(57)【要約】【課題】排ガス熱交換器について、熱絶縁を改良し、簡素化し、できる限り省スペースの設計を行う。【解決手段】  排気管（３）からなる管束（２）とバイパス流路（４）とを具備する排ガス熱交換器において、液冷媒が貫流可能なハウジング（６）を有し、管束（２）とバイパス流路（４）とがそれぞれ共通の排ガス流入領域（８）内へ連絡し、排ガス流入領域内に、排気弁（９）が、管束（２）またはバイパス流路（４）の中を通る排ガス流Ａを制御するために配置されている。バイパス流路が、高耐熱性プラスチックからなるジャケット（１１）を具備するステンレス鋼管（１０）として構成されており、冷媒の貫流可能なハウジング（６）内に配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管（３）からなる管束（２）とバイパス流路（４）とを具備する排ガス熱交換器であって、液冷媒が貫流可能なハウジング（６）を有し、該管束（２）とバイパス流路（４）とがそれぞれ共通の排ガス流入領域（８）内へ連絡し、該排ガス流入領域内に、排気弁（９）が、前記管束（２）またはバイパス流路（４）の中を通る排ガス流Ａを制御するために配置されている排ガス熱交換器において、
前記バイパス流路が、高耐熱性プラスチックからなるジャケット（１１）を具備するステンレス鋼管（１０）として構成されており、冷媒の貫流可能な前記ハウジング（６）内に配置されていることを特徴とする排ガス熱交換器。
【請求項２】
前記ステンレス鋼管（１０）の断面が楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の排ガス熱交換器。
【請求項３】
前記ステンレス鋼管（１０）が約０．４ｍｍの肉厚を有することを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス熱交換器。
【請求項４】
排ガス流入領域（８）および排ガス流出領域に管床（５）が配置されていること、および前記ステンレス鋼管（１０）の終端が管床（５）に溶着されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の排ガス熱交換器。
【請求項５】
前記ジャケット（１１）が前記ステンレス鋼管（１０）よりも短く、該ステンレス鋼管が両端部に突出部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の排ガス熱交換器。
【請求項６】
前記ジャケット（１１）が管床（５）の前で終わっていることを特徴とする請求項４に記載の排ガス熱交換器。
【請求項７】
前記ジャケット（１１）が管として構成されており、前記ステンレス鋼管（１０）の表面に沿って移動させることができることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の排ガス熱交換器。
【請求項８】
前記ジャケット（１１）が、一体型の管として構成されていることを特徴とする請求項７に記載の排ガス熱交換器。
【請求項９】
前記ジャケット（１１）が、２つの半殻（１１ａ、１１ｂ）を組み合わせた管として構成されていることを特徴とする請求項７に記載の排ガス熱交換器。
【請求項１０】
前記ジャケット（１１）の肉厚が約１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の排ガス熱交換器。
【請求項１１】
前記ジャケットにガス抜き孔（１２）が配置されており、該ガス抜き孔の直径が好ましくは約２ｍｍであり、特に好ましくは該ガス抜き孔が両方の平らな側面に配置されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の排ガス熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管からなる管束とバイパス流路とを具備する排ガス熱交換器であって、液冷媒が貫流可能なハウジングを有し、該管束とバイパス流路とがそれぞれ共通の排ガス流入領域内へ連絡し、該排ガス流入領域内に、排気弁が、前記管束またはバイパス流路の中を通る排ガス流Ａを制御するために配置されている排ガス熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス熱交換器は、特に自動車の場合、排ガスヒーティング、いわゆる補助ヒータとして、または排ガス冷却器として周知である。本出願人の特許文献１によって公知である排ガス熱交換器は、特に燃費最適化されたエンジンを有する自動車で補助ヒータとして利用でき、この種のエンジンの熱損失を補償することができる。排ガスは、自らの熱を排気管の管束を介して、車両ヒーティングのラジエータの中を貫流する冷媒へ伝える。排ガスヒーティングが必要でなくなった場合、排気弁が、排ガス流を切り替えて、バイパス流路の中を貫流させる。バイパス流路は、隔壁によって排気管から熱絶縁されている。これにより、熱作用は極力阻止される。また、排気管が、冷媒の貫流するハウジング内に配置されている一方で、バイパス流路は、分離されて熱絶縁されたスペースに格納されている。この解決手段の有利な点は、排気管とバイパス流路とを統合していることであり、一方、短所は、バイパス流路を熱絶縁することで大きなスペースを必要とすることである。
【０００３】
特許文献２によって公知である排ガス熱交換器は、特に排ガス冷却器として排気再循環システム（ＥＧＲ）内で利用できる。この場合、排ガスは、内燃機関の排気管路から取り出され、排ガス冷却器の中で冷媒回路の冷媒によって冷却され、再び内燃機関に送給されて完全に燃焼される。ここでも、バイパス流路は、排気管の管束に対して並列に接続されており、排ガス流は、冷却のために管束の中を導かれるか、あるいは冷却を行わない場合、バイパス流路の中を導かれる。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９６２８６３号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０３００３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、冒頭に挙げた種類の排ガス熱交換器について、熱絶縁を改良し、簡素化し、できる限り省スペースの設計を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１に記載の特徴によって解決される。
【発明の実施の形態】
【０００６】
本発明では、排気管とバイパス流路とが冷媒の貫流可能な１つのハウジング内に配置されており、さらに、バイパス流路がプラスチックジャケットによって熱絶縁されている。排ガス温度が比較的高いために、プラスチックは高耐熱性であり、例えばＰＴＦＥやＰＩである。従って、隔壁によって分離された２つのスペースを必要とせず、有効な熱絶縁を最小の設計スペースで実現することができるという利点が得られる。これにより、バイパス流路を排気管のすぐ近くに配置することができ、従ってまたバイパス流路の周囲を冷媒が流れることができる。その際、バイパス流路は、熱絶縁されているので、高温の排ガスがその中を貫流しても、熱を冷媒に伝えることがない、あるいはほとんどない。
【０００７】
本発明の別の有利な構成では、バイパス流路はステンレス鋼管として構成されており、好ましくは楕円形の断面を有し、すなわち、排気管の管束へ適合されている。有利には、ステンレス鋼管の肉厚は約０．４ｍｍであり、従って、管床と溶着することも可能である。
【０００８】
本発明のさらに別の有利な構成では、プラスチックジャケットが、ステンレス鋼管の長さよりも幾分短く、その結果、ステンレス鋼管を管床と溶着する際に、プラスチックジャケットを熱損傷することがない。溶着は、好ましくはレーザビームを用いて行われ、従って、管／床接合領域の、局所的な非常に限られた狭い範囲だけが加熱される。
【０００９】
本発明のさらに別の有利な構成では、プラスチックジャケットが一体型の管として、または２つの半殻が接合された管として構成されている。その際、一体型の、例えば押出し成形されたプラスチック管が特に低コストである。一方、２部材構成の管は、管床との溶着後に取り付けることも可能である。
【００１０】
本発明のさらに別の有利な構成では、プラスチックジャケットに、いわゆるガス抜き孔が、好ましくはジャケットの上側または下側に配置されている。ステンレス鋼管の外面とプラスチックジャケットの内面との間に、わずかな間隙があり、その間隙を冷媒が満たし、その冷媒が、高い排ガス温度のために気化される。このようにして生じた冷媒蒸気は、一方では絶縁作用を有するが、また一方では、損傷を防止するためにガス抜き孔から外部へ逃がさなければならない。
【００１１】
本発明のさらに別の有利な構成では、プラスチックジャケットの肉厚は約１．５ｍｍである。これにより、有効な熱絶縁が最小の設計スペースで得られるという利点が生じる。
【００１２】
本発明の１つの実施例が図面に示されており、この実施例について、以下において詳述する。
【実施例】
【００１３】
図１は、自動車エンジン用排ガス再循環システムのための公知の排ガス冷却器１を示す。この排ガス冷却器１については、独国特許出願公開第１０２０３００３号明細書でさらに詳細に説明されており、該明細書の記載内容は、本出願の開示内容に全て含まれる。基本的に、排ガス冷却器１は、排気管３の管束２とバイパス管４とを有し、これらの管は、管床５に溶着されている。図示されていない向かい側の管床も同様に構成されている。すなわち、そこでも、排気管３とバイパス管４とが溶着されており、従って密閉されている。両管床の間にハウジング６が配置されており、その中を冷媒が貫流する。従って、ハウジングは冷媒接続部６ａ、６ｂを有しており、この冷媒接続部は、自動車の内燃機関の冷媒回路（図示されていない）に接続されている。排ガス冷却器１の部品は全て、好ましくはステンレス鋼で製造されている。
【００１４】
図２は、ハウジング６を具備する排ガス冷却器１の長手方向断面を示す。ハウジングは、管床５を越えて排ガス流入接続管７にまで延設されており、排ガス流入接続管は排ガス流入領域８を形成する。排ガス流の流入が矢印Ａで示されている。排ガス流入領域８において、管床５の直前に旋回可能なフラップ９が配置されている。このフラップは、角度をなして配置された２つの密封面９ａ、９ｂを有し、回転軸９ｃを中心に旋回可能である。排気フラップ９の位置は、図示されていないサーボモータによって定められる。図のフラップ位置では、排気管３は閉鎖されており、一方、バイパス管４の断面は完全に開放されている。図示されていないもう一方の位置では、密封面９ａがバイパス流路４を閉鎖し、同時に排気管３の断面が開放される。こうして、排ガスの冷却は、ハウジング６の中を貫流する冷媒によって行われる。図１および図２に示された両図例は、上述したように、特にバイパス流路４の構成に関して前記従来技術に一致している。
【００１５】
図３は、本発明に係るジャケット付きバイパス管１０を示す。このバイパス管は、図１および図２に示された従来技術によるバイパス流路４に代わるものである。バイパス管１０は、ステンレス鋼で製造されており、材料肉厚が約０．４ｍｍで、断面は公知のバイパス管と等しい（排気管３との関係において）。断面は、図から分かるように、楕円形、すなわち２つの平らな側面と２つの丸みのある狭い側部を有する。バイパス管１０は、高耐熱性プラスチック、例えばＰＴＦＥやＰＩからなるジャケット１１で覆われており、ジャケット１１は気密性を有する。すなわち、ジャケットは、圧力嵌めまたは押し込み嵌めでバイパス管１０の外周面に付着されている。ジャケット１１は、バイパス管の周囲全体を取り囲む一方で、長手方向についてはバイパス管１０よりも短い。バイパス管は、両端にジャケット１１からの突出部ｕを有する。この突出部ｕは、製造技術上の理由から設けられており、バイパス管１０の側端部が管床に嵌め込まれ、そこに溶着されるからである。溶着時、プラスチックジャケット１１に対して許容されていない加熱が生じてはならない。溶接接合は、好ましくはレーザ溶接によって行われ、従って、熱の発生は、非常に局所的に抑えられることが期待される。これにより、プラスチックジャケット１１は、バイパス管１０が組み入れられた状態で、ほとんど直接管床にまで達し、その結果、プラスチックジャケット１１によってバイパス管１０はほぼ完全に熱絶縁されている。プラスチックジャケットの材料肉厚は、約１．５ｍｍである。プラスチックジャケット１１は、押出し成形されたプラスチック管として一体に構成することも、２つの半殻１１ａ、１１ｂから、図に示されたように製造することも可能である。２部材構成の場合、両半殻１１ａ、１１ｂは、長手方向側面、すなわちバイパス管１０の狭い側部に沿ってフランジ1１ｃによって互いに接合されている。プラスチックジャケット１１の上側の半殻と下側の半殻１１ａ、１１ｂには、直径約２ｍｍの複数のガス抜き孔１２が設けられている。ガス抜き孔１２は、プラスチックジャケット１１と排気管１０との間にある図示されていない間隙を接続し、この間隙に、排ガス冷却器の動作中、冷媒が満たされる。冷媒は、高温の排ガスがバイパス管１０の中を貫流する際に気化する。この冷媒蒸気は、ガス抜き孔１２から外部の冷媒の中へ逃げ、プラスチックジャケット１１の内部の圧力が高くなりすぎることが防がれる。同時にまた、このようにプラスチックジャケット１１とバイパス管１０との間隙で冷媒が気化することによって、熱絶縁も増強されることになる。
【００１６】
本発明に係るバイパス管１０の構成によって、すなわちプラスチックジャケット１１によって、排気管３もバイパス管１０もジャケット１１と共に、冷媒の貫流するハウジング６内に配置され、バイパス流路を熱絶縁するためにハウジング６内に隔壁を設ける必要がない。これにより、省スペースの構造でしかも有効な熱絶縁が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】排ガス冷却器の斜視図である。
【図２】図１に示された排ガス冷却器の断面図であり、排気フラップを有する。
【図３】排ガス冷却器用の、プラスチックジャケット付きバイパス管を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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