JP2016099027A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】気体通路２０Ａには、気体流れ方向の直交方向に仕切られた複数のセグメント２２が形成され、複数のセグメント２２は、気体流れ方向の所定長さ毎に気体流れ方向の直交方向に交互にずれたオフセット配置とされ、各セグメント２２には、気体流れ方向の上流側に突設された第１突出板２５Ａと、気体流れ方向の下流側に突設された第２突出板２５Ｂが設けられ、各セグメント２２の第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂは、セグメント２２の同じ周面より突設され、且つ、気体流れ方向からの正面視において、同じ大きさに形成され、第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂは、各セグメント２２に流入した気体より気体流れ方向を回転軸とし、互いに異なる回転方向の渦流をそれぞれ生成し、各セグメント２２からの２つの渦流を下流の隣り合う２つのセグメント２２に流入する。
【選択図】図８

Description

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。

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２４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。

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。

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。

複数のチューブ１１０は、積層されている。チューブ１１０は、図２５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。

フィン１１２は、図２６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。

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。

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２７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２８（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２８（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。

特開２０１０−９６４５６号公報

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がフィン１１２の１つのセグメントに対して１つしか配置されておらず、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。

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。

本発明は、気体が流れる気体通路には、気体流れ方向の直交方向に仕切られた複数のセグメントが形成され、複数の前記セグメントは、気体流れ方向の所定長さ毎に気体流れ方向の直交方向に交互にずれたオフセット配置とされ、上流の前記各セグメントは、下流の隣り合う２つの前記セグメントに連通され、前記各セグメントには、気体流れ方向の上流側に突設された第１突出板と、前記第１突出板の気体流れ方向の下流側に突設された第２突出板が設けられ、前記各セグメントの前記第１突出板と前記第２突出板は、前記セグメントの同じ周面より突設され、且つ、気体流れ方向からの正面視において、同じ大きさに形成され、前記第１突出板と前記第２突出板は、前記各セグメントに流入した気体より気体流れ方向を回転軸とし、且つ、互いに異なる回転方向の渦流をそれぞれ生成して、２つの渦流を下流の隣り合う２つの前記セグメントにそれぞれ流入することを特徴とする熱交換器である。

前記第１突出板と前記第２突出板は、前記セグメントの周面に接する底辺と左右一対の側辺を少なくとも有する四角形以上の多角形であるものを含む。前記第１突出板と前記第２突出板は、気体流れ方向の上流側に前倒れ状態となる前傾角度でそれぞれ配置されているものを含む。前記第１突出板は、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、前記第２突出板は、気体流れ方向の直交方向に対し、前記第１突出板とは向きが異なる斜め向きとなる設置角度で配置されているものを含む。

本発明の特徴によれば、１つのセグメントに設けられた第１突出板と第２突出板とによって、セグメント内に流入された気体を気体流れ方向を回転軸とする縦渦流としてセグメントから流出させる。この縦渦流は、気体流れ方向の直交方向を回転軸とする横渦流のように早期に減衰せず、長期に亘って存在する。

このような縦渦流は、第１突出板と第２突出板とによってそれぞれ回転が異なって生成される。このため、セグメント内では、回転の異なる縦渦流の境界領域で、互いの回転を強める方向に働き、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）の流体の混合を促進でき、熱伝達を大きく促進させることができる。

従って、本発明によれば、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ができるという効果を奏する。

第１突出板と第２突出板は、セグメントの同じ周面より突設しているため、異なる周面より突設している場合に比べてセグメント全体としての流通抵抗を小さくできる。又、第１突出板と第２突出板の大きさが異なる場合には、セグメント全体としての流通抵抗が大きな突出板によって非常に大きなものとなるが、第１突出板と第２突出板が同じ大きさであるため、セグメント全体としての流通抵抗が非常に大きくならない。以上より、セグメント全体としての流通抵抗を極力抑制しつつ、回転方向が異なる２つの渦流を生成できる。

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。 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。 本発明の一実施形態を示し、フィンの平面図である。 本発明の一実施形態を示し、フィンの斜視図である。 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である。 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。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）は図６のＡ１−Ａ１断面図であり、（ｂ）は図６のＡ２−Ａ２断面図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）は図６のＢ１−Ｂ１断面図であり、（ｂ）は図６のＢ２−Ｂ２断面図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）は横渦流の模式図であり、（ｂ）は縦渦流の模式図である。 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。 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。 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。 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）は突出板を示す正面図であり、（ｃ）は突出板の一対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。 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。 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。 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）は突出板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。 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）は突出板間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。 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）は突出板の長さ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。 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）は突出板の幅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。 本発明の規定１０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。 本発明の規定１１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。 本発明の規定１２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。 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）はセグメントの排気流れ方向に隣り合う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。 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。 従来例を示し、チューブの斜視図である。 従来例を示し、フィンの斜視図である。 従来例を示し、突出板の斜視図である。 従来例を示し、（ａ）は突出板を図２７のＣ方向から見た図であり、（ｂ）は突出板の平面図であり、（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。

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。

（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。

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う付けによって固定されている。

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。

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。

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。

（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５は、本実施形態に係るチューブ２０を示す図である。

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。

チューブ２０の内部には、上述したように、排気通路（気体通路）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（小通路）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。又、フィン２１は、排気流れ方向ＳＤの所定間隔毎に、垂直壁２４の位置が１／２セグメント幅ずれた位置に形成されている。つまり、排気通路２０Ａには、排気流れ方向（気体流れ方向）ＳＤの直交方向ＣＤに仕切られた複数のセグメント２２が形成され、複数のセグメント２２は、気体流れ方向ＳＤの所定長さ毎に気体流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに交互にずれたオフセット配置とされている。これにより、上流の各セグメント２２は、下流の隣り合う２つのセグメント２２に連通されている。

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。

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。

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、図１１（ａ）に示すように、１つのセグメント２２内において、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）で配置された第１突出板２５Ａと、第１突出板２５Ａの下流に配置され、排気流れ方向ＳＤの上流側に前倒れ状態となる前傾角度（α２）で配置された第２突出板２５Ｂとを有している。

（第１突出板）
第１突出板２５Ａは、図６，図８（ａ），図１１（ａ）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。

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の下流側に位置している。一方の側辺２７Ａは、他方の側辺２８Ａよりも長い。言い換えると、他方の側辺２８Ａは、一方の側辺２７Ａよりも短い。

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よりも小さい。具体的には、一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａに対する角度ａは、９０度より小さく、他方の側辺２８Ａの底辺２６Ａに対する角度ｂは、９０度以上に設定されている。

頂辺２９Ａは、チューブ積層方向ＰＤからの正面視（図８（ａ）参照）において他方の側辺２８Ａ側が低くなるように底辺２６Ａに対して傾斜し、底辺２６Ａと平行にならないように設定されている。このように底辺２６Ａに対して頂辺２９Ａを平行としないことにより、排気流れ方向ＳＤからの正面視（図８（ａ）参照）において、頂辺２９Ａが一方の側辺２７Ａ側が高くなるように、底辺２６Ａに対して傾斜されると共に、頂辺２９Ａが排気流れ方向ＳＤに対して略直交した状態となる。

このような第１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、対称に突設されている。具体的には、直交方向ＣＤに隣接する一方のセグメント２２には、第１突出板２５Ａが冷却水通路１３と接する水平壁２３から切り起こして配置され、直交方向ＣＤに隣接する他方のセグメント２２には、第１突出板２５Ａが冷却水通路１３と接する水平壁２３から切り起こして配置され、チューブ積層方向ＰＤに対して頂辺２９Ａ同士が向かい合うように配置されている。この直交方向ＣＤに隣接した各セグメント２２に配置された第１突出板２５Ａは、底辺２６Ａの設置角度（β１）が同一に設定され、底辺２６Ａが直交方向ＣＤに対して同一向きに傾斜して配置されている。

一方、第１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。具体的には、排気流れ方向ＳＤに隣接する一方のセグメント２２に配置された第１突出板２５Ａの底辺２６Ａと、排気流れ方向ＳＤに隣接する他方のセグメント２２に配置された第１突出板２５Ａの底辺２６Ａとが、直交方向ＣＤに対して線対称に配置されている。この排気流れ方向ＳＤに隣接した各セグメント２２に底辺２６Ａが直交方向ＣＤに対して線対称に配置された第１突出板２５Ａは、底辺２６Ａの設置角度（β１）が同一に設定されている。

（第２突出板）
第２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に対して第１突出板２５Ａと線対称に配置されている。つまり、第２突出板２５Ｂは、図６，図１１（ａ）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。

第２突出板２５Ｂは、排気流れ方向ＳＤからの正面視において、第１突出板２５Ａと同じセグメント２２の周面より突設され、且つ、第１突出板２５Ａと同じ大きさに形成されている（図５（ｂ）、図８（ａ）参照）。つまり、同じ大きさとは、同じ寸法で同じ形状の意味である。第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂは、左右（排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤ）で反転した形状であるが、その底辺２６Ａ，２６Ｂの長さ、２つの側辺２７Ａ，２８Ｂ，２８Ａ，２７Ｂの長さ、長辺２９Ａ，２９Ｂの長さが同じで、且つ、各辺間の角度が同じある。

第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂの多角形（台形）としての形状は、排気流れ方向ＳＤからの正面視において、左右（排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤ）で反転した形状であるため、第１突出板２５Ａの頂辺２９Ａと第２突出板２５Ｂの頂辺２９Ｂは、排気流れ方向からの正面視において、各底辺２６Ａ、２６Ｂに対して互いに異なる方向に傾斜している（図５（ｂ）、図８（ａ）参照）。

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、上述した第１突出板２５Ａの底辺２６Ａと直交方向ＣＤに対して線対称に設けられている。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よりも長い。言い換えると、他方の側辺２８Ｂは、一方の側辺２７Ｂよりも短い。

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’よりも小さい。具体的には、一方の側辺２７Ｂの底辺２６Ｂに対する角度ａ’は、９０度より小さく、他方の側辺２８Ｂの底辺２６Ｂに対する角度ｂ’は、９０度以上に設定されている。

頂辺２９Ｂは、チューブ積層方向ＰＤからの正面視（図８（ａ）参照）において他方の側辺２８Ｂ側が低くなるように底辺２６Ｂに対して傾斜し、底辺２６Ｂと平行にならないように設定されている。このように底辺２６Ｂに対して頂辺２９Ｂを平行としないことにより、排気流れ方向ＳＤからの正面視（図８（ａ）参照）において、頂辺２９Ｂが一方の側辺２７Ｂ側が高くなるように、底辺２６Ｂに対して傾斜されると共に、頂辺２９Ｂが排気流れ方向ＳＤに対して略直交した状態となる。

このような第２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、対称に突設されている。具体的には、直交方向ＣＤに隣接する一方のセグメント２２には、第２突出板２５Ｂが冷却水通路１３と接する水平壁２３から切り起こして配置され、直交方向ＣＤに隣接する他方のセグメント２２には、第２突出板２５Ｂが冷却水通路１３と接する水平壁２３から切り起こして配置され、チューブ積層方向ＰＤに対して頂辺２９Ｂ同士が向かい合うように配置されている。この直交方向ＣＤに隣接した各セグメント２２に配置された第２突出板２５Ｂは、底辺２６Ｂの設置角度（β１）が同一に設定され、底辺２６Ｂが直交方向ＣＤに対して同一向きに傾斜して配置されている。

一方、第２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。具体的には、排気流れ方向ＳＤに隣接する一方のセグメント２２に配置された第２突出板２５Ｂの底辺２６Ｂと、排気流れ方向ＳＤに隣接する他方のセグメント２２に配置された第２突出板２５Ｂの底辺２６Ｂとが、直交方向ＣＤに対して線対称に配置されている。この排気流れ方向ＳＤに隣接した各セグメント２２に底辺２６Ｂが直交方向ＣＤに対して線対称に配置された第２突出板２５Ｂは、底辺２６Ｂの設置角度（β１）が同一に設定されている。

（熱交換の促進作用）
次に、本実施形態に係る熱交換器１の熱交換の促進作用について、図面を参照しながら説明する。図６〜図８は、本実施形態に係る熱交換器１を示す図である。なお、図６〜図８では、図６の左上のセグメント２２を「セグメント２２Ａ」とし、図６の左下のセグメント２２を「セグメント２２Ｂ」とし、図６の右上のセグメント２２を「セグメント２２Ｃ」とし、図６の右下のセグメント２２を「セグメント２２Ｄ」とする。

ここで、「横渦流」とは、図９（ａ）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を回転軸とし、排気流れ方向ＳＤに進む渦流を示すものとする。一方、「縦渦流」とは、図９（ｂ）に示すように、排気流れ方向ＳＤを回転軸とし、排気流れ方向ＳＤに進む渦流を示すものとする。

横渦流は、渦流の周囲の流体に対して大きな剪断速度をもつため、流体摩擦による圧力損失が大きくなり、渦流が早期に減衰する。一方、縦渦流は、渦流の周囲の流体と大きな剪断速度を有しないため、渦流が長期に亘って存在する。

このように横渦流と縦渦流とでは、渦流の寿命に差が生じるため、縦渦流を生成できれば、周囲の壁面（ここではセグメント２２の壁面）に対して流体の混合を促進でき、熱伝達を促進することができる。以下、本実施形態に係る熱交換器１の熱交換の促進作用について説明する。

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の第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂは、排気の流れを乱し、熱交換を促進している。

具体的には、図６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第１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、第１突出板２５Ａの直ぐ下流には低圧領域が形成される。つまり、第１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、第１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。

この第１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、第１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、第１突出板２５Ａの下流の低圧領域に引き込まれ易い。第１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、第１突出板２５Ａの下流には、第１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。

この横渦流Ｒは、第１突出板２５Ａの底辺２６Ａと頂辺２９Ａとが平行でなく、他方の側辺２８Ａより長い一方の側辺２７Ａが排気流れ方向ＳＤの下流側に配置されているため、頂辺２９Ａが排気流れ方向ＳＤに対して略直交して配置されることになり、より効率的に生成される。

一方、第１突出板２５Ａの一対の側辺２７Ａ，２８Ａを回り込んで進む気流は、横渦流Ｒと同様に、第１突出板２５Ａの下流の低圧領域に引き込まれる。第１突出板２５Ａの下流の低圧領域は、他方の側辺２８Ａの位置よりも一方の側辺２７Ａ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が他方の側辺２８Ａより長く、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よりも小さく９０度未満（鋭角）に設定されているため、セグメント２２の内壁（ここでは垂直壁２４）と一方の側辺２７Ａとの間に一様の間隔をもつ隙間を構成でき、一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａ側から頂辺２９Ａ側にかけて強さの似た多くの気流Ｓが回り込まれる。

従って、一方の側辺２７Ａ側から他方の側辺２８Ａより強い気流Ｓが第１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。

以上より、第１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、一方の側辺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８（ａ）に示すように右回転である。

一方、各セグメント２２Ａ〜Ｄ内では、直交方向ＣＤに対して線対称に配置された第２突出板２５Ｂによって、上述した第１突出板２５Ａと同様のメカニズムにより、第２突出板２５Ｂの頂辺２９Ｂを超えて進む気流によって形成された強い横渦流Ｒは、一方の側辺２８Ｂを回り込んで進入してきた気流Ｓによって強い縦渦流Ｕ１に変換される。この縦渦流Ｕ１は、図８（ａ）に示すように、第１突出板２５Ａによって生成される縦渦流Ｔ１とは逆回転である左回転である。

この第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂによって生成された縦渦流Ｔ１及び縦渦流Ｕ１は、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、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。

加えて、縦渦流Ｔ１と縦渦流Ｕ１とは、逆回転であるため、図８（ａ）に示すように、縦渦流Ｔ１及び縦渦流Ｕ１の境界領域（排気通路２０Ａの幅方向の中央部分に示す一点鎖線内）で同一方向となり、互いの回転を強める方向に働き、排気通路２０Ａを構成する周面近傍に形成される境界層の撹拌が増進され、熱伝達をさらに大きく促進させることができる。

このように１つのセグメント２２内において、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂによって生成された縦渦流Ｔ１及び縦渦流Ｕ１は、排気流れ方向ＳＤの下流側にオフセット配置された２つのセグメント２２にそれぞれ流出される。

具体的には、図６，図８（ｂ）に示すように、セグメント２２Ａから流出された縦渦流Ｔ１は、セグメント２２Ｃに流入され、セグメント２２Ａから流出された縦渦流Ｕ１は、セグメント２２Ｄに流入される。このとき、セグメント２２Ｃ及びセグメント２２Ｄは、セグメント２２Ａに対して直交方向ＣＤにオフセット配置されているため、セグメント２２Ｃとセグメント２２Ｄとを区画する垂直壁２４に縦渦流Ｔ１及び縦渦流Ｕ１が突き当たり垂直壁２４近傍の境界層を撹拌でき、熱伝達をさらに大きく促進させることができる。

縦渦流Ｔ１が流入されたセグメント２２Ｃでは、図６，図８（ｂ）に示すように、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂによって上述したメカニズムにより、２つの回転が異なる縦渦流Ｔ２及び縦渦流Ｕ２が生成される。ここで、排気流れ方向ＳＤに隣り合うセグメント２２Ａとセグメント２２Ｃとでは、第１突出板２５Ａが直交方向ＣＤに対して線対称に配置されているため、セグメント２２Ａで生成された縦渦流Ｔ１が同じ回転方向である縦渦流Ｔ２側に流入される。このため、図８（ｂ）に示すように、縦渦流Ｔ１が縦渦流Ｔ２の発生を誘起すると共に、縦渦流Ｔ１と縦渦流Ｔ２との相互作用によりセグメント２２Ｃ内でより強い縦渦流Ｔ２を生成することができる。

一方、縦渦流Ｕ１が流入されたセグメント２２Ｄでは、図６，図８（ｂ）に示すように、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂによって上述したメカニズムにより、２つの回転が異なる縦渦流Ｔ２及び縦渦流Ｕ２が生成される。ここで、直交方向ＣＤに隣り合うセグメント２２Ｃとセグメント２２Ｄとでは、第１突出板２５Ａが直交方向ＣＤに対して同一方向に配置されているため、セグメント２２Ａで生成された縦渦流Ｕ１が同じ回転方向である縦渦流Ｕ２側に流入される。このため、図８（ｂ）に示すように、縦渦流Ｕ１が縦渦流Ｕ２の発生を誘起すると共に、縦渦流Ｕ１と縦渦流Ｕ２との相互作用によりセグメント２２Ｄ内でより強い縦渦流Ｕ２を生成することができる。

このように１つのセグメント２２内では、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂによって回転の異なる縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕを生成でき、縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕの境界領域で互いの回転を強め、互いの渦の長い寿命を実現できる。その上、排気流れ方向ＳＤに隣り合うセグメント２２では、下流側のセグメントを流通するにつれて、同じ回転方向の縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕが合流し、互いの相互作用によりさらに渦の長い寿命を実現できる。

（作用・効果）
以上説明した本実施形態では、１つのセグメント２２に設けられた第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂとによって、セグメント２２内に流入された気体を排気流れ方向ＳＤを回転軸とする縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕとしてセグメント２２から流出させる。この縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕは、排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤを回転軸とする横渦流のように早期に減衰せず、長期に亘って存在する。

このような縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕは、第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂとによってそれぞれ回転が異なって生成される。このため、セグメント２２内では、回転の異なる縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕの境界領域で、互いの回転を強める方向に働き、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）の流体の混合を促進でき、熱伝達を大きく促進させることができる。

従って、本実施形態では、セグメント２２に配置された第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂとで回転の異なる縦渦流Ｔと縦渦流Ｕとを生成できるため、フィン２１の突出板２５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。

第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂは、セグメント２２の同じ周面より突設しているため、異なる周面より突設している場合に比べてセグメント全体としての流通抵抗を小さくできる。又、第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂの大きさが異なる場合には、セグメント全体としての流通抵抗が大きな突出板によって非常に大きなものとなるが、第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂが同じ大きさであるため、セグメント全体としての流通抵抗が非常に大きくならない。以上より、セグメント全体としての流通抵抗を極力抑制しつつ、回転方向が異なる２つの縦渦流を生成できる。

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、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂが設けられるため、縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕが上述した境界層（排気停滞層）に加えてセグメント２２の垂直壁２４にも当たり、縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕが熱伝達を大きく促進させることができる。

本実施形態では、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂが台形であり、排気流れ方向ＳＤの上流側に対して前倒れ状態となる前傾角度（α１，α２）でセグメント２２に配置され、底辺２６Ａ，２６Ｂの直交方向ＣＤに対し斜め向きとなる設置角度（β１，β２）が直交方向ＣＤに対して線対称に配置され、一方の側辺２７Ａ，２７Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ａ，ａ’が他方の側辺２８Ａ，２８Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ｂ，ｂ’よりも小さく、頂辺２９Ａ，２９Ｂが排気流れ方向ＳＤからの正面視において、一方の側辺２７Ａ，２８Ｂ側が高くなるように、底辺２６Ａ，２６Ｂに対して傾斜されている。

これにより、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの頂辺２９Ａ，２９Ｂを超えて進む気流によって形成された強い横渦流Ｒは、一方の側辺２７Ａ，２７Ｂを回り込んで進入してきた気流Ｓによって強い縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕに変換することができる。また、第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂの設置角度（β１，β２）を直交方向ＣＤに対して線対称とすることにより、縦渦流Ｔと縦渦流Ｕとの回転方向を異ならせることができる。

本実施形態では、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの一方の側辺２７Ａ，２７Ｂが他方の側辺２８Ａ，２８Ｂよりも長いため、より強い気流Ｓを発生させることができ、頂辺２９Ａ，２９Ｂから発生する横渦流Ｒをより効率的に縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕに変換することができる。

本実施形態では、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの頂辺２９Ａ，２９Ｂが底辺２６Ａ，２６Ｂに対して傾斜され、頂辺２９Ａ，２９Ｂが底辺２６Ａ，２６Ｂと平行でないため、頂辺２９Ａ，２９Ｂを排気流れ方向ＳＤに対してより直交方向に設定することができ、より強い横渦流Ｒを発生させることができる。

本実施形態では、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの一方の側辺２７Ａ，２７Ｂが他方の側辺２８Ａ，２８Ｂよりも下流側に位置され、一方の側辺２７Ａ，２７Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ａ，ａ’が鋭角に設定されているため、排気通路２０Ａの壁面と一方の側辺２７Ａ，２７Ｂとの間隔が略一定になり、一方の側辺２７Ａ，２７Ｂから発生する気流Ｓをより強くすることができる。

本実施形態では、直交方向ＣＤに隣り合う各セグメント２２において、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂがセグメント２２の水平壁２３から上下対称に突設されるため、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂによって生成される縦渦流Ｔ及び縦渦流Ｕが各セグメント２２が積層されるチューブ積層方向ＰＤの上下面の熱伝達を排気流れ方向ＳＤに対して平均化することができる。

本実施形態では、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂの設置角度（β１，β２）が、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、直交方向ＣＤに隣り合う各セグメント２２を仕切る垂直壁２４の熱伝達をより効率的に行うことができる。

（比較評価）
次に、上述した突出板２５（第１突出板２５Ａ及び第２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。なお、渦の強さは、下記の数式によって算出した。

ｘは、突出板（渦発生部）の設置位置を原点とした流れ方向の座標である。ｈは、突出板（渦発生部）の設置高さである。ＩＡは、ある流路断面における速度勾配の第２不変量Ｑの値が正の場合での単位面積当たりのＱ値の大きさである。

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，２７Ｂが６０度で他方の側辺２８Ａ，２８Ｂが９０度であり、頂辺２９Ａ，２９Ｂが底辺２６Ａ，２６Ｂ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。

実施例１に係る突出板２５による渦の強さを「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。

（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。また、図中に示す「最適範囲」とは、渦の強さが１．２５〜１．３０以上の状態を意味する。

（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、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの前傾角度（α１，α２）を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

この規定１としては、設置角度（β１，β２）を４５度、一方の側辺２７Ａ，２７Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ａ，ａ’を４５度、他方の側辺２８Ａ，２８Ｂの底辺２６Ａに対する角度ｂ，ｂ’を１３５度とし、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの前傾角度（α1，α２）を可変した。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの前傾角度（α1，α２）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。

特に、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの前傾角度（α1，α２）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。

（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、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの設置角度（β１，β２）を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

この規定２としては、前傾斜角度（α１，α２）を４５度、一方の側辺２７Ａ，２７Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ａ，ａ’を４５度、他方の側辺２８Ａ，２８Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ｂ，ｂ’を１３５度とし、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの設置角度（β１，β２）を可変した。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの設置角度（β１，β２）が排気流れ方向ＳＤに対して１０〜７０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。

特に、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの設置角度（β１，β２）が排気流れ方向ＳＤに対して３３〜６５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。

（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、第１突出板２５Ａを示す正面図であり、図１３（ｃ）は、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの一方の側辺２７Ａ，２７Ｂと頂辺２９Ａ，２９Ｂ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。

この規定３としては、前傾斜角度（α１，α２）を４５度、設置角度（β１，β２）を４５度、一方の側辺２７Ａ，２７Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ａ，ａ’を４５度、他方の側辺２８Ａ，２８Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ｂを１３５度とし、セグメント２２の底壁面から第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの頂辺２９Ａ，２９Ｂの最も高い頂点までの高さＬ１５に対して、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの一方の側辺２７Ａ，２７Ｂ及び他方の側辺２８Ａ，２８Ｂと頂辺２９Ａとの角部Ｒ１，Ｒ２を可変した。

図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示すように、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの一方の側辺２７Ａ，２７Ｂ及び他方の側辺２８Ａ，２８Ｂと頂辺２９Ａ，２９Ｂ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。この角部Ｒ１，Ｒ２は、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂから頂辺２９Ａ，２９Ｂの最も高い頂点までの高さＨ１５に対して５〜４２％の曲率形状（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。

（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、セグメント２２の幅Ｌ１に対して、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの幅Ｌ２を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

この規定４としては、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに沿った幅Ｌ２を可変したものである。なお、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの幅Ｌ２がセグメント２２（排気通路２０Ａ）の幅Ｌ１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。

特に、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの幅Ｌ２は、セグメント２２の幅Ｌ１に対して４６〜７４％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。

（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、セグメント２２の高さＬ３に対して、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの高さＬ４（上述した規定３のＬ１５と同様）を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

この規定５としては、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに沿った高さＬ４を可変したものである。なお、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの高さＬ４がセグメント２２（排気通路２０Ａ）の高さＬ３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。

特に、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの高さＬ４は、セグメント２２（排気通路２０Ａ）の高さＬ３に対して３２〜４２％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。

（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、セグメントの長さＬ５に対して、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの長さＬ６を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

この規定６としては、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの一方の側辺２７Ａ，２８Ｂの排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ６を可変したものである。なお、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの長さＬ６がセグメント２２（排気通路２０Ａ）の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ５に対して１１〜３０％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。

特に、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの長さＬ６は、セグメント２２（排気通路２０Ａ）の長さＬ５に対して１３〜２６％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。

（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、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤの上流端から排気流れ方向ＳＤに沿った第１突出板２５Ａの一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａ側までの長さＬ７に対して、第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂとの最小間隔Ｌ８を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

この規定７としては、第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂとの最小間隔Ｌ８を可変したものである。なお、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように、第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂとの最小間隔Ｌ８がセグメント２２（排気通路２０Ａ）の排気流れ方向ＳＤの上流端から排気流れ方向ＳＤに沿った第１突出板２５Ａの一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａ側までの長さＬ７に対して０〜７０％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。

特に、第１突出板２５Ａと第２突出板２５Ｂとの最小間隔Ｌ８は、セグメント２２（排気通路２０Ａ）の排気流れ方向ＳＤの上流端から排気流れ方向ＳＤに沿った第１突出板２５Ａの一方の側辺２７Ａの底辺２６Ａ側までの長さＬ７に対して０〜５０％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。

（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、セグメント２２の長さＬ９に対して、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤの上流端から排気流れ方向ＳＤに沿った第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの長さ中央点ＬＰまでの長さＬ１０を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

この規定８としては、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの長さ中央点ＬＰを可変したものである。なお、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、長さ中央点ＬＰは、第１突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置を通過し直交方向ＣＤに沿った補助線ＳＬ１と、第２突出板２５Ｂの底辺２６Ｂの中央位置を通過し直交方向ＣＤに沿った補助線ＳＬ２との排気流れ方向ＳＤ間の中央位置となっている。

この第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの長さ中央点ＬＰは、セグメント２２（排気通路２０Ａ）の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ９に対して、セグメント２２（排気通路２０Ａ）の上流側から３０〜７０％の範囲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（「１．２１」以上となる）ことが分かる。

特に、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの長さ中央点ＬＰは、セグメント２２（排気通路２０Ａ）の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ９に対して、セグメント２２（排気通路２０Ａ）の上流側から３５〜６７％の範囲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。

（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、セグメント２２の幅Ｌ１１に対して、セグメント２２の直交方向ＣＤの一端から直交方向ＣＤに沿った第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの幅中央点ＷＰまでの長さＬ１２を可変した場合の渦の強さを示す特性線図である。

この規定９としては、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの幅中央点ＷＰを可変したものである。なお、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂのその他の条件は、上述した規定３と同様である。

図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、幅中央点ＷＰは、第１突出板２５Ａの底辺２６Ａの中央位置を通過し排気流れ方向ＳＤに沿った補助線ＳＬ３と、第２突出板２５Ｂの底辺２６Ｂの中央位置を通過し排気流れ方向ＳＤに沿った補助線ＳＬ４との直交方向ＣＤ間の中央位置となっている。

この第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの幅中央点ＷＰは、セグメント２２（排気通路２０Ａ）の排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに沿った幅Ｌ１１に対して、幅方向の中央を基準にして２０〜７０％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（「１．０５」以上となる）ことが分かる。

特に、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの幅中央点ＷＰは、セグメント２２（排気通路２０Ａ）の幅Ｌ１１に対して幅方向の中央を基準にして２６〜７０％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」）に対して渦の強さが「１．２５」以上となることが分かる。

（規定１０）
次に、セグメント２２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及びセグメント２２を示す斜視図であり、図２０（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。

この規定１０としては、セグメント２２のチューブ積層方向ＰＤに沿った高さＬ１３と、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ１４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。

図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、セグメント２２の高さＬ１３は、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ１４に対して１６〜３８％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。

（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の一部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。

この規定１１としては、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに沿った長さＬ１５と、排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに沿った幅Ｌ１６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。

図２１（ａ）及び図２１（ｂ）に示すように、セグメント２２の幅Ｌ１６は、セグメント２２の長さＬ１５に対して１２〜４０％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。

（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。

この規定１２としては、セグメント２２のチューブ積層方向ＰＤに沿った高さＬ１７と、排気流れ方向ＳＤの直交方向ＣＤに沿った幅Ｌ１８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。

図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、セグメント２２の幅Ｌ１８は、セグメント２２の高さＬ１７に対して８５〜１１０％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。

（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の排気流れ方向ＳＤに隣り合うセグメント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。

この規定１３としては、セグメント２２の排気流れ方向ＳＤに隣り合うセグメント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。

図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すように、各セグメント２２のずれ量は、排気流れ方向ＳＤに隣接したセグメント２２のうち上流側に位置するセグメント２２の幅Ｌ１９に対して、上流側に位置するセグメント２２の直交方向ＣＤの一端から下流側に位置するセグメント２２の直交方向ＣＤの他端までの長さＬ２０が２８〜６９％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。

（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。

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、気体と液体とを熱交換する熱交換器（例えば，水冷給気クーラ（水冷ＣＡＣクーラ）や排熱回収器）及び気体と気体とを熱交換する熱交換器（例えば，空冷給気クーラ（空冷ＣＡＣクーラ）であってもよい。

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。

また、第１突出板２５Ａ及び第２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。

また、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの頂辺２９Ａ，２９Ｂは、底辺２６Ａ，２６Ｂ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，２６Ｂと平行に設けられていてもよい。

また、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂの一方の側辺２７Ａ，２７Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ａ，ａ’が９０度より小さく、他方の側辺２８Ａ，２８Ｂの底辺２６Ａ，２６Ｂに対する角度ｂ，ｂ’が９０度以上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，ａ’が角度ｂ，ｂ’よりも小さければ何度に設定されていてもよい。

また、第１突出板２５Ａ及び第２突出板２５Ｂ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。

また、第１突出板２５Ａ及び第２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。

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。

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…第１突出板
２５Ｂ…第２突出板
２６Ａ，２６Ｂ…底辺
２７Ａ，２７Ｂ…一方の側辺
２８Ａ，２８Ｂ…他方の側辺
２９Ａ，２９Ｂ…頂辺

Claims (4)

1. 気体が流れる気体通路（２０Ａ）には、気体流れ方向の直交方向に仕切られた複数のセグメント（２２）が形成され、複数の前記セグメント（２２）は、気体流れ方向の所定長さ毎に気体流れ方向の直交方向に交互にずれたオフセット配置とされ、上流の前記各セグメント（２２）は、下流の隣り合う２つの前記セグメント（２２）に連通され、
   前記各セグメント（２２）には、気体流れ方向の上流側に突設された第１突出板（２５Ａ）と、前記第１突出板（２５Ａ）の気体流れ方向の下流側に突設された第２突出板（２５Ｂ）が設けられ、
   前記各セグメント（２２）の前記第１突出板（２５Ａ）と前記第２突出板（２５Ｂ）は、前記セグメント（２２）の同じ周面より突設され、且つ、気体流れ方向からの正面視において、同じ大きさに形成され、
   前記第１突出板（２５Ａ）と前記第２突出板（２５Ｂ）は、前記各セグメント（２２）に流入した気体より気体流れ方向を回転軸とし、且つ、互いに異なる回転方向の渦流をそれぞれ生成して、２つの渦流を下流の隣り合う２つの前記セグメント（２２）にそれぞれ流入することを特徴とする熱交換器（１）。
2. 請求項１に記載の熱交換器（１）であって、
   前記第１突出板（２５Ａ）と前記第２突出板（２５Ｂ）は、前記セグメント（２２）の周面に接する底辺（２６Ａ、２６Ｂ）と左右一対の側辺（２７Ａ、２８Ａ、２７Ｂ、２８Ｂ）を少なくとも有する四角形以上の多角形であることを特徴とする熱交換器（１）。
3. 請求項１又は請求項２に記載の熱交換器（１）であって、
   前記第１突出板（２５Ａ）と前記第２突出板（２５Ｂ）は、気体流れ方向の上流側に前倒れ状態となる前傾角度（α１、α２）でそれぞれ配置されていることを特徴とする熱交換器（１）。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱交換器（１）であって、
   前記第１突出板（２５Ａ）は、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、
   前記第２突出板（２５Ｂ）は、気体流れ方向の直交方向に対し、前記第１突出板（２５Ａ）とは向きが異なる斜め向きとなる設置角度（β２）で配置されていることを特徴とする熱交換器（１）。

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