JPS59107190A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Publication number
JPS59107190A
JPS59107190A JP21750482A JP21750482A JPS59107190A JP S59107190 A JPS59107190 A JP S59107190A JP 21750482 A JP21750482 A JP 21750482A JP 21750482 A JP21750482 A JP 21750482A JP S59107190 A JPS59107190 A JP S59107190A
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JP
Japan
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core
louver
fin
pitch
range
Prior art date
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Pending
Application number
JP21750482A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Yamaguchi
山口 孝二
Mitsuo Okano
岡野 光雄
Yukio Abe
幸夫 阿部
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NIPPON RADIATOR CO Ltd
Marelli Corp
Original Assignee
NIPPON RADIATOR CO Ltd
Nihon Radiator Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON RADIATOR CO Ltd, Nihon Radiator Co Ltd filed Critical NIPPON RADIATOR CO Ltd
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Publication of JPS59107190A publication Critical patent/JPS59107190A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128Fins with openings, e.g. louvered fins

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自動車用ラジェータ及び自動車用暖房装置
のヒータコア等として使用される熱交換器に関し、特に
コアを構成するコルゲートフィンの改良に関するもので
ある。
熱交換器、例えば自動車用ラジェータにおいて、機関冷
却液と冷却空気との間の熱交換を行うコルゲートフーイ
ン形コアは、冷却空気流と平行な方向に2列ないし3列
に配置した冷却液°流通用の扁平チューブと、空気流れ
方向と平行する扁平チューブ間に介在され、かつチュー
ブ配列の全長に亘る長さの幅を有するコルゲートフィン
と、扁平チューブの両端をそれぞれ水密に圧入した入口
及び出口側の座板とから構成され、そして各座板には冷
却液の入口及び出口タンクがそれぞれ取り付けられた構
造になっている。
この種方式の従来のラジェータに用いられているコルゲ
ートフィンの幅及びピッチは、放熱性能、空気抵抗など
の点から比較的大きくとって、l、ラジェータの薄形、
軽量化の面で問題がある−ところで近年では、自動車の
小型軽量化及び排気ガス対策のだめの機器などを設ける
関係上、二/ジンルーム内の空間スペースが小さくなシ
、これに伴いラジェータの設置場所も空間的に制限され
、ラジェータの薄形軽量化が望まれている。
この発明は上記要求を満足すべくなされたもので、放熱
性能を向上させ、かつコアの薄形化、軽量化及び低コス
ト化を可能にしたコルゲートフィン付き熱交換器を提供
することを目的とする。
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。
第1図及び第2図はこの発明にかかるコルゲートフィン
構造方式を熱交換器、さらに詳しくは自動車用ラジェー
タに適用した場合のものである。
同図において、1はラジェータを構成するコルゲートフ
ィン形コアであシ、該コア1は、冷却空気の流れ方向X
と平行に配列した金属製の扁平チューブ1αと、この扁
平チューブ1a、la間に接触状態に介在された金属製
のコルゲートフイ71bと、上記扁平チューブ1cLの
上下端をそれぞれ水密に圧入固定した入口及び出口側座
板IC11dとから構成され、そして上記入口側座板I
Cには、図示しないエンジンのウォータジャケットから
の冷却液を導入する入口タンク2が取り付けられている
とともに、上記出口側座板1dにはコア1の扁平チュー
ブ1cLを通過した冷却液を集合しエンジンのウォータ
ジャケットに供給する出口タンク3が取シ伺けられてい
る。
また、上記コルゲートフィン1b−は、厚さ0.05〜
006陥の黄銅又はアルミニウム板利をサインカーブの
波形状に折曲げ成形したものからなり、そのフィンピッ
チPfは1.7 TM1程度になっているとともに、フ
ィン1bの波形頂部とこれに接触する扁平チー−プ14
とはロー付けによシ一体化されている。また、フィン1
bの平、板部分には、第3図に示す如く冷却空気の流れ
方向Xと直角に多数のルーバ4が切シ起しによシ一体に
形成され、このときのルーバピッチLWは07〜1.3
 trrrhに設定され、その切シ起しによるルーバ角
度θは325°〜40°に設定されている。まだコア1
の幅Cば10〜20mmであり、チューブピッチPTは
85〜14mmの範囲に設定されるものである。
次に上述する如き値に設定したコルゲートフィンをラジ
ェータに適用したとき、ラジェータの放熱性能向上及び
薄形化ができる理由について説明する。
そこで、捷ず第1図に示すコア1の寸法をtl=610
.  t z=360と固定し、コア1の幅、即ちフィ
ン1hの幅Cを種々変化させたときOラジェータの放熱
性能に及ぼす影響を調べて見た。
第4図は縦軸に熱貫流率Kをとシ、横軸にコア1の厚さ
Cをとって、コアlの厚さCを変化させたときの熱貫流
率にの測定結果を表したものである3、ただし、ルーバ
角度θ=28°、ルーバピッチLW=1.0、冷却空気
の流速V a = 10 m / s 。
冷却液流量G w = 120 t / minとする
この第4図において、特性曲線Iはフィンの高さ=5醇
、特性曲線■はフィンの高さ=6−1特性曲線■はフィ
ンの高さ一7祁としたときのもので、コア1の幅Cを漸
次減少させると、熱質流率には増加し、特にコア10幅
Cが20mm付近になると急上昇し、101幅付近では
最高値になることが認められた。このことはフィン1b
のルーバ角度θ、ルーバピッチLw及びフィン高さHl
fを適性値に設定すれば、コア1の幅Cを薄くできるこ
とを意味する。
また、第5図はコアサイズを610X360、フィンピ
ッチP f ”” 1.7胴、ルーバ角度θ=28°、
ルーバピッチL W−1,Orim 、冷却空気の流速
■α= 10 m / s 、冷却液流量G W: 1
201 / min、。
フィン高さHf= 7 wnとしたときのラジェータの
放熱率Hとコア厚さCとの実験結果を表わしたものであ
る。
この第5図の特性曲線■からも明らかなように、コア1
の厚さCを漸次減少させれば、コア1の放熱面積が減少
し、放熱率Hも2次カーブで減少するが、放熱率Hは放
熱面積に比例したものとならない。例えばコア1の厚さ
Cが16脳と13mmをとって比較した場合、16關の
厚さを基準にすると、13+IImのコア1の放熱面積
は16陥の厚さのコア1よI)19%と減少するが、第
4図からも明らかなように熱貫流率Kが大きいため、そ
の上昇分に対応して実質的な放熱率は15%の減少にと
どまることが認められる。
また、第6図はコアサイズを610X360゜フィンピ
ッチP f= 1.7爺、ルーバ角度θ=28°、ルー
バピッチL w= 1.0 mm、、冷却空気の流速V
a== 10 m / s 、冷却液流量GW: 12
01/rn、in。
フィン高さHf= 7 mmとしたときのラジエータコ
アの空気損失△Pαとコア厚さCとの実験結果を表わし
たものである。
この第6図の特性曲線■からも明らかなようにコア1の
厚さCを漸次減少させると、その空気損失△Paば1次
曲線的に減少し、コア1の厚さが薄い程有利となる。例
えばコア1の厚さCが16mmと13咽をとって比較し
た場合、16筋の厚さを基準にすると、13■のコアの
空気損失△Paは16mmのものよ920%減少できる
ことが認められている。
以上ハルーハ角度θ−28°、ルーバピッチLw=10
にしたときの実験結果であるが、フィン高さHfが5〜
7 mmに変化してもコアの厚さを10〜20rtrm
の範囲に設定することが放熱性能、空気損失の点から最
も有利であることが分かる。
」二記のように第4図及び第5図の測定結果からも明ら
かな如くフィンの構造を上述した設定値にしておけば、
熱貫流量及び放熱率も必要十分なものとなるのであるが
、自動車の小型軽量化が進むと、薄形で放熱性能のさら
に高いものが望捷れてくる。
そこで、この発明は一ルーバ角度θを325°〜40°
の範囲に設定すれば、放熱率、即ちコアの放熱性能をよ
逆向上できるのである。以下、その理由を実験結果に基
づいて説明する。
第7図は第1図に示すコア1の寸法11.  t2をそ
れぞれ268咽、  330Mとし、かつフィンピッチ
P f= 1.1 rrrm、フィン高さHf−7m1
冷却空気の流速■α= i 0 m / sとしたとき
の熱貫流率にとルーバ角度θとの実験結果を示すもので
ある。
この第7図において、特性曲線■はルーバピッチLw=
08、特性曲線■はルーバピッチL w =10、特性
曲線■はルーバピッチL w = 1.3に設定したと
きのもので、ルーバ角度θを漸次増力口させると、熱貫
流率には大きくなり、そしてルーバ角度θが30°附近
から上昇率が急に大きくなり、400附近まで急昇カー
ブとなることが認められ辷、また、第8図はコアサイズ
を268X330、フィンピッチP f= 1. i■
、フィン高さHf−7咽、冷却空気の流速V a = 
10 m / sとしたときの放熱率Hとルーバ角度θ
との実験結果を表わしたものである。同図において、特
性曲線■はルーバピッチLw−08、特性曲線Xはルー
バピッチL w−1,0%特性曲線XはルーバピッチL
w=13としたときの特性図であって、これら特性曲線
からも明らかなように、ルーバ角度θを変化させると、
放熱率Hはルーバ角度θが30°附近から40°附近の
範囲において急上昇していることが認められる3゜ さらにまた、第9図はコアサイズを268X330、 
 フィンピッチP f−1,1% フィン高さHf=7
胴、ルーバピッチL w = 1.0 %冷却空気の流
速V a : 10 m / sとしたときの゛空気損
失△Pαとルーバ角度θとの関係を実験結果から得だも
のであり、同図からも明らかなようにルーバ角度θを漸
次増加させると、コアの空気損失△PcLはルーバ角度
θが40°附近から急速に上昇し、それ以下では空気損
失△Pa、の変化率は比較的小さくゆるやかになってい
ることが認められた。
したがって、上記第7図〜第9図の実験結果から云える
ことは、ルーバ角度θを325°〜40°に設定してお
けば、熱貫流率K及び放熱率Hを、空気損失△paにそ
れ程の影響を与えることなく増大させることができ、こ
のことはルーバ角度θを30°以下に設定したものより
もコアの放熱性能が向上し、かつコアの薄形化が容易と
なるのである。
なお、ルーバピッチLWは小さく、ルーバの枚数が多い
程熱質流率Kを増大させることは理論的に証明されてい
るものであシ、その傾向は第7図。
第8図からも明らかである。しかし、ルーバピッチLW
を小さくすることは現状のフィン加工上制約があり、0
7瑞程度が限度である。したがって、より熱貫流率Kを
増大させようとするにはこの発明に述べた如くルーバ角
度θを325°〜40°に設定することが現段階で最も
効果的で、かつ実用的である。
以上述べた通りこの発明によれば、コルゲート7イン形
熱交換器において、コルゲートフィンの空気流と平行、
となる方向の幅Cを10〜20 mmとシ、カつコルゲ
ートフィンのルーバピッチL w ヲ07〜13とし、
これに加えてルーバ角度θを325°〜40°と設定し
たので、空気抵抗をそれ程増大させることなくルーバ角
度30°以下に設定したものに比し、コアの放熱性能を
大幅に向上でき、かつコアの薄形化もさらに促進できる
とともに、熱交換器の軽量化及び低コスト化も可能にな
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる熱交換器をラジェータに適用
した場合の一例を示す正面図、第2図はこの発明におけ
るコアの一部を示す斜視図、第3図はこの発明における
コルゲートフィンの断面図、第4図〜第6図はと9発明
における実験結果をグラフに表わしたもので、第4図は
熱貫流率とコア厚さとの関係を示す特性図、第5図は放
熱率とコア厚さとの関係を示す特性図、第6図は空気損
失とコアj阜さとの関係を示す特性図である。また、第
7図〜第9図はこの発明における実験結果をグラフに表
わしたもので、第7図は熱貫流率とルーバ角度との関係
を示す特性図、第8図は放熱率とルーバ角度との関係を
示す特性図、第9図は空気損失とルーバ角度との関係を
示す特性図である。 1・ コア、1α・・・扁平チューブ、1b・コルゲー
トフィン、1G、1d・・・座板、2 ・入口タンク、
3 ・出口タンク、4 ・ルーバ。 特 許 出 願 人   日本ラヂヱーター株式会社、
1.ニア、、T−,1、 代 理 人 弁理士  古  谷  史  jJ%’ 
、””:j/9とニア′ 第2図 第3図 第 4 図 コア厚ごC(1先) コアlI−′:ICC会)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. コア及び入口、出口タンクを有するコルゲートフィン形
    熱交換器において、コアに対する空気流と平行になる方
    向のコルゲートフィンの幅Cを10〜20間とし、かつ
    上記コルゲートフィンに形成されだルーバのピンチLw
    を07〜13覗とするとともに、上記ルーバの角度θを
    32.5°〜40゜としたことを特徴とする熱交換器。
JP21750482A 1982-12-10 1982-12-10 熱交換器 Pending JPS59107190A (ja)

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