JP2009030904A - Heat exchanger - Google Patents

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JP2009030904A JP2007196583A JP2007196583A JP2009030904A JP 2009030904 A JP2009030904 A JP 2009030904A JP 2007196583 A JP2007196583 A JP 2007196583A JP 2007196583 A JP2007196583 A JP 2007196583A JP 2009030904 A JP2009030904 A JP 2009030904A
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Hirokazu Hirose
弘和 広瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger capable of improving heat exchanging performance by ensuring a temperature difference between an external fluid passing through between louvers and fins. <P>SOLUTION: A plurality of the louvers 313 cut and raised to allow air to pass from a first face 312a side to a second face 312b side and inclined in the same directions are formed on plane portions 312 of the fins 31. Inclining directions of the louvers 313 are opposite to each other between the adjacent plane portions 312, so that the first faces 312a for allowing air to flow between the louvers 313 are faced to each other, and the second faces 312b for allowing air to flow out from between the louvers 313 are faced to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、チューブの外表面に接合されたフィンの平面部にルーバが形成された熱交換器に関する。   The present invention relates to a heat exchanger in which a louver is formed on a flat portion of a fin joined to an outer surface of a tube.

従来から、例えば下記特許文献1に開示されたコルゲートフィンが知られている。このコルゲートフィンは、チューブ間に配設されてチューブ等とともに熱交換器を構成した際に伝熱面積を増加させるためのものであって、平面部と平面部間を繋ぐ湾曲部とからなって波状に形成されており、平面部には多数のルーバが切り起こされている。   Conventionally, for example, a corrugated fin disclosed in Patent Document 1 below is known. This corrugated fin is arranged between the tubes and is used to increase the heat transfer area when a heat exchanger is configured together with the tubes and the like, and is composed of a flat portion and a curved portion connecting the flat portions. It is formed in a wave shape, and a large number of louvers are cut and raised in the plane portion.

ルーバの傾斜方向は、外部流体の流通方向において上流側部と下流側部とで逆方向となっており、上流側部で平面部の一方の面側から他方の面側へ通過した外部流体は、下流側部では平面部の他方の面側から一方の面側へ戻るようになっている。
特開2002−205122号公報
The direction of inclination of the louver is opposite between the upstream side portion and the downstream side portion in the flow direction of the external fluid, and the external fluid that has passed from one surface side of the flat surface portion to the other surface side at the upstream side portion is The downstream side portion is configured to return from the other surface side of the flat surface portion to the one surface side.
JP 2002-205122 A

しかしながら、上記従来技術のコルゲートフィンをチューブ間に備えた熱交換器では、フィンの外部流体流通方向長さを長くし伝熱面積を増大させていっても、伝熱面積の増大に見合った熱交換性能が得られないという問題がある。   However, in the heat exchanger provided with the corrugated fins of the above-described prior art between the tubes, even if the heat transfer area is increased by increasing the length of the fin in the direction of external fluid flow, the heat corresponding to the increase of the heat transfer area is obtained. There is a problem that exchange performance cannot be obtained.

本発明者は、この問題点に対して鋭意検討を行い、外部流体の流通方向において上流側部と下流側部とで逆方向にルーバが切り起こされた所謂転向フィンでは、下流側部のルーバ間には、上流側部のルーバ間を通過する際に熱交換した外部流体が通過するため、外部流体とフィンとの温度差が小さくなり、熱交換性能が低下することを見出した。   The present inventor has intensively studied this problem, and in the so-called turning fin in which the louver is cut and raised in the opposite direction in the upstream side portion and the downstream side portion in the flow direction of the external fluid, In the meantime, since the external fluid exchanged when passing between the louvers on the upstream side passes, it was found that the temperature difference between the external fluid and the fin is reduced, and the heat exchange performance is lowered.

換言すれば、下流側部のルーバ間を通過する外部流体とフィンとの温度差を確保すれば、熱交換性能の向上の余地があることを見出した。   In other words, the present inventors have found that there is room for improvement in heat exchange performance if a temperature difference between the external fluid passing between the louvers on the downstream side and the fins is ensured.

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、熱交換性能を向上することが可能な熱交換器を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said point, and aims at providing the heat exchanger which can improve heat exchange performance.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
所定の間隔で配列され、内部を内部流体が流通する複数のチューブ(32)と、
隣り合うチューブ(32)の間においてチューブ(32)の外部を流れる外部流体の流通方向(AA)と略平行な平面部(312)を有し、複数の平面部(312)がチューブ(32)の延設方向(BB)に間隔を空けて配設されるように複数のチューブ(32)の外表面に接合されたフィン(31)とを備え、
それぞれの平面部(312)には、外部流体の流通方向(AA)に並設され、全て同一方向に傾斜して平面部(312)の一方の面である第1の面(312a)側から他方の面である第2の面(312b)側へ外部流体を通過させるように切り起こされた複数のルーバ(313)が形成されており、
同一のチューブ(32)間では、隣り合う平面部(312)におけるルーバ(313)の傾斜方向が逆方向となっていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
A plurality of tubes (32) arranged at predetermined intervals through which an internal fluid flows;
Between adjacent tubes (32), it has a plane part (312) substantially parallel to the flow direction (AA) of the external fluid flowing outside the tube (32), and a plurality of plane parts (312) are tubes (32). A fin (31) joined to the outer surface of the plurality of tubes (32) so as to be spaced apart in the extending direction (BB) of
Each flat surface portion (312) is arranged in parallel in the flow direction (AA) of the external fluid, and all are inclined in the same direction from the first surface (312a) side which is one surface of the flat surface portion (312). A plurality of louvers (313) cut and raised to allow the external fluid to pass to the second surface (312b) side which is the other surface are formed,
Between the same tubes (32), the inclination direction of the louvers (313) in the adjacent flat portions (312) is opposite.

これによると、第1の面(312a)側から第2の面(312b)側へ外部流体を通過させるように切り起こされた複数のルーバ(313)が形成されたフィン(31)の平面部(312)は、同一のチューブ(32)間では、ルーバ(313)間に外部流体が流れ込む第1の面(312a)同士が向かい合い、ルーバ(313)間から外部流体が流れ出す第2の面(312b)同士が向かい合っている。   According to this, the plane portion of the fin (31) formed with a plurality of louvers (313) cut and raised so as to allow the external fluid to pass from the first surface (312a) side to the second surface (312b) side. (312), between the same tubes (32), the first surfaces (312a) through which the external fluid flows between the louvers (313) face each other, and the second surfaces (312) from which the external fluid flows out between the louvers (313) ( 312b) are facing each other.

したがって、同一のチューブ(32)間では、第1の面(312a)同士が向かい合う平面部(312)間から第2の面(312b)同士が向かい合う平面部(312)間へ、外部流体はルーバ(313)間を通過する。   Therefore, between the same tubes (32), the external fluid is louvered from between the flat portions (312) where the first surfaces (312a) face each other to between the flat portions (312) where the second surfaces (312b) face each other. (313).

第1の面(312a)同士が向かい合う平面部(312)間と、第2の面(312b)同士が向かい合う平面部(312)間とは、同一のチューブ(32)間では交互に配置されているので、ルーバ(313)間を通過する外部流体は、同一のチューブ(32)間の上流側においてルーバ間を通過していない外部流体となる。   Between the flat portions (312) where the first surfaces (312a) face each other and between the flat portions (312) where the second surfaces (312b) face each other, they are alternately arranged between the same tubes (32). Therefore, the external fluid that passes between the louvers (313) becomes an external fluid that does not pass between the louvers on the upstream side between the same tubes (32).

これにより、いずれのルーバ(313)間にも、上流側ルーバ(313)間で熱交換していない外部流体を通過させることができる。このようにして、全てのルーバ(313)間において外部流体とフィンとの温度差を確保することができ、熱交換性能を向上することができる。   Thereby, the external fluid which is not heat-exchanged between upstream louvers (313) can be passed between any louvers (313). In this way, a temperature difference between the external fluid and the fins can be ensured between all the louvers (313), and the heat exchange performance can be improved.

また、請求項2に記載の発明では、フィン(31)は、同一のチューブ(32)の間では、外部流体の流通方向(AA)の上流端(314)において、向かい合って配された第1の面(312a)同士の間隔(314a)が、向かい合って配された第2の面(312b)同士の間隔(314b)より大きいことを特徴としている。   In the invention according to claim 2, the fins (31) are arranged between the same tubes (32) at the upstream end (314) in the flow direction (AA) of the external fluid so as to face each other. The distance (314a) between the two surfaces (312a) is larger than the distance (314b) between the second surfaces (312b) arranged opposite to each other.

これによると、ルーバ(313)間を第1の面(312a)側から第2の面(312b)側へ通過させる外部流体を、第1の面(312a)同士が向かい合う隣り合う平面部(312)の間に多量に流入させ易い。したがって、一層熱交換性能を向上することができる。   According to this, the external fluid that passes between the louvers (313) from the first surface (312a) side to the second surface (312b) side is adjacent to the planar portion (312) where the first surfaces (312a) face each other. It is easy to flow in a large amount during Therefore, the heat exchange performance can be further improved.

また、請求項3に記載の発明では、フィン(31)は、同一のチューブ(32)の間では、外部流体の流通方向(AA)の下流端(315)において、向かい合って配された第1の面(312a)同士の間隔(315a)が、向かい合って配された第2の面(312b)同士の間隔(315b)より小さいことを特徴としている。   In the invention according to claim 3, the fins (31) are arranged between the same tubes (32) at the downstream end (315) in the flow direction (AA) of the external fluid so as to face each other. The distance (315a) between the surfaces (312a) is smaller than the distance (315b) between the second surfaces (312b) arranged opposite to each other.

これによると、ルーバ(313)間を第1の面(312a)側から第2の面(312b)側へ通過した外部流体を、第2の面(312b)同士が向かい合う隣り合う平面部(312)の間から多量に流出させ易い。したがって、より一層熱交換性能を向上することができる。   According to this, the external fluid that has passed between the louvers (313) from the first surface (312a) side to the second surface (312b) side is adjacent to the plane portion (312b) where the second surfaces (312b) face each other. ) Is likely to flow out in large quantities. Therefore, the heat exchange performance can be further improved.

また、請求項4に記載の発明では、フィン(31)は、同一のチューブ(32)の間で隣り合う平面部(312)の間を繋ぐ湾曲部(311)を有し、波状に形成されていることを特徴としている。   In the invention according to claim 4, the fin (31) has a curved portion (311) that connects between adjacent flat portions (312) between the same tubes (32), and is formed in a wave shape. It is characterized by having.

これによると、フィン(31)はコルゲートフィンであり、フィン(31)の製造やチューブ(32)への接合が容易である。   According to this, a fin (31) is a corrugated fin, and manufacture of a fin (31) and joining to a tube (32) are easy.

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明を適用した一実施形態における熱交換器である車両用のラジエータ1の全体を示す外観斜視図であり、図2は、ラジエータ1のチューブ32間に配設されたフィン31のみを示す正面図である。また、図3は、図2のIII−III線断面図である。   FIG. 1 is an external perspective view showing an entire vehicle radiator 1 as a heat exchanger in an embodiment to which the present invention is applied. FIG. 2 is a view of fins 31 disposed between tubes 32 of the radiator 1. It is a front view which shows only. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.

図1に示すように、ラジエータ1は、コア部30のチューブ32内を流れる内部流体である冷却液が図中上から下方向に向かういわゆるバーチカルフロータイプとしたものであり、基本構成としてコア部30、アッパタンク10、ロウアタンク20とからなる。   As shown in FIG. 1, the radiator 1 is a so-called vertical flow type in which a coolant that is an internal fluid flowing in the tube 32 of the core portion 30 is directed downward from the top in the figure. 30, an upper tank 10, and a lower tank 20.

コア部30は、フィン31、チューブ32、サイドプレート33、コアプレート34から構成されており、これらの部材は耐腐食性等に優れるアルミニウム材もしくはアルミニウム合金材により形成されている。薄肉の帯板材から波形に成形されたフィン31と断面偏平状を成すチューブ32は、左右方向に交互に並べられており、左右最外方のフィン31の更に外方には補強部材としてのサイドプレート33が設けられている。   The core part 30 is comprised from the fin 31, the tube 32, the side plate 33, and the core plate 34, and these members are formed with the aluminum material or aluminum alloy material which is excellent in corrosion resistance etc. Fins 31 formed into a corrugated shape from thin strips and tubes 32 having a flat cross section are alternately arranged in the left-right direction, and a side as a reinforcing member is further outward of the left and right outermost fins 31. A plate 33 is provided.

各チューブ32の上下長手方向(図1図示BB方向)の端部は、コアプレート34に設けられたチューブ孔に嵌合され、フィン31、チューブ32、サイドプレート33、およびコアプレート34が一体でろう付けされている。   The ends of each tube 32 in the vertical longitudinal direction (BB direction in FIG. 1) are fitted into tube holes provided in the core plate 34, and the fin 31, the tube 32, the side plate 33, and the core plate 34 are integrated. It is brazed.

アッパタンク10、ロウアタンク20は、例えばガラス繊維を含有するポリアミド材のような耐熱性、耐強度性に優れる樹脂材より成形されており、断面形状は略U字状をなし、コアプレート34に対向する側に開口部を有する容器体をなしている。そして、この両タンク10、20の開口部の外周部と上記コアプレート34の外周部との間に図示しないシール部材(パッキン)が介在されて、両タンク10、20はコア部30に機械的に接合(かしめによる組付け)されている。   The upper tank 10 and the lower tank 20 are formed of a resin material having excellent heat resistance and strength resistance, such as a polyamide material containing glass fiber, and the cross-sectional shape is substantially U-shaped and faces the core plate 34. A container body having an opening on the side is formed. A seal member (packing) (not shown) is interposed between the outer peripheral portion of the opening of both tanks 10 and 20 and the outer peripheral portion of the core plate 34, so that both tanks 10 and 20 are mechanically connected to the core portion 30. Are joined (assembled by caulking).

アッパタンク10には、その長手方向に交差して突出するパイプ部(入口パイプ)11、冷却水を注水するための注水口17、ラジエータ1として車両へ取付けるための取付け部18が一体で形成されており、また、ロウアタンク20にはパイプ部(出口パイプ)21、取付け部22が一体で成形されている。   The upper tank 10 is integrally formed with a pipe portion (inlet pipe) 11 projecting in the longitudinal direction, a water injection port 17 for injecting cooling water, and a mounting portion 18 for mounting to the vehicle as the radiator 1. The lower tank 20 is integrally formed with a pipe portion (exit pipe) 21 and an attachment portion 22.

そして、各パイプ部11、21には、図示しないエンジンホースが挿入され、車両エンジンからの冷却水がパイプ部11からアッパタンク10、コア部30に流入して、コア部30において外部流体である図1図示AA方向に流通する空気との熱交換により冷却される。その後、冷却水はロウアタンク20のパイプ部21から外部に流出し、再びエンジンに戻るようになっている。   An engine hose (not shown) is inserted into each pipe part 11, 21, and cooling water from the vehicle engine flows into the upper tank 10 and the core part 30 from the pipe part 11, and is an external fluid in the core part 30. 1 Cooled by heat exchange with air flowing in the direction AA. Thereafter, the cooling water flows out from the pipe portion 21 of the lower tank 20 and returns to the engine again.

図2に示すように、フィン31はコルゲートフィンであり、空気の流通方向(図2紙面表裏方向、図1図示AA方向)とほぼ平行となるように形成された複数の平面部312を有し、隣り合う平面部312の間を湾曲部311で繋いで波状に形成されている。   As shown in FIG. 2, the fin 31 is a corrugated fin, and has a plurality of flat portions 312 formed so as to be substantially parallel to the air flow direction (front and back direction in FIG. 2, AA direction in FIG. 1). The adjacent flat portions 312 are connected by a curved portion 311 to form a wave shape.

換言すれば、フィン31は、山部と谷部が交互に連続する全体として波形形状を呈し、隣り合う山部の間には谷部が形成され、さらにこの山部と谷部の間には傾斜面が形成され、山部と谷部を接続している。山部および谷部が湾曲部311であり、傾斜面部が平面部312ということになる。   In other words, the fin 31 has a corrugated shape as a whole in which peaks and troughs are alternately continuous, a valley is formed between adjacent peaks, and further, between the peaks and valleys. An inclined surface is formed, connecting the peak and valley. The peaks and valleys are the curved portions 311, and the inclined surface portions are the flat portions 312.

そして、それぞれの平面部312には、複数個のルーバ313が空気の流通方向(図2紙面表裏方向、湾曲部311の延設方向)に所定間隔で並設されている。図3に示すように、ルーバ313は、空気流通方向AAの両端部が平面部312を挟んでそれぞれ反対側に切り起こされた所謂両切りルーバであり、空気流通方向AAの両端のルーバ313のみが片側端部のみを切り起こされた所謂片切りルーバとなっている。   A plurality of louvers 313 are juxtaposed on each plane portion 312 at a predetermined interval in the air flow direction (the front and back direction in FIG. 2 and the extending direction of the curved portion 311). As shown in FIG. 3, the louver 313 is a so-called double-cut louver in which both end portions in the air flow direction AA are cut and raised to the opposite sides with the plane portion 312 interposed therebetween, and only the louvers 313 at both ends in the air flow direction AA are included. This is a so-called one-cut louver that is cut and raised only at one end.

これら複数個のルーバ313は、1つの平面部312内では全て同一方向に傾斜している。すなわち、各平面部312は、一方の面である第1の面312aではルーバ313の空気流れ上流側端部ばかりが突出しており、他方の面である第2の面312bではルーバ313の空気流れ下流側端部ばかりが突出している。これにより、各ルーバ313間では、外部流体である空気が平面部312の第1の面312a側から第2の面312b側に通過するようになっている。   The plurality of louvers 313 are all inclined in the same direction within one plane portion 312. That is, in each plane portion 312, only the air flow upstream end portion of the louver 313 protrudes from the first surface 312 a which is one surface, and the air flow of the louver 313 from the second surface 312 b which is the other surface. Only the downstream end protrudes. Thereby, between each louver 313, the air which is an external fluid passes from the 1st surface 312a side of the plane part 312 to the 2nd surface 312b side.

そして、隣り合う平面部312においては、ルーバ313の傾斜方向が逆方向となっている。すなわち、隣接する平面部312においては、ルーバ313の上流側端部が突出している側である第1の面312a同士が向かい合っており、ルーバ313の下流側端部が突出している側である第2の面312b同士が向かい合っている。   And in the plane part 312 adjacent, the inclination direction of the louver 313 is a reverse direction. That is, in the adjacent flat portion 312, the first surfaces 312 a, which are the sides on which the upstream ends of the louvers 313 protrude, face each other, and the downstream ends of the louvers 313 protrude on the first side. The two surfaces 312b face each other.

次に、上記構成に基づきラジエータ1が熱交換する際の外部流体である空気の流れについて説明する。   Next, the flow of air as an external fluid when the radiator 1 performs heat exchange based on the above configuration will be described.

図1に示すラジエータ1のコア部30を通過する空気は、各チューブ32間では、図3に示すように、フィン31の上流端314においてそれぞれの平面部312間に流入する。   Air passing through the core portion 30 of the radiator 1 shown in FIG. 1 flows between the respective flat portions 312 at the upstream ends 314 of the fins 31 between the tubes 32 as shown in FIG.

複数ある平面部312間のうち、第1の面312a同士が向かい合った平面部312間に流入した空気は、この平面部312間を下流側に向かう途中で、両側の平面部312に切り起こされたルーバ313間を通過し、徐々に第2の面312b同士が向かい合った平面部312間に流路を変えていく。   Of the plurality of plane portions 312, the air that flows between the plane portions 312 where the first surfaces 312 a face each other is cut and raised by the plane portions 312 on both sides in the middle of the plane portions 312 on the downstream side. The flow path is changed between the flat portions 312 that pass between the louvers 313 and the second surfaces 312b face each other.

ここで、第2の面312b同士が向かい合った平面部312間に流路を変えた空気は、ルーバ313の切り起こし方向により、第1の面312a同士が向かい合った平面部312間に戻ることはない。   Here, the air whose flow path is changed between the flat portions 312 where the second surfaces 312 b face each other does not return to the flat portion 312 where the first surfaces 312 a face each other depending on the direction in which the louver 313 is cut and raised. Absent.

空気がフィン31の表面を流れる際にも熱交換は行なわれ内部流体である冷却水の熱がフィン31を介して空気に放熱されるが、空気がルーバ313間を通過する際には極めて効率よく熱交換が行われ、フィン31のルーバ313から空気に放熱される。   Even when the air flows on the surface of the fin 31, heat exchange is performed and the heat of the cooling water, which is an internal fluid, is radiated to the air through the fin 31. However, when air passes between the louvers 313, it is extremely efficient. Heat exchange is performed well, and heat is radiated from the louver 313 of the fin 31 to the air.

ルーバ313間を通過して第1の面312a同士が向かい合った平面部312間から第2の面312b同士が向かい合った平面部312間に移動した空気は、フィン31の上流端314において第2の面312b同士が向かい合った平面部312間に流入した空気と合流して、フィン31の下流端315から流出する。   The air that has passed between the louvers 313 and has moved between the plane portions 312 between which the first surfaces 312 a face each other and between the plane portions 312 where the second surfaces 312 b face each other is at the upstream end 314 of the fin 31. The air flows between the flat portions 312 where the surfaces 312 b face each other, and flows out from the downstream end 315 of the fin 31.

したがって、フィン31の上流端314では、第1の面312a同士が向かい合った平面部312間の方が第2の面312b同士が向かい合った平面部312間よりも空気の流速が大きくなり、フィン31の下流端315では、第1の面312a同士が向かい合った平面部312間よりも第2の面312b同士が向かい合った平面部312間の方が空気の流速が大きくなる。   Therefore, at the upstream end 314 of the fin 31, the air flow velocity is larger between the flat portions 312 where the first surfaces 312 a face each other than between the flat portions 312 where the second surfaces 312 b face each other. At the downstream end 315, the air flow velocity is greater between the flat portions 312 where the second surfaces 312b face each other than between the flat portions 312 where the first surfaces 312a face each other.

上述の構成および作動によれば、図3に示すように、フィン31の平面部312のそれぞれには、第1の面312a側から第2の面312b側へ空気を通過させるように切り起こされた同一方向に傾斜する複数のルーバ313が形成されている。そして、隣り合う平面部312ではルーバ313の傾斜方向が逆方向となっており、ルーバ313間に空気が流れ込む第1の面312a同士が向かい合い、ルーバ313間から空気が流れ出す第2の面312b同士が向かい合って、第1の面312a同士が向かい合う平面部312間と、第2の面312b同士が向かい合う平面部312間とは、同一のチューブ32間では交互に位置している。   According to the above-described configuration and operation, as shown in FIG. 3, each flat portion 312 of the fin 31 is cut and raised so that air passes from the first surface 312 a side to the second surface 312 b side. A plurality of louvers 313 inclined in the same direction are formed. In the adjacent flat portions 312, the louvers 313 are inclined in opposite directions, the first surfaces 312 a into which air flows between the louvers 313 face each other, and the second surfaces 312 b through which air flows from between the louvers 313. Are opposed to each other, and between the flat portions 312 where the first surfaces 312a face each other and between the flat portions 312 where the second surfaces 312b face each other are alternately located between the same tubes 32.

したがって、同一のチューブ32間では、第1の面312a同士が向かい合う平面部312間から第2の面312b同士が向かい合う平面部312間へ、空気はルーバ313間を通過し、各ルーバ313間を通過する空気は、上流側においてルーバ313間を通過していない空気となる。   Therefore, between the same tubes 32, air passes between the louvers 313 from between the flat portions 312 where the first surfaces 312 a face each other to between the flat portions 312 where the second surfaces 312 b face each other, and between the louvers 313. The passing air is air that has not passed between the louvers 313 on the upstream side.

これにより、いずれのルーバ313間にも、上流側ルーバ313間で熱交換していない比較的低温の空気を通過させることができる。このようにして、全てのルーバ313間において空気とフィンとの温度差を確保することができ、熱交換性能を向上することができる。   Thereby, it is possible to pass relatively low-temperature air that does not exchange heat between the upstream louvers 313 between any louvers 313. In this way, a temperature difference between air and fins can be secured between all louvers 313, and heat exchange performance can be improved.

図4に、本発明者が行った本実施形態のラジエータ1の熱交換性能である熱流束の評価結果を示す。実線で示した結果が本発明を適用したフィン31を採用した場合であり、破線で示した比較結果は図6に断面構造を示す転向タイプのフィン831を採用した場合である。   In FIG. 4, the evaluation result of the heat flux which is the heat exchange performance of the radiator 1 of this embodiment which this inventor performed is shown. The result shown by the solid line is the case where the fin 31 to which the present invention is applied is adopted, and the comparison result shown by the broken line is the case where the turning type fin 831 whose sectional structure is shown in FIG. 6 is adopted.

図4から明らかなように、本実施形態のラジエータ1によれば、空気流れ上流側では空気流入直後の部位において比較例より若干熱流束値が小さいものの、空気流れ下流側まで熱流束値の低下は極めて少なく、全体としての熱交換性能が比較例よりも格段に優れていることがわかる。   As apparent from FIG. 4, according to the radiator 1 of the present embodiment, the heat flux value decreases to the downstream side of the air flow, although the heat flux value is slightly smaller at the upstream side of the air flow than the comparative example at the site immediately after the air inflow. It is found that the heat exchange performance as a whole is far superior to the comparative example.

このように、フィンの空気流れ下流側部のルーバ間にまで比較的低温の空気を流すことで放熱性能を向上することができるので、フィンの空気流れ方向の長さ(すなわち、略コア部の厚さ)が比較的長い場合に効果は大きくなる。フィンの空気流通方向AAの長さ(コルゲートフィンとしての幅)が15mm以上であれば効果が大きく、25mm以上であれば極めて大きな効果を得ることができる。   In this way, since the heat radiation performance can be improved by flowing relatively low temperature air between the louvers on the downstream side of the fin air flow, the length of the fin in the air flow direction (that is, approximately the core portion). The effect increases when the thickness is relatively long. If the length of the fin in the air flow direction AA (width as a corrugated fin) is 15 mm or more, the effect is great, and if the length is 25 mm or more, a very large effect can be obtained.

また、上述した構成は、フィン31の平面部312は互いに空気流れ方向断面における間隔をほぼ均一とした図3を用いて説明していたが、第1の面312a同士が向かい合う平面部312間から第2の面312b同士が向かい合う平面部312間へ空気はルーバ313間を通過し、第2の面312b同士が向かい合う平面部312間から第1の面312a同士が向かい合う平面部312間への空気の移動はないことから、図5に断面構造を示すようなフィン31を採用すれば、さらに熱交換性能を向上することが可能である。   In the above-described configuration, the flat portions 312 of the fins 31 have been described with reference to FIG. 3 in which the intervals in the cross section in the air flow direction are substantially uniform, but from the space between the flat portions 312 where the first surfaces 312a face each other. Air passes between the louvers 313 between the flat portions 312 where the second surfaces 312b face each other, and air flows between the flat portions 312 where the second surfaces 312b face each other to between the flat portions 312 where the first surfaces 312a face each other. Therefore, if a fin 31 having a cross-sectional structure shown in FIG. 5 is employed, the heat exchange performance can be further improved.

すなわち、フィン31の空気流通方向AAの上流端314において、第1の面312a同士が向かい合う隣り合う平面部312の間隔314aを、第2の面312b同士が向かい合う隣り合う平面部312の間隔314bより大きくして、ルーバ313間を第1の面312a側から第2の面312b側へ通過させる空気を、第1の面312a同士が向かい合う隣り合う平面部312の間に多量に流入させる。   That is, at the upstream end 314 of the air flow direction AA of the fin 31, the interval 314 a between the adjacent flat portions 312 where the first surfaces 312 a face each other is greater than the interval 314 b between the adjacent flat portions 312 where the second surfaces 312 b face each other. A large amount of air passing between the louvers 313 from the first surface 312a side to the second surface 312b side is caused to flow between adjacent flat portions 312 where the first surfaces 312a face each other.

さらに、フィン31の空気流通方向AAの下流端315において、第2の面312b同士が向かい合う隣り合う平面部312の間隔315bを、第1の面312a同士が向かい合う隣り合う平面部312の間隔315aより大きくして、ルーバ313間を第1の面312a側から第2の面312b側へ通過した空気を、第2の面312b同士が向かい合う隣り合う平面部312の間から多量に流出させる。   Further, at the downstream end 315 of the fin 31 in the air flow direction AA, the interval 315b between the adjacent planar portions 312 where the second surfaces 312b face each other is larger than the interval 315a between the adjacent planar portions 312 where the first surfaces 312a face each other. A large amount of air that has passed between the louvers 313 from the first surface 312a side to the second surface 312b side flows out from between the adjacent flat portions 312 where the second surfaces 312b face each other.

このように、フィン31の上流端314では第1の面312a同士が向かい合う平面部312間の空気流入口断面積を比較的大きくし、フィン31の下流端315では第2の面312b同士が向かい合う平面部312間の空気流出口断面積を比較的大きくすることで、空気流通抵抗を低減して一層熱交換性能を向上することができる。   In this manner, the air inlet cross-sectional area between the flat portions 312 where the first surfaces 312a face each other is relatively large at the upstream end 314 of the fin 31, and the second surfaces 312b face each other at the downstream end 315 of the fin 31. By making the air outlet cross-sectional area between the flat portions 312 relatively large, the air flow resistance can be reduced and the heat exchange performance can be further improved.

図5に示すような構成のフィンは、周知の加工用ローラを用いて製造することができる。   The fin having the configuration as shown in FIG. 5 can be manufactured using a known processing roller.

すなわち、回転軸方向に伸長する幅を有して回転軸の外方周囲に交互に設けられた頂部および底部を備えた一対のローラが、それぞれの頂部と底部とが噛み合って互いに逆回りに回転し、ローラ間で押圧する金属製の板材を波形状に折り曲げるとともに、波形状に形成される板材の傾斜面にルーバ切り刃でルーバ313を切り起こして成形することができる。   That is, a pair of rollers each having a top and a bottom having a width extending in the direction of the rotation shaft and alternately provided around the outer periphery of the rotation shaft rotate counterclockwise with the top and bottom meshing with each other. Then, the metal plate material pressed between the rollers can be bent into a wave shape, and the louver 313 can be cut and raised with a louver cutting blade on the inclined surface of the plate material formed in the wave shape.

ルーバ313切り起こしに伴い板材に発生する残留応力によって、フィン31をルーバ313の切り起こし方向に捩り、フィン31の湾曲部(山部および谷部)311の曲率半径を湾曲部311の延在方向(フィン31の幅方向)において変化させることにより、図5に示すようなフィン31を成形することができる。   The fin 31 is twisted in the direction in which the louver 313 is cut and raised by the residual stress generated in the plate material as the louver 313 is cut and raised, and the curvature radius of the curved portion (mountain portion and valley portion) 311 of the fin 31 is set in the extending direction of the curved portion 311. By changing in the (width direction of the fin 31), the fin 31 as shown in FIG. 5 can be formed.

なお、フィン31の上流端314において、第1の面312a同士が向かい合う隣り合う平面部312の間隔314aを、第2の面312b同士が向かい合う隣り合う平面部312の間隔314bより大きくする構成、および、フィン31の下流端315において、第2の面312b同士が向かい合う隣り合う平面部312の間隔315bを、第1の面312a同士が向かい合う隣り合う平面部312の間隔315aより大きくする構成、の少なくともいずれかを採用すれば、空気流通抵抗を低減して熱交換性能を向上することが可能である。   Note that, at the upstream end 314 of the fin 31, the interval 314a between the adjacent flat portions 312 where the first surfaces 312a face each other is larger than the interval 314b between the adjacent flat portions 312 where the second surfaces 312b face each other, and In the downstream end 315 of the fin 31, at least the interval 315 b between the adjacent flat portions 312 where the second surfaces 312 b face each other is larger than the interval 315 a between the adjacent flat portions 312 where the first surfaces 312 a face each other. If either one is employed, it is possible to reduce the air flow resistance and improve the heat exchange performance.

また、フィン31はコルゲートフィンであり、フィン31の製造やチューブ32への接合が容易である。すなわち、同一のチューブ32間に、チューブ32の延設方向BBに間隔を空けて複数の平面部312を配設するようにチューブ32の外表面にフィン31を接合することが容易である。   Moreover, the fin 31 is a corrugated fin, and manufacture of the fin 31 and joining to the tube 32 are easy. That is, it is easy to join the fins 31 to the outer surface of the tube 32 so that the plurality of flat portions 312 are disposed between the same tubes 32 with an interval in the extending direction BB of the tubes 32.

本実施形態の図3、図5に断面構造を示したコルゲートフィ31は、いずれも湾曲部311の延在方向(それぞれの山および谷が伸びる方向)が全てほぼ平行であるため、フィン31は長手方向に曲がりのない直線状(波形状のフィン全体を山側もしくは谷側から見たときに曲がりのない形状)となる。図5に示したように平面部312を捩じった構造であっても、隣り合う平面部312では捩り方向が逆となり相殺されることで、全体として曲がりのないフィン31とすることができる。   In the corrugated phys 31 whose cross-sectional structures are shown in FIGS. 3 and 5 of the present embodiment, the extending direction of the curved portion 311 (the direction in which each peak and valley extend) are all substantially parallel. It becomes a straight shape without bending in the longitudinal direction (a shape without bending when the entire wave-shaped fin is viewed from the mountain side or the valley side). As shown in FIG. 5, even in the structure in which the flat portion 312 is twisted, the adjacent flat portions 312 can be reversed torsional directions to cancel each other, so that the fin 31 having no bend as a whole can be obtained. .

これにより、フィン31とチューブ32との仮固定、およびフィン31とチューブ32とのろう付も極めて容易となる。   Thereby, temporary fixation of the fin 31 and the tube 32 and brazing of the fin 31 and the tube 32 are extremely easy.

図7に断面構造を示す比較例のフィン931は、全ての平面部9312におけるルーバ9313の切り起こし方向が同一である(第1の面と第2の面とが向かい合った)転向レスフィンであり、上述したローラを用いた加工では曲がりを生じる。また、ルーバ9313間を通過した空気が、下流側において隣の平板部9312のルーバ9313間を通過する。   The fins 931 of the comparative example whose cross-sectional structure is shown in FIG. 7 are turningless fins in which the louver 9313 is cut and raised in all the plane portions 9312 (the first surface and the second surface face each other). In the processing using the roller described above, bending occurs. Further, the air that has passed between the louvers 9313 passes between the louvers 9313 of the adjacent flat plate portion 9312 on the downstream side.

したがって、本実施形態のフィン31を採用すれば、フィン931を採用した場合よりも、製造性および熱交換性能に優れたラジエータ1とすることができる。   Therefore, if the fin 31 of this embodiment is employ | adopted, it can be set as the radiator 1 excellent in manufacturability and heat exchange performance rather than the case where the fin 931 is employ | adopted.

(他の実施形態)
上記一実施形態では、フィン31はコルゲートフィンであったが、これに限定されるものではない。例えば、プレートフィンであってもよく、同一のチューブ32間において隣り合う平面部(すなわち隣り合うプレートフィン)に形成したルーバの傾斜方向が逆方向となっているものであればよい。
(Other embodiments)
In the said one Embodiment, although the fin 31 was a corrugated fin, it is not limited to this. For example, plate fins may be used as long as the louvers formed in adjacent plane portions (that is, adjacent plate fins) between the same tubes 32 have the opposite inclination directions.

また、上記一実施形態では、フィン31やチューブ32等のコア部30を構成する各部材はアルミニウム材もしくはアルミニウム合金材からなるものであったが、構成部材の材質はこれに限定されるものではない。例えば、銅合金材からなるものであってもよい。   In the above embodiment, each member constituting the core portion 30 such as the fin 31 and the tube 32 is made of an aluminum material or an aluminum alloy material. However, the material of the constituent member is not limited to this. Absent. For example, it may be made of a copper alloy material.

また、上記一実施形態では、本発明をバーチカルフロータイプのラジエータ1に適用した場合について説明したが、本発明は他の熱交換器に適用しても有効である。例えば、クロスフロータイプのラジエータであってもよいし、インタークーラ等であってもかまわない。したがって、内部流体も冷却水に限定されるものではなく、外部流体も空気に限定されるものではない。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the vertical flow type radiator 1 has been described, but the present invention is also effective when applied to other heat exchangers. For example, a cross-flow type radiator or an intercooler may be used. Therefore, the internal fluid is not limited to cooling water, and the external fluid is not limited to air.

本発明を適用した一実施形態における熱交換器である車両用のラジエータ1の全体を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing the entirety of a vehicle radiator 1 that is a heat exchanger in an embodiment to which the present invention is applied. ラジエータ1のチューブ32間に配設されたフィン31のみを示す正面図である。2 is a front view showing only fins 31 disposed between tubes 32 of the radiator 1. FIG. 図2のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. ラジエータ1の熱交換性能である熱流束の評価結果を示すグラフである。4 is a graph showing an evaluation result of heat flux that is heat exchange performance of the radiator 1. ラジエータ1のフィン31の他の例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of fins 31 of the radiator 1. 比較例のフィンの断面図である。It is sectional drawing of the fin of a comparative example. 比較例のフィンの断面図である。It is sectional drawing of the fin of a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1 ラジエータ(熱交換器)
31 フィン
32 チューブ
311 湾曲部
312 平面部
312a 第1の面
312b 第2の面
313 ルーバ
1 Radiator (heat exchanger)
31 Fin 32 Tube 311 Curved portion 312 Planar portion 312a First surface 312b Second surface 313 Louver

Claims (4)

所定の間隔で配列され、内部を内部流体が流通する複数のチューブ(32)と、
隣り合う前記チューブ(32)の間において前記チューブ(32)の外部を流れる外部流体の流通方向(AA)と略平行な平面部(312)を有し、複数の前記平面部(312)が前記チューブ(32)の延設方向(BB)に間隔を空けて配設されるように前記複数のチューブ(32)の外表面に接合されたフィン(31)とを備え、
それぞれの前記平面部(312)には、前記外部流体の流通方向(AA)に並設され、全て同一方向に傾斜して前記平面部(312)の一方の面である第1の面(312a)側から他方の面である第2の面(312b)側へ前記外部流体を通過させるように切り起こされた複数のルーバ(313)が形成されており、
同一の前記チューブ(32)の間では、隣り合う前記平面部(312)における前記ルーバ(313)の傾斜方向が逆方向となっていることを特徴とする熱交換器。
A plurality of tubes (32) arranged at predetermined intervals through which an internal fluid flows;
It has a plane part (312) substantially parallel to the flow direction (AA) of the external fluid flowing outside the tube (32) between the adjacent tubes (32), and a plurality of the plane parts (312) A fin (31) joined to the outer surface of the plurality of tubes (32) so as to be spaced apart in the extending direction (BB) of the tube (32);
A first surface (312a) that is arranged in parallel to the flow direction (AA) of the external fluid and is inclined in the same direction and is one surface of the planar portion (312). A plurality of louvers (313) cut and raised so as to allow the external fluid to pass from the first side to the second side (312b) side, which is the other side,
Between the same said tubes (32), the inclination direction of the said louver (313) in the said adjacent plane part (312) is a reverse direction, The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
同一の前記チューブ(32)の間では、前記外部流体の流通方向(AA)の上流端(314)において、向かい合って配された前記第1の面(312a)同士の間隔(314a)が、向かい合って配された前記第2の面(312b)同士の間隔(314b)より大きいことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。   Between the same tubes (32), at the upstream end (314) in the flow direction (AA) of the external fluid, an interval (314a) between the first surfaces (312a) arranged to face each other is opposed to each other. 2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchanger is larger than a distance (314 b) between the second surfaces (312 b) arranged in a row. 同一の前記チューブ(32)の間では、前記外部流体の流通方向(AA)の下流端(315)において、向かい合って配された前記第1の面(312a)同士の間隔(315a)が、向かい合って配された前記第2の面(312b)同士の間隔(315b)より小さいことを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。   Between the same tubes (32), at the downstream end (315) of the flow direction (AA) of the external fluid, an interval (315a) between the first surfaces (312a) arranged to face each other is opposed to each other. The heat exchanger according to claim 2, wherein the heat exchanger is smaller than an interval (315 b) between the second surfaces (312 b) arranged in a row. 前記フィン(31)は、同一の前記チューブ(32)の間で隣り合う前記平面部(312)の間を繋ぐ湾曲部(311)を有し、波状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の熱交換器。   The said fin (31) has the curved part (311) which connects between the said plane part (312) adjacent between the said same tube (32), It is formed in the wave shape, It is characterized by the above-mentioned. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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