JP2552695Y2 - 複合式熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は三つの流体の間で熱交換を行なわせる複合
式の熱交換器に関する。

（従来の技術） 従来三つの流体の間で熱交換を行なわせる複合式の熱
交換器は、例えば実開昭62-160174号公報に記載された
ものがある。これは皿状のプレートを重ね合わせて形成
される層状の空室をそれぞれ適宜に第１、第２、第３流
体の流路と定め、例えば各第１流体流路を他の第２、第
３流体流路を貫通する連通管で連通させ、同様に第２流
体流路同士、第３流体流路同士も連通させ、プレートの
底板を介して層状に配列された流体流路間で熱交換を行
なうものである。各流体に対して連通管は通常２個ずつ
設けられ流体を各流路に配分する連通管と各流路から合
流させ収集する連通管となっている。

（考案が解決しようとする課題） 上記のような従来の複合式熱交換器は各流路の形状が
同一であるため三つの流体の流量、あるいは熱授受量を
調整するには流路すなわちプレートによって形成される
層状空室の数を三つの流体に対して適正に配分し、しか
もこれを適正な順序に配列しなければならない。このよ
うな適正な流路数と適正な層順を得ることはきわめて困
難である。例えば三つの流体の流量や熱授受量に差をつ
けるため空室数の配分に差をつけると、各流体の流路の
配列順序において同一流体が隣接してその間のプレート
の伝熱面積が熱交換上無効のものとなってしまう等の状
態が発生するからである。また、３流体のうちある流体
を一時的に流して急速な熱交換を行なわせ、他の２流体
は定常的に流して熱交換を継続させようとする場合、従
来のものでは一時的に流す流体の流路は定常時的に無駄
なスペースとなってしまい無駄の多い大型化を招くこと
となる。

（課題を解決するための手段） 密閉されたハウジングの壁面に内部と流通する第１流
体流入孔、第１流体流出孔を設けて該ハウジング内を第
１流体室とし、偏平な複数のチューブを一定の間隙をあ
けて積層し、各チューブを、各チューブに形成された上
向きおよび下向きホールフランジを連結させて前記間隙
部分を貫通する連通管を形成してなるコアを第１流体室
内に配設してコア内部を第２流体室とし、ハウジング壁
面に第２流体室と連通する第２流体流入孔、第２流体流
出孔を設け、さらに前記各チューブにチューブ内および
間隙部分それぞれに立上がる上向きフランジを設けて、
それらを連結させて、各チューブおよび間隙部分を貫通
する筒状体を形成し、その内部を第３流体室とし、ハウ
ジング壁面に第３流体室と連通する第３流体流入孔、第
３流体流出孔を設けてなる複合式熱交換器である。

（作用） 第１、第２、第３流体の流入孔、流出孔はそれぞれ各
流体の流通経路に接続される。第１流体と第２流体とは
チューブの壁面を介して熱交換し、第１流体と第３流体
とは筒状体の前記間隙を貫通する部分の壁面を介して熱
交換を行う。また第２流体と第３流体とは筒状体のチュ
ーブ内を貫通する部分の壁面を介して熱交換を行う。

（実施例） 第１図はこの考案の複合式熱交換器１である。ハウジ
ング２は第１流体流入孔３、第１流体流出孔４を設けた
ボディ５とカバー６とが固着されてなり、内部が第１流
体室である。第１流体室には偏平なチューブ７を一定の
間隙Ａをあけて積層したコア８が配設される。チューブ
７は長円形（小判型）の上プレート９と下プレート10を
結合してなる。上プレート９は外郭に下向きフランジ9
a、二つの上向きホールフランジ9b、他のホールフラン
ジ9c（第１図では３個）が設けられ、下プレート10は外
郭に上向きフランジ10a、二つの下向きホールフランジ1
0b、他の上向きホールフランジ10c（第１図では３個）
が設けられる。フランジ9a、10aは互に嵌合され、ホー
ルフランジ9bは上段の下プレートの下向きホールフラン
ジ10bに嵌合し、ホールフランジ9cは上段の下プレート
のホールフランジ10cの基部に嵌合する。ホールフラン
ジ10cは当該チューブ７の上プレート９のホールフラン
ジ9cの基部に嵌合する。コア８の最下段の下プレート11
0は他の下プレート10のホールフランジ10bを設けないも
のである。このように各プレートが嵌合されるとホール
フランジ9b、10bで各チューブ７を連結する連通管14が
形成され、ホールフランジ9cと10cとで筒状体15が形成
されて、各チューブ７内は第２流体室になり筒状体15内
は第３流体室となる。最上段の二つのホールフランジ9b
はカバー６に設けた第２流体流入孔11、第２流体流出孔
12に接続される。ホールフランジ9c、10cで形成された
三つの筒状体15の最上段のホールフランジ9cはカバー６
に設けた三つの第３流体流入孔13にそれぞれ連結され、
またボディ５底面には三つの第３流体流出孔16が設けら
れてそれぞれ最下段のホールフランジ10cの基部と連通
部材17cで連結される。複合式熱交換器１は例えば内燃
機関に用いられるとき第１流体は冷却水、第２流体はオ
イル、第３流体は分流した排気ガスであり、第３流体に
は第２流体の温度が特定値まで上昇したことによって閉
止する感温弁（図示せず）が設けられる。冷却水とオイ
ルは機関の運転開始時には排気ガスにより急速に適温ま
で上昇し（加温器として作用する）、排気ガス閉止後は
オイルの冷却器として作用する。

第２図〜第５図は他の実施例である。複合式熱交換器
20は上下端閉塞の筒状ハウジング21の内部に偏平なチュ
ーブ22を一定の間隙Ｂをあけて複数個積層して連通管23
で連結してコア24とし、各チューブ22および間隙Ｂの部
分を貫通する筒状体25を設け、ハウジング21内を第１流
体室、コア24内を第２流体室、筒状体25内を第３流体室
としたものである。ハウジング21は、上端面に中央孔31
a、第２流体流出孔26、２個ずつの第３流体流入孔27、
第３流体流出孔28を設け、筒状の側面に第１流体流入孔
29、第１流体流出孔30を設けた上ケース31と、中央孔35
a、第２流体流入孔32、２個ずつの第３流体流出孔33、
第３流体流入孔34を設けた蓋状の下ケース35とを結合し
たものである。チューブ22（第８図）は上プレート36
（第６図）下プレート37（第７図）でなる。上プレート
36は、環状をなし外郭に下向きフランジ36a、中央孔の
まわりに上向きフランジ36dを有し、２個の上向きホー
ルフランジ36b、４個の上向きホールフランジ36cが設け
てある。下プレート37は、環状をなし外郭に上向きフラ
ンジ37a、中央孔のまわりに上向きホールフランジ37d、
２個の下向きホールフランジ37b、４個の上向きホール
フランジ37cが設けてある。フランジ36a、37aは嵌合さ
れてチューブ22の外郭部を形成し、フランジ36d、37dは
順次に上向きに嵌合されてチューブ22および間隙Ｂを中
央孔と区画する。ホールフランジ36bは上段の下プレー
ト37のホールフランジ37bと嵌合されて連通管23を形成
する。またホールフランジ36cと37cとは順次に上向きに
嵌合されて筒状体25を形成する。コア24の最上段のプレ
ート136はホールフランジ36bが１個のみ設けられそのホ
ールフランジ36bは上ケース31の第２流体流出孔26に接
合され、４個のホールフランジ36cは２個ずつの上ケー
ス31の第３流体流入孔27、第３流体流出孔28に接合さ
れ、フランジ36dは中央孔31aに接合される。コア24の最
下段のプレート137はホールフランジ37bが１個のみ設け
られ下ケース35の第２流体流入孔32に接合され、４個の
ホールフランジ37cは２個ずつの第３流体流出孔33、第
３流体流入孔34に接合される。また、中央孔のフランジ
37dには下ケース35の中央孔35aの周縁に立上らせたフラ
ンジ35dと接合する。下ケース35の下面に２個の溝38aを
有するガイド版38が取付けられ溝38aは下ケース35の第
３流体流出孔33、第３流体流入孔34を１個ずつ連通させ
る。ハウジング21の上ケース31上端面に中央孔39aを設
けた第１カバー39を設け、その内腔部が上ケース31の第
２流体流出孔26と中央孔31aを被うようになされる。さ
らに第１カバー39上面を被って第２カバー40が設けられ
る。第２カバー40は中央孔40aが設けられるとともに中
央部分の内面が第１カバー39の外面に当接していて、第
２カバー40内を二つの空室に区分している。その一方は
上ケース31の二つの第３流体流入孔27と連通しかつ第３
流体流入開口40bが設けられ、他方の空室は上ケース31
の二つの第３流体流出孔28と連通しかつ第３流体流出開
口40cが設けられる。中央孔40a、39a、31a、フランジ36
d、37d、35dで形成される中央筒内に中空ボルト41が挿
通され横孔41bによって中空部41aと第１カバー39の内腔
部が連通する。

上記の複合式熱交換器20は内燃機関に取付けられる。
第１流体は冷却水、第２流体はオイル、第３流体は分流
された排気ガスである。冷却水は第１流体流入孔29から
第１流体室へ入り第１流体流出孔30から流出する。オイ
ルは第２流体流入孔32から一方の連通管23を経て各チュ
ーブ22へ入り他方の連通管23から第２流体流出孔26を経
て第１カバー39内腔部へ流出し、さらに中空ボルトの横
孔41bから中空部41aを経てエンジンへ戻る。排気ガスは
排気ガス流入開口40bから第２カバー40の一方の空室へ
入り上ケース31の二つの第３流体流入孔27から各筒状体
25へ入る。そして下ケース35の第３流体流出孔33、ガイ
ド板38の溝38aを通って第３流体流入孔34から再び他の
筒状体25へ入り上ケース31の第３流体流出孔28を経て第
２カバー40の他方の空室の第３流体流出開口40cから流
出する。第３流体流出開口40bの上流側にはオイル温度
が所定温度まで上昇したとき閉止する弁（図示しない）
が設けられ排気ガスの流入を止める。その時点までは排
気ガスで冷却水およびオイルを加温し、その後はオイル
を冷却水で冷却するオイルクーラとして作用する。

この考案で第１、第２、第３流体の種類が限定されな
いことは当然である。

（考案の効果） この考案は上記の構成により三つの流体相互間に熱交
換を行なわせることができる。その際、相互間の伝熱
は、チューブ壁面（第１、第２流体間）、筒状体の各チ
ューブの間隙部分（第１、第３流体間）、筒状体のチュ
ーブ貫通部分（第２、第３流体間）で直接行なわれる。
従って各伝達面はおのおの独立して他に影響を与えずに
設定することができる。また一つの著しく温度の異なる
流体を一時的に流して熱交換させようとするときなどに
は、その流体を筒状体に流すことにより、流入を止めた
ときに無効となるスペースが少なく、全体としてスペー
スが有効に利用される。従って伝熱面積の配分を適正に
調整して効率よく、大型化されない複合式熱交換器が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例の断面図。第２図は第２の実
施例の断面図で第４図のＡ−Ａ断面、第３図は第２の実
施例の断面図で第４図の第１・第３流体の流入孔・流出
孔を変位したＢ−Ｂ断面、第４図は第２の実施例の上面
の図、第５図は第２の実施例の下面の図。第６図は第２
実施例の上プレートの図、第７図は第２実施例の下プレ
ートの図、第８図は第２実施例のチューブの断面図で第
６図ｃ−ｃ断面である。 ２、21……ハウジング、７、22……チューブ 14、23……連通管、８、24……コア 15、25……筒状体、３、29……第１流体流入孔 ４、30……第１流体流入孔 11、32……第２流体流入孔 12、26……第２流体流出孔 13、27、34……第３流体流入孔 14、28、33……第３流体流出孔

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉されたハウジングの壁面に内部と流通
   する第１流体流入孔、第１流体流出孔を設けて該ハウジ
   ング内を第１流体室とし、偏平な複数のチューブを一定
   の間隙をあけて積層し、各チューブを、各チューブに形
   成された上向きおよび下向きホールフランジを連結させ
   て前記間隙部分を貫通する連通管を形成してなるコアを
   第１流体室内に配設してコア内部を第２流体室とし、ハ
   ウジング壁面に第２流体室と連通する第２流体流入孔、
   第２流体流出孔を設け、さらに前記各チューブにチュー
   ブ内および間隙部分それぞれに立上がる上向きフランジ
   を設けて、それらを連結させて、各チューブおよび間隙
   部分を貫通する筒状体を形成し、その内部を第３流体室
   とし、ハウジング壁面に第３流体室と連通する第３流体
   流入孔、第３流体流出孔を設けてなる複合式熱交換器。