(57)【要約】【課題】熱膨張により破損し難い導管を備える車両用ラジエターを提供すること。【解決手段】車両用ラジエター１は、加熱された冷却水を収容する第一タンク１１と、冷却された冷却水を収容する第二タンク１２と、一端が第一タンク１１と固定され、他端が第二タンク１２と固定され、第一タンク１１と第二タンク１２との間を連絡する導管５を有するコア部２０と、を備え、第一タンク１１に収容された冷却水を、コア部２０の導管５を通過させ、第二タンク１２へ送り込む間に冷却する。導管５は、所定の側縁部８と、その他の側縁部９とが長手方向に異なる熱膨張率に形成され、熱膨張時に熱膨張率の大きい側へ湾曲する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された冷却水を収容する第一タンクと、
冷却された冷却水を収容する第二タンクと、
一端が第一タンクと固定され、他端が第二タンクと固定され、第一タンクと第二タンクとの間を連絡する導管を有するコア部と、を備え、
第一タンクに収容された冷却水を、コア部の導管を通過させ、第二タンクへ送り込む間に冷却する車両用ラジエターであって、
導管は、所定の側縁部と、その他の側縁部とが長手方向に異なる熱膨張率に形成され、熱膨張時に熱膨張率の大きい側へ湾曲することを特徴とする車両用ラジエター。
【請求項２】
請求項１記載の車両用ラジエターであって、
導管は、所定の側縁部から長手方向に沿って伸びた形状の第一部分導管と、その他の側縁部から長手方向に沿って伸びた形状の第二部分導管とからなり、第一部分導管と、第二部分導管とを長手方向に沿って貼り合わせることにより形成され、
第一部分導管の熱膨張率を、第二部分導管の熱膨張率よりも大きくし、
導管を、熱膨張時に第一部分導管側へ湾曲させることを特徴とする車両用ラジエター。
【請求項３】
請求項１記載の車両用ラジエターであって、
導管は、導管本体と、導管本体の所定の側縁部の外側を長手方向に沿って被覆し、導管本体よりも大きな熱膨張率を有する被覆層とからなり、
熱膨張時に被覆層側へ湾曲することを特徴とする車両用ラジエター。
【請求項４】
請求項１記載の車両用ラジエターであって、
導管は、所定の側縁部から長手方向に沿って、その他の側縁部の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有する材料を埋め込んだ埋込領域を有し、
熱膨張時に埋込領域側へ湾曲することを特徴とする車両用ラジエター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に使用されるラジエターに関する。特に、ラジエターの導管の熱歪みによる破損を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載されるラジエターは、主として、２個のタンクと、これらのタンクの間に配置されるコア部とからなる。エンジン等で加熱された冷却水は、先ず一方のタンクに収容され、その後コア部で冷却される。コア部で冷却された冷却水は、他方のタンクに送り込まれ、再びエンジン等の冷却に使用される。
【０００３】
ラジエターのコア部の構造としては、一般的に、２個のタンク間を連絡する複数本の導管（チューブ）を平行に配列した構成が知られている。導管は、一般的に、アルミ、銅等の熱伝導性に優れる金属からなる。導管の一方の開口端は、一方のタンクの所定の壁面と固定され、他方の開口端は、他方のタンクの所定の壁面と固定される。加熱された冷却水は、導管を通過する間に導管に熱を与え、冷却される。
【０００４】
上記のように導管に熱が与えられると、導管は長手方向に膨張する。また熱により膨張した導管が外気等により冷却されると、導管は元の大きさまで収縮する。導管は、冷却水の冷却を繰り返し行うことにより、このような膨張と収縮とを繰り返す。その為、導管の端部の固定個所には力（熱歪み）が断続的に加わり、導管の固定個所が破損しやすい状況にあり、問題となっている。
【０００５】
上記問題を解決するための手段として、特許文献１には、複数本のチューブを備えるラジエターコアを有し、該ラジエターコアの外側端に位置し、ラジエターコアを保護するプロテクタを有する熱交換器であって、プロテクタの端部を弓形に折り曲げて形成した、弾性変形可能なスプリング部を備える熱交換器が開示される。該熱交換器のチューブ等に熱歪みが発生した場合、ラジエターコアの外側端に位置するスプリング部が弾性変形し、熱歪みを吸収する。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−７９７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示される熱交換器は、熱歪みを吸収するスプリング部を、ラジエターコアの外側端にのみ備える。その為、ラジエターコア内に平行に配列される複数本のチューブにおいて、外側に配置されるチューブに関しては、その固定個所に生じる熱歪みがスプリング部により吸収されるが、内側に配置されるチューブに関しては、その固定個所に生じる熱歪みがスプリング部によって十分吸収されないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両用ラジエターは、加熱された冷却水を収容する第一タンクと、冷却された冷却水を収容する第二タンクと、一端が第一タンクと固定され、他端が第二タンクと固定され、第一タンクと第二タンクとの間を連絡する導管を有するコア部と、を備え、第一タンクに収容された冷却水を、コア部の導管を通過させ、第二タンクへ送り込む間に冷却する車両用ラジエターであって、導管は、所定の側縁部と、その他の側縁部とが長手方向に異なる熱膨張率に形成され、熱膨張時に熱膨張率の大きい側へ湾曲することを特徴とする。
【０００９】
上記車両用ラジエターにおいて、例えば、導管は、所定の側縁部から長手方向に沿って伸びた形状の第一部分導管と、その他の側縁部から長手方向に沿って伸びた形状の第二部分導管とからなり、第一部分導管と、第二部分導管とを長手方向に沿って貼り合わせることにより形成され、第一部分導管の熱膨張率を、第二部分導管の熱膨張率よりも大きくし、導管を、熱膨張時に第一部分導管側へ湾曲させることを特徴とする。
【００１０】
また上記車両用ラジエターにおいて、例えば、導管は、導管本体と、導管本体の所定の側縁部の外側を長手方向に沿って被覆し、導管本体よりも大きな熱膨張率を有する被覆層とからなり、熱膨張時に被覆層側へ湾曲することを特徴とする。
【００１１】
また上記車両用ラジエターにおいて、例えば、導管は、所定の側縁部から長手方向に沿って、その他の側縁部の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有する材料を埋め込んだ埋込領域を有し、熱膨張時に埋込領域側へ湾曲することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱膨張により破損し難い導管を備える車両用ラジエターを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用ラジエター１（以下、単にラジエターと称する場合がある）の概略構成図である。なお図１は、一部切り欠き図となっている。ラジエター１は、エンジン（図示せず）を通って加熱された冷却水を収容する第一タンク１１と、第一タンク１１から供給される冷却水を冷却するコア部２０と、コア部２０により冷却された冷却水を収容する第二タンク１２とを備える。なお冷却水の循環は、エンジンが備えるウォーターポンプ（図示せず）により行われる。
【００１４】
コア部２０は、第一タンク１１と第二タンク１２との間に配置される。コア部１は、第一タンク１１と第二タンク１２との間を連絡する複数の導管５と、導管５と導管５との間に介装される波形フィン７とを備える。波形フィン７は、導管５の表面にろう付けされ、固定されている。それぞれの導管５は、一端が第一タンク１１と固定され、他端が第二タンク１２と固定される。導管５は扁平形状であり、冷却水を通過させるための中空部６を備える。導管５の一端は、第一タンク１１の壁面に備えられる挿入孔（図示せず）に挿入され、固定される。同様に、導管５の他端は、第二タンク１２の壁面に備えられる挿入孔（図示せず）に挿入され、固定される。導管５と、それぞれのタンクの壁面との固定は、ろう付け等の公知の方法により行われる。なお図２において、図１中の破線領域Ａで示されるラジエター１のコア部２０の一部の斜視図を示す。
【００１５】
図３に本実施形態に係る導管５（一部）の一端（開口端）の斜視図を示す。本実施形態に係る導管５は、所定の側縁部８と、その他の側縁部９とが長手方向に異なる熱膨張率（線膨張係数）に形成される。例えば、図３において、導管５は、所定の側縁部８から長手方向に沿って伸びた形状の第一部分導管１３と、その他の側縁部９から長手方向に沿って伸びた形状の第二部分導管１４とからなる。導管５の上側部分である第一部分導管１３は、銅（線膨張係数：１７×１０−６（１／Ｋ））からなり、導管５の下側部分である第二部分導管１４は、アルミ（線膨張係数：２３×１０−６（１／Ｋ））からなる。第一部分導管１３と、第二部分導管１４とは、長手方向に沿って貼り合わせることにより形成される。貼り合わせは、ろう付け等の公知の方法により行われる。本実施形態に係る導管５は、第一部分導管１３が上側に、第二部分導管１４が下側になるように、第一タンク１１および第二タンク１２に固定される。導管５は第一タンク１１と第二タンク１２との間を、ほぼ水平な状態で差し渡される。
【００１６】
以下、本実施形態に係るラジエター１により冷却水を冷却する工程を説明する。先ず、ウォーターポンプ（図示せず）で循環する冷却水は、エンジンで加熱され、その後、第一タンク１１に収容される。第一タンク１１に収容された冷却水は、コア部２０の導管５を通過する。冷却水は導管５を通過する際に、導管５に熱を与える。導管５に与えられた熱は、更に導管５の外周上に設けられる波形フィン７へ伝導する。導管５および波形フィン７は、外気およびラジエター１のコア部２０に風を送る所定の冷却ファン（図示せず）により冷却される。このようにして、冷却水は導管５を通過する間に、導管５および波形フィン７に熱を与えながら冷却される。冷却された冷却水は、第二タンク１２に収容され、その後、再びエンジンの冷却に使用される。
【００１７】
ところで、ラジエター１の導管５は、当初、水平状態を保持しているが、冷却水を冷却する間に熱を受け取る為、熱膨張し変形する。本実施形態に係る導管５において、熱膨張は、銅からなる第一部分導管１３側よりも、銅よりも熱膨張率（線膨張係数）の大きなアルミからなる第二部分導管１４側の方が大きい。その為、導管５は、熱膨張率（線膨張係数）の大きな下側の第二部分導管１４側へ向けて湾曲する（図１において、矢印ａの向きへ湾曲する）。熱膨張により湾曲した導管５は、冷却されると収縮し、当初の水平状態まで復元する（図１において、矢印ｂの向きへ変形し、元の位置へ戻る）。
【００１８】
従来のこの種の導管は、単一の熱膨張率を有する材料からなる為、熱膨張時に長手方向に大きく膨張するが、本実施形態に係る導管５は、上記のように湾曲する為、長手方向へ大きく熱膨張しない。その為、導管５の両端部の固定個所に加わる力（熱歪み）を緩和することが出来る。導管５の固定個所に加えられる力が緩和されると、導管５が疲労し難くなり、コア部２０、ひいてはラジエター１の長寿命化を図ることが出来る。
【００１９】
上記実施形態において、導管５の上側の第一部分導管１３の熱膨張率（線膨張係数）よりも、下側の第二部分導管１４の熱膨張率（線膨張係数）を大きく設定し、導管５の熱膨張時、導管５を下側へ湾曲させたが、他の実施形態においては、上側の第一部分導管１３の熱膨張率（線膨張係数）を、下側の第二部分導管１４の熱膨張率（線膨張係数）よりも大きく設定し、導管５の熱膨張時、導管５を上側へ湾曲させてもよい。
【００２０】
上記実施形態において、銅とアルミとの組合せからなる導管５を例示したが、これ以外に、例えば、銅と亜鉛の合金である真鍮（線膨張係数：１８×１０−６（１／Ｋ））とアルミの組合せ等からなる導管５を用いてもよい。なお、アルミは、軽量であり、耐食性、リサイクル性、加工容易性、安全性（毒性無し）、熱伝導性、耐低温性等の利点を有するため、好ましい導管の材料である、その為、アルミと、アルミよりも熱膨張率の大きな材料あるいは、アルミよりも熱膨張率の小さな材料とを組み合わせて、本実施形態に係る導管を形成することが好ましい。アルミは、金属疲労し易い材料である為、本実施形態のように、他の熱膨張率の異なる材料を組み合わせることにより、金属疲労し易いという欠点を克服することが出来る。
【００２１】
図４を用いて、他の実施形態の説明をする。図４は、導管１５（一部）の斜視図である。導管１５は、中空部６を有する導管本体１６と、導管本体１６の所定の側縁部１８の外側を長手方向に沿って被覆する被覆層１７とを備える。導管本体１６は、銅からなり、被覆層１７は導管本体１６よりも熱膨張率（線膨張係数）の大きなアルミからなる。被覆層１７は、導管本体１６に圧着されている。したがって、本実施形態に係る導管１５は、所定の側縁部１８が、他の側縁部１９よりも熱膨張率（線膨張係数）が大きく設定されている。本実施形態に係る導管１５は、熱膨張時、被覆層１７側へ湾曲する。なお本実施形態の変形例として、導管本体１６の熱膨張率を被覆層１７の熱膨張率よりも大きく設定し、熱膨張時、被覆層１７のある側と反対側へ導管１５を湾曲させる構成がある。本実施形態に係る導管１５は、導管１５の固定個所に加えられる力（熱歪み）が緩和され、疲労し難くなる。
【００２２】
図５を用いて、更に他の実施形態の説明をする。図５は、導管２５（一部）の斜視図である。導管２５は、中空部６を有する導管本体２６と、導管本体２６の所定の側縁部２８から、長手方向に沿って、他の側縁部２９（導管本体２６）の熱膨張率（線膨張係数）よりも大きな熱膨張率を有する材料を埋め込んだ埋込領域２７を有する。本実施形態において、導管本体２６は銅からなり、埋込領域２７において埋め込まれた材料は、アルミからなる。熱膨張時、導管２５は、埋込領域２７側へ湾曲する。冷却すると導管２５は、元の位置まで復元する。本実施形態に係る導管２５は、導管２５の固定個所に加えられる力（熱歪み）が緩和され、疲労し難くなる。
【００２３】
図６を用いて、更に他の実施形態の説明をする。図６は、導管３５（一部）の斜視図を示す。導管３５は、中空部６を備え、長手方向に沿って伸びた上側半分の第一部分導管３３と、下側半分の第二部分導管３４とからなる。第一部分導管３３は、内層３３Ａと、該内層３３Ａを被覆する外層３３Ｂとの二層からなり、内層３３Ａは銅からなり、外層３３Ｂはアルミからなる。これに対し、第二部分導管３４は、同じく内層３４Ａと該内層３４Ａを被覆する外層３４Ｂとからなり、内層３４Ａはアルミからなり、外層３４Ｂは銅からなる。なお第一部分導管３３および第二部分導管３４において、内層３３と外層３４は圧着により固定される。第一部分導管３３と、第二部分導管３４とは、長手方向に沿って貼り合わされて形成される。貼り合わせは、ろう付け等の公知の手法により行われる。本実施形態に係る導管３５は、熱膨張時、第一部分導管３３側へ湾曲する。それは、熱膨張時、上側の第一部分導管３３は、内層３３Ａよりも熱膨張率の大きな外層３３Ｂの方へ湾曲し、下側の第二部分導管３４は、外層３４Ｂよりも熱膨張率の大きな内層３４Ａの方へ湾曲するためである。本実施形態に係る導管３５は、導管３５の固定個所に加えられる力（熱歪み）が緩和され、疲労し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る車両用ラジエターの概略構成図を示す。
【図２】図１中の破線領域Ａで示されるラジエターのコア部の一部の斜視図を示す。
【図３】導管の一端の斜視図を示す。
【図４】他の実施形態に係る導管の一端の斜視図を示す。
【図５】他の実施形態に係る導管の一端の斜視図を示す。
【図６】他の実施形態に係る導管の一端の斜視図を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１  ラジエター、５，１５，２５，３５  導管、６  中空部、７  波形フィン、８，１８，２８  所定の側縁部、９，１９，２９  その他の側縁部、１１  第一タンク、１２  第二タンク、１３  第一部分導管、１４  第二部分導管、１６，２６  導管本体、１７  被覆層、２０  コア部、  ２７  埋込領域、３３  第一部分導管、３３Ａ  第一部分導管の内層、３３Ｂ  第二部分導管の外層、３４  第二部分導管、３４Ａ  第二部分導管の内層、  ３４Ｂ  第二部分導管の外層。
【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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