JP3947833B2 - 熱交換器 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械や農業機械等におけるオイルクーラ等として用いられる熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所謂カチ込み式の熱交換器では、図１０に示すように、横断面円形の伝熱管(51)を蛇行状に曲げ加工した後、その直管部(51a)を偏平状に加工し、該伝熱管(51)を、図１１および図１２(a)に示すように、所要間隔をあけて並列に配置された多数の帯板状フィン(52)における各切欠(53)の入口(53a)に偏平状伝熱管(51)の直管部(51a)を入れ、図１２(b)に示すように、偏平状伝熱管(51)の直管部(51a)を各切欠(53)における欠円形の伝熱管固定部(53b)に入れると共にプレス機(54)で直管部(51a)を加圧して該直管部(51a)を伝熱管固定部(53b)に沿って上部が平らな略円形に変形させて該伝熱管固定部(53b)に固定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の熱交換器では、伝熱管(51)の曲げ加工を行う際、該伝熱管(51)の曲管部(51b)がつぶれ易く、またこれを防止するためには予め伝熱管(51)に心金を入れる必要があった。また、熱交換器の性能向上を図る場合、伝熱管(51)自体を長くして曲げ加工箇所を増やして直管部(51a)の数を増加させる等の方法が考えられるが、この場合、基本的に通過空気の圧力損失および伝熱管(51)内を流れるオイル等の熱媒体の圧力損失が増加するため妥当ではない。
【０００４】
本発明の目的は、伝熱管を曲げ加工する際の曲げ箇所において、心金等を使わずに該箇所のつぶれを確実に防止することができ、しかも通過空気の圧力損失を増加させることなく、熱交換性能を高めることができるオイルクーラ等の熱交換器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る熱交換器は、多数の板状フィンが並列に設けられ、各板状フィンの少なくとも一側に、横断面偏平状の伝熱管がその幅方向に入れられる真直ぐな入口とこれに連なり且つ短径が入口の幅よりも広い欠楕円形の伝熱管固定部とよりなる複数の切欠が間隔をあけて且つ隣り合う板状フィンの切欠位置が互いに対応するように設けられ、これら対応する各切欠の伝熱管固定部に蛇行状に曲げ加工された伝熱管の直管部が入れられ、直管部は入口方向からの押圧により伝熱管固定部に沿って楕円状に変形して伝熱管固定部に固定されており、伝熱管内にはその内周方向に間隔をあけて複数のインナーフィンが設けられ、且つこれらインナーフィンのうち、各曲管部の両側管壁の中央におけるインナーフィン同士が曲管部曲げ加工時における内側管壁の管内方への湾曲に伴って突き合わせ状となされているものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換器において、各曲管部の両側管壁の中央における一対のインナーフィン同士が厚肉に形成され、該厚肉の中央インナーフィン以外の両側のインナーフィンが中央インナーフィンよりも薄肉で且つ高さが低く形成されているものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１記載の熱交換器において、 各曲管部の両側管壁の中央における複数対のインナーフィン同士が厚肉に形成され、該厚肉の中央インナーフィン以外の両側のインナーフィンが中央インナーフィンよりも薄肉で且つ高さが低く形成されているものである。
【０００７】
請求項４の発明に係る工作機械は、 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の熱交換器を備えたものである。
【０００８】
請求項５の発明に係る農業機械は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の熱交換器を備えたものである。
【０００９】
本発明の熱交換器は、オイルクーラの他、エバポレータ等として用いることができる。
【００１０】
本発明の熱交換器によれば、伝熱管の各曲管部の両側管壁の中央におけるインナーフィン同士が曲管部曲げ加工時における内側管壁の管内方への湾曲に伴って突き合わせ状となされているため、これら突き合わされたインナーフィンによって曲管部の両側管壁がその内側から支持された状態となるため、伝熱管の曲げ加工時における曲げ箇所のつぶれが確実に防止できる。また、蛇行状に曲げ加工された伝熱管の直管部は板状フィンにおける各切欠の固定部に横断面楕円状に変形した状態で固定されているため、該直管部は従来の横断面略円形の直管部の場合に比較して通過空気の圧力損失が減少されると共に楕円状の直管部内を流れるオイル等の熱媒体と該直管部の内周との接触面積が拡大するため、伝熱管自体の熱交換性能が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明をオイルクーラに適用した場合の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１に示すオイルクーラは、純アルミニウムまたはアルミニウム合金製であって、多数の帯板状フィン(1) が並列に設けられ、図２に示すように、帯板状フィン(1)の切欠(2)には蛇行状の伝熱管(3)の直管部(3a)が後述する要領でカチ込まれており、伝熱管(3)の一端部(3c)はオイルの入口となされ、他端部(3d)が出口となされており、また両側の帯板状フィン(1) の外側にはそれぞれ側板(6)が設けられている。
【００１３】
伝熱管(3) は、図３に示すように、横断面偏平状の押出形材よりなり、その両側管壁(5a)(5b)には、中央に厚みのあるインナーフィン(4a)が形成され、該インナーフィン(4a)の両側にそれぞれ該フィン(4a)よりも薄肉で且つ高さの若干低いインナーフィン(4b)が２つずつ形成されている。そして、図５に示すように、伝熱管(3) を所定箇所で曲げ加工することにより、蛇行状となされている。
【００１４】
切欠(2)は、各板状フィン(1)の一側に間隔をあけて且つ隣り合う板状フィン(1)の切欠(2) 位置が互いに対応するように設けられ、横断面偏平状の伝熱管(3)がその幅方向に入れられる真直ぐな入口(2a)とこれに連なり且つ短径(r)が入口(2a)の幅(w)よりも広い欠楕円形の伝熱管固定部(2b)とよりなるものである。
【００１５】
そして、図４に示すように、上記対応する各切欠(2)の伝熱管固定部(2b)に蛇行状に曲げ加工された伝熱管(3) の直管部(3a)が入れられ、該直管部(3a)はプレス機(P)による入口(2a)方向からの押圧により伝熱管固定部(2b)に沿って楕円状に変形して該伝熱管固定部(2b)に固定されている。
【００１６】
図５に示す伝熱管(3) の曲げ加工の際、図６に示すように、各曲管部(3b)の内側管壁(5a)が管内方へ湾曲することがあっても両側管壁(5a)(5b)の中央におけるインナーフィン(4a)同士が突き合わされて両側管壁(5a)(5b)が内側から支持されるため、伝熱管(3)の曲管部(3b)において該部がつぶれるおそれが全くない。なお、上記曲げ加工時において、曲げ半径が大きい等の理由により各曲管部(3b)の内側管壁(5a)が管内方へ湾曲しない場合にはインナーフィン(4a)同士が突き合わされず、図３のように、インナーフィン(4a)が対向状のままになることは勿論である。
【００１７】
本実施形態のオイルクーラの場合、図８に示すように、帯板状フィン(1) の各切欠(2) の伝熱管固定部(2b)に固定された伝熱管(3)の各直管部(3a)が楕円状であるため、図７に示す略円形の伝熱管(51)の直管部(51a) に比べて通過空気の圧力損失が減少される。しかも、楕円状の直管部(3a)内を流れるオイルと該直管部(3a)の内周との接触面積が略円形の伝熱管(51)の直管部(51a)に比べて拡大するため、伝熱管自体の熱交換性能が向上する。また、図８に示す楕円状の各直管部(3a)間の間隔(S1)が図７に示す略円形の伝熱管(51)の間隔(S2)に比べて広くなり、オイルクーラ全体としてみた場合の空気の自由通過面積も図７のものに比べて大巾に増加する。
【００１８】
図９は上記実施形態を変形した他の実施形態であり、切欠(2)が各帯板状フィン(1)の両側に設けられており、各切欠(2) の構成およびこれら切欠(2) に固定される各伝熱管(3)の構成は上記実施形態と同様である。
【００１９】
また、上記実施形態では、伝熱管(3)の曲管部(3b)において両側管壁(5a)(5b)中央の対向する一対のインナーフィン(4a)同士が突き合わされる構成としたが、両側管壁(5a)(5b)中央において複数のインナーフィン同士が突き合わされるようにしても良い。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の熱交換器によれば、伝熱管の各曲管部の両側管壁の中央におけるインナーフィン同士が曲管部曲げ加工時における内側管壁の管内方への湾曲に伴って突き合わせ状となされているため、これら突き合わされたインナーフィンによって曲管部の両側管壁がその内側から支持された状態となり、伝熱管の曲げ加工時における曲げ箇所のつぶれが確実に防止できる。
【００２１】
また、帯板状フィンの各切欠の伝熱管固定部に固定された伝熱管の各直管部が楕円状であるため、通過空気の圧力損失の低下が可能となり、しかも熱交換器全体としての空気の自由通過面積も拡大し、熱交換器自体を大型化することなく、従来と同じ大きさの熱交換器で伝熱管の直管部の本数を増やして熱交換性能を容易に向上させることもできる。
更に、本発明は、上記楕円状の各直管部において、管の内周と熱媒体との接触面積が拡大するため、伝熱管自体の熱交換性能が向上される等、種々の優れた実用的利点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のオイルクーラの正面図である。
【図２】 同オイルクーラの側板を一部切欠して示す側面図である。
【図３】 伝熱管用の押出形材を示す斜視図である。
【図４】 オイルクーラの帯板状フィンへの伝熱管の固定状態を示す拡大垂直断面図である。
【図５】 伝熱管の曲管部を示す正面図である。
【図６】 図５におけるＶＩ−ＶＩ線にそう拡大断面図である。
【図７】 従来のオイルクーラの帯板状フィンにおける伝熱管の固定状態を示す垂直断面図である。
【図８】 本発明のオイルクーラの帯板状フィンにおける伝熱管の固定状態を示す垂直断面図である。
【図９】 本発明の他の実施形態を示す垂直断面図である。
【図１０】 従来の熱交換器に用いられる蛇行状伝熱管の斜視図である。
【図１１】 同伝熱管の帯板状フィンへの配置途上の状態を示す斜視図である。
【図１２】 同伝熱管が帯板状フィンの切欠へ固定される要領を示す垂直断面図であって、同図（ａ）は帯板状フィンの切欠の入口に偏平状伝熱管が入った状態を示し、同図（ｂ）は伝熱管が切欠の固定部で略円形に変形して固定された状態を示している。
【符号の説明】
(1) ： 板状フィン
(2) ： 切欠
(2a)： 入口
(2b)： 伝熱管固定部
(3) ： 伝熱管
(3a)： 直管部
(3b)： 曲管部
(4a)： 中央インナーフィン
(4b)： 中央インナーフィン以外の両側のインナーフィン
(5a)： 内側管壁
(5b)： 外側管壁

Claims (5)

  1. 多数の板状フィン(1)が並列に設けられ、各板状フィン(1)の少なくとも一側に、横断面偏平状の伝熱管(3)がその幅方向に入れられる真直ぐな入口(2a)とこれに連なり且つ短径が入口(2a)の幅よりも広い欠楕円形の伝熱管固定部(2b)とよりなる複数の切欠(2) が間隔をあけて且つ隣り合う板状フィン(1)の切欠(2)位置が互いに対応するように設けられ、これら対応する各切欠(2)の伝熱管固定部(2b)に蛇行状に曲げ加工された伝熱管(3) の直管部(3a)が入れられ、直管部(3a)は入口(2a)方向からの押圧により伝熱管固定部(2b)に沿って楕円状に変形して伝熱管固定部(2b)に固定されており、伝熱管(3)内にはその内周方向に間隔をあけて複数のインナーフィン(4a)(4b)が設けられ、且つこれらインナーフィン(4a)(4b)のうち、各曲管部(3b)の両側管壁(5a)(5b)の中央におけるインナーフィン(4a)同士が曲管部(3b)曲げ加工時における内側管壁(5a)の管内方への湾曲に伴って突き合わせ状となされている、熱交換器。
  2. 各曲管部 (3b) の両側管壁 (5a)(5b) の中央における一対のインナーフィン (4a) 同士が厚肉に形成され、該厚肉の中央インナーフィン (4a) 以外の両側のインナーフィン (4b) が中央インナーフィン (4a) よりも薄肉で且つ高さが低く形成されている請求項１記載の熱交換器。
  3. 各曲管部 (3b) の両側管壁 (5a)(5b) の中央における複数対のインナーフィン (4a) 同士が厚肉に形成され、該厚肉の中央インナーフィン (4a) 以外の両側のインナーフィン (4b) が中央インナーフィン (4a) よりも薄肉で且つ高さが低く形成されている請求項１記載の熱交換器。
  4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた工作機械。
  5. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた農業機械。
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