JP2013142486A - Heat exchanger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of a great difference in exhaust gas flow rate among a plurality of surfaces contacted with exhaust gas without greatly lowering the flow rate of the exhaust gas even on a downstream side.SOLUTION: In a tube 2 through which exhaust gas flows, a first flat plate part 21 is disposed to abut on the inner wall of the tube 2. The first flat plate part 21 includes a surface inclined in an exhaust gas flowing direction by cutting-up and a first projection 31 and a second projection 32 are formed whose inclining directions are opposite each other. The projections 31 and 32 have larger projection sizes from the first flat plate part 21 as they advance respectively in the flowing-direction upstream side of the exhaust gas. The first projection 31 and the second projection 32 are, for example, alternately arranged in the flowing direction of the exhaust gas.

Description

本発明は、熱交換器に関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger.

エンジンの排気ガスが流通されるEGRクーラ等の熱交換器においては、一般的に、断面矩形状の外管内に、それぞれ扁平な内部空間を有する複数のチューブを互いの間に流通用の隙間を確保するようにして積層状態で配設して、各チューブの両端部を外管に密接された状態で固定している。そして、各チューブの両端部の固定部位の間となる中間部位においては、例えば外管を外側に向けて膨出させることにより、各チューブと外管との間に大きな流通空間を確保することも行われている。このような熱交換器は、各チューブ内を流れる排気ガスと上記流通用の隙間および流通空間を流れる冷却媒体(例えば冷却水や空気)との間で、各チューブを介して熱交換されるようになっている。   In a heat exchanger such as an EGR cooler in which engine exhaust gas is circulated, generally, a plurality of tubes each having a flat inner space are provided between each other in an outer tube having a rectangular cross section. It arrange | positions in the lamination | stacking state so that it may ensure, and the both ends of each tube are being fixed in the state closely_contact | adhered to the outer tube. And, in the intermediate part between the fixed parts at both ends of each tube, for example, by enlarging the outer tube outward, it is possible to secure a large distribution space between each tube and the outer tube. Has been done. In such a heat exchanger, heat is exchanged between the exhaust gas flowing in each tube and the cooling medium (for example, cooling water or air) flowing in the circulation gap and the circulation space via each tube. It has become.

チューブとその内部を流れる排気ガスとの熱交換を効果的に行うために、特許文献1に示すように、方形の波形形状を有する波形材を利用して、チューブ内壁に当接する第1平板部とチューブ内を複数に仕切る第2平板部とを構成して、第1平板部に対して切り起こしによって突起部を形成することが提案されている(排気ガスの接触面積増大)。そして、特許文献1に記載のものでは、切り起こされた突起部は、排気ガスの流通方向上流側に向かうつれて徐々に第1平板部からの突出寸法が小さくなるように設定されている。また、突起部の切り起こしによって形成される第1平板部に形成される孔部が、突起部の下流側に位置するようにされている。   In order to effectively perform heat exchange between the tube and the exhaust gas flowing through the tube, as shown in Patent Document 1, a first flat plate portion that abuts against the inner wall of the tube using a corrugated material having a square corrugated shape. And a second flat plate portion that partitions the inside of the tube into a plurality of portions, and a protrusion is formed by cutting and raising the first flat plate portion (increasing exhaust gas contact area). And in the thing of patent document 1, the cut-and-raised projection part is set so that the protrusion dimension from a 1st flat plate part may become small gradually toward the upstream of the distribution direction of exhaust gas. In addition, a hole formed in the first flat plate portion formed by cutting and raising the protrusion is positioned on the downstream side of the protrusion.

特開2007−225190号公報JP 2007-225190 A

チューブ内に第1平板部と第2平板部とを設けて、第1平板部に切り起こしによって排気ガスの流通方向に対して傾斜された突起部を形成する場合に、特に排気ガスの流速が低下する流側でのすすの堆積防止(抑制)と効率的な熱交換のために、排気ガスの流通方向全体に渡って排気ガスの流速を極力均一に維持できるようにすることが望まれることとなる。とりわけ、排気ガスの流通方向上流側と下流側とで排気ガスの流速が大きく相違しないようにすることや、第1平板部に対する左右壁面や対向壁面という複数の壁面間で、排気ガスの流速に大きなばらつきを生じないようにすることが望まれることになる。   In the case where the first flat plate portion and the second flat plate portion are provided in the tube, and the protrusion portion inclined with respect to the flow direction of the exhaust gas is formed by cutting and raising the first flat plate portion, the flow rate of the exhaust gas is particularly high. It is desirable to maintain the exhaust gas flow rate as uniform as possible throughout the exhaust gas flow direction in order to prevent (suppress) soot accumulation on the lower stream side and to perform efficient heat exchange. It becomes. In particular, the exhaust gas flow rate should not be greatly different between the upstream side and the downstream side in the exhaust gas flow direction, or the exhaust gas flow rate may be increased between a plurality of wall surfaces such as the left and right wall surfaces and the opposing wall surfaces with respect to the first flat plate portion. It would be desirable to avoid large variations.

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、下流側においても排気ガスの流速が大きく低下せず、しかも排気ガスが接触する複数の面の間での排気ガスの流速に大きな相違を生じないようにした熱交換器を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and the purpose thereof is to prevent the exhaust gas flow velocity from greatly decreasing even on the downstream side, and the exhaust gas between a plurality of surfaces in contact with the exhaust gas. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger that does not cause a large difference in the flow rate of the heat exchanger.

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項1に記載のように、
エンジンから排出される排気ガスと冷却媒体との間で熱交換を行うための熱交換器であって、
排気ガスが流通される内部空間を有するチューブと、
それぞれ前記チューブ内に位置され、該チューブ内壁に当接される第1平板部と、該チューブ内を複数の通路に仕切る第2平板部と、
を有し、
前記第1平板部には、それぞれ切り起こしによって排気ガスの流通方向に対して傾斜された面を有すると共に、排気ガスの流通方向に対する傾斜方向が互いに逆向きに設定された第1突起部と第2突起部とが多数形成され、
前記第1突起部と第2突起部とはそれぞれ、排気ガスの流通方向上流側に向かうほど前記第1平板部からの突出寸法が大きくなるようにされ、
前記第1突起部と第2突起部とは、排気ガスの流通方向において互いに異なる位置に形成されている、
ようにしてある。
In order to achieve the above object, the following solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 1,
A heat exchanger for exchanging heat between exhaust gas discharged from an engine and a cooling medium,
A tube having an internal space through which exhaust gas is circulated;
A first flat plate portion that is positioned in the tube and is in contact with the inner wall of the tube; a second flat plate portion that partitions the tube into a plurality of passages;
Have
The first flat plate portion has a surface that is inclined with respect to the flow direction of the exhaust gas by cutting and raising, and a first protrusion portion and a first protrusion portion whose inclination directions with respect to the flow direction of the exhaust gas are set to be opposite to each other. A large number of two protrusions,
Each of the first protrusion and the second protrusion is configured such that the protrusion dimension from the first flat plate portion increases toward the upstream side of the exhaust gas flow direction,
The first protrusion and the second protrusion are formed at different positions in the exhaust gas flow direction.
It is like that.

上記解決手法によれば、特に下流側において、排気ガス流速の大きな低下が抑制され、しかも第1平板部に対する左右壁面および対向壁面間での排気ガス流速のばらつきも抑制される。これにより、特に排気ガス流速が低下する下流側におけるすすの堆積防止や熱交換効率の向上が図られる。   According to the above-described solution technique, a large decrease in the exhaust gas flow velocity is suppressed, particularly on the downstream side, and variations in the exhaust gas flow velocity between the left and right wall surfaces and the opposed wall surfaces with respect to the first flat plate portion are also suppressed. As a result, soot accumulation can be prevented and heat exchange efficiency can be improved particularly on the downstream side where the exhaust gas flow rate is reduced.

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2以下に記載のとおりである。すなわち、
前記第1突起部を形成することにより前記第1平板部に形成される第1孔部が、該第1突起部の上流側に位置され、
前記第2突起部を形成することにより前記第1平板部に形成される第2孔部が、該第2突起部の上流側に位置され、
前記第1孔部と前記第1孔部とが、前記チューブの内壁によって閉塞されている、
ようにしてある(請求項2対応)。この場合、突起部に衝突される直前の高速の排気ガスが孔部を通過するので、孔部へのすすの堆積を防止する上で好ましいものとなる。
A preferred mode based on the above solution is as described in claim 2 and the following claims. That is,
A first hole formed in the first flat plate portion by forming the first protrusion is located upstream of the first protrusion,
A second hole formed in the first flat plate portion by forming the second protrusion is positioned upstream of the second protrusion,
The first hole and the first hole are closed by the inner wall of the tube,
(Corresponding to claim 2). In this case, since the high-speed exhaust gas immediately before colliding with the protrusion passes through the hole, it is preferable for preventing the accumulation of soot in the hole.

前記第1突起部および前記第2突起部がそれぞれ、三角形状とされ、
前記三角形状とされた前記第1突起部とはそれぞれ、排気ガスの流通方向上流側の第1辺が前記第1平板部における底辺に対してなす角度θ1が、排気ガスの流通方向下流側の第2辺が該第平板部における底辺に対してなす角度θ2よりも大きくされている、
ようにしてある(請求項3対応)。この場合、各突起部の具体的かつ好ましい形状設定が提供される。
Each of the first protrusion and the second protrusion is triangular,
Each of the first protrusions having the triangular shape has an angle θ1 formed by the first side on the upstream side in the exhaust gas flow direction with respect to the bottom side of the first flat plate portion on the downstream side in the exhaust gas flow direction. The second side is made larger than the angle θ2 made with respect to the bottom side of the flat plate portion,
(Corresponding to claim 3). In this case, a specific and preferable shape setting of each protrusion is provided.

前記第1突起部と第2突起部とは、排気ガスの流通方向において交互に位置するように形成されている、ようにしてある(請求項4対応)。この場合、1つの突起部を通過する毎に、排気ガスの流れ方向が変更されて(排気ガスの蛇行回数を増加させて)、熱交換効率をより一層の向上させる上で好ましいものとなる。   The first protrusions and the second protrusions are formed so as to be alternately positioned in the exhaust gas flow direction (corresponding to claim 4). In this case, each time one projection is passed, the flow direction of the exhaust gas is changed (increasing the number of times the exhaust gas meanders), which is preferable for further improving the heat exchange efficiency.

前記第1突起部と第2突起部とは、排気ガス流通方向での配置間隔が下流側にいくほど小さくされている、ようにしてある(請求項5対応)。この場合、排気ガス温度が低下して熱交換効率が悪くなる下流側部分において、排気ガスが衝突される突起部の数を多くして、熱交換効率向上の上で好ましいものとなる。   The first projecting portion and the second projecting portion are arranged such that the arrangement interval in the exhaust gas flow direction is made smaller toward the downstream side (corresponding to claim 5). In this case, in the downstream part where the exhaust gas temperature is lowered and the heat exchange efficiency is deteriorated, the number of projections colliding with the exhaust gas is increased, which is preferable in improving the heat exchange efficiency.

方形の波形形状を有する波板材によって前記第1平板部と前記第2平板部とが一体に形成されて、前記チューブの相対向する一対の内壁に対してそれぞれ該第1平板部が当接されている、ようにしてある(請求項6対応)。この場合、第1平板部と第2平板部とを簡単かつ安価に構成する等の上で好ましいものとなる。また、第2平板部によって、チューブ内を極力均等に排気ガスが流れるようにする上で好ましいものとなり、またチューブの潰れ変形防止の上でも好ましいものとなる。   The first flat plate portion and the second flat plate portion are integrally formed by a corrugated plate material having a rectangular corrugated shape, and the first flat plate portion is brought into contact with a pair of opposed inner walls of the tube. (Claim 6). In this case, it is preferable in that the first flat plate portion and the second flat plate portion are simply and inexpensively configured. Further, the second flat plate portion is preferable for allowing the exhaust gas to flow as uniformly as possible in the tube, and also preferable for preventing the tube from being crushed and deformed.

本発明によれば、すすの堆積防止を図りつつ熱交換効率の向上を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to improve heat exchange efficiency while preventing soot accumulation.

本発明が適用された熱交換器の一例を示す側面断面図。Side surface sectional drawing which shows an example of the heat exchanger to which this invention was applied. 接続部材を取外した状態で図1を左方から見た正面図。The front view which looked at FIG. 1 from the left in the state which removed the connection member. チューブを排気ガスの流れ方向から見た拡大図。The enlarged view which looked at the tube from the flow direction of exhaust gas. 第1平板部に形成された第1突起部と第2突起部とを示す要部斜視図。The principal part perspective view which shows the 1st projection part and the 2nd projection part which were formed in the 1st flat plate part. 第1平板部の平面図。The top view of a 1st flat plate part. 第1突起部を横方向から見た側面図。The side view which looked at the 1st projection part from the horizontal direction. 第1突起部と第2突起部とを不等ピッチで形成した一例を各突起部に対応した孔部に着目して示す平面図。The top view which shows an example which formed the 1st projection part and the 2nd projection part at unequal pitch paying attention to the hole part corresponding to each projection part. 第1平板部の壁面近傍での排気ガス流速を示す図。The figure which shows the exhaust gas flow velocity in the wall surface vicinity of a 1st flat plate part. 第1平板部を除く3面の壁面近傍での排気ガス流速を示す図。The figure which shows the exhaust gas flow velocity in the wall surface vicinity of 3 surfaces except a 1st flat plate part. 下流部における複数の壁面間での排気ガス流速のばらつき度合を示す図。The figure which shows the dispersion | variation degree of the exhaust gas flow velocity between several wall surfaces in a downstream part.

図1,図2において、熱交換器Hは、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンを搭載した自動車で用いるEGRクーラとされている。1は外管、2は複数設けられたチューブ、3、4は排気ガスの供給、排出用となる接続部材、5,6は冷却媒体(例えば冷却水や冷却空気)の供給、排出用となる接続パイプである。外管1は、2つ割り構造とされて(図2参照)、断面形状が矩形状(4角筒)とされている。チューブ2は複数設けられて、それぞれ、扁平な矩形状とされて、その内部に、排気ガスが流通される扁平な内部空間2aが画成されている。   1 and 2, the heat exchanger H is an EGR cooler used in an automobile equipped with a gasoline engine or a diesel engine. 1 is an outer tube, 2 is a plurality of tubes, 3 and 4 are connecting members for supplying and discharging exhaust gas, and 5 and 6 are for supplying and discharging a cooling medium (for example, cooling water and cooling air) It is a connection pipe. The outer tube 1 has a split structure (see FIG. 2), and has a rectangular cross section (a quadrangular cylinder). A plurality of tubes 2 are provided, each having a flat rectangular shape, and a flat internal space 2a through which exhaust gas flows is defined.

複数のチューブ2は、その幅広面が対向するようにして積層状態で外管1内に配設される。各チューブ2は、その両端部において拡開されて、この拡開部位が外管1に対して例えばロウ付けによって密接状態で固定されている(外管1と各チューブ2との間で気密性および液密性が確保される)。両端部において、各チューブ2同士が密接し、しかも各チューブ2と外管1とが密接された状態でロウ付けされている。これにより、接続部材3から導入された排気ガスは、各チューブ2内のみを流れた後、接続部材4から排出される。一方、冷却水や冷却空気等の冷却媒体は、接続パイプ5から外管1内に導入された後、接続パイプ6かtら排出される。チューブ2を介して、排気ガスと冷却媒体との間で熱交換されることになる(排気ガスの冷却)。なお、図2では、チューブ2内を簡略化して示してある(後述する波板材10は省略してある)。   The plurality of tubes 2 are disposed in the outer tube 1 in a stacked state so that the wide surfaces thereof face each other. Each tube 2 is expanded at both end portions thereof, and the expanded portion is fixed in a close state to the outer tube 1 by, for example, brazing (airtightness between the outer tube 1 and each tube 2). And liquid-tightness is ensured). At both ends, the tubes 2 are in close contact with each other, and the tubes 2 and the outer tube 1 are in close contact with each other. As a result, the exhaust gas introduced from the connection member 3 flows only through the tubes 2 and is then discharged from the connection member 4. On the other hand, a cooling medium such as cooling water or cooling air is introduced from the connection pipe 5 into the outer pipe 1 and then discharged from the connection pipe 6 t. Heat exchange is performed between the exhaust gas and the cooling medium via the tube 2 (cooling of the exhaust gas). In FIG. 2, the inside of the tube 2 is shown in a simplified manner (the corrugated sheet material 10 described later is omitted).

次に、図3〜図6を参照しつつ、チューブ2の詳細について説明する。まず、図3に示すように、チューブ2内には、方形の波形形状を有する波形材10が配設される。この波形材10によって、チューブ2の内壁(幅広面の内面)に当接する第1平板部21と、チューブ2内を複数の通路に仕切る第2平板部22とが構成される。第1平板部21は、チューブ2の相対向する幅広面にそれぞれ設けられて、この第1平板部21同士が第2平板部22で連結された構造とされている。なお、波板材10、外管1,チューブ2は、伝熱効率の優れた金属(例えば、鉄系金属、銅系金属、アルミニウム系金属)によって形成されている。   Next, the details of the tube 2 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3, a corrugated material 10 having a square corrugated shape is disposed in the tube 2. The corrugated material 10 constitutes a first flat plate portion 21 that contacts the inner wall (the inner surface of the wide surface) of the tube 2 and a second flat plate portion 22 that partitions the inside of the tube 2 into a plurality of passages. The first flat plate portion 21 is provided on each of the opposing wide surfaces of the tube 2, and the first flat plate portions 21 are connected by the second flat plate portion 22. In addition, the corrugated sheet material 10, the outer tube 1, and the tube 2 are formed of a metal (for example, iron-based metal, copper-based metal, or aluminum-based metal) having excellent heat transfer efficiency.

第1平板部21には、切り起こしによって、第1突起部31と第2突起部32とが形成される。第1突起部31,第2突起部32は、それぞれ三角形状とされて、排気ガスの流通方向に対して傾斜されている。第1突起部31の傾斜方向と第2突起部32の傾斜方向とは、互いに反対方向とされている。   A first projection 31 and a second projection 32 are formed on the first flat plate portion 21 by cutting and raising. Each of the first protrusion 31 and the second protrusion 32 has a triangular shape and is inclined with respect to the flow direction of the exhaust gas. The inclination direction of the first protrusion 31 and the inclination direction of the second protrusion 32 are opposite to each other.

図5,図6を参照しつつ、第1突起部31について詳細に説明する。まず、第1平板部21には、第1突起部31の切り起こしによって第1孔部41が形成される。この第1孔部41は、実施形態では直角三角形とされてその長辺41bが排気ガスの流通方向と平行になるようにされている。そして、第1孔部41の2つの短辺のうち、排気ガスの流通方向上流側の短辺が符合41aで示され、下流側の短辺が符合41cで示される。   The first protrusion 31 will be described in detail with reference to FIGS. First, a first hole 41 is formed in the first flat plate portion 21 by cutting and raising the first protrusion 31. In the embodiment, the first hole 41 is a right triangle, and its long side 41b is parallel to the flow direction of the exhaust gas. Of the two short sides of the first hole 41, the short side on the upstream side in the exhaust gas flow direction is indicated by reference numeral 41a, and the short side on the downstream side is indicated by reference numeral 41c.

第1突起部31は、下流側の短辺41c側から切り起こされている。すなわち、三角形状とされた第1突起部31は、その上流側の第1辺31aが、第1孔部41の上流側短辺41aに対応し、下流側の第2辺31bが第1孔部41の長辺41bに対応している。なお、第1突起部31の底辺31cが、第1孔部41の下流側短辺41cとなる。   The first protrusion 31 is cut and raised from the short side 41c on the downstream side. That is, the first protrusion 31 that has a triangular shape has the first side 31a on the upstream side corresponding to the upstream short side 41a of the first hole 41, and the second side 31b on the downstream side is the first hole. This corresponds to the long side 41 b of the portion 41. The bottom side 31 c of the first protrusion 31 is the downstream short side 41 c of the first hole 41.

一方、第1平板部21には、第2突起部32の切り起こしによって第2孔部42が形成される。この第2孔部42は、実施形態では、第1孔部41と合同形状となる直角三角形とされて、その長辺42bが排気ガスの流通方向と平行になるようにされている。ただし、長辺42bは、第1孔部41の長辺41bに対して左右反対方向に位置されている。   On the other hand, a second hole 42 is formed in the first flat plate portion 21 by cutting and raising the second protrusion 32. In the embodiment, the second hole portion 42 is a right triangle having a congruent shape with the first hole portion 41, and the long side 42b thereof is parallel to the flow direction of the exhaust gas. However, the long side 42 b is located in the left-right opposite direction with respect to the long side 41 b of the first hole portion 41.

第2突起部32は、下流側の短辺42c側から切り起こされている。すなわち、三角形状とされた第2突起部32は、その上流側の第1辺32aが、第2孔部42の上流側短辺42aに対応し、下流側の第2辺32bが第2孔部42の長辺42bに対応している。なお、第2突起部32の底辺が、第2孔部42の下流側短辺42cとなる。   The second protrusion 32 is cut and raised from the downstream side 42c side. That is, the second protrusion 32 having a triangular shape has the first side 32a on the upstream side corresponding to the upstream short side 42a of the second hole part 42, and the second side 32b on the downstream side is the second hole. This corresponds to the long side 42 b of the portion 42. The bottom side of the second protrusion 32 is the downstream short side 42 c of the second hole 42.

上述のように、各突起部31、32は、それぞれ、排気ガスの流通方向上流側に向かうにつれて、徐々に第1平板部21からの突出寸法が大きくなるようにされている。また、第1突起部31は、上流側の第1辺31aが第1平板部21に対してなす角度θ1が、下流側の第2辺31bが第1平板部21に対してなす角度θ2よりも大きくされている(このことは、第2突起部32についても同じ)。なお、各孔部41,42は、第1平板部21がチューブ2の内壁により当接しているために、当該チューブ2によって閉塞されているものである。   As described above, each of the protrusions 31 and 32 is configured such that the projecting dimension from the first flat plate portion 21 gradually increases toward the upstream side in the exhaust gas flow direction. The first protrusion 31 has an angle θ1 formed by the upstream first side 31a with respect to the first flat plate portion 21 and an angle θ2 formed by the downstream second side 31b with respect to the first flat plate portion 21. (This also applies to the second protrusion 32). Each of the holes 41 and 42 is closed by the tube 2 because the first flat plate portion 21 is in contact with the inner wall of the tube 2.

第1突起部31と第2突起部32とはそれぞれ多数設けられるが、実施形態では、排気ガスの流通方向において、第1突起部31と第2突起部32とが1つづつ交互に位置するように配設されている。突起部31,32は、排気ガスの流通方向において間隔をあけて配設されるが、その配設ピッチは、排気ガスの流通方向において一定であってもよいが、図7に示すように、下流側にいくほど配設間隔が小さくなるようにした不等ピッチとするのが好ましい。すなわち、排気ガスは、下流側にいくほど温度が低下して流速が低下するので、下流側での熱交換を十分に行うためにも、排気ガスに接触する突起部31,32をより多く確保するために、上記のような不等ピッチとするのが好ましい。   A large number of first protrusions 31 and second protrusions 32 are provided, but in the embodiment, the first protrusions 31 and the second protrusions 32 are alternately positioned one by one in the flow direction of the exhaust gas. It is arranged like this. The protrusions 31 and 32 are arranged at intervals in the exhaust gas flow direction, but the arrangement pitch may be constant in the exhaust gas flow direction, but as shown in FIG. It is preferable to set the pitches so that the arrangement intervals become smaller toward the downstream side. That is, since the exhaust gas has a lower temperature and a lower flow rate as it goes downstream, more protrusions 31 and 32 that contact the exhaust gas are secured in order to sufficiently perform heat exchange on the downstream side. Therefore, it is preferable to set the unequal pitch as described above.

以上のような構成において、第1平板部21の壁面近傍において、排気ガスの流通方向での排気ガス流速の変化する様子が図8に示される。この図8では、排気ガスの流通方向を4等分した区間1〜区間4に分けて、この4つの区間についての平均流速を示してある。図中、ドットを付したのが比較例であり、特許文献1に記載のように、切り起こされた突起部の突出寸法が、排気ガスの流通方向上流側に向けて徐々に小さくなるようにした設定である(本発明とは反対方向への突出寸法の設定)。また、ハッチングを付して示すのが、実施形態のうち、突起部31,32の配置ピッチが一定のものであり、白抜きで示すのが、図7に対応して第1突起部31と第2突起部32とを不等ピッチで配設したものである。なお、以上のドット、ハッチング、白抜きの3つの表示の意味することは、以下の図9、図10においても同じである。   FIG. 8 shows how the exhaust gas flow velocity changes in the exhaust gas flow direction in the vicinity of the wall surface of the first flat plate portion 21 in the configuration as described above. In FIG. 8, the flow velocity of the exhaust gas is divided into four sections 1 to 4 and the average flow velocity for these four sections is shown. In the figure, dots are attached to the comparative example, and as described in Patent Document 1, the protruding dimensions of the cut and raised protrusions are gradually reduced toward the upstream side in the exhaust gas flow direction. (Setting of the protruding dimension in the opposite direction to the present invention). In addition, in the embodiment, hatching indicates that the arrangement pitch of the protrusions 31 and 32 is constant, and the white protrusion indicates the first protrusion 31 corresponding to FIG. The second protrusions 32 are arranged at unequal pitches. The meanings of the above three displays of dots, hatching, and white are the same in the following FIGS. 9 and 10.

図8から理解されるように、本発明(ハッチング表示、または白抜き表示)では、比較例に比して、上流側と下流側とで流速の変化が小さいものとなり、また下流側での流速の低下が小さいものとなる。このことは、下流側でも十分に熱交換されて、熱交換効率向上の上で好ましいものとなり、また下流側での流速低下を極力抑制して、下流側でのすす堆積を防止する上でも好ましいものとなる。   As understood from FIG. 8, in the present invention (hatched display or white display), the change in the flow rate is small between the upstream side and the downstream side as compared with the comparative example, and the flow rate on the downstream side is small. The decrease of the is small. This is preferable in that heat is sufficiently exchanged on the downstream side to improve heat exchange efficiency, and it is also preferable to prevent soot accumulation on the downstream side by suppressing the decrease in the flow velocity on the downstream side as much as possible. It will be a thing.

図9は、第1平板部21の右壁面と左壁面と対向壁面とについて、排気ガス流通方向下流側部分での壁面近傍の流速を示すものである。この図9から明かなように、本発明では、比較例に比して、流速の低下が少なく、かつ、これた三面間での流速変化も少なく、壁面全体として熱交換効率の高いものとなり、また特に下流側でのすす堆積防止の上で好ましいものとなる。   FIG. 9 shows the flow velocity in the vicinity of the wall surface at the downstream portion in the exhaust gas flow direction with respect to the right wall surface, the left wall surface, and the opposing wall surface of the first flat plate portion 21. As is clear from FIG. 9, in the present invention, compared to the comparative example, the decrease in the flow velocity is small, and the change in the flow velocity between these three surfaces is small, and the entire wall surface has high heat exchange efficiency. In particular, it is preferable for preventing soot accumulation on the downstream side.

図10は、排気ガスの流通方向下流側部分において、第1平板部21に対する左右壁面と対向壁面との3面の間における平均流速のばらつきを示すものである。この図10では、比較例の場合をばらつき「1」として示し、ばらつきの数値が小さいほどバラツキが少ないということを意味する。本発明では、ばらつきが、「0.22」(等ピッチの場合)、「0.15」(不等ピッチの場合)というように極めて小さいということが理解される。換言すれば、全ての壁面でもって効果的に熱交換が行えて、熱交換効率向上の上で好ましいものとなる。また、一部の壁面ですすが堆積しやすくなるという事態を防止する上でも好ましいものとなる。   FIG. 10 shows the variation in the average flow velocity between the three surfaces of the left and right wall surfaces and the opposite wall surface with respect to the first flat plate portion 21 in the downstream portion of the exhaust gas flow direction. In FIG. 10, the case of the comparative example is shown as variation “1”, and the smaller the variation value, the smaller the variation. In the present invention, it is understood that the variation is extremely small such as “0.22” (in the case of equal pitch) and “0.15” (in the case of unequal pitch). In other words, heat exchange can be effectively performed with all the wall surfaces, which is preferable in improving the heat exchange efficiency. In addition, it is preferable to prevent the situation where some of the wall surfaces are likely to accumulate soot.

なお、第1孔部41,第2孔部42は、第1突起部31あるいは第2突起部32の上流側に位置されているので、つまり孔部41、42には突起部31あるいは32に衝突する前の高速の排気ガスが流れるので、この各孔部41,42へのすすの堆積は問題とならないものである。なお、本発明においては、どの壁面においても下流側において排気ガスの流速の低下が抑制されるが、これは、突起部31,32が、下流側にいくほど突出寸法が小さくなっていて、突起部31,32の流通抵抗が小さくなっているためと考えられる。また、各面間での流速のばらつきが小さくなるのは、突起部31,32の左右にある壁面(第2平板部22)に対して十分な流速が確保されるためと考えられる。さらに、突起部31,32は、下流側にいくほどその突出寸法が小さくなるので、この突起部31,32の直下流側部分の排気ガス流速を極力高めて、突起部31,32直下流側でのすすの堆積防止の上でも好ましいものとなる。   Since the first hole 41 and the second hole 42 are located upstream of the first protrusion 31 or the second protrusion 32, that is, the holes 41 and 42 are not connected to the protrusion 31 or 32. Since high-speed exhaust gas before the collision flows, soot accumulation in each of the holes 41 and 42 is not a problem. In the present invention, the decrease in the exhaust gas flow velocity is suppressed on the downstream side of any wall surface. However, this is because the protrusions 31 and 32 are smaller in the protrusion dimension toward the downstream side. This is probably because the flow resistance of the portions 31 and 32 is small. Moreover, it is thought that the variation in the flow velocity between the respective surfaces becomes small because a sufficient flow velocity is secured with respect to the wall surfaces (second flat plate portion 22) on the left and right sides of the protrusions 31 and 32. Further, since the protrusions 31 and 32 have a protrusion dimension that decreases toward the downstream side, the exhaust gas flow velocity in the portion immediately downstream of the protrusions 31 and 32 is increased as much as possible, and the protrusions 31 and 32 are immediately downstream. This is also preferable for preventing soot accumulation in the field.

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。切り起こしによって形成される突起部の形状は、三角形に限らず、4角形や異形状等、適宜選択できるものである。突起部31,32は、第1平板部21からの最高突出位置よりも排気ガス流通方向上流側において、急激に突出寸法が低下する部分を含んでいてもよいものである。本発明による熱交換器Hは、自動車用に限らず、排気ガス(すすを含んだ流体)が流れるものであれば、適宜の用途に適用できる。第1突起部31と第2突起部32との排気ガス流通方向への配置は、1つおきの交互配置に限らず、例えば第1突起部を2つ続けて配設した後、第2突起部を2つ続けて配設する等、適宜選択できる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。   Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the scope of claims. For example, the invention includes the following cases. . The shape of the protrusion formed by cutting and raising is not limited to a triangle, and can be appropriately selected from a quadrangular shape, an irregular shape, and the like. The protruding portions 31 and 32 may include a portion in which the protruding dimension is suddenly reduced on the upstream side in the exhaust gas flow direction from the highest protruding position from the first flat plate portion 21. The heat exchanger H according to the present invention is not limited to an automobile, and can be applied to appropriate uses as long as exhaust gas (fluid containing soot) flows. The arrangement of the first protrusions 31 and the second protrusions 32 in the exhaust gas flow direction is not limited to alternate arrangements, for example, after two first protrusions are arranged in succession, the second protrusions For example, two parts can be arranged in succession. Of course, the object of the present invention is not limited to what is explicitly stated, but also implicitly includes providing what is substantially preferred or expressed as an advantage.

本発明によれば、例えば自動車用のEGRクーラ等に適用できる。   The present invention can be applied to, for example, an EGR cooler for automobiles.

H:熱交換器
1:外管
2:チューブ
2a:内部空間
10:波板材
21:第1平板部
22:第2平板部
31:第1突起部
31a:上流側の第1辺
31b:下流側の第2辺
32:第2突起部
32a:上流側の第1辺
32b:下流側の第2辺
41:第1孔部
42:第2孔部
H: Heat exchanger 1: Outer tube 2: Tube 2a: Inner space 10: Corrugated plate material 21: First flat plate portion 22: Second flat plate portion 31: First protrusion 31a: First side 31b on the upstream side: Downstream side Second side 32: second protrusion 32a: upstream first side 32b: downstream second side 41: first hole 42: second hole

Claims (6)

エンジンから排出される排気ガスと冷却媒体との間で熱交換を行うための熱交換器であって、
排気ガスが流通される内部空間を有するチューブと、
それぞれ前記チューブ内に位置され、該チューブ内壁に当接される第1平板部と、該チューブ内を複数の通路に仕切る第2平板部と、
を有し、
前記第1平板部には、それぞれ切り起こしによって排気ガスの流通方向に対して傾斜された面を有すると共に、排気ガスの流通方向に対する傾斜方向が互いに逆向きに設定された第1突起部と第2突起部とが多数形成され、
前記第1突起部と第2突起部とはそれぞれ、排気ガスの流通方向上流側に向かうほど前記第1平板部からの突出寸法が大きくなるようにされ、
前記第1突起部と第2突起部とは、排気ガスの流通方向において互いに異なる位置に形成されている、
ことを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger for exchanging heat between exhaust gas discharged from an engine and a cooling medium,
A tube having an internal space through which exhaust gas is circulated;
A first flat plate portion that is positioned in the tube and is in contact with the inner wall of the tube; a second flat plate portion that partitions the tube into a plurality of passages;
Have
The first flat plate portion has a surface that is inclined with respect to the flow direction of the exhaust gas by cutting and raising, and a first protrusion portion and a first protrusion portion whose inclination directions with respect to the flow direction of the exhaust gas are set to be opposite to each other. A large number of two protrusions,
Each of the first protrusion and the second protrusion is configured such that the protrusion dimension from the first flat plate portion increases toward the upstream side of the exhaust gas flow direction,
The first protrusion and the second protrusion are formed at different positions in the exhaust gas flow direction.
A heat exchanger characterized by that.
請求項1において、
前記第1突起部を形成することにより前記第1平板部に形成される第1孔部が、該第1突起部の上流側に位置され、
前記第2突起部を形成することにより前記第1平板部に形成される第2孔部が、該第2突起部の上流側に位置され、
前記第1孔部と前記第1孔部とが、前記チューブの内壁によって閉塞されている、
ことを特徴とする熱交換器。
In claim 1,
A first hole formed in the first flat plate portion by forming the first protrusion is located upstream of the first protrusion,
A second hole formed in the first flat plate portion by forming the second protrusion is positioned upstream of the second protrusion,
The first hole and the first hole are closed by the inner wall of the tube,
A heat exchanger characterized by that.
請求項1または請求項2において、
前記第1突起部および前記第2突起部がそれぞれ、三角形状とされ、
前記三角形状とされた前記第1突起部とはそれぞれ、排気ガスの流通方向上流側の第1辺が前記第1平板部における底辺に対してなす角度θ1が、排気ガスの流通方向下流側の第2辺が該第平板部における底辺に対してなす角度θ2よりも大きくされている、
ことを特徴とする熱交換器。
In claim 1 or claim 2,
Each of the first protrusion and the second protrusion is triangular,
Each of the first protrusions having the triangular shape has an angle θ1 formed by the first side on the upstream side in the exhaust gas flow direction with respect to the bottom side of the first flat plate portion on the downstream side in the exhaust gas flow direction. The second side is made larger than the angle θ2 made with respect to the bottom side of the flat plate portion,
A heat exchanger characterized by that.
請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、
前記第1突起部と第2突起部とは、排気ガスの流通方向において交互に位置するように形成されている、ことを特徴とする熱交換器。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The heat exchanger according to claim 1, wherein the first protrusions and the second protrusions are formed so as to be alternately positioned in a flow direction of the exhaust gas.
請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、
前記第1突起部と第2突起部とは、排気ガス流通方向での配置間隔が下流側にいくほど小さくされている、ことを特徴とする熱交換器。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The heat exchanger according to claim 1, wherein the first protrusion and the second protrusion are arranged such that an arrangement interval in the exhaust gas flow direction becomes smaller toward the downstream side.
請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、
方形の波形形状を有する波板材によって前記第1平板部と前記第2平板部とが一体に形成されて、前記チューブの相対向する一対の内壁に対してそれぞれ該第1平板部が当接されている、ことを特徴とする熱交換器。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The first flat plate portion and the second flat plate portion are integrally formed by a corrugated plate material having a rectangular corrugated shape, and the first flat plate portion is brought into contact with a pair of opposed inner walls of the tube. A heat exchanger characterized by that.
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