(57)【要約】【課題】流入流出用パイプの開口径が大きい場合に、所定の幅方向サイズ内にて、コアに蛇行通路のための流路を数多く設定することを可能とすること。【解決手段】熱交換器１０において、流入パイプ１４に連通する蛇行通路Ｐａの第１流路Ｐ２と流出パイプ１５に連通する蛇行通路Ｐａの最終流路Ｐ１９に沿って、各流路の断面形状と略同一の断面形状を有する補助流入路Ｐ１と補助流出路Ｐ２０をそれぞれ幅方向にて並列的に設定して、第１流路Ｐ２と補助流入路Ｐ１を少なくとも流出側端部にて連通させ、最終流路Ｐ１９と補助流出路Ｐ２０を少なくとも流入側端部にて連通させるとともに、流入パイプ１４の流出側端部を第１流路Ｐ２と補助流入路Ｐ１に向けて開口させ、流出パイプ１５の流入側端部を最終流路Ｐ１９と補助流出路Ｐ２０に向けて開口させた。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムの押し出し一体成形にて製作され、複数の隔壁によって仕切られて断面形状を略同一とされた複数の流路を幅方向にて並列的に有し、これら各流路が端部にて開口するコアと、このコアの各端部に密に固着され、隣接する前記各流路の端部を交互に連通させて、前記コアとにより蛇行流路を形成する一対のヘッダーを備えて、前記蛇行通路の一端部に対応して前記ヘッダーに設けた流入パイプから前記蛇行通路の他端部に対応して前記ヘッダーに設けた流出パイプに向けて流れる内部流体と前記コアおよび前記両ヘッダー外の外部流体との間にて熱交換されるように構成した熱交換器において、前記流入パイプに連通する前記蛇行通路の第１流路と前記流出パイプに連通する前記蛇行通路の最終流路に沿って、前記各流路の断面形状と略同一の断面形状を有する補助流入路と補助流出路をそれぞれ幅方向にて並列的に設定して、前記第１流路と前記補助流入路を少なくとも流出側端部にて連通させ、前記最終流路と前記補助流出路を少なくとも流入側端部にて連通させるとともに、前記流入パイプの流出側端部を前記第１流路と前記補助流入路に向けて開口させ、前記流出パイプの流入側端部を前記最終流路と前記補助流出路に向けて開口させたことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部流体（例えば、燃料）と外部流体（例えば、空気）との間にて熱交換されるように構成した熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器の一つとして、アルミニウムの押し出し一体成形にて製作され、複数の隔壁によって仕切られて断面形状を略同一とされた複数の流路を幅方向にて並列的に有し、これら各流路が端部にて開口するコアと、このコアの各端部に密に固着され、隣接する前記各流路の端部を交互に連通させて、前記コアとにより蛇行流路を形成する一対のヘッダーを備えて、前記蛇行通路の一端部に対応して前記ヘッダーに設けた流入パイプから前記蛇行通路の他端部に対応して前記ヘッダーに設けた流出パイプに向けて流れる内部流体と前記コアおよび前記両ヘッダー外の外部流体との間にて熱交換されるように構成したものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成の熱交換器では、複数の隔壁によって仕切られて幅方向にて並列的に形成された複数の流路の断面形状が略同一とされているため、アルミニウムの押し出し一体成形にて製作されるコアの成形性（加工性）が良好である。しかし、コアの幅方向両端部にある蛇行通路の第１流路と最終流路の断面形状は、従来、流入パイプと流出パイプの断面形状（通常、流入パイプと流出パイプは同一寸法のパイプが採用されていて、その断面形状は同一である）に依存した形状としてあるため、流入パイプおよび流出パイプの幅方向寸法（開口径）が特定されていて大きい場合には、第１流路と最終流路を含む各流路の断面形状を各パイプの寸法に合わせて大きく設定しなければならず、所定の幅方向サイズ内にてコアに第１流路と最終流路を含む各流路の数を多く設定することはできない。なお、コアに流路を数多く設定できない場合には、蛇行通路の流路全長を長く設定することができなくて、熱交換性能を十分に確保できないおそれがある。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、上記した構成の熱交換器において、前記流入パイプに連通する前記蛇行通路の第１流路と前記流出パイプに連通する前記蛇行通路の最終流路に沿って、前記各流路の断面形状と略同一の断面形状を有する補助流入路と補助流出路をそれぞれ幅方向にて並列的に設定して、前記第１流路と前記補助流入路を少なくとも流出側端部にて連通させ、前記最終流路と前記補助流出路を少なくとも流入側端部にて連通させるとともに、前記流入パイプの流出側端部を前記第１流路と前記補助流入路に向けて開口させ、前記流出パイプの流入側端部を前記最終流路と前記補助流出路に向けて開口させたことに特徴がある。
【０００５】
この熱交換器においては、内部流体が、流入パイプを通して流入パイプの流出側端部から蛇行通路の第１流路と補助流入路に流れ、蛇行通路の第１流路と補助流入路から蛇行通路の第２流路に流れ、蛇行通路の第２流路から最終前の流路を順次通って、蛇行通路の最終前の流路から蛇行通路の最終流路と補助流出路に流れ、蛇行通路の最終流路と補助流出路から流出パイプの流入側端部に流れて、この間において外部流体との間にて熱交換される。
【０００６】
ところで、この熱交換器においては、流入パイプの流出側端部を蛇行通路の第１流路と補助流入路に向けて開口させ、流出パイプの流入側端部を蛇行通路の最終流路と補助流出路に向けて開口させたものである。このため、この熱交換器においては、コアに形成される各流路の幅方向寸法を、流入パイプと流出パイプ（通常、流入パイプと流出パイプは同一寸法のパイプが採用されている）の幅方向寸法（開口径）の例えば、略１／２（補助流入路と補助流出路をそれぞれ１個設ける実施形態の場合）に設定することで、所定の幅方向サイズ内にて、コアに蛇行通路のための流路を数多く設定することが可能である。したがって、蛇行通路の流路全長を長くして、熱交換性能を向上させることが可能である。
【０００７】
上記したコアに形成される各流路の幅方向寸法は、流入パイプと流出パイプの幅方向寸法の例えば略１／３（補助流入路と補助流出路をそれぞれ２個設ける実施形態の場合）、または略１／４（補助流入路と補助流出路をそれぞれ３個設ける実施形態の場合）に設定して実施することも可能である。なお、上記したコアに形成される各流路の厚み方向寸法は、何れの場合にも、流入パイプと流出パイプの厚み方向寸法に略一致するように設定される。
【０００８】
また、この熱交換器においては、コアに形成される補助流入路と補助流出路の各断面形状が蛇行通路を構成する各流路の断面形状と略同一であるため、アルミニウムの押し出し一体成形にて製作されるコアの成形性は損なわれない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、燃料を空気（走行風）により冷却する自動車用のフューエルクーラである熱交換器１０に本発明を実施した第１実施形態を概略的に示している。また、図２および図３は、熱交換器１０の一方のヘッダー１２を詳細に示し、図４および図５は、熱交換器１０の他方のヘッダー１３を詳細に示している。
【００１０】
図１に示した熱交換器１０は、１９個の隔壁１１ａ１〜１１ａ１９（符号１１ａ４〜１１ａ１６の図１への記入は省略）によって仕切られて断面形状を略同一とされた２０個の直線状流路Ｐ１〜Ｐ２０（符号Ｐ４〜Ｐ１７の図１への記入は省略）を幅方向にて並列的に有し、これら各流路Ｐ１〜Ｐ２０が前後方向（図１の上下方向）の両端部にて開口するコア１１を備えるとともに、このコア１１の各端部に嵌合された状態にてろう付けされて密に固着された一対のヘッダー１２，１３を備えている。
【００１１】
また、図１に示した熱交換器１０においては、一方のヘッダー１２に設けた流入口１２ａに、流入パイプ１４が嵌合された状態にてろう付けされて密に固着されるとともに、一方のヘッダー１２に設けた流出口１２ｂに、流出パイプ１５が嵌合された状態にてろう付けされて密に固着されている。
【００１２】
コア１１は、アルミニウムの押し出し成形により一体成形されていて、１９個の隔壁１１ａ１〜１１ａ１９を周壁１１ｂの内部に上下方向に有するとともに、周壁１１ｂの外部上下にそれぞれ上下方向に突出し各流路Ｐ１〜Ｐ２０に沿って前後方向に延びるフィン（図示省略）を複数個有している。
【００１３】
このコア１１においては、第１の隔壁１１ａ１と偶数番の各隔壁１１ａ２…１１ａ１８と第１９の隔壁１１ａ１９のヘッダー１３側に切欠１１ｃが設けられるとともに、第１と第１９を除く奇数番の各隔壁１１ａ３…１１ａ１７のヘッダー１２側に切欠１１ｄが設けられている。各切欠１１ｃ，１１ｄは、コア１１の成形後に各隔壁１１ａ１〜１１ａ１９の該当部位を切削により切り欠くことにより形成されている。
【００１４】
このため、このコア１１においては、第２の流路Ｐ２〜第１９の流路Ｐ１９にて、隣接する各流路の端部が交互に連通していて、コア１１と両ヘッダー１２，１３により蛇行流路Ｐａが形成されていて、第２の流路Ｐ２が流入パイプ１４に連通する蛇行流路Ｐａの第１流路とされ、第１９の流路Ｐ１９が流出パイプ１５に連通する蛇行流路Ｐａの最終流路とされている。また、第１の流路Ｐ１が流入パイプ１４に連通するとともに蛇行流路Ｐａの第１流路（第２の流路Ｐ２）に流出側端部にて連通する補助流入路とされ、第２０の流路Ｐ２０が流出パイプ１５に連通するとともに蛇行流路Ｐａの最終流路（第１９の流路Ｐ１９）に流入側端部にて連通する補助流出路とされている。
【００１５】
各ヘッダー１２，１３は、アルミニウム母材の片側（コア１１の端部に接合される内側）にコア１１の素材とろう付け性の良好なアルミニウムろうをクラッドしたクラッド金属を素材として、プレス成形により形成されている。これら各ヘッダー１２，１３における各隔壁１１ａ１〜１１ａ１９の端部と接合する部位１２ｃ，１３ｃは平板状とされている。
【００１６】
上記のように構成した第１実施形態の熱交換器１０においては、流入パイプ１４の流出側端部が蛇行流路Ｐａの第１流路（第２の流路Ｐ２）と補助流入路（第１の流路Ｐ１）に向けて開口し、流出パイプ１５の流入側端部が蛇行流路Ｐａの最終流路（第１９の流路Ｐ１９）と補助流出路（第２０の流路Ｐ２０）に向けて開口している。
【００１７】
このため、この熱交換器１０においては、内部流体が、流入パイプ１４を通して流入パイプ１４の流出側端部から蛇行通路Ｐａの第１流路（Ｐ２）と補助流入路（Ｐ１）に流れ、蛇行通路Ｐａの第１流路と補助流入路から蛇行通路Ｐａの第２流路（Ｐ３）に流れ、蛇行通路Ｐａの第２流路から最終前の流路（Ｐ１８）を順次通って、蛇行通路Ｐａの最終前の流路から蛇行通路Ｐａの最終流路（Ｐ１９）と補助流出路（Ｐ２０）に流れ、蛇行通路Ｐａの最終流路と補助流出路から流出パイプ１５の流入側端部に流れて、この間においてコア１１および両ヘッダー１２，１３外に沿って流れる外部流体（空気）との間にて熱交換される。
【００１８】
ところで、この熱交換器１０においては、流入パイプ１４の流出側端部を蛇行通路Ｐａの第１流路（Ｐ２）と補助流入路（Ｐ１）に向けて開口させ、流出パイプ１５の流入側端部を蛇行通路Ｐａの最終流路（Ｐ１９）と補助流出路（Ｐ２０）に向けて開口させたものである。このため、この熱交換器１０においては、コア１１に形成される各流路Ｐ１〜Ｐ２０の幅方向寸法を、流入パイプ１４と流出パイプ１５（通常、流入パイプと流出パイプは同一寸法のパイプが採用されている）の幅方向寸法（開口径）の略１／２に設定することで、所定の幅方向サイズ内にて、コア１１に蛇行通路Ｐａのための流路を数多く設定することが可能である。したがって、蛇行通路Ｐａの流路全長を長くして、熱交換性能を向上させることが可能である。
【００１９】
また、この熱交換器１０においては、コア１１に形成される補助流入路（Ｐ１）と補助流出路（Ｐ２０）の断面形状が蛇行通路Ｐａを構成する各流路Ｐ２〜Ｐ１９の断面形状と略同一であるため、アルミニウムの押し出し一体成形にて製作されるコア１１の成形性は損なわれない。
【００２０】
また、上記した熱交換器１０においては、各ヘッダー１２，１３に仕切り壁（後述する第２実施形態の各ヘッダー２２，２３に設けた仕切り壁２２ｃ，２３ｃ参照）を設けることなく実施することが可能であり、各ヘッダー１２，１３の製法を鋳造、ダイキャストあるいは鍛造等からプレス成形に変更することができて、コスト低減を図ることが可能であるとともに、各ヘッダー１２，１３の小型化、薄肉化が可能であって、当該熱交換器１０の軽量化を図ることが可能である。
【００２１】
また、上記した熱交換器１０においては、各ヘッダー１２，１３の金属素材として、アルミニウム母材の片側（コア１１の端部に接合される内側）にコア１１の素材とろう付け性の良好なアルミニウムろうをクラッドしたクラッド金属を採用したため、コア１１と各ヘッダー１２，１３を密に固着する際のろう付け作業を容易として作業性の改善を図ることが可能である。
【００２２】
図６は、燃料を空気（走行風）により冷却する自動車用のフューエルクーラである熱交換器２０に本発明を実施した第２実施形態を概略的に示している。また、図７および図８は、熱交換器２０の一方のヘッダー２２を詳細に示し、図９および図１０は、熱交換器２０の他方のヘッダー２３を詳細に示している。
【００２３】
図６に示した熱交換器２０は、１９個の隔壁２１ａ１〜２１ａ１９（符号２１ａ４〜２１ａ１６の図６への記入は省略）によって仕切られて断面形状を略同一とされた２０個の直線状流路Ｐ１〜Ｐ２０（符号Ｐ４〜Ｐ１７の図６への記入は省略）を幅方向にて並列的に有し、これら各流路Ｐ１〜Ｐ２０が前後方向（図６の上下方向）の両端部にて開口するコア２１を備えるとともに、このコア２１の各端部に嵌合された状態にてろう付けされて密に固着された一対のヘッダー２２，２３を備えている。
【００２４】
また、図６に示した熱交換器２０においては、一方のヘッダー２２に設けた流入口２２ａに、流入パイプ２４が嵌合された状態にてろう付けされて密に固着されるとともに、一方のヘッダー２２に設けた流出口２２ｂに、流出パイプ２５が嵌合された状態にてろう付けされて密に固着されている。
【００２５】
コア２１は、アルミニウムの押し出し成形により一体成形されていて、１９個の隔壁２１ａ１〜２１ａ１９を周壁２１ｂの内部に上下方向に有するとともに、周壁２１ｂの外部上下にそれぞれ上下方向に突出し各流路Ｐ１〜Ｐ２０に沿って前後方向に延びるフィン（図示省略）を複数個有している。
【００２６】
各ヘッダー２２，２３は、鋳造、ダイキャストあるいは鍛造等により形成されている。一方のヘッダー２２は、流入口２２ａと流出口２２ｂを有するとともに、９個の仕切り壁２２ｃを有していて、各仕切り壁２２ｃは偶数番の各隔壁２１ａ２…２１ａ１８のヘッダー２２側端部に接合されている。また、他方のヘッダー２３は、８個の仕切り壁２３ｃを有していて、各仕切り壁２３ｃは第１と第１９を除く奇数番の各隔壁２１ａ３…２１ａ１７のヘッダー２３側端部に接合されている。
【００２７】
このため、この熱交換器２０においては、第２の流路Ｐ２〜第１９の流路Ｐ１９にて、隣接する各流路の端部が交互に連通していて、コア２１と両ヘッダー２２，２３により蛇行流路Ｐａが形成されていて、第２の流路Ｐ２が流入パイプ２４に連通する蛇行流路Ｐａの第１流路とされ、第１９の流路Ｐ１９が流出パイプ２５に連通する蛇行流路Ｐａの最終流路とされている。また、第１の流路Ｐ１が流入パイプ２４に連通するとともに蛇行流路Ｐａの第１流路（第２の流路Ｐ２）に流出側端部にて連通する補助流入路とされ、第２０の流路Ｐ２０が流出パイプ２５に連通するとともに蛇行流路Ｐａの最終流路（第１９の流路Ｐ１９）に流入側端部にて連通する補助流出路とされている。
【００２８】
上記のように構成した第２実施形態の熱交換器２０においては、流入パイプ２４の流出側端部が蛇行流路Ｐａの第１流路（第２の流路Ｐ２）と補助流入路（第１の流路Ｐ１）に向けて開口し、流出パイプ２５の流入側端部が蛇行流路Ｐａの最終流路（第１９の流路Ｐ１９）と補助流出路（第２０の流路Ｐ２０）に向けて開口している。
【００２９】
このため、この熱交換器２０においては、内部流体が、流入パイプ２４を通して流入パイプ２４の流出側端部から蛇行通路Ｐａの第１流路（Ｐ２）と補助流入路（Ｐ１）に流れ、蛇行通路Ｐａの第１流路と補助流入路から蛇行通路Ｐａの第２流路（Ｐ３）に流れ、蛇行通路Ｐａの第２流路から最終前の流路（Ｐ１８）を順次通って、蛇行通路Ｐａの最終前の流路から蛇行通路Ｐａの最終流路（Ｐ１９）と補助流出路（Ｐ２０）に流れ、蛇行通路Ｐａの最終流路と補助流出路から流出パイプ２５の流入側端部に流れて、この間においてコア２１および両ヘッダー２２，２３外に沿って流れる外部流体（空気）との間にて熱交換される。
【００３０】
ところで、この熱交換器２０においては、流入パイプ２４の流出側端部を蛇行通路Ｐａの第１流路（Ｐ２）と補助流入路（Ｐ１）に向けて開口させ、流出パイプ２５の流入側端部を蛇行通路Ｐａの最終流路（Ｐ１９）と補助流出路（Ｐ２０）に向けて開口させたものである。このため、この熱交換器２０においては、コア２１に形成される各流路Ｐ１〜Ｐ２０の幅方向寸法を、流入パイプ２４と流出パイプ２５（通常、流入パイプと流出パイプは同一寸法のパイプが採用されている）の幅方向寸法（開口径）の略１／２に設定することで、所定の幅方向サイズ内にて、コア２１に蛇行通路Ｐａのための流路を数多く設定することが可能である。したがって、蛇行通路Ｐａの流路全長を長くして、熱交換性能を向上させることが可能である。
【００３１】
また、この熱交換器２０においては、コア２１に形成される補助流入路（Ｐ１）と補助流出路（Ｐ２０）の断面形状が蛇行通路Ｐａを構成する各流路Ｐ２〜Ｐ１９の断面形状と略同一であるため、アルミニウムの押し出し一体成形にて製作されるコア２１の成形性は損なわれない。
【００３２】
上記各実施形態においては、コア１１，２１に形成される流路Ｐ１〜Ｐ２０が２０個である熱交換器１０，２０に本発明を実施したが、本発明はコアに形成される流路個数の多少に拘らず実施することが可能であり、上記各実施形態に限定されるものではない。なお、本発明による効果は、コアに形成される流路個数が多いほど効果的に得られるものである。
【００３３】
また、上記各実施形態においては、コア１１，２１に形成される各流路の幅方向寸法を、流入パイプ１４，２４と流出パイプ１５，２５の幅方向寸法の略１／２に設定して実施したが、コアに形成される各流路の幅方向寸法を、流入パイプと流出パイプの幅方向寸法の略１／３（補助流入路と補助流出路をそれぞれ２個設ける実施形態の場合）、または略１／４（補助流入路と補助流出路をそれぞれ３個設ける実施形態の場合）に設定して実施することも可能である。なお、上記したコア１１，２１に形成される各流路の厚み方向寸法（図２、図４の上下方向寸法）は、何れの実施形態の場合にも、流入パイプ１４，２４と流出パイプ１５，２５の厚み方向寸法に略一致するように設定される。
【００３４】
また、上記各実施形態においては、燃料を空気（走行風）により冷却する自動車用のフューエルクーラに本発明を実施したが、本発明は他の種々な熱交換器にも同様にまたは適宜変更して実施することが可能であり、上記各実施形態に限定されるものではない。また、上記各実施形態においては、一方のヘッダー１２，２２に流入パイプ１４，２４と流出パイプ１５，２５を設けて実施したが、一方のヘッダーに流入パイプまたは流出パイプを設け、他方のヘッダーに流出パイプまたは流入パイプを設けて実施することも可能である。
【００３５】
また、上記第１実施形態においては、各切欠１１ｃ，１１ｄがコア１１の成形後に各隔壁１１ａ１〜１１ａ１９の該当部位を切削により切り欠くことにより形成されているが、各隔壁１１ａ１〜１１ａ１９の該当部位を折り曲げ折り返すことにより各切欠１１ｃ，１１ｄを形成して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱交換器の第１実施形態を概略的に示した中央横断平面図である。
【図２】図１に示した一方のヘッダーの正面図である。
【図３】図２に示した一方のヘッダーの底面図である。
【図４】図１に示した他方のヘッダーの正面図である。
【図５】図４に示した他方のヘッダーの底面図である。
【図６】本発明による熱交換器の第２実施形態を概略的に示した中央横断平面図である。
【図７】図６に示した一方のヘッダーの正面図である。
【図８】図７に示した一方のヘッダーの中央横断平面図である。
【図９】図６に示した他方のヘッダーの正面図である。
【図１０】図９に示した他方のヘッダーの中央横断平面図である。
【符号の説明】
１０…熱交換器、１１…コア、１１ａ１〜１１ａ１９…隔壁、１１ｂ…周壁、１１ｃ，１１ｄ…切欠、１２…一方のヘッダー、１２ａ…流入口、１２ｂ…流出口、１３…他方のヘッダー、１４…流入パイプ、１５…流出パイプ、Ｐａ…蛇行通路、Ｐ１…流路（補助流入路）、Ｐ２…第１流路、Ｐ１９…最終流路、Ｐ２０…流路（補助流出路）、Ｐ４〜Ｐ１８…流路。
【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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【図９】
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【図１０】
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