JPH05340686A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チューブの外側を流れる第２流体側の熱伝達
率を高めて、熱交換器の性能向上を図ると共にフィンの
位置決めを容易に行う。 【構成】 エンジン冷却水の通路を成すチューブ２の平
坦部分を成す壁２ａには、チューブ２の内側に突出する
内側突起１０と、チューブ２の外側に突出する外側突起
１１とが設けられている。この内側突起１０と外側突起
１１は、チューブ２の長手方向に、１列ずつ並んでフィ
ンピッチと同じ間隔で設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チューブ内を流れる第
１流体と、チューブの外側を流れる第２流体との熱交換
を行う熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷媒と空気との熱交換を行う
冷凍サイクルの冷媒凝縮器や冷媒蒸発器、あるいはエン
ジン冷却水と空気との熱交換を行うヒータコアやラジエ
ータ等の熱交換器では、熱交換効率を高める手段とし
て、冷媒やエンジン冷却水の通路であるチューブの外壁
にフィンが接触して設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、チューブの
外側を流れる空気は、チューブの外壁面に沿って層流状
態で流れることにより、チューブの外壁面付近を流れる
空気と、チューブの外壁面より離れて流れる空気とで
は、チューブ内を流れる流体との温度差が異なり、空気
側に温度境界層が生じることになる。従って、チューブ
の外壁面付近を流れる空気は、チューブの外壁面より離
れて流れる空気ほどチューブ内を流れる流体との温度差
がとれなくなり、全伝熱量が低くなるという課題を有し
ていた。本発明は、上記事情に基づいて成されたもの
で、その目的は、チューブの外側を流れる第２流体側の
熱伝達率を高めることのできる熱交換器の提供にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、内部を第１流体が流れるチューブと、こ
のチューブの外壁面に接触して設けられ、前記第１流体
と前記チューブの外側を流れる第２流体との熱交換効率
を高めるためのフィンとを備えた熱交換器において、前
記チューブの外壁面に、この外壁面に沿って流れる前記
第２流体の流れを攪乱する複数の突起を適宜設けたこと
を技術的手段とする。

【０００５】

【作用】上記構成より成る本発明の熱交換器は、チュー
ブの外壁面に適宜設けられた突起により、チューブの外
壁面に沿って流れる第２流体の流れが攪乱される。この
ため、チューブの外側を流れる第２流体が層流状態で流
れることはなく、突起によって攪乱されることで乱流状
となり、空気側の温度分布が均一化される。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の熱交換器をヒータコアに適用
した一実施例を図１ないし図５を基に説明する。図１は
チューブの斜視図、図４はヒータコアの斜視図である。
本実施例のヒータコア１は、車室内へ送風される空気
（本発明の第２流体）をエンジン冷却水（本発明の第１
流体）との熱交換によって加熱するもので、図４に示す
ように、エンジン冷却水の通路を成すチューブ２とコル
ゲートフィン３とを交互に積層して成るコア部４、入口
タンク５、出口タンク６、およびロアタンク７より構成
されている。コア部４は、各チューブ２の両端部が上下
方向（天地方向）となるように配されている。チューブ
２は、偏平なアルミニウム管（または黄銅）により構成
されている。コルゲートフィン３（以下フィン３と略
す）は、アルミニウムの薄板を波状に形成したもので、
その屈曲部でチューブ２の外壁面にろう付けされてい
る。入口タンク５および出口タンク６は、コア部４の上
部に設けられて、積層方向の右半分と左半分とでそれぞ
れ各チューブ２と連通されている。また、入口タンク５
には、エンジン冷却水の流入口である入口パイプ８が設
けられ、出口タンク６には、エンジン冷却水の流出口で
ある出口パイプ９が設けられている。ロアタンク７は、
コア部４の下部に設けられて、各チューブ２と連通され
ている。入口パイプ８より入口タンク５内に流入した高
温のエンジン冷却水は、入口タンク５と連通する各チュ
ーブ２を下方へ流れてロアタンク７に流入し、このロア
タンク７より出口タンク６と連通する各チューブ２を上
方へ流れて出口タンク６に流入する。各チューブ２を流
れるエンジン冷却水は、クーリングファン（図示しな
い）の送風を受けて冷却され、出口タンク６から出口パ
イプ９を介して流出する。

【０００７】本実施例では、チューブ２の平坦部分を成
す壁２ａに、チューブ２の内側へ突出する複数の内側突
起１０と、チューブ２の外側へ突出する複数の外側突起
１１（本発明の突起）とが設けられている。内側突起１
０と外側突起１１は、図１に示すように、１列ずつ並ん
で、チューブ２の長手方向にフィンピッチと同じ間隔で
設けられている。つまり、チューブ２長手方向の同一断
面内では、図２に示すように、チューブ２の平坦部分を
成す両側の壁２ａで対向する位置に、それぞれ内側突起
１０および外側突起１１が２個ずつ、合計４個の突起が
設けられている。なお、チューブ２の内壁面および外壁
面には、外側突起１１および内側突起１０の形成に伴う
窪み１０ａおよび窪み１１ａが生じる。なお、外側突起
１１は、フィン３の位置決めを行うために、突起の高さ
が０．２ｍｍ以上あることが望ましい。また、内側突起
１０および外側突起１１の突起形状は、半球状、長円状
などが考えられるが、特に制約はない。

【０００８】ここで、内側突起１０および外側突起１１
を設けたことによる効果を説明する。チューブ２の壁面
に沿って流れる流体（チューブ２の内側であればエンジ
ン冷却水、チューブ２の外側であれば空気）は、チュー
ブ２の壁面付近ではチューブ内を流れる流体との温度差
が小さく、チューブ２の壁面から離れるに連れて温度差
が大きくなるため、図３に示すような温度分布を持つこ
とになる。そこで、チューブ２の壁２ａに突起を設ける
ことにより、チューブ２の壁面に沿って流れる流体の流
れが攪乱されて、チューブ２の壁面付近を流れる流体と
チューブ２の壁面より離れて流れる流体との入れ替えに
よって温度の均一化が行われ、その結果、熱伝達率を高
めることができる。

【０００９】従って、本実施例のヒータコア１は、チュ
ーブ２の内側へ内側突起１０を突出させたことで、チュ
ーブ２内を流れるエンジン冷却水の温度分布を均一化す
ることができるとともに、チューブ２の外側へ外側突起
１１を突出させたことで、チューブ２の外側を流れる空
気の温度分布を均一化することができる。この結果、エ
ンジン冷却水側と空気側との双方で熱伝達率が向上する
ことにより、ヒータコア１の性能向上を図ることができ
る。また、チューブ２の平坦部分を成す壁２ａに外側突
起１１を設けることで、チューブ２の外壁面に接着する
フィン３の位置決めを行うことができるため、内側突起
１０を形成することでチューブ２の外壁面に生じる窪み
１０ａ部分にフィン３の接着部（屈曲部）が位置するこ
とを防止して、フィン３の未接着によるフィン効率の低
下を防ぐことができる。

【００１０】〔変形例〕本実施例では、内側突起１０お
よび外側突起１１をチューブ２長手方向の同一断面内に
設けたが、図５（チューブ２の長手方向を示す断面図）
に示すように、チューブ２の長手方向に半ピッチずつず
らして設けても良い。また、外側突起１１は、チューブ
２の長手方向にフィンピッチと同じ間隔で設けたが、フ
ィンピッチの整数倍の間隔、あるいは、これ以外の一定
間隔毎に設定しても良い。本発明の熱交換器をヒータコ
ア１に適用した例を示したが、エンジン冷却水の放熱器
であるラジエータ、冷凍サイクルの冷媒凝縮器や冷媒蒸
発器等にも適用することができる。

【００１１】

【発明の効果】本発明の熱交換器は、チューブの外側を
流れる第２流体の流れを攪乱して、第２流体側の温度分
布を均一化することにより、第２流体とチューブ内を流
れる第１流体との熱伝達率を高めることにより、熱交換
器の性能向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るヒータコアのチューブの斜視図
である。

【図２】本実施例に係るチューブの断面図である。

【図３】チューブの壁に突起を設けた場合の流体の流れ
を説明する図である。

【図４】本実施例に係るヒータコアの斜視図である。

【図５】本実施例の変形例を示すチューブの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ヒータコア（熱交換器） ２ チューブ ３ コルゲートフィン １１ 外側突起（突起）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部を第１流体が流れるチューブと、 このチューブの外壁面に接触して設けられ、前記第１流
   体と前記チューブの外側を流れる第２流体との熱交換効
   率を高めるためのフィンとを備えた熱交換器において、 前記チューブの外壁面に、この外壁面に沿って流れる前
   記第２流体の流れを攪乱する複数の突起を適宜設けたこ
   とを特徴とする熱交換器。