JPH0565788B2 - - Google Patents

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JPH0565788B2
JPH0565788B2 JP61084473A JP8447386A JPH0565788B2 JP H0565788 B2 JPH0565788 B2 JP H0565788B2 JP 61084473 A JP61084473 A JP 61084473A JP 8447386 A JP8447386 A JP 8447386A JP H0565788 B2 JPH0565788 B2 JP H0565788B2
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JP
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arch
shaped
protrusion
protrusions
fluid
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JP61084473A
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Shozo Uto
Kaoru Hasegawa
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Altemira Co Ltd
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Showa Aluminum Corp
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Publication date
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Priority to DE8686106558T priority patent/DE3660604D1/de
Priority to EP19860106558 priority patent/EP0203458B1/en
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Publication of JPH0565788B2 publication Critical patent/JPH0565788B2/ja
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えばオイルクーラ等に用いられ
るプレート・フイン型熱交換器に関するものであ
る。
この明細書において、アルミニウムとは、純ア
ルミニウムおよびアルミニウム合金を含んで意味
するものとする。
従来の技術 従来、例えばアルミニウム製のオイルクーラ
は、オイルが流通する第1流体流路と、これに対
して直交方向に空気が流通する第2流体流路とが
平板により隔てられて上下に交互に配置されてい
るものであり、オイルが流通する第1流体流路内
に、マルチエントリーフイン(オフセツトフイ
ン)のようなプレス成形フインが収められてい
た。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来のフインによれ
ば、フインに設けられた突起の間隔が狭いため、
熱交換量は比較的多く高性能である反面、圧力損
失が非常に大きく、従つてオイルの圧力を保持す
るためにポンプの吐出圧を高める必要があり、そ
れだけ設備費および動力費が高くつくという問題
があつた。そこで、圧力損失を小さくするために
従来のフインの突起同志の間隔を大きくすること
が考えられるが、これでは逆に熱交換性能が低下
するという問題が生じた。
また従来のオイルクーラでは、部品数が多いた
め、とくに部品の組み合わせ(セツテイング)に
時間がかかるとともに、セツテイングの自動化が
容易でなく、オイルクーラの製造を能率よく行な
うことができず、また重量が重いという問題があ
つた。
この発明の目的は、上記の問題を解決し、オイ
ル等の流体の流れを充分に乱すことができて、乱
流効果が非常にすぐれており、しかも流体が流れ
易く、圧力の損失が非常に小さく、従つて交換熱
量の増加を図ることができて、熱交換性能がすぐ
れているとともに、ポンプの吐出圧をとくに高め
る必要がなく、熱交換器の設備費、動力費が安く
つき、非常に経済的であるうえに、部品数が少な
く、軽量で、かつ部品のセツテイングの時間を大
幅に短縮することができるとともに、セツテイン
グの自動化が容易であり、しかも多数のアーチ形
突起よりなる複数の突起列を備えた流路形成体の
成形を容易かつ確実に行なうことができ、ひいて
はプレート・フイン型熱交換器の製造を容易に行
ない得る、オイルクーラ等に用いられるプレー
ト・フイン型熱交換器を提供しようとするにあ
る。
課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、平
板により隔てられた第1流体流路と第2流体流路
とを上下方向に交互に有するアルミニウム・プレ
ート・フイン型熱交換器において、第1流体流路
と第2流体流路のうち少なくとも一方の流路の上
下平板同志の間に、アルミニウム押出型材よりつ
くられた流路形成体が介在されており、流路形成
体は、左右両側壁と、これら両側壁を連結する水
平連結壁部とよりなり、水平連結壁部は、前後方
向に並べられかつ上下に交互に突出した断面略Λ
形および略V形の多数のアーチ形突起よりなる複
数の突起列を備え、左右に隣り合う突起列の断面
略Λ形のアーチ形突起同志および断面略V形のア
ーチ形突起同志の位置がずれて、断面略Λ形のア
ーチ形突起と断面略V形のアーチ形突起とが左右
に隣り合うように配され、かつすべてのアーチ形
突起に対向する流体通過孔があけられ、各突起列
のアーチ形突起の長手方向が、流路形成体の左右
両側壁の長手方向と一致せしめられていて、各突
起列のアーチ形突起の長手方向に流体が流される
ようになされており、各アーチ形突起の肉厚
(t)が0.5〜1.5mm、同幅(W)がt〜10t、同高
さ(H)が2〜10mm、および前後に隣り合う突起
同志の間のピツチ(P)が3〜30mmとなされてい
る、プレート・フイン型熱交換器を要旨としてい
る。
作 用 上記プレート・フイン型熱交換器において、上
下平板と、左右両側壁および水平連結壁部よりな
る流路形成体から形成された流体流路内をオイル
等の流体が流れるときは、各突起列のアーチ形突
起の長手方向に流体が流されるようになされて、
各突起の壁面が流体の流れの方向に対向している
ため、流路形成体の水平連結壁部の各突起列に設
けられた断面Λ形および略V形のすべてのアーチ
形突起にオイル等の流体が正面から当たり、オイ
ル等の流体はその流れを乱されて各突起の左右両
側に回り込むが、各突起の左右両側には少なくと
も突起1つ分に相当する広い空間部があけられて
いるため、オイル等の流体が各突起の左右両側に
非常に回り込み易く、従つて圧力損失が小さい。
また突起を迂回してきたオイル等の流体が各空間
部内において充分混じり合うことができる。そし
てアーチ形突起に当たつてこれらの左右両側に回
り込んできたオイル等の流体が流体通過孔内に下
降流となつて、あるいは上昇流となつて流れ込む
ことにより、結局オイル等の流体はその流れが乱
されて充分に攪拌されながら流体流路内を移行す
るため、熱交換効率が大幅に増大する。
また上記熱交換器の流路形成体は、その左右両
側壁と、これら両側壁を連結しかつ断面略Λ形お
よび略V形の多数のアーチ形突起よりなる複数の
突起列を備えた水平連結壁部とよりなり、アルミ
ニウム押出形材より一体につくられたものである
から、部品数が少なく、軽量で、かつ部品のセツ
テイングの時間を大幅に短縮することができると
ともに、セツテイングの自動化が容易である。
しかも流路形成体は、左右両側壁と、これらを
連結する水平連結壁部とよりなるアルミニウム押
出型材の水平連結壁部を、プレス加工によりある
いは成形ロールを用いる成形加工によつて、断面
略Λ形および略V形の多数のアーチ形突起よりな
る複数の突起列を簡単に形成することができる。
そして、各アーチ形突起の肉厚(t)、幅
(W)、高さ(H)およびピツチ(P)が所定の範
囲のものとなされているから、成形性が良く、ア
ーチ形突起の成形を容易かつ確実に行なうことが
でき、ひいてはプレート・フイン型熱交換器の製
造を容易に行ない得るとともに、プレート・フイ
ン型熱交換器の耐圧強度が大きく、また上記のよ
うな小さい圧力損失、およびすぐれた熱交換性能
を確保し得るものである。
実施例 この発明の実施例を、以下図面に基づいて説明
する。
この明細書において、前後、左右および上下は
第3図を基準とし、前とは第3図図面紙葉の表
側、後とは同裏側をいい、また左とは同図左側、
右とは同右側をいい、上とは同図上側、下とは同
下側をいうものとする。
また実施例は、この発明のプレート・フイン型
熱交換器をオイルクーラに適用した場合を示すも
のである。
この発明の第1実施例を示す第1図〜第5図に
おいて、プレート・フイン型熱交換器11は、ア
ルミニウム・ブレージング・シートよりなる平板
12により隔てられた第1流体流路Aと第2流体
流路Bとを上下方向に交互に有している。第1流
体流路Aにはオイルが流通し、また第2流体流路
Bには空気が流通する。両流路A,Bはこれらの
流体が直交状に流れるように配置されている。
第1流体流路Aは、上下平板12と、平板12
同志の間に介在されたアルミニウム押出型材より
つくられた流路形成体13とによつて形成されて
いる。
ここで、流路形成体13は、左右両側壁14,
14と、これら両側壁14,14を連結する水平
連結壁部1とよりなるものである。そして、水平
連結壁部1は、相互間に水平壁部2を介して前後
方向に並べられかつ水平壁部2より上下に交互に
突出した断面略Λ形および略V形の多数のアーチ
形突起3a,3bよりなる複数の突起列Rを備え
ている。
この水平連結壁部1の各突起列Rにおいては、
断面Λ形の上方に突出した突起3aと断面V形の
下方に突出した突起3bとが相互間に水平壁部2
を介して前後方向に交互に配置され、また各アー
チ形突起3a,3bの長手方向が第1流体流路A
のオイルの流れる方向と一致していて、各突起3
a,3bの壁面がオイルの流れの方向に対向して
いる。隣り合う突起列Rの断面略Λ形のアーチ形
突起3aと断面略V形のアーチ形突起3bの位置
は相互に1つずつずれている。
また、水平連結壁部1の各突起列Rにおいて
は、前後に隣り合う水平壁部2同志の間に断面略
Λ形および略V形のアーチ形突起3a,3bに対
向するように流体通過孔4があけられている。
各アーチ形突起3a,3bと対向する流体通過
孔4は、突起3a,3bの左右両側の開口部と連
通しており、突起3a,3bの左右両側からオイ
ルが流れ込み易くなつている。
上記流路形成体13は、左右両側壁14,14
と、これらを連結する平坦な水平連結壁部1とか
らなるアルミニウム押出型材を素材として、これ
の水平連結壁部1にプレス加工によりあるいは成
形ロールを用いる成形加工によつて上下に突出し
た断面略Λ形および略V形の多数のアーチ形突起
3a,3bを突起3a,3b間に所定幅の水平壁
部2を残すように形成するとともに、同数の流体
通過孔4をあけて水平連結壁部1を形成すること
により製造される。多数の突起3a,3bは平坦
な水平連結壁部1より切り起されるようにして形
成されるため、使用材料が少なくてすみ、ひいて
は熱交換器11の軽量化を果し得るものである。
ここで、各アーチ形突起3の肉厚(t)が0.5
〜1.5mm、同幅(W)がt〜10t、同高さ(H)が
2〜10mm、および前後に隣り合う突起3同志の間
のピツチ(P)が3〜30mmとなされている。
上記において、アーチ形突起3の肉厚(t)が
0.5mm未満であれば、薄すぎて成形により突起3
が切れるおそれがある。また肉厚(t)が1.5mm
をこえると、厚すぎて成形が困難であるととも
に、アルミニウム素材の使用量が多くなり、コス
ト高となる。アーチ形突起3の幅(W)がt(肉
厚)以下であれば、狭すぎて熱交換性能が悪くな
り、また10t(肉厚の10倍)を越えると広すぎて圧
力損失が大きくなる。突起3の高さ(H)が2mm
未満であれば、熱交換性能が悪くなりかつ流体通
路が狭くなるために流体が流れ難い。突起3の高
さ(H)が10mmを越えると、耐圧強度が小さくな
るので好ましくない。さらに突起3のピツチ
(P)が3mm未満であれば、狭すぎて圧力損失が
大きくなるとともに、成形性が悪い。またピツチ
(P)が30mmを越えると、耐圧強度が小さくなる
とともに、熱交換性能が悪くなるので好ましくな
い。
相互に隣り合う突起列R同志の間隔は、図示の
ものは零であるが、突起列R同志の間に前後方向
にのびる水平壁部が設けられることにより、突起
列R同志の間隔が10t以下となされていてもよい。
この間隔が10tを越えると、流体が流れ易くなつ
て熱交換性能が大幅に低下するので、好ましくな
い。
なお、上記アーチ形突起3a,3bの断面計上
は、その他〔形および〕形、あるいは、⌒形およ
び)形などであつてもよい。
一方、第2流体流路Bは、上下両平板12と、
前後側壁を構成するアルミニウム押出型材製の一
対の前後スペーサ・バー15と、これらの前後ス
ペーサ・バー15同志の間に配置されかつ両スペ
ーサ・バー15に対して平行な凹凸部を有するル
ーバー付きコルゲート・フイン16とによつて形
成されている。
上記プレート・フイン型熱交換器11は、アル
ミニウム・ブレージング・シートよりなる平板1
2と、左右両側壁14,14および断面略Λ形な
いし略V形の多数のアーチ形突起3a,3bを有
する水平連結壁部1を備えた流路形成体13と、
前後スペーサ・バー15およびコルゲートフイン
16を重合状態に配置し、例えば真空ろう付け法
により一体に接合することにより製造し得るもの
である。平板12としてブレージング・シートを
使用しているため、水平連結壁部1の各アーチ形
突起3a,3bの先端はろう材層を介して平板1
2に通常接合されるが、場合によつては突起3
a,3bの先端と平板12とは接合されずに離れ
ていてもよい。
なお、この実施例では、平板12としてアルミ
ニウム・ブレージング・シートが使用されている
が、これに限らず、平板12としてアルミニウム
板を使用するとともに、流路形成体13の左右両
側壁14,14の上面と下面および前後スペー
サ・バー15の上面と下面にそれぞれろう材層を
ハケ塗り等の塗布によつて形成し、このろう材層
により熱交換器11全体を接合することも可能で
ある。
上記プレート・フイン型熱交換器11におい
て、オイルが流通する第1流体流路Aの両端部は
図示しないヘツダ・タンクに連通せしめられ、所
定の吐出圧を有するポンプより流路A内に、流路
形成体13の左右両側壁14,14の中間におい
て各突起列Rの多数のアーチ形突起3a,3bの
長手方向と一致する方向にオイルが流通せしめら
れる。これに対し空気が流通する第2流体流路B
の両端は開放せられており、フアンによる強制送
風によりあるいは車両等の走行による自然通風に
よつて第2流体流路Bに空気が流通せしめられる
ようになされている。
第1流体流路A内をオイルが流れるときは、各
突起列Rの多数のアーチ形突起3a,3bの長手
方向と一致する方向にオイルが流されるため、流
路形成体13の水平連結壁部1の各突起列Rに設
けられた断面Λ形および略V形のすべてのアーチ
形突起3a,3bにオイルが正面から当たり、オ
イルはその流れを乱されて各突起3a,3bの左
右両側に回り込むが、各突起列Rにおいては、前
述のように隣り合う突起3a,3bの間に所定幅
の水平壁部2が介在されるとともに、上向きのア
ーチ形突起3aの左右両側に下向きのアーチ形突
起3bが、また下向きのアーチ形突起3bの左右
両側に上向きのアーチ形突起3aがそれぞれ配置
されていて、各突起3a,3bの左右両側には突
起1つ分および前後水平壁部2つ分に相当する広
い空間部Sがあけられているため、オイルが各突
起3a,3bの左右両側に非常に回り込み易く、
従つて圧力損失が小さい。また逆に空間部Sから
みると、各空間部Sの四方は突起3aまたは3b
に囲まれていて、前側および左右両側の突起3a
または3bを迂回してきたオイルが各空間部S内
において充分混じり合うことができる。そして断
面略Λ形のアーチ形突起3aに当たつてこれらの
左右両側に回り込んできたオイルが空間部Sを経
て流体通過孔4内に下降流となつて流れ込み、ま
た逆に断面略V形のアーチ形突起3bに当たつて
これの左右両側に回り込んできたオイルが流体通
過孔4内を上昇流となつて流れ込むことにより、
結局オイルはその流れが乱されて充分に攪拌され
ながら第1流体流路A内を移行し、このため、熱
交換効率が大幅に増大する。
なお、上記実施例のプレート・フイン型熱交換
器11を実際にオイルクーラとして使用したとこ
ろ、放熱性能(熱交換性能)は従来のオイルクー
ラに比べて、同等ないしは7%向上したのに対
し、圧力損失は10〜30%減少した。従つて吐出圧
力の小さいポンプを使用することができ、設備
費、動力費が安くつくことが明らかである。
第6図と第7図は、この発明の第2実施例を示
すものである。ここで、上記第1実施例の場合と
異なる点は、突起列Rの前後に隣り合うアーチ形
突起3a,3b同志の間に水平壁部2が設けられ
ていない点にある。このように水平壁部2が無い
場合でも、左右に隣り合う突起列Rのアーチ形突
起3a,3b同志は第7図に示すように側面より
みてX状の交点Fにおいてしつかりと結合されて
いる。
第2実施例のその他の点は、上記第1実施例の
場合と同様であるので、図面において同一のもの
には同一の符号を付した。
なお、上記各実施例のプレート・フイン型熱交
換器11は、オイルクーラとして例えばエンジン
オイルの冷却に、あるいは産業機械の冷却に、ま
た各種油圧システムのオイルの冷却に使用せられ
るものである。
なお、上記実施例のプレート・フイン型熱交換
器11は、第1流体流路Aのみが上下平板12
と、断面略Λ形および略V形の多数のアーチ形突
起3a,3bおよび流体通過孔4を有する水平連
結壁部1を備えた流路形成体13とによつて形成
されているが、第2流体流路Bも同様に上下平板
12と流路形成体13とによつて形成される場合
もある。また図示のものとは逆に第1流体流路A
が平板12と一対のスペーサ・バー15とコルゲ
ート・フイン16とによつて形成され、第2流体
流路Bが平板12と流路形成体13とによつて形
成される場合もある。
また上記実施例のプレート・フイン型熱交換器
11においては、第1流体流路Aと第2流体流路
Bとが直交状に配置されているが、両流路A,B
は互いに平行に配置される場合もある。そしてこ
の場合においては、両流路A,B内の2種の流体
は互いに平行流となるように、あるいは互いに対
向流となるように移行せしめられる。
さらに、上記実施例のプレート・フイン型熱交
換器11は、第1流体流路Aが水平に配置された
いわゆる横型のオイルクーラとなされているが、
熱交換器11は第1流体流路Aが垂直に配置され
た縦型のオイルクーラであつてもよい。また熱交
換器11は、オイルクーラだけでなく、気体およ
び流体について複数種類の流体の熱交換を行なう
各種の熱交換器にも利用可能である。
発明の効果 この発明は、上述のように、平板により隔てら
れた第1流体流路と第2流体流路とを上下方向に
交互に有するアルミニウム・プレート・フイン型
熱交換器において、第1流体流路と第2流体流路
のうち少なくとも一方の流路の上下平板同志の間
に、アルミニウム押出型材よりつくられた流路形
成体が介在されており、流路形成体は、左右両側
壁と、これら両側壁を連結する水平連結壁部とよ
りなり、水平連結壁部は、前後方向に並べられか
つ上下に交互に突出した断面略Λ形および略V形
の多数のアーチ形突起よりなる複数の突起列を備
え、左右に隣り合う突起列の断面略Λ形のアーチ
形突起同志および断面略V形のアーチ形突起同志
の位置がずれて、断面略Λ形のアーチ形突起と断
面略V形のアーチ形突起とが左右に隣り合うよう
に配され、かつすべてのアーチ形突起に対向する
流体通過孔があけられ、各突起列のアーチ形突起
の長手方向が、流路形成体の左右両側壁の長手方
向と一致せしめられていて、各突起列のアーチ形
突起の長手方向に流体が流されるようになされて
おり、各アーチ形突起の肉厚(t)が0.5〜1.5
mm、同幅(W)がt〜10t、同高さ(H)が2〜
10mm、および前後に隣り合う突起同志の間のピツ
チ(P)が3〜30mmとなされているもので、この
発明のプレート・フイン型熱交換器によれば、上
下平板と、左右両側壁および水平連結壁部よりな
る流路形成体から形成された流体流路内をオイル
等の流体が流れるときは、各突起列のアーチ形突
起の長手方向にオイル等の流体が流されるように
なされて、各突起の壁面がオイル等の流体の流れ
の方向に対向しているため、流路形成体の水平連
結壁部の各突起列に設けられた断面Λ形および略
V形のすべてのアーチ形突起にオイル等の流体が
正面から当たり、オイル等の流体はその流れを乱
されて各突起の左右両側に回り込むが、各突起の
左右両側には突起1つ分および前後水平壁部2つ
分に相当する広い空間部があけられているため、
オイル等の流体が各突起の左右両側に非常に回り
込み易く、従つて圧力損失が小さい。また突起を
迂回してきたオイル等の流体が各空間部内におい
て充分混じり合うことができる。そしてアーチ形
突起に当たつてこれらの左右両側に回り込んでき
たオイル等の流体が流体通過孔内に下降流となつ
て、あるいは上昇流となつて流れ込むことによ
り、結局オイル等の流体はその流れが乱されて充
分に攪拌されながら流体流路内を移行するため、
熱交換効率が大幅に増大する。しかもオイル等の
流体が流れ易く、圧力の損失が非常に小さいため
に、ポンプの吐出圧をとくに高める必要がなく、
熱交換器の設備費、動力費が安くつき、非常に経
済的である。
また、上記熱交換器の流路形成体は、その左右
両側壁と、これら両側壁を連結しかつ断面略Λ形
および略V形の多数のアーチ形突起よりなる複数
の突起列を備えた水平連結壁部とよりなり、アル
ミニウム押出形材より一体につくられたものであ
るから、部品数が少なく、軽量で、かつ部品のセ
ツテイングの時間を大幅に短縮することができる
とともに、セツテイングの自動化が容易である。
しかも流路形成体は、左右両側壁と、これらを
連結する水平連結壁部とよりなるアルミニウム押
出型材の水平連結壁部を、プレス加工によりある
いは成形ロールを用いる成形加工によつて、断面
略Λ形および略V形の多数のアーチ形突起よりな
る複数の突起列を簡単に形成することができる。
そして、各アーチ形突起の肉厚(t)、幅
(W)、高さ(H)およびピツチ(P)が所定の範
囲のものとなされているから、成形性が良く、ア
ーチ形突起の成形を容易かつ確実に行なうことが
でき、ひいてはプレート・フイン型熱交換器の製
造を容易に行ない得るとともに、プレート・フイ
ン型熱交換器の耐圧強度が大きく、また上記のよ
うな小さい圧力損失、およびすぐれた熱交換性能
を確保し得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図はこの発明の第1実施例を示す
もので、第1図はプレート・フイン型熱交換器の
水平連結壁部部分の斜視図、第2図は同熱交換器
の一部切欠き部分斜視図、第3図は同熱交換器の
垂直部分断面図、第4図は第3図−線に沿う
断面図、第5図は第3図−線に沿う断面図で
ある。第6図は第2実施例の熱交換器の水平連結
壁部部分の斜視図、第7図は同熱交換器の部分断
面図で、これは第5図に相当するものである。 1……フイン、2……水平壁部、3a,3b…
…アーチ形突起、4……流体通過孔、R……突起
列、A……第1流体流路、B……第2流体流路、
11……熱交換器、12……平板、13……流路
形成体、14……左右側壁部、15……前後スペ
ーサ・バー、16……コルゲートフイン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 平板12により隔てられた第1流体流路Aと
    第2流体流路Bとを上下方向に交互に有するアル
    ミニウム・プレート・フイン型熱交換器におい
    て、第1流体流路Aと第2流体流路Bのうち少な
    くとも一方の流路の上下平板12,12同志の間
    に、アルミニウム押出型材よりつくられた流路形
    成体13が介在されており、流路形成体13は、
    左右両側壁14,14と、これら両側壁14,1
    4を連結する水平連結壁部1とよりなり、水平連
    結壁部1は、前後方向に並べられかつ上下に交互
    に突出した断面略Λ形および略V形の多数のアー
    チ形突起3a,3bよりなる複数の突起列Rを備
    え、左右に隣り合う突起列Rの断面略Λ形のアー
    チ形突起3a同志および断面略V形のアーチ形突
    起3b同志の位置がずれて、断面略Λ形のアーチ
    形突起3aと断面略V形のアーチ形突起3bとが
    左右に隣り合うように配され、かつすべてのアー
    チ形突起3に対向する流体通過孔4があけられ、
    各突起列Rのアーチ形突起3a,3bの長手方向
    が、流路形成体13の左右両側壁14,14の長
    手方向と一致せしめられていて、各突起列Rのア
    ーチ形突起3a,3bの長手方向に流体が流され
    るようになされており、各アーチ形突起3の肉厚
    (t)が0.5〜1.5mm、同幅(W)がt〜10t、同高
    さ(H)が2〜10mm、および前後に隣り合う突起
    3同志の間のピツチ(P)が3〜30mmとなされて
    いる、プレート・フイン型熱交換器。
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