JPS6317393A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPS6317393A JPS6317393A JP16021786A JP16021786A JPS6317393A JP S6317393 A JPS6317393 A JP S6317393A JP 16021786 A JP16021786 A JP 16021786A JP 16021786 A JP16021786 A JP 16021786A JP S6317393 A JPS6317393 A JP S6317393A
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Classifications
-
- 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
- F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
-
- 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
- F28D1/02—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 with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—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 with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—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 with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
- F28D1/0535—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 with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage 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
- 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
- F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
- F28F1/424—Means comprising outside portions integral with inside portions
- F28F1/426—Means comprising outside portions integral with inside portions the outside portions and the inside portions forming parts of complementary shape, e.g. concave and convex
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
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。
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、自動車用ラジェータや暖房装置などに使用さ
れる交換器において、流体の流れる通路を構成する偏平
チューブの構造に関する。
れる交換器において、流体の流れる通路を構成する偏平
チューブの構造に関する。
例えば自動車用暖房装置では、エンジンの冷却水を熱源
とし、エンジン側で暖められた高温の冷却水を暖房装置
の熱交換器に導き、この熱交換器で車室内外の空気と熱
交換して車室内の空気を暖めるようになっている。
とし、エンジン側で暖められた高温の冷却水を暖房装置
の熱交換器に導き、この熱交換器で車室内外の空気と熱
交換して車室内の空気を暖めるようになっている。
上記のような暖房装置に用いられる熱交換器は、上記高
温の冷却水を通す偏平チューブと、この偏平チューブに
接合されたコルゲートフィンまたはプレートフィンとを
交互に積層してコア部を構成しており、偏平チューブ内
を流れる高温の冷却水により該偏平チューブの側壁を通
じてフィンに熱伝達し、このフィンの表面を流れる空気
に熱を与えて該空気を暖めるようになっている。
温の冷却水を通す偏平チューブと、この偏平チューブに
接合されたコルゲートフィンまたはプレートフィンとを
交互に積層してコア部を構成しており、偏平チューブ内
を流れる高温の冷却水により該偏平チューブの側壁を通
じてフィンに熱伝達し、このフィンの表面を流れる空気
に熱を与えて該空気を暖めるようになっている。
ところで、コア部における伝熱効率を高めるには、偏平
チューブ内を流れる高温の冷却水の熱を偏平チューブに
伝達することが大切な要因であり、管内熱伝達率の向上
が要請される。
チューブ内を流れる高温の冷却水の熱を偏平チューブに
伝達することが大切な要因であり、管内熱伝達率の向上
が要請される。
従来、管内熱伝達率を高めるため、偏平チューブ内にイ
ンナーフィンを装着したり、内面にリブを形成して管内
熱伝達率を高める手段が提案されているが、このような
構造では管内の圧力損失が著しく増大し、実車に装着し
た場合に充分な性能向上を期待できない欠点がある。
ンナーフィンを装着したり、内面にリブを形成して管内
熱伝達率を高める手段が提案されているが、このような
構造では管内の圧力損失が著しく増大し、実車に装着し
た場合に充分な性能向上を期待できない欠点がある。
また、実開昭５９−７１０８３号公報に示されるように
、偏平チューブにおける平坦部に、内方に向かって多数
の突起を形成した提案もなされている。
、偏平チューブにおける平坦部に、内方に向かって多数
の突起を形成した提案もなされている。
しかしながら、只単に、多数の突起を設けても、管内の
圧力損失の増大を招き、管内流速が低下するため伝熱性
能が低下する場合がある。
圧力損失の増大を招き、管内流速が低下するため伝熱性
能が低下する場合がある。
本発明は、管内の圧力損失を少なくして管内熱伝達率を
高めるため、偏平チューブにおける平坦部に、内方に向
かって多数の半球状突起を形成し、この偏平チューブの
互いに対向する平坦部間の内側間隔（短径）を８１上記
突起の高さをＨｌおよび上記突起間のピッチをＰとした
とき、０．１Ｂ≦Ｈ≦０，４Ｂ １０Ｈ≦ Ｐ ≦ ３０Ｈ としたことを特徴とする。
高めるため、偏平チューブにおける平坦部に、内方に向
かって多数の半球状突起を形成し、この偏平チューブの
互いに対向する平坦部間の内側間隔（短径）を８１上記
突起の高さをＨｌおよび上記突起間のピッチをＰとした
とき、０．１Ｂ≦Ｈ≦０，４Ｂ １０Ｈ≦ Ｐ ≦ ３０Ｈ としたことを特徴とする。
本発明によると、偏平チューブの内壁に沿った管内流れ
は突起下流側で後流を生じ、この後流により管内流れを
伝熱方向（管壁に直交する方向）に隆起させて流体の入
れ替えを行ない、これにより流体から偏平チューブの壁
への熱伝達を効果的に促進することができる。しかも、
突起は半球状であるから通路断面積の減少は少なく、管
内の圧力損失を低く抑えることができる。
は突起下流側で後流を生じ、この後流により管内流れを
伝熱方向（管壁に直交する方向）に隆起させて流体の入
れ替えを行ない、これにより流体から偏平チューブの壁
への熱伝達を効果的に促進することができる。しかも、
突起は半球状であるから通路断面積の減少は少なく、管
内の圧力損失を低く抑えることができる。
以下、本発明について、第１図ないし第９図に示す第１
の実施例にもとづき説明する。
の実施例にもとづき説明する。
第６図に熱交換器の全体を示し、１はコア部であり、偏
平チューブ２・・・とコルゲートフィン３・・・または
プレートフィンを、チューブ２の軸方向の鉛直面に積層
して構成されている。
平チューブ２・・・とコルゲートフィン３・・・または
プレートフィンを、チューブ２の軸方向の鉛直面に積層
して構成されている。
偏平チューブ２・・・は、黄銅またはアルミニウムから
なる帯材をパイプ形に加工し、端縁相互を巻き締め、ま
たは溶接により造管したのち、偏平型に成形して構成さ
れている。なお、偏平チューブ２の偏平率（長径／短径
）は、第１図に示すように、Ａ／Ｂ−５〜１５に形成さ
れている。
なる帯材をパイプ形に加工し、端縁相互を巻き締め、ま
たは溶接により造管したのち、偏平型に成形して構成さ
れている。なお、偏平チューブ２の偏平率（長径／短径
）は、第１図に示すように、Ａ／Ｂ−５〜１５に形成さ
れている。
コルゲートフィン３・・・はその屈曲部を上記偏平チュ
ーブ２・・・の平坦部側壁にろう付けまたは半田付けに
て接合されている。
ーブ２・・・の平坦部側壁にろう付けまたは半田付けに
て接合されている。
コア部１には入口タンク４および出口タンク５が設けら
れており、入口タンク４に導入された高温、のエンジン
冷却水は各偏平チューブ２・・・に分配され、これら偏
平チューブ２・・・内を流れた冷却水は出口タンク５に
集合されて外部に導出される。
れており、入口タンク４に導入された高温、のエンジン
冷却水は各偏平チューブ２・・・に分配され、これら偏
平チューブ２・・・内を流れた冷却水は出口タンク５に
集合されて外部に導出される。
高温のエンジン冷却水が各偏平チューブ２・・・を流れ
る間に、冷却水の熱が各偏平チューブ２・・・の壁を通
じてフィン３・・・に伝えられる。フィン３・・・間に
送風機などより空気を流すと、この空気がフィン３・・
・により暖められるものである。
る間に、冷却水の熱が各偏平チューブ２・・・の壁を通
じてフィン３・・・に伝えられる。フィン３・・・間に
送風機などより空気を流すと、この空気がフィン３・・
・により暖められるものである。
偏平チューブ２には、第１図ないし第３図に示すような
突起６・・・が形成されている。すなわち、偏平チュー
ブ２における平坦な壁２ａには、内方に向かって半球状
の突起６・・・が、縦および横方向に並列されて形成さ
れている。
突起６・・・が形成されている。すなわち、偏平チュー
ブ２における平坦な壁２ａには、内方に向かって半球状
の突起６・・・が、縦および横方向に並列されて形成さ
れている。
これら突起６・・・は、突起高さＨが、通水路の断面高
さ、すなわち偏平チューブ２の短径Ｂの１０％以上、４
０％以下に形成されている（０．１Ｂ≦Ｈ≦０．４Ｂ）
。
さ、すなわち偏平チューブ２の短径Ｂの１０％以上、４
０％以下に形成されている（０．１Ｂ≦Ｈ≦０．４Ｂ）
。
そして、突起８・・・は半球状をなしているから、その
突起基部の径りは、第２図に示すように、突起高さＨの
２倍を超え、３倍未満の範囲（２ＨくＤ＜３Ｈ）で、平
坦部２ａと滑らかな曲面をなして交わるように設定され
ている。
突起基部の径りは、第２図に示すように、突起高さＨの
２倍を超え、３倍未満の範囲（２ＨくＤ＜３Ｈ）で、平
坦部２ａと滑らかな曲面をなして交わるように設定され
ている。
また、突起６・・・の流れ方向に沿う間隔、つまりピッ
チＰは、第２図に示すように、突起の高さＨに対して１
０倍以上、３０倍以下に制限されている（１０Ｈ≦Ｐ≦
３０Ｈ）。
チＰは、第２図に示すように、突起の高さＨに対して１
０倍以上、３０倍以下に制限されている（１０Ｈ≦Ｐ≦
３０Ｈ）。
さらに、流れ方向と交差する隣接した突起８・・・間の
間隔Ｗは、第３図に示すように、突起の高さＨに対して
４倍以上（Ｗ≧５Ｈ）に設定されている。
間隔Ｗは、第３図に示すように、突起の高さＨに対して
４倍以上（Ｗ≧５Ｈ）に設定されている。
このような構成による実施例の作用を説明する。
偏平チューブ２内を流れる高温な冷却水は、偏平チュー
ブ２の平坦部２ａに内側に向けて突出された突起６・・
・により、第４図および第５図に示すように、突起６・
・・の下流側に回り込む後流を生じる。
ブ２の平坦部２ａに内側に向けて突出された突起６・・
・により、第４図および第５図に示すように、突起６・
・・の下流側に回り込む後流を生じる。
突起６・・・の後流は、管内の流れを伝熱方向（管壁に
直交する方向−ｙ方向）に隆起させ、このため管内の流
れが管壁部分と入れ替わる。したがって、温度の高い水
が管壁に入れ替わり接触するから、水の熱が偏平チュー
ブ２の平坦部２ａの壁面へ良好に熱伝達され、いわゆる
管内熱伝達率が高くなる。
直交する方向−ｙ方向）に隆起させ、このため管内の流
れが管壁部分と入れ替わる。したがって、温度の高い水
が管壁に入れ替わり接触するから、水の熱が偏平チュー
ブ２の平坦部２ａの壁面へ良好に熱伝達され、いわゆる
管内熱伝達率が高くなる。
しかも、突起６・・・は偏平チューブ２の平坦部２ａに
所々に突設しであるので、通路断面積の減少は少く、管
内の圧力損失を低く抑えることができる。
所々に突設しであるので、通路断面積の減少は少く、管
内の圧力損失を低く抑えることができる。
次に、本発明の数値的限定の理由について説明する。
突起高さＨを、０．１Ｂ≦Ｈ≦０．４Ｂにするのは以下
の理由による。すなわち、第８図は突起高さＨの影響具
合を調べたものであるが、突起高さＨが短径Ｂの１０％
未満であると、突起６・・・の下流側に回り込む後流に
よる隆起作用が弱く、管内の流れが管壁部分と入れ替わ
らず、従来とほとんど同じような層流となって管内熱伝
達率が低く、突起６・・・を設ける初期の目的が達成で
きない。また、突起高さＨが短径Ｂの４０％を超えると
、肉厚が極端に減少したり桟留応力が生じるなど、製造
が不可能であり、加工上の制約を受ける。
の理由による。すなわち、第８図は突起高さＨの影響具
合を調べたものであるが、突起高さＨが短径Ｂの１０％
未満であると、突起６・・・の下流側に回り込む後流に
よる隆起作用が弱く、管内の流れが管壁部分と入れ替わ
らず、従来とほとんど同じような層流となって管内熱伝
達率が低く、突起６・・・を設ける初期の目的が達成で
きない。また、突起高さＨが短径Ｂの４０％を超えると
、肉厚が極端に減少したり桟留応力が生じるなど、製造
が不可能であり、加工上の制約を受ける。
また、突起６・・・のピッチＰを、突起の高さＨに対し
てＩＯＨ≦Ｐ≦３０Ｈの範囲に限定する理由は以下の通
りである。すなわち、第９図は突起Ｂ・・・のピッチＰ
についての実験データであり、突起６・・・のピッチＰ
は小さければ小さい程単位面積当りの突起数が増し、突
起後流による伝熱促進効果は大となる。さらに、偏平チ
ューブ２の内面と冷却水との接触面積が増えることによ
り伝熱性能が向上する。しかし流れ抵抗が増すので管内
の圧力損失は大となり、実際に使用する場合、これによ
り流速の低下を招くため性能は低下する。
てＩＯＨ≦Ｐ≦３０Ｈの範囲に限定する理由は以下の通
りである。すなわち、第９図は突起Ｂ・・・のピッチＰ
についての実験データであり、突起６・・・のピッチＰ
は小さければ小さい程単位面積当りの突起数が増し、突
起後流による伝熱促進効果は大となる。さらに、偏平チ
ューブ２の内面と冷却水との接触面積が増えることによ
り伝熱性能が向上する。しかし流れ抵抗が増すので管内
の圧力損失は大となり、実際に使用する場合、これによ
り流速の低下を招くため性能は低下する。
一方、突起６・・・のピッチＰが大き過ぎると、単位面
積当りの突起数が減少するので、突起６・・・の下流側
に回り込む後流の形成が少なくなり、伝熱性能は低下す
る。
積当りの突起数が減少するので、突起６・・・の下流側
に回り込む後流の形成が少なくなり、伝熱性能は低下す
る。
したがって、実用車両の暖房装置に実施して効果を発揮
し得るのは、ＩＯＨ≦Ｐ≦３０Ｈの範囲である。
し得るのは、ＩＯＨ≦Ｐ≦３０Ｈの範囲である。
また、隣接した突起６・・・間の間隔ＷをＷ≧４Ｈに設
定するのは、上記したように、隣接する突起トロ互か干
渉し合ってそれぞれの突起６・・・の下流側に回り込む
後流による隆起作用を阻害しないようにするためである
。
定するのは、上記したように、隣接する突起トロ互か干
渉し合ってそれぞれの突起６・・・の下流側に回り込む
後流による隆起作用を阻害しないようにするためである
。
このようなことから、突起高さＨを０．１Ｂ≦Ｈ≦０．
４Ｂ、突起径りを２Ｈ＜Ｄ＜３Ｈ，突起Ｇ・・・のピッ
チＰをＩＯＨ：；Ｐ≦３０Ｈ１および隣接した突起６・
・・間の間隔ＷをＷ≧４Ｈに設定したものは、実車に搭
載した場合、第７図に示す実験データからも判るように
、突起を設けない従来のものに比べて１０９６程度の性
能向上が確められ、実用に供し得ることが判明している
。
４Ｂ、突起径りを２Ｈ＜Ｄ＜３Ｈ，突起Ｇ・・・のピッ
チＰをＩＯＨ：；Ｐ≦３０Ｈ１および隣接した突起６・
・・間の間隔ＷをＷ≧４Ｈに設定したものは、実車に搭
載した場合、第７図に示す実験データからも判るように
、突起を設けない従来のものに比べて１０９６程度の性
能向上が確められ、実用に供し得ることが判明している
。
なお、上記第１の実施例では、突起６・・・の形状を半
球形としたが、本発明はこれに限らず、突起６・・・は
冷媒の流れ方向の断面が半球形であればよく、流れ方向
と直交する方向には、第１０図に示す第２の実施例のよ
うな楕円形突起１０、第１１図に示す第３の実施例のよ
うな角形突起２０などであってもよい。
球形としたが、本発明はこれに限らず、突起６・・・は
冷媒の流れ方向の断面が半球形であればよく、流れ方向
と直交する方向には、第１０図に示す第２の実施例のよ
うな楕円形突起１０、第１１図に示す第３の実施例のよ
うな角形突起２０などであってもよい。
また、突起の配列は第１２図に示す第３の実施例のよう
に、千鳥形であってもよい。
に、千鳥形であってもよい。
以上説明したように本発明によれば、偏平チューブにお
ける平坦部に内方に向かって多数の半球状の突起を形成
したので、偏平チューブの内壁に沿った管内流れは突起
下流側で後流を生じ、この後流により管内流れを伝熱方
向（管壁に直交する方向）に隆起させて流体の入れ替え
を行ない、したがって流体から偏平チューブの壁への熱
伝達を効果的に促進することができる。しかも、通路断
面積の減少は少ないから管内の圧力損失を低く抑えるこ
とができる。特に本発明においては、偏平チューブの互
いに対向する平坦部間の間隔（短径）をＢ、上記突起の
高さをＨｌおよび上記突起間のピッチをＰとしたとき、
０．１Ｂ≦Ｈ≦０．４８およびｌ０ＨＳＰ≦３０Ｈとし
たので、実用車に適用して管内の圧力損失が少なくて管
内熱伝達率を高め、放熱性能が増し、熱交換効率の向上
が認められる。
ける平坦部に内方に向かって多数の半球状の突起を形成
したので、偏平チューブの内壁に沿った管内流れは突起
下流側で後流を生じ、この後流により管内流れを伝熱方
向（管壁に直交する方向）に隆起させて流体の入れ替え
を行ない、したがって流体から偏平チューブの壁への熱
伝達を効果的に促進することができる。しかも、通路断
面積の減少は少ないから管内の圧力損失を低く抑えるこ
とができる。特に本発明においては、偏平チューブの互
いに対向する平坦部間の間隔（短径）をＢ、上記突起の
高さをＨｌおよび上記突起間のピッチをＰとしたとき、
０．１Ｂ≦Ｈ≦０．４８およびｌ０ＨＳＰ≦３０Ｈとし
たので、実用車に適用して管内の圧力損失が少なくて管
内熱伝達率を高め、放熱性能が増し、熱交換効率の向上
が認められる。
第１図ないし第９図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は偏平チューブの拡大した斜視図、第２図および第
３図はそれぞれ第１図中■−■線および■−■線の断面
図、第４図および第５図は作用を説明するための図、第
６図は熱交換器全体の斜視図、第７図ないし第９図はそ
れぞれ実験データを示す特性図、第１０図ないし第１２
図はそれぞれ本発明の第２ないし第４の実施例を示す偏
平チューブの斜視図である。 ■・・・コア部、２・・・偏平チューブ、３・・・フィ
ン、６、ｌ０１２０・・・突起。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 面木払抜（ｍｍＨｇ ） 戸°戸
１図は偏平チューブの拡大した斜視図、第２図および第
３図はそれぞれ第１図中■−■線および■−■線の断面
図、第４図および第５図は作用を説明するための図、第
６図は熱交換器全体の斜視図、第７図ないし第９図はそ
れぞれ実験データを示す特性図、第１０図ないし第１２
図はそれぞれ本発明の第２ないし第４の実施例を示す偏
平チューブの斜視図である。 ■・・・コア部、２・・・偏平チューブ、３・・・フィ
ン、６、ｌ０１２０・・・突起。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 面木払抜（ｍｍＨｇ ） 戸°戸
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 流体が流される偏平チューブとフィンとを交互に積層
してコア部を形成した熱交換器において、上記偏平チュ
ーブにおける平坦部に、内方に向かって突出する多数の
半球状の突起を形成し、この偏平チューブの互いに対向
する平坦部間の内側間隔（短径）をＢ、上記突起の高さ
をＨ、および上記突起間のピッチをＰとしたとき、 ０．１Ｂ≦Ｈ≦０．４Ｂ １０Ｈ≦Ｐ≦３０Ｈ としたことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16021786A JPS6317393A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16021786A JPS6317393A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6317393A true JPS6317393A (ja) | 1988-01-25 |
Family
ID=15710261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16021786A Pending JPS6317393A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6317393A (ja) |
Cited By (10)
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