(57)【要約】【課題】オフセットフィンを備える熱交換器において、流体の圧力損失を低く抑えつつ、熱交換率を向上させる熱交換器及び熱交換器用オフセットフィンを提供することを目的とする。【解決手段】第１の波形構造のフィン部に対してオフセット配置された第２の波形構造のフィン部を備える熱交換器において、前記第１の波形構造のフィン部と前記第２の波形構造のフィン部が屈曲している部分に上面から見て穴が設けられていることで解決できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプレートが積層され、前記複数のプレートの間に流体が流れる流路が形成され、積層方向に隣接する流路間において、第１流体と第２流体との熱交換を行なうプレート式の熱交換器であって、
前記複数のプレートの間に第１の波形構造のフィン部に対してオフセット配置された第２の波形構造のフィン部を備え、前記第１の波形構造のフィン部と前記第２の波形構造のフィン部が屈曲している部分に上面から見て穴が設けられていること、
を特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記フィン部の側壁は、流体の流れ方向に対して傾斜して配置され、
前記第１の波形構造のフィン部の側壁と、前記第２の波形構造のフィン部の側壁との傾斜方向は逆向きである、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
流体の流れ方向に対する第１の波形構造のフィン部の側壁の傾斜角度と、第２の波形構造のフィン部の側壁の傾斜角度とが同じ角度である、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第２の波形構造のフィン部に対して隣接して第３の波形構造のフィン部が配置され、
前記第２の波形構造のフィン部と前記第３の波形構造のフィン部の側壁の傾斜方向が逆向きである、
請求項１〜３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第２の波形構造のフィン部の上流側端部の位置が、前記第１の波形構造のフィン部の下流側端部の位置に対して、１／２間隔ピッチオフセット配置されている、
請求項１〜４の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
各々の波形構造において、隣接するフィン部の側壁は互いに平行に配置されている、
請求項１〜５の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第１の波形構造のフィン部における流体の流れ方向の長さは、前記第２の波形構造のフィン部における流体の流れ方向の長さと同じである、
請求項１〜６の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
流体の流れ方向に対するフィン部の側壁の傾斜角度が６５度以下である、請求項１〜７の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記穴は長穴である、請求項１〜８の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
第１の波形構造のフィン部に対してオフセット配置された第２の波形構造のフィン部を備える熱交換器において、前記第１の波形構造のフィン部と前記第２の波形構造のフィン部が屈曲している部分に上面から見て穴が設けられていること、
を特徴とする熱交換器用オフセットフィン。
【請求項１１】
前記フィン部の側壁は、流体の流れ方向に対して傾斜して配置され、
前記第１の波形構造のフィン部の側壁と、前記第２の波形構造のフィン部の側壁との傾斜方向は逆向きである、請求項１０記載の熱交換器用オフセットフィン。
【請求項１２】
流体の流れ方向に対する第１の波形構造のフィン部の側壁の傾斜角度と、第２の波形構造のフィン部の側壁の傾斜角度とが同じ角度である、
請求項１０又は１１に記載の熱交換器用オフセットフィン。
【請求項１３】
前記第２の波形構造のフィン部の上流側端部の位置が、前記第１の波形構造のフィン部の下流側端部の位置に対して、１／２間隔ピッチオフセット配置されている、請求項１０〜１２の何れか一項に記載の熱交換器用オフセットフィン。
【請求項１４】
流体の流れ方向に対するフィン部の側壁の傾斜角度が６５度以下である、請求項１０〜１３の何れか一項に記載の熱交換器用オフセットフィン。
【請求項１５】
前記穴は長穴である、請求項１０〜１３の何れか一項に記載の熱交換器用オフセットフィン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体間にて熱交換を行う熱交換器に関し、特にオフセットフィンを備える熱交換器及び熱交換器用オフセットフィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器に用いられるオフセットフィンとして様々な構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、従来のオフセットフィンの構造について、図１３を用いて説明する。
【０００３】
図１３に示すように、従来のオフセットフィン４０は、断面形状が凸状のフィン部５１、６１を一方側と他方側に交互に位置させた第１の波形構造５０，第２の波形構造６０を、この波形構造が延びる方向に対して直交する方向である流体の流れ方向Ｄに複数配列した構成を有している。
【０００４】
具体的には、複数の波形構造の１つである第１の波形構造５０では、金属板を折り曲げ形成された断面形状が凸状の複数のフィン部５１が、凸状の向きを図示上下方向に交互として一定の間隔ピッチにて配列されている。
【０００５】
第１の波形構造５０に対して流体の流れ方向Ｄの下流側に隣接して配置された第２の波形構造６０も同様な構成を有しており、複数のフィン部６１が凸状の向きを図示上下方向に交互として一定の間隔ピッチにて配列されている。第１の波形構造５０と第２の波形構造６０とのフィン部５１、６１の間隔ピッチは同じとされている。
【０００６】
第２の波形構造６０におけるフィン部６１の位置（波形構造が延びる方向における位置）が、第１の波形構造５０におけるフィン部５１の位置に対してオフセット配置（位置をずらして配置）されている。
【０００７】
図１３に示すように、従来のオフセットフィン４０では、凸状のフィン部５１、６１における側壁５２、６２は、流体の流れ方向Ｄに沿った方向、すなわち流体の流れ方向Ｄに平行とされている。
【０００８】
このような構成の従来のオフセットフィン４０は、熱交換器に組み込まれた状態で流体の流れ方向Ｄに沿って流体を流して、それぞれのフィン部５１、６１を流体が通過する際に、フィン部５１、６１の側壁５２、６２と流体との間での熱交換が行われる。また、第２の波形構造６０を第１の波形構造５０に対してオフセット配置していることで、流体の乱流促進効果を得て、熱交換効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−０３９３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような熱交換器では、熱交換器を通過する流体の圧力損失を低く抑えつつ、熱交換効率を向上させることが求められている。効率が良いとされる目安として、効率＝熱交換量／圧力損失で評価することができる。
【００１１】
従来のオフセットフィン４０では、フィン部５１、６１の側壁５２、６２が、流体の流れ方向Ｄに対して平行に配置されているが、流体が略直線的に流れることになり、流体の圧力損失を比較的低く抑えることができる。
【００１２】
しかしながら、更に圧力損失を抑えるためには、断面形状が凸状のフィン部５１、フィン部６１の幅寸法や高さ寸法を大きくする必要がある。例えば熱交換器の幅や高さ寸法に制限がある場合などは、断面形状が凸状のフィン部５１、フィン部６１の幅寸法を大きくすると圧力損失を抑えることができる。そうすると必然的に断面形状が凸状のフィン部５１、６１の数が減ることとなり、結果的に流体との間の熱交換に寄与するフィン部５１、６１の伝熱面積も小さくなり、熱交換量が低下し、効率が低下するという課題がある。
【００１３】
従って、本発明の目的は、上記従来の課題を解決することにあって、オフセットフィンを備える熱交換器において、流体の圧力損失を低く抑えつつ、効率を向上させることができる熱交換器及び熱交換器用オフセット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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の熱交換器及び熱交換器用オフセットフィンは、以下のように構成する。熱交換器については、以下のような特徴を有する。
【００１５】
［１］断面形状が凸状のフィン部を一方側と他方側に交互に位置させた波形構造を、波形構造が延びる方向に対して直交する方向である流体の流れ方向に複数配列させ、
〔２〕第１の波形構造に対して流体の流れ方向下流側に配置された第２の波形構造におけるフィン部の位置が、第１の波形構造におけるフィン部の位置に対してオフセット配置されたオフセットフィンを備える熱交換器において、
〔３〕それぞれの凸状のオフセットフィンの流体が流れる流路部分に対し、垂直方向、すなわち第１の波形構造におけるフィン部と第２の波形構造におけるフィン部が屈曲している部分に上面から見て穴が設けられている、熱交換器。
【００１６】
また、熱交換器用オフセットフィンについては、以下のような特徴を有する。
【００１７】
［１］断面形状が凸状のフィン部を一方側と他方側に交互に位置させた波形構造を、波形構造が延びる方向に対して直交する方向である流体の流れ方向に複数配列させ、
〔２〕第１の波形構造に対して流体の流れ方向下流側に配置された第２の波形構造におけるフィン部の位置が、第１の波形構造におけるフィン部の位置に対してオフセット配置されたオフセットフィンにおいて、
〔３〕それぞれの凸状のオフセットフィンの流体が流れる流路部分に対し、垂直方向、すなわち第１の波形構造におけるフィン部と第２の波形構造におけるフィン部が屈曲している部分に上面から見て穴が設けられている熱交換器用オフセットフィン。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の熱交換器及び熱交換器用オフセットフィンによれば、流体の圧力損失を低く抑えつつ、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における熱交換器の概略分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における熱交換器が備えるオフセットフィンの部分拡大斜視図
【図４】本発明の実施の形態１における熱交換器が備えるオフセットフィンの部分平面図
【図５】本発明の実施の形態１における熱交換器が備えるオフセットフィンの流体の流れ方向から見た第１の波形構造と第２の波形構造の部分側面図
【図６】従来のオフセットフィンにおける流体の流れを示す模式図
【図７】本発明の実施の形態１における熱交換器が備えるオフセットフィンの流体の流れを示す模式図
【図８】本発明の実施の形態２における熱交換器が備える傾斜オフセットフィンの部分拡大斜視図
【図９】本発明の実施の形態２における熱交換器が備える傾斜オフセットフィンの部分平面図
【図１０】本発明の実施の形態２における熱交換器が備える傾斜オフセットフィンの流体の流れ方向から見た第１の波形構造と第２の波形構造の部分側面図
【図１１】従来の傾斜オフセットフィンにおける流体の流れを示す模式図
【図１２】本発明の実施の形態２における熱交換器が備える傾斜オフセットフィンの流体の流れを示す模式図
【図１３】従来のオフセットフィンの部分拡大斜視図
【図１４】従来の傾斜オフセットフィン部分拡大斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図である。また、図２は本発明の実施の形態１における熱交換器の概略分解斜視図である。なお、図２では熱交換器の主要な構成について示しており、一部構成については省略している。
【００２２】
図２に示すように、本発明の実施の形態１の熱交換器１は、プレート式熱交換器である。熱交換器１は、積層された複数のプレートの間に流体が流れる流路を形成し、積層方向に隣接する流路間において、第１流体と第２流体との間の熱交換を行うものである。なお、第１流体、第２流体は、液体及びガスのいずれの流体であってもよい。
【００２３】
熱交換器１は、図２に示すように、交互に積層された２種類のプレート２Ａ、２Ｂと、プレート２Ａの下面側とプレート２Ｂの上面側との間に配置された第１流体用のオフセットフィン３と、プレート２Ｂの下面側とプレート２Ａの上面側との間に配置された第２流体用のオフセットフィン４とを備える。プレート２Ａ、２Ｂの間において、それぞれのオフセットフィン３、４を囲む外縁部分は、互いに接合（例えば、ろう付）されている。
【００２４】
これにより、プレート２Ａの下面側、プレート２Ｂの上面側、及び第１流体用のオフセットフィン３により第１流体流路５が画定される。また、プレート２Ｂの下面側、プレート２Ａの上面側、及び、第２流体用のオフセットフィン４により第２流体流路６が画定される。なお、このプレート２Ａ、２Ｂが接合されている場合に代えて、プレート２Ａ、２Ｂの間における外縁部分にシール材を配置してもよい。
【００２５】
また、積層されたプレート２Ａ、２Ｂの長手方向の一方側端縁には、積層方向に貫通するように第１流体供給流路７Ａ及び第２流体排出流路８Ｂが設けられており、他方側端縁には、第１流体排出流路７Ｂ及び第２流体供給流路８Ａが設けられる。第１流体供給流路７Ａと第１流体排出流路７Ｂは、第１流体流路５に連通され、第２流体供給流路８Ａと第２流体排出流路８Ｂは、第２流体流路６に連通される。
【００２６】
このような構成の熱交換器１において、それぞれの流体流路を通過するように第１流体及び第２流体を流すことにより、第１流体流路５において流体の流れ方向Ｄ１（一方側端縁から他方側端縁へと向う方向）に沿って第１流体が流れる。
【００２７】
また、第２流体流路６において、流体の流れ方向Ｄ２（他方側端縁から一方側端縁へと向う方向）に沿って第２流体が流れる。このような第１流体及び第２流体の流れが形成されることにより、プレート２Ａ、プレート２Ｂ及び第１流体用のオフセットフィン３、第２流体用のオフセットフィン４を介して、第１流体と第２流体との間の熱交換が行われる。
【００２８】
次に、本実施の形態１の熱交換器１にて用いられるオフセットフィンの構成について説明する。第１流体用のオフセットフィン３と第２流体用のオフセットフィン４とは同じ構成を採用することができるため、両者を代表して第１流体用のオフセットフィン３の構成について説明する。
【００２９】
なお、以降の説明において、第１流体と第２流体とを特に区別しないような場合には単に流体と称し、第１流体用のオフセットフィン３を単にオフセットフィン３と称する。オフセットフィン３の部分拡大斜視図を図３に示す。
【００３０】
図３に示すように、オフセットフィン３は、断面形状が凸状のフィン部１１、２１を図示のＺ方向の一方側と他方側に交互に折り曲げて位置させた第１の波形構造１０、第２の波形構造２０を有する。第１の波形構造１０、第２の波形構造２０は、図示のＸ方向に延びており、オフセットフィン３は、Ｘ方向に対して直交するＹ方向に複数の第１の波形構造１０、第２の波形構造２０を配列した構成を有している。
【００３１】
なお、図３において、Ｚ方向は熱交換器１のそれぞれのプレート２Ａ、２Ｂが積層される方向であり、Ｘ方向及びＹ方向は互いに直交するとともに、Ｚ方向に対して直交する方向である。また、本実施の形態１において、第１の波形構造１０、第２の波形構造２０が延びる方向がＸ方向となっており、Ｙ方向が流体の流れ方向Ｄ１となっている。
【００３２】
図３に示すように、オフセットフィン３が備える複数の波形構造の１つである第１の波形構造１０では、例えば金属板を折り曲げ形成された断面形状が凸状の複数のフィン部１１が、凸状の向きをＺ方向の一方側と他方側に交互にして、一定の間隔ピッチにてＸ方向に配列されている。第１の波形構造１０に対して、流体の流れ方向Ｄ１の下流側に隣接して配置された第２の波形構造２０も同様な構成を有しており、複数のフィン部２１が凸状の向きをＺ方向の一方側と他方側に交互にして、一定の間隔ピッチにてＸ方向に配列されている。
【００３３】
第１の波形構造１０と第２の波形構造２０とのフィン部１１、２１のＸ方向の間隔ピッチは同じピッチとされている。第２の波形構造２０におけるフィン部２１のＸ方向における位置は、第１の波形構造１０におけるフィン部１１のＸ方向における位置に対してオフセット配置されている（すなわち、位置をずらして配置されている）。
【００３４】
また、図３では省略しているが、第２の波形構造２０に対して流体の流れ方向Ｄ１の下流側に隣接して第１の波形構造１０が配置され、更にその第１の波形構造１０の下流側に隣接して第２の波形構造２０が配置されている。
【００３５】
すなわち、オフセットフィン３において、流体の流れ方向Ｄ１に沿って、第１の波形構造１０と第２の波形構造２０とが交互に隣接するように配置されている。
【００３６】
ここで、図３のオフセットフィン３におけるＸＹ平面の部分平面図を図４に示し、第１の波形構造１０側（Ａ−Ａ）から見た第１の波形構造１０と第２の波形構造２０におけるＸＺ平面の部分断面図を図５に示す。
【００３７】
図３から図５に示すように、第１の波形構造１０が備える凸状のフィン部１１は、Ｚ方向に立ち上がった（あるいは立ち下がった）一対の側壁１２と、一対の側壁１２のＺ方向の端部同士をＸＹ平面に沿って接続する接続壁１３とを有するような門型形状に形成されている。同様に、第２の波形構造２０が備える凸状のフィン部２１は、Ｚ方向に立ち上がった（あるいは立ち下がった）一対の側壁２２と、一対の側壁２２のＺ方向の端部同士をＸＹ平面に沿って接続する接続壁２３とを有するような門型形状に形成されている。
【００３８】
また、図３から図５に示すように、第１の波形構造１０のフィン部１１及び第２の波形構造２０のフィン部２１は、流体の流れ方向Ｄ１に長さＬ、Ｘ方向の間隔ピッチＰ、側壁の厚さｔにて形成されている。図４に示すように、第１の波形構造１０の上流側端部から見た部分側面図（Ａ−Ａ）の図５において、第２の波形構造２０のフィン部２１の上流側端部のＸ方向の位置が、第１の波形構造１０のフィン部１１の上流側端部のＸ方向の位置に対して、間隔ピッチＰ×１／２の寸法だけオフセットして配置されている。
【００３９】
更には、図３から図５に示すように、流体の流れ方向Ｄ１に対し、第１の波形構造１０と第２の波形構造２０の境界部の流路に相当する部分、すなわち、第１の波形構造１０のフィン部１１と第２の波形構造２０のフィン部２１が屈曲している部分に上面から見て穴３０が設けられている。
【００４０】
なお、本実施の形態１では、上面から見た穴３０は、丸穴としているが丸穴に限ったものではない。また、穴の位置や穴の数なども本実施の形態１のように限ったものではない。
【００４１】
このような構成を有する本実施の形態１のオフセットフィン３は、例えば金属プレートに対して金型を用いてプレス加工を行って形成することができる。また、オフセットフィン３の形成材料としては金属材料を用いることができ、例えばアルミニウムやステンレスを用いることができる。また、このような金属プレートの表面に樹脂材料などを用いて表面加工・表面処理が施されている場合であってもよい。
【００４２】
次に、このような構成の本実施の形態１のオフセットフィン３における流体の流れについて、図１３の従来のオフセットフィン４０における流体の流れと対比して説明する。図６は従来のオフセットフィン４０における流体の流れを示す模式図であり、図７は本実施の形態１のオフセットフィン３における流体の流れを示す模式図である。
【００４３】
図６に示すように、従来のオフセットフィン４０では、フィン部５１、６１の側壁５２、６２が流体の流れ方向Ｄに対して平行とされている。そのため、フィン部５１、６１の側壁５２、６２の間に形成される流体流路は略直線状となり、流体の流れ方向Ｄに沿って略直線的に流れることになる。その結果、流体の流れは略層流状態となるが、オフセット配置により部分的に流速が増すと同時に、乱流促進効果で側壁５２、６２と流体との間の熱交換効量が向上するが、同時に圧力損失も増すこととなる。
【００４４】
これに対して、本実施の形態１のオフセットフィン３では、第１の波形構造１０と第２の波形構造２０の境界部の流路に相当する部分、すなわち第１の波形構造１０のフィン部１１と第２の波形構造２０のフィン部２１が屈曲している部分に上面から見て穴３０が設けられている。そのため、フィン部１１、２１の側壁１２、２２の間に形成される流体流路は、従来のオフセットフィン同様に、略直線状となり、流体の流れ方向Ｄ１に沿って略直線的に流れ、流体の流れは略層流状態となるが、穴３０で片方の流体流路が開いていることにより、流速が減ることとなり、結果的に従来のオフセットフィン４０よりも乱流促進効果で側壁１２、２２と流体との間の熱交換効量が向上する。
【００４５】
また、圧力損失は従来のオフセットフィン４０よりも増すこととなるが、効率が良いとされる目安の効率＝熱交換量／圧力損失では、従来のオフセットフィン４０に比べて高めることができる。
【００４６】
（実施の形態２）
次に、本実施の形態２の熱交換器１にて用いられるオフセットフィンの構成について説明する。
【００４７】
本実施の形態１のオフセットフィン３と同様に、第１の波形構造１０と第２の波形構造２０の境界部の流路に相当する部分、すなわち第１の波形構造１０のフィン部１１と第２の波形構造２０のフィン部２１が屈曲している部分に上面から見て穴３０が設けられているため、本実施の形態１と同様の効果が期待できる。
【００４８】
図８に、本発明の実施の形態２における熱交換器が備えるオフセットフィン３の部分拡大斜視図を示す。
【００４９】
図８に示すように、オフセットフィン３は、断面形状が凸状のフィン部１１，２１を図示のＺ方向の一方側と他方側に交互に折り曲げて位置させた第１の波形構造１０，第２の波形構造２０を有する。波形構造１０，第２の波形構造２０は、図示のＸ方向に延びており、オフセットフィン３は、Ｘ方向に対して直交するＹ方向に複数の波形構造１０，第２の波形構造２０を配列した構成を有している。
【００５０】
なお、図８において、Ｚ方向は熱交換器１のそれぞれのプレート２Ａ，２Ｂが積層される方向であり、Ｘ方向及びＹ方向は互いに直交するとともに、Ｚ方向に対して直交する方向である。
【００５１】
また、本実施の形態２においても、第１の波形構造１０，第２の第２の波形構造２０が延びる方向がＸ方向となっており、Ｙ方向が流体の流れ方向Ｄ１となっている。
【００５２】
図８に示すように、オフセットフィン３が備える複数の波形構造の１つである第１の波形構造１０では、例えば、凸状の複数のフィン部１１が、凸状の向きをＺ方向の一方側と他方側に交互にして、一定の間隔ピッチにてＸ方向に配列されている。
【００５３】
第１の波形構造１０に対して流体の流れ方向Ｄ１の下流側に隣接して配置された第２の波形構造２０も同様な構成を有しており、複数のフィン部２１が凸状の向きをＺ方向の一方側と他方側に交互にして、一定の間隔ピッチにてＸ方向に配列されている。
【００５４】
第１の波形構造１０と第２の波形構造２０とのフィン部１１、２１のＸ方向の間隔ピッチは同じピッチとされている。第２の波形構造２０におけるフィン部２１のＸ方向における位置は、第１の波形構造１０におけるフィン部１１のＸ方向における位置に対してオフセット配置されている（すなわち、位置をずらして配置されている）。
【００５５】
また、図８では省略しているが、第２の波形構造２０に対して流体の流れ方向Ｄ１の下流側に隣接して第１の波形構造１０が配置され、更にその第１の波形構造１０の下流側に隣接して第２の波形構造２０が配置されている。すなわち、オフセットフィン３において、流体の流れ方向Ｄ１に沿って、第１の波形構造１０と第２の波形構造２０とが交互に隣接するように配置されている。
【００５６】
ここで、図８のオフセットフィン３におけるＸＹ平面の部分平面図を図９に示し、第１の波形構造１０側（Ａ−Ａ）から見た第１の波形構造１０と第２の波形構造２０におけるＸＺ平面の部分断面図を図１０に示す。
【００５７】
図８から図１０に示すように、第１の波形構造１０が備える凸状のフィン部１１は、Ｚ方向に立ち上がった（あるいは立ち下がった）一対の側壁１２と、一対の側壁１２のＺ方向の端部同士をＸＹ平面に沿って接続する接続壁１３とを有するような門型形状に形成されている。
【００５８】
同様に、第２の波形構造２０が備える凸状のフィン部２１は、Ｚ方向に立ち上がった（あるいは立ち下がった）一対の側壁２２と、一対の側壁２２のＺ方向の端部同士をＸＹ平面に沿って接続する接続壁２３とを有するような門型形状に形成されている。
【００５９】
図８から図１０に示すように、流体の流れ方向Ｄ１に対し、第１の波形構造１０と第２の波形構造２０の境界部の流路に相当する部分、すなわち第１の波形構造１０のフィン部１１と第２の波形構造２０のフィン部２１が屈曲している部分に上面から見て穴３０が設けられている。
【００６０】
本実施の形態２においても、上面から見た穴３０は、丸穴としているが丸穴に限ったものではないが、特に本実施の形態２では、長穴にすることにより、より流体の圧力損失を低く抑えつつ、熱交換効率を向上させることができる。また、穴の位置や穴の数なども本実施の形態２のように限ったものではない。
【００６１】
図９に示すように、第１の波形構造１０のフィン部１１の側壁１２は、流体の流れ方向Ｄ１に対して傾斜角度θ１にて傾斜している。また、第２の波形構造２０のフィン部２１の側壁２２は、流体の流れ方向Ｄ１に対して傾斜角度θ２にて傾斜している。第１の波形構造１０と第２の波形構造２０とでは、流体の流れ方向Ｄ１に対する側壁１２，２２の傾斜方向が逆向きとされている。
【００６２】
例えば、流体の流れ方向Ｄ１に対する側壁１２の傾斜方向を正の向きとした場合に、側壁２２の傾斜方向は負の向きとなっている。本実施の形態２では、側壁１２の傾斜角度θ１と側壁２２の傾斜角度θ２とは、角度の絶対値が同一となっている。
【００６３】
また、第１の波形構造１０において、それぞれの側壁１２は互いに平行に配置されており、第２の波形構造２０においても、それぞれの側壁２２は互いに平行に配置されている。更にそれぞれの側壁１２、２２は同じ高さ（Ｚ方向の寸法）を有している。
【００６４】
図９に示すように、第１の波形構造１０のフィン部１１および第２の波形構造２０のフィン部２１は、流体の流れ方向Ｄ１に長さＬ、Ｘ方向の間隔ピッチＰ、また図８及び図１０に示すように、側壁の厚さｔにて形成されている。
【００６５】
図９に示すように、第１の波形構造１０の下流側端部と第２の波形構造２０の上流側端部との接続位置（Ｂ−Ｂ）において、第２の波形構造２０のフィン部２１の上流側端部のＸ方向の位置が、第１の波形構造１０のフィン部１１の下流型端部のＸ方向の位置に対して、間隔ピッチＰ×１／２の寸法だけオフセットして配置されている。
【００６６】
次に、このような構成の本実施の形態２のオフセットフィン３における流体の流れについて、図１１の従来のオフセットフィン４０における流体の流れと対比して説明する。図１１は従来のオフセットフィン４０における流体の流れを示す模式図であり、図１２は本実施の形態２のオフセットフィン３における流体の流れを示す模式図である。
【００６７】
図１１に示すように、従来のオフセットフィン４０では、フィン部５１，６１の側壁５２，６２が流体の流れ方向Ｄに対して傾斜して配置されており、更に側壁５２の傾斜方向は、側壁６２の傾斜方向と逆向きとされている。そのため、フィン部５１，６１の側壁５２，６２の間に形成される流体流路は、フィン部５１からフィン部６１への接続部分にて傾斜角度θ１＋θ２の角度にて曲がることになる。
【００６８】
そのため、流体流路において一方の側壁５２，６２の近傍にて他方の近傍よりも流速が高くなる乱流状態となる。よって、側壁５２，６２と流体との間の熱交換量が、略層流状態の場合と比べて高くなる。すなわち、フィン部５１，６１のオフセット配置による乱流促進効果に加えて、側壁５２，６２の傾斜配置によりさらなる乱流促進効果を得ることができ、熱交換効量が向上するが、同時に圧力損失も増すこととなる。
【００６９】
これに対して、本実施の形態２のオフセットフィン３では、第１の波形構造１０と第２の波形構造２０の境界部の流路に相当する部分、すなわち、第１の波形構造１０のフィン部１１と第２の波形構造２０のフィン部２１が屈曲している部分に上面から見て穴３０が設けられている。その結果、流速が減ることとなり、結果的に従来の斜めオフセットフィン４０よりも乱流促進効果が減り、側壁１２、２２と流体との間の熱交換効量が低下するが、同時に、圧力損失は従来のオフセットフィン４０よりも減ることとなる。
【００７０】
効率が良いとされる目安の効率＝熱交換量／圧力損失では、従来の斜めオフセットフィン４０に比べて高めることができる。
【００７１】
（実施例）
ここで、図２に示すオフセットフィン３及び４に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備えたものと、図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備え、図２に示すオフセットフィン４に、図３の構成を有する本実施の形態１のオフセットフィン３を備えた熱交換器での効率＝熱交換量／圧力損失（冷媒）でのシミュレーション評価を行った結果（後に実験でも確認を行った。）を示す。
【００７２】
なお、図２に示すオフセットフィン３及び４以外のプレート２Ａ、２Ｂの構成及びサイズなどは一定とした。
【００７３】
図２で積層されたプレート２Ａ、２Ｂの素材は、アルミニウムを用い、第１流体流路５を流れる流体は、水（エチレングリコール溶液５０％ｗｔ）とし、第２流体流路６を流れる流体は、冷媒（Ｒ１３４ａ）を使用した場合である。
【００７４】
ここで、シミュレーション条件として、水（エチレングリコール溶液５０％ｗｔ）の流量を７．１３２Ｅ−０４ｋｇ／ｓ、水温を４０℃とした。また、冷媒（Ｒ１３４ａ）の流量を１．３６２Ｅ−０４ｋｇ／ｓとし、水温を２ＭＰａの場合の飽和温度６９．７℃とした。
【００７５】
まず、比較対象として、図２に示すオフセットフィン３及び４に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備えたものの結果を示す。
【００７６】
図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備える。具体的には、オフセットフィン３（水）に側壁５２、６２の厚さｔを０．２ｍｍ、フィンの流路長Ｌを２．０ｍｍ、流路幅（ピッチＰ）を３．２ｍｍとする。また、図２に示すオフセットフィン４に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備える。具体的には、オフセットフィン４（冷媒）に側壁５２、６２の厚さｔを０．２ｍｍ、フィンの流路長Ｌを２．０ｍｍ、流路幅（ピッチＰ）を１．６ｍｍとした場合の熱交換器での効率を確認すると、効率＝熱交換量／圧力損失（冷媒）＝（６．６６ｋＷ／０．２５ｋＰａ）＝２６．６ｋＷ／ｋＰａであった。
【００７７】
次に、図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備え、図２に示すオフセットフィン４に、図３の構成を有する本実施の形態１のオフセットフィン３を備えたものの結果を示す。
【００７８】
図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備える。具体的には、オフセットフィン３（水）に側壁５２、６２の厚さｔを０．２ｍｍ、フィンの流路長Ｌを２．０ｍｍ、流路幅（ピッチＰ）を３．２ｍｍとする。また、図２に示すオフセットフィン４に、図３の構成を有する本実施の形態１のオフセットフィン３を備える。具体的には、オフセットフィン４（冷媒）に側壁５２、６２の厚さｔを０．２ｍｍ、フィンの流路長Ｌを２．０ｍｍ、流路幅（ピッチＰ）を１．６ｍｍとし、本発明の特徴である穴３０をφ０．６ｍｍとした場合の熱交換器での効率を確認すると、効率＝熱交換量／圧力損失（冷媒）＝（７．０３ｋＷ／０．２６ｋＰａ）＝２７．０ｋＷ／ｋＰａであった。
【００７９】
上述の結果より、本実施の形態１のオフセットフィン３を備えることにより、流体の圧力損失を低く抑えつつ、熱交換効率を向上させることができる。
【００８０】
次に、図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備え、図２に示すオフセットフィン４に、図１４の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備えたもの。及び、図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備え、図２に示すオフセットフィン４に、図８の構成を有する本実施の形態２のオフセットフィン３を備えた熱交換器での効率＝熱交換量／圧力損失（冷媒）でのシミュレーション評価を行った結果を示す。
【００８１】
なお、本実施の形態１と同様に、図２に示すオフセットフィン３及び４以外、プレート２Ａ，２Ｂの構成及びサイズなどは一定とした。
【００８２】
本実施の形態１と同様に、図２で積層されたプレート２Ａ，２Ｂの素材は、アルミニウムを用い、第１流体流路５を流れる流体は、水（エチレングリコール溶液５０％ｗｔ）とし、第２流体流路６を流れる流体は、冷媒（Ｒ１３４ａ）を使用した場合である。
【００８３】
ここで、シミュレーション条件として、水（エチレングリコール溶液５０％ｗｔ）の流量を７．１３２Ｅ−０４ｋｇ／ｓ、水温を４０℃とした。また、冷媒（Ｒ１３４ａ）の流量を１．２２０Ｅ−０４ｋｇ／ｓとし、水温を２ＭＰａの場合の飽和温度６９．７℃とした。
【００８４】
まず、比較対象として、図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備え、図２に示すオフセットフィン４に、図１４の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備えたものの結果を示す。
【００８５】
図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備える。
【００８６】
具体的には、オフセットフィン３（水）に側壁５２、６２の厚さｔを０．２ｍｍ、フィンの流路長Ｌを２．０ｍｍ、流路幅Ｐを３．２ｍｍとする。また、図２に示すオフセットフィン４に、図１４の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備える。具体的には、オフセットフィン４（冷媒）に側壁５２、６２の厚さｔを０．２ｍｍ、フィンの流路長Ｌを２．０ｍｍ、流路幅Ｐを１．４３３ｍｍとした場合の熱交換器での効率を確認すると、効率＝熱交換量／圧力損失（冷媒）＝（８．６８ｋＷ／６．２３ｋＰａ）＝１．３９ｋＷ／ｋＰａであった。
【００８７】
次に、図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備え、図２に示すオフセットフィン４に、図８の構成を有する本実施の形態２のオフセットフィン３を備えたものの結果を示す。
【００８８】
図２に示すオフセットフィン３に、図１３の構成を有する従来のオフセットフィン４０を備える。具体的には、オフセットフィン３（水）に側壁５２、６２の厚さｔを０．２ｍｍ、フィンの流路長Ｌを２．０ｍｍ、流路幅Ｐを３．２ｍｍとする。
【００８９】
また、図２に示すオフセットフィン４に、図８の構成を有する本実施の形態２のオフセットフィン３を備える。具体的には、オフセットフィン４（冷媒）に側壁５２、６２の厚さｔを０．２ｍｍ、フィンの流路長Ｌを２．０ｍｍ、流路幅Ｐを１．４３３ｍｍとし、穴３０をφ０．６ｍｍとした場合の熱交換器での効率を確認すると、効率＝熱交換量／圧力損失（冷媒）＝（８．５８ｋＷ／４．８５ｋＰａ）＝１．７７ｋＷ／ｋＰａであった。
【００９０】
上述の結果より、本実施の形態２のオフセットフィン３を備えることにより、流体の圧力損失を低く抑えつつ、熱交換効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明のオフセットフィンを用いた熱交換器は、熱交換効率の高い熱交換器を実現することが可能であるため、小型で高性能の要望が高い乗物用、例えば自動車などのラジエータや一般産業用のエバポレータなど、更には家庭用のエアコンや冷蔵庫のエバポレータなど、好適に広く用いることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  熱交換器
２Ａ，２Ｂ  プレート
３  オフセットフィン
４  オフセットフィン
５  第１流体流路
６  第２流体流路
７Ａ  第１流体供給流路
７Ｂ  第１流体排出流路
８Ａ  第２流体供給流路
８Ｂ  第２流体排出流路
１０  第１の波形構造
１１  フィン部
１２  側壁
１３  接続壁
２０  第２の波形構造
２１  フィン部
２２  側壁
２３  接続壁
３０  穴
４０  オフセットフィン
５０  第１の波形構造
５１  フィン部
５２  側壁
６０  第２の波形構造
６１  フィン部
６２  側壁
Ｄ  流体の流れ方向
Ｄ１  流体の流れ方向
Ｄ２  流体の流れ方向
Ｌ  フィンの流路長
Ｐ  間隔ピッチ
θ１、θ２  傾斜角度
【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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【図１３】
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【図１４】
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