(57)【要約】【課題】  複数の熱交換器を外部流体の流れ方向に並列配置して、それらを機械的に接合するものにおいて、作動時の温度差に伴う熱歪みを低減可能とする複式熱交換器を提供する。【解決手段】  第１熱交換器１００および第２熱交換器２００が、熱交換用外部流体の流れ方向に対して並列配置され、第１、第２熱交換器１００、２００の対向する辺と隣り合う辺の一方側同士、および他方側同志が取付け部材３００を介して、締結部材４１０で機械的に締結される複式熱交換器において、所定部位の締結部材４１０に、締結方向と直交する方向の熱歪みを吸収可能とする弾性部材４３０を設けると共に、締結部材４１０の締結方向が一方側と他方側とで異なるようにする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１熱交換器（１００）および第２熱交換器（２００）が、熱交換用外部流体の流れ方向に対して並列配置され、前記第１、第２熱交換器（１００、２００）の対向する辺と隣り合う辺の一方側同士、および他方側同士が取付け部材（３００）を介して、締結部材（４１０）で機械的に締結される複式熱交換器において、
所定部位の前記締結部材（４１０）には、締結方向と直交する方向の熱歪みを吸収可能とする弾性部材（４３０）が設けられると共に、
前記締結部材（４１０）の締結方向が前記一方側と前記他方側とで異なることを特徴とする複式熱交換器。
【請求項２】
前記締結部材（４１０）の締結方向は、前記第１熱交換器（１００）の前記一方側と前記第２熱交換器（２００）の前記他方側とで同一となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の複式熱交換器。
【請求項３】
前記弾性部材（４３０）は、すべての部位の前記締結部材（４１０）に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複式熱交換器。
【請求項４】
エンジンおよび走行用モータを有するハイブリッド車両に搭載され、
前記第１熱交換器（１００）は、前記エンジン冷却用であり、
前記第２熱交換器（２００）は、前記走行用モータを制御するインバータ冷却用であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の複式熱交換器。
【請求項５】
第１流体が通過する複数本の第１チューブ（１１１）と、前記第１流体と熱交換用外部流体との熱交換を促進させる第１フィン（１１２）とが交互に積層された第１コア部（１１０）と、前記第１チューブ（１１１）の長手方向において、前記第１コア部（１１０）の一端と接続される第１タンク部（１２０）と、前記第１チューブ（１１１）の長手方向において、前記第１コア部（１１０）の他端と接続される第２タンク部（１３０）とを有する第１熱交換器（１００）と、
前記第１流体と異なる温度の第２流体が通過する複数本の第２チューブ（２１１）と、前記第２流体と前記熱交換用外部流体との熱交換を促進させる第２フィン（２１２）とが交互に積層され、前記熱交換用外部流体流れに対し、前記第１コア部（１１０）と並列に配される第２コア部（２１０）と、前記第２チューブ（２１１）の長手方向において、前記第２コア部（２１０）の一端と接続される第３タンク部（２２０）と、前記第２チューブの長手方向において、前記第２コア部（２１０）の他端と接続される第４タンク部（２３０）とを有する第２熱交換器（２００）と、
前記第１タンク部（１２０）及び前記第３タンク部（２２０）に締結部材（４１０）で締結固定される第１取付け部材（３００）と、
前記第２タンク部（１３０）及び前記第４タンク部（２３０）に締結部材（４１０）で締結固定される第２取付け部材（３００）とを有する複式熱交換器において、
前記各熱交換器（１００、２００）に締結される前記締結部材（４１０）のうち少なくとも１つの締結部材（４１０）には、締結方向と直交する方向の熱歪みを吸収可能とする弾性部材（４３０）が設けられると共に、
前記第１タンク部（１２０）における前記締結部材（４１０）の締結方向と前記第２タンク部（１３０）における前記締結部材（４１０）の締結方向とが異なっており、
前記第３タンク部（２２０）における前記締結部材（４１０）の締結方向と前記第４タンク部（２３０）における前記締結部材（４１０）の締結方向とが異なっていることを特徴とする複式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１熱交換器および第２熱交換器が機械的に接合されて、用途の異なる発熱機器の冷却用に使用される複式熱交換器に関するものであり、例えばハイブリッド車両のエンジン冷却、および走行用モータの制御用インバータ冷却に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、用途の異なる発熱機器をそれぞれ冷却する第１熱交換器および第２熱交換器を有する複式熱交換器（例えば特許文献１）として、外部流体（冷却用空気）の流れ方向に対して、２つの熱交換器が直列配置されたものが知られている。
【０００３】
この複式熱交換器は、例えば車両のエンジン冷却用のラジエータ、および空調装置の冷媒冷却用のコンデンサとして、車両エンジンルームの前方に搭載される。
【０００４】
近年の車両設計においては、与えられる車両サイズの中で、キャビン（室内）をいかに大きく確保するか、そのためにはエンジンルーム（特に前後方向寸法）をいかにコンパクトに設計するかという思想が強くなっており、合わせて、車両衝突基準からくるエンジンルーム内へのクラッシャブルゾーンの設定のため、上記のように２つの熱交換器を直列配置したものをエンジンルーム内に搭載するのが極めて困難な場合がある。
【０００５】
一方、２つの熱交換器を上下方向に配置（外部流体の流れ方向に並列配置）してフィン、チューブ、ヘッダタンクを一体的に形成した複式熱交換器（例えば特許文献２）が知られており、上記のようにエンジンルーム内の搭載条件が厳しいものには、有効な熱交換器であると考えられる。
【特許文献１】特開２０００−１４６４８１号公報
【特許文献２】特開２００１−５９４２０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２に記載の複式熱交換器においては、２つの熱交換器が一体的に形成されていることから、一方の熱交換器のチューブ長手方向の寸法を他方の熱交換器の寸法に統一する必要があり、また、現実的な生産を考えるとフィンとチューブとを連続的に積層組付けしていくことから、フィン、チューブの仕様も両熱交換器で同一仕様にする必要があり、設計の自由度が制約され、それぞれの熱交換器にマッチした仕様設定が行い難い。
【０００７】
よって、本発明者は、２つの独立した熱交換器（例えばアルミニウム製）をそれぞれ専用設計して、両者を並列配置した後に、金属製のブラッケット（例えば鉄製）で機械的に接合したものを考えたが、この場合では、各熱交換器とブラッケットとの材質差、また、発熱機器が異なることによる２つの熱交換器間の温度差、あるいは個々の熱交換器内での温度差（温度分布）等によって、各部材間の熱膨張差に伴う熱歪みが複雑に（３次元の方向で）生じ得るために、この熱歪み低減のための配慮が必要であった。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、複数の熱交換器を外部流体の流れ方向に並列配置して、それらを機械的に接合するものにおいて、作動時の温度差に伴う熱歪みを低減可能とする複式熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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採用する。
【００１０】
請求項１に記載の発明では、第１熱交換器（１００）および第２熱交換器（２００）が、熱交換用外部流体の流れ方向に対して並列配置され、第１、第２熱交換器（１００、２００）の対向する辺と隣り合う辺の一方側同士、および他方側同士が取付け部材（３００）を介して、締結部材（４１０）で機械的に締結される複式熱交換器において、所定部位の締結部材（４１０）には、締結方向と直交する方向の熱歪みを吸収可能とする弾性部材（４３０）が設けられると共に、締結部材（４１０）の締結方向が一方側と他方側とで異なることを特徴としている。
【００１１】
これにより、各熱交換器（１００、２００）において、締結される一方側で締結部材（４１０）の締結方向と直交する２軸方向（例えば左右方向と上下方向）の熱膨張差の吸収を可能とし、また、他方側では、一方側で吸収し得ない軸方向（例えば前後方向）の熱膨張差と、残りの他の軸方向（例えば上下方向）の熱膨張差の吸収が可能となり、総合的に各熱交換器（１００、２００）は、３軸（３次元）方向の熱膨張差の吸収を可能として、複雑に発生する熱歪みを低減することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、締結部材（４１０）の締結方向は、第１熱交換器（１００）の一方側と第２熱交換器（２００）の他方側とで同一となるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
これにより、隣り合う締結部の締結方向がすべて異なる方向とすることができるので、複式熱交換器（１０）全体としてバランスよく熱膨張差を吸収することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、弾性部材（４３０）は、すべての部位の締結部材（４１０）に設けられたことを特徴としている。
【００１５】
これにより、各締結部において熱膨張差を吸収できるので、熱歪みの低減効果を最大限に引き出すことができる。
【００１６】
本複式熱交換器（１０）は、請求項４に記載の発明のように、エンジンおよび走行用モータを有するハイブリッド車両に搭載され、第１熱交換器（１００）をエンジン冷却用として、また、第２熱交換器（２００）を走行用モータを制御するインバータ冷却用として設定して好適である。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、各熱交換器（１００、２００）に締結される締結部材（４１０）のうち少なくとも１つの締結部材（４１０）には、締結方向と直交する方向の熱歪みを吸収可能とする弾性部材（４３０）が設けられると共に、第１タンク部（１２０）における締結部材（４１０）の締結方向と第２タンク部（１３０）における締結部材（４１０）の締結方向とが異なっており、第３タンク部（２２０）における締結部材（４１０）の締結方向と第４タンク部（２３０）における締結部材（４１０）の締結方向とが異なっていることを特徴としている。
【００１８】
これにより、請求項１と同様の作用効果を奏することができると共に、特に、異なる流体（第１流体と第２流体）が内部を通過する２つの熱交換器（１００、２００）において、熱膨張差が大きいチューブ長手方向の熱歪みを吸収することができる。
【００１９】
尚、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
本発明における第１実施形態を図１、図２に示す。本発明の複式熱交換器１０は、ハイブリッド車両用の熱交換器として適用したものであり、エンジンを冷却する第１熱交換器１００と、走行用モータを制御するインバータを冷却する第２熱交換器２００とを有し、ブラッケット３００を介してボルト４１０によって機械的に締結されて形成されている。
【００２１】
第１熱交換器１００は、アルミニウム製のコア部１１０および樹脂製の左タンク１２０、右タンク１３０とから成る。
【００２２】
コア部（本発明における第１コア部に対応）１１０は、複数のチューブ（本発明における第１チューブに対応）１１１およびフィン（本発明における第１フィンに対応）１１２が交互に積層され、最外方のフィン１１２の更に外方には強度部材としてのサイドプレート１１３が配設されている。チューブ１１１の長手方向両端部はコアプレート１１４に貫通して接続され、更に、コアプレート１１４には、チューブ１１１の長手方向の一端側に左タンク（本発明における第１タンク部に対応）１２０、他端側に右タンク（本発明における第２タンク部に対応）１３０がかしめによって機械的に接合されている。
【００２３】
両タンク１２０、１３０には、後述するブラッケット３００との締結を行うための取付け部１２１（左側２箇所、右側２箇所）、エンジンからの冷却水（本発明における第１流体に対応）が流入、流出する入口パイプ１２２、出口パイプ１３２がそれぞれ設けられている。また、右タンク１３０には、冷却水を注入するための注入口１３３が設けられており、この注入口１３３には、圧力キャップ１３４が装着されている。更に、右タンク１３０の内部には、ＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）冷却用のオイルクーラ（２重管式オイルクーラ）１３５が設けられている。
【００２４】
両タンク１２０、１３０における取付け部１２１は、各タンク１２０、１３０に設けられた凹部１２１ａにナット１２１ｂが挿入されて形成されている。凹部１２１ａには、各タンク１２０、１３０の外部側に開口して、後述するボルト４１０およびカラー４２０の先端側が挿通可能となる開口部１２１ｃと、各タンク１２０、１３０の内部側に凹んでボルト４１０の先端側が挿入可能となるボルト挿入部１２１ｄとが形成されている。
【００２５】
そして、取付け部１２１のナット１２１ｂの雌ねじ成形方向（ボルト４１０が締結される方向）は、右タンク１２０と、左タンク１３０とで異なるようにしている。即ち、ここでは、左タンク１２０の取付け部１２１の雌ねじ成形方向を図１紙面に対して、垂直方向とし、また、右タンク１３０の取付け部１２１の雌ねじ成形方向を図１中の左右方向としている。
【００２６】
尚、凹部１２１ａとナット１２１ｂとの間には、ナット１２１ｂの雌ねじ成形方向から見た場合に、上下方向および左右方向に所定の隙間部ａが形成されるようにしている。
【００２７】
一方、第２熱交換器２００は、オールアルミニウム製の熱交換器であり、チューブ（本発明における第２チューブに対応）２１１、フィン（本発明における第２フィンに対応）２１２、サイドプレート２１３、コアプレート２１４から成るコア部（本発明における第２コア部に対応）２１０、入口パイプ２２２を有し、コア部２１０のチューブ２１１長手方向の一端側に配置される左タンク（本発明における第３タンク部に対応）２２０、出口パイプ２３２を有し、コア部２１０のチューブ２１１長手方向の他端側に配置される右タンク（本発明における第４タンク部に対応）２３０が一体的にろう付けされて形成されている。第２熱交換器２００の必要冷却能力（インバータ冷却能力）は、第１熱交換器１００の必要冷却能力（エンジン冷却能力）に対して小さくて済むため、主に、チューブ２１１、フィン２１２の積層段数、およびフィンピッチの調整等によって小型化されて形成されている。
【００２８】
そして、第２熱交換器２００の両タンク２２０、２３０にも上記第１熱交換器１００と同様に、凹部１２１ａ、ナット１２１ｂから成る取付け部１２１（左側２箇所、右側２箇所）が設けられている。ただし、雌ねじの成形方向は、左タンク２２０で図１中の左右方向とし、また、右タンク２３０で図１紙面に対して垂直方向としている。
【００２９】
ブラッケット３００は、上記２つの熱交換器１００、２００を冷却用空気（本発明における熱交換用外部流体に対応）の流れ方向に対して並列となるように、且つ、一方のサイドプレート１１３、２１３（本発明における対向する辺に対応）同士を対向するように配置して、左タンク１２０、２２０同士（本発明における隣り合う辺の一方側同士に対応）、右タンク１３０、２３０同士（本発明における隣り合う辺の他方側同士に対応）を機械的に締結する取付け部材（本発明における第１、第２取付け部材に対応）であり、各熱交換器１００、２００の外方に左右対称となるように２つ設けられている。
【００３０】
更に詳述するとブラッケット３００は、鉄材から成る帯板状部材がコの字状に折り曲げられて形成されており、コの字状の開口側となる端部には、車両ボディ側との取付け用のための取付けピン３１０が設けられている。また、左タンク１２０、右タンク２３０に設けられた取付け部１２１に対応するように矩形状の張出し部３２０（４箇所）が設けられている。そして、ブラッケット３００の各タンク１２０、１３０、２２０、２３０の各取付け部１２１のナット１２１ｂと対向する部位には、後述するボルト４１０およびカラー４２０が挿通され、また、ゴムブッシュ４３０が嵌合されるボルト穴３３０が設けられている。
【００３１】
ゴムブッシュ（本発明における弾性部材に対応）４３０は、２段の円筒状を成しており、大径側が各タンク１２０、１３０、２２０、２３０側となるようにして、小径側がブラッケット３００のボルト穴３３０に嵌合されている。
【００３２】
カラー４２０は、パイプ材の一端側がフランジ成形されたもので、反フランジ側となる先端部がブラケット３００側から各タンク１２０、１３０、２２０、２３０側に向けて、ゴムブッシュ４３０の中心部に挿入されている。
【００３３】
そして、ボルト（本発明における締結部材に対応）４１０がカラー４２０のフランジ側から挿入され、ナット１２１ｂに螺合されることで２つの熱交換器１００、２００は機械的に接合される。この時、ゴムブッシュ４３０は所定の圧縮代で圧縮されて、カラー４２０の先端部がナット１２１ｂに当接することでナット１２１ｂに対するボルト４１０の締結代が規定され、所定の軸力が確保される。
【００３４】
以上のように形成される複式熱交換器１０においては、エンジンから流出するエンジン冷却水が第１熱交換器１００のコア部１１０内を流通し、また、インバータから流出するインバータ冷却水（本発明における第２流体に対応）が第２熱交換器２００のコア部２１０内を流通し、冷却用空気との熱交換により冷却される。また、第１熱交換器１００のオイルクーラ１３５内を流通するＡＴＦは、右タンク１３０内を流通するエンジン冷却水によって冷却される。
【００３５】
ここで、通常、エンジン冷却水温度は、１００〜１１０℃に維持され、また、インバータ冷却水温度は、６０〜７０℃に維持され、第１熱交換器１００と第２熱交換器２００との間には温度差が生じる。第１熱交換器１００においては、エンジン冷却水回路中のサーモスタットの開閉により、制御される温度の変動幅も大きい。また、それぞれの熱交換器１００、２００の各コア部１１０、２１０内においても、入口パイプ１２２、２２２側から出口パイプ１３２、２３２側に向けて各冷却水が順次冷却されることから温度差が生ずる。更に、冷却用空気の流れ方向においても、熱交換前の低温の空気によって流入側では冷却水の冷却が促進されるが、流出側に向けて冷却用空気温度が上昇していき、冷却水の冷却効率が低下して、冷却水の温度差が生じ得る。
【００３６】
このように、複式熱交換器１０の作動中においては、上記のような冷却水の温度差に伴って、各部材の熱膨張差ができ、特にチューブ１１１、２１１とコアプレート１１４、２１４との接合部や、各タンク１２０、１３０、２２０、２３０等における熱歪みが、複雑に（３次元方向に）発生する。
【００３７】
本実施形態では、各ボルト４１０に、締結方向と直交する方向の熱歪みを吸収可能とするゴムブッシュ４３０を設けると共に、ボルト４１０の締結方向が左タンク１２０、２２０と右タンク１３０、２３０とで異なるようにしているので、各熱交換器１００、２００において、左タンク１２０、２２０側でボルト４１０の締結方向と直交する２軸方向（例えば左タンク１２０では左右方向と上下方向）の熱膨張差の吸収を可能とし、また、右タンク１３０、２３０側では、上記左側で吸収し得ない軸方向（例えば右タンク１３０では図１紙面の垂直方向）の熱膨張差と、残りの他の軸方向（例えば上下方向）の熱膨張差の吸収が可能となり、総合的に各熱交換器１００、２００は、３軸（３次元）方向の熱膨張差の吸収を可能として、複雑に発生する熱歪みを低減することができる。
【００３８】
尚、上記熱膨張差の吸収については、図２中で、仮に右タンク１３０が上側（あるいは図２中の紙面に対して手前側）に延びようとした時、ゴムブッシュ４３０が上方向（あるいは手前方向）に弾性変形し、その弾性変形の範囲で右タンク１３０が隙間部ａを移動することで成される。
【００３９】
また、ボルト４１０の締結方向において、第１熱交換器１００の左タンク１２０側と第２熱交換器２００の右タンク２３０側とで同一となるようにしているので、隣り合う締結部の締結方向がすべて異なる方向とすることができ、複式熱交換器１０全体としてバランスよく熱膨張差を吸収することができる。
【００４０】
また、ゴムブッシュ４３０をすべての部位のボルト４１０に設けるようにしているので、各締結部において熱膨張差を吸収でき、熱歪みの低減効果を最大限に引き出すことができる。
【００４１】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態のように各タンク１２０、１３０、２２０、２３０に対して２箇所ずつゴムブッシュ４３０を設ける場合は、２箇所のうち少なくとも一方（所定部位）にゴムブッシュ４３０が含まれるものとしても良い。即ち、ゴムブッシュ４３０が設定されない側がリジッド固定となるが、そこを基準としてゴムブッシュ４３０が設定される側で熱歪みの吸収が可能となる訳である。
【００４２】
また、第２熱交換器２００におけるインバータ冷却水温度が、第１熱交換器１００のエンジン冷却水温度より低く、更に、インバータ冷却水温度自身の変動幅が少ない場合は、熱歪みとしては、主に第１熱交換器１００側に発生することから、第２熱交換器２００におけるゴムブッシュ４３０は４箇所とも廃止しても良い。
【００４３】
また、上記第１実施形態では、ハイブリッド車両用の複式熱交換器１０としてエンジン冷却用の第１熱交換器１００とインバータ冷却用の第２熱交換器２００として説明したが、ハイブリッド車両に限らず、エンジン冷却用とオイル冷却用、エンジン冷却用と空調用冷媒冷却用、エンジン冷却用と過給ガス冷却用等その他の組み合わせとしても良い。
【００４４】
また、第１熱交換器１００と第２熱交換器２００の配置については、互いのタンク（例えば１３０と２２０）が対向するようにして、サイドプレート１１３、２１３同士をブラッケット３００を介して締結するようにしても良い。
【００４５】
また、各タンク１２０、１３０、２２０、２３０における取付け部１２１は、ゴムブッシュ４３０付きとして、各一箇所のみの設定としても良い。
【００４６】
また、第１熱交換器１００の両タンク１２０、１３０は、樹脂製に限らず、金属製（コア部１１０と同じくアルミニウム製）のものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態における複式熱交換器を示す正面図である。
【図２】図１のＡ部における詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  複式熱交換器
１００  第１熱交換器
１１０  コア部（第１コア部）
１１１  チューブ（第１チューブ）
１１２  フィン（第１フィン）
１２０  左タンク（第１タンク部）
１３０  右タンク（第２タンク部）
２００  第２熱交換器
２１０  コア部（第２コア部）
２１１  チューブ（第２チューブ）
２１２  フィン（第２フィン）
２２０  左タンク（第３タンク部）
２３０  右タンク（第４タンク部）
３００  ブラッケット（取付け部材、第１、第２取付け部材）
４１０  ボルト（締結部材）
４３０  ゴムブッシュ（弾性部材）
【図１】
2006258329.tif 000003
【図２】
2006258329.tif 000004