JPS625092A - 積層型熱交換器 - 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） この発明は内燃機関のオイルクーラなどとして用いられ
る熱交換器であって、２流体が１つおきの層に流れるよ
うにした積層型の熱交換器に関する。

（従来の技術） 従来この種のものは例えば実開昭５７−３０５７３号Ｉ
こ開示されている。これは第６図、第７図に示すよ・う
に底面に段差を設けた皿状の上・下プレート３１・３２
の周縁をかしめ、これを複数段重ね合わせて一対の上下
プレートの内外に層状空間３３・３４を形成させ、２種
の流体が交互の署内に流れるようにしたものである。そ
して上記の皿形の上・下プレートには突出部３７・３８
を設け、上・下プレートの円形部と突出部とにそれぞれ
前記層状空間を貫通する柱状の通路３５．３６を形成せ
しめて２流体のプレート積重体内の流路としており、こ
の柱状の流路によって実質的に熱交換が行なわれる層状
空間へ流体が分配され、熱交換後の流体は進出側の柱状
流路に集合して外部へ流出するようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のような従来の熱交換器にあっては、上・下一対の
プレートを組合わせているので２種のプレートを必要と
する。しかもプレートの輪郭に突出部があるので内燃機
関の本体に取付ける場合などレイアウト上支障を生じた
りする。

さらに前記のような柱状流路は流体の出入と層状空間へ
の配分を担当し実質的な熱交換は行なわれない空間であ
る。また、この柱状流路は並列的に各層間空間と連通し
ており形状によっては各層状空間への流量の配分が不均
一となりやすいので全体として熱交換効率の低下を招く
傾向がある。

（問題点を解決するための手段） この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
である。すなわち皿状プレートの底面平担部に穿設した
開口と、該開口の周縁に設けた立上りフランジの組合せ
により単一形状の皿状プレートを積重して積層空間の交
互の層に２種の流体が流通するようにしである。そして
プレートを円形とし前記各開口を前記円形と同心の同一
円周上に等ピッチで配設し、１ピッチずつずらせてプレ
ートを重ね合わせたので、隣接層と隔絶され１つおきの
層が連通ずる積層空間が形成せられる。上記の円−円周
上の開口群は３ケの開口と第４の位置に１個の盲板部を
設けたので従来の熱交換器における各層を貫通した柱状
の流路は存在せず、１つおきの他層から進入した流体は
必ず対向する盲板部に衝突して乱流となり当該層内で１
ピッチ目に存在する立上りフランジを迂回して少なくと
も２ピッチ分だけ流れてから他層へ流出し、いわば螺旋
階段状あるいはジグザグ状に他の層へ移行してゆくよう
にしである。

上記の開口３個と盲板部１個とでなる開口群の数ｍはｍ
≧１でよい。そして開口群が配列される同心円は複数で
もよく各同心円上に開口群の数ｍが同一であればよい。

重ね合わせるプレート枚数（２ｎ＋１）は冷却流体の層
が両端の最外層となるためのものである。そして重ね合
わせたプレートの両端の平担部および開放端は上・下蓋
板で被いプレートの開放端を閉鎖するととも（こ上・下
蓋板には冷却流体の出入口として第１、第２流路、被冷
却流体の出入口となる第３、第４流路を設ける。この場
合ｍ≧２であると第２層および第２ｎ層へ連通する立上
りフランジの通路は合計４．８．１２・・・・・・・・
・個存在することになるから、これらを被冷却流体の進
入用と進出用とに区分し第３、第４流路の蓋板との接続
部は２以上の開口へ連通する集合室となる。

また第１〜第４流路は２種の流体の熱交換率や熱交換器
が装着されるレイアウトを考えて上下蓋板の適宜の位置
に接続させることができる。

上記プレートの中央部に周縁７ランジを付した中央開口
を設けて平担部が環形をなす熱交換器を形成させると、
中央開口をオイル還流路としてオイルフィルタを重ねて
装着する、ドーナツ型オイルクーラとすることができる
。

また、各プレートの平担部に、隣接のピッチ領域内と配
列を異ならせてプレートを重ねたとき重複しない位置に
突起を設けて、プレート間の間隔保強、あるいは乱流発
生の助長の作用をさせることとしてもよい。

（作用） 上記の構成でなるこの発明の熱交換器は第３、第４流路
の開放端が被冷却流体例えば内燃機関のオイルの進入側
、および進出側に接続され、第１、第２流路の開放端が
冷却流体例えば冷却水の進入側、進出側に接続して用い
られる。

冷却流体は第１流路から第１層又は第（２ｎ＋１）層へ
入り、奇数層内を流れる。また被冷却流体は第３流路か
ら第１、又は第（２ｎ＋１）屑の開口周縁の立上りフラ
ンジ番とよって隔絶せられた立上りフラン°ジ内を経て
偶数層へ進入する。

隣接層の立上りフランジ内から任意のプレートの平担部
の開口を経てプレート間の層内に入った流体は、進入方
向く直進しようとすると、盲板に衝突するような開口群
の組合せになっているから（第４図）、従来の熱交換器
のように柱状流路が形成せられず、開口を経た全水量は
前記衝突により乱流となって層内に流れる。層内で円周
方向に流れると開口の１ピッチずれた位置に立上りフラ
ンジが存在するからその外周を迂回して２ピッチ目の位
置に達すると隣接プレートの開口とこの周縁の立上りフ
ランジが存在するからこれを経て１つおきの層に進出す
る。

また水量の一部は当該層内を流れ他の開口から１つおき
の層に進出する。上記の流れ状態は冷却流体も被冷却流
体も同様である。プレートの　　“平担部を介して熱交
換が行われたのち、２種の流体は第２、第４流路から熱
交換器外へ出る。

第１・第２流路および第３・第４流路と上・下蓋板との
接続関係によって、冷却流体および被冷却流体をそれぞ
れ上・下蓋板の一方側から他方側へ貫流させたり、一方
何に第１・第２又は第３・第４流路を共に設けて流体を
Ｕターンさぜ還流させることができ、設計上適当な態様
を選択することができる。

（実施例） 実施り］によってこの発明を説明する。第２図に示すこ
の発明の熱交換器１のプレート２を第１図に示す。プレ
ート２は円形をなし外周縁にフランジ３が設けられ、こ
れに囲まれた平担部４にはプレート２の外形と同心の円
５上に開口６が３個と次いで第４の該当位置を開口を開
穿せず盲板とした盲板部７とが１組の開口群となってお
り、これが本例では２組（ｍ＝２）配列され、これらの
開口と盲板部が等ピッチ（１／８円周）に設けられてい
る。開口群の開口６又は盲板部７の１つおき（本例では
第１、第３開口）の周縁に立上りフランジ８が設けられ
ている。

また本例では平担部の中央には円形の中央開口９が穿設
されその周縁には周縁フランジ３ａが設けられているが
、この中央開口９は設計上必要があれば任意に設けら′
れるものである。第１図（ロ）（ハ）は第１図（イ）の
Ａ−Ａ％Ｂ−Ｂ断面で、立上りフランジ８の形状は図示
の如くである。

このようなプレート２は第２図に示すように、本例では
伏せた向きで奇激枚重ね合わされ、周縁フランジ３同志
、３ａ同志は嵌合し、第１の開口６の立上りフランジ８
は第２の開口６の周縁に、茅３の開口６の立上りフラン
ジ８は盲板部７の周縁番こ接合するよう憂こ、プレート
１枚毎に１ビツチトずつ同一方向にずらせて接合される
。

第２図（第１図Ａ−Ａ断面で示す）の重ね合わせたプレ
ート最上側プレートの平担部外面に、プレート２の下方
開放端は下蓋板１４で被われる。

蓋板１４には最下層の層状空部１５に連通する連通孔１
４ａ　、　１４ｂおよび次層のプレートの立上りフラン
ジ８が接合している最下側の開口６に連通する連通孔１
４ｃが穿設され、第１パイプ１７、第２パイプ１８が設
けられる。下蓋板１４には更に隔壁板１６が固着され、
これにより第１パイプ１７と　。

連通孔１４ａを連通する第１流路、第２パイプ１８と連
通孔１４ｂを連通する第２流路および連通孔１４ｃを下
方へ連通する第４流路がそれぞれ隔絶して形成される。

プレート２の中央開口９の周縁フランジ３ａを重ね合わ
せて中央通路９ａが形成される。

上記の熱交換器１は冷却流体例えば水（矢印Ａ）が第１
パイプ１７から下蓋板１４の連通孔１４ａを経て最下の
第１層１５に入る。冷却流体の一部は第１層１５内を流
れ連通孔１４ｂから第２パイプ１８へ至り排出される。

他の大部分の冷却流体は開口６から次のプレートの立上
りフランジ８内を通り第３層に達するが第３のプレート
の盲板７に衝突して第３層内を流れる。その一部は第３
層内を迂回して第２のプレートの他の立上りフランジ内
を経て第１層１５にもどり連通孔１４ｂから第２パイプ
１８へ向かう。他の大部分の冷却流体は上記の衝突した
第３のプレート盲板７から１ピッチ隔てた立上り７ラン
ジ８（第２図には図示されない）の外周を迂回して２ピ
ッチ隔てた第３プレートの開口６（第４のプレートの立
上り７ランジ８が接合している）を経て第５層へ至る。

かくして冷却流体は順次奇数層を上昇して最上層に達し
他の開口から奇数層を下降して第４パイプ１８から排出
される。

被冷却流体例えばオイル（矢印Ｂ）は隔壁板１６の内方
から連通孔１４ｃに入り第１のプレートの立上り７ラン
ジ８を有する開口６から第２層１９に入る。そして第２
のプレートの盲板７に衝突し第２層内を流れその全流量
が２ピッチ目の開口６その他これに相当する開口６（第
３．プレートの立上りフランジ゛３が接合している）を
経て第４層化至る。そして順次偶数層を上昇し上蓋板１
０の連通孔１０ａ　を経てカバー１１内を通り第４パイ
プ１２から排出される。

なお、第２図は第１図（イ）におけるＡ−Ａ縦断面であ
る。第４図は第２図に示すプレート２を同心円５に沿っ
て展開し、開口群の配列を説明する図である。

本発明の他の実施例のプレート形状として、第３図（イ
）（ロ）（ハ）のプレート２２のように同心円２５上に
配列された開口２６．２６．２６と盲板部２７のうち第
２の開口２６と盲板部２７の周縁に立上りフランジ２８
を設けてもよい。また同心円は複数個として同心円２５
上と同数の開口、又は盲板部をその上に配列して設けて
もよい。プレート２２の平担部２４には複数の突起２９
が設けられ互に隣接するピッチ←１、訃、では相対応す
る位置とならないように配列されている。第３図（ロ）
（ハ）は第３図（イ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面図である。

このプレート２２の重ね合わせ状態における開口群の配
列を同心円２５に沿って展開して第５図に示す。

（効果） この発明は上記のような構成のものであるから従来の積
層型の熱交換器と異なりプレートが単一形状のもの一種
類でよ（、組立ても簡単である。そしてその輪郭は円形
で突出部がないから熱交換器がコンパクトにまとめられ
た形態となり装着するときのレイアウト上好都合である
。

特にこの発明の積層型熱交換器では流体が各層間を移行
するにあたりほとんど熱交換作用のない柱状流路がなく
、流体の全流量が成る層内に流入すると対向する盲板部
に衝突して乱流となり方向を変えて層内を流れたのち階
段状あるいはジグザグ状に層間を移行して熱交換を行な
うから、全体として従来のものと同容積でも熱交換量が
多いという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）はこの発明のプレートの平面図、第１図（
ロ）（ハ）はその断面図、第２図は熱交換器の実施例の
断面図である。第３図（イ）は他の実施例に用いるプレ
ートの平面図、第３図（ロ）（ハ）−一はその断面図で
ある。第４図、第５図は開口の配列を示す展開図である
。 第６図、第７図は従来の熱交換器の断面図および平面図
である。 ２．９’２・・・プレート　　３．３ａ・・・・・・周
縁フランジ６．２６・・・・・・開口　　８．２８・・
・・・・立上りフランジ１１・・・・・・上蓋板　　　
１４・・・・・・下蓋板１２・・・・・・第４パイプ　
　１７・・・・・・第１パイプ１８・・・・・・第２パ
イプ 矛ａＷＪ 市

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）円形をなす周縁に設けた周縁フランジに接続する
   平担部の、前記円形と同心の円上に、順次に開口３個と
   第４の開口位置を閉塞した盲板部とでなる１組の開口群
   をｍ（ｍ＝整数）組設け、各開口および盲板部が等ピッ
   チになるように配列し各開口および盲板部の１個おきの
   周縁に立上りフランジを設けてなる皿形のプレートを、
   一方向に１ピッチずつ位相をずらせて（２ｎ＋１）枚（
   ｎ＝整数）重ね合わせて各プレートの周縁フランジ同志
   、および各立上りフランジとこれに対向する開口および
   盲板部周縁とをそれぞれ接合し、前記の重ね合わせたプ
   レートの両端の平担部外面および開放端面を上・下蓋板
   で被い、かくして形成される層状空間の第１または第（
   ２ｎ＋１）層に、一方端が上または下蓋板の連通孔を介
   して連通し他方端が外部に開放された第１、第２流通路
   を上または下蓋板に設け、第１層又は第（２ｎ＋１）層
   内にある立上りフランジ内部および上または下蓋板の連
   通孔を介して一方端が第２層または第２ｎ層に連通し他
   方端が外部に開放された第３・第４流路を上または下蓋
   板に設けてなる積層型熱交換器。
2. （２）平担部が円形の中央開口を有しその周縁に周縁フ
   ランジを具えたプレートが重ね合わされてなる、特許請
   求の範囲第１項記載の積層型熱交換器。
3. （３）開口群が配列される同心円が複数であって、各同
   心円上に同一組数の開口群が設けられてなる、特許請求
   の範囲第１項記載の積層型熱交換器。
4. （４）開口群の組数ｍがｍ≧２であって、第１〜第４流
   路の一方端を複数の上・下蓋板連通孔および複数の開口
   と連通させた、特許請求の範囲第１項記載の積層型熱交
   換器。
5. （５）プレート平担部に複数の突起が設けられ、該突起
   が隣接するピッチ領域内の突起と互に対応しない位置に
   設けられた、特許請求の範囲第１項記載の積層型熱交換
   器。