JP6532277B2

JP6532277B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP6532277B2
Application number: JP2015088637A
Authority: JP
Inventors: 八束中岡
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: JP2016205718A

Description

本発明は、一例としてエンジン冷却水を冷却する大型の熱交換器に最適なものであって、その冷却水が一対のタンク間を蛇行状に流通するものに関する。

建設機械用の熱交換器の如く、大型で熱交換量の大きなものであって、エンジン冷却水をＵ字状にまたは、蛇行状に流通させるものが知られている。
下記特許文献１に記載の熱交換器は、コアの上下に一対のタンクを設け、上側のタンクはその長手方向中央に仕切部を配置することにより、冷却水をＵ字状に流通させるものが提案されている。
この熱交換器は、冷却水の流路長が長くなり、熱交換を促進させることができる。

特開昭５９−１０４０９６号公報

上側タンク内に仕切を設けて、流体を２パス型に流通させたものは、コアの一方の半分側を流通する温度と他方側を流通する流体の温度とが異なる。そのため、仕切を挟んで隣接するチューブ間に伝熱が生じ、その境界部において熱交換が低下する。それと共に、隣接するチューブ間に温度差が生じ、熱歪みを生じる。
そこで本発明は、複パス型の熱交換器においてコアの一方側から他方側に伝熱の生じ難いものを提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、内部に被冷却媒体１４が流通する偏平チューブ１と、冷却風が流通するフィン２とが交互に定ピッチで並列されたコア３と、各偏平チューブ１の両端が連通する一対のタンク４，５とを有し、被冷却媒体１４が両タンク４，５間を複パスに蛇行する熱交換器において、
両タンク４，５の長手方向の中間位置で、隣り合う偏平チューブのそれぞれの端部が閉塞された少なくとも一対の仕切用チューブ６を形成し、一対の各仕切用チューブ６にはそれぞれ被冷却媒体が流通しないように形成し、
前記一対のタンク４，５は、それぞれ一端開放のタンク本体４ａ，５ａとその開放端に被嵌されるチューブプレート４ｂ，５ｂからなり、
前記一対のタンク４，５のうち、他方のタンク本体５ａの長手方向の中間位置には、前記チューブプレート５ｂに対向して橋部１０が一体に形成されると共に、その橋部１０の前記長手方向の両端に一対の脚部１０ａが前記幅方向に形成され、前記一対の脚部１０ａの端面とチューブプレート５ｂとの間にシール１１が介装された熱交換器である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器において、
前記一対のタンク４，５のうち、一方のタンク本体４ａの長手方向の中間位置に、それぞれタンク本体４ａの幅方向に横断する一対の仕切板８が互いに対向して配置され、
前記一対の仕切板８内に前記一対の仕切用チューブ６の端部が配置され、前記一対の仕切板８の端面とチューブプレート４ｂとの間にシール１１が介装された熱交換器である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の熱交換器において、
前記橋部１０の前記チューブプレート５ｂと反対側の表面が、被冷却媒体１４の上流側から下流側に下り傾斜している熱交換器である。

請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱交換器において、
前記シール１１は、タンク本体４ａ，５ａの外周縁に整合する環状部１１ｂと、その長手方向の中間位置で、前記仕切板８または前記脚部１０ａに整合して配置された一対の架橋部１１ａとを有し、そのシール１１がタンク本体４ａ，５ａとチューブプレート４ｂ，５ｂとの間に介装される熱交換器である。

本発明は複パス型の熱交換器において、両タンク４，５の長手方向の中間位置で、隣り合う偏平チューブのそれぞれの端部が閉塞された一対の仕切用チューブ６を有し、その一対の各仕切用チューブ６には被冷却媒体１４が流通しないように形成したものである。
従って、隣り合う二本の仕切用チューブにより、コアの中間に空気層を形成して、コアの一方側から他方側への熱伝達を、従来よりも幅広く遮断する。即ち、隣り合う流路間の熱伝達を平面的な広がりをもって阻止し、コアの各部の熱交換を促進することができる。
また、一対のタンク４，５を、それぞれタンク本体４ａ，５ａとチューブプレート４ｂ，５ｂから形成し、他方のタンク本体５ａの長手方向の中間位置に、チューブプレート５ｂに対向して橋部１０を一体に形成し、その橋部１０の両端に一対の脚部１０ａを設け、その脚部１０ａの端面とチューブプレート５ｂとの間にシール１１を介装した場合には、他方のタンク５内で、一対の仕切用チューブ６のシールを確実に行うことができる。

請求項２に記載の熱交換器のように、その長手方向の中間位置に、一対の仕切板８を互いに対向して配置し、その内部に一対の仕切用チューブ６の端部を配置し、各仕切板８の端面と、チューブプレート４ｂとの間にシール１１を介装した場合には、一対の各仕切用チューブ６内の被冷却媒体１４の流通の阻止を確実にし、製造の容易な、複パス型熱交換器を提供することができる。

請求項３に記載の発明のように、橋部１０のチューブプレート５ｂと反対側の表面を、被冷却媒体の上流側から下流側に下り傾斜にした場合には、その橋部１０でタンク５内の被冷却媒体の流速を速くして、その流通を円滑にできる。
請求項４に記載の発明のように、シール１１が、タンク本体４ａ，５ａの外周縁に整合する環状部１１ｂと、仕切板８または前記脚部１０ａに整合する一対の架橋部１１ａとを有し、そのシール１１がタンク本体４ａ，５ａとチューブプレート４ｂ，５ｂとの間に介装される場合には、タンク本体４ａ，５ａとチューブプレート４ｂ，５ｂとの組立てを容易に行うと共に、シール１１の信頼性を向上できる。

本発明の第１実施例の縦断面図。図１のII−II線断面図。同実施例に用いるシール11の平面図および、Ｂ−Ｂ断面図。本発明の第２実施例の縦断面図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。

図１は本発明の第１実施例の縦断面図であり、図２はそのII−II線断面図である。
また、図３はそれに用いるシール１１の平面および、断面図である。
これは一例として、大型の２パス型のエンジン冷却水冷却用の熱交換器である。
この熱交換器は、偏平チューブ１とフィン２とを交互に並列して、コア３を形成する。そしてコア３の上下両端に一対のタンク４，５が配置されている。各タンク４，５は細長い樹脂製のタンク本体４ａ、５ａの夫々の開口部をチューブプレート４ｂ、５ｂにより閉塞する。

この例では、上側のタンク本体４ａはその中間部に一対の仕切板８が一体に形成されている。一対の仕切板８の間隔は、偏平チューブ１の並列した間隔の２ピッチ分に形成されている。タンク４のチューブプレート４ｂには、等間隔に偏平孔が並列し、各偏平孔に偏平チューブ１の端部が挿通されている。
このチューブプレート４ｂとタンク本体４ａとの間には、図３に示すシール１１が介装される。このシール１１は、タンク本体４ａの外周に整合する環状部１１ｂと、仕切板８に整合する架橋部１１ａとが一体に形成されている。なお、シール１１の断面形状は、円形、楕円形、方形のいずれでもよい。シール１１は予めタンク本体４ａに接着しておくことができる。そしてシール１１を介して、タンク本体４ａをチューブプレート４ｂに圧接して、タンク本体４ａの外周に予め突設された図示しない爪部を折り曲げてカシメることにより、タンク４を形成できる。

次に、この例では下側のタンク本体５ａには、その長手方向の中間部に橋部１０が、図１、図２に記載の如く、一体に形成されている。その橋部１０はタンク本体５ａの開口近くに、一対の仕切用チューブ６の端に対向して、それを覆うように配置され、その両側に脚部１０ａがチューブプレート５ｂ側に曲折されている。その橋部１０の図において下面側は、タンク５内の被冷却媒体１４の流通方向に下方へ下がる傾斜面を有する。また、そのタンク５の底側は貫通部９であり、そこを被冷却媒体１４が流通できる。そして、タンク本体５ａとチューブプレート５ｂとの間に、図３に示すシール１１が介装される。そのシール１１の架橋部１１ａは、橋部１０の脚部１０ａに整合する。そして、下側のタンク本体タンク５ａとチューブプレート５ｂとの間が、上側タンク４と同様にカシメにより固定されてタンク５を形成する。

そして、上側のタンク４のタンク本体４ａに設けた入口１２から被冷却媒体１４として、エンジン冷却水がタンク４の左半分に流入し、それがコアの左半分の各偏平チューブ１を流通して下側タンク５に達し、そのタンク５内を左方から右方に移動して右半分の各偏平チューブ１内を上昇し、右半分のタンク４から出口１３を介して外部に流出する。そして各偏平チューブ１及びフィン２の外面に、紙面の表面側から裏面側方向に冷却風が流通し、それと冷却水の被冷却媒体１４との間に熱交換が行われる。このとき、中央に位置する一対の仕切用チューブ６は、その両端が閉塞されているため、そこには被冷却媒体１４は流通しない。そのため。コア３において一対の仕切用チューブ６が左右のコア部の断熱部を形成する。
また、上側のタンク４においては一対の仕切板８及びシール１１がタンク４内の断熱層を形成する。そして、一対の仕切板８はタンク４を二重に仕切ると共に、それがタンクの耐圧性を向上させる。

上記の例では、下側のタンク本体５ａの橋部１０の下面側を、下流側に下方に下がる傾斜としたが、それを図４に示すように、チューブプレート５ｂの平面に平行に配置しても良い。また、シール１１は、その環状部１１ａと架橋部１１ｂとを一体に形成したが、両者を別体に形成してもよい。また、この例では、上側のタンク４のシール１１と、下側のタンク５のシール１１を同一形状にしたが、それらの形状を異ならせてもよい。

（他の実施の形態）
上記実施例では２パス型の熱交換器について述べたが、冷却水を蛇行状に流通させる多パス型熱交換器とすることもできる。その場合、下側のタンク５にも一対ずつの仕切板８が設けられる。この熱交換器をインタークーラその他の用途の熱交換器として使用することもできる。

１偏平チューブ
２フィン
３コア
４タンク
４ａタンク本体
４ｂチューブプレート
５タンク
５ａタンク本体
５ｂチューブプレート
６仕切用チューブ

８仕切板
９貫通部
１０橋部
１０ａ脚部
１１シール
１１ａ架橋部
１１ｂ環状部
１２入口
１３出口
１４被冷却媒体

Claims

内部に被冷却媒体（１４）が流通する偏平チューブ（１）と、冷却風が流通するフィン（２）とが交互に定ピッチで並列されたコア（３）と、各偏平チューブ（１）の両端が連通する一対のタンク（４）（５）とを有し、被冷却媒体（１４）が両タンク（４）（５）間を複パスに蛇行する熱交換器において、
両タンク（４）（５）の長手方向の中間位置で、隣り合う偏平チューブのそれぞれの端部が閉塞された少なくとも一対の仕切用チューブ（６）を形成し、一対の各仕切用チューブ（６）にはそれぞれ被冷却媒体が流通しないように形成し、
前記一対のタンク（４）（５）は、それぞれ一端開放のタンク本体（４ａ）（５ａ）とその開放端に被嵌されるチューブプレート（４ｂ）（５ｂ）からなり、
前記一対のタンク（４）（５）のうち、他方のタンク本体（５ａ）の長手方向の中間位置には、前記チューブプレート（５ｂ）に対向して橋部（１０）が一体に形成されると共に、その橋部（１０）の前記長手方向の両端に一対の脚部（１０ａ）が前記幅方向に形成され、前記一対の脚部（１０ａ）の端面とチューブプレート（５ｂ）との間にシール（１１）が介装された熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器において、
前記一対のタンク（４）（５）のうち、一方のタンク本体（４ａ）の長手方向の中間位置に、それぞれタンク本体（４ａ）の幅方向に横断する一対の仕切板（８）が互いに対向して配置され、
前記一対の仕切板（８）内に前記一対の仕切用チューブ（６）の端部が配置され、前記一対の仕切板（８）の端面とチューブプレート（４ｂ）との間にシール（１１）が介装された熱交換器。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の熱交換器において、
前記橋部（１０）の前記チューブプレート（５ｂ）と反対側の表面が、被冷却媒体（１４）の上流側から下流側に下り傾斜している熱交換器。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱交換器において、
前記シール（１１）は、タンク本体（４ａ）（５ａ）の外周縁に整合する環状部（１１ｂ）と、その長手方向の中間位置で、前記仕切板（８）または前記脚部（１０ａ）に整合して配置された一対の架橋部（１１ａ）とを有し、そのシール（１１）がタンク本体（４ａ）（５ａ）とチューブプレート（４ｂ）（５ｂ）との間に介装される熱交換器。