JP2007292453A - Louvered fin for heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器に関し、特に、ルーバの強度及び剛性を最大限に高めるようリブがルーバに形成された熱交換器用のルーバ付きフィンに関する。 The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a louvered fin for a heat exchanger in which ribs are formed on the louver so as to maximize the strength and rigidity of the louver.
空冷式フィン形熱交換器は、非常によく知られている。熱交換器は、種々の作動流体、例えば、エンジン冷却剤、例えばエンジン潤滑油、空調冷媒、及び自動変速機油の温度を変更するために用いられる。熱交換器は、典型的には、入口タンクと出口タンクとの間に連結された複数本の互いに間隔を置いて設けられた流体導管又は管と、隣り合う導管相互間に設けられた複数個の熱交換フィンとを有する空気は、例えば冷却ファン又は車両の運動により熱交換器のフィン全体にわたって当てられる。空気がフィン全体にわたって流れると、管を通って流れている流体の熱が、管の壁を通ってフィンに伝達され、そして空気中に伝えられる。 Air-cooled finned heat exchangers are very well known. Heat exchangers are used to change the temperature of various working fluids such as engine coolants such as engine lubricants, air conditioning refrigerants, and automatic transmission fluids. A heat exchanger is typically a plurality of spaced apart fluid conduits or tubes connected between an inlet tank and an outlet tank, and a plurality of adjacent conduits. The air with the heat exchange fins is applied across the fins of the heat exchanger, for example by movement of a cooling fan or vehicle. As air flows across the fins, the heat of the fluid flowing through the tubes is transferred to the fins through the tube walls and into the air.
熱交換器の設計上の主要な目的のうちの1つは、高いフィン長柱強度を達成することにある。フィンの複合厚さが大きければ大きいほど、フィンの強度がそれだけ一層高くなるということが知られている。しかしながら、フィンの複合厚さを増大させると、その結果、フィンを製造するために用いられる材料の量が多くなる。材料の量が多くなると、その結果として、追加の重量が生じ、これは望ましくない。フィンの強度を高めるために複合厚さを増大させる目的で先行技術において種々のタイプのフィン設計例が開示されている。熱交換器用のルーバ付きフィンであって、これと関連した強度が最大限に高められると共に材料使用量が最小限に抑えられたフィンを製造することが望ましい。 One of the main objectives of the heat exchanger design is to achieve high fin column strength. It is known that the greater the composite thickness of the fins, the higher the strength of the fins. However, increasing the composite thickness of the fin results in an increase in the amount of material used to manufacture the fin. Larger amounts of material result in additional weight, which is undesirable. Various types of fin design examples have been disclosed in the prior art for the purpose of increasing the composite thickness to increase fin strength. It would be desirable to produce louvered fins for heat exchangers that maximize the associated strength while minimizing material usage.
本発明に従って、熱交換器用のルーバ付きフィンであって、これと関連した強度が最大限に高められると共に材料の使用量が最小限に抑えられたフィンが得られたが、これは驚くべきことである。 In accordance with the present invention, a louvered fin for a heat exchanger has been obtained which has the maximum strength associated with it and the least amount of material used, which is surprising. It is.
一実施形態では、熱交換器フィンは、第1の端部、第2の端部、及び中間部分を備えたベース壁と、ベース壁の中間部分に設けられていて、第1の縁部及び第2の縁部を備えた転回ルーバと、ベース壁の第1の端部と転回ルーバとの間に設けられた複数個の互いに間隔を置いて設けられていて、第1の縁部及び第2の縁部を備えた入口ルーバと、転回ルーバとベース壁の第2の端部との間に設けられた複数個の互いに間隔を置いて設けられていて、第1の縁部及び第2の縁部を備えた出口ルーバと、転回ルーバ、入口ルーバ、及び出口ルーバのうちの少なくとも1つに形成された少なくとも1つのリブとを有する。 In one embodiment, the heat exchanger fins are provided on a base wall with a first end, a second end, and an intermediate portion, and on the intermediate portion of the base wall, the first edge and A turning louver with a second edge, and a plurality of spaced apart ones provided between the first end of the base wall and the turning louver, the first edge and the first An inlet louver with two edges and a plurality of spaced apart ones provided between the turning louver and the second end of the base wall, the first edge and the second And at least one rib formed on at least one of the turning louver, the inlet louver, and the outlet louver.
別の実施形態では、熱交換器フィンは、第1の端部、第2の端部、及び中間部分を備えたベース壁と、ベース壁の中間部分に設けられていて、側方に延びる第1の縁部、側方に延びる第2の縁部、及び第1の縁部と第2の縁部との間に形成された少なくとも1つのリブを備える少なくとも1つの転回ルーバと、ベース壁の第1の端部と転回ルーバとの間に設けられた複数個の互いに間隔を置いて設けられていて、側方に延びる第1の縁部、側方に延びる第2の縁部、及び第1の縁部と第2の縁部との間に形成された少なくとも1つのリブを備える入口ルーバと、転回ルーバとベース壁の第2の端部との間に設けられた複数個の互いに間隔を置いて設けられていて、側方に延びる第1の縁部、側方に延びる第2の縁部、及び第1の縁部と第2の縁部との間に形成された少なくとも1つのリブを備える出口ルーバとを有する。 In another embodiment, the heat exchanger fin is provided with a base wall having a first end, a second end, and an intermediate portion, and an intermediate portion of the base wall that extends laterally. At least one turning louver with one edge, a second edge extending laterally, and at least one rib formed between the first edge and the second edge; and A plurality of spaced apart ones provided between the first end and the turning louver, the first edge extending laterally, the second edge extending laterally, and the second An inlet louver comprising at least one rib formed between one edge and a second edge, and a plurality of spacings provided between the turning louver and the second end of the base wall A first edge extending laterally, a second edge extending laterally, and a first edge and a second edge And an outlet louver comprising at least one rib formed between the parts.
熱交換器フィンの製造方法は、実質的に平らな材料シートを用意するステップと、複数の長手方向に延びるリブを材料シートに形成するステップと、複数の側方に延びる波形部を材料シートに形成するステップと、複数の列をなす長手方向に延びるルーバを材料シートに形成するステップを有する。 A method of manufacturing a heat exchanger fin includes providing a substantially flat material sheet, forming a plurality of longitudinally extending ribs in the material sheet, and a plurality of laterally extending corrugations in the material sheet. And forming a plurality of rows of longitudinally extending louvers in the material sheet.
本発明の上記利点並びに他の利点は、添付の図面を参照して本発明の実施形態の以下の詳細な説明を読むと当業者には容易に明らかになろう。 These and other advantages of the present invention will be readily apparent to those of ordinary skill in the art by reading the following detailed description of embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings.
以下の詳細な説明及び添付の図面は、本発明の種々の例示の実施形態を開示している。この説明及び図面は、当業者が本発明を構成すると共に利用することができるようにするのに役立ち、かかる説明及び図面は、本発明の範囲をいかなる点においても限定するものではない。開示された方法に関し、記載されたステップは、性質上例示であり、かくして、これらステップの順序は、必要条件ではなく又は重要ではない。 The following detailed description and the accompanying drawings disclose various exemplary embodiments of the invention. This description and drawings serve to enable those skilled in the art to make and use the invention, and such description and drawings are not intended to limit the scope of the invention in any way. With respect to the disclosed method, the steps described are exemplary in nature and thus the order of these steps is not a requirement or critical.
図1は、外面11、内面13、第1の端部15、及び第2の端部17を備えた熱交換器フィン10を示している。熱交換器フィン10は、複数のベース壁12を有している。本発明の精神又は範囲から逸脱することなくこれよりも多い数又は少ない数のベース壁12を使用できることは言うまでもない。ベース壁12は、上方部分14、下方部分16、第1の端部18、第2の端部20、及び中間部分22を有している。中間部分22は、第1の端部16と第2の端部18との中間に設けられている。
FIG. 1 shows a
ベース壁12は、前縁ルーバ23、複数の入口ルーバ24、転回ルーバ26、複数の出口ルーバ28、及び後縁ルーバ29を有している。前縁ルーバ23及び入口ルーバ24は、第1の端部30がベース壁12の上方部分14に連結されると共に第2の端部32がベース壁12の下方部分16に連結されている。図2に、より明確に示されているように、前縁ルーバ23及び入口ルーバ24の各々は、第1の表面33、第2の表面35、第1の縁部34、これと間隔を置いて設けられた第2の縁部36、及びリブ38を有している。リブ38は、第1の縁部34と第2の縁部36との間に形成され、このリブは、第2の表面35から側方外方に延びている。単一のリブ38が、前縁ルーバ23及び各入口ルーバ24に形成された状態で示されている。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、所望に応じてこれよりも多い数又は少ない数のリブ38を前縁ルーバ23及び入口ルーバ24に形成してもよいことは言うまでもない。図示の実施形態では、リブ38は、前縁ルーバ23及び入口ルーバ24の第1の端部30から第2の端部32まで延びている。隙間39が、隣り合う入口ルーバ23,24相互間及び転回ルーバ26と、この転回ルーバ26に隣接して位置する入口ルーバ24との間に形成されている。
The base wall 12 includes a leading
転回ルーバ26は、第1の端部40がベース壁12の上方部分14に連結されると共に第2の端部42がベース壁12の下方部分16に連結されている。図2に示すように、転回ルーバ26は、第1の表面43、第2の表面45、第1の縁部44、これから間隔を置いて設けられた第2の縁部46、及びリブ48を有している。リブ48は、第1の縁部44と第2の縁部46との間に形成され、このリブは、第2の表面45から側方外方に延びている。単一のリブ48が、転回ルーバ26に形成された状態で示されている。しかしながら、所望に応じてこれよりも多い数又は少ない数のリブ48を転回ルーバ26に形成してもよいことは言うまでもない。リブ48は、転回ルーバ26の第1の端部40から第2の端部42まで延びている。
The turning
出口ルーバ28及び後縁ルーバ29は、第1の端部50がベース壁12の上方部分14に連結されると共に第2の端部52がベース壁12の下方部分16に連結されている。図2に示すように、出口ルーバ28の各々及び後縁ルーバ29は、第1の表面53、第2の表面55、第1の縁部54、これから間隔を置いて位置した第2の縁部56、及びリブ58を有している。リブ58は、第1の縁部54と第2の縁部56との間に形成され、このリブは、第2の表面55から側方外方に延びている。単一のリブ58が、各出口ルーバ28及び後縁ルーバ29に形成された状態で示されている。しかしながら、所望に応じてこれよりも多い数又は少ない数のリブ58を出口ルーバ28及び後縁ルーバ29に形成してもよいことは言うまでもない。リブ58は、出口ルーバ28及び後縁ルーバ29の第1の端部50から第2の端部52まで延びている。隙間59が、隣り合うルーバ28,29相互間及び転回ルーバ26と、この転回ルーバ26に隣接して位置する出口ルーバ28との間に形成されている。
The
当該技術分野において知られているように、空気が、隣り合う入口ルーバ24相互間の隙間39を通って流れるようになる。流れ管(図示せず)中を流れる流体(図示せず)から奪われた熱は、熱交換器フィン10及び入口ルーバ24を介して空気に伝達される。次に、空気は、転回ルーバ26のところで方向を変えるようになる。空気は、隣り合う出口ルーバ28相互間の隙間59を通って流れ、ここで追加の熱が出口ルーバ28から空気に伝達される。
As is known in the art, air will flow through a
ルーバ24,26,28の複合厚さは、リブ38,48,58がルーバ24,26,28に形成された結果として増大している。ルーバ24,26,28の複合厚さの増大の結果として、フィン10の強度が増大する。図1及び図2に示す実施形態の場合、約18%の強度の増大が測定された。
The combined thickness of the
フィン10の強度の増大により、フィン10を作るのに薄手の平らな素材を用いることができる。したがって、強度が先行技術のフィン構造と実質的に同一のフィン10を少ない材料で作ることができる。かくして、フィン10の総重量は、最小限に抑えられる。リブ38,48,58が形成されたルーバ24,26,28を有するフィン10を先行技術のフィン構造よりも最高20%材料を少なくした状態で作ることができるということが判明した。
Due to the increased strength of the
図3及び図4に示す熱交換器フィン10′は、リブ38′,48′,58′を有している。図3及び図4について繰り返される図1及び図2に関して上述した構造とほぼ同じ構造は、同一の参照符号にプライム記号(′)で示されている。リブ38′,48′,58′は、それぞれの第1の表面33,43,53から側方外方に延びるよう形成されている。残りの構造は、図1及び図2について上述したのと同一である。ルーバ24′,26′,28′を通る空気の流れは、図1及び図2に関して上述したのと同一である。
The heat exchanger fin 10 'shown in FIGS. 3 and 4 has ribs 38', 48 'and 58'. Structures that are substantially the same as those described above with reference to FIGS. 1 and 2 repeated for FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numeral with a prime symbol (′). The ribs 38 ', 48', 58 'are formed to extend laterally outward from the respective
図5は、本発明の別の実施形態としての強固な熱交換器フィンを示している。図5に関して繰り返される図1及び図2について上述した構造とほぼ同じ構造は、同一の参照符号に2重プライム記号(″)を付けて示されている。この実施形態では、リブ38″,48″,58″は、フィン10″の第1の端部15からフィン10″の第2の端部17まで延びている。リブ38″,48″,58″は、図5に示すように、フィン10″の内面13から側方外方に延びるよう形成されるのがよい。リブ38′″,48′″,58′″も又、図6に示すように、フィン10′″の外面11から側方外方に延びるよう形成されているのがよい。図6に関して繰り返される図1及び図2について上述した構造とほぼ同じ構造は、同一の参照符号に3重プライム記号(′″)を付けて示されている。残りの構造及びルーバ24″,26″,28″,24′″,26′″,28′″を通る空気の流れは、図1及び図2について上述したのと同一である。
FIG. 5 shows a robust heat exchanger fin as another embodiment of the present invention. Structures substantially the same as those described above with reference to FIGS. 1 and 2 repeated with respect to FIG. 5 are shown with the same reference number with a double prime symbol (″). In this embodiment, the
次に、図1及び図2に記載された熱交換器フィン10の形成方法を説明する。実質的に平らな材料、例えばアルミニウムのシート110を用意する。図7に示すように、材料シート110を高さ及び真直度(ストレートネス)調整のために保持ロール111に送り込み、次に1組のリブ成形ロール112に送り込む。リブ成形ロール112のうちの第1のものは、複数の互いに間隔を置いた環状突起(図示せず)を有している。リブ成形ロール112のうちの第2のものは、複数の互いに間隔を置いた環状チャネル又は凹みを有している。リブ成形ロール112の突起及び凹みは、材料シート110に複数個の連続したリブ38,48,58を形成するよう協働する。オプションとして、次に、材料シート110を図8に示すように第2の保持ロール111に送り込むのがよい。しかる後、シート110を1組の波形フィン成形ロール114に送り込む。波形フィン成形ロール114に設けられたカッタ(図示せず)が、複数の列を形成するようシート110を切断する。各列は、前縁ルーバ23、複数の入口ルーバ24、転回ルーバ26、複数の出口ルーバ28、及び後縁ルーバ29を含む。波形フィン成形ロール114は、シート110を同時に交互に曲げて波形部を形成し、シート110に波状の形を与える。波形フィン成形ロール114も又、ルーバ23,24,26,28,29の隣り合う列相互間でシート110を平らにするよう協働する。かくして、シート110の頂部14及び底部16に形成されたリブ38,48,58は、除去される。シート110を密度ステーション116に送り込み、ここでシート110に対する更なる調節を所望に応じて達成するのがよい。シート110をカットオフステーション118に送り込み、ここでシート110を所望長さ通りに切断する。
Next, a method for forming the
上述した図5に記載されているフィン10″を形成するため、上述のプロセスからルーバ23″,24″,26″,28″,29″の隣り合う列相互間でシート110を平らにするステップを無くす。この方法により作られたリブ38″,48″,58″は、ルーバ24″,26″,28″の第1の端部30,40,50及び第2の端部32,42,52のところで終端しないで、フィン10の第1の端部15からフィン10の第2の端部17まで連続して延びる。
Flattening
上記説明から、当業者であれば、本発明の本質的な特徴を容易に理解でき、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明を種々の用途及び条件に適合させるよう本発明に種々の変更及び改造を施すことができる。 From the above description, those skilled in the art can easily understand the essential features of the present invention, and adapt the present invention to various uses and conditions without departing from the spirit and scope of the present invention. Various changes and modifications can be made.
10 熱交換器フィン(熱交換フィン)
12 ベース壁
23 前縁ルーバ
24 入口ルーバ
26 転回ルーバ
28 出口ルーバ
29 後縁ルーバ
38,48 リブ
39 隙間
10 Heat exchanger fins (Heat exchange fins)
12
Claims (20)
第1の端部、第2の端部、及び中間部分を備えたベース壁を有し、
前記ベース壁の前記中間部分に設けられた転回ルーバを有し、前記転回ルーバは、第1の縁部及び第2の縁部を備え、
前記ベース壁の前記第1の端部と前記転回ルーバとの間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた入口ルーバを有し、前記間隔を置いた入口ルーバは、第1の縁部及び第2の縁部を備え、
前記転回ルーバと前記ベース壁の前記第2の端部との間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた出口ルーバを有し、前記出口ルーバは、第1の縁部及び第2の縁部を備え、
前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも1つに形成された少なくとも1つのリブを有する、フィン。 A heat exchanger fin,
Having a base wall with a first end, a second end, and an intermediate portion;
A turning louver provided in the intermediate portion of the base wall, the turning louver comprising a first edge and a second edge;
A plurality of spaced apart inlet louvers provided between the first end of the base wall and the turning louver, the spaced inlet louvers comprising: a first edge; A second edge,
A plurality of spaced apart outlet louvers provided between the turning louver and the second end of the base wall, the outlet louver having a first edge and a second edge; Part
A fin having at least one rib formed on at least one of the turning louver, the inlet louver, and the outlet louver.
第1の端部、第2の端部、及び中間部分を備えたベース壁を有し、
前記ベース壁の前記中間部分に設けられた少なくとも1つの転回ルーバを有し、前記転回ルーバは、側方に延びる第1の縁部、側方に延びる第2の縁部、及び前記第1の縁部と前記第2の縁部との間に形成された少なくとも1つのリブを備え、
前記ベース壁の前記第1の端部と前記転回ルーバとの間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた入口ルーバを有し、前記入口ルーバは、側方に延びる第1の縁部、側方に延びる第2の縁部、及び前記第1の縁部と前記第2の縁部との間に形成された少なくとも1つのリブを備え、
前記転回ルーバと前記ベース壁の前記第2の端部との間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた出口ルーバを有し、前記出口ルーバは、側方に延びる第1の縁部、側方に延びる第2の縁部、及び前記第1の縁部と前記第2の縁部との間に形成された少なくとも1つのリブを備える、フィン。 A heat exchanger fin,
Having a base wall with a first end, a second end, and an intermediate portion;
At least one turning louver provided in the intermediate portion of the base wall, the turning louver having a first edge extending laterally, a second edge extending laterally, and the first louver; Comprising at least one rib formed between an edge and the second edge;
A plurality of spaced apart inlet louvers provided between the first end of the base wall and the turning louver, the inlet louver having a first edge extending laterally; A second edge extending laterally, and at least one rib formed between the first edge and the second edge;
A plurality of spaced apart outlet louvers provided between the turning louver and the second end of the base wall, the outlet louver having a first edge extending laterally; A fin comprising a second edge extending laterally and at least one rib formed between the first edge and the second edge.
実質的に平らな材料シートを用意するステップと、
複数の長手方向に延びるリブを前記材料シートに形成するステップと、
複数の側方に延びる波形部を前記材料シートに形成するステップと、
複数の列をなす長手方向に延びるルーバを前記材料シートに形成するステップを有する、方法。 A heat exchanger fin manufacturing method comprising:
Providing a substantially flat sheet of material;
Forming a plurality of longitudinally extending ribs in the material sheet;
Forming a plurality of laterally extending corrugations in the material sheet;
Forming a longitudinally extending louver in the material sheet in a plurality of rows.
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