JP2007187381A

JP2007187381A - Heat exchanger

Info

Publication number: JP2007187381A
Application number: JP2006005328A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Sonoda; 由彦薗田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger improved in performance without increasing the number of tubes. <P>SOLUTION: The plurality of tubes 111 are cross-sectionally nearly elliptic flat tubes 111 formed in a flat state. The plurality of flat tubes 111 are disposed in parallel such that major axis direction is inclined to air flow direction. When dividing a plurality of columns into two of an air flow upstream side and an air flow downstream side, a plurality of the flat tubes disposed on the air flow upstream side and a plurality of the flat tubes 111 disposed on the air flow downstream side are disposed in parallel such that the major axis directions are reversed to the air flow direction. Thereby, the performance is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、エンジン冷却用のラジエータに用いられる熱交換器に関するものであり、特に、空気流れ方向に複数列配列されるチューブの形状に関する。 The present invention relates to a heat exchanger used in, for example, a radiator for cooling an engine, and particularly relates to the shape of tubes arranged in a plurality of rows in the air flow direction.

従来、この種の熱交換器として、例えば、特許文献１に示すように、内部に流体が流れ、略円状からなる複数のチューブと、このチューブの両端に配され、流体を流出入させる一対のタンクとを備える多管式の熱交換器が知られている。 Conventionally, as this type of heat exchanger, for example, as shown in Patent Document 1, a fluid flows inside, a plurality of substantially circular tubes, and a pair that is arranged at both ends of the tubes and allows the fluid to flow in and out. There is known a multi-tube heat exchanger provided with a tank.

これら複数のチューブ１１１は、図４（ａ）に示すように、タンクの長手方向に複数積層させるとともに空気流れ方向に沿って複数列配されており、図中に示す矢印のように空気流れを発生させて内部の流体を熱交換させている。
特開昭６３−３１１０８４号公報 As shown in FIG. 4 (a), the plurality of tubes 111 are stacked in the longitudinal direction of the tank and are arranged in a plurality of rows along the air flow direction. It is generated to exchange heat with the fluid inside.
JP-A-63-311084

上記特許文献１のような多管式の熱交換器においては、図４（ｂ）に示すように、チューブ１１１の径を小さくしてチューブ本数を増やすほど熱交換器の性能向上が図れることが分っている。 In the multitubular heat exchanger as in Patent Document 1, as shown in FIG. 4B, the performance of the heat exchanger can be improved as the diameter of the tube 111 is reduced and the number of tubes is increased. I know.

しかしながら、チューブ１１１の本数が増加すると部品点数が増えるほど組付工数が増加する問題がある。 However, as the number of tubes 111 increases, there is a problem that the number of assembling steps increases as the number of parts increases.

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、チューブの本数を増加させることなく性能向上が図れることのできる熱交換器を提供することにある。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of improving performance without increasing the number of tubes.

上記目的を達成するために、請求項１および請求項２に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、内部を流体が流れ、複数積層されるとともに空気流れ方向に沿って複数列配される複数のチューブ（１１１）と、この複数のチューブ（１１１）の両端に配され、流体を流出入させる一対のタンク（１２０，１３０）とを備える熱交換器において、
複数のチューブ（１１１）は、断面が略楕円状もしくは略長円状のいずれかの形状による扁平状に形成された偏平チューブ（１１１）であって、
複数の偏平チューブ（１１１）は、長径方向が空気流れ方向に対して傾くように平行配置されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the technical means described in claim 1 and claim 2 are employed. That is, according to the first aspect of the present invention, a plurality of tubes (111) arranged in a plurality of rows along the air flow direction, and a plurality of tubes (111) arranged in the air flow direction, and both ends of the plurality of tubes (111). And a heat exchanger comprising a pair of tanks (120, 130) for flowing fluid in and out,
The plurality of tubes (111) are flat tubes (111) formed in a flat shape with a cross-sectional shape that is either substantially elliptical or substantially oval,
The plurality of flat tubes (111) are arranged in parallel so that the major axis direction is inclined with respect to the air flow direction.

この発明によれば、偏平チューブ（１１１）の断面を略楕円状もしくは略長円状のいずれかの形状によることで外表面の熱交換面積を多く取れることができる。また、これらの形状を複数列配列することで通風系の空気流れが乱れにくいため通風抵抗を小さくすることができる。従って、従来の円状からなるチューブに比べて偏平チューブ（１１１）の本数を増加させることなく性能向上が図れる。 According to the present invention, it is possible to increase the heat exchange area of the outer surface by making the cross section of the flat tube (111) have a substantially elliptical shape or a substantially oval shape. In addition, by arranging these shapes in a plurality of rows, the air flow in the ventilation system is not easily disturbed, so that the ventilation resistance can be reduced. Therefore, the performance can be improved without increasing the number of flat tubes (111) compared to the conventional circular tube.

請求項２に記載の発明では、複数列を空気流れ上流側と空気流れ下流側とに２分割したときに、空気流れ上流側に配置される複数の偏平チューブ（１１１）と空気流れ下流側に配置される複数の偏平チューブ（１１１）とは、長径方向が互いに空気流れ方向に対して反転するように平行配置されていることを特徴としている。 In the invention according to claim 2, when the plurality of rows are divided into the air flow upstream side and the air flow downstream side, the plurality of flat tubes (111) arranged on the air flow upstream side and the air flow downstream side The plurality of flat tubes (111) to be arranged is characterized in that they are arranged in parallel so that the major axis direction is reversed with respect to the air flow direction.

この発明によれば、空気流れが断面長径方向に沿って流れるため空気流れ下流側が反転していても通風系の空気流れが乱れにくいため通風抵抗が低い。従って、偏平チューブ（１１０）の本数を増加させることなく性能向上が図れる。 According to this invention, since the air flow flows along the major axis direction of the cross section, even if the downstream side of the air flow is reversed, the air flow in the ventilation system is not easily disturbed, so the ventilation resistance is low. Therefore, performance can be improved without increasing the number of flat tubes (110).

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における熱交換器を図１および図２に基づいて説明する。図１は本発明をエンジン冷却用のラジエータに適用したものであり、ラジエータ１００の概略構造を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２は図１（ｂ）に示すＡ−Ａ断面図であって、チューブ部１１０の偏平チューブ１１１の配列状態を示す模式図である。 (First embodiment)
Hereinafter, the heat exchanger in 1st Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. 1 and FIG. 1A and 1B show an application of the present invention to a radiator for cooling an engine. FIG. 1A is a front view showing a schematic structure of the radiator 100, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 1B, and is a schematic diagram illustrating an arrangement state of the flat tubes 111 of the tube portion 110.

本実施形態のラジエータ１００はエンジンルーム内の前方に搭載される自動車用のラジエータである。このラジエータ１００は、図１に示すように、複数の偏平チューブ１１１内を流れるエンジン冷却水（以下、冷却水と称する）が図中上から下方向に向かう所謂ダウンフロータイプとしたものであり、基本構成としてチューブ部１１０、上部タンク１２０、下部タンク１３０からなる。 The radiator 100 according to the present embodiment is an automobile radiator mounted in front of the engine room. As shown in FIG. 1, the radiator 100 is a so-called down flow type in which engine cooling water (hereinafter referred to as cooling water) flowing in a plurality of flat tubes 111 is directed downward from above in the drawing. The basic configuration includes a tube portion 110, an upper tank 120, and a lower tank 130.

チューブ部１１０は、内部を流通する冷却水を冷却する熱交換部であり、偏平チューブ１１１、サイドプレート１１２、およびチューブプレート１４０から構成されている。偏平チューブ１１１は、薄肉の帯板材から断面が偏平状になるように折り曲げられ、その端部同士が溶接されたものである。 The tube part 110 is a heat exchange part that cools the cooling water flowing through the inside, and includes a flat tube 111, a side plate 112, and a tube plate 140. The flat tube 111 is bent from a thin strip material so that the cross-section is flat, and its ends are welded together.

具体的には、その断面は長径方向両端部が緩やかな曲面形状を有し、これらの端部を繋ぐほぼ平坦な側壁面とを有する略長円状に形成している。そして、略長円状の偏平チューブ１１１は、図２に示すように、空気流れ方向に対して長径方向となる側壁面が傾くように配置され、かつタンク１２０、１３０長手方向に積層されるとともに空気流れ方向に沿って複数列配列している。 Specifically, the cross section is formed in a substantially oval shape having both ends in the major axis direction having a gently curved surface and having substantially flat side wall surfaces connecting these ends. As shown in FIG. 2, the substantially oblong flat tube 111 is disposed so that the side wall surface that becomes the major axis direction is inclined with respect to the air flow direction, and is laminated in the longitudinal direction of the tanks 120 and 130. A plurality of rows are arranged along the air flow direction.

そして、その複数列を空気流れ上流側１１０ａと空気流れ下流側１１０ｂとに２分割したときに、空気流れ上流側１１０ａに配置される複数の偏平チューブ１１１と空気流れ下流側１１０ｂに配置される複数の偏平チューブ１１１とは、長径方向が互いに空気流れ方向に対して反転する方向に傾くように配置されている。 When the plurality of rows are divided into the air flow upstream side 110a and the air flow downstream side 110b, the plurality of flat tubes 111 arranged on the air flow upstream side 110a and the plurality arranged on the air flow downstream side 110b. The flat tube 111 is arranged so that the major axis directions are inclined in directions that are opposite to each other in the air flow direction.

つまり、空気流れ上流側１１０ａに配置される複数の偏平チューブ１１１は、それぞれの側壁面が空気流れ方向に対して右斜め下方に傾けて平行配置され、空気流れ下流側１１０ｂに配置される複数の偏平チューブ１１１は、それぞれの側壁面が空気流れ方向に対して右斜め上方に傾けて縦横に平行配置されている。 In other words, the plurality of flat tubes 111 arranged on the air flow upstream side 110a are arranged in parallel so that the respective side wall surfaces are inclined obliquely downward to the right with respect to the air flow direction, and are arranged on the air flow downstream side 110b. The flat tubes 111 are arranged in parallel in the vertical and horizontal directions with their respective side wall surfaces inclined obliquely upward to the right with respect to the air flow direction.

なお、空気流れ上流側１１０ａに配置される複数の偏平チューブ１１１は、それぞれの側壁面を空気流れ方向に対して右斜め上方に傾けて平行配置し、空気流れ下流側１１０ｂに配置される複数の偏平チューブ１１１は、それぞれの側壁面を空気流れ方向に対して右斜め下方に傾けて平行配置しても良い。 The plurality of flat tubes 111 arranged on the air flow upstream side 110a are arranged in parallel with their respective side wall surfaces inclined obliquely upward to the right with respect to the air flow direction, and a plurality of flat tubes 111 arranged on the air flow downstream side 110b. The flat tubes 111 may be arranged in parallel with their respective side wall surfaces inclined obliquely downward to the right with respect to the air flow direction.

また、サイドプレート１１２は、断面が略コの字状に成形されてチューブ部１１０の左右端に設けられた補強部材であり、その両端がコアプレート１４０に当接して接合されている。コアプレート１４０は、平板状の絞り加工などにより成形され、偏平チューブ１１１の積層方向に延びるように配設され、偏平チューブ１１１の長手方向の端部に対応する位置にチューブ挿入孔（図示せず）が複数設けられており、そのチューブ挿入孔（図示せず）に偏平チューブ１１１の端部が挿入されている。 The side plate 112 is a reinforcing member having a substantially U-shaped cross section and provided at the left and right ends of the tube portion 110, and both ends thereof are in contact with and joined to the core plate 140. The core plate 140 is formed by flat plate drawing or the like, and is disposed so as to extend in the stacking direction of the flat tubes 111. A tube insertion hole (not shown) is formed at a position corresponding to the longitudinal end of the flat tube 111. ) Are provided, and the end of the flat tube 111 is inserted into the tube insertion hole (not shown).

ここで、チューブ部１１０を構成する各部材は、強度特性、耐腐食性などの特性に優れるアルミニウム合金からなり、これらが一体でろう付けされることでチューブ部１１０が形成されている。 Here, each member constituting the tube portion 110 is made of an aluminum alloy excellent in properties such as strength characteristics and corrosion resistance, and the tube portion 110 is formed by brazing them together.

また、図中上側のコアプレート１４０には上部タンク１２０が、図中下側のコアプレート１４０には下部タンク１３０が、かしめ加工などにより機械的に接続されている。上部タンク１２０、下部タンク１３０は、樹脂（例えば、ポリアミド樹脂）、もしくはチューブ部１１０を構成する各部材と同じとなるアルミニウム合金などによる成形によって形成されている。 Further, an upper tank 120 is mechanically connected to the upper core plate 140 in the drawing, and a lower tank 130 is mechanically connected to the lower core plate 140 in the drawing by caulking or the like. The upper tank 120 and the lower tank 130 are formed by molding with resin (for example, polyamide resin) or an aluminum alloy that is the same as each member constituting the tube portion 110.

タンク１２０、１３０は、断面形状が略Ｕ字状をなし、コアプレート１４０側に開口部を有する箱型の容器体をなしている。そして、タンク１２０、１３０の開口側端面部には、コアプレート１４０の外周部に形成され、コアプレート１４０のかしめ爪（図示せず）がタンク１２０、１３０の外側段付き面（図示せず）に係止してかしめ固定される。 The tanks 120 and 130 are substantially U-shaped in cross section, and form a box-shaped container having an opening on the core plate 140 side. And the opening side end surface part of the tanks 120 and 130 is formed on the outer peripheral part of the core plate 140, and the caulking claw (not shown) of the core plate 140 is the outer stepped surface (not shown) of the tanks 120 and 130. And fixed by caulking.

すなわち、タンク１２０、１３０とコアプレート１４０とにより、実質的なタンク空間を形成している。この実質的なタンク空間のコアプレート１４０にチューブ１１１の端部が接合されて、チューブ１１１内とタンク空間とが連通している。 That is, the tanks 120 and 130 and the core plate 140 form a substantial tank space. The end of the tube 111 is joined to the core plate 140 of the substantial tank space, and the inside of the tube 111 communicates with the tank space.

また、上部タンク１２０には、一側面に流入口である入口パイプ１２１が一体で成形されており、さらに、下部タンク１３０には、一側面に出口パイプ１３１が一体で成形されている。なお、入口パイプ１１１、出口パイプ１１２は、図示しないゴムホースを介してエンジン冷却水回路に接続される。 The upper tank 120 is integrally formed with an inlet pipe 121 as an inlet on one side surface, and the lower tank 130 is integrally formed with an outlet pipe 131 on one side surface. The inlet pipe 111 and the outlet pipe 112 are connected to the engine coolant circuit via a rubber hose (not shown).

以上の構成によるラジエータ１００において、本発明の特徴部分であるチューブ部１１０の作用について説明する。空気と冷却水とが熱交換するチューブ部１１０を、図２に示すように、略長円状の偏平チューブ１１１を空気流れに対して傾くように複数列配列することにより、チューブ部１１０を通過する風の流れは図中に示す矢印のように偏平チューブ１１１の傾きに沿って流れる。 In the radiator 100 having the above configuration, the operation of the tube portion 110 which is a characteristic part of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the tube part 110 that exchanges heat between air and cooling water passes through the tube part 110 by arranging a plurality of oblong flat tubes 111 so as to be inclined with respect to the air flow. The flow of the wind to flow flows along the inclination of the flat tube 111 as shown by the arrows in the figure.

なお、このときに、空気流れ下流側１１０ｂでは側壁部の傾きが空気流れ上流側１１０ａに対して反転しているが図中に示す矢印のように連続した風の流れを形成することができる。従って、従来の略円状のチューブを複数列配設（図４（ｂ）参照）した状態よりも乱れることなく下流側にスムーズに流すことができる。つまり、ラジエータ１００全体の通風抵抗を小さくすることができる。 At this time, the inclination of the side wall portion is reversed with respect to the air flow upstream side 110a on the air flow downstream side 110b, but a continuous wind flow can be formed as shown by arrows in the drawing. Therefore, it can flow smoothly downstream without being disturbed as compared with the state in which the conventional substantially circular tubes are arranged in a plurality of rows (see FIG. 4B). That is, the ventilation resistance of the whole radiator 100 can be reduced.

以上の第１実施形態によるラジエータによれば、偏平チューブ１１１の断面形状を略長円状に形成することにより外表面の熱交換面積を多く取れることができる。また、略長円状の偏平チューブ１１１の長手方向を空気流れに対して傾くように複数列配列することにより、風の流れは乱れることなく下流側にスムーズに流れることでラジエータ１００全体の通風抵抗を小さくすることができる。従って、従来の円状からなるチューブに比べて偏平チューブ１１１の本数を増加させることなく性能向上が図れる。 According to the radiator according to the first embodiment described above, a large heat exchange area on the outer surface can be obtained by forming the flat tube 111 in a substantially oval cross section. In addition, by arranging a plurality of rows in the longitudinal direction of the substantially oblong flat tubes 111 so as to be inclined with respect to the air flow, the wind flow smoothly flows downstream without being disturbed, so that the ventilation resistance of the entire radiator 100 is improved. Can be reduced. Therefore, the performance can be improved without increasing the number of the flat tubes 111 as compared with the conventional circular tube.

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、空気流れ上流側１１０ａに配置される複数の偏平チューブ１１１と空気流れ下流側１１０ｂに配置される複数の偏平チューブ１１１とは、長径方向を互いに空気流れ方向に対して反転する方向に傾くように配置させるように構成したが、これに限らず、図３に示すように、空気流れ方向に沿って同一の傾きを有するように複数の偏平チューブ１１１を配置するように構成しても良い。 (Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the plurality of flat tubes 111 arranged on the air flow upstream side 110a and the plurality of flat tubes 111 arranged on the air flow downstream side 110b have the major axis direction relative to the air flow direction. Although it is configured to be inclined so as to incline in the reverse direction, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 3, a plurality of flat tubes 111 are arranged so as to have the same inclination along the air flow direction. It may be configured.

以上のような構成においても、第１実施形態と同じように、風の流れは乱れることなく下流側にスムーズに流れることでラジエータ１００全体の通風抵抗を小さくすることができる。従って、従来の円状からなるチューブに比べて偏平チューブ１１１の本数を増加させることなく性能向上が図れる。 Even in the configuration as described above, as in the first embodiment, the wind flow smoothly flows to the downstream side without being disturbed, whereby the ventilation resistance of the entire radiator 100 can be reduced. Therefore, the performance can be improved without increasing the number of the flat tubes 111 as compared with the conventional circular tube.

（他の実施形態）
以上の実施形態では、複数の偏平チューブ１１１の断面形状を略長円状に形成したが、これに限らず、略楕円状に形成しても良い。 (Other embodiments)
In the above embodiment, the cross-sectional shape of the plurality of flat tubes 111 is formed in a substantially oval shape, but is not limited thereto, and may be formed in a substantially elliptical shape.

また、以上の実施形態では、チューブ部１１０を構成する各部材は、強度特性、耐腐食性などの特性に優れるアルミニウム合金で形成したが、これに限らず、銅、真鍮、ステンレスなどの金属を用いても良い。 In the above embodiment, each member constituting the tube portion 110 is formed of an aluminum alloy having excellent properties such as strength properties and corrosion resistance. However, the present invention is not limited to this, and a metal such as copper, brass, or stainless steel is used. It may be used.

また、以上の実施形態では、本発明をラジエータ１００に適用させたが、本発明はラジエータ１００以外の熱交換器、例えば、インタークーラ、オイルクーラ、ＥＧＲガスクーなどにも適用することができる。 In the above embodiment, the present invention is applied to the radiator 100. However, the present invention can also be applied to heat exchangers other than the radiator 100, such as an intercooler, an oil cooler, and an EGR gas cooler.

本発明の第１実施形態におけるラジエータ１００の概略構造を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS (a) which shows schematic structure of the radiator 100 in 1st Embodiment of this invention is a front view, (b) is a side view. 図１（ｂ）に示すＡ−Ａ断面図であって、チューブ部１１０の偏平チューブ１１１の配列状態を示す模式図である。It is AA sectional drawing shown in FIG.1 (b), Comprising: It is a schematic diagram which shows the arrangement | sequence state of the flat tube 111 of the tube part 110. FIG. 本発明の第２実施形態におけるチューブ部１１０の偏平チューブ１１１の配列状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the arrangement | sequence state of the flat tube 111 of the tube part 110 in 2nd Embodiment of this invention. （ａ）は従来技術におけるチューブ部１１０のチューブ１１１の配列状態を示す模式図、（ｂ）は（ａ）よりチューブ径を小さくして複数のチューブ１１１の配列状態を示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows the arrangement | sequence state of the tube 111 of the tube part 110 in a prior art, (b) is a schematic diagram which makes a tube diameter smaller than (a) and shows the arrangement | sequence state of the several tube 111. FIG.

Explanation of symbols

１１１…チューブ、偏平チューブ
１２０…上部タンク（タンク）
１３０…下部タンク（タンク） 111 ... Tube, flat tube 120 ... Upper tank (tank)
130 ... Lower tank (tank)

Claims

A plurality of tubes (111) arranged in a plurality of rows along the air flow direction and a plurality of tubes (111) arranged in a plurality of rows along the air flow direction, and a pair of fluids flowing into and out of the plurality of tubes (111) In a heat exchanger comprising tanks (120, 130),
The plurality of tubes (111) are flat tubes (111) formed in a flat shape with a cross-sectional shape that is substantially elliptical or substantially oval,
The plurality of flat tubes (111) are arranged in parallel so that the major axis direction is inclined with respect to the air flow direction.

When the plurality of rows are divided into an air flow upstream side and an air flow downstream side, the plurality of flat tubes (111) arranged on the air flow upstream side and the plurality of tubes arranged on the air flow downstream side The heat exchanger according to claim 1, wherein the flat tubes (111) are arranged in parallel so that the major axis directions are reversed with respect to the air flow direction.