JP5205095B2

JP5205095B2 - オイルクーラ

Info

Publication number: JP5205095B2
Application number: JP2008077300A
Authority: JP
Inventors: 圭一中田
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: JP2009229025A

Description

この発明は、産業機械、たとえばロードコンプレッサなどの各種コンプレッサ、デッキクレーン、クレーン車、ショベルカー、工作機械においてオイルを冷却するのに用いられるオイルクーラに関する。

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。

オイルクーラとして、上下方向に間隔をおいて並列状に配された左右方向に伸びるアルミニウム製扁平中空体と、上下に隣り合う扁平中空体の左右両端部間に配されて扁平中空体にろう付され、かつ隣り合う扁平中空体内どうしを通じさせるアルミニウム製スペーサと、左右のスペーサ間において隣り合う扁平中空体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、上下両端の扁平中空体の左右両端部の上下方向外側に配されて扁平中空体にろう付されたブロック状のアルミニウム製フィン配置空間形成部材と、左右のフィン配置空間形成部材間に配されて上下両端の扁平中空体にろう付された上下両端のアルミニウム製コルゲートフィンと、上下両端のコルゲートフィンの上下方向外側に配されてフィン配置空間形成部材および上下両端のフィンにろう付されたアルミニウムブレージングシート製上下両サイドプレートを備えており、扁平中空体が、上下方向に間隔をおいて配置された１対のアルミニウムブレージングシート製平板と、両平板間に配置されかつ両平板にろう付されたアルミニウム製流路形成体とよりなるものが知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１記載のオイルクーラに用いられている扁平中空体は、上下方向に間隔をおいて配置された１対のアルミニウムブレージングシート製平板と、両平板間に配置されかつ両平板にろう付されたアルミニウム製流路形成体とよりなるので、部品点数が多くなるという問題がある。また、流路形成体はアルミニウム押出形材に２次加工を施すことによりつくられているので、部品点数が多いことと相俟ってコストが高くなるという問題がある。

また、たとえばフロン系冷媒を使用するカーエアコンのコンデンサやエバポレータに用いられるチューブとして、アルミニウム押出形材から形成され、かつ幅方向に並んだ複数の流路を有する扁平状チューブが広く知られている。しかしながら、オイルの粘性はフロン系冷媒に比べて高く、しかも温度によって大きく変化するので、コンデンサやエバポレータに用いられるチューブをそのままオイルクーラに用いることはできない。
特開２００４−４４９５１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とともに、放熱性能や冷却風の圧損を特許文献１記載のオイルクーラと同等以上に確保しうるオイルクーラ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１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間にヘッダタンクの長さ方向に間隔をおくとともに幅方向を通風方向に向けて配置され、かつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の押出形材製扁平状チューブと、隣接するチューブ間に配置されたフィンとを備えたオイルクーラであって、
チューブ内に複数のオイル流路が通風方向に並んで形成され、チューブ高さが３〜４ｍｍであり、フィン高さが７〜９ｍｍであり、
チューブのオイル流路がチューブ高さ方向に長い縦長形状であるとともに、オイル流路の高さをＨｐｍｍ、オイル流路の幅をＷｐｍｍとした場合、０．３Ｈｐ≦Ｗｐ＜１．０Ｈｐの関係を満たしており、
チューブの隣り合うオイル流路間の仕切壁の厚みをＴｗｍｍ、オイル流路の幅をＷｐｍｍとした場合、０．２Ｗｐ≦Ｔｗ≦０．４Ｗｐの関係を満たしており、
チューブの全オイル流路のうちチューブ幅方向両端のオイル流路の横断面形状が異形状であるとともに、他のオイル流路の横断面形状が方形状であり、チューブ幅方向の両端に位置するオイル流路の横断面形状において、チューブ幅方向内側面が直線状となるとともに、チューブ幅方向外側面が両端がチューブ幅方向内側面に連なった円弧状であり、チューブの幅方向両端の側壁が円弧状であり、当該側壁のチューブ高さ方向中央部の肉厚をＴｏｍｍ、チューブの隣り合うオイル流路間の仕切壁の厚みをＴｗｍｍとした場合、Ｔｗ≦Ｔｏ≦５Ｔｗの関係を満たしているオイルクーラ。

2)フィンの通風方向両側の側縁部が、チューブよりも突出している上記1)記載のオイルクーラ。

上記1)のオイルクーラによれば、チューブが押出形材製であるから特許文献１記載のオイルクーラに比べて部品点数が少なくなり、しかも２次加工も不要になってコストを低減することができる。また、チューブ高さが３〜４ｍｍであり、フィン高さが７〜９ｍｍであるから、熱交換コア部の寸法を特許文献１記載のオイルクーラと同等にした場合、放熱性能および冷却風側圧力損失も同等になる。

上記1)のオイルクーラによれば、特許文献１記載のオイルクーラと同等のオイル側圧力損失値を確保するための流路断面積を得ることができる。

上記1)のオイルクーラによれば、内圧に対して必要十分な強度を確保することができる。また、オイル側圧力損失を、特許文献１記載のオイルクーラと同等のレベルにすることができる。

上記1)のオイルクーラによれば、チューブの幅方向両端のオイル流路の内圧に対する強度を高めることができる。すなわち、チューブ幅方向両端のオイル流路の内圧に対する強度は、通常、他のオイル流路の内圧に対する強度よりも低くなるが、その横断面形状において、チューブ幅方向内側面が直線状となるとともに、チューブ幅方向外側面が両端がチューブ幅方向内側面に連なった円弧状であると、チューブの幅方向両端のオイル流路の内圧に対する強度が増大する。

上記1)のオイルクーラによれば、飛び石などによる外部からの力に対するチューブの強度が高まり、外部からの力によるチューブの破損を防止することができる。

上記2)のオイルクーラによれば、飛び石などによる外部からの力が、フィンの通風方向両側の側縁部におけるチューブよりも突出した部分によって受けられるので、外部からの力によるチューブの破損を防止することができる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

なお、以下の説明において、図１の上下、左右を上下、左右というものとし、通風方向下流側（図１に矢印Ｘで示す方向、図２の右側）を前、これと反対側を後というものとする。

図１はこの発明によるオイルクーラの全体構成を示し、図２および図３はその要部の構成を示す。

図１において、産業機械用のオイルクーラ(1)は、左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のアルミニウム製ヘッダタンク(2)(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間において幅方向を通風方向に向けるとともに上下方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンク(2)(3)にろう付された複数のアルミニウム押出形材製扁平状チューブ(4)と、隣り合うチューブ(4)どうしの間、および上下両端のチューブ(4)の外側に配置されてチューブ(4)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(5)と、上下両端のコルゲートフィン(5)の外側に配置されてコルゲートフィン(5)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)とを備えている。そして、チューブ(4)とコルゲートフィン(5)とサイドプレート(6)とによって熱交換コア部(7)が形成されている。

左側ヘッダタンク(2)の下端部に流体入口（図示略）が形成され、流体入口を通してオイルを左側ヘッダタンク(2)内に送り込む入口部材(8)が左側ヘッダタンク(2)にろう付されている。また、右側ヘッダタンク(3)の上端部に流体出口（図示略）が形成され、流体出口に通して右側ヘッダタンク(3)内からオイルを送り出す出口部材(9)が右側ヘッダタンク(3)にろう付されている。

図２および図３に示すように、チューブ(4)は、互いに対向しかつ同一肉厚である平らな上下壁(10)と、上下壁(10)の前後両側縁どうしにまたがりかつ上下壁(10)と一体に形成された前後両側壁(11)と、前後両側壁(11)間において上下壁(10)にまたがるとともに相互に所定間隔をおいて上下壁(10)と一体に形成され、かつ長さ方向に伸びる複数の仕切壁(12)とよりなり、複数のオイル流路(13A)(13B)が仕切壁(12)を介して通風方向に並んで形成されている。チューブ(4)の前後両側壁(11)は、上下方向の中央部が前後方向外側に突出した円弧状となっており、上下方向中央部の肉厚は他の部分の肉厚よりも大きくなっている。そして、チューブ(4)の全オイル流路(13A)(13B)のうち前後両端（チューブ幅方向両端）のオイル流路(13B)の横断面形状が縦長の異形状であるとともに、他のオイル流路(13A)の横断面形状が縦長方形状となっている。前後両端のオイル流路(13B)の横断面形状において、前後方向内側面（チューブ幅方向内側面）が直線状となるとともに、前後方向外側面（チューブ幅方向外側面）が、上下両端がチューブ幅方向内側面に連なった円弧状となっている。

ここで、チューブ(4)のチューブ高さＨｔは３〜４ｍｍであり、コルゲートフィン(5)のフィン高さＨｆは７〜９ｍｍである。なお、チューブ(4)の上下壁(10)の厚みＴａは０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。

チューブ(4)のチューブ高さＨｔは、熱交換コア部(7)の左右方向の寸法を３００ｍｍ、同じく上下方向の寸法を３３６ｍｍ、およびコルゲートフィン(5)のフィン高さＨｆを８．１ｍｍにしておき、チューブ(4)のチューブ高さＨｔを種々変更して、冷却風量２〜５ｍ／ｓ、冷却風入口温度２５℃、オイル流量１０〜５０ｌ／ｍｉｎ、オイル入口温度９０℃の条件で放熱量およびオイル側圧力損失を測定することにより決定した。すなわち、チューブ(4)のチューブ高さＨｔと、放熱量およびオイル側圧力損失との関係が図４および図５に示すようになり、この結果からチューブ高さＨｔを３〜４ｍｍに決定した。

コルゲートフィン(5)のフィン高さＨｆは、熱交換コア部(7)の左右方向の寸法を３００ｍｍ、同じく上下方向の寸法を３３６ｍｍ、およびチューブ(4)のチューブ高さＨｔを３．２ｍｍにしておき、コルゲートフィン(5)のフィン高さＨｆを種々変更して、冷却風量２〜５ｍ／ｓ、冷却風入口温度２５℃、オイル流量１０〜５０ｌ／ｍｉｎ、オイル入口温度９０℃の条件で放熱量および冷却風側圧力損失を測定することにより決定した。すなわち、コルゲートフィン(5)のフィン高さＨｆと、放熱量および冷却風側圧力損失との関係が図６および図７に示すようになり、この結果からフィン高さＨｆを７〜９ｍｍに決定した。

また、チューブ(4)のオイル流路(13A)(13B)の高さをＨｐｍｍ、オイル流路(13A)(13B)の幅をＷｐｍｍとした場合、０．３Ｈｐ≦Ｗｐ＜１．０Ｈｐの関係を満たしていることが好ましい。なお、前後両端のオイル流路(13B)の横断面形状は上述したような異形であるから、その幅Ｗｐは最大幅を表すものとする。

また、チューブ(4)の隣り合うオイル流路(13A)(13B)間の仕切壁(12)（仕切壁）の厚みをＴｗｍｍ、オイル流路(13A)(13B)の幅をＷｐｍｍとした場合、０．２Ｗｐ≦Ｔｗ≦０．４Ｗｐの関係を満たしていることが好ましい。

さらに、チューブ(4)の前後両側壁(11)のチューブ高さ方向中央部の肉厚をＴｏｍｍ、チューブ(4)の隣り合うオイル流路(13A)(13B)間の仕切壁(12)の厚みをＴｗｍｍとした場合、Ｔｗ≦Ｔｏ≦５Ｔｗの関係を満たしていることが好ましい。

この発明によるオイルクーラの全体構成を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。図２のチューブの部分拡大図である。コルゲートフィンのフィン高さを一定にした場合のチューブのチューブ高さと放熱量との関係を示すグラフである。コルゲートフィンのフィン高さを一定にした場合のチューブのチューブ高さとオイル側圧力損失との関係を示すグラフである。チューブのチューブ高さを一定にした場合のコルゲートフィンのフィン高さと放熱量との関係を示すグラフである。チューブのチューブ高さを一定にした場合のコルゲートフィンのフィン高さと冷却風側圧力損失との関係を示すグラフである。

(1)：オイルクーラ
(2)(3)：ヘッダタンク
(4)：チューブ
(5)：コルゲートフィン
(11)：前後両側壁
(12)：仕切壁
(13A)(13B)：オイル流路

Claims

互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間にヘッダタンクの長さ方向に間隔をおくとともに幅方向を通風方向に向けて配置され、かつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の押出形材製扁平状チューブと、隣接するチューブ間に配置されたフィンとを備えたオイルクーラであって、
チューブ内に複数のオイル流路が通風方向に並んで形成され、チューブ高さが３〜４ｍｍであり、フィン高さが７〜９ｍｍであり、
チューブのオイル流路がチューブ高さ方向に長い縦長形状であるとともに、オイル流路の高さをＨｐｍｍ、オイル流路の幅をＷｐｍｍとした場合、０．３Ｈｐ≦Ｗｐ＜１．０Ｈｐの関係を満たしており、
チューブの隣り合うオイル流路間の仕切壁の厚みをＴｗｍｍ、オイル流路の幅をＷｐｍｍとした場合、０．２Ｗｐ≦Ｔｗ≦０．４Ｗｐの関係を満たしており、
チューブの全オイル流路のうちチューブ幅方向両端のオイル流路の横断面形状が異形状であるとともに、他のオイル流路の横断面形状が方形状であり、チューブ幅方向の両端に位置するオイル流路の横断面形状において、チューブ幅方向内側面が直線状となるとともに、チューブ幅方向外側面が両端がチューブ幅方向内側面に連なった円弧状であり、チューブの幅方向両端の側壁が円弧状であり、当該側壁のチューブ高さ方向中央部の肉厚をＴｏｍｍ、チューブの隣り合うオイル流路間の仕切壁の厚みをＴｗｍｍとした場合、Ｔｗ≦Ｔｏ≦５Ｔｗの関係を満たしているオイルクーラ。
フィンの通風方向両側の側縁部が、チューブよりも突出している請求項１記載のオイルクーラ。