(57)【要約】【課題】  伝熱管内の排気ガス流路を通流する高温の排気ガスに対する伝熱性能の向上を図り、該伝熱管の外側を通流する冷却媒体との熱交換を、効率良く促進する熱交換器用伝熱管並びに該伝熱管を用いたＥＧＲガス冷却装置を提供する。【解決手段】  排気ガス流路となる内周面の断面形状が偏平の熱交換器用伝熱管において、該偏平伝熱管の長辺部における上下の内周面に、その底部を接して二つの波形フィン構造体を、該波形フィン構造体のフィンの一部が上下交互に相手領域に入り込むようにして内装し、さらに前記偏平伝熱管の短辺部における内周面の高さＨに対し、該波形フィン構造体における波の頂部の高さｈを、ｈ≧１／２Ｈとすることを特徴とする。【選択図】  図１
2008202846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス流路となる内周面の断面形状が偏平の熱交換器用伝熱管において、該偏平伝熱管の長辺部における上下のそれぞれの内周面に、その底部を接して二つの波形フィン構造体が、該波形フィン構造体のフィンの一部が上下交互に相手領域に入り込むようにして内装され、かつ前記偏平伝熱管の短辺部における上下間の内周面の高さＨに対し、該波形フィン構造体におけるフィンの高さｈが、ｈ≧１／２Ｈであることを特徴とする熱交換器用伝熱管。
【請求項２】
前記波形フィン構造体における上下のフィンが管幅方向に略等間隔に配設されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用伝熱管。
【請求項３】
前記波形フィン構造体における上下のフィンの管幅方向間隔とフィンの幅とが略等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器用伝熱管。
【請求項４】
前記伝熱管の短辺部における内周面の高さＨに対し、前記波形フィン構造体におけるフィンの高さｈが、ｈ≦３／４Ｈであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。
【請求項５】
前記波形フィン構造体におけるフィンが管軸方向に波状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。
【請求項６】
前記波形フィン構造体におけるフィンの形状が、断面略矩形のチャンネル形状の波形、頂部が略円形または略三角形の波形であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。
【請求項７】
前記伝熱管が断面形状略長円形で、レーストラック形状に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。
【請求項８】
前記伝熱管が、長辺部と短辺部とからなる断面長方形の偏平管であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。
【請求項９】
前記波形フィン構造体が金属製板材からなり、その加工手段がプレス成形、ギア成形およびそれらの組合せの中から選択され、伝熱管内周壁面への接合手段が、溶接、ろう付、拡散、その他の接合方法の中から選択され、前記伝熱管内周面に一体として組込まれることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。
【請求項１０】
前記波形フィン構造体を形成する金属製板材がＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレススチールからなり、その板厚が０．０５〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換器用伝熱管。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の熱交換器用伝熱管の複数を組込んだ多管式熱交換器を、ＥＧＲガス再循環システムにおける排気ガス冷却系配管に介装させて構成したことを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるシェルアンドチューブ型の排気ガス冷却装置における熱交換器用伝熱管に係り、詳しくは該熱交換器に複数配設されて排気ガス流路を形成する断面形状が偏平の伝熱管であって、該伝熱管の内周面に熱交換性能の向上を促すために波形フィン構造体を内装すると共に、該波形フィン構造体によってもたらされる熱伝達性能の向上を図るために、伝熱管内周面への波形フィン構造体組付け方法に特有の改良を施すことにより、該伝熱管内の排気ガス流路を通流する高温の排気ガスに対する伝熱性能の向上を図り、該伝熱管の外側を通流する冷却媒体との熱交換を、効率よく促進する熱交換器用伝熱管並びに該伝熱管を用いたＥＧＲガス冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気系から排気ガスの一部を取り出して再びエンジンの吸気系に戻し、混合気に加える方法は、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）と称され、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制し、ポンプ損失の低減や燃焼ガスの温度低下に伴う冷却液への放熱損失の低減、作動ガス量・組成変化による比熱比の増大と、それに伴うサイクル効率の向上など、多くの効果が得られるところから、ディーゼルエンジンの排気ガスの浄化や、熱効率を改善するための有効な方法として広く採り入れられている。
【０００３】
ところが、ＥＧＲガスの温度が上昇し、ＥＧＲガス量が増大すると、その熱作用によってＥＧＲバルブの耐久性が劣化し、早期に破損する虞れが生ずるため、その防止策として冷却系を設けて水冷構造とする必要に迫られたり、吸気温度の上昇に伴い充填効率が低下して燃費が低下するという現象を招来する。このような事態を回避するためにエンジンの冷却液、カーエアコン用冷媒または冷却風などによってＥＧＲガスを冷却する装置が用いられ、とりわけ、気体であるＥＧＲガスをエンジン冷却水で冷却する気−液熱交換タイプのＥＧＲガス冷却装置が多数提案され使用されている。この気−液熱交換タイプのＥＧＲガス冷却装置の中でも、構造がシンプルで狭隘な設置空間においても容易に取付けが可能な、２重管式熱交換タイプのＥＧＲガス冷却装置に依然として根強い需要があり、例えば高温のＥＧＲガスを通す内管の外側に液体を通す外管を配設し、ガスと液体間で熱交換を行う交換器において、内管内に金属コルゲート板がフィンとして挿入されている２重管式熱交換器（例えば、特許文献１参照）、内側に被冷却媒体を流通させる内管と、該内管の外周を離間して囲むように設けられた外管と、前記内管の内部に配設された熱応力緩和機能を有する放熱フィンとから構成された２重管式熱交換器（例えば、特許文献２参照）をはじめとして、数多くの２重管式熱交換器が提案されている。
【０００４】
上記のように種々の改良が施されたフィン構造体を内装した２重管式熱交換器によれば、その構造が簡略でコンパクトであるにも拘らず、それなりに優れた冷却効率が期待できるために、小型自動車など設置空間に限りのあるＥＧＲガス冷却用の熱交換器として、既に数多く実用に供されているが、構造上コンパクトであるがゆえに通流する流体の絶対量においては自ずと限界があり、結果としてトータルの熱交換効率においては未解決な課題が残されていた。斯かる課題を解消するためには構造上多少複雑で大型化が余儀なくされても、いわゆるシェルアンドチューブ型の多管式熱交換器を採用せざるを得ず、これらの熱交換器についても様々な改良がなされている。
【０００５】
例えば、シェルアンドチューブ型の多管式熱交換器においては、シェル内に間隔を隔てて多数配設されて伝熱管群を形成する各伝熱管に、均一な流量分布と流速を以って被冷却媒体であるＥＧＲガスを通流させると同時に、被冷却媒体並びに冷却媒体である流体相互の間に、適宜に乱流や渦流を生起させてその攪拌作用を高めることが、熱交換効率を向上させるうえで大きな要件となるが、図９（ａ）に示すＥＧＲガス冷却装置によれば、冷却ジャケットを構成するシェル本体３０内に複数配設されて伝熱管群１０ａを形成する伝熱管１０を、底部１０−６と上蓋部１０−５とからなる上下組込み型の偏平伝熱管１０とし、同図（ｂ）に示すように該伝熱管１０の内周面に断面形状が略矩形のチャンネル形状で、長手方向に所定のピッチ間隔を以って波形のうねり２０−１を有する波形フィン２０が内装されると共に、該偏平伝熱管１０における排気ガス流路１０−４面に、複数の凹部１０−３や凸部１０−２を設けることによって、ガスの流れに対する乱流形成部１０−１が形成された熱交換器用の偏平伝熱管１０（例えば、特許文献３参照）が提案され、該偏平伝熱管１０におけるガス流路１０−４内を通流するＥＧＲガスに、周期的な乱流を生起させて煤の付着を効果的に防止すると共に、該伝熱管１０の外周面を通流する冷却水等の冷却媒体に対しても効果的な攪拌を促して、気−液相互間における熱交換性能の向上を図ることができた旨の報告がなされている。また、図１０（ａ）に示す熱交換器用コアにおいては、同図（ｂ）に示すように上下一対の溝部材３０および４０の組合せにより偏平チューブ５０が構成されるが、前記溝部材３０および４０はそれぞれ側壁部が断面円弧状で、一方の側壁部の縁部は全長に渡り凹陥した接続縁を有し、両者が該接続縁を含む接合部を介して一体に形成されると共に、該組合せ偏平チューブ５０の内周面における排気ガス流路ｇ−１０には、断面コの字型でチャンネル形状のインナーフィン７０が配置され、該偏平チューブの外面に形成された突起部６０どうしが接触するようにして複数の組合せ偏平チューブ５０が組み立てられ、組み立てられたそれぞれの偏平チューブ５０の両端が、チューブプレート８０のチューブ挿通孔に挿通され、上記各接触部間が一体にろう付により固定されて熱交換器用コアが形成され、例えば、排気ガス再循環型のＥＧＲクーラー用コアとして組込み、流路内における煤の付着が抑制されると共に、コアの組み立てが容易で量産性が確保され、かつ上記の接合部分等において信頼性の高い熱交換器用コアとして提供できる旨報告されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平１１−２３１８１号公報
【特許文献２】特開２０００−１１１２７７号公報
【特許文献３】特開２００４−２６３６１６号公報
【特許文献４】特開２００４−２８４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記各従来技術において、特許文献１〜２に開示されている２重管タイプのＥＧＲガス冷却装置の場合は、上記ようにその構造が簡略でコンパクトであるにも拘らず、それなりに優れた冷却効率が期待できるために、小型自動車など設置空間に限りのあるＥＧＲガス冷却用の熱交換器としては、既に数多く実用に供されているが、構造上コンパクトであるがゆえに通流する流体の絶対量においては自ずと限界があり、結果としてトータルの熱交換効率においては未解決な課題が残されていた。斯かる課題を解消するための上記特許文献３における、シェルアンドチューブタイプの多管式熱交換型ＥＧＲガス冷却装置においては、熱交換器用伝熱管をより広い伝熱面積を有する偏平管とし、該偏平管に断面コの字形状で略矩形のチャンネル形状のフィンを内装すると共に、長手方向にも波形のうねりが形成された波形フィンとし、加えて該偏平管の流体流路面に複数の凹凸を設けて乱流形成部としたり、或いは該偏平伝熱管の外側を通流する冷却水等の冷却媒体に攪拌作用を促して、気−液相互間における優れた熱交換性能が得られた旨報告されているが、偏平伝熱管内に内装されて該管内を通流する高温流体と、該管外を通流する冷却媒体との熱交換を効果的に促進させるための上記の波形フィン構造体においても、一端流路内に流入したガスの流れは整流されてフィン壁面との繰り返しの接触が妨げられ、その上フィンそのものからの伝熱管壁面への伝導面面は伝熱管内面における排気ガス流路を、上下に仕切る面に限定されるために十分な伝熱面積を確保することができず、結果として初期の熱交換性能を得られず更なる改善の余地が残されていた。
【０００７】
また、上記特許文献４の熱交換器用コアは、上下一対の溝部材によって構成される偏平チューブと、該偏平チューブ内に配置されるインナーフィン、さらにはチューブプレートへの組み込みや一体ろう付手段等を改善することによって、熱交換器用コアの量産化と接合部分の信頼性の向上には十分な成果が見られるものの、例えば複数の偏平チューブを多段に積層する際には、頂部が平坦に形成された突起部どうしを相互に接触させて組上げるため、コアとしての強度は向上するものの、該突起部どうしの接触面には冷却媒体は通流せず、偏平チューブ内における高温流体との非接触面が形成されると共に突起部にはフィンと接しない断熱空間が形成されるために、熱交換効率の面ではむしろ妨げとなっていた。一方、偏平管の内周面にフィンが内装される従来の伝熱管においては、１枚フープを用いて成形された１枚のフィンをそのままで挿入して、偏平管内周面における上下面に接合する方式が採られるために、熱伝達に資する部分が底面から天井部分に延びる垂直の壁面に限られ、偏平管単体によってもたらされる広い伝熱面積に比較して極めて限定的なものである上に、フィンの底面と上面を偏平管の上下の内周面の全長にわたって均一に接して接合するためには、偏平管の内周面およびフィンの加工工程におけるその高さおよび平坦度の精度が厳しく求められるという課題も残されていた。
【０００８】
本発明は一端整流された流体の流れは同一形態の流路内においては、通常そのままの状態を維持して流下するという流体が有する特有の慣性に着目し、偏平管内に内装されて排気ガス流路を形成する波形フィン構造体における波形の形態について、様々な角度から種々の実験を伴う検討を重ねた結果、流路内に流入する排気ガスの流れを効果的に乱し攪拌するために、内装される波形フィン構造体のピッチ間隔を狭くすることと、ガス流路内における波形フィン構造体の伝熱面積の増加を図るために、該波形フィン構造体の偏平管内周面への接合部分を除く波の頂部を、ガス流路内における空間に位置するように配置したものであり、該流路内における熱伝達性能を高度に維持することによって、優れた熱交換性能を促そうとしたものである。即ち本発明は、上記の課題を解決することを所期の目的とし、熱交換器用の偏平伝熱管におけるＥＧＲガス流路において、内装される波形フィン構造体の波の形態と、その接合方法に所定の改良を加えることにより、該フィン構造体の内装手段をより簡略化すると同時に、フィン構造体そのものの伝熱面積の拡大と流路内を通流するガスの流れの整流化を効果的に抑制して、ＥＧＲガス冷却装置に組込まれる熱交換器用伝熱管に、高温のＥＧＲガスを所定の流速と流量を以って導入することを可能とし、該伝熱管内におけるガスの流れを乱し攪拌された状態で維持して、優れた熱交換性能を得ることができる熱交換器用伝熱管と、ＥＧＲガス冷却装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係る熱交換器用伝熱管は、排気ガス流路となる内周面の断面形状が偏平の熱交換器用伝熱管において、該偏平伝熱管の長辺部における上下の内周面に、その底部を接して二つの波形フィン構造体が、該波形フィン構造体のフィンの一部が上下交互に相手領域に入り込むようにして内装され、かつ前記偏平伝熱管の短辺部における上下間の内周面の高さＨに対し、該波形フィン構造体におけるフィンの高さｈが、ｈ≧１／２Ｈであることを構成上の特徴とするものである。
【００１０】
また本発明に係る熱交換器用伝熱管は、前記波形フィン構造体における上下のフィンが管幅方向に略等間隔に配設されること、前記波形フィン構造体における上下のフィンの管幅方向間隔とフィンの幅とが略等しいことを特徴とするものである。
【００１１】
さらに本発明に係る熱交換器用伝熱管は、前記伝熱管の短辺部における内周面の高さＨに対し、前記波形フィン構造体におけるフィンの高さｈが、ｈ≦３／４Ｈであることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る熱交換器用伝熱管はまた、前記波形フィン構造体におけるフィンが管軸方向に波状に形成されていること、前記波形フィン構造体におけるフィンの形状が、断面略矩形のチャンネル形状の波形、頂部が略円形または略三角形の波形であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る上記熱交換器用伝熱管はさらに、前記伝熱管が断面形状略長円形で、レーストラック形状に形成されるか、あるいは長辺部と短辺部とからなる断面長方形の偏平管であることを好ましい態様とするものである。
【００１４】
上記構成の本発明の熱交換器用伝熱管は、前記波形フィン構造体が金属製板材からなり、その加工手段がプレス成形、ギア成形およびそれらの組合せの中から適宜に選択され、伝熱管内周壁面への接合手段が、溶接、ろう付、貼着、その他の接合方法の中から適宜選択され、前記伝熱管内周面に一体として組込まれることを特徴とするものである。
【００１５】
また、上記本発明の熱交換器用伝熱管において、前記波形フィン構造体を形成する金属製板材はＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレススチールからなり、その板厚は０．０５〜０．３ｍｍであることを好ましい態様とするものである。
【００１６】
本発明に係るＥＧＲガス冷却装置は、上記の熱交換器用伝熱管の複数を組込んだ多管式熱交換器を、ＥＧＲガス再循環システムにおける排気ガス冷却系配管に介装させて構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の熱交換器用伝熱管は、ガス流路内における波形フィンのピッチ間隔が狭隘となり、伝熱性能の阻害要因となる整流化が効果的に防止されると同時に、ガス流路内におけるフィン構造体の伝熱面積が大幅に増大することが相伴って、熱交換効率の向上に大きく寄与することができる。加えて本発明による二つの波形フィン構造体は、その底部を偏平管内における上下の内周面に接して接合されるのみで、波の頂部は該偏平管内にガス流路にフリーな状態で位置するために、波形フィンそのものの波の頂部の高さについては厳密な寸法精度が要求されず、成形加工や伝熱管内周面への接合手段等で工程の簡略化が図られ、加工コストが大幅に削減されるにもかかわらず、得られる効果は著しく優れたものであるところから、これを取付けた多管式熱交換器はＥＧＲガス冷却装置の小型軽量化を低コストで実現できるなど、省エネルギーの観点においても多大な貢献が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付した図面と実施例に基づいて更に詳細に、かつ具体的に説明するが、本発明はこれによって拘束されるものではなく、伝熱管や該伝熱管に内装される波形フィン構造体の構造や形状を含め、本発明の主旨の範囲内において自由に設計変更が可能である。
【００１９】
図１は本発明に係る第１実施例による熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す正面図、図２は本発明に係る第２実施例における熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す要部拡大正面図、図３は本発明に係る第３実施例における熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す要部拡大正面図、図４は本発明に係る第４実施例における熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す要部拡大正面図、図５は本発明に係る第５実施例における熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す正面図、図６は本発明に係る第６実施例による積層タイプの熱交換器と、内装される波形フィン構造体を示す正面図、図７は本発明に係る一実施例による偏平伝熱管の単体を示す正面図、図８は本発明に係る波形フィン構造体の単体を示し、（ａ）は成形後の拡大要部斜視図、（ｂ）は同図（ａ）における成形前のフープ材の要部拡大平面図である。
【００２０】
まず、本発明の熱交換器用伝熱管の本体を構成する偏平管について説明すると、図７にその一例を示すように、本発明の偏平管２ｃは、板厚が０．５ｍｍ程度の例えばＳＵＳ３０４Ｌオーステナイト系ステンレススチールを素材として、プレス成形などによって形成され、上部内周面２ｃ−３と下部内周面２ｃ−４とからなる平坦な長辺部２ｃ−１と、略円弧状の左右両側壁部からなる短辺部２ｃ−２とからなり、基本的に断面形状が長円形のレーストラック形状であって、その内周面の長手方向に流体流路が形成される筒状体である。
本発明においては、当該筒状体からなる偏平管２ｃの上部内周面２ｃ−３と下部内周面２ｃ−４とに、例えば図８に示すような断面が略矩形のチャンネル形状の波形フィン構造体３ｆが二つ、そのフィン３ｆ−２の頂部３ｆ−３が交互に相手領域に入り込むようにしてその底部３ｆ−１を接して内装されるが、この際、該波形フィン構造体３ｆにおけるフィン３ｆ−２の高さｈは、前記偏平管２ｃにおける下部内周面２ｃ−４から上部内周面２ｃ−３に達するまでの高さＨに対して、ｈ≧１／２Ｈの関係になるようにして組込まれる。即ち、本発明における波形フィン構造体３ｆのフィン３ｆ−２の高さｈは、偏平管２ｃ内におけるガス流路の中間点以上の相手領域に入り込んで配置されることにより、ガス流路内における隣接するフィンとのピッチ間隔を狭めることとなる。
【００２１】
また、本発明において、偏平管２ｃのガス流路内における波形フィン構造体３ｆのフィン３ｆ−２の高さｈは、前記偏平管２ｃにおける内周面２ｃ−４および２ｃ−３の上下間の高さＨに対し、ｈ≦３／４Ｈの関係にあることが好ましい。即ち、偏平管２ｃ内におけるフィン構造体３ｆのフィンの高さは、ガス流路内の相手領域の１／２以下を上限とすることで、フリーな状態にあるフィンの頂部３ｆ−３の強度を安定的に保つことができる。
本発明による波形フィン構造体３ｆは上記偏平管２ｃと同一の素材によって形成され、通常板厚が０．２ｍｍ程度の例えばＳＵＳ３０４Ｌオーステナイト系ステンレススチールを素材として、プレス成形などによって形成され、偏平管２ｃの上下内周面２ｃ−４および２ｃ−３へはろう付等によって一体に接合されるが、この際、波形フィン構造体３ｆの底部３ｆ−１のみが接合され、フィンの頂部３ｆ−３はガス流路内における相手領域に入り込んでフリーであるため、厳密な寸法精度は要求されず、接合手段を含めた加工方法の簡略化が図られ、加工コストの大幅な削減が可能となる。
【００２２】
本発明の波形フィン構造体３ｆは、偏平管２ｃの上下の内周面２ｃ−３および２ｃ−４に接する底部３ｆ−１に比較して、ガス流路内に位置するフィン自体の全体面積が拡大して設けられることによってその熱伝達面積が増大し、当該フィンのピッチ間隔の狭隘化と相乗的に作用して、優れた熱交換性能が確保される。従って、このようなフィン構造体３ｆを内装する本発明の熱交換器用伝熱管は、導入される高温の排気ガスを効率良く熱交換することを可能とする。このような熱交換性能が優れた本発明の熱交換器用伝熱管の複数を組込んだ多管式熱交換器は、ＥＧＲガス再循環システムの冷却系配管に介装してＥＧＲガス冷却装置を構成することができる。
【実施例１】
【００２３】
本発明に係る第１実施例による熱交換器用伝熱管１は、図１に示すように断面形状が略レーストラック形状の板厚が例えば０．５ｍｍの、ＳＵＳ３０４Ｌオーステナイト系ステンレススチールを素材として形成された偏平管２の内部に、板厚が０．１ｍｍの同種のステンレススチール製板材にプレス成形を施して略矩形のフィン３−２を形成した波形フィン構造体３の二つを、それぞれの底部３−１を前記偏平管２の上下の内周面２−３および２−４に接するように挿入すると共に、そのフィン３−２の頂部３−３が等間隔で交互に相手領域に入り込むようにして、ろう付、溶接、拡散等によって一体として接合することにより構成したものである。
ここで、本実施例による二つの波形フィン構造体３は、図１に示すようにその断面形状が略矩形のチャンネル形状のフィン形に形成され、それぞれのフィン３−２の頂部３−３が偏平管２内における排気ガス流路を、相手領域にまで入り込んで等間隔で配設され、その底部３−１をそれぞれ偏平管２の上部内周面２−３と、下部内周面２−４とに接して一体に接合されている。この際、ガス流路内における相手領域にまで入り込むフィンの頂部３−３は、そのフィン３−２の底部３−１から頂部３−３の高さをｈとし、偏平管２の上下の内周面２−３および２−４間の距離をＨとしたときに、ｈ≦３／４Ｈの関係になるように配設する。より具体的には、前記偏平管２の上下の内周面２−３および２−４間の距離Ｈは例えば５．０ｍｍとし、前記フィンの底部３−１からフィンの頂部３−３までの高さｈは例えば３．５ｍｍとする。また、偏平管２内に上記波形フィン構造体３を組込む際は、ＥＧＲガスの流れのバランスを考慮して該波形フィン構造体３における上下のフィン３−２の管幅方向間隔ｗが略等間隔になるように配設するか、または上下のフィン３−２の管幅方向間隔ｗとフィン３−２の幅ｔとが略等しくなるように配設するのが好ましい。
このようにして得られた本実施例による熱交換器用伝熱管１は、該伝熱管１の流路内を通流する高温のガスの熱が、フィン形フィン構造体３を介して該伝熱管１の外側を通流する冷却水に効果的に熱交換される。
本実施例による熱交換器用伝熱管１の熱交換性能を調べるため、図示を省略する熱交換器に当該伝熱管を８本セットしてＥＧＲガス冷却装置を構成し、ＥＧＲガス冷却系におけるガス流路に組み込み、冷却性能試験に供した結果、該伝熱管内を通流する高温のＥＧＲガスは、フィン形フィン構造体３による狭隘なピッチ間隔によってその流れが攪拌されると共に、ガス流路内に位置するフィン形フィン構造体３の拡大された伝熱面積とが相乗的に作用して、伝熱管１外周の冷却ジャケットへの熱交換が効率良く促進され、ＥＧＲガス出口側から排出されるＥＧＲガスは、所定の温度域にまでに効果的に冷却されることが確認された。
【実施例２】
【００２４】
本発明に係る第２実施例における熱交換器用伝熱管１ａは、図２に要部を拡大して示すように実施例１と同一の仕様の偏平管２の上下の内周面２−３および２−４にその底部３ａ−１を接して内装される二つのフィン構造体３ａの形状を、フィンの頂部３ａ−３を略円弧状に形成すると共に、フィン３ａ−２の底部３ａ−１と偏平管２の上下内周面２−３および２−４への当接部分にＲ面を設けた以外は、実質的に実施例１と同様にして波形フィン構造体３ａを内装して構成したものである。この熱交換器用伝熱管１ａを実施例１と同一の条件でＥＧＲガス冷却装置における冷却性能試験に供した結果、本実施例においても実施例１と同様の優れた効果が確認された。
なお、本実施例の熱交換器用伝熱管１ａの場合も、偏平管２内に上記波形フィン構造体３ａを組込む際は、ＥＧＲガスの流れのバランスを考慮して該波形フィン構造体３ａにおける上下のフィン３ａ−２の管幅方向間隔ｗが略等間隔になるように配設するか、または上下のフィン３ａ−２の管幅方向間隔ｗとフィン３ａ−２の幅ｔとが略等しくなるように配設するのが好ましい。また、本実施例の場合は、偏平管２の上下内周面２−３および２−４への当接部分にＲ面を設けたことによりフィン構造体３ａのプレス性形成が向上し、特に管軸方向に波状成形するのに適する。
【実施例３】
【００２５】
本発明に係る第３実施例における熱交換器用伝熱管１ｂは、図３に要部を拡大して示すように実施例１と同一の仕様の偏平管２の上下の内周面２−３および２−４にその底部３ｂ−１を接して内装される二つのフィン構造体３ｂの形状を、フィンの頂部３ｂ−３においては上記実施例１とほぼ同様の矩形断面とし、フィン３ｂ−２の底部３ｂ−１と偏平管２の上下の内周面２−３および２−４への当接部分には、前記実施例２と同様のＲ面に加えフィンの頂部３ｂ−３に小さなｒ面を設けた以外は、実質的に実施例１と同様のフィン形フィン構造体３ｂを内装して構成したものである。この熱交換器用伝熱管１ｂを実施例１と同一の条件でＥＧＲガス冷却装置における冷却性能試験に供した結果、本実施例においても実施例１と同様の優れた効果が確認された。
なお、本実施例の熱交換器用伝熱管１ｂの場合も、偏平管２内に上記波形フィン構造体３ｂを組込む際は、ＥＧＲガスの流れのバランスを考慮して該波形フィン構造体３ｂにおける上下のフィン３ｂ−２の管幅方向間隔ｗが略等間隔になるように配設するか、または上下のフィン３ｂ−２の管幅方向間隔ｗとフィン３ｂ−２の幅ｔとが略等しくなるように配設するのが好ましい。また、本実施例の場合は、偏平管２の上下内周面２−３および２−４への当接部分のＲ面とフィンの頂部３ｂ−３に小さなｒ面を設けたことによりフィン構造体３ｂのプレス性形成がより向上し、特に管軸方向に波状成形するのにいっそう適する。
【実施例４】
【００２６】
本発明に係る第４実施例における熱交換器用伝熱管１ｃは、図４に要部を拡大して示すように実施例１と同一の仕様の偏平管２の上下の内周面２−３および２−４に、その底部３ｃ−１を接して内装される二つの波形フィン構造体３ｃとして、フィン３ｃ−２の頂部３ｃ−３の形状が略三角形に形成されている以外は、実質的に実施例１と同様の波形フィン構造体３ｃを内装して構成したものである。この熱交換器用伝熱管１ｃを実施例１と同一の条件でＥＧＲガス冷却装置における冷却性能試験に供した結果、本実施例においても実施例１と同様の優れた効果が確認された。
なお、本実施例の熱交換器用伝熱管１ｃの場合は、フィン３ｃ−２の形状が比較的単純であることからプレス成形性がさらに良い。
【実施例５】
【００２７】
本発明に係る第５実施例における熱交換器用伝熱管１ｄは、図４に要部を拡大して示すようにほぼ長方形の偏平管２ａの上下の内周面２ａ−３および２ａ−４に、その底部３ｄ−１を接して内装される二つのフィン構造体３ｄの形状を、波の頂部３ｄ−３を半円状に形成した以外は、実質的に実施例１と同様の波形フィン構造体３ｄを内装して構成したものである。この熱交換器用伝熱管１ｄを実施例１と同一の条件でＥＧＲガス冷却装置における冷却性能試験に供した結果、本実施例においても実施例１と同様の優れた効果が確認された。
【実施例６】
【００２８】
本発明に係る第５実施例は、図６に示すように矩形断面を有する積層型熱交換器４の長辺部２ｂ−１における上下の内周面２ｂ−３および２ｂ−４に、その底部３ｅ−１を接して内装される二つのフィン構造体として、前記実施例４とほぼ同様の仕様の波形フィン構造体３ｅを用いた以外は、実質的に実施例１と同様の波形フィン構造体３ｅを内装して構成した積層型の熱交換器４を示したものである。この積層型熱交換器４を実施例１と同一の条件でＥＧＲガス冷却装置における冷却性能試験に供した結果、実施例１と同様の優れた効果が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
上記各実施例からも明らかなように、本発明による熱交換器用伝熱管は、ガス流路内における波形フィンのピッチ間隔が狭隘となり、伝熱性能の阻害要因となる流れが整流されることなく攪拌されると同時に、ガス流路内におけるフィン構造体の伝熱面積が大幅に増大することとが相伴って、熱交換効率の向上に大きく寄与することができる。加えて本発明による二つの波形フィン構造体は、その底部を偏平管内における上下の内周面に接して接合されるのみで、フィンの頂部は該偏平管内のガス流路にフリーな状態で位置するために、波形フィンそのもののフィンの頂部の高さについては厳密な寸法精度が要求されず、成形加工や伝熱管内周面への接合手段等において工程の簡略化が図られ、加工コストが大幅に削減される。しかも得られる効果は著しく優れたものであるところから、これを取付けた多管式熱交換器はＥＧＲガス冷却装置の小型軽量化を低コストで実現できるなど、省エネルギーの観点においても多大な成果が得られ、当該産業分野において幅広く採用されることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る第１実施例の熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す正面図である。
【図２】本発明に係る第２実施例の熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す要部拡大正面図である。
【図３】本発明に係る第３実施例の熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す要部拡大正面図である。
【図４】本発明に係る第４実施例の熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す要部拡大正面図である。
【図５】本発明に係る第５実施例における熱交換器用伝熱管と、内装された波形フィン構造体を示す正面図である。
【図６】本発明に係る第６実施例の積層タイプの熱交換器と、内装される波形フィン構造体を示す正面図である。
【図７】本発明に係る偏平伝熱管の単体の一実施例を示す正面図である。
【図８】本発明に係る波形フィン構造体の単体を示し、（ａ）は成形後の拡大要部斜視図、（ｂ）は同図（ａ）における成形前のフープ材の要部拡大平面図である。
【図９】従来の熱交換型ＥＧＲガス冷却装置を示し、（ａ）はその一部破断斜視図、（ｂ）は用いられる伝熱管単体の分解斜視図、（ｃ）該伝熱管単体の要部横断面図である。
【図１０】他の従来例のＥＧＲガス冷却装置の熱交換器コアを示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は上記コア組込まれる伝熱管とフィンの構造を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ    熱交換器用伝熱管
２、２ａ、２ｃ    偏平管
２−１、２ａ−１、２ｂ−１、２ｃ−１    長辺部
２−２、２ａ−２、２ｂ−２、２ｃ−２    短辺部
２−３、２ａ−３、２ｂ−３、２ｃ−３    上部内周面
２−４、２ａ−４、２ｂ−４、２ｃ−４    下部内周面
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ    波形フィン構造体
３−１、３ａ−１、３ｂ−１、３ｃ−１、３ｄ−１、３ｅ−１、３ｆ−１    底部
３−２、３ａ−２、３ｂ−２、３ｃ−２、３ｄ−２、３ｅ−２、３ｆ−２    フィン
３−３、３ａ−３、３ｂ−３、３ｃ−３、３ｄ−３、３ｅ−３、３ｆ−３    頂部
４    積層型熱交換器
【図１】
2008202846.tif 000003
【図２】
2008202846.tif 000004
【図３】
2008202846.tif 000005
【図４】
2008202846.tif 000006
【図５】
2008202846.tif 000007
【図６】
2008202846.tif 000008
【図７】
2008202846.tif 000009
【図８】
2008202846.tif 000010
【図９】
2008202846.tif 000011
【図１０】
2008202846.tif 000012