(57)【要約】【課題】外部流体の流れ方向に複数のチューブを配列するものにおいて、チューブ仕様を見直すことで冷却性能の向上を可能とする熱交換器を提供する。【解決手段】内部に内部流体が流通して複数積層されるチューブ１３２を有し、チューブ１３２の外側を流通する外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器において、チューブ１３２が外部流体の流れ方向に複数配列される場合に、複数配列されるチューブ１３２１、１３２２のそれぞれの外部流体流れ方向の寸法Ｗ１、Ｗ２を外部流体流入側のチューブ１３２１の方が流出側のチューブ１３２２よりも大きくなるように設定する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に内部流体が流通して複数積層されるチューブ（１３２）を有し、前記チューブ（１３２）の外側を流通する外部流体と前記内部流体との間で熱交換を行う熱交換器において、
前記チューブ（１３２）は、前記外部流体の流れ方向に複数配列され、
前記複数配列されるチューブ（１３２１、１３２２）のそれぞれの前記外部流体流れ方向の寸法（Ｗ１、Ｗ２）は、前記外部流体の流入側のチューブ（１３２１）の方が流出側のチューブ（１３２２）よりも大きく設定されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記複数配列されるチューブ（１３２１、１３２２）は、前記外部流体の流入側となる第１チューブ（１３２１）と、前記外部流体の流出側となる第２チューブ（１３２２）とから成る２列のものであり、
前記第２チューブ（１３２２）の前記寸法（Ｗ２）に対する前記第１チューブ（１３２１）の前記寸法（Ｗ１）の比は、１．５〜２としたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用ラジエータに適用して好適な熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ラジエータのような熱交換器において、基本の冷却性能を増大させるために、放熱フィンおよびチューブから成るコア部の空気側および水側の伝熱面積を大きくすることで対応している。即ち、図４に示すように冷却風の流れ方向に対して放熱フィン１３１を延ばし、それに合わせてチューブ１３２を複数配列するようにしている。この時、チューブ１３２は部品の標準化を図るために同一仕様（幅寸法Ｗ）のものが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷却風は冷却水との熱交換により流出側に向けて温度が上昇していくので、風下側におけるチューブにおいては冷却水との温度差が縮まり熱交換効率が低下し、冷却風流れ方向の寸法を大きくした分に見合う冷却性能の向上は得られない。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、外部流体の流れ方向に複数のチューブを配列するものにおいて、チューブ仕様を見直すことで冷却性能の向上を可能とする熱交換器を提供することにある。
【０００５】
【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採用する。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、内部に内部流体が流通して複数積層されるチューブ（１３２）を有し、チューブ（１３２）の外側を流通する外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器において、チューブ（１３２）は、外部流体の流れ方向に複数配列され、複数配列されるチューブ（１３２１、１３２２）のそれぞれの外部流体流れ方向の寸法（Ｗ１、Ｗ２）は、外部流体の流入側のチューブ（１３２１）の方が流出側のチューブ（１３２２）よりも大きく設定されたことを特徴としている。
【０００７】
これにより、内部流体と外部流体との温度差が大きく取れる外部流体の流入側で、幅寸法（Ｗ１）を大きくしたチューブ（１３２１）によって冷却性能を稼ぐことができる。また、温度上昇を伴う外部流体の流出側では、チューブ（１３２２）の幅寸法（Ｗ２）が小さくなり、熱交換効率の悪化分の影響を抑えることができ、全体として冷却性能の向上を図ることができる。
【０００８】
そして、請求項２に記載の発明のように、複数配列されるチューブ（１３２１、１３２２）が、外部流体の流入側となる第１チューブ（１３２１）と、外部流体の流出側となる第２チューブ（１３２２）とから成る２列の場合に、第２チューブ（１３２２）の寸法（Ｗ２）に対する第１チューブ（１３２１）の寸法（Ｗ１）の比は、１．５〜２と設定するのが好適であり、最大の熱交換効率を確保することができる。
【０００９】
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。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明における第１実施形態を図１〜図３に示す。第１実施形態は、本発明の熱交換器を車両用エンジン冷却ラジエータ（以下、ラジエータ）１００に適用したものである。このラジエータ１００を構成する各部材（以下で詳細説明）は、アルミニウムあるいはアルミニウム系合金より成り、アルミろう材を用いるろう付けにより接合されるものとしている。
【００１１】
まず、ラジエータ１００の全体構成について、図１を用いて説明する。ラジエータ１００は、主に左タンク１１０、右タンク１２０、コア部１３０から成る。
【００１２】
左タンク１１０、右タンク１２０は、一端が開口し断面が略コの字状に形成される箱状部材であり、平板材の絞り加工、あるいは平板材の折り曲げ貼り合わせ加工等により形成される。それぞれのタンク１１０、１２０の側壁面１１２、１２２には、入口パイプ１４０、出口パイプ１５０が設けられ、各タンク１１０、１２０の内部と連通するようにしている。そして、各タンク１１０、１２０の開口側が、後述するコア部１３０の左右のコアプレート１３３に嵌合され、ろう付けされている。
【００１３】
コア部１３０は、内部を流通する冷却水（内部流体）を冷却する熱交換部であり、フィン１３１、チューブ１３２、コアプレート１３３、サイドプレート１３４から成る。フィン１３１は、薄肉の帯板材から波状に成形され、内側にスリット状のルーバ１３１ａ（図２）が設けられたものである。
【００１４】
またチューブ１３２は、薄肉の帯板材から断面が偏平状に成るように折り曲げられ、端部同士が溶接されたものである。上記フィン１３１とチューブ１３２とが図１中、上下方向に交互に積層され、断面がコの字状に成形された補強部材としてのサイドプレート１３４が、上下最外部のフィン１３１の更に外方に当接されるようにしている。
【００１５】
コアプレート１３３は、上記した各タンク１１０、１２０の開口側が嵌合する縁立て部１３３ａを有する浅い箱状部材としており、上記両タンク１１０、１２０と同様に平板材の絞り加工、あるいは平板材の折り曲げ貼り合わせ加工等により形成される。そして、チューブ１３２の長手方向の端部（以下、チューブ端部）に対応する位置に、チューブ嵌入部としてのチューブ孔１３３ｂが複数設けられている。このチューブ孔１３３ｂにチューブ端部が嵌入されてコア部１３０が形成され、一体でろう付けされるようにしている。
【００１６】
本発明においては、チューブ１３２の寸法設定に特徴を持たせており、以下その詳細について図２を用いて説明する。コア部１３０におけるチューブ１３２は、外部流体としての冷却風の流れ方向に対して複数配列されている。ここでは、この配列が２列のものとしている。そして、チューブ１３２の冷却風流れ方向の寸法（以下、幅寸法）は、冷却風の流入側の方が流出側よりも大きくなるようにしている。更に具体的には、２列に配列されるチューブ１３２のうち、流入側のチューブ（第１チューブ）１３２１の幅寸法をＷ１、流出側のチューブ（第２チューブ）１３２２の幅寸法をＷ２とすると、Ｗ２に対するＷ１の比（チューブ幅比）は１．５〜２となるようにしている。
【００１７】
次に、上記構成に基づく作動およびその作用効果について説明する。入口パイプ１４０から左タンク１１０内に流入する冷却水は、複数のチューブ１３２内を流通し、この間に冷却風との熱交換により冷却される。フィン１３１は、空気側の放熱面積を拡大することでこの熱交換を促進する。そして、冷却水は右タンク１２０で回収され出口パイプ１５０から流出する。
【００１８】
ところで、従来技術の項で説明したように、冷却風は冷却水との熱交換により風下側に向けて温度上昇することより、冷却風の流れ方向にチューブを複数配列したものにおいては、冷却風の流れ方向に大型化した分に見合う冷却性能の向上が得られなかった。
【００１９】
しかしながら、本発明によればチューブ１３２の幅寸法を冷却風流れ方向の流入側が流出側よりも大きくなるように設定しているので、冷却水と冷却風との温度差が大きく取れる冷却風の流入側で、幅寸法Ｗ１を大きくしたチューブ１３２１によって冷却性能を稼ぐことができる。また、温度上昇を伴う冷却風流出側では、チューブ１３２２の幅寸法Ｗ２が小さくなり、熱交換効率の悪化分の影響を抑えることができ、全体として冷却性能の向上を図ることができる。
【００２０】
尚、チューブ幅比Ｗ１／Ｗ２の値については、種々のサンプルによるテスト確認より、図３に示す熱交換効率ηのデータを得ており、チューブ幅比Ｗ１／Ｗ２が１．５〜２の範囲を最適値として決定している。
【００２１】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、チューブ１３２の配列は２列のものとして説明したが、これに限らず３列や４列のものに適用しても良い。この時のチューブ１３２の最適なチューブ幅比は、各列数に応じて決定すれば良い。
【００２２】
また、対象とする熱交換器をエンジン冷却用のアルミラジエータとして説明したが、これに限らず、空調装置用のヒータコアやコンデンサー等に適用しても良い。また、材質もアルミニウムに限定されることなく、銅材等で形成するようにしても良い。
【００２３】
更に、フィン１３１、チューブ１３２、コアプレート１３３は互いにろう付けにより接合されるものとして説明したが、互いの部材を嵌合させた後に、拡管圧着等により形成される機械組立式熱交換器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をラジエータに適用した場合の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図３】チューブ幅比に対する熱交換効率を示すグラフである。
【図４】従来技術におけるチューブを示す断面図である。
【符号の説明】
１００　ラジエータ（熱交換器）
１３２　チューブ
１３２１　流入側チューブ（第１チューブ）
１３２２　流出側チューブ（第２チューブ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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