JPS6391489A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は自動車等に用いられるエンジンオイルやトルコ
ンオイル等を冷却する熱交換器に関する。

［従来の技術］ 自動車におけるエンジンオイルやトルコンオイルを冷却
するオイルクーラは、自動車用ラジェータの下部タンク
内に収容され、このラジェータ内のエンジン冷却水と上
記オイルクーラ内のオイルとの間で熱交換することによ
りオイルの冷却を行っていることは知られている。

従来におけるオイルクーラ、つまり熱交換器は、同心状
に嵌合された２本の伝熱管の間をオイル流路として構成
し、このオイル流路内を流すオイルと、上記内外伝熱管
の表面を流れるエンジン冷却水と間で熱交換するように
なっていた。

しかしながら、上記２重管構造のものは、伝熱面積が小
さく、熱交換能力を上げようとすると２重管の長さを増
大しなければならず、大形化するとともに、ラジェータ
内に収容不能になってしまう不具合がある。

この欠点を解決するため、実開昭５４−１６５８５０号
公報に記載されているように、熱交換器を４本の伝熱管
の嵌合構造とし、最内周の第１の伝熱管とその外側に位
置する第２の伝熱管との間に内側流体通路を形成すると
ともに、上記第２の伝熱管の外側に位置する第３の伝熱
管と最外周の第４の伝熱管との間に外側流体通路を形成
し、これら内側流体通路と外側流体通路とをそれぞれ一
端にて連通したものが提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の多重管構造のものは、流体入
口および流体出口が多重管の一端側に集中しており、こ
のためラジェータの下部タンク内に取り付けると、片持
ち支持構造となるため、振動に対して弱いという問題が
ある。

また、第２の伝熱管と第３の伝熱管の間にエンジン冷却
水を通す空間を形成しているが、この空間〈は伝熱寄与
率が低く、したがって熱交換器の径が増大し、かつ重量
も大きくなる欠点もある。

本発明においては、耐娠性に優れた支持構造が可能とな
り、径および重量も軽減できる熱交換器を提供しようと
するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明においては、互に径の異なる３個の伝熱管を同心
状に嵌合し、最内周の第１の伝熱管とその外側に位置す
る第２の伝熱管との間に内側流体通路を形成するととも
に、上記第２の伝熱管と最外周に位置する第３の伝熱管
との間に外側流体通路を形成し、これら内側流体通路と
外側流体通路をそれぞれ両端部で相互に連通し、かつ外
側流体通路は軸方向の中間部位で互に区画し、この区画
された一方の外側通路の区画側端部に流体入口を、他方
の外側通路の区画側端部に流体出口を設けたことを特徴
とする。

［作用］ このような構成によれば、伝熱面積を前記従来の４重管
構造と略同レベルに保ちながら、伝熱管を１本省略する
ことができるので、重量の軽減および外径を縮小するこ
とができる。しかも流体入口および出口が区画部を挾ん
だ中央部位に集中して配置されるから、これら出入口に
よって支持することができ、片持ち支持が解消されて耐
振性が向上する。

［発明の実施例］ 以下本発明について図面にもとづき詳細に説明する。

図面は本発明を自動車用ラジェータに内蔵されるオイル
クーラに適用した場合、を示す。

第３図において、１は自動車用ラジェータ全体を示し、
２はその上部タンクである。３は上部タンク２に接合さ
れた入口バイブで、図示しない自動車エンジンからエン
ジン冷却水が流入する。４は上部タンク２の頂部に接合
された注水ロバイブ、５は上部タンク２の開口端に接合
されたコアープレート、６は下部タンク、７はこの下部
タンク６に接合された出口バイブで、エンジン冷却水を
自動車エンジンに戻す。８は下部タンク６の開口端に接
合されたコアープレート、９は偏平チューブで、その両
端は上下のコアープレート５．８に接合され、上下のタ
ンク２．６内へ開口している。

１０は偏平チューブ９の間に接合されたコルゲートフィ
ン、１１は上下のタンク２，６の側部間に接合された取
付ブラケットで、ラジェータ１の自動車車体への取付用
のものである。

１２は本発明に係る熱交換器で、ラジェータ１の下部タ
ンク６内に設置されており、その詳細は第１図および第
２図に示す通りである。

すなわち、１３．１４．１５はそれぞれ互いに径の異な
る第１〜第３の伝熱管であり、第１図に示す如く同心状
に嵌合配置されている。最内周の第１の伝熱管１３とそ
の外側に位置する第２の伝熱管１４との間に円筒状の内
側流体通路１６が形成されており、この内側通路１６内
には円筒状のインナーフィン１７が設置されている。

また第２の伝熱管１４とその外側に位置する緑外周の第
３の伝熱管１５との間には円筒状の外側流体通路１８が
形成されている。この外側通路１８は、第３の伝熱管１
５の軸方向中間部に形成した絞り部１５ａにより流入側
通路１８ａと流出側通路１８ｂとに分割独立されている
。これら通路１８ａ、１８ｂ内にはそれぞれ円筒状イン
ナーフィン１９ａ、１９ｂが設置されている。

また第２の伝熱管１４は第１．第３の両転熱管１３．１
５より短く形成され、その端部において内外の両流体通
路１６と１８ａおよび１６と１８ｂが連通されている。

最外周の第３の伝熱管１５には、外側流体通路１８を区
画する絞り部１５ａに近接して流体入口２０ａおよび流
体出口２０ｂが開口され、これら流体入口２０ａと流体
出口２０ｂは絞り部１５ａを挾んで軸方向に互に離間さ
れてし）る。

上記第３の伝熱管１５は、円筒状のスペーサ２１ａ、２
１ｂを介して下部タンク６のｇＩ！ｌ壁に取り付けられ
ており、この下部タンク６のｔｐ、ｑ壁に（よ入口バイ
ブ２２ａおよび出口！（イブ２２ｂが接合されている。

これら入口バイブ２２ａおよび出口バイブ２２ｂは、そ
れぞれ上記スペーサ２１ａ。

２ｉＥｌ内および入口２０ａ、出口２’Ｏｂを介して前
記流入側通路１８ａおよび流出側通路１８ｂ１こ連通し
ている。

なお、熱交換器１２の各構成部材ｔま耐食性、伝熱特性
、ろう付（半田付）等に優れてし）る銅、黄銅、アルミ
ニウム等の金属で形成するとよい。

次に、上記の熱交換器１２の組付について説明すると、
まず第３の伝熱管１５の内周にインナーフィン１９ａ、
１９ｂを円筒状に巻装し、これらのインナーフィン１９
ａ、１９ｂの内周に第２の伝熱管１４を嵌合させ、第３
の伝熱管１５の絞り部１５ａと第２の伝熱管１４の中央
部とを全周にわたり抵抗溶接、ろう付または半田付等に
より水密に接合する。なお、この絞り部１５ａの接合は
外側流体通路１８の軸方向への分割を目的としているた
め、嵌合状態により省略は可能である。

次に第１の伝熱管１３の外側にインナーフィン１７を巻
装し、このインナーフィン１７の外周に前記第２伝熱管
１４を嵌合させ、第１．第３の両転熱管１３．１５の両
端部全周をアルゴン溶接またはろう付もしくは半田付等
により水密に接合する。

次に第３の伝熱管１５の流体入口２０ａ、流体出口２０
ｂに円筒状スペーサ２１ａ、２１ｂをろう付、半田付ま
たは溶接等により水密に接合する。

そして上記熱交換器本体をラジェータ１の下部タンク６
内に組込み、円筒状スペーサ２１ａ。

２１ｂの先端部を下部タンク６の穴６ａ、６ｂ内に嵌入
すると共に、この先端部の内周に入口バイブ２２ａ、出
口バイブ２２ｂを嵌合し、下部タンク６と円筒状スペー
サ２１ａ　、２１ｂおよび入口バイブ２２ａ、出口バイ
ブ２２ｂとを水密にかつ一体に接合する。これにより熱
交換器１２の組付が完了する。

このような構成による熱交換器の作用を説明する。

エンジンオイル等のオイルは矢印Ａの如く入口バイブ２
２ａ　（図示左側バイブ）から円筒状スペーサ２１ａ、
流体入口２０ａを経て外側流体通路１８における流入側
通路１８ａへ流入し、この流入側通路１８ａ内を図示左
側へ流れ、左端につきあたったのち内側流体通路１６の
図示左端部へ流入する。そして、このオイルは内側流体
通路１６内の図示左側から右側へ流れ、図示右端へ突き
あたり流出側通路１８ｂの図示右端部へ流入する。

そして、流出側通路１８ｂ内を左側へ流れ、流体出口２
２ｂ１円筒状スペーサ２１ｂを経て出口バイブ２２ｂよ
り外部へ流出する。一方、エンジン冷却水は矢印Ｂの如
く、第１の伝熱管１３の内周と第３の伝熱管の外周を流
れる。

ここでこの種の熱交換器の熱交換のメカニズムについて
説明する。熱の移動はまずＡニオイルからインナーフィ
ン１７．１９ａ、１９ｂを通じて各伝熱管１３．１５の
内面への熱伝達、次にＢ：各伝熱管における内面から外
面への熱伝導、そしてＣ：各伝熱管外面から冷却水への
熱伝達により行われる。ここで熱移動量をＱ、温度差Δ
［、伝熱面積をＦ、熱伝達率をα、伝熱管の熱伝導率を
λ（、伝熱管の板厚をδｔとすると、前記の熱移動Ａ−
Ｃは次式のように表わされる。

Ａ：ＱＡ＝αｏｌ”ｏΔ【Ａ Ｂ　二　Ｑｅ　　−λ　ｔ　　　Ｆ　ｔ　　”％”゛　
　Δ　ｔ　８Ｃ：Ｑｃ−αＷＦＷΔＴＣ ここにおいて添字Ｑ、Ｗはそれぞれオイル側、水側を示
すものである。前記の３式においてＱＡ＝ｏ８＝Ｑｃで
あり、またオイルと冷却水の温度停をΔｔｍ、＝おくと は熱抵抗と呼ぼるもので、小さい程熱移動量は大が他の
２者よりかなり大きい。これはオイルからインナーフィ
ンを通じ伝熱管内面への熱伝達が全性能の約８割を左右
するということであり、オイル側伝熱面積ＦＯを増やす
ことは効率よく性能向上が図られる。

前述したように本発明では半径方向に内外の２つの流体
通路１６．１８ａ　、１８ｂを形成しているため、長さ
の短いコンパクトな構造でもってオイル側伝熱面積を増
やすことができ、これを３個の伝熱管１３．１４．１５
により構成したから外径を小さく、かつ重量を小さくし
て構成することができ、従って小型で高性能の熱交換器
を提供できるという効果が大である。

しかも入口バイブ２２ａと出口バイブ２２ｂは、流入側
通路１８ａと流出側通路１８ｂを区画する絞り部１５ａ
を挾んで両側に形成することができるので、熱交換器１
２の機械的支持が略中央部でなされることになり、中央
部支持構造となるため、耐振性が向上する。

それと同時に入口バイブ２２ａと出口バイブ２２ｂの間
隔が熱交換器１２の全長に関係なく一定にできるためラ
ジェータ１の下部タンク６の穴６ａ、６ｂの位置を変え
ることなく、より高性能なオイルクーラ即ち全長の長い
熱交換器に換装したり、その逆のことが容易にできると
いう利点もある。

なお、本発明は上記の実施例に制約されるものではない
。

例えば、必要に応じ第１．第３の伝熱管１３゜１５の水
に接触する側の面にもフィンを設けるようにしてもよい
。

また、入口バイブ２２ａ、出口バイブ２２ｂとスペーサ
２１８．２１ｂを一体形成することもできる。

そしてまた、自動車用ラジェータ内蔵のオイルクーラに
限らず、他分野の熱交換器にも広く適用できる。

［発明の効果］ 以上説明した通り本発明によると、３個の伝熱管によっ
て内外２重の流体通路を形成するので、４個の伝熱管に
より構成した従来の場合に比べて、熱交換能力を低下さ
せることなく小形、軽量化が可能になる。しかも、熱交
換器の支持部となる流体入口と流体出口は、区画部を挾
んで１間しかつ軸方向の中央部位に位置するので熱交換
器が中央部支持構造となり、耐振性が向上する利点があ
る

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る熱交換器の断面図で第
２図中Ｉ−Ｉ線の断面図、第２図は側面図、第３図はこ
の熱交換器を内蔵する自動車用ラジェータの正面図であ
る。 １・・・ラジェータ、２・・・上部タンク、６・・・下
部タンク、１２・・・オイルクーラ（熱交換器）、１３
・・・第１の伝熱管、１４・・・第２の伝熱管、１５・
・・第３の伝熱管、１５ａ・・・絞り部（区画部）、１
６・・・内側流体通路、１７．１９ａ、１９ｂ・・・イ
ンナーフィン、１８・・・外側流出通路、１８ａ・・・
流入側通路、１８ｂ・・・流出側通路、２０ａ・・・流
体入口、２０ｂ・・・流体出口、２１ａ、２１ｂ・・・
スペーサ、２２ａ・・・入口バイブ、２２ｂ・・・出口
バイブ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ｎ　ｒｒｚの ■ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに径の異なる３個の伝熱管を同心状に嵌合させ、最
   内周の第１の伝熱管とその外側に位置する第２の伝熱管
   との間に内側流体通路を形成すると共に、上記第２の伝
   熱管とその外側に位置する最外周の第３の伝熱管との間
   に外側流体通路を形成し、この外側流体通路は軸方向の
   中間部位で互に独立するように区画し、かつ上記内側流
   体通路と外側流体通路とをこれらの両端において連通し
   、前記相互に区画された外側流体通路のうちいずれか一
   方の通路の上記区画側端部に流体入口を、他方の通路の
   上記区画側端部に流体出口を設けたことを特徴とする熱
   交換器。