JP2013213424A - 排気ガス熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガス熱交換器に設けられる排気ガス導入管の中心軸方向が、排気ガス熱交換器内の排気ガス通路の延びる方向に対して傾斜した場合であっても、冷媒による排気ガスの熱交換効率を向上させることが可能な構造を備える、排気ガス熱交換器を提供する。
【解決手段】この排気ガス熱交換器１００は、冷媒案内部材１９０の一端Ｔ１は、冷媒導入口ＣＲ１の近傍において、冷媒導入口ＣＲ１よりも排気ガス導出口ＥＲ２側に位置し、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２は、冷媒導入口ＣＲ１よりも排気ガス導入口ＥＲ１側に位置するとともに、排気ガス導入管１２１の開口投影に重なる領域に位置する。
【選択図】図９

Description

この発明は、燃焼により発生した排気ガスと、水、ガス等を用いた冷媒との間で熱交換を行う、排気ガス熱交換器の構造に関する。

排気ガス熱交換器を開示する先行技術文献として、特開２００４−１７７０６０号公報（特許文献１）、特開２００３−０９０６９３号公報（特許文献２）、特開２００６−２０７８８７号公報（特許文献３）、および、特開２０１０−１９００６４号公報（特許文献４）等が挙げられる。

特許文献１には、ケーシングの内部に配置される扁平パイプの表面に突起を形成し、冷却水が均等に流通する排気ガス熱交換器が開示されている。

特許文献２には、タンクの内部に配置される扁平パイプの表面にリブを設けることで、冷却水を分流させる排気熱交換器が開示されている。

特許文献３には、一枚の平板を複数折り返して、冷却水通路と排ガス通路とを形成し、冷却水通路に突出するよう複数のディンプル（凸部）を形成することで、幅方向において均等に冷却水を流通させる熱交換器が開示されている。

特許文献４には、ＥＧＲガスクーラ内に導入された冷却水が、ガス交換部において最短距離で流出しないようにするための整流部が、冷却水流入部側から対向する側へ延びるように設けられている。

特開２００４−１７７０６０号公報 特開２００３−０９０６９３号公報 特開２００６−２０７８８７号公報 特開２０１０−１９００６４号公報

排気ガス熱交換器をエンジン周りに搭載しようとした場合、配置スペース等の搭載制約により、排気ガス熱交換器に設けられる排気ガス導入管の中心軸方向が、排気ガス熱交換器内の排気ガス通路の延びる方向と平行にならず、排気ガス導入管の中心軸方向が、排気ガス熱交換器内の排気ガス通路の延びる方向に対して傾斜する場合がある。

このように、排気ガス導入管の中心軸方向が傾斜した状態で、排気ガス導入管が排気ガス熱交換器に設けられた場合には、排気ガス熱交換器の排気ガス通路の内部で、高温の排気ガスが偏流し、冷却水等の冷媒との接触面積が減少し、排気ガスの効率的な冷却ができない場合が生じる。

これは、排気ガスの偏流により、排気ガス通路の内部に生じる「排気ガスの主な流れ」と、上記先行技術文献に開示される冷却水通路内に設けられる案内部材によって整流された「冷媒の主な流れ」との経路が異なるため、排気ガスと冷媒との接触機会が少ないため、効率的な熱交換が妨げられるからである。

したがって、この発明は上記課題に鑑みてなされたもので、配置スペース等の搭載制約により、排気ガス熱交換器に設けられる排気ガス導入管の中心軸方向が、排気ガス熱交換器内の排気ガス通路の延びる方向に対して傾斜した場合であっても、冷媒による排気ガスの熱交換効率を向上させることが可能な構造を備える、排気ガス熱交換器を提供することを目的とする。

この発明に基づいた一の局面における排気ガス熱交換器においては、排気ガス通路と冷媒通路とに区画され、上記排気ガス通路に排気ガスを導入し、上記冷媒通路に冷媒を導入して、上記排気ガスと上記冷媒との間で熱交換を行なうことにより上記排気ガスの冷却を行なう排気ガス熱交換器であって、以下の構成を備える。

上記排気ガス通路および上記冷媒通路が内部に形成されるケースと、上記ケースに連結され、上記排気ガスを上記排気ガス通路に導入する排気ガス導入管と、上記ケースに連結され、上記排気ガスを上記排気ガス通路から導出する排気ガス導出管とを備える。

上記ケースに連結され、上記冷媒を上記冷媒通路に導入する冷媒導入路と、上記ケースに連結され、上記冷媒を上記冷媒通路から導出する冷媒導出路と、上記ケースの内部において所定の間隙を隔てて複数配置することにより、複数の上記排気ガス通路と複数の上記冷媒通路とを交互に形成するとともに、上記排気ガス導入管が対向する位置に排気ガス導入口を形成し、上記排気ガス導出管が対向する位置に排気ガス導出口を形成し、上記冷媒導入路が対向する位置に冷媒導入口を形成し、上記冷媒導出路が対向する位置に冷媒導出口を形成する仕切壁部材と、を備える。

一の方向に延びる上記排気ガス通路を挟んで、上記ケースの一端側に上記排気ガス導入管が連結されるとともに、上記ケースの他端側に上記排気ガス導出管が連結され、上記冷媒導入路は、上記一の方向に対して交差する方向の側であって、上記ケースの上記排気ガス導入管寄りの位置に設けられ、上記冷媒導出路は、上記冷媒導入路の連結位置の側と同一の側であって、上記ケースの上記排気ガス導出管寄りの位置に設けられる。

上記排気ガス導入管の中心軸が、上記排気ガス導入口に向かうにしたがって上記冷媒導入口から遠ざかる方向に傾斜するように、上記排気ガス導入管が上記ケースに連結される。

上記冷媒通路のそれぞれには、上記冷媒通路の一部を塞ぎ、連続する線状の冷媒案内部材が配置され、上記冷媒案内部材の一端は、上記冷媒導入口の近傍において、上記冷媒導入口よりも上記排気ガス導出口側に位置し、上記冷媒案内部材の他端は、上記冷媒導入口よりも上記排気ガス導入口側に位置するとともに、上記排気ガス導入管の開口投影に重なる領域に位置する。

他の形態において、上記冷媒通路において、上記冷媒導入口側から見た場合の上記冷媒通路の第１最小開口面積は、上記冷媒導入路の最小開口面積および上記冷媒導入口の開口総面積のいずれか小さい方の面積よりも大きく設けられている。

他の形態において、上記冷媒通路において、上記排気ガス導入口側から見た場合の上記冷媒通路の第２最小開口面積は、上記冷媒導入路の最小開口面積および上記冷媒導入口の開口総面積のいずれか小さい方の面積よりも大きく設けられている。

他の形態において、上記仕切壁部材は、上記排気ガス通路側から上記冷媒通路側に向かって膨出する線状の連続した凸部領域を有し、隣り合う上記仕切壁部材の上記凸部領域が相互に当接することにより、上記冷媒案内部材が形成される。

この発明に基づいた他の局面における排気ガス熱交換器においては、排気ガス通路と冷媒通路とに区画され、上記排気ガス通路に排気ガスを導入し、上記冷媒通路に冷媒を導入して、上記排気ガスと上記冷媒との間で熱交換を行なうことにより上記排気ガスの冷却を行なう排気ガス熱交換器であって、以下の構成を備える。

上記排気ガス通路および上記冷媒通路が内部に形成されるケースと、上記ケースに連結され、上記排気ガスを上記排気ガス通路に導入する排気ガス導入管と、上記ケースに連結され、上記排気ガスを上記排気ガス通路から導出する排気ガス導出管とを備える。

上記ケースに連結され、上記冷媒を上記冷媒通路に導入する冷媒導入路と、上記ケースに連結され、上記冷媒を上記冷媒通路から導出する冷媒導出路と、上記ケースの内部において所定の間隙を隔てて複数配置することにより、複数の上記排気ガス通路と複数の上記冷媒通路とを交互に形成するとともに、上記排気ガス導入管が対向する位置に排気ガス導入口を形成し、上記排気ガス導出管が対向する位置に排気ガス導出口を形成し、上記冷媒導入路が対向する位置に冷媒導入口を形成し、上記冷媒導出路が対向する位置に冷媒導出口を形成する仕切壁部材と、を備える。

一の方向に延びる上記排気ガス通路を挟んで、上記ケースの一端側に上記排気ガス導入管が連結されるとともに、上記ケースの他端側に上記排気ガス導出管が連結され、上記冷媒導入路は、上記一の方向に対して交差する方向の側であって、上記ケースの上記排気ガス導出管寄りの位置に設けられ、上記冷媒導出路は、上記冷媒導入路の連結位置の側と同一の側であって、上記ケースの上記排気ガス導入管寄りの位置に設けられる。

上記排気ガス導入管の中心軸が、上記排気ガス導入口に向かうにしたがって上記冷媒導出口から遠ざかる方向に傾斜するように、上記排気ガス導入管が上記ケースに連結される。

上記冷媒通路のそれぞれには、上記冷媒通路の一部を塞ぎ、連続する線状の冷媒案内部材が配置され、上記冷媒案内部材の一端は、上記冷媒導出口の近傍において、上記冷媒導出口よりも上記排気ガス導出口側に位置し、上記冷媒案内部材の他端は、上記冷媒導出口よりも上記排気ガス導入口側に位置するとともに、上記排気ガス導入管の開口投影に重なる領域に位置する。

この発明に基づいた排気ガス熱交換器によれば、排気ガス熱交換器に設けられる排気ガス導入管の中心軸方向が、排気ガス熱交換器内の排気ガス通路の延びる方向に対して傾斜した場合であっても、冷媒による排気ガスの熱交換効率を向上させることが可能な構造を備える、排気ガス熱交換器を提供する。

実施の形態における排気ガス熱交換器を用いたＥＧＲガス冷却装置の模式図である。 実施の形態における排気ガス熱交換器の構造を示す部分断面斜視図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 図３中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 図３中のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。 図３中のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。 図６中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。 実施の形態における排気ガス熱交換器の「排気ガスの主な流れ」と「冷媒の主な流れ」とを示す模式図である。 図３中のＸ−Ｘ線矢視断面図である。 実施の形態における排気ガス熱交換器の冷媒案内部材の端部における当接状態を示す図である。 図３中のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視断面図である。 図３中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視断面図である。 図６中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図に相当する図である。 図３中のＸＶ−ＸＶ線矢視断面図に相当する図である。 他の実施の形態における排気ガス熱交換器の構造を示す、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面に相当する図である。 他の実施の形態における排気ガス熱交換器の「排気ガスの主な流れ」と「冷媒の主な流れ」とを示す断面図である。 さらに他の実施の形態における排気ガス熱交換器の構造を示す断面図である。

本発明に基づいた実施の形態における排気ガス熱交換器の構造について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、各実施の形態に表れる構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。

（ＥＧＲガス冷却装置）
図１を参照して、本実施の形態における排気ガス熱交換器を用いたＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガス冷却装置について説明する。図１は、本実施の形態における排気ガス熱交換器１００をディーゼルエンジン（内燃機関）２００用のＥＧＲガス冷却装置に適用したものである。

ディーゼルエンジン２００（以下、エンジンと略す。）には、エンジン２００から排出される排気の一部をエンジンの吸気側に貫流させる排気再循環管２１０が設けられている。

排気再循環管２１０の途中領域には、エンジン２００の稼動状態に応じてＥＧＲガス量を調節するＥＧＲバルブ２２０が設けられている。このＥＧＲバルブ２２０とエンジン２００との間の排気再循環管２１０に、排気ガス熱交換器１００が配置されている。排気ガス熱交換器１００においては、排気ガス通路に排気ガスを導入し、冷媒通路に冷媒を導入して、排気ガスと冷媒との間で熱交換を行なうことにより排気ガスの冷却が行なわれる。

（排気ガス熱交換器１００）
図２から図８を参照して、排気ガス熱交換器１００の構成について説明する。図２は、本実施の形態における排気ガス熱交換器１００の構造を示す部分断面斜視図、図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図、図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図、図５は、図３中のＶ−Ｖ線矢視断面図、図６は、図３中のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図、図７は、図３中のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図、図８は、図６中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。

図２および図３を参照して、排気ガス熱交換器１００は、排気ガス通路ＥＲおよび冷媒通路ＣＲが内部に区画されるケース１１０を備える。このケース１１０は、排気ガス通路ＥＲが延びるＸ方向に沿って長尺であり、横断面形状が四角形の箱型形状を有している。

ケース１１０の一端側には、排気ガスＥＧを排気ガス通路ＥＲに導入する排気ガス導入管１２１が設けられている。排気ガス導入管１２１には、外部の配管と接続する際に用いられるフランジ１２０が設けられている。排気ガス導入管１２１には、円形の管部材が設けられ、ケース１１０と排気ガス導入管１２１との間には、導入側スカート１２２が設けられ、排気ガスＥＧの外部への漏出を防止している。

ケース１１０において、排気ガス導入管１２１に対して、排気ガス通路ＥＲが延びるＸ方向（一の方向）において、排気ガス通路ＥＲを挟んで、ケース１１０の他端側には、排気ガス通路ＥＲに導入された排気ガスＥＧを排気ガス通路ＥＲから導出する排気ガス導出管１３１が設けられている。

排気ガス導出管１３１には、外部の配管と接続する際に用いられるフランジ１３０が設けられている。排気ガス導出管１３１には、円形の管部材が設けられ、ケース１１０と排気ガス導出管１３１との間には、導出側スカート１３２が設けられ、排気ガスＥＧの外部への漏出を防止している。

ケース１１０には、冷媒ＣＭを冷媒通路ＣＲに導入する冷媒導入路１５０と、冷媒ＣＭを冷媒通路ＣＲから導出する冷媒導出路１７０とが設けられている。冷媒導入路１５０と冷媒導出路１７０は、排気ガス通路ＥＲが延びるＸ方向（一の方向）に対して交差するＹ方向の側であって、ケース１１０の同一の側面側に設けられ、冷媒導入路１５０は、排気ガス導入管１２１寄りの位置に設けられ、冷媒導出路１７０は、排気ガス導出管１３１寄りの位置に設けられている。

冷媒導入路１５０は、冷媒導入管１５１と箱状の冷媒導入カバー１５２とを有する。冷媒導出路１７０は、冷媒導出管１７１と箱状の冷媒導出カバー１７２とを有する。

冷媒導入カバー１５２に覆われたケース１１０の外表面の冷媒導入管１５１が対向する位置には、冷媒導入口ＣＲ１が開口されている（図８参照）。冷媒導出カバー１７２に覆われたケース１１０の外表面の冷媒導出管１７１が対向する位置には、冷媒導出口ＣＲ２が開口されている。

図４を参照して、ケース１１０の内部において所定の間隙を隔てて複数配置されることにより、複数の排気ガス通路ＥＲと複数の冷媒通路ＣＲとが交互に区画されるとともに、排気ガス導入管１２１が対向する位置に排気ガス導入口ＥＲ１が形成され、排気ガス導出管１３１が対向する位置に排気ガス導出口ＥＲ２が形成される仕切壁部材１８０が、本実施の形態では１０枚設けられている。

図５から図７を参照して、本実施の形態では、この仕切壁部材１８０として、扁平形状のチューブ部材１８０Ａが用いられている。このチューブ部材１８０Ａは、一枚の板材をチューブ形状にプレス成形し、両端部がろう付けにより固定されている。このろう付け部は、冷媒導入カバー１５２および冷媒導出カバー１７２側に位置している。なお、チューブ部材１８０Ａのろう付け位置は、本実施の形態の位置に限定されるものではい。

チューブ部材１８０ＡのＸ方向側の両端部は外側に拡げられるように成形され、一端側が排気ガス導入口ＥＲ１を構成し、他端側が排気ガス導出口ＥＲ２を構成している。外側に拡げられたチューブ部材１８０Ａは、隣接するチューブ部材１８０Ａの拡げられた部分とろう付けされる。

本実施の形態においては、５本の扁平形状のチューブ部材１８０Ａが所定の間隙を隔てて配置される。図５から図７において、チューブ部材１８０Ａの図示における下端と図示における上端とは、ケース１１０の内面に隙間を生じさせることなく接続されている。これにより、チューブ部材１８０Ａの内部空間（５箇所）が、それぞれ排気ガス通路ＥＲを構成し、隣り合うチューブ部材１８０Ａにより挟まれた空間（６箇所）が、それぞれ冷媒通路ＣＲを構成する。

図８を参照して、冷媒導入カバー１５２に覆われたケース１１０の冷媒導入管１５１が対向する位置には、冷媒導入口ＣＲ１が開口されている。冷媒導入口ＣＲ１からは、チューブ部材１８０Ａにより仕切られた６箇所の冷媒通路ＣＲが露出している。

詳細には図示していないが、図８と同様に、冷媒導出カバー１７２に覆われたケース１１０の冷媒導出管１７１が対向する位置には、冷媒導出口ＣＲ２が開口されている。冷媒導出口ＣＲ２からは、チューブ部材１８０Ａにより仕切られた６箇所の冷媒通路ＣＲが露出している。

再び、図３を参照して、本実施の形態においては、排気ガス導入管１２１の中心軸ＣＬ１が、排気ガス導入口ＥＲ１に向かうにしたがって冷媒導入口ＣＲ１から遠ざかる方向に傾斜するように、排気ガス導入管１２１がケース１１０に連結されている。

（冷媒案内部材１９０）
冷媒通路ＣＲのそれぞれには、冷媒通路ＣＲの一部を塞ぎ、連続する線状の冷媒案内部材１９０が配置されている。この冷媒案内部材１９０は、その一端Ｔ１が、冷媒導入口ＣＲ１の近傍において、冷媒導入口ＣＲ１の排気ガス導出口ＥＲ２側の開口端Ｌ１よりも排気ガス導出口ＥＲ２側に位置し、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２は、排気ガス導入口ＥＲ１側の開口端Ｌ２よりも排気ガス導入口ＥＲ１側に位置している。さらに、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２は、排気ガス導入管１２１の開口投影Ｐ１に重なる領域に位置している。

排気ガス導入管１２１の開口投影Ｐ１とは、排気ガス導入管１２１の中心軸ＣＬ１を中心とし、排気ガス導入管１２１の内側領域を中心軸ＣＬ１に沿って冷媒案内部材１９０に向けて投影した場合のその投影面をいう。

図４および図６によく表れるように、冷媒案内部材１９０は、隣り合う仕切壁部材１８０に設けられた凸部領域１８０ｇが相互に当接することにより形成されている。凸部領域１８０ｇは、排気ガス通路ＥＲ側から冷媒通路ＣＲ側に向かって膨出する線状の連続した領域である。

また、図４に示すように、ケース１１０の内面に対向する最も両側面側に位置する冷媒案内部材１９０は、ケース１１０に設けられた凸部領域１１０ｇと、仕切壁部材１８０に設けられた凸部領域１８０ｇが相互に当接することにより、冷媒案内部材１９０が形成される。

なお、冷媒案内部材１９０の構成は、凸部領域の形成により限定されるものではない。仕切壁部材１８０とは異なる部材（たとえば、断面が矩形の棒状部材）を取り付けるようにしてもよい。

（「排気ガスの主な流れ」と「冷媒の主な流れ」）
次に、図９を参照して、上記構成を備える排気ガス熱交換器１００における冷媒の主な流れ」と「「排気ガスの主な流れ」とについて説明する。図９は、本実施の形態における排気ガス熱交換器１００の「冷媒の主な流れ」と「排気ガスの主な流れ」とを示す模式図である。

図９においては、冷媒通路ＣＲが露出する断面を図示している。なお、冷媒として液体および気体を用いることができるが、本実施の形態では、冷媒として冷却水を用いる場合について説明する。

まず、「冷媒の主な流れ」について説明する。上記したように、冷媒導入口ＣＲ１の近傍において、冷媒案内部材１９０の一端Ｔ１は、冷媒導入口ＣＲ１の近傍において、冷媒導入口ＣＲ１の排気ガス導出口ＥＲ２側の開口端Ｌ１よりも排気ガス導出口ＥＲ２側に位置し、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２は、排気ガス導入口ＥＲ１側の開口端Ｌ２よりも排気ガス導入口ＥＲ１側に位置している。さらに、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２は、排気ガス導入管１２１の開口投影Ｐ１に重なる領域に位置している。

これにより、冷媒導入路１５０から冷媒導入口ＣＲ１を通って冷媒通路ＣＲに導入された冷却水ＣＭは、冷媒案内部材１９０に沿って排気ガス導入管１２１側に流れる。このとき、冷媒案内部材１９０を用いて規定される冷却水ＣＭが流れる流路は、排気ガス導入管１２１側に向かうに従って徐々にその開口面積が小さくなる。その結果、冷却水ＣＭの流れる流速は徐々に大きくなる。

また、冷媒案内部材１９０を排気ガス導入口ＥＲ１側に向けて傾斜させた場合には、冷媒導入口ＣＲ１の位置が排気ガス導出口ＥＲ２側の位置に設けられた場合であっても、冷媒案内部材１９０を用いて規定される冷却水ＣＭが流れる流路は、排気ガス導入管１２１側に向かうに従って徐々にその開口面積を小さくすることができるため、冷却水ＣＭの流れる流速を徐々に大きくすることができる。

その後、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２に達した冷却水ＣＭは、他端Ｔ２を周り、冷媒導出口ＣＲ２に向かう流れを形成する。この冷却水ＣＭの流れが、「冷媒の主な流れ」となる。

次に、「排気ガスの主な流れ」について説明する。排気ガス導入管１２１は、上記したように、その中心軸ＣＬ１が、排気ガス導入口ＥＲ１に向かうにしたがって冷媒導入口ＣＲ１から遠ざかる方向に傾斜するように、ケース１１０に連結されている。

その結果、排気ガス導入管１２１から排気ガス導入口ＥＲ１を通って排気ガス通路ＥＲに導入された排気ガスＥＧは、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２側に向かって流れる。その後、排気ガスＥＧは、排気ガス通路ＥＲに当接して排気ガス導出口ＥＲ２に向かう流れを形成する。この排気ガスＥＧの流れが、「排気ガスの主な流れ」となる。

このように、本実施の形態における排気ガス熱交換器１００によれば、仕切壁部材１８０を隔てて両側に配置される冷媒通路ＣＲと排気ガス通路ＥＲとにおいて、冷媒通路ＣＲ内における「冷媒の主な流れ」と排気ガス通路ＥＲ内における「排気ガスの主な流れ」とを、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２周りにおいて一致させることができる。

この冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２周りおいては、冷却水ＣＭの流れが最も早い領域である。また、高温の排気ガスＥＧもこの領域に集中している。その結果、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２周りおいて効率よく、冷却水ＣＭと排気ガスＥＧとの間で熱交換を行なうことが可能となる。

ここで、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２の位置が、排気ガス導入管１２１の開口投影Ｐ１に重ならない場合には、冷却水ＣＭの流れを早くすることが期待できない。その結果、効率的な熱交換も期待できないと考えられる。

一方、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２の位置が、排気ガス導入管１２１の開口投影Ｐ１に重なるとともに、中心軸ＣＬ１を超える位置にまで冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２を伸ばすことで、冷却水ＣＭが流れる流路の開口面積が小さくなり、冷却水ＣＭの流れの速さを上昇させることができるが、一方で冷却水ＣＭの圧力損失を上げ、ひいては流量の低下が懸念される。したがって、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２の位置は、熱交換の効率を考慮して、排気ガス導入管１２１の開口投影Ｐ１に重なる最適の位置に設けるとよい。

図１０から図１５を参照して、冷却水ＣＭが流れる冷媒通路ＣＲの開口面積について検討する。図１０は、図３中のＸ−Ｘ線矢視断面図、図１１は、本実施の形態における排気ガス熱交換器の冷媒案内部材の端部における当接状態を示す図、図１２は、図３中のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視断面図、図１３は、図３中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視断面図、図１４は、図６中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図、図１５は、図３中のＸＶ−ＸＶ線矢視断面図に相当する図である。

図１０に示すように、冷媒通路ＣＲにおいて、冷媒導入口ＣＲ１側から見た場合の冷媒通路ＣＲの第１最小開口面積Ｓ１０は、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２の領域となる。図１０および図１１において、点Ａは、当接する凸部領域１８０ｇの接点を意味する。冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２において、凸部領域１８０ｇの端部は半径ｒの球面形状となる。

この第１最小開口面積Ｓ１０が、冷媒導入路１５０の最小開口面積および冷媒導入口ＣＲ１の開口総面積のいずれか小さい方の面積よりも大きく設けられていることが好ましい。

冷媒導入路１５０の最小開口面積とは、図１２に示す冷媒導入管１５１の開口面積Ｓ２０、および、図１３に示すケース１１０と冷媒導入カバー１５２とのよって囲まれた開口面積Ｓ３０のいずれか小さい方の開口面積を意味する。

また、冷媒導入口ＣＲ１の開口総面積とは、図１４に示すように、冷媒導入口ＣＲ１において露出する冷媒通路ＣＲの開口面積Ｓ４０の総和をいい、本実施の形態の場合には、Ｓ４０×６となる。

このように、第１最小開口面積Ｓ１０が、冷媒導入路１５０の最小開口面積および冷媒導入口ＣＲ１の開口総面積のいずれか小さい方の面積よりも大きく設けられていることにより、冷媒通路ＣＲにおいて圧力損失の発生を制御しながら、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２周りおいて効率よく、冷却水ＣＭと排気ガスＥＧとの間で熱交換を行なうことが可能となる。

また、図１５に示すように、冷媒通路ＣＲにおいて、排気ガス導入口ＥＲ１側から見た場合の冷媒通路ＣＲの第２最小開口面積Ｓ５０は、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２の領域に生じる。図１５において、点Ａは上記と同じである。

この第２最小開口面積Ｓ５０が、冷媒導入路１５０の最小開口面積および冷媒導入口ＣＲ１の開口総面積のいずれか小さい方の面積よりも大きく設けられていることが好ましい。

冷媒導入路１５０の最小開口面積、および、冷媒導入口ＣＲ１の開口総面積は、上述の場合と同じである。

このように、第２最小開口面積Ｓ５０が、冷媒導入路１５０の最小開口面積および冷媒導入口ＣＲ１の開口総面積のいずれか小さい方の面積よりも大きく設けられていることにより、冷媒通路ＣＲにおいて圧力損失の発生を制御しながら、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２周りおいて効率よく、冷却水ＣＭと排気ガスＥＧとの間で熱交換を行なうことが可能となる。

なお、上記実施の形態において示した冷媒案内部材１９０は、直線状の形態を有しているがこの形態には限定されない。図１６に示すような、傾斜部１９０ａと直線部１９０ｂとを有する冷媒案内部材１９０Ａを採用することも可能である。

この冷媒案内部材１９０Ａも、冷媒導入口ＣＲ１の近傍において、傾斜部１９０ａの一端Ｔ１が、冷媒導入口ＣＲ１の近傍において、冷媒導入口ＣＲ１の排気ガス導出口ＥＲ２側の開口端Ｌ１よりも排気ガス導出口ＥＲ２側に位置し、直線部１９０ｂの他端Ｔ２は、排気ガス導入口ＥＲ１側の開口端Ｌ２よりも排気ガス導入口ＥＲ１側に位置している。さらに、直線部１９０ｂの他端Ｔ２は、排気ガス導入管１２１の開口投影Ｐ１に重なる領域に位置している。

以上、本実施の形態における排気ガス熱交換器１００によれば、排気ガス導入管１２１の中心軸ＣＬ１付近まで冷却水ＣＭを冷媒案内部材１９０，１９０Ａを用いて案内し流すことにより、高温の排気ガスＥＧの主な流れを狙って効率的に排気ガスＥＧの冷却を行なうことが可能となる。

また、排気ガスＥＧの冷却を効率的に行なうことができる結果、排気ガス熱交換器１００の小型化を図ることも可能となる。また、ケース１１０とチューブ部材１８０Ａとの間の温度差の発生も軽減され、熱膨張差によるチューブ部材１８０Ａへの熱応力の発生も抑制することが可能となる。

また、排気ガス導入管１２１の中心軸ＣＬ１が、排気ガス導入口ＥＲ１に向かうにしたがって冷媒導入口ＣＲ１から遠ざかる方向に傾斜する構成を採用した場合でも、排気ガスＥＧを効率良く冷却することができるため、排気ガス熱交換器１００の設計の自由度、車両への搭載性能を大幅に拡大することが可能となる。

（他の実施の形態）
（排気ガス熱交換器１００Ａ）
上記実施の形態における排気ガス熱交換器１００においては、図９を用いて説明したように、「冷媒の主な流れ」と「排気ガスの主な流れ」とは同一の方向（図９中において右側から左側に向かう流れの方向）に流れる場合について説明したが、この構成に限定されものではない。

上記排気ガス熱交換器１００の他の形態として、図１７に示す排気ガス熱交換器１００Ａの構成を採用することも可能である。この排気ガス熱交換器１００Ａは、上記排気ガス熱交換器１００と比較して、「冷媒の主な流れ」と「排気ガスの主な流れ」とが逆方向（図１７中において「冷媒の主な流れ」は、左側から右側に向かう流れの方向、「排気ガスの主な流れ」、右側から左側に向かう流れの方向）となる構成を採用している。

具体的には、排気ガス熱交換器１００Ａにおいて、ケース１１０には、冷媒ＣＭを冷媒通路ＣＲに導入する冷媒導入路１５０と、冷媒ＣＭを冷媒通路ＣＲから導出する冷媒導出路１７０とが設けられている。冷媒導入路１５０と冷媒導出路１７０は、排気ガス通路ＥＲが延びるＸ方向（一の方向）に対して交差するＹ方向の側であって、ケース１１０の同一の側面側に設けられ、冷媒導入路１５０は、排気ガス導出管１３１寄りの位置に設けられ、冷媒導出路１７０は、排気ガス導入管１２１寄りの位置に設けられている。排気ガス熱交換器１００の場合とは逆に取り付けられている。

冷媒導入路１５０は、冷媒導入管１５１と箱状の冷媒導入カバー１５２とを有する。冷媒導出路１７０は、冷媒導出管１７１と箱状の冷媒導出カバー１７２とを有する。

冷媒導入カバー１５２に覆われたケース１１０の外表面の冷媒導入管１５１が対向する位置には、冷媒導入口ＣＲ１が開口されている（図１７参照）。冷媒導出カバー１７２に覆われたケース１１０の外表面の冷媒導出管１７１が対向する位置には、冷媒導出口ＣＲ２が開口されている。

冷媒案内部材１９０は、その一端Ｔ１が、冷媒導出口ＣＲ２の近傍において、冷媒導出口ＣＲ２の排気ガス導出口ＥＲ２側の開口端Ｌ１よりも排気ガス導出口ＥＲ２側に位置し、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２は、排気ガス導入口ＥＲ１側の開口端Ｌ２よりも排気ガス導入口ＥＲ１側に位置している。さらに、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ２は、排気ガス導入管１２１の開口投影Ｐ１に重なる領域に位置している。

排気ガス導入管１２１の開口投影Ｐ１とは、排気ガス導入管１２１の中心軸ＣＬ１を中心とし、排気ガス導入管１２１の内側領域を中心軸ＣＬ１に沿って冷媒案内部材１９０に向けて投影した場合のその投影面をいう。その他の排気ガス熱交換器１００Ａの具体的な構成は、上記排気ガス熱交換器１００と同様である。

この形態を有する排気ガス熱交換器１００Ａにおいても、上記排気ガス熱交換器１００の場合と同様の作用効果を得ることができる。

（排気ガス熱交換器１００Ｂ）
また、さらに上記排気ガス熱交換器１００の他の形態として、図１８に示す排気ガス熱交換器１００Ｂの構成を採用することも可能である。この排気ガス熱交換器１００Ｂは、上記排気ガス熱交換器１００と比較して、冷媒導出路１７０側にも、冷媒案内部材１９０が設けられている。

具体的には、冷媒導出路１７０側に設けられる冷媒案内部材１９０は、冷媒導入路１５０に設けられる冷媒案内部材１９０対して、図示において略左右対称となるように配置されている。

冷媒導出路１７０側に設けられる冷媒案内部材１９０は、その一端Ｔ１１が、冷媒導出口ＣＲ２の近傍において、冷媒導出口ＣＲ２の排気ガス導入口ＥＲ１側の開口端Ｌ１１よりも排気ガス導入口ＥＲ１側に位置し、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ１２は、排気ガス導出口ＥＲ２側の開口端Ｌ１２よりも排気ガス導出口ＥＲ２側に位置している。さらに、冷媒案内部材１９０の他端Ｔ１２は、排気ガス導出管１３１の開口投影Ｐ１１に重なる領域に位置している。

排気ガス導出管１３１の開口投影Ｐ１２とは、排気ガス導出管１３１の中心軸ＣＬ１１を中心とし、排気ガス導出管１３１の内側領域を中心軸ＣＬ１１に沿って冷媒案内部材１９０に向けて投影した場合のその投影面をいう。その他の排気ガス熱交換器１００Ｂの具体的な構成は、上記排気ガス熱交換器１００と同様である。

この形態を有する排気ガス熱交換器１００Ｂにおいても、上記排気ガス熱交換器１００の場合と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、冷媒導入路１５０側および冷媒導出路１７０側のいずれにも冷媒案内部材１９０を設けることで、排気ガス熱交換器１００Ｂの左右の剛性のバランスを保つことが可能となります。また、仕切壁部材１８０を左右対称の形状にすることが可能となり、これにより、仕切壁部材１８０のプレス成形を容易にすることが可能となります。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１００，１００Ａ，１００Ｂ 排気ガス熱交換器、１１０ ケース、１１０ｇ，１８０ｇ 凸部領域、１２０，１３０ フランジ、１２１ 排気ガス導入管、１２２ 導入側スカート、１３１ 排気ガス導出管、１３２ 導出側スカート、１５０ 冷媒導入路、１５１ 冷媒導入管、１５２ 冷媒導入カバー、１７０ 冷媒導出路、１７１ 冷媒導出管、１７２ 冷媒導出カバー、１８０ 仕切壁部材、１８０Ａ チューブ部材、１９０，１９０Ａ 冷媒案内部材、１９０ａ 傾斜部、１９０ｂ 直線部、２００ ディーゼルエンジン（エンジン）、２１０ 再循環管、２２０ バルブ、ＣＬ１ 中心軸、ＣＲ 冷媒通路、ＣＲ１ 冷媒導入口、ＣＲ２ 冷媒導出口、ＥＧ 排気ガス、ＥＲ 排気ガス通路、ＥＲ１ 排気ガス導入口、ＥＲ２ 排気ガス導出口、Ｐ１ 開口投影、Ｓ１０ 第１最小開口面積、Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０ 開口面積、Ｓ５０ 第２最小開口面積、Ｔ１ 一端、Ｔ２ 他端。

Claims (5)

1. 排気ガス通路と冷媒通路とに区画され、前記排気ガス通路に排気ガスを導入し、前記冷媒通路に冷媒を導入して、前記排気ガスと前記冷媒との間で熱交換を行なうことにより前記排気ガスの冷却を行なう排気ガス熱交換器であって、
   前記排気ガス通路および前記冷媒通路が内部に形成されるケースと、
   前記ケースに連結され、前記排気ガスを前記排気ガス通路に導入する排気ガス導入管と、
   前記ケースに連結され、前記排気ガスを前記排気ガス通路から導出する排気ガス導出管と、
   前記ケースに連結され、前記冷媒を前記冷媒通路に導入する冷媒導入路と、
   前記ケースに連結され、前記冷媒を前記冷媒通路から導出する冷媒導出路と、
   前記ケースの内部において所定の間隙を隔てて複数配置することにより、複数の前記排気ガス通路と複数の前記冷媒通路とを交互に形成するとともに、前記排気ガス導入管が対向する位置に排気ガス導入口を形成し、前記排気ガス導出管が対向する位置に排気ガス導出口を形成し、前記冷媒導入路が対向する位置に冷媒導入口を形成し、前記冷媒導出路が対向する位置に冷媒導出口を形成する仕切壁部材と、
   を備え、
   一の方向に延びる前記排気ガス通路を挟んで、前記ケースの一端側に前記排気ガス導入管が連結されるとともに、前記ケースの他端側に前記排気ガス導出管が連結され、
   前記冷媒導入路は、前記一の方向に対して交差する方向の側であって、前記ケースの前記排気ガス導入管寄りの位置に設けられ、
   前記冷媒導出路は、前記冷媒導入路の連結位置の側と同一の側であって、前記ケースの前記排気ガス導出管寄りの位置に設けられ、
   前記排気ガス導入管の中心軸が、前記排気ガス導入口に向かうにしたがって前記冷媒導入口から遠ざかる方向に傾斜するように、前記排気ガス導入管が前記ケースに連結され、
   前記冷媒通路のそれぞれには、前記冷媒通路の一部を塞ぎ、連続する線状の冷媒案内部材が配置され、
   前記冷媒案内部材の一端は、前記冷媒導入口の近傍において、前記冷媒導入口よりも前記排気ガス導出口側に位置し、
   前記冷媒案内部材の他端は、前記冷媒導入口よりも前記排気ガス導入口側に位置するとともに、前記排気ガス導入管の開口投影に重なる領域に位置する、排気ガス熱交換器。
2. 前記冷媒通路において、前記冷媒導入口側から見た場合の前記冷媒通路の第１最小開口面積は、前記冷媒導入路の最小開口面積および前記冷媒導入口の開口総面積のいずれか小さい方の面積よりも大きく設けられている、請求項１に記載の排気ガス熱交換器。
3. 前記冷媒通路において、前記排気ガス導入口側から見た場合の前記冷媒通路の第２最小開口面積は、前記冷媒導入路の最小開口面積および前記冷媒導入口の開口総面積のいずれか小さい方の面積よりも大きく設けられている、請求項１または２に記載の排気ガス熱交換器。
4. 前記仕切壁部材は、前記排気ガス通路側から前記冷媒通路側に向かって膨出する線状の連続した凸部領域を有し、
   隣り合う前記仕切壁部材の前記凸部領域が相互に当接することにより、前記冷媒案内部材が形成される、請求項１から３のいずれかに記載の排気ガス熱交換器。
5. 排気ガス通路と冷媒通路とに区画され、前記排気ガス通路に排気ガスを導入し、前記冷媒通路に冷媒を導入して、前記排気ガスと前記冷媒との間で熱交換を行なうことにより前記排気ガスの冷却を行なう排気ガス熱交換器であって、
   前記排気ガス通路および前記冷媒通路が内部に形成されるケースと、
   前記ケースに連結され、前記排気ガスを前記排気ガス通路に導入する排気ガス導入管と、
   前記ケースに連結され、前記排気ガスを前記排気ガス通路から導出する排気ガス導出管と、
   前記ケースに連結され、前記冷媒を前記冷媒通路に導入する冷媒導入路と、
   前記ケースに連結され、前記冷媒を前記冷媒通路から導出する冷媒導出路と、
   前記ケースの内部において所定の間隙を隔てて複数配置することにより、複数の前記排気ガス通路と複数の前記冷媒通路とを交互に形成するとともに、前記排気ガス導入管が対向する位置に排気ガス導入口を形成し、前記排気ガス導出管が対向する位置に排気ガス導出口を形成し、前記冷媒導入路が対向する位置に冷媒導入口を形成し、前記冷媒導出路が対向する位置に冷媒導出口を形成する仕切壁部材と、
   を備え、
   一の方向に延びる前記排気ガス通路を挟んで、前記ケースの一端側に前記排気ガス導入管が連結されるとともに、前記ケースの他端側に前記排気ガス導出管が連結され、
   前記冷媒導入路は、前記一の方向に対して交差する方向の側であって、前記ケースの前記排気ガス導出管寄りの位置に設けられ、
   前記冷媒導出路は、前記冷媒導入路の連結位置の側と同一の側であって、前記ケースの前記排気ガス導入管寄りの位置に設けられ、
   前記排気ガス導入管の中心軸が、前記排気ガス導入口に向かうにしたがって前記冷媒導出口から遠ざかる方向に傾斜するように、前記排気ガス導入管が前記ケースに連結され、
   前記冷媒通路のそれぞれには、前記冷媒通路の一部を塞ぎ、連続する線状の冷媒案内部材が配置され、
   前記冷媒案内部材の一端は、前記冷媒導出口の近傍において、前記冷媒導出口よりも前記排気ガス導出口側に位置し、
   前記冷媒案内部材の他端は、前記冷媒導出口よりも前記排気ガス導入口側に位置するとともに、前記排気ガス導入管の開口投影に重なる領域に位置する、排気ガス熱交換器。

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