JP5921413B2 - 熱交換器用チューブ - Google Patents
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Description
これらの従来の熱交換器用チューブは、両外側が出入口を除いてビードで形成され、その中央部に仕切りビードが設けられて媒体がU字状に流れる流路が形成されたチューブ部材を有している。この流路には、流通する媒体を撹拌して放熱性能を向上させるために、内側へ向けて突出される多数の突出部が設けられている。このように形成された2個のチューブ・プレートは、互いに組み付けられてチューブを構成する。
媒体の入口部と、
媒体の出口部と、
入口部および出口部間を結び、媒体が流通する上流側直線流路部および下流側直線流路部と、
を備えた熱交換器用チューブにおいて、
熱交換用チューブは、2枚の半割のチューブ・プレートを組み付けることによって構成され、
上流側直線流路部および下流側直線流路部の少なくとも一方において、2枚の半割のチューブ・プレートの一方に、熱交換用チューブの厚さ方向に突出し、厚さ方向から見て長手方向に延在する波状をなす波状部を、熱交換用チューブの幅方向に複数設け、
上流側直線流路部および下流側直線流路部の少なくとも一方において、2枚の半割のチューブ・プレートの他方に、熱交換用チューブの厚さ方向に突出し、厚さ方向から見て長手方向に延在する波状をなす波状部、および波状部の端部から長手方向に延在する直線状をなす直線部を、熱交換用チューブの幅方向に複数設け、
媒体は、上流側直線流路部または下流側直線流路部内を波状部により区画されることにより蛇行するように形成された流路、および直線部により区画されることにより直進するように形成された流路を流通し、
2枚の半割のチューブ・プレートの一方の波状部と、2枚の半割のチューブ・プレートの他方の波状部とは、熱交換用チューブを厚さ方向から見たときに互いに交差し、
2枚の半割のチューブ・プレートの一方の波状部と、2枚の半割のチューブ・プレートの他方の直線部とは、熱交換用チューブを厚さ方向から見たときに上流側直線流路部および下流側直線流路部の端部において重なり合い、
熱交換用チューブの幅方向に隣り合う流路の間で媒体が流通する、
ことを特徴とする。
図1に示すように、実施例1の熱交換器用チューブ1は、本実施例では、内燃機関エンジンに付属され、吸入空気を圧縮するチャージャ(ターボチャージャやスーパーチャージャ)の圧縮空気をエンジンの冷却水で冷却する水冷式チャージ・エア・クーラに用いられる。
チューブ1は、入口部2と出口部3とを除き、その外周に沿って、その厚さ方向(高さ方向)内方に向けて突出した外周リブ部1aが設けられている。
また、チューブ1の一端側に配置した入口部2と出口部3の間からチューブの長手方向(図1の左右方向)に向けて、チューブ1の幅方向(図1の上下方向)
の中央位置で、チューブ1の他端側で、後で説明するUターン流路部4C付近まで仕切りリブ部(仕切り部に相当)1bが延在されて、チューブ1を幅方向に2つの領域、すなわち上流側直線流路部4Aと、下流側直線流路部4Bとに区分する。
一方、入口部2と出口部3とは、チューブ1の幅方向に並べて設けられ、これらの貫通孔を介して媒体であるエンジンの冷却水やエンジンの冷却水の一部を導入した並列回路、又はエンジンの冷却水とは異なる独立した回路(例えばチャージャ・エア・クーラ用の冷却水回路)が出入りすることができるようにしてある。入口部2は上流側直進通路4Aの上流側端に、また出口部3は下流側直進流路部4Bの下流側端にそれぞれ連続するように接続される。
同様に、下流側直進通路4Bには、図1の下側の外周リブ部1aと仕切りリブ部1bとの間に形成され、これらのリブ部1a、1b間に厚さ方向に突出し、厚さ方向上方からみて波状をなす波状突出部5c、5dが複数列並行に設けられ、3本の下流側流路4B1、4B2、4B3が形成される。
なお、波状突出部5a、5b、5c、5dは、本発明の波状部に相当する。
したがって、Uターン流路部4Cでは、外周リブ部1aと外側の円弧状突出部6aとの間、外側の円弧状突出部6aと内側の円弧状突出部6bとの間、および内側の円弧状突出部6bと仕切りリブ部1bの他端側端部との間に、それぞれ合計3本のUターン通路4C1、4C2、4C3の流路が形成される。なお、これらのUターン通路4C1、4C2、4C3は、媒体の流入方向と流出方向を180度方向転換させるようにそれらの曲率が設定されている。
また、内側の円弧状突出部6bの両端部は、波状突出部5bの下流側端と波状突出部5cの上流側端にそれぞれ連続させられて、媒体が入口部2、中央の上流側流路4A2、中央のUターン通路4C2、中央の下流側流路4B2、出口部3を、また入口部2、内側の上流側流路4A3、内側のUターン通路4C3、外側の下流側流路4B3、出口部3を流れるようにされる。
そうして、図1の形状のチューブ・プレートと上記別のチューブ・プレートとが、組み付けられる。この組み付け状態では、両チューブ・プレートの波状突出部同士、弧状突出部同士、直線突出部同士は、同じ位置で互いに対面した状態となる。
この状態で、両チューブ・プレートは、これらの波状突出部同士、弧状突出部同士、直線突出部同士、外周リブ部同士、仕切りリブ部同士がロウ付け等で固着されることで、チューブ1が得られる。
Uターン流路部4Cでは、弧状突出部6a、6bに沿って円弧の3本のUターン通路4C1、4C2、4C内で、冷却水の流れ方向を徐々に180度変更し、3本の下流側流路4B1、4B2、4B3へ導く。
その後、媒体は、波状突出部5c、5dでコントロールされながら、3本の波状の下流側流路4B1、4B2、4B3内を蛇行して進み、出口部3から流出される。
一方、このチューブの外側を流れる高温の圧縮空気は、チューブを通るとき、冷却水と熱交換を行うことで、冷却される。この空気には、燃料が吹き込まれて、この混合気がエンジンの燃焼室で燃焼される。
すなわち、上流側流通路部4Aと下流側流通路部4Bとに、それぞれ波状突出部5a、5b、5c、5dを設けたので、冷却水が流れる場合の流通抵抗を抑制し、かつ冷却水が波状突出部5a、5b、5c、5dに沿って流れることで放熱性能を向上させることできる。
また、この場合、両チューブ・プレートの波状突出部5a、5b、5c、5dが同じ位置となるように配置し、波状突出部5a、5b、5c、5d同士が連続して対面するようにしたので蛇行するようにすることができる。
また、Uターン流路部4Cの弧状突出部6a、6bの端部が、仕切りリブ部1bの下流側端を跨ぐように配置したので、ここでの冷却水の乱れを抑制することができる。
そして、一方が反転されて他方に組み付けられてチューブ1が構成される。
この場合、実施例1の鏡面反射した別チューブ・プレートを用いるわけではないので、他方のチューブ・プレートに形成した上流側直線流路部4A、下流側直線流路部4Bの波状突出部5a、5b、5c、5dやUターン流路部4Cの弧状突出部6a、6bは、図2に破線で示すようになる。
その他の構成は、実施例1と同様である。
この断面形状をみて分かるように、従来技術の多数のディンプルのように、冷却水を大きく撹拌するようなことはない。
ただし、組み付ける両チューブ・プレートとも同じチューブ・プレートを用いることができるので、実施例1の場合より安価にチューブ1を製造することができるようになる。
また、波状突出部5a、5b、5c、5dや弧状突出部6a、6bに代えて、インナ・フィンを用いて媒体を導くようにしてもよい。
1a 外周リブ部
1b 仕切りリブ部(仕切り部)
2 入口部
3 出口部
4A 上流側直線流路部
4B 下流側直線流路部
4C Uターン流路部
4A1、4A2、4A3 上流側流路
4B1、4B2、4B3 下流側流路
4C1、4C2、4C3 Uターン通路
5a、5b、5c、5d 波状突出部
6a、6b 弧状突出部
7a、7b 直線突出部
Claims (10)
- 媒体の入口部と、
前記媒体の出口部と、
前記入口部および前記出口部間を結び、媒体が流通する上流側直線流路部および下流側直線流路部と、
を備えた熱交換器用チューブにおいて、
前記熱交換用チューブは、2枚の半割のチューブ・プレートを組み付けることによって構成され、
前記上流側直線流路部および前記下流側直線流路部の少なくとも一方において、前記2枚の半割のチューブ・プレートの一方に、前記熱交換用チューブの厚さ方向に突出し、前記厚さ方向から見て長手方向に延在する波状をなす波状部を、前記熱交換用チューブの幅方向に複数設け、
前記上流側直線流路部および前記下流側直線流路部の少なくとも一方において、前記2枚の半割のチューブ・プレートの他方に、前記熱交換用チューブの厚さ方向に突出し、前記厚さ方向から見て長手方向に延在する波状をなす波状部、および前記波状部の端部から長手方向に延在する直線状をなす直線部を、前記熱交換用チューブの幅方向に複数設け、
前記媒体は、前記上流側直線流路部または前記下流側直線流路部内を前記波状部により区画されることにより蛇行するように形成された流路、および前記直線部により区画されることにより直進するように形成された流路を流通し、
前記2枚の半割のチューブ・プレートの一方の波状部と、前記2枚の半割のチューブ・プレートの他方の波状部とは、前記熱交換用チューブを厚さ方向から見たときに互いに交差し、
前記2枚の半割のチューブ・プレートの一方の波状部と、前記2枚の半割のチューブ・プレートの他方の直線部とは、前記熱交換用チューブを厚さ方向から見たときに前記上流側直線流路部および前記下流側直線流路部の端部において重なり合い、
前記熱交換用チューブの幅方向に隣り合う前記流路の間で前記媒体が流通する、
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 請求項1に記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記波状部は、インナ・フィンである、
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記入口部と前記出口部とは、前前記熱交換用チューブの一端側に配置し、該熱交換用チューブの他端側には前記上流側直線流路部および前記下流側直線流路部をつなぐUターン流路部を設け、該Uターン流路部には前記熱交換用チューブの内側に突出し、前記上流側直線流路部および前記下流側直線流路部の少なくとも一方に設けた前記波状部、または前記直線部に連続する弧状の突出部を設けた
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 請求項3に記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記Uターン流路部のUターン端部は、前記上流側直進流路部および前記下流側直進流路部を分ける仕切り部の端部を、内方に跨ぐように配置した、
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記波状部は、前記熱交換用チューブの厚さ方向に配置した、複数の波状部からなる、
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 請求項5に記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記熱交換用チューブの厚さ方向から見たときに、前記波状部は、前記一対の波状部のそれぞれの一部分のみが交差し、該一部分同士のみが対面する、
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 請求項5に記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記一対の波状部は、前記熱交換用チューブの幅方向において交互に並列配置した、
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 請求項5に記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記熱交換用チューブの厚さ方向に隣り合う前記波状部は、互いに位相がずれた形状に形成されている、
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 請求項5に記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記熱交換用チューブの厚さ方向に隣り合う前記波状部は、互いの位相が逆位相となる形状に形成されている、
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記熱交換用チューブ内を流通する媒体は、冷却水であり、
前記熱交換器用チューブは、前記冷却水と前記チューブの外側を流通する圧縮空気とが熱交換して圧縮空気を冷却する水冷式チャージ・エア・クーラのチューブである、
ことを特徴とする熱交換器用チューブ。
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