(57)【要約】【課題】  二流路直交方式を用いた複パス型の車両用熱交換器において、下流側の第１熱交換部における第２熱交換媒体の風流れが不均一となり、熱交換性能が安定しない。【解決手段】  第１熱交換媒体が、入口タンク１１、第１熱交換部１２、第２熱交換部１４、及び出口タンク１５を順にＵターン状の経路１８に沿って流通し、第１熱交換部１２及び第２熱交換部１４を通風面と略直交する方向に流通する気体状の第２熱交換媒体と熱交換を行うようにした車両用熱交換器において、第１熱交換部１２と第２熱交換部１４の間の空隙内１７に送風ファンユニット２０を挿入したことを特徴とする。【選択図】      図４
2005076560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のフィン及びチューブを交互に積層することにより構成され通風面が略平行となるように配置された第１熱交換部及び第２熱交換部と、第１熱交換部の一端側に配置され第１熱交換部の各チューブの一端と連通した入口タンクと、第２熱交換部の一端側に配置され第２熱交換部の各チューブの一端と連通した出口タンクとを備え、第１熱交換媒体が、入口タンク、第１熱交換部、第２熱交換部、及び出口タンクを順にＵターン状に流通し、第１及び第２熱交換部を通風面と略直交する方向に流通する気体状の第２熱交換媒体と熱交換を行うようにした車両用熱交換器において、第１熱交換部と第２熱交換部の間の空隙内に送風ファンユニットを挿入したことを特徴とする車両用熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の車両用熱交換器であって、送風ファンユニットのファンシュラウドが前記空隙の両端面を第２熱交換媒体が漏れないように塞ぐことを特徴とする車両用熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の車両用熱交換器であって、送風ファンユニットが二重反転軸流型であることを特徴とする車両用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動用動力源の冷却水の冷却等に用いられる車両用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
二流路直交形式を用いた複パス型の車両用熱交換器では、エンジン冷却水等の第１熱交換媒体が、入口タンク、第１熱交換部、第２熱交換部、及び出口タンクを順にＵターン状に流通し、第１及び第２熱交換部を通風面と略直交する方向に流通する気体状の第２熱交換媒体と熱交換を行う。第１及び第２熱交換部は多数のフィン及びチューブを交互に積層することにより構成され、通風面が略平行となるように配置されている。
【０００３】
この車両用熱交換器では、第１及び第２熱交換部が第２熱交換媒体の通風方向に重ねて配置されているため、下流側の第１熱交換部における第２熱交換媒体の風流れが不均一となり、熱交換性能が安定しないという問題点がある。
【特許文献１】特開２００２−３０３４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、下流側の第１熱交換部における第２熱交換媒体の風流れが不均一となり、熱交換性能が安定しないという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、下流側の第１熱交換部における第２熱交換媒体の風流れを均一とするため、第１熱交換部と第２熱交換部の間の空隙内に送風ファンユニットを挿入したことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の車両用熱交換器は、第２熱交換部を通過した第２熱交換媒体が、第１熱交換部にて第１熱交換媒体と熱交換を行う前に送風ファンユニットを通過するので、風流れが均一化し、熱交換性能の安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施例を説明する前に、第１熱交換部と第２熱交換部の間の空隙内に送風ファンユニットを挿入するという構造を、第１熱交換媒体が第１及び第２熱交換部内を同一方向に流れるものと、Ｕターン状に流れるものとに適用した場合の効果の差を説明する。
【０００８】
図１は熱交換器の概略側面図であり、図１（ａ）が第１熱交換媒体を並行流形式にした場合（同一方向に流れる場合）で、図１（ｂ）が第１熱交換媒体をＵターン流形式にした場合である。
【０００９】
図１（ａ）の並行流方式による二流路直交型熱交換器は、入口タンク１ａ、第１熱交換部２ａ、第２熱交換部４ａ、及び出口タンク５ａにて構成され、第１熱交換部２ａと第２熱交換部４ａの間の空隙６ａ内に送風ファンユニット７ａが挿入されている。
【００１０】
図１（ｂ）のＵターン流形式による二流路直交型熱交換器は、入口タンク１ｂ、第１熱交換部２ｂ、中間タンク３ｂ、第２熱交換部４ｂ、出口タンク５ｂにて構成され、第１熱交換部２ｂと第２熱交換部４ｂの間の空隙６ｂ内に送風ファンユニット７ｂが挿入されている。
【００１１】
（ａ）の場合、第１熱交換部２ａ及び第２熱交換部４ａ内における第１熱交換媒体（冷却水）の温度分布は、どちらも図中上方が高温で下方が低温となり、図中上下方向においては同じ温度分布となる。したがって第２熱交換部４ａ後方における第２熱交換媒体（空気）の温度分布も図中上方６ａｆｕが高温となり、図中下方６ａｆｌが低温となり易くなる。
【００１２】
この状態から、第１熱交換部２ａと第２熱交換部４ａ間の空隙６ａにて送風ファンユニット７ａを用いて第２熱交換媒体の温度分布が均一にされると、第１熱交換部２ａの前面上側付近６ａｒｕにおける第２熱交換媒体温度が高温から中温へと下がり、同時に第１熱交換部前面下側付近６ａｒｌにおける第２熱交換媒体温度は低温から中温へと上昇する。そうすると、第１熱交換部２ａ下方の２ａｕ部において有効な（気水）温度差が稼げず、十分な熱交換が行われない可能性がある。
【００１３】
一方、（ｂ）の場合、第１熱交換部２ｂ及び第２熱交換部４ｂ内における第１熱交換媒体（冷却水）の温度分布は、第１熱交換部２ｂにおいては図中上方が高温で同下方が中温、第２熱交換部４ｂにおいては図中上方が低温で下方が中温となり、それぞれの図中上下方向における温度分布が異なる。これにより第２熱交換部４ｂ後方における第２熱交換媒体（空気）の温度分布は図中上方６ｂｆｕが低温となり、図中下方６ｂｆｌが中温となり易くなる。
【００１４】
この状態から、第１熱交換部２ｂと第２熱交換部４ｂ間の空隙６ｂにて送風ファンユニット７ｂを用いて第２熱交換媒体４ｂの温度分布が均一化されることにより、第１熱交換部２ｂ前面上側付近６ｂｒｕにおける第２熱交換媒体温度が低温から中温へと上昇し、同時に第１熱交換部前面下側６ｂｒｌにおける第２熱交換媒体温度は中温から低温へと下降する。この時、第１熱交換部２ｂは上方が高温で下方が中温であるので、結果として第１熱交換部２ｂ全域における冷却性能の安定化を図ることが可能となる。従って、本発明の構造は、第１熱交換媒体を並行流形式で流す形式よりも、Ｕターン流形式で流す二流路直交型熱交換器において、その効果が最大限に発揮される。
【実施例１】
【００１５】
図２は第１実施例の外観斜視図であって、二流路直交型熱交換器ユニット１０と送風ファンユニット２０とを組み合わせて構成されている。
【００１６】
１１は入口タンクで、１１ａは第１熱交換媒体（冷却水）の入口である。１１ｂは第１熱交換媒体に空気が含まれている場合にこれを排出するためのエア抜き穴である。１３は中間タンク、１５は出口タンクであり、1５ａは第１熱交換媒体の出口である。入口タンク１１と中間タンク１３は第１熱交換部１２にて連通され、出口タンク１５と中間タンク１３は第２熱交換部１４にて連通されている。
【００１７】
第１熱交換部１２は、多数のチューブ及びフィン（図中略画）１６を図２における左右方向（車両幅方向）に交互に積層して成る熱交換器コアにより構成されており、車両前方側の面１２ａと後方側の面（図示せず）とがそれぞれ通風面となっている。同様に、第２熱交換部１４は、多数のチューブ及びフィン（図示せず）を図２における左右方向（車両幅方向）に交互に積層することで形成されており、車両前方側の面と後方側の面（いずれも図示せず）とがそれぞれ通風面となっている。第１及び第２熱交換部１２、１４の各チューブは上下方向に延びている。
【００１８】
中間タンク１３は第１及び第２熱交換部１２、１４の下端側に配置され第１及び第２熱交換部１２、１４の各チューブの下端と連通している。入口タンク１１は第１熱交換部１２の上端側に配置され第１熱交換部１２の各チューブの上端と連通している。出口タンク１５は第２熱交換部１４の上端側に配置され第２熱交換部１４の各チューブの上端と連通している。
【００１９】
第１熱交換媒体は入口１１ａより入口タンク１１内に導かれ、第１熱交換部１２、中間タンク１３、第２熱交換部１４、出口タンク１５の順に循環し、最後に出口１５ａより車両冷却系へ供給される。また、第１熱交換部１２及び第２熱交換部１４が図２における左右方向（車両幅方向）に形成する通風面同士は略平行となっており、この第１熱交換部１２と第２熱交換部１４の間の空隙内に送風ファンユニット２０が挿入されている。
【００２０】
図３は二流路直交型熱交換器ユニット１０と送風ファンユニット２０との位置関係がわかる様に示した分解斜視図である。すなわち、熱交換器ユニット１０において、その第１熱交換部１２と第２熱交換部１４間の空隙１７内に、送風ファンユニット２０を挿入する構造である。
【００２１】
図４は第１実施例の車両用熱交換器を車両横方向から見た断面図である。ファン駆動用電動機の台座２１上にステータコイル２２が配設されており、これらはファンシュラウド２５に結合手段２６を介して剛体結合されている。２３は電動機におけるロータで永久磁石等にて構成されており、回転軸２７を介してステータコイル２２と接続されている。ロータ２３にはファン２４が剛体結合されており、ファン２４が回転することにより送風ファンとして機能する。
【００２２】
上述の構成による作用を説明する。第１熱交換媒体（冷却水）は、図４に示す通り、車両横方向から見て破線で示す略Ｕターン状の経路１８を描いて二流路直交型熱交換器ユニット１０内を循環している。一方、第２熱交換媒体（空気）は車両前方から後方へと流れる。この時、第１熱交換部１２及び第２熱交換部１４にて第１熱交換媒体と第２熱交換媒体とが直交して熱交換が行われる。第２熱交換部１４を通過した第２熱交換媒体は第１熱交換部１２に導かれる前に送風ファンユニット２０を通過するので、第１熱交換部１２における第２熱交換媒体の風流れが均一化し、冷却性能を安定させる作用が得られる。
【００２３】
また、本実施例では、図２に示す様に、送風ファンユニット２０におけるファンシュラウド２５の外枠２５ａが、第１熱交換部１２と第２熱交換部１４の間の空隙１７の両端面を完全に塞ぐ形状となっており、これによって第２熱交換媒体を車両後方側から前方側に向けて案内するダクト効果が得られ、熱交換性能を向上させる作用がある。
【００２４】
更に、図４に示す様に、送風ファンユニット２０において、台座２１、ステータコイル２２、及びロータ２３にて構成されるファン駆動用電動機は、アウターロータ形式であるため、送風ファンユニット２０を薄くすることが可能となる。すなわち、インナーロータ形式では、ロータから回転軸を突出させて、その先端にファンを取り付ける構造となるため、回転軸方向の寸法が大きくなるのに対し、アウターロータ形式では、ロータ及びステータがファンの中心部に位置する構造となるため、回転軸方向の寸法を小さくすることができるからである。これにより、車両用熱交換器を薄くすることが可能となるので、コンパクト化やモジュール化に貢献する。
【００２５】
なお、送風ファンユニットを、熱交換器コア表面に対して前方もしくは後方に隣接する形で配置する手法をとると、次のような問題がある。すなわち、通常、送風ファンユニットは熱交換器ユニットよりも重いので、熱交換器ユニットを基準として（例えばラジエータ・コア・サポートの様な）構造体に固定させた場合、送風ファンユニットが熱交換ユニットに対して片持ち状態に陥り易く、取付強度のみならず音振面においても悪影響が出る恐れがある。また、二流路直交型熱交換器のような複パス型熱交換器は１パス型熱交換器に対して相対的に厚みが大きいが、送風ファンユニットを前方もしくは後方に配置すると、さらに厚みが大きくなって車載考慮時におけるレイアウトも難しくなる。
【００２６】
これに対し、本発明による車両用熱交換器は、熱交換器ユニット１０の第１熱交換部１２と第２熱交換部１４の間の空隙１７内に送風ファンユニット２０を挿入して熱交換器ユニット１０と送風ファンユニット２０とを一体化した構造であるため、車両に固定する際にもより安定したマウント構造をとり易く、車載考慮時におけるレイアウト性を有利にすることが出来る。
【実施例２】
【００２７】
図５は第２実施例の車両用熱交換器を車両横方向から見た断面図である。なお、本実施例においては第１実施例と同一の部分には同一符号を用いており、第１実施例と異なる部分の説明のみを行っている。
【００２８】
本実施例の送風ファンユニット３０は二重反転軸流型であり、台座３１の前後両側に略対称的にステータコイル３２、３３を設けてある。これらは、第１実施例と同様、ファンシュラウド３８に結合手段３９を介して剛体結合されている。３４、３５はファンモータにおけるロータで永久磁石等にて構成されており、ロータ３４はステータコイル３２に回転軸４０を介して接続され、ロータ３５はステータコイル３３に回転軸４１を介して接続されている。ロータ３４には軸流ファンブレード３６が、ロータ３５には軸流ファンブレード３７がそれぞれ剛体結合されている。軸流ファンブレード３６及び３７を互いに逆回転方向に回転させることにより、二重反転軸流型送風ファンとして機能する。
【００２９】
上述の構成による作用を説明する。第２熱交換部１４を通過した第２熱交換媒体は第１熱交換部１２に導かれる前に送風ファンユニット３０を通過するので、第１熱交換部１２における第２熱交換媒体の風流れが均一化して冷却性能が安定する。これに加えて、二重反転軸流型の送風ファンユニット３０は、上流側ファンブレードで発生した回転方向の流れを下流側ファンブレードで回収してねじれの少ない均一な流れとするため、特に大流量領域において効率が最大となり、冷却系の過渡領域（被冷却系の出力が急増し、急冷が必要となる場合）における冷却性能向上をもたらす作用がある。
【００３０】
上記の各実施形態では、第１熱交換部と第２熱交換部とを中間タンクにより連通接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１熱交換部と第２熱交換部とを他の部材（例えばチューブ）により連通接続するようにしてもよい。
【００３１】
また、その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施例を各種採ることができる。
【００３２】
尚、本発明における熱交換器は『車両』での適用を想定しているが、これは決して内燃機関を動力源とする車両のみを指しているのではなく、バッテリ搭載にて電気エネルギを利用する電気自動車や、或いは前記電気エネルギを併用するハイブリッド車両，また内燃機関に比べて効率的な排気系を有さない為に必然的に冷却系への負担が増大する燃料電池車両も、本発明における一連の記述にて示すところの『車両』として含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１熱交換媒体が並行流形式で流れる二流路直交型熱交換器と第１熱交換媒体がＵターン流形式で流れる二流路直交型熱交換器の概略側面図である
【図２】本発明の第１実施例である車両用熱交換器の外観斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例である熱交換器ユニットと送風ファンユニットの位置関係を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例である車両用熱交換器の車両横方向から見た断面図である。
【図５】本発明の第２実施例である車両用熱交換器の車両横方向から見た断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１    入口タンク
１２    第１熱交換部
１４    第２熱交換部
１５    出口タンク
１６    チューブ及びフィン
１７    空隙
２０    送風ファンユニット
２５    ファンシュラウド
３０    二重反転軸流型送風ファンユニット
【図１】
2005076560.tif 000003
【図２】
2005076560.tif 000004
【図３】
2005076560.tif 000005
【図４】
2005076560.tif 000006
【図５】
2005076560.tif 000007