JP2014043979A

JP2014043979A - 熱交換器

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Publication number: JP2014043979A
Application number: JP2012186021A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ariyama; 雅広有山; Masaya Hashimoto; 昌弥橋本; Hirokazu Watanabe; 弘和渡邉
Original assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Current assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2032-08-27
Also published as: JP6122266B2; WO2014034509A1

Abstract

【課題】偏平チューブの幅方向に広く拡がった流体の流れとすることで、熱交換効率を高くした熱交換器を提供する。
【解決手段】下側プレート２１とフィンプレート２３と上側プレート２２とをろう付けしてなる偏平チューブ２が複数段積層されてオイルクーラが構成される。偏平チューブ２内部がオイル流路となり、偏平チューブ２の長手方向に沿ってオイルが流れ、隣接する２つの偏平チューブの間が冷却水流路となる。オイル入口もしくは出口となる端部においては、最下段の偏平チューブ２では、単一の開口部２５Ａを有し、２段目以降の偏平チューブ２では、一対の開口部２５，２８が対称に配置される。流入したオイルは、２段目以降の偏平チューブ２では、一対の開口部２５，２８を通して幅方向に拡がって流れ、偏平チューブ２の幅方向の全体を熱交換に有効利用できる。
【選択図】図２

Description

この発明は、第１の流体の流路となる偏平チューブを複数段積層し、各偏平チューブの間に第２の流体の流路となる間隙を確保してなるいわゆる多板式の熱交換器の改良に関する。

いわゆる多板式の熱交換器として、特許文献１に記載されているように、例えば長円形をなす第１のプレートと第２のプレートとをその周縁において互いに接合することで内部にオイル流路を形成した偏平チューブを構成し、かつ複数の偏平チューブを、個々の偏平チューブの間に冷却水流路となる間隙が生じるように複数段積層してなるオイルクーラが知られている。この種のオイルクーラは、例えば大型エンジンのシリンダブロックなどに設けられるケース内に収容した形で用いられるものであり、ケース内にエンジンの冷却水が強制循環される一方、オイルクーラ内にオイルが圧送され、両者の熱交換によってオイルの冷却が行われる。

第１のプレートおよび第２のプレートは、例えばこれらをいわゆるクラッド材から構成することで、炉内での加熱によるろう付けによって、間にフィンプレートを挟んだ状態で互いに接合される。つまり、第１のプレートの周縁と第２のプレートの周縁とが互いに突き合わされ、かつろう付けされており、また、オイル流路となる内部では、フィンプレートの上下両面に第１のプレートと第２のプレートとがそれぞれろう付けされている。

そして、各段の偏平チューブの間においては、各プレートのオイル入口およびオイル出口となる開口部の周縁を一方のプレートにおいてボス状に一段高く形成し、これを順次接続していくことによって、積層方向に連続したオイル入口通路およびオイル出口通路が構成され、これによって各偏平チューブ内部のオイル流路が互いに連通している。上記のオイル入口通路およびオイル出口通路は、オイルクーラの取付フランジに設けられたオイル入口およびオイル出口にそれぞれ接続される。

特開２００１−９０５１８号公報

上記のような従来の熱交換器においては、各偏平チューブがある程度の幅を有するのに対し、該偏平チューブの端部に設けられる開口部がそれぞれ１個であるため、各偏平チューブ内での流体の流れの分布としては、各偏平チューブの入口となる一端部の開口部から出口となる他端部の開口部へと偏平チューブの中央部分のみを直線的に流れる傾向がある。従って、偏平チューブの幅の全体を熱交換に有効利用することができず、熱交換効率の点で改善の余地がある。

また、偏平チューブ内で流れを幅方向へ広く拡げるためにフィンプレートとして流れの抵抗が大きなものを用いると、熱交換器としての通路抵抗が大となり、例えばオイルクーラでは油圧系統の圧力損失が大きくなり、好ましくない。

この発明は、内部が第１の流体の流路となる偏平チューブが第２の流体の流路となる間隙を介して複数段積層されて構成された熱交換器であって、各偏平チューブは、周縁において互いに接合された第１のプレートおよび第２のプレートからなり、隣接する２つの偏平チューブが、一方の偏平チューブの第２のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部と他方の偏平チューブの第１のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部とが互いに接合されることで互いに連通しており、これらの開口部を介して各偏平チューブの長手方向に第１の流体が通流する熱交換器において、
最下段の偏平チューブにおける第１のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、熱交換器の流体入口もしくは流体出口となる単一の開口部が形成されており、
この第１のプレートと組み合わされる第２のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、複数個の開口部が上記偏平チューブの幅方向に拡がって配置されており、
２段目以降の偏平チューブは、上記の最下段の偏平チューブの第２のプレートに対応して複数個の開口部を各端部に備える、ことを特徴としている。

すなわち、この発明に係る熱交換器においては、オイル等の第１の流体が流れる機器側の最下段の偏平チューブにおいては、単一の開口部を通して第１の流体が流入する。流入した第１の流体の一部は、この最下段の偏平チューブを長手方向に流れ、他端部の単一の開口部から機器側へ流出する。また流入した第１の流体の他の一部は、第２のプレートの開口部を通して２段目の偏平チューブ内へ流入する。このとき、第２のプレートおよび対応する２段目の偏平チューブでは、偏平チューブの幅方向に拡がって配置された複数個の開口部が存在し、しかも他端部にも出口となる複数個の開口部が存在するので、偏平チューブ内を幅方向に広く拡がって第１の流体が流れる。従って、偏平チューブの幅方向の全体でより効率よく熱交換が行われる。

本発明の一つの具体的な態様では、上記最下段の偏平チューブの第１のプレートの下面に取付フランジが取り付けられており、この取付フランジに設けられた流体入口および流体出口が上記第１のプレートの各端部の単一の開口部に接続されている。従って、機器側の単一の流体出口および流体入口に容易に取り付けることが可能である。

本発明の好ましい一つの態様では、各偏平チューブの第１のプレートと第２のプレートとの間にフィンプレートが配置されており、複数の偏平チューブの中で、最下段の偏平チューブにおけるフィンプレートは、該偏平チューブの長手方向に沿った流れに対する抵抗が、他の偏平チューブにおけるフィンプレートの抵抗よりも高い。

このようにフィンプレートの抵抗を設定すれば、最下段の偏平チューブでは、一端部の単一の開口部から他端部の単一の開口部へと直線的に向かう流れが制限され、２段目以降の偏平チューブへ複数個の開口部を通して拡がっていく流れが多くなる。他方、２段目以降の偏平チューブでは、長手方向の流れに対しフィンプレートの抵抗が相対的に低い。従って、熱交換器全体として過度に通路抵抗が大とならずに熱交換効率を高めることができる。

最下段の偏平チューブの第２のプレートおよびこれに対応した２段目以降の偏平チューブにおける開口部の個数は任意である。

一つの態様では、最下段の偏平チューブの第２のプレートおよび２段目以降の偏平チューブは、各端部に、最下段の偏平チューブの第１のプレートにおける単一の開口部を挟んで対称に位置する偶数個の開口部を有する。

また他の一つの態様では、最下段の偏平チューブの第２のプレートおよび２段目以降の偏平チューブは、各端部に、最下段の偏平チューブの第１のプレートにおける単一の開口部と中心位置が一致する中央の開口部を含む奇数個の開口部を有する。

なお、例えば２段目の偏平チューブと３段目の偏平チューブとで開口部の個数が異なる構成も可能ではあるが、一般には同じ個数の開口部で足りる。

さらに、本願は、第２の発明を含む。この第２の発明は、内部が第１の流体の流路となる偏平チューブが第２の流体の流路となる間隙を介して複数段積層されて構成された熱交換器であって、各偏平チューブは、周縁において互いに接合された第１のプレートおよび第２のプレートからなり、隣接する２つの偏平チューブが、一方の偏平チューブの第２のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部と他方の偏平チューブの第１のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部とが互いに接合されることで互いに連通しており、これらの開口部を介して各偏平チューブの長手方向に第１の流体が通流する熱交換器において、
上記第１のプレートおよび上記第２のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、複数個の開口部が上記偏平チューブの幅方向に拡がって配置されており、
最下段の偏平チューブにおける第１のプレートの下面に板状の取付フランジが積層されており、
上記取付フランジの上記第１のプレートの側の面には、上記偏平チューブの複数個の開口部に対応した複数個の連通口が開口し、反対側の取付面には、流体入口もしくは流体出口となる単一の開口部が開口し、これら複数個の連通口と単一の開口部とが上記取付フランジの内部で互いに連通していることを特徴としている。

具体的な一つの態様では、上記の複数個の連通口および単一の開口部が、それぞれ上記取付フランジを貫通しない深さの凹部として形成されており、これらの凹部が互いに部分的に重複するように配置されることで、互いに連通している。

すなわち、第２の発明においては、板状の取付フランジの内部で、偏平チューブの複数個の開口部に対応した複数個の連通口へと偏平チューブの幅方向に流体の流れが拡がっていく。

この発明によれば、偏平チューブの幅方向に広く拡がった形で第１の流体を通流させることができ、通路抵抗の不必要な増加を伴わずに熱交換効率を向上させることができる。また、最下段の偏平チューブの内部あるいは取付フランジの内部で流れが幅方向に拡げられるので、機器と熱交換器との間の接続構造の複雑化や、熱交換器を含めた各部の大型化を招来することがない。

この発明に係るオイルクーラの斜視図。同オイルクーラの分解斜視図。図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。フィンプレートの一部の斜視図。このオイルクーラをエンジン側のケース内に収容した状態を示す断面図。オイルクーラの正面図。オイルクーラの端部部分の側面図。最下段の偏平チューブにおけるフィンプレートの向きを変更した変形例を示す断面図。図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図。第２の実施例のオイルクーラの斜視図。同オイルクーラの分解斜視図。図１０のＣ−Ｃ線に沿った断面図。図１２のＤ−Ｄ線に沿った断面図。中央の開口部を小径とした変形例を示す分解斜視図。この変形例の断面図。第３の実施例のオイルクーラの図３と同様の断面図。この第３の実施例における取付フランジの平面図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図７は、この発明に係る熱交換器の一実施例として水冷式のオイルクーラ１を示している。このオイルクーラ１は、大型エンジンの潤滑油の冷却に用いられるもので、内部がオイル流路１１（図３参照）となる偏平チューブ２が複数段積層され、各偏平チューブ２の間の間隙が冷却水流路１２（図７参照）となる。なお、積層される偏平チューブ２の段数を変更することでオイルクーラ１としての熱交換容量を増減させることが可能であり、必要な熱交換容量に応じて偏平チューブ２の段数が設定される。従って、図１〜図７の各図では、オイルクーラ１の段数が必ずしも整合しておらず、例えば、図１、図６、図７では、７段の偏平チューブ２を含むが、図３、図５では、４段の偏平チューブ２を有するものとして描かれており、図２では、２段の偏平チューブ２のみが示されている。

図１および図２に示すように、オイルクーラ１は、複数の偏平チューブ２のほかに、オイルの入口および出口をそれぞれ構成する一対の取付フランジ３と、複数の偏平チューブ２を挟んで各取付フランジ３と対向するように配置された一対の補強プレート４と、を有する。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、図２や図３に示す上下の姿勢を基準として、「上」「下」の用語を用いることとする。つまり取付フランジ３が位置する方をオイルクーラ１の下部と呼び、補強プレート４が位置する方をオイルクーラ１の上部と呼ぶこととするが、実際の車両におけるオイルクーラ１の搭載姿勢は任意であり、図３のような姿勢に限定されるものではない。なお、上記のような「上」「下」の基準に従うと、図１は、上下を反転して示した斜視図である。

上記偏平チューブ２は、その長手方向にオイルが流れるように全体として細長い帯状をなし、かつ両端部が緩く湾曲した略円弧形をなしている。この偏平チューブ２の長手方向の各端部に配置される上記取付フランジ３は、菱形ないし楕円形の比較的厚い板状をなし、エンジン側からのオイルの入口もしくは出口となる円形開口部６を中央に有し、かつ両端に一対の取付孔７を有する。また、補強プレート４は、偏平チューブ２の端部の円弧形状に対応した端縁形状を有し、比較的厚い板状をなしている。

図２および図３に示すように、１つの偏平チューブ２は、第１のプレートとなる下側プレート２１と、第２のプレートとなる上側プレート２２と、両者間に配置されるフィンプレート２３と、の三者から構成される。これらの各プレート２１，２２，２３および上記の取付フランジ３ならびに補強プレート４は、ステンレスや鉄等の金属板からなり、所定の状態に仮組み付けした後、炉内で加熱することにより、各部一体にろう付けされている。なお、母材の表面にろう材をコーティングしてなるいわゆるクラッド材を用いることもできる。

各段の偏平チューブ２の下側プレート２１は、最下段の偏平チューブ２の下側プレート２１Ａを除き同一の構成であって、基本的に平坦な薄い板状をなし、長手方向の両端部に、それぞれ一対の円形の開口部２５が開口形成されている。この一対の開口部２５は、下側プレート２１の幅方向に並んで配置されている。また、湾曲した両端部では、上側プレート２２の位置決めのために周縁が僅かに立ち上がっているが、長手方向に沿った直線部分となる一対の側縁においては、それぞれ連結片２４がほぼ垂直に立ち上がっている。この連結片２４は、ある段の偏平チューブ２における連結片２４の上端が、隣接する段の偏平チューブ２における連結片２４の下端部に重なり合うように、その突出長が各段の間隔よりも僅かに長く設定されており、かつ互いにカップ状に重なるように、僅かに外側に拡がったテーパ状をなしている。

最下段の偏平チューブ２の下側プレート２１Ａにおいては、長手方向の両端部に、それぞれ１つの円形の開口部２５Ａが開口形成されている。他の基本的な構成は、他の段の下側プレート２１と同様である。この最下段の偏平チューブ２における開口部２５Ａは、それぞれ、円の中心が一対の開口部２５の間の中央に位置し、かつ一対の開口部２５の個々の開口面積よりも大きな開口面積を有する。そして、この各端部の単一の開口部２５Ａは、取付フランジ３の円形開口部６に対応しており、図２，図３に示すように、開口部２５Ａの周縁が下方へ向けて折り曲げられて、短い円筒状の筒状部２６を構成している。この最下段の偏平チューブ２の下側プレート２１Ａの下面に取付フランジ３がろう付けされており、上記の筒状部２６は、取付フランジ３の円形開口部６の内周に嵌合している。

各段の偏平チューブ２の上側プレート２２は、最上段の偏平チューブ２の上側プレート２２Ａを除き同一の構成であって、図３に示すように、周縁に、一段低くなるようにステップ状に折り曲げられてなる接合フランジ部２７が全周に亘って連続して形成されている。また、下側プレート２１の両端部の各一対の開口部２５に対応して、上側プレート２２の長手方向の各端部には、一対の円形の開口部２８が開口形成されている。そして、この開口部２８の周囲は、上方へ向かって一段高くなるように折り曲げ形成されており、これにより、各開口部２８を円環状に囲むボス部２９が形成されている。換言すれば、円形のボス部２９が上方へ突出形成され、その中央に開口部２８が開口形成されている。また、上側プレート２２の適宜数箇所には、冷却水流路となる間隙を確保するために、ボス部２９と同じ高さの円錐台形のエンボス部３０が形成されている。

最上段の偏平チューブ２の上側プレート２２Ａにおいては、図２に明らかなように、上記の開口部２８およびボス部２９ならびにエンボス部３０を具備しない平坦な構成となっている。接合フランジ部２７を含む他の基本的な構成は、他の段の上側プレート２２と同様である。

フィンプレート２３は、図２に示すように、外形が矩形状をなしており、両端部の開口部２５，２５Ａ，２８と重ならない範囲に設けられている。このフィンプレート２３は、図４にその一部を拡大して示すように、１枚の母材に多数のスリットを設けて一定幅の多数の帯状片とし、かつこの帯状片を一定ピッチ毎に矩形ないしＵ字形に折り曲げてなるコルゲートフィンからなり、特に、隣接する帯状片のコルゲートの位置が互いに半ピッチずつずれたオフセット型コルゲートフィンからなる。説明の都合上、フィンプレート２３の平面における互いに直交する２つの方向を、図４に示すようにＸ方向およびＹ方向とそれぞれ定義するものとすると、母材がＹ方向に送られながら半ピッチずつずれた位置において一定ピッチ毎にそれぞれ反対側へ折り曲げられてコルゲート加工が行われる。従って、このフィンプレート２３においては、Ｘ方向の流れに対しては抵抗が低く、かつＹ方向の流れに対しては高抵抗となる異方性を有する。

この実施例では、図３に示すように、低抵抗となるＸ方向が偏平チューブ２の長手方向に沿うようにフィンプレート２３が偏平チューブ２内に配置されている。

上記のように構成された下側プレート２１（２１Ａ）と上側プレート２２（２２Ａ）は、両者間にフィンプレート２３を挟み込んだ状態で互いにろう付けにより接合される。つまり、上側プレート２２周縁の接合フランジ部２７が下側プレート２１の周縁の上面に重ね合わされ、かつその接合面が互いにろう付けされる。またフィンプレート２３は、コルゲートフィンとして折曲されることで上下に間隔を有するものとなるが、その下面が下側プレート２１にろう付けされ、かつ上面が上側プレート２２にろう付けされる。これにより、偏平チューブ２内部が密閉されたオイル流路１１となる。

そして、前述したように複数の偏平チューブ２が互いに積層され、かつ一体にろう付けされている。このとき、ある段の偏平チューブ２における上側プレート２２の開口部２８周囲のボス部２９は、その上に隣接する段の偏平チューブ２における下側プレート２１の開口部２５の周囲にろう付け接合される。これにより、ある段の上側プレート２２とその上の段の下側プレート２１との間に、ボス部２９の高さに相当する間隙が冷却水流路１２として確保される一方、前者の開口部２８と後者の開口部２５とが互いに連通した状態に接続される。従って、複数の段に偏平チューブ２を積層した状態では、各偏平チューブ２内のオイル流路１１が互いに連通するように、積層方向に連続した流路が複数のボス部２９によって構成される。

また各上側プレート２２のエンボス部３０は、その頂部が隣接する段の下側プレート２１の下面にろう付けされる。このエンボス部３０は、上記のボス部２９とともに、隣接する段の偏平チューブ２の間に冷却水流路１２を確保することに寄与する。

さらに、各段の偏平チューブ２の下側プレート２１（２１Ａ）に設けられた連結片２４は、図３に示すように、相対的に下側となる下段の偏平チューブ２の連結片２４の内側に、隣接する上段の偏平チューブ２の連結片２４下端が順次嵌合したものとなり、多数の連結片２４が積層方向に順次重なり合っていく。そして、これらの重なり合った連結片２４は、やはりろう付けによって互いに接合されている。従って、図１，図６，図７に示すように、複数の連結片２４によって積層方向に一体となった大きな側壁が構成されることになり、これら一対の側壁を介して複数の偏平チューブ２が積層方向に堅固に連結される。

上記のようにろう付けにより一体に組み立てられたオイルクーラ１は、図５に示すように、冷却水が流れるケース３１内に収容された状態で使用される。ケース３１は、例えばエンジンのシリンダブロックの一部からなるベース部３３と、このベース部３３に取り付けられるカバー３２と、からなり、両者間に構成されるウォータジャケット３４内にオイルクーラ１が収容される。ウォータジャケット３４は、その長手方向の一端部に図示せぬ冷却水入口を、他端部に図示せぬ冷却水出口を、それぞれ備えており、冷却水がエンジン側のウォータポンプ（図示せず）により強制循環される。オイルクーラ１は、取付フランジ３の取付孔７を通るボルト３５によってカバー３２に固定され、該カバー３２のオイル通路３６を介して内部に高圧のオイル（エンジンの潤滑油）が導入される。なお、オイルは、オイルクーラ１の長手方向の一端部から他端部へと流れ、ウォータジャケット３４内の冷却水は、オイルの流れに対し順方向あるいは逆方向となるように、やはりオイルクーラ１の長手方向に沿って流れる。従って、長手方向に沿って形成されている側縁の連結片２４は、特に冷却水の流れを阻害することはない。上記の連結片２４によって複数の偏平チューブ２が互いに拘束されるため、内部のオイルの油圧に対するオイルクーラ１の耐圧性が高くなる。

ここで、上記実施例の構成では、図３に示すように、オイルクーラ１のオイル入口となる最下段の偏平チューブ２の下側プレート２１Ａにおける開口部２５Ａは、偏平チューブ２の幅方向の中央に位置する単一のものである。これに対し、２段目以降の偏平チューブ２について各偏平チューブ２へのオイル入口となる開口部２５，２８は、上記開口部２５Ａを挟んで偏平チューブ２の幅方向に対称となるように一対設けられている。従って、単一の開口部２５Ａから最下段の偏平チューブ２内に流入したオイルは、その一部が当該偏平チューブ２の長手方向に沿って流れるものの、他の一部は、開口部２５Ａから幅方向に拡がって一対の開口部２５，２８を通して２段目の偏平チューブ２内へ流入し、これら一対の開口部２５，２８から各偏平チューブ２内を長手方向に流れる。そして、各偏平チューブ２のオイル出口となる他端部においては、やはり２段目以降の偏平チューブ２では、一対の開口部２５，２８が存在するため、偏平チューブ２の幅方向に広く拡がって流れが分布し、偏平チューブ２の幅方向の全体を有効利用して熱交換が行われる。なお、出口側の端部では、最終的には最下段の偏平チューブ２内で単一の開口部２５Ａへとオイルの流れが合流し、該開口部２５Ａからケース３１側へ導出される。

このように、上記実施例では、２段目以降の各偏平チューブ２内において一対のオイル入口（開口部２５，２８）と一対のオイル出口（開口部２５，２８）との間で、偏平チューブ２の幅方向に拡がってオイルが流れるため、熱交換効率が高く得られる。一方、取付フランジ３におけるオイル入口やオイル出口（つまり中央開口部６）は単一の開口部であるため、例えばケース３１側の接続構造が複雑化したり、取付フランジ３が大型化するような不具合が一切ない。既存のオイルクーラの交換部品としても容易に対応することができる。

次に、図８および図９は、最下段の偏平チューブ２内のフィンプレート２３を他の偏平チューブ２内のフィンプレート２３に比べて高抵抗のものとした実施例を示している。

具体的には、最下段の偏平チューブ２においては、前述した図４のフィンプレート２３を、高抵抗であるＹ方向（図４参照）が偏平チューブ２の長手方向に沿うような向きで収容してある。他の偏平チューブ２では、前述したように、低抵抗であるＸ方向が偏平チューブ２の長手方向に沿っている。従って、偏平チューブ２の長手方向の一端部から他端部へと流れるオイルの流れに対し、最下段の偏平チューブ２は、他の偏平チューブ２に比べて相対的に流路抵抗が高いものとなっている。

このような構成では、最下段の偏平チューブ２内において、一端部の単一のオイル入口（開口部２５Ａ）から他端部の単一のオイル出口（開口部２５Ａ）へと直線的に流れてしまう幅の狭い流れが抑制され、最下段の偏平チューブ２内でより幅広く流れが拡散されるとともに、２段目以降の偏平チューブ２へとより積極的にオイルが案内される。従って、熱交換効率がより向上する。また、高抵抗となるのは最下段の偏平チューブ２のみであるので、オイルクーラ１全体としての通路抵抗ないし圧力損失の増加は最小限のものとなる。

次に、図１０〜図１４に基づいて、本発明の第２の実施例を説明する。なお、図１１では、３段目以降の偏平チューブ２を補強プレート４とともに図示省略してある。また前述した実施例と実質的に同様の箇所には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。この実施例は、前述した実施例に比較して偏平チューブ２の幅がさらに大きい。そのため、２段目以降の偏平チューブ２では、偏平チューブ２の各端部において、３個の開口部２５，２８を備えている。

具体的には、最下段の偏平チューブ２の下側プレート２１に設けられた単一の円形の開口部２５Ａに対応する位置（換言すれば同心位置）に円形の中央開口部２５ａ，２８ａが形成されており、その両側に、一対の側部開口部２５ｂ，２８ｂが対称に配置されている。上記側部開口部２５ｂ，２８ｂは、図１３に示すように、それぞれ中央開口部２５ａ，２８ａよりも僅かに小径な円形をなし、かつ中央開口部２５ａ，２８ａよりも偏平チューブ２の長手方向について内側に片寄った位置に配置されている。つまり、一端部の中央開口部２５ａ，２８ａと他端部の中央開口部２５ａ，２８ａとの間の長手方向の間隔（つまり流れの距離）よりも、一端部の側部開口部２５ｂ，２８ｂと他端部の側部開口部２５ｂ、２８ｂとの間の長手方向の間隔（つまり流れの距離）の方が短くなっている。

これにより、上側プレート２２の中央開口部２８ａを囲む円形のボス部２９ａと側部開口部２８ｂを囲む円形のボス部２９ｂとが、偏平チューブ２の長手方向に互いにオフセットしている。従って、ケース３１内に収容したときに、偏平チューブ２間の冷却水流路１２において、中央のボス部２９ａと側部のボス部２９ｂとの間に斜めに冷却水が流れ得る流路が確保される。

また、この実施例では、前述した図８，図９の実施例と同様に、最下段の偏平チューブ２内のフィンプレート２３は、偏平チューブ２の長手方向の流れに対し高抵抗となる向きでもって配置されている（図１２，図１３参照）。なお、単一の開口部２５Ａから流入したオイルの流れを一対の側部開口部２５ｂ、２８ｂへ拡散させるために、フィンプレート２３の端部には、図１３に示すように、一対の側部開口部２５ｂ、２８ｂの間に入り込む矩形の延長部２３ａが設けられている。換言すれば、フィンプレート２３の端部は、３つの開口部２５ａ，２８ａ，２５ｂ，２８ｂのレイアウトに対応して切り欠かれた形状をなしている。

さらに、偏平チューブ２（下側プレート２１，上側プレート２２）の端部の外形状も３つの開口部２５ａ，２８ａ，２５ｂ，２８ｂのレイアウトに対応した形状をなし、つまり、３つの円を滑らかに連続させたような外形状を有している。

このような第２の実施例においても、前述した実施例と同様に、オイル入口として単一の開口部２５Ａから最下段の偏平チューブ２内に流入してきたオイルが、偏平チューブ２の幅方向に拡がって配置された３つの開口部２５，２８（中央開口部２５ａ，２８ａおよび一対の側部開口部２５ｂ，２８ｂ）へと流れていくため、２段目以降の偏平チューブ２では、偏平チューブ２の幅方向の全体に拡がったオイルの流れが得られ、熱交換効率が向上する。特に、一対の側部開口部２５ｂ，２８ｂは中央開口部２５ａ，２８ａよりも長手方向の内側に位置し、その流れの距離が短いので、側部開口部２５ｂ、２８ｂから偏平チューブ２の側部を通る流れがより流れやすくなり、幅方向の各部での流れの均一化が図れる。

図１４および図１５は、第２の実施例において中央開口部２５ａ，２８ａの口径を最下段の開口部２５Ａよりも小径とした変形例を示している。特に、一対の側部開口部２５ｂ，２８ｂの径よりも中央開口部２５ａ，２８ａの径が小さくなっている。このように中央開口部２５ａ，２８ａの径を小さくすると、側部開口部２５ｂ，２８ｂへ案内される流れの割合が増加する。従って、要求仕様等に応じて、側部開口部２５ｂ，２８ｂへより積極的にオイルを案内する必要がある場合に好適である。図示例では、下側プレート２１の中央開口部２５ａと上側プレート２２の中央開口部２８ａの双方が等しい径であるが、いずれか一方のみを小径の開口部としても同様である。

なお、上記の各実施例では、いずれも開口部２５，２８が円形のものとなっているが、本発明はこれに限られず、矩形の開口部など任意の形状とすることができる。また２段目以降の偏平チューブ２における各端部の開口部の個数は、上記の実施例の２個（つまり一対）あるいは３個に限定されず、さらに多数の開口部を並べた構成としてもよい。

次に、図１６は、取付フランジ３内で偏平チューブ２の幅方向へ流れを拡げるようにした第３の実施例を示している。この実施例のオイルクーラ１は、前述した図１等の第１の実施例のオイルクーラ１と実質的に同一の外観を有しているが、各段の偏平チューブ２の下側プレート２１が、最下段の偏平チューブ２の下側プレート２１も含めて同一の構成となっている。つまり、最下段の偏平チューブ２における下側プレート２１も、長手方向の各端部にそれぞれ一対の円形の開口部２５を備えている。

そして、最下段の偏平チューブ２における下側プレート２１の下面には、前述した第１の実施例と同様に、オイルの入口および出口をそれぞれ構成する一対の取付フランジ１０３が取り付けられている。ここで、各取付フランジ１０３は、やはり菱形ないし楕円形をなす比較的厚い金属板からなり、最下段の下側プレート２１の下面に積層した形でろう付けされているが、前述した第１の実施例の取付フランジ３とは異なり、下側プレート２１に接する側の面１０３ａには、下側プレート２１の一対の開口部２５に対応した一対の連通口１０６が開口し、反対側の取付面１０３ｂには、エンジン側からのオイルの入口もしくは出口となる単一の円形開口部６Ａが開口している。これらの一対の連通口１０６および単一の円形開口部６Ａは、図１７にも示すように、それぞれ取付フランジ１０３を貫通しない深さの円形の凹部として形成されており、これらの円形の凹部が図１７のように投影したときに互いに部分的に重複するように配置されることで、図１６に示すように、取付フランジ１０３の内部で互いに連通しており、かつ重複範囲では、取付フランジ１０３の板厚全体を貫通した開口となっている。なお、図１６から容易に理解できるように、連通口１０６の深さと円形開口部６Ａの深さとの和が取付フランジ３の板厚を越えるように設定されており、これによって、両者が軸方向に重なりあっている。

この第３の実施例によれば、取付フランジ１０３の内部において一対の連通口１０６へ向かうようにオイルの流れが偏平チューブ２の幅方向に拡げられ、各偏平チューブ２内では、前述した第１の実施例と同様に、一対のオイル入口（開口部２５，２８）と一対のオイル出口（開口部２５，２８）との間で偏平チューブ２の幅方向に拡がってオイルが流れる。従って、熱交換効率が高く得られる。そして、取付フランジ１０３におけるオイル入口やオイル出口（つまり中央開口部６Ａ）は、前述した各実施例と同じく単一の開口部であるため、ケース３１側との接続構造が単純となり、既存のオイルクーラの交換部品としても容易に対応することができる。

なお、第２の実施例のように偏平チューブ２がさらに多数の開口部を具備する構成においても、取付フランジの変更によって同様に構成することが可能である。

１…オイルクーラ
２…偏平チューブ
３…取付フランジ
４…補強プレート
１１…オイル流路
１２…冷却水流路
２１…下側プレート
２２…上側プレート
２３…フィンプレート
２５，２５Ａ…開口部
２５ａ…中央開口部
２５ｂ…側部開口部
２７…接合フランジ部
２８…開口部
２８ａ…中央開口部
２８ｂ…側部開口部
２９，２９ａ，２９ｂ…ボス部
３０…エンボス部
３１…ケース

Claims

内部が第１の流体の流路となる偏平チューブが第２の流体の流路となる間隙を介して複数段積層されて構成された熱交換器であって、各偏平チューブは、周縁において互いに接合された第１のプレートおよび第２のプレートからなり、隣接する２つの偏平チューブが、一方の偏平チューブの第２のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部と他方の偏平チューブの第１のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部とが互いに接合されることで互いに連通しており、これらの開口部を介して各偏平チューブの長手方向に第１の流体が通流する熱交換器において、
最下段の偏平チューブにおける第１のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、熱交換器の流体入口もしくは流体出口となる単一の開口部が形成されており、
この第１のプレートと組み合わされる第２のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、複数個の開口部が上記偏平チューブの幅方向に拡がって配置されており、
２段目以降の偏平チューブは、上記の最下段の偏平チューブの第２のプレートに対応して複数個の開口部を各端部に備える、ことを特徴とする熱交換器。
上記最下段の偏平チューブの第１のプレートの下面に取付フランジが取り付けられており、この取付フランジに設けられた流体入口および流体出口が上記第１のプレートの各端部の単一の開口部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
各偏平チューブの第１のプレートと第２のプレートとの間にフィンプレートが配置されており、
複数の偏平チューブの中で、最下段の偏平チューブにおけるフィンプレートは、該偏平チューブの長手方向に沿った流れに対する抵抗が、他の偏平チューブにおけるフィンプレートの抵抗よりも高いことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
最下段の偏平チューブの第２のプレートおよび２段目以降の偏平チューブは、各端部に、最下段の偏平チューブの第１のプレートにおける単一の開口部を挟んで対称に位置する偶数個の開口部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。
最下段の偏平チューブの第２のプレートおよび２段目以降の偏平チューブは、各端部に、最下段の偏平チューブの第１のプレートにおける単一の開口部と中心位置が一致する中央の開口部を含む奇数個の開口部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。
内部が第１の流体の流路となる偏平チューブが第２の流体の流路となる間隙を介して複数段積層されて構成された熱交換器であって、各偏平チューブは、周縁において互いに接合された第１のプレートおよび第２のプレートからなり、隣接する２つの偏平チューブが、一方の偏平チューブの第２のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部と他方の偏平チューブの第１のプレートの長手方向の各端部にそれぞれ設けられた開口部とが互いに接合されることで互いに連通しており、これらの開口部を介して各偏平チューブの長手方向に第１の流体が通流する熱交換器において、
上記第１のプレートおよび上記第２のプレートの長手方向の各端部には、上記開口部として、複数個の開口部が上記偏平チューブの幅方向に拡がって配置されており、
最下段の偏平チューブにおける第１のプレートの下面に板状の取付フランジが積層されており、
上記取付フランジの上記第１のプレートの側の面には、上記偏平チューブの複数個の開口部に対応した複数個の連通口が開口し、反対側の取付面には、流体入口もしくは流体出口となる単一の開口部が開口し、これら複数個の連通口と単一の開口部とが上記取付フランジの内部で互いに連通していることを特徴とする熱交換器。
上記の複数個の連通口および単一の開口部が、それぞれ上記取付フランジを貫通しない深さの凹部として形成されており、これらの凹部が互いに部分的に重複するように配置されることで、互いに連通していることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。