(57)【要約】【課題】  放熱コアの小型化防止および、放熱コアへの冷却水の通流量低下を防止して、冷却性能低下を防止する。【解決手段】  放熱コア１の両側に、上流側，下流側の各ラジエータタンク３，５を配置する。上流側ラジエータタンク３内の上部には、円筒形状の仕切り部材１７を設置し、冷却水導入管１５から上流側ラジエータタンク３内に導入する冷却水の一部を、気液分離空間入口１９を経て仕切り部材１７内の気液分離空間２５に導入する。導入後の冷却水は、仕切り部材１７内を旋回しつつ下方に流れる過程で気液分離され、その内液分は下部の冷却水放出口１７ｂから冷却水分配空間１１に流出し、冷却水導入管１５の冷却水分配空間入口２１から冷却水分配空間１１に流入した冷却水とともに、放熱コア９に流入する。分離後の空気は、上部の空気抜き用配管３３を介して外部冷却水貯留タンク３５に流入する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体を通流させることにより熱源から熱を奪って外気へ放熱させる冷却システムに設けたラジエータにおいて、前記冷却媒体が通流する放熱コアと、この放熱コアの冷却媒体入口側に連通する上流側ラジエータタンクと、前記放熱コアの冷却媒体出口側に連通する下流側ラジエータタンクとをそれぞれ有し、前記上流側ラジエータタンク内に、円筒形状の仕切り部材を収容して、この上流側ラジエータタンク内を２つの空間に区画し、前記上流側ラジエータタンク内に流入する冷却媒体の一部を前記仕切り部材内に導入する冷却媒体導入口を、前記上流側ラジエータタンクへの冷却媒体流入方向の延長線上でかつ前記仕切り部材の円筒形状の接線方向に開口させる一方、前記仕切り部材内に導入した冷却媒体をその外部の上流側ラジエータタンク内に放出する冷却媒体放出口を、前記上流側ラジエータタンクへの冷却媒体流入方向の延長線上から外れた位置に開口させるとともに、前記仕切り部材の上部に、外部に設置した外部冷却媒体貯留タンクに連通する空気抜き用配管を接続したことを特徴とするラジエータ。
【請求項２】
前記下流側ラジエータタンクに、この下流側ラジエータタンクから冷却媒体が流入する下流側放熱コアを設けるとともに、この下流側放熱コアから冷却媒体が流入する最下流側ラジエータタンクを設け、この最下流側ラジエータタンクと前記上流側ラジエータタンクとを隔壁を介して一体化したことを特徴とする請求項１に記載のラジエータ。
【請求項３】
前記冷却媒体導入口を前記仕切り部材の上部に設ける一方、前記冷却媒体放出口を前記仕切り部材の下部に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のラジエータ。
【請求項４】
前記冷却媒体放出口を、前記冷却媒体導入口から導入した冷却媒体が前記仕切り部材の円筒形状内を旋回してその旋回流の流れ方向前方の仕切り部材外部に流出するよう前記仕切り部材の円筒形状の接線方向に開口させることを特徴とする請求項３に記載のラジエータ。
【請求項５】
前記円筒形状の仕切り部材を、前記上流側ラジエータタンクの上部に配置したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のラジエータ。
【請求項６】
前記仕切り部材の円筒形状内を旋回する旋回流により、前記仕切り部材内に導入した冷却媒体を気液分離し、そのうち液分を前記冷却媒体放出口から仕切り部材外部の前記上流側ラジエータタンク内に放出する一方、空気を前記空気抜き用配管を介して前記外部冷却媒体貯留タンクに放出することを特徴とする請求項４または５に記載のラジエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却媒体を通流させることにより熱源から熱を奪って外気へ放熱させる冷却システムに設けたラジエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のラジエータの例としては、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。これは、放熱コアを中心としてその左右に上流側ラジエータタンクおよび下流側ラジエータタンクをそれぞれ一体化して設けるとともに、放熱コアの上部にリザーバタンクを一体化して設けている。
【０００３】
上記した上流側ラジエータタンクに流入した冷却水は、放熱コアに流入して放熱後、下流側ラジエータタンクを経てラジエータ外部へ流出する。ここで、上流側ラジエータタンクの上部に溜まった空気は、遮蔽板に設けた穴を通って上部のリザーバタンクに抜けることで、気液分離がなされる。
【特許文献１】特開２００２−３８９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の構造では、リザーバタンクを放熱コアの上部に一体化しているが、自動車のエンジンルームなど限られた空間にラジエータを設置する場合は、リザーバタンクを一体化する分、放熱コアを小さくしなければならず、その結果冷却性能が低下するという問題がある。また、上流側ラジエータタンクの上部がリザーバタンクに連通しているため、上流側ラジエータタンクに流入した冷却水の一部が、放熱コアに流入せずリザーバタンクに流入して冷却されずに系内に戻されてしまい、冷却性能が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、放熱コアの小型化を防止するとともに、放熱コアへの冷却媒体の通流量低下を防止して、冷却性能を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、冷却媒体を通流させることにより熱源から熱を奪って外気へ放熱させる冷却システムに設けたラジエータにおいて、前記冷却媒体が通流する放熱コアと、この放熱コアの冷却媒体入口側に連通する上流側ラジエータタンクと、前記放熱コアの冷却媒体出口側に連通する下流側ラジエータタンクとをそれぞれ有し、前記上流側ラジエータタンク内に、円筒形状の仕切り部材を収容して、この上流側ラジエータタンク内を２つの空間に区画し、前記上流側ラジエータタンク内に流入する冷却媒体の一部を前記仕切り部材内に導入する冷却媒体導入口を、前記上流側ラジエータタンクへの冷却媒体流入方向の延長線上でかつ前記仕切り部材の円筒形状の接線方向に開口させる一方、前記仕切り部材内に導入した冷却媒体をその外部の上流側ラジエータタンク内に放出する冷却媒体放出口を、前記上流側ラジエータタンクへの冷却媒体流入方向の延長線上から外れた位置に開口させるとともに、前記仕切り部材の上部に、外部に設置した外部冷却媒体貯留タンクに連通する空気抜き用配管を接続したことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上流側ラジエータタンク内に円筒形状の仕切り部材を収容して気液分離機能を持たせているので、気液分離を行うためのリザーバタンクを別途放熱コアの上部に一体化させて設ける必要がなく、また別途設ける外部冷却媒体貯留タンクは、気液分離機能を持たせる必要がなく、単に空気の流入分の冷却媒体を系内に供給すればよいので小型化でき、したがってリザーバタンクを一体化させる必要がない分、放熱コアを大きくでき、冷却性能を高めることができる。
【０００８】
また、気液分離機能を備えた円筒形状の仕切り部材を通過する冷却媒体も、冷却媒体放出口から放出後は、上流側ラジエータタンク内から放熱コアに流れ、このため上流側ラジエータタンクに流入した冷却媒体は、すべて放熱コアを通過することになるので、放熱コアへの冷却媒体の通流量低下を防止でき、冷却性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態を示すラジエータの一部を省略した斜視図である。このラジエータは、冷却媒体としての冷却水を通流させることにより熱源から熱を奪って外気へ放熱させる冷却システム、例えば自動車に搭載するエンジンなどの熱源を冷却するための冷却システムにおいて、エンジンルーム内の車両前部に設置するものである。なお、図１，２中の矢印ＦＲで示す方向が、本ラジエータを自動車に搭載した際の車両前方側となる。
【００１１】
このラジエータは、中心部に放熱コア１を備え、その車幅方向両側の一方に上流側ラジエータタンク３を、他方に下流側ラジエータタンク５をそれぞれ一体化して備えている。
【００１２】
放熱コア１は、扁平のチューブ７と放熱フィン９とを上下方向に交互に複数重ね合わせた構造であり、チューブ７は、上流側ラジエータタンク３内の冷却水分配空間１１と下流側ラジエータタンク５内の冷却水合流空間１３とを互いに連通している。
【００１３】
上流側ラジエータタンク３の車両後方側に対応する後面３ａの上部で車両右側角部には、車両に搭載しているエンジンなどの熱源を冷却した冷却水が流入する冷却水導入管１５を接続している。冷却水導入管１５の冷却水導入方向前方の上流側ラジエータタンク３内には、上流側ラジエータタンク３内を２つの空間に区画する円筒形状の仕切り部材１７を配置する。仕切り部材１７は、上流側ラジエータタンク３内において、車両前方側で車両右側の角部の上部に配置している。
【００１４】
上記した冷却水導入管１５は、図１の要部の平面図である図２に示すように、車幅方向（図２中で左右方向）右側の冷却媒体導入口としての気液分離空間入口１９と、同左側の気液分離空間入口１９より通路断面積の大きな冷却水分配空間入口２１とに、分離壁２３によって分離している。
【００１５】
この分離壁２３によって形成した気液分離空間入口１９は、仕切り部材１７内の気液分離空間２５に、開口部１７ａを通して連通している。すなわち、分離壁２３は、仕切り部材１７側に延長部２７を有してこの延長部２７の端部が仕切り部材１７に連結し、さらに気液分離空間入口１９が、仕切り部材１７内の気液分離空間２５に連通するように、分離壁２３の下端と上流側ラジエータタンク３の車幅方向右側の側面３ｂとの間を連結する下壁２９を備えている。
【００１６】
また、上流側ラジエータタンク３内での気液分離空間入口１９の上部壁および車幅方向右側の側部壁は、上流側ラジエータタンク３の外壁（上面３ｃおよび側面３ｂ）によって構成している。
【００１７】
上記のように形成した気液分離空間入口１９は、上流側ラジエータタンク３への冷却水流入方向の延長線上でかつ仕切り部材１７の円筒形状の接線方向に開口しており、仕切り部材１７内の気液分離空間２５に流入する冷却水は、仕切り部材１７の内周面に沿って旋回しながら下方に向けて流れ、その過程で気液分離される。
【００１８】
仕切り部材１７の下部で車両前方側の車幅方向内側部分には、気液分離空間２５に導入した冷却水を、仕切り部材１７外部の上流側ラジエータタンク３内に放出する冷却水放出口１７ｂを設けている。この冷却水放出口１７ｂは、上記した仕切り部材１７内の旋回流の流れ方向前方の仕切り部材１７外部に流出するよう仕切り部材１７の円筒形状の接線方向に開口している。
【００１９】
また、仕切り部材１７は、下部に底壁１７ｃを有するが、上部については、上流側ラジエータタンク３の上面３ｃによって閉塞している。なお、上部についても、上壁を別途設けてもよい。そして、仕切り部材１７の上部に対応する上面３ｃには、連通孔３１を形成し、連通孔３１には、空気抜き用配管３３を介して外部冷却水貯留タンク３５に接続する。
【００２０】
外部冷却水貯留タンク３５は冷却水を貯留しており、この外部冷却水貯留タンク３５には、冷却水戻し配管３７の一端を接続し、冷却水戻し配管３７の他端は、本ラジエータを含む冷却システムの系内に接続する。
【００２１】
なお、外部冷却水貯留タンク３５は、本ラジエータより鉛直方向上方の高い位置で、エンジンルーム内の適宜位置に設置する。
【００２２】
次に作用を説明する。図示しないエンジンなどの熱源を冷却した冷却水が冷却水導入管１５に達し、分離壁２３で隔てた一方の冷却水分配空間入口２１から上流側ラジエータタンク３内の冷却水分配空間１１に流入すると、この冷却水は、上下方向に積層して配置した各チューブ７に分配されて流れ込み、反対側の下流側ラジエータタンク５内の冷却水合流空間１３に流出する。
【００２３】
ここで冷却水は、各チューブ７を流れる際に、放熱フィン９を介して外部に放熱して冷却された後、下流側ラジエータタンク５の下部に設けた冷却水排出管３８から、図示しない熱源に向けて流れて熱源を冷却した後、再度本ラジエータに戻る経路を辿る。
【００２４】
一方、前記冷却水導入管１５に達した冷却水の一部は、分離壁２３で隔てた他方の気液分離空間入口１９を流れ、仕切り部材１７の開口部１７ａから気液分離空間２５に流入する。このとき、気液分離空間入口１９は、上流側ラジエータタンク３への冷却水流入方向の延長線上でかつ仕切り部材１７の円筒形状の接線方向に開口しているため、仕切り部材１７内の気液分離空間２５に流入する冷却水は、仕切り部材１７の内周面に沿って旋回しながら下方に向けて流れ、その過程で、密度の高い水分は、遠心力により気液分離空間２５の外周に集まり、密度の低い空気は気液分離空間２５の中央に集まって、気液分離される。
【００２５】
仕切り部材１７内で内周面に沿って下方に向けて旋回しながら流れる冷却水は、下部の冷却水放出口１７ｂから冷却水分配空間１１に流出する。この際、冷却水放出口１７ｂは、冷却水分配空間入口２１から冷却水分配空間１１に流入する冷却水の動圧を受けない下部で、上流側ラジエータタンク３への冷却水流入方向の延長線上から外れた位置に開口しているので、冷却水分配空間１１への冷却水の放出がスムーズになされ、仕切り部材１７内の効果的な旋回流の発生によって気液分離が効率よくなされる。
【００２６】
冷却水放出口１７ｂから冷却水分配空間１１に流出した冷却水は、冷却水分配空間入口２１から上流側ラジエータタンク３内の冷却水分配空間１１に流入した冷却水とともに、各チューブ７に流入して放熱して冷却される。
【００２７】
一方、気液分離空間２５で気液分離された空気は、上部中央の連通孔３１から空気抜き用配管３３を経て外部冷却水貯留タンク３５に流入する。そして、上流側ラジエータタンク３から外部冷却水貯留タンク３５に空気が流入することによって、冷却システム系内が負圧となり、この負圧の作用によって、外部冷却水貯留タンク３５内の冷却水が、前記空気の流出分だけ冷却システムの系内に流入する。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、上流側ラジエータタンク３内に円筒形状の仕切り部材１７を収容して気液分離機能を持たせているので、気液分離を行うためのリザーバタンクを別途放熱コア１の上部に一体化させて設ける必要がなく、また別途設ける外部冷却水貯留タンク３５には、気液分離機能を持たせる必要がなく、単に空気の流入分の冷却水を冷却システムの系内に供給すればよいので小型化でき、したがってリザーバタンクを一体化させる必要がない分、エンジンルーム内に設置した際の放熱コア１を大きくでき、冷却性能を高めることができる。
【００２９】
また、気液分離機能を備えた円筒形状の仕切り部材１７内の気液分離空間２５に流入する冷却水も、冷却水放出口１７ｂから放出後は、上流側ラジエータタンク３内から放熱コア１に流れ、このため上流側ラジエータタンク３に流入した冷却水は、すべて放熱コア１を通過することになるので、放熱コア１への冷却水の通流量低下を防止でき、冷却性能を高めることができる。
【００３０】
さらに本実施形態は、ラジエータとは別に、ラジエータと直列に気液分離器を設置する場合に比較して、通水抵抗を低減できるので、冷却水を冷却システムの系内に循環させる図示しない冷却水循環ポンプの動力を削減することができる。
【００３１】
また、気液分離空間入口１９を仕切り部材１７の上部に設ける一方、冷却水放出口１７ｂを仕切り部材１７の下部に設けたことで、気液分離後の冷却水は下方に向けて流下して冷却水放出口１７ｂから効率よく冷却水分配空間１１に流出する。
【００３２】
さらに、冷却水放出口１７ｂを、気液分離空間入口１９から導入した冷却水が仕切り部材１７の円筒形状内を旋回してその旋回流の流れ方向前方の仕切り部材１７外部に流出するよう仕切り部材１７の円筒形状の接線方向に開口させているので、気液分離空間２５の冷却水は、冷却水分配空間１１に効率よく流出することになる。
【００３３】
また、円筒形状の仕切り部材１７を、上流側ラジエータタンク３の上部に配置することで、気液分離空間２５での気液分離後の空気を、空気抜き用配管３３を通して外部冷却水貯留タンク３５に効率よく放出することができる。
【００３４】
図３は、本発明の第２の実施形態を示すラジエータの一部を省略した斜視図、図４は、図３の要部の平面図である。この実施形態は、放熱コア１の車両前方側に、放熱コア１と同様の構造の下流側放熱コア３９を設けるとともに、放熱コア１の上流側ラジエータタンク３と反対側の下流側と、下流側放熱コア３９の上流側とを中間ラジエータタンク４０によって接続している。下流側放熱コア３９の中間ラジエータタンク４０と反対側の下流側には、最下流側ラジエータタンク４１を設けている。
【００３５】
最下流側ラジエータタンク４１の下部における車両後方側の上流側ラジエータタンク３側には、図示しない熱源に向けて冷却水を流す冷却水排出管４５を接続している。この冷却水排出管４５は、上流側ラジエータタンク３の下部に設けた切欠部４７に配置し、車両後方に向けて延びている。その他、上流側ラジエータタンク３内に円筒形状の仕切り部材１７を設けて気液分離機能を持たせるなどの構成は、第１の実施形態と同様である。
【００３６】
上記図３，４に示したように、放熱コア１に加え下流側放熱コア３９設けた冷却システムにおいても、上流側ラジエータタンク３内に、気液分離機能を備える円筒形状の仕切り部材１７を設けることで、第１の実施形態による冷却システムと同様の効果を得ることができる。
【００３７】
図５は、本発明の第３の実施形態を示すラジエータの一部を省略した斜視図、図６は、図５の要部の平面図である。この実施形態は、前記図３，４に示した第２の実施形態におけるものと同様に、放熱コア１に加え下流側放熱コア３９を設けた上で、上流側ラジエータタンク３を、車両前方側に延ばして最下流側ラジエータタンク４１に接触させ、上流側ラジエータタンク３と最下流側ラジエータタンク４１とを、１枚の隔壁４９を介して一体化し、これにより上流側ラジエータタンク３を第２の実施形態のものより大きく形成している。
【００３８】
上流側ラジエータタンク３を、第２の実施形態のものより大きくするに伴って、内部に設置する円筒形状の仕切り部材１７についても、第２の実施形態のものに比較して大きく形成している。その他の構成は、第２の実施形態と同様である。
【００３９】
このように、第３の実施形態においては、上流側ラジエータタンク３と最下流側ラジエータタンク４１とを一体化させることによって、上流側ラジエータタンク３をより大きくし、これに伴い仕切り部１７も大きくして気液分離空間２５の容積を大きくしているので、第２の実施形態に比較して気液分離機能を高めることができる。
【００４０】
なお、上記した第２の実施形態および第３の実施形態にいては、放熱コアを車両前後方向に二つ設けた例を示したが、これに限ることはなく、三つ以上の放熱コアを、冷却水が直列に流れるように、車両前後方向に配列してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すラジエータの一部を省略した斜視図である。
【図２】図１の要部の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示すラジエータの一部を省略した斜視図である。
【図４】図３の要部の平面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を示すラジエータの一部を省略した斜視図である。
【図６】図５の要部の平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  放熱コア
３  上流側ラジエータタンク
５  下流側ラジエータタンク
１７  円筒形状の仕切り部材
１７ｂ  冷却水放出口（冷却媒体放出口）  
１９  気液分離空間入口（冷却媒体導入口）
３３  空気抜き用配管
３５  外部冷却水貯留タンク（外部冷却媒体貯留タンク）
３９  下流側放熱コア
４０  中間ラジエータタンク
４１  最下流側ラジエータタンク  
【図１】
2006336575.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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