JP5994622B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、熱交換器に関し、特にエンジンの排気ガスを吸気側に還流させる際に当該排気ガスの冷却に利用する熱交換器に関する。

特許文献１には、エンジンの排気ガスを吸気側に還流させるＥＧＲ（exhaust Gas Recirculation）システムにおいて、排気ガスの冷却に利用される熱交換器（つまり、ＥＧＲクーラー）が記載されている。この熱交換器は、深絞り成形により上端開口の細長い箱状に形成されたケース本体内に、複数の扁平チューブを含むコアを収容すると共に、ケース本体の上端開口を蓋体によって閉塞して構成されている。この熱交換器においてはまた、細長いケース本体の長手方向両端部に、排気ガスを導入するための入口部と、コアを通過することで冷却された排気ガスを導出するための出口部とが設けられている。

特許文献２には、特許文献１と同様のＥＧＲクーラーとして用いられる熱交換器が記載されている。この熱交換器では、ケース内に、コアに隣接してヘッダタンクとして機能し得る空間部を設け、この空間部に連通するように、ケースの側面に排気ガスの入口部を設けている。このため、この熱交換器では、ケースの側面から入口部を通じて空間部に流入した排気ガスは、その流れ方向を９０°屈曲させてコアに流入するようになる。

特許文献３には、エンジンのＥＧＲシステムにおいて、排気ガスを還流させるＥＧＲ通路の途中に２つのフィルタを並列に配置し、フィルタ通過後の排気ガスをＥＧＲクーラーに導入する構成が記載されている。このフィルタは、排気ガス中の粒子状物質（Particulate Matter）等の異物を捕捉し、ＥＧＲクーラーのコアに、当該異物が堆積することを抑制する。

特許第４６０２７１４号公報 特開２００９−２２８９３０号公報 実開平３−８２８６５号公報

特許文献３にも記載されているように、ＥＧＲクーラーとして利用される熱交換器は、排気ガス中の異物が堆積することによって、冷却性能の低下や圧力損失の増大を招くことから、フィルタを設けることが望ましく、フィルタを設けることができない場合には、異物の多少の堆積を許容すべく、熱交換器のコアにおける排気ガスの通路断面を、予め大きくする等の対策が施される。しかしながら、排気ガスの通路断面を大きくする等の対策を施すと、所望の冷却性能を達成するにはコアを大型化しなければならなくなる。これは、エンジンルーム内におけるレイアウト性に不利になる。

一方、特許文献３に記載されているように、ＥＧＲクーラーとは別体のフィルタをＥＧＲ通路に介設しようとしても、そのフィルタの配置スペースが必要になるため、エンジンルーム内におけるレイアウト性に不利になる。

特に、当該ＥＧＲクーラーを、ターボ過給機付エンジンにおける低圧ＥＧＲシステムに適用する場合は、コンプレッサの上流側に排気ガスを還流させることになるため、熱交換器のコア内に異物を堆積させないだけでなく、コンプレッサに当該異物を供給しないためにも、フィルタを介設することが望ましく、ＥＧＲクーラー及びフィルタをコンパクトにレイアウトすることが求められる。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィルタを含む熱交換器をコンパクトに構成することにある。

ここに開示する技術は熱交換器に係り、この熱交換器は、第１流体が流れる複数の第１流路と第２流体が流れる複数の第２流路とを交互に積層して構成されかつ、前記第１及び第２流体の間で熱交換を行うように構成されたコアと、前記コアを収容するように構成されたケースと、を備える。

前記ケース内には、前記コアの前記第１流路の流入部に隣接した位置に空間部が設けられていると共に、前記ケースには、前記空間部に連通しかつ、前記第１流体を前記空間部を介して前記コアの前記第１流路に導入するための入口部が設けられている。

そして、熱交換器は、前記入口部に取り付けられかつ、前記空間部内に配置されるよう構成された、前記第１流体用のフィルタをさらに備えている。

この構成によると、コアとケースとを備えて構成された熱交換器において、ケース内におけるコアの第１流路の流入部に隣接した位置に設けられた空間部は、ケースに設けられた入口部からケース内に流入した第１流体を、コアの第１流路の流入部に対して分散して導入させるためのヘッダタンクとして機能し得る。こうして、第１流体を、コアの第１流路の流入部に対して分散して導入することは、コアの熱交換効率を高める上で有利になる。

そして、前記の構成では、ヘッダタンクとして機能し得るケース内の空間部に、入口部に取り付けられたフィルタを配置している。フィルタは、例えば入口部からケース内に挿入するようにして、空間部内に配置してもよい。このことは、ヘッダタンクとして機能し得る空間部を利用してフィルタを配置することになるから、フィルタを配置するための別途のスペースを不要にする。こうして、ケースを大型化することなく、第１流体用のフィルタを内蔵した熱交換器を構成することが可能になる。

前記ケースには、前記コアの前記第１流路の流入部に沿うように複数の入口部が並設しており、前記フィルタは、前記複数の入口部のそれぞれに取り付けられている。そして、前記複数のフィルタは、前記積層方向に直交する方向に並んで配置されると共に、それぞれ前記入口部から前記コアの前記積層方向に沿うように伸びている。

コアの第１流路の流入部に沿うように複数の入口部を並設することにより、第１流路に導入する第１流体の分散性が高まる。このことは、コアの熱交換効率を高める上で有利になる。

そのように並設された複数の入口部それぞれにフィルタを配置することは、圧力損失の増大を抑制しながらフィルタ面積を拡大して、異物の捕捉効果を高める上で有利になる。しかも、各々フィルタが配置される複数の入口部は、コアの第１流路の流入部に沿うように並設されているため、複数のフィルタを配置しても、ケースは大型化しない。つまり、熱交換器の小型化にも有利になる。

前記ケースは、前記コアを収容するケース本体と、当該ケース本体の開口を閉塞する蓋体とによって構成されており、前記ケースの前記入口部は、前記蓋体に形成され、前記ケース本体には、前記空間部の一部を区画する底部に、前記入口部から流入した前記第１流体を、前記コアの前記第１流路の前記流入部に向かって流れるように案内する湾曲部が形成されている、としてもよい。

複数の前記第１流路と複数の前記第２流路と交互に積層して構成したコアは、熱交換効率が高く、コアの小型化に有利である。特に、前記の熱交換器は、第１流体用のフィルタを内蔵していることで異物の堆積が抑制されるから、第１流路の断面を比較的小さくすることが可能になる。このことは、コアのさらなる小型化、ひいては熱交換器のさらなる小型化に有利になる。

また、ケース本体の空間部の一部を区画する底部に、蓋体の入口部から流入した第１流体を、コアの第１流路の流入部に向かって流れるように案内する湾曲部を形成することによって、当該熱交換器の第１流体の圧力損失を低くすることが可能になる。このことは、熱交換効率の向上に有利になると共に、第１流体の流速が比較的低いときにも、当該熱交換器を利用することが可能になる。

ここで、ケース本体を、コアのほぼ全体を収容可能となるような深型に構成すれば、その深さ方向について当該ケースに設ける湾曲部のアールを大きくすることが可能になる。このことは、第１流体の圧力損失をさらに低減する上で有利になる。

さらに、ケース本体を深型に構成することは熱交換器の製造の容易化にも寄与する。つまり、深型のケース本体内に第１流路と第２流路とを積層させながらコアの全体を組み立てることが可能になると共に、その組み立て終了後に、ケース本体の開口を蓋体によって閉塞すれば、ケース及びコアの全体をろう付け一体化することが可能になる。特に、第１流路と第２流路との積層方向を、ケース本体の深さ方向と同じ方向にすれば、深型のケース本体内に第１流路と第２流路とを交互に積み上げて、最後に蓋体をケース本体に載置することにより熱交換器の組み立てが完了する。このことは、製造作業を、さらに容易化する。

前記第１流体はエンジンの排気ガスであり、前記第２流体は当該エンジンの冷却水であり、前記コアは、前記排気ガスを前記エンジンの吸気側に還流させるＥＧＲ通路の途中において、前記排気ガスを前記冷却水によって冷却するように構成されている、としてもよい。

前述したように、この構成の熱交換器（つまり、ＥＧＲクーラー）は、フィルタを内蔵しつつ、コンパクト化が図られるから、排気ガス中のＰＭを含む異物を捕捉して、コアに異物が堆積することを抑制する。このことにより、排気ガスの冷却性能を安定して維持することができる上に、エンジンルーム内へのレイアウト性の向上に有利になる。

前記ケースは、前記排気ガスの後処理をする排気ガス処理装置に対し取り付けられ、前記ケースに設けられた前記第１流体の出口部には、前記吸気側に還流させる排気ガス量を調整するように構成されたＥＧＲ制御弁が取り付けられている、としてもよい。

こうすることで、ＥＧＲクーラーとして用いる熱交換器を、排気ガス処理装置に取り付けることにより、スペース効率よくエンジンルーム内に配置することが可能になると共に、その熱交換器のケースにＥＧＲ制御弁を取り付けることにより、熱交換器及びＥＧＲ制御弁を含めたＥＧＲ経路のレイアウト性が高まる。

前記ケースは、前記エンジンの側方位置で、当該エンジンの長手方向に延びる前記排気ガス処理装置の端部に取り付けられ、前記排気ガス処理装置、前記ケース及び前記ＥＧＲ制御弁は、前記エンジンの長手方向に、この順番で並んで配設されている、としてもよい。

こうすることで、排気ガス処理装置、熱交換器及びＥＧＲ制御弁は、エンジンの側方で、当該エンジンの長手方向に沿うように並ぶことになるから、エンジンルーム内のレイアウト性の向上に有利になる。

ここで、前記排気ガス処理装置は、ディーゼルエンジンの排気系に取り付けられてＰＭの捕捉を行うＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）としてもよい。フィルタ内蔵の前記熱交換器をＤＰＦの下流側に配置すれば、熱交換器のコアに異物が堆積することを、さらに効果的に抑制することが可能になるから、コアの小型化、ひいては熱交換器の小型化に有利になる。このことは、エンジンルーム内のレイアウト性を向上する。

以上説明したように、前記の熱交換器によると、コアを収容するケース内において、ヘッダタンクとして機能し得る空間部に、フィルタを配置することによって、ケースを大型化することなく、第１流体用のフィルタを内蔵した熱交換器を構成することが可能になり、熱交換器が小型化する。

ディーゼルエンジンの全体構成を示す概略図である。 低圧ＥＧＲシステムにおけるＥＧＲクーラー及びＥＧＲ制御弁の配置を示す、一部破断の平面図である。 図２のIII−III断面図である。 図２のIV−IV端面図である。 ＥＧＲクーラーの分解斜視図である。

以下、実施形態に係る熱交換器を図面に基づいて説明する。尚、以下の実施形態は例示である。図１は、実施形態に係る熱交換器が、ＥＧＲクーラーとして用いられたエンジン１の構成を概念的に示す図である。このエンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンであって、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。エンジン１は、例えば４つの気筒１１ａが、クランクシャフト１５に沿うように（つまり、図１の紙面に直交する方向に）一列に配置された直列４気筒エンジンであり、図示を省略するエンジンルーム内において、横置きに配置される。各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、ピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。

シリンダヘッド１２には、気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の気筒１１ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。

エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室からの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行うターボ過給機６１が配設されている。

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。吸気通路３０におけるエアクリーナ３１の下流側に、ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａと、該コンプレッサ６１ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが、この順番に配設されている。

前記排気通路４０の上流側の部分は、気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気ガス処理装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。尚、排気通路４０には、タービン６１ｂをバイパスする排気バイパス通路６５が接続されており、この排気バイパス通路６５には、該排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。

排気ガス処理装置４１は、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏが生成する反応を促すものである。また、ＤＰＦ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等の粒子状物質を捕集するものである。尚、ＤＰＦ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。

前記吸気通路３０におけるスロットル弁３６よりも下流側の部分（つまりターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０におけるターボ過給機６１のタービン６１ｂよりも上流側部分とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５０によって接続されている（つまり、高圧ＥＧＲシステム）。この排気ガス還流通路５０は、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａ及び排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラー５２が配設された主通路５１と、ＥＧＲクーラー５２をバイパスするためのクーラバイパス通路５３と、を含んで構成されている。このクーラバイパス通路５３には、クーラバイパス通路５３を流通する排気ガスの流量を調整するためのクーラバイパス弁５３ａが配設されている。

この高圧ＥＧＲシステムとは別に、低圧ＥＧＲシステムとして、吸気通路３０におけるコンプレッサ６１ａよりも上流側部分と、排気通路４０におけるＤＰＦ４１ｂよりも下流側部分とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５４によって接続されている。この排気ガス還流通路５４は、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するためのＥＧＲ制御弁５４ａ及び排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラー７が配設されて構成されている。

（低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラーの構成）
図２〜４は、低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラー７の構成を示しており、図２は、エンジンルーム内に配置されたＥＧＲクーラー７を、上から視た平面図に相当し、図における上側が車両前側、図における下側が車両後側に対応する。また、図１における左右方向が車幅方向に対応し、これは横置きエンジン１の長手方向に対応する。また、図３は、図２のIII−III断面図であり、ＥＧＲクーラー７を、エンジン１のいわゆる前側から後側に向かう方向に、車幅方向に沿って見た図である。さらに、図４は、図２のIV−IV断面図である。尚、以下の説明では、ＥＧＲクーラー７を車両に取り付けた状態において、上下方向、車両前後方向及び車幅方向をそれぞれ定義する。

ＥＧＲクーラー７は、コア７１と、コア７１を収容するケース８とを備えて構成されている。コア７１は、詳細な図示は省略するが、それぞれ排気ガスが通過する複数の第１流路と、それぞれエンジン冷却水が通過する複数の第２流路とを、車幅方向に交互に積層して構成された積層型である。図示は省略するが、第１流路内には、伝熱面積を拡大するためのフィンが配置されており、コア７１は、第１流路と第２流路とを区画するプレートとフィンとを、所定の順番で積層し、それらをろう付けによって一体化することで構成されている。コア７１は、上下方向（つまり、図３における紙面上下方向）に対応する高さ、及び、車両前後方向（つまり、図３における紙面左右方向）に対応する長さが相対的に長い一方で、車幅方向（つまり、図２における左右方向）に対応する奥行きは相対的に短い、扁平な直方体形状を有している。このコア７１において、第１流路の流入部（つまり、排気ガスがコア内に流入する部分）は、前端面側（つまり、図２における紙面上側）に設定される一方、第１流路の流出部（つまり、コア７１を通過した排気ガスが流出する部分）は、後端面側（つまり、図２における紙面下側）に設定される。また、このコア７１において、エンジン冷却水が通過する第２流路の開口は、コア７１の上端面及び下端面に設けられている。こうしてこのコア７１は、排気ガスとエンジン冷却水とが直交するように流れる直交流型に構成されている。

ケース８は、ケース本体８１と、ケース本体８１の上端開口を閉塞する蓋体８２と、を備えて構成されている。この内、ケース本体８１は、図２、５に示すように、上端が開口をした箱状であり、例えば深絞り成形によって、直方体形状のコア７１の全体を収容することが可能な深型に構成されている。ケース本体８１は、図２、３から明らかなように、車両前後方向の中央部にコア７１を収容する収容空間を有すると共に、この収容空間を挟んで、コア７１の第１流路の流入側に隣接する第１の空間部８１１と、第１流路の流出側に隣接する第２の空間部８１２とを有している。第１の空間部８１１は、ケース８内に導入された排気ガスを分散してコア７１に流入するための流入側ヘッダタンクの機能を有し、第２の空間部８１２は、コア７１から流出した排気ガスを集合してケース８から導出するための流出側ヘッダタンクの機能を有している。

ケース本体８１の底部には、第２の空間部８１２に連通するように、出口部８１３が貫通して設けられており、このケース本体８１の出口部８１３に対して、ＥＧＲ制御弁５４ａが直接取り付けられている。

ケース本体８１の底部にはまた、コア７１の収容空間に連通するように、エンジン冷却水の入口開口８１４と出口開口８１５とが、それぞれ貫通して設けられている（図３の破線参照）。ケース本体８１の入口開口８１４及び出口開口８１５にはそれぞれ、図示を省略するエンジンの冷却水循環回路に接続される流入管８５及び流出管８６が取り付けられる。ここで、ケース本体８１は、図３に示すように、下側に位置する側壁が下方に向かって膨出しており、エンジン冷却水の入口開口８１４は膨出部に対応する位置に設けられている。一方、エンジン冷却水の出口開口８１５は、入口開口８１４に対して逆側の、つまりケース本体の上側に位置する側壁近傍に設けられており、図２に破線の矢印で示すように、流入管８５から入口開口８１４を通じてケース８内に流入したエンジン冷却水は、コア７１の下端面に設けられた開口から流入しかつ、コア７１の上端面に設けられた開口から流出した後、出口開口８１５から流出管８６を通じて、ケース８の外に排出される。このように、ケース本体８１の底部に、エンジン冷却水の入口開口８１４及び出口開口８１５の双方を設けることにより、後述の通り、エンジン冷却水の通路レイアウトに有利になる。

蓋体８２は、ケース本体８１の上端開口を覆うように、このケース本体８１に取り付けられる。蓋体８２には、図２、４、５に示すように、ケース本体８１内の第１の空間部８１１に対応する位置に、この第１の空間部８１１に連通する入口部８２１、８２１が設けられている。入口部８２１は、排気ガスがケース８内に流入するための口であり、コア７１の第１流路の流入部に沿うように、上下方向に２つ並んで設けられている。各入口部８２１には、図２、４に示すように、筒状のフィルタ８２２が取り付けられている。フィルタ８２２は、排気ガス中の異物を捕捉することにより、コア７１内に異物が堆積してしまうことを防止すると共に、吸気側のコンプレッサ６１ａに異物が流入してしまうことを防止する機能を有する。フィルタ８２２は、円筒状の金網の一端開口を潰して閉じたような形状を有しており、入口部８２１から挿入されて第１の空間部８１１内に配置されている。フィルタ８２２は、蓋体８２の入口部８２１に固定される取付ブラケット８３に対して、固定されており、フィルタ８２２は、取付ブラケット８３と共に、蓋体８２に取り付けられるようになる。

蓋体８２にはまた、車両前後方向の前側に位置する取付ブラケット８３とは別に、車両前後方向の後側に位置する第２の取付ブラケット８４が、後述するようにろう付けによって取り付けられている。

こうして、このＥＧＲクーラー７は、図２に実線の矢印で示すように、蓋体８２に設けた２つの入口部８２１のそれぞれから、ケース８内の第１の空間部８１１内に導入された排気ガスは、フィルタ８２２を通過した後に、コア７１における第１流路の流入部からコア７１内に流入する。排気ガスは、コア７１内を車両前後方向に通過する間に、エンジン冷却水との間で熱交換を行い、それによって冷却された排気ガスは、第２の空間部８１２及び出口部８１３を介して、ケース８の外に導出されることになる。

ここで、第１の空間部８１１においては、排気ガスの流れ方向が車幅方向から車両前後方向に変更されることから、排気ガスの流れをスムースにして圧力損失を低減する観点から、図２に示すように、ケース本体８１の底部に、より詳細には、ケース本体８１の底部と前側の側壁との角部に、排気ガスの流れを案内する湾曲部８１６が設けられている。この湾曲部８１６は、ケース本体８１が深型に形成されることにより、十分な深さを有していることから、比較的大きなアールとなるように構成されている。このことは、排気ガスの圧力損失を低減する上で有利になる。

このような構成のＥＧＲクーラー７（つまり、熱交換器）は、次のようにして、ろう付けにより製造することが可能である。すなわち、図５に示すように、予め用意したケース本体８１を開口が上向きとなる向きで配置し、そのケース本体８１内の所定位置に、コア７１を構成するためのプレート及びフィンを所定の順番で積み上げる。そうして、プレート及びフィンの全てが積み上げられ、それによってコア７１の構造が完成すれば、ケース本体８１に蓋体８２を取り付けて、ケース本体８１の開口を閉塞する。蓋体８２を取り付けることにより、ケース本体８１内のコア７１は積層方向に押さえ付けられるようになる。その後、取付ブラケット８３、第２の取付ブラケット８４、フィルタ８２２、エンジン冷却水の流入管８５及び流出管８６等の、熱交換器の付属部品を全て組み付けた後に、ろう付け炉内で一体化する。ケース本体８１を深型に構成することは、コア７１を構成するプレートやフィンを、このケース本体８１内で全て積み上げることを可能にするから、熱交換器の製造を容易化する上で有利になる。

こうして完成した熱交換器（つまり、ＥＧＲクーラー７）は、図２〜４に示すように、蓋体８２の入口部８２１に取り付けた取付ブラケット８３をＤＰＦ４１ｂの側面（この側面は、図２に白抜きの矢印で示す排気ガスの流れ方向についての下流側に対応する）における前側に、ボルトにより固定すると共に、蓋体８２の後側に取り付けた第２の取付ブラケット８４を、ＤＰＦ４１ｂの後側の側面に対してボルトにより固定する。こうして低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラー７は、ＤＰＦ４１ｂに対し、車幅方向の側方に隣接して配置される。尚、ＤＰＦ４１ｂの側面には、図示は省略するが、ＥＧＲクーラー７の排気ガスの入口部８２１に連通する開口が形成されていると共に、ＤＰＦの後側の側面には、排気ガスの主流方向となる排気管４０１が接続されている。

ここでＤＰＦ４１ｂは、エンジンルーム内で横置きにされたエンジン１に対して、車両前後方向の後側でかつ、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１１との接合部近傍の高さ位置において（図２、３参照）、排気ガスが車幅方向に流れるように、エンジン１の長手方向に延びて配置されているが、低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラー７は、このＤＰＦ４１ｂの車幅方向の側方位置において、車両前後方向に対しＤＰＦ４１ｂとほぼ重なるように配置された上で、このＤＰＦ４１ｂに固定され、排気ガスを車両前後方向の前側から後側に向かって流すように構成されている。そうして、ＥＧＲ制御弁５４ａは、ＥＧＲクーラー７を間に挟んで、ＤＰＦ４１ｂに対し、車幅方向の逆側に配設されている。また、エンジン冷却水の流入管８５及び流出管８６もまた、ＤＰＦ４１ｂに取り付けられたＥＧＲクーラー７に対して、ＤＰＦ４１ｂとは車幅方向の逆側位置に、それぞれ配設されている。

以上説明したように、ＥＧＲクーラー（熱交換器）７は、フィルタ８２２を内蔵しているものの、このフィルタ８２２は、コア７１を収容するケース８内において、排気ガスの流入側ヘッダタンクとして機能する第１の空間部８１１内に配置している。このため、フィルタ用の配設スペースを別途確保する必要がなく、フィルタ内蔵の熱交換器をコンパクトに構成することが可能になる。

また、ケース８の蓋体８２に、２つの入口部８２１を設けることに対応して、２つのフィルタ８２２を設ける上に、その各フィルタ８２２を筒状に構成することによって、配置スペースを大きくすることなく、大きなフィルタ面積を確保することが可能になり、排気ガスの圧力損失を高めることなく、異物の捕捉性能を高めることができる。特にこのＥＧＲクーラー７は、低圧ＥＧＲシステムに用いられる熱交換器であり、排気側と吸気側との間の圧力差が小さいため、排気ガスの圧力損失を低く抑えることは、排気ガスの流量を確保する上で有利になる。

またその２つの入口部８２１及び２つのフィルタ８２２は、コア７１の第１流路の流入部に沿うように、上下方向に並設されているため、ＥＧＲクーラー７を大きくすることなく、フィルタ面積の拡大が図られる。また、２つの入口部８２１を、コア７１の第１流路の流入部に沿うように並設することは、コアに流入させる排気ガスの分散性の向上に有利になり、コア７１の熱交換効率が高まる。

さらに、ＥＧＲクーラー７は、ＤＰＦ４１ｂの下流側に配置されている上に、前述の通りフィルタ８２２を内蔵しているため、コア７１に異物が堆積することを効果的に回避する。このことはまた、コア７１における第１流路の断面積を小さくして熱交換効率を高め、それに伴い、コア７１の長さ（車両前後方向の長さ）を短くすることを可能にする。つまり、コアの小型化が図られるため、エンジンルーム内におけるＥＧＲクーラー７のレイアウト性が向上する。

また、ケース本体８１において、第１の空間部８１１を区画する底部に、比較的大きなアールを有する湾曲部８１６を設けることで、前述した２つの入口部８２１とコア７１との間で流れ方向を変換する排気ガスの圧力損失が増大してしまうことをできるだけ抑制することが可能になる。このことは、前述したように、吸排気間の圧力差が小さい低圧ＥＧＲシステムにおけるＥＧＲクーラー７として、排気ガスの流量を確保する上で有利になる。

このように、高い熱交換効率と、低い圧力損失とを実現しつつも、コンパクト化したＥＧＲクーラー７を、ＤＰＦ４１ｂに対し車幅方向に並んで配置することにより、レイアウト性の向上が図られる。特に、ＥＧＲクーラー７の長手方向（排気ガスの流れ方向）を、車両前後方向となるように構成することで、車幅方向については小さな空きスペースにＥＧＲクーラー７を配置することが可能になる。さらに、ＥＧＲクーラー７を挟んでＤＰＦ４１ｂとは、車幅方向の逆側位置にＥＧＲ制御弁５４ａや、エンジン冷却水の流入管８５及び流出管８６をそれぞれ配置し、ＤＰＦ４１ｂ、ＥＧＲクーラー７及びＥＧＲ制御弁５４ａを含む、低圧ＥＧＲシステムの構成部品を、車幅方向に並べて配置することで、これらをコンパクトに配置することが可能になる。このことは、エンジンルーム内のレイアウト性の向上に有利になる。

尚、前記の構成では、コア７１を収納するケース８を、ケース本体８１と蓋体８２とによって構成し、ケース本体８１をコア７１の全体を収容可能な深型に構成しているが、ケース８の割り方は、必ずしもこれに限定されるものではない。また、ケース８内に収容するコア７１の積層方向も、ケースの割り方向と、必ずしも同じにしなくてもよい。

また、ＥＧＲクーラー７はＤＰＦ４１ｂに取り付ける以外にも、例えば酸化触媒に取り付けるようにしてもよい。

ここに開示する熱交換器は、低圧ＥＧＲシステムについて最適であるが、高圧ＥＧＲシステムに適用することも可能である。また、ここに開示する熱交換器は、エンジンシステムのＥＧＲクーラーとして用いる以外にも、様々な用途に用いることが可能である。

１ ディーゼルエンジン（エンジン）
４１ 排気ガス処理装置
４１ｂ ＤＰＦ（排気ガス処理装置）
５４ ＥＧＲ通路
５４ａ ＥＧＲ制御弁
７１ コア
８ ケース
８１ ケース本体
８１１ 第１の空間部
８１６ 湾曲部
８２ 蓋体
８２１ 入口部
８２２ フィルタ

Claims (5)

1. 第１流体が流れる複数の第１流路と第２流体が流れる複数の第２流路とを交互に積層して構成されかつ、前記第１及び第２流体の間で熱交換を行うように構成されたコアと、
   前記コアを収容するように構成されたケースと、を備え、
   前記ケース内には、前記コアの前記第１流路の流入部に隣接した位置に空間部が設けられていると共に、前記ケースには、前記空間部に連通しかつ、前記第１流体を前記空間部を介して前記コアの前記第１流路に導入するための入口部が、前記コアの前記第１流路の流入部に沿うように、前記積層方向に直交する方向に複数並んで設けられ、
   前記入口部のそれぞれに取り付けられかつ、前記空間部内に配置されるよう構成された、前記第１流体用の、複数のフィルタをさらに備え、
   前記複数のフィルタは、前記積層方向に直交する方向に並んで配置されると共に、それぞれ前記入口部から前記コアの前記積層方向に沿うように伸びている熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器において、
   前記ケースは、前記コアを収容するケース本体と、当該ケース本体の開口を閉塞する蓋体とによって構成されており、
   前記ケースの前記入口部は、前記蓋体に形成され、
   前記ケース本体には、前記空間部の一部を区画する底部に、前記入口部から流入した前記第１流体を、前記コアの前記第１流路の前記流入部に向かって流れるように案内する湾曲部が形成されている熱交換器。
3. 請求項１又は２に記載の熱交換器において、
   前記第１流体はエンジンの排気ガスであり、前記第２流体は当該エンジンの冷却水であり、
   前記コアは、前記排気ガスを前記エンジンの吸気側に還流させるＥＧＲ通路の途中において、前記排気ガスを前記冷却水によって冷却するように構成されている熱交換器。
4. 請求項３に記載の熱交換器において、
   前記ケースは、前記排気ガスの後処理をする排気ガス処理装置に対し取り付けられ、
   前記ケースに設けられた前記第１流体の出口部には、前記吸気側に還流させる排気ガス量を調整するように構成されたＥＧＲ制御弁が取り付けられている熱交換器。
5. 請求項４に記載の熱交換器において、
   前記ケースは、前記エンジンの側方位置で、当該エンジンの長手方向に延びる前記排気ガス処理装置の端部に取り付けられ、
   前記排気ガス処理装置、前記ケース及び前記ＥＧＲ制御弁は、前記エンジンの長手方向に、この順番で並んで配設されている熱交換器。

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