JP6291262B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
従来、この種の熱交換器において、熱交換をより効率的に行うため、複数段積層された各インナーフィンの流通抵抗を変え、流量分布を調整したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
そこで本発明は、積層されたフィンとフィンとの接触面積を可及的に大きくし、熱交換対象物の熱を各フィンに確実に伝熱して、熱媒体と熱交換対象物との熱交換を促進させることを目的とする。
各段に配置されるインナーフィンとして、頂部および底部が平坦な台形または矩形の波形に曲折され、その波の立ち上がる両側壁に、その頂部の稜線5a方向に定間隔に、平面視で千鳥状に多数切り起されてなるオフセットフィンが用いられ、
上段側のオフセットフィンの前記平坦な底部が、それより下段側のオフセットフィンの前記平坦な頂部に面接触して、その接触部が互いにろう付されており、
前記熱交換対象物4が取付けられる金属製のプレート1またはプレート2に接する少なくとも1つの第1オフセットフィン5の流通抵抗が、第1オフセットフィン5以外のインナーフィンである第2オフセットフィン6の流通抵抗より小さく形成されており、
前記第1オフセットフィン5は、その稜線5aが熱媒体7の流通方向に平行に配置されており、
前記第2オフセットフィン6は、その稜線6aが熱媒体7の流通方向に直交する方向に配置されていることを特徴とする熱交換器である。
第1オフセットフィン5と第2オフセットフィン6のフィンピッチ、フィン高さ、厚みが同一であることを特徴とする熱交換器である。
しかも二段以上にオフセットフィンを積層した熱交換器において、上段のオフセットフィンの平坦な底部が、下段のオフセットフィンの平坦な頂部に面接触して、その接触部が互いにろう付されてなるから、第1オフセットフィン5と第2オフセットフィン6との接触および、ろう付面積が大きく、熱交換対象物4からの熱が各フィンに効果的に伝熱され、熱媒体7と熱交換対象物4との熱交換が促進される効果がある。
図1〜図3は、本発明の第1実施例を示す。
この例では、夫々皿状に形成された一対のプレート1、2を逆向きに重ね合わせることにより、内部に偏平な流路3を形成する。そして、プレート2の長手方向両端に一対の出入口8を設け、一方の出入口8から他方の出入口8に熱媒体7を流通させる。熱媒体7としては、水や気液二相状態の熱媒体を用いることができる。そして、この例では、プレート1側の外表面のみに、電力用半導体モジュール等の熱交換対象物4が接合される。
第1オフセットフィン5は、その稜線5aが熱媒体7の流通方向と平行に配置され、第2オフセットフィン6は、その稜線6aが熱媒体7の流通方向に直交するように配置されている。この例では、第1オフセットフィン5、第2オフセットフィン6は、それぞれ同一の金属板および同一の金型から形成されて、そのフィンピッチおよび高さが同一である。そして、それぞれの外周が図1に示す如く、偏平な流路3の内周に整合するように切断されている。
そして、第1オフセットフィン5と第2オフセットフィン6とは、図1から明らかなように、その稜線5aと稜線6aとが直交するとともに、第1オフセットフィン5の底部と第2オフセットフィン6の頂部とが平坦な状態で接触し、且つ、第1オフセットフィン5はプレート1に接触するとともに、第2オフセットフィン6は偏平な流路3に接触し、その状態で各接触部が一体的にろう付け固定されるものである。
一対のプレート1、2の長手方向に熱媒体7が流通すると、熱交換対象物4側に位置する第1オフセットフィン5は熱媒体7の流通方向に平行であるため、その流通抵抗が小さい。そのため、第1オフセットフィン5側の流量が大きくなり、第1オフセットフィン5に近接する熱交換対象物4との熱交換を促進する。また、熱交換対象物4の熱は、第1オフセットフィン5を介して第2オフセットフィン6に伝達される。
この時、第1オフセットフィン5の底部と第2オフセットフィン6の頂部とは、ともに平坦に形成されているため、両フィン間の接触面積および伝熱面積が大きく、第2オフセットフィン6に熱交換対象物4の熱を迅速に伝えることができる。そして、第2オフセットフィン6を流通する熱媒体7との熱交換により、結果的に熱媒体7と熱交換対象物4との熱交換を促進する。
次に、図4は本発明の第2実施例であり、この例は一対のプレート1およびプレート2の両者に熱交換対象物4が配置されたものである。そして、三段にオフセットフィンが積層されている。その上段には、熱媒体7の流通方向に平行な切り起こし部を有する第1オフセットフィン5が配置され、中間部には、その切り起こし部が熱媒体7の流通方向に直交するように第2オフセットフィン6が配置され、最下段に、その切り起こし部が熱媒体7の流通方向に平行な第1オフセットフィン5が配置されている。
この例でも、第1オフセットフィン5と第2オフセットフィン6とはそれぞれ同一のフィンピッチおよびフィン高さおよびフィン厚さであるとともに、その外周が互いに整合するように切断されている。
上下の両プレート1、2にはそれぞれ熱交換対象物4が接合され、その熱交換対象物4側に第1オフセットフィン5が配置され、中段に第2オフセットフィン6が配置されている。そのため、両プレート1、2に隣接した位置に熱媒体7がより多く流通し、熱交換対象物4からの熱が熱媒体7に伝えられる。また、中段に配置された第2オフセットフィン6と上下の第1オフセットフィン5とは面接触して接合されるので、全体としてのフィン効率が向上し、熱交換対象物4との熱交換が促進される。
次に、図5は本発明の第3実施例を示す要部横断面図である。即ち、図1において、プレート1、2の幅方向に横断した断面図である。
この例では、第1オフセットフィン5および第2オフセットフィン6の各切り起こし部が熱媒体7の流通方向に平行に配置されている。そして、第1オフセットフィン5および第2オフセットフィン6は、そのフィンピッチが同一であり、且つ、第1オフセットフィン5のフィン高さが第2オフセットフィン6よりも高い。
そのため、第2オフセットフィン6に比べて第1オフセットフィン5の熱媒体7に対する流通抵抗が小さい。
そして、第1オフセットフィン5および第2オフセットフィン6は、フィンピッチが同一であるので、第1オフセットフィン5の底部と第2オフセットフィン6との頂部とを整合させることができる。それにより、第1オフセットフィン5と第2オフセットフィン6との伝熱面積を増大することができる。
熱媒体7は、第1オフセットフィン5側をより多く流通し、熱交換対象物4の冷却を促進する。また、第1オフセットフィン5と第2オフセットフィン6との接触面積が大きく、結果として熱交換対象物4の熱を第2オフセットフィン6に伝え、第2オフセットフィン6と熱媒体7との熱交換を促進することができる。
図5の例は、第1オフセットフィン5および第2オフセットフィン6の各切り起こし部を熱媒体7の流通方向に平行にし、第2オフセットフィン6の高さを、第1オフセットフィン5の高さより低くしたが、それに代えて、両者の向きおよび高さを同じとし、第2オフセットフィン6のフィンピッチを第1オフセットフィン5のそれより小さくしてもよい。
さらには、両者の向きを同じとし、第2オフセットフィン6に比べて、第1オフセットフィン5のフィンピッチおよびフィン高さをより小さくしてもよい。
また、図5の例は、第1オフセットフィン5および第2オフセットフィン6の各切り起こし部が熱媒体7の流通方向に平行に形成されたが、それに替えて、第1オフセットフィン5、第2オフセットフィン6の切り起こし部が共に熱媒体7の流通方向に直交するように配置してもよい。その場合にも、第1オフセットフィン5の流通抵抗を第2オフセットフィン6のそれより小さくするため、第1オフセットフィン5のフィンピッチおよび/またはフィン高さを、第2オフセットフィン6のそれらに比べて大きくすることができる。
図1および図4の各実施例では、第1オフセットフィン5と第2オフセットフィン6のフィンピッチ、フィン高さが同一であったが、それらを変えることもできる。
上記例では、一対のプレート1、2が皿状に形成されていたが、それに変えて、平坦な一対のプレートとそれらの間に挟持される枠体とで構成してもよい。
2 プレート
3 流路
4 熱交換対象物
5 第1オフセットフィン
5a 稜線
6 第2オフセットフィン
6a 稜線
7 熱媒体
8 出入口
Claims (2)
- 対向する一対の金属製のプレート(1)(2)により、内部に伝熱媒体(以下熱媒体(7))が流通する流路(3)が形成され、その流路(3)内で、その金属製のプレート(1)(2)の厚み方向に少なくとも二段以上のインナーフィンが互いに接触して積層され、積層方向の両端位置のインナーフィンと金属製のプレートが接合されており、少なくとも一方の前記金属製のプレートの外面に熱交換対象物(4)が接続されている熱交換器において、
各段に配置されるインナーフィンとして、頂部および底部が平坦な台形または矩形の波形に曲折され、その波の立ち上がる両側壁に、その頂部の稜線(5a)方向に定間隔に、平面視で千鳥状に多数切り起されてなるオフセットフィンが用いられ、
上段側のオフセットフィンの前記平坦な底部が、それより下段側のオフセットフィンの前記平坦な頂部に面接触して、その接触部が互いにろう付されており、
前記熱交換対象物(4)が取付けられる金属製のプレート(1)またはプレート(2)に接する少なくとも1つの第1オフセットフィン(5)の流通抵抗が、第1オフセットフィン(5)以外のインナーフィンである第2オフセットフィン(6)の流通抵抗より小さく形成されており、
前記第1オフセットフィン(5)は、その稜線(5a)が熱媒体(7)の流通方向に平行に配置されており、
前記第2オフセットフィン(6)は、その稜線(6a)が熱媒体(7)の流通方向に直交する方向に配置されていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1に記載の熱交換器において、
第1オフセットフィン(5)と第2オフセットフィン(6)のフィンピッチ、フィン高さ、厚みが同一であることを特徴とする熱交換器。
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