(57)【要約】【課題】熱交換器での冷媒通路における熱抵抗となる界面近傍での過熱度を効率よく低下するための窪みの形成加工が容易となる沸騰冷却用プレート式熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１０におけるＥＧＲガス通路Ｐｅと冷媒通路Ｐｒとが直交し、ＥＧＲガスと冷媒とが直交流となっている。熱交換器１０における熱交換部２２の冷媒入口２４ａと冷媒出口２４ｂが対向しているとともに熱交換部２２のＥＧＲガス入口とＥＧＲガス出口が対向している。熱交換器１０の冷媒通路Ｐｒにおける隔壁での冷媒との接触面には気泡核を形成するための窪み３０が形成され、窪み３０は冷媒出口２４ｂ側かつＥＧＲガス入口側において単位面積当たりの数ｎがゼロである（窪みが形成されていない）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却流体が流れる被冷却流体通路と前記被冷却流体を冷却する液相の冷媒が流れる冷媒通路とが平面状をなす隔壁で区画され、液化された冷媒が前記冷媒通路に供給されて前記被冷却流体と熱交換されて一部が沸騰した状態で排出される沸騰冷却用プレート式熱交換器であって、
前記熱交換器における前記被冷却流体通路と前記冷媒通路とが直交し、
前記熱交換器における熱交換部の冷媒入口と冷媒出口が対向しているとともに熱交換部の被冷却流体入口と被冷却流体出口が対向しており、かつ、前記隔壁の冷媒との接触面には気泡核を形成するための窪みが形成され、前記隔壁の冷媒との接触面には冷媒出口側の領域のうちの被冷却流体入口側の領域を少なくとも含む第１領域と、前記第１領域を除いた領域のうちの少なくとも一部分に区画される第２領域とを有し、前記第１領域は前記第２領域よりも単位面積当たりの窪みの数が少ないことを特徴とする沸騰冷却用プレート式熱交換器。
【請求項２】
更に前記隔壁の冷媒との接触面には冷媒入口側の領域のうちの被冷却流体出口側の領域を少なくとも含む第３領域と、前記第１領域と前記第３領域を除いた領域のうちの少なくとも一部分に区画される第２領域とを有し、前記第３領域は前記第２領域よりも単位面積当たりの窪みの数が少ないことを特徴とする請求項１に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
【請求項３】
前記窪みは、該窪みの底部で一点に交わる一対の線分を有する断面形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
【請求項４】
前記窪みは、円錐面により区画されていることを特徴とする請求項３に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
【請求項５】
前記被冷却流体は内燃機関のＥＧＲガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰冷却用プレート式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器が特許文献１において開示されており、熱交換器において熱交換させる２つの流体の通路を直交させている。また、特許文献２には、蒸発器に使用される伝熱素子において伝熱素子外表面に焼結処理を施す際に加熱流体の流動方向に沿って焼結すべき金属粉粒の粒径を次第に小さくして発生蒸気量を均一にし、蒸発器内での圧力損失を小さくしている。
【特許文献１】実開昭５７−４６２６８号公報
【特許文献２】特開昭５４−１６２２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
沸騰冷却装置においては熱交換器において被冷却流体が流れる被冷却流体通路と被冷却流体を冷却する液相の冷媒が流れる冷媒通路とが隔壁で区画されており、液相冷媒の沸騰気化潜熱を利用して被冷却流体の冷却を行う。このような沸騰冷却装置において、熱交換器に被冷却流体の通路と冷媒の通路とを直交させて被冷却流体と冷媒とを直交流とすることが考えられる。
【０００４】
また、熱抵抗となる過熱度を小さくするために、冷媒側の伝熱面に窪みを形成して気泡核を形成しやすくすることが考えられるが、ただ単に冷媒側の伝熱面全体に同じような窪みを形成した場合には、過熱度を小さくする必要がほとんど無い部分にも窪みを形成することになり、窪み形成加工が多くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、熱交換器での冷媒通路における熱抵抗となる界面近傍での過熱度を効率よく低下するための窪みの形成加工が容易となる沸騰冷却用プレート式熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、被冷却流体が流れる被冷却流体通路と前記被冷却流体を冷却する液相の冷媒が流れる冷媒通路とが平面状をなす隔壁で区画され、液化された冷媒が前記冷媒通路に供給されて前記被冷却流体と熱交換されて一部が沸騰した状態で排出される沸騰冷却用プレート式熱交換器であって、前記熱交換器における前記被冷却流体通路と前記冷媒通路とが直交し、前記熱交換器における熱交換部の冷媒入口と冷媒出口が対向しているとともに熱交換部の被冷却流体入口と被冷却流体出口が対向しており、かつ、前記隔壁の冷媒との接触面には気泡核を形成するための窪みが形成され、前記隔壁の冷媒との接触面には冷媒出口側の領域のうちの被冷却流体入口側の領域を少なくとも含む第１領域と、前記第１領域を除いた領域のうちの少なくとも一部分に区画される第２領域とを有し、前記第１領域は前記第２領域よりも単位面積当たりの窪みの数が少ないことを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、隔壁の冷媒との接触面には気泡核を形成するための窪みが形成されており、この窪みにより、熱交換器での冷媒通路における熱抵抗となる界面近傍での過熱度を効率よく低下することができる。さらに、隔壁の冷媒との接触面には冷媒出口側の領域のうちの被冷却流体入口側の領域を少なくとも含む第１領域と、第１領域を除いた領域のうちの少なくとも一部分に区画される第２領域とを有し、第１領域は第２領域よりも単位面積当たりの窪みの数が少ないことにより、窪み形成加工が容易となる。
【０００８】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器において更に前記隔壁の冷媒との接触面には冷媒入口側の領域のうちの被冷却流体出口側の領域を少なくとも含む第３領域と、前記第１領域と前記第３領域を除いた領域のうちの少なくとも一部分に区画される第２領域とを有し、前記第３領域は前記第２領域よりも単位面積当たりの窪みの数が少ないと、窪み形成加工が更に容易となる。
【０００９】
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器において前記窪みは、該窪みの底部で一点に交わる一対の線分を有する断面形状を有すると、気泡核を形成しやすくなる。
【００１０】
請求項４に記載のように、請求項３に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器において前記窪みは、円錐面により区画されていると、気泡核をより形成しやすくなる。
請求項５に記載のように、請求項１〜４のいずれか１項に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器において前記被冷却流体は内燃機関のＥＧＲガスであるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱交換器での冷媒通路における熱抵抗となる界面近傍での過熱度を効率よく低下するための窪みの形成加工が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態においては、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ：ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ  ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）におけるＥＧＲガスの冷却装置（ＥＧＲクーラ）に適用している。
【００１３】
排気ガス再循環装置は、内燃機関の排気ガスの一部を排気系から吸気系に再循環させる装置であって、図１に示すように、排気ガス再循環装置は内燃機関１の排気通路３と吸気通路２とを連通するＥＧＲ通路４を備えている。ＥＧＲ通路４には、排気通路３から吸気通路２に再循環させるＥＧＲガスの量を調整するＥＧＲバルブ５が設けられている。ＥＧＲバルブ５は、図示しないエンジンＥＣＵによって内燃機関１の運転状態に応じた開度に制御される。
【００１４】
排気ガス再循環装置には、排気系から吸気系に再循環させる排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却するための沸騰冷却装置６が備えられている。この沸騰冷却装置６により、冷媒を循環使用するとともに、被冷却流体としてのＥＧＲガスと冷媒とを熱交換させ、冷媒の一部を沸騰させてＥＧＲ通路４を流れるＥＧＲガスを冷却する。冷媒として水が使用されている。
【００１５】
沸騰冷却装置６は、沸騰冷却用プレート式熱交換器１０と冷媒液化部４０と冷媒ポンプ４１を備えている。冷媒循環流路４２により、沸騰冷却用プレート式熱交換器１０と冷媒液化部４０が連結されるとともに冷媒液化部４０と冷媒ポンプ４１が連結され、さらに、冷媒ポンプ４１と沸騰冷却用プレート式熱交換器１０が連結され、冷媒を循環することができるようになっている。冷媒液化部４０は、沸騰した冷媒を液化する。冷媒ポンプ４１は、冷媒循環流路４２を通して、沸騰冷却用プレート式熱交換器１０から一部が沸騰した状態で排出された冷媒を冷媒液化部４０に導くとともに冷媒液化部４０で液化された冷媒を沸騰冷却用プレート式熱交換器１０に供給する。
【００１６】
ＥＧＲ通路４の途中には、冷媒とＥＧＲガスとの熱交換を行う沸騰冷却用プレート式熱交換器１０が設けられている。沸騰冷却用プレート式熱交換器１０には、ＥＧＲ通路４からＥＧＲガスが導入されるとともに、冷媒循環流路４２を循環する冷媒が冷媒液化部４０で液化された後に導入される。
【００１７】
図２には沸騰冷却用プレート式熱交換器１０の一部断面図を示す。図３には図２のＡ−Ａ線での縦断面図を示す。図２，３において、沸騰冷却用プレート式熱交換器１０のハウジング１１は全体形状として箱型をなし、かつ、上下方向に比べて左右方向が長い形状をなしている。箱型をなすハウジング１１の左面にはＥＧＲガス入口管１２がテーパ部１１ａを介して徐々に狭まるようにして接続されている。ハウジング１１の右面にはＥＧＲガス出口管１３がテーパ部１１ｂを介して徐々に狭まるようにして接続されている。ハウジング１１の下面には冷媒入口管１４がテーパ部１１ｃを介して徐々に狭まるようにして接続されている。ハウジング１１の上面には冷媒出口管１５がテーパ部１１ｄを介して徐々に狭まるようにして接続されている。
【００１８】
沸騰冷却用プレート式熱交換器１０のハウジング１１内における左の端部には端板１６が形成されるとともに、ハウジング１１内における右の端部には端板１７が形成されている。端板１６，１７によりハウジング１１の内部が、左側のＥＧＲガス入口室Ｒ１と、右側のＥＧＲガス出口室Ｒ２と、その間の冷媒通過室Ｒ３とに区画されている。冷媒通過室Ｒ３においては平面状をなす隔壁としての角パイプ１８，１９，２０，２１が配置されている。角パイプ１８，１９，２０，２１の一端は端板１６に連結され、角パイプ１８，１９，２０，２１の内部がＥＧＲガス入口室Ｒ１と連通している。角パイプ１８，１９，２０，２１の他端は端板１７に連結され、角パイプ１８，１９，２０，２１の内部がＥＧＲガス出口室Ｒ２と連通している。角パイプ１８，１９，２０，２１として長方形の角パイプが使用され、ハウジング１１内において図３に示すように上下方向が長辺となるように配置され、かつ、各々の角パイプ１８，１９，２０，２１は横方向において離間して並設されている。
【００１９】
ハウジング１１および角パイプ１８，１９，２０，２１にはステンレス鋼材が使用されている。
沸騰冷却用プレート式熱交換器１０のハウジング１１内において、角パイプ１８，１９，２０，２１の内部により被冷却流体通路としてのＥＧＲガス通路Ｐｅが構成され、ＥＧＲガス通路ＰｅをＥＧＲガスが左から右に向かって流れる。一方、ハウジング１１内の冷媒通過室Ｒ３において、角パイプ１８，１９，２０，２１の外部により冷媒通路Ｐｒが構成され、冷媒通路Ｐｒを冷媒が下から上に向かって流れる。このとき、角パイプ１８，１９，２０，２１を挟んだ高温のＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００２０】
沸騰冷却用プレート式熱交換器１０においてＥＧＲガスと冷媒とが熱交換を行う熱交換部２２について、その高さ（図３のＨ寸法）は、熱交換部２２での冷媒の出口、即ち、上端部において冷媒がガス化する割合が所定値となるサイズとしている。また、熱交換部２２の長さＬ（図２参照）は、熱交換部２２でのＥＧＲガスの出口、即ち、右端部においてＥＧＲガスが狙いの温度まで低下するサイズとしている。
【００２１】
このように、沸騰冷却用プレート式熱交換器１０は、ＥＧＲガスが流れるＥＧＲガス通路ＰｅとＥＧＲガスを冷却する液相の冷媒が流れる冷媒通路Ｐｒとが角パイプ１８〜２１で区画されている。そして、液化された冷媒が冷媒通路Ｐｒに供給されてＥＧＲガスと熱交換されて一部が沸騰した状態で排出される。また、沸騰冷却用プレート式熱交換器１０におけるＥＧＲガス通路Ｐｅと冷媒通路Ｐｒとが直交し、ＥＧＲガスと冷媒とが直交流となる。さらに、沸騰冷却用プレート式熱交換器１０における熱交換部２２の冷媒入口２４ａと冷媒出口２４ｂが対向しているとともに熱交換部２２のＥＧＲガス入口２３ａとＥＧＲガス出口２３ｂが対向している。
【００２２】
図３に示すように、沸騰冷却用プレート式熱交換器１０の冷媒通路Ｐｒにおける角パイプ１８〜２１での冷媒との接触面には、気泡核を形成するための窪み３０が形成されている。窪み３０は、図４に示すように、冷媒出口２４ｂ側かつＥＧＲガス入口２３ａ側であるβ点付近において単位面積当たりの数ｎがゼロ、即ち、窪み３０が形成されていない。
【００２３】
詳しく説明する。冷媒入口２４ａかつＥＧＲガス出口２３ｂに対応する点αと、冷媒出口２４ｂかつＥＧＲガス入口２３ａに対応する点βとを結ぶ線Ｌ１上において、図５に示すように、中央部分が単位面積当たりの窪み３０の数ｎが大きくなるように形成されている。一方、線Ｌ１上における両端部分、即ち、冷媒出口２４ｂ側かつＥＧＲガス入口２３ａ側、および、冷媒入口２４ａ側かつＥＧＲガス出口２３ｂ側においてはｎ＝０である（窪み３０が形成されていない）。窪み３０から気泡核が形成されて熱抵抗となる界面近傍での過熱度の低下が図られることになる。
【００２４】
図６（ａ），（ｂ）には、冷媒の流れ方向での過熱度と冷媒中の気泡の発生および成長のメカニズムを示す。図６（ａ）は窪みが無い場合であり、図６（ｂ）は窪み３０がある場合である。図６（ｂ）に示すように窪み３０の存在により、図６（ａ）に示す窪みが無い場合に比べ、気泡核を形成しやすくなる。窪み３０の断面は先端側が尖った形状をなしている。また、窪み３０は、円錐状をなしている。即ち、隔壁の冷媒との接触面に形成される窪み３０について、窪み３０は、窪み３０の底部で一点に交わる一対の線分を有する断面形状を有するとともに、窪み３０は、円錐面により区画されている。
【００２５】
図４において、冷媒入口２４ａから冷媒が、例えば水温９０℃で入ってくる。また、ＥＧＲガス入口２３ａからＥＧＲガスが入ってくる。図４の左上隅の領域Ｚ１は、冷媒の沸騰が終わり、冷却能力が急激に低下する領域であり、気液２相の領域である。図４の下辺部の領域Ｚ２は、冷媒が過冷状態のため、沸騰が起こらない領域であり、液相の領域である。領域Ｚ１と領域Ｚ２の間の領域Ｚ３は、未沸騰の冷媒が残る領域である。図４の線Ｌ２は、領域Ｚ１と領域Ｚ３の境界線であり、冷媒の沸騰が終わる線であって、例えば１００℃である。
【００２６】
図５について、横軸に図４での線Ｌ１上の位置を示している。図５の上から、ＥＧＲガスの温度、冷媒の温度、熱流束、単位面積当たりの窪みの数ｎを示す。
図４の直線Ｌ１と境界線Ｌ２の交点をＰ２とするとともに図４の領域Ｚ２と領域Ｚ３の境界線（例えば１００℃で）Ｌ３と直線Ｌ１の交点をＰ１とし、この交点Ｐ２，Ｐ１を図５に標記している。図５のα点〜Ｐ１点において液相の冷媒の顕熱にて冷媒としての水と４００℃のＥＧＲガスの間で熱交換が行われる。これにより、例えば９０℃の水が１００℃になる。図５のＰ２点〜β点において気相の冷媒の顕熱にて冷媒としての水とＥＧＲガスの間で熱交換が行われる。これにより、例えば１００℃の水が１１０℃になり、ＥＧＲガスが１５０℃で出てくる。図５のＰ１点〜Ｐ２点において気液２相の冷媒の潜熱にて冷媒としての水とＥＧＲガスの間で熱交換が行われる。このときＥＧＲガスの温度と水の温度との差ΔＴに応じて熱流束がＰ２点からＰ１点に向かって低下する。
【００２７】
図５において、交点Ｐ２が単位面積当たりの窪みの数ｎについての段差に対応するとともに、交点Ｐ１が単位面積当たりの窪みの数ｎについての段差に対応する。
なお、図４は熱交換器１０の熱交換部２２を模式的に示したものであり、図示の都合上、長さ寸法は図２，３で示す長さ寸法とは異なっている。
【００２８】
このようにして、隔壁の冷媒との接触面には冷媒出口２４ｂ側の領域のうちの被冷却流体入口（２３ａ）側の領域を少なくとも含む第１領域（Ｚ１）と、第１領域（Ｚ１）を除いた領域のうちの少なくとも一部分に区画される第２領域（Ｚ３）とを有し、第１領域（Ｚ１）は第２領域（Ｚ３）よりも単位面積当たりの窪み３０の数が少ない。更に隔壁の冷媒との接触面には冷媒入口２４ａ側の領域のうちの被冷却流体出口（２３ｂ）側の領域を少なくとも含む第３領域（Ｚ２）と、第１領域（Ｚ１）と第３領域（Ｚ２）を除いた領域のうちの少なくとも一部分に区画される第２領域（Ｚ３）とを有し、第３領域（Ｚ２）は第２領域（Ｚ３）よりも単位面積当たりの窪み３０の数が少ない。
【００２９】
次に、沸騰冷却装置６の作用を説明する。
図１の内燃機関１が始動すると、運転状態に基づいてＥＧＲバルブ５が開かれる。すると、内燃機関１の排気ガスの一部がＥＧＲ通路４にＥＧＲガスとして流入し、ＥＧＲガスは沸騰冷却用プレート式熱交換器１０に向かって進む。ＥＧＲガスは、沸騰冷却用プレート式熱交換器１０内のＥＧＲガス入口室Ｒ１から角パイプ１８，１９，２０，２１の内部を通ってＥＧＲガス出口室Ｒ２に至る。この角パイプ１８，１９，２０，２１の通過時において、熱の一部が角パイプ１８，１９，２０，２１を介して液冷媒に奪われて冷却される。冷却されたＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路４を介して内燃機関１の吸気通路２に供給される。
【００３０】
沸騰冷却用プレート式熱交換器１０の冷媒通路Ｐｒにおける角パイプ１８〜２１での冷媒との接触面に、気泡核を形成するための窪み３０が、図４に示すように、冷媒入口２４ａかつＥＧＲガス出口２３ｂと、冷媒出口２４ｂかつＥＧＲガス入口２３ａとを結ぶ線Ｌ１上において、図５に示すように、中央部分が単位面積当たりの数ｎが大きくなり、両側部分がｎ＝０となるような分布にて形成されている。
【００３１】
過熱度（飽和蒸気との温度差）と気泡の発生・成長メカニズムにおいて、図６（ｂ）に示すように、窪み３０から気泡核が形成されて熱交換器での冷媒通路における熱抵抗となる界面近傍での過熱度を効率よく低下することができる。窪みがない部位においては図６（ａ）に示すように遅れて気泡核が発生する。具体的には、図６（ａ）においては１１０℃でないと気泡が発生し成長しないが（高温にならないと気泡が出てこないが）、図６（ｂ）においては１００℃を少し超えた温度で気泡が発生して成長する。
【００３２】
図４において沸騰冷却用プレート式熱交換器１０内に冷媒が供給されると冷媒が加熱される。加熱され温度が沸点に達すると沸騰が起こり冷却能力も大きくなる。このまま、流れ方向に沸騰を続け冷媒のほとんどが蒸気になると冷却能力が急激に低下する。この時、ＥＧＲガスと冷媒とが直交流の場合には横方向からの冷媒の供給を受けて冷却能力の低下を防ぐ働きをする。そのため、冷却能力が急激に低下する領域は小さくなる。よって、図４の右下の領域と左上の領域では沸騰が起こっていないため窪み３０を形成しなくてもよく、沸騰を起こす領域のみ気泡核が生成され沸騰しやすくなるように窪み３０が形成されている。
【００３３】
ＥＧＲガスの冷却装置における熱交換器など、熱交換器内で熱流束が局所的に大きく変化（ガスの流れ方向に大きく変化）する機器において、沸騰面の粗さを最適に制御することにより、熱交換器全面で熱抵抗を効果的に低下させることができる。つまり、図５においてＥＧＲガスの熱容量は冷媒の熱容量に比べて非常に小さく、熱交換器内においてＥＧＲガスの温度は急激に低下する。そのため熱交換する温度差ΔＴも小さくなり、局所的な熱流束は低下する。その変化は温度差ΔＴに伴い大きい。しかし本実施形態においては、局所の変化に合わせて窪み３０の単位面積あたりの数ｎ、即ち、気泡核密度（面粗さ）を変化させている。ＥＧＲガスの流れと冷媒の流れを直交流とすることにより熱交換器全面で沸騰冷却を起こす構造とすると共に、これまで沸騰に寄与してない部分でも沸騰が起こるため、その部分も窪み３０の単位面積あたりの数ｎ、即ち、面粗さを調整する。つまり、これまでは窪みを形成する必要が無い部分（面を荒らす必要がない部分）にも加工を加えており無駄が生じていたが、窪みが必要ない箇所には窪みを設けないことにより窪み形成加工が容易となる。
【００３４】
窪み３０の形成は各種のやり方を使えばよい。例えば、金属を蒸着する方法、引っかき傷を付けるやり方、フィンを加工するやり方を挙げることができる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３５】
（１）熱交換器１０におけるＥＧＲガス通路Ｐｅと冷媒通路Ｐｒとが直交し、ＥＧＲガスと冷媒とが直交流となり、かつ、熱交換器１０における熱交換部２２の冷媒入口２４ａと冷媒出口２４ｂが対向しているとともに熱交換部２２のＥＧＲガス入口２３ａとＥＧＲガス出口２３ｂが対向している。ここで、熱交換器１０の冷媒通路Ｐｒにおける隔壁での冷媒との接触面には気泡核を形成するための窪み３０が形成され、窪み３０は冷媒出口２４ｂ側かつＥＧＲガス入口２３ａ側において単位面積当たりの数ｎがゼロである（窪みが形成されていない）。即ち、図５において、隔壁の冷媒との接触面には冷媒出口２４ｂ側の領域のうちの被冷却流体入口（２３ａ）側の領域を少なくとも含む第１領域（Ｚ１）と、第１領域（Ｚ１）を除いた領域のうちの少なくとも一部分に区画される第２領域（Ｚ３）とを有し、第１領域（Ｚ１）は第２領域（Ｚ３）よりも単位面積当たりの窪み３０の数が少ない。よって、熱交換器１０での冷媒通路Ｐｒにおける熱抵抗となる界面近傍での過熱度を効率よく低下するための窪みの形成加工が容易となる。
【００３６】
（２）更に窪み３０は冷媒入口２４ａ側かつＥＧＲガス出口２３ｂ側において単位面積当たりの数ｎがゼロ、即ち、窪みが形成されていない。つまり、隔壁の冷媒との接触面には冷媒入口２４ａ側の領域のうちの被冷却流体出口（２３ｂ）側の領域を少なくとも含む第３領域（Ｚ２）と、第１領域（Ｚ１）と第３領域（Ｚ２）を除いた領域のうちの少なくとも一部分に区画される第２領域（Ｚ３）とを有し、第３領域（Ｚ２）は第２領域（Ｚ３）よりも単位面積当たりの窪み３０の数が少ない。よって、窪み形成加工が更に容易となる。また、窪みが無いので流路抵抗を低くすることができ、沸騰冷却の効果がほとんどない領域において冷媒を速やかに排出することができる。特に、冷媒出口２４ｂ側かつＥＧＲガス入口２３ａ側、および、冷媒入口２４ａ側かつＥＧＲガス出口２３ｂ側において窪み３０が形成されていないので、窪みが必要ない箇所には窪みを設けないことにより窪み形成加工が更に容易となる。
【００３７】
（３）図６（ｂ）に示したように、窪み３０の断面は先端側が尖った形状をなしているので（窪み３０の底部で一点に交わる一対の線分を有する断面形状を有するので）、気泡核を形成しやすくなる。また、窪み３０は、円錐状をなしているので（円錐面により区画されているので）、気泡核をより形成しやすくなる。
【００３８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図５に代わり、図７に示すように窪み３０は冷媒出口２４ｂ側かつＥＧＲガス入口２３ａ側において単位面積当たりの数ｎが少なくてもよい。詳しくは、図７において、線Ｌ１上において中央部分が窪み３０の単位面積当たりの数ｎが大きくなるように形成され、かつ、線Ｌ１上において両端部にも窪み３０が形成されている。このように、窪み３０は冷媒出口２４ｂ側かつＥＧＲガス入口２３ａ側において単位面積当たりの数が少ない、もしくは窪みが形成されていないようにする。さらに、窪み３０は冷媒入口２４ａ側かつＥＧＲガス出口２３ｂ側において単位面積当たりの数が少ない、もしくは窪みが形成されていないようにするとよい。
【００３９】
・図５に代わり、図８に示すようにしてもよい。図８において、線Ｌ１上において中央部分では、窪み３０の単位面積当たりの数（ｎ）を多段にしている。このようにすると、窪み３０を多く必要とする箇所に多く窪み３０を設けることにより最適化を図ることができる。また、段差ではなく連続的に変化させてもよい。
【００４０】
・熱交換部における窪みの分布として図９に示すように、ＥＧＲガスの流れに沿って区画したＡ〜Ｅの各領域に窪みの数を異ならせてもよい。図９においてはＡ領域→Ｂ領域→Ｃ領域→Ｄ領域→Ｄ領域→Ｅ領域の順にその数が多くなっている。
【００４１】
・熱交換部における窪みの分布として図１０に示すように、冷媒の流れに沿って区画したＡ〜Ｅの各領域に窪みの数を異ならせてもよい。図１０においてはＡ領域→Ｂ領域→Ｃ領域→Ｄ領域→Ｄ領域→Ｅ領域の順にその数が多くなっている。
【００４２】
・熱交換部における窪みの分布として図１１に示すように、Ｌ１線に沿って区画したＡ〜Ｅの各領域に窪みの数を異ならせてもよい。図１１においてはＡ領域→Ｂ領域→Ｃ領域→Ｄ領域→Ｄ領域→Ｅ領域の順にその数が多くなっている。
【００４３】
・排気ガス再循環装置におけるＥＧＲガスの冷却装置に適用にし、被冷却流体はＥＧＲガスであったがこれに限ることはなく、被冷却流体はＥＧＲガス以外のガスでも、液体でもよい。被冷却流体がガスの場合においては、特に冷媒に比べて熱容量が小さく温度が急激に低下するので、熱交換能力が入口と出口で異なり、入口が沸騰しやすく出口は沸騰しにくい。このような場合に適用すると好ましい。
【００４４】
・熱交換器のハウジング１１および角パイプ１８，１９，２０，２１はステンレス鋼材を使用したが、これに限ることはなく、使用する流体の温度が低温であったならばアルミ等でもよい。
【００４５】
・図１の冷媒ポンプ４１は無くてもよく、自然対流で冷媒を循環させてもよい。
・冷媒として水を用いたがこれに限ることなく、例えば、アルコール、アルコール水溶液等を使用してもよい。
【００４６】
・被冷却流体と冷媒との直交流は水平方向の流れと上下方向の流れであったが、これに限るものではなく、例えば、水平方向において直交する流れとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態における排気ガス再循環装置および沸騰冷却装置の概略構成図。
【図２】沸騰冷却用プレート式熱交換器の一部断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線での縦断面図。
【図４】沸騰冷却用プレート式熱交換器の熱交換部における冷媒の状態の説明図。
【図５】図４のＬ１線上でのＥＧＲガス温度、冷媒温度、熱流束、単位面積当たりの窪みの数について説明図。
【図６】（ａ）は窪みがない状態での伝熱面における気泡発生・成長メカニズムの説明図、（ｂ）は窪みがある状態での伝熱面における気泡発生・成長メカニズムの説明図。
【図７】別例の図４のＬ１線上でのＥＧＲガス温度、冷媒温度、熱流束、単位面積当たりの窪みの数について説明図。
【図８】別例の図４のＬ１線上でのＥＧＲガス温度、冷媒温度、熱流束、単位面積当たりの窪みの数について説明図。
【図９】別例の熱交換部における窪みの分布について説明図。
【図１０】別例の熱交換部における窪みの分布について説明図。
【図１１】別例の熱交換部における窪みの分布について説明図。
【符号の説明】
【００４８】
１０…沸騰冷却用プレート式熱交換器、１８…角パイプ、１９…角パイプ、２０…角パイプ、２１…角パイプ、２２…熱交換部、２３ａ…ＥＧＲガス入口、２３ｂ…ＥＧＲガス出口、２４ａ…冷媒入口、２４ｂ…冷媒出口、３０…窪み、Ｐｒ…冷媒通路、Ｐｅ…ＥＧＲガス通路。
【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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