JPS5916693Y2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、空気で空気を冷却する場合や、空気で他のガ
ス体を冷却する熱交換器に関するものである。

従来、例えばエンジンの過給機から出た空気を冷却する
インタークーラーのような空気対空気熱交換器では、一
般にクロスフロー形の熱交換素子を用いている。

第１図は、このクロスフロー形の熱交換素子を示したも
ので、１，２はタンク、３は扁平パイプ、４はこの扁平
パイプ３に直角に設けられたフィンである。

この熱交換素子は一般に扁平パイプ３の中を冷却される
ガスが通り、この扁平パイプに直交してその外部を冷却
するガスが流れる。

このように両方のガスが直角の方向に流れるために、第
２図に示したように、冷却されるガスの入口温度をＴ１
、出口温度をＴ２とすると、冷却するガスの出口温度Ｔ
２は冷却されるガスの出口温度Ｔ２より低くなければな
らず、冷却されるガスの出口温度Ｔ２が冷却するガスの
出口温度ｔ２より低くなることもあり得す、この冷却さ
れるガスと冷却するガスの出口温度の差を少なくするた
めに、放熱面積を大きく取り、総括伝熱係数を大きく取
って、所定の熱交換を行なっている。

しかしながら、この放熱面積を大きく取るために、第１
図に示した熱交換素子のコアの厚みｈを大きくとる（ｈ
方向のパイプ数を増す）と、冷却するガスの抵抗がコア
の厚みの増加分だけ増加してしまい、流量が減少するが
、この流量の減少分を補なうようなファンを使用した場
合は、ファンの入力が増大し、省エネルギーに反するも
のとなる。

また熱交換素子において、コアの横幅（ｗ：ｈ、ｌとは
直角方向の幅）を大きくすると、冷却されるガスの広が
りが大きく、内部ガスの流速にムラができるばかりでな
く、冷却するガスの流速が低下し、熱伝達率の低下も合
わさり、熱交換素子を大きくしても、大きくした分だけ
の効果が上がらないという欠点があった。

またコアの長さｌを増加すると、内部を通過する冷却さ
れるガスの流通抵抗が増加し、冷却効率はコアの長さを
増加した程には増加しないという欠点があった。

本考案は、上記従来例の欠点を解消するために、内部を
流れる流体と逆方向に外部流体を流して、小型でも熱交
換効率を増加させるようにした熱交換器を提供するもの
である。

以下、図面により実施例を詳細に説明する。

まず、本考案の実施例を説明する前に、原理を説明する
。

この逆交流の熱交換器の基礎理論は、昭和３１年４月に
発行された日本機械学会編集の伝熱工学資料に記載され
ている。

第３図に示したように、ユニット数ＮＴＵと温度効率φ
との関係は、内外流体の水当量比（各流体の重量流量と
比熱を掛けた値の比）が１の時、直交流の場合のφがＮ
ＴＵ＝３で約０．６１（但し水当量の大きい側が混合す
る条件において）程度であるのに対し、逆交流の場合の
それは約０．７４であり、第４図に示したように、冷却
されるガスの出口温度Ｔ２を冷却するガスの出口温度ｔ
２よりも低くすることが可能である。

第５図は、逆交流の基本的なコアの部分（即ち熱交換を
行なう部分）を示したもので、前述の伝熱工学資料の中
にも、冷却される流体と冷却する流体が矢印Ａ、Ｂで示
したように、互いに逆向きになる形で表現されており、
この伝熱工学資料から逆交流熱交換器は容易に考えられ
るが、気体対気体の場合には、内側気体（冷却される気
体）の通過抵抗による圧力低下分は３５０〜４００ ｍ
ｍＡｑ程度になり、外部気体のそれはファンの持つ一般
的な性能から５０〜８０ ｍｍＡｑの静圧程度が考えら
れるため、流れに沿った方向の長さで、その圧力低下分
以内に入るルーバーコルゲートフィン又はコルゲートフ
ィンを設ける必要がある。

本考案は、上記の点を考慮して構成されたもので、流体
の流れ方向の距離を、内外流体の通過方向に対して垂直
な面の幅よりも短かくし、また内部流体のコアへの出入
ロバイブは、外部気体の流れにさかられない所（例えば
コアの側部またはコアより離した所）に設け、内部気体
側の導入通路と、熱交換器の壁とを同一部材で連結し、
内部通路を形成したものである。

第６図、第７図は、本考案の１実施例を示したもので、
５，６は平行に設けられた気体出入ロバイブ、７．８は
これらの出入ロバイブ５，６からそれぞれ直角方向に突
出し、一定間隔毎に並設された複数の流路部で、それぞ
れパイプ５，６と連通している。

９は２つの流路部群の間で、互いに対向する流路部７．
８間をつなぎ、外部にそれぞれ放熱フィン１０（ルーバ
ーコルゲートフィン）を設けた複数の放熱部であり、こ
の各放熱部９は２枚の薄板に凹み１１を設けて接合され
たもので、この凹みで内部に多数の通路が形成される。

第８図は、本考案の他の実施例を示したもので、第６図
と同一符号のものは同一の部分を示しているが、この実
施例では、放熱部９に凹みを設ける代りに、内部にルー
バーフィン１２を設けた点が異なっている。

このように構成された本実施例において、一般に冷却さ
れる気体側のガスのもつ水当量が多いため、放熱部９の
内外に設けられたルーバーフィン１０．１２を（即ち、
具体的には各気体側の伝熱面積比）を、その水当量の比
にしておけば、圧力低下の傾向と一致し、熱交換器を性
能よく設計することができる。

例えば、内側の静圧３５０〜４００ ｍｍＡｑ ：外側
の静圧＝１：１／３（水当量）とすることができるとと
もに、内外気体の密度及び要求静圧により適宜補正する
ことができる。

以上説明したように、本考案によれば、逆交流方式を採
用することにより第４図の特性、即ち、冷却される気体
の出口温度を冷却する気体の出口温度よりも低くするこ
とが可能になるとともに、要求圧力低下に合わせて内外
気体の流路にフィンを設け、伝熱面積比を適当に設定す
ることにより、総括伝熱係数を増大することができ、従
って、放熱部が小さくなるばかりでなく、冷却される気
体の出入口温度差を高くとれるため、外側を流れる気体
の量を少なくすることができ、装置全体をコンパクトに
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の気体対気体の熱交換器の断面図、第２
図は、第１図の熱交換器の温度場を示した図、第３図は
、ＮＴＵとφとの関係を示した図、第４図は逆交流の温
度場を示した図、第５図は、逆交流の基本図、第６図、
第７図は、本考案の実施例の正面図及び側面図、第８図
は、本考案の他の実施例の一部断面斜視図である。 ５．６・・・・・・出入ロバイブ、７，８・・・・・・
流路部、９・・・・・・放熱部、１０・・・・・・放熱
フィン、１１・・・・・・凹部、１２・・・・・−ルー
バーコルゲートフィン。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）ある間隔をあけて平行に配設された第１及び第２
   のパイプと、該第１及び第２のパイプからそれぞれの軸
   方向に対して直角方向でかつ同一方向に突出するととも
   に一定間隔毎に並設され、それぞれ前記第１及び第２の
   パイプに連通ずる第１及び第２の流路部群と、該第１及
   び第２の流路部群の間で互いに対向する流路部間をつな
   ぎ、その外側にそれぞれ放熱フィンが設けられた放熱部
   群とから構成され、前記第１及び第２のパイプのいずれ
   か一方から被冷却気体を導入して他方から排出させ、そ
   の被冷却気体が前記放熱部群を流れる方向とは逆方向に
   、前記放熱部群の間隙部に冷却気体を流すことを特徴と
   する熱交換器。
2. （２）前記各放熱部は、被冷却体の流れ方向に沿った凹
   部を複数有し、内部に複数の流路が形成されていること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第（１）項記載の
   熱交換器。
3. （３）前記各放熱部は、その内部にルーバーコルゲート
   フィンが設けられていることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第（１）項記載の熱交換器。