JP2013122367A - Heat exchanger for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用熱交換器に係り、より詳しくは、作動流体と外部を通過する流体との流れを改良して熱交換効率を向上させた車両用熱交換器に関する。 The present invention relates to a vehicle heat exchanger, and more particularly to a vehicle heat exchanger that improves the heat exchange efficiency by improving the flow of a working fluid and a fluid passing outside.
最近の自動車産業は、消費者の、環境問題とエネルギー消費との関連に対する関心の高まりにつれて、燃費改善に関する研究と、車両の軽量化、小型化及び高機能化のための研究開発が続けられている。
熱交換器は、温度が高い流体から伝熱壁を通じて温度が低い流体に熱を伝達するものであって、ラジエータ、加熱器、冷却器、蒸発器、及び凝縮器などに使用される。
The recent automobile industry has continued research on fuel efficiency improvement and research and development for lighter, smaller, and more functional vehicles as consumers' interest in the relationship between environmental issues and energy consumption increases. Yes.
The heat exchanger transfers heat from a fluid having a high temperature to a fluid having a low temperature through a heat transfer wall, and is used for a radiator, a heater, a cooler, an evaporator, a condenser, and the like.
車両用熱交換器は、エンジンルームに設置され、エンジンの熱エネルギーを再利用し、作動流体の温度を用途に合うように調節して車両の空調システムや変速機オイルクーラーなどに適用される。
熱交換器は、エンジンルームに設置されるために空間が限定され、設置空間の確保及び設置の容易さに関する問題が発生することがある。そのために、熱交換器の小型化、軽量化、高効率化、及び高機能化の研究が続けられている。
A vehicle heat exchanger is installed in an engine room, reuses engine heat energy, and adjusts the temperature of a working fluid to suit the application, and is applied to a vehicle air conditioning system, a transmission oil cooler, and the like.
Since the heat exchanger is installed in the engine room, the space is limited, and there may be a problem regarding securing of installation space and ease of installation. For this reason, research has been continued on downsizing, weight reduction, high efficiency, and high functionality of heat exchangers.
最近は、プレートを積層して形成され、冷却水を熱交換媒体として使用する板型熱交換器や、複数のパイプ内周面に細径(reduced diameter)が形成され、作動流体の流れを変化させて乱流を形成するシェルアンドチューブ(Shell and Tube)タイプ熱交換器が開発されている(例えば特許文献1を参照)。 Recently, it has been formed by laminating plates, and plate-type heat exchangers that use cooling water as a heat exchange medium and reduced diameters on the inner peripheral surface of multiple pipes have been formed to change the flow of working fluid A shell and tube type heat exchanger has been developed that forms a turbulent flow (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、板型熱交換器の場合には、高圧及び低圧流体の相互熱交換の時、シェルアンドチューブタイプ熱交換器に比べて内圧が低いため、プレートの厚さを増大させなければならない。プレートの厚さを増大によって作動流体間の熱交換効率が低下し、製作原価の増加、及び全体的な重量及びサイズが増大するという問題点がある。 However, in the case of a plate heat exchanger, the internal pressure is lower than that of the shell-and-tube type heat exchanger in the mutual heat exchange between the high-pressure and low-pressure fluids, so the plate thickness must be increased. Increasing the thickness of the plate reduces the efficiency of heat exchange between the working fluids, increasing production costs and increasing overall weight and size.
また、板型熱交換器に比べて熱交換効率に優れたシェルアンドチューブタイプの熱交換器は、各パイプの内周面に細径を形成しなければならないため、製造工数が増加する。また、パイプの外周面は、スムーズなチューブ状に形成されるので、空気の乱流形成が難しいため、熱交換効率を効率的に上昇させることができないという問題点がある。 In addition, the shell-and-tube type heat exchanger, which is superior in heat exchange efficiency as compared with the plate type heat exchanger, needs to form a small diameter on the inner peripheral surface of each pipe, and thus the number of manufacturing steps increases. Moreover, since the outer peripheral surface of the pipe is formed in a smooth tube shape, it is difficult to form a turbulent air flow, so that there is a problem in that the heat exchange efficiency cannot be increased efficiently.
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、内部を通過する作動流体と、外部を通過する作動流体と、の流れを改良することによって、作動流体の熱交換効率の向上を通じて全体的な冷却性能を向上させた車両用熱交換器を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to improve the flow of the working fluid passing through the inside and the working fluid passing through the outside, thereby improving the working fluid. An object of the present invention is to provide a vehicle heat exchanger having improved overall cooling performance through improvement of heat exchange efficiency.
上記目的を達成するための本発明の車両用熱交換器は、作動流体が流入する流入ホールを備える流入タンクと、流入タンクから離隔した位置に配置され、作動流体を排出する排出ホールを備える排出タンクと、長さ方向に沿って1以上の突出部が形成された1以上のプレートを結合して形成された1以上の結合管を備え、流入タンクと排出タンクとを作動流体を流通自在に連結する1以上の放熱ユニットと、を有し、結合管の内部には、作動流体が流れる連結流路が形成され、連結流路を流れる作動流体は、結合管の外部を流れる他の作動流体との熱交換を通じて冷却されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vehicle heat exchanger according to the present invention includes an inflow tank having an inflow hole into which a working fluid flows, and an exhaust having a discharge hole that is disposed at a position spaced from the inflow tank and discharges the working fluid. A tank is provided with one or more coupling pipes formed by coupling one or more plates formed with one or more protrusions along the length direction so that the working fluid can freely flow between the inflow tank and the discharge tank. One or more radiating units to be connected, and a coupling flow path through which the working fluid flows is formed inside the coupling pipe, and the working fluid flowing through the coupling flow path is another working fluid that flows outside the coupling pipe. It is cooled through heat exchange with.
また本発明の突出部は、半円形状に形成された外周面と内周面とを有し、複数個が合わされて結合管を形成し、形成された結合管がプレートの長さ方向に沿った螺旋を形成する形状を有し、
本発明の放熱ユニットは、両端部が、流入タンクと排出タンクとにそれぞれ挿入され、放熱ユニットの両端部には突出部が形成されないことを特徴とする。
The protrusion of the present invention has an outer peripheral surface and an inner peripheral surface formed in a semicircular shape, and a plurality of them are combined to form a coupling tube, and the formed coupling tube extends along the length direction of the plate. Having a shape that forms a spiral,
The heat radiating unit of the present invention is characterized in that both end portions are inserted into the inflow tank and the discharge tank, respectively, and no projecting portions are formed at both end portions of the heat radiating unit.
また本発明の結合管は、複数の突出部により形成される円形のパイプであり、結合管の内周面と外周面とが螺旋形状に形成されて連結流路の内部を流れる作動流体に渦流を形成させると共に、連結流路の外部を通過する他の作動流体の乱流形成を誘導することを特徴とする。 Further, the coupling pipe of the present invention is a circular pipe formed by a plurality of protrusions, and the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the coupling pipe are formed in a spiral shape so that a vortex flows to the working fluid flowing inside the connection channel. And the formation of turbulent flow of other working fluid passing through the outside of the connecting flow path.
また本発明の結合管は、一対のプレートを、それぞれの突出部が外側に向かって突出するように重ね合わせ、一対のプレートを結合して形成され、
突出部は、プレス成型によってプレートと一体に形成され、
隣接した放熱ユニットは、幅方向に互いに交差するように配置され、隣接した一つの放熱ユニットの結合管が、隣接した他の一つの放熱ユニットの結合管の間に配置されることを特徴とする。
Further, the coupling pipe of the present invention is formed by overlapping a pair of plates such that each protruding portion protrudes outward, and coupling the pair of plates,
The protrusion is formed integrally with the plate by press molding,
Adjacent heat dissipation units are disposed so as to intersect each other in the width direction, and a coupling pipe of one adjacent heat dissipation unit is disposed between coupling pipes of another adjacent heat dissipation unit. .
また本発明は、1つの放熱ユニットが有する結合管の個数が、流入タンクと排出タンクとの大きさに対応して調節され、
一つの放熱ユニットを構成する結合管が、互いに分離可能に組立てられ、
一つのプレートに複数列の突出部を形成し、そのうちの一列の突出部が他の一列の突出部と結合されて結合管を形成するように一つのプレートを折り畳んで放熱ユニットを形成することを特徴とする。
In the present invention, the number of coupling pipes included in one heat radiating unit is adjusted according to the sizes of the inflow tank and the discharge tank,
The coupling pipes constituting one heat dissipation unit are assembled so as to be separable from each other,
Forming multiple rows of protrusions on one plate, folding one plate to form a heat dissipation unit so that one row of protrusions is combined with the other row of protrusions to form a coupling tube Features.
また本発明のプレートは、結合管の間に形成された1以上の流動ホールを備え、
流入タンクには、放熱ユニットに対応して、流入タンクの長さ方向に沿って1以上の第1挿入ホールが形成され、排出タンクには、放熱ユニットに対応して、流入タンクの長さ方向に沿って1以上の第2挿入ホールが形成されることを特徴とする。
The plate of the present invention comprises one or more flow holes formed between the coupling tubes,
In the inflow tank, one or more first insertion holes are formed along the length direction of the inflow tank corresponding to the heat dissipation unit, and in the discharge tank, the length direction of the inflow tank corresponding to the heat dissipation unit. One or more second insertion holes are formed along the line.
また本発明は、流入タンクが、上端に装着される第1装着キャップ及び下端に装着される第1密閉キャップを更に有し、排出タンクが、上端に装着される第2装着キャップ及び下端に装着される第2密閉キャップを更に有することを特徴とする。 In the present invention, the inflow tank further includes a first mounting cap mounted on the upper end and a first sealing cap mounted on the lower end, and the discharge tank is mounted on the second mounting cap mounted on the upper end and the lower end. And a second sealing cap.
また本発明は、結合管の外部を流れる他の作動流体は、外気であり
連結流路を通過する作動流体の流動方向と結合管の外部を通過する外気の流動方向とは互いに直角であり、
連結流路を通過する作動流体は、冷却水、エンジンオイル、変速機オイル、エアコン冷媒及び車両排気ガスのうちのいずれか一つであることを特徴とする。
In the present invention, the other working fluid that flows outside the coupling pipe is outside air, and the flow direction of the working fluid that passes through the connection flow path and the flow direction of the outside air that passes outside the coupling pipe are perpendicular to each other.
The working fluid that passes through the connection flow path is any one of cooling water, engine oil, transmission oil, air-conditioner refrigerant, and vehicle exhaust gas.
本発明の車両用熱交換器は、内部で流動する作動流体が回転して渦巻流が発生し、外部を通過する作動流体に乱流形成を促進することによって、熱交換効率を向上させることができる。従って、全体的な冷却性能を向上させることができる。
また、本発明の車両用熱交換器は、螺旋形状の突出部が形成された1以上のプレートを結合して連結流路を有する螺旋形状の結合管を形成する。従って、製作原価を節減し、全体重量を下げることができる。
The vehicle heat exchanger of the present invention can improve heat exchange efficiency by rotating the working fluid flowing inside to generate a spiral flow and promoting turbulent flow formation in the working fluid passing outside. it can. Therefore, the overall cooling performance can be improved.
Moreover, the heat exchanger for vehicles of this invention couple | bonds the 1 or more plate in which the helical projection part was formed, and forms the helical coupling pipe which has a connection flow path. Therefore, manufacturing costs can be reduced and the overall weight can be reduced.
また、高圧の作動流体が移動する連結流路の断面形状が円形に形成されるため、従来の板型熱交換器に比べて耐圧性を向上させて全体的な耐久性を向上させることができる。 Further, since the cross-sectional shape of the connecting flow path through which the high-pressure working fluid moves is formed in a circular shape, the pressure resistance can be improved and the overall durability can be improved as compared with the conventional plate heat exchanger. .
本発明の車両用熱交換器100は、内部を通過する作動流体に渦巻流の形成を誘導し、その外部を通過する作動流体には乱流の形成を促進することによって、作動流体間の熱交換効率の向上を通じて全体的な冷却性能を向上させることができる。
以下に、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
The
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明による車両用熱交換器の斜視図であり、図2は、図1のA−A線に沿った断面図であり、図3は、図1のB−B線に沿った断面図である。
図1〜3に示すように、本発明の車両用熱交換器100は、流入タンク110、排出タンク120、及び放熱ユニット130を含んで構成される。以下に、これらを各構成要素別に詳しく説明する。
流入タンク110には流入ホール112が形成されており、作動流体が流入ホール112を通じて流入タンク110の内部に流入される。
1 is a perspective view of a vehicle heat exchanger according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is taken along line BB in FIG. FIG.
As shown in FIGS. 1 to 3, the
An
排出タンク120は、流入タンク110から一定間隔離隔した位置に配置され、排出タンク120には排出ホール122が形成されている。排出ホール122を通じて熱交換された作動流体が排出タンク120から排出される。
The
流入タンク110の上端には第1装着キャップ114が装着され、流入タンク110の下端には第1密閉キャップ116が装着される。また、排出タンク120の上端には第2装着キャップ124が装着され、排出タンク120の下端には第2密閉キャップ126が装着される。第1装着キャップ114には流入ホール112が形成され、第2装着キャップ124には排出ホール122が形成される。
A
装着キャップ114と124、及び密閉キャップ116と126は、流入ホール112と排出ホール122とを除いて、流入タンク110と排出タンク120との内部に貯蔵される作動流体が外部に漏れるのを防止するために、各タンク110、120の気密を維持するように形成される。
The
図4は本発明の車両用熱交換器に適用される放熱ユニットの斜視図であり、図5は、その分解斜視図である。
図4、5に示すように、放熱ユニット130は、1以上の突出部134が長さ方向に沿って形成されたプレート132を結合して形成された複数の結合管138を有する。
結合管138の内部には、作動流体が、流入タンク110から排出タンク120へ流れことができるように連結流路136が形成される。従って、流入ホール112を通じて流入タンク110に流入された作動流体は、連結流路136を通じて排出タンク120へ移動し、排出ホール122を通じて排出タンク120から排出される。
FIG. 4 is a perspective view of a heat dissipation unit applied to the vehicle heat exchanger of the present invention, and FIG. 5 is an exploded perspective view thereof.
As shown in FIGS. 4 and 5, the
A
流入タンク110と排出タンク120との間には、複数の放熱ユニット130が平行に配置されている。連結流路136を通過する作動流体は、結合管138の外部を通過する他の作動流体との熱交換によって冷却される。
熱交換器100は、熱交換媒体として外気を利用する空冷式熱交換器であることが好ましい。即ち、流入タンク110に流入された作動流体が、結合管138の連結流路136を通過する時に、作動流体は、結合管138の外部の外気により冷却される。
A plurality of
The
ここで、連結流路136内部を通過する作動流体の流動方向と、結合管138の外部を通過する外気の流動方向と、は互いに直交する。即ち、作動流体と外気は、互いに直角方向に移動しながら熱交換する。
熱交換器100は、作動流体と外気がそれぞれ異なる方向に流動しながら熱交換するため、より効率的な熱交換が可能になる。
Here, the flow direction of the working fluid passing through the inside of the
Since the
図2に示すように、流入タンク110の内側面には、放熱ユニット130に対応して、流入タンク110の長さ方向に沿って複数の第1挿入ホール118が形成される。第1挿入ホール118には放熱ユニット130の一端が挿入される。第1挿入ホール118は等間隔に形成されてもよい。
As shown in FIG. 2, a plurality of first insertion holes 118 are formed along the length direction of the
また、排出タンク120の内側面には、放熱ユニット130に対応して、排出タンク120長さ方向に沿って複数の第2挿入ホール128が形成される。第2挿入ホール128には放熱ユニット130の他端が挿入される。第2挿入ホール128は等間隔に形成されてもよい。
A plurality of second insertion holes 128 are formed on the inner side surface of the
即ち、放熱ユニット130は、両端部それぞれが、第1挿入ホール118と第2挿入ホール128とに挿入されて流入タンク110と排出タンク120とに装着され、流入タンク110と排出タンク120とを連結する。
That is, both ends of the
図3に示すように、隣接した放熱ユニット130は、結合管138が幅方向に重なり合わないように、幅方向に交互に交差するように配置される。即ち、隣接した放熱ユニッ130は、一つの放熱ユニット130の結合管138が、隣接した他の一つの放熱ユニット130の結合管138の間に配置される。
これによって、複数の放熱ユニット130は複層に配置され、外気と結合管138の外周との間の接触面積が増大する。
As shown in FIG. 3, the adjacent
Accordingly, the plurality of
図4、5に示すように、突出部134はその外周面と内周面とが半円形状に形成される。複数の突出部134は合わされて前記結合管を形成し、形成された前記結合管がプレート132の長さ方向に沿って螺旋を形成する形状に配置される。
ここで、放熱ユニット130の両端部には、突出部134が形成されない。放熱ユニット130の両端部は、流入タンク110に形成される第1挿入ホール118と排出タンク120に形成される第2挿入ホール128とに挿入されるため、放熱ユニット130の両端部と第1、第2挿入ホール118、128との間を密閉させるために放熱ユニット130の両端部には直線区間が形成される。または、放熱ユニット130の両端部に形成された突出部は螺旋を形成せずに、スムーズなチューブ状に形成される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
Here, the
突出部134は、プレス成型を通じてプレート132と一体に加工される。
本実施例において、結合管138は、複数の突出部134により形成された円形のパイプであり、結合管138の内周面と外周面とは螺旋形状に形成される。
作動流体が結合管138の内部の連結流路136を流れる時、結合管138は作動流体が回転するようにして渦巻流を誘導する。
The
In the present embodiment, the
When the working fluid flows through the
また、結合管138は、外部を通過する外気に乱流の形成を誘導することによって、作動流体と外気との熱交換効率を向上させる。
結合管138は、一対のプレート132の突出部134が外側に向かって突出するように配置された状態で、突出部134が管を形成するように結合することによって形成することができる。
Further, the
The
即ち、一対のプレート132に形成される突出部134それぞれの内側面が互いに向き合うように一対のプレート132を配置させた状態で、一対のプレート132を結合することによって、その内部に連結流路136を有する結合管138が形成される。
ここで、一対のプレート132は、溶接などによって結合することができる。
放熱ユニット130に含まれる結合管138の個数は、流入タンク110と排出タンク120の大きさに応じて調節することができる。また、一つの放熱ユニット130を構成する結合管138は分離可能に組立てられる。
That is, by connecting the pair of
Here, the pair of
The number of
本実施例では、図3に示すように、一つの放熱ユニット130が二つの結合管138を含んでいるが、本発明はこれに限定されない。即ち、流入タンク110と排出タンク120の大きさに応じて、一つの放熱ユニット130を構成する結合管138の個数を調節することができる。また、結合管138の個数に応じて複数の結合管138を含む放熱ユニット130で所望の個数の結合管138を分離して使用することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, one
プレート132には結合管138の間に少なくとも一つ以上の流動ホール139が形成される。流動ホール139は、プレート132の長さ方向に沿って形成される。
流動ホール139は、プレート132で突出部134のプレス成型を行った後、パンチング工程を通じて形成することができる。
In the
The
流動ホール139は、放熱ユニット130の外部を流れる外気を、放熱ユニット130の上側又は下側に移動可能にすることによって、結合管138の外周面で外気の流れを均一にすることができる。従って、作動流体と外気との熱交換効率をより増大させることができる。
The
本実施例において、放熱ユニット130は、二つのプレート132が結合される例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば一つのプレート132に複数の列の突出部134を形成し、プレート132を折り畳んで、一列の突出部134が他列の突出部と共に結合管138を形成するようにすることができる。
In the present embodiment, the
次に、上記のように構成された本発明の実施例による車両用熱交換器100の作動及び作用を詳しく説明する。
図6、7は、本発明の車両用熱交換器の作動状態図である。
図6に示すように、流入ホール112から流入タンク110の内部に流入した作動流体は、多層に構成された放熱ユニット130の、結合管138の内部の連結流路136に沿って排出タンク120へ流れる。
Next, the operation and action of the
6 and 7 are operation state diagrams of the vehicle heat exchanger of the present invention.
As shown in FIG. 6, the working fluid that has flowed into the
この時、結合管138が螺旋形に形成されているために、連結流路136の内部で流動する作動流体を旋回させて渦巻流を発生させる。
ここで、外気は、図7に示したように、放熱ユニット130の外部で流動する。この時、突出部134が螺旋形状に形成されているために外気の乱流形成が促進される。
同時に、外気は流動ホール139を通じて多層に構成された放熱ユニット130の上部と下部とに均一に分散されて流れ、作動流体との相互熱交換が効率的に行われる。
At this time, since the
Here, the outside air flows outside the
At the same time, the outside air flows uniformly through the
一方、本発明の実施例による車両用熱交換器は、熱交換器100の内部に流入される作動流体が、冷却水、エンジンオイル、変速機オイル、エアコン冷媒、及び車両排気ガスなどである。また、本発明の実施例による熱交換器100は、車両を含む多様な分野への適用が可能である。
On the other hand, in the vehicle heat exchanger according to the embodiment of the present invention, the working fluid flowing into the
本発明の実施例による車両用熱交換器100は、内部で流動する作動流体が回転して渦巻流が発生し、外部を過ぎる作動流体に乱流形成を促進することによって、熱交換効率を向上させることができる。従って、全体的な冷却性能を向上させることができる。
また、本発明の車両用熱交換器100は、螺旋形状の突出部134が形成された少なくとも一つ以上のプレート132を結合して連結流路136を有する螺旋形状の結合管138を形成する。従って、製作原価を節減し、全体重量を下げることができる。
In the
In addition, the
また、高圧の作動流体が移動する連結流路136の断面形状が円形に形成されるため、従来の板型熱交換器に比べて耐圧性を向上させて全体的な耐久性を向上させることができる。
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
Further, since the cross-sectional shape of the
As mentioned above, although preferred embodiment regarding this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, All the changes in the range which does not deviate from the technical scope to which this invention belongs are included.
100 車両用熱交換器
110 流入タンク
112 流入ホール
114 第1装着キャップ
116 第1密閉キャップ
118 第1挿入ホール
120 排出タンク
122 排出ホール
124 第2装着キャップ
126 第2密閉キャップ
128 第2挿入ホール
130 放熱ユニット
132 プレート
134 突出部
136 連結流路
138 結合管
139 流動ホール
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記流入タンクから離隔した位置に配置され、前記作動流体を排出する排出ホールを備える排出タンクと、
長さ方向に沿って1以上の突出部が形成された1以上のプレートを結合して形成された1以上の結合管を備え、前記流入タンクと前記排出タンクとを前記作動流体を流通自在に連結する1以上の放熱ユニットと、
を有し、
前記結合管の内部には、前記作動流体が流れる連結流路が形成され、前記連結流路を流れる前記作動流体は、前記結合管の外部を流れる他の作動流体との熱交換を通じて冷却されることを特徴とする車両用熱交換器。 An inflow tank with an inflow hole into which the working fluid flows;
A discharge tank disposed at a position spaced apart from the inflow tank and having a discharge hole for discharging the working fluid;
One or more coupling pipes formed by coupling one or more plates formed with one or more protrusions along the length direction are provided, and the working fluid can flow freely through the inflow tank and the discharge tank. One or more heat dissipation units to be connected;
Have
A connection flow path through which the working fluid flows is formed in the coupling pipe, and the working fluid flowing through the connection flow path is cooled through heat exchange with another working fluid flowing outside the coupling pipe. A vehicle heat exchanger.
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