(57)【要約】【課題】  熱交換器の最大熱伝達量を達成すると共に流出側での流動中の媒体の圧力降下を達成する。【解決手段】  一媒体から別の媒体への熱伝達のための管相互間の領域に位置する少なくとも１つのルーバ構造体を備えた熱交換器用フィンにおいて、ルーバ構造体（２，３０）は、両方のフロー部（３，４；２８）のうち一方に、幾何学的要素として少なくとも１つの単一湾曲中間ルーバ（７，８，９，１１，１２，１３）及び（又は）少なくとも１つの多湾曲外側ルーバ（５，６）及び（又は）内側ルーバ（１５，１６）を備えていることを特徴とするフィン。【選択図】      図１
2005069679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一媒体から別の媒体への熱伝達のための管相互間の領域に位置する少なくとも１つのルーバ構造体を備えた熱交換器用フィンであって、ルーバ構造体が、流入側フロー部及び流入側フロー部に対応した流出側フロー部を備え、フロー部が共に各々、１つの外側ルーバ、少なくとも１つの中間ルーバ及び１つの内側ルーバを有し、内側ルーバが、互いに連結され、一方のフロー部のルーバが、他方のフロー部のルーバに対して傾斜して配置されていて、ルーバの幾何学的要素、即ち、長さＬ、幅Ｂ、傾斜角αを有し、隣り合う傾斜ルーバ相互間の各々には、流動中の媒体のための通路スロットが設けられている熱交換器用フィンにおいて、ルーバ構造体（２，３０）は、両方のフロー部（３，４；２８）のうち一方に、幾何学的要素として少なくとも１つの単一湾曲中間ルーバ（７，８，９，１１，１２，１３）及び（又は）少なくとも１つの多湾曲外側ルーバ（５，６）及び（又は）内側ルーバ（１５，１６）を備えていることを特徴とするフィン。
【請求項２】
ルーバ（５，７，８，９，１０，１５；６，１１，１２，１３，１４，１６）の曲率は、ベンド状及び（又は）アーチ状に設計されていることを特徴とする請求項１記載のフィン。
【請求項３】
中間ルーバ（７，８，９，１１，１２，１３）は、これらの幅（Ｂ）の方向に単一湾曲状態に導入され、少なくとも１つの湾曲ルーバ（７，８，９，１１，１２，１３）は、好ましくはルーバ長手方向軸線とフィン表面の平面（２６）との間の交差点軸線（Ｐ）において少なくとも１つのルーバ−内側傾斜角変化率（αｎＯ／αｎＵ）を呈し、傾斜角変化率（αｎＯ／αｎＵ）は、ルーバ（７，８，９，１１，１２，１３）内に２つの互いに同一方向には差し向けられていないではないルーバ部分（７′，８′，９′，１１′，１２′，１３′）及び（７″，８″，９″，１１″，１２″，１３″）を生じさせ、好ましくは単一湾曲中間ルーバ（７〜９，１１〜１３）は各々、フィントップルーバ部分（７′，８′，９′及び１１′，１２′，１３′）及びフィンボトムルーバ部分（７″，８″，９″及び１１″，１２″，１３″）を有し、フィントップ及びフィンボトムルーバ部分は各々、ルーバ（７，８，９，１１，１２，１３）内で互いに同じ向きの２つのルーバ部分傾斜角αｎＯ／αｎＵ（ｎ＝２・・・１１）（ルーバ個数）を有し、（αｎＯ）は、フィン表面の平面（２６）の上方でルーバ部分と関連したフィントップ傾斜角であり、（αｎＵ）は、フィン表面の平面（２６）の下でルーバ部分と関連したフィンボトム傾斜角であることを特徴とする請求項１又は２記載のフィン。
【請求項４】
フロー部（３，４）中においてフィン表面の平面（２６）の上方のフィントップルーバ部分の傾斜角（αｎＯ）は各々、各場合におけるプレデフィニションにより互いに等しく、フィン表面の平面（２６）の下方でフロー部（３，４）中に存在しているフィンボトムルーバ部分傾斜角（αｎＵ）のうち少なくとも１つは、各場合において他のフィンボトム傾斜角とは異なった角度になっていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一に記載のフィン。
【請求項５】
フロー部（３，４）中においてフィン表面の平面（２６）の下方のフィンボトムルーバ部分の傾斜角（αｎＵ）は各々、各場合におけるプレデフィニションにより互いに等しく、フィン表面の平面（２６）の下方でフロー部（３，４）中に存在しているフィントップリーバ部分傾斜角（αｎＵ）のうち少なくとも１つは、各場合において他のフィンボトムルーバ部分傾斜角とは異なった角度になっていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一に記載のフィン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一媒体から別の媒体への熱伝達のための管相互間の領域に位置する少なくとも１つのルーバ構造体を備えた熱交換器用フィンであって、ルーバ構造体が、流入側フロー部及び流入側フロー部に対応した流出側フロー部を備え、フロー部が共に各々、１つの外側ルーバ、少なくとも１つの中間ルーバ及び１つの内側ルーバを有し、内側ルーバが、互いに連結され、一方のフロー部のルーバが、他方のフロー部のルーバに対して傾斜して配置されていて、ルーバの幾何学的要素、即ち、長さＬ、幅Ｂ、傾斜角αを有し、各場合において、隣り合う傾斜ルーバ相互間の各々には、流動中の媒体のための通路スロットが設けられている熱交換器用フィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用途に現在用いられている熱交換器の大部分は、互いに上下に直列に配置された熱伝達管（伝熱管）及び管相互間に設けられたフィンを有する熱伝達コアを備え、ルーバがフィン表面に設けられている。熱伝達は、熱伝達管からルーバを備えたフィンに、又その逆に起こる。ルーバは、媒体の流れをフィン表面上に、そしてフィン表面を通って差し向け、制御された度合いの乱流を生じさせ、流動中の媒体とフィンとの熱伝達を促進するようになっている。
【０００３】
従来型フィンでは、特に中間ルーバは、流入側フロー部及び対応関係にある流出側フロー部の各々において、
−「等しいルーバ長さＬの」、
−「等しいルーバ傾斜角αの」、
−「等しいルーバ幅Ｂの」
ルーバ幾何学的要素を備えている。ルーバ幾何学的要素である「等しいルーバ長さＬの全てのルーバ」は本質的に、全てのルーバの通路スロット及びかくしてルーバ全てが等しい長さのものであることを意味している。もしルーバ幾何学的要素である「等しいルーバ傾斜角αの全てのルーバ」があれば、各フロー部の外側折り曲げルーバ、中間ルーバ及び内側折り曲げルーバは、同じ向きの傾斜角を有するが、両方のフロー部の傾斜角の方向は、互いに異なるもののフィン中間平面に対し鏡像対称関係をなしている。さらに、中間ルーバは、「等しいルーバ幅Ｂ」のルーバ幾何学的要素があれば、フィン長手方向断面に示す等しい幅を有し、それにより大抵の場合において外側折り曲げルーバ及び内側折り曲げルーバの折り曲げ部分の幅が中間ルーバの幅の半分に等しいということとは異なっている。
【０００４】
熱交換器用の他のルーバフィンが、米国特許第４，３２８，８６１号明細書に記載されており、熱交換器は、熱交換器管及びフィンコア又は平らなフィンバッフルから成る構造を有している。熱伝達管は、平らな管の形態に設計されている。フィンは、関連の通路スロットを含む長手方向に管の列に平行に延びるベネシャンブラインド状ルーバを備え、管の列を越えて達する小片を有している。管相互間のフィンは、一定長さの通路スロットを有し、管領域の外部には、長手方向に次第に短くなった列状に配置されているスロットがある。管領域の外部に位置するスロットは各々、隣り合う平らな管相互間に列状に配置された通常のスロットよりも短く、長手方向に短くされた列状のスロットは、平らな管の縁部を越えてフィンの突出小片の外縁部の近くに形成され、最も短いスロットは、列状の平らな管の縁部に隣接して配置されている。したがって、列状の長手方向に短くされたルーバの平らな管領域の外部では、各ルーバは、列中の隣り合うルーバ相互間に位置する通常のルーバの長さよりも短く、列状の長手方向に短くされたルーバは、列状の管の端部の後でフィンの外縁部相互間のフィンの突出領域に形成された状態で配置されている。
【０００５】
包囲するルーバフィンチャネルを備えた別の熱交換器は、米国特許第４，９５８，６８１号から知られている。この熱交換器では、複数の丸い管が設けられると共に複数のフィンがこれら丸管相互間に位置し、それによりフィンは、多くのルーバで包囲され、管に熱結合されている。その目的は、熱交換器の熱伝達容量を向上させることにある。フィンは、ルーバ及び平らな領域から成り、ルーバは、対をなす管相互間に位置し、隣のフィン領域上でこれら管に対し或る距離をおくと共に同一幅の円弧状の平らな領域により管に対し距離をおいて配置されており、円弧状の平らな領域は、等しい幅の円弧状循環チャネルとして役立つ。円弧状循環チャネルの幅と隣り合う管相互間の距離の比は、最適値を有し、ルーバは、熱伝達特性が空気圧力降下に対して増大すると、増大するという効果を生じさせるようになっている。
【０００６】
空調ユニット用管形熱交換器が米国特許第５，１１７，９０２号明細書に記載されており、この熱交換器は、互いに平行に一定の距離をおいて配置された複数のフィンプレートと、少なくとも１つの列をなすと共にフィンプレートに垂直に配置された複数の熱伝達管と、各フィンプレート上に設けられていて、空気流に対して垂直であり且つフィンプレート表面から突き出て形成された複数の突出ストリップと、各フィンプレート上に設けられていて、列状の熱伝達管の中央線に沿って延びる少なくとも１つの逸らせ面とから成っている。かかる管形熱交換器では、空気は、フィンプレート相互間を流れ、液体は熱伝達管内を流れることができる。各突出ストリップは、流れ方向に応じて２つの方向に傾いているのがよい。加うるに、フィンプレートの長手方向縁部の近くの１つの列の突出ストリップの数は、熱伝達管の中心線の近くの列のストリップの数よりも多い。逸らせ表面にはストリップは設けられていない。
【０００７】
さらに米国特許第５，６６９，４３８号明細書には、一連の平らなフィン壁を備えた波形熱交換器フィンが記載されている。フィン壁は、交互に位置する峰線を備えた一体折り曲げ品であり、峰線相互間で測定された所与のフィン壁幅を備えている。峰線は、隣のフィン壁と管との間に存在する流体流れ通路を形成するよう互いに平行で平らな熱伝達管に連結できるよう設けられている。流体を峰線にほぼ平行な方向に管中に圧送する。隣り合う流れ通路は各々、峰線の内面に設けられた絞り部分及び２つの隣り合う峰線の外面相互間に設けられた反対側の絞り部分を更に有している。各フィン壁は、一連の一体の本質的に平らなルーバを備え、これらルーバは、壁から折り曲げられ、ルーバは各々、フィン壁幅に全体として平行な長さを有している。各ルーバは、傾斜軸線周りにそのフィン壁の平面から且つこれを通って傾斜している。それにより、ルーバの対角線方向の一方の半部は、フィン壁の一方の側部上に本質的に完全に動かされ、したがって、ルーバの対角線方向の他方の半部は、フィン壁の他方の側部上に本質的に動かされている。それにより、ルーバの直径方向反対側のコーナ部は、フィン壁の各々に対し隣の流れ通路の非絞り部分内へ、そして絞り部分から動かされている。
【０００８】
米国特許第５，７３０，２１４号明細書には、ルーバが様々な角度を有する調節可能なルーバ構造体を備えた冷却用フィン熱交換器が記載されている。ルーバ構造体は、３つの部分、即ち、流入側フロー部、ルーバの無い中央部及び流出側フロー部から成り、流入側フロー部及び流出側フロー部は各々、外側に折り曲げられたルーバ及び幾つかの中間ルーバを有し、全てのルーバは、中央部中間平面に対し流入側フロー部及び対応関係をなす流出側フロー部の対称関係をなして配置され、中央部は、互いに反対側の内側中間ルーバの両方に連結され、フィンプレート平面に対しずれており、ルーバ幅全体にわたって形成された状態で「等しいルーバ長さＬの」、「中央部に差し向けられた外側折り曲げルーバから始まって増大する等しくないルーバ傾斜角αの」及び中間ルーバの等しいルーバ幅Ｂの」ルーバ幾何学的要素を備えた中間ルーバが設けられ、流入側フロー部及び流出側フロー部内の中央部に対称に、等しくないルーバ傾斜角を備えた外側折り曲げルーバも又設けられている。各々従来の組みをなすパターン「流入側フロー部／流出側フロー部」内のルーバは、長さ、幅、傾斜及び傾斜角の方向が同じであるが、各場合における傾斜角の大きさは、外側ルーバから内側ルーバへ増大しているのがよい。この場合、傾斜角は、中央部に差し向けられた流入側フロー部中の空気流の方向に増大し、それと同時に流出側フロー部内において連続的に減少している。特に、流入側フロー部について外側折り曲げルーバと関連した２２゜から最後の内側中間ルーバに関する３０゜以上４０゜まで増大し、したがって、流出側フロー部については減少するルーバ傾斜角αが与えられる。かくして、ルーバ傾斜角は本質的に中央部に向かう方向において段階的に増大し、流入側フロー部の外側折り曲げルーバの角度に向かってその最後の外側折り曲げルーバまで流出側フロー部においてこの場合も又段階的に減少している。これは、本質的に中央部に対し、流入側フロー部及び流出側フロー部のルーバ対称性があるということを意味している。外側折り曲げルーバの折り曲げ部は、ルーバ幅のほんの約半分の幅を有し、中央部に連結されたルーバは、他方の中間ルーバと同一のルーバ幅を有する。中央部は、他方のフロー部に関し距離をおいてフィンプレート平面に平行にずれている。
【０００９】
問題は、中央部の付近の角度が大きいために、空気流を流出側フロー部の領域のルーバ上に生じさせる僅かな乱流があるということにもある。
【００１０】
フィン中に空気乱流を生じさせるルーバを備えた別の熱交換器、ルーバを製造する装置並びにフィンの製造方法が米国特許第５，７３８，１６９号明細書に記載されている。この熱交換器は、熱キャリヤを流通させる少なくとも１つの列状に配置された平らな管から成る。曲がり部の多いフィンは、２つの隣り合う管相互間において、管に連結されている。フィン内には複数のルーバが設けられ、各ルーバは、長手方向スロット開口部を形成している。媒体により加熱され又は冷却される流体は、スロット開口部を通過する。１つ又は数個のルーバ上に波形にされた縁部により、流体中に乱流が生じる。乱流は、流体中の層状流れを関連のルーバに沿って乱す。
【００１１】
米国特許第５，７６５，６３０号明細書から、空気の流れを差し向けるフィンを備えたラジエータが知られており、これらフィンは、ラジエータコアの断面に対し規定された角度をなして配置されている。したがって、ラジエータに流入する空気は、フィンによって逸らされ、フィンは、空気をラジエータ中に吹き込むファン羽根の入射角と共に延びている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
とりわけルーバ構造体を備えた全ての公知のフィンは、とりわけ、一媒体から別の媒体への最大熱伝達を可能にする最適構造を備えておらず、フィンの通過後流動中の媒体の圧力降下が低いという問題を提起している。
したがって、本発明の目的は、フィンのところに存在する媒体の流れがルーバスロットを最適な状態で通され、媒体が主としてこれらと接触状態にあるルーバ上に流れ、乱流が作られ、最大熱伝達及び流動媒体中の僅かな圧力降下が達成されるよう適当に構成された熱交換器用フィンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この問題は、請求項１の特徴記載部分によって解決される。請求項１の前文によれば、一媒体から別の媒体への熱伝達のための管相互間の領域に位置する少なくとも１つのルーバ構造体を備えた熱交換器用フィンは、ルーバ構造体が、流入側フロー部及び流入側フロー部に対応した流出側フロー部を備え、フロー部が共に各々、１つの外側ルーバ、少なくとも１つの中間ルーバ及び１つの内側ルーバを有し、内側ルーバが、互いに連結され、一方のフロー部のルーバが、他方のフロー部のルーバに対して傾斜して配置されていて、ルーバの幾何学的要素、即ち、長さＬ、幅Ｂ、傾斜角αを有し、隣り合う傾斜ルーバ相互間の各々には、流動中の媒体のための通路スロットが設けられている。
【００１４】
本発明によれば、ルーバ構造体は、両方のフロー部のうち少なくとも一方に、幾何学的要素として少なくとも１つの単一湾曲中間ルーバ及び（又は）少なくとも１つの多湾曲外側ルーバ及び（又は）内側ルーバを備えている。
ルーバの曲率は、ベンド状及び（又は）アーチ状に設計されたものであるのがよい。
【００１５】
中間ルーバは、これらの幅Ｂの方向に単一湾曲状態に構成されたものであるのがよく、少なくとも１つの湾曲ルーバは、好ましくはルーバ長手方向軸線とフィン表面の平面との間の交差点軸線Ｐにおいて少なくとも１つのルーバ−内側傾斜角変化率（αnO／αnU）を呈し、傾斜角変化率（αnO／αnU）は、ルーバ内に２つの互いに同一方向には差し向けられていないではないルーバ部分を生じさせ、好ましくは単一湾曲中間ルーバは各々、フィントップルーバ部分及びフィンボトムルーバ部分を有し、フィントップ及びフィンボトムルーバ部分は各々、ルーバ内で互いに同じ向きの２つのルーバ部分傾斜角αnO／αnU（ｎ＝２・・・１１）（ルーバ個数）を有し、（αnO）は、フィン表面の平面の上方でルーバ部分と関連したフィントップ傾斜角であり、（αnU）は、フィン表面の平面の下でルーバ部分と関連したフィンボトム傾斜角である。
【００１６】
フロー部中においてフィン表面の平面の上方のフィントップルーバ部分の傾斜角（αnO）は各々、各場合におけるプレデフィニションにより互いに等しく、フィン表面の平面の下方でフロー部中に存在しているフィンボトムルーバ部分傾斜角（αnU）のうち少なくとも１つは、各場合において他のフィンボトム傾斜角とは異なった角度になっているのがよい。
【００１７】
他方、フロー部中においてフィン表面の平面の下方のフィンボトムルーバ部分の傾斜角（αnU）は各々、各場合におけるプレデフィニションにより互いに等しく、フィン表面の平面の下方でフロー部中に存在しているフィントップリーバ部分傾斜角（αnU）のうち少なくとも１つは、各場合において他のフィンボトムルーバ部分傾斜角とは異なった角度になっているのがよい。
【００１８】
ルーバは、幅Ｂの方向において多数回湾曲した状態で設計されたものであるのがよく、多数回に湾曲したルーバでは、任意的に、ルーバ長手方向軸線Ｐとフィン表面の平面との間の交点軸線にルーバ内部傾斜角変化率があると共に（或いは）ルーバ長手方向軸線と交点軸線Ｐに平行なフィン表面の平面との間の交点軸線Ｐ′の外側に差し向けられた少なくとも１つの軸線に少なくとも１つのルーバ内部傾斜角変化率があり、フィン表面の平面の上及び（又は）下の１つのルーバ内の少なくとも２つ及び（又は）それ以上の等しくないルーバ部分傾斜角を備えた傾斜角変化率、即ち、多数の曲率の結果として、１つのルーバ内に幅延長に沿って数個のルーバ部分がある。
【００１９】
湾曲状態のルーバは、幾何学的要素として長さＬに沿って折り曲げられると共に（或いは）アーチ状にされたルーバとしてルーバ構造体の状態に設計されたものであるのがよい。
【００２０】
ルーバ構造体は、隣のルーバの少なくとも１つの長さＬと比較して両方のフロー部の少なくとも一方において幾何学的要素として等しくないルーバ長さＬ′を有する少なくとも１つのルーバを備えるのがよい。
ルーバの各長さＬ／Ｌ′は、主として通路スロットＳ／Ｓ′の長さに依存している。
ルーバ構造体は、少なくとも１つの隣の中間ルーバの幅Ｂ／Ｂ′と比較して、両方のフロー部の少なくとも一方において幾何学的要素として等しくないルーバ幅Ｂ′を有する少なくとも１つの中間ルーバを有するのがよい。
【００２１】
少なくとも中間ルーバの付近において、幾何学的要素として隣の短い媒体ツールスロットＳのうちの１つと比較して長い媒体ツールスロットＳ′を２つの隣り合うルーバに割り当てるのがよい。
【００２２】
さらに、ルーバ構造体の少なくとも３つの隣り合うルーバは、両方のフロー部のうちの少なくとも一方において、好ましくは１２個のルーバについて等しくない向きの変化するルーバ傾斜角αm+1／αm+2／αm+3（ｍ＝０・・・９）を備えるのがよく、３つの隣り合うルーバ相互間のルーバ傾斜角αm+1／αm+2／αm+3の少なくとも１つの山状及び（又は）溝状コースが幾何学的要素として生じるようになっている。
ルーバの山状及び（又は）溝状コースを幾何学的要素として湾曲したルーバを備えたルーバ構造体に移すことができる。
【００２３】
一般的に、大抵の用途では、幾何学的要素として流入側フロー部と対応関係にある流出側フロー部との間にはルーバ中間平面に関しルーバ構造体について対称性がある。
また、幾何学的要素として流入側フロー部とこれと対応関係にある流出側フロー部との間のルーバ中間平面に関しての非対称性が設けられ、それによりフロー部中のルーバの数及び形状が互いに異なってよいが、このようにするかどうかは任意である。
【００２４】
フィンは、主としてプレート状に設計されたものであるのがよく、好ましくは平らなフィン表面を有している。ルーバ、ルーバ部分及びこれらの関連の傾斜角αをこれ又フィン表面の平面に対し対称的に交換状態に配置されたフロー部相互間の一致性を維持しながら熱交換器の需要及び設計に応じて設定するのがよく、このようにするかどうかは任意である。
【００２５】
任意的に、フロー部の隣り合うルーバ相互間の距離Ａは、互いに異なっていてもよい。  さらに、本発明のフィンは任意的に、熱交換器内の幾何学的要素として所与のフィンピッチｓfinの形態の他の平行配置のフィンまで所与の距離を有するのがよく、このようにするかどうかは任意である。
【００２６】
かかるフィンには、特に、ルーバ幾何学的要素である「隣り合うルーバに関し少なくとも１つのルーバの非一様長さＬ／Ｌ′」と「湾曲したルーバに関し非一様な上側／下側ルーバ部分傾斜角αnO／αnUの確立」の組合せがある。
フィンは、ルーバ断面プロフィールの互いに異なる形状を有するのがよく、特に幾何学的要素としてスロット断面Ｓ，Ｓ′の構成を有するのがよい。
【００２７】
それにより、通路スロットの案内線は、少なくとも両方のフロー部の一方において任意的にルーバ毎に様々である互いに異なる幅Ｂ／Ｂ′、交互の長さＬ／Ｌ′及び（又は）変化した曲率及び（又は）互いに異なる向きのルーバ部分の傾斜角αr／αs／αtが得られるよう互いに異なるルーバを構成することができる。
【００２８】
断面プロフィールは好ましくは、凹状、凸状、矢印状、コイル状、中断した形状を有するのがよく、他の幾何学的に所与の輪郭及びコンパクトさにおいて、互いに異なる傾斜角α／α′、互いに異なるルーバ幅Ｂ／Ｂ′、互いに異なるルーバ長さＬ／Ｌ′及び距離Ａ／Ａ′、ルーバの付近における数個の傾斜変化軸線Ｐ／Ｐ′並びに流入側フロー部とこれと対応関係にある流出側フロー部との間の対称性及び非対称性を有し、アポストロフィ表記の測定パラメータα，Ｂ′，Ｌ′，Ａ′，Ｐ′は、変化を表している。
【００２９】
幾何学的要素を単独で、二重に又は互いに多数個の状態に組み合わせることができ、それにより幾何学的要素も又、全てルーバ幅Ｂが等しく且つ（或いは）全てルーバ傾斜角αが等しく且つ（或いは）全てルーバ長さＬが等しいルーバに導入することができる。
【００３０】
本発明の少なくとも１つのルーバ構造体及び少なくとも１つのフィン幾何学的要素及び（又は）本発明の１つのルーバ幾何学的要素を備えた本発明のフィンを製造する本発明の方法は、次の工程を有するのがよい。
１．ＣＡＤプログラムの任意的使用後におけるフィンのデフィニション、
２．フィン寸法、フィン幾何学的要素及びルーバ幾何学的要素の静的パラメータについての事前決定、
３．動的パラメータ、例えば媒体流入温度、媒体流入速度、媒体流出温度、流動中の媒体の圧力降下の事前決定、
４．ＣＦＤシミュレーションの実行、
５．熱伝達場の記録、
６．好ましくはレーザ装置を用いる媒体流れ場の記録、
７．特に媒体流出温度及び圧力降下の測定後に得られる熱伝達及び流れ場の評価、
８．流動中の媒体の最大熱伝達及び最小圧力降下に関する最適化によるフィンについての所定の幾何学的要素の変化及び選択、
９．ＣＦＤシミュレーションの評価
１０．最適化されたフィンの製造。
【００３１】
ルーバに流れ、ルーバを通り、そしてルーバから流れる媒体として、好ましくはガス、特に空気を用いるのがよい。
【００３２】
本発明のフィンを用いると、熱伝達管相互間の領域において熱交換器の媒体側、特に空気側の幾何学的形状が向上し、フィンの総合性能が高くなり、それにより相互性能はその中で流出側フロー部側において流動中の媒体の圧力降下を最小にして一媒体から別の媒体への最大熱伝達が生じることができるように規定される。
本発明のフィンを、新規なツールを除き、製造システムに大規模な投資を必要とすることなく製造することができる。組立て費用も又、ほぼ従来範囲内のままである。
【００３３】
本発明の特徴及び有利な実施形態は、従属形式の請求項に記載されている。
本発明を図面を用いて例示の実施形態により詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、一媒体から別の媒体への熱伝達のために関連の管相互間の領域に少なくとも１つのルーバ構造体２を有する本発明の熱交換器用フィン１の略図であり、ルーバ構造体２は、２つの部分、即ち、流入側フロー部３及びこれに対応した流出側フロー部４から成り、流入側フロー部３及び流出側フロー部４は各々、外側ルーバ（外側ベントルーバ）５，６、少なくとも１つの中間ルーバ７，８，９，１０及び１１，１２，１３，１４及び内側ルーバ（内側ベントルーバ）１５，１６を有し、内側ベントルーバ１５，１６は、互いに連結され、フロー部３のルーバ５，７，８，９，１０，１５は、他のフロー部４のルーバ６，１１，１２，１３，１４，１６に対し傾斜した状態で配置されていて、ルーバ幾何学的要素、即ち長さＬ、幅Ｂ、傾斜角αを備え、隣り合うルーバ５，７，８，９，１０，１５及び６，１１，１２，１３，１４，１６相互間の各々には流動中の媒体のためのツールスロット１７，１８が設けられている。
【００３５】
本発明によれば、ルーバ構造体２，３０は、両方のフロー部３，４；２８のうち一方に、幾何学的要素として少なくとも１つの単一湾曲中間ルーバ７，８，９，１１，１２，１３及び（又は）少なくとも１つの多湾曲外側ルーバ５，６及び（又は）内側ルーバ１５，１６を備えている。
【００３６】
フィン１は、大きなプレートの形をした状態に設計され、好ましくは平らなフィン表面２６を有している。
【００３７】
中間ルーバ７〜９及び１１〜１３は各々、ルーバ長手方向軸線とフィン表面の平面２６とのなす交線としての傾斜角軸線Ｐに対して横断方向の１つのルーバ内部傾斜角変化を有している。湾曲状態のルーバ７，８，９及び１１，１２，１３は、傾斜変化軸線Ｐに対し、図２に示すようにフィントップルーバ部分７′，８′，９′及び１１′，１２′，１３′及びフィンボトムルーバ部分、７″，８″，９″及び１１″，１２″，１３″を形成している。傾斜角変化率は、各場合において、ルーバ７，８，９，１１，１２，１３内に２つの互いに同一方向には差し向けられてはいないルーバ部分傾斜角αnO／αnU（ｎ＝２・・・１１（ルーバ個数））があり、αnO）は、フィン表面の平面２６の上方でルーバ部分と関連したフィントップ傾斜角であり、αnUは、フィン表面の平面２６の下でルーバ部分と関連したフィンボトム傾斜角である。中間ルーバ１０，１４は湾曲していないが、幅Ｂ全体にわたり平らに設計されている。
【００３８】
本発明は、図１及び図２に示すようにフィン表面の平面の上下においてルーバ部分及び傾斜角の厳密な形態には制限されない。ルーバ、ルーバ部分及び関連の傾斜角αは、これ又全てのルーバについてフィン表面の平面２６に対し交換状態に配置された熱交換器の需要及び設計で決まる。
【００３９】
図１では、一実施形態において、フロー部３，４においてフィン表面の平面２６上のフィントップルーバ部分傾斜角αnOは、プレデフィニションにより互いに等しい。フィン表面の平面２６の下のフィンボトムルーバ傾斜角αnUは、内側ルーバ１５，１６を除き、フロー部３，４では各場合において互いに異なっている。表１は、幾何学的形状のＧ１を備えた従来型フィン、幾何学的形状Ｇ２を備えた本発明の第１のフィン及び幾何学的形状Ｇ３を備えた本発明の第２のフィンの比較を示している。
【００４０】
〔表１〕
フロー部についての    Ｇ１／゜従来型    Ｇ２／゜本発明の    Ｇ３／゜本発明の
ルーバ部分傾斜角      ベースフィン      第１のフィン        第２のフィン    
α1O／α1U              32/0             28/0               24/0
α2O／α2U              32/32            28/12              24/12
α3O／α3U              32/32            28/16              24/16
α4O／α4U              32/32            28/22              24/20
α5O／α5U              32/32            28/28              24/24
α6O／α6U               0/32             0/28               0/24         
【００４１】
第３番目〜第６番目のフィン２０，２１，２２，２３を代表する図２の幾何学的形状Ｇ２を備えた本発明のフィン１は、それぞれ標準名称の記号が付けられたフィントップルーバ部分５′，７′，８′，９′，１０′，１５′及びフィンボトムルーバ部分５″，７″，８″，９″，１０″，１５″を備えている。図１と図２の両方を参照すると、図２では、５つのフィントップルーバ部分５′，７′，８′，９′，１０′，１５′のフィン表面の平面２６の上方のルーバ部分傾斜角αnOは、等しい角度の値を有し、即ちα＝α0＝２８゜であり、これに対し、表１の５つのフィンボトムルーバ部分５″，７″，８″，９″，１０″，１５″のフィンボトムルーバ傾斜角αnUは、外側ルーバ部分５″から内側ルーバ部分１５″まで少なくとも部分的に大きくなる値、即ち０゜〜２８゜の値を有している。流入側フロー部３のフィンボトムルーバ部分５″，７″，８″，９″，１０″，１５″は、外側ルーバ５から始まって内側ルーバ１５まで流れの方向に対し折れ曲がってこれらの傾斜が開いている。流出側フロー部４の領域では、フィンボトムルーバ部分５″，７″，８″，９″，１０″，１５″は、内側ルーバ１６から始まって外側ルーバ６の方向に折れ曲がってこれらの傾斜が下になっており、再びフィン表面の平面２６の０゜レベルに達している。それにより、流入側フロー部３と流出側フロー部４は対称になっている。
【００４２】
本発明の別のルーバ幾何学的要素、即ち、「ルーバのうち少なくとも１つが幅Ｂの方向に多数回湾曲している」は、フィンにおいて実現でき、これ又傾斜変化軸線Ｐの外部に位置する少なくとも１又は２回以上の少なくとも１つのルーバは、フィン表面の平面２６の少なくとも１つのルーバの内部傾斜角変化を備え、フィン表面の平面２６の上及び（又は）下の１つのルーバ内の少なくとも２つ及び（又は）それ以上の等しくないルーバ部分傾斜角を備えた傾斜角変化、即ち多数の曲率は、ルーバ内の幅延長に沿って幾つかのルーバ部分を生じさせる。
【００４３】
図２に概略的に示す本発明の平行に配列されたフィン２０，２１，２２，２３は、自動車用熱交換器に従来設けられている熱交換器２４の部分、ラジエータ、加熱コア、蒸発器、凝縮器、給気冷却器等のものであってよい。方向１９（矢印）から流入する好ましい媒体としての空気は、部分的に、通路スロット１７，１８を通ってフィン１，２０，２１，２２，２３相互間に通され、又他方のフィン２０〜２３のルーバ５〜１６を通る。特に、ルーバ５〜１６のところでは、流入空気１９は、熱交換器２４の温度に応じて熱を放出し又は吸収することができる。フィン１，２０，２１，２２，２３から流出する空気は、測定されるべき空気流出温度ｔair,ausで方向２５（矢印）で熱交換器２４を出る。
【００４４】
図３において、本発明の第１のフィン１は、平面図で示されている。図１と図２の両方を参照すると、フィン１は、静的パラメータとして以下の寸法、即ちフィン深さＴ、フィン高さＨ、ルーバ長さＬ、ルーバ幅Ｂ、ルーバ相互間の距離Ａ、フィントップルーバ部分傾斜角αO、フィンボトムルーバ部分傾斜角αU、肉厚ｄを有するのがよい。フィンピッチ、即ち互いに平行に配置されているフィン１−２０，２０−２１，２１−２２，２２−２３相互間の距離は、ｓfinとして与えられている。外側ルーバ及び内側ルーバのルーバ幅Ｂは、中間ルーバ７，８，９，１０，及び１１，１２，１３，１４の幅Ｂのほぼ半分である。また、フィン１では、長さＬとは異なる細長いフィンＬ′を備えたルーバがある。細長いフィンＬ′は、他の通路スロットＳと比べて長いスロットＳ′を有していることを意味している。
【００４５】
一般に、ルーバ幅Ｂは、図２に示されているように、フィン１の長手方向断面における選択されたルーバ１４のフィン表面の平面２６に対し角度をなす寸法である。一般に、ルーバ傾斜角αは、フィン表面の平面２６に対するそれぞれのルーバ又はルーバ部分の角度設定値である。フィン高さＨ及びフィン深さＴは、フィン１の外寸である。ルーバ５〜１６相互間には、参照符号１７，１８のついた通路スロットＳがある。かくして、各フロー部３，４について、好ましくは各側においてそれぞれ通路スロット１７，１８を備えた６つのルーバ５，７，８，９，１０，１５及び６，１１，１２，１３，１４，１６がある。  外側ベントルーバ５，６は、ルーバ構造体２においてそれぞれ最初のルーバ及び最後のルーバである。内側ベントルーバ１５，１６は、フィン中間平面２７の付近で互いに連結され、フィン表面の一部であり、共通連結部にはスロットが無い。さらに、好ましくは、流入側フロー部３及びこれに対応する流出側フロー部４は、フィン中間平面２７に関し鏡像対称関係にある。
【００４６】
本発明の一実施形態では、ルーバ構造体２の湾曲ルーバは、これらの幅Ｂ及び（又は）長さＬに沿ってアーチ状になっているのがよく、したがってルーバ構造体は、別のルーバ幾何学的要素を備え、即ち、ルーバのうち少なくとも１つは、幅Ｂの方向及び（又は）長さＬの方向において１回及び（又は）多数回アーチ状になっている。
【００４７】
熱交換器に使用できるフィンを最適に決定し、最終的に具体化するために公知のＣＦＤシミュレーションを用いるのがよい。
【００４８】
幾何学的形状Ｇ１を備えた従来型ベースフィンとは異なり、幾何学的形状Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７を備えたフィンの種々のフィンピッチ、空気流入温度及び速度並びに互いに異なるフィン表面温度ルーバ傾斜角組合せに関し幾何学的形状ＧUSを備えた公知のフィン（米国特許第５，７３０，２１４号明細書で知られている）及び傾斜角が連続して増大するルーバを備えた幾何学的形状Ｇ４を備えたフィンは、ＣＦＤ分析の結果として得られ、これらは、それぞれ表２、図５、図６、図７及び図８に示されている。
【００４９】
図２のデータの裏付けのため、図４は、図２と関連して与えられており、幾何学的形状Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７を備えたフィンを代表する幾何学的形状Ｇ５を備えた本発明のフィン２９を示している。ルーバ構造体３０の両方の対称的なフロー部に代えて、流出側フロー部に対して対称なので流入側フロー部２８だけが示されている。流入側フロー２８では、各側において、ルーバ構造体３０の３つの隣り合うルーバ３１，３２，３３が、幾何学的要素を備えるのがよく、即ち「互いに等しくない向き変化ルーバ傾斜角α3／α4／α5があり、流入側フロー部２８及び（又は）これに対応した流出側フロー部には３つの隣り合うルーバ３１，３２，３３相互間にルーバ傾斜角α3／α4／α5の少なくとも１つの山状コース３４及び（又は）溝状コース３５（図６）がある」。ルーバ３１，３２，３３の山状コース３４及び溝状コース３５も又、湾曲したルーバを備えるルーバ構造体２に移すことができる。
【００５０】
例えば、従来型ガス冷却器の場合、ＣＦＤシミュレーションについて以下のフィン静的パラメータ、即ち、フィン深さＴ＝１２．４ｍｍ、フィン高さＨ＝６．５ｍｍ、ルーバ長さＬ＝４．５ｍｍ、ルーバ幅Ｂ＝１ｍｍ、ルーバ相互間の距離Ａ＝１．０ｍｍ、ルーバ傾斜角α、フィントップルーバ部分傾斜角αO＝２８゜、フィンボトムルーバ部分傾斜角αUは０〜２８゜に設定可能であり、肉厚Ｄ＝０．０８ｍｍが与えられる。フィンピッチｓfin＝１．１ｍｍの場合が図２に示されている。
【００５１】
〔表２〕
ルーバ傾斜角  ベースフィン  フィン  フィン  フィン２９  フィン    フィン
／゜        Ｇ１      ＧUS      Ｇ４      Ｇ５      Ｇ６      Ｇ７  
α1            32        22        12        14        26        32
α2            32        22        16        20        32        24
α3            32        22        20        26        28        32
α4            32        30        24        32        24        24
α5            32        40        28        26        20        32
α6            32        40        32        20        16        24   
【００５２】
幾何学的形状Ｇ１を備えたベースフィンは、例えば流入側フロー部とこれと対応関係にある流出側フロー部の両方においてα＝３２゜の一様なルーバ傾斜角αを備えた従来型ルーバ構造体を意味しており、その真のルーバ傾斜角は、１８０゜−３２゜＝１４８゜である。幾何学的形状ＧUS及びＧ４を備えたフィンは、ルーバ傾斜角が、フィン中心１７まで対称的に階段状に（ＧUS）又は両側が対称的に上昇している（Ｇ４）状態で変化しているルーバ構造体を意味している。幾何学的形状Ｇ１，ＧUS及びＧ４を備えたフィンは、図５に傾斜角（α）−ルーバ数（ｎ）コースに示されている。図６にＧ５−、Ｇ６−、Ｇ７−傾斜角（α）−ルーバ数（ｎ）表示に示されているように、本発明のルーバ傾斜角変化は、これらのコース中に、それぞれ３つの隣り合うルーバ相互間の各々に低−高−低角度変化３４又は高−低−高の角度変化３５の形態をした少なくとも１つの山状変化３４及び溝状変化３５又はベントを有している。
【００５３】
以下の表３に示されたＣＦＤシミュレーションの熱伝達及び圧力降下の値は、幾何学的形状Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７が、公知の幾何学的形状Ｇ１，Ｇ４と比べてより良好な対応を生じさせていることを示している。
〔表３〕
ＣＦＤシミュレーションにより得られたヌッセルト数（熱伝達数）
及び圧力降下（Δｐ）の値
幾何学形状        ヌッセルト数        圧力降下Δｐ／Ｐａ
Ｇ１              11.30                  96.87
Ｇ４              11.80                  83.24
Ｇ５              12.20                  87.06
Ｇ６              12.13                  88.20
Ｇ７              12.08                  96.52        
【００５４】
表３と関連して、図７及び図８では、幾何学的形状Ｇ５，Ｇ６を備えたフィン及び幾何学的形状Ｇ１を備えた従来型フィンについての空気流出温度ｔair,aus／℃及び圧力降下Δｐ／Ｐａが、互いに異なるフィンピッチｓfin＝１．１ｍｍ及び１．２ｍｍ及びそれとは別に等価パラメータについて示されている。幾何学的形状Ｇ５，Ｇ６を備えたフィンの場合、圧力降下Δｐは、フィンピッチｓfin＝１．１ｍｍ、空気流入速度ｗair＝４．９４ｍ／ｓについて９％からフィンピッチｓfin＝１．２ｍｍ、空気流入速度ｗair＝２．９６ｍ／ｓについては２０％以上である。
【００５５】
同時に、空気流出温度ｔair,ausによって表された熱伝達は、幾何学的形状Ｇ１を備えたベースフィンと比較して、高い空気流入速度ｗairについては大きく、小さいフィンピッチｓfinについては小さい。低い空気流入速度ｗairの場合、幾何学的形状Ｇ５，Ｇ６を備えた本発明のフィンは、僅かに小さい熱伝達数を有している。この技術動向は、ｓfin＝１．１ｍｍからｓfin＝１．２ｍｍへのフィンピッチの増大によってより明らかになっている。
【００５６】
同一のＣＦＤシミュレーションから、同等に良好な値が、図７及び図８において幾何学的形状Ｇ３を備えた本発明のフィンについてルーバ内側傾斜角変化を備えたルーバについて得られている。
【００５７】
ルーバ長手方向軸線とフィン表面の平面２６の交線である傾斜変化軸線Ｐの上及び下に位置するルーバ部分は、互いに異なる向きを有するのがよい。ＣＦＤ分析で調査した幾何学的形状Ｇ３を有する本発明のフィンの向き変化ルーバ部分傾斜角αO／αUの値が、幾何学的形状Ｇ２を備えたフィン１の値に加えて表１に示されている。幾何学的形状Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７のフィンと比較すると、幾何学的形状Ｇ３を備えたフィンは、図７及び図８に示すように最も高い空気流出温度Ｔair,aus及び最も小さい空気圧力降下によって良好な熱伝達を示している。
【００５８】
図７は、ＣＦＤシミュレーションから、フィンピッチｓfin＝１．１ｍｍ、空気流入温度ｔair＝４４．５８℃及び３つの空気流入速度／管温度の組合せについて空気流出温度ｔair,aus及び圧力降下Δｐを示し、図８は、フィンピッチｓfin＝１．２ｍｍについての空気流出温度ｔair,aus及び圧力降下Δｐを示している。
【００５９】
図７及び図８の記載は、それぞれ連続して増大し又は減少する傾斜角α（図４）の中断及び（又は）ルーバ内の少なくとも２つのルーバ部分傾斜角に対する傾斜角に対する変化率αnO／αnU（図１及び図２）についてのルーバ角度が等しくない幾何学的形状Ｇ５，Ｇ６，Ｇ３を備えた本発明のフィンがベース幾何学的形状Ｇ１を備えた従来型ベースフィンよりも圧力降下の値が良好であることを示している。
【００６０】
もう一度強調すると、幾何学的形状Ｇ３を備えたフィンの湾曲したルーバについてのＣＦＤシミュレーションの結果は、幾何学的形状Ｇ５，Ｇ６を備えたフィンの結果よりも一層良好である。フィンピッチｓfin＝１．１ｍｍ、空気流入速度ｗair＝４．９４ｍ／ｓの場合の圧力降下の減少分Δｐは、幾何学的形状Ｇ１を備えたベースフィンについての減少分よりも約１４％小さい。また、幾何学的形状Ｇ３のフィンに関するルーバ構造体は、幾何学的形状Ｇ１を備えたベースフィンと比較して高い熱伝達数を有している。
【００６１】
一方においてルーバ長さＬを等しく設計できるフィン１及びフィン２９（Ｇ５）をそれぞれ示す図１及び図４を参照すると、フィン１，２９は他方において、好ましくは別の幾何学的要素を備えるのがよく、即ち、「少なくとも１つのルーバは、フロー部内の隣接のルーバの長さＬよりも長い長さＬ′を有している」。
【００６２】
ルーバの実際の長さＬ／Ｌ′は原理的には、ルーバスロットＳ／Ｓ′又は１７，１８の長さによってあらかじめ決定され、フィン性能に関連している。長い通路スロットＳ′は、熱伝達に役立つが、スロットＳ′がどれほど各端部側でフィン側縁部に近く接近しているかに応じて幾何学的安定性を減少させ、フィンの製造性に悪影響を及ぼす。
【００６３】
本発明によれば、２つの隣り合うルーバ、特に２つの中間ルーバは、フロー部の他のルーバと比較して異なる長手方向スロットＳ−Ｓ′を備えている。この場合のルーバの中には、隣のルーバよりも長いものがある場合がある。この場合、他のルーバは、短いスロットを備えている。それにより、スロットの無い領域では、より低温の空気流が集められる。細長いルーバの背後のうず生成に起因して、熱伝達が高められる。というのは、うず生成が短いルーバと伝熱管の端部相互間で生じるからである。それと同時に、フィンの中央の空気速度の増大が達成され、これは、局所熱伝達係数の増大を活用しようとする。
【００６４】
表４では、幾何学的形状Ｇ１、ＧＬ１及びＧＬ２を備えたフィンがルーバの等しくない長さＬ／Ｌ′（単位：ｍｍ）の場合にＣＦＤシミュレーションの結果によって示されている。
〔表４〕
流入側フロー部と対応の流出側フロー部が対称の場合
の互いに異なるルーバ長さＬ／Ｌ′（単位：ｍｍ）のフィン
ルーバ数  従来型ルーバ構造体Ｇ１  幾何学的形状ＧＬ１    幾何学的形状ＧＬ２
長さ／ｍｍ              長さ／ｍｍ          長さ／ｍｍ
１及び１２        4.5                    4.5                  4.5
２及び１１        4.5                    4.5                  4.5
３及び１０        4.5                    5.5                  4.5
４及び９          4.5                    5.5                  5.5
５及び８          4.5                    4.5                  5.5
６及び７          4.5                    4.5                  4.5         
【００６５】
図９、図１０及び図１１では、関連のフィン温度場が、幾何学的形状Ｇ１，ＧＬ１，ＧＬ２を備えたフィンについて示されている。ＣＦＤシミュレーションの動的パラメータとして、空気流入温度ｔair＝４０℃、空気流入速度ｗair＝３．５ｍ／ｓ及び管表面温度ｔtube＝６０℃が与えられている。幾何学的形状ＧＬ１のフィンのところでは、流入側フロー部の第３番目及び第４番目のルーバ並びに流出側フロー部の第９番目及び第１０番目のルーバは、隣のルーバ（４．５ｍｍ）よりも長い（５．５ｍｍ）。幾何学的形状ＧＬ２のフィンのところでは、流入側フロー部の第４番目及び第５番目のルーバ並びに流出側フロー部の第８番目及び第７番目のルーバは、隣のルーバ（４．５ｍｍ）よりも長い（５．５ｍｍ）。
【００６６】
図９、図１０、図１１のフィン温度場は、幾何学的形状ＧＬ１，ＧＬ２を備えたルーバ構造体は、ルーバとフィン端部との間の空気流れチャネルを開き、これにより、圧力降下に関する或る欠点を伴うが、熱伝達率が増大することを示している。幾何学的形状Ｇ１を備えた従来型ベースフィン及び図９の関連のフィン温度場と比較すると、図１０及び図１１は、幾何学的形状ＧＬ１，ＧＬ２のフィンについて、幾何学的形状ＧＬ１のフィンについては、熱伝達性能が３．１％だけ向上し、圧力降下が１２．２％劣化し、そして幾何学的形状ＧＬ２のフィンについては、熱伝達性能が３．２％だけ向上し、圧力降下が１２．４％だけ劣化していることを示している。表５では、３ＤＣＦＤシミュレーションの幾つかの結果が、１２ｍｍ×６．５ｍｍ×０．０８ｍｍフィンについて示されており、ルーバ長さＬからＬ′への変化が空気流出温度ｔair,aus及び空気圧力降下Δｐの形態で熱伝達にどのような影響を及ぼすかを示している。予想される動的パラメータは次の通りであり、即ち、空気流入温度ｔair＝４０℃、空気流入速度ｗair＝３．４７ｍ／ｓ、フィンステップ／フィンピッチｓfin＝１．１ｍｍである。幾何学的形状Ｇ１のベースフィンのルーバに関し、等しい向きの傾斜角が設けられる。全てのフィンは、各フロー部に６つのルーバを備えている。
【００６７】
【表５】
2005069679.tif 000003
【００６８】
幾何学的形状Ｇ１（４．５ｍｍ）のベースフィンと比較した場合の熱伝達の著しい向上が、４つ全てのルーバが細長い（５．５ｍｍ）の場合に達成される。この場合、空気流出温度ｔair,aus＝５５．５９℃が最も高く、これは、４．５ｍｍよりも長い全てのルーバ（長さ＝５．５ｍｍ）で達成される。しかしながら、注目されるべき高い圧力降下Δｐ＝１１４．６２Ｐａと関連して最も大きな増大率（２８．８６％）がある。また、機械的安定性が問題である。
【００６９】
ベースフィンＧ１と比較して熱伝達が僅かに低いが、圧力降下が著しく小さい同様な結果が、第４の番目の長いルーバ（長さ＝５．５ｍｍ）を１つだけ備えたフィンで達成される。一般的に、安定性の理由で、隣接のルーバのうちの１つよりも長い中間ルーバのうち数個だけを達成することが望ましい。好ましい方法では、以下において、長さ５．５ｍｍの細長い第４番目のルーバを備えたルーバ構造体を調査し、これは、幾何学的形状Ｇ１のベースフィンの全てのルーバ（長さ＝４．５ｍｍ）よりも長い。表５中の最後の行は、第４のルーバがほんの僅かに短い長さ（５．０ｍｍ）を有しているが、ベースフィンＧ１の第４番目のルーバよりは長い場合、空気流出温度ｔair,aus及び空気圧力降下Δｐに対し何が起こったかを示している。この場合、熱伝達及び圧力降下の値は、この場合も又ベースフィンＧ１の値に向かう傾向がある。
【００７０】
表７では、３ＤＣＦＤシミュレーションのうちの幾つかの結果が、１２ｍｍ×６．５ｍｍ×０．０８ｍｍフィンについて、本発明の２つの幾何学的要素の組合せにおいて、第１に「ルーバ長さＬ＝５．５ｍｍの第４の長いルーバ」及び第２に「ルーバ長手方向軸線とフィン表面の平面２６との交点に位置する傾斜変化軸線上の互いに等しくないルーバ部分傾斜角αnO／αnUの少なくとも１つのルーバ」の場合、空気流出温度ｔair,aus及び圧力降下Δｐの形態の熱伝達にどのような影響を及ぼすかを示している。表５の場合と同一の動的パラメータが用いられ、即ち、空気流入温度ｔair＝４０℃、空気流入速度ｗair＝３．４７ｍ／ｓ、フィンステップ／フィンピッチｓfin＝１．１ｍｍである。幾何学的形状Ｇ１のベースフィンのルーバに関し、等しい傾斜角α＝３２゜が提供される。フィンは、各フロー部に６つのルーバを備えている。
【００７１】
表７は、圧力降下の減少の場合にどのような熱伝達が得られ、熱伝達が高レベルに達したときに圧力降下が著しく下がる場合があるかを示している。
【表７】
2005069679.tif 000004
【００７２】
表７から、幾何学的要素、即ち「隣のルーバと比較して少なくとも１つのルーバの長さが異なる」及び「湾曲したルーバに関する等しくない上／下ルーバ部分傾斜角の変化（ＧＬ４／ＧＬ５及びＧＬ６／ＧＬ７）の組合せを備えたフィンＧＬ４，ＧＬ５，ＧＬ６，ＧＬ７は、これ又幾何学的形状Ｇ１を備えたベースフィンと比較して圧力降下の等しい又は次第に増大する値によって熱伝達を著しく向上させることができることが分かる。
【００７３】
空気流入温度が高く且つ空気速度が高い場合、熱伝達率の増加という相対的な改善が、等しくないルーバ断面及び等しくないルーバ長さ、更に湾曲したルーバに起因して達成された。例えば、空気流入速度ｗair＝５．０ｍ／ｓ及び空気流入温度ｔair＝４５℃、他の動的パラメータの同一の値の場合、熱伝達率の向上が、２つの等しくないルーバ部分傾斜角及び部分的に連続し又は完全に連続した湾曲ルーバの場合、長さ５．５ｍｍの第４のルーバを備えたフィン幾何学的形状の同一の条件について幾何学的形状Ｇ１のベースフィンと比較して８．５５％増大し、（例えば、上／下ルーバ部分傾斜角：２８／０，２８／１２，２８／１８，２８／２２，２８／２８，０／２８゜）。
【００７４】
本発明のフィン幾何学的形状の別の改良例では、特に種々のルーバの異なる長さに関し互いに異なる非対称流入側フロー部及び流出側フロー部を達成できる。流入側フロー部と対応関係にある流出側フロー部が互いに非対称である場合、異なるルーバ長さＬ／Ｌ′のルーバ構造体のうち幾つかが、表６に示されている。
【表６】
2005069679.tif 000005
【００７５】
本発明によれば、本発明の別の幾何学的要素としてのルーバピッチ、即ち図２に示す距離Ａも又、１つのフィン、例えばフィン１の２つの隣り合うルーバ相互間では異なる場合がある。
【００７６】
図１２では、互いに異なるルーバ断面プロフィールを備えたフィンの変形例に関する幾つかのフィン細部が、本発明の別の幾何学的要素として示されている。
それによりこの場合も又、１つのフィンに関し、ルーバ断面プロフィールの互いに異なる形状が提供されている。比較のため、フィン高さＨ、ルーバ長さＬ及び２つの長いルーバＬ′を備えた幾何学的形状ＧＬ１の本発明のフィンの細部が図１２に示されている。
【００７７】
凹状、凸状、矢印状、コイル状又は中断した断面プロフィールとは別に、フィン及びルーバの従来型幾何学的形状が破断されている。それにより、小さくした状態で示された断面プロフィールは、互いに異なる角度α／α′、互いに異なるルーバ幅Ｂ／Ｂ′、互いに異なるルーバ長さＬ／Ｌ′、及び距離Ａ／Ａ′、ルーバの付近での幾つかの傾斜変化軸線Ｐ／Ｐ′並びに流入側フロー部と対応関係をなす流出側フロー部の対称及び非対称を意味している。フィン幾何学的形状に関し、この場合、ルーバ構造体は、幾何学的要素、即ち「互いに異なるスロット断面Ｓ，Ｓ′」を備え、それにより、スロットＳ，Ｓ′の案内線が互いに異なるルーバが互いに異なる幅、交互に異なる長さ及び（又は）変化した曲率及び（又は）ルーバ毎に任意的に様々である互いに異なる向きの傾斜角を有するよう互いに異なるルーバを実現している。
【００７８】
本発明によれば、フィンの幾何学的形状形状要素とルーバ幾何学的要素を単独で、互いに二重に又は複数個組み合わせるのがよく、それにより上述の幾何学的要素を需要に応じ、部分的に、完全に等しいルーバ幅及び（又は）完全に等しいルーバ傾斜角及び（又は）完全に等しいルーバ長さに応じて組み合わせることができる。
【００７９】
本発明の少なくとも１つのルーバ構造体及び少なくとも１つのフィン幾何学的要素及び（又は）本発明の１つのルーバ幾何学的要素を備えた本発明のフィンを製造する本発明の方法は、次の工程を有するのがよい。
１．ＣＡＤプログラムの任意的使用後におけるフィンのデフィニション、
２．フィン寸法、フィン幾何学的要素及びルーバ幾何学的要素の静的パラメータについての事前決定、
３．動的パラメータ、例えば媒体流入温度、媒体流入速度、媒体流出温度、流動中の媒体の圧力降下の事前決定、
４．ＣＦＤシミュレーションの実行、
５．熱伝達場の記録、
６．好ましくはレーザ装置を用いる媒体流れ場の記録、
７．特に媒体流出温度及び圧力降下の測定後に得られる熱伝達及び流れ場の評価、
８．流動中の媒体の最大熱伝達及び最小圧力降下に関する最適化によるフィンについての所定の幾何学的要素の変化及び選択、
９．ＣＦＤシミュレーションの評価
１０．最適化されたフィンの製造。
【００８０】
本発明により、幾何学的要素により変化が加えられたフィン相互間の良好な媒体流れ場を得ることができる。
さらに、本発明により、温度データと媒体（空気）圧力降下データの両方について得られた数値による評価と調査結果の多岐にわたる符合により、ＣＦＤシミュレーションによる本発明のフィンの技術的有用性を作り出すことができる。
【００８１】
本発明のルーバ構造体は、フィンにおいて互いに熱伝達と圧力降下を最適にマッチさせる可能性を高めている。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】ルーバが湾曲しており、１つのルーバ内に２つの互いに異なる状態に差し向けられたルーバ部分傾斜角を備えているルーバ構造体を有する本発明のフィンの概略縦断面図である。
【図２】熱交換器内に空気の流れ方向（矢印）が付けられた状態で互いに平行に配列された本発明の数個のフィンの略図である。
【図３】隣りのルーバと比較して長い通路スロットを備えた少なくとも１つのルーバ又は長いルーバを有する本発明のフィンの平面図である。
【図４】ルーバからルーバへ異なる状態で差し向けられた、即ちルーバ傾斜角が増大し又はルーバ傾斜角が減少する３つの隣り合うルーバが設けられたルーバ構造体を有するフィンの概略縦断面図である。
【図５】関連の幾何学的要素を有する従来型で公知のフィンについてのルーバ傾斜角（α／゜）とルーバの数（Ｎ）の関係を表す略図である。
【図６】図４の関連の幾何学的要素を有する本発明のフィンについてのルーバ傾斜角（α／゜）とルーバの数（Ｎ）の関係を表す略図である。
【図７】所与のフィンピッチｓfin＝１．１ｍｍの場合の傾斜角依存ルーバ構造体を備えたベースフィンと本発明のフィンとの間の圧力降下（Δｐ／Ｐａ）と空気出口側温度（ｔair,aus／℃）の比較図である。
【図８】図７と比較して異なる所与のフィンピッチｓfin＝１．２ｍｍの場合の傾斜角依存ルーバ構造体を備えたベースフィンと本発明のフィンとの間の圧力降下（Δｐ／Ｐａ）と空気出口側温度（ｔair,aus／℃）の比較図である。
【図９】通路スロットの長さが等しく、ルーバの長さが等しく、しかも角度が等しい、即ちα＝３２゜のベースフィンについてのフィン温度場を示す図である。
【図１０】２番目及び３番目のスロットＳ′の長さが互いに異なり、したがって、流入側フロー部のルーバ３，４の長さＬ′及びこれに対応した流出側フロー部のルーバの長さが異なる本発明のフィンについてのフィン温度場を示す図である。
【図１１】スロット３，４の長さが互いに異なり、したがって、流入側フロー部のルーバ４，５の長さ及びこれに対応した流出側フロー部のルーバの長さが異なる本発明のフィンについてのフィン温度場を示す図である。
【図１２】互いに異なるルーバ断面プロフィール及びルーバプロフィールを備えた本発明のフィンの概略詳細平面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１        幾何学的形状Ｇ２を備えた第１のフィン
２        第１のルーバ構造体
３        第１の流入側フロー部
４        第２の流出側フロー部
５        第１の外側ルーバ
６        第２の外側ルーバ
７        第１中間ルーバ
８        第２中間ルーバ
９        第３中間ルーバ
１０      第４中間ルーバ
１１      第５中間ルーバ
１２      第６中間ルーバ
１３      第７中間ルーバ
１４      第８中間ルーバ
１５      第１の内側ルーバ
１６      第２の内側ルーバ
１７      第１の通路スロットスペース
１８      第２の通路スロットスペース
１９      媒体流入方向
２０      第１フィン
２１      第２フィン
２２      第３フィン
２３      第４フィン
２４      熱交換器
２５      媒体流出方向
２６      フィン表面の平面
２７      フィン中央平面
２８      第２の流入側フロー部
２９      第７番目のフィン
３０      第２のルーバ構造体
３１      第９中間ルーバ
３２      第１０中間ルーバ
３３      第１１中間ルーバ
３４      山状コース
３５      溝状コース
Ｇ１      ベースフィンの幾何学的形状
Ｇ２      第１フィンの幾何学的形状
Ｇ３      第２フィンの幾何学的形状
Ｇ４      第７フィンの幾何学的形状
Ｇ５      第８フィンの幾何学的形状
Ｇ６      第９フィンの幾何学的形状
Ｇ７      第１０フィンの幾何学的形状
ＧＬ１    第１１フィンの幾何学的形状
ＧＬ２    第１２フィンの幾何学的形状
ＧＬ３    第１３フィンの幾何学的形状
ＧＬ４    第１４フィンの幾何学的形状
ＧＬ５    第１５フィンの幾何学的形状
ＧＬ６    第１６フィンの幾何学的形状
ＧＬ７    第１７フィンの幾何学的形状
ＧＬ８    第１８フィンの幾何学的形状
ＧＬ９    第１９フィンの幾何学的形状
ＧＬ１０  第２０フィンの幾何学的形状
ＧＬ１１  第２１フィンの幾何学的形状
ＧＬ１２  第２２フィンの幾何学的形状
ＧＬ１３  第２３フィンの幾何学的形状
ＧＬ１４  第２４フィンの幾何学的形状
ＧＬ１５  第２５フィンの幾何学的形状
Ｔ  フィン深さ
Ｈ  フィン高さ
Ｂ  ルーバ幅
Ｌ  ルーバ長さ／スロット長さ
Ｌ′  細長いルーバ長さ／スロット長さ
α  ルーバ傾斜角
αO  フィントップルーバ部分傾斜角
αU  フィンボトムルーバ部分傾斜角
Ｄ  肉厚
Ａ  隣り合うルーバ相互間の距離
Ｎ／ｎ  ルーバ数
ｔair  媒体流入温度
ｔair,aus  媒体流出温度
ｗair  媒体流入速度
Δｐ  圧力降下
ｓfin  ２つのフィン相互間の距離、即ちフィンピッチ
ｔtube  熱伝達管の温度
ＬＡ  ルーバ傾斜角構造
Ｓ  スロット
Ｓ′  細長いスロット
Ｐ  １つのルーバ内の傾斜変化軸線
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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