JPH0670557B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えばインタークーラ（給気用中間冷却
器）等に使用される熱交換器に関するものである。

従来の技術 この種の熱交換器として、本出願人は、先に、熱交換第
１流体が流される少なくとも１つの第１流路と、第１流
体と熱交換されるべき熱交換第２流体が流される少なく
とも１つの第２流路とを備えている熱交換器を提案した
（実開昭63-197986号公報参照）。

この先提案の熱交換器において、第１流路は、相互に所
定間隔をあけて対向する平板と、これらの平板同志の間
に介在された第１流体流路形成体とによって形成され、
第２流路は、相互に所定間隔をあけて対向する平板と、
これらの平板同志の間に介在されかつ平板の左右もしく
は前後側縁部に対応するように配置された一対の間隔保
持用側壁部および両側壁部同志の中間に位置せしめられ
たフィン部材とによって形成されていた。

そして、従来は、第１流体流路形成体が、平板の左右両
側縁部に対応するように配置された一対の間隔保持用側
壁部と、これら両側壁部同志を連結するとともに内部に
側壁部と平行な多数の中空部を有しかつ上下両面のうち
少なくとも片面が断面波形とされた中空連結壁部とより
なるアルミニウム押出型材によってつくられ、中空連結
壁部の波頭部の頂面が平板に接合されていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この先提案の熱交換器では、アルミニウ
ム中空押出型材によってつくられた第１流体流路形成体
内側の横断面略菱形の中空部の断面積に比べて、同流路
形成体の上下両外側の波形凹状部、およびこの凹状部に
対向する平板部分によって囲まれた横断面略三角形の中
空部の断面積の方がかなり小さく、このため、両中空部
内を流れる流体の流量および流速等がかなり異なって、
流れが不均一となり、かつ圧力損失が大きく、とくにイ
ンタークーラに適用した場合、流路内を高温高圧の空気
が高速で流れるため、圧力損失が大きく、熱交換性能が
劣るという問題があった。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、上下両平板
と、これらの間に介在された第１流体流路形成体とによ
って形成される第１流路内のすべての中空部の断面積が
略等しく、従って、中空部内を流れる流体の流量および
流速等が等しくなって、流体の流れが均一となるととも
に、圧力損失が非常に少なく、例えばインタークーラに
適用した場合に、流路内を高温高圧の空気が高速で流れ
ても、圧力損失が非常に少なく、熱交換性能が向上す
る、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、熱交換第１
流体が流される少なくとも１つの第１流路と、第１流体
と熱交換されるべき熱交換第２流体が流される少なくと
も１つの第２流路とを備えており、第１流路が相互に所
定間隔をあけて対向する平板と、これらの平板同志の間
に介在された第１流体流路形成体とによって形成され、
第２流路が、相互に所定間隔をあけて対向する平板と、
これらの平板同志の間に介在されかつ平板の左右もしく
は前後側縁部に対応するように配置された一対の間隔保
持用側壁部および両側壁部同志の中間に位置せしめられ
たフィン部材とによって形成されている熱交換器におい
て、上記第１流体流路形成体が、平板の左右両側縁部に
対応するように配置された一対の間隔保持用側壁部と、
これら両側壁部同志を連結するとともに内部に側壁部と
平行な多数の中空部を有しかつ上下両外面がそれぞれ断
面波形となされていてその波頭部に上方もしくは下方に
のびている所要高さの凸部を備えた中空連結壁部とより
なるアルミニウム押出型材によってつくられ、中空連結
壁部内側の中空部の断面積と、中空連結壁部の上下両外
面の波形凹状部、これの両側の凸部、および凹状部に対
向する平板部分によって囲まれた中空部の断面積とが略
等しいものとなされている、熱交換器を要旨としてい
る。

作用 上記熱交換器によれば、第１流体流路形成体を構成する
アルミニウム中空押出型材が本来的に備えている中空連
結壁部内側の中空部の断面積と、中空連結壁部の上下両
外側の波形凹状部、これの両側の凸部、および凹状部に
対向する平板部分によって囲まれた中空部の断面積とが
略等しいものとなされているから、第１流路内のすべて
の中空部の断面積が略等しいものとなる。このため、中
空部内を流れる流体の流量および流速等が等しくなり、
流体の流れが均一となる。

また第１流路内のすべての中空部の断面積が略等しいた
め、圧力損失が非常に少なく、例えば熱交換器をインタ
ークーラに適用した場合に、流路内を高温高圧の空気が
高速で流れても、圧力損失が非常に少なく、熱交換性能
が向上するものである。

なお、第１流体流路形成体の中空連結壁部の断面波形上
下両外面において、波頭部に設ける凸部の形状を、例え
ば横断面鳩尾状、すなわち波頭部の幅よりも凸部の平坦
な頂面の幅の方が広い形状として、この凸部の幅広の頂
面を平板に接合するものとすると、接合面積が非常に広
くなり、熱交換器の耐圧強度が大幅にアップするので、
好ましい。

そしてこの場合、従来の熱交換器の耐圧強度と同じもの
を得るには、アルミニウム製の平板、並びにアルミニウ
ム中空押出型材製の第１流体流路形成体の肉厚を、それ
ぞれ減らすことができて、熱交換器の重量の低減を図り
得るという利点がある。

実施例 つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

なお実施例は、この発明の熱交換器を空冷式インターク
ーラ（給気用中間冷却器）に適用した場合を示すもので
ある。

この明細書において、前後および左右は第２図を基準と
し、前とは第２図図面紙葉の表側、後とは同裏側をい
ゝ、また左とは同図左側、右とは同右側をいうものとす
る。

図面において、この発明によるインタークーラ（１）
は、熱交換第１流体として給気が流される多数の第１流
路（Ａ）と、第１流体と熱交換されるべき熱交換第２流
体として冷却用空気が流される多数の第２流路（Ｂ）と
を交互に備えている。

給気が流される多数の第１流路（Ａ）は、前後両側の給
気導入用タンク（12）と同排出用タンク（13）に連通せ
しめられ、両タンク（12）と（13）のそれぞれ上部に給
気導入パイプ（14）と同排出パイプ（15）が接続されて
いる。

ここで、第１流路（Ａ）は、相互に所定間隔をあけて対
向するアルミニウムブレージングシートよりなる平板
（２）（２）と、これらの平板（２）（２）同志の間に
介在された第１流体流路形成体（３）とによって形成さ
れている。

一方、第２流路（Ｂ）は、相互に所定間隔をあけて対向
する平板（２）（２）と、これらの平板（２）（２）同
志の間に介在されかつ平板（２）（２）の前後側縁部に
対応するように配置された一対のアルミニウム押出形材
製の間隔保持用側壁部（10）（10）と、両側壁部（10）
（10）同志の中間に位置せしめられたルーバ付きコルゲ
ート・フィン（11）とによって形成されている。

第１流体流路形成体（３）は、平板（２）の左右両側縁
部に対応するように配置された一対の間隔保持用側壁部
（５）（５）と、これら両側壁部（５）（５）同志を連
結するとともに内部に側壁部（５）（５）と平行な多数
の横断面略菱形の中空部（６）を有しかつ上下両外面が
それぞれ断面波形となされていてその波頭部（4a）に上
方もしくは下方にのびている所要高さの横断面鳩尾状の
凸部（７）（７）を備えた中空連結壁部（４）とよりな
るアルミニウム押出型材によってつくられ、中空連結壁
部（４）の上下両側の横断面鳩尾状凸部（７）（７）の
平坦な頂面（7a）（7a）がそれぞれ平板（２）に接合さ
れている。

そして、中空連結壁部（４）内側の横断面略菱形の中空
部（６）の断面積（S1）と、中空連結壁部（４）の上下
両外面の波形凹状部（８）、これの両側の凸部（７）
（７）、および凹状部（８）に対向する平板部分（2a）
によって囲まれた横断面略五角形の中空部（９）の断面
積（S2）とが略等しいものとなされている。

ここで具体的には、中空連結壁部（４）内側の横断面略
菱形の中空部（６）の相当径は、例えば約2.5mmであ
り、これに対し、中空連結壁部（４）の上下両外側の横
断面略五角形の中空部（９）の相当径は、約2.3mmであ
って、両中空部（６）（９）の断面積（S1）（S2）は、
略等しいものとなされている。

なお、上記従来のインタークーラでは、アルミニウム中
空押出型材製の第１流体流路形成体の内側の横断面略菱
形の中空部の相当径は、例えば約2.5mmであり、これに
対し、中空連結壁部の上下両外側の横断面略三角形の中
空部の相当径は、約1.5mmであって、両中空部の断面積
は相互にかなり異なっていた。

このため従来は、両中空部内を流れる流体の流量および
流速等がかなり異なって、流れが不均一となり、かつ圧
力損失が大きかった。

また、上記実施例においては、第１流体流路形成体
（３）の中空連結壁部（４）の断面波形上下両外面にお
いて、波頭部（4a）に設ける凸部（７）の形状を、横断
面鳩尾状、すなわち波頭部（4a）の幅よりも凸部（７）
の平坦な頂面（7a）の幅の方が広い形状として、この凸
部（７）の幅広の頂面（7a）を平板（２）に接合してい
るから、第１流体流路形成体（３）と平板（２）との接
合面積が非常に広いものとなっており、インタークーラ
（１）の耐圧強度が大幅にアップしている。

従って、例えば従来の中空連結壁部の上下両外側の幅の
狭い波頭部をそのまま平板に接合したインタークーラの
耐圧強度と同程度のものを得るには、平板（２）および
第１流体流路形成体（３）の肉厚を、それぞれ減らすこ
とができるものである。

例えば第１流体流路形成体（３）の中空連結壁部（４）
の上下両外面の波頭部（4a）の幅を0.4mm、これに対し
て、横断面鳩尾状の凸部（７）の平坦な頂面（7a）の幅
を0.7mmとすると、インタークーラ（１）の重量は約20
％低減することが可能であった。

この発明によるインタークーラ（１）において、平板
（２）は少なくとも３枚使用する。従ってインタークー
ラ（１）の最も小さいものは、理論的には第１流路
（Ａ）と第２流路（Ｂ）とを１個ずつ有している。実際
には、インタークーラを例にとれば、インタークーラ
（１）は第１流路（Ａ）を１〜20個、並びに第２流路
（Ｂ）を１〜20個有していて、第１流路（Ａ）と第２流
路（Ｂ）とが交互に配置されている。このような流路
（Ａ）（Ｂ）の数は単なる例示であり、インタークーラ
（１）の大きさ、および熱交換性能によって両流路
（Ａ）（Ｂ）の数が設定される。また第２流路（Ｂ）の
フィン部材（11）は、コルゲート・フィンに限らず、そ
の他の形状のフィンにより構成されていても勿論よい。

上記各実施例のインタークーラ（１）は、流体流路
（Ａ）（Ｂ）が水平に配置されたいわゆる横型インター
クーラとして使用されているが、インタークーラ（１）
は両流路（Ａ）（Ｂ）が垂直に配置された縦型インター
クーラとして使用されてもよい。

また、図示のインタークーラ（１）においては、第１流
路（Ａ）と第２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。

また実施例は、この発明は熱交換器（１）をインターク
ーラに適用した場合を示しているが、この発明の熱交換
器は、インタークーラだけでなく、気体および流体につ
いて２種類の流体の熱交換を行なう各種の熱交換器にも
同様に適用可能である。

発明の効果 この発明は、上述のように、熱交換第１流体が流される
少なくとも１つの第１流路と、第１流体と熱交換される
べき熱交換第２流体が流される少なくとも１つの第２流
路とを備えており、第１流路が相互に所定間隔をあけて
対向する平板と、これらの平板同志の間に介在された第
１流体流路形成体とによって形成され、第２流路が、相
互に所定間隔をあけて対向する平板と、これらの平板同
志の間に介在されかつ平板の左右もしくは前後側縁部に
対応するように配置された一対の間隔保持用側壁部およ
び両側壁部同志の中間に位置せしめられたフィン部材と
によって形成されている熱交換器において、上記第１流
体流路形成体が、平板の左右両側縁部に対応するように
配置された一対の間隔保持用側壁部と、これら両側壁部
同志を連結するとともに内部に側壁部と平行な多数の中
空部を有しかつ上下両外面がそれぞれ断面波形となされ
ていてその波頭部に上方もしくは下方にのびている所要
高さの凸部を備えた中空連結壁部とよりなるアルミニウ
ム押出型材によってつくられ、中空連結壁部内側の中空
部の断面積と、中空連結壁部の上下両外面の波形凹状
部、これの両側の凸部、および凹状部に対向する平板部
分によって囲まれた中空部の断面積とが略等しいものと
なされているから、第１流路内のすべての中空部の断面
積が略等しいものとなる。このため、中空部内を流れる
流体の流量および流速等が等しくなり、流体の流れが均
一となるとともに、圧力損失が非常に少なく、例えばこ
の発明による熱交換器をインタークーラに適用した場合
に、流路内を高温高圧の空気が高速で流れても、圧力損
失が非常に少なく、熱交換性能が向上するという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明をインタークーラに適用した実施例を示
すもので、第１図はインタークーラの要部分解斜視図、
第２図は同要部正面図、第３図は同概略側面図である。 （Ａ）…第１流体流路、（Ｂ）…第２流体流路、（１）
…インタークーラ（熱交換器）、（２）…平板、（2a）
…平板部分、（３）…第１流体流路形成体、（４）…中
空連結壁、（4a）…波頭部、（５）…間隔保持用側壁
部、（６）…中空部、（７）…凸部、（８）…波形凹状
部、（９）…中空部、（10）…間隔保持用側壁部、（1
1）…フィン部材、（S1）（S2）…断面積。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換第１流体が流される少なくとも１つ
   の第１流路（Ａ）と、第１流体と熱交換されるべき熱交
   換第２流体が流される少なくとも１つの第２流路（Ｂ）
   とを備えており、第１流路（Ａ）が相互に所定間隔をあ
   けて対向する平板（２）（２）と、これらの平板（２）
   （２）同志の間に介在された第１流体流路形成体（３）
   とによって形成され、第２流路（Ｂ）が、相互に所定間
   隔をあけて対向する平板（２）（２）と、これらの平板
   （２）（２）同志の間に介在されかつ平板（２）（２）
   の左右もしくは前後側縁部に対応するように配置された
   一対の間隔保持用側壁部（10）（10）および両側壁部
   （10）（10）同志の中間に位置せしめられたフィン部材
   （11）とによって形成されている熱交換器において、 上記第１流体流路形成体（３）が、平板（２）の左右両
   側縁部に対応するように配置された一対の間隔保持用側
   壁部（５）（５）と、これら両側壁部（５）（５）同志
   を連結するとともに内部に側壁部（５）（５）と平行な
   多数の中空部（６）を有しかつ上下両外面がそれぞ断面
   波形となされていてその波頭部（4a）に上方もしくは下
   方にのびている所要高さの凸部（７）（７）を備えた中
   空連結壁部（４）とよりなるアルミニウム押出型材によ
   ってつくられ、中空連結壁部（４）内側の中空部（６）
   の断面積（S1）と、中空連結壁部（４）の上下両外面の
   波形凹状部（８）、これの両側の凸部（７）（７）、お
   よび凹状部（８）に対向する平板部分（2a）によって囲
   まれた中空部（９）の断面積（S2）とが略等しいものと
   なされている、熱交換器。