CN112384744A - 热交换管、热交换管的制造方法和热交换器 - Google Patents

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Abstract

热交换管(10)包括：一对对置面(11、12)，其相互对置，在流通于外周的第一流体和流通于内周的第二流体之间进行热交换；以及倾斜突出部(15、16)，其在一对所述对置面(11、12)中的至少一方上，以在所述外周和所述内周中的一方上呈凸状而在另一方上呈凹状的方式形成，沿着第一流体和第二流体中的在呈凸状的一侧流通的热交换流体的流动方向斜向地形成，所述倾斜突出部(15、16)以在所述热交换流体的流路宽度方向上反向交替地斜向形成多个，并相互连接而形成连结部(15c、16c)，将所述热交换流体的流路高度设为hp，将在该流路中的所述热交换流体的流动方向上直行的方向的所述倾斜突出部(15、16)的宽度设为Wv时，作为所述流路高度和所述倾斜突出部(15、16)的宽度的比值的Wv/hp为1.5以上且6.0以下。

Description

热交换管、热交换管的制造方法和热交换器
技术领域
本发明涉及热交换管、热交换管的制造方法和热交换器。
背景技术
US7347254B2公开了一种热交换器，其具备：扁平管(flat tube)，供用于冷却发动机的冷却液流通；以及波纹鳍片(corrugated fin)，配置于扁平管之间，将冷却液的热散热至外部空气。扁平管具有朝向内周突出的涡流发生器(vortex generators)。
发明内容
然而，在US7347254B2的热交换器中，在流速较高的区域中，通过形成涡流发生器而增大了湍流的效果，但同时由于湍流的产生而增大了阻力。此外，在流速较低的区域中，形成涡流发生器所带来的效果小。
本发明的目的在于，在抑制阻力的增大的同时提高热交换效率。
根据本发明的某一方式，热交换管包括：一对对置面，其相互对置，在流通于外周的第一流体和流通于内周的第二流体之间进行热交换；以及倾斜突出部，其在所述一对对置面中的至少一方上，以在所述外周和所述内周中的一方上呈凸状而在另一方上呈凹状的方式形成，沿着第一流体和第二流体中的在呈凸状的一侧流通的热交换流体的流动方向斜向地形成，所述倾斜突出部以在所述热交换流体的流路宽度方向上反向交替地斜向的方式形成多个，并相互连接而形成连结部，将所述热交换流体的流路高度设为hp，将在所述流路中的所述热交换流体的流动方向上直行的方向的所述倾斜突出部的宽度设为Wv时，作为所述流路高度和所述倾斜突出部的宽度的比值的Wv/hp为1.5以上且6.0以下。
根据上述方式，以倾斜突出部的宽度与流路高度比值Wv/hp为1.5以上且6.0以下的方式形成突出部，由此能够在热交换流体的流路内有效地产生纵涡流。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升，同时提高热交换效率。
附图说明
图1为具备本发明的实施方式的热交换管的热交换器的示意性结构图。
图2A为热交换管的上部面的沿长度方向的内部剖视图。
图2B为热交换管的下部面的沿长度方向的内部剖视图。
图3A为图2A以及图2B中的Ⅲ-Ⅲ剖视图。
图3B为用于说明对于流路高度和倾斜突出部的宽度的关系的、流体的热交换性能和阻力的关系的图表。
图4A为图3A示出的实施方式的变形例的热交换管的剖视图。
图4B为用于说明相对于流路高度和倾斜突出部的宽度的关系的、传热系数的下降比例的图表。
图5A为本发明的实施方式的变形例的热交换管的上部面的沿长度方向的内部剖视图。
图5B为本发明的实施方式的变形例的热交换管的下部面的沿长度方向的内部剖视图。
图6为图5A以及图5B中的Ⅵ-Ⅵ剖视图。
图7A为用于说明倾斜突出部的示意性结构图。
图7B为用于说明倾斜突出部和热传导元件的钎焊的示意性结构图。
图7C为用于说明倾斜突出部的变形例的示意性结构图。
图8为用于说明阻力和热交换性能的关系的图表。
图9为用于说明从图8导出的突出高度相对于热交换管内流路高度的比例和热交换性能的关系的图表。
图10为用于说明相对于热交换流体的流通方向而向流路宽度方向的倾斜突出部的倾斜角度和热交换性能的关系的图表。
图11为用于说明突出部的间距与流路高度的比值和热交换性能的关系的图表。
图12为用于说明倾斜突出部的间距与流路高度的比值和热交换性能的关系的图表。
图13为用于说明倾斜突出部的高度与流路高度的比值和突出部的间距与流路高度的比值的关系的图表。
图14为用于说明第一倾斜部以及第二倾斜部的倾斜角度和热交换性能之间的关系的图表。
图15A为用于说明经过倾斜突出部的流体的流的图。
图15B为用于说明经过比较例的倾斜突出部的流体的流的图。
图16A为用于说明经过突出部的流体的流的图。
图16B为用于说明经过比较例的突出部的流体的流的图。
图17为用于说明本发明的实施方式的变形例的热交换器的示意性结构图。
图18为用于说明本发明的实施方式的另一变形例的热交换器的示意性结构图。
图19为用于说明本发明的实施方式的又一变形例的热交换器的示意性结构图。
具体实施方式
以下，参照图1至图16B，对本发明的实施方式的热交换管(以下简称为“管”)10以及具备管10的热交换器100进行说明。
首先，参照图1，对热交换器100的整体结构进行说明。
热交换器100为由散热器芯(radiator core)支撑件(省略图示)保持而搭载于车辆(省略图示)上的散热器。热交换器100具备：多个管(tube)10，其隔着间隔而层叠；一对箱体20a、20b，其配置为与管10的长度方向的两端部相连接；以及作为热传导元件的鳍片30，其配置于相邻的管10之间，并与管10交替层叠。
在管10的内周形成供与管10外部的外部空气进行热交换的冷却水流通的流路40。在本实施方式中，外部空气相当于第一流体，冷却水相当于第二流体。对于冷却水，例如可使用作为对发动机(省略图示)进行冷却的冷却水回路(省略图示)的冷却水的防冻液。此外，冷却水能够对产生热的各种装置进行冷却，而并不限于发动机。
箱体20a和20b分别配置为从管10的长度方向连接于多个管10的方式，用于暂时储存冷却水。
对发动机等进行冷却后的高温的冷却水从冷却水回路流入箱体20a。流入箱体20a的冷却水分别流通于多个管10内。之后，高温的冷却水在流过管10之时与外部空气进行热交换而被冷却。
流过管10内的冷却水流入箱体20b。流入箱体20b的冷却水再次循环过冷却水回路而对发动机等进行冷却。
鳍片30沿着管10的长度方向以波状形成，与相邻的两个管10相接合。在车辆的行使时或者在室外风扇(省略图示)的作用下所导入的外部空气在多个管10和鳍片30的周围通过。因此，在流路40的内部流通的冷却水能够经由管10的表面和鳍片30而与外部空气进行热交换。如此，鳍片30促进冷却水和外部空气之间的热交换。
此外，热交换器100的多个管10和鳍片30作为在流动于管10的内部的冷却水和在周围通过的外部空气之间进行热交换的芯部来发挥功能。
热交换器100适用于汽车用热交换器，特别适合在管10内的冷却水的平均流速Vw为0.5～1.0[m/s]的范围内的使用。
接下来，参照图2A至图6，对管10进行说明。
如图2A至图3A所示，管10具有：一对对置面11、12；突出部15、16，其分别形成于对置面11、12；以及侧面13、14，其分别将一对对置面11、12连接。管10由对置面11、12以及侧面13、14形成为扁平的筒状。在由对置面11、12和侧面13、14所围成的空间内形成供冷却水流通的流路40。
管10由一个板部件形成，如图3所示，板部件的两边以使管10的宽度方向剖面呈大致B字状的方式弯曲并抵接于板部件的内部面侧，由此形成两个流路40。因此，对置的一对对置面11、12均作为一张板部件的一部分而形成。此外，管10内的流路40也可以通过改变板部件的弯曲形状而形成三个以上。
在对置面11、12，在外周流通的外部空气和在内周的流路40流通的冷却水之间进行热交换。
一对对置面11、12隔着高度hp[mm]的间隔而配置。该间隔为流路40的高度hp。在本实施方式中，流路40的高度hp为例如1.0mm。
如图2A所示，在对置面11沿着冷却水流通的方向形成有多个突出部15。如图2B所示，在对置面12沿着冷却水流通的方向形成多个突出部16。突出部15、16可通过将对置面11、12的一部分变形而成。突出部15、16由薄板压纹加工(embossing)而形成。因此，在对置面11中，形成突出部15、16的位置和没有形成突出部15、16的位置的板厚相同。在本实施方式中，流路40的流路宽度W(参照图3A)例如为8.0[mm]。
突出部15具有：一对端部15a，其分别形成于管10的宽度方向两侧；倾斜突出部15b，其沿着冷却水的流动方向斜向地倾斜；以及连结部15c，其在管10的长度方向上具有规定的角度而形成为大致V字状。突出部15以连结部15c朝向冷却水的流通方向的方式排列。
同样地，突出部16具有：一对端部16a，其分别形成于管10的宽度方向两侧；倾斜突出部16b，其沿着冷却水的流动方向斜向地倾斜；以及连结部16c，其在管10的长度方向上具有规定的角度而形成为大致V字状。突出部16以连结部16c与冷却水的流通方向相向的方式排列。
突出部15、16形成为从管10的外周呈凹状而在内周呈凸状。倾斜突出部15b、16b沿着在呈凸状的一侧流通的冷却水的流动方向倾斜而形成。在此，冷却水相当于热交换流体。倾斜突出部15b、16b以在冷却水的流路宽度方向上反方向交替倾斜的方式形成多个，并相互连接而分别形成连结部15c、16c。
连结部15c、16c形成为将相邻的多个倾斜突出部15b、16b彼此平滑连接的曲线状。连结部15c、16c为圆弧状的曲面。
如图2A和图2B所示，突出部15、16分别形成为沿着冷却水流通的方向排列两列。排列于各列的多个突出部15、16的连结部15c、16c与相邻的突出部15、16的连结部15c、16c的朝向相同。即，连结部15c、16c的朝向为突出部15、16中连结部15c、16c所配置的方向。突出部15、16在冷却水的流动方向上以间距p[mm]的间隔排列多个而设置。
如图3A所示，突出部15和突出部16分别以突出高度h[mm]的量突出于流路40内。在本实施方式中，突出部15和突出部16的突出高度例如为0.3mm。如上所述，在流路40的高度hp为1.0mm的情况下，突出高度h相对于流路40的高度hp为0.3(30％)。
如此，在对置面11形成多个突出部15，在对置面12形成多个突出部16，由此，流通于流路40的冷却水在流路40内形成纵涡流。
具体地，突出部15、16的倾斜突出部15b、16b在流路40内形成小的纵涡流，这种小的纵涡流与在流路宽度方向上排列的倾斜突出部15b、16b的数量相当的数量排列形成于流路40内。由此，在使用了扁平的筒状的管10的情况下，也可在管10内的流路40均匀地形成多个纵涡流。
此外，如图2A和图2B所示，突出部15的连结部15c配置为朝向突出部16的连结部16c的反方向。因此，与突出部15、16的连结部15c、16c朝向相同方向排列的情况相比，突出部15和突出部16重叠的部分减少，可确保流路40的流路截面积大，因此能够减小流路阻力。
此外，代替将多个突出部15、16排列两列的情况地，也可以排列三列以上。
如图2A和图2B所示，将在流路40中的冷却水的流动方向上直行的方向的倾斜突出部15b、16b的宽度设为Wv[mm]，将倾斜突出部15b、16b相对于冷却水的流动方向向流路宽度方向的倾斜角度设为θw[度]。在本实施方式中，倾斜角度θw例如为25[度]。
在图3B中，横轴为倾斜突出部15b、16b的宽度Wv与流路40的高度hp的比值(Wv/hp)，纵轴为热交换性能H[W/deg]相对于阻力ΔPw的大小的大小(H/ΔPw[W/deg·kPa])。
如图3B所示，在Wv/hp在1.5以上且6.0以下的范围，H/ΔPw比Wv/hp为0的情况、即未形成突出部的平面的情况大。因此，优选地，将突出部15、16形成为倾斜突出部15b、16b的宽度Wv相对于流路40的高度hp、即Wv/hp为1.5以上且6.0以下。
此外，关于H/ΔPw，与Wv/hp小于2.0的情况相比，在Wv/hp为2.0以上的情况下H/ΔPw急剧增大，而与Wv/hp大于5.0的情况相比，在Wv/hp为5.0以下的情况下H/ΔPw急剧增大。因此，更加优选地，将突出部15、16形成为倾斜突出部15b、16b的宽度Wv相对于流路40的高度hp、即Wv/hp在2.0以上且5.0以下。
以Wv/hp为上述范围的方式形成突出部15、16，能够有效地在流路40内产生纵涡流。因此，能够在抑制由湍流的产生而造成的阻力的增加的同时，提高热交换效率。
在图4A所示的变形例中，外侧的侧面14形成为将一对对置面11、12平滑连接的曲面状。此外，内侧的侧面13为将流路40沿着冷却水的流动方向分割的内壁面。
由于侧面14形成为未设置直线部而整体为曲面状，因此侧面14的曲率半径R为R＝hp/2。例如，若将流路40的高度hp设为1.0[mm]，则曲率半径R为0.5[mm]。
如图4A所示，将侧面14和倾斜突出部15之间的流路宽度方向的距离设为Wt，将将侧面13和倾斜突出部15之间的流路宽度方向的距离设为Wti。图4B的横轴为作为距离Wt和冷却水的流路40的高度hp的比值的Wt/hp，纵轴为传热系数的下降比例。
如图4B所示，传热系数的下降比例的曲线的倾斜度以Wt/hp为3.0时为分界线而发生变化。即，Wt/hp＝3.0为传热系数的下降比例的拐点。若Wt/hp大于3.0，则传热系数的恶化程度增大。此外，若Wt/hp小于R，则虽然传热系数增大，但加工变得困难。因此，优选地，距离Wt和冷却水的流路40的高度hp的比值Wt/hp设定为R以上且3.0以下(R≤Wt/hp≤3.0)。
由此，侧面14由圆弧状的曲面形成，因此在流路40的内部产生的纵涡流的阻力小，能够防止性能下降。
此外，侧面13和倾斜突出部15之间的流路宽度方向的距离Wti小于侧面14和倾斜突出部15之间的流路宽度方向的距离Wt。
难以将内侧的侧面13形成为如侧面14那样的曲面状。然而，可将距离Wti设置成比距离Wt小，由此能够防止性能下降。
接下来，参照图5A至图6，对本发明的实施方式的变形例的管10进行说明。此外，在以下的实施方式的变形例中，与本发明的实施方式相同的结构使用相同的附图标记，同时适当省略重复的记载而进行说明。
如图5A和5B所示，突出部15形成为在管10的宽度方向上具有三个连结部15c。即，突出部15形成为大致W字状。在这种情况下，在由薄板压纹加工形成管10时，端部15a的数量少，因此能够容易地形成突出部15。
此外，在该变形例中，在一方的对置面11形成突出部15，而另一方的对置面12不形成突出部。
如此，突出部15也可以形成为连结部15c的数量多于不与相邻的其他的倾斜突出部15b连接的端部15a的数量。
如图5A所示，倾斜突出部15b以直线状形成。相邻的连结部15c之间的倾斜突出部15b的长度短于连结部15c的长度。由此，突出部15的成形性提高。
此外，在对置面11、12的双方分别设置了多个突出部15、16的情况下，与突出部15同样地，突出部16也可形成为在管10的宽度方向上具有四个以上的连结部16c，也能够获得相同的效果。
如此，根据流路40的高度hp和宽度W，来确定倾斜突出部15b、16b的宽度Wv，并根据需要增加连结部15c、16c。优选地，管10的侧面13、14和突出部15、16之间的间隙小，更加优选地，在流路40的宽度方向上相邻的倾斜突出部15b、16b之间不设置间隙。
接下来，参照图7A至图16B，对倾斜突出部15b的形状进行说明。由于倾斜突出部16b的结构与倾斜突出部15b相同，因此，在此仅对倾斜突出部15b进行说明，省略倾斜突出部16b的说明。同样地，由于端部15a、16a和连结部15c、16c与沿着冷却水的流动方向的倾斜突出部15b、16b相同的形状，因此在此省略详细说明。
图7A和7B为沿着流动于流路40的冷却水的流动方向的倾斜突出部15b的剖视图(图2A中的ⅦA-ⅦA剖视图)。图7C为与倾斜突出部15b、16b正交的剖面中的倾斜突出部15b的剖视图(图2A中的ⅦC-ⅦC剖视图)。如图7A所示，倾斜突出部15b具有：第一倾斜部51，其突出量沿着冷却水的流动方向增大；以及第二倾斜部52，其与第一倾斜部51连接而形成，突出量沿着冷却水的流动方向减小。
第一倾斜部51和第二倾斜部52设置为相对于对置面11以倾斜角度θ[度]向板厚方向倾斜。在本实施方式中，板厚方向的倾斜角度θ为例如10[度]。由于突出部15形成为突出高度h[mm]，因此突出部15的形状由突出高度h和倾斜角度θ确定。关于突出高度h，将在下文中参照图8至图13而详细说明。关于倾斜角度θ，将在下文中参照图14至图16B而详细说明。
第一倾斜部51和第二倾斜部52倾斜为在冷却水不脱离的状态下在冷却水中产生纵涡流。因此，冷却水以抑制因脱离而产生的湍流并沿着倾斜突出部15b、16b产生纵涡流的方式流动。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升，同时提高热交换效率。
第一倾斜部51由作为第一半径的半径r1的圆弧状的曲面与对置面11连接。第一倾斜部51和第二倾斜部52由作为第二半径的半径r2的圆弧状的曲面连接。如此，连接第一倾斜部51和第二倾斜部52的倾斜突出部15b的突出端部15d为圆弧状的曲面。由此，剖面变化平滑，因此能够减小阻力。第二倾斜部52由作为第三半径的半径r3的圆弧状的曲面与对置面11连接。这些半径r1、r2、r3被设定为比倾斜突出部15b的突出高度h大。由此，对置面11和第一倾斜部51和第二倾斜部52平滑连接，因此能够进一步抑制冷却水的脱离。
如图7A所示，突出部15的突出高度h小，因此对管10和鳍片30进行钎焊时，突出部15借助于作为接合部的钎焊部53来钎焊于鳍片30。由此，由于管10和鳍片30之间被钎焊部53填充而不会形成间隙，因此，能够增加管10和鳍片30之间的热传递量。
此外，如图7B所示，将突出部15分成基端部侧的区域A和前端部侧的区域B时，钎焊部53也可以形成为包含基端部侧的区域A和前端部侧的区域B中的至少一部分。在此情况下，钎焊部53将突出部15的一半以上的区域钎焊于鳍片30。在此情况下，由于管10和鳍片30之间的间隙被钎焊部53填充而变小，因此，也能够增加管10和鳍片30之间的热传递量。
此外，如图7C所示，第一倾斜部51和第二倾斜部52也可以仅由曲面部形成，而不包含直线部。在此情况下，板厚方向的倾斜角度θ是与从连接于对置面11的基端部11a连续的曲面的拐点(倾斜度最大的点)处的切线相对于对置面11的角度。
将倾斜突出部15b的突出端部15d中的呈凹状的一侧的曲率半径设为ra时，曲率半径ra小于倾斜突出部15b的突出高度h。由此，在相同的突出高度h的情况下，也能够以突出端部15d中的曲率半径ra减小的量，使倾斜突出部15b的冷却水的长度方向的宽度WL减小。因此，能够增大鳍片30和管10的接触面积。
此外，将夹着倾斜突出部15b的突出端部15d而在两侧形成的基端部11a中的呈凸状的一侧的曲率半径设为rb和rc时，曲率半径ra小于曲率半径rb和曲率半径rc。由此，由于曲率半径rb、rc大于曲率半径ra，因此在进行钎焊时钎料容易进入到间隙。因此，能够增大鳍片30和管10的接触面积。
接下来，参照图8和图9，对突出高度h与流路40的高度hp的比例进行说明。
在图9中，黑色圆圈的图形(plot)(●)为没有形成突出部的平面的情况。黑色菱形的图形(◆)为形成突出高度h＝0.1[mm]的V形的突出部15、16的情况。黑色方形的图形(■)为形成突出高度h＝0.2[mm]的W形的突出部15的情况。白色三角的图形(△)为形成突出高度h＝0.2[mm]的V形的突出部15、16的情况。白色菱形的图形(◇)为形成突出高度h＝0.3[mm]的V形的突出部15、16的情况。此外，管10内的流路40的高度hp为0.9[mm]。
此外，如图8所示，在形成突出高度h＝0.3[mm]的V形的突出部15的情况、形成突出高度h＝0.2[mm]的V形的突出部15、16的情况以及形成突出高度h＝0.2[mm]的W形的突出部15的情况下，与没有形成突出部的平面的情况相比，热交换器100的热交换性能H[W/deg]高。即，在这些情况下，通过形成突出部15或者突出部15、16来使热交换性能H高于没有形成突出部的情况。
图9所示的图表为由图8导出的。在图9中，横轴为突出部15、16的突出高度h相对于管10内的流路40的高度hp的百分比(h/hp[％])，纵轴为热交换性能H[W/deg]相对于阻力ΔPw的大小的大小(H/ΔPw[W/deg·kPa])。图9所示的图表为第一倾斜部51和第二倾斜部52的倾斜角度θ为10[度]且冷却水的流速Vw为0.7[m/s]时的数据。
如图9所示，在突出部15、16的突出高度h为流路40的高度hp的0.1(10％)以上且0.5(50％)以下的情况下，H/ΔPw为突出高度h为0的情况以上、即没有形成突出部的平面的情况以上。因此，优选地，将突出部15、16的突出高度h设置为流路40的高度hp的0.1以上且0.5以下。
接下来，参照图10至图13，对突出部15、16的形状以及流路40内的突出部15、16的配置进行说明。
在图10中，横轴为倾斜突出部15b、16b的相对于冷却水的流通方向的向流路宽度方向的倾斜角度θw[度]，纵轴为热交换性能H[W/deg]相对于阻力ΔPw的大小的大小(H/ΔPw[W/deg·kPa])。在图11和图12中，横轴为对于流路40的高度hp的突出部15、16的间距p的比值(p/hp)，纵轴为热交换性能H[W/deg]相对于阻力ΔPw的大小的大小(H/ΔPw[W/deg·kPa])。在图13中，横轴为突出部15、16的突出高度h相对于流路40的高度hp的比值(h/hp)，纵轴为突出部15、16的间距p相对于流路40的高度hp的比值(p/hp)。
图10是示出倾斜突出部15b的相对于冷却水流通方向的最佳的倾斜角度θw[度]的图。图10中以双点划线示出的直线表示设置了不是V字形，而是具有与冷却水的流动方向垂直的直线的四角形的突出部的情况下的H/ΔPw。如图10所示，在倾斜突出部15b、16b的流路宽度方向的倾斜角度θw为15度以上且38度以下的情况下，H/ΔPw比设置了四角形的突出部的情况大。因此，优选地，将倾斜突出部15b、16b以流路宽度方向的倾斜角度θw为15度以上且38度以下的方式形成。
此外，更加优选地，将倾斜突出部15b、16b以流路宽度方向的倾斜角度θw为18度以上且30度以下的方式形成。
在图11中，黑色圆圈的图形(●)为突出高度h＝0.1[mm](h/hp＝0.1)的情况。黑色菱形的图形(◆)为突出高度h＝0.2[mm](h/hp＝0.2)的情况。黑色方形的图形(■)为突出高度h＝0.3[mm](h/hp＝0.3)的情况。黑色三角的图形(▲)为突出高度h＝0.4[mm](h/hp＝0.4)的情况。白色圆圈的图形(○)为突出高度h＝0.5[mm](h/hp＝0.5)的情况。
图11为示出图10所示的最佳的倾斜角度θw[度]的情况(θw为约23[度]的情况)下，在突出高度h的最佳值的0.1～0.5(参照图9)的各个情况下的H/ΔPw的图。如图11所示，突出高度h为0.1～0.5的各个情况下，H/ΔPw以相同的倾向变化。
在图12中，黑色三角的图形(▲)为图11中的突出高度h＝0.4[mm](h/hp＝0.4)的情况下的值。白色三角的图形(△)为在图10中与图10所示的H/ΔPw的下限值相对应的倾斜角度θw(15度的情况或者38度)的情况下的值。在图12中，由于在突出高度h为0.1～0.5的各个情况下以相同的倾向变化，因此以h＝0.4[mm]的情况为例示出。
如图12所示，关于以实线示出的最佳的倾斜角度θw[度]的情况下的H/ΔPw，与p/hp不到12.5的情况相比，在p/hp为12.5以上的情况下H/ΔPw急剧增大，而与p/hp大于25.0的情况相比，在p/hp为25.0以下的情况下H/ΔPw急剧增大。关于以虚线示出的下限值的倾斜角度θw[度]的情况下的H/ΔPw也是相同地，与p/hp不到12.5的情况相比，H/ΔPw在p/hp为12.5以上的情况下急剧增大，而与p/hp大于25.0的情况相比，H/ΔPw在p/hp为25.0以下的情况下急剧增大。将此时p/hp相对于h/hp的值作为h＝0.4[mm]时的上限值(25.0)和下限值(12.5)而绘制于图13。
如此，若绘制突出高度h为0.1～0.5的各个情况下的p/hp的上限值以及下限值并画出近似曲线，则如图13所示。在将h/hp设为x，p/hp设为y时，表示上限值的近似曲线为y＝107.14x2+4.7143x+5.9，表示下限值的近似曲线为y＝139.29x2+32.071x+3。
因此，相对于冷却水流动方向的倾斜突出部15b、16b的向流路宽度方向的倾斜角度θw为15度以上且38度以下，将倾斜突出部15b、16b的呈凸状的突出高度设为h时，作为突出高度h与流路高度hp的比值的h/hp为0.1以上且0.5以下，倾斜突出部15b、16b在冷却水的流动方向上形成多个，将相邻的倾斜突出部15b、16b的间隔(间距)设为p，作为突出高度h与流路高度hp的比值h/hp设为x，作为间距p与流路高度hp的比值p/hp设为y时，优选地，间距p和流路高度hp和突出高度h为y＝107.14x2+4.7143x+5.9和y＝139.29x2+32.071x+3之间的值。
若设置为在整个流路40中产生纵涡流，则热交换性能H提高。该纵涡流的大小由流路40的高度hp和突出部15、16的突出高度h决定。因此，突出部15、16的突出高度h相对于流路40的高度hp的比值存在最佳值。另一方面，若减小突出部15、16的间距p，则纵涡流变强，与冷却水的热交换性能H提高。然而，由于突出部15、16呈凹状的面中的凹部增加，因此会妨碍从管10到鳍片30的热传导。因此，突出部15、16的间距p相对于流路40的高度hp的比值存在最佳值。
因此，在本实施方式中，设置成如上所述那样的突出部15、16的配置，由此能够在流路40内有效地产生纵涡流。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升，同时提高热交换效率。
接下来，参照图14至图16B，对第一倾斜部51和第二倾斜部52的倾斜角度θ的大小进行说明。
在图14中，横轴为第一倾斜部51和第二倾斜部52的板厚方向的倾斜角度θ[度]，纵轴为热交换性能H[W/deg]相对于阻力ΔPw的大小的大小(H/ΔPw[W/deg·kPa])。在图14中，黑色菱形的图形(◆)为倾斜突出部15b的流路宽度方向的倾斜角度θw为15[度]的情况。白色方形的图形(□)为倾斜突出部15b的流路宽度方向的倾斜角度θw为30[度]的情况。黑色方形的图形(■)为倾斜突出部15b的流路宽度方向的倾斜角度θw为45[度]的情况。
如图14所示，不论在何种倾斜角度θw下，与板厚方向的倾斜角度θ小于5[度]的情况相比，在θ为5[度]以上的情况下H/ΔPw均急剧增大，而与倾斜角度θ大于20[度]的情况相比，在θ为20[度]以下的情况下H/ΔPw均急剧增大。因此，优选地，将第一倾斜部51和第二倾斜部52的板厚方向的倾斜角度θ形成为5[度]以上且20[度]以下。
在图15A和图16A所示的示例中，倾斜角度θ1[度]为5[度]以上且20[度]以下的范围内(例如，θ1＝5[度])。在此情况下，冷却水以不脱离第一倾斜部51和第二倾斜部52而在突出部15、16的下游侧形成纵涡流的方式流动。
另一方面，在图15B和图16B所示的示例中，倾斜角度θ2[度]被设定为大于20[度](例如，θ2＝35[度])。在此情况下，冷却水也以在突出部15、16的下游侧形成纵涡流方式流动。然而，冷却水以沿着第一倾斜部51流动之后脱离第二倾斜部52而形成湍流的方式流动。
如此，倾斜突出部15b、16b以冷却水不脱离的状态下在冷却水中产生纵涡流的倾斜角度θ倾斜。因此，冷却水以抑制因脱离而产生的湍流并沿着倾斜突出部15b形成纵涡流方式流动。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升，同时提高热交换效率。
接下来，参照图17至图19，对本发明的各种变形例的热交换器200、300、400进行说明。
图17所示的热交换器200具备：壳体201，其形成作为第一流体的冷却水的流路40；管10，其收容于壳体201内；以及鳍片30，其设置于管10内。
热交换器200是在发动机的冷却水的作用下对环流于发动机(省略图示)的高温的EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)气体进行冷却的EGR冷却器。热交换器200在管10的外周具有突出部15、16的方面与热交换器100不同。
在热交换器200中，流通于壳体201内的冷却水在管10的外周的流路40中流通。冷却水在图17中的纸面垂直方向上流通。在管10的内周流通EGR气体。
倾斜突出部15b、16b在对置面11、12以在外周呈凸状且从内周呈凹状的方式形成。在此，冷却水也相当于热交换流体。
如此，倾斜突出部15b、16b在一对对置面11、12中的至少一方上，以在外周和内周的一方上呈凸状而从另一方呈凹状的方式形成，沿着在第一流体和第二流体中的在呈凸状的一侧流通的热交换流体的流动方向斜向地形成。
图18所示的热交换器300在还具备直线突出部17的方面与热交换器200不同。
直线突出部17以直线状形成而将冷却水沿着突出部15、16引导。冷却水在图18中的纸面垂直方向上流通。由此，冷却水以在一对直线突出部17之间形成纵涡流的方式流通。
在这些情况下，沿着冷却水的流动方向斜向地形成的倾斜突出部15b、16b也具有以在冷却水不脱离的状态下在冷却水中产生纵涡流的方式倾斜的第一倾斜部51和第二倾斜部52。冷却水以抑制因脱离而产生的湍流并沿着倾斜突出部15b、16b产生纵涡流的方式流动。因此，能够抑制因湍流所引起的的阻力的上升，同时提高热交换效率。
图19所示的热交换器400具备管10，从与一方的对置面11的外周抵接的发热体60散热。倾斜突出部16b不形成在与发热体60抵接的一方的对置面11，而是突出于另一方的对置面12的内周而形成。冷却水在图19中的纸面垂直方向上流通。
发热体60为，例如搭载于车辆的蓄电池、用于对车辆的行驶用的电动机进行驱动的逆变器，或者用于逆变器中的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等的电子部件。
倾斜突出部16b在对置面11以在内周呈凸状而从外周呈凹状的方式形成。在此，冷却水也相当于热交换流体。
在此情况下，也能够通过形成倾斜突出部16b，来充分地确保发热体60和管10的接触面积，并在管10内的流路40流通的冷却水中形成纵涡流。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升，同时提高热交换效率。
根据以上的实施方式，可获得如下所示的效果。
管10包括：一对对置面11、12，其相互对置，在流通于外周的外部空气和流通于内周的冷却水之间进行热交换；以及倾斜突出部15b、16b，其在一对对置面11、12中的至少一方，以在外周和内周中的一方上呈凸状而在另一方上呈凹状的方式形成，沿着在外部空气和冷却水中的在呈凸状的一侧流通的冷却水的流动方向斜向地形成，倾斜突出部15b、16b以在冷却水的流路40的宽度方向上反向交替地斜向的方式形成多个，并相互连接而形成连结部15c、16c，将冷却水的流路40的高度设为hp，将在该流路40中的冷却水的流动方向上直行的方向的倾斜突出部15b、16b的宽度设为Wv时，作为流路40的高度和倾斜突出部15b、16b的宽度的比值的Wv/hp为1.5以上且6.0以下。
此外，作为流路40的高度和倾斜突出部15b、16b的宽度的比值的Wv/hp为2.0以上且5.0以下。
根据这些结构，以Wv/hp成为上述的范围的方式形成突出部15、16，由此能够在流路40内有效地产生纵涡流。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升，同时提高热交换效率。
此外，倾斜突出部15b、16b具有：第一倾斜部51，其以突出量沿着冷却水的流动方向增大的方式倾斜，在冷却水中产生纵涡流；以及第二倾斜部52，其以突出量沿着冷却水的流动方向减小的方式倾斜，在冷却水中产生纵涡流，连接第一倾斜部51和第二倾斜部52的突出端部15d为圆弧状的曲面。
根据该结构，冷却水以抑制因脱离而产生的湍流并沿着倾斜突出部15b、16b产生纵涡流的方式流动。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升的同时，提高热交换效率。此外，由于突出端部15d为圆弧状的曲面，因此剖面变化平滑，能够减小阻力。
此外，相对于冷却水流动方向的倾斜突出部15b、16b的向流路宽度方向的倾斜角度θw为15度以上且38度以下，将倾斜突出部15b、16b的呈凸状的突出高度设为h时，作为流路高度hp和突出高度h的比值的h/hp为0.1以上且0.5以下，倾斜突出部15b、16b在冷却水的流动方向上形成多个，将相邻的倾斜突出部15b、16b的间隔(间距)设为p，作为流路高度hp和突出高度h的比值的h/hp设为x，作为流路高度hp和间距p的比值的p/hp设为y时，间距p和流路高度hp和突出高度h为y＝107.14x2+4.7143x+5.9和y＝139.29x2+32.071x+3之间的值。
根据该结构，设置成如上所述那样的突出部15、16的配置，由此能够在流路40内有效地产生纵涡流。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升，同时提高热交换效率。
此外，在对置面11中，形成倾斜突出部15b的位置和没有形成的倾斜突出部15b的位置的板厚相同，外周和内周中的倾斜突出部15b呈凹状的一侧与鳍片30接触，将与倾斜突出部15b正交的剖面中的倾斜突出部15b的突出端部15d的呈凹状的一侧的曲率半径设为ra，倾斜突出部15b的呈凸状的突出高度设为h时，曲率半径ra小于倾斜突出部15b的突出高度h。
根据该结构，在相同的突出高度h的情况下，也能够以突出端部15d中的曲率半径ra减小的量，使倾斜突出部15b的冷却水的长度方向的宽度WL减小。因此，能够增大鳍片30和管10的接触面积。
此外，将夹着倾斜突出部15b的突出端部15d而在两侧形成的基端部11a中的呈凸状的一侧的曲率半径设为rb和rc时，曲率半径ra小于曲率半径rb以及所述曲率半径rc，
根据该结构，由于曲率半径rb、rc大于曲率半径ra，因此在进行钎焊时钎料容易进入到间隙。因此，能够增大鳍片30和管10的接触面积。
此外，管10具有分别连接一对对置面11而形成冷却水的流路40的一对侧面14，侧面14以平滑连接一对对置面11、12的曲面状形成，将侧面14的曲率半径设为R，侧面14和倾斜突出部15之间的流路宽度方向的距离设为Wt时，作为距离Wt和冷却水的流路40的高度hp的比值的Wt/hp为R以上且3.0以下。
根据该结构，由于侧面14由圆弧状的曲面形成，因此在流路40的内部产生的纵涡流的阻力小，能够防止性能下降。
此外，管10具有将流路40沿着冷却水的流动方向分割的侧面13，侧面13和倾斜突出部15之间的流路宽度方向的距离Wti小于侧面13和倾斜突出部15之间的流路宽度方向的距离Wt。
根据该结构，难以将内侧的侧面13形成为如侧面14那样的的曲面状。然而，通过将距离Wti设置成比距离Wt小，能够防止性能下降。
此外，管10包括：一对对置面11、12，其相互对置，在流通于外周的外部空气和流通于内周的冷却水之间进行热交换；以及倾斜突出部15b、16b，其在一对对置面11、12中的至少一方上，在外周和内周中的一方上呈凸状而在另一方上呈凹状的方式形成，沿着在外部空气和冷却水中的在呈凸状的一侧流通的冷却水的流动方向斜向地形成，倾斜突出部15b、16b具有：第一倾斜部51，其以突出量沿着冷却水的流动方向增大的方式倾斜，并在不脱离冷却水的状态下产生纵涡流；以及第二倾斜部52，其与第一倾斜部51连续而形成，并以突出量沿着冷却水的流动方向减小的方式倾斜，在不脱离冷却水的状态下产生纵涡流。
根据该结构，沿着冷却水的流动方向斜着形成的倾斜突出部15b、16b具有以在冷却水不脱离的状态下在冷却水中产生纵涡流的方式倾斜的第一倾斜部51和第二倾斜部52。冷却水以抑制因脱离而产生的湍流并沿倾斜突出部15b、16b产生纵涡流的方式流动。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升的同时，提高热交换效率。
此外，第一倾斜部51和第二倾斜部52的板厚方向的倾斜角度θ为5[度]以上且20[度]以下。
根据该结构，倾斜突出部15b、16b以冷却水不脱离的状态下在冷却水中产生纵涡流的倾斜角度θ向板厚方向倾斜。因此，冷却水以抑制因脱离而产生的湍流并沿着倾斜突出部15b形成纵涡流的方式流动。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升，同时提高热交换效率。
此外，第一倾斜部51由半径r1的圆弧状的曲面与对置面11连接，第二倾斜部52由半径r2的圆弧状的曲面与第一倾斜部51连接的同时由半径r3的圆弧状的曲面与对置面11连接，半径r1、r2和r3大于倾斜突出部15b、16b的突出高度h。
根据该结构，由于对置面11和第一倾斜部51和第二倾斜部52平滑连接，因此能够进一步抑制冷却水的脱离。
此外，多个倾斜突出部15b、16b在冷却水的流路宽度方向上连接而形成为单一结构。
根据该结构，通过薄板压纹加工来形成管10时，端部15a的数量少，因此能够容易地形成突出部15。
此外，连结部15c以平滑连接相邻的多个倾斜突出部15彼此的曲线状形成，相邻的连结部15c之间的倾斜突出部15b以直线状形成，其长度短于连结部15c的长度。
根据该结构，突出部15的成形性提高。
此外，热交换器100、200、300具备管10和抵接于对置面11、12的倾斜突出部15b、16b呈凹状的一侧而设置的鳍片30，并且还具备钎焊部53，其包含倾斜突出部15b、16b的第一倾斜部51以及第二倾斜部52中的突出端部侧的区域B中的至少一部分而将鳍片30钎焊于管10。
根据该结构，由于管10和鳍片30之间的间隙被钎焊部53填充而变小、或者不形成间隙，因此，能够增加管10和鳍片30之间的热传递量。
此外，在具备管10并从与对置面11、12中的一方的外周抵接的发热体60散热的热交换器400中，倾斜突出部15b、16b不形成在与发热体60抵接的一方的对置面11，而是突出于另一方的对置面12的内周而形成。
根据该结构，在将管10应用于对发热体60进行冷却的热交换器400的情况下，在与发热体60抵接的对置面11不形成突出部，而在不与发热体60抵接的对置面12形成突出部16b。由此，能够充分地确保发热体60和管10的接触面积，同时，在管10内的流路40流通的冷却水中形成纵涡流。因此，能够抑制因湍流所引起的阻力的上升，同时提高热交换效率。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，上述实施方式仅示出了本发明的适用例的一部分，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式的具体结构。
例如，也可以在热交换器100形成多个路径，使得经过了管10的冷却水再次流通于其他的管10。例如，通过将区划冷却水的隔板设置于箱体20a、20b内来形成多个路径。由此，与未形成多个路径的情况相比，能够确保更长的流路40，因此能够提高外部空气和冷却水之间的热交换效率。
此外，上述实施方式并不限定于热交换器100，例如，也可应用于冷冻循环的室外热交换器。在此情况下，代替冷却水地，对于在管10的内部流通的流体，可使用HFC-134a等的制冷剂。
进而，上述实施方式，例如，还可应用于增压器的中冷器(intercooler)等。在此情况下，代替外部空气地，对于在管10的外部流通的流体，可使用压缩了的吸入空气。
此外，在管10的外部流通的流体并不限定于气体，例如，也可以使用循环于自动变速箱内的ATF(Automatic Transmission Fluid，自动变速箱油)油等的液体。
本申请主张基于2018年7月13日向日本特许厅提出的特愿2018-133728的优先权，并且该申请的全部内容以引用的方式并入本申请的说明书中。

Claims (16)

1.一种热交换管，其特征在于，包括：
一对对置面，其相互对置，在流通于外周的第一流体和流通于内周的第二流体之间进行热交换；以及
倾斜突出部，其在所述一对对置面中的至少一方上，以在所述外周和所述内周中的一方上呈凸状而在另一方上呈凹状的方式形成，沿着在第一流体和第二流体中的在呈凸状的一侧流通的热交换流体的流动方向斜向地形成，
所述倾斜突出部以在所述热交换流体的流路宽度方向上反向交替地斜向的方式形成多个，并相互连接而形成连结部，
在将所述热交换流体的流路高度设为hp，将在所述流路中的所述热交换流体的流动方向上直行的方向的所述倾斜突出部的宽度设为Wv时，作为所述流路高度和所述倾斜突出部的宽度的比值的Wv/hp为1.5以上且6.0以下。
2.根据权利要求1所述的热交换管，其中，
作为所述流路高度和所述倾斜突出部的宽度的比值的Wv/hp为2.0以上且5.0以下。
3.根据权利要求1所述的热交换管，其中，
所述倾斜突出部具有：
第一倾斜部，其以突出量沿着所述热交换流体的流动方向增大的方式倾斜，在所述热交换流体中产生纵涡流；以及
第二倾斜部，其以突出量沿着所述热交换流体的流动方向减小的方式倾斜，在所述热交换流体中产生纵涡流，
连接所述第一倾斜部和所述第二倾斜部的所述倾斜突出部的突出端部为圆弧状的曲面。
4.根据权利要求3所述的热交换管，其中，
所述外周和所述内周中的、所述倾斜突出部呈凹状形成的一侧设置接合热传导元件的接合部，
相对于所述热交换流体的流动方向的所述倾斜突出部的向所述流路宽度方向的倾斜角度为15度以上且38度以下，
将所述倾斜突出部的呈凸状的突出高度设为h时，作为所述流路高度和所述突出高度的比值的h/hp为0.1以上且0.5以下，
所述倾斜突出部以所述热交换流体的流动方向上形成多个，将相邻的所述倾斜突出部的间隔设为p，作为所述流路高度和所述突出高度的比值的h/hp设为x，作为所述流路高度和所述间隔的比值的p/hp设为y时，所述间隔和所述流路高度和所述突出高度为y＝107.14x2+4.7143x+5.9和y＝139.29x2+32.071x+3之间的值。
5.根据权利要求3或4所述的热交换管，其中，
在所述对置面中，形成所述倾斜突出部的位置和没有形成的所述倾斜突出部的位置的板厚相同，
所述外周和所述内周中的、所述倾斜突出部呈凹状的一侧与热传导元件接触，
将与所述倾斜突出部正交的剖面中的所述倾斜突出部的突出端部的呈凹状的一侧的曲率半径设为ra，所述倾斜突出部的呈凸状的突出高度设为h时，所述曲率半径ra小于所述突出高度h。
6.根据权利要求5所述的热交换管，其中，
将夹着所述倾斜突出部的所述突出端部而在两侧形成的基端部的、呈凸状的一侧的曲率半径设为rb和rc时，所述曲率半径ra小于所述曲率半径rb和所述曲率半径rc。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的热交换管，其中，
所述第一倾斜部和所述第二倾斜部的板厚方向的倾斜角度为5度以上且20度以下。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换管，其中，
所述连结部形成为将相邻的多个所述倾斜突出部彼此平滑连接的曲线状。
9.根据权利要求8所述的热交换管，其中，
相邻的所述连结部之间的所述倾斜突出部以直线状形成，其长度短于所述连结部的长度。
10.根据权利要求8或9所述的热交换管，其中，
所述倾斜突出部形成为，使得所述连结部的数量多于不与相邻的其他的所述倾斜突出部连接的端部的数量。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的热交换管，其中，
多个所述倾斜突出部在所述热交换流体的所述流路宽度方向上连接而形成为单一结构。
12.根据权利要求1或4所述的热交换管，其具有：
一对侧面，其分别连接所述一对对置面而形成所述热交换流体的所述流路，
所述侧面形成为将所述一对对置面平滑连接的曲面状，
将所述侧面的曲率半径设为R，所述侧面和所述倾斜突出部之间的流路宽度方向的距离设为Wt时，作为所述距离和所述热交换流体的流路高度的比值的Wt/hp为R以上且3.0以下。
13.根据权利要求12所述的热交换管，其具有：
内壁面，其将所述流路沿着所述热交换流体的流动方向分割，
所述内壁面和所述倾斜突出部之间的流路宽度方向的距离Wti小于所述侧面和所述倾斜突出部之间的流路宽度方向的距离Wt。
14.一种热交换管的制造方法，用于制造权利要求1至13中任一项所述的热交换管，其中，
所述倾斜突出部由薄板压纹加工而形成。
15.一种热交换器，其包括：权利要求4至6中任一项所述的热交换管；以及热传导元件，其与所述外周和所述内周中的、所述倾斜突出部呈凹状的一侧接触，其特征在于，还包括：
接合部，其包含所述倾斜突出部的所述第一倾斜部和所述第二倾斜部中的突出端部侧的区域中的至少一部分而将所述热传导元件接合于所述热交换管。
16.一种热交换器，其包括权利要求1所述的热交换管，从与一方的所述对置面的外周抵接的热传导元件散热，其特征在于，
所述倾斜突出部不形成在与所述热传导元件抵接的一方的所述对置面，而是突出于另一方的所述对置面的所述内周而形成。
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