(57)【要約】【課題】チューブに熱媒体を分流する入口側タンクと、入口側タンク内に熱媒体を流入させる少なくとも二つの流入部とを備える熱交換器において、熱交換性能を向上させる。【解決手段】二つのタンク１４１、１４２のうち、チューブ１１に冷却水を分流する入口側タンク１４１に、入口側タンク１４１内に冷却水を流入させる少なくとも二つの入口パイプ１６を設け、入口側タンク１４１内における隣接する入口パイプ１６間に、隣接する各入口パイプ１６から入口側タンク１４１内に流入する冷却水流れが衝突することを防止する整流板１８を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が流れる複数のチューブ（１１）を有するコア部（１３）と、
前記チューブ（１１）の長手方向両端部に配置され、前記複数のチューブ（１１）と連通する二つのタンク（１４１、１４２）とを備える熱交換器であって、
前記二つのタンク（１４１、１４２）のうち、前記チューブ（１１）に前記熱媒体を分流する入口側タンク（１４１）には、当該入口側タンク（１４１）内に前記熱媒体を流入させる少なくとも二つの流入部（１６）が設けられており、
前記入口側タンク（１４１）内における隣接する前記流入部（１６）間に、当該隣接する流入部（１６）から前記入口側タンク（１４１）内に流入する前記熱媒体流れが衝突することを防止する衝突防止部材（１８）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記衝突防止部材（１８）は、前記隣接する流入部（１６）間の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記衝突防止部材（１８）は、前記コア部（１３）から遠い側の端部において前記入口側タンク（１４１）に接続されており、
前記入口側タンク（１４１）と前記衝突防止部材（１８）との接続部において、前記入口側タンク（１４１）の内壁面と前記衝突防止部材（１８）の表面とのなす角部（１４ｃ）は、前記流入部（１６）から前記入口側タンク（１４１）内に流入した前記熱媒体が前記コア部（１３）側に向けて流れるように、湾曲形状になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記二つのタンク（１４１、１４２）のうち、前記チューブ（１１）から流出する前記熱媒体を集合する出口側タンク（１４２）には、当該出口側タンク（１４２）から前記熱媒体を流出させる流出部（１７）が設けられており、
前記流出部（１７）は、前記衝突防止部材（１８）と対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記流入部（１６）は二つ設けられており、
前記衝突防止部材（１８）は、前記コア部（１３）における前記チューブ（１１）の積層方向中央部と対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関するもので、水冷式内燃機関の冷却水と空気とを熱交換して冷却水を冷却するラジエータに適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジエータにおいて、複数のチューブと、複数のチューブのそれぞれに連通するヘッダタンクとを備え、ヘッダタンク内に冷却水を流入させる流入部と、ヘッダタンクから冷却水を流出させる流出部とが、それぞれ一つずつ設けられているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１５４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、大排気量車両に搭載されるラジエータにおいて、短時間で冷却水を大量に流すことが要求されている。この要求に対し、流入部における通水抵抗を抑制するため、ヘッダタンクに流入部を二つ設ける必要が生じた。
【０００４】
しかしながら、一つのヘッダタンクに二つの流入部を設定した場合、二つの流入部間に冷却水の流れが衝突する部位が発生する。このため、二つの流入部が設けられているヘッダタンクの通水抵抗が増大し、ラジエータの熱交換性能が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、チューブに熱媒体を分流する入口側タンクと、入口側タンク内に熱媒体を流入させる少なくとも二つの流入部とを備える熱交換器において、熱交換性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、二つのタンク（１４１、１４２）のうち、チューブ（１１）に熱媒体を分流する入口側タンク（１４１）には、入口側タンク（１４１）内に熱媒体を流入させる少なくとも二つの流入部（１６）が設けられており、入口側タンク（１４１）内における隣接する流入部（１６）間に、隣接する流入部（１６）から入口側タンク（１４１）内に流入する熱媒体流れが衝突することを防止する衝突防止部材（１８）が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
これによれば、隣接する各流入部（１６）から入口側タンク（１４１）内に流入する熱媒体流れの衝突が起きないようにすることができるため、入口側タンク（１４１）において熱媒体の通過抵抗を低減することができる。したがって、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、衝突防止部材（１８）は、隣接する流入部（１６）間の中央部に配置されていることを特徴としている。これによれば、入口側タンク（１４１）内において、衝突防止部材（１８）のチューブ（１１）の積層方向一側と他側の熱媒体流量を均一にすることができるので、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明では、衝突防止部材（１８）は、コア部（１３）から遠い側の端部において入口側タンク（１４１）に接続されており、入口側タンク（１４１）と衝突防止部材（１８）との接続部において、入口側タンク（１４１）の内壁面と衝突防止部材（１８）の表面とのなす角部（１４ｃ）は、流入部（１６）から入口側タンク（１４１）内に流入した熱媒体がコア部（１３）側に向けて流れるように、湾曲形状になっていることを特徴としている。これによれば、熱媒体流れが衝突防止部材（１８）に衝突することによる圧力損失の増加を低減することができるので、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明では、二つのタンク（１４１、１４２）のうち、チューブ（１１）から流出する熱媒体を集合する出口側タンク（１４２）には、出口側タンク（１４２）から熱媒体を流出させる流出部（１７）が設けられており、流出部（１７）は、衝突防止部材（１８）と対応する位置に配置されていることを特徴としている。これによれば、出口側タンク（１４２）内における熱媒体流量を均一にすることができるので、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明では、流入部（１６）は二つ設けられており、衝突防止部材（１８）は、コア部（１３）におけるチューブ（１１）の積層方向中央部と対応する位置に配置されていることを特徴としている。これによれば、コア部（１３）を構成する各チューブ（１１）に熱媒体を均等に流すことができるので、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【００１２】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る熱交換器を、水冷式内燃機関を冷却するラジエータに適用したものである。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るエンジン冷却回路図である。図１に示すように、本実施形態のラジエータ１は、水冷式内燃機関であるエンジン２を冷却するための冷却水が巡回するエンジン冷却回路内に設けられている。エンジン冷却回路に配置される水ポンプ３は、冷却水を循環させるものであり、バイパス経路４は、ラジエータ１を迂回させて冷却水を流す迂回路である。エンジン冷却回路とバイパス経路４との合流点には、バイパス経路４に流れるエンジン冷却水流量を調整するための流路切替弁５が設けられている。流路切替弁５は、サーモスタットのような機械式弁を好適に用いることができるが、電動制御弁を用いてもよい。
【００１５】
図２は、本実施形態に係るラジエータ１を示す正面図である。図２に示すように、ラジエータ１は、冷却水が流れる管であるチューブ１１を備えている。チューブ１１は、空気流れ方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように水平方向に複数本平行に配置されている。
【００１６】
また、チューブ１１の両側の扁平面には波状に成形されたフィン１２が接合されており、このフィン１２により空気との伝熱面積を増大させて冷却水と空気との熱交換を促進している。なお、以下、チューブ１１およびフィン１２からなる略矩形状の熱交換部をコア部１３と呼ぶ。
【００１７】
ヘッダタンク１４は、チューブ長手方向端部（本実施形態では、上下端）にてチューブ長手方向と直交する方向（本実施形態では、水平方向）に延びて複数のチューブ１１と連通するもので、このヘッダタンク１４は、チューブ１１が挿入接合されたコアプレート１４ａと、コアプレート１４ａとともにタンク内空間を構成するタンク本体部１４ｂとを有して構成されている。本実施形態では、コアプレート１４ａは金属（例えば、アルミニウム合金）製であり、タンク本体部１４ｂは樹脂製である。なお、ヘッダタンク１４が、本発明のタンクに相当している。
【００１８】
また、コア部１３の両端部には、チューブ１１の長手方向と略平行に延びてコア部１３を補強するインサート１５が設けられている。
【００１９】
二つのヘッダタンク１４のうち、上方側に配置されるとともに、チューブ１１に冷却水を分流する入口側タンク１４１のタンク本体部１４ｂには、エンジン１（図１参照）を冷却した冷却水をタンク本体部１４ｂ内に流入させる入口パイプ１６が二つ設けられている。本実施形態では、二つの入口パイプ１６は、タンク本体部１４ｂのチューブ積層方向の中心線Ｃに対して対称に配置されている。なお、入口パイプ１６が、本発明の流入部に相当している。
【００２０】
図３は、図２のＡ部拡大断面図である。図３に示すように、入口側タンク１４１の内部には、二つの入口パイプ１６から流入する冷却水が衝突することを防止するための整流板１８が設けられている。具体的には、整流板１８は、タンク本体部１４ｂの上端部、すなわちコアプレート１４ａと遠い側の端部からコアプレート１４ａに向かって延びる板状に形成されている。本実施形態では、整流板１８の下端部、すなわちコアプレート１４ａに近い側の端部と、複数のチューブ１１のうち整流板１８の下端部に対向するチューブ１１との間には、隙間が設定されている。また、本実施形態の整流板１８は樹脂製であり、タンク本体部１４ｂと一体に成形されている。なお、整流板１８が、本発明の衝突防止部材に相当している。
【００２１】
整流板１８は、二つの入口パイプ１６間の中央部に配置されている。すなわち本実施形態では、整流板１８は、タンク本体部１４ｂのチューブ積層方向中心部に配置されている。より詳細には、整流板１８は、二つの入口パイプ１６間の中心部において、タンク本体部１４ｂ内の空気流れ方向（紙面垂直方向）の上流側端部から下流側端部にわたって配設されている。
【００２２】
入口側タンク１４１と整流板１８との接続部、すなわち整流板１８の上端部（コアプレート１４ａから遠い側の端部）において、入口側タンク１４１のタンク本体部１４ｂの内壁面と整流板１８の表面とのなす角部１４ｃは、円弧状（Ｒ形状）になっている。換言すると、角部１４ｃは、空気流れ方向から見たときにタンク本体部１４ｂの外方側に向けて凸となる断面円弧状の湾曲形状になっている。したがって、図３中矢印で示したように、入口パイプ１６から入口側タンク１４１内に流入した冷却水が、コアプレート１４ａ側に向けて流れるようになっている。
【００２３】
図２に戻り、二つのヘッダタンク１４のうち、下方側に配置されるとともに、チューブ１１から流出する冷却水を集合する出口側タンク１４２のタンク本体部１４ｂには、空気との熱交換により冷却された冷却水をエンジン１（図１参照）に向けて流出させる出口パイプ１７が一つ設けられている。本実施形態では、出口パイプ１７は、整流板１８と対応する部位、すなわちタンク本体部１４ｂのチューブ積層方向の中央部に配置されている。なお、出口パイプ１７が、本発明の流出部に相当している。
【００２４】
以上説明したように、入口側タンク１４１の内部に整流板１８を設けることで、二つの入口パイプ１６から入口側タンク１４１内に流入する冷却水流れの衝突が起きないようにすることができる。このため、入口側タンク１４１の通水抵抗を低減することができるので、ラジエータ１の熱交換性能を向上させることが可能となる。
【００２５】
また、整流板１８を、二つの入口パイプ１６間の中央部に配置することで、入口側タンク１４１内において、整流板１８のチューブ積層方向一側と他側の冷却水流量を均一にすることができる。このため、ラジエータ１の熱交換性能をより向上させることが可能となる。
【００２６】
また、入口側タンク１４１と整流板１８との接続部において、入口側タンク１４１のタンク本体部１４ｂの内壁面と整流板１８の表面とのなす角部１４ｃを、円弧状（Ｒ形状）とすることで、冷却水流れが整流板１８に衝突することによる圧力損失の増加を低減することができる。このため、ラジエータ１の熱交換性能をより向上させることが可能となる。
【００２７】
また、出口パイプ１７を整流板１８と対応する位置に配置することで、出口側タンク１４２内における冷却水流量を均一にすることができるので、ラジエータ１の熱交換性能をより向上させることが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態のように入口パイプ１６を二つ設ける場合に、整流板１８を、入口側タンク１４１のタンク本体部１４ｂのチューブ積層方向中央部、すなわちコア部１３におけるチューブ積層方向中央部と対応する位置に配置することで、コア部１３を構成する各チューブ１１に冷却水を均等に流すことができる。このため、ラジエータ１の熱交換性能をさらに向上させることが可能となる。
【００２９】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、ラジエータ１を、冷却水が上下方向に流れるダウンフロー型の熱交換器とした例について説明したが、冷却水が水平方向に流れるクロスフロー型の熱交換器としてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、本発明に係る熱交換器をラジエータ１に適用した例について説明したが、これに限らず、ヒータコア、エバポレータ等の各種の熱交換器に適用してもよい。この場合、熱媒体としては、エンジン冷却水以外のものを用いてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、入口パイプ１６を二つ設けた例について説明したが、三つ以上設けてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、出口パイプ１７を一つ設けた例について説明したが、二つ以上設けてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、ヘッダタンク１４のタンク本体部１４ｂを樹脂製とした例について説明したが、金属製としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジン冷却回路図である。
【図２】本実施形態に係るラジエータ１を示す正面図である。
【図３】図２のＡ部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１    チューブ
１３    コア部
１６    入口パイプ（流入部）
１７    出口パイプ（流出部）
１８    整流板（衝突防止部材）
１４１  入口側タンク
１４２  出口側タンク
【図１】
2009186110.tif 000003
【図２】
2009186110.tif 000004
【図３】
2009186110.tif 000005