JPH051893A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH051893A
JPH051893A JP15348291A JP15348291A JPH051893A JP H051893 A JPH051893 A JP H051893A JP 15348291 A JP15348291 A JP 15348291A JP 15348291 A JP15348291 A JP 15348291A JP H051893 A JPH051893 A JP H051893A
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tube
heat medium
plate thickness
strength
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Norimasa Baba
則昌 馬場
Yuji Ogawa
祐史 小川
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NipponDenso Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 重量の増加を抑えながらも、チューブ内での
インナーフィンの偏りによって生ずる隙間部の強度を向
上する。 【構成】 断面形状が偏平な長円形状に形成されたチュ
ーブ4内に挿入されるインナーフィンの熱媒体通路10
を流れる熱媒体の流れ方向に直交する方向の両端部12
の板厚を中央部13より厚く形成して、インナーフィン
11全体の板厚を厚くすることなく、インナーフィン1
1の両端部12の強度を向上した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、偏平なチューブ内に波
形状のインナーフィンを挿入したオイルクーラ、ラジエ
ータ、ヒータコア、冷媒凝縮器または冷媒蒸発器等の熱
交換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、熱交換器においては、内部に
熱媒体が流れる熱媒体通路を形成した偏平なチューブ
と、その熱媒体通路内に挿入され、熱媒体の流れ方向に
直交する方向に波形状に形成されたインナーフィンとを
備えたもの(実開昭61−84389号公報等)が提案
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の熱交
換器においては、例えば図10に示したように、チュー
ブ101の熱媒体通路102内にインナーフィン103
を挿入した後にプレス等でチューブ101を潰すことに
よって、チューブ101とインナーフィン103との組
み付けを行うと、チューブ101内でインナーフィン1
03がチューブ101の幅方向の一端部側に偏った位置
に組み付けられてしまう。
【0004】ここで、本発明者等が有限要素法(FE
M)により解析した結果を図11に簡単に示した。図1
1より、インナーフィン103の偏りによって生じるチ
ューブ101とインナーフィン103の端部105との
隙間部106に、強度的に弱い部分(図11に斜線で示
した5kg/mm2 以上の応力が生じている部分)104が
集中していることが確認できる。なお、インナーフィン
103においては、端部105の応力が大きく、その端
部105を除く他部(例えば中央部)107の応力が小
さいことも確認できる。
【0005】したがって、隙間部106の強度不足によ
り、インナーフィン103をチューブ101に組み付け
た後に、チューブ101全体の内圧に対する強度が弱い
という不具合があった。なお、隙間部106の強度向上
に起因する要素は、図11に示したように、チューブ1
01の隙間部106の寸法L、インナーフィン103と
チューブ101の内壁面とのろう付け部(フィレット)
の大きさR、インナーフィン103の板厚tである。チ
ューブ101の隙間部106の寸法Lは、インナーフィ
ン103をチューブ101内に挿入可能な最大値で考え
ているため現状の隙間部106の寸法Lが最小値となり
変更は不可能である。また、フィレットRの寸法は、こ
れを変更するとろう材の変更やろう付け不良の問題等も
考慮する必要があるため変更は考えない方が良い。した
がって、インナーフィン103全体の板厚tを単純に増
加することによって、チューブ101の隙間部106の
強度向上を図ることができる。
【0006】ところが、インナーフィン103全体の板
厚tを厚くすると、インナーフィン103の重量がかな
り増加してしまい、熱交換器の軽量化の点で芳しくなか
った。本発明は、インナーフィン全体の重量の増加を抑
えながらも、チューブの隙間部の強度を向上した熱交換
器の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、内部に熱媒体
が流れる熱媒体通路を形成した偏平なチューブと、前記
熱媒体通路内に配設され、前記熱媒体の流れ方向に直交
する方向に波形状に形成され、且つ前記熱媒体の流れ方
向に直交する方向の端部の板厚がその端部を除く他部よ
り厚く形成されたインナーフィンとを備えた技術手段を
採用した。
【0008】
【作用】本発明は、熱媒体の流れ方向に直交する方向に
波形状に形成されたインナーフィンにおいて、熱媒体の
流れ方向に直交する方向の端部の板厚をその端部を除く
他部より厚くすることによって、インナーフィンの端部
の強度がその端部を除く他部より向上する。よって、イ
ンナーフィンの剛性が向上することにより、インナーフ
ィンの反りや撓み等の変形が抑えられる。
【0009】この結果、チューブ内にインナーフィンを
組み付けた際に、インナーフィンの偏りによって生じる
隙間部の強度も向上する。また、熱媒体の流れ方向に直
交する方向の端部の板厚をその端部を除く他部より厚く
しているので、インナーフィン全体の板厚を厚くしたも
のと比較して重量の増加が抑えられる。
【0010】
【実施例】本発明の熱交換器を図1ないし図9に示す一
実施例に基づき説明する。図1はチューブおよびインナ
ーフィンを示した図で、図2はインナーフィンを示した
図で、図3は熱交換器を示した図である。熱交換器1
は、オイルクーラ、ラジエータ、ヒータコア、冷媒凝縮
器または冷媒蒸発器等に用いられ、第1ヘッダ2、第2
ヘッダ3および複数のチューブ4から構成されている。
【0011】第1ヘッダ2は、耐腐食性に優れ、熱伝導
性に優れたアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金
属製の円筒状容器で、複数のチューブ4の一端部に溶接
等により接合されている。この第1ヘッダ2は、内部が
仕切り板(図示せず)により複数の室に区画されてい
る。また、第1ヘッダ2には、熱媒体を第1ヘッダ2に
流入させるための入口配管5、および第1ヘッダ2内の
熱媒体を外部に流出させるための出口配管6が溶接等に
より接合されている。
【0012】第2ヘッダ3は、第1ヘッダ2と同一の材
料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属
製の円筒状容器で、複数のチューブ4の他端部に溶接等
により接合されている。この第2ヘッダ3は、内部が仕
切り板(図示せず)により複数の室に区画されている。
【0013】複数のチューブ4は、第2ヘッダ3と同一
の材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金等の
金属製で、断面形状が偏平な長円形状に形成されてい
る。なお、隣設するチューブ4間には、熱伝導率を向上
させるためのコルゲートフィン7が配設されている。ま
た、各々のチューブ4は、図1に示したように、幅方向
に平行で対向している一対の対向壁8、および一対の対
向壁8の端部同士をそれぞれ接続する円弧状の接続壁9
から構成され、これらによって内部を熱媒体が流れる熱
媒体通路10を形成している。
【0014】この熱媒体通路10内には、図1に示した
ように、熱伝導率を向上させるためのインナーフィン1
1が挿入されている。このインナーフィン11は、図1
および図2に示したように、熱媒体の流れ方向に直交す
る方向に波打つように波形状に形成されている。また、
インナーフィン11は、熱媒体の流れ方向に直交する方
向の両端部12の板厚が両端部12を除く他部としての
中央部13より厚く形成されている。
【0015】ここで、両端部12の板厚は、中央部13
の板厚がt0.2のとき、インナーフィン11の成形前
の板厚t0.3までの範囲に定められる。さらに、イン
ナーフィン11の中央部13に形成された波頭部14
は、チューブ4の一対の対向壁8にろう付け等により接
合される。
【0016】なお、インナーフィン11の成形は、図4
に示したアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属
製のプレート15を、例えば図5ないし図9に示した成
形ローラ16の上側ローラ17と下側ローラ18とによ
りプレス成形することによりなされる。上側ローラ17
および下側ローラ18は、両端部の溝形状と中央部の溝
形状とが異なる形状に形成されており、上側ローラ17
の両端部と下側ローラ18の両端部との隙間部19が中
央部側の隙間部20より広く形成されている。
【0017】インナーフィン11の製造方法を図1ない
し図9に基づき説明する。まず、図4に示したように、
板厚が例えばt0.3の加工用の金属プレート15を所
定の幅に切断する。そして、その金属プレート15を成
形ローラ16の上側ローラ17と下側ローラ18との間
で押圧していくと、図7、図8、図9に示したように、
金属プレート15の板厚が例えばt0.27、t0.2
2、t0.20のように順に薄くなりながら、幅方向に
波打つ帯状体21となる。
【0018】なお、上側ローラ17の両端部と下側ロー
ラ18の両端部との間には、中央部側の隙間部20より
広い隙間部19が形成されているので、両端部12の板
厚は中央部13より厚い例えばt0.27となる。した
がって、両端部12の板厚が中央部13より厚い帯状体
21が製造される。
【0019】そして、帯状体21を所定の長手方向寸法
で切断してインナーフィン11を製造した後に、このイ
ンナーフィン11を例えば楕円形状のチューブ4内に挿
入してそのチューブ4を押し潰すことによって、図1に
示したような、インナーフィン11付きチューブ4が製
造される。このとき、インナーフィン11は、チューブ
4内で偏りが生じ、インナーフィン11の一端部12と
チューブ4の接続壁9との間に寸法Lの隙間部22が形
成される。
【0020】一般に、この隙間部22が生じるとチュー
ブ4およびインナーフィン11の強度が弱くなるが、こ
の実施例ではインナーフィン11の両端部12の板厚t
を中央部13より例えばt0.07だけ厚く形成してい
るので、インナーフィン11の一端部12の強度を向上
することができる。
【0021】この結果、インナーフィン11の剛性が増
大するため、インナーフィン11の反りや撓み等の変形
を抑制できるので、インナーフィン11の偏りによって
生じる隙間部22の強度も向上することができる。した
がって、インナーフィン11全体の板厚を厚くしなくて
も隙間部22の強度を改善できるので、インナーフィン
11の重量の増加を抑えることができる。さらに、イン
ナーフィン11の中央部13を従来品より薄肉化するこ
とも可能となるので、インナーフィン11の軽量化を達
成することができ、且つインナーフィン11の中央部1
3の熱伝導効率が改善されることによってチューブ4の
熱交換性能の向上を図ることができる。
【0022】(変形例)本実施例では、インナーフィン
11の両端部12に中央部13より板厚の厚い部分を設
けたが、インナーフィン11の両端部12のうちどちら
か一方の端部にのみ中央部13より板厚の厚い部分を設
けても良い。本実施例では、隣設するチューブ4間にコ
ルゲートフィン6を配したが、複数のチューブ4を貫通
するようにプレートフィンを配しても良い。なお、イン
ナーフィン11の形状は、凹凸を繰り返した形状等の波
形状であればどのような形状を用いても良い。また、イ
ンナーフィン11の成形方法としては、本実施例だけで
なく、複数の工程にて成形する方法や、圧縮率の異なる
成形ローラを用いて成形する方法等を採用しても良い。
【0023】
【発明の効果】本発明は、インナーフィンの端部の板厚
を増すことによって剛性が向上し、インナーフィン自身
の反りや曲がりを抑えることができる。その結果、イン
ナーフィンをチューブに挿入し易くなり、また組み付け
後のチューブ全体の反りや曲がりを抑えることができ
る。よって、チューブ内にインナーフィンを組み付けた
際に、インナーフィンの偏りによって生じる隙間部の強
度を向上できる。また、熱媒体の流れ方向に直交する方
向の端部の板厚をその端部を除く他部より厚くしている
ので、インナーフィン全体の板厚を厚くしたものと比較
して重量の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】チューブおよびインナーフィンを示した断面図
である。
【図2】インナーフィンを示した斜視図である。
【図3】熱交換器を示した断面図である。
【図4】成形ローラを示した概略図である。
【図5】成形ローラを示した断面図である。
【図6】インナーフィンの工程図である。
【図7】インナーフィンの工程図である。
【図8】インナーフィンの工程図である。
【図9】インナーフィンの工程図である。
【図10】従来の熱交換器におけるチューブおよびイン
ナーフィンを示した断面図である。
【図11】図10の拡大図である。
【符号の説明】
1 熱交換器 4 チューブ 11 インナーフィン 12 両端部 13 中央部(他部)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 (a)内部に熱媒体が流れる熱媒体通路
    を形成した偏平なチューブと、(b)前記熱媒体通路内
    に配設され、前記熱媒体の流れ方向に直交する方向に波
    形状に形成され、且つ前記熱媒体の流れ方向に直交する
    方向の端部の板厚がその端部を除く他部より厚く形成さ
    れたインナーフィンとを備えた熱交換器。
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