(57)【要約】【課題】内部を通過する作動流体、外部を通過する作動流体と、の流れを改良することによって、熱交換効率を向上させた車両用熱交換器を提供する。【解決手段】本発明の車両用熱交換器は、流入タンクと、排出タンクと、流入タンク及び排出タンクを作動流体を流通自在に連結する１以上の放熱ユニットと、を有し、放熱ユニットが１以上の連結管を備え、連結管が、放熱ユニットの長さ方向に沿って螺旋を形成する形状を有して形成され、結合管の内部に形成された連結流路を作動流体が渦巻流を形成して流れ、結合管の外部を乱流を形成して通過する外気との熱交換によって冷却されることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体が流入する流入ホールを備える流入タンクと、
前記流入タンクから離隔した位置に配置され、前記作動流体を排出する排出ホールを備える排出タンクと、
長さ方向に沿って１以上の突出部が形成された１以上のプレートを結合して形成された１以上の結合管を備え、前記流入タンクと前記排出タンクとを前記作動流体を流通自在に連結する１以上の放熱ユニットと、
を有し、
前記結合管の内部には、前記作動流体が流れる連結流路が形成され、前記連結流路を流れる前記作動流体は、前記結合管の外部を流れる他の作動流体との熱交換を通じて冷却されることを特徴とする車両用熱交換器。
【請求項２】
前記突出部は、半円形状に形成された外周面と内周面とを有し、複数個が合わされて前記結合管を形成し、形成された前記結合管が前記プレートの長さ方向に沿った螺旋を形成する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項３】
前記放熱ユニットの両端部は、前記流入タンクと前記排出タンクとにそれぞれ挿入され、前記放熱ユニットの両端部には前記突出部が形成されないことを特徴とする請求項２に記載の車両用熱交換器。
【請求項４】
前記結合管は、複数の前記突出部により形成される円形のパイプであり、前記結合管の内周面と外周面とが螺旋形状に形成されて前記連結流路の内部を流れる前記作動流体に渦流を形成させると共に、前記連結流路の外部を通過する前記他の作動流体の乱流形成を誘導することを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項５】
前記結合管は、一対の前記プレートを、それぞれの前記突出部が外側に向かって突出するように重ね合わせ、前記一対のプレートを結合して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項６】
前記突出部は、プレス成型によって前記プレートと一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項７】
隣接した前記放熱ユニットは、幅方向に互いに交差するように配置され、隣接した一つの放熱ユニットの結合管が隣接した他の一つの放熱ユニットの結合管の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項８】
１つの前記放熱ユニットが有する前記結合管の個数は、前記流入タンクと前記排出タンクとの大きさに対応して調節されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項９】
一つの前記放熱ユニットを構成する結合管は、互いに分離可能に組立てられることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項１０】
一つのプレートに複数列の前記突出部を形成し、そのうちの一列の突出部が他の一列の突出部と結合されて前記結合管を形成するように前記一つのプレートを折り畳んで前記放熱ユニットを形成することを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項１１】
前記プレートは、前記結合管の間に形成された１以上の流動ホールを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項１２】
前記流入タンクには、前記放熱ユニットに対応して、前記流入タンクの長さ方向に沿って１以上の第１挿入ホールが形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項１３】
前記排出タンクには、前記放熱ユニットに対応して、前記流入タンクの長さ方向に沿って１以上の第２挿入ホールが形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項１４】
前記流入タンクは、上端に装着される第１装着キャップ及び下端に装着される第１密閉キャップを更に有し、前記排出タンクは、上端に装着される第２装着キャップ及び下端に装着される第２密閉キャップを更に有することを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項１５】
前記結合管の外部を流れる前記他の作動流体は、外気であることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【請求項１６】
前記連結流路を通過する前記作動流体の移動方向と前記結合管の外部を通過する外気の移動方向とは互いに直角であることを特徴とする請求項１５に記載の車両用熱交換器。
【請求項１７】
前記連結流路を通過する作動流体は、冷却水、エンジンオイル、変速機オイル、エアコン冷媒及び車両排気ガスのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用熱交換器に係り、より詳しくは、作動流体と外部を通過する流体との流れを改良して熱交換効率を向上させた車両用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の自動車産業は、消費者の、環境問題とエネルギー消費との関連に対する関心の高まりにつれて、燃費改善に関する研究と、車両の軽量化、小型化及び高機能化のための研究開発が続けられている。
熱交換器は、温度が高い流体から伝熱壁を通じて温度が低い流体に熱を伝達するものであって、ラジエータ、加熱器、冷却器、蒸発器、及び凝縮器などに使用される。
【０００３】
車両用熱交換器は、エンジンルームに設置され、エンジンの熱エネルギーを再利用し、作動流体の温度を用途に合うように調節して車両の空調システムや変速機オイルクーラーなどに適用される。
熱交換器は、エンジンルームに設置されるために空間が限定され、設置空間の確保及び設置の容易さに関する問題が発生することがある。そのために、熱交換器の小型化、軽量化、高効率化、及び高機能化の研究が続けられている。
【０００４】
最近は、プレートを積層して形成され、冷却水を熱交換媒体として使用する板型熱交換器や、複数のパイプ内周面に細径（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）が形成され、作動流体の流れを変化させて乱流を形成するシェルアンドチューブ（Ｓｈｅｌｌ  ａｎｄ  Ｔｕｂｅ）タイプ熱交換器が開発されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
しかしながら、板型熱交換器の場合には、高圧及び低圧流体の相互熱交換の時、シェルアンドチューブタイプ熱交換器に比べて内圧が低いため、プレートの厚さを増大させなければならない。プレートの厚さを増大によって作動流体間の熱交換効率が低下し、製作原価の増加、及び全体的な重量及びサイズが増大するという問題点がある。
【０００６】
また、板型熱交換器に比べて熱交換効率に優れたシェルアンドチューブタイプの熱交換器は、各パイプの内周面に細径を形成しなければならないため、製造工数が増加する。また、パイプの外周面は、スムーズなチューブ状に形成されるので、空気の乱流形成が難しいため、熱交換効率を効率的に上昇させることができないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２９５９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、内部を通過する作動流体と、外部を通過する作動流体と、の流れを改良することによって、作動流体の熱交換効率の向上を通じて全体的な冷却性能を向上させた車両用熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の車両用熱交換器は、作動流体が流入する流入ホールを備える流入タンクと、流入タンクから離隔した位置に配置され、作動流体を排出する排出ホールを備える排出タンクと、長さ方向に沿って１以上の突出部が形成された１以上のプレートを結合して形成された１以上の結合管を備え、流入タンクと排出タンクとを作動流体を流通自在に連結する１以上の放熱ユニットと、を有し、結合管の内部には、作動流体が流れる連結流路が形成され、連結流路を流れる作動流体は、結合管の外部を流れる他の作動流体との熱交換を通じて冷却されることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の突出部は、半円形状に形成された外周面と内周面とを有し、複数個が合わされて結合管を形成し、形成された結合管がプレートの長さ方向に沿った螺旋を形成する形状を有し、
本発明の放熱ユニットは、両端部が、流入タンクと排出タンクとにそれぞれ挿入され、放熱ユニットの両端部には突出部が形成されないことを特徴とする。
【００１１】
また本発明の結合管は、複数の突出部により形成される円形のパイプであり、結合管の内周面と外周面とが螺旋形状に形成されて連結流路の内部を流れる作動流体に渦流を形成させると共に、連結流路の外部を通過する他の作動流体の乱流形成を誘導することを特徴とする。
【００１２】
また本発明の結合管は、一対のプレートを、それぞれの突出部が外側に向かって突出するように重ね合わせ、一対のプレートを結合して形成され、
突出部は、プレス成型によってプレートと一体に形成され、
隣接した放熱ユニットは、幅方向に互いに交差するように配置され、隣接した一つの放熱ユニットの結合管が、隣接した他の一つの放熱ユニットの結合管の間に配置されることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、１つの放熱ユニットが有する結合管の個数が、流入タンクと排出タンクとの大きさに対応して調節され、
一つの放熱ユニットを構成する結合管が、互いに分離可能に組立てられ、
一つのプレートに複数列の突出部を形成し、そのうちの一列の突出部が他の一列の突出部と結合されて結合管を形成するように一つのプレートを折り畳んで放熱ユニットを形成することを特徴とする。
【００１４】
また本発明のプレートは、結合管の間に形成された１以上の流動ホールを備え、
流入タンクには、放熱ユニットに対応して、流入タンクの長さ方向に沿って１以上の第１挿入ホールが形成され、排出タンクには、放熱ユニットに対応して、流入タンクの長さ方向に沿って１以上の第２挿入ホールが形成されることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、流入タンクが、上端に装着される第１装着キャップ及び下端に装着される第１密閉キャップを更に有し、排出タンクが、上端に装着される第２装着キャップ及び下端に装着される第２密閉キャップを更に有することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、結合管の外部を流れる他の作動流体は、外気であり
連結流路を通過する作動流体の流動方向と結合管の外部を通過する外気の流動方向とは互いに直角であり、
連結流路を通過する作動流体は、冷却水、エンジンオイル、変速機オイル、エアコン冷媒及び車両排気ガスのうちのいずれか一つであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車両用熱交換器は、内部で流動する作動流体が回転して渦巻流が発生し、外部を通過する作動流体に乱流形成を促進することによって、熱交換効率を向上させることができる。従って、全体的な冷却性能を向上させることができる。
また、本発明の車両用熱交換器は、螺旋形状の突出部が形成された１以上のプレートを結合して連結流路を有する螺旋形状の結合管を形成する。従って、製作原価を節減し、全体重量を下げることができる。
【００１８】
また、高圧の作動流体が移動する連結流路の断面形状が円形に形成されるため、従来の板型熱交換器に比べて耐圧性を向上させて全体的な耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例による車両用熱交換器の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の車両用熱交換器に適用される放熱ユニットの斜視図である。
【図５】本発明の車両用熱交換器に適用される放熱ユニットの分解斜視図である。
【図６】本発明の車両用熱交換器の作動状態図である。
【図７】本発明の車両用熱交換器の作動状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の車両用熱交換器１００は、内部を通過する作動流体に渦巻流の形成を誘導し、その外部を通過する作動流体には乱流の形成を促進することによって、作動流体間の熱交換効率の向上を通じて全体的な冷却性能を向上させることができる。
以下に、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明による車両用熱交換器の斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
図１〜３に示すように、本発明の車両用熱交換器１００は、流入タンク１１０、排出タンク１２０、及び放熱ユニット１３０を含んで構成される。以下に、これらを各構成要素別に詳しく説明する。
流入タンク１１０には流入ホール１１２が形成されており、作動流体が流入ホール１１２を通じて流入タンク１１０の内部に流入される。
【００２２】
排出タンク１２０は、流入タンク１１０から一定間隔離隔した位置に配置され、排出タンク１２０には排出ホール１２２が形成されている。排出ホール１２２を通じて熱交換された作動流体が排出タンク１２０から排出される。
【００２３】
流入タンク１１０の上端には第１装着キャップ１１４が装着され、流入タンク１１０の下端には第１密閉キャップ１１６が装着される。また、排出タンク１２０の上端には第２装着キャップ１２４が装着され、排出タンク１２０の下端には第２密閉キャップ１２６が装着される。第１装着キャップ１１４には流入ホール１１２が形成され、第２装着キャップ１２４には排出ホール１２２が形成される。
【００２４】
装着キャップ１１４と１２４、及び密閉キャップ１１６と１２６は、流入ホール１１２と排出ホール１２２とを除いて、流入タンク１１０と排出タンク１２０との内部に貯蔵される作動流体が外部に漏れるのを防止するために、各タンク１１０、１２０の気密を維持するように形成される。
【００２５】
図４は本発明の車両用熱交換器に適用される放熱ユニットの斜視図であり、図５は、その分解斜視図である。
図４、５に示すように、放熱ユニット１３０は、１以上の突出部１３４が長さ方向に沿って形成されたプレート１３２を結合して形成された複数の結合管１３８を有する。
結合管１３８の内部には、作動流体が、流入タンク１１０から排出タンク１２０へ流れことができるように連結流路１３６が形成される。従って、流入ホール１１２を通じて流入タンク１１０に流入された作動流体は、連結流路１３６を通じて排出タンク１２０へ移動し、排出ホール１２２を通じて排出タンク１２０から排出される。
【００２６】
流入タンク１１０と排出タンク１２０との間には、複数の放熱ユニット１３０が平行に配置されている。連結流路１３６を通過する作動流体は、結合管１３８の外部を通過する他の作動流体との熱交換によって冷却される。
熱交換器１００は、熱交換媒体として外気を利用する空冷式熱交換器であることが好ましい。即ち、流入タンク１１０に流入された作動流体が、結合管１３８の連結流路１３６を通過する時に、作動流体は、結合管１３８の外部の外気により冷却される。
【００２７】
ここで、連結流路１３６内部を通過する作動流体の流動方向と、結合管１３８の外部を通過する外気の流動方向と、は互いに直交する。即ち、作動流体と外気は、互いに直角方向に移動しながら熱交換する。
熱交換器１００は、作動流体と外気がそれぞれ異なる方向に流動しながら熱交換するため、より効率的な熱交換が可能になる。
【００２８】
図２に示すように、流入タンク１１０の内側面には、放熱ユニット１３０に対応して、流入タンク１１０の長さ方向に沿って複数の第１挿入ホール１１８が形成される。第１挿入ホール１１８には放熱ユニット１３０の一端が挿入される。第１挿入ホール１１８は等間隔に形成されてもよい。
【００２９】
また、排出タンク１２０の内側面には、放熱ユニット１３０に対応して、排出タンク１２０長さ方向に沿って複数の第２挿入ホール１２８が形成される。第２挿入ホール１２８には放熱ユニット１３０の他端が挿入される。第２挿入ホール１２８は等間隔に形成されてもよい。
【００３０】
即ち、放熱ユニット１３０は、両端部それぞれが、第１挿入ホール１１８と第２挿入ホール１２８とに挿入されて流入タンク１１０と排出タンク１２０とに装着され、流入タンク１１０と排出タンク１２０とを連結する。
【００３１】
図３に示すように、隣接した放熱ユニット１３０は、結合管１３８が幅方向に重なり合わないように、幅方向に交互に交差するように配置される。即ち、隣接した放熱ユニッ１３０は、一つの放熱ユニット１３０の結合管１３８が、隣接した他の一つの放熱ユニット１３０の結合管１３８の間に配置される。
これによって、複数の放熱ユニット１３０は複層に配置され、外気と結合管１３８の外周との間の接触面積が増大する。
【００３２】
図４、５に示すように、突出部１３４はその外周面と内周面とが半円形状に形成される。複数の突出部１３４は合わされて前記結合管を形成し、形成された前記結合管がプレート１３２の長さ方向に沿って螺旋を形成する形状に配置される。
ここで、放熱ユニット１３０の両端部には、突出部１３４が形成されない。放熱ユニット１３０の両端部は、流入タンク１１０に形成される第１挿入ホール１１８と排出タンク１２０に形成される第２挿入ホール１２８とに挿入されるため、放熱ユニット１３０の両端部と第１、第２挿入ホール１１８、１２８との間を密閉させるために放熱ユニット１３０の両端部には直線区間が形成される。または、放熱ユニット１３０の両端部に形成された突出部は螺旋を形成せずに、スムーズなチューブ状に形成される。
【００３３】
突出部１３４は、プレス成型を通じてプレート１３２と一体に加工される。
本実施例において、結合管１３８は、複数の突出部１３４により形成された円形のパイプであり、結合管１３８の内周面と外周面とは螺旋形状に形成される。
作動流体が結合管１３８の内部の連結流路１３６を流れる時、結合管１３８は作動流体が回転するようにして渦巻流を誘導する。
【００３４】
また、結合管１３８は、外部を通過する外気に乱流の形成を誘導することによって、作動流体と外気との熱交換効率を向上させる。
結合管１３８は、一対のプレート１３２の突出部１３４が外側に向かって突出するように配置された状態で、突出部１３４が管を形成するように結合することによって形成することができる。
【００３５】
即ち、一対のプレート１３２に形成される突出部１３４それぞれの内側面が互いに向き合うように一対のプレート１３２を配置させた状態で、一対のプレート１３２を結合することによって、その内部に連結流路１３６を有する結合管１３８が形成される。
ここで、一対のプレート１３２は、溶接などによって結合することができる。
放熱ユニット１３０に含まれる結合管１３８の個数は、流入タンク１１０と排出タンク１２０の大きさに応じて調節することができる。また、一つの放熱ユニット１３０を構成する結合管１３８は分離可能に組立てられる。
【００３６】
本実施例では、図３に示すように、一つの放熱ユニット１３０が二つの結合管１３８を含んでいるが、本発明はこれに限定されない。即ち、流入タンク１１０と排出タンク１２０の大きさに応じて、一つの放熱ユニット１３０を構成する結合管１３８の個数を調節することができる。また、結合管１３８の個数に応じて複数の結合管１３８を含む放熱ユニット１３０で所望の個数の結合管１３８を分離して使用することができる。
【００３７】
プレート１３２には結合管１３８の間に少なくとも一つ以上の流動ホール１３９が形成される。流動ホール１３９は、プレート１３２の長さ方向に沿って形成される。
流動ホール１３９は、プレート１３２で突出部１３４のプレス成型を行った後、パンチング工程を通じて形成することができる。
【００３８】
流動ホール１３９は、放熱ユニット１３０の外部を流れる外気を、放熱ユニット１３０の上側又は下側に移動可能にすることによって、結合管１３８の外周面で外気の流れを均一にすることができる。従って、作動流体と外気との熱交換効率をより増大させることができる。
【００３９】
本実施例において、放熱ユニット１３０は、二つのプレート１３２が結合される例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば一つのプレート１３２に複数の列の突出部１３４を形成し、プレート１３２を折り畳んで、一列の突出部１３４が他列の突出部と共に結合管１３８を形成するようにすることができる。
【００４０】
次に、上記のように構成された本発明の実施例による車両用熱交換器１００の作動及び作用を詳しく説明する。
図６、７は、本発明の車両用熱交換器の作動状態図である。
図６に示すように、流入ホール１１２から流入タンク１１０の内部に流入した作動流体は、多層に構成された放熱ユニット１３０の、結合管１３８の内部の連結流路１３６に沿って排出タンク１２０へ流れる。
【００４１】
この時、結合管１３８が螺旋形に形成されているために、連結流路１３６の内部で流動する作動流体を旋回させて渦巻流を発生させる。
ここで、外気は、図７に示したように、放熱ユニット１３０の外部で流動する。この時、突出部１３４が螺旋形状に形成されているために外気の乱流形成が促進される。
同時に、外気は流動ホール１３９を通じて多層に構成された放熱ユニット１３０の上部と下部とに均一に分散されて流れ、作動流体との相互熱交換が効率的に行われる。
【００４２】
一方、本発明の実施例による車両用熱交換器は、熱交換器１００の内部に流入される作動流体が、冷却水、エンジンオイル、変速機オイル、エアコン冷媒、及び車両排気ガスなどである。また、本発明の実施例による熱交換器１００は、車両を含む多様な分野への適用が可能である。
【００４３】
本発明の実施例による車両用熱交換器１００は、内部で流動する作動流体が回転して渦巻流が発生し、外部を過ぎる作動流体に乱流形成を促進することによって、熱交換効率を向上させることができる。従って、全体的な冷却性能を向上させることができる。
また、本発明の車両用熱交換器１００は、螺旋形状の突出部１３４が形成された少なくとも一つ以上のプレート１３２を結合して連結流路１３６を有する螺旋形状の結合管１３８を形成する。従って、製作原価を節減し、全体重量を下げることができる。
【００４４】
また、高圧の作動流体が移動する連結流路１３６の断面形状が円形に形成されるため、従来の板型熱交換器に比べて耐圧性を向上させて全体的な耐久性を向上させることができる。
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１００      車両用熱交換器
１１０      流入タンク
１１２      流入ホール
１１４      第１装着キャップ
１１６      第１密閉キャップ
１１８      第１挿入ホール
１２０      排出タンク
１２２      排出ホール
１２４      第２装着キャップ
１２６      第２密閉キャップ
１２８      第２挿入ホール
１３０      放熱ユニット
１３２      プレート
１３４      突出部
１３６      連結流路
１３８      結合管
１３９      流動ホール
【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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