(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲガス配管に、該ＥＧＲガス配管のＥＧＲガスの流れ方向に対して直角に交差する多数の冷却媒体配管が、該各冷却媒体配管の両管端が外部に開口するように延伸し当該ＥＧＲガス配管の外周壁を貫通して固着配列され、さらに該多数の冷却媒体配管の両側の軸方向に沿って該ＥＧＲガス配管の外面全体に、内部がセパレータで上下または左右の２つの部分に分割された冷却媒体の流入口と流出口を有する冷却ジャケットが固着され、該ＥＧＲガス配管内のＥＧＲガスが当該ガスの流れ方向に直角に交差する前記冷却媒体配管内を通流する冷却媒体により冷却される構成となしたことを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
【請求項２】
前記冷却媒体配管は、その外周にスパイラル状もしくはディスク状のフィンを有することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲガス配管内の熱交換領域のガス配管内に、少なくとも当該ＥＧＲガス配管内のＥＧＲガスの流れ方向に平行かつ冷却媒体配管に直角なプレートフィンを１枚有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項４】
前記プレートフィンの冷却媒体配管が挿入される貫孔には、バーリング壁が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項５】
前記プレートフィンには、ルーバー、貫孔、ピンフィン、凹凸のうち、少なくとも一つが設けられていることを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項６】
ＥＧＲガス配管に、１枚の板にバーリング加工を施して多数の偏平状の突出筒体を同一位相で形成したプレートフィンを複数枚重ねて前記各偏平状の突出筒体部を溶接又はろう付けにて接合することにより多数の偏平状のチューブ状冷却媒体流路が形成されたコアが、該コアの偏平状のチューブ状冷却媒体流路が該配管のガス流れ方向に対して直角に交差し、かつ各偏平状のチューブ状冷却媒体流路の端部が外部に開口するごとく当該ＥＧＲガス配管の外周壁を貫通して固着配列され、さらに前記偏平状のチューブ状冷却媒体流路群の両開口端側のＥＧＲガス配管外面又はＥＧＲガス配管外面全体に、冷却媒体の流入出口を有する冷却ジャケットが固着され、前記偏平状のチューブ状冷却媒体流路内を通流する冷却媒体によって前記ＥＧＲガス配管内のＥＧＲガスが冷却される構成となしたことを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
【請求項７】
冷却媒体の流入口若しくは流出口のいずれかを有し、相対する冷却ジャケットの間にあって、ＥＧＲガスの流れ方向に対して直角に交差する複数の偏平伝熱管を、間隔を保持して複数配置したＥＧＲガス冷却装置であって、前記間隔を保持して配置した、内部に１〜複数個の補強用リブを有する一体ものの偏平伝熱管の偏平した外表面に、略直角でかつＥＧＲガスの流れ方向に対して蛇行するように多数のフィンを設け、これを交互に介装させて固定することによってコアを形成せしめたことを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
【請求項８】
前記コアのアスペクト比が、偏平伝熱管長さ／ＥＧＲガス流路の長さ比において、１：１．５〜１：７であることを特徴とする請求項７に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項９】
前記コアのアスペクト比が、偏平伝熱管長さ／ＥＧＲガス流路の長さ比において、１：２．５〜１：５であることを特徴とする請求項７に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項１０】
前記フィンが、コルゲートフィンであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項１１】
前記フィンには、ルーバー、貫孔、ピンフィン、凹凸等が設けられることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項１２】
前記ＥＧＲガス冷却装置を構成する各部の接合手段が、溶接及び／又はろう付であることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項１３】
冷却媒体の流入口若しくは流出口のいずれかを有し、相対する冷却ジャケットの間にあって、ＥＧＲガスの流れ方向に対して直角に交差する伝熱管を、間隔を保持して複数配置したＥＧＲガス冷却装置において、該伝熱管の断面形状をＥＧＲガスの流れ方向後方に向かって、その幅を次第に拡張せしめた楔形形状とし、該楔形形状の伝熱管内を通流する冷却媒体によってＥＧＲガスを冷却することを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
【請求項１４】
前記楔形形状の伝熱管同士、若しくは該伝熱管とＥＧＲガス配管との間隙に、ＥＧＲガスの流れ方向と平行してプレートフィンが固着されてなることを特徴とする請求項１３に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項１５】
前記プレートフィンには貫孔、ルーバー、ピンフィン、凹凸等が設けられることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項１６】
前記プレートフィンを含む前記ＥＧＲガス冷却装置を構成する各部の接合手段が、溶接及び／又はろう付であることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項１７】
前記ＥＧＲガス配管または冷却媒体配管あるいは伝熱管の壁面に凹及び／又は凸を形成したことを特徴とする請求項１、６、７、１３のいずれか１項に記載のＥＧＲガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲガス冷却装置に係り、より詳しくはディーゼルエンジンの排気系から排気ガスの一部を取出し、ＥＧＲ配管を介してエンジンの吸気系に戻し、混合気に加える排気再循環（以下ＥＧＲという）に際して、ＥＧＲ配管内のＥＧＲガスを冷却する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気系から排気ガスの一部を取出して、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）と称される。ＥＧＲはＮＯｘ（窒素酸化物）の発生抑制、ポンプ損失の低減、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・組成の変化による比熱比の増大と、こ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ことから、エンジンの排気ガス浄化、熱効率を改善するには有効な方法とされている。
【０００３】
しかるに、ＥＧＲガスの温度が高くなりかつＥＧＲガス量が増大すると、その熱作用によりＥＧＲバルブの耐久性が劣化し、早期破損を招く場合があったり、その防止のために水冷構造とする必要があることや吸気温度の上昇に伴い充填効率の低下による燃費の低下等が認識されている。このような事態を避けるため、エンジンの冷却液、カーエアコン用冷媒または、冷却風等によってＥＧＲガスを冷却する装置が用いられている。
【０００４】
従来のＥＧＲガスの冷却装置としては、熱交換器形の各種冷却器が提案されている。
例えば、ＥＧＲガスを通す内管の外側に、液体を通す外管を配設し、ＥＧＲ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（特許文献１参照）、内管と外管とを備え、内管側および外管側にそれぞれ高温側流体通路および低温側流体通路のどちらか一方ずつを備えた２重管式熱交換器（特許文献２参照）、内側に被冷却媒体を流通させる内管と、内管の外周を離間して囲むように設けられた外管と、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（特許文献３参照）、内側に被冷却媒体を流通させる内管と、内管の外周を離間して囲むように設けられた外管と、内管の内部に配設されたクロスフィンとから構成された２重管式熱交換器（特許文献４参照）、ＥＧＲガス配管の外周面に、冷却配管（伝熱管）がスパイラル状に対接巻装されたＥＧＲガス冷却装置（特許文献５参照）および、ＥＧＲガス配管の外周壁を貫通して、冷却配管（伝熱管）が当該ＥＧＲガス配管の内部に挿入された構造のＥＧＲガス冷却装置（特許文献６参照）等がある。
【特許文献１】特開平１１−２３１８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５００７１号公報
【特許文献３】特開２０００−１１１２７７号公報
【特許文献４】特開２００３−２１４７８号公報
【特許文献５】特開平９−８８７３０号公報
【特許文献６】特開平９−８８７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜４に開示されている従来の２重管タイプのＥＧＲガス冷却器の場合は、ＥＧＲガス流路を構成するパイプ内面は、長さ方向全長にわたって内周面が平滑となっているものが多く、パイプ中心付近の熱伝達が十分でなく、ＥＧＲガスの冷却効率が低いという問題があった。
また、特許文献５〜６に開示されているＥＧＲガス冷却装置の場合は、製作が容易でコストが安くつくという利点を有するが、伝熱面積が狭いため伝熱性能を確保するためには特に軸方向長さを長くする必要があり、大きなスペースを占めて自動車に搭載するにはレイアウト上の問題が発生すること、さらにＥＧＲガス流がＥＧＲガス配管に沿って流れるためＥＧＲガス流の乱流化の程度が低く、伝熱面の境界層が十分に薄くならず伝熱性能が若干劣るという問題があった。
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、簡略な構造であるにもかかわらず冷却効率が優れ、しかも限られたスペースに容易に設置が可能なＥＧＲガス冷却装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＥＧＲガス冷却装置は、基本的にはＥＧＲガス流路のガス流れ方向に対して直角に交差する多数の冷却媒体流路を設けることによって熱交換性能の向上をはかったもので、その第１発明は、ＥＧＲガス配管に、該ＥＧＲガス配管のＥＧＲガスの流れ方向に対して直角に交差する多数の冷却媒体配管が、該各冷却媒体配管の両管端が外部に開口するように延伸し当該ＥＧＲガス配管の外周壁を貫通して固着配列され、さらに該多数の冷却媒体配管の両側の軸方向に沿って該ＥＧＲガス配管の外面全体に、内部がセパレータで上下または左右の２つの部分に分割された冷却媒体の流入口と流出口を有する冷却ジャケットが固着され、該ＥＧＲガス配管内のＥＧＲガスが当該ガスの流れ方向に直角に交差する前記冷却媒体配管内を通流する冷却媒体により冷却される構成となしたことを特徴とするものである。
又、このＥＧＲガス冷却装置における前記冷却媒体配管は、その外周にスパイラル状もしくはディスク状のフィンを有したり、前記冷却媒体配管が固着配列された熱交換領域のＥＧＲガス配管内に、当該ＥＧＲガス配管内のＥＧＲガス流に平行かつ冷却媒体配管に直角なプレートフィンを１枚設けたり、さらに前記プレートフィンの冷却媒体配管が挿入される貫孔には、バーリング壁を設けたり、さらに又、前記プレートフィンにはルーバー、貫孔、ピンフィン、凹凸のうち、少なくとも一つを設けたりするものである。
【０００７】
同じく第２発明は、ＥＧＲガス配管に、１枚の板にバーリング加工を施して多数の偏平状の突出筒体を同一位相で形成したプレートフィンを複数枚重ねて前記各偏平状の突出筒体部を溶接又はろう付けにて接合することにより多数の偏平状のチューブ状冷却媒体流路が形成されたコアが、該コアの偏平状のチューブ状冷却媒体流路が該配管のガス流れ方向に対して直角に交差し、かつ各偏平状のチューブ状冷却媒体流路の端部が外部に開口するごとく当該ガス配管の外周壁を貫通して固着配列され、さらに前記偏平状のチューブ状冷却媒体流路群の両開口端側のＥＧＲガス配管外面又はＥＧＲガス配管外面全体に、冷却媒体の流入出口を有する冷却ジャケットが固着され、前記偏平状のチューブ状冷却媒体流路内を通流する冷却媒体によって前記ＥＧＲガス配管内のＥＧＲガスが冷却される構成となしたことを特徴とするものである。
【０００８】
同じく第３発明は、冷却媒体の流入口若しくは流出口のいずれかを有し、相対する冷却ジャケットの間にあって、ＥＧＲガスの流れ方向に対して直角に交差する複数の偏平伝熱管を、間隔を保持して複数配置したＥＧＲガス冷却装置であって、前記間隔を保持して配置した、内部に１〜複数個の補強用リブを有する一体ものの偏平伝熱管の偏平した外表面に、略直角でかつＥＧＲガスの流れ方向に対して蛇行するように多数のフィンを設け、これを交互に介装させて固定することによってコアを形成せしめたことを特徴とするものである。
又、このＥＧＲガス冷却装置においては、前記コアのアスペクト比が、偏平伝熱管長さ／ＥＧＲガス流路の長さ比において、１：１．５〜１：７、または１：２．５〜１：５であること、前記フィンが、コルゲートフィンであること、前記フィンには、ルーバー、貫孔、ピンフィン、凹凸等が設けられること、ＥＧＲガス冷却装置を構成する各部の接合手段が、溶接及び／又はろう付であることを好ましい態様とするものである。
【０００９】
同じく第４発明は、冷却媒体の流入口若しくは流出口のいずれかを有し、相対する冷却ジャケットの間にあって、ＥＧＲガスの流れ方向に対して直角に交差する伝熱管を、間隔を保持して複数配置したＥＧＲガス冷却装置において、該伝熱管の断面形状をＥＧＲガスの流れ方向後方に向かって、その幅を次第に拡張せしめた楔形形状とし、該楔形形状の伝熱管内を通流する冷却媒体によってＥＧＲガスを冷却することを特徴とするものである。
又、このＥＧＲガス冷却装置においては、前記楔形形状の伝熱管同士、若しくは該伝熱管とＥＧＲガス配管との間隙に、ＥＧＲガスの流れ方向と平行してプレートフィンが固着されてなること、前記プレートフィンには貫孔、ルーバー、ピンフィン、凹凸等が設けられること、前記プレートフィンを含む前記ＥＧＲガス冷却装置を構成する各部の接合手段が、溶接及び／又はろう付であることを好ましい態様とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るＥＧＲガス冷却装置は、以下に記載する効果を奏する。
第１発明及びに第２発明に係るＥＧＲガス冷却装置は、ＥＧＲガス配管内を流れるＥＧＲガスの流れに対し直角方向に交差するごとく配列した多数の冷却媒体流路、すなわちストレートパイプやフィン付きチューブからなる冷却媒体配管、さらにこの冷却媒体配管とフィンプレートの作用により、ＥＧＲガス流れの乱流化と伝熱面積の増大がはかられ、高い熱交換性能が得られるという優れた効果を奏する。
【００１１】
第３発明に係るＥＧＲガス冷却装置は、内部に１〜複数個の補強用リブを有する一体ものの偏平伝熱管の外表面に対して略直角で、かつＥＧＲガスの流れ方向に対して蛇行するように、多数のフィンを交互に介装させて固定することによってコアの１セグメントを形成せしめる構成としたことにより、ＥＧＲガスの流れに対して直交する主としてエンジン冷却水が用いられる冷却媒体が、前記偏平伝熱管によって流路を狭められ、その流速を増加させて該管内を通過し、一方、ＥＧＲガス流は、該偏平伝熱管の外表面に多数のフィンを介装・固定することにより、偏平伝熱管と偏平伝熱管との間隔の交互の積層において多数のセグメントによりコアが形成され、該コア内の長いＥＧＲガス流路を時間をかけて通過することとなり、ＥＧＲガスの熱はこの間に偏平伝熱管の外表面と多数のフィンに熱伝達され、該ＥＧＲガス流に対して直交して、前記偏平伝熱管内を高速で通過する冷却媒体に確実に熱伝達されて効率的に熱交換される。
【００１２】
又、前記偏平伝熱管及びこれに固定されるフィンによって形成される前記コアのアスペクト比、即ち偏平伝熱管長さ／ＥＧＲガス流路長さの比を、１：１．５〜１：７、好ましくは１：２．５〜１：５としたことにより、その熱伝達性能を一層向上させ、ＥＧＲガスの冷却効率をさらに高めることが可能となる。さらに、偏平伝熱管の外表面に固定する前記フィンを、ＥＧＲガスの流れ方向に対して蛇行するように設けたり、または形成されるコアを同様ＥＧＲガスの流れ方向に蛇行させたり、固定するフィンの形状をコルゲートフィンとしたり、あるいはプレートフィンに対してルーバー、貫孔、ピンフィン、凹凸等を設けることによって、ＥＧＲガスの流路を長くせしめるのみならず、適宜に乱流や渦流を生起せしめて、フィンとの接触をさらに促し、該フィンを介して偏平伝熱管への熱伝達を効果的に促進して、その冷却効率を最大限に高めることが可能である。
【００１３】
さらに、偏平伝熱管同士もしくは該偏平伝熱管とＥＧＲガス配管との間に、前記コルゲートフィンを介装させて固定することによって形成されるコアが、強固な支持体となって作用し、補強効果を発揮するため、過酷な運転条件の中で配設される当該ＥＧＲガス冷却装置として、そのまま用いることが可能なために装置の小型軽量化が可能となり、冷却装置のコンパクト化がはかられ、限られたスペースに容易に設置することができる。
【００１４】
第４発明に係るＥＧＲガス冷却装置は、伝熱管の断面形状をＥＧＲガスの流れ方向上流側（先端部）から下流方向（後端部）に向かうに従って、その幅を次第に拡張せしめた楔形形状とし、該楔形形状の伝熱管内を通流する冷却媒体によってＥＧＲガスを冷却する構成となしたことにより、ＥＧＲガスのＥＧＲガス流は冷却された伝熱管の傾斜した伝熱面の全てに対して衝突を繰り返しながら下流側に進行するが、この際、該ＥＧＲガス流は傾斜した伝熱面への衝突と同時に境界層を徐々に剥離しながら進行するため、該伝熱面における表面状態が改善され、ＥＧＲガス流は境界層の厚みを増すことなく下流方向に進み、全ての伝熱面での効果的な熱交換が進行して、優れた冷却効率が保障される。又、断面楔形形状の伝熱管の外周面を下流側に進行するＥＧＲガス流は、該伝熱管の後方側における急激な断面変化を受けていわゆる「カルマンの渦列」を生じ、流速を高めて伝熱管の背面や下流側に配置された伝熱面を含め、該伝熱管の全ての伝熱面において効果的な熱交換が促進され、優れた冷却性能を発揮することができる。一方、楔形形状の伝熱管内を通流する冷却媒体は、前記伝熱管の幅の狭い先端面ではその流路を狭められ、流速を増加させて該管内を通過することにより冷却効率の上昇をはかり、幅の拡張された下流側においては多量の冷却水が少ない流過抵抗により流れて沸騰を制御して、その拡張された表面積と共に効果的な熱交換がはかられ、冷却性能の一層の向上に寄与する。
【００１５】
又、楔形形状の伝熱管同士もしくは該伝熱管とＥＧＲガス配管との間に、前記任意形状のプレートフィンを密着させて固定することにより、伝熱面積の増大により一層の熱交換効率の向上がはかられると共に、ＥＧＲガス配管内における強固な支持体となって作用して補強効果を発揮するため、過酷な運転条件の中で配設されるＥＧＲガス冷却装置としてそのまま用いることができ、装置の小型軽量化とコンパクト化が可能となり、限られたスペースに容易に設置することができる。
【００１６】
又、組み込まれる伝熱管の形状は自由で、従来から多用されている各種円筒状チューブ管、長円形の偏平管、断面楔形形状に加工された金属管等の中から適宜に採用することが可能である。さらに、伝熱管同士もしくは該伝熱管とＥＧＲガス配管との間に、前記任意形状のプレートフィンを密着させて固定することにより、伝熱面積の増大をはかり、より一層の熱交換効率をはかると共に、ＥＧＲガス配管内における強固な支持体となって作用して補強効果を発揮するため、過酷な運転条件の中で配設される当該ＥＧＲガス冷却装置としてそのまま用いることができ、装置の小型軽量化とコンパクト化が可能となり、限られたスペースに容易に設置することができる。
さらに、本発明のＥＧＲガス冷却装置のＥＧＲガス配管（胴管を含む）や冷却媒体配管あるいは伝熱管の壁面に必要に応じて凹凸を形成して乱流化や伝熱面積を増加させてもよい。
【００１７】
なお、本発明によるＥＧＲガス冷却装置は、例えばエンジン冷却水を冷却媒体として用いることにより、偏平伝熱管の内表面の伝熱係数が、ＥＧＲガスに対してほぼ１０倍となるため、該外表面に接触したＥＧＲガスは確実に冷却され、優れた熱交換性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１〜図１８は本発明の請求項１〜５に対応するＥＧＲガス冷却装置であって、図１は第１実施例装置を一部省略して示す縦断側面図、図２は図１のイーイ線上の横断平面図、図３は図１のローロ線上の縦断正面図、図４は第２実施例装置を一部省略して示す縦断側面図、図５は図４のハーハ線上の横断平面図、図６は第３実施例装置を一部省略して示す縦断側面図、図７は図６のニーニ線上の横断平面図、図８は図６、図７に示す第３実施例装置における冷却媒体配管（伝熱管）とプレートフィンの接合構造の一例を示す断面図、図９は図６、図７に示す第３実施例装置におけるプレートフィンの各種構造例を示す断面図で、（ａ）は貫孔を設けたプレートフィン、（ｂ）（ｃ）はルーバーを設けたプレートフィン、（ｄ）はピンフィンを設けたプレートフィン、（ｅ）はプレス成形による凹凸を設けたプレートフィンをそれぞれ示す。図１０は第４実施例装置を一部省略して示す縦断側面図、図１１は図１０のホーホ線上の横断平面図、図１２は図１０のヘーヘ線上の縦断正面図、図１３は第５実施例装置を一部省略して示す縦断側面図、図１４は図１３のトート線上の縦断正面図、図１５（ａ）（ｂ）は第５実施例装置における波板部品を拡大して示す部分斜視図である。
図１６〜図２３は本発明の請求項６に対応するＥＧＲガス冷却装置であって、図１６は第６実施例装置を示す縦断側面図、図１７は同上装置におけるプレートフィンを示す斜視図、図１８は図１６のチ−チ線上の横断平面図、図１９は図１６のリ−リ線上の縦断正面図、図２０は第７実施例装置を示す縦断側面図、図２１は同上第７実施例装置におけるプレートフィンを示す斜視図、図２２は図２０のヌ−ヌ線上の横断平面図、図２３は図２０のル−ル線上の縦断正面図である。
図２４〜図２９は本発明の請求項７〜１２に対応するＥＧＲガス冷却装置であって、図２４は第８実施例装置を示す模式的正面図、図２５は同上実施例装置における伝熱管の他の実施例を部分的に示す一部拡大斜視図、図２６は同じく伝熱管の別の実施例を部分的に示す平面図、図２７は第９実施例装置を示す概略三面図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のア−ア線上の横断平面図、図２８は上記各実施例装置において任意に用いることが可能な各種フィンを部分的に示し、（ａ）はＩ型形状フィン、（ｂ）はＳ字型形状フィン、（ｃ）はコの字型形状フィンを示す斜視図、図２９は同じくプレートフィンの構造を示す断面図で、（ａ）はプレートフィンに貫孔を設けたもの、（ｂ）および（ｃ）はルーバーを設けたもの、（ｄ）はピンフィンを設けたもの、（ｅ）は凹凸を設けたものをそれぞれ示す。
図３０〜図３７は本発明の請求項１３〜１６に対応するＥＧＲガス冷却装置であって、図３０は第１０実施例装置を示す縦断側面図、図３１は図３０のル−ル線上の横断平面図、図３２は図３０のオ−オ線上の縦断正面図、図３３は第１１実施例装置を示す縦断側面図、図３４は図３２のワ−ワ線上の横断平面図、図３５は図３３のカ−カ線上の縦断正面図、図３６は本発明に係る伝熱管単体の一例を示す斜視図、図３７は同じく伝熱管単体の他の例を示す斜視図である。
図３８は本発明の各実施例装置のＥＧＲガス配管（胴管を含む）壁面の断面構造の一例を示す部分断面図、図３９は同じく本発明の各実施例装置の冷却媒体配管あるいは伝熱管の壁面の断面構造の一例を示す部分断面図である。
なおここでは、ＥＧＲガスの冷却装置を例にとり説明する。
【００１９】
まず、図１、図２、図３に示すＥＧＲガス冷却装置１は、断面矩形に拡径したＥＧＲガス配管２に、該配管内を流れるＥＧＲガスのガス流れ方向（矢印ｇ）に対して直角に交差する多数の冷却媒体配管（伝熱管）３を、各配管の両管端が外部に開口するごとく当該ＥＧＲガス配管の外周壁を貫通して所定の間隔に固着配列する。そして、前記冷却媒体配管の管軸方向両側のＥＧＲガス配管外面に冷却ジャケット４−１、４−２を固着する。この冷却ジャケット４−１、４−２には、それぞれ冷却媒体の流入口Ｐ１、流出口Ｐ２が設けられている。
【００２０】
上記構成のＥＧＲガス冷却装置１において、ＥＧＲガス配管２内を矢印ｇ方向に流れるＥＧＲガスは、一方の冷却ジャケット４−１より各冷却媒体配管３内を矢印ｃ方向に流れる冷却媒体により冷却される。この時、ＥＧＲガス配管２を流れるＥＧＲガスは、当該ガス流れに対し交差するごとく配設した多数の冷却媒体配管３によってガス流れが乱流化するため、多数の冷却媒体配管３内をＥＧＲガス流れと直交する方向（矢印ｃ方向）に流れる冷却媒体との熱交換が速やかに行われる。
【００２１】
図４、図５に示すＥＧＲガス冷却装置１１は、冷却媒体配管にフィン付きチューブ１３−１、１３−２を用いた以外は、図１、図２に示す冷却装置と同じ構成である。即ち、断面矩形に拡径したＥＧＲガス配管１２に、該配管内を流れるＥＧＲガスのガス流れ方向（矢印ｇ）に対して直角に交差する多数のフィン付きチューブ１３−１、１３−２を、各配管の両管端が外部に開口するごとく当該ＥＧＲガス配管の外周壁を貫通して所定の間隔に固着配列し、前記冷却媒体配管の管軸方向両側のＥＧＲガス配管外面に冷却ジャケット１４−１、１４−２を固着したものである。ここで、前記フィン付きチューブ１３−１は、チューブ本体外周面にスパイラル状のフィン１３−１ａを、フィン付きチューブ１３−２は、チューブ本体外周面にディスク状のフィン１３−２ａを、それぞれ設けたものである。
なお、ここでは、スパイラル状フィン付きチューブ１３−１とディスク状フィン付きチューブ１３−２を組み合わせた構成を示したが、スパイラル状のフィンやディスク状のフィンの外、波形フィン、ピン形フィン等を使用した各種フィン付きチューブを組合わせて構成してもよく、また、全体を１種類のチューブのみ、例えばスパイラル状フィン付きチューブ１３−１のみ、またはディスク状フィン付きチューブ１３−２のみ等で構成してもよいことはいうまでもない。
【００２２】
上記図４、図５に示す構成のＥＧＲガス冷却装置１１の場合も、図１、図２に示す装置と同様、ＥＧＲガス配管１２内を矢印ｇ方向に流れるＥＧＲガスは、一方の冷却ジャケット１４−１より各フィン付きチューブ１３−１、１３−２内を矢印ｃ方向に流れる冷却媒体により冷却される。この時、ＥＧＲガス配管１２を流れるＥＧＲガスは、当該ＥＧＲガス流れに対し交差するごとく配設したフィン付きチューブ１３−１、１３−２によってＥＧＲガス流れが乱流化するのみならず、スパイラル状のフィン１３−１ａおよびディスク状のフィン１３−２ａの攪拌作用も加わって熱伝達がより速やかに行われるとともに、フィンの伝熱面積増大効果により高い熱交換性能が得られる。
【００２３】
図６、図７に示すＥＧＲガス冷却装置２１は、冷却媒体配管群の固着配列された熱交換領域のＥＧＲガス配管２２内に、当該ＥＧＲガス配管内のＥＧＲガス流に平行で前記冷却媒体配管に直角なプレートフィン２５を設けた以外は、前記図１、図２に示すＥＧＲガス冷却装置１と同じ構成である。即ち、断面矩形に拡径したＥＧＲガス配管２２に、該配管内を流れるＥＧＲガスのガス流れ方向（矢印ｇ）に対して直角に交差する多数の冷却媒体配管２３を、各配管の両管端が外部に開口するごとく当該ＥＧＲガス配管の外周壁を貫通して所定の間隔に固着配列し、この多数の冷却媒体配管２３が配列されたＥＧＲガス配管２２内に、当該ＥＧＲガス配管内を流れるガス流（矢印ｇ）に平行で冷却媒体配管２３に直角なプレートフィン２５を、ここでは５枚定間隔に配設し、前記冷却媒体配管の管軸方向両側のＥＧＲガス配管外面に冷却ジャケット２４−１、２４−２を固着して構成したものである。
【００２４】
上記図６、図７に示す構成のＥＧＲガス冷却装置２１の場合も、図１、図２に示す装置と同様、ＥＧＲガス配管２２内を矢印ｇ方向に流れるＥＧＲガスは、一方の冷却ジャケット２４−１より各冷却媒体配管３内を矢印ｃ方向に流れる冷却媒体により冷却されるが、この時、ＥＧＲガス配管２２を流れるＥＧＲガスは、当該ＥＧＲガス流れに対し交差するごとく配設した多数の冷却媒体配管３によってＥＧＲガス流れが乱流化するのみならず、当該ＥＧＲガス配管内を流れるガス流（矢印ｇ）に平行で冷却媒体配管２３に直角なプレートフィン２５により伝熱面積が増大することも加わるため、この場合も熱伝達がより速やかに行われ、より高い熱交換性能が得られる。
【００２５】
また、上記図６、図７に示すプレートフィン２５内蔵のＥＧＲガス冷却装置２１における冷却媒体配管２３とプレートフィン２５の接合構造としては、図８に示すように、プレートフィン２５の冷却媒体配管２３が挿入される貫孔に、該プレートフィンと冷却媒体配管との接触面積を増加させるためにバーリング壁２５−１を設けてもよい。
【００２６】
さらに、ＥＧＲガス配管２２を流れるＥＧＲガスの乱流化や攪拌作用を増大させるために、例えば図９に示すように、プレートフィン２５に多数の貫孔２５−２（図ａ）、ルーバー２５−３（図ｂ）、２５−４（図ｃ）、ピンフィン２５−５（図ｄ）、プレス成形による凹凸２５−６（図ｅ）を設けてもよい。なお、図ｅに示す凹凸２５−６としては、円形または条のいずれでもよい。
【００２７】
図１０、図１１および図１２に示すＥＧＲガス冷却装置３１は、断面矩形に拡径したＥＧＲガス配管３２に、該配管内を流れるＥＧＲガスのガス流れ方向（矢印ｇ）に対して直角に交差する多数の偏平チューブ３３を、前記のものと同様、各偏平チューブ３３の両管端が外部に開口するごとく当該ＥＧＲガス配管の外周壁を貫通して所定の間隔に固着配列し、そのＥＧＲガス配管３２の外側全周に、内部がセパレータ３４−１を介して上下２つに区分された冷却ジャケット３４を固着して構成した、いわゆる二重管タイプのものである。
【００２８】
上記図１０、図１１および図１２に示す構成の二重管タイプのＥＧＲガス冷却装置３１の場合は、ＥＧＲガス配管３２内を矢印ｇ方向に流れるＥＧＲガスは、このＥＧＲガス配管３２を囲むように設けた冷却ジャケット３４より各偏平チューブ３３内を矢印ｃ方向に流れる冷却媒体により冷却される。この二重管タイプのＥＧＲガス冷却装置３１の場合も、ＥＧＲガス配管３２内を流れるＥＧＲガスは、当該ガス流れに対し交差するごとく配設した偏平チューブ３３によってＥＧＲガス流れが乱流化するため、多数の偏平チューブ３３内をＥＧＲガス流れと直交する方向（矢印ｃ方向）に流れる冷却媒体との熱交換が速やかに行われる。
なお、本実施例装置では、ＥＧＲガス配管３２の入側と出側とで偏平チューブ３３の配置を変えているが、偏平チューブ３３の配置についてはこの配置に限定するものではなく、ＥＧＲガス配管３２の全体を入側または出側のそれぞれの偏平チューブ３３の配置で構成してもよいことはいうまでもない。
【００２９】
図１３、図１４に示すＥＧＲガス冷却装置４１は、断面矩形に拡径したＥＧＲガス配管４２に、該配管内を流れるＥＧＲガスのガス流れ方向（矢印ｇ）に対して直角に交差する多数の偏平チューブ４３を、各偏平チューブ４３の両管端が外部に開口するごとく当該ＥＧＲガス配管の側壁を水平方向に貫通して相互に平行にかつ間隔をおいて多段となるよう並設し、さらに各偏平チューブ４３の間に図１５に拡大して示す２種類の波板４５ａ、４５ｂをそれぞれ数段ずつ分けてＥＧＲガス配管４２の長手方向に介在させて流路４６ａ、４６ｂを形成し、ＥＧＲガス配管４２の外側全周に、内部がセパレータ４４−１を介して左右２つに区分された冷却ジャケット４４を固着して構成したもので、型式的には前記と同様二重管タイプのものである。
【００３０】
なお、前記２種類の波板４５ａ、４５ｂのうち、一方の波板４５ａは、図１５（ａ）に示すように頂部４５ａ−１が丸みを帯びている。他方の波板４５ｂは、図１５（ｂ）に示すように頂部４５ｂ−１が平坦となっており、該頂部間の平坦面を凹凸状の障壁４５ｂ−２とすることにより、ＥＧＲガス配管４２内を流動するＥＧＲガスの流れに乱流または渦流を生ぜしめ、ＥＧＲガスの熱交換効率をよりいっそう向上できるようにしたものである。又、この図１３、図１４に示すＥＧＲガス冷却装置４１の場合も、ここではＥＧＲガス配管４２の上部側に波板４５ａを、下部側に波板４５ｂを配置した例を示したが、これとは逆に上部側に波板４５ｂを、下部側に波板４５ａを配置してもよく、あるいはＥＧＲガス配管４２の全体をどちらか一方の波板で構成してもよいことはいうまでもない。
【００３１】
上記図１３、図１４に示す構成の二重管タイプのＥＧＲガス冷却装置４１の場合は、ＥＧＲガス配管４２内を矢印ｇ方向に流れるＥＧＲガスは、このＥＧＲガス配管４２を囲むように設けた冷却ジャケット４４より各偏平チューブ４３内を矢印ｃ方向に流れる冷却媒体により冷却される。この二重管タイプのＥＧＲガス冷却装置４１の場合は、ＥＧＲガス配管４２内を流れるＥＧＲガスは、２種類の波板４５ａ、４５ｂにより形成された流路４６ａ、４６ｂを流れる間に当該ＥＧＲガスの流れに乱流又は渦流が生じるため、多数の偏平チューブ４３内をＥＧＲガス流れと直交する方向（矢印ｃ方向）に流れる冷却媒体との熱交換が速やかに行われ、より高い熱交換効率が得られる。
【００３２】
なお、上記したＥＧＲガス冷却装置における前記冷却媒体配管３、２３、フィン付きチューブ１３−１、１３−２、偏平チューブ３３、４３の配列、本数、肉厚等は、特に限定するものではなく、ＥＧＲガス配管２、１２、２２、３２、４２の大きさ、冷却装置の規模等に応じて適宜決められる。又、冷却媒体配管は、ここでは断面形状が真円の円形パイプや偏平パイプを示したが、これに限定するものではなく、楕円の円形パイプ、矩形や多角形断面のパイプ等も使用できることはいうまでもない。又、各部の密着、固定手段としては、溶接、ろう付け等を用いることができる。
【００３３】
次に、図１６〜図１９に示すＥＧＲガス冷却装置１０１は、断面矩形に拡径したＥＧＲガス配管１０２内に、該配管内を流れるＥＧＲガスのガス流れ方向（矢印ｇ）に対して直角に交差する多数のチューブ状冷却媒体流路１０３−２を有する複数のプレートフィン１０３−１で構成されたコア１０３を、各プレートフィン１０３−１がＥＧＲガス配管内のガス流に平行になるように収納設置し、前記チューブ状冷却媒体流路１０３−２の両端側のＥＧＲガス配管外面に、冷却媒体の流入口Ｐ１、流出口Ｐ２が設けられた冷却ジャケット１０４−１、１０４−２を固着して構成したものである。
【００３４】
このＥＧＲガス冷却装置１０１におけるコア１０３は、図１７に示すように１枚の板にバーリング加工を施して同一高さの断面真円形の突出筒体１０３−３を縦方向および横方向に所定の間隔を隔てて例えば１５個形成したプレートフィン１０３−１を複数枚（ここでは５枚）作製し、この５枚のプレートフィン１０３−１を各突出筒体１０３−３が合致するように相互に重ねて当該突出筒体部を他方のプレートフィン１０３−１に溶接またはろう付けにて接合して１５個のチューブ状冷却媒体流路１０３−２を形成したものである。
そして、このようにして組立てたコア１０３をＥＧＲガス配管２内に設置する場合は、該コア１０３をＥＧＲガス配管１０２の一方の外壁をあらかじめ切断除去して形成した矩形の窓孔より当該ＥＧＲガス配管１０２内に挿入し、該コアの各チューブ状冷却媒体流路１０３−２を構成する外側の突出筒体１０３−３部の開口端部を当該ＥＧＲガス配管２の外周壁にあらかじめ穿設した同一形状の円孔に嵌合させて当該部分を溶接またはろう付けにて固着し、その反対側の外側に位置するプレートフィン１０３−１の四辺を当該ＥＧＲガス配管１０２の外壁に溶接またはろう付けにて接合する。
【００３５】
上記図１６〜図１９に示すＥＧＲガス冷却装置において、ＥＧＲガス配管１０２内を矢印ｇ方向に流れるＥＧＲガスは、一方の冷却ジャケット１０４−１よりコア１０３の各チューブ状冷却媒体流路１０３−２内を矢印ｃ方向に流れる冷却媒体（例えば冷却水）により冷却される。この時、ＥＧＲガス配管１０２内を流れるＥＧＲガスは、当該ガス流れに対し交差するごとく配設したコア１０３の多数のチューブ状冷却媒体流路１０３−２によってＥＧＲガス流れが乱流化するのみならず、当該ＥＧＲガス配管内を流れるガス流（矢印ｇ）に平行でチューブ状冷却媒体流路１０３−２に直角なプレートフィン１０３−１により伝熱面積が増大することも加わって熱伝達がより速やかに行われ、より高い熱交換性能が得られる。
【００３６】
図２０〜図２３に示すＥＧＲガス冷却装置１１１は、ＥＧＲガス配管１１２の外側全周に、内部がセパレータ１１４−１を介して上下２つに区分された冷却ジャケット１１４を固着して構成した、いわゆる二重管タイプのものであって、かつ偏平形のチューブ状冷却媒体流路１１３−２で構成したものである。
すなわち、このＥＧＲガス冷却装置１１１は、断面矩形に拡径したＥＧＲガス配管１１２内に、該配管内を流れるＥＧＲガスのガス流れ方向（矢印ｇ）に対して直角に交差する多数のチューブ状冷却媒体流路１１３−２を有する複数のプレートフィン１１３−１で構成されたコア１１３を、各プレートフィン１１３−１がＥＧＲガス配管内のガス流に平行になるように収納設置し、このＥＧＲガス配管１１２の外側全周に、内部がセパレータ１１４−１を介して上下２つに区分され、その一方に冷却媒体の流入口Ｐ１が、他方に流出口Ｐ２がそれぞれ設けられた冷却ジャケット１１４を固着して構成したものである。
【００３７】
このＥＧＲガス冷却装置１１１におけるコア１１３も、前記図１６〜図１９に示す冷却装置と同様、図２１に示すように１枚の板にバーリング加工を施して同一高さの断面偏平形の突出筒体１１３−３を縦方向および横方向に所定の間隔を隔てて例えば９個形成したプレートフィン１１３−１を５枚作製し、この５枚のプレートフィン１１３−１を各偏平形突出筒体１１３−３が合致するように相互に重ねて当該突出筒体部を他方のプレートフィン１１３−１に溶接またはろう付けにて接合して９個の偏平チューブ状冷却媒体流路１１３−２を形成したものである。
そして、このようにして組立てたコア１１３をＥＧＲガス配管１１２内に設置する場合も前記と同様、該コア１１３をＥＧＲガス配管１１２の一方の外壁にあらかじめ形成した矩形の窓孔より当該ＥＧＲガス配管１１２内に挿入し、該コアの各偏平チューブ状冷却媒体流路１１３−２を構成する外側の偏平形突出筒体１１３−３部の開口端部を当該ＥＧＲガス配管１１２の外周壁にあらかじめ穿設した同一形状の楕円孔に嵌合させて当該部分を溶接またはろう付けにて固着し、その反対側の外側に位置するプレートフィン１１３−１の四辺を当該ＥＧＲガス配管２の外壁に溶接またはろう付けにて接合する。
【００３８】
上記図２０〜図２３に示す構成の二重管タイプのＥＧＲガス冷却装置１１１の場合は、ＥＧＲガス配管１１２内を矢印ｇ方向に流れるＥＧＲガスは、このＥＧＲガス配管１１２を囲むように設けた冷却ジャケット１１４よりコア１１３の各偏平チューブ状冷却媒体流路１１３−２内を矢印ｃ方向に流れる冷却媒体（例えば冷却水）により冷却される。この二重管タイプのＥＧＲガス冷却装置の場合も前記と同様、ＥＧＲガス配管１１２内を流れるＥＧＲガスは、当該ガス流れに対し交差するごとく配設したコア１１３の偏平チューブ状冷却媒体流路１１３−２によってＥＧＲガス流れが乱流化するのみならず、当該ＥＧＲガス配管内を流れるガス流（矢印ｇ）に平行で偏平チューブ状冷却媒体流路１１３−２に直角なプレートフィン１１３−１により伝熱面積が増大することも加わって熱伝達がより速やかに行われ、より高い熱交換性能が得られる。
【００３９】
なお、上記した図１６〜図２３に示すＥＧＲガス冷却装置における前記冷却媒体流路を構成するプレートフィンの突出筒体１０３−３、１１３−３の個数、肉厚等は、特に限定するものではなく、ＥＧＲガス配管１０２、１１２の大きさ、冷却装置の規模等に応じて適宜決められる。また、プレートフィンには、ＥＧＲガスの乱流化、拡散、混合等による伝熱性能向上を目的として、前記図９に示す種々の加工（波付き加工、貫孔、ルーバー、凹凸等）を施してもよい。さらに、冷却媒体流路は、ここでは断面形状が真円や楕円形を示したが、これに限定するものではなく、矩形や多角形断面でも同様の作用効果が得られることはいうまでもない。さらにまた、本実施例装置はそれぞれ、ＥＧＲガス配管１０２、１１２の全体を同一の冷却媒体流路で構成しているが、ＥＧＲガス配管の全体を入側または出側とで断面形状や大きさの異なる冷却媒体流路で構成してもよいことはいうまでもない。
【００４０】
図２４に示すＥＧＲガス冷却装置４０１は、断面がほぼ矩形に形成されたＥＧＲガス配管４０３の両サイドに、主としてエンジン冷却水が用いられる冷却媒体の流入口（図示せず）と、流出口（図示せず）を備えた冷却ジャケット４０２を配置し、該冷却ジャケット４０２間にあって前記ＥＧＲガス配管４０３を貫通して、ＥＧＲガスの流れ方向に対して直角に交差する複数の偏平の伝熱管４０４が配設され、冷却水の流路（ｃ）を形成している。さらにこのＥＧＲガス冷却装置４０１は、前記偏平伝熱管の偏平した外表面にコルゲートフィン４０５を、ＥＧＲガスの流れ方向に平行して交互に介装させて固定することによって、該偏平伝熱管４０４どうしもしくは偏平伝熱管４とＥＧＲガス配管３の間にあってコアの１セグメントとなし、ＥＧＲガス流路（ｇ）を形成せしめることを基本的な構造としている。
【００４１】
各セグメントよりなる上記コアは、偏平伝熱管４０４に対するＥＧＲガス流路（ｇ）の長さを規定して、冷却効率を極力高めるように設計されるが、そのアスペクト比が偏平伝熱管４０４の長さ／ＥＧＲガス流路（ｇ）の長さの比において、１：１．５〜１：７、好ましくは１：２．５から１：５の範囲が望ましく、そのアスペクト比が１：１．５以下の場合はＥＧＲガスの流路が短いため、ＥＧＲガスと伝熱面との接触時間が短すぎて、十分な伝熱性能が得られず、一方、１：５を超える場合は装置が巨大化して設置するスペースが限定されるため、図２４に示す本例において１：３に設計した。なお、ＥＧＲガス配管４０３内をＥＧＲガスの流れ方向に対して直角に貫いて、冷却ジャケット４０２に配設される偏平伝熱管４０４と、該偏平伝熱管４０４の外表面にＥＧＲガスの流れ方向に対して平行に介装・固定されるコルゲートフィン４０５は、本例によってはそれぞれろう付けによって固着したが、固定手段は伝熱性能を妨げない、例えば溶接等を選択することも可能である。
【００４２】
上記のごとく構成されたＥＧＲガス冷却装置４０１によれば、伝熱管４０４を偏平としたことによって冷却ジャケット４０２間を流れる冷却媒体、即ちエンジン冷却水の流路（ｃ）が狭められてその流速が早くなり、一方、ＥＧＲガスの流れは上記コルゲートフィン４０５によって形成された多数フィンにより、その流路（ｇ）が延長されて偏平伝熱管４０４およびフィン４０５との接触時間が長くなると共に、該偏平伝熱管４０４の偏平した外表面による伝熱面積の拡大と、その外表面の形状によってもたらされるＥＧＲガス流の乱流化や、エンジン冷却水によって冷やされる該偏平伝熱管４０４の内表面の伝熱係数が、ＥＧＲガスに対するフィン側（ＥＧＲガス側）の伝熱係数に対して約１０倍であること等が相乗的に作用して、その熱交換が速やかにかつほぼ完璧に実施され、優れた冷却効率を得られることが確認された。なお、図２４に示すように本例によるコルゲートフィン４０５は、偏平伝熱管４０４の間に交互に介装させて固定されてコアを形成するため、偏平伝熱管４０４相互とＥＧＲガス配管４０３とを補強する支持体となり、装置のコンパクト化にも寄与する。
【００４３】
図２５は、偏平伝熱管４０４−１と、該伝熱管に固定されるコルゲートフィン４０５−１とを部分的に示す拡大斜視図であるが、本例による該偏平伝熱管４０４−１は、その内面の任意箇所に略Ｓ字型のリブ４０６が設けられ、偏平伝熱管４０４−１を補強すると共に冷却媒体の流れを整流するように機能する。
【００４４】
図２６は、偏平伝熱管４０４−４と、該偏平伝熱管４０４−４に固定されるコルゲートフィン４０５−３を部分的に示す平面図で、該コルゲートフィン４０５−３は、偏平伝熱管４０４−４の外表面に蛇行するように固定されている。かかる構造によりＥＧＲガスの流れに乱流若しくは渦流などへの変化をもたせると共に、ＥＧＲガスの流路がより一層延長されるため、該フィン４０５−３を介しての熱交換を助長して、冷却効率がさらに向上することが確認された。なお、上記図２５に示す偏平伝熱管４０４−１及びコルゲートフィン４０５−１は、図２４に示すＥＧＲガス冷却装置４０１に、適宜にかつ部分的に置き換えて用いることにより、その効果を一層高めることも可能である。
【００４５】
図２７に示す実施例装置は、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各図に示すようにＥＧＲガス配管４０３−１に配置する冷却ジャケット４０２−１の構造を、アウターシェルディフューザー形状とし、該冷却ジャケット４０２−１とＥＧＲガス流路との境界に、チューブシートからなる仕切り板４０７を設け、偏平伝熱管４０４−５どうしもしくは該偏平伝熱管４０４−５とアウターシェルとの間に介装・固定されるコルゲートフィン４０５−４を波型形状とした以外は、実質的に前記図２４に示す実施例装置と同様であるが、冷却効率等の性能は図２４に示す実施例装置とほぼ同様である。
【００４６】
又、図２４、図２７に示す各実施例装置においても、コルゲートフィンの代替品として前記図１５に示す波板形状フィンを用いることができるのみならず、図２８（ａ）〜（ｃ）に示すＩ型形状フィン４０５ａ−１（図ａ）、Ｓ字型形状フィン４０５ａ−２（図ｂ）、コの字型形状フィン４０５ａ−３７（図ｃ）や、前記図９に示す各種フィン同様の図２９（ａ）〜（ｅ）に示すフィン、すなわち多数の貫孔が設けられたプレートフィン４０５ｂ−２（図ａ）、ルーバーが設けられたプレートフィン４０５ｂ−３（図ｂ）、変形したルーバーが設けられたプレートフィン４０５ｂ−４（図ｃ）、ピンフィンが設けられたプレートフィン４０５ｂ−５（図ｄ）、凹凸が設けられたプレートフィン４０５ｂ−６（図ｅ）等を用いることができる。なお、これらのフィンは単独、もしくは上記各実施例で用いられた各種コルゲートフィンを含む他のフィンと、それぞれ併用して用いることが可能である。
【００４７】
図３０に示すＥＧＲガス冷却装置５０１は、断面がほぼ矩形に拡管されたＥＧＲガス配管５０２の上下に、主としてエンジン冷却水が用いられる冷却媒体の流入口Ｐ１と、流出口Ｐ２とを備えた冷却ジャケット５０４−１、５０４−２を配置し、該冷却ジャケット５０４−１、５０４−２間にあって前記ＥＧＲガス配管（以下、単に「ガス配管」ということがある。）５０２を貫通して、ＥＧＲガスの流れ方向（矢印ｇ）に対して直角に交差する複数（本例においては１２本）の伝熱管５０３が配設され、上記冷却ジャケット５０４−１、５０４−２間における冷却水の流路を形成している。
ここで、上記伝熱管５０３は、ＥＧＲガスの流れ方向後方に向かってその断面形状が次第に拡張するように形成されていることが必須の要件となる。すなわち、本例における当該伝熱管５０３は、図３６に示すようにその断面形状が、先端部５０３−２から後端部５０３−３の方に行くに従い徐々に幅が拡大されたいわゆる楔形形状で、その傾斜面５０３−１を含む伝熱管３の外周面全体が広い伝熱面として形成され、該楔形形状の伝熱管５０３を図３０に示すようにＥＧＲガスの流れ方向に直角に交差して、間隔を保持しながら複数配置し、その管端はＥＧＲガス配管５０２内を貫いて冷却ジャケット５０４−１および５０４−２に、それぞれ開口部を設けた状態で固着された構造となっている。
【００４８】
上記のように構成された本例によるＥＧＲガス冷却装置５０１において、冷却媒体となるエンジン冷却水Ｃは、下段の冷却ジャケット５０４−１に設けられた流入口Ｐ１より流入して該冷却ジャケット５０４−１を通過し、次いで前記楔形形状の伝熱管５０３内のそれぞれに通流して上段の冷却ジャケット５０４−２を通過した後、流出口Ｐ２を介して系外に流出する。一方、ＥＧＲガス配管５０２の上流側から当該冷却装置５０１内に流入したＥＧＲガスは、該配管内をＥＧＲガスの流れ方向（矢印ｇ）に直角に交差して複数配設された伝熱管５０３の外周面に、接触を繰り返しながら下流側へ流下して系外へ流出する。この際、該冷却装置１内に流入した、熱せられた状態のＥＧＲガスは、該伝熱管５０３の傾斜面５０３−１を中心とする伝熱面に衝突を繰り返しながら下流方向へ移動するが、該伝熱面、とりわけ傾斜面５０３−１との衝突の繰り返しによってＥＧＲガスの境界層がつぎつぎと剥離を繰り返し、効果的な熱交換が行なわれて、ＥＧＲガスは可及的速やかに冷却され、４列に配設された伝熱管５０３群に次々と接触を繰り返しながら系外に流出されたＥＧＲガスは、エンジンの吸気系に戻されての再循環に、全く支障のない温度域にまで冷却される。
【００４９】
また、図３３〜図３４に示す他のＥＧＲガス冷却装置は、前記楔型形状の伝熱管５０３を、図３７に示すような形状に変更し、該楔型形状の伝熱管５０３ａを図３４に示すようにＥＧＲガスの流れ方向に直角に交差して、間隔を保持しながら複数位置した構造としたものであり、該楔形形状の伝熱管の形状を一部変更した以外は実質的に実施例１と同一の多管式ＥＧＲガス熱交換装置５０１ａを構成した。このＥＧＲガス冷却装置５０１ａの場合も、前記図３０〜図３２に示すＥＧＲガス冷却装置とほぼ同等の冷却性能が得られる。
【００５０】
さらに、前記図３０〜図３５に示すＥＧＲガス冷却装置においても、所望により楔型形状の伝熱管５０３または５０３ａ同士の間隙か、もしくは楔形形状の伝熱管５０３または５０３ａとＥＧＲガス配管５０２または５０２ａとの間隙に、ＥＧＲガスの流れ方向（矢印ｇ）と平行してプレートフィンを固着することも好ましい実施形態として採用することができる。プレートフィンの形状については、前記図９に示すプレートフィン、すなわちプレートフィンの一部に貫孔を設けたもの、ルーバーを設けたもの、ピンフィンを取り付けたもの、凹凸を設けたもの等から適宜選択して使用することができる。
【００５１】
図３０〜図３５に示すＥＧＲガス冷却装置において、楔形形状の伝熱管５０３、５０３ａに加え、任意で前記の各種プレートフィンを固着することにより、冷却装置内におけるＥＧＲガス流の攪拌効果がさらに促進されると共に、プレートフィンそのものによる伝熱面積の拡大が期待され、冷却効率の一層の向上を図ることができると共に、該伝熱管５０３または５０３ａ同士、もしくは伝熱管５０３または５０３ａとＥＧＲガス配管５０２または５０２ａとの間に強固な支持体が形成されて、優れた補強効果が得られるために、他の補強手段を要することが無く、装置のコンパクト化に寄与する。
【００５２】
また、図３０〜図３５に示すＥＧＲガス冷却装置において、拡管されたＥＧＲガス配管内を貫き、ＥＧＲガスの流れ方向と直角に交差して複数配設される断面形状が楔形形状の伝熱管の形状については、伝熱管５０３、５０３ａの形状によって拘束されるものではなく、その先端部５０３−２、５０３ａ−２からＥＧＲガスの流れ方向後方に当たる後端部５０３−３、５０３ａ−３にかけてその幅が拡大し、ＥＧＲガスの流れ方向上流側から下流側に向かっての傾斜面５０３−１、５０３ａ−１を含んで広い伝熱面を有し、該伝熱管５０３、５０３ａの後流側における急激な断面変化によって「カルマンの渦列」が生ずることが期待される形状であれば、該傾斜面５０３−１、５０３ａ−１の傾斜角、伝熱管５０３、５０３ａ群の配設位置やピッチは伝熱管５０３、５０３ａ群の数を含め、特に制限するものではなくその効果と設置スペースとの兼ね合いにおいて自由に設計変更が可能である。
【００５３】
さらに、本発明では上記した全てのＥＧＲガス冷却装置におけるＥＧＲガス配管や胴管、冷却媒体配管あるいは伝熱管の壁面に必要に応じて凹凸を形成して乱流化や伝熱面積を増加させてもよい。図３８、図３９はその一例を示したもので、図１〜図３に示すＥＧＲガス冷却装置のＥＧＲガス配管２と冷却媒体配管３の各壁面に凹凸を形成したものである。なお、この凹凸は必要に応じて設けることはいうまでもない。
【００５４】
なお、本発明におけるこれら各部材の固着手段としては、前記したごとく溶接やろう付けによるいわゆる溶着手段が好ましく採用されるが、該溶着によって相互に優れた密着性が確保され、伝熱作用が阻害されないことと、激しい振動が繰り返されるなど、過酷な操作環境の中で信頼し得る接合が期待されるためである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
上記各実施例によって明らかなように、本発明に係るＥＧＲガス冷却装置は、その構造が簡略であるにも拘らず、優れた冷却効率を発揮する。従って、装置の軽量・小型化を可能とするため、自動車用のＥＧＲガス冷却装置として広範に用いられることは勿論、排気ガスからの熱回収装置や他のガス冷却装置としても転用し得るなど幅広い用途が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施例装置を一部省略して示す縦断側面図である。
【図２】図１のイーイ線上の横断平面図である。
【図３】図１のローロ線上の縦断正面図である。
【図４】本発明の第２実施例装置を一部省略して示す縦断側面図である。
【図５】図４のハーハ線上の横断平面図である。
【図６】本発明の第３実施例装置を一部省略して示す縦断側面図である。
【図７】図６のニーニ線上の横断平面図である。
【図８】図６、図７に示す第３実施例装置における冷却媒体配管（伝熱管）とプレートフィンの接合構造の一例を示す断面図である。
【図９】図６、図７に示す第３実施例装置におけるプレートフィンの各種構造例を示す断面図で、（ａ）は貫孔を設けたプレートフィン、（ｂ）（ｃ）はルーバーを設けたプレートフィン、（ｄ）はピンフィンを設けたプレートフィン、（ｅ）はプレス成形による凹凸を設けたプレートフィンをそれぞれ示す。
【図１０】本発明の第４実施例装置を一部省略して示す縦断側面図である。
【図１１】図１０のホーホ線上の横断平面図である。
【図１２】図１０のヘーヘ線上の縦断正面図である。
【図１３】本発明の第５実施例装置を一部省略して示す縦断側面図である。
【図１４】図１３のトート線上の縦断正面図である。
【図１５】本発明装置における波板部品の一例を拡大して示す部分斜視図で、（ａ）は円弧状断面の波板部品、（ｂ）は台形状断面の波板部品をそれぞれ示す。
【図１６】本発明の第６実施例装置を示す縦断側面図である。
【図１７】図１６に示す第６実施例装置におけるプレートフィンを示す斜視図である。
【図１８】図１６のチ−チ線上の横断平面図である。
【図１９】図１６のリ−リ線上の縦断正面図である。
【図２０】本発明の第７実施例装置を示す縦断側面図である。
【図２１】図２０に示す第７実施例装置におけるプレートフィンを示す斜視図である。
【図２２】図２０のヌ−ヌ線上の横断平面図である。
【図２３】図２０のル−ル線上の縦断正面図である。
【図２４】本発明の第８実施例装置を示す模式的正面図である。
【図２５】図２４に示す第８実施例装置における伝熱管の他の実施例を部分的に示す一部拡大斜視図である。
【図２６】同じく第８実施例装置における伝熱管のさらに別の実施例を部分的に示す平面図である。
【図２７】本発明の第９実施例装置を示す概略三面図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のア−ア線上の横断平面図である。
【図２８】同じく第８実施例装置および第９実施例装置において任意に用いることが可能な各種フィンを部分的に示し、（ａ）はＩ型形状フィン、（ｂ）はＳ字型形状フィン、（ｃ）はコの字型形状フィンを示す斜視図である。
【図２９】同じくプレートフィンの構造を示す断面図で、（ａ）はプレートフィンに貫孔を設けたもの、（ｂ）および（ｃ）はルーバーを設けたもの、（ｄ）はピンフィンを設けたもの、（ｅ）は凹凸を設けたものをそれぞれ示す。
【図３０】本発明の第１０実施例装置を示す縦断側面図である。
【図３１】図３０のル−ル線上の横断平面図である。
【図３２】図３０のオ−オ線上の縦断正面図である。
【図３３】本発明の第１１実施例装置を示す縦断側面図である。
【図３４】図３３のワ−ワ線上の横断平面図である。
【図３５】図３３のカ−カ線上の縦断正面図である。
【図３６】同じく第１０実施例装置および第１１実施例装置における伝熱管単体の一例を示す斜視図である。
【図３７】同じく伝熱管単体の他の例を示す斜視図である。
【図３８】図１〜図３に示す実施例装置におけるＥＧＲガス配管の壁面の断面構造の一例を示す部分断面図である。
【図３９】同じく図１〜図３に示す実施例装置における冷却媒体配管（伝熱管）の壁面の断面構造の一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１１、２１、３１、４１、１０１、１１１、４０１、５０１、５０１ａ、  ＥＧＲガス冷却装置
２、１２、２２、３２、４２、１０２、１１２、４０３、４０３−１、５０２、５０２ａ  ＥＧＲガス配管
３、２３  冷却媒体配管
４−１、４−２、１４−１、１４−２、２４−１、２４−２、３４、４４、１０４−１、１０４−２、１１４、４０２、４０２−１、５０４−１、５０４−２、５０４ａ−１、５０４ａ−２  冷却ジャケット
１３−１、１３−２  フィン付きチューブ
２５、１０３−１、１１３−１、５０５、５０５−１、５０５−２、５０５−３、５０５−４、５０５−５  プレートフィン
２５−１  バーリング壁
２５−２  貫孔
２５−３、２５−４  ルーバー
２５−５  ピンフィン
２５−６  凹凸
３３、４３、  偏平チューブ
４５ａ、４５ｂ  波板
１０３、１１３  コア
１０３−３、１１３−３  突出筒体
Ｐ１  流入口
Ｐ２  流出口
【図１】
0004544575.tif 000002
【図２】
0004544575.tif 000003
【図３】
0004544575.tif 000004
【図４】
0004544575.tif 000005
【図５】
0004544575.tif 000006
【図６】
0004544575.tif 000007
【図７】
0004544575.tif 000008
【図８】
0004544575.tif 000009
【図９】
0004544575.tif 000010
【図１０】
0004544575.tif 000011
【図１１】
0004544575.tif 000012
【図１２】
0004544575.tif 000013
【図１３】
0004544575.tif 000014
【図１４】
0004544575.tif 000015
【図１５】
0004544575.tif 000016
【図１６】
0004544575.tif 000017
【図１７】
0004544575.tif 000018
【図１８】
0004544575.tif 000019
【図１９】
0004544575.tif 000020
【図２０】
0004544575.tif 000021
【図２１】
0004544575.tif 000022
【図２２】
0004544575.tif 000023
【図２３】
0004544575.tif 000024
【図２４】
0004544575.tif 000025
【図２５】
0004544575.tif 000026
【図２６】
0004544575.tif 000027
【図２７】
0004544575.tif 000028
【図２８】
0004544575.tif 000029
【図２９】
0004544575.tif 000030
【図３０】
0004544575.tif 000031
【図３１】
0004544575.tif 000032
【図３２】
0004544575.tif 000033
【図３３】
0004544575.tif 000034
【図３４】
0004544575.tif 000035
【図３５】
0004544575.tif 000036
【図３６】
0004544575.tif 000037
【図３７】
0004544575.tif 000038
【図３８】
0004544575.tif 000039
【図３９】
0004544575.tif 000040