(57)【要約】【課題】フィン２と、フィンに対し垂直方向に張り出すようにフィンと一体的に形成された、先端側に向かって縮経する形状の管状部３とを有する複数のフィン部材４を、各フィン部材の管状部が隣接するフィン部材の管状部に嵌合されるように積層し、これら管状部を相互に連結することにより流体が流通される金属管１を構成する直交流型熱交換器において、フィンピッチを均一化して熱交換効率を可及的に向上させる。【解決手段】各フィン部材４に、フィン２に対し垂直方向一方に突出する第１突起６と垂直方向他方に突出する第２突起７とをフィン部材４の中心に関し回転対称となる位置関係で形成する。複数のフィン部材４を積層する際に、フィン部材４を一つ置きに１８０度反転させて、隣接する一方のフィン部材の第１突起６と他方のフィン部材の第２突起７とを互いに当接させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通される金属管と、金属管の長さ方向に間隔を存して並設された、金属管の長さ方向に対し垂直な複数の金属製のフィンとを備える直交流型熱交換器であって、
フィンと、フィンに対し垂直方向に張り出すようにフィンと一体的に形成された、先端側に向かって縮経する形状の管状部とを有する複数のフィン部材を、各フィン部材の管状部が隣接するフィン部材の管状部に嵌合されるように積層し、これら管状部を相互に連結することにより金属管を構成するものにおいて、
各フィン部材のフィンの部分に、隣接するフィン部材に当接する突起を一体的に形成することを特徴とする直交流型熱交換器。
【請求項２】
前記各フィン部材に、前記突起として、前記フィンに対し垂直方向一方に突出する第１の突起と垂直方向他方に突出する第２の突起とをフィン部材の中心に関し回転対称となる位置関係で形成し、複数のフィン部材を積層する際に、フィン部材を一つ置きに１８０度反転させて、隣接する一方のフィン部材の第１の突起と他方のフィン部材の第２の突起とを互いに当接させることを特徴とする請求項１記載の直交流型熱交換器。
【請求項３】
前記各フィン部材に、前記突起として、前記フィンに対し垂直方向一方に突出する複数の突起をフィン部材の中心に関し回転対称とならない位置関係で形成し、複数のフィン部材を積層する際に、フィン部材を一つ置きに１８０度反転させて、各フィン部材の各突起を隣接するフィン部材の突起が形成されていない部分に当接させることを特徴とする請求項１記載の直交流型熱交換器。
【請求項４】
前記突起はボス状突起であり、突起の周壁部に、突起の内外を連通する通風孔を形成することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の直交流型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のラジエータや、エアコンの凝縮器、蒸発器等に使用される直交流型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交流型熱交換器は、熱媒体となる流体(気体や液体)が流通される金属管と、金属管の長さ方向に間隔を存して並設された、金属管の長さ方向に対し垂直な複数の金属製のフィンとを備え、フィンと平行な方向に空気等の熱交換用の気体を流すことにより、この気体と金属管に流通させる流体との間でフィンを介して熱交換させるものである。
【０００３】
従来、この種の直交流型熱交換器は、金属管がフィンに穿設した孔部に貫通された構成になっており、フィンをロー付けで金属管に接合している(例えば、特許文献１参照)。そのため、金属管とフィンとの間の熱伝達が両者のロー付け箇所で低下し、熱交換効率を向上させる上で障害になっている。
【０００４】
そこで、本願出願人は、先に、特願２００３−３０９０８４号により、フィンと、フィンに対し垂直方向に張り出すようにフィンと一体的に形成された、先端側に向かって縮経する形状の管状部とを有する複数のフィン部材を、各フィン部材の管状部が隣接するフィン部材の管状部に嵌合されるように積層し、これら管状部を相互に連結することにより金属管を構成した直交流型熱交換器を提案した。このものでは、金属管とフィンとの間に介在物がなく、両者間の熱伝達が良好になって、熱交換効率が向上する。
【特許文献１】特開平１１−３３７２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記先願のものでは、管状部同士の嵌合深さによってフィン間の間隔(フィンピッチ)が決まる。ここで、管状部同士の嵌合深さは、管状部の成形誤差、嵌合時の押し込み力のばらつき等によって変化し、そのため、フィンピッチを一定に管理することは困難である。フィンピッチが不均一になると、フィンピッチが広いところに優先的に熱交換用の気体が流れ、フィンピッチが狭いところの風量が低下して、熱交換効率が悪化する。
【０００６】
本発明は、上記先願のものを改良して、フィンピッチを均一にできるようにした直交流型熱交換器を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、流体が流通される金属管と、金属管の長さ方向に間隔を存して並設された、金属管の長さ方向に対し垂直な複数の金属製のフィンとを備える直交流型熱交換器であって、フィンと、フィンに対し垂直方向に張り出すようにフィンと一体的に形成された、先端側に向かって縮経する形状の管状部とを有する複数のフィン部材を、各フィン部材の管状部が隣接するフィン部材の管状部に嵌合されるように積層し、これら管状部を相互に連結することにより金属管を構成するものにおいて、各フィン部材のフィンの部分に、隣接するフィン部材に当接する突起を一体的に形成している。
【０００８】
上記の構成によれば、突起によってフィンピッチが決まり、突起の高さを一定にすることで、全てのフィンピッチが均一になる。従って、全てのフィン間に熱交換用の気体がむらなく送風され、熱交換効率が向上する。
【０００９】
ところで、突起は、ボス状突起、切り起し突起など任意であるが、各フィン部材の突起の形成位置が同一であると、フィン部材を単純に積層したのでは、各フィン部材の突起が隣接するフィン部材の突起形成痕(ボス状突起ではボスの凹入空間、切り起し突起では切り起しの穴)に入ってしまい、突起でフィンピッチを規定することは不可能になる。その対策として、少なくとも隣接する２枚のフィン部材の突起形成位置を相違させることも考えられるが、これでは全てのフィン部材を同一のプレス型で成形することはできず、製造コストが高くなる。
【００１０】
この場合、各フィン部材に、突起として、フィンに対し垂直方向一方に突出する第１の突起と垂直方向他方に突出する第２の突起とをフィン部材の中心に関し回転対称となる位置関係で形成し、複数のフィン部材を積層する際に、フィン部材を一つ置きに１８０度反転させて、隣接する一方のフィン部材の第１の突起と他方のフィン部材の第２の突起とを互いに当接させるようにすれば、全てのフィン部材を同一のプレス型で成形できるようになり、コストダウンを図れる。
【００１１】
また、各フィン部材に、フィンに対し垂直方向一方に突出する複数の突起をフィン部材の中心に関し回転対称とならない位置関係で形成し、複数のフィン部材を積層する際に、フィン部材を一つ置きに１８０度反転させれば、各フィン部材の各突起を隣接するフィン部材の突起が形成されていない部分に当接させることができる。従って、この場合も、全てのフィン部材を同一のプレス型で成形できるようになり、コストダウンを図れる。
【００１２】
また、突起をボス状突起で形成する場合、突起の周壁部に、突起の内外を連通する通風孔を形成すれば、フィンの実質的な表面積が増すことになり、熱交換効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、内燃機関用のラジエータとして使用される直交流型熱交換器を示しており、内燃機関の冷却水を流通させる、横方向に並設した上下方向に長手の複数本(図示例では６本)の金属管１と、これら金属管１の長さ方向(上下方向)に間隔を存して並設した、金属管１の長さ方向に対し垂直な複数の金属製のフィン２とを備えている。
【００１４】
この熱交換器は、図２に示す如く、フィン２と、フィン２に対し垂直方向、即ち、下方に張り出すようにフィン２と一体的に形成された複数の管状部３とを有するフィン部材４を構成要素とし、このフィン部材４の複数枚を上下方向に積層して構成されている。尚、フィン部材４は、図示しないが、管状部３の外周形状に対応するダイホールを有するダイと、管状部３の内周形状に合致するパンチとを備えるプレス型を用いて、アルミニウム合金等の金属薄板をプレス成形することにより形成される。
【００１５】
管状部３は、断面形状が横方向を短軸方向とする楕円形であり、先端側(下方)に向かって縮経している。そのため、フィン部材４を積層する際に、各フィン部材４の各管状部３が下側のフィン部材４の各管状部３に嵌合する。管状部３同士の嵌合箇所には、予めシリコーン樹脂製のガスケット剤、シリコーン樹脂製のシール剤といった液状の接合剤５が塗布されており、管状部３が接合剤５により相互にシール性を確保した状態で連結され、金属管１が構成される。尚、管状部３をロー付けで相互に連結してもよい。また、管状部３の断面形状は、楕円形に限らず、円形であっても、四角形等の多角形であってもよい。
【００１６】
また、各フィン部材４のフィン２の部分、詳しくは、管状部３間に位置するフィン２の部分には、フィン２に対し垂直方向一方(上方)に突出する第１の突起６と、フィン２に対し垂直方向他方(下方)に突出する第２の突起７とが、図３に示す如く、フィン部材４の中心Ｏに関し回転対称となる位置関係で形成されている。尚、図３に示すものでは、左から１番目と２番目の管状部３，３間に形成した♯１の第１突起６に対し５番目と６番目の管状部３，３間に形成した♯１の第２突起７が回転対称になり、２番目と３番目の管状部３，３間に形成した♯２の第１突起６に対し４番目と５番目の管状部３，３間に形成した♯２の第２突起７が回転対称になり、３番目と４番目の管状部３，３間に形成した♯３の第１突起６に対し３番目と４番目の管状部３，３間に形成した♯３の第２突起７が回転対称になり、４番目と５番目の管状部３，３間に形成した♯４の第１突起６に対し２番目と３番目の管状部３，３間に形成した♯４の第２突起７が回転対称になり、５番目と６番目の管状部３，３間に形成した♯５の第１突起６に対し１番目と２番目の管状部３，３間に形成した♯５の第２突起７が回転対称になっている。
【００１７】
そして、複数のフィン部材４を積層する際に、フィン部材４を一つ置きに１８０度反転させている。これによれば、隣接する一方のフィン部材４の第１の突起６と他方のフィン部材４の第２の突起とが互いに当接する。そのため、フィン２間の間隔(フィンピッチ)は、第１と第２の両突起６，７の合計高さに規定され、全てのフィンピッチが均一になる。その結果、全てのフィン２間に冷却風が均等に流れ、金属管１とフィン２間の熱伝達が両者の一体化で良好に行われることと相俟って、熱交換効率が可及的に向上する。また、突起６，７の形成によりフィン２の表面積が増し、更に、乱流促進効果を得ることも可能になり、これによっても熱交換効率が向上する。
【００１８】
ところで、各フィン部材４に、相互に位置を変えて、フィンピッチ分の高さの突起を形成することも可能であるが、これでは、フィン部材４を成形するプレス型を、突起の位置変化に合わせて複数用意することが必要になり、製造コストが高くなる。これに対し、本実施形態では、第１と第２の突起６，７の位置をフィン部材４毎に変更せずに済み、その結果、全てのフィン部材を同一のプレス型で成形でき、コストダウンを図ることができる。
【００１９】
尚、上記第１実施形態では、各管状部３間に第１の突起６と第２の突起７とを１個ずつ形成しているが、これに限るものではなく、各管状部３間に第１の突起６と第２の突起７とを複数個ずつ、例えば図４に示す第２実施形態の如く、２個ずつ形成してもよい。
【００２０】
また、図５に示す第３実施形態の如く、フィン部材４に、フィン２に対し垂直方向一方に突出する複数の突起８を、フィン部材４の中心Ｏに関して回転対称とならない位置関係で形成してもよい。そして、複数のフィン部材４を積層する際に、フィン部材４を一つ置きに１８０度反転させ、各フィン部材４の突起８を隣接するフィン部材４の突起８が形成されていない部分に当接させるようにする。この場合も、突起８の位置をフィン部材４毎に変更せずに済む。従って、全てのフィン部材４を同一のプレス型で成形でき、コストダウンを図ることができる。
【００２１】
また、上記実施形態で突起６，７，８はボス状突起で形成されているが、切り起しで突起を形成することも可能である。尚、ボス状突起とする場合、図６に示す如く、突起の周壁部にその内外を連通する通風孔９を形成すれば、フィン２の実質的な表面積が増すことになり、熱交換効率が一層向上する。
【００２２】
ところで、フィンピッチが突起６，７，８で規定されると、管状部３の成形誤差により、管状部３の嵌合箇所に隙間を生じてシール性が低下する可能性がある。そのため、フィン部材４を積層する際に、所要の断面形状のパンチを管状部３に押し込んで、管状部３を塑性変形させ、管状部３同士の密着性を確保することが望ましい。
【実施例】
【００２３】
長さ５６．８ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのＡ３０００系アルミニウム合金板をプレス成形して、図２、図３に示す如く、フィン２と、断面楕円形状の６個の管状部３と、各管状部３，３間に位置する第１と第２の各２個の突起６，７とを有するフィン部材４を形成した。各管状部３の寸法は、基端部の短径と長径が夫々２ｍｍと６ｍｍ、先端部の短径と長径が夫々１．６ｍｍと５．６ｍｍ、フィン２からの張り出し高さが２．０ｍｍであり、管状部３，３間の間隔は５ｍｍである。また、第１と第２の各突起６，７のフィン２からの張り出し高さは０．５ｍｍである。尚、本実施例では、各突起６，７に通風孔８は形成していない。
【００２４】
このフィン部材４を、管状部３が下側のフィン部材４の管状部３に嵌合されるようにして５０枚積層し、管状部３同士をシリコーン樹脂系ガスケット剤を介して連結し、本発明熱交換器の実施例たる幅５６．８ｍｍ、奥行き８ｍｍ、高さ６０ｍｍのラジエータコアを製作した。尚、フィン部材４の積層に際しては、フィン部材４を一つ置きに１８０度反転して、隣接する一方のフィン部材４の第１の突起６と他方のフィン部材４の第２の突起７とが互いに当接されるようにする。
【００２５】
また、比較例として、突起６，７の無いフィン部材(他の部分の寸法は上記実施例と同一)を５０枚積層して、ラジエータコアを製作した。そして、実施例のラジエータコアと比較例のラジエータコアに夫々冷却水の出入り口を有する上下のフランジを取り付けて、ラジエータコアに下側のフランジから上側のフランジに向けて８０℃の温水を２００ｍｌ／分で流すと共に、ラジエータコアに前面風速２ｍ／秒の条件で２５℃の空気を流し、上側のフランジから排出される温水の温度を測定して、放熱量を求めた。また、フィン２間の間隔(フィンピッチ)も測定した。その結果を下記表１に示す。
【００２６】
【表１】
2005134022.tif 000003
【００２７】
表１から、本発明の如く突起６，７を形成すれば、フィンピッチが均一化され、全てのフィン２間に熱交換用の気体がむらなく送風され、熱交換効率が向上することが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明熱交換器の実施形態の斜視図。
【図２】図１の熱交換器を構成する第１実施形態のフィン部材の積層状態を示す縦断面図。
【図３】第１実施形態のフィン部材の平面図。
【図４】第２実施形態のフィン部材の斜視図。
【図５】第３実施形態のフィン部材の斜視図。
【図６】第４実施形態のフィン部材の突起部分の斜視図。
【符号の説明】
【００２９】
１…金属管、２…フィン、３…管状部、４…フィン部材、６…第１の突起、７…第２の突起、８…突起、９…通風孔。
【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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