JPH1194485A - 複式熱交換器 - Google Patents

複式熱交換器

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JPH1194485A
JPH1194485A JP25556797A JP25556797A JPH1194485A JP H1194485 A JPH1194485 A JP H1194485A JP 25556797 A JP25556797 A JP 25556797A JP 25556797 A JP25556797 A JP 25556797A JP H1194485 A JPH1194485 A JP H1194485A
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JP
Japan
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heat exchanger
fins
fin
radiator
fluid
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Application number
JP25556797A
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English (en)
Inventor
Etsuo Hasegawa
恵津夫 長谷川
Tatsuo Sugimoto
竜雄 杉本
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Publication of JPH1194485A publication Critical patent/JPH1194485A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-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
    • F28D1/02Heat-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 with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-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 with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • F28D1/0435Combination of units extending one behind the other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F28F2009/004Common frame elements for multiple cores

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラジエータ2とコンデンサ3とをフィンで一
体化した熱交換器において、ラジエータ2の熱交換量を
増大させる。 【解決手段】 両フィン22、32を互いに空気の流通
方向と直交する方向にずらす。これにより、ラジエータ
フィン22の空気流れ上流側の先端部に空気が衝突する
ので、その先端部22dにおいて、温度境界層の厚みが
0となると共に、ラジエータフィン22全体に渡って温
度境界層の厚みを小さくすることができる。したがっ
て、ラジエータフィン22における熱伝達率を大きくす
ることができるので、ラジエータ2の熱交換量を増大さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、相互に異種の熱交
換器を一体化した複式熱交換器に関するもので、車両の
駆動源であるエンジンのラジエータと車両用空調装置の
コンデンサとの一体化に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】従来は、車両完成後に車両販売店等で車
両用空調装置を車両に組付けていたが、近年、車両用空
調装置が車両に標準的装備されるようになったため、車
両組み立て工程において、車両用部品とともに車両用空
調装置も組付けるようになってきた。
【0003】そこで、車両部品であるランジエータと車
両用空調装置部品であるコンデンサとを一体化にするこ
とにより、両者の小型化を図るとともに組付け工数の低
減を図るべく、ラジエータやコンデンサ等の異種の熱交
換器を一体化した複式熱交換器が多数提案されている。
そこで、例えば、特開平3−177795号公報に記載
の発明では、ラジエータのコルゲートフィン(以下、ラ
ジエータフィンと呼ぶ。)とコンデンサのコルゲートフ
ィン(以下、コンデンサフィンと呼ぶ。)とを一体化す
ることにより両熱交換器の一体化を図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の発明では、空気の流通方向から見て、両フィンが重
なって(一致して)いるので、空気流れ下流側に位置す
るラジエータフィンは、既にコンデンサフィンと熱交換
を行って温度が上昇した空気と熱交換を行わなければな
らい。
【0005】したがって、上記公報に記載の発明では、
ラジエータフィンと空気との温度差が小さくなるので、
下流側に位置するラジエータの熱交換量が低下するとい
う問題が発生してしまう。本発明は、上記点に鑑み、異
種の熱交換器を一体化した複式熱交換器において、下流
側の熱交換器の熱交換量が低下することを防止すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項1〜
4に記載の発明では、2つ熱交換器(2、3)を外部流
体の流通方向に直列に配設した複式熱交換器において、
2つフィン(22、32)の折曲部(22a、32a)
が、互いに外部流体の流通方向と交差する方向にずれる
ように1枚の板材(200)から両フィン(22、3
2)を一体成形したことを特徴とする。
【0007】これにより、外部流体の流通方向下流側に
位置する第1フィン(22)の外部流体流通方向上流側
の先端部(22d)に直接、外部流体が衝突するので、
その先端部(22d)において、温度境界層の厚みが0
となると共に、上記公報に記載の熱交換器に比べて、第
1フィン(22)全体に渡って温度境界層の厚みを小さ
くすることができる。したがって、第1フィン(22)
の熱伝達率を大きくすることができるので、外部流体の
流通方向下流側に位置する第1熱交換器(2)の熱交換
量を増大させることができる。
【0008】また、両フィン(22、32)の折曲部
(22a、32a)が、互いに外部流体の流通方向と交
差する方向にずれているので、上記公報に記載の熱交換
器に比べて、第1フィン(22)に衝突する外部流体の
温度を低くくすることができる。したがって、第1フィ
ン(22)と外部流体との温度差を大きくすることがで
きるので、外部流体の流通方向下流側に位置する第1熱
交換器(2)の熱交換量をさらに増大させることができ
る。
【0009】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【0010】
【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る複式
熱交換器(以下、熱交換器と略す。)を車両用に適用し
たものであって、この熱交換器1は、後述するラジエー
タ2とコンデンサ3とを車両のエンジンルーム前方側に
空気の流通方向と直列に配設したものである。
【0011】図1は熱交換器1の斜視図であり、2は、
エンジンの冷却水(第1流体)が流通する複数本のラジ
エータチューブ(第1チューブ)21および各ラジエー
タチューブ21間に配設された矩形波状のコルゲート冷
却フィン(以下、このフィンをラジエータフィン(第1
フィン)と呼ぶ。)22からなる矩形状のラジエータ
(第1熱交換器)であり、このラジエータ2は冷却水と
ラジエータチューブ21の外部を流通する空気(外部流
体)とを熱交換して冷却水を冷却するものである。
【0012】なお、ラジエータ2の端部のうち車両幅方
向一端側には、各ラジエータチューブ21に冷却水を分
配するラジエータタンク部23が配設され、車両幅方向
他端側には、各ラジエータチューブ21にて熱交換を終
えた冷却水を集合させるラジエータタンク部24が配設
されている。また、ラジエータ2の空気流れ上流側に
は、図2に示すように、車両用空調装置(図示せず)の
冷媒(第2流体)と空気とを熱交換して冷媒を凝縮させ
る矩形状のコンデンサ3が配設されている。
【0013】なお、31はラジエータチューブ21と所
定の隙間4aを有して配設された冷媒が流通するコンデ
ンサチューブ(第2チューブ)であり、32は熱交換を
促進する矩形波状の冷却フィン(以下、このフィンをコ
ンデンサフィン(第2フィン)と呼ぶ。)である。ま
た、図1に示すように、コンデンサ3の車両幅方向一端
側には、ラジエータ2と同様に、各コンデンサチューブ
31に冷媒を分配するコンデンサタンク部33が配設さ
れ、車両幅方向他端側には、各コンデンサチューブ31
にて熱交換を終えた冷媒を集合させるコンデンサタンク
部34が配設されている。
【0014】ところで、両フィン22、32は、両フィ
ン22、32の折曲部22a、32aが、図3に示すよ
うに、互いに空気の流通方向と直交する方向(両チュー
ブ21、31の長手方向)にずれるように、ローラ成形
機によって1枚のアルミニウム製の薄板材200から一
体成形されている。なお、本実施形態では、各フィン2
2、32のフィンピッチ寸法P2 、P3 は互いに等しい
寸法であり(P2 =P3 ≡P)、かつ、両フィン(両折
曲部22a、32a)のずれ量δは、フィンピッチ寸法
2 、P3 の略1/4である(δ=P/4)。
【0015】因みに、フィンピッチ寸法P2 、P3
は、図3、7に示すように、各フィン22、32の任意
の位置から見て、その位置とその位置の形状と等しい形
状となる位置との距離のうち、最小の寸法を言う。ま
た、各フィン22、32のうち各チューブ21、31の
長手方向と直交(交差)する面22b、32bには、図
3、4に示すように、空気を面22b、32bの表裏両
側を蛇行させるルーバ22c、32cが面22b、32
bから切り起こされている。
【0016】次に、一体化された両フィン22、32
(以下、このフィンを一体フィン(複式熱交換器用フィ
ン)と呼ぶ。)の製造方法の概略を述べる。図5は一体
フィンの製造装置100の模式図である。送りローラ
(図示せず)により送られた帯状のアルミニウム製の薄
板材200は、先ず、図6に示すように、薄板材200
の長手方向(両チューブ21、31の長手方向に相当)
に所定長さの切り込み(スリット)210を所定間隔毎
にスリット成形ローラ110により形成する(スリット
成形行程)。
【0017】なお、図6の2点差線は折曲部22a、3
2aを示しており、斜線部分はルーバ22c、32cが
形成されていない部位(矩形波の上端部分もしくは下端
部分)を示すものである。次に、薄板材200の長手方
向に直交する方向に直列に接続された2つの歯車状の成
形ローラ121、122により、図7に示すように、薄
板材200を矩形波状に折り曲げるように成形する(折
曲行程)。
【0018】なお、各成形ローラ121、122は、図
8に示すように、その回転の向きに、ずれ量δに相当す
る角度分ずれている。また、本図では省略されている
が、各成形ローラ121、122は、ルーバ22c、3
2cを切り起こすための刃が設けられており、この刃に
より矩形波状に折り曲げながらルーバ22c、32cを
形成する。
【0019】その後、フィンピッチ寸法Pが所定寸法と
なるように、折曲行程後の薄板材200を座屈させるよ
うに縮める(縮め行程)。次に、本実施形態の特徴を述
べる。本実施形態によれば、両フィン22、32の折曲
部22a、32aが、互いに空気の流通方向と直交する
方向にずれているので、コンデンサフィン32より空気
流れ下流側に位置するラジエータフィン22の空気流れ
上流側の先端部22d(図3参照)に空気が衝突する。
【0020】したがって、先端部22dにおいて、温度
境界層の厚みが0となると共に、空気流れ方向から見て
両フィン22、32が重なっている上記公報に記載の熱
交換器に比べて、ラジエータフィン22全体に渡って温
度境界層の厚みを小さくすることができるので、ラジエ
ータフィン22における熱伝達率αaを大きくすること
ができる。
【0021】また、両フィン22、32の折曲部22
a、32aが、互いに空気の流通方向と直交する方向に
ずれているので、上記公報に記載の熱交換器に比べて、
ラジエータフィン22に衝突する空気の温度を低くくす
ることができ、ラジエータフィン22と空気との温度差
を大きくすることができる。以上に述べたように、本実
施形態によれば、ラジエータ2の熱交換量を増大させる
ことができる。
【0022】因みに、発明者等の数値解析によると、本
実施形態に係る熱交換器1は、空気流れ方向から見て両
フィン22、32が重なっている従来の熱交換器に比べ
て、コンデンサフィン32の熱伝達率αaで約0.1
%、ラジエータフィン22の熱伝達率αaで約9%向上
させることができることを確認している(図9〜14参
照)。
【0023】ところで、上述の実施形態では、両フィン
22、32(一体フィン)を矩形波状に成形したが、正
弦波のように滑らかに屈曲した波状としてもよい。ま
た、上述の実施形態では、両フィン22、32にルーバ
22c、32cを形成したが、ルーバ22c、32cを
廃止しても発明を実施することができる。また、上述の
実施形態では、両フィン2、32のずれ量δをフィンピ
ッチ寸法Pの略1/4としたが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、フィンピッチ寸法Pやルーバ22
c、32cの傾きによって変化する両フィン22、32
内の風速分布を考慮して適宜選定すべきである。
【0024】具体的には、ラジエータフィン22の先端
部22dが、コンデンサフィン32最下流端から流出す
る空気の最大流速部位に位置するように、ずれ量δを選
定することが望ましい。また、上述の実施形態では、両
フィン22、32のフィンピッチP2 、P3 を等しくし
たが、両フィン22、32のフィンピッチP2 、P3
異なるように選定してもよい。但し、この場合、空気流
れ方向から見て、両フィン22、32が重なることなく
ずれるように、フィンピッチP2 、P3 およびずれ量δ
を選定する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る複式熱交換器の斜視図である。
【図2】複式熱交換器を空気流れ方向で切断した断面図
である。
【図3】ラジエータフィンおよびコンデンサフィンとを
一体化した一体フィンの斜視図である。
【図4】一体フィンをチューブの長手方向で切断した断
面図である。
【図5】図1の分解斜視図である。
【図6】薄板材の正面図である。
【図7】一体フィンの斜視図である。
【図8】図5のA部拡大図である。
【図9】実施形態に係る複式熱交換器の空気流れの数値
解析結果を示す流線図である。
【図10】実施形態に係る複式熱交換器の空気流れの数
値解析結果による、各フィンの部位毎の熱伝達率を示し
グラフである。
【図11】実施形態に係る複式熱交換器の空気流れの数
値解析結果による、各フィンの部位毎の風速分布を示す
グラフである。
【図12】従来の複式熱交換器の空気流れの数値解析結
果を示す流線図である。
【図13】従来の複式熱交換器の空気流れの数値解析結
果による、各フィンの部位毎の熱伝達率を示しグラフで
ある。
【図14】従来の複式熱交換器の空気流れの数値解析結
果による、各フィンの部位毎の風速分布を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
2…ラジエータ(第1熱交換器)、3…コンデンサ(第
2熱交換器)、21…ラジエータチューブ(第1チュー
ブ)、22…ラジエータフィン(第1フィン)、31…
コンデンサチューブ(第2チューブ)、33…コンデン
サフィン(第2フィン)。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1流体が流通する複数本の第1チュー
    ブ(21)を有し、前記チューブ(21)外を流れる外
    部流体と前記第1流体との熱交換を行う第1熱交換器
    (2)と、 第2流体が流通する複数本の第2チューブ(31)を有
    し、前記外部流体と前記第2流体との熱交換を行う第2
    熱交換器(3)とを備え、 前記第1熱交換器(2)を前記第2熱交換器(3)の前
    記外部流体流れ下流側に配設した複式熱交換器であっ
    て、 前記両熱交換器(2、3)の各チューブ(21、31)
    間には、複数個の折曲部(22a、32a)を有して波
    状に形成された第1、2フィン(22、32)が配設さ
    れており、 さらに、前記両フィン(22、32)は、前記両フィン
    (22、32)の折曲部(22a、32a)が、互いに
    前記外部流体の流通方向と交差する方向にずれるよう
    に、1枚の板材(200)から一体成形されていること
    を特徴とする複式熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記両フィン(22、32)のずれ量
    (δ)は、前記両フィン(22、32)のうちいずれか
    一方のフィンピッチ寸法(P)の略1/4であることを
    特徴とする請求項1に記載の複式熱交換器。
  3. 【請求項3】 前記両フィン(22、32)それぞれに
    は、外部流体を前記各フィン(22、32)の表裏両側
    を蛇行させるルーバ(22c、32c)が形成されてい
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の複式熱交
    換器。
  4. 【請求項4】 前記両フィン(22、32)のフィンピ
    ッチ寸法(P)は、互いに等しいことを特徴とする請求
    項1ないし3に記載のいずれか1つに記載の複式熱交換
    器。
  5. 【請求項5】 第1流体が流通する複数本の第1チュー
    ブ(21)を有し、前記チューブ(21)外を流れる外
    部流体と前記第1流体との熱交換を行う第1熱交換器
    (2)と、 第2流体が流通する複数本の第2チューブ(31)を有
    し、前記外部流体と前記第2流体との熱交換を行う第2
    熱交換器(3)とを備え、 前記第1熱交換器(2)を前記第2熱交換器(3)の前
    記外部流体流れ下流側に配設した複式熱交換器に適用さ
    れ、 前記両熱交換器(2、3)の各チューブ(21、31)
    間に配設される、複数個の折曲部(22a、32a)を
    有して波状に形成された第1、2フィン(22、32)
    を一体化した複式熱交換器用フィンであって、 前記両フィン(22、32)を、前記両フィン(22、
    32)の折曲部(22a、32a)が、互いに前記外部
    流体の流通方向と交差する方向にずれるように、1枚の
    板材(200)から一体成形したことを特徴とする複式
    熱交換器用フィン。
JP25556797A 1997-09-19 1997-09-19 複式熱交換器 Pending JPH1194485A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001006194A1 (fr) * 1999-07-19 2001-01-25 Zexel Valeo Climate Control Corporation Echangeur de chaleur
CN110732151A (zh) * 2019-10-29 2020-01-31 浙江森田新材料有限公司 高安全稳定电子级氢氟酸精馏换热装置

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