JP2006038304A - 流体攪拌用フィンおよびその製造方法並びに該フィンを内装した伝熱管および熱交換器または熱交換型ガス冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 伝熱管の内外に装着されるプレートフィンおよび該プレートフィンを内装した伝熱管を少なくとも１本配設した多管式熱交換器で、簡略な構造でかつ加工が容易であるにも拘らず、流体の様々な条件に柔軟に対応し、該流体に対する効率的な熱交換作用を促進して、冷却効率が優れ、しかも幅広い流体に対応可能な冷却装置に適用できる。
【解決手段】 伝熱管の内外に装着され、該伝熱管の内外を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめるための流体攪拌用プレートフィンであって、該プレートフィンの刃先が上下に相対して突き合わされ、突き合わされたそれぞれの刃先が、クロスするようにして伝熱管の内外に装着されるプレートフィンと、その製造方法およびを該プレートフィン内装した伝熱管、並びに該伝熱間を少なくとも１本配設した熱交換器またはＥＧＲガス冷却装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換器における流体攪拌用フィン構造に係り、詳しくは熱交換型冷却装置における伝熱管の内外に装着され、該伝熱管の内外を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめ、伝熱管壁面と流体の接触を大ならしめることによって、優れた熱交換性能が得られる流体攪拌用プレートフィンと、該プレートフィンの製造方法並びに該プレートフィンを内装した伝熱管と、該伝熱管を少なくとも１本配設してなる熱交換器または熱交換型ガス冷却装置に関する。

近年、自動車の排気ガス再循環用のＥＧＲクーラーを初め、燃料クーラー、オイルクーラー、インタークーラーなどの液−液、液−気体、気体−気体等、様々な形態の流体に対する熱交換器が多用されているが、これらの流体が通流する伝熱管内には、該流体の保有する熱を効率的に放熱したり、或いは吸収したりするために様々な工夫がなされている。例えば、ディーゼルエンジンの排気系から排気ガスの一部を取り出して再びエンジンの吸気系に戻し、混合気に加える方法は、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）と称され、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制し、ポンプ損失の低減や燃焼ガスの温度低下に伴う冷却液への放熱損失の低減、作動ガス量・組成変化による比熱比の増大と、それに伴うサイクル効率の向上など、多くの効果が得られるところから、ディーゼルエンジンの排気ガスの浄化や、熱効率を改善するための有効な方法として広く採り入れられている。

ところが、ＥＧＲガスの温度が上昇し、ＥＧＲガス量が増大すると、その熱作用によってＥＧＲバルブの耐久性が劣化し、早期に破損する惧れが生ずるため、その防止策として冷却系を設けて水冷構造とする必要に迫られるなど、吸気温度の上昇に伴い充填効率が低下して燃費が低下するという現象を招来する。このような事態を回避するためにエンジンの冷却液、カーエアコン用冷媒または冷却風によってＥＧＲガスを冷却する装置が用いられ、とりわけ、気体であるＥＧＲガスをエンジン冷却水で冷却する気−液熱交換タイプのＥＧＲガス冷却装置が多数提案され、その熱交換性能を向上させるための手段として、ＥＧＲガスが通流する管内に様々な形態のフィンを内装させている。例えば、ガスを通す内管の外側に液体を通す外管を配設し、ガスと液体間で熱交換を行う交換器において、内管内に金属コルゲート板がフィンとして挿入されている２重管式熱交換器（例えば、特許文献１参照）、内側に被冷却媒体を流通させる内管と、該内管の外周を離間して囲むように設けられた外管と、前記内管の内部に配設された熱応力緩和機能を有する放熱フィンとから構成された２重管式熱交換器（例えば、特許文献２参照）、内側に被冷却媒体を流通させる内管と、該内管の外周を離間して囲むように設けられた外管と、前記内管の内部に配設されたクロスフィンとから構成された２重管式熱交換器（例えば、特許文献３参照）等がある。
特開平１１−２３１８１号公報（第１〜６頁、図１〜２） 特開２０００−１１１２７７号公報（第１〜１２頁、図１〜１２） 特開２００３−２１４７８号公報（第１〜８頁、図１〜７）

上記各従来技術において、特許文献１〜３に開示されている２重管タイプのＥＧＲガス冷却器の場合は、コルゲートフィンやクロスフィンを内装させることによって、ガスの流れを細流化してフィンに対する接触面積の増大を図る点においては、それなりの成果が期待されるものの、ＥＧＲガス流路を構成するパイプの内面は、長さ方向の全長に渡ってその内周面が平滑となっているものが多く、パイプの中心付近における熱伝達が不十分となり、その上ガス流がＥＧＲガス配管に沿ってストレートに流れるため、ガス流の乱流化が不十分となり、伝熱面の境界層が十分に薄くならず、伝熱性能が若干不足するという問題が残されていた。

さらに、近時上記ＥＧＲガス冷却装置に止まらず、該ＥＧＲガス冷却装置を含むその他の熱交換タイプの冷却装置に搭載される各種伝熱管において、図１６（ａ）〜（ｄ）に示すように該伝熱管内に内装され、通流する主として被冷却媒体からなる流体に対して攪拌作用を生起せしめ、熱交換効率の一層の向上を図るためのフィン構造体が数多く提案され、それぞれ初期の成果を達成している。例えば図１６（ａ）においては、偏平の伝熱管５０内面に多数の突起３０を設けることにより、管内を流れる被冷却媒体ｇに攪拌作用に伴う乱流を生起させ、該伝熱管５０外周面の冷却媒体への熱交換性能の向上が図られている。また、同図（ｂ）においては偏平伝熱管５０ａ内へ波型プレートフィン３０ａを内装し、管内を通流する被冷却媒体ｇを蛇行させるよう構成されており、同図（ｃ）においては円筒状伝熱管５０ｂ内に螺旋状のフィン３０ｂを内装させて、被冷却媒体ｇを旋回させて渦流を生起させており、同図（ｄ）においては偏平伝熱管５０ｃ内にバッフル３０ｃを組み込むことにより、該伝熱管５０ｃ内を通流する被冷却媒体ｇが交互に蛇行するよう強制して、管内の滞留時間を延長させて、効率的な熱交換効率を促進させるよう図られている。このように従来から伝熱管内面に直接凹凸やしわを形成させたり、各種形状のプレートフィンやバッフルを内装させたりして、該伝熱管内を通流する被冷却媒体等に強制的に乱流や渦流を生起させて、熱交換効率の向上を促進させるべく工夫が施されているが、その加工や取付け方法に困難を要するのに比して、十分な性能を得るまでには至らず、更に改良を望まれる大きな課題が残されていた。本発明は斯かる課題を解決することを所期の目的とし、極めて簡単に加工され、簡略な構造であるにも拘らず冷却効率が優れ、しかも形の異なる伝熱管に容易に組込みが可能な流体攪拌用フィンと、該フィンの製造方法並びに該フィンを内装した伝熱管と、該伝熱管を少なくとも１本配設した熱交換器または熱交換型ガス冷却装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明による流体攪拌用プレートフィンは、伝熱管の内外に装着され、該伝熱管の内外を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめるための流体攪拌用プレートフィンであって、該プレートフィンの刃先が上下に相対して突き合わされ、突き合わされたそれぞれの刃先が、クロスするようにして伝熱管の内外に装着されることを特徴的構成要件とするものである。

また、本発明による流体攪拌用プレートフィンの製造方法は、伝熱管の内外に装着され、該伝熱管の内外を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめるための流体攪拌用プレートフィンであって、薄板からなるプレート材料に所定の切り欠き部を複数形成し、該切り欠き部の切欠き残部を前記プレート材料の表面に対して直角に起こすことにより、該プレート材料の表面に複数のプレートフィンを形成せしめることを特徴的構成要件とするものである。

更に本発明による熱交換器は、伝熱管の内外に装着され、該伝熱管の内外を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめるための流体攪拌用プレートフィンであって、該プレートフィンの刃先が上下に相対してき突き合わされ、突き合わされたそれぞれの刃先が、クロスするようにして装着された伝熱管を、少なくとも１本配設せしめたことを特徴的構成要件とするものである。

また本発明は、ガス配管内を通流するガスの流れ方向に交差して、冷却媒体が通流する伝熱管が少なくとも1本以上配設され、該伝熱管の外周に隣接して流体攪拌用プレートフィンが装着されてなる熱交換型ガス冷却装置において、該プレートフィンの刃先が上下に相対して突き合わされ、突き合わされたそれぞれの刃先が、クロスするようにして装着されることを特徴的構成要件とする熱交換型ガス冷却装置を要旨とするものである。

本発明による上記伝熱管は、管内を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめるための流体攪拌用プレートフィンを内装してなる伝熱管において、該プレートフィンの刃先が上下に相対して突き合わされ、突き合わされたそれぞれの刃先が、クロスするようにして内装されることを特徴的構成要件とするものである。

本発明はさらに、前記流体攪拌用プレートフィンの製造方法において、プレート材料への切り欠き部の形成手段が、プレス加工その他の機械的加工方法若しくは食刻等による化学的加工方法の、いずれかであることを特徴とするものである。

本発明による前記流体攪拌用プレートフィンにおいて、プレート材料となる薄板が、金属性薄板であることを好ましい態様とするものである。

本発明はまた、伝熱管内に上下に刃先をクロスするように相対して内装される前記流体攪拌用プレートフィンが、上下それぞれ個別に加工されたものであることを特徴とするものである。

本発明は更に、前記上下に刃先をクロスするように相対して伝熱管に内装される流体攪拌用プレートフィンが、前記プレート材料に上下それぞれ同時に加工され、その中心部を折り曲げることによって内装されることを特徴とするものである。

また、本発明は上下に刃先をクロスするように相対して伝熱管に内装される前記流体攪拌用プレートフィンにおいて、該刃先が面圧を以って重ねられて内装されるか、若しくはそれぞれの刃先に間隔をおいて内装されることを特徴とするものである。

さらに、本発明による前記プレートフィンにおいて、上下に刃先を相対してクロスする部分が予測される場合、該クロスすると予測される部分に予め切り欠き、凹凸等の接合部を形成し、該接合部を介して上下のプレートフィンを、一体に接合することを好ましい態様とするものである。

本発明によって得られる前記プレートフィンの刃先の形状が、長さ方向直線状または曲線状であっても良く、該プレートフィンのクロス方向も同一または交互のいずれかであることを好ましい態様とするものである。

本発明による前記プレートフィンを内装するための伝熱管が、偏平管、丸管またはその他の異形管であることを特徴とするものである。

本発明における前記プレートフィンの、伝熱管内への装着手段がろう付け、溶接、接着剤を用いた接着、その他の接合手段の中から適宜選択されることを好ましい態様とするものである。

本発明に係る上記流体攪拌用プレートフィンは、被冷却媒体或いは冷却媒体が通流する伝熱管の内外へ装着される際に、該プレートフィンの刃先が上下に相対して突き合わされ、突き合わされるそれぞれの刃先が、クロスするようにして組み込まれるため、伝熱管の内外を通流する気体または液体からなる流体は、その流線が複雑に撹乱されて乱流や渦流を生起して、層流は剥離されて効果的な攪拌が繰り返される。従って伝熱管の内外を通流する流体は繰返し該伝熱管壁面と接触し、伝熱管外周面における冷却媒体若しくは被冷却媒体との熱交換が効率的に促進され、優れた冷却効率が確保される。また、上記プレートフィンを内装した本発明による伝熱管を、少なくとも１本配設した本発明による熱交換器は、伝熱管内を通流する流体が繰返し該伝熱管壁面と接触し、伝熱管外周面の冷却媒体への熱交換が効率的に促進され、優れた冷却効率が確保される。更に本発明による流体攪拌用プレートフィンの製造方法は、薄板からなるプレート材料に所定の切り欠き部を複数形成し、該切り欠き部の切欠き残部を、該プレート材料の表面に対して直角に起こすことにより、該プレート材料の表面に複数のプレートフィンを形成するという、極めて簡略な加工手段によるものであり、加えて伝熱管への組付けも偏平伝熱管のみならず、丸管や異形管であっても容易に内装することができるため、上記熱交換型冷却装置は勿論のこと、燃料用クーラー、オイルクーラー、インタークーラー等の熱交換器用伝熱管の内外に装着される流体攪拌用プレートフィンとして好適に装着し得ると同時に、その優れた熱交換性能と、プレートフィンそのものがコアを形成することによって、装置の堅牢化に寄与してその小型軽量化を可能とし、該装置のコンパクト化を実現して、限られたスペースに容易に設置することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付した図面に基づいて更に詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る流体攪拌用プレートフィンを説明するための模式的な一部拡大斜視図で、（ａ）は薄板のプレート材料にプレス加工による切り欠き部を設けた状態を示し、（ｂ）は該切り欠き部をプレート材料の表面に対して直角に起こして複数のプレートフィンを形成した状態を示し、図２は同実施例によって得られたプレートフィンを偏平伝熱管内へ挿入した状態を示す正面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線上の一部拡大平面図、図４は同実施例に基づく応用例によって得られたプレートフィンを偏平伝熱管に挿入した状態を示す一部拡大正面図、図５は本発明に係る他の実施例による流体攪拌用プレートフィンの加工状態を模式的に示す一部拡大斜視図で、（ａ）は刃先を突き合わせて重ね合わせる前の状態を示し、（ｂ）はそれを重ね合わせた状態を示す、図６は同実施例に基づく応用例における流体攪拌用プレートフィンの刃先の突き合わせ状態を部分的に例示する一部拡大正面図で、（ａ）は刃先に隙間がある状態、（ｂ）は刃先に隙間が無い状態、（ｃ）は刃先に設けた突起によって上下一体に填め合わせた状態、（ｄ）は同じく嵌合した状態を示し、図７は本発明に係る更に他の実施例を模式的に示す一部拡大斜視図、図８は本発明に係るプレートフィンの伝熱管への取付け方法の一例を示す一部拡大正面図、図９は本発明に係る更に他の実施例による流体攪拌用プレートフィンの一部拡大斜視図、図１０は本発明に係る更に他の実施例の流体攪拌用プレートフィンを模式的に示す一部拡大斜視図で、（ａ）は該プレートフィンが同一方向に形成され、（ｂ）は該プレートフィンが交互にクロスして形成されたものを示し、図１１は本発明の流体攪拌用プレートフィンを偏平伝熱管に内装し、更に複数の該伝熱管をＥＧＲクーラーに組み込んだ状態を模式的に示す斜視図、図１２は本発明の流体攪拌用プレートフィンを偏平伝熱管に内装し、該伝熱管単体を用いたオイルクーラーを示し、（ａ）はラジエーターボトムジャケットに組み込む前の伝熱管単体の状態を模式的に示す斜視図、（ｂ）は同伝熱管単体をラジエーターボトムジャケット内に組み込んでオイルクーラーを形成した状態を模式的に示す側面図、図１３は本発明に係る更に他の実施例で、流体攪拌用プレートフィンをＥＧＲガス冷却装置の偏平伝熱管の外周面に装着した状態を示す縦断側面図、図１４は同実施例の横断正面図、図１５は本発明に係るプレートフィンを、プレート式熱交換器に組み込んだ実施例を示す一部破断斜視図である。
［実施例］

以下本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれによって拘束されるものではなく、本発明の主旨の範囲内において自由に設計変更が可能である。

本発明に係る第１実施例による流体攪拌用プレートフィン３は、図１に示すように厚さが０．１〜０．５ｍｍ程度のＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレス鋼からなる薄板を、所定の寸法の方形に加工して複数のプレート材を得、該プレート材の２枚に対してプレス加工を施し、図１（ａ）に示すように交互に方向が異なる所定の寸法の略コの字形状をした切り欠き部２を複数形成した。次いで該切り欠き部２の切り欠き残部をプレート材の表面に対して直角となるように切り起こし、刃先４が長手方向に直線で各列ごとに交互に方向の異なる流体攪拌用プレートフィン３が形成されたプレート１を得た。その後得られたプレート１を２枚用意し、各々の該プレート１に形成されたプレートフィン３の刃先４が、それぞれ上下に相対するように突き合わせて偏平伝熱管５内に挿入することにより、図２に示すような上下に重なり合うように流体攪拌用フィン３を内装する偏平伝熱管５が完成した。該伝熱管５内におけるプレートフィン３の刃先４は、図３に示すようにそれぞれ上下にクロスして組み込み、必要に応じて伸管や加圧によって刃先を密着させることにより形成された偏平伝熱管複数を用意し、図１１に示すようなＥＧＲガス冷却装置（多管式熱交換器）１０におけるガス流路として冷却ジャケットＣ内に組み込み、冷却性能試験に供した結果、ボンネットＤ−１を介して伝熱管５ｄ内に流入した高温のＥＧＲガスｇは、内装されている流体攪拌用プレートフィンの作用によって複雑に撹乱され、ガスｇの流線に乱流や渦流を生起して、層流はことごとく剥離されて、伝熱管外周の冷却ジャケットＣへの熱交換が効果的に促進され、出口側のボンネットＤ−２に至ったＥＧＲガスｇは初期の設定温度まで効果的に冷却されていることが確認された。

本実施例による流体攪拌用プレートフィン３は、上下に相対して付き合わされるフィンの高さがそれぞれ同じ高さに形成されているが、本発明はこれによって制限されるものではなく、例えば図４に示すように上下のフィンの高さｈ−１、ｈ−２のように異なった高さであることを妨げない。但し、この場合フィンの高さの和（ｈ−１＋ｈ−２）が、偏平伝熱管の短径部の内径ｈ−３を超えない範囲であることが必須となる。また、本実施例においてはフィンを形成するプレート材料として、オーステナイト系ステンレス鋼の薄板を採用したが、一定の機械的強度を有し、耐熱性と耐食性並びに伝熱性に優れ、かつ加工性が良好な素材であれば、その他の金属材料から適宜選択することを妨げない。更に、本実施例における切り欠き部２の形成手段は、プレス加工によって効率的に成形したが、該切り欠き部の成形加工方法としては機械的に切削することも可能であり、さらには所定のマスキングを施して、プレート材料に対する腐食性溶液中での化学的手段による食刻によって成形することも可能である。

実施例１におけるプレート材料を長手方向に２枚に繋ぎ合わせたようなプレート材料を用意し、中央折り曲げ部１ａ−３を境にその左右のプレート材料に、所定の切り欠き部を設け、外切り欠き部の切り欠き残部を切り起こして図５（ａ）に示すような流体攪拌用フィン３ａを形成した後、中央折り曲げ部１ａ−３で折り曲げ、プレート１（１ａ−１）およびプレート２（１ａ−２）に形成された流体攪拌用フィン３ａの、それぞれの刃先４ａが相対して付き合わせた以外は、実施例１と同様にして図５（ｂ）に示すような流体攪拌用プレートフィン３ａを得、実施例１と同様にして該プレートフィン３ａを内装した伝熱管を完成させ、実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置（多管式熱交換器）による冷却試験に供した結果、実施例１とほぼ同等の冷却効率を得られることが確認された。

プレート材料に形成される流体攪拌プレートフィンの形状を、実施例１または実施例２によって得られた流体攪拌用プレートフィン３および３ａに代えて、刃先４ｂの形状が長手方向に湾曲させて形成させた以外は、実施例１と同様にして流体攪拌用プレートフィン３ｂを得、該フィン３ｂを用いて流体攪拌用フィン３ｂが内装される伝熱管を構成し、実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置に搭載しての冷却試験に供したところ、実施例１に比較して冷却効率がより一層向上させられることが確認された。

実施例２における長方形プレート材における横幅方向の中央折り曲げ部１ａ−３での折り曲げ重ねあわせに代えて、図１０（ａ）に示すようにプレート材１ｅの長手方向を縦割りするように折り曲げ部１ｅ−３を設け、刃先４ｅの形状が左右同一方向とした以外は、実施例２と同様にして流体攪拌用プレートフィンを形成し、実施例２と概略同一の条件で冷却試験に供した結果、実施例２に準ずる性能が得られることを確認した。なお、図１０（ｂ）に示す流体攪拌用フィンは本実施例の応用例であり、左右のフィン３ｆが交互にクロスするようにして形成される以外は、実施例４と同一にして流体攪拌用プレートフィンを形成し、同一の条件で冷却試験に供した結果、同実施例を上回る冷却性能が確認された。
［その他の応用例］

図６に示されるものは、本発明の各実施例における流体攪拌用プレートフィンの刃先の状態を例示するものであり、（ａ）は刃先４に一定の隙間を有するものであり、（ｂ）は刃先４が一定の面圧を以って突き合され、隙間無く密着されている。（ｃ）および（ｄ）に図示される刃先には、事前にクロスする部分が予測される場合において、（ｃ）に示す突起部４ｘと切り欠き４ｙ、（ｄ）に示す突起部４ｘ−１と切り欠き４ｙ−１のように、予め所定の接合部を設けることによって、伝熱管内などに内装される際には該接合部を介して上下一体に組み込まれる。従って薄板で形成されるプレートフィン同士並びに外枠を形成する伝熱管との間において、支持体（コア）を形成することによって剛性（堅牢性）が向上して他の補強体を要さず、トータル的な装置の小型軽量化に寄与する。

図７には円形管からなる伝熱管５ｂに、本発明の流体攪拌用プレートフィン３ｂが内装される状態を示し、本例における該プレートフィン３ｂは、例えば実施例１において得られたプレート１を円形に丸めて挿入することによっても内装されるが、該プレート１を少なくとも２枚挿入し、プレートフィン３ｂの刃先４ｂがクロスするように相対して突き合わされて内装されることにより、円形伝熱管であっても実施例１における偏平伝熱管に匹敵する熱交換性能を得ることができる。

本発明に基づく上記各実施例で得られた流体攪拌用プレートフィンを、各種の伝熱管に固着する手段は任意であり特に制限しないが、例えば、偏平伝熱管５ｃへの取付け手段は図８に示すように、接合部６および６−１に対するろう付け、溶接および接着剤による接合その他の手段によって適宜実施し得る。また、本発明に係る上記各実施例においては、伝熱管内を通流する流体は被冷却媒体であるＥＧＲガスのみが例示されているが、他の実施例においては、例えば図１３および図１４に示すように伝熱管内５ｆに冷却媒体たる冷却水を通流し、該伝熱管５ｆの外側を被冷却媒体たるガス流路ｇとすることも可能であり、この場合においては伝熱管５ｆの外周面を通流するＥＧＲガスに乱流や渦流を生起せしめ、該伝熱間５ｆの外周面に接触するＥＧＲガスの熱を効率的に熱交換させることが可能となる。

本発明に基づく上記各実施例によって得られた流体攪拌用プレートフィンを内装した、例えば偏平伝熱管の単体５ｅに、図１２（ａ）に示すようなオイル入口５ｅ−５とオイル出口５ｅ−６を設け、両サイドの開放部に側蓋５ｅ−１および５ｅ−２を取付け、加締め若しくは溶接などによって封鎖し、全体をろう付けにより同図（ｂ）に示すようにラジエーターボトムジャケット６内に浸漬して固定することにより、オイルクーラー２０を構成した。偏平伝熱管単体５ｅに設けられたオイル入口５ｅ−５から流入した被冷却媒体たる高温のオイルは、該伝熱間５ｅに内装された複数の流体攪拌用フィン３ｇによって攪拌され、乱流や渦流を生起して伝熱管５ｅの壁面に繰返し接触し、伝熱管外周面の冷却媒体たる冷却水Ｃへ効果的に熱交換され、オイル出口５ｅ−６から流出する際にはほぼ初期の設定温度に冷却されていることが確認された。

なお、上記実施例２における図５および実施例５における図１０においては、切り欠き部方向を中央折り曲げ部１ａ−３および１ｅ−３で左右対称としたが、同一方向でも良く、フィンの切り起こし方向は問わない。

本発明に基づく更に他の応用例として、流体攪拌用フィン３ｈをプレート式熱交換器４０に内装した状態を図１５に示すが、本例によれば天板４０−４と底板４０−５を複数に区切る平板４０−３間に、本発明の流体攪拌用フィン３ｈを内装させたものであり、これにより該平板４０−３間を通流する被冷却媒体たるガスｇと、冷却媒体たる冷却水Ｃの双方に渦流や乱流を生起せしめ、該平板４０−３を介しての熱交換が効果的に促進し、優れた冷却効率を実現し得ることが確認され、加えて該流体攪拌用フィン３ｈが、天板４０−４若しくは底板４０−５と平板４０−３間、或いは平板４０−３同士の間でコアを形成して装置の堅牢化に寄与し、熱交換器本体４０の小型軽量化を実現することが実証された。

上記各実施例並びにその応用例からも明らかなように、本発明に係る流体攪拌用プレートフィンは、プレートフィンそのものの加工が極めて容易で、しかも該プレートフィンは偏平伝熱管のみならず円形管その他の異形管からなる伝熱管へも容易に内装することができる。また、本発明によって得られた上記流体攪拌用プレートフィンを内装した伝熱管を搭載することにより、ＥＧＲガス冷却装置を初めとする熱交換型の冷却装置は、その構造が簡略であるにも拘らず、優れた冷却効率を発揮する。従って、装置の軽量・小型化を可能とするため自動車用のＥＧＲガス冷却装置のみならず、非冷却媒体と冷却媒体との対象条件が、気体−気体、気体−液体、液体−液体に変換されるなど、その粘性や温度に変化が生じた場合においてもフレキシブルに対応することが可能で、他のガス冷却装置、オイルや燃料等液体の冷却装置としても十分に転用することが可能であるなど、幅広い用途が期待できる。

本発明の一実施例に係る流体攪拌用プレートフィンを説明するための模式的な一部拡大斜視図で、（ａ）は薄板のプレート材料にプレス加工による切り欠き部を設けた状態を示し、（ｂ）は該切り欠き部をプレート材料の表面に対して直角に起こして複数のプレートフィンを形成した状態を示す斜視図である。 同実施例によって得られたプレートフィンを偏平伝熱管内へ挿入した状態を示す正面図である。 上記図２におけるＡ−Ａ線上の一部拡大平面図である。 同実施例に基づく応用例によって得られたプレートフィンを偏平伝熱管に挿入した状態を示す一部拡大正面図である。 本発明に係る他の実施例による流体攪拌用プレートフィンの加工状態を模式的に示す一部拡大斜視図で、（ａ）は刃先を突き合わせて重ねる前の状態を示し、（ｂ）はそれを重ね合わせた状態を示す斜視図である。 同実施例に基づく応用例における流体攪拌用プレートフィンの刃先の突き合わせた状態を部分的に例示する一部拡大正面図で、（ａ）は刃先に隙間がある状態、（ｂ）は刃先に隙間が無い状態、（ｃ）は刃先に設けた突起によって上下一体に填め合わせた状態、（ｄ）は同じく嵌合した状態を示す正面図である。 本発明に係る更に他の実施例を模式的に示す一部拡大斜視図である。 本発明に係るプレートフィンの伝熱管への取付け方法の一例を示す一部拡大正面図である。 本発明に係る更に他の実施例による流体攪拌用プレートフィンの一部拡大斜視図である。 本発明に係る更に他の実施例の流体攪拌用プレートフィンを模式的に示す一部拡大斜視図で、（ａ）は該プレートフィンが同一方向に形成され、（ｂ）は該プレートフィンが交互にクロスして形成されたものを示す斜視図である。 本発明の流体攪拌用プレートフィンを偏平伝熱管に内装し、更に複数の該伝熱管をＥＧＲクーラー（多管式熱交換器）に組み込んだ状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の流体攪拌用プレートフィンを偏平伝熱管に内装し、該伝熱管単体を用いたオイルクーラーを示し、（ａ）はラジエーターボトムジャケットに組み込む前の伝熱管単体の状態を模式的に示す斜視図、（ｂ）は同伝熱管単体をラジエーターボトムジャケット内に組み込んでオイルクーラーを形成した状態を模式的に示す側面図である。 本発明に係る更に他の実施例で、流体攪拌用プレートフィンをＥＧＲガス冷却装置の偏平伝熱管の外周面に装着した状態を示す縦断側面図である。 同実施例におけるＥＧＲガス冷却装置の横断正面図である。 本発明に係るプレートフィンを、プレート式熱交換器に組み込んだ実施例を示す一部破断斜視図である。 従来の攪拌フィン構造体を内装した伝熱管を説明するための模式的な斜視図であり、（ａ）は伝熱管壁面へ突起を形成させた偏平伝熱管、（ｂ）偏平伝熱管に波型のプレートフィンを内装させた状態を示し、（ｃ）は円形伝熱管の内周面に螺旋状に帯形フィンを内装せしめたもの、（ｄ）は偏平伝熱管の内周面にバッフルを形成せしめたものを示すそれぞれ斜視図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ プレート
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ 切り欠き部
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ 流体攪拌用フィン
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ フィン刃先
５、５ａ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ 偏平伝熱管
５ｂ 円形管
５ｅ−１、５ｅ−２ 側蓋
５ｅ−３、５ｅ−４ Ｏリング
５ｅ−５ オイル入口
５ｅ−６ オイル出口
６ ラジエーターボトムジャケット
５−６、５−７、５−８、５−９、５−１０ チャンネルフィン
６ 溶着部
１０ ＥＧＲクーラー本体
（多管式熱交換器）
２０ オイルクーラー本体
３０ ＥＧＲクーラー本体
３０−１ ガス配管
３０−２ 冷却ジャケット
３０−３ セパレーター
３０−４ バッフル
４０ プレート式熱交換器本体
４０−１ 冷却媒体流路
４０−２ ガス流路
４０−３ 平板
４０−４ 天板
４０−５ 底板
Ｄ−１、Ｄ−２ ダスト
ｇ ＥＧＲガス
Ｃ、Ｗ 冷却水

Claims (14)

1. 伝熱管の内外に装着され、該伝熱管の内外を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめるための流体攪拌用プレートフィンであって、該プレートフィンの刃先が上下に相対して突き合わされ、突き合わされたそれぞれの刃先が、クロスするようにして伝熱管の内外に装着されることを特徴とする流体攪拌用プレートフィン。
2. 伝熱管の内外に装着され、該伝熱管の内外を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめるための流体攪拌用プレートフィンであって、薄板からなるプレート材料に所定の切り欠き部を複数形成し、該切り欠き部の切欠き残部を前記プレート材料の表面に対して直角に起こすことにより、該プレート材料の表面に複数のプレートフィンを形成せしめることを特徴とする流体攪拌用プレートフィンの製造方法。
3. 伝熱管の内外に装着され、該伝熱管内を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめるための流体攪拌用プレートフィンであって、該プレートフィンの刃先が上下に相対して突き合わされ、突き合わされたそれぞれの刃先が、クロスするようにして装着された伝熱管を、少なくとも１本配設せしめたことを特徴とする熱交換器。
4. ガス配管内を通流するガスの流れ方向に交差して、冷却媒体が通流する伝熱管が少なくとも1本以上配設され、該伝熱管の外周に隣接して流体攪拌用プレートフィンが装着されてなる熱交換型ガス冷却装置において、該プレートフィンの刃先が上下に相対して突き合わされ、突き合わされたそれぞれの刃先が、クロスするようにして装着されることを特徴とする熱交換型ガス冷却装置。
5. 管内を通流する被冷却媒体若しくは冷却媒体からなる流体に対し、乱流や渦流の攪拌作用を生起せしめるための流体攪拌用プレートフィンを内装してなる伝熱管において、該プレートフィンの刃先が上下に相対して突き合わされ、突き合わされたそれぞれの刃先が、クロスするようにして内装されることを特徴とする伝熱管。
6. 前記プレート材料への切り欠き部の形成手段が、プレス加工その他の機械的加工方法若しくは食刻等による化学的加工方法の、いずれかであることを特徴とする請求項２に記載の流体攪拌用プレートフィンの製造方法。
7. 前記プレート材料となる薄板が、金属製薄板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の流体攪拌用プレートフィン。
8. 伝熱管内に上下に刃先をクロスするように相対して内装される前記流体攪拌用プレートフィンが、上下それぞれ個別に加工されたものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の流体攪拌用プレートフィン。
9. 前記上下に刃先をクロスするように相対して伝熱管に内装される流体攪拌用プレートフィンが、前記プレート材料に上下それぞれ同時に加工され、その中心部を折り曲げることによって内装されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流体攪拌用プレートフィン。
10. 上下に刃先をクロスするように相対して伝熱管に内装される前記流体攪拌用プレートフィンが、刃先が面圧を以って重ねられて内装されるか、若しくはそれぞれの刃先に間隔をおいて内装されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の流体攪拌用プレートフィン。
11. 前記プレートフィンにおいて、上下に刃先を相対してクロスする部分が予測される場合、該クロスする部分にあらかじめ切り欠き、凹凸等の接合部を形成し、該接合部を介して上下のプレートフィンを、一体に接合することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の流体攪拌用プレートフィン。
12. 前記プレートフィンの刃先の形状が、長さ方向直線状または曲線状であっても良く、該プレートフィンのクロス方向も同一または交互のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の流体攪拌用プレートフィン。
13. 前記プレートフィンを内装する伝熱管が偏平管、丸管またはその他の異形管であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の流体攪拌用プレートフィン。
14. 前記プレートフィンの伝熱管内へ装着手段がろう付け、溶接、接着剤を用いた接着、その他の接合手段の中から適宜選択されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の流体攪拌用プレートフィン。
    
    

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