(57)【要約】【課題】熱交換器のコア構造及びこれを用いたＥＧＲクーラに関し、製造を容易にして生産性を高め、併せて部品種類を減らしてコストを削減し、また配置場所のレイアウトに自由度を持たせることが可能な熱交換器のコア構造及びこれを用いたＥＧＲクーラを提供することを課題とする。【解決手段】  断面矩形状に形成された左右の端部２０，２０間に、これら端部２０よりも断面積が小さい中間部２２を形成したチューブ４を複数用い、上記各チューブ４の端部２０同士を揃えて束ね、縦横に密接する上記端部２０同士を接合して各チューブ４間を密閉する一方、内部をガスが通過する上記チューブ４の中間部２２同士の間の隙間３２に冷却媒体を流通させる構成である。【選択図】図１
2011202863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面矩形状に形成された左右の端部間に、これら端部よりも断面積が小さい中間部を形成したチューブを複数用い、上記各チューブの端部同士を揃えて束ね、縦横に密接する上記端部同士を接合して各チューブ間を密閉する一方、内部をガスが通過する上記チューブの中間部同士の間の隙間に冷却媒体を流通させることを特徴とする熱交換器のコア構造。
【請求項２】
上記チューブに、上記各端部からそれぞれ上記中間部にかけて徐々に断面積が小さくなるテーパー部を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器のコア構造。
【請求項３】
上記チューブの端部同士をろう付けにより接合したことを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器のコア構造。
【請求項４】
上記チューブの中間部を、断面矩形状に形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の熱交換器のコア構造。
【請求項５】
上記チューブの端部及び中間部を、それぞれ断面正方形に形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の熱交換器のコア構造。
【請求項６】
上記チューブの中間部の向い合う２面の一方又は両方に、チューブの内部に向けて突出するビードを複数設けたことを特徴とする請求項４又は５記載の熱交換器のコア構造。
【請求項７】
上記ビードを、上記チューブの長手方向に対して傾斜する方向に向けて突条に形成したことを特徴とする請求項６記載の熱交換器のコア構造。
【請求項８】
上記ビードの傾斜する角度を、上記チューブの長手方向に対して２０°〜５０°の範囲に形成したことを特徴とする請求項７記載の熱交換器のコア構造。
【請求項９】
上記チューブの中間部に、スパイラル状のねじりを施したことを特徴とする請求項４又は５記載の熱交換器のコア構造。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れかに記載のコアを用い、このコアの両端部間の周囲を筒状のシェルで被い、このコアの外周部との間に上記シェルの流入口から流入しシェルの流出口に向かう冷却媒体が流通する隙間を設けるとともに、上記シェルと上記コアの各端部同士を密閉状態で接合する一方、
上記シェル又は上記コアの各端部を、それぞれ筒状のヘッダーの一方側の開口部で塞いで密閉状態で接合し、
一方側の上記ヘッダーのガス入口から流入したＥＧＲに係るガスを、上記コアの各チューブ内を流通させて冷却し、他方側の上記ヘッダーのガス出口から流出させることを特徴とするＥＧＲクーラ。
【請求項１１】
上記コアを、上記チューブの縦横の配置数の異なる形状、或いは上記チューブを断面Ｌ形状に配置した形状に形成し、このコアの周囲の近傍を上記シェルで被ったことを特徴とする請求項１０記載のＥＧＲクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器のコア構造及びこれを用いたＥＧＲクーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器としてのＥＧＲクーラは、排気ガス中のＮＯｘ低減を目的としてＥＧＲ（排気ガス再循環）システムに組み込まれ、ＥＧＲガス冷却器としてエンジン（主にディーゼルエンジン）からの排気ガスを冷却し燃焼温度を下げるために用いられる。このＥＧＲクーラに使用されるコア７１としては、例えば図１２に示すように、シェル７０の内部にエンドプレート７２を介して円筒状のチューブ７４を複数配置したシェルチューブタイプの構造、または偏平なチューブを積層したプレートチューブタイプの構造のものが主に採用されている。
【０００３】
上記シェルチューブタイプのものは、ＥＧＲクーラ以外にも多管式熱交換器として一般的に採用されているが、これは通気抵抗が少なく目詰まりしづらいというメリットがある反面、熱交換性能を向上させづらいといったデメリットがある。これを改善するため、例えば特許文献１に示すように、板をらせん状に加工した螺旋部材をチューブの内部に挿入して熱交換効率を向上させ、或いは特許文献２に示すように、チューブの内壁にディンプル加工を施すことにより熱交換性能の向上を図っていた。
【０００４】
また、プレートチューブタイプの改善策として、特許文献３には偏平なチューブ内に板を矩形状に加工したインナーフィンを挿入し、チューブ内を通過するガスに対する熱交換面積を拡げることが示されている。これによれば、容易に熱交換性能の向上が図れる反面、排気ガスに含まれる煤が詰まりやすいというデメリットがある。
【０００５】
この対策として目詰まりしづらいフィンも検討されているが、一般的にプレートチューブタイプでは部品種類が多くなり、またインナーフィンとチューブ及びチューブとエンドプレート間のろう付け精度が性能や品質に影響してくるため、製造工程において細心の注意が要求される。またＥＧＲクーラは、排気ガスの規制値のレベル、或いは乗用車用やトラック用などの用途及びエンジンの特性などに応じて使い分けられるようになっている。
【０００６】
また特許文献４には図１３に示すように、シェル本体８０に、チューブシート８２を介して一体化された排気ガスの流路を形成する伝熱管８４を内装し、この伝熱管８４の断面積を排気ガスの流入口側８６で大きく流出口側８８で小さく形成し、また伝熱管８４を断面形状略矩形の偏平管或いは略楕円の偏平管とした多管式熱交換器が開示されている。この伝熱管８４によれば、ボンネット９０から流入した排気ガスを伝熱管８４に流入し易くして流れを均等に分配し、均一な流速分布を維持することで冷却効率が向上するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１７９４１０号公報
【特許文献２】特開２００４−８５０９０号公報
【特許文献３】特開２００８−９６０４８号公報
【特許文献４】特開２００７−２２５１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
さて、上記従来のＥＧＲクーラには、シェルチューブタイプ、プレートチューブタイプなどがあるが、ともにチューブを固定するためのエンドプレートが必要となり、このため部品種類が多くなり、またチューブとエンドプレートとの組み付け工数が多くなっていた。
【０００９】
また、上記チューブとエンドプレートとの接合部は、チューブの円周上とエンドプレートの板厚部分間でろう付けするため接合部の幅が小さくなり、確実にろう付けしないとチューブとエンドプレートとの間に隙間が生じ、ガス通路と冷却水通路との間で洩れが生じることになる。このため、上記接合部のろう材の量を多く塗る必要があり、またろう材の塗布工数、及びろう材自体のコストの負担が多くかかっていた。
【００１０】
またプレートチューブタイプでは、ＥＧＲクーラの形状をチューブ幅方向に変更する場合は、新たにチューブ、フィン、エンドプレートを造る金型が必要となり経済的な負担が発生する。シェルチューブタイプについても、ＥＧＲクーラの形状を直径方向に大きくする場合は、チューブの本数を増やすために新たにエンドプレートを造る必要がある。また、プレートチューブタイプでは、インナーフィンを介在させて熱交換性能を向上させるものがあるが、この場合にはチューブ内に煤が溜まりやすくなる。
【００１１】
特許文献４の多管式熱交換器についても、伝熱管８４の端部をチューブシート８２（エンドプレートに該当）で固定する形態であり、上記と同様の問題が発生する。
また、上記従来のＥＧＲクーラは、何れもエンジンルーム内のレイアウトが厳しく他の補器類との接触を回避することが困難である場合、根本的な設置方法の見直しをしなければならないという問題があった。
【００１２】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、製造を容易にして生産性を高め、併せて部品種類を減らしてコストを削減し、また配置場所のレイアウトに自由度を持たせることが可能な熱交換器のコア構造及びこれを用いたＥＧＲクーラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の技術的課題を解決するため、本発明に係る熱交換器のコア構造は、図１等に示すように、断面矩形状に形成された左右の端部２０，２０間に、これら端部２０よりも断面積が小さい中間部２２を形成したチューブ４を複数用い、上記各チューブ４の端部２０同士を揃えて束ね、縦横に密接する上記端部２０同士を接合して各チューブ４間を密閉する一方、内部をガスが通過する上記チューブ４の中間部２２同士の間の隙間３２に冷却媒体を流通させる構成である。
【００１４】
本発明に係る熱交換器のコア構造は、上記チューブ４に、上記各端部２０からそれぞれ上記中間部２２にかけて徐々に断面積が小さくなるテーパー部３０を設けた構成である。
【００１５】
本発明に係る熱交換器のコア構造は、上記チューブ４の端部２０同士をろう付けにより接合した構成である。
【００１６】
本発明に係る熱交換器のコア構造は、上記チューブ４の中間部２２を、断面矩形状に形成した構成である。
【００１７】
本発明に係る熱交換器のコア構造は、上記チューブ４の端部２０及び中間部２２を、それぞれ断面正方形に形成した構成である。
【００１８】
本発明に係る熱交換器のコア構造は、上記チューブ４の中間部２２の向い合う２面の一方又は両方に、チューブ４の内部に向けて突出するビード３４を複数設けた構成である。
【００１９】
本発明に係る熱交換器のコア構造は、上記ビード３４を、上記チューブ４の長手方向に対して傾斜する方向に向けて突条に形成した構成である。
【００２０】
本発明に係る熱交換器のコア構造は、上記ビード３４の傾斜する角度を、上記チューブ４の長手方向に対して２０°〜５０°の範囲に形成した構成である。
【００２１】
本発明に係る熱交換器のコア構造は、上記チューブ４の中間部２２に、スパイラル状のねじりを施した構成である。
【００２２】
本発明に係るＥＧＲクーラは、上記何れかに記載のコア２を用い、このコア２の両端部２８，２８間の周囲を筒状のシェル８で被い、このコア２の外周部との間に上記シェル８の流入口１２から流入しシェル８の流出口１３に向かう冷却媒体が流通する隙間４２を設けるとともに、上記シェル８と上記コア２の各端部同士を密閉状態で接合する一方、上記シェル８又は上記コア２の各端部を、それぞれ筒状のヘッダー１０の一方側の開口部で塞いで密閉状態で接合し、一方側の上記ヘッダー１０のガス入口１４から流入したＥＧＲに係るガスを、上記コア２の各チューブ４内を流通させて冷却し、他方側の上記ヘッダー１０のガス出口１５から流出させる構成である。
【００２３】
本発明に係るＥＧＲクーラは、上記コア２を、上記チューブ４の縦横の配置数の異なる形状、或いは上記チューブ４を断面Ｌ形状に配置した形状に形成し、このコア２の周囲の近傍を上記シェル８で被った構成である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る熱交換器のコア構造によれば、両端部よりも断面積が小さい中間部を形成したチューブの端部同士を揃えて束ね、中間部同士の間の隙間に冷却媒体を流通させる構成を採用したから、チューブの縦横の組み合せにより大きさ及び形状が自由に設定できて自由度が高く、拡張性にも富み、またチューブの端部を固定するエンドプレートの必要もないことから、部品種類が削減され、併せて組み付けの手間などから開放されて製造の容易化にも寄与するという効果を奏する。
【００２５】
本発明に係る熱交換器のコア構造によれば、チューブの端部から中間部にかけてテーパー部を設けた構成を採用したから、チューブ内を通過するガスが抵抗なくチューブの中間部に移動することができ熱交換性能が高められる。
【００２６】
本発明に係る熱交換器のコア構造によれば、チューブの端部同士をろう付けにより接合した構成を採用したから、チューブの端部同士が良好に密着し密閉され、またチューブの両端部は平らな面でチューブ同士を接合できるため、毛細管現象により少ないろう材で確実なろう付けができ、品質向上、ろう材の削減ができてコストダウンにも寄与するという効果がある。
【００２７】
本発明に係る熱交換器のコア構造によれば、チューブの中間部を、断面矩形状に形成したから、隣接するチューブ同士の隙間間隔が一定するため、個々のチューブの周囲が均一に冷却され熱交換効率が良いという効果がある。
【００２８】
本発明に係る熱交換器のコア構造によれば、チューブの端部及び中間部をそれぞれ断面正方形に形成したから、チューブ同士の上下左右の隙間の形状及び間隔が一定するため、個々のチューブの周囲が均一に冷却され熱交換効率が良いという効果がある。
【００２９】
本発明に係る熱交換器のコア構造によれば、チューブの中間部の向い合う面にビードを複数設けた構成を採用したから、ガスがチューブの中間部内を通過する際にガスがビードに当たって乱流を発生させ、この乱流によりガスの流通がチューブの内壁面周辺にまで及んで熱交換効率が高められ、熱交換性能の向上が図られる。
【００３０】
本発明に係る熱交換器のコア構造によれば、ビードを、チューブの長手方向に対して傾斜する方向に向けて突条に形成したから、ビードによる排気ガスの淀みが解消されるとともに目詰まりが防止される一方、管内を通過するガスに乱流を発生させまた螺旋状のスパイラル回転が加えられることから乱流が増大され、さらに熱交換性能が向上するという効果がある。
【００３１】
本発明に係る熱交換器のコア構造によれば、ビードの傾斜する角度を、チューブの長手方向に対して２０°〜５０°の範囲に形成したから、上記淀みの解消、乱流の発生及びスパイラル回転の印加が好適に行われて、優れた熱交換性能が得られるという効果がある。
【００３２】
本発明に係る熱交換器のコア構造によれば、チューブの中間部に、スパイラル状のねじりを施した構成を採用したから、チューブの中間部を通過するガスにスパイラル状の回転が加わって大きな乱流が発生し熱交換性能が良いという効果がある。
【００３３】
本発明に係るＥＧＲクーラによれば、上記コアをシェルで被い、コアとの間に冷却媒体が流通する隙間を設けてシェルとコアの各端部同士を接合する一方、シェルの端部に接合したヘッダーから流入したガスをコアの各チューブ内を流通させガス出口から流出させる構成を採用したから、チューブの縦横の組み合せにより大きさが自由に設定できて自由度が高く、拡張性にも富み、またチューブの端部を固定するエンドプレートの必要もないことから、部品種類が削減され、併せて組み付けの手間などから開放されて製造の容易化にも寄与するという効果を奏する。
【００３４】
本発明に係るＥＧＲクーラによれば、コアをチューブの縦横の配置数の異なる形状或いは断面Ｌ形状に形成し、このコアの周囲の近傍をシェルで被った構成を採用したから、車両に搭載された他の補器部材の配置位置を変更することなく、エンジンルーム内における他の補器類との接触を回避することが可能となり、自由度の高いＥＧＲクーラが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱交換器のコアを示す図である。
【図２】実施の形態に係り、熱交換器のコアを用いたＥＧＲクーラ(一部切欠)を示す図である。
【図３】実施の形態に係り、熱交換器のコアの側面を示す図である。
【図４】実施の形態に係り、コアを形成するチューブの断面を示す図である。
【図５】実施の形態に係り、熱交換器のコアの平面を示す図である。
【図６】実施の形態に係るビードに関し、チューブの内面の高さ（ｈ）に対するビードの高さ（Ｄｈ）の割合Ｄｈ／ｈ（％）につき、これが１０％〜５０％の範囲での解析結果（グラフ）を示したものである。
【図７】実施の形態に係るビードに関し、ビードの傾斜角度（θ）が０°〜６０°の範囲での解析結果（グラフ）を示したものである。
【図８】実施の形態に係るビードに関し、ビード幅（Ｗ）が１ｍｍ〜４ｍｍの範囲での解析結果（グラフ）を示したものである。
【図９】実施の形態に係るビードに関し、ビードの高さ（Ｄｈ）に対するビードの長手方向の間隔（Ｐ）、Ｐ／Ｄｈにつき、これが５〜３０の範囲での解析結果を示したものである。
【図１０】実施の形態に係り、断面Ｌ形状にコア及びシェルを形成したＥＧＲクーラを示す図である。
【図１１】実施の形態に係り、（ａ）はスパイラル状のチューブを示す図であり、（ｂ）はスパイラル状のチューブ４を用いたコアを示す図である。
【図１２】従来例に係るＥＧＲクーラ用のコアを示す図である。
【図１３】従来例に係る排気ガス冷却装置用熱交換器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この実施の形態に係る熱交換器のコア２を示すものである。このコア２の構造は、複数のチューブ４を積層し束ねた形態である。図２は、上記コア２を用いたＥＧＲクーラ６を示したものである。このＥＧＲクーラ６は、車両のＥＧＲシステムに組み込まれ、ＥＧＲに係るガスとしてエンジンの排気ガスを、冷却媒体としての冷却水との間で熱交換により冷却する。
【００３７】
上記ＥＧＲクーラ６は、コア２、シェル８及びヘッダー１０，１０を有している。これら各部材の材料には、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）等の高耐蝕材料が用いられている。このＥＧＲクーラ６には、冷却水の流入口１２及び流出口１３、排気ガスのガス入口１４及びガス出口１５が設けられており、コア２を形成する各チューブ４の周辺を流通する冷却水により排気ガスを冷却する。
【００３８】
上記コア２は、チューブ４を複数（ここでは５本）横に配列し且つ縦に複数段（ここでは４段）積層して束ねたものであり、両端部２８，２８の断面は矩形状で全体は長尺形状である。
上記チューブ４は、左右の端部２０，２０がそれぞれ断面正方形に形成され、これら両端部間には、この端部２０の断面積よりも小さい断面積の中間部２２が形成されている。この中間部２２は、上板部２４、下板部２５、及び側板部２６，２６を有する断面正方形で太さが一定の角管である。このようにチューブ４は、両端部２０，２０は太くまた中間部２２は両端部２０，２０よりも縮径され細く形成されている。
【００３９】
またチューブ４には、端部２０から中間部２２に向けて徐々に断面積が小さくなるテーパー部３０が形成されている。このテーパー部３０により管内の流路が滑らかなテーパー形状に形成され、管内を通過する排気ガスの流通抵抗を低減している。
【００４０】
図３に示すように、コア２を形成する各チューブ４は端部２０同士を密着させる一方、中間部２２は管を細く形成しているため、各々の中間部２２同士の間には隙間３２が形成されている。そして、上記チューブ４間の隙間３２を冷却水の流路として利用する。この場合、チューブ４同士の上下左右の隙間の間隔が一定するため、個々のチューブ４の周囲が均一に冷却され熱交換効率が良い。
【００４１】
また、コア２を形成するチューブ４の端部２０に対する中間部２２の細さ加減を調整することで、チューブ４間の冷却水の流量を調整することができる。そして上記流量の調整に際しては、コア２のチューブ４間を流通する冷却水の流量に合わせ、冷却水が冷却効率よく円滑に流れる間隔を確保する。
【００４２】
ここで上記チューブ４は、図４に示すように、中間部２２の内径（一辺の内寸）をｈとしたとき、端部２０の内径（一辺の内寸）Ｂの寸法をＢ＝√（ｈ２／Ｃ）とし、この係数Ｃの範囲をＣ＝０．３〜０．８とした。この場合、例えば中間部２２の内径をｈ＝１０ｍｍとした場合、端部２０の内径ＢはＢ＝１１．２ｍｍ〜１８．３ｍｍの範囲となる。
一般に熱交換を行なうためには、低温流体側（冷却水）の吸熱エネルギー量が、高温流体側（排気ガス）のエネルギー量を上回っている必要があり、この点を考慮して高温側の伝熱面積と低温側の伝熱面積を設定する。
【００４３】
ここで上記式Ｂ＝√（ｈ２／Ｃ）において、高温の排気ガスと低温の冷却水の熱当量、熱伝達率の比からして、この実施の形態に係るＥＧＲクーラが一般的に使用される流量域で良好な熱交換効率を得る場合、ガス側（チューブの中間部）の断面積の比が３０％から８０％（冷却水側（チューブ周辺の隙間）の断面積に対して）の範囲が適当である。上記係数Ｃ＝０．３〜０．８の範囲は、上記断面積の比の範囲（３０％から８０％）に相当する。特に実用的には、ガス側の断面積の比を５０％〜７０％とした範囲が、熱交換効率の最も良い範囲と考えられる。
上記から、おおよそ端部２０の一辺の外寸は中間部２２の外寸プラス１ｍｍ以上のものを用いる。このように、端部２０と中間部２２との両外寸の差を確保することにより、チューブ４同士間に冷却水が広く流通する隙間が得られる。またチューブ４（厚さは略一定）の太さについては、断面正方形の中間部２２の一辺は外寸４〜１５ｍｍの範囲が実用上適当である。
【００４４】
この実施の形態では、上記チューブ４を横に５列並置し隣接するチューブ４の端部２０同士を密接させる一方、これら並置したチューブ４を縦４段に重ねて上下のチューブ４の端部２０同士を密接した状態で積層し、各チューブ４の端部２０同士を接合して一体化させ、一個のコア２を構成している。
【００４５】
ここで、上記コア２を形成する上下左右のチューブ４は、各端部２０の周囲の全体にろう材を塗布したろう付けにより端部２０同士を接合しており、また端部２０同士は密着しかつ密閉状態で接合されている。上下左右の４つのチューブ４の各角部同士が突合する部位についても、ろう材が充填され密閉されている。このため、コア２の左右の端部２８，２８はチューブ４同士の間は隙間のない密閉された状態となっている。
【００４６】
このように上記コア２の構造により、チューブ４の端部２０同士の接合部は密閉され、この接合部がエンドプレートの役目を果すため、ここではエンドプレートは不要である。
また、チューブ４の両端部２０は平らな面でチューブ同士を接合できるため、毛細管現象により少ないろう材で確実なろう付けができ、品質向上、ろう材の削減ができてコストダウンにも寄与する。
【００４７】
また上記各チューブ４には、中間部２２の上板部２４及び下板部２５にそれぞれ所定間隔をおいてビード３４（突起）が形成されている。ここでは、チューブ４の上板部２４の３箇所に一定間隔をおいてビード３４が形成されており、同下板部２５にも同様に３箇所、ビード３４が形成されている。上記上板部２４のビード３４の位置（長手方向の）に対して、下板部２５のビード３４の位置は上板部２４のビード３４間の半分の間隔分ずらした位置に設けられている。上記ビード３４は、プレス加工又はローラ加工により形成する。
【００４８】
図４，５に示すように、上記ビード３４はチューブ４の表面を溝状に窪ませて形成されるものであり、これはチューブ４の内壁面に形成され中心に向けて突出する突条形状の突起である。さらに上記ビード３４は、チューブ４の長手方向に対して所定の傾斜角度（θ）傾斜した形状である。チューブ４の上板部２４及び下板部２５の各ビード３４は、何れも傾斜角度（θ）は同じでありまた方向も同じ（互いに平行）である。上記ビード３４は、所定のビード幅（Ｗ）を有している。このビード３４は断面Ｕ字状に近い形状であるが、ビード幅が大きくなると傾斜が緩やかな形状となる。
【００４９】
上記ビード３４を傾斜方向に形成したのは、チューブ４の長手方向に対してビード３４を直角方向に形成すると、乱流は発生するもののビード３４の下流に淀みができて流通が悪くなり、また煤による目詰まりの原因にもなりかねないことから、傾斜を加えることを提案し併せてその作用効果に付き解析を試みたものである。
このため、ビード３４は流通方向に対して傾斜角度を設けて形成し、これによりビード３４による排気ガスの淀みを解消させる一方、管内を通過する排気ガスをビード３４に当てて乱流を発生させ、併せて螺旋状のスパイラル回転を印加させるようにした。
なお、ビード３４は中間部２２の上板部２４及び下板部２５の一方のみに設けてもよく、またビード３４をチューブ４の左右の側板部２６，２６に同様な形態で設けてもよい。また、チューブ４の上下及び左右各板部の４面に設けることとしても良く、この場合の各ビード３４の傾斜方向は、上記スパイラル回転に沿う向きとする。
【００５０】
さて、上記コア２は上記ＥＧＲクーラ６内に組み込まれる。このＥＧＲクーラ６については、コア２の両端部２８，２８間にコア２の周囲を被うシェル８を配置し、このシェル８の左右の端部４０，４０近傍は、それぞれコア２の端部２８，２８とはろう付けにより、密閉状態で接合する。上記シェル８は断面コ字状の２つのシェル片からなり、接合の際にはこれらシェル片の端部同士をろう付けにより接合して筒状に形成する。
【００５１】
また、シェル８とコア２の外周部との間には隙間４２を形成し、シェル８の冷却水の流入口１２から流入しシェル８の冷却水の流出口１３に向かう冷却水が上記隙間４２を流通するようにしている。このため、上記冷却水はシェル８とコア２との間の隙間４２及びコア２内に形成されたチューブ４同士の間の隙間３２を流通する。
【００５２】
一方、コア２の左右の端部２８，２８には、それぞれヘッダー１０が取り付けられる。このヘッダー１０は略筒状で、一端部にはガス入口１４（又はガス出口１５）が形成され、他端部には断面矩形状の開口部４４が形成され、この開口部４４はコア２の端部２８周囲（又はシェル８の端部４０）と接合される。
ここでは、各ヘッダー１０の開口部４４は、それぞれコア２の端部２８周囲と連結するシェル８の端部４０とろう付けにより密閉状態で接合されている。これにより、入口側のヘッダー１０のガス入口１４から流入した排気ガスは全てコア２の何れかのチューブ４に流入し、各チューブ４を通過して出口側のヘッダー１０のガス出口１５から流出する。
【００５３】
このＥＧＲクーラ６のコア２は、各チューブ４の中間部２２内部を通過する排気ガスをチューブ４の外周を流通する冷却水により熱交換する。このとき、チューブ４の上板部２４及びこれと対向する下板部２５の両裏面にそれぞれビード３４が形成されており、チューブ４内部を通過する排気ガスが上記ビード３４に当たって乱流が発生し、この乱流により、排気ガスの流通がチューブ４の内壁面周辺にまで及んで熱交換効率が高められる。
【００５４】
ここで社内において、上記チューブ４に設けられたビード３４の各種形態に対する熱交換特性の変化を、流体解析シミュレーション（シーディーアダプコ社製の解析ソフト使用）により解析したのでその結果を説明する。
【００５５】
上記流体解析は、図４，５に示すチューブ４のビード３４の形状に関し、チューブ４の内面の高さ（ｈ）、ビード３４の高さ（Ｄｈ）、排気ガスの進行方向に対するビード３４の傾斜角度θ（°）、ビード３４間（一方は上部他方は下部）の長手方向の間隔（Ｐ）、及びビード３４の幅Ｗ（ｍｍ）などにつき、これらの各数値等をそれぞれ変数として解析を試みた。この際、チューブ４内を通過する排気ガスの流速は１０ｍ／ｓ〜１００ｍ／ｓの範囲内とし、１０ｍ／ｓ、２５ｍ／ｓ、５０ｍ／ｓ、１００ｍ／ｓ（及び平均）の各速度についてそれぞれデータを採取した。ここで上記平均は、上記各速度を平均した速度についてのデータである。
【００５６】
解析結果は、平板（ビード３４なし）からなるチューブによる性能を１００（％）とした場合の、上記各種変数に係る形状のビード３４について性能の変化割合を性能向上率として示した。ここで、性能向上率が１００％を上回った場合は性能が向上したことを示し、１００％を下回った場合には性能が低下したことを示す。
【００５７】
図６に示すグラフは、チューブ４の内面の高さ（ｈ）に対するビード３４の高さ（Ｄｈ）の割合Ｄｈ／ｈ（％）について、これが１０％〜５０％の範囲での解析結果を示したものである。
なお、この解析に関して、直接解析に用いた上記変数以外の条件（ビードの角度等）については、代表的と思われる一定の数値を用いた。以下の解析結果についても同様である。
【００５８】
この結果から、ビード３４の高さの割合（Ｄｈ／ｈ）が１０％〜３０％の範囲において性能向上が見られる。またＤｈ／ｈが３０％を越えると、流速が５０ｍ／ｓ以上では性能が低下する。このため、排気ガスの流速が速い場合にはＤｈ／ｈを低く、即ちビード３４の高さを低く設定することが望まれる。
【００５９】
図７に示すグラフは、排気ガスの進行方向に対するビード３４の傾斜角度θ（°）について、この角度が０°〜６０°の範囲での解析結果を示したものである。
この結果から、ビード３４の傾斜角度が何れの場合においても性能の向上が見られるが、特に傾斜角度が２０°〜５０°の範囲、好ましくは３０°〜４５°の範囲での性能向上が大きく、中でも傾斜角度が３０°の場合には最高の性能向上が見られる。
【００６０】
これは、ビード３４の傾斜角度（θ）が小さい（１５°以下）と乱流が少なくなり、また大きすぎると（６０°以上）ビード３４によってガス流に淀みが発生することから、何れについても性能が低下している。特にビード３４の傾斜角度（θ）が３０°（〜４５°）の場合には、ガス流の淀みが軽減される一方乱流及びスパイラル回転により大きな性能向上が見られる。
【００６１】
図８に示すグラフは、ビード幅（Ｗ）についてこれが１ｍｍ〜４ｍｍの範囲での解析結果を示したものである。上記ビード３４は所定のビード幅（Ｗ：ビードの根元の幅）を有している。このビード幅（Ｗ）は、製造要件（チューブ厚、高さ）の影響を受けるため、ビード３４の形状は、ビード幅が小さい場合にはＵ字形状に近いが、ビード幅が大きくなるに伴ない傾斜の緩やかな（皿状）形状となる。
このため、ビード幅が小さい（１ｍｍ）場合には、ビード形状（Ｕ字）がハッキリして乱流の発生が多くなり、ビード幅が大きくなるとビード形状が崩れて乱流の発生も少なくなる。上記解析結果から、ビード幅（Ｗ）が１ｍｍ（程度）の場合には、排気ガスの流速が速くなるに伴い（特に２５ｍ／ｓ以上）大きな性能向上が見られる。なお、ビード３４がＵ字形状であっても、実際には製造時にフィレット（すみ肉）が形成される。
【００６２】
図９に示すグラフは、ビード３４の高さ（Ｄｈ）に対するビード３４間（一方は上部他方は下部）の長手方向の間隔ビードピッチ（Ｐ）としてＰ／Ｄｈについて、これが５〜３０の範囲での解析結果を示したものである。ここで、このビード３４間の間隔（Ｐ／Ｄｈ）について解析したのは、ビード３４による乱流が元に戻るまでの距離と、ビード高さ（Ｄｈ）との間に関連があると考えたためである。
この結果から、ビード３４の間隔Ｐ／Ｄｈが１５〜３０の範囲では、良好かつ一定した性能向上率が得られている。逆に、ビード３４の間隔Ｐ／Ｄｈが狭くなると（１０以下）性能は低下する。
【００６３】
上記解析結果から、性能向上が良好な範囲は、ビード３４の角度（θ）は３０°〜４５°（又は２０°〜５０°の範囲）、ビード３４の高さ割合Ｄｈ／ｈは１０％〜３０％の範囲、ビード幅（Ｗ）は１ｍｍ近傍、ビード３４の間隔Ｐ／Ｄｈは１５〜３０の範囲において高い性能向上率が得られ、熱交換が良好に行われることになる。
【００６４】
なお、上記実施の形態では、上記チューブ４の端部２０の断面を正方形としたが、これは他に長方形としても良く、要は角が直角の矩形形状であればよい。このように端部２０を断面長方形とした場合には、コア２の組立ての際、隣り合うチューブ４は長辺部同士、短辺部同士が重なるように配置する。
【００６５】
また、チューブ４の中間部２２についても断面正方形としたが、これは与えられたスペース（矩形状）に対して、角形状の方が断面円形の形状と比べてスペースを有効利用できるためである。即ち、中間部２２を角形状とすれば、円形とした場合と比べて排気ガスが通過する内部の断面積を多く確保でき、また熱交換を行うチューブ４の壁面の面積（単位長あたり）を大きく確保できるためであり、これにより熱交換の効率が高められる。
もっとも、チューブ４の中間部２２は、他に断面長方形、円形、或いは楕円等、形状は自由に選ぶことができる。要は、端部の断面積に比べて中間部の断面積をより小さく形成すれば良く、これにより冷却水が流通する隙間が確保される。
【００６６】
図１０に示すＥＧＲクーラ５０は、上記チューブ４を縦横の配置数の異なる形状として断面Ｌ形状に配置してコア２を形成し、このコア２の周囲の形状に近い形状に形成したシェル８をコア２に被せた形態である。このＥＧＲクーラ５０についても、両端部にそれぞれヘッダーを取り付け（図示せず）、冷却水の流入口１２から流入し冷却水の流出口１３から流出し、コア２を形成する各チューブ４の周辺を流通する冷却水によりチューブ４内を通過する排気ガスを冷却する。
このＥＧＲクーラ５０によれば、断面Ｌ型に形成することで車両に搭載された他の補器部材５２（通常のＥＧＲクーラだと接触する形態）の配置位置を変更しなくてもＥＧＲクーラ５０の配置が可能となる。このように、エンジンルームのスペースの形状に合わせた形状のＥＧＲクーラ５０の設定が可能であり、エンジンルーム内における他の補器類との接触を回避することが可能となる。
【００６７】
図１１（ａ）は、上記チューブ４（但し、ビード３４は設けず）の中間部をねじってねじり部６０を施したスパイラル状のチューブ４としたものである。このねじり部６０は、チューブの中間部を１回或いは複数回ねじって形成する。図１１（ｂ）は、上記スパイラル状のチューブ４を用いたコア２を示すもので、上記コア２（ねじりのない）と同様にして形成する。
このようなスパイラル状のチューブ４を用いた場合、排気ガスがチューブ内を通過する際に螺旋状の壁面に沿って流れることで、排気ガスにスパイラル状の回転を与えることができ（併せて管内の凸凹により）、大幅な乱流効果が生まれ熱交換性能を向上させることができる。
【００６８】
従って、上記実施の形態によれば、チューブの縦横の組み合せにより大きさ及び形状が自由に設定できて自由度が高く、拡張性にも富み、エンジンルームの形状に沿ったＥＧＲクーラが得られ、また必要十分な熱交換性能が得られ、またチューブの端部を固定するエンドプレートの必要もないことから、部品種類が削減され、併せて組み付けの手間などから開放されて製造の容易化にも寄与する。
【符号の説明】
【００６９】
２  コア
４  チューブ
１０  ヘッダー
１２  流入口
１３  流出口
１４  ガス入口
１５  ガス出口
２０，２８，４０  端部
２２  中間部
３０  テーパー部
３２，４２  隙間
３４  ビード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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