JP2017187197A - 排気熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気熱交換装置において、高温流体流路の上流側での伝熱部材の温度上昇を抑制する。【解決手段】内燃機関から排出される排気が高温流体流れ方向に沿って流通する高温流体流路１１０Ａと、冷却媒体が低温流体流れ方向に沿って流通する低温流体流路１１０Ｂと、高温流体流路１１０Ａおよび低温流体流路１１０Ｂとの間で熱を伝達する伝熱部材１１１、１１２とを備え、低温流体流路１１０Ｂでは、高温流体流路１１０Ａにおける高温流体流れ方向の上流側に対応する部位を他の部位よりも伝熱性能が高くする。あるいは、高温流体流路１１０Ａでは、高温流体流れ方向を下流側よりも伝熱性能が低くする。【選択図】図７

Description

本発明は、燃焼により発生する排気と冷却媒体との間で熱交換を行うことで排気を冷却する排気熱交換装置に関する。

従来より、排気熱交換装置として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。特許文献１に記載の排気熱交換装置では、高温流体である排気が流通する高温流体流路と、低温流体である冷却水が流通する低温流体流路とが形成され、高温流体流路には、熱交換を促進させるためにインナーフィンが配置されている。

また、排気熱交換装置では高温流体と低温流体の温度差が大きく、低温流体流路にインナーフィンを設けたとしても、低温流体側の放熱性能への寄与度が小さい。このため、製造コストの観点から低温流体流路にインナーフィンを配置しないことが一般的である。

特開２０１２−２４８１号公報

しかしながら、低温流体流路にインナーフィンを配置しない場合には、排気入口に近く排気温度が高い高温流体流路の上流側で、伝熱部材であるプレートの温度が局所的に上昇することがある。このような場合、高温流体流路の上流側でインナーフィンが熱応力によって破損したり、もしくは低温流体流路における高温流体流路の上流側に対応する部位で低温流体が沸騰するおそれがある。

本発明は上記点に鑑み、排気熱交換装置において、高温流体流路の上流側での伝熱部材の温度上昇を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関から排出される排気が高温流体流れ方向に沿って流通する高温流体流路（１１０Ａ）と、冷却媒体が低温流体流れ方向に沿って流通する低温流体流路（１１０Ｂ）と、高温流体流路および低温流体流路との間で熱を伝達する伝熱部材（１１１、１１２）とを備え、低温流体流路は、高温流体流路における高温流体流れ方向の上流側に対応する部位が他の部位よりも伝熱性能が高くなっていることを特徴としている。

これにより、伝熱部材における高温流体流路の上流側に対応する部位で、伝熱面温度に対する冷却媒体温度の寄与度を増大させることができ、伝熱部材の温度を下げることできる。この結果、排気が流入する高温流体流路の上流側での温度上昇を抑制でき、低温流体流路における高温流体流路の上流側に対応する部位での温度上昇を抑制できる。

また、請求項６に記載の発明では、高温流体流路は、高温流体流れ方向における上流側が下流側よりも伝熱性能が低くなっていることを特徴としている。

これによっても、伝熱部材における高温流体流路の上流側に対応する部位で、伝熱面温度に対する冷却媒体温度の寄与度を増大させることができ、伝熱部材の温度を下げることできる。この結果、排気が流入する高温流体流路の上流側での温度上昇を抑制でき、低温流体流路における高温流体流路の上流側に対応する部位での温度上昇を抑制できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態の排気熱交換装置の斜視図である。 第１実施形態の排気熱交換装置の正面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図２のＶ−Ｖ断面図であり、高温流体流路の上流側における断面構成を示している。 図２のＶＩ−ＶＩ断面図であり、高温流体流路の下流側における断面構成を示している。 流体流れが並行流である場合のインナーフィンの配置を示す説明図である。 高温流体流路から低温流体流路への熱の移動を示す説明図である。 流体流れが対向流である場合のインナーフィンの配置を示す説明図である。 第２実施形態の流体流れが並行流である場合のインナーフィンの配置を示す説明図である。 第２実施形態の流体流れが対向流である場合のインナーフィンの配置を示す説明図である。 第３実施形態の流体流れが並行流である場合のインナーフィンの配置を示す説明図である。 第３実施形態の流体流れが対向流である場合のインナーフィンの配置を示す説明図である。 第４実施形態のＥＧＲクーラの内部を示す平面図である。 第４実施形態のＥＧＲクーラの内部を示す正面図である。 第４実施形態のインナーフィンの配置を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る排気熱交換装置を、内燃機関（以下、エンジンという）の排気再循環装置（すなわち、ＥＧＲ装置）におけるＥＧＲクーラ１００に適用したものである。ＥＧＲ装置は、車両のエンジンに設けられた排気中の窒素酸化物低減用の装置である。ＥＧＲクーラ１００は、エンジンの吸気側に再循環させる排気を、エンジン冷却用の熱媒体としての冷却水によって冷却する排気熱交換装置である。以下、図１〜図９を用いて、ＥＧＲクーラ１００の構成について説明する。

ＥＧＲクーラ１００は、エンジンの吸気側に再循環させる排気をエンジン冷却用の冷却水によって冷却する排気熱交換装置である。ＥＧＲクーラ１００は、複数のチューブ１１０、蓋プレート１２１、１２２、フランジ１７１、１７２、および水パイプ１８１、１８２等から構成されている。これらの各部材は、軽量で熱伝導性に優れ、且つ安価なアルミニウム材、あるいはアルミニウム合金材から成形されており、各部材の当接部がろう付あるいは溶接により接合されている。

チューブ１１０は、内部の高温流体流路１１０Ａを排気が流通する細長で扁平状の管部材である。チューブ１１０は、２枚のチューブプレート、即ち第１プレート１１１および第２プレート１１２から形成されている。

プレート１１１、１１２は、細長で長手方向の端部が半円状に形成された板部材であり、外周部に対して内側となる内側領域が対向するプレート１１１、１１２側に向けて浅くへこむように打ち出しされて形成されている。

プレート１１１、１１２の長手方向の両端側には、図３に示す排気用貫通孔１１１ａ、１１２ａが形成されている。排気用貫通孔１１１ａ、１１２ａは排気流通用の円形孔である。第１プレート１１１の排気用貫通孔１１１ａの周囲には、第２プレート１１２側に縁立て部（つまり、バーリング部）が設けられており、第２プレート１１２の排気用貫通孔１１２ａの周囲には、第１プレート１１１と反対側に縁立て部が設けられている。

プレート１１１、１１２における排気用貫通孔１１１ａ、１１２ａの更に両先端側には、図４に示す水用貫通孔１１１ｂ、１１２ｂが形成されている。水用貫通孔１１１ｂ、１１２ｂは冷却水流通用の円形孔である。各プレート１１１、１１２の水用貫通孔１１１ｂ、１１２ｂの周囲には、対向するプレート１１１、１１２側に縁立て部が設けられている。

図３〜図６に示すように、第２プレート１１２の外周部には、第１プレート１１１側に向けて起された縁立て部１１２ｅが形成されている。縁立て部１１２ｅは、第１プレート１１１側に向けて多少拡がるようになっている。縁立て部１１２ｅの先端部は、対向する第１プレート１１１の位置を超えるように延設されている。

チューブ１１０を構成する第１プレート１１１と第２プレート１１２は、所定間隔を持って配置された状態で接合されている。第１プレート１１１と第２プレート１１２の間には、高温流体である排気が流通する高温流体流路１１０Ａが形成される。高温流体流路１１０Ａは、各チューブ１１０の内部に形成された内部流路となっている。

高温流体流路１１０Ａを流通する排気は、図１、図２における左側から右側に向かって流れる。つまり、図１、図２中の左側から右側に向かう方向が高温流体流れ方向となっている。

チューブ１１０は、チューブ１１０の厚み方向に複数積層されている。各チューブ１１０が積層される際には、１つのチューブ１１０の縁立て部１１２ｅに隣のチューブ１１０が当接して、互いのチューブ１１０が位置決めされる。隣り合う各チューブ１１０の外周部（つまり、各プレート１１１、１１２の外周部）が互いに接合されている。１つのチューブ１１０の縁立て部１１２ｅは、隣のチューブ１１０の縁立て部１１２ｅに当接して接合されている。

チューブ１１０の第２プレート１１２に形成された排気用貫通孔１１２ａは、隣接するチューブ１１０の第１プレート１１１に形成された排気用貫通孔１１１ａに嵌合して接合されている。図３に示すように、排気流入側では、各チューブ１１０の排気用貫通孔１１１ａ、１１２ａが互いに接続され、全体が筒状の空間となる第１ガス連通部１３１が形成されている。また、排気流出側でも同様に、各チューブ１１０の排気用貫通孔１１１ａ、１１２ａが互いに接続され、全体が筒状の空間となる第２ガス連通部１３２が形成されている。第１ガス連通部１３１は、排気流入側の連通部であり、第２ガス連通部１３２は、排気流出側の連通部である。

１つのチューブ１１０においては、第１プレート１１１の排気用貫通孔１１１ａと第２プレート１１２の排気用貫通孔１１２ａは接合されておらず、チューブ積層方向に隙間が形成されている。ガス連通部１３１、１３２は、この隙間によって各高温流体流路１１０Ａに連通している。

積層されるチューブ１１０のうち、フランジ１７１、１７２から最も遠い側のチューブ１１０の第２プレート１１２（つまり、蓋プレート１２２に対向する第２プレート１１２）には、第２排気用貫通孔１１２ａは設けられていない。このため、ガス連通部１３１、１３２のチューブ積層方向の一端側は閉塞された形となっている。

チューブ１１０が複数積層された状態において、各チューブ１１０の間には、各プレート１１１、１１２の内部領域で浅くへこむように打ち出しされた部位によって、低温流体である冷却水が流通する低温流体流路１１０Ｂが形成されている。低温流体流路１１０Ｂは、各チューブ１１０の間に形成されたチューブ間流路となっている。

低温流体流路１１０Ｂを流通する冷却水は、図１、図２における左側から右側に向かって流れる。つまり、図１、図２中の左側から右側に向かう方向が低温流体流れ方向となっている。本実施形態のＥＧＲクーラ１００では、高温流体流路１１０Ａを流通する排気と、低温流体流路１１０Ｂを流通する冷却水が同一方向に流れる並行流となっている。

各チューブ１１０における水用貫通孔１１１ｂ、１１２ｂは、互いに嵌合して接合されている。図４に示すように、冷却水流入側では、各チューブ１１０の水用貫通孔１１１ｂ、１１２ｂが互いに接続され、全体が筒状の空間となる水連通部１４１が形成されている。冷却水流出側でも同様に、各チューブ１１０の水用貫通孔１１１ｂ、１１２ｂが互いに接続され、全体が筒状の空間となる水連通部１４２が形成されている。水連通部１４１、１４２は、各低温流体流路１１０Ｂに連通している。第１水連通部１４１は冷却水流入側の連通部であり、第２水連通部１４２は冷却水流出側の連通部である。

蓋プレート１２１、１２２は、複数積層されたチューブ１１０の積層方向の一端側および他端側に接合される板部材である。蓋プレート１２１、１２２によって、それぞれ対向するチューブ１１０との間に低温流体流路１１０Ｂが形成されている。

蓋プレート１２１、１２２は、上記第２プレート１１２と類似なプレートであり、図３、図４に示すように、排気用貫通孔１２１ａ、水用貫通孔１２１ｂが形成されている。図３に示すように、排気用貫通孔１２１ａは、蓋プレート１２１に対向するチューブ１１０の排気用貫通孔１１１ａに嵌合して接合されている。図４に示すように、水用貫通孔１２１ｂは、外側に向けて開口している。

フランジ１７１、１７２は、ガス連通部１３１、１３２に接合されて、車両側の排気再循環装置における排気管と接続される接続用部材である。フランジ１７１、１７２は、外形が菱形状を成す板部材である。フランジ１７１、１７２は、中心部に貫通孔１７１ａ、１７２ｃが形成され、両端側にボルトによる締結用のボルト孔１７１ｂ、１７２ｄが形成されている。

第１フランジ１７１の貫通孔１７１ａは、第１ガス連通路１３１に連通するように、蓋プレート１２１に接合されている。第２フランジ１７２の貫通孔１７２ｃは、ガス連通路１３２に連通するように、蓋プレート１２１に接合されている。

第１水パイプ１８１は、冷却水流入用の管部材であり、第１水連通部１４１と連通している。第１水パイプ１８１は、第１水連通部１４１に対応する蓋プレート１２１の水用貫通孔１２１ｂに接合されている。第２水パイプ１８２は、冷却水流出用の管部材であり、水連通部１４２と連通している。第２水パイプ１８２は、第２水連通部１４２に対応する蓋プレート１２１の水用貫通孔１２１ｂに接合されている。

図５、図６に示すように、高温流体流路１１０Ａには、高温流体用フィン１６０が設けられており、低温流体流路１１０Ｂには、低温流体用フィン１６１が設けられている。これらのフィン１６０、１６１は、排気と冷却水との熱交換を促進するための熱交換促進部材であり、例えばオフセットフィンを用いることができる。

高温流体用フィン１６０および低温流体用フィン１６１は、チューブ１１０を構成するプレート１１１、１１２に接合されている。つまり、プレート１１１、１１２の一方の面には、高温流体用フィン１６０が接合され、プレート１１１、１１２の他方の面には、低温流体用フィン１６１が接合されている。このため、プレート１１１、１１２は、高温流体流路１１０Ａと低温流体流路１１０Ｂとの間で熱を伝達する伝熱部材となっている。

次に、高温流体流路１１０Ａの高温流体用フィン１６０と、低温流体流路１１０Ｂの低温流体用フィン１６１の配置関係を図７を用いて説明する。

ここで、高温流体流路１１０Ａにおける高温流体流れ方向の中心を境にして、第１ガス連通部１３１に近い側を高温流体流路１１０Ａの上流側とし、第２ガス連通部１３２に近い側を高温流体流路１１０Ａの下流側とする。高温流体流路１１０Ａの上流側は排気入口側ともいうことができ、高温流体流路１１０Ａの下流側は排気出口側ともいうことができる。排気入口に近い高温流体流路１１０Ａの上流側は、下流側よりも排気温度が高くなっている。

また、低温流体流路１１０Ｂにおける低温流体流れ方向の中心を境にして、第１水連通部１４１に近い側を低温流体流路１１０Ｂの上流側とし、第２水連通部１４２に近い側を低温流体流路１１０Ｂの下流側とする。低温流体流路１１０Ｂの上流側は冷却水入口側ともいうことができ、低温流体流路１１０Ｂの下流側は冷却水出口側ともいうことができる。

図７（ａ）に示すように、高温流体用フィン１６０は、高温流体流路１１０Ａの上流側から下流側の流路全体に亘って設けられている。これに対し、図７（ｂ）に示すように、低温流体用フィン１６１は、低温流体流路１１０Ｂにおいて、高温流体流路１１０Ａの上流側に対応する部位にのみ設けられている。本実施形態のＥＧＲクーラ１００は、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが並行流であり、高温流体流路１１０Ａの上流側と低温流体流路１１０Ｂの上流側とが対応している。このため、低温流体用フィン１６１は、低温流体流路１１０Ｂの上流側のみに設けられている。

図８に示すように、高温流体流路１１０Ａを流通する高温の排気から低温流体流路１１０Ｂを流通する低温の冷却水への伝熱が行われる。

高温流体流路１１０Ａ側の伝熱量Ｑは、数式１によって求めることができる。

低温流体流路１１０Ｂ側の伝熱量Ｑは、数式２によって求めることができる。

これらの数式１および数式２から、以下の数式３を導き出すことができる。

但し、Ｑ：伝熱量、Ｆｇ：高温流体側伝熱面積、Ｆｗ：低温流体側伝熱面積、αｇ：高温流体側熱伝達率、αｗ：低温流体側熱伝達率、Ｔｇ：高温流体温度、Ｔｗ：低温流体温度、Ｔｗａｌｌ：伝熱面温度である。

上記数式３から、プレート１１１、１１２の伝熱面温度Ｔｗａｌｌを下げるためには、高温流体側伝熱面積Ｆｇと高温流体側熱伝達率αｇを小さくするか、あるいは低温流体側伝熱面積Ｆｗと低温流体側熱伝達率αｗを大きくすればよいことが分かる。

上述のように、本実施形態では、低温流体流路１１０Ｂにおいて、高温流体流路１１０Ａの上流側に対応する部位に低温流体用フィン１６１を設けている。このため、低温流体流路１１０Ｂの高温流体流路１１０Ａの上流側に対応する部位では、他の部位よりも低温流体側伝熱面積Ｆｗと低温流体側熱伝達率αｗを大きくすることができる。これにより、プレート１１１、１１２における高温流体流路１１０Ａの上流側に対応する部位では、伝熱面温度Ｔｗａｌｌに対する冷却水温度Ｔｗの寄与度を増大させることができ、プレート１１１、１１２の伝熱面温度Ｔｗａｌｌを下げることできる。

この結果、高温流体流路１１０Ａの上流側では、高温流体側フィン１６０の温度上昇を抑制でき、高温流体側フィン１６０に発生する熱応力が低下することで高温流体側フィン１６０が破損することを抑制できる。また、低温流体流路１１０Ｂ側では、冷却水が沸騰することを抑制できる。

本第１実施形態では、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが同一である並行流とした例について説明したが、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが反対である対向流としてもよい。排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬを対向流とした場合について、図９を用いて説明する。

図９（ａ）に示すように、高温流体用フィン１６０は、高温流体流路１１０Ａの流路全体に亘って設けられている。図９（ｂ）に示すように、低温流体用フィン１６１は、低温流体流路１１０Ｂにおいて、高温流体流路１１０Ａの上流側に対応する部位にのみ設けられている。排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが対向流である場合には、高温流体流路１１０Ａの上流側と低温流体流路１１０Ｂの下流側とが対応するため、低温流体用フィン１６１は、低温流体流路１１０Ｂの下流側のみに設ければよい。これにより、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが対向流の場合においても、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬを並行流の場合と同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

本第２実施形態では、図１０（ａ）に示すように、高温流体用フィン１６０は、高温流体流路１１０Ａの流路全体に亘って設けられている。また、図１０（ｂ）に示すように、低温流体用フィン１６１は、低温流体流路１１０Ｂの流路全体に亘って設けられている。なお、図１０は、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが並行流である例を示している。

本第２実施形態では、高温流体流路１１０Ａの上流側と下流側で、高温流体用フィン１６０の種類を異ならせている。高温流体流路１１０Ａの上流側には、第１高温流体用フィン１６０ａが設けられている。高温流体流路１１０Ａの下流側には、第２高温流体用フィン１６０ｂが設けられている。

第１高温流体用フィン１６０ａは、第２高温流体用フィン１６０ｂよりも伝熱性能が低くなっている。例えば、第１高温流体用フィン１６０ａと第２高温流体用フィン１６０ｂとでフィンの種類を異ならせ、第１高温流体用フィン１６０ａとして伝熱性能が低いストレートフィンを用い、第２高温流体用フィン１６０ｂとして伝熱性能が高いオフセットフィンを用いてもよい。あるいは、第１高温流体用フィン１６０ａと第２高温流体用フィン１６０ｂとで同種のフィンを用い、第１高温流体用フィン１６０ａを第２高温流体用フィン１６０ｂよりもフィン密度を低くしてもよい。

本第２実施形態の構成によれば、高温流体流路１１０Ａの上流側では、下流側よりも上述した数式３の高温流体側伝熱面積Ｆｇと高温流体側熱伝達率αｇを小さくすることができる。これにより、プレート１１１、１１２における高温流体流路１１０Ａの上流側に対応する部位で伝熱面温度Ｔｗａｌｌを下げることができる。この結果、本第２実施形態の構成においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることできる。

本第２実施形態では、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが並行流である例について説明したが、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬを図１１に示す対向流としてもよい。

図１１（ａ）に示す例においても、高温流体流路１１０Ａの上流側には、第１高温流体用フィン１６０ａが設けられ、高温流体流路１１０Ａの下流側には、第２高温流体用フィン１６０ｂが設けられている。また、図１１（ｂ）に示すように、低温流体流路１１０Ｂの上流側から下流側に亘って低温流体用フィン１６１が設けられている。これにより、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが対向流の場合においても、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬを並行流の場合と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上記各実施形態と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

本第３実施形態では、図１２（ａ）に示すように、高温流体用フィン１６０は、高温流体流路１１０Ａの流路全体に亘って設けられている。また、図１２（ｂ）に示すように、低温流体用フィン１６１は、低温流体流路１１０Ｂの流路全体に亘って設けられている。なお、図１２は、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが並行流である例を示している。

本第３実施形態では、上記第２実施形態と同様、高温流体流路１１０Ａには、上流側に第１高温流体用フィン１６０ａを設け、下流側に第２高温流体用フィン１６０ｂを設けている。第１高温流体用フィン１６０ａは、第２高温流体用フィン１６０ｂよりも伝熱性能が低くなっている。

さらに本第３実施形態では、低温流体流路１１０Ｂの上流側と下流側で、低温流体用フィン１６１の種類を異ならせている。低温流体流路１１０Ｂの上流側には、第１低温流体用フィン１６１ａが設けられている。低温流体流路１１０Ｂの下流側には、第２低温流体用フィン１６１ｂが設けられている。第１低温流体用フィン１６１ａは、第２低温流体用フィン１６１ｂよりも伝熱性能が高くなっている。

本第３実施形態の構成によれば、高温流体流路１１０Ａの上流側では、下流側よりも上述した数式３の高温流体側伝熱面積Ｆｇと高温流体側熱伝達率αｇを小さくすることができる。さらに、低温流体流路１１０Ｂの上流側では、下流側よりも低温流体側伝熱面積Ｆｗと低温流体側熱伝達率αｗを大きくすることができる。これにより、プレート１１１、１１２における高温流体流路１１０Ａの上流側に対応する部位で、伝熱面温度Ｔｗａｌｌを効果的に下げることができる。この結果、本第３実施形態の構成においても、上記各実施形態と同様の効果を得ることできる。

本第３実施形態では、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが並行流である例について説明したが、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬを図１３に示す対向流としてもよい。

図１３（ａ）に示す例においても、高温流体流路１１０Ａの上流側には、第１高温流体用フィン１６０ａが設けられ、高温流体流路１１０Ａの下流側には、第２高温流体用フィン１６０ｂが設けられている。また、図１３（ｂ）に示すように、低温流体流路１１０Ｂの上流側には、第２低温流体用フィン１６１ｂが設けられ、低温流体流路１１０Ｂの下流側には、第１低温流体用フィン１６１ａが設けられている。これにより、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬが対向流の場合においても、排気流れ方向ＣＨと冷却水流れ方向ＣＬを並行流の場合と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上記各実施形態と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図１４、図１５に示すように、本第４実施形態のＥＧＲクーラ１００は、シェルアンドチューブ型の熱交換器として構成されている。具体的には、ＥＧＲクーラ１００には、積層された複数のチューブ１１０を内部に収納するケーシング２００が設けられている。ケーシング２００は、角パイプ状の容器体として構成されている。冷却水通路１１０Ｂは、チューブ１１０とチューブ１１０との間、およびチューブ１１０とケーシング２００との間に形成される。

図１６（ａ）に示すように、高温流体用フィン１６０は、高温流体流路１１０Ａの上流側から下流側の流路全体に亘って設けられている。これに対し、図１６（ｂ）に示すように、低温流体用フィン１６１は、低温流体流路１１０Ｂにおいて、高温流体流路１１０Ａの上流側に対応する部位、すなわち低温流体流路１１０Ｂの上流側に設けられている。

以上説明した本第４実施形態では、低温流体流路１１０Ｂにおける高温流体流路１１０Ａの上流側に対応する部位に低温流体用フィン１６１を設けることで、低温流体側伝熱面積Ｆｗと低温流体側熱伝達率αｗを大きくすることができる。これにより、ＥＧＲクーラ１００をシェルアンドチューブ型とした場合においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、ＥＧＲクーラ１００をシェルアンドチューブ型とした場合において、上記第２実施形態および上記第３実施形態のように、高温流体流路１１０Ａの上流側と下流側で高温流体用フィン１６０ａ、フィン１６０ｂの伝熱性能を異ならせたり、低温流体流路１１０Ｂの上流側と下流側で低温流体用フィン１６１ａ、フィン１６１ｂの伝熱性能を異ならせたりしてもよい。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上記各実施形態では、高温流体流路１１０Ａあるいは低温流体流路１１０Ｂの少なくとも一方において、上流側と下流側の２段階で伝熱性能を異ならせるようにしたが、これに限らず、伝熱性能を３段階以上で異ならせてもよい。

（２）上記各実施形態では、フィン１６０、１６１を用いて、高温流体流路１１０Ａあるいは低温流体流路１１０Ｂの少なくとも一方において、上流側と下流側とで伝熱性能を異ならせるようにしたが、これに限らず、フィン１６０、１６１以外の手段によって、高温流体流路１１０Ａあるいは低温流体流路１１０Ｂの少なくとも一方において、上流側と下流側とで伝熱性能を異ならせるようにしてもよい。

（３）本発明の排気熱交換装置を構成する各部材は、アルミニウム材やアルミニウム合金材に限定されるものではなく、例えばステンレスなどを用いてもよい。

（４）上記各実施形態では、本発明の排気熱交換装置をＥＧＲクーラ１００に適用した例について説明したが、これに限らず、排気熱交換装置を排熱回収装置などに適用してもよい。さらに、本発明の排気熱交換装置は自動車用に限定されるものではなく、非自動車用排気熱交換装置としてもよい。

１００ ＥＧＲクーラ
１１０ チューブ
１１０Ａ 高温流体流路
１１０Ｂ 低温流体流路
１１１、１１２ プレート（伝熱部材）
１６０ 高温流体用フィン
１６０ａ 第１高温流体用フィン
１６０ｂ 第２高温流体用フィン
１６１ 低温流体用フィン
１６１ａ 第１低温流体用フィン
１６１ｂ 第２低温流体用フィン

Claims (8)

1. 内燃機関から排出される排気が高温流体流れ方向に沿って流通する高温流体流路（１１０Ａ）と、
   冷却媒体が低温流体流れ方向に沿って流通する低温流体流路（１１０Ｂ）と、
   前記高温流体流路および前記低温流体流路との間で熱を伝達する伝熱部材（１１１、１１２）とを備え、
   前記低温流体流路は、前記高温流体流路における前記高温流体流れ方向の上流側に対応する部位が他の部位よりも伝熱性能が高くなっている排気熱交換装置。
2. 前記高温流体流れ方向と前記低温流体流れ方向が同じ並行流となっており、
   前記低温流体流路は、前記低温流体流れ方向の上流側が下流側よりも伝熱性能が高くなっている請求項１に記載の排気熱交換装置。
3. 前記高温流体流れ方向と前記低温流体流れ方向が反対の対向流となっており、
   前記低温流体流路は、前記低温流体流れ方向の上流側が下流側よりも伝熱性能が低くなっている請求項１に記載の排気熱交換装置。
4. 前記低温流体流路には、前記高温流体流路における前記高温流体流れ方向の上流側に対応する部位に低温流体用フィン（１６１）が配置され、他の部位には前記低温流体用フィンが配置されていない請求項１ないし３のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
5. 前記低温流体流路には、前記高温流体流路の前記高温流体流れ方向における上流側に対応する部位に第１低温流体用フィン（１６１ａ）が配置され、その他の部位に第２低温流体用フィン（１６１ｂ）が配置されており、
   前記第１低温流体用フィンは、前記第２低温流体用フィンよりも伝熱性能が高い請求項１ないし３のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
6. 内燃機関から排出される排気が高温流体流れ方向に沿って流通する高温流体流路（１１０Ａ）と、
   冷却媒体が低温流体流れ方向に沿って流通する低温流体流路（１１０Ｂ）と、
   前記高温流体流路および前記低温流体流路との間で熱を伝達する伝熱部材（１１１、１１２）とを備え、
   前記高温流体流路は、前記高温流体流れ方向における上流側が下流側よりも伝熱性能が低くなっている排気熱交換装置。
7. 前記高温流体流路は、前記高温流体流れ方向における上流側が下流側よりも伝熱性能が低くなっている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
8. 前記高温流体流路には、前記高温流体流れ方向における上流側に第１高温流体用フィン（１６０ａ）が配置され、前記高温流体流れ方向における下流側に第２高温流体用フィン（１６０ｂ）が配置されており、
   前記第１高温流体用フィンは、前記第２高温流体用フィンよりも伝熱性能が低い請求項６または７に記載の排気熱交換装置。

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