JPH06147787A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の第１および第２流体通路が隔板を介在さ
せた積層状態で交互にかつ同軸に形成され、第１流体通
路相互間は、複数の第１流体入口通路ならびに複数の第
１流体出口通路で相互に連通され、第２流体通路相互間
は、複数の第２流体入口通路ならびに複数の第２流体出
口通路で相互に連通される熱交換器において、両流体の
対向流範囲を圧力損失の増大を伴わずに拡大して熱交換
効率を向上させる。 【構成】第１流体入口通路３２および第１流体出口通路
３３、ならびに第２流体入口通路３４および第２流体出
口通路３５は、各流体通路の半径方向に沿う略中心位置
を通る仮想円２０上でそれぞれ１８０度ずれた位置に配
置され、第１流体入口通路３２および第２流体出口通路
３５、ならびに第１流体出口通路３４および第２流体入
口通路３４がそれぞれなす中心角αが９０度未満の小さ
な値に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リング状である複数の
第１流体通路と、リング状である複数の第２流体通路と
が、相互間に隔板をそれぞれ介在させた積層状態で交互
にかつ同軸に形成され、第１流体通路相互間は、各流体
通路の中心線と平行にしてそれぞれ同軸に延びる複数の
第１流体入口通路ならびに複数の第１流体出口通路で相
互に連通され、第２流体通路相互間は、第１流体入口通
路と平行にしてそれぞれ同軸に延びる複数の第２流体入
口通路ならびに複数の第２流体出口通路で相互に連通さ
れる熱交換器に関し、特に自動車エンジン用オイルクー
ラーとして好適に用いられる熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかる熱交換器では、図９で示す
ように、第１流体入口通路３２および第１流体出口通路
３３に対して、第２流体入口通路３４および第２流体出
口通路３５が９０度ずれた位置に配設されるのが一般的
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、隔板を介し
ての第１および第２流体間での熱交換効率を向上するた
めには、隔板の上下で両流体が対向して流れる範囲が大
きいことが必要である。しかるに上記従来の構造で、両
流体の流通方向は図９において実線矢印および破線矢印
で示すようになり、両流体の対向流範囲Ａおよび並行流
範囲Ｂはともに略９０度であり、熱交換効率を向上を図
るためには対向流範囲Ａをより拡大することが望まし
い。

【０００４】そこで、特開昭６１−２２３２１３号公報
で開示されるオイルクーラーでは、第１の仮想円上で１
８０度ずれたオイル入口通路および冷却水入口通路、な
らびに第１の仮想円よりも大径である第２の仮想円上で
１８０度ずれたオイル出口通路および冷却水出口通路が
一直径線上に配置されており、対向流部分が略１８０度
の範囲にわたるようにされている。しかるに、オイル通
路ではオイル入口通路から流入したオイルが半径方向内
方寄りの部分から周方向両側に１８０度流通して半径方
向外方寄りの部分でオイル出口通路から流出するのに対
し、冷却水通路では冷却水入口通路から流入した冷却水
が半径方向内方寄りの部分から周方向両側に１８０度流
通して半径方向外方寄りの部分で冷却水出口通路から流
出するので、オイル入口通路の半径方向外方側ならびに
オイル出口通路の半径方向内方側ではオイルの流通速度
が低下し、また冷却水入口通路の半径方向外方側ならび
に冷却水出口通路の半径方向内方側では冷却水の流通速
度が低下する。すなわち、オイルおよび冷却水の相対対
向流速度が不充分となる部分があり、全体としての熱交
換効率を充分に向上させるとは言い難い。

【０００５】また特開昭６１−２２３２１３号公報に
は、オイルおよび冷却水を略３６０度の範囲にわたって
周方向一方側に向けてそれぞれ流通させるようにしたオ
イルクーラーも開示されており、このものでは、オイル
通路を流通するオイルの流れに対し、冷却水が対向流と
して略３６０度の範囲にわたって流通するが、オイルお
よび冷却水の流通距離が長くなり、圧力損失が大きくな
るので、全体として熱交換効率を向上させることにはな
らない。

【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、隔板の上下の両流体の対向流範囲を圧力損失
の増大を伴わずに拡大して熱交換効率を向上させた熱交
換器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、第１流体入口通路および第１流体
出口通路、ならびに第２流体入口通路および第２流体出
口通路は、各流体通路の半径方向に沿う略中心位置を通
る仮想円上でそれぞれ１８０度ずれた位置に配置され、
第１流体入口通路および第２流体出口通路、ならびに第
１流体出口通路および第２流体入口通路がそれぞれなす
中心角が９０度未満の小さな値に設定される。

【０００８】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。

【０００９】図１ないし図６は本発明の第１実施例を示
すものであり、図１は本発明を適用した自動車エンジン
用オイルクーラの平面図、図２は図１の２−２線拡大断
面図、図３は図２の３−３線に沿う断面図、図４は図３
の４−４線拡大断面図、図５は図２の５矢示部拡大図、
図６は流体流通方向を説明するための横断平面図であ
る。

【００１０】先ず図１および図２において、この熱交換
器は、第１流体としてのオイルと、第２流体としての冷
却水との熱交換によりオイルを冷却するための自動車エ
ンジン用オイルクーラーであり、複数枚の第１隔板１０
…と、複数枚の第２隔板１１…とが支持板１２および押
さえ板１３間で交互に積層、結合されて成る。

【００１１】図３および図４を併せて参照して、第１隔
板１０は、リング状の平坦な基板１４と、該基板１４の
外周縁から下方に延設される外筒１５と、基板１４の内
周縁から下方に延設される内筒１６と、基板１４の半径
方向に沿う略中心位置を通る仮想円２０上で周方向に１
８０度ずれた位置で基板１４から下方に延設される一対
の第１連結筒１７と、前記仮想円２０上の周方向に１８
０度ずれた位置で基板１４から上方に延設される一対の
第２連結筒１８と、格子状の配置で基板１４から上方に
突設される多数の突起１９…とを有して、中央部、なら
びに第１および第２連結筒１７，１８に対応する部分を
開口させた皿状に形成される。

【００１２】外筒１５は下方に向かうにつれて拡径した
テーパ状に形成され、内筒１６は、外筒１５の軸長より
も短い長さを有し、半径方向内方に向けて膨らんだ彎曲
形状に形成される。

【００１３】第１連結筒１７は、基板１４に直角に連設
される大径筒部１７ａと、大径筒部１７ａよりも小径の
小径筒部１７ｃとが段部１７ｂを介して同軸に連設され
て成るものであり、基板１４から段部１７ｂまでの長さ
は内筒１６の長さと同一に設定される。また第２連結筒
１８は、基板１４に直角に連設される大径筒部１８ａ
と、大径筒部１８ａよりも小径の小径筒部１８ｃとが段
部１８ｂを介して同軸に連設されて成るものであり、基
板１４から段部１８ｂまでの長さは各突起１９…の突出
長さと同一に設定される。

【００１４】このような第１連結筒１７および第２連結
筒１８は、一対の第１連結筒１７間を結ぶ直線と一対の
第２連結筒１８間を結ぶ直線とのなす角度αが９０度未
満の小さな値となるようにして基板１４に連設される。

【００１５】一方、第２隔板１１は、リング状の平坦な
基板２２と、該基板２２の外周縁から下方に延設される
外筒２３と、基板２２の内周縁から下方に延設される内
筒２４と、前記仮想円２０上の周方向に１８０度ずれた
位置で基板２２から下方に延設される一対の第１嵌合筒
２５と、前記仮想円２０上の周方向に１８０度ずれた位
置で基板２２から上方に延設される一対の第２嵌合筒２
６と、第１隔板１０における突起１９…とはずれた格子
状配置で基板２２から上方に突設される多数の突起２７
…とを有して、中央部、ならびに第１および第２嵌合筒
２５，２６に対応する部分を開口させた皿状に形成され
る。

【００１６】外筒２３は、第１隔板１０の外筒１５に嵌
合すべく下方に向かうにつれて拡径したテーパ状に形成
され、内筒２４は、外筒２３の軸長よりも短い長さを有
し、第１隔板１０の内筒１６と同様に半径方向内方に向
けて膨らんだ彎曲形状に形成される。

【００１７】第１嵌合筒２５は、第１隔板１０における
第１連結筒１７の小径筒部１７ｃを嵌合する内径を有し
て基板２２に直角に連設され、第２嵌合筒２６は、第１
隔板１０における第２連結筒１８の小径筒部１８ｃを嵌
合する内径を有して基板２２に直角に連設され、両嵌合
筒２５，２６の軸長は内筒２４の長さよりも短く設定さ
れ、突起２７…の突出量は内筒２４の長さと同一に設定
される。

【００１８】しかも一対の第１嵌合筒２５ならびに一対
の第２嵌合筒２６は、それらの相対位置を第１隔板１０
における一対の第１連結筒１７ならびに一対の第２連結
筒１８の相対位置と同一にして基板２２に連設される。

【００１９】このように形成される複数枚の第１隔板１
０…ならびに複数枚の第２隔板１１…は、第２隔板１１
を最下方位置とするとともに第１隔板１０を最上方位置
として交互に積層される。すなわち第１隔板１０…の外
筒１５と第２隔板１１…の外筒２３とをそれぞれ嵌合さ
せ、第１隔板１０…における第１連結筒１７の小径筒部
１７ｃを段部１７ｂが第２隔板１１…の上面に当接する
まで第２隔板１１…における第１嵌合筒２５にそれぞれ
嵌合させ、第１隔板１０…における第２連結筒１８の小
径筒部１８ｃを段部１８ｂが第２隔板１１…の下面に当
接するまで第２隔板１１…における第２嵌合筒２６にそ
れぞれ嵌合させて、各内筒１６…を第２隔板１１…の内
周縁上面に当接させるとともに各内筒２４…を第１隔板
１０…の内周縁上面に当接させ、さらに各突起１９…を
第２隔板１１…の基板２２下面に当接させるとともに各
突起２７…を第１隔板１０…の基板１４下面に当接させ
る。

【００２０】このように第１隔板１０…および第２隔板
１１…を交互に積層した状態では、第１隔板１０…の上
方にはオイルを流通させるためのリング状の第１流体通
路３０…がそれぞれ形成され、第１隔板１０…の下方に
は冷却水を流通させるためのリング状の第２流体通路３
１…がそれぞれ形成される。すなわち第１流体通路３０
…と、複数の第２流体通路３１…とが、相互間に第１お
よび第２隔板１０…，１１…をそれぞれ介在させた積層
状態で交互にかつ同軸に形成されることになる。

【００２１】しかも一対の第１連結筒１７の一方と一対
の第１嵌合筒２５の一方との嵌合により第１流体通路３
０の中心線と平行な軸線を有する複数の第１流体入口通
路３２…が同軸上に形成され、一対の第１連結筒１７の
他方と一対の第１嵌合筒２５の他方との嵌合により第１
流体通路３０の中心線と平行な軸線を有する複数の第１
流体出口通路３３…が同軸上に形成されることになり、
複数の第１流体通路３０…が第１流体入口通路３２…お
よび第１流体出口通路３３…で相互に連通されることに
なる。また一対の第２連結筒１８のうち前記他方の第１
連結筒１７に近接した第２連結筒１８と一対の第２嵌合
筒２６の一方との嵌合により第２流体通路３１の中心線
と平行な軸線を有する複数の第２流体入口通路３４…が
同軸上に形成され、他方の第２連結筒１８と他方の第２
嵌合筒２６との嵌合により第２流体通路３１の中心線と
平行な軸線を有する複数の第２流体出口通路３５…が同
軸上に形成されることになり、複数の第２流体通路３１
…が第２流体入口通路３４…および第２流体出口通路３
５…で相互に連通されることになる。

【００２２】而して、第１連結筒１７および第２連結筒
１８は、一対の第１連結筒１７間を結ぶ直線と一対の第
２連結筒１８間を結ぶ直線とがなす角度αを９０度未満
の小さな値となるようにして基板１４に連設され、第１
嵌合筒２５および第２嵌合筒２６が、第１連結筒１７お
よび第２連結筒１８の相対位置と同一の相対配置にして
基板２２に連設されているので、第１流体入口通路３２
および第２流体出口通路３５、ならびに第１流体出口通
路３３および第２流体入口通路３４がそれぞれなす中心
角αが９０度未満の小さな値に設定されることになる。

【００２３】上述のように相互に積層された第１隔板１
０…および第２隔板１１…は、最下方の第２隔板１１を
支持板１２上に重合するようにして配置され、支持板１
２には、第１流体入口通路３２にオイルを導入するため
のオイル導入口３６と、第１流体出口通路３３からオイ
ルを導出するためのオイル導出口（図示せず）とが設け
られる。また第１隔板１０…および第２隔板１１…の内
筒１６…，２４…には、オイルクーラーを取付けるため
のボルト（図示せず）が挿通されるスリーブ３７が嵌合
され、該スリーブ３７の下端は支持板１２で受けられ
る。またスリーブ３７の上端は、押さえ板１３の上面に
当接するフランジ３８の中央部に挿通されており、フラ
ンジ３８には、第２流体入口通路３４に冷却水を導入す
るための水導入管３９と、第２流体出口通路３５から冷
却水を導出するための水導出管４０とが接続される。

【００２４】ところで、第１隔板１０および第２隔板１
１は、図５で示すように、アルミニウム合金から成る芯
材１０ａ，１１ａの両面に、アルミニウム合金ろう１０
ｂ，１０ｃ；１１ｂ，１１ｃを張り合わせて成るブレー
ジングシートのプレス加工により形成されるものであ
り、支持板１２および押さえ板１３間に第１隔板１０…
および第２隔板１１…を積層するとともにスリーブ３７
を嵌合した状態で、真空炉内での加熱による真空ろう付
けにより、相互に結合されることになる。

【００２５】次にこの実施例の作用について説明する
と、オイル導入口３６から導入されるオイルは、同軸上
に配置されている複数の第１流体入口通路３２…内を上
昇して第１流体通路３０…内に流入するとともに、第１
流体通路３０…内を略１８０度の範囲にわたって流通し
た後に同軸上に配置されている複数の第１流体出口通路
３３…内を下降してオイル導出口から導出される。一
方、水導入管３９から導入される冷却水は、同軸上に配
置されている複数の第２流体入口通路３４…内を下降し
て第２流体通路３１…内に流入するとともに、第２流体
通路３１…内を略１８０度の範囲にわたって流通した後
に同軸上に配置されている複数の第２流体出口通路３５
…内を上昇して水導出管４０から導出される。而して第
１隔板１０…および第２隔板１１…を介して、オイルお
よび冷却水間の熱交換が行なわれ、オイルが冷却水によ
って冷却されることになる。

【００２６】この際、多数の突起１９…，２７…により
伝熱面積が拡大されるとともに第１および第２流体通路
３０…，３１…でのオイルおよび冷却水の流通が乱され
るので、熱交換効率の向上に寄与することができる。

【００２７】またオイルおよび冷却水は第１および第２
流体通路３０…，３１…内で略１８０度の範囲にわたっ
て流通するものであるから、流通距離が比較的短く、し
たがって圧力損失の増大を回避することができる。

【００２８】さらに図６で示すように、第１流体入口通
路３２および第２流体出口通路３５、ならびに第１流体
出口通路３３および第２流体入口通路３４が、９０度未
満の小さな中心角αを相互間にそれぞれ形成するように
して配置されていることにより、冷却水の流通方向が実
線矢印で示すようになるのに対し、オイルの流通方向が
破線矢印で示すようになり、冷却水およびオイルの対向
流範囲Ａを９０度以上の比較的大きな範囲とするととも
に、冷却水およびオイルの並行流範囲Ｂを９０度未満の
比較的小さな範囲とすることができ、これによって熱交
換効率の向上をより一層向上することができる。

【００２９】しかも第１および第２流体入口通路３２，
３４、ならびに第１および第２流体出口通路３３，３５
は、両流体通路３０，３１の半径方向に沿う略中心位置
を通る仮想円２０上に軸線が在るようにして配置されて
いるので、第１および第２流体通路３０，３１でのオイ
ルおよび冷却水の流通に淀みを生じさせることはなく、
対向流範囲Ａにおいてオイルおよび冷却水の相対対向流
速度が不充分となる部分を少なくし、熱交換効率を充分
に向上させることができる。

【００３０】このような熱交換効率の向上により、オイ
ルクーラーの軽量化、小型化およびコストダウンを図る
ことが可能となる。

【００３１】本発明の第２実施例として、図７および図
８で示すように、第１隔板１０…および第２隔板１１…
に突起１９…，２７…を突設せずに、第１流体通路３０
…内で、第１隔板１０…および第２隔板１１…間にフィ
ン４１を挟み込み、伝熱面積を向上するようにしてもよ
い。

【００３２】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行なうことが可能である。

【００３３】たとえば本発明は、自動車エンジン用オイ
ルクーラーだけでなく、相互に異なる流体間の熱交換を
行なうための熱交換器として広く実施可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１流体
入口通路および第１流体出口通路、ならびに第２流体入
口通路および第２流体出口通路は、各流体通路の半径方
向に沿う略中心位置を通る仮想円上でそれぞれ１８０度
ずれた位置に配置され、第１流体入口通路および第２流
体出口通路、ならびに第１流体出口通路および第２流体
入口通路がそれぞれなす中心角が９０度未満の小さな値
に設定されるので、流体の流通距離を比較的短くして圧
力損失を比較的小さく抑えた上で、対向流範囲を９０度
以上の比較的大きな範囲に拡大することができるととも
に対向流範囲での流体の流通速度低下を抑え、それによ
り熱交換効率の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の自動車エンジン用オイルクーラの
平面図である。

【図２】図１の２−２線拡大断面図である。

【図３】図２の３−３線に沿う断面図である。

【図４】図３の４−４線拡大断面図である。

【図５】図２の５矢示部拡大図である。

【図６】流体流通方向を説明するための横断平面図であ
る。

【図７】第２実施例の図４に対応する断面図である。

【図８】フィンの部分斜視図である。

【図９】従来技術の図６に対応する横断平面図である。

【符号の説明】

１０ 第１隔板 １１ 第２隔板 ２０ 仮想円 ３０ 第１流体通路 ３１ 第２流体通路 ３２ 第１流体入口通路 ３３ 第１流体出口通路 ３４ 第２流体入口通路 ３５ 第２流体出口通路 α 中心角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状である複数の第１流体通路（３
   ０）と、リング状である複数の第２流体通路（３１）と
   が、相互間に隔板（１０，１１）をそれぞれ介在させた
   積層状態で交互にかつ同軸に形成され、第１流体通路
   （３０）相互間は、各流体通路（３０，３１）の中心線
   と平行にしてそれぞれ同軸に延びる複数の第１流体入口
   通路（３２）ならびに複数の第１流体出口通路（３３）
   で相互に連通され、第２流体通路（３１）相互間は、第
   １流体入口通路（３２）と平行にしてそれぞれ同軸に延
   びる複数の第２流体入口通路（３４）ならびに複数の第
   ２流体出口通路（３５）で相互に連通される熱交換器に
   おいて、第１流体入口通路（３２）および第１流体出口
   通路（３３）、ならびに第２流体入口通路（３４）およ
   び第２流体出口通路（３５）は、各流体通路（３０，３
   １）の半径方向に沿う略中心位置を通る仮想円（２０）
   上でそれぞれ１８０度ずれた位置に配置され、第１流体
   入口通路（３２）および第２流体出口通路（３５）、な
   らびに第１流体出口通路（３３）および第２流体入口通
   路（３４）がそれぞれなす中心角（α）が９０度未満の
   小さな値に設定されることを特徴とする熱交換器。