JP2009127896A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラジエータ等の熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger such as a radiator.
一般に、車両に配置されるラジエータの熱交換器は、図9に示す如く、並列して配置されて内部に冷却液が流通する複数の偏平チューブ1と、複数の偏平チューブ1の間に配置されて両側の偏平チューブ1の平面2に接するコルゲートフィン3とを備えており、エンジンから流下する高温の冷却液を冷却する際には、走行や冷却ファンからの風をコルゲートフィン3を配する空間へ流し、コルゲートフィン3及び偏平チューブ1を介して高温の冷却液を冷却するようにしている。
Generally, a radiator heat exchanger disposed in a vehicle is disposed between a plurality of
また、コルゲートフィン3を用いたラジエータの熱交換器の例には、放熱面積を増やすように、コルゲートフィン3にルーバーを設けて約1.4倍程度の熱伝達効率を向上させるものがある。 Moreover, in the example of the heat exchanger of the radiator using the corrugated fin 3, there is one that improves heat transfer efficiency by about 1.4 times by providing a louver on the corrugated fin 3 so as to increase the heat radiation area.
更に、ラジエータの熱交換器の他例では、並列して配置されて内部に冷却液が流通する複数の偏平チューブと、複数の偏平チューブの間に配置されて両側の偏平チューブの平面に接するピンフィンや針金フィンとを備え、同様に、高温の冷却液を、走行や冷却ファンからの風により偏平チューブ及びピンフィンや針金フィンを介して冷却するようにしているものがある(例えば、特許文献1〜3参照)。
しかしながら、近年、車両の排ガス規制の強化によりエンジンへの負荷が増加する傾向にあるため、ラジエータの冷却性を高めるように、熱伝達効率を向上することが強く求められている。また、コルゲートフィン3にルーバーを設けた場合は、圧損が増加して熱伝達効率を好適に向上することができないという問題があった。 However, in recent years, there has been a tendency for the load on the engine to increase due to stricter vehicle exhaust gas regulations, so there is a strong demand to improve heat transfer efficiency so as to improve the cooling performance of the radiator. Moreover, when the louver was provided in the corrugated fin 3, there existed a problem that a pressure loss increased and heat transfer efficiency could not be improved suitably.
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、熱伝達効率を向上する熱交換器を提供することを目的としている。 This invention is made | formed in view of the above-mentioned situation, and it aims at providing the heat exchanger which improves heat transfer efficiency.
本発明は、並列に配置されて内部に液体が流通する複数の偏平チューブと、複数の偏平チューブの間に配置される複数の円筒フィンとを備え、前記円筒フィンに螺旋部を形成することにより、複数の偏平チューブの間で旋回流を生じるように気体を流通させて偏平チューブ内の液体と熱交換し得る熱交換器であって、前記偏平チューブの平面に沿うように円筒フィンを並べて円筒フィンの配列を構成し、且つ複数の円筒フィンの外周面で囲まれる開口の面積を低減するように円筒フィンの配列を複数段で積層したことを特徴とするものである。 The present invention includes a plurality of flat tubes arranged in parallel and through which liquid flows, and a plurality of cylindrical fins arranged between the plurality of flat tubes, and forming a spiral portion in the cylindrical fins. A heat exchanger that allows gas to circulate between a plurality of flat tubes to exchange heat with the liquid in the flat tubes, with cylindrical fins aligned along the plane of the flat tubes The arrangement of the fins and the arrangement of the cylindrical fins are stacked in a plurality of stages so as to reduce the area of the opening surrounded by the outer peripheral surfaces of the plurality of cylindrical fins.
また、本発明は、並列に配置されて内部に液体が流通する複数の偏平チューブと、複数の偏平チューブの間に配置される複数の円筒フィンとを備え、前記円筒フィンに螺旋部を形成することにより、複数の偏平チューブの間で旋回流を生じるように気体を流通させて偏平チューブ内の液体と熱交換し得る熱交換器であって、前記偏平チューブの平面に沿うように円筒フィンを並べて円筒フィンの配列を構成し、且つ円筒フィンの配列を複数段で積層し、複数の円筒フィンの外周面で囲まれる開口に隙間部材を備えたものである。 In addition, the present invention includes a plurality of flat tubes arranged in parallel and through which a liquid flows, and a plurality of cylindrical fins arranged between the plurality of flat tubes, and a spiral portion is formed in the cylindrical fin. Thus, a heat exchanger that can exchange heat with the liquid in the flat tube by circulating a gas so as to generate a swirling flow between the plurality of flat tubes, the cylindrical fins being arranged along the plane of the flat tube The arrangement of the cylindrical fins is arranged side by side, the arrangement of the cylindrical fins is stacked in a plurality of stages, and a gap member is provided in the opening surrounded by the outer peripheral surface of the plurality of cylindrical fins.
而して、このようにすれば、複数の円筒フィンの外周面で囲まれる開口の面積を低減するので、円筒フィンの内部の流速を増すと共に、気体を円筒フィンの内部へ誘導して内周面の螺旋部により気体に旋回流を与え、結果的に熱伝達効率を向上することができる。また、コルゲートフィンによる層流の冷却に比べて熱伝達効率を向上すると共に、ルーバー付きコルゲートフィンに比べて圧損を低減し、熱伝達効率を向上することができる。 Thus, since the area of the opening surrounded by the outer peripheral surfaces of the plurality of cylindrical fins is reduced in this way, the flow velocity inside the cylindrical fins is increased, and the gas is guided to the inner periphery of the cylindrical fins. The spiral portion of the surface gives a swirl flow to the gas, and as a result, the heat transfer efficiency can be improved. Further, the heat transfer efficiency can be improved as compared with the laminar cooling by the corrugated fin, and the pressure loss can be reduced and the heat transfer efficiency can be improved as compared with the corrugated fin with the louver.
また、本発明において、複数の円筒フィンの外周面と、偏平チューブの平面とで囲まれる開口に隙間部材を備えても良く、このようにすれば、複数の円筒フィンの外周面と、偏平チューブの平面とで囲まれる開口の面積を低減するので、円筒フィンの内部の流速が一層増すと共に、気体を円筒フィンの内部へ誘導して内周面の螺旋部により気体に旋回流を与え、結果的に熱伝達効率を更に向上することができる。 Moreover, in this invention, you may provide a clearance member in the opening enclosed by the outer peripheral surface of a some cylindrical fin, and the flat surface of a flat tube, If it does in this way, the outer peripheral surface of a some cylindrical fin, and a flat tube As a result, the flow area inside the cylindrical fin is further increased and the gas is guided to the inside of the cylindrical fin to give a swirling flow to the gas by the spiral portion of the inner peripheral surface. In particular, the heat transfer efficiency can be further improved.
上記した本発明の熱交換器によれば、円筒フィンの内部の流速を増すと共に、螺旋部により気体に旋回流を与えるので、熱伝達効率を向上することができる等の種々の優れた効果を奏し得る。 According to the heat exchanger of the present invention described above, the flow velocity inside the cylindrical fin is increased and a spiral flow is given to the gas by the spiral portion, so that various excellent effects such as improvement in heat transfer efficiency can be obtained. Can play.
以下本発明の実施の第一例の形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1、図2は本発明を実施する形態の第一例を示すもので、第一例のラジエータの熱交換器は、並列して配置されて内部に冷却液(液体)が流通する複数の偏平チューブ1と、複数の偏平チューブ1の間に配置される複数の円筒フィン4とを備えて構成されている。
FIG. 1 and FIG. 2 show a first example of an embodiment for carrying out the present invention. The heat exchanger of the radiator of the first example is arranged in parallel, and a plurality of coolants (liquids) are circulated therein. A
複数の円筒フィン4は、夫々、同径の円筒体で構成されると共に、偏平チューブ1の平面2に沿うように複数本が互いに接して並べられて一列の配列を構成しており、また、円筒フィン4の配列は、偏平チューブ1の間の幅方向(偏平チューブ1の平面2と直交する方向)の沿って二段で積層し、一列の円筒フィン4が一方の偏平チューブ1の平面2に接すると共に他列の円筒フィン4が他方の偏平チューブ1の平面2に接するように配置されている。
Each of the plurality of
また、円筒フィン4の二段目の配列は、図1、図3に示す如く、一段目の配列に対し、配列方向(円筒フィン4の径方向で且つ偏平チューブ1の平面2の延在方向)に沿って円筒フィン4の半径分の距離をずらして配置し、1個の円筒フィン4に対して一段目側の円筒フィン4が2個接触するようにし、複数の円筒フィン4の外周面で囲まれる開口5の面積を低減している。ここで、円筒フィン4の二段目の配列を、図4に示す如く、一段目の配列に対し、配列方向(円筒フィン4の径方向で且つ偏平チューブ1の平面2の延在方向)で同じ位置に配置にし、1個の円筒フィン4に対して一段目側の円筒フィン4が1個接触するようにした場合には、複数の円筒フィン4の外周面で囲まれる開口5aの面積が大きくなり、本発明の実施の第一例に示す開口5の面積は、少なくともこの開口5aの面積より小さくする必要がある。
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the second-stage arrangement of the
更に、円筒フィン4の内周面6には、図2に示す如く、円筒フィン4の延在方向(軸方向)に沿って所定のリードピッチにより形成された螺旋部7が備えられている。ここで、螺旋部7は、凸部により形成された螺旋状凸体が好ましい。
Further, the inner
以下、本発明を実施する形態の第一例の作用を説明する。 Hereinafter, the operation of the first example of the embodiment of the present invention will be described.
ラジエータの熱交換器によりエンジン等から流下する高温の冷却液を冷却する際には、偏平チューブ1に高温の冷却液を流下させると同時に、複数の偏平チューブ1の間に風(気体)を円筒フィン4の延在方向に沿うように流通させる。
When the high-temperature coolant flowing down from the engine or the like is cooled by the heat exchanger of the radiator, the high-temperature coolant is allowed to flow through the
次に、複数の円筒フィン4の外周面8で囲まれる開口5の面積を低減することにより、円筒フィン4の内部空間の流速を増して風を流下させると共に、円筒フィン4の内周面6の螺旋部7により風に旋回流を与え、風の流れを活性化して円筒フィン4の伝熱面表層における風の境界層を縮小化し、且つ風の流通する距離を伸して流下させる。
Next, by reducing the area of the
これにより、旋回流の風は、円筒フィン4及び偏平チューブ1を介して冷却液と熱交換し、高温の冷却液を冷却する。
Thus, the swirling wind exchanges heat with the coolant via the
ここで、実際に、図5に示す如く、円筒フィン4の配列及び積層(斜め置き積層)により外周面8側の開口5の面積を低減した場合(図3)と、円筒フィン4の配列及び積層(縦置き積層)により外周面8側の開口5の面積が大きい場合(図4)とを、熱伝達率で比較すると、斜め置き積層の場合(図3)は、縦置き積層の場合(図4)に比べて熱伝達率が約15%向上し、開口5の面積の低減による効果が明らかであった。
Here, as shown in FIG. 5, when the area of the
而して、このようにすれば、複数の円筒フィン4の配列と積層状態により、複数の円筒フィン4の外周面8で囲まれる小さい面積の開口5を低減するので、円筒フィン4の内部の流速を増すと共に、風(気体)を円筒フィン4の内部へ誘導して内周面6の螺旋部7により風(気体)に旋回流を与え、結果的に熱伝達効率を向上することができる。また、コルゲートフィンによる層流の冷却に比べて熱伝達効率を向上すると共に、ルーバー付きコルゲートフィンに比べて圧損を低減し、熱伝達効率を向上することができる。更に、熱伝達効率を向上するので、ラジエータ等の熱交換器を小型化することができる。
Thus, according to this, the
以下本発明の実施の第二例の形態を図面を参照しつつ説明する。 The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図6、図7は本発明を実施する形態の第二例を示すもので、第二例のラジエータの熱交換器は、並列して配置されて内部に冷却液(液体)が流通する複数の偏平チューブ1と、複数の偏平チューブ1の間に配置される複数の円筒フィン9とを備えて構成されている。
6 and 7 show a second example of the embodiment of the present invention. The heat exchanger of the radiator of the second example is arranged in parallel and a plurality of coolants (liquids) are circulated therein. A
複数の円筒フィン9は、夫々、同径の円筒体で構成されると共に、偏平チューブ1の平面2に沿うように複数本が互いに接して並べられて一列の配列を構成しており、また、円筒フィン9の配列は、偏平チューブ1の間の幅方向(偏平チューブ1の平面2と直交する方向)の沿って二段で積層し、一列の円筒フィン9が一方の偏平チューブ1の平面2に接すると共に他列の円筒フィン9が他方の偏平チューブ1の平面2に接するように配置されている。
Each of the plurality of cylindrical fins 9 is configured by a cylindrical body having the same diameter, and a plurality of cylindrical fins 9 are arranged in contact with each other along the
また、円筒フィン9の二段目の配列は、図6に示す如く、一段目の配列に対し、配列方向(円筒フィン9の径方向で且つ偏平チューブ1の平面2の延在方向)に沿って円筒フィン9の半径分の距離をずらして配置し、1個の円筒フィン9に対して一段目側の円筒フィン9が2個接触するようにしている。ここで、円筒フィン9の二段目の配列は、図7に示す如く、一段目の配列に対し、配列方向(円筒フィン9の径方向で且つ偏平チューブ1の平面2の延在方向)で同じ位置に配置にし、1個の円筒フィン9に対して一段目側の円筒フィン9が1個接触するようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 6, the second stage arrangement of the cylindrical fins 9 is along the arrangement direction (the radial direction of the cylindrical fins 9 and the extending direction of the
また、図6、図7に示す如く、複数の円筒フィン9の外周面10で囲まれる開口11,12には、隙間部材13,14が備えられて開口11,12の面積を低減すると共に、複数の円筒フィン9の外周面10と偏平チューブ1の平面2とで囲まれる開口15には、隙間部材16が備えられて開口15の面積を低減するようになっている。ここで、隙間部材13,14,16は、ろう付けし得る金属材料等のろうが好ましいが、開口11,12,15を塞ぎ得るならば、夫々の開口11,12,15の形状に対応する閉止プレートを用いても良い。また、隙間部材13,14,16は、開口11,12,15の全てを閉止して開口11,12,15の面積を完全に低減することが望ましいが、円筒フィン9や偏平チューブ1の配置、風の流れ等により開口11,12,15の一部を閉止して開口11,12,15の面積の一部を低減しても良い。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
更に、円筒フィン9の内周面17には、円筒フィン9の延在方向(軸方向)に沿って所定のリードピッチにより形成された螺旋部7(図2参照)が備えられている。ここで、螺旋部7は、凸部により形成された螺旋状凸体が好ましい。
Furthermore, the inner
以下、本発明を実施する形態の第二例の作用を説明する。 Hereinafter, the operation of the second example of the embodiment of the present invention will be described.
ラジエータの熱交換器によりエンジン等から流下する高温の冷却液を冷却する際には、第一例と同様に、偏平チューブ1に高温の冷却液を流下させると同時に、複数の偏平チューブ1の間に風(気体)を円筒フィン9の延在方向に沿うように流通させる。
When the high-temperature coolant flowing down from the engine or the like is cooled by the heat exchanger of the radiator, the high-temperature coolant is allowed to flow through the
次に、複数の円筒フィン9の外周面10で囲まれる開口11,12,15の面積を隙間部材13,14,16によって低減することにより、円筒フィン9の内部空間の流速を増して風を流下させると共に、円筒フィン9の内周面17の螺旋部7により風に旋回流を与え、風の流れを活性化して円筒フィン9の伝熱面表層における風の境界層を縮小化し、且つ風の流通する距離を伸して流下させる。
Next, by reducing the area of the
これにより、旋回流の風は、円筒フィン9及び偏平チューブ1を介して冷却液と熱交換し、高温の冷却液を冷却する。
Thus, the swirling wind exchanges heat with the coolant via the cylindrical fins 9 and the
ここで、実際に、図8に示す如く、隙間部材13,16を用いて外周側の開口11,12の面積を低減した場合(図6)と、隙間部材13,16を適用せずに外周側の開口11,12の面積が大きい場合(図3)とを、熱効率で比較すると、隙間部材13,16を用いた場合(隙間部材有り、図6)は、隙間部材13,16を適用しない場合(隙間部材無し、図3)に比べて熱効率が約10%向上し、開口11,12の面積の低減による効果が明らかであった。
Here, as shown in FIG. 8, when the area of the
而して、このようにすれば、隙間部材13,14の配置により複数の円筒フィン9の外周面10で囲まれる小さい面積の開口11,12を低減するので、円筒フィン9の内部の流速を増すと共に、風(気体)を円筒フィン9の内部へ誘導して内周面17の螺旋部7(図2参照)により風(気体)に旋回流を与え、結果的に熱伝達効率を向上することができる。また、コルゲートフィンによる層流の冷却に比べて熱伝達効率を向上すると共に、ルーバー付きコルゲートフィンに比べて圧損を低減し、熱伝達効率を向上することができる。更に、熱伝達効率を向上するので、ラジエータ等の熱交換器を小型化することができる。
Thus, since the
また、本発明を実施する形態の第二例において、複数の円筒フィン9の外周面10と、偏平チューブ1の平面2とで囲まれる開口15に隙間部材16を備えると、複数の円筒フィン9の外周面10と、偏平チューブ1の平面2とで囲まれる小さい面積の開口15を低減するので、円筒フィン9の内部の流速が一層増すと共に、気体を円筒フィン9の内部へ誘導して内周面17の螺旋部7により気体に旋回流を与え、結果的に熱伝達効率を更に向上することができる。
Further, in the second example of the embodiment of the present invention, when the
尚、本発明の熱交換器は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、気体が高温の液体を冷却するのみならず、気体が低温の液体を昇温しても良いこと、熱交換器はラジエータに限定されるものでなく、車両以外の他の機器に適用されるものでも良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the heat exchanger of the present invention is not limited to the above-described embodiments. The gas may not only cool a high-temperature liquid, but the gas may raise the temperature of a low-temperature liquid, Of course, the exchanger is not limited to a radiator, and may be applied to devices other than the vehicle. In addition, various changes may be made without departing from the scope of the present invention.
1 偏平チューブ
2 平面
4 円筒フィン
5 開口
7 螺旋部
8 外周面
9 円筒フィン
10 外周面
11 開口
12 開口
13 隙間部材
14 隙間部材
15 開口
16 隙間部材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007301293A JP2009127896A (en) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007301293A JP2009127896A (en) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | Heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009127896A true JP2009127896A (en) | 2009-06-11 |
Family
ID=40819021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007301293A Withdrawn JP2009127896A (en) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | Heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009127896A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014202419A (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | 日野自動車株式会社 | Method of manufacturing heat exchanger cylindrical fin unit and heat exchanger using manufacturing method |
-
2007
- 2007-11-21 JP JP2007301293A patent/JP2009127896A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014202419A (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | 日野自動車株式会社 | Method of manufacturing heat exchanger cylindrical fin unit and heat exchanger using manufacturing method |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110201 |