用熱交換器において、両
コア部２、３間の隙間４６を通過するときの圧力損失
は、両コア部２、３を通過するときの圧力損失と比べて
十分小さいので、隙間４６を通過するときの圧力損失は
無視することができる。つまり、定量的にも、上記試験
における距離Ｌ＝０の状態は、両コア部２、３間の隙間
４６を閉塞した状態と相似となる。

【００５２】したがって、両冷却フィン２２、３２の突
出寸法Ｌｃ、Ｌｒを共に０ｍｍとし、かつ、両コア部
２、３が独立した車両用熱交換器において、例えば距離
Ｌ＝２０ｍｍとした場合、ダクト効果により風量の増加
率の増加率は、距離Ｌ＝０のときの風量の増加率と距離
Ｌ＝２０ｍｍのときの風量の増加率との差、つまり２０
％となる。

【００５３】また、図１７は、上記試験において、距離
Ｌと、コンデンサコア部２の熱交換増加率との関係を示
しており、図１７も図１６と同様に、距離Ｌ＝０の状態
が隙間４６を閉塞した状態と相似となる。したがって、
距離Ｌが小さくなるほど、すなわち距離Ｌ＝０に近づく
ほどコンデンサコア部２の熱交換率が向上する。なお、
一体化されたサイドプレート５０を介してラジエータコ
ア部３側からコンデンサコア部２側に熱が移動すること
により、コンデンサコア部２の熱交換効率が低下するこ
とが考えられる。しかし、サイドプレート５０のうち熱
移動に有効的に寄与する断面積は、ラジエータコア部３
の両ヘッダタンク３４、３６近傍の僅かな部位であり、
かつ、コンデンサコア部２のコア面積に比べて十分小さ
いので、熱移動を原因とする熱交換効率の低下は、ほぼ
無視することができる。

【００５４】ところで、上述のように、両冷却フィン２
２、３２は、ルーバ２２ｂ、３２ｂとともにローラ成形
法等にて一体に成形されているので、結合比Ｅ／Ｆを小
さくすると、結合部４５の形成が困難となり、冷却フィ
ンの製造原価上昇を招いてしまう。したがって、結合比
Ｅ／Ｆは、冷却フィンの製造上の見地からすると、でき
るだけ大きくすることが望ましい。

【００５５】一方、結合比Ｅ／Ｆを大きくすると、上述
のように、コンデンサコア部２の熱交換が低下するの
で、結合比Ｅ／Ｆを過度に大きくすることは望ましくな
い。そこで、例えば、距離Ｌ＝２０の車両用熱交換器に
おいては、ダクト効果のみによってコンデンサコア部２
の熱交換は１０％（図１７参照）向上させることができ
るので、コンデンサの悪化量１０％に相当する値（結合
比Ｅ／Ｆ＝０．２４）まで結合比Ｅ／Ｆを拡大すること
ができる。

【００５６】また、結合比Ｅ／Ｆを０．１以下とした場
合には、コンデンサの悪化量は５％（図９参照）である
ので、ダクト効果による熱交換の増加率向上分１０％を
考慮すれば、突出寸法（ずれ量）Ｌｃを−１．５ｍｍ
（突出寸法Ｌｃを−１．５ｍｍとすると、コンデンサコ
ア部２の放熱量は５％（図６参照）悪化する）とした場
合でも、コンデンサコア部２の放熱量の悪化量を相殺す
ることができる。

【００５７】なお、ここでいう突出寸法（ずれ量）Ｌｃ
とは、コンデンサチューブ２１のうちラジエータチュー
ブ３１側の端部を基準位置（０）として、コンデンサチ
ューブ２１からラジエータチューブ３１側に向かう向き
を正方向とした場合の、コンデンサコア部２の冷却フィ
ン２２のうちラジエータコア部３側に端部の位置をい
う。つまり、突出寸法（ずれ量）Ｌｃ＝−１．５ｍｍと
は、冷却フィン２２の端部が、コンデンサチューブ２１
の端部より空気上流側に位置している状態を示す。

【００５８】そこで、発明者等は、様々な仕様の車両用
熱交換器の（冷却フィンの）製造原価およびコンデンサ
コア部２の熱交換能力などを比較検討したところ、結合
比Ｅ／Ｆは、０．１以下が妥当であるとの結論を得た。
さらに、ダクト効果による熱交換の増加率向上を考慮す
れば、上述のように、突出寸法（ずれ量）Ｌｃを−１．
５〜７ｍｍとしてもよい。

【００５９】なお、コンデンサコア部２の両ヘッダタン
ク２４、２５とラジエータコア部３の両ヘッダタンク３
４、３６との隙間は十分に小さいため、ヘッダタンク間
の隙間を通過して両コア部２、３間の隙間４６流入する
風量は殆どない。そのため、本実施形態では、隙間４６
を閉塞するための特別な手当てを施していない。しか
し、距離Ｌが十分に大きく、コンデンサコア部２の両ヘ
ッダタンク２４、２５とラジエータコア部３の両ヘッダ
タンク３４、３６との隙間が大きくなる場合には、後述
するように、仕切板等で隙間４６を閉塞することが望ま
しい。

【００６０】（第３実施形態）本実施形態は、両冷却フ
ィン２２、３２間の隙間４７の寸法Ｌ_Sを適正な値まで
小さくすることにより、サイドプレート５０または後述
する仕切板にて隙間４６を閉塞することなく、ダクト効
果を得られるようにしたものである。以下に、隙間４７
の寸法Ｌ_Sについて述べる。

【００６１】すなわち、隙間４７の寸法Ｌ_Sが小さくな
るほど、両コア部２、３間の隙間４６に流入する空気の
通風抵抗が大きくなるので、寸法Ｌ_Sが小さくなるほ
ど、隙間４６を閉塞した状態に近づいていくとが推定さ
れる。そこで、発明者等は、両冷却フィン２２、３２間
の隙間４７の寸法Ｌ_Sを０とした車両用熱交換器のコン
デンンサコア部２を通過する風量と、この車両用熱交換
器の両コア部２、３間の隙間４６を閉塞した車両用熱交
換器のコンデンンサコア部２を通過する風量とを比較試
験したところ、両者は、ほぼ同等であることを確認し
た。したがって、隙間４７の寸法Ｌ_Sを小さくすること
により、ダクト効果を得ることができる。

【００６２】ところで、上記比較試験から明らかなよう
に、ダクト効果によるコンデンサコア部２を通過する風
量は、両チューブ２１、３１間の距離Ｌに影響されるも
のではなく、むしろ両冷却フィン２２、３２間の隙間４
７の寸法Ｌ_Sに影響されるものである。したがって、図
１６、１７に示される試験結果それぞれは、隙間４７の
寸法Ｌ_Sと、コンデンサコア部２を通過する風量の増加
率およびコンデンサコア部２の熱交換増加率との関係を
示すものと考えてもよい。

【００６３】そこで、発明者等は、隙間４７の寸法Ｌ_S
を小さくすることによる、ダクト効果のメリットと、通
風抵抗の増大によるデメリットとを比較考慮したとこ
ろ、隙間４７の寸法Ｌ_Sを５ｍｍ以下（０＜Ｌ_S≦５）
が妥当との結論を得た。さらに、ダクト効果による熱交
換の増加率向上を考慮すれば、突出寸法（ずれ量）Ｌｃ
を−１〜７ｍｍとしてもよい。

【００６４】ところで、ラジエータコア部３の放熱能力
のグラフは、図１１にように、突出寸法Ｌｒ＝５〜６ｍ
ｍで最大となるように山形状を描いていることから、突
出寸法Ｌｒ＝８ｍｍの場合の放熱能力と突出寸法Ｌｒ＝
３の場合の放熱能力とは、ほぼ等しくなる。したがっ
て、突出寸法Ｌｒを８ｍｍ以下としても本発明を実施す
ることができる。

【００６５】また、上述の実施形態では、冷却フィン２
２、３２を隙間４６側のみに突き出していたが、隙間４
６と反対側に冷却フィン２２、３２の突出を設けても本
発明を実施することができる。また、第２実施形態にお
いては、サイドプレート５０にて隙間４６を閉塞した
が、両サイドプレート２３、３３を一体とせず、隙間４
６を閉塞する仕切板などを両サイドプレート２３、３３
に組付けてもよい。この場合、この仕切板は、樹脂等の
熱伝達率の小さい部材にて構成することが望ましい。

【００６６】また、サイドプレート５０のうち隙間４６
に相当する部位の肉厚を、他の部位に比べて薄くしても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態の熱交換器コア部
（図２のＢ−Ｂ断面）斜視図である。

【図２】図１のＡ矢視図である。

【図３】図２のＣ矢視図である。

【図４】コンデンサコア部での冷却フィンの放熱量の増
加率と冷却フィンの突出寸法との関係を示すグラフであ
る。

【図５】コンデンサコア部での冷却フィンを通過する空
気の通風抵抗の増加率と冷却フィンの突出寸法との関係
を示すグラフである。

【図６】通風抵抗を考慮した冷却フィンの放熱量の増加
率と冷却フィンの突出寸法との関係を示すグラフであ
る。

【図７】冷却フィンの形状を示す斜視図である。

【図８】冷却フィンの展開図である。

【図９】コンデンサの悪化量と結合比との関係を示すグ
ラフである。

【図１０】ラジエータコア部での冷却フィンの放熱量の
増加率と冷却フィンの突出寸法との関係を示すグラフで
ある。

【図１１】ラジエータコア部での通風抵抗を考慮した冷
却フィンの放熱量の増加率と冷却フィンの突出寸法との
関係を示すグラフである。

【図１２】本発明に係る第２実施形態の熱交換器コア部
（図２のＢ−Ｂ断面に相当）斜視図である。

【図１３】本発明に係る車両用熱交換器を車両に搭載し
た状態を示す斜視図である。

【図１４】本発明に係る車両用熱交換器を車両に搭載し
た状態を示す上面図である。

【図１５】車両用熱交換器を車両に搭載した際の空気流
れを示す模式図である。

【図１６】両チューブ間の距離Ｌと、コンデンサコア部
を通過する風量の増加率との関係を調査したグラフであ
る。

【図１７】両チューブ間の距離Ｌと、コンデンサコア部
２の熱交換の増加率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…熱交換器、２…コンデンサコア部、３…ラジエータ
コア部、４…連結部、２１…コンデンサチューブ、２２
…冷却フィン、２３…サイドプレート、３１…ラジエー
タチューブ、３２…冷却フィン、３３…サイドプレー
ト、２２ａ、３２ａ…折曲部、２２ｂ、３２ｂ…ルー
バ、４５…結合部、４６…隙間、Ｌｃ、Ｌｒ…突出寸
法。

フロントページの続き (72)発明者阪根高明愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者内川章愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１媒体が流れる複数本の第１チューブ
（２１）と、前記複数本の第１チューブ（２１）間に配置され、波形
状に形成された第１冷却フィン（２２）とからなる第１
コア部（２）と、前記第１チューブ（２１）と所定の隙間（４６）を有し
て平行に配置され、前記第１媒体より高い温度の第２媒
体が流れる複数本の第２チューブ（３１）と、前記複数本の第２チューブ（３１）間に配置され、波形
状に形成された第２冷却フィン（３２）とからなる第２
コア部（３）と、前記両冷却フィン（２２、３２）を所定の隙間を有して
離隔させるとともに、前記両冷却フィン（２２、３２）
を部分的に結合する複数個の結合部（４５）とを備え、前記両冷却フィン（２２、３２）を展開した状態で、前
記結合部（４５）のうち前記両冷却フィン（２２、３
２）の長手方向に平行な部位の寸法（Ｅ）は、前記複数
個の結合部（４５）のうち隣合う２つの前記結合部（４
５）間の寸法（Ｆ）の５％以下であり、さらに、前記第１冷却フィン（２２）は、前記第１チュ
ーブ（２１）から前記第２チューブ（３１）側に１．７
〜７ｍｍ突出していることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】前記第２冷却フィン（３２）は、前記第
２チューブ（３１）から前記第１チューブ（２１）側に
突出しており、前記第２冷却フィン（３２）の突出寸法（Ｌｒ）は５ｍ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換
器。
【請求項３】請求項１または２に記載の熱交換器を車
両に適用したものであって、前記第１コア部（２）は、車両用空調装置の冷媒を凝縮
するコンデンサコア部（２）を成し、前記第２コア部（３）は、車両用エンジンの冷却用ラジ
エータコア部（３）を成し、前記コンデンサコア部（２）は、前記ラジエータコア部
（３）より空気流れ上流側に配置されていることを特徴
とする車両用熱交換器。
【請求項４】車両前方側に配置され、エンジンの冷却
水および車両空調装置内を循環する冷媒を冷却する車両
用熱交換器であって、前記冷媒が流れる複数本の第１チューブ（２１）と、前記複数本の第１チューブ（２１）間に配置され、波形
状に形成された第１冷却フィン（２２）とからなる第１
コア部（２）と、前記第１コア部（２）の空気下流側に、前記第１チュー
ブ（２１）と所定の隙間（４６）を有して平行に配置さ
れ、前記冷却水が流れる複数本の第２チューブ（３１）
と、前記複数本の第２チューブ（３１）間に配置され、波形
状に形成された第２冷却フィン（３２）とからなる第２
コア部（３）と、前記両冷却フィン（２２、３２）を所定の隙間を有して
離隔させるとともに、前記両冷却フィン（２２、３２）
を部分的に結合する複数個の結合部（４５）と、前記両コア部（２、３）の端部に設けられ、前記第１コ
ア部（２）を迂回して流れる空気が、前記両コア部
（２、３）間の隙間（４６）に流入することを防止する
仕切部材（５０）とを備えることを特徴とする車両用熱
交換器。
【請求項５】前記仕切部材は、前記両コア部（２、
３）の補強部材をなすサイドプレート（５０）にて構成
されていることを特徴とする請求項４に記載の熱交換
器。
【請求項６】前記第１チューブ（２１）のうち前記第
２チューブ（３１）側の端部を基準位置とするととも
に、前記第１チューブ（２１）から前記第２チューブ
（３１）側に向かう向きを正方向のずれ量として、前記
第１冷却フィン（２２）のうち前記第２チューブ（３
１）側の端部が前記基準位置から−１．５〜７ｍｍずれ
ていることを特徴とする請求項４または５に記載の車両
用熱交換器。
【請求項７】車両前方側に配置され、エンジンの冷却
水および車両空調装置内を循環する冷媒を冷却する車両
用熱交換器であって、前記冷媒が流れる複数本の第１チューブ（２１）と、前記複数本の第１チューブ（２１）間に配置され、波形
状に形成された第１冷却フィン（２２）とからなる第１
コア部（２）と、前記第１コア部（２）の空気下流側に、前記第１チュー
ブ（２１）と所定の隙間（４６）を有して平行に配置さ
れ、前記冷却水が流れる複数本の第２チューブ（３１）
と、前記複数本の第２チューブ（３１）間に配置され、波形
状に形成された第２冷却フィン（３２）とからなる第２
コア部（３）と、前記両冷却フィン（２２、３２）を所定の隙間を有して
離隔させるとともに、前記両冷却フィン（２２、３２）
を部分的に結合する複数個の結合部（４５）とを備え、前記両冷却フィン（２２、３２）間の距離（Ｌ_S）は、
５ｍｍ以下であることを特徴とする車両用熱交換器。
【請求項８】前記第１チューブ（２１）のうち前記第
２チューブ（３１）側の端部を基準位置とするととも
に、前記第１チューブ（２１）から前記第２チューブ
（３１）側に向かう向きを正方向のずれ量として、前記
第１冷却フィン（２２）のうち前記第２チューブ（３
１）側の端部が前記基準位置から−１〜７ｍｍずれてい
ることを特徴とする請求項７に記載の車両用熱交換器。
【請求項９】前記第２冷却フィン（３２）は、前記第
２チューブ（３１）から前記第１チューブ（２１）側に
突出しており、前記第２冷却フィン（３２）の突出寸法（Ｌｒ）は８ｍ
ｍ以下であることをを特徴とする請求項４ないし８のい
ずれか１つに記載の車両用熱交換器。
【請求項１０】前記両冷却フィン（２２、３２）を
展開した状態で、前記結合部（４５）のうち前記両冷却
フィン（２２、３２）の長手方向に平行な部位の寸法
（Ｅ）は、前記複数個の結合部（４５）のうち隣合う２
つの前記結合部（４５）間の寸法（Ｆ）の１０％以下で
あることを特徴とする請求項４ないし９のいずれか１つ
に記載の車両用熱交換器。