JPH081423U - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主として自動車のラジェータ等の内部に設け
る熱交換器に関する。 【解決手段】 複数のプレート対を積重ね、各プレート
対を第１プレート及び第２プレーとで構成し、第１プレ
ートを平面状の中心部と、これより高い隆起周辺縁部
と、そしてこれより低い対向端部ボスとで構成し、各プ
レート対の第２プレートを第１プレートの周辺縁部に接
合する周辺縁部と、そして第１プレートの中心部から離
間する中心部とで構成し、平板状タービュライザーを第
１及び第２プレー中心部間に接触状態で設け、第１プレ
ートの中心部に間隔をおいて複数のディンプルを形成す
ると共に、これらディンプルを中心部より低くして設
け、そして２つのプレート対の第１プレート同士を、各
ディンプル及び端部ボスが接合した状態で、背中合わせ
に設け、各プレート対に流入口及び流出口を形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、主として、自動車のラジェータ等の内部に設けられる自動車のオイ ル冷却器に使用される熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

通常、自動車は、エンジンオイルやトランスミッション流体を冷却するために 熱交換器を備えている。オイルの伝熱特性を理由として、空冷式熱交換器ではな く、液冷式の熱交換器が通常使用されている。これのための最も便利な方法は、 自動車の冷却系の内部に、特にラジェータの内部にオイル冷却器、すなわち熱交 換器を設けることである。

【０００３】 過去、自動車のラジェータ内部に取り付ける、このタイプのオイル冷却器は両 端を閉鎖した同心管で構成して、オイルの内部流路を形成している。エンジン冷 却剤は外側管の周囲及び内側管内部を流れる。このタイプのオイル冷却器の欠点 は、伝熱効率が比較的低く、そしてオイル冷却器内部を流れるオイルの圧力降下 が比較的大きいことである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

従って、本考案の目的は、効率が高く、かつ圧力降下が小さいにも拘らず、こ のようなエンジンオイルやトランスミッション液冷却システムの場合にしばしば 認められる高いオイル圧力に十分な耐圧性を示すプレート形熱交換器を得ようと するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記の如き観点に鑑みてなされたものであって、複数のプレート体 を積重ね、各プレート対を第１プレート及び第２プレーとで構成し、第１プレー トを平面状の中心部と、該中心部より高い、同じ高さの隆起周辺縁部と、そして 該中心部より低い、同じ高さの対向端部ボスとで構成し、各プレート対の第２プ レートを第１プレートの該周辺縁部に接合する周辺縁部と、そして第１プレート の該中心部から離間する中心部とで構成し、平板状タービュライザーを第１及び 第２プレートの中心部間に接触状態で設け、第１プレートの該中心部に間隔をお いて複数のディンプルを形成すると共に、これらディンプルを該中心部より低く し、かつ該端部ボスから等しい距離をおいて設け、そして２つのプレート対の第 １プレート同士を、各ディンプル及び端部ボスが接合した状態で、背中合わせに 設け、そして各プレート対に、該タービュライザーを通ってプレート対内部を流 れる流体の流入口及び流出口を形成したことを特徴とする熱交換器を提供するも のである。

【０００６】 また、本考案に係わる熱交換器は、それぞれがディンプルを離間して設けた平 面状中心部と、タブを外側に突出させた状態で離間して設けた隆起周辺縁部と、 そして各対向端部に流入口及び流出口を形成する対向ボスと（但し、該ディンプ ルとボスは共通面内に設ける）を備えた複数のプレートを用意し、該プレートを 面合わせ状態で設けて、プレート対にする共に、これらの間に中空域を形成し、 プレート対の各プレートの平面状中心部に接触させた状態で、該中空域にタービ ュライザーを挿入し、各プレート対の一方のタブを他方のプレートの周辺縁部に クリンプ固定し、このように、クリンプ固定したプレート対複数を積重ねて、該 流入・流出口を整合すると共に隣接プレートのボス及びディンプルを接触させ、 そして該プレートとタービュライザーの接触域を接合して、液密構成にすること からなることを特徴とする方法によって製造することができる。

【０００７】 またさらに、本考案は、複数のプレート対を積重ね、各プレート対を第１プレ ート及び第２プレーとで構成し、第１プレートを平面状の中心部と、該中心部よ り高い、同じ高さの隆起周辺縁部と、そして該中心部より低い、同じ高さの対向 端部ボスとで構成し、各プレート対の第２プレートを第１プレートの該周辺縁部 に接合する周辺縁部と、そして第１プレートの該中心部から離間する中心部とで 構成し、平板状タービュライザーを第１及び第２プレートの中心部間に接触状態 で設け、第１・第２プレートのそれぞれに２つのタブを設け、各タブを該プレー トの正反対隅部のそれぞれに設けると共に、各プレート対の他方の周辺縁部にク リンプ固定し、そして組立てたプレート対の４つの隅部すべてに該タブが位置す るように第１・第２プレートの該タブを設け、そして各プレート対に、該タービ ュライザーを通ってプレート対内部を流れる流体の流入口及び流出口を形成した ことを特徴とする熱交換器を提供するものである。

【０００８】 本考案のこの熱交換器は、それぞれがディンプルを離間して設けた平面状中心 部と、タブを外側に突出させた状態で離間して設けた隆起周辺縁部と、そして流 入口及び流出口とを備えた複数のプレートを用意し、該プレートを面合わせ状態 で設けて、プレート対にする共に、これらの間に中空域を形成し、プレート対の 各プレートの平面状中心部に接触させた状態で、該中空域にタービュライザーを 挿入し、各プレート対の一方のタブを他方のプレートの周辺縁部にクリンプ固定 し、このようにクリンプ固定したプレート対複数を積重ねて、該流入・流出口を 整合し、そして該プレートとタービュライザーの接触域を接合して、液密構成に することからなることを特徴とする方法により製造することができる。

【０００９】

【実施例】

以下、例示のみを目的として、本考案を添付図面について説明する。 第１図は、本考案によるタンク内型オイル冷却器の好ましい実施態様を示す斜 視図であり、第２図はプレート対を示す展開斜視図であり、第３図は、第１図３ −３線に沿う断面図であり、そして第４図は、第１図４−４線に沿う断面図であ る。

【００１０】 まず第１図について説明すると、オイル冷却器、すなわち熱交換器は符号１０ で示してある。第２図について詳しく説明するように、熱交換器１０は複数のプ レート対１２で構成する。最上部プレート対１４の上部プレート１６は平板であ り、また最下部プレート対１８の下部プレート２０も平板である。なお、第２図 に示すように、所望ならば、これらプレート１６、２０もディンプル加工するこ とができる。また、熱交換器１０の螺ニップル２２は、上部プレート１６の適当 な円形開口にスェージ嵌めする。一つのニップル２２は熱交換器１０内部を流れ るエンジンオイルやトランスミッション液等のオイルの流入口であり、またもう 一つのニップルは流出口になる。

【００１１】 第２図について説明すると、これは代表的なプレート対１２の展開斜視図であ る。このプレート対１２は第１プレート２４と第２プレート２６とからなってい る。第１プレート２４は中心部２８が平面で、周辺縁部３０は同じ高さの平面隆 起部で、これは中心部２８上の平面内に位置する。また、第１プレート２４の対 向端部には、同じ高さの端部ボス３２を設けるが、これらは中心部２８より低い 位置に位置する。

【００１２】 好適な実施態様では、第１プレート２４及び第２プレート２６は同じものであ るが、第１プレート２４の中心部２８を基準にした“上”とか“下”は、第２図 に示すように、第１プレート２６の中心部２８の場合には逆になる。

【００１３】 プレート１６、２０、２４及び２６の端部は、円形に加工し、プレート２４、 ２６の端部ボス３２にはＤ形開口３４を設ける。上記のように、上部平板プレー ト１６はニップル２２を受取る円形開口を備えている。一方、下部平板プレート ２０には、開口を設けない。

【００１４】 第１プレート２４及び第２プレート２６には、複数のディンプル３６を間隔を 置いて形成する。第１プレート２４について説明すると、等間隔で中心部２８よ り低い位置にある。すなわち、端部ボス３２と同じ高さにあるため、第３図に示 すように、２つのプレート２４、２６を背中合わせに設置した場合に、各ディン プル３６及び端部ボス３２が共通面に沿って接合する。

【００１５】 上下プレート対１４、１８を備えた各プレート対内部にタービュライザー３８ を設ける。このタービュライザー３８はエキスパンデッドメタルのストリップか らなる。好ましくは、平行列が正弦波状になっているものであるが、所望ならば 他の形状のものも使用できる。タービュライザー３８の長さはプレートの中心部 ２８の長さに対応し、かつその幅は周辺縁部３０間の距離に相当する。タービュ ライザー３８の厚さについては、プレート対を組立て、熱交換器１０をろう付け 等の手段によって接合した後、良好な熱接触状態で、プレート中心部２８が接合 する程度の厚さであればよいが、これについては後でさらに詳しく説明する。

【００１６】 ディンプル３６はプレート中心部２８の全体にわたって均等に設ける。ディン プルの主要な機能のひとつは、プレート中心部２８を支持すると共に、プレート をろう付け温度に加熱した場合に、中心部が弛むことを防止する機能である。ろ う付け中、中心部２８を平板状に維持するともに、タービュライザー３８に全面 接触させておく必要がある。これにより、タービュライザーとプレートとの間の 熱接触を良好な状態に保つことができる。

【００１７】 好適には、上面が平面になり、従って対応ディンプル３６間の接合が良好にな る程度の大きさのディンプルを使用する。第３・４図に図示したように、ディン プル肩部の半径は、鋭角状の隅部が形成したり、熱交換器の高圧によりディンプ ルが損傷したりしない程度の半径である必要がある。

【００１８】 また、ディンプル３６は、直径が大きくなり過ぎないようにする必要がある。 というのは、ディンプル３６が占める中心部２８の表面はタービュライザー３８ に接触しない面であり、これが大きくなると、熱交換器１０の伝熱効率の低下す るからである。なお、当業者には自明なことだが、ろう付け中、プレート中心部 に十分な強度及び構造的支持が付与できるように、ディンプル３６の数及び寸法 を選択する必要がある。また、ディンプルの数や寸法を過剰にすると生じる伝熱 効率の低下を考慮して、バランスを取る必要がある。中心部２８の幅が約４cm、 ディンプルの直径が０．５cm、手長方向のディンプル間隔が約２．５cm、横断方 向のディンプル間隔が約２cmのプレートの場合、プレートとして厚みが０．０８ cmのアルミニウムを使用すると、バランスよく構成できる。

【００１９】 再び第２図について説明すると、プレート２４、２６の両端にはタブ４０を形 成する。これらタブ４０は各プレートの正反対側にある“隅部”に設けるので、 組立てた場合、第１図からよく理解できるように、第１プレート２４等のあるプ レートのタブ４０が第２プレート等の対応するプレートの周辺縁部にクリンプ固 定できる。これにより、各プレート対のプレートが相互に長手方向又は横断方向 に移動することがなくなる。このようにしてクリンプ固定したプレート対を積重 ねると、次に詳しく説明するように、熱交換器１０ができる。

【００２０】 熱交換器１０を組立てるには、まず各プレートを対状に面合わせし、各周辺縁 部３０を位置合わせする。次に各プレート対間の中心部間の中空域にタービュラ イザー３８を挿入してから、各対応プレートの周辺縁部３０にタブ４０をクリン プ固定する。これらプレート対を積重ね、Ｄ形開口３４を位置合わせする。上部 平板プレート１６にニップル２２をスエージ嵌めし、同様にタブ４０にクリンプ 固定することによって、第２図に示すプレートの一つにこれを組付けて、最上部 プレート対を形成する。次に、第２図に示すように、別なプレートに対応する下 部平板プレート２０を使用し、各タブ４０にクリンプ固定して、最下部プレート 対１８を形成する。この後、全体をろう付け炉に入れ、総ての対応面を同時にろ う付け固定する。

【００２１】 好適な実施態様では、熱交換器１０の全部品をアルミニウムで形成する。ニッ プルで形成する。ニップル２２及びタービュライザー３８は通常のアルミニウム で構成し、そしてプレート１６、２０、２４及び２６は自己ろう付け性アルミニ ウム、すなわち、外面に低融点グラッド層又はアルミニウムろう付け合金層で、 両側の厚みがプレート厚みの約１０％の層であるアルミニウムで形成する。ター ビュライザー３８の厚みについては、ろう付け時にこのクラッド層が溶融したさ いに、タービュライザー３８の凸部全部がプレート中心部２８を流れるさいに圧 力降下を最小限に抑えるとともに、良好な伝熱を維持するような厚みであればよ い。

【００２２】 なお、本考案の好適な実施態様を説明してきたが、構造については多くの変更 が可能である。例えば、熱交換器１０はアルミニウム以外の材質、例えばステン レススチールや真鍮等で構成できる。ステインレススチールの場合には、ろう付 けクラッド層として銅を使用できる。また、自明なことだが、任意数のプレート 対を使用できる。また、ディンプル直径を長手方向にそって変更し、既述したよ うに離間すれば、プレートの長さを簡単に変えることができる。さらに、熱交換 器の長さ・幅の両者を変更しようとする場合には、既述パラメータに合わせて、 ディンプルの直径・間隔を多少変更する必要がある。

【００２３】

【考案の効果】

以上から理解できるように、本考案のオイル冷却器は、構造的に強靱で、圧力 降下が比較的小さい、効率の高い熱交換器である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による熱交換器の好ましい実施態様を示
す斜視図。

【図２】プレート対を示す展開斜視図。

【図３】図１の３−３線に沿う断面図。

【図４】図１の４−４線に沿う断面図。

【符号の説明】

１０…熱交換器、１２…プレート対、１２…ニップル、
２４…第１プレート、２６…第２プレート、２８…中心
部、３０…縁部、３２…ボス、３６…ディンプル、３８
…タービュライザー。

フロントページの続き (72)考案者 ニコラス エフ．エイヴェリィ カナダ国 オンタリオ州 エル６エル ４ ビー８，オウクヴィレ，トレイシナ ドラ イヴ 147 (72)考案者 デイヴィド ジー．ラウントリー カナダ国 オンタリオ州 エル６エックス ２ジー３，ブラムプトン，ケンブリッジ クレセント 14

Claims (16)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のプレート対を積重ね、各プレート
   対を第１プレート及び第２プレーとで構成し、第１プレ
   ートを平面状の中心部と、該中心部より高い、同じ高さ
   の隆起周辺縁部と、そして該中心部より低い、同じ高さ
   の対向端部ボスとで構成し、各プレート対の第２プレー
   トを第１プレートの該周辺縁部に接合する周辺縁部と、
   そして第１プレートの該中心部から離間する中心部とで
   構成し、平板状タービュライザーを第１及び第２プレー
   中心部間に接触状態で設け、第１プレートの該中心部に
   間隔をおいて複数のディンプルを形成すると共に、これ
   らディンプルを該中心部より低くし、かつ該端部ボスか
   ら等しい距離をおいて設け、そして２つのプレート対の
   第１プレート同士を、各ディンプル及び端部ボスが接合
   した状態で、背中合わせに設け、そして各プレート対
   に、該タービュライザーを通ってプレート対内部を流れ
   る流体の流入口及び流出口を形成したことを特徴とする
   熱交換器。
2. 【請求項２】 各プレート対の第１及び第２プレートが
   同一である請求項１記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 該流入口及び流出口を各プレートの各対
   向ボスに設けて、プレート対を積重ねた際に、すべての
   流入口が整合し、かつすべての流出口が接合するように
   した、請求項２記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 プレートの端部を円形にし、かつ該流入
   ・流出口をＤ形にした、請求項３記載の熱交換器。
5. 【請求項５】 プレート中心部上に等しい間隔をおいて
   該ディンプルを設けた、請求項１記載の熱交換器。
6. 【請求項６】 プレートをろう付け温度に加熱するとき
   に、プレート中心部が該タービュライザーと全面接触を
   維持する数のディンプルを設けた、請求項５記載の熱交
   換器。
7. 【請求項７】 該タービュライザーとプレート中心部と
   の伝熱を実質的に阻害しないために、該タービュライザ
   ーに接触しないディンプルの面積を最小限になるように
   ディンプルの寸法を設定した、請求項５又は６記載の熱
   交換器。
8. 【請求項８】 該ディンプルの上面を全体として平坦に
   した、請求項５又は６記載の熱交換器。
9. 【請求項９】 第１プレートの対向端部にタブを設け、
   該タブを第２プレートの周辺縁部にクリンプ固定した、
   請求項１記載の熱交換器。
10. 【請求項１０】 第１・第２プレートの対向端部にタブ
    を設け、該タブを各プレート対のそれぞれ他方のプレー
    トの周辺縁部にクリンプ固定した、請求項２記載の熱交
    換器。
11. 【請求項１１】 各プレートに２つのタブを設け、これ
    らタブを該プレートの正反対側にある隅部それぞれに位
    置させた、請求項１０記載の熱交換器。
12. 【請求項１２】 該タービュライザーの横断幅が、プレ
    ート周辺端部間の間隔と実質的に同じである、請求項２
    記載の熱交換器。
13. 【請求項１３】 複数のプレート対を積重ね、各プレー
    ト対を第１プレート及び第２プレーとで構成し、第１プ
    レートを平面状の中心部と、該中心部より高い、同じ高
    さの隆起周辺縁部と、そして該中心部より低い、同じ高
    さの対向端部ボスとで構成し、各プレート対の第２プレ
    ートを第１プレートの該周辺縁部に接合する周辺縁部
    と、そして第１プレートの該中心部から離間する中心部
    とで構成し、 平板状タービュライザーを第１及び第２プレートの中心
    部間に接触状態で設け、 第１・第２プレートのそれぞ
    れに２つのタブを設け、各タブを該プレートの正反対側
    偶部のそれぞれに設けるとと共に、各プレート対の他方
    の周辺縁部にクリンプ固定し、そして組立てたプレート
    対の４つの隅部すべてに該タブが位置するように第１・
    第２プレートの該タブを設け、 そして各プレート対に、該タービュライザーを通ってプ
    レート対内部を流れる流体の流入口及び流出口を形成し
    たことを特徴とする熱交換器。
14. 【請求項１４】 各プレート対の第１及び第２プレート
    が同一である請求項１３記載の熱交換器。
15. 【請求項１５】 該タービュライザーの横断幅が、プレ
    ート周辺端部間の間隔と実質的に同じである、請求項１
    ３又は１４記載の熱交換器。
16. 【請求項１６】 プレートの端部を円形にし、かつ該流
    入・流出口を該円形端部に隣接して位置するＤ形開口に
    した、請求項３記載の熱交換器。