JP2013024109A - 排気冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブの外周面の間に凝縮水が滞留することを防止する。
【解決手段】ＥＧＲガスを導通させる複数の（ここでは、３本の）チューブ５２と、複数のチューブ５２が収納され、冷却水が流通可能に構成された筒状のシェル５１と、シェル５１内の両端部にそれぞれ配置され、冷却水のシェル５１からの流出を阻止する２枚のヘッダープレート５３と、を備え、ヘッダープレート５３には、複数のチューブ５２の両端部が、それぞれ、嵌合されて支持される支持孔５３１が形成され、複数のチューブ５２は、その軸方向の端面が、それぞれ、支持孔５３１においてヘッダープレート５３の厚み方向（図２の左右方向）の両端間に位置するべく配設される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載された内燃機関の排気ガスを冷却水と熱交換させることで冷却する排気冷却装置に関する。特に、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラに関する。

従来、ＥＧＲクーラ等の排気冷却装置において、排気冷却装置を構成する部品の凝縮水による腐食を防止する技術が知られている。

例えば、ＥＧＲクーラのシェル底面を角度θ（少なくとも５°）だけ排気ガス入口側を下にして配置するＥＧＲ装置が開示されている（特許文献１参照）。このＥＧＲ装置によれば、排気ガス中に発生する凝縮水は途中で滞留することなく排気ガス出口側から排気ガス入口側に流れ、高温の排気ガスにより凝縮水中の有害な硫酸は分解、蒸発されるため、ＥＧＲクーラ、ＥＧＲ配管あるいはＥＧＲバルブ等が腐食される恐れのないＥＧＲ装置が得られる。

特開２００３−３２８８６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のＥＧＲ装置では、排気ガスを導通させる複数のチューブの両端部が貫通状態でヘッダープレートに固定されている（特許文献１の段落０００５参照）ため、ヘッダープレートの側面に沿ってヘッダープレートから突出したチューブの外周面の間（図９（ａ）参照）に凝縮水が滞留する虞がある。

このように、凝縮水が滞留する場合には、滞留した凝縮水によって、チューブ又はヘッダープレートが腐食される虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、チューブの外周面の間に凝縮水が滞留することを防止することの可能な排気冷却装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る排気冷却装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明に係る排気冷却装置は、車両に搭載された内燃機関の排気ガスを冷却水と熱交換させることで冷却する排気冷却装置であって、前記排気ガスを導通させる複数のチューブと、前記複数のチューブが収納され、前記冷却水が流通可能に構成された筒状のシェルと、前記シェル内の端部に配置され、前記冷却水の前記シェルからの流出を阻止するヘッダープレートと、を備え、前記ヘッダープレートには、前記複数のチューブの端部が、それぞれ、嵌合されて支持される支持孔が形成され、前記複数のチューブは、その軸方向の端面が、それぞれ、前記支持孔において前記ヘッダープレートの厚み方向の両端間に位置するべく配設されることを特徴とする排気冷却装置である。

かかる構成を備える排気冷却装置によれば、複数のチューブの軸方向の端面が、それぞれ、支持孔においてヘッダープレートの厚み方向の両端間に位置するべく配設されるため、複数のチューブの軸方向の端面がヘッダープレートに形成された支持孔から突出していないので、チューブの外周面の間に凝縮水が滞留することを防止することができる。

また、本発明に係る排気冷却装置は、前記ヘッダープレートが、前記複数のチューブの軸方向の端面と当接して、前記複数のチューブの軸方向の移動を規制する移動規制部を備えていることが好ましい。

かかる構成を備える排気冷却装置によれば、ヘッダープレートが、複数のチューブの軸方向の端面と当接して、前記複数のチューブの軸方向の移動を規制する移動規制部を備えているため、複数のチューブが軸方向に移動することを防止することができる。

また、本発明に係る排気冷却装置は、前記移動規制部が、前記支持孔において前記ヘッダープレートの厚み方向と直交する方向に立設された壁状部材からなることが好ましい。

かかる構成を備える排気冷却装置によれば、移動規制部が、支持孔においてヘッダープレートの厚み方向と直交する方向に立設された壁状部材からなるため、複数のチューブが軸方向に移動することを簡素な構成で確実に防止することができる。

また、本発明に係る排気冷却装置は、前記移動規制部が、前記ヘッダープレートの厚み方向と直交する方向に前記複数のチューブの厚みに相当する高さを有することが好ましい。

かかる構成を備える排気冷却装置によれば、移動規制部が、ヘッダープレートの厚み方向と直交する方向にチューブの厚みに相当する高さを有するため、移動規制部の内周面と複数のチューブの内周面との段差がないので、移動規制部とチューブとの間に凝縮水が滞留することを防止することができる。

また、本発明に係る排気冷却装置は、前記シェルが、前記車両の水平軸に対して傾斜して配設されており、前記シェルが、その高い側の下側端部において、前記ヘッダープレートの前記複数のチューブと離間する側の端面に沿って屈曲されていることが好ましい。

かかる構成を備える排気冷却装置によれば、シェルが、車両の水平軸に対して傾斜して配設されており、前記シェルが、その高い側の下側端部において、ヘッダープレートのチューブと離間する側の端面に沿って屈曲されているため、シェルとヘッダープレートのチューブと離間する側の端面との間に凝縮水が滞留することを防止することができる。

すなわち、シェルとヘッダープレートのチューブと離間する側の端面との間で生成された凝縮水は、前記複数のチューブのうち最下端に配設されたチューブを通って、シェルの低い側の下側端部まで移動し、排気ガスに晒されて蒸発してしまうので、シェルとヘッダープレートのチューブと離間する側の端面との間に凝縮水が滞留することを防止することができるのである。

また、本発明に係る排気冷却装置は、前記シェルが、前記複数のチューブのうち最下端に配設されたチューブの下部の上面位置と、当該シェルの内面の位置が略一致するべく屈曲されていることが好ましい。

かかる構成を備える排気冷却装置によれば、シェルが、複数のチューブのうち最下端に配設されたチューブの下部の上面位置と、当該シェルの内面の位置が略一致するべく屈曲されているため、チューブにおける排気ガスの流通がシェルによって妨げられることを防止することができる。

また、本発明に係る排気冷却装置は、前記シェルが、前記車両の水平軸に対して傾斜して配設されており、前記シェルの高い側の端部において前記排気ガスを導通させる筒状の排気管を更に備え、前記ヘッダープレートが、その外周部が、前記チューブと離間する側に延設された筒状の延設部を備え、前記排気管が、そのチューブ側の端面が、前記延設部に嵌合されて固定されることが好ましい。

かかる構成を備える排気冷却装置によれば、シェルが、車両の水平軸に対して傾斜して配設されており、前記シェルの高い側の端部において排気ガスを導通させる筒状の排気管を備え、ヘッダープレートの外周部が、チューブと離間する側に延設された筒状の延設部を備え、前記排気管の前記チューブ側の端面が、前記延設部に嵌合されて固定されるため、シェルとヘッダープレートのチューブと離間する側の端面との間に凝縮水が滞留することを防止することができる。

すなわち、シェルとヘッダープレートのチューブと離間する側の端面との間で生成された凝縮水は、前記複数のチューブのうち最下端に配設されたチューブを通って、シェルの低い側の下側端部まで移動し、排気ガスに晒されて蒸発してしまうので、シェルとヘッダープレートのチューブと離間する側の端面との間に凝縮水が滞留することを防止することができるのである。

また、本発明に係る排気冷却装置は、前記排気管が、その下部の上面位置が、前記複数のチューブのうち最下端に配設されたチューブの下部の上面位置と上下方向に略一致するべく配設されていることが好ましい。

かかる構成を備える排気冷却装置によれば、排気管の下部の上面位置が、複数のチューブのうち最下端に配設されたチューブの下部の上面位置と上下方向に略一致するべく配設されているため、チューブにおける排気ガスの流通が排気管によって妨げられることを防止することができる。また、排気管の下部の上面位置と、複数のチューブのうち最下端に配設されたチューブの下部の上面位置と、の間に凝縮水が滞留することを防止することができる。

また、本発明に係る排気冷却装置は、前記ヘッダープレートが、アルミニウム又は樹脂からなることが好ましい。

かかる構成を備える排気冷却装置によれば、ヘッダープレートが、アルミニウム又は樹脂からなるため、従来と比較して、その厚みを大きくする（例えば、３ｍｍにする）ことができるので、移動規制部を容易に形成することができる。

すなわち、ヘッダープレートは、従来は、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）から構成されていたため、重量の制約からその厚み（例えば、１ｍｍ）を大きくすることができなかった。これに対して、ヘッダープレートを、アルミニウム又は樹脂で構成することによって、その厚みを大きくする（例えば、３ｍｍにする）ことができるので、移動規制部を容易に形成することができるのである。

本発明に係る排気冷却装置によれば、複数のチューブの軸方向の端面が、それぞれ、支持孔においてヘッダープレートの厚み方向の両端間に位置するべく配設されるため、複数のチューブの軸方向の端面がヘッダープレートに形成された支持孔から突出していないので、チューブの外周面の間に凝縮水が滞留することを防止することができる。

本発明に係るＥＧＲクーラが適用される内燃機関システムの一例を示す概念図である。 本発明に係るＥＧＲクーラの一例を示す縦断面図である。 図２のＥＧＲクーラの一例を示す横断面図である。 図２に示すＥＧＲクーラの特徴的構成の一例を示す拡大縦断面図である。 本発明に係るＥＧＲクーラの他の一例を示す縦断面図である。 図５に示すＥＧＲクーラの特徴的構成の一例を示す拡大縦断面図である。 従来のＥＧＲクーラの一例を示す縦断面図である。 従来のＥＧＲクーラの一例を示す横断面図である。 図７、図８に示すＥＧＲクーラに凝縮水が滞留することを示す拡大縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−内燃機関システム１００の構成−
図１は、本発明に係るＥＧＲクーラが適用される内燃機関システム１００の一例を示す概念図である。まず、内燃機関システム１００の概略構成について、以下に図１を参照して説明する。図１に示す内燃機関システム１００は、エンジン１、吸気マニホールド２１、排気マニホールド２２、排気循環装置３、及び、ターボチャージャ７を備えている。ここで、エンジン１は「内燃機関」に相当する。

エンジン１は、ここでは、直列型４気筒ガソリンエンジンとして構成されている。エンジン１は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを備え、シリンダブロックの内部には、４つの燃焼室１１が形成されている。シリンダヘッドには、燃焼室１１に吸気を供給する吸気ポート及び燃焼室１１内で発生した排気ガスを外部に排出する排気ポートが形成されている。本実施形態においては、エンジン１が直列型４気筒ガソリンエンジンである場合について説明するが、エンジン１は、ディーゼルエンジン等のその他の種類のエンジンであってもよいし、エンジン１の型式、気筒数についても、その他の形式、その他の気筒数である形態でもよい。

エンジン１のシリンダヘッドに形成された吸気ポートには、吸気マニホールド２１を介して吸気通路が接続されている。また、エンジン１のシリンダヘッドに形成された排気ポートには、排気マニホールド２２を介して排気通路が接続されている。

排気循環装置３は、エンジン１から排気マニホールド２２を介して吸気通路に排出された排気ガスをＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして吸気通路に再び戻すことによって燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの排出量を低減するものである。排気循環装置３において、ＥＧＲガスは、排気通路と吸気通路とを接続する排気循環通路４を通じて吸気通路へ戻されるべく構成されている。

また、排気循環通路４には、ＥＧＲガスと冷却水とを熱交換させることでＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ５が介設されている。ＥＧＲガスは、排気通路から排気循環通路４を通じて吸気通路に戻される際に、ＥＧＲクーラ５によって冷却される。ここで、ＥＧＲクーラ５は、特許請求の範囲に記載の「排気冷却装置」に相当する。なお、ＥＧＲクーラ５は、車両の水平軸に対して傾斜して配設されており、ここでは、ＥＧＲクーラ５は、ＥＧＲクーラ５中のＥＧＲガスの流れについて下流側（ＥＧＲバルブ６側）が、上流側（排気通路側）よりも高い位置に配設されている場合について説明する。

更に、排気循環通路４には、ＥＧＲクーラ５の下流側にＥＧＲバルブ６が配設されている。ＥＧＲバルブ６は、排気通路から排気循環通路４を通じて吸気通路に戻される排気再循環量を調整するバルブである。ＥＧＲバルブ６は、図略のＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの指示に基づいて、その開度が調整される。

ターボチャージャ７は、タービンシャフトによってタービンとコンプレッサとが一体回転可能に構成されたものであって、排気ガスのエネルギによってタービンが回転駆動され、タービンの回転力がタービンシャフトを介してコンプレッサに伝達されることによって、コンプレッサが回転駆動されて、過給動作を行うものである。

−従来のＥＧＲクーラ５Ｂの構成−
つぎに、従来のＥＧＲクーラ５Ｂの構成について、図７、図８を参照して説明する。図７は、従来のＥＧＲクーラ５Ｂの一例を示す縦断面図である。図８は、従来のＥＧＲクーラ５Ｂの一例を示す横断面図であって、図７におけるＣ−Ｃ断面図である。なお、ＥＧＲクーラ５Ｂは、図１に示す内燃機関システム１００のＥＧＲクーラ５の位置に配設される。

図７に示すように、ＥＧＲクーラ５Ｂは、シェル５１Ｂ、チューブ５２Ｂ、ヘッダープレート５３Ｂ、入側ガス通路５４Ｂ、及び、出側ガス通路５５Ｂを備えている。チューブ５２Ｂは、その内部に排気ガス（ＥＧＲガス）を導通させるものであって、ここでは、図７、図８に示すように、断面形状が方形環状の３本の管状体である。なお、ＥＧＲクーラ５Ｂは、ＥＧＲクーラ５Ｂ中のＥＧＲガスの流れについて下流側（図７の右側）が、上流側（図７の左側）よりも高い位置に、車両の水平軸に対して角度θＢだけ傾斜して配設されている。

シェル５１Ｂは、３本のチューブ５２Ｂが収納され、冷却水が流通可能に構成された筒状体である。冷却水は、例えば、図７の左下側に形成された図略の流入口から流入し、３本のチューブ５２Ｂの外周を順次経由して、図７の右上側に形成された図略の流出口から流出する。このように、冷却水が流動することによって、チューブ５２Ｂ内を導通されるＥＧＲガスとの熱交換を促進する。

ヘッダープレート５３Ｂは、シェル５１Ｂ内の両端部にそれぞれ配置され、冷却水のシェル５１Ｂからの流出を阻止する２枚の板状部材である。また、ヘッダープレート５３Ｂは、３本のチューブ５２Ｂの両端部が、それぞれ、貫通されて支持される支持孔５３１Ｂが形成されている。

入側ガス通路５４Ｂは、一方側端部（図７では、左側端部）が、排気循環通路４に接続され、排気マニホールド２２を介して排気循環通路４に排出された排気ガス（ＥＧＲガス）が流入する通路である。入側ガス通路５４Ｂに流入したＥＧＲガスは、チューブ５２Ｂ内を導通されて出側ガス通路５５Ｂへ流出する。

出側ガス通路５５Ｂは、一方側端部（図７では、右側端部）が、排気循環通路４に接続され、チューブ５２Ｂ内を導通されたＥＧＲガスが流入する通路である。出側ガス通路５５Ｂに流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ６を介して吸気マニホールド２１へ流出する。なお、ＥＧＲクーラ５Ｂを構成するシェル５１Ｂ、チューブ５２Ｂ、ヘッダープレート５３Ｂ、入側ガス通路５４Ｂ、及び、出側ガス通路５５Ｂは、ここでは、全てステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４等）からなるものである。

図９は、図７、図８に示すＥＧＲクーラ５Ｂに凝縮水が滞留することを示す拡大縦断面図である。図９（ａ）は、図７に示す領域Ｂ１を拡大したものであって、図９（ｂ）は、図７に示す領域Ｂ２を拡大したものである。図９（ａ）に示すように、上側のチューブ５２Ｂの下面と、下側のチューブ５２Ｂの上面と、に挟まれた領域であって、ヘッダープレート５３Ｂの冷却水と離間する側（ここでは、右側）の端面に接した状態で、凝縮水Ｗが滞留する場合がある。このように凝縮水Ｗが滞留すると、凝縮水Ｗと接触しているチューブ５２Ｂ及びヘッダープレート５３Ｂが腐食される虞がある。

また、図１を用いて上述のように、ＥＧＲクーラ５Ｂは、ＥＧＲクーラ５Ｂ中のＥＧＲガスの流れについて下流側（ＥＧＲバルブ６側）が、上流側（排気通路側）よりも高い位置に配設されているため、図９（ｂ）に示すように、シェル５１Ｂの内側面（上面）と、最下側のチューブ５２Ｂの下面と、に挟まれた領域であって、ヘッダープレート５３Ｂの冷却水と離間する側（ここでは、右側）の端面に接した状態で、凝縮水Ｗが滞留する場合がある。このように凝縮水Ｗが滞留すると、凝縮水Ｗと接触しているチューブ５２Ｂ、ヘッダープレート５３Ｂ、及び、シェル５１Ｂが腐食される虞がある。

−本発明の第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５の構成−
つぎに、本発明の第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５の構成について、図２、図３を参照して説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５の一例を示す縦断面図である。図３は、図２のＥＧＲクーラの一例を示す横断面図であって、図２におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。

図２に示すように、ＥＧＲクーラ５は、シェル５１、チューブ５２、ヘッダープレート５３、入側ガス通路５４、及び、出側ガス通路５５を備えている。チューブ５２は、その内部に排気ガス（ＥＧＲガス）を導通させるものであって、ここでは、図２、図３に示すように、扁平な方形の断面形状を有する管状体である。なお、ＥＧＲクーラ５は、ＥＧＲクーラ５中のＥＧＲガスの流れについて下流側（図２の右側）が、上流側（図２の左側）よりも高い位置に、車両の水平軸に対して角度θだけ傾斜して配設されている。

シェル５１は、３本のチューブ５２が収納され、冷却水が流通可能に構成された断面形状が方形環状の筒状体である。冷却水は、例えば、図２の左下側に形成された図略の流入口から流入し、３本のチューブ５２の外周を順次通過して、図２の右上側に形成された図略の流出口から流出する。このように、冷却水が流動することによって、チューブ５２内を導通されるＥＧＲガスとの熱交換を促進する。

本実施形態では、シェル５１に３本のチューブ５２が収納される場合について説明するが、シェル５１に複数のチューブ５２が収納される形態であればよい。例えば、シェル５１に２本のチューブ５２が収納される形態でもよいし、シェル５１に４本以上のチューブ５２が収納される形態でもよい。

また、本実施形態では、シェル５１及びチューブ５２が扁平な方形の断面形状を有する管状体である場合について説明するが、シェル５１及びチューブ５２の少なくとも一方の断面形状が、円環状である形態でもよい。

ヘッダープレート５３は、シェル５１内の両端部にそれぞれ配置され、冷却水のシェル５１からの流出を阻止する２枚の板状部材である。また、ヘッダープレート５３は、３本のチューブ５２の両端部が、それぞれ、嵌合されて支持される支持孔５３１が形成されている。なお、３本のチューブ５２の軸方向の端面は、それぞれ、支持孔５３１においてヘッダープレート５３の厚み方向の両端間に位置するべく配設される（図４（ａ）参照）。

入側ガス通路５４は、一方側端部（図２では、左側端部）が、排気循環通路４に接続され、排気マニホールド２２を介して排気循環通路４に排出された排気ガス（ＥＧＲガス）が流入する通路である。入側ガス通路５４に流入したＥＧＲガスは、チューブ５２内を導通されて出側ガス通路５５へ流出する。

出側ガス通路５５は、一方側端部（図２では、右側端部）が、排気循環通路４に接続され、チューブ５２内を導通されたＥＧＲガスが流入する通路である。出側ガス通路５５に流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ６を介して吸気マニホールド２１へ流出する。なお、本実施形態では、入側ガス通路５４、及び、出側ガス通路５５は、溶接、溶着等によってシェル５１と一体に形成されている。また、ＥＧＲクーラ５を構成するシェル５１、チューブ５２、ヘッダープレート５３、入側ガス通路５４、及び、出側ガス通路５５は、全て、例えば、アルミニウム又は樹脂からなるものである。

このようにして、ヘッダープレート５３が、アルミニウム又は樹脂からなるため、従来のＥＧＲクーラ５Ｂ（図７〜図９参照）と比較して、その厚みを大きくする（例えば、３ｍｍにする）ことができるので、移動規制部５３２（図４参照）を容易に形成することができる。

すなわち、ヘッダープレート５３は、従来は、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）から構成されていたため、重量の制約からその厚みを大きくすることができなかった。これに対して、ヘッダープレート５３を、アルミニウム又は樹脂で構成することによって、その厚みを大きくする（例えば、３ｍｍにする）ことができるので、移動規制部５３２を容易に形成することができるのである。

本実施形態では、ヘッダープレート５３が、アルミニウム又は樹脂からなる場合について説明するが、ヘッダープレート５３が、アルミニウム合金等からなる形態でもよい。すなわち、ヘッダープレート５３は、耐熱性、耐食性に優れ、比重がステンレス（ＳＵＳ３０４等）より小さい材料からなる形態であればよい。

図４は、図２に示すＥＧＲクーラ５の特徴的構成の一例を示す拡大縦断面図である。図４（ａ）は、図２に示す領域Ａ１を拡大したものであって、図４（ｂ）は、図２に示す領域Ａ２を拡大したものである。図２に示すように、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２の軸方向の端面は、それぞれ、支持孔５３１においてヘッダープレート５３の厚み方向の両端間に位置するべく配設される。ここでは、図４（ａ）に示すように、チューブ５２の軸方向の端面は、ヘッダープレート５３の厚み方向（図４（ａ）の左右方向）の略中央に位置するべく配設されている。

このようにして、３本のチューブ５２の軸方向の端面が、それぞれ、支持孔５３１においてヘッダープレート５３の厚み方向の両端間（ここでは、ヘッダープレート５３の厚み方向の略中央位置）に位置するべく配設されるため、チューブ５２の軸方向の端面がヘッダープレート５３に形成された支持孔５３１から突出していないので、チューブ５２の外周面の間に凝縮水が滞留すること（図８（ａ）参照）を防止することができる。

本実施形態では、チューブ５２の軸方向の端面が、ヘッダープレート５３の厚み方向の略中央に位置するべく配設される場合について説明するが、チューブ５２の軸方向の端面が、ヘッダープレート５３の厚み方向の両端間に位置するべく配設される形態であればよい。ただし、車両の振動に伴うＥＧＲクーラ５の振動、ＥＧＲクーラ５の熱膨張、熱収縮等によって、チューブ５２がヘッダープレート５３の支持孔５３１から抜け落ちることを防止するために、チューブ５２の軸方向の端面は、ヘッダープレート５３に形成された支持孔５３１に深く（図４（ａ)ではヘッダープレート５３の右側端面の近傍まで）挿入されているほうが好ましい。

また、図４（ａ)に示すように、ヘッダープレート５３は、チューブ５２の軸方向の端面と当接して、チューブ５２の軸方向の移動を規制する移動規制部５３２を備えている。具体的には、移動規制部５３２は、支持孔５３１においてヘッダープレート５３の厚み方向と直交する方向に立設された壁状部材からなる。支持孔５３１においてヘッダープレート５３の厚み方向と直交する方向に立設された壁状部材（すなわち、移動規制部５３２）のチューブ５２側の端面５３２ａは、チューブ５２と当接して、チューブ５２の軸方向の移動を規制する。また、移動規制部５３２は、ヘッダープレート５３の厚み方向と直交する方向にチューブ５２の厚みに相当する高さｈ１を有する。

このようにして、移動規制部５３２が、支持孔５３１においてヘッダープレート５３の厚み方向と直交する方向（図４（ａ)では、上下方向）に立設された壁状部材からなるため、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２が軸方向（図４（ａ)では、左右方向）に移動することを簡素な構成で確実に防止することができる。

本実施形態では、移動規制部５３２が壁状部材からなる場合について説明するが、移動規制部５３２がその他の形態でもよい。例えば、移動規制部５３２が、例えば、ヘッダープレート５３の厚み方向と直交する方向に突出して形成された半球状の（又は、四角錐状の）凸部材である形態でもよい。なお、この凸部材は、支持孔５３１の周面に沿って複数個（例えば、４個）配設されている形態でもよい。

また、移動規制部５３２が、ヘッダープレート３２の厚み方向と直交する方向（図４（ａ)では、上下方向）にチューブ５２の厚みに相当する高さｈ１を有するため、移動規制部５３２の内周面とチューブ５２の内周面との段差がないので、移動規制部５３２とチューブ５２との間に凝縮水が滞留することを防止することができる。

本実施形態では、移動規制部５３２がチューブ５２の厚みに相当する高さｈ１を有する壁状部材からなる場合について説明するが、移動規制部５３２がチューブ５２の厚みより大きい（又は小さい）高さｈ１を有する壁状部材からなる形態でもよい。この場合には、移動規制部５３２の内周面とチューブ５２の内周面との段差はあるが、この箇所は、ＥＧＲガスの通路の一部であるから、凝縮水が滞留する虞は少ないし、凝縮水が滞留する場合であっても、ＥＧＲガスによって短時間で蒸発され、腐食に至る可能性は少ない。

図４（ｂ）に示すように、シェル５１は、その高い側（図４（ｂ）では、右側）の下側端部において、ヘッダープレート５３のチューブ５２と離間する側の（図４（ｂ）では、右側の）端面に沿って（ここでは、上向きに直角に）屈曲されている。

このようにして、シェル５１が、車両の水平軸に対して傾斜して配設されており、シェル５１が、その高い側（図４（ｂ）では、右側）の下側端部において、ヘッダープレート５３のチューブ５２と離間する側の（図４（ｂ）では、右側の）端面に沿って（ここでは、上向きに直角に）屈曲されているため、排気ガスがＥＧＲクーラ５で冷却されて発生した凝縮水がヘッダープレート５３の端部に溜まることを抑制することができる。

すなわち、出側ガス通路５５内の凝縮水は、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２のうち最下端に配設されたチューブ５２を通って、シェル５１の低い側（ここでは、左側の下側端部まで移動し、排気ガス（ＥＧＲガス）に晒されて蒸発してしまうので、シェル５１とヘッダープレート５３の複数の（ここでは、３本の）チューブ５２と離間する側の端面との間に凝縮水が滞留する（図９（ｂ）参照）ことを防止することができるのである。

本実施形態では、シェル５１が、その高い側（図４（ｂ）では、右側）の下側端部において、ヘッダープレート５３のチューブ５２と離間する側の（図４（ｂ）では、右側の）端面に沿って屈曲されている場合について説明するが、シェル５１と、高い側（図４（ｂ）では、右側）の下側端部のヘッダープレート５３とが一体に形成されている形態でもよい。この場合には、ＥＧＲクーラ５の構造を簡略化することができる。

また、シェル５１は、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２のうち最下端に配設されたチューブ５２の下部の上面５２１位置と、シェル５１の内面５５１の位置が上下方向に一致するべく屈曲されている。

このようにして、シェル５１が、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２のうち最下端に配設されたチューブ５２の下部の上面５２１位置と、シェル５１（ここでは、出側ガス通路５５）の内面５５１の位置が上下方向に一致するべく（ここでは、右向きに直角に）屈曲されているため、チューブ５２における排気ガス（ＥＧＲガス）の流通がシェル５１及び出側ガス通路５５によって妨げられることを防止することができる。

本実施形態では、最下端に配設されたチューブ５２の下部の上面５２１、ヘッダープレート５３に形成された移動規制部５３２の内周面、及び、出側ガス通路５５の内面５５１が、段差なく配設されている場合について説明するが、最下端に配設されたチューブ５２の下部の上面５２１、ヘッダープレート５３に形成された移動規制部５３２の内周面、及び、出側ガス通路５５の内面５５１において、段差がある形態でもよい。ただし、排気ガスの出側（図４（ｂ）では、右側）の部材程、高く形成されていることが好ましい。この場合には、段差の位置で凝縮水が発生することがあっても、ＥＧＲクーラ５の傾斜によって、排気ガスの入側（図４（ｂ）では、左側）へ凝縮水が流動し、排気ガスの熱によって凝縮水が蒸発されるため、腐食に至る可能性は極めて低い。

−本発明の第２実施形態に係るＥＧＲクーラ５Ａの構成−
つぎに、本発明の第２実施形態に係るＥＧＲクーラ５Ａの構成について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係るＥＧＲクーラ５Ａの一例を示す縦断面図である。

図５に示すように、第２実施形態に係るＥＧＲクーラ５Ａは、第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５と同様に、シェル５１Ａ、チューブ５２Ａ、ヘッダープレート５３Ａ、及び、出側ガス通路５５Ａを備えている。ここで、出側ガス通路５５Ａは、特許請求の範囲に記載の「排気管」に相当する。以下の説明においては、第２実施形態に係るＥＧＲクーラ５Ａの構成のうち、第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５の構成と相違する点について詳細に説明し、共通する構成についてはその説明を簡略化する。なお、ＥＧＲクーラ５Ａは、ＥＧＲクーラ５Ａ中のＥＧＲガスの流れについて下流側（図５の右側）が、上流側（図５の左側）よりも高い位置に、車両の水平軸に対して角度θＡだけ傾斜して配設されている。

まず、第２実施形態に係るＥＧＲクーラ５Ａの構成のうち、第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５の構成と共通する構成について、図６（ａ）を参照して簡単に説明する。図６は、図５に示すＥＧＲクーラ５Ａの特徴的構成の一例を示す拡大縦断面図である。図６（ａ）は、図５に示す領域Ａ３を拡大したものであって、図６（ｂ）は、図５に示す領域Ａ４を拡大したものである。図６（ａ）に示すように、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２Ａの軸方向の端面は、第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５と同様に、それぞれ、支持孔５３１Ａにおいてヘッダープレート５３Ａの厚み方向の両端間に位置するべく配設される。ここでは、チューブ５２Ａの軸方向の端面は、ヘッダープレート５３Ａの厚み方向（図６（ａ）の左右方向）の略中央に位置するべく配設されている。

また、図６（ａ)に示すように、第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５と同様に、ヘッダープレート５３Ａは、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２Ａの軸方向の端面と当接して、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２Ａの軸方向の移動を規制する移動規制部５３２Ａを備えている。具体的には、移動規制部５３２Ａは、支持孔５３１Ａにおいてヘッダープレート５３Ａの厚み方向と直交する方向に立設された壁状部材からなる。また、第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５と同様に、移動規制部５３２Ａは、ヘッダープレート５３Ａの厚み方向と直交する方向にチューブ５２Ａの厚みに相当する高さｈ２を有する。

つぎに、第２実施形態に係るＥＧＲクーラ５Ａの構成のうち、第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５の構成と相違する構成について、図５、図６（ｂ）を参照して説明する。図５に示すように、第１実施形態に係るＥＧＲクーラ５では、出側ガス通路５５が、溶接等によってシェル５１と一体に形成されている（図２参照）のに対して、第２実施形態に係るＥＧＲクーラ５Ａでは、出側ガス通路５５Ａのチューブ５２Ａ側（ここでは、左側）の端面５５１Ａが、ヘッダープレート５３の延設部５３３Ａに嵌合されて固定される点で相違している。

ヘッダープレート５３Ａは、その外周部が、チューブ５２Ａと離間する側（ここでは、図５の右側）に延設された筒状の延設部５３３Ａを備える。換言すれば、延設部５３３Ａは、ヘッダープレート５３Ａの外周に沿って、出側ガス通路５５Ａ側（ここでは、図５の右側）へ筒状に突出して形成されている。また、ヘッダープレート５３Ａと、延設部５３３Ａとは一体に形成されている。ただし、ヘッダープレート５３Ａが延設部５３３Ａと一体に形成されていない形態でもよい。

また、上述のように、出側ガス通路５５Ａのチューブ５２Ａ側（ここでは、左側）の端面は、ヘッダープレート５３Ａの延設部５３３Ａに嵌合されて固定されている。

シェル５１Ａは、車両の水平軸に対して傾斜して配設されており、シェル５１Ａの高い側の端部において排気ガスを導通させる筒状の出側ガス通路５５Ａを備え、ヘッダープレート５３Ａの外周部が、チューブ５２Ａと離間する側に延設された筒状の延設部５３３Ａを備え、出側ガス通路５５Ａのチューブ５２Ａ側（図５、図６（ｂ）では、左側）の端面が、延設部５３３Ａに嵌合されて固定されるため、排気ガスがＥＧＲクーラ５で冷却されて発生した凝縮水がヘッダープレート５３の端部に溜まることを抑制することができる。

すなわち、排気ガスがＥＧＲクーラ５で冷却されて発生した凝縮水は、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２Ａのうち最下端に配設されたチューブ５２Ａを通って、図略の入側排気ガス通路の下側端部まで移動する間に、排気ガスに晒されて蒸発してしまうので、排気ガスがＥＧＲクーラ５で冷却されて発生した凝縮水がヘッダープレート５３の端部に溜まることを抑制することができるのである。

本実施形態では、延設部５３３Ａが、ヘッダープレート５３Ａと一体に形成されている場合について説明するが、延設部５３３Ａが、シェル５１Ａ又は出側ガス通路５５Ａと一体に形成されている形態でもよい。

また、図６（ｂ）に示すように、出側ガス通路５５Ａが、その下部の上面５５１Ａ位置が、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２Ａのうち最下端に配設されたチューブ５２Ａの下部の上面５２１Ａ位置と上下方向に一致するべく配設されている。

このようにして、出側ガス通路５５Ａの下部の上面５５１Ａ位置が、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２Ａのうち最下端に配設されたチューブ５２Ａの下部の上面５２１Ａ位置と上下方向に一致するべく配設されているため、チューブ５２Ａにおける排気ガスの流通が出側ガス通路５５Ａによって妨げられることを防止することができる。また、出側ガス通路５５Ａの下部の上面５５１Ａ位置と、複数の（ここでは、３本の）チューブ５２Ａのうち最下端に配設されたチューブの５２Ａ下部の上面５２１Ａ位置と、の間に凝縮水が滞留することを防止することができる。

すなわち、図６（ｂ）に示すように、最下端に配設されたチューブ５２Ａの下部の上面５２１Ａ、ヘッダープレート５３Ａに形成された移動規制部５３２Ａの内周面、及び、出側ガス通路５５Ａの下部の上面５５１Ａが、段差なく略面一に配設されているため、ヘッダープレート５３Ａに形成された移動規制部５３２Ａの内周面と出側ガス通路５５Ａの下部の上面５５１Ａとの間に凝縮水が滞留することがなく、排気ガスがＥＧＲクーラ５で冷却されて発生した凝縮水をチューブ５２Ａ内に流入させることができるのである。

本実施形態では、最下端に配設されたチューブ５２Ａの下部の上面５２１Ａ、ヘッダープレート５３Ａに形成された移動規制部５３２Ａの内周面、及び、出側ガス通路５５Ａの下部の上面５５１Ａが、段差なく配設されている場合について説明するが、最下端に配設されたチューブ５２Ａの下部の上面５２１Ａ、ヘッダープレート５３Ａに形成された移動規制部５３２Ａの内周面、及び、出側ガス通路５５Ａの下部の上面５５１Ａにおいて、段差がある形態でもよい。ただし、排気ガスの出側（図６（ｂ）では、右側）の部材程、高く形成されていることが好ましい。この場合には、段差の位置で凝縮水が発生することがあっても、ＥＧＲクーラ５Ａの傾斜によって、排気ガスの入側（図６（ｂ）では、左側）へ凝縮水が流動し、排気ガスの熱によって凝縮水が蒸発されるため、腐食に至る可能性は極めて低い。

−他の実施形態−
第１実施形態、第２実施形態では、排気冷却装置がＥＧＲクーラである場合について説明したが、排気冷却装置が車両に搭載された内燃機関の排気ガスを冷却水と熱交換させることで冷却するものである形態であればよい。例えば、排気冷却装置が、排気ガスの熱を回収する熱回収装置である形態でもよい。

第１実施形態、第２実施形態では、ＥＧＲクーラ５、５Ａは、ＥＧＲクーラ５、５Ａ中のＥＧＲガスの流れについて下流側（ＥＧＲバルブ６側）が、上流側（排気通路側）よりも高い位置に配設されている場合について説明したが、逆に、下流側（ＥＧＲバルブ６側）が、上流側（排気通路側）よりも低い位置に配設されている形態でもよい。

本発明は、車両に搭載された内燃機関の排気ガスを冷却水と熱交換させることで冷却する排気冷却装置に利用可能である。特に、ＥＧＲクーラに利用可能である。

１００ 内燃機関システム
１ エンジン
３ 排気循環装置
４ 排気循環通路
５、５Ａ ＥＧＲクーラ（排気冷却装置）
５１、５１Ａ シェル
５２、５２Ａ チューブ
５３、５３Ａ ヘッダープレート
５３１、５３１Ａ 支持孔
５３２、５３２Ａ 移動規制部
５３３Ａ 延設部
５４ 入側ガス通路
５５、５５Ａ 出側ガス通路

Claims (9)

1. 車両に搭載された内燃機関の排気ガスを冷却水と熱交換させることで冷却する排気冷却装置であって、
   前記排気ガスを導通させる複数のチューブと、
   前記複数のチューブが収納され、前記冷却水が流通可能に構成された筒状のシェルと、
   前記シェル内の端部に配置され、前記冷却水の前記シェルからの流出を阻止するヘッダープレートと、を備え、
   前記ヘッダープレートは、前記複数のチューブの端部が、それぞれ、嵌合されて支持される支持孔が形成され、
   前記複数のチューブは、その軸方向の端面が、それぞれ、前記支持孔において前記ヘッダープレートの厚み方向の両端間に位置するべく配設されることを特徴とする排気冷却装置。
2. 請求項１に記載の排気冷却装置において、
   前記ヘッダープレートは、前記複数のチューブの軸方向の端面と当接して、前記複数のチューブの軸方向の移動を規制する移動規制部を備えていることを特徴とする排気冷却装置。
3. 請求項２に記載の排気冷却装置において、
   前記移動規制部は、前記支持孔において前記ヘッダープレートの厚み方向と直交する方向に立設された壁状部材からなることを特徴とする排気冷却装置。
4. 請求項３に記載の排気冷却装置において、
   前記移動規制部は、前記ヘッダープレートの厚み方向と直交する方向に前記チューブの厚みに相当する高さを有することを特徴とする排気冷却装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の排気冷却装置において、
   前記シェルは、前記車両の水平軸に対して傾斜して配設されており、
   前記シェルは、その高い側の下側端部において、前記ヘッダープレートの前記チューブと離間する側の端面に沿って屈曲されていることを特徴とする排気冷却装置。
6. 請求項５に記載の排気冷却装置において、
   前記シェルは、前記複数のチューブのうち最下端に配設されたチューブの下部の上面位置と、当該シェルの内面の位置が略一致するべく屈曲されていることを特徴とする排気冷却装置。
7. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の排気冷却装置において、
   前記シェルは、前記車両の水平軸に対して傾斜して配設されており、
   前記シェルの高い側の端部において前記排気ガスを導通させる筒状の排気管を更に備え、
   前記ヘッダープレートは、その外周部が、前記チューブと離間する側に延設された筒状の延設部を備え、
   前記排気管は、その前記チューブ側の端面が、前記延設部に嵌合されて固定されることを特徴とする排気冷却装置。
8. 請求項７に記載の記載の排気冷却装置において、
   前記排気管は、その下部の上面位置が、前記複数のチューブのうち最下端に配設されたチューブの下部の上面位置と上下方向に略一致するべく配設されていることを特徴とする排気冷却装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の排気冷却装置において、
   前記ヘッダープレートは、アルミニウム又は樹脂からなることを特徴とする排気冷却装置。

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