JPH109787A - プレートフィン型熱交換器 - Google Patents
プレートフィン型熱交換器Info
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- JPH109787A JPH109787A JP9084154A JP8415497A JPH109787A JP H109787 A JPH109787 A JP H109787A JP 9084154 A JP9084154 A JP 9084154A JP 8415497 A JP8415497 A JP 8415497A JP H109787 A JPH109787 A JP H109787A
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- exchange fluid
- tubes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
- F28F1/325—Fins with openings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2240/00—Spacing means
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 間隔保持部２８によって、ルーバ２６に流入
する空気が乱されるのを防止する。 【解決手段】 間隔保持部材２８をルーバ２６の側縁２
７から所定距離Ｌ離間し、チューブ１０の空気流れ方向
Ｗの上流側に配した。これによって、プレートフィン１
２間に流れ込む空気は、間隔保持部材２８によって流れ
を乱されることなくルーバ２６間に流入する。従って、
ルーバの効果を充分に発揮させることができる。
する空気が乱されるのを防止する。 【解決手段】 間隔保持部材２８をルーバ２６の側縁２
７から所定距離Ｌ離間し、チューブ１０の空気流れ方向
Ｗの上流側に配した。これによって、プレートフィン１
２間に流れ込む空気は、間隔保持部材２８によって流れ
を乱されることなくルーバ２６間に流入する。従って、
ルーバの効果を充分に発揮させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプレートフィン型熱
交換器に関するもので、例えば自動車用内燃機関の冷却
水を冷却するためのラジエータとして好適なものであ
る。
交換器に関するもので、例えば自動車用内燃機関の冷却
水を冷却するためのラジエータとして好適なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、プレートフィン型熱交換器と
して、例えば特開昭５８ー１２７０９２号公報に示され
るものが知られている。この種のプレートフィン型熱交
換器は、複数枚のプレートフィンと、このプレートフィ
ンを貫通する複数本のチューブと、このチューブの両端
に配される上下タンクとを有する。そして、このプレー
トフィンには、プレートフィンを複数枚積層した際に、
互いの間隔（フィンピッチ）を所定値に保持するための
間隔保持部が形成されている。
して、例えば特開昭５８ー１２７０９２号公報に示され
るものが知られている。この種のプレートフィン型熱交
換器は、複数枚のプレートフィンと、このプレートフィ
ンを貫通する複数本のチューブと、このチューブの両端
に配される上下タンクとを有する。そして、このプレー
トフィンには、プレートフィンを複数枚積層した際に、
互いの間隔（フィンピッチ）を所定値に保持するための
間隔保持部が形成されている。
【０００３】図１２乃至図１４は、従来技術におけるプ
レートフィンを上方側から見た図であり、プレートフィ
ン１００を貫通するチューブ１０１と、フィン１００に
形成されたルーバ１０３と、間隔保持部１０５との位置
関係を示している。図１２に示されるものでは、熱交換
流体である空気の流れ方向（図中矢印Ｗで示す）に沿っ
て断面偏平状のチューブ１０１が２列に並んでおり、こ
の各列において隣合うチューブ間には空気流れ方向Ｗに
対して斜めに切り起こしたルーバ１０３が形成されてい
る。
レートフィンを上方側から見た図であり、プレートフィ
ン１００を貫通するチューブ１０１と、フィン１００に
形成されたルーバ１０３と、間隔保持部１０５との位置
関係を示している。図１２に示されるものでは、熱交換
流体である空気の流れ方向（図中矢印Ｗで示す）に沿っ
て断面偏平状のチューブ１０１が２列に並んでおり、こ
の各列において隣合うチューブ間には空気流れ方向Ｗに
対して斜めに切り起こしたルーバ１０３が形成されてい
る。
【０００４】また、間隔保持部１０５は、プレートフィ
ン１００の前縁側（空気流れ方向上流側）と後縁側、及
び中間位置の３箇所に形成されている。図１３に示され
るものでは、前列側のチューブ１０１と後列側のチュー
ブ１０１が段違いに配列されている。また、図１４に示
されるものでは、図１２のものと同じ配列において、チ
ューブ１０１を断面円形状に形成している。
ン１００の前縁側（空気流れ方向上流側）と後縁側、及
び中間位置の３箇所に形成されている。図１３に示され
るものでは、前列側のチューブ１０１と後列側のチュー
ブ１０１が段違いに配列されている。また、図１４に示
されるものでは、図１２のものと同じ配列において、チ
ューブ１０１を断面円形状に形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ルーバ１０
３は、その間を空気が通過する際に生じる空気の境界層
を分断し、熱交換効率を向上させるものであるが、上記
図１２乃至図１４に示される従来技術では、本発明者ら
が熱交換器内の空気流れを可視化して実験し、検討した
ところによると、以下の理由から熱交換効率を十分向上
できないことが分かった。
３は、その間を空気が通過する際に生じる空気の境界層
を分断し、熱交換効率を向上させるものであるが、上記
図１２乃至図１４に示される従来技術では、本発明者ら
が熱交換器内の空気流れを可視化して実験し、検討した
ところによると、以下の理由から熱交換効率を十分向上
できないことが分かった。
【０００６】すなわち、上記従来技術では、いずれもル
ーバ１０３の空気流れ上流側に間隔保持部１０５を形成
しているので、空気がルーバ１０３に流入する前に間隔
保持部１０５によって流れが乱される。このように、ル
ーバ１０３に流入する前に間隔保持部１０５によって空
気流れが乱されると、ルーバ１０３間を通過する空気の
流れに速度の低い部分が発生して、ルーバ１０３間に空
気が良好に流入できず、ルーバ面での熱伝達率が低下す
ることが分かった。
ーバ１０３の空気流れ上流側に間隔保持部１０５を形成
しているので、空気がルーバ１０３に流入する前に間隔
保持部１０５によって流れが乱される。このように、ル
ーバ１０３に流入する前に間隔保持部１０５によって空
気流れが乱されると、ルーバ１０３間を通過する空気の
流れに速度の低い部分が発生して、ルーバ１０３間に空
気が良好に流入できず、ルーバ面での熱伝達率が低下す
ることが分かった。
【０００７】さらに、ルーバ１０３の空気流れ上流側及
び下流側にそれぞれ間隔保持部１０５が形成されている
ので、この間隔保持部１０５が障害となってルーバ１０
３をプレートフィン１００の縁部近くまで形成すること
ができない。よって、熱交換効率を向上させるためのル
ーバの形成枚数が減少してしまう。本発明は、上記点に
鑑みて、間隔保持部によるプレートフィンのフィンピッ
チ保持機能と、ルーバによる熱交換効率の向上とを良好
に両立できるプレートフィン型熱交換器を提供すること
を目的とする。
び下流側にそれぞれ間隔保持部１０５が形成されている
ので、この間隔保持部１０５が障害となってルーバ１０
３をプレートフィン１００の縁部近くまで形成すること
ができない。よって、熱交換効率を向上させるためのル
ーバの形成枚数が減少してしまう。本発明は、上記点に
鑑みて、間隔保持部によるプレートフィンのフィンピッ
チ保持機能と、ルーバによる熱交換効率の向上とを良好
に両立できるプレートフィン型熱交換器を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】間隔保持部によって発生
する空気流れの乱れがルーバでの空気流れ領域まで及ぶ
ことが熱交換効率の低下の原因になっていることに着目
して、本発明では、間隔保持部によって発生する空気流
れの乱れがルーバでの空気流れに影響するのを回避でき
る配置形態を採用して、上記目的を達成しようとするも
のである。
する空気流れの乱れがルーバでの空気流れ領域まで及ぶ
ことが熱交換効率の低下の原因になっていることに着目
して、本発明では、間隔保持部によって発生する空気流
れの乱れがルーバでの空気流れに影響するのを回避でき
る配置形態を採用して、上記目的を達成しようとするも
のである。
【０００９】すなわち、請求項１記載の発明では間隔保
持部（２８）をルーバ（２６）の側縁（２７）から所定
距離（Ｌ）だけ離間して、チューブ（１０）の熱交換流
体流れ上流側に配置することを特徴としている。これに
よって、プレートフィン（１２）間に流れ込む熱交換流
体（空気）が、間隔保持部（２８）によって流れを乱さ
れることなくルーバ（２６）間に流入する。従って、ル
ーバの効果を充分に発揮させることができる。しかも、
間隔保持部（２８）によってルーバ（２６）の形成領域
を阻害されることがないので、ルーバ（２６）の枚数を
増やすことができ、熱交換器全体の効率を向上できる。
持部（２８）をルーバ（２６）の側縁（２７）から所定
距離（Ｌ）だけ離間して、チューブ（１０）の熱交換流
体流れ上流側に配置することを特徴としている。これに
よって、プレートフィン（１２）間に流れ込む熱交換流
体（空気）が、間隔保持部（２８）によって流れを乱さ
れることなくルーバ（２６）間に流入する。従って、ル
ーバの効果を充分に発揮させることができる。しかも、
間隔保持部（２８）によってルーバ（２６）の形成領域
を阻害されることがないので、ルーバ（２６）の枚数を
増やすことができ、熱交換器全体の効率を向上できる。
【００１０】請求項２記載のように、本発明の間隔保持
部（２８）をチューブ（１０）の熱交換流体流れ上流側
だけでなく、下流側にも形成すれば、間隔保持部（２
８）によるプレートフィン（１２）の積層間隔を安定
に、確実に保持できる。また、本発明は、請求項３のよ
うにプレートフィン（１２）及びチューブ（１０）をア
ルミニウム合金より成形し、チューブ（１０）をプレー
トフィン（１２）に形成された挿入孔（１２ａ）に挿入
した後、チューブ（１０）を拡管することによってチュ
ーブ（１０）とプレートフィン（１２）とを結合させる
タイプの熱交換器において良好に実施できる。
部（２８）をチューブ（１０）の熱交換流体流れ上流側
だけでなく、下流側にも形成すれば、間隔保持部（２
８）によるプレートフィン（１２）の積層間隔を安定
に、確実に保持できる。また、本発明は、請求項３のよ
うにプレートフィン（１２）及びチューブ（１０）をア
ルミニウム合金より成形し、チューブ（１０）をプレー
トフィン（１２）に形成された挿入孔（１２ａ）に挿入
した後、チューブ（１０）を拡管することによってチュ
ーブ（１０）とプレートフィン（１２）とを結合させる
タイプの熱交換器において良好に実施できる。
【００１１】また、本発明は請求項４のように、チュー
ブ（１０）を断面楕円状とし、かつこの楕円状の長径方
向を熱交換流体の流れ方向と平行となるようにチューブ
（１０）を配列し、間隔保持部（２８）を、チューブ
（１０）の熱交換流体流れの上流側において楕円状の短
径寸法の範囲内に形成することが好ましい。これによる
と、チューブ（１０）が熱交換流体の流れ方向と平行な
断面楕円状の形状であることと、間隔保持部（２８）が
チューブ（１０）の楕円状の短径寸法（ｄ）の範囲内に
形成されていることとが相まって、コアの低圧損化を図
ることができるとともに、間隔保持部（２８）による空
気流れの乱れがルーバ（２６）領域に及ぶのを良好に回
避できる。
ブ（１０）を断面楕円状とし、かつこの楕円状の長径方
向を熱交換流体の流れ方向と平行となるようにチューブ
（１０）を配列し、間隔保持部（２８）を、チューブ
（１０）の熱交換流体流れの上流側において楕円状の短
径寸法の範囲内に形成することが好ましい。これによる
と、チューブ（１０）が熱交換流体の流れ方向と平行な
断面楕円状の形状であることと、間隔保持部（２８）が
チューブ（１０）の楕円状の短径寸法（ｄ）の範囲内に
形成されていることとが相まって、コアの低圧損化を図
ることができるとともに、間隔保持部（２８）による空
気流れの乱れがルーバ（２６）領域に及ぶのを良好に回
避できる。
【００１２】また、本発明は請求項５のように、間隔保
持部（２８）を熱交換流体の流れ方向と直角方向に所定
間隔をおいて形成された一対の突出片（２８ａ、２８
ｂ）から構成し、この一対の突出片（２８ａ、２８ｂ）
の中心位置と前記チューブ（１０）の中心位置とを一致
させる構成において好適に実施できる。
持部（２８）を熱交換流体の流れ方向と直角方向に所定
間隔をおいて形成された一対の突出片（２８ａ、２８
ｂ）から構成し、この一対の突出片（２８ａ、２８ｂ）
の中心位置と前記チューブ（１０）の中心位置とを一致
させる構成において好適に実施できる。
【００１３】
（第１実施形態）図１〜図３は本発明を自動車用ラジエ
ータとして用いた第１実施形態を示し、図１は正面図で
あり、図２、３はその要部を拡大して示す。チューブ１
０はアルミニウム合金から形成され、このチューブ１０
は図２に示すように空気流れ方向Ｗの前後に２列に並べ
るとともに、空気流れ方向Ｗと直交する方向（図１の左
右方向）には多数個配列されている。また、チューブ１
０は図２からも明らかなように、横断面形が楕円形状と
なっており、楕円形状の長径方向が空気の流れ方向Ｗと
平行になるように配列されている。
ータとして用いた第１実施形態を示し、図１は正面図で
あり、図２、３はその要部を拡大して示す。チューブ１
０はアルミニウム合金から形成され、このチューブ１０
は図２に示すように空気流れ方向Ｗの前後に２列に並べ
るとともに、空気流れ方向Ｗと直交する方向（図１の左
右方向）には多数個配列されている。また、チューブ１
０は図２からも明らかなように、横断面形が楕円形状と
なっており、楕円形状の長径方向が空気の流れ方向Ｗと
平行になるように配列されている。
【００１４】アルミニウム合金からなるプレートフィン
１２は各チューブ１０の横断面形に対応した楕円形状の
チューブ挿入穴１２ａを有している。このチューブ挿入
穴１２ａ内に各チューブ１０を挿入した後、拡管等の手
段でチューブ１０をプレートフィン１２に結合してい
る。また、各チューブ１０の両端は、アルミニウム合金
からなるコアプレート１４に設けられたチューブ挿入穴
内に挿入されてコアプレート１４に拡管等の手段で結合
されている。
１２は各チューブ１０の横断面形に対応した楕円形状の
チューブ挿入穴１２ａを有している。このチューブ挿入
穴１２ａ内に各チューブ１０を挿入した後、拡管等の手
段でチューブ１０をプレートフィン１２に結合してい
る。また、各チューブ１０の両端は、アルミニウム合金
からなるコアプレート１４に設けられたチューブ挿入穴
内に挿入されてコアプレート１４に拡管等の手段で結合
されている。
【００１５】さらに、各コアプレート１４には樹脂製の
上部タンク１６、樹脂製の下部タンク１８がそれぞれか
しめ等の手段により固定されており、各チューブ１０の
両端はそれぞれ上部タンク１６内の空間、および下部タ
ンク１８内の空間に開口している。上部タンク１６の頂
部には冷却水を注水するための注水口２０ａが一体成形
され、この注水口２０ａはキャップ２０が装着されて閉
塞される。また、エンジン（図示せず）からの冷却水を
導入するための導入口２２が上部タンク１６の側壁部に
一体成形されている。
上部タンク１６、樹脂製の下部タンク１８がそれぞれか
しめ等の手段により固定されており、各チューブ１０の
両端はそれぞれ上部タンク１６内の空間、および下部タ
ンク１８内の空間に開口している。上部タンク１６の頂
部には冷却水を注水するための注水口２０ａが一体成形
され、この注水口２０ａはキャップ２０が装着されて閉
塞される。また、エンジン（図示せず）からの冷却水を
導入するための導入口２２が上部タンク１６の側壁部に
一体成形されている。
【００１６】下部タンク１８の側壁部には、チューブ１
０を通って下部タンク１８内空間に集合した冷却水をエ
ンジンに向けて導出させるための導出口２４が一体成形
されている。多数枚のプレートフィン１２は、図２に示
す所定間隔ｆｐを保持しながらチューブ１０の長手方向
に積層されている。図２に示すように空気流れ方向Ｗの
前後２列のチューブ１０において、同一列の中で隣り合
うチューブ１０相互の間には、プレートフィン１２の前
縁によって生じた境界層（境界流れ）を分断し、熱交換
効率を向上させるためのルーバ２６が斜めに切り起こし
形成されている。このルーバ２６は、図２に示すように
プレートフィン１２の前縁側から後縁側に向けて連続的
に形成されている。ここで、ルーバ２６の形成領域の上
流側および下流側には後述の間隔保持部２８が形成され
ていないので、ルーバ２６はプレートフィン１２の前縁
および後縁に近接した部位まで形成することができる。
０を通って下部タンク１８内空間に集合した冷却水をエ
ンジンに向けて導出させるための導出口２４が一体成形
されている。多数枚のプレートフィン１２は、図２に示
す所定間隔ｆｐを保持しながらチューブ１０の長手方向
に積層されている。図２に示すように空気流れ方向Ｗの
前後２列のチューブ１０において、同一列の中で隣り合
うチューブ１０相互の間には、プレートフィン１２の前
縁によって生じた境界層（境界流れ）を分断し、熱交換
効率を向上させるためのルーバ２６が斜めに切り起こし
形成されている。このルーバ２６は、図２に示すように
プレートフィン１２の前縁側から後縁側に向けて連続的
に形成されている。ここで、ルーバ２６の形成領域の上
流側および下流側には後述の間隔保持部２８が形成され
ていないので、ルーバ２６はプレートフィン１２の前縁
および後縁に近接した部位まで形成することができる。
【００１７】前後２列のチューブ１０のうち、前列側チ
ューブ１０のそれぞれの空気流れ上流側、前列側チュー
ブ１０と後列側チューブ１０とのそれぞれの間、および
後列側チューブ１０のそれぞれの後流側には間隔保持部
２８が形成されている。この間隔保持部２８は、プレー
トフィン１２の所定部位を空気流れ方向Ｗと直角方向
（図２の左右方向）に切り起こすことによって形成され
る左右一対の突出片２８ａ、２８ｂからなるもので、２
８ｃはこの一対の突出片２８ａ、２８ｂの形成後に残る
切欠き穴である。この一対の突出片２８ａ、２８ｂの中
心位置とチューブ１０の中心位置は図２に示すように一
致させてある。
ューブ１０のそれぞれの空気流れ上流側、前列側チュー
ブ１０と後列側チューブ１０とのそれぞれの間、および
後列側チューブ１０のそれぞれの後流側には間隔保持部
２８が形成されている。この間隔保持部２８は、プレー
トフィン１２の所定部位を空気流れ方向Ｗと直角方向
（図２の左右方向）に切り起こすことによって形成され
る左右一対の突出片２８ａ、２８ｂからなるもので、２
８ｃはこの一対の突出片２８ａ、２８ｂの形成後に残る
切欠き穴である。この一対の突出片２８ａ、２８ｂの中
心位置とチューブ１０の中心位置は図２に示すように一
致させてある。
【００１８】図３に示す様に、切り起こした間隔保持部
２８の突出片２８ａ、２８ｂは直上に位置するプレート
フィン１２の下面に当接して各プレートフィン１２相互
間の積層方向間隔ｆｐを一定に保持するものである。な
お、各プレートフィン１２に形成された間隔保持部２８
の切り起こし高さは全て同一高さにしてある。そして、
間隔保持部２８を構成する左右一対の突出片２８ａ、２
８ｂの間隔Ｄは、上記フィン積層方向間隔ｆｐの２倍で
あり（Ｄ＝２×ｆｐ）、この間隔Ｄは図２、３に示すよ
うにチューブ１０の楕円形状の短径寸法ｄより小さくし
てある。これによって、ルーバ２６の側縁２７と間隔保
持部２８との間には所定距離Ｌが設定されている。
２８の突出片２８ａ、２８ｂは直上に位置するプレート
フィン１２の下面に当接して各プレートフィン１２相互
間の積層方向間隔ｆｐを一定に保持するものである。な
お、各プレートフィン１２に形成された間隔保持部２８
の切り起こし高さは全て同一高さにしてある。そして、
間隔保持部２８を構成する左右一対の突出片２８ａ、２
８ｂの間隔Ｄは、上記フィン積層方向間隔ｆｐの２倍で
あり（Ｄ＝２×ｆｐ）、この間隔Ｄは図２、３に示すよ
うにチューブ１０の楕円形状の短径寸法ｄより小さくし
てある。これによって、ルーバ２６の側縁２７と間隔保
持部２８との間には所定距離Ｌが設定されている。
【００１９】ここで、好ましい具体的な設計例について
説明すると、フィン積層方向間隔ｆｐ：１〜３ｍｍ、間
隔保持部２８の突出片間隔Ｄ：２〜６ｍｍ、チューブ１
０の楕円形状短径寸法ｄ：２〜６ｍｍ、ルーバ２６の切
れ幅Ｅ：３〜１０ｍｍ、ルーバ２６の側縁２７と間隔保
持部２８との距離Ｌ：０．５〜１．０ｍｍである。次
に、本第１実施形態の作動について説明する。エンジン
から流出した高温の冷却水は、導入口２２より上部タン
ク１６内に流入し、各チューブ１０に分配される。各チ
ューブ１０内を流れる冷却水は、プレートフィン１２間
を流れる空気と熱交換して冷却される。低温になった冷
却水は下部タンク１８内に集合し、その後、導出口２４
より再びエンジンに還流する。
説明すると、フィン積層方向間隔ｆｐ：１〜３ｍｍ、間
隔保持部２８の突出片間隔Ｄ：２〜６ｍｍ、チューブ１
０の楕円形状短径寸法ｄ：２〜６ｍｍ、ルーバ２６の切
れ幅Ｅ：３〜１０ｍｍ、ルーバ２６の側縁２７と間隔保
持部２８との距離Ｌ：０．５〜１．０ｍｍである。次
に、本第１実施形態の作動について説明する。エンジン
から流出した高温の冷却水は、導入口２２より上部タン
ク１６内に流入し、各チューブ１０に分配される。各チ
ューブ１０内を流れる冷却水は、プレートフィン１２間
を流れる空気と熱交換して冷却される。低温になった冷
却水は下部タンク１８内に集合し、その後、導出口２４
より再びエンジンに還流する。
【００２０】プレートフィン１２間を流れる空気は、図
２中矢印Ｗ方向から流入するが、間隔保持部２８を各チ
ューブ１０の楕円形状の短軸方向の寸法ｄの範囲内に配
置しているため、ルーバ２６に流入する空気が間隔保持
部２８によって流れを乱されることがない。換言する
と、間隔保持部２８によって乱された空気は、ルーバ２
６の形成領域での空気流れにほとんど悪影響を及ぼすこ
とがなく、ルーバ２６にはプレートフィン１２の前縁側
から空気が速度低下を起こすことなくスムーズに流入す
る。この結果、ルーバ２６による熱交換効率の向上を効
果的に確保できる。
２中矢印Ｗ方向から流入するが、間隔保持部２８を各チ
ューブ１０の楕円形状の短軸方向の寸法ｄの範囲内に配
置しているため、ルーバ２６に流入する空気が間隔保持
部２８によって流れを乱されることがない。換言する
と、間隔保持部２８によって乱された空気は、ルーバ２
６の形成領域での空気流れにほとんど悪影響を及ぼすこ
とがなく、ルーバ２６にはプレートフィン１２の前縁側
から空気が速度低下を起こすことなくスムーズに流入す
る。この結果、ルーバ２６による熱交換効率の向上を効
果的に確保できる。
【００２１】さらに、間隔保持部２８がチューブ１０の
空気流れ上流に位置することにより、チューブ１０上流
の空気流れが縮流されるとともに、整流されるので、チ
ューブ１０周りの空気流れをもスムーズにすることがで
き、チューブ１０表面での熱交換効率も向上できる。 （第２実施形態）図４は本発明の第２実施形態を示すも
ので、上述の第１実施形態では、チューブ１０を空気流
れ方向Ｗの前後に２列配列する例であったが、本実施形
態では、チューブ１０を１列配列としており、間隔保持
部２８はチューブ１０の空気流れ上流側及び空気流れ後
流側に配設している。その他の構成及び作用については
第１実施形態と同様である。
空気流れ上流に位置することにより、チューブ１０上流
の空気流れが縮流されるとともに、整流されるので、チ
ューブ１０周りの空気流れをもスムーズにすることがで
き、チューブ１０表面での熱交換効率も向上できる。 （第２実施形態）図４は本発明の第２実施形態を示すも
ので、上述の第１実施形態では、チューブ１０を空気流
れ方向Ｗの前後に２列配列する例であったが、本実施形
態では、チューブ１０を１列配列としており、間隔保持
部２８はチューブ１０の空気流れ上流側及び空気流れ後
流側に配設している。その他の構成及び作用については
第１実施形態と同様である。
【００２２】（実験例）次に、本発明による効果を実験
データに基づいて具体的に説明する。図５〜図８は本発
明者が行った、熱交換器内の流体流れを可視化して測定
した結果を示すもので、ここで、熱交換器内の流体流れ
の可視化実験とは、透明部材で製作した流体通路内に、
チューブとプレートフィンとの組み合わせからなる熱交
換コア部の一部を配置して、この熱交換コア部に試料流
体を圧送して熱交換コア部内での流体流れを可視化し、
ビデオ撮影できるようにした実験である。
データに基づいて具体的に説明する。図５〜図８は本発
明者が行った、熱交換器内の流体流れを可視化して測定
した結果を示すもので、ここで、熱交換器内の流体流れ
の可視化実験とは、透明部材で製作した流体通路内に、
チューブとプレートフィンとの組み合わせからなる熱交
換コア部の一部を配置して、この熱交換コア部に試料流
体を圧送して熱交換コア部内での流体流れを可視化し、
ビデオ撮影できるようにした実験である。
【００２３】試料流体は例えば、アルミニュウムの微細
粉末を含有するシリコンオイルであり、このシリコンオ
イルをポンプにより上記透明流体通路内に圧送し、熱交
換コア部内での試料流体の流れ形態をスリット光により
ビデオ撮影する。ここで、試料流体の流量は、コア部全
面風速が４〜８ｍ／ｓ相当となるように設定している。
粉末を含有するシリコンオイルであり、このシリコンオ
イルをポンプにより上記透明流体通路内に圧送し、熱交
換コア部内での試料流体の流れ形態をスリット光により
ビデオ撮影する。ここで、試料流体の流量は、コア部全
面風速が４〜８ｍ／ｓ相当となるように設定している。
【００２４】図５は前述の本発明の第２実施形態におけ
る、可視化実験による流体流れの流線を模式的に示すも
のであり、フィン積層方向間隔ｆｐ、間隔保持部２８の
突出片間隔Ｄ、チューブ１０の楕円形状短径寸法ｄ、ル
ーバ２６の切れ幅Ｅ、ルーバ２６の側縁２７と間隔保持
部２８との距離Ｌは前述の第１実施形態における設計例
と同じである。
る、可視化実験による流体流れの流線を模式的に示すも
のであり、フィン積層方向間隔ｆｐ、間隔保持部２８の
突出片間隔Ｄ、チューブ１０の楕円形状短径寸法ｄ、ル
ーバ２６の切れ幅Ｅ、ルーバ２６の側縁２７と間隔保持
部２８との距離Ｌは前述の第１実施形態における設計例
と同じである。
【００２５】図６は前述の従来技術の図１２に対応する
第１比較品における、可視化実験による流体流れの流線
を模式的に示し、図７は図６の第１比較品を若干変形し
た第２比較品における、可視化実験による流体流れの流
線を模式的に示す。図７の第２比較品は第１比較品に比
して間隔保持部２８をルーバ２６の側縁２７よりルーバ
２６上流側、下流側の領域にずらした例である。図８は
間隔保持部２８を形成してない第３比較品における、可
視化実験による流体流れの流線を模式的に示す。
第１比較品における、可視化実験による流体流れの流線
を模式的に示し、図７は図６の第１比較品を若干変形し
た第２比較品における、可視化実験による流体流れの流
線を模式的に示す。図７の第２比較品は第１比較品に比
して間隔保持部２８をルーバ２６の側縁２７よりルーバ
２６上流側、下流側の領域にずらした例である。図８は
間隔保持部２８を形成してない第３比較品における、可
視化実験による流体流れの流線を模式的に示す。
【００２６】上記図５〜図８の比較から理解されるよう
に、間隔保持部２８を形成している図５〜図７のもので
は、チューブ１０上流側の間隔保持部２８においてその
左右一対の突出片部位からその下流側にかけて流体流れ
の乱れが発生する。その場合、本発明の第２実施形態に
基づく図５のものでは、間隔保持部２８による乱れの発
生部位がルーバ２６の側縁２７とチューブ１０との間で
あるため、この乱れの発生による影響がルーバ２６の形
成領域にほとんど及ばない。
に、間隔保持部２８を形成している図５〜図７のもので
は、チューブ１０上流側の間隔保持部２８においてその
左右一対の突出片部位からその下流側にかけて流体流れ
の乱れが発生する。その場合、本発明の第２実施形態に
基づく図５のものでは、間隔保持部２８による乱れの発
生部位がルーバ２６の側縁２７とチューブ１０との間で
あるため、この乱れの発生による影響がルーバ２６の形
成領域にほとんど及ばない。
【００２７】そのため、ルーバ２６の形成領域を流れる
流体の流れに蛇行も発生してない。換言すると、図５の
ものではルーバ２６の形成領域における流線は、図８の
間隔保持部２８を形成してない第３比較品とほぼ同じ形
態となる。これに反し、図６、図７の第１、第２比較品
では、ともに間隔保持部２８による乱れの発生部位がル
ーバ２６の形成領域に及んでおり、この乱れによってル
ーバ２６に流入する流体の流れが乱される。
流体の流れに蛇行も発生してない。換言すると、図５の
ものではルーバ２６の形成領域における流線は、図８の
間隔保持部２８を形成してない第３比較品とほぼ同じ形
態となる。これに反し、図６、図７の第１、第２比較品
では、ともに間隔保持部２８による乱れの発生部位がル
ーバ２６の形成領域に及んでおり、この乱れによってル
ーバ２６に流入する流体の流れが乱される。
【００２８】図９は、上記図５〜図８に示す４タイプの
各コアの前後間での圧力差を測定した結果を示すもので
あり、横軸はコア部前面の風速である。図９から理解さ
れるように、図５の本発明品では、ルーバ２６の形成領
域内での乱れや蛇行を解消することにより、図６、７の
第１、第２比較品よりもコア部前後間での圧力差Ｐａを
低減でき、低圧損化できることが分かる。
各コアの前後間での圧力差を測定した結果を示すもので
あり、横軸はコア部前面の風速である。図９から理解さ
れるように、図５の本発明品では、ルーバ２６の形成領
域内での乱れや蛇行を解消することにより、図６、７の
第１、第２比較品よりもコア部前後間での圧力差Ｐａを
低減でき、低圧損化できることが分かる。
【００２９】図１０はチューブ表面熱伝達率比と間隔保
持部２８の設定位置Ｒとの関係を示すものである。ここ
で、間隔保持部２８の設定位置Ｒは、間隔保持部２８を
構成する左右一対の突出片２８ａ、２８ｂの中心位置２
８ｄとチューブ１０の中心位置１０ａとの距離で表して
おり、そして、図１０の横軸は一対の突出片２８ａ、２
８ｂの間隔Ｄに対する倍数で設定位置Ｒを表している。
持部２８の設定位置Ｒとの関係を示すものである。ここ
で、間隔保持部２８の設定位置Ｒは、間隔保持部２８を
構成する左右一対の突出片２８ａ、２８ｂの中心位置２
８ｄとチューブ１０の中心位置１０ａとの距離で表して
おり、そして、図１０の横軸は一対の突出片２８ａ、２
８ｂの間隔Ｄに対する倍数で設定位置Ｒを表している。
【００３０】そして、縦軸のチューブ表面熱伝達率比
は、図８の間隔保持部２８を持たないコア部でのチュー
ブ表面熱伝達率を１００％とし、これに対するチューブ
表面熱伝達率の比率を示しており、図５の本発明のコア
によると、チューブ表面熱伝達率を図６、７の第１、第
２比較品のコアに比して向上できることを示している。
次に、図１１は実車性能比Ｑv 、放熱量比Ｑw および通
風抵抗比ΔＰａと、間隔保持部２８の設定位置Ｒとの関
係を示すものである。ここで、実車性能比Ｑvは、車両
への実際の搭載状態における通風系の圧損を考慮した状
態での放熱量の比であり、放熱量比Ｑw は各コア単体の
状態での放熱量の比であり、また、通風抵抗比ΔＰａは
各コアの前後間での圧力差の比である。いずれの比も、
図８の間隔保持部２８を持たないコア部での性能を１０
０％とし、これに対する比率である。
は、図８の間隔保持部２８を持たないコア部でのチュー
ブ表面熱伝達率を１００％とし、これに対するチューブ
表面熱伝達率の比率を示しており、図５の本発明のコア
によると、チューブ表面熱伝達率を図６、７の第１、第
２比較品のコアに比して向上できることを示している。
次に、図１１は実車性能比Ｑv 、放熱量比Ｑw および通
風抵抗比ΔＰａと、間隔保持部２８の設定位置Ｒとの関
係を示すものである。ここで、実車性能比Ｑvは、車両
への実際の搭載状態における通風系の圧損を考慮した状
態での放熱量の比であり、放熱量比Ｑw は各コア単体の
状態での放熱量の比であり、また、通風抵抗比ΔＰａは
各コアの前後間での圧力差の比である。いずれの比も、
図８の間隔保持部２８を持たないコア部での性能を１０
０％とし、これに対する比率である。
【００３１】図１１に示すように、図５の本発明のコア
によると、図６、７の第１、第２比較品のコアに比して
通風抵抗を低減できるとともに放熱量を増大できるの
で、実車性能も向上できる。なお、本発明は自動車用の
ラジエータ以外の用途、例えば、空調用の温水放熱器等
の熱交換器にも広く適用できることはもちろんである。
によると、図６、７の第１、第２比較品のコアに比して
通風抵抗を低減できるとともに放熱量を増大できるの
で、実車性能も向上できる。なお、本発明は自動車用の
ラジエータ以外の用途、例えば、空調用の温水放熱器等
の熱交換器にも広く適用できることはもちろんである。
【図１】本発明を適用する自動車用ラジエータの正面図
である。
である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るプレートフィンの
部分平面図である。
部分平面図である。
【図３】第１実施形態に係るチューブとプレートフィン
の部分正面図である。
の部分正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るプレートフィンの
部分平面図である。
部分平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態において行った可視化実
験による流体流れの流線を模式的に示すプレートフィン
の部分平面図である。
験による流体流れの流線を模式的に示すプレートフィン
の部分平面図である。
【図６】本発明の第１比較品において行った可視化実験
による流体流れの流線を模式的に示すプレートフィンの
部分平面図である。
による流体流れの流線を模式的に示すプレートフィンの
部分平面図である。
【図７】本発明の第２比較品において行った可視化実験
による流体流れの流線を模式的に示すプレートフィンの
部分平面図である。
による流体流れの流線を模式的に示すプレートフィンの
部分平面図である。
【図８】本発明の第３比較品において行った可視化実験
による流体流れの流線を模式的に示すプレートフィンの
部分平面図である。
による流体流れの流線を模式的に示すプレートフィンの
部分平面図である。
【図９】コア部前後での圧力差とコア部前面風速との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図１０】チューブ表面熱伝達率比と間隔保持部設定位
置との関係を示すグラフである。
置との関係を示すグラフである。
【図１１】実車性能比Ｑv 、放熱量比Ｑw および通風抵
抗比ΔＰａと、間隔保持部設定位置との関係を示すグラ
フである。
抗比ΔＰａと、間隔保持部設定位置との関係を示すグラ
フである。
【図１２】従来技術に係るチューブとプレートフィンの
部分正面図である。
部分正面図である。
【図１３】従来技術に係るチューブとプレートフィンの
部分正面図である。
部分正面図である。
【図１４】従来技術に係るチューブとプレートフィンの
部分正面図である。
部分正面図である。
１０…チューブ、１２…プレートフィン、１２ａ…チュ
ーブ挿入穴、２６…ルーバ、２７…側縁、２８…間隔保
持部、２８ａ、２８ｂ…突出片。
ーブ挿入穴、２６…ルーバ、２７…側縁、２８…間隔保
持部、２８ａ、２８ｂ…突出片。
Claims (5)
- 【請求項１】 所定間隔（ｆｐ）を介して複数枚積層さ
れたプレートフィン（１２）と、 このプレートフィン（１２）を、その積層方向に貫通
し、内部を被熱交換流体が流れる複数本のチューブ（１
０）とを備え、 前記プレートフィン（１２）間および前記チューブ（１
０）間を熱交換流体が流れることによって、この熱交換
流体と前記被熱交換流体とを熱交換させるプレートフィ
ン型熱交換器において、 前記複数本のチューブ（１０）は、前記熱交換流体の流
れ方向に対して直角方向に並設され、 前記プレートフィン（１２）には、隣り合う前記チュー
ブ（１０）間の位置に、前記熱交換流体の流れ方向前縁
側から後縁側に向けて前記熱交換流体の流れに向かい合
うように切り起こされたルーバ（２６）が形成され、 前記プレートフィン（１２）のうち、前記ルーバ（２
６）の側縁から所定距離（Ｌ）離間し、かつ、前記チュ
ーブ（１０）の熱交換流体流れ上流側に位置する部位
に、前記プレートフィン（１２）の積層間隔（ｆｐ）を
保持するための間隔保持部（２８）が形成されているこ
とを特徴とするプレートフィン型熱交換器。 - 【請求項２】 前記間隔保持部（２８）は前記チューブ
（１０）の熱交換流体流れ上流側及び下流側に形成され
ていることを特徴とする請求項１に記載のプレートフィ
ン型熱交換器。 - 【請求項３】 前記プレートフィン（１２）及び前記チ
ューブ（１０）はアルミニウム合金より成形されてお
り、 前記チューブ（１０）を前記プレートフィン（１２）に
形成された挿入孔（１２ａ）に挿入した後、前記チュー
ブ（１０）を拡管することによって前記チューブ（１
０）と前記プレートフィン（１２）とが結合されること
を特徴とする請求項１又は２に記載のプレートフィン型
熱交換器。 - 【請求項４】 前記チューブ（１０）は断面楕円状であ
り、かつこの楕円状の長径方向が前記熱交換流体の流れ
方向と平行となるように前記チューブ（１０）が配列さ
れており、 前記間隔保持部（２８）は、前記チューブ（１０）の熱
交換流体流れの上流側において前記楕円状の短径寸法
（ｄ）の範囲内に形成されていることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれか１つに記載のプレートフィン型
熱交換器。 - 【請求項５】 前記間隔保持部（２８）は前記熱交換流
体の流れ方向と直角方向に所定間隔をおいて形成された
一対の突出片（２８ａ、２８ｂ）からなり、この一対の
突出片（２８ａ、２８ｂ）の中心位置と前記チューブ
（１０）の中心位置とを一致させていることを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれか１つに記載のプレートフ
ィン型熱交換器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9084154A JPH109787A (ja) | 1996-04-25 | 1997-04-02 | プレートフィン型熱交換器 |
| KR1019970015456A KR100242760B1 (ko) | 1996-04-25 | 1997-04-24 | 플레이트핀 타입 열교환기 |
| EP97106901A EP0803695B1 (en) | 1996-04-25 | 1997-04-25 | Plate-fin heat exchanger |
| ES97106901T ES2196210T3 (es) | 1996-04-25 | 1997-04-25 | Intercambiador de aclor con aletas de placas. |
| DE69722847T DE69722847T2 (de) | 1996-04-25 | 1997-04-25 | Rippenplatten-Wärmetauscher |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10522896 | 1996-04-25 | ||
| JP8-105228 | 1996-04-25 | ||
| JP9084154A JPH109787A (ja) | 1996-04-25 | 1997-04-02 | プレートフィン型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH109787A true JPH109787A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=26425220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9084154A Pending JPH109787A (ja) | 1996-04-25 | 1997-04-02 | プレートフィン型熱交換器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0803695B1 (ja) |
| JP (1) | JPH109787A (ja) |
| KR (1) | KR100242760B1 (ja) |
| DE (1) | DE69722847T2 (ja) |
| ES (1) | ES2196210T3 (ja) |
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| US20120199310A1 (en) * | 2009-07-07 | 2012-08-09 | A-Heat Allied Heat Exchange Technology Ag | Heat exchange system, as well as a method for the operation of a heat exchange system |
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-
1997
- 1997-04-02 JP JP9084154A patent/JPH109787A/ja active Pending
- 1997-04-24 KR KR1019970015456A patent/KR100242760B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-04-25 EP EP97106901A patent/EP0803695B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-25 ES ES97106901T patent/ES2196210T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-25 DE DE69722847T patent/DE69722847T2/de not_active Expired - Fee Related
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