WO2013058267A1 - 排気熱交換装置 - Google Patents

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WO2013058267A1
WO2013058267A1 PCT/JP2012/076791 JP2012076791W WO2013058267A1 WO 2013058267 A1 WO2013058267 A1 WO 2013058267A1 JP 2012076791 W JP2012076791 W JP 2012076791W WO 2013058267 A1 WO2013058267 A1 WO 2013058267A1
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heat exchange
exhaust heat
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Inventor
岩崎　充
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カルソニックカンセイ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust heat exchanger [exhaust gas heat exchanger] that performs heat exchange between an exhaust gas of an internal combustion engine and a cooling fluid.
  • Patent Document 1 discloses an exhaust heat exchange device that performs heat exchange between an exhaust gas of an internal combustion engine and a cooling fluid. As shown in FIG. 20, the exhaust heat exchange device 100 disclosed in Patent Document 1 is disposed at an outer case 101, a plurality of tubes 110 accommodated in the outer case 101, and both ends of the plurality of tubes 110. And a pair of tanks 120 and 121.
  • the outer case 101 is provided with a cooling water inlet portion [coolant inlet port] 102 and a cooling water outlet portion [coolant outlet port] 103 for cooling water (cooling fluid).
  • a cooling water flow path [coolant ⁇ ⁇ flowpath] 104 is formed outside the tube 110 in the outer case 101. Both ends of the tube 110 are opened in the tanks 120 and 121, respectively.
  • the tank 120 on one side is provided with an exhaust inlet part [exhaust gas inlet port] 120a, and the tank 121 on the other side is provided with an exhaust outlet part [exhaust gas inlet port] 121a.
  • the tube 110 is stacked [stacked]. Each tube 110 is formed by two flat members 110a and 110b as shown in FIG. An exhaust passage [exhaust gas flowpath] 111 is formed inside each tube 110. Fins [fin] 112 are arranged in the exhaust flow path 111.
  • the fin 112 is formed of a corrugated plate having a rectangular outer shape, as shown in FIG.
  • a plurality of protruding pieces [protruded tabs] 113 are cut and raised at intervals in the exhaust flow direction S.
  • Each protruding piece 113 has a triangular shape and protrudes so as to inhibit the exhaust flow in the exhaust flow path 111. That is, the protruding piece 113 protrudes in a direction orthogonal to the exhaust flow direction S and is inclined with respect to the exhaust flow direction S.
  • Exhaust gas from the internal combustion engine flows through the exhaust passage 111 of each tube 110.
  • the cooling water flows through the cooling water flow path 104 in the outer case 101.
  • the exhaust gas and the cooling water exchange heat through the tubes 110 and the fins 112. In this heat exchange, the exhaust flow is agitated by the protruding pieces 113 of the fins 112 to promote heat exchange.
  • the protruding piece 113 has a triangular shape, the area for blocking the exhaust flow is small, and the pressure in the low pressure region does not become sufficiently low. For this reason, the force for drawing the first flow and the second flow into the low pressure region is small, and only a weak vortex flow is formed. Even when one of the first flow and the second flow is larger than the other and only one vortex flow is formed, only a weak vortex flow is formed because the pulling force is weak. If the vortex is weak, the exhaust flow cannot be sufficiently stirred, and heat transfer cannot be greatly promoted.
  • an object of the present invention is to provide an exhaust heat exchange device capable of improving the heat exchange rate by forming a vortex that greatly promotes heat transfer.
  • a feature of the present invention is an exhaust heat exchange device that performs heat exchange between an exhaust gas of an internal combustion engine and a cooling fluid, and is arranged in a tube that forms an exhaust passage through which the exhaust flows, and in the exhaust passage. And a plurality of projecting pieces projecting from at least one of the tube and the fin so as to inhibit an exhaust flow, and each of the projecting pieces includes at least a bottom side and one side side.
  • a polygon having a quadrilateral shape having an other side and an angle with respect to the base of the one side is set smaller than an angle with respect to the base of the other side and set to less than 90 degrees.
  • Each of the plurality of projecting pieces is inclined to the upstream side in the exhaust flow direction, and each of the plurality of projecting pieces is installed so that the bottom side intersects the direction orthogonal to the exhaust flow direction, and the other side There are located upstream from said one side, to provide an exhaust heat exchanger.
  • a large strong eddy current can be formed by the protruding piece.
  • the vortex flow disturbs the laminar flow in the vicinity of the inner surface of the exhaust flow path and stirs the exhaust flow, so that heat transfer is greatly promoted and the heat exchange rate is improved.
  • Each of the plurality of protruding pieces has a trapezoidal shape in which an angle of the other side with respect to the base is set to 90 degrees, and an angle of the one side with respect to the base is set to 60 degrees. It is preferable.
  • an inclination angle of each of the plurality of protruding pieces to the upstream side in the exhaust flow direction is set in a range of 40 degrees or more and less than 90 degrees (particularly 60 degrees).
  • an installation angle which is an intersection angle of each of the plurality of projecting pieces with the orthogonal direction, is set in a range of 10 degrees to less than 50 degrees (particularly, 30 degrees).
  • Each of the plurality of projecting pieces has a trapezoidal shape, and when the length of the bottom side of each of the plurality of projecting pieces viewed from the exhaust flow direction is H and the height is h, It is preferable that h / H is set in a range of 0.2 or more and less than 0.7.
  • the exhaust flow path is divided into a plurality of divided flow paths arranged along the orthogonal direction to the exhaust flow direction, and the plurality of protruding pieces are provided in the exhaust flow direction in each of the plurality of divided flow paths. It is preferable that it is provided at intervals along.
  • the plurality of projecting pieces are arranged in parallel in the plurality of divided flow paths at intervals along the exhaust flow direction, and the two projecting pieces provided side by side are exhausted. It is preferable that they have shapes symmetrical with each other with respect to the flow direction.
  • the plurality of protruding pieces are alternately provided on both sides of the center of the divided flow path in the plurality of divided flow paths along the exhaust flow direction.
  • the plurality of protruding pieces overlap each other at the center of the divided flow path along the exhaust flow direction.
  • the plurality of protruding pieces are preferably formed on at least two inner surfaces of each of the plurality of divided flow paths, and more preferably, the two inner surfaces face each other. Furthermore, it is preferable that the two inner surfaces are included in the fin, and the back surfaces of the two inner surfaces are in surface contact with the inner surface of the tube.
  • the protruding pieces provided on one of the two inner surfaces and the protruding pieces provided on the other are alternately arranged along the exhaust flow direction. .
  • FIG. 1st Embodiment of an exhaust-gas heat exchanger EGR cooler
  • FIG. (A) is a perspective view of the tube in the exhaust heat exchange apparatus
  • FIG. (b) is a partially expanded front view of a fin.
  • FIG. 4 is a perspective view of the protrusion piece in the said fin.
  • (A) is a front view of the protruding piece viewed from the direction A in FIG. 4
  • (b) is a plan view of the protruding piece
  • (c) is a sectional view taken along the line VC-VC in FIG. 5 (b). It is.
  • (A) is a perspective view which shows the flow of the 1st flow and the 2nd flow exceeding a protrusion piece
  • (b) is a top view which shows the flow of the 1st flow and the 2nd flow
  • (c) is the 1st flow.
  • It is a rear view which shows the vortex formed by a flow and a 2nd flow from the downstream.
  • FIG. 1 It is a characteristic diagram which shows the relationship between h / H value of a protrusion piece, and the strength of a vortex. It is a figure which shows the strength of the vortex by an isosceles trapezoid protrusion piece and a right-angle trapezoid protrusion piece.
  • A is a top view which shows the arrangement pattern of the protrusion piece in 2nd Embodiment of an exhaust heat exchange apparatus
  • (b) is a top view which shows the arrangement pattern of the protrusion piece in 3rd Embodiment of an exhaust heat exchange apparatus. is there.
  • (A) is a top view which shows the arrangement pattern of the protrusion piece in 4th Embodiment of an exhaust heat exchange apparatus
  • (b) is a top view which shows the arrangement pattern of the protrusion piece in 5th Embodiment of an exhaust heat exchange apparatus. is there.
  • It is a perspective view of the fin in 6th Embodiment of an exhaust heat exchange apparatus.
  • It is a disassembled perspective view of the said fin.
  • (A) is a partially enlarged sectional view of the fin
  • (b) is a sectional view taken along line XVB-XVB in FIG. 15 (a)
  • (c) is a partially enlarged sectional view of a modification of the fin. It is.
  • FIG. 23 is a rear view of the protruding piece seen from the direction B in FIG. 23, (b) is a plan view of the protruding piece, and (c) is a rear view showing the vortex formed by the protruding piece from the downstream side.
  • the exhaust heat exchange device of the present embodiment is an EGR cooler 1 that cools the exhaust gas that is recirculated in an EGR (exhaust gas recirculation) device that recirculates exhaust gas from an internal combustion engine to intake air.
  • the EGR cooler 1 includes an exterior case 2, a plurality of tubes 10 accommodated in the exterior case 2, and a pair of tanks 20 and 21 disposed at both ends of the plurality of tubes 10. I have. These parts are formed of a material excellent in heat resistance and corrosion resistance (for example, stainless steel). These members are fixed to each other by brazing.
  • the outer case 2 is provided with a cooling water inlet 3 and a cooling water outlet 4 for cooling water (cooling fluid).
  • a cooling water channel 5 is formed outside the tube 10 in the outer case 2. Both ends of the tube 10 are opened in the tanks 20 and 21, respectively.
  • the tank 20 on one side is provided with an exhaust inlet 20a, and the tank 21 on the other side is provided with an exhaust outlet 21a.
  • each tube 10 is laminated. As shown in FIG. 2, each tube 10 is formed by two flat members 10a and 10b. An exhaust passage 11 is formed inside each tube 10. Fins 12 are arranged in the exhaust flow path 11, and the exhaust flow path 11 is divided into a plurality of divided flow paths [segmented? Flow? Channel] 11 a by the fins 12. The plurality of divided flow paths 11 a are arranged in parallel in a direction orthogonal to the exhaust flow direction S. Each divided flow path 11a has a plurality of inner surfaces (four inner surfaces including one inner surface by the tube 10 and three inner surfaces by the fins 12) along the exhaust flow direction S.
  • the fin 12 is formed of a corrugated plate having a rectangular outer shape in which horizontal walls 13 and vertical walls 14 are alternately continued. Each horizontal wall 13 is in close contact with the inner surface of the tube 10. Each vertical wall 14 divides the exhaust passage 11 into a plurality of divided passages 11a. A plurality of protruding pieces 15 are cut and raised at intervals in the exhaust flow direction S in each divided flow path 11a. Each protruding piece 15 protrudes so as to inhibit the exhaust flow in the exhaust flow path 11. That is, the protruding piece 15 protrudes in a direction intersecting with the exhaust flow direction S and is inclined with respect to the exhaust flow direction S.
  • the protruding piece 15 includes a bottom side 16, a side side 17 and an other side 18 side. It has a trapezoidal shape with a top side 19.
  • An angle a with respect to the base 16 of the one side 17 is set to be smaller than an angle b with respect to the base 16 of the other side 18, and specifically, set to be less than 90 degrees.
  • the angle a of the one side 17 is set to 60 degrees
  • the angle b of the other side 18 is set to 90 degrees (see FIG. 5A).
  • the angles a and b are angles on the surface of the protruding piece 15.
  • the projecting piece 15 is inclined upstream of the exhaust flow direction S so as to have an angle ⁇ (0 ⁇ ⁇ 90 °) with respect to the horizontal wall 13 of the fin 12 (see FIG. 5C). .
  • the inclination angle ⁇ is set to 60 degrees.
  • the protruding piece 15 is installed so that the bottom 16 intersects the direction orthogonal to the exhaust flow direction S. That is, the bottom 16 is installed so as to have an angle ⁇ (0 ⁇ ⁇ 90 °) with respect to a direction orthogonal to the exhaust flow direction S (see FIG. 5B).
  • the installation angle ⁇ is set to 30 degrees.
  • the protruding piece 15 is disposed obliquely so that the other side 18 is located upstream of the one side 17.
  • the plurality of protruding pieces 15 arranged along the exhaust flow direction S are arranged so that the inclination orientations are alternately reversed (see FIGS. 3A and 5B).
  • the shapes of the two adjacent protruding pieces 15 themselves have a mirror image relationship.
  • the protruding piece 15 of this embodiment has a trapezoidal (rectangular) shape, the protruding piece may have a polygonal shape equal to or more than a square.
  • the exhaust from the internal combustion engine flows through the exhaust passage 11 in each tube 10. Cooling water flows through the cooling water flow path 5 in the outer case 2.
  • the exhaust gas and the cooling water exchange heat through the tube 10 and the fins 12. In this heat exchange, the exhaust flow is agitated by the protruding pieces 15 of the fins 12, and heat exchange is promoted.
  • the exhaust gas flowing through the exhaust passage 11 cannot travel straight by the protruding piece 15, so a low pressure region is formed immediately downstream of the protruding piece 15. Since the protruding piece 15 has a trapezoidal shape (polygon more than a square), the area for blocking the exhaust flow is large. For this reason, a sufficiently low low pressure region is formed immediately downstream of the protruding piece 15.
  • the flow rate of the first flow D1 that flows over the one side 17 and the upper side 19 in the vicinity of the one side 17 by the different angles a and b of the sides 17 and 18 of the protruding piece 15 and wraps around the back of the protruding piece 15. Is greater than the flow rate of the second flow D2 that flows over the other side 18 and the upper side 19 in the vicinity of the other side 18 and wraps behind the protruding piece 15.
  • the first flow D1 becomes the main flow and is drawn into the low pressure region.
  • the flow rate of the first flow D1 in the upper portion of the inclined side 17 is larger than the flow rate in the lower portion of the inclined side 17.
  • the first flow D1 is strongly drawn into the low pressure region.
  • a single large strong vortex flow (single strong swirl flow) (spiral flow) is formed downstream of the protruding piece 15.
  • the protruding piece 15 is inclined at an inclination angle ⁇ on the upstream side in the exhaust flow direction S. Therefore, compared with the case where the protruding piece 15 is inclined to the downstream side, the exhaust flow can be more effectively inhibited, and a large and strong vortex can be formed.
  • the protruding piece 15 is inclined to the downstream side, the exhaust flow smoothly changes direction along the surface of the protruding piece 15 and flows downstream beyond the upper side 19. Accordingly, the exhaust flow smoothly flows downstream without being drawn behind the protruding piece 15.
  • the projecting piece 15 is inclined upstream, the exhaust flow that collides with the projecting piece 15 is blocked from flowing downstream, becomes turbulent, and is drawn behind the projecting piece 15 to generate a vortex flow. Form effectively.
  • the protruding piece 15 is disposed obliquely so that the bottom side 16 is at an angle ⁇ with respect to the direction orthogonal to the exhaust flow direction S and the other side 18 is located upstream of the one side 17. . Therefore, the first flow D ⁇ b> 1 flowing beyond the one side 17 receives a pulling force from the low pressure region immediately after it wraps around the protruding piece 15. As a result, a large and strong vortex can be formed while reducing the ventilation resistance.
  • the protruding piece 15 of this embodiment has a trapezoidal shape in which the angle a with respect to the base 16 of one side 17 is 60 degrees and the angle b with respect to the base 16 of the other side 18 is 90 degrees. Therefore, the protruding piece 15 can be made into a simple shape, and can be easily formed by cutting and raising the protruding piece 15.
  • the exhaust flow path 11 is divided into a plurality of divided flow paths 11 a by fins 12, and projecting pieces 15 are provided along the exhaust flow direction S at intervals in each divided flow path 11 a. Therefore, a vortex can be formed for each divided flow path 11a, and heat exchange can be promoted substantially uniformly throughout the exhaust flow path 11.
  • the plurality of protruding pieces 15 provided along the exhaust flow direction S are arranged so that the inclined orientations are alternately reversed. Therefore, the direction of the vortex flow formed downstream of each protruding piece 15 is alternately reversed, the exhaust flow can be stirred more effectively, and the heat exchange rate can be further improved.
  • FIG. 1 A characteristic diagram showing the relationship between the inclination angle ⁇ of the protruding piece 15 and the strength of the vortex is shown in FIG.
  • the shape of the protruding piece 15 is the trapezoidal shape described above, and the installation angle ⁇ is set to 0 degree (orthogonal to the exhaust flow direction S).
  • the vortex strength IV is calculated by the following equation.
  • x is the coordinate in the exhaust flow direction S with the installation position of the protruding piece 15 (vortex generating portion) as the origin, and h is the height of the protruding piece 15 (see FIG. 5C).
  • I A is the "value of Q per unit area" when the value of the second invariant Q of the velocity gradient tensor in the flow passage cross section of the exhaust flow is positive.
  • FIG. 1 A characteristic diagram showing the relationship between the installation angle ⁇ of the projecting piece 15 and the strength of the vortex is shown in FIG.
  • the shape of the protruding piece 15 is the trapezoidal shape described above, and the inclination ⁇ is set to 90 degrees.
  • the vortex strength IV is calculated by the above formula.
  • the characteristic line figure which shows the relationship between the ratio of the length H (refer FIG.5 (b)) of the base 16 of the protrusion 15 and the height h (refer FIG.5 (c)) of the protrusion 15, and the strength of a vortex
  • the range of 0.2 ⁇ (h / H) ⁇ 0.7 is preferable, and in this range, a vortex that is 165% stronger than the triangular protruding piece can be formed.
  • FIG. 10 shows a histogram comparing the vortex strength caused by the isosceles trapezoidal protruding piece having the same angles a and b of the side edges 17 and 18 with the vortex strength caused by the right-angled trapezoidal protruding piece 15 of the present embodiment.
  • the protruding piece 15 of the present embodiment can form a stronger eddy current by the above-described eddy current forming process.
  • FIG. 1 A second embodiment of the exhaust heat exchange device will be described with reference to FIG.
  • two protruding pieces 15 are provided side by side along the direction orthogonal to the exhaust flow direction S in the divided flow path 11a.
  • the two protruding pieces 15 arranged side by side have a shape that is line-symmetric with respect to the exhaust flow direction S.
  • the other side 18 is located at the center of the divided flow path 11a.
  • each protruding piece 15 is arranged obliquely so that the other side 18 is located upstream of the one side 17.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment described above, and a duplicate description is omitted.
  • two vortex flows in different directions are formed downstream of the juxtaposed protruding pieces 15. Therefore, even if two vortex flows approach each other and interfere with each other, they do not weaken each other and the heat exchange rate is improved.
  • Two projecting pieces 15 are arranged in parallel along the direction orthogonal to the exhaust flow direction S in the divided flow path 11a.
  • the juxtaposed protruding pieces 15 have shapes that are line-symmetric with respect to the exhaust flow direction S.
  • the one side 17 is located in the center of the division
  • Each protruding piece 15 is arranged obliquely so that the other side 18 is located upstream of the one side 17.
  • the divided flow paths 11a are alternately arranged along the exhaust flow direction S on both sides of the center of the divided flow paths 11a.
  • Each projecting piece 15 provided on one side of the center of the divided flow path 11a and each projecting piece 15 provided on the other side have a shape symmetrical with respect to the exhaust flow direction S.
  • the other side 18 is located in the center of the division
  • each protruding piece 15 is arranged obliquely so that the other side 18 is located upstream of the one side 17.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment described above, and a duplicate description is omitted.
  • vortex flows in different directions are alternately formed in the divided flow path 11a along the exhaust flow direction S. Therefore, the exhaust flow in the divided flow path 11a is further disturbed, and the heat exchange rate is improved.
  • the divided flow paths 11a are alternately arranged along the exhaust flow direction S on both sides of the center of the divided flow paths 11a.
  • Each projecting piece 15 provided on one side of the center of the divided flow path 11a and each projecting piece 15 provided on the other side have a shape symmetrical with respect to the exhaust flow direction S.
  • each protruding piece 15 has one side 17 positioned at the center of the divided flow path 11a.
  • Each protruding piece 15 is arranged obliquely so that the other side 18 is located upstream of the one side 17.
  • each protruding piece 15 is positioned at the center of the divided flow path 11a, and the other side 18 of each protruding piece 15 is positioned upstream of the one side 17. , May be arranged diagonally. Further, three or more protruding pieces may be provided in the direction orthogonal to the exhaust flow direction S.
  • FIG. 12B A fifth embodiment of the exhaust heat exchange device will be described with reference to FIG.
  • the arrangement pattern of the protruding pieces 15 in the present embodiment is the same as that in the third embodiment described above.
  • the two projecting pieces 15 adjacent in the exhaust flow direction S are overlapped with each other at the center of the divided flow path 11a (see L in FIG. 12B).
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment described above, and a duplicate description is omitted.
  • each protruding piece 15 is positioned at the center of the divided flow path 11a, and the other side 18 of each protruding piece 15 is positioned upstream of the one side 17. , May be arranged diagonally.
  • the shape of the protruding pieces 15, 15A, and 15B in the present embodiment is the same as that in the first embodiment described above. However, the protruding pieces 15, 15A and 15B are formed on two inner surfaces among the plurality of inner surfaces (four inner surfaces) of the divided flow path 11a.
  • the fin 12 of the present embodiment includes a fin main member 12A, which is a corrugated plate having a rectangular outer shape in which horizontal walls 13 and vertical walls 14 are alternately continuous, and a first plate attached to one side of the fin main body 12A.
  • a body [first plate member] 12 ⁇ / b> B and a second plate member [second plate member] 12 ⁇ / b> C attached to the other side of the fin body 12 ⁇ / b> A are configured.
  • the fin body 12A is provided with the protruding pieces 15 similar to those of the first embodiment (however, the inclined orientations of all the protruding pieces 15 are the same).
  • Step portions 20 are respectively formed at the connecting portions between the horizontal wall 13 and the vertical wall 14.
  • the depth D 20 of the stepped portion 20 is approximately the same as the thickness D 12C thickness D 12B and the second plate member 12C of the first plate member 12B (see FIG. 15 (a)). Since the other structure of the fin main body 12A is the same as the structure of the fin 12 in 1st Embodiment, those overlapping description is abbreviate
  • first cutouts 12B1 are formed in accordance with the upper horizontal wall 13 (in the drawing) of the fin body 12A. Between the 1st notch part 12B1, the 1st cover part [first2lids] 12B2 facing the lower horizontal wall 13 is provided. A plurality of projecting pieces 15A are cut and raised in the first lid portion 12B2 at intervals in the exhaust flow direction S. Each protruding piece 15 ⁇ / b> A protrudes (towards the lower horizontal wall 13) so as to inhibit the exhaust flow in the exhaust flow path 11.
  • the other configuration of each projecting piece 15A is the same as the configuration of the projecting piece 15 on the fin main body 12A (that is, the projecting piece 15 in the first embodiment), and therefore a duplicate description thereof is omitted.
  • a second cutout portion 12C1 is formed in accordance with the lower horizontal wall 13 (in the drawing) of the fin body 12A. Between the 2nd notch part 12C1, the 2nd cover part 12C2 facing the upper horizontal wall 13 is provided. A plurality of projecting pieces 15B are cut and raised at intervals in the exhaust flow direction S on the second lid portion 12C2. Each protruding piece 15 ⁇ / b> B protrudes (towards the upper horizontal wall 13) so as to inhibit the exhaust flow in the exhaust flow path 11.
  • each protrusion piece 15B is the same as the structure of the protrusion piece 15 (namely, protrusion piece 15 of 1st Embodiment) on the fin main body 12A, those overlapping description is abbreviate
  • the inclined orientation of the protruding pieces 15A and 15B is the same as the inclined orientation of the protruding pieces 15 on the fin body 12A. Further, as shown in FIG. 15B, the projecting pieces 15A and 15B are provided along the exhaust flow direction S at the same position as the projecting pieces 15 on the fin main body 12A.
  • the projecting pieces 15, 15 ⁇ / b> A and 15 ⁇ / b> B have two inner surfaces (the lower horizontal wall 13 and the first lid 12 ⁇ / b> B ⁇ b> 2, and the upper It is formed in the horizontal wall 13 and the 2nd cover part 12C2). Furthermore, the back surfaces of the two inner surfaces facing each other provided with the protruding pieces 15, 15 ⁇ / b> A and 15 ⁇ / b> B are in surface contact with the inner surface of the tube 10. Accordingly, the laminar flow in the vicinity of the inner surfaces of the horizontal wall 13, the first lid portion 12B2, and the second lid portion 12C2 that are in surface contact with the inner surface of the tube 10 is disturbed by the vortex and the exhaust flow is agitated. As a result, the heat exchange rate is further improved.
  • the first plate 12B and the second plate 12C are each formed as one member. Therefore, compared with the case where the first lid portion 12B2 and the second lid portion 12C2 are provided one for each divided flow path 11a, the work of attaching the first plate body 12B and the second plate body 12C to the fin body 12A. The property is excellent.
  • the depth D 20 of the step portion 20 is substantially the same as the thickness D 12C thickness D 12B and the second plate member 12C of the first plate member 12B. Accordingly, since the outer surface of the fin 12 is flush with the first plate body 12B and the second lid portion 12C2 attached to the fin body 12A, the fin 12 can be efficiently disposed in the exhaust flow path 11. In addition, heat transfer can be promoted by increasing the eating area of the fins 12 and the tubes 10.
  • the inclined orientation of the protruding pieces 15A and 15B is the same as the inclined orientation of the protruding pieces 15 on the fin body 12A. For this reason, since the eddy current formed by the protruding pieces 15, 15A and 15B rotates in the same direction, the heat exchange rate is further improved.
  • FIG. 15C shows a modification of the present embodiment.
  • the projecting pieces 15A and 15B are reversely inclined with respect to the projecting pieces 15 on the fin body 12A.
  • the protruding pieces 15A and 15B need not be provided at the same position as the protruding pieces 15 on the fin main body 12A along the exhaust flow direction S, and the protruding pieces 15 and the protruding pieces 15A or 15B are provided alternately. May be. Further, the protruding piece 15, 15A or 15B does not have to have the same configuration as the protruding piece 15 in the first embodiment, and may have the same configuration as the protruding piece 15 in the second to fifth embodiments. Further, in the present embodiment, the protruding pieces 15, 15A and 15B are formed on the two inner surfaces of the divided flow path 11a, but may be formed on more than two inner surfaces (that is, three or four inner surfaces). .
  • FIG. 16 shows a seventh embodiment of the exhaust heat exchange device.
  • the protruding pieces 15, 15 ⁇ / b> A, and 15 ⁇ / b> B of the present embodiment are formed on two inner surfaces among the plurality of inner surfaces (four inner surfaces) of the divided flow channel 11 a, as in the sixth embodiment described above.
  • the protruding piece 15 is provided on the fin 12 (fin body 12A), but the protruding pieces 15A and 15B facing the protruding piece 15 on the fin 12 are provided on the tube 10. More specifically, the tube 10 is composed of two layers, an inner layer 10in and an outer layer 10out, and the protruding pieces 15A and 15B are provided in the inner layer 10in. Since the other structure of each protrusion piece 15, 15A and 15B is the same as the structure of the protrusion pieces 15, 15A and 15B of 6th Embodiment, those overlapping description is abbreviate
  • the projecting pieces 15 ⁇ / b> A and 15 ⁇ / b> B can be provided on the tube 10 by making the tube 10 have a two-layer structure. For this reason, the separate member for protrusion piece 15A and 15B is not required.
  • the protruding piece 15 may also be provided on the inner layer 10in of the tube 10.
  • FIGS. 17 to 19 An eighth embodiment of the exhaust heat exchanger is shown in FIGS. 17 to 19 (b).
  • the protruding pieces 15 and 15C in the present embodiment are formed on two inner surfaces among a plurality of inner surfaces (four surfaces) forming the divided flow path 11a, as in the sixth and seventh embodiments described above.
  • the fin 12 of the present embodiment includes a fin body 12A that is a corrugated plate having a rectangular outer shape in which horizontal walls 13 and vertical walls 14 are alternately continuous, and a vertical plate member 12D adjacent to the vertical wall 14. It is configured.
  • a plurality of protruding pieces 15 are cut and raised on the vertical wall 14 of the fin main body 12A at intervals in the exhaust flow direction S (see FIG. 19A). Since the other structure of each protrusion piece 15 is the same as the structure of the protrusion piece 15 in 1st Embodiment mentioned above, those overlapping description is abbreviate
  • the vertical plate 12D is fixed in surface contact with the vertical wall 14 by soldering, welding (for example, spot welding), or a locking structure (for example, locking claws and locking holes).
  • a plurality of protruding pieces 15C are also cut and raised in the vertical plate body 12D at intervals in the exhaust flow direction S. As shown in FIG. 19 (b), the protruding piece 15C on each vertical plate 12D extends along the exhaust flow direction S on the vertical wall 14 (fin body 12A) to which the vertical plate 12D is attached.
  • the protruding pieces 15 are alternately arranged, and the inclined orientation of the protruding pieces 15 ⁇ / b> C is reversed to the inclined orientation of the protruding pieces 15.
  • the protruding pieces 15C on each vertical plate 12D are alternately arranged along the exhaust flow direction S with the protruding pieces 15 on the vertical wall 14 (fin body 12A) to which the vertical plate 12D is attached.
  • the inclined orientation of the protruding piece 15C is reversed from the inclined orientation of the protruding piece 15.
  • the protruding piece 15 is similarly arrange
  • the protruding piece 15C on each vertical plate 12D is along the exhaust flow direction S.
  • the protruding pieces 15 are alternately arranged in the divided flow path 11a, and the inclined orientation of the protruding pieces 15C is reversed to the inclined orientation of the protruding pieces 15 in the divided flow path 11a.
  • the other configuration of the projecting piece 15C is the same as the configuration of the projecting pieces 15, 15A, and 15B in the sixth and seventh embodiments described above, and thus a duplicate description thereof is omitted.
  • the opening 12D1 (see FIG. 18) formed in the vertical plate 12D by cutting and raising the protruding piece 15C is blocked by the vertical wall 14 of the fin body 12A, and the fin body 12A is cut and raised by the protruding piece 15.
  • the formed opening 12A1 (see FIG. 18) is closed by the vertical plate 12D. Therefore, the vortex formed by the protruding pieces 15 and 15C does not pass through the openings 12A1 and 12D1, and the heat exchange rate is further improved.
  • the inclined orientation of the protruding piece 15C on the vertical plate 12D may be the same as the inclined orientation of the protruding piece 15 on the fin body 12A. Further, the protruding pieces 15C may not be arranged alternately with the protruding pieces 15 along the exhaust flow direction S. If the openings 12A1 and 12D1 are closed, the protruding pieces 15 along the exhaust flow direction S are not necessary. May be arranged at the same position.
  • the protruding piece 15 may have a trapezoidal shape other than this, a quadrangle other than the trapezoidal shape, or a polygonal shape exceeding the quadrangle. That is, the projecting piece 15 has a polygonal shape of at least a quadrangle having at least a base 16 and side edges 17 and 18, and an angle a with respect to the base 16 of one side 17 is an angle b with respect to the base 16 of the other side 18. It may be set smaller and less than 90 degrees. That is, as long as the angle b of the other side 18 is set larger than the angle a, it may be set to an angle of less than 90 degrees or 90 degrees or more.
  • the angle a of the one side 17 has a large difference from the angle b of the other side 18. That is, when the protruding piece 15 is formed with such a large difference, the flow rate of the first flow D1 on the one side 17 side is greater than the flow rate of the second flow D2 on the other side 18 side. Will be more.
  • the flow rate of the first flow D1 at the upper part of the inclined side of the one side 17 is larger than the flow rate of the lower part of the inclined side of the one side 17. With such a flow rate distribution, the first flow D1 is strongly drawn into the low-pressure region, and a single large stronger vortex can be formed.
  • the side edges 17 and 18 and the upper side 19 may be not only a straight line but also a curved line.
  • the angle of the one side 17 with respect to the bottom 16 a indicates an angle with respect to the base 16 of the tip side portion.
  • the portion of the one side 17 close to the bottom 16 is the bottom portion, and the portion far from the bottom 16 is the tip portion. This is because the upper side affects the above-described first flow D1 more than the lower side.
  • the angle “a” of the one side 17 with respect to the bottom 16 refers to the angle with respect to the bottom 16 of the tip side portion.
  • each divided flow path 11a has four inner surfaces including one inner surface by the tube 10 and three inner surfaces by the fins 12, and has a rectangular cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape of each divided flow path 11a may be a shape other than a rectangle (a polygonal shape such as a triangular shape or a shape having a curved wall).
  • the protruding piece 15 is formed by cutting and raising, it may be formed by other methods (welding or the like). 4, 6, 11 (a) and 11 (b), and FIGS. 12 (a) and 12 (b), the holes formed in the horizontal wall 13 by cutting and raising the protruding pieces 15 are illustrated. Not.
  • the exhaust heat exchange device is applied to the EGR cooler 1.
  • the exhaust heat exchange device can be applied to all devices that exchange heat between the exhaust gas of the internal combustion engine and the cooling fluid.
  • the exhaust heat exchange device can also be applied to an exhaust heat recovery device in an air conditioner.

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Abstract

　内燃機関の排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換装置は、排気が流れる排気流路を形成するチューブと、排気流路内に配置されたフィンと、排気流れを阻害するようにチューブ又はフィンから突出された複数の突出片とを備えている。複数の突出片のそれぞれは、少なくとも底辺と一側辺と他側辺とを有する四角形以上の多角形形状を有しており、一側辺の底辺に対する角度が、他側辺の底辺に対する角度より小さく設定され、かつ、９０度未満に設定されている。複数の突出片のそれぞれは、排気流れ方向の上流側に傾斜されている。複数の突出片のそれぞれでは、底辺が排気流れ方向に対する直交方向と交差するように設置されて、他側辺が一側辺より上流に位置されている。上記排気熱交換装置によれば、熱伝達を大きく促進させる渦流を形成させることで熱交換率を向上させることができる。

Description

排気熱交換装置
　本発明は、内燃機関の排気[exhaust gas]と冷却流体[cooling fluid]との間で熱交換を行う排気熱交換装置[exhaust gas heat exchanger]に関する。
　下記特許文献１は、内燃機関の排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換装置を開示している。図２０に示されるように、特許文献１に開示された排気熱交換装置１００は、外装ケース１０１と、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の両端に配置された一対のタンク１２０及び１２１とを備えている。
　外装ケース１０１には、冷却水[coolant]（冷却流体）の冷却水入口部[coolant inlet port]１０２と冷却水出口部[coolant outlet port]１０３とが設けられている。外装ケース１０１内のチューブ１１０の外側には、冷却水流路[coolant flowpath]１０４が形成されている。チューブ１１０の両端は、タンク１２０及び１２１の内部にそれぞれ開口されている。一側のタンク１２０には排気入口部[exhaust gas inlet port]１２０ａが設けられており、他側のタンク１２１には排気出口部[exhaust gas outlet port]１２１ａが設けられている。
　チューブ１１０は、積層されている[stacked]。各チューブ１１０は、図２１に示されるように、２つの偏平部材[flat members]１１０ａ及び１１０ｂによって形成されている。各チューブ１１０の内部には、排気流路[exhaust gas flowpath]１１１が形成されている。排気流路１１１には、フィン[fin]１１２が配置されている。
　フィン１１２は、図２２に示されるように、矩形外形を有する波板によって形成されている。各フィン１１２には、排気流れ方向Ｓに間隔をおいて複数の突出片[protruded tabs]１１３が切り起こされている。各突出片１１３は、三角形状を有しており、排気流路１１１内の排気流れを阻害するように突出されている。即ち、突出片１１３は、排気流れ方向Ｓに直交する方向に突出され、かつ、排気流れ方向Ｓに対して傾斜されている。
　内燃機関からの排気は、各チューブ１１０の排気流路１１１を流れる。冷却水は、外装ケース１０１内の冷却水流路１０４を流れる。排気と冷却水とは、チューブ１１０及びフィン１１２を介して熱交換する。この熱交換では、フィン１１２の突出片１１３によって排気流れが攪拌され、熱交換が促進される。
　図２３に示されるように、排気は、突出片１１３によって直進できないので、突出片１１３の直ぐ下流に低圧領域が形成される。図２４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、突出片１１３に当たった排気は、斜辺１１３ａ及び１１３ｂを越えて流れて突出片１１３の背後に回り込む。突出片１１３が三角形形状を有しているので、斜辺１１３ａを越えた第１流及び斜辺１１３ｂを越えた第２流では、斜辺１１３ａ及び１１３ｂの傾斜のために、それぞれ、傾斜上部の流量が多く、傾斜下部の流量が少なくなる。
　このような流量分布を持つ流れが上述した低圧領域に引き込まれて、第１流及び第２流にそれぞれ回転力が作用する。この結果、図２４（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、第１流及び第２流はそれぞれ渦流[swirl flow]となる。このように、突出片１５の下流には二つの渦流が形成される。これらの渦流が、排気流路１１１の内面近傍の層流を乱して排気流れを攪拌するので、熱交換率が向上する。
日本国特開２０１０－９６４５６号公報
　しかし、上述した排気熱交換装置１００では、突出片１１３が三角形状を有しているので、排気流れを堰き止める面積が小さく、低圧領域の圧力が十分に低くならない。このため、第１流及び第２流を低圧領域に引き込む力が小さく、弱い渦流しか形成されない。第１流及び第２流の一方が他方より大きくて１つの渦流しか形成されなかった場合でも、引き込み力が弱いので弱い渦流しか形成されない。渦流が弱いと排気流れを十分に攪拌できないので、熱伝達を大きく促進させることができない。
　従って、本発明の目的は、熱伝達を大きく促進させる渦流を形成させることで熱交換率を向上させることのできる排気熱交換装置を提供することにある。
　本発明の特徴は、内燃機関の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、前記排気が流れる排気流路を形成するチューブと、前記排気流路内に配置されたフィンと、前記チューブ及び前記フィンの少なくとも一方から、排気流れを阻害するように突出された複数の突出片とを備えており、前記複数の突出片のそれぞれは、少なくとも底辺と一側辺と他側辺とを有する四角形以上の多角形形状を有し、前記一側辺の前記底辺に対する角度が、前記他側辺の前記底辺に対する角度より小さく設定され、かつ、９０度未満に設定され、前記複数の突出片のそれぞれは、排気流れ方向の上流側に傾斜され、前記複数の突出片のそれぞれでは、前記底辺が前記排気流れ方向に対する直交方向と交差するように設置されて、前記他側辺が前記一側辺より上流に位置されている、排気熱交換装置を提供する。
　上記特徴によれば、突出片によって大きな強い渦流を形成させることができる。そして、この渦流で排気流路の内面近傍の層流を乱して排気流れを攪拌するので、熱伝達が大きく促進されて熱交換率が向上する。
　前記複数の突出片のそれぞれが、前記他側辺の前記底辺に対する角度が９０度に設定され、かつ、前記一側辺の前記底辺に対する角度が６０度に設定された、台形形状を有している、ことが好ましい。
　前記複数の突出片のそれぞれの前記排気流れ方向の上流側への傾斜角度が、４０度以上９０度未満の範囲（特に、６０度）に設定されている、ことが好ましい。
　前記複数の突出片のそれぞれの前記底辺の前記直交方向との交差角である設置角度が、１０度以上５０度未満の範囲（特に、３０度）に設定されている、ことが好ましい。
　前記複数の突出片のそれぞれが、台形形状を有しており、前記排気流れ方向から見た前記複数の突出片のそれぞれの前記底辺の長さをＨとし、高さをｈとしたときに、ｈ／Ｈが０．２以上０．７未満の範囲に設定されている、ことが好ましい。
　前記排気流路が、前記排気流れ方向に対する前記直交方向に沿って並設された複数の分割流路に分割され、前記複数の分割流路のそれぞれに、前記複数の突出片が前記排気流れ方向に沿って間隔をおいて設けられている、ことが好ましい。
　ここで、前記複数の突出片は、前記複数の分割流路内に、前記排気流れ方向に沿って間隔をおいて二つずつ並設されており、前記併設された二つの突出片は、排気流れ方向に対して互いに線対称の形状を有している、ことが好ましい。
　あるいは、前記複数の突出片は、前記複数の分割流路内に、前記排気流れ方向に沿って、前記分割流路の中央の両側に交互に設けられている、ことが好ましい。
　ここで、前記複数の突出片は、前記排気流れ方向に沿って、前記分割流路の中央で互いに重ねられている、ことが好ましい。
　また、前記複数の突出片は、前記複数の分割流路それぞれの少なくとも二つの内面に形成されていることが好ましく、前記二つの内面が互いに対向していることがより好ましい。さらに前記二つの内面が前記フィンに含まれており、前記二つの内面の裏面が前記チューブの内面に面接触されている、ことが好ましい。
　また、前記分割流路それぞれにおいて、前記二つの内面の一方に設けられた前記突出片と他方に設けられた前記突出片とが、排気流れ方向に沿って交互に配置されている、ことが好ましい。
排気熱交換装置（ＥＧＲクーラ）の第１実施形態の断面図である。 図１に示される排気熱交換装置におけるチューブの斜視図である。 （ａ）は上記チューブにおけるフィンの斜視図であり、（ｂ）はフィンの一部拡大正面図である。 上記フィンにおける突出片の斜視図である。 （ａ）は図４中のＡ方向から見た突出片の正面図であり、（ｂ）は突出片の平面図であり、（ｃ）は図５（ｂ）中のＶＣ－ＶＣ線断面図である。 （ａ）は突出片を越える第１流及び第２流の流れを示す斜視図であり、（ｂ）は第１流及び第２流の流れを示す平面図であり、（ｃ）は第１流及び第２流によって形成される渦流を下流側から示す背面図である。 突出片の傾斜角度αと渦の強さとの関係を示す特性線図である。 突出片の設置角度βと渦の強さとの関係を示す特性線図である。 突出片のｈ／Ｈ値と渦の強さとの関係を示す特性線図である。 等脚台形の突出片と直角台形の突出片とによる渦の強さを示す図である。 （ａ）は排気熱交換装置の第２実施形態における突出片の配列パターンを示す平面図であり、（ｂ）は排気熱交換装置の第３実施形態における突出片の配列パターンを示す平面図である。 （ａ）は排気熱交換装置の第４実施形態における突出片の配列パターンを示す平面図であり、（ｂ）は排気熱交換装置の第５実施形態における突出片の配列パターンを示す平面図である。 排気熱交換装置の第６実施形態におけるフィンの斜視図である。 上記フィンの分解斜視図である。 （ａ）は上記フィンの一部拡大断面図であり、（ｂ）は図１５（ａ）中のＸＶＢ－ＸＶＢ線断面図であり、（ｃ）は上記フィンの変形例の一部拡大断面図である。 排気熱交換装置の第７実施形態におけるチューブの一部拡大断面図である。 排気熱交換装置の第８実施形態におけるフィンの斜視図である。 上記フィンの分解斜視図である。 （ａ）は排気熱交換装置の第８実施形態におけるフィンの一部拡大断面図であり、（ｂ）は図１９（ａ）中のＸＩＸＢ－ＸＩＸＢ線断面図である。 従来技術の排気熱交換装置の断面図である。 図２０に示される排気熱交換装置におけるチューブの斜視図である。 上記チューブにおけるフィンの斜視図である。 上記フィンにおける突出片の斜視図である。 （ａ）は図２３中のＢ方向から見た突出片の背面図であり、（ｂ）は突出片の平面図であり、（ｃ）は突出片によって形成される渦流を下流側から示す背面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
　排気熱交換装置の第１実施形態を図１～図１０を参照しつつ説明する。本実施形態の排気熱交換装置は、内燃機関の排気を吸気に還流させるＥＧＲ（排気再循環）装置において、還流される排気を冷却するＥＧＲクーラ１である。ＥＧＲクーラ１は、図１に示されるように、外装ケース２と、外装ケース２内に収容された複数のチューブ１０と、複数のチューブ１０の両端に配置された一対のタンク２０及び２１とを備えている。これらの部品は、耐熱性及び耐腐食性に優れた材料（例えば、ステンレス）よって形成されている。これらの部材は、ロー付け[brazing]によって互いに固定されている。
　外装ケース２には、冷却水（冷却流体）の冷却水入口部３と冷却水出口部４とが設けられている。外装ケース２内のチューブ１０の外側には、冷却水流路５が形成されている。チューブ１０の両端は、タンク２０及び２１の内部にそれぞれ開口されている。一側のタンク２０には排気入口部２０ａが設けられており、他側のタンク２１には排気出口部２１ａが設けられている。
　チューブ１０は、積層されている。各チューブ１０は、図２に示されるように、２つの偏平部材１０ａ及び１０ｂによって形成されている。各チューブ１０の内部には、排気流路１１が形成されている。排気流路１１にはフィン１２が配置されており、排気流路１１は、フィン１２によって複数の分割流路[segmented flow channel]１１ａに分割されている。複数の分割流路１１ａは、排気流れ方向Ｓに直交する方向に並設されている。各分割流路１１ａは、排気流れ方向Ｓに沿う複数の内面（チューブ１０による一つの内面とフィン１２による三つの内面とを合わせた四つの内面）を有している。
　フィン１２は、図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、水平壁１３及び垂直壁１４が交互に連続する矩形外形を有する波板によって形成されている。各水平壁１３は、チューブ１０の内面に密着されている。各垂直壁１４は、排気流路１１を複数の分割流路１１ａに区画している。各分割流路１１ａには、排気流れ方向Ｓに間隔をおいて複数の突出片１５が切り起こされている。各突出片１５は、排気流路１１内の排気流れを阻害するように突出されている。即ち、突出片１５は、排気流れ方向Ｓに対して交差する方向に突出され、かつ、排気流れ方向Ｓに対して傾斜されている。
　突出片１５は、図４及び図５（ａ）～（ｃ）に示されるように、底辺[bottom side]１６と一側辺[one lateral sides]１７と他側辺[another lateral side]１８と上辺[top side]１９とを有する台形形状を有している。一側辺１７の底辺１６に対する角度ａは、他側辺１８の底辺１６に対する角度ｂより小さく設定されており、具体的には９０度未満に設定されている。本実施形態では、一側辺１７の角度ａは６０度に設定され、他側辺１８の角度ｂは９０度に設定されている（図５（ａ）参照）。なお、角度ａ及びｂは、突出片１５の表面上での角度である。
　また、突出片１５は、フィン１２の水平壁１３に対して角度α（０＜α＜９０°）となるように排気流れ方向Ｓの上流側に傾斜されている（図５（ｃ）参照）。本実施形態では、傾斜角度αは６０度に設定されている。さらに、突出片１５は、底辺１６が排気流れ方向Ｓに対する直交方向と交差するように設置されている。即ち、底辺１６は、排気流れ方向Ｓに対する直交方向に対して角度（直交方向と交差角）β（０＜β＜９０°）となるように設置されている（図５（ｂ）参照）。本実施形態では、設置角度βは３０度に設定されている。上述した設置角度βによって、突出片１５は、他側辺１８が一側辺１７よりも上流に位置するように、斜めに配置されている。排気流れ方向Ｓに沿って配置された複数の突出片１５は、傾斜配向[angular orientation]が交互に逆となるように配置されている（図３（ａ）及び図５（ｂ）参照）。また、隣接する二つの突出片１５自体の形状は鏡像の関係を有している。なお、本実施形態の突出片１５は台形（四角形）形状を有しているが、突出片は四角形以上の多角形形状を有していてもよい。
　各チューブ１０内の排気流路１１には、内燃機関からの排気が流れる。外装ケース２内の冷却水流路５には、冷却水が流れる。排気と冷却水は、チューブ１０及びフィン１２を介して熱交換する。この熱交換では、フィン１２の突出片１５によって排気流れが攪拌され、熱交換が促進される。
　図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、排気流路１１を流れる排気は、突出片１５によって直進できないので、突出片１５の直ぐ下流に低圧領域が形成される。突出片１５は台形（四角形以上の多角形）形状を有しているので、排気流れを堰き止める面積が大きい。このため、突出片１５の直ぐ下流には十分に低い低圧領域が形成される。
　また、突出片１５の側辺１７及び１８の異なる角度ａ及びｂによって、一側辺１７及び一側辺１７近傍の上辺１９を越えて流れて突出片１５の背後に回り込む第１流Ｄ１の流量は、他側辺１８及び他側辺１８近傍の上辺１９を越えて流れて突出片１５の背後に回り込む第２流Ｄ２の流量よりも多くなる。この結果、第１流Ｄ１が主流となって低圧領域に引き込まれる。ここで、一側辺１７が傾斜されているので、一側辺１７の傾斜上部の第１流Ｄ１の流量が、一側辺１７の傾斜下部の流量よりも多くなる。このような流量分布によって第１流Ｄ１は低圧領域に強く引き込まれる。この結果、図６（ｃ）に示されるように、突出片１５の下流には単一の大きな強い渦流[single strong swirl flow]（螺旋状の流れ[spiral flow]）が形成される。
　また、突出片１５は、排気流れ方向Ｓの上流側に傾斜角度αで傾斜されている。従って、突出片１５が下流側に傾斜された場合に較べて、排気流れをより効果的に阻害でき、大きくて強い渦流を形成できる。突出片１５が下流側に傾斜された場合、排気流れは突出片１５の表面に沿って円滑に方向を変えて上辺１９を越えて下流に流れる。従って、排気流れは突出片１５の背後に引き込まれずに円滑に下流に流れてしまう。これに対し、突出片１５が上流側に傾斜された場合、突出片１５に衝突した排気流れは下流に流れるのが阻害され、乱流となって突出片１５の背後に引き込まれて渦流れを効果的に形成する。
　さらに、突出片１５は、底辺１６が排気流れ方向Ｓに対する直交方向に対して角度βとなり、かつ、他側辺１８が一側辺１７よりも上流に位置するように、斜めに配置されている。従って、一側辺１７を越えて流れる第１流Ｄ１は、突出片１５の背後に回り込んだ直後に低圧領域から引き込み力を受ける。この結果、通気抵抗を低減しつつ大きくて強い渦流が形成され得る。
　上述したように、単一の大きな強い渦流を形成して排気流路１１の内面（チューブ１０の内面やフィン１２の水平壁１３）近傍の層流を乱して排気流れを攪拌するので、熱伝達が大きく促進されて熱交換率が向上する。
　本実施形態の突出片１５は、一側辺１７の底辺１６に対する角度ａが６０度で、かつ、他側辺１８の底辺１６に対する角度ｂが９０度の台形形状を有している。従って、突出片１５をシンプルな形状にでき、突出片１５を切り起こしによって容易に形成できる。
　排気流路１１は、フィン１２によって複数の分割流路１１ａに仕切られ、各分割流路１１ａには排気流れ方向Ｓに沿って突出片１５が間隔をおいて設けられている。従って、分割流路１１ａ毎に渦流を形成でき、排気流路１１の全域でほぼ均一に熱交換を促進できる。
　排気流れ方向Ｓに沿って設けられた複数の突出片１５は、傾斜配向が交互に逆となるように配置されている。従って、各突出片１５の下流に形成される渦流の向きが交互に逆なり、排気流れをより効果的に攪拌でき、熱交換率のより向上させることができる。
　突出片１５の傾斜角度αと渦流の強さとの関係を示す特性線図を図７に示す。ここで、突出片１５の形状は上述した台形形状であり、その設置角度βは０度（排気流れ方向Ｓに対して直交）に設定されている。渦流の強さＩＶは、下記の数式によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記式におけるｘは突出片１５（渦発生部）の設置位置を原点とする排気流れ方向Ｓの座標であり、ｈは突出片１５の高さ（図５（ｃ）参照）である。ＩＡは、排気流れの流路断面における速度勾配テンソルの第２不変量Ｑの値が正の場合の「単位面積当たりのＱの値」である。
　α＝９０°かつβ＝０で、突出片が三角形状を有している場合、渦強さＩＶ＝０．８である。図７の特性線図によれば、本実施形態の場合は、β＝０の場合でも、４０°≦α＜９０°の範囲であれば三角形状の突出片よりも強い渦流が形成され、α＝６０°が最も好ましい。α＝６０°では、三角形状の突出片よりも１７％強い渦流が形成され得る。この結果より、４０°≦α＜９０°の範囲では、傾斜角度αの効果によって、三角形状の突出片よりも確実により強い渦流を形成できることが分かる。
　突出片１５の設置角度βと渦流の強さとの関係を示す特性線図を図８に示す。ここで、突出片１５の形状は上述した台形形状であり、その傾斜αは９０度に設定されている。渦流の強さＩＶは、上記数式によって算出される。
　α＝９０度かつβ＝０で、突出片が三角形状を有している場合、渦の強さＩＶ＝０．８である。図８の特性線図によれば、本実施形態の場合は、α＝９０°であっても、１０°≦β＜５０°の範囲であれば三角形状の突出片よりも強い渦流が形成され、β＝３０°が最も好ましい。β＝３０°では、三角形状の突出片よりも１３％強い渦流が形成され得る。この結果より、０°≦β＜５０°の範囲では、設置角度βの効果によって、三角形状の突出片よりも確実により強い渦流を形成できることが分かる。
　突出片１５の底辺１６の長さＨ（図５（ｂ）参照）と突出片１５の高さｈ（図５（ｃ）参照）の比率と渦流の強さとの関係を示す特性線図を図９に示す。突出片が三角形状を有している場合は（ｈ／Ｈ）＝１の場合にほぼ等しく、渦の強さＩＶ＝０．３である。本実施形態の場合、０．２≦（ｈ／Ｈ）＜０．７の範囲が好ましく、この範囲では、三角形状の突出片よりも１６５％強い渦流が形成され得る。
　側辺１７及び１８の角度ａ及びｂが同じである等脚台形形状の突出片による渦強さと、本実施形態の直角台形形状の突出片１５による渦強さとを比較するヒストグラムを図１０に示す。図１０から分かるように、本実施形態の突出片１５の方が、上述した渦流形成過程によって、より強い渦流を形成することができる。
（第２実施形態）
　排気熱交換装置の第２実施形態を図１１（ａ）を参照しつつ説明する。本実施形態では、分割流路１１ａには、排気流れ方向Ｓの直交方向に沿って突出片１５が二つずつ並設されている。並設された二つの突出片１５は、排気流れ方向Ｓに対して互いに線対称の形状を有している。各突出片１５では、他側辺１８が分割流路１１ａの中央に位置されている。また、各突出片１５は、他側辺１８が一側辺１７よりも上流に位置するように、斜めに配置されている。他の構成は、上述した第１実施形態と同様であるので、重複する説明を省略する。
　本実施形態によれば、並設された突出片１５の下流に、互いに異なる方向の二つの渦流が形成される。従って、二つの渦流が互いに接近して干渉し合ったとしても互いに弱め合うことはなく、熱交換率が向上する。
　本実施形態の変形例として以下のような構成が採用されても良い。分割流路１１ａに、排気流れ方向Ｓの直交方向に沿って２つの突出片１５が並設されている。並設された突出片１５は、排気流れ方向Ｓに対して互いに線対称の形状を有している。ただし、各突出片１５では、一側辺１７が分割流路１１ａの中央に位置されている。そして、各突出片１５は、他側辺１８が一側辺１７よりも上流に位置するように、斜めに配置されている。
（第３実施形態）
　排気熱交換装置の第３実施形態を図１１（ｂ）を参照しつつ説明する。本実施形態では、分割流路１１ａには、排気流れ方向Ｓに沿って、分割流路１１ａの中央の両側に交互に配置されている。分割流路１１ａの中央の一側に設けられた各突出片１５と他側に設けられた各突出片１５とは、排気流れ方向Ｓに対して互いに線対称の形状を有している。各突出片１５は、他側辺１８が分割流路１１ａの中央に位置されている。また、各突出片１５は、他側辺１８が一側辺１７よりも上流に位置するように、斜めに配置されている。他の構成は、上述した第１実施形態と同様であるので、重複する説明を省略する。
　本実施形態によれば、排気流れ方向Ｓに沿って、互いに異なる方向の渦流が分割流路１１ａ内に交互に形成される。従って、分割流路１１ａ内の排気流れがさらに乱され、熱交換率が向上する。
　本実施形態の変形例として以下のような構成が採用されても良い。分割流路１１ａに、排気流れ方向Ｓに沿って、分割流路１１ａの中央の両側に交互に配置されている。分割流路１１ａの中央の一側に設けられた各突出片１５と他側に設けられた各突出片１５とは、排気流れ方向Ｓに対して互いに線対称の形状を有している。ただし、各突出片１５は、一側辺１７が分割流路１１ａの中央に位置されている。そして、各突出片１５は、他側辺１８が一側辺１７よりも上流に位置するように、斜めに配置されている。
（第４実施形態）
　排気熱交換装置の第４実施形態を図１２（ａ）を参照しつつ説明する。本実施形態における突出片１５の配列パターンは上述した第２実施形態と同様である。しかし、並列された二つの突出片１５の底辺１６同士が接触されている。他の構成は、上述した第１実施形態と同様であるので、重複する説明を省略する。
　本実施形態によれば、上述した第２実施形態と同様の効果が実現される。また、突出片１５の設置幅Ｗを小さくできるので、狭い分割流路１１ａにおける突出片１５の配置に有効である。本実施形態の変形例として、各突出片１５の一側辺１７が分割流路１１ａの中央に位置され、各突出片１５の他側辺１８が一側辺１７よりも上流に位置するように、斜めに配置されても良い。また、排気流れ方向Ｓに直交方向に三つ以上の突出片が併設されても良い。
（第５実施形態）
　排気熱交換装置の第５実施形態を図１２（ｂ）を参照しつつ説明する。本実施形態における突出片１５の配列パターンは上述した第３実施形態と同様である。しかし、排気流れ方向Ｓに隣接する二つの突出片１５は、分割流路１１ａの中央で互いに重ねられて[overlapped]配置されている（図１２（ｂ）中のＬを参照）。他の構成は、上述した第１実施形態と同様であるので、重複する説明を省略する。
　本実施形態によれば、上述した第２実施形態と同様の効果が実現される。また、突出片１５の設置幅Ｗを小さくできるので、狭い分割流路１１ａにおける突出片１５の配置に有効である。本実施形態の変形例として、各突出片１５の一側辺１７が分割流路１１ａの中央に位置され、各突出片１５の他側辺１８が一側辺１７よりも上流に位置するように、斜めに配置されても良い。
（第６実施形態）
　排気熱交換装置の第６実施形態を図１３～図１５（ｃ）を参照しつつ説明する。本実施形態における突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂの形状は、上述した第１実施形態と同様である。しかし、突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂは、分割流路１１ａの複数の内面（四つの内面）のうち二つの内面に形成されている。本実施形態のフィン１２は、水平壁１３及び垂直壁１４が交互に連続する矩形外形を有する波板であるフィン本体[fin main member]１２Ａと、フィン本体１２Ａの一側に取り付けられる第１板体[first plate member]１２Ｂと、フィン本体１２Ａの他側に取り付けられる第２板体[second plate member]１２Ｃとによって構成されている。
　フィン本体１２Ａには、第１実施形態と同様の突出片１５が設けられている（ただし、全ての突出片１５の傾斜配向は同じ）。水平壁１３と垂直壁１４との接続部には、それぞれ段部２０が形成されている。段部２０の深さＤ２０は、第１板体１２Ｂの厚みＤ１２Ｂや第２板体１２Ｃの厚みＤ１２Ｃとほぼ同じである（図１５（ａ）参照）。フィン本体１２Ａのその他の構成は、第１実施形態におけるフィン１２の構成と同じであるので、それらの重複する説明を省略する。
　第１板体１２Ｂには、フィン本体１２Ａの（図中での）上側の水平壁１３に合わせて、第１切欠部[first cutouts]１２Ｂ１が形成されている。第１切欠部１２Ｂ１の間には、下側の水平壁１３と対向する第１蓋部[first lids]１２Ｂ２が設けられている。第１蓋部１２Ｂ２には、排気流れ方向Ｓに間隔をおいて複数の突出片１５Ａが切り起こされている。各突出片１５Ａは、排気流路１１内の排気流れを阻害するように（下側の水平壁１３に向けて）突出されている。各突出片１５Ａのその他の構成は、フィン本体１２Ａ上の突出片１５（即ち、第１実施形態における突出片１５）の構成と同じであるので、それらの重複する説明を省略する。
　第２板体１２Ｃには、フィン本体１２Ａの（図中での）下側の水平壁１３に合わせて、第２切欠部１２Ｃ１が形成されている。第２切欠部１２Ｃ１の間には、上側の水平壁１３と対向する第２蓋部１２Ｃ２が設けられている。第２蓋部１２Ｃ２には、排気流れ方向Ｓに間隔をおいて複数の突出片１５Ｂが切り起こされている。各突出片１５Ｂは、排気流路１１内の排気流れを阻害するように（上側の水平壁１３に向けて）突出されている。各突出片１５Ｂのその他の構成は、フィン本体１２Ａ上の突出片１５（即ち、第１実施形態の突出片１５）の構成と同じであるので、それらの重複する説明を省略する。
　図１５（ａ）に示されるように、突出片１５Ａ及び１５Ｂの傾斜配向は、フィン本体１２Ａ上の突出片１５の傾斜配向と同じである。また、図１５（ｂ）に示されるように、突出片１５Ａ及び１５Ｂは、排気流れ方向Ｓに沿って、フィン本体１２Ａ上の突出片１５と同じ位置に設けられている。
　本実施形態によれば、突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂは、排気流路１１の複数の内面のうち互いに対向する二つの内面（下側の水平壁１３と第１蓋部１２Ｂ２、及び、上側の水平壁１３と第２蓋部１２Ｃ２）に形成される。さらに、突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂが設けられる互いに対向する二つの内面の裏面は、チューブ１０の内面に面接触される。従って、チューブ１０の内面に面接触する水平壁１３、第１蓋部１２Ｂ２及び第２蓋部１２Ｃ２の内面の近傍の層流を渦流で乱して排気流れを攪拌するので、熱伝達が大きく促進されて熱交換率がさらに向上する。
　また、本実施形態では、第１板体１２Ｂや第２板体１２Ｃが、それぞれ一部材として形成されている。従って、第１蓋部１２Ｂ２や第２蓋部１２Ｃ２が各分割流路１１ａ毎に一つづつ設けられる場合と較べて、フィン本体１２Ａへの第１板体１２Ｂや第２板体１２Ｃの取付け作業性が優れている。
　さらに、本実施形態では、段部２０の深さＤ２０が、第１板体１２Ｂの厚みＤ１２Ｂや第２板体１２Ｃの厚みＤ１２Ｃとほぼ同じである。従って、フィン本体１２Ａへの第１板体１２Ｂ及び第２蓋部１２Ｃ２の取付後にフィン１２の外面が面一となるので、排気流路１１内にフィン１２を効率よく配置できる。また、フィン１２とチューブ１０とのせッ食面積を増やして熱伝達を促進できる。
　さらに、本実施形態では、突出片１５Ａ及び１５Ｂの傾斜配向が、フィン本体１２Ａ上の突出片１５と傾斜配向と同じである。このため、突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂによって形成される渦流が同方向に回転するので、熱交換率がさらに向上する。
　本実施形態の変形例を図１５（ｃ）に示す。この変形例では、突出片１５Ａ及び１５Ｂが、フィン本体１２Ａ上の突出片１５と傾斜配向が逆にされている。
　なお、突出片１５Ａ及び１５Ｂは、排気流れ方向Ｓに沿って、フィン本体１２Ａ上の突出片１５と同じ位置に設けられる必要はなく、突出片１５と突出片１５Ａ又は１５Ｂとが、交互に設けられても良い。また、突出片１５、１５Ａ又は１５Ｂは、第１実施形態における突出片１５と同じ構成を有する必要はなく、第２～第５実施形態における突出片１５と同じ構成を有していても良い。さらに、本実施形態では、突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂは、分割流路１１ａの二つの内面に形成されたが、二つを超える内面（すなわち、三つや四つの内面）に形成されても良い。
（第７実施形態）
　排気熱交換装置の第７実施形態を図１６に示す。本実施形態の突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂは、上述した第６実施形態と同様に、分割流路１１ａの複数の内面（四つの内面）のうち二つの内面に形成されている。本実施形態では、突出片１５は、フィン１２（フィン本体１２Ａ）に設けられているが、フィン１２上の突出片１５と対向する突出片１５Ａ及び１５Ｂはチューブ１０上に設けられている。より詳しくは、チューブ１０が、内層１０ｉｎ及び外層１０ｏｕｔの二層で構成されており、突出片１５Ａ及び１５Ｂは内層１０ｉｎに設けられている。各突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂのその他の構成は、第６実施形態の突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂの構成と同じであるので、それらの重複する説明を省略する。
　本実施形態によれば、上述した第６実施形態と同様の効果が実現される。また、チューブ１０を二層構造とすることで突出片１５Ａ及び１５Ｂをチューブ１０に設けることができる。このため、突出片１５Ａ及び１５Ｂのための個別の部材を必要としない。なお、突出片１５Ａ及び１５Ｂに加えて、突出片１５もチューブ１０の内層１０ｉｎに設けられても良い。
（第８実施形態）
　排気熱交換装置の第８実施形態を図１７～図１９（ｂ）に示す。本実施形態における突出片１５及び１５Ｃは、上述した第６及び７実施形態と同様に、分割流路１１ａを形成する複数の内面（四つの面）のうち二つの内面に形成されている。本実施形態のフィン１２は、水平壁１３及び垂直壁１４が交互に連続する矩形外形を有する波板であるフィン本体１２Ａと、垂直壁１４と隣接する垂直板体[vertical plate members]１２Ｄとによって構成されている。
　フィン本体１２Ａの垂直壁１４には、排気流れ方向Ｓに間隔をおいて複数の突出片１５が切り起こされている（図１９（ａ）参照）。各突出片１５のその他の構成は、上述した第１実施形態における突出片１５の構成と同じであるので、それらの重複する説明を省略する。
　垂直板体１２Ｄは、半田付け、溶接（例えば、スポット溶接）又は係止構造（例えば、係止爪及び係止孔）等によって、垂直壁１４に面接触された状態で固定される。垂直板体１２Ｄにも、排気流れ方向Ｓに間隔をおいて複数の突出片１５Ｃが切り起こされている。図１９（ｂ）に示されるように、各垂直板体１２Ｄ上の突出片１５Ｃは、排気流れ方向Ｓに沿って、その垂直板体１２Ｄが取り付けられている垂直壁１４（フィン本体１２Ａ）上の突出片１５と交互に配置されており、突出片１５Ｃの傾斜配向は、突出片１５の傾斜配向と逆にされている。即ち、各垂直板体１２Ｄ上の突出片１５Ｃは、排気流れ方向Ｓに沿って、その垂直板体１２Ｄが取り付けられている垂直壁１４（フィン本体１２Ａ）上の突出片１５と交互に配置されており、突出片１５Ｃの傾斜配向は、突出片１５の傾斜配向と逆にされている。
　なお、隣接する垂直壁１４には排気流れ方向Ｓに沿って突出片１５が同じように配設されているので、各垂直板体１２Ｄ上の突出片１５Ｃは、排気流れ方向Ｓに沿って、分割流路１１ａ内で突出片１５と交互に配置されており、突出片１５Ｃの傾斜配向は、その分割流路１１ａ内の突出片１５の傾斜配向と逆にされている。）突出片１５Ｃのその他の構成は、上述した第６及び第７実施形態における突出片１５、１５Ａ及び１５Ｂの構成と同じであるので、それらの重複する説明を省略する。
　本実施形態によれば、上述した第６及び第７実施形態と同様の効果が実現される。また、突出片１５Ｃの切り起こしによって垂直板体１２Ｄに形成される開口１２Ｄ１（図１８参照）がフィン本体１２Ａの垂直壁１４で塞がれ、かつ、突出片１５の切り起こしによってフィン本体１２Ａに形成された開口１２Ａ１（図１８参照）が垂直板体１２Ｄで塞がれる。従って、突出片１５及び１５Ｃによって形成された渦流が開口１２Ａ１及び１２Ｄ１を通過することはなく、熱交換率がさらに向上する。
　なお、垂直板体１２Ｄ上の突出片１５Ｃの傾斜配向は、フィン本体１２Ａ上の突出片１５の傾斜配向と同じでも良い。また、突出片１５Ｃは、排気流れ方向Ｓに沿って突出片１５と交互に配設されなくてもよく、開口１２Ａ１及び１２Ｄ１が塞がれるのであれば、排気流れ方向Ｓに沿って突出片１５と同じ位置に配設されても良い。
　本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態の突出片１５は、一側辺１７の角度ａ＝６０°、他側辺１８の角度ｂ＝９０°の直角台形形状を有していた。しかし、突出片１５は、これ以外の台形形状や、台形形状以外の四角形や、四角形を超える多角形形状を有していても良い。即ち、突出片１５は、底辺１６と側辺１７及び１８を少なくとも有する四角形以上の多角形形状を有し、一側辺１７の底辺１６に対する角度ａが、他側辺１８の底辺１６に対する角度ｂより小さく設定され、かつ、９０度未満に設定されていれば良い。即ち、他側辺１８の角度ｂは、角度ａより大きく設定されるのであれば、９０度未満や９０度以上の角度に設定されても良い。
　さらに、一側辺１７の角度ａが、他側辺１８の角度ｂに対して大きな差を有していることが好ましい。即ち、突出片１５がそのような大きな差を有して形成されていると、上述した一側辺１７側の第１流Ｄ１の流量が、他側辺１８側の第２流Ｄ２の流量よりもより多くなる。また、一側辺１７の傾斜上部の第１流Ｄ１の流量が、一側辺１７の傾斜下部の流量よりもより多くなる。このような流量分布によって第１流Ｄ１が、低圧領域により強く引き込まれ、単一の大きなより強い渦流を形成することができる。
　また、側辺１７及び１８や上辺１９は、直線だけでなく曲線であっても良い。なお、一側辺１７が複数の直線で構成される場合（例えば、先端側部分[end-side portion]と底部側部分[bottom-side portion]）には、一側辺１７の底辺１６に対する角度ａは、先端側部分の底辺１６に対する角度を指す。ここで、一側辺１７の底辺１６に近い部分が底部側部分であり、底辺１６から遠い部分が先端側部分である。上方側辺が、下方側辺よりも上述した第１流Ｄ１に影響を与えるからである。一側辺１７が曲線で構成される場合も、一側辺１７の底辺１６に対する角度ａは、先端側部分の底辺１６に対する角度を指す。
　上述した実施形態では、各分割流路１１ａは、チューブ１０による一つの内面とフィン１２による三つの内面とを合わせた四つの内面を有し、矩形断面形状を有していた。しかし、各分割流路１１ａの断面形状は矩形以外の形状（三角形状などの多角形状や湾曲壁を有する形状）であっても良い。また、突出片１５は、切り起こしによって形成されているが、これ以外の方法（溶接等）で形成されても良い。なお、図４、図６、図１１（ａ）及び（ｂ）、並びに、図１２（ａ）及び（ｂ）においては、突出片１５の切り起こしによって水平壁１３に形成される孔は図示されていない。
　また、上述した実施形態では、排気熱交換装置は、ＥＧＲクーラ１に適用された。しかし、排気熱交換装置は、内燃機関の排気と冷却流体との間で熱交換を行うもの全てに適用できる。例えば、排気熱交換装置は、空気調和装置における排熱回収器にも適用できる。

Claims (15)

  1. 　内燃機関の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、
    　前記排気が流れる排気流路を形成するチューブと、
    　前記排気流路内に配置されたフィンと、
    　前記チューブ及び前記フィンの少なくとも一方から、排気流れを阻害するように突出された複数の突出片とを備えており、
    　前記複数の突出片のそれぞれは、少なくとも底辺と一側辺と他側辺とを有する四角形以上の多角形形状を有し、前記一側辺の前記底辺に対する角度が、前記他側辺の前記底辺に対する角度より小さく設定され、かつ、９０度未満に設定され、
    　前記複数の突出片のそれぞれは、排気流れ方向の上流側に傾斜され、
    　前記複数の突出片のそれぞれでは、前記底辺が前記排気流れ方向に対する直交方向と交差するように設置されて、前記他側辺が前記一側辺より上流に位置されている、排気熱交換装置。
  2. 　請求項１に記載の排気熱交換装置であって、
    　前記複数の突出片のそれぞれが、前記他側辺の前記底辺に対する角度が９０度に設定され、かつ、前記一側辺の前記底辺に対する角度が６０度に設定された、台形形状を有している、排気熱交換装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の排気熱交換装置であって、
    　前記複数の突出片のそれぞれの前記排気流れ方向の上流側への傾斜角度が、４０度以上９０度未満の範囲に設定されている、排気熱交換装置。
  4. 　請求項３に記載の排気熱交換装置であって、
    　前記傾斜角度が、６０度に設定されている、排気熱交換装置。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載の排気熱交換装置であって、
    　前記複数の突出片のそれぞれの前記底辺の前記直交方向との交差角である設置角度が、１０度以上５０度未満の範囲に設定されている、排気熱交換装置。
  6. 　請求項５に記載の排気熱交換装置であって、
    　前記設置角度が、３０度に設定されている、排気熱交換装置。
  7. 　請求項１～６のいずれかに記載の排気熱交換装置であって、
    　前記複数の突出片のそれぞれが、台形形状を有しており、
    　前記排気流れ方向から見た前記複数の突出片のそれぞれの前記底辺の長さをＨとし、高さをｈとしたときに、ｈ／Ｈが０．２以上０．７未満の範囲に設定されている、排気熱交換装置。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の排気熱交換装置であって、
    　前記排気流路が、前記排気流れ方向に対する前記直交方向に沿って並設された複数の分割流路に分割され、
    　前記複数の分割流路のそれぞれに、前記複数の突出片が前記排気流れ方向に沿って間隔をおいて設けられている、排気熱交換装置。
  9. 　請求項８に記載の排気熱交換装置であって、
    　前記複数の突出片は、前記複数の分割流路内に、前記排気流れ方向に沿って間隔をおいて二つずつ並設されており、前記併設された二つの突出片は、排気流れ方向に対して互いに線対称の形状を有している、排気熱交換装置。
  10. 　請求項８に記載の排気熱交換装置であって、
    　前記複数の突出片は、前記複数の分割流路内に、前記排気流れ方向に沿って、前記分割流路の中央の両側に交互に設けられている、排気熱交換装置。
  11. 　請求項１０に記載の排気熱交換装置であって、
    　前記複数の突出片は、前記排気流れ方向に沿って、前記分割流路の中央で互いに重ねられている、排気熱交換装置。
  12. 　請求項８～１１のいずれかに記載の排気熱交換装置であって、
    　前記複数の突出片が、前記複数の分割流路それぞれの少なくとも二つの内面に形成されている、排気熱交換装置。
  13. 　請求項１２に記載の排気熱交換装置であって、
    　前記二つの内面が互いに対向している、排気熱交換装置。
  14. 　請求項１３に記載の排気熱交換装置であって、
    　前記二つの内面が前記フィンに含まれており、
    　前記二つの内面の裏面が前記チューブの内面に面接触されている、排気熱交換装置。
  15. 　請求項１２～１４のいずれかに記載の排気熱交換装置であって、
    　前記分割流路それぞれにおいて、前記二つの内面の一方に設けられた前記突出片と他方に設けられた前記突出片とが、排気流れ方向に沿って交互に配置されている、排気熱交換装置。
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