(57)【要約】【課題】入口側タンク内及び出口側タンク内における冷媒の滞留を抑制し、冷却効率を維持する熱交換器を提供することを課題とする。【解決手段】熱交換器１は、熱交換前の冷媒が導入される入口側タンク２と、熱交換後の冷媒が導出される出口側タンク３と、入口側タンク２内及び出口側タンク３内に端部をそれぞれ突入させ、入口側タンク２内と出口側タンク３内とを連通した複数の冷却管５と、を備え、入口側タンク２内の冷却管５の端部は、冷媒の流れ方向に対向する開口端面５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５４が形成され、出口側タンク３内の冷却管５の端部は、冷媒の流れ方向に開放された開口端部５５、５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５７ａ、５７ｂ、５７ｃより、冷媒の滞留を抑制し、冷却効率を向上することができる。【選択図】図４
2009074768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換前の冷媒が導入される入口側タンクと、
熱交換後の冷媒が導出される出口側タンクと、
前記入口側タンク内及び前記出口側タンク内に端部をそれぞれ突入させ、前記入口側タンク内と前記出口側タンク内とを連通した複数の冷却管と、を備え、
前記入口側タンク内の前記冷却管の端部は、冷媒の流れ方向に対向する開口端面が形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器において、
前記開口端面は、前記入口側タンクに形成された冷媒の導入口側に向けて形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１記載の熱交換器において、
前記開口端面は、前記入口側タンク内の前記冷却管を斜切して形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１記載の熱交換器において、
前記開口端面は、前記入口側タンク内の前記冷却管を前記入口側タンクに形成された冷媒の導入口側に向けて屈曲させて形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
熱交換前の冷媒が導入される入口側タンクと、
熱交換後の冷媒が導出される出口側タンクと、
前記入口側タンク内及び前記出口側タンク内に端部をそれぞれ突入させ、前記入口側タンク内と前記出口側タンク内とを連通した複数の冷却管と、を備え、
前記出口側タンク内の前記冷却管の端部は、冷媒の流れ方向に開放された開口端面が形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項５記載の熱交換器において、
前記開口端面は、前記出口側タンクに形成された冷媒の吐出口側に向けて開放されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項５記載の熱交換器において、
前記開口端面は、前記出口側タンク内の前記冷却管を斜切して形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
請求項５記載の熱交換器において、
前記開口端面は、前記出口側タンク内の前記冷却管を前記出口側タンクに形成された冷媒の吐出口側に向けて屈曲させて形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
請求項１又は５記載の熱交換器において、
前記入口側タンク内に突入した前記冷却管に孔を形成したことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温流体と高温流体との熱交換を行う熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温の流体と低温の流体との熱交換により冷却する熱交換器が知られている。パラレルフロー型熱交換器はこのような熱交換器のひとつであって、冷却対象の高温の流体（冷媒）が通過する通路の間に低温の流体を通風させて、熱交換を行う。このようなパラレルフロー型熱交換器は、冷媒が左右に流れるクロスフロー式や上下に流れるダウンフロー式の構造のものが知られている。このうちダウンフロー式のパラレルフロー型熱交換器を例にとって説明すると、上下に設けられたタンクを複数の冷却管で接続し、この冷却管を通じる冷媒を上部のタンク（入口側タンク）から下部のタンク（出口側タンク）へ流通させる。冷媒はこのような冷却管を流れる間に外気通風と熱交換することにより冷却される。さらに、このような熱交換器は、冷却管と冷却管との間に波板状のフィンを並設することにより、放熱面積を増加させ、冷媒の冷却効果を上昇させている。
【０００３】
このような熱交換器を改良したものが特許文献１に開示されている。特許文献１の熱交換器は、導入管から導入された冷媒の圧力損失を減少することにより、熱交換効率の低下防止、騒音の発生防止を図るものである。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１３１０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような熱交換器の入口側タンク内において、冷媒は、導入口から離れた位置に備えられた冷却管へ流れ込みにくく、タンク内に滞留することがある。同様に、出口側タンク内において、出口側タンクから冷媒を吐出する吐出口から離れた位置に備えられた冷却管から吐出された冷媒の吐出口へ向かう流れがよどみ、冷媒が滞留することがある。このようにタンク内に冷媒が滞留することにより、冷却管を流れる冷媒量が減少するため、冷却効率が低下することが考えられる。また、このような滞留による圧力損失が大きいと、冷媒の循環に用いられるポンプに負担がかかることが考えられる。このような冷媒の滞留による圧力損失や冷却効率の低下を解決する手段として熱交換器を大型化することができるが、このような装置の大型化は、コストを増加させ、装置を搭載するスペースを確保しなければならない。
【０００６】
そこで、本発明は、入口側タンク内及び出口側タンク内における冷媒の滞留を抑制し、冷却効率を維持する熱交換器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明の熱交換器は、熱交換前の冷媒が導入される入口側タンクと、熱交換後の冷媒が導出される出口側タンクと、前記入口側タンク内及び前記出口側タンク内に端部をそれぞれ突入させ、前記入口側タンク内と前記出口側タンク内とを連通した複数の冷却管と、を備え、前記入口側タンク内の前記冷却管の端部は、冷媒の流れ方向に対向する開口端面が形成されたことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、冷媒は冷却管の開口端部に滑らかに流入することができる。これにより、冷媒のよどみが解消され、冷媒がタンク内に滞留することを抑制することができる。また、冷媒の圧力損失を減少することができる。なお、本発明の熱交換器は、開口端部にこのような特徴を有する冷却管を少なくとも一本備えたものである。
【０００８】
このような熱交換器において、前記開口端面は、前記入口側タンクに形成された冷媒の導入口側に向けて形成することができる（請求項２）。このような構成とすることにより、導入口側から流れ込む冷媒の流れに冷却管の開口端面が対向できるので、冷媒の冷却管内への流入が容易になる。
【０００９】
特に、このような熱交換器における前記開口端面は、前記入口側タンク内の前記冷却管を斜切して形成することができる（請求項３）。また、このような熱交換器における前記開口端面は、前記入口側タンク内の前記冷却管を前記入口側タンクに形成された冷媒の導入口側に向けて屈曲させて形成することができる（請求項４）。
【００１０】
また、本発明における課題を解決する熱交換器は、熱交換前の冷媒が導入される入口側タンクと、熱交換後の冷媒が導出される出口側タンクと、前記入口側タンク内及び前記出口側タンク内に端部をそれぞれ突入させ、前記入口側タンク内と前記出口側タンク内とを連通した複数の冷却管と、を備え、前記出口側タンク内の前記冷却管の端部は、冷媒の流れ方向に開放された開口端面が形成されたことを特徴とする（請求項５）。このような構成とすることにより、冷却管から導出される冷媒を滑らかに流通させることができる。これにより、冷媒の流速を上昇させて、冷媒がタンク内に滞留することを抑制することができる。
【００１１】
このような熱交換器において、前記開口端面は、前記出口側タンクに形成された冷媒の吐出口側に向けて開放する構成とすることができる（請求項６）。このような構成とすることにより、冷却管から流れ出す冷媒を速やかに吐出口へ導くことができる。
【００１２】
特に、このような熱交換器における前記開口端面は、前記出口側タンク内の前記冷却管を斜切して形成することができる（請求項７）。また、このような熱交換器における前記開口端面は、前記出口側タンク内の前記冷却管を前記出口側タンクに形成された冷媒の吐出口側に向けて屈曲させて形成することができる（請求項８）。
【００１３】
さらに、このような熱交換器において、前記入口側タンク内に突入した前記冷却管に孔を形成することができる（請求項９）。冷却管内を通過する冷媒により、冷却管の内部と外部に圧力差が発生し、このように設けられた孔を通じて冷却管の外部から内部へ向かって冷媒が吸引される。これにより、冷却管の周囲における冷媒の滞留を抑制することができる。このような孔は、スリットとすることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱交換器は、冷媒の流れの方向を考慮して形成された開口端面を備えたことにより、冷媒の滞留を抑制し、冷却効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例の熱交換器１の概略構成を示した斜視図である。熱交換器１は、自動車に搭載されるいわゆるラジエータで、エンジンで発生した熱を受け取って高温となった冷媒を大気と熱交換させて冷却する装置である。熱交換器１は入口側タンク２、出口側タンク３、ラジエータコア４を備えている。
【００１７】
入口側タンク２には、エンジンを冷却した後の高温の冷媒が流通する導入管１１が接続される導入口２ａが形成されている。出口側タンク３には、冷媒を導出させる導出管１２と接続する吐出口３ａが備えられている。
【００１８】
ラジエータコア４は冷却管５、コルゲートフィン６、上部プレート７、下部プレート８、サイドフレーム９を備えている。ラジエータコア４は、平行に配列した複数の冷却管５の間にコルゲートフィン６が並設された構成となっている。これらの冷却管５とコルゲートフィン６とを組み合わせたものの周囲を、上部プレート７、下部プレート８、サイドフレーム９が囲み、補強している。このようなラジエータコア４は、冷却管５が入口側タンク２内と出口側タンク３内とを連通するよう入口側タンク２及び出口側タンク３に組み付けられている。
【００１９】
このような熱交換器１には、矢示２０、２１、２２で示す方向に冷媒が流れる。すなわち、導入管１１から入口側タンク２へ流入した冷媒は、入口側タンク２から各冷却管５を通過して出口側タンク３へ流れ出る。出口側タンク３へ到達した冷媒は導出管１２へ吐出される。このように流通する冷媒は、冷却管５を通過する際に、コルゲートフィン６の隙間を通過する大気と熱交換して冷却されることになる。次に、熱交換器１の細部について説明する。
【００２０】
図２は、図１に示した導入口２ａ付近の入口側タンク２内部の一部を斜視して示した説明図である。図３は、図２中の冷却管５の先端部を矢示１４側から見た側面図である。図２中及び図３中に示した矢示２０は、導入口２ａから冷媒が導入される方向を示している。図２に示すように、冷却管５の端部は入口側タンク２内へ突入するように組み付けられている。また、冷却管５は大気流通方向に沿って二列に配置されている。そして、このような二列の冷却管が幅方向に複数配置されている。これらの冷却管５のうち導入口２ａが配置された側の端側の三組の冷却管５の開口端面５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、冷媒が導入される方向、すなわち、導入口２ａ側に向かって切断面が対向するように、斜めに切断されて形成されている。さらに、図３に示すように、導入口２ａから遠い側の列に並ぶ冷却管５の開口端面５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、導入口２ａに近い側の列に並ぶ冷却管５の開口端面５２ａ、５２ｂ、５２ｃと比べ、斜面の傾斜角度が大きく形成されている。このように冷却管５を斜めに切断し、冷媒の流れ方向に対向するように開口端面５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃが形成されたことにより、導入口２ａから導入された冷媒が冷却管５に流入しやすくなる。このため、入口側タンク２内に冷媒が滞留することが抑制される。また、冷媒の流入が円滑に行われることにより、圧力損失が低減される。なお、導入口２ａが配置された側に位置していない冷却管５の開口端面５３は、平坦となっている。
【００２１】
次に、導入口２から離れた位置に備えられた冷却管５の端部について説明する。図４は入口側タンク２及び出口側タンク３を断面にして示した熱交換器１の説明図である。導入口２ａから入口側タンク２内へ導入されて、開口端面５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃに流入しない冷媒は、図４中の矢示２４で示すような入口側タンク２の幅方向に流れる。図４中の矢示１５で示すような導入口２ａが配置されていない側の端側に備えられた冷却管５は、開口端面５４を冷媒の流れ方向（矢示２４）に対向する方向、すなわち、導入口２ａ側に向けて屈曲されている。図５は、このような冷却管５の詳細を示した説明図である。図５中の矢示２４は、冷媒の流れの方向を示したものである。導入口２ａから離れた場所では、冷媒は矢示２４で示すような方向に流れている。このため、導入口２ａが配置されていない側の端側に備えられた冷却管５は、先端を屈曲させることにより、開口端面５４を冷媒の流れに対向させて、冷媒が冷却管に流入しやすい構成としている。本実施例では、導入口２ａが配置されていない側の端側から二組の冷却管５の先端を屈曲させた構成となっている。
【００２２】
さらに、図５に示すように、開口端面５４を冷媒の流れ方向に向けて屈曲した冷却管５は、スリット１３が形成されている。このスリット１３は、冷却管５内を冷媒が流れる際に、冷却管５の内部と外部に生じる差圧を利用して、冷却管５の外部から内部へ冷媒を吸引するための吸引孔である。このようなスリット１３を設けたことにより、導入口２ａから離れていることから滞留しやすい冷媒に流れが生じるので、冷媒の滞留が抑制される。
【００２３】
次に、出口側タンク３側の冷却管５の形状について説明する。出口側タンク３に突入した冷却管５は、入口側タンク２に突入した冷却管５と同様の形状をしている。吐出口３ａの配置されていない側の端側に備えられた二組の冷却管５は、開口端面５５を冷媒の流れ方向に開放させて、吐出口３ａ側に向けて屈曲されている。冷却管５の先端を屈曲させることにより、開口端面５５から流れ出る冷媒は、吐出口３の方向へ向けて流れ出る。また、出口側タンク３内の冷媒は、図４中の矢示２５で示すように、吐出口３へ向かって流れる。先端を屈曲させた冷却管５から流れ出る冷媒は、出口側タンク３内を流れる冷媒に円滑に合流することができるため、流れの圧力損失が減少する。
【００２４】
同様に、吐出口３ａの配置された側の端側に備えられた冷却管５は、吐出口３ａ側に向かって切断面が対向するように、斜めに切断された開口端面５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５７ａ、５７ｂ、５７ｃを備えている。図６は、このような吐出口３ａの配置された側の端側に備えられた冷却管５の先端部を示した説明図である。図６中の矢示２２は冷媒の流れる向きである。吐出口３ａから遠い側の列に並ぶ冷却管５の開口端面５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、吐出口３ａに近い側の列に並ぶ冷却管５の開口端面５７ａ、５７ｂ、５７ｃと比べ、斜面の傾斜角度が大きく形成されている。このように開口端面５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５７ａ、５７ｂ、５７ｃを備えたことにより、冷却管５から流れ出す冷媒が、吐出口３ａへと導出されやすい。これにより、出口側タンク３内に冷媒が滞留することが抑制されるので、冷媒の流れが滑らかになり、冷媒の圧力損失が減少する。
【００２５】
以上のように、本発明の熱交換器１は、流れの方向を考慮して冷却管５の開口端面を形成しているため、冷媒の流れを円滑にし、冷媒の圧力損失を減少することができる。これにより、冷却管５を通過する冷媒量が増加するので、冷却効果を向上することができる。なお、本実施例では、入口側タンク２及び出口側タンク３内で屈曲させた冷却管は２組ずつであるが、このように屈曲する冷却管の本数は何本でもよい。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の熱交換器３１は、実施例１の冷却装置１とほぼ同様の構成をしている。但し、入口側タンク２、出口側タンク３内に突入した冷却管３２の開口端面の形状が実施例１の冷却管５と異なる点で熱交換器１と相違している。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図７は、本実施例の入口側タンク２及び出口側タンク３を断面にして示した熱交換器３１の説明図である。入口側タンク２の導入口２ａが配置された側の端側に備えられた冷却管３２の開口端面は、実施例１における入口側タンク２の導入口２ａが配置された側の端側に備えられた冷却管５の開口端面５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃと同様の構成をしている。また、出口側タンク３の吐出口３ａが配置された側の端側に備えられた冷却管３２の開口端面は、実施例１における出口側タンク３の吐出口３ａが配置された側の端側に備えられた冷却管５の開口端面５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５７ａ、５７ｂ、５７ｃと同様の構成をしている。
【００２８】
本実施例において、入口側タンク２側の導入口２ａが配置された側に位置していない冷却管３２の開口端面５８は、冷媒の流れ方向に対向するように、斜面が形成されている。すなわち、導入口２ａに向けて開口端面５８が形成されている。これにより、図７中の矢示２６で示すように、入口側タンク２を横向きに流れる冷媒を冷却管３２に流入しやすくしている。
【００２９】
また、出口側タンク３側の吐出口３ａが配置された側に位置していない冷却管３２の開口端面５９は、冷媒の流れに開放するように斜面が形成されている。すなわち、開口端面５９は吐出口３ａに向けて形成されている。これにより、冷却管３２から流れ出る冷却水は、図７中の矢示２７で示すように出口側タンク３を横向きに流れる冷媒に円滑に合流することができる。
【００３０】
以上のように、本実施例の熱交換器３１は、流れの方向を考慮して冷却管３２の開口端面を形成しているので、冷媒の流れを円滑にし、冷媒の圧力損失を減少することができる。これにより、冷却管３２を通過する冷媒量が増加するので、冷却効果を向上することができる。
【００３１】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１の熱交換器の概略構成を示した斜視図である。
【図２】導入口付近の入口側タンク内部の一部を斜視して示した説明図である。
【図３】図２中の冷却管の先端部を矢示１４側から見た側面図である。
【図４】実施例１の入口側タンク及び出口側タンクを断面にして示した熱交換器の説明図である。
【図５】導入口から離れた位置に備えられた冷却管を示した説明図である。
【図６】吐出口が配置された側の端側に備えられた冷却管５の先端部を示した説明図である。
【図７】実施例２の入口側タンク及び出口側タンクを断面にして示した熱交換器の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  熱交換器
２  入口側タンク
２ａ  導入口
３  出口側タンク
３ａ  吐出口
４  ラジエータコア
５、３２  冷却管
６  コルゲートフィン
１１  導入管
１２  導出管
１３  スリット
５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７，５８、５９  冷却管開口端面
【図１】
2009074768.tif 000003
【図２】
2009074768.tif 000004
【図３】
2009074768.tif 000005
【図４】
2009074768.tif 000006
【図５】
2009074768.tif 000007
【図６】
2009074768.tif 000008
【図７】
2009074768.tif 000009