(57)【要約】【課題】凝縮水が排気流れ方向の下流側に飛散することを防止できる排気熱交換器を提供すること。【解決手段】  本発明に係る排気熱交換器１，１０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器１，１０であって、排気の入口と出口を備えた外装ケース２と、外装ケース２に収容されており排気が流れる排気流路３３が形成されたチューブ３と、排気流路３３に配置されたフィン６と、チューブ３及びフィン６の少なくとも一方に設けられ、外装ケース２の内側から出口に向けて延びる延長部３０，６０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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器であって、
排気の入口と出口を備えた外装ケースと、
前記外装ケースに収容されており排気が流れる排気流路が形成されたチューブと、
前記排気流路に配置されたフィンと、
前記チューブ及び前記フィンの少なくとも一方に設けられ、前記外装ケースの内側から前記出口に向けて延びる延長部と、を有する、
排気熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の排気熱交換器であって、
前記延長部は、前記フィンに設けられて前記チューブの端部から前記出口に向けて延びる、
排気熱交換器。
【請求項３】
請求項１に記載の排気熱交換器であって、
前記外装ケースは、前記排気の入口と前記排気の出口にタンクを有し、
前記延長部は、前記チューブが前記外装ケースの出口側のタンクの内部に延長されてなる、
排気熱交換器。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の排気熱交換器であって、
前記外装ケースは、前記排気の入口と前記排気の出口にタンクを有し、
前記延長部は、前記フィンが前記外装ケースの出口側のタンクの内部に延長されてなる、
排気熱交換器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の排気熱交換器であって、
前記延長部は、排気の流れを遮る方向に突出して設置された突出部を備える、
排気熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気が流通する排気流路を備え、排気と排気流路の外部を流通する冷却媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器が提案されている。排気熱交換器には、ケーシングの内部に、排気流路が形成されるチューブが配置されており、チューブには、排気と冷却流体との熱交換を促進するための伝熱部材としてのフィンが配置されている。排気熱交換器内に導入された排気は、フィンに接触しながらチューブ内を流通することによって冷却される（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の排気熱交換器では、フィンの表面に突起部が形成されている。特許文献１に記載の排気熱交換器では、この突起部が形成されたことにより、突起部の排気流れ方向の下流側において、排気の旋回流れが生じるため、チューブ内における排気の流通が促進されるとともに、チューブ内への未燃焼物質の堆積が抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２０６５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたような排気熱交換器では、内燃機関からの排気ガスが冷却されることによって、排気ガスに含まれる水分が凝縮し、凝縮水が生じる。
【０００６】
凝縮水は、通常の動作状態においては、チューブの内部で排気ガスに曝されることにより蒸発する。しかし、例えば、車両がアイドリング状態から急発進した場合、エンジンは、低速回転域から急激に吹き上がる。
【０００７】
このとき、排気熱交換器に向かって急激な排気流れが生じ、排気熱交換器の内部に生じた凝縮水がチューブの出口から後方に飛散することがある。このため、排気熱交換器からの排気流れを内燃機関の吸気通路側に還流させる構造の場合には、燃焼室内に凝縮水が飛散し、内燃機関の特性を低下させる場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、凝縮水が排気熱交換器の排気流れ方向の下流側に飛散することを防止できる排気熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様による排気熱交換器は、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器であって、排気の入口と出口を備えた外装ケースと、前記外装ケースに収容されており排気が流れる排気流路が形成されたチューブと、前記排気流路に配置されたフィンと、前記チューブ及び前記フィンの少なくとも一方に設けられ、前記外装ケースの内側から前記出口に向けて延びる延長部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記態様によれば、チューブ及びフィンの少なくとも一方に設けられ、外装ケースの内側から出口に向けて延びる延長部を凝縮水が伝うことができる。これにより、凝縮水が延長部を伝う間に排気に曝されて、蒸発が促進され、凝縮水が排気熱交換器の排気流れ方向の下流側に飛散することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る排気熱交換器１に流入する内燃機関の排気流れ方向に平行かつチューブ３の主要な表面３Ａに垂直な断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る排気熱交換器１の排気流れ方向に平行かつチューブ３の主要な表面３Ａに沿った断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係る排気熱交換器１０に流入する内燃機関の排気流れ方向に平行かつチューブ３の主要な表面３Ａに垂直な断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る排気熱交換器１０の排気流れ方向に平行かつチューブ３の主要な表面３Ａに沿った断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る排気熱交換器１０におけるチューブ３及びフィン６を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
＜第１実施形態の構成＞
本発明の第１実施形態に係る排気熱交換器１について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る排気熱交換器１の排気流れ方向Ｓに平行かつチューブ３の主要な表面３Ａに垂直な断面図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る排気熱交換器１の排気流れ方向Ｓに平行かつチューブ３の主要な表面３Ａに沿った断面図である。
【００１３】
排気熱交換器１は、図１に示すように、排気入口側の端部２ｆと出口側の端部２ｒとを有する外装ケース２と、外装ケース２内に収容されており排気が流れる排気流路が形成された複数のチューブ３と、排気経路に配置されたフィン６とを備える。
【００１４】
また、排気熱交換器１において、外装ケース２は、排気入口側と排気出口側のそれぞれにタンク４，５を備える。
【００１５】
また、第１実施形態に係る排気熱交換器１は、チューブ３に設けられ、外装ケース２の内側から出口に向けて延びる延長部３０を有する。すなわち、第１実施形態においては、延長部３０は、チューブ３が外装ケース２の内側から排気出口側のタンク５の内部に延長されたものである。
【００１６】
外装ケース２には、冷却流体を取り込む冷却流体入口部２１と冷却流体を排出する冷却流体出口部２２が設けられている。外装ケース２内には、隣り合うチューブ３の隙間、及び、両端位置のチューブ３と外装ケース２の内面の隙間によって冷却流体通路２３が形成されている。
【００１７】
チューブ３の各々は、排気流れ方向Ｓにおいて、表面３Ａを構成する表面部材３１と、裏面３Ｂを構成する裏面部材３２とを有し、表面部材３１と裏面部材３２とがろう付けされて形成された扁平筒状の直方体である。
【００１８】
チューブ３の裏面部材３２の排気入口端には当接部３２ａが形成されている。また、裏面部材３２の排気出口端には当接部３２ｂが形成されている。また、裏面部材３２の中央部には当接部３２ｃが形成されている。チューブ３は、当接部３２ａ、当接部３２ｂ、当接部３２ｃにおいて隣接するチューブ３の表面部材３１に当接されて、外装ケース２内部に積層されている。
【００１９】
タンク４には排気入口部４ａが設けられている。また、排気流れ方向Ｓの上流側に位置するタンク４内には、全てのチューブ３の端部３ｆが開口している。
【００２０】
タンク５には、排気出口部５ａが設けられている。また、排気流れ方向Ｓの下流側に位置するタンク５内には、外装ケース２の内側から排気流れ方向Ｓの下流側に向けて延長された延長部３０が配置されている。
【００２１】
本実施形態では、延長部３０は、チューブ３の排気流れ方向Ｓの下流側の端部３ｒがタンク５の内部に向けて延長されてなる。
【００２２】
上述の外装ケース２，チューブ３，タンク４，タンク５，フィン６は、耐熱性、耐腐食性に優れた材料（例えば、ステンレス材）より形成されている。また、チューブ３の各々と、チューブ３の端部と外装ケース２、外装ケース２とタンク４，５は、互いの当接箇所が、ろう付けによって固定されている。
【００２３】
＜第１実施形態における効果＞
本実施形態に係る排気熱交換器１では、図示しない内燃機関から排出された排気がチューブ３内の排気流路を流れる。また、外装ケース２内の冷却流体通路２３には、冷却流体が流れている。これにより、排気と冷却流体とがチューブ３及びフィン６を介して互いに熱交換することができる。
【００２４】
本実施形態に係る排気熱交換器１は、チューブ３の排気流れ方向Ｓの下流側の端部３ｒがタンク５の内部に向けて延長されてなる延長部３０を有する。このため、例えば、排気熱交換器１に向かって急激な排気流れが生じ、排気熱交換器１の内部に生じた凝縮水がチューブ３の内部を排気流れ方向Ｓの下流側に急激に移動した場合、凝縮水は、チューブ３に形成された延長部３０を伝うことができる。
【００２５】
凝縮水は、延長部３０を伝って排気流れ方向Ｓの下流側に移動する間に、タンク５の内部において排気ガスに曝されて蒸発が促進される。これにより、凝縮水が排気熱交換器の排気流れ方向Ｓの下流側に飛散することを防止できる。
【００２６】
したがって、第１実施形態によれば、排気熱交換器１からの排気流れを内燃機関の吸気通路側に還流させる構造とした場合であっても、内燃機関の燃焼室内に凝縮水が飛散することがなく、内燃機関の特性低下を防止できる。
【００２７】
[第２実施形態]
＜第２実施形態の構成＞
本発明の第２実施形態に係る排気熱交換器１０について、図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る排気熱交換器１０の排気流れ方向Ｓに平行かつチューブ３の主要な表面３Ａに垂直な断面図である。また、図４は、本発明の第２実施形態に係る排気熱交換器１０の排気流れ方向に平行かつチューブ３の主要な表面３Ａに沿った断面図である。
【００２８】
図３及び図４に示す第２実施形態に係る排気熱交換器１０において、第１実施形態と同様の構成については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２９】
図３及び図４に示すように、第２実施形態に係る排気熱交換器１０は、外装ケース２と、チューブ３と、チューブに形成される排気流路に配置されたフィン６と、フィン６に設けられ、外装ケース２の内側から出口に向けて延びる延長部６０を有する。
【００３０】
また、排気熱交換器１０において、外装ケース２は、排気入口側と排気出口側のそれぞれにタンク４，５を備える。
【００３１】
また、第２実施形態に係る排気熱交換器１０は、フィン６に設けられ、外装ケース２の内側から出口に向けて延びる延長部６０を有する。第２実施形態においては、延長部６０は、フィン６に設けられて、チューブ３の端部３ｒから外装ケース２の出口に向けて延びる。すなわち、第２実施形態においては、延長部６０は、フィン６が外装ケース２の内側から排気出口側のタンク５の内部に延長されたものである。
【００３２】
チューブ３に形成される排気流路に配置されたフィン６は、排気流れ方向Ｓの上流側の端部６ｆと下流側の端部６ｒとを有し、第２実施形態に係る排気熱交換器１０では、延長部６０は、フィン６の排気流れ方向Ｓの下流側の端部６ｒが排気出口側のタンク５の内部に延長されてなる。
【００３３】
図５は、第２実施形態に係る排気熱交換器１０におけるチューブ３及びフィン６を説明する斜視図である。チューブ３の各々は、排気流れ方向Ｓにおいて、表面３Ａを構成する表面部材３１と、裏面３Ｂを構成する裏面部材３２とを有し、表面部材３１と裏面部材３２とがろう付けされて形成された扁平筒状の直方体である。
【００３４】
図５に示すように、チューブ３の筒内部には、排気流路３３が形成されている。排気流路３３には、排気と冷却流体との熱交換を促進するための伝熱部材としてのフィン６が配置されている。排気流路３３は、フィン６によって、複数の小流路３３ａに仕切られている。
【００３５】
次に、本実施形態に係る排気熱交換器１におけるフィン６について説明する。フィン６は、図５に示すように、表面３Ａ及び裏面３Ｂに沿った平壁６１と、平壁６１の交差方向に連なる起立壁６２とを有し、排気流れ方向Ｓに交差する方向（以下、幅方向という）断面が矩形の波形形状を有する。
【００３６】
第２実施形態では、平壁６１は、チューブ３の表面３Ａ及び裏面３Ｂに平行であり、起立壁６２は、表面３Ａ、裏面３Ｂ及び平壁６１に垂直に形成されている。
【００３７】
また、図５に示すように、フィン６に形成された平壁６１及び起立壁６２は、排気流れ方向Ｓにおける所定長さで区切られてできる区画ごとに、幅方向にオフセットされている。
【００３８】
第２実施形態においては、排気流路３３に形成される複数の小流路３３ａのそれぞれは、フィン６の平壁６１、起立壁６２、表面部材３１及び裏面部材３２に囲まれることによって形成されている。
【００３９】
第２実施形態において、フィン６は、チューブ３の排気流れ方向Ｓの下流側の端部３ｒから、排気流れ方向Ｓの下流側に向けて延長された延長部６０を有する。延長部６０は、チューブ３の端部３ｒからチューブ３の外側に延びて、タンク５の内部に位置するように形成されている。すなわち、本実施形態においては、延長部６０は、フィン６の一部が延長されたものである。
【００４０】
また、図４及び図５に示すように、延長部６０は、延長部６０を構成する平壁６１の一区画に、平壁６１から排気流れを遮る方向に突出して設置された突出部７１，７２を備える。図４及び図５には、表面３Ａ側の平壁６１に形成された突出部７１，７２が示されている。図５に示された突出部７１，７２において、排気流れを遮る方向とは、表面３Ａからチューブ３の筒内側に向く方向である。
【００４１】
第２実施形態において、突出部７１，７２は、排気を受ける面が、平壁６１の法線を軸として排気流れ方向Ｓに対して所定角度を有するように形成されている。
【００４２】
＜第２実施形態における効果＞
第２実施形態に係る排気熱交換器１では、図示しない内燃機関から排出された排気がチューブ３内の排気流路３３を流れる。また、外装ケース２内の冷却流体通路２３には、冷却流体が流れている。これにより、排気と冷却流体とがチューブ３及びフィン６を介して互いに熱交換することができる。
【００４３】
本実施形態に係る排気熱交換器１０は、フィン６の排気流れ方向Ｓの下流側の端部６ｒがタンク５の内部に向けて延長されてなる延長部６０を有する。このため、例えば、排気熱交換器１０に向かって急激な排気流れが生じ、排気熱交換器１０の内部に生じた凝縮水がチューブ３内部を排気流れ方向Ｓの下流側に向けて急激に移動した場合、凝縮水はフィン６に形成された延長部６０を伝うことができる。
【００４４】
凝縮水は、延長部６０を伝って排気流れ方向Ｓの下流側に移動する間に、タンク５の内部において排気ガスに曝されて蒸発が促進される。これにより、凝縮水が排気熱交換器１０の排気流れ方向Ｓの下流側に飛散することを防止できる。
【００４５】
また、第２実施形態に係る排気熱交換器１０において、フィン６の延長部６０には、排気流れを遮る方向に突出部７１，７２が形成されている。このため、排気が突出部７１，７２に衝突することによって、排気流れ方向Ｓにおける突出部７１，７２の下流側直下に低圧領域が形成される。排気は、低圧領域に引き込まれ易くなるため、流れが生じる。これにより、排気流路３３内における排気の流通が促進される。
【００４６】
また、第２実施形態では、突出部７１，７２の排気を受ける面が、平壁６１の垂線を軸として排気流れ方向Ｓに対して所定角度を有して形成されている。このため、突出部７１，７２の下流側直下に形成される低圧領域には、幅方向において、さらに圧力むらが生じる。これにより、排気は、より低圧になる領域に引き込まれ易くなる。
【００４７】
その結果、第２実施形態においては、突出部７１，７２の下流側に、排気流れ方向Ｓを軸とする螺旋渦流が形成される。延長部６０において、排気が螺旋渦流を作ることにより、凝縮水の蒸発が、より一層促進される。
【００４８】
したがって、第２実施形態によれば、排気熱交換器１０からの排気流れを内燃機関の吸気通路側に還流させる構造とした場合であっても、内燃機関の燃焼室内に凝縮水が飛散することがなく、内燃機関の特性低下を防止できる。
【００４９】
［その他の実施形態］
本実施形態において、延長部６０には２つの突出部７１，７２が形成された場合を説明した。しかし、突出部の数は、２つに限定されない。
【００５０】
図３に示す第２実施形態としての排気熱交換器１０において、チューブ３が、排気流れ方向Ｓの下流側において、外装ケース２の端部２ｆの内側から排気出口側のタンク５の内部に向けて延びる延長部３０を有していてもよい。すなわち、チューブ３及びフィン６の両方が、排気流れ方向Ｓの下流側において、タンク５の内部に向けて延長されていてもよい。
【００５１】
これにより、排気熱交換器１０の内部に生じた凝縮水がチューブ３内部を排気流れ方向Ｓの下流側に向けて急激に移動した場合であっても、凝縮水は、チューブ３に形成された延長部３０及びフィン６に形成された延長部６０を伝うことができるため、凝縮水の蒸発を促す効果が一層高められる。
【００５２】
図４及び図５には図示されていないが、フィン６のチューブ３内部に位置する部分にも突出部７１，７２と同様の突出部が形成されていてもよい。これにより、チューブ３の内部においても螺旋渦流が発生し、排気流れが促進される。また、これにより、凝縮水の蒸発が促され、排気流れ方向Ｓの下流側への凝縮水の飛散を防止できる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００５４】
１    排気熱交換器
２    外装ケース
２ｆ    端部
２ｒ    端部
３    チューブ
３Ａ    表面
３Ｂ    裏面
３ｆ    端部
３ｒ    端部
４    タンク
４ａ    排気入口部
５    タンク
５ａ    排気出口部
６    フィン
６ｆ    端部
６ｒ    端部
１０    排気熱交換器
２１    冷却流体入口部
２２    冷却流体出口部
２３    冷却流体通路
３０    延長部
３１    表面部材
３２    裏面部材
３２ａ    当接部
３２ｂ    当接部
３２ｃ    当接部
３３    排気流路
３３ａ    小流路
６０    延長部
６１    平壁
６２    起立壁
７１    突出部
【図１】
2018200119.tif 000003
【図２】
2018200119.tif 000004
【図３】
2018200119.tif 000005
【図４】
2018200119.tif 000006
【図５】
2018200119.tif 000007