JP4958184B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関し、詳しくは、少なくとも二つの対向する伝熱部材の間に流体を流通させることにより熱交換を行なう熱交換器に関する。

従来、この種の熱交換器としては、冷媒を流通させる複数の偏平チューブと、各チューブ間に取り付けられたコルゲートフィンとを備える車載用のコルゲートフィンチューブ熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、クロスフィンチューブ熱交換器において、複数のフィンとして細いスリットがフィンに加工されたスリットフィンを用いるものや（例えば、特許文献２参照）、空気流れ方向に垂直な波形凹凸を施した波形フィンを用いるもの（例えば、特許文献３参照）、空気の流れに対して３０度の角度をもってＶ字形に波形凹凸を設けたＶ字形波形フィンを用いるもの（例えば、特許文献４参照）、などが提案されている。これらの熱交換器は、フィンの形状を工夫することにより、フィンチューブ熱交換器の伝熱促進を図っている。
特開２００１−１６７７８２号公報 特開２００３−１６１５８８号公報 特開２０００−１９３３８９号公報 特開平１−２１９４９７号公報

しかしながら、上述のスリットフィンを用いる熱交換器や波形フィンを用いる熱交換器では、熱伝達率は向上するものの、突起や切り起こし等による空気流れの剥離や局所的な増速によって熱伝達率以上に通風抵抗が増大してしまう場合がある。また、こうした熱交換器を冷凍サイクルの蒸発器として使用するときには、空気中の水蒸気が露や霜となって熱交換器に付着し、スリットの間に凝縮水や霜が目詰まりを起こし、空気の流れを阻害する場合も生じる。上述のＶ字形波形フィンを用いる熱交換器では、突起や切り起こし等による空気流れの剥離や局所的な増速は生じないものの、Ｖ字形の波形凹凸の形状によっては熱伝達率が低い場合が生じたり、通風抵抗が大きくなる場合も生じる。

本発明の熱交換器は、Ｖ字形波形フィンを用いる熱交換器において、より適正な波状の凹凸を形成することにより、熱交換効率が高い高性能で小型の熱交換器を提供することを目的とする。

本発明の熱交換器は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の熱交換器は、少なくとも二つの対向する伝熱部材の間に流体を流通させることにより熱交換を行なう熱交換器であって、前記対向する伝熱部材は、前記流体を流通させる伝熱面に前記流体の主要な流れとのなす角が１０度ないし６０度の範囲内の角度で該主要な流れに沿った所定間隔の折り返し線で対称に折り返す波状の凹凸を有し、前記波状の凹凸の振幅をａ、該対向する伝熱部材の伝熱面の間隔であるピッチをｐ、バルク流速とピッチにより定義されるレイノルズ数をＲｅ、とするときに、1.3×Re-0.5＜a/p＜0.2、の不等式を満たすよう前記波状の凹凸が形成されて配置されてなる、ことを特徴とする。

この本発明の熱交換器では、対向する伝熱部材を、上述の不等式を満たすように波状の凹凸を形成して配置することにより、流体の流通の際に生じる二次流れの渦を、対向する伝熱部材の伝熱面の影響を受けずに伝熱促進に有効な二次流れ成分として機能させることができる。この結果、熱交換効率がより高い高性能で小型の熱交換器とすることができる。

こうした本発明の熱交換器において、前記対向する伝熱部材は、前記折り返し線の前記所定間隔をＷ、前記波状の凹凸の波長をｚ、とするときに、0.25＜W/z＜2.0、の不等式を満たすよう前記波状の凹凸が形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、二次流れ成分の移動するスパン方向距離と対向する伝熱部材の伝熱面に対する垂直方向距離の比が大きくなるのを抑制することができ、伝熱促進に有効な二次流れ成分を大きく維持させることができる。この結果、熱交換効率がより高い高性能で小型の熱交換器とすることができる。

また、本発明の熱交換器において、前記対向する伝熱部材は、前記波状の凹凸の頂部および／または底部の曲率半径をｒ、前記波状の凹凸の波長をｚ、とするときに、0.25＜r/z、の不等式を満たすよう前記波状の凹凸が形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、波状の凹凸における凸部を乗り越える流れの局所的増速を抑制することができ、通風抵抗の増大を抑制することができる。この結果、熱交換効率がより高い高性能で小型の熱交換器とすることができる。

さらに、本発明の熱交換器において、前記対向する伝熱部材は、前記波状の凹凸の断面における斜面の傾斜角が２５度以上となるよう前記波状の凹凸が形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、波状の凹凸に沿った二次流れ成分を強くすることができ、これにより、伝熱に寄与する二次流れを有効に発生させることができると共に波状の凹凸の断面における斜面の伝熱に有効に働く領域の面積を増すことができる。この結果、熱交換効率がより高い高性能で小型の熱交換器とすることができる。

あるいは、本発明の熱交換器において、前記対向する伝熱部材は、前記流体の流れに対して略直交する複数の面で分断された複数の伝熱小部材により形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、伝熱促進に有効な二次流れを促進すると共に境界層の発達を分断部において遮断することにより高い熱伝導率を達成することができる。この結果、熱交換効率がより高い高性能で小型の熱交換器とすることができる。

また、本発明の熱交換器において、熱交換媒体の流路として平行に配置された複数の伝熱管を備え、前記対向する伝熱部材は、前記複数の伝熱管と熱交換可能に直交するよう平行に所定距離の間隔をもって重ねるように取り付けられてなる複数のフィン部材として形成されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、熱交換効率がより高い高性能で小型のフィンチューブ式の熱交換器とすることができる。

本発明の一実施例としてのコルゲートフィンチューブ熱交換器２０の構成の概略を示す構成図である。 図１におけるコルゲートフィンチューブ熱交換器２０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 波板状の平板に流速の小さな一様流れの空気を導入したときに平板上に生じる空気の二次流れと温度による等高線とを示す説明図である。 振幅ピッチ比（ａ／ｐ）とレイノルズ数Ｒｅと熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）との関係を求めた計算結果を示す説明図である。 熱伝達率が比較例の２倍以上となる振幅ピッチ比（ａ／ｐ）とレイノルズ数Ｒｅとの関係を求めた計算結果を示す説明図である。 振幅ピッチ比（ａ／ｐ）とコルバーンのｊ因子と通風に対する摩擦係数ｆとの比である伝熱摩擦比（ｊ／ｆ）の向上率｛（ｊ／ｆ）／（ｊ／ｆｐｌａｔｅ）｝との関係を求めた計算結果を示す説明図である。 間隔波長比（Ｗ／ｚ）と熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）との関係を求めた計算結果を示す説明図である。 曲率半径波長比（ｒ／ｚ）と熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）との関係を求めた計算結果を示す説明図である。 傾斜角αと熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）との関係を求めた計算結果を示す説明図である。 変形例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。 図１０のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０ＢのＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例としてのコルゲートフィンチューブ熱交換器２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は図１におけるコルゲートフィンチューブ熱交換器２０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。なお、図２は、断面を拡大して示す関係上、伝熱管２２ａから伝熱管２２ｂの範囲を示している。実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０は、図示するように、熱交換媒体の通路をなす平行に配置された複数の伝熱管２２ａ〜２２ｃと、この複数の伝熱管２２ａ〜２２ｃに略垂直に配置された複数のフィン３０とにより構成されている。

複数の伝熱管２２ａ〜２２ｃは、熱交換媒体、例えば冷却水や冷却オイル等の冷却用液体，冷凍サイクルに用いられる冷媒などの媒体を迂流あるいは分流するために平行に且つ冷却用の空気の流れとは略垂直になるよう配置されている。

複数のフィン３０は、図１および図２に示すように、図１中一点鎖線で示す複数の屈曲する山部（凸部）３４と、この複数の山部３４の間に介在する二点鎖線で示す複数の屈曲する谷部（凹部）３６とが形成された複数の波状の平板部材として構成されており、各フィン３０は、伝熱管２２ａ〜２２ｃの熱交換媒体の流れ方向とは略垂直に隣接するフィン３０は等間隔で略平行となるように伝熱管２２ａ〜２２ｃに取り付けられている。実施例では、図１中、複数の伝熱管２２ａ〜２２ｃと複数のフィン３０とにより、上部側に空気の流入部が構成され、下部側に空気の流出部が構成され、各伝熱管２２ａ〜２２ｃの間に空気の通路が構成される。

各フィン３０の複数の山部３４と谷部３６は、山部３４や谷部３６の連続する線（一点鎖線，二点鎖線）が空気の主要な流れに対してなす角γが１０度から６０度の範囲内の角度、例えば３０度となるように、かつ、空気の主要な流れに沿った所定間隔（折り返し間隔）Ｗの折り返し線（図１では、一点鎖線や二点鎖線の屈曲部を連続する図示しない線）で対称に折り返すよう形成されている。このように、山部３４や谷部３６の連続する線（一点鎖線，二点鎖線）と空気の流れ（主要な流れ）とのなす角γが１０度から６０度の範囲内の角度となるようにフィン３０を形成するのは、空気の二次流れを有効に発生させるためである。図３に波板状の平板に流速の小さな一様流れの空気を導入したときに平板上に生じる空気の二次流れ（矢印）と温度による等高線とを示す。図示するように、山部３４や谷部３６によって強い二次流れが発生し、かつ壁面付近で大きな温度勾配が発生することがわかる。実施例では、山部３４や谷部３６の連続する線（波線，一点鎖線）と空気の主要な流れとのなす角γを３０度としたのは、この二次流れを有効に生じさせるためである。このなす角γは、小さすぎると空気の流れに有効な二次流れを生じさせることができず、大きすぎると空気が山部３４や谷部３６に沿って流れることができずに剥離や局所的な増速が発生して通風抵抗が増大してしまう。したがって、なす角γは、空気の二次流れを生じさせるためには鋭角の範囲内で１０度ないし６０度が好ましく、１５度ないし４５度が更に好ましく、２５度ないし３５度がより理想的である。このため、実施例では、なす角γとして３０度を用いた。なお、空気の流れが小さいときには、空気の流れの主流は山部３４や谷部３６の無い単なる平板のときの主要な流れとほぼ同じに保ちながら、山部３４や谷部３６による二次流れを有効に発生させることができる。ここで、実施例では、なす角γは３０度で一定としたが、このなす角γは一定である必要はなく、山部３４と谷部３６とが曲線となるよう変化させるものとしても構わない。

実施例では、各フィン３０を、山部３４と谷部３６による波形の振幅ａ（図２参照）と各フィン３０の間隔であるフィンピッチｐ（図２参照）との比である振幅ピッチ比（ａ／ｐ）が次式（１）の不等式の範囲内となるよう各フィン３０を形成すると共にコルゲートフィンチューブ熱交換器２０を組み付けた。ここで、式（１）中、「Ｒｅ」はレイノルズ数であり、バルク流速ｕとフィンピッチｐとを用いるとＲｅ＝ｕｐ／ν（νは動粘性係数）により表わされる。式（１）の左側の不等式は、振幅ピッチ比（ａ／ｐ）が１．３×Ｒｅ-0.5より大きい範囲で、山部３４と谷部３６による波形が形成された実施例のフィン３０における熱伝達率ｈと山部３４と谷部３６による波形が形成されない平板により形成されたフィンにおける熱伝達率ｈｐｌａｔｅとの比として計算される向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）が２．０以上となる計算結果に基づく。図４に振幅ピッチ比（ａ／ｐ）とレイノルズ数Ｒｅと熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）との関係を求めた計算結果を示し、図５に熱伝達率が比較例の２倍以上となる振幅ピッチ比（ａ／ｐ）とレイノルズ数Ｒｅとの関係を求めた計算結果を示す。図４の結果からレイノルズ数Ｒｅに対して最適な振幅ピッチ比（ａ／ｐ）が存在することが解り、図５の結果から式（１）の左側の不等式が導くことができるのが解る。式（１）の右側の不等式は、振幅ピッチ比（ａ／ｐ）が０．２より小さい範囲で、通風抵抗の増加の影響を抑えて伝熱性能が良好となる計算結果に基づく。図６に振幅ピッチ比（ａ／ｐ）とコルバーンのｊ因子と通風に対する摩擦係数ｆとの比である伝熱摩擦比（ｊ／ｆ）の比較例のフィンにおける伝熱摩擦比（ｊ／ｆｐｌａｔｅ）の比である向上率｛（ｊ／ｆ）／（ｊ／ｆｐｌａｔｅ）｝との関係を求めた計算結果を示す。ここで、コルバーンのｊ因子は熱伝達率の無次元数である。したがって、伝熱摩擦比（ｊ／ｆ）は、伝熱性能と通風抵抗との比となるから、この比が大きいほど熱交換器としての性能が高いものとなる。図６から明らかなように、振幅ピッチ比（ａ／ｐ）が０．２より小さい範囲で伝熱摩擦比の向上率｛（ｊ／ｆ）／（ｊ／ｆｐｌａｔｅ）｝を０．８以上とすることができ、振幅ピッチ比（ａ／ｐ）が０．２より大きくなると、通風抵抗の増加の影響が大きくなり熱交換器としての性能は低下することが解る。なお、波形の振幅ａは必ずしも一定である必要はなく、振幅ピッチ比（ａ／ｐ）としたときに全体の平均値が式（１）の範囲内にあればよい。
1.3×Re-0.5＜a/p＜0.2 (1)

また、実施例では、各フィン３０を、山部３４や谷部３６の連続する線（一点鎖線，二点鎖線）を空気の主要な流れに対して対称に折り返す間隔である折り返し間隔Ｗ（図１参照）と山部３４と谷部３６とからなる波形の波長ｚ（図２参照）との比である間隔波長比（Ｗ／ｚ）が次式（２）に示すように０．２５より大きく２．０より小さい範囲内となるよう形成した。これは、間隔波長比（Ｗ／ｚ）が０．２５より大きく２．０より小さい範囲で、実施例のフィン３０おける熱伝達率ｈと比較例のフィンにおける熱伝達率ｈｐｌａｔｅとの比である向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）が良好となる計算結果に基づく。図７に間隔波長比（Ｗ／ｚ）と熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）との関係を求めた計算結果を示す。図示するように、間隔波長比（Ｗ／ｚ）が０．２５より大きく２．０より小さい範囲で熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）が良好であるのが解る。なお、図７から、間隔波長比（Ｗ／ｚ）は、０．２５より大きく２．０より小さいのが好ましく、０．５より大きく２．０より小さいのがより好ましく、０．７より大きく１．５より小さいのが更に好ましいのが解る。なお、波形の波長ｚは必ずしも一定である必要はなく、間隔波長比（Ｗ／ｚ）としたときに全体の平均値が式（２）の範囲内にあればよい。
0.25＜W/z＜2.0 (2)

さらに、実施例では、各フィン３０を、山部３４の頂部や谷部３６の底部の曲率半径ｒ（図２参照）と山部３４と谷部３６とからなる波形の波長ｚとの比である曲率半径波長比（ｒ／ｚ）が次式（３）に示すように０．２５より大きい範囲内となるよう形成した。これは、曲率半径波長比（ｒ／ｚ）が０．２５より大きい範囲で、実施例のフィン３０における熱伝達率ｈと比較例のフィンにおける熱伝達率ｈｐｌａｔｅとの比である向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）が良好となる計算結果に基づく。図８に曲率半径波長比（ｒ／ｚ）と熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）との関係を求めた計算結果を示す。山部３４の頂部や谷部３６の底部の曲率半径ｒは、空気が山部３４や谷部３６を乗り越える際の空気の流れの局所的増速に関連を有するものとなり、この局所的増速を抑制することによって通風抵抗の増大を抑制することができるため、曲率半径ｒの適正な範囲が存在するものとなる。曲率半径波長比（ｒ／ｚ）は、この曲率半径ｒの適正な範囲を波長ｚとの関係で求めたものである。図８に示すように、曲率半径波長比（ｒ／ｚ）が０．２５より大きい範囲で熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）が良好であるのが解る。なお、図８から、曲率半径波長比（ｒ／ｚ）は、０．２５より大きいのが好ましく、０．３５より大きいのがより好ましく、０．５より大きいのが更に好ましいのが解る。なお、曲率半径ｒは必ずしも一定である必要なく、曲率半径波長比（ｒ／ｚ）としたときに全体の平均値が式（３）の範囲内にあればよい。
0.25＜r/z (3)

加えて、実施例では、各フィン３０を、山部３４と谷部３６による波形の断面の傾斜角α（図２参照）が２５度以上となるよう形成した。これは、傾斜角αが２５度以上の範囲で、実施例のフィン３０における熱伝達率ｈと比較例のフィンにおける熱伝達率ｈｐｌａｔｅとの比である向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）が良好となる計算結果に基づく。これは、山部３４と谷部３６による波形に沿った空気の流れを強くして伝熱に寄与する二次流れを有効に発生させることができるからである。図９に傾斜角αと熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）との関係を求めた計算結果を示す。図示するように、傾斜角αが２５度以上の範囲で熱伝達率の向上率（ｈ／ｈｐｌａｔｅ）が良好であるのが解る。なお、図９から、傾斜角αは、２５度以上とするのが好ましく、３０度以上とするのがより好ましく、４０度以上とするのが更に好ましいのが解る。

以上説明した実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０によれば、山部３４や谷部３６の連続する線（一点鎖線，二点鎖線）が空気の主要な流れに対してなす角γが１０度から６０度の範囲のうちの所定角（例えば３０度）となるように、かつ、空気の主要な流れに沿った所定間隔（折り返し間隔）Ｗの折り返し線で対称に折り返すよう各フィン３０を形成することにより、空気の流れに有効な二次流れを生じさせて伝熱効率を向上させ、全体としての熱交換効率を向上させることができる。この結果、コルゲートフィンチューブ熱交換器２０の小型化を図ることができる。また、フィン３０に山部３４と谷部３６とによる波を形成するから、フィンの切り起こしもなく、フィンとフィンの間隔も狭まることがないので、空気の流れの剥離や局所的な増速を抑制することができる。

また、実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０によれば、山部３４と谷部３６による波形の振幅ａと各フィン３０の間隔であるフィンピッチｐとの比である振幅ピッチ比（ａ／ｐ）が上述の式（１）の不等式の範囲内となるよう各フィン３０を形成すると共にコルゲートフィンチューブ熱交換器２０を組み付けるものとしたから、コルゲートフィンチューブ熱交換器２０の熱伝達率を良好なものとすることができる。この結果、コルゲートフィンチューブ熱交換器２０を更に小型化することができる。

さらに、実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０によれば、山部３４や谷部３６の連続する線を空気の主要な流れに対して対称に折り返す折り返し間隔Ｗと山部３４と谷部３６とからなる波形の波長ｚとの比である間隔波長比（Ｗ／ｚ）が上述の式（２）に示すように０．２５より大きく２．０より小さい範囲内となるよう各フィン３０を形成したから、コルゲートフィンチューブ熱交換器２０の熱伝達率を良好なものとすることができる。この結果、コルゲートフィンチューブ熱交換器２０を更に小型化することができる。

加えて、実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０によれば、山部３４の頂部や谷部３６の底部の曲率半径ｒと山部３４と谷部３６とからなる波形の波長ｚとの比である曲率半径波長比（ｒ／ｚ）が上述の式（３）に示すように０．２５より大きい範囲内となるようフィン３０を形成したから、空気が山部３４や谷部３６を乗り越える際の空気の流れの局所的増速を抑制し、通風抵抗の増大を抑制することができる。この結果、コルゲートフィンチューブ熱交換器２０を更に高性能なものとすることができる。

また、実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０によれば、山部３４と谷部３６による波形の断面の傾斜角αが２５度以上となるようフィン３０を形成したから、コルゲートフィンチューブ熱交換器２０の熱伝達率を良好なものとすることができる。この結果、コルゲートフィンチューブ熱交換器２０を更に小型化することができる。

実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０では、山部３４や谷部３６の連続する線を空気の主要な流れに対して対称に折り返す折り返し間隔Ｗと山部３４と谷部３６とからなる波形の波長ｚとの比である間隔波長比（Ｗ／ｚ）が上述の式（２）に示すように０．２５より大きく２．０より小さい範囲内となるよう各フィン３０を形成するものとしたが、間隔波長比（Ｗ／ｚ）が０．２５より大きく２．０より小さい範囲内とはならないように各フィン３０を形成するものとしても構わない。

実施例の実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０では、山部３４の頂部や谷部３６の底部の曲率半径ｒと山部３４と谷部３６とからなる波形の波長ｚとの比である曲率半径波長比（ｒ／ｚ）が０．２５より大きい範囲内となるようフィン３０を形成するものとしたが、曲率半径波長比（ｒ／ｚ）が０．２５より小さい範囲内となるようフィン３０を形成するものとしても構わない。

実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０では、山部３４と谷部３６による波形の断面の傾斜角αが２５度以上となるようフィン３０を形成するものとしたが、傾斜角αが２５度未満となるようフィン３０を形成するものとしても構わない。

実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０では、単一の板状部材で山部３４や谷部３６の連続する線が空気の主要な流れに対して３０度となるように、かつ、空気の主要な流れに沿った所定間隔（折り返し間隔）Ｗの折り返し線で対称に折り返すよう各フィン３０を形成するものとしたが、図１０および図１１の変形例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０Ｂに示すように、空気の流れに対して直行する複数の断面で分断された複数のフィン部材３０ａ〜３０ｆにより各フィン３０Ｂを構成するものとしてもよい。ここで、図１１は、図１０の変形例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０ＢのＢ−Ｂ断面を示す断面図である。このように空気の流れ方向にフィンを分断してなる複数のフィン部材３０ａ〜３０ｆにより各フィン３０Ｂを構成することにより、温度境界層の発達を抑制することができる。また、山部３４と谷部３６とからなる波形の凹凸の効果によってより有効な二次流れが発生するから、高い伝熱性能を得ることができる。

実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０では、複数の伝熱管２２ａ〜２２ｃの内部を流通する熱交換媒体と空気とによって熱交換するものとしたが、複数の伝熱管２２ａ〜２２ｃの内部を流通する熱交換媒体と空気以外の流体（例えば、液体や気体）と熱交換するものとしてもよい。

実施例では、本発明を実施するための最良の形態の一実施例としてコルゲートフィンチューブ熱交換器２０として説明したが、クロスフィンチューブ熱交換器の形態とするなど、コルゲートフィンチューブ熱交換器の形態としないものとしてもよい。例えば、実施例のコルゲートフィンチューブ熱交換器２０から全てのフィン３０を取り除き、複数の伝熱管の隣接する伝熱管と対向する伝熱面に、実施例のフィン３０のように、山部や谷部の連続する線が空気の主要な流れに対して１０度から６０度の範囲内の角度となるように、かつ、空気の主要な流れに沿った所定間隔の折り返し線で対称に折り返すよう山部と谷部とからなる波形の凹凸を形成するものとしてもよい。このように、少なくとも二つの対向する伝熱部材の間に流体を流通させることにより熱交換を行なう熱交換器における伝熱部材の流体の通路を形成する面を伝熱面として流体の主要な流れとのなす角が１０度ないし６０度の範囲内の角度で主要な流れに沿った所定間隔の折り返し線で対称に折り返す波状の凹凸を形成し、この形成した波状の凹凸の振幅と隣接する伝熱部材の伝熱面の間隔との比が上述の式（１）の不等式を満たすようにすれば、如何なる伝熱部材の伝熱面に適用するものとしても構わない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、熱交換器の製造産業などに利用可能である。

Claims (5)

1. 少なくとも二つの対向する伝熱部材の間に流体を流通させることにより熱交換を行なう熱交換器であって、
   前記対向する伝熱部材は、前記流体を流通させる伝熱面に複数の連続する凸部と複数の連続する凹部とが交互に繰り返す波状の凹凸が形成されてなり、
   前記凸部および前記凹部は、前記凸部の連続する線および前記凹部の連続する線と前記流体の主要な流れとのなす角が１０度ないし６０度の範囲内の角度となるよう形成されてなり、
   前記凸部および前記凹部は、前記主要な流れに沿った一定間隔の複数の折り返し線で対称に折り返すように複数回に亘って屈曲するよう形成されてなり、
   前記波状の凹凸の振幅をａ、前記対向する伝熱部材の伝熱面の間隔であるピッチをｐ、バルク流速とピッチにより定義されるレイノルズ数をＲｅ、とするときに式（１）の不等式を満たすよう前記波状の凹凸が形成されて配置されてなる、
   ことを特徴とする熱交換器。
   1.3×Re^-0.5＜a/p＜0.2 (1)
2. 前記対向する伝熱部材は、前記折り返し線の前記一定間隔をＷ、前記波状の凹凸の波長をｚ、とするときに式（２）の不等式を満たすよう前記波状の凹凸が形成されてなる請求項１記載の熱交換器。
   0.25＜W/z＜2.0 (2)
3. 請求項１または２記載の熱交換器であって、
   熱交換媒体の流路として平行に配置された複数の伝熱管を備え、
   前記対向する伝熱部材は、前記複数の伝熱管と熱交換可能に直交するよう平行に所定距離の間隔をもって重ねるように取り付けられてなる複数のフィン部材として形成されてなる、
   熱交換器。
4. 請求項３記載の熱交換器であって、
   前記伝熱管は、前記流体の流入口から流出口に至るまで同一幅となるよう形成されてなると共に記流体の流入口から流出口への方向に整列した複数の流路が形成されてなる、
   熱交換器。
5. 請求項４記載の熱交換器であって、
   前記伝熱管は、前記複数の流路に前記熱交換媒体を迂流または分流するよう形成されてなる、
   熱交換器。