JPH07159073A - Heat exchanger - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To increase constructional torsional strength, to improve installation efficiency, to restrain ventilation resistanace, and to enhance heat transfer rate by a method wherein a plurality of wire fins, which have rectangular external shapes in the winding direction and are helically wound, are disposed, in a tangled manner, between the straight sections of flat tubes having a straight section on the side thereof. CONSTITUTION:A fluid of high temperature flowing from one connection pipe 6 into a tank 5 flows into each flat tube 2 and flows into the tank 5 again and flows out of the connection pipe 6. And when the fluid passes through the tubes 2, heat of the fluid is transferred to each wire fin 1 of an assembled wire fins 8. And heat is exchanged between the fins 1 and a cooling fluid, so that the fluid of high temperature is cooled. At this moment, since a plurality of fins 1 are disposed in a tangled manner, heat transfer area per unit volume is large, so that high heat transfer rate can be obtained. And the fins are composed of wires, and hence the boundary layer of flow of cooling fluid does not develop.

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、例えば、ラジエータ、
オイルクーラ、及びインタクーラなどに用いられる熱交
換器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to, for example, a radiator,
The present invention relates to a heat exchanger used for an oil cooler, an intercooler and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、図６に示すような、コルゲートフ
ィンやプレートフィン等のような板状フィンａがチュー
ブｂの間に設けて用いられている。しかしながら、前記
板状フィンａの場合には、その下流へ行くに従って受熱
流体流の境界層が発達する。従って、前記板状フィンａ
における板表面から受熱流体への熱伝達は、下流へ行く
に従って減少してしまう。そのため伝達性能が低いとい
う問題点があった。2. Description of the Related Art Conventionally, a plate-shaped fin a such as a corrugated fin or a plate fin as shown in FIG. 6 has been used by being provided between tubes b. However, in the case of the plate fin a, the boundary layer of the heat receiving fluid flow develops as it goes downstream. Therefore, the plate-shaped fin a
The heat transfer from the plate surface to the heat receiving fluid at the point decreases in the downstream direction. Therefore, there is a problem that the transmission performance is low.

【０００３】それに対して、実公昭１５−７６５９号公
報によって、針金を巻装方向の外形が扁平状であるとと
もに、長円状螺旋形に巻装して形成した多数の針金フィ
ンｃを、側面にチューブ軸方向に多数の波形の曲面を作
りたる多数の扁平チューブｄを一定間隔を置いてその側
面が相対するごとく平行に並べ、その中間位置に挿入し
て扁平チューブ側面の波形の凹部をもって該長円状螺旋
形針金フィンを狭持するごとく接合する熱交換器が開示
されている。図７は前記公報記載による熱交換器の正面
図、図８は断面図である。前記熱交換器によると針金フ
ィンｃ、フィンピッチ、及びフィン配列を適切に選択す
ることによって、前記板状フィンａに比べて単位体積空
間当たりの表面積を多くすることができる。すなわち、
伝熱面積を大きくすることができ伝熱性能を向上させる
ことができる。更に、針金フィンｃとすることによっ
て、受熱流体流の境界層の発達を制限することができる
ため、効率良く熱を伝達することが可能となる。On the other hand, according to Japanese Utility Model Publication No. 15-7659, the wire has a flat outer shape in the winding direction and a large number of wire fins c formed by winding the wire in an elliptical spiral shape on the side surface. A number of flat tubes d forming a number of corrugated curved surfaces in the axial direction of the tube are arranged in parallel at regular intervals so that their side surfaces face each other, and inserted at an intermediate position to form a corrugated concave portion on the side surface of the flat tube. A heat exchanger is disclosed in which elliptical spiral wire fins are joined in a pinching manner. FIG. 7 is a front view of the heat exchanger described in the above publication, and FIG. 8 is a sectional view. According to the heat exchanger, by appropriately selecting the wire fin c, the fin pitch, and the fin arrangement, the surface area per unit volume space can be increased as compared with the plate fin a. That is,
The heat transfer area can be increased and the heat transfer performance can be improved. Furthermore, by using the wire fin c, it is possible to limit the development of the boundary layer of the heat receiving fluid flow, so that it is possible to efficiently transfer heat.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記針
金フィンｃの場合は、針金フィンｃの巻装方向の外形が
扁平状であるため、巻線のピッチが不安定であるととも
に、熱交換器へ組付け後の熱交換器全体のねじれ強度が
不足する。また、螺旋形針金フィンｃの短辺を側面波形
曲面の扁平チューブｄで保持して熱交換器を組付けるこ
とが難しい。更に、扁平チューブｄの波形の曲面によっ
て通風抵抗が増大するなどの問題点があった。However, in the case of the wire fin c, since the outer shape of the wire fin c in the winding direction is flat, the pitch of the winding is unstable and the wire fin The torsional strength of the entire heat exchanger after assembly is insufficient. In addition, it is difficult to assemble the heat exchanger by holding the short side of the spiral wire fin c with the flat tube d having the corrugated side surface. Further, there is a problem that ventilation resistance increases due to the corrugated curved surface of the flat tube d.

【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、構造上のねじれ強度が高く、組付け性が良
好で、通風抵抗を抑えることができるとともに、伝熱性
能を向上させることができる熱交換器を提供することを
目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and has a high structural torsional strength, a good assembling property, and can suppress ventilation resistance and improve heat transfer performance. It aims at providing the heat exchanger which can be.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための具体的手段として、針金フィンを、チュー
ブに接合して設ける熱交換器において、高熱伝導材から
なる針金を巻装方向の外形が矩形状であるとともに螺旋
状に巻装して針金フィンを形成し、かつ前記チューブを
側面が直線部をなす扁平チューブに形成すると共に、該
扁平チューブの直線部間に複数個の前記針金フィンを、
互いに入り組ませて配置することをその構成とする。As a concrete means for solving the above problems, the present invention is a heat exchanger provided with a wire fin joined to a tube, in which a wire made of a high heat conductive material is wound in a winding direction. Has a rectangular outer shape and is wound spirally to form a wire fin, and the tube is formed into a flat tube having a straight side surface, and a plurality of the flat tubes are provided between the straight sections. Wire fins,
The configuration is that they are arranged intricately with each other.

【０００７】[0007]

【作用】上記構成の熱交換器によれば、側面が直線部を
なす扁平チューブの直線部間に、巻装方向の外形が矩形
状であるとともに螺旋状に巻装した針金フィンを互いに
入り組ませて複数個配置することによって、扁平チュー
ブ内を流れる流体と針金フィンを流れる流体との間で熱
交換が行われる。According to the heat exchanger having the above structure, wire fins having a rectangular outer shape in the winding direction and spirally wound are inserted between the straight portions of the flat tube whose side faces are straight portions. By arranging a plurality of tubes, heat exchange is performed between the fluid flowing in the flat tube and the fluid flowing in the wire fin.

【０００８】[0008]

【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して説明す
る。 （第１実施例）図１は第１実施例による針金フィン１を
示す斜視図である。前記針金フィン１は、アルミや銅な
どの高熱伝導材からなる針金を、巻装方向における外形
が矩形となるとともに、螺旋状に巻装して形成する。そ
して、図２に示すように、複数の前記針金フィン１を互
いに入り組ませて（ラップさせて）扁平チューブ２の間
に接合して組合せ針金フィン８を形成する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view showing a wire fin 1 according to the first embodiment. The wire fin 1 is formed by spirally winding a wire made of a highly heat-conductive material such as aluminum or copper, which has a rectangular outer shape in the winding direction. Then, as shown in FIG. 2, a plurality of the wire fins 1 are interdigitated with each other (wrapped) and joined between the flat tubes 2 to form a combined wire fin 8.

【０００９】図３は前記組合せ針金フィン８を用いた熱
交換器１０を示す斜視図である。図４はその横断面図で
ある。各部品の材質は、接続パイプ６を有するタンク５
が樹脂材料によって或いはアルミ又は銅を主成分とする
合金によって形成され、その他の針金フィン１、扁平チ
ューブ２、ブラケット３、組合せ針金フィンプレート４
はアルミ又は銅を主成分とする合金から形成される。複
数個の針金フィン１を入り組ませてなる組合せ針金フィ
ン８と、断面が扁平状でかつ側面が直線部をなすチュー
ブ２を交互に配置し、両端部にブラケット３を配設す
る。そして、針金フィン１とチューブ２及びブラケット
３の接触する部分をろう付け又ははんだ付けによって接
合する。この場合に、針金フィン１の巻装方向の外形が
矩形であり、かつ扁平チューブ２の側面が直線部をな
す。従って、従来の扁平チューブの接合部が波形の曲面
であり、また針金フィン１が長円状螺旋形であるのに比
べて組付け性が良い。また、針金フィン１の巻装方向の
外形が矩形であり、かつ互いに入り組ませてあるため従
来の外形が長円状であるものに比べて断面係数が高い。
従って、ねじれ強度が高く、撓みが小さくなって形状が
安定するため従来品に比べて組付けの位置決めが容易で
ある。FIG. 3 is a perspective view showing a heat exchanger 10 using the combination wire fin 8. FIG. 4 is a cross sectional view thereof. The material of each component is a tank 5 having a connecting pipe 6.
Are formed of a resin material or an alloy containing aluminum or copper as a main component, and other wire fins 1, flat tubes 2, brackets 3, and combination wire fin plates 4
Is formed of an alloy whose main component is aluminum or copper. A combination of wire fins 8 including a plurality of wire fins 1 and tubes 2 having a flat cross section and a straight side surface are alternately arranged, and brackets 3 are arranged at both ends. Then, the contact portions of the wire fin 1, the tube 2 and the bracket 3 are joined by brazing or soldering. In this case, the wire fin 1 has a rectangular outer shape in the winding direction, and the side surface of the flat tube 2 forms a straight line portion. Therefore, the assembling property is better than that of a conventional flat tube having a corrugated curved portion and the wire fin 1 having an elliptical spiral shape. Further, since the wire fin 1 has a rectangular outer shape in the winding direction, and the wire fins 1 are intertwined with each other, the section modulus is higher than that of a conventional outer shape having an oval shape.
Therefore, since the torsional strength is high, the bending is small, and the shape is stable, the positioning of the assembly is easier than that of the conventional product.

【００１０】各扁平チューブ２内には扁平状の流体路２
ａが設けられる。また、各扁平チューブ２の両端は、上
下に配設される組合せ針金フィンプレート４に穿設され
た連通孔４ａに嵌合される。そして、その嵌合部をろう
付け又ははんだ付けによって、冷媒の漏れが無いように
液密に接合される。接続パイプ６を有し、上下に配設さ
れるタンク５は、前記組合せ針金フィンプレート４に嵌
合され、その嵌合部をろう付け又ははんだ付け又はかし
め等によって、流体の漏れが無いように液密に接合、或
いは溶接される。A flat fluid path 2 is provided in each flat tube 2.
a is provided. Further, both ends of each flat tube 2 are fitted into communication holes 4a formed in the combined wire fin plate 4 arranged above and below. Then, the fitting portion is liquid-tightly joined by brazing or soldering so that the refrigerant does not leak. The tanks 5 having the connection pipes 6 and arranged above and below are fitted to the combined wire fin plate 4 and the fitting portion is brazed, soldered or caulked to prevent fluid leakage. Liquid-tightly joined or welded.

【００１１】次に上記した構成による第１実施例の熱交
換器の作動を説明する。一方の接続パイプ６からタンク
５に流入した高熱流体が、各扁平チューブ２に流れ込
み、他方のタンク５で再度合流して接続パイプ６から流
出する。この間の各扁平チューブ２通過時に、高熱流体
の熱量が、組合せ針金フィン８の各針金フィン１に伝達
される。そして、該針金フィン１と冷却流体との間で熱
交換が行われて、前記高熱流体が冷却される。この時
に、前記針金フィン１は、互いに入り組ませて複数個配
置されるため、単位体積当たりの伝熱面積が大きく、高
い伝熱性能を得ることができる。また、フィンが針金で
あるため冷却流体の流れの境界層が発達せず、効率良く
熱交換を行うことができる。更に、扁平チューブ２の側
面が直線部をなすため、冷却流体が扁平チューブ２内を
通過するときの通風抵抗を抑えることができる。Next, the operation of the heat exchanger of the first embodiment having the above construction will be described. The high-heat fluid flowing from one of the connecting pipes 6 into the tank 5 flows into each flat tube 2, merges again in the other tank 5, and then flows out of the connecting pipe 6. During the passage of each flat tube 2 during this time, the heat quantity of the high-heat fluid is transmitted to each wire fin 1 of the combination wire fin 8. Then, heat exchange is performed between the wire fin 1 and the cooling fluid, and the high-heat fluid is cooled. At this time, since the plurality of wire fins 1 are arranged in a complicated manner, the heat transfer area per unit volume is large, and high heat transfer performance can be obtained. Further, since the fins are made of wire, a boundary layer of the flow of the cooling fluid does not develop, and heat exchange can be efficiently performed. Further, since the side surface of the flat tube 2 forms a straight portion, it is possible to suppress ventilation resistance when the cooling fluid passes through the flat tube 2.

【００１２】（第２実施例）図５は本発明をドロンカッ
プ式の熱交換器１０に適用した第２実施例を示す斜視図
である。第１実施例と同様に、巻装方向における外形が
矩形となるとともに、螺旋状に巻装して形成する複数個
の針金フィン１を、互いに入り組ませて（ラップさせ
て）組合せ針金フィン８を形成する。前記組合せ針金フ
ィン８とクーリングプレート７とを交互に積層し、接触
する部分をろう付け又は溶接によって接合する。部品の
材質は、全部品ともアルミを主成分とした合金である。
第２実施例の作動は、前記第１実施例と同様である。(Second Embodiment) FIG. 5 is a perspective view showing a second embodiment in which the present invention is applied to a drone cup type heat exchanger 10. Similar to the first embodiment, the outer shape in the winding direction is rectangular, and the plurality of wire fins 1 formed by spirally winding are intertwined with each other (wrapped) to form the combined wire fins 8. To form. The combination wire fins 8 and the cooling plates 7 are alternately laminated, and the contacting portions are joined by brazing or welding. All parts are alloys with aluminum as the main component.
The operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.

【００１３】上記した構成からなる第１実施例及び第２
実施例の熱交換器は、針金フィン１の螺旋巻装方向の外
形が矩形でありかつ互いに入り組ませて組合せ針金フィ
ンにしているから従来品に比べて断面係数が高いため、
組付け後の熱交換器全体のねじれ強度を高くすることが
できる。また、前記針金フィン１は組付け時に、シート
状のフィンの束として取り扱う事ができ作業性が向上す
る効果もある。また、車両などへ熱交換器を搭載する時
に、スペースの関係上から、空気などの冷却流体の流れ
方向に正対して搭載することができない場合がある。こ
の場合に、従来の板状フィンａでは、伝熱効率への影響
が大きかったが、本発明の針金フィン１の場合には、そ
の影響は小さいという優位性がある。更に、コア厚さを
変更する場合に、従来の板状フィンでは新規に型を作成
する必要がある。本実施例におけるコアでは、針金フィ
ン１の組み合わせの列数の増減および扁平チューブの厚
さ変化によって行うことができる。従って、組合せ針金
フィン厚さに合わせて新規に型を作成する必要がない。The first and second embodiments having the above-mentioned structure
In the heat exchanger of the embodiment, since the wire fin 1 has a rectangular outer shape in the spiral winding direction and the wire fins are intertwined with each other to form a combined wire fin, the cross-section coefficient is higher than that of the conventional product.
The torsional strength of the entire heat exchanger after assembly can be increased. Further, the wire fin 1 can be handled as a bundle of sheet-shaped fins at the time of assembling, and there is an effect that workability is improved. Further, when a heat exchanger is mounted on a vehicle or the like, it may not be possible to mount the heat exchanger so as to face the direction of flow of a cooling fluid such as air due to space limitations. In this case, the conventional plate fin a had a great influence on the heat transfer efficiency, but the wire fin 1 of the present invention has an advantage that the influence is small. Furthermore, when changing the core thickness, it is necessary to newly create a mold in the conventional plate fin. In the core of the present embodiment, the number of rows of the combination of the wire fins 1 can be increased or decreased and the thickness of the flat tube can be changed. Therefore, it is not necessary to create a new mold according to the thickness of the combined wire fin.

【発明の効果】本発明の熱交換器は上記した構成を有
し、チューブを側面に直線部を有する断面扁平状に設
け、針金フィンの巻装方向の外形を矩形状にするととも
に、複数個の針金フィンを互いに入り組ませて配置する
ことによって、構造上の強度が高く、組付け性が良好
で、通風抵抗を抑えることができるとともに、伝熱性能
を向上させることができるという優れた効果がある。EFFECT OF THE INVENTION The heat exchanger of the present invention has the above-mentioned structure, the tube is provided in a flat cross section having a straight portion on the side surface, and the wire fin has a rectangular outer shape in the winding direction, and a plurality of tubes are provided. By arranging the wire fins of each other in a complicated manner, the structural strength is high, the assembling property is good, the ventilation resistance can be suppressed, and the heat transfer performance can be improved. There is.

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

【図１】巻装方向の外形を矩形状にした針金フィンを示
す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a wire fin having a rectangular outer shape in a winding direction.

【図２】複数の針金フィンを互いに入り組ませて設けた
組合せ針金フィンを示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a combined wire fin in which a plurality of wire fins are provided in a mutually intertwined manner.

【図３】第１実施例の熱交換器を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a heat exchanger of the first embodiment.

【図４】第１実施例の熱交換器を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the heat exchanger of the first embodiment.

【図５】第２実施例の熱交換器を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a heat exchanger according to a second embodiment.

【図６】従来の板状フィン及びチューブを示す斜視図で
ある。FIG. 6 is a perspective view showing a conventional plate fin and tube.

【図７】従来例を示す正面図である。FIG. 7 is a front view showing a conventional example.

【図８】従来例を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１...針金フィン、 ２...扁平チューブ、 １０...熱交換器。 1 ... Wire fin, 2 ... Flat tube, 10 ... Heat exchanger.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 針金フィンを、チューブに接合して設け
る熱交換器において、 高熱伝導材からなる針金を巻装方向の外形が矩形状であ
るとともに螺旋状に巻装して針金フィンを形成し、かつ
前記チューブを側面が直線部をなす扁平チューブに形成
すると共に、該扁平チューブの直線部間に複数個の前記
針金フィンを、互いに入り組ませて配置することを特徴
とする熱交換器。1. A heat exchanger provided with a wire fin joined to a tube, wherein the wire made of a high thermal conductive material has a rectangular outer shape in a winding direction and is spirally wound to form a wire fin. The heat exchanger is characterized in that the tube is formed into a flat tube having a straight side surface, and a plurality of the wire fins are arranged in a complicated manner between the straight sections of the flat tube.