(57)【要約】【課題】ガスクーラの耐久性及び熱交換効率（熱伝達率）を低下させることなく、冷却能力を増大させる。【解決手段】ケーシング２０を丸パイプ状とするとともに、２本のガスクーラ１０ａ、１０ｂを、互いの長手方向が略平行となるように一体化する。これにより、ケーシング２０内を流れる冷却水をスムーズに流すことが可能となり、淀みが発生し難くなる。したがって、冷却水が沸騰してしまうことを抑制できるので、熱伝達率が著しく低下してしまうことを防止できるとともに、熱応力による亀裂がチューブ１１に発生してしまうことを抑制できる。また、ケーシング２０を丸パイプ状としているので、ケーシング２０の成形時にケーシング２０の一部に応力が集中してしまうことを防止できる。したがって、ガスクーラ１０の耐久性及び熱交換効率（熱伝達率）を低下させることなく、冷却能力を増大させることができる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼により発生す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であって、
前記冷却流体が流通する流体通路（１６）を構成し、かつ、丸パイプ状に形成された少なくとも２本のケーシング（２０）と、
前記２本のケーシング（２０）内それぞれに収納され、内部に排気を流通させる排気通路（１１ａ）を有する熱交換コア（１５）とを有し、
さらに、前記両ケーシング（２０）は、互いの長手方向が略平行となるように一体化されていることを特徴とする排気熱交換装置。
【請求項２】
前記排気通路（１１ａ）は、円形断面形状であることを特徴とする請求項１に記載の排気熱交換装置。
【請求項３】
前記２本のケーシング（２０）の長手方向両端部には、前記ケーシング（２０）の長手方向を閉塞するとともに、前記排気通路（１１ａ）と排気管（３０）とを連通させるボンネット（２１、２２）が設けられており、
前記２本のケーシング（２０）は、前記ボンネット（２１、２２）にて一体化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気熱交換装置。
【請求項４】
前記２本のケーシング（２０）は着脱可能な締結手段（２３）にて一体化されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱機関（特に、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もので、ＥＧＲ（排気再循環装置）用の排気を冷却するガスクーラに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ＥＧＲ用のガスクーラとして、冷却流体の出入口が形成されたシェルをなすケーシングと、ケーシングの内部に納められて多数本の排気管が支持されたチューブシートと、ケーシングの両端に配されて排気の出入口が形成されたボンネットとを有する多管式熱交換器（例えば、特開２００１−１０８３９０号等）が知られている。
【０００３】
ところで、近年、排気ガスの規制強化に伴うＮＯｘ低減のために、ＥＧＲガスクーラの冷却性能の増大が望まれている。
【０００４】
ガスクーラとして、上記従来技術に記載された多管式熱交換器を用いる場合、冷却性能を向上させる構造の１つとして、排気管を長くし、熱交換面積を増大させた構造が考えられる。
【０００５】
しかし、排気管を長くした構造であると、車両振動に対する耐震性が低下してしまうといった問題点があった。
【０００６】
これに対して、排気管長を長くすることなく、冷却性能を向上させるべく、排気管数を増大させるると、ガスクーラの長手方向と直行する方向の寸法（ガスクーラの断面寸法）が大きくなってしまう。
【０００７】
しかし、エンジンルーム内においてガスクーラの搭載されるスペースは上下方向に充分なスペースがないため、排気管数を増大させた多管式熱交換器であると、車両に搭載するのが困難となるといった問題点があった。
【０００８】
そこで、これらの問題点を解決するために、本発明者等は、図５に示すようにケーシングを偏平な矩形形状とした多管式熱交換器を試作検討したが、以下のような問題が新たに発生した。
【０００９】
すなわち、上記試作品では、ケーシングの断面が矩形状であるので、ケーシング内を流れる冷却水流れが著しく悪化し、局所的には冷却水の流れが殆どない淀みが発生し易い。そして、冷却水流れに淀みが発生すると、冷却水が沸騰してしまうので、熱伝達率が著しく低下してしまうとともに、排気通路の高温化により排気通路を構成するチューブが熱により亀裂が発生し易くなる。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な排気熱交換装置を提供し、第２には、排気熱交換装置の耐久性及び熱交換効率（熱伝達率）を低下させることなく、冷却能力を増大させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、燃焼により発生す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であって、冷却流体が流通する流体通路（１６）を構成し、かつ、丸パイプ状に形成された少なくとも２本のケーシング（２０）と、２本のケーシング（２０）内それぞれに収納され、内部に排気を流通させる排気通路（１１ａ）を有する熱交換コア（１５）とを有し、さらに、両ケーシング（２０）は、互いの長手方向が略平行となるように一体化されていることを特徴とする。
【００１２】
そして、本発明では、ケーシング（２０）を丸パイプ状としているので、ケーシング（２０）内を流れる冷却流体をスムーズに流すことが可能となり、淀みが発生し難くなる。したがって、冷却流体が沸騰してしまうことを抑制できるので、熱伝達率が著しく低下してしまうことを防止できるとともに、熱応力による亀裂が排気通路（１１ａ）を構成する部材に発生してしまうことを抑制できる。
【００１３】
また、少なくとも２本のケーシング（２０）を、互いの長手方向が略平行となるように一体化しているので、排気熱交換装置の長手方向寸法が増大することなく、排気と冷却流体との総熱交換面積を増大させることができるとともに、従来と異なる新規な排気熱交換装置を得ることができる。
【００１４】
以上に述べたように、本発明に係る排気熱交換装置では、耐久性及び熱交換効率（熱伝達率）を低下させることなく、冷却能力を増大させることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、排気通路（１１ａ）は、円形断面形状であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、２本のケーシング（２０）の長手方向両端部には、ケーシング（２０）の長手方向を閉塞するとともに、排気通路（１１ａ）と排気管（３０）とを連通させるボンネット（２１、２２）が設けられており、２本のケーシング（２０）は、ボンネット（２１、２２）にて一体化されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、２本のケーシング（２０）は着脱可能な締結手段（２３）にて一体化されていることを特徴とするものである。
【００１８】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、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る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る排気熱交換装置をディーゼル式のエンジン用排気冷却装置に適用したものであり、図１は本実施形態に係る排気冷却装置（以下、ガスクーラと呼ぶ。）１０を用いたＥＧＲ（排気再循環装置）の模式図である。
【００２０】
そして、排気再循環管３０はエンジン３１から排出される排気の一部をエンジン３１の吸気側に還流させる配管である。
【００２１】
ＥＧＲバルブ３２は排気再循環管３０の排気流れ途中に配設されて、エンジン３１の稼働状態に応じて排気量を調節する周知のものであり、ガスクーラ１０は、エンジン３１の排気側とＥＧＲバルブ３２との間に配設されて排気とエンジンの冷却水との間で熱交換を行い排気を冷却する。
【００２２】
次に、ガスクーラ１０の構造について述べる。
【００２３】
図２はガスクーラ１０の四面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。そして、このガスクーラ１０は、図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示すように、同一形状の２つのガスクーラを互いの長手方向が略平行となるように並列に並べて一体化したものである。そこで、図２（ｄ）の紙面上側のガスクーラを第１ガスクーラ１０ａと呼び、図２（ｄ）の紙面下側のガスクーラを第２ガスクーラ１０ｂと呼ぶ。
【００２４】
以下、第１ガスクーラ１０ａを例に第１、２ガスクーラ１０ａ、１０ｂの構造を述べる。
【００２５】
チューブ１１は、図３に示すように、排気が流通する排気通路１１ａを構成する丸パイプ状、つまり円形断面状の管であり、ケーシング２０は、複数本のチューブ１１を等間隔で同心円上に配置して構成された熱交換コア１５を収納するとともに、熱交換コア１５周りに冷却水が流通する冷却水通路１６を形成する丸パイプ状に形成されたものである。
【００２６】
なお、チューブ１１及びケーシング２０は、耐食性に優れた金属（本実施形態では、ステンレス）製である。
【００２７】
そして、ケーシング２０の長手方向一端側（紙面右側）の開口部には、図２に示すように、この開口部を閉塞するように各チューブ１１に排気を分配供給するタンク部を形成するとともに、排気再循環管３０を接続するための第１ボンネット２１がろう付け又は溶接され、一方、長手方向他端側（紙面左側）の開口部には、熱交換を終えた排気を各チューブ１１から集合回収するタンク部を形成するとともに、排気再循環管３０を接続するための第２ボンネット２２がろう付け又は溶接されている。
【００２８】
なお、第１ボンネット２１には、図４に示すように、排気再循環管３０から供給される排気を第１、２ガスクーラ１０ａ、１０ｂに分配するための分配器３０ａが接続され、第２ボンネット２２には、第１、２ガスクーラ１０ａ、１０ｂから流出した排気を集合させる集合器３０ｂが接続される。
【００２９】
因みに、分配器３０ａには、排気を滑らかに分配するための分配ガイド３０ｃが設けられ、集合器３０ｂには排気を滑らかに集合させるための集合ガイド３０ｄが設けられている。
【００３０】
また、両ボンネット２１、２２には、図２に示すように、第１、２ガスクーラ１０ａ、１０ｂを一体化するための締結手段をなすボルト２３が挿入される挿入穴、及び第１、２ガスクーラ１０ａ、１０ｂの合わせ面が設けられたフランジ部２１ａ、２２ａが一体形成されている。
【００３１】
また、コアプレート２４はチューブ１１を保持するとともに、冷却水通路１６とタンク部とを仕切るものであり、このコアプレート２４及び第１、２ボンネット２１、２２も耐食性に優れた金属（本実施形態では、ステンレス）製である。
【００３２】
また、ケーシング２０のうち排気の流入側には、冷却水を冷却水通路１６内に導入する流入口２５が設けられ、ケーシング２０のうち排気の流出側には、熱交換を終えた冷却水を排出する流出口２６が設けられている。
【００３３】
なお、バイパス口２７は、ケーシング２０を挟んで流入口２５と反対側に位置して、ケーシング２０内に流入した冷却水の一部を熱交換コア１５を迂回させてガスクーラ１０の冷却水流出側に導く通路であり、このバイパス口２７により、淀みが発生し易い流入口２５と反対側の冷却水を積極的に流し易くしてケーシング２０内で淀みが発生することを防止している。
【００３４】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３５】
本実施形態では、ケーシング２０を丸パイプ状としているので、ケーシング２０内を流れる冷却水をスムーズに流すことが可能となり、淀みが発生し難くなる。したがって、冷却水が沸騰してしまうことを抑制できるので、熱伝達率が著しく低下してしまうことを防止できるとともに、熱応力による亀裂がチューブ１１に発生してしまうことを抑制できる。
【００３６】
ところで、ケーシングの断面が矩形状であると、プレス成形時に断面の四隅に応力が集中し易くなるので、ケーシングの機械的強度が低下して耐振強度等の耐久性（信頼性）が大きく低下するおそれが高い。
【００３７】
これに対して、本実施形態では、ケーシング２０を丸パイプ状としているので、ケーシング２０の成形時にケーシング２０の一部に応力が集中してしまうことを防止できる。
【００３８】
また、少なくとも２本のガスクーラ１０ａ、１０ｂを、互いの長手方向が略平行となるように一体化しているので、ガスクーラの長手方向寸法が増大することなく、排気と冷却水との総熱交換面積を増大させることができる。
【００３９】
以上に述べたように、本実施形態に係るガスクーラ１０では、耐久性及び熱交換効率（熱伝達率）を低下させることなく、冷却能力を増大させることができる。
【００４０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ガスクーラ１０に本発明に係る排気熱交換装置を適用したが、マフラー内に配設されて排気の熱エネルギを回収する熱交換器等のその他の熱交換器にも適用してもよい。
【００４１】
また、上述の実施形態では、ボルト２３にて２本のガスクーラ１０ａ、１０ｂを一体化したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばろう付けや溶接にて一体化してもよい。
【００４２】
また、上述の実施形態では、２本のガスクーラ１０ａ、１０ｂを一体化したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３本以上のガスクーラを互いの長手方向が略平行となるように一体化してもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態では、ボンネット２１、２２にて２本のガスクーラ１０ａ、１０ｂを一体化したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
また、上述の実施形態では、ボンネット２１、２２に分配器３０ａ及び集合器３０ｂを接続したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第１ボンネット２１と分配器３０ａとを一体化し、第２ボンネット２２と集合器３０ｂとを一体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るガスクーラを用いたＥＧＲガス冷却装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るガスクーラの四面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るガスクーラの外観図である。
【図５】試作検討に係るガスクーラの断面図である。
【符号の説明】
１０…ガスクーラ、１０ａ…第１ガスクーラ、１０ｂ…第２ガスクーラ、
２０…ケーシング、２１、２２…ボンネット、２３…ボルト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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