JP6481275B2 - Corrugated fin heat exchanger - Google Patents

Corrugated fin heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
JP6481275B2
JP6481275B2 JP2014146040A JP2014146040A JP6481275B2 JP 6481275 B2 JP6481275 B2 JP 6481275B2 JP 2014146040 A JP2014146040 A JP 2014146040A JP 2014146040 A JP2014146040 A JP 2014146040A JP 6481275 B2 JP6481275 B2 JP 6481275B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat transfer
fluid
vicinity
transfer tube
fin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014146040A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016023550A (en
Inventor
一秀 高田
一秀 高田
清一郎 冨川
清一郎 冨川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP2014146040A priority Critical patent/JP6481275B2/en
Publication of JP2016023550A publication Critical patent/JP2016023550A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6481275B2 publication Critical patent/JP6481275B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

本発明は、冷却性能を向上でき、過給機付エンジンのインタークーラ等に使用することができるコルゲートフィン式熱交換器に関する。   The present invention relates to a corrugated fin heat exchanger that can improve cooling performance and can be used for an intercooler of a supercharged engine.

近年、車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関では、ターボ式過給機や機械式過給機を備えることで内燃機関の出力を増大し、これらの過給機によって加圧され昇温した吸気の温度を冷却するインタークーラを備えて、吸気の温度を下げることにより、空気の吸入効率を向上させてエンジンの燃焼を良好に保つことが行われている。   In recent years, in an internal combustion engine such as a diesel engine mounted on a vehicle, the output of the internal combustion engine is increased by providing a turbocharger or a mechanical supercharger, and the pressure is increased by these turbochargers and the temperature is increased. An intercooler that cools the temperature of the intake air is provided to lower the temperature of the intake air, thereby improving the air intake efficiency and maintaining the combustion of the engine well.

このインタークーラには水冷式と空冷式とがあるが、空冷式のコルゲートフィン式熱交換器が多く用いられており、図5に示すように、このインタークーラ10は、過給機7のコンプレッサ7aと吸気マニホールド3を結ぶ吸気配管4に設けられ、温度の上昇した吸気を冷却し、燃焼室内に入る吸気の温度を下げて、空気の充填効率を向上させることにより、空気量が増加し燃焼効率が高まるので、燃焼を改善でき、燃費の向上を実現できるとともに、最高温度および最高圧力を減少できるので、エンジンの熱負荷および機械負荷を軽減でき、エンジンの耐久性を向上できる。   The intercooler includes a water cooling type and an air cooling type, and an air cooling type corrugated fin type heat exchanger is often used. As shown in FIG. 5, the intercooler 10 is a compressor of the supercharger 7. The intake pipe 4 connecting the intake manifold 7a and the intake manifold 3 cools the intake air whose temperature has risen, lowers the temperature of the intake air entering the combustion chamber, and improves the air charging efficiency. Since the efficiency is increased, combustion can be improved, fuel efficiency can be improved, and the maximum temperature and pressure can be reduced. Therefore, the thermal load and mechanical load of the engine can be reduced, and the durability of the engine can be improved.

図6に示すように、従来技術のインタークーラ10Xは、過給機7のコンプレッサ7aからの吸気Aiを流入させる流入側ヘッダ12と、冷却された吸気Aiを吸気マニホールド3に流出させる流出側ヘッダ13と、この間に設けられた複数の放熱チューブ11Xと、この放熱チューブ11Xの積層構造(熱交換用のコア)で外気が通過する放熱チューブ11Xの間の隙間Sに配置された外部フィン14を有して構成されている。   As shown in FIG. 6, a conventional intercooler 10 </ b> X includes an inflow side header 12 that allows intake air Ai from the compressor 7 a of the supercharger 7 to flow in, and an outflow side header that causes cooled intake air Ai to flow out to the intake manifold 3. 13 and a plurality of heat dissipating tubes 11X provided therebetween, and an external fin 14 disposed in a gap S between the heat dissipating tubes 11X through which the outside air passes in a laminated structure (core for heat exchange) of the heat dissipating tubes 11X. It is configured.

また、インタークーラのコンパクト化に際して、伝熱効率を高めるために、放熱チューブの内部において、放熱チューブの平行な壁面の間に、この壁面(伝熱板)に対して傾斜した互いに平行な傾斜フィン部(内部フィン)を設けて、この傾斜フィン部で放熱チューブの奥行き方向を区分して、流通セルを形成したコルゲートフィン式熱交換器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, when the intercooler is made compact, in order to increase heat transfer efficiency, between the parallel wall surfaces of the heat radiating tube, the parallel inclined fin portions inclined with respect to the wall surface (heat transfer plate) in the heat radiating tube. A corrugated fin type heat exchanger has been proposed in which (internal fins) are provided and the depth direction of the heat radiating tube is divided by the inclined fin portions to form a distribution cell (see, for example, Patent Document 1).

この空冷式のインタークーラに関しては、放熱チューブの間における偏流を軽減し、チューブ位置による温度分布の差を低減して熱応力の影響を防止するために、入口側のヘッダー本体の開口部の中央部より少し上方の部位の近傍の外側面部に、内部に向けて突出する断面V字状の凸状部を形成し、入口パイプ部から流入した圧縮空気を凸状部で上下に分散させるようにした車両用エンジンのインタークーラも提案されている(例えば、特許文献2参照)。   With this air-cooled intercooler, in order to reduce the drift between the radiating tubes and to reduce the temperature distribution difference depending on the tube position to prevent the influence of thermal stress, A convex part with a V-shaped cross section projecting inward is formed on the outer surface part in the vicinity of the part slightly above the part so that the compressed air flowing in from the inlet pipe part is dispersed vertically by the convex part. An intercooler for a vehicle engine has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).

また、入口側タンクと出口側タンクとの間を多数の並列チューブで接続し、チューブ相互の間隙にアウトフイン(外部フィン)を設けたインタークーラで、チューブ内のインナフィン(内部フィン)の配設ピッチを、入口側タンクから出口側タンクに向かう空気流通の均等のためにインタークーラの中央寄りにおいて細かく、両側寄りにおいて粗くなるように設定して、中央ではチューブ内の空気の流通抵抗を大きくすると共に、インナフィンによる熱交換率を高くし、両側ではチューブ内の空気の流通抵抗を小さくしてここへの空気流量を十分に確保し、全体として高い熱交換効率を発揮できる自動車用インタークーラが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, an intercooler in which the inlet side tank and the outlet side tank are connected by a large number of parallel tubes and an out fin (external fin) is provided in the gap between the tubes, and the arrangement pitch of the inner fins (internal fins) in the tube Is set to be finer near the center of the intercooler and rougher near both sides to equalize the air flow from the inlet side tank to the outlet side tank, and increase the air flow resistance in the tube at the center. An intercooler for automobiles has been proposed that can increase the heat exchange rate with inner fins and reduce the air flow resistance in the tube on both sides to ensure a sufficient air flow rate to achieve high heat exchange efficiency as a whole. (For example, refer to Patent Document 3).

しかしながら、この自動車用インタークーラにおいては、中央のチューブに空気流が集中するのが抑制され、左右両側のチューブでも十分に熱交換され、インナフィン(内部フィン)のピッチの祖、密によって、熱交換のバランスをとることができるので、全体として最も高い熱交換効率で使用できるとされているが、チューブ内における流通抵抗とインナフィンによる熱交換効率の向上のみであり、アウトフイン(外部フィン)による熱交換効率の向上が伴っていないので、まだまだ改良の余地がある。   However, in this intercooler for automobiles, the air flow is suppressed from concentrating on the central tube, and heat is exchanged sufficiently even on the left and right side tubes, and heat exchange is achieved by the pitch and density of the inner fins (inner fins). It is said that it can be used with the highest heat exchange efficiency as a whole, but only the flow resistance in the tube and the heat exchange efficiency with inner fins are improved, and heat exchange with out fins (external fins) There is still room for improvement because it has not been accompanied by an increase in efficiency.

特開2000−274251号公報JP 2000-274251 A 特開2010−223508号公報JP 2010-223508 A 実開平2−46025号公報Japanese Utility Model Publication No. 2-46025

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、伝熱チューブの内部の各伝熱チューブの相互間における流速の均一化を図ることができるだけではなく、各伝熱チューブにおける内部フィンと外部フィンの両方の伝熱効率を共に向上させることにより、熱交換器全体としての冷却性能を向上できて、過給機付エンジンのインタークーラ等に使用することができるコルゲートフィン式熱交換器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and the purpose of the present invention is not only to achieve a uniform flow rate between the heat transfer tubes inside the heat transfer tube, but also to each heat transfer tube. Corrugated fin type heat that can improve the cooling performance of the heat exchanger as a whole by improving the heat transfer efficiency of both internal fins and external fins, and can be used for intercoolers of supercharged engines. To provide an exchange.

上記の目的を達成するための本発明のコルゲートフィン式熱交換器は、第1流体をその内部に流通させる扁平形状の複数の伝熱チューブを第2流体が通過する隙間を設けて積層して、該隙間に外部フィンを設けると共に、前記伝熱チューブの内部に内部フィンを設けて、前記伝熱チューブの壁面と前記内部フィンと前記外部フィンを介して第1流体と第2流体との間で熱交換するコルゲートフィン式熱交換器において、前記内部フィンのピッチの変化、前記伝熱チューブの内部への抵抗増加部材の挿入の有無のいずれか、又は、その組み合わせにより、前記伝熱チューブの内部における第1流体に対する流通抵抗を変化させると共に、前記伝熱チューブの内部を通過する第1流体の流速が前記伝熱チューブの相互間で均等化するように、前記伝熱チューブの内部における第1流体に対する流通抵抗を、前記第1流体の流入側ヘッダに吸気配管が接続される入口部の近傍、若しくは、前記第1流体の流出側ヘッダに吸気配管が接続される出口部の近傍においては大きく、前記入口部から離れた部位若しくは、前記出口部から離れた部位では小さく構成して、前記内部フィンにおける第1流体と前記伝熱チューブとの間の伝熱効率を増加させると共に、前記外部フィンにおける前記第2流体と前記伝熱チューブとの伝熱効率を、前記流通抵抗の大きい前記伝熱チューブと前記第2流体との伝熱効率が前記流通抵抗の小さい前記伝熱チューブと前記第2流体との伝熱効率よりも大きくなるように、前記入口部の近傍、若しくは、前記出口部の近傍では大きく、前記入口部から離れた部位若しくは、前記出口部から離れた部位では小さく構成する。 In order to achieve the above object, the corrugated fin heat exchanger of the present invention is formed by laminating a plurality of flat heat transfer tubes that allow the first fluid to flow therethrough with a gap through which the second fluid passes. In addition, an external fin is provided in the gap, an internal fin is provided in the heat transfer tube, and a space between the first fluid and the second fluid is interposed between the wall surface of the heat transfer tube, the internal fin, and the external fin. In the corrugated fin type heat exchanger for exchanging heat in the heat transfer tube, either by changing the pitch of the internal fins, whether or not a resistance increasing member is inserted into the heat transfer tube, or a combination thereof, The flow resistance with respect to the first fluid inside is changed, and the flow rate of the first fluid passing through the inside of the heat transfer tube is equalized between the heat transfer tubes. The flow resistance to the first fluid inside the heat tube is set near the inlet portion where the intake pipe is connected to the inflow header of the first fluid, or the intake pipe is connected to the outflow side header of the first fluid. The heat transfer efficiency between the first fluid and the heat transfer tube in the internal fin is increased by configuring a large portion in the vicinity of the outlet portion and a small portion in the portion away from the inlet portion or the portion away from the outlet portion. The heat transfer efficiency between the second fluid and the heat transfer tube in the external fin is the same as that of the heat transfer tube having the large flow resistance and the heat transfer tube having the low flow resistance. In the vicinity of the inlet portion or in the vicinity of the outlet portion so that it is larger than the heat transfer efficiency between the second fluid and the second fluid. Ku constitute small at a site remote from the outlet.

この構成によれば、伝熱チューブにおいては、内部を流れる第1流体の流速を各伝熱チューブの相互間で均一化することができ、伝熱チューブ全体としての内部フィンと伝熱面への伝熱効率を大きくすることができる。また、前記伝熱チューブの内部における第1流体に対する流通抵抗の増加は伝熱面積の増加によることが多いので、第1流体と伝熱チューブとの間の第1の伝熱効率に関しては、第1流体の流速低下に伴う第1の伝熱効率の低下を、伝熱チューブと内部フィンの構成による第1の伝熱効率の増加でカバーすることができるが、それに合わせて、外部フィンの構成により、第2流体と伝熱チューブとの間の第2の伝熱効率を増加して、第1の伝熱効率と第2の伝熱効率とのバランスを合わせることで、伝熱チューブ全体としての第1流体と第2流体との間の総合伝熱効率を向上させることができる。   According to this configuration, in the heat transfer tube, the flow velocity of the first fluid flowing through the inside can be made uniform between the heat transfer tubes, and the heat transfer tubes can be connected to the internal fins and the heat transfer surface as a whole. Heat transfer efficiency can be increased. In addition, since the increase in the flow resistance with respect to the first fluid in the heat transfer tube is often due to the increase in the heat transfer area, the first heat transfer efficiency between the first fluid and the heat transfer tube is the first. The decrease in the first heat transfer efficiency due to the decrease in the flow rate of the fluid can be covered by the increase in the first heat transfer efficiency due to the configuration of the heat transfer tube and the internal fins. By increasing the second heat transfer efficiency between the two fluids and the heat transfer tube and matching the balance between the first heat transfer efficiency and the second heat transfer efficiency, the first fluid and the first heat transfer tube as a whole The overall heat transfer efficiency between the two fluids can be improved.

また、上記のコルゲートフィン式熱交換器において、前記内部フィンのピッチの変化、前記内部フィンの形状の変化、前記伝熱チューブの内部への抵抗増加部材の挿入の有無若しくは挿入される前記抵抗増加部材の形状の変化のいずれか、又は、その組み合わせにより、前記伝熱チューブの内部における第1流体に対する流通抵抗を変化させると共に、前記外部フィンの間の間隔の大きさであるピッチに関して、前記入口部の近傍、若しくは、前記出口部の近傍では短く、前記入口部の近傍から離れた部位、若しくは、前記出口部の近傍から離れた部位では大きくすることで、前記外部フィンにおける第2流体との間の伝熱効率を変化させるように構成する。 In the corrugated fin heat exchanger, the pitch of the internal fins, the shape of the internal fins, the presence or absence of a resistance increasing member inserted into the heat transfer tube, or the resistance increase inserted. The flow resistance to the first fluid inside the heat transfer tube is changed by any one or a combination of changes in the shape of the member , and the inlet with respect to the pitch which is the size of the interval between the external fins Near the outlet or near the outlet, and larger at the part away from the vicinity of the inlet or the part away from the vicinity of the outlet . It is configured to change the heat transfer efficiency between.

この構成によれば、これらの構成の組み合わせにより、容易に、伝熱チューブの内部における第1流体に対する流通抵抗を、入口部の近傍、若しくは、出口部の近傍においては大きく、入口部から離れた部位若しくは、出口部から離れた部位では小さく構成することができ、また、外部フィンにおける第2流体との第2の伝熱効率を、入口部の近傍、若しくは、出口部の近傍では大きく、入口部から離れた部位若しくは、出口部から離れた部位では小さく構成することができる。   According to this configuration, by combining these configurations, the flow resistance to the first fluid inside the heat transfer tube is easily increased in the vicinity of the inlet portion or in the vicinity of the outlet portion and separated from the inlet portion. The second heat transfer efficiency with the second fluid in the external fin can be increased in the vicinity of the inlet part or in the vicinity of the outlet part. It can be made small in a part away from the part or a part away from the outlet.

上記のコルゲートフィン式熱交換器において、前記コルゲートフィン式熱交換器が過給機付エンジンのインタークーラであり、第1流体が吸気であり、第2流体が外気であるとすると、軽量小型で、高い冷却性能を持つインタークーラを提供できる。   In the above-described corrugated fin heat exchanger, if the corrugated fin heat exchanger is an intercooler of an engine with a supercharger, the first fluid is intake air and the second fluid is outside air, Intercooler with high cooling performance can be provided.

本発明のコルゲートフィン式熱交換器によれば、伝熱チューブの内部の各伝熱チューブの相互間における流速の均一化を図ることができるだけではなく、各伝熱チューブにおける内部フィンと外部フィンの両方の伝熱効率を共に向上させることにより、熱交換器全体としての冷却性能を向上できる。従って、このコルゲートフィン式熱交換器を過給機付エンジンのインタークーラに使用する場合には、吸気効率を改善して、エンジンの性能の向上を図ることができる。   According to the corrugated fin heat exchanger of the present invention, not only can the flow velocity between the heat transfer tubes inside the heat transfer tubes be made uniform, but also the internal fins and the external fins in each heat transfer tube can be made uniform. By improving both heat transfer efficiencies, the cooling performance of the entire heat exchanger can be improved. Therefore, when this corrugated fin heat exchanger is used for an intercooler of a supercharged engine, the intake efficiency can be improved and the engine performance can be improved.

本発明に係る実施の形態のインタークーラの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the intercooler of embodiment which concerns on this invention. 内部フィンのピッチを変更した伝熱チューブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the heat exchanger tube which changed the pitch of the internal fin. 内部フィンの形状を変更した伝熱チューブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the heat exchanger tube which changed the shape of the internal fin. 内部フィンに挿入する抵抗増加部材の形状を変更した伝熱チューブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the heat exchanger tube which changed the shape of the resistance increase member inserted in an internal fin. 内燃機関におけるインタークーラの配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the intercooler in an internal combustion engine. 従来技術のインタークーラの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the prior art intercooler.

以下、本発明に係る実施の形態のコルゲートフィン式熱交換器について、図面を参照しながら説明する。ここでは、過給機付エンジンのインタークーラを例にして説明するが、本発明は、このインタークーラに限定されることなく、その他のコルゲートフィン式熱交換器に適用することができる。なお、ここの図面では、吸気絞り弁やEGR通路や排気絞り弁や排気ガス後処理装置などの、エンジン1に備わっているが、本発明の説明で必要としない機器類などは、図示を省いている。   Hereinafter, a corrugated fin heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, an intercooler of an engine with a supercharger will be described as an example, but the present invention is not limited to this intercooler, and can be applied to other corrugated fin heat exchangers. In the drawings, the engine 1 such as the intake throttle valve, the EGR passage, the exhaust throttle valve, and the exhaust gas after-treatment device is provided in the engine 1, but the equipment that is not necessary for the description of the present invention is not shown. It is.

最初に、本発明の実施の形態のコルゲートフィン式熱交換器が配置されるエンジンについて説明する。図5に示すように、このエンジン1においては、エンジン本体2に吸気マニホールド3と吸気配管4、及び、排気マニホールド5と排気配管6が設けられている。この排気配管6には排気ガスGで駆動されるターボ式過給機7のタービン7bが設けられ、このタービン7bに連結されたコンプレッサ7aが吸気配管4に設けられている。そして、本発明の実施の形態のコルゲートフィン式熱交換器であるインタークーラ10は、コンプレッサ7aと吸気マニホールド3との間に配設される。   Initially, the engine by which the corrugated fin type heat exchanger of embodiment of this invention is arrange | positioned is demonstrated. As shown in FIG. 5, in the engine 1, the engine body 2 is provided with an intake manifold 3 and an intake pipe 4, and an exhaust manifold 5 and an exhaust pipe 6. The exhaust pipe 6 is provided with a turbine 7 b of a turbocharger 7 driven by exhaust gas G, and a compressor 7 a connected to the turbine 7 b is provided in the intake pipe 4. And the intercooler 10 which is a corrugated fin type heat exchanger of embodiment of this invention is arrange | positioned between the compressor 7a and the intake manifold 3. As shown in FIG.

図1に示すように、インタークーラ10は、第1流体である吸気Aiをその内部に流通させる扁平形状の複数の放熱チューブ(伝熱チューブ)11を第2流体である外気Aoが通過する隙間Sを設けて積層し、この隙間Sに外部フィン14を設けると共に、放熱チューブ11の内部に内部フィン15を設けて、放熱チューブ11の壁面11sと内部フィン15と外部フィン14を介して吸気Aiと外気Aoとの間で熱交換する。なお、図1では、図面の煩雑さを考えて、内部フィン15を示す長手方向(吸気Aiの流通方向)の点線を省略している。   As shown in FIG. 1, the intercooler 10 includes gaps through which the outside air Ao as the second fluid passes through a plurality of flat heat radiation tubes (heat transfer tubes) 11 that circulate the intake air Ai as the first fluid therein. S is provided and laminated, external fins 14 are provided in the gaps S, internal fins 15 are provided inside the heat radiating tube 11, and air intake Ai is provided via the wall surface 11 s of the heat radiating tubes 11, the internal fins 15, and the external fins 14. Heat exchange with the outside air Ao. In FIG. 1, in consideration of the complexity of the drawing, the dotted line in the longitudinal direction (the flow direction of the intake air Ai) indicating the internal fins 15 is omitted.

本発明においては、更に、放熱チューブ11の内部を通過する吸気Aiの流速Vが放熱チューブ11の相互間で均等化するように、即ち、同じ流速になるように、放熱チューブ11の内部における吸気Aiに対する流通抵抗を、流入側ヘッダ12に吸気配管4が接続される入口部12aの近傍、若しくは、流出側ヘッダ13に吸気配管4が接続される出口部13aの近傍においては大きく、入口部12aから離れた部位若しくは、出口部13aから離れた部位では小さく構成する。   In the present invention, furthermore, the intake air inside the heat radiating tube 11 is set so that the flow velocity V of the intake air Ai passing through the heat radiating tube 11 is equalized between the heat radiating tubes 11, that is, the same flow velocity. The flow resistance to Ai is large in the vicinity of the inlet portion 12a where the intake pipe 4 is connected to the inflow side header 12 or in the vicinity of the outlet portion 13a where the intake pipe 4 is connected to the outflow side header 13, and the inlet portion 12a. It is configured to be small at a part away from the outlet or a part away from the outlet portion 13a.

この放熱チューブ11の内部における吸気Aiに対する流通抵抗は、入口部12aの近傍側から離れた部位へ、又は、出口部13aの近傍側から離れた部位へ、段階的又は連続的に変化させて構成する。これにより、より極め細かく放熱チューブ11の相互間における流速の均一化を図る。   The flow resistance with respect to the intake air Ai in the inside of the heat radiating tube 11 is configured to change stepwise or continuously to a part away from the vicinity of the inlet part 12a or a part away from the vicinity of the outlet part 13a. To do. Thereby, the flow velocity between the heat radiating tubes 11 is made more finely uniform.

この入口部12aの近傍及び出口部13aの近傍についてより具体的に説明すると、放熱チューブ11の流入側ヘッダ12の部分において、入口部12aの対向している部分がある場合は入口部12aの近傍とし、この入口部12aの対向している部分がなく、入口部12aから数本(例えば、2本〜5本)の距離をおいた部位を入口部12aの近傍側から離れた部位とする。また、放熱チューブ11の流出側ヘッダ13の部分において、出口部13aの対向している部分がある場合は出口部13aの近傍とし、この出口部13aの対向している部分がなく、出口部13aから数本(例えば、2本〜5本)の距離をおいた部位を出口部13aの近傍側から離れた部位とする。   More specifically, the vicinity of the inlet portion 12a and the vicinity of the outlet portion 13a will be described. In the portion of the inflow side header 12 of the heat radiating tube 11, when there is a portion facing the inlet portion 12a, the vicinity of the inlet portion 12a. In addition, there is no portion facing the inlet portion 12a, and a portion that is several (for example, two to five) away from the inlet portion 12a is a portion away from the vicinity of the inlet portion 12a. Moreover, in the part of the outflow side header 13 of the heat radiating tube 11, when there is the part which the exit part 13a has opposed, it is set as the vicinity of the exit part 13a, there is no part which this exit part 13a is facing, and the exit part 13a. A part having a distance of several (for example, 2 to 5) is set as a part away from the vicinity of the outlet portion 13a.

この放熱チューブ11の内部における吸気Aiに対する流通抵抗を変化させるために、例えば、図1及び図2に示すような内部フィン15のピッチの変化、図3に示すような内部フィン15の形状の変化、図4に示すような放熱チューブ11の内部への抵抗増加部材17の挿入の有無、若しくは、挿入される抵抗増加部材17の形状の変化のいずれか、又は、その組み合わせを用いる。   In order to change the flow resistance with respect to the intake air Ai in the inside of the heat radiating tube 11, for example, a change in the pitch of the internal fins 15 as shown in FIGS. 1 and 2 and a change in the shape of the internal fins 15 as shown in FIG. 4, either the presence or absence of insertion of the resistance increasing member 17 into the heat radiating tube 11 as shown in FIG. 4, the change in the shape of the inserted resistance increasing member 17, or a combination thereof is used.

より具体的には、図2に示すように、内部フィン15の間の間隔の大きさであるピッチPiを、入口部12a若しくは出口部13aの近傍では密に、入口部12a若しくは出口部13aから離れた部位では疎にして、吸気Aiの流れに対する内部フィン15による抵抗を変化させる。つまり、入口部12a若しくは出口部13aの近傍のピッチPaが,入口部12a若しくは出口部13aから離れた部位のピッチPiよりも小さくなるようにする。   More specifically, as shown in FIG. 2, the pitch Pi, which is the size of the interval between the internal fins 15, is densely adjacent to the inlet portion 12a or the outlet portion 13a and from the inlet portion 12a or the outlet portion 13a. The resistance by the internal fin 15 with respect to the flow of the intake air Ai is changed by making it sparse at a distant part. That is, the pitch Pa in the vicinity of the inlet portion 12a or the outlet portion 13a is set to be smaller than the pitch Pi of a portion away from the inlet portion 12a or the outlet portion 13a.

これによれば、外気Aoの流入側の内部フィン15のピッチPaを密にした放熱チューブ11では、この内部フィン15で区切られた流通セル16の流通断面積が小さくなり、この流通セル16を通過する吸気Aiの流通抵抗(吸気Aiが流通セル16内を流れる時に受ける抵抗)が増加して流速Vが減少する一方で、内部フィン15のピッチPiを疎にした放熱チューブ11では、この内部フィン15で区切られた流通セル16の流通断面積が大きくなり、この流通セル16を通過する吸気Aiの流通抵抗が減少して流速Vが増加することになる。   According to this, in the heat radiating tube 11 in which the pitch Pa of the internal fins 15 on the inflow side of the outside air Ao is made dense, the flow cross-sectional area of the flow cell 16 partitioned by the internal fins 15 becomes small. While the flow resistance of the intake air Ai passing through (the resistance received when the intake air Ai flows through the flow cell 16) is increased and the flow velocity V is decreased, the heat radiation tube 11 having a sparse pitch Pi of the internal fins 15 The flow cross-sectional area of the flow cell 16 partitioned by the fins 15 increases, the flow resistance of the intake air Ai passing through the flow cell 16 decreases, and the flow velocity V increases.

あるいは、図3に示すように、吸気Aiと接する内部フィン15の面積が変化するように、吸気Aiの流れに垂直な断面における内部フィン15の形状を変化させることで、内部フィン15のピッチPa、Piを変更することなく、容易に流通抵抗を変化することができる。   Alternatively, as shown in FIG. 3, the pitch Pa of the internal fins 15 is changed by changing the shape of the internal fins 15 in a cross section perpendicular to the flow of the intake air Ai so that the area of the internal fins 15 in contact with the intake air Ai changes. The flow resistance can be easily changed without changing Pi.

また、図4に示すように、流通セル16に抵抗増加部材17を追加挿入して、流通セル16の流通抵抗を変化させてもよく、これに加えて、流通セル16に抵抗が異なる抵抗増加部材17を挿入して、流通セル16の流通抵抗を変化させてもよい。なお、この抵抗増加部材17は内部フィン15や壁面11sとの接触部分を多くして、吸気Aiの熱を抵抗増加部材17、内部フィン15若しくは壁面11sを経由して外気Aoに逃すことが好ましく、これにより、吸気Aiと放熱チューブ11との間の第1の伝熱効率を向上させることができる。   Further, as shown in FIG. 4, the resistance increase member 17 may be additionally inserted into the flow cell 16 to change the flow resistance of the flow cell 16. The flow resistance of the flow cell 16 may be changed by inserting the member 17. In addition, it is preferable that this resistance increasing member 17 increases the contact part with the internal fin 15 and the wall surface 11s, and releases the heat of the intake air Ai to the outside air Ao via the resistance increasing member 17, the internal fin 15 or the wall surface 11s. Thus, the first heat transfer efficiency between the intake air Ai and the heat radiating tube 11 can be improved.

なお、これらの入口部12aと出口部13aとの相対的な位置は、インタークーラ10の配置場所等の影響を受けて、両方とも上側、両方とも中央側、両方とも下側、片方が上側で他方が下側等、様々に変化する。   The relative positions of the inlet portion 12a and the outlet portion 13a are affected by the location of the intercooler 10 and the like, both are on the upper side, both are on the center side, both are on the lower side, and one is on the upper side. The other changes variously, such as the lower side.

しかし、本発明の目的は、放熱チューブ11の相互間における流速の均一化であるので、実験的に、又は、流体計算シミュレーションの計算により、各放熱チューブ11の内部の流速を計測又は計算でき、これらの流速を均等化するための各放熱チューブ11における内部の流通抵抗の増加分と、その増加分の流通抵抗を実現するための内部フィン15のピッチの変化量なども容易に求めることができる。   However, since the object of the present invention is to equalize the flow velocity between the heat radiating tubes 11, the flow velocity inside each heat radiating tube 11 can be measured or calculated experimentally or by calculation of fluid calculation simulation. The amount of increase in the internal flow resistance in each heat radiating tube 11 for equalizing these flow velocities, the amount of change in the pitch of the internal fins 15 for realizing the increased flow resistance, and the like can be easily obtained. .

また、放熱チューブ11の内部の内部フィン15のピッチPa、Piの変化や内部フィン15の形状の変化の加工、及び、抵抗増加部材17の加工は、内部フィン15を放熱チューブ11の内部に挿入する前の加工で容易に行うことができる。   Moreover, the processing of the change of the pitch Pa and Pi of the internal fin 15 inside the heat radiating tube 11 and the change of the shape of the internal fin 15 and the processing of the resistance increasing member 17 are performed by inserting the internal fin 15 into the heat radiating tube 11. It can be easily performed by processing before the process.

それと共に、外部フィン14における外気Aoとの伝熱効率を、入口部12aの近傍、若しくは、出口部13aの近傍では大きく、入口部12aから離れた部位若しくは、出口部13aから離れた部位では小さく構成する。この外部フィン14における外気Aoとの伝熱効率は、入口部12aの近傍側から離れた部位へ、又は、出口部13aの近傍側から離れた部位へ、段階的又は連続的に変化させて構成する。これにより、より極め細かく放熱チューブ11における吸気Aiと外気Aoとの間の伝熱効率を変化させることができる。   At the same time, the heat transfer efficiency with the outside air Ao in the external fin 14 is large in the vicinity of the inlet portion 12a or in the vicinity of the outlet portion 13a, and small in a portion away from the inlet portion 12a or a portion away from the outlet portion 13a. To do. The heat transfer efficiency with the outside air Ao in the external fin 14 is configured to be changed stepwise or continuously to a part away from the vicinity of the inlet part 12a or to a part away from the vicinity of the outlet part 13a. . Thereby, the heat transfer efficiency between the intake air Ai and the outside air Ao in the heat radiating tube 11 can be changed more finely.

この外部フィンにおける外気Aoとの間の第2の伝熱効率を変化させるために、例えば、図1に示すような外部フィン14のピッチの変化、外部フィン14の形状の変化、隙間Sにおける伝熱面積増加部材(図示しない)の配置の有無若しくは配置される伝熱面積増加部材の形状の変化のいずれか、又は、その組み合わせを用いる。   In order to change the second heat transfer efficiency between the external fin and the outside air Ao, for example, the pitch of the external fins 14 as shown in FIG. Either the presence / absence of an area increasing member (not shown) or a change in the shape of the arranged heat transfer area increasing member, or a combination thereof is used.

この伝熱面積増加部材は、外部フィン14の表面積を増加させるための補助的部材であり、外気Aoとの接触面積が大きいだけでなく、外部フィン14又は放熱チューブ11の壁面11sとの接触面をできるだけ大きくして、第2の伝熱効率を向上させることも重要である。   This heat transfer area increasing member is an auxiliary member for increasing the surface area of the external fin 14, and not only has a large contact area with the outside air Ao, but also a contact surface with the external fin 14 or the wall surface 11 s of the heat radiating tube 11. It is also important to improve the second heat transfer efficiency by making the value as large as possible.

これにより、放熱チューブ11においては、内部を流れる吸気Aiの流速Vを各放熱チューブ11の相互間で均一化することができ、放熱チューブ11全体としての内部フィン15と壁面11sへの伝熱効率を大きくすることができる。また、放熱チューブ11の内部における吸気Aiに対する流通抵抗の増加は伝熱面積の増加によることが多いので、吸気Aiと放熱チューブ11との間の第1の伝熱効率に関しては、吸気Aiの流速低下に伴う第1の伝熱効率の低下を、放熱チューブ11と内部フィン15の構成による第1の伝熱効率の増加でカバーすることができる。   Thereby, in the heat radiating tube 11, the flow velocity V of the intake air Ai flowing through the inside can be made uniform between the heat radiating tubes 11, and the heat transfer efficiency to the internal fin 15 and the wall surface 11s as the heat radiating tube 11 as a whole can be improved. Can be bigger. In addition, an increase in the flow resistance with respect to the intake air Ai inside the heat radiating tube 11 is often due to an increase in the heat transfer area. The decrease in the first heat transfer efficiency due to the increase in the first heat transfer efficiency due to the configuration of the heat radiation tube 11 and the internal fins 15 can be covered.

更に、それに合わせて、外部フィン14の構成により、外気Aoと放熱チューブ11との間の第2の伝熱効率を増加して、第1の伝熱効率と第2の伝熱効率とのバランスを合わせることで、放熱チューブ11全体としての吸気Aiと外気Aoとの間の総合伝熱効率を向上させることができる。   Further, in accordance with this, the configuration of the external fins 14 increases the second heat transfer efficiency between the outside air Ao and the heat radiating tube 11 to match the balance between the first heat transfer efficiency and the second heat transfer efficiency. Thus, the overall heat transfer efficiency between the intake air Ai and the outside air Ao as the entire heat radiating tube 11 can be improved.

従って、本発明のインタークーラ10によれば、伝熱チューブ11の内部の各放熱チューブ11の相互間における流速Vの均一化を図ることができるだけではなく、各放熱チューブ11における内部フィン15と外部フィン14の両方の伝熱効率を共に向上させることができるので、熱交換器全体としての冷却性能を向上できる。   Therefore, according to the intercooler 10 of the present invention, not only can the flow velocity V between the heat radiating tubes 11 inside the heat transfer tube 11 be made uniform, but also the internal fins 15 and the outside of each heat radiating tube 11 can be made uniform. Since both the heat transfer efficiencies of the fins 14 can be improved, the cooling performance of the entire heat exchanger can be improved.

1 エンジン(内燃機関)
3 吸気マニホールド
4 吸気配管
7a コンプレッサ
10,10X インタークーラ(コルゲートフィン式熱交換器)
11、11X 放熱チューブ(伝熱チューブ)
11s 放熱チューブの壁面
12 流入側ヘッダ
12a 入口部
13 流出側ヘッダ
13a 出口部
14 外部フィン
15 内部フィン
16 流通セル
17 抵抗増加部材
Ai 吸気(第1流体)
Ao 外気(第2流体)
G 排気ガス
1 engine (internal combustion engine)
3 Intake manifold 4 Intake pipe 7a Compressor 10, 10X Intercooler (corrugated fin heat exchanger)
11, 11X Heat radiation tube (heat transfer tube)
11s Wall surface 12 of heat radiating tube Inflow side header 12a Inlet part 13 Outlet side header 13a Outlet part 14 External fin 15 Internal fin 16 Distribution cell 17 Resistance increasing member Ai Intake (first fluid)
Ao Outside air (second fluid)
G exhaust gas

Claims (3)

第1流体をその内部に流通させる扁平形状の複数の伝熱チューブを第2流体が通過する隙間を設けて積層して、該隙間に外部フィンを設けると共に、前記伝熱チューブの内部に内部フィンを設けて、前記伝熱チューブの壁面と前記内部フィンと前記外部フィンを介して第1流体と第2流体との間で熱交換するコルゲートフィン式熱交換器において、
前記内部フィンのピッチの変化、前記伝熱チューブの内部への抵抗増加部材の挿入の有無のいずれか、又は、その組み合わせにより、前記伝熱チューブの内部における第1流体に対する流通抵抗を変化させると共に、
前記伝熱チューブの内部を通過する第1流体の流速が前記伝熱チューブの相互間で均等化するように、前記伝熱チューブの内部における第1流体に対する流通抵抗を、前記第1流体の流入側ヘッダに吸気配管が接続される入口部の近傍、若しくは、前記第1流体の流出側ヘッダに吸気配管が接続される出口部の近傍においては大きく、前記入口部から離れた部位若しくは、前記出口部から離れた部位では小さく構成して、前記内部フィンにおける第1流体と前記伝熱チューブとの間の伝熱効率を増加させると共に、
前記外部フィンにおける前記第2流体と前記伝熱チューブとの伝熱効率を、前記流通抵抗の大きい前記伝熱チューブと前記第2流体との伝熱効率が前記流通抵抗の小さい前記伝熱チューブと前記第2流体との伝熱効率よりも大きくなるように、前記入口部の近傍、若しくは、前記出口部の近傍では大きく、前記入口部から離れた部位若しくは、前記出口部から離れた部位では小さく構成したことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器。
A plurality of flat heat transfer tubes through which the first fluid flows are laminated with a gap through which the second fluid passes, and external fins are provided in the gaps, and internal fins are provided inside the heat transfer tubes. In the corrugated fin type heat exchanger for exchanging heat between the first fluid and the second fluid via the wall surface of the heat transfer tube, the inner fin, and the outer fin,
The flow resistance to the first fluid inside the heat transfer tube is changed by changing the pitch of the internal fins, whether or not a resistance increasing member is inserted into the heat transfer tube, or a combination thereof. ,
The flow resistance to the first fluid inside the heat transfer tube is set so that the flow rate of the first fluid passing through the inside of the heat transfer tube is equalized between the heat transfer tubes. In the vicinity of the inlet portion where the intake pipe is connected to the side header, or in the vicinity of the outlet portion where the intake pipe is connected to the outflow side header of the first fluid, the portion away from the inlet portion or the outlet In a part away from the part, it is configured to be small to increase the heat transfer efficiency between the first fluid in the internal fin and the heat transfer tube,
The heat transfer efficiency between the second fluid and the heat transfer tube in the external fin is the same as that of the heat transfer tube with the low flow resistance and the heat transfer tube with the low flow resistance. It is configured to be larger in the vicinity of the inlet part or in the vicinity of the outlet part and smaller in the part away from the inlet part or the part away from the outlet part so as to be larger than the heat transfer efficiency with two fluids. Corrugated fin type heat exchanger.
前記内部フィンのピッチの変化、前記内部フィンの形状の変化、前記伝熱チューブの内部への抵抗増加部材の挿入の有無若しくは挿入される前記抵抗増加部材の形状の変化のいずれか、又は、その組み合わせにより、前記伝熱チューブの内部における第1流体に対する流通抵抗を変化させると共に、
前記外部フィンの間の間隔の大きさであるピッチに関して、前記入口部の近傍、若しくは、前記出口部の近傍では短く、前記入口部の近傍から離れた部位、若しくは、前記出口部の近傍から離れた部位では大きくすることで、前記外部フィンにおける第2流体との間の伝熱効率を変化させるように構成したことを特徴とする請求項1に記載のコルゲートフィン式熱交換器。
Either the change in pitch of the internal fins, the change in the shape of the internal fins, the presence or absence of insertion of the resistance increasing member inside the heat transfer tube, or the change in the shape of the resistance increasing member to be inserted, or By changing the flow resistance to the first fluid inside the heat transfer tube by combination,
Regarding the pitch, which is the size of the interval between the external fins, it is short in the vicinity of the inlet part or in the vicinity of the outlet part, and away from the vicinity of the inlet part or in the vicinity of the outlet part. The corrugated fin heat exchanger according to claim 1, wherein the heat transfer efficiency between the external fin and the second fluid is changed by increasing the size of the external fin.
前記コルゲートフィン式熱交換器が過給機付エンジンのインタークーラであり、第1流体が吸気であり、第2流体が外気であることを特徴とする請求項1又は2に記載のコルゲートフィン式熱交換器。   The corrugated fin type heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the corrugated fin type heat exchanger is an intercooler of a supercharged engine, the first fluid is intake air, and the second fluid is outside air. Heat exchanger.
JP2014146040A 2014-07-16 2014-07-16 Corrugated fin heat exchanger Expired - Fee Related JP6481275B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014146040A JP6481275B2 (en) 2014-07-16 2014-07-16 Corrugated fin heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014146040A JP6481275B2 (en) 2014-07-16 2014-07-16 Corrugated fin heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016023550A JP2016023550A (en) 2016-02-08
JP6481275B2 true JP6481275B2 (en) 2019-03-13

Family

ID=55270567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014146040A Expired - Fee Related JP6481275B2 (en) 2014-07-16 2014-07-16 Corrugated fin heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6481275B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6531357B2 (en) * 2014-07-16 2019-06-19 いすゞ自動車株式会社 Corrugated fin type heat exchanger
KR102450813B1 (en) 2018-04-17 2022-10-05 한온시스템 주식회사 Heat exchanger
CN110030066A (en) * 2019-05-16 2019-07-19 杰锋汽车动力系统股份有限公司 A kind of residual heat of tail gas of automobile recycling and reusing system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1123184A (en) * 1997-06-27 1999-01-26 Nippon Light Metal Co Ltd Heat exchanger
JP2007051854A (en) * 2005-07-20 2007-03-01 Denso Corp Heat exchanger
JP2012017921A (en) * 2010-07-08 2012-01-26 Hino Motors Ltd Heat exchanger and intake air cooling system of engine using the same
JP2012067955A (en) * 2010-09-22 2012-04-05 Hino Motors Ltd Heat exchanger and engine intake air cooling device using the same
JP2014029221A (en) * 2012-07-31 2014-02-13 Hitachi Appliances Inc Air conditioner

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016023550A (en) 2016-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9593647B2 (en) Gas-to-liquid heat exchanger
US20120024511A1 (en) Intercooler
WO2015107882A1 (en) Intercooler
US8136578B2 (en) Heat exchanger for EGR-gas
KR20070112017A (en) Egr cooler with dual coolant loop
JP2018169073A (en) Heat exchanger
JPS6189926A (en) Contruction of air cooling type intercooler
US20130248150A1 (en) Fin and heat exchanger using the same
KR20140118878A (en) Air to air heat exchanger
KR20140116419A (en) Stacked-plate heat exchanger including a collector
JP6481275B2 (en) Corrugated fin heat exchanger
JP2010223508A (en) Intercooler of engine for vehicle
JP5866798B2 (en) Intercooler
US20040108097A1 (en) Heat exchanger unit
KR20160009409A (en) Integrated heat exchanger
JP6531357B2 (en) Corrugated fin type heat exchanger
US20130062039A1 (en) System and method for exchanging heat
US20100044022A1 (en) Air-to-air cooling assembly
KR101207839B1 (en) Integrated heat exchanger having sub-radiator and watercool charge air cooler
JP6409560B2 (en) Engine intake structure
CN109441640B (en) Plate-fin regenerator shell for helium turbine
JP6699588B2 (en) Heat exchanger
JP2016121540A (en) Intake manifold
JP6459497B2 (en) Engine intake structure
JP2016031178A (en) Corrugated fin heat exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170619

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180314

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180320

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180521

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180814

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181113

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20181120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190128

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6481275

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees