JPS62238996A - プレート・フィン型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ー等の熱交換器におい
て用いられるフィンに関する。

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ーは、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ィン（オフ
セットフィン）のようなプレス成形フィンが収められて
いた。このような従来のフィンによれば、フィンに設け
られた突起の間隔が狭いｌζ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、従ってオ
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
う問題があった。そこで、圧力１Ω失を小さくするため
に従来のフィ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。

発明の目的 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、圧力損失が非常
に小さく、従っ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
安くつぎ、非常に経済的であるうえに、使用材料が少な
くてすみ、軽口であるとともに、コストダウンを図るこ
とができる熱交換器用フィンを提供しようとするにある
。

発明の構成 この発明は、上記の目的を達成するために、フィン素材
より切り起こされて上方および下方にそれぞれ突出した
側面よりみてアーチ形の多数の突起よりなる突起列を複
数備え、かつすべてのアーチ形突起に対向する流体通過
孔を有しており、各アーチ形突起の肉厚が０．５〜１゜
５　ｍｍ、同幅がｔ〜１０ｔ、同高さが２〜１０Ｉｌｌ
Ｉｉ１および前後に隣り合う突起同志の間のピッチが３
〜３０ｍｍとなされている熱交換器用フィンを要旨とし
ている。

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。

なお、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。

この発明の第１実施例を示す第１図において、この発明
による熱交換器用フィン（ｔ）はアルミニウム製であっ
て、フィン素材より切り起こされて上方および下方にそ
れぞれ突出した側面よりみてアーチ形の多数の突起（３
）よりなる突起列（Ｒ）を複数備え、かつすべてのアー
チ形突起（３）に対向する流体通過孔（４）を有してお
り、各アーチ形突起（３）の肉厚（ｔ）が０．５〜１゜
５ＩＩＩＩｌ１１同幅（Ｗ）がｔ〜１０ｔ１同高さく１
」）が２〜１０ｍ１ｌｌ、および前後に隣り合う突起（
３）同志の間のピッチ（Ｐ）が３〜３０ｍｍとなされて
いるものである。

上記フィン（ｔ）において、アーチ形突起（３）の肉厚
（シ）がＱ、５ｍｍ未満であれば、博すぎて成形により
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１ニウム素材の使用母が
多くなり、コス］〜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）の高ざ（ｔ１
）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ＩＱｍｍ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）のピッチ（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。またピッチ（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
能が恕くなるので好ましくない。

なお、実施例においては、各突起列（Ｒ）が、水平壁（
２）を介して前後方向に並べられかつ水平壁（２）より
上下に交互に突出した多数のアーチ形突起（３ａ）（３
ｂ）よりなるとともに、左右に隣り合う突起列（Ｒ）の
上向きのアーチ形突起（３ａ）同志および下向きのアー
チ形突起（３ｂ）同志の位置がずれて、上向きの突起（
３ａ）と下向きの突起（３ｂ）とが左右に隣り合うよう
に配されているが、この点は限定されない。

一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
びる水平壁が設けられることにより、突起列（、Ｒ）同
志の間隔が１０を以下となされていてもよい。この間隔
が１０ｔを越えると、流体が流れ易くなって熱交換性能
が大幅に低下するので、好ましくない。

第２図〜第５図は、この発明による上記第１実施例のフ
ィン（ｔ）を収めた例えばオイルクーラーとして使用せ
られる熱交換器（ｔ１）を例示するものである。

この熱交換器（ｔ１）は、アルミニウム・ブレージング
・シートよりなる平板（ｔ２）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Ｈ
に右している。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
（八）（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（ｔ２）と、平板（ｔ
２）同志の間に介在されたアルミニウム押出型材、製の
スペーサ（ｔ３）とによって形成されている。ここでス
ペーサ（ｔ３）は、左右両側壁（ｔ４）と、これら両側
壁（ｔ４）を連結し、かつ上下にそれぞれ突出した断面
路Δ形および略Ｖ形の多数のアーチ形突起（３ａ）（３
ｂ）を有するとともに各アーチ形突起（３ａ）（３ｂ）
に対向するようにあけられた流体通過孔（４）を有する
この発明によるフィン（ｔ）とよりなるものである。な
お、フィン（ｔ）は左右両側壁（ｔ４）と一体に設けら
れているが、フィン（ｔ）と側壁（ｔ４）とは相互に分
離したものであっても勿論よい。

ここで、フィン（ｔ）の各突起列（Ｒ）においては、断
面Ａ形の上方に突出したアーチ形突起（３ａ）と断面Ｖ
形の下方に突出したアーチ形突起（３ｂ）とが相互間に
水平壁（２）を介して＋’＋ｉｆ後方向に交互に配置さ
れ、また各アーチ形突起（３ａ＞　　（３ｂ）の艮手力
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、各アーチ形突起（３３Ｈ３ｂ）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
上向きの突起（３ａ）と下向きの突起（３ｂ）の位置は
相互に１つずつずれている。なお、このＪ：うなアーチ
形突起（３ａ）（３ｂ）の断面形状は、その他凸形およ
びす形、あるいは、凸形およびＵ形などであってもよい
。各アーチ形突起（３ａＨ３ｂ）と対向する流体通過孔
（４）は、突起（３ａＨ３ｂ）の左右両側の間口部と連
通しており、突起＜３ａＨ３ｂ）の左右両側からオイル
が流れ込み易くなっている。

上記スペーサ（ｔ３）は、左右両側壁（ｔ４）と、これ
らを連結する平坦な水平壁とからなるアルミニウム押出
型材を素材として、これの水平壁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って上下に突出
した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（２）を残すように形成
するとともに、同数の流体通過孔（４）をあ番ノでフィ
ン（ｔ）を形成すやこ件に・より製造される。多数の突
起（３ａ）（３ｂ）は平坦な水平壁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（ｔ１）の軽量化を果し得るものである
。

一方、第２流体流路（Ｂ）は、上下両平板（ｔ２）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（ｔ５）と、これらの前後スペーサ・
バー（ｔ５）同志の間に配置されかつ両スペーサ・バー
（ｔ５）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・フィン（ｔ６）とによって形成されている。

上記熱交換器（ｔ１）は、アルミニウム・ブレージング
・シートよりなる平板（ｔ２）と、多数のアーチ形突起
（３ａ）（３ｂ）を有するフィン（ｔ）を備えたスペー
サ（ｔ３）と、前後スペーサ・バー（ｔ５）およびコル
ゲートフィン（ｔ６）を重合状態に配置し、例えば真空
ろう付は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（ｔ２）としてブレージング・シートを使用してい
るため、フィン（ｔ）の各アーチ形突起（３ａ）（３ｂ
）の先端はろう材層を介して平板（ｔ２）に通常接合さ
れるが、場合によっては突起（３ａ）（３ｂ）の先端と
平板（ｔ２）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（ｔ２）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（ｔ２）としてアルミニウム叛を使用するとと
もに・スペーサ（ｔ３）の左右側壁（ｔ４）の上面と下
面および前後スペーサ・バー（ｔ５）の上面と下面にそ
れぞれろう材層をへヶ塗り等の塗布によって形成し、こ
のろう材層により熱交換器（ｔ１）全体を接合すること
も可１１シである。

上記熱交換器（ｔ１）において、オイルが流通ずる第１
流体流路（Ａ）の両端部は図示しないヘッダ・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、ファ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って第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、スペー
サ（ｔ３）のフィン（ｔ）の各突起列（Ｒ）に設けられ
た断面Δ形およびＶ形の多数のアーチ形突起（３ａＨ３
ｂ）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（２）が介在
されるとともに、上向きの突起（３ａ）の左右両側に下
向きの突起（３ｂ）が、また下向ぎの突起（３ｂ）の左
右両側に上向きの突起（３ａ）が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
おにび前後水平壁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、従って圧力損失が生
じない・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。そして上向きの突起（３ａ）
に当たっ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）内に下降流となっ
て流れ込み、また逆に下向きの突起（３ｂ）に当たって
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）内を上昇流となっ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撹拌されながら第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
大するものである。

なお、上記実施例の熱交換器（ｔ１）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。従って
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、この発明による熱交換器用フィン（
ｔ）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（２）が設けられていない点にある。こ
のように水平壁（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にりみてＸ状の交点（Ｆ）におい
てしっ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。

上記各実施例の熱交換器（ｔ１）は、オイルクーラーと
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、図示のフィン（ｔ）は、各突起列（Ｒ）のアーチ
形突起（３８Ｈ３ｂ）の長さ方向がオイルの流れの方向
と一致しているが、上記のようなオイルの乱流効果およ
び撹拌効果を損わない程度であれば、各突起列（Ｒ）の
突起（３ａ）（３ｂ）はオイルの流れの方向に対し所要
角度傾斜した状態に並べられていても勿論よい。

なお、上記実施例の熱交換器（ｔ１）は、第１流体流路
（Ａ）のみが上下平板（ｔ２）と、多数のアーチ形突起
（３ａ）（３ｂ）および流体通過孔（４）を有するフィ
ン（ｔ）を備えたスペーナ（ｔ３）とによって形成され
ているが、第２流体流路（Ｂ）も同様に上下平板（ｔ２
）とスペーサ（ｔ３）とによっ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（
ｔ２）と一対のスペーサ・バー（ｔ５）とコルゲート・
フィン（ｔ６）とによって形成され、第２流体流路（Ｂ
）が平板（ｔ２）とスペーサ（ｔ３）とによって形成さ
れる場合もある。

また上記実施例の熱交換器（ｔ１）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（△）
（Ｂ）内の２種の流体は互いに平行流となるようにある
いは互ぃに対向流となるように移行せしめられる・さら
に、上記実施例の熱交換器（ｔ１）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ー
となされているが、熱交換器（ｔ１）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ーであって
もよい。また熱交換器（ｔ１）は、オイルクーラーだけ
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 この発明による熱交換器用フィンは、上述のように、フ
ィン素材より切り起こされて上方および下方にそれぞれ
突出した側面よりみてアーチ形の多数の突起（３）より
なる突起列（Ｒ）を複数備え、かつすべてのアーチ形突
起（３）に対向する流体通過孔（４）を有しており、各
アーチ形突起（３）ノ肉厚（ｔ）が０．５〜１．５ｍｍ
、同幅（Ｗ）がｔ〜ｉｏｔ、同高さ（Ｈ）が２〜１Ｑｍ
ｍ、および前後に隣り合う突起（３）同志の間のピッチ
（Ｐ）が３〜３０ｍｍとなされているものであるから、
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
力損失が非常に小さい。従っ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はなく、熱交換器（ｔ１
）の設備費、動力費が安くつき、非常に経済的である。

また使用材料が少なくてすむため、軽量であるととに、
コストダウンを図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実７Ｍ　ＧＳＭを示す熱交換器
用フィンの部分斜視図、第２図は第１実施例のフィンを
用いた熱交換器の一部切欠き部分斜視図、第３図は同然
交換器の垂直部分断面図、第４図は第３図ＩＶ　−ＩＶ
線に沿う断面図、第５図は第３図ｖ−■線に沿う断面図
である。第６図はこの発明の第２実施例を示す熱交換器
用フィンの部分斜視図、第７図は第２実施例のフィンを
用いた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。 （ｔ）・・・フィン、（２）・・・水平壁、（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、（ｔ１）・・・熱交換器、（ｔ
２）・・・平板、（ｔ３）・・・スペーサ、（ｔ４）・
・・左右側壁部、（ｔ５）・・・前゛　　後スペーサ・
バー、（ｔ６）・・・コルゲートフィン。 以上 ］ｂ ＠７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フィン素材より切り起こされて上方および下方にそれぞ
   れ突出した側面よりみてアーチ形の多数の突起（３）よ
   りなる突起列（Ｒ）を複数備え、かつすべてのアーチ形
   突起（３）に対向する流体通過孔（４）を有しており、
   各アーチ形突起（３）の肉厚（ｔ）が０．５〜１．５ｍ
   ｍ、同幅（Ｗ）がｔ〜１０ｔ、同高さ（Ｈ）が２〜１０
   ｍｍ、および前後に隣り合う突起（３）同志の間のピッ
   チ（Ｐ）が３〜３０ｍｍとなされている熱交換器用フィ
   ン。