(57)【要約】【課題】ルーバピッチを細密化しても、ルーバの目詰まりを抑制するとともに、ルーバ一枚当たりの熱伝達率を向上させることができる伝熱部材およびそれを用いた熱交換器を提供する。【解決手段】冷却用空気の流通方向Ｘ１と略平行な平面部２１を備え、平面部２１に、平面部２１に対して予め定めた角度θ０で捻られたルーバ２３を、冷却用空気の流通方向Ｘ１に沿って複数設け、隣接するルーバ２３を、フィン板厚方向Ｘ２に互いにオフセット配置し、複数のルーバ２３を、隣接するルーバ２３間の距離ＬＤが大きくなるように、冷却用空気の流通方向Ｘ１から見たときに同じ方向にずらす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板部材から形成され、流体中に置かれて前記流体との間で熱の授受を行う伝熱部材であって、
前記流体の流通方向（Ｘ１）と略平行な平面部（２１）を備え、
前記平面部（２１）には、前記平面部（２１）に対して予め定めた角度（θ０）で捻られたルーバ（２３）が、前記流体の流通方向（Ｘ１）に沿って複数設けられており、
隣接する前記ルーバ（２３）は、板厚方向（Ｘ２）に互いにオフセット配置されており、
複数の前記ルーバ（２３）は、前記隣接するルーバ（２３）間の距離（ＬＤ）が大きくなるように、前記流体の流通方向（Ｘ１）から見たときに、同じ方向にずれていることを特徴とする伝熱部材。
【請求項２】
前記予め定めた角度（θ０）に沿った方向をルーバ巾方向（Ｘ４）としたとき、
前記複数のルーバ（２３）において、前記隣接するルーバ（２３）における前記ルーバ巾方向（Ｘ４）の中心点（２４）同士を結ぶ線（Ｚ）と前記ルーバ巾方向（Ｘ４）とのなす角度（θ１）が、前記予め定めた角度（θ０）より大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の伝熱部材。
【請求項３】
前記予め定めた角度（θ０）に沿った方向をルーバ巾方向（Ｘ４）としたとき、
前記複数のルーバ（２３）における前記ルーバ巾方向（Ｘ４）の中心点（２４）が、同一の直線（Ｚ）上に配置されており、
前記直線（Ｚ）が前記板厚方向（Ｘ２）の中心線（Ｙ）に対して傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱部材。
【請求項４】
前記複数のルーバ（２３）のうち、前記流体流れ最上流側に配置される前記ルーバ（２３）の前記中心点（２４）と、前記流体流れ最下流側に配置される前記ルーバ（２３）の前記中心点（２４）とを結ぶ線分が、前記板厚方向（Ｘ２）の中心線（Ｙ）と交わっていることを特徴とする請求項２または３に記載の伝熱部材。
【請求項５】
前記平面部（２１）と、隣接する前記平面部（２１）間を繋ぐ湾曲部（２２）とを有するように波形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の伝熱部材。
【請求項６】
熱媒体が流れる複数のチューブ（１）と、前記チューブ（１）の外表面に接合されて前記熱媒体の熱交換を促進するフィン（２）とを備える熱交換器であって、
前記フィン（２）は、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の伝熱部材であることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気流れを乱流化して性能向上を図る伝熱部材および熱交換器に関するもので、車両用として好適なものである。
【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を有し、ルーバ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、上記従来のフィンは、更に熱交換性能（熱伝達率）の向上に向けてルーバピッチを細密化すると、隣接するルーバ間の距離（以下、ルーバ間距離という）が小さくなるので、ルーバに塵埃等が堆積して目詰まりし易くなるという問題がある。また、ルーバ間距離が小さくなると、ルーバ間通路を通過する冷却風の流量が減少するので、ルーバ一枚当たりの熱伝達率が低下するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、ルーバピッチを細密化しても、ルーバの目詰まりを抑制するとともに、ルーバ一枚当たりの熱伝達率を向上させることができる伝熱部材およびそれを用いた熱交換器を提供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、本発明では、薄板部材から形成され、流体中に置かれて流体との間で熱の授受を行う伝熱部材であって、流体の流通方向（Ｘ１）と略平行な平面部（２１）を備え、平面部（２１）には、平面部（２１）に対して予め定めた角度（θ０）で捻られたルーバ（２３）が、流体の流通方向（Ｘ１）に沿って複数設けられており、隣接するルーバ（２３）は、板厚方向（Ｘ２）に互いにオフセット配置されており、複数のルーバ（２３）は、隣接するルーバ（２３）間の距離（ＬＤ）が大きくなるように、流体の流通方向（Ｘ１）から見たときに、同じ方向にずれていることを特徴としている。
【０００６】
このようにすれば、隣接するルーバ（２３）間の距離（ＬＤ）を大きくすることができるため、ルーバピッチ（ＬＰ）を細密化しても、ルーバ（２３）の目詰まりを抑制することができる。また、流体を隣接するルーバ（２３）に形成されるルーバ間通路（５）に確実に導くことができるので、ルーバ一枚当たりの熱伝達率を向上させることができる。
【０００７】
ところで、各ルーバ（２３）における流体の流通方向（Ｘ１）の上流側の端部（以下、上流側端部という）は、先端効果により局所熱伝達率が高くなる。次いで、流体がルーバ間通路（５）を流れる際には、温度境界層が発達して局所熱伝達率が低下する。
【０００８】
しかしながら、ルーバピッチ（ＬＰ）を細密化すると、各ルーバ（２３）の上流側端部が、そのルーバ（２３）より流体の流通方向（Ｘ１）上流側のルーバ（２３）の温度境界層に埋まってしまうため、先端効果が良好に発揮できない。
【０００９】
これに対し、隣接するルーバ（２３）を、流体の流通方向（Ｘ１）から見たときに同じ方向にずれるように、板厚方向（Ｘ２）に互いにオフセット配置することで、各ルーバ（２３）の上流側端部を、低温の流体が流通する部位に配置することができる。これにより、各ルーバ（２３）において先端効果を良好に発揮させることができるため、伝熱部材の熱伝達率を向上させることができる。
【００１０】
また、上記特徴の伝熱部材において、予め定めた角度（θ０）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（２３）において、隣接するルーバ（２３）におけるルーバ巾方向（Ｘ４）の中心点（２４）同士を結ぶ線（Ｚ）とルーバ巾方向（Ｘ４）とのなす角度（θ１）が、予め定めた角度（θ０）より大きくなっていてもよい。
【００１１】
このようにすれば、全てのルーバ（２３）のルーバピッチ（ＬＰ）が略同一になっている場合、隣接するルーバ（２３）間の距離（ＬＤ）を大きくすることができるため、ルーバピッチ（ＬＰ）を細密化しても、ルーバ（２３）の目詰まりを抑制するとともに、ルーバ一枚当たりの熱伝達率を向上させることができる。
【００１２】
また、上記特徴の伝熱部材において、予め定めた角度（θ０）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（２３）におけるルーバ巾方向（Ｘ４）の中心点（２４）が、同一の直線（Ｚ）上に配置されており、直線（Ｚ）が板厚方向（Ｘ２）の中心線（Ｙ）に対して傾斜していてもよい。
【００１３】
このようにすれば、各ルーバ間距離（ＬＤ）を等しくできるため、ルーバ（２３）各部における流体流れを等しくし、熱交換を促進させることができる。
【００１４】
また、上記特徴の伝熱部材において、複数のルーバ（２３）のうち、流体流れ最上流側に配置されるルーバ（２３）の中心点（２４）と、流体流れ最下流側に配置されるルーバ（２３）の中心点（２４）とを結ぶ線分が、板厚方向（Ｘ２）の中心線（Ｙ）と交わっていてもよい。
【００１５】
このようにすれば、オフセット量を大きくすることができるため、ルーバ間距離（ＬＤ）をより大きくすることができる。これにより、ルーバピッチ（ＬＰ）を細密化しても、ルーバ（２３）の目詰まりを確実に抑制するとともに、ルーバ一枚当たりの熱伝達率をより向上させることができる。
【００１６】
また、上記特徴の伝熱部材において、平面部（２１）と、隣接する平面部（２１）間を繋ぐ湾曲部（２２）とを有するように波形状に形成されていてもよい。
【００１７】
なお、本発明における「波形状」とは、曲線により形成される滑らかな波形状のみを意味するものではなく、直線により形成される尖った波形状をも含む意味のものである。
【００１８】
また、本発明では、熱媒体が流れる複数のチューブ（１）と、チューブ（１）の外表面に接合されて熱媒体の熱交換を促進するフィン（２）とを備える熱交換器であって、フィン（２）は、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の伝熱部材であることを特徴としている。
【００１９】
このような伝熱部材を熱交換器に用いることにより、熱交換能力の向上を図ることができる。
【００２０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態のコルゲートフィンは、例えば車両用エンジンを冷却した冷却水と空気とを熱交換するラジエータ（熱交換器）に用いられる。
【００２２】
図１は、本第１実施形態におけるラジエータを示す正面図である。図１に示すように、ラジエータは、内部をエンジン冷却水が流れるチューブ１、チューブ１の外表面に接合された波形状のコルゲートフィン２、チューブ１内での冷却水の流通方向（チューブ１の長手方向）端部に設けられて各チューブ１と連通するヘッダタンク３、並びにチューブ１およびコルゲートフィン２等からなるコア部の補強部材をなすインサート４等を有している。なお、エンジン冷却水が本発明の熱媒体に相当している。
【００２３】
チューブ１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１は、多数積層配置されていて、隣接するチューブ１間にコルゲートフィン２が配置されるとともに、隣接するチューブ１間を冷却用空気が流れるようになっている。なお、冷却用空気が本発明の流体に相当している。
【００２４】
コルゲートフィン２は、冷却用空気と冷却水との熱交換を促進するものであり、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。このコルゲートフィン２は、チューブ１間を流れる冷却用空気の流通方向Ｘ１（以下、気流方向Ｘ１という）と略平行な面を有する平面部２１、および隣り合う平面部２１間を繋ぐ湾曲部２２を有しており、気流方向Ｘ１から見て波形状に成形されている。この平面部２１は、冷却水の流通方向（チューブ１の長手方向）に沿って複数配置されている。
【００２５】
図２は、本第１実施形態に係るコルゲートフィン２をチューブ積層方向Ｘ３から見た断面図である。なお、図２において、二点鎖線は、コルゲートフィン２の板厚方向Ｘ２（以下、フィン板厚方向Ｘ２という）における中心線Ｙを示している。
【００２６】
図２に示すように、コルゲートフィン２の平面部２１には、平面部２１を切り起こすことにより鎧窓状のルーバ２３が一体形成されている。ルーバ２３は、チューブ１の積層方向Ｘ３（以下、チューブ積層方向Ｘ３という）から見たとき、平面部２１に対して予め定めた角度θ０（以下、捻り角度θ０という）で捻られており、気流方向Ｘ１に沿って平面部２１に複数設けられている。そして、隣接するルーバ２３間にルーバ間通路５が形成されている。
【００２７】
本実施形態では、ひとつの平面部２１に形成された複数のルーバ２３は、冷却用空気流れ上流側に位置する複数のルーバ２３を含む上流ルーバ群と、冷却用空気流れ下流側に位置する複数のルーバ２３を含む下流ルーバ群に二分されている。そして、上流ルーバ群に属するルーバ２３の捻り方向と、下流ルーバ群に属するルーバ２３の捻り方向とが異なっている。
【００２８】
図３は、図２のＡ部拡大図である。図２、図３に示すように、本実施形態では、全てのルーバ２３のルーバピッチＬＰが等しくなっている。そして、隣接するルーバ２３は、フィン板厚方向Ｘ２に互いにオフセット配置されている。本実施形態では、全てのルーバ２３のオフセット量は等しくなっている。
【００２９】
また、複数のルーバ２３は、隣接するルーバ２３のルーバ間距離ＬＤが大きくなるように、気流方向Ｘ１から見たときに、同じ方向にずれている。すなわち、図３に示すように、捻り角度θ０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２３において、隣接するルーバ２３におけるルーバ巾方向Ｘ４の中心点２４同士を結ぶ線Ｚとルーバ巾方向Ｘ４とのなす角度θ１が、予め定めた角度θ０より大きくなっている。
【００３０】
さらに本実施形態では、捻り方向が等しい（すなわち同じルーバ群に属する）複数のルーバ２３におけるルーバ巾方向Ｘ４の中心点２４は、同一の直線Ｚ上に配置されており、この直線Ｚがフィン板厚方向Ｘ２の中心線Ｙに対して傾斜している。
【００３１】
また、各ルーバ群において、冷却用空気流れ最上流側に配置されるルーバ２３の中心点２４と、冷却用空気流れ最下流側に配置されるルーバ２３の中心点２４とを結ぶ線分が、フィン板厚方向Ｘ２の中心線Ｙと交わっている。すなわち、各ルーバ群において、複数のルーバ２３におけるルーバ巾方向Ｘ４の中心点２４が、フィン板厚方向Ｘ２中心線の中心線Ｙに対して、板厚方向Ｘ４の一側と他側とに配置されている。
【００３２】
以上説明したように、隣接するルーバ２３をフィン板厚方向Ｘ２に互いにオフセット配置し、複数のルーバ２３を、ルーバ間距離ＬＤが大きくなるように、気流方向Ｘ１から見たときに同じ方向にずらすことで、各ルーバ２３のルーバ間距離を大きくすることができる。このため、ルーバピッチＬＰを細密化しても、ルーバ２３の目詰まりを抑制することができる。また、冷却用空気を隣接するルーバ２３に形成されるルーバ間通路５に確実に導くことができるので、ルーバ一枚当たりの熱伝達率を向上させることができる。
【００３３】
さらに、各ルーバ２３の上流側端部を、低温の空気が流通する部位に配置することができるので、各ルーバ２３において先端効果を良好に発揮させることができ、コルゲートフィン２の熱伝達率を向上させることができる。
【００３４】
また、複数のルーバ２３におけるルーバ巾方向Ｘ４の中心点２４を、同一の直線Ｚ上に配置し、この直線Ｚがフィン板厚方向Ｘ２の中心線Ｙに対して傾斜させることで、各ルーバ間距離ＬＤを等しくできるため、ルーバ２３各部における冷却用空気流れを等しくし、熱交換を促進させることができる。
【００３５】
また、冷却用空気流れ最上流側に配置されるルーバ２３の中心点２４と、冷却用空気流れ最下流側に配置されるルーバ２３の中心点２４とを結ぶ線分を、フィン板厚方向Ｘ２の中心線Ｙと交わるようにすることで、オフセット量を大きくすることができる。このため、ルーバ間距離ＬＤをより大きくすることができるので、ルーバピッチＬＰを細密化しても、ルーバ２３の目詰まりを確実に抑制するとともに、ルーバ一枚当たりの熱伝達率をより向上させることができる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図４は、本第２実施形態に係るコルゲートフィン２をチューブ積層方向Ｘ３から見た断面図である。本実施形態では、なお、図４において、二点鎖線はコルゲートフィン２のフィン板厚方向Ｘ２の中心線Ｙを示している。
【００３８】
図４に示すように、本実施形態では、全てのルーバ２３の捻り方向が等しくなっている。すなわち、上流ルーバ群に属するルーバ２３の捻り方向と、下流ルーバ群に属するルーバ２３の捻り方向とが等しくなっている。そして、全てのルーバ２３におけるルーバ巾方向Ｘ４の中心点２４は、同一の直線Ｚ上に配置されており、この直線Ｚがフィン板厚方向Ｘ２の中心線Ｙに対して傾斜している。
【００３９】
また、全てのルーバ２３のうち、冷却用空気流れ最上流側に配置されるルーバ２３の中心点２４と、冷却用空気流れ最下流側に配置されるルーバ２３の中心点２４とを結ぶ線分が、フィン板厚方向Ｘ２の中心線Ｙと交わっている。すなわち、複数のルーバ２３におけるルーバ巾方向Ｘ４の中心点２４が、フィン板厚方向Ｘ２中心線の中心線Ｙに対して、板厚方向Ｘ４の一側と他側とに配置されている。
【００４０】
これにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、全てのルーバ２３のオフセット量が等しくなっている例について説明したが、これに限らず、例えば、冷却用空気が通過しにくい部位のオフセット量を大きくして、冷却用空気が通過しやすい部位のオフセット量を小さくしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施形態におけるラジエータを示す正面図である。
【図２】第１実施形態に係るコルゲートフィン２をチューブ積層方向Ｘ３から見た断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】第２実施形態に係るコルゲートフィン２をチューブ積層方向Ｘ３から見た断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２１…平面部、２３…ルーバ、Ｘ１…気流方向（流体の流通方向）、Ｘ２…フィン板厚方向。
【図１】
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【図２】
2008209025.tif 000004
【図３】
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【図４】
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