JPH0614775U - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作が容易で、性能のすぐれたコンパクトな
熱交換器を提供する。 【構成】 板状フィン部材１０、１３、１５が順次平行
に配置され、各フィン部材１０、１３、１５間の上下に
それぞれスペーサ１７が挟まれて全体の上下面がろう付
けされることにより、各フィン部材１０、１３、１５間
の隙間２２を流体通路とする熱交換器３０が構成され、
フィン部材１３、１５には手前から奥へ延びる切欠きが
形成され、フィン部材１５の切欠きをフィン部材１３よ
り大きくすることにより、熱交換器３０の伝熱性能を流
体の流れ方向に変化させている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内部を流れる流体に熱を伝え、または、その流体から吸熱するため の熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１０に示すように、平行に配列された幅の狭い多数の隙間１内に流体が流れ て、その流体との間で熱を授受する従来の熱交換器２は、上記隙間１を区画する 櫛状のフィン３をそなえた本体４と、上記隙間１を覆う端壁５とからなり、本体 ４は押し出し、または、削り出しにより成形されるが、その工作上フィン３を薄 くし、かつ、隙間１を狭く形成することにより伝熱面積を大きくするには制約が あるので、大きな熱交換性能をうるためには熱交換器２を大型にする必要があっ た。 また、本体４と端壁５とをろう付け等により接着して熱交換器２を構成する場 合、フィン３の先端と端壁５とをろう付けすることは事実上困難であって、本体 ４の外周のみが端壁５にろう付けされ、フィン３の先端と端壁５とは単に接触す るに過ぎないため、フィン３と端壁５との間の伝熱性が良好でないので、この面 からも熱交換器２の性能に制限を受けていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、製作が容易で性能のすぐれた熱交換器を提供しようとするものであ る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するため、本考案にかかる熱交換器は、板状のフィン部材とス ペーサ部材とが交互に配置され、それぞれの端部が相互に接合されることにより 、上記フィン部材間に流体の通路が構成され、かつ、上記板状フィン部材に形成 された切欠き、孔等により上記板状フィン部材の伝熱面積が上記流体の流れ方向 に変化している。

【０００５】

【作用】

すなわち、スペーサ部材との交互配置により、フィン部材間に流体の通路が構 成されているので、フィン部材及びスペーサ部材の厚みと高さ及び長さを選ぶこ とにより、流体通路の幅と高さ及び長さを自由に設定することができると共に、 通路を流れる流体からフィン部材に授受された熱を、フィン部材の端部から外方 に効率良く授受することができるため、その伝熱性は常に良好であり、しかも、 板状フィン部材の伝熱面積が流体の流れ方向に変化しているため、必要に応じて 流体の流れ方向に熱交換器の伝熱特性を変化させることができる。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の実施例について具体的に説明する。 図１及び図２において、長方形の薄い金属板からなるフィン部材１０は、その 全面にわたって縦方向の多数の細孔１１が形成されていると共に、各細孔１１の 一側にそれぞれ突起１２が交互に反対向きに形成されている。 また、外形がフィン部材１０と同じ大きさでフィン部材１０に隣接する金属板 製フィン部材１３は、矢印Ａが示す流体の流れ方向に対し上流側の約１／３に切 欠き１４が形成されると共に、下流側の約２／３にはフィン部材１０と同様の細 孔１１及び突起１２が形成され、さらに、外形がフィン部材１３と同じ大きさで フィン部材１３に隣接する金属板製フィン部材１５は、上流側の約２／３に切欠 き１６が形成されると共に、下流側の約１／３にはフィン部材１０と同様の細孔 １１及び突起１２が形成されている。

【０００７】 そして、各フィン部材１０、１３、１５の間には、それぞれ高さの小さい薄い 金属板からなるスペーサ部材１７が、各フィン部材１０、１３、１５の上下にそ れぞれ端部が一致するように配置され、このようなフィン部材１０、１３、１５ 及びスペーサ部材１７を一組とする熱交換要素が、やはり上下にスペーサ部材１ ７を挟んで上記流体の流れ方向Ａと直角に交わる方向に適数個並べられ、かつ、 最も外側の両フィン部材の側方に、上下にスペーサ部材１７を挟んで外形がフィ ン部材１０と同じ大きさの外壁材１８を配置してから、各部材に設けられたボル ト孔１９にそれぞれボルト２０を挿通し、図３に一部の側面が示されているよう に、ボルト２０の両端にナット２１をねじ込んで締め付けることにより、各フィ ン部材１０、１３、１５、スペーサ部材１７及び外壁材１８が一体的に組み立て られる。

【０００８】 その後、上下面がそれぞれろう付けにより接合されてから、機械加工によって 面出しが行われた結果、図４に示されているように、スペーサ部材１７の介在に より、隣接する各フィン部材１０、１３、１５の間及び最も外側のフィン部材と 外壁材１８との間にそれぞれ細い隙間２２が形成され、ボルト２０及びナット２ １が取り外されて、偏平な箱形の熱交換器３０が構成される。 なお、前記細孔１１は、隣接するフィン部材間で相互に横方向にずれるように 形成されているのが好ましい。

【０００９】 図５は上記熱交換器３０の応用例を示しており、熱交換器３０とそれぞれ同等 の構造をそなえた３個の熱交換器３１、３２、３３が、中央の熱交換器３２に対 して上下の熱交換器３２、３３内における流体の流れ方向が逆となるように重ね られ、熱交換器３１、３２の間及び熱交換器３２、３３の間には、多数配列され た熱発電素子を金属板で挟んだ構造の熱発電ユニット３４がそれぞれ挟み込まれ 、全体が一体化されて自動車に装備されている。

【００１０】 中央に設置された熱交換器３２の上記隙間２２には、同じ自動車に搭載された エンジンの高温排ガスが導かれ、その排ガスが熱交換器３２の隙間２２を通り抜 ける間に、各フィン部材１０、１３、１５の表面に沿う流れは突起１２に当たっ て各フィン部材１０、１３、１５の表面から離され、あるいは、細孔１１を通っ て隣接する隙間２２内へ積極的に導かれて乱流となっているため、高温排ガスか ら各フィン部材１０、１３、１５への熱伝達が良好に行われる一方、互いに隣接 するフィン部材１０、１３、１５を一組の熱交換要素として、排ガスの上流側か ら下流側に向かってフィン部材の伝熱面積が増大しており、また、他の熱交換要 素についても同様であるため、熱交換器３２の全体において排ガスからフィン部 材への伝熱が排ガスの流れ方向、すなわち、排ガスの降温方向に平均化されるこ とになり、従って、熱交換器３２から熱発電ユニット３４への伝熱が均一化され ている。

【００１１】 しかも、熱交換器３２の製作に際して、隙間２２の幅はスペーサ部材１７の厚 みによって容易に狭くすることができると共に、各フィン部材１０、１３、１５ の厚みも自由に小さくすることができて、熱交換器３２内の伝熱面積を大きくと ることができるので、熱交換器３２が比較的小型であっても、熱交換器３２は排 ガスから効率良く多量の熱を吸収することができ、かつ、各フィン部材１０、１ ３、１５はそれぞれの上下端部から両熱発電ユニット３４へほぼ均等に、かつ、 良好に熱を伝えることができる。

【００１２】 他方、上下の熱交換器３１、３３には、それぞれ上記エンジンから流出した冷 却水が導かれ、冷却水がそれらの隙間２２を熱交換器３２内の排ガスと反対方向 に通り抜ける間に、熱交換器３２から熱発電ユニット３４を経て熱交換器３１、 ３３へ伝達された熱が、熱交換器３２の場合と同様に広い伝熱面に沿い乱流とな っている冷却水に効率良く吸収され、かつ、熱交換器３２の場合と同様に、冷却 水の上流側から下流側に向かってフィン部材の伝熱面積が増大して、熱交換器３ １、３３の全体において冷却水への吸熱が冷却水の流れ方向、すなわち、冷却水 の昇温方向に平均化されるため、熱発電ユニット３４に対する熱交換器３１、３ ３の接触温度が均一化され、従って、熱発電ユニット３４は効率の良い発電を行 うことができるので、その電気が自動車のランプ類や電動ファン等に供給され、 あるいは、搭載バッテリを充電することにより、エンジン排ガスの熱を電気エネ ルギとして効率良く回収することができる。

【００１３】 上記のように、熱交換器３０においては、各フィン部材１０、１３、１５及び スペーサ部材１７の厚みについて自由度が非常に大きく、各フィン部材１０、１ ３、１５の厚み及び隙間２２の幅を自由に設定することができて、従来では製作 できなかったような薄い各フィン部材１０、１３、１５を狭い間隔で配置した熱 交換器を容易に製作できるようになるので、伝熱面積の大きいコンパクトな熱交 換器を簡単に実現させることができる。

【００１４】 また、熱交換器３０は各フィン部材１０、１３、１５及びスペーサ部材１７を 交互に配置してそれぞれが接合されているので、それらの組み付け前に各フィン 部材１０、１３、１５に予め加工を施しておくことにより、熱交換器３０におけ る各フィン部材１０、１３、１５に多数の細孔１１を等間隔に、あるいは適宜間 隔を違えて配置させ、さらには、細孔１１の一側にそれぞれ突起１２を交互に反 対向きに形成させ、また、各フィン部材１３、１５にそれぞれ切欠き１４、１６ を形成させて、隙間２２内を流れる流体と各フィン部材１０、１３、１５との伝 熱性能を容易に向上及び流体の流れ方向に制御させることができる。

【００１５】 なお、熱交換器３２のようにその両面に熱を伝え、あるいは、両面から熱を受 ける熱交換器の場合には、各フィン部材１０、１３、１５から両面に熱の授受を する上記熱交換器３０の構造は熱の両面授受に抵抗がないためとくに有利である が、片面のみ熱の授受を行う熱交換器の場合には、その片面側のみ前記構造とす ることも可能である。

【００１６】 また、上記各実施例においては、各フィン部材に形成された切欠きの深さによ って各フィン部材と流体との間の伝熱を調整するようにしているが、図６に示さ れているように、フィン部材４０に形成された切欠き４１の幅Ｗを隣接するフィ ン部材４０間で段階的に変化させ、熱交換器３０の場合と同様にそれぞれの間に スペーサ部材を挟んで一組の熱交換要素とし、それらの熱交換要素を複数組並置 することにより、フィン部材４０と流体との間の伝熱を流体の流れ方向に調整す ることができる。

【００１７】 さらに、図７のように、フィン部材５０に形成された切欠き５１を階段状に変 化させ、あるいは図８のように、フィン部材６０に傾斜した切欠き６１を形成し 、あるいは図９のように、フィン部材７０に順次大きさの異なる窓７１を形成し 、あるいはまた、これらの形状を適宜組み合わせたフィン部材を作成し、複数の 各フィン部材間にそれぞれスペーサ部材を挟んで、前記と同様に熱交換器を構成 することにより、フィン部材と流体との間の伝熱を流体の流れ方向に調整するこ ともできるものである。

【００１８】

【考案の効果】

本考案にかかる熱交換器においては、内部の流体通路とその流体通路を仕切る フィン部材との厚みを自由に設定して、内部流体との間の伝熱性能を容易に向上 させることができると共に、フィン部材の端部から外方への伝熱性も良好であっ て、熱交換器をコンパクトに構成することが可能であり、しかも、隣接する板状 フィン部材の伝熱面積の変化により、流体通路における流体の流れ方向に熱交換 器の伝熱特性を調整することができ、また、本考案により熱交換器を低コストで 容易に製作することができるため、実用上の効果が非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例における要部分解斜視図。

【図２】図１のIIーII線に沿う断面拡大図。

【図３】上記実施例の要部組み立て説明図。

【図４】上記実施例の全体斜視図。

【図５】上記実施例の応用例における要部の概略断面
図。

【図６】本考案の他の実施例における要部側面図。

【図７】本考案のさらに他の実施例における要部側面
図。

【図８】本考案のさらに他の実施例における要部側面
図。

【図９】本考案のさらに他の実施例における要部側面
図。

【図１０】従来装置の全体斜視図。

【符号の説明】

１０ フィン部材 １１ 細孔 １３ フィン部材 １４ 切欠き １５ フィン部材 １６ 切欠き １７ スペーサ部材 １８ 外壁材 １９ ボルト孔 ２０ ボルト ２１ ナット ２２ 隙間 ３０ 熱交換器 ３１ 熱交換器 ３２ 熱交換器 ３３ 熱交換器 ３４ 熱発電ユニット ４０ フィン部材 ４１ 切欠き ５０ フィン部材 ５１ 切欠き ６０ フィン部材 ６１ 切欠き ７０ フィン部材 ７１ 窓

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の板状フィン部材とスペーサ部材と
   が交互に配置され、それぞれの端部が相互に接合される
   ことにより、上記フィン部材間に流体の通路が構成さ
   れ、かつ、上記板状フィン部材に形成された切欠き、孔
   等により上記板状フィン部材の伝熱面積が上記流体の流
   れ方向に変化している熱交換器。