(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルと冷却媒体との間で熱交換を行い、前記オイルを冷却するオイルクーラであって、
内部を前記オイルが流通するとともに、外部を前記冷却媒体が流通する複数本積層されたチューブ（２４）と、
前記チューブ（２４）内に配置され、前記オイルと前記冷却媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィン（３）とを備え、
前記インナーフィン（３）は、前記オイルの流れ方向に垂直な断面形状が、凸部（３１）を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、前記オイルの流れ方向に平行な方向で部分的に切り起こされた切り起こし部（３２）を有するオフセットフィンであり、
前記断面形状における前記一方側の凸部（３１）から前記他方側の凸部（３１）までの距離であるフィン高さをｆｈとし、前記断面形状にて、前記一方側と前記他方側のうちの同一側で隣り合う前記凸部（３１）と前記凸部（３１）との間で前記インナーフィン（３）と前記チューブ（２４）によって囲まれる領域（Ｃ）の相当円直径をｄｅとし、さらに、Ｘ＝ｄｅ／ｆｈ０．３としたとき、前記相当円直径および前記フィン高さが、
０．５≦Ｘ≦１．０を満足する大きさになっており、
さらに、前記切り起こし部（３２）の前記オイルの流れ方向での長さをセグメント長さ（Ｌ）としたとき、前記セグメント長さ（Ｌ）を
１．０ｍｍ≦Ｌ≦３．０ｍｍの範囲とすることを特徴とするオイルクーラ。
【請求項２】
前記相当円直径および前記フィン高さが、
０．６≦Ｘ≦０．９
を満足する大きさになっていることを特徴とする請求項１に記載のオイルクーラ。
【請求項３】
オイルと冷却媒体との間で熱交換を行い、前記オイルを冷却するオイルクーラであって、
内部を前記オイルが流通するとともに、外部を前記冷却媒体が流通する複数本積層されたチューブ（２４）と、
前記チューブ（２４）内に配置され、前記オイルと前記冷却媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィン（３）とを備え、
前記インナーフィン（３）は、前記オイルの流れ方向に垂直な断面形状が、凸部（３１）を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、前記オイルの流れ方向に平行な方向で部分的に切り起こされた切り起こし部（３２）を有するオフセットフィンであり、
前記断面形状にて、前記一方側と前記他方側のうちの同一側で隣り合う前記凸部（３１）の中心同士の距離であるフィンピッチの大きさをｆｐとし、前記断面形状における前記一方側の凸部（３１）から前記他方側の凸部（３１）までの距離であるフィン高さをｆｈとしたとき、前記フィンピッチの大きさおよび前記フィン高さが、
０．３＜ｆｐ／ｆｈ＜０．８を満足する大きさになっており、
さらに、前記切り起こし部（３２）の前記オイルの流れ方向での長さをセグメント長さ（Ｌ）としたとき、前記セグメント長さ（Ｌ）を
１．０ｍｍ≦Ｌ≦３．０ｍｍの範囲とすることを特徴とするオイルクーラ。
【請求項４】
前記フィンピッチの大きさおよび前記フィン高さが、
０．４＜ｆｐ／ｆｈ＜０．７５
を満足する大きさになっていることを特徴とする請求項３に記載のオイルクーラ。
【請求項５】
前記フィンピッチの大きさおよび前記フィン高さが、
０．５＜ｆｐ／ｆｈ＜０．７
を満足する大きさになっていることを特徴とする請求項３に記載のオイルクーラ。
【請求項６】
前記インナーフィン（３）は、前記断面形状における前記一方側の凸部（３１）と前記他方側の凸部（３１）との間に位置する壁部（３３）を有して構成されており、
前記断面形状にて、前記壁部（３３）のフィン高さ方向に対する傾斜角度をθとしたとき、前記傾斜角度が、
０≦θ≦２０（単位：°）
を満足する大きさになっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のオイルクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンオイルやオートマチックトランスミッション用の作動オイル（ＡＴＦ）等を冷却するオイルクーラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジエータのタンク内に内蔵されたオイルクーラは、オイルが流通するチューブが複数積層されており、チューブ内部を流通するオイルとチューブ外部を流通する冷却水との間で熱交換を行うことにより、オイルを冷却するように構成されている。また、チューブの内部にはインナーフィンが配置されており、オイルと冷却水との熱交換を促進させている。
【０００３】
このように構成されたオイルクーラは、要求される放熱量が多くなるのに応じてチューブの本数を増加させることで、適切な放熱性能を確保している。ここで、オイルクーラの体格によりラジエータタンクの大きさが必然的に決まるので、ラジエータタンクの薄幅化および軽量化を図るためには、オイルクーラのチューブ１本当りの放熱性能を向上させ、チューブの積層段数を減少させる必要がある。
【０００４】
ところで、インナーフィンの種類としては、ストレートフィンやウェーブフィンの他、排気再循環装置に用いられる排気を冷却する熱交換器（以下、ＥＧＲクーラという）やインタークーラ等オイルクーラとは異なる用途に用いられるオフセットフィンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２４０１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、オイルクーラとＥＧＲクーラやインタークーラとでは、以下に説明するように、冷却する流体の物性等が異なるため、オフセットフィンのフィンピッチｆｐ、フィン高さｆｈ、セグメント長さＬ等の各部位の寸法については、ＥＧＲクーラ用またはインタークーラ用のオフセットフィン等の従来から使用されているオフセットフィンの仕様を、そのまま適用できない。
【０００７】
すなわち、オイルクーラでは、チューブ内のオイルの流速が０．２〜０．４ｍ／ｓ程度と低く、相当円直径を代表長さとしたレイノルズ数が２０〜４０程度と小さい領域（層流域）で用いられ、動粘性係数は温度依存性が高い。さらに、オイルはプラントル数が１００以上と大きいので、空気を冷却するＥＧＲクーラやインタークーラに対して伝熱現象が異なる。
【０００８】
また、オイルクーラは、オイルの上記物性により、伝熱性能を左右する温度境界層の厚さが非常に薄くなるので、温度境界層寸断効果の作用限界までフィンピッチｆｐを詰める（小さくする）ことで、伝熱面積を増加させるとともに、伝熱促進を図ることができるという特長を有している。
【０００９】
したがって、オイルクーラ用のオフセットフィンの仕様として、単に、ＥＧＲクーラ用またはインタークーラ用の仕様を適用した場合では、オイルクーラの放熱性能が低下してしまう可能性がある。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、インナーフィンとしてオフセットフィンを用いた場合に、高い性能が得られるフィンについての諸条件を求めることにより、オイルクーラのチューブ段数の低減を図りつつ、性能向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内部をオイルが流通するとともに、外部を冷却媒体が流通する複数本積層されたチューブ（２４）と、チューブ（２４）内に配置され、オイルと冷却媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィン（３）とを備え、インナーフィン（３）は、オイルの流れ方向に垂直な断面形状が、凸部（３１）を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、オイルの流れ方向に平行な方向で部分的に切り起こされた切り起こし部（３２）を有するオフセットフィンであり、前記断面形状における一方側の凸部（３１）から他方側の凸部（３１）までの距離であるフィン高さをｆｈとし、前記断面形状にて、一方側と他方側のうちの同一側で隣り合う凸部（３１）と凸部（３１）との間でインナーフィン（３）とチューブ（２４）によって囲まれる領域（Ｃ）の相当円直径をｄｅとし、さらに、Ｘ＝ｄｅ／ｆｈ０．３としたとき、相当円直径およびフィン高さが、
０．５≦Ｘ≦１．０を満足する大きさになっており、
さらに、切り起こし部（３２）のオイルの流れ方向での長さをセグメント長さ（Ｌ）としたとき、セグメント長さ（Ｌ）を
１．０ｍｍ≦Ｌ≦３．０ｍｍの範囲とすることを特徴としている。
【００１２】
これによれば、フィン高さｆｈを任意に設定しても、０．５≦Ｘ≦１．０の範囲内においては実車性能Ｑｖｏを向上させることができるので、オイルクーラ（２）のチューブ段数の低減を図りつつ、性能向上を図ることが可能となる。
さらに、請求項１に記載の発明では、切り起こし部（３２）のオイルの流れ方向での長さをセグメント長さ（Ｌ）としたとき、セグメント長さ（Ｌ）を１．０ｍｍ≦Ｌ≦３．０ｍｍの範囲としている。
これによれば、セグメント長さ（Ｌ）を１．０ｍｍ≦Ｌ≦３．０ｍｍという小さな寸法範囲に設定することで、オイル流れ方向での温度境界層寸断の回数を増やすことができる。これにより、オイル流れ方向に温度境界層が十分に発達して伝熱促進効果を失う前に、温度境界層をオイル流れ方向に効果的に寸断し、放熱性能低下を低減することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のオイルクーラにおいて、相当円直径およびフィン高さが、
０．６≦Ｘ≦０．９
を満足する大きさになっていることを特徴としている。
【００１４】
これによれば、フィン高さｆｈを任意に設定しても、０．６≦Ｘ≦０．９の範囲内においては実車性能Ｑｖｏをより向上させることができるので、オイルクーラ（２）のチューブ段数を確実に低減しつつ、性能向上を確実に図ることが可能となる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明では、内部をオイルが流通するとともに、外部を冷却媒体が流通する複数本積層されたチューブ（２４）と、チューブ（２４）内に配置され、オイルと冷却媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィン（３）とを備え、インナーフィン（３）は、オイルの流れ方向に垂直な断面形状が、凸部（３１）を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、オイルの流れ方向に平行な方向で部分的に切り起こされた切り起こし部（３２）を有するオフセットフィンであり、前記断面形状にて、一方側と他方側のうちの同一側で隣り合う凸部（３１）の中心同士の距離であるフィンピッチの大きさをｆｐとし、前記断面形状における一方側の凸部（３１）から他方側の凸部（３１）までの距離であるフィン高さをｆｈとしたとき、フィンピッチの大きさおよびフィン高さが、
０．３＜ｆｐ／ｆｈ＜０．８を満足する大きさになっており、
さらに、切り起こし部（３２）のオイルの流れ方向での長さをセグメント長さ（Ｌ）としたとき、セグメント長さ（Ｌ）を
１．０ｍｍ≦Ｌ≦３．０ｍｍの範囲とすることを特徴としている。
【００１６】
これによれば、放熱性能Ｑｏおよび圧力損失ΔＰｏの両方を考慮した指数である実車性能Ｑｖｏを向上させることができるので、チューブ（２４）の積層段数を減少させても、従来のオイルクーラと同等の性能を確保することができる。したがって、オイルクーラ（２）のチューブ段数の低減を図りつつ、性能向上を図ることが可能となる。
さらに、請求項３に記載の発明では、切り起こし部（３２）のオイルの流れ方向での長さをセグメント長さ（Ｌ）としたとき、セグメント長さ（Ｌ）を１．０ｍｍ≦Ｌ≦３．０ｍｍの範囲としている。
これによれば、セグメント長さ（Ｌ）を１．０ｍｍ≦Ｌ≦３．０ｍｍという小さな寸法範囲に設定することで、オイル流れ方向での温度境界層寸断の回数を増やすことができる。これにより、オイル流れ方向に温度境界層が十分に発達して伝熱促進効果を失う前に、温度境界層をオイル流れ方向に効果的に寸断し、放熱性能低下を低減することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のオイルクーラにおいて、フィンピッチの大きさおよびフィン高さが、
０．４＜ｆｐ／ｆｈ＜０．７５
を満足する大きさになっていることを特徴としている。
【００１８】
これによれば、実車性能Ｑｖｏを確実に向上させることができるので、オイルクーラ（２）のチューブ段数を確実に低減しつつ、性能向上を確実に図ることが可能となる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明では、請求項３に記載のオイルクーラにおいて、フィンピッチの大きさおよびフィン高さが、
０．５＜ｆｐ／ｆｈ＜０．７
を満足する大きさになっていることを特徴としている。
【００２０】
これによれば、実車性能Ｑｖｏをより確実に向上させることができるので、オイルクーラ（２）のチューブ段数をより確実に低減しつつ、性能向上をより確実に図ることが可能となる。
【００２１】
また、請求項６に記載の発明のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のオイルクーラにおいて、インナーフィン（３）は、前記断面形状における一方側の凸部（３１）と他方側の凸部（３１）との間に位置する壁部（３３）を有して構成されており、前記断面形状にて、壁部（３３）のフィン高さ方向に対する傾斜角度をθとしたとき、傾斜角度が、
０≦θ≦２０（単位：°）
を満足する大きさになっていることを特徴としている。
【００２２】
これによれば、チューブ（２４）内を流通するオイルの流速分布の均一化を図ることができるので、インナーフィン（３）とオイルとの間の熱伝達を効率よく行うようにでき、放熱性能を向上させることができる。
【００２３】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るオイルクーラ２が内蔵されたラジエータ１を示す斜視図である。
【図２】図１の第２ラジエータタンク１２ｂを示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るオイルクーラ２のコア部２３を示す正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の実施形態におけるインナーフィン３を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態におけるオイル流れ方向から見たときのインナーフィン３を示す部分拡大図である。
【図７】本実施形態の変形例におけるオイル流れ方向から見たときのインナーフィン３を示す部分拡大図である。
【図８】オフセットフィン３のフィン高さｆｈを一定にした場合におけるフィンピッチｆｐと放熱性能Ｑｏとの関係、およびフィンピッチｆｐと圧力損失ΔＰｏとの関係を示す特性図である。
【図９】オフセットフィン３のフィンピッチｆｐを一定にした場合におけるフィン高さｆｈと放熱性能Ｑｏとの関係、およびフィン高さｆｈと圧力損失ΔＰｏとの関係を示す特性図である。
【図１０】オイルクーラ２を実車搭載した際の、圧力損失上昇率と放熱性能低下率の影響を実験的に求めた結果を示す特性図である。
【図１１】オフセットフィン３のアスペクト比ｆｐ／ｆｈと実車性能Ｑｖｏとの関係を示す特性図である。
【図１２】オフセットフィン３のフィン高さｆｈを変化させた場合におけるアスペクト比ｆｐ／ｆｈと実車性能Ｑｖｏとの関係を示す特性図である。
【図１３】関数Ｘと実車性能Ｑｖｏとの関係を示す特性図である。
【図１４】オイルクーラ２のコア体積Ｖと放熱量Ｑｏとの関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本実施形態に係るオイルクーラ２が内蔵されたラジエータ１を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態のラジエータ１は、エンジン冷却水が流通するアルミニウム製の複数のラジエータチューブ１１と、ラジエータチューブ１１の長手方向両端側に配設されて複数のラジエータチューブ１１と連通するアルミニウム製の第１、第２ラジエータタンク１２ａ、１２ｂとを有して構成されている。
【００２６】
第１ラジエータタンク１２ａは、複数のラジエータチューブ１１の長手方向上端に接続されて、複数のラジエータチューブ１１にエンジン冷却水を分配する。また、第２ラジエータタンク１２ｂは、複数のラジエータチューブ１１の長手方向下端に接続されて、複数のラジエータチューブ１１から流出するエンジン冷却水を集合させる。
【００２７】
第２ラジエータタンク１２ｂ内には、オイルクーラ２がその長手方向を第２ラジエータタンク１２ｂの長手方向と一致させた状態で収納されている。第２ラジエータタンク１２ｂの側壁には、オイルクーラ２の入口部２１および出口部２２が筒状に突出している。なお、オイルクーラ２は、第２ラジエータタンク１２ｂ内の内壁側にネジ等で固定されている。
【００２８】
次に、オイルクーラ２の構造について説明する。図２は図１の第２ラジエータタンク１２ｂを示す分解斜視図、図３は本実施形態に係るオイルクーラ２のコア部２３を示す正面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。なお、図２中、白抜き矢印はエンジン冷却水の流れを示しており、実線矢印はオイルの流れを示している。
【００２９】
図２〜図４に示すように、オイルクーラ２は、入口部２１、出口部２２、およびコア部２３から構成されている。入口部２１は、コア部２３内にオイルを流入させるために設けられ、出口部２２は、コア部２３からオイルを流出させるために設けられている。また、コア部２３は、オイルが流通する扁平状チューブ２４を複数枚積層することにより構成されており、オイルとエンジン冷却水とを熱交換してオイルを冷却するものである。なお、エンジン冷却水が、本発明の冷却媒体に相当している。
【００３０】
オイルとしては、エンジン内の摺動部を潤滑するエンジンオイル、あるいはオートマチックトランスミッション用フルード（ＡＴＦ）等のオイルが用いられる。
【００３１】
各チューブ２４内には、オイルとエンジン冷却水との間での熱交換を促進させるためのインナーフィン３が配置されている。インナーフィン３は、チューブ２４の内壁面に固定されている。以下、インナーフィン３の詳細について説明する。
【００３２】
図５は本実施形態におけるインナーフィン３の斜視図、図６は本実施形態におけるオイル流れ方向から見たときのインナーフィン３の部分拡大図である。
【００３３】
インナーフィン３は、図５、６に示すように、オイルの流れ方向に略垂直な断面形状、すなわち、オイルの流れ方向から見たときの断面形状が、凸部３１を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、オイルの流れ方向で、部分的に切り起こされた切り起こし部３２を備え、オイルの流れ方向から見たときに、切り起こし部３２によって形成される波形状部分が、オイルの流れ方向で隣接する波形状部分に対してオフセットしているオフセットフィンである。このオフセットフィン３は、凸部３１がチューブ２４の内壁面と接している。
【００３４】
このオフセットフィン３によって、チューブ２４の内部が、複数の流路に分割（区画）され、さらに、チューブ２４内で複数に分割された流路は、オイルの流れ方向で部分的にオフセットしている。すなわち、図５に示すように、チューブ２４の内部を複数の流路に分割する壁部３３が、オイルの流れ方向に沿って、千鳥状に配置されている。また、オイルの流れ方向でオフセットフィン３を見たとき、一方側同士、他方側同士のように、同一側の凸部３１であって、オイルの流れ方向で隣接する凸部３１同士は、ずれて配置されている。
【００３５】
図７は、本実施形態の変形例におけるオイル流れ方向から見たときのインナーフィン３の部分拡大図である。
【００３６】
本実施形態では、図６、７に示すように、オフセットフィン３のオイルの流れ方向に略垂直な断面形状において、一方側同士、他方側同士のように、同一側で隣り合う凸部３１と凸部３１との間でオフセットフィン３とチューブ２４によって囲まれる斜線領域Ｃが、略矩形状になっている。
【００３７】
ここで、「略矩形状」とは、図６に示すオフセットフィン３のように、オイルの流れ方向に略垂直な断面形状にて、壁部３３がフィン高さ方向、すなわちチューブ２４の積層方向と略平行に延びているもののみではなく、図７に示すオフセットフィン３のように、オイルの流れ方向に略垂直な断面形状にて、壁部３３がフィン高さ方向に対して若干傾斜しているものも含まれる。
【００３８】
具体的には、オフセットフィン３のオイルの流れ方向に略垂直な断面形状にて、壁部３３のフィン高さ方向、すなわちチューブ２４の積層方向に平行な仮想線ｌに対する傾斜角度θが、０≦θ≦２０（単位：°）を満足する大きさになっている。
【００３９】
このような構造のオフセットフィン３では、図５〜７に示すように、オイルの流れ方向から見た断面形状にて、一方側同士もしくは他方側同士のように、一方側と他方側のうちの同一側で、隣り合う凸部３１の中心同士の距離であるフィンピッチｆｐと、一方側の凸部から他方側の凸部までの距離であるフィン高さｆｈの大きさ等の仕様によって、オイルクーラ２の性能が決まる。なお、フィン高さｆｈは、オフセットフィン３が接触しているチューブ２４の内壁面に対して垂直な方向での距離であり、チューブ２４の積層方向でのチューブ２４の内径と同等である。
【００４０】
そこで、本発明者は、オフセットフィン３の最適仕様について検討した。本実施形態では、フィンピッチｆｐおよびフィン高さｆｈが種々の大きさである上記した構造のオイルクーラ２を作製し、所定条件でオイルおよびエンジン冷却水を流したときのチューブ２４の内部を流れるオイルの圧力損失の大きさや、オイルクーラの放熱性能を評価し、この結果より、最適仕様を決定した。
【００４１】
図８はオフセットフィン３のフィン高さｆｈを一定にした場合におけるフィンピッチｆｐと放熱性能Ｑｏとの関係、およびフィンピッチｆｐと圧力損失ΔＰｏとの関係を示す特性図、図９はオフセットフィン３のフィンピッチｆｐを一定にした場合におけるフィン高さｆｈと放熱性能Ｑｏとの関係、およびフィン高さｆｈと圧力損失ΔＰｏとの関係を示す特性図である。
【００４２】
通常、オフセットフィン３のフィンピッチｆｐを小さくすると、図８中の実線ａに示すように、熱伝達率および伝熱面積の増加により放熱性能Ｑｏが増大するが、図８中の破線ｂに示すように、圧力損失ΔＰｏも急激に増大する。一方、フィン高さｆｈを高くすると、図９中の実線ｃに示すように、伝熱面積の増加により放熱性能Ｑｏが増大するが、図９中の破線ｄに示すように、チューブ２４内のオイルの流速の低下により圧力損失ΔＰｏが減少する。
【００４３】
このため、オフセットフィン３の形状としては、フィンピッチｆｐをできる限り細密化することで放熱性能Ｑｏを増大させるとともに、フィンピッチｆｐの細密化に起因して増加した圧力損失ΔＰｏを最小限に抑えるために、フィン高さｆｈを高くすることが望ましい。すなわち、フィンピッチｆｐに対して、フィン高さｆｈを大きくすることが望ましい形状である。一方で、フィン高さｆｈを大きくすると、オイルクーラ２の体格が大きくなってしまうので、フィン高さｆｈの最適仕様を以下検討する。
【００４４】
ここで、オイルクーラ２を実車搭載して、圧力損失上昇率と放熱性能低下率の影響を実験的に求めた。その結果を図１０に示す。図１０に示すように、実車搭載時の放熱性能（以下、実車性能Ｑｖｏという）と圧力損失ΔＰｏとの間に、Ｑｖｏ＝１／ΔＰｏ０．１の関係が成立することがわかった。
【００４５】
図１１は、オフセットフィン３のフィンピッチｆｐとフィン高さｆｈとの比であるアスペクト比ｆｐ／ｆｈと実車性能Ｑｖｏとの関係を示す特性図である。なお、図１１の縦軸に示す実車性能比とは、アスペクト比ｆｐ／ｆｈが２．０である従来のオフセットフィンと比較した実車性能比のことである。この実車性能比を１１５％以上とすることで、オイルクーラ２のチューブ２４の積層段数を従来のオイルクーラより少なくとも１段減らすことができる。
【００４６】
図１１中の曲線より、オフセットフィン３のアスペクト比ｆｐ／ｆｈを約０．４５とすることで、実車性能比が極大値をとる、すなわち実車性能Ｑｖｏが最も向上することがわかる。また、アスペクト比ｆｐ／ｆｈを０．８より小さくすることで、壁部３３の傾斜角度θが２０°のオフセットフィン３においても、実車性能比を１１５％以上確保し、チューブ２４の積層段数を少なくとも１段減らすことができる。一方、アスペクト比ｆｐ／ｆｈは、現状の加工限界を考慮して０．３より大きく設定される。
【００４７】
したがって、フィンピッチｆｐおよびフィン高さｆｈを、０．３＜ｆｐ／ｆｈ＜０．８を満足する大きさに設定することで、放熱性能Ｑｏおよび圧力損失ΔＰｏの両方を考慮した指数である実車性能Ｑｖｏを向上させることができる。また、０．３＜ｆｐ／ｆｈ＜０．８の範囲内では、実車性能比を１１５％以上確保することができるので、チューブ２４の積層段数を従来のオイルクーラに対して少なくとも１段減らすことができる。さらに、フィンピッチｆｐおよびフィン高さｆｈを、０．４＜ｆｐ／ｆｈ＜０．７５を満足する大きさとすることが望ましく、０．５＜ｆｐ／ｆｈ＜０．７を満足する大きさとすることがより望ましい。
【００４８】
ここで、図１２は、オフセットフィン３のフィン高さｆｈを変化させた場合におけるアスペクト比ｆｐ／ｆｈと実車性能Ｑｖｏとの関係を示す特性図である。図１２に示すように、フィン高さｆｈを変化させた場合、各々のフィン高さｆｈによって実車性能Ｑｖｏの極大値が異なることがわかった。
【００４９】
このため、以下、オフセットフィン３により区画されたオイル流路の相当円直径ｄｅおよびフィン高さｆｈを用いた関数Ｘと、実車性能Ｑｖｏとの関係に基づいて、オフセットフィン３の最適仕様を検討する。
【００５０】
ここで、相当円直径ｄｅとは、図６に示すように、オフセットフィン３のオイル流れ方向に略垂直な断面形状にて、一方側同士、他方側同士のように、同一側で隣り合う凸部３１と凸部３１との間でオフセットフィン３とチューブ２４によって囲まれる斜線領域Ｃを円に換算したときの直径（単位：ｍｍ）を意味し、以下の式で表される。
【００５１】
ｄｅ＝４×ｓ／ｌ
なお、ｓはオイル通路断面積（円の直径をＤとしたときの円の断面積πＤ２／４に相当）である。また、ｌはぬれ縁長さ（円の直径をＤとしたときの円周πＤに相当）であり、オフセットフィン３とチューブ２４によって構成された１つのオイル通路内壁面の長さ（内壁とオイルが接する部分の長さ）である。
【００５２】
図１３に、関数Ｘと実車性能Ｑｖｏとの関係を示す。この関数Ｘは、次式により表されるものである。
【００５３】
Ｘ＝ｄｅ／ｆｈ０．３
なお、図１３中、黒丸プロットのみ、後述するセグメント長さＬが２．０ｍｍのとき（フィン高さｆｈ＝３．０ｍｍ）を示し、その他のプロットはセグメント長さＬが１．０ｍｍのときを示している。
【００５４】
図１３に示すように、関数Ｘを用いることで、フィン高さｆｈを任意の値としても、実車性能Ｑｖｏの極大値がほぼ等しくなることがわかった。そして、相当円直径ｄｅおよびフィン高さｆｈを、０．５≦Ｘ≦１．０を満足する大きさにすることで、実車性能Ｑｖｏを向上させることができる。さらに、相当円直径ｄｅおよびフィン高さｆｈを、０．６≦Ｘ≦０．９を満足する大きさとすることがより望ましい。
【００５５】
ところで、オフセットフィン３の切り起こし部３２のオイル流れ方向での長さをセグメント長さＬとしたとき、セグメント長さＬが短くなる程、オイル流れ方向の積極的な温度境界層寸断の回数が増えるので、伝熱が促進される反面、フィン前縁への衝突による圧力損失が増大する。
【００５６】
このため、本実施形態では、セグメント長さＬを、１．０≦Ｌ≦３．０を満足する大きさに設定した。これによれば、オイル流れ方向に温度境界層が十分に発達して伝熱促進効果を失う前に、温度境界層をオイル流れ方向に効果的に寸断し、放熱性能低下を低減するとともに、圧力損失を大幅低減することができる。なお、オフセットフィン３の伝熱面積はフィンピッチｆｐとフィン高さｆｈで決定されるため、セグメント長さＬには影響はない。
【００５７】
以上説明したように、オフセットフィン３のフィンピッチｆｐおよびフィン高さｆｈを、０．３＜ｆｐ／ｆｈ＜０．８を満足する大きさに設定することで、放熱性能Ｑｏおよび圧力損失ΔＰｏの両方を考慮した指数である実車性能Ｑｖｏを向上させることができる。また、０．３＜ｆｐ／ｆｈ＜０．８の範囲内では、実車性能比を１１５％以上確保することができるので、チューブ２４の積層段数を従来のオイルクーラに対して少なくとも１段減らすことができる。
【００５８】
すなわち、オフセットフィン３のフィンピッチｆｐおよびフィン高さｆｈを、０．３＜ｆｐ／ｆｈ＜０．８を満足する大きさに設定することで、放熱性能を向上させることができるので、チューブ２４の積層段数を減少させても、従来のオイルクーラと同等の性能を確保することができる。さらに、オフセットフィン３を、フィンピッチｆｐよりもフィン高さｆｈが大きい略矩形状に形成することで、チューブ２４内を流通するオイルの流速分布の均一化を図ることができる。このため、オフセットフィン３とオイルとの間で効率的に熱伝達が行われるので、放熱性能を向上させることができる。
【００５９】
したがって、オイルクーラ２のチューブ段数の低減を図りつつ、性能向上を図ることが可能となる。そして、チューブ段数を低減することで、オイルクーラ２の体格の小型化を図ることができるので、当該オイルクーラ２が内蔵されるラジエータタンク１２ｂの薄幅化を図ることが可能となる。
【００６０】
図１４は、オイルクーラ２におけるコア部２３の体積（以下、コア体積Ｖという）と放熱量Ｑｏとの関係を示す特性図である。図１４中、実線ａが本実施形態に係るオイルクーラ２（フィンピッチｆｐ＝１．７、フィン高さｆｈ＝３．０、アスペクト比ｆｐ／ｆｈ≒０．５７）を示し、破線が従来のオイルクーラ（フィンピッチｆｐ＝３．０、フィン高さｆｈ＝１．５、アスペクト比ｆｐ／ｆｈ＝２．０）を示している。また、図１４中、実線ａ上のプロットは、紙面右からチューブ２４の積層段数が５段、４段、３段のときを示しており、破線ｂ上のプロットは、紙面右からチューブの積層段数が９段、７段、５段のときを示している。
【００６１】
図１４に示すように、本実施形態のオイルクーラ２では、従来のオイルクーラと同等の放熱量を、少ないチューブ段数で確保することができる。また、放熱量Ｑｏが多い程、本実施形態のオイルクーラ２を用いたことによるコア部体積Ｖの低下率が大きくなる。このため、高い放熱性能を確保したい場合に、特に有効である。
【符号の説明】
【００６２】
３    インナーフィン（オフセットフィン）
２４  チューブ
３１  凸部
３２  切り起こし部
３３  壁部
【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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