JP2003050095A - コルゲートフィン型熱交換器 - Google Patents
コルゲートフィン型熱交換器Info
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- JP2003050095A JP2003050095A JP2001236544A JP2001236544A JP2003050095A JP 2003050095 A JP2003050095 A JP 2003050095A JP 2001236544 A JP2001236544 A JP 2001236544A JP 2001236544 A JP2001236544 A JP 2001236544A JP 2003050095 A JP2003050095 A JP 2003050095A
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- Japan
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- heat exchanger
- corrugated fin
- louver
- fin
- type heat
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular 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
- F28F1/126—Tubular 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
- F28F1/128—Fins with openings, e.g. louvered fins
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 コルゲートフィン型熱交換器において、その
空気流通方向の幅Ｂが、特に小さなものにおいて、車両
搭載時における放熱性能の最適条件を求めること。 【解決手段】扁平チューブとコルゲートフィンの熱交換
器においてコルゲートフィン２のルーバ３を一方向のみ
の斜めに切り起こし形成すると共に、フィンの幅を２４
ｍｍ以下とし、その傾斜角度αを１９．５度以下とする
こと。
空気流通方向の幅Ｂが、特に小さなものにおいて、車両
搭載時における放熱性能の最適条件を求めること。 【解決手段】扁平チューブとコルゲートフィンの熱交換
器においてコルゲートフィン２のルーバ３を一方向のみ
の斜めに切り起こし形成すると共に、フィンの幅を２４
ｍｍ以下とし、その傾斜角度αを１９．５度以下とする
こと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用
ラジエータとして用いるコルゲートフィン型熱交換器に
関し、特に空気流通方向の幅が狭いものにおいて、熱交
換性能を向上させたものに関する。
ラジエータとして用いるコルゲートフィン型熱交換器に
関し、特に空気流通方向の幅が狭いものにおいて、熱交
換性能を向上させたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のコルゲートフィン型熱交換器に用
いられているフィンは、空気流通方向に平行な縦断面が
図４に示す如く形成されていた。即ち、コルゲートフィ
ン２の幅Ｂ方向へ一定間隔で離間して多数のルーバ３が
切り起こし形成されると共に、その切り起こし方向がリ
ターンルーバ５を介して、その風上側と風下側とで逆向
きに形成されていた。そしてこのルーバ３の傾斜角度
（ルーバ角度）は通常２５度〜３０度程度に形成される
ことが多く、本発明者らの実験によれば、比較的コルゲ
ートフィン２の幅の狭い範囲（１６mm〜３２mm程度）で
は、ルーバ角度を２７度程度とし風速を４ｍ／ｓとした
場合に、風洞実験では熱伝達率が最も良い結果がでた。
このようなリターンルーバ５の前後でルーバの切り起こ
し方向を変えるのは、各ルーバの間隙を空気流４が流通
するとき、そのリターンルーバの前後で空気流の向きを
矢印のように変え、全体としてＶ字状の流れを形成さ
せ、流速を速くして熱交換性能を向上することを意図し
ていた。
いられているフィンは、空気流通方向に平行な縦断面が
図４に示す如く形成されていた。即ち、コルゲートフィ
ン２の幅Ｂ方向へ一定間隔で離間して多数のルーバ３が
切り起こし形成されると共に、その切り起こし方向がリ
ターンルーバ５を介して、その風上側と風下側とで逆向
きに形成されていた。そしてこのルーバ３の傾斜角度
（ルーバ角度）は通常２５度〜３０度程度に形成される
ことが多く、本発明者らの実験によれば、比較的コルゲ
ートフィン２の幅の狭い範囲（１６mm〜３２mm程度）で
は、ルーバ角度を２７度程度とし風速を４ｍ／ｓとした
場合に、風洞実験では熱伝達率が最も良い結果がでた。
このようなリターンルーバ５の前後でルーバの切り起こ
し方向を変えるのは、各ルーバの間隙を空気流４が流通
するとき、そのリターンルーバの前後で空気流の向きを
矢印のように変え、全体としてＶ字状の流れを形成さ
せ、流速を速くして熱交換性能を向上することを意図し
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが本発明者らの
実験によれば、フィン幅Ｂが２４mm以下では実際の自動
車用熱交換器において、リターンルーバ５の前後でルー
バの切り起こし方向を変えても、放熱性能の向上をもた
らさないことが判った。これはリターンルーバ５が存在
することにより、その部分で空気流が強制的変えられる
ため、そこに圧力損失が発生するからと思われる。そし
て、その圧力損失の増加は、結果として空気流通速度の
低下をもたらし、それによって放熱効果が低下すること
になる。また、リターンルーバは通常のルーバよりもル
ーバ幅が幅広に形成されているにも拘わらず、その放熱
効果は幅の狭い通常のルーバと略同等であることが判っ
た。そこで本発明は、コルゲートフィンの幅Ｂが特に小
さな熱交換器において、実質的に放熱効果を増大させる
コルゲートフィンの条件を実験的に求め、その知見に基
づいて本発明を完成したものである。
実験によれば、フィン幅Ｂが２４mm以下では実際の自動
車用熱交換器において、リターンルーバ５の前後でルー
バの切り起こし方向を変えても、放熱性能の向上をもた
らさないことが判った。これはリターンルーバ５が存在
することにより、その部分で空気流が強制的変えられる
ため、そこに圧力損失が発生するからと思われる。そし
て、その圧力損失の増加は、結果として空気流通速度の
低下をもたらし、それによって放熱効果が低下すること
になる。また、リターンルーバは通常のルーバよりもル
ーバ幅が幅広に形成されているにも拘わらず、その放熱
効果は幅の狭い通常のルーバと略同等であることが判っ
た。そこで本発明は、コルゲートフィンの幅Ｂが特に小
さな熱交換器において、実質的に放熱効果を増大させる
コルゲートフィンの条件を実験的に求め、その知見に基
づいて本発明を完成したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、定間隔に配置された多数の偏平チューブ(1) と、隣
合う偏平チューブ(1) 間に位置し、その偏平チューブ
(1) の横断面の長軸方向が幅方向に一致し且つ、その波
の振幅方向の両端である頂部および谷部が偏平チューブ
外面に固定された多数のコルゲートフィン(2) と、を具
備し、空気流(4) が前記偏平チューブ(1) の前記長軸方
向に流通するコルゲートフィン型熱交換器において、前
記コルゲートフィン(2) の幅Ｂが２４mm以下とされ、前
記コルゲートフィン(2) に前記幅方向へ互いに一定間隔
に離間して、一方向のみに係止した多数のルーバ(3) が
切り起こし形成され、前記ルーバ(3) の切り起こしの傾
斜角度αが１９．５度以下、とされたコルゲートフィン
型熱交換器である。
は、定間隔に配置された多数の偏平チューブ(1) と、隣
合う偏平チューブ(1) 間に位置し、その偏平チューブ
(1) の横断面の長軸方向が幅方向に一致し且つ、その波
の振幅方向の両端である頂部および谷部が偏平チューブ
外面に固定された多数のコルゲートフィン(2) と、を具
備し、空気流(4) が前記偏平チューブ(1) の前記長軸方
向に流通するコルゲートフィン型熱交換器において、前
記コルゲートフィン(2) の幅Ｂが２４mm以下とされ、前
記コルゲートフィン(2) に前記幅方向へ互いに一定間隔
に離間して、一方向のみに係止した多数のルーバ(3) が
切り起こし形成され、前記ルーバ(3) の切り起こしの傾
斜角度αが１９．５度以下、とされたコルゲートフィン
型熱交換器である。
【０００５】請求項２に記載の本発明は、請求項１にお
いて、前記ルーバ(3) の切り起こしの傾斜角度αが１５
度〜１９．５度 フィンの振幅Ａ ５〜１０mm フィンピッチＦ １．５〜３．５mm ルーバピッチＬ ０．５〜１．２mm であるコルゲートフィン型熱交換器である。
いて、前記ルーバ(3) の切り起こしの傾斜角度αが１５
度〜１９．５度 フィンの振幅Ａ ５〜１０mm フィンピッチＦ １．５〜３．５mm ルーバピッチＬ ０．５〜１．２mm であるコルゲートフィン型熱交換器である。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、図面に基づいて本発明の実
施の形態につき説明する。図１は本発明のコルゲートフ
ィン型熱交換器におけるコルゲートフィン２の説明的縦
断面図であって、図２におけるＩ−Ｉ矢視断面略図であ
る。また、図２は本発明のコルゲートフィン型熱交換器
の要部を示す斜視説明図である。この熱交換器は、定間
隔に配置された多数の偏平チューブ１と、隣り合う偏平
チューブ１間に配置された多数のコルゲートフィン２と
を有する。コルゲートフィン２は、偏平チューブ１の横
断面の長軸方向が幅方向に一致し且つ、その波の振幅方
向の両端である頂部及び谷部が偏平チューブ１の外面に
ろう付け等の手段により固定されている。
施の形態につき説明する。図１は本発明のコルゲートフ
ィン型熱交換器におけるコルゲートフィン２の説明的縦
断面図であって、図２におけるＩ−Ｉ矢視断面略図であ
る。また、図２は本発明のコルゲートフィン型熱交換器
の要部を示す斜視説明図である。この熱交換器は、定間
隔に配置された多数の偏平チューブ１と、隣り合う偏平
チューブ１間に配置された多数のコルゲートフィン２と
を有する。コルゲートフィン２は、偏平チューブ１の横
断面の長軸方向が幅方向に一致し且つ、その波の振幅方
向の両端である頂部及び谷部が偏平チューブ１の外面に
ろう付け等の手段により固定されている。
【０００７】そして第１の熱交換媒体が各偏平チューブ
１内に流通し、偏平チューブ１の外面側及びコルゲート
フィン２に空気流４が同図の矢印の如く流通する。即
ち、この空気流４は偏平チューブ１の横断面の長軸方向
に平行に流通する。なお、コルゲートフィン２の幅Ｂと
偏平チューブ１の長軸方向長さ（幅）とは略同一であ
る。そしてコルゲートフィン２の幅Ｂは、１０〜２４mm
であり、多数のルーバ３が幅方向に互いに一定間隔に離
間して一方向のみの斜めに多数切り起こし形成されてい
る。そのルーバ３の切り起こし傾斜角度αは、１５度〜
１９．５度である。さらにフィンの振幅Ａ（図２）が５
〜１０mmであり、フィンピッチＦが１．５〜３．５mmで
あり、ルーバピッチＬが０．５〜１．２mmである。
１内に流通し、偏平チューブ１の外面側及びコルゲート
フィン２に空気流４が同図の矢印の如く流通する。即
ち、この空気流４は偏平チューブ１の横断面の長軸方向
に平行に流通する。なお、コルゲートフィン２の幅Ｂと
偏平チューブ１の長軸方向長さ（幅）とは略同一であ
る。そしてコルゲートフィン２の幅Ｂは、１０〜２４mm
であり、多数のルーバ３が幅方向に互いに一定間隔に離
間して一方向のみの斜めに多数切り起こし形成されてい
る。そのルーバ３の切り起こし傾斜角度αは、１５度〜
１９．５度である。さらにフィンの振幅Ａ（図２）が５
〜１０mmであり、フィンピッチＦが１．５〜３．５mmで
あり、ルーバピッチＬが０．５〜１．２mmである。
【０００８】
【実施例】次に、図３は本発明のコルゲートフィン型熱
交換器の放熱性能及び圧力損失を測定した実験結果であ
る。同図ではコルゲートフィンの幅Ｂを１６mmに固定
し、本発明の図１におけるフィンにおいて、そのルーバ
の傾斜角度αを変化させた場合の放熱性能及び圧力損失
の測定を行ない、それと図４に示す従来型熱交換器のフ
ィンとの比較を行なってみた。ＳＴＤは、その従来型の
コルゲートフィンの放熱性能および圧力損失であり、そ
のフィン諸元は、ルーバ角度が２７度、風速が４ｍ／
ｓ、フィンの振幅Ａが７mm、フィンピッチＦが２．５m
m、ルーバピッチＬが０．８５mm、材質はアルミニュー
ム材とした。
交換器の放熱性能及び圧力損失を測定した実験結果であ
る。同図ではコルゲートフィンの幅Ｂを１６mmに固定
し、本発明の図１におけるフィンにおいて、そのルーバ
の傾斜角度αを変化させた場合の放熱性能及び圧力損失
の測定を行ない、それと図４に示す従来型熱交換器のフ
ィンとの比較を行なってみた。ＳＴＤは、その従来型の
コルゲートフィンの放熱性能および圧力損失であり、そ
のフィン諸元は、ルーバ角度が２７度、風速が４ｍ／
ｓ、フィンの振幅Ａが７mm、フィンピッチＦが２．５m
m、ルーバピッチＬが０．８５mm、材質はアルミニュー
ム材とした。
【０００９】そして本発明のフィンも、その比較例のフ
ィンの振幅Ａ，フィンピッチＦ，ルーバピッチＬ，材質
を全て同一とし、ルーバの切り起こし方向を一方のみと
すると共に、ルーバ角度αを１２度，１４度，１６度，
１９．５度，２０度，２２度，２４度とした。そして従
来型フィンの放熱性能及び圧力損失を１００とし、それ
に比較して各ルーバ角度における夫々の値を棒グラフで
表した。
ィンの振幅Ａ，フィンピッチＦ，ルーバピッチＬ，材質
を全て同一とし、ルーバの切り起こし方向を一方のみと
すると共に、ルーバ角度αを１２度，１４度，１６度，
１９．５度，２０度，２２度，２４度とした。そして従
来型フィンの放熱性能及び圧力損失を１００とし、それ
に比較して各ルーバ角度における夫々の値を棒グラフで
表した。
【００１０】この結果から、下記のことが明らかとなっ
た。本発明のように片側傾斜ルーバのフィンでは、その
ルーバ角度が２０度を越えると放熱性能は向上するが、
それと共に圧力損失も大きくなることが判った。圧力損
失の向上は、特に自動車用熱交換器においては狭小な場
所にそれが配置されるため、空気の流通速度を低下させ
放熱性能が低下するもととなる。そしてルーバ角度が１
９．５度になると、本発明のフィンの放熱性能が従来型
コルゲートフィンより向上するにも拘わらず、圧力損失
は５％程従来型のものより低下することが判った。その
結果、実際の自動車用熱交換器として使用する場合に
は、圧力損失の低下に基づき空気の流通速度が増加して
放熱性能がさらに向上することが明らかである。
た。本発明のように片側傾斜ルーバのフィンでは、その
ルーバ角度が２０度を越えると放熱性能は向上するが、
それと共に圧力損失も大きくなることが判った。圧力損
失の向上は、特に自動車用熱交換器においては狭小な場
所にそれが配置されるため、空気の流通速度を低下させ
放熱性能が低下するもととなる。そしてルーバ角度が１
９．５度になると、本発明のフィンの放熱性能が従来型
コルゲートフィンより向上するにも拘わらず、圧力損失
は５％程従来型のものより低下することが判った。その
結果、実際の自動車用熱交換器として使用する場合に
は、圧力損失の低下に基づき空気の流通速度が増加して
放熱性能がさらに向上することが明らかである。
【００１１】次にルーバ角度が１６度においては、放熱
性能は殆ど従来型のものと同じであるが、圧力損失は１
割以上低下し、その結果、実際の自動車用熱交換器とし
て使用する場合には、圧力損失の低下に基づき空気の流
通速度が著しく向上し、放熱性能もそれに伴って向上す
ることが明らかである。さらにルーバ角度が１４度にお
いても、放熱性能が１８％程低下し、圧力損失は３４％
も低下し、その結果、実際の自動車搭載状態においては
空気の流通速度を著しく向上させ、放熱性能が従来以上
に向上することが明らかである。同様にルーバ角度が１
２度でも、放熱性能が４０数％程低下し、圧力損失は５
０数％以上低下する。その圧力損失の低下に基づき、実
際の自動車搭載状態における熱交換器で、風速がこの実
験の２倍以上に増加する場合には、放熱性能は従来型の
それに比べて向上することが期待できる。
性能は殆ど従来型のものと同じであるが、圧力損失は１
割以上低下し、その結果、実際の自動車用熱交換器とし
て使用する場合には、圧力損失の低下に基づき空気の流
通速度が著しく向上し、放熱性能もそれに伴って向上す
ることが明らかである。さらにルーバ角度が１４度にお
いても、放熱性能が１８％程低下し、圧力損失は３４％
も低下し、その結果、実際の自動車搭載状態においては
空気の流通速度を著しく向上させ、放熱性能が従来以上
に向上することが明らかである。同様にルーバ角度が１
２度でも、放熱性能が４０数％程低下し、圧力損失は５
０数％以上低下する。その圧力損失の低下に基づき、実
際の自動車搭載状態における熱交換器で、風速がこの実
験の２倍以上に増加する場合には、放熱性能は従来型の
それに比べて向上することが期待できる。
【００１２】次に、上記実験ではコルゲートフィン２の
幅Ｂを１６mmとしたが、それに代えて幅Ｂを２４mmに固
定し、同様の実験を行うと共に、さらに幅Ｂを１０mmと
して同様の実験を行った。勿論、比較例の従来型コルゲ
ートフィンも同一の条件とした。それらの結果は、図３
のそれらと略同様の傾向が現れた。次に、幅Ｂを１６mm
に固定し、フィンの振幅Ａを５mmのときと１０mmのとき
とで、夫々前記同様の実験を行った。さらには幅Ｂを１
６mm，フィンの振幅Ａを７mmに固定し、フィンピッチＦ
を１．５mmと３．５mmとにおいて、同様の実験を行っ
た。さらに幅Ｂを１６mm，フィンの振幅Ａを７mm、フィ
ンピッチＦを２．５mmに固定し、ルーバピッチＬを０．
５mmの場合と１．２mmの場合とで、夫々同様の実験を行
った。それらの結果、全て図３と同様の傾向にあること
が判った。
幅Ｂを１６mmとしたが、それに代えて幅Ｂを２４mmに固
定し、同様の実験を行うと共に、さらに幅Ｂを１０mmと
して同様の実験を行った。勿論、比較例の従来型コルゲ
ートフィンも同一の条件とした。それらの結果は、図３
のそれらと略同様の傾向が現れた。次に、幅Ｂを１６mm
に固定し、フィンの振幅Ａを５mmのときと１０mmのとき
とで、夫々前記同様の実験を行った。さらには幅Ｂを１
６mm，フィンの振幅Ａを７mmに固定し、フィンピッチＦ
を１．５mmと３．５mmとにおいて、同様の実験を行っ
た。さらに幅Ｂを１６mm，フィンの振幅Ａを７mm、フィ
ンピッチＦを２．５mmに固定し、ルーバピッチＬを０．
５mmの場合と１．２mmの場合とで、夫々同様の実験を行
った。それらの結果、全て図３と同様の傾向にあること
が判った。
【００１３】
【発明の効果・効果】本発明のコルゲートフィン型熱交
換器によれば、そのコルゲートフィン２の幅Ｂが２４mm
以下とされ、多数のルーバ３が一方向のみの斜めに形成
され、そのルーバ３の傾斜角度αが１９．５度以下とさ
れているので、その範囲において従来型熱交換器に比べ
空気流通側の圧力損失が低下し、その分だけ熱交換器の
実際の取付け状態において空気流通速度を増大させ熱交
換を促進させる効果がある。請求項２に記載の範囲にお
いては、さらにその効果が顕著である。
換器によれば、そのコルゲートフィン２の幅Ｂが２４mm
以下とされ、多数のルーバ３が一方向のみの斜めに形成
され、そのルーバ３の傾斜角度αが１９．５度以下とさ
れているので、その範囲において従来型熱交換器に比べ
空気流通側の圧力損失が低下し、その分だけ熱交換器の
実際の取付け状態において空気流通速度を増大させ熱交
換を促進させる効果がある。請求項２に記載の範囲にお
いては、さらにその効果が顕著である。
【図１】本発明のコルゲートフィン型熱交換器における
コルゲートフィン２の要部縦断面略図であって、図２の
Ｉ−Ｉ矢視略図。
コルゲートフィン２の要部縦断面略図であって、図２の
Ｉ−Ｉ矢視略図。
【図２】本発明のコルゲートフィン型熱交換器の要部を
示す斜視説明図。
示す斜視説明図。
【図３】本発明のコルゲートフィン型熱交換器と従来型
のコルゲートフィン型熱交換器との比較を実験的に確認
した図。
のコルゲートフィン型熱交換器との比較を実験的に確認
した図。
【図４】従来型コルゲートフィン型熱交換器の要部縦断
面図。
面図。
【符号の説明】
１ 偏平チューブ
２ コルゲートフィン
３ ルーバ
４ 空気流
５ リターンルーバ
Ａ 振幅
Ｂ 幅
Ｆ フィンピッチ
Ｌ ルーバピッチ
α ルーバの傾斜角度（ルーバ角度）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 村江 選
東京都渋谷区代々木三丁目25番３号 東洋
ラジエーター株式会社内
(72)発明者 青山 忠道
東京都渋谷区代々木三丁目25番３号 東洋
ラジエーター株式会社内
(72)発明者 谷 芳浩
東京都渋谷区代々木三丁目25番３号 東洋
ラジエーター株式会社内
(72)発明者 市川 晋
東京都渋谷区代々木三丁目25番３号 東洋
ラジエーター株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 定間隔に配置された多数の偏平チューブ
(1) と、 隣合う偏平チューブ(1) 間に位置し、その偏平チューブ
(1) の横断面の長軸方向が幅方向に一致し且つ、その波
の振幅方向の両端である頂部および谷部が偏平チューブ
外面に固定された多数のコルゲートフィン(2) と、を具
備し、 空気流(4) が前記偏平チューブ(1) の前記長軸方向に流
通するコルゲートフィン型熱交換器において、 前記コルゲートフィン(2) の幅Ｂが２４mm以下とされ、 前記コルゲートフィン(2) に、前記幅方向へ互いに一定
間隔に離間して、一方向のみに傾斜する多数のルーバ
(3) が切り起こし形成され、 前記ルーバ(3) の切り起こしの傾斜角度αが１９．５度
以下、 とされたコルゲートフィン型熱交換器。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記ルーバ(3) の切り起こしの傾斜角度αが１５度〜１
９．５度 フィンの振幅Ａ ５〜１０mm フィンピッチＦ １．５〜３．５mm ルーバピッチＬ ０．５〜１．２mm であるコルゲートフィン型熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001236544A JP2003050095A (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | コルゲートフィン型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001236544A JP2003050095A (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | コルゲートフィン型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003050095A true JP2003050095A (ja) | 2003-02-21 |
Family
ID=19067791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001236544A Pending JP2003050095A (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | コルゲートフィン型熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003050095A (ja) |
Cited By (3)
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