(57)【要約】【課題】  チューブ間にフィンが配置された熱交換器において、ルーバ巾を短くしても冷却用空気をルーバ壁面で捉えやすくする。【解決手段】  フィン３の平面部３ａに対してルーバ壁面３ｃが所定の角度θ１で捻られ、隣接するルーバ壁面３ｃ間にルーバ間通路５が形成された熱交換器において、一部のルーバ壁面３１ｃと他のルーバ壁面３２ｃの中心点３ｄの位置を冷却水流通方向Ｘ１にずらす。これにより、実質的なルーバピッチ高さＨＬＰは、各ルーバ壁面３１ｃ、３２ｃのルーバピッチ高さＨＬＰ１、ＨＬＰ２よりも大きくなり、ルーバ巾Ｌを短くしても冷却用空気をルーバ壁面３ｃで捉えることができる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を内部流体が流通するとともに、前記内部流体の流通方向（Ｘ１）に対して直交する方向に積層配置された複数のチューブ（２）と、前記チューブ（２）間に配置されるとともに、前記チューブ（２）間を流れる外部流体との伝熱面積を増加させるフィン（３）とを備え、
前記フィン（３）は、前記外部流体の流通方向（Ｘ２）と略平行な平面部（３ａ）を有するとともに、前記平面部（３ａ）に対して所定の角度（θ１）で捻られたルーバ壁面（３ｃ）が前記外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って前記平面部（３ａ）に複数設けられた熱交換器において、
前記複数のルーバ壁面（３ｃ）のうちの一部のルーバ壁面（３１ｃ）と他のルーバ壁面（３２ｃ）は、前記ルーバ壁面（３ｃ）におけるルーバ巾方向（Ｘ４）の中心点（３ｄ）の位置が、前記内部流体の流通方向（Ｘ１）にずれていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
フィン高さ方向（Ｘ３）から見たときに前記平面部（３ａ）と前記ルーバ壁面（３ｃ）とが交差する点を捻り部（３ｅ）としたとき、
前記捻り部（３ｅ）は、前記ルーバ壁面（３ｃ）における前記ルーバ巾方向（Ｘ４）の中心点（３ｄ）からずれていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
内部を内部流体が流通するとともに、前記内部流体の流通方向（Ｘ１）に対して直交する方向に積層配置された複数のチューブ（２）と、前記チューブ（２）間に配置されるとともに、前記チューブ（２）間を流れる外部流体との伝熱面積を増加させるフィン（３）とを備え、
前記フィン（３）は、前記外部流体の流通方向（Ｘ２）と略平行な平面部（３ａ）を有するとともに、前記平面部（３ａ）に対して所定の角度（θ１）で捻られたルーバ壁面（３ｃ）が前記外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って前記平面部（３ａ）に複数設けられた熱交換器において、
前記複数のルーバ壁面（３ｃ）のうちの一部のルーバ壁面（３１ｃ）と他のルーバ壁面（３２ｃ）は、前記内部流体の流通方向（Ｘ１）にずらして配置されるとともに、前記外部流体の流通方向（Ｘ２）から見たときに一部の部位のみが重なっていることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
前記複数のルーバ壁面（３ｃ）のうちの一部のルーバ壁面（３１ｃ）と他のルーバ壁面（３２ｃ）は、前記外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って交互に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
内部を内部流体が流通するとともに、前記内部流体の流通方向（Ｘ１）に対して直交する方向に積層配置された複数のチューブ（２）と、前記チューブ（２）間に配置されるとともに、前記チューブ（２）間を流れる外部流体との伝熱面積を増加させるフィン（３）とを備え、
前記フィン（３）は、前記外部流体の流通方向（Ｘ２）と略平行な平面部（３ａ）を有するとともに、前記平面部（３ａ）に対して所定の角度（θ１）で捻られたルーバ壁面（３ｃ）が前記外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って前記平面部（３ａ）に複数設けられた熱交換器において、
寸法が異なる複数のルーバピッチ（ＬＰ１、ＬＰ２）が設定されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
寸法が短いルーバピッチ（ＬＰ１）と寸法が長いルーバピッチ（ＬＰ２）が、前記外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って交互に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記フィン（３）は、前記内部流体の流通方向（Ｘ１）に沿って複数配置された前記平面部（３ａ）及び隣接する前記平面部（３ａ）間を繋ぐ湾曲部（３ｂ）を有するように波状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器に関するもので、内燃機関の冷却水と空気とを熱交換するラジエータ等に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器におけるフィンは鎧窓状のルーバ壁面を有し、ルーバ壁面の先端効果によりフィンの熱伝達率を向上させている。また、平面部に対してルーバ壁面を所定の角度傾けることにより、冷却用空気の流れを変えて隣接するルーバ壁面間のルーバ間通路に冷却用空気を導き、これによってもフィンの熱伝達率を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−８３６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来の熱交換器は、更なる性能向上にむけてルーバ巾を短くすると、ルーバピッチ高さ（ルーバ壁面における冷却水流通方向Ｘ１の寸法）が小さくなって冷却用空気をルーバ壁面で捉えにくくなるため、冷却用空気をルーバ間通路に導けなくなってしまい、先端効果は向上するも結果としてフィンの熱伝達率を向上させることができないという問題があった。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みて、ルーバ巾を短くしても冷却用空気をルーバ壁面で捉えやすくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内部を内部流体が流通するとともに、内部流体の流通方向（Ｘ１）に対して直交する方向に積層配置された複数のチューブ（２）と、チューブ（２）間に配置されるとともに、チューブ（２）間を流れる外部流体との伝熱面積を増加させるフィン（３）とを備え、フィン（３）は、外部流体の流通方向（Ｘ２）と略平行な平面部（３ａ）を有するとともに、平面部（３ａ）に対して所定の角度（θ１）で捻られたルーバ壁面（３ｃ）が外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って平面部（３ａ）に複数設けられた熱交換器におい、複数のルーバ壁面（３ｃ）のうちの一部のルーバ壁面（３１ｃ）と他のルーバ壁面（３２ｃ）は、ルーバ壁面（３ｃ）におけるルーバ巾方向（Ｘ４）の中心点（３ｄ）の位置が、内部流体の流通方向（Ｘ１）にずれていることを特徴とする。
【０００６】
これによると、実質的なルーバピッチ高さＨＬＰが大きくなり、ルーバ巾を短くしても冷却用空気をルーバ壁面で捉えることができるため、冷却用空気をルーバ間通路に確実に導いて、フィンの熱伝達率を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明のように、フィン高さ方向（Ｘ３）から見たときに平面部（３ａ）とルーバ壁面（３ｃ）とが交差する点を捻り部（３ｅ）としたとき、捻り部（３ｅ）を、ルーバ壁面（３ｃ）におけるルーバ巾方向（Ｘ４）の中心点（３ｄ）からずらすことにより、請求項１の熱交換器を得ることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、内部を内部流体が流通するとともに、内部流体の流通方向（Ｘ１）に対して直交する方向に積層配置された複数のチューブ（２）と、チューブ（２）間に配置されるとともに、チューブ（２）間を流れる外部流体との伝熱面積を増加させるフィン（３）とを備え、フィン（３）は、外部流体の流通方向（Ｘ２）と略平行な平面部（３ａ）を有するとともに、平面部（３ａ）に対して所定の角度（θ１）で捻られたルーバ壁面（３ｃ）が外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って平面部（３ａ）に複数設けられた熱交換器において、複数のルーバ壁面（３ｃ）のうちの一部のルーバ壁面（３１ｃ）と他のルーバ壁面（３２ｃ）は、内部流体の流通方向（Ｘ１）にずらして配置されるとともに、外部流体の流通方向（Ｘ２）から見たときに一部の部位のみが重なっていることを特徴とする。
【０００９】
これによると、実質的なルーバピッチ高さＨＬＰが大きくなり、ルーバ巾を短くしても冷却用空気をルーバ壁面で捉えることができるため、冷却用空気をルーバ間通路に確実に導いて、フィンの熱伝達率を向上させることができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明のように、請求項３に記載の熱交換器において、複数のルーバ壁面（３ｃ）のうちの一部のルーバ壁面（３１ｃ）と他のルーバ壁面（３２ｃ）を、外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って交互に配置することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、内部を内部流体が流通するとともに、内部流体の流通方向（Ｘ１）に対して直交する方向に積層配置された複数のチューブ（２）と、チューブ（２）間に配置されるとともに、チューブ（２）間を流れる外部流体との伝熱面積を増加させるフィン（３）とを備え、フィン（３）は、外部流体の流通方向（Ｘ２）と略平行な平面部（３ａ）を有するとともに、平面部（３ａ）に対して所定の角度（θ１）で捻られたルーバ壁面（３ｃ）が外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って平面部（３ａ）に複数設けられた熱交換器において、寸法が異なる複数のルーバピッチ（ＬＰ１、ＬＰ２）が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
これによると、実質的なルーバピッチ高さＨＬＰが大きくなり、ルーバ巾を短くしても冷却用空気をルーバ壁面で捉えることができるため、冷却用空気をルーバ間通路に確実に導いて、フィンの熱伝達率を向上させることができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明のように、請求項５に記載の熱交換器において、寸法が短いルーバピッチ（ＬＰ１）と寸法が長いルーバピッチ（ＬＰ２）を、外部流体の流通方向（Ｘ２）に沿って交互に設定することができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱交換器は、内部流体の流通方向（Ｘ１）に沿って複数配置された平面部（３ａ）及び隣接する平面部（３ａ）間を繋ぐ湾曲部（３ｂ）を有するように波状に形成されたフィン（３）を用いることができる。
【００１５】
なお、上記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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る熱交換器を走行用エンジン（内燃機関）の冷却水と空気とを熱交換して冷却水を冷却するラジエータ１に適用したもので、図１（ａ）はラジエータ１の正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部の拡大図、図２（ａ）は図１のフィン３を一部破断して示す斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部の拡大図、図３は図１のフィン３を図２（ａ）とは異なる方向から見た斜視図、図４は図１のフィン３をフィン高さ方向Ｘ３から見た側面図、図５は図１のフィン３をフィン高さ方向Ｘ３から見た断面図、図６（ａ）は図１のフィン３をフィン高さ方向Ｘ３から見た模式的な断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ部の拡大図である。
【００１７】
図１に示すように、ラジエータ１は、内部をエンジン冷却水が流れるチューブ２、チューブ２の外表面に接合された波状のフィン３、並びにチューブ２内での冷却水の流通方向Ｘ１（以下、冷却水流通方向Ｘ１という）端部に設けられて各チューブ２と連通するヘッダタンク４等を有している。なお、エンジン冷却水は本発明の内部流体に相当する。
【００１８】
チューブ２は、金属製（本実施形態では、アルミニウム合金）であり、冷却水が流れる冷却水通路が内部に形成され、扁平状に形成されている。また、チューブ２は、多数積層配置されていて、隣接するチューブ２間にフィン３が配置されるとともに、隣接するチューブ２間を冷却用空気が流れるようになっている。なお、冷却用空気は本発明の外部流体に相当する。
【００１９】
フィン３は、冷却用空気との伝熱面積を増加させて冷却用空気と冷却水との熱交換を促進するものであり、金属（本実施形態では、アルミニウム合金）よりなり、プレス成型もしくはローラ成型にて製造される。
【００２０】
このフィン３は、図２〜６に示すように、チューブ２間を流れる冷却用空気の流通方向Ｘ２（以下、気流方向Ｘ２という）と略平行な面を有する平面部３ａ及び隣り合う平面部３ａ間を繋ぐ湾曲部３ｂを有しており、気流方向Ｘ２から見て波状に成形されている。この平面部３ａは、冷却水流通方向Ｘ１に沿って複数配置されている。
【００２１】
因みに、気流方向Ｘ２は、冷却水流通方向Ｘ１およびフィン高さＦＨの方向Ｘ３に対してともに直交している。フィン高さＦＨは、波状に形成されたフィン３の高低差、つまり波の振幅に相当する寸法をいう。
【００２２】
また、平面部３ａには、平面部３ａを切り起こすことにより鎧窓状のルーバ壁面３ｃが一体形成されている。ルーバ壁面３ｃは、フィン高さ方向Ｘ３から見たとき、平面部３ａに対して所定の角度θ１（以下、捻り角度θ１という）で捻られており、気流方向Ｘ２に沿って平面部３ａに複数設けられている。気流方向Ｘ２の上流側に位置するルーバ壁面３ｃの捻り方向と、気流方向Ｘ２の下流側に位置するルーバ壁面３ｃの捻り方向は、異なっている。そして、隣接するルーバ壁面３ｃ間にルーバ間通路５が形成され、ルーバ壁面３ｃは、ルーバ間通路５を流れる際の冷却用空気の流通方向と平行になっている。
【００２３】
ここで、捻り角度θ１に沿った方向をルーバ巾方向Ｘ４としたとき、複数のルーバ壁面３ｃのうちの一部のルーバ壁面３１ｃと他のルーバ壁面３２ｃは、ルーバ壁面３ｃにおけるルーバ巾方向Ｘ４の中心点３ｄの位置が、冷却水流通方向Ｘ１にずれている。
【００２４】
また、フィン高さ方向Ｘ３から見たときに平面部３ａにおける板厚方向中心部とルーバ壁面３ｃとが交差する点を捻り部３ｅとしたとき、一部のルーバ壁面３１ｃの捻り部３ｅと他のルーバ壁面３２ｃの捻り部３ｅは、ルーバ壁面３ｃにおけるルーバ巾方向Ｘ４の中心点３ｄからずれている。
【００２５】
換言すると、複数のルーバ壁面３ｃのうちの一部のルーバ壁面３１ｃと他のルーバ壁面３２ｃは、冷却水流通方向Ｘ１にずれているとともに、一部のルーバ壁面３１ｃと他のルーバ壁面３２ｃは、気流方向Ｘ２から見たときに一部の部位のみが重なっている。また、冷却水流通方向Ｘ１の一方側にずれたルーバ壁面３１ｃと、冷却水流通方向Ｘ１の他方側にずれたルーバ壁面３２ｃは、気流方向Ｘ２に沿って交互に配置されている。
【００２６】
複数のルーバ壁面３ｃをこのように配置した場合、気流方向Ｘ２のルーバ間寸法であるルーバピッチは、寸法が短いルーバピッチＬＰ１と寸法が長いルーバピッチＬＰ２が、気流方向Ｘ２に沿って交互に設定されることになる。
【００２７】
なお、本実施形態では、フィン３はアルミニウム合金製であり、捻り角度θ１は３０°、フィン３の厚みｔは０．０５ｍｍ、ルーバ壁面３ｃにおけるルーバ巾方向Ｘ４の長さＬ（以下、ルーバ巾Ｌという）は０．５ｍｍとしている。また、ルーバ巾Ｌのうち、捻り部３ｅの一方側の短辺巾Ｌ１は０．２ｍｍ、ルーバ巾Ｌのうち、捻り部３ｅの他方側の長辺巾Ｌ２は０．３ｍｍとしている。
【００２８】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００２９】
本実施形態では、一部のルーバ壁面３１ｃと他のルーバ壁面３２ｃは中心点３ｄの位置が冷却水流通方向Ｘ１にずれているため、各ルーバ壁面３１ｃ、３２ｃにおける冷却水流通方向Ｘ１の寸法をルーバピッチ高さＨＬＰ１、ＨＬＰ２としたとき、実質的なルーバピッチ高さＨＬＰは、各ルーバ壁面３１ｃ、３２ｃのルーバピッチ高さＨＬＰ１、ＨＬＰ２よりも大きくなる。
【００３０】
したがって、ルーバ巾Ｌを短くしても冷却用空気をルーバ壁面３ｃで捉えることができるため、冷却用空気をルーバ間通路５に確実に導いて、フィン３の熱伝達率を向上させることができる。
【００３１】
なお、捻り角度θ１は２０°以上で、かつルーバピッチＬＰ１、ＬＰ２は１ｍｍ以下とするのが望ましい。また、波状に形成されたフィン３の１周期分の長さをフィンピッチＦＰとしたとき、ＦＰ／ＨＬＰは、１０以下とするのが望ましい。
【００３２】
また、一部のルーバ壁面３１ｃと他のルーバ壁面３２ｃの中心点３ｄの位置は、フィン高さ方向Ｘ３の全域で冷却水流通方向Ｘ１にずれていてもよいし、フィン高さ方向Ｘ３の略中央となる部位においてのみ冷却水流通方向Ｘ１にずれていてもよい。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図７は第２実施形態に係る熱交換器におけるフィン３をフィン高さ方向Ｘ３から見た模式的な断面図である。
【００３４】
第１実施形態では、気流方向Ｘ２の上流側に位置するルーバ壁面３ｃの捻り方向と、気流方向Ｘ２の下流側に位置するルーバ壁面３ｃの捻り方向とを異ならせたが、本実施形態は、図７に示すように、全てのルーバ壁面３ｃの捻り方向を同じにしている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る熱交換器の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図である。
【図２】（ａ）は図１のフィン３を一部破断して示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図である。
【図３】図１のフィン３を図２（ａ）とは異なる方向から見た斜視図である。
【図４】図１のフィン３をフィン高さ方向Ｘ３から見た側面図である。
【図５】図１のフィン３をフィン高さ方向Ｘ３から見た断面図である。
【図６】（ａ）は図１のフィン３をフィン高さ方向Ｘ３から見た模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部の拡大図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る熱交換器におけるフィン３をフィン高さ方向Ｘ３から見た模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
２…チューブ、３…フィン、３ａ…平面部、３ｃ…ルーバ壁面、３ｄ…中心点、Ｘ１…内部流体の流通方向、Ｘ２…冷却用空気の流通方向、Ｘ４…ルーバ巾方向、θ１…所定の角度。
【図１】
2006207966.tif 000003
【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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