JP2003106794A

JP2003106794A - 排気熱交換装置

Info

Publication number: JP2003106794A
Application number: JP2001364565A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Okochi; 大河内　　隆樹; Akihiro Maeda; 明宏前田; Takayuki Hayashi; 孝幸林; Kazuhiro Shibagaki; 和弘柴垣
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: JP3985509B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インナーフィンにＰＭが付着することを防止
する。【解決手段】ルーバ１１１ｃを、ＥＧＲガス流れ下流
側に向かうほど平板部１１１ａからの距離が大きくなる
ように略三角状に形成し、かつ、組をなす２枚のルーバ
１１１ｃをハの字状に並べた状態で、排気流れに沿うよ
うに複数組設ける。これにより、ＥＧＲガス流れをルー
バ１１１ｃ間に引き込むような縦渦（ＥＧＲガス流れか
ら見て、ＥＧＲガス流れに対して直交する面内で渦を巻
くように見える渦）が発生するので、平板部１１１ａ近
傍を流通するＥＧＲガス及び立板部１１１ｂ近傍を流通
するＥＧＲガスが加速される。したがって、ＥＧＲガス
とフィン１１１との熱伝達率を向上させることができる
とともに、フィン１１１の表面に付着したＰＭを吹き飛
ばすことができるので、フィン１１１の目詰まりを防止
しつつ、ガスクーラの熱交換効率を向上させることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排出
される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換
装置に関するもので、ＥＧＲ（排気再循環装置）用の排
気を冷却するＥＧＲガス熱交換装置（ＥＧＲガスクー
ラ）に適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ＥＧＲ
クーラは、ＥＧＲ用の排気を冷却することにより、排気
ガス中のＥＧＲの効果、すなわち排気中の窒素酸化物の
低減効果を高めるものであり、一般的に、エンジン冷却
水を利用してＥＧＲ用の排気を冷却するものである。

【０００３】そこで、発明者等は種々のＥＧＲクーラを
試作検討していたところ、いずれの試作品においても、
ＥＧＲクーラの排気流れ下流側において、多くの炭素
（すす）等の微粒子が堆積してしまい、排気通路内に設
けられたフィンに目詰まりが発生し、冷却性能の低下及
び圧力損失の増大という問題が多発した。

【０００４】これは、燃焼により発生した排気中には、
ＰａｔｉｃｕｒａｔｅＭａｔｔｅｒｓ（すす）等の未
燃焼物質が含まれているが、排気流れ下流側に向かうほ
ど、排気温度が低下して排気の体積が縮小して相対的に
ＰＭの占める割合が大きくなり、ＰＭがフィンの表面に
付着し易くなるとともに、排気の流速が低下してフィン
の表面に付着したＰＭを吹き飛ばせなくなるからであ
る。

【０００５】ところで、米国特許５８０３１６２号明細
書には、図２６に示すような、矩形状のルーバ２１１ｃ
を２枚１組として、この２枚のルーバ２１１ｃを排気流
れ上流側が凸となるようにハの字状に並べた発明が記載
されているが、上記明細書に記載の発明では、以下に述
べる要因により、ルーバ２１１ｃの根元部にＰＭが堆積
し易い。

【０００６】すなわち、ルーバ２１１ｃの排気流れ上流
側の面に衝突した排気は、ルーバ２１１ｃの上端側を乗
り越えるようにしてルーバ２１１ｃの排気流れ下流側の
面に回り込んで縦渦となって下流側に流れていく。

【０００７】しかし、ルーバ２１１ｃの高さｈが高いた
め、図２７に示すように、発生した縦渦がルーバ２１１
ｃの根元側まで回り込まないため、ルーバ２１１ｃの根
元部における排気流れが淀み、根元部に付着したＰＭを
吹き飛ばすことができず、根元部にＰＭが堆積してい
く。

【０００８】本発明は、上記点に鑑み、フィンの目詰ま
りを防止することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、内燃機関か
ら排出される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気
熱交換装置であって、排気が流通する扁平状の排気通路
（１１０）と、排気通路（１１０）内に配設され、排気
の流通方向から見て、波状となるように形成されて排気
と冷却流体との熱交換を促進するフィン（１１１）とを
有し、排気通路（１１０）の内壁側には、排気流れ下流
側に向かうほど内壁側からの距離が大きくなるような面
（１１１ｆ）を有する複数枚のルーバ（１１１ｃ）が、
排気流れに沿って設けられており、さらに、ルーバ（１
１１ｃ）の面（１１１ｆ）は、排気の流通方向に対して
交差していることを特徴とする。

【００１０】これにより、排気流れ上流側の面のうち下
流側で衝突してルーバ（１１１ｃ）の上端側を乗り越え
てルーバ（１１１ｃ）のＥＧＲガス流れ下流側の面に回
り込んだ排気流れは、米国特許５８０３１６２号明細書
に記載の発明と同様に、ルーバ（１１１ｃ）の根元側ま
で到達しないものの、排気流れ上流側の面のうち上流側
で衝突してルーバ（１１１ｃ）の上端側を乗り越えてル
ーバ（１１１ｃ）の排気流れ下流側の面に回り込んだ排
気流れは、ルーバ（１１１ｃ）の高さが低いため、ルー
バ（１１１ｃ）の根元側まで到達する。

【００１１】そして、この根元側まで到達した排気流れ
は、ルーバ（１１１ｃ）とフィン（１１１）との隙間を
流れることにより絞られて高速となった排気流れに引き
込まれてルーバ（１１１ｃ）の根元部に沿って下流側に
流れる。

【００１２】したがって、ルーバ（１１１ｃ）の根元部
における排気流れが速くなり、根元部に付着したＰＭを
吹き飛ばすことができるので、根元部にＰＭが堆積して
いくことを防止できる。

【００１３】請求項２に記載の発明では、排気が流通す
る扁平状の排気通路（１１０）と、排気通路（１１０）
内に配設され、排気の流通方向から見て、排気通路（１
１０）の長径方向と略平行な平板部（１１１ａ）、及び
この平板部（１１１ａ）と交差する立板部（１１１ｂ）
を有するように波状に形成されて排気と冷却流体との熱
交換を促進するフィン（１１１）とを有し、平板部（１
１１ａ）には、その一部を切り起こして排気流れ下流側
に向かうほど平板部（１１１ａ）からの距離が大きくな
るように略三角状に形成されたルーバ（１１１ｃ）が、
２枚１組として排気流れ下流側に向けて複数組並んでお
り、ルーバ（１１１ｃ）のうち組をなす２枚のルーバ
（１１１ｃ）は、排気流れ下流側に向かうほど、ルーバ
（１１１ｃ）間の距離が増大するようにハの字状に並ん
でおり、さらに、ルーバ（１１１ｃ）を切り起こす際
に、組をなす２枚のルーバ（１１１ｃ）間に生成された
穴部（１１１ｄ）が閉塞されていることを特徴とする。

【００１４】これにより、排気通路（１１０）内を流通
する排気は、ハの字状に並んだ組をなす２枚のルーバ
（１１１ｃ）に衝突するように案内されて少なくとも２
つの流れに分流する。このとき、ルーバ（１１１ｃ）の
うち排気が衝突する側、つまり排気流れ上流側に面する
側の面における排気圧が、これと反対側、つまり排気流
れ下流側に面する側の面における排気圧に比べて高くな
る。

【００１５】このため、分流された排気流れの一部が、
ルーバ（１１１ｃ）を超えて排気圧が低い排気流れ下流
側に面する側の面（組をなすルーバ（１１１ｃ）間）に
流れ込むため、排気通路（１１０）の略中央部を流通す
る主流を挟んで対称に、立板部（１１１ｂ）側には、分
流された排気流れをルーバ（１１１ｃ）間に引き込むよ
うな縦渦が発生する。

【００１６】したがって、平板部（１１１ａ）近傍を流
通する排気が、ルーバ（１１１ｃ）間に引き込むような
縦渦により後押しされるように加速されるので、平板部
（１１１ａ）近傍を流通する排気が、ルーバ（１１１
ｃ）を有していない単純な波状のストレートフィンに比
べて大きくなる。同様に、立板部（１１１ｂ）近傍を流
通する排気の速度も縦渦にて加速されるので、立板部
（１１１ｂ）近傍を流通する排気の速度も、ルーバ（１
１１ｃ）を有していない単純な波状のストレートフィン
に比べて大きくなる。

【００１７】延いては、排気とフィン（１１１）との熱
伝達率を向上させることができるとともに、フィン（１
１１）の表面に付着したＰＭを吹き飛ばすことができる
ので、フィン（１１１）の目詰まりを防止しつつ、排気
熱交換装置の熱交換効率を向上させることができる。

【００１８】ところで、本発明は、前述のごとく、排気
通路（１１０）を流通する排気をルーバ（１１１ｃ）に
より分流し、ルーバ（１１１ｃ）を挟んで排気流れ上流
側と下流側との間に発生する圧力差により分流した排気
をルーバ（１１１ｃ）間に引き込むようにして縦渦を発
生させて立板部（１１１ｂ）近傍を流通する排気も増速
させているが、ルーバ（１１１ｃ）と立板部（１１１
ｂ）との距離が過度に大きくなると、立板部（１１１
ｂ）近傍を流通する排気を十分に加速することができな
くなるおそれがある。

【００１９】これに対しては、請求項３に記載の発明の
ごとく、ルーバ（１１１ｃ）のうち排気流れ下流側端部
（１１１ｅ）と立板部（１１１ｂ）との距離（δ）は、
ルーバ（１１１ｃ）の最大切り起こし高さ（ｈ）の０．
５倍以上、１倍以下とする、又は請求項４に記載の発明
のごとく、ルーバ（１１１ｃ）のうち排気流れ下流側端
部（１１１ｅ）と立板部（１１１ｂ）との距離（δ）
は、ルーバ（１１１ｃ）の最大切り起こし高さ（ｈ）の
０．１５倍以上、２倍以下とすれば、立板部（１１１
ｂ）近傍を流通する排気を十分に加速することができる
ので、立板部（１１１ｂ）の表面に付着したＰＭを吹き
飛ばすことができるので、立板部（１１１ｂ）の目詰ま
りを防止しつつ、排気熱交換装置の熱交換効率を向上さ
せることができる。

【００２０】なお、穴部（１１１ｄ）は、請求項５に記
載の発明のごとく、排気通路（１１０）を区画する区画
部材（１３１、１３２）にて閉塞してもよい。

【００２１】請求項６に記載の発明では、内燃機関から
排出される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱
交換装置であって、排気が流通する扁平状の排気通路
（１１０）と、排気通路（１１０）内に配設され、排気
の流通方向から見て、排気通路（１１０）の長径方向と
略平行な平板部（１１１ａ）、及びこの平板部（１１１
ａ）と交差する立板部（１１１ｂ）を有するように波状
に形成されて排気と冷却流体との熱交換を促進するフィ
ン（１１１）とを有し、フィン（１１１）には、排気流
れ下流側に向かうほどフィン（１１１）の表面からの距
離が大きくなるように略三角状に形成されたルーバ（１
１１ｃ）が、２枚１組として排気流れ下流側に向けて複
数組並んでおり、ルーバ（１１１ｃ）のうち組をなす２
枚のルーバ（１１１ｃ）は、排気流れ下流側に向かうほ
ど、ルーバ（１１１ｃ）間の距離が増大するようにハの
字状に並んでいることを特徴とする。

【００２２】これにより、請求項２に記載の発明と同様
に、排気とフィン（１１１）との熱伝達率を向上させる
ことができるとともに、フィン（１１１）の表面に付着
したＰＭを吹き飛ばすことができるので、フィン（１１
１）の目詰まりを防止しつつ、排気熱交換装置の熱交換
効率を向上させることができる。

【００２３】請求項７に記載の発明では、排気が流通す
る排気通路（１１０）と、排気通路（１１０）内に配設
されて互いに交差する面を有して排気の流通方向に帯状
に延びる複数枚の平板部（１１１ａ）を有して排気の流
通方向から見て波状に形成されたフィン（１１１）とを
備え、平板部（１１１ａ）には、排気流れ下流側に向か
うほど平板部（１１１ａ）からの距離が大きくなる面を
有する複数枚のルーバ（１１１ｃ）が、排気流れに対し
て傾いた状態で排気流れに沿って千鳥状に並んでいるこ
とを特徴とする。

【００２４】そして、本発明では、ルーバ（１１１ｃ）
が、排気流れ下流側に向かうほど平板部（１１１ａ）か
らの距離が大きくなる面を有しているので、排気通路
（１１０）内を流通する排気は、ルーバ（１１１ｃ）に
衝突した後、この衝突したルーバ（１１１ｃ）を乗り越
えるようにして下流側に流れる。

【００２５】このとき、ルーバ（１１１ｃ）のうち排気
が衝突する側の面（以下、この面を衝突面と呼ぶ。）に
おける排気圧が、これと反対側の面（以下、この面を背
面と呼ぶ。）における排気圧に比べて高くなる。

【００２６】このため、衝突面に衝突した排気の一部
が、ルーバ（１１１ｃ）を超えて排気圧が低い背面に流
れ込むため、ルーバ（１１１ｃ）に衝突しないで流通す
る排気流れを背面に引き込むような連続した縦渦が発生
する。

【００２７】したがって、平板部（１１１ａ）近傍を流
通する排気が、ルーバ（１１１ｃ）間に引き込むような
連続した縦渦により後押しされるように加速されるの
で、平板部（１１１ａ）近傍を流通する排気が、ルーバ
（１１１ｃ）を有していない単純な波状のストレートフ
ィンに比べて大きくなる。

【００２８】延いては、排気とフィン（１１１）との熱
伝達率を向上させることができるとともに、フィン（１
１１）の表面に付着したＰＭを吹き飛ばすことができる
ので、フィン（１１１）の目詰まりを防止しつつ、排気
熱交換装置の熱交換効率を向上させることができる。

【００２９】ところで、仮にルーバ（１１１ｃ）が、２
枚１組として排気流れ下流側に向かうほど、ルーバ（１
１１ｃ）間の距離が増大するようにハの字状に並んでい
たとすると、ルーバ（１１１ｃ）間の中間面に対して排
気流れが略対称となるので、組をなす２枚のルーバ（１
１１ｃ）の一方側の衝突面に衝突してルーバ（１１１
ｃ）を乗り越えて流れる排気（以下、この流れを縦渦誘
起流れと呼ぶ。）の速度成分のうち、平板部（１１１
ａ）の長手方向の直交する方向（幅方向）の速度成分
が、組をなす２枚のルーバ（１１１ｃ）の他方側で発生
した縦渦誘起流れの幅方向速度成分により打ち消されて
排気の流速が低下してしまうおそれがある。

【００３０】これに対して、本発明では、ルーバ（１１
１ｃ）が排気流れに沿って千鳥状に並んでいるので、縦
渦誘起流れの幅方向速度成分が打ち消されることなく幅
方向に拡がるので、縦渦誘起流れにより誘起された縦渦
の領域が、２枚のルーバ（１１１ｃ）をハの字状に並べ
た場合に比べて大きくなる。したがって、フィン（１１
１）の目詰まりを確実に防止しつつ、排気熱交換装置の
熱交換効率を向上させることができる。

【００３１】請求項８に記載の発明では、複数枚のルー
バ（１１１ｃ）のうち、排気流れ上流側に位置する上流
側ルーバ（１１１ｃ）と、この上流側ルーバ（１１１
ｃ）と隣り合って排気流れ下流側に位置する下流側ルー
バ（１１１ｃ）とは、下流側ルーバ（１１１ｃ）の排気
流れ前端部（Ｇ１）が、上流側ルーバ（１１１ｃ）の排
気流れ後端部（Ｈ２）より排気流れ下流側に位置するよ
うに設けられていることを特徴とする。

【００３２】これにより、上流側ルーバ（１１１ｃ）に
より誘起された縦渦誘起流れが下流側ルーバ（１１１
ｃ）に衝突して消滅してしまうことを防止できるので、
縦渦を安定的に発生させることができる。

【００３３】なお、上流側ルーバ（１１１ｃ）と下流側
ルーバ（１１１ｃ）とは、請求項９に記載の発明のごと
く、排気の流通方向から見て、互いに重なるように設け
ることが望ましい。

【００３４】ところで、ルーバ（１１１ｃ）は排気流れ
下流側に向かうほど平板部（１１１ａ）からの距離が大
きくなるようになっているので、後述するように、ルー
バ（１１１ｃ）の後端側（Ｈ２、Ｇ２）は平板部（１１
１ａ）からの距離が前端側（Ｈ１、Ｇ１）に比べて大き
くなり、後端側（Ｈ２、Ｇ２）近傍に位置する平板部と
ルーバ（１１１ｃ）との間に形成される排気が流通する
ことができる断面積は、後端側（Ｈ２、Ｇ２）の方が前
端側（Ｈ１、Ｇ１）に比べて小さくなる。

【００３５】このため、後端側（Ｈ２、Ｇ２）と後端側
（Ｈ２、Ｇ２）近傍に位置する平板部との距離が小さい
と、後端側（Ｈ２、Ｇ２）と後端側（Ｈ２、Ｇ２）近傍
に位置する平板部との間にＰＭが堆積するおそれが高
い。

【００３６】これに対して、請求項１０に記載の発明の
ごとく、上流側ルーバ（１１１ｃ）及び下流側ルーバ
（１１１ｃ）は、排気の流通方向から見て、上流側ルー
バ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ１）と下流側ルーバ（１１
１ｃ）の後端部（Ｇ２）とが互いにずれるようにする、
又は請求項１１に記載の発明のごとく、上流側ルーバ
（１１１ｃ）及び下流側ルーバ（１１１ｃ）は、排気の
流通方向から見て、上流側ルーバ（１１１ｃ）の後端部
（Ｈ２）と下流側ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｇ１）
とが互いにずれるようにすれば、ルーバ（１１１ｃ）の
大きさを小さくすることなく、後端側（Ｈ２、Ｇ２）と
後端側（Ｈ２、Ｇ２）近傍に位置する平板部との距離を
大きくすることができるので、後端側（Ｈ２、Ｇ２）と
後端側（Ｈ２、Ｇ２）近傍に位置する平板部との間にＰ
Ｍが詰まることを抑制できる。

【００３７】なお、後端側（Ｈ２、Ｇ２）と後端側（Ｈ
２、Ｇ２）近傍に位置する平板部との距離を大きくする
と、ルーバ（１１１ｃ）に衝突しないで下流側に流れる
排気が発生するものの、後端側（Ｈ２、Ｇ２）と後端側
（Ｈ２、Ｇ２）近傍に位置する平板部との隙間から流れ
る排気は、次のルーバ（１１１ｃ）に衝突して縦渦を発
生させるので、インナーフィン（１１１）の表面に付着
したＰＭを確実に吹き飛ばすことができる。

【００３８】以上に述べたように、請求項１０又は１１
に記載の本発明によれば、フィン１１１の目詰まりを防
止しつつ、ガスクーラの熱交換効率を向上させることが
できる。

【００３９】また、上流側ルーバ（１１１ｃ）及び下流
側ルーバ（１１１ｃ）は、請求１２に記載の発明のごと
く、排気の流通方向から見て、上流側ルーバ（１１１
ｃ）の前端部（Ｈ１）と下流側ルーバ（１１１ｃ）の後
端部（Ｇ２）とが互いに略重なるように設けることが望
ましい。

【００４０】また、上流側ルーバ（１１１ｃ）及び下流
側ルーバ（１１１ｃ）は、請求項１３に記載の発明のご
とく、排気の流通方向から見て、上流側ルーバ（１１１
ｃ）の後端部（Ｈ２）と下流側ルーバ（１１１ｃ）の前
端部（Ｇ１）とが互いに略重なるように設けることが望
ましい。

【００４１】ところで、ルーバ（１１１ｃ）は排気に直
接に晒されるので、排気により腐食させられるが、この
ときルーバ（１１１ｃ）は排気流れ下流側に向かうほど
平板部（１１１ａ）からの距離が大きくなるようになっ
ているので、ルーバ（１１１ｃ）の頂部が鋭角的に形成
される可能性が高い。そして、頂部が鋭角的になってい
ると、腐食により頂部が脱落する可能性がある。

【００４２】これに対して、請求項１４に記載の発明で
は、頂部（Ｉ）の角部を略９０°以上としているので、
頂部（Ｉ）の表面積を大きくすることができ、頂部
（Ｉ）が腐食により欠けることを未然に防止できる。

【００４３】また、請求項１５に記載の発明のごとく、
頂部（Ｉ）の外縁形状を滑らかな曲線状としても、請求
項１４に記載の発明と同様に、頂部（Ｉ）の表面積を大
きくすることができるので、頂部（Ｉ）が腐食により脱
落してしまうことを抑制できる。

【００４４】また、請求項１６に記載の発明のごとく、
ルーバ（１１１ｃ）を排気流れ下流側に向かうほど平板
部（１１１ａ）からの距離が大きくなる面を有するよう
に略台形状としても、請求項１４に記載の発明と同様
に、頂部（Ｉ）の表面積を大きくすることができるの
で、頂部（Ｉ）が腐食により脱落してしまうことを抑制
できる。

【００４５】また、ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ
２、Ｇ２）と、このルーバ（１１１ｃ）が設けられた平
板部（１１１ａ）と隣り合って交差する平板部（１１１
ｂ）との距離（δ２）を、請求項１７、１８に記載の発
明のごとく、ルーバ（１１１ｃ）の最大高さ（ｈ）の
０．１５倍以上、１倍以下、又は０．１５倍以上、２倍
以下とすることが望ましい。

【００４６】また、ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ
１、Ｇ１）と、このルーバ（１１１ｃ）が設けられた平
板部（１１１ａ）と隣り合って交差する平板部（１１１
ｂ）との距離（δ１）を、請求項１９、２０に記載の発
明のごとく、ルーバ（１１１ｃ）の最大高さ（ｈ）の
０．１５倍以上、１倍以下、又は０．１５倍以上、２倍
以下とすることが望ましい。

【００４７】さらに、排気流れに対するルーバ（１１１
ｃ）の傾き角（θ）は、請求項２１に記載の発明のごと
く、１５°以上、４５°以下とすることが望ましい。

【００４８】請求項２２に記載の発明では、内燃機関か
ら排出される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気
熱交換装置であって、排気が流通する排気通路（１１
０）と、排気通路（１１０）内に配設され、互いに交差
する面を有して排気の流通方向に帯状に延びる複数枚の
平板部（１１１ａ）を有して排気の流通方向から見て波
状に形成されたフィン（１１１）とを備え、平板部（１
１１ａ）には、排気流れ下流側に向かうほど平板部（１
１１ａ）からの距離が大きくなる面を有する複数枚のル
ーバ（１１１ｃ）が、排気流れに対して傾いた状態で排
気流れに沿って千鳥状に並んでおり、さらに、ルーバ
（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２、Ｇ２）と、このルーバ
（１１１ｃ）が設けられた平板部（１１１ａ）と隣り合
って交差する平板部（１１１ｂ）との距離（δ２）は、
ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ１、Ｇ１）と、このル
ーバ（１１１ｃ）が設けられた平板部（１１１ａ）と隣
り合って交差する平板部（１１１ｂ）との距離（δ１）
より大きいことを特徴とする。

【００４９】これにより、ルーバ（１１１ｃ）の大きさ
（面積）を小さくすることなく、後端側（Ｈ２、Ｇ２）
と後端側（Ｈ２、Ｇ２）近傍に位置する平板部との距離
を大きくすることができるので、後端側（Ｈ２、Ｇ２）
と後端側（Ｈ２、Ｇ２）近傍に位置する平板部との間に
ＰＭが詰まることを抑制できるとともに、フィン１１１
の目詰まりを防止しつつ、ガスクーラの熱交換効率を向
上させることができる。

【００５０】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００５１】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る排気熱交換装置をディーゼルエンジン用の
ＥＧＲガス冷却装置に適用したものであり、図１は本実
施形態に係るＥＧＲガス冷却装置（以下、ガスクーラと
呼ぶ。）１００を用いたＥＧＲ（排気再循環装置）の模
式図である。

【００５２】図１中、排気再循環管２１０はエンジン２
００から排出される排気の一部をエンジン２００の吸気
側に還流させる管であり、ＥＧＲバルブ２２０は排気再
循環管２１０の排気流れ途中に配設されて、エンジン２
００の稼働状態に応じてＥＧＲガス量を調節する周知の
ものである。そして、ガスクーラ１００は、エンジン２
００の排気側とＥＧＲバルブ２２０との間に配設されて
ＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換を行いＥＧＲガスを
冷却する。

【００５３】次に、ガスクーラ１００の構造について述
べる。

【００５４】図２はガスクーラ１００の外形図であり、
図３は図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ
断面図であり、図５は図２のＣ−Ｃ断面図である。そし
て、図３〜５中、排気通路１１０はＥＧＲガスが流通す
る通路であり、冷却水通路１２０は冷却水が流通する通
路である。

【００５５】また、冷却水通路１２０は、所定形状にプ
レス成形された区画部材をなす積層プレート１３１、１
３２を２枚１組として、厚み方向（紙面上下方向）に積
層することによって形成された扁平状のチューブであ
り、この組をなす積層プレート１３１、１３２とインナ
ーフィン１１１とを交互に積層することによってＥＧＲ
ガスと冷却水とを熱交換する熱交換コア１３０が構成さ
れている。

【００５６】また、コアタンク１４０は熱交換コア１３
０を収納する箱状のものであり、コアキャップ１４１
は、コアタンク１４０に形成された熱交換コア１３０を
組み込むための開口部１４２を閉塞するためのプレート
である。ここで、コアキャップ１４１は、コアタンク１
４０の内壁に接触するようにコアタンク１４０に嵌合し
た状態で接合されている。

【００５７】そして、排気通路１１０は、冷却水通路１
２０を構成する積層プレート１３１、１３２によって区
画された空間により構成されるので、排気通路１１０の
断面も略扁平状となる。

【００５８】なお、本実施形態では、積層プレート１３
１、１３２、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１
は耐食性に優れたステンレス製であり、これら１３１、
１３２、１４０、１４１は、Ｎｉ系のろう材にてろう付
け接合されている。

【００５９】ところで、排気通路１１０内には、例えば
図５に示すように、ＥＧＲガスとの接触面積を拡大して
ＥＧＲガスと冷却水との熱交換を促進するステンレス製
のインナーフィン１１１が配設されており、このインナ
ーフィン１１１は、図６（ａ）に示すように、ＥＧＲガ
スの流通方向から見て、排気通路１１０の長径方向と略
平行な平板部１１１ａ、及びこの平板部１１１ａと交差
する立板部１１１ｂを有するように矩形波状に形成され
ている。

【００６０】そして、平板部１１１ａには、図６に示す
ように、その一部を観音開き状に切り起こすことによ
り、ＥＧＲガス流れ下流側に向かうほど平板部１１１ａ
からの距離が大きくなるような略三角状の面１１１ｆを
有するルーバ１１１ｃが、２枚１組として排気流れ下流
側に向けて複数組並ぶように設けられている。

【００６１】このとき、ルーバ１１１ｃのうち組をなす
２枚のルーバ１１１ｃは、図６（ａ）に示すように、排
気流れ下流側に向かうほど、ルーバ１１１ｃ間の距離が
増大するようにハの字状に並んでいるとともに、平板部
１１１ａのうちルーバ１１１ｃを切り起こす際に、組を
なす２枚のルーバ１１１ｃ間に生成された穴部１１１ｄ
は、図６（ｃ）に示すように、平板部１１１ａのうちル
ーバ１１１ｃの切り起こし側と逆側の面が、排気通路１
１０の内壁、つまり冷却水通路１２０の外壁と接触する
ことにより閉塞されている。

【００６２】因みに、図２〜５中、冷却水導入パイプ部
１５１は冷却水を熱交換コア１３０に導くものであり、
冷却水排出パイプ部１５２は熱交換を終えた冷却水を排
出するものである。また、排気導入ジョイント部１５３
は排気をコアタンク１４０に導入するものであり、排気
排出ジョイント部１５４は熱交換を終えた排気を排出す
るものである。

【００６３】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【００６４】本実施形態によれば、ルーバ１１１ｃがＥ
ＧＲガス流れ下流側に向かうほど内壁側からの距離が大
きくなるような面１１１ｆを有するように略三角形状に
形成されているとともに、ルーバ１１１ｃの面１１１ｆ
がＥＧＲガスの流通方向に対して交差しているので、図
７に示すように、ルーバ１１１ｃのＥＧＲガス流れ上流
側の面に衝突した排気は、ルーバ１１１ｃの上端側を乗
り越えるようにしてルーバ１１１ｃのＥＧＲガス流れ下
流側の面に回り込んで縦渦となって下流側に流れてい
く。

【００６５】ここで、縦渦とは、ＥＧＲガス流れから見
て、ＥＧＲガス流れに対して直交する面内で渦を巻くよ
うに見える渦を言う。

【００６６】このとき、本実施形態では、ルーバ１１１
ｃがＥＧＲガス流れ下流側に向かうほど内壁側からの距
離が大きくなるように略三角形状に形成されているの
で、ＥＧＲガス流れ上流側の面１１１ｆのうち下流側で
衝突してルーバ１１１ｃの上端側を乗り越えてルーバ１
１１ｃのＥＧＲガス流れ下流側の面に回り込んだ縦渦
は、ルーバ１１１ｃの高さが高いので、図８（ｃ）に示
すように、ルーバ１１１ｃの根元側まで到達しないもの
の、ＥＧＲガス流れ上流側の面１１１ｆのうち上流側で
衝突してルーバ１１１ｃの上端側を乗り越えてルーバ１
１１ｃのＥＧＲガス流れ下流側の面に回り込んだ縦渦
は、ルーバ１１１ｃの高さが低いので、図８（ｂ）に示
すように、ルーバ１１１ｃの根元側まで到達する。

【００６７】そして、この根元側まで到達したＥＧＲガ
ス流れは、図７、図８（ａ）に示すように、ルーバ１１
１ｃと立板部１１１ｂとの隙間を流れることにより絞ら
れて高速となったＥＧＲガス流れＤに引き込まれてルー
バ１１１ｃの根元部に沿って下流側に流れる。

【００６８】したがって、ルーバ１１１ｃの根元部にお
けるＥＧＲガス流れが速くなり、根元部に付着したＰＭ
を吹き飛ばすことができるので、根元部にＰＭが堆積し
ていくことを防止できる。

【００６９】また、ルーバ１１１ｃが、ＥＧＲガス流れ
下流側に向かうほど平板部１１１ａからの距離が大きく
なるように略三角状に形成され、かつ、組をなす２枚の
ルーバ１１１ｃが、ＥＧＲガス流れ下流側に向かうほど
ルーバ１１１ｃ間の距離が増大するようにハの字状に並
べた状態で、ＥＧＲガス流れに沿うように複数組設けら
れているので、排気通路１１０内を流通するＥＧＲガス
は、図９に示すように、ハの字状に並んだ組をなす２枚
のルーバ１１１ｃに衝突するように案内されて少なくと
も２つの流れに分流する。

【００７０】このとき、ルーバ１１１ｃのうちＥＧＲガ
スが衝突する側の面Ｅにおける排気圧が、これと反対側
の面Ｆにおける排気圧に比べて高くなる。このため、分
流された排気流れの一部が、ルーバ１１１ｃを超えて排
気圧が低いＥＧＲガス流れ下流側に面するＦ側の面、つ
まり組をなすルーバ１１１ｃ間に流れ込むため、排気通
路１１０の略中央部を流通する主流を挟んで対称に、立
板部１１１ｂ側には、分流されたＥＧＲガス流れをルー
バ１１１ｃ間に引き込むような縦渦が発生する。

【００７１】したがって、平板部１１１ａ近傍を流通す
るＥＧＲガスが、ルーバ１１１ｃ間に引き込むような縦
渦により後押しされるように加速されるので、平板部１
１１ａ近傍を流通するＥＧＲガスが、ルーバ１１１ｃを
有していない単純な波状のストレートフィンに比べて大
きくなる。同様に、立板部１１１ｂ近傍を流通するＥＧ
Ｒガスの速度も縦渦にて加速されるので、立板部１１１
ｂ近傍を流通するＥＧＲガスの速度も、ルーバ１１１ｃ
を有していない単純な波状のストレートフィンに比べて
大きくなる。

【００７２】延いては、ＥＧＲガスとフィン１１１との
熱伝達率を向上させることができるとともに、フィン１
１１の表面に付着したＰＭを吹き飛ばすことができるの
で、フィン１１１の目詰まりを防止しつつ、ガスクーラ
の熱交換効率を向上させることができる。

【００７３】なお、図１０（ａ）は、本実施形態に係る
ガスクーラ１００において、図１１の斜線で示す断面に
おけるＥＧＲガスの流速分布を示すもので、図１０
（ｂ）はストレートフィンとした場合におけるＥＧＲガ
スの流速分布を示すものであり、この速度分布図から明
らかなように、本実施形態に係るガスクーラ１００は、
平板部１１１ａ近傍を流通するＥＧＲガス及び立板部１
１１ｂ近傍を流通するＥＧＲガスの流速が、ストレート
フィンを有するガスクーラに比べて大きくなっているこ
とが判る。

【００７４】なお、本実施形態に係るガスクーラ１００
において、縦渦の中心部においては、流速が小さくなっ
ているが、平板部１１１ａ及び立板部１１１ｂから離れ
ているので、実用上影響が殆どない。

【００７５】ところで、本実施形態は、前述のごとく、
排気通路１１０を流通する排気をルーバ１１１ｃにより
分流し、ルーバ１１１ｃを挟んでＥＧＲガス流れ上流側
と下流側との間に発生する圧力差により分流したＥＧＲ
ガスをルーバ１１１ｃ間に引き込むようにして縦渦を発
生させて排気通路１１０内の流速分布を積極的に変更す
ることにより、立板部１１１ｂ近傍を流通する排気も増
速させているが、ルーバ１１１ｃと立板部１１１ｂとの
距離が過度に大きくなると、立板部１１１ｂ近傍を流通
する排気を十分に加速することができなくなるおそれが
ある。

【００７６】そこで、本実施形態では、ルーバ１１１ｃ
の下流側端部１１１ｅと立板部１１１ｂとの距離δを、
ルーバ１１１ｃの最大切り起こし高さｈ（図６参照）の
０．５倍以上、１倍以下、又は０．１５倍以上、２倍以
下として、立板部１１１ｂ近傍を流通するＥＧＲガスを
十分に加速している因みに、図１２は、本実施形態に係
るインナーフィン１１１、オフセット型のインナーフィ
ン、及び本実施形態に係るインナーフィン１１１からル
ーバ１１１ｃを除去したストレートフィンにおける温度
効率とＥＧＲガスをガスクーラ１００に流通させる時間
との関係を示すグラフであり、このグラフからも明らか
なように、本実施形態に係るインナーフィン１１１で
は、他のインナーフィンに比べて初期の温度効率が高
く、熱交換効率の低下度合いが小さいことが判る。

【００７７】なお、温度効率とは、（入口ガス温−出口
ガス温）／（入口ガス温−入口水温）で定義されるもの
であり、オフセット型のフィンとは、板状のセグメント
（立板部１１１ｂ）を千鳥状にオフセット配置したもの
である。

【００７８】また、図１３はＥＧＲガスを６時間ガスク
ーラ１００に流通させ、ＰＭが堆積した後のガスクーラ
１００の圧力損失を示すものであり、図１４はＥＧＲガ
スを６時間ガスクーラ１００に流通させた場合に堆積す
るＰＭの堆積厚みを示すものである。そして、図１３、
１４からも明らかなように、本実施形態によれば、イン
ナーフィン１１１に堆積付着するＰＭの量を減少させる
ことができる。

【００７９】ところで、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅａ
ｔＴｒａｎｓｆｅｒｖｏｌ．１１６Ｎｏｖ．９４
の文献のＰ８８０〜Ｐ８８５のＦｉｇ．１（ｃ）にも三
角状のルーバを設けたフィンが記載されているが、上記
文献に記載のフィンでは、ルーバを切り起こす際に形成
された穴部が、本実施形態とは逆に、組をなすルーバの
外側に形成されているので、仮に、穴部を避けて立板部
を形成すると、フィン１１１のピッチ寸法、すなわち隣
り合う立板部１１１ｂ間の距離（図１１参照）ｐ及び縦
渦から立板部１１１ｂまでの距離が必然的に大きくなっ
てしまう。

【００８０】そして、フィン１１１のピッチ寸法ｐ及び
縦渦から立板部１１１ｂまでの距離が大きくなると、フ
ィン１１１の総表面積が小さくなるとともに、立板部１
１１ｂ近傍を流通するＥＧＲガスを十分に加速できない
ので、ガスクーラ１００の熱交換効率が低下してしま
う。したがって、上記文献に記載のルーバでは、ガスク
ーラ１００の熱交換効率を向上させることが難しい。

【００８１】（第２実施形態）本実施形態は、本実施形
態では、図１５に示すように、インナーフィン１１１に
加えて、排気通路１１０の内方側に向けて突出するドー
ム状の突起部（ディンプル）１６１がＥＧＲガス流れに
沿って複数個設けられたステンレス製のプレート１６０
をインナーフィン１１１と冷却水通路１２０の外壁との
間に配設したものである。

【００８２】なお、本実施形態では、プレート１６０に
突起部１６１を設けたが、本実施形態はこれに限定され
るものではなく、冷却水通路１２０を構成する積層プレ
ート１３１、１３２に突起部１６１を設けてもよい。

【００８３】また、本実施形態では、突起部１６１をド
ーム状としたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば三角状等その他の形状であってもよい。

【００８４】（第３実施形態）本実施形態は、図１６、
図１７（ａ）に示すように、ルーバ１１１ｃを、ＥＧＲ
ガス流れに対して傾いた状態でＥＧＲガス流れに沿って
千鳥状に並べたものである。

【００８５】このとき、複数枚のルーバ１１１ｃのう
ち、ＥＧＲガス流れにおいて互いに隣り合う配置関係に
ある、ＥＧＲガス流れ上流側に位置する上流側ルーバ１
１１ｃとＥＧＲガス流れ下流側に位置する下流側ルーバ
１１１ｃとは、図１７（ｂ）に示すように、下流側ルー
バ１１１ｃ（図１７（ｂ）のＧ）のＥＧＲガス流れ前端
部Ｇ１が、上流側ルーバ１１１ｃ（図１７（ｂ）のＨ）
のＥＧＲガス流れ後端部Ｈ２よりＥＧＲガス流れ下流側
に位置するとともに、図１７（ｃ）に示すように、排気
の流通方向から見て、上流側ルーバ１１１ｃの前端部Ｈ
１と下流側ルーバ１１１ｃの後端部Ｇ２とが互いに略重
なり、かつ、上流側ルーバ１１１ｃの後端部Ｈ２と下流
側ルーバ１１１ｃの前端部Ｇ１とが互いに略重なるよう
に、上流側ルーバ１１１ｃと下流側ルーバ１１１ｃと
が、排気の流通方向から見て互いに重なるように設けら
れている。

【００８６】なお、ＥＧＲガス流れに対するルーバ１１
１ｃの傾き角θ（図１７（ｂ）参照）は、１５°以上、
４５°以下（本実施形態では、３０°）とすることが望
ましい。

【００８７】次に、本実施形態の作用効果を述べる。

【００８８】本実施形態によれば、ルーバ１１１ｃが、
ＥＧＲガス流れ下流側に向かうほど平板部１１１ａから
の距離が大きくなるような壁面を有するように形成され
ているので、排気通路１１０内を流通するＥＧＲガス
は、図１８に示すようにルーバ１１１ｃに衝突した後、
この衝突したルーバ１１１ｃを乗り越えるようにして下
流側に流れる。

【００８９】このとき、ルーバ１１１ｃのうちＥＧＲガ
スが衝突するＥＧＲガス流れ上流側に面する側の面にお
ける排気圧が、これと反対側であるＥＧＲガス流れ下流
側に面する側の面における排気圧に比べて高くなる。こ
のため、ルーバ１１１ｃのうちＥＧＲガス流れ上流側の
面に衝突したＥＧＲガス流れの一部が、ルーバ１１１ｃ
を超えて排気圧が低いＥＧＲガス流れ下流側に面する面
に流れ込むため、ルーバ１１１ｃ、すなわちルーバ１１
１ｃのうちＥＧＲガス流れ上流側の面に衝突しないで流
通するＥＧＲガス流れを、ルーバ１１１ｃのうちＥＧＲ
ガス流れ下流側の面側に引き込むような連続した縦渦が
発生する。

【００９０】したがって、図１７（ｂ）に示すように、
平板部１１１ａ近傍を流通するＥＧＲガスが、ルーバ１
１１ｃ間に引き込むような連続した縦渦により後押しさ
れるように加速されるので、平板部１１１ａ近傍を流通
するＥＧＲガスの速度が、ルーバ１１１ｃを有していな
い単純な波状のストレートフィンに比べて大きくなる。

【００９１】同様に、立板部１１１ｂ近傍を流通するＥ
ＧＲガスの速度も縦渦にて加速されるので、立板部１１
１ｂ近傍を流通するＥＧＲガスの速度も、ルーバ１１１
ｃを有していない単純な波状のストレートフィンに比べ
て大きくなる。

【００９２】延いては、ＥＧＲガスとフィン１１１との
熱伝達率を向上させることができるとともに、フィン１
１１の表面に付着したＰＭを吹き飛ばすことができるの
で、フィン１１１の目詰まりを防止しつつ、ガスクーラ
の熱交換効率を向上させることができる。

【００９３】ところで、仮にルーバ１１１ｃが、２枚１
組としてＥＧＲガス流れ下流側に向かうほど、ルーバ１
１１ｃ間の距離が増大するようにハの字状に並んでいた
とすると、ルーバ１１１ｃ間の中間面に対してＥＧＲガ
ス流れが略対称となるので、組をなす２枚のルーバ１１
１ｃの一方側のＥＧＲガス流れ上流側に面する側の面に
衝突してルーバ１１１ｃを乗り越えて流れるＥＧＲガス
（以下、この流れを縦渦誘起流れと呼ぶ。）の速度成分
のうち、平板部１１１ａの長手方向の直交する方向（幅
方向）の速度成分が、組をなす２枚のルーバ１１１ｃの
他方側で発生した縦渦誘起流れの幅方向速度成分により
打ち消されて流速が低下してしまうおそれがある。

【００９４】これに対して、本実施形態では、ルーバ１
１１ｃがＥＧＲガス流れに沿って千鳥状に並んでいるの
で、縦渦誘起流れの幅方向速度成分が打ち消されること
なく幅方向に拡がるので、縦渦誘起流れにより誘起され
た縦渦、すなわち平板部１１１ａ近傍の加速されたＥＧ
Ｒガス流れの領域が、２枚のルーバ１１１ｃをハの字状
に並べた場合に比べて大きくなる。したがって、フィン
１１１の目詰まりを確実に防止しつつ、ガスクーラの熱
交換効率を向上させることができる。

【００９５】また、本実施形態では、ルーバ１１１ｃが
ＥＧＲガス流れに対して千鳥状に配置されているので、
排気の主流は、図１７（ｂ）に示すように、蛇行しなが
ら流れるので、排気が衝突して流通方向が転向する。し
たがって、より確実にフィン１１１の表面に付着したＰ
Ｍを吹き飛ばすことができるので、フィン１１１の目詰
まりを防止しつつ、ガスクーラの熱交換効率を向上させ
ることができる。

【００９６】また、下流側ルーバ１１１ｃのＥＧＲガス
流れ前端部Ｇ１が、上流側ルーバ１１１ｃのＥＧＲガス
流れ後端部Ｈ２よりＥＧＲガス流れ下流側に位置してい
るので、上流側のルーバ１１１ｃにより誘起された縦渦
誘起流れが下流側のルーバ１１１ｃに衝突して消滅して
しまうことを防止でき、縦渦を安定的に発生させること
ができる。

【００９７】ところで、本実施形態は、前述のごとく、
ルーバ１１１ｃの上流側の面に衝突しないで流通するＥ
ＧＲガス流れを下流側の面側に引き込むような連続した
縦渦を発生させて排気通路１１０内の流速分布を積極的
に変更することにより、立板部１１１ｂ近傍を流通する
排気も増速させているが、ルーバ１１１ｃと立板部１１
１ｂとの距離が過度に大きくなると、立板部１１１ｂ近
傍を流通する排気を十分に加速することができなくなる
おそれがある。

【００９８】そこで、本実施形態では、ルーバ１１１ｃ
の後端部Ｈ２、Ｇ２と、このルーバ１１１ｃが設けられ
た平板部１１１ａと隣り合って交差する立板部１１１ｂ
との距離δ２を、ルーバ１１１ｃの最大高さｈ（図１７
（ｃ）参照）の０．１５倍以上、１倍以下とし、さら
に、ルーバ１１１ｃの前端部Ｈ１、Ｇ１と、このルーバ
１１１ｃが設けられた平板部１１１ａと隣り合って交差
する立板部１１１ｂとの距離δ１を、ルーバ１１１ｃの
最大高さｈの０．１５倍以上、１倍以下、又は０．１５
倍以上、２倍以下として、立板部１１１ｂ近傍を流通す
るＥＧＲガスを十分に加速しているまた、上流側のルー
バ１１１ｃと下流側のルーバ１１１ｃとのピッチＦｐ
（図１７（ｂ）参照）は、１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下
としている。

【００９９】因みに、図１９は、本実施形態に係るイン
ナーフィン１１１、オフセット型のインナーフィン、及
び本実施形態に係るインナーフィン１１１からルーバ１
１１ｃを除去したストレートフィンにおける温度効率と
ＥＧＲガスをガスクーラ１００に流通させる時間との関
係を示すグラフであり、このグラフからも明らかなよう
に、本実施形態に係るインナーフィン１１１では、他の
インナーフィンに比べて初期の温度効率が高く、熱交換
効率の低下度合いが小さいことが判る。

【０１００】なお、オフセット型のフィンとは、板状の
セグメントを千鳥状にオフセット配置したものである。

【０１０１】また、本実施形態においても、第１実施形
態と同様に、ルーバ１１１ｃがＥＧＲガス流れ下流側に
向かうほど内壁側からの距離が大きくなるような面１１
１ｆを有するように略三角形状に形成されているととも
に、ルーバ１１１ｃの面１１１ｆがＥＧＲガスの流通方
向に対して交差しているので、ルーバ１１１ｃの根元部
におけＥＧＲガス流れが速くなり、根元部に付着したＰ
Ｍを吹き飛ばすことができる。

【０１０２】（第４実施形態）第３実施形態では、ルー
バ１１１ｃが平板部１１１ａの幅方向、つまり平板部１
１１ａの長手方向と直交する方向略全域に渡って切り起
こされていたが、本実施形態は、図２０に示すように、
排気の流通方向から見て、上流側ルーバ１１１ｃの前端
部Ｈ１と下流側ルーバ１１１ｃの前端部Ｇ１とが互いに
略重なるように、ルーバ１１１ｃが平板部１１１ａの幅
方向略半分の領域に渡って切り起こしたものである。

【０１０３】なお、図２１は本実施形態におけるＥＧＲ
ガス流れを示す模式図であり、本実施形態においても、
平板部１１１ａ近傍を流通するＥＧＲガスが、ルーバ１
１１ｃ間に引き込むような連続した縦渦により後押しさ
れるように加速されることが判る。

【０１０４】（第５実施形態）第３、４実施形態では、
ＥＧＲガス流れからみて上流側ルーバ１１１ｃの端部Ｈ
１、Ｈ２が後流側ルーバ１１１ｃの端部Ｇ１、Ｇ２と重
なるようにしたが、本実施形態は、図２２に示すよう
に、ＥＧＲガスの流通方向から見て、上流側ルーバ１１
１ｃ及び下流側ルーバ１１１ｃは、上流側ルーバ１１１
ｃの前端部Ｈ１と下流側ルーバ１１１ｃの後端部Ｇ２と
が互いにずれ、かつ、上流側ルーバ１１１ｃの後端部Ｈ
２と下流側ルーバ１１１ｃの前端部Ｇ１とが互いにずれ
るようにしたものである。

【０１０５】なお、本実施形態では、上流側ルーバ１１
１ｃと下流側ルーバ１１１とは合同であるので、上流側
ルーバ１１１ｃの中心と下流側ルーバ１１１の中心とが
平板部１１１ａの中心線ＣＬに対してずれた状態とな
る。

【０１０６】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【０１０７】ルーバ１１１ｃの後端側Ｈ２、Ｇ２は平板
部１１１ａからの距離が前端側Ｈ１、Ｇ１に比べて大き
いので、立板部１１１ｂとルーバ１１１ｃとの間に形成
されるＥＧＲガスが流通することができる断面積は、後
端側Ｈ２、Ｇ２の方が前端側Ｈ１、Ｇ１に比べて小さく
なる。このため、後端側Ｈ２、Ｇ２と立板部１１１ｂと
の距離δ２（図１７（ｃ）参照）が小さいと、後端側Ｈ
２、Ｇ２と立板部１１１ｂとの間にＰＭが堆積するおそ
れが高い。

【０１０８】しかし、本実施形態のごとく、ＥＧＲガス
の流通方向から見て、上流側ルーバ１１１ｃ及び下流側
ルーバ１１１ｃは、上流側ルーバ１１１ｃの前端部Ｈ１
と下流側ルーバ１１１ｃの後端部Ｇ２とが互いにずれる
ようにする、又は上流側ルーバ１１１ｃの後端部Ｈ２と
下流側ルーバ１１１ｃの前端部Ｇ１とが互いにずれるよ
うにすれば、ルーバ１１１ｃの大きさを小さくすること
なく、後端側Ｈ２、Ｇ２と立板部１１１ｂとの距離δ２
を大きくすることができるので、後端側Ｈ２、Ｇ２と立
板部１１１ｂとの間にＰＭが堆積することを抑制でき
る。

【０１０９】なお、後端側Ｈ２、Ｇ２と立板部１１１ｂ
との距離δ２を大きくすると、ルーバ１１１ｃに衝突し
ないで下流側に流れるＥＧＲガスが発生するものの、後
端側Ｈ２、Ｇ２と立板部１１１ｂとの隙間から流れるＥ
ＧＲガスは、次のルーバ１１１ｃに衝突して縦渦を発生
させるので、フィン１１１の表面に付着したＰＭを確実
に吹き飛ばすことができる。

【０１１０】以上に述べたように、本実施形態によれ
ば、フィン１１１の目詰まりを防止しつつ、ガスクーラ
の熱交換効率を向上させることができる。

【０１１１】（第６実施形態）上述の実施形態ではルー
バ１１１ｃを三角形状としたが、本実施形態は、図２３
に示すように、ルーバ１１１ｃの後端Ｈ２、Ｇ２側のう
ち平板部１１１ａからの距離が最も大きくなる頂部Ｉの
角部を略９０°以上としたものである。

【０１１２】なお、図２３（ｂ）は頂部Ｉの外縁形状を
滑らかな曲線状とすることにより頂部Ｉの角部を略９０
°以上とした例であり、図２３（ａ）はルーバ１１１ｃ
を略台形状とすることにより頂部Ｉの角部を略９０°以
上とした例である。

【０１１３】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【０１１４】ルーバ１１１ｃがＥＧＲガスに直接に晒さ
れるので、鋭角的な端部が腐食した場合、頂部Ｉが腐食
により脱落するおそれがある。

【０１１５】これに対して、本実施形態では、頂部Ｉの
角部を略９０°以上として鈍角状としているので、頂部
Ｉの表面積が大きくなる。したがって、頂部Ｉが腐食し
た場合であっても、頂部Ｉが腐食により脱落してしまう
ことを未然に防止できる。

【０１１６】なお、本実施形態は、前述のごとく、頂部
Ｉが鋭角的になることを防止したものであるので、その
角度は厳密に９０°以上とするものではない。

【０１１７】（その他の実施形態）第１、２実施形態で
は、穴部１１１ｄは、平板部１１１ａのうちルーバ１１
１ｃの切り起こし側と逆側の面が排気通路１１０の内壁
（冷却水通路１２０の外壁）と接触することにより閉塞
されていたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、その他手段により穴部１１１ｄを閉塞してもよい。

【０１１８】また、上述の実施形態では、平板部１１１
ａのみにルーバ１１１ｃを設けたが、平板部１１１ａに
加えて、立板部１１１ｂにもルーバ１１１ｃを設けても
よい。

【０１１９】また、上述の実施形態では、ルーバ１１１
ｃを三角状としたが、本発明は厳密な意味で三角状に限
定されるものではなく、ＥＧＲガス流れ下流側に向かう
ほど平板部１１１ａからの距離が大きくなるような部位
を有する形状であればよい。

【０１２０】また、第１、２実施形態では、組をなすル
ーバ１１１ｃの先端側、つまりＥＧＲガス流れ上流側端
部は、互いに接触するように近接していたが、本発明は
これに限定されるものではなく、組をなすルーバ１１１
ｃの先端側に所定の隙間を設けてもよい。

【０１２１】また、上述の実施形態では、ガスクーラ１
００に本発明に係る排気熱交換装置を適用したが、マフ
ラー内に配設されて排気の熱エネルギを回収する熱交換
器等のその他の熱交換器にも適用してもよい。

【０１２２】また、上述実施形態では、フィン１１１の
一部を切り起こすことにより、ルーバ１１１ｃを形成し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２４
に示すような、フィン１１１と別体の板状部材にルーバ
１１１ｃを形成し、このルーバ１１１ｃが形成された板
状部材をろう付け等の接合手段によりフィン１１１に接
合して組をなすルーバ１１１ｃ間に穴部が形成されない
ようにしてもよい。

【０１２３】なお、図２４（ａ）は板材の一部を観音開
き状に切り起こしてルーバ１１１ｃを形成したものであ
り、図２４（ｂ）は図２４（ａ）とは逆に板材の一部を
外側から切り起こしてルーバ１１１ｃを形成したもので
ある。

【０１２４】また、上述の実施形態では、積層プレート
１３１、１３２を２枚１組として積層して冷却水通路１
２０を構成したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、巻締め溶接、又は図２５に示すように、コの字状
にプレスされた板材を接合することにより製造されたチ
ューブにて冷却水通路１２０を構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るガスクーラを用い
たＥＧＲガス冷却装置の模式図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係るガスクーラ１００
の外形図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るインナー
フィンの斜視図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態
に係るインナーフィンを側面図であり、（ｃ）は本発明
の第１実施形態に係るインナーフィンの正面図である。

【図７】本発明の第１実施形態に係るインナーフィンの
効果を説明するため説明図である。

【図８】本発明の第１実施形態に係るインナーフィンの
効果を説明するため説明図である。

【図９】本発明の第１実施形態に係るインナーフィンに
おけるＥＧＲガスを示す模式図である。

【図１０】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るインナ
ーフィンにおけるＥＧＲガス（排気流れ）の流速分布を
示す模式図であり、（ｂ）はストレートフィンにおける
ＥＧＲガス（排気流れ）の流速分布を示す模式図であ
る。

【図１１】本発明の第１実施形態に係るインナーフィン
の斜視図である。

【図１２】温度効率とＥＧＲガス（排気）をガスクーラ
に流通させる時間との関係を示すグラフである。

【図１３】ＥＧＲガスを６時間ガスクーラ１００に流通
させ、ＰＭが堆積した後のガスクーラの圧力損失を示す
グラフである。

【図１４】ＥＧＲガスを６時間ガスクーラ１００に流通
させた場合に堆積するＰＭの堆積量（堆積厚み）を示す
グラフである。

【図１５】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るインナ
ーフィンの斜視図であり、（ｂ）は本発明の第２実施形
態に係るインナーフィンを側面図であり、（ｃ）は本発
明の第２実施形態に係るインナーフィンの正面図であ
る。

【図１６】本発明の第３実施形態に係るガスクーラの断
面図である。

【図１７】（ａ）は本発明の第３実施形態に係るインナ
ーフィンの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図であ
り、（ｃ）は本発明の第１実施形態に係るインナーフィ
ンの正面図である。

【図１８】本発明の第３実施形態に係るインナーフィン
におけるＥＧＲガス（排気流れ）を示す模式図である。

【図１９】温度効率とＥＧＲガス（排気）をガスクーラ
に流通させる時間との関係を示すグラフである。

【図２０】（ａ）は本発明の第４実施形態に係るインナ
ーフィンの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図であ
る。

【図２１】本発明の第４実施形態に係るインナーフィン
におけるＥＧＲガス（排気流れ）を示す模式図である。

【図２２】（ａ）は本発明の第５実施形態に係るインナ
ーフィンの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図で
ある。

【図２３】本発明の第４実施形態に係るルーバの正面図
である。

【図２４】本発明のその他の実施形態に係るルーバの斜
視図である。

【図２５】本発明のその他の実施形態に係るガスクーラ
の断面図である。

【図２６】従来の技術に係るインナーフィンの問題点を
説明するため説明図である。

【図２７】従来の技術に係るインナーフィンの問題点を
説明するため説明図である。

【符号の説明】

１１１…インナーフィン、１１１ａ…平板部、１１１ｂ
…立板部、１１１ｃ…ルーバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林孝幸愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者柴垣和弘愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3G062 ED08 GA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関から排出される排気と冷却流体
との間で熱交換を行う排気熱交換装置であって、前記排気が流通する扁平状の排気通路（１１０）と、前記排気通路（１１０）内に配設され、前記排気の流通
方向から見て、波状となるように形成されて前記排気と
前記冷却流体との熱交換を促進するフィン（１１１）と
を有し、前記排気通路（１１０）の内壁側には、排気流れ下流側
に向かうほど内壁側からの距離が大きくなるような面
（１１１ｆ）を有する複数枚のルーバ（１１１ｃ）が、
排気流れに沿って設けられており、さらに、前記ルーバ（１１１ｃ）の前記面（１１１ｆ）
は、前記排気の流通方向に対して交差していることを特
徴とする排気熱交換装置。
【請求項２】内燃機関から排出される排気と冷却流体
との間で熱交換を行う排気熱交換装置であって、前記排気が流通する扁平状の排気通路（１１０）と、前記排気通路（１１０）内に配設され、前記排気の流通
方向から見て、前記排気通路（１１０）の長径方向と略
平行な平板部（１１１ａ）、及びこの平板部（１１１
ａ）と交差する立板部（１１１ｂ）を有するように波状
に形成されて前記排気と前記冷却流体との熱交換を促進
するフィン（１１１）とを有し、前記平板部（１１１ａ）には、その一部を切り起こして
排気流れ下流側に向かうほど前記平板部（１１１ａ）か
らの距離が大きくなるように略三角状に形成されたルー
バ（１１１ｃ）が、２枚１組として排気流れ下流側に向
けて複数組並んでおり、前記ルーバ（１１１ｃ）のうち組をなす２枚のルーバ
（１１１ｃ）は、排気流れ下流側に向かうほど、前記ル
ーバ（１１１ｃ）間の距離が増大するようにハの字状に
並んでおり、さらに、前記ルーバ（１１１ｃ）を切り起こす際に、前
記組をなす２枚のルーバ（１１１ｃ）間に生成された穴
部（１１１ｄ）が閉塞されていることを特徴とする排気
熱交換装置。
【請求項３】前記ルーバ（１１１ｃ）のうち排気流れ
下流側端部（１１１ｅ）と前記立板部（１１１ｂ）との
距離（δ）は、前記ルーバ（１１１ｃ）の最大切り起こ
し高さ（ｈ）の０．５倍以上、１倍以下であることを特
徴とする請求項２に記載の排気熱交換装置。
【請求項４】前記ルーバ（１１１ｃ）のうち排気流れ
下流側端部（１１１ｅ）と前記立板部（１１１ｂ）との
距離（δ）は、前記ルーバ（１１１ｃ）の最大切り起こ
し高さ（ｈ）の０．１５倍以上、２倍以下であることを
特徴とする請求項２に記載の排気熱交換装置。
【請求項５】前記穴部（１１１ｄ）は、前記排気通路
（１１０）を区画する区画部材（１３１、１３２）にて
閉塞されていることを特徴とする請求項２ないし４のい
ずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項６】内燃機関から排出される排気と冷却流体
との間で熱交換を行う排気熱交換装置であって、前記排気が流通する扁平状の排気通路（１１０）と、前記排気通路（１１０）内に配設され、前記排気の流通
方向から見て、前記排気通路（１１０）の長径方向と略
平行な平板部（１１１ａ）、及びこの平板部（１１１
ａ）と交差する立板部（１１１ｂ）を有するように波状
に形成されて前記排気と前記冷却流体との熱交換を促進
するフィン（１１１）とを有し、前記フィン（１１１）には、排気流れ下流側に向かうほ
ど前記フィン（１１１）の表面からの距離が大きくなる
ように略三角状に形成されたルーバ（１１１ｃ）が、２
枚１組として排気流れ下流側に向けて複数組並んでお
り、前記ルーバ（１１１ｃ）のうち組をなす２枚のルーバ
（１１１ｃ）は、排気流れ下流側に向かうほど、前記ル
ーバ（１１１ｃ）間の距離が増大するようにハの字状に
並んでいることを特徴とする排気熱交換装置。
【請求項７】内燃機関から排出される排気と冷却流体
との間で熱交換を行う排気熱交換装置であって、排気が流通する排気通路（１１０）と、前記排気通路（１１０）内に配設され、互いに交差する
面を有して排気の流通方向に帯状に延びる複数枚の平板
部（１１１ａ）を有して排気の流通方向から見て波状に
形成されたフィン（１１１）とを備え、前記平板部（１１１ａ）には、排気流れ下流側に向かう
ほど前記平板部（１１１ａ）からの距離が大きくなる面
を有する複数枚のルーバ（１１１ｃ）が、排気流れに対
して傾いた状態で排気流れに沿って千鳥状に並んでいる
ことを特徴とする排気熱交換装置。
【請求項８】前記複数枚のルーバ（１１１ｃ）のう
ち、排気流れ上流側に位置する上流側ルーバ（１１１
ｃ）と、この上流側ルーバ（１１１ｃ）と隣り合って排
気流れ下流側に位置する下流側ルーバ（１１１ｃ）と
は、前記下流側ルーバ（１１１ｃ）の排気流れ前端部
（Ｇ１）が、前記上流側ルーバ（１１１ｃ）の排気流れ
後端部（Ｈ２）より排気流れ下流側に位置するように設
けられていることを特徴とする請求項７に記載の排気熱
交換装置。
【請求項９】前記上流側ルーバ（１１１ｃ）と前記下
流側ルーバ（１１１ｃ）とは、排気の流通方向から見
て、互いに重なるように設けられていることを特徴とす
る請求項８に記載の排気熱交換装置。
【請求項１０】前記上流側ルーバ（１１１ｃ）及び前
記下流側ルーバ（１１１ｃ）は、排気の流通方向から見
て、前記上流側ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ１）と
前記下流側ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｇ２）とが互
いにずれていることを特徴とする請求項８に記載の排気
熱交換装置。
【請求項１１】前記上流側ルーバ（１１１ｃ）及び前
記下流側ルーバ（１１１ｃ）は、排気の流通方向から見
て、前記上流側ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２）と
前記下流側ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｇ１）とが互
いにずれていることを特徴とする請求項８又は１０に記
載の排気熱交換装置。
【請求項１２】前記上流側ルーバ（１１１ｃ）及び前
記下流側ルーバ（１１１ｃ）は、排気の流通方向から見
て、前記上流側ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ１）と
前記下流側ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｇ２）とが互
いに略重なるように設けられていることを特徴とする請
求項９に記載の排気熱交換装置。
【請求項１３】前記上流側ルーバ（１１１ｃ）及び前
記下流側ルーバ（１１１ｃ）は、排気の流通方向から見
て、前記上流側ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２）と
前記下流側ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｇ１）とが互
いに略重なるように設けられていることを特徴とする請
求項８又は１０に記載の排気熱交換装置。
【請求項１４】前記ルーバ（１１１ｃ）の後端側のう
ち前記平板部（１１１ａ）からの距離が最も大きくなる
頂部（Ｉ）の角部は、略９０°以上であることを特徴と
する請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の排気熱
交換装置。
【請求項１５】前記ルーバ（１１１ｃ）の後端側のう
ち前記平板部（１１１ａ）からの距離が最も大きくなる
頂部（Ｉ）の外縁形状は、滑らかな曲線状に形成されて
いることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１
つに記載の排気熱交換装置。
【請求項１６】前記ルーバ（１１１ｃ）は、排気流れ
下流側に向かうほど前記平板部（１１１ａ）からの距離
が大きくなる面を有するように略台形状に形成されてい
ることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つ
に記載の排気熱交換装置。
【請求項１７】前記ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ
２、Ｇ２）と、このルーバ（１１１ｃ）が設けられた平
板部（１１１ａ）と隣り合って交差する前記平板部（１
１１ｂ）との距離（δ２）は、前記ルーバ（１１１ｃ）
の最大高さ（ｈ）の０．１５倍以上、１倍以下であるこ
とを特徴とする請求項７ないし１６のいずれか１つに記
載の排気熱交換装置。
【請求項１８】前記ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ
２、Ｇ２）と、このルーバ（１１１ｃ）が設けられた平
板部（１１１ａ）と隣り合って交差する前記平板部（１
１１ｂ）との距離（δ２）は、前記ルーバ（１１１ｃ）
の最大高さ（ｈ）の０．１５倍以上、２倍以下であるこ
とを特徴とする請求項７ないし１６のいずれか１つに記
載の排気熱交換装置。
【請求項１９】前記ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ
１、Ｇ１）と、このルーバ（１１１ｃ）が設けられた平
板部（１１１ａ）と隣り合って交差する前記平板部（１
１１ｂ）との距離（δ１）は、前記ルーバ（１１１ｃ）
の最大高さ（ｈ）の０．１５倍以上、１倍以下であるこ
とを特徴とする請求項７ないし１８のいずれか１つに記
載の排気熱交換装置。
【請求項２０】前記ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ
１、Ｇ１）と、このルーバ（１１１ｃ）が設けられた平
板部（１１１ａ）と隣り合って交差する前記平板部（１
１１ｂ）との距離（δ１）は、前記ルーバ（１１１ｃ）
の最大高さ（ｈ）の０．１５倍以上、２倍以下であるこ
とを特徴とする請求項７ないし１８のいずれか１つに記
載の排気熱交換装置。
【請求項２１】排気流れに対する前記ルーバ（１１１
ｃ）の傾き角（θ）は、１５°以上、４５°以下である
ことを特徴とする請求項７ないし２０のいずれか１つに
記載の排気熱交換装置。
【請求項２２】内燃機関から排出される排気と冷却流
体との間で熱交換を行う排気熱交換装置であって、排気が流通する排気通路（１１０）と、前記排気通路（１１０）内に配設され、互いに交差する
面を有して排気の流通方向に帯状に延びる複数枚の平板
部（１１１ａ）を有して排気の流通方向から見て波状に
形成されたフィン（１１１）とを備え、前記平板部（１１１ａ）には、排気流れ下流側に向かう
ほど前記平板部（１１１ａ）からの距離が大きくなる面
を有する複数枚のルーバ（１１１ｃ）が、排気流れに対
して傾いた状態で排気流れに沿って千鳥状に並んでお
り、さらに、前記ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２、Ｇ
２）と、このルーバ（１１１ｃ）が設けられた平板部
（１１１ａ）と隣り合って交差する前記平板部（１１１
ｂ）との距離（δ２）は、前記ルーバ（１１１ｃ）の前
端部（Ｈ１、Ｇ１）と、このルーバ（１１１ｃ）が設け
られた平板部（１１１ａ）と隣り合って交差する前記平
板部（１１１ｂ）との距離（δ１）より大きいことを特
徴とする排気熱交換装置。