(57)【要約】【課題】  空気流れの乱流化を促進する。【解決手段】  フィン１２に形成される各１枚のルーバ１２ｃの断面形状を、中心面１２ｄと、中心面１２ｄの両端部から互いに反対方向へ折り曲げ成形された２つの折曲片１２ｅ、１２ｆとからなる断面形状にした。これによると、ルーバ１２ｃの断面形状において、２つの折曲片１２ｅ、１２ｆが中心面１２ｄの長さ分だけ離れて反対方向へ突き出す形状になるから、折曲片１２ｅ、１２ｆ自体の高さを高くしなくても、ルーバピッチを拡大できる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れるチューブ（１１）と、
前記チューブ（１１）の外表面に設けられて前記チューブ（１１）周りを流れる空気との熱交換面積を増大させるフィン（１２）とを備えており、
前記フィン（１２）に形成されるルーバ（１２ｃ）の各１枚の断面形状を、中心面（１２ｄ）と、前記中心面（１２ｄ）の両端部から互いに反対方向へ折り曲げ成形された２つの折曲片（１２ｅ、１２ｆ）とからなる断面形状にしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
流体が流れるチューブ（１１）と、
前記チューブ（１１）の外表面に設けられて前記チューブ（１１）周りを流れる空気との熱交換面積を増大させるフィン（１２）とを備えており、
前記フィン（１２）に形成されるルーバ（１２ｃ）の各１枚の断面形状を、その中心（１２ｇ）に対して点対称となる折り曲げ形状にしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
前記フィン（１２）の空気流れ方向に複数個形成される前記ルーバ（１２ｃ）の断面形状の向きを前記空気流れ方向の上流側から下流側に至るまで同一方向に揃えることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記フィン（１２）の空気流れ方向に複数個形成される前記ルーバ（１２ｃ）の断面形状の向きを前記空気流れ方向において反転することを特徴とする請求項１または２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、フィン表面での空気流れの乱流化を促進して伝熱性能を向上する熱交換器に関するもので、例えば、車両空調用の冷媒放熱器、車両エンジン冷却用ラジエータ等に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、フィン面の上下両側に断面Ｖ状のルーバを切り起こし成形した熱交換器が記載されている。
【０００３】
また、本発明者らは先に、特願２００４−６２２３６号の特許出願において簡素なフィン形状にて伝熱性能を向上できる熱交換器を提案している。この先願の熱交換器は図９に示すように、流体が流れるチューブ１１の外表面に、チューブ周りを流れる空気との熱交換面積を増大させるコルゲートフィン１２を設けるとともに、このコルゲートフィン１２の平板部１２ａに、この平板部１２ａの一部をなすスリット片１２ｈと、このスリット片１２ｈから直角状に切り起こし形成された折曲片１２ｉとからなるＬ状の微小なルーバ１２ｃを形成している。
【０００４】
この先願のものでは、折曲片１２ｉに空気流れが衝突して空気流れを乱すことにより、空気とフィンとの熱伝達率を高めて伝熱性能の向上を図っている。
【特許文献１】特開平４−１５４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の従来技術では、ルーバ１個当たりの断面形状をみると、フィン面に対して前後２つの細片を断面Ｖ状に同一方向（上方向または下方向）に切り起こす形状になっているので、前後２つの細片に対して空気流れが衝突しにくくなり、乱流促進化効果が低いという不具合がある。
【０００６】
また、図９に示す先願の熱交換器では、平板部１２ａの一部を単に直角状（Ｌ状）に切り起こすだけでルーバ１２ｃを形成しているので、ルーバ１２ｃのピッチＰを大きくするためには、折曲片１２ｉの高さＨを大きくする必要が生じる。
【０００７】
ところが、この切り起こし高さＨを大きくすると、フィンピッチＰｆ（図９（ｂ））が必然的に大きくなって、伝熱性能の低下を招く。
【０００８】
従って、フィンピッチＰｆを適正な範囲に設定するためには、折曲片１２ｉの高さＨを小さくすることになり、これにより、ルーバ１２ｃのピッチＰがどうして小さくなってしまう。そして、ルーバ１２ｃのピッチＰが小さくなると、折曲片１２ｉ相互間へ空気が流入しにくくなって、空気流れの乱流化が不十分となり、熱伝達率が低下して所望の伝熱性能を確保できない。
【０００９】
また、先願のように微小な折曲片１２ｉを形成するルーバ形状では、フィン上の通風路の下流側で徐々に空気流れの乱流化が促進されていくので、熱交換器のコア幅Ｄが小さくなると、空気流れが乱流化されない領域の比率が高くなって、伝熱性能の低下が一層顕著となる。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑みて、折曲片の高さを増大することなく、ルーバピッチを拡大できるようにして、空気流れの乱流化を促進することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、コア部内での通風路長さを長くして空気流れの乱流化を促進することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、流体が流れるチューブ（１１）と、
前記チューブ（１１）の外表面に設けられて前記チューブ（１１）周りを流れる空気との熱交換面積を増大させるフィン（１２）とを備えており、
前記フィン（１２）に形成されるルーバ（１２ｃ）の各１枚の断面形状を、中心面（１２ｄ）と、前記中心面（１２ｄ）の両端部から互いに反対方向へ折り曲げ成形された２つの折曲片（１２ｅ、１２ｆ）とからなる断面形状にしたことを特徴としている。
【００１３】
これによると、ルーバ（１２ｃ）の断面形状において、２つの折曲片（１２ｅ、１２ｆ）が中心面（１２ｄ）の長さ分だけ離れて反対方向へ突き出す形状になるから、折曲片（１２ｅ、１２ｆ）自体の高さを高くしなくても、ルーバピッチＰを後述の図２等に例示するように拡大できる。
【００１４】
これにより、折曲片（１２ｅ、１２ｆ）相互間への空気の流入が容易になるとともに、２つの折曲片（１２ｅ、１２ｆ）が互いに反対方向へ突き出す形状であるから、特許文献１に比較して２つの折曲片（１２ｅ、１２ｆ）に空気流れが衝突しやすくなる。この結果、空気流れの乱流化を促進して伝熱性能を向上できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、流体が流れるチューブ（１１）と、
前記チューブ（１１）の外表面に設けられて前記チューブ（１１）周りを流れる空気との熱交換面積を増大させるフィン（１２）とを備えており、
前記フィン（１２）に形成されるルーバ（１２ｃ）の各１枚の断面形状を、その中心（１２ｇ）に対して点対称となる折り曲げ形状にしたことを特徴としている。
【００１６】
このように、１枚のルーバ（１２ｃ）の断面形状をその中心（１２ｇ）に対して点対称となる折り曲げ形状にすれば、折り曲げ形状の両端部分が空気流れ方向の前後で反対方向へ突き出す形状となる。これにより、ルーバピッチＰを拡大でき、また、２つの折曲片（１２ｅ、１２ｆ）への空気流れの衝突を促進して空気流れの乱流化を促進できる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の熱交換器において、前記フィン（１２）の空気流れ方向に複数個形成される前記ルーバ（１２ｃ）の断面形状の向きを前記空気流れ方向の上流側から下流側に至るまで同一方向に揃えることを特徴とする。
【００１８】
これによると、後述の図４に例示するように、複数個のルーバ（１２ｃ）により斜め方向に空気流れを案内して、熱交換器コア部内での通風路長さを長くし空気流れの乱流化を促進できる。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の熱交換器において、前記フィン（１２）の空気流れ方向に複数個形成される前記ルーバ（１２ｃ）の断面形状の向きを前記空気流れ方向において反転することを特徴とする。
【００２０】
これによると、後述の図３（ａ）に例示するように、空気流れ方向の上流側から下流側へ向かう過程で、空気流れをＶ状にターンさせて、熱交換器コア部内での通風路長さを長くし空気流れの乱流化を促進できる。
【００２１】
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】
【００２２】
（第１実施形態）
図１、図２は本発明を車両空調用冷媒放熱器１０に適用した第１実施形態を示すもので、図１は冷媒放熱器１０の具体的構成を例示する正面図で、図２は冷媒放熱器１０の熱交換コア部のフィン断面図で、図９（ｂ）のフィン断面図に相当するものである。なお、冷媒放熱器１０の熱交換コア部の構成は、ルーバー断面形状以外の点は図９（ａ）の先願の構成と同じであるので、図９（ａ）を援用して冷媒放熱器１０の熱交換コア部を説明する。
【００２３】
冷媒放熱器１０は図示しない車両空調用冷凍サイクルの圧縮機吐出側に接続されて、圧縮機吐出冷媒（高圧側冷媒）の熱を空気流れに放出して冷媒を冷却するものである。図１に示すように、冷媒放熱器１０は冷媒が流れる複数本のチューブ１１を所定間隔を置いて並列配置し、この複数本のチューブ１１相互間にフィン１２を設けている。このフィン１２は、チューブ１１の外表面に接合されて空気との伝熱面積を増大させて冷媒と空気との熱交換を促進するものである。
【００２４】
チューブ１１の長手方向両端側にはヘッダタンク１３、１４を設けている。このヘッダタンク１３、１４は、チューブ１１の長手方向（水平方向）と直交する方向（上下方向）に延びて各チューブ１１内の冷媒通路と連通する。そして、チューブ１１及びフィン１２等からなるコア部のチューブ・フィン積層方向（図１の上下方向）の両端部に、補強部材をなすサイドプレート１５、１６を配置している。
【００２５】
なお、本実施形態では、チューブ１１、フィン１２、ヘッダタンク１３、１４及びサイドプレート１５、１６をすべて、熱伝導性に優れた金属であるアルミニウム合金にて成形し、これらの金属部材１１〜１６をろう付けにて一体に接合している。
【００２６】
冷媒放熱器１０のチューブ１１は、押し出し加工又は引き抜き加工により内部に複数個の冷媒通路穴１１ａ（図９（ａ）参照）が並列に形成された扁平状の多穴チューブである。チューブ１１の扁平形状は空気流れ方向ａと平行になっている。
【００２７】
また、フィン１２は波状に曲げ形成されたコルゲートフィンであり、平板部１２ａと、隣り合う平板部１２ａを繋ぐように湾曲した湾曲部１２ｂとを有している。この波状のコルゲートフィン１２は、薄板金属材料にローラ成形法を施すことにより成形される。フィン１２の湾曲部１２ｂはチューブ１１の扁平部（平面部）に接触してろう付けされる。
【００２８】
そして、フィン１２の平板部１２ａには、空気流れの乱流化を促進するためのルーバ１２ｃが形成されている。このルーバ１２ｃの断面形状を図２により詳述すると、各１枚のルーバ１２ｃは、平板部１２ａと同一面をなす中心面１２ｄと、この中心面１２ｄの前後両端から直角状（Ｌ状）に上下両側へ折り曲げ成形された折曲片１２ｅ、１２ｆとから構成される。
【００２９】
この折曲片１２ｅ、１２ｆはフィン１２の平板部１２ａの面から切り起こし成形されるので、フィン１２のうち折曲片１２ｅ、１２ｆの成形部位には空気が通過する開口部が形成される。この折曲片１２ｅ、１２ｆは、空気流れを衝突させて空気の流れを攪乱（乱流化）して、フィン１２と空気との熱伝達率を増大させる。
【００３０】
より具体的にルーバ１２ｃの断面形状を説明すると、フィン１２の空気流れ方向の中心位置Ｌｏに対して空気流れ上流側部分では、各ルーバ１２ｃの一方（前方側）の折曲片１２ｅを中心面１２ｃの図示上側へ直角状に折り曲げ成形し、他方（後方側）の折曲片１２ｆは中心面１２ｃの図示下側へ直角状に折り曲げ成形している。
【００３１】
これに対し、中心位置Ｌｏに対して空気流れ下流側部分では、各ルーバ１２ｃの前方側の折曲片１２ｅを中心面１２ｃの図示下側へ直角状に折り曲げ成形し、他方の折曲片１２ｆは中心面１２ｃの図示上側へ直角状に折り曲げ成形している。
【００３２】
このような断面形状によると、各１枚のルーバ１２ｃは中心面１２ｃの中心点１２ｇに対して点対称の断面形状となっている。
【００３３】
また、フィン１２の空気流れ方向の中心位置Ｌｏに対して空気流れ上流側と下流側とで、各ルーバ１２ｃの折曲片１２ｅ、１２ｆの突出方向を反転するとともに、ルーバ１２ｃの形成数を同数にしている。これにより、フィン１２のルーバ形状が空気流れ上流側と下流側とで対称になっている。
【００３４】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、フィン１２の平板部１２ａに形成される各ルーバ１２ｃが、中心面１２ｄの前後両端から上下両側へ折曲片１２ｅ、１２ｆを直角状（Ｌ状）に切り起こした形状になっているから、折曲片１２ｅ、１２ｆの高さ寸法Ｈを大きくしなくても、ルーバ１２ｃのピッチＰを先願のものに比較して十分大きくできる。
【００３５】
このルーバピッチＰの拡大によって各折曲片１２ｅ、１２ｆ相互の間に空気が流入しやすくなるとともに、各ルーバ１２ｃの２つの折曲片１２ｅ、１２ｆが上下両側へ反対方向に突き出しているから、空気流れが２つの折曲片１２ｅ、１２ｆに衝突しやすくなる。これにって、空気流れの乱流化を促進できる。
【００３６】
しかも、フィン１２の空気流れ上流側と下流側とで各ルーバ１２ｃの折曲片１２ｅ、１２ｆの突出方向を反転しているから、図２の破線矢印ｂに示すように空気流れをフィン１２の空気流れ上流側では下向きに案内し、フィン１２の空気流れ上流側では空気流れを上向きに案内できる。これにより、空気をＶターン状に流すことができる。
【００３７】
ところで、先願のルーバであると、図３の矢印ｚにて示すように空気がフィン１２の平板部１２ａに沿って直線状に流れる。これに対し、本実施形態では、空気が上記のごとくＶターン状に流れるので、図３の先願に比較してコア部内での通風路長さを実質上長くすることができる。
【００３８】
ここで、各ルーバ１２ｃの折曲片１２ｅ、１２ｆが微小寸法であるため、フィン１２への空気流入直後では、流入空気がほぼ層流状態を維持して通過するが、空気流れが下流側へ行くにつれて折曲片１２ｅ、１２ｆによる流れの攪乱作用が徐々に増大する。このため、空気をＶターン状に流すことによってコア部内での通風路長さを長くすることができ、空気流れが乱流状態となる領域を増やすことができる。
【００３９】
以上により、ルーバピッチＰの拡大とコア部内での通風路長さの拡大との両面から空気流れの乱流化を促進でき、空気側熱伝達率を向上できる。
【００４０】
ここで、第１実施形態と先願の具体的設計例を比較してみると、先願のもの（図９）では、コルゲートフィン１２のフィンピッチＰｆ＝２．５ｍｍ、コルゲートフィン１２の板厚ｔ＝０．０５ｍｍ、折曲片１２ｉの高さＨ＝０．３ｍｍ、スリット片１２ｈの長さＬ＝０．２５ｍｍ、ルーバピッチＰ＝０．５ｍｍである。
【００４１】
これに対し、第１実施形態では、コルゲートフィン１２のフィンピッチＰｆ＝２．５ｍｍ、コルゲートフィン１２の板厚ｔ＝０．０５ｍｍ、折曲片１２ｅ、１２ｆの高さＨ＝０．３ｍｍ、中心面１２ｃの長さＬ＝０．３ｍｍ、ルーバピッチＰ＝０．８ｍｍである。なお、フィンピッチＰｆは図２に示すように隣り合う平板部１２ａ間の距離の２倍である。
【００４２】
第１実施形態によると、折曲片１２ｅ、１２ｆの高さＨが先願のものと同一寸法であっても、ルーバピッチＰは先願のものに対して十分大きな値に拡大できる。
【００４３】
また、第１実施形態では、空気流れ上流側のルーバ形状と空気流れ下流側のルーバ形状とをフィン１２の空気流れ方向の中心位置Ｌｏに対して互いに対称となるように設けているので、フィン成形工程時に互いに相殺するような向きの折り曲げ力が薄板状のフィン材料に作用する。
【００４４】
したがって、ルーバ形状を形成する際に、フィン材料が一方向に偏って変形することを未然に防止できるので、ルーバ形状の寸法バラツキを小さく抑えることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
第１実施形態では、フィン１２の空気流れ上流側と下流側とで各ルーバ１２ｃの折曲片１２ｅ、１２ｆの突出方向を反転して、空気を図２の破線矢印ｂに示すようにＶターン状に流すようにしているが、第２実施形態では、図４に示すように各ルーバ１２ｃの折曲片１２ｅ、１２ｆをフィン１２の空気流れ上流側から下流側に至るまで同一方向に突出して、いる。
【００４６】
これにより、空気を図４の破線矢印ｃに示すように斜め下方へ向かって直線状に流すことができる。
【００４７】
（第３実施形態）
図５は第３実施形態であり、第２実施形態と同様に各ルーバ１２ｃの折曲片１２ｅ、１２ｆを空気流れ上流側から下流側に至るまで同一方向に突出するものにおいて、ルーバ１２ｃの中心面１２ｄの長さを折曲片１２ｅ、１２ｆの高さよりも大きくしたものである。
【００４８】
（第４実施形態）
図６は第４実施形態であり、第２実施形態と同様に各ルーバ１２ｃの折曲片１２ｅ、１２ｆを空気流れ上流側から下流側に至るまで同一方向に突出するものにおいて、ルーバ１２ｃの中心面１２ｄに対して折曲片１２ｅ、１２ｆを斜めに切り起こしている。
【００４９】
（第５実施形態）
図７は第５実施形態であり、第２実施形態と同様に空気流れ上流側から下流側に至るま各ルーバ１２ｃの折曲片１２ｅ、１２ｆを同一方向に突出するものにおいて、ルーバ１２ｃの中心面１２ｄをフィン１２の平板部１２ａに対して斜めに交差するように傾斜させている。
【００５０】
（第６実施形態）
上述の第１〜第５実施形態では、各１枚のルーバ１２ｃの断面形状を中心面１２ｄの中心点１２ｇに対して点対称となる断面形状にしているが、第６実施形態では、各１枚のルーバ１２ｃの断面形状として図８（ａ）（ｂ）のように点対称とならない断面形状を採用している。
【００５１】
すなわち、図８（ａ）の例では、ルーバ１２ｃの中心面１２ｄに対して一方の折曲片１２ｅを斜めに切り起こし、他方の折曲片１２ｆを直角状に切り起こしている。図８（ｂ）の例では、ルーバ１２ｃの中心面１２ｄに対して直角状に切り起こし形成される２つの折曲片１２ｅ、１２ｆの高さ寸法を大小異ならせている。
【００５２】
（他の実施形態）
なお、第１実施形態では図２に示すように空気流れがＶターンとなる例について説明したが、空気流れがＷターンとなるようにルーバー断面形状を形成してもよい。
【００５３】
また、上述の実施形態では、コルゲートフィン１２を用いる熱交換器について説明したが、プレートフィンを用いる熱交換器におけるルーバ形状に本発明を適用してもよい。
【００５４】
また、上述の実施形態では、冷媒放熱器１０について説明したが、車両エンジン冷却用ラジエータ等の他の熱交換器にも本発明は広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態による熱交換器の正面図である。
【図２】第１実施形態によるフィンの断面図で、図９（ａ）のＡ−Ａ断面図に相当する。
【図３】先願の熱交換器における空気流れを示すフィンの断面図である。
【図４】第２実施形態による空気流れを示すフィンの断面図である。
【図５】第３実施形態による空気流れを示すフィンの断面図である。
【図６】第４実施形態による空気流れを示すフィンの断面図である。
【図７】第５実施形態による空気流れを示すフィンの断面図である。
【図８】第６実施形態によるフィンの断面図である。
【図９】（ａ）は先願の熱交換器におけるコア部の部分斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…冷媒放熱器、１１…チューブ、１２…フィン、１２ｃ…ルーバ、
１２ｄ…中心面、１２ｅ、１２ｆ…折曲片。
【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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