JPH1047883A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Publication number
JPH1047883A
JPH1047883A JP20077796A JP20077796A JPH1047883A JP H1047883 A JPH1047883 A JP H1047883A JP 20077796 A JP20077796 A JP 20077796A JP 20077796 A JP20077796 A JP 20077796A JP H1047883 A JPH1047883 A JP H1047883A
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JP
Japan
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tube
fluid
internal fluid
heat exchanger
inner fin
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20077796A
Other languages
English (en)
Inventor
Asao Tokiwa
浅夫 常盤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP20077796A priority Critical patent/JPH1047883A/ja
Publication of JPH1047883A publication Critical patent/JPH1047883A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器の内部流体を均一に外部流体と熱交
換させることにより、熱交換率を向上させることを課題
とする。 【解決手段】 内部流体22が通過するチューブ21内に、
インナーフィンが、チューブ21の長手方向に所定間隔を
隔てて断続的に設置されるとともに、これらインナーフ
ィンの間に、上流側インナーフィン25aの出口より流出
した内部流体22を混合して下流側インナーフィン25bに
送り込むためのチャンバ27を設け、内部流体22を均一に
外部流体28と熱交換させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体温度を所要温
度まで変化させる場合に用いられる熱交換器に係わり、
特に、内部流体が通過するチューブ内に、熱伝達率を向
上させる目的でインナーフィンが設置された熱交換器に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の熱交換器としては、例え
ば図6に示すように、偏平形状のチューブ1が複数並列
に隙間2をあけて並べられるとともに、それらの両端が
ヘッダ3a、3bにそれぞれ接続され、各チューブ1内にイ
ンナーフィン4が、また各チューブ1の間にアウターフ
ィン5が、それぞれ設けられた構成のものが知られてい
る。この場合、チューブ1および各フィン4、5は、図
7および図8に示すように、低融点金属層6を母材7の
両面に接合してなるクラッド材8により形成されてお
り、2枚のクラッド材8を筒状に合わせてチューブ1を
構成し、その中にインナーフィン4を挿入するととも
に、外側にアウターフィン5を配置して、各クラッド材
8の低融点金属層6によってろう付けすることにより作
製されている。
【0003】また、インナーフィン4は、その長手方向
とチューブ1の長手方向とが一致するようにチューブ1
内に設けられ、ヘッダ3aからヘッダ3bに至るまでの間、
インナーフィン入口から出口まで断続することなく連続
して設けられている。そして、チューブ1内に設けられ
たインナーフィン4を内部流体9が通過するとともに、
各チューブ間の隙間2を外部流体10が通過することによ
り、これら内部流体9と外部流体10との間で熱交換が行
われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱交換器は外部流体10がチューブ1全面に均一に接触し
ないため、チューブ1内を通過する内部流体9は均一に
外部流体10と熱交換されず、このため、熱交換率の低下
を招いていた。
【0005】すなわち、図6に示すように、チューブ1
内に設置されたインナーフィン4により分流された内部
流体9の内、外部流体10の流れの方向に対して上流側を
通過する内部流体9aについては十分な熱交換が行われる
が、下流側を通過する内部流体9bについては、前記上流
側の内部流体9aと比べて十分な熱交換が行われず、この
ため、熱交換率の低下を招くといった問題が生じてい
た。
【0006】また、図7に示すように、チューブ1の外
面に突出するクラッド材6の接合部分11は、外部流体10
通過時の抵抗となっているため、外部流体10のチューブ
1表面上の円滑な流通が阻害され、この点からも熱交換
率の低下を招いていた。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、内部流体全体が均一に外部流体と熱交換されること
により、熱交換率の向上を図ることのできる熱交換器を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器は、内
部流体が通過するチューブ内に、インナーフィンが、チ
ューブの長手方向に所定間隔を隔てて断続的に設置され
るとともに、これらインナーフィンの間に、上流側イン
ナーフィンの出口より流出した内部流体を混合して下流
側インナーフィンに送り込むためのチャンバが設けられ
ていることを特徴とするものである。
【0009】本発明の熱交換器にあっては、チューブ内
の流路はインナーフィンが設置されている部分では、イ
ンナーフィンによって流路断面積が狭められているのに
対し、チャンバの部分では流路断面積が大きくなってい
る。このため、チューブ内を流れる内部流体が流路断面
積の小さい上流側インナーフィン中を通過するときに圧
力が高められ、これが流路断面積の大きいチャンバ内に
流入する際に、断面積の急激な変化によって圧力が低下
して膨張するとともに、ほぼ層流であった内部流体がイ
ンナーフィンの出口付近で乱流に変わり、そのときの流
体の膨張と乱流とによる攪拌作用により、内部流体がチ
ャンバ内で混合される。したがって、外部流体の流れの
方向に対して、その上流側を流れていた内部流体と下流
側を流れていた内部流体とがチャンバで混合され、内部
流体全体が均一に外部流体と熱交換される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図1ないしは図4に基づい
て、本発明の実施形態の一例を説明する。図1中、符号
21は被熱交換流体である内部流体22が通過するチューブ
である。このチューブ21はアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の押出成形によって作製され、偏平形状を有
し、複数並列に隙間23をあけて並べられるとともに、そ
れらの両端がヘッダ24a、24bにそれぞれ接続されてい
る。
【0011】各チューブ21内には波形断面を有するイン
ナーフィン25a、25bが、その長手方向とチューブ21の長
手方向とが一致するように設けられており、各チューブ
の隙間23には波形断面を有するアウタフィン26が、イン
ナーフィン25a、25bと直交するように設けられている。
また、インナーフィン25a、25bは、ヘッダ24aからヘッ
ダ24bに至るまでの間、断続的に複数設けられており、
各インナーフィン25a、25bの間にインナーフィンが未設
置のチャンバ27が形成されている。
【0012】なお、前記チューブ21の材質は、熱伝達率
を向上させるため、熱伝導率の高いJIS規格のA3000番台
のアルミニウム合金または純アルミニウムを用いること
が望ましい。また、インナーフィン25a、25bおよびアウ
ターフィン26は、図3に示すように、その両面がそれぞ
れチューブ内周面または外周面に接合されるため、前記
熱伝導率の高いJIS規格のA3000番台のアルミニウム合金
または純アルミニウムを母材29として、その両面に母材
より低融点であるJIS規格のA4000番台のアルミニウム合
金からなる低融点金属層30を形成した3層クラッド材が
用いられ、その低融点金属層30によりろう付けすること
によってチューブ21に接合される。
【0013】上記のように構成された熱交換器におい
て、内部流体22は外部流体28によって以下のように熱交
換される。まず、図1に示すように、熱交換器に流入す
る内部流体22は、ヘッダ24aを通過後、上下に並列に並
べられた各チューブ21へと導入される。次に、各チュー
ブ21内に導入された内部流体22は、上流側インナーフィ
ン25aにより区画された各流路31aに分流されて、同イン
ナーフィン25aを通過する時に、外部流体28によって熱
交換される。
【0014】ここで、インナーフィン25a内を通過する
内部流体の内、外部流体28の流れの方向に対して、その
上流側を通過する内部流体は、外部流体28が直接接触す
るチューブ21側面近傍を通過するため、外部流体との熱
交換率が大きい。これに対し、外部流体28の流れの方向
に対して下流側を通過する内部流体は、前記外部流体28
が直接接触するチューブ21側面から離間しているため、
熱交換率が小さい。よって、上流側インナーフィン25a
を通過した時点では、外部流体28の流れの方向に温度勾
配が生じている。
【0015】この内部流体が、インナーフィン25aから
チャンバ27に流出すると、図2に示すように、インナー
フィン25aが設置されている部分では、流路断面積が狭
められているのに対し、チャンバ27の部分では流路断面
積が大きくなっているので、上流側インナーフィン25a
を通過する時に圧力が高められた内部流体22が、インナ
ーフィン25aからチャンバ27への断面積の急激な変化に
より圧力が低下して膨張するとともに、ほぼ層流であっ
た内部流体がインナーフィン25aの出口付近で乱流に変
わり、そのときの流体の膨張と乱流とによる攪拌作用に
より、内部流体22がチャンバ27で混合される。さらに、
チャンバ27で混合された内部流体は下流側インナーフィ
ン25bに送り込まれ、熱交換された後、さらに下流側に
位置するチャンバに送り込まれて前記攪拌作用により混
合される。
【0016】このように、外部流体の流れの方向に対し
てその上流側を流れていた内部流体と下流側を流れてい
た内部流体とがチャンバを通過する時にその都度混合さ
れるため、内部流体全体を均一に外部流体と熱交換させ
ることができ、熱交換率の向上を図ることができる。
【0017】また、従来は図8に示すように、チューブ
1についてもクラッド材を用いていたが、これを押出成
形により作製したので、図3に示すようにチューブ21の
外周面は、ろう付けによる接合部分が形成されることな
く平滑に成形され、外部流体28が通過するときの抵抗と
なるものがなくなり、外部流体が円滑に流通される。さ
らに、押出成形として接合部分をなくしたことにより、
チューブの製作にろう付けが不要になり、したがって、
その材料としてろう材ではなく、熱伝導率の高いJIS規
格のA3000番台のアルミニウム合金または純アルミニウ
ムを使用することができ、この点からも熱交換率の向上
を図ることができる。
【0018】なお、本発明の熱交換器においては、以下
のような実施形態としてもよい。インナーフィン25a、2
5bおよびアウターフィン26として、波形断面のものを図
示したが、各フィンは内部流体22と外部流体28との熱伝
達率を向上させる目的で設けられるものであるため、小
さいスペースで大きい表面積が確保できる形状であれ
ば、その他の断面形状としてもよい。
【0019】また、各インナーフィンとして、上流側か
ら下流側までフィンピッチが同一のものを図示したが、
図5に示すインナーフィン32aとインナーフィン32bのよ
うに、フィンピッチを変えたものを並べるようにしても
よく、また、同一ピッチのものでもチャンバの上流側と
下流側とで半ピッチずらして配置するようにしてもよ
い。
【0020】このような構成とすることにより、各イン
ナーフィン32a、32bによって区画された流路33a、33bが
上流側インナーフィン32aと下流側インナーフィン32bと
で直線状に並ばないので、下流側インナーフィン32bへ
の内部流体の導入時に破線矢印で示すような分流が有効
に繰り返されることになり、前述したチャンバ27での混
合作用に加え、混合効果をより高めることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
内部流体が通過するチューブ内に、インナーフィンが、
チューブの長手方向に所定間隔を隔てて断続的に設置さ
れるとともに、これらインナーフィンの間に、上流側イ
ンナーフィンの出口より流出した内部流体を混合して下
流側インナーフィンに送り込むためのチャンバが設けら
れているため、流路断面積の小さい上流側インナーフィ
ン中を通過するときに圧力が高められた内部流体が、流
路断面積の大きいチャンバ内に流入する際に、断面積の
急激な変化によって圧力が低下して膨張するとともに、
ほぼ層流であった内部流体がインナーフィンの出口付近
で乱流に変わり、そのときの流体の膨張と乱流とによる
攪拌作用により、内部流体がチャンバ内で混合される。
このため、外部流体の流れの方向に対して、その上流側
を流れていた内部流体と下流側を流れていた内部流体と
がチャンバで混合され、内部流体全体が均一に外部流体
と熱交換されて、熱交換率の向上を図ることが可能とな
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる熱交換器の実施形態の一例を示
す、一部を破断した斜視図である。
【図2】同熱交換器のチューブ内を内部流体が通過して
いる状態を示す、チューブの平断面図である。
【図3】同熱交換器のチューブを示す断面図である。
【図4】同熱交換器のチューブとインナーフィンもしく
はアウターフィンとの接合部断面の拡大図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係わる熱交換器のチュ
ーブ内を内部流体が通過している状態を示す、チューブ
の平断面図である。
【図6】従来の熱交換器を示す斜視図である。
【図7】同熱交換器のチューブを示す断面図である。
【図8】同熱交換器のチューブとインナーフィンもしく
はアウターフィンとの接合部断面の拡大図である。
【符号の説明】
21 チューブ 22 内部流体 25a 上流側インナーフィン 25b 下流側インナーフィン 27 チャンバ 28 外部流体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定間隔で並列に配置されたチューブ内
    を通過する内部流体と、当該チューブ間を通過する外部
    流体との間で熱交換される熱交換器において、内部流体
    が通過するチューブ内に、インナーフィンが、チューブ
    の長手方向に所定間隔を隔てて断続的に設置されるとと
    もに、これらインナーフィンの間に、上流側インナーフ
    ィンの出口より流出した内部流体を混合して下流側イン
    ナーフィンに送り込むためのチャンバが設けられている
    ことを特徴とする熱交換器。
JP20077796A 1996-07-30 1996-07-30 熱交換器 Withdrawn JPH1047883A (ja)

Priority Applications (1)

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JP20077796A JPH1047883A (ja) 1996-07-30 1996-07-30 熱交換器

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JP20077796A JPH1047883A (ja) 1996-07-30 1996-07-30 熱交換器

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JPH1047883A true JPH1047883A (ja) 1998-02-20

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ID=16430017

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JP20077796A Withdrawn JPH1047883A (ja) 1996-07-30 1996-07-30 熱交換器

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JP (1) JPH1047883A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014038038A1 (ja) * 2012-09-06 2014-03-13 株式会社日立製作所 空気熱交換器
CN104613745A (zh) * 2015-02-05 2015-05-13 裴建华 一种设有混合仓的热交换装置
JP2018109477A (ja) * 2017-01-05 2018-07-12 株式会社ユタカ技研 熱交換器

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Date Code Title Description
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Effective date: 20031007