JP2002181464A

JP2002181464A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2002181464A
Application number: JP2000379699A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kishihata; 良幸岸畑; Keiichi Nakada; 圭一中田
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】アフタークーラ等に使用される熱交換器にお
いて、急激な温度低下により第１流体流路形成体（イン
ナーバー）に発生する熱応力を緩和することができて、
これを許容応力内に低減することができる。これによっ
て繰り返し応力による第１流体流路形成体の破壊を未然
に防止することができて、流体洩れを生じるおそれや耐
圧性能が低下するおそれがなく、耐久性にすぐれてい
る。【解決手段】熱交換器10は、例えばコンプレッサから
の圧縮空気が流される第１流路A と、圧縮空気と熱交換
されるべき外気が流される第２流路B とを備えている。
第１流路A の第１流体流路形成体13が、一対の間隔保持
用側壁部15,15 と、両間隔保持用側壁部15,15 同士を連
結しかつ並列状に連結された複数の横断面略円形の筒状
フィン部16によって構成される中間連結壁部14とを備え
たアルミニウム押出形材によりつくられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばアフター
クーラ、インタークーラおよびオイルクーラ等に使用さ
れる熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば図４と図５に示すように、
この種の熱交換器(30)は、アルミニウム（アルミニウム
合金を含む）製であって、流体導入口(33)を有する上部
タンク(31)と、流体排出口(34)を有する下部タンク(32)
と、両者の中間のコア部(41)とによって構成され、コア
部(41)の背面に配置されたファン(35)による強制送風に
よりコア部(41)が外気により冷却されるようになされて
いる。

【０００３】そして、コア部(41)は、図６に詳しく示す
ように、熱交換第１流体が流される複数の第１流路(C)
と、第１流体と熱交換されるべき熱交換第２流体が流さ
れる複数の第２流路(D) とを備えており、第１流路(C)
が相互に所定間隔をあけて対向する平板(42)(42)と、こ
れらの平板(42)(42)同士の間に介在された第１流体流路
形成体（いわゆるインナーバー）(43)とによって形成さ
れ、第２流路(D) が、相互に所定間隔をあけて対向する
平板(42)(42)と、これらの平板(42)(42)同士の間に介在
されかつ平板(42)(42)の上下側縁部に対応するように配
置された一対の間隔保持部材（いわゆるアウターバー）
(50)(50)および両間隔保持部材(50)(50)同士の中間に位
置せしめられたコルゲートフィン(51)とによって形成さ
れている。

【０００４】そして、第１流体流路形成体（インナーバ
ー）(43)が、平板(42)の前後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(45)(45)と、両側壁
部(45)(45)同士を連結する多数の平行な横断面菱形の角
筒フィン部(46)によって構成された中空連結壁部(44)と
よりなるアルミニウム押出形材によってつくられてい
た。

【０００５】上記のような従来の熱交換器(30)をアフタ
ークーラに適用した場合は、熱交換第１流体としてコン
プレッサからの圧縮空気を流体導入口(33)から上部タン
ク(31)に導入し、コア部(41)のすべての第１流路(C) を
下降して、下部タンク(32)に至り、流体排出口(34)から
排出されるが、熱交換第２流体として外気が、コア部(4
1)の第２流路(D) にファン(35)による強制送風により前
後方向に流される結果、熱交換により第１流路(C) を通
過するコンプレッサからの圧縮空気が、外気により冷却
せしめられ、そしてこの場合、通常、１８０℃程度の温
度でアフタークーラ(30)の流体導入口(33)から上部タン
ク(31)内に導入された圧縮空気は、コア部(41)のすべて
の第１流路(C) を下降する間に、ファン(35)による強制
送風により第２流路(D) を通過する外気により冷却せし
められ、４０℃まで下げられ、下部タンク(32)に至る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の熱交換器(30)よりなるアフタークーラが、
常にこのような安定状態で稼働しておれば良いが、例え
ば負荷によりコンプレッサからの圧縮空気が流れず、ア
フタークーラ(30)に圧縮空気が供給されない場合があ
り、このような場合においては、コア部(41)の圧縮空気
が流される第１流路(C) は、該第１流路(C) 内に圧縮空
気が供給されないにもかゝわらず、ファン(35)による強
制送風によって急激に冷却されるため、第１流体流路形
成体（インナーバー）(43)の温度が低下する。これに対
し、上部タンク(31)および上部タンク(31)の底部に位置
する第２流路(D) の間隔保持部材（アウターバー）(50)
の部分は、熱容量が大きいために温度が下がり難く、従
って例えば冬場においては、両者の温度差は、２００℃
までにもなることがある。このような場合、第１流体流
路形成体（インナーバー）(43)は急激に縮もうとする
が、上部タンク(31)および第２流路(D) の間隔保持部材
（アウターバー）(50)の部分の温度が高く、これらの部
分は第１流体流路形成体（インナーバー）(43)に追随し
て収縮することができないため、とくに上部タンク(31)
の底部近くにおいて、第１流体流路形成体（インナーバ
ー）(43)に熱応力が発生し、このような現象の繰り返し
により上部タンク(31)の底部近くの第１流体流路形成体
（インナーバー）(43)の前後間隔保持用側壁部(45)(45)
および横断面菱形の角筒フィン部(46)の部分にクラック
が発生し、流体洩れが生じるおそれや耐圧性能が低下す
るおそれがあるという問題があった。

【０００７】この発明の目的は、上記の従来技術の問題
を解決し、例えばアフタークーラに使用した場合に、急
激な温度低下により第１流体流路形成体（インナーバ
ー）に発生する熱応力を緩和することができて、これを
許容応力内に低減することができ、これによって繰り返
し応力による第１流体流路形成体（インナーバー）の破
壊を未然に防止することができて、流体洩れを生じるお
それや耐圧性能が低下するおそれがなく、耐久性にすぐ
れた熱交換器を提供しようとすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明による熱交換器は、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、これらの平板同士の間に介在
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
の平板同士の間に介在されかつ平板の相対する側縁部に
対応するように配置された一対の間隔保持部材と、両間
隔保持部材同士の中間に介在されたフィン部材とによっ
て形成されているアルミニウム製熱交換器において、第
１流体流路形成体が、平板の前後の側縁部に対応するよ
うに配置される一対の間隔保持用側壁部と、両間隔保持
用側壁部同士を連結しかつ並列状に連結された複数の横
断面略円形すなわち横断面円形または楕円形の筒状フィ
ン部によって構成される中間連結壁部とを備えたアルミ
ニウム押出形材によりつくられていることを特徴として
いる。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態
を、図面を参照して説明する。

【００１０】この明細書において、前後、左右および上
下は図２を基準とし、前とは図２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
いうものと、さらに上とは同図の上側、下とは同下側を
いうものとする。

【００１１】まず図１を参照すると、この発明による熱
交換器(10)は、アルミニウム（アルミニウム合金を含
む）製であって、流体導入口(3) を有する上部タンク
(1) と、流体排出口(4) を有する下部タンク(2) と、両
者の中間のコア部(11)とによって構成され、コア部(11)
の背面に配置されたファン（図示略）による強制送風に
よりコア部(11)が外気により冷却されるようになされて
いる。

【００１２】そして、熱交換器(10)のコア部(11)は、図
２と図３に詳しく示すように、熱交換第１流体が流され
る少なくとも１つの第１流路(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) と交互にを備えている。

【００１３】そして、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(12)(12)と、これらの平板(12)(12)同士の間に
介在された第１流体流路形成体（インナーバー）(13)と
によって形成されている。

【００１４】また、第１流体流路形成体（インナーバ
ー）(13)は、平板(12)(12)の前後側縁部に対応するよう
に配置される一対の間隔保持用側壁部(15)(15)と、両間
隔保持用側壁部(15)(15)同士を連結しかつ並列状に連結
された複数の横断面略円形すなわち横断面円形または楕
円形の筒状フィン部(16)によって構成される中間連結壁
部(14)とを備えたアルミニウム押出形材によりつくられ
ており、第１流体流路形成体（インナーバー）(13)の前
後間隔保持用側壁部(15)(15)と、中間連結壁部(14)の横
断面略円形の筒状フィン部(16)とが、第１流体流路形成
体（インナーバー）(13)の全長にわたって平板(12)(12)
に接合されている。

【００１５】一方、第２流路(B) 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(12)(12)と、これらの平板(12)(12)同士の間に介
在されかつ平板(12)(12)の相対する上下側縁部に配置さ
れたアルミニウム押出形材製の一対の間隔保持部材（ア
ウターバー）(20)(20)と、両間隔保持部材(20)(20)同士
の中間に介在されたアルミニウム製のルーバ付きコルゲ
ート・フィンよりなるフィン部材(21)とによって形成さ
れており、上下間隔保持部材（アウターバー）(20)(20)
とコルゲート・フィンよりなるフィン部材(21)とが、第
２流路(B) の全長にわたって平板(12)(12)に接合されて
いる。

【００１６】この発明による熱交換器(10)のコア部(11)
において、平板(12)は少なくとも３枚使用する。従って
熱交換器(10)のコア部(11)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
るが、実際には、アフタークーラ、インタークーラ、オ
イルクーラを例にとれば、熱交換器(10)は例えば１０〜
１００個の流路(A)(B)を有している。このような流路
(A)(B)の数は単なる例示であり、熱交換器(10)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。

【００１７】ここで、熱交換器(10)の全体の大きさは、
用いられるアフタークーラ、インタークーラ、オイルク
ーラ等において必要な熱交換性能によって各種の大きさ
が設定される。そして、熱交換器(10)の平板(12)の厚さ
は、例えば０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは０．８〜
１．２ｍｍである。また第１流体流路形成体（インナー
バー）(13)の前後間隔保持用側壁部(15)(15)の左右方向
の幅は、例えば３〜１２ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍ
であり、同前後方向の厚さは、２０〜１２０ｍｍ、好ま
しくは３０〜１００ｍｍである。第１流体流路形成体
（インナーバー）(13)の中間連結壁部(14)の左右方向の
幅は、前後間隔保持用側壁部(15)(15)の左右方向の幅に
略等しい。該中間連結壁部(14)に設けられる横断面略円
形の筒状フィン部(16)の個数は、図示のものは２２個で
あるが、通常、１０〜８０個、好ましくは１０〜６０個
である。そして各筒状フィン部(16)の厚さは、例えば
０．３〜２ｍｍ、好ましくは０．５〜１ｍｍである。さ
らに、横断面略円形すなわち横断面円形または楕円形の
筒状フィン部(16)のわん曲部の曲率半径は、例えば０．
５〜２ｍｍ、好ましくは１〜１．５ｍｍである。一方、
第２流路(B) の上下間隔保持部材（アウターバー）(20)
(20)の左右方向の幅は、例えば５〜３０ｍｍ、好ましく
は１０〜２０ｍｍであり、同上下方向の厚さは、５〜２
０ｍｍ、好ましくは１０〜１５ｍｍである。

【００１８】この発明による熱交換器(10)の第１流体流
路形成体（インナーバー）(13)において、中間連結壁部
(14)に設けられた横断面略円形すなわち横断面円形また
は楕円形の筒状フィン部(16)のわん曲部の曲率半径が、
０．５〜２ｍｍの範囲であれば、熱交換器(10)をアフタ
ークーラに使用した場合に、急激な温度低下により第１
流体流路形成体（インナーバー）(13)に発生する熱応力
を緩和することができて、これを許容応力内に低減する
ことができ、これによって繰り返し応力による第１流体
流路形成体（インナーバー）(13)の破壊を未然に防止す
ることができものである。

【００１９】上記のこの発明による熱交換器(10)をアフ
タークーラに適用した場合は、熱交換第１流体としてコ
ンプレッサからの圧縮空気を流体導入口(3) から上部タ
ンク(1) に導入し、コア部(11)の複数の第１流路(A) を
下降して、下部タンク(2) に至り、流体排出口(4) から
排出されるが、熱交換第２流体として外気が、コア部(1
1)の第２流路(B) にファン（図示略）による強制送風に
より前後方向に流される結果、熱交換により第１流路
(A) を通過するコンプレッサからの圧縮空気が、外気に
より冷却せしめられ、そしてこの場合、通常、１８０℃
程度の温度でアフタークーラ(10)の流体導入口(3) から
上部タンク(1) 内に導入された圧縮空気は、コア部(11)
のすべての第１流路(A) を下降する間に、ファン（図示
略）による強制送風により第２流路(B) を通過する外気
により冷却せしめられ、４０℃まで下げられ、下部タン
ク(2) に至る。

【００２０】そして、上記熱交換器(10)よりなるアフタ
ークーラにおいて、安定な稼働状態でなく、例えば負荷
によりコンプレッサからの圧縮空気が流れず、アフター
クーラ(10)に圧縮空気が供給されない場合が生じたとす
ると、このような場合においては、コア部(11)の圧縮空
気が流される第１流路(A) は、該第１流路(A) 内に圧縮
空気が供給されないにもかゝわらず、ファン（図示略）
による強制送風によって急激に冷却されるため、第１流
体流路形成体（インナーバー）(13)の温度が低下する。
これに対し、上部タンク(1) および上部タンク(1) の底
部に位置する第２流路(B) の間隔保持部材（アウターバ
ー）(20)の部分は、熱容量が大きいために温度が下がり
難く、従って例えば冬場においては、両者の温度差は、
２００℃までにもなることがある。このような場合、第
１流路(A) の第１流体流路形成体（インナーバー）(13)
は、図３において矢印（イ）の方向に急激に縮もうとす
るが、上部タンク(1) および第２流路(B) の間隔保持部
材（アウターバー）(20)の部分の温度が高く、これらの
部分は第１流体流路形成体（インナーバー）(13)に追随
して収縮することができないため、とくに上部タンク
(1) の底部近くにおいて、第１流体流路形成体（インナ
ーバー）(13)に、図３において矢印（ロ）の方向に熱応
力が発生するが、この発明によれば、第１流路(A) の第
１流体流路形成体（インナーバー）(13)の中間連結壁部
(14)の筒状フィン部(16)が横断面略円形を有しているか
ら、第１流体流路形成体（インナーバー）(13)に発生す
る図３において矢印（ロ）の方向の熱応力を緩和するこ
とができて、これを許容応力内に低減することができ
る。これによって、繰り返し応力による第１流体流路形
成体（インナーバー）(13)の破壊を未然に防止すること
ができて、圧縮空気の洩れを生じるおそれや耐圧性能が
低下するおそれなく、耐久性に非常にすぐれているもの
である。

【００２１】なお、上記実施形態には、一対のタンク
(1)(2)が上下に配置されたいわゆる縦型熱交換器が示さ
れているが、その他、両タンク(1)(2)が左右に配置され
たいわゆる横型熱交換器や、両タンク(1)(2)が前後に配
置されたいわゆる水平設置型熱交換器として使用されて
もよい。

【００２２】そして、第２流路(B) のフィン部材(21)
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。

【００２３】また、熱交換器(10)は、アフタークーラ、
インタークーラ、オイルクーラだけでなく、気体および
液体について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。

【００２４】

【発明の効果】この発明による熱交換器は、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、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
平板同士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、これらの平板同士の間に介在されかつ平板
の相対する側縁部に対応するように配置された一対の間
隔保持部材と、両間隔保持部材同士の中間に介在された
フィン部材とによって形成されており、第１流体流路形
成体が、平板の前後の側縁部に対応するように配置され
る一対の間隔保持用側壁部と、両間隔保持用側壁部同士
を連結しかつ並列状に連結された複数の横断面略円形の
筒状フィン部によって構成される中間連結壁部とを備え
たアルミニウム押出形材によりつくられているもので、
この発明による熱交換器をアフタークーラに使用した場
合に、急激な温度低下により第１流体流路形成体（イン
ナーバー）に発生する熱応力を緩和することができて、
これを許容応力内に低減することができ、これによって
繰り返し応力による第１流体流路形成体（インナーバ
ー）の破壊を未然に防止することができて、流体洩れを
生じるおそれや耐圧性能が低下するおそれがなく、耐久
性にすぐれているという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態を示す熱交換器の概略正面
図である。

【図２】同熱交換器の要部分解斜視図である。

【図３】同熱交換器の要部拡大水平断面図である。

【図４】従来の熱交換器の概略正面図である。

【図５】同熱交換器の概略側面図である。

【図６】同熱交換器の要部拡大斜視図である。

【符号の説明】

Ａ第１流路Ｂ第２流路１０熱交換器１１コア部１２平板１３第１流体流路形成体（インナーバー）１４中間連結壁部１５間隔保持用側壁部１６横断面略円形の筒状フィン部２０間隔保持部材（アウターバー）２１フィン部材

Claims

【特許請求の範囲】

【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(12)(12)と、これらの平板(12)(12)同士
の間に介在された第１流体流路形成体(13)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(12)(12)と、これらの平板(12)(12)同士の間に
介在されかつ平板(12)(12)の相対する側縁部に対応する
ように配置された一対の間隔保持部材(20)(20)と、両間
隔保持部材(20)(20)同士の中間に介在されたフィン部材
(21)とによって形成されているアルミニウム製熱交換器
において、第１流体流路形成体(13)が、平板(12)(12)の
前後の側縁部に対応するように配置される一対の間隔保
持用側壁部(15)(15)と、両間隔保持用側壁部(15)(15)同
士を連結しかつ並列状に連結された複数の横断面略円形
の筒状フィン部(16)によって構成される中間連結壁部(1
4)とを備えたアルミニウム押出形材によりつくられてい
ることを特徴とする、熱交換器。