JPH055597A - プレート・フイン型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１流体流路側のインナーフィンの多数の突
起に対する第２流体流路側のコルゲート・フィンの谷部
および山部の配置が一定していて、オイル等が流れる第
１流体流路側の壁面を、コルゲート・フィンの山部ある
いは谷部によって確実にバックアップすることができ、
耐圧強度が大幅に向上したプレート・フィン型熱交換器
を提供する。 【構成】 プレート・フィン型熱交換器は、平板(2) に
より隔てられた第１流体流路(A) と第２流体流路(B) と
を交互に層状を備え、第２流体流路(B）のコルゲート・
フィン(6) の各谷部(6a)の下端が、これと同側の第１流
体流路(A) 内のインナーフィン(3) の断面略逆Ｖ形の突
起(3a)(3a)の先端部(G1)(G1)同志の間に対向せしめられ
るとともに、同コルゲート・フィン(6) の各山部(6b)の
上端が、これと同側の第１流体流路(A) 内のインナーフ
ィン(3) の断面略Ｖ形の突起(3b)(3b)の先端部(G2)(G2)
同志の間に対向せしめられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばオイルクーラ
ー等に用いられるプレート・フィン型熱交換器に関する
ものである。

【０００２】この明細書において、アルミニウムとは、
純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含んで意味す
るものとする。

【０００３】

【従来の技術】従来、例えばアルミニウム製のオイルク
ーラは、オイルが流通する第１流体流路と、これに対し
て直交方向に空気が流通する第２流体流路とがアルミニ
ウム製の平板により隔てられて上下に交互に配置されて
いるものである。

【０００４】本出願人は、この種のプレート・フィン型
熱交換器として、第１流体流路が、上下平板と、これら
の間に介在されたアルミニウム押出形材製の第１流体流
路形成体とで形成され、第１流体流路形成体は、左右両
側壁と、上下に交互に突出した断面略逆Ｖ形および略Ｖ
形の多数の突起を有するインナーフィンとを備えたもの
であり、第２流体流路が、上下平板と、前後両スペーサ
・バーと、コルゲート・フィンとで形成されたものを提
案した（例えば特開昭６２−２３８９９６号公報参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この先提案の
プレート・フィン型熱交換器によれば、第１流体流路側
のインナーフィンの断面逆Ｖ形およびＶ形の多数の突起
に対する第２流体流路側のコルゲート・フィンの谷部お
よび山部の配置が一定しておらず、例えば上下に配置さ
れた第１および第２流体流路において、上側の第１流体
流路のインナーフィンの逆Ｖ形（山状）突起と第２流体
流路側のコルゲート・フィンの山部とが上下に重なる場
合、インナーフィンのＶ形（谷状）突起とコルゲート・
フィンの山部とが上下に重なる場合、インナーフィンの
Ｖ形（谷状）突起とコルゲート・フィンの谷部とが上下
に重なる場合、インナーフィン逆Ｖ形（山状）突起とコ
ルゲート・フィンの谷部とが上下に重なる場合、など様
々であり、オイルが流れる第１流体流路側から見た場
合、上下両側の平板よりなる壁面にコルゲート・フィン
によるバックアップの有る部分と、無い部分とが生じ、
耐圧作用にアンバランスが生じて、全体として耐圧強度
が弱いという問題があった。

【０００６】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
第１流体流路側のインナーフィンの多数の突起に対する
第２流体流路側のコルゲート・フィンの谷部および山部
の配置が一定していて、オイル等が流れる第１流体流路
側の壁面を、コルゲート・フィンの山部あるいは谷部に
よって確実にバックアップすることができ、耐圧強度が
大幅に向上する、プレート・フィン型熱交換器を提供し
ようとするにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、平板により隔てられた第１流体流路
と第２流体流路とを交互に層状に有するプレート・フィ
ン型熱交換器において、第１流体流路は、上下平板と、
これらの間に介在された第１流体流路形成体とで形成さ
れていて、前後に開口しており、第１流体流路形成体
は、左右両側壁と、これら両側壁の間に存在するインナ
ーフィンとよりなり、インナーフィンは、前後方向に並
べられかつ上下に交互に突出した断面略逆Ｖ形および略
Ｖ形の多数の突起よりなる複数の突起列を備え、隣り合
う突起列の突起は、相互に半ピッチずれて配置されてい
て、その一方の突起列の断面略逆Ｖ形の突起が他方の突
起列の断面略Ｖ形の突起の真横に位置せしめられてお
り、第２流体流路は、上下平板と、これらの間の前後両
側に介在された一対のスペーサ・バーと、これら両スペ
ーサ・バー同志の間に配置されかつ谷部と山部とが前後
方向に交互に連なるコルゲート・フィンとで形成されて
いて、左右に開口しており、第２流体流路のコルゲート
・フィンの各谷部の下端が、これと同側の第１流体流路
内のインナーフィンの断面略逆Ｖ形の突起の先端部同志
の間に対向せしめられるとともに、同コルゲート・フィ
ンの各山部の上端が、これと同側の第１流体流路内のイ
ンナーフィンの断面略Ｖ形の突起の先端部同志の間に対
向せしめられている、プレート・フィン型熱交換器を要
旨としている。

【０００８】

【作用】上記のプレート・フィン型熱交換器によれば、
例えばオイルが流れる第１流体流路側から見た場合、上
下両側の平板よりなる壁面は、インナーフィンの断面略
逆Ｖ形および略Ｖ形の突起との接触部分において耐圧強
度が高いのは、勿論であるが、これらの突起と接触して
いない平板の壁面部分、すなわちインナーフィンの各突
起列の断面略逆Ｖ形の突起の先端部同志の間、あるいは
また断面略Ｖ形の突起の先端部同志の間に対応する平板
の壁面部分では、コルゲート・フィンの各谷部の下端あ
るいは同各山部の上端が接触していて、コルゲート・フ
ィンによって該壁面部分が確実にバックアップされ、従
って、耐圧作用にアンバランスがなく、全体として耐圧
強度が向上するものである。

【０００９】

【実施例】つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。

【００１０】この明細書において、図７〜図１１の変形
例の場合を除き、前後、左右および上下は図１を基準と
し、前とは図１の左側、後とは同右側をいゝ、左とは同
図図面紙葉の裏側、右とは同表側をいゝ、また上とは同
図上側、下とは同下側をいうものとする。

【００１１】また実施例は、この発明のプレート・フィ
ン型熱交換器を、第１流体流路(A)が水平に配置された
いわゆる横型のオイルクーラに適用した場合を示すもの
である。

【００１２】この発明の実施例を示す図１〜図４におい
て、プレート・フィン型熱交換器(10)は、アルミニウム
・ブレージング・シートよりなる平板(2) により隔てら
れた第１流体流路(A) と第２流体流路(B) とを上下方向
に交互に有している。第１流体流路(A) にはオイルが流
通し、また第２流体流路(B) には空気が流通する。両流
路(A)(B)はこれらの流体が直交状に流れるように配置さ
れている。

【００１３】第１流体流路(A) は、上下平板(2) と、平
板(2) 同志の間に介在されたアルミニウム押出型材製の
第１流体流路形成体(1) とで形成されていて、前後に開
口している。

【００１４】そして、第１流体流路形成体(1) は、左右
両側壁(4)(4)と、これら両側壁(4)(4)の間に存在するイ
ンナーフィン(3) とよりなり、インナーフィン(3) は、
前後方向に並べられかつ上下に交互に突出した断面略逆
Ｖ形および略Ｖ形の多数の突起(3a)(3b)よりなる複数の
突起列(R) を備え、隣り合う突起列(R)(R)の突起(3a)(3
b)は、相互に半ピッチずれて配置されていて、その一方
の突起列(R) の断面略逆Ｖ形の突起(3a)が他方の突起列
(R) の断面略Ｖ形の突起(3b)の真横に位置せしめられて
いる。すべての突起(3a)(3b)に対向するように流体通過
孔が形成されている。

【００１５】一方、第２流体流路(B）は、上下平板(2)
(2)と、これらの間の前後両側に介在されたアルミニウ
ム押出形材製の一対のスペーサ・バー(5)(5)と、これら
両スペーサ・バー(5)(5)同志の間に配置されかつ谷部(6
a)と山部(6b)とが前後方向に交互に連なるアルミニウム
製のコルゲート・フィン(6) とで形成されていて、左右
に開口している。

【００１６】そして、図１に示すように、第２流体流路
(B）のコルゲート・フィン(6) の各谷部(6a)の下端が、
これと同側の第１流体流路(A) 内のインナーフィン(3)
の断面略逆Ｖ形の突起(3a)(3a)の先端部(G1)(G1)同志の
間に対向せしめられるとともに、同コルゲート・フィン
(6) の各山部(6b)の上端が、これと同側の第１流体流路
(A) 内のインナーフィン(3) の断面略Ｖ形の突起(3b)(3
b)の先端部(G2)(G2)同志の間に対向せしめられている。

【００１７】従って、上記プレート・フィン型熱交換器
(10)によれば、第１流体流路(A) 側のインナーフィン
(3) の各突起列(R)の断面略逆Ｖ形および断面略Ｖ形の
突起(3a)(3b)に対する第２流体流路(B) 側のコルゲート
・フィン(6) の谷部(6a)および山部(6b)の配置が一定し
ており、インナーフィン(3) の突起(3a)(3b)によって補
強されない第１流体流路(A) 側の平板(2) の壁面部分
を、コルゲート・フィン(6) の谷部(6a)あるいは山部(6
b)によって確実にバックアップすることができて、耐圧
作用にアンバランスがなく、全体として耐圧強度が大幅
に向上するものである。

【００１８】なお、この実施例においては、インナーフ
ィン(3) の断面略逆Ｖ形および略Ｖ形の多数の突起(3a)
(3b)よりなる突起列(R) のうち、隣り合う突起列(R)(R)
同志の間にフラット部が存在していないので、各突起(3
a)(3b)の肉厚（ｔ）を１mm以下とすることができ、また
フィン高さ（突起の高さ）（Ｈ）を２．５mm以上の成形
も可能であるとともに、前後に隣り合う突起同志の間の
ピッチ（Ｐ）を１４mm以下に詰めて成形することが可能
である。

【００１９】インナーフィン(3) の各突起(3a)(3b)につ
いては、図３に示すように、肉厚（ｔ）を０．５〜１．
５mm、同幅（Ｓ）を１．５〜３mm、同高さ（Ｈ）を２．
５〜３．５mm、および前後に隣り合う突起(3a)(3a)同志
または(3b)(3b)同志の間のピッチ（Ｐ）を１２〜１４mm
とするのが、好ましい。

【００２０】これにより、熱交換性能および抵抗を改善
することができるとともに、薄肉化による熱交換器(10)
の軽量化が可能である。

【００２１】上記プレート・フィン型熱交換器(10)にお
いて、オイルが流通する第１流体流路(A) の両端部は、
後述のヘッダ・タンクに連通せしめられ、所定の吐出圧
を有するポンプ（図示略）より流路(A) 内にオイルが流
通せしめられる。これに対し空気が流通する第２流体流
路(B) の両端は開放せられており、ファンによる強制送
風によりあるいは車両等の走行による自然通風によって
第２流体流路(B) に空気が流通せしめられるようになさ
れている。

【００２２】第１流体流路(A) 内をオイルが流れるとき
は、第１流体流路形成体(1) のインナーフィン(3) の各
突起列(R) に設けられた断面略逆Ｖ形および略Ｖ形の多
数の突起(3a)(3b)にオイルが正面から当たり、オイルは
その流れを乱されて各突起(3a)(3b)の左右両側に回り込
むため、圧力損失が生じない。またオイルは各突起(3a)
(3b)の左右両側に回り込んださい、充分混じり合いかつ
攪拌されるため、熱交換効率が大幅に増大するものであ
る。

【００２３】なお、図示のインナーフィン(3) の突起(3
a)(3b)の断面形状は、断面略逆Ｖ形および略Ｖ形である
が、これはその他、断面円弧形（アーチ形）であっても
よい。

【００２４】上記プレート・フィン型熱交換器(10)は、
アルミニウム・ブレージング・シートよりなる平板(2)
と、左右両側壁(4)(4)および断面略逆Ｖ形ないし略Ｖ形
の多数の突起(3a)(3b)を有するインナーフィン(3) を備
えた第１流体流路形成体(1)と、前後スペーサ・バー(5)
(5)およびコルゲートフィン(6) を重合状態に積層し、
例えば真空ろう付け法により一体に接合することにより
製造するものである。

【００２５】なお、図４に示すように、アルミニウム押
出形材製の第１流体流路形成体(1)の左右両側壁(4)(4)
の上側縁部と下側縁部とがいわゆる面取りされていて、
これら両側壁(4)(4)の上側縁部および下側縁部と、それ
ぞれ同側の平板(2)(2)との間に、それぞれフィレット形
成用凹部(7)(7)が設けられており、ろう付けのさい、溶
融したろう材がこれらの凹部(7)(7)内に溜まり、良好な
フィレット(8)(8)が形成されるようになされている。

【００２６】また、図５の変形例に示すように、第１流
体流路形成体(1) の左右両側壁(4)(4)の外面がそれぞれ
横断面円弧状となされていて、これら両側壁(4)(4)の上
側縁部および下側縁部と、それぞれ同側の平板(2)(2)と
の間に、やはりフィレット形成用凹部(7)(7)が設けら
れ、あるいはまた、図６のいま１つの変形例に示すよう
に、第１流体流路形成体(1) の左右両側壁(4)(4)の上側
縁部および下側縁部に、それぞれ段部(9)(9)が設けられ
ていて、これら両側壁(4)(4)の段部(9)(9)と、それぞれ
同側の平板(2)(2)との間に、やはりフィレット形成用凹
部(7)(7)が設けられ、ろう付けのさい、溶融したろう材
がこれらの凹部(7)(7)内に溜まって、良好なフィレット
(8)(8)が形成されるようにするのが、好ましい。

【００２７】ところで、図７〜図１１の変形例の場合に
おいて、前後、左右および上下は図７を基準とし、前と
は図７図面紙葉の表側、後とは同裏側をいゝ、左とは同
図の左側、右とは同右側をいゝ、また上とは同図上側、
下とは同下側をいうものとする。

【００２８】例えば図７に示すように、オイルが流通す
る第１流体流路(A)が垂直にかつ第２流体流路(B) が水
平にそれぞれ配置された縦型のオイルクーラとして使用
される熱交換器(10)においては、第１流体流路(A) の両
端部は、図７において上下両側のヘッダ・タンク(11)(1
2)にそれぞれ連通せしめられるとともに、上部ヘッダ・
タンク(11)の内部中央に仕切板(13)が取り付けられ、同
タンク(11)内が２つのタンク部分(11a)(11b)に分割され
ている。

【００２９】ここで、同図において、上部ヘッダ・タン
ク(11)の左側タンク部分(11a) の導入口(14)より導入さ
れたオイルは、２つの第１流体流路(A) 内を前述のよう
に流れて、下部ヘッダ・タンク(12)内に至り、そこから
別の２つの第１流体流路(A)内を上昇して、上部ヘッダ
・タンク(11)の右側タンク部分(11b) に至り、排出口(1
5)より排出される。

【００３０】なお、上部ヘッダ・タンク(11)の内部中央
に仕切板(13)を取り付ける従来の方法は、横断面逆Ｕ形
のタンク本体を中央で２分割し、これら分割されたタン
ク本体同志の間に仕切板を介在させて、例えばアルゴン
溶接により接合していた。

【００３１】しかしながら、このような従来法によれ
ば、タンク本体の切断工程とアルゴン溶接工程とを必要
として、非常に面倒で、手間がかゝり、ひいては熱交換
器の製造コストが高くつくという問題があった。

【００３２】これに対し、この実施例においては、図８
と図９に示すように、上部ヘッダ・タンク(11)の横断面
逆Ｕ形のタンク本体(16)の前後両側壁(17)(17)を、上端
に至るほど漸次狭くなるテーパー状に形成しておき、一
方、仕切板(13)の前後両側縁部および上縁部を、タンク
本体(16)のテーパー状の前後両側壁(17)(17)および上壁
(18)の断面と同形同大もしくは同形で若干大きい目とし
ておき、プレスまたは治具によって仕切板(13)を、タン
ク本体(16)の中央部に下から圧入する。

【００３３】これにより、従来法におけるタンク本体の
切断工程とアルゴン溶接工程とを省略することができ
て、仕切板(13)の取付作業が非常に簡単となり、ひいて
は熱交換器の製造コストを低減せしめることができる。

【００３４】また、図１０と図１１に示すように、上部
ヘッダ・タンク(11)の横断面逆Ｕ形のタンク本体(16)の
前後両側壁(17)(17)を、やはり上端に至るほど漸次狭く
なるテーパー状に形成しておき、これに対して、仕切板
(13)を方形として、この仕切板(13)をタンク本体(16)の
内側に挿入したのち、タンク本体(16)のテーパー状の前
後両側壁(17)(17)をプレスによって内側に変形せしめ
て、これら両側壁(17)(17)によって仕切板(13)を押さえ
止める。なおこのとき、図１０に示すように、仕切板(1
3)の左右両側においてタンク本体(16)の前後両側壁(17)
(17)部分を押さえて変形せしめると、仕切板(13)の位置
ずれを確実に防止できるので、好ましい。

【００３５】これにより、上記図８と図９の例の場合と
同様に、従来のタンク本体の切断工程とアルゴン溶接工
程とを省略することができて、仕切板(13)の取付作業が
非常に簡単となる。

【００３６】なお、上記実施例では、平板(2) としてア
ルミニウム・ブレージング・シートを使用しているが、
これに限らず、平板(2) としてアルミニウム板を使用す
るとともに、第１流体流路形成体(1) の左右両側壁(4)
(4)の上面と下面および前後スペーサ・バー(5)(5)の上
面と下面にそれぞれろう材層をハケ塗り等の塗布によっ
て形成し、このろう材層により熱交換器(10)全体を接合
することも可能である。

【００３７】上記実施例のプレート・フィン型熱交換器
(10)は、オイルクーラとして例えばエンジンオイルの冷
却に、あるいは産業機械の冷却に、また各種油圧システ
ムのオイルの冷却に使用せられるものであるが、熱交換
器(10)は、オイルクーラだけでなく、気体および流体に
ついて複数種類の流体の熱交換を行なう各種の熱交換器
にも利用可能である。

【００３８】

【発明の効果】この発明は、上述のように、平板により
隔てられた第１流体流路と第２流体流路とを交互に層状
に有するプレート・フィン型熱交換器において、第１流
体流路は、上下平板と、これらの間に介在された第１流
体流路形成体とで形成されていて、前後に開口してお
り、第１流体流路形成体は、左右両側壁と、これら両側
壁の間に存在するインナーフィンとよりなり、インナー
フィンは、前後方向に並べられかつ上下に交互に突出し
た断面略逆Ｖ形および略Ｖ形の多数の突起よりなる複数
の突起列を備え、隣り合う突起列の突起は、相互に半ピ
ッチずれて配置されていて、その一方の突起列の断面略
逆Ｖ形の突起が他方の突起列の断面略Ｖ形の突起の真横
に位置せしめられており、第２流体流路は、上下平板
と、これらの間の前後両側に介在された一対のスペーサ
・バーと、これら両スペーサ・バー同志の間に配置され
かつ谷部と山部とが前後方向に交互に連なるコルゲート
・フィンとで形成されていて、左右に開口しており、第
２流体流路のコルゲート・フィンの各谷部の下端が、こ
れと同側の第１流体流路内のインナーフィンの断面略逆
Ｖ形の突起の先端部同志の間に対向せしめられるととも
に、同コルゲート・フィンの各山部の上端が、これと同
側の第１流体流路内のインナーフィンの断面略Ｖ形の突
起の先端部同志の間に対向せしめられているもので、第
１流体流路側のインナーフィンの各突起列の多数の突起
に対する第２流体流路側のコルゲート・フィンの谷部お
よび山部の配置が一定していて、オイル等が流れる第１
流体流路側の平板よりなる壁面を、コルゲート・フィン
の山部あるいは谷部によって確実にバックアップするこ
とができ、従って、耐圧作用にアンバランスがなく、耐
圧強度が大幅に向上するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のプレート・フィン型熱交換器の要部
拡大縦断面図である。

【図２】同熱交換器の部分切欠き斜視図である。

【図３】同熱交換器のインナーフィン部分の要部拡大斜
視図である。

【図４】同熱交換器の要部拡大横断面図である。

【図５】熱交換器の第１流体流路形成体と上下両平板と
の接合部分の第１変形例を示す要部拡大横断面図であ
る。

【図６】同接合部分の第２変形例を示す要部拡大横断面
図である。

【図７】この発明のプレート・フィン型熱交換器の概略
正面図である。

【図８】図７の熱交換器の仕切板付き上部ヘッダ・タン
ク本体の拡大斜視図である。

【図９】図８のヘッダ・タンク本体に仕切板を取り付け
る状態を示す側面図である。

【図１０】図７の熱交換器の仕切板付き上部ヘッダ・タ
ンク本体のいま１つの例を示す拡大斜視図である。

【図１１】図１０のヘッダ・タンク本体に仕切板を取り
付ける状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 第１流体流路形成体 ２ 平板 ３ インナーフィン ３ａ 断面略逆Ｖ形の突起 ３ｂ 断面略Ｖ形の突起 ４ 側壁 ５ スペーサ・バー ６ コルゲート・フィン ６ａ 谷部 ６ｂ 山部 Ａ 第１流体流路 Ｂ 第２流体流路 Ｒ 突起列 Ｇ１ 断面略逆Ｖ形の突起の先端部 Ｇ２ 断面略Ｖ形の突起の先端部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 平板(2) により隔てられた第１流体流路
   (A) と第２流体流路(B) とを交互に層状に有するプレー
   ト・フィン型熱交換器において、第１流体流路(A) は、
   上下平板(2)(2)と、これらの間に介在された第１流体流
   路形成体(1)とで形成されていて、前後に開口してお
   り、第１流体流路形成体(1) は、左右両側壁(4)(4)と、
   これら両側壁(4)(4)の間に存在するインナーフィン(3)
   とよりなり、インナーフィン(3) は、前後方向に並べら
   れかつ上下に交互に突出した断面略逆Ｖ形および略Ｖ形
   の多数の突起(3a)(3b)よりなる複数の突起列(R) を備
   え、隣り合う突起列(R)(R)の突起(3a)(3b)は、相互に半
   ピッチずれて配置されていて、その一方の突起列(R) の
   断面略逆Ｖ形の突起(3a)が他方の突起列(R) の断面略Ｖ
   形の突起(3b)の真横に位置せしめられており、第２流体
   流路(B）は、上下平板(2)(2)と、これらの間の前後両側
   に介在された一対のスペーサ・バー(5)(5)と、これら両
   スペーサ・バー(5)(5)同志の間に配置されかつ谷部(6a)
   と山部(6b)とが前後方向に交互に連なるコルゲート・フ
   ィン(6) とで形成されていて、左右に開口しており、第
   ２流体流路(B）のコルゲート・フィン(6) の各谷部(6a)
   の下端が、これと同側の第１流体流路(A) 内のインナー
   フィン(3) の断面略逆Ｖ形の突起(3a)(3a)の先端部(G1)
   (G1)同志の間に対向せしめられるとともに、同コルゲー
   ト・フィン(6) の各山部(6b)の上端が、これと同側の第
   １流体流路(A) 内のインナーフィン(3) の断面略Ｖ形の
   突起(3b)(3b)の先端部(G2)(G2)同志の間に対向せしめら
   れている、プレート・フィン型熱交換器。