(57)【要約】      （修正有）【課題】  機器の省スペース化に対応できる自由度を有し、かつ、ベンダー加工を不要とする熱交換器コア、熱交換器コア用チューブ及び熱交換器コアの曲げ方法を提案する。【解決手段】  熱交換器コア１０は、その全体又は一部にベローズ１２ａを形成するチューブ１２と、そのチューブ１２にろう付した放熱フィン１４とからなるものである。ベローズ１２ａから熱交換器コア１０を容易に曲げることができるため、ベンダー加工は不要となる。また、熱交換器コア１０を曲げる自由度が増すため、機器の設置スペースに合わせて熱交換器コア１０の占有面積を小さくすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その全体又は一部にベローズを形成するチューブと、そのチューブにろう付される放熱フィンとから構成されることを特徴とする熱交換器コア。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器コアを多重層に設けることを特徴とする熱交換器コア。
【請求項３】
その全体又は一部にベローズを形成することを特徴とする熱交換器コア用チューブ。
【請求項４】
熱交換器コアのチューブの全体又は一部にベローズを設け、そのベローズ部分から熱交換器コアを曲げることを特徴とする熱交換器コアの曲げ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却媒体を冷却する熱交換器コア、熱交換器用チューブ及び熱交換器コアの曲げ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車・自動二輪などの車両、発電機、空調用室外機の分野において、熱交換器が広く活用されている。前記熱交換器のコアは、チューブ（エンジン冷却媒体流通用のパイプ材、伝熱管）に放熱フィンをろう付けしたものである。なお、この熱交換器コアの製造方法としては、ノコロックブレージング工法が知られている。
【０００３】
また、従来の熱交換器のコアは、平行に延びる複数の円形もしくは楕円形のチューブが放熱フィンを介して多段に積層されているものである。高温のエンジン冷却媒体（例えば、冷却水、オイル、フロンガスなど。本願において単に「冷却媒体」という。）を蓄え熱交換器コアに導く冷却媒体導入タンクから、冷却媒体がチューブに流通し、放熱フィンの放熱効果（冷却作用）により冷却される。また、チューブ自体の放熱効果によっても、冷却媒体は冷却される。熱交換器コアの設置において、その放熱効果の維持・向上を図ることは必要不可欠である。
【０００４】
一方、熱交換器が使用される分野においては、熱交換器を装着する機器（筐体）の小型化にともない、熱交換器の設置スペースが限られる傾向にある。この限られた設置スペースに熱交換器を設置する場合であっても、放熱効果は維持されなければならない。そこで、従来から、熱交換器コア全体をベンダー機を用いた曲げ加工（ベンダー加工）を行い、その占有面積を小さくして設置していた。
しかし、従来の熱交換器コアのチューブはその断面が円形もしくは楕円形のものであり、チューブの流路断面を変形また破損させずに熱交換器コアを曲げ加工（湾曲）させることは困難であり、さらにはベンダー加工による湾曲ではその曲げる自由度が制限されるという問題があった。また、熱交換器コア（最終製品）作製後のベンダー加工には別途加工費用が必要となるため、コスト高となるという問題があった。
【０００５】
そこで、現在上記問題を解決する熱交換器が提供されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【特許文献１】実開昭６３−３６８６９（図１）
【特許文献２】実開平２−３６７９３（図１）
【０００６】
特許文献１の熱交換器コアは、熱交換器コアのチューブに軟質のアルミニウム製の偏平チューブを用い、かつ、そのチューブ内部に複数の隔壁部をチューブの軸線に沿って平行に一体的に設けたものである。これにより、熱交換器コアの曲げに伴う流路断面の変形や破損を防止し、曲率半径の小さい、即ち占有面積の小さい熱交換器コアを提案する。
しかし、上記熱交換器コアにおいてもベンダー加工によるコスト高という問題は解消できず、また、その曲げ加工による自由度の制限も依然解消されないという欠点があった。
【０００７】
特許文献２の熱交換器は、複数の熱交換器コアを継手管で連結して熱交換器コア全体を折り曲げた状態に形成するものである。これにより、熱交換器コアの曲げに伴う流路断面の変形や破損を防止でき、占有面積の小さい熱交換器コアを提案する。また、熱交換器コア作製後にベンダー加工も必要なく、コスト高の問題も解消し得るものである。
しかし、熱交換器コアの曲げは、予め所定の角度に屈曲した継手管によって形成されるため、必ずしも曲げる自由度を担保できるものではなく、熱交換器を利用する機器の小型化が進む現状に対応できないという欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の欠点を解決するために、機器の小型化に対応できる自由度を有し、かつ、ベンダー加工を不要とする熱交換器コア、その熱交換器用チューブ及び熱交換器コアの曲げ方法を提案することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の熱交換器コアは、その全体又は一部にベローズを形成するチューブと、そのチューブにろう付される放熱フィンとから構成されるようにしたものである。
また、前記熱交換器コアを多重層に設けるようにしたものである。
【００１０】
本発明の熱交換器用チューブは、その全体又は一部にベローズを形成するようにしたものである。
【００１１】
本発明の熱交換器コアの曲げ方法は、熱交換器コアのチューブの全体又は一部にベローズを設け、そのベローズ部分から熱交換器コアを曲げるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の熱交換器コア、熱交換器コア用チューブ及び熱交換器コアの曲げ方法では、熱交換器コアのチューブにベローズ部分を設け、そのベローズ部分を支点にして熱交換器コアを曲げる。これにより、チューブの流路断面を変形また破損させずに熱交換器コアを曲げることができる。
また、曲げる自由度が増すため、設置スペースに応じた曲げ加工が可能となり、従来のように曲げる自由度が制限されることはない。また、熱交換器コアを重層構造とすることが容易にできる。設置スペースに余裕がない場合でも、重層構造の熱交換器コアを設置することにより、放熱効果を維持でき又向上させることが可能となる。
さらには、ベローズ部分を支点にして曲げると、熱交換器コアは小さな力で曲げることができ、熱交換器コア作製後のベンダー加工を必要としない。そのため、曲げ加工費用が不要となり、従来に比べ製造コストを安価にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、熱交換器コアを曲げる自由度の制限やベンダー加工によるコスト高の欠点を解決しつつ、熱交換器コア全体の占有面積を小さくするとともに熱交換器コアの放熱効果を維持しまた向上させるという目的を実現するものである。
【実施例１】
【００１４】
本発明の熱交換器コア，熱交換器コア用チューブ及び熱交換器コアの曲げ方法を図に基づいて説明する。図１は、本発明の熱交換器コアを用いた重層構造の熱交換器コアの斜視図である。図２は、図１の平面図である。図３は、本発明の熱交換器コア用チューブの一部断面斜視図である。
図１及び図２の熱交換器コア１０は、冷却媒体が流通するチューブ１２と、チューブ１２に炉中ろう付けされた放熱フィン１４とからなるものである。熱交換器コア１０の構造は、横方向に平行に延びる複数のチューブ１２が放熱フィン１４を介して上下に多段（図１では、５段）に積層されている。各チューブ１２の両端はそれぞれ冷却媒体導入タンク及び冷却媒体導出タンクに連結されている（図示せず）。冷却媒体導入タンクからチューブ１２に流通される冷却媒体は、チューブ１２及び放熱フィン１２の放熱効果により冷却される。冷却された冷却媒体は、冷却媒体導出タンクを経てエンジンに循環される。
積層された各チューブ１２には、ベローズ１２ａ（蛇腹部分）が同じ位置に形成されている（図１）。熱交換器コア１０は、各ベローズ１２ａ部分で段階的に曲げられて、湾曲されている（図１及び図２）。
なお、熱交換器コア１０の構造は、縦方向に平行に延びる複数のチューブ１２が放熱フィン１２を介して左右に多段に積層されるものであってもよい（図示せず）。
【００１５】
チューブ１２には、図３に示すようなベローズ１２ａが所定の間隔で形成されている。チューブ１２は、金属製のチューブであり、その断面が楕円形に偏平されている。ベローズ１２ａは、当該ベローズ１２ａを支点にしてチューブ１２をその断面（楕円）の長軸方向（即ち、図３の矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向）に曲げた場合、図２に表れるように、そのベローズ１２ａの一辺１３ａが伸び、対向する他の一辺１３ｂが縮む、伸縮自在な部分である。従って、本発明の熱交換器コア用チューブ１２は、ベローズ１２ａを支点にして自在に曲げることが可能なものである。
【００１６】
また、熱交換器コア１０は、上記ベローズ１２ａを形成したチューブ１２を有するものであり、そのベローズ１２ａ部分から小さい力で熱交換器コアを曲げることが可能なものである。
従って、熱交換器コア１０のチューブ１２の全体又は一部にベローズ１２ａを設け、そのベローズ１２ａ部分から熱交換器コア１０を曲げる本発明の熱交換器コアの曲げ方法によると、ベンダー加工のような大きな力による曲げ加工は必要なく、梃子（てこ）などを用いた小さな力による曲げ加工が可能となる。
【００１７】
本発明では、ベローズ１２ａを支点にして熱交換器コア１０を自在に曲げることが可能となるため、例えば熱交換器コア１０を円弧形、Ｌ字形、Ｓ字形、Ｖ字型、「コ」の字形など多様な形態に曲げることができ、熱交換器コア１０を曲げる自由度が増す。従って、設置スペースの形状に合わせて熱交換器コア１０を曲げて、その占有面積を小さくして設置することができる。また、熱交換器コア１０を用いることにより、熱交換器を設置する機器の小型化が可能となる。
【００１８】
次に、ベローズ１２ａの外形について説明する。図４は、ベローズ１２ａ部分の拡大図である。
ベローズ１２ａの外形としては、以下の３つのタイプがある。
図３のチューブの外形を示す図４（ａ）のようにチューブ１２表面に凹凸部を形成するもの、同図（ｂ）のようなチューブ１２表面に凹部を形成するもの、同図（ｃ）のようにチューブ１２表面に凸部を形成するものの３つのタイプである。図４（ｂ）のベローズ１２ａは、チューブ１２の外寸Ｄに収められ、その表面に凸部が形成されないため、熱交換器コア１０を曲げる際に起こり得る放熱フィン１４（図１）の剥離を防止できる。図４（ｃ）のベローズ１２ａは、チューブ１２の表面に凸部を形成することにより、当該ベローズ１２ａの内径をチューブ１２の外寸Ｄと同じにできる。これにより、ベローズ１２ａの内径を狭めることなく曲げ加工ができるため、チューブ１２を流通する冷却媒体はベローズ１２ａ部分によってその流通が遮られず、冷却媒体を円滑に流通させることができる。
なお、チューブ１２は、その断面が円形のものであってもよい。但し、チューブ１２の断面の形状は、上例の楕円形、円形のものに限定されるものではない。
【００１９】
また、チューブ１２は、加工しやすいアルミニウム製又は真鍮(しんちゅう)製のものが好ましい。これらの素材からなるチューブ１２を用いた熱交換器コア１０は、ベローズ１２ａを支点にして小さな力で（例えば、手を用いても）容易に曲げることができ、従来のようなベンダー加工は必要ない。但し、上記素材に限るものではない。
【００２０】
また、熱交換器を狭いスペースに設置する場合、その放熱効果を維持するために、図１及び図２に示すような多重層構造の熱交換器コアが設置される。多重層構造の熱交換器コアを設置する場合、外側の熱交換器コア１０ａの曲げ角度に応じて内側の熱交換器コア１０ｂの曲げ角度を設定する必要があるが、従来の曲げ加工では、内外側の熱交換器コア１０ａ，１０ｂを過不足なく重なるように曲げることは難しい加工であった。しかし、チューブ１２にベローズ１２ａを設けることにより、熱交換器コア１０を曲げる自由度が増すため、外側の熱交換器コア１０ａの曲げ角度に対する内側の熱交換器コア１０ｂの曲げ角度を自由に調整できる。
本発明によると、多重層の熱交換器コアを容易に構成することができるため、狭い設置スペースに熱交換器を設置する場合であっても、多重層の熱交換器コアを容易に設置することができ、従来と同等又はそれ以上の放熱効果を得ることができる。
【００２１】
また、チューブ１２にベローズ１２ａ部分を設けることにより、チューブ１２の放熱面積は広くなり、熱交換器コア１０全体の放熱効果が増す。よって、チューブ１２にベローズ１２ａを形成することにより、熱交換器コア１０の放熱効果を向上させることが可能となる。例えば、図５に示すように、チューブ１２全体をベローズ１２ａで形成することにより、放熱効果の向上を図ることも可能である。また、図５のチューブ１２では、そのいずれの位置からでも熱交換器コア１０を曲げることが可能となり、曲げる自由度も増し、より設置スペースに応じた曲げ加工が可能となる。
なお、図５において、冷却媒体導入タンク１６ａ及び冷却媒体導出タンク１６ｂが、熱交換器コア１０の両端に連結されている。
【００２２】
次に、本発明の熱交換器コアを用いたラヂエーターについて説明する。
図６は、本発明の熱交換器コアを用いた自動二輪車用ラヂエーターを示す図である。ラヂエーター１８は、２つの熱交換器コア１０を二重に重ねて設けた二重層構造の熱交換器コア１９と、その両端に設けられる冷却液貯蔵タンク２０ａ，２０ｂ（冷却液導入タンク２０ａ及び冷却液導出タンク２０ｂ）とから構成されるものである。ラヂエーター１８は、自動二輪車の前輪２２（及びフロントフェンダー２４）の後方の極めて狭いスペース（前輪２２とエンジン２６との間のスペース）に設置されている。なお、自動二輪は車幅も狭いことから、熱交換器コア１０の設置スペースは、極めて狭いスペースとなる。
上記の極めて狭い設置スペースに熱交換器を設置する場合、熱交換器コア１０を曲げる自由度及び放熱効果の維持が求められる。本発明の熱交換器コア１０によると、その曲げ角度は自由に調整できることから、設置スペースの形状に沿って曲げて、熱交換器コア１０の占有面積を小さくして設置することができる。従って、自動二輪のデザインを損なうこともない。また、熱交換器コア１０をもちいて多重層の熱交換器コア１９を設置することで、狭い設置スペースに放熱効果を維持でき、その向上を図ることも可能となる。
【００２３】
ラヂエーター１８の冷却液導入タンク２０ａの後方には、ラヂエーター冷却ファン２６が設けられている。ラヂエーター冷却ファン２８は、冷却液３０が所定の温度に上昇した場合、モーターＭの駆動により回転し、外気３２を吸引し、冷却液導入タンク２０ａ側のチューブ１２に強制的に外気３２を送り、チューブ１２を流通する冷却液３０の水温を下げる。冷却された冷却液３０は、冷却液導出タンク２０ｂを経て、エンジン２６に循環される。ラヂエーター冷却ファン２８は、特に、停車時において有効に機能し、エンジン２６のオーバーヒートを防止する。
また、図６に示すように、２つの熱交換器コア１０ａと１０ｂを２重層に設置することにより、冷却液導入タンク２０ａから熱交換器コア１０ａと１０ｂに導入される高温の冷却液３０をラヂエーター冷却ファン２８で同時に冷却できる。これにより、自動二輪の熱交換器コア１９の放熱効果を上げることができ、エンジン２６のオーバーヒートを有効に防止できる。
【００２４】
次に、本発明の熱交換器コアを用いた他のラヂエーターについて、図に基づいて説明する。
図７は、自動車用ラヂエーター（熱交換器）を示す図である。自動車のエンジンルームを形成するボディーの形状は車種によって異なり、ラヂエーターの設置スペースも車種によって異なる。エンジンルームの省スペース化を図る自動車においては、熱交換器コアを曲げる自由度が大きく容易に曲げられるラヂエーターが好ましい。
図７の自動車用ラヂエーターＲ１，Ｒ２，Ｒ３の熱交換器コア１０は、偏平のチューブ１２と、チューブ１２にろう付けされた放熱フィン１４とからなるものである。当該熱交換器コア１０の構造は、縦方向に平行に延びる複数のチューブ１２が放熱フィン１４を介して左右に多段に積層されている（図示せず）。アッパータンク３４ａから高温の冷却水がチューブ１２に流通され、放熱フィン１４の放熱効果により冷却水は冷却され、ロアタンク３４ｂを経て、エンジンＥに循環される。また、ラヂエーターＲ１，Ｒ２の後方（ラヂエーターＲ１，Ｒ２とエンジンＥとの間）又はＲ３の前方には、ラヂエーターＲ１，Ｒ２，Ｒ３に強制的に外気を送るラヂエーター冷却ファンＦが装備されている。
【００２５】
図７（ａ）のラヂエーターＲ１は、比較的余裕のある設置スペースを有する略方形のボディーＢ１の自動車に湾曲されていない熱交換器コア１０を取り付けたものである。なお、Ｒ１に代えて、図５又は図６に示す横方向に平行に延びる複数のチューブ１２が放熱フィン１４を介して上下に多段に積層されている熱交換器コア１０を有するラヂエーターを使用することもできる。
図７（ｂ）のラヂエーターＲ２は、熱交換器コア１０を後方（エンジンＥ側）に「く」の字形に曲げたものである。「く」の字形に曲げることにより、略方形のボディーＢ１より低い流線型のボディーＢ２の自動車に設置することができる。また、ラヂエーターの冷却能力も維持できる。さらには、ラヂエーターＲ１より容量の大きいラヂエーターを設置することもできる。
図７（ｃ）のラヂエーターＲ３は、２個の熱交換器コア１０（１０ａ，１０ｂ）からなる二重層構造の熱交換器コアをＬ字形に曲げ、その鉛直部をエンジンＥ側に向けて設置したものである。Ｌ字型の２重層構造とすることにより、流線型のボディーＢ２より設置スペースが狭いボディーＢ３の自動車にも設置することができる。また、２重層構造であるため設置スペースが狭くてもラヂエーターの冷却能力を上げることができる。さらに、ラヂエーター冷却ファンＦをラヂエーターＲ３の前方に置くことにより、ラヂエーター冷却ファンＦを小さなものに変更することができる。これにより、ラヂエーター冷却ファンＦを駆動するモーターの負荷を軽減でき、効率良く冷却できる。
【００２６】
図８は、発電機用ラヂエーター（熱交換器）を示す図である。発電機３６のエンジンＥを冷却するラヂエーターＲ４，Ｒ５の熱交換器コア１０は、偏平のチューブ１２と、チューブ１２に炉中ろう付けされた放熱フィン１４とからなるものである。当該熱交換器コア１０の構造は、横方向に平行に延びる複数のチューブ１２が放熱フィン１４を介して上下に多段に積層されている（図１）。冷却水導入タンク３８ａから高温の冷却水がチューブ１２に流通され、放熱フィン１４の放熱効果により冷却水は冷却され、冷却水導入タンク３８ｂを経て、エンジンＥに循環される。また、ラヂエーターＲ４，Ｒ５の後方（ラヂエーターＲ４，Ｒ５とエンジンＥとの間）には、ラヂエーターＲ４，Ｒ５に強制的に外気を送るラヂエーター冷却ファンＦが装備されている。
【００２７】
図８（ａ）のラヂエーターＲ４は、湾曲されていない熱交換器コア１０を取り付けたものである。なお、Ｒ４に代えて、図５又は図６に示す熱交換器コア１０を有するラヂエーターを使用することもできる。
図８（ｂ）のラヂエーターＲ５は、熱交換器コア１０の左右を後方（エンジンＥ側）に「コ」の字形に曲げたものである。「コ」の字形に曲げることにより、筐体３６の幅が狭い発電機にも取り付けが可能となる。また、ラヂエーターの冷却能力も維持できる。さらに、ラヂエーター冷却ファンＦを小さなものに変更することができ、ラヂエーター冷却ファンＦを駆動するモーターの負荷を軽減でき、効率良く冷却できる。
なお、上記ラヂエーターＲ４，Ｒ５は、縦方向に平行に延びる複数のチューブ１２が放熱フィン１４を介して左右に多段に積層されている熱交換器コア１０と、アッパータンク及びロアタンクとから構成されるものであってもよい。
以上のように、熱交換器１０を用いたラヂエーターは、発電機の省スペース化（筐体の小型化）にも対応できるものである。
【００２８】
上記ラヂエーターＲ１乃至Ｒ５における熱交換器コア１０の設置は、インタークーラーや空調用室外機など他の熱交換器の設置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の熱交換器コアを用いた重層構造の熱交換器コアの斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明の熱交換器コア用チューブの一部断面斜視図である。
【図４】ベローズ部分の拡大図である。
【図５】本発明の熱交換器コアの他の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の熱交換器コアを用いた自動二輪車用ラヂエーターを示す図である。
【図７】本発明の熱交換器コアを用いた自動車用ラヂエーターを示す図である。
【図８】本発明の熱交換器コアを用いた発電機用ラヂエーターを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  熱交換器コア
１２  チューブ
１２ａ  ベローズ
１４  放熱フィン
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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