WO2016129264A1 - 排気熱交換器と、それを備えた排気用熱交換装置 - Google Patents

Abstract

　排気熱交換器は、内燃機関（１）から排出される排気が流通する排気流路（１１１）と、排気流路（１１１）の内部を流通する排気と排気流路（１１１）の外部を流通する熱媒体との間で熱交換を行うコア部（１４０）と、を有している。排気熱交換器は、コアプレート（１６０）と流路形成部材（１３０）を備える。コアプレート（１６０）は、流路形成部材（１３０）に接合されている。コア部（１４０）には、排気が流通するとともに、排気流路（１１１）と連通する排気流通部品（４）が接続されている。排気流通部品（４）は、コアプレート（１６０）におけるコア部（１４０）と反対側の面と排気流通部品（４）の端部（４２）との間に弾性部材（５）が挟まれた状態で、コアプレート（１６０）にカシメ固定により締結されている。流路形成部材（１３０）は、排気流通部品（４）の端部（４２）をカシメ固定するためのカシメ部（１３２、１３３）を有している。

Description

排気熱交換器と、それを備えた排気用熱交換装置 関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１５年２月９日に出願された日本特許出願２０１５－０２２９１２号および２０１５年３月９日に出願された日本特許出願２０１５－０４５８６８号を基にしている。

　本開示は、燃焼により発生する排気と熱媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器と、当該排気熱交換器を備えた排気用熱交換装置に関するものである。

　近年、車両燃費の向上や排気中のＮＯ_Xの低減のために、車両のエンジン（内燃機関）の排気の一部をＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスとしてエンジンの吸気通路におけるスロットルバルブの下流側に還流させ、吸入空気とＥＧＲガスとの混合気を燃焼室で燃焼させるＥＧＲシステム（内燃機関用排気再循環システム）の採用が増加している。

　例えば特許文献１のＥＧＲシステムでは、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路に、排気を冷却する排気熱交換器であるＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラへの排気の導入と非導入とを切り替える切替弁とが設けられている。

　そして、このようなＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲクーラと切替弁にそれぞれフランジを設けるとともに、２つのフランジの間にガスケットを配置した状態でネジ止めすることにより、ＥＧＲクーラと切替弁とを結合（締結）する技術が知られている。

　また、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路に、排気を冷却する排気熱交換器であるＥＧＲクーラと、ＥＧＲ通路開度を調整して排気の循環量を制御するＥＧＲバルブとを設けたものが、特許文献２に開示されている。この特許文献２に記載のＥＧＲシステムでは、ＥＧＲクーラのコア部を収容するケースに、ＥＧＲバルブが取り付けられている。

特開２００９－２５７２０８号公報 特開２０１４－１１８９５３号公報

　しかしながら、特許文献１のＥＧＲシステムによれば、ＥＧＲクーラと切替弁とをガスケットを介してネジ止めにより結合する場合、部品点数および組付工数が増加し、製品コストが増大するおそれがある。また、フランジを設けるためのスペースやネジ止めを行うための工具スペースが必要となるため、体格が大型化して車両搭載性が悪化するおそれもある。

　特許文献２のＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブを、一体に結合してモジュール化する構成が考えられる。具体的には、ＥＧＲクーラの排気出口側およびＥＧＲバルブの排気入口側にそれぞれフランジを設け、このフランジ同士をネジ止めにより結合することで、ＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブをモジュール化する。

　そして、モジュール化したＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブをエンジンに組み付けるために、ＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブのそれぞれにブラケットを取り付けてエンジンに固定する構成が考えられる。

　しかしながら、この構成では、２つのブラケット間の距離が大きいため、エンジン振動により、ＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブに対して相対的な負荷がかかる。これにより、ＥＧＲクーラとＥＧＲバルブとの結合部に応力が集中し、破損するおそれがある。

　本開示は上記点に鑑みて、部品点数および組付工数を低減するとともに、車両搭載性を向上させることができる排気熱交換器を提供することを目的とする。本開示はさらに、排気熱交換器に排気流通部品が接続されている排気用熱交換装置において、排気熱交換器および排気流通部品の耐震強度を向上させることを目的とする。

　本開示の排気熱交換器は、内燃機関から排出される排気が流通する排気流路と、排気流路の内部を流通する排気と排気流路の外部を流通する熱媒体との間で熱交換を行うコア部とを備える排気熱交換器である。本開示の排気熱交換器は、コアプレートと流路形成部材を備える。コアプレートには、排気流路の長手方向端部が接続されている。流路形成部材は、コア部を覆うように配置されるとともに、熱媒体が流通する熱媒体流路を形成する。コアプレートは、流路形成部材に接合されている。コア部には、排気が流通するとともに、排気流路と連通する排気流通部品が接続されている。排気流通部品は、コアプレートにおけるコア部と反対側の面と排気流通部品の端部との間に弾性部材が挟まれた状態で、コアプレートにカシメ固定により締結されている。流路形成部材は、排気流通部品の端部をカシメ固定するためのカシメ部を有している。

　これによれば、ネジ等の部品点数を増加させずに、コア部と排気流通部品との間のシール性を確保して、排気流通部品を排気熱交換器のコア部に締結することができる。このとき、ネジ止めを行う必要がないため、ネジ止め工程を廃止できるとともに、ネジ止め用の工具スペースが不要となる。したがって、部品点数および組付工数を低減するとともに、車両搭載性を向上させることができる。

　あるいは、本開示の排気熱交換器によれば、排気流通部品はコアプレートに溶接または圧入により締結されていてもよい。

　これによれば、ネジ等の部品点数を増加させずに、コア部と排気流通部品との間のシール性を確保して、排気流通部品を排気熱交換器のコア部に締結することができる。このとき、ネジ止めを行う必要がないため、ネジ止め工程を廃止できるとともに、ネジ止め用の工具スペースが不要となる。したがって、部品点数および組付工数を低減するとともに、車両搭載性を向上させることができる。

　本開示の排気用熱交換装置は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路に設けられるとともに、内燃機関の排気と熱媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器を備える。排気熱交換器には、排気が流通するとともに、排気熱交換器と連通する排気流通部品が接続されている。排気熱交換器と排気流通部品とは、排気熱交換器が排気流通部品に対して相対的に動くように結合されている。排気熱交換器は、第１ブラケット部を介して内燃機関に固定されている。排気流通部品は、第２ブラケット部を介して内燃機関に固定されている。第１ブラケット部および第２ブラケット部は、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を跨いで一体に形成されている。

　本開示の排気用熱交換装置によれば、排気熱交換器と排気流通部品とを、排気熱交換器が排気流通部品に対して相対的に動くように結合することで、排気熱交換器と排気流通部品とをネジなしで結合することができる。このため、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を小型化できる。そして、第１ブラケット部および第２ブラケット部を、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を跨いで一体に形成することで、第１ブラケット部と第２ブラケット部との間の距離を短縮することができる。このため、排気熱交換器および排気流通部品に対して、内燃機関の振動による相対的な負荷がかかることを抑制できる。したがって、排気熱交換器および排気流通部品の耐震強度を向上させることが可能となる。

　あるいは、本開示の排気用熱交換装置によれば、排気熱交換器は、第１ブラケット部を介して内燃機関に固定されており、排気流通部品は、第１ブラケットとは異なる第２ブラケット部を介して内燃機関に固定されていてもよい。この場合、第１ブラケット部および第２ブラケット部は、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を跨ぐように結合される。第１ブラケット部と第２ブラケット部とが、内燃機関に共締めされている。

　これによれば、排気熱交換器と排気流通部品とを、排気熱交換器が排気流通部品に対して相対的に動くように結合することで、排気熱交換器と排気流通部品とをネジなしで結合することができる。このため、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を小型化できる。そして、第１ブラケット部および第２ブラケット部を、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を跨ぐように結合することで、第１ブラケット部と第２ブラケット部との間の距離を短縮することができる。このため、排気熱交換器および排気流通部品に対して、内燃機関の振動による相対的な負荷がかかることを抑制できる。したがって、排気熱交換器および排気流通部品の耐震強度を向上させることが可能となる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第１実施形態におけるＥＧＲシステムの全体構成を示す概略図である。 第１実施形態に係るＥＧＲクーラを示す概略正面図である。 第１実施形態におけるチューブを示す斜視図である。 図２のＩＶ－ＩＶ線における断面図である。 第２実施形態に係るＥＧＲクーラの一部を示す拡大断面図である。 図５のＶＩ矢視図である。 第３実施形態に係るＥＧＲクーラの一部を示す拡大断面図である。 第４実施形態に係るＥＧＲクーラの一部を示す拡大断面図である。 第５実施形態に係るＥＧＲクーラを示す概略正面図である。 第６実施形態に係るＥＧＲクーラを示す概略正面図である。 第６実施形態に係るＥＧＲクーラの一部を示す概略図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　第１実施形態について図１から図４に基づいて説明する。本実施形態では、本開示に係る排気用熱交換装置の排気熱交換器を、ＥＧＲシステムに搭載されるＥＧＲクーラに適用した例を説明する。

　図１に示すように、ＥＧＲシステムは、内燃機関としてのエンジン１の排気が流れる排気管（排気通路）１１と、エアクリーナ１２で濾過された吸入空気が流れている吸気管（吸気通路）１３とに接続されたＥＧＲ通路２を備えている。このＥＧＲ通路２は、排気管１１を流れる排気の一部を吸気管１３に再循環させるためのものである。

　ＥＧＲ通路２には、ＥＧＲクーラ１００が設けられている。ＥＧＲクーラ１００は、熱媒体としての冷却水とエンジン１の排気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器である。

　ＥＧＲ通路２におけるＥＧＲクーラ１００の排気流れ下流側（吸気管１３側）には、ＥＧＲ通路２の通路開度を調整して、排気の循環量を制御するＥＧＲバルブ４が設けられている。ＥＧＲバルブ４は、排気が流通するとともに、ＥＧＲクーラ１００の後述する排気流路１１１と連通する排気流通部品である。

　図２に示すように、ＥＧＲクーラ１００は、チューブ１１０、フィン１２０、ケーシング１３０、コア部１４０、上流側コアプレート１５０、下流側コアプレート１６０、タンク部１７０、流入口１８０および流出口１９０等を備えている。上記各部材は、例えば耐熱性および耐腐食性に優れるステンレス材から形成されており、各部材の当接部が互いにろう付けによって接合されている。

　チューブ１１０は、図３に示すように、内部にＥＧＲガスが流通する排気流路１１１を形成する管部材である。チューブ１１０は、ＥＧＲガスの流通方向に交差する断面が矩形扁平状に形成されている。

　チューブ１１０は、例えば断面が浅い略Ｕ形状にプレス成形された２枚のチューブプレート１１０Ａ、１１０Ｂの開口側端部を互いに接合することにより形成されている。チューブ１１０は、扁平状断面の長辺側の面（以下、対向面と呼ぶ）が互いに対向するように複数積層されている。

　フィン１２０は、ＥＧＲガスと冷却水との熱交換を促進する伝熱部材であり、チューブ１１０内、つまり排気流路１１１内に配設されている。本実施形態では、フィン１２０として、オフセットフィンを採用している。

　具体的には、フィン１２０は、排気流路１１１を流通する排気の流れ方向に垂直な断面形状が、平面部１２１を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状となるように形成されている。また、フィン１２０は、排気の流れ方向で、部分的に切り起こされた切り起こし部（図示せず）を備えている。排気の流れ方向から見たときに、切り起こし部によって形成される波形状部分が、排気の流れ方向で隣接する波形状部分に対してオフセットしている。このフィン１２０は、平面部１２１がチューブ１１０の長辺側の内表面と接するように構成されている。

　図２に戻り、ケーシング１３０は、チューブ１１０の積層体を内部に収納するとともに、チューブ１１０の積層体の周りに冷却水が流通する冷却水流路１３１を形成する流路形成部材である。冷却水流路１３１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１３０との間に形成される通路である。なお、本実施形態の冷却水流路１３１が、本開示の熱媒体流路に相当している。

　本実施形態のケーシング１３０は、２つの部材を組み合わせることにより構成されている。ケーシング１３０は、例えば断面が浅い略Ｕ形状にプレス成形された２枚のケーシングプレートの開口側端部を互いに接合することにより形成されている。

　上述のようにチューブ１１０およびケーシング１３０等を構成することにより、排気流路１１１内部を流通する排気と排気流路１１１の外部（すなわち冷却水流路１３１）を流通する冷却水との間で熱交換を行うコア部１４０が構成されている。ケーシング１３０は、コア部１４０を覆うように配置されている。

　上流側コアプレート１５０は、浅い腕状に形成されるとともに、腕状の底面側に複数のチューブ孔が穿設された板部材である。上流側コアプレート１５０のチューブ孔には、複数積層されたチューブ１１０の排気流れ上流側端部が貫通接合されている。これにより、複数のチューブ１１０の長手方向一端部が上流側コアプレート１５０に保持される。

　そして、上流側コアプレート１５０は、ケーシング１３０における排気流れ上流側の開口端部の内周面に接合されている。上流側コアプレート１５０によって、ケーシング１３０内の冷却水流路１３１と、後述するタンク部１７０の内部空間とが区画されている。

　下流側コアプレート１６０は、平板状に形成されるとともに、複数のチューブ孔が穿設されている。下流側コアプレート１６０のチューブ孔には、複数積層されたチューブ１１０の排気流れ下流側端部が貫通接合されている。これにより、複数のチューブ１１０の長手方向他端部が下流側コアプレート１６０に保持される。

　そして、下流側コアプレート１６０は、ケーシング１３０における排気流れ下流側の開口端部の内周面に接合されている。下流側コアプレート１６０によって、ケーシング１３０内の冷却水流路１３１と、後述するＥＧＲバルブ４のバルブハウジング４１の内部空間とが区画されている。この下流側コアプレート１６０の詳細な構成については後述する。

　タンク部１７０は、各チューブ１１０にＥＧＲガスを分配供給する筒状（換言すれば、漏斗状）の部材である。タンク部１７０の両端の開口面積は互いに異なっている。以下、タンク部１７０における開口面積の大きい側の端部をタンク部１７０の一端部と称し、タンク部１７０における開口面積の小さい側の端部を他端部と称する。タンク部１７０の一端部は、ケーシング１３０の排気流れ上流側の開口部に接合されている。具体的には、タンク部１７０の一端部が、上流側コアプレート１５０の開口側内周面に接合されている。そして、タンク部１７０の他端部には、ＥＧＲ通路２を構成する配管の途中部位へ接続するためのジョイント部１７１が接合されている。

　流入口１８０は、冷却水を冷却水流路１３１内に導入する管部材である。流入口１８０は、当該流入口１８０の内部とケーシング１３０の内部（冷却水流路１３１）とが連通するように、ケーシング１３０の排気流れ上流側に接合されている。流入口１８０は、その軸方向が、積層されたチューブ１１０の対向面と直交する方向に設定されている。

　流出口１９０は、冷却水流路１３１内を流通した冷却水を外部に流出させる管部材である。流出口１９０は、当該流出口１９０の内部とケーシング１３０の内部（冷却水流路１３１）とが連通するように、ケーシング１３０の排気流れ下流側に接合されている。流出口１９０は、その軸方向が積層されたチューブ１１０の対向面と直交する方向に設定されている。

　次に、本実施形態の下流側コアプレート１６０近傍の詳細構成を、図４に基づいて説明する。図４に示すように、ＥＧＲバルブ４は、コア部１４０とＥＧＲバルブ４とを接続する接続部としてのバルブハウジング４１を有している。コア部１４０には、下流側コアプレート１６０を介して、バルブハウジング４１が接続されている。

　ところで、ＥＧＲクーラ１００のコア部１４０は、排気流れ方向に直交する断面形状が矩形状である。また、ＥＧＲバルブ４は、排気流れ方向に直交する断面形状が円形状である。そして、バルブハウジング４１における排気流れ方向の上流側端部（コア部１４０側の端部）は、排気流れ方向に直交する断面形状が矩形状である。バルブハウジング４１における排気流れ方向の下流側端部（ＥＧＲバルブ４側の端部）は、排気流れ方向に直交する断面形状が円形状である。なお、本実施形態のバルブハウジング４１は、アルミニウム材により形成されている。

　より詳細には、下流側コアプレート１６０におけるコア部１４０と反対側の面（図４の紙面右側の面）の外周部には、環状のパッキン５が配置されている。換言すれば、パッキン５は、下流側コアプレート１６０の外側面に配置されている。下流側コアプレート１６０におけるパッキン５が配置される面には、後述するようにバルブハウジング４１をカシメ固定する際に、パッキン５の面圧がかかるようになっている。

　パッキン５は、下流側コアプレート１６０とバルブハウジング４１との間をシールするシール部材である。また、パッキン５は、弾性変形可能なゴムまたはエラストマにより構成されており、本開示の弾性部材に相当している。本実施形態のパッキン５は、周方向に直交する断面が矩形状に形成されている。

　下流側コアプレート１６０におけるコア部１４０と反対側の面（下流側コアプレート１６０の外側面）には、パッキン５を介して、バルブハウジング４１における排気流れ上流側の端部４２が配置されている。本実施形態では、バルブハウジング４１の端部４２は、バルブハウジング４１における端部４２より排気流れ下流側の部位よりも板厚が厚くなっている。

　バルブハウジング４１は、下流側コアプレート１６０にカシメ固定により結合（締結）されている。具体的には、パッキン５を下流側コアプレート１６０とバルブハウジング４１の端部４２との間に挟んだ状態で、ケーシング１３０の後述するカシメ用爪部１３２をバルブハウジング４１の端部４２に押し付けるように塑性変形させて、バルブハウジング４１を下流側コアプレート１６０にカシメ固定している。すなわち、バルブハウジング４１は、下流側コアプレート１６０におけるコア部１４０と反対側の面（下流側コアプレート１６０の外側面）とバルブハウジング４１の端部４２との間にパッキン５が挟まれた状態で、下流側コアプレート１６０に結合されている。

　ところで、ケーシング１３０における排気流れ下流側の端部には、バルブハウジング４１側に突出するように形成されたカシメ用爪部１３２が複数設けられている。カシメ用爪部１３２は、バルブハウジング４１の端部４２に対応する部位に配置されている。

　そして、カシメ用爪部１３２をバルブハウジング４１の端部４２にカシメ固定することによって、バルブハウジング４１は下流側コアプレート１６０に結合（締結）されている。このとき、バルブハウジング４１の端部４２が、下流側コアプレート１６０におけるコア部１４０と反対側の面（下流側コアプレート１６０の外側面）に密着している。

　上述したように、カシメ用爪部１３２は、ケーシング１３０の一部であり、バルブハウジング４１の端部４２をカシメ固定するための部分である。したがって、本実施形態のカシメ用爪部１３２が、本開示のカシメ部に相当している。

　以上説明したように、本実施形態では、ＥＧＲバルブ４のバルブハウジング４１を、下流側コアプレート１６０におけるコア部１４０と反対側の面（下流側コアプレート１６０の外側面）とバルブハウジング４１の端部４２との間にパッキン５が挟まれた状態で、下流側コアプレート１６０にカシメ固定により結合している。

　具体的には、下流側コアプレート１６０を設けることにより、コア部１４０の排気流れ下流側端面に平面を確保している。そして、下流側コアプレート１６０の当該平面とバルブハウジング４１の端部４２とでパッキン５を圧縮することで、ネジ等の部品点数を増加させずに、コア部１４０とバルブハウジング４１との間のシール性を確保することができる。

　これにより、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との締結にネジ止めが不要となるため、ネジ止め工程を廃止できるとともに、ネジ止め用の工具スペースが不要となる。また、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４とを締結するためのフランジが不要となるため、フランジを設けるためのスペースも不要となる。したがって、部品点数および組付工数を低減するとともに、車両搭載性を向上させることができる。

　ところで、ＥＧＲクーラ１００により排気が冷却されることで、ＥＧＲクーラ１００やＥＧＲバルブ４の排気流路内で凝縮水が発生する可能性がある。この凝縮水には、硫酸イオンや硝酸イオン等が含まれている。このため、ＥＧＲクーラ１００やＥＧＲバルブ４の排気流路内に凝縮水が滞留すると、その水分が蒸発して凝縮水が濃縮され、ＥＧＲクーラ１００やＥＧＲバルブ４の構成部品を腐食させてしまうおそれがある。

　これに対し、本実施形態では、バルブハウジング４１と下流側コアプレート１６０とをカシメ固定させることで、バルブハウジング４１の端部４２を下流側コアプレート１６０に密着させている。このため、バルブハウジング４１と下流側コアプレート１６０との間に凝縮水が滞留することを抑制できる。これにより、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との締結部の腐食を抑制することが可能となる。

　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について図５および図６に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、ケーシング１３０のカシメ部分の形状が異なるものである。なお、図５は、上記第１実施形態の図４に対応する図面である。

　図５に示すように、ケーシング１３０における排気流れ下流側の端部は、バルブハウジング４１の端部４２よりも排気流れ下流側に突出している。以下、ケーシング１３０のうち、バルブハウジング４１の端部４２よりも排気流れ下流側に突出している部位を突出部１３３という。

　図６に示すように、ＥＧＲクーラ１００を排気流れ下流側から見たときに、ケーシング１３０の突出部１３３は波状に形成されている。すなわち、突出部１３３の一部が、バルブハウジング４１内の排気流路４０（図５参照）の径方向内側に向かって押圧されている。

　以下、突出部１３３のうち、排気流路４０の径方向内側に向かって押圧されている部位を押圧部１３４といい、押圧されていない部位を非押圧部１３５という。押圧部１３４と非押圧部１３５とは、交互に配置されている。本実施形態では、押圧部１３４と非押圧部１３５とは、排気流路４０の周方向の長さが等しくなるように形成されている。なお、押圧部１３４と非押圧部１３５とは、排気流路４０の周方向の長さが互いに異なるように形成されていてもよい。

　本実施形態のように、ケーシング１３０の突出部１３３の一部を排気流路４０の径方向内側に向かって押圧することで、バルブハウジング４１と下流側コアプレート１６０とをカシメ固定により締結することができる。

　上述したように、突出部１３３は、ケーシング１３０の一部であり、バルブハウジング４１の端部４２をカシメ固定するための部分である。したがって、本実施形態の突出部１３３が、本開示のカシメ部に相当している。

　その他の構成は、第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態のＥＧＲクーラ１００によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（第３実施形態）
　次に、第３実施形態について図７に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態と比較して、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との締結方法が異なるものである。なお、図７は、上記第１実施形態の図４に対応する図面である。

　図７に示すように、本実施形態のＥＧＲバルブ４のバルブハウジング４１は、ＥＧＲクーラ１００に溶接により固定（締結）されている。具体的には、バルブハウジング４１の端部４２とケーシング１３０における排気流れ下流側の端部とが、溶接により固定されている。すなわち、バルブハウジング４１の端部４２は、結合部７によって、ケーシング１３０における排気流れ下流側の端部に固定されている。このとき、パッキン５が、下流側コアプレート１６０におけるコア部１４０と反対側の面（下流側コアプレート１６０の外側面）とバルブハウジング４１の端部４２との間に挟まれた状態となっている。

　その他の構成は、第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態のＥＧＲクーラ１００によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態では、パッキン５を介在させることなく、バルブハウジング４１の端部４２とケーシング１３０における排気流れ下流側の端部とを溶接により固定してもよい。

　（第４実施形態）
　次に、第４実施形態について図８に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第１実施形態と比較して、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との締結方法が異なるものである。なお、図８は、上記第１実施形態の図４に対応する図面である。

　図８に示すように、本実施形態におけるケーシング１３０の板厚は、上記第１実施形態におけるケーシング１３０の板厚よりも厚い。具体的には、本実施形態におけるケーシング１３０の板厚は、チューブ１１０の板厚よりも厚い。

　バルブハウジング４１の端部４２における、排気流れ上流側かつケーシング１３０に対向する側の角部４３は、面取りされている。すなわち、バルブハウジング４１の端部４２における、排気流れ上流側の面とケーシング１３０に対向する面とで構成された角部４３は、面取りされている。本実施形態では、バルブハウジング４１の当該角部４３は、テーパ状（直線状）に面取りされている。

　本実施形態のＥＧＲバルブ４のバルブハウジング４１は、ＥＧＲクーラ１００に圧入により固定（締結）されている。具体的には、バルブハウジング４１の端部４２が、ケーシング１３０における排気流れ下流側の端部の内部に収容されるように、圧入により固定されている。このとき、パッキン５が、下流側コアプレート１６０におけるコア部１４０と反対側の面（下流側コアプレート１６０の外側面）とバルブハウジング４１の端部４２との間に挟まれた状態となっている。

　その他の構成は、第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態のＥＧＲクーラ１００によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態では、パッキン５を介在させることなく、バルブハウジング４１の端部４２をケーシング１３０における排気流れ下流側の端部の内部に収容されるように、圧入により固定してもよい。

　（第５実施形態）
　第５実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態では、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４とを、ＥＧＲクーラ１００がＥＧＲバルブ４に対して相対的に動くような結合方法であるカシメ固定により結合している。このため、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４とは、ネジなしで結合されている。

　したがって、本実施形態では、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との間に、ネジ止め用のフランジは設けられていない。すなわち、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との間には、ＥＧＲクーラ１００内またはＥＧＲバルブ４内の排気通路の径方向外側に膨出する部分（膨出部）が設けられていない。

　図９に示すように、ＥＧＲクーラ１００およびＥＧＲバルブ４は、同一のブラケット６を介してエンジン１に固定されている。ブラケット６は、ＥＧＲクーラ１００をエンジン１に固定するための第１ブラケット部６１と、ＥＧＲバルブ４をエンジン１に固定するための第２ブラケット部６２とを有している。

　換言すると、ＥＧＲクーラ１００は、第１ブラケット部６１を介してエンジン１に固定されている。ＥＧＲバルブ４は、第２ブラケット部６２を介してエンジン１に固定されている。第１ブラケット部６１および第２ブラケット部６２は、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４（バルブハウジング４１）との結合部７を跨いで一体に形成されている。

　第１ブラケット部６１は、ＥＧＲクーラ１００のケーシング１３０に、ろう付け、溶接、ボルト締め等の手段により固定されている。第２ブラケット部６２は、ＥＧＲバルブ４のバルブハウジング４１に、ろう付け、溶接、ボルト締め等の手段により固定されている。なお、本実施形態のバルブハウジング４１は、ステンレス材により形成されている。

　第１ブラケット部６１および第２ブラケット部６２は、エンジン１にボルト締めにより固定されている。第１ブラケット部６１および第２ブラケット部６２には、それぞれ、ボルト（図示せず）が挿入されるボルト孔６１０、６２０が設けられている。

　以上説明したように、本実施形態では、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４とをカシメ固定、すなわちネジなしで結合している。これにより、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との結合部７を小型化できる。そして、本実施形態では、第１ブラケット部６１および第２ブラケット部６２を、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との結合部７を跨いで一体に形成している。これにより、第１ブラケット部６１と第２ブラケット部６２との間の距離を短縮することができるので、ＥＧＲクーラ１００およびＥＧＲバルブ４に対して、エンジン１の振動による相対的な負荷がかかることを抑制できる。したがって、ＥＧＲクーラ１００およびＥＧＲバルブ４の耐震強度を向上させることが可能となる。

　また、本実施形態では、第１ブラケット部６１および第２ブラケット部６２を一体に形成し、１つのブラケット６としている。これにより、ＥＧＲクーラ１００およびＥＧＲバルブ４をエンジン１に取り付けるための部品の数を１つとすることができるので、部品点数を削減することが可能となる。

　（第６実施形態）
　第６実施形態について図１０および図１１に基づいて説明する。本実施形態は、上述した実施形態と比較して、ブラケット６の形状が異なるものである。

　図１０および図１１に示すように、本実施形態のブラケット６は、互いに別体に形成された第１ブラケット部６１および第２ブラケット部６２を有している。つまり、第１ブラケット部６１および第２ブラケット部６２は別部材である。そして、第１ブラケット部６１と第２ブラケット部６２とが、エンジン１に共締めされている。

　具体的には、第２ブラケット部６２および第１ブラケット部６１は、第２ブラケット部６２のボルト孔６２０および第１ブラケット部６１のボルト孔６１０に共通のボルト８が挿通されて、エンジン１に取り付けられている。このため、本実施形態では、ブラケット６をエンジン１に取り付けた際に、ボルト孔６１０、６２０が１箇所とされていると言える。このとき、第１ブラケット部６１および第２ブラケット部６２は、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との結合部７を跨ぐように結合されている。

　その他の構成は、第５実施形態と同様である。したがって、本実施形態の排気用熱交換装置によれば、第５実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（他の実施形態）
　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、本開示における記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

　（１）上記第５、第６実施形態では、チューブ１１０やケーシング１３０等のＥＧＲクーラ１００の構成部品およびバルブハウジング４１の双方を、ステンレス材により形成した例について説明したが、ＥＧＲクーラ１００の構成部品およびバルブハウジング４１の材質はこれに限定されない。

　例えば、ＥＧＲクーラ１００の構成部品を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成してもよい。また、バルブハウジング４１を、アルミニウム、アルミニウム合金または樹脂により形成してもよい。

　（２）上記実施形態では、パッキン５を、周方向に直交する断面が矩形状となるように形成した例について説明したが、パッキン５の構成はこれに限定されない。

　例えば、パッキン５を、周方向に直交する断面が円形状となるように形成してもよい。また、パッキン５を、バルブハウジング４１と一体に成形してもよい。

　（３）上記実施形態では、排気流通部品としてＥＧＲバルブ４を採用した例について説明したが、排気流通部品はこれに限定されない。例えば、排気流通部品として、ＥＧＲクーラ１００への排気の導入と非導入とを切り替える切替弁を採用してもよい。

　（４）上記実施形態では、ケーシング１３０を、断面が浅い略Ｕ形状にプレス成形された２枚のケーシングプレートを組み合わせることにより形成した例について説明したが、ケーシング１３０の構成はこれに限定されない。

　例えば、ケーシング１３０を、断面が深い略Ｕ形状にプレス成形された１枚のケーシングプレートと、平板状にプレス成形された１枚のケーシングプレートとを組み合わせることにより形成してもよい。

　（５）上記実施形態では、ＥＧＲクーラ１００の下流側コアプレート１６０にカシメ用爪部１３２を設けるとともに、このカシメ用爪部１３２によりバルブハウジング４１と下流側コアプレート１６０とをカシメ固定した例について説明したが、カシメ方法はこれに限定されない。

　例えば、ケーシング１３０における排気流れ下流側の端部を、バルブハウジング４１の端部４２よりも排気流れ下流側に突出させる。そして、当該突出部分の一部をバルブハウジング４１内の排気流路の径方向内側に向かって押圧することにより、バルブハウジング４１と下流側コアプレート１６０とをカシメ固定してもよい。

　（６）上記実施形態では、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４とをカシメにより結合した例について説明したが、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４との結合方法はこれに限定されない。例えば、ＥＧＲクーラ１００とＥＧＲバルブ４とを、圧入またはＶクランプ等、ＥＧＲクーラ１００がＥＧＲバルブ４に対して相対的に動くような結合方法により結合してもよい。

　（７）第５実施形態では、ブラケット６をエンジン１に締結するためボルト孔６１０、６２０を２箇所設けた例について説明したが、これに限らず、ボルト孔６１０、６２０を１箇所としてもよい。

 

Claims (12)

1. 　内燃機関（１）から排出される排気が流通する排気流路（１１１）と、前記排気流路（１１１）の内部を流通する排気と前記排気流路（１１１）の外部を流通する熱媒体との間で熱交換を行うコア部（１４０）と、を備える排気熱交換器であって、
   　前記排気流路（１１１）の長手方向端部が接続されたコアプレート（１６０）と、
   　前記コア部（１４０）を覆うように配置されるとともに、前記熱媒体が流通する熱媒体流路（１３１）を形成する流路形成部材（１３０）とを備え、
   　前記コアプレート（１６０）は、前記流路形成部材（１３０）に接合されており、
   　前記コア部（１４０）には、前記排気が流通するとともに、前記排気流路（１１１）と連通する排気流通部品（４）が接続されており、
   　前記排気流通部品（４）は、前記コアプレート（１６０）における前記コア部（１４０）と反対側の面と前記排気流通部品（４）の端部（４２）との間に弾性部材（５）が挟まれた状態で、前記コアプレート（１６０）にカシメ固定により締結されており、
   　前記流路形成部材（１３０）は、前記排気流通部品（４）の前記端部（４２）をカシメ固定するためのカシメ部（１３２、１３３）を有している排気熱交換器。
2. 　内燃機関（１）から排出される排気が流通する排気流路（１１１）と、前記排気流路（１１１）の内部を流通する排気と前記排気流路（１１１）の外部を流通する熱媒体との間で熱交換を行うコア部（１４０）とを備える排気熱交換器であって、
   　前記排気流路（１１１）の長手方向端部が接続されたコアプレート（１６０）と、
   　前記コア部（１４０）を覆うように配置されるとともに、前記熱媒体が流通する熱媒体流路（１３１）を形成する流路形成部材（１３０）とを備え、
   　前記コアプレート（１６０）は、前記流路形成部材（１３０）に接合されており、
   　前記コア部（１４０）には、前記排気が流通するとともに、前記排気流路（１１１）と連通する排気流通部品（４）が接続されており、
   　前記排気流通部品（４）は前記コアプレート（１６０）に溶接または圧入により締結されている排気熱交換器。
3. 　前記流路形成部材（１３０）は、２つの部材を組み合わせることにより構成されている請求項１または２に記載の排気熱交換器。
4. 　前記排気流通部品（４）の前記端部（４２）が、前記コアプレート（１６０）に密着している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
5. 　前記排気流通部品（４）は、前記内燃機関（１）の排気通路（１１）と吸気通路（１３）とを接続するＥＧＲ通路（２）の通路開度を調整するＥＧＲバルブである請求項１ないし４のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
6. 　前記排気流通部品（４）は、前記コアプレート（１６０）における前記コア部（１４０）と反対側の面と前記排気流通部品（４）の端部（４２）との間に弾性部材（５）が挟まれた状態で、前記コアプレート（１６０）に溶接または圧入により締結されている請求項２ないし５のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
7. 　前記ＥＧＲバルブは、前記コア部（１４０）と前記ＥＧＲバルブとを接続する接続部（４１）を有しており、
   　前記コア部（１４０）は、前記排気の流れ方向に直交する断面形状が矩形状であり、
   　前記ＥＧＲバルブは、前記排気の流れ方向に直交する断面形状が円形状であり、
   　前記接続部（４１）における前記排気の流れ方向の上流側端部は、前記排気の流れ方向に直交する断面形状が矩形状であり、
   　前記接続部（４１）における前記排気の流れ方向の下流側端部は、前記排気の流れ方向に直交する断面形状が円形状である請求項５に記載の排気熱交換器。
8. 　内燃機関（１）の排気通路（１１）と吸気通路（１３）とを接続するＥＧＲ通路（２）に設けられるとともに、前記内燃機関（１）の排気と熱媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器（１００）を備え、
   　前記排気熱交換器（１００）には、前記排気が流通するとともに、前記排気熱交換器（１００）と連通する排気流通部品（４）が接続されている排気用熱交換装置であって、
   　前記排気熱交換器（１００）と前記排気流通部品（４）とは、前記排気熱交換器（１００）が前記排気流通部品（４）に対して相対的に動くように結合されており、
   　前記排気熱交換器（１００）は、第１ブラケット部（６１）を介して前記内燃機関（１）に固定されており、
   　前記排気流通部品（４）は、第２ブラケット部（６２）を介して前記内燃機関（１）に固定されており、
   　前記第１ブラケット部（６１）および前記第２ブラケット部（６２）は、前記排気熱交換器（１００）と前記排気流通部品（４）との結合部（７）を跨いで一体に形成されている排気用熱交換装置。
9. 　内燃機関（１）の排気通路（１１）と吸気通路（１３）とを接続するＥＧＲ通路（２）に設けられるとともに、前記内燃機関（１）の排気と熱媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器（１００）を備え、
   　前記排気熱交換器（１００）には、前記排気が流通するとともに、前記排気熱交換器（１００）と連通する排気流通部品（４）が接続されている排気用熱交換装置であって、
   　前記排気熱交換器（１００）と前記排気流通部品（４）とは、前記排気熱交換器（１００）が前記排気流通部品（４）に対して相対的に動くように結合されており、
   　前記排気熱交換器（１００）は、第１ブラケット部（６１）を介して前記内燃機関（１）に固定されており、
   　前記排気流通部品（４）は、前記第１ブラケット部（６１）とは異なる第２ブラケット部（６２）を介して前記内燃機関（１）に固定されており、
   　前記第１ブラケット部（６１）および前記第２ブラケット部（６２）は、前記排気熱交換器（１００）と前記排気流通部品（４）との結合部（７）を跨ぐように結合されており、
   　前記第１ブラケット部（６１）と前記第２ブラケット部（６２）とが、前記内燃機関（１）に共締めされている排気用熱交換装置。
10. 　前記排気熱交換器（１００）と前記排気流通部品（４）とは、カシメまたは圧入により結合されている請求項８または９に記載の排気用熱交換装置。
11. 　前記排気熱交換器（１００）は、
    　排気が流通する排気流路（１１１）と、
    　前記排気と前記排気流路（１１１）の外部を流通する前記熱媒体との間で熱交換を行うコア部（１４０）と、
    　前記排気流路（１１１）の長手方向端部が接続されたコアプレート（１６０）と
    　前記コア部（１４０）を覆うように配置されるとともに、前記熱媒体が流通する熱媒体流路（１３１）を形成する流路形成部材（１３０）とを備え、
    　前記コアプレート（１６０）は、前記流路形成部材（１３０）に接合されており、
    　前記コアプレート（１６０）を介して、前記排気流通部品（４）が前記コア部（１４０）に接続されており、
    　前記排気流通部品（４）は、前記コアプレート（１６０）と前記排気流通部品（４）の端部（４２）との間に弾性部材（５）が挟まれた状態で、前記コアプレート（１６０）にカシメ固定により結合されており、
    　前記流路形成部材（１３０）は、前記排気流通部品（４）の前記端部（４２）をカシメ固定するためのカシメ部（１３２）を有している請求項８または９に記載の排気用熱交換装置。
12. 　前記排気流通部品（４）は、前記ＥＧＲ通路（２）の通路開度を調整するＥＧＲバルブである請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の排気用熱交換装置。
    
     

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