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【発明の名称】 熱交換器のための連続複合フィン
【発明者】 【氏名】チャオ アブラハム ジャン

【氏名】シャイリング フ

【氏名】ヘンリー メラバン

【氏名】ラメズ エス．アブダルノー
【要約】 【課題】熱伝達と離水性の両方において、従来のフィンよりも性能が優れる熱交換器用連続複合フィンを提供する。

【解決手段】熱交換器用連続複合フィン22が、第１部分26、第２部分28及び第３部分30を持つベース壁24を含む。連続複合フィン22はまた、第１部分26に、ベース壁24からの第１方向に所定の角度を持って外方に延びる複数の入口ルーバー32を含む。連続複合フィン22は、第３部分30に、第１方向から反転したベース壁24からの第２方向に所定の角度を持って、外方に延びる複数の出口ルーバー36を含む。連続複合フィン22は更に、第１部分26、第２部分28及び第３部分30の少なくとも一つに、複数の排水ルーバー40を含み、それらは、空気が入口ルーバー32及び出口ルーバー36を通り流れ、水は排水ルーバー40を通り排出する様に、互いにオフセットしている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数のチューブ、及び該チューブのそれぞれの間に配置された複数の連続複合フィン、を有し、該連続複合フィンのそれぞれは、第１部分、第２部分及び第３部分を持つベース壁を有し、上記連続複合フィンのそれぞれは、上記第１部分に、複数の入口ルーバーと第１開口を有し、上記入口ルーバーが上記ベース壁からの第１方向に所定角度で外方に延び、上記第１開口の一つが一対の隣接する上記入口ルーバーの間に配置され、上記連続複合フィンのそれぞれは、上記第３部分に、複数の出口ルーバーと第２開口を有し、上記出口ルーバーが、上記第１方向から反転した上記ベース壁からの第２方向に所定角度で外方に延び、上記第２開口の一つが一対の隣接する上記出口ルーバーの間に配置され、そして、上記連続複合フィンのそれぞれは、上記第２部分に、排水ルーバーと第３開口を有し、上記排水ルーバーが上記ベース壁に略平行に形成され、上記第３開口の一つが上記排水ルーバーの下側に配置され、上記排水ルーバーは、空気が上記入口ルーバーと出口ルーバーを通って流れ、水が上記第３開口を通って排出する様に、互いにそして上記ベース壁に対してオフセットされている、熱交換器。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概略的には自動車用熱交換器に関し、より具体的には、自動車における熱交換器のための連続複合フィンに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車におけるエバポレーターの様な熱交換器のために、ルーバー付フィンを設けることが知られている。その様なルーバー付フィンの例が、米国特許5,738,168号に開示されている。ルーバー付フィンは、峰でＶ字状に結合された略平板状の壁を持つ蛇行フィンであるのが、一般的である。ルーバー付フィンはまた、フィン上の気流を乱して熱伝達率を高めることを目的に、その壁から一体的にある角度で曲げられた複数のルーバーを持つ。更に、ルーバー付フィンは複合ルーバーを持つ場合があり、その場合に、その中へ乱流を誘導することを意図して、気流を誘導するための、交互に隣接するルーバーの組のパターンへと、ルーバーが分割される。一般的に、2組のルーバーが用いられ、入口側の組と出口側の組が、中央部分により、互いに分離される。空気がルーバー付フィンの壁の上を流れる際に、気流は、入口側組のルーバーにかみ合い、入口側組のルーバーの角度で壁を介して上側に曲げられることになる。その曲げられた流れは、２つの隣接した壁における隣合う一対の中央部分の間を流れる。その空気は、出口側組のルーバーを介して、同じ様にして、元に曲げられる。その気流は、全体として浅いベル形曲線状であるのが、理解されるはずである。
【０００３】エバポレーターの様な熱交換器用のもう一つの既知のルーバー付フィンが、米国特許4,580,624号に開示されている。この特許において、ルーバーのグループが、フィン上において、交互つまり異なる組合わせで、傾斜させられる。
【０００４】熱交換器用にオフセットした帯状フィンを設けることも知られている。その様なフィンの例が米国特許4,615,384号に開示されている。この特許において、オフセットした帯状フィンは、壁を持ち、複数のルーバーが壁から一定の距離だけ離される。ルーバーは、互いに隣合うルーバーのそれぞれの対が排水用空間を設ける様に、互い違いである、つまり、壁の上側及び下側に交互に配列される。
【０００５】既知の熱交換器用フィンの他の例が、米国特許3,214,954号及び特開平10-141805に開示されている。米国特許3,214,954号はフィン・ロールを開示し、特開平10-141805は、多段フィンを開示する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記フィンはエバポレーター用としては機能したものの、ルーバー付フィンが熱伝達の面でオフセット帯状フィンよりも性能が優れている。他方で、オフセット帯状フィンは離水性の面でルーバー付フィンよりも性能が優れている。また、折返しリブは、ルーバー付フィンの最弱の熱伝達領域である。それで、この分野には、熱伝達と離水性の両方において、従来のフィンよりも性能が優れる熱交換器用連続複合フィンを提供することの必要性が存在する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、第１部分、第２部分及び第３部分を持つベース壁を含む、熱交換器用連続複合フィンである。該連続複合フィンはまた、上記第１部分に、上記ベース壁からの第１方向に角度を持って外方に延びる複数の入口ルーバーを含む。上記連続複合フィンは、上記第３部分に、上記第１方向から反転した上記ベース壁からの第２方向に角度を持って、外方に延びる複数の出口ルーバーを含む。上記連続複合フィンは更に、上記第１部分、上記第２部分及び上記第３部分の少なくとも一つに、複数の排水ルーバーを含み、それらは、空気が上記入口ルーバー及び上記出口ルーバーを通り流れ、水は上記排水ルーバーを通り排出する様に、互いにオフセットしている。
【０００８】本発明の優れた点の一つは、エバポレーターの様な熱交換器用の連続複合フィンが自動車のために設けられる、ということである。本発明のもう一つの優れた点は、連続複合フィンが、排水を促進し、熱伝達率を高める、ということである。更にまた別の本発明の優れた点は、連続複合フィンが、ルーバー付フィンとオフセット帯状フィンの両方の最良の性能を得るために、２つの形式のルーバーを備える、ということである。本発明の更にまだ別の優れた点は、連続複合フィンが比較的大きなルーバー角度と比較的小さなルーバー・ピッチを備える、ということである。本発明の更に優れた点は、連続複合フィンが、３つ以上の異なる組合せのルーバーを持つことが出来る柔軟性のあるフィン・ロールを備える、ということである。
【０００９】本発明の他の特徴及び優れた点は、添付の図面と関連させて以下の説明を読んだ後で、より良く理解されるので、容易に理解されることになろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】図面特に図１を参照すると、自動車（不図示）用エバポレーターの様な熱交換器10の一実施形態が示されている。熱交換器10は、ほぼ平行でＵ字状の複数の板又はチューブ12及びチューブ12の一端に接続されたヘッダー14を含む。熱交換器10は、ヘッダー14内に形成され、熱交換器10内へ冷媒を導く流体入口16及び、ヘッダー14内に形成され冷媒を熱交換器10から導出する流体出口18、を含む。熱交換器10はまた、チューブ12のそれぞれの外側に取付けられ、全体として符号22で示され、本発明による、入り組み又は蛇行した連続複合フィンを複数、含む。連続複合フィン22は、チューブ12のそれぞれの間に配置される。連続複合フィン22は、熱交換器10を流れる空気による対流熱伝達用の表面積を増大させる一方で、チューブ12から熱を伝導する手段として機能する。連続複合フィン22を除いて、熱交換器10は一般的でこの分野で公知であることが、理解されるはずである。連続複合フィン22は、自動車以外の他の用途において熱交換器として用いることが出来ることも、理解されるはずである。
【００１１】図２乃至４を参照すると、連続複合フィン22は、少なくとも一つの、好ましくは、ほぼＶ字形の波形に互いに接合される複数の、ベース壁24を、含む。各ベース壁24は、ほぼ平板そして四角形状である。各ベース壁24は、第１部分26、第２部分28及び第３部分30を形成するために、長手方向に延びる。ベース壁24は、アルミニウム又はその合金の様な金属材料から出来ている。
【００１２】連続複合フィン22はまた、ベース壁24からの第１方向に43度程度の比較的大きな所定のルーバー角度で外方に延びる第１部分26に複数の第１のつまり入口ルーバー32を含む。入口ルーバー32は、ほぼ平面かつ長方形状である。入口ルーバー32は、ベース壁24の長軸に対し横断方向つまりほぼ鉛直方向に延びる。入口ルーバー32は、開口34を形成して空気がその間を通る様に、穴を開けられベース壁24から曲げられる。入口ルーバー32は、熱伝達率を向上するために、0.8 mmから1.0mmの様な比較的小さい所定のルーバー・ピッチで長手方向に離間して配置される。
【００１３】連続複合フィン22は、43度程度の比較的大きな所定のルーバー角度で、第１方向から反転した又は対向するベース壁24からの第２方向に、外方に延びる第３部分30に複数の第２のつまり出口ルーバー36を含む。出口ルーバー36は、ほぼ平面かつ長方形状である。出口ルーバー36は、ベース壁24の長軸に対し横断方向つまりほぼ鉛直方向に延びる。出口ルーバー36は、開口38を形成して空気がその間を通る様に、穴を開けられベース壁24から曲げられる。出口ルーバー36は、熱伝達率を向上するために、0.8 mmから1.0 mmの様な比較的小さい所定のルーバー・ピッチで長手方向に離間して配置される。ルーバー32及び36が熱伝達率を高めることが、理解されるはずである。
【００１４】連続複合フィン22は更に、外方かつベース壁24にほぼ平行に延びる第２部分28に複数の第３のつまり排水ルーバー40を含む。排水ルーバー40は、ほぼ平面状で長方形状である。排水ルーバー40は、ベース壁24の長軸に対して横断方向つまりほぼ垂直に延びる。排水ルーバー40は、開口42を形成して水の様な流体がその間を排出する様に、穴を開けられ、ベース壁24からある距離だけオフセットされる。排水ルーバー40は、互い違いにされる、つまりベース壁24の両側に交互に配列され得る。排水ルーバー40が互いにオフセットされることが理解されるはずである。オフセット排水ルーバー40はまた離水／排水性を向上するのが、理解されるはずである。
【００１５】連続複合フィン22は、入口ルーバー32に隣接する第１組の排水ルーバー40と出口ルーバー36に隣接する第２組の排水ルーバー40との間の第２部分28に、中央折返しリブ44を含む。連続複合フィン22は、一体、単一そして１ピースのモノリス構造体として形成される。
【００１６】連続複合フィン22の作動中において、空気は、図４において矢印で示される様に、ベース壁24の間を流れる。空気は、入口ルーバー32とかみ合い、ベース壁24の第１部分26において開口34を通して曲げられる。曲げられた空気は、ベース壁24の間を直線的に流れる空気により、影響を受ける。空気は、２つの隣接するベース壁24の一対の第２部分28の間を、ほぼ平行に流れる。空気は、排水ルーバー40及び折返しリブ44を通り流れ、そこでは、熱伝達が最も弱く、そして空気中の水が凝縮し、凝縮水がベース壁24の第２部分の開口42を通り排出する様になる。空気は、出口ルーバー36とかみ合い、ベース壁24の第３部分30の開口38を通して曲げられる。空気流は、浅く平坦なベル形曲線に類似の形状を持つのが、理解されるはずである。
【００１７】図５を参照すると、本発明による連続複合フィン10の別の実施形態が示されている。連続複合フィン10と同様の部品は、100が加えられた同様の図示符号を持つ。この実施形態において、連続複合フィン110は、ベース壁124から形成され、ベース壁124の面の上下に配置された、排水ルーバー140を持つ。連続複合フィン110は、中心線Ｃ回りに対称であることが、理解されるはずである。
【００１８】図６を参照すると、連続複合フィン10の、本発明による、更に別の実施形態が示されている。連続複合フィン10と同様の部品は、200が加えられた同様の図示符号を持つ。この実施形態において、連続複合フィン210は、ベース壁224から形成され、ベース壁224の面の上下に配置された、排水ルーバー240を持つ。連続複合フィン210は、中心線Ｃ回りに対称であることが、理解されるはずである。
【００１９】図７を参照すると、本発明による連続複合フィン10の更に別の実施形態が示されている。連続複合フィン10と同様の部品は、300が加えられた同様の図示符号を持つ。この実施形態において、連続複合フィン310は、入口ルーバー332と排水ルーバー340との間に配置された出口ルーバー336を持つ。排水ルーバー340は、ベース壁324の上下に配置され、ベース壁324の部分は、ルーバー間にある。連続複合フィン310は、中心線Ｃ回りに対称であることが、理解されるはずである。
【００２０】図８を参照すると、本発明による連続複合フィン10の更なる実施形態が示されている。連続複合フィン10と同様の部品は、400が加えられた同様の図示符号を持つ。この実施形態において、連続複合フィン410は、ベース壁424から形成され、ベース壁424の面の上下に配置された、排水ルーバー440を持つ。連続複合フィン410は、中心線Ｃ回りに対称であることが、理解されるはずである。
【００２１】図９を参照すると、本発明による連続複合フィン10のまた更なる実施形態が示されている。連続複合フィン10と同様の部品は、500が加えられた同様の図示符号を持つ。この実施形態において、連続複合フィン510は、略Ｖ字状の分離部550により複数の第２排水ルーバー540'から分離された複数の第１排水ルーバー540を持つ。排水ルーバー540及び540'は、ベース壁524の上下に配置され、ベース壁524の部分がルーバー間にある。排水ルーバー540及び540'は、入口ルーバー532の前及び出口ルーバー（不図示）の後に配置される。連続複合フィン510は、中心線Ｃ回りに対称であることが、理解されるはずである。
【００２２】図１０を参照すると、本発明による連続複合フィン10のまだ更なる実施形態が示されている。連続複合フィン10と同様の部品は、600が加えられた同様の図示符号を持つ。この実施形態において、連続複合フィン610は、ベース壁624から形成されベース壁624の面の上下に配置された排水ルーバー640を持つ。排水ルーバー640は、入口ルーバー632よりも大きな距離だけ、長手方向に延びる。連続複合フィン610は、中心線Ｃ回りに対称であることが、理解されるはずである。
【００２３】図１１を参照すると、図５の連続複合フィン110についての過渡保水性のグラフ700が示されている。グラフ700は、ｘ軸710上の時間（秒）と、ｙ軸720上の保水量（グラム）を持つ。グラフ700は、通常のルーバー付フィンである基線フィン（不図示）についての過渡保水量（気流なし）の曲線730及び、連続複合フィン110の過渡保水量の曲線740を持つ。図示の様に、連続複合フィン110は、常に基線フィンよりも少ない水を保持する。
【００２４】図１２を参照すると、連続複合フィン210, 310及び410についてのエバポレーター性能の比較のグラフ800が示されている。グラフ800は、ｘ軸810上にフィン構成210, 310及び410そして、ｙ軸820上に向上割合を持つ。エバポレーター性能の比較は、通常のルーバー付フィン対連続複合フィンについて、熱量計試験を用いて424.75 m3/h（250 cfm）で実行された。図示の様に、連続複合フィン210, 310, 410全てが通常のルーバー付フィンよりも良く機能する一方、連続複合フィン410が最も良く機能した。
【００２５】本発明が、図示の態様で説明された。用いられた用語は、限定的な意味ではなく説明的意味が意図されていることが、理解されるはずである。
【００２６】上記内容を鑑みれば、本発明の多くの改良案及び変更案が可能である。それで、添付の請求項の範囲内で本発明が、具体的に記載された以外の態様で実施され得る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、熱伝達と離水性の両方において、従来のフィンよりも性能が優れる熱交換器用連続複合フィンを提供することが出来る。
【出願人】 【識別番号】５００４３２６８６
【氏名又は名称】ヴィステオン グローバル テクノロジーズ インコーポレーテッド
【出願日】 平成１２年１１月２７日（２０００．１１．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００７７９３１
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘 （外７名）
【公開番号】 特開２００１−１９４０８２（Ｐ２００１−１９４０８２Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１７日（２００１．７．１７）
【出願番号】 特願２０００−３５９０６９（Ｐ２０００−３５９０６９）