JPS62266391A - 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、熱媒体を流通させる伝熱管と、伝熱管に略直
交する冷却板とを組合せた熱交換器に関するものである
。

（従来技術及びその問題点） この種の熱交換器において、従来から第８図に示す先行
技術が知られている（特開昭６１−４１８９３号）。

第８図中で、１０は伝熱管であり、伝熱管１０は冷ＤＩ
１１２を貫通している。冷￥Ｊｌ板１２には矢〔１１Ａ
で示す冷！、１１風の流れ方向を制御して、伝熱管１０
の後側部分に発生する死水域１４を小さくするフィン１
６が形成されている。

しかしながら、この従来例ではフィン１６が平板状であ
るために、フィン１６による冷却促進効果が不十分であ
り、死水Ｆ！ｉ１４の減少についても改善の余地がある
。

（発明の目的） 本発明は、前項のような問題を解消して、冷却能力を一
層向上させた熱交換器を提供することを目的としている
。

（発明の構成） （１）技術的手段 本発明は、熱媒体が流通する伝熱管に略直交する冷却板
を組合せた熱交換器において、冷ｎｌ板の表面に沿って
流れる冷却風が、伝熱管の表面に沿って湾曲して流れる
ように案内する平面形状が略扇形のルーパーを、冷ｙＪ
］根に複数個設けたことを特徴とする熱交換器である。

（２）作用 ルーパーで冷却風が伝熱管の表面に沿って湾曲するよう
に案内するので、冷却風の抵抗が減少し、伝熱管の後側
部分での冷ｕ１効率が向上する。

ルーパーの平面形状が略扇形であるので、ルーパーによ
る冷却促進効果が増大する。

（実施例） 本発明を採用した過給機付ディーゼルエンジンのインタ
ークーラー用の熱交換器を示す第１図（平面図）で２０
は冷却管（伝熱管）である。この冷部１管２０には熱媒
体として冷水が紙面の直角方向に流れるようになってい
る。冷却管２０は互いに隣接する冷却管２０同志が、略
正３角形軌跡を描くような所謂千鳥配置で複数本配列さ
れている。

冷７ＪＩ管２０は冷却板２２に対して略直交するように
冷却板２２を貫通しており、冷却板２２には切り起しプ
レス加工で詳しくは後述する断面形状が略門形をなすル
ーパー２４〜３４が複数箇所に形成されている。なお、
冷ｎｌ板２２は冷部管２０の軸方向に所定の間隔を隔て
て複数枚設けられている。

第２図に示すように、ルーパー２４は矢印Ａに沿って流
れて来る吸気（冷却１ｉｔ）を真直ぐに案内するように
平面形状が路長方形をなしている。ルーパー２４の下流
にはルーパー２６が配置されており、ルーパー２６はル
ーパー２４を通過した吸気を冷却管２０の表面に沿って
湾曲させるように案内する略扇形の平面形状に形成され
ている。ルーパー２６の扇形は矢印Ａの下流側に向かっ
て開いた扇形であり、ルーパー２６の出口側での吸気の
流速が遅くなり、Ｂ１のように吸気が流れる幅を広くす
る機能を有している。

ルーパー２６の下流側にはルーバー２８が配置されてお
り、ルーパー２８は反対に上流側に向かって開いた扇形
に形成されている。したがって、ルーパー２８の出口側
での吸気の流速が速くなり、Ｂ２のように吸気が流れる
幅を狭くするようになっている。

ルーパー２８の下流側には吸気を真直ぐに案内するルー
パー３０が配置されている。ルーパー３０の更に下流に
は吸気を冷ｆ、Ｉｌ管２０に近付けるような姿勢でルー
パー３２が配置されており、ルーパー３２は下流側に向
かって開いた扇形である。

ルーパー３２は出口側での吸気の流速が遅くなり、Ｂ３
のように吸気が流れる幅を広くする機能を備えている。

このＢ３が広くなることと、ルーパー３２の側面３６で
吸気が冷却管２０側へ案内されることで吸気の流れは冷
却管２０の後側部分にも近付くようになっている。

ルーパー３２の下流に配置されたルーパー３４は反対に
上流側に向かって開いた扇形をなしている。

第１図中の■部拡大図である第３図に示すように、ルー
パー２６は冷Ｕ】管２０の中心線０１に対して間隔δを
隔て、かつ中心線０１から離れるようにαの角度（α−
３０°）をなして伸びている。

したがって、ルーパー２６の前縁２６ａは吸気の流線に
対して略直交するように設定されてＪ３つ、冷却効率の
良い所謂前縁効果を最大限に発揮するようになっている
。

ルーパー２８はルーパー２６と対向するような向きで配
置されており、同様にルーパー２８の前縁２８ａは吸気
の流線に対して略直交している。

他のルーパー２４〜３４についても同様である。

またルーパー２８、ルーパー３０の断面形状は第３図中
のＩＶ　−ＩＶ断面を示す第４図のように、ルーパー２
８．３０の脚部２８ｂ、３０ｂは角度β（β＝３０”　
）だ番プ垂直線に対して傾斜している。

なお、４０は冷却管２０を貫通させる筒状のフランジで
ある。

更に例えばルーパー２６の平面形状の詳細は、第５図に
示すように、４隅が脚部２６ｂに対して直角な法線Ｚよ
り大きな角度γをなすように形成されている。

この角度β、γは、冷却板２２に切り起しプレス加工で
ルーパー２４〜３４を形成する際に、プレス金型の隅部
が欠ける所謂チッピングを防止するように設定されてい
る。

冷却板２２の切断線Ｃ（第１図）に跨がるルーパー２８
．３２の脚部２８ｂ、３２ｂは第３図に示すように、脚
部２８ｂ、３２ｂの全長の略半分を残している。したが
って、この部分でもルーパー２８．３２の強度が低下せ
ず、エンジンの振動が加わってもルーパー２８．３２が
欠けて金属粉が吸気中に混入することを防止するように
なっている。

第４図のＶｌ−Ｖｌ断面を示す第６図のように吸気の流
線方向に沿って配列されている例えばルーパー２８．３
０の間には詳しくは後述する間隔Ｗが隔てられている。

すなわち、例えばルーパー２８の前縁２８ａに吸気が衝
突して１−ｔの範囲で比較的熱伝達率の良い層流境界層
（乱流熱伝達域）を形成した後に、ｌｒの範囲で熱伝達
率が劣る境界層（層流熱伝達域）が発生するが、下流側
の例えばルーパー３０のルーパー３０ａでも、Ｌｔの範
囲で乱流により境界層の成層化の発達を妨げ、再び良好
な熱伝達が行なわれる程度の間隔Ｗｌ、：設定されてい
る。

次に作用を説明する。以上のような熱交換器では、第３
図に示すように、例えばルーパー２６の前縁２６ａが吸
気の流線に対して略直交するように形成されているので
、従来と比較して前述の前縁２６ａでの前縁効果が最大
限に発揮される。また、ルーパー２６を通過する吸気の
流通抵抗も以下に述べるように少ない。

すなわち、第７図に示すように、従来のルーパー５０が
矢印へ方向から流れて来る吸気に対してθだけ傾いてい
る場合では、前縁５０ａでの前縁効果は３　ｃｏｓθの
長さしか発揮できない。また、ルーパー５０の脚部５０
ｂはｔ　ｔａｎθ分が吸気の通過を妨げる流通抵抗を発
生させる。この前縁５０ａで前縁効果を発揮できる長さ
はθが３０°の時は１３％減少し、ｔの長さの５０％が
抵抗になる。

ところが、第３図の場合では吸気は前縁２６ａに略直交
１゛るように流れ、前縁２６Ｇの全長にわたって前縁効
果を発揮し、脚部２６ｂは殆んど吸気の流通抵抗になら
ない。したがって、ルーパー２６による冷却促進効果は
増大し、しかも吸気の流通抵抗も少ない。

なお、ルーパー２６に限らず他のルーパー２４〜３４で
も同様である。

史に、第２図に示すように、矢印へに沿って流れて来る
吸気は冷却管２０の直前でＢ１のように広がり、冷却管
２０の前部２０ａに近付き、前部２０ａでの冷却１が促
進される。

反対に冷却管２０の側部２０ｂではＢ２のように幅が狭
められるので、この部分での吸気の流速が速くなり、側
部２０ｂでの熱伝達率が向上し、吸気の冷ｒＪＩが促進
される。

冷却管２０の後部２０Ｃは従来、あまり冷却に寄与して
いなかったが、Ｂ３のように吸気が後部２０Ｃに近付く
こと、およびルーパー３２の側面３６で吸気が後部２０
ｃ方向に案内されることの相乗効果で吸気は後部２０Ｃ
に近付き、後部２０Ｃでも吸気の冷ｋ】が促進される。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による熱交換器では、冷ＤＩ
管２０の周囲を流通する吸気を第２図のように案内する
ルーパー２４〜３４を設けたので、冷ｎ１管２０の前部
２０ａ、側部２０Ｍ”（７）冷ｕｌ促進効果に加えて、
従来あまり冷却に寄与していなかった後部２０ｃでさえ
も、吸気の流れが後部２０Ｃに近付き、後部２０ｃでも
吸気が冷ｆｌ＋されて一層冷却効率を向上させることが
できる。

また、ルーバー２６の前縁２６ａが吸気の流線に対して
略直交するように形成されているので、従来と比較して
前縁２６ａでの前縁効果を最大限に発揮することができ
る。また、ルーバー２６を通過する吸気の流通抵抗も第
７図に示す従来と比較して、大幅に低減することができ
る。

したがって、インタークーラーを従来より大幅に小型化
しても吸気を従来と同等程度にまで冷却することができ
、インタークーラー付ディーぜルエンジンの外径を小型
化できる。

また過給式エンジンにおいては、排気ガス又はエンジン
から直接駆動される過給機によって、燃焼室に空気を供
給しているが、燃焼効率を高めるために空気冷却器を用
いて空気を冷し、酸素密度の高い空気を供給して高出力
化を計っているが、空気冷却器の損失抵抗が低減される
ことにより、エンジンの過給にかかわる仕事が減り、燃
料の消費が低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した熱交換器の平面図、第２図は
第１図の要部拡大図、第３図は第１図の■部拡大図、第
４図は第３図のＩＶ　−ｒＶ断面図、第５図はルーバー
の拡大平面図、第６図は第４図のｖｒ−ｖｒ断面図、第
７図は従来のルーバーを示す構造略図、第８図は従来例
を示す構造略図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱媒体が流通する伝熱管に略直交する冷却板を組
   合せた熱交換器において、冷却板の表面に沿って流れる
   冷却風が、伝熱管の表面に沿って湾曲して流れるように
   案内する平面形状が略扇形のルーバーを、冷却板に複数
   個設けたことを特徴とする熱交換器。
2. （２）ルーバーの平面形状は、４隅が９０°以上の角度
   に設定された略扇形をなしている特許請求の範囲第１項
   記載の熱交換器。
3. （３）ルーバーは、伝熱管の表面に沿つて流れる冷却風
   の流線に前縁を略直交させるように配置されている特許
   請求の範囲第１項記載の熱交換器。
4. （４）複数のルーバーは、あるルーバーの前縁に冷却風
   が乱流熱伝達域を形成し、ルーバー表面には層流境界層
   を形成して、続いてルーバー表面に沿つて粘性底層を形
   成した後に、冷却風の流れ方向下流に配置された次のル
   ーバーの前縁に乱流熱伝達域を形成し得る程度の間隔を
   隔てて配置されている特許請求の範囲第１項記載の熱交
   換器。
5. （５）ルーバーは、伝熱管の冷却風の流れ方向後側部分
   において、冷却風を伝熱管の表面に向かって流すように
   冷却風の下流に向かつて開いた扇形をなしている特許請
   求の範囲第１項記載の熱交換器。