WO2006028253A1

WO2006028253A1 - 熱交換装置

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Publication number: WO2006028253A1
Application number: PCT/JP2005/016864
Authority: WO
Inventors: Tatsuo Ozaki
Original assignee: Denso Corporation
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2006-03-16
Also published as: GB2431464A; US20070193730A1; JP2006078035A; CN101010555A; DE112005002177T5; GB0703282D0

Abstract

空気流れ上流側に位置する熱交換器の乱流を利用して、空気流れ下流側に位置する熱交換器の伝熱性能を向上する。　空気の流れ方向に直列配置される複数の熱交換装置10,20のうち、少なくとも空気流れ上流側の熱交換器10のフィン12に、空気流れを攪乱する乱流形成手段として直角状に切り起こした衝突壁12ｃを設ける。

Description

熱交換装置

技術分野

本発明は、空気流れの方向に複数の熱交換器を直列に配置する熱交換装置に関するもので、車両空調用の冷媒放熱器と車両エンジン明

冷却用ラジェ一夕とを直列配置する熱交換装置として好適なものである。

書背景技術

従来の熱交換器用のフィンでは、空気流れに対して千鳥状に配置したセグメントをなすスリット片を設けるとともに、このスリット片の空気流れ上流側を約 90 ° 折り曲げて折曲部を設けることにより、空気流れを乱して温度境界層が成長することを抑制して熱伝達率の向上を図っている（例えば、特許文献 1参照）。

【特許文献 1】特開昭 63-8359 1号公報

ところで、特許文献 1 に記載の発明では、薄板状のフィンの一部を切り起こすことによりスリット片を形成するとともに、その切り起こしたスリット片の前端（前縁）側を約 90 ° 折り曲げて折曲部を形成しているので、以下に述べる製造上の問題を有している。

すなわち、特許文献 1 に記載の発明では、全ての折曲部は、スリット片の前端側を折り曲げることにより形成されているので、同一方向の折り曲げ力が連続的に薄板状のフィン材に作用してしまい、折曲部を形成する際に、フィン材がー方向に偏って変形してしまう

また、スリット片は一定のピッチ寸法にて規則正しく設ける必要があるが、前述したように、特許文献 1 に記載の発明では、フィン材がー方向に寄り集まってしまい易いので、スリット片間のピッチ寸法のバラツキを小さくすることが難しい。そして、スリット片間のピッチ寸法のバラツキが大きくなると、熱伝達率が低下して所望の熱交換能力を得ることができなくなる恐れが高い。

上記の不具合を解消するために、本発明者らは、特願 2004-62236 号の特許出願において簡素なフィン形状にて熱交換性能を向上できる熱交換器を提案している。

この先願においては、流体が流れるチューブの外表面に、チューブ周りを流れる空気との熱交換面積を増大させるフィンを設けるとともに、このフィンに、平板状の平板部及びこの平板部の一部を直角状に切り起こすことにより形成された衝突壁を設け、この衝突壁を、空気の流れ方向において互いに対称的に複数個設けている。

これによると、衝突壁を形成する際に空気流れの上流側と下流側とで互いに相殺するような向きの折り曲げ力が薄板状のフィン材料に作用する。したがって、衝突壁を形成する際に、フィン材料が一方向に偏って変形することを未然に防止できるので、衝突壁の寸法バラツキを小さく抑えることができる。

この結果、衝突壁による乱流効果にて空気とフィンとの熱伝達率を高めて熱交換効率を高めつつ、フィンの形状を簡単なのとしてフインの生産性を向上できる。

ところで、上記先願は熱交換器単体としての伝熱性能の向上に関するものである。発明の開示

そこで、本発明は、空気流れの方向に複数の熱交換器を直列に配置する熱交換装置において、空気流れ上流側に位置する熱交換器の乱流形成構造を利用して、空気流れ下流側に位置する熱交換器の伝熱性能を向上することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第 1 の形態では、空気の流れ方向に複数の熱交換器（10， 20) を直列に配置する熱交換装置であつて、

前記複数の熱交換器（10， 20) は、それぞれ流体が流れるチューブ（1 1， 2 1 ) 、及び前記チューブ（1 1， 2 1 ) の外表面に設けられて前記チューブ（1 1， 21 ) 周りを流れる空気との熱交換面積を増大させるフィン（12， 22) を備えており、

前記複数の熱交換器（10， 20) のうち空気流れ上流側の熱交換器 ( 10 ) の前記フィン（12) に空気流れを攪乱する乱流形成手段（12 c , 12 g ) を設ける。

これによると、空気流れ上流側の熱交換器（10) のフィン（12 ) において空気流れを攪乱して乱流を形成できるので、空気流れ上流側の熱交換器（10 ) の熱伝達率を向上して熱交換性能を向上できる。しかも、この空気流れ上流側の乱流形成の影響を空気流れ下流側の熱交換器（20) にも及ぼして、空気流れ下流側の熱交換器（20) においても乱流形成による熱交換性能の向上を実現できる。

本発明の第 2の形態では、前記第 1 の形態の熱交換装置において、前記複数の熱交換器（10, 20) のうち空気流れ下流側の熱交換器 ( 20 ) の前記フィン（22) にも空気流れを攪乱する乱流形成手段（ 22 c , 22 g ) を設ける。

これによると、第 1の形態の効果に加えて、空気流れ下流側の熱交換器（20 ) のフィン（22) においてそれ自身の乱流形成作用が追加されるので、空気流れ下流側の熱交換器（20) の熱交換性能をより一層向上できる。

本発明の第 3の形態では、前記第 1 または 2の形態の熱交換装置において、前記複数の熱交換器（10, 20) 相互間の距離（L ) は 20 mm以内である。

本発明者の実験検討によると、後述の図 7 に例示するように距離 (L) を 20mm以内にすることで、空気流れ上流側の乱流形成の影響を空気流れ下流側の熱交換器（20) に効果的に及ぼして、空気流れ下流側の熱交換器（20) の熱交換性能を有効に向上できることが分かった。

本発明の第 4の形態では、前記第 1ないし 3の形態のいずれか 1 つの熱交換装置において、前記フィン（12， 22) は、平板状の平板部（12 a， 22 a ) の一部を直角状に切り起こすことにより形成された直角状衝突壁（12c , 22c ) を有しており、

前記直角状衝突壁（12c， 22 c ) は、前記空気の流れ方向において対称的に複数個設けられており、

前記直角状衝突壁（12c , 22 c ) により前記乱流形成手段が構成される。

このように、乱流形成手段は具体的に、フィン平板部から直角状に切り起こし形成した衝突壁により構成できる。

ここで、直角状衝突壁（12c， 22 c ) を空気の流れ方向において対称的に複数個設けることにより、直角状衝突壁を形成する際に空気流れの上流側と下流側とで互いに相殺するような向きの折り曲げ力が薄板状のフィン材料に作用する。したがって、衝突壁を形成する際に、フィン材料が一方向に偏って変形することを未然に防止できるので、衝突壁の寸法バラツキを小さく抑えることができる。本発明の第 5の形態では、前記第 1ないし 3の形態いずれか 1つの熱交換装置において、前記フィン（12, 22) は、平板状の平板部 (12a , 22 a ) の一部を断面 V形状に切り起こすことにより形成された V状衝突壁（12g， 22g) を有しており、前記 V状衝突壁（12g， 22g ) は、前記断面 V形状の形成方向が前記空気の流れ方向において交互に反転するように設けられており前記 V状衝突壁（12g， 22g ) により前記乱流形成手段が構成される。

このように、乱流形成手段は具体的には、フィン平板部から断面 V形状に切り起こし形成した V状衝突壁により構成してもよい。そして、断面 V形状の形成方向が空気の流れ方向において交互に反転するように V状衝突壁を設けることにより、フィン材料の切り起こし成形時における曲げ応力が相殺されてフィンに特定の一方向への残留応力が生じることを回避できる。

したがって、 V状衝突壁（12g , 22g ) を形成する際に、フィン材料が一方向に偏って変形することを未然に防止できるので、 V状衝突壁（12g， 22g ) の寸法バラツキを小さく抑えることができる本発明の第 6の形態では、前記第 1ないし 5のいずれか 1つの形態の熱交換装置において、前記複数の熱交換器（10， 20) のうち空気流れ上流側の熱交換器は車両空調用冷媒放熱器（10) であり、空気流れ下流側の熱交換器は車両エンジン冷却用ラジェ一夕（20) であることを特徴とする。

これによると、空気流れ上流側の冷媒放熱器（10) における空気流れの乱流形成によって、空気流れ下流側のラジェ一夕（20) の熱交換性能（放熱性能）を効果的に向上できる。

なお、上記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。図面の簡単な説明図 1 Aは本発明の第 1実施形態による熱交換装置の車両搭載状態を示す模式的断面図である。

図 1 Bは図 1 Aの熱交換装置のコア部の一部断面図である。

図 2は第 1実施形態による熱交換器の正面図である。

図 3 Aは本発明の第 1実施形態による熱交換器のコア部の部分斜視図である。

図 3 Bは図 3 Aの A— A断面図である。

図 4は第 1実施形態によるフィンの衝突壁の別形態を示す断面図である。

図 5は、切り起こし高さ Hおよび L字状断面形状部のピッチ寸法 Pの定義を説明するフィン部拡大断面図である。

図 6は、冷媒放熱器とラジェ一夕を直列配置した各種熱交換装置における空気流れ説明図である。

図 7はラジェ一夕放熱性能比のグラフある。

図 8は冷媒放熱器とラジェ一夕の合計通風抵抗比のグラフである図 9 Aは本発明の第 3実施形態による熱交換器のコア部の部分斜視図である。

図 9 Bは図 9 Aの B— B断面図である。発明を実施するための最良の形態

(第 1実施形態）

図 1〜図 5および図 6 ( a ) は本発明の第 1実施形態を示すもので、本実施形態は、車両空調用の冷媒放熱器と車両エンジン冷却用ラジェ一夕とを直列配置する車両用熱交換装置に関する。

図 1 Aは本実施形態による車両用熱交換装置の車両搭載図であり、図 1 Bは車両用熱交換装置のコア部の一部断面図である。車両空調用の冷媒放熱器 10と車両エンジン冷却用ラジェ一夕 20は空気流れ (冷却風）の方向 aに対して直列に配置されている。

この熱交換器搭載構造をより具体的に説明すると、車両のボンネット 30の下方にエンジンルーム 3 1が形成され、このエンジンルーム 3 1内の最前部にグリル開口部 32 a , 32 bが開口している。このダリル開口部 32 a , 32 bの直後の部位に冷媒放熱器 10とラジェ一夕 20が直列に配置されている。ここで、空気流れの上流側に冷媒放熱器 10 が配置され、この冷媒放熱器 10の下流側（車両後方側）にラジェ一夕 20が配置されている。

ラジェ一夕 20の下流側にはシユラウド 2 1を介して軸流式ファンからなる冷却ファン 22が配置されている。この冷却ファン 22は、軸流式ファンを電動モータ 22 aにより回転駆動する電動ファンである。

この冷却ファン 22の下流側（車両後方側）に車両走行用のェンジン（内燃機関） 33が搭載されている。この車両エンジン 33は水冷式であり、この車両エンジン 33の冷却水を図示しない水ポンプによりラジェ一夕 20に循環して冷却するようになっている。

また、冷媒放熱器 10は図示しない車両空調用冷凍サイクルの圧縮機吐出側に接続されて、圧縮機吐出冷媒（高圧側冷媒）の熱を空気流れに放出して冷媒を冷却するものである。通常のフロン（登録商標）系冷媒を用いる冷凍サイクルでは圧縮機の冷媒吐出圧が冷媒の臨界圧力未満であるので、冷媒放熱器 10内で冷媒は凝縮しながら放熱を行う。これに対し、冷媒として二酸化炭素（C0₂ ) 等の冷媒を用いる冷凍サイクルでは圧縮機の冷媒吐出圧が冷媒の臨界圧力以上になるので、冷媒放熱器 10内で冷媒は凝縮することなく超臨界状態にて放熱を行う。

冷媒放熱器 10の下流側にラジェ一夕 20を配置する理由は冷媒放熱器 10およびラジェ一夕 20の双方における空気との温度差確保のためである。すなわち、車両エンジン 33の定常運転状態では、ラジェ一夕 20におけるエンジン冷却水の温度が冷媒放熱器 10における冷媒温度に比較してなり高くなるので、冷媒放熱器 10およびラジェ一夕 20 の双方における空気との温度差確保のためには冷媒放熱器 10の下流側にラジェ一夕 20を配置する方が有利である。

図 2は冷媒放熱器 10の具体的構成を例示するもので、冷媒が流れる複数本のチューブ 11を所定間隔を置いて並列配置し、この複数本のチューブ 11相互間にフィン 12を設けている。このフィン 12は,、チユープ 11の外表面に接合されて空気との伝熱面積を増大させて冷媒と空気との熱交換を促進するものである。

チューブ 11の長手方向両端側にはヘッダタンク 13， 14を設けている。このヘッダタンク 13, 14は、チューブ 11の長手方向と直交する方向に延びて各チューブ 11内の冷媒通路と連通する。そして、チューブ 11及びフィン 12等からなるコア部のチューブ · フィン積層方向 (図 2 の上下方向）の両端部に、補強部材をなすサイドプレート 15 , 16を配置している。

なお、本実施形態では、チューブ 11、フィン 12、ヘッダタンク 13 ， 14及びサイドプレート 15, 16をすベて、熱伝導性に優れた金属であるアルミニウム合金にて成形し、これらの金属部材 11〜 16をろう付けにて一体に接合している。

冷媒放熱器 10のチューブ 11は、図 1 Bおよび図 3 A又は 3 Bに示すように押し出し加工又は引き抜き加工により内部に複数個の冷媒通路穴 11 aが並列に形成された扁平状の多穴チューブである。チューブ 11の扁平形状は空気流れ方向 aと平行になっている。

また、フィン 12は図 3 A又は 3 Bに示すように平板状の平板部 12 a及び隣り合う平板部 12 aを繋ぐように湾曲した湾曲部 12 bを有するように波状に曲げ形成されたコルゲートフィンである。この波状のコルゲートフィン 12は本実施形態では、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ている。フィン 12の湾曲部 12bは図 3 A又は 3 Bに示すようにチューブ 11の扁平部（平面部）に接触してろう付けされる。

そして、フィン 12の平板部 12aには、平板部 12aの一部を直角状に切り起こした切り起こし形状からなる衝突壁 12 cが複数個形成されている。ここで、直角状に切り起こすとは、具体的には、平板部 12aの一部を平板部 12 aの面に対して 90° の角度で切り起こすことであるが、衝突壁 12cの切り起こし角度を 90° より微小量増減した 90° 付近の角度にしてもよい。

この衝突壁 12c にフィン 12、つまり平板部 12 aの表面を流れる空気を衝突させて平板部 12 aの表面を流れる空気の流れを攪乱してフイン 12と空気との熱伝達率を増大させるようになつている。

ここで、フィン 12の平板部 12 aのうち、衝突壁 12cの根本部と連なる平板部をスリット片 12 dと称する。このスリット片 12dと衝突壁 12c とにより L字状の断面形状が形成される。そして、この L字状の断面形状が、空気流れ上流側と空気流れ下流側とで、平板部 12 aと直交する仮想の面 Mに対して互いに対称の関係となるように形成されている。

具体的には、空気の流れ方向において、平板部 12 aを仮想面 Mにて上流側と下流側とに 2等分したとき、上流側の衝突壁 12 cの個数と下流側の衝突壁 12cの個数とを同一個数とするとともに、空気流れ上流側についてはスリット片 12dの空気流れ下流側を直角状に切り起こし、一方、空気流れ下流側についてはスリット片 12dの空気流れ上流側を直角状に切り起こしている。

なお、車両空調用の冷媒放熱器 10と車両エンジン冷却用ラジェ一夕 20の基本的構成は同じでよいので、車両エンジン冷却用ラジェ一夕 20の構成部材の符号を図 2， 3 A及び 3 Bの冷媒放熱器 10の対応部材の符号の括弧内に記入して、車両エンジン冷却用ラジェ一タ 20 の具体的説明を省略する。

但し、車両エンジン冷却用ラジェ一夕 20を循環するエンジン冷却水の圧力は、車両空調用冷媒放熱器 10内の冷媒圧力に比較して大幅に低いので、ラジェ一夕 20のチューブ Πの耐圧強度は冷媒放熱器 10 のチューブ 11のように高める必要がない。そのため、ラジェ一夕 20 のチューブ 21は図 1 Bに示すように 1つの冷却水通路のみを形成する単純な扁平断面形状になっている。

本実施形態では、空気流れ下流側に位置するラジェ一夕 20のフィン 22においても、冷媒放熱器 10のフィン 12と同様に図 3 A又は 3 B に示すごとく L字状の断面形状を構成する衝突壁 22 c とスリット片 22dとを形成している。

なお、スリット片 12dと衝突壁 12 c とにより形成される L字状の断面形状は、図 3 A及び 3 Bに示す形状に限らず、これとは逆に、図 4に示すようにフィン 12， 22の空気流れ上流側領域ではスリッ卜片 12d， 22dの空気流れ上流側に衝突壁 12c , 22c を形成し、一方、空気流れ下流側領域ではスリット片 12d , 22dの空気流れ下流側に衝突壁 12 c， 22 c を形成するようにしてもよい。

要は、フィン 12， 22の空気流れ上流側領域の衝突壁 12 c， 22 c と空気流れ下流側領域の衝突壁 12 c , 22 c とを対称的に形成すればよい。

次に、フィン 12， 22の具体的寸法例について説明すると、フィン 12, 22は上述のごとく隣り合う平板部 12 a， 22 a相互間を湾曲部 12 b， 22bにより連結して波状に曲げ形成されたコルゲ一卜フィンであって、このコルゲ一トフイン 12, 22のフィンピッチ Piは図 3 Bに示すように隣り合う平板部 12a , 22 a間の距離の 2倍であり、このフィンピッチ ΡΠま例えば、 2.5ππιιである。

コルゲートフィン 12， 22の板厚 t (図 5参照）は例えば、 0.05匪、衝突壁 12c , 22 c の高さ H (図 5参照）は例えば、 0.3mm、 L字状断面形状部のピッチ Pは例えば、 0.5匪である。

また、空気流れ前後の 2つの熱交換器 10， 20間の距離 L (図 1 B 、図 6参照）は、 20匪以内の短い距離に設定することが好ましく、より具体的には、距離 L = 5顧付近が好ましい。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。図 6 ( a ) は本実施形態による空気流れ上流側に位置する冷媒放熱器 10での空気流れ、および空気流れ下流側に位置するラジェ一夕 20での空気流れを示す。なお、図 6 ( a ) のフィン 12， 22における衝突壁 12 c， 22 c とスリット片 12d , 22dの形成形態は図 4と同じである。

冷媒放熱器 10の空気流れ上流側領域では、衝突壁 12 cが微小寸法であるため、流入空気がほぼ層流状態を維持して通過するが、空気流れが下流側へ行くにつれて衝突壁 12 c による流れの攪乱作用が徐々に増大する。このため、冷媒放熱器 10の空気流れ下流側領域では図 6 ( a ) に示すように空気流れが乱流状態となって、空気側熱伝達率を向上できる。

ここで、空気流れ前後の 2つの熱交換器 10， 20間の距離 Lを 20mm 以内の短い距離に設定しているので、冷媒放熱器 10の空気流れ下流側領域における乱流状態の影響を、ラジェ一夕 20の空気流れ上流側領域にも及ぼして、このラジェ一夕 20の上流側領域にも空気流れの乱流状態を形成できる。図 6 ( a ) の α部は冷媒放熱器 10での乱流状態の影響範囲を示す。

以上により、ラジェ一夕 20側のフィン 22では、空気流れの上流側領域および下流側領域の双方で乱流状態を形成できるので、ラジェ —夕 20側の放熱性能を効果的に向上できる。本実施形態では、上流側の衝突壁 12 c， 22 c と下流側の衝突壁 12 c , 22 c とを空気流れ方向において互いに対称となるように設けているので、フィン成形工程時に互いに相殺するような向きの折り曲げ力が薄板状のフィン材料に作用する。

したがって、衝突壁 12 c， 22 c を形成する際に、フィン材料が一方向に偏って変形することを未然に防止できるので、スリット片 12 d , 22 d及び衝突壁 12 c， 22 cの寸法のバラツキを小さく抑えることができる。

この結果、衝突壁 12 c， 22 c による乱流効果にて空気とフィン 12 ， 22との熱伝達率を高めて熱交換効率を高めつつ、フィン 12, 22の形状を簡素なものとしてフィン 12, 22の生産性を向上することができる。

(第 2実施形態）

図 6 ( b ) は第 2実施形態であり、空気流れ上流側に位置する冷媒放熱器 10のフィン 12の構成を第 1実施形態と同一構成とし、これに対する、空気流れ下流側に位置するラジェ一夕 20のフィン 22の構成を図 6 ( c ) に示す従来技術と同一構成にしている。

すなわち、第 2実施形態におけるラジェ一夕 20のフィン 22は第 1 実施形態のような衝突壁 22 c を形成せず、図 6 ( c ) に示す従来技術と同様に所定角度で斜めに切り起こし成形した斜めルーバ 22 f を形成している。この斜めルーバ 22 f は空気流れ上流側と下流側とで切り起こし方向が反対方向になっている。

第 2実施形態によると、ラジェ一夕 20のフィン 22それ自身は乱流形成手段を備えていないが、冷媒放熱器 10の空気流れ下流側領域における乱流状態の影響を、ラジェ一夕 20の空気流れ上流側領域にも及ぼすことができる。この結果、このラジェ一夕 20の上流側領域にも図 6 ( b ) の a;部に示す通り空気流れの乱流状態を形成できる。これにより、ラジェ一夕 20側においても空気流れの乱流形成によつて熱伝達率を向上できるので、ラジェ一夕 20側の放熱性能を効果的に向上できる。

なお、図 6 ( c ) に示す従来技術は製品化されている代表的なもので、冷媒放熱器 10のフィン 12およびラジェ一夕 20のフィン 22の双方に所定角度で斜めに切り起こし成形した斜めルーバ 12 f ， 22 f を形成したものである。この従来技術では、ルーバ 12 f ， 22 f 間を空気が層流状態で通過するので、第 1、第 2実施形態のごとく衝突壁 12 c , 22cによる乱流形成によって放熱性能を向上させることができない。

また、図 6 ( d ) は本発明の比較例であり、風下側のラジェ一夕 20のフィン 22のみに衝突壁 22 c を直角状に切り起こし成形している。この比較例では、風上側の冷媒放熱器 10のフィン 12に空気流れの乱流状態を形成できないので、風上側の冷媒放熱器 10での空気流れの乱流状態を利用して風下側のラジェ一夕 20の放熱性能を向上させることができない。

次に、図 7、図 8に示す実験結果に基づいて第 1実施形態による効果を具体的に説明する。図 7、図 8に示す実験条件として、第 1 実施形態によるフィン 12， 22の各部寸法例は前述の寸法と同じである。すなわち、フィン板厚 t =0.05龍、フィンピッチ = 2.5匪、衝突壁 12c ， 22 cの高さ H = 0.3mm、 L字状断面形状部のピッチ P = 0.5mmでめる

そして、入口空気温度： 25°C (室温）、ラジェ一夕 20の入口冷却水温度： 80°C、冷却空気の風速： 4 mZ s、ラジェ一夕 20への冷却水循環流量： 40L /minとし、風上側の冷媒放熱器 10での放熱なしの状態を設定して、第 1実施形態によるラジェ一夕 20の放熱性能（ KW) と図 6 ( c ) に示す従来技術によるラジェ一夕 20の放熱性能（ KW) とを測定し、従来技術によるラジェ一夕 20の放熱性能を 1 00 % としたときの、第 1実施形態によるラジェ一夕 20の放熱性能の比率 ( % ) を図 7 に示す。

なお、第 1実施形態によるラジェ一夕 20と従来技術によるラジェ一夕 20のコア部体格を同一寸法に設定していることはもちろんである。

第 1実施形態によるラジェ一タ 20では、距離を 20mm付近まで縮小すると放熱性能を従来技術に比較して 1 0 2 %程度に向上できる。そして、距離を 5 匪付近まで縮小するとラジェ一夕 20の放熱性能を従来技術に比較して 1 04 %程度に向上できることを確認できた次に、図 8は第 1実施形態による通風抵抗の影響を示すもので、第 1実施形態による冷媒放熱器 1 0とラジェ一夕 20の合計通風抵抗（ P a) と、従来技術による冷媒放熱器 1 0とラジェ一夕 20の合計通風抵抗（P a) とを測定し、従来技術による合計通風抵抗を 1 00 %としたときの、第 1実施形態による合計通風抵抗の比率（％) を図 8に示す。

第 1実施形態によると、距離 Lを 20匪以内にすると、風上側の冷媒放熱器 1 0での空気流れの乱流形成によって風下側のラジェ一夕 20 での空気流れに乱流を形成するので、通風抵抗が上昇していくが、その上昇程度は従来技術と比較して僅少値であるから、実用上、ほとんど支障がない。

なお、図 7 には、第 2実施形態の場合の放熱性能比を図示していないが、第 2実施形態ではラジェ一夕 20のフィン 2 2に乱流形成手段を備えていないので、第 1実施形態に比較してラジェ一夕 20の放熱性能の向上割合が小さくなるが、本発明者の実験によると、第 2実施形態においても距離 Lを 5 mm付近まで縮小するとラジェ一夕 20の放熱性能を従来技術に比較して 102%程度に向上できることを確認できた。

ところで、本発明者の実験検討によると、直角状の衝突壁 12 c， 22c を有するフィン 12, 22の寸法範囲としては、フィン板厚 t ==0. 01〜0. 1龍、衝突壁 12c , 22 c の高さ H = 0. 1〜0.5龍、 L字状断面形状部のピッチ Pは、高さ Hの 1.5倍から 5倍程度の範囲が性能向上、フィン成形性、フィン強度等の観点から好ましい。

(第 3実施形態）

第 1実施形態では、冷媒放熱器 10およびラジェ一夕 20における乱流形成手段として、フィン 12, 22の平板部 12 a , 22aから直角状に衝突壁 I2 c , 22 c を形成し、第 2実施形態では冷媒放熱器 10における乱流形成手段として、フィン 12の平板部 12 aから直角状に衝突壁 (衝突部） 12c を形成しているが、第 3実施形態では、乱流形成手段として、 V状断面形状からなる衝突壁をフィン 12， 22に形成するすなわち、図 9 A及び 9 Bは第 3実施形態によるフィン 12, 22の構成を示すもので、フィン 12， 22の平板部 12 a , 22 aに、 V状の断面形状が空気流れ方向 a と直交する方向に延びる V状衝突壁 12 g ( 22g ) を形成している。この V状衝突壁 12g (22g ) は空気流れを衝突攪乱させて乱流を形成するものであって、ローラ形成機等で切り起こし形成できる。

V状衝突壁 12g (22g ) の形状をより具体的に述べると、 V状衝突壁 12g (22g ) は、その V状断面形状の形成方向が空気流れ方向 aにおいて交互に上下反転するように形成されている。

ここで、 V状の断面形状の頂部が平板部 12 a , 22a側に位置し、 V字状の断面形状の二股先端部が平板部 12 a , 22aから離れる側に位置する。このような V状衝突壁 12g (22g ) は、平板部 12a， 22 a (換言すると切り起こし成形前のフィン材料面 S ) を挟んで千鳥状に並ぶように形成される。

第 3実施形態によると、空気流れが V状衝突壁 12g (22g ) に衝突して空気流れを攪乱し、空気流れの乱流を形成するので、この乱流の形状によってフィン 12， 22の熱伝達率を向上できる。

そして、風上側の冷媒放熱器 10のフィン 12に V状衝突壁 12 gを形成して、フィン 12の下流領域に空気流れの乱流を形成することにより、風下側のラジェ一夕 20のフィン 22の上流領域に空気流れの乱流を形成できる。これによつて、第 3実施形態でも第 1、第 2実施形態と同様に風下側のラジェ一夕 20の放熱性能を効果的に向上できるまた、第 3実施形態においても、図 9 Bに示すように空気流れ方向 aの仮想の面 Mに対して上流部と下流部の V状衝突壁 12 g , 22g を対称に形成している。そして、 V状衝突壁 12g (22g) の V状断面形状の形成方向を空気流れ方向 aにおいて交互に上下反転させているから、フィン材料の切り起こし成形時における曲げ応力が相殺されてフィンに特定の一方向への残留応力が生じることを回避できる。

したがって、 V状衝突壁 12g , 22gを形成する際に、フィン材料がー方向に偏って変形することを未然に防止できるので、 V状衝突壁 12 g， 22gの寸法バラツキを小さく抑えることができる。

また、 V状衝突壁 12g , 22gの個々の断面形状自体が V字状による対称形状であるので、 V状衝突壁 12g , 22gの数は奇数個であつても偶数個であってもよい。

(他の実施形態）

上述の実施形態では、冷媒放熱器 10とラジエー夕 20を直列配置した車両用熱交換装置について説明したが、本発明は、空気の流れ方向に複数の熱交換器を直列に配置する熱交換装置であれば、車両用に限らず、種々の用途に対して幅広く適用できる。

Claims

1 . 空気の流れ方向に複数の熱交換器（10， 20) を直列に配置する熱交換装置であって、

前記複数の熱交換器（10, 20) は、それぞれ流体が流れるチューブ（11， 21) 、及び前記チューブ（11， 21) の外表面に設けられて請

前記チューブ（11, 21) 周りを流れる空気との熱交換面積を増大させるフィン（12, 22) を備えており、

前記複数の熱交換器（10， 20) のうち空気流れ上流側の熱交換器 (10) の前記フィン（12) に空気流れを攪乱する乱流形成手段（12 c , 12g ) を設けることを特徴とする熱交囲換装置。

2. 前記複数の熱交換器（10， 20) のうち空気流れ下流側の熱交換器（20) の前記フィン（22) にも空気流れを攪乱する乱流形成手段（22 c， 22g ) を設けることを特徴とする請求項 1 に記載の熱交換装置。

3 . 前記複数の熱交換器（10， 20) 相互間の距離（L) は 20mm以内であることを特徴とする請求項 1 または 2に記載の熱交換装置。

4. 前記フィン（12, 22) は、平板状の平板部（12 a， 22 a ) の一部を直角状に切り起こすことにより形成された直角状衝突壁（12 c , 22 c ) を有しており、

前記直角状衝突壁（12 c， 22 c ) は、前記空気の流れ方向において対称的に複数個設けられており、

前記直角状衝突壁（12c， 22 c ) により前記乱流形成手段が構成されることを特徴とする請求項 1ないし 3のいずれか 1つに記載の熱交換装置。

5. 前記フィン（12， 22) は、平板状の平板部（12a， 22 a ) の一部を断面 V形状に切り起こすことにより形成された V状衝突壁（ 12g , 22 g ) を有しており、

前記 V状衝突壁（12g， 22g ) は、前記断面 V形状の形成方向が前記空気の流れ方向において交互に反転するように設けられており前記 V状衝突壁（12g , 22g ) により前記乱流形成手段が構成されることを特徴とする請求項 1ないし 3のいずれか 1つに記載の熱交換装置。

6. 前記複数の熱交換器（10， 20) のうち空気流れ上流側の熱交換器は車両空調用冷媒放熱器（10) であり、空気流れ下流側の熱交換器は車両エンジン冷却用ラジェ一夕（20) であることを特徴とする請求項 1ないし 5のいずれか 1つに記載の熱交換装置。