JP4125929B2

JP4125929B2 - Air-cooled heat exchanger protector

Info

Publication number: JP4125929B2
Application number: JP2002243189A
Authority: JP
Inventors: 康文榊原; 晴彦上野; 映二水野
Original assignee: マルヤス工業株式会社
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: JP2004084488A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部に向けて突出し直線状に延びる放熱フィンを備えた空冷式熱交換器に設けられて、前記放熱フィンに沿って空気が流れることを許容するとともに、前記放熱フィンを外方から保護する空冷式熱交換器用プロテクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空冷式熱交換器の一つとして、例えば、燃料を空気（走行風）により冷却する自動車用のフューエルクーラがあり、この熱交換器においては、外部に向けて突出し直線状に延びる放熱フィンを並列的に有している。また、この熱交換器においては、外方からの泥はねによる放熱フィンの汚れや飛び石による放熱フィンの変形等を防止するためにプロテクタを装着することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したプロテクタは、外方からの泥はねによる放熱フィンの汚れや飛び石による放熱フィンの変形等を防止することは可能であるが、放熱フィンへの空気流れを阻害するおそれがあり、放熱フィンでの放熱効果を低下させて当該熱交換器での冷却性能を低下させるおそれがある。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、外部に向けて突出し直線状に延びる放熱フィンを備えた空冷式熱交換器に設けられて、前記放熱フィンに沿って空気が流れることを許容するとともに、前記放熱フィンを外方から保護する空冷式熱交換器用プロテクタにおいて、前記放熱フィンの表面近傍に空気の渦流れを形成する渦発生体を設けたことに特徴がある。
【０００５】
このプロテクタにおいては、外方からの泥はねによる放熱フィンの汚れや飛び石による放熱フィンの変形等を防止することが可能であることは勿論のこと、渦発生体により放熱フィンの表面近傍に空気の渦流れ（２次流れ）を形成することが可能である。ところで、放熱フィンの表面近傍に形成される空気の渦流れは、放熱フィンの表面と空気の接触を促進するため、放熱フィンの表面での熱伝達（放熱）を飛躍的に向上させることが可能である。したがって、このプロテクタにおいては、熱交換器における放熱フィンの保護を図りながら、熱交換器での冷却性能の向上を図ることが可能である。
【０００６】
また、本発明の実施に際して、並列的に設けられた複数の放熱フィン間に並列的に介装される薄肉プレートの放熱フィンに対向する表裏両面に渦発生体が設けられている場合には、薄肉プレートの表裏両面に対向する放熱フィンの表面近傍に空気の渦流れ（２次流れ）を形成することが可能であり、薄肉プレートの表裏両面に対向する放熱フィンの表面での熱伝達（放熱）を飛躍的に向上させることが可能である。また、この場合には、薄肉プレートによる整流効果が期待できて、放熱フィンに沿って流れる空気流量の増大を図ることが可能である。したがって、このプロテクタにおいては、熱交換器での冷却性能の更なる向上を図ることが可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、燃料を空気（走行風）により冷却する自動車用のフューエルクーラである熱交換器１０に本発明によるプロテクタ２０を装着した第１実施形態を概略的に示している。また、図２〜図４は熱交換器１０のコア１１を示し、図５および図６は熱交換器１０の一方のヘッダー１２を示し、図７および図８は熱交換器１０の他方のヘッダー１３を示し、図９および図１０はプロテクタ２０を示している。
【０００８】
図１に示した熱交換器１０は、１９個の隔壁１１ａ１〜１１ａ１９（符号１１ａ４〜１１ａ１６の図１への記入は省略）によって仕切られて断面形状を略同一とされた２０個の直線状流路Ｐ１〜Ｐ２０（符号Ｐ４〜Ｐ１７の図１への記入は省略）を幅方向にて並列的に有し、これら各流路Ｐ１〜Ｐ２０が前後方向（図１の上下方向）の両端部にて開口するコア１１を備えるとともに、このコア１１の各端部に嵌合された状態にてろう付けされて密に固着された一対のヘッダー１２，１３を備えている。
【０００９】
また、図１に示した熱交換器１０においては、一方のヘッダー１２に設けた流入口１２ａに、流入パイプ１４が嵌合された状態にてろう付けされて密に固着されるとともに、一方のヘッダー１２に設けた流出口１２ｂに、流出パイプ１５が嵌合された状態にてろう付けされて密に固着されている。
【００１０】
コア１１は、図１と図２〜図４に示したように、アルミニウムの押し出し成形により一体成形されていて、１９個の隔壁１１ａ１〜１１ａ１９を周壁１１ｂの内部に上下方向に有するとともに、周壁１１ｂの下壁部に形成されて下方向に突出し各流路Ｐ１〜Ｐ２０に沿って前後方向に延びる２０個の長尺の放熱フィン１１ｃと１９個の短尺の放熱フィン１１ｄを有している。また、コア１１は、周壁１１ｂの下壁部に形成されて上方向に突出し各流路Ｐ１〜Ｐ２０に沿って前後方向に延びる短尺の吸熱フィン１１ｅを２０個有している。
【００１１】
このコア１１においては、第１の隔壁１１ａ１と偶数番の各隔壁１１ａ２…１１ａ１８と第１９の隔壁１１ａ１９のヘッダー１３側に切欠１１ｆが設けられるとともに、第１と第１９を除く奇数番の各隔壁１１ａ３…１１ａ１７のヘッダー１２側に切欠１１ｇが設けられている。各切欠１１ｆ，１１ｇは、隣接する各流路の端部を連通させるものであり、コア１１の成形後に各隔壁１１ａ１〜１１ａ１９の該当部位を切削により切り欠くことにより形成されている。
【００１２】
このため、このコア１１においては、第２の流路Ｐ２〜第１９の流路Ｐ１９にて、隣接する各流路の端部が交互に連通していて、コア１１と両ヘッダー１２，１３により蛇行流路Ｐａが形成されていて、第２の流路Ｐ２が流入パイプ１４に連通する蛇行流路Ｐａの第１流路とされ、第１９の流路Ｐ１９が流出パイプ１５に連通する蛇行流路Ｐａの最終流路とされている。また、第１の流路Ｐ１が流入パイプ１４に連通するとともに蛇行流路Ｐａの第１流路（第２の流路Ｐ２）に流出側端部にて連通する補助流入路とされ、第２０の流路Ｐ２０が流出パイプ１５に連通するとともに蛇行流路Ｐａの最終流路（第１９の流路Ｐ１９）に流入側端部にて連通する補助流出路とされている。
【００１３】
各ヘッダー１２，１３は、図５〜図８に示したように、アルミニウム母材の片側（コア１１の端部に接合される内側）にコア１１の素材とろう付け性の良好なアルミニウムろうをクラッドしたクラッド金属を素材として、プレス成形により形成されている。これら各ヘッダー１２，１３における各隔壁１１ａ１〜１１ａ１９の端部と接合する部位１２ｃ，１３ｃは平板状とされている。
【００１４】
プロテクタ２０は、外方からの泥はねによる放熱フィン１１ｃ，１１ｄの汚れや飛び石による放熱フィン１１ｃ，１１ｄの変形等を防止するためのものであり、図４、図９および図１０に示したように、合成樹脂により一体成形されていて、その両フック部２１，２２の弾性を利用してコア１１に嵌着されており、コア１１の下方を覆って放熱フィン１１ｃ，１１ｄを下方から保護している。
【００１５】
また、プロテクタ２０のベース部２３には、長尺の放熱フィン１１ｃ間に介在する突起２４が多数形成されている。各突起２４は、走行風（放熱フィン１１ｃ，１１ｄに沿って一方のヘッダー１２から他方のヘッダー１３に向けて流れる空気）の一部により放熱フィン１１ｃの先端部表面近傍に空気の渦流れを形成する渦発生体であり、幅方向にて所定量傾斜して形成されている。
【００１６】
上記のように構成した第１実施形態の熱交換器１０においては、流入パイプ１４の流出側端部が蛇行流路Ｐａの第１流路（第２の流路Ｐ２）と補助流入路（第１の流路Ｐ１）に向けて開口し、流出パイプ１５の流入側端部が蛇行流路Ｐａの最終流路（第１９の流路Ｐ１９）と補助流出路（第２０の流路Ｐ２０）に向けて開口している。
【００１７】
このため、この熱交換器１０においては、内部流体（燃料）が、流入パイプ１４を通して流入パイプ１４の流出側端部から蛇行通路Ｐａの第１流路（Ｐ２）と補助流入路（Ｐ１）に流れ、蛇行通路Ｐａの第１流路と補助流入路から蛇行通路Ｐａの第２流路（Ｐ３）に流れ、蛇行通路Ｐａの第２流路から最終前の流路（Ｐ１８）を順次通って、蛇行通路Ｐａの最終前の流路から蛇行通路Ｐａの最終流路（Ｐ１９）と補助流出路（Ｐ２０）に流れ、蛇行通路Ｐａの最終流路と補助流出路から流出パイプ１５の流入側端部に流れて、この間においてコア１１および両ヘッダー１２，１３外に沿って流れる外部流体（空気）との間にて熱交換される。
【００１８】
また、この第１実施形態においては、熱交換器１０に装着されてコア１１の放熱フィン１１ｃ，１１ｄを外方から保護するプロテクタ２０に、放熱フィン１１ｃの先端部表面近傍に空気の渦流れを形成する渦発生体である突起２４が多数形成されている。このため、外方からの泥はねによる放熱フィン１１ｃ，１１ｄの汚れや飛び石による放熱フィン１１ｃ，１１ｄの変形等を防止することが可能であることは勿論のこと、渦発生体である突起２４により放熱フィン１１ｃの先端部表面近傍に空気の渦流れ（２次流れ）を形成することが可能である。
【００１９】
ところで、放熱フィン１１ｃの先端部表面近傍に形成される空気の渦流れは、放熱フィン１１ｃの先端部表面と空気の接触を促進するため、放熱フィン１１ｃの表面での熱伝達（放熱）を飛躍的に向上させることが可能である。したがって、このプロテクタ２０においては、熱交換器１０における放熱フィン１１ｃ，１１ｄの保護を図りながら、熱交換器１０での冷却性能の向上を図ることが可能である。
【００２０】
また、上記した熱交換器１０においては、流入パイプ１４の流出側端部を蛇行通路Ｐａの第１流路（Ｐ２）と補助流入路（Ｐ１）に向けて開口させ、流出パイプ１５の流入側端部を蛇行通路Ｐａの最終流路（Ｐ１９）と補助流出路（Ｐ２０）に向けて開口させたものである。このため、この熱交換器１０においては、コア１１に形成される各流路Ｐ１〜Ｐ２０の幅方向寸法を、流入パイプ１４と流出パイプ１５（通常、流入パイプと流出パイプは同一寸法のパイプが採用されている）の幅方向寸法（開口径）の略１／２に設定することで、所定の幅方向サイズ内にて、コア１１に蛇行通路Ｐａのための流路を数多く設定することが可能である。したがって、蛇行通路Ｐａの流路全長を長くして、熱交換性能を向上させることが可能である。
【００２１】
また、上記した熱交換器１０においては、コア１１に形成される補助流入路（Ｐ１）と補助流出路（Ｐ２０）の断面形状が蛇行通路Ｐａを構成する各流路Ｐ２〜Ｐ１９の断面形状と略同一であるため、アルミニウムの押し出し一体成形にて製作されるコア１１の成形性は損なわれない。
【００２２】
また、上記した熱交換器１０においては、各ヘッダー１２，１３に仕切り壁（後述する第２実施形態の各ヘッダー３２，３３に設けた仕切り壁３２ｃ，３３ｃ参照）を設けることなく実施することが可能であり、各ヘッダー１２，１３の製法を鋳造、ダイキャストあるいは鍛造等からプレス成形に変更することができて、コスト低減を図ることが可能であるとともに、各ヘッダー１２，１３の小型化、薄肉化が可能であって、当該熱交換器１０の軽量化を図ることが可能である。
【００２３】
また、上記した熱交換器１０においては、各ヘッダー１２，１３の金属素材として、アルミニウム母材の片側（コア１１の端部に接合される内側）にコア１１の素材とろう付け性の良好なアルミニウムろうをクラッドしたクラッド金属を採用したため、コア１１と各ヘッダー１２，１３を密に固着する際のろう付け作業を容易として作業性の改善を図ることが可能である。
【００２４】
図１１〜図１３は、燃料を空気（走行風）により冷却する自動車用のフューエルクーラである熱交換器３０に本発明によるプロテクタ４０を装着した第２実施形態を示している。また、図１４〜図１６は熱交換器３０の一方のヘッダー３２を示し、図１７および図１８は熱交換器１０の他方のヘッダー３３を示し、図１９はプロテクタ４０を示している。
【００２５】
図１１〜図１３に示した熱交換器３０は、２３個の隔壁３１ａ１〜３１ａ２３（符号３１ａ３〜３１ａ２１の図１３への記入は省略）によって仕切られて断面形状を略同一とされた２４個の直線状流路Ｐ１〜Ｐ２４（符号Ｐ３〜Ｐ２２の図１３への記入は省略）を幅方向にて並列的に有し、これら各流路Ｐ１〜Ｐ２４が前後方向（図１３の上下方向）の両端部にて開口するコア３１を備えるとともに、このコア３１の各端部に嵌合された状態にてろう付けされて密に固着された一対のヘッダー３２，３３を備えている。
【００２６】
また、熱交換器３０においては、図１１および図１３に示したように、一方のヘッダー３２に設けた流入口３２ａに、流入パイプ３４が嵌合された状態にてろう付けされて密に固着されるとともに、一方のヘッダー３２に設けた流出口３２ｂに、流出パイプ３５が嵌合された状態にてろう付けされて密に固着されている。
【００２７】
コア３１は、アルミニウムの押し出し成形により一体成形されていて、図１２に示したように、２３個の隔壁３１ａ１〜３１ａ２３を周壁３１ｂの内部に上下方向に有するとともに、周壁３１ｂの下壁部に形成されて下方向に突出し各流路Ｐ１〜Ｐ２４に沿って前後方向に延びる長尺の放熱フィン３１ｃを２４個有している。また、コア３１は、周壁３１ｂの下壁部に形成されて上方向に突出し各流路Ｐ１〜Ｐ２４に沿って前後方向に延びる短尺の吸熱フィン３１ｅを２４個有している。
【００２８】
各ヘッダー３２，３３は、鋳造、ダイキャストあるいは鍛造等により形成されている。一方のヘッダー３２は、図１４〜図１６に示したように、流入口３２ａと流出口３２ｂを有するとともに、１２個の仕切り壁３２ｃを有していて、各仕切り壁３２ｃは、図１３に示したように、奇数番の各隔壁３１ａ１…３１ａ２３のヘッダー３２側端部に接合されている。また、他方のヘッダー３３は、図１７および図１８に示したように、１１個の仕切り壁３３ｃを有していて、各仕切り壁３３ｃは、図１３に示したように、偶数番の各隔壁３１ａ２…３１ａ２２のヘッダー３３側端部に接合されている。
【００２９】
このため、この熱交換器３０においては、流路Ｐ１〜流路Ｐ２４にて、隣接する各流路の端部が交互に連通していて、コア３１と両ヘッダー３２，３３により蛇行流路Ｐａが形成されていて、第１の流路Ｐ１が流入パイプ３４に連通し、第２４の流路Ｐ２４が流出パイプ３５に連通している。
【００３０】
プロテクタ４０は、外方からの泥はねによる放熱フィン３１ｃの汚れや飛び石による放熱フィン３１ｃの変形等を防止するためのものであり、図１２および図１９に示したように、プロテクタ本体４１と、このプロテクタ本体４１に組付けられてコア３１における長尺の放熱フィン３１ｃ間に並列的に介装される２３個の仕切り板４２によって構成されている。
【００３１】
プロテクタ本体４１は、図２０および図２１に示したように、合成樹脂により一体成形されていて、その両フック部４１ａ，４１ｂの弾性を利用してコア３１に嵌着されており、コア１１の下方を覆って放熱フィン３１ｃを下方から保護している。また、プロテクタ本体４１の底壁４１ｃには、図２０に示したように、各仕切り板４２の取付孔４１ｄが多数形成されるとともに、各仕切り板４２間に空気を流通させるための多数の通気長孔４１ｅが貫通して形成されている。
【００３２】
各仕切り板４２は、図２２および図２３に示したように、前後方向に長い矩形の薄肉プレート４２ａと、この薄肉プレート４２ａの下端に所定のピッチで一体的に形成した４個のピン４２ｂと、コア３１における長尺の放熱フィン３１ｃに対向する薄肉プレート４２ａの表裏両面に一体的に形成した多数の突起４２ｃによって構成されている。各突起４２ｃは、走行風（放熱フィン３１ｃに沿って一方のヘッダー３２から他方のヘッダー３３に向けて流れる空気）の一部により放熱フィン３１ｃの表面近傍に空気の渦流れを形成する渦発生体であり、上下方向にて所定量傾斜して形成されている。
【００３３】
上記のように構成した第２実施形態の熱交換器３０においては、流入パイプ３４の流出側端部が蛇行流路Ｐａの第１流路（Ｐ１）に向けて開口し、流出パイプ３５の流入側端部が蛇行流路Ｐａの最終流路（Ｐ２４）に向けて開口している。このため、この熱交換器３０においては、内部流体（燃料）が、流入パイプ３４を通して流入パイプ３４の流出側端部から蛇行通路Ｐａの第１流路（Ｐ１）に流れ、蛇行通路Ｐａの第１流路から最終流路（Ｐ２４）に流れ、蛇行通路Ｐａの最終流路から流出パイプ３５の流入側端部に流れて、この間においてコア３１および両ヘッダー３２，３３外に沿って流れる外部流体（空気）との間にて熱交換される。
【００３４】
また、この第２実施形態においては、熱交換器３０に装着されてコア３１の放熱フィン３１ｃを外方から保護するプロテクタ４０において、各放熱フィン３１ｃ間に並列的に介装される薄肉プレート４２ａの各放熱フィン３１ｃに対向する表裏両面に突起４２ｃが設けられている。このため、薄肉プレート４２ａの表裏両面に対向する各放熱フィン３１ｃの表面近傍に空気の渦流れ（２次流れ）を形成することが可能であり、薄肉プレート４２ａの表裏両面に対向する各放熱フィン３１ｃの表面での熱伝達（放熱）を飛躍的に向上させることが可能である。また、この第２実施形態においては、薄肉プレート４２ａによる整流効果が期待できて、各放熱フィン３１ｃに沿って流れる空気流量の増大を図ることが可能である。したがって、このプロテクタ４０においては、熱交換器３０での冷却性能の更なる向上を図ることが可能である。
【００３５】
上記各実施形態においては、コア１１，３１に放熱フィン１１ｃ・１１ｄ，３１ｃと吸熱フィン１１ｅ，３１ｅが形成される熱交換器１０，３０に設けられて、放熱フィン１１ｃ・１１ｄ，３１ｃに沿って空気が流れることを許容するとともに、放熱フィン１１ｃ・１１ｄ，３１ｃを外方から保護する空冷式熱交換器用プロテクタ２０，４０に本発明を実施したが、図２４、図２５または図２６に示したように、コア５１，６１，７１の上下にそれぞれ複数の放熱フィン５１ｃ・５１ｄ，６１ｃ・６１ｄ，７１ｃ・７１ｄが形成される熱交換器にも同様に実施することが可能であり、上記各実施形態に限定されるものではない。なお、コア６１，７１では、熱交換のための表面積を大きくするために、内表面と外表面のそれぞれに凹凸が多数形成されている。
【００３６】
また、上記各実施形態においては、燃料を空気（走行風）により冷却する自動車用のフューエルクーラに本発明を実施したが、本発明は他の種々な熱交換器にも同様にまたは適宜変更して実施することが可能であり、上記各実施形態に限定されるものではない。また、上記各実施形態においては、一方のヘッダー１２，３２に流入パイプ１４，３４と流出パイプ１５，３５を設けて実施したが、一方のヘッダーに流入パイプまたは流出パイプを設け、他方のヘッダーに流出パイプまたは流入パイプを設けて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を概略的に示した中央横断平面図である。
【図２】図１に示したコアの側面図である。
【図３】図２に示したコアの底面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図１に示した一方のヘッダーの背面図である。
【図６】図５に示した一方のヘッダーの底面図である。
【図７】図１に示した他方のヘッダーの正面図である。
【図８】図７に示した他方のヘッダーの底面図である。
【図９】図１と図４に示したプロテクタの正面図である。
【図１０】図９に示したプロテクタの平面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態を示した平面図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。
【図１３】図１１に示した第２実施形態の中央横断平面図である。
【図１４】図１１に示した一方のヘッダーの拡大正面図である。
【図１５】図１４に示した一方のヘッダーの中央横断底面図である。
【図１６】図１４に示した一方のヘッダーの背面図である。
【図１７】図１１に示した他方のヘッダーの拡大正面図である。
【図１８】図１７に示した他方のヘッダーの中央横断平面図である。
【図１９】図１１〜図１３に示したプロテクタの正面図である。
【図２０】図１９に示したプロテクタ本体の平面図である。
【図２１】図２０に示したプロテクタ本体の側面図である。
【図２２】図１９に示した仕切り板の一部を省略した拡大側面図である。
【図２３】図２２に示した仕切り板の正面図である。
【図２４】コアの第１変形例を示す正面図である。
【図２５】コアの第２変形例を示す正面図である。
【図２６】コアの第３変形例を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…熱交換器、１１…コア、１１ａ１〜１１ａ１９…隔壁、１１ｂ…周壁、１１ｃ，１１ｄ…放熱フィン、１１ｅ…吸熱フィン、１１ｆ，１１ｇ…切欠、１２…一方のヘッダー、１２ａ…流入口、１２ｂ…流出口、１３…他方のヘッダー、１４…流入パイプ、１５…流出パイプ、Ｐａ…蛇行通路、２０…プロテクタ、２１，２２…フック部、２３…ベース部、２４…突起（渦発生体）、３０…熱交換器、３１…コア、３１ａ１〜３１ａ２３…隔壁、３１ｂ…周壁、３１ｃ…放熱フィン、３１ｅ…吸熱フィン、３２…一方のヘッダー、３２ａ…流入口、３２ｂ…流出口、３２ｃ…仕切り壁、３３…他方のヘッダー、３３ｃ…仕切り壁、３４…流入パイプ、３５…流出パイプ、Ｐａ…蛇行通路、４０…プロテクタ、４１…プロテクタ本体、４１ａ，４１ｂ…フック部、４１ｃ…底壁、４１ｄ…取付孔、４１ｅ…通気長孔、４２…仕切り板、４２ａ…薄肉プレート、４２ｂ…ピン、４２ｃ…突起（渦発生体）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is provided in an air-cooled heat exchanger provided with heat radiation fins that protrude outward and extend linearly, and allows air to flow along the heat radiation fins, and the heat radiation fins from the outside. The present invention relates to a protector for an air-cooled heat exchanger to be protected.
[0002]
[Prior art]
As one of the air-cooled heat exchangers, for example, there is a fuel cooler for automobiles that cools fuel by air (running wind). In this heat exchanger, radiating fins that protrude outward and extend linearly are arranged in parallel. Have. Further, in this heat exchanger, a protector may be attached to prevent the heat radiation fin from being soiled by mud splashing from the outside or the heat radiation fin from being deformed by a stepping stone.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Although the protector described above can prevent the heat radiation fins from being dirtied by mud splashes from the outside and deformation of the heat radiation fins due to stepping stones, etc., there is a possibility that the air flow to the heat radiation fins may be hindered. There is a possibility that the cooling performance in the heat exchanger may be reduced by reducing the heat dissipation effect in the heat exchanger.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention has been made in order to cope with the above-described problems, and is provided in an air-cooled heat exchanger having a heat radiation fin that protrudes outward and extends linearly, and air flows along the heat radiation fin. In the air-cooled heat exchanger protector that permits the flow and protects the radiating fin from the outside, a vortex generator that forms a vortex flow of air is provided near the surface of the radiating fin.
[0005]
In this protector, it is possible to prevent the heat radiation fins from being soiled by mud splashes from the outside and deformation of the heat radiation fins due to stepping stones. It is possible to form a vortex flow (secondary flow). By the way, the vortex flow of air formed in the vicinity of the surface of the radiating fin promotes contact between the surface of the radiating fin and the air, so that the heat transfer (radiation) on the surface of the radiating fin can be dramatically improved. It is. Therefore, in this protector, it is possible to improve the cooling performance of the heat exchanger while protecting the radiating fins in the heat exchanger.
[0006]
Further, when carrying out the present invention, when vortex generators are provided on both front and back surfaces facing the heat radiation fins of the thin plate interposed in parallel between the plurality of heat radiation fins provided in parallel, It is possible to form a vortex flow (secondary flow) of air near the surface of the radiating fin facing both the front and back surfaces of the thin plate, and heat transfer (radiation) on the surface of the radiating fin facing the both surfaces of the thin plate. ) Can be dramatically improved. In this case, the flow straightening effect by the thin plate can be expected, and the flow rate of air flowing along the radiation fins can be increased. Therefore, in this protector, it is possible to further improve the cooling performance in the heat exchanger.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a first embodiment in which a protector 20 according to the present invention is mounted on a heat exchanger 10 that is a fuel cooler for an automobile that cools fuel by air (running wind). 2 to 4 show the core 11 of the heat exchanger 10, FIGS. 5 and 6 show one header 12 of the heat exchanger 10, and FIGS. 7 and 8 show the other header of the heat exchanger 10. FIG. 9 and FIG. 10 show the protector 20.
[0008]
The heat exchanger 10 shown in FIG. 1 is divided by 19 partition walls 11a1 to 11a19 (the reference numerals 11a4 to 11a16 are not shown in FIG. 1), and 20 linear flows having substantially the same cross-sectional shape. The passages P1 to P20 (references P4 to P17 are not shown in FIG. 1) are provided in parallel in the width direction, and the flow paths P1 to P20 are provided at both ends in the front-rear direction (vertical direction in FIG. 1). And a pair of headers 12 and 13 that are brazed in a state of being fitted to each end portion of the core 11 and firmly fixed.
[0009]
Further, in the heat exchanger 10 shown in FIG. 1, the inflow pipe 14 is brazed to the inflow port 12 a provided in one header 12 in a state where the inflow pipe 14 is fitted, and is firmly fixed. The outflow pipe 15 is brazed to the outflow port 12b provided in the header 12 in a state where the outflow pipe 15 is fitted and is firmly fixed.
[0010]
As shown in FIGS. 1 and 2 to 4, the core 11 is integrally formed by extrusion molding of aluminum, and has 19 partition walls 11a1 to 11a19 in the vertical direction inside the peripheral wall 11b, and the peripheral wall 11b. It has 20 long radiating fins 11c and 19 short radiating fins 11d which are formed on the lower wall portion and protrude downward and extend in the front-rear direction along the flow paths P1 to P20. The core 11 has 20 short heat-absorbing fins 11e formed on the lower wall portion of the peripheral wall 11b and projecting upward and extending in the front-rear direction along the flow paths P1 to P20.
[0011]
The core 11 is provided with notches 11f on the header 13 side of the first partition 11a1, the even-numbered partitions 11a2,... 11a18, and the nineteenth partition 11a19, and the odd-numbered partitions except for the first and nineteenth. 11a3 ... 11a17 has a notch 11g on the header 12 side. The notches 11f and 11g communicate the end portions of the adjacent flow paths, and are formed by cutting out the corresponding portions of the partition walls 11a1 to 11a19 after the core 11 is formed.
[0012]
Therefore, in the core 11, the ends of the adjacent flow paths are alternately communicated with each other in the second flow path P2 to the 19th flow path P19, and the core 11 and the headers 12, 13 The meandering flow path Pa is formed, the second flow path P2 is the first flow path of the meandering flow path Pa communicating with the inflow pipe 14, and the nineteenth flow path P19 is communicating with the outflow pipe 15. This is the final flow path of the path Pa. Further, the first flow path P1 communicates with the inflow pipe 14, and is an auxiliary inflow path that communicates with the first flow path (second flow path P2) of the meandering flow path Pa at the outflow side end. The flow path P20 communicates with the outflow pipe 15 and is an auxiliary outflow path that communicates with the final flow path (the 19th flow path P19) of the meandering flow path Pa at the inflow side end.
[0013]
As shown in FIGS. 5 to 8, each header 12, 13 is made of a material of the core 11 and an aluminum brazing material having good brazing properties on one side of the aluminum base material (inner side joined to the end of the core 11). The clad metal is formed by press molding using the clad metal. The portions 12c and 13c joined to the end portions of the partition walls 11a1 to 11a19 in the headers 12 and 13 have a flat plate shape.
[0014]
The protector 20 is for preventing dirt on the heat radiation fins 11c and 11d due to mud splash from the outside, deformation of the heat radiation fins 11c and 11d due to stepping stones, etc., as shown in FIG. 4, FIG. 9 and FIG. In this way, it is integrally formed of synthetic resin and is fitted to the core 11 using the elasticity of the hook portions 21 and 22 so as to cover the lower portion of the core 11 and protect the radiation fins 11c and 11d from below. is doing.
[0015]
In addition, the base portion 23 of the protector 20 has a large number of protrusions 24 that are interposed between the long radiating fins 11c. Each protrusion 24 forms a vortex flow of air in the vicinity of the surface of the front end portion of the radiation fin 11c by a part of traveling wind (air flowing from the one header 12 toward the other header 13 along the radiation fins 11c and 11d). It is a vortex generator that is inclined by a predetermined amount in the width direction.
[0016]
In the heat exchanger 10 of the first embodiment configured as described above, the outflow side end of the inflow pipe 14 has a first flow path (second flow path P2) of a meandering flow path Pa and an auxiliary inflow path (first The end of the inflow side of the outflow pipe 15 opens to the final flow path (19th flow path P19) and the auxiliary outflow path (20th flow path P20) of the meandering flow path Pa. Open toward.
[0017]
For this reason, in this heat exchanger 10, the internal fluid (fuel) passes through the inflow pipe 14 from the outflow side end of the inflow pipe 14 to the first flow path (P2) and the auxiliary inflow path (P1) of the meandering path Pa. From the first flow path and the auxiliary inflow path of the meandering passage Pa to the second flow path (P3) of the meandering path Pa, and sequentially from the second flow path of the meandering path Pa to the last previous flow path (P18). The flow before the last of the meandering passage Pa flows to the final passage (P19) and the auxiliary outflow passage (P20) of the meandering passage Pa, and the inflow side end of the outflow pipe 15 from the final passage and the auxiliary outflow passage of the meandering passage Pa. Heat exchange is performed between the core 11 and the external fluid (air) flowing along the headers 12 and 13 in the meantime.
[0018]
In the first embodiment, the protector 20 attached to the heat exchanger 10 to protect the heat dissipating fins 11c and 11d of the core 11 from the outside has a vortex flow of air in the vicinity of the front end surface of the heat dissipating fin 11c. A large number of protrusions 24 which are vortex generators to be formed are formed. Therefore, it is possible to prevent the heat radiation fins 11c and 11d from being contaminated by mud splashes from the outside and the heat radiation fins 11c and 11d from being deformed by flying stones. Thus, it is possible to form an air vortex flow (secondary flow) in the vicinity of the surface of the front end portion of the heat dissipating fin 11c.
[0019]
By the way, the air vortex flow formed in the vicinity of the surface of the tip of the radiating fin 11c leaps heat transfer (heat dissipation) on the surface of the radiating fin 11c in order to promote contact between the tip of the radiating fin 11c and the air. Can be improved. Therefore, in this protector 20, it is possible to improve the cooling performance in the heat exchanger 10 while protecting the radiation fins 11c and 11d in the heat exchanger 10.
[0020]
Further, in the heat exchanger 10 described above, the outflow side end of the inflow pipe 14 is opened toward the first flow path (P2) and the auxiliary inflow path (P1) of the meandering passage Pa, and the inflow side of the outflow pipe 15 is opened. The ends are opened toward the final flow path (P19) and the auxiliary outflow path (P20) of the meandering path Pa. For this reason, in this heat exchanger 10, the width direction dimension of each flow path P1-P20 formed in the core 11 is made into the inflow pipe 14 and the outflow pipe 15 (usually the inflow pipe and the outflow pipe are pipes of the same size. The number of flow paths for the meandering passage Pa can be set in the core 11 within a predetermined width direction size. Is possible. Therefore, it is possible to increase the overall length of the meandering passage Pa and improve the heat exchange performance.
[0021]
Further, in the heat exchanger 10 described above, the cross-sectional shapes of the auxiliary inflow passage (P1) and the auxiliary outflow passage (P20) formed in the core 11 are the cross-sectional shapes of the flow paths P2 to P19 constituting the meandering passage Pa. Since it is substantially the same, the moldability of the core 11 manufactured by the extrusion integral molding of aluminum is not impaired.
[0022]
Moreover, in the heat exchanger 10 mentioned above, it can implement without providing the partition walls (refer to the partition walls 32c and 33c provided in the headers 32 and 33 of the second embodiment described later) in the headers 12 and 13, respectively. It is possible to change the manufacturing method of the headers 12 and 13 from casting, die casting or forging to press molding, so that the cost can be reduced and the headers 12 and 13 can be downsized. The thickness can be reduced, and the heat exchanger 10 can be reduced in weight.
[0023]
Further, in the heat exchanger 10 described above, the metal material of each of the headers 12 and 13 is excellent in brazing properties with the material of the core 11 on one side of the aluminum base material (the inner side joined to the end of the core 11). Since the clad metal clad with the aluminum brazing is employed, it is possible to facilitate the brazing operation when the core 11 and the headers 12 and 13 are firmly fixed, thereby improving workability.
[0024]
11 to 13 show a second embodiment in which a protector 40 according to the present invention is attached to a heat exchanger 30 that is a fuel cooler for an automobile that cools fuel by air (running wind). 14 to 16 show one header 32 of the heat exchanger 30, FIGS. 17 and 18 show the other header 33 of the heat exchanger 10, and FIG. 19 shows the protector 40.
[0025]
The heat exchanger 30 shown in FIG. 11 to FIG. 13 is partitioned by 23 partition walls 31a1 to 31a23 (reference numerals 31a3 to 31a21 are not shown in FIG. 13), and the 24 heat exchangers have substantially the same cross-sectional shape. Linear flow paths P1 to P24 (not shown in FIG. 13 with reference signs P3 to P22) are provided in parallel in the width direction, and these flow paths P1 to P24 are arranged in the front-rear direction (vertical direction in FIG. 13). It has a core 31 that opens at both ends, and a pair of headers 32 and 33 that are brazed and tightly fixed to each end of the core 31.
[0026]
Further, in the heat exchanger 30, as shown in FIGS. 11 and 13, the inflow pipe 34 is brazed to the inflow port 32a provided in one header 32 so as to be tightly fixed. At the same time, the outflow pipe 35 is brazed to the outflow port 32 b provided in one header 32 and is firmly fixed.
[0027]
The core 31 is integrally formed by extrusion molding of aluminum. As shown in FIG. 12, the core 31 has 23 partition walls 31a1 to 31a23 in the vertical direction inside the peripheral wall 31b and is formed in the lower wall portion of the peripheral wall 31b. Thus, there are 24 long radiating fins 31c that protrude downward and extend in the front-rear direction along the flow paths P1 to P24. The core 31 has 24 short heat-absorbing fins 31e formed on the lower wall portion of the peripheral wall 31b and protruding upward and extending in the front-rear direction along the flow paths P1 to P24.
[0028]
Each header 32, 33 is formed by casting, die casting or forging. As shown in FIGS. 14 to 16, one header 32 has an inflow port 32a and an outflow port 32b, and has 12 partition walls 32c. Each partition wall 32c is shown in FIG. As described above, the odd-numbered partition walls 31a1 to 31a23 are joined to the end portion on the header 32 side. The other header 33 has eleven partition walls 33c as shown in FIGS. 17 and 18, and each partition wall 33c has an even-numbered partition wall as shown in FIG. It is joined to the header 33 side end part of 31a2 ... 31a22.
[0029]
For this reason, in the heat exchanger 30, the ends of the adjacent channels are alternately communicated in the channels P1 to P24, and the meandering channel Pa is formed by the core 31 and the headers 32 and 33. The first flow path P1 communicates with the inflow pipe 34, and the 24th flow path P24 communicates with the outflow pipe 35.
[0030]
The protector 40 is for preventing the heat radiation fin 31c from being soiled by mud splashing from the outside, the deformation of the heat radiation fin 31c by a stepping stone, and the like, as shown in FIG. 12 and FIG. The 23 partition plates 42 are assembled to the protector main body 41 and interposed in parallel between the long heat radiation fins 31c in the core 31.
[0031]
As shown in FIGS. 20 and 21, the protector body 41 is integrally formed of synthetic resin, and is fitted to the core 31 using the elasticity of both hook portions 41 a and 41 b. The lower side is covered and the radiation fin 31c is protected from the lower side. Further, as shown in FIG. 20, a large number of mounting holes 41d for the partition plates 42 are formed in the bottom wall 41c of the protector body 41, and a large number of passages for circulating air between the partition plates 42 are provided. A long hole 41e is formed to penetrate therethrough.
[0032]
As shown in FIGS. 22 and 23, each partition plate 42 includes a rectangular thin plate 42a that is long in the front-rear direction, and four pins 42b that are integrally formed at a lower end of the thin plate 42a at a predetermined pitch. The core 31 is constituted by a large number of protrusions 42c formed integrally on both the front and back surfaces of the thin plate 42a facing the long radiating fins 31c. Each protrusion 42c is a vortex generator that forms a vortex flow of air near the surface of the radiation fin 31c by a part of traveling wind (air flowing from the one header 32 toward the other header 33 along the radiation fin 31c). It is formed to be inclined by a predetermined amount in the vertical direction.
[0033]
In the heat exchanger 30 of the second embodiment configured as described above, the outflow side end of the inflow pipe 34 opens toward the first flow path (P1) of the meandering flow path Pa, and the inflow of the outflow pipe 35 The side end portion opens toward the final flow path (P24) of the meandering flow path Pa. For this reason, in this heat exchanger 30, the internal fluid (fuel) flows from the outflow side end of the inflow pipe 34 to the first flow path (P1) of the meandering path Pa through the inflow pipe 34, and the first of the meandering path Pa. An external fluid that flows from one flow path to the final flow path (P24), flows from the final flow path of the meandering passage Pa to the inflow side end of the outflow pipe 35, and flows along the outside of the core 31 and the headers 32 and 33 in the meantime. Heat exchange with (air).
[0034]
Further, in the second embodiment, in the protector 40 that is mounted on the heat exchanger 30 and protects the radiating fins 31c of the core 31 from the outside, the thin plate 42a interposed in parallel between the radiating fins 31c. Protrusions 42c are provided on both the front and back surfaces of the heat radiating fins 31c. For this reason, it is possible to form an air vortex flow (secondary flow) in the vicinity of the surface of each radiation fin 31c facing both front and back surfaces of the thin plate 42a, and each radiation fin facing both front and back surfaces of the thin plate 42a. It is possible to dramatically improve the heat transfer (heat dissipation) on the surface of 31c. In the second embodiment, the rectifying effect by the thin plate 42a can be expected, and the flow rate of air flowing along each of the radiating fins 31c can be increased. Therefore, in this protector 40, it is possible to further improve the cooling performance in the heat exchanger 30.
[0035]
In each said embodiment, it is provided in the heat exchangers 10 and 30 with which the cores 11 and 31 are formed with the radiation fins 11c, 11d, and 31c and the heat absorption fins 11e and 31e, and along the radiation fins 11c, 11d, and 31c. The present invention was applied to the air-cooled heat exchanger protectors 20 and 40 that allow the air to flow and protect the radiating fins 11c, 11d, and 31c from the outside, as shown in FIGS. 24, 25, and 26. Thus, the present invention can be similarly applied to a heat exchanger in which a plurality of radiating fins 51c, 51d, 61c, 61d, 71c, 71d are respectively formed above and below the cores 51, 61, 71. The form is not limited. In addition, in the cores 61 and 71, in order to enlarge the surface area for heat exchange, many unevenness | corrugations are formed in each of an inner surface and an outer surface.
[0036]
In each of the above embodiments, the present invention is applied to a fuel cooler for an automobile that cools fuel by air (running wind). However, the present invention is similarly or appropriately changed to other various heat exchangers. However, the present invention is not limited to the above embodiments. Moreover, in each said embodiment, although the inflow pipes 14 and 34 and the outflow pipes 15 and 35 were provided in one header 12 and 32, the inflow pipe or the outflow pipe was provided in one header, and the other header was provided. It is also possible to provide an outflow pipe or an inflow pipe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional plan view schematically showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the core shown in FIG.
3 is a bottom view of the core shown in FIG. 2. FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 5 is a rear view of one header shown in FIG. 1;
6 is a bottom view of one header shown in FIG. 5. FIG.
7 is a front view of the other header shown in FIG. 1. FIG.
8 is a bottom view of the other header shown in FIG. 7. FIG.
9 is a front view of the protector shown in FIGS. 1 and 4. FIG.
10 is a plan view of the protector shown in FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.
12 is an enlarged sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 13 is a cross sectional plan view of the second embodiment shown in FIG. 11;
14 is an enlarged front view of one header shown in FIG.
FIG. 15 is a bottom cross-sectional view at the center of one header shown in FIG. 14;
16 is a rear view of one header shown in FIG. 14;
FIG. 17 is an enlarged front view of the other header shown in FIG.
FIG. 18 is a central transverse plan view of the other header shown in FIG. 17;
FIG. 19 is a front view of the protector shown in FIGS. 11 to 13;
20 is a plan view of the protector body shown in FIG. 19. FIG.
FIG. 21 is a side view of the protector body shown in FIG. 20;
22 is an enlarged side view in which a part of the partition plate shown in FIG. 19 is omitted.
23 is a front view of the partition plate shown in FIG.
FIG. 24 is a front view showing a first modification of the core.
FIG. 25 is a front view showing a second modification of the core.
FIG. 26 is a front view showing a third modification of the core.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Heat exchanger, 11 ... Core, 11a1-11a19 ... Partition, 11b ... Perimeter wall, 11c, 11d ... Radiation fin, 11e ... Heat absorption fin, 11f, 11g ... Notch, 12 ... One header, 12a ... Inlet, 12b ... Outlet, 13 ... Other header, 14 ... Inflow pipe, 15 ... Outflow pipe, Pa ... Serpentine passage, 20 ... Protector, 21, 22 ... Hook part, 23 ... Base part, 24 ... Projection (vortex generator), DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Heat exchanger, 31 ... Core, 31a1-31a23 ... Partition, 31b ... Perimeter wall, 31c ... Radiation fin, 31e ... Endothermic fin, 32 ... One header, 32a ... Inlet, 32b ... Outlet, 32c ... Partition wall 33 ... the other header, 33c ... partition wall, 34 ... inflow pipe, 35 ... outflow pipe, Pa ... meandering passage, 40 ... protector, 41 ... protector body, 41 , 41b ... hook portion, 41c ... bottom wall, 41d ... mounting hole, 41e ... vent slot, 42 ... partition plate, 42a ... thin plate, 42b ... pin, 42c ... projection (vortex generator).

Claims

An air-cooled heat exchanger that is provided in an air-cooled heat exchanger that has a heat radiation fin that protrudes toward the outside and extends linearly, allows air to flow along the heat radiation fin, and protects the heat radiation fin from the outside. The protector for heat exchangers, The protector for air-cooling type heat exchangers provided with the vortex generator which forms the vortex flow of air in the surface vicinity of the said radiation fin.

2. The protector for an air-cooled heat exchanger according to claim 1, wherein there are a plurality of the heat radiating fins in parallel, and the vortex generator is attached to the heat radiating fin of the thin plate interposed in parallel between the heat radiating fins. A protector for an air-cooled heat exchanger, characterized in that the protector is provided on both opposing front and back surfaces.