JP6691975B2

JP6691975B2 - 熱交換装置

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Publication number: JP6691975B2
Application number: JP2018557263A
Authority: JP
Inventors: 山田　達人; 達人山田; 肇藤木; 良太新村; 雄亮坂田; 真宏神田
Original assignee: Tokyo Roki Co Ltd
Current assignee: Tokyo Roki Co Ltd
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: CN110100142A; ES2883260T3; EP3561426B1; US20190331067A1; WO2018116370A1; US10767605B2; EP3561426A1; JPWO2018116370A1; EP3561426A4

Description

本発明は、ガスと冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換装置に関する。

特許文献１，２には、熱交換装置が開示されている。以下、特許文献１，２で用いられた符号を括弧書きで表記し、特許文献１，２に記載された熱交換装置について簡単に説明する。

特許文献１に記載の熱交換装置では、扁平した角筒状のチューブ（１１０）が積層されおり、チューブ（１１０）内にはガスが流通する。チューブ（１１０）の貼り合わせ面の外縁には凸部（１１２）が形成されており、隣り合うチューブ（１１０）の凸部（１１２）が接合されることによって、凸部（１１２）によって囲われた流路（１１５）が隣り合うチューブ（１１０）の間に形成されている。チューブ（１１０）の貼り合わせ面の外縁のうち４箇所（１１３ａ，１１３ｂ）には凸部（１１２）が形成されておらず、これらの部分（１１３ａ，１１３ｂ）が開口部となり、２箇所の開口部（１１３ａ）が流路（１１５）への入口となり、他の２箇所の開口部（１１３ｂ）が流路（１１５）からの出口となる。チューブ（１１０）の積層体は筒状水タンク（１３０）内に収容されており、入口となる開口部（１１３ａ）の周囲では筒状水タンク（１３０）が膨出している。膨出部（１３２ｂ）のうち開口部（１１３ａ）と対向する部位にはパイプ孔（１３２ｄ）が形成されており、冷却水がそのパイプ孔（１３２ｂ）を通ってその膨出部（１３２ｂ）の内側に導入される。そのため、その冷却水は膨出部（１３２ｂ）から開口部（１１３ａ）を通って流路（１１５）へ流れる。

特許文献２に記載の熱交換装置では、扁平した角筒状のチューブ（１１０）が積層されおり、チューブ（１１０）内にはガスが流通する。チューブ（１１０）の貼り合わせ面の外縁には凸部（１１２）が形成されており、隣り合うチューブ（１１０）の凸部（１１２）が接合されることによって、凸部（１１２）によって囲われた流路（１１３）が隣り合うチューブ（１１０）の間に形成されている。チューブ（１１０）の貼り合わせ面の外縁のうち２箇所（１１３ａ，１１３ｂ）には凸部（１１２）が形成されておらず、これらの部分（１１３ａ，１１３ｂ）が開口部となり、一方の開口部（１１３ａ）が流路（１１３）への入口となり、他方の開口部（１１３ｂ）が流路（１１３）からの出口となる。チューブ（１１０）の積層体は筒状水タンク（１３０）内に収容されている。また、チューブ（１１０）の積層体の端部が内側ガスタンク（１４０Ｂ）の開口部（１４６）に嵌め込まれ、その端部の外周面が内側ガスタンク（１４０Ｂ）の開口部（１４６）の内周面に接合されている。これにより、内側ガスタンク（１４０Ｂ）内に導入されたガスがチューブ（１１０）内へ流れ込むようになっている。内側ガスタンク（１４０Ｂ）は外側タンク（１４０Ａ）に内包されており、この外側タンク（１４０Ａ）には冷却水が導入される。外側タンク（１４０Ａ）の開口内にはチューブ（１１０）の積層体と内側ガスタンク（１４０Ｂ）の接合部が配されている。その外側タンク（１４０Ａ）の開口が筒状水タンク（１３０）の開口に連結されている。外側タンク（１４０Ａ）内に導入された冷却水は内側ガスタンク（１４０Ｂ）及びチューブ（１１０）の積層体の外面と、外側タンク（１４０）及び筒状水タンク（１３０）の内面との間には流路（１５０）が形成されており、外側タンク（１４０Ａ）に導入された冷却水は、その流路（１５０）を通って上記開口部（１１３ａ）へ流れ込む。これにより、隣り合うチューブ（１１０）の間の流路（１１３）内に冷却水が流れる。

特許第５５００３９９号公報特開２０１４−１６９８５７号公報

ところが、特許文献１に記載の熱交換装置では、パイプ孔（１３２ｄ）に近い開口部（１１３ａ）を通過した冷却水が反対側の開口部（１１３ａ）の周辺において滞留しやすい。また、特許文献２に記載の熱交換装置でも、開口部（１１３ａ）から流路（１１３）へ流れ込む冷却水は、開口部（１１３ａ）から離れた箇所において滞留しやすい。
従って、特許文献１，２の何れの熱交換装置においても、滞留した冷却水がガスの熱により高温になって沸騰してしまい、沸騰によって熱交換装置が破損する虞がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。本発明が解決しようとする課題は、冷却水等の冷却媒体が滞留しないようにすることである。

以上の課題を解決するための本発明は、ガスが流通する複数のチューブが積層されてなるスタックと、前記スタックを内側に収容する筒状の内側タンクと、前記内側タンクに外装され、前記内側タンクの外周面との間に内部空間を区画した筒状の外側タンクと、を備え、前記チューブは両端部が中央部よりも積層方向に拡開された状態に設けられ、前記スタックのうち隣り合うチューブの両端部が接合され、前記スタックのうち隣り合うチューブの中央部の間に隙間が形成され、前記スタックの両端部の外周が前記内側タンクの内周面に接合され、冷却媒体が導入される導入孔が前記外側タンクに形成され、冷却媒体が排出される排出孔が前記内側タンクのうち前記チューブの両端部の間の位置に形成され、前記外側タンク内における前記内側タンクの両側面に、前記隙間と前記内部空間とに通じる連通孔が形成されている熱交換装置である。

以上によれば、筒状の外側タンクによって内部空間が内側タンクの外周面と外側タンクの内周面との間に区画されるので、冷却媒体が導入孔を通ってその内部空間に流れ込むと、内部空間全体に行き渡りやすい。そして、その内部空間に流れ込んだ冷却媒体は、隣り合うチューブの中央部の間の隙間の両側にある連通孔からその隙間に流れ込むので、チューブの中央部の間の隙間内において冷却媒体が滞留しない。

本発明によれば、冷却媒体の滞留を抑制できる。

図１は、熱交換装置の平面図である。図２は、熱交換装置の右側面図である。図３は、図１に示すIII−IIIに沿った面の断面図である。図４は、図２に示すIV−IVに沿った面の断面図である。図５は、図２に示すV−Vに沿った面の断面図である。図６は、熱交換装置の分解斜視図である。図７は、熱交換装置の分解斜視図である。図８は、チューブ及びインナーフィンの分解斜視図である。図９は、図３に示すIX領域の拡大図である。図１０は、比較例の熱交換装置の分解斜視図である。図１１は、比較例の熱交換装置の断面図である。図１２は、比較例の熱交換装置の断面図である。図１３は、実施形態の解析結果と比較例の解析結果を対比するためのグラフである。図１４は、実施形態の解析結果と比較例の解析結果を対比するためのグラフである。図１５は、第１変形例における熱交換装置の内側タンクの側面図である。図１６は、第２変形例における熱交換装置の内側タンクの側面図である。図１７は、第３変形例における熱交換装置の内側タンクの側面図である。図１８は、第４変形例における熱交換装置の内側タンクの側面図である。図１９は、第５変形例における熱交換装置の内側タンクの側面図である。図２０は、第６変形例における熱交換装置の内側タンクの側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

１．熱交換装置の構成
図１は熱交換装置１の平面図であり、図２は熱交換装置１の側面図である。図３、図４、図５はIII−III断面図、IV−IV断面図、V−V断面図である。図６及び図７は熱交換装置１の分解斜視図である。
この熱交換装置１は、例えば排ガス再循環装置に設けられていて、ガスクーラーとして利用される。具体的には、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関の排ガスがこの熱交換装置１によって冷却された後、内燃機関の吸気側に再度供給される。

図１〜図７に示すように、この熱交換装置１は、複数のチューブ１０と、複数のインナーフィン１８と、内側タンク２０と、入口タンク３０と、出口タンク４０と、外側タンク５０と、インレットパイプ６０と、アウトレットパイプ７０と、を備える。これらの部材１０，１８，２０，３０，４０，５０，６０，７０の材種は例えばＳＵＳ材等であり、これらの部材１０，１８，２０，３０，４０，５０，６０，７０の熱伝導率が高い。以下に説明する各接合部は例えば溶接又はろう付によるものである。

以下の説明において、入口タンク３０側を「前側」とし、出口タンク４０側を「後ろ側」とし、インレットパイプ６０及びアウトレットパイプ７０の突き出る側を「上側」とし、その反対側を「下側」とし、前側から後ろ側に向かって見て右側を「右側」、左側を「左側」とする。なお、上側から下側に向かう向きが重力の向きとは限らない。

１−１．チューブ及びインナーフィン
図８はチューブ１０及びインナーフィン１８の分解斜視図である。図４及び図８に示すように、チューブ１０はその長手方向（前後方向）に直交する断面形状が矩形状に扁平した管状に形成されており、チューブ１０の幅（左右長）がチューブ１０の厚み（上下長）よりも大きい。具体的には、プレス加工又はロール加工等によって断面コ字型（Ｕ字型、溝型）に形成された２枚のチューブプレート１０Ａ，１０Ｂの開口が互いに向き合った状態でこれらチューブプレートが互いに接合されることによって、チューブ１０が構成される。チューブ１０の内部空間は、ガスが流通する流路となる。

チューブ１０の内側には波形状のインナーフィン１８が配設され、インナーフィン１８とチューブ１０の内面が互いに接合されている。本実施形態ではインナーフィン１８がオフセットフィンであるが、コルゲートフィン、ウェービングフィン又はルーバーフィンであってもよい。

図６及び図７に示すように、チューブ１０の前端部１１及び後端部１２がそれらの間の中央部１３よりも厚み方向（上下方向）に拡開された状態となっている。そのため、チューブ１０の両端部１１，１２の上面及び下面が中央部１３の上面及び下面よりも膨出し、中央部１３の上面及び下面が窪んだ状態である。チューブ１０の中央部１３の上面及び下面には複数の凸部１４が形成されており、チューブ１０の内面においては凸部１４の裏側が凹んだ状態に形成されている。

図４〜図７に示すように、これらチューブ１０は厚み方向（上下方向）に積み重ねられて、隣り合うチューブ１０のうち上のチューブ１０の下面と下のチューブ１０の上面が互いに対向する。隣り合うチューブ１０の端部１１同士及び端部１２同士が接合され、隣り合うチューブ１０の中央部１３（但し、凸部１４を除く部分）同士が上下に離間している。そのため、隣り合うチューブ１０の中央部１３の間に隙間９１が形成され、その隙間９１はクーラント（冷却液）が流通する流路となる。
以下では、これらチューブ１０の積層体をチューブスタック１９という。

１−２．内側タンク
図４〜図７に示すように、内側タンク２０は、角筒状に形作られている。この内側タンク２０は、２体の半体２０Ａ，２０Ｂの接合体である。具体的には、半体２０Ａ，２０Ｂがプレス加工又はロール加工等によって断面コ字型（Ｕ字型、溝型）に形成されており、半体２０Ａ，２０Ｂの開口が互いに向き合った状態で、且つ、上側の半体２０Ａの下端部が下側の半体２０Ｂの上端部に入れ子状に入った状態で、これら半体２０Ａ，２０Ｂが互いに接合されている。

内側タンク２０には、チューブスタック１９が収容されている。内側タンク２０の前端部２１及び後端部２２は開口しており、前端部２１の内周面がチューブスタック１９の前端部の外周面に全周に亘って接合され、後端部２２の内周面がチューブスタック１９の後端部の外周面に全周に亘って接合されている。最上段のチューブ１０の中央部１３の上面は部分的に内側タンク２０の内面から離間しており、これらの間に隙間９２が形成されている。この隙間９２はクーラントが流通する流路となる。同様に、最下段のチューブ１０の中央部１３の下面は部分的に内側タンク２０の内面から離間しており、これらの間に隙間９３が形成されている。この隙間９３はクーラントが流通する流路となる。

内側タンク２０の上面のうち前側の部位には、複数の連通孔２４が形成され、内側タンク２０の下面のうち前側の部位には、複数の連通孔２５が形成されている。また、内側タンク２０の左側面のうち前側の部位には、複数の連通孔２６が形成され、内側タンク２０の右側面のうち前側の部位には、複数の連通孔２７が形成されている。

これら連通孔２４〜２７は、チューブスタック１９の前端部と内側タンク２０の前端部２１との接合部のやや後ろ側において周方向に配列されている。

図１〜図３及び図５に示すように、内側タンク２０の上面、左側面及び下面のうち後ろ側の部位には、外側に膨出した膨出部２３が形成されている。膨出部２３は、チューブ１０の後端部１２と内側タンク２０の後端部２２との接合部よりも前側に配されている。膨出部２３の内面とチューブスタック１９の外面との間隔は、膨出部２３以外の内側タンク２０の内面とチューブスタック１９の外面との間隔よりも広くなっている。

膨出部２３の上面には排出孔２９が形成されている。排出孔２９は、膨出部２３の上面の左縁に寄って配置されている。そのため、図１及び図５に示すように、排出孔２９の一部がチューブスタック１９の左側面から左へはみ出ており、上から見ると、チューブ１０の中央部１３の左側面が排出孔２９を前後に横切っている。

１−３．アウトレットパイプ
図１及び図５等に示すように、内側タンク２０の排出孔２９には、アウトレットパイプ７０が接続されている。このアウトレットパイプ７０は、内側タンク２０の上面から上方へ突き出ている。

１−４．入口タンク
図１〜図３、図６及び図７に示すように、入口タンク３０は中空角錐型に形成されている。入口タンク３０の前側頂部が開口しているとともに、入口タンク３０の後ろ側底部も開口している。内燃機関の排ガスは、入口タンク３０の前側開口３１を通じて入口タンク３０内に導入される。

図９は図３に示すIXの領域の拡大図である。図３及び図９に示すように、入口タンク３０の後端開口に内側タンク２０の前端部２１が入れ子状に差し込まれた状態で、入口タンク３０の後端部３２の内周面が内側タンク２０の前端部２１の外周面に接合されている。
なお、入口タンク３０の前端部の外周部にはフランジ（図示略）が組み付けられている。

１−５．外側タンク
図１〜図４、図６及び図７に示すように、外側タンク５０は角筒状に形作られている。この外側タンク５０は、２体の半体５０Ａ，５０Ｂの接合体である。具体的には、半体５０Ａ，５０Ｂがプレス加工又はロール加工等によって断面コ字型（Ｕ字型、溝型）に形成されており、半体５０Ａ，５０Ｂの開口が互いに向き合った状態で、且つ、上側の半体５０Ａの下端部が下側の半体５０Ｂの上端部に入れ子状に差し込まれた状態で、これら半体５０Ａ，５０Ｂが互いに接合されている。

図１〜図３に示すように、外側タンク５０にはこの内側タンク２０が挿入され、外側タンク５０の後端部の内周面が内側タンク２０の外周面に接合されている。外側タンク５０が内側タンク２０よりも全長が短いので、内側タンク２０の後部が外側タンク５０の後端部から後方に突き出て露出している。

図３及び図９に示すように、入口タンク３０の後端部３２が外側タンク５０の前端部の開口に入れ子状に差し込まれた状態で、入口タンク３０の後端部３２の外周面が外側タンク５０の前端部の内周面に接合されている。図３及び図４に示すように、外側タンク５０の中央部は前端部及び後端部よりも外側に膨出しており、外側タンク５０の中央部と内側タンク２０との間に内部空間５５が形成されている。そのため、図３及び図９に示すように、入口タンク３０の後端部３２が内部空間５５に露出しているとともに、内側タンク２０の前部も内部空間５５に露出している。

連通孔２４〜２７は、外側タンク５０の内部空間５５から内側タンク２０の内側に通じている。具体的には、連通孔２４は、内部空間５５から、最上段のチューブ１０と外側タンク５０の内面との間の隙間９２に通じている。連通孔２５は、内部空間５５から、最下段のチューブ１０と外側タンク５０の内面との間の隙間９３に通じている。連通孔２６，２７は隣り合うチューブ１０の間の隙間９１に対応する位置に配置され、連通孔２６が隙間９１の左側にあり、連通孔２７が隙間９１の右側にあり、連通孔２６と連通孔２７がこれらの間に隙間９１を置いて相対向する（図４参照）。

外側タンク５０の上面には導入孔５１が形成されている。導入孔５１は、外側タンク５０の上面の左縁に寄って配置されている。そのため、図１及び図４に示すように、導入孔５１の一部が内側タンク２０の左側面から左へはみ出ており、上から見ると、内側タンク２０の左側面が導入孔５１を前後に横切っている。
また、内側タンク２０に形成された何れの連通孔２４〜２７も導入孔５１に対向する位置からずれた位置に配されている。

１−６．インレットパイプ
図１及び図４等に示すように、外側タンク５０の導入孔５１には、インレットパイプ６０が接続されている。このインレットパイプ６０は、外側タンク５０の上面から上方へ突き出ている。クーラントはインレットパイプ６０を通じて外側タンク５０内に導入される。

１−７．出口タンク
図１〜図３、図６及び図７に示すように、出口タンク４０は中空角錐型に形成されている。出口タンク４０の前側底部が開口しているとともに、出口タンク４０の後ろ側頂部が開口している。

出口タンク４０の前側開口に内側タンク２０の後端部２２が入れ子状に差し込まれた状態で、出口タンク４０の後端部の内周面が内側タンク２０の後端部２２の外周面に接合されている。
なお、出口タンク４０の後端部の外周部にはフランジ（図示略）が組み付けられている。

２．ガスの流れ
内燃機関の排ガスが入口タンク３０の前側開口３１を通じて入口タンク３０内に導入される（図３に示す矢印Ａ参照）。その排ガスは各チューブ１０の内側に分配される。チューブ１０内では、排ガスがチューブ１０の前端部１１から後端部１２に向かって流通するが、その際に排ガスがインナーフィン１８に接触する。そして、排ガスは出口タンク４０から後ろ側開口４１を通じて排出されて（図３に示す矢印Ｂ参照）、内燃機関の吸気側に再度供給される。

３．クーラントの流れ
クーラントがインレットパイプ６０及び導入孔５１を通じて外側タンク５０内に導入される。インレットパイプ６０及び導入孔５１の一部が内側タンク２０の左側面から左へはみ出ているので、外側タンク５０に導入されたクーラントは内側タンク２０の左側面の脇を下に向かって流動するとともに（図４に示す矢印Ｃ参照）、内側タンク２０の上面に衝突した上で右側に向かって流動する（図４に示す矢印Ｄ参照）。そのため、クーラントが外側タンク５０の内部空間５５全体に行き渡る。

図３及び図９に示すように、入口タンク３０の後端部３２が内部空間５５内のクーラントに接触するので、入口タンク３０内のガスと内部空間５５内のクーラントとの間で熱交換が行われ、チューブ１０に流れ込む前のガスが冷却される。

また、外側タンク５０がチューブスタック１９及び内側タンク２０の前部を囲繞しており、クーラントが外側タンク５０の内部空間５５全体に行き渡るので、チューブ１０の前部の内側のガスと内部空間５５内のクーラントとの間で熱交換が行われる。

ところで、熱交換装置１に導入されるクーラントは内部空間５５内において最も温度が低いので、内部空間５５内のクーラントに接触する入口タンク３０の後端部３２が冷却されやすい。一方、入口タンク３０にガスが導入されるので、入口タンク３０の前部の温度が高い。よって、入口タンク３０には、前から後ろに向かって温度が低下するような温度勾配が生じる。そして、図９に示すように、クーラントによって冷却されやすい入口タンク３０の後端部３２がクーラントのみならず外側タンク５０及び内側タンク２０に接触しているので、入口タンク３０に生じる温度勾配が緩やかになる。それゆえ、温度勾配による入口タンク３０の破損を防止することができる。

外側タンク５０内に導入されたクーラントが連通孔２４〜２７を通じて内側タンク２０内に流れ込む。具体的には、クーラントが連通孔２４を通って、最上段のチューブ１０と外側タンク５０の内面との間の隙間９２に流れ込む。また、クーラントが連通孔２５を通って、最下段のチューブ１０と外側タンク５０の内面との間の隙間９３に流れ込む。また、クーラントが連通孔２６，２７を通って隣り合うチューブ１０の間の隙間９１に流れ込む。

ここで、上述のように外側タンク５０の内部空間５５が内側タンク２０の全周に亘って形成されており、連通孔２４〜２７が周方向に配列されているので、何れの連通孔２４〜２７にもクーラントが均一な流量で通過する。左側の連通孔２６も右側の連通孔２７も導入孔５１に向き合っていないので、連通孔２６を通過するクーラントの流量と連通孔２７を通過するクーラントの流量が均等となる。

隙間９１，９２，９３内に流れ込んだクーラントは後ろに向かって流れる。隙間９１，９２，９３内のクーラントとチューブ１０内のガスとの間で熱交換が行われ、チューブ１０内のガスが冷却される。

クーラントの流路が連通孔２４〜２７において絞られたので、隙間９１，９２，９３内のクーラントの流速が高く、隙間９１，９２，９３内においてクーラントの滞留の発生を抑制できる。特に、隙間９１に対しては両側の連通孔２６，２７からクーラントが流れ込むので、隙間９１内においてクーラントの滞留が生じづらい上、連通孔２６，２７のクーラントの流量が均等であるので、滞留の発生をより抑制できる。
従って、隙間９１，９２，９３内のクーラントが過加熱されず、クーラントの沸騰を抑制できる。また、チューブ１０の温度分布が均一になり、温度分布の不均一性によるチューブ１０の破損を防止できる。

４．検証
上記実施形態の熱交換装置１と図１０〜図１２に示す比較例の熱交換装置１０１とを対比することによって、熱交換装置１０１よりも熱交換装置１の方がガスの冷却効率が高いことについて検証する。

上記実施形態の熱交換装置１と比較例の熱交換装置１０１の相違点は次の通りであり、以下に説明する相違点を除いて、実施形態の熱交換装置１と比較例の熱交換装置１０１は同様に構成されている。なお、実施形態の熱交換装置１と比較例の熱交換装置１０１との間で互いに対応する部分には、下二桁共通数字の符号を付す。

実施形態の熱交換装置１は外側タンク５０を備えるのに対して、比較例の熱交換装置１０１は外側タンク５０に相当する構成を有さない。つまり、図１０〜図１２に示すように、比較例の熱交換装置１０１では、内側タンク１２０の上面、左側面及び下面のうち前側の部位には、外側に膨出した膨出部１８０が形成されており、膨出部１８０の上面にはパイプ孔１２９が形成され、そのパイプ孔１２９にインレットパイプ１６０が接続されている。このパイプ孔１２９は、膨出部１８０の上面の左縁に寄って配置されている。

また、実施形態の熱交換装置１では、外側タンク５０に連通孔２４〜２７が形成されているのに対して、比較例の熱交換装置１０１では、連通孔２４〜２７に相当するものが外側タンク１５０に形成されていない。

以上のような熱交換装置１，１０１の流体解析・熱交換解析を行った。ここで、解析の条件としては、入口タンク３０，１３０の開口３１，１３１に導入するガスの温度を780 ℃とし、そのガスの質量流量を10 g/s とし、インレットパイプ６０，１６０に導入するクーラント（冷却水）の温度を90 ℃とし、その体積流量を8 L/min とした。

図３及び図１１に示すａ〜ｇ部（各チューブ１０，１１０の前端）の温度分布における最大温度を流体解析・熱交換解析によって計算した。その計算結果を図１３に示す。図１３から明らかなように、比較例の熱交換装置１０１よりも実施形態の熱交換装置１の方が、ａ〜ｇ部の温度が低いことが分かる。よって、実施形態の熱交換装置１はガスを冷却しやすい。

また、ａ〜ｇ部の温度分布における最大温度と最小温度の差を流体解析・熱交換解析によって計算した。その計算結果を図１４に示す。図１４から明らかなように、比較例の熱交換装置１０１よりも実施形態の熱交換装置１の方が、ｃ〜ｇ部の温度差が小さいことがわかる。よって、比較例の熱交換装置１０１よりも実施形態の熱交換装置１の方が、チューブ１０の温度分布がより均一であり、チューブ１０の破損防止効果が高い。

５．変形例
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明の実施形態は本発明の趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。

（１）図１５〜図２０は外側タンク５０の内側における内側タンク２０の右側面図である。
図１５に示すように、何れの連通孔２７も面積（前後長及び上下長）が等しくてもよい。反対側の連通孔２６についても同様である。
図１６に示すように、連通孔２７は上から順に面積が小さい。反対側の連通孔２６についても同様である。なお、何れの連通孔２６，２７も前後長が互いに等しい。
図１７に示すように、連通孔２７のうち中央に配置されたものが最も面積が大きく、中央の連通孔２７よりも上側の連通孔２７は下から順に面積が大きく、中央の連通孔２７よりも下側の連通孔２７は上から順に面積が大きい。連通孔２６についても同様である。なお、何れの連通孔２６，２７も前後長が互いに等しい。
図１８〜図２０に示すように、一つの連通孔２７が上下に長尺に形成されていて、連通孔２７が複数の隙間９１に通じていてもよい。反対側の連通孔２６についても同様である。ここで、図１８に示す連通孔２７及び反対側の連通孔２６の前後長が均一である。図１９に示す連通孔２７及び反対側の連通孔２６の前後長は上から下に向かって漸減する。図２０に示す連通孔２７及び反対側の連通孔２６の前後長は上から中央部に向かって漸増し、中央部から下に向かって漸減する。

（２）上記実施形態では、熱交換装置１が排ガス再循環装置におけるガスクーラーとして利用されたが、ガスをそのガスよりも低温な冷却媒体によって冷却するガスクーラーとして利用するのであれば、排ガス再循環装置以外の装置に設けられていてもよい。

１…熱交換装置，１０…チューブ，１１…チューブの前端部，１２…チューブの後端部，１３…チューブの中央部，１９…チューブスタック，２０…内側タンク，２１…内側タンクの前端部，２２…内側タンクの後端部，２６，２７…連通孔，２９…排出孔，３０…入口タンク，５０…外側タンク，５１…導入孔，５５…内部空間，９１…隙間

Claims

ガスが流通する複数のチューブが積層されてなるスタックと、
前記スタックを内側に収容する筒状の内側タンクと、
前記内側タンクに外装され、前記内側タンクの外周面との間に内部空間を区画した筒状の外側タンクと、を備え、
前記チューブは両端部が中央部よりも積層方向に拡開された状態に設けられ、
前記スタックのうち隣り合うチューブの両端部が接合され、前記スタックのうち隣り合うチューブの中央部の間に隙間が形成され、
前記スタックの両端部の外周が前記内側タンクの内周面に接合され、
冷却媒体が導入される導入孔が前記外側タンクに形成され、
冷却媒体が排出される排出孔が前記内側タンクのうち前記チューブの両端部の間の位置に形成され、
前記外側タンク内における前記内側タンクの両側面に、前記隙間と前記内部空間とに通じる連通孔が形成されている
熱交換装置。
前記連通孔が前記導入孔に対向する位置からずれた位置に配されている
請求項１に記載の熱交換装置。
中空を有するとともに両端部が開口した入口タンクを更に備え、
前記スタックの一端部の外周が前記内側タンクの一端部の内周面に接合され、
前記入口タンクの一端部の開口にガスが導入され、
前記入口タンクの他端部の開口に前記内側タンクの前記一端部が入った状態で前記内側タンクの前記一端部の外周面が前記入口タンクの前記他端部の内周面に接合され、
前記外側タンクの一端部の開口に前記入口タンクの前記他端部が入った状態で前記入口タンクの前記他端部の外周面が前記外側タンクの他端部の内周面に接合され、
前記外側タンクの他端部の内周面が前記内側タンクの外周面に接合され、
前記内側タンクの一部が前記外側タンクの他端部から突き出て露出し、
前記排出孔が前記内側タンクの露出した部位に形成されている
請求項１又は２に記載の熱交換装置。
前記導入孔が前記内側タンクの一側面に寄って配置され、前記導入孔の貫通方向に見て前記内側タンクの前記一側面が前記導入孔を横切っている
請求項１から３の何れか一項に記載の熱交換装置。