JP2016020765A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換の高効率化を図ることが可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】軸線方向に並ぶように複数形成されると共に前記軸線方向一側のものから他側のものに向かって順に外径が小さくなるように形成される第一拡径部、及び隣り合う２つの前記第一拡径部の間にそれぞれ形成されると共に当該２つの前記第一拡径部よりも外径が小さくなるように形成される第一縮径部を備え、内部を流通する冷却水を前記軸線方向に案内する内側流路形成部１００と、内側流路形成部１００を収容し、前記複数の第一拡径部の外径に応じて前記軸線方向一側から他側に向かって縮径するように形成され、内側流路形成部１００との間を流通する排気ガスを前記軸線方向一側から他側に向かって案内し、冷却水と排気ガスとの間の熱交換を促す中間流路形成部２００と、を具備した。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体の間での熱交換を促す熱交換器の技術に関する。

従来、流体の間での熱交換を促す熱交換器の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、内部を流通する流体（冷却水）を案内する第一流路形成部（第１流体通路）と、第一流路形成部を収容し、第一流路形成部との間を流通する流体（排気ガス）を案内し、冷却水と排気ガスとの間の熱交換を促す第二流路形成部（第２流体通路）と、を具備する熱交換器が記載されている。

第一流路形成部は、軸線方向に延びるような管状に形成される。また第一流路形成部には、所定間隔ごとに略円板状の拡径部が形成される。このように構成することにより、第一流路形成部の表面積を増加させ、冷却水と排気ガスとの間の熱交換を効率的に行わせることができる。これによって、排気ガスを効果的に冷却することができる。

しかしながら、特許文献１に記載のような熱交換器に関する技術においては、依然として熱交換の高効率化が求められている。

特開２０１３−１５５６６７号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、熱交換の高効率化を図ることが可能な熱交換器を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、軸線方向に並ぶように複数形成されると共に前記軸線方向一側のものから他側のものに向かって順に外径が小さくなるように形成される第一拡径部、及び隣り合う２つの前記第一拡径部の間にそれぞれ形成されると共に当該２つの前記第一拡径部よりも外径が小さくなるように形成される第一縮径部を備え、内部を流通する第一の流体を前記軸線方向に案内する第一流路形成部と、前記第一流路形成部を収容し、前記複数の第一拡径部の外径に応じて前記軸線方向一側から他側に向かって縮径するように形成され、前記第一流路形成部との間を流通する第二の流体を前記軸線方向一側から他側に向かって案内し、前記第一の流体と前記第二の流体との間の熱交換を促す第二流路形成部と、を具備したものである。

請求項２においては、前記第二流路形成部は、前記軸線方向に並ぶように複数形成されると共に前記複数の第一拡径部に対応する位置にそれぞれ形成される第二拡径部、及び隣り合う２つの前記第二拡径部の間にそれぞれ形成されると共に当該２つの前記第二拡径部よりも内径が小さくなるように形成される第二縮径部をさらに備えるものである。

請求項３においては、前記第二縮径部は、その内径が、当該第二縮径部よりも前記軸線方向他側に配置される前記第一拡径部の外径よりも大きくなるように形成されるものである。

請求項４においては、前記第一流路形成部は、前記複数の第一拡径部のうち１つの第一拡径部が形成された管状の案内部材を複数具備するものである。

請求項５においては、前記第一流路形成部及び前記第二流路形成部は、前記軸線方向が略水平方向を向くように配置されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、熱交換の高効率化を図ることができる。

請求項２においては、より熱交換の高効率化を図ることができる。

請求項３においては、組み立てを容易に行うことができる。

請求項４においては、複雑な形状の第一流路形成部を容易に作成することができる。

請求項５においては、発生した凝縮水を容易に収集することができる。

本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラを示した一部断面斜視図。 同じく、側面断面図。 同じく、側面断面拡大図。 内側流路形成部を示した分解斜視図。 同じく、側面断面図。 ＥＧＲクーラを示した背面図。 冷却水案内部、第二排気ガス案内部及び第一案内部材等が組み立てられる様子を示した分解側面断面図。 冷却水及び排気ガスが流通する様子を示した図。

以下の説明においては、図中に記した矢印に従って、上下方向、前後方向及び左右方向をそれぞれ定義する。

以下では、図１から図６までを用いて、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラ１について説明する。

ＥＧＲクーラ１は、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）において、エンジンの吸気側へと戻される排気ガスを冷却するためのものである。より詳細には、ＥＧＲクーラ１は、排気ガスと冷却水との間での熱交換を促すことにより、当該排気ガスを冷却する。ＥＧＲクーラ１は、主として内側流路形成部１００、中間流路形成部２００及び外側流路形成部３００を具備する。

図１及び図２に示す内側流路形成部１００は、内部を流通する流体（本実施形態においては、冷却水）を案内するものである。内側流路形成部１００は、軸線を前後方向に向けた略管状に形成される。当該内側流路形成部１００の内部に、冷却水が流通するための流路が形成される。内側流路形成部１００は、主として冷却水流入管１１０、噴射管１２０、第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０を具備する。

冷却水流入管１１０は、外部から冷却水が供給される管である。冷却水流入管１１０は、略円筒状に形成される。冷却水流入管１１０は、軸線を前後方向に向けた状態で配置される。

図３から図５までに示す噴射管１２０は、冷却水流入管１１０を介して前方から供給される冷却水を、後述する第一案内部材１３０に供給するものである。噴射管１２０は、後部が閉塞された略円筒状に形成される。噴射管１２０には、主として案内片１２１及び噴射口１２２が形成される。

案内片１２１は、噴射管１２０を流通する冷却水を案内するものである。案内片１２１は、噴射管１２０の側面（外周面）の後端部において、周方向に並べて複数形成される。案内片１２１は、噴射管１２０の側面の後端部に略三角形状の切れ目を入れ、これによって略三角形状に形成された部分を内側に向かって折り曲げることにより形成される。

噴射口１２２は、噴射管１２０の内部と外部とを連通するものである。噴射口１２２は、案内片１２１が形成されることによって、噴射管１２０の側面の後端部に複数形成される。

第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０は、噴射管１２０を介して前方から供給される冷却水を、さらに後方に向かって案内するものである。第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０は、前方から後方に向かって順に接続される。

なお、第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０は、外径が異なる点以外は略同一の構成を有している。よって以下では、第三案内部材１５０の構成についてのみ詳細に説明し、他の部材（第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０）については、構成の概略及び第三案内部材１５０と異なる点についてのみ説明する。

第三案内部材１５０は、内部を流通する冷却水を前方から後方に向かって案内するものである。第三案内部材１５０は、軸線を前後方向に向けた略管状に形成される。第三案内部材１５０は、主として前側プレート１５１、後側プレート１５２、前側フィン形成部１５３及び後側フィン形成部１５４を具備する。

図５に示す前側プレート１５１は、第三案内部材１５０の前部を形成するものである。前側プレート１５１には、主として円錐状部１５１ａ及び円筒部１５１ｂが形成される。

円錐状部１５１ａは、軸線を前後方向に向けると共に、後端部から前端部に向かって徐々に縮径する略円錐状に形成された部分である。

円筒部１５１ｂは、軸線を前後方向に向けた略円筒状の部分である。円筒部１５１ｂは、円錐状部１５１ａの前端部から前方に向かって延びるように形成される。円筒部１５１ｂは、円錐状部１５１ａと一体的に形成される。例えば、円錐状部１５１ａ及び円筒部１５１ｂは、一枚の板状の部材に所定の加工（例えば、プレス加工等）を施すことによって形成される。

後側プレート１５２は、第三案内部材１５０の後部を形成するものである。後側プレート１５２には、主として円錐状部１５２ａ及び噴射部１５２ｂが形成される。

円錐状部１５２ａは、軸線を前後方向に向けると共に、前端部から後端部に向かって徐々に縮径する略円錐状に形成された部分である。円錐状部１５２ａの前端部の外径は、円錐状部１５１ａの後端部の外径と略同一となるように形成される。

噴射部１５２ｂは、後部が閉塞された略円筒状に形成される。噴射部１５２ｂは、円錐状部１５２ａの後端部から後方に向かって延びるように形成される。噴射部１５２ｂは、円錐状部１５２ａと一体的に形成される。例えば、円錐状部１５２ａ及び噴射部１５２ｂは、一枚の板状の部材に所定の加工（例えば、プレス加工等）を施すことによって形成される。噴射部１５２ｂには、主として案内片１５２ｄ及び噴射口１５２ｅが形成される。

案内片１５２ｄは、噴射部１５２ｂを流通する冷却水を案内するものである。案内片１５２ｄは、噴射部１５２ｂの側面（外周面）の後端部において、周方向に並べて複数形成される。案内片１５２ｄは、噴射部１５２ｂの側面の後端部に略三角形状の切れ目を入れ、これによって略三角形状に形成された部分を内側に向かって折り曲げることにより形成される。

噴射口１５２ｅは、噴射部１５２ｂの内部と外部とを連通するものである。噴射口１５２ｅは、案内片１５２ｄが形成されることによって、噴射部１５２ｂの側面の後端部に複数形成される。

前側フィン形成部１５３は、第三案内部材１５０の外部（第三案内部材１５０の近傍）を流通する流体を案内するためのものである。前側フィン形成部１５３は、前側プレート１５１の円錐状部１５１ａに設けられる。前側フィン形成部１５３には、主としてフィン１５３ｂが形成される。

フィン１５３ｂは、前方に向かって突出するように形成された板状の部分である。フィン１５３ｂは、前側フィン形成部１５３の軸線を中心とする放射状に複数形成される。フィン１５３ｂは、前側フィン形成部１５３の軸線を中心とする径方向に対して所定の角度だけ傾斜するように形成される。これによって、前側フィン形成部１５３の近傍を後方から前方へと流通する流体は、一方向（本実施形態においては、背面視時計回り）に旋回するように案内される。

後側フィン形成部１５４は、第三案内部材１５０の外部を流通する流体を案内するためのものである。後側フィン形成部１５４は、後側プレート１５２の円錐状部１５２ａに設けられる。後側フィン形成部１５４には、主としてフィン１５４ｂが形成される。

フィン１５４ｂは、後方に向かって突出するように形成された板状の部分である。フィン１５４ｂは、後側フィン形成部１５４の軸線を中心とする放射状に複数形成される。フィン１５４ｂは、後側フィン形成部１５４の軸線を中心とする径方向に対して所定の角度だけ傾斜するように形成される。これによって、後側フィン形成部１５４の近傍を後方から前方へと流通する流体は、一方向（本実施形態においては、背面視時計回り）に旋回するように案内される。

前側フィン形成部１５３が設けられた前側プレート１５１と、後側フィン形成部１５４が設けられた後側プレート１５２と、を適宜の方法（例えば、ろう付け等）で接着することによって、第三案内部材１５０が形成される。このように、前側プレート１５１と後側プレート１５２とを接着することによって、流体の漏れを防止することができる。

なお、以下の説明でも、各部材同士を固定する場合には、適宜の方法（例えば、ろう付け等）で接着することで、流体の漏れを防止するものとする。

第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０は、第三案内部材１５０と略同一の構成を有している。
すなわち、第一案内部材１３０の前側プレート１３１、後側プレート１３２、前側フィン形成部１３３及び後側フィン形成部１３４は、第三案内部材１５０の前側プレート１５１、後側プレート１５２、前側フィン形成部１５３及び後側フィン形成部１５４にそれぞれ対応する。
また、第二案内部材１４０の前側プレート１４１、後側プレート１４２、前側フィン形成部１４３及び後側フィン形成部１４４は、第三案内部材１５０の前側プレート１５１、後側プレート１５２、前側フィン形成部１５３及び後側フィン形成部１５４にそれぞれ対応する。
また、第四案内部材１６０の前側プレート１６１、後側プレート１６２、前側フィン形成部１６３及び後側フィン形成部１６４は、第三案内部材１５０の前側プレート１５１、後側プレート１５２、前側フィン形成部１５３及び後側フィン形成部１５４にそれぞれ対応する。
また、第五案内部材１７０の前側プレート１７１、後側プレート１７２及び前側フィン形成部１７３は、第三案内部材１５０の前側プレート１５１、後側プレート１５２及び前側フィン形成部１５３にそれぞれ対応する。

なお、第五案内部材１７０は、第三案内部材１５０の後側フィン形成部１５４に対応する部材は具備していない。また、第五案内部材１７０（後側プレート１７２）の後端部は開放されている。

また、第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０は、互いに最大外径が異なるように形成されている。ここで、最大外径とは、外径が最も大きくなる部分（第三案内部材１５０においては、前側プレート１５１と後側プレート１５２との接合部分近傍）の外径を意味する。

具体的には、第二案内部材１４０の最大外径は、第一案内部材１３０の最大外径より大きくなるように形成される。また、第三案内部材１５０の最大外径は、第二案内部材１４０の最大外径より大きくなるように形成される。また、第四案内部材１６０の最大外径は、第三案内部材１５０の最大外径より大きくなるように形成される。
なお、第五案内部材１７０の最大外径は、第四案内部材１６０の最大外径と略同一となるように形成される。

このように形成された第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０は、前方から後方に向かって順に並べられ、互いに連結される。

具体的には、第一案内部材１３０の後側プレート１３２の後端部が、第二案内部材１４０の前側プレート１４１の前端部に嵌め込まれて固定される。

同様に、第二案内部材１４０の後側プレート１４２の後端部が、第三案内部材１５０の前側プレート１５１の前端部（円筒部１５１ｂ）に嵌め込まれて固定される。また、第三案内部材１５０の後側プレート１５２の後端部（噴射部１５２ｂ）が、第四案内部材１６０の前側プレート１６１の前端部に嵌め込まれて固定される。また、第四案内部材１６０の後側プレート１６２の後端部が、第五案内部材１７０の前側プレート１７１の前端部に嵌め込まれて固定される。

また、第一案内部材１３０の前端部には、噴射管１２０が嵌め込まれる。また、第一案内部材１３０の前端部は、冷却水流入管１１０の後端部に嵌め込まれる。このようにして、内側流路形成部１００は、軸線を前後方向に向けた略管状に形成される。

図５に示すように、このように構成された内側流路形成部１００においては、複数の拡径部（内側第一拡径部Ｅ１、内側第二拡径部Ｅ２、内側第三拡径部Ｅ３、内側第四拡径部Ｅ４及び内側第五拡径部Ｅ５）及び複数の縮径部（内側第一縮径部Ｃ１、内側第二縮径部Ｃ２、内側第三縮径部Ｃ３及び内側第四縮径部Ｃ４）が形成されることになる。

内側第一拡径部Ｅ１は、第一案内部材１３０のうち略円錐状に形成された部分（前側プレート１３１の後部及び後側プレート１３２の前部）である。
内側第二拡径部Ｅ２は、第二案内部材１４０のうち略円錐状に形成された部分（前側プレート１４１の後部及び後側プレート１４２の前部）である。
内側第三拡径部Ｅ３は、第三案内部材１５０のうち略円錐状に形成された部分（前側プレート１５１の後部及び後側プレート１５２の前部）である。
内側第四拡径部Ｅ４は、第四案内部材１６０のうち略円錐状に形成された部分（前側プレート１６１の後部及び後側プレート１６２の前部）である。
内側第五拡径部Ｅ５は、第五案内部材１７０のうち略円錐状に形成された部分（前側プレート１７１の後部及び後側プレート１７２の前部）である。

内側第一縮径部Ｃ１は、内側第一拡径部Ｅ１と内側第二拡径部Ｅ２との間に形成された略円筒状の部分である。
内側第二縮径部Ｃ２は、内側第二拡径部Ｅ２と内側第三拡径部Ｅ３との間に形成された略円筒状の部分である。
内側第三縮径部Ｃ３は、内側第三拡径部Ｅ３と内側第四拡径部Ｅ４との間に形成された略円筒状の部分である。
内側第四縮径部Ｃ４は、内側第四拡径部Ｅ４と内側第五拡径部Ｅ５との間に形成された略円筒状の部分である。

図１から図３までに示す中間流路形成部２００は、内部を流通する流体（本実施形態においては、エンジンの排気ガス）を案内するものである。中間流路形成部２００の主な部分（前後方向中途部）は、軸線を前後方向に向けた略管状に形成される。当該中間流路形成部２００の内部に、排気ガスが流通するための流路が形成される。中間流路形成部２００は、主として第一排気ガス案内部２１０、第二排気ガス案内部２２０、第三排気ガス案内部２４０、排気ガス流入管２５０及び排気ガス流出管２６０を具備する。

図２に示す第一排気ガス案内部２１０は、後部が閉塞された略円筒状に形成される。第一排気ガス案内部２１０の内径は、第五案内部材１７０の最大外径よりも大きくなるように形成される。第一排気ガス案内部２１０は、第五案内部材１７０を概ね収容するように配置される。第一排気ガス案内部２１０には、主として側面貫通孔２１１及び背面貫通孔２１２が形成される。

側面貫通孔２１１は、第一排気ガス案内部２１０の内部と外部とを連通するものである。側面貫通孔２１１は、第一排気ガス案内部２１０の側面（外周面）の下部に形成される。

背面貫通孔２１２は、第一排気ガス案内部２１０の内部と外部とを連通するものである。背面貫通孔２１２は、第一排気ガス案内部２１０の背面の中央部に形成される。当該背面貫通孔２１２には、内側流路形成部１００の第五案内部材１７０の後端部が嵌め込まれて固定される。

図３に示す第二排気ガス案内部２２０は、軸線を前後方向に向けた略管状（略円筒状）に形成される。第二排気ガス案内部２２０は、第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０及び第四案内部材１６０を概ね収容するように配置される。第二排気ガス案内部２２０には、主として前側円筒部２２１、中間第一拡径部２２２、中間第一縮径部２２３、中間第二拡径部２２４、中間第二縮径部２２５、中間第三拡径部２２６、中間第三縮径部２２７、中間第四拡径部２２８及び後側円筒部２２９が形成される。

前側円筒部２２１は、軸線を前後方向に向けた略円筒状の部分である。前側円筒部２２１は、第二排気ガス案内部２２０の前端部に形成される。

中間第一拡径部２２２は、第二排気ガス案内部２２０を拡径するように形成された部分である。中間第一拡径部２２２の前端は、前側円筒部２２１の後端に接続される。中間第一拡径部２２２は、前後方向において第一案内部材１３０に対応する位置（前後方向における略同一の位置）に形成される。中間第一拡径部２２２は、第一案内部材１３０の外径に沿うように拡径される。すなわち、中間第一拡径部２２２は、前後方向において第一案内部材１３０の最大外径に対応する部分の内径が最も大きくなるように形成される。また、中間第一拡径部２２２は、前後方向において第一案内部材１３０の最大外径に対応する部分から前後に向かって緩やかに縮径するように形成される。

中間第一縮径部２２３は、中間第一拡径部２２２の後端と後述する中間第二拡径部２２４の前端とを接続する部分である。中間第一縮径部２２３は、後方に向かって徐々に拡径するように形成される。中間第一縮径部２２３の最小内径は、第一案内部材１３０の最大外径よりも大きくなるように形成される。ここで、最小内径とは、内径が最も小さくなる部分（中間第一縮径部２２３においては、前端部）の内径を意味する。

中間第二拡径部２２４は、第二排気ガス案内部２２０を拡径するように形成された部分である。中間第二拡径部２２４の前端は、中間第一縮径部２２３の後端に接続される。中間第二拡径部２２４は、前後方向において第二案内部材１４０に対応する位置に形成される。中間第二拡径部２２４は、第二案内部材１４０の外径に沿うように拡径される。

中間第二縮径部２２５は、中間第二拡径部２２４の後端と後述する中間第三拡径部２２６の前端とを接続する部分である。中間第二縮径部２２５は、後方に向かって徐々に拡径するように形成される。中間第二縮径部２２５の最小内径は、第二案内部材１４０の最大外径よりも大きくなるように形成される。

中間第三拡径部２２６は、第二排気ガス案内部２２０を拡径するように形成された部分である。中間第三拡径部２２６の前端は、中間第二縮径部２２５の後端に接続される。中間第三拡径部２２６は、前後方向において第三案内部材１５０に対応する位置に形成される。中間第三拡径部２２６は、第三案内部材１５０の外径に沿うように拡径される。

中間第三縮径部２２７は、中間第三拡径部２２６の後端と後述する中間第四拡径部２２８の前端とを接続する部分である。中間第三縮径部２２７は、後方に向かって徐々に拡径するように形成される。中間第三縮径部２２７の最小内径は、第三案内部材１５０の最大外径よりも大きくなるように形成される。

中間第四拡径部２２８は、第二排気ガス案内部２２０を拡径するように形成された部分である。中間第四拡径部２２８の前端は、中間第三縮径部２２７の後端に接続される。中間第四拡径部２２８は、前後方向において第四案内部材１６０に対応する位置に形成される。中間第四拡径部２２８は、第四案内部材１６０の外径に沿うように拡径される。すなわち、中間第四拡径部２２８は、前後方向において第四案内部材１６０の最大外径に対応する部分の内径が最も大きくなるように形成される。また、中間第四拡径部２２８は、前後方向において第四案内部材１６０の最大外径に対応する部分から前方に向かって緩やかに縮径するように形成される。

後側円筒部２２９は、軸線を前後方向に向けた略円筒状の部分である。後側円筒部２２９は、第二排気ガス案内部２２０の後端部に形成される。後側円筒部２２９の径は、第一排気ガス案内部２１０の径と略同一となるように形成される。後側円筒部２２９の後端部は、第一排気ガス案内部２１０の前端部に嵌め込まれて固定される。

このようにして、第二排気ガス案内部２２０は、内側流路形成部１００（より詳細には、第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０）に沿って、後方から前方に向かって概ね縮径するように形成される。

図２に示す第三排気ガス案内部２４０は、前部が閉塞された略円筒状に形成される。第三排気ガス案内部２４０の径は、第二排気ガス案内部２２０の前側円筒部２２１の径と略同一となるように形成される。第三排気ガス案内部２４０の後端部は、第二排気ガス案内部２２０（前側円筒部２２１）の前端部に嵌め込まれて固定される。第三排気ガス案内部２４０には、主として側面貫通孔２４１及び前面貫通孔２４２が形成される。

側面貫通孔２４１は、第三排気ガス案内部２４０の内部と外部とを連通するものである。側面貫通孔２４１は、第三排気ガス案内部２４０の側面（外周面）の上部に形成される。

前面貫通孔２４２は、第三排気ガス案内部２４０の内部と外部とを連通するものである。前面貫通孔２４２は、第三排気ガス案内部２４０の前面の中央部に形成される。当該前面貫通孔２４２には、内側流路形成部１００の冷却水流入管１１０が嵌め込まれて固定される。

排気ガス流入管２５０は、外部（エンジンの排気側）から排気ガスが供給される管である。排気ガス流入管２５０は、軸線を上下方向に向けた状態で配置される。排気ガス流入管２５０の上端は、第一排気ガス案内部２１０の側面貫通孔２１１に接続される。図６に示すように、排気ガス流入管２５０は、第一排気ガス案内部２１０の軸線（中心）に対して側方（左方）に変位するように配置されている。

排気ガス流出管２６０は、外部（エンジンの吸気側）へと排気ガスを排出する管である。排気ガス流出管２６０は、軸線を略上下方向に向けた状態で配置される。排気ガス流出管２６０の下端は、第三排気ガス案内部２４０の側面貫通孔２４１に接続される。

図１から図３まで、並びに図６に示す外側流路形成部３００は、内部を流通する流体（本実施形態においては、冷却水）を案内するものである。外側流路形成部３００の主な部分（前後方向中途部）は、軸線を前後方向に向けた略管状に形成される。当該外側流路形成部３００の内部に、冷却水が流通するための流路が形成される。外側流路形成部３００は、主として冷却水拡散部３１０、冷却水案内部３２０及び冷却水流出管３４０を具備する。

図２及び図６に示す冷却水拡散部３１０は、後部が閉塞された略円筒状に形成される。冷却水拡散部３１０の内径は、第一排気ガス案内部２１０の外径よりも大きくなるように形成される。冷却水拡散部３１０は、第一排気ガス案内部２１０の後部を収容するように配置される。冷却水拡散部３１０には、主として案内羽根部３１１及び側面切欠部３１２が形成される。

案内羽根部３１１は、冷却水拡散部３１０の内部を流通する流体を案内するためのものである。案内羽根部３１１は、冷却水拡散部３１０の背面を前方に向かって突出させるように形成される。案内羽根部３１１は、冷却水拡散部３１０の軸線を中心とする放射状に複数形成される。案内羽根部３１１は、冷却水拡散部３１０の軸線を中心とする径方向に対して所定の方向に屈曲するように形成される。前方から冷却水拡散部３１０へと流通してきた流体は、案内羽根部３１１に案内されて、冷却水拡散部３１０の軸線を中心とする放射状に拡散される。

側面切欠部３１２は、排気ガス流入管２５０を冷却水拡散部３１０内へと案内するためのものである。側面切欠部３１２は、冷却水拡散部３１０の側面（外周面）の前端下部を切り欠いて形成される。側面切欠部３１２は、排気ガス流入管２５０の側面に沿うように形成される。

図３に示す冷却水案内部３２０は、軸線を前後方向に向けた略管状（略円筒状）に形成される。冷却水案内部３２０は、第一排気ガス案内部２１０及び第二排気ガス案内部２２０を概ね収容するように配置される。冷却水案内部３２０には、主として前側円筒部３２１、外側第一拡径部３２２、外側第一縮径部３２３、外側第二拡径部３２４、外側第二縮径部３２５、外側第三拡径部３２６、外側第三縮径部３２７、外側第四拡径部３２８、後側円筒部３２９、側面切欠部３３０及び側面貫通孔３３１が形成される。

前側円筒部３２１は、軸線を前後方向に向けた略円筒状の部分である。前側円筒部３２１は、冷却水案内部３２０の前端部に形成される。前側円筒部３２１は、第二排気ガス案内部２２０の前側円筒部２２１に外側から嵌め合わされる。

外側第一拡径部３２２は、冷却水案内部３２０を拡径するように形成された部分である。外側第一拡径部３２２の前端は、前側円筒部３２１の後端に接続される。外側第一拡径部３２２は、前後方向において中間第一拡径部２２２に対応する位置（前後方向における略同一の位置）に形成される。外側第一拡径部３２２は、中間第一拡径部２２２の外径に沿うように拡径される。すなわち、外側第一拡径部３２２は、前後方向において中間第一拡径部２２２の最大外径に対応する部分の内径が最も大きくなるように形成される。また、外側第一拡径部３２２は、前後方向において中間第一拡径部２２２の最大外径に対応する部分から前後に向かって緩やかに縮径するように形成される。

外側第一縮径部３２３は、外側第一拡径部３２２の後端と後述する外側第二拡径部３２４の前端とを接続する部分である。外側第一縮径部３２３は、後方に向かって徐々に拡径するように形成される。外側第一縮径部３２３の最小内径は、中間第一拡径部２２２の最大外径よりも大きくなるように形成される。

外側第二拡径部３２４は、冷却水案内部３２０を拡径するように形成された部分である。外側第二拡径部３２４の前端は、外側第一縮径部３２３の後端に接続される。外側第二拡径部３２４は、前後方向において中間第二拡径部２２４に対応する位置に形成される。外側第二拡径部３２４は、中間第二拡径部２２４の外径に沿うように拡径される。

外側第二縮径部３２５は、外側第二拡径部３２４の後端と後述する外側第三拡径部３２６の前端とを接続する部分である。外側第二縮径部３２５は、後方に向かって徐々に拡径するように形成される。外側第二縮径部３２５の最小内径は、中間第二拡径部２２４の最大外径よりも大きくなるように形成される。

外側第三拡径部３２６は、冷却水案内部３２０を拡径するように形成された部分である。外側第三拡径部３２６の前端は、外側第二縮径部３２５の後端に接続される。外側第三拡径部３２６は、前後方向において中間第三拡径部２２６に対応する位置に形成される。外側第三拡径部３２６は、中間第三拡径部２２６の外径に沿うように拡径される。

外側第三縮径部３２７は、外側第三拡径部３２６の後端と後述する外側第四拡径部３２８の前端とを接続する部分である。外側第三縮径部３２７は、後方に向かって徐々に拡径するように形成される。外側第三縮径部３２７の最小内径は、中間第三拡径部２２６の最大外径よりも大きくなるように形成される。

外側第四拡径部３２８は、冷却水案内部３２０を拡径するように形成された部分である。外側第四拡径部３２８の前端は、外側第三縮径部３２７の後端に接続される。外側第四拡径部３２８は、前後方向において中間第四拡径部２２８に対応する位置に形成される。外側第四拡径部３２８は、中間第四拡径部２２８の外径に沿うように拡径される。

後側円筒部３２９は、軸線を前後方向に向けた略円筒状の部分である。後側円筒部３２９は、冷却水案内部３２０の後端部に形成される。後側円筒部３２９の径は、冷却水拡散部３１０の径と略同一となるように形成される。後側円筒部３２９の後端部は、冷却水拡散部３１０の前端部に嵌め込まれて固定される。

側面切欠部３３０は、排気ガス流入管２５０を冷却水案内部３２０内へと案内するためのものである。側面切欠部３３０は、冷却水案内部３２０（後側円筒部３２９）の側面（外周面）の後端下部を切り欠いて形成される。側面切欠部３３０は、排気ガス流入管２５０の側面に沿うように形成される。

側面貫通孔３３１は、冷却水案内部３２０の内部と外部とを連通するものである。側面貫通孔３３１は、冷却水案内部３２０の側面（外周面）の前端上部に形成される。

このようにして、冷却水案内部３２０は、中間流路形成部２００（より詳細には、第二排気ガス案内部２２０）に沿って、後方から前方に向かって概ね縮径するように形成される。

冷却水流出管３４０は、外部へと冷却水を排出する管である。冷却水流出管３４０は、軸線を上下方向に向けた状態で配置される。冷却水流出管３４０の下端は、冷却水案内部３２０の側面貫通孔３３１に接続される。

以下では、図７を用いて、上述の如く構成されたＥＧＲクーラ１を組み立てる際の様子について説明する。

上述の如く、外側流路形成部３００の内側に中間流路形成部２００が配置され、当該中間流路形成部２００の内側に内側流路形成部１００が配置されることによって、ＥＧＲクーラ１が組み立てられる（図２参照）。

この際、内側流路形成部１００の第一案内部材１３０等は、後方から中間流路形成部２００の第二排気ガス案内部２２０に挿入される。このように、第一案内部材１３０は、第二排気ガス案内部２２０と干渉することなく当該第二排気ガス案内部２２０に挿入される。従って、第二排気ガス案内部２２０を上下に分割する等して干渉を防止する必要が無く、組み立てを容易に行うことができる。また、部品点数や加工及び組み立ての工数を削減することができる。さらに、第二排気ガス案内部２２０を上下に分割する等する必要が無いため、流体の漏れを抑制することができる。

また同様に、中間流路形成部２００の第二排気ガス案内部２２０は、後方から外側流路形成部３００の冷却水案内部３２０に挿入される。このように、第二排気ガス案内部２２０は、外側流路形成部３００と干渉することなく当該外側流路形成部３００に挿入される。従って、外側流路形成部３００を上下に分割する等して干渉を防止する必要が無く、組み立てを容易に行うことができる。また、部品点数や加工及び組み立ての工数を削減することができる。さらに、外側流路形成部３００を上下に分割する等する必要が無いため、流体の漏れを抑制することができる。

以下では、図８を用いて、上述の如く構成されたＥＧＲクーラ１を用いて排気ガスが冷却される様子について説明する。なお、図８においては、冷却水が流通する様子を黒塗り矢印で、排気ガスが流通する様子を白抜き矢印で、後述する凝縮水が流通する様子を破線矢印で、それぞれ示している。

ＥＧＲクーラ１は、内側流路形成部１００の内部、及び外側流路形成部３００の内部（外側流路形成部３００と中間流路形成部２００との間）を流通する冷却水と、中間流路形成部２００の内部を流通する排気ガスと、の間の熱交換を促すことにより、当該排気ガスを冷却することができる。以下、冷却水及び排気ガスが流通する様子について、それぞれ説明する。

冷却水は、冷却水流入管１１０の前端部から当該冷却水流入管１１０の内部へと流入する。当該冷却水は、噴射管１２０を介して第一案内部材１３０の内部へと供給される。この際、冷却水は、噴射管１２０の案内片１２１によって径方向外側に向かって案内されながら、噴射口１２２（図３参照）から噴射される。これによって、冷却水は、第一案内部材１３０の内周面に沿うように当該第一案内部材１３０内を流通する。このように、第一案内部材１３０の内周面に沿うように冷却水を流通させることで、冷却水の滞留を防止し、熱交換の高効率化を図ることができる。

第一案内部材１３０の内部へと供給された冷却水は、さらに各案内部材（第二案内部材１４０、第三案内部材１５０、第四案内部材１６０及び第五案内部材１７０）を順に流通する。この場合にも、冷却水は噴射口（例えば、第三案内部材１５０の噴射口１５２ｅ（図５参照））から噴射されることにより、各案内部材の内周面に沿うように流通する。

第五案内部材１７０の内部を流通した冷却水は、当該第五案内部材１７０の後端部から、冷却水拡散部３１０の内部へと供給される。冷却水拡散部３１０の内部へと供給された冷却水は、案内羽根部３１１によって径方向に拡散される。

案内羽根部３１１によって径方向に拡散された冷却水は、外側流路形成部３００と中間流路形成部２００との間（具体的には、冷却水拡散部３１０及び冷却水案内部３２０と、第一排気ガス案内部２１０及び第二排気ガス案内部２２０と、の間）を前方に向かって流通する。冷却水案内部３２０の前端部まで流通した冷却水は、冷却水流出管３４０を介して外部へと排出される。

一方、エンジンの排気側から供給される排気ガスは、排気ガス流入管２５０を介して第一排気ガス案内部２１０の内部へと流入する。この際、排気ガス流入管２５０は第一排気ガス案内部２１０の軸線（中心）に対して側方（左方）に変位するように配置されているため（図６参照）、第一排気ガス案内部２１０の内部へと流入した排気ガスは、当該第一排気ガス案内部２１０の内周面に沿って背面視時計回りに旋回する。

第一排気ガス案内部２１０の内部へと流入した排気ガスは、中間流路形成部２００と内側流路形成部１００との間を前方に向かって流通する。当該排気ガスは、内側流路形成部１００の内部及び外側流路形成部３００の内部を流通する冷却水との間で熱交換を行うことにより、冷却される。

この際、排気ガスは、第二排気ガス案内部２２０の複数の拡径部（中間第一拡径部２２２等）及び縮径部（中間第一縮径部２２３等）（図３参照）に案内されて、内側流路形成部１００の各案内部の外周面に沿うように流通する。これによって、排気ガスと内側流路形成部１００内を流通する冷却水との間の熱交換の高効率化を図ることができる。

また、排気ガスは、各案内部に設けられたフィン（例えば、フィン１５３ｂ及びフィン１５４ｂ（図５参照））に案内されることによって、背面視時計回りに旋回しながら前方へと流通する。これによって、各案内部の外周面における排気ガスの境界層が薄くなり、当該排気ガスと内側流路形成部１００内を流通する冷却水との間の熱交換の高効率化を図ることができる。

さらに、第二排気ガス案内部２２０が内側流路形成部１００に沿って後方から前方に向かって概ね縮径するように形成されているため、排気ガスの流路面積（前後方向に垂直な断面の面積）は、後方から前方に向かって概ね徐々に小さくなる。このため、排気ガスの流速は、後方から前方に向かって徐々に速くなる。これによって、各案内部の外周面における排気ガスの境界層がより薄くなり、当該排気ガスと内側流路形成部１００内を流通する冷却水との間の熱交換の高効率化を図ることができる。

第三排気ガス案内部２４０の前端部まで流通した排気ガスは、排気ガス流出管２６０を介してエンジンの吸気側へと供給される。

また、中間流路形成部２００の内部において排気ガスが冷却されると、当該排気ガス中の水蒸気が凝縮し、凝縮水が発生する。中間流路形成部２００の第二排気ガス案内部２２０は、軸線を前後方向に向けると共に、前方から後方に向かって徐々に拡径するように形成されている。このため、凝縮水は、自重によって第二排気ガス案内部２２０の底部を後方へと流通する。このようにして第一排気ガス案内部２１０に収集された凝縮水は、排気ガス流入管２５０から外部へと排出される。このように、本実施形態においては、凝縮水を収集するための構造（例えば、凝縮水を後方へと案内するための溝等）を別途設ける必要がない。

以上の如く、本実施形態に係るＥＧＲクーラ１（熱交換器）は、軸線方向に並ぶように複数形成されると共に前記軸線方向一側のものから他側のものに向かって順に外径が小さくなるように形成される第一拡径部（内側第一拡径部Ｅ１、内側第二拡径部Ｅ２、内側第三拡径部Ｅ３及び内側第四拡径部Ｅ４）、及び隣り合う２つの前記第一拡径部の間にそれぞれ形成されると共に当該２つの前記第一拡径部よりも外径が小さくなるように形成される第一縮径部（内側第一縮径部Ｃ１、内側第二縮径部Ｃ２及び内側第三縮径部Ｃ３）を備え、内部を流通する冷却水（第一の流体）を前記軸線方向に案内する内側流路形成部１００（第一流路形成部）と、内側流路形成部１００を収容し、前記複数の第一拡径部の外径に応じて前記軸線方向一側から他側に向かって縮径するように形成され、内側流路形成部１００との間を流通する排気ガス（第二の流体）を前記軸線方向一側から他側に向かって案内し、冷却水と排気ガスとの間の熱交換を促す中間流路形成部２００（第二流路形成部）と、を具備するものである。

このように構成することにより、熱交換の高効率化を図ることができる。すなわち、軸線方向一側から他側に向かって流通する排気ガスの流速を速めることで、当該排気ガスの境界層を薄くする（薄膜化する）ことができ、熱交換の高効率化を図ることができる。

また、中間流路形成部２００は、前記軸線方向に並ぶように複数形成されると共に前記複数の第一拡径部に対応する位置にそれぞれ形成される第二拡径部（中間第一拡径部２２２、中間第二拡径部２２４、中間第三拡径部２２６及び中間第四拡径部２２８）、及び隣り合う２つの前記第二拡径部の間にそれぞれ形成されると共に当該２つの前記第二拡径部よりも内径が小さくなるように形成される第二縮径部（中間第一縮径部２２３、中間第二縮径部２２５及び中間第三縮径部２２７）をさらに備えるものである。

このように構成することにより、より熱交換の高効率化を図ることができる。すなわち、排気ガスを内側流路形成部１００に沿って流通するように案内することで、熱交換の高効率化を図ることができる。

また、前記第二縮径部は、その内径（最小内径）が、当該第二縮径部よりも前記軸線方向他側に配置される前記第一拡径部の外径（最大外径）よりも大きくなるように形成されるものである。

このように構成することにより、組み立てを容易に行うことができる。すなわち、中間流路形成部２００の一側（後側）から内側流路形成部１００を挿入することができるため、組み立てを容易に行うことができる。また、当該中間流路形成部２００を分割等する必要が無いため、部品点数及び組み立て工数の削減を図ることができる。また、当該中間流路形成部２００を分割等する必要が無いため、流体の漏れを抑制することができる。

また、内側流路形成部１００は、前記複数の第一拡径部のうち１つの第一拡径部が形成された管状の案内部材（第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０及び第四案内部材１６０）を複数具備するものである。

このように構成することにより、複雑な形状の内側流路形成部１００を容易に作成することができる。すなわち、複数の第一拡径部をそれぞれ別の部材で形成することで、複数の第一拡径部を一体の部材で形成する場合に比べて内側流路形成部１００を容易に作成することができる。

また、内側流路形成部１００及び中間流路形成部２００は、前記軸線方向が略水平方向を向くように配置されるものである。

このように構成することにより、発生した凝縮水を容易に収集することができる。すなわち、凝縮水を自重によって収集することができる。また、凝縮水を収集するための構造を別途設ける必要がない。

なお、本実施形態に係るＥＧＲクーラ１は、本発明に係る熱交換器の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る内側第一拡径部Ｅ１、内側第二拡径部Ｅ２、内側第三拡径部Ｅ３及び内側第四拡径部Ｅ４は、本発明に係る第一拡径部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る内側第一縮径部Ｃ１、内側第二縮径部Ｃ２及び内側第三縮径部Ｃ３は、本発明に係る第一縮径部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る内側流路形成部１００は、本発明に係る第一流路形成部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る中間流路形成部２００は、本発明に係る第二流路形成部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る中間第一拡径部２２２、中間第二拡径部２２４、中間第三拡径部２２６及び中間第四拡径部２２８は、本発明に係る第二拡径部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る中間第一縮径部２２３、中間第二縮径部２２５及び中間第三縮径部２２７は、本発明に係る第二縮径部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第一案内部材１３０、第二案内部材１４０、第三案内部材１５０及び第四案内部材１６０は、本発明に係る案内部材の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る冷却水は、本発明に係る第一の流体の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る排気ガスは、本発明に係る第二の流体の実施の一形態である。

なお、本発明に係る熱交換器は、本実施形態に係るＥＧＲクーラ１に限るものではない。すなわち、熱交換器は、流体間で熱交換を行う様々な用途に使用することができる。

また、本発明に係る第一拡径部、第一縮径部、第二拡径部及び第二縮径部の個数は、本実施形態に限定するものではなく、任意に変更することが可能である。

また、本発明に係る第一流路形成部及び第二流路形成部は、本実施形態に係る内側流路形成部１００及び中間流路形成部２００に限るものではない。すなわち、第一流路形成部及び第二流路形成部は、軸線方向一側から他側に流通するにつれて第二の流体（本実施形態においては、排気ガス）の流速が増加するように当該第二の流体を案内することができるものであれば、その形状等を本実施形態に限定するものではない。例えば、第二流路形成部を、拡径部及び縮径部を有さない略円錐状に形成することも可能である。

また、本発明に係る第一の流体及び第二の流体は、本実施形態に係る冷却水及び排気ガスに限るものではない。すなわち、第一の流体及び第二の流体として様々な流体を用いることが可能である。また、第一の流体と第二の流体は、同じ種類の流体（例えば、水同士）であってもよい。

また、本実施形態においては、内側流路形成部１００（例えば、第三案内部材１５０等）及び中間流路形成部２００（例えば、第二排気ガス案内部２２０）の軸線は前後方向を向くものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、ＥＧＲクーラ１は任意の向きに配置することも可能である。但し、第二排気ガス案内部２２０の底部を利用して凝縮水を収集することを考慮して、前記軸線が略水平方向を向くように配置することが望ましい。

１ ＥＧＲクーラ（熱交換器）
１００ 内側流路形成部（第一流路形成部）
１３０ 第一案内部材（案内部材）
１４０ 第二案内部材（案内部材）
１５０ 第三案内部材（案内部材）
１６０ 第四案内部材（案内部材）
２００ 中間流路形成部（第二流路形成部）
２２０ 第二排気ガス案内部
２２２ 中間第一拡径部（第二拡径部）
２２３ 中間第一縮径部（第二縮径部）
２２４ 中間第二拡径部（第二拡径部）
２２５ 中間第二縮径部（第二縮径部）
２２６ 中間第三拡径部（第二拡径部）
２２７ 中間第三縮径部（第二縮径部）
２２８ 中間第四拡径部（第二拡径部）
Ｃ１ 内側第一縮径部（第一縮径部）
Ｃ２ 内側第二縮径部（第一縮径部）
Ｃ３ 内側第三縮径部（第一縮径部）
Ｅ１ 内側第一拡径部（第一拡径部）
Ｅ２ 内側第二拡径部（第一拡径部）
Ｅ３ 内側第三拡径部（第一拡径部）
Ｅ４ 内側第四拡径部（第一拡径部）

Claims (5)

1. 軸線方向に並ぶように複数形成されると共に前記軸線方向一側のものから他側のものに向かって順に外径が小さくなるように形成される第一拡径部、及び隣り合う２つの前記第一拡径部の間にそれぞれ形成されると共に当該２つの前記第一拡径部よりも外径が小さくなるように形成される第一縮径部を備え、内部を流通する第一の流体を前記軸線方向に案内する第一流路形成部と、
   前記第一流路形成部を収容し、前記複数の第一拡径部の外径に応じて前記軸線方向一側から他側に向かって縮径するように形成され、前記第一流路形成部との間を流通する第二の流体を前記軸線方向一側から他側に向かって案内し、前記第一の流体と前記第二の流体との間の熱交換を促す第二流路形成部と、
   を具備する熱交換器。
2. 前記第二流路形成部は、
   前記軸線方向に並ぶように複数形成されると共に前記複数の第一拡径部に対応する位置にそれぞれ形成される第二拡径部、及び隣り合う２つの前記第二拡径部の間にそれぞれ形成されると共に当該２つの前記第二拡径部よりも内径が小さくなるように形成される第二縮径部をさらに備える、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第二縮径部は、
   その内径が、当該第二縮径部よりも前記軸線方向他側に配置される前記第一拡径部の外径よりも大きくなるように形成される、
   請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記第一流路形成部は、
   前記複数の第一拡径部のうち１つの第一拡径部が形成された管状の案内部材を複数具備する、
   請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 前記第一流路形成部及び前記第二流路形成部は、
   前記軸線方向が略水平方向を向くように配置される、
   請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の熱交換器。

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