(57)【要約】【課題】エンジンから出た排気の熱を回収する場合であっても、エンジンルーム内に搭載する際にレイアウトが困難になることを避け得る熱交換器を提供する。【解決手段】エンジンからの排気を導入する第１部位（１１）と、この第１部位の外周にあって冷却水を流す冷却水通路を有する第２部位（２１）と、この第２部位（２１）と第１部位（１２）との間にあって排気を燃焼室に還流するためのＥＧＲ通路の一部をなす第３部位（５１）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気を導入する第１部位と、
前記第１部位の外周にあって冷媒を流す冷媒通路を有する第２部位と、
前記第２部位と前記第１部位との間にあって前記排気を燃焼室に還流するためのＥＧＲ通路の一部をなす第３部位と
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第３部位は排気の流れ方向と交差する断面の形状が環状であり、第１部材の内側を流れる排気の下流側から排気分流路に排気を導入することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ＥＧＲ通路は、第３部位とは離間した部位にＥＧＲガス流量制御弁を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
内部に排気の一部を吸気通路に導くＥＧＲ通路を形成すると共に、このＥＧＲ通路の一端とエンジンからの排気の出口とが開口する平面を有する排気マニフォルドを備え、
前記排気分流路を流れる排気の出口は前記平面に開口するＥＧＲ通路の一端に繋がっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第２部位は一端を平面とする円筒状部材であり、
この一端を排気マニフォルドの前記平面に当接することによって円筒状部材を前記マニフォルドに取り付ける場合に、前記排気分流路を流れる排気の出口を前記円筒状部材の前記一端に開口することを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１部位は一端にフランジ部を形成し他端にフランジ部を形成していないパイプ部材であり、
前記第２部位は内周に径方向外側にくぼむ窪み部を形成した円筒状部材であり、
前記パイプ部材を前記他端より前記円筒状部材に挿入することで、前記円筒状部材の内周と前記パイプ部材の外周との間に形成される空間を前記排気分流路として構成すると共に、前記パイプ部材の前記他端が前記円筒状部材と当接しないようにすることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は熱交換器、特にエンジンから出た排気の熱を回収するための熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気通路の内部を第１通路と、排気と媒体との間で熱交換を行わせる第２通路とに分岐し、２つの通路の合流部に弁部材を設けるものがある（特許文献１参照）。このものでは、エンジンの高回転時に弁部材を閉じることで、第２通路を流れる排気の流量を減少させ、これによって媒体が過熱されることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４７６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術のように、弁部材を高温となる排気通路の内部に設けるのでは、弁部材の信頼性確保が困難である。
【０００５】
そこで本発明は、弁部材の信頼性確保を容易にして、エンジンから出た排気の熱を回収することができる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】
【０００６】
本発明の熱交換器は、エンジンからの排気を導入する第１部位と、この第１部位の外周にあって冷媒を流す冷媒通路を有する第２部位と、この第２部位と前記第１部位との間にあって排気を燃焼室に還流するためのＥＧＲ通路の一部をなす第３部位とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第２部位と前記第１部位との間にあって冷媒の過熱防止に寄与する第３部位は、通常はＥＧＲガス流量を制御できるように構成されたＥＧＲ通路の一部をなすので、従来技術のような排気通路上に追加的に設けられた専用の流量調整手段が必要なくなり、弁部材の信頼性確保という課題が解決できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の排気通路の概略構成図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図１の一部拡大図である。
【図４】パイプ部材の内側を流れる排気の下流側から排気分流路に排気を導入する場合の熱交換器のモデル図である。
【図５】パイプ部材の内側を流れる排気の上流側から排気分流路にから排気を導入する場合の熱交換器のモデル図である。
【図６】第２実施形態の排気通路の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は本発明の排気通路１の概略構成図、図２、図３は図１の一部拡大図である。なお、排気マニフォルド部材２、熱交換器１０については内部の構造を明確にするため断面を示している。
【００１１】
図１に示したように、排気通路１は、排気マニフォルド部材２、排気マニフォルド部材２に接続される三元触媒等の触媒が収納されている触媒装置３、この触媒装置３に接続される排気管４から主に構成されている。
【００１２】
排気マニフォルド部材２は、軽量化のためアルミニウム材料で一体に形成されている。排気マニフォルド部材２には平行な２つの平面２ａ、２ｂを有し、排気マニフォルド部材２の内部に３つの分岐部２ｃと集合部２ｄが形成され、３つの各分岐部２ｃは一方の平面２ａ（図１で上方の平面）に開口している。一方の平面２ａは、この平面２ａに開口している各分岐部２ｃの開口端が図示しないシリンダヘッドの排気ポートと一致するようにしてシリンダヘッドに取り付けられる。３つの分岐部２ｃから分かるようにエンジンは３気筒直列エンジンである。一方、集合部２ｄは他方の平面２ｂ（図１で下方の平面）に開口する。この開口端２ｅが排気マニフォルド２からの排気の出口となる。
【００１３】
排気マニフォルド部材２の一部にはＥＧＲ通路５が貫通して設けられている。すなわち、ＥＧＲ通路５の一端５ａが排気マニフォルド部材２の他方の平面２ｂに、ＥＧＲ通路５の他端５ｂが排気マニフォルド部材２の左方の平面２ｆに開口している。ここで、ＥＧＲ通路５は排気の一部をエンジンの燃焼室をバイパスさせて吸気通路（図示しない）に導くための通路である。このため、ＥＧＲ通路５の他端５ｂは図示しない通路を経てエンジンの吸気通路に接続されている。
【００１４】
ＥＧＲ通路５途中の排気マニフォルド部材２にＥＧＲバルブ６を取り付けている。ＥＧＲバルブ６は、ＥＧＲガス流量を制御するように構成された通常のＥＧＲバルブであり、本実施形態では、後述するようにこのＥＧＲバルブ６を排気分流路５１を流れる排気（気体）の流量を調整可能な流量調整手段として用いる。本実施形態では排気マニフォルド部材２にＥＧＲバルブ６を取り付けているが、金属管等の独立したＥＧＲ配管の途中にＥＧＲバルブ６を設けたごく一般的な形態にすることもできる。このようにして、ＥＧＲバルブ６は、排気分流路５１とは離間した部位に設けられている。
【００１５】
排気マニフォルド部材２の内部には排気マニフォルド部材２を１００℃程度まで冷却するためのウォータジャケット２ｇが設けられている。このウォータジャケット２ｇには、ラジエータ（図示しない）で冷却された冷却水が導かれ、エンジンの高負荷時などに排気マニフォルド部材２が高温になりすぎないように冷却される。
【００１６】
このように構成される排気マニフォルド部材２では、エンジンの排気ポートから出た排気が排気マニフォルド部材２の各分岐部２ｃに流入し、集合部２ｄで合流したあと、集合部２ｄの開口端２ｅから下流へと流出する。
【００１７】
集合部２ｄの開口端２ｅから流出する排気を内部に流入させるため、排気マニフォルド部材２の他方の平面２ｂ（図１で下方の平面）に本実施形態の熱交換器１０を接続する。すなわち、排気マニフォルド部材２と触媒装置３との間に本実施形態の熱交換器１０を介装する。
【００１８】
熱交換器１０は、集合部２ｄの開口端２ｅから出てくる排気を流入させると共に排気の流れを案内する直管状のパイプ部材１１（第１部位）、周囲に冷媒としての冷却水を流すためのウォータジャケット２２を有する円筒状部材２１（第２部位）から構成されている。ここでの冷却水はエンジンの冷却水であって、熱交換器１０で温められた冷却水はエンジンに設けられたウォータジャケットにも流れ、例えばエンジンが冷えているときに暖機を促進させることに利用することができる。
【００１９】
パイプ部材１１の内周１２は集合部２ｄの開口端２ｅと一致させている。パイプ部材１１は集合部２ｄから出てくる排気と直接に接触する。この排気は６００℃といった高温となるので、パイプ部材１１の材料としては耐熱性を有する鉄系材料を用いる。耐熱性を有するセラミック材料であってもかまわない。
【００２０】
パイプ部材１１には一端（図１で上端）にフランジ部１３を有する。フランジ部１３の外径は円筒状部材２１の内径より大きくなるようにしている。フランジ部１３は排気マニフォルドの他方の平面２ｂに開口する開口端２ｅ（排気の出口）の外周に当接させる。また、パイプ部材１１を円筒状部材２１の一端２３（図１で上端）から挿入したとき、パイプ部材１１の外周１４と円筒状部材２１の内周との間に円筒状、すなわち、排気の流れ方向と交差する断面の形状が環状の排気分流路５１（第３部位）が生じるように円筒状部材２１の内周に径方向外側に向かってへこむ窪み部２４を設けている。
【００２１】
さらに、パイプ部材１１の他端１５（図１で下端）は対向する円筒状部材２１の内周と当接せないようにしている。つまり、円筒状部材２１によってパイプ部材１１の他端１５が支持されることがないようにしている。これは、次の理由による。すなわち、パイプ部材１１の一端であるフランジ部１３だけでなく、パイプ部材１１の他端１５をも円筒状部材２１に取り付けたときには、パイプ部材１１と円筒状部材２１との間の熱膨張率の差による熱応力が取り付け部に生じてしまう。そこで、パイプ部材１１の他端１５は円筒状部材２１に支持されることがないようにする（摺動可能に接触させることは可能だが固定はしない）ことで、パイプ部材１１と円筒状部材２１との間の熱膨張率の差による熱応力が取り付け部に生じることがないようにしたものである。この結果、パイプ部材１１の他端１５と対向する円筒状部材２１との間にはリング状の隙間５２が生じている。
【００２２】
パイプ部材１１のうちフランジ部１３を形成した一端から排気を導入するので、排気はパイプ部材１１の内部を図１で上方から下方へと流れる（矢印参照）。この排気の一部は、パイプ部材１１の他端１５と、パイプ部材１１に対向する円筒状部材２１との間のリング状隙間５２より、パイプ部材１１の外周１４と円筒状部材２１の内周（窪み部２４）との間に形成されている円筒状の排気分流路５１へと流れ込む。この排気分流路５１を流れる排気がパイプ部材１１の内部を流れる排気とは逆向きとなり、かつ上記のＥＧＲ通路５へと導くため、窪み部２４から円筒状部材２１の一端２３（図１で上端）へと貫通する孔２５を円筒状部材２１の内部に設けている。すなわち、貫通孔２５の一端２５ａは窪み部２４に、他端２５ｂは円筒状部材２１の一端２３に開口している。そして、一端２３に開口する貫通孔２５と上記ＥＧＲ通路５の一端５ａとを接続する。
【００２３】
ＥＧＲバルブ６を全開状態としているとき、図２にも示したように円筒状の排気分流路５１の内部を、パイプ部材１１の内部を流れる排気とは逆向きに流れる排気は、一端２５ａから貫通孔２５に流入する。貫通孔２５に流入した排気は、続けてＥＧＲ通路５の一端５ａからＥＧＲ通路５の内部に入る。ＥＧＲ通路５に入った排気は他端５ｂより出て図示しない通路を経てエンジンの吸気通路に流入する。つまり、本実施形態では排気分流路５１及び貫通孔２５はＥＧＲ通路の一部を構成している。
【００２４】
貫通孔２５に流入する排気によって貫通孔２５の周囲の円筒状部材２１が膨張する。このため、円筒状部材２１と排気マニフォルド部材２との間で熱膨張率が大きく相違したのでは、ＥＧＲ通路５の一端５ａと貫通孔２５の他端２５ｂとの位置ズレが生じることになり好ましくない。これを避けるため、円筒状部材２１をアルミニウム材料で形成し、円筒状部材２１と排気マニフォルド部材２との間で熱膨張率が同じとなるようにする。このようにすることで、ＥＧＲ通路５の一端５ａと貫通孔２５の他端２５ｂとの位置ズレを防ぐことができる。なお、円筒状部材２１と排気マニフォルド部材２との間で熱膨張率の差がそれほどでなく、ＥＧＲ通路５の一端５ａと貫通孔２５の他端２５ｂとの位置ズレが許容範囲に収まるのであれば、円筒状部材２１を鉄系材料で形成してもかまわない。
【００２５】
一方、例えば円筒状部材２１の外周に貫通孔２５の他端２５ｂを開口させ、この開口端とＥＧＲ通路５の一端５ａとをパイプで接続することが考えられる。しかしながら、この方法だと、排気が高温であるので、基本的にフレキシブルチューブをパイプに用いることができない。そのため、耐熱性を有するステンレス製やＳＵＳ製のパイプを使うことになるが、ステンレス製やＳＵＳ製のパイプを用いるとなると、取り付け精度が要求されることから、組み立て工数が増してしまう。この点、本実施形態の熱交換器１０では、円筒状部材２１の一端２３を排気マニフォルド部材２の他方の面２ｂと当接させるだけで済むので、パイプは不要であり、取り付け精度が要求されることがないことから、組み立て工数が増すこともない。
【００２６】
円筒状部材２１の内部には、パイプ部材１１の外周１４を取り囲むようにして円筒状のウォータジャケット２２（冷却水通路）が形成されている。このウォータジャケット２２には図２、図３にも示したように下方より上方に向けて、つまりパイプ部材１１の内部を流れる排気の流れと逆向きに冷却水を流すようにしている。
【００２７】
エンジンの冷間始動時に、流量調整手段としてのＥＧＲバルブ６を全開状態とし、排気の一部を排気分流路５１に導いて流すことで、ウォータジャケット２２の冷却水と、排気分流路５１の排気との間で熱交換が行われる。つまり、排気の熱をウォータジャケット２２の冷却水に回収することができ、冷却水の温度が上昇する。この温度上昇した冷却水をエンジンに導くことでエンジンの暖機を促進することができる。
【００２８】
その一方で、排気の熱量が最大となるエンジンの高負荷時や高回転速度時（以下、これら２つの運転時をまとめて「高出力時」と称する。）には、ウォータジャケット２２の冷却水が沸騰気化することが考えられる。エンジンは液冷によって効率よく冷却するようにしているので、冷却水が沸騰気化したのでは、エンジンを効率よく冷却できなくなる。従って、エンジンの高出力時にはウォータジャケット２２の冷却水が回収する排気の熱量をエンジンの低中負荷時や低中回転速度時より低減する必要がある。
【００２９】
ここで、ウォータジャケット２２の冷却水が回収する排気の熱量を低減するには、上記ＥＧＲバルブ６を全閉状態とし、排気分流路５１を排気が流れないようにすればよい。排気分流路５１を排気が流れなければ、図３にも示したようにパイプ部材１１の内部を流れる排気は隙間５２より排気分流路５１に入ることができずそのまま下流へと流れる。排気分流路５１では排気（気体）が滞留した状態となり、この状態では排気分流路５１が断熱層として働く。この断熱層はパイプ部材１１とウォータジャケット２２との間に形成されるので、パイプ部材１１の内部の排気からウォータジャケット２２内の冷却水への熱の伝導が抑制される。
【００３０】
さらに詳述すると、排気分流路５１を排気が流れている状態ではウォータジャケット２２の冷却水と、パイプ部材１１内部の排気との間で強制対流による熱伝導が行われる。一方、排気分流路５１を排気が流れていない状態ではウォータジャケット２２の冷却水と、パイプ部材１１内部の排気との間で自然対流による熱伝導が行われる。これら強制対流による熱伝導と自然対流による熱伝導とを比較したとき、自然対流による熱伝導のほうが強制対流による熱伝導よりも熱を伝えにくく、冷却水が排気から受け取る熱量が減少する。つまり、ＥＧＲバルブ６を全閉状態とし、排気分流路５１を排気が流れないようにすれば、排気分流路５１が断熱層として働くこととなるのである。
【００３１】
このようにウォータジャケット２２の冷却水が回収する排気の熱量をエンジンの運転条件に応じて制御するため、本実施形態では、ＥＧＲバルブ６を用いている。ＥＧＲバルブ６の開閉は、エンジンコントローラ６１によって行わせる。すなわち、エンジンの負荷と回転速度をパラメータとするエンジンの運転域を、例えばエンジンの高負荷域及び高回転速度域と、それ以外（エンジンの低中負荷域及び低中回転速度域）との２つに分割したマップをエンジンコントローラ６１に持たせておく。そして、エンジンコントローラ６１において、エンジンの負荷と回転速度を検出するセンサ６２、６３からの信号に基づいてエンジンの運転条件が、エンジンの高負荷域や高回転速度域にあるか否かを判定させる。エンジンの運転条件がエンジンの低中負荷域や低中回転速度域にあるときにはエンジンの高出力時にないと判断しＥＧＲバルブ６に指令して全開状態とする。一方、エンジンの運転条件がエンジンの高負荷域や高回転速度域にあるときにはエンジンの高出力時にあると判断しＥＧＲバルブ６に指令して全閉状態とする。
【００３２】
ＥＧＲガスをエンジンの吸気通路に導入する目的の一つとして、例えばＮＯｘを低減することを目的とするものがある。すなわち、ＮＯｘを低減するには燃焼室内で燃焼する作動ガスの燃焼温度を低減すればよく、このためエンジンの低中負荷域にはＥＧＲバルブ６を全開状態としてＥＧＲガスを吸気通路に導入している。ＥＧＲガスを吸気通路に導入して燃焼温度が低くなるようにし、これによってＮＯｘを低減するのである。一方、エンジンの高負荷域になると、ＥＧＲガス自体が高温となりＮＯｘ低減の効果はあまり期待できないので、エンジンの高負荷域ではＥＧＲバルブ６を全閉状態としてＥＧＲガスを吸気通路に導入することはしない。このようにエンジンの運転条件に応じたＥＧＲ要求とエンジンの運転条件に応じた熱回収要求とは一致しているので、熱回収要求に応じて制御する必要のある流量制御手段として従来からあるＥＧＲバルブ６をそのまま流用できるのである。
【００３３】
しかもこの場合、ＥＧＲバルブ６を排気によって高温となる部位、つまりパイプ部材１１、円筒状部材２１、排気分流路５１に近接して設ける必要はない。本実施形態ではＥＧＲバルブ６を排気マニフォルド２に設けているが、排気マニフォルド２に設けることは必ずしも必要なく、ＥＧＲ通路５のうちの任意の位置に設けることができる。排気によって高温となる部位（パイプ部材１１、円筒状部材２１、排気分流路５１）から離してＥＧＲバルブ６を設けるのであれば、ＥＧＲバルブ６に耐熱性が要求されることもないので、コストアップとなることもない。
【００３４】
このように、本実施形態の熱交換器は、本体部分である熱交換器１０とＥＧＲバルブ６とから構成され、本体部分であるパイプ部材１１、円筒状部材２１及び排気分流路５１の全体はコンパクトにまとまっている。このため、本体部分であるパイプ部材１１、円筒状部材２１及び排気分流路５１の全体が長くなることがない。これによって、本体部分である熱交換器１０をエンジンルームに搭載する際にレイアウトが困難になることを避けることができる。
【００３５】
熱交換器１０を排気マニフォルド部材２の他方の平面２ｂに取り付けるため、円筒状部材２１の一端２３にフランジ部２６を設け、このフランジ部２６にボルト孔２７を開けている。
【００３６】
上記パイプ部材１１のフランジ部１３を、排気マニフォルド２の他方の平面２ｂに開口する開口端２ｅ（排気の出口）の外周に当接するのであるが、排気の熱を受けるとフランジ部１３が径方向の外側に向けて膨張する。ここで、アルミニウム材料で形成されている円筒状部材２１と、鉄系材料で形成されているパイプ部材１１とでは熱膨張率が相違し、パイプ部材１１のほうが円筒状部材２１より大きく膨張する。この両者の熱膨張率の差を考慮することなく、ボルト２８をボルト孔２７に挿通して円筒状部材２１を排気マニフォルド部材２の他方の平面２ｂに直接固定したのでは、ボルト２８に対して剪断力が加わることになる場合がある。すなわち、フランジ部１３の外周と円筒状部材２１とを当接させた状態で円筒状部材を排気マニフォルド部材２に固定したときには熱膨張したフランジ部１３が円筒状部材２１に径方向外側への力を及ぼす。この力で円筒状部材２１が径方向に変形するとすれば、ボルト２８に剪断力が加わってしまう。そこで、図２、図３のＡ部にも示したように円筒状部材２１の一端２３にパイプ部材１１のフランジ部１３が嵌り込むリング状の凹部４１を設け、この凹部４１の外周４１ａとフランジ部１３の外周１３ａとの間に、リング状の隙間４２を設けておく。
【００３７】
そして、排気マニフォルド部材２の他方の平面２ｂと円筒状部材２１の一端２３との間にガスケット３０を挟み、ボルト２８をボルト孔２７に挿通して円筒状部材２１（つまり熱交換器１０）を排気マニフォルド部材２の他方の平面２ｂに取り付ける。言い換えると、排気マニフォルド２の他方の平面２ｂに開口する排気の出口（２ｅ）の外周にフランジ部１３をフランジ部１３の径方向に変形可能に当接させた状態で、円筒状部材２１を排気マニフォルド２にボルト２８で取り付けるのである。このようにすれば、排気の熱を受けるパイプ部材１１のフランジ部１３がその径方向外側に向けて膨張したとしても、膨張したフランジ部１３はリング状の隙間４２に嵌り込むだけである。円筒状部材２１に設けてある凹部４１の外周４１ａにまで、膨張したフランジ部１３の外周１３ａが到達することはないのであり、これよってボルト２８に剪断力が加わることを回避できる。
【００３８】
触媒装置３を本実施形態の熱交換機１０に取り付けるため、円筒状部材２１の他端３１（図１で下端）にもフランジ部３２を設け、このフランジ部３２にボルト孔３３を開けている。このボルト孔３３及びナット３５にボルト３４を挿通して締め付けることにより触媒装置３を熱交換器１０に取り付けることができる。
【００３９】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００４０】
本実施形態の熱交換器は、エンジンからの排気を導入するパイプ部材１１（第１部位）と、このパイプ部材１１の外周にあって冷却水（冷媒）を流すウォータジャケット２２（冷媒通路）を有する円筒状部材２１（第２部位）と、この円筒状部材２１とパイプ部材１１との間にあって排気を燃焼室に還流するためのＥＧＲ通路の一部をなす排気分流路５１（第３部位）とを備えている。本実施形態によれば、円筒状部材２１とパイプ部材１１との間にあって冷却水の過熱防止に寄与する排気分流路５１は、通常はＥＧＲガス流量を制御できるように構成されたＥＧＲ通路の一部をなすので、排気通路上に追加的に設けられた専用の流量調整手段が必要なくなり、弁部材の信頼性確保という課題が解決できる。ＥＧＲバルブ６は、排気分流路５１とは離間した部位に設けられているので、弁部材の信頼性確保が確実に行なえる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、熱交換器１０の構成要素であるパイプ部材１１、円筒状部材２１及び排気分流路５１の全体がコンパクトであり長くなることがないので、熱交換器１０を例えば車両に搭載しようとした際にレイアウトが困難になることを避けることができる。
【００４２】
本実施形態によれば、排気分流路５１（第３部位）は排気の流れ方向と交差する断面の形状が環状であり、第１部材の内側を流れる排気の下流側から排気分流路に排気を導入するので、外部から新たに気体を導入することが不要となり、簡素な構成で排気分流路５１を流れる排気の熱をウォータジャケット２２の冷却水に回収することができる。
【００４３】
本実施形態によれば、内部に排気の一部を吸気通路に導くＥＧＲ通路５を形成すると共に、このＥＧＲ通路５の一端５ａとエンジンからの排気の出口２ｅとが開口する他方の平面２ｂを有する排気マニフォルド２を備え、排気分流路５１を流れる排気の出口は排気マニフォルドの他方の平面２ｂに開口するＥＧＲ通路５の一端５ａに繋がっているので、排気分流路５１がＥＧＲ通路５の一部として構成されることから、流量調整手段として従来よりあるＥＧＲバルブ６をそのまま流用することができる。
【００４４】
本実施形態によれば、第２部位は一端２３を平面とする円筒状部材２１であり、この一端２３を排気マニフォルド２の他方の平面２ｂに当接することによって円筒状部材２１をマニフォルド２に取り付ける場合に、貫通孔２５の他端２５ｂ（排気分流路５１を流れる排気の出口）を円筒状部材２１の一端２３に開口するので、排気分流路５１とＥＧＲ通路５とをステンレス製やＳＵＳ製のパイプを介して接続することが不要となり、ステンレス製やＳＵＳ製のパイプを介して接続する場合の組み付け工数の増加を回避できる。
【００４５】
パイプ部材１１のフランジ部１３（一端）でだけでなく先端１５（他端）をも円筒状部材２１に取り付けるのだと、円筒状部材２１とパイプ部材１１との熱膨張率の差に伴う熱応力が取り付け部に生じて好ましくないのであるが、本実施形態によれば、第１部位は一端にフランジ部１３を形成し他端１５にフランジ部を形成していないパイプ部材１１であり、第２部位は内周に径方向外側にくぼむ窪み部２４を形成した円筒状部材２１であり、パイプ部材１１を他端１５より円筒状部材２１に挿入することで、円筒状部材２１の内周とパイプ部材１１の外周との間に形成される空間を排気分流路５１として構成すると共に、パイプ部材１１の他端１５が円筒状部材２１と当接しないようにするので、円筒状部材２１とパイプ部材１１との熱膨張率の差に伴う熱応力が円筒状部材２１とパイプ部材１１の取り付け部に生じることを回避できる。
【００４６】
本実施形態によれば、パイプ部材１１の内側を流れる排気の下流側から排気分流路５１に排気を導入するので、パイプ部材１１の内部を流れる排気は、パイプ部材１１のフランジ部１３を形成していない他端１５から排気分流路５１へとＵターンして入り込むことになる。一方、パイプ部材１１の内側を流れる排気の上流側から排気分流路５１に排気を導入するのだと、排気はＵターンすることなく直接に排気分流路５１へと入り込む。つまり、パイプ部材１１の内側を流れる排気の下流側から排気分流路５１に排気を導入する場合のほうがパイプ部材１１の内側を流れる排気の上流側から排気分流路５１に排気を導入する場合よりエンジンの高出力時に排気分流路５１への排気の進入を低減することができる。
【００４７】
フランジ部１３の外周と円筒状部材２１とを当接させた状態で円筒状部材２１を排気マニフォルド２にボルトで取り付ける場合には、円筒状部材２１とパイプ部材１１との熱膨張率の差に伴う熱応力によってボルトに剪断力が作用するのであるが、本実施形態によれば、内部に排気の一部を吸気通路に導くＥＧＲ通路５を形成すると共に、このＥＧＲ通路５の一端５ａが開口する他方の平面を有する排気マニフォルド２を備え、第１部位は一端にフランジ部１３を形成し他端１５にフランジ部を形成していないパイプ部材１１であり、第２部位は内周に径方向外側にくぼむ窪み部２４を形成した円筒状部材２１であり、パイプ部材１１を他端より円筒状部材２１に挿入することで、円筒状部材２１の内周とパイプ部材１１の外周１４との間に形成される空間を排気分流路５１として構成すると共に、排気マニフォルド２の他方の平面２ｂに開口する開口端２ｅ（排気の出口）の外周にフランジ部１３をフランジ部１３の径方向に変形可能に当接させた状態で、円筒状部材２１を排気マニフォルド２にボルト２８で取り付けるので、フランジ部１３が径方向外側に膨張してもフランジ部１３の外周１３ａが円筒状部材２１に当接することがない。これによって、ボルト２８に剪断力が作用しないようにすることができる。
【００４８】
本実施形態によれば、排気分流路５１の入口はパイプ部材１１（第１部位）に導入される排気の下流側を向いているので、パイプ部材１１（第１部位）を流れる排気は、下流側から排気分流路５１へとＵターンして入り込むことになる。一方、排気分流路５１の入口がパイプ部材１１（第１部位）に導入される排気の上流側を向いているのだと、排気はＵターンすることなく直接に排気分流路５１へと入り込む。つまり、排気分流路５１の入口がパイプ部材１１（第１部位）に導入される排気の下流側を向いている場合のほうが排気分流路５１の入口がパイプ部材１１（第１部位）に導入される排気の上流側を向いている場合よりエンジンの高出力時に排気分流路５１への排気の進入を低減することができる。
【００４９】
本実施形態によれば、エンジンの高出力時にＥＧＲバルブ６（流量調整手段）を用いて排気分流路５１（第３部位）に気体が流れないようにするので、排気分流路５１が断熱層となりウォータジャケット２２（冷却水通路）の冷却水が排気から受け採る熱量を低減することができる。この排気から受け採る熱量の低減によってウォータジャケット２２（冷却水通路）の冷却水が沸騰気化することを回避でき、エンジンのオーバーヒートを防止できる。
【００５０】
本実施形態によれば、ＥＧＲ通路５の途中にＥＧＲバルブ６を設けている場合に、このＥＧＲバルブ６を流量調整手段として用いるので、流量調整手段として従来よりあるＥＧＲバルブ６をそのまま流用することができる。
【００５１】
図４はパイプ部材１１の内側を流れる排気の下流側から排気分流路５１に排気を導入する場合の熱交換器１０のモデル図、図５はパイプ部材１１の内側を流れる排気の上流側から排気分流路５１に排気を導入する場合の熱交換器１０のモデル図である。排気分流路５１を通過した排気は、連通孔５５、円筒状部材２１の外側に設けられた連通パイプ５６、連通孔５７を通過して、排気上流側の円筒状部材２１の端面へと誘導される。本実施形態（図１）は、図４の場合を具体化したものであるが、図５の場合であってもかまわない。但し、図４の場合には、図５の場合よりエンジンの高出力時に排気分流路５１への排気の進入を低減することができることを前述した。また図４の場合には、エンジンの低中負荷域や低中回転速度域において排気分流路５１への排気の進入が低減することもない。すなわち、エンジンの低中負荷域や低中回転速度域においてはエンジンの高出力時より排気脈動が大きくなる。この排気脈動によって、パイプ部材１１の内側を流れる排気の下流側から排気分流路に排気を導入しても、エンジンの低中負荷域や低中回転速度域においても排気分流路５１への排気の進入が良好に行われる。
【００５２】
（第２実施形態）
図６は第２実施形態の排気通路１の概略構成図で、第１実施形態の図１と置き換わるものである。図１と同一部分には同一番号を付している。
【００５３】
図１に示す第１実施形態では、熱交換器１０を排気マニフォルド２と触媒装置３の間に取り付けたが、熱交換器１０を設ける位置は第１実施形態に限られない。第２実施形態は、図６に示したように触媒装置３と排気管４の間に熱交換器１０を取り付けるものである。熱交換器１０をさらに排気管４の下流側に設けてもかまわない。
【００５４】
第２実施形態では、円筒状部材２１に設けてある貫通孔２５と、排気マニフォルド２に形成してあるＥＧＲ通路５とを接続するため、両端にフランジ部７２、７４を有する触媒装置３にステンレス製やＳＵＳ製の延長パイプ７１を付属させておく。延長パイプ７１の一端７１ａ（図６で下端）は触媒装置３の一方のフランジ部７２に貫通させた孔７３と、延長パイプ７１の他端７１ｂ（図６で上端）は他方のフランジ部７４に貫通させた孔７５と接続している。そして、貫通孔７３を貫通孔２５の他端２５ｂと、貫通孔７５をＥＧＲ通路５の一端５ａと接続する。
【００５５】
このように、熱交換器１０の設ける位置を第１実施形態と相違させた第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００５６】
各実施形態では、冷媒がエンジンの冷却水である場合で説明したが、廃熱回収装置の冷媒を実施例の冷媒として採用することもできる。廃熱回収装置においても、放熱性能が十分に得られない場合に、高負荷時の廃熱回収量が過剰になることがあり、このような場合には、廃熱回収を行いたい条件としては低中負荷域となる。従って、冷媒が廃熱回収装置の冷媒であっても、エンジンの運転条件に応じたＥＧＲ要求とエンジンの運転条件に応じた廃熱回収装置の熱回収要求とは一致しているので、熱回収要求に応じて制御する必要のある流量制御手段として従来からあるＥＧＲバルブ６をそのまま流用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１  排気通路
２  排気マニフォルド
２ｂ  他方の平面
５  ＥＧＲ通路
６  ＥＲＧバルブ（流量調整手段）
１０  熱交換器
１１  パイプ部材（第１部位）
１３  フランジ部（一端）
１５  他端
２１  円筒状部材（第２部位）
２２  ウォータジャケット（冷却水通路）
２３  一端
２４  窪み部
２５  貫通孔
３３  ボルト
４２  隙間
５１  排気分流路（第３部位）
５２  隙間
６１  エンジンコントローラ
【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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【図６】
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