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JPS62293086A - 積層型熱交換器 - Google Patents

積層型熱交換器

Info

Publication number
JPS62293086A
JPS62293086A JP61136740A JP13674086A JPS62293086A JP S62293086 A JPS62293086 A JP S62293086A JP 61136740 A JP61136740 A JP 61136740A JP 13674086 A JP13674086 A JP 13674086A JP S62293086 A JPS62293086 A JP S62293086A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laminated
heat
fluid
heat exchange
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61136740A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiko Asano
浅野　一彦
Shinichi Oda
信一 織田
Hideki Yasui
秀樹 安井
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.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP61136740A priority Critical patent/JPS62293086A/ja
Publication of JPS62293086A publication Critical patent/JPS62293086A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
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    • F28D2021/0091—Radiators
    • F28D2021/0094—Radiators for recooling the engine coolant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野１ 本発明は例えば過給ｎｆ」き内燃機関の過給空気冷ＪＪ
Ｉ器などとして使用づるに通した積層型熱交換器に関す
る。
［従来の技術］ 燃ｖ１と空気の混合気をシリンダ内で燃焼させる型式の
内燃機関では、燃焼用空気を加圧することによって機関
の出力を高められるが、高（Ａ何時にはノッキングを１
じや１いので、対応策の一つとして過給空気の冷１．ｌ
］用熱交換器（インタークーラー）が使われている。
従来のインタークーラーの一例を第７図に示した。その
概略の構造は、冷却水の入口ボート１０２と出口ポート
１０３とをＵ字形の流水路１０１ａで結１１．。
だ構造を有する熱交換コニットとしての多数の積層管１
０１を、隣接する積層管の各冷７Ｊｌ水人【］同志及び
出口同志が連通されるように、かつ隣接積層管の間に過
給空気の通路となる然交換用空隙１０４が形成されるよ
うにしてＶ４１）合体させることによってコア部１１０
を作成し、このコア部１１０を過給空気の通路をなして
その入口１２１と出口１２２を有するケーシング１２０
内に納めて構成されている。
１０５は空隙１０４に組み込んだ冷却フィン、１０６と
１０７は冷却水出入口である。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記のインタークーラーを自動車の走行用エンジンに組
み付けるに当たっては、このインタークーラー専用の冷
却水放熱器としてのサブラジェータを併設しないと、過
給空気を有効に冷やすことができない。
狭いエンジンルーム内にサブラジェータを組み込むのに
は多分に困難が伴うし、過給空気の冷却システム全体と
しての価格とＴｈｕｉｒＺ費の増大を招くことにもなる
。
本発明は冷却性能が高められると共に外形がコンパクト
にまとめられ、かつ冷却システム仝体としての価格並び
に設置費が低減された■＾層望熱交換器を提供すること
を目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明による積層型熱交換
器は、被熱交換流体の通路をなし、該流体の入口と出口
を右する積層管群を、隣接積層管の出口と入口とが連接
されると共に、該隣接積層管の間に然交換用空隙が設け
られるようにして積層合体させて形成される積層型熱交
換器において、第１のＷ１層管としての前記積層管の」
−面及び下面に、前記被熱交換流体より低温な熱交換用
流体の通路をなし、該流体の入口と出口を有する第２の
積層管を、隣接する該第２の積層管の出口と入口とが連
接されると共に、隣接する該第２の積層管の相ｎ間に＠
２然交換用空隙が設けられるようにしてそれぞれ積層合
体させる構成を採用した。
［作用１ 第１の積層管内を通過づる被熱交換流体は、この積層管
の上面と下面とにそれぞれ積層合体されている第２の積
層管内を流れる熱交換用流体から熱を奪取されて所望湿
度にまで冷却される。
被熱交換流体から熱を吸収しまたは熱を奪われて、熱交
換能力が低下または失われた熱交換用流体は、隣接する
第２の積層管の間に設けられている然交換用空隙を通過
する第２の熱交換用流体（一般的には空気）と熱交換す
ることによって、その熱交換能力がよみがえるので、そ
の熱交換性能は常に高いレベルに保たれる。
［実施例］ 以下に図に丞す実施例に基づいて本発明の構成を具体的
に説明する。
第１図〜第５図はいづれも過給１１　ｆ＝Ｊきガソリン
エンジンの過給空気冷部用積層型熱交換器としてのイン
タークーラーを示している。
インタークーラーの概略の仝体８４造は、被熱交換流体
である過給空気の冷ＪＪＩ用熱交換器としての第１の積
層管１の上１・両面に、それぞれ熱交換用流体としての
冷却水の通路１２をなす第２の１？１層管１１を、冷却
水が直接積層管１に接触するように積層させて熱交換ユ
ニット八を形成し、このユニットＡの複数個を、冷ｎ１
水を放熱させるための然交換用空隙Ｂを介在さぜた状態
のちとに積層合体させて成り立っている。そして然交換
用空隙Ｂには冷却用のコルゲートフィン１３が装着され
ている。
尚、第１、第２の積層管１．１１は共に偏平状をなして
いる。
第１の積層管１は、インタークーラーの側面、その平面
、及び（イ）−（イ）断面をそれぞれ描いた第１図〜第
３図にみられるように、その平面形状は両端が丸味を帯
びた！ｌＩ長い矩形であって全体として浅い盆の如きＪ
１状を有する上下−組の管プレート１Ａと１Ｂとを“最
中の皮状″に子ね合わせてろう付は接合することによっ
て形作られている。
管プレート１Ａと１Ｂにはそれぞれ、艮１１ノ向の一端
部に過給空気の入口ボートを形させるためのカップ部４
Ａと４Ｂが設けてあり、このカップ部には過給通過穴４
ａまたは４ｂがそれぞれ穿たれている。また他端部には
過給空気の出口ボートを形成させるためのカップ部５Ａ
または５Ｂと、過給通過穴５ａまたは５ｂ／）（設けら
れている。
更に管プレート１Ａと１Ｂには、前記の過給入口及び出
口ボート部分からそれぞれ内側に幾分隔った個所におい
て、積層管１の内側向ぎのくぼみを形成させて、このく
ぼみ個所を互いにつぎ合わせろう付すしたうえ、冷ｌ、
１１水通過穴６ａと６ｂをそれぞれ設けている。
被熱交換流体の熱交換用通路２をなす第１の積層管１の
内部には上記の凹凸形状部分を除く平坦な個所に、冷却
用の波打ち状その他の適宜の形状のインブーフィン３が
挟み込まれている。
インブーツイン３に代えて、管プレート１Ａと１Ｂにそ
れぞれ冷却用の任意の形状のリブを打出し法によってあ
らかじめ形成させて置いてもよい。
第２の積層管１１は、第１の積層管１の上下表面にそれ
ぞれ、第１の積層管１を構成する管プレート１＾または
１Ｂと相似した平面形状を有して長さは幾分短い第２の
管プレート１１Ａまたは１１Ｂを、第１図の（イ）−（
イ）断面図としての第３図にみられるように重ね合わせ
てろう付は接合することによって形成されている。
第２の管プレート１１Ａまたは１１Ｂの長手方向両端部
には、冷朗水人ロボーｔ−１４Ａまたは１４Ｂと、冷７
ＪＩ水出口ボート１５Ａまたは１５Ｂがそれぞれ設けら
れており、各ボートには冷却水通過穴１４ａまたは１４
ｂが穿っである。、冷７Ｊ］水の入口ボー１−と出口ボ
ートとの間隔は、第１の積層管１に任意の間隔をへだで
て設【ノだ２つの冷却水通過穴（ｉａ（６ｂ）のへだた
りに一致させである。
第１及び第２の管プレートの構成（第１１としては、例
えば厚さ０．３〜１　、６ｍｍ内外のアルミニウム板を
使用し、プレス成形によって所望の形状に試形させてい
る。
熱交換ユニットＡＪ！ＴのｈＪｉ体としてのインターク
ーラーの組立り法を、第１図を参照しながら説明すると
次の如くである。各管プレート１＾、ＩＢ。
１１Ａ、及び１１Ｂの表面にはあらかじめろう付は用の
ろう月をクラッドさせたうえ、まず仮組立用固定治具（
図示略）の下部固定盤の上に空気の出入カップ部及び冷
却水通過穴を有しない端面板としての管プレート１０及
び１１Ｃを設置し、次いで管ブレート１Ａ、第２の積層
管を構成する管プレート１１Ｂ、同じく管プレート１１
Ａを重ね、更に第１の積層管を構成する管プレート１Ｂ
、及び管プレート１＾を積み重ねる手順を反復した後、
最上層をなす第１の積層管の上側管プレート祐の代りに
空気の出入１］力ツプ部が欠如した端面板としての管プ
レート１０と、同じく管プレート１１＾に代る管プレー
ト１１０とを更に積み重ねて一連のｆ１！１層ｎ業を終
わる。
然る後管プレート１Ｄに開口する空気入口穴と出口穴及
び管プレート１１０に開口する冷却水通過穴にそれぞれ
接続させるようにして、短い配管用バイブロ、７．１６
及び１７を据えおいてインタークーラーの仮組立を完了
する。
この仮組立体は上１・一対の固定盤の間で締結用具によ
って挟持したうえ、ろう林の溶融湯度に保たれているろ
う付は炉内に納めた後冷却させることによって、インタ
ークーラーの各構成部材組ｎ間のろうイ」け接合は一挙
に完了する。ろう材を各管プレートにクラッドさせる方
法に代えて、箔状のろう材を各構成部材の間に挟んだう
え加熱する方法を採ってもよい。
第６図に過給１ｆ＝ｌき自ｅＪ屯用ガソリンエンジンの
過給空気冷７Ｊｌシスアムの一例を示した。エンジンシ
リング３１内に生じた高温高圧の燃焼Ｄ１ガスは、排気
管３２の途中に介在させた過給機３３のタービン３３Ａ
を高速回転させ、タービンの回転軸に直結されている」
ンブレッ４７３３Ｂを駆動する。１一方エアクリープ３
４の吸気口に流入し除塵された燃焼用空気は、Ｔア°ノ
ロ−メータ３５により流聞制御された後、吸気管３Ｇの
途中に介右させた（過給機３３の）コンプレツリ３３Ｂ
によって加圧された後、本発明によるインタークーラー
３０を通過する間に所望温度にまで冷７Ｊｌされる。コ
ンプレツリ３３Ｂによって断熱Ｊ′）縮された過給空気
は、吸気管３６内をたどりスロットルバルブ３８及びサ
ージタンク３つを経て圧力及び流量を調整されたうえ、
エンジンシリンダ３１内に吸入される。
水冷式のインタークーラー３０には前屈のりブラシエー
タ４０が付設されており、両者を結ぶ冷）Ｊｌ水の循環
用配管４１及び４２の途中に合宿させた電動ボンブ４３
が、エンジンの電子Ｉｌｌ　ｆｉｌｌ装置（ＥＣｔＪ）
ｂ。
からの指示に基づいて断続駆動されることによって、燃
焼用過給空気は常に望ましい温度に自動的に維持される
。３７はインタークーラー３０内の水面レベルの異常低
下検出センサーである。
インタークーラー３０はエンジン冷却用ラジェータの上
部などに設置することによって、然交換用空隙Ｂに有効
に冷部用走行風を送り込むことができる。もちろんイン
タークーラー３０とサブラジェータ４０の双方または一
方に強υ１冷却用ファンを組み付けてもよい。
次に上記インタークーラーの熱交換機能を説明する。過
給器３３を通過して１．６〜１．８、気圧に加圧される
と共に最高で１００〜１２０℃まで熱せられた過給気は
インタークーラー３０の空気入口６から積層状態にある
第１の積層管１群内に流れ込み、第２図と第５図に矢印
（ニ）で示されているように各積層管１内に分配された
うえ、各！１！１層管の長手方の一端側から他端側に向
けて流れる間に、第１の！ｉ！ｉ層管１の上下両面に接
して′ＨＡ層されている第２の積層管１１内を流れる冷
却水と熱交して冷却される。
所望′６Ａ度に冷やされた過給気は、空気出口ボート５
Ａと５Ｂの連接からなる集合路を経て空気量ロアからエ
ンジンシリンダ３１に向けて送出される１゜冷ｒＪｌ水
は図中に矢印（ホ）で丞されたように、冷却水入口１６
からインタークーラー３０内に流入し、積層状態にある
第２の積層管１１群の各々に分配されて流れ込み、他端
側に達して出口ボート１５八と１５８の連接からなる集
合路を経て冷却水出口１１に排出され、ポンプ４３の働
きによってサブラジェータ４０に送り込まれる。
ｒＳ湿の過給気と熱交換して昇温した冷７Ｊ１水は、サ
ブラジェータ４０を通過する間にｆＥＦｌ萌の温度まで
冷却されるが、エンジンが＾速回転している時や気温の
高い時には、サブラジェータ４０よる熱交換能力が不足
勝ちになる。然し冷却水の通路としての第２の積層管１
１群は、第１の積層＠１と接触していない側の面に然交
換用空隙Ｂが存在するので、冷却水は第２の積層＠１１
内を通過している問に過給気を冷却させると同時に、過
給気から伝えられた熱を、この然交換用空隙Ｂを通過す
る第２の熱交換用流体としての空気流に謬り渡してしま
うことができる。
従ってこのインタークーラーはいわば熱交換用流体の自
己冷却機構が組み込まれていることになって、同一の外
形寸法の第７図の示されたごとき従来のインタークーラ
ーに較べて大巾に熱交換性能が高められ、高い熱負荷時
にも充分にその役］］を果してくれる。
上記実施例では、被熱交換流体は過給気であり、熱交換
用流体は水と人気であるが、インタークーラー以外の熱
交換器として使用する場合には、これらの流体の種類の
組み合わせは必要に応じて任意に選定すればよい。
また第１及び第２の積層管１と１１の平面形状や内部構
造及び流体の入口と出口の配置などは、熱交換器に求め
られる外形寸法や熱交換性能などに対応させて適宜に設
計変更しても、本発明目的は有効に遠戚される。
尚、実施例の積層管は付図に明らかなように凹凸形状に
富んだ強化構造を備えているので、より能率的にまた不
良品の発生率を充分に低く押えて生産することができる
し、設計段階においても製品強度に関して格別の配慮を
行わなくても足りるようになる。
更に自動車エンジン用インタークーラーとして使用する
場合には、熱交換性能の向上によって、インタークーラ
ー専属のりブラシエータの小型化ら可能になる。
［発明の効果］ ど− 上記の如き構成を備えた積層型熱交換器は、従来例の部
分縦断面図としての第７図とを対比さＵてみれば明らか
なように、従来例では、被熱交換流体の流路をなす然交
換用空隙１０４と熱交換用流体の通路をなす積層管１０
１との間での熱交換のみに対して、本発明は被熱交換流
体の通路をなす第１の積層管と熱交換流体の通路をなす
第２の積層管との間の熱交換に加えて、熱交換用流体が
吸収した熱を、放散させるだめの、第３の熱交換川流体
の通路としての然交換用空隙Ｂ１．：冷ＩＪＩフィンが
新たに付加されているので、従来の熱交換器について比
較すると、前者は後者に較べてその熱交換性能が大きく
向上され、従ってシステムとしてのコンパクト化が可能
になる。
【図面の簡単な説明】
第１図・〜第５図はいづれも自動車用の過給）幾何ぎガ
ソリンエンジンに用いるための積ｍｈ＋熱交換器として
のインタークーラーを示しており、第１図は側面図、第
２図は平面図、第３図〜第５図はそれぞれ第１図の（イ
）−（イ）断面、（ロ）−（［１）断面、及び（ハ）−
（ハ）断面図である。 第６図は過給機で過給された空気の冷却シス・ｊム図で
ある。 第７図は従来のインタークーラーの部分波ｆｌＪｉＦｌ
視図である。 図中　１・・・第１の積層管　３．１３・・・フィン　
４ａ。 ４ｂ（５ａ　、５ｂ）　＝−被熱交ＩＩＪ５流体の入口
（出口）６．７・・・被熱交換用流体の入口または出口
（配管）１１−・・第２の積層管　１４ａ　１１４ｂ（
１５Ａ　、　１５Ｂ）・・・熱交換用流体の入口（出口
）１６．１７・・・熱交換用流体の入口または出口（配
管）　Ａ・・・熱交換ユニットＢ・・・然交換用空隙

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）被熱交換流体の通路をなし、該流体の入口と出口を
    右する積層管群を、隣接積層管の出口と入口とが連接さ
    れると共に、該隣接積層管の間に熱交換用空隙が設けら
    れるようにして積層合体させて形成される積層型熱交換
    器において、 第１の積層管としての前記積層管の上面及び下面に、前
    記被熱交換流体より低温な熱交換用流体の通路をなし、
    該流体の入口と出口を有する第２の積層管を、隣接する
    該第２の積層管の出口と入口とが連接されると共に、隣
    接する該第２の積層管の相互間に前記熱交換用空隙が設
    けられるようにしてそれぞれ積層合体させたことを特徴
    とする積層型熱交換器。 ２）前記隣接する第２の積層管の間に形成される前記然
    交換用空隙に冷却用フィンが組み付けられていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の積層型熱交換器
    。
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