(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ本体（１１）の一側に流体流入口（１１ａ）を形成し、他側に流体流出口（１１ｂ）を形成してなる熱交換器用チューブにおいて、
前記チューブ本体（１１）の横断面の面積（Ｓ）を、軸長方向に沿って同一の面積（Ｓ）にするとともに、前記チューブ本体（１１）の横断面の形状を、前記チューブ本体（１１）の流体流入口（１１ａ）と流体流出口（１１ｂ）との間において軸長方向に沿って連続的に変化させてなることを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記チューブ本体（１１）の軸心（Ｏ）を直線状に形成してなることを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項３】
請求項１または２記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記チューブ本体（１１）の流体流入口（１１ａ）側の端部（１１ｃ）形状と流体流出口（１１ｂ）側の端部（１１ｄ）形状とを同一形状にしてなることを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項４】
請求項３記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記チューブ本体（１１）の流体流入口（１１ａ）側および流体流出口（１１ｂ）側の端部（１１ｃ，１１ｄ）形状を偏平形状に形成してなることを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項５】
請求項４記載の熱交換器用チューブにおいて、
前記チューブ本体（１１）の端部（１１ｃ，１１ｄ）の間の断面形状を、その軸長方向の中央において円形形状になるように連続的に変化してなることを特徴とする熱交換器用チューブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータ，コンデンサ，ヒータコア，エバポレータ等の熱交換器に使用される熱交換器用チューブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ラジエータ，コンデンサ，ヒータコア，エバポレータ等の熱交換器では、熱交換部に流体を循環するために熱交換器用チューブが配置されており、従来、このような熱交換器として、例えば、実開昭５６−１２８９９０号公報に開示されるものが知られている。
【０００３】
図７は、この種の熱交換器用チューブを示すもので、この熱交換器用チューブでは、チューブ本体１の一側に流体流入口１ａが形成され、他側に流体流出口１ｂが形成されている。
チューブ本体１は、長尺状の偏平筒状に形成され、流体流入口１ａ側の端部が、流体流入側のヘッダープレート２に形成されるチューブ穴２ａに嵌挿され、流体流出口１ｂ側の端部が、流体流出側のヘッダープレート３に形成されるチューブ穴３ａに嵌挿されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の熱交換器用チューブでは、チューブ本体１の横断面の形状を、軸長方向に沿って同一の形状にしているため、図８に示すように、チューブ本体１の流体流入口１ａから流入した流体が、チューブ本体１の内周面１ｃに沿って軸長方向にのみ流れ、そのまま流体流出口１ｂから流出するため、流体とチューブ本体１との熱交換を充分に行うことができず、必ずしも充分な熱交換効率を得ることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、熱交換効率を従来より大幅に増大することができる熱交換器用チューブを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の熱交換器用チューブは、チューブ本体の一側に流体流入口を形成し、他側に流体流出口を形成してなる熱交換器用チューブにおいて、前記チューブ本体の横断面の面積を、軸長方向に沿って同一の面積にするとともに、前記チューブ本体の横断面の形状を、前記チューブ本体の流体流入口と流体流出口との間において軸長方向に沿って連続的に変化させてなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の熱交換器用チューブは、請求項１記載の熱交換器用チューブにおいて、前記チューブ本体の軸心を直線状に形成してなることを特徴とする。
請求項３の熱交換器用チューブは、請求項１または２記載の熱交換器用チューブにおいて、前記チューブ本体の流体流入口側の端部形状と流体流出口側の端部形状とを同一形状にしてなることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の熱交換器用チューブは、請求項３記載の熱交換器用チューブにおいて、前記チューブ本体の流体流入口側および流体流出口側の端部形状を偏平形状に形成してなることを特徴とする。
請求項５の熱交換器用チューブは、請求項４記載の熱交換器用チューブにおいて、前記チューブ本体の端部の間の断面形状を、その軸長方向の中央において円形形状になるように連続的に変化してなることを特徴とする。
【０００９】
（作用）
請求項１の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の横断面の面積を、軸長方向に沿って同一の面積にしたので、チューブ本体内を流れる流体の通路抵抗が各部において略同一になる。
そして、チューブ本体の横断面の形状を、チューブ本体の流体流入口と流体流出口との間において変化させたので、チューブ本体の内周面に沿って発達した境界層内の圧力分布が、内周面の形状変化に応じて変化し、チューブ本体の軸長方向に直角な方向の強い２次流れが発生し、この２次流れにより、チューブ本体への熱伝達率が向上し、また、２次流れによる流体の混合によりチューブ本体の内周面近傍の流体温度が上昇される。
【００１０】
請求項２の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の軸心が直線状に形成される。
請求項３の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の流体流入口側の端部形状と流体流出口側の端部形状とが同一形状にされ、流体流入口側および流体流出口側の端部がヘッダープレートまたはヘッダーパイプのチューブ穴に嵌挿される。
【００１１】
請求項４の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の流体流入口側および流体流出口側の端部形状が偏平形状に形成される。
請求項５の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の端部の間の断面形状が、その軸長方向の中央において円形形状になるように連続的に変化される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の熱交換器用チューブの一実施形態を示している。
この熱交換器用チューブは、チューブ本体１１の一側に流体流入口１１ａが形成され、他側に流体流出口１１ｂが形成されている。
チューブ本体１１は、例えば、アルミニウム，真鍮等の金属により形成されている。
【００１４】
この実施形態では、チューブ本体１１の軸心Ｏが、直線状に形成されている。
また、チューブ本体１１の横断面の面積Ｓが、軸長方向に沿って同一の面積Ｓにされている。
そして、チューブ本体１１の横断面の形状が、チューブ本体１１の流体流入口１１ａと流体流出口１１ｂとの間において変化されている。
【００１５】
すなわち、この実施形態では、チューブ本体１１の流体流入口１１ａ側の端部１１ｃの形状と、流体流出口１１ｂ側の端部１１ｄの形状とが、偏平状の楕円形状とされ、かつ、同一形状とされている。
また、チューブ本体１１の端部１１ｃ，１１ｄの間の断面形状が、その軸長方向の中央において円形形状になるように連続的に変化されている。
【００１６】
上述した熱交換器用チューブは、例えば、図２に示すように、所定間隔を置いて配置されるヘッダープレート１３，１５の間に複数配置されて使用される。
すなわち、長尺状のチューブ本体１１の流体流入口１１ａ側の端部１１ｃが、流体流入口１１ａ側のヘッダープレート１３に形成されるチューブ穴１３ａに嵌挿され、流体流出口１１ｂ側の端部１１ｄが、流体流出口１１ｂ側のヘッダープレート１５に形成されるチューブ穴１５ａに嵌挿され、例えば、ろう付けによりチューブ穴１３ａ，１５ａに固定されている。
【００１７】
以上のように構成された熱交換器用チューブでは、チューブ本体１１の横断面の面積Ｓを、軸長方向に沿って同一の面積Ｓにしたので、チューブ本体１１内を流れる、例えば、液体，空気等の流体の通路抵抗が各部において略同一になり、通路抵抗の増大を阻止することができる。
そして、チューブ本体１１の横断面の形状を、チューブ本体１１の流体流入口１１ａと流体流出口１１ｂとの間において変化させたので、後述するようにチューブ本体１１の内周面に沿って発達した境界層内の圧力分布が、内周面の形状変化に応じて変化し、チューブ本体１１の軸長方向に直角な方向の強い２次流れが発生し、この２次流れにより、チューブ本体１１への熱伝達率が向上し、また、２次流れによる流体の混合によりチューブ本体１１の内周面近傍の流体温度が上昇されるため、熱交換効率を従来より大幅に増大することができる。
【００１８】
また、上述した熱交換器用チューブでは、チューブ本体１１の軸心Ｏを直線状に形成したので、通路抵抗の増大をより確実に阻止することができる。
さらに、上述した熱交換器用チューブでは、チューブ本体１１の流体流入口１１ａ側の端部１１ｃの形状と流体流出口１１ｂ側の端部１１ｄの形状とを同一形状にしたので、流体流入口１１ａ側の端部１１ｃが嵌挿されるヘッダープレート１３のチューブ穴１３ａの形状と、流体流出口１１ｂ側の端部１１ｄが嵌挿されるヘッダープレート１５のチューブ穴１５ａの形状とを同一形状にすることができ、部品の共用化を図ることができる。
【００１９】
また、上述した熱交換器用チューブでは、チューブ本体１１の流体流入口１１ａ側および流体流出口１１ｂ側の端部１１ｃ，１１ｄの形状を偏平形状に形成したので、この偏平状の端部１１ｃ，１１ｄにおいて、端部を円形形状にする場合等に比較して高い熱交換効率を得ることができる。
そして、上述した熱交換器用チューブでは、チューブ本体１１の端部１１ｃ，１１ｄの間の断面形状を、その軸長方向の中央において円形形状になるように連続的に変化したので、通路抵抗の増大をより確実に阻止することができる。
【００２０】
図３は、上述したチューブ本体１１内の空気からなる流体の流れを示しており、▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼が、図１に示したチューブ本体１１の▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼の位置に対応する断面の半部を示している。
また、矢符は、それぞれの断面における、チューブ本体１１の軸長方向に直角な方向への２次流れを示すベクトルであり、図の左側が計算値を、右側が実験値を示している。
【００２１】
さらに、Ｄｈは、流力直径を、Ｘ１は、▲１▼の位置からの軸長方向への距離を示している。
この図３から、チューブ本体１１の内周面の形状変化に応じて、チューブ本体１１の軸長方向に直角な方向に強い２次流れが発生していることがわかる。
図４は、上述したチューブ本体１１内の空気からなる流体の平均２次流れ強度を示しており、▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼が、図１に示したチューブ本体１１の▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼の位置に対応する平均２次流れ強度を示している。
【００２２】
図の実線が計算値を、点が実験値を示している。
このグラフから、▲４▼の位置において平均２次流れ強度が最大になっていることがわかる。
図５は、上述したチューブ本体１１内の空気からなる流体の静圧分布を示しており、▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼が、図１に示したチューブ本体１１の▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼の位置に対応する静圧を示している。
【００２３】
図の実線が計算値を、点が実験値を示している。
このグラフから、チューブ本体１１内における通路抵抗の増大が無いのがわかる。
図６は、上述したチューブ本体１１内の空気からなる流体の流量変化を示しており、▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼が、図１に示したチューブ本体１１の▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼の位置に対応する流量を示している。
【００２４】
図の実線が計算値を、点が実験値を示している。
このグラフから、チューブ本体１１内における流量の変化が殆ど無いのがわかる。
なお、上述した実施形態では、チューブ本体１１の流体流入口１１ａ側および流体流出口１１ｂ側の端部１１ｃ，１１ｄの形状を偏平形状にし、チューブ本体１１の端部１１ｃ，１１ｄの間の断面形状を、その軸長方向の中央において円形形状になるように連続的に変化した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、端部の断面形状を円形形状にし中央の断面形状を偏平形状にしても良い。
【００２５】
また、例えば、円形状から楕円形状に変化し、さらに楕円形状から偏平形状に変化するパターンを、チューブ本体１１の軸長方向に沿って複数回繰り返すようにしても良い。
さらに、断面形状は、円，楕円，偏平等の形状に限定されるものではなく、四角，六角，三角，台形形状等の形状でも良い。
【００２６】
そして、上述した実施形態では、チューブ本体１１をヘッダープレート１３，１５に配置した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、ヘッダーパイプに配置しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の横断面の面積を、軸長方向に沿って同一の面積にしたので、チューブ本体内を流れる流体の通路抵抗が各部において略同一になり、通路抵抗の増大を阻止することができる。
【００２８】
そして、チューブ本体の横断面の形状を、チューブ本体の流体流入口と流体流出口との間において変化させたので、チューブ本体の内周面に沿って発達した境界層内の圧力分布が、内周面の形状変化に応じて変化し、チューブ本体の軸長方向に直角な方向の強い２次流れが発生し、この２次流れにより、チューブ本体への熱伝達率が向上し、また、２次流れによる流体の混合によりチューブ本体の内周面近傍の流体温度が上昇されるため、熱交換効率を従来より大幅に増大することができる。
【００２９】
請求項２の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の軸心を直線状に形成したので、通路抵抗の増大をより確実に阻止することができる。
請求項３の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の流体流入口側の端部形状と流体流出口側の端部形状とを同一形状にしたので、流体流入口側の端部が嵌挿されるヘッダープレートまたはヘッダーパイプのチューブ穴の形状と、流体流出口側の端部が嵌挿されるヘッダープレートまたはヘッダーパイプのチューブ穴の形状とを同一形状にすることができ、部品の共用化を図ることができる。
【００３０】
請求項４の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の流体流入口側および流体流出口側の端部形状を偏平形状に形成したので、この偏平部において高い熱交換効率を得ることができる。
請求項５の熱交換器用チューブでは、チューブ本体の端部の間の断面形状を、その軸長方向の中央において円形形状になるように連続的に変化したので、通路抵抗の増大をより確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器用チューブの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の熱交換器用チューブをヘッダープレートに配置した状態を示す斜視図である。
【図３】図１のチューブ本体の各部における２次流れを示すベクトル線図である。
【図４】図１のチューブ本体の各部における平均２次流れ強度を示す説明図である。
【図５】図１のチューブ本体の各部における静圧を示す説明図である。
【図６】図１のチューブ本体の各部における流量を示す説明図である。
【図７】従来の熱交換器用チューブを示す説明図である。
【図８】従来の熱交換器用チューブの流体の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１１  チューブ本体
１１ａ  流体流入口
１１ｂ  流体流出口
１１ｃ，１１ｄ  端部
Ｏ  軸心
【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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