JP2013148334A - 排気熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガスの冷却性能の確保と小型化とが図れる排気熱交換装置を提供する。
【解決手段】ＥＧＲクーラ１は、複数のチューブ７及び第１の水通路３３を有する熱交換コア３と、チューブ７内に連通するように上流側及び下流側にそれぞれ設けられる上流側ガスタンク部６及び下流側ガスタンク部８と、第１の水通路３３を形成し、この水通路と連通する第２の水通路２０２を上流側ガスタンク部６の周囲に形成する水タンク部と、上流側ガスタンク部６の内部と連通するガス通路５３を内側管５０の内部に形成し、第２の水通路２０２と連通する水通路５２を内側管５０と外側管５１との間に形成する二重管部５と、外側管５１に接続されて冷却水が水通路５２に流入する水流入管５４と、水タンク部２に接続されて冷却水が第１の水通路３３から流出する水流出管３４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換装置に関する。

特許文献１に記載の排気熱交換装置は、長手方向のほぼ全域にわたって熱交換コアを収容するケーシングを備えている。熱交換コアは、排気ガスが流れる複数のチューブをその短径方向に積層して構成される。ケーシングは、複数のチューブの長手方向両端部付近に、当該長手方向に直交する方向に冷却水が流入する流入口と、同じく直交する方向へ冷却水を排出する流出口とを備えるとともに、複数のチューブの長手方向両端部よりもさらに外側に位置する両端にタンク部に排気ガスの流入部及び流出部を備える。コアプレートは、長手方向端部の両方で複数のチューブを保持するとともに、冷却水通路とタンク部とを仕切っている。コアプレートは、タンク部を形成するジョイント部と接合されている。したがって、コアプレートは冷却水に接触し、ジョイント部は、排気ガスに接触する。

上記構成により、排気ガスの流入部からケーシング内に流入した排気ガスは、一端側のジョイント部の内部を通過した後、複数のチューブの内部を流通する。複数のチューブから流出した排気ガスは、他端側のジョイント部の内部を通過して排気ガスの流出部から排出される。排気ガスは、複数のチューブ内を流通するときに、複数のチューブ周囲の冷却水通路を流入口から流出口へ向けて流れる冷却水と熱交換する。したがって、排気ガスは、熱交換コアのみにおいて冷却水によって冷却される。

特開２００３−１０６７８５号公報

上記特許文献１の排気熱交換装置では、排気ガスの冷却性能を高めるために必要な熱交換性能を確保しようとすると、熱交換コアにおける熱交換性能を高める必要がある。したがって、複数のチューブの本数を増やしたり、長手方向長さを長くしたりすること等によって熱交換の表面積を増加して、熱交換コアの体格を大きくしなければならないという問題がある。

また、ジョイント部は、高温の排気ガスが内部を流通するため、それ自身が高温になる。コアプレートは冷却水によって冷やされるため、コアプレートとジョイント部の温度差が大きくなる。したがって、コアプレートとジョイント部の間には、温度差による熱膨張の差が大きく、両部材の接続部において、大きな熱応力が生じ、強度上の問題が生じうる。

本発明は、上記問題を解決し得るものであり、排気ガスの冷却性能の確保と小型化とが図れる排気熱交換装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。請求項１に記載の発明に係る排気熱交換装置は、内燃機関から排出される排気ガスが内部を流通し、周囲に冷却水が流通する第１の水通路（３３）が形成される複数のチューブ（７，７Ａ，７Ｂ）を有する熱交換コア（３，３Ｂ）と、複数のチューブよりも排気ガスの上流側で複数のチューブ内に連通する通路を形成する上流側ガスタンク部（６，６Ａ）と、複数のチューブよりも排気ガスの下流側で複数のチューブ内に連通する通路を形成する下流側ガスタンク部（８）と、複数のチューブを取り囲んで第１の水通路を形成するとともに、第１の水通路と連通する第２の水通路（２０２）を上流側ガスタンク部の周囲に形成する水タンク部（２）と、内側管（５０）及び外側管（５１）を有し、排気ガスが流通するように上流側ガスタンク部の内部と連通するガス通路（５３）を内側管の内部に形成し、冷却水が流通するように第２の水通路と連通する環状水通路（５２）を内側管と外側管との間に形成する二重管部（５）と、外側管に接続されて、冷却水が環状水通路に流入する入口部である水流入部（５４）と、水タンク部に接続されて、冷却水が第１の水通路から流出する出口部である水流出部（３４）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、熱交換コアだけでなく、その上流側に配した二重管部等において、排気ガスを冷却できる構造を有するので、従来装置に比べて排気ガスの冷却性能を大きく向上することができる。さらに、熱交換コア以外に、排気ガスを冷却できる箇所を有するため、熱交換コアにおける熱交換面積の低減が可能であり、ＥＧＲクーラ全体の小型化が図れる。

請求項２によると、水タンク部（２）は、排気ガスの流れ方向に交差する方向に互いに向かい合わせに組み立てられる第１分割体（２０）及び第２分割体（２１）を備えて構成されることを特徴とする。この発明によれば、第１分割体と第２分割体とを当該方向に向かい合わせて組み立てる構造により、水タンク部による他の部材の支持、接続を、第１分割体と第２分割体の組み立てによって、まとめて実施することができる。したがって、組み立て効率に優れた排気熱交換装置を提供できる。

請求項３によると、上流側ガスタンク部（６Ｃ，６Ｄ）は、内側管（５０）の内側に挿入された状態で接続され、上流側ガスタンク部と内側管との間には第１のシール部材（１１）を介在させ、外側管（５１）は、水タンク部（２Ｃ）の内側に挿入された状態で接続され、外側管と水タンク部との間には第２のシール部材（１２）を介在させたことを特徴とする。

この発明によれば、第１のシール部材を用いた簡単な構成により、により、上流側ガスタンク部と二重管部との接続部において排気ガスと冷却水との混合を防止できるとともに、第２のシール部材を用いた簡単な構成により、水タンク部と二重管部との接続部において冷却水の漏れを防止できる。例えば、当該接続部について、ろう付け接合等の結合構造を形成することなく、流体の漏れ防止構造を構築することができる。

請求項４によると、二重管部（５）は、水タンク部（２）及び上流側ガスタンク部（６，６Ａ）に接続されている。さらに外側管（５１）と接続される部位に位置する水タンク部の外周部（２００）に嵌められるリング部材（１０）を備える。リング部材は、水タンク部を外側から締め付けるように支持することを特徴とする。

この発明によれば、リング部材による締め付け力によって、水タンク部の外周部による、二重管部を挟持する力を補強できるので、水タンク部と二重管部との確実な接合を達成でき、接合品質を確保することができる。

請求項５によると、各チューブ（７，７Ｂ）の端部が接続されるヘッダプレート（９，９Ａ）を備え、上流側ガスタンク部（６）は、ヘッダプレート（９）に接続されることを特徴とする。この発明によれば、各チューブの正確な位置決めができるため、チューブと他の部材との接合部に隙間が生じる事態を回避することができる。したがって、ガス通路からの排気ガス漏れを抑制できる。

請求項６によると、複数のチューブ（７Ａ）は、その端部が上流側ガスタンク部（６Ａ）に接続されて支持されることを特徴とする。この発明によれば、上流側ガスタンク部とチューブの両方が冷却水によって確実に冷却される構造であるため、両部材間の温度差を低減することができる。したがって、両部材管の温度差による熱応力の発生を抑制できるので、製品強度を確保することができる。

なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明を適用する第１実施形態の排気ガスクーラを示す斜視図である。 第１実施形態の排気ガスクーラの内部構成を示す断面図である。 図１におけるIII−III断面の矢視図である。 排気ガスが流通する複数のチューブとヘッダプレートを示す分解斜視図である。 本発明を適用する第２実施形態の排気ガスクーラの内部構成を示す断面図である。 第２実施形態の排気ガスクーラを示す斜視図である。 本発明を適用する第３実施形態の排気ガスクーラの内部構成を示す断面図である。 本発明を適用する第４実施形態の排気ガスクーラについて、二重管部、水タンク部、及び上流側ガスタンク部の接続関係を示した断面図である。 本発明を適用する第５実施形態の排気ガスクーラについて、二重管部、水タンク部、及び上流側ガスタンク部の接続関係を示した断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する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他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても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）
本発明に係る排気熱交換装置を適用した第１実施形態について図１〜図４を参照して説明する。第１実施形態に係る排気熱交換装置は、内燃機関の一例である車両用ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等（以下、単にエンジンともいう。）の排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）におけるＥＧＲクーラ１（排気ガスクーラともいう）に適用したものである。

ＥＧＲクーラ１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流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。このＥＧＲクーラ１は、内部に複数のチューブ７を含む熱交換コア３、水タンク部２、上流側ガスタンク部６、下流側ガスタンク部８、水流入管５４、水流出管３４、及び二重管部５等から構成されている。各部材は、例えば、軽量で熱伝導性に優れたアルミニウム材、アルミニウム合金材、ステンレス材等で成形されており、各部材の当接部はろう付けまたは溶接によって接合されている。熱交換コア３は、エンジンから排出される排気ガスが内部を流通する複数のチューブ７を有し、複数のチューブ７の周囲には、冷却水が流通する第１の水通路３３が設けられている。なお、各チューブ７の内部には、インナーフィンを配設するようにしてもよい。

チューブ７は、内部に排気が流通する管部材であり、例えば２枚のチューブプレートを接合することにより形成される。各チューブプレートは、プレス加工またはロール加工によって、平板から断面が浅いコの字形状に形成されている。各チューブプレートの開口側が互いに接合されることで、チューブ７は、その長手方向に交差する横断面が、扁平な矩形形状を成す細長の管部材として形成される。各チューブ７の長手方向の両端には、矩形状の開口部７０が形成されている。

複数のチューブ７は、扁平矩形状断面の長辺側となるチューブ基本面７１が互いに対向するように複数積層されて形成されている。チューブ基本面７１には、チューブ７の外表面における冷却水の温度境界層の温度を低下させる温度低下手段としての複数の凸状部７１ａが形成されている。凸状部７１ａは、例えば円筒形の凸状部として設定することができ、碁盤目状に複数配置されている。さらに、チューブ基本面７１における排気ガス流れの上流側には、冷却水の流れをできるだけチューブ基本面７１の全体に拡げるための整流部７１ｂが設けられている。整流部７１ｂは、チューブ基本面７１から突出するように形成される。

図２及び図４に示すように、ヘッダプレート９，９Ａは、チューブ７の長手方向の両端部にそれぞれ１つずつ設けられたチューブ７の支持部材である。ヘッダプレート９は、排気ガス流れの上流側に配され、ヘッダプレート９Ａは、排気ガス流れの上流側に配されている。ヘッダプレート９，９Ａは、四角形状の部材にチューブ７の長手方向端部が貫通されるチューブ孔９０と、外縁部において板面方向が内側に略９０度に折り曲げられた縁立て部９１とが、形成されている。チューブ７の長手方向端部のそれぞれは、ヘッダプレート９，９Ａそれぞれのチューブ孔９０に貫通された状態でろう付け接合される。

各チューブ７がヘッダプレート９，９Ａに直接的に支持された状態で積層されることにより、ろう付け接合時にチューブ間寸法が適正に保たれる。また、チューブ７の端部外周面とチューブ孔９０の内表面との間に接合されない隙間が生じることを防止できる。チューブ７と各部材とのろう付け接合の品質を十分に確保することができる。

また、図２に示すように、ヘッダプレート９の縁立て部９１のうち、下部に位置する部分は、水タンク部２の内面に接合されているが、上部に位置する部分は、水タンク部２の内面とは接合されておらず、所定の隙間を有するように配置されている。ヘッダプレート９Ａは、縁立て部９１の全周が水タンク部２の内面に接合するように配置されている。これにより、水タンク部２の内部の第１の水通路３３及び第２の水通路２０２と、下流側ガスタンク部８の内部のガス通路とを遮断するように区画している。したがって、第１の水通路３３を流れる冷却水は、下流側ガスタンク部８の内部のガス通路に漏れないように遮断されている。

水タンク部２は、積層された複数のチューブ７を内部に収容する筒状の容器体であり、第１分割体２０と第２分割体２１とから形成されている。第１分割体２０と第２分割体２１は、同様の形状であり、チューブ７の長手方向に交差する方向に水タンク部２を２つに分割する略Ｃ字状の横断面を有する部材である。換言すれば、第１分割体２０と第２分割体２１の合わせ部は、チューブ７の長手方向に交差する方向に関して水タンク部２の中央位置である。なお、チューブ７の長手方向は、チューブ７の積層方向及び排気ガス流れ方向に一致する方向である。

水タンク部２は、第１分割体２０と第２分割体２１を向かい合わせに組み合わすことで形成される。また、第１分割体２０と第２分割体２１の合わせ部には、排気ガス下流側の端部寄りに水流出管３４を挟み込むための半円状の切り欠き部がそれぞれ形成されている。したがって、組み合わされた第１分割体２０と第２分割体２１は、排気ガスの上流側の端部で二重管部５を挟持し、排気ガスの下流側の端部で水流出管３４及びヘッダプレート９Ａを挟持するとともに、熱交換コア３を包含する水タンク部２を形成することができる。

また、第１分割体２０と第２分割体２１の合わせ部となるそれぞれの外周部は、板状の端部同士が突合せされてろう付け接合されている。なお、第１分割体２０と第２分割体２１とのろう付け接合にあたっては、第１分割体２０と第２分割体２１のそれぞれの外周部に、外側に開くように略９０度に折り曲げられた縁立て部２０１，２１１を利用して、この縁立て部２０１と縁立て部２１１とを当接させてろう付け接合するようにしてもよい。また、この場合には、第１分割体２０、または第２分割体２１のいずれか一方の縁立て部に部分的に爪部を設けて、この爪部を他方の縁立て部に被せるように折曲げて、仮止めした後にろう付け接合するようにしてもよい。これにより、水タンク部２は、２つの半割り構造の部材をろう付け、溶接等により接合することで、形成される。

また、ヘッダプレート９の縁立て部９１の内周面には、上流側ガスタンク部６の下流側開口端部６１の外周面が嵌合されてろう付け接合される。同様に、ヘッダプレート９Ａの縁立て部９１の内周面には、下流側ガスタンク部８の上流側開口端部８３の外周面が嵌合されてろう付け接合される。

水タンク部２のチューブ７に対向する内面には、チューブ７側にへこむ凹部２０３が形成されている。凹部２０３の内面は、チューブ７の外表面にろう付け接合されている。この凹部２０３によって、第２の水通路２０２に流入した冷却水は、図２中の下方向に流れ、複数のチューブ７の外表面全体に行き渡り、右上方に接続された水流出管３４に向かう。したがって、第２の水通路２０２に流入した冷却水が直接的に水流出管３４から流出してしまうことを抑制できるのである。すなわち、水タンク部２内に流入した冷却水は、水タンク部２内を偏りなく流れるので、熱交換コア３で冷却水と排気ガスとの熱交換が十分に行われる。

二重管部５は、内側管５０と、外側管５１と、外側管５１に接続される水流入管５４と、を備えている。内側管５０は、上流側ガスタンク部６内部のガス通路６０と連通するガス通路５３を内部に形成する。内側管５０と外側管５１との間には、第２の水通路２０２と連通する環状の水通路５２が形成される。外側管５１の外周面には、排気ガス上流側の端部寄りに、水流入管５４を嵌めこむための接続用開口部が形成されている。したがって、冷却水の流入口である水流入管５４内の通路は、環状の水通路５２に連通し、さらに、第２の水通路２０２、第１の水通路３３、冷却水の流出口である水流出管３４内の通路へと順につながっている。なお、内側管５０の外周面または外側管５１の内周面には、熱交換を高めるためのフィン、螺旋状の溝等を設けてもよい。

また、二重管部５の上流側開口端部は、フランジ部４１に内嵌された状態でろう付け接合される。フランジ部４１は、排気ガス管４が接続されたフランジ部４０にボルトによって締結され、固定されている。

上流側ガスタンク部６は、漏斗状の部材であり、複数のチューブ７よりも排気ガスの上流側で、複数のチューブ７内に連通するガス通路を形成する。上流側ガスタンク部６は、排気流れの下流側に下流側開口端部６１と、上流側に上流側開口端部６２とを備えている。上流側開口端部６２が二重管部５の内側管５０に内嵌された状態でろう付け接合されることにより、上流側ガスタンク部６と二重管部５とは接続される。また、二重管部５の内側管５０における排気ガスの下流側端部は、第１分割体２０と第２分割体２１によって挟持される。これにより、水タンク部２と二重管部５とが接続される。

下流側ガスタンク部８は、漏斗状の部材であり、複数のチューブ７よりも排気ガスの下流側で、複数のチューブ７内に連通するガス通路を形成する。下流側ガスタンク部８は、排気流れの下流側に下流側開口端部８０と、上流側に上流側開口端部８３とを備えている。下流側開口端部８０はフランジ部８１に内嵌された状態でろう付け接合される。フランジ部８１は、外形が菱形状を成す板部材であり、中心部に連通口８２が形成され、また両端側にボルトによる締結のための雌ねじ孔が形成されている。連通口８２は、図示しない排気ガス管の内部と連通し、排気ガスを外部に向けて排出する排出口となる。

したがって、排気ガス管４内の通路は、内側管５０内のガス通路５３、上流側ガスタンク部６内のガス通路６０、複数のチューブ７内のガス通路、下流側ガスタンク部８内のガス通路、フランジ部８１に接続される排気ガス管内の通路へと順につながっている。

以上の構成のＥＧＲクーラ１においては、エンジンから排出された排気の一部が、排気ガス管４内のガス通路から、内側管５０内のガス通路５３、上流側ガスタンク部６内のガス通路６０を経て、複数のチューブ７内のガス流路を流通し、下流側ガスタンク部８内のガス通路、フランジ部８１から流出する。ＥＧＲクーラ１の外部に流出した排気ガスは再びエンジンに吸入される。

一方、エンジンの冷却水は、水流入管５４から環状の水通路５２の上流側端部に流入し、水タンク部２と上流側ガスタンク部６の間に配された第２の水通路２０２、第１の水通路３３を流通して、水タンク部２の下流側端部に配された水流出管３４から流出する。ＥＧＲクーラ１においては、排気ガスが、二重管部５を流通するとき、ガス通路６０を流通するとき、及び複数のチューブ７内の通路を流通するとき、の３箇所において、排気ガスと冷却水との間で熱交換が行われるため、排気ガスが十分に冷却された後、エンジンに吸入されるので、排ガス規制クリア、燃費向上等に貢献しうる。

以下に、本実施形態のＥＧＲクーラ１がもたらす作用効果について説明する。ＥＧＲクーラ１は、複数のチューブ７及び第１の水通路３３を有する熱交換コア３と、チューブ７内に連通するように上流側及び下流側にそれぞれ設けられる上流側ガスタンク部６及び下流側ガスタンク部８と、第１の水通路３３を形成し、この水通路と連通する第２の水通路２０２を上流側ガスタンク部６の周囲に形成する水タンク部２と、上流側ガスタンク部６の内部と連通するガス通路５３を内側管５０の内部に形成し、第２の水通路２０２と連通する水通路５２を内側管５０と外側管５１との間に形成する二重管部５と、外側管５１に接続されて冷却水が水通路５２に流入する水流入管５４と、水タンク部２に接続されて冷却水が第１の水通路３３から流出する水流出管３４と、を備える。

この構成によれば、二重管部５において、水通路５２を流れる冷却水とガス通路５３を流れる排気ガスとが熱交換する。さらに水タンク部２内の第２の水通路２０２を流れる冷却水とガス通路５３を流れる排気ガスとが熱交換する。すなわち、熱交換コア３だけでなく、その上流側にガス通路においても排気ガスを冷却できる構造を有するので、上記特許文献１に記載の従来装置に比べて排気ガスの冷却性能を十分に確保することができる。さらに、熱交換コア３以外に、排気ガスを冷却できる箇所を有するため、熱交換コア３における熱交換面積を低減することが可能である。例えば、チューブ７の個数を低減したり、全長を短くしたりして、熱交換コア３の体格を小さくすることができる。したがって、ＥＧＲクーラ１の体高や横幅を小さくすることが可能であり、製品の小型化が図れる。

ＥＧＲクーラ１によれば、冷却水が内側管５０と外側管５１の間の水通路５２を流れるときに、内側管５０内のガス通路５３を流れる排気ガスと熱交換して排気ガスの温度を低下させる。これにより、内側管５０の温度も低下するため、内側管５０の耐久性を向上することができる。さらに内側管５０の温度の低下により、内部を高温の排気ガスが流通することによる熱膨張を抑制することができる。

また、内側管５０と接合される上流側ガスタンク部６についても、第２の水通路２０２を流れる冷却水によって、内部を流れる排気ガスの温度の低下とともに、上流側ガスタンク部６自体の温度も低下させることができる。したがって、内側管５０と上流側ガスタンク部６の接合部における、両部材の温度差が抑制されて、熱膨張に起因する熱応力の低減が図れる。以上により、ＥＧＲクーラ１のあらゆる接合部での熱応力に低減が図れ、製品の耐久性向上に大いに寄与する。

ＥＧＲクーラにはエンジンの近くに設置するという制約条件が課せられるため、本実施形態のＥＧＲクーラ１によって、その搭載性が向上することは多大な効果を奏するものである。また、本実施形態のＥＧＲクーラ１によれば、ＥＧＲクーラによる排気ガスの冷却性能向上はディーゼルエンジンの場合の排気ガス規制の強化、ガソリンエンジンの場合の燃費要求に対して、多大な効果が期待できる。

また、水タンク部２は、排気ガスの流れ方向に交差する方向に互いに向かい合わせに組み立てられる第１分割体２０及び第２分割体２１から構成されている。この構成によれば、第１分割体２０と第２分割体２１と組み立てることにより、二重管部５、下流側ガスタンク部８等の支持を水タンク部２によって実施することができる。したがって、水タンク部２による他の部材の支持や接続を、第１分割体２０と第２分割体２１の組み立てによって、まとめて実施することができる。したがって、組み立て効率に優れた製品を提供できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態に対する他の形態であるＥＧＲクーラ１Ａについて図５及び図６を参照して説明する。第２実施形態において、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。なお、図５では、リング部材１０で締め付けられる水タンク部２を説明するため、縁立て部２０１，２１１は表示していない。

図５及び図６に示すように、ＥＧＲクーラ１Ａは、ＥＧＲクーラ１に対して、向かい合わせに組み合わされる第１分割体２０と第２分割体２１を所定位置において締め付けるように支持する構成を有する点、及び複数のチューブ７Ａを支持するための構造について、相違する。すなわち、ＥＧＲクーラ１Ａは、外側管５１と接続される部位に位置する水タンク部の外周部２００に嵌められるリング部材１０を備える。また、チューブの積層体をなす複数のチューブ７Ａは、その長手方向端部における外周面が上流側ガスタンク部６Ａの内周面に接続されて支持されている。

複数の積層配置されたチューブ７Ａの外周面は、排気流れ上流側の端部において上流側ガスタンク部６Ａの下流側開口端部６１Ａの内周面が嵌合されてろう付け接合される。同様に、排気流れ下流側の端部におけるチューブ７Ａの外周面は、下流側ガスタンク部８Ａの上流側開口端部８３Ａの内周面が嵌合されてろう付け接合される。上流側ガスタンク部６Ａの下流側開口端部６１Ａのうち、下部に位置する部分は、水タンク部２の内面に接合されているが、上部に位置する部分は、水タンク部２の内面とは接合されておらず、所定の隙間を有するように配置されている。下流側ガスタンク部８Ａの上流側開口端部８３Ａの外周面全周は、水タンク部２の内面に接合されている。

当該水タンク部の外周部２００は、水タンク部２の排気流れの上流側端部に位置する外周部であり、その内周面が外側管５１の外周面に密着する寸法、形状となっている。リング部材１０は、その内周面の内径寸法が、水タンク部の外周部２００の外径寸法にほぼ等しく、またはわずかに小さく設定されている。リング部材１０は、例えば、アルミニウム材、アルミニウム合金材、ステンレス材等から成形されている。

リング部材１０を水タンク部２に取り付ける際には、まず、図５の二点鎖線で示すように、予め二重管部５をリング部材１０の内側に挿入しておく。そして、向かい合わせに組み合わせた第１分割体２０と第２分割体２１とでこの状態の二重管部５を挟持する。次に、図５の二点鎖線で示したリング部材１０を水タンク部２側に移動し、リング部材１０の内周面を水タンク部の外周部２００に嵌めこむ。これにより、リング部材１０は、水タンク部２を外側から締め付けるように支持するため、第１分割体２０と第２分割体２１の合わせ部における密着度合いが高められることになる。当該合わせ部の密着度合いが高まっている状態で、縁立て部２０１と縁立て部２１１との当接部分をろう付け接合する。したがって、第１分割体２０と第２分割体２１の接合強度を向上することができ、耐久性に優れたＥＧＲクーラ１Ａを提供できる。

上記構成により、ＥＧＲクーラ１Ａは、外側管５１と接続される部位に位置する水タンク部の外周部２００に嵌められるリング部材１０を備える。リング部材１０は、第１分割体２０と第２分割体２１の接合強度を高める補強部材として機能する。この構成によれば、リング部材１０による締め付け力によって、水タンク部の外周部２００によって二重管部５を挟持する力を確保して補強することができる。したがって、ろう付け、溶接等の接合において、接合品質を確保することができる。

また、複数のチューブ７Ａはその端部が上流側ガスタンク部６Ａに接続されて支持されることにより、上流側ガスタンク部６Ａとチューブ７Ａの両方が第２の水通路２０２を流れる冷却水によって確実に冷却される構造である。このため、両部材間の温度差を低減することができる。したがって、両部材間の温度差が小さく、熱応力の発生を抑制できるので、両部材間の接合強度を確保することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態に対する他の形態であるＥＧＲクーラ１Ｂについて図７を参照して説明する。第３実施形態において、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。

図７に示すように、ＥＧＲクーラ１Ｂは、ＥＧＲクーラ１に対して、複数のチューブ７Ｂの構成が相違する。チューブ７Ｂは、第１実施形態のチューブ７と異なり、上下方向に縦長のチューブではなく、上下方向に複数個並べて配置されるチューブである。チューブ７Ｂは、例えば横断面が円環状を呈する。このような形態のチューブ７Ｂのそれぞれは、長手方向の両端部がチューブ孔に貫通された状態でヘッダプレート９Ｂ及びヘッダプレート９Ｃによって支持される。なお、チューブ７Ｂは、例えば、アルミニウム材、アルミニウム合金材、ステンレス材等から成形されている。

（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態に対する他の形態であるＥＧＲクーラ１Ｃについて図８を参照して説明する。第４実施形態において、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。

図８に示すように、上流側ガスタンク部６Ｃの上流側に位置する上流側開口端部６２Ｃには、第１のシール部材の一例であるＯリング１１が軸方向に所定間隔をあけて２個並ぶように配設されている。各Ｏリング１１は、上流側開口端部６２Ｃの外周面全周に形成された溝に嵌められている。各Ｏリング１１は、当該溝に嵌められた状態では上流側開口端部６２Ｃの外周面よりも外方に突出する。

また、水タンク部の上流側に位置する外周部２００Ｃには、第２のシール部材の一例であるＯリング１２が軸方向に所定間隔をあけて２個並ぶように内接されている。なお、水タンク部の外周部２００Ｃは、水タンク部２Ｃの排気流れの上流側端部に位置する外周部である。各Ｏリング１２は、水タンク部の外周部２００Ｃの内周面全周に形成された溝に嵌められている。各Ｏリング１２は、当該溝に嵌められた状態では水タンク部の外周部２００Ｃの内周面よりも内方に突出する。

Ｏリング１１、Ｏリング１２は、それぞれ外力を受けることにより容易に弾性変形する部材である。Ｏリング１１、Ｏリング１２は、各種ゴム等のエアラストマーで形成することができる。また、Ｏリング１１、Ｏリング１２はそれぞれ、軸方向に１個または３個以上設けるようにしてもよい。また、Ｏリング１１、Ｏリング１２はそれぞれ、内側管５０の内周面、外側管５１の外周面にそれぞれ形成された溝に嵌められる構造であってもよい。

上記構成において、上流側開口端部６２Ｃを内側管５０に内嵌し、かつ外側管５１を水タンク部の外周部２００Ｃに内嵌することにより、上流側ガスタンク部６Ｃ及び水タンク部２と二重管部５とが接続されることになる。このとき、各Ｏリング１１は、弾性変形した状態で、上流側開口端部６２Ｃに形成された溝と内側管５０の内周面とに密着し、排気ガスが第２の水通路２０２に漏れること及び冷却水がガス通路５３に漏れることを防いでいる。各Ｏリング１２は、弾性変形した状態で、水タンク部の外周部２００Ｃに形成された溝と外側管５１の外周面とに密着し、冷却水が外部に漏れることを防いでいる。

第４実施形態のＥＧＲクーラ１Ｃによれば、上流側ガスタンク部６Ｃは、内側管５０の内側に挿入された状態で接続され、上流側ガスタンク部６Ｃと内側管５０との間にはＯリング１１が介在している。さらに外側管５１は、水タンク部２０Ｃの内側に挿入された状態で接続され、外側管５１と水タンク部６Ｃとの間にはＯリング１２が介在している。

この構成によれば、第１のＯリング１１を用いた簡単な構成により、上流側ガスタンク部６Ｃと二重管部５との接続部において排気ガスと冷却水との混合を防止できる。さらに、第２のＯリング１２を用いた簡単な構成により、水タンク部６Ｃと二重管部５との接続部において冷却水の漏れを防止できる。これによれば、両方の接続部について、ろう付け接合等の結合構造を形成することないため、製造工程を簡単化でき、かつ信頼性の高い流体漏れの防止構造を構築することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態では、第４実施形態に対する他の形態であるＥＧＲクーラ１Ｄについて図９を参照して説明する。第５実施形態において、第１実施形態及び第４実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、同様であり、同様の作用効果を奏するものである。

図９に示すように、上流側ガスタンク部６Ｄの上流側に位置する上流側開口端部６２Ｄは、その先端に拡大管部６２Ｄａを備える。拡大管部６２Ｄａは、下流側で、内側管５０に内嵌される上流側開口端部６２Ｄの部分よりも径方向外側に拡大する外径寸法を有する形状である。すなわち、拡大管部６２Ｄａの外周は、上流側開口端部６２Ｄの他の部分よりも内側管５０の内周面に近く、拡大管部６２Ｄａは、内側管５０の内周面に接触する程度の外径寸法を有することが好ましい。

第４実施形態のＥＧＲクーラ１Ｄによれば、拡大管部６２Ｄａが内側管５０の内周面に接触するほど近い位置にあるため、拡大管部６２Ｄａ近傍に位置する内側管５０の内周面に凝縮水が発生した場合に、この凝縮水が上流側ガスタンク部６Ｄの上流側開口端部６２Ｄと内側管５０の内周面との間に侵入することを抑制できる。この抑制効果により、上流側開口端部６２Ｄと内側管５０の内周面との間にとどまる凝縮水を排除でき、各部の腐食を抑制し、ＥＧＲクーラ１Ｄの所望の機能を長く発揮させることに貢献できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明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。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の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。

上記の実施形態では、図１に示す水タンク部２は、上下に延びる方向の合わせ部を備えて、互いに向かい合わせに組み立てられる第１分割体２０及び第２分割体２１からなるが、このような形態に限定するものではない。例えば、第１分割体２０と第２分割体２１の合わせ部は、水平に延びる方向の合わせ部を備える形態でもよい。

また、上記の実施形態は、水タンク部２が第１分割体２０と第２分割体２１のみから構成されていることに限定するものではない。本発明に係る水タンク部２は、第１分割体２０及び第２分割体２１に加え、他の部材も組み合わせることにより形成されることも含んでいる。

上記実施形態における第１のシール部材、第２のシール部材は、Ｏリングに限定されるものではなく、外力を受けて変形し、所定のシール構造を形成できる部材であれば、他のシール部材により構成することができる。

上記の実施形態では、チューブ７は、２つのチューブプレートから形成されるものとしたが、これに限らず、一体の管部材から形成されるようにしてもよい。また、チューブ７の断面形状は、扁平矩形状のものに限らず、丸形状等の他の形状のものでもよい。

２…水タンク部
３，３Ｂ…熱交換コア
５…二重管部
６，６Ａ…上流側ガスタンク部
７，７Ｂ…チューブ
８…下流側ガスタンク部
３３…第１の水通路
３４…水流出管（水流出部）
５０…内側管
５１…外側管
５２…水通路（環状水通路）
５３…ガス通路
５４…水流入管（水流入部）
２０２…第２の水通路

Claims (6)

1. 内燃機関から排出される排気ガスが内部を流通し、周囲に冷却水が流通する第１の水通路（３３）が形成される複数のチューブ（７，７Ａ，７Ｂ）を有する熱交換コア（３，３Ｂ）と、
   前記複数のチューブよりも前記排気ガスの上流側で前記複数のチューブ内に連通する通路を形成する上流側ガスタンク部（６，６Ａ）と、
   前記複数のチューブよりも前記排気ガスの下流側で前記複数のチューブ内に連通する通路を形成する下流側ガスタンク部（８）と、
   前記複数のチューブを取り囲んで前記第１の水通路を形成するとともに、前記第１の水通路と連通する第２の水通路（２０２）を前記上流側ガスタンク部の周囲に形成する水タンク部（２）と、
   内側管（５０）及び外側管（５１）を有し、前記排気ガスが流通するように前記上流側ガスタンク部の内部と連通するガス通路（５３）を前記内側管の内部に形成し、前記冷却水が流通するように前記第２の水通路と連通する環状水通路（５２）を前記内側管と前記外側管との間に形成する二重管部（５）と、
   前記外側管に接続されて、前記冷却水が前記環状水通路に流入する入口部である水流入部（５４）と、
   前記水タンク部に接続されて、前記冷却水が前記第１の水通路から流出する出口部である水流出部（３４）と、
   を備えることを特徴とする排気熱交換装置。
2. 前記水タンク部（２）は、前記排気ガスの流れ方向に交差する方向に互いに向かい合わせに組み立てられる第１分割体（２０）及び第２分割体（２１）を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の排気熱交換装置。
3. 前記上流側ガスタンク部（６Ｃ，６Ｄ）は、前記内側管（５０）の内側に挿入された状態で接続され、前記上流側ガスタンク部と前記内側管との間には第１のシール部材（１１）を介在させ、
   前記外側管（５１）は、前記水タンク部（２０Ｃ）の内側に挿入された状態で接続され、前記外側管と前記水タンク部との間には第２のシール部材（１２）を介在させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気熱交換装置。
4. 前記二重管部（５）は、前記水タンク部（２）及び前記上流側ガスタンク部（６，６Ａ）に接続されており、
   さらに前記外側管（５１）と接続される部位に位置する前記水タンク部の外周部（２００）に嵌められるリング部材（１０）を備え、
   前記リング部材は、前記水タンク部を外側から締め付けるように支持することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の排気熱交換装置。
5. 前記各チューブ（７，７Ｂ）の端部が接続されるヘッダプレート（９,９Ａ）を備え、
   前記上流側ガスタンク部（６）は、前記ヘッダプレート（９）に接続されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気熱交換装置。
6. 前記複数のチューブ（７Ａ）は、その端部が前記上流側ガスタンク部（６Ａ）に接続されて支持されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気熱交換装置。

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