特許 6203080 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6203080

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 13/12 20060101AFI20170914BHJP

   F28F 1/40 20060101ALI20170914BHJP

   F28F 1/02 20060101ALI20170914BHJP

   F28D 7/16 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   F28F13/12 C

   F28F13/12 A

   F28F1/40 K

   F28F1/02 B

   F28D7/16 A

【請求項の数】24

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2014-36638(P2014-36638)

(22)【出願日】2014年2月27日

(65)【公開番号】特開2014-224669(P2014-224669A)

(43)【公開日】2014年12月4日

【審査請求日】2017年1月27日

(31)【優先権主張番号】特願2013-90129(P2013-90129)

(32)【優先日】2013年4月23日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 充

(72)【発明者】

【氏名】原 潤一郎

【審査官】 石黒 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２２７６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０６７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１３５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０５８２６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１００９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２８２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−８０３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−８０３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−８０３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−９９０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−９９０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−９９０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−９９０４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ １／００− １／４４

Ｆ２８Ｆ ３／００− ７／０２

Ｆ２８Ｆ １１／００−１９／０６

Ｆ２８Ｄ ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体が流れる気体通路（２０Ａ）に、気体流れ方向の上流側に前倒れ状態となる前傾角度（α１）で配置された前傾突出板（２５Ａ）と、前記前傾突出板（２５Ａ）の下流に配置され、前記気体流れ方向の下流側に後倒れ状態となる後傾角度（α２）で配置された後傾突出板（２５Ｂ）とを配置し、
前記前傾突出板（２５Ａ）は、前記気体通路（２０Ａ）の周面に接する底辺（２６Ａ）と左右一対の側辺（２７Ａ，２８Ａ）とを有する４角形以上の多角形であり、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記底辺（２６Ａ）は、前記気体流れ方向の直交方向に対し斜め向きとなる設置角度（β１）で配置され、
前記前傾突出板（２５Ａ）の気体流れ方向の上流側に位置する一方の前記側辺（２７Ａ）の前記底辺（２６Ａ）に対する角度（ａ）は、前記前傾突出板（２５Ａ）の前記気体流れ方向の下流側に位置する他方の前記側辺（２８Ａ）の前記底辺（２７Ａ）に対する角度（ｂ）よりも大きいことを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項2】

請求項１に記載の熱交換器（１）であって、
他方の前記側辺（２８Ａ）は、一方の前記側辺（２７Ａ）よりも長いことを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記底辺（２６Ａ）から最も離れた頂辺（２９Ａ）は、前記気体流れ方向からの正面視において一方の前記側辺（２７Ａ）側が低くなるように前記底辺（２６Ａ）に対して傾斜することを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記気体通路（２０Ａ）は、前記気体流れ方向の直交方向に凹凸状を繰り返すとともに、前記気体流れ方向に沿って所定長さ毎に交互にずらしたオフセット形状に形成されることによって、前記気体流れ方向及び前記直交方向に配置される複数のセグメント（２２）に分割され、
前記前傾突出板（２５Ａ）及び前記後傾突出板（２５Ｂ）は、前記各セグメント（２２）に設けられることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項5】

請求項４に記載の熱交換器であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）は、液体が流れる液体通路（１３）に密接する面に形成され、気体流れ方向の直交方向に隣接した前記各セグメント（２２）において同一向きに配置されることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項6】

請求項４又は請求項５に記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）は、液体が流れる液体通路（１３）に密接する面に形成され、気体流れ方向に隣接した前記各セグメント（２２）において前記気体流れ方向の直交方向に対して線対称に配置されることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
一方の前記側辺（２７Ａ）の前記底辺（２６Ａ）に対する角度（ａ）は、９０度以上であり、他方の前記側辺（２８Ａ）の前記底辺（２６Ａ）に対する角度（ｂ）は、９０度以下であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記前傾角度（α1）は、前記気体流れ方向に対して４０〜５０度であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記設置角度（β1）は、前記気体流れ方向に対して３５〜６０度であること特徴とする熱交換器（１）。

【請求項10】

請求項１乃至請求項９の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記側辺（２７Ａ，２８Ａ）と、前記前傾突出板（２５Ａ）の前記底辺（２６Ａ）から最も離れた頂辺（２９Ａ）との角部（Ｒ１，Ｒ２）は、円弧形状であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項11】

請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記後傾突出板（２５Ｂ）の底辺（２６Ａ）は、排気流れ方向ＳＤからの正面視において、前記前傾突出板（２５Ａ）の底辺（２６Ｂ）と同じ位置に配置されることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項12】

請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記後傾突出板（２５Ｂ）は、前記気体通路（２０Ａ）の周面に接する底辺（２６Ｂ）と左右一対の側辺とを有する４角形以上の多角形であり、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記底辺（２６Ａ）は、前記後傾突出板（２５Ｂ）の前記底辺（２６Ｂ）と平行に設けられることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項13】

請求項４乃至請求項１２の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記気体流れ方向の直交方向に沿った幅（Ｗ２５）は、前記セグメント（２２）の前記気体流れ方向の直交方向に沿った幅（Ｗ２２）に対して５０〜７５％であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項14】

請求項４乃至請求項１３の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記気体流れ方向の直交方向に沿った高さ（Ｈ２５）は、前記セグメント（２２）の前記気体流れ方向の直交方向に沿った高さ（Ｈ２２）に対して３３〜４２％であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項15】

請求項４乃至請求項１４の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）の他方の前記側辺（２８Ａ）の気体流れ方向に沿った長さ（Ｌ２８）は、前記セグメント（２２）の前記気体流れ方向に沿った長さ（Ｌ２２）に対して１５〜２８％であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項16】

請求項１乃至請求項１５の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）と前記後傾突出板（２５Ｂ）との最小間隔（Ｄ）は、前記前傾突出板（２５Ａ）の他方の前記側辺（２８Ａ）の気体流れ方向に沿った長さ（Ｌ２８）に対して３６〜６５％であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項17】

請求項４乃至請求項１６の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記底辺（２６Ａ）の中央位置（ｃ）は、前記セグメント（２２）の前記気体流れ方向に沿った長さ（Ｌ２２）に対して３５〜６５％の範囲内に設けられることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項18】

請求項４乃至請求項１７の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）の前記底辺（２６Ａ）の中央位置（ｃ）は、前記セグメント（２２）の気体流れ方向の直交方向に沿った幅（Ｗ２２）に対して２５〜７０％の範囲内に設けられることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項19】

請求項１乃至請求項１８の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記前傾突出板（２５Ａ）は、気体流れ方向からの正面視において、前記後傾突出板（２５Ｂ）と７０％以上重なることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項20】

請求項４乃至請求項１９の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記セグメント（２２）の気体流れ方向の直交方向に沿った高さ（Ｈ２２）は、前記セグメント（２２）の気体流れ方向に沿った長さ（Ｌ２２）に対して２２〜３８％であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項21】

請求項４乃至請求項２０の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記セグメント（２２）の気体流れ方向の直交方向に沿った幅（Ｗ２２）は、前記セグメント（２２）の気体流れ方向に沿った長さ（Ｌ２２）に対して１５〜４０％であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項22】

請求項４乃至請求項２１の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記セグメント（２２）の気体流れ方向の直交方向に沿った幅（Ｗ２２）は、前記セグメント（２２）の気体流れ方向の直交方向に沿った高さ（Ｈ２２）に対して８２〜１１２％であることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項23】

請求項４乃至請求項２２の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記各セグメント（２２）は、気体流れ方向に隣接した他の前記セグメント（２２）の幅（Ｗ２２）に対して３０〜７０％ずれて配置されることを特徴とする熱交換器（１）。

【請求項24】

請求項１乃至請求項２３の何れかに記載の熱交換器（１）であって、
前記後傾突出板（２５Ｂ）は、前記前傾突出板（２５Ａ）と点対称に配置されることを特徴とする熱交換器（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器に関し、特に、気体が流れる気体通路と液体が流れる液体通路とが積層された熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の従来の熱交換器としての排気熱交換装置の一例について、特許文献１に開示されたものがある。この排気熱交換装置１００は、図２５に示すように、外装ケース１０１と、この外装ケース１０１内に収容された複数のチューブ１１０と、複数のチューブ１１０の両端部に配置された一対のタンク１２０、１２１とを備えている。

【0003】

外装ケース１０１には、冷却流体である冷却水の冷却水入口部１０２と冷却水出口部１０３が設けられている。外装ケース１０１内には、隣り合うチューブ１１０間の隙間等によって冷却水通路１０４が形成されている。

【0004】

一対のタンク１２０，１２１内には、全チューブ１１０の両端が開口している。一方のタンク１２０には排気入口部１２０ａが、他方のタンク１２１には排気出口部１２１ａがそれぞれ設けられている。

【0005】

複数のチューブ１１０は、積層されている。チューブ１１０は、図２６に示すように、２つの偏平部材１１０ａ，１１０ｂより形成されている。チューブ１１０の内部には、排気通路１１１が形成されている。各チューブ１１０の排気通路１１１には、フィン１１２が収容されている。

【0006】

フィン１１２は、図２７に示すように、矩形の波形形状に形成されている。フィン１１２には、排気流れ方向Ｓに間隔を置いて複数の突出板１１３が切り起こしによって形成されている。突出板１１３は、排気通路１１１内の排気流れを遮る方向に突出されている。突出板１１３は、三角形状である。突出板１１３は、排気流れ方向Ｓの直交方向に傾する設置角度で配置されている。

【0007】

上記構成において、各チューブ１１０内の排気通路１１１には、内燃機関から排出される排気が流れる。外装ケース１０１内の冷却水通路１０４には、冷却水が流れる。排気と冷却水は、チューブ１１０及びフィン１１２を介して熱交換する。この熱交換に際して、フィン１１２の各突出板１１３は、排気の流れを乱し、熱交換を促進する。

【0008】

次に、突出板１１３による熱交換の促進作用を具体的に説明する。図２８に示すように、排気通路１１１を流れる排気が突出板１１３に突き当たると、排気が直進することができないため、突出板１１３の直ぐ下流に低圧領域が形成される。図２９（ａ）、（ｂ）に示すように、突出板１１３に突き当たった排気は、突出板１１３の左右の側辺１１３ａ，１１３ｂを回り込む越流となって下流に進む。越流は、突出板１１３の形状が三角形であるため、一方の側辺１１３ａからの第１越流と、突出板１１３の他方の側辺からの第２越流に分かれる。第１越流と第２越流は、両側の側辺１１３ａ，１１３ｂが共に傾斜面であることからその傾斜上方側の流量が多く、傾斜下方側の流量が少ない分布となり、このような分布の流れが低圧領域に引き込まれるため、第１越流と第２越流にそれぞれ回転力が作用し、図２９（ｃ）に示すように、第１越流と第２越流がそれぞれ螺旋状の渦流となる。このようにして、突出板１１３の下流には２つの螺旋状の渦流が形成される。この２つの螺旋状の渦流が、排気通路１１１の面近傍に形成される境界層（排気停滞層）を乱しつつ流れるため、熱交換率が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１０−９６４５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、前記従来の排気熱交換装置１００では、突出板１１３が三角形状であるため、排気流の堰き止め領域が小さく、突出板１１３の直ぐ下流にはあまり低い低圧領域が形成されない。そのため、第１越流と第２越流の低圧領域への引き込み力が小さく、２つに分岐された螺旋状の小さな渦流しか形成されない。仮にどちらかの越流が大きくて１つの渦流しか形成されなかったとしても引き込み力が弱いために弱い渦流しか形成されない。以上より、渦流によって熱伝達を大きく促進させることができない。

【0011】

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、フィンの突出板による渦流が熱伝達を大きく促進させ、熱交換率の向上を図ることができる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】

【0012】

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、気体が流れる気体通路に、気体流れ方向の上流側に前倒れ状態となる前傾角度で配置された前傾突出板と、前記前傾突出板の下流に配置され、前記気体流れ方向の下流側に後倒れ状態となる後傾角度で配置された後傾突出板とを配置し、前記前傾突出板は、前記気体通路の周面に接する底辺と左右一対の側辺とを有する４角形以上の多角形であり、前記前傾突出板の前記底辺は、前記気体流れ方向の直交方向に対し斜め向きとなる設置角度で配置され、前記前傾突出板の気体流れ方向の上流側に位置する一方の前記側辺の前記底辺に対する角度は、前記前傾突出板の前記気体流れ方向の下流側に位置する他方の前記側辺の前記底辺に対する角度よりも大きいことを要旨とする。

【0013】

その他の特徴としては、他方の前記側辺は、一方の前記側辺よりも長いことが好ましい。

【0014】

その他の特徴としては、前記前傾突出板の前記底辺から最も離れた頂辺は、前記気体流れ方向からの正面視において一方の前記側辺側が低くなるように前記底辺に対して傾斜することが好ましい。

【0015】

その他の特徴としては、前記気体通路は、前記気体流れ方向の直交方向に凹凸状を繰り返すとともに、前記気体流れ方向に沿って所定長さ毎に交互にずらしたオフセット形状に形成されることによって、前記気体流れ方向及び前記直交方向に配置される複数のセグメントに分割され、前記前傾突出板及び前記後傾突出板は、前記各セグメントに設けられることが好ましい。

【0016】

その他の特徴としては、前記前傾突出板は、液体が流れる液体通路に密接する面に形成され、気体流れ方向の直交方向に隣接した前記各セグメントにおいて同一向きに配置されることが好ましい。

【0017】

その他の特徴としては、前記前傾突出板は、液体が流れる液体通路に密接する面に形成され、気体流れ方向に隣接した前記各セグメントにおいて前記気体流れ方向の直交方向に対して線対称に配置されることが好ましい。

【0018】

その他の特徴としては、一方の前記側辺の前記底辺に対する角度は、９０度以上であり、他方の前記側辺の前記底辺に対する角度は、９０度以下であることが好ましい。

【0019】

その他の特徴としては、前記前傾突出板の前記前傾角度は、前記気体流れ方向に対して４０〜５０度であることが好ましい。

【0020】

その他の特徴としては、前記前傾突出板の前記設置角度は、前記気体流れ方向に対して３５〜６０度であることが好ましい。

【0021】

その他の特徴としては、前記前傾突出板の前記側辺と、前記前傾突出板の前記底辺から最も離れた頂辺との角部は、円弧形状であっても良い。

【0022】

その他の特徴としては、前記後傾突出板の底辺は、空気流れ方向の正面視において、前記前傾突出板の底辺と同じ位置に配置されることが好ましい。

【0023】

その他の特徴としては、前記後傾突出板は、前記気体通路の周面に接する底辺と左右一対の側辺とを有する４角形以上の多角形であり、前記前傾突出板の前記底辺は、前記後傾突出板の前記底辺と平行に設けられることが好ましい。

【0024】

その他の特徴としては、前記前傾突出板の前記気体流れ方向の直交方向に沿った幅は、前記セグメントの前記気体流れ方向の直交方向に沿った幅に対して５０〜７５％であることが好ましい。

【0025】

その他の特徴としては、前記前傾突出板の前記気体流れ方向の直交方向に沿った高さは、前記セグメントの前記気体流れ方向の直交方向に沿った高さに対して３３〜４２％であることが好ましい。

【0026】

その他の特徴としては、前記前傾突出板の他方の前記側辺の気体流れ方向に沿った長さは、前記セグメントの前記気体流れ方向に沿った長さに対して１５〜２８％であることが好ましい。

【0027】

その他の特徴としては、前記前傾突出板と前記後傾突出板との最小間隔は、前記前傾突出板の他方の前記側辺の気体流れ方向に沿った長さに対して３６〜６５％であることが好ましい。

【0028】

その他の特徴としては、前記前傾突出板の前記底辺の中央位置は、前記セグメントの前記気体流れ方向に沿った長さに対して３５〜６５％の範囲内に設けられることが好ましい。

【0029】

その他の特徴としては、前記前傾突出板の前記底辺の中央位置は、前記セグメントの気体流れ方向の直交方向に沿った幅に対して２５〜７０％の範囲内に設けられることが好ましい。

【0030】

その他の特徴としては、前記前傾突出板は、気体流れ方向からの正面視において、前記後傾突出板と７０％以上重なることが好ましい。

【0031】

その他の特徴としては、前記セグメントの気体流れ方向の直交方向に沿った高さは、前記セグメントの気体流れ方向に沿った長さに対して２２〜３８％であることが好ましい。

【0032】

その他の特徴としては、前記セグメントの気体流れ方向の直交方向に沿った幅は、前記セグメントの気体流れ方向に沿った長さに対して１５〜４０％であることが好ましい。

【0033】

その他の特徴としては、前記セグメントの気体流れ方向の直交方向に沿った幅は、前記セグメントの気体流れ方向の直交方向に沿った高さに対して８２〜１１２％であることが好ましい。

【0034】

その他の特徴としては、前記各セグメントは、気体流れ方向に隣接した他の前記セグメントの幅に対して３０〜７０％ずれて配置されることが好ましい。

【0035】

その他の特徴としては、前記後傾突出板は、前記前傾突出板と点対称に配置されることが好ましい。

【発明の効果】

【0036】

本発明の特徴によれば、前傾突出板の頂辺を超えて進む気流によって形成された強い横渦流は、他方の側辺を回り込んで進入してきた気流によって強い縦渦流に変換される。縦渦流は、横渦流のように早期に減衰せずに、長期に亘って存在し、後傾突出板で上方に跳ね上げられて進路変更される。進路変更された縦渦流が気体通路を構成する周面近傍に形成される境界層（排気停滞層）を乱しつつ流れるため、縦渦流が熱伝達を大きく促進させ、熱交換率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】図１は本発明の一実施形態を示し、（ａ）は熱交換器の側面図であり、（ｂ）は熱交換器の正面図であり、（ｃ）は熱交換器の平面図である。

【図2】図２は本発明の一実施形態を示し、（ａ）は熱交換器の一部の横断面図であり、（ｂ）は熱交換器の一部の縦断面図である。

【図3】図３は本発明の一実施形態を示し、フィンの平面図である。

【図4】図４は本発明の一実施形態を示し、フィンの斜視図である。

【図5】図５は本発明の一実施形態を示し、（ａ）はフィンの拡大平面図であり、（ｂ）はフィンの拡大正面図、（ｃ）は１セグメントの突出板の平面図である。

【図6】図６は本発明の一実施形態を示し、（ａ）は突出板の断面図であり、（ｂ）は前傾突出板の上流側から見た正面図であり、（ｃ）は後傾突出板の下流側から見た正面図である。

【図7】図７は本発明の一実施形態を示し、フィンの一部の模式的な平面図である。

【図8】図８は本発明の一実施形態を示し、（ａ）は図７のＡ１−Ａ１断面図であり、（ｂ）は図７のＡ２−Ａ２断面図である。

【図9】図９は本発明の一実施形態を示し、（ａ）は図７のＢ１−Ｂ１断面図であり、（ｂ）は図７のＢ２−Ｂ２断面図である。

【図10】図１０は本発明の一実施形態を示し、比較例及び実施例１，２に係る突出板の渦の強さを示す図である。

【図11】図１１は本発明の規定１を示し、（ａ）は突出板を示す斜視図であり、（ｂ）は前傾突出板の前傾角度を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図12】図１２は本発明の規定２を示し、（ａ）は突出板を示す斜視図であり、（ｂ）は前傾突出板の設置角度を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図13】図１３は本発明の規定３を示し、（ａ）は突出板を示す斜視図であり、（ｂ）は前傾突出板を示す正面図であり、（ｃ）は前傾突出板の一方の側辺と頂辺との角部を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図14】図１４は本発明の規定４を示し、（ａ）は突出板を示す斜視図であり、（ｂ）は前傾突出板の幅を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図15】図１５は本発明の規定５を示し、（ａ）は突出板を示す斜視図であり、（ｂ）は前傾突出板の高さを可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図16】図１６は本発明の規定６を示し、（ａ）は突出板を示す斜視図であり、（ｂ）は前傾突出板の他方の側辺の長さを可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図17】図１７は本発明の規定７を示し、（ａ）は突出板を示す斜視図であり、（ｂ）は前傾突出板と後傾突出板との最小間隔を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図18】図１８は本発明の規定８を示し、（ａ）は突出板を示す斜視図であり、（ｂ）は前傾突出板の底辺の中央位置を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図19】図１９は本発明の規定９を示し、（ａ）は突出板を示す斜視図であり、（ｂ）は前傾突出板の底辺の中央位置を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図20】図２０は本発明の規定１０を示し、（ａ）は突出板を示す正面図であり、（ｂ）は前傾突出板と後傾突出板との重なり度合を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図21】図２１は本発明の規定１１を示し、（ａ）は突出板及びセグメントを示す斜視図であり、（ｂ）はセグメントを可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図22】図２２は本発明の規定１２を示し、（ａ）は突出板及びセグメントの一部を示す斜視図であり、（ｂ）はセグメントを可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図23】図２３は本発明の規定１３を示し、（ａ）は突出板及びセグメントを示す斜視図であり、（ｂ）はセグメントを可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図24】図２４は本発明の規定１４を示し、（ａ）は突出板及びセグメントを示す斜視図であり、（ｂ）はセグメントの排気流れ方向に隣接したセグメントとのずれ量を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【図25】図２５は従来例を示し、排気熱交換装置の一部切欠き正面図である。

【図26】図２６は従来例を示し、チューブの斜視図である。

【図27】図２７は従来例を示し、フィンの斜視図である。

【図28】図２８は従来例を示し、突出板の斜視図である。

【図29】図２９は従来例を示し、（ａ）は突出板を図２８のＣ方向から見た図、（ｂ）は突出板の平面図、（ｃ）は突出板の下流に形成される渦流を突出板の下流側から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

次に、本発明に係る熱交換器の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。

【0039】

（熱交換器の構成）
まず、本実施形態に係る熱交換器１の構成について、図面を参照しながら説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る熱交換器１を示す図である。本実施形態に係る熱交換器１は、排気再循環装置としてのＥＧＲクーラであるものとする。

【0040】

図１及び図２に示すように、熱交換器１は、外装ケース１０と、この外装ケース１０内に収容された複数のチューブ２０と、複数のチューブ２０の両端部に配置された一対のタンク３０，４０とを備えている。これら部品は、例えば耐熱性、耐腐食性に優れた材料（例えばステンレス材）より形成されている。また、これら各部材は、互いの当接箇所をろー付けによって固定されている。

【0041】

外装ケース１０には、冷却液体としての冷却水の冷却水入口部１１と冷却水出口部１２が設けられている。外装ケース１０内には、隣り合うチューブ２０の隙間、及び、両端位置のチューブ２０と外装ケース１０の内面の隙間によって液体通路としての冷却水通路１３が形成されている。

【0042】

チューブ２０は、複数が積層されることによって、気体としての排気ガスが流れる気体通路としての排気通路２０Ａと、上述した冷却水通路１３とが交互に設けられる。なお、チューブ２０の詳細については、後述する。

【0043】

一対のタンク３０，４０内には、全てのチューブ２０の両端が開口している。一方のタンク３０には、排気ガスが導入される入口３１ａが形成された入口ヘッダー３１が取り付けられ、他方のタンク４０には、排気ガスが排出される出口４１ａが形成された出口ヘッダー４１が取り付けられている。

【0044】

（チューブの構成）
次に、上述したチューブ２０の構成について、図面を参照しながら説明する。図３〜図６は、本実施形態に係るチューブ２０を示す図である。

【0045】

図２に示すように、チューブ２０は、２つの偏平部材（不図示）より形成されている。この偏平部材の長手方向両端には、膨出部（不図示）が形成されている。この膨出部は、各チューブ２０が積層された状態で、他のチューブ２０に当接することによって、各チューブ２０の相互間に上述した冷却水通路１３となる隙間が形成される。

【0046】

チューブ２０の内部には、上述したように、排気通路２０Ａが形成されている。排気通路２０Ａは、図３〜図５に示すように、下記するようにフィン２１によって複数のセグメント２２に分割されている。フィン２１は、チューブ２０の排気通路２０Ａに収容されている。フィン２１は、図４及び図６に示すように、チューブ２０の内面（すなわち、冷却水通路１３）に密接した面となる水平壁２３と、排気通路２０Ａを複数のセグメント２２に分割する垂直壁２４とが交互に配置された矩形の波形形状に形成されている。つまり、セグメント２２は、図３及び図４に示すように、排気流れ方向ＳＤ及びチューブ積層方向ＰＤの直交方向ＣＤに凹凸状を繰り返すとともに、排気流れ方向ＳＤに沿って所定長さ毎に交互にずらしたオフセット形状に形成されることによって、排気流れ方向ＳＤ及び直交方向ＣＤに複数配置されている。

【0047】

このセグメント２２は、排気流れ方向ＳＤに沿った複数の内面（チューブ２０の１面とフィン２１の３面とを合わせた計４面）によって形成されている。各セグメント２２を構成する水平壁２３は、排気流れ方向ＳＤに沿って間隔を置いた位置に複数の突出板２５が切り起こしによって形成されている。

【0048】

突出板２５は、排気通路２０Ａ内の排気流れを遮る方向に突出している。具体的には、突出板２５は、排気流れ方向ＳＤの上流側に前倒れ状態となる前傾角度（α１）で配置された前傾突出板２５Ａと、前傾突出板２５Ａの下流に配置され、排気流れ方向ＳＤの下流側に後倒れ状態となる後傾角度（α２）で配置された後傾突出板２５Ｂとを有している。

【0049】

（前傾突出板）
前傾突出板２５Ａは、図６（ｂ）に示すように、底辺２６Ａと、左右一対の側辺２７Ａ，２８Ａと、底辺２６Ａから最も離れた頂辺２９Ａから成る台形によって形成されている。

【0050】

底辺２６Ａは、直交方向ＣＤに対し斜め向きとなる設置角度（β１）で配置されている。一方の側辺２７Ａは、他方の側辺２８Ａよりも排気流れ方向ＳＤの上流側に位置している。一方の側辺２７Ａは、他方の側辺２８Ａよりも短い。言い換えると、他方の側辺２８Ａは、一方の側辺２７Ａよりも長い。

【0051】

一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａは、他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂよりも大きい。具体的には、一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａは、９０度以上であり、他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂは、９０度以下に設定されている。頂辺２９Ａは、排気流れ方向ＳＤからの正面視（図６（ｂ）参照）において一方の側辺２７Ａ側が低くなるように底辺２６Ａに対して傾斜している。

【0052】

このような前傾突出板２５Ａは、図３〜図５に示すように、直交方向ＣＤに隣接した各セグメント２２において同一向きに配置されている。また、前傾突出板２５Ａは、排気流れ方向ＳＤに隣接した各セグメント２２において直交方向ＣＤに対して線対称に配置されている。

【0053】

（後傾突出板）
後傾突出板２５Ｂは、排気流れ方向ＳＤ及びチューブ積層方向ＰＤの直交方向ＣＤに対して前傾突出板２５Ａと点対称に配置されている。つまり、後傾突出板２５Ｂは、図６（ｃ）に示すように、底辺２６Ｂと、左右一対の側辺２７Ｂ，２８Ｂと、頂辺２９Ｂから成る台形によって形成されている。

【0054】

図５（ｃ）に示すように、後傾突出板２５Ｂの底辺２６Ａは、排気流れ方向ＳＤからの正面視において、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ｂと同じ位置に配置されている。換言すれば、後傾突出板２５Ｂの底辺２６Ａの両端位置は、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ｂの両端位置が気体流れ方向の同一線Ｌ１，Ｌ２上に配置されている。この実施形態では、後傾突出板２５Ｂの底辺２６Ａの中心と前傾突出板２５Ａの底辺２６Ｂの中心は、セグメント２２の幅方向（直交方向ＣＤ）の中心線Ｃ１を通る位置となっている。これにより、チューブ２０の組み立ての際にフィン２１を前後逆に配置しても、垂直壁２４との隙間寸法（空気流が通る空間）が同じとなるため、側辺２８Ａ、２８Ｂを回り込んで進入してくる気流Ｓの強さが同じとなり、性能を維持できる。

【0055】

底辺２６Ｂは、直交方向ＣＤに対し斜め向きとなる設置角度（β２）で配置されている。この底辺２６Ｂは、上述した前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａと平行に設けられている。一方の側辺２７Ｂは、他方の側辺２８Ｂよりも排気流れ方向ＳＤの下流側に位置している。一方の側辺２７Ｂは、他方の側辺２８Ｂよりも短い。言い換えると、他方の側辺２８Ｂは、一方の側辺２７Ｂよりも長い。

【0056】

一方の側辺２７Ｂの底辺２６Ｂに対する角度ａ’は、他方の側辺２８Ｂの底辺２６Ｂに対する角度ｂ’よりも大きい。具体的には、一方の側辺２７Ｂの底辺２６Ｂに対する角度ａ’は、９０度以上であり、他方の側辺２８Ｂの底辺２６Ｂに対する角度ｂ’は、９０度以下に設定されている。頂辺２９Ｂは、排気流れ方向ＳＤ（或いは排気流れ方向ＳＤに向かう方向）からの正面視（図６（ｃ）参照）において一方の側辺２７Ｂ側が低くなるように底辺２６Ｂに対して傾斜している。

【0057】

このような後傾突出板２５Ｂは、図３〜図５に示すように、直交方向ＣＤに隣接した各セグメント２２において同一向きに配置されている。また、後傾突出板２５Ｂは、排気流れ方向ＳＤに隣接した各セグメント２２において直交方向ＣＤに対して線対称に配置されている。

【0058】

（熱交換の促進作用）
次に、本実施形態に係る熱交換器１の熱交換の促進作業について、図面を参照しながら説明する。図７〜図９は、本実施形態に係る熱交換器１を示す図である。なお、図７〜図９では、図７の左上のセグメント２２を「セグメント２２Ａ」とし、図７の左下のセグメント２２を「セグメント２２Ｂ」とし、図７の右上のセグメント２２を「セグメント２２Ｃ」とし、図７の右下のセグメント２２を「セグメント２２Ｄ」とする。

【0059】

まず、上述した熱交換器１では、各チューブ２０内の排気通路２０Ａには、内燃機関から排出される排気が流れる。外装ケース１０内の冷却水通路１３には、冷却水が流れる。排気と冷却水は、チューブ２０及びフィン２１を介して熱交換する。この熱交換に際して、フィン２１の前傾突出板２５Ａ及び後傾突出板２５Ｂは、排気の流れを乱し、熱交換を促進している。

【0060】

具体的には、図７に示すように、各セグメント２２Ａ〜Ｄ内では、排気通路２０Ａを流れる排気ガスが前傾突出板２５Ａに突き当たると、排気ガスが直進することができないため、前傾突出板２５Ａの直ぐ下流には低圧領域が形成される。つまり、前傾突出板２５Ａは台形（４角形以上の多角形）であることから、排気ガスの気体流の堰き止め領域が大きいため、前傾突出板２５Ａの直ぐ下流には三角形の場合に較べて十分に低い低圧領域が形成される。

【0061】

また、前傾突出板２５Ａは、排気流れ方向ＳＤの上流側に前倒れ状態で配置されているため、前傾突出板２５Ａの頂辺２９Ａを超えて進む排気ガスの気流は、後傾斜とした場合のように気体流れがスムーズに上方に流れを変えて進むことができないため、前傾突出板２５Ａの下流の低圧領域に引き込まれ易い。前傾突出板２５Ａの頂辺２９Ａを超えて進む気流の引き込み方向は、底辺２６Ａが接する周面に向かう方向であるため、前傾突出板２５Ａの下流には、前傾突出板２５Ａの頂辺２９Ａを超えて進む気流によって強い横渦流Ｒ（図７のセグメント２２Ａ参照）が形成される。

【0062】

さらに、前傾突出板２５Ａの左右の側辺２７Ａ，２８Ａを回り込んで進む気流も前傾突出板２５Ａの下流の低圧領域に引き込まれる。前傾突出板２５Ａの下流の低圧領域は、一方の側辺２７Ａの位置よりも他方の側辺２８Ａの位置でより低い低圧となるため、引き込まれ易い。その上、一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａが他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂよりも大きいため、多くの気流Ｓが回り込まれる。従って、一方の側辺２７Ａより強い気流Ｓが前傾突出板２５Ａの下流に引き込まれ、横渦流Ｒを旋回させている。この引き込み方向は、上記した頂辺２９Ａを超える気流と異なる向きであり、上記した横渦流Ｒの旋回方向を変えさせることになる。

【0063】

以上より、前傾突出板２５Ａの頂辺２９Ａを超えて進む気流によって形成された強い横渦流Ｒは、他方の側辺２８Ａを回り込んで進入してきた気流Ｓによって強い縦渦流Ｔ１に変換される。縦渦流Ｔ１は、横渦流Ｒのように早期に減衰せずに、長期に亘って存在する渦であり、図９（ａ）に示すように右回転である。この縦渦流Ｔ１は、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、後傾突出板２５Ｂで上方に跳ね上げられて進路変更され、排気通路２０Ａを構成する周面近傍に形成される境界層（チューブ２０の内面やフィン２１の水平壁２３などの排気停滞層）を乱しつつ流れるため、縦渦流Ｔ１が熱伝達を大きく促進させ、熱交換率の向上を図ることができる。

【0064】

その後、セグメント２２Ａ内で後傾突出板２５Ｂによりで跳ね上げられた縦渦流Ｔ１は、上記進路方向により、セグメント２２Ｃ内に多量に入り込むとともに、セグメント２２Ｄ内にも少量で入り込む。

【0065】

セグメント２２Ｃ内でも、上述したメカニズムにより縦渦流Ｕ２が生じている。この縦渦流Ｕ２は、セグメント２２Ｃ内の突出板２５がセグメント２２Ａ内の突出板２５に対して線対称に配置されることに伴って、上記縦渦流Ｔ１とは逆回転（すなわち、図９（ｂ）に示すように左回転）に流れている。このため、図９（ｂ）に示すように、縦渦流Ｔ１及び縦渦流Ｕ２の境界部（二点鎖線内）で同一方向となり、縦渦流Ｔ１及び縦渦流Ｕ２間の剪断速度が低いため、互いの渦流に対する回転を停止させる作用が小さく、互いの渦の長い寿命を実現できる。渦が長期間存在することによって、熱交換率の向上をより図ることができる。なお、セグメント２２Ｃ内には、セグメント２２Ｂ内で発生した縦渦流Ｕ１も少量入り込んでおり、縦渦流Ｕ２が縦渦流Ｕ１と同じ回転方向となっているため、縦渦流Ｔ２の発生を誘起する作用が生じ、より強い縦渦流Ｕ２の生成を実現できる。

【0066】

一方、図７、図８（ｂ）及び図９（ａ）に示すように、セグメント２２Ｂ内では、上述したメカニズムによって、上記した縦渦流Ｔ１と逆回転（左回転）の縦渦流Ｕ１が発生している。図９（ｂ）に示すように、この縦渦流Ｕ１がセグメント２２Ｄ内に多量に入り込み、セグメント２２Ｄ内で発生した縦渦流Ｔ２（右回転）及び縦渦流Ｕ１の境界部（二点鎖線内）で同一方向となり、互いの渦の長い寿命を実現できる。

【0067】

なお、セグメント２２Ｄ内には、セグメント２２Ａ内で発生した縦渦流Ｔ１の一部（少量）が入り込んでおり、セグメント２２Ｄ内で発生した縦渦流Ｔ２と同じ回転方向となっている。このため、縦渦流Ｔ２の発生を誘起する作用が生じ、より強い縦渦流Ｔ２の生成を実現できる。

【0068】

（作用・効果）
以上説明した本実施形態では、前傾突出板２５Ａが台形であり、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａが直交方向ＣＤに対し斜め向きとなる設置角度（β１）で配置され、一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａが他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂよりも大きい。これにより、前傾突出板２５Ａの頂辺２９Ａを超えて進む気流によって形成された強い横渦流Ｒは、他方の側辺２８Ａを回り込んで進入してきた気流Ｓによって強い縦渦流Ｔ１（Ｔ２，Ｕ１，Ｕ２）に変換される。この縦渦流Ｔ１は、横渦流Ｒのように早期に減衰せずに長期に亘って存在し、後傾突出板２５Ｂで上方に跳ね上げられて進路変更される。進路変更された縦渦流Ｔ１が排気通路２０Ａを構成する周面近傍に形成される境界層（排気停滞層））を乱しつつ流れるため、縦渦流Ｔ１が熱伝達を大きく促進させ、熱交換率の向上を図ることができる。

【0069】

本実施形態では、他方の側辺２８Ａが一方の側辺２７Ａよりも長いため、より強い横渦流Ｒを発生させることができることに伴い、横渦流Ｒを縦渦流Ｔ１へ変換する強さが増大する。

【0070】

本実施形態では、前傾突出板２５Ａの頂辺２９Ａが排気流れ方向ＳＤからの正面視において一方の側辺２７Ａ側が低くなるように底辺２６Ａに対して傾斜し、且つ他方の側辺２８Ａが一方の側辺２７Ａよりも下流側に位置しているため、頂辺２９Ａが排気流れ方向ＳＤから見て底辺２６Ａと平行な場合と比べて、横渦流Ｒを縦渦流Ｔ１へ変換する強さがさらに増大する。

【0071】

本実施形態では、排気流れ方向ＳＤ及び直交方向ＣＤに配置された各セグメント２２に、前傾突出板２５Ａ及び後傾突出板２５Ｂが設けられるため、縦渦流Ｔ１が上述した境界層（排気停滞層）に加えて一方の側辺２７Ｂ側の垂直壁２４にも当たり、縦渦流Ｔ１が熱伝達を大きく促進させることができる。

【0072】

本実施形態では、前傾突出板２５Ａが直交方向ＣＤに隣接した各セグメント２２において同一向きに配置されるため、上述した縦渦流Ｔ１，Ｔ２（右回転）及び縦渦流Ｕ１，Ｕ２（左回転）を発生させることができ、各セグメント２２内で剪断速度が低くなり、互いの渦流に対する回転を停止させる作用が小さく、互いの渦の長い寿命を実現できる。

【0073】

本実施形態では、前傾突出板２５Ａは、排気流れ方向ＳＤに隣接した各セグメント２２において直交方向ＣＤに対して線対称に配置されるため、上記と同様に、各セグメント２２内で剪断速度が低くなり、互いの渦流に対する回転を停止させる作用が小さく、互いの渦の長い寿命を実現できる。

【0074】

本実施形態では、一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａが９０度以上であり、他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂが９０度以下に設定されるため、他方の側辺２８Ａと垂直壁２４との間隔が排気流れ方向ＳＤに対して略同一になり易い。このため、前傾突出板２５Ａの頂辺２９Ａから底辺２６Ａにかけて強さがほぼ同一の気流Ｓが生成され、この気流Ｓにより横渦流Ｒを縦渦流Ｔ１により強く変換できる。

【0075】

本実施形態では、後傾突出板２５Ｂが前傾突出板２５Ａと点対称に配置されるため、チューブ２０の組み立ての際にフィン２１を前後逆に配置してしまっても、熱交効率が低下することなく、製造時の誤組み付けのおそれがなく、熱交換器１の品質が安定する。

【0076】

本実施形態では、後傾突出板２５Ｂの底辺２６Ａは、排気流れ方向ＳＤからの正面視において、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ｂと同じ位置に配置されるため、チューブ２０の組み立ての際にフィン２１を前後逆に配置してしまっても、熱交効率が低下することなく、製造時の誤組み付けのおそれがなく、熱交換器１の品質が安定する。

【0077】

（比較評価）
次に、上述した突出板２５（前傾突出板２５Ａ及び後傾突出板２５Ｂ）の渦の強さの比較評価について、図面を参照しながら説明する。図１０は、比較例及び実施例１，２に係る突出板２５の渦の強さを示す図である。

【0078】

ここで、比較例に係る突出板は、左右の側辺の角度が同じ台形によって形成されている。実施例１に係る突出板２５は、一方の側辺２７Ａが６０度で他方の側辺２８Ｂが９０度であり、頂辺２９Ａが底辺２６Ａと平行な台形によって形成されている。実施例２に係る突出板２５は、上述した実施形態で説明したものである。

【0079】

実施例１に係る突出板２５による渦の強さの「１（基準値）」とし、その他の突出板による渦の強さを測定した。この結果、図１０に示すように、実施例１，２に係る突出板２５による渦の強さは、比較例に係る突出板による渦の強さと比較して、上述した渦生成のメカニズムによって強い渦流であることが実証された。

【0080】

（突出板や小通路の規定）
次に、上述した突出板２５やセグメント２２の様々な規定について、図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、上述した実施例１に係る突出板２５による渦の強さ（「１」）を基準に評価したものである。

【0081】

（規定１）
まず、突出板２５の規定１について、図１１を参照しながら説明する。図１１（ａ）は、突出板２５を示す斜視図であり、図１１（ｂ）は、前傾突出板２５Ａの前傾角度α１を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0082】

この規定１としては、設置角度（β１）を４５度、一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａを１３５度、他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂを４５度とし、前傾突出板２５Ａの前傾角度（α1）を可変した。

【0083】

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａの前傾角度（α1）が排気流れ方向ＳＤに対して３０〜９０度であることによって、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）よりも渦流を強くなることが分かる。

【0084】

特に、前傾突出板２５Ａの前傾角度（α1）が排気流れ方向ＳＤに対して４０〜５０度であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0085】

（規定２）
次に、突出板２５の規定２について、図１２を参照しながら説明する。図１２（ａ）は、突出板２５を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は、前傾突出板２５Ａの設置角度（β１）を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0086】

この規定２としては、前傾斜角度（α１）を４５度、一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａを１３５度、他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂを４５度として、前傾突出板２５Ａの設置角度（β１）を可変した。

【0087】

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａの設置角度（β１）が排気流れ方向ＳＤに対して１０〜６０度であることによって、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）よりも渦の強さが優れている（「１．１」以上となる）ことが分かる。

【0088】

特に、前傾突出板２５Ａの設置角度（β１）が排気流れ方向ＳＤに対して３５〜６０度であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0089】

（規定３）
次に、突出板２５の規定３について、図１３を参照しながら説明する。図１３（ａ）は、突出板２５を示す斜視図であり、図１３（ｂ）は、前傾突出板２５Ａを示す正面図であり、図１３（ｃ）は、前傾突出板２５Ａの一方の側辺２７Ａと頂辺２９Ａとの角部Ｒ１，Ｒ２を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0090】

この規定３としては、前傾斜角度（α１）を４５度、設置角度（β１）を４５度、一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａを１３５度、他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂを４５度として、前傾突出板２５Ａの一方の側辺２７Ａと頂辺２９Ａとの角部Ｒ１，Ｒ２を可変した。

【0091】

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａの一方の側辺２７Ａと頂辺２９Ａとの角部Ｒ１，Ｒ２には、刃物の長寿命化のためにＲ形状が付けられる。前傾突出板２５Ａの一方の側辺２７Ａと頂辺２９Ａとの角部Ｒ１，Ｒ２は、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａから頂辺２９Ａの最も高い頂点までの高さＨ２５に対して５〜５５％の円弧形状（Ｒ形状）であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが１．２５以上となることが分かる。

【0092】

（規定４）
次に、突出板２５の規定４について、図１４を参照しながら説明する。図１４（ａ）は、突出板２５を示す斜視図であり、図１４（ｂ）は、前傾突出板２５Ａの幅Ｗ２５を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0093】

この規定４としては、前傾突出板２５Ａの排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに沿った幅Ｗ２５を可変したものである。なお、前傾突出板２５Ａのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

【0094】

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａの幅Ｗ２５が排気通路２０Ａ（セグメント２２）の幅Ｗ２２に対して４０〜８０％であることによって、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）よりも渦の強さが優れている（「１．１」以上となる）ことが分かる。

【0095】

特に、前傾突出板２５Ａの幅Ｗ２５は、セグメント２２の幅幅Ｗ２２に対して５０〜７５％であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0096】

（規定５）
次に、突出板２５の規定５について、図１５を参照しながら説明する。図１５（ａ）は、突出板２５を示す斜視図であり、図１５（ｂ）は、前傾突出板２５Ａの高さＨ２５を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0097】

この規定５としては、前傾突出板２５Ａの排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに沿った高さＨ２５を可変したものである。なお、前傾突出板２５Ａのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

【0098】

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａの高さＨ２５が排気通路２０Ａ（セグメント２２）の高さＨ２２に対して２５〜４５％であることによって、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）よりも渦流を強くなることが分かる。

【0099】

特に、前傾突出板２５Ａの高さＨ２５は、排気通路２０Ａ（セグメント２２）の高さＨ２２に対して３３〜４２％であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0100】

（規定６）
次に、突出板２５の規定６について、図１６を参照しながら説明する。図１６（ａ）は、突出板２５を示す斜視図であり、図１６（ｂ）は、前傾突出板２５Ａの他方の側辺２８Ａの長さＬ２８を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0101】

この規定６としては、前傾突出板２５Ａの他方の側辺２８Ａの排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ２８を可変したものである。なお、前傾突出板２５Ａのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

【0102】

図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａの長さＬ２８がセグメント２２の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ２２に対して１２〜３５％であることによって、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）よりも渦流を強くなることが分かる。

【0103】

特に、前傾突出板２５Ａの長さＬ２８は、セグメント２２の長さＬ２２に対して１５〜２８％であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0104】

（規定７）
次に、突出板２５の規定７について、図１７を参照しながら説明する。図１７（ａ）は、突出板２５を示す斜視図であり、図１７（ｂ）は、前傾突出板２５Ａと後傾突出板２５Ｂとの最小間隔Ｄを可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0105】

この規定７としては、前傾突出板２５Ａと後傾突出板２５Ｂとの最小間隔Ｄを可変したものである。なお、前傾突出板２５Ａのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

【0106】

図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａと後傾突出板２５Ｂとの最小間隔Ｄが前傾突出板２５Ａの他方の側辺２８Ａの排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ２８に対して３０〜７０％であることによって、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）よりも渦の強さが優れている（「１．２３」以上となる）ことが分かる。

【0107】

特に、前傾突出板２５Ａと後傾突出板２５Ｂとの最小間隔Ｄは、前傾突出板２５Ａの他方の側辺２８Ａの長さＬ２８に対して３５〜６５％であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0108】

（規定８）
次に、突出板２５の規定８について、図１８を参照しながら説明する。図１８（ａ）は、突出板２５を示す斜視図であり、図１８（ｂ）は、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置ｃを可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0109】

この規定８としては、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置ｃを可変したものである。なお、前傾突出板２５Ａのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

【0110】

図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置ｃは、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ２２に対して、セグメント２２の上流側から３０〜７０％の範囲ｚ内に設けられることによって、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）よりも渦の強さが優れている（「１．１７」以上となる）ことが分かる。

【0111】

特に、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置ｃは、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ２２に対して、セグメント２２の上流側から３５〜６５％の範囲ｚ内に設けられることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0112】

（規定９）
次に、突出板２５の規定９について、図１９を参照しながら説明する。図１９（ａ）は、突出板２５を示す斜視図であり、図１９（ｂ）は、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置ｃを可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0113】

この規定９としては、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置ｃを可変したものである。なお、その他の条件は、前傾突出板２５Ａの上述した規定３と同様である。

【0114】

図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置ｃは、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに沿った幅Ｗ２２に対して幅方向の中央を基準にして２５〜７０％の範囲内であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）よりも渦の強さが優れている（「１．２５」以上となる）ことが分かる。

【0115】

特に、前傾突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置ｃは、セグメント２２の幅Ｗ２２に対して幅方向の中央を基準にして４０〜６０％の範囲内であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．３１」以上となることが分かる。

【0116】

（規定１０）
次に、突出板２５の規定１０について、図２０を参照しながら説明する。図２０（ａ）は、突出板２５を示す正面図であり、図２０（ｂ）は、前傾突出板２５Ａと後傾突出板２５Ｂとの重なりを可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0117】

この規定１０としては、前傾突出板２５Ａと後傾突出板２５Ｂとの重なり（射影）を可変したものである。なお、前傾突出板２５Ａのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

【0118】

図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、前傾突出板２５Ａが排気流れ方向ＳＤからの正面視において後傾突出板２５Ｂと５０％以上重なることによって、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）よりも渦の強さが優れている（「１．１０」以上となる）ことが分かる。

【0119】

特に、前傾突出板２５Ａは、排気流れ方向ＳＤからの正面視において後傾突出板２５Ｂと７０％以上重なることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0120】

（規定１１）
次に、セグメント２２の規定１１について、図２１を参照しながら説明する。図２１（ａ）は、突出板２５及びセグメント２２を示す斜視図であり、図２１（ｂ）は、セグメント２２を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0121】

この規定１１としては、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤ及びチューブ積層方向ＰＤに沿った高さＨ２２と、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ２２とを可変したものである。なお、セグメント２２の構成以外の突出板２５の条件は、上述した規定３と同様である。

【0122】

図２１（ａ）及び図２１（ｂ）に示すように、セグメント２２の高さＨ２２は、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ２２に対して２２〜３８％であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0123】

（規定１２）
次に、セグメント２２の規定１２について、図２２を参照しながら説明する。図２２（ａ）は、突出板２５及びセグメント２２の一部を示す斜視図であり、図２２（ｂ）は、セグメント２２を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0124】

この規定１２としては、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに沿った幅Ｗ２２及び排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ２２を可変したものである。なお、セグメント２２の構成以外の突出板２５の条件は、上述した規定３と同様である。

【0125】

図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、セグメント２２の幅Ｗ２２は、セグメント２２の長さＬ２２に対して１５〜４０％であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0126】

（規定１３）
次に、セグメント２２の規定１３について、図２３を参照しながら説明する。図２３（ａ）は、突出板２５及びセグメント２２を示す斜視図であり、図２３（ｂ）は、セグメント２２を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0127】

この規定１３としては、セグメント２２の幅Ｗ２２及び高さＨ２２を可変したものである。なお、セグメント２２の構成以外の突出板２５の条件は、上述した規定３と同様である。

【0128】

図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すように、セグメント２２の幅Ｗ２２は、セグメント２２の高さＨ２２に対して８２〜１１２％であることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0129】

（規定１４）
次に、セグメント２２の規定１４について、図２４を参照しながら説明する。図２４（ａ）は、突出板２５及びセグメント２２を示す斜視図であり、図２４（ｂ）は、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに隣接したセグメント２２とのずれ量を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

【0130】

この規定１４としては、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに隣接したセグメント２２とのずれ量を可変したものである。なお、セグメント２２の構成以外の突出板２５の条件は、上述した規定３と同様である。

【0131】

図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示すように、各セグメント２２の中心線ＣＬは、排気流れ方向ＳＤに隣接したセグメント２２（例えば、下流側のセグメント２２）に対して、各セグメント２２の中心線ＣＬを基準に３０〜７０％ずれて配置されることが好ましい。これにより、上述した実施例１（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

【0132】

特に、各セグメント２２の中心線ＣＬは、排気流れ方向ＳＤに隣接したセグメント２２（例えば、下流側のセグメント２２）に対して、各セグメント２２の中心線ＣＬを基準に３５〜６５％ずれて配置されることが好ましい。これにより、上述した比較評価における比較例２（つまり、渦の強さが「１．００」）に対して渦の強さが「１．３０」以上となることが分かる。

【0133】

（その他の実施形態）
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

【0134】

例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、熱交換器１は、ＥＧＲクーラであるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、気体と冷媒とを熱交換する熱交換器（例えば、給気クーラ（ＣＡＣクーラ）や排熱回収器）であってもよい。

【0135】

また、突出板２５は、セグメント２２の水平壁２３に形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、セグメント２２の垂直壁２４に形成されていてもよい。

【0136】

また、前傾突出板２５Ａは、台形であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、排気通路２０Ａの周面に接する底辺と左右一対の側辺とを有する４角形以上の多角形であればよい。後傾突出板２５Ｂについても同様である。つまり、後傾突出板２５Ｂは、台形であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、排気通路２０Ａの周面に接する底辺と左右一対の側辺とを有する４角形以上の多角形であればよい。

【0137】

また、前傾突出板２５Ａの一方の側辺２７Ａは、他方の側辺２８Ａよりも短いものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、他方の側辺２８Ａと同じ又は若干短いものであってもよい。

【0138】

また、前傾突出板２５Ａの頂辺２９Ａは、底辺２６Ａに対して傾斜するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、底辺２６Ａと平行に設けられていてもよい。

【0139】

また、セグメント２２は、オフセット形状に形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、単に直交方向ＣＤに凹凸状を繰り返すものであってもよい。

【0140】

また、前傾突出板２５Ａの一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａが９０度以上であり、他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂが９０度以下に設定されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、この角度ａが角度ｂよりも大きければ何度に設定されていてもよい。

【0141】

また、前傾突出板２５Ａは、直交方向ＣＤに隣接した各セグメント２２において同一向きに配置されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、直交方向ＣＤに隣接した各セグメント２２において線対称に配置されるものであってもよい。

【0142】

また、前傾突出板２５Ａは、排気流れ方向ＳＤに隣接した各セグメント２２において直交方向ＣＤに対して線対称に配置されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、排気流れ方向ＳＤに隣接した各セグメント２２において同一向きに配置されるものであってもよい。

【0143】

また、後傾突出板２５Ｂは、排気流れ方向ＳＤ及びチューブ積層方向ＰＤの直交方向ＣＤに対して前傾突出板２５Ａと点対称に配置されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、前傾突出板２５Ａと線対称や非対称であってもよい。

【0144】

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。

【符号の説明】

【0145】

１…熱交換器
１０…外装ケース
１１…冷却水入口部
１２…冷却水出口部
１３…冷却水通路（液体通路）
２０…チューブ
２０Ａ…排気通路（気体通路）
２１…フィン
２２（２２Ａ〜２２Ｄ）…セグメント
２５…突出板
２５Ａ…前傾突出板
２６Ａ…底辺
２７Ａ…一方の側辺
２８Ａ…他方の側辺
２９Ａ…頂辺
２５Ｂ…後傾突出板
２６Ｂ…底辺
２７Ｂ…他方の側辺
２８Ｂ…側辺
２９Ｂ…頂辺

【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】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】