JP2004191035A

JP2004191035A - 樹脂管を内装した伝熱管

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Publication number: JP2004191035A
Application number: JP2003333128A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Usui; 正佳臼井
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】金属材製のフィン部材を内装した伝熱管と同等若しくはそれ以上の熱伝導性を有する伝熱管を、樹脂材を使用して形成する。そして、軽量で廉価であるとともに、耐食性に優れた伝熱管を容易に製造可能とする。
【解決手段】金属管２内に、内周面に軸方向に長尺なフィン５を、内部空間を分割する事のないよう少なくとも一個設けるか又は長尺なフィン５により内部空間を複数に分割した樹脂管３を、一個又は複数個直列に挿入配設して伝熱管１を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＧＲガス冷却装置等の多管式熱交換器にて、冷却水、冷却風、カーエアコン用冷媒、その他の冷媒液と、ＥＧＲガス、煤を含有する燃焼排気ガス等の流体との熱交換を行うために用いるもの等、種々の用途の伝熱管に係るものである。

従来、自動車のエンジン等では、排気ガスの一部を排気ガス系から取り出して、再びエンジンの吸気系に戻し、混合気や吸入空気に加えるＥＧＲシステムが、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンともに用いられていた。ＥＧＲシステム、特にディーゼルエンジンの高ＥＧＲ率のクールドＥＧＲシステムでは、排気ガス中のNOxを低減し、燃費の悪化を防止するとともに、過剰な温度上昇によるＥＧＲバルブの機能低下や耐久性の低下を防止するため、高温化したＥＧＲガスを冷却水、冷却風、カーエアコン用冷媒、その他の冷媒液で冷却するＥＧＲガス冷却装置を設けている。

そして、このＥＧＲガス冷却装置として、下記特許文献１の従来発明に示す如く、内部をＥＧＲガスが流通可能な複数の細径の伝熱管を配置し、この伝熱管の外側に冷却水や冷却風、冷媒等の冷媒液を流通させる事により、伝熱管を介してＥＧＲガスと冷媒液との熱交換を行うものが存在した。

上述の如きＥＧＲガス冷却装置で使用する伝熱管として、下記特許文献１、特許文献２に記載の如きものが知られている。これらの伝熱管は、金属管の内部に、管軸方向に長尺な板状や螺旋状の金属材製フィンを内装する事により形成し、該フィンにより伝熱管の伝熱面積を増やすとともに伝熱管内のＥＧＲガスの流れを乱流化する事で、伝熱管を介してＥＧＲガスと冷媒液との熱交換効率を高めようとしていた。
特開平１１−１０８５７８号公報特開２００１−２２７４１３号公報

しかしながら、金属材は樹脂材に比べて高価であるし、加工性に乏しいため、従来の金属材製のフィンでは形状が制限され、表面積が多く放熱性に優れた複雑な形状とするのは困難であるとともに軽量化にも限界があった。また、ＥＧＲガス中の水蒸気や未燃焼ガス、硫酸水、炭化水素等の凝縮液に対する耐食性を得るため、金属材にめっき処理等を施す必要があったり、フィン部材を金属管にろう付けする手間等があり、製造工程を増やしていた。そこで、本発明者らは、軽量で加工性に優れた樹脂材に注目し、金属材製の伝熱面と樹脂材製の伝熱面の熱交換性能の比較実験を行ったところ、金属材製伝熱面に比べて樹脂材製伝熱面は、条件にもよるが熱交換性能が４〜１５％程度しか劣化しない事を見出した。この４〜１５％程度の熱交換性能を補うためには、樹脂材製伝熱面の表面積を１５％以上増加させれば、金属材製の伝熱面と同等若しくはそれ以上の熱交換性能を得る事が可能となると言う結論を得た。

本発明は上述の如き課題を解決しようとするものであって、肉薄化させた金属管の内部に樹脂管を内装して伝熱管を形成し、伝熱管の軽量化と低コスト化を可能とするとともに、樹脂材の優れた加工性により樹脂管の表面積を広く形成し、金属管に金属材製フィン部材を内装した伝熱管と同等若しくはそれ以上の熱伝導性を得ようとするものである。この優れた熱伝導性により、伝熱管内を流動する流体と伝熱管の外面を流動する冷媒液との熱交換効率を向上させるものである。また、この優れた熱交換性能により、伝熱管並びに伝熱管を使用した多管式熱交換器の軽量化と小型化を可能とするものである。

本発明は上述の如き課題を解決するため、金属管内に、内周面に軸方向に長尺なフィンを、内部空間を分割する事のないよう少なくとも一個設けるか又は長尺なフィンにより内部空間を複数に分割した樹脂管を、一個又は複数個直列に挿入配設して成るものである。

また、フィンは、表面に軸方向に長尺な突条及び／又は凹溝を設けても良い。

また、樹脂管は、この樹脂管を形成する樹脂材よりも熱伝導性の高い粒子及び／又は繊維を含有させても良い。

また、樹脂管は、この樹脂管を形成する樹脂材にカーボンナノファイバーを含有させても良い。

また、カーボンナノファイバーは、５wt%より多く３０wt%より少ない含有量で含有させても良い。

本発明は上述の如く構成したものであり、熱伝導性に優れた金属管内に、フィンを設けて伝熱面積を広くし熱伝導性を高めた樹脂管を配設して伝熱管を形成しているので、金属管に金属材製のフィン部材を内装した伝熱管と同等若しくはそれ以上の熱伝導性を得る事ができる。従って、熱交換性能に優れた伝熱管を、樹脂材を用いて廉価で軽量に形成する事ができる。また、樹脂材を使用する事により、伝熱管の製造が容易となるし、伝熱管内部を流動する流体に対する耐食性にも優れた製品となる。また、このように熱交換効率と耐食性に優れ、軽量で廉価な伝熱管を使用する事により、ＥＧＲガス冷却装置、その他の多管式熱交換器の熱交換性能を向上させ、製品の品質及び耐久性を向上させる事ができる。また、優れた熱交換性能により、多管式熱交換器の小型化、軽量化が可能となり、車輌その他への設置時のレイアウトの自由度の高い製品となる。

本発明の伝熱管は上述の如く、樹脂管の内周面に、内部空間を分割する事のないよう少なくとも一個のフィンを軸方向に一体に突設するか又は長尺なフィンにより内部空間を複数に分割して樹脂管を形成している。このようなフィンは、樹脂管の成形時に一体に設けても良く、例えば押出成形で形成したり、短寸であれば円筒形の金型の内部に中子を挿入配置し、金型に樹脂材を注入・固化後に、中子を軸方向に引き抜く等の手法により、簡単に形成可能である。また、フィンを樹脂管とは別個に形成し、後工程で樹脂管の内周面にフィンを一体に接続しても良く、樹脂材の熱溶着や接着剤の使用により、金属材をろう付けする場合に比べて容易に形成可能である。

また、上記フィンを設けた樹脂管を金属管内に配設して伝熱管を形成するが、金属管の内部に樹脂管を挿入配置した後、該金属管を伸管させる事で、金属管と樹脂管とを密着させても良いし、接着剤にて金属管の内周面に樹脂管を接着固定しても良い。また、伝熱管は、断面形状を円形としても良いし、楕円形、長円形としても良い。

本発明の伝熱管は、最外層に熱伝導性に優れる金属管を配置しているし、この金属管内に、フィンを設けて内表面を増大させ、熱伝導性を高めた樹脂管を配設しているので、金属管に金属材製のフィン部材を挿入配設した従来の伝熱管と同等若しくはそれ以上の熱伝導性を有する伝熱管を得る事ができる。また、樹脂材は金属材に比べて材料費が安価で、フィンの形成にろう付け等の手間がなく、廉価で軽量な伝熱管を得る事ができる。

また、伝熱管の内周面が樹脂材であるから、内部を流動する流体に対する耐食性にも優れたものとなる。更に、樹脂材の容易な加工性を利用して、より複雑な形状でより多くのフィンを形成する事ができ、伝熱管の伝熱面積を更に増大させる事が可能となる。この伝熱面積の増大により、樹脂管を内装した伝熱管であっても金属管で形成した伝熱管と同等若しくはそれ以上の熱伝導性を得る事ができ、熱交換性能に優れた伝熱管を得る事ができる。

また、樹脂管の内部空間を分割する事なく内周面にフィンを突出した場合、フィンにより伝熱管内を流動する流体に乱流を発生させるものとなり、境界層の剥離により、伝熱管を介した流体と冷媒液との熱交換を促進する事ができる。また、フィンにより樹脂管の内部空間を分割した場合は、流体の流れの偏りを防ぐ事ができ、伝熱管内を流体が分散して流動するとともに流体と伝熱管の内周面との接触面圧が増大し、流体の熱を効率的に伝熱管に伝熱させて熱交換性能を向上させる事ができる。

また、このように熱交換性能に優れ軽量で廉価な伝熱管を使用する事により、ＥＧＲガス冷却装置、その他の多管式熱交換器の熱交換性能を向上させる事ができ、これらの装置の軽量化や小型化も可能となる。そのため、狭い場所への設置も容易に行う事ができ、多管式熱交換器のレイアウトの自由度が高まる。また、樹脂管を内装して耐食性を高めているので、例えばＥＧＲガス中の水蒸気や未燃焼ガス、硫酸水、炭化水素等の凝縮液に対する耐食性が高まり、多管式熱交換器の耐久性を向上させる事ができる。また、伝熱管の樹脂材製の内周面には、ＥＧＲガスや燃焼排気ガス等に含有される煤が付着しにくいものとなり、煤による熱伝導性の低下を抑える事ができ、前述の如き優れた熱交換性能を持続させる事が可能となる。

また、フィンは、表面に軸方向に長尺な突条及び／又は凹溝を設ければ、フィンの表面積がより広くなり、伝熱管の伝熱面積を更に増大させる事ができるとともに、伝熱管内部を流動する流体の乱流化が更に促進され、境界層の剥離により、伝熱管を介した流体と冷媒液との熱交換効率を高める事ができる。また、このような複雑な形状であっても、樹脂材により容易な形成が可能となる。

また、上記樹脂管を形成する樹脂材に、カーボンナノファイバーを含有させれば、樹脂材製伝熱面の熱伝導性が更に高まり、伝熱管の内外を流動する流体相互の熱交換性能を更に向上させる事が可能となる。また、カーボンナノファイバーは、５wt%より多く３０wt%より少ない含有量で含有させれば、最良の熱伝導性を得る事ができる。このカーボンナノファイバーの含有量を５wt%以下とすると、伝熱効果の向上作用に乏しく、３０wt%以上を樹脂材に含有させるのは困難で、生産性が低下するとともに高価で、伝熱効果に大きな差を生じない。

尚、本明細書で言うカーボンナノファイバーとは、ナノテクノロジー分野に於いて、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、その他ナノ単位のカーボン繊維を含んだ総称を示すものである。また、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、その他を混在させて樹脂材に含有させても良いし、単体で含有させても良い。また、カーボンナノチューブを樹脂材に含有させる場合は、カーボンナノチューブが単層であっても良いし、複層であっても良い。更に、このカーボンナノチューブのアスペクト比は問わないものである。また、カーボンナノチューブの太さ、長さ等も問わないものである。

また、黒色で黒体輻射効果のある樹脂材を使用すれば、樹脂管の熱伝導性が高まり、伝熱管の内外を流動する流体相互の熱交換性能を向上させる事ができる。また、樹脂材に熱伝導性の高い銅、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材製、カーボン材製又はガラス材製の粒子及び／又は繊維を含有したり、樹脂材の表面に前記金属材の粉末等を混合した塗料を塗布したり、金属材をめっき或いは蒸着等させても、熱交換性能の向上が可能となる。更には、黒色で黒体輻射効果のある樹脂材に前記金属材製、カーボン材製又はガラス材製の粒子や繊維、及び／又はカーボンナノファイバーを含有させれば、熱交換性能の更なる向上が可能となる。

以下、本発明の伝熱管を自動車のＥＧＲガス冷却装置に使用した実施例を図面に於て詳細に説明する。図１は実施例１で、樹脂管の内周面に、内部空間を分割する事のないよう６本のフィンを突設し、この樹脂管を金属管内に挿入配設して形成した断面形状が円形の伝熱管の斜視図で、フィンの表面に凹溝を設けたものである。また、図２は図１の平面図である。図３は、フィンを十文字状に配置して内部空間を４分割した樹脂管を、金属管内に挿入配設した実施例２の伝熱管の平面図である。図４は、５本のフィンを放射状に設けて内部空間を５分割した樹脂管を、金属管内に挿入配設した実施例３の伝熱管の平面図であり、フィンの表面に凹溝を設けている。図５は、断面形状を長円形とした実施例４の伝熱管で、長円の短軸と平行な３本のフィンを樹脂管に設けて内部空間を平行に４分割したものである。

また、図６は本発明の伝熱管を用いたＥＧＲガス冷却装置の概略図である。また、図７は鋼管の外表面をＰＡ樹脂でコートした配管、鋼管の外表面をＰＡ樹脂とＰＰ樹脂でコートした配管、鋼管のみで形成した配管の各々に於いて行った熱交換性能の比較実験の概念図で、図８はその比較実験結果をグラフ化したものである。

まず、本発明をするにあたり、表面材質を樹脂材とした伝熱面の熱交換性能の比較実験を行った。この実験装置は、図７に示す如く、風洞部(３１)内に直径８mm、長さ1900mmとした配管(３２)を配置し、この配管(３２)に、温度計(３３)を設けた温水タンク(３４)及びポンプ(３５)、流量計(３６)を接続し、前記配管(３２)に0.9L/mの流量で温度約60℃の温水を流通させている。そして、前記風洞部(３１)内にファン(３７)にて冷却風を送風して、配管(３２)を介して冷却風にて温水を冷却している。

そして、冷却風と配管(３２)内の温水との熱交換性能を、温水の入口温度と出口温度を計測して、その温度差を算出する事により測定する。その温度差及び風速との関係を下記表１及び図８のグラフに示した。実験には、肉厚0.7mmとする鋼管の外表面に13μｍの亜鉛めっきとクロメート処理を施し、更に肉厚50μｍのＰＡ樹脂でコートした配管(３２)(以下ＰＡコート配管と言う)と、肉厚0.7mmとする鋼管の外表面に13μｍの亜鉛めっきとクロメート処理を施し、更に肉厚50μｍのＰＡ樹脂及び肉厚1.0mmのＰＰ樹脂でコートした配管(３２)(以下ＰＡ＋ＰＰコート配管と言う)を使用した。また、比較実験として鋼管のみで形成した配管(３２)の熱交換性能も測定した。この鋼管は、肉厚0.7mmとし、外表面に何等の表面処理も施していない。

尚、下記表１中で、風速(m/s)がＰＡコート配管、ＰＡ＋ＰＰコート配管、鋼管のみの配管で完全に一致していないのは、完全に一致する風速を得るのが技術的に困難である事による。そのため、近似した風速を生じさせ、これを計測して得たものが表１に示す風速である。

上述の実験により、従来の鋼管のみに比べて、ＰＡコート配管及びＰＡ＋ＰＰコート配管では、約6m/sの風速時に於いて熱交換性能が４〜１５％程度しか劣化せず、優れた熱交換性能を示した。この実験結果より、樹脂材製の伝熱面の表面積を１５％以上増加させれば、金属材製の伝熱面と同等若しくはそれ以上の熱交換性能を得られる事が判明した。この表面積を増加させる手段として、図１〜図５に示す実施例１〜４の如き樹脂管を内装した伝熱管を形成した。

尚、本発明を実施する際は、下記表２に示す如き樹脂材等を使用する事により、熱交換性能が優れるだけでなく、耐食性や耐熱性にも優れる伝熱管を得る事ができる。また、あまり耐熱性が必要でなければ、更に多くの種類の樹脂材を使用する事が可能となる。また、この伝熱管を使用する事で、ＥＧＲガス冷却装置、その他の多管式熱交換器の熱交換性能、耐食性、耐久性、表２の樹脂材にあっては耐熱性をも向上させる事ができる。

上記樹脂材を用いた図１、図２に示す実施例１を詳細に説明すると、(１)は伝熱管で、ステンレス鋼管その他の金属管(２)の内部に、該金属管(２)とほぼ同一長さとする円筒形の樹脂管(３)を配設している。伝熱管(１)の製造工程を説明すると、まず樹脂管(３)は、図１に示す如く、金属管(２)とほぼ同一長さで、金属管(２)の内径とほぼ同一の外径とする円筒形で、この円筒形の基板(４)の内周面に、軸方向に長尺な６本のフィン(５)を、樹脂管(３)の内部空間を分割する事のないよう基板(４)と一体に形成している。また、各フィン(５)は、両表面に軸方向に長尺な凹溝(６)を複数設けて、フィン(５)の表面積を広くするとともに、伝熱管(１)内を流動するＥＧＲガス等の流体の乱流化を図っている。

次に、上記樹脂管(３)を、鋼管等の金属管(２)内部に挿入した後、該金属管(２)を伸管させる事で、金属管(２)と樹脂管(３)とを密着させて、伝熱管(１)を得るものである。また、金属管(２)と樹脂材製樹脂管(３)とは、金属管(２)を伸管させて密着するのではなく、接着剤にて金属管(２)の内周面と樹脂材製の樹脂管(３)の外周面を接着する事により互いを密着させても良い。

このように、本発明の伝熱管(１)は、熱伝導性に優れる金属管(２)内に、樹脂管(３)の内部空間を分割する事のないフィン(５)を突設する事で伝熱面積を増大させ熱伝導性を高めた樹脂管(３)を挿入配設しているので、金属材製のフィン部材等を挿入配設した従来の伝熱管と同等若しくはそれ以上の熱伝導性を得る事ができる。従って、樹脂材を使用しても伝熱管(１)の熱交換性能を低下させる事なく、より廉価で軽量な伝熱管(１)を得る事ができる。また、樹脂材は加工が容易であるから、フィン(５)やフィン(５)の両表面に形成する凹溝(６)を、金属材では製作が困難な複雑な形状でより多く形成する事ができ、熱交換性能の更なる向上が可能となるとともに、容易な製作が可能となる。

また、フィン(５)に凹溝(６)を設ける事により、フィン(５)の表面積を広くして伝熱管(１)の伝熱面積を更に増大させる事ができ、熱交換性能をより高める事ができる。更に、凹溝(６)により、伝熱管(１)内を流動する流体に乱流を発生させるものとなり、境界層の剥離により、伝熱管(１)を介した流体と冷媒液との熱交換を促進する事ができる。

また、従来の金属材のみの製品では、伝熱管内部を流動するＥＧＲガス中の水蒸気や未燃焼ガス、硫酸水、炭化水素等の凝縮液に対する耐食性を得るため、フィンや伝熱管に高価な耐食性金属材を使用したり、内表面にめっき処理を施す等の手間があったが、本発明の伝熱管(１)では、ＥＧＲガス等の流体との接触面が樹脂材であるから、耐食性に優れ、めっき処理等の手間を省き、伝熱管(１)の製造が容易となる。

また、フィン(５)及びフィン(５)に設ける凹溝(６)は、軸方向に平行であるから、樹脂管(３)の成形時に一体に設ける事ができる。それには、押出成形や、円筒形の金型の内部にフィン(５)用の凹溝を設けた中子を挿入配置し、金型に樹脂材の注入・固化後に、中子を軸方向に引き抜く事でも、前記凹溝(６)を設けたフィン(５)を、基板(４)に一体に設けた樹脂管(３)を、簡単に形成可能である。

そして、上述の如き伝熱管(１)を使用したＥＧＲガス冷却装置(１０)は、図６に示す如く、円筒状の胴管(１１)の両端付近に、内部を密閉可能にチューブシート(１２)を一対接続し、このチューブシート(１２)で仕切られた気密空間内を、ＥＧＲガスと冷媒液との熱交換を行うための熱交換部(１３)としている。そして、一対のチューブシート(１２)間に、前記伝熱管(１)を複数本、チューブシート(１２)を貫通して接続配置している。また、胴管(１１)の両端には、ＥＧＲガスの流入口(１４)と流出口(１５)とを設けたボンネット(１６)を各々接続している。

また、胴管(１１)には、冷媒液を熱交換部(１３)に供給する導入路(１７)と熱交換後の冷媒液を排出する導出路(１８)を設け、熱交換部(１３)内を冷媒液が流動可能としている。また、前記熱交換部(１３)は、内部に複数の支持板(２０)を接合配置し、該支持板(２０)に設けた挿通孔(２１)に伝熱管(１)を挿通する事により、バッフルプレートとして伝熱管(１)を安定的に支持するとともに、熱交換部(１３)内を流動する冷媒液の流れを蛇行化し、伝熱管(１)の外表面に対する相対速度を速めている。

上記のＥＧＲガス冷却装置(１０)では、伝熱管(１)の熱伝導性に優れた伝熱面を介して、ＥＧＲガスと冷媒液との熱交換が効率的に行われ、冷却効果を高める事ができる。また、この優れた冷却効果により、ＥＧＲガス冷却装置(１０)の小型化が可能となるし、軽量で廉価な本発明の伝熱管(１)を用いる事により、ＥＧＲガス冷却装置(１０)の軽量化と低コスト化も可能となる。また、この小型で軽量なＥＧＲガス冷却装置(１０)では、狭い場所への設置も可能で、レイアウトの自由度が増すものとなる。

また、ＥＧＲガスが流動する伝熱管(１)の内部に樹脂管(３)を内装しているので、ＥＧＲガス中の水蒸気や未燃焼ガス、硫酸水、炭化水素等の凝縮液に対する耐食性に優れるし、表２に示す如き樹脂材を使用する事で、高温のＥＧＲガスに対する耐熱性にも優れ、ＥＧＲガス冷却装置(１０)の耐久性を向上させる事ができる。また、内周面が樹脂材である事は、ＥＧＲガス中に含まれる煤が伝熱管(１)の付着・堆積を防止するものとなり、伝熱管(１)の熱伝導性の低下を抑制して、優れた熱交換性能を持続させる事ができる。

また、上記実施例１の伝熱管(１)では、樹脂管(３)の内部空間を分割する事のないようフィン(５)を突設しているが、他の異なる実施例２〜４では、後述の如く樹脂管(３)内に軸方向に長尺なフィン(５)を設け、このフィン(５)により樹脂管(３)の内部空間を分割している。このように樹脂管(３)の内部空間を分割する事により、伝熱管(１)内を流動するＥＧＲガス等の流れの偏りを防ぐ事ができ、伝熱管(１)内を流体が分散して流動するとともにＥＧＲガスと伝熱面との接触面圧が増大し、ＥＧＲガスの熱を効率的に伝熱管(１)に伝熱させて、熱交換性能を向上させる事ができるとともに、樹脂管(３)の剛性が高くなるので、金属管(２)の内周面と樹脂管(３)の外周面との面圧が高くできる。

まず、図３に示す実施例２では、樹脂管(３)内に十文字状にフィン(５)を配設し、内部空間を放射状に４分割している。また、図４に示す実施例３では、５本のフィン(５)を放射状に配設して、内部空間を放射状に５分割するとともに、該５本のフィン(５)の両表面に、微細な凹溝(６)を設けて伝熱面積の増大や流体の乱流化を図っている。

また、上記実施例１〜３では、樹脂管(３)の断面形状を円形としているが、図５に示す実施例４では、断面形状が長円形の樹脂管(３)を用い、この樹脂管(３)内に、長円の短軸と平行な３本のフィン(５)を設けて、内部空間を平行に４分割している。そして、この樹脂管(３)を、長円形の金属管(２)に挿入配設し、長円形の伝熱管(１)を形成している。

また、上記各実施例では、樹脂管(３)の形成時に、基板(４)とフィン(５)とを一度の成形で一体に形成しているが、他の異なる実施例として、基板(４)とフィン(５)とを別個に形成し、樹脂材の溶着又は接着剤等による接着により、基板(４)の内周面にフィン(５)を接続する事で樹脂管(３)を形成しても良く、金属管と金属材製のフィン部材とをろう付けする等に比べて、作業が容易となる。また、基板(４)と別個に形成する事により、フィン(５)及びフィン(５)に設ける凹溝(６)の形状を、より複雑に形成する事も可能で、伝熱面積の更なる増大が可能となる。

また、実施例１、３では、フィン(５)の両表面に、凹溝(６)を設けているが、フィン(５)の両表面又は片面に、軸方向に長尺な突条を突設して、伝熱面積の増大や流体の乱流化手段としても良い。勿論、実施例２、５の如きフィン(５)にも、両表面又は片面に、凹溝(６)や突条等を設けて、伝熱面積を増大させたり、流体の乱流化手段としても良い。また、上記各実施例では、金属管(２)内に、該金属管(２)とほぼ同一長さの樹脂管(３)を一個挿入配設しているが、金属管(２)よりも短寸な樹脂管(３)を複数個、直列に金属管(２)内に挿入配設しても良い。

尚、樹脂管(３)を形成する樹脂材には、熱伝導性の高い銅、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材の粉末、ガラス材の粉末や繊維、カーボン材の粉末や繊維等を混合したり、その表面に金属材の粉末等を混合した塗料を塗布したり、金属材をめっき或いは蒸着等させても良い。

また、黒色で黒体輻射効果のある樹脂材を使用した場合でも、樹脂管(３)の伝熱面の熱伝導性が高まり、ＥＧＲガスへの冷却性能を向上させる事ができる。更には、黒色で黒体輻射効果のある樹脂材に前記金属材製、カーボン材製、ガラス材製の粒子や繊維、及び／又は後述のカーボンナノファイバーを含有させても良く、冷却効果の更なる向上が可能となる。

また、樹脂材にカーボンナノファイバーを含有させる事により、樹脂管(３)の伝熱面の熱伝導性を更に向上させる事が可能となり、ＥＧＲガスへの冷却性能を効果的に向上させる事が可能となる。また、カーボンナノファイバーを樹脂材に含有させる場合は、５wt%より多く３０wt%より少ない含有量で含有させる事で、最良の伝熱効果を得る事が可能となる。

本発明の実施例１の伝熱管を示す斜視図。図１の平面図。実施例２の伝熱管の平面図。実施例３実施例の伝熱管の平面図。実施例４の伝熱管の平面図。本発明の伝熱管を使用したＥＧＲガス冷却装置の概念図。熱交換性能実験の概念図。熱交換性能グラフ。

符号の説明

１伝熱管
２金属管
３樹脂管
５フィン
６凹溝

Claims

金属管内に、内周面に軸方向に長尺なフィンを、内部空間を分割する事のないよう少なくとも一個設けるか又は長尺なフィンにより内部空間を複数に分割した樹脂管を、一個又は複数個直列に挿入配設した事を特徴とする樹脂管を内装した伝熱管。
フィンは、表面に軸方向に長尺な突条及び／又は凹溝を設けた事を特徴とする請求項１の樹脂管を内装した伝熱管。
樹脂管は、この樹脂管を形成する樹脂材よりも熱伝導性の高い粒子及び／又は繊維を含有させた事を特徴とする請求項１又は２の樹脂管を内装した伝熱管。
樹脂管は、この樹脂管を形成する樹脂材にカーボンナノファイバーを含有させた事を特徴とする請求項１、２又は３の樹脂管を内装した伝熱管。
カーボンナノファイバーは、５wt%より多く３０wt%より少ない含有量で含有させた事を特徴とする請求項４の樹脂管を内装した伝熱管。