JP2008256236A - コルゲートフィン型熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 農業機械用熱交換器の如く、冷却用の空気流に異物が混じり易い環境において、異物によるコルゲートフィンの目詰まりを防止すると共に、熱交換性能を向上させること。
【解決手段】 コルゲートフィン２の各平面部１の長手方向に多数の矩形の開口４を定間隔に形成すると共に、その開口４の長手方向両縁部にルーバ５を互いに逆向きとなるように曲折形成し、隣り合う開口４ではその隣り合う縁部どうしの各ルーバ５が平面部１の同一の面がわに曲折形成される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、建設機械，産業機械，農業機械等の熱交換器の如く、農作業等に伴って異物が付着し易い使用環境で熱交換効率を向上しつつ、目詰まりを可及的に防止したコルゲートフィン型熱交換器に関する。

一例として、農業機械用熱交換器の如く、籾殻等の異物が熱交換器のフィンに付着して、目詰まりを起こすおそれのある使用環境では、フィンピッチを大きくとり、切り起こしルーバを設けることなく、凹凸のウェーブをフィン表面に設けて熱交換率を向上させていた。
なお、フィン表面の凹凸ウェーブの代わりに、フィン平面に定間隔に矩形孔を形成し、空気流に対する孔縁部の前縁効果により熱交換効率を向上させる提案もなされていた。

特開２００４−１７７０６１号公報

コルゲートフィンにおいて、フィンピッチを大きく取り且つ、フィンの平面に凹凸のウェーブを設けた熱交換器は目詰まりし難い特徴があるものの、フィンピッチが大きいため、放熱面積が小さく熱交換効率が悪く、所定の容量を得るためには熱交換器全体が大型化する欠点があった。また、コルゲートフィンの平面に定間隔に開口を設けたものも、フィンがフラットなものに比べて僅かに熱交換が向上するものの充分でなかった。
そこで本発明は、目詰まりが起こり難く且つ、熱交換効率の良いコルゲートフィン型熱交換器を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、金属条材を波形に曲折して、多数の頂部と谷部との間に多数の平面部(1)が形成されたコルゲートフィン(2)と、そのコルゲートフィン(2)の前記各頂部と谷部とが接触固定された複数の偏平チューブ(3)とを具備し、その偏平チューブ外面およびコルゲートフィンに冷却用空気が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)は、前記平面部(1)の長手方向に多数の矩形の開口(4)が定間隔に形成され、
その各開口(4)の前記長手方向の両縁部にルーバ(5)が互いに逆向きとなるように、そのそれぞれの平面部(1)の一方の面と他方の面とに曲折形成され且つ、隣り合う前記開口(4)では、その隣り合う縁部どうしの各ルーバ(5)が前記平面部(1)の同一の面に曲折形成され、
対向する各平面部(1)の前記開口(4)およびルーバ(5)は、互いに同一位置に同一形状で形成されていることを特徴とするコルゲートフィン型熱交換器である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記コルゲートフィン(2)が矩形波状に形成され、それぞれの前記平面部(1)が互いに平行に形成され、そのフィンピッチFp／２と、前記開口(4)の両縁部の各ルーバ(5)の先端間距離ｗとが略同一に形成されたコルゲートフィン型熱交換器である。

請求項３に記載の本発明は、請求項２において、
前記フィンピッチFp／２が２〜６mmで、前記ルーバ(5)の先端間の距離ｗが２〜６mm、ルーバ角度θが２０〜３５度となるコルゲートフィン型熱交換器である。

本発明のコルゲートフィン型熱交換器は、定間隔に配置された矩形の開口４の両縁部に互いに逆向きとなるルーバ５が形成され且つ、隣接する開口４においてはその隣り合う縁部どうしのルーバ５が平面部１の同一面がわに曲折形成され、対向する平面部１の開口４およびルーバ５は夫々同一に形成されているから、空気流６が蛇行状に流通する際の開口が大きくなり、空気流６に含まれる異物を円滑に下流側に移動させて、コルゲートフィンの目詰まりを防止できる。

それと共に、ルーバの曲折形状を上記のように構成することにより、空気流６は各平面部１の両面に対向する面間（フィンピッチに相当する間）を蛇行状に円滑に案内され、ルーバ５の前縁効果によって、熱交換を促進することができる。それと共に、空気流６の流路を比較的短くして、その流通に伴う圧力損を少なくし通風性を向上し得る。

上記構成において、コルゲートフィン２を矩形波状とし且つ、それぞれの前記平面部(1)が互いに平行に形成され、そのフィンピッチFp/２と、前記開口(4)の両縁部の各ルーバ(5)の先端間距離ｗとを略同一に形成したものにおいては、より確実に空気流６を各平面部１の両面に対向する面間を蛇行状に円滑に案内し、熱交換を促進することができる。それと共に、空気流路長を比較的短くして、その流通に伴う圧力損を少なくし通風性を向上し得る。
上記構成において、フィンピッチFp／２を２〜６mm、ルーバ(5)の先端間の距離ｗを２〜６mm、ルーバ角度θを２０〜３５度とした場合には、異物による目詰まりを防止し且つ、熱交換性能を最大限に向上し得る。

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の要部斜視略図であり、図２は同熱交換器に用いられるコルゲートフィン２の平面図、図３は図２のIII−III矢視断面図、図４は図３のIV−IV矢視断面図である。
この熱交換器は、建設機械や産業機械，農業機械等に用いられ、各種塵埃を含む冷却用空気が流通する環境で使用されるコルゲートフィン型熱交換器であって、目詰まり防止効果が高く且つ、熱交換効率を向上させたコルゲートフィンを用いたものである。

この熱交換器は、多数のコルゲートフィン２と偏平チューブ３とを交互に並列すると共に、偏平チューブ３の両端部が図示しない一対のタンクに連通し、一方のタンクから各偏平チューブ３を介して他方のタンクに被冷却媒体が流通し、偏平チューブ３の外面およびコルゲートフィン２の外面側に冷却用空気流が流通するものである。
そして、この熱交換器の特徴はそのコルゲートフィン２にあり、コルゲートフィン２は金属条材をこの例では矩形波状に曲折して、多数の頂部と谷部との間に多数の平面部１を形成したものである。そして、コルゲートフィン２の各頂部と谷部とが偏平チューブ３に接触し、その接触部が一体にろう付け固定される。

そのコルゲートフィン２は、各平面部１の長手方向に多数の矩形の開口４が定間隔に配置されている。そして、開口４の長手方向の両縁部には図３に示す如くルーバ５が互いに逆向きとなるように、夫々平面部１の一方の面がわと、他方の面がわとに曲折形成されている。それと共に、隣り合う開口４ではその隣り合う縁部どうしの各ルーバ５が平面部１の同一の面がわに曲折形成されている。そして、対向する各平面部１において夫々の開口４および各ルーバ５は互いに同一位置に同一形状で同一向きに形成されている。また、この例では、フィンピッチFp／２が各開口４の両側に位置したルーバ５の先端間距離ｗに略等しく形成されている。
一例として、フィンピッチFp／２が２〜６ｍｍの場合には、ルーバ５の先端間の距離ｗが２〜６ｍｍとなる。このときルーバ角度θは、２０〜３５度である。また、ルーバ５の空気流通方向の幅は一例として２〜３ｍｍ程度である。さらに開口４の空気流通方向の長さは２〜４ｍｍ程度である。

このようにしてなるコルゲートフィン２に図３において左方から右方に空気流６が流通すると、それがコルゲートフィン２内で蛇行状に流通する。即ち、各平面部１の両面に対向する一対の平面部１間（フィンピッチに相当する間）を図３の如く流通する。
これは同図において、中間に位置する平面部１の下面側から流入した空気流６が開口４の両側のルーバ５に案内されて上面側の平面部１に斜め方向に案内され、それが上面側の非開口部分の両側のルーバ５によって案内され、再び中間の平面部１の開口４を流通し下面側の平面部１の非開口部で斜め上方に案内される。これが繰り返されて空気流６は、各平面部１の上下一対の平面部間を蛇行状に流通するものである。

このとき空気流６が流通する空気流方向の開口長さは、図においてｗである。それは、開口４の両側に存在する各ルーバ５の先端間距離となり、それは開口４の長さよりも広くなる。そのため、空気流に含まれる異物は円滑に開口を通り抜け、コルゲートフィン２の下流端からそれが放出される。また、空気流６がこのように各平面部に対して、対向する一対の平面部間を蛇行することにより、熱交換性能が向上する。
特に、フィンピッチFp／２を一対のルーバ５の端部間距離ｗに略等しくすると、空気流６の蛇行流れをより有効に規制し熱交換が促進される。これは、空気流６の主流をフィンピッチに相当する空間内に強制的に案内することができるからである。なお、実験によれば、フィンピッチFp／２およびｗを２ｍｍ以下とすると、目詰まりが生じ易く、それを６ｍｍ以上とすると熱交換性能が低下する。

ルーバ角度θが２０度以下となると、空気流６の主流を充分に蛇行することができず、それが３５度以上となると、空気流６の蛇行をフィンピッチの間に収め切れなくなり、流通抵抗が増して熱交換性能が低下するものとなる。
そこで本発明は、フィンピッチFp /２を２〜６mmとし、ルーバ５の先端間の距離ｗをそれと略同様の２〜６mmとする。そして、ルーバ角度θを２０〜３５度とするものである。

本発明のコルゲートフィン型熱交換器の要部斜視略図。 同熱交換器に用いられるコルゲートフィン２の要部平面図。 図２のIII−III矢視断面図。 図３のIV−IV矢視断面図。

符号の説明

１ 平面部
２ コルゲートフィン
３ 偏平チューブ
４ 開口
５ ルーバ
６ 空気流
Fp フィンピッチ
ｗ 幅
θ 傾斜角度
a 長さ

Claims (3)

1. 金属条材を波形に曲折して、多数の頂部と谷部との間に多数の平面部(1)が形成されたコルゲートフィン(2)と、そのコルゲートフィン(2)の前記各頂部と谷部とが接触固定された複数の偏平チューブ(3)とを具備し、その偏平チューブ外面およびコルゲートフィンに冷却用空気が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)は、前記平面部(1)の長手方向に多数の矩形の開口(4)が定間隔に形成され、
   その各開口(4)の前記長手方向の両縁部にルーバ(5)が互いに逆向きとなるように、そのそれぞれの平面部(1)の一方の面と他方の面とに曲折形成され且つ、隣り合う前記開口(4)では、その隣り合う縁部どうしの各ルーバ(5)が前記平面部(1)の同一の面に曲折形成され、
   対向する各平面部(1)の前記開口(4)およびルーバ(5)は、互いに同一位置に同一形状で形成されていることを特徴とするコルゲートフィン型熱交換器。
2. 請求項１において、
   前記コルゲートフィン(2)が矩形波状に形成され、それぞれの前記平面部(1)が互いに平行に形成され、そのフィンピッチFp／２と、前記開口(4)の両縁部の各ルーバ(5)の先端間距離ｗとが略同一に形成されたコルゲートフィン型熱交換器。
3. 請求項２において、
   前記フィンピッチFp／２が２〜６mmで、前記ルーバ(5)の先端間の距離ｗが２〜６mm、ルーバ角度θが２０〜３５度となるコルゲートフィン型熱交換器。

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