JPS62169995A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱交換器に関するもので、例えば自動車用ラジ
ェータの下部タンク内に配置され、オートマチック車の
トルクコンバータ作動油を冷却するためのオイルクーラ
として用いて有効である。

〔従来の技術〕

従来、この種の熱交換器では、外形を形成する円筒状の
外筒と、この外筒内に配される内筒とを有し、この外筒
と内筒とで被冷却流体の通過する流体通路を形成してい
る。そして、この流体通路中にて熱交換効率を向上させ
るためのインナーフインが挿入されている。

第７図は従来の熱交換器の縦断面を模式的に示す図であ
る。この図において、円周内１０１は前記内筒を表わし
、外周円１０３は前記外筒を表わしている。

この内筒１０１と外筒１０３とによって流体通路１０９
が形成され、この流体通路１０９内には冷却性能を向上
させるためのインナーフィン１００が配置されている。

このインナーフィン１００は複数個の台形突起１０５．
１０８を有するもので、この台形突起１０５．１０７は
内筒１０１、外筒１０３の円周方向に並ぶ台形突起列を
形成している。そして、この台形突起列は内筒１０１、
外筒１０３の軸方向に複数列形成されており、互いに隣
接する台形突起列は、円周方向に所定距離だけ位Ｗを異
ならせて配されている。第７図中、実線で示されるもの
が一つの台形突起列で、これに隣接する台形突起列を破
線で示している。尚、被冷却流体は前記流体通路１０９
を第７図中紙面垂直方向に流れるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した様な熱交換器では次の様な問題
がある。すなわち、第７図中実線で示す台形突起１０５
０台形空間のうち、破線で示す台形突起１０７の台形空
間と重なり合う面積Ｓｌ　と、残りの面積Ｓ２とが著し
く異なる。従って、台形突起１０５の台形空間内を通過
し、さらに台形突起１０７の台形空間内う通過する被冷
却流体の流通抵抗と、台形突起１０５の台形空間内を通
過した後は台形突起１０７の台形空間内を通過せず流れ
る被冷却流体の流通抵抗とが互いに著しく異なるため、
熱交換器全体の熱交換効率、すなわち被冷却流体の冷却
効率が著しく阻害されてしまうという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明では上記問題点を解決するために次のよ
うな手段を講じた。すなわち、インナーフィンには被冷
却流体の流れ方向に開口部を有する複数個の矩形突起を
形成する。この矩形突起は、矩形突起自身の内外筒円周
方向長さの間隔で円周方向に複数個連続して形成される
ことにより矩形突起列を形成し、この矩形突起列は外筒
及び内筒の軸方向に複数列連続して形成される。さらに
、この複数列形成された矩形突起列のうち、相隣接する
矩形突起列は前記矩形突起の円周方向長さの半分の距離
だけ円周方向に位置が異なるようにした。

〔実施例〕

次に、本発明の熱交換器を、オートマチック車のトルク
コンバータ作動油を冷却するオイルクーラーとして用い
た場合の実施例について説明する。

第５図は、従来公知の自動車用ラジェータ２の正面図で
、この図からもわかるように本実施例のオイルクーラ４
は自動車用ラジェータ２の下部タンク６内に配置されて
いる。

第６図は前記オイルクーラ４単体を示す斜視図である。

オイルクーラー４の外形を形成する外筒８は円筒形状を
なし、その内部には同じく円筒形状をなす内筒ｌＯが配
されている。そして、この外筒８と内筒１０との両端部
１８．２０は溶接等の手段により連結されており、外筒
８の内面と内筒１０の外面とで流体通路２２が形成され
ている。

前記外筒８の第６図中左側端部には前記流体通路２２内
にトルクコンバータ（図示せず）の作動油（被冷却流体
）を導くための導入孔１４が穿設されており、この導入
孔１４には導入バイブ１４１が連接されている。また、
前記外筒８の第６図中右側端部には、流体通路２２を通
って冷却された作動油を再びトルクコンバータに向けて
導出するための導出孔１６が穿設されており、この導出
孔１６には導出パイプ１６１が連接されている。

前記流体通路２２内には、流体通路２２内中を流れる作
動油に乱流現象を生じせしめ、冷却性能を向上させるた
めのインナーフィン１２が配されている。このインナー
フィン１２は、一枚の薄板をプレス加工することにより
形成されるもので、複数個の矩形突起を有し、前記内筒
１０の外表面及び前記外筒８の内表面に実質当接するよ
うに配設されている。

次に前記インナーフィン１２の形状について説明する。

第１図は、前記流体通路２２内に配置する前、所謂シー
ト状態にあるインナーフィン１２の部分斜視図である。

このインナーフィン１２は断面路口字状をなす複数個の
矩形突起２１を有するもので、この矩形突起２１は天井
部２１３と、この天井部２１３を両側から支える脚部２
１２とからなり、各々の矩形突起２１は連結部２１４に
よって連結されている。また、前記脚部２１２は、前記
被冷却流体の流れ方向（第１図中矢印Ｆ方向）と平行に
延びるもので、言い換えれば矩形突起２１は前記流れ方
向に開口する開口部２１１を有するものとなっている。

さらにまたこの矩形突起２１は、一定方向に連続して形
成されることにより、矩形突起列Ａ、Ｂ、Ｃを形成して
いる。この矩形突起列Ａ、Ｂ、Ｃは、インナーフィン１
２を前記流体通路２２内に配置した時、前記外筒８及び
内筒１０の円周方向に延びるものである。尚、第１図中
、矩形突起列は３列しか示されていないが、前記外筒８
及び内筒１０の軸方向長さ全てに渡って連続形成されて
いるものである。また、例えば第１図中符号Ａ及び符号
Ｂで示される矩形突起列の様に、互いに隣接する２つの
矩形突起列は、その列方向において所定距離だけ位置が
異なるように配列されている。このことにつき、さらに
第２図に基づいて説明する。

第２図は前記オイルクーラー４の縦断面を模式的に示す
図であり、前記インナーフィンＩ２を前記流体通路２２
内に配置せしめた状態を示す図である。図中実線で示す
矩形突起列と破線で示す矩形突起列は、互いに隣接する
二つの矩形突起列を示すもので、例えば第１図に示され
る矩形突起列Ａと矩形突起列Ｂを表わすものである。以
下、実線で示されるものを矩形突起列Ａ、破線で示され
るものを矩形突起列Ｂと呼ぶことにする。

各矩形突起列Ａ、　Ｂにおいて、前記矩形突起２１の脚
部２１２は、前記外筒８及び内筒１０の間のどの円周を
とっても、すべて等しい間隔で位置している。また、前
記天井部２１３及び前記連結部２１４も、その円周方向
において全てそれぞれの円周方向長さ間隔で位置してい
る。すなわち、前記天井部２１３の円周方向長さａは、
ａ”Ｐｏ　／２Ｎ　　　（Ｐａ　　ｓ外筒８の円周、Ｎ
：矩形突起２１の円周 方向総数） で表わされ、また前記連結部２１４の円周方向長さｂは ｂ＝Ｐ＋　／２Ｎ　　　（ｐ＋　　：円筒１０の円周、
Ｎ：矩形突起２１の円周 方向総数） で表わすことができる。さらにまた、前記脚部２１２の
間隔Ｃは Ｃ＝Ｐ２　／２Ｎ　　　（Ｐｚ　　：外筒８と内筒１０
の間の平均円周、 Ｎ：矩形突起２１の円周 方向総数） で表わすことができる。

各矩形突起列Ａ、Ｈのそれぞれの矩形突起２１は以上の
様な関係を有しているが、矩形突起列Ａ。

Ｂの位置関係は次のようになっている。すなわち、矩形
突起列Ａと矩形突起列Ｂとは、任意の円周方向において
、その矩形突起２１の円周方向長さの半分に相当する距
離だけ位置が異なっている。すなわち、天井部２１３に
おいては、その天井部２１３の円周方向長さの半分の距
離だけ互いにズしており、また連結部２１４においても
、その連結部２１４の円周方向長さの半分の距離だけ互
いにズしている。

従って、前記矩形突起列Ａにおける矩形突起２１の開口
部２１１のうち、前記矩形突起列已における矩形突起２
１の開口部２１１と重なり合う面積Ｓ、は、残りの面栖
Ｓ２と互いに等しくなっている。すなわち、矩形突起列
Ａの矩形突起２１内を通過してさらに矩形突起列Ｂの矩
形突起２１内を流れる作動装置の流通抵抗と、矩形突起
列Ａの矩形突起２１内を通過した後は矩形突起列Ｂの矩
形突起２１内を通過せず流れる作動油の流通抵抗とが互
いに等しくなっている。

ここで、前記矩形突起２１の平均ピッチをＰ２、前記脚
部２１２の巾をＬとすると、 Ｌ／　（Ｐ、／２）＝０．９〜１．１ であることが望ましい。第８図はＬ／　（Ｐｒ　／２）
に対する性能比（（Ｊｏ　／Ｃｔ　）　ｘｐ’、　　；
　Ｊ１１１次元熱伝達率、Ｃ２圧損係数、Ｆ０伝熱面積
）の関係を示すもので、発明者らが実験・検討を行なう
ことにより得られた関係図である。この図からもわかる
様にＬ／　（ｐ、／２）＝０．９〜１．１において、性
能が最大を示していることがわかる。

次に、前記インナーフィン１２の製造工程について説明
する。第３図は一枚の薄板から矩形突起２１をプレス成
形した直後のインナーフィン１２を示す模式図である。

この図からもわかる様に、プレス成形した直後において
は、前記矩形突起２１は台形形状をなしている。すなわ
ち、矩形突起２１の脚部２１２は垂直方向に角度βの傾
きを存している。この角度βはプレス成形する際の、型
抜き角度に相当するものである。

次に、第３図に示す状態のインナーフィン１２に、その
両端より圧縮荷重を作用させ、第４図に示す状態まで縮
め加工を行なう。すなわち、矩形突起２１が逆台形形状
をなすように縮め加工を行なう。このような縮め加工を
行った後、前記流体通路２２内に配置させるのである。

次に本実施例の作動について述べる。

まず、トルクコンバーター（省図示）より比較的高温と
なった作動油が、導入パイプ１４１から導入孔１４を経
て流体通路２２内に流入する。この作動油は流体通路２
２を導入孔１６に向って流れるに従い自動車用ラジェー
タ２の下タンク６内のエンジン冷却水と熱交換を行い、
比較的低温となる。この比較的低温となった作動油は導
出孔１６より導出バイブ１６１を経て、前記トルクコン
バーターへ還流する。

前記作動油が前記流体通路２２を流れる際には、インナ
ーフィン１２によって有効な流れが生じせしめられてお
り、冷却性能の向上が計られている。

また、前述した如く、作動油がインナーフィン１２の矩
形突起２１を通過する際の流通抵抗はすべての場合にお
いて等しくなっている。

尚、本発明の熱交換器はトルクコンバーターの作動油を
冷却するオイルクーラー以外にも種々の熱交換器として
用いることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明の熱交換器を用いれば、インナ
ーフィンを通過する被冷却流体の流通抵抗が全ての場合
において等しくなっており、流通抵抗の相違による熱交
換効率の阻害といった問題はない。すなわち、良好に被
冷却流体の熱交換を行なうことができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はインナーフィンを示す斜視図、第２図はオイル
クーラーの縦断面を示す模式図、第３図及び第４図はイ
ンナーフィンの製作工程を示す模式図、第５図は自動車
用ラジェータの正面図、第６図はオイルクーラーの斜視
図、第７図は従来例を示すもので、オイルクーラーの縦
断面を示す模式図、第８図は実験・検討結果を示す図で
ある。 ８・・・外筒、１０・・・内筒、１２・・・インナーフ
ィン。 １４・・・導入孔、１６・・・導出孔、２１・・・矩形
突起。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・矩形突起列。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外形を形成する円筒状の外筒と、この外筒内に配され、
   この外筒とによって流体通路を形成する円筒状の円筒と
   、前記流体通路中に配され熱交換効率を向上させるため
   のインナーフィンと、前記流体通路に被冷却流体を導く
   ための導入孔と、前記流体通路内の被冷却流体を導出す
   るための導出孔とを備え、 前記インナーフィンは前記導入孔から前記導出孔に向っ
   て流れる被冷却流体の流れ方向に開口部を有する断面略
   コ字状の複数個の矩形突起を有し、この矩形突起は矩形
   突起自身の円周方向長さの間隔で円周方向に複数個連続
   して形成されることにより矩形突起列をなし、 この矩形突起列は前記外筒及び円筒の軸方向に複数列連
   続して形成され、 この複数列形成された矩形突起列のうち相隣接する矩形
   突起列は前記矩形突起の円周方向長さの半分の距離だけ
   円周方向に位置が異なることを特徴とする熱交換器。