JPH05340686A - Heat-exchanger - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve performance of a heat-exchanger and to facilitate positioning of a fin by improving the coefficient of heat transfer of the second fluid side wherein fluid flows along the outside of a tube. CONSTITUTION:An inner protrusion 10 protruded internally of a tube 2 and an outer protrusion 11 protruding externally of the tube 2 are formed in a wall 2a being the flat part of the tube 2 forming a passage for engine cooling water. The inner and outer protrusions 10 and 11 are formed at the same interval as a fin pitch in the longitudinal direction of the tube 2 in a state that each of the inner and outer protrusions is arranged in one row.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、チューブ内を流れる第
１流体と、チューブの外側を流れる第２流体との熱交換
を行う熱交換器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchanger for exchanging heat between a first fluid flowing inside a tube and a second fluid flowing outside the tube.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、冷媒と空気との熱交換を行う
冷凍サイクルの冷媒凝縮器や冷媒蒸発器、あるいはエン
ジン冷却水と空気との熱交換を行うヒータコアやラジエ
ータ等の熱交換器では、熱交換効率を高める手段とし
て、冷媒やエンジン冷却水の通路であるチューブの外壁
にフィンが接触して設けられている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a refrigerant condenser or refrigerant evaporator of a refrigeration cycle for exchanging heat between refrigerant and air, or a heat exchanger such as a heater core or radiator for exchanging heat between engine cooling water and air, As a means for increasing the heat exchange efficiency, fins are provided in contact with the outer wall of the tube, which is a passage for the refrigerant and engine cooling water.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、チューブの
外側を流れる空気は、チューブの外壁面に沿って層流状
態で流れることにより、チューブの外壁面付近を流れる
空気と、チューブの外壁面より離れて流れる空気とで
は、チューブ内を流れる流体との温度差が異なり、空気
側に温度境界層が生じることになる。従って、チューブ
の外壁面付近を流れる空気は、チューブの外壁面より離
れて流れる空気ほどチューブ内を流れる流体との温度差
がとれなくなり、全伝熱量が低くなるという課題を有し
ていた。本発明は、上記事情に基づいて成されたもの
で、その目的は、チューブの外側を流れる第２流体側の
熱伝達率を高めることのできる熱交換器の提供にある。However, since the air flowing outside the tube flows in a laminar flow state along the outer wall surface of the tube, the air flowing near the outer wall surface of the tube is separated from the outer wall surface of the tube. The temperature difference between the flowing air and the fluid flowing in the tube is different, and a temperature boundary layer is generated on the air side. Therefore, the air flowing near the outer wall surface of the tube has a problem that the temperature difference between the air flowing farther from the outer wall surface of the tube and the fluid flowing in the tube becomes less, and the total heat transfer amount becomes lower. The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a heat exchanger capable of increasing the heat transfer coefficient on the side of the second fluid flowing outside the tube.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、内部を第１流体が流れるチューブと、こ
のチューブの外壁面に接触して設けられ、前記第１流体
と前記チューブの外側を流れる第２流体との熱交換効率
を高めるためのフィンとを備えた熱交換器において、前
記チューブの外壁面に、この外壁面に沿って流れる前記
第２流体の流れを攪乱する複数の突起を適宜設けたこと
を技術的手段とする。In order to achieve the above object, the present invention is provided with a tube through which a first fluid flows and an outer wall surface of the tube, the first fluid and the tube being provided in contact with the tube. A heat exchanger provided with fins for increasing heat exchange efficiency with a second fluid flowing outside of the tube, a plurality of which disturbs a flow of the second fluid flowing along the outer wall surface of the tube. The technical means is to appropriately provide the protrusions.

【０００５】[0005]

【作用】上記構成より成る本発明の熱交換器は、チュー
ブの外壁面に適宜設けられた突起により、チューブの外
壁面に沿って流れる第２流体の流れが攪乱される。この
ため、チューブの外側を流れる第２流体が層流状態で流
れることはなく、突起によって攪乱されることで乱流状
となり、空気側の温度分布が均一化される。In the heat exchanger of the present invention having the above structure, the projection of the outer wall surface of the tube appropriately disturbs the flow of the second fluid flowing along the outer wall surface of the tube. For this reason, the second fluid flowing outside the tube does not flow in a laminar flow state, and is disturbed by the projections to be in a turbulent state, so that the temperature distribution on the air side is made uniform.

【０００６】[0006]

【実施例】次に、本発明の熱交換器をヒータコアに適用
した一実施例を図１ないし図５を基に説明する。図１は
チューブの斜視図、図４はヒータコアの斜視図である。
本実施例のヒータコア１は、車室内へ送風される空気
（本発明の第２流体）をエンジン冷却水（本発明の第１
流体）との熱交換によって加熱するもので、図４に示す
ように、エンジン冷却水の通路を成すチューブ２とコル
ゲートフィン３とを交互に積層して成るコア部４、入口
タンク５、出口タンク６、およびロアタンク７より構成
されている。コア部４は、各チューブ２の両端部が上下
方向（天地方向）となるように配されている。チューブ
２は、偏平なアルミニウム管（または黄銅）により構成
されている。コルゲートフィン３（以下フィン３と略
す）は、アルミニウムの薄板を波状に形成したもので、
その屈曲部でチューブ２の外壁面にろう付けされてい
る。入口タンク５および出口タンク６は、コア部４の上
部に設けられて、積層方向の右半分と左半分とでそれぞ
れ各チューブ２と連通されている。また、入口タンク５
には、エンジン冷却水の流入口である入口パイプ８が設
けられ、出口タンク６には、エンジン冷却水の流出口で
ある出口パイプ９が設けられている。ロアタンク７は、
コア部４の下部に設けられて、各チューブ２と連通され
ている。入口パイプ８より入口タンク５内に流入した高
温のエンジン冷却水は、入口タンク５と連通する各チュ
ーブ２を下方へ流れてロアタンク７に流入し、このロア
タンク７より出口タンク６と連通する各チューブ２を上
方へ流れて出口タンク６に流入する。各チューブ２を流
れるエンジン冷却水は、クーリングファン（図示しな
い）の送風を受けて冷却され、出口タンク６から出口パ
イプ９を介して流出する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment in which the heat exchanger of the present invention is applied to a heater core will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of a tube, and FIG. 4 is a perspective view of a heater core.
In the heater core 1 of the present embodiment, the air (the second fluid of the present invention) blown into the vehicle compartment is cooled by the engine cooling water (the first fluid of the present invention).
It is heated by heat exchange with the fluid, and as shown in FIG. 4, a core portion 4 formed by alternately stacking tubes 2 and corrugated fins 3 that form passages for engine cooling water, an inlet tank 5, an outlet tank. 6 and a lower tank 7. The core portion 4 is arranged such that both ends of each tube 2 are in the vertical direction (vertical direction). The tube 2 is composed of a flat aluminum tube (or brass). The corrugated fin 3 (hereinafter abbreviated as fin 3) is a thin aluminum plate formed in a wavy shape.
The bent portion is brazed to the outer wall surface of the tube 2. The inlet tank 5 and the outlet tank 6 are provided on the upper portion of the core portion 4, and are connected to the respective tubes 2 in the right half and the left half in the stacking direction. Also, the inlet tank 5
Is provided with an inlet pipe 8 which is an inlet of engine cooling water, and the outlet tank 6 is provided with an outlet pipe 9 which is an outlet of engine cooling water. The lower tank 7
It is provided below the core portion 4 and communicates with each tube 2. The high-temperature engine cooling water flowing from the inlet pipe 8 into the inlet tank 5 flows downwardly through the tubes 2 communicating with the inlet tank 5 into the lower tank 7, and the tubes communicating with the outlet tank 6 from the lower tank 7. 2 flows upward and flows into the outlet tank 6. The engine cooling water flowing through each tube 2 is cooled by being blown by a cooling fan (not shown), and flows out from the outlet tank 6 through the outlet pipe 9.

【０００７】本実施例では、チューブ２の平坦部分を成
す壁２ａに、チューブ２の内側へ突出する複数の内側突
起１０と、チューブ２の外側へ突出する複数の外側突起
１１（本発明の突起）とが設けられている。内側突起１
０と外側突起１１は、図１に示すように、１列ずつ並ん
で、チューブ２の長手方向にフィンピッチと同じ間隔で
設けられている。つまり、チューブ２長手方向の同一断
面内では、図２に示すように、チューブ２の平坦部分を
成す両側の壁２ａで対向する位置に、それぞれ内側突起
１０および外側突起１１が２個ずつ、合計４個の突起が
設けられている。なお、チューブ２の内壁面および外壁
面には、外側突起１１および内側突起１０の形成に伴う
窪み１０ａおよび窪み１１ａが生じる。なお、外側突起
１１は、フィン３の位置決めを行うために、突起の高さ
が０．２ｍｍ以上あることが望ましい。また、内側突起
１０および外側突起１１の突起形状は、半球状、長円状
などが考えられるが、特に制約はない。In this embodiment, a plurality of inner projections 10 projecting inward of the tube 2 and a plurality of outer projections 11 projecting outside of the tube 2 (projections of the present invention) are formed on a wall 2a forming a flat portion of the tube 2. ) And are provided. Inner protrusion 1
As shown in FIG. 1, the 0s and the outer protrusions 11 are lined up one by one, and are provided in the longitudinal direction of the tube 2 at the same intervals as the fin pitch. That is, in the same cross section in the longitudinal direction of the tube 2, as shown in FIG. 2, two inner protrusions 10 and two outer protrusions 11 are provided at positions facing each other on both sides of the wall 2a forming the flat portion of the tube 2, respectively. Four protrusions are provided. It should be noted that the inner wall surface and the outer wall surface of the tube 2 have a recess 10 a and a recess 11 a that accompany the formation of the outer protrusion 11 and the inner protrusion 10. The outer protrusion 11 preferably has a height of 0.2 mm or more in order to position the fin 3. Further, the projection shape of the inner projection 10 and the outer projection 11 may be a hemispherical shape, an oval shape, or the like, but there is no particular limitation.

【０００８】ここで、内側突起１０および外側突起１１
を設けたことによる効果を説明する。チューブ２の壁面
に沿って流れる流体（チューブ２の内側であればエンジ
ン冷却水、チューブ２の外側であれば空気）は、チュー
ブ２の壁面付近ではチューブ内を流れる流体との温度差
が小さく、チューブ２の壁面から離れるに連れて温度差
が大きくなるため、図３に示すような温度分布を持つこ
とになる。そこで、チューブ２の壁２ａに突起を設ける
ことにより、チューブ２の壁面に沿って流れる流体の流
れが攪乱されて、チューブ２の壁面付近を流れる流体と
チューブ２の壁面より離れて流れる流体との入れ替えに
よって温度の均一化が行われ、その結果、熱伝達率を高
めることができる。Here, the inner protrusion 10 and the outer protrusion 11
The effect of the provision of will be described. The fluid flowing along the wall surface of the tube 2 (engine cooling water inside the tube 2, air outside the tube 2) has a small temperature difference with the fluid flowing inside the tube near the wall surface of the tube 2, Since the temperature difference increases as the distance from the wall surface of the tube 2 increases, the temperature distribution shown in FIG. 3 is obtained. Therefore, by providing a projection on the wall 2a of the tube 2, the flow of the fluid flowing along the wall surface of the tube 2 is disturbed, and the fluid flowing near the wall surface of the tube 2 and the fluid flowing away from the wall surface of the tube 2 are disturbed. The replacement makes the temperature uniform, and as a result, the heat transfer coefficient can be increased.

【０００９】従って、本実施例のヒータコア１は、チュ
ーブ２の内側へ内側突起１０を突出させたことで、チュ
ーブ２内を流れるエンジン冷却水の温度分布を均一化す
ることができるとともに、チューブ２の外側へ外側突起
１１を突出させたことで、チューブ２の外側を流れる空
気の温度分布を均一化することができる。この結果、エ
ンジン冷却水側と空気側との双方で熱伝達率が向上する
ことにより、ヒータコア１の性能向上を図ることができ
る。また、チューブ２の平坦部分を成す壁２ａに外側突
起１１を設けることで、チューブ２の外壁面に接着する
フィン３の位置決めを行うことができるため、内側突起
１０を形成することでチューブ２の外壁面に生じる窪み
１０ａ部分にフィン３の接着部（屈曲部）が位置するこ
とを防止して、フィン３の未接着によるフィン効率の低
下を防ぐことができる。Therefore, in the heater core 1 of the present embodiment, the temperature distribution of the engine cooling water flowing in the tube 2 can be made uniform by projecting the inner projection 10 inward of the tube 2, and the tube 2 can be made uniform. By projecting the outer protrusions 11 to the outside, the temperature distribution of the air flowing outside the tube 2 can be made uniform. As a result, the performance of the heater core 1 can be improved by improving the heat transfer coefficient on both the engine cooling water side and the air side. Further, by providing the outer protrusion 11 on the wall 2a forming the flat portion of the tube 2, the fins 3 bonded to the outer wall surface of the tube 2 can be positioned. It is possible to prevent the bonded portion (bent portion) of the fin 3 from being positioned in the recess 10a portion formed on the outer wall surface, and prevent the fin efficiency from being lowered due to the non-bonding of the fin 3.

【００１０】〔変形例〕本実施例では、内側突起１０お
よび外側突起１１をチューブ２長手方向の同一断面内に
設けたが、図５（チューブ２の長手方向を示す断面図）
に示すように、チューブ２の長手方向に半ピッチずつず
らして設けても良い。また、外側突起１１は、チューブ
２の長手方向にフィンピッチと同じ間隔で設けたが、フ
ィンピッチの整数倍の間隔、あるいは、これ以外の一定
間隔毎に設定しても良い。本発明の熱交換器をヒータコ
ア１に適用した例を示したが、エンジン冷却水の放熱器
であるラジエータ、冷凍サイクルの冷媒凝縮器や冷媒蒸
発器等にも適用することができる。[Modification] In the present embodiment, the inner protrusion 10 and the outer protrusion 11 are provided in the same cross section in the longitudinal direction of the tube 2, but FIG. 5 (a sectional view showing the longitudinal direction of the tube 2).
As shown in FIG. 5, the tube 2 may be provided with a shift of half a pitch in the longitudinal direction. Further, although the outer protrusions 11 are provided in the longitudinal direction of the tube 2 at the same intervals as the fin pitch, they may be set at intervals of an integral multiple of the fin pitch or at regular intervals other than this. Although the example in which the heat exchanger of the present invention is applied to the heater core 1 is shown, the heat exchanger of the present invention can also be applied to a radiator that is a radiator of engine cooling water, a refrigerant condenser and a refrigerant evaporator of a refrigeration cycle, and the like.

【００１１】[0011]

【発明の効果】本発明の熱交換器は、チューブの外側を
流れる第２流体の流れを攪乱して、第２流体側の温度分
布を均一化することにより、第２流体とチューブ内を流
れる第１流体との熱伝達率を高めることにより、熱交換
器の性能向上を図ることができる。The heat exchanger of the present invention disturbs the flow of the second fluid flowing outside the tube to make the temperature distribution on the second fluid side uniform, so that the second fluid and the tube flow. By increasing the heat transfer coefficient with the first fluid, the performance of the heat exchanger can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本実施例に係るヒータコアのチューブの斜視図
である。FIG. 1 is a perspective view of a tube of a heater core according to an embodiment.

【図２】本実施例に係るチューブの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a tube according to this embodiment.

【図３】チューブの壁に突起を設けた場合の流体の流れ
を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the flow of fluid when a projection is provided on the wall of the tube.

【図４】本実施例に係るヒータコアの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a heater core according to this embodiment.

【図５】本実施例の変形例を示すチューブの断面図であ
る。FIG. 5 is a cross-sectional view of a tube showing a modified example of this embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ヒータコア（熱交換器） ２ チューブ ３ コルゲートフィン １１ 外側突起（突起） 1 Heater core (heat exchanger) 2 Tube 3 Corrugated fin 11 Outside protrusion (projection)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】内部を第１流体が流れるチューブと、 このチューブの外壁面に接触して設けられ、前記第１流
体と前記チューブの外側を流れる第２流体との熱交換効
率を高めるためのフィンとを備えた熱交換器において、 前記チューブの外壁面に、この外壁面に沿って流れる前
記第２流体の流れを攪乱する複数の突起を適宜設けたこ
とを特徴とする熱交換器。1. A tube in which a first fluid flows inside, and a tube which is provided in contact with an outer wall surface of the tube to enhance heat exchange efficiency between the first fluid and a second fluid flowing outside the tube. A heat exchanger having fins, wherein the outer wall surface of the tube is appropriately provided with a plurality of protrusions for disturbing the flow of the second fluid flowing along the outer wall surface.