(57)【要約】【課題】  流体力学的に造形されかつ同時に複数の第１流体の間の熱連結を低減する冷却フィンを有する熱交換器を提供する。【解決手段】  自動車用の熱交換器が、内部に第１流体（ＦＬ１ａ、ＦＬ１ｂ）を流通可能な扁平管（２）を有する。扁平管が外側を第２流体（ＦＬ２）で付加可能であり、扁平管が第２流体（ＦＬ２）の流れ方向（Ｓ２）を実質横切ってかつ互いに平行に少なくとも２列に配置されている。各第１流体に少なくとも１つの管列が付設されている。１管列の扁平管が相互に離間し、かつ第２流体（ＦＬ２）用に熱交換器を貫通する流れ経路を形成し、隣接する扁平管（２）の間にそれぞれ延設される冷却フィンが流れ経路内に配置されている。第２流体（ＦＬ２）の流れ方向（Ｓ２）で前後に配置される複数の波形フィン（３）が冷却フィンとして互いに横方向でずらして設けられており、前後に配置される複数の波形フィン（３）が１つの共通する帯材（８）から形成されている。【選択図】  図１ａ
2007505282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用の熱交換器であって、内部に第１流体（ＦＬ１ａ、ＦＬ１ｂ）を流通可能な扁平管（２）を有し、扁平管が外側を第２流体（ＦＬ２）で付加可能であり、扁平管が第２流体（ＦＬ２）の流れ方向（Ｓ２）を実質横切ってかつ互いに平行に少なくとも２列に配置されており、各第１流体に少なくとも１つの管列が付設されており、１管列の扁平管が相互に離間し、かつ第２流体（ＦＬ２）用に熱交換器を貫通する流れ経路を形成し、隣接する扁平管（２）の間にそれぞれ延設される冷却フィンが流れ経路内に配置されており、第２流体（ＦＬ２）の流れ方向（Ｓ２）で前後に配置される複数の波形フィン（３）が冷却フィンとして互いに横方向でずらして設けられており、前後に配置される複数の波形フィン（３）が１つの共通する帯材（８）から形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
波形フィン（３）の表面（５）が第２流体（ＦＬ２）の流れ方向（Ｓ２）に対して実質平行に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
相互にずらして配置される複数の波形フィン（３）が同様に形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項４】
波形フィン（３）の少なくとも１つが、第２流体（ＦＬ２）を誘導するための鰓体（７）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項５】
２つの扁平管（２）によって限定された１つのフィン区域（４ｂ）のすべての鰓体（７）が第２流体（ＦＬ２）の流れ方向（Ｓ２）に対して同一方向で傾けられていることを特徴とする、請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
ずらして前後に配置される２つのフィン区域（４ｂ）の鰓体（７）が同一方向で傾けられていることを特徴とする、請求項５記載の熱交換器。
【請求項７】
ずらして前後に配置される２つのフィン区域（４ｂ）の鰓体（７）が逆向きに傾けられていることを特徴とする、請求項５記載の熱交換器。
【請求項８】
ずらして前後に配置される２つのフィン区域（４ｂ）が互いに実質平行であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項９】
フィン区域（４ｂ）が扁平管（２）に対して実質垂直に配置されていることを特徴とする、請求項８記載の熱交換器。
【請求項１０】
波形フィン（３）が第２流体の主流れ方向で同じ広がりまたは類似の広がりを有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項１１】
さまざまな管列がさまざまな流体を流通させることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項１２】
さまざまな管列が１つの流体を流通させることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車用の熱交換器であって、内部に第１流体を流通可能な扁平管を有し、扁平管が外側を第２流体で付加可能であり、扁平管が第２流体の流れ方向を実質横切ってかつ互いに平行に少なくとも２列に配置されており、各第１流体に少なくとも１つの管列が付設されており、１管列の扁平管が相互に離間し、かつ第２流体用に熱交換器を貫通する流れ経路を形成し、隣接する扁平管の間にそれぞれ延設される冷却フィンが流れ経路内に配置されている熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような熱交換器は例えば自動車用空調装置の凝縮器と冷媒冷却器とを有する一体形熱交換器として構成しておくことができる。熱交換器はふつう、並置されて互いに平行に延びる多数の扁平管を複数の列で有する。これらの扁平管列内を第１流体、上記例では冷媒と冷却材が流れる。扁平管は集合管路または集合管に接続されており、流体の間で熱伝達を引き起こすために第２流体、例えば周囲空気の流れに曝されている。相互に離間した個々の扁平管の間に第２流体用流れ経路が構成されている。
【０００３】
流体の間で熱伝達を改善するために扁平管の間に冷却フィンが扁平管に固着して配置されている。冷却面の表面は、特許文献１により公知の熱交換器では、第２流体の流れ方向を実質横切っている。これにより第２流体に流れ抵抗が対抗する。冷却フィンを流れ障害として構成することによって第２流体の流れ速度は適切に低減されるとされる。これにより一方で熱交換器流通時に第２流体の滞留時間、すなわち第２流体が第１流体から熱を吸収しもしくはこれに伝達できる時間が長くなる。しかし他方で、第２流体の流れ速度が僅かであることによって、第１流体と第２流体との間で伝達可能な熱量、すなわち熱交換性能は限定されている。
【０００４】
冷却フィンを有する他の熱交換器が例えば特許文献２により公知である。この熱交換器では冷却フィンが第２流体（ここでは空気）の流れ方向に対して実質平行である。しかし、流れを誘導する板が個々の冷却フィンに構成されているにもかかわらず、熱交換器を流通する第２流体の一部が隣接冷却フィンによって重要なエネルギー量を吸収されもしくはこれに放出することなくその間を通過するのを排除できない。この問題は、特に、熱交換器が第２流体の流れ方向で僅かな寸法を有するとき重大となる。その場合、第２流体の高い質量処理量が必ずしも高い熱伝達性能をもたらさない。第１流体と第２流体との間の利用可能な温度差は比較的僅かな部分が利用されるだけである。
【０００５】
一体形熱交換器においてしばしば発生する問題として、個別熱交換器の１つの共通する波形フィンを介して、すなわち一体に構成された波形フィンを介して、或る個別熱交換器から別の個別熱交換器へと熱が移る。この望ましくない熱伝達を減らすために例えば特許文献３では、両方の個別熱交換器の間の領域でこのような熱交換器の一体形波形フィンに条溝を備えることが提案されている。しかしこれは、条溝の領域で空気が渦化し、そのため空気にとって流れ抵抗、従って圧力低下が強まる欠点を有する。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９８１３９８９号明細書
【特許文献２】米国特許第４６７６３０４号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０７７３４１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、流体力学的に造形されかつ同時に複数の第１流体の間の熱連結を低減する冷却フィンを有する熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明によれば、第２流体の流れ方向で前後に配置される複数の波形フィンが冷却フィンとして互いに横方向でずらして設けられており、前後に配置される複数の波形フィンが１つの共通する帯材から形成されていることを特徴とする熱交換器によって解決される。その場合、熱交換器は第１流体を流通させることのできる扁平管を有し、扁平管は外側を第２流体で付加可能でありかつ第２流体の流れ方向を実質横切って互いに平行に配置されて第２流体用に流れ経路が構成されているようにし、流れ経路内に配置される冷却フィンは隣接する扁平管の間にそれぞれ延設されている。その場合、冷却フィンは波形フィンとして構成されており、第２流体の流れ方向で複数の波形フィンが前後に配置され、横方向で、すなわち第１流体の流れ方向で互いにずらされている。ずらして前後に配置された波形フィンによって、熱交換器を流通する第２流体の大部分は熱伝達に利用される。鰓体を有する波形フィンにおいて、場合によっては、第２流体にとって下流側にあるフィン側の領域に配置された鰓体内を、波形フィンの間にずれがないときよりも全体として高い質量流量の第２流体が流れる。これは場合によってはこの領域において高められた熱交換性能をもたらす。さらに、場合によって管壁で生成する温度境界層が影響を受け、状況によっては管壁から第２流体またはその逆への熱輸送が高められる。フィンが１つの共通する帯材で形成されているにもかかわらず、波フィンをずらして配置することによって同時にさまざまな管列の間で望ましくない熱伝達は波形フィンを介して低減される。これはこれで製造技術上の観点から有利である。というのも、１つの共通する帯材で形成されて前後に配置される複数の一体な波形フィンは熱交換器の管列の間に簡単に嵌挿可能であるからである。鰓体も含む波形フィンは特に１つの金属帯材から圧延によって製造可能である。
【発明の実施の形態】
【０００８】
波形フィンの流体力学的造形は、好ましくは、その表面が第２流体の流れ方向と実質平行であり、すなわち波形フィンの面法線が第２流体の流れ方向とで実質直角を成すことによって達成される。波形フィンのこの流体力学的構成にもかかわらず、横にずらして前後に配置される波形フィンによって、このようなずれのない場合よりも僅かな割合の第２流体のみが未利用のまま、すなわちさしたる熱伝達なしに、扁平管の間を通過することは確保されている。この利点は、２つのフィン間のフィン間隔ｂが大きければ大きいほど一層顕著に現れる。主に、同様に成形された２つまたは３つの波形フィンが互いにずらして前後に配置されている。高い熱伝達性能を保証するために、個々の波形フィンは主に直接隣り合って、すなわち第２流体の流れ方向で間隔なしに配置されている。これにより、大きな熱交換面が与えられている。これに対する代案として、流れ抵抗を減らすために、この場合一層細い波形フィンの離間配置を予定しておくことができる。
【０００９】
好ましい１構成によれば波形フィンは第２流体を誘導するための鰓体を有する。鰓体で生成するいわゆる始動流れが波形フィンの領域に高い温度勾配を有することによって、第２流体と波形フィンとの間に向上した熱伝達が確保されている。
【００１０】
１つの波形フィンの２つの扁平管の間に閉じ込められたフィン区域のすべての鰓体は好ましくは第２流体の流れ方向に対して同一方向で傾けられている。１つのフィン区域の内部で鰓体を同様に傾けると、場合によってはこれにより流れが適切に下流側のフィン区域に誘導可能になる利点が得られる。
【００１１】
ずらして前後に配置されたフィン区域の鰓体は、熱交換器を流通する第２流体に一層長い流れ経路が設けられるように、主に逆向きに傾けられている。２つの隣接する鰓体帯域の鰓体は同一方向に傾けておくこともでき、その場合事情によっては、相隣接する両方の鰓体帯域より上流側もしくは下流側に配置される１つの鰓体帯域の鰓体が相隣接する両方の鰓体帯域の鰓体に対して逆向きに傾けられていると有利である。
【００１２】
第２流体を流通させる流れ横断面の均一なカバーは、好ましくは、ずらして前後に配置されるフィン区域が互いに平行に延びていることによって達成される。その場合、互いにずらされたフィン区域は好ましくは扁平管に垂直である。フィン面が平行性から多少（約６度まで）外れ、その場合それが本発明の枠内でなお実質平行と見做すことができるとき、互いにずらされたフィンの熱力学的諸利点はそのことによって殆ど損なわれない。いわゆるＶ形フィンの使用、または任意に丸くされたフィンの使用も、同様に考えられる。本発明に係るフィン幾何学形状は、特に冷媒冷却器、加熱体、凝縮器、蒸発器等の自動車熱交換器において応用可能である。
【００１３】
本発明の有利な１展開によれば、鰓体角度２０〜３０度において０．７〜３ｍｍの範囲内の鰓体奥行ＬＰが性能を高める。なぜならば、これにより或る通路から隣接通路への第２流体の流れ角度、すなわち方向転換が増大され、そのことにより第２流体にとって流れ経路が一層長くなるからである。このようなシステムのためのフィン高さは有利には４〜１２ｍｍの範囲内である。このようなシステムのためのフィン密度は有利にはデシメートル当り４０〜８５フィンの範囲内であり、これは１．１８〜２．５ｍｍのフィン間隔もしくはフィンピッチに相当する。
【００１４】
以下、図面を基に本発明の実施例が詳しく説明される。
【実施例】
【００１５】
相対応する部品にはいずれの図でも同じ符号が付けてある。
【００１６】
図１ａ、図１ｂと図２ａ、図２ｂが一部を示す熱交換器１は互いに平行に配置される扁平管２を有し、扁平管は第１流体ＦＬ１ａを第１流れ方向Ｓ１で流通させる。扁平管２は流れ誘導要素２ａを備えており、（図示しない）集合管路または集合管に接続されている。流体ＦＬ１ａは例えば冷却液、または熱交換器１内で凝縮した冷媒である。
【００１７】
それぞれ隣接する２つの扁平管２の間に２つ（図１ａ、図１ｂ）もしくは３つ（図２ａ、図２ｂ）の波形フィン３が冷却フィンとして配置されている。それ以上の数の波形フィン３を有する実施形態もやはり実現可能である。波形フィン３は１つの薄板から蛇行状に折り曲げられており、１つの扁平管２に当接する各１つのフィン区域４ａが、２つの隣接した扁平管２を結合する１つのフィン区域４ｂと交互している。扁平管２に当接するフィン区域４ａは扁平管２と伝熱結合され、特に蝋付されている。隣接する２つの扁平管２を結合するフィン区域４ｂは扁平管２に垂直であり、熱交換器１を流れ方向Ｓ２に流通する第２流体ＦＬ２、例えば空気用に流れ経路を形成する。第２流体ＦＬ２は波形フィン３の表面５と実質平行に流れる。すなわち、第２流体ＦＬ２は熱交換器１に流入するときまず波形フィン３の細い正面６にのみ衝突する。これにより第２流体ＦＬ２は高い速度と相応に高い質量処理量とで熱交換器１を流通できる。
【００１８】
特に図３、図４から明らかとなるように、フィン区域４ｂから成形された鰓体７は第２流体ＦＬ２の流れ方向Ｓ２を横切って、かつ第１流体ＦＬ１ａの流れ方向Ｓ１を横切って延設されている。１つのフィン区域４ｂの内部の鰓体７は一方で第２流体ＦＬ２とこのフィン区域４ｂとの間で特別良好な熱伝達をもたらし、他方で流れ方向Ｓ２でその斜め後方に配置されるフィン区域４ｂに対して第２流体ＦＬ２の適切な誘導をもたらす。こうして、熱交換器１を流通する第２流体ＦＬ２の質量流量は第１流体ＦＬ１ａと第２流体ＦＬ２との間の温度差を十分に利用して事実上完全に熱交換に利用される。
【００１９】
２つの扁平管２の間で前後に配置される２つの波形フィン３は隣接するフィン区域４ｂの間で相互に幅ｂの半分だけずれている。選択的に、図２と図４に示すように３つの波形フィン３が前後に配置されている場合、主にｂ／３のずれも選択可能であり、ずれに関して別の値も考えられる。
【００２０】
熱交換器１の奥行Ｔにわたって延設される２つもしくは３つの隣接する波形フィン３は１つの帯材８から圧延によって製造されている。圧延時に帯材８は２つ（図１ａ、図１ｂ、図３）もしくは３つ（図２ａ、図２ｂ、図４）の波形フィン３の間の各ずれの領域で切断され、波形フィン３に鰓体７が設けられる。波形フィン３の一重（図１ａ、図１ｂ、図３、図５ｃ）もしくは二重（図２ａ、図２ｂ、図４、図５ｄ）のずれもしくは高次のずれ（図５ｅ、図５ｆ、図５ｇ）は選択的に、同様の個別の波形フィン３を０．１ｍｍ〜ｂ／２のずれで配置することによって実現可能であり、ｂは２つの隣接する扁平管２の間の間隔である。
【００２１】
扁平管２に当接する波形フィン３のフィン区域４ａは鰓体を有していない。それゆえにこの領域では、鰓体７を備えて隣接扁平管２を結合するフィン区域４ｂにおけるよりもむしろ流体ＦＬ２の層状流れが生成する。層状流れは移動長さが増すと扁平管２での温度勾配減少に伴って境界層の形成をもたらすことがある。しかしこの効果は些細な程度に限定されている。すなわち、１つの波形フィン３の隣接する２つのフィン区域４ｂの間に生成する第２流体ＦＬ２の流れは既に短い経路区間Ｔ／２（図１ａ、図１ｂ、図３、図５ｃ）もしくはＴ／４（図２ａ、図２ｂ、図４、図５ｄ）後に、流れ方向Ｓ２で後段に設けられる波形フィン３によって乱され、温度勾配の増加が生成され、これが熱伝達の向上をもたらす。こうして、熱交換器１の奥行Ｔが例えば１２〜２０ｍｍと僅かな場合でも第２流体ＦＬ２と第１流体ＦＬ１ａとの間できわめて効果的な熱伝達が与えられている。
【００２２】
図５が横断面で示す波形フィン１０ａ、１０ｂ…１０ｌはそれぞれ複数の鰓体帯域を有する。個々のフィン内に流れ誘導板（鰓体）を有する冷却フィンの技術の現状ではふつう第２流体の主流れ方向において２つの管の間に１つのフィンが専ら１平面でずれなしに設けられている（図５ａ、図５ｂ）。これらの冷却フィンは少なくとも２つのいわゆる鰓体帯域１１、１２もしくは１３、１４を有し、鰓体帯域は異なる造形の１つの腹部によって相互に分離されている。その場合、隣接する鰓体帯域の流れ誘導板（鰓体）の向きはふつう逆向きである。
【００２３】
本発明によれば主に２つ、３つ、またはそれ以上のも、同様に形成された波形フィン（冷却フィン）が相互にずらして前後に配置されている。すなわち、流れ誘導板（鰓体）を有する一方の波形フィンは複数の平面において互いにずらしておくことができる。その際、第２流体の流れ方向に見て前後に配置される若干数の波形フィンは熱交換器の奥行および／または波形フィンの奥行に依存して選択することができる。構造奥行１２〜１８ｍｍの場合例えば２列、３列またはそれ以上を使用することができ、構造奥行２４ｍｍ以下の場合例えば２列、３列、４列またはそれ以上を使用することができ、構造奥行３０ｍｍ以下の場合例えば２列、３列、４列、５列またはそれ以上を使用することができ、構造奥行３６ｍｍ以下の場合例えば２列、３列、４列、５列、６列またはそれ以上を使用することができ、構造奥行４２ｍｍ以下の場合例えば２列、３列、４列、５列、６列、７列またはそれ以上を使用することができ、構造奥行４８ｍｍ以下の場合例えば２列、３列、４列、５列、６列、７列、８列またはそれ以上を使用することができ、構造奥行５４ｍｍ以下の場合例えば２列、３列、４列、５列、６列、７列、８列、９列またはそれ以上を使用することができ、構造奥行６０ｍｍ以下の場合例えば２列、３列、４列、５列、６列、７列、８列、９列、１０列またはそれ以上を使用することができ、構造奥行６６ｍｍ以下の場合例えば２列、３列、４列、５列、６列、７列、８列、９列、１０列、１１列またはそれ以上を使用することができる。
【００２４】
２列１５、１６の実施例を図５ｃが横断面図で示す。
【００２５】
３列１７、１８、１９の実施例を図５ｄが横断面図で示す。
【００２６】
４列２０、２１、２２、２３の実施例を図５ｅが横断面図で示す。
【００２７】
５列２４、２５、２６、２７、２８の実施例を図５ｆが横断面図で示す。
【００２８】
５列２９、３０、３１、３２、３３の実施例を図５ｇが横断面図で示す。
【００２９】
５列３４、３５、３６、３７、３８の実施例を図５ｈが横断面図で示す。
【００３０】
３つ以上の互いにずらされた列は主に、図５ｄ、図５ｅ、図５ｇの実施形態におけるように合計２つの互いにずらされた平面に分配しておくことができる。しかしそれらは図５ｆ、図５ｈの実施形態におけるように３つ以上の異なる平面に分配しておくこともでき、各２つの平面の間の間隔は同じかまたは異なってもよい。
【００３１】
選択的に、１平面にある２つの鰓体帯域３９、４０もしくは４２、４３の間の領域４１もしくは４４のみを鰓体帯域３９、４０もしくは４２、４３に対してずらしておくこともできる（図５ｉと図５ｊ）。領域４１もしくは４４内に波形フィン１０ｉもしくは１０ｊは鰓体を有していない。この構成も、管壁での温度境界層の影響および／または板の流通向上をもたらす。
【００３２】
同様に、波形フィン１０ｋの鰓体帯域４５、４６、４７は異なる大きさとしておくことができる（図５ｋ）。その場合例えば第１管列の鰓体帯域４５、４７［原稿：４６］と第２管列の鰓体帯域４６［原稿：４７］との割当てが有利である。というのも、鰓体帯域４６、４７の間のずれ４９によって管列の間の熱結合が抑制されるからである。
【００３３】
さまざまな大きさの鰓体帯域６５、６６、６７、６８、６９をさまざまな平面で組合せることも、波形フィン１０ｌにおけるように可能である（図５ｌ）。
【００３４】
列当り鰓体の数は、熱交換器の列数および奥行に依存して例えば２〜３０鰓体である。主に、鰓体帯域当り鰓体数は製造技術上の観点から列数が奇数、すなわち３列、５列、７列、９列または１１列である場合同一でない。偶数の列数の場合鰓体帯域当り鰓体数は同一としておくことができるが、これは必須ではない。
【００３５】
以下（図６〜図９）では、３つの異なる構成の波形フィンを有する熱交換器内の空気流通のシミュレーションが説明される。
【００３６】
シミュレーションは以下の条件で行われる：管壁温度＝６０℃；空気入口温度＝４５℃；空気密度＝１０９７ｋｇ／ｍ３；空気入口速度ｖＬｕｆｔ＝１および３ｍ／ｓ；フィン高さ＝８ｍｍ；フィン奥行＝１６ｍｍ。シミュレーションでは一方で、腹部によって屋根形状に相互に分離された２つの鰓体帯域を有する１列からなる１列の、すなわちずれなしの１つの波形フィンがベースとして検討される（技術の現状）。さらに、２列を有する１つの波形フィンと３列を有する１つの波形フィンが検討される。シミュレーションは、空気側圧力降下の他に、個々の板開口部内の質量流量と管から冷却空気に対する放射出力とを測定する。
【００３７】
図６は、波形フィン５２、５３を有する熱交換器５１、空気入口速度ｖＬｕｆｔ＝３ｍ／ｓ、上記境界条件、２つの鰓体帯域５４、５５もしくは５６、５７の間の領域における空気の流れ帯域を示す。各２つの鰓体帯域の間の腹部５８もしくは５９はこの場合屋根形状を有する。矢印６０は空気粒子の主流れ経路を示しており、空気粒子は腹部５９前の最後の板開口部６１を貫流し、引き続き流れ方向転換を受け、隣接鰓体帯域５７内で板開口部６２、６３内を流れる。図から読み取ることができるように、まず鰓体帯域５７の第２板開口部６２は再び大きな数の空気粒子を流通させ、まず第３板開口部６３内の速度帯域は先行鰓体帯域５６内の速度パターンに再び近似的に一致する。
【００３８】
図７は波形フィン７２、７３を有する熱交換器７１、空気入口速度ｖＬｕｆｔ＝３ｍ／ｓ、上記境界条件、各２つの鰓体帯域７６、７７もしくは７８、７９の間のずれ部７４もしくは７５の領域における空気の流れ帯域を示す。矢印８０はずれ７５の前、一方でずれ前の最後の板開口部８１内、他方でずれ開口部７５内における空気粒子の主流れ経路を示す。空気粒子はずれ開口部７５を流通後に方向転換を受け、ずれ開口部を貫流した空気粒子は引き続き主として隣接鰓体帯域７９の第１、第２板開口部８２、８３内を流れる。ずれの前で最後の板開口部８１内を貫流した空気粒子は、やはり流れ方向転換を受けたのち主として後続鰓体帯域７９の第３板開口部８４内を流れる。
【００３９】
図８と図９は、３つの異なる構成の波形フィン、空気流入速度ｖＬｕｆｔ＝１ｍ／ｓ（図８）、ｖＬｕｆｔ＝３ｍ／ｓ（図９）、上記境界条件において各鰓体開口部（板開口部）質量流量ｍＫｉｅｍｅと流体ＦＬ２としての空気の総質量流量の半分１/２ｍｇｅｓとの比を管もしくは熱交換器の奥行に対してプロットした曲線図を示す。ずれ部の開口部内の質量流量％は示してない。
【００４０】
図８から明らかとなるように、２列もしくは３列（１つもしくは２つのずれ部）を有する両方の波形フィン構成では空気質量流量％が常に９％の上方にあるのに対して、波形フィンが１平面／列にある場合空気質量流量は両方の板開口部において腹部領域に続いて８％以下に低下し、約４％の最小を有する。１つの平面からなる波形フィンにおいて空気質量流量が腹部領域前の板開口部で約１２％から約１０％に低下するのに対して、２つの平面／列からなる波形フィンではこの場合ずれ部前の最後の板開口部内の質量流量は約１２％から約１３％に増加する。ずれ部に続いてここでも空気流れの再整列が起き、第１板開口部は約１０％の空気質量流量％で付加されるにすぎない。３列からなる波形フィンではずれ部前の最後の板開口部によって質量流量はやはり約１３％に増加する。ずれ部に続いてここでも空気流れの再整列が起き、第１板開口部はそれぞれ約１０〜１１％の空気質量流量％で付加されるにすぎない。
【００４１】
図９から明らかとなるように、２列もしくは３列（１つもしくは２つのずれ部）を有する両方の波形フィン構成では空気質量流量％が常に１２％の上方にあるのに対して、波形フィンが１平面／列にある場合空気質量流量は両方の板開口部において腹部領域に続いて１１％以下に低下し、約４．５％の最小を有する。１つの平面からなる波形フィンにおいて空気質量流量が腹部領域前の板開口部で約１６．５％から約１５％に低下するのに対して、２つの平面／列からなる波形フィンではこの場合ずれ部前の最後の板開口部内の質量流量は約１６．５％から約１８％に増加する。ずれ部に続いてここでも空気流れの再整列が起き、第１板開口部は約１４％の空気質量流量％で付加されるにすぎない。３列からなる波形フィンでは、ずれ部前の最後の板開口部内の質量流量はやはり約１８〜１９％に増加する。ずれ部に続いてここでも空気流れの再整列が起き、第１板開口部はそれぞれ約１４％の空気質量流量％で付加されるにすぎない。
【００４２】
図１０のａおよびｂと図１１のａおよびｂがそれぞれ一部を示す熱交換器１は２列１ａ、１ｂで互いに平行に配置される扁平管２を備えており、扁平管は第１流体ＦＬ１ａ、ＦＬ１ｂが第１流れ方向Ｓ１に流通する。同様に逆向きの流通も考えられる。扁平管２は（図示しない）集合管路または集合管に接続されている。流体ＦＬ１ａ、ＦＬ１ｂは例えば冷却液と、熱交換器１内で凝縮された冷媒である。まったく同様に、２列または多列熱交換器１の内部の２つの同じ流体とすることもできる。
【００４３】
それぞれ隣接する２つの扁平管２の間に２つ（図１０のａおよびｂ）もしくは３つ（図１１のａおよびｂ）の波形フィン３が冷却フィンとして配置されている。それより数の多い波形フィン３を有する実施形態もやはり実現可能である。波形フィン３は１つの薄板から蛇行状に折り曲げられており、１つの扁平管２に当接する各１つのフィン区域４ａが、隣接する２つの扁平管２を結合する１つのフィン区域４ｂと交互している。扁平管２に当接するフィン区域４ａは扁平管２と伝熱結合され、特に蝋付されている。隣接する２つの扁平管２を結合するフィン区域４ｂは扁平管２に垂直であり、熱交換器１を流れ方向Ｓ２で流通する第２流体ＦＬ２、例えば空気用の流れ経路を形成する。第２流体ＦＬ２は実質的に波形フィン３の表面と平行に流れる。すなわち第２流体ＦＬ２は熱交換器１に流入するときまず波形フィン３の細い正面６にのみ衝突する。これにより第２流体ＦＬ２は高い速度と相応に高い質量処理量とで熱交換器１を流通できる。
【００４４】
フィン区域４ｂから成形された鰓体７は第２流体ＦＬ２の流れ方向Ｓ２を横切って、また第１流体ＦＬ１ａ、ＦＬ１ｂの流れ方向Ｓ１を横切って延設されている。フィン区域４ｂ内部の鰓体７は一方で第２流体ＦＬ２とこのフィン区域４ｂとの間で特別良好な熱伝達をもたらし、他方で流れ方向Ｓ２で斜め後方に配置されるフィン区域４ｂへの第２流体ＦＬ２の適切な誘導をもたらす。こうして、熱交換器１を流通する第２流体ＦＬ２の質量流量は第１流体ＦＬ１ａ、ＦＬ１ｂと第２流体ＦＬ２との間の温度差を十分に利用して事実上完全に熱伝達に利用される。
【００４５】
２つの扁平管２の間で前後に配置される２つの波形フィン３は相互にずらされている。このずらされて一体に構成される波形フィンの製造は例えば図１ａ、図１ｂについて述べたように行われる。
【００４６】
扁平管列１ａ、１ｂの間の図１０のｂ、図１１のｂに拡大図示した中間領域９で波形フィン３は相互にずらされている。一体構成のゆえに、さまざまな管列の波形フィン３は扁平管２に当接するフィン区域４ａの領域で細い腹部９ａを介して互いに結合されている。これらの腹部９ａは管列１ａ、１ｂの間の唯一の伝熱結合部であるので、一方の管列から他方の管列への熱伝達は効果的に抑制されている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１ａ】１つの管列の隣接する各２つの扁平管の間に冷却フィンとしてずらして前後に配置される２つの波形フィンを有する熱交換器を示す。
【図１ｂ】１つの管列の隣接する各２つの扁平管の間に冷却フィンとしてずらして前後に配置される２つの波形フィンを有する熱交換器を示す。
【図２ａ】１つの管列の隣接する各２つの扁平管の間に冷却フィンとしてずらして前後に配置される３つの波形フィンを有する熱交換器を示す。
【図２ｂ】１つの管列の隣接する各２つの扁平管の間に冷却フィンとしてずらして前後に配置される３つの波形フィンを有する熱交換器を示す。
【図３】単一の帯材で形成される２つの波形フィンを示す。
【図４】単一の帯材で形成される３つの波形フィンを示す。
【図５ａ】２つの鰓体帯域を有するずれなしの波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｂ】２つの鰓体帯域を有するずれなしの波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｃ】１つの帯材からなる２列の波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｄ】１つの帯材からなる３列の波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｅ】１つの帯材からなる４列の波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｆ】１つの帯材からなる５列の波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｇ】１つの帯材からなる５列の波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｈ】１つの帯材からなる５列の波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｉ】１つの帯材からなる３列の波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｊ】１つの帯材からなる３列の波形フィンを横断面図で示す
【図５ｋ】１つの帯材からなる３列の波形フィンを横断面図で示す。
【図５ｌ】１つの帯材からなる５列の波形フィンを横断面図で示す。
【図６】ずれのない波形フィン内のシミュレートされた空気流れの瞬時写真である。
【図７】ずれを有する波形フィン内のシミュレートされた空気流れの瞬時写真である。
【図８】低い空気流入速度において板開口部内を流れる空気質量流量が総空気質量流量に占める割合と管の奥行とのプロットである。
【図９】高い空気流入速度において板開口部内を流れる空気質量流量が総空気質量流量に占める割合と管の奥行とのプロットである。
【図１０】ａは、２つの管列の隣接する各２つの扁平管の間に冷却フィンとしてずらして前後に配置される２つの波形フィンを有する熱交換器を示す。ｂは、２つの管列の隣接する各２つの扁平管の間に冷却フィンとしてずらして前後に配置される２つの波形フィンを有する熱交換器を示す。
【図１１】ａは、２つの管列の隣接する各２つの扁平管の間に冷却フィンとしてずらして前後に配置される３つの波形フィンを有する熱交換器を示す。ｂは、２つの管列の隣接する各２つの扁平管の間に冷却フィンとしてずらして前後に配置される３つの波形フィンを有する熱交換器を示す。
【図１ａ】
2007505282.tif 000003
【図１ｂ】
2007505282.tif 000004
【図２ａ】
2007505282.tif 000005
【図２ｂ】
2007505282.tif 000006
【図３】
2007505282.tif 000007
【図４】
2007505282.tif 000008
【図５ａ】
2007505282.tif 000009
【図５ｂ】
2007505282.tif 000010
【図５ｃ】
2007505282.tif 000011
【図５ｄ】
2007505282.tif 000012
【図５ｅ】
2007505282.tif 000013
【図５ｆ】
2007505282.tif 000014
【図５ｇ】
2007505282.tif 000015
【図５ｈ】
2007505282.tif 000016
【図５ｉ】
2007505282.tif 000017
【図５ｊ】
2007505282.tif 000018
【図５ｋ】
2007505282.tif 000019
【図５ｌ】
2007505282.tif 000020
【図６】
2007505282.tif 000021
【図７】
2007505282.tif 000022
【図８】
2007505282.tif 000023
【図９】
2007505282.tif 000024
【図１０】
2007505282.tif 000025
【図１１】
2007505282.tif 000026
【国際調査報告】
2007505282.tif 000027
2007505282.tif 000028
2007505282.tif 000029
2007505282.tif 000030
2007505282.tif 000031
2007505282.tif 000032