JP2000039282A - ルーバ付きフィンを有する熱交換器 - Google Patents

ルーバ付きフィンを有する熱交換器

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JP2000039282A
JP2000039282A JP10221145A JP22114598A JP2000039282A JP 2000039282 A JP2000039282 A JP 2000039282A JP 10221145 A JP10221145 A JP 10221145A JP 22114598 A JP22114598 A JP 22114598A JP 2000039282 A JP2000039282 A JP 2000039282A
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JP
Japan
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louver
gas
heat exchanger
louvers
respect
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Pending
Application number
JP10221145A
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English (en)
Inventor
Kazuo Kawai
一男 河合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128Fins with openings, e.g. louvered fins

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 熱交換器の性能を向上させるため、ルーバに
対するガス流の通過抵抗を低減する構造を提供する。 【解決手段】 各ルーバ2を翼型と見立てた場合、ルー
バ2のガスの主流動方向9に対する迎角を略零としてい
るため、熱交換器を通過するガス流8は曲げられること
がない。従って、ガスの通過抵抗が減少し熱交換のため
のガス通過流量が増加する。更に、各ルーバ2はガスの
主流動方向9に沿って互いに千鳥配置となっており、各
ルーバ2の角形前縁部からは上下均等な境界層が形成さ
れるため、この発達を抑える下流のルーバを適切に配置
出来、フィン自体の平均熱伝達率が向上する。また、各
ルーバ2はガス流8に沿った構成であるため、ルーバ長
さ10が短縮可能であり、薄い境界層が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に液体を流す
チューブの外面に、切り起こし加工等により複数のルー
バを一定の間隔をもって設けたフィンを接着する構造の
流動液体と流動ガス間の熱交換器の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図5に、内部に液体を流すチューブの外
面に、切り起こし加工等により複数のルーバを一定の間
隔をもって設けたフィンを接着する構造の流動液体と流
動ガス間の熱交換器の外観斜視図を示す。内部に液体を
流す複数のチューブが各上下端でコアプレートにより一
定間隔で平行に固定され、ガス流が該チューブの間を通
過する際に液体とガスの間で熱交換が行われる。同図中
フィン、チューブ及びコアプレートの組立を説明の便宜
上コアと称する。図3は、従来技術におけるコアの一部
の構造を示す斜視図である。熱交換器としての熱伝達率
を大きくする目的で、図3に示すように各チューブ3の
間に複数のフィン1aをガスの主流動方向9に略一致す
るようにロウ付け等により接着して熱伝達面積を増や
し、更に、前記フィン1aに切り起こし加工等により複
数のルーバ2aを一定の間隔で設けて境界層の発達を妨
げると同時に連続した薄い境界層を形成することで熱伝
達率の増加を図っている。かかる構造により従来の熱交
換器では、ガスの主流動方向9から熱交換器に入ったガ
スのかなりの部分は、図4にガス流8aで示すようにル
ーバ2aのルーバ角度7aに沿って流れ、その間に熱交
換が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱交換器では上
記に説明したように熱伝達面積が拡大され、ルーバ2a
の前縁でフィン1aから生ずる境界層の発達を妨げると
同時に、新たな薄い境界層を形成することで高い局所熱
伝達率の維持が図られるが、ガス流8aは図4のガス流
8aで示すようにルーバ2aのルーバ角度7aに沿って
曲がる。しかるに、このような流れの針路変更はガス流
8aがフィン1aを通過する際の流体抵抗を増加させ、
熱交換器の通過ガス流量を減少させる。そのため、従来
はガスの流出入の抵抗を減少させるべく、フィン1a及
びルーバ2aのピッチと角度を適宜変更して熱交換器全
体としての熱伝達率を向上すべく対処してきた。しかし
ながら、熱交換器を通過するガス流のかなりの部分がル
ーバ2aを経由する構成上、進路曲折に伴う流体抵抗に
よる流量減少対策には限界があった。また、境界層の発
達を抑えるためには、理論上ルーバ長さ10aが小さけ
ればよい。しかしながら、ガス流8aの曲折が前提とな
るため、ルーバ長さ10aはガス流8aの助走区間とし
て必要な臨界寸法を持たざるを得ない。従って、ルーバ
2aによる熱伝達率の向上にも限界があった。熱交換器
の改良技術としては、例えば実開昭63−109875
号公報,実開昭63−179469号公報が挙げられる
が、実開昭63−109875号公報の「エバポレー
タ」は、熱交換器のルーバ付きコルゲート板フィンを傾
斜させてフィン上の結露水を冷却空気流と対抗する方向
に重力流下させるものであり、熱交換器の熱伝達率を改
善するためのフィンやルーバの取り付け角度等を提供す
るものではない。また、実開昭63−179469公報
の「熱交換器コア」は、2組のフィンのコルゲート稜線
を互いに交差させて、中間の接続板を省略させる考案で
あり、ルーバによりガス流が曲げられる点は従来技術と
同じであり、またルーバ角度、分布配置の範囲につき考
案がなされていない。本発明は熱交換器の熱交換性能を
向上させるため、上記ルーバに対するガス流の通過抵抗
を低減する構造を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、内部に液体を流すチューブの外面にコル
ゲート板状のフィンを備えた流動液体と流動ガス間の熱
交換器であって、切り起こし加工等により複数のルーバ
をその全長に亘って一定の間隔をもつて分布配設したフ
ィンを流動ガスの主流動方向に対して一定の迎角をもっ
て配設すとともに、前記ルーバを前記流動ガスの主流動
方向に対して略零の仰角に配設し、かつ各ルーバを前記
流動ガスの主流動方向に沿って千鳥配置に配設したルー
バ付きフィンを有する熱交換器を構成するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明のルーバ付きフィン
を有する熱交換器の実施の形態を図面を参照して詳述す
る。図1に本発明の熱交換器のコア部の部分斜視図であ
る。図2は図1のB−B断面図であって主として図1の
構造におけるガス流とルーバとの流体力学的な関係を示
すものであるが、以下の説明では便宜上コア部の構造の
説明等にも図2を用いる。図中、3は液体を通すチュー
ブであって、このチューブ3の間にコルゲート板状のフ
ィン1がロウ付け等によって接着されている。フィン1
はガスの主流動方向9に対して一定の迎角をもって配設
され、かつ、このフィン1には切り起こし加工等によっ
て複数のルーバ2がその全長に亘って一定の間隔をもっ
て、即ち一定のルーバピッチ6(図2)をもつて分布配
設されている。フィン1のフィン長さ5(図2)は、チ
ューブ3の両端部でチューブ3の幅内に収まるように互
いに異なる寸法で形成されている。フィン1に対するル
ーバ2のルーバ角度7(図2)は、ガスの主流動方向9
に対するルーバ2の迎角が略零となるように形成されて
いる。このようにルーバ2のガスの主流動方向9に対す
る迎角を略零としているため、各ルーバ2を翼型と見立
てた場合、熱交換器を通過するガスはガス流8に示すよ
うに曲げられることがない。従って、ガスの通過抵抗が
減少し熱交換のためのガス通過流量が増加する。更に、
各ルーバ2はガスの主流動方向9に沿って互いに千鳥配
置となっており、各ルーバ2の角形前縁部からは上下略
均等な境界層が形成されるため、該角形前縁部下流の他
のルーバ2を適切に配置出来、局所熱伝達率の低下が防
止出来る。また、ルーバ2はガス流8に沿った構成であ
るため、ルーバ長さ10を加工の限界まで短縮すること
が出来、薄い境界層の連続形成が可能になる。従って、
ルーバ2による熱伝達率が向上する。更に、ルーバ角度
7とフィンピッチ4及びルーバピッチ6をルーバ長さ1
0に応じて調節することで、流体抵抗の実質的増加無し
に、熱伝達率を最適にすることが出来る。これらの作用
により熱交換器全体としての熱伝達率が向上する。熱交
換器全体としての熱伝達率が向上すれば同じ熱交換容量
に対し、熱交換器を小型軽量化出来、省スペース、コス
ト低減及び車両に使用した場合は燃料消費量低減等に役
立つ。
【0006】
【発明の効果】1)ルーバをコルゲート板のフィンの全
長に亘って1定の間隔をもつて分布配設させ、且つフィ
ンに対するルーバの角度をルーバが前記流動ガスの主流
動方向に対し迎角が略零となるように形成することによ
り、熱交換器を通過するガスは曲げられず、ガスの通過
抵抗が減少し熱交換のためのガス通過流量が増加する。 2)各ルーバが、ガスの主流動方向に沿って互いに千鳥
配置となっており、各ルーバの角形前縁部からは上下略
均等な境界層が形成されるため、その境界層の発達を妨
げる下流のルーバを適切に配置することが出来、フィン
自体の平均熱伝達率が向上する。 3)同上の構成により、各ルーバがガスの流動方向に沿
っているため、ルーバ長さを短縮出来、薄い境界層形成
が可能となり、各ルーバの局所熱伝達率が向上する。 4)上記の作用効果により熱交換器全体としての熱伝達
率が向上する。 5)熱交換器全体としての熱伝達率が向上すれば同じ熱
交換容量に対し、熱交換器を小型軽量化出来、省スペー
ス、コスト低減が可能である。 6)車両に使用した場合は燃料消費量低減に役立つ。 7)強制ファン冷却熱交換器に使用した場合は、冷却用
ファンの所用動力を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換器のコア部の部分斜視図。
【図2】本発明のガス流とルーバの流体力学的関係を示
す図1のB−B断面図。
【図3】従来技術の熱交換器のコア部の部分斜視図。
【図4】従来技術のガス流とルーバの流体力学的関係を
示す図3のA−A断面図。
【図5】熱交換器の全体構造外観斜視図。
【符号の説明】
1 フィン 2 ルーバ 3 チューブ 4 フィンピッチ 5 フィン長さ 6 ルーバピッチ 7 ルーバ角度 8 ガス流 9 ガスの主流動方向 10 ルーバ長さ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に液体を流すチューブの外面にコル
    ゲート板状のフィンを備えた流動液体と流動ガス間の熱
    交換器であって、切り起こし加工等により複数のルーバ
    をその全長に亘って一定の間隔をもつて分布配設したフ
    ィンを流動ガスの主流動方向に対して一定の迎角をもっ
    て配設すとともに、前記ルーバを前記流動ガスの主流動
    方向に対して略零の仰角に配設し、かつ各ルーバを前記
    流動ガスの主流動方向に沿って千鳥配置に配設したこと
    を特徴とするルーバ付きフィンを有する熱交換器。
JP10221145A 1998-07-22 1998-07-22 ルーバ付きフィンを有する熱交換器 Pending JP2000039282A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6840312B1 (en) * 1999-03-16 2005-01-11 Outokumpu Oyj Cooling element for a heater exchange
US6883598B2 (en) * 1999-03-16 2005-04-26 Outokumpu Oyj Cooling element for a heat exchanger

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6840312B1 (en) * 1999-03-16 2005-01-11 Outokumpu Oyj Cooling element for a heater exchange
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