JP3985509B2 - 排気熱交換装置 - Google Patents

Description

【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、Ｐａｔｉｃｕｒａｔｅ Ｍａｔｔｅｒｓ（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２１１ｃ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、一面とその反対側の他面とを有し、一面側と他面側に空間を区画する区画部材（１３１、１３２）によって、区画部材の一面側に形成された冷却流体が流通する扁平状の冷却流体通路（１２０）および他面側に形成された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であって区画部材の他面と接触する平板部（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（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るとともに、ルーバ（１１１ｃ）を切り起こす際に生成された穴部（１１１ｄ）が区画部材の他面によって閉塞されており、さらに、ルーバ（１１１ｃ）の面（１１１ｆ）は、排気の流通方向に対して交差しており、ルーバ（１１１ｃ）は、ルーバ（１１１ｃ）の排気流れ下流側端部と排気流れ上流側端部の少なくとも一方と立板部（１１１ｂ）との間に、立板部近傍の排気流れを絞って増速させる増速部が存在するように配置されており、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、ルーバ（１１１ｃ）の最大切り起こし高さ（ｈ）の０．１５倍以上、２倍以下であり、排気流れに対するルーバ（１１１ｃ）の傾き角（θ）は、１５°以上４５°以下であ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、増速部を通過し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、一面とその反対側の他面とを有し、一面側と他面側に空間を区画する区画部材（１３１、１３２）によって、区画部材の一面側に形成された冷却流体が流通する扁平状の冷却流体通路（１２０）および他面側に形成された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であって区画部材の他面と接触する平板部（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（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いるとともに、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）が区画部材の他面によって閉塞されており、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、ルーバ（１１１ｃ）は、ルーバ（１１１ｃ）の排気流れ下流側端部と排気流れ上流側端部の少なくとも一方と立板部（１１１ｂ）との間に、立板部近傍の排気流れを絞って増速させる増速部が存在するように配置されており、
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倍以下であり、排気流れに対するルーバ（１１１ｃ）の傾き角（θ）は、１５°以上４５°以下であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明も、増速部が存在するようにルーバ（１１１ｃ）を配置しているので、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
これに加えて、請求項２に記載の発明の構成により、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（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（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。
【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（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、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（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。
【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０．１５倍以上、１倍以下とすれば、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。
【００２３】
請求項４に記載の発明では、一面とその反対側の他面とを有し、一面側と他面側に空間を区画する区画部材（１３１、１３２）によって、区画部材の一面側に形成された冷却流体が流通する冷却流体通路（１２０）および他面側に形成された排気が流通する排気通路（１１０）と、排気通路（１１０）内に配設され、排気の流通方向から見て、区画部材の他面と接触する平板部（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）と備え、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設けられているとともに、ルーバ（１１１ｃ）を切り起こす際に生成された穴部（１１１ｄ）が区画部材の他面によって閉塞されており、ルーバ（１１１ｃ）は、ルーバ（１１１ｃ）の排気流れ下流側の後端部と排気流れ上流側の前端部の少なくとも一方と立板部（１１１ｂ）との間に、立板部近傍の排気流れを絞って増速させる増速部が存在するように配置されており、ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２、Ｇ２）と、立板部（１１１ｂ）との距離（δ２）は、ルーバ（１１１ｃ）の最大高さ（ｈ）の０．１５倍以上、２倍以下であり、排気流れに対する前記ルーバ（１１１ｃ）の傾き角（θ）は、１５°以上４５°以下であ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（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、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。
また、請求項４に記載の発明も、増速部が存在するようにルーバ（１１１ｃ）を配置しているので、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【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（１１１ｃ）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（１１１ｃ）の一方側の衝突面に衝突してルーバ（１１１ｃ）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（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（１１１ｃ）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（１１１）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５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（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、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（１１１ｃ）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６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（１１１ａ）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７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（１１１ｃ）の後端部（Ｇ２）とが互いにずれるようにする、又は請求項８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ＰＭが詰まることを抑制できる。
【００３７】
なお、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７又は８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、請求項９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（１１１ｃ）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１０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（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１１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１２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１１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１３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１２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（Ｈ２、Ｇ２）と、立板部（１１１ｂ）との距離（δ２）を、請求項１４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倍以下とすることが望ましい。
【００４６】
また、ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ１、Ｇ１）と、立板部（１１１ｂ）との距離（δ１）を、請求項１５、１６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。
【００４８】
請求項１７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、一面とその反対側の他面とを有し、一面側と他面側に空間を区画する区画部材（１３１、１３２）によって、区画部材の一面側に形成された冷却流体が流通する扁平状の冷却流体通路（１２０）および他面側に形成された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、区画部材の他面と接触する平板部（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）とを備え、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設けられているとともに、ルーバ（１１１ｃ）を切り起こす際に生成された穴部（１１１ｄ）が区画部材の他面によって閉塞されており、さらに、ルーバ（１１１ｃ）は、ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２、Ｇ２）と立板部（１１１ｂ）との距離（δ２）が、ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ１、Ｇ１）と立板部（１１１ｂ）との距離（δ１）より大きく、かつ、ルーバ（１１１ｃ）の前端部と立板部（１１１ｂ）との間に、立板部近傍の排気流れを絞って増速させる増速部が存在するように配置されており、ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２、Ｇ２）と、立板部（１１１ｂ）との距離（δ２）は、ルーバ（１１１ｃ）の最大高さ（ｈ）の０．１５倍以上、２倍以下であり、排気流れに対するルーバ（１１１ｃ）の傾き角（θ）は、１５°以上４５°以下であることを特徴とする。
【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。
また、請求項１７に記載の発明も、増速部が存在するようにルーバ（１１１ｃ）を配置しているので、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【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２００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２００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２００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、１３２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１３０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１４０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１２０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１３１、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１１０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１１１ｃ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１１１ｃ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１１１ｃ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１１１ａ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ＥＧＲガス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。
【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１１１ｂ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、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｖｏｌ．１１６ Ｎｏｖ．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１１１ｂ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１１１ｃ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Ｈ１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１１１ｃ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１１１ｃ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ＥＧＲガス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。
【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。
【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１１１ｃ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１１１ｃ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１１１ｃ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ＥＧＲ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。
【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ＥＧＲ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。
【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。
【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、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ＰＭ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１１１ａ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Ｈ１、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、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１１１ｃ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Ｈ２、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ＥＧＲ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１１１ｃ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１１１ａ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１１１ｃ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１１１ｃ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１００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１２０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。

Claims (17)

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、
   一面とその反対側の他面とを有し、前記一面側と他面側に空間を区画する区画部材（１３１、１３２）によって、前記区画部材の一面側に形成された前記冷却流体が流通する扁平状の冷却流体通路（１２０）および前記他面側に形成された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であって前記区画部材の前記他面と接触する平板部（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るとともに、前記ルーバ（１１１ｃ）を切り起こす際に生成された穴部（１１１ｄ）が前記区画部材の前記他面によって閉塞されており、
   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おり、
   前記ルーバ（１１１ｃ）は、前記ルーバ（１１１ｃ）の排気流れ下流側端部と排気流れ上流側端部の少なくとも一方と前記立板部（１１１ｂ）との間に、前記立板部近傍の排気流れを絞って増速させる増速部が存在するように配置されており、
   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倍以下であり、
   排気流れに対する前記ルーバ（１１１ｃ）の傾き角（θ）は、１５°以上４５°以下であることを特徴とする排気熱交換装置。
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、
   一面とその反対側の他面とを有し、前記一面側と他面側に空間を区画する区画部材（１３１、１３２）によって、前記区画部材の一面側に形成された前記冷却流体が流通する扁平状の冷却流体通路（１２０）および前記他面側に形成された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であって前記区画部材の前記他面と接触する平板部（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いるとともに、前記ルーバ（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）が前記区画部材の前記他面によって閉塞されており、
   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、
   前記ルーバ（１１１ｃ）は、前記ルーバ（１１１ｃ）の排気流れ下流側端部と排気流れ上流側端部の少なくとも一方と前記立板部（１１１ｂ）との間に、前記立板部近傍の排気流れを絞って増速させる増速部が存在するように配置されており、
   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倍以下であり、
   排気流れに対する前記ルーバ（１１１ｃ）の傾き角（θ）は、１５°以上４５°以下で あることを特徴とする排気熱交換装置。
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１または２に記載の排気熱交換装置。
4. 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、
   一面とその反対側の他面とを有し、前記一面側と他面側に空間を区画する区画部材（１３１、１３２）によって、前記区画部材の一面側に形成された前記冷却流体が流通する冷却流体通路（１２０）および前記他面側に形成された前記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、前記排気の流通方向から見て、前記区画部材の前記他面と接触する平板部（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）と備え、
   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設けられているとともに、前記ルーバ（１１１ｃ）を切り起こす際に生成された穴部（１１１ｄ）が前記区画部材の前記他面によって閉塞されており、
   前記ルーバ（１１１ｃ）は、前記ルーバ（１１１ｃ）の排気流れ下流側の後端部と排気流れ上流側の前端部の少なくとも一方と前記立板部（１１１ｂ）との間に、前記立板部近傍の排気流れを絞って増速させる増速部が存在するように配置されており、
   前記ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２、Ｇ２）と、前記立板部（１１１ｂ）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倍以下であり、
   排気流れに対する前記ルーバ（１１１ｃ）の傾き角（θ）は、１５°以上４５°以下であることを特徴とする排気熱交換装置。
5. 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（１１１ｃ）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４に記載の排気熱交換装置。
6. 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５に記載の排気熱交換装置。
7. 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５に記載の排気熱交換装置。
8. 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５又は７に記載の排気熱交換装置。
9. 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６に記載の排気熱交換装置。
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５又は７に記載の排気熱交換装置。
11. 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１０のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
12. 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１０のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
13. 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１２のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
14. 前記ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２、Ｇ２）と、前記立板部（１１１ｂ）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４ないし１３のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
15. 前記ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ１、Ｇ１）と、前記立板部（１１１ｂ）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４ないし１４のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
16. 前記ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ１、Ｇ１）と、前記立板部（１１１ｂ）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４ないし１５のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
17. 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、
    一面とその反対側の他面とを有し、前記一面側と他面側に空間を区画する区画部材（１３１、１３２）によって、前記区画部材の一面側に形成された前記冷却流体が流通する扁平状の冷却流体通路（１２０）および前記他面側に形成された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、前記区画部材の前記他面と接触する平板部（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）とを備え、
    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設けられているとともに、前記ルーバ（１１１ｃ）を切り起こす際に生成された穴部（１１１ｄ）が前記区画部材の前記他面によって閉塞されており、
    さらに、前記ルーバ（１１１ｃ）は、前記ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２、Ｇ２）と前記立板部（１１１ｂ）との距離（δ２）が、前記ルーバ（１１１ｃ）の前端部（Ｈ１、Ｇ１）と前記立板部（１１１ｂ）との距離（δ１）より大きく、かつ、前記ルーバ（１１１ｃ）の前記前端部と前記立板部（１１１ｂ）との間に、前記立板部近傍の排気流れを絞って増速させる増速部が存在するように配置されており、
    前記ルーバ（１１１ｃ）の後端部（Ｈ２、Ｇ２）と、前記立板部（１１１ｂ）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倍以下であり、
    排気流れに対する前記ルーバ（１１１ｃ）の傾き角（θ）は、１５°以上４５°以下であることを特徴とする排気熱交換装置。

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