(57)【要約】【課題】熱交換効率を極力維持しつつ通気抵抗を小さくする。【解決手段】ルーバ群５は、熱媒体の流れ方向の最上流位置に位置し、上流側に熱媒体の流れ方向に沿って延びる平行部１０ａを有する導入先端ルーバ１０と、熱媒体の流れ方向の最下流位置に位置し、下流側に熱媒体の流れ方向に沿って延びる平行部１１ｂを有する導出後端ルーバ１１と、導入先端ルーバ１０と導出後端ルーバ１１の間に位置し、熱媒体の流れ方向に対し傾斜角α１で位置した複数の中間ルーバ１２と、導入先端ルーバ１０と最上流の中間ルーバ１２との間に位置し、熱媒体の流れ方向に対し中間ルーバ１２より小さな傾斜角の小傾斜部１３ａを上流側に有する導入側傾斜ルーバ１３と、最下流の中間ルーバ１２と導出後端ルーバ１１との間に位置し、熱媒体の流れ方向に対し中間ルーバ１２より小さな傾斜角の小傾斜部１４ｂを下流側に有する導出側傾斜ルーバ１４とを備えた。【選択図】図２
2007309553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体の流れ方向（Ｔ）に沿って配置されたフィン本体（４ａ）に、前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）に対して直交する方向に沿って形成されるルーバが、前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）に沿って、且つ間隔を開けて複数配置されたルーバ群（５）を有する熱交換器用フィン（４）において、
前記ルーバ群（５）は、
前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）の最上流位置に形成され、上流側に前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）に沿って延びる平行部（１０ａ）を有する導入先端ルーバ（１０）と、
前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）の最下流位置に形成され、下流側に前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）に沿って延びる平行部（１１ｂ）を有する導出後端ルーバ（１１）と、
前記導入先端ルーバ（１０）と前記導出後端ルーバ（１１）の間に形成され、前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）に対し単一の傾斜角（α１）で配置された複数の中間ルーバ（１２）と、
前記導入先端ルーバ（１０）と最上流の前記中間ルーバ（１２）との間に配置され、前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）に対し前記中間ルーバ（１２）より小さな傾斜角（α２）の小傾斜部（１３ａ，２０ａ）を上流側に有する導入側傾斜ルーバ（１３，２０）と、
最下流の中間ルーバ（１２）と前記導出後端ルーバ（１１）との間に配置され、前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）に対し前記中間ルーバ（１２）より小さな傾斜角（α５）の小傾斜部（１４ｂ）を下流側に有する導出側傾斜ルーバ（１４）とを備えたことを特徴とする熱交換器用フィン（４）。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器用フィン（４）であって、
前記導入側傾斜ルーバ（１３，２０）の下流側と前記導出側傾斜ルーバ（１４）の上流側は、前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）に対し前記中間ルーバ（１２）の傾斜角より大きい傾斜角（α３，α４）の大傾斜部（１３ｂ，２０ａ，１４ａ）をそれぞれ有することを特徴とする熱交換器用フィン（４）。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の熱交換器用フィン（４）であって、
前記導入側傾斜ルーバ（１３，２０）と前記導出側傾斜ルーバ（１４）の各ピッチ間隔（Ｐ２）は、前記中間ルーバ（１２）のものより大きく設定されたことを特徴とする熱交換器用フィン（４）。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の熱交換器用フィン（４）であって、
複数の前記ルーバ群（５）が、前記熱媒体の流れ方向（Ｔ）に連続して設けられ、
上流側のルーバ群（５Ａ）の前記導出後端ルーバ（１１）と下流側のルーバ群（５Ｂ）の前記導入先端ルーバ（１０）の互いの平行部（１１ｂ，１０ａ）が連続されていることを特徴とする熱交換器用フィン（４）。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の熱交換器用フィン（４）であって、
前記導入側傾斜ルーバ（１３，２０）と前記導出側傾斜ルーバ（１４）は、各設置個所にそれぞれ２つ設けられたことを特徴とする熱交換器用フィン（４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィン本体にルーバが形成された熱交換器用フィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、熱交換器は、間隔を置いて配置された複数のチューブとこの隣り合うチューブ間に介在された複数の熱交換器用フィンとを備え、チューブ内の流通する第１の熱媒体とチューブの間の空間を流通する第２の熱媒体との間で熱交換を行うよう構成されている。熱交換器用フィンの表面には、第２の熱媒体の流れ方向を曲げる複数のルーバからなるルーバ群が切り起こしによって形成されている。第２の熱媒体が熱交換器内を単に直進するのではなく曲がりながら進むようにして、熱交換の機会を高めて熱交換効率の向上を図るためである。
【０００３】
ところで、従来のルーバ群としては、第２の熱媒体の流れ方向の一定間隔で、且つ、熱媒体の流れ方向に対し同じ傾斜角で複数のルーバが配置されているものがある。又、特許文献１に開示されているように、各ルーバの入口角度を徐々に大きくしたものが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−６９６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ルーバの傾斜角が単一の熱交換器用フィンは、良好な熱交換効率が得られるが、上流側に位置するルーバの通気抵抗が中間位置に位置するルーバの通気抵抗に対して大きくなるため、トータルとして通気抵抗が大きくなるという問題がある。
【０００５】
また、ルーバの傾斜角を段階的に大きくした熱交換器用フィンも、良好な熱交換効率が得られる。しかし、上流側に位置するルーバの通気抵抗を下げることができるものの中間位置に位置するルーバの通気抵抗が大きくなるため、上記と同様にトータルとして通気抵抗が大きくなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、熱交換効率を極力維持しつつ通気抵抗を小さくできる熱交換器用フィン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】
【０００７】
上記目的を達成する請求項１の発明は、熱媒体の流れ方向に沿って配置されたフィン本体に、前記熱媒体の流れ方向に対して直交する方向に沿って形成されるルーバが、前記熱媒体の流れ方向に沿って、且つ間隔を開けて複数配置されたルーバ群を有する熱交換器用フィンにおいて、前記ルーバ群は、前記熱媒体の流れ方向の最上流位置に形成され、上流側に前記熱媒体の流れ方向に沿って延びる平行部を有する導入先端ルーバと、前記熱媒体の流れ方向の最下流位置に形成され、下流側に前記熱媒体の流れ方向に沿って延びる平行部を有する導出後端ルーバと、前記導入先端ルーバと前記導出後端ルーバの間に形成され、前記熱媒体の流れ方向に対し単一の傾斜角で配置された複数の中間ルーバと、前記導入先端ルーバと最上流の前記中間ルーバとの間に配置され、前記熱媒体の流れ方向に対し前記中間ルーバより小さな傾斜角の小傾斜部を上流側に有する導入側傾斜ルーバと、最下流の中間ルーバと前記導出後端ルーバとの間に配置され、前記熱媒体の流れ方向に対し前記中間ルーバより小さな傾斜角の小傾斜部を下流側に有する導出側傾斜ルーバとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換器用フィンであって、前記導入側傾斜ルーバの下流側と前記導出側傾斜ルーバの上流側は、前記熱媒体の流れ方向に対し前記中間ルーバの傾斜角より大きい傾斜角の大傾斜部をそれぞれ有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の熱交換器用フィンであって、前記導入側傾斜ルーバと前記導出側傾斜ルーバの各ピッチ間隔は、前記中間ルーバのものより大きく設定されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の熱交換器用フィンであって、複数の前記ルーバ群が、前記熱媒体の流れ方向に連続して設けられ、上流側のルーバ群の前記導出後端ルーバと下流側のルーバ群の前記導入先端ルーバの互いの平行部が連続されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の熱交換器用フィンであって、前記導入側傾斜ルーバと前記導出側傾斜ルーバは、各設置個所にそれぞれ２つ設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、熱交換器を通過する熱媒体は、熱交換器用フィンの導入先端ルーバの平行部に沿って進み、その後に導入側傾斜ルーバ、中間ルーバ及び導出側傾斜ルーバにガイドされることによって方向を曲げられ加速される。このように熱媒体は熱交換器内を曲がりつつ加速されて進むために熱交換効率の向上が図られる。又、導入先端ルーバ及び導出後端ルーバでは、熱媒体の流れを小さな角度で導入し、又は、導出するため、熱媒体のスムーズな流通が可能である。このように曲面に沿う流体は壁面から剥離することが抑制されてルーバ角が大きくなってもルーバに沿って流れ剥離を減少できる。以上より、熱交換効率を極力維持しつつ通気抵抗を小さくできる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、導入側傾斜ルーバによってガイドされる熱媒体は、その流れが大傾斜部によって大きく曲げられて排出され、又、導出側傾斜ルーバによってガイドされる熱媒体は、その流れが大傾斜部によって大きく曲げられつつ進入されるため、熱交換効率の向上に寄与する。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の効果に加え、通気抵抗の低減に寄与する。
【００１５】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３の発明の効果に加え、熱媒体が途中で方向を変えながら流れて流通距離が長く設定されるため、熱交換効率の向上に寄与する。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項１〜請求項４の発明の効果に加え、２つの導入側傾斜ルーバ及び導出側傾斜ルーバによって熱媒体をガイドするため、ある程度の量の熱媒体を低通気抵抗でガイドできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態を示し、図１は熱交換器の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は導入先端ルーバと導入側傾斜ルーバの拡大図、図４は導出側傾斜ルーバと導出後端ルーバの拡大図である。
【００１８】
図１に示すように、熱交換器１は、間隔を開けて平行配置された複数のチューブ２と、この複数のチューブ２の両端に接続された一対のタンク部３，３と、隣り合う各チューブ２の隙間に介在された複数の熱交換器用フィン４とを備えている。一対のタンク部３，３には、各チューブ２内を循環する第１の熱媒体を流出入させるための導入パイプ（図示せず）及び導出パイプ（図示せず）が接続されている。
【００１９】
各熱交換器用フィン４は、波状に連続的して交互に折り曲げられたフィン本体４ａが各チューブ２に接しつつ、熱媒体として各チューブ２間の隙間に熱交換器１を通過する第２の熱媒体の流れ方向Ｔに沿って配置されている。また、フィン本体４ａの各チューブ２間に位置する直線状の部位には、熱媒体の流れ方向Ｔに対して直交する方向、つまりフィン本体４ａの長手方向（図１の左右方向）に沿って、フィン本体４ａの両面側に突出するように、フィン本体４ａを切り起こしてルーバがそれぞれ形成されている。そして、ルーバが、熱媒体の流れ方向Ｔに沿って、且つ間隔を開けて複数配置することで、ルーバ群５が形成されている。
【００２０】
各ルーバ群５は、図２に示すように、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに沿って連続的に配置された上流側分割ルーバ群５Ａと下流側分割ルーバ群５Ｂとから成る。
【００２１】
上流側分割ルーバ群５Ａと下流側分割ルーバ群５Ｂのそれぞれは、第２の熱媒体の流れ方向Ｔの最上流に配置された導入先端ルーバ１０と、第２の熱媒体の流れ方向Ｔの最下流位置に配置された導出後端ルーバ１１と、導入先端ルーバ１０と導出後端ルーバ１１の間に配置された複数の中間ルーバ１２と、導入先端ルーバ１０と最上流の中間ルーバ１２との間に配置された導入側傾斜ルーバ１３と、最下流の中間ルーバ１２と導出後端ルーバ１１との間に配置された導出側傾斜ルーバ１４とから構成されているが、双方の分割ルーバ群５Ａ，５Ｂの各ルーバ１０〜１４の傾斜方向は逆向きに設定されている。
【００２２】
各導入先端ルーバ１０は、図３に詳しく示すように、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに沿って延びる平行部１０ａと、この平行部１０ａの下流側に連続して配置され、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに対し傾斜角を持って配置された傾斜部１０ｂとから構成されている。
【００２３】
各導出後端ルーバ１１は、図４に詳しく示すように、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに対し傾斜角を持って配置された傾斜部１１ａと、この傾斜部の下流端に連続して配置され、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに沿って延びる平行部１１ｂとから構成されている。
【００２４】
上流側分割ルーバ群５Ａの導出後端ルーバ１１と下流側分割ルーバ群５Ｂの導入先端ルーバ１０とは、図２に示すように、その互いの平行部１０ａ，１１ｂが連続的に設けられ、これによって双方のルーバ群５Ａ，５Ｂが連続されている。
【００２５】
各中間ルーバ１２は、図２に示すように、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに対し単一の傾斜角α１を持って配置されている。各中間ルーバ１２のピッチ間隔はＰ１に設定されている。
【００２６】
導入側傾斜ルーバ１３は、図３に詳しく示すように、導入先端ルーバ１０と最上流の中間ルーバ１２との間に２つ配置され、そのピッチ間隔Ｐ２は中間ルーバ１２のピッチ間隔Ｐ１よりも広く設定されている。具体的には、Ｐ２は、Ｐ１の１．５倍程度に設定されている。各導入側傾斜ルーバ１３は、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに対し中間ルーバ１２より小さな傾斜角α２に設定された小傾斜部１３ａと、この小傾斜部１３ａの下流側に連続して配置され、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに対し中間ルーバ１２より大きな傾斜角α３に設定された大傾斜部１３ｂとから構成されている。
【００２７】
導出側傾斜ルーバ１４は、図４に詳しく示すように、最下流の中間ルーバ１２と導出後端ルーバ１１との間に２つ配置され、そのピッチ間隔Ｐ２は中間ルーバ１２のピッチ間隔Ｐ１よりも広く設定されている。ルーバ２枚でフィン間を流れる流体はその方向を変更してルーバ傾斜方向に向きを変えることが可能な為、ルーバは２枚配置した。具体的には、Ｐ２は、Ｐ１の１．５倍程度に設定されている。各導出側傾斜ルーバ１４は、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに対し中間ルーバ１２より大きい傾斜角α４に設定された大傾斜部１４ａと、この大傾斜部１４ａの下流側に連続して配置され、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに対し中間ルーバ１２より小さい傾斜角α５に設定された小傾斜部１４ｂとから構成されている。
【００２８】
上記構成において、導入パイプ（図示せず）より導入された第１の熱媒体は、各チューブ２内を所定経路で流通して導出パイプ（図示せず）より排出される。第２の熱媒体（例えば空気）は、隣り合うチューブ２，２間の隙間で、且つ、熱交換器用フィン４の周囲を流れながら流通する。そして、第１の熱媒体と第２の熱媒体は、チューブ２と熱交換器用フィン４の熱伝導を介して熱交換する。
【００２９】
次に、第２の熱媒体の流通過程を詳細に説明する。熱交換器１内に導入された第２の熱媒体は、熱交換器用フィン４の導入先端ルーバ１０の平行部１０ａに沿って進み、その後に導入側傾斜ルーバ１３、中間ルーバ１２及び導出側傾斜ルーバ１４にガイドされることによって方向を曲げられて上流側分割ルーバ群５Ａを抜ける。上流側分割ルーバ群５Ａを抜けた第２の熱媒体は、次に下流側分割ルーバ群５Ｂに入り、導入側傾斜ルーバ１３、中間ルーバ１２及び導出側傾斜ルーバ１４にガイドされることによって前記と逆方向に曲がられた後に熱交換器１内より導出される。
【００３０】
このように第２の熱媒体は、熱交換器用フィン４の周囲を単に直進するのではなく曲がりつつ加速されながら進むために熱交換効率の向上が図られる。又、導入先端ルーバ１０及び導出後端ルーバ１１では、第２の熱媒体の流れを小さな角度で導入し、又は、導出するため、熱媒体のスムーズな流通が可能である。以上より、熱交換効率を極力維持しつつ通気抵抗を小さくできる。
【００３１】
この実施形態では、導入側傾斜ルーバ１３の下流側と導出側傾斜ルーバ１４の上流側は、第２の熱媒体の流れ方向Ｔに対し中間ルーバ１２の傾斜角α１より大きい傾斜角α３，α４の大傾斜部１３ｂ，１４ａをそれぞれ有する。従って、導入側傾斜ルーバ１３によってガイドされる第２の熱媒体は、その流れが大傾斜部１３ｂによって大きく曲げられて排出され、又、導出側傾斜ルーバ１４によってガイドされる第２の熱媒体は、その流れが大傾斜部１４ａによって大きく曲げられつつ進入されるため、熱交換効率の向上に寄与する。
【００３２】
この実施形態では、導入側傾斜ルーバ１３と導出側傾斜ルーバ１４の各ピッチ間隔Ｐ２は、中間ルーバ１２のものより大きく設定されている。従って、通気抵抗の低減に寄与する。
【００３３】
この実施形態では、ルーバ群５は、上流側分割ルーバ群５Ａと下流側分割ルーバ群５Ｂから成り、上流側分割ルーバ群５Ａの導出後端ルーバ１１と下流側分割ルーバ群５Ｂの導入先端ルーバ１０の互いの平行部１１ｂ，１０ａが連続されている。従って、第２の熱媒体が途中で方向を変えながら流れて流通距離が長く設定されるため、熱交換効率の向上に寄与する。尚、ルーバ群５は、３つ以上の分割ルーバ群より構成しても良く、単一のルーバ群のみであっても良い。
【００３４】
この実施形態では、導入側傾斜ルーバ１３と導出側傾斜ルーバ１４は、各設置位置にそれぞれ２つ設けられている。従って、２つの導入側傾斜ルーバ１３及び導出側傾斜ルーバ１４によって第２の熱媒体をガイドするため、ある程度の量の熱媒体を低通気抵抗でガイドできる。
【００３５】
図５（ａ）及び（ｂ）は導入側傾斜ルーバの変形例を示し、図５（ａ）は導入先端ルーバと導入側傾斜ルーバの拡大図、図５（ｂ）は導入側傾斜ルーバの作図方法を説明する図である。
【００３６】
前記実施形態の導入側傾斜ルーバ１３は、その小傾斜部１３ａと大傾斜部１３ｂが共に直線状であるが、この変形例の導入側傾斜ルーバ２０は、図５（ａ）に示すように、小傾斜部２０ａと大傾斜部２０ｂが共に円弧状である点が相違する。図５（ｂ）に示すように、中間ルーバ１２のピッチ間隔をＰ１とすると、円弧の半径ＲをＰ１＜Ｒ＜Ｐ２に設定することによって作成されている。導入側傾斜ルーバ２０の小傾斜部２０ａと大傾斜部２０ｂの各傾斜角、及び、導入側傾斜ルーバ２０のピッチ間隔については、上記実施形態と同様である。
【００３７】
又、導出側傾斜ルーバ（図示せず）も同様に円弧状に設定されている。
【００３８】
この他の実施形態では、小傾斜部２０ａや大傾斜部２０ｂが円弧状であるため、その背面側における第２の熱媒体の剥離が減少し、若しくは、消滅するため、通気抵抗を減少させることができると共に伝熱特性の向上になる。
【００３９】
尚、前記各実施形態では、導入側傾斜ルーバ１３，２０と導出側傾斜ルーバ１４，（図示せず）は、小傾斜部１３ａ，２０ａ，１４ｂ，（図示せず）と大傾斜部１３ｂ，２０ｂ，１４ａ，（図示せず）が共に直線状か円弧状であるが、いずれか一方を円弧状とし、他方を直線状に設定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態を示し、熱交換器の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、導入先端ルーバと導入側傾斜ルーバの拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、導出側傾斜ルーバと導出後端ルーバの拡大図である。
【図５】導入先端ルーバと変形例の導入側傾斜ルーバの拡大図である。
【符号の説明】
【００４１】
４  熱交換器用フィン
４ａ  フィン本体
５  ルーバ群
５Ａ  上流側分割ルーバ群
５Ｂ  下流側分割ルーバ群
１０  導入先端ルーバ
１０ａ  平行部
１１  導出後端ルーバ群
１１ｂ  平行部
１２  中間ルーバ
１３  導入側傾斜ルーバ
１３ａ  小傾斜部
１３ｂ  大傾斜部
１４  導出側傾斜ルーバ
１４ａ  大傾斜部
１４ｂ  小傾斜部
２０  導入側傾斜ルーバ
２０ａ  小傾斜部
２０ｂ  大傾斜部
Ｔ  第２の熱媒体の流れ方向
【図１】
2007309553.tif 000003
【図２】
2007309553.tif 000004
【図３】
2007309553.tif 000005
【図４】
2007309553.tif 000006
【図５】
2007309553.tif 000007