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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024157853
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28F 1/32 20060101AFI20241031BHJP
F28D 1/053 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
F28F1/32 U
F28D1/053 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023072472
(22)【出願日】2023-04-26
(71)【出願人】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(71)【出願人】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(71)【出願人】
【識別番号】801000027
【氏名又は名称】学校法人明治大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 翔
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 洋介
(72)【発明者】
【氏名】亀谷 幸憲
【テーマコード（参考）】
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L103AA17
3L103AA37
3L103BB17
3L103BB33
3L103BB42
3L103CC17
3L103CC18
3L103CC22
3L103CC26
3L103CC27
3L103DD08
3L103DD32
3L103DD33
3L103DD82
3L103DD85
(57)【要約】
【課題】熱交換効率が高い熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器は、第１方向に延びる扁平な管状に形成されるとともに互いに向かい合う扁平面を有し且つ前記第１方向に沿うように内部流体が流れる内部流路が形成される複数のチューブと、前記複数のチューブにおいて互いに向かい合う前記扁平面の間に配置されるとともに前記チューブの外部を流れる外部流体が互いに向かい合う前記扁平面の間を前記第１方向と交差する第２方向に流れるように前記複数のチューブに接合されるフィンと、を備え、前記フィンには、滑らかに連続する複数の波が形成され、前記波の頂部近傍には、前記フィンの外表面から突出する突起、又は、前記フィンを貫通する孔が形成され、前記フィンは、前記外部流体が前記波の頂部近傍の前記突起又は前記孔に向かうように案内するガイド構造を備える。
【選択図】図１１
【解決手段】熱交換器は、第１方向に延びる扁平な管状に形成されるとともに互いに向かい合う扁平面を有し且つ前記第１方向に沿うように内部流体が流れる内部流路が形成される複数のチューブと、前記複数のチューブにおいて互いに向かい合う前記扁平面の間に配置されるとともに前記チューブの外部を流れる外部流体が互いに向かい合う前記扁平面の間を前記第１方向と交差する第２方向に流れるように前記複数のチューブに接合されるフィンと、を備え、前記フィンには、滑らかに連続する複数の波が形成され、前記波の頂部近傍には、前記フィンの外表面から突出する突起、又は、前記フィンを貫通する孔が形成され、前記フィンは、前記外部流体が前記波の頂部近傍の前記突起又は前記孔に向かうように案内するガイド構造を備える。
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向に延びる扁平な管状に形成されるとともに互いに向かい合う扁平面を有し且つ前記第１方向に沿うように内部流体が流れる内部流路が形成される複数のチューブと、
前記複数のチューブにおいて互いに向かい合う前記扁平面の間に配置されるとともに前記チューブの外部を流れる外部流体が互いに向かい合う前記扁平面の間を前記第１方向と交差する第２方向に流れるように前記複数のチューブに接合されるフィンと、を備え、
前記フィンには、滑らかに連続する複数の波が形成され、
前記波の頂部近傍には、前記フィンの外表面から突出する突起、又は、前記フィンを貫通する孔が形成され、
前記フィンは、前記外部流体が前記波の頂部近傍の前記突起又は前記孔に向かうように案内するガイド構造を備える、
熱交換器。
前記複数のチューブにおいて互いに向かい合う前記扁平面の間に配置されるとともに前記チューブの外部を流れる外部流体が互いに向かい合う前記扁平面の間を前記第１方向と交差する第２方向に流れるように前記複数のチューブに接合されるフィンと、を備え、
前記フィンには、滑らかに連続する複数の波が形成され、
前記波の頂部近傍には、前記フィンの外表面から突出する突起、又は、前記フィンを貫通する孔が形成され、
前記フィンは、前記外部流体が前記波の頂部近傍の前記突起又は前記孔に向かうように案内するガイド構造を備える、
熱交換器。
【請求項2】
前記フィンは、前記外部流体の流入側から見て前記波の最頂部の両脇に双子山をなすように膨出する双子山構造を更に備える、
請求項１に記載の熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記フィンには、前記波の頂部近傍の前記突起の裏側の部分を貫通する孔が形成される、
請求項１又は２に記載の熱交換器。
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記フィンには、前記フィンの幅方向外側部から前記フィンの幅方向内側に向かうように切り欠かれた切欠きと、前記切欠きの近傍から突出する突起と、が形成される、
請求項１又は２に記載の熱交換器。
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項5】
前記フィンには、前記フィンの幅方向外側部から前記フィンの幅方向内側に向かうように並ぶ複数の孔が形成される、
請求項１又は２に記載の熱交換器。
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換器に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、熱交換器の一例として、コルゲートフィン型熱交換器が開示されている。この熱交換器は、扁平な中空管として形成されて第１の熱交換流体の流路をなす複数の扁平チューブを備える。各扁平チューブ間には、コルゲートフィンが配置される。コルゲートフィンは、第２の熱交換流体が水平方向に流れるように各扁平チューブに接合される。コルゲートフィンには、扁平チューブとの接合部近傍に複数の貫通孔が形成される。これにより、前縁効果による高い伝熱性能を得ると共に、フィン上に第２の熱交換流体に含まれる水分が凝縮した場合でも凝縮水の高い排水性を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－３６６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の熱交換器は、高い伝熱促進を実現しつつ凝縮水の高い排水性を確保しうるものである。しかし、抵抗低減の性能面で改善の余地がある。そのため、抵抗低減及び伝熱促進を両立できる（熱交換効率が高い）熱交換器が要求されている。
【0005】
そこで本発明は、熱交換効率が高い熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る熱交換器は、第１方向に延びる扁平な管状に形成されるとともに互いに向かい合う扁平面を有し且つ前記第１方向に沿うように内部流体が流れる内部流路が形成される複数のチューブと、前記複数のチューブにおいて互いに向かい合う前記扁平面の間に配置されるとともに前記チューブの外部を流れる外部流体が互いに向かい合う前記扁平面の間を前記第１方向と交差する第２方向に流れるように前記複数のチューブに接合されるフィンと、を備え、前記フィンには、滑らかに連続する複数の波が形成され、前記波の頂部近傍には、前記フィンの外表面から突出する突起、又は、前記フィンを貫通する孔が形成され、前記フィンは、前記外部流体が前記波の頂部近傍の前記突起又は前記孔に向かうように案内するガイド構造を備える。
【発明の効果】
【0007】
上記態様によれば、熱交換効率が高い熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に係る熱交換器の概略図。
【図2】複数のチューブの間にフィンが配置されている様子の斜視図。
【図3】複数のチューブの間にフィンが配置されている様子の平面図。
【図5】フィンの最適化の概要のフローチャート。
【図6】順解析における温度分布の説明図。
【図7】順解析における断面平均速度の説明図。
【図8】随伴解析における感度の例の説明図。
【図9】随伴解析における壁から離れる直前のフィン形状の説明図。
【図10】フィンの性能の変化の説明図。
【図11】第１実施形態に係るフィンの斜視図。
【図12】第１実施形態に係るフィンの平面図。
【図15】第２実施形態に係るフィンの斜視図。
【図16】第２実施形態に係るフィンの平面図。
【図19】第３実施形態に係るフィンの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態においては、熱交換器の一例として、コルゲートフィン型熱交換器を例に挙げて説明する。例えば、コルゲートフィン型熱交換器は、各種の空気調和装置や冷凍装置などの冷凍サイクル、あるいは、内燃機関からの排ガスや燃料電池からのオフガスから熱エネルギーを回収する熱回収装置などのエネルギー変換装置に用いられる。
【0010】
【0011】
チューブ１０は、第１方向に延びる扁平な管状に形成される。複数のチューブ１０は、互いに向かい合う扁平面１１を有する。チューブ１０には、第１方向（図１の上下方向）に沿うように内部流体が流れる内部流路１２が形成される。第１方向は、鉛直方向に相当する。本実施形態では、複数のチューブ１０は、鉛直方向に沿って延びている。例えば、内部流体としては、ハイドロフロオロカーボンや水、オイル、水－エチレングリコール混合不凍液等の熱交換媒体が挙げられる。なお、図１の熱交換器１は、縦置きでも横置きでもよい。例えば、熱交換器の設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0012】
フィン２０は、複数のチューブ１０において互いに向かい合う扁平面１１の間に配置される。フィン２０は、チューブ１０の外部を流れる外部流体が互いに向かい合う扁平面１１の間を第１方向と交差する第２方向（図１の奥行方向）に流れるように複数のチューブ１０に接合される。第２方向は、鉛直方向と直交する水平方向に相当する。本実施形態では、複数のフィン２０は、複数のチューブ１０において互いに向かい合う扁平面１１の間を水平方向に沿って延びている。例えば、外部流体としては、空気や排ガス等の熱交換媒体が挙げられる。
【0013】
上部ヘッダー３０は、熱交換器１の上部に配置される。上部ヘッダー３０には、内部流体の流入口３１が形成される。内部流体の流入口３１は、上部ヘッダー３０の一側部（図１の右側部）に配置される。なお、内部流体の流入口３１の配置場所は、上記に限らず、例えば、図１の左右真ん中でもよいし、左側部でもよい。例えば、内部流体の流入口３１は、側面部ではなく、上面部に配置されてもよい。例えば、内部流体の流入口３１の配置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0014】
下部ヘッダー４０は、熱交換器１の下部に配置される。下部ヘッダー４０には、内部流体の流出口４１が形成される。内部流体の流出口４１は、下部ヘッダー４０の一側部とは反対側の他側部（上部ヘッダー３０の一側部と対向する部分とは反対側の部分、図１の左側部）に配置される。なお、内部流体の流出口４１の配置場所は、上記に限らず、例えば、内部流体の流入口３１に対して反対側でなくてもよいし、図１の左右真ん中でもよいし、右側部でもよい。例えば、内部流体の流出口４１は、側面部ではなく、下面部に配置されてもよい。例えば、内部流体の流出口４１の配置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0015】
熱交換器１の構成要素（チューブ１０、フィン２０、上部ヘッダー３０及び下部ヘッダー４０）は、内部流体及び外部流体に対して耐腐食性を有するとともに熱伝導率の高い金属材料で形成される。例えば、外部流体として空気が用いられる場合は、熱交換機の構成要素は、アルミニウムや銅、ステンレス等で形成される。例えば、外部流体として内燃機関からの排ガスや燃料電池から排ガスが用いられる場合は、熱交換器１の構成要素は、ステンレス等で形成される。
【0016】
本実施形態の熱交換器１は、車両用（例えば、建設機械や燃料電池車、電気自動車、内燃機関車等）の熱交換器１である。本実施形態のチューブ１０、フィン２０、上部ヘッダー３０及び下部ヘッダー４０の各部材は、アルミニウムで形成される。本実施形態の内部流体は、ハイドロフルオロカーボンである。本実施形態の外部流体は、空気である。例えば、チューブ１０の間隔は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定される。チューブ１０の間隔は、図１の左右方向に向かい合う２つのチューブ１０の扁平面１１の間隔に相当する。例えば、フィン２０の間隔は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定される。フィン２０の間隔は、図１の上下方向に向かい合う２つのフィン２０の対向面（上面又は下面）の間隔に相当する。
【0017】
例えば、内部流体は、図中矢印Ｖｉｎで示すように、流入口３１から上部ヘッダー３０の内側空間に流れ込む。その後、内部流体は、チューブ１０の内部流路１２を鉛直上方から鉛直下方に流れる。その後、内部流体は、下部ヘッダー４０の内側空間に流れ込む。その後、内部流体は、図中矢印Ｖｏｕｔで示すように、下部ヘッダー４０の流出口４１から排出される。図示はしないが、熱交換器１は、内部流体を全体として回流させるための隔壁又は仕切り壁を備えてもよい。
【0018】
例えば、外部流体は、図１の奥行方向において手前から奥に向かって、複数のチューブ１０の間を抜けるように流れる。
【0019】
図２は、複数のチューブ１０の間にフィン２０が配置されている様子の斜視図である。図２は、図１において二点鎖線で囲んだ部分を拡大した斜視図に相当する。図３は、複数のチューブ１０の間にフィン２０が配置されている様子の平面図である。図３は、図２の一部を鉛直上方から見た上面図に相当する。図中の矢印Ｗは、外部流体の流れ方向を示している。以下、外部流体の流れ方向上流を単に「上流」、外部流体の流れ方向下流を単に「下流」ということがある。
【0020】
図２及び図３を併せて参照し、フィン２０には、滑らかに連続する複数の波２２が形成される。フィン２０は、第２方向に沿う水平面２１を備える。水平面２１は、複数の波２２が形成される面を平坦面と仮想した場合の仮想平面に相当する。波２２とは、水平面２１に対して高低差を有した凸凹であり、凸部と凹部とを繰り返して形成されている。複数の波２２は、フィン２０の水平面２１に形成される。例えば、フィン２０に形成される波２２の高さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定される。波２２の間隔は、波２２の最頂部と最底部との間隔に相当する。波２２の間隔は、波２２がしわを含む概念とした場合、フィン２０に形成されるしわの最上部と最下部との間隔に相当する。なお、滑らかに連続する複数の波２２には、Ｖ字型の波に限らず、正弦波や矩形波、三角波、のこぎり波などの形も含まれてもよい。
【0021】
例えば、フィン２０は、第１方向に沿う垂直面（不図示）を更に備えてもよい。例えば、フィン２０は、水平面２１と垂直面とが交互につづら折り状（蛇腹状）に形成されてもよい。例えば、フィン２０の垂直面は、チューブ１０の扁平面１１にろう付け等で接合されてもよい。例えば、フィン２０の水平面２１の端縁は、チューブ１０の扁平面１１にろう付け等で接合されてもよい。例えば、フィン２０とチューブ１０との接合態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0022】
図４は、図３の一部を拡大した図であって、初期形状のフィン２０の斜視図である。図４においては、波２２が周期的に形成されるフィン２０の一部（以下「基準フィン２０」ともいう。）と併せて基準フィン２０が接合される壁２５の一部（以下「基準壁２５」ともいう。）を示している。例えば、図４に示す形状の寸法Ｌｘは外部流体の流れ方向Ｗにおける基準フィン２０の長さ、Ｌｙは基準フィン２０の幅方向の長さ、Ｌｚは基準壁２５の高さに相当する。なお、各寸法Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚは、設計仕様に応じて変更することができる。
【0023】
＜初期形状のフィンの一例＞
図２から図４を併せて参照し、フィン２０には、滑らかに連続する複数の波２２が外部流体の流れ方向Ｗに周期的に形成される。複数の波２２は、図３の水平面を見ると、頂部線２３及び底部線２４の屈曲がＶ字（具体的には逆Ｖ字）となるように形成される。なお、複数の波２２は、外部流体の流入側から見て、頂部線２３及び底部線２４の屈曲がＷ字又はＭ字となるように形成されてもよい。
図２から図４を併せて参照し、フィン２０には、滑らかに連続する複数の波２２が外部流体の流れ方向Ｗに周期的に形成される。複数の波２２は、図３の水平面を見ると、頂部線２３及び底部線２４の屈曲がＶ字（具体的には逆Ｖ字）となるように形成される。なお、複数の波２２は、外部流体の流入側から見て、頂部線２３及び底部線２４の屈曲がＷ字又はＭ字となるように形成されてもよい。
【0024】
複数の波２２は、この波２２の頂部を連ねた頂部線２３と外部流体の主要な流れとのなす角Ａが一定の鋭角となるように形成される。「波の頂部」は、波２２の凸部と凹部との繰り返しにおける凸部の頂を意味する。「頂部線と外部流体の主要な流れとのなす角が一定の鋭角」とは、外部流体の流れ方向Ｗ上流においても「なす角」が一定の鋭角となるだけでなく外部流体の流れ方向Ｗ中流及び下流においても「なす角」が一定の鋭角となること、即ち、フィン２０の全体にわたって同一の角度を保持することを意味する。
【0025】
複数の波２２は、頂部線２３が少なくとも一回屈曲するように形成される。「頂部線が少なくとも一回屈曲する」とは、波２２の頂部の連なりが一回以上屈曲していること、複数にわたって屈曲する場合にはジグザグに屈曲していることを意味する。図の例では、頂部線２３は、一回のみ屈曲している。なお、複数の波２２は、複数回にわたって屈曲してもよい。
【0026】
複数の波２２は、頂部線２３の屈曲点２３ａを連ねた屈曲線が外部流体の主流に一致するように形成される。「頂部線の屈曲点を連ねた屈曲線」とは、複数の波２２の頂部の連なりの屈曲点２３ａを連続的に連ねた線、即ち、ｎ個の屈曲点を有する第１波、ｎ個の屈曲点を有する第２波、ｎ個の屈曲点を有する第３波・・・とｎ個の屈曲点を有する複数の波があるときに、第１波の１番目の屈曲点、第２波の１番目の屈曲点、第３波の１番目の屈曲点・・・を連ねた線や、第１波のｍ番目の屈曲点、第２波のｍ番目の屈曲点、第３波のｍ番目の屈曲点・・・を連ねた線などを意味する。図の例では、頂部線２３は一回のみ屈曲しているため、頂部線２３の屈曲点２３ａを連ねた屈曲線は、第１波２２の１つの屈曲点２３ａ、第２波２２の１つの屈曲点２３ａ、第３波２２の１つの屈曲点２３ａ・・・を連ねた線となる。
【0027】
波２２の底部を連ねた底部線２４は、波２２が凸部と凹部とを繰り返すものであるため、隣り合う頂部線２３の間に頂部線２３と同様に現れる。「波の底部」は、波２２の凸部と凹部との繰り返しにおける凹部の底を意味する。即ち、本実施形態のフィン２０においては、少なくとも一回屈曲する頂部線２３と少なくとも一回屈曲する底部線２４とが交互に繰り返し現れる。
【0028】
複数の波２２は、この波２２の底部を連ねた底部線２４と外部流体の主要な流れとのなす角Ａが一定の鋭角となるように形成される。「底部線と外部流体の主要な流れとのなす角が一定の鋭角」とは、外部流体の流れ方向Ｗ上流においても「なす角」が一定の鋭角となるだけでなく外部流体の流れ方向Ｗ中流及び下流においても「なす角」が一定の鋭角となること、即ち、フィン２０の全体にわたって同一の角度を保持することを意味する。
【0029】
＜フィンの形状設計の手法＞
本願発明者は、鋭意研究の結果、逆解析（随伴法）により、新形状のフィンを発明した。従来のパラメトリックな手法では、形状パラメータ（例えば、フィンの山高さ、ピッチ、角度など）を予め決めてシミュレーション（ベンチ試験）を行い、性能（伝熱性能、抵抗性能）を評価する。これに対し逆解析（随伴法）は、形状パラメータを決めないため、フィンの形状が限定されない。そのため、大幅に性能を向上できる新形状（最適解）のフィンを見出すことができる可能性が高い。
本願発明者は、鋭意研究の結果、逆解析（随伴法）により、新形状のフィンを発明した。従来のパラメトリックな手法では、形状パラメータ（例えば、フィンの山高さ、ピッチ、角度など）を予め決めてシミュレーション（ベンチ試験）を行い、性能（伝熱性能、抵抗性能）を評価する。これに対し逆解析（随伴法）は、形状パラメータを決めないため、フィンの形状が限定されない。そのため、大幅に性能を向上できる新形状（最適解）のフィンを見出すことができる可能性が高い。
【0030】
以下、フィンの最適解を求めるための概要について図５から図９を参照して説明する。
図５は、フィンの最適化の概要のフローチャートである。図６は、順解析における温度分布の説明図である。図７は、順解析における断面平均速度の説明図である。図８は、随伴解析における感度の例の説明図である。図９は、随伴解析における壁から離れる直前のフィン形状の説明図である。
図５は、フィンの最適化の概要のフローチャートである。図６は、順解析における温度分布の説明図である。図７は、順解析における断面平均速度の説明図である。図８は、随伴解析における感度の例の説明図である。図９は、随伴解析における壁から離れる直前のフィン形状の説明図である。
【0031】
例えば、フィン形状の最適解を得るために、順解析、随伴解析及び形状更新を行う。
先ず、順解析として、直接数値シミュレーションを行う（図５のステップＳ１）。次に、渦粘性・渦拡散係数のチューニングを行う（図５のステップＳ２）。
先ず、順解析として、直接数値シミュレーションを行う（図５のステップＳ１）。次に、渦粘性・渦拡散係数のチューニングを行う（図５のステップＳ２）。
【0032】
このようにして、（Ｉ）熱・風の流れを計算する。例えば、温度分布、断面平均速度など）。図６の温度分布において、フィンの温度（高低）を白黒で示す。フィンの温度は、白色から黒色に近づくに従って低くなる。図７の断面平均速度において、フィンの周囲を流れる流体の速度の大きさ（強弱）を白黒で示し、流れの向きを矢印で示す。流体の速度は、白色から黒色に近づくに従って速くなる（強くなる）。順解析の後、随伴解析に移行する。
【0033】
次に、随伴解析として、ＲＡＮＳ（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）随伴シミュレーションを行う（図５のステップＳ３）。次に、フィンの感度計算を行う（図５のステップＳ４）。フィンの感度の例としては、図８の矢印方向から風を流したときに、フィンが収縮又は拡張する度合いが挙げられる。図８の感度の例において、フィンが収縮又は拡張する度合いを白黒で示す。フィンは、白色から黒色に近づくに従って拡張する度合いが大きくなる。
【0034】
次に、感度フィルタリングを行う（図５のステップＳ５）。次に、フィンの形状更新を行う（図５のステップＳ６）。このようにして、（ＩＩ）フィンの感度を計算して形状を更新する。例えば、上記の（Ｉ）、（ＩＩ）を繰り返して、フィンの形状が収束するまで計算する。
【0035】
＜コスト関数＞
コスト関数は、流体抵抗と伝熱の線形和で表される。コスト関数は、次式（１）で求められる。式（１）において、ｆＦはファニングの摩擦係数、Ｓｔはスタントン数、ωは重み係数、Ａ０はアナロジファクタである。
コスト関数は、流体抵抗と伝熱の線形和で表される。コスト関数は、次式（１）で求められる。式（１）において、ｆＦはファニングの摩擦係数、Ｓｔはスタントン数、ωは重み係数、Ａ０はアナロジファクタである。
【0036】
【数1】
【0037】
例えば、重み係数ωを系統的に変えることで、フィンの性能を伝熱促進重視から圧損低減重視へと段階的な最適化を狙うことができる。例えば、重み係数とフィンの性能との関係からデータベースを作成し、フィンの性能変化のキーとなる形状要素を抽出することで、伝熱面の設計に利用することができる。
【0038】
＜壁から離れる直前の形状＞
図９は、随伴解析における壁（基準壁に相当）から離れる直前のフィン形状（基準フィンの形状に相当）の例を示す。例えば、重み係数ωが０の場合は、フィンは上流への枝構造を持つ形状となる。例えば、重み係数ωが１の場合は、フィンはチャネル壁付近の肉抜き（基準壁付近の切欠きに相当）を持つ形状となる。
図９は、随伴解析における壁（基準壁に相当）から離れる直前のフィン形状（基準フィンの形状に相当）の例を示す。例えば、重み係数ωが０の場合は、フィンは上流への枝構造を持つ形状となる。例えば、重み係数ωが１の場合は、フィンはチャネル壁付近の肉抜き（基準壁付近の切欠きに相当）を持つ形状となる。
【0039】
＜フィンの性能の変化＞
図１０は、フィンの性能の変化の説明図である。図１０において、縦軸は伝熱性能、横軸は抵抗性能を示す。図１０において、横線は伝熱性能の目標値、縦線は圧力損失目標の目標低減値を示す。図１０において、初期形状のフィンを白丸で示し、所定の重み係数ωに対応する形状を所定のハッチングをした丸で示す。
図１０は、フィンの性能の変化の説明図である。図１０において、縦軸は伝熱性能、横軸は抵抗性能を示す。図１０において、横線は伝熱性能の目標値、縦線は圧力損失目標の目標低減値を示す。図１０において、初期形状のフィンを白丸で示し、所定の重み係数ωに対応する形状を所定のハッチングをした丸で示す。
【0040】
図１０を併せて参照し、フィンの性能は、重み係数ωを変えることで変化する。本手法によれば、抵抗低減及び伝熱促進を両立できる新形状（最適解）のフィンを得ることができることが分かった。更に、伝熱重視の形状や抵抗重視の形状、その中間の性能を持つ形状のフィンを得ることができることが分かった。
【0041】
＜第１実施形態のフィン形状＞
図１１は、第１実施形態に係るフィン１００の斜視図である。図１２は、第１実施形態に係るフィン１００の平面図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ断面を含む図である。図１４は、図１２のＸＩＶ－ＸＩＶ断面を含む図である。図中の矢印Ｗは、外部流体の流れ方向を示している。
図１１は、第１実施形態に係るフィン１００の斜視図である。図１２は、第１実施形態に係るフィン１００の平面図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ断面を含む図である。図１４は、図１２のＸＩＶ－ＸＩＶ断面を含む図である。図中の矢印Ｗは、外部流体の流れ方向を示している。
【0042】
図１１から図１４を併せて参照し、第１実施形態のフィン１００は、基準フィン２０（図４参照）に対して、（１－１）ガイド機能を持つ凸構造と、（１－２）突起直後の孔構造と、を組み合わせた形状となっている。図１１から図１４において、基準フィン２０と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第１実施形態のフィン１００の形状は、基準フィン２０の形状よりも複雑である。そのため、第１実施形態のフィン１００の形状の各部（例えば、波の頂部等）の位置は、基準フィン２０の各部の位置と厳密には一致しない（完全同一ではない）場合がある。
なお、第１実施形態のフィン１００の形状は、基準フィン２０の形状よりも複雑である。そのため、第１実施形態のフィン１００の形状の各部（例えば、波の頂部等）の位置は、基準フィン２０の各部の位置と厳密には一致しない（完全同一ではない）場合がある。
【0043】
第１実施形態のフィン１００において、波２２の頂部近傍には、フィン１００の外表面から突出する突起１０１（以下「頂側突起１０１」ともいう。）が形成される。頂側突起１０１は、外部流体の流入側から見て波２２の最頂部の両脇に一対形成される。頂側突起１０１は、上面視で上流に向かって突出している。頂側突起１０１は、断面視でＬ字状を有する。具体的に、頂側突起１０１は、断面視で上方に向かって湾曲するフィン１００の頂部から更に上方に突出した後に上流に向かって突出する形状を有する。頂側突起１０１の先端部（上流に臨む部分）は、上流に向かって湾曲している。なお、頂側突起１０１は、上方に突出してから上流に向かって突出する形状が最も効果的であるが、上方に突出するだけでもよいし、上流に突出するだけでもよい。
【0044】
フィン１００は、外部流体が波２２の頂部近傍の頂側突起１０１に向かうように案内するガイド構造１－１を備える。ガイド構造１－１は、頂部線２３に沿う凸構造１０２を有する。凸構造１０２は、上面視でＶ字をなす頂部２３線に沿うＶ字形状を有する。外部流体は、Ｖ字形状の凸構造１０２に沿って頂側突起１０１に向かうように案内される。凸構造１０２は、断面視で上方に向かって湾曲するフィン１００の頂部から更に上方に突出する凸形状を有する。
【0045】
フィン１００には、波２２の頂部近傍の頂側突起１０１の裏側（下流側に相当）の部分を貫通する孔１１０（以下「裏側孔１１０」ともいう。）が形成される。裏側孔１１０は、頂側突起１０１の直後の下流に形成される。頂側突起１０１の直後の裏側孔１１０は、上面視で２つの頂側突起１０１に対して１つの孔でもよいし、１つの頂側突起１０１に対して１つの孔でもよいし、１つの頂側突起１０１に対して２つの孔でもよいし、対応する数の組み合わせは自由である。裏側孔１１０は、上面視で頂部線２３に沿う長軸を持つ形状に形成されてもよいし、上面視で長円形状又は楕円形状に形成されてもよい。例えば、裏側孔１１０は、長軸を持ってもよいし、長軸を持たない円のような孔でもよいし、任意の形状に開口していればよい。
【0046】
フィン１００には、フィン１００の幅方向外側部からフィン１００の幅方向内側に向かうように切り欠かれた切欠き１１１が形成される。切欠き１１１は、上面視で湾曲又は屈曲の形状（例えば、丸みを帯びた又は尖った複雑な凹形状）を有する。
【0047】
フィン１００には、裏側孔１１０以外に、複数の孔１１２，１１３が形成される。裏側孔１１０以外の複数の孔１１２，１１３には、フィン１００とフィン１００の幅方向外側部に形成される孔１１２、波２２の最底部の近傍の部分を貫通する孔１１３が含まれる。
【0048】
＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の熱交換器１は、第１方向に延びる扁平な管状に形成されるとともに互いに向かい合う扁平面１１を有し且つ第１方向に沿うように内部流体が流れる内部流路１２が形成される複数のチューブ１０と、複数のチューブ１０において互いに向かい合う扁平面１１の間に配置されるとともにチューブ１０の外部を流れる外部流体が互いに向かい合う扁平面１１の間を第１方向と交差する第２方向に流れるように複数のチューブ１０に接合されるフィン１００と、を備える。フィン１００には、滑らかに連続する複数の波２２が形成される。波２２の頂部近傍には、フィン１００の外表面から突出する頂側突起１０１が形成される。フィン１００は、外部流体が波２２の頂部近傍の頂側突起１０１に向かうように案内するガイド構造１－１を備える。
この構成によれば、ガイド構造１－１により、外部流体が波２２の頂部近傍の頂側突起１０１に向かうように案内されることで、フィンが複数の波のみを有する場合（例えば基準フィン２０）と比較して、外部流体の流れをより効果的に誘起することができる。したがって、抵抗低減及び伝熱促進を両立することができる。
建設機械の電動化に伴い、冷却用に設けられていた従来の大型ファンに替えて、小型ファンを複数並列に並べて配置することが想定される。このような配置では、熱交換器の抵抗が大きく、冷却するために十分な風量を確保することが困難となる可能性が高い。燃料電池車の場合は、従来のディーゼルエンジン車と比べて、冷却水温を低く設定する必要があり、冷却水への熱損失が大きい。このことから、燃料電池車の放熱性能は、従来のディーゼルエンジン車よりも必要になるといわれている。本実施形態によれば、上述した構成により、建設機械の電動化に適した熱交換効率の高い熱交換器１を提供することができる。
以上説明したように、本実施形態の熱交換器１は、第１方向に延びる扁平な管状に形成されるとともに互いに向かい合う扁平面１１を有し且つ第１方向に沿うように内部流体が流れる内部流路１２が形成される複数のチューブ１０と、複数のチューブ１０において互いに向かい合う扁平面１１の間に配置されるとともにチューブ１０の外部を流れる外部流体が互いに向かい合う扁平面１１の間を第１方向と交差する第２方向に流れるように複数のチューブ１０に接合されるフィン１００と、を備える。フィン１００には、滑らかに連続する複数の波２２が形成される。波２２の頂部近傍には、フィン１００の外表面から突出する頂側突起１０１が形成される。フィン１００は、外部流体が波２２の頂部近傍の頂側突起１０１に向かうように案内するガイド構造１－１を備える。
この構成によれば、ガイド構造１－１により、外部流体が波２２の頂部近傍の頂側突起１０１に向かうように案内されることで、フィンが複数の波のみを有する場合（例えば基準フィン２０）と比較して、外部流体の流れをより効果的に誘起することができる。したがって、抵抗低減及び伝熱促進を両立することができる。
建設機械の電動化に伴い、冷却用に設けられていた従来の大型ファンに替えて、小型ファンを複数並列に並べて配置することが想定される。このような配置では、熱交換器の抵抗が大きく、冷却するために十分な風量を確保することが困難となる可能性が高い。燃料電池車の場合は、従来のディーゼルエンジン車と比べて、冷却水温を低く設定する必要があり、冷却水への熱損失が大きい。このことから、燃料電池車の放熱性能は、従来のディーゼルエンジン車よりも必要になるといわれている。本実施形態によれば、上述した構成により、建設機械の電動化に適した熱交換効率の高い熱交換器１を提供することができる。
【0049】
本実施形態では、フィン１００には、波２２の頂部近傍の頂側突起１０１の裏側の部分を貫通する裏側孔１１０が形成される。
この構成によれば、波２２の頂部近傍の頂側突起１０１の裏側の部分を貫通する裏側孔１１０により、頂側突起１０１によって掻き乱された外部流体を、裏側孔１１０から噴き出してくる外部流体により吹き飛ばすことができる。したがって、更なる抵抗低減に寄与する。
この構成によれば、波２２の頂部近傍の頂側突起１０１の裏側の部分を貫通する裏側孔１１０により、頂側突起１０１によって掻き乱された外部流体を、裏側孔１１０から噴き出してくる外部流体により吹き飛ばすことができる。したがって、更なる抵抗低減に寄与する。
【0050】
＜第２実施形態のフィン形状＞
図１５は、第２実施形態に係るフィン２００の斜視図である。図１６は、第２実施形態に係るフィン２００の平面図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面を含む図である。図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ断面を含む図である。図中の矢印Ｗは、外部流体の流れ方向を示している。
図１５は、第２実施形態に係るフィン２００の斜視図である。図１６は、第２実施形態に係るフィン２００の平面図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面を含む図である。図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ断面を含む図である。図中の矢印Ｗは、外部流体の流れ方向を示している。
【0051】
第１実施形態では、フィン１００が（１－１）ガイド機能を持つ凸構造及び（１－２）突起直後の孔構造等を備える例（図１１から図１４参照）を挙げて説明した。第２実施形態では、図１５から図１８に示すように、フィン２００が（２－１）双子山構造、（２－２）サイドの切欠き＋突起構造、（２－３）サイドの複数孔構造等を備える点で第１実施形態と相違している。以下の説明において、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第２実施形態のフィン２００の形状は、第１実施形態と同様、基準フィン２０の形状よりも複雑である。そのため、第２実施形態のフィン２００の形状の各部（例えば、波の頂部等）の位置は、基準フィン２０の各部の位置と厳密には一致しない（完全同一ではない）場合がある。
なお、第２実施形態のフィン２００の形状は、第１実施形態と同様、基準フィン２０の形状よりも複雑である。そのため、第２実施形態のフィン２００の形状の各部（例えば、波の頂部等）の位置は、基準フィン２０の各部の位置と厳密には一致しない（完全同一ではない）場合がある。
【0052】
図１５から図１８を併せて参照し、第２実施形態のフィン２００は、外部流体の流入側から見て波２２の最頂部の両脇に双子山をなすように膨出する双子山構造２－１を更に備える。双子山構造２－１は、外部流体の流入側から見て波２２の最頂部の両脇に膨出する一対の山２０３が連なることで形成される。双子山構造２－１は、断面視で上方に向かって湾曲するフィン２００の頂部から更に左右上方に膨出する形状を有する。双子山構造２－１は、断面視で左右中心線（フィン２００の幅方向中心線）を対称軸として対称形状に形成されてもよい。
【0053】
フィン２００には、フィン２００の幅方向外側部からフィン２００の幅方向内側に向かうように切り欠かれた切欠き２１１と、切欠き２１１の近傍から突出する突起２０４（以下「外側突起２０４」ともいう。）と、が形成される。
【0054】
切欠き２１１は、上面視で湾曲又は屈曲の形状（例えば、丸みを帯びた又は尖った複雑な凹形状）を有する。外側突起２０４は、切欠き２１１のうち上面視でフィン２００の幅方向外端縁から幅方向内側かつ下流側に向かって延びる部分を仕切るように設けられる。外側突起２０４は、断面視で切欠き２１１のうち波２２の頂部から底部に向けて傾斜する部分の途中に介在する隙間に設けられる。
【0055】
フィン２００には、フィン２００の幅方向外側部からフィン２００の幅方向内側に向かうように並ぶ複数の孔２１２（以下「外側孔２１２」ともいう。）が形成される。外側孔２１２は、上面視で頂部線２３に沿うように形成される。例えば、外側孔２１２は、上面視で長円形状又は楕円形状に形成されてもよい。例えば、外側孔２１２は、長軸を持ってもよいし、長軸を持たない円のような孔でもよいし、任意の形状に開口していればよい。
図の例では、フィン２００の幅方向片側に３つの外側孔２１２が並んで形成される。なお、外側孔２１２の個数は、１つでも２つでもよいし、４つ以上でもよく、任意の個数でもよい。外側孔２１２の大きさ（開口面積）は、３つのうち上面視で幅方向最外側にある孔が最も大きく、幅方向内側に向かうに従って順に小さくなっている。なお、外側孔２１２の大きさは、幅方向内側に向かうに従って順に大きくなっていてもよいし、すべて同じ大きさでもよく、外側孔２１２の大きさについては任意である。
図の例では、フィン２００の幅方向片側に３つの外側孔２１２が並んで形成される。なお、外側孔２１２の個数は、１つでも２つでもよいし、４つ以上でもよく、任意の個数でもよい。外側孔２１２の大きさ（開口面積）は、３つのうち上面視で幅方向最外側にある孔が最も大きく、幅方向内側に向かうに従って順に小さくなっている。なお、外側孔２１２の大きさは、幅方向内側に向かうに従って順に大きくなっていてもよいし、すべて同じ大きさでもよく、外側孔２１２の大きさについては任意である。
【0056】
＜作用効果＞
第２実施形態では、フィン２００は、外部流体の流入側から見て波２２の最頂部の両脇に双子山をなすように膨出する双子山構造２－１を更に備える。
この構成によれば、双子山構造２－１により、外部流体に渦を生成して外部流体をかき混ぜることができる。したがって、伝熱性能を更に向上させることができる。
さらに本実施形態によれば、上述した構成により、建設機械の電動化に適した熱交換効率の高い熱交換器を提供することができる。
第２実施形態では、フィン２００は、外部流体の流入側から見て波２２の最頂部の両脇に双子山をなすように膨出する双子山構造２－１を更に備える。
この構成によれば、双子山構造２－１により、外部流体に渦を生成して外部流体をかき混ぜることができる。したがって、伝熱性能を更に向上させることができる。
さらに本実施形態によれば、上述した構成により、建設機械の電動化に適した熱交換効率の高い熱交換器を提供することができる。
【0057】
第２実施形態では、フィン２００には、フィン２００の幅方向外側部からフィン２００の幅方向内側に向かうように切り欠かれた切欠き２１１と、切欠き２１１の近傍から突出する外側突起２０４と、が形成される。
例えば、フィンに切欠きのみが形成される場合は、抵抗低減は実現できるが、同時に表面積も減るため伝熱性能が低下してしまう。これに対し本構成によれば、切欠き２１１により、更なる抵抗低減を実現するとともに、切欠き２１１の近傍から突出する突起２０４により、切欠き２１１による伝熱性能の低下を抑制することができる。
例えば、フィンに切欠きのみが形成される場合は、抵抗低減は実現できるが、同時に表面積も減るため伝熱性能が低下してしまう。これに対し本構成によれば、切欠き２１１により、更なる抵抗低減を実現するとともに、切欠き２１１の近傍から突出する突起２０４により、切欠き２１１による伝熱性能の低下を抑制することができる。
【0058】
第２実施形態では、フィン２００には、フィン２００の幅方向外側部からフィン２００の幅方向内側に向かうように並ぶ複数の孔２１２が形成される。
例えば、フィンに１つの大きな切欠きのみが形成される場合は、抵抗低減は実現できるが、同時に表面積も減るため伝熱性能が低下してしまう。これに対し本構成によれば、フィン２００に複数の孔２１２が形成されることで、伝熱性能の低下を抑制しつつ抵抗低減を実現することができる。
例えば、フィンに１つの大きな切欠きのみが形成される場合は、抵抗低減は実現できるが、同時に表面積も減るため伝熱性能が低下してしまう。これに対し本構成によれば、フィン２００に複数の孔２１２が形成されることで、伝熱性能の低下を抑制しつつ抵抗低減を実現することができる。
【0059】
＜第３実施形態＞
図１９は、第３実施形態に係るフィン３００の斜視図である。
第１実施形態では、フィン１００が主に下記２つの構造を備える例（図１１から図１４参照）を挙げて説明した。
（１－１）ガイド機能を持つ凸構造
（１－２）突起直後の孔構造
第２実施形態では、フィン２００が主に下記３つの構造を備える例（図１５から図１８参照）を挙げて説明した。
（２－１）双子山構造
（２－２）サイドの切欠き＋突起構造
（２－３）サイドの複数孔構造
第３実施形態では、図１９に示すように、フィン３００が上記５つの構造を備える点で上述した実施形態と相違している。以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第３実施形態のフィン３００の形状は、第１実施形態及び第２実施形態と同様、基準フィン２０の形状よりも複雑である。そのため、第３実施形態のフィン３００の形状の各部（例えば、波の頂部等）の位置は、基準フィン２０の各部の位置と厳密には一致しない（完全同一ではない）場合がある。
図１９は、第３実施形態に係るフィン３００の斜視図である。
第１実施形態では、フィン１００が主に下記２つの構造を備える例（図１１から図１４参照）を挙げて説明した。
（１－１）ガイド機能を持つ凸構造
（１－２）突起直後の孔構造
第２実施形態では、フィン２００が主に下記３つの構造を備える例（図１５から図１８参照）を挙げて説明した。
（２－１）双子山構造
（２－２）サイドの切欠き＋突起構造
（２－３）サイドの複数孔構造
第３実施形態では、図１９に示すように、フィン３００が上記５つの構造を備える点で上述した実施形態と相違している。以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第３実施形態のフィン３００の形状は、第１実施形態及び第２実施形態と同様、基準フィン２０の形状よりも複雑である。そのため、第３実施形態のフィン３００の形状の各部（例えば、波の頂部等）の位置は、基準フィン２０の各部の位置と厳密には一致しない（完全同一ではない）場合がある。
【0060】
図１９を併せて参照し、第３実施形態のフィン３００は、主に下記５つの構造を備える。
（３－１）ガイド機能を持つ凸構造
（３－２）突起直後の孔構造
（３－３）双子山構造
（３－４）サイドの切欠き＋突起構造
（３－５）サイドの複数孔構造
（３－１）ガイド機能を持つ凸構造
（３－２）突起直後の孔構造
（３－３）双子山構造
（３－４）サイドの切欠き＋突起構造
（３－５）サイドの複数孔構造
【0061】
＜作用効果＞
第３実施形態では、フィン３００が上記（３－１）から（３－５）の全ての構造を備えることで、以下の効果を奏する。
ガイド機能を持つ凸構造３－１により、外部流体の流れをより効果的に誘起することができるため、抵抗低減及び伝熱促進を両立することができる。
突起直後の孔構造３－２により、突起によって掻き乱された外部流体を突起直後の孔から噴き出す外部流体により吹き飛ばすことができるため、更なる抵抗低減に寄与する。
双子山構造３－３により、渦を生成して外部流体をかき混ぜることができるため、伝熱性能を更に向上させることができる。
サイドの切欠き＋突起構造３－４により、更なる抵抗低減を実現するとともに、切欠きによる伝熱性能の低下を抑制することができる。
サイドの複数孔構造３－５により、伝熱性能の低下を抑制しつつ抵抗低減を実現することができる。
さらに本実施形態によれば、上述した構成により、建設機械の電動化に適した熱交換効率の高い熱交換器を提供することができる。
第３実施形態では、フィン３００が上記（３－１）から（３－５）の全ての構造を備えることで、以下の効果を奏する。
ガイド機能を持つ凸構造３－１により、外部流体の流れをより効果的に誘起することができるため、抵抗低減及び伝熱促進を両立することができる。
突起直後の孔構造３－２により、突起によって掻き乱された外部流体を突起直後の孔から噴き出す外部流体により吹き飛ばすことができるため、更なる抵抗低減に寄与する。
双子山構造３－３により、渦を生成して外部流体をかき混ぜることができるため、伝熱性能を更に向上させることができる。
サイドの切欠き＋突起構造３－４により、更なる抵抗低減を実現するとともに、切欠きによる伝熱性能の低下を抑制することができる。
サイドの複数孔構造３－５により、伝熱性能の低下を抑制しつつ抵抗低減を実現することができる。
さらに本実施形態によれば、上述した構成により、建設機械の電動化に適した熱交換効率の高い熱交換器を提供することができる。
【0062】
＜その他の実施形態＞
上述した第１実施形態では、波の頂部近傍には、フィンの外表面から突出する突起が形成され、フィンは、外部流体が波の頂部近傍の突起に向かうように案内するガイド構造を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、波の頂部近傍には、フィンの外表面から突出する突起が形成されなくてもよい。例えば、波の頂部近傍には、フィンを貫通する孔が形成されてもよい。例えば、フィンは、外部流体が波の頂部近傍の孔に向かうように案内するガイド構造を備えてもよい。例えば、波の頂部近傍には、フィンの外表面から突出する突起、又は、フィンを貫通する孔が形成され、フィンは、外部流体が波の頂部近傍の突起又は孔に向かうように案内するガイド構造を備えていればよい。例えば、ガイド構造の設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した第１実施形態では、波の頂部近傍には、フィンの外表面から突出する突起が形成され、フィンは、外部流体が波の頂部近傍の突起に向かうように案内するガイド構造を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、波の頂部近傍には、フィンの外表面から突出する突起が形成されなくてもよい。例えば、波の頂部近傍には、フィンを貫通する孔が形成されてもよい。例えば、フィンは、外部流体が波の頂部近傍の孔に向かうように案内するガイド構造を備えてもよい。例えば、波の頂部近傍には、フィンの外表面から突出する突起、又は、フィンを貫通する孔が形成され、フィンは、外部流体が波の頂部近傍の突起又は孔に向かうように案内するガイド構造を備えていればよい。例えば、ガイド構造の設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0063】
上述した第１実施形態では、フィンには、波の頂部近傍の突起の裏側の部分を貫通する孔が形成される例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、フィンには、波の頂部近傍の突起の裏側の部分を貫通する孔が形成されなくてもよい。例えば、波の頂部近傍の突起の裏側の部分を貫通する孔の設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0064】
上述した第２実施形態では、フィンは、外部流体の流入側から見て波の最頂部の両脇に双子山をなすように膨出する双子山構造を更に備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、フィンは、双子山構造を備えなくてもよい。例えば、双子山構造の設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0065】
上述した第２実施形態では、フィンには、フィンの幅方向外側部からフィンの幅方向内側に向かうように切り欠かれた切欠きと、切欠きの近傍から突出する突起と、が形成される例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、フィンには、フィンの幅方向外側部からフィンの幅方向内側に向かうように切り欠かれた切欠きの近傍から突出する突起が形成されなくてもよい。例えば、フィンには、フィンの幅方向外側部からフィンの幅方向内側に向かうように切り欠かれた切欠きのみが形成されてもよい。例えば、フィンには、切欠きが形成されなくてもよい。例えば、切欠き、及び、切欠きの近傍から突出する突起の形成態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0066】
上述した第２実施形態では、フィンには、フィンの幅方向外側部からフィンの幅方向内側に向かうように並ぶ複数の孔が形成される例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、フィンには、フィンの幅方向外側部からフィンの幅方向内側に向かうように並ぶ複数の孔が形成されなくてもよい。例えば、フィンには、１つの大きな切欠きのみが形成されてもよい。例えば、切欠きの形成態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0067】
上述した実施形態では、熱交換器の一例として、コルゲートフィン型熱交換器を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、熱交換器は、ルーバーフィン又はオフセットフィンを含んで構成されてもよい。例えば、熱交換器の構成態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0068】
上述した実施形態では、熱交換器を車両に適用した例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、熱交換器は、各種の空気調和装置や冷凍装置などの冷凍サイクル、あるいは、内燃機関からの排ガスや燃料電池からのオフガスから熱エネルギーを回収する熱回収装置などのエネルギー変換装置に適用してもよい。例えば、熱交換器の適用態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0069】
上述した実施形態では、複数のチューブが鉛直方向に沿って延びている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、複数のチューブは、鉛直方向と交差する方向に延びていてもよい。例えば、複数のチューブは、水平方向に延びていてもよい。例えば、複数のチューブは、鉛直方向及び水平方向に対して交差する方向に延びていてもよい。例えば、チューブの設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0070】
上述した実施形態では、複数のフィンは、複数のチューブにおいて互いに向かい合う扁平面の間を水平方向に沿って延びている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、複数のフィンは、複数のチューブにおいて互いに向かい合う扁平面の間を水平方向と交差する方向に延びていてもよい。例えば、フィンの設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
【0071】
（付記１）
第１方向に延びる扁平な管状に形成されるとともに互いに向かい合う扁平面を有し且つ前記第１方向に沿うように内部流体が流れる内部流路が形成される複数のチューブと、
前記複数のチューブにおいて互いに向かい合う前記扁平面の間に配置されるとともに前記チューブの外部を流れる外部流体が互いに向かい合う前記扁平面の間を前記第１方向と交差する第２方向に流れるように前記複数のチューブに接合されるフィンと、を備え、
前記フィンには、滑らかに連続する複数の波が形成され、
前記波の頂部近傍には、前記フィンの外表面から突出する突起、又は、前記フィンを貫通する孔が形成され、
前記フィンは、前記外部流体が前記波の頂部近傍の前記突起又は前記孔に向かうように案内するガイド構造を備える、
熱交換器。
第１方向に延びる扁平な管状に形成されるとともに互いに向かい合う扁平面を有し且つ前記第１方向に沿うように内部流体が流れる内部流路が形成される複数のチューブと、
前記複数のチューブにおいて互いに向かい合う前記扁平面の間に配置されるとともに前記チューブの外部を流れる外部流体が互いに向かい合う前記扁平面の間を前記第１方向と交差する第２方向に流れるように前記複数のチューブに接合されるフィンと、を備え、
前記フィンには、滑らかに連続する複数の波が形成され、
前記波の頂部近傍には、前記フィンの外表面から突出する突起、又は、前記フィンを貫通する孔が形成され、
前記フィンは、前記外部流体が前記波の頂部近傍の前記突起又は前記孔に向かうように案内するガイド構造を備える、
熱交換器。
【0072】
（付記２）
前記フィンは、前記外部流体の流入側から見て前記波の最頂部の両脇に双子山をなすように膨出する双子山構造を更に備える、
付記１に記載の熱交換器。
前記フィンは、前記外部流体の流入側から見て前記波の最頂部の両脇に双子山をなすように膨出する双子山構造を更に備える、
付記１に記載の熱交換器。
【0073】
（付記３）
前記フィンには、前記波の頂部近傍の前記突起の裏側の部分を貫通する孔が形成される、
付記１又は２に記載の熱交換器。
前記フィンには、前記波の頂部近傍の前記突起の裏側の部分を貫通する孔が形成される、
付記１又は２に記載の熱交換器。
【0074】
（付記４）
前記フィンには、前記フィンの幅方向外側部から前記フィンの幅方向内側に向かうように切り欠かれた切欠きと、前記切欠きの近傍から突出する突起と、が形成される、
付記１から３の何れかに記載の熱交換器。
前記フィンには、前記フィンの幅方向外側部から前記フィンの幅方向内側に向かうように切り欠かれた切欠きと、前記切欠きの近傍から突出する突起と、が形成される、
付記１から３の何れかに記載の熱交換器。
【0075】
（付記５）
前記フィンには、前記フィンの幅方向外側部から前記フィンの幅方向内側に向かうように並ぶ複数の孔が形成される、
付記１から４の何れかに記載の熱交換器。
前記フィンには、前記フィンの幅方向外側部から前記フィンの幅方向内側に向かうように並ぶ複数の孔が形成される、
付記１から４の何れかに記載の熱交換器。
【0076】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であり、上述した実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【0077】
１…熱交換器、１－１，３－１…ガイド機能を持つ凸構造（ガイド構造）、１０…チューブ、１１…扁平面、１２…内部流路、２０，１００，２００，３００…フィン、１０１…頂側突起（波の頂部近傍の突起）、１１０…裏側孔（波の頂部近傍の突起の裏側の部分を貫通する孔）、２－１，３－３…双子山構造、２０４…外側突起（切欠きの近傍から突出する突起）、２１１…切欠き、２１２…外側孔（フィンの幅方向外側部からフィンの幅方向内側に向かうように並ぶ複数の孔）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
