JP7801864B2 - heat exchanger - Google Patents
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Description
本開示は、熱交換器に関するものである。 This disclosure relates to a heat exchanger.
従来、インナーフィンとしてオフセットフィンを用いたオイルクーラ等の熱交換器が知られている(例えば、特許文献1参照)。このオイルクーラは、内部をオイルが流通すると共に、外部を冷却媒体が流通するチューブと、チューブ内に配置され、オイルと冷却媒体との間での熱交換を行うオフセットフィンと、を備えている。オフセットフィンは、オイルの流れ方向に垂直な断面形状が、凸部を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状となっている。 Conventionally, heat exchangers such as oil coolers that use offset fins as inner fins are known (see, for example, Patent Document 1). This oil cooler comprises tubes through which oil flows and through which a cooling medium flows on the outside, and offset fins that are disposed within the tubes and perform heat exchange between the oil and the cooling medium. The offset fins have a cross-sectional shape perpendicular to the oil flow direction that is wave-shaped, with convex portions positioned alternately on one side and the other.
オフセットフィンを用いた熱交換器では、オイル等の高温側流体と、冷却媒体等の低温側流体とが熱交換されるオフセットフィンの両側を通過する流体同士の間のフィン壁面において、温度境界層が形成される。温度境界層は、フィン壁面で加熱もしくは冷却された流体と、壁面近傍の流体との間で生じる温度勾配によって形成される層である。温度境界層は熱交換によりその厚みが大きくなり、壁面近傍の流体内の温度勾配が小さくなると熱交換が抑制され、伝熱性能が低下することから、熱交換器の熱交換性能が低下してしまう。 In heat exchangers using offset fins, a thermal boundary layer forms on the fin wall between the fluids passing on both sides of the offset fins where heat is exchanged between a high-temperature fluid such as oil and a low-temperature fluid such as a cooling medium. The thermal boundary layer is formed by the temperature gradient that occurs between the fluid heated or cooled on the fin wall and the fluid near the wall. The thickness of the thermal boundary layer increases with heat exchange, and when the temperature gradient in the fluid near the wall decreases, heat exchange is suppressed and heat transfer performance decreases, resulting in a decrease in the heat exchange performance of the heat exchanger.
そこで、本開示は、温度境界層の厚みを低減して、伝熱性能の低下を抑制することができる熱交換器を提供することを課題とする。 The objective of this disclosure is to provide a heat exchanger that can reduce the thickness of the thermal boundary layer and prevent a decline in heat transfer performance.
本開示の熱交換器は、対向する一対のプレートと、一対の前記プレートの間に設けられ、内部において流体が流通するインナーフィンと、を備え、前記インナーフィンは、前記流体の流れ方向に沿って並べて設けられると共に、前記流れ方向に直交する幅方向において相互に位置をオフセットして設けられる複数のオフセットフィンを有し、前記オフセットフィンは、前記プレートに接合され、前記流れ方向に形成される段差部を有するプレート接合部と、前記プレート接合部に接続され、一対の前記プレートの対向方向に沿って設けられるフィン部と、前記プレート接合部に設けられ、前記流れ方向に対して斜めとなる、前記段差部の前記流体を受ける受け斜面と、を含む。 The heat exchanger disclosed herein comprises a pair of opposing plates and inner fins disposed between the pair of plates and through which a fluid flows. The inner fins are arranged in a line along the flow direction of the fluid and have a plurality of offset fins disposed offset from one another in a width direction perpendicular to the flow direction. The offset fins include a plate joint portion joined to the plates and having a step portion formed in the flow direction, a fin portion connected to the plate joint portion and disposed along the opposing direction of the pair of plates, and a receiving slope provided at the plate joint portion and oblique to the flow direction, which receives the fluid at the step portion.
本開示の他の熱交換器は、対向する一対のプレートと、一対の前記プレートの間に設けられ、内部において流体が流通するインナーフィンと、を備え、前記インナーフィンは、前記流体の流れ方向に沿って並べて設けられると共に、前記流れ方向に直交する幅方向において相互に位置をオフセットして設けられる複数のオフセットフィンを有し、前記オフセットフィンは、前記プレートに接合されるプレート接合部と、前記プレート接合部に接続され、一対の前記プレートの対向方向に沿って設けられるフィン部と、前記プレート接合部に設けられ、前記プレート接合部から内部側へ突出する突起部と、を含む。 Another heat exchanger disclosed herein comprises a pair of opposing plates and inner fins disposed between the pair of plates and through which a fluid flows. The inner fins are arranged in a line along the direction of fluid flow and have a plurality of offset fins that are offset from one another in a width direction perpendicular to the flow direction. The offset fins include plate joints joined to the plates, fin portions connected to the plate joints and disposed along the opposing direction of the pair of plates, and protrusions disposed at the plate joints and protruding inward from the plate joints.
本開示の他の熱交換器は、対向する一対のプレートと、一対の前記プレートの間に設けられ、内部において流体が流通するインナーフィンと、を備え、前記インナーフィンは、前記流体の流れ方向に沿って並べて設けられると共に、前記流れ方向に直交する幅方向において相互に位置をオフセットして設けられる複数のオフセットフィンを有し、前記オフセットフィンは、前記プレートに接合されるプレート接合部と、前記プレート接合部に接続され、一対の前記プレートの対向方向に沿って設けられるフィン部と、前記プレート接合部に設けられ、前記プレート接合部から前記プレート側へ没入する孔と、を含む。 Another heat exchanger disclosed herein comprises a pair of opposing plates and inner fins disposed between the pair of plates and through which a fluid flows. The inner fins are arranged in a row along the direction of fluid flow and have a plurality of offset fins disposed offset from one another in a width direction perpendicular to the flow direction. The offset fins include plate joints joined to the plates, fin portions connected to the plate joints and disposed along the opposing direction of the pair of plates, and holes disposed in the plate joints that extend from the plate joints toward the plates.
本開示によれば、温度境界層の形成を抑制して、伝熱性能の低下を抑制することができる。 This disclosure makes it possible to suppress the formation of a thermal boundary layer and prevent a decrease in heat transfer performance.
以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。 Embodiments of the present disclosure are described in detail below with reference to the drawings. However, the present disclosure is not limited to these embodiments. Furthermore, the components in the following embodiments include those that are easily replaceable by those skilled in the art, or those that are substantially identical. Furthermore, the components described below can be combined as appropriate, and if there are multiple embodiments, the respective embodiments can also be combined.
[実施形態1]
実施形態1に係る熱交換器1は、一対のプレート間にインナーフィンを設けた構造を積層した熱交換器となっており、いわゆるプレート式熱交換器と呼ばれるものである。熱交換器1では、内部を流通する高温側流体と低温側流体との間で熱交換が行われている。なお、熱交換器1の内部を流通する流体としては、液体であってもよいし、気体であってもよく、特に限定されない。
[Embodiment 1]
The heat exchanger 1 according to the first embodiment is a stacked heat exchanger with a pair of plates and inner fins between them, and is a so-called plate-type heat exchanger. In the heat exchanger 1, heat exchange occurs between a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flowing inside. The fluid flowing inside the heat exchanger 1 may be a liquid or a gas, and is not particularly limited.
図1は、実施形態1に係る熱交換器を模式的に示す斜視図である。図2は、実施形態1に係る熱交換器のオフセットフィンを示す斜視図である。図3は、オフセットフィンの二面図である。図4は、オフセットフィンの断面図である。図5は、流体の流れに関する説明図である。 Figure 1 is a schematic perspective view of a heat exchanger according to embodiment 1. Figure 2 is a perspective view showing offset fins of the heat exchanger according to embodiment 1. Figure 3 is a two-sided view of the offset fins. Figure 4 is a cross-sectional view of the offset fins. Figure 5 is an explanatory diagram of the fluid flow.
(熱交換器)
熱交換器1は、複数のプレート10と、プレート10間に設けられるインナーフィン12と、を備えている。プレート10は、板状に形成されている。複数のプレート10は、その板面が対向する対向方向、つまり厚さ方向に、所定の間隔を空けて配置されている。プレート10は、厚さ方向の一方側において、高温側流体が流通し、厚さ方向の他方側において、低温側流体が流通する。プレート10は、伝熱性能の高い金属材料が用いられている。
(heat exchanger)
The heat exchanger 1 includes a plurality of plates 10 and inner fins 12 provided between the plates 10. The plates 10 are formed in a plate shape. The plurality of plates 10 are arranged at predetermined intervals in the direction in which their plate surfaces face each other, i.e., in the thickness direction. A high-temperature fluid flows through one side of the plates 10 in the thickness direction, and a low-temperature fluid flows through the other side of the plates 10 in the thickness direction. The plates 10 are made of a metal material with high heat transfer performance.
インナーフィン12は、隣接する一対のプレート10間に設けられ、ろう付けによりプレート10と接合される。つまり、インナーフィン12は、厚さ方向の一方側が、一方側のプレート10に接合され、厚さ方向の他方側が、他方側のプレートに接合される。インナーフィン12は、一対のプレート10間を支持する強度部材として機能している。また、インナーフィン12には、流体が流通する流路が設けられる。このため、流体は、対向する一対のプレート10間、つまり、インナーフィン12の内部において流通する。 The inner fins 12 are provided between a pair of adjacent plates 10 and are joined to the plates 10 by brazing. That is, one side of the inner fin 12 in the thickness direction is joined to one plate 10, and the other side in the thickness direction is joined to the other plate. The inner fins 12 function as a strength member that supports the space between the pair of plates 10. The inner fins 12 also have flow paths through which fluid flows. Therefore, the fluid flows between the pair of opposing plates 10, that is, inside the inner fins 12.
複数のプレート10とインナーフィン12とは、厚さ方向に交互に配置され接合されている。このため、インナーフィン12により形成される流路は、プレート10によって仕切られることで、厚さ方向に複数並んで形成される。厚さ方向に並ぶ複数の流路は、高温側流体が流通する流路と、低温側流体が流通する流路とが交互となるように、高温側流体及び低温側流体を流通させる。また、流路は、厚さ方向直交する面内において、一方向に流体が流れるように形成されている。そして、高温側流体の流れ方向と、低温側流体の流れ方向とは、対向する方向となっている。 The multiple plates 10 and inner fins 12 are alternately arranged and joined in the thickness direction. Therefore, the flow paths formed by the inner fins 12 are separated by the plates 10, forming multiple lines in the thickness direction. The multiple flow paths lined up in the thickness direction allow the high-temperature fluid and the low-temperature fluid to flow through them, with the flow paths for the high-temperature fluid and the low-temperature fluid alternating. Furthermore, the flow paths are formed so that the fluid flows in one direction in a plane perpendicular to the thickness direction. The flow directions of the high-temperature fluid and the low-temperature fluid are opposite to each other.
このような熱交換器1において、高温側流体と低温側流体とを流通させると、高温側流体は、所定の流れ方向に流通し、低温側流体は、高温側流体の流れ方向に対向する流れ方向に流通する。そして、高温側流体と低温側流体とは、プレート10及びインナーフィン12を介して熱交換される。 When high-temperature fluid and low-temperature fluid are circulated in this heat exchanger 1, the high-temperature fluid flows in a predetermined flow direction, and the low-temperature fluid flows in a flow direction opposite to the flow direction of the high-temperature fluid. The high-temperature fluid and the low-temperature fluid then exchange heat via the plate 10 and inner fins 12.
次に、図2から図4を参照して、インナーフィン12について説明する。図2から図4に示すように、インナーフィン12は、複数のオフセットフィン15を有している。複数のオフセットフィン15は、流体の流れ方向に沿って並べて設けられている。また、複数のオフセットフィン15は、厚さ方向に直交する面内において、流れ方向に直交する幅方向に相互に位置をオフセットして設けられる。 Next, the inner fin 12 will be described with reference to Figures 2 to 4. As shown in Figures 2 to 4, the inner fin 12 has multiple offset fins 15. The multiple offset fins 15 are arranged in a line along the fluid flow direction. The multiple offset fins 15 are also arranged in a plane perpendicular to the thickness direction, offset from one another in the width direction perpendicular to the fluid flow direction.
オフセットフィン15は、幅方向に亘って設けられている。オフセットフィン15は、流れ方向の上流側に突出する部位を頂部15aとし、流れ方向の下流側に窪む部位を谷部15bとし、頂部15aと谷部15bとが幅方向に沿って交互に設けられた波形状となっている。流れ方向に隣接する一方側のオフセットフィン15と、流れ方向に隣接する他方側のオフセットフィン15とは、幅方向を対称軸として線対称に配置されていると共に、幅方向において相互に位置をオフセットして配置される。また、オフセットフィン15は、流れ方向及び幅方向に直交する高さ方向から見た平面視において、頂部15a及び谷部15bにおける角度θaが60度から160度の範囲となっている。 The offset fins 15 are provided across the width. The offset fins 15 have peaks 15a that protrude upstream in the flow direction and valleys 15b that recess downstream in the flow direction, forming a wave-like shape with the peaks 15a and valleys 15b alternately arranged along the width direction. The offset fins 15 adjacent to each other in the flow direction are arranged symmetrically with respect to the width direction as the axis of symmetry, and are offset from each other in the width direction. When viewed from a height direction perpendicular to the flow and width directions, the offset fins 15 have an angle θa between the peaks 15a and valleys 15b in a range of 60 to 160 degrees.
ここで、図3に示すように、オフセットフィン15は、流れ方向に4列並べたものをワンセットとしている。流れ方向の上流側となる一列目のオフセットフィン15と、下流側となる三列目のオフセットフィン15とは、幅方向において同じ位置となっている。二列目のオフセットフィン15は、一列目及び三列目のオフセットフィン15に対して、幅方向の一方側(図3及び図4の右側)にオフセットさせた位置となっている。四列目のオフセットフィン15は、一列目及び三列目のオフセットフィン15に対して、幅方向の他方側(図3及び図4の左側)にオフセットさせた位置となっている。 As shown in Figure 3, one set of offset fins 15 consists of four rows arranged in the flow direction. The first row of offset fins 15, which is on the upstream side of the flow direction, and the third row of offset fins 15, which is on the downstream side, are located at the same position in the width direction. The second row of offset fins 15 are offset to one side in the width direction (to the right in Figures 3 and 4) relative to the first and third rows of offset fins 15. The fourth row of offset fins 15 are offset to the other side in the width direction (to the left in Figures 3 and 4) relative to the first and third rows of offset fins 15.
具体的に、図4に示すように、幅方向における頂部同士の間の距離を1単位とする。この場合、二列目のオフセットフィン15は、一列目及び三列目のオフセットフィン15に対して、幅方向の一方側に、1/2単位だけオフセットさせた位置となっている。また、四列目のオフセットフィン15は、一列目及び三列目のオフセットフィン15に対して、幅方向の他方側に、1/2単位だけオフセットさせた位置となっている。なお、実施形態1では、二列目及び四列目のオフセットフィン15を、1/2単位だけオフセットさせたが、オフセットフィン15の形状に規制されなければ、1/4単位から1/2単位の範囲でオフセットさせることが好ましい。 Specifically, as shown in Figure 4, the distance between the peaks in the width direction is defined as 1 unit. In this case, the offset fins 15 in the second row are offset by 1/2 unit to one side in the width direction relative to the offset fins 15 in the first and third rows. The offset fins 15 in the fourth row are offset by 1/2 unit to the other side in the width direction relative to the offset fins 15 in the first and third rows. In Embodiment 1, the offset fins 15 in the second and fourth rows are offset by 1/2 unit, but if the shape of the offset fins 15 does not restrict this, it is preferable to offset them in the range of 1/4 unit to 1/2 unit.
次に、オフセットフィン15について説明する。オフセットフィン15は、プレート接合部21と、フィン部22と、阻害部23と、を有しており、これら各部は、一体となっている。 Next, we will explain the offset fin 15. The offset fin 15 has a plate joint portion 21, a fin portion 22, and an inhibition portion 23, and these portions are integrated together.
プレート接合部21は、プレート10に接合される部位となっている。プレート接合部21は、一対のプレート10の一方側に接合されるプレート接合部21aと、一対のプレート10の他方側に接合されるプレート接合部21bと、を含んでいる。プレート接合部21は、平行四辺形の板状、または、平行四辺形を幅方向に対称に展開したV字形の板状に形成されている。プレート接合部21は、オフセットフィン15の頂部15a及び谷部15bの一部を構成している。また、プレート接合部21は、プレート10と対向する面が、プレート10に接合されることで、内部の流路側において露出する流れ方向の端部が、段差部25として形成される。 The plate joints 21 are the parts that are joined to the plates 10. The plate joints 21 include a plate joint 21a that is joined to one side of the pair of plates 10, and a plate joint 21b that is joined to the other side of the pair of plates 10. The plate joints 21 are formed in the shape of a parallelogram or a V-shaped plate that is a parallelogram expanded symmetrically in the width direction. The plate joints 21 form part of the peaks 15a and valleys 15b of the offset fins 15. Furthermore, by joining the surface of the plate joints 21 that faces the plate 10 to the plate 10, the end of the plate joints 21 in the flow direction that is exposed on the internal flow channel side is formed as a step 25.
フィン部22は、厚さ方向に亘って設けられている。フィン部22は、プレート接合部21の幅方向の端部に接続されている。フィン部22は、板状に形成されている。 The fin portion 22 is provided across the thickness direction. The fin portion 22 is connected to the widthwise end of the plate joint portion 21. The fin portion 22 is formed in a plate shape.
阻害部23は、プレート接合部21に設けられている。阻害部23は、プレート接合部21の内部側に沿って流通する流体に発生する温度境界層の形成を阻害する部位となっている。具体的に、阻害部23は、流れ方向に対して斜めとなる、段差部25の流体を受ける受け斜面38である。受け斜面38は、流体の流れ方向に対して斜めとなっていることから、受け斜面38に沿って流れる流体は、流れ方向を軸として周方向に旋回する旋回流となる。 The inhibiting portion 23 is provided at the plate joint 21. The inhibiting portion 23 is a portion that inhibits the formation of a thermal boundary layer that occurs in the fluid flowing along the inside of the plate joint 21. Specifically, the inhibiting portion 23 is a receiving slope 38 that is oblique to the flow direction and receives the fluid at the step portion 25. Because the receiving slope 38 is oblique to the fluid flow direction, the fluid flowing along the receiving slope 38 becomes a swirling flow that swirls circumferentially around the flow direction as an axis.
図5を参照して、実施形態1のインナーフィン12を流通する流体の流れについて説明する。図5は、流れ方向に直交する面で切った断面となっており、図の上側が流れ方向の上流側となっており、図の下側が流れ方向の下流側となっている。受け斜面38に沿って流れる流体は、流れ方向の上流側から下流側に向かうにつれて、幅方向において、頂部15aから谷部15bへ向かう流れR1が発生する。頂部15aから谷部15bへ向かう流れR1が流体に付与されることによって、流体は、頂部15aから谷部15bへ向かう流れ方向に旋回する旋回流R2となる。旋回流R2となる流体は、プレート接合部21の内部側において流速が増大することから、プレート接合部21の内部側に発生する温度境界層の形成を阻害する。 Referring to Figure 5, the flow of fluid passing through the inner fin 12 of embodiment 1 will be described. Figure 5 shows a cross section taken along a plane perpendicular to the flow direction, with the upper side of the figure representing the upstream side in the flow direction and the lower side representing the downstream side in the flow direction. As the fluid flows along the receiving slope 38, a flow R1 is generated in the width direction from the peak 15a to the valley 15b as it moves from the upstream side to the downstream side in the flow direction. When the flow R1 from the peak 15a to the valley 15b is applied to the fluid, the fluid becomes a swirling flow R2 that swirls in the flow direction from the peak 15a to the valley 15b. The fluid that becomes the swirling flow R2 has an increased flow velocity on the inner side of the plate joint 21, which inhibits the formation of a thermal boundary layer on the inner side of the plate joint 21.
[実施形態2]
次に、図6から図8を参照して、実施形態2について説明する。なお、実施形態2では、重複した記載を避けるべく、実施形態1と異なる部分について説明し、実施形態1と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図6は、実施形態2に係る熱交換器のオフセットフィンを示す斜視図である。図7は、オフセットフィンの突起部を示す斜視図である。図8は、オフセットフィンの二面図である。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment will be described with reference to Figs. 6 to 8. In the second embodiment, to avoid redundant description, only parts different from the first embodiment will be described, and parts having the same configuration as the first embodiment will be described using the same reference numerals. Fig. 6 is a perspective view showing offset fins of a heat exchanger according to the second embodiment. Fig. 7 is a perspective view showing protrusions of the offset fins. Fig. 8 is a two-sided view of the offset fins.
(熱交換器)
実施形態2の熱交換器50は、インナーフィン12における複数のオフセットフィン51が、実施形態1のオフセットフィン15と異なっている。
(heat exchanger)
In the heat exchanger 50 of the second embodiment, a plurality of offset fins 51 in the inner fin 12 are different from the offset fins 15 of the first embodiment.
複数のオフセットフィン51は、流体の流れ方向に沿って並べて設けられている。また、複数のオフセットフィン51は、厚さ方向に直交する面内において、流れ方向に直交する幅方向に相互に位置をオフセットして設けられる。 The multiple offset fins 51 are arranged in a line along the fluid flow direction. Furthermore, the multiple offset fins 51 are arranged in a plane perpendicular to the thickness direction, with their positions offset from one another in the width direction perpendicular to the fluid flow direction.
オフセットフィン51は、幅方向に亘って設けられている。つまり、オフセットフィン15は、幅方向を長手方向とする長尺の部材となっている。図6及び図8に示すように、オフセットフィン51は、プレート接合部61と、フィン部62と、阻害部63と、を有しており、これら各部は、一体となっている。 The offset fins 51 are provided across the width. In other words, the offset fins 15 are elongated members with the width as their longitudinal direction. As shown in Figures 6 and 8, the offset fins 51 have a plate joint portion 61, a fin portion 62, and an inhibition portion 63, and these portions are integrated.
プレート接合部61は、プレート10に接合される部位となっている。プレート接合部61は、実施形態1のプレート接合部21と同様に、一対のプレート10の一方側に接合されるプレート接合部61aと、一対のプレート10の他方側に接合されるプレート接合部61bと、を含んでいる。プレート接合部61は、方形の板状に形成されている。また、プレート接合部61は、プレート10と対向する面が、プレート10に接合されることで、内部の流路側において露出する流れ方向の端部が、段差部25として形成される。 The plate joint 61 is the portion that is joined to the plate 10. Similar to the plate joint 21 of embodiment 1, the plate joint 61 includes a plate joint 61a that is joined to one side of the pair of plates 10, and a plate joint 61b that is joined to the other side of the pair of plates 10. The plate joint 61 is formed in the shape of a rectangular plate. Furthermore, the surface of the plate joint 61 that faces the plate 10 is joined to the plate 10, so that the end of the plate joint 61 in the flow direction that is exposed on the internal flow path side is formed as a step portion 25.
フィン部62は、厚さ方向に亘って設けられている。フィン部62は、プレート接合部61の幅方向の端部に接続されている。フィン部62は、板状に形成されている。 The fin portion 62 is provided across the thickness direction. The fin portion 62 is connected to the widthwise end of the plate joint portion 61. The fin portion 62 is formed in a plate shape.
阻害部63は、プレート接合部61に設けられている。阻害部63は、実施形態1と同様に、プレート接合部61の内部側に沿って流通する流体に発生する温度境界層の形成を阻害する部位となっている。具体的に、阻害部63は、プレート接合部61から内部側へ突出する突起部65である。流れ方向に隣接するオフセットフィン51において、プレート接合部61が連続する場合、突起部65は、流れ方向の上流側のプレート接合部61に設けられる。 The inhibiting portion 63 is provided at the plate joint 61. As in embodiment 1, the inhibiting portion 63 is a portion that inhibits the formation of a thermal boundary layer that occurs in the fluid flowing along the inside of the plate joint 61. Specifically, the inhibiting portion 63 is a protrusion 65 that protrudes inward from the plate joint 61. When the plate joints 61 of adjacent offset fins 51 in the flow direction are continuous, the protrusion 65 is provided at the plate joint 61 on the upstream side in the flow direction.
突起部65は、流れ方向及び幅方向に直交する高さ方向から見た平面視において、流れ方向に長い長方形状に形成されている。また、突起部65は、流れ方向から見た正面視において、突出方向に凸となる三角形状に形成されている。なお、実施形態2において、突起部65は、平面視において長方形状、正面視において三角形状としたが、この形状に特に限定されない。突起部65は、平面視において、多角形状であってもよいし、円形または楕円形等の円環形状であってもよく、正面視においても、多角形状であってもよいし、半円形または楕円形等の円弧形状であってもよい。 When viewed from above in the height direction perpendicular to the flow and width directions, the protrusions 65 are formed in a rectangular shape that is long in the flow direction. When viewed from the front in the flow direction, the protrusions 65 are formed in a triangular shape that is convex in the protruding direction. In the second embodiment, the protrusions 65 are rectangular in plan view and triangular in front view, but are not limited to these shapes. When viewed from above, the protrusions 65 may be polygonal, or may be circular, elliptical, or other circular ring-shaped. When viewed from the front, the protrusions 65 may be polygonal, or may be semicircular, elliptical, or other circular arc-shaped.
この突起部65は、流れ方向の上流側から下流側に向かって傾斜する第1のガイド斜面65aと、幅方向の一方側から他方側に向かって傾斜する第2のガイド斜面65bとを有している。第1のガイド斜面65aは、上流側のガイド斜面65aと、下流側のガイド斜面65aとを含む。第1のガイド斜面65aと流れ方向とが為す角度を第1の傾斜角度θ1とすると、第1の傾斜角度θ1は、10度から60度の範囲となっている。ここで、下流側の第1の傾斜角度θ1は、上流側の第1の傾斜角度θ1と同じであってもよいし、90度を上限として上流側の第1の傾斜角度θ1より大きくしてもよい。第2のガイド斜面65bは、幅方向の一方側のガイド斜面65bと、幅方向の他方側のガイド斜面65bとを含む。第2のガイド斜面65bと幅方向とが為す角度を第2の傾斜角度θ2とすると、幅方向の両側の第2のガイド斜面65bの傾斜角度θ2は、同じ角度となっている。 This protrusion 65 has a first guide slope 65a that slopes from the upstream side to the downstream side in the flow direction and a second guide slope 65b that slopes from one side to the other in the width direction. The first guide slope 65a includes an upstream guide slope 65a and a downstream guide slope 65a. If the angle between the first guide slope 65a and the flow direction is defined as a first slope angle θ1, the first slope angle θ1 ranges from 10 degrees to 60 degrees. Here, the downstream first slope angle θ1 may be the same as the upstream first slope angle θ1 or may be larger than the upstream first slope angle θ1 up to an upper limit of 90 degrees. The second guide slope 65b includes a guide slope 65b on one side in the width direction and a guide slope 65b on the other side in the width direction. If the angle formed by the second guide slope 65b and the width direction is the second inclination angle θ2, the inclination angle θ2 of the second guide slope 65b on both sides in the width direction is the same angle.
また、突起部65は、図8に示すように、流れ方向及び幅方向において、所定の位置となるように設けられている。具体的に、突起部65は、流れ方向において、プレート接合部61の端部に対して、フィン部62の厚さ以上の距離L1を空けて配置されている。また、突起部65は、幅方向において、フィン部62に対して、フィン部62の厚さ以上の距離L2を空けて配置されている。 As shown in Figure 8, the protrusions 65 are provided at predetermined positions in the flow direction and width direction. Specifically, in the flow direction, the protrusions 65 are positioned at a distance L1 that is equal to or greater than the thickness of the fins 62 from the ends of the plate joints 61. In the width direction, the protrusions 65 are positioned at a distance L2 that is equal to or greater than the thickness of the fins 62 from the fins 62.
実施形態2の熱交換器50において、インナーフィン12の内部を流れ方向に流通する流体は、その一部が段差部25を乗り越えて突起部65に至り、第1のガイド斜面65aに沿って流れる。プレート接合部61では、突起部65の第1のガイド斜面65aに沿って流れる流体と、突起部65の無いプレート接合部61に沿って流れる流体との流速が異なるものとなる。このため、流体間において圧力勾配が発生し、圧力勾配によって流れ方向に直交する面を断面とする断面二次流れが発生する。この断面二次流れによって、流体は、プレート接合部21の内部側において流速が増大することから、プレート接合部21の内部側に発生する温度境界層の形成を阻害する。 In the heat exchanger 50 of embodiment 2, part of the fluid flowing in the flow direction inside the inner fin 12 overcomes the step portion 25 and reaches the protrusion 65, where it flows along the first guide slope 65a. At the plate joint 61, the flow velocity of the fluid flowing along the first guide slope 65a of the protrusion 65 differs from the flow velocity of the fluid flowing along the plate joint 61 without the protrusion 65. This creates a pressure gradient between the fluids, and a cross-sectional secondary flow is generated whose cross section is a plane perpendicular to the flow direction due to the pressure gradient. This cross-sectional secondary flow increases the flow velocity of the fluid inside the plate joint 21, thereby inhibiting the formation of a thermal boundary layer inside the plate joint 21.
なお、実施形態2では、突起部65は、平面視において、流れ方向に長い長方形状となっていたが、図8の点線で示す配置としてもよい。つまり、突起部65は、平面視において、流れ方向に対して傾斜する方向に長い長方形状としてもよい。具体的に、突起部65の長さ方向と流れ方向とが為す角度を傾斜角度θ3とすると、傾斜角度θ3は、0度から45度の範囲となっている。 In the second embodiment, the protrusions 65 are rectangular in shape with their long sides in the flow direction in plan view, but they may also be arranged as shown by the dotted lines in Figure 8. That is, the protrusions 65 may be rectangular in shape with their long sides inclined relative to the flow direction in plan view. Specifically, if the angle between the length direction of the protrusions 65 and the flow direction is defined as the inclination angle θ3, then the inclination angle θ3 is in the range of 0 to 45 degrees.
[実施形態3]
次に、図9から図12を参照して、実施形態3について説明する。なお、実施形態3では、重複した記載を避けるべく、実施形態1及び2と異なる部分について説明し、実施形態1及び2と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図9は、実施形態3に係る熱交換器のオフセットフィンを示す斜視図である。図10は、オフセットフィンの平面図である。図11は、オフセットフィンの断面図である。図12は、流体の流れに関する説明図である。
[Embodiment 3]
Next, a third embodiment will be described with reference to Figs. 9 to 12. In the third embodiment, to avoid redundant description, only parts different from the first and second embodiments will be described, and parts having the same configuration as the first and second embodiments will be described using the same reference numerals. Fig. 9 is a perspective view showing offset fins of a heat exchanger according to the third embodiment. Fig. 10 is a plan view of the offset fins. Fig. 11 is a cross-sectional view of the offset fins. Fig. 12 is an explanatory diagram of the flow of a fluid.
(熱交換器)
実施形態3の熱交換器70は、インナーフィン12における複数のオフセットフィン71が、実施形態1及び2のオフセットフィン15,51と異なっている。
(heat exchanger)
In the heat exchanger 70 of the third embodiment, a plurality of offset fins 71 in the inner fin 12 are different from the offset fins 15 and 51 of the first and second embodiments.
複数のオフセットフィン71は、実施形態2の阻害部63を、阻害部83に代えたものである。このため、オフセットフィン71の阻害部83について説明し、他の部位であるオフセットフィン71のプレート接合部81及びフィン部82については、実施形態2のプレート接合部61及びフィン部62と同様であることから、説明を省略する。 The multiple offset fins 71 have the inhibitory portion 63 of embodiment 2 replaced with an inhibitory portion 83. Therefore, only the inhibitory portion 83 of the offset fin 71 will be described, and the other portions, the plate joint portion 81 and fin portion 82 of the offset fin 71, will not be described because they are similar to the plate joint portion 61 and fin portion 62 of embodiment 2.
阻害部83は、プレート接合部81に設けられている。阻害部83は、実施形態1と同様に、プレート接合部81の内部側に沿って流通する流体に発生する温度境界層の形成を阻害する部位となっている。具体的に、阻害部83は、プレート接合部81からプレート10側へ没入する孔85である。流れ方向に隣接するオフセットフィン71において、プレート接合部81が連続する場合、孔85は、流れ方向の下流側のプレート接合部81に設けられる。孔85は、プレート接合部81に対して貫通形成された貫通孔となっている。なお、実施形態3において、孔85は、貫通孔としたが、有底の孔であってもよい。孔85は、インナーフィン12において、流れ方向及び幅方向に少なくとも一つ以上設けられている。 The inhibiting portion 83 is provided at the plate joint 81. As in the first embodiment, the inhibiting portion 83 inhibits the formation of a thermal boundary layer that occurs in the fluid flowing along the inner side of the plate joint 81. Specifically, the inhibiting portion 83 is a hole 85 that extends from the plate joint 81 toward the plate 10. When the plate joints 81 of adjacent offset fins 71 in the flow direction are continuous, the hole 85 is provided at the plate joint 81 downstream in the flow direction. The hole 85 is a through hole that penetrates the plate joint 81. Note that in the third embodiment, the hole 85 is a through hole, but it may also be a hole with a bottom. At least one hole 85 is provided in the inner fin 12 in the flow direction and width direction.
孔85は、流れ方向及び幅方向に直交する高さ方向から見た平面視において、方形状に形成されている。なお、実施形態3において、孔85は、平面視において方形状としたが、この形状に特に限定されない。孔85は、平面視において、多角形状であってもよいし、円形または楕円形等の円環形状であってもよい。孔85は、平面視において、最長となる長さL5が、フィン部82の厚さの2倍以上8倍以下の長さとなっている。 The holes 85 are formed in a rectangular shape when viewed from a height direction perpendicular to the flow direction and width direction. In the third embodiment, the holes 85 are rectangular when viewed from a plane, but this shape is not particularly limited. The holes 85 may be polygonal in a planar view, or may have a circular or elliptical ring shape. The longest length L5 of the holes 85 when viewed from a plane is between two and eight times the thickness of the fin portion 82.
また、孔85は、図10に示すように、流れ方向及び幅方向において、所定の位置となるように設けられている。具体的に、孔85は、流れ方向において、プレート接合部81の端部に対して、フィン部82の厚さ以上の距離L3を空けて配置されている。また、孔85は、幅方向において、フィン部62に対して、フィン部62の厚さ以上の距離L4を空けて配置されている。 As shown in Figure 10, the holes 85 are arranged at predetermined positions in the flow direction and width direction. Specifically, the holes 85 are arranged in the flow direction at a distance L3 that is equal to or greater than the thickness of the fin portion 82 from the end of the plate joint portion 81. The holes 85 are also arranged in the width direction at a distance L4 that is equal to or greater than the thickness of the fin portion 62 from the fin portion 62.
次に、図11及び図12を参照して、プレート接合部81について説明する。プレート接合部81は、流れ方向の下流側の端部に形成される下流側斜面81aを有している。下流側斜面81aは、プレート接合部81の下流側において、流れ方向の下流側に他のプレート接合部81が隣接しない部位、つまり、段差部88が形成される部位(図12の従来を参照)に形成される。下流側斜面81aと流れ方向とが為す角度を下流側傾斜角度θ4とすると、下流側傾斜角度θ4は、7度から45度の範囲となっている。 Next, the plate joint 81 will be described with reference to Figures 11 and 12. The plate joint 81 has a downstream slope 81a formed at its downstream end in the flow direction. The downstream slope 81a is formed downstream of the plate joint 81 in a location where no other plate joints 81 are adjacent to it in the flow direction, i.e., a location where a step 88 is formed (see the conventional example in Figure 12). If the angle between the downstream slope 81a and the flow direction is defined as the downstream inclination angle θ4, then the downstream inclination angle θ4 is in the range of 7 to 45 degrees.
図12に示すように、従来において、プレート接合部81に下流側斜面81aを設けない場合、プレート接合部81の下流側の端部が段差部88となる。このため、プレート接合部81の内面を流通する流体は、段差部88を通過することにより、剥離流R3による剥離領域が形成される。一方で、実施形態3において、プレート接合部81に下流側斜面81aを設ける場合、プレート接合部81の内面を流通する流体は、下流側斜面81aに沿って流れることで、剥離流R3の形成が抑制される。 As shown in Figure 12, in the past, when the plate joint 81 did not have a downstream slope 81a, the downstream end of the plate joint 81 became a step 88. As a result, the fluid flowing along the inner surface of the plate joint 81 passed through the step 88, forming a separated region due to the separated flow R3. On the other hand, in embodiment 3, when the plate joint 81 has a downstream slope 81a, the fluid flowing along the inner surface of the plate joint 81 flows along the downstream slope 81a, suppressing the formation of the separated flow R3.
実施形態3の熱交換器70において、インナーフィン12の内部を流れ方向に流通する流体は、その一部が段差部25を乗り越えて孔85に至る。プレート接合部81に沿って流れる流体は、孔85において剥離することで、プレート接合部21の内部側に発生する温度境界層の形成が初期化される。 In the heat exchanger 70 of embodiment 3, part of the fluid flowing in the flow direction inside the inner fin 12 passes over the step portion 25 and reaches the hole 85. The fluid flowing along the plate joint 81 separates at the hole 85, thereby initializing the formation of a thermal boundary layer that occurs inside the plate joint 21.
以上のように、本実施形態に記載の熱交換器1,50,70は、例えば、以下のように把握される。 As described above, the heat exchangers 1, 50, and 70 described in this embodiment can be understood, for example, as follows:
第1の態様に係る熱交換器1は、対向する一対のプレート10と、一対の前記プレート10の間に設けられ、内部において流体が流通するインナーフィン12と、を備え、前記インナーフィン12は、前記流体の流れ方向に沿って並べて設けられると共に、前記流れ方向に直交する幅方向において相互に位置をオフセットして設けられる複数のオフセットフィン15を有し、前記オフセットフィン15は、前記プレート10に接合され、前記流れ方向に形成される段差部25を有するプレート接合部21と、前記プレート接合部21に接続され、一対の前記プレート10の対向方向に沿って設けられるフィン部22と、前記プレート接合部21に設けられ、前記流れ方向に対して斜めとなる、前記段差部25の前記流体を受ける受け斜面38と、を含む。 The heat exchanger 1 according to the first aspect comprises a pair of opposing plates 10 and inner fins 12 arranged between the pair of plates 10 and through which a fluid flows. The inner fins 12 are arranged in a row along the flow direction of the fluid and have a plurality of offset fins 15 arranged offset from one another in a width direction perpendicular to the flow direction. The offset fins 15 include a plate joint 21 joined to the plate 10 and having a step 25 formed in the flow direction, a fin 22 connected to the plate joint 21 and arranged along the opposing direction of the pair of plates 10, and a receiving slope 38 provided at the plate joint 21 and oblique to the flow direction, which receives the fluid at the step 25.
この構成によれば、受け斜面38により、流体に旋回流R2を与えることができる。このため、旋回流R2によりプレート接合部21の内部側において流速が増大することから、プレート接合部21の内部側に発生する温度境界層の形成を好適に阻害することができる。このため、温度境界層の厚みを低減して、プレート10を介した伝熱性能の低下を抑制することができることから、熱交換器1の熱交換性能の低下を抑制することができる。 With this configuration, the receiving slope 38 can impart a swirling flow R2 to the fluid. As a result, the swirling flow R2 increases the flow velocity inside the plate joint 21, effectively inhibiting the formation of a thermal boundary layer inside the plate joint 21. This reduces the thickness of the thermal boundary layer and suppresses a decrease in heat transfer performance through the plate 10, thereby suppressing a decrease in the heat exchange performance of the heat exchanger 1.
第2の態様として、前記オフセットフィン15は、前記流れ方向の上流側の部位を頂部15aとし、前記流れ方向の下流側の部位を谷部15bとし、前記頂部15aと前記谷部15bとが前記幅方向に沿って交互に設けられた波形状となっており、前記流れ方向に隣接する一方側の前記オフセットフィン15と、前記流れ方向に隣接する他方側の前記オフセットフィン15とは、前記幅方向を対称軸として線対称に配置されると共に、前記幅方向において相互に位置をオフセットして配置される。 In a second aspect, the offset fins 15 have a wave shape in which the upstream portion in the flow direction is a peak 15a and the downstream portion in the flow direction is a valley 15b, and the peaks 15a and valleys 15b are alternately arranged along the width direction. The offset fins 15 on one side adjacent to the flow direction and the offset fins 15 on the other side adjacent to the flow direction are arranged line-symmetrically with respect to the width direction as an axis of symmetry, and are offset from each other in the width direction.
この構成によれば、オフセットフィン15を線対称に配置すると共に、オフセットさせて配置することができるため、インナーフィン12に用いられるオフセットフィン15の種類を一種類とすることができ、製造コストの低減を図ることができる。 With this configuration, the offset fins 15 can be arranged symmetrically and offset, allowing only one type of offset fin 15 to be used for the inner fin 12, thereby reducing manufacturing costs.
第3の態様として、前記オフセットフィン15は、前記流れ方向に4列並べたものをワンセットとしており、一列目の前記オフセットフィン15と三列目の前記オフセットフィン15とは、前記幅方向において同じ位置となり、二列目の前記オフセットフィン15は、一列目及び三列目の前記オフセットフィン15に対して、前記幅方向の一方側にオフセットさせた位置となり、四列目の前記オフセットフィン15は、一列目及び三列目の前記オフセットフィン15に対して、前記幅方向の他方側にオフセットさせた位置となっている。 In a third aspect, the offset fins 15 are arranged in four rows in the flow direction to form one set, with the first row of offset fins 15 and the third row of offset fins 15 being at the same position in the width direction, the second row of offset fins 15 being offset to one side in the width direction relative to the first and third rows of offset fins 15, and the fourth row of offset fins 15 being offset to the other side in the width direction relative to the first and third rows of offset fins 15.
この構成によれば、オフセットフィン15を、温度境界層の形成を阻害する好適な配置とすることができる。また、ワンセットなるオフセットフィン15を流れ方向に配置することで、インナーフィン12を容易に構成することができる。 This configuration allows the offset fins 15 to be positioned in an optimal manner to prevent the formation of a thermal boundary layer. Furthermore, by arranging a set of offset fins 15 in the flow direction, the inner fins 12 can be easily configured.
第4の態様に係る熱交換器50は、対向する一対のプレート10と、一対の前記プレート10の間に設けられ、内部において流体が流通するインナーフィン12と、を備え、前記インナーフィン12は、前記流体の流れ方向に沿って並べて設けられると共に、前記流れ方向に直交する幅方向において相互に位置をオフセットして設けられる複数のオフセットフィン51を有し、前記オフセットフィン51は、前記プレート10に接合されるプレート接合部61と、前記プレート接合部61に接続され、一対の前記プレート10の対向方向に沿って設けられるフィン部62と、前記プレート接合部61に設けられ、前記プレート接合部61から内部側へ突出する突起部65と、を含む。 The heat exchanger 50 according to the fourth aspect comprises a pair of opposing plates 10 and inner fins 12 arranged between the pair of plates 10 and through which a fluid flows. The inner fins 12 are arranged in a line along the flow direction of the fluid and have a plurality of offset fins 51 arranged offset from one another in a width direction perpendicular to the flow direction. The offset fins 51 include plate joints 61 joined to the plates 10, fin portions 62 connected to the plate joints 61 and arranged along the opposing direction of the pair of plates 10, and protrusions 65 provided on the plate joints 61 and protruding inward from the plate joints 61.
この構成によれば、突起部65により、流体に断面二次流れを与えることができる。このため、断面二次流れによりプレート接合部21の内部側において流速が増大することから、プレート接合部21の内部側に発生する温度境界層の形成を好適に阻害することができる。このため、温度境界層の厚みを低減して、プレート10を介した伝熱性能の低下を抑制することができることから、熱交換器50の熱交換性能の低下を抑制することができる。 With this configuration, the protrusions 65 can impart a cross-sectional secondary flow to the fluid. This cross-sectional secondary flow increases the flow velocity inside the plate joint 21, effectively inhibiting the formation of a thermal boundary layer inside the plate joint 21. This reduces the thickness of the thermal boundary layer and suppresses a decrease in heat transfer performance through the plate 10, thereby suppressing a decrease in the heat exchange performance of the heat exchanger 50.
第5の態様として、前記流れ方向に隣接する前記オフセットフィン51において、前記プレート接合部61が連続する場合、前記突起部65は、前記流れ方向の上流側の前記プレート接合部61に設けられる。 In a fifth aspect, when the plate joints 61 of adjacent offset fins 51 in the flow direction are continuous, the protrusions 65 are provided on the plate joints 61 on the upstream side in the flow direction.
この構成によれば、突起部65により流れ方向の上流側に断面二次流れを与えることができるため、下流側における温度境界層の形成を好適に阻害することができる。 With this configuration, the protrusions 65 can impart a cross-sectional secondary flow on the upstream side of the flow direction, effectively inhibiting the formation of a thermal boundary layer on the downstream side.
第6の態様として、前記突起部65は、前記流れ方向の上流側から下流側に向かって傾斜するガイド斜面65aと、前記幅方向の一方側から他方側に向かって傾斜するガイド斜面65bとのうち、少なくともいずれかのガイド斜面65a,65bを有する。 In a sixth aspect, the protrusion 65 has at least one of a guide slope 65a that slopes from the upstream side to the downstream side in the flow direction and a guide slope 65b that slopes from one side to the other in the width direction.
この構成によれば、流体をガイド斜面65a,65bに沿って流通させることにより、流体に断面二次流れを容易に付与することができる。 With this configuration, the fluid can be easily imparted with a cross-sectional secondary flow by circulating the fluid along the guide slopes 65a and 65b.
第7の態様として、前記突起部65は、前記流れ方向に対して傾斜する方向に長い形状となっている。 In a seventh aspect, the protrusion 65 has an elongated shape that is inclined relative to the flow direction.
この構成によれば、流体を突起部65の長さ方向に沿って流通させることにより、流体に断面二次流れを容易に付与することができる。 With this configuration, the fluid can be easily imparted with a cross-sectional secondary flow by circulating the fluid along the length of the protrusion 65.
第8の態様として、前記突起部65は、前記流れ方向において、前記プレート接合部61の端部に対して、前記フィン部62の厚さ以上の距離L1を空けて配置され、前記幅方向において、前記フィン部62に対して、前記フィン部62の厚さ以上の距離L2を空けて配置されている。 In an eighth aspect, the protrusion 65 is arranged in the flow direction at a distance L1 that is equal to or greater than the thickness of the fin portion 62 from the end of the plate joint portion 61, and in the width direction at a distance L2 that is equal to or greater than the thickness of the fin portion 62 from the fin portion 62.
この構成によれば、突起部65の配置を、流体に断面二次流れを与える好適な配置とすることができる。 This configuration allows the protrusions 65 to be positioned in a way that is suitable for imparting cross-sectional secondary flow to the fluid.
第9の態様に係る熱交換器70は、対向する一対のプレート10と、一対の前記プレート10の間に設けられ、内部において流体が流通するインナーフィン12と、を備え、前記インナーフィン12は、前記流体の流れ方向に沿って並べて設けられると共に、前記流れ方向に直交する幅方向において相互に位置をオフセットして設けられる複数のオフセットフィン71を有し、前記オフセットフィン71は、前記プレート10に接合されるプレート接合部81と、前記プレート接合部81に接続され、一対の前記プレート10の対向方向に沿って設けられるフィン部82と、前記プレート接合部81に設けられ、前記プレート接合部81から前記プレート10側へ没入する孔85と、を含む。 The heat exchanger 70 according to the ninth aspect comprises a pair of opposing plates 10 and inner fins 12 arranged between the pair of plates 10 and through which a fluid flows. The inner fins 12 are arranged in a line along the flow direction of the fluid and have a plurality of offset fins 71 arranged offset from one another in a width direction perpendicular to the flow direction. The offset fins 71 include plate joints 81 joined to the plates 10, fin sections 82 connected to the plate joints 81 and arranged along the opposing direction of the pair of plates 10, and holes 85 formed in the plate joints 81 and extending from the plate joints 81 toward the plates 10.
この構成によれば、孔85により、流体の流れを剥離させることができる。このため、流体の流れを剥離させることにより、温度境界層の形成を初期化させることができるため、温度境界層の形成を好適に阻害することができる。このため、温度境界層の厚みを低減して、プレート10を介した伝熱性能の低下を抑制することができることから、熱交換器70の熱交換性能の低下を抑制することができる。 With this configuration, the holes 85 allow the fluid flow to separate. Therefore, by separating the fluid flow, the formation of a thermal boundary layer can be initialized, effectively inhibiting its formation. This reduces the thickness of the thermal boundary layer, suppressing a decrease in heat transfer performance via the plate 10, thereby suppressing a decrease in the heat exchange performance of the heat exchanger 70.
第10の態様として、前記流れ方向に隣接する前記オフセットフィン71において、前記プレート接合部81が連続する場合、前記孔85は、前記流れ方向の下流側の前記プレート接合部81に設けられる。 In a tenth aspect, when the plate joints 81 of the offset fins 71 adjacent in the flow direction are continuous, the holes 85 are provided in the plate joints 81 downstream in the flow direction.
この構成によれば、孔85により温度境界層が厚くなる下流側において、温度境界層の形成を初期化させることができるため、下流側における温度境界層の形成を好適に阻害することができる。 With this configuration, the formation of the thermal boundary layer can be initialized downstream where the thermal boundary layer thickens due to the holes 85, thereby effectively inhibiting the formation of the thermal boundary layer downstream.
第11の態様として、前記孔85は、前記プレート10の面内において最長となる長さが、前記フィン部82の厚さの2倍以上8倍以下となっている。 In an eleventh aspect, the longest length of the hole 85 within the plane of the plate 10 is between two and eight times the thickness of the fin portion 82.
この構成によれば、孔85の大きさを、温度境界層の形成を初期化させる好適な大きさとすることができる。 This configuration allows the size of the holes 85 to be set to a size suitable for initializing the formation of a thermal boundary layer.
第12の態様として、前記孔85は、前記流れ方向において、前記プレート接合部81の端部に対して、前記フィン部82の厚さ以上の距離L3を空けて配置され、前記幅方向において、前記フィン部82に対して、前記フィン部82の厚さ以上の距離L4を空けて配置されている。 In a twelfth aspect, the holes 85 are arranged in the flow direction at a distance L3 that is equal to or greater than the thickness of the fin portion 82 from the end of the plate joint portion 81, and in the width direction at a distance L4 that is equal to or greater than the thickness of the fin portion 82 from the fin portion 82.
この構成によれば、孔85の配置を、温度境界層の形成を初期化させる好適な配置とすることができる。 This configuration allows the holes 85 to be positioned in a way that is suitable for initializing the formation of a thermal boundary layer.
第13の態様として、前記プレート接合部81は、前記流れ方向の下流側の端部に形成されると共に、前記流れ方向の下流側へ向かって前記プレート10側に傾斜する下流側斜面81aを有する。 In a thirteenth aspect, the plate joint 81 is formed at the end on the downstream side in the flow direction and has a downstream slope 81a that slopes toward the plate 10 as it moves downstream in the flow direction.
この構成によれば、流体が下流側斜面81aに沿って流れることによって、剥離流R3の形成が抑制される。このため、剥離流R3の形成が抑制される分、プレート接合部81の下流側における流体の伝熱面積を増加させることができ、伝熱性能の向上を図ることができる。また、剥離流R3の形成を抑制することで、圧力損失の低減を図ることができる。 With this configuration, the fluid flows along the downstream slope 81a, suppressing the formation of separated flow R3. Therefore, by suppressing the formation of separated flow R3, the heat transfer area of the fluid downstream of the plate joint 81 can be increased, improving heat transfer performance. Furthermore, suppressing the formation of separated flow R3 can reduce pressure loss.
1 熱交換器
10 プレート
12 インナーフィン
15 オフセットフィン
21 プレート接合部
22 フィン部
23 阻害部
25 段差部
38 受け斜面
50 熱交換器(実施形態2)
51 オフセットフィン
61 プレート接合部
62 フィン部
63 阻害部
65 突起部
70 熱交換器(実施形態3)
71 オフセットフィン
81 プレート接合部
82 フィン部
83 阻害部
85 孔
88 段差部
REFERENCE SIGNS LIST 1 heat exchanger 10 plate 12 inner fin 15 offset fin 21 plate joint 22 fin portion 23 obstruction portion 25 step portion 38 receiving slope 50 heat exchanger (embodiment 2)
51 offset fin 61 plate joint portion 62 fin portion 63 obstruction portion 65 protrusion portion 70 heat exchanger (third embodiment)
71 offset fin 81 plate joint portion 82 fin portion 83 obstruction portion 85 hole 88 step portion
Claims (11)
一対の前記プレートの間に設けられ、内部において流体が流通するインナーフィンと、を備え、
前記インナーフィンは、
前記流体の流れ方向に沿って並べて設けられると共に、前記流れ方向に直交する幅方向において相互に位置をオフセットして設けられる複数のオフセットフィンを有し、
前記オフセットフィンは、
前記プレートに接合され、前記流れ方向に形成される段差部を有するプレート接合部と、
前記プレート接合部に接続され、一対の前記プレートの対向方向に沿って設けられるフィン部と、
前記プレート接合部に設けられ、前記流れ方向に対して斜めとなる、前記段差部の前記流体を受ける受け斜面と、を含む熱交換器。 A pair of opposing plates;
an inner fin provided between the pair of plates and through which a fluid flows;
The inner fin is
a plurality of offset fins that are arranged side by side along the flow direction of the fluid and are offset from one another in a width direction perpendicular to the flow direction;
The offset fins are
a plate joint portion joined to the plate and having a step portion formed in the flow direction;
a fin portion connected to the plate joint portion and provided along the opposing direction of the pair of plates;
a receiving inclined surface provided at the plate joint portion, inclined with respect to the flow direction, for receiving the fluid at the step portion.
前記流れ方向に隣接する一方側の前記オフセットフィンと、前記流れ方向に隣接する他方側の前記オフセットフィンとは、前記幅方向を対称軸として線対称に配置されると共に、前記幅方向において相互に位置をオフセットして配置される請求項1に記載の熱交換器。 The offset fin has a wave shape in which a portion on the upstream side in the flow direction is a peak portion and a portion on the downstream side in the flow direction is a valley portion, and the peaks and the valleys are alternately provided along the width direction,
2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the offset fins on one side adjacent to the flow direction and the offset fins on the other side adjacent to the flow direction are arranged symmetrically with respect to the width direction as an axis of symmetry, and are arranged with their positions offset from each other in the width direction.
一列目の前記オフセットフィンと三列目の前記オフセットフィンとは、前記幅方向において同じ位置となり、
二列目の前記オフセットフィンは、一列目及び三列目の前記オフセットフィンに対して、前記幅方向の一方側にオフセットさせた位置となり、
四列目の前記オフセットフィンは、一列目及び三列目の前記オフセットフィンに対して、前記幅方向の他方側にオフセットさせた位置となっている請求項1または2に記載の熱交換器。 The offset fins are arranged in four rows in the flow direction as one set,
the offset fins in the first row and the offset fins in the third row are at the same position in the width direction,
The offset fins in the second row are offset to one side in the width direction relative to the offset fins in the first and third rows,
3. The heat exchanger according to claim 1, wherein the offset fins in the fourth row are offset to the other side in the width direction relative to the offset fins in the first and third rows.
一対の前記プレートの間に設けられ、内部において流体が流通するインナーフィンと、を備え、
前記インナーフィンは、
前記流体の流れ方向に沿って並べて設けられると共に、前記流れ方向に直交する幅方向において相互に位置をオフセットして設けられる複数のオフセットフィンを有し、
前記オフセットフィンは、
前記プレートに接合されるプレート接合部と、
前記プレート接合部に接続され、一対の前記プレートの対向方向に沿って設けられるフィン部と、
前記プレート接合部に設けられ、前記プレート接合部から内部側へ突出する突起部と、を含み、
前記流れ方向に隣接する前記オフセットフィンにおいて、前記プレート接合部が連続する場合、
前記突起部は、前記流れ方向の上流側の前記プレート接合部に設けられる一方で、前記流れ方向の下流側の前記プレート接合部に設けられない熱交換器。 A pair of opposing plates;
an inner fin provided between the pair of plates and through which a fluid flows;
The inner fin is
a plurality of offset fins that are arranged side by side along the flow direction of the fluid and are offset from one another in a width direction perpendicular to the flow direction;
The offset fins are
a plate joint portion joined to the plate;
a fin portion connected to the plate joint portion and provided along the opposing direction of the pair of plates;
a protrusion provided at the plate joint portion and protruding inward from the plate joint portion ,
When the plate joint portions are continuous in the offset fins adjacent in the flow direction,
a heat exchanger in which the protrusion is provided at the plate joint on the upstream side in the flow direction, but is not provided at the plate joint on the downstream side in the flow direction ;
前記流れ方向において、前記プレート接合部の端部に対して、前記フィン部の厚さ以上の距離を空けて配置され、
前記幅方向において、前記フィン部に対して、前記フィン部の厚さ以上の距離を空けて配置されている請求項4から6のいずれか1項に記載の熱交換器。 The protrusion is
In the flow direction, the fin portion is disposed at a distance equal to or greater than the thickness of the fin portion from an end of the plate joint portion,
The heat exchanger according to claim 4 , wherein the first and second fin portions are spaced apart from each other in the width direction by a distance equal to or greater than the thickness of the fin portion.
一対の前記プレートの間に設けられ、内部において流体が流通するインナーフィンと、を備え、
前記インナーフィンは、
前記流体の流れ方向に沿って並べて設けられると共に、前記流れ方向に直交する幅方向において相互に位置をオフセットして設けられる複数のオフセットフィンを有し、
前記オフセットフィンは、
前記プレートに接合されるプレート接合部と、
前記プレート接合部に接続され、一対の前記プレートの対向方向に沿って設けられるフィン部と、
前記プレート接合部に設けられ、前記プレート接合部から前記プレート側へ没入する孔と、を含み、
前記流れ方向に隣接する前記オフセットフィンにおいて、前記プレート接合部が連続する場合、
前記孔は、前記流れ方向の下流側の前記プレート接合部に設けられる一方で、前記流れ方向の上流側の前記プレート接合部に設けられない熱交換器。 A pair of opposing plates;
an inner fin provided between the pair of plates and through which a fluid flows;
The inner fin is
a plurality of offset fins that are arranged side by side along the flow direction of the fluid and are offset from one another in a width direction perpendicular to the flow direction;
The offset fins are
a plate joint portion joined to the plate;
a fin portion connected to the plate joint portion and provided along the opposing direction of the pair of plates;
a hole provided at the plate joint portion and extending from the plate joint portion toward the plate ,
When the plate joint portions are continuous in the offset fins adjacent in the flow direction,
A heat exchanger in which the holes are provided at the plate joints on the downstream side in the flow direction, but not at the plate joints on the upstream side in the flow direction .
前記流れ方向において、前記プレート接合部の端部に対して、前記フィン部の厚さ以上の距離を空けて配置され、
前記幅方向において、前記フィン部に対して、前記フィン部の厚さ以上の距離を空けて配置されている請求項8または9に記載の熱交換器。 The hole is
In the flow direction, the fin portion is disposed at a distance equal to or greater than the thickness of the fin portion from an end of the plate joint portion,
The heat exchanger according to claim 8 or 9 , wherein the first and second fin portions are spaced apart from each other in the width direction by a distance equal to or greater than the thickness of the fin portion.
11. The heat exchanger according to claim 1, wherein the plate joint portion is formed at a downstream end portion in the flow direction and has a downstream slope that slopes toward the plate toward the downstream side in the flow direction.
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