(57)【要約】  熱交換チューブ（１０）は、外周を流通する第１の流体と内周を流通する第２の流体との間で熱交換が行われる対向する一対の対向面（１１，１２）と、前記一対の対向面（１１，１２）の少なくとも一方に、前記外周と前記内周との一方に凸状かつ他方に凹状となるように形成され、第１の流体と第２の流体とのうち凸状に形成される側を流通する熱交換流体の流れ方向に沿って斜めに形成される斜め突出部（１５，１６）と、を備え、前記斜め突出部（１５，１６）は、前記熱交換流体の流路幅方向にて交互に逆方向に斜めになるように複数形成され、互いに連結されて連結部（１５ｃ、１６ｃ）を形成し、前記熱交換流体の流路高さをｈpとし、当該流路における前記熱交換流体の流れ方向に直行する方向の前記斜め突出部（１５，１６）の幅をＷｖとしたとき、前記流路高さと前記斜め突出部（１５，１６）の幅との比であるＷｖ／ｈpは、１．５以上６．０以下である。
2020013292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換チューブであって、
外周を流通する第１の流体と内周を流通する第２の流体との間で熱交換が行われる対向する一対の対向面と、
前記一対の対向面の少なくとも一方に、前記外周と前記内周との一方に凸状かつ他方に凹状となるように形成され、第１の流体と第２の流体とのうち凸状に形成される側を流通する熱交換流体の流れ方向に沿って斜めに形成される斜め突出部と、を備え、
前記斜め突出部は、前記熱交換流体の流路幅方向にて交互に逆方向に斜めになるように複数形成され、互いに連結されて連結部を形成し、
前記熱交換流体の流路高さをｈpとし、当該流路における前記熱交換流体の流れ方向に直行する方向の前記斜め突出部の幅をＷｖとしたとき、前記流路高さと前記斜め突出部の幅との比であるＷｖ／ｈpは、１．５以上６．０以下である、
熱交換チューブ。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換チューブであって、
前記流路高さと前記斜め突出部の幅との比であるＷｖ／ｈpは、２．０以上５．０以下である、
熱交換チューブ。
【請求項３】
請求項１に記載の熱交換チューブであって、
前記斜め突出部は、
前記熱交換流体の流れ方向に沿って突出量が大きくなるように傾斜し、前記熱交換流体に縦渦を発生させる第１傾斜部と、
前記熱交換流体の流れ方向に沿って突出量が小さくなるように傾斜し、前記熱交換流体に縦渦を発生させる第２傾斜部と、を有し、
前記第１傾斜部と前記第２傾斜部を結ぶ前記斜め突出部の突出端部は、円弧状の曲面である、
熱交換チューブ。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換チューブであって、
前記外周と前記内周とのうち前記斜め突出部が凹状に形成される側には、熱伝導要素が接合される接合部が設けられ、
前記熱交換流体の流れ方向に対する前記斜め突出部の前記流路幅方向への傾斜角度は、１５度以上３８度以下であり、
前記斜め突出部の凸状に形成される突出高さをｈとしたとき、前記流路高さと前記突出高さとの比であるｈ／ｈpは、０．１以上０．５以下であり、
前記斜め突出部は、前記熱交換流体の流れ方向に複数形成され、隣り合う前記斜め突出部の間隔をｐとし、前記流路高さと前記突出高さとの比であるｈ／ｈpをｘとし、前記流路高さと前記間隔との比であるｐ／ｈpをｙとしたとき、前記間隔と前記流路高さと前記突出高さとは、ｙ＝１０７．１４ｘ2＋４．７１４３ｘ＋５．９とｙ＝１３９．２９ｘ2＋３２．０７１ｘ＋３との間の値である、
熱交換チューブ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の熱交換チューブであって、
前記対向面は、前記斜め突出部が形成される位置と形成されない位置とにおける板厚が同じであり、
前記外周と前記内周とのうち前記斜め突出部が凹状に形成される側には、熱伝導要素が接触し、
前記斜め突出部と直交する断面における前記斜め突出部の突出端部の凹状に形成される側の曲率半径をｒａとし、前記斜め突出部の凸状に形成される突出高さをｈとしたとき、前記曲率半径ｒａは前記突出高さｈよりも小さい、
熱交換チューブ。
【請求項６】
請求項５に記載の熱交換チューブであって、
前記斜め突出部の前記突出端部を挟んで両側に形成される基端部における凸状に形成される側の曲率半径をｒｂ及びｒｃとしたとき、前記曲率半径ｒａは、前記曲率半径ｒｂ及び前記曲率半径ｒｃよりも小さい、
熱交換チューブ。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一つに記載の熱交換チューブであって、
前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部の板厚方向における傾斜角度は、５度以上２０度以下である、
熱交換チューブ。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか一つに記載の熱交換チューブであって、
前記連結部は、隣り合う複数の前記斜め突出部どうしを滑らかに連結する曲線状に形成される、
熱交換チューブ。
【請求項９】
請求項８に記載の熱交換チューブであって、
隣り合う前記連結部の間の前記斜め突出部は、直線状に形成され、前記連結部の長さよりも短い、
熱交換チューブ。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の熱交換チューブであって、
前記斜め突出部は、隣り合う他の前記斜め突出部と連結されない端部の数よりも、前記連結部の数が多くなるように形成される、
熱交換チューブ。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一つに記載の熱交換チューブであって、
複数の前記斜め突出部は、前記熱交換流体の前記流路幅方向に連結されて単一に形成される、
熱交換チューブ。
【請求項１２】
請求項１又は４に記載の熱交換チューブであって、
前記一対の対向面を各々連結して前記熱交換流体の前記流路を形成する一対の側面を有し、
前記側面は、前記一対の対向面を滑らかに連結する曲面状に形成され、
前記側面の曲率半径をＲとし、前記側面と前記斜め突出部との流路幅方向の距離をＷｔとしたときに、前記距離と前記熱交換流体の流路高さとの比であるＷｔ／ｈpは、Ｒ以上３．０以下である、
熱交換チューブ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の熱交換チューブであって、
前記流路を前記熱交換流体の流れ方向に沿って分割する内壁面を有し、
前記内壁面と前記斜め突出部との流路幅方向の距離Ｗｔｉは、前記側面と前記斜め突出部との流路幅方向の距離Ｗｔよりも小さい、
熱交換チューブ。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一つに記載の熱交換チューブを製造する熱交換チューブの製造方法であって、
前記斜め突出部は、薄板エンボス加工によって形成される、
熱交換チューブの製造方法。
【請求項１５】
請求項４から６のいずれか一つに記載の熱交換チューブと、前記外周と前記内周とのうち前記斜め突出部が凹状に形成される側に接触する熱伝導要素と、を備える熱交換器であって、
前記斜め突出部の前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部のうち突出端部側の領域の少なくとも一部を含んで前記熱伝導要素を前記熱交換チューブに接合する接合部を更に備える、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項１６】
請求項１に記載の熱交換チューブを備え、一方の前記対向面の前記外周に当接する熱伝導要素から放熱させる熱交換器であって、
前記斜め突出部は、前記熱伝導要素と当接する一方の前記対向面には形成されず、他方の前記対向面の前記内周に突出するように形成される、
熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換チューブ、熱交換チューブの製造方法、及び熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳ７３４７２５４Ｂ２には、エンジンを冷却するクーラント液が流通するフラットチューブと、フラットチューブの間に配置されクーラント液の熱を外気に放熱するコルゲートフィンと、を備える熱交換器が開示されている。フラットチューブは、内周に向けて突出する渦発生器（ｖｏｒｔｅｘ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ）を有する。
【発明の概要】
【０００３】
しかしながら、ＵＳ７３４７２５４Ｂ２の熱交換器では、流速が比較的高い領域では、渦発生器が形成されることで乱流効果が大きくなるが、同時に乱流の発生により抵抗も大きくなる。また、流速が比較的低い領域では、渦発生器が形成されることによる効果が小さい。
【０００４】
本発明は、抵抗の上昇を抑制しながら熱交換効率を向上させることを目的とする。
【０００５】
本発明のある態様によれば、熱交換チューブは、外周を流通する第１の流体と内周を流通する第２の流体との間で熱交換が行われる対向する一対の対向面と、前記一対の対向面の少なくとも一方に、前記外周と前記内周との一方に凸状かつ他方に凹状となるように形成され、第１の流体と第２の流体とのうち凸状に形成される側を流通する熱交換流体の流れ方向に沿って斜めに形成される斜め突出部と、を備え、前記斜め突出部は、前記熱交換流体の流路幅方向にて交互に逆方向に斜めになるように複数形成され、互いに連結されて連結部を形成し、前記熱交換流体の流路高さをｈpとし、当該流路における前記熱交換流体の流れ方向に直行する方向の前記斜め突出部の幅をＷｖとしたとき、前記流路高さと前記斜め突出部の幅との比であるＷｖ／ｈpは、１．５以上６．０以下である。
【０００６】
上記態様によれば、流路高さと斜め突出部の幅との比であるＷｖ／ｈpが１．５以上６．０以下となるように突出部を形成することで、熱交換流体の流路内に縦渦を効率よく発生させることができる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る熱交換チューブを備える熱交換器の概略構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは、熱交換チューブの上面の長手方向に沿う内部断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、熱交換チューブの下面の長手方向に沿う内部断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２Ａ及び図２ＢにおけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、流路高さと斜め突出部の幅との関係に対する流体の熱交換性能と抵抗との関係について説明するグラフである。
【図４Ａ】図４Ａは、図３Ａに示す実施形態の変形例に係る熱交換チューブの断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、流路高さと斜め突出部との関係に対する熱伝達率の低下比率について説明するグラフである。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施形態の変形例に係る熱交換チューブの上面の長手方向に沿う内部断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施形態の変形例に係る熱交換チューブの下面の長手方向に沿う内部断面図である。
【図６】図６は、図５Ａ及び図５ＢにおけるＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、斜め突出部について説明する概略構成図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、斜め突出部と熱伝導要素とのロウ付けについて説明する概略構成図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、斜め突出部の変形例について説明する概略構成図である。
【図８】図８は、抵抗と熱交換性能との関係を説明するグラフである。
【図９】図９は、図８から導出される熱交換チューブ内流路高さに対する突出部高さの割合と熱交換性能との関係を説明するグラフである。
【図１０】図１０は、熱交換流体の流通方向に対する流路幅方向への斜め突出部の傾斜角度と熱交換性能との関係を説明するグラフである。
【図１１】図１１は、流路高さに対する突出部のピッチの比と熱交換性能との関係を説明するグラフである。
【図１２】図１２は、流路高さに対する斜め突出部のピッチの比と熱交換性能との関係を説明するグラフである。
【図１３】図１３は、流路高さに対する斜め突出部高さの比と流路高さに対する突出部のピッチの比との関係を説明するグラフである。
【図１４】図１４は、第１傾斜部及び第２傾斜部の傾斜角度と熱交換性能との関係を説明するグラフである。
【図１５Ａ】図１５Ａは、斜め突出部を通過する流体の流れについて説明する図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、比較例に係る斜め突出部を通過する流体の流れについて説明する図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、突出部を通過する流体の流れについて説明する図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、比較例に係る突出部を通過する流体の流れについて説明する図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態の変形例に係る熱交換器について説明する概略構成図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態の他の変形例に係る熱交換器について説明する概略構成図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態の他の変形例に係る熱交換器について説明する概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１から図１６Ｂを参照して、本発明の実施形態に係る熱交換チューブ（以下、単に「チューブ」と称する。）１０、及びチューブ１０を備える熱交換器１００について説明する。
【０００９】
まず、図１を参照して、熱交換器１００の全体構成について説明する。
【００１０】
熱交換器１００は、ラジエータコアサポート（図示省略）によって保持されて車両（図示省略）に搭載されるラジエータである。熱交換器１００は、間隔を空けて積層される複数のチューブ１０と、チューブ１０の長手方向の両端部と接続するように配置される一対のタンク２０ａ，２０ｂと、隣り合うチューブ１０の間に配置され、チューブ１０と交互に積層される熱伝導要素としてのフィン３０と、を備える。
【００１１】
チューブ１０の内周には、チューブ１０の外部の外気との間で熱交換を行う冷却水が流通する流路４０が形成される。本実施形態では、外気が第１の流体に該当し、冷却水が第２の流体に該当する。冷却水には、例えば、エンジン（図示省略）を冷却する冷却水回路（図示省略）の冷却水として不凍液が用いられる。なお、冷却水は、エンジンに限らず、熱を発生する各種装置を冷却することができる。
【００１２】
タンク２０ａ及びタンク２０ｂは、複数のチューブ１０にチューブ１０の長手方向から接続されるようにそれぞれ配置され、冷却水を一時的に貯蔵する。
【００１３】
タンク２０ａには、エンジン等を冷却した後の高温の冷却水が冷却水回路から流入する。タンク２０ａに流入した冷却水は、複数のチューブ１０内をそれぞれ流通する。その後、高温の冷却水は、チューブ１０を流通する際に外気との間で熱交換を行い冷却される。
【００１４】
タンク２０ｂには、チューブ１０内を流通した冷却水が流れ込む。タンク２０ｂに流れ込んだ冷却水は、再び冷却水回路を循環してエンジン等を冷却する。
【００１５】
フィン３０は、チューブ１０の長手方向に沿って波状に形成され、隣接する２つのチューブ１０と接合される。複数のチューブ１０とフィン３０の周囲には、車両の走行又は室外ファン（図示省略）によって導入される外気が通過する。そのため、流路４０の内部を流通する冷却水は、チューブ１０の表面とフィン３０とを介して、外気との間で熱交換を行うことができる。このように、フィン３０は、冷却水と外気との間の熱交換を促進させる。
【００１６】
また、熱交換器１００の複数のチューブ１０とフィン３０とは、チューブ１０の内部を流れる冷却水と周囲を通過する外気との間で熱交換を行うコア部として機能する。
【００１７】
熱交換器１００は、自動車用熱交換器に好適で、チューブ１０内の冷却水の平均流速Ｖｗが０．５〜１．０［ｍ／ｓ］の範囲での使用に特に好適である。
【００１８】
次に、図２Ａから図６を参照してチューブ１０について説明する。
【００１９】
図２Ａから図３Ａに示すように、チューブ１０は、一対の対向面１１，１２と、対向面１１，１２に各々形成される突出部１５，１６と、一対の対向面１１，１２を各々連結する側面１３，１４と、を有する。チューブ１０は、対向面１１，１２及び側面１３，１４によって、扁平な筒状に形成される。対向面１１，１２と側面１３，１４とによって囲まれる空間内には、冷却水が流通する流路４０が形成される。
【００２０】
チューブ１０は、一枚の板部材から形成されており、図３に示すように、チューブ１０の幅方向断面が略Ｂ字状となるように板部材の両辺が屈曲し、板部材の内面側に当接することで２つの流路４０を形成している。そのため、対向する一対の対向面１１、１２は、ともに一枚の板部材の一部として形成されている。なお、チューブ１０内の流路４０は、板部材の屈曲形状を変えることによって、３つ以上形成されてもよい。
【００２１】
対向面１１，１２では、外周を流通する外気と、内周の流路４０を流通する冷却水との間で熱交換が行われる。
【００２２】
一対の対向面１１，１２は、高さｈp［ｍｍ］の間隔をあけて配置される。この間隔は、流路４０の高さｈpである。本実施形態では、流路４０の高さｈpは、例えば１．０ｍｍである。
【００２３】
図２Ａに示すように、対向面１１には、冷却水が流通する方向に沿って複数の突出部１５が形成される。図２Ｂに示すように、対向面１２には、冷却水が流通する方向に沿って複数の突出部１６が形成される。突出部１５，１６は対向面１１，１２の一部を変形させることによって形成される。突出部１５，１６は、薄板エンボス加工によって形成される。よって、対向面１１は、突出部１５，１６が形成される位置と形成されない位置とにおける板厚が同じである。本実施形態では、流路４０の流路幅Ｗ（図３Ａ参照）は、例えば８．０［ｍｍ］である。
【００２４】
突出部１５は、チューブ１０の幅方向両側にそれぞれ形成される一対の端部１５ａと、冷却水の流れ方向に沿って斜めに傾斜する斜め突出部１５ｂと、チューブ１０の長手方向に所定の角度をもって略Ｖ字状に形成される連結部１５ｃと、を有する。突出部１５は、連結部１５ｃが冷却水の流通方向に向かうように配列される。
【００２５】
同様に、突出部１６は、チューブ１０の幅方向両側にそれぞれ形成される一対の端部１６ａと、冷却水の流れ方向に沿って斜めに傾斜する斜め突出部１６ｂと、チューブ１０の長手方向に所定の角度をもって略Ｖ字状に形成される連結部１６ｃと、を有する。突出部１６は、連結部１６ｃが冷却水の流通方向と対向するように配列される。
【００２６】
突出部１５，１６は、チューブ１０の外周から凹状かつ内周に凸状となるように形成される。斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、凸状に形成される側を流通する冷却水の流れ方向に沿って斜めに形成される。ここでは、冷却水が熱交換流体に該当する。斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水の流路幅方向にて交互に逆方向に斜めになるように複数形成され、互いに連結されて各々連結部１５ｃ、１６ｃを形成する。
【００２７】
連結部１５ｃ，１６ｃは、隣り合う複数の斜め突出部１５ｂ，１６ｂどうしを滑らかに連結する曲線状に形成される。連結部１５ｃ，１６ｃは、円弧状の曲面である。
【００２８】
突出部１５，１６は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように冷却水が流通する方向に沿って２列に配列されるようにそれぞれ形成される。各列に配列される複数の突出部１５，１６の連結部１５ｃ、１６ｃは、隣り合う突出部１５、１６の連結部１５ｃ、１６ｃと同じ向きになる。即ち、連結部１５ｃ、１６ｃの向きは、突出部１５、１６において連結部１５ｃ、１６ｃが配置される方向になる。突出部１５，１６は、冷却水の流れ方向にピッチｐ［ｍｍ］間隔で複数並べて設けられる。
【００２９】
突出部１５及び突出部１６は、図３Ａに示すように、突出高さｈ［ｍｍ］だけ流路４０内にそれぞれ突出する。本実施形態では、突出部１５及び突出部１６の突出高さｈは、例えば０．３ｍｍである。上記のように流路４０の高さｈpが１．０ｍｍの場合には、突出高さｈは、流路４０の高さｈpに対して０．３（３０％）である。
【００３０】
このように、対向面１１に複数の突出部１５が形成され、対向面１２に複数の突出部１６が形成されることで、流路４０を流通する冷却水は、流路４０内に縦渦を形成する。
【００３１】
具体的には、突出部１５，１６の斜め突出部１５ｂ，１６ｂが流路４０内に小さな縦渦を形成し、この小さな縦渦が、流路幅方向に並ぶ斜め突出部１５ｂ，１６ｂの数だけ流路４０内に並んで形成される。これにより、扁平な筒状のチューブ１０を用いた場合でも、チューブ１０内の流路４０に複数の縦渦が満遍なく形成される。
【００３２】
また、突出部１５の連結部１５ｃは、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、突出部１６の連結部１６ｃと逆方向を向くように配列される。そのため、突出部１５，１６の連結部１５ｃ，１６ｃが同じ方向を向いて配列される場合と比較して、突出部１５と突出部１６とが重なる部分が少なくなり、流路４０の流路断面積が広く確保されるので、流路抵抗を小さくすることができる。
【００３３】
なお、複数の突出部１５、１６を２列に配列するのに代えて、３列以上に配列してもよい。
【００３４】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、流路４０における冷却水の流れ方向に直行する方向の斜め突出部１５ｂ、１６ｂの幅をＷｖ［ｍｍ］とし、冷却水の流れ方向に対する斜め突出部１５ｂ、１６ｂの流路幅方向への傾斜角度をθｗ［度］とする。本実施形態では、傾斜角度θｗは、例えば２５［度］である。
【００３５】
図３Ｂでは、横軸は、流路４０の高さｈpに対する斜め突出部１５ｂ，１６ｂの幅Ｗｖとの比（Ｗｖ／ｈp）であり、縦軸は、抵抗ΔＰｗの大きさに対する熱交換性能Ｈ［Ｗ／ｄｅｇ］の大きさ（Ｈ／ΔＰｗ［Ｗ／ｄｅｇ・ｋＰａ］）である。
【００３６】
図３Ｂに示すように、Ｗｖ／ｈpが１．５以上６．０以下の範囲で、Ｈ／ΔＰｗは、Ｗｖ／ｈpが０の場合、即ち突出部が形成されないプレーンの場合よりも大きくなっている。よって、流路４０の高さｈpに対する斜め突出部１５ｂ，１６ｂの幅Ｗｖを、Ｗｖ／ｈpが１．５以上６．０以下となるように、突出部１５，１６を形成することが望ましい。
【００３７】
また、Ｈ／ΔＰｗは、Ｗｖ／ｈpが２．０以上の場合に、２．０未満の場合よりも急激にＨ／ΔＰｗが大きくなり、Ｗｖ／ｈpが５．０以下の場合に、５．０より大きい場合よりも急激にＨ／ΔＰｗが大きくなっている。よって、流路４０の高さｈpに対する斜め突出部１５ｂ，１６ｂの幅Ｗｖを、Ｗｖ／ｈpが２．０以上５．０以下となるように、突出部１５，１６を形成することが更に望ましい。
【００３８】
Ｗｖ／ｈpが上記のような範囲となるように突出部１５，１６を形成することで、流路４０内に縦渦を効率よく発生させることができる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【００３９】
図４Ａに示す変形例では、外側の側面１４は、一対の対向面１１，１２を滑らかに連結する曲面状に形成される。また、内側の側面１３は、流路４０を冷却水の流れ方向に沿って分割する内壁面である。
【００４０】
側面１４は、直線部が設けられずに全体が曲面状に形成されるので、側面１４の曲率半径Ｒは、Ｒ＝ｈp／２である。例えば流路４０の高さｈpを１．０［ｍｍ］とすると、曲率半径Ｒは、０．５［ｍｍ］である。
【００４１】
図４Ａに示すように、側面１４と斜め突出部１５との流路幅方向の距離をＷｔとし、側面１３と斜め突出部１５との流路幅方向の距離をＷｔｉとする。図４Ｂの横軸は、距離Ｗｔと冷却水の流路４０の高さｈpとの比であるＷｔ／ｈpであり、縦軸は、熱伝達率の低下比率である。
【００４２】
図４Ｂに示すように、熱伝達率の低下比率は、Ｗｔ／ｈpが３．０である場合を境目として、曲線の傾きが変化する。即ち、Ｗｔ／ｈp＝３．０が、熱伝達率の低下比率の変曲点である。Ｗｔ／ｈpが３．０よりも大きくなると、熱伝達率の悪化代が大きくなる。また、Ｗｔ／ｈpがＲよりも小さくなると、熱伝達率は高くなるが、加工が困難になる。よって、距離Ｗｔと冷却水の流路４０の高さｈpとの比であるＷｔ／ｈpを、Ｒ以上３．０以下（Ｒ≦Ｗｔ／ｈp≦３．０）とすることが望ましい。
【００４３】
これにより、側面１４が円弧状の曲面で形成されているので、流路４０の内部で発生した縦渦の抵抗が小さく、性能の低下を防止できる。
【００４４】
また、側面１３と斜め突出部１５との流路幅方向の距離Ｗｔｉは、側面１４と斜め突出部１５との流路幅方向の距離Ｗｔよりも小さい。
【００４５】
内側の側面１３を側面１４のような曲面状に形成することは困難である。しかしながら、距離Ｗｔｉを距離Ｗｔよりも小さくすることで、性能の低下を防止することができる。
【００４６】
次に、図５Ａから図６を参照して、本発明の実施形態の変形例に係るチューブ１０について説明する。なお、以下の実施形態の変形例では、本発明の実施形態と同様の構成について同様の符号を用いると共に適宜重複する記載を省略して説明する。
【００４７】
突出部１５は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、チューブ１０の幅方向に３つの連結部１５ｃを有するように形成される。即ち、突出部１５は、略Ｗ字状に形成される。この場合、チューブ１０を薄板エンボス加工によって形成するときに、端部１５ａの数が少ないため、突出部１５を容易に形成することができる。
【００４８】
また、この変形例では、一方の対向面１１に突出部１５が形成され、他方の対向面１２には突出部が形成されない。
【００４９】
このように、突出部１５は、連結部１５ｃの数が、隣り合う他の斜め突出部１５ｂと連結されない端部１５ａの数よりも多くなるように形成されてもよい。
【００５０】
図５Ａに示すように、斜め突出部１５ｂは、直線状に形成される。隣り合う連結部１５ｃの間の斜め突出部１５ｂは、連結部１５ｃの長さよりも短い。これにより、突出部１５の成形性が向上する。
【００５１】
なお、対向面１１，１２の両方に複数の突出部１５，１６をそれぞれ設けた場合において、突出部１５と共に、突出部１６をチューブ１０の幅方向に４以上の連結部１６ｃを有するように形成してもよく、同様の効果を奏することができる。
【００５２】
このように、流路４０の高さｈpと幅Ｗとに応じて、斜め突出部１５ｂ，１６ｂの幅Ｗｖを定め、必要に応じて連結部１５ｃ，１６ｃを増やす。チューブ１０の側面１３，１４と突出部１５，１６との隙間は小さい方が望ましく、流路４０の幅方向に隣り合う斜め突出部１５ｂ，１６ｂの間には隙間を設けないことがより望ましい。
【００５３】
次に、図７Ａから図１６Ｂを参照して、斜め突出部１５ｂの形状について説明する。斜め突出部１６ｂは、斜め突出部１５ｂと同様に構成されるので、ここでは斜め突出部１５ｂについてのみ説明し、斜め突出部１６ｂについては説明を省略する。端部１５ａ，１６ａ及び連結部１５ｃ，１６ｃもまた、冷却水の流れ方向に沿って斜め突出部１５ｂ，１６ｂと同様の形状に形成されるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５４】
図７Ａ及び図７Ｂは、流路４０を流れる冷却水の流れ方向に沿った斜め突出部１５ｂの断面図（図２ＡにおけるＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ断面図）である。図７Ｃは、斜め突出部１５ｂ，１６ｂと直交する断面における斜め突出部１５ｂの断面図（図２ＡにおけるＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ断面図）である。図７Ａに示すように、斜め突出部１５ｂは、冷却水の流れ方向に沿って突出量が大きくなる第１傾斜部５１と、第１傾斜部５１と連続して形成され、冷却水の流れ方向に沿って突出量が小さくなる第２傾斜部５２と、を有する。
【００５５】
第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２は、対向面１１に対して板厚方向に傾斜角度θ［度］だけ傾斜して設けられる。本実施形態では、板厚方向の傾斜角度θは、例えば１０［度］である。突出部１５は、突出高さｈ［ｍｍ］に形成されるので、突出高さｈと傾斜角度θとによって形状が定まる。突出高さｈについては、後で図８から図１３を参照しながら詳細に説明する。傾斜角度θについては、後で図１４から図１６Ｂを参照しながら詳細に説明する。
【００５６】
第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２は、冷却水が剥離せずに冷却水に縦渦を発生させるように傾斜する。よって、冷却水は、剥離による乱流の発生が抑制されて、斜め突出部１５ｂ，１６ｂに沿って縦渦を形成するように流れる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【００５７】
第１傾斜部５１は、対向面１１と第１の半径としての半径ｒ１の円弧状の曲面で連結される。第１傾斜部５１と第２傾斜部５２とは、第２の半径としての半径ｒ２の円弧状の曲面で連結される。このように、第１傾斜部５１と第２傾斜部５２とを結ぶ斜め突出部１５ｂの突出端部１５ｄは、円弧状の曲面である。これにより、断面変化が滑らかであるため、抵抗を小さくすることができる。第２傾斜部５２は、対向面１１と第３の半径としての半径ｒ３の円弧状の曲面で連結される。これらの半径ｒ１，ｒ２，及びｒ３は、斜め突出部１５ｂの突出高さｈよりも大きく設定される。これにより、対向面１１と第１傾斜部５１と第２傾斜部５２とが滑らかに連結されるので、冷却水の剥離を更に抑制することができる。
【００５８】
図７Ａに示すように、突出部１５は、突出高さｈが小さいので、チューブ１０とフィン３０とがロウ付けされる際に、接合部としてのロウ付け部５３によってフィン３０にロウ付けされる。これにより、チューブ１０とフィン３０との間がロウ付け部５３によって埋められて間隙が形成されないので、チューブ１０とフィン３０との間の熱伝達量を増やすことができる。
【００５９】
なお、図７Ｂに示すように、ロウ付け部５３は、突出部１５を基端部側の領域Ａと先端部側の領域Ｂとに分けたときに、基端部側の領域Ａと、先端部側の領域Ｂの少なくとも一部と、を含んで形成されるようにしてもよい。この場合、ロウ付け部５３は、突出部１５の半分以上の領域をフィン３０にロウ付けしている。この場合にも、チューブ１０とフィン３０との間隙がロウ付け部５３によって埋められて小さくなるので、チューブ１０とフィン３０との間の熱伝達量を増やすことができる。
【００６０】
また、図７Ｃに示すように、第１傾斜部５１と第２傾斜部５２とを、直線部を含まずに曲面部のみで形成するようにしてもよい。この場合、板厚方向の傾斜角度θは、対向面１１に接続される基端部１１ａから連続する曲面と、突出端部１５ｄから連続する曲面と、の変曲点（傾きが最も大きな点）における接線の対向面１１に対する角度である。
【００６１】
斜め突出部１５ｂの突出端部１５ｄにおける凹状に形成される側の曲率半径をｒａとしたとき、曲率半径ｒａは斜め突出部１５ｂの突出高さｈよりも小さい。これにより、同じ突出高さｈの場合であっても、突出端部１５ｄにおける曲率半径ｒａを小さくした分だけ、斜め突出部１５ｂの冷却水の長さ方向の幅ＷLを小さくすることができる。よって、フィン３０とチューブ１０との接触面積を大きくすることができる。
【００６２】
また、斜め突出部１５ｂの突出端部１５ｄを挟んで両側に形成される基端部１１ａにおける凸状に形成される側の曲率半径をｒｂ及びｒｃとしたとき、曲率半径ｒａは、曲率半径ｒｂ及び曲率半径ｒｃよりも小さい。これにより、曲率半径ｒｂ，ｒｃが曲率半径ｒａよりも大きいので、ロウ付けの際にロウ材が間に入り込みやすい。よって、フィン３０とチューブ１０との接触面積を大きくすることができる。
【００６３】
次に、図８及び図９を参照して、流路４０の高さｈpに対する突出高さｈの割合について説明する。
【００６４】
図９では、黒丸のプロット（●）は、突出部が形成されないプレーンの場合である。黒菱形のプロット（◆）は、突出高さｈ＝０．１［ｍｍ］のＶ型の突出部１５，１６が形成される場合である。黒四角のプロット（■）は、突出高さｈ＝０．２［ｍｍ］のＷ型の突出部１５が形成される場合である。白三角のプロット（△）は、突出高さｈ＝０．２［ｍｍ］のＶ型の突出部１５，１６が形成される場合である。白菱形のプロット（◇）は、突出高さｈ＝０．３［ｍｍ］のＶ型の突出部１５，１６が形成される場合である。なお、チューブ１０内の流路４０の高さｈpは、０．９［ｍｍ］である。
【００６５】
また、図８に示すように、突出高さｈ＝０．３［ｍｍ］のＶ型の突出部１５が形成される場合、突出高さｈ＝０．２［ｍｍ］のＶ型の突出部１５，１６が形成される場合、及び突出高さｈ＝０．２［ｍｍ］のＷ型の突出部１５が形成される場合には、突出部が形成されないプレーンの場合と比較して熱交換器１００の熱交換性能Ｈ［Ｗ／ｄｅｇ］が高い。即ち、これらの場合には、突出部１５若しくは突出部１５，１６が形成されることで、突出部が形成されない場合よりも熱交換性能Ｈが高くなっている。
【００６６】
図９に示すグラフは、図８から導出されたものである。図９では、横軸は、チューブ１０内の流路４０の高さｈpに対する突出部１５，１６の突出高さｈの割合（ｈ／ｈp［％］）であり、縦軸は、抵抗ΔＰｗの大きさに対する熱交換性能Ｈ［Ｗ／ｄｅｇ］の大きさ（Ｈ／ΔＰｗ［Ｗ／ｄｅｇ・ｋＰａ］）である。図９に示すグラフは、第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２の傾斜角度θが１０［度］であり、冷却水の流速Ｖｗが０．７［ｍ／ｓ］のときのデータである。
【００６７】
図９に示すように、Ｈ／ΔＰｗは、突出部１５，１６の突出高さｈが流路４０の高さｈpの０．１（１０％）以上０．５（５０％）以下の場合に、突出高さｈが０の場合、即ち突出部が形成されないプレーンの場合以上となる。よって、突出部１５，１６の突出高さｈを、流路４０の高さｈpの０．１以上０．５以下とすることが望ましい。
【００６８】
次に、図１０から図１３を参照して、突出部１５，１６の形状、及び流路４０内における突出部１５，１６の配置について説明する。
【００６９】
図１０では、横軸は、斜め突出部１５ｂ，１６ｂの冷却水の流通方向に対する流路幅方向への傾斜角度θｗ［度］であり、縦軸は、抵抗ΔＰｗの大きさに対する熱交換性能Ｈ［Ｗ／ｄｅｇ］の大きさ（Ｈ／ΔＰｗ［Ｗ／ｄｅｇ・ｋＰａ］）である。図１１及び図１２では、横軸は、流路４０の高さｈpに対する突出部１５，１６のピッチｐの比（ｐ／ｈp）であり、縦軸は、抵抗ΔＰｗの大きさに対する熱交換性能Ｈ［Ｗ／ｄｅｇ］の大きさ（Ｈ／ΔＰｗ［Ｗ／ｄｅｇ・ｋＰａ］）である。図１３では、横軸は、流路４０の高さｈpに対する突出部１５，１６の突出高さｈの比（ｈ／ｈp）であり、縦軸は、流路４０の高さｈpに対する突出部１５，１６のピッチｐの比（ｐ／ｈp）である。
【００７０】
図１０は、斜め突出部１５ｂの冷却水の流通方向に対する最適な傾斜角度θｗ［度］を示すものである。図１０に二点鎖線で示す直線は、Ｖ字型ではなく、冷却水の流れ方向に垂直な直線を有する四角形の突出部を設けた場合のＨ／ΔＰｗを示すものである。図１０に示すように、斜め突出部１５ｂ，１６ｂの流路幅方向の傾斜角度θｗが１５度以上３８度以下の場合に、四角形の突出部を設けた場合よりもＨ／ΔＰｗが大きくなっている。よって、流路幅方向の傾斜角度θｗが１５度以上３８度以下となるように斜め突出部１５ｂ，１６ｂを形成することが望ましい。
【００７１】
なお、流路幅方向の傾斜角度θｗが１８度以上３０度以下となるように斜め突出部１５ｂ，１６ｂを形成することが更に望ましい。
【００７２】
図１１では、黒丸のプロット（●）は、突出高さｈ＝０．１［ｍｍ］（ｈ／ｈp＝０．１）の場合である。黒菱形のプロット（◆）は、突出高さｈ＝０．２［ｍｍ］（ｈ／ｈp＝０．２）の場合である。黒四角のプロット（■）は、突出高さｈ＝０．３［ｍｍ］（ｈ／ｈp＝０．３）の場合である。黒三角のプロット（▲）は、突出高さｈ＝０．４［ｍｍ］（ｈ／ｈp＝０．４）の場合である。白丸のプロット（○）は、突出高さｈ＝０．５［ｍｍ］（ｈ／ｈp＝０．５）の場合である。
【００７３】
図１１は、図１０に示す最適な傾斜角度θｗ［度］の場合（θｗが約２３［度］の場合）において、突出高さｈの最適値である０．１〜０．５（図９参照）の各々の場合におけるＨ／ΔＰｗを示すものである。図１１に示すように、突出高さｈが０．１〜０．５の各々の場合に、Ｈ／ΔＰｗは同じ傾向で変化している。
【００７４】
図１２では、黒三角のプロット（▲）は、図１１における突出高さｈ＝０．４［ｍｍ］（ｈ／ｈp＝０．４）の場合の値である。白三角のプロット（△）は、図１０において、図１０に示すＨ／ΔＰｗの下限値に対応する傾斜角度θｗ（１５度の場合若しくは３８度）の場合の値である。図１２では、突出高さｈが０．１〜０．５の各々の場合に同じ傾向で変化しているので、ｈ＝０．４［ｍｍ］の場合を例として示している。
【００７５】
図１２に示すように、実線で示す最適な傾斜角度θｗ［度］の場合のＨ／ΔＰｗは、ｐ／ｈpが１２．５以上の場合に、１２．５未満の場合よりも急激にＨ／ΔＰｗが大きくなり、ｐ／ｈpが２５．０以下の場合に、２５．０より大きい場合よりも急激にＨ／ΔＰｗが大きくなっている。同様に、破線で示す下限値における傾斜角度θｗ［度］の場合のＨ／ΔＰｗもまた、ｐ／ｈpが１２．５以上の場合に、１２．５未満の場合よりも急激にＨ／ΔＰｗが大きくなり、ｐ／ｈpが２５．０以下の場合に、２５．０より大きい場合よりも急激にＨ／ΔＰｗが大きくなっている。このときのｈ／ｈpに対するｐ／ｈpの値を、ｈ＝０．４［ｍｍ］のときの上限値（２５．０）及び下限値（１２．５）として図１３にプロットする。
【００７６】
このように、突出高さｈが０．１〜０．５の各々の場合のｐ／ｈpの上限値及び下限値をプロットして、近似曲線を描くと、図１３に示すようになる。ｈ／ｈpをｘとし、ｐ／ｈpをｙとしたとき、上限値を示す近似曲線は、ｙ＝１０７．１４ｘ2＋４．７１４３ｘ＋５．９であり、下限値を示す近似曲線は、ｙ＝１３９．２９ｘ2＋３２．０７１ｘ＋３である。
【００７７】
したがって、冷却水の流れ方向に対する斜め突出部１５ｂ，１６ｂの流路幅方向への傾斜角度θｗは、１５度以上３８度以下であり、斜め突出部１５ｂ，１６ｂの凸状に形成される突出高さをｈとしたとき、流路高さｈpと突出高さｈとの比であるｈ／ｈpは、０．１以上０．５以下であり、斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水の流れ方向に複数形成され、隣り合う斜め突出部１５ｂ，１６ｂの間隔（ピッチ）をｐとし、流路高さｈpと突出高さｈとの比であるｈ／ｈpをｘとし、流路高さｈpとピッチｐとの比であるｐ／ｈpをｙとしたとき、ピッチｐと流路高さｈpと突出高さｈとは、ｙ＝１０７．１４ｘ2＋４．７１４３ｘ＋５．９とｙ＝１３９．２９ｘ2＋３２．０７１ｘ＋３との間の値であることが望ましい。
【００７８】
流路４０全体に縦渦が発生するようになると熱交換性能Ｈが向上する。この縦渦の大きさは、流路４０の高さｈpと突出部１５，１６の突出高さｈによって決まる。よって、流路４０の高さｈpに対する突出部１５，１６の突出高さｈの比には、最適な値がある。一方、突出部１５，１６のピッチｐを細かくすると縦渦が強くなり、冷却水との熱交換性能Ｈは向上する。しかしながら、突出部１５，１６が凹状に形成される面における凹み部が増加するので、チューブ１０からフィン３０への熱伝導が阻害される。よって、流路４０の高さｈpに対する突出部１５，１６のピッチｐの比には、最適な値がある。
【００７９】
そこで、本実施形態では、上記のような突出部１５，１６の配置とすることで、流路４０内に縦渦を効率よく発生させることができる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【００８０】
次に、図１４から図１６Ｂを参照して、第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２の傾斜角度θの大きさについて説明する。
【００８１】
図１４では、横軸は、第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２の板厚方向の傾斜角度θ［度］であり、縦軸は、抵抗ΔＰｗの大きさに対する熱交換性能Ｈ［Ｗ／ｄｅｇ］の大きさ（Ｈ／ΔＰｗ［Ｗ／ｄｅｇ・ｋＰａ］）である。図１４では、黒菱形のプロット（◆）は、斜め突出部１５ｂの流路幅方向の傾斜角度θｗが１５［度］の場合である。白四角のプロット（□）は、斜め突出部１５ｂの流路幅方向の傾斜角度θｗが３０［度］の場合である。黒四角のプロット（■）は、斜め突出部１５ｂの流路幅方向の傾斜角度θｗが４５［度］の場合である。
【００８２】
図１４に示すように、Ｈ／ΔＰｗは、どの傾斜角度θｗにおいても、板厚方向の傾斜角度θが５［度］以上である場合に、５［度］未満の場合よりも急激にＨ／ΔＰｗが大きくなり、傾斜角度θが２０［度］以下である場合に、２０［度］より大きい場合よりも急激にＨ／ΔＰｗが大きくなっている。よって、第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２の板厚方向の傾斜角度θを、５［度］以上２０［度］以下に形成することが望ましい。
【００８３】
図１５Ａ及び図１６Ａに示す例では、傾斜角度θ1［度］は、５［度］以上２０［度］以下の範囲内である（例えばθ1＝５［度］）。この場合、冷却水は、第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２から剥離せずに突出部１５，１６の下流側に縦渦を形成するように流れる。
【００８４】
一方、図１５Ｂ及び図１６Ｂに示す例では、傾斜角度θ2［度］は、２０［度］より大きく設定される（例えばθ2＝３５［度］）。この場合にも、冷却水は、突出部１５，１６の下流側に縦渦を形成するように流れる。しかしながら、冷却水は、第１傾斜部５１に沿って流れた後、第２傾斜部５２から剥離して乱流を形成するように流れる。
【００８５】
このように、斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水が剥離せずに冷却水に縦渦を発生させるような傾斜角度θに傾斜する。よって、冷却水は、剥離による乱流の発生が抑制されて、斜め突出部１５ｂに沿って縦渦を形成するように流れる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【００８６】
次に、図１７から図１９を参照して、本発明の各種変形例に係る熱交換器２００，３００，４００について各々説明する。
【００８７】
図１７に示す熱交換器２００は、第１の流体としての冷却水の流路４０を形成するケース２０１と、ケース２０１内に収容されるチューブ１０と、チューブ１０内に設けられるフィン３０と、を備える。
【００８８】
熱交換器２００は、エンジン（図示省略）に還流される高温のＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスを、エンジンの冷却水によって冷却するＥＧＲクーラである。熱交換器２００は、チューブ１０の外周に突出部１５，１６を有する点で熱交換器１００とは相違する。
【００８９】
熱交換器２００は、ケース２０１内を流通する冷却水がチューブ１０の外周の流路４０を流通する。冷却水は、図１７では紙面垂直方向に流通する。チューブ１０の内周には、ＥＧＲガスが流通する。
【００９０】
斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、対向面１１，１２に、外周に凸状かつ内周から凹状となるように形成される。ここでもまた、冷却水が熱交換流体に該当する。
【００９１】
このように、斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、一対の対向面１１，１２の少なくとも一方に、外周と内周との一方に凸状かつ他方から凹状となるように形成され、第１の流体と第２の流体とのうち凸状に形成される側を流通する熱交換流体の流れ方向に沿って斜めに形成される。
【００９２】
図１８に示す熱交換器３００は、直線突出部１７を更に備える点で、熱交換器２００とは相違する。
【００９３】
直線突出部１７は、冷却水を突出部１５，１６に沿って案内するように直線状に形成される。冷却水は、図１８では紙面垂直方向に流通する。これにより、冷却水は、一対の直線突出部１７の間で縦渦を形成するように流通する。
【００９４】
これらの場合にも、冷却水の流れ方向に沿って斜めに形成される斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水が剥離せずに冷却水に縦渦を発生させるように傾斜する第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２を有する。冷却水は、剥離による乱流の発生が抑制されて、斜め突出部１５ｂ，１６ｂに沿って縦渦を形成するように流れる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【００９５】
図１９に示す熱交換器４００は、チューブ１０を備え、一方の対向面１１の外周に当接する発熱体６０から放熱させる。斜め突出部１６ｂは、発熱体６０と当接する一方の対向面１１には形成されず、他方の対向面１２の内周に突出するように形成される。冷却水は、図１９では紙面垂直方向に流通する。
【００９６】
発熱体６０は、例えば、車両に搭載される蓄電池、車両の走行用の電動機を駆動するためのインバータ、若しくはインバータに用いられるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の電子部品等である。
【００９７】
斜め突出部１６ｂは、対向面１１に、内周に凸状かつ外周から凹状となるように形成される。ここでもまた、冷却水が熱交換流体に該当する。
【００９８】
この場合にも、斜め突出部１６ｂが形成されることで、発熱体６０とチューブ１０との接触面積を充分に確保しながら、チューブ１０内の流路４０を流通する冷却水に縦渦を形成させることができる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【００９９】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１００】
チューブ１０は、外周を流通する外気と内周を流通する冷却水との間で熱交換が行われる対向する一対の対向面１１，１２と、一対の対向面１１，１２の少なくとも一方に、外周と内周との一方に凸状かつ他方に凹状となるように形成され、外気と冷却水とのうち凸状に形成される側を流通する冷却水の流れ方向に沿って斜めに形成される斜め突出部１５ｂ，１６ｂと、を備え、斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水の流路４０の幅方向にて交互に逆方向に斜めになるように複数形成され、互いに連結されて連結部１５ｃ，１６ｃを形成し、冷却水の流路４０の高さをｈpとし、当該流路４０における冷却水の流れ方向に直行する方向の斜め突出部１５ｂ，１６ｂの幅をＷｖとしたとき、流路４０の高さと斜め突出部１５ｂ，１６ｂの幅との比であるＷｖ／ｈpは、１．５以上６．０以下である。
【０１０１】
また、流路４０の高さと斜め突出部１５ｂ，１６ｂの幅との比であるＷｖ／ｈpは、２．０以上５．０以下である。
【０１０２】
これらの構成によれば、Ｗｖ／ｈpが上記のような範囲となるように突出部１５，１６を形成することで、流路４０内に縦渦を効率よく発生させることができる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【０１０３】
また、斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水の流れ方向に沿って突出量が大きくなるように傾斜し、冷却水に縦渦を発生させる第１傾斜部５１と、冷却水の流れ方向に沿って突出量が小さくなるように傾斜し、冷却水に縦渦を発生させる第２傾斜部５２と、を有し、第１傾斜部５１と第２傾斜部５２とを結ぶ突出端部１５ｄは、円弧状の曲面である。
【０１０４】
この構成によれば、冷却水は、剥離による乱流の発生が抑制されて、斜め突出部１５ｂ，１６ｂに沿って縦渦を形成するように流れる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。また、突出端部１５ｄが円弧状の曲面であるため、断面変化が滑らかであり、抵抗を小さくすることができる。
【０１０５】
また、冷却水の流れ方向に対する斜め突出部１５ｂ，１６ｂの流路幅方向への傾斜角度θｗは、１５度以上３８度以下であり、斜め突出部１５ｂ，１６ｂの凸状に形成される突出高さをｈとしたとき、流路高さｈpと突出高さｈとの比であるｈ／ｈpは、０．１以上０．５以下であり、斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水の流れ方向に複数形成され、隣り合う斜め突出部１５ｂ，１６ｂの間隔（ピッチ）をｐとし、流路高さｈpと突出高さｈとの比であるｈ／ｈpをｘとし、流路高さｈpとピッチｐとの比であるｐ／ｈpをｙとしたとき、ピッチｐと流路高さｈpと突出高さｈとは、ｙ＝１０７．１４ｘ2＋４．７１４３ｘ＋５．９とｙ＝１３９．２９ｘ2＋３２．０７１ｘ＋３との間の値である。
【０１０６】
この構成によれば、このような突出部１５，１６の配置とすることで、流路４０内に縦渦を効率よく発生させることができる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【０１０７】
また、対向面１１は、斜め突出部１５ｂが形成される位置と形成されない位置とにおける板厚が同じであり、外周と内周とのうち斜め突出部１５ｂが凹状に形成される側には、フィン３０が接触し、斜め突出部１５ｂと直交する断面における斜め突出部１５ｂの突出端部１５ｄの凹状に形成される側の曲率半径をｒａし、斜め突出部１５ｂの凸状に形成される突出高さをｈとしたとき、曲率半径ｒａは突出高さｈよりも小さい。
【０１０８】
この構成によれば、同じ突出高さｈの場合であっても、突出端部１５ｄにおける曲率半径ｒａを小さくした分だけ、斜め突出部１５ｂの冷却水の長さ方向の幅ＷLを小さくすることができる。よって、フィン３０とチューブ１０との接触面積を大きくすることができる。
【０１０９】
また、斜め突出部１５ｂの突出端部１５ｄを挟んで両側に形成される基端部１１ａにおける凸状に形成される側の曲率半径をｒｂ及びｒｃとしたとき、曲率半径ｒａは、曲率半径ｒｂ及び前記曲率半径ｒｃよりも小さい、
【０１１０】
この構成によれば、曲率半径ｒｂ，ｒｃが曲率半径ｒａよりも大きいので、ロウ付けの際にロウ材が間に入り込みやすい。よって、フィン３０とチューブ１０との接触面積を大きくすることができる。
【０１１１】
また、チューブ１０は、一対の対向面１１を各々連結して冷却水の流路４０を形成する一対の側面１４を有し、側面１４は、一対の対向面１１，１２を滑らかに連結する曲面状に形成され、側面１４の曲率半径をＲとし、側面１４と斜め突出部１５との流路幅方向の距離をＷｔとしたときに、距離Ｗｔと冷却水の流路４０の高さｈpとの比であるＷｔ／ｈpは、Ｒ以上３．０以下である。
【０１１２】
この構成によれば、側面１４が円弧状の曲面で形成されているので、流路４０の内部で発生した縦渦の抵抗が小さく、性能の低下を防止できる。
【０１１３】
また、チューブ１０は、流路４０を冷却水の流れ方向に沿って分割する側面１３を有し、側面１３と斜め突出部１５との流路幅方向の距離Ｗｔｉは、側面１３と斜め突出部１５との流路幅方向の距離Ｗｔよりも小さい。
【０１１４】
この構成によれば、内側の側面１３を側面１４のような曲面状に形成することは困難である。しかしながら、距離Ｗｔｉを距離Ｗｔよりも小さくすることで、性能の低下を防止することができる。
【０１１５】
また、チューブ１０は、外周を流通する外気と内周を流通する冷却水との間で熱交換が行われる対向する一対の対向面１１，１２と、一対の対向面１１，１２の少なくとも一方に、外周と内周との一方に凸状かつ他方に凹状となるように形成され、外気と冷却水とのうち凸状に形成される側を流通する冷却水の流れ方向に沿って斜めに形成される斜め突出部１５ｂ、１６ｂと、を備え、斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水の流れ方向に沿って突出量が大きくなるように傾斜し、冷却水を剥離させずに縦渦を発生させる第１傾斜部５１と、第１傾斜部５１と連続して形成され、冷却水の流れ方向に沿って突出量が小さくなるように傾斜し、冷却水を剥離させずに縦渦を発生させる第２傾斜部５２と、を有する。
【０１１６】
この構成によれば、冷却水の流れ方向に沿って斜めに形成される斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水が剥離せずに冷却水に縦渦を発生させるように傾斜する第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２を有する。冷却水は、剥離による乱流の発生が抑制されて、斜め突出部１５ｂ，１６ｂに沿って縦渦を形成するように流れる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【０１１７】
また、第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２の板厚方向の傾斜角度θは、５［度］以上２０［度］以下である。
【０１１８】
この構成によれば、斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水が剥離せずに縦渦が発生するような傾斜角度θで板厚方向に傾斜する。よって、冷却水は、剥離による乱流の発生が抑制されて、斜め突出部１５ｂに沿って縦渦を形成するように流れる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【０１１９】
また、第１傾斜部５１は、対向面１１と半径ｒ１の円弧状の曲面で連結され、第２傾斜部５２は、第１傾斜部５１と半径ｒ２の円弧状の曲面で連結されると共に、対向面１１と半径ｒ３の円弧状の曲面で連結され、半径ｒ１、半径ｒ２、及び半径ｒ３は、斜め突出部１５ｂ，１６ｂの突出高さｈよりも大きい。
【０１２０】
この構成によれば、対向面１１と第１傾斜部５１と第２傾斜部５２とが滑らかに連結されるので、冷却水の剥離を更に抑制することができる。
【０１２１】
また、複数の斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、冷却水の流路幅方向に連結されて単一に形成される。
【０１２２】
この構成によれば、チューブ１０を薄板エンボス加工によって形成するときに、端部１５ａの数が少ないため、突出部１５を容易に形成することができる。
【０１２３】
また、連結部１５ｃは、隣り合う複数の斜め突出部１５ｂどうしを滑らかに連結する曲線状に形成され、隣り合う連結部１５ｃの間の斜め突出部１５ｂは、直線状に形成され、連結部１５ｃの長さよりも短い。
【０１２４】
この構成によれば、突出部１５の成形性が向上する。
【０１２５】
また、チューブ１０と、対向面１１，１２の斜め突出部１５ｂ，１６ｂが凹状に形成される側に当接して設けられるフィン３０と、を備える熱交換器１００，２００，３００は、斜め突出部１５ｂ，１６ｂの第１傾斜部５１及び第２傾斜部５２のうち突出端部側の領域Ｂの少なくとも一部を含んでフィン３０をチューブ１０にロウ付けするロウ付け部５３を更に備える。
【０１２６】
この構成によれば、チューブ１０とフィン３０との間隙がロウ付け部５３によって埋められて小さくなるか、若しくは間隙が形成されないので、チューブ１０とフィン３０との間の熱伝達量を増やすことができる。
【０１２７】
また、チューブ１０を備え、対向面１１，１２のうち一方の外周に当接する発熱体６０から放熱させる熱交換器４００では、斜め突出部１５ｂ，１６ｂは、発熱体６０と当接する一方の対向面１１には形成されず、他方の対向面１２の内周に突出するように形成される。
【０１２８】
この構成によれば、発熱体６０を冷却する熱交換器４００にチューブ１０を適用する場合に、発熱体６０に当接する対向面１１には突出部を形成せずに、発熱体６０と当接しない対向面１２に斜め突出部１６ｂが形成される。これにより、発熱体６０とチューブ１０との接触面積を充分に確保しながら、チューブ１０内の流路４０を流通する冷却水に縦渦を形成させることができる。したがって、乱流の発生に起因する抵抗の上昇を抑制しながら、熱交換効率を向上させることができる。
【０１２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１３０】
例えば、熱交換器１００には、チューブ１０を通った冷却水が別のチューブ１０を再度流通するように、複数パスが形成されてもよい。複数パスは、例えば、冷却水を区画する仕切りをタンク２０ａ、２０ｂ内に設けることによって形成される。これにより複数パスが形成されない場合と比べて、より長く流路４０を確保できるので、外気と冷却水との間の熱交換効率を向上させることができる。
【０１３１】
また、上記した実施形態は、熱交換器１００に限らず、例えば、冷凍サイクルの室外熱交換器等にも適用することができる。この場合には、チューブ１０の内部を流通する流体には、冷却水の代わりにＨＦＣ−１３４ａ等の冷媒が用いられる。
【０１３２】
更に、上記実施形態は、例えば、過給機のインタークーラ等にも適用することができる。この場合には、チューブ１０の外部を流通する流体には、外気の代わりに圧縮された吸入空気が用いられる。
【０１３３】
また、チューブ１０の外部を流通する流体は、気体に限らず、例えば、自動変速機内を循環するＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ）オイル等の液体を用いてもよい。
【０１３４】
本願は、２０１８年７月１３日に日本国特許庁に出願された特願２０１８−１３３７２８に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
2020013292.tif 000003
【図２Ａ】
2020013292.tif 000004
【図２Ｂ】
2020013292.tif 000005
【図３Ａ】
2020013292.tif 000006
【図３Ｂ】
2020013292.tif 000007
【図４Ａ】
2020013292.tif 000008
【図４Ｂ】
2020013292.tif 000009
【図５Ａ】
2020013292.tif 000010
【図５Ｂ】
2020013292.tif 000011
【図６】
2020013292.tif 000012
【図７Ａ】
2020013292.tif 000013
【図７Ｂ】
2020013292.tif 000014
【図７Ｃ】
2020013292.tif 000015
【図８】
2020013292.tif 000016
【図９】
2020013292.tif 000017
【図１０】
2020013292.tif 000018
【図１１】
2020013292.tif 000019
【図１２】
2020013292.tif 000020
【図１３】
2020013292.tif 000021
【図１４】
2020013292.tif 000022
【図１５Ａ】
2020013292.tif 000023
【図１５Ｂ】
2020013292.tif 000024
【図１６Ａ】
2020013292.tif 000025
【図１６Ｂ】
2020013292.tif 000026
【図１７】
2020013292.tif 000027
【図１８】
2020013292.tif 000028
【図１９】
2020013292.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月6日(2019.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換チューブであって、
外周を流通する第１の流体と内周を流通する第２の流体との間で熱交換が行われる対向する一対の対向面と、
前記一対の対向面の少なくとも一方に、前記外周と前記内周との一方に凸状かつ他方に凹状となるように形成され、第１の流体と第２の流体とのうち凸状に形成される側を流通する熱交換流体の流れ方向に沿って斜めに形成される斜め突出部と、
前記一対の対向面を各々連結して前記熱交換流体の前記流路を形成する一対の側面と、を備え、
前記斜め突出部は、前記熱交換流体の流路幅方向にて交互に逆方向に斜めになるように複数形成され、互いに連結されて連結部を形成し、
前記側面は、前記一対の対向面を滑らかに連結する曲面状に形成され、
前記側面の曲率半径をＲとし、前記側面と前記斜め突出部との流路幅方向の距離をＷｔとしたときに、前記距離と前記熱交換流体の流路高さとの比であるＷｔ／ｈpは、Ｒ以上３．０以下である、
熱交換チューブ。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換チューブであって、
前記流路を前記熱交換流体の流れ方向に沿って分割する内壁面を有し、
前記内壁面と前記斜め突出部との流路幅方向の距離Ｗｔｉは、前記側面と前記斜め突出部との流路幅方向の距離Ｗｔよりも小さい、
熱交換チューブ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明のある態様によれば、熱交換チューブは、外周を流通する第１の流体と内周を流通する第２の流体との間で熱交換が行われる対向する一対の対向面と、前記一対の対向面の少なくとも一方に、前記外周と前記内周との一方に凸状かつ他方に凹状となるように形成され、第１の流体と第２の流体とのうち凸状に形成される側を流通する熱交換流体の流れ方向に沿って斜めに形成される斜め突出部と、前記一対の対向面を各々連結して前記熱交換流体の前記流路を形成する一対の側面と、を備え、前記斜め突出部は、前記熱交換流体の流路幅方向にて交互に逆方向に斜めになるように複数形成され、互いに連結されて連結部を形成し、前記側面は、前記一対の対向面を滑らかに連結する曲面状に形成され、前記側面の曲率半径をＲとし、前記側面と前記斜め突出部との流路幅方向の距離をＷｔとしたときに、前記距離と前記熱交換流体の流路高さとの比であるＷｔ／ｈpは、Ｒ以上３．０以下である。
【国際調査報告】
2020013292.tif 000030
2020013292.tif 000031
2020013292.tif 000032
2020013292.tif 000033