(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に間隔をおいて並列状に設けられかつ内部に流路を有する複数の偏平中空体と、隣り合う偏平中空体の少なくとも一端部どうしの間に配置されかつ隣り合う偏平中空体の流路どうしを通じさせる連通部材とを備えた複数の熱交換部が、偏平中空体の厚さ方向に並べられており、偏平中空体が、互いに対向する２つの長方形状壁部と、両長方形状壁部の周縁部間に跨る周壁部とを有しており、隣り合う２つの熱交換部の近接した偏平中空体間にスペーサが配置され、スペーサに貫通穴からなる伝熱量減少部が形成され、各熱交換部の隣り合う偏平中空体間を偏平中空体の幅方向に低温流体が流れるようになされ、スペーサの伝熱量減少部となる貫通穴が偏平中空体の幅方向に伸びている一体型熱交換装置。
【請求項２】
スペーサの伝熱量減少部となる貫通穴の内周面に、貫通穴の長さ方向に伸びる複数の凸部および／または凹部が形成されている請求項１記載の一体型熱交換装置。
【請求項３】
少なくとも１つの熱交換部の偏平中空体が、互いに間隔をおいて設けられた２つの長方形状壁部と、両長方形状壁部の周縁間に跨る周壁部と、内部を偏平中空体の長さ方向に伸びる２つの流路に区切る仕切壁部とよりなり、両長方形状壁部の一端部における仕切壁部の両側部分に、それぞれ両流路を外部に通じさせる２つの貫通穴が偏平中空体の幅方向に間隔をおいて形成され、仕切壁部における貫通穴とは反対側の端部が切除されて２つの流路が相互に連通させられてＵ字状流路が形成され、連通部材に両長方形状壁部の２つの貫通穴に通じる２つの貫通穴が形成されている請求項１または２記載の一体型熱交換装置。
【請求項４】
Ｕ字状流路を有する偏平中空体が、互いに間隔をおいて配置された長方形状平板と、両平板の両長側縁部間に配された２つの直線状サイドバーと、両サイドバー間にこれらと間隔をおいて配された１つの中間バーと、両サイドバーおよび中間バーに跨って高さの中間部に一体に設けられた２つの伝熱面積拡大部と、両サイドバーの一端にそれぞれ一体に設けられて内方に伸び、かつ先端が中間バーの一端部の両側面に当接させられてろう付されたエンドバーとよりなり、中間バーの他端部が切除され、両伝熱面積拡大部におけるエンドバー側の端部がそれぞれ切除され、両平板におけるエンドバー側の端部における中間バーの両側部分にそれぞれ貫通穴が形成されており、両平板により両長方形状壁部が形成され、両平板におけるエンドバーとは反対側の端部をそれぞれ互いに他の平板側に曲げるとともにこれらの屈曲部を相互に重ね合わせてろう付することにより周壁部における一方の短側壁部が形成され、流路形成体の両サイドバーにより周壁部の２つの長側壁部が形成され、流路形成体のエンドバーにより周壁部の他方の短側壁部が形成されている請求項３記載の一体型熱交換装置。
【請求項５】
両平板がそれぞれアルミニウムブレージングシートからなり、流路形成体がアルミニウム押出形材よりなる請求項４記載の一体型熱交換装置。
【請求項６】
Ｕ字状流路を有する偏平中空体を備えた熱交換部と、これに隣接する熱交換部との間に配置されるスペーサが、Ｕ字状流路を有する偏平中空体における２つの流路が相互に連通している側の端部に配置されている請求項３〜５のうちのいずれかに記載の一体型熱交換装置。
【請求項７】
Ｕ字状流路を有する偏平中空体を備えた熱交換部において、この熱交換部に隣接する他の熱交換部側に位置する複数の偏平中空体における２つの流路が相互に連通している側の端部どうしの間に、第２のスペーサが配置され、第２スペーサに伝熱量減少部が形成されている請求項６記載の一体型熱交換装置。
【請求項８】
第２のスペーサの伝熱量減少部が、第２スペーサに形成された貫通穴からなる請求項７記載の一体型熱交換装置。
【請求項９】
第２スペーサの伝熱量減少部となる貫通穴が偏平中空体の幅方向に伸びている請求項８記載の一体型熱交換装置。
【請求項１０】
第２スペーサの伝熱量減少部となる貫通穴の内周面に、貫通穴の長さ方向に伸びる複数の凸部および／または凹部が形成されている請求項９記載の一体型熱交換装置。
【請求項１１】
隣接する２つの熱交換部のうちの一方がオイルクーラ、アフタークーラおよびラジエータのうちのいずれか１つであり、同他方がオイルクーラ、アフタークーラおよびラジエータのうちの他のいずれか１つである請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の一体型熱交換装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちのいずれかに記載された一体型熱交換装置を備えているコンプレッサ。
【請求項１３】
請求項１〜１１のうちのいずれかに記載された一体型熱交換装置を備えている工作機械。
【請求項１４】
請求項１〜１１のうちのいずれかに記載された一体型熱交換装置を備えている油圧機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オイルクーラ、アフタークーラ、ラジエータ等のうちの少なくとも２つを備えており、かつコンプレッサ、工作機械、油圧機器などの産業機械に使用される一体型熱交換装置に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【背景技術】
【０００３】
従来、この種の一体型熱交換装置として、相互に間隔をおいて並列状に設けられかつ内部に流路を有する複数の偏平中空体と、隣り合う偏平中空体の少なくとも一端部どうしの間に配置されかつ隣り合う偏平中空体の流路どうしを通じさせる連通部材とを備えたオイルクーラとアフタークーラとが、偏平中空体の厚さ方向に並べられており、オイルクーラおよびアフタークーラにおける隣り合う偏平中空体間の通風間隙に、冷却風が偏平中空体の幅方向に流れるようになされ、オイルクーラとアフタークーラとの間に、両者間での流体の流れを遮断するスペーサが配置されたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１記載の一体型熱交換装置において、偏平中空体は、互いに間隔をおいて配されかつ両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる長方形状平板と、両平板間に配されかつ両平板にろう付されたアルミニウム製流路形成体とよりなり、平板の両端部にそれぞれ貫通穴が形成され、流路形成体が、両平板の周縁部間に跨る周壁部、および周壁部における両平板の長側縁部間に位置する２つの長側壁部の長さ方向の中間部どうしを連結するように設けられた伝熱面積拡大部とよりなる。
【０００５】
しかしながら、従来の一体型熱交換装置において、オイルクーラの高温オイルおよびアフタークーラの高温圧縮空気のうちいずれか一方の流れが止まってクーラが停止し、同他方の流れが止まらずにクーラが作動している場合、オイルクーラとアフタークーラとの温度差が大きくなり、流体の流れが止まっていない作動側クーラから流体の流れが止まった停止側クーラに多くの熱が伝わる。したがって、停止側クーラにおける作動側クーラ側の端部に位置する偏平中空体を構成する平板に比較的大きな熱歪みが発生し、この平板に大きな応力が発生するおそれがある。
【特許文献１】特開２００１−８２８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、隣り合う２つの熱交換部のうちいずれか一方の熱交換部の高温流体の流れが止まった場合にも、これらの熱交換部間の伝熱量を従来に比べて小さくしうる一体型熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【０００８】
1)相互に間隔をおいて並列状に設けられかつ内部に流路を有する複数の偏平中空体と、隣り合う偏平中空体の少なくとも一端部どうしの間に配置されかつ隣り合う偏平中空体の流路どうしを通じさせる連通部材とを備えた複数の熱交換部が、偏平中空体の厚さ方向に並べられており、偏平中空体が、互いに対向する２つの長方形状壁部と、両長方形状壁部の周縁部間に跨る周壁部とを有しており、隣り合う２つの熱交換部の近接した偏平中空体間にスペーサが配置され、スペーサに貫通穴からなる伝熱量減少部が形成され、各熱交換部の隣り合う偏平中空体間を偏平中空体の幅方向に低温流体が流れるようになされ、スペーサの伝熱量減少部となる貫通穴が偏平中空体の幅方向に伸びている一体型熱交換装置。
【０００９】
2)スペーサの伝熱量減少部となる貫通穴の内周面に、貫通穴の長さ方向に伸びる複数の凸部および／または凹部が形成されている上記1)記載の一体型熱交換装置。
【００１０】
3)少なくとも１つの熱交換部の偏平中空体が、互いに間隔をおいて設けられた２つの長方形状壁部と、両長方形状壁部の周縁間に跨る周壁部と、内部を偏平中空体の長さ方向に伸びる２つの流路に区切る仕切壁部とよりなり、両長方形状壁部の一端部における仕切壁部の両側部分に、それぞれ両流路を外部に通じさせる２つの貫通穴が偏平中空体の幅方向に間隔をおいて形成され、仕切壁部における貫通穴とは反対側の端部が切除されて２つの流路が相互に連通させられてＵ字状流路が形成され、連通部材に両長方形状壁部の２つの貫通穴に通じる２つの貫通穴が形成されている上記1)または2)記載の一体型熱交換装置。
【００１１】
4)Ｕ字状流路を有する偏平中空体が、互いに間隔をおいて配置された長方形状平板と、両平板の両長側縁部間に配された２つの直線状サイドバーと、両サイドバー間にこれらと間隔をおいて配された１つの中間バーと、両サイドバーおよび中間バーに跨って高さの中間部に一体に設けられた２つの伝熱面積拡大部と、両サイドバーの一端にそれぞれ一体に設けられて内方に伸び、かつ先端が中間バーの一端部の両側面に当接させられてろう付されたエンドバーとよりなり、中間バーの他端部が切除され、両伝熱面積拡大部におけるエンドバー側の端部がそれぞれ切除され、両平板におけるエンドバー側の端部における中間バーの両側部分にそれぞれ貫通穴が形成されており、両平板により両長方形状壁部が形成され、両平板におけるエンドバーとは反対側の端部をそれぞれ互いに他の平板側に曲げるとともにこれらの屈曲部を相互に重ね合わせてろう付することにより周壁部における一方の短側壁部が形成され、流路形成体の両サイドバーにより周壁部の２つの長側壁部が形成され、流路形成体のエンドバーにより周壁部の他方の短側壁部が形成されている上記3)記載の一体型熱交換装置。
【００１２】
5)両平板がそれぞれアルミニウムブレージングシートからなり、流路形成体がアルミニウム押出形材よりなる上記4)記載の一体型熱交換装置。
【００１３】
6)Ｕ字状流路を有する偏平中空体を備えた熱交換部と、これに隣接する熱交換部との間に配置されるスペーサが、Ｕ字状流路を有する偏平中空体における２つの流路が相互に連通している側の端部に配置されている上記3)〜5)のうちのいずれかに記載の一体型熱交換装置。
【００１４】
7)Ｕ字状流路を有する偏平中空体を備えた熱交換部において、この熱交換部に隣接する他の熱交換部側に位置する複数の偏平中空体における２つの流路が相互に連通している側の端部どうしの間に、第２のスペーサが配置され、第２スペーサに伝熱量減少部が形成されている上記6)記載の一体型熱交換装置。
【００１５】
8)第２スペーサの伝熱量減少部が、第２スペーサに形成された貫通穴からなる上記7)記載の一体型熱交換装置。
【００１６】
9)第２スペーサの伝熱量減少部となる貫通穴が偏平中空体の幅方向に伸びている上記8)記載の一体型熱交換装置。
【００１７】
10)第２スペーサの貫通穴の内周面に、貫通穴の長さ方向に伸びる複数の凸部および／または凹部が形成されている上記9)記載の一体型熱交換装置。
【００１８】
11)隣接する２つの熱交換部のうちの一方がオイルクーラ、アフタークーラおよびラジエータのうちのいずれか１つであり、同他方がオイルクーラ、アフタークーラおよびラジエータのうちの他のいずれか１つである上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の一体型熱交換装置。
【００１９】
12)上記1)〜11)のうちのいずれかに記載された一体型熱交換装置を備えているコンプレッサ。
【００２０】
13)上記1)〜11)のうちのいずれかに記載された一体型熱交換装置を備えている工作機械。
【００２１】
14)上記1)〜11)のうちのいずれかに記載されている一体型熱交換装置を備えている油圧機器。
【発明の効果】
【００２２】
上記1)の一体型熱交換装置によれば、隣接する２つの熱交換部のうちいずれか一方の熱交換部の高温流体の流れが止まり、同他方の熱交換部での高温流体の流れが止まっていない場合にも、スペーサの伝熱量減少部の働きにより、高温流体の流れが止まっていない作動側熱交換部から高温流体の流れが止まった停止側熱交換部への伝熱量が、従来の一体型熱交換装置に比べて少なくなる。したがって、停止側熱交換部における作動側熱交換部側の端部に位置する偏平中空体の長方形状壁部に発生する熱歪みが小さくなり、その結果この長方形状壁部に発生する応力も小さくなって破損が防止される。
【００２３】
上記1)の一体型熱交換装置によれば、熱交換部の偏平中空体内を流れる高温の流体を冷却する流体、たとえば冷却風がスペーサの伝熱量減少部となる貫通穴内を流れるので、作動側熱交換部からスペーサに伝わった熱が、貫通穴内を流れる冷却風により奪われ、停止側熱交換部に伝わる熱量が一層少なくなる。したがって、停止側熱交換部における作動側熱交換部側の端部に位置する偏平中空体を構成する長方形状壁部に発生する熱歪みが一層小さくなり、その結果この長方形状壁部の破損が確実に防止される。
【００２４】
上記2)の一体型熱交換装置によれば、作動側熱交換部からスペーサに伝わった熱は、貫通穴内を流れる冷却風により一層効率良く奪われ、停止側熱交換部に伝わる熱量が一層少なくなる。したがって、停止側熱交換部における作動側熱交換部側の端部に位置する偏平中空体を構成する長方形状壁部に発生する熱歪みが一層小さくなり、その結果この長方形状壁部の破損を防止する効果がさらに向上する。
【００２５】
上記3)の一体型熱交換装置のように、少なくとも１つの熱交換部の偏平中空体が、互いに間隔をおいて設けられた２つの長方形状壁部と、両長方形状壁部の周縁間に跨る周壁部と、内部を偏平中空体の長さ方向に伸びる２つの流路に区切る仕切壁部とよりなり、両長方形状壁部の一端部における仕切壁部の両側部分に、それぞれ両流路を外部に通じさせる２つの貫通穴が偏平中空体の幅方向に間隔をおいて形成され、仕切壁部における貫通穴とは反対側の端部が切除されて２つの流路が相互に連通させられてＵ字状流路が形成され、連通部材に両長方形状壁部の２つの貫通穴に通じる２つの貫通穴が形成されている場合、この熱交換部における隣接する熱交換部側の端部に位置する偏平中空体の長方形状壁部には、上述した熱歪みが顕著に発生する傾向にある。しかしながら、この場合であっても、上記1)または2)のように構成されていると、この熱歪みの発生を抑制することができ、その結果長方形状壁に発生する応力も小さくなって破損が防止される。
【００２６】
上記4)の一体型熱交換装置の場合にも、上記3)で述べたのと同様に、Ｕ字状流路を有する偏平中空体を有する熱交換部における隣接する熱交換部側の端部に位置する偏平中空体の平板には、上述した熱歪みが顕著に発生する傾向にある。しかしながら、この場合であっても、上記1)または2)のように構成されていると、この熱歪みの発生を抑制することができ、その結果この平板に発生する応力も小さくなって破損が防止される。
【００２７】
上記5)の一体型熱交換装置によれば、偏平中空体を比較的簡単に製造することができる。
【００２８】
上記3)〜5)のうちのいずれかに記載の一体型熱交換装置においては、Ｕ字状流路を有する偏平中空体を備えた熱交換部における隣接する他の熱交換部側の端部に位置する偏平中空体の２つの流路が相互に連通している側の端部の長方形状壁部に、上述した熱歪みが顕著に発生する傾向にある。しかしながら、この場合であっても、上記6)のように構成されていると、この熱歪みの発生を抑制することができ、その結果長方形状壁に発生する応力も小さくなって破損が防止される。
【００２９】
上記7)〜10)の一体型熱交換装置によれば、Ｕ字状流路を有する偏平中空体を備えた熱交換部における隣接する他の熱交換部側の端部に位置する偏平中空体の長方形状壁部への上述した熱歪みの発生を一層抑制することができる。したがって、長方形状壁部に発生する応力も小さくなって破損が確実に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下の説明において、図１の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとし、隣り合う偏平中空体間を流れかつ偏平中空体内を流れる高温流体と熱交換する低温流体の流れ方向の下流側、すなわち図１および図１３に矢印Ｘで示す方向を前、これと反対側を後というものとする。なお、上下、左右および前後は、便宜上定義したものであって、上下、左右および前後はそれぞれ入れ替わる場合もある。
【００３１】
図１はこの発明による一体型熱交換装置の全体構成を示し、図２〜図１１はその要部の構成を示す。
【００３２】
なお、この実施形態は、この発明による一体型熱交換装置をコンプレッサにおける高温オイルを冷却するオイルクーラおよび高温圧縮空気を冷却するアフタークーラに適用したものである。ここで、コンプレッサとしては、たとえばロードコンプレッサ、ガスタービンに用いられるコンプレッサ、鉄道車両用ブレーキに用いられるコンプレッサなどが挙げられる。
【００３３】
図１において、一体型熱交換装置(1)は、高温オイルを冷却するオイルクーラ(2)と高温圧縮空気を冷却するアフタークーラ(3)とが、前者が下方に来るように同一垂直面内に設けられ、オイルクーラ(2)とアフタークーラ(3)の左右両端部どうしの間にそれぞれスペーサ(4)が配置されたものである。
【００３４】
オイルクーラ(2)は、上下方向に間隔をおいて並列状に配されかつ左右方向に伸びるアルミニウム製の高温オイル流通用偏平中空体(5)と、上下に隣り合う偏平中空体(5)の左端部間に配されて偏平中空体(5)にろう付されかつ隣り合う偏平中空体(5)内どうしを通じさせるアルミニウム押出形材製連通部材(6)と、上下に隣り合う偏平中空体(5)の右端部間に配されて偏平中空体(5)にろう付された前後方向に伸びるアルミニウム押出形材製バー(7)と、連通部材(6)およびバー(7)間において隣り合う偏平中空体(5)間の通風間隙(8)に配されかつ偏平中空体(5)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(9)とを備えている。
【００３５】
オイルクーラ(2)の下端の偏平中空体(5)の左端部下側に、連通部材(6)と同じ厚みおよび大きさであるアルミニウム押出形材製入出部材(11)が配されて偏平中空体(5)にろう付され、同じく右端部下側に、偏平中空体(5)間のバー(7)と同じバー(7)が配されて偏平中空体(5)にろう付されている。また、左右方向に長いアルミニウム製下サイドプレート(12)の左端部が入出部材(11)の下面右端部に、同じく右端部がバー(7)の下面全体にそれぞれろう付されており、この下サイドプレート(12)と下端の偏平中空体(5)との間も通風間隙(8)となされるとともに、この通風間隙(8)にもコルゲートフィン(9)が配されて下サイドプレート(12)および偏平中空体(5)にろう付されている。下サイドプレート(12)は、上面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる。
【００３６】
図２および図３に示すように、偏平中空体(5)は、左右方向に長い平らな上下壁(13)（長方形状壁部）と、上下壁(13)の周縁間に跨る周壁(14)（周壁部）と、内部を左右方向に伸びる前後２つの流路(15)(16)に区切る仕切壁(17)（仕切壁部）とよりなり、上下壁(13)の左端部における仕切壁(17)の前後両側部分に、それぞれ両流路(15)(16)を外部に通じさせる２つの貫通穴(18)(19)が前後方向に間隔をおいて形成されている。また、仕切壁(17)の右端部が切除されて２つの流路(15)(16)が相互に連通させられている。連通部を(21)で示す。このような偏平中空体(5)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートよりなりかつ上下方向に間隔をおいて配された左右方向に長い２枚の長方形状平板(22)(23)と、上下両平板(22)(23)間に配されかつ両平板(22)(23)にろう付されたアルミニウム押出形材製流路形成体(24)とよりなる。
【００３７】
両平板(22)(23)の左端部の前後両側部分に、それぞれ貫通穴(18)(19)が形成されている。また、両平板(22)(23)の右端部は、それぞれ互いに他の平板(23)(22)側、すなわち上側の平板(22)においては下方、下側の平板(23)においては上方に曲げられ、これらの屈曲部(22a)(23a)が相互に重ね合わされてろう付されている（図４参照）。そして、両平板(22)(23)により上下壁(13)が形成され、両平板(22)(23)の屈曲部(22a)(23a)により周壁(14)の右側短壁部(14a)が形成されている。
【００３８】
流路形成体(24)は、上下両平板(22)(23)の前後両側縁部間にそれぞれ配されかつ左右方向に伸びる２つの直線状サイドバー(25)と、両サイドバー(25)間にこれらと間隔をおいて配されかつ左右方向に伸びる１つの中間バー(26)と、両サイドバー(25)および中間バー(26)に跨って高さの中間部に一体に設けられた２つの伝熱面積拡大部(27)と、両サイドバー(25)の左端にそれぞれ一体に設けられて前後方向内方に伸び、かつ先端が中間バー(26)の左端部の前後両側面に当接させられてろう付されたエンドバー(28)とよりなる。両サイドバー(25)、中間バー(26)および両エンドバー(28)は上下両平板(22)(23)にろう付されている。中間バー(26)の左端部は、両平板(22)(23)における両貫通穴(18)(19)の間の部分にろう付されている。中間バー(26)の右端部は、連通部(21)を形成するように、所定長さにわたって切除されている。また、両伝熱面積拡大部(27)の左端部は、ここに両平板(22)(23)の貫通穴(18)(19)に合致する貫通穴が形成されるように、所定長さにわたって切除されている。そして、流路形成体(24)の両サイドバー(25)により周壁(14)の前後両長側壁部(14b)が形成され、流路形成体(24)の両エンドバー(28)により周壁(14)の左側短壁部(14c)が形成されている。
【００３９】
伝熱面積拡大部(27)は、上方突出屈曲部(29a)と下方突出屈曲部(29b)とが、水平部(29c)を介して左右方向に交互に設けられてなる波状帯板部(29)が、前後方向に複数並べられかつ水平部(29c)において相互に一体に連結されることにより形成されたものである。また、伝熱面積拡大部(27)において、前後方向に隣接する波状帯板部(29)の上方突出屈曲部(29a)どうしおよび下方突出屈曲部(29b)どうしはそれぞれ左右方向にずれて形成されている。なお、伝熱面積拡大部(27)の各波状帯板部(29)における左右方向に隣接する上方突出屈曲部(29a)と下方突出屈曲部(29b)との間には水平部(29c)が存在し、前後方向に隣接する波状帯板部(29)どうしは水平部(29c)において相互に一体に連結されているが、水平部(29c)は必ずしも必要としない。この場合、隣接する波状帯板部(29)における上方突出屈曲部(29a)から下方突出屈曲部(29b)に切り替わる部分が交差することになるので、この部分において相互に一体に連結される。
【００４０】
流路形成体(24)は、図５および図６に示すようにして製造される。すなわち、前後方向に間隔をおいて設けられかつ左右方向に伸びる２つの直線状サイドバー(25)と、両サイドバー(25)間にこれらと間隔をおいて設けられかつ左右方向に伸びる中間バー(26)と、両サイドバー(25)および中間バー(26)に跨って高さの中間部に一体に設けられた平板状部(31)とよりなるアルミニウム押出形材製流路形成体用素材(32)を製造する（図５(a)および図６(a)参照）。ついで、中間バー(26)の左右両端部を所定長さにわたって切除するとともに、両平板状部(31)の左端部をそれぞれ中間バー(26)の左端部の切除長さよりも長くなるように切除する（図５(b)および図６(b)参照）。ついで、両平板状部(31)にプレス加工を施すことにより伝熱面積拡大部(27)を形成する（図５(c)および図６(c)参照）。その後、両サイドバー(25)の左端部を前後方向内側に曲げて先端を中間バー(26)の右端部の前後両側面に当接させ（図５(d)参照）、その先端を中間バー(26)にろう付することにより両エンドバー(28)が形成される。なお、両エンドバー(28)先端の中間バー(26)へのろう付は、後述する一体型熱交換装置(1)の製造の際に、平板(22)(23)から溶け出した溶融ろう材により行われる。
【００４１】
各連通部材(6)には、図２に示すように、偏平中空体(5)の上下壁(13)の２つの貫通穴(18)(19)に通じる２つの垂直貫通穴(33)(34)が、平面から見て貫通穴(18)(19)と合致するように形成されている。そして、すべての偏平中空体(5)の左端部の前側部分およびすべての連通部材(6)の前側部分により入口側ヘッダ部(30A)が形成され（図１２参照）、入口側ヘッダ部(30A)において、すべての偏平中空体(5)の前側流路(15)の左端部と、すべての連通部材(6)の前側垂直貫通穴(33)とが上下壁(13)の前側貫通穴(18)により通じさせられている。また、すべての偏平中空体(5)の左端部の後側部分およびすべての連通部材(6)の後側部分により出口側ヘッダ部(30B)が形成され（図１２参照）、出口側ヘッダ部(30B)において、すべての偏平中空体(5)の後側流路(16)の左端部と、すべての連通部材(6)の後側垂直貫通穴(34)とが上下壁(13)の後側貫通穴(19)により通じさせられている。
【００４２】
図７に示すように、入出部材(11)には、下端の偏平中空体(5)の下壁(13)の２つの貫通穴(18)(19)に通じる２つの垂直貫通穴(35)(36)が形成されている。これらの垂直貫通穴(35)(36)の内周面にはそれぞれめねじ(35a)(36a)が形成されている。
【００４３】
アフタークーラ(3)は、上下方向に間隔をおいて並列状に配されかつ左右方向に伸びるアルミニウム製の高温圧縮空気流通用偏平中空体(37)と、上下に隣り合う偏平中空体(37)の左右両端部間に配されて偏平中空体(37)にろう付されかつ隣り合う偏平中空体(5)内どうしを通じさせるアルミニウム押出形材製連通部材(38)と、左右の連通部材(38)間において隣り合う偏平中空体(37)間の通風間隙(39)に配されかつ偏平中空体(37)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(41)とを備えている。偏平中空体(37)の数は、オイルクーラ(2)の偏平中空体(5)よりも少なくなっている。
【００４４】
アフタークーラ(3)の上端の偏平中空体(37)の右端部上側に連通部材(38)と同じ厚みおよび大きさであるアルミニウム押出形材製入口部材(42)が、同じく左端部上側に連通部材(38)と同じ厚みおよび大きさであるアルミニウム押出形材製出口部材(43)が、それぞれ配されて偏平中空体(5)にろう付されている。また、左右方向に長いアルミニウム製上サイドプレート(44)の右端部が入口部材(42)の上面左端部に、同じく左端部が出口部材(43)の上面右端部にそれぞれろう付されており、上サイドプレート(44)と上端の偏平中空体(37)との間も通風間隙(39)となされるとともに、この通風間隙(39)にもコルゲートフィン(41)が配されて上サイドプレート(44)および偏平中空体(37)にろう付されている。上サイドプレート(44)は、下面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる。
【００４５】
図８に示すように、アフタークーラ(3)の偏平中空体(37)は、左右方向に長い平らな上下壁(45)（長方形状壁部）と、上下壁(45)の周縁間に跨る周壁(46)（周壁部）とよりなり、内部に１つの流路(47)が形成され、上下壁(45)の左右両端部に、それぞれ流路(47)を外部に通じさせる前後方向に長い１つの貫通穴(48)が形成されている。このような偏平中空体(37)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートよりなりかつ上下方向に間隔をおいて配された左右方向に長い２枚の長方形状平板(51)と、両平板(51)間に配されかつ両平板(51)にろう付されたアルミニウム押出形材製製流路形成体(52)とよりなる。両平板(51)の左右両端部に、それぞれ前後方向に長い貫通穴(48)が形成されている。
【００４６】
流路形成体(52)は、両平板(51)の前後両側縁部間に配されかつ左右方向に伸びる２つの直線状サイドバー(53)と、両サイドバー(53)に跨って高さの中間部に一体に設けられた伝熱面積拡大部(54)と、両サイドバー(53)の左右両端にそれぞれ一体に設けられて前後方向内方に伸び、かつ先端が相互に当接させられてろう付されたエンドバー(55)とよりなる。両サイドバー(53)およびすべてのエンドバー(55)は上下両平板(51)にろう付されている。また、伝熱面積拡大部(54)の左右両端部は、ここに両平板(51)の貫通穴(48)に合致する貫通穴が形成されるように、それぞれ所定長さにわたって切除されている。そして、両平板(51)により上下壁(45)が形成され、流路形成体(52)の両サイドバー(53)により周壁(46)の前後両長側壁部(46a)が形成され、流路形成体(52)の左右両端部の両エンドバー(55)により左右両短側壁部(46b)が形成されている。伝熱面積拡大部(54)は、左右方向に並んで一体に形成された複数の横断面略菱形状管状部(54a)よりなる。
【００４７】
流路形成体(52)は、図９に示すようにして製造される。すなわち、前後方向に間隔をおいて設けられかつ左右方向に伸びる２つの直線状サイドバー(53)と、両サイドバー(53)に跨って高さの中間部に一体に設けられかつサイドバー(53)の全長にわたる伝熱面積拡大部(54)とよりなるアルミニウム押出形材製流路形成体用素材(56)を製造する（図９(a)参照）。ついで、伝熱面積拡大部(54)の両端部をそれぞれ所定長さにわたって切除し（図９(b)参照）する。その後、両サイドバー(53)の両端部を前後方向内側に曲げて先端どうしを突き合わせるとともに（図９(c)参照）、相互にろう付することによりエンドバー(55)が形成される。なお、両エンドバー(55)の先端どうしのろう付は、後述する一体型熱交換装置(1)の製造の際に、平板(51)から溶け出した溶融ろう材により行われる。
【００４８】
アフタークーラ(3)の連通部材(38)はオイルクーラ(2)の連通部材(6)と同じ構成であり、前後２つの垂直貫通穴(57)(58)を有している。そして、すべての偏平中空体(37)の右端部と、すべての右側連通部材(38)とにより入口側ヘッダ部(40A)が形成され（図１２参照）、すべての偏平中空体(37)の左端部と、すべての左側連通部材(38)により出口側ヘッダ部(40B)が形成され（図１２参照）、入口側ヘッダ部(40A)および出口側ヘッダ部(40B)において、すべての偏平中空体(37)の流路(47)とすべての連通部材(38)の前後垂直貫通穴(57)(58)とが上下壁(45)の貫通穴(48)により通じさせられている。
【００４９】
図１０に示すように、入口部材(42)には、上端の偏平中空体(37)の上壁(45)の右側貫通穴(48)に通じる垂直貫通穴(59)が形成されており、出口部材(43)には上端の偏平中空体(37)の上壁(45)の左側貫通穴(48)に通じる垂直貫通穴(61)が形成されている。これらの垂直貫通穴(59)(61)の内周面にはそれぞれめねじ(59a)(61a)が形成されている。
【００５０】
図１１に示すように、オイルクーラ(2)およびアフタークーラ(3)の左右両端部どうしの間に配置されたスペーサ(4)には、前後方向に伸びる複数の貫通穴(62)が左右方向に並んで形成されており、これにより伝熱量減少部が形成されている。これらのスペーサ(4)はオイルクーラ(2)の上端の偏平中空体(5)およびアフタークーラ(3)の下端の偏平中空体(37)にろう付されている。また、両スペーサ(4)間において、オイルクーラ(2)の上端の偏平中空体(5)とアフタークーラ(3)の下端の偏平中空体(37)との間も通風間隙(63)となされており、ここにもアフタークーラ(3)と同じアルミニウム製コルゲートフィン(41)が配されて両偏平中空体(37)にろう付されている。
【００５１】
一体型熱交換装置(1)は、アルミニウムブレージングシート製平板(22)(23)(51)と、流路形成体(24)(52)と、連通部材(6)(38)と、バー(7)と、コルゲートフィン(9)(41)と、アルミニウムブレージングシート製下サイドプレート(12)および上サイドプレート(44)と、スペーサ(4)とを所定の順序で重ね合わせて適当な手段により仮止めし、これらを一括してろう付することにより製造される。 このとき、平板(22)(23)から溶け出した溶融ろう材により、前述した流路形成体(24)のエンドバー(28)と中間バー(26)、および流路形成体(52)のエンドバー(55)どうしがろう付される。
【００５２】
上述した一体型熱交換装置(1)において、高温のオイルは、図１２に矢印Ｙで示すように、入出部材(11)の前側垂直貫通穴(35)から入口側ヘッダ部(30A)内に流入し、ついですべての偏平中空体(5)に分岐してその前側流路(15)内を右方に流れ、さらに連通部(21)を通って後側流路(16)内に入り、後側流路(16)内を左方に流れて出口側ヘッダ部(30B)内に流入し、入出部材(11)の後側垂直貫通穴(36)から流出する。そして、すべての偏平中空体(5)の前側流路(15)および後側流路(16)を流れている間に、通風間隙(8)(63)を前方に（矢印Ｘ参照）流れる低温の冷却風と熱交換して冷却される。
【００５３】
一方、高温の圧縮空気は、図１２に矢印Ｚで示すように、入口部材(42)の垂直貫通穴(59)から入口側ヘッダ部(40A)内に流入し、ついですべての偏平中空体(37)に分岐して流路(47)内を左方に流れて出口側ヘッダ部(40B)に流入し、出口部材(43)の垂直貫通穴(61)から流出する。そして、すべての偏平中空体(37)内を流れている間に、通風間隙(39)(63)を前方に（矢印Ｘ参照）流れる低温の冷却風と熱交換して冷却される。
【００５４】
ここで、オイルクーラ(2)の高温オイルおよびアフタークーラ(3)の高温圧縮空気のうちのいずれか一方の流れ、たとえば高温オイルの流れのみが止まった場合、オイルクーラ(2)とアフタークーラ(3)との温度差が大きくなり、アフタークーラ(3)からオイルクーラ(2)に熱が伝わる。しかしながら、スペーサ(4)における複数の貫通穴(62)からなる伝熱量減少部の働きにより、アフタークーラ(3)からオイルクーラ(2)への伝熱量は低減される。しかも、冷却風がスペーサ(4)の貫通穴(62)内を流れるので、アフタークーラ(3)からスペーサ(4)に伝わった熱はこの冷却風により奪われ、これによってもアフタークーラ(3)からオイルクーラ(2)への伝熱量は低減される。したがって、オイルクーラ(2)の上端の偏平中空体(5)を構成する２つの平板(22)(23)に発生する熱歪みが小さくなり、その結果これらの平板(22)(23)に発生する応力も小さくなって破損が防止される。
【００５５】
図１３はこの発明による一体型熱交換装置の他の実施形態を示す。
【００５６】
図１３に示す一体型熱交換装置(70)の場合、オイルクーラ(2)の上端の偏平中空体(5)と、上から２番目の偏平中空体(5)との間の右端部にもスペーサ(4)が配されて両偏平中空体(5)にろう付されている。その他の構成は、上述した第１の実施形態の一体型熱交換装置と同じである。なお、オイルクーラ(2)の上端の偏平中空体(5)と、上から２番目の偏平中空体(5)との間の左端部にもスペーサ(4)が配されて両偏平中空体(5)にろう付されていてもよい。
【００５７】
この一体型熱交換装置(70)において、オイルクーラ(2)の高温オイルおよびアフタークーラ(3)の高温圧縮空気のうちのいずれか一方の流れ、たとえば高温オイルの流れのみが止まった際における上述したアフタークーラ(3)からオイルクーラ(2)への伝熱量は、上記第１の実施形態の場合よりも一層低減される。したがって、オイルクーラ(2)の上端の偏平中空体(5)を構成する２つの平板(22)(23)に発生する熱歪みが一層小さくなり、その結果これらの平板(22)(23)に発生する応力も一層小さくなって破損が確実に防止される。
【００５８】
上述した２つの実施形態において、左端部のスペーサ(4)は必ずしも必要とせず、このスペーサ(4)の代わりに、穴を有さないアルミニウム製のブロックが配置されていてもよい。
【００５９】
また、上記２つの実施形態において、図１４に示すように、スペーサ(4)の貫通穴(62)の内周面に前後方向に伸びる複数の凸部(75)を形成しておいてもよい。この場合、スペーサ(4)から冷却風への伝熱面積が増大し、オイルクーラ(2)の高温オイルの流れが止まった際にアフタークーラ(3)からスペーサ(4)に伝わった熱を、貫通穴(62)内を流れる冷却風により奪う効果が一層向上する。なお、凸部(75)に代えて、あるいは凸部(75)に加えて、貫通穴(62)の内周面に前後方向に伸びる複数の凹部を形成しておいてもよい。
【００６０】
上記すべての実施形態においては、この発明による一体型熱交換装置はロードコンプレッサに用いられるものであって、オイルクーラとアフタークーラとが一体化されているが、これに限定されるものではなく、ロードコンプレッサ、ガスタービン用コンプレッサ、鉄道車両用コンプレッサなどにおけるアフタークーラ、オイルクーラおよびラジエータのうちの２または３の熱交換部が一体化されることもあり、またアフタークーラ、オイルクーラおよびラジエータなどの単体として適用されることもある。
【００６１】
さらに、この発明による一体型熱交換装置は、クレーン単体、デッキクレーン、クレーン車、ショベルカーなどの油圧機器や、工作機械に用いられるオイルを冷却するオイルクーラとして用いられる。
【００６２】
次に、この発明の具体的実施例について説明する。
【００６３】
実施例１
オイルクーラ(2)の偏平中空体(5)の本数が７本、アフタークーラ(3)の偏平中空体(37)の本数が３本、オイルクーラ(2)における連通部材(6)とバー(7)との間隔であるコア幅が５５０ｍｍ、アフタークーラ(3)における両連通部材(38)間の間隔であるコア幅が５００ｍｍ、前後方向の幅が１００ｍｍであり、図１に示す構成の一体型熱交換装置(1)を用意した。但し、オイルクーラ(2)における上端の偏平中空体(5)と上から２番目の偏平中空体(5)との間の通風間隙(8)に配されたコルゲートフィン(9)の右端部は所定長さにわたって切除しておいた。そして、図１５に示すように、オイルクーラ(2)の上端の偏平中空体(5)における下面の右端部、すなわちコルゲートフィン(9)が切除された部分の前後両端部に、それぞれ応力測定装置(80)および温度測定装置(81)を、前者が前後方向内側に来るように取り付けた。なお、前後の応力測定装置(80)の偏平中空体(5)の前後両側縁からの距離はそれぞれ１０ｍｍである。
【００６４】
ついで、温度１１０℃のオイルを、流量５０ｌ／minとなるようにオイルクーラ(2)の入出部材(11)の前側垂直貫通穴(35)から供給するとともに、温度１１０℃のオイルを、流量４．８ｌ／minとなるようにアフタークーラ(3)の入口部材(42)の垂直貫通穴(59)から供給し、さらに温度３０℃の冷却風を、流量３８ｍ３／minとなるように後方から前方に流した。オイルクーラ(2)の入出部材(11)の後側垂直貫通穴(36)から流出してきたオイルの温度は９５℃であり、アフタークーラ(3)の出口部材(43)の垂直貫通穴(61)から流出してきたオイルの温度は７５度であった。
【００６５】
そして、オイルクーラ(2)にオイルを流すON状態およびオイルを流さないOFF状態と、アフタークーラ(3)にオイルを流すON状態およびオイルを流さないOFF状態とを、表１に示すようにして切り換えつつ、応力測定装置(80)および温度測定装置(81)により偏平中空体(5)の下壁(13)の応力変化および温度変化を測定した。なお、上記ON状態およびOFF状態の切り換えは、応力および温度が定常状態になったときに行った。その結果を図１６に示す。
【００６６】
また、偏平中空体(5)の下壁(13)に最大応力が発生した際の上記ON状態およびOFF状態を表２に示す。
【表１】
0004621487.tif 000002
【００６７】
【表２】
0004621487.tif 000003
【００６８】
実施例２
図１７に示すように、オイルクーラ(2)の上端の偏平中空体(5)と上から２番目の偏平中空体(5)の右端部どうしの間にもスペーサ(4)を配置して両偏平中空体(5)にろう付したこと、ならびに上から２番目の偏平中空体(5)と上から３番目の偏平中空体(5)との間の通風間隙(8)に配されたコルゲートフィン(9)の右端部を所定長さにわたって切除し、上から２番目の偏平中空体(5)の下面における右端部の前後両端部に、それぞれ応力測定装置(80)および温度測定装置(81)を取り付けたことを除いては、上記実施例１と同様にして、応力測定装置(80)および温度測定装置(81)により偏平中空体(5)の下壁(13)の応力変化および温度変化を測定した。その結果を図１８に示す。
【００６９】
また、偏平中空体(5)の下壁(13)に最大応力が発生した際の上記ON状態およびOFF状態を表２に示す。
【００７０】
比較例
図１９に示すように、スペーサ(4)に代えて、貫通穴を有さないアルミニウム製ブロック(85)を用いたことを除いては、上記実施例１と同様にして、応力測定装置(80)および温度測定装置(81)により偏平中空体(5)の下壁(13)の応力変化および温度変化を測定した。その結果を図２０に示す。
【００７１】
また、偏平中空体(5)の下壁(13)に最大応力が発生した際の上記ON状態およびOFF状態を表２に示す。
【００７２】
なお、図１６、図１８および図２０において、＋側の応力は引張方向であり、−側の応力は圧縮方向である。また、表２の最大応力の欄において、○印は発生した最大応力が、下壁(13)を形成する平板(23)の繰り返し数１０７回における疲労強度よりも小さいことを示し、×印は発生した最大応力が、下壁(13)を形成する平板(23)の繰り返し数１０７回における疲労強度よりも大きいことを示す。
【００７３】
実施例１〜２および比較例から、実施例１および２においては、発生した最大応力は下壁(13)を形成する平板(23)の繰り返し数１０７回における疲労強度よりも小さくなるのに対し、比較例においては、最大応力は下壁(13)を形成する平板(23)の繰り返し数１０７回における疲労強度よりも大きくなることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明による一体型熱交換装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】オイルクーラの一部分を示す分解斜視図である。
【図３】オイルクーラの偏平中空体を示す伝熱面積拡大部を省略した一部切り欠き斜視図である。
【図４】オイルクーラの偏平中空体の右端部を拡大して示す垂直断面図である。
【図５】オイルクーラの偏平中空体の流路形成体の製造方法を示す左端部の部分斜視図である。
【図６】オイルクーラの偏平中空体の流路形成体の製造方法を示す右端部の部分斜視図である。
【図７】オイルクーラの下端部を示す分解斜視図である。
【図８】アフタークーラの一部分を示す分解斜視図である。
【図９】アフタークーラの偏平中空体の流路形成体の製造方法を示す左端部の部分斜視図である。
【図１０】アフタークーラの上端部を示す分解斜視図である。
【図１１】オイルクーラとアフタークーラとの境界部分を示す分解斜視図である。
【図１２】一体型熱交換装置におけるオイルおよび圧縮空気の流れ方を示す図である。
【図１３】この発明による一体型熱交換装置の他の実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図１４】スペーサの変形例を示す斜視図である。
【図１５】実施例１に用いた一体型熱交換装置に応力測定装置および温度測定装置を取り付けた状態を示し、(a)は部分正面図、(b)は下方から見た水平断面図である。
【図１６】実施例１の応力変化および温度変化を示すグラフである。
【図１７】実施例２に用いた一体型熱交換装置に応力測定装置および温度測定装置を取り付けた状態を示す部分正面図である。
【図１８】実施例２の応力変化および温度変化を示すグラフである。
【図１９】比較例に用いた一体型熱交換装置に応力測定装置および温度測定装置を取り付けた状態を示す部分正面図である。
【図２０】比較例の応力変化および温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
(1)：一体型熱交換装置
(2)：オイルクーラ（熱交換部）
(3)：アフタークーラ（熱交換部）
(4)：スペーサ
(5)：偏平中空体
(6)：連通部材
(13)：上下壁（長方形状壁部）
(14)：周壁（周壁部）
(14a)：右側端壁部
(14b)：前後両長側壁部
(14c)：左側短側壁部
(15)(16)：流路
(17)：仕切壁（仕切壁部）
(18)(19)：貫通穴
(21)：連通部
(22)(23)：平板
(22a)(23a)：屈曲部
(24)：流路形成体
(25)：サイドバー
(26)：中間バー
(27)：伝熱面積拡大部
(28)：エンドバー
(33)(34)：垂直貫通穴
(37)：偏平中空体
(38)：連通部材
(45)：上下壁（長方形状壁部）
(46)：周壁（周壁部）
(47)：流路
(62)：貫通穴
(75)：凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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