JP2008249252A - Heat exchanging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換装置に関するものである。 The present invention relates to a heat exchange device.
従来、熱交換装置(例えばインタークーラー)を形成するために、複数の熱交換器(インタークーラーI.C.単体)を、パイプPを介して直列状に連結したものがある(図9、図10参照)。
この場合、例えば大型の建設機械等のエンジンに使用されるラジエータには、激しい振動や衝撃等の過酷な使用条件に耐え得るように、またラジエータ損傷時に、損傷部の部分的な交換により、容易に修理し得るように、小型熱交換装置を、直列あるいは並列に連結して形成した複合型熱交換装置がしばしば使用される。
例えば、特許文献1のように、直列に並ぶ上下の熱交換器単体の互いに重合しうる突出部を設けると共に、両突出物の重合面に、両サブタンクを連通するボルトとナットとをもって、両サブタンクを結合し、さらに両サブタンクを、適宜の手段で、両メインタンクと一体をなす補強杆に固定してなるものがある。
Conventionally, in order to form a heat exchange device (for example, an intercooler), a plurality of heat exchangers (intercooler IC) are connected in series via a pipe P (see FIGS. 9 and 10). ).
In this case, for example, a radiator used in an engine such as a large construction machine can easily withstand severe use conditions such as severe vibration and shock, and when the radiator is damaged, it can be easily replaced by partially replacing the damaged part. Therefore, a composite heat exchange device formed by connecting small heat exchange devices in series or in parallel is often used.
For example, as in Patent Document 1, the upper and lower heat exchangers arranged in series are provided with protrusions that can overlap each other, and the overlapping surfaces of both protrusions have bolts and nuts that communicate the two subtanks. In addition, there is a structure in which both sub-tanks are fixed to a reinforcing rod integrated with both main tanks by appropriate means.
ところで、インタークーラーの熱交換装置性能指標の一つである過給気の圧力損失は、一般的に次のように分割できるとされている。
ΔPg total=ΔPg pipe +ΔPg tube +ΔPg core
{ただし、ΔPg total:インタークーラー全体の圧力損失,ΔPg pipe:パイプ部圧力損失(拡大収縮、摩擦),ΔPg tube:チューブ入口出口圧力損失(拡大収縮),ΔPg core:コア部損失(チューブ内部摩擦)}
By the way, it is said that the pressure loss of supercharged air, which is one of the performance indicators of the heat exchanger of the intercooler, can be generally divided as follows.
ΔPg total = ΔPg pipe + ΔPg tube + ΔPg core
{However, ΔPg total: Pressure loss of the entire intercooler, ΔPg pipe: Pipe portion pressure loss (expansion and contraction, friction), ΔPg tube: Tube inlet / outlet pressure loss (expansion and contraction), ΔPg core: Core portion loss (tube internal friction) }
従って、各インタークーラーI.C.を接続する場合、図9のように連結すると、圧力損失を生じるパイプ部p(ΔPg pipe)が3箇所、チューブ入口出口(ΔPg tube)が2箇所、コア部が1箇所であり、単体のインタークーラーI.C.(図10参照)における圧力損失を生じる箇所として、パイプ部p(ΔPg pipe)が2箇所、チューブ入口出口(ΔPg tube)が1箇所、コア部が1箇所であるから、図9のような直列連結したものは、単体のインタークーラーI.C.よりも全体の圧力損失(ΔPg total)が高くなってしまうことがわかる。
本発明はこのような課題を改善するために提案されたものであって、過給気の圧力損失を低減可能とする一方、連結時の剛性を高めることによって構造の強化を図り、耐振性を向上させるようにした、熱交換装置を提供することを目的とする。
Therefore, each intercooler I.D. C. When connecting as shown in FIG. 9, there are three pipe parts p (ΔPg pipe) that cause pressure loss, two tube inlet / outlet (ΔPg tube), and one core part, and a single intercooler I. C. As shown in FIG. 9, there are two pipe parts p (ΔPg pipe), one tube inlet / outlet (ΔPg tube), and one core part as the places where pressure loss occurs (see FIG. 10). What is connected is a single intercooler I.D. C. It turns out that the whole pressure loss ((DELTA) Pgtotal) will become high.
The present invention has been proposed in order to improve such a problem, and it is possible to reduce the pressure loss of the supercharged air, while at the same time strengthening the structure by increasing the rigidity at the time of connection and improving the vibration resistance. An object of the present invention is to provide a heat exchange device that is improved.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、複数の熱交換器(10u)をヘッダタンク(11)を介して順次連結して構成した熱交換装置(10)であって、熱交換器(10u)は、コア部(12)として、流体が流通する複数のチューブ(13)と、これらチューブ(13)間に介在される波状のフィン(14)とを備え、ヘッダタンク(11)は、それぞれの熱交換器(10u)における、複数のチューブ(13)端部近傍を互いに接合したコアプレート部(11a)を備えて、これらコアプレート部(11a)を、互いに密着固定して連結する構成とし、複数のチューブ(13)端部側は、コアプレート部(11a)で構成するヘッダタンク(11)内の密閉された空間に開放されていることを特徴とする。
これにより、熱交換器(10u)を繋ぐパイプを廃止して、パイプにおける圧力損失をなくすことができ、熱交換装置(10)全体としての圧力損失を抑制することができる。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a heat exchange device (10) configured by sequentially connecting a plurality of heat exchangers (10u) via a header tank (11). The heat exchanger (10u) includes, as the core part (12), a plurality of tubes (13) through which fluid flows, and wavy fins (14) interposed between the tubes (13), and a header tank (11) includes a core plate portion (11a) in which the vicinity of the ends of the plurality of tubes (13) in each heat exchanger (10u) are joined to each other, and these core plate portions (11a) are closely fixed to each other. The plurality of tubes (13) end sides are open to a sealed space in the header tank (11) constituted by the core plate portion (11a).
Thereby, the pipe which connects a heat exchanger (10u) can be abolished, the pressure loss in a pipe can be eliminated, and the pressure loss as the whole heat exchange apparatus (10) can be suppressed.
また請求項2に記載の発明では、ヘッダタンク(11)内において、隣接する熱交換器(10u)における複数のチューブ(13)間を、互いに流通可能に連結する構成としたことを特徴とする。
これにより、チューブ同士を直接的に連結したことにより、一層、圧力損失を抑えることができる。
Moreover, in invention of Claim 2, it was set as the structure which connected between the some tubes (13) in an adjacent heat exchanger (10u) so that a mutual circulation was possible in a header tank (11). .
Thereby, pressure loss can be further suppressed by connecting tubes directly.
また請求項3に記載の発明では、チューブ(13)内にフィン(f)を介在する構成としたことを特徴とする。
これにより、チューブ(13)内を流体がフィン(f)に接触しながら流通することで、熱拡散の効果を促進させることができる。
The invention according to claim 3 is characterized in that the fin (f) is interposed in the tube (13).
Thereby, the effect of a thermal diffusion can be accelerated | stimulated because a fluid distribute | circulates the tube (13), contacting a fin (f).
さらに請求項4に記載の発明では、隣接する熱交換器(10u)間のヘッダタンク(11)を、車両本体に取り付ける構成としたことを特徴とする。
これにより、複数に連結した熱交換装置の剛性が高まり、耐振性が向上する。
Furthermore, the invention described in claim 4 is characterized in that a header tank (11) between adjacent heat exchangers (10u) is attached to the vehicle body.
Thereby, the rigidity of the heat exchanger connected to a plurality increases, and the vibration resistance improves.
なお、上記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一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1、図2に、本発明にかかる熱交換装置10を模式的に示す。この熱交換装置10は、インタークーラーであり、複数(ここでは2つ)の熱交換器10uをヘッダタンク11を介して互いに連結して構成したものである。
熱交換器10uは、実質的に、コア部12として、流体として冷却水が流通する複数本の断面扁平形状のチューブ13と、これらチューブ13間において、チューブ13の外表面に接合されて空気との伝熱面積を増大させる波状のフィン14とを備え、それぞれの熱交換器10uを、チューブ13の長手方向両端側に位置して、各チューブ13と連通するヘッダタンク11とから構成されている。
(First embodiment)
1 and 2 schematically show a
The
ヘッダタンク11は、それぞれの熱交換器10uにおける、複数のチューブ13端部近傍を互いに接合したコアプレート部11aを備え、これらコアプレート部11aを、互いに所定の密接面積で液密に、例えばろう付けにより固定した合わせ縁部11eを介して連結して構成している。
その場合、それぞれの熱交換器10uは、複数のチューブ13端部側が、コアプレート部11aで構成するヘッダタンク11内の密閉された空間に開放されている(図3参照)。
なお、これら2つの熱交換器10uで構成される熱交換装置10では、図中、上部の導入タンク部15には、冷却水の入口パイプ16、下部の排出タンク部17には出口パイプ18が設けられている。
The
In that case, each
In the
以上のような接続構成によれば、圧力損失が生じる箇所は、冷却水の入口パイプ16、出口パイプ18の2箇所(ΔPg pipe)、コア部12におけるチューブ13への入口出口圧力損失として2箇所(ΔPg tube)、コア部12における圧力損失として1箇所(ΔPg core)となり、少なくとも、図9に示す連結構成のインタークーラーに比較して圧力損失を抑制することができる。
According to the connection configuration as described above, there are two places where the pressure loss occurs as two places (ΔPg pipe) of the cooling
また、2つの熱交換器10uをヘッダタンク11を介して結合したことにより、少なくとも、同寸法の単体の熱交換器(インタークーラー)に比較して、2つの熱交換器10uの中間位置にあるヘッダダンク11結合箇所によって剛性が高くなり、耐振性は向上する。
In addition, since the two
(第2実施形態)
本発明にかかる熱交換装置10は、また、図4のように構成することもできる。
この熱交換装置10では、2つの熱交換器10uを連結する構造として、ヘッダタンク11内において、隣接する熱交換器10uにおける複数本のチューブ13間を、互いに流通可能に連結する構成としている。
すなわち、隣接する熱交換器10uにおける複数本のチューブ13間を、直接、それぞれ連結パイプ19によって連結する構成としている。なお、チューブ13内には、図5に示すように、フィンfが介在されていてもよい。
(Second Embodiment)
The
In this
That is, the plurality of
これにより、チューブ13同士を直接的に連結したことにより、第1実施形態で示した、圧力損失より、コア部12におけるチューブ13への入口出口圧力損失が1箇所(ΔPg tube)となり、一層、圧力損失を抑えることができる。
なお、チューブ13内にフィンfを介在する構成とすれば、圧力損失という点では不利になるものの、チューブ13内を流体がフィンfに接触しながら流通するため、熱拡散の効果を促進させることができる。
Thereby, by connecting the
In addition, although it will be disadvantageous in the point of pressure loss if it is set as the structure which interposes the fin f in the
(第3実施形態)
本発明にかかる熱交換装置10は、また、図6のように構成することもできる。
この場合の熱交換装置10では、隣接する熱交換器10u同士を連結するヘッダタンク11において、車両本体における適宜な固定部材に固定している。
この場合、双方の熱交換器10uにおけるヘッダタンク11の互いの当接面である、合わせ縁部11e間に、支持補助部材20を第1の締付けボルト21により挟持し、この支持補助部材20に、車体本体の適宜な固定部材22に対して第2の締付けボルト23により固定するようにしている。
(Third embodiment)
The
In the
In this case, the supporting
以上のような熱交換装置10によれば、熱交換器10u同士をヘッダタンク11を介して連結したことにより剛性、強度が向上したことから、このヘッダタンク11を利用して車体側に固定することにより、車体から伝わる運転時の振動や衝撃などにも、充分に耐え得る強度を確保することができる。
According to the
(第4実施形態)
本発明にかかる熱交換装置10は、また、図7,8のように構成することもできる。
前述したように、第1〜第3実施形態は、熱交換器10uを2基、連結した例を挙げたが、勿論、熱交換器10uを3基、結合するようにしてもよい。
この場合の圧力損失が生じる箇所は、冷却水の入口パイプ16、出口パイプ18の2箇所(ΔPg pipe)、コア部12におけるチューブ13への入口出口圧力損失として3箇所(ΔPg tube)、コア部12における圧力損失として1箇所(ΔPg core)となる。
(Fourth embodiment)
The
As described above, in the first to third embodiments, an example in which two
In this case, the pressure loss occurs at two locations (ΔPg pipe) of the cooling
このように、本発明は、これまでのように、熱交換器10uをつなぐパイプをなくし、熱交換器10u同士をヘッダタンク11を介して連結したことにより、剛性、強度が向上すると共に、熱交換器10uをつなぐパイプをなくしたことから、圧力損失を減じることができ、3基、熱交換器10uを連結しても、高効率を確保することができる。
As described above, the present invention eliminates the pipe connecting the
10 熱交換装置
10u 熱交換器
11 コア部
12 チューブ
13 フィン
14 ヘッダタンク
14a タンク外郭部
14e 合わせ縁部
15 導入タンク部
16 入口パイプ
17 排出タンク部
18 出口パイプ
19 連結パイプ
20 支持補助部材
21 第1締付けボルト
22 固定部材
23 第2締付けボルト
f フィン
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記熱交換器(10u)は、コア部(12)として、流体が流通する複数のチューブ(13)と、これらチューブ(13)間に介在される波状のフィン(14)とを備え、
前記ヘッダタンク(11)は、それぞれの熱交換器(10u)における、複数のチューブ(13)端部近傍を互いに接合したコアプレート部(11a)を備えて、これらコアプレート部(11a)を、互いに密着固定して連結する構成とし、
前記複数のチューブ(13)端部側は、コアプレート部(11a)で構成するヘッダタンク(11)内の密閉された空間に開放されていることを特徴とする熱交換装置。 A heat exchange device (10) configured by sequentially connecting a plurality of heat exchangers (10u) via a header tank (11),
The heat exchanger (10u) includes, as a core part (12), a plurality of tubes (13) through which a fluid flows, and waved fins (14) interposed between the tubes (13),
The header tank (11) includes a core plate portion (11a) in which the vicinity of the ends of the plurality of tubes (13) in each heat exchanger (10u) is joined to each other, and the core plate portion (11a) A structure that is fixed and connected to each other,
The heat exchange device, wherein the end portions of the plurality of tubes (13) are open to a sealed space in a header tank (11) configured by a core plate portion (11a).
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