JP2010032147A

JP2010032147A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2010032147A
Application number: JP2008196004A
Authority: JP
Inventors: Toshikatsu Karube; 敏克軽部
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】コストを低減しうる熱交換器を提供する。
【解決手段】この発明の熱交換器を適用したオイルクーラ１のタンク部36,37の一部に、他の部分よりも扁平中空体21,21Aの長さ方向外方に突出した突出部2,3を設ける。突出部2,3を、連続して並んだ少なくとも２つの扁平中空体21Aを、他の扁平中空体21よりも長尺にするとともに、隣り合う長尺扁平中空体21A間に配置された連通部材22Aを他の連通部材22よりも長尺にすることによって設ける。突出部2,3が設けられた部分において、タンク部36,37の前後両壁のうちの少なくともいずれか一方に流体通過口4,6を形成する。タンク部36,37における流体通過口4,6が形成された壁の外面に、流体通過口4,6に通じる流路5aを有する継手部材５を接合する。
【選択図】図１

Description

この発明は、コンプレッサ、工作機械、油圧機器などの産業機械のオイルクーラ、アフタークーラ、ラジエータなどとして使用される熱交換器に関する。

この明細書において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

この明細書および特許請求の範囲において、隣り合う扁平中空体間を流れかつ扁平中空体内を流れる高温流体と熱交換する低温流体の流れ方向の下流側、すなわち図１および図３に矢印Ｘで示す方向を前、これと反対側を後というものとする。

また、以下の説明において、図１および図３の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。

なお、上下、左右および前後は、便宜上定義したものであって、上下、左右および前後はそれぞれ入れ替わる場合もある。

さらに、以下の説明において、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。

オイルクーラ、アフタークーラ、ラジエータなどとして用いられる熱交換器として、互いに間隔をおいて並列状に配されたアルミニウム製扁平中空体と、隣り合う扁平中空体の両端部間に配置されて扁平中空体にろう付されるとともに、隣り合う扁平中空体を通じさせる連通穴を有するアルミニウム押出形材製連通部材と、隣り合う扁平中空体間における両端部の連通部材どうしの間に配されて扁平中空体にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィンとを備えており、扁平中空体の両端部と、隣り合う扁平中空体の両端部間に配置された連通部材とにより１対のタンク部が形成され、一方のタンク部全体が入口ヘッダ部になるとともに他方のタンク部全体が出口ヘッダ部になり、一方のタンク部の後壁に入口ヘッダ部内を外部に通じさせる流体入口が形成されるとともに、当該タンク部の後面に流体入口に通じる流入路を有する入口部材が接合され、他方のタンク部の後壁に出口ヘッダ部内を外部に通じさせる流体出口が形成されるとともに、当該タンク部の後面に流体出口に通じる流出路を有する出口部材が接合されているものが知られている（特許文献１参照）。

ところで、特許文献１に記載された熱交換器において、設置スペースの関係によって、入口部材および出口部材をタンク部よりも突出するように設けることが要求される場合がある。

このような熱交換器からなるオイルクーラを図３〜図６に示す。

図３において、オイルクーラ(20)は、上下方向に間隔をおいて並列状に配されかつ左右方向にのびるアルミニウム製の高温オイル流通用扁平中空体(21)と、隣り合う扁平中空体(21)の左右両端部間に配置されて扁平中空体(21)にろう付されるとともに、隣り合う扁平中空体(21)を通じさせるたアルミニウム押出形材製連通部材(22)と、上下両端に位置する扁平中空体(21)の上下方向外側面の左右両端部に配置されて扁平中空体(21)にろう付されたアルミニウム押出形材製通風間隙形成部材(23)と、隣り合う扁平中空体(21)間でかつ両連通部材(22)間、および上下両端に位置する扁平中空体(21)の上下方向外側でかつ両通風間隙形成部材(23)間の通風間隙(24)に配置されて扁平中空体(21)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(25)と、両端のコルゲートフィン(25)の外側に配置されてコルゲートフィン(25)および通風間隙形成部材(23)にろう付された上下のアルミニウム製サイドプレート(26)とを備えている。

図４に示すように、扁平中空体(21)は、左右方向に長い平らな上下壁(21a)と、上下壁(21a)の周縁間に跨る周壁(21b)とよりなり、上下壁(21a)の左右両端部にそれぞれ扁平中空体(21)を外部に通じさせる貫通穴(29)が形成されている。このような扁平中空体(21)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートよりなりかつ上下方向に間隔をおいて配された左右方向に長い２枚の長方形状平板(27)と、上下両平板(27)間に配されかつ両平板(27)にろう付されたアルミニウム押出形材製流路形成体(28)とよりなる。

両平板(27)の左右両端部にそれぞれ貫通穴(29)が形成されている。流路形成体(28)は、上下両平板(27)の前後両側縁部間にそれぞれ配されかつ左右方向にのびる２つの直線状サイドバー(31)と、両サイドバー(31)の高さの中間部に跨って一体に設けられた１つの伝熱面積拡大部(32)と、両サイドバー(31)の左右両端にそれぞれ一体に設けられて前後方向内方にのび、かつ先端が互いに当接させられてろう付されたエンドバー(33)とよりなる。両サイドバー(31)および左右の両エンドバー(33)は上下両平板(27)にろう付されている。伝熱面積拡大部(32)の左右両端部は、ここに両平板(27)の貫通穴(29)に合致する貫通穴が形成されるように、所定長さにわたって切除されている。そして、両平板(27)により上下壁(21a)が形成され、流路形成体(28)の両サイドバー(31)により周壁(21b)の前後両壁部が形成され、流路形成体(28)の左右の両エンドバー(33)により周壁(21b)の左右両壁部が形成されている。

伝熱面積拡大部(25)は、上方突出屈曲部(34a)と下方突出屈曲部(34b)とが、水平部(34c)を介して左右方向に交互に設けられてなる波状帯板部(34)が、前後方向に複数並べられかつ水平部(34c)において相互に一体に連結されることにより形成されたものである。また、伝熱面積拡大部(25)において、前後方向に隣接する波状帯板部(34)の上方突出屈曲部(34a)どうしおよび下方突出屈曲部(34b)どうしはそれぞれ左右方向にずれて形成されている。

オイルクーラ(20)の上下に隣り合う扁平中空体(21)間の左右両端部に配置された連通部材(22)には、扁平中空体(21)の上下壁(21a)の貫通穴(29)に通じる垂直状の連通穴(35)が、平面から見て貫通穴(29)と合致するように形成されている。

オイルクーラ(20)の上下両端の扁平中空体(21)の上下方向外側に配置された通風間隙形成部材(23)は平面から見た外形および上下方向の高さが連通部材(22)と同じであり、連通穴(35)は形成されておらず、中実状となっている。

そして、扁平中空体(21)の左右両端部、左右両端部に配置された連通部材(22)(82)、および左右両端部に配置された通風間隙形成部材(23)によって、オイルクーラ(80)の左右１対のタンク部(36)(37)が形成されている。左側タンク部(36)の全体が入口ヘッダ部(38)となり、右側タンク部(37)の全体が出口ヘッダ部(39)となっている。左側タンク部(36)の後壁部から左壁部にかけてオイル入口(41)が形成され、左側タンク部(36)の後壁部外面と左壁部外面とに跨るように、オイル入口(41)に通じる流路(42a)を有しかつ入口側配管を接続するアルミニウム製継手部材(42)が接合されている。また、右側タンク部(37)の後壁部から右壁部にかけてオイル出口(43)が形成され、左側タンク部(36)の後壁部外面と右壁部外面とに跨るように、オイル出口(43)に通じる流路(42a)を有しかつ出口側配管を接続するアルミニウム製継手部材(42)が接合されている。

図５に示すように、オイル入口(41)およびオイル出口(43)が形成された部分においては、扁平中空体(21)の両平板(27)における貫通穴(29)の後側部分から左右方向外側部分にかけて切除されているとともに、流路形成体(28)における後側のサイドバー(31)の左右両端部からエンドバー(33)にかけて切除されている。また、連通部材(22)における連通穴(35)の後側部分から左右方向外側部分にかけて切除されている。

図６に示すように、継手部材(42)は、円筒状体の周壁の左右方向内側部分における後側略半部を切除することにより形成され、かつ内部がオイル入口(41)またはオイル出口(43)に通じる流路(42a)とされた本体(45)と、本体(45)の前端開口を閉鎖する半円形の閉鎖板(46)とよりなる。本体(45)は、切除部(45a)内にタンク部(36)(37)の一部が嵌った状態でタンク部(36)(37)に接合されている。閉鎖板(46)は、本体(45)およびタンク部(36)(37)に接合されている。

しかしながら、図３に示すオイルクーラ(20)は、特殊な用途に用いられるので、少量生産となり、継手部材(42)として安価な鍛造品やダイカスト品を使用することができない。したがって、切削加工により製造する必要があるが、図６に示す継手部材(42)の形状は複雑であるから、加工費が高くなって、オイルクーラ(20)全体のコストがアップする原因となる。
特開２００４−２０９５０１号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、コストを低減しうる熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)互いに間隔をおいて配置された複数の扁平中空体と、隣り合う扁平中空体の少なくとも一端部間に配置されかつ隣り合う扁平中空体を通じさせる連通穴を有する押出形材製連通部材とを備えており、扁平中空体における連通部材が配置されている側の端部と連通部材とによりタンク部が形成されている熱交換器であって、
タンク部の一部が他の部分よりも扁平中空体の長さ方向外方に突出させられて突出部が設けられており、当該突出部が設けられた部分において、タンク部の前後両壁のうちの少なくともいずれか一方に流体通過口が形成され、タンク部における当該流体通過口が形成された壁の外面に、流体通過口に通じる流路を有する継手部材が接合されている熱交換器。

2)連続して並んだ少なくとも２つの扁平中空体が、他の扁平中空体よりも長尺となされるとともに、隣り合う長尺扁平中空体間に配置された連通部材が他の連通部材よりも長尺となされることによって、タンク部に突出部が設けられ、長尺扁平中空体および長尺連通部材に跨って流体通過口が形成されている上記1)記載の熱交換器。

上記1)の熱交換器よれば、タンク部の一部が他の部分よりも扁平中空体の長さ方向外方に突出させられて突出部が設けられており、当該突出部が設けられた部分において、タンク部の前後両壁のうちの少なくともいずれか一方に流体通過口が形成され、タンク部における当該流体通過口が形成された壁の外面に、流体通過口に通じる流路を有する継手部材が接合されているので、継手部材としては一般的な形状のもの、たとえば円筒状のものを使用することができる。したがって、継手部材の形状が簡単になって加工費が安価になり、熱交換器のコストを低減しうる。

上記2)の熱交換器によれば、連続して並んだ少なくとも２つの扁平中空体が、他の扁平中空体よりも長尺となされるとともに、隣り合う長尺扁平中空体間に配置された連通部材が他の連通部材よりも長尺となされることによって、タンク部に突出部が設けられ、長尺扁平中空体および長尺連通部材に跨って流体通過口が形成されているので、タンク部の突出部を比較的簡単に形成することができる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態は、この発明による熱交換器をコンプレッサのオイルクーラに適用したものである。ここで、コンプレッサとしては、たとえばロードコンプレッサ、ガスタービンに用いられるコンプレッサ、鉄道車両用ブレーキに用いられるコンプレッサなどが挙げられる。

図１はこの発明による熱交換器を適用したオイルクーラの全体構成を示し、図２のその要部の構成を示す。

図１に示すように、オイルクーラ(1)の左右両タンク部(36)(37)の上下方向の中間部に、他の部分よりも左右方向（扁平中空体(21)の長さ方向）外方に突出した突出部(2)(3)が設けられている。突出部(2)が設けられた部分において、左側タンク部(36)の後壁にオイル入口(4)（流体通過口）が形成され、左側タンク部(36)におけるオイル入口(4)が形成された後壁の外面に、オイル入口(4)に通じる流路(5a)を有する継手部材(5)が接合されている。また、突出部(3)が設けられた部分において、右側タンク部(37)の後壁にオイル出口(6)（流体通過口）が形成され、右側タンク部(37)におけるオイル出口(6)が形成された後壁の外面に、オイル出口(6)に通じる流路(5a)を有する継手部材(5)が接合されている。

全扁平中空体(21)(21A)のうちの上下方向の中間部に連続して並んで配置された複数の扁平中空体(21A)は、他の扁平中空体(21)よりも長尺であり、その左右両端部は他の扁平中空体(21)の左右両端部よりも左右方向外方に突出している。図２に示すように、長尺扁平中空体(21A)を構成する上下の平板(27A)の左右両端部には、他の短尺の扁平中空体(21)の貫通穴(29)よりも大きな貫通穴(29A)が形成されている。長尺扁平中空体(21A)の貫通穴(29A)の左右方向内側縁部は、左右方向に関して他の短尺扁平中空体(21)の貫通穴(29)の左右方向内側縁部と同一位置にあるが、左右方向外側縁部は、左右方向に関して他の短尺扁平中空体(21)の貫通穴(29)の左右方向外側縁部よりも外側に位置している。長尺扁平中空体(21A)の流路形成体(28A)の両サイドバー(31A)は、他の短尺の扁平中空体(21)における流路形成体(28)の両サイドバー(31)よりも長くなっており、伝熱面積形成部(32)の左右両側には、平板(27A)の左右両端部の貫通穴(29A)に合致した貫通穴が形成されている。なお、左右両タンク部(36)(37)の突出部(2)(3)の上端に位置する扁平中空体(21A)の上側平板(27A)の左右両端部の貫通穴(29)は、他の短尺扁平中空体(21)の上下平板(27)の貫通穴(29)と同じ大きさであり、貫通穴(29)と同じ位置に形成されている。図示は省略したが、左右両タンク部(36)(37)の突出部(2)(3)の下端に位置する扁平中空体(21A)の下側平板(27A)の左右両端部の貫通穴は、他の短尺扁平中空体(21)の上下平板(27)の貫通穴(29)と同じ大きさであり、貫通穴(29)と同じ位置に形成されている。

隣り合う長尺扁平中空体(21A)間に配置された連通部材(22A)は、隣り合う短尺扁平中空体(21)間に配置された連通部材(22)よりも左右方向に長くなっており、その左右方向外端部は長尺扁平中空体(21A)の左右方向外端部に合致している。長尺連通部材(22A)には、平板(27A)の左右両端部の貫通穴(29A)と合致する連通穴(35A)が形成されている。

オイル入口(4)およびオイル出口(6)は、長尺扁平中空体(21A)の平板(27A)、および流路形成体(28A)の後側サイドバー(31A)における貫通穴(29A)よりも後側の部分と、長尺連通部材(22A)における連通穴(35A)よりも後側の部分とを切除することにより形成されている。扁平中空体(21A)の平板(27A)の切除部を(7)で示し、流路形成体(28A)の後側サイドバー(31A)の切除部を(8)で示し、連通部材(22A)の切除部を(9)で示す。

その他の構成は図３に示すオイルクーラと同様である。

上述したオイルクーラ(20)において、高温のオイルは、左側の継手部材(5)から左側タンク部(36)のオイル入口(4)を通って入口ヘッダ部(38)内に流入し、ついですべての扁平中空体(21)(21A)に分岐してその内部を右方に流れ、右側タンク部(37)の出口ヘッダ部(39)内に流入し、その後右側タンク部(37)のオイル出口(6)を通るとともに右側の継手部材(5)を通って流出する。そして、すべての扁平中空体(21)(21A)の内部を流れている間に、通風間隙(24)を前方に（矢印Ｘ参照）流れる低温の冷却風と熱交換して冷却される。

上記実施形態において、左右両タンク部(36)(37)の突出部(2)(3)は、上下方向の同一位置に設けられているが、これに限定されるものではなく、両突出部の上下方向の位置は異なっていてもよい。

また、上記実施形態において、この発明による熱交換器はコンプレッサのオイルクーラとして用いられているが、これに限定されるものではなく、ロードコンプレッサ、ガスタービン用コンプレッサ、鉄道車両用コンプレッサなどにおけるアフタークーラやラジエータとして用いられることもある。また、この発明による熱交換器からなるオイルクーラに、適当な構成のアフタークーラやラジエータが一体化されて用いられる場合がある。さらに、この発明による熱交換器は、クレーン単体、デッキクレーン、クレーン車、ショベルカーなどの油圧機器や、工作機械に用いられるオイルを冷却するオイルクーラとして用いられる。

この発明による熱交換器を適用したオイルクーラの実施形態の全体構成を示す斜視図である。図１のオイルクーラの一部分を示す分解斜視図である。従来のオイルクーラの全体構成を示す斜視図である。図３のオイルクーラの一部分を示す分解斜視図である。図３のオイルクーラの図４とは異なる一部分を示す分解斜視図である。図３のオイルクーラの継手部材を示す分解斜視図である。

符号の説明

(1)：オイルクーラ
(2)(3)：突出部
(4)：オイル入口（流体通過口）
(5)：継手部材
(5a)：流路
(6)：オイル出口（流体通過口）
(21)(21A)：扁平中空体
(22)(22A)：連通部材
(35)(35A)：連通穴
(36)(37)：タンク部

Claims

互いに間隔をおいて配置された複数の扁平中空体と、隣り合う扁平中空体の少なくとも一端部間に配置されかつ隣り合う扁平中空体を通じさせる連通穴を有する押出形材製連通部材とを備えており、扁平中空体における連通部材が配置されている側の端部と連通部材とによりタンク部が形成されている熱交換器であって、
タンク部の一部が他の部分よりも扁平中空体の長さ方向外方に突出させられて突出部が設けられており、当該突出部が設けられた部分において、タンク部の前後両壁のうちの少なくともいずれか一方に流体通過口が形成され、タンク部における当該流体通過口が形成された壁の外面に、流体通過口に通じる流路を有する継手部材が接合されている熱交換器。
連続して並んだ少なくとも２つの扁平中空体が、他の扁平中空体よりも長尺となされるとともに、隣り合う長尺扁平中空体間に配置された連通部材が他の連通部材よりも長尺となされることによって、タンク部に突出部が設けられ、長尺扁平中空体および長尺連通部材に跨って流体通過口が形成されている請求項１記載の熱交換器。