(57)【要約】【課題】チューブ端部がコアプレートから突出することを防止可能な排気熱交換器において、コアプレートの成形時の加工荷重を低減する。【解決手段】内燃機関１０から排出される排気と冷却媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器において、排気が流通する複数のチューブ１１０と、チューブ１１０が収納され、チューブ１１０の外側に冷却媒体を流通させるケーシング１３０と、ケーシング１３０の内部でチューブ１１０の端部に配置され、ケーシング１３０からの冷却水の流出を防止するコアプレート１４０とを設ける。コアブレート１４０にはチューブ１１０が挿入される貫通孔１４０ａが設けられており、チューブ１１０の軸方向への移動を規制する移動規制部１４０ｂを貫通孔１４０ａの内周部の一部に設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）から排出される排気と冷却媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器であって、
前記排気が流通する複数のチューブ（１１０）と、
前記チューブ（１１０）が収納され、前記チューブ（１１０）の外側に冷却媒体を流通させるケーシング（１３０）と、
前記ケーシング（１３０）の内部で前記チューブ（１１０）の端部に配置され、前記ケーシング（１３０）からの前記冷却水の流出を防止するコアプレート（１４０）とを備え、
前記コアブレート（１４０）には前記チューブ（１１０）が挿入される貫通孔（１４０ａ）が設けられており、
前記チューブ（１１０）の軸方向への移動を規制する移動規制部（１４０ｂ）が前記貫通孔（１４０ａ）の内周部の一部に設けられていることを特徴とする排気熱交換器。
【請求項２】
前記チューブ（１１０）は扁平状断面を有し、前記貫通孔（１４０ａ）は前記チューブ（１１０）の扁平状断面に対応した形状となっており、
前記移動規制部（１４０ｂ）は、前記貫通孔（１４０ａ）の長辺側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排気熱交換器。
【請求項３】
前記チューブ（１１０）は扁平状断面を有し、前記貫通孔（１４０ａ）は前記チューブ（１１０）の扁平状断面に対応した形状となっており、
前記移動規制部（１４０ｂ）は、前記貫通孔（１４０ａ）の短辺側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排気熱交換器。
【請求項４】
前記コアプレート（１４０）はステンレスであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載の排気熱交換器。
【請求項５】
前記チューブ（１１０）は、複数の板部材（１１０ａ、１１０ｂ）の端部同士が重ね合わせられた接合部が設けられており、
前記チューブ（１１０）を前記貫通孔（１４０ａ）に挿入した際に、前記チューブ（１１０）の接合部が前記移動規制部（１４０ｂ）に対応する位置になることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１つに記載の排気熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼により発生する排気と冷却媒体との間で熱交換を行うことで排気を冷却する排気熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気と冷却媒体とを熱交換させることで排気を冷却する排気熱交換器が知られている。このような排気熱交換器において、排気が流通するチューブの両端部がコアプレート（ヘッダプレート）に固定される構造の場合には、チューブの排気流れ方向下流側の端部がコアプレートから突出していると、排気が冷却されることで発生する凝縮水がコアプレートおよびチューブ周辺に滞留し、腐食の原因になることがある。このため、コアプレートにチューブ軸方向の移動を規制する移動規制部を設けることで、コアプレートからチューブ端部が突出することを防止する構成が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４１０９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に記載の排気熱交換器では、コアプレートの貫通孔の全周に渡って移動規制部が設けられており、コアプレートをプレス成形する際の加工荷重が過大になる。このため、加工設備を大型化する必要があり、コストアップにつながる。また、内燃機関の排気に接触するコアプレートには、耐熱性や耐腐食性の面からステンレスを用いることが望ましいが、コアプレートにステンレスを用いる場合には、成形時の加工荷重が過大になるという問題が特に顕著になる。
【０００５】
また、チューブとコアプレートをろう付けにて接合する際に、移動規制部にもろう材を塗布する必要がある。このため、コアプレートの貫通孔の全周に渡って移動規制部を設ける場合には、ろう材の使用量が増加し、コストアップにつながる。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、チューブ端部がコアプレートから突出することを防止可能な排気熱交換器において、コアプレートの成形時の加工荷重を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関（１０）から排出される排気と冷却媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器であって、
排気が流通する複数のチューブ（１１０）と、チューブ（１１０）が収納され、チューブ（１１０）の外側に冷却媒体を流通させるケーシング（１３０）と、ケーシング（１３０）の内部でチューブ（１１０）の端部に配置され、ケーシング（１３０）からの冷却水の流出を防止するコアプレート（１４０）とを備え、
コアブレート（１４０）にはチューブ（１１０）が挿入される貫通孔（１４０ａ）が設けられており、チューブ（１１０）の軸方向への移動を規制する移動規制部（１４０ｂ）が貫通孔（１４０ａ）の内周部の一部に設けられていることを特徴としている。
【０００８】
これによれば、移動規制部（１４０ｂ）を貫通孔（１４０ａ）の内周部の一部に設けているので、コアプレート（１４０）をプレス成形する際の加工荷重を低下させることができる。このため、コアプレート（１４０）の加工設備を大型化する必要がなく、成形型の寿命を延ばすことも可能となる。このことは、加工荷重が大きいステンレスをコアプレート（１４０）に用いた構成において、特に効果を奏する。
【０００９】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態のＥＧＲクーラを用いたＥＧＲを示す模式図である。
【図２】第１実施形態のＥＧＲクーラの内部を示す平面図である。
【図３】第１実施形態のＥＧＲクーラの内部を示す正面図である。
【図４】第１実施形態のチューブを示す斜視図である。
【図５】第１実施形態のコアプレートを示す正面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】第２実施形態のコアプレートの正面図である。
【図９】第２実施形態のチューブの重ね合わせ部とコアプレートの接合部を示す斜視図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】第３実施形態のコアプレートの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図７に基づいて説明する。本実施形態では、本発明の排気熱交換器をＥＧＲクーラに適用した例を説明する。ＥＧＲクーラは、エンジン（内燃機関）での燃焼により発生した排気をエンジンに再循環させる際に、その排気をエンジンの冷却水（冷却媒体） によって冷却する排気熱交換器である。
【００１３】
図１に示すように、ＥＧＲ（排気再循環装置）は、車両のエンジン１０に設けられた排気中の窒素酸化物低減用の装置であり、排気再循環管１１、ＥＧＲバルブ１２、およびＥＧＲクーラ１００を備えている。排気再循環管１１はエンジン１０から排出される排気の一部をエンジン１０の吸気側に還流させる配管である。排気再循環管１１の入口部は、排気浄化触媒１３の排気流れ上流側に接続されている。
【００１４】
ＥＧＲバルブ１２は、排気再循環管１１の排気流れ途中に配設されて、エンジン１０の稼働状態に応じて排気再循環管１１を流通する排気（以下、ＥＧＲガスとも呼ぶ）の量を調節するものである。ＥＧＲクーラ１００は、ＥＧＲガスとエンジン１０の冷却水との間で熱交換を行い、ＥＧＲガスを冷却する熱交換器であり、エンジン１０の排気側とＥＧＲバルブ１２との間に配設されている。
【００１５】
次に、ＥＧＲクーラ１００の構造について、図２〜図５を用いて説明する。なお、図２、図３では、チューブ１１０を図示するために、ケーシング１３０等を断面で示している。
【００１６】
図２、図３に示すように、ＥＧＲクーラ１００は、チューブ１１０、フィン１２０、ケーシング１３０、コアプレート１４０、流入側タンク部１５０、流出側タンク部１６０、流入口１７０、流出口１８０等を備えている。上記各部材は、例えば耐熱性および耐腐食性に優れるステンレス材から形成されており、各部材の当接部が互いにろう付けによって接合されている。
【００１７】
図４に示すように、チューブ１１０は、内部にＥＧＲガスが流通する排気流路１１１を形成する管部材であり、ＥＧＲガスの流通方向に交差する断面が矩形扁平状に形成されている。このチューブ１１０は、例えば断面が浅いコの字状にプレス成形された２枚のチューブプレート１１０ａ、１１０ｂのコの字状開口側端部を互いに接合することにより形成されている。チューブ１１０は、扁平状断面の長辺側の面（以下、対向面と呼ぶ）が互いに対向するように複数積層されている。
【００１８】
チューブ１１０の対向面には、外側に向けて突出する凸部１１２が形成されている。凸部１１２は各チューブプレート１１０ａ、１１０ｂのプレス成形時に同時に成形される。
【００１９】
フィン１２０は、ＥＧＲガスと冷却水との熱交換を促進する伝熱部材であり、チューブ１１０内、つまり排気流路１１１内に配設されている。このフィン１２０の詳細構成については後述する。
【００２０】
図２、図３に示すように、ケーシング１３０は、複数積層されて凸部１１２同士で接合されたチューブ１１０の積層体を内部に収納するとともに、チューブ１１０の積層体の周りに冷却水が流通する冷却水通路１３１を形成する角パイプ状の容器体である。冷却水通路１３１は、チューブ１１０とチューブ１１０との間、およびチューブ１１０とケーシング１３０との間に形成される通路である。
【００２１】
コアプレート１４０は、複数の貫通孔が設けられた一対の板部材である。一対のコアプレート１４０の貫通孔に、複数積層されたチューブ１１０の長手方向の両端部が貫通接合されることで、複数のチューブ１１０は一対のコアプレート１４０に保持される。そして、一対のコアプレート１４０の外周部は、ケーシング１３０の内周面に接合されている。一対のコアプレート１４０によって、ケーシング１３０内の冷却水通路１３１と、後述する各タンク部１５０、１６０の内部空間とが区画されている。
【００２２】
流入側タンク部１５０は、各チューブ１１０にＥＧＲガスを分配供給する漏斗状の部材であり、漏斗状の開口面積の大きい側の端部が、ケーシング１３０の長手方向の一端側（図２、図３の左側）の開口部（具体的には、コアプレート１４０の開口側内周面）に接合されている。そして、流入側タンク部１５０の漏斗状の開口面積の小さい側の端部には、排気再循環管１１の途中部位へ接続するためのジョイント部１５１が接合されている。
【００２３】
流出側タンク部１６０は、各チューブ１１０から流出するＥＧＲガスを集合させる漏斗状の部材であり、漏斗状の開口面積の大きい側の端部が、ケーシング１３０の長手方向の他端側（図２、図３の右側）の開口部（具体的には、コアプレート１４０の開口側内周面）に接合されている。そして、流出側タンク部１６０の漏斗状の開口面積の小さい側の端部には、排気再循環管１１の途中部位へ接続するためのジョイント部１６１が接合されている。
【００２４】
流入口１７０は、冷却水を冷却水通路１３１内に導入する管部材であり、流入口１７０の内部とケーシング１３０の内部（冷却水通路１３１）とが連通するように、ケーシング１３０のＥＧＲガスの流入側に接合されている。
【００２５】
流出口１８０は、冷却水通路１３１内を流通した冷却水を外部に流出させる管部材であり、流出口１８０の内部とケーシング１３０の内部（冷却水通路１３１）とが連通するように、ケーシング１３０のＥＧＲガスの流出側に接合されている。
【００２６】
次に、本実施形態のコアプレート１４０の詳細構成を、図５〜図７に基づいて説明する。図５に示すように、コアプレート１４０は板状部材として構成されており、板面に複数の貫通孔１４０ａが形成されている。コアプレート１４０の貫通孔１４０ａは、チューブ１１０の扁平状断面に対応した形状となっており、チューブ１１０の長手方向端部が挿入される。
【００２７】
貫通孔１４０ａの内周部には、チューブ１１０の移動を規制するための移動規制部１４０ｂが設けられている。移動規制部１４０ｂは、貫通孔１４０ａの内周壁面から貫通孔１４０ａの中央に向かって突出するように設けられている。移動規制部１４０ｂは、貫通孔１４０ａの内周部の一部に設けられており、貫通孔１４０ａの内周部には移動規制部１４０ｂが設けられている部位と移動規制部１４０ｂが設けられていない部位とが存在している。
【００２８】
本実施例では、貫通孔１４０ａの長手方向の中央付近において、一対の移動規制部１４０ｂが対向するように設けられている。つまり、本実施形態では、貫通孔１４０ａの長辺側に移動規制部１４０ａが２箇所設けられている。
【００２９】
図６、図７では、チューブ１１０を破線で示しており、チューブ１１０が紙面上方側から下方側に向かってコアプレート１４０の貫通孔１４０ａに挿入されるようになっている。
【００３０】
図６に示すように、移動規制部１４０ｂは、コアプレート１４０の貫通孔１４０ａの内周壁面において、貫通孔１４０ａの内側に向かって突出するように設けられている。移動規制部１４０ｂの突出長さは、チューブ１４０ａの板厚に対応している。また、移動規制部１４０ｂは、貫通孔１４０ａの内周壁面において、チューブ１１０の挿入方向側（図６における下側）に形成されている。
【００３１】
貫通孔１４０ａにおける移動規制部１４０ｂが設けられた部位では、チューブ１１０の厚みよりも貫通孔１４０ａの内径が小さくなっており、貫通孔１４０ａの内周壁面に段差が形成される。このため、コアプレート１４０の貫通孔１４０ａにチューブ１１０を挿入すると、チューブ１１０の長手方向端部が移動規制部１４０ｂに当ることでチューブ１１０の移動が規制され、チューブ１１０の長手方向端部がコアプレート１４０の板面から突出することを防ぐことができる。
【００３２】
図７に示すように、貫通孔１４０ａにおける長手方向の中央付近以外の部位では、移動規制部１４０ｂが設けられていない。このため、貫通孔１４０ａの内周壁面に段差が形成されていない。
【００３３】
また、ろう付けに先立って、コアプレート１４０の貫通孔１４０ａの内周壁面には、チューブ１１０が当接する部分にろう材が塗布される。つまり、図６に示す貫通孔１４０ａに移動規制部１４０ｂが設けられた部位では、貫通孔１４０ａにおけるチューブ１１０の側面が当接する部位と、移動規制部１４０ｂにおけるチューブ１１０の先端が当接する部位にろう材が塗布される。図７に示す貫通孔１４０ａに移動規制部１４０ｂが設けられていない部位では、貫通孔１４０ａにおけるチューブ１１０の側面が当接する部位のみにろう材が塗布される。
【００３４】
以上説明した本実施形態によれば、コアプレート１４０の貫通孔１４０ａに移動規制部１４０ｂを設けることで、チューブ１１０の長手方向先端がコアプレート１４０から突出することを防止できる。また、本実施形態では、移動規制部１４０ｂを貫通孔１４０ａの内周部の一部にのみ設けているので、コアプレート１４０をプレス成形する際の加工荷重を低下させることができる。このため、コアプレート１４０の加工設備を大型化する必要がなく、成形型の寿命を延ばすことも可能となる。このことは、本実施形態のように、アルミニウムよりも加工荷重が大きいステンレスをコアプレート１４０に用いた構成において、特に効果を奏する。
【００３５】
また、本実施形態によれば、移動規制部１４０ｂを貫通孔１４０ａの内周部の一部に設けているので、移動規制部１４０ｂにおけるチューブ１１０の先端が当接する部位に塗布されるろう材の使用量を抑えることができる。このため、ろう材費を抑えることができ、さらにろう材塗布工程のサイクルタイムを短縮することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、コアプレート１４０の貫通孔１４０ａの長辺側に移動規制部１４０ｂを設けることで、移動規制部１４０ｂの加工精度を向上させることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８〜図１０に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、コアプレート１４０の構成が異なっている。
【００３８】
図８に示すように、本第２実施形態のコアプレート１４０では、一対の移動規制部１４０ｂが貫通孔１４０ａにおける長手方向の両端部に設けられている。つまり、本第２実施形態では、貫通孔１４０ａの短辺側に移動規制部１４０ａが２箇所設けられている。図８に示す構成においても、貫通孔１４０ａの移動規制部１４０ｂが設けられている部位と移動規制部１４０ｂが設けられていない部位の断面は、上記第１実施形態で図６、図７を用いて説明した構成と同様の構成となっている。
【００３９】
また、上記第１実施形態で図４を用いて説明したように、チューブ１１０は２枚のチューブプレート１１０ａ、１１０ｂをろう付けで接合することにより形成されている。２枚のチューブプレート１１０ａ、１１０ｂの接合部は、チューブ１１０の扁平状断面における長手方向の短辺側に設けられている。このため、図９に示すように、チューブプレート１１０ａ、１１０ｂの接合部と、移動規制部１４０ｂとが対応する位置関係となる。
【００４０】
図９に示すように、チューブプレート１１０ａ、１１０ｂの接合部は２枚の板部材が重なり合っているため、破線で囲んだＡで示す断面三角形状の隙間（以下、「Δ部」という）が存在する。チューブ１１０は内部を通過するＥＧＲガスと外部を通過する冷却水とを仕切っているため、チューブプレート１１０ａ、１１０ｂの接合部に形成されるΔ部を確実に封止する必要がある。
【００４１】
上述のように、本第２実施形態では、チューブプレート１１０ａ、１１０ｂの接合部と、移動規制部１４０ｂとが対応する位置関係となる。このため、図１０に示すように、チューブプレート１１０ａ、１１０ｂの接合部に形成されるΔ部にろう材２００が保持されやすくなり、Δ部のろう付け性を向上させることができる。
【００４２】
以上説明した本第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様、チューブ１１０の先端部がコアプレート１４０から突出することを防止するための移動規制部１４０ｂを、貫通孔１４０ａの一部にのみ設けており、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、本第２実施形態によれば、移動規制部１４０ｂを貫通孔１４０ａにおける長手方向の短辺側に設けているので、チューブ１１０の扁平状断面の長手方向両端部が移動規制部１４０ｂに当接することとなる。このため、貫通孔１４０ａにチューブ１１０を挿入する際にチューブ１１０が斜めになりにくく、チューブ１１０の位置決めを容易に行うことができる。
【００４４】
また、本第２実施形態によれば、チューブプレート１１０ａ、１１０ｂの接合部と、移動規制部１４０ｂとが対応する位置関係となるため、チューブプレート１１０ａ、１１０ｂの接合部にろう材が保持されやすくなり、チューブプレート１１０ａ、１１０ｂのろう付けを確実なものとすることができる。これにより、チューブ１１０の漏れ不良の低減という効果を得ることができる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１１に基づいて説明する。本第３実施形態では、上記第１実施形態と比較して、コアプレート１４０の構成が異なっている。
【００４６】
図１１に示すように、本第３実施形態のコアプレート１４０では、一対の移動規制部１４０ｂが貫通孔１４０ａの長手方向の異なる位置に設けられている。本第３実施形態では、対向する一対の移動規制部１４０ｂが貫通孔１４０ａの長辺側の２箇所に設けられており、貫通孔１４０ａの長辺側に移動規制部１４０ａが４箇所設けられている。図１１に示す構成においても、貫通孔１４０ａの移動規制部１４０ｂが設けられている部位と移動規制部１４０ｂが設けられていない部位の断面は、上記第１実施形態で図６、図７を用いて説明した構成と同様の構成となっている。
【００４７】
以上説明した本第３実施形態によれば、上記第１実施形態と同様、チューブ１１０の先端部がコアプレート１４０から突出することを防止するための移動規制部１４０ｂを、貫通孔１４０ａの一部にのみ設けているので、コアプレート１４０をプレス成形する際の加工荷重を低下させることができる。上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、本第３実施形態によれば、移動規制部１４０ｂを貫通孔１４０ａにおける長辺側の複数箇所に設けている。このため、貫通孔１４０ａにチューブ１１０を挿入する際にチューブ１１０が斜めになりにくく、チューブ１１０の位置決めを容易に行うことができる。
【００４９】
また、本第３実施形態によれば、コアプレート１４０の貫通孔１４０ａの長辺側に移動規制部１４０ｂを設けることで、移動規制部１４０ｂの加工精度を向上させることができる。
【００５０】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
【００５１】
（１）上記各実施形態では、コアプレート１４０の貫通孔１４０ａの内周壁面において、２箇所（第１、第２実施形態）または４箇所（第３実施形態）に移動規制部１４０ｂを設けた例について説明した、貫通孔１４０ａの内周壁面に少なくとも移動規制部１４０ｂが一箇所以上設けられていれば、チューブ１１０の先端部がコアプレート１４０から突出することを防止しつつ、コアプレート１４０をプレス成形する際の加工荷重を低下させることができる。
【００５２】
（２）上記各実施形態では、コアプレート１４０としてステンレスを用いた例について説明したが、これに限らず、コアプレート１４０としてアルミニウム等の他の材料を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０      エンジン（内燃機関）
１１０    チューブ
１２０    フィン
１３０    ケーシング
１４０    コアプレート
１４０ａ  貫通孔
１４０ｂ  移動規制部
【図１】
2016166685.tif 000003
【図２】
2016166685.tif 000004
【図３】
2016166685.tif 000005
【図４】
2016166685.tif 000006
【図５】
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【図６】
2016166685.tif 000008
【図７】
2016166685.tif 000009
【図８】
2016166685.tif 000010
【図９】
2016166685.tif 000011
【図１０】
2016166685.tif 000012
【図１１】
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