排気熱交換装置
【課題】入口ガスタンクにおける温度低下を図り、耐熱性の低い材料での形成を可能とする排気熱交換装置を提供する。
【解決手段】排気熱交換装置において、チューブ１１０が複数積層されて、複数の内部流路１１０Ａと、複数のチューブ間流路１１０Ｂとが形成されており、排気が第１内部流路連通部１３１から流入し、複数の内部流路１１０Ａを流通し、また、冷却流体が第１チューブ間流路連通部１４１から流入し、複数のチューブ間流路１１０Ｂを流通するようになっている。第１内部流路連通部１３１は、チューブ１１０の長手方向の端部側に設けられ、第１チューブ間流路連通部１４１の少なくとも一部は、第１内部流路連通部１３１よりもチューブ１１０の長手方向の先端側に設けられている。
【解決手段】排気熱交換装置において、チューブ１１０が複数積層されて、複数の内部流路１１０Ａと、複数のチューブ間流路１１０Ｂとが形成されており、排気が第１内部流路連通部１３１から流入し、複数の内部流路１１０Ａを流通し、また、冷却流体が第１チューブ間流路連通部１４１から流入し、複数のチューブ間流路１１０Ｂを流通するようになっている。第１内部流路連通部１３１は、チューブ１１０の長手方向の端部側に設けられ、第１チューブ間流路連通部１４１の少なくとも一部は、第１内部流路連通部１３１よりもチューブ１１０の長手方向の先端側に設けられている。
【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ＥＧＲガス熱交換装置（ＥＧＲガスクーラ）に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来の排気熱交換装置として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。即ち、特許文献１の排気熱交換装置においては、内部にインナーフィンが収容され、ＥＧＲ用の排気（以下、ＥＧＲガス）の流通流路を形成するチューブが、複数積層されて、細長筒状の水タンク（ケーシング）内に配設されている。水タンクの長手方向の一端側には、ＥＧＲガスを各チューブに分配供給する入口ガスタンクが設けられ、また、ケーシングの長手方向の他端側には、各チューブから流出されるＥＧＲガスを集合回収する出口ガスタンクが設けられている。水タンクの長手方向の両端部側には水タンクに対して冷却水が流入、流出する入口水パイプ（流入口）および出口水パイプ（流出口）が設けられている。そして、水タンク内部と各ガスタンク内とは、チューブの長手方向端部側に設けられたコアプレートによって仕切られて、チューブ内を流通するＥＧＲガスが、水タンク内においてチューブの外側を流通する冷却水によって冷却されるようになっている。
【０００３】
上記の各部材（チューブ、インナーフィン、入口ガスタンク、出口ガスタンク、入口水パイプ、出口水パイプ、およびコアプレート）は、すべてステンレス材によって形成されて、一体的にろう付されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０６７８５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に記載の排気熱交換装置においては、上記のように各部材はステンレス材から形成されており、近年熱交換器の材料として広く使用されているアルミニウム材に比べて、重量面、材料費の面、ろう付け性の面で不利となっている。しかしながら、軽量化、および材料費低減、ろう付け性向上のために例えばアルミニウム化を図ろうとすると、アルミニウム材はステンレス材に比べて耐熱性が低いため、以下の問題が発生する。
【０００６】
まず、特にＥＧＲガスの入口側においては、ＥＧＲガス温度に対して強度低下が大きく、入口ガスタンクにおける基本的なタンク強度が確保できなくなる。また、ＥＧＲガスに晒される入口ガスタンクと冷却水に晒される水タンクとの間には、温度差に伴う熱膨張差が生じることになるが、アルミニウム材はステンレス材に対して線膨張係数が大きいため、アルミニウム材の場合ではステンレス材の場合に比べて入口ガスタンクと水タンクとの接続部において、大きな熱応力が発生する。よって、特に熱的に厳しい入口ガスタンクにおける温度低下を図る必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、入口ガスタンクにおける温度低下を図り、耐熱性の低い材料での形成を可能とする排気熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、内部流路（１１０Ａ）を有し、複数積層されるチューブ（１１０）と、
各チューブ（１１０）の互いに対向する面が内部流路（１１０Ａ）側にへこんでおり、このへこみによって各チューブ（１１０）間に形成され、内部流路（１１０Ａ）とは独立した流路を構成する複数のチューブ間流路（１１０Ｂ）と、
複数の内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる第１内部流路連通部（１３１）および第２内部流路連通部（１３２）と、
複数のチューブ間流路（１１０Ｂ）同士を連通させる第１チューブ間流路連通部（１４１）および第２チューブ間流路連通部（１４２）と、を備え、
内燃機関から排出される排気が、第１内部流路連通部（１３１）から流入し、複数の内部流路（１１０Ａ）を流通し、第２内部流路連通部（１３２）から外部に流出し、また、冷却用の冷却流体が、第１チューブ間流路連通部（１４１）から流入し、複数のチューブ間流路（１１０Ｂ）を流通し、第２チューブ間流路連通部（１４２）から外部に流出し、排気と冷却流体との間で熱交換する排気熱交換装置において、
第１内部流路連通部（１３１）は、チューブ（１１０）の長手方向の端部側に設けられ、第１チューブ間流路連通部（１４１）の少なくとも一部は、第１内部流路連通部（１３１）よりもチューブ（１１０）の長手方向の先端側に設けられたことを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、内部流路（１１０Ａ）を備えるチューブ（１１０）が複数積層されて、各チューブ（１１０）間にチューブ間流路（１１０Ｂ）が形成されるので、専用の外側タンクを必要とせずに、各チューブ（１１０）の間にチューブ間流路（１１０Ｂ）を備える排気熱交換装置（１００Ａ）を形成することができる。
【００１１】
そして、排気熱交換装置（１００Ａ）においては、排気は、第１内部流路連通部（１３１）から流入し、各チューブ（１１０）の内部流路（１１０Ａ）に分配されて流通し、更に第２内部流路連通部（１３２）にて合流され、外部に流出される。一方、冷却流体は、第１チューブ間流路連通部（１４１）から流入し、各チューブ間流路（１１０Ｂ）に分配されて流通し、更に第２チューブ間流路連通部（１４２）にて合流され、外部に流出される。そして、内部流路（１１０Ａ）を流通する排気と、チューブ間流路（１１０Ｂ）を流通する冷却流体との間で熱交換が行われ、排気が冷却される。
【００１２】
ここで、第１内部流路連通部（１３１）は、排気の流入部となっており、従来技術における排気熱交換装置の入口タンク部に相当する部位となる。第１内部流路連通部（１３１）は、流入する排気の熱の影響を最も受けやすい。この第１内部流路連通部（１３１）に対して、冷却流体の流入部となる第１チューブ間流路連通部（１４１）は、チューブ（１１０）の長手方向において、第１内部流路連通部（１３１）よりも更に先端側に設けられるようにしている。よって、冷却流体が、第１チューブ間流路連通部（１４１）から各チューブ間流路（１１０Ｂ）に流れる際に、第１内部流路連通部（１３１）の外周側を通過していくようにすることができるので、冷却流体によって第１内部流路連通部（１３１）を効果的に冷却することができる。よって、第１内部流路連通部（１３１）の効果的な温度低下を図ることができ、例えばアルミニウム材のような耐熱性の低い材料を用いた排気熱交換装置（１００Ａ）の形成が可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、第２内部流路連通部（１３２）は、チューブ（１１０）の長手方向において第１内部流路連通部（１３１）とは反対側の端部側に設けられ、
第２チューブ間流路連通部（１４２）は、チューブ（１１０）の長手方向において第１チューブ間流路連通部（１４１）とは反対側で第２内部流路連通部（１３２）よりも先端側に設けられ、
第１、第２内部流路連通部（１３１、１３２）における外部開口方向、および第１、第２チューブ間流路連通部（１４１、１４２）における外部開口方向は、それぞれチューブ（１１０）が積層される積層方向に対して同一の方向を向くように形成されたことを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、排気は、第１内部流路連通部（１３１）をチューブ（１１０）の積層方向の一方側から他方側に向けて流入し、内部流路（１１０Ａ）を流通した後、第２内部流路連通部（１３２）をチューブの積層方向の他方側から一方側に流れる。同様に、冷却流体も、第１チューブ間流路連通部（１４１）をチューブ（１１０）の積層方向の一方側（あるいは他方側）から他方側（あるいは一方側）に向けて流入し、チューブ間流路（１１０Ｂ）を流通した後、第２チューブ間流路連通部（１４１）をチューブ（１１０）の積層方向の他方側（あるいは一方側）から一方側（あるいは他方側）に流れる。つまり、排気、冷却流体共に排気熱交換装置（１００Ａ）に対して、Ｕ字状に流れる。
【００１５】
ここで、排気および冷却流体の流入側の外部開口方向と、流出側の外部開口方向とをチューブ（１１０）の積層方向において反対の方向を向くようにすると、排気および冷却流体はそれぞれの慣性によって、流入部においてチューブ（１１０）の積層方向の奥側に多く流れ、積層方向の流入側にはあまり流れずに、流出されていく。つまり、排気、および冷却流体の流量が各内部流路（１１０Ａ）、各チューブ間流路（１１０Ｂ）において異なる流れとなり、充分な熱交換ができなくなる。
【００１６】
これに対して、請求項２に記載の発明では、上記で説明したように、排気、冷却流体共に、排気熱交換装置（１００Ａ）に対して、Ｕ字状の流れを形成する。Ｕ字状の流れにおいて、排気、冷却流体は、流入部において上記と同様に奥側に多く流れようとするが、流入側においては、流通距離が短くなり流通抵抗が小さくなることから、奥側と遜色ない流れが形成されることになる（図７にて詳細後述）。よって、Ｕ字状の流れにおいては、各内部流路（１１０Ａ）、各チューブ間流路（１１０Ｂ）のそれぞれに排気、および冷却流体を良好に流すことができ、効果的な熱交換が可能となる。
【００１７】
ここで、排気熱交換装置（１００Ａ）において、排気が冷却流体によって冷却されて、排気中に含まれる水蒸気温度が露点温度を下回ると、排気中からは凝縮水が生成される。請求項１、２に記載の排気熱交換装置（１００Ａ）においては、排気の流れは、チューブ１１０の長手方向に対して、第１、第２内部流路連通部（１３１、１３２）において曲げられた流れとなる。また、内部流路（１１０Ａ）の全断面領域を、第１、第２内部流路連通部（１３１、１３２）の断面領域内に入れることは難しい。よって、内部流路（１１０Ａ）内に凝縮水が生成されると、排気の流れに伴う凝縮水の単純な排出は難しくなり、内部通路（１１０Ａ）内には、排気の流れと共に単純に排出されない凝縮水が溜まってしまうことになる。
【００１８】
そこで、請求項３に記載の発明では、チューブ（１１０）の積層される積層方向は、水平方向となっており、
複数のチューブ（１１０）の下側において、複数の内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる下側連通部（１５０）と、
貫通孔（１７２ｃ）を有し、チューブ（１１０）の外表面に設けられて、貫通孔（１７２ｃ）が第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）と、
接続用部材（１７２）に設けられて、下側連通部（１５０）に繋がると共に、貫通孔（１７２ｃ）の内周面に開口する通路（１７２ｈ）と、を備えることを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、各チューブ（１１０）の内部流路（１１０Ａ）を、下側連通部（１５０）および通路（１７２ｈ）によって、第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）における貫通孔（１７２ｃ）の内周面側に繋げることができる。よって、排気が第２内部流路連通部（１３２）から貫通孔（１７２ｃ）を通過するときに、排気の流速によって、貫通孔（１７２ｃ）における圧力が低下され、各内部流路（１１０Ａ）に溜まった凝縮水を下側連通部（１５０）および通路（１７２ｈ）を介して、貫通孔（１７２ｃ）側に吸引し、排気と共に、凝縮水を外部に排出することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、貫通孔（１７２ｃ）内には、貫通孔（１７２ｃ）の開口面積を調節する面積調節部（１７３）が設けられたことを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、例えば排出される排気量が少なく、貫通孔（１７２ｃ）を通過する排気の流速が大きくとれない場合では、貫通孔（１７２ｃ）における圧力低下が充分得られず、内部流路（１１０Ａ）に溜まる凝縮水を充分に吸引できない。よって、面積調節部（１７３）により貫通孔（１７２ｃ）の開口面積を調節することで、貫通孔（１７２ｃ）を通過する排気の流速を調整することができるので、貫通孔（１７２ｃ）における充分な圧力低下を得て、内部流路（１１０Ａ）内に溜まる凝縮水を吸引することが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、チューブ（１１０）の積層される積層方向は、水平方向となっており、
複数のチューブ（１１０）の下側において、複数の内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる下側連通部（１５０）と、
貫通孔（１７２ｃ）を有し、チューブ（１１０）の外表面に設けられて、貫通孔（１７２ｃ）が第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）と、
接続用部材（１７２）の内部に設けられて、下側連通部（１５０）に繋がる空間部（１７４）と、
空間部（１７４）から、内燃機関において吸気あるいは排気が流れる流路であって内部流路（１１０Ａ）内における排気の圧力よりも低圧となる流路に接続されるパイプ部材（１７５）とを備えることを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、各チューブ（１１０）の内部流路（１１０Ａ）を、下側連通部（１５０）を介して、接続用部材（１７２）における空間部（１７４）に繋げることができる。そして、パイプ部材（１７５）によって、空間部（１７４）は、内燃機関の低圧となる流路に接続されるので、低圧流路部による吸引作用によって、内部流路（１１０Ａ）に溜まった凝縮水を、下側連通部（１５０）、空間部（１７４）およびパイプ部材（１７５）を介して排出することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、複数のチューブ（１１０）の下端位置は、積層方向において、接続用部材（１７２）に向けて下側に傾斜していることを特徴としている。
【００２５】
この発明によれば、各内部流路（１１０Ａ）に溜まる凝縮水を接続用部材（１７２）側に集めることができるので、凝縮水の排出を容易にすることができる。
【００２６】
ここで、冷却流体が、第１チューブ間流路連通部（１４１）から各チューブ間流路（１１０Ｂ）に流れる際に、第１内部流路連通部（１３１）の外周側を通過するとき、冷却流体流れに淀み等があると、淀みのある領域では、排気の熱によって冷却流体の局部的な沸騰が発生してしまう。よって、第１内部流路連通部（１３１）での冷却流体の淀みのないスムースな流れを実現させてやる必要がある。
【００２７】
そこで、請求項７に記載の発明では、第１チューブ間流路連通部（１４１）は、第１内部流路連通部（１３１）の外周に沿うように複数設けられたことを特徴としている。
【００２８】
この発明によれば、第１内部流路連通部（１３１）の外周に沿う複数の第１チューブ間流路連通部（１４１）から、冷却流体を第１内部流路連通部（１３１）の外周に満遍なく流すことができるので、流れの淀みに伴う局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、請求項８に記載の発明では、チューブ間流路（１１０Ｂ）の第１内部流路連通部（１３１）に対する冷却流体の下流側には、チューブ（１１０）の長手方向に対して交差する方向に延びるリブ（１１１ｃ、１１２ｃ）が設けられており、
リブ（１１１ｃ、１１２ｃ）の延びる方向における中央部および両端部に開口部（１１０Ｃ）が形成されて、冷却流体が流通可能となるようにしたことを特徴としている。
【００３０】
この発明によれば、第１内部流路連通部（１３１）を通過する冷却流体は、リブ（１１１ｃ、１１２ｃ）の開口部（１１０Ｃ）から本来のチューブ間流路（１１０Ｂ）へ流れようとするので、特に、第１内部流路連通部（１３１）の外周部における下流側で、冷却流体の流れが淀む領域（死水領域）が発生するのを抑えることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明では、第１内部流路連通部（１３１）の横断面形状は、チューブ（１１０）の長手方向に長軸を備える楕円形状に形成されたことを特徴としている。
【００３２】
この発明によれば、冷却流体の流れに対して、第１内部流路連通部（１３１）の流通抵抗を低下させることができるので、第１内部流路連通部（１３１）の外周部において、冷却流体の流れが淀む領域（死水領域）が発生するのを抑えることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００３３】
請求項１０に記載の発明では、第１内部流路連通部（１３１）は、チューブ（１１０）の長手方向に対して交差する方向に複数設けられたことを特徴としている。
【００３４】
この発明によれば、第１内部流路連通部（１３１）の１つ当たりの流通抵抗を小さくして、各第１内部流路連通部（１３１）の１つ当たりの流通抵抗を小さくして、各第１内部流路連通部（１３１）における冷却流体の流れの淀みの発生を抑えて、冷却流体全体の流れをスムースにすることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００３５】
ここで、複数のチューブ（１１０）が積層されて、内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる第１内部流路連通部（１３１）が形成される排気熱交換装置（１００Ａ）においては、第１内部流路連通部（１３１）は、チューブ（１１０）の積層方向に延びる連通部となる。そして、この第１内部流路連通部（１３１）に流入する排気は、排気の慣性によって、流入側よりも奥側に多く流入する。よって、各内部流路（１１０Ａ）において、流入側の内部流路（１１０Ａ）よりも奥側の内部流路（１１０Ａ）に多くの排気が分配される傾向となり、排気熱交換装置（１００Ａ）の全体で見たときに、均一な熱交換がされにくくなる。よって、各内部流路（１１０Ａ）に均等に排気を分配する必要がある。
【００３６】
そこで、請求項１１に記載の発明では、第１内部流路連通部（１３１）には、複数の各内部流路（１１０Ａ）に対応する複数の開口部（１９１）が形成された筒状体（１９０）が設けられており、
複数の開口部（１９１）の開口面積は、第１内部流路連通部（１３１）の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されたことを特徴としている。
【００３７】
この発明によれば、筒状体（１９０）の複数の開口部（１９１）の開口面積が、第１内部流路連通部（１３１）の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されているので、各開口部（１９１）から各内部流路（１１０Ａ）に流れる排気の量を、流入側から奥側に向けて減らすことができる。よって、通常は、流入側よりも奥側に多くの排気が流れてしまうことを是正することができるので、各内部流路（１１０Ａ）に均一な量の排気を流すことができる。そして、排気熱交換装置（１００Ａ）の全体で見たときに各内部流路（１１０Ａ）における均一な熱交換が可能となり、熱交換効率を向上させることができる。
【００３８】
請求項１２に記載の発明では、第１内部流路連通部（１３１）には、複数の各内部流路（１１０Ａ）に対応する複数の開口部（１９１）が形成された筒状体（１９０）が設けられており、
筒状体（１９０）内の通路の横断面積は、第１内部流路連通部（１３１）の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されたことを特徴としている。
【００３９】
この発明によれば、筒状体（１９０）内の通路の横断面積が、第１内部流路連通部（１３１）の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されているので、奥側に向かうほど排気に対する流通抵抗を増加させることができ、各開口部（１９１）から各内部流路（１１０Ａ）に流れる排気の量を、流入側から奥側に向けて減らすことができる。よって、通常は、流入側よりも奥側に多くの排気が流れてしまうことを是正することができるので、各内部流路（１１０Ａ）に均一な量の排気を流すことができる。そして、排気熱交換装置（１００Ａ）の全体で見たときに各内部流路（１１０Ａ）における均一な熱交換が可能となり、熱交換効率を向上させることができる。
【００４０】
請求項１３に記載の発明のように、本排気熱交換装置（１００Ａ）は、排気は、内燃機関の吸気側に供給される再循環用の排気であり、冷却流体は、内燃機関を冷却する冷却水であるものに適用して好適である。
【００４１】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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】
【００４２】
【図１】第１実施形態におけるＥＧＲガスクーラの外観全体を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＥＧＲガスクーラを示す正面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ部を示す断面図である。
【図５】図２におけるＣ−Ｃ部を示す断面図である。
【図６】図２におけるＤ−Ｄ部を示す断面図である。
【図７】各チューブにおける冷却水の平均流速を示す表である。
【図８】第２実施形態におけるＥＧＲガスクーラを示す断面図である。
【図９】第３実施形態におけるＥＧＲガスクーラを示す断面図である。
【図１０】第４実施形態におけるＥＧＲガスクーラのチューブを示す正面図である。
【図１１】第４実施形態におけるＥＧＲガスクーラを示す断面図である。
【図１２】第５実施形態におけるＥＧＲガスクーラのチューブを示す正面図である。
【図１３】第６実施形態におけるＥＧＲガスクーラを示す断面図である。
【図１４】第６実施形態におけるカラーを示す側面図である。
【図１５】第７実施形態におけるカラーを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００４４】
（第１実施形態）
第１実施形態は、本発明に係る排気熱交換装置を車両用ディーゼルエンジンあるいはガソリンエンジン（内燃機関であり、以下エンジン）の排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）におけるＥＧＲガスクーラ１００Ａに適用したものである。以下、図１〜図６を用いて、ＥＧＲガスクーラ１００Ａの構成について説明する。図１はＥＧＲガスクーラ１００Ａの外観全体を示す斜視図、図２は図１におけるＥＧＲガスクーラを示す正面図、図３は図２におけるＡ−Ａ部を示す断面図、図４は図２におけるＢ−Ｂ部を示す断面図、図５は図２におけるＣ−Ｃ部を示す断面図、図６は図２におけるＤ−Ｄ部を示す断面図である。
【００４５】
ＥＧＲガスクーラ１００Ａは、エンジンの吸気側に再循環させる排気を、エンジン冷却用の冷却流体としての冷却水によって冷却する排気熱交換装置である。このＥＧＲガスクーラ１００Ａは、図１〜図６に示すように、内部にインナーフィン１６０が配設される複数のチューブ１１０、蓋プレート１２１、１２２、フランジ１７１、１７２、および水パイプ１８１、１８２等から構成されている。以下説明する各部材は、軽量で熱伝導性に優れ、且つ安価なアルミニウム材、あるいはアルミニウム合金材から成形されており、各部材の当接部がろう付あるいは溶接により接合されている。
【００４６】
チューブ１１０は、内部のガス流路１１０Ａを排気が流通する細長で扁平状の管部材であり、２枚のチューブプレート、即ち第１プレート１１１および第２プレート１１２から形成されている。
【００４７】
第１プレート１１１は、細長で長手方向の端部が半円状に形成された板部材であり、外周部に対して内側となる内側領域が対向する第２プレート１１２側に向けて浅くへこむように打ち出しされて形成されている。第１プレート１１１の長手方向の両端側には、排気流通用の円形孔であって、この孔の周囲に第２プレート１１２側に縁立て部が設けられたガス用バーリング孔１１１ａ（図３）が形成されている。また、第１プレート１１１のガス用バーリング孔１１１ａの更に両先端側には、冷却水流通用の円形孔であって、この孔の周囲に第２プレート１１２側に縁立て部が設けられた水用バーリング孔１１１ｂ（図４）が形成されている。また、両ガス用バーリング孔１１１ａの間には、対向する第２プレート１１２とは反対側に膨出する円形のリブ１１１ｄが複数設けられている（図５）。リブ１１１ｄの膨出側の先端位置は、第１プレート１１１の外周部の位置と一致している。
【００４８】
第２プレート１１２は、細長で長手方向の端部が半円状に形成された板部材であり、外周部に対して内側となる内側領域が対向する第１プレート１１１側に向けて浅くへこむように打ち出しされて形成されている。第２プレート１１２の長手方向の両端側には、第１プレート１１１のガス用バーリング孔１１１ａに対応するガス用バーリング孔１１２ａが形成されている（図３）。ガス用バーリング孔１１２ａは、排気流通用の円形孔であって、この孔の周囲に第１プレート１１１とは反対側に縁立て部が設けられている。また、第１プレート１１１のガス用バーリング孔１１１ａの更に両先端側には、第１プレート１１１の水用バーリング孔１１１ｂに対応する水用バーリング孔１１２ｂが形成されている（図４）。水用バーリング孔１１２ｂは、冷却水流通用の円形孔であって、この孔の周囲に第１プレート１１１側に縁立て部が設けられている。また、両ガス用バーリング孔１１２ａの間には、対向する第１プレート１１２とは反対側（後述する水通路１１０Ｂ側）に膨出する円形のリブ１１２ｄが、第１プレート１１１のリブ１１１ｄと対応するように複数設けられている（図５）。リブ１１２ｄの膨出側の先端位置は、第２プレート１１２の外周部の位置と一致している。
【００４９】
そして、第２プレート１１２の外周部には、第１プレート１１１側に向けて起された縁立て部１１２ｅが形成されている（図３〜図５）。縁立て部１１２ｅは、第１プレート１１１側に向けて多少拡がるように、且つ、縁立て部１１２ｅの先端部の位置が、対向する第１プレート１１１の位置を超えるように延設されている。
【００５０】
上記第１プレート１１１と第２プレート１１２は、各内側領域における板厚方向に所定の間隔を持って配置され、内部に排気が流通するガス流路１１０Ａを有するチューブ１１０を形成している。上記所定間隔は、チューブ１１０の厚み寸法に相当する。また、ガス流路１１０Ａは、本発明の内部流路に対応する。ガス流路１１０Ａには、薄肉板材から断面波形状にプレス加工されたインナーフィン１６０が配設されている。インナーフィン１６０は、チューブ１１０の内面に接合されている。このインナーフィン１６０を有するチューブ１１０は、インナーフィン１６０を第１、第２プレート１１１、１１２によって挟み込むようにして組付けを行った後に、接合することで形成される。
【００５１】
そして上記チューブ１１０が、チューブ１１０の厚み方向に複数積層されている。各チューブ１１０が積層される際には、１つのチューブ１１０の縁立て部１１２ｅに隣のチューブ１１０が当接して、互いのチューブ１１０が位置決めされる。そして、隣り合う各チューブ１１０の外周部（各プレート１１１、１１２の外周部）が互いに接合されると共に、１つのチューブ１１０の縁立て部１１２ｅは、隣のチューブ１１０の縁立て部１１２ｅに当接して接合されている。以下、チューブ１１０が積層される方向を「チューブ積層方向」と定義すると共に、チューブ積層方向において、後述するフランジ１７１、１７２が設けられる側（図３〜図６中の左側）を「チューブ積層方向の一方側」、その反対側（図３〜図６中の右側）を「チューブ積層方向の他方側」と定義する。
【００５２】
１つのチューブ１１０のガス用バーリング孔１１２ａは、隣のチューブ１１０のガス用バーリング孔１１１ａに嵌合して接合されている。各チューブ１１０のガス用バーリング孔１１１ａ、１１２ａが互いに接続されることによって、全体が筒状の空間となるガス連通部１３１、１３２が形成されている（図３、図６）。１つのチューブ１１０におけるガス用バーリング孔１１２ａは、隣のチューブ１１０のガス用バーリング孔１１１ａに接合されることから、１つのチューブ１１０においては、ガス用バーリング孔１１１ａとガス用バーリング孔１１２ａとは、接合されておらず、チューブ積層方向に隙間１３１ａ（図３）、１３２ａ（図６）が形成されるようになっており、ガス連通部１３１、１３２は、この隙間１３１ａ、１３２ａによって各ガス流路１１０Ａに連通している。尚、積層されるチューブ１１０のうち、チューブ積層方向の他方側のチューブ１１０の第２プレート１１２には、ガス用バーリング孔１１２ａは、設けられておらず、よって、ガス連通部１３１、１３２のチューブ積層方向の他方側は閉塞された形となっている。ガス連通部１３１は、排気が流入する側の連通部であり、本発明の第１内部流路連通部に対応する。また、ガス連通部１３２は、排気が流出する側の連通部であり、本発明の第２内部流路連通部に対応する。
【００５３】
チューブ１１０が複数積層された状態において、各チューブ１１０の間には、各プレート１１１、１１２の内部領域で浅くへこむように打ち出しされた部位によって、冷却水が流通する水流路１１０Ｂが形成されている。水流路１１０Ｂは、ガス流路１１０Ａに対して独立した流路となっており、本発明のチューブ間流路流路に対応する。
【００５４】
そして、各チューブ１１０における水用バーリング孔１１１ｂ、１１２ｂが、互いに嵌合して接合されている。各チューブ１１０の水用バーリング孔１１１ｂ、１１２ｂが互いに接続されることによって、全体が筒状の空間となる水連通部１４１、１４２が形成されている（図４、図２）。水連通部１４１、１４２は、各水流路１１０Ｂに連通している。水連通部１４１は、冷却水が流入する側の連通部であり、本発明の第１チューブ間流路連通部に対応する。また、水連通部１４２は、冷却水が流出する側の連通部であり、本発明の第２チューブ間流路連通部に対応する。
【００５５】
各チューブ１１０における第１、第２ガス連通部１３１、１３２の間となる領域においては、各プレート１１１、１１２に設けられたリブ１１１ｄ、１１２ｄの膨出側の先端部が互いに接合されている（図５）。このリブ１１１ｄ、１１２ｄの接合により、水流路１１０Ｂが部分的に閉塞された形となっている。リブ１１１ｄ、１１２ｄの接合により、ＥＧＲガスクーラ１００Ａとしての強度（主に耐圧強度）が向上され、また水流路１１０Ｂを流れる冷却水に乱流効果が与えられて冷却水側の熱伝達率が向上されるようになっている。
【００５６】
蓋プレート１２１、１２２は、複数積層されたチューブ１１０の積層方向の一方側、および積層方向の他方側に接合される板部材であり、この蓋プレート１２１、１２２によって、それぞれ対向するチューブ１１０との間に水流路１１０Ｂが形成されている。
【００５７】
蓋プレート１２１は、上記第２プレート１１２と類似なプレートであり、ガス用バーリング孔１２１ａ、水用バーリング孔１２１ｂ、およびリブ１２１ｄが形成されている。そして、ガス用バーリング孔１２１ａは、積層方向の一方側のチューブ１１０のガス用バーリング孔１１１ａに嵌合して接合されている（図３）。また、水用バーリング孔１２１ｂは、外側に向けて開口している（図４）。また、リブ１２１ｄは、積層方向の一方側のチューブ１１０のリブ１１１ｄに接合されている（図５）。
【００５８】
蓋プレート１２２は、上記第１プレート１１１と類似なプレートであり、リブ１２２ｄのみが中間領域に形成されており、このリブ１２２ｄは、積層方向の他方側のチューブ１１０のリブ１１２ｄに接合されている（図５）。
【００５９】
フランジ１７１、１７２は、ガス連通部１３１、１３２に接合されて、車両側の排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）における排気管と接続される接続用部材である。フランジ１７１、１７２は、外形が菱形状を成す板部材であり、中心部に貫通孔１７１ａ、１７２ｃがそれぞれ穿設され、また両端側にボルトによる締結用のボルト孔（雌ねじ）１７１ｂ、１７２ｄがそれぞれ形成されている。
【００６０】
フランジ１７１は、貫通孔１７１ａがガス連通路１３１に連通するように、蓋プレート１２１に接合されている（図３）。また、フランジ１７２は、貫通孔１７２ｃがガス連通路１３２に連通するように、蓋プレート１２１に接合されている（図６）。
【００６１】
水パイプ１８１は、冷却水流入用の管部材であり、水連通部１４１に対応する蓋プレート１２１の水用バーリング孔１２１ｂに接合されている。水パイプ１８１は、水連通部１４１と連通している（図４）。また、水パイプ１８２は、冷却水流出用の管部材であり、水連通部１４２に対応する蓋プレート１２１の水用バーリング孔１２１ｂに接合されている。水パイプ１８２は、水連通部１４２と連通している（図４相当）。
【００６２】
ＥＧＲガスクーラ１００Ａは、チューブ１１０の長手方向が水平方向となり、またチューブ積層方向が水平方向となるように配置されて使用される。そして、上記説明のように、排気の流入側となるフランジ１７１、および排気の流出側となるフランジ１７２は共に、チューブ積層方向の一方側に設けられている。また、同様に、冷却水の流入側となる水パイプ１８１、および冷却水の流出側となる水パイプ１８２は共に、チューブ積層方向の一方側に設けられている。即ち、フランジ１７１、１７２、水パイプ１８１、１８２の外部開口方向は、すべて、チューブ積層方向に対して同一の方向を向くようになっている。
【００６３】
次に、ガス流路１１０Ａ内にて排気が冷却されるときに、排気中の水蒸気から生成される凝縮水を排出するための構造について、図６を用いて説明する。
【００６４】
複数積層されるチューブ１１０の外周部の下側には、各ガス流路１１０Ａ同士を連通させる下側連通部１５０が形成されている。下側連通部１５０は、隣り合うチューブ１１０間に形成される連通孔１５１によって形成されている。連通孔１５１は、隣り合うチューブ１１０の第２プレート１１２と、第１プレート１１１とを貫通して、隣り合うガス流路１１０Ａを連通させる孔である。また、チューブ積層方向の一方側のチューブ１１０と蓋プレート１２１との間にも同様の連通孔１５１が形成されている。下側連通路１５０は、チューブ１１０の長手方向のうち、排気の流出側となるガス連通部１３２およびフランジ１７２の貫通孔１７２ｃの下側に設けられている。下側連通路１５０の下側は、各第２プレート１１２の縁立て部１１２ｅの拡がり形状によって、チューブ積層方向の一方側に向けて下側に傾斜する形となっている。
【００６５】
そして、排気の流出側となるフランジ１７２は、フランジ１７１と類似の本体部１７２ａと、スペーサ１７２ｂとから形成されている。スペーサ１７２ｂは、本体部１７２ａに対してチューブ１１０側に配設された円板状の部材であり、中心部には丸孔が穿設されており、本体部１７２ａと共に貫通孔１７２ｃを形成している。スペーサ１７２ｂの下側連通部１５０と対向する位置には、スペーサ１７２ｂの板厚方向に貫通する孔部１７２ｆが形成されている。更に、スペーサ１７２ｂの本体部１７２ａ側の面には孔部１７２ｆから貫通孔１７２ｃに至る溝部１７２ｇが形成されている。このスペーサ１７２ｂが本体部１７２ａに接合されることで、貫通孔１７２ｃと溝部１７２ｇとによってフランジ１７２内にはＬ字状の排水通路１７２ｈが形成されている。そして、排水通路１７２ｈの一方（孔部１７２ｆ）は、下側連通路１５０と繋がるようにしている。よって、排水通路１７２ｈの一方は各ガス流路１１０Ａ内と連通しており、また、排水通路１７２ｈの他方は、フランジ１７２の貫通孔１７２ｃの内周面に開口している。
【００６６】
次に、上記構成に基づく本実施形態の作用および効果について説明する。
【００６７】
本実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ａにおいては、ガス流路１１０Ａを備えるチューブ１１０が複数積層されて、各チューブ１１０の内側領域に形成された浅くへこむ打ち出しによって、各チューブ１１０間にガス流路１１０Ａとは独立した水流路１１０Ｂが形成されるようにしているので、専用の外側タンクを必要とせずに、各チューブ１１０の間に水流路１１０Ｂを備えるＥＧＲガスクーラ１００Ａを形成することができる。また、各チューブ１１０を積層する際には、各チューブ１１０に設けた縁立て部１１２ｅによって互いのチューブ１１０が位置決めされるので、組付けが容易となる。
【００６８】
そして、このＥＧＲガスクーラ１００Ａにおいては、排気は、フランジ１７１、ガス連通部１３１から流入し、各チューブ１１０のガス流路１１０Ａに分配されて流通し、更にガス連通部１３２にて合流され、フランジ１７２を介して外部に流出される。一方、冷却水は、水パイプ１８１、水連通部１４１から流入し、各水流路１１０Ｂに分配されて流通する。各水流路１１０Ｂにおいては、互いに接合されるリブ１１１ｄ、１１２ｄによって冷却水の流れに乱れが発生され、水側の熱伝達率が向上される。更に、冷却水は水連通部１４２にて合流され、水パイプ１８２を介して外部に流出される。そして、ガス流路１１０Ａを流通する排気と、水流路１１０Ｂを流通する冷却水との間で効果的な熱交換が行われ、排気が冷却される。
【００６９】
ここで、ガス連通部１３１は、排気の流入部となっており、従来技術における排気熱交換装置の入口タンク部に相当する部位となる。ガス連通部１３１は、流入する排気の熱の影響を最も受けやすい。このガス連通部１３１に対して、冷却水の流入部となる水連通部１４１は、チューブ１１０の長手方向において、ガス連通部１３１よりも更に先端側に設けられるようにしている。よって、冷却水が、水連通部１４１から各水流路１１０Ｂに流れる際に、ガス連通部１３１の外周側を通過していくようにすることができるので、冷却水によってガス連通部１３１を効果的に冷却することができる。よって、ガス連通部１３１の効果的な温度低下を図ることができ、例えばアルミニウム材のような耐熱性の低い材料を用いたＥＧＲガスクーラ１００Ａの形成が可能となる。
【００７０】
また、排気は、ガス連通部１３１をチューブ積層方向の一方側から他方側に向けて流入し、ガス流路１１０Ａを流通した後、ガス連通部１３２をチューブ積層方向の他方側から一方側に流れる。同様に、冷却水も、水連通部１４１をチューブ積層方向の一方側から他方側に向けて流入し、水流路１１０Ｂを流通した後、水連通部１４１をチューブ積層方向の他方側から一方側に流れる。つまり、排気、冷却水共にＥＧＲガスクーラ１００Ａに対して、Ｕ字状に流れる。
【００７１】
ここで、排気および冷却水の流入側の外部開口方向と、流出側の外部開口方向とをチューブ１１０の積層方向において反対の方向を向くようにすると、排気および冷却水はそれぞれの慣性によって、流入部においてチューブ積層方向の奥側に多く流れ、チューブ積層方向の流入側にはあまり流れずに、流出されていく。つまり、排気、および冷却水の流量が各ガス流路１１０Ａ、各水流路１１０Ｂにおいて異なる流れとなり、充分な熱交換ができなくなる。
【００７２】
これに対して、本実施形態では、上記で説明したように、排気、冷却流体共に、ＥＧＲガスクーラ１００Ａに対して、Ｕ字状の流れを形成する。Ｕ字状の流れにおいて、排気、冷却水は、流入部において上記と同様に奥側に多く流れようとするが、流入側においては、流通距離が短くなり流通抵抗が小さくなることから、奥側と遜色ない流れが形成されることになる。よって、Ｕ字状の流れにおいては、各ガス流路１１０Ａ、各水流路１１０Ｂのそれぞれに排気、および冷却水を良好に流すことができ、効果的な熱交換が可能となる。
【００７３】
図７は、従来技術と本発明とで比較した場合の各チューブ１〜５における冷却水の平均流速を示す表である。図７は、チューブ段数を５段としたものにおいて、冷却水の流量Ｖｗを８Ｌ／ｍｉｎの条件で流したときの各チューブにおける平均流速を示したものである。水パイプの流入側と流出側の位置をチューブ積層方向に対して反対側としたものは、冷却水の流入側に対して奥側となるチューブ５に向かうほど冷却水流量が増大しており、流入側においてはほとんど流れていない状況であった。しかしながら、本実施形態のように冷却水の流入側と流出側とをチューブ積層方向に対して同一として、Ｕ字状流れとしたものは、各チューブ１〜５ともに同様の流速が得られた。
【００７４】
ここで、ＥＧＲガスクーラ１００Ａにおいて、排気が冷却水によって冷却されて、排気中に含まれる水蒸気温度が露点温度を下回ると、排気中からは凝縮水が生成される。本実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ａにおいては、排気の流れは、チューブ１１０の長手方向に対して、ガス連通部１３１、１３２において曲げられた流れとなる。また、ガス流路１１０Ａ断面の図６中上下方向寸法は、ガス連通部１３２の図６中上下方向寸法より大きく、ガス流路１１０Ａの全断面領域を、ガス連通部１３１、１３２の断面領域内に入れることは難しい。よって、ガス流路１１０Ａ内に凝縮水が生成されると、排気の流れに伴う凝縮水の単純な排出は難しくなり、ガス通路１１０Ａ内には、排気の流れと共に単純に排出されない凝縮水が溜まってしまうことになる。
【００７５】
これに対して、本実施形態では、下側連通部１５０と排水通路１７２ｈを設けるようにしており、各チューブ１１０のガス流路１１０Ａを、下側連通部１５０および排水通路１７２ｈによって、ガス連通部１３２に接続されるフランジ１７２における貫通孔１７２ｃの内周面側に繋げるようにしている。よって、排気がガス連通部１３２から貫通孔１７２ｃを通過するときに、排気の流速によって、貫通孔１７２ｃにおける圧力が低下され、各ガス流路１１０Ａに溜まった凝縮水を下側連通部１５０および通路１７２ｈを介して、貫通孔１７２ｃ側に吸引し、排気と共に、凝縮水を外部に排出することができる。
【００７６】
（第２実施形態）
第２実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｂを図８に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、フランジ１７２の貫通孔１７２ｃの開口面積を調節する面積調節部としてのバルブ１７３を追加したものである。
【００７７】
バルブ１７３は、貫通孔１７２ｃの内径よりも小さく設定された直径を有する円板状のバルブであり、軸部１７３ａを中心にして回動し、貫通孔１７２ｃの開口面積を調節できるようになっている。図８中においてバルブ１７３が上下方向を向く場合が貫通孔１７２ｃを最大に絞った状態となり、バルブ１７３が水平方向を向く場合が貫通孔１７２ｃを最大に開いた状態となる。バルブ１７３は、例えば冷却された排気の温度が、凝縮水の発生を伴うような低い場合で（５０℃前後の温度）、更にＥＧＲガスクーラ１００Ｂに供給される排気流量が所定流量より低い場合に、貫通孔１７２ｃを絞る方向に回動されるようにしている。
【００７８】
つまり、例えば排出される排気量が少なく、貫通孔１７２ｃを通過する排気の流速が大きくとれない場合では、貫通孔１７２ｃにおける圧力低下が充分得られず、ガス流路１１０Ａに溜まる凝縮水を充分に吸引できない。本実施形態においては、バルブ１７３により貫通孔１７２ｃの開口面積を調節することで、貫通孔１７２ｃを通過する排気の流速を調整することができるので、つまり、排気流量が少ないときでも貫通孔１７２ｃを通過する排気の流速を上げることができるので、貫通孔１７２ｃにおける充分な圧力低下を得て、ガス流路１１０Ａ内に溜まる凝縮水を吸引することが可能となる。
【００７９】
（第３実施形態）
第３実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｃを図９に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、フランジ１７２の内部に空間部１７４を形成し、この空間部１７４にパイプ１７５を接続したものである。
【００８０】
フランジ１７２を形成するスペーサ１７２ｂは、上記第１実施形態に対して下側に延設されており、スペーサ１７２ｂの下側部が一部除肉されて、この除肉部によってフランジ１７２の内部に空間部１７４が形成されている。空間部１７４の一方（図９中の上方側）は、下側連通部１５０と連通している。即ち、空間部１７４は各ガス流路１１０Ａと連通している。また空間部１７４の他方（図９中の下方側）は外部に開口しており、この開口部には、内部流路を有すると共に外周部にねじが形成されたジョイント１７４ａが接続されている。更に、ジョイント１７４ａには、パイプ（パイプ部材）１７５が接続されている。よって、ガス流路１１０Ａ、空間部１７４、パイプ１７５が順に連通されている。
【００８１】
パイプ１７５の先端側は、ガス流路１１０Ａ内における排気の圧力よりも低圧となるエンジンの所定の流路に接続されている。低圧となるエンジンの所定流路は、例えばエンジンの吸気が流れるインテークマニホールド、あるいはエンジンの排気が流れるエギゾーストマニホールドの絞り部、更にはマフラーの絞り部等とすることができる。
【００８２】
本実施形態では、各チューブ１１０のガス流路１１０Ａを、下側連通部１５０を介して、フランジ１７２における空間部１７４に繋げている。そして、パイプ１７５によって、空間部１７４は、エンジンの低圧となる流路に接続されるので、低圧流路による吸引作用によって、ガス流路１１０Ａに溜まった凝縮水を、下側連通部１５０、空間部１７４およびパイプ１７５を介して積極的に排出することができる。
【００８３】
（第４実施形態）
第４実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｄを図１０、図１１に示す。第４実施形態は、上記第１実施形態に対して、水連通部１４１を複数設けると共に、水流路１１０Ｂにおいてガス連通部１３１の下流側にリブ１１１ｃ、１１２ｃを設けたものである。図１０は第４実施形態のチューブ１１０を示す正面図、図１１は図２のＢ−Ｂ部に相当する部位を示すガスクーラ１００Ｄの断面図である。
【００８４】
水連通部１４１は、ガス連通部１３１の中心位置に対応する上流部位から下流側に向けて、ガス連通部１３１の外周に沿うように２つ設けられている。水連通部１４１は、図１０において、ガス連通部１３１の外周に沿って、円弧状に形成されている。
【００８５】
リブ１１１ｃ、１１２ｃは、それぞれ第１、第２プレート１１１、１１２に形成されたリブ１１１ｄ、１１２ｄと同様に（図５）、水通路１１０Ｂ側に膨出するリブであり、細長に形成されている。リブ１１１ｃ、１１２ｃは、ガス連通部１３１の下流側で、チューブ１１０の長手方向に交差する方向に延びるように形成されている。そして、リブ１１１ｃ、１１２ｃの延びる方向の中央部および両端部にはリブの形成されない部位によって開口部１１０Ｃ（３箇所）が設けられている。また、蓋プレート１２１、１２２にも同様のリブ１２１ｃ、１２２ｃが設けられている。
【００８６】
このリブ１１１ｃ、１１２ｃ、１２１ｃ、１２２ｃによって、ガス連通部１３１の下流側の水通路１１０Ｂは、大半が閉塞されつつも、開口部１１０Ｃにおいて更に下流側に連通するようになっている。
【００８７】
ここで、冷却水が、水連通部１４１から各水流路１１０Ｂに流れる際に、ガス連通部１３１の外周側を通過するとき、冷却水の流れに淀み等があると、淀みのある領域では、排気の熱によって冷却水の局部的な沸騰が発生してしまう。よって、ガス連通部１３１での冷却水の淀みのないスムースな流れを実現させてやる必要がある。
【００８８】
本実施形態では、ガス連通部１３１の外周に沿う複数の水連通部１４１から、冷却水をガス連通部１３１の外周に満遍なく流すことができるので、流れの淀みに伴う局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００８９】
更に、リブ１１１ｃ、１１２ｃ、１２１ｃ、１２２ｃによって、ガス連通部１３１を通過する冷却水は、リブ１１１ｃ、１１２ｃ、１２１、１２２ｃの開口部１１０Ｃから本来の水流路１１０Ｂへ流れようとするので、特に、ガス連通部１３１の外周部における下流側で、冷却水の流れが淀む領域（死水領域）が発生するのを抑えることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００９０】
（第５実施形態）
第５実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｅを図１２に示す。第５実施形態は、上記第１実施形態に対して、ガス連通部１３１の横断面形状を変更すると共に、ガス連通部１３１を複数設けるようにしたものである。図１２は第５実施形態のチューブ１１０を示す正面図である。
【００９１】
ガス連通部１３１の横断面形状は、チューブ１１０の長手方向に長軸を有する楕円形状となっている。ガス連通部１３１の横断面形状は、水流路１１０Ｂを流れる冷却水に対して、流線形に類似する滑らかな扁平形状となっている。そして、ガス連通部１３１は、チューブ１１０の長手方向に対して交差する方向に複数並ぶように設けられている。ここでは、ガス連通部１３１を２つ設けている。このガス連通部１３１に対応するように、水連通部１４１も複数（２つ）設けられている。
【００９２】
本実施形態では、ガス連通部１３１の横断面形状を楕円形状としているので、冷却水の流れに対して、ガス連通部１３１の流通抵抗を低下させることができ、ガス連通部１３１の外周部において、冷却水の流れが淀む領域（死水領域）が発生するのを抑えることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００９３】
更に、ガス連通部１３１をチューブ１１０の長手方向に交差する方向に複数設けるようにしているので、ガス連通部１３１の１つ当たりの流通抵抗を小さくして、各ガス連通部１３１における冷却水の流れの淀みの発生を抑えて、冷却水全体の流れをスムースにすることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００９４】
（第６実施形態）
第６実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｆを図１３、図１４に示す。第６実施形態は、上記第１実施形態に対して、ガス連通部１３１にカラー１９０を追加したものである。
【００９５】
カラー１９０は、筒状に形成された筒状体であり、外周面には各ガス流路１１０Ａに対応した複数の開口部１９１が形成されている。カラー１９０は、ガス連通部１３１内の筒状空間に相当する大きさで形成されており、ガス連通部１３１に挿入されている。複数の開口部１９１は、カラー１９０の外周面のうち、反対側のガス連通部１３２に対向する側の外周面に設けられており、各開口部１９１は、各ガス流路１１０Ａの位置に対応するように配置されている。また、各開口部１９１の開口面積は、ガス連通部１３１における排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるようにしている。
【００９６】
ここで、複数のチューブ１１０が積層されて、ガス流路１１０Ａ同士を連通させるガス連通部１３１が形成されるＥＧＲガスクーラ１００Ｆにおいては、ガス連通部１３１は、チューブ１１０の積層方向に延びる連通部となる。そして、このガス連通部１３１に流入する排気は、排気の慣性によって、流入側よりも奥側に多く流入する。よって、各ガス流路１１０Ａにおいて、流入側のガス流路１１０Ａよりも奥側のガス流路１１０Ａに多くの排気が分配される傾向となり、ＥＧＲガスクーラ１００Ｆの全体で見たときに、均一な熱交換がされにくくなる。よって、各ガス流路１１０Ａに均等に排気を分配する必要がある。
【００９７】
本実施形態によれば、排気は、ガス連通部１３１に挿入されたカラー１９０内に流入し、流れ方向がほぼ９０度折り曲げられて、各開口部１９１から各チューブ１１０のガス流路１１０Ａに分配される。本実施形態では、カラー１９０の複数の開口部１９１の開口面積が、ガス連通部１３１の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されているので、各開口部１９１から各ガス流路１１０Ａに流れる排気の量を、流入側から奥側に向けて減らすことができる。よって、通常は、流入側よりも奥側に多くの排気が流れてしまうことを是正することができるので、各ガス流路１１０Ａに均一な量の排気を流すことができる。そして、ＥＧＲガスクーラ１００Ｆの全体で見たときに各ガス流路１１０Ａにおける均一な熱交換が可能となり、熱交換効率を向上させることができる。
【００９８】
（第７実施形態）
第７実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｇを図１５に示す。第７実施形態は、上記第６実施形態に対して、カラー１９０の形状を変更したものである。
【００９９】
カラー１９０は、筒状に形成された筒状体であり、ガス連通部１３１に挿入されている。カラー１９０は、ガス連通部１３１の排気の流入側から奥側に向けて、内部通路の横断面積（筒の軸方向に直交する内部通路の断面の面積）が順に小さくなるように形成されている。そして、カラー１９０の外周面のうち、反対側のガス連通部１３２に対向する側の外周面には、各ガス流路１１０Ａに対応した複数の開口部１９１が形成されている。各開口部１９１の開口面積は、すべて同一となっている。
【０１００】
本実施形態では、カラー１９０内の通路の横断面積が、ガス連通部１３１の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されているので、奥側に向かうほど排気に対する流通抵抗を増加させることができ、各開口部１９１から各ガス流路１１０Ａに流れる排気の量を、流入側から奥側に向けて減らすことができる。よって、通常は、流入側よりも奥側に多くの排気が流れてしまうことを是正することができるので、各ガス流路１１０Ａに均一な量の排気を流すことができる。そして、ＥＧＲガスクーラ１００Ｇの全体で見たときに各ガス流路１１０Ａにおける均一な熱交換が可能となり、熱交換効率を向上させることができる。
【０１０１】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、凝縮水排出のために、下側連通部１５０および排水通路１７２ｈを設けたものとして説明したが、冷却水によるガス連通部１３１における温度低下を第１に考えたＥＧＲガスクーラとするならば、上記下側通路１５０および排水通路１７２ｈは、廃止しても良い。
【０１０２】
また、上記各実施形態では、ガス連通部１３１、１３２、および水連通部１４１、１４２の外部開口方向を共にチューブ積層方向の一方側に設定したが、ガス連通部１３１、１３２の外部開口方向をチューブ積層方向の一方側とし、また、水連通部１４１、１４２の外部開口方向をチューブ積層方向の他方側としても良い。
【０１０３】
また、各ガス流路１１０Ａにおける排気の流れ、および各水流路１１０Ｂにおける冷却水の流れが、良好であれば、ガス連通部１３１と１３２、更に水連通部１４１と１４２の外部開口方向は、チューブ積層方向において反対側となるように設定しても良い。
【０１０４】
また、第１実施形態で説明した連通口１５１は、ガス連通部１３１の下側のみに限らず、チューブ１１０の長手方向の複数箇所に設けるようにしても良い。
【０１０５】
また、第１実施形態では、傾斜を有する縁立て部１１２ｅによって、各チューブ１１０の下端位置がフランジ１７２に向けて下側に傾斜するようにしたが、これに限らず、ＥＧＲガスクーラ１００Ａ自体を傾けて、各チューブ１１０の下端位置がフランジに向けて下側に傾斜するようにしても良い。
【０１０６】
また、チューブ１１０における第２プレート１１２の縁立て部１１２ｅを、第１プレート１１１に設けるようにしても良い。第１プレート１１１に縁立て部を設ける場合は、チューブ積層方向の他方側（図３中の右側）に延設される縁立て部となる。また、チューブ１１０は、２つのチューブプレート１１１、１１２から形成されるものとしたが、これに限らず、一体の管部材から形成されるようにしても良い。
【０１０７】
また、ＥＧＲガス冷却装置１００Ａ〜１００Ｇの冷却流体としてエンジン１０の冷却水を活用するものとして説明したが、これに限らず、エンジン１０とは独立して形成される専用冷却水回路の冷却水を活用するものとしても良い。専用冷却水回路としては、例えばサブラジエータおよび専用ポンプを備える回路等が挙げられる。
【０１０８】
また、上記第１〜第７実施形態では本発明の排気熱交換装置をＥＧＲガスクーラ１００Ａ〜１００Ｇに適用したものとして説明したが、これに限定されることなく、他の熱交換器へも広く適用可能であり、例えば外気に排出される排気ガスと冷却水との間で熱交換して、冷却水を加熱する排熱回収熱交換器に適用しても良い。
【符号の説明】
【０１０９】
１００Ａ〜１００Ｇ ＥＧＲガスクーラ（排気熱交換装置）
１１０ チューブ
１１０Ａ ガス流路（内部流路）
１１０Ｂ 水流路（チューブ間流路）
１１０Ｃ 開口部
１１１ｃ、１１２ｃ リブ
１３１ ガス連通部（第１内部流路連通部）
１３２ ガス連通部（第２内部流路連通部）
１４１ 水連通部（第１チューブ間流路連通部）
１４２ 水連通部（第２チューブ間流路連通部）
１５０ 下側連通部
１７２ フランジ（接続用部材）
１７２ｃ 貫通孔
１７２ｈ 排水通路（通路）
１７３ バルブ（面積調節部）
１７４ 空間部
１７５ パイプ（パイプ部材）
１９０ カラー（筒状体）
１９１ 開口部
【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ＥＧＲガス熱交換装置（ＥＧＲガスクーラ）に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来の排気熱交換装置として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。即ち、特許文献１の排気熱交換装置においては、内部にインナーフィンが収容され、ＥＧＲ用の排気（以下、ＥＧＲガス）の流通流路を形成するチューブが、複数積層されて、細長筒状の水タンク（ケーシング）内に配設されている。水タンクの長手方向の一端側には、ＥＧＲガスを各チューブに分配供給する入口ガスタンクが設けられ、また、ケーシングの長手方向の他端側には、各チューブから流出されるＥＧＲガスを集合回収する出口ガスタンクが設けられている。水タンクの長手方向の両端部側には水タンクに対して冷却水が流入、流出する入口水パイプ（流入口）および出口水パイプ（流出口）が設けられている。そして、水タンク内部と各ガスタンク内とは、チューブの長手方向端部側に設けられたコアプレートによって仕切られて、チューブ内を流通するＥＧＲガスが、水タンク内においてチューブの外側を流通する冷却水によって冷却されるようになっている。
【０００３】
上記の各部材（チューブ、インナーフィン、入口ガスタンク、出口ガスタンク、入口水パイプ、出口水パイプ、およびコアプレート）は、すべてステンレス材によって形成されて、一体的にろう付されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０６７８５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に記載の排気熱交換装置においては、上記のように各部材はステンレス材から形成されており、近年熱交換器の材料として広く使用されているアルミニウム材に比べて、重量面、材料費の面、ろう付け性の面で不利となっている。しかしながら、軽量化、および材料費低減、ろう付け性向上のために例えばアルミニウム化を図ろうとすると、アルミニウム材はステンレス材に比べて耐熱性が低いため、以下の問題が発生する。
【０００６】
まず、特にＥＧＲガスの入口側においては、ＥＧＲガス温度に対して強度低下が大きく、入口ガスタンクにおける基本的なタンク強度が確保できなくなる。また、ＥＧＲガスに晒される入口ガスタンクと冷却水に晒される水タンクとの間には、温度差に伴う熱膨張差が生じることになるが、アルミニウム材はステンレス材に対して線膨張係数が大きいため、アルミニウム材の場合ではステンレス材の場合に比べて入口ガスタンクと水タンクとの接続部において、大きな熱応力が発生する。よって、特に熱的に厳しい入口ガスタンクにおける温度低下を図る必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、入口ガスタンクにおける温度低下を図り、耐熱性の低い材料での形成を可能とする排気熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、内部流路（１１０Ａ）を有し、複数積層されるチューブ（１１０）と、
各チューブ（１１０）の互いに対向する面が内部流路（１１０Ａ）側にへこんでおり、このへこみによって各チューブ（１１０）間に形成され、内部流路（１１０Ａ）とは独立した流路を構成する複数のチューブ間流路（１１０Ｂ）と、
複数の内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる第１内部流路連通部（１３１）および第２内部流路連通部（１３２）と、
複数のチューブ間流路（１１０Ｂ）同士を連通させる第１チューブ間流路連通部（１４１）および第２チューブ間流路連通部（１４２）と、を備え、
内燃機関から排出される排気が、第１内部流路連通部（１３１）から流入し、複数の内部流路（１１０Ａ）を流通し、第２内部流路連通部（１３２）から外部に流出し、また、冷却用の冷却流体が、第１チューブ間流路連通部（１４１）から流入し、複数のチューブ間流路（１１０Ｂ）を流通し、第２チューブ間流路連通部（１４２）から外部に流出し、排気と冷却流体との間で熱交換する排気熱交換装置において、
第１内部流路連通部（１３１）は、チューブ（１１０）の長手方向の端部側に設けられ、第１チューブ間流路連通部（１４１）の少なくとも一部は、第１内部流路連通部（１３１）よりもチューブ（１１０）の長手方向の先端側に設けられたことを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、内部流路（１１０Ａ）を備えるチューブ（１１０）が複数積層されて、各チューブ（１１０）間にチューブ間流路（１１０Ｂ）が形成されるので、専用の外側タンクを必要とせずに、各チューブ（１１０）の間にチューブ間流路（１１０Ｂ）を備える排気熱交換装置（１００Ａ）を形成することができる。
【００１１】
そして、排気熱交換装置（１００Ａ）においては、排気は、第１内部流路連通部（１３１）から流入し、各チューブ（１１０）の内部流路（１１０Ａ）に分配されて流通し、更に第２内部流路連通部（１３２）にて合流され、外部に流出される。一方、冷却流体は、第１チューブ間流路連通部（１４１）から流入し、各チューブ間流路（１１０Ｂ）に分配されて流通し、更に第２チューブ間流路連通部（１４２）にて合流され、外部に流出される。そして、内部流路（１１０Ａ）を流通する排気と、チューブ間流路（１１０Ｂ）を流通する冷却流体との間で熱交換が行われ、排気が冷却される。
【００１２】
ここで、第１内部流路連通部（１３１）は、排気の流入部となっており、従来技術における排気熱交換装置の入口タンク部に相当する部位となる。第１内部流路連通部（１３１）は、流入する排気の熱の影響を最も受けやすい。この第１内部流路連通部（１３１）に対して、冷却流体の流入部となる第１チューブ間流路連通部（１４１）は、チューブ（１１０）の長手方向において、第１内部流路連通部（１３１）よりも更に先端側に設けられるようにしている。よって、冷却流体が、第１チューブ間流路連通部（１４１）から各チューブ間流路（１１０Ｂ）に流れる際に、第１内部流路連通部（１３１）の外周側を通過していくようにすることができるので、冷却流体によって第１内部流路連通部（１３１）を効果的に冷却することができる。よって、第１内部流路連通部（１３１）の効果的な温度低下を図ることができ、例えばアルミニウム材のような耐熱性の低い材料を用いた排気熱交換装置（１００Ａ）の形成が可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、第２内部流路連通部（１３２）は、チューブ（１１０）の長手方向において第１内部流路連通部（１３１）とは反対側の端部側に設けられ、
第２チューブ間流路連通部（１４２）は、チューブ（１１０）の長手方向において第１チューブ間流路連通部（１４１）とは反対側で第２内部流路連通部（１３２）よりも先端側に設けられ、
第１、第２内部流路連通部（１３１、１３２）における外部開口方向、および第１、第２チューブ間流路連通部（１４１、１４２）における外部開口方向は、それぞれチューブ（１１０）が積層される積層方向に対して同一の方向を向くように形成されたことを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、排気は、第１内部流路連通部（１３１）をチューブ（１１０）の積層方向の一方側から他方側に向けて流入し、内部流路（１１０Ａ）を流通した後、第２内部流路連通部（１３２）をチューブの積層方向の他方側から一方側に流れる。同様に、冷却流体も、第１チューブ間流路連通部（１４１）をチューブ（１１０）の積層方向の一方側（あるいは他方側）から他方側（あるいは一方側）に向けて流入し、チューブ間流路（１１０Ｂ）を流通した後、第２チューブ間流路連通部（１４１）をチューブ（１１０）の積層方向の他方側（あるいは一方側）から一方側（あるいは他方側）に流れる。つまり、排気、冷却流体共に排気熱交換装置（１００Ａ）に対して、Ｕ字状に流れる。
【００１５】
ここで、排気および冷却流体の流入側の外部開口方向と、流出側の外部開口方向とをチューブ（１１０）の積層方向において反対の方向を向くようにすると、排気および冷却流体はそれぞれの慣性によって、流入部においてチューブ（１１０）の積層方向の奥側に多く流れ、積層方向の流入側にはあまり流れずに、流出されていく。つまり、排気、および冷却流体の流量が各内部流路（１１０Ａ）、各チューブ間流路（１１０Ｂ）において異なる流れとなり、充分な熱交換ができなくなる。
【００１６】
これに対して、請求項２に記載の発明では、上記で説明したように、排気、冷却流体共に、排気熱交換装置（１００Ａ）に対して、Ｕ字状の流れを形成する。Ｕ字状の流れにおいて、排気、冷却流体は、流入部において上記と同様に奥側に多く流れようとするが、流入側においては、流通距離が短くなり流通抵抗が小さくなることから、奥側と遜色ない流れが形成されることになる（図７にて詳細後述）。よって、Ｕ字状の流れにおいては、各内部流路（１１０Ａ）、各チューブ間流路（１１０Ｂ）のそれぞれに排気、および冷却流体を良好に流すことができ、効果的な熱交換が可能となる。
【００１７】
ここで、排気熱交換装置（１００Ａ）において、排気が冷却流体によって冷却されて、排気中に含まれる水蒸気温度が露点温度を下回ると、排気中からは凝縮水が生成される。請求項１、２に記載の排気熱交換装置（１００Ａ）においては、排気の流れは、チューブ１１０の長手方向に対して、第１、第２内部流路連通部（１３１、１３２）において曲げられた流れとなる。また、内部流路（１１０Ａ）の全断面領域を、第１、第２内部流路連通部（１３１、１３２）の断面領域内に入れることは難しい。よって、内部流路（１１０Ａ）内に凝縮水が生成されると、排気の流れに伴う凝縮水の単純な排出は難しくなり、内部通路（１１０Ａ）内には、排気の流れと共に単純に排出されない凝縮水が溜まってしまうことになる。
【００１８】
そこで、請求項３に記載の発明では、チューブ（１１０）の積層される積層方向は、水平方向となっており、
複数のチューブ（１１０）の下側において、複数の内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる下側連通部（１５０）と、
貫通孔（１７２ｃ）を有し、チューブ（１１０）の外表面に設けられて、貫通孔（１７２ｃ）が第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）と、
接続用部材（１７２）に設けられて、下側連通部（１５０）に繋がると共に、貫通孔（１７２ｃ）の内周面に開口する通路（１７２ｈ）と、を備えることを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、各チューブ（１１０）の内部流路（１１０Ａ）を、下側連通部（１５０）および通路（１７２ｈ）によって、第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）における貫通孔（１７２ｃ）の内周面側に繋げることができる。よって、排気が第２内部流路連通部（１３２）から貫通孔（１７２ｃ）を通過するときに、排気の流速によって、貫通孔（１７２ｃ）における圧力が低下され、各内部流路（１１０Ａ）に溜まった凝縮水を下側連通部（１５０）および通路（１７２ｈ）を介して、貫通孔（１７２ｃ）側に吸引し、排気と共に、凝縮水を外部に排出することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、貫通孔（１７２ｃ）内には、貫通孔（１７２ｃ）の開口面積を調節する面積調節部（１７３）が設けられたことを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、例えば排出される排気量が少なく、貫通孔（１７２ｃ）を通過する排気の流速が大きくとれない場合では、貫通孔（１７２ｃ）における圧力低下が充分得られず、内部流路（１１０Ａ）に溜まる凝縮水を充分に吸引できない。よって、面積調節部（１７３）により貫通孔（１７２ｃ）の開口面積を調節することで、貫通孔（１７２ｃ）を通過する排気の流速を調整することができるので、貫通孔（１７２ｃ）における充分な圧力低下を得て、内部流路（１１０Ａ）内に溜まる凝縮水を吸引することが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、チューブ（１１０）の積層される積層方向は、水平方向となっており、
複数のチューブ（１１０）の下側において、複数の内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる下側連通部（１５０）と、
貫通孔（１７２ｃ）を有し、チューブ（１１０）の外表面に設けられて、貫通孔（１７２ｃ）が第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）と、
接続用部材（１７２）の内部に設けられて、下側連通部（１５０）に繋がる空間部（１７４）と、
空間部（１７４）から、内燃機関において吸気あるいは排気が流れる流路であって内部流路（１１０Ａ）内における排気の圧力よりも低圧となる流路に接続されるパイプ部材（１７５）とを備えることを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、各チューブ（１１０）の内部流路（１１０Ａ）を、下側連通部（１５０）を介して、接続用部材（１７２）における空間部（１７４）に繋げることができる。そして、パイプ部材（１７５）によって、空間部（１７４）は、内燃機関の低圧となる流路に接続されるので、低圧流路部による吸引作用によって、内部流路（１１０Ａ）に溜まった凝縮水を、下側連通部（１５０）、空間部（１７４）およびパイプ部材（１７５）を介して排出することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、複数のチューブ（１１０）の下端位置は、積層方向において、接続用部材（１７２）に向けて下側に傾斜していることを特徴としている。
【００２５】
この発明によれば、各内部流路（１１０Ａ）に溜まる凝縮水を接続用部材（１７２）側に集めることができるので、凝縮水の排出を容易にすることができる。
【００２６】
ここで、冷却流体が、第１チューブ間流路連通部（１４１）から各チューブ間流路（１１０Ｂ）に流れる際に、第１内部流路連通部（１３１）の外周側を通過するとき、冷却流体流れに淀み等があると、淀みのある領域では、排気の熱によって冷却流体の局部的な沸騰が発生してしまう。よって、第１内部流路連通部（１３１）での冷却流体の淀みのないスムースな流れを実現させてやる必要がある。
【００２７】
そこで、請求項７に記載の発明では、第１チューブ間流路連通部（１４１）は、第１内部流路連通部（１３１）の外周に沿うように複数設けられたことを特徴としている。
【００２８】
この発明によれば、第１内部流路連通部（１３１）の外周に沿う複数の第１チューブ間流路連通部（１４１）から、冷却流体を第１内部流路連通部（１３１）の外周に満遍なく流すことができるので、流れの淀みに伴う局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、請求項８に記載の発明では、チューブ間流路（１１０Ｂ）の第１内部流路連通部（１３１）に対する冷却流体の下流側には、チューブ（１１０）の長手方向に対して交差する方向に延びるリブ（１１１ｃ、１１２ｃ）が設けられており、
リブ（１１１ｃ、１１２ｃ）の延びる方向における中央部および両端部に開口部（１１０Ｃ）が形成されて、冷却流体が流通可能となるようにしたことを特徴としている。
【００３０】
この発明によれば、第１内部流路連通部（１３１）を通過する冷却流体は、リブ（１１１ｃ、１１２ｃ）の開口部（１１０Ｃ）から本来のチューブ間流路（１１０Ｂ）へ流れようとするので、特に、第１内部流路連通部（１３１）の外周部における下流側で、冷却流体の流れが淀む領域（死水領域）が発生するのを抑えることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明では、第１内部流路連通部（１３１）の横断面形状は、チューブ（１１０）の長手方向に長軸を備える楕円形状に形成されたことを特徴としている。
【００３２】
この発明によれば、冷却流体の流れに対して、第１内部流路連通部（１３１）の流通抵抗を低下させることができるので、第１内部流路連通部（１３１）の外周部において、冷却流体の流れが淀む領域（死水領域）が発生するのを抑えることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００３３】
請求項１０に記載の発明では、第１内部流路連通部（１３１）は、チューブ（１１０）の長手方向に対して交差する方向に複数設けられたことを特徴としている。
【００３４】
この発明によれば、第１内部流路連通部（１３１）の１つ当たりの流通抵抗を小さくして、各第１内部流路連通部（１３１）の１つ当たりの流通抵抗を小さくして、各第１内部流路連通部（１３１）における冷却流体の流れの淀みの発生を抑えて、冷却流体全体の流れをスムースにすることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００３５】
ここで、複数のチューブ（１１０）が積層されて、内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる第１内部流路連通部（１３１）が形成される排気熱交換装置（１００Ａ）においては、第１内部流路連通部（１３１）は、チューブ（１１０）の積層方向に延びる連通部となる。そして、この第１内部流路連通部（１３１）に流入する排気は、排気の慣性によって、流入側よりも奥側に多く流入する。よって、各内部流路（１１０Ａ）において、流入側の内部流路（１１０Ａ）よりも奥側の内部流路（１１０Ａ）に多くの排気が分配される傾向となり、排気熱交換装置（１００Ａ）の全体で見たときに、均一な熱交換がされにくくなる。よって、各内部流路（１１０Ａ）に均等に排気を分配する必要がある。
【００３６】
そこで、請求項１１に記載の発明では、第１内部流路連通部（１３１）には、複数の各内部流路（１１０Ａ）に対応する複数の開口部（１９１）が形成された筒状体（１９０）が設けられており、
複数の開口部（１９１）の開口面積は、第１内部流路連通部（１３１）の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されたことを特徴としている。
【００３７】
この発明によれば、筒状体（１９０）の複数の開口部（１９１）の開口面積が、第１内部流路連通部（１３１）の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されているので、各開口部（１９１）から各内部流路（１１０Ａ）に流れる排気の量を、流入側から奥側に向けて減らすことができる。よって、通常は、流入側よりも奥側に多くの排気が流れてしまうことを是正することができるので、各内部流路（１１０Ａ）に均一な量の排気を流すことができる。そして、排気熱交換装置（１００Ａ）の全体で見たときに各内部流路（１１０Ａ）における均一な熱交換が可能となり、熱交換効率を向上させることができる。
【００３８】
請求項１２に記載の発明では、第１内部流路連通部（１３１）には、複数の各内部流路（１１０Ａ）に対応する複数の開口部（１９１）が形成された筒状体（１９０）が設けられており、
筒状体（１９０）内の通路の横断面積は、第１内部流路連通部（１３１）の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されたことを特徴としている。
【００３９】
この発明によれば、筒状体（１９０）内の通路の横断面積が、第１内部流路連通部（１３１）の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されているので、奥側に向かうほど排気に対する流通抵抗を増加させることができ、各開口部（１９１）から各内部流路（１１０Ａ）に流れる排気の量を、流入側から奥側に向けて減らすことができる。よって、通常は、流入側よりも奥側に多くの排気が流れてしまうことを是正することができるので、各内部流路（１１０Ａ）に均一な量の排気を流すことができる。そして、排気熱交換装置（１００Ａ）の全体で見たときに各内部流路（１１０Ａ）における均一な熱交換が可能となり、熱交換効率を向上させることができる。
【００４０】
請求項１３に記載の発明のように、本排気熱交換装置（１００Ａ）は、排気は、内燃機関の吸気側に供給される再循環用の排気であり、冷却流体は、内燃機関を冷却する冷却水であるものに適用して好適である。
【００４１】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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】
【００４２】
【図１】第１実施形態におけるＥＧＲガスクーラの外観全体を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＥＧＲガスクーラを示す正面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ部を示す断面図である。
【図５】図２におけるＣ−Ｃ部を示す断面図である。
【図６】図２におけるＤ−Ｄ部を示す断面図である。
【図７】各チューブにおける冷却水の平均流速を示す表である。
【図８】第２実施形態におけるＥＧＲガスクーラを示す断面図である。
【図９】第３実施形態におけるＥＧＲガスクーラを示す断面図である。
【図１０】第４実施形態におけるＥＧＲガスクーラのチューブを示す正面図である。
【図１１】第４実施形態におけるＥＧＲガスクーラを示す断面図である。
【図１２】第５実施形態におけるＥＧＲガスクーラのチューブを示す正面図である。
【図１３】第６実施形態におけるＥＧＲガスクーラを示す断面図である。
【図１４】第６実施形態におけるカラーを示す側面図である。
【図１５】第７実施形態におけるカラーを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００４４】
（第１実施形態）
第１実施形態は、本発明に係る排気熱交換装置を車両用ディーゼルエンジンあるいはガソリンエンジン（内燃機関であり、以下エンジン）の排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）におけるＥＧＲガスクーラ１００Ａに適用したものである。以下、図１〜図６を用いて、ＥＧＲガスクーラ１００Ａの構成について説明する。図１はＥＧＲガスクーラ１００Ａの外観全体を示す斜視図、図２は図１におけるＥＧＲガスクーラを示す正面図、図３は図２におけるＡ−Ａ部を示す断面図、図４は図２におけるＢ−Ｂ部を示す断面図、図５は図２におけるＣ−Ｃ部を示す断面図、図６は図２におけるＤ−Ｄ部を示す断面図である。
【００４５】
ＥＧＲガスクーラ１００Ａは、エンジンの吸気側に再循環させる排気を、エンジン冷却用の冷却流体としての冷却水によって冷却する排気熱交換装置である。このＥＧＲガスクーラ１００Ａは、図１〜図６に示すように、内部にインナーフィン１６０が配設される複数のチューブ１１０、蓋プレート１２１、１２２、フランジ１７１、１７２、および水パイプ１８１、１８２等から構成されている。以下説明する各部材は、軽量で熱伝導性に優れ、且つ安価なアルミニウム材、あるいはアルミニウム合金材から成形されており、各部材の当接部がろう付あるいは溶接により接合されている。
【００４６】
チューブ１１０は、内部のガス流路１１０Ａを排気が流通する細長で扁平状の管部材であり、２枚のチューブプレート、即ち第１プレート１１１および第２プレート１１２から形成されている。
【００４７】
第１プレート１１１は、細長で長手方向の端部が半円状に形成された板部材であり、外周部に対して内側となる内側領域が対向する第２プレート１１２側に向けて浅くへこむように打ち出しされて形成されている。第１プレート１１１の長手方向の両端側には、排気流通用の円形孔であって、この孔の周囲に第２プレート１１２側に縁立て部が設けられたガス用バーリング孔１１１ａ（図３）が形成されている。また、第１プレート１１１のガス用バーリング孔１１１ａの更に両先端側には、冷却水流通用の円形孔であって、この孔の周囲に第２プレート１１２側に縁立て部が設けられた水用バーリング孔１１１ｂ（図４）が形成されている。また、両ガス用バーリング孔１１１ａの間には、対向する第２プレート１１２とは反対側に膨出する円形のリブ１１１ｄが複数設けられている（図５）。リブ１１１ｄの膨出側の先端位置は、第１プレート１１１の外周部の位置と一致している。
【００４８】
第２プレート１１２は、細長で長手方向の端部が半円状に形成された板部材であり、外周部に対して内側となる内側領域が対向する第１プレート１１１側に向けて浅くへこむように打ち出しされて形成されている。第２プレート１１２の長手方向の両端側には、第１プレート１１１のガス用バーリング孔１１１ａに対応するガス用バーリング孔１１２ａが形成されている（図３）。ガス用バーリング孔１１２ａは、排気流通用の円形孔であって、この孔の周囲に第１プレート１１１とは反対側に縁立て部が設けられている。また、第１プレート１１１のガス用バーリング孔１１１ａの更に両先端側には、第１プレート１１１の水用バーリング孔１１１ｂに対応する水用バーリング孔１１２ｂが形成されている（図４）。水用バーリング孔１１２ｂは、冷却水流通用の円形孔であって、この孔の周囲に第１プレート１１１側に縁立て部が設けられている。また、両ガス用バーリング孔１１２ａの間には、対向する第１プレート１１２とは反対側（後述する水通路１１０Ｂ側）に膨出する円形のリブ１１２ｄが、第１プレート１１１のリブ１１１ｄと対応するように複数設けられている（図５）。リブ１１２ｄの膨出側の先端位置は、第２プレート１１２の外周部の位置と一致している。
【００４９】
そして、第２プレート１１２の外周部には、第１プレート１１１側に向けて起された縁立て部１１２ｅが形成されている（図３〜図５）。縁立て部１１２ｅは、第１プレート１１１側に向けて多少拡がるように、且つ、縁立て部１１２ｅの先端部の位置が、対向する第１プレート１１１の位置を超えるように延設されている。
【００５０】
上記第１プレート１１１と第２プレート１１２は、各内側領域における板厚方向に所定の間隔を持って配置され、内部に排気が流通するガス流路１１０Ａを有するチューブ１１０を形成している。上記所定間隔は、チューブ１１０の厚み寸法に相当する。また、ガス流路１１０Ａは、本発明の内部流路に対応する。ガス流路１１０Ａには、薄肉板材から断面波形状にプレス加工されたインナーフィン１６０が配設されている。インナーフィン１６０は、チューブ１１０の内面に接合されている。このインナーフィン１６０を有するチューブ１１０は、インナーフィン１６０を第１、第２プレート１１１、１１２によって挟み込むようにして組付けを行った後に、接合することで形成される。
【００５１】
そして上記チューブ１１０が、チューブ１１０の厚み方向に複数積層されている。各チューブ１１０が積層される際には、１つのチューブ１１０の縁立て部１１２ｅに隣のチューブ１１０が当接して、互いのチューブ１１０が位置決めされる。そして、隣り合う各チューブ１１０の外周部（各プレート１１１、１１２の外周部）が互いに接合されると共に、１つのチューブ１１０の縁立て部１１２ｅは、隣のチューブ１１０の縁立て部１１２ｅに当接して接合されている。以下、チューブ１１０が積層される方向を「チューブ積層方向」と定義すると共に、チューブ積層方向において、後述するフランジ１７１、１７２が設けられる側（図３〜図６中の左側）を「チューブ積層方向の一方側」、その反対側（図３〜図６中の右側）を「チューブ積層方向の他方側」と定義する。
【００５２】
１つのチューブ１１０のガス用バーリング孔１１２ａは、隣のチューブ１１０のガス用バーリング孔１１１ａに嵌合して接合されている。各チューブ１１０のガス用バーリング孔１１１ａ、１１２ａが互いに接続されることによって、全体が筒状の空間となるガス連通部１３１、１３２が形成されている（図３、図６）。１つのチューブ１１０におけるガス用バーリング孔１１２ａは、隣のチューブ１１０のガス用バーリング孔１１１ａに接合されることから、１つのチューブ１１０においては、ガス用バーリング孔１１１ａとガス用バーリング孔１１２ａとは、接合されておらず、チューブ積層方向に隙間１３１ａ（図３）、１３２ａ（図６）が形成されるようになっており、ガス連通部１３１、１３２は、この隙間１３１ａ、１３２ａによって各ガス流路１１０Ａに連通している。尚、積層されるチューブ１１０のうち、チューブ積層方向の他方側のチューブ１１０の第２プレート１１２には、ガス用バーリング孔１１２ａは、設けられておらず、よって、ガス連通部１３１、１３２のチューブ積層方向の他方側は閉塞された形となっている。ガス連通部１３１は、排気が流入する側の連通部であり、本発明の第１内部流路連通部に対応する。また、ガス連通部１３２は、排気が流出する側の連通部であり、本発明の第２内部流路連通部に対応する。
【００５３】
チューブ１１０が複数積層された状態において、各チューブ１１０の間には、各プレート１１１、１１２の内部領域で浅くへこむように打ち出しされた部位によって、冷却水が流通する水流路１１０Ｂが形成されている。水流路１１０Ｂは、ガス流路１１０Ａに対して独立した流路となっており、本発明のチューブ間流路流路に対応する。
【００５４】
そして、各チューブ１１０における水用バーリング孔１１１ｂ、１１２ｂが、互いに嵌合して接合されている。各チューブ１１０の水用バーリング孔１１１ｂ、１１２ｂが互いに接続されることによって、全体が筒状の空間となる水連通部１４１、１４２が形成されている（図４、図２）。水連通部１４１、１４２は、各水流路１１０Ｂに連通している。水連通部１４１は、冷却水が流入する側の連通部であり、本発明の第１チューブ間流路連通部に対応する。また、水連通部１４２は、冷却水が流出する側の連通部であり、本発明の第２チューブ間流路連通部に対応する。
【００５５】
各チューブ１１０における第１、第２ガス連通部１３１、１３２の間となる領域においては、各プレート１１１、１１２に設けられたリブ１１１ｄ、１１２ｄの膨出側の先端部が互いに接合されている（図５）。このリブ１１１ｄ、１１２ｄの接合により、水流路１１０Ｂが部分的に閉塞された形となっている。リブ１１１ｄ、１１２ｄの接合により、ＥＧＲガスクーラ１００Ａとしての強度（主に耐圧強度）が向上され、また水流路１１０Ｂを流れる冷却水に乱流効果が与えられて冷却水側の熱伝達率が向上されるようになっている。
【００５６】
蓋プレート１２１、１２２は、複数積層されたチューブ１１０の積層方向の一方側、および積層方向の他方側に接合される板部材であり、この蓋プレート１２１、１２２によって、それぞれ対向するチューブ１１０との間に水流路１１０Ｂが形成されている。
【００５７】
蓋プレート１２１は、上記第２プレート１１２と類似なプレートであり、ガス用バーリング孔１２１ａ、水用バーリング孔１２１ｂ、およびリブ１２１ｄが形成されている。そして、ガス用バーリング孔１２１ａは、積層方向の一方側のチューブ１１０のガス用バーリング孔１１１ａに嵌合して接合されている（図３）。また、水用バーリング孔１２１ｂは、外側に向けて開口している（図４）。また、リブ１２１ｄは、積層方向の一方側のチューブ１１０のリブ１１１ｄに接合されている（図５）。
【００５８】
蓋プレート１２２は、上記第１プレート１１１と類似なプレートであり、リブ１２２ｄのみが中間領域に形成されており、このリブ１２２ｄは、積層方向の他方側のチューブ１１０のリブ１１２ｄに接合されている（図５）。
【００５９】
フランジ１７１、１７２は、ガス連通部１３１、１３２に接合されて、車両側の排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）における排気管と接続される接続用部材である。フランジ１７１、１７２は、外形が菱形状を成す板部材であり、中心部に貫通孔１７１ａ、１７２ｃがそれぞれ穿設され、また両端側にボルトによる締結用のボルト孔（雌ねじ）１７１ｂ、１７２ｄがそれぞれ形成されている。
【００６０】
フランジ１７１は、貫通孔１７１ａがガス連通路１３１に連通するように、蓋プレート１２１に接合されている（図３）。また、フランジ１７２は、貫通孔１７２ｃがガス連通路１３２に連通するように、蓋プレート１２１に接合されている（図６）。
【００６１】
水パイプ１８１は、冷却水流入用の管部材であり、水連通部１４１に対応する蓋プレート１２１の水用バーリング孔１２１ｂに接合されている。水パイプ１８１は、水連通部１４１と連通している（図４）。また、水パイプ１８２は、冷却水流出用の管部材であり、水連通部１４２に対応する蓋プレート１２１の水用バーリング孔１２１ｂに接合されている。水パイプ１８２は、水連通部１４２と連通している（図４相当）。
【００６２】
ＥＧＲガスクーラ１００Ａは、チューブ１１０の長手方向が水平方向となり、またチューブ積層方向が水平方向となるように配置されて使用される。そして、上記説明のように、排気の流入側となるフランジ１７１、および排気の流出側となるフランジ１７２は共に、チューブ積層方向の一方側に設けられている。また、同様に、冷却水の流入側となる水パイプ１８１、および冷却水の流出側となる水パイプ１８２は共に、チューブ積層方向の一方側に設けられている。即ち、フランジ１７１、１７２、水パイプ１８１、１８２の外部開口方向は、すべて、チューブ積層方向に対して同一の方向を向くようになっている。
【００６３】
次に、ガス流路１１０Ａ内にて排気が冷却されるときに、排気中の水蒸気から生成される凝縮水を排出するための構造について、図６を用いて説明する。
【００６４】
複数積層されるチューブ１１０の外周部の下側には、各ガス流路１１０Ａ同士を連通させる下側連通部１５０が形成されている。下側連通部１５０は、隣り合うチューブ１１０間に形成される連通孔１５１によって形成されている。連通孔１５１は、隣り合うチューブ１１０の第２プレート１１２と、第１プレート１１１とを貫通して、隣り合うガス流路１１０Ａを連通させる孔である。また、チューブ積層方向の一方側のチューブ１１０と蓋プレート１２１との間にも同様の連通孔１５１が形成されている。下側連通路１５０は、チューブ１１０の長手方向のうち、排気の流出側となるガス連通部１３２およびフランジ１７２の貫通孔１７２ｃの下側に設けられている。下側連通路１５０の下側は、各第２プレート１１２の縁立て部１１２ｅの拡がり形状によって、チューブ積層方向の一方側に向けて下側に傾斜する形となっている。
【００６５】
そして、排気の流出側となるフランジ１７２は、フランジ１７１と類似の本体部１７２ａと、スペーサ１７２ｂとから形成されている。スペーサ１７２ｂは、本体部１７２ａに対してチューブ１１０側に配設された円板状の部材であり、中心部には丸孔が穿設されており、本体部１７２ａと共に貫通孔１７２ｃを形成している。スペーサ１７２ｂの下側連通部１５０と対向する位置には、スペーサ１７２ｂの板厚方向に貫通する孔部１７２ｆが形成されている。更に、スペーサ１７２ｂの本体部１７２ａ側の面には孔部１７２ｆから貫通孔１７２ｃに至る溝部１７２ｇが形成されている。このスペーサ１７２ｂが本体部１７２ａに接合されることで、貫通孔１７２ｃと溝部１７２ｇとによってフランジ１７２内にはＬ字状の排水通路１７２ｈが形成されている。そして、排水通路１７２ｈの一方（孔部１７２ｆ）は、下側連通路１５０と繋がるようにしている。よって、排水通路１７２ｈの一方は各ガス流路１１０Ａ内と連通しており、また、排水通路１７２ｈの他方は、フランジ１７２の貫通孔１７２ｃの内周面に開口している。
【００６６】
次に、上記構成に基づく本実施形態の作用および効果について説明する。
【００６７】
本実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ａにおいては、ガス流路１１０Ａを備えるチューブ１１０が複数積層されて、各チューブ１１０の内側領域に形成された浅くへこむ打ち出しによって、各チューブ１１０間にガス流路１１０Ａとは独立した水流路１１０Ｂが形成されるようにしているので、専用の外側タンクを必要とせずに、各チューブ１１０の間に水流路１１０Ｂを備えるＥＧＲガスクーラ１００Ａを形成することができる。また、各チューブ１１０を積層する際には、各チューブ１１０に設けた縁立て部１１２ｅによって互いのチューブ１１０が位置決めされるので、組付けが容易となる。
【００６８】
そして、このＥＧＲガスクーラ１００Ａにおいては、排気は、フランジ１７１、ガス連通部１３１から流入し、各チューブ１１０のガス流路１１０Ａに分配されて流通し、更にガス連通部１３２にて合流され、フランジ１７２を介して外部に流出される。一方、冷却水は、水パイプ１８１、水連通部１４１から流入し、各水流路１１０Ｂに分配されて流通する。各水流路１１０Ｂにおいては、互いに接合されるリブ１１１ｄ、１１２ｄによって冷却水の流れに乱れが発生され、水側の熱伝達率が向上される。更に、冷却水は水連通部１４２にて合流され、水パイプ１８２を介して外部に流出される。そして、ガス流路１１０Ａを流通する排気と、水流路１１０Ｂを流通する冷却水との間で効果的な熱交換が行われ、排気が冷却される。
【００６９】
ここで、ガス連通部１３１は、排気の流入部となっており、従来技術における排気熱交換装置の入口タンク部に相当する部位となる。ガス連通部１３１は、流入する排気の熱の影響を最も受けやすい。このガス連通部１３１に対して、冷却水の流入部となる水連通部１４１は、チューブ１１０の長手方向において、ガス連通部１３１よりも更に先端側に設けられるようにしている。よって、冷却水が、水連通部１４１から各水流路１１０Ｂに流れる際に、ガス連通部１３１の外周側を通過していくようにすることができるので、冷却水によってガス連通部１３１を効果的に冷却することができる。よって、ガス連通部１３１の効果的な温度低下を図ることができ、例えばアルミニウム材のような耐熱性の低い材料を用いたＥＧＲガスクーラ１００Ａの形成が可能となる。
【００７０】
また、排気は、ガス連通部１３１をチューブ積層方向の一方側から他方側に向けて流入し、ガス流路１１０Ａを流通した後、ガス連通部１３２をチューブ積層方向の他方側から一方側に流れる。同様に、冷却水も、水連通部１４１をチューブ積層方向の一方側から他方側に向けて流入し、水流路１１０Ｂを流通した後、水連通部１４１をチューブ積層方向の他方側から一方側に流れる。つまり、排気、冷却水共にＥＧＲガスクーラ１００Ａに対して、Ｕ字状に流れる。
【００７１】
ここで、排気および冷却水の流入側の外部開口方向と、流出側の外部開口方向とをチューブ１１０の積層方向において反対の方向を向くようにすると、排気および冷却水はそれぞれの慣性によって、流入部においてチューブ積層方向の奥側に多く流れ、チューブ積層方向の流入側にはあまり流れずに、流出されていく。つまり、排気、および冷却水の流量が各ガス流路１１０Ａ、各水流路１１０Ｂにおいて異なる流れとなり、充分な熱交換ができなくなる。
【００７２】
これに対して、本実施形態では、上記で説明したように、排気、冷却流体共に、ＥＧＲガスクーラ１００Ａに対して、Ｕ字状の流れを形成する。Ｕ字状の流れにおいて、排気、冷却水は、流入部において上記と同様に奥側に多く流れようとするが、流入側においては、流通距離が短くなり流通抵抗が小さくなることから、奥側と遜色ない流れが形成されることになる。よって、Ｕ字状の流れにおいては、各ガス流路１１０Ａ、各水流路１１０Ｂのそれぞれに排気、および冷却水を良好に流すことができ、効果的な熱交換が可能となる。
【００７３】
図７は、従来技術と本発明とで比較した場合の各チューブ１〜５における冷却水の平均流速を示す表である。図７は、チューブ段数を５段としたものにおいて、冷却水の流量Ｖｗを８Ｌ／ｍｉｎの条件で流したときの各チューブにおける平均流速を示したものである。水パイプの流入側と流出側の位置をチューブ積層方向に対して反対側としたものは、冷却水の流入側に対して奥側となるチューブ５に向かうほど冷却水流量が増大しており、流入側においてはほとんど流れていない状況であった。しかしながら、本実施形態のように冷却水の流入側と流出側とをチューブ積層方向に対して同一として、Ｕ字状流れとしたものは、各チューブ１〜５ともに同様の流速が得られた。
【００７４】
ここで、ＥＧＲガスクーラ１００Ａにおいて、排気が冷却水によって冷却されて、排気中に含まれる水蒸気温度が露点温度を下回ると、排気中からは凝縮水が生成される。本実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ａにおいては、排気の流れは、チューブ１１０の長手方向に対して、ガス連通部１３１、１３２において曲げられた流れとなる。また、ガス流路１１０Ａ断面の図６中上下方向寸法は、ガス連通部１３２の図６中上下方向寸法より大きく、ガス流路１１０Ａの全断面領域を、ガス連通部１３１、１３２の断面領域内に入れることは難しい。よって、ガス流路１１０Ａ内に凝縮水が生成されると、排気の流れに伴う凝縮水の単純な排出は難しくなり、ガス通路１１０Ａ内には、排気の流れと共に単純に排出されない凝縮水が溜まってしまうことになる。
【００７５】
これに対して、本実施形態では、下側連通部１５０と排水通路１７２ｈを設けるようにしており、各チューブ１１０のガス流路１１０Ａを、下側連通部１５０および排水通路１７２ｈによって、ガス連通部１３２に接続されるフランジ１７２における貫通孔１７２ｃの内周面側に繋げるようにしている。よって、排気がガス連通部１３２から貫通孔１７２ｃを通過するときに、排気の流速によって、貫通孔１７２ｃにおける圧力が低下され、各ガス流路１１０Ａに溜まった凝縮水を下側連通部１５０および通路１７２ｈを介して、貫通孔１７２ｃ側に吸引し、排気と共に、凝縮水を外部に排出することができる。
【００７６】
（第２実施形態）
第２実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｂを図８に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、フランジ１７２の貫通孔１７２ｃの開口面積を調節する面積調節部としてのバルブ１７３を追加したものである。
【００７７】
バルブ１７３は、貫通孔１７２ｃの内径よりも小さく設定された直径を有する円板状のバルブであり、軸部１７３ａを中心にして回動し、貫通孔１７２ｃの開口面積を調節できるようになっている。図８中においてバルブ１７３が上下方向を向く場合が貫通孔１７２ｃを最大に絞った状態となり、バルブ１７３が水平方向を向く場合が貫通孔１７２ｃを最大に開いた状態となる。バルブ１７３は、例えば冷却された排気の温度が、凝縮水の発生を伴うような低い場合で（５０℃前後の温度）、更にＥＧＲガスクーラ１００Ｂに供給される排気流量が所定流量より低い場合に、貫通孔１７２ｃを絞る方向に回動されるようにしている。
【００７８】
つまり、例えば排出される排気量が少なく、貫通孔１７２ｃを通過する排気の流速が大きくとれない場合では、貫通孔１７２ｃにおける圧力低下が充分得られず、ガス流路１１０Ａに溜まる凝縮水を充分に吸引できない。本実施形態においては、バルブ１７３により貫通孔１７２ｃの開口面積を調節することで、貫通孔１７２ｃを通過する排気の流速を調整することができるので、つまり、排気流量が少ないときでも貫通孔１７２ｃを通過する排気の流速を上げることができるので、貫通孔１７２ｃにおける充分な圧力低下を得て、ガス流路１１０Ａ内に溜まる凝縮水を吸引することが可能となる。
【００７９】
（第３実施形態）
第３実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｃを図９に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、フランジ１７２の内部に空間部１７４を形成し、この空間部１７４にパイプ１７５を接続したものである。
【００８０】
フランジ１７２を形成するスペーサ１７２ｂは、上記第１実施形態に対して下側に延設されており、スペーサ１７２ｂの下側部が一部除肉されて、この除肉部によってフランジ１７２の内部に空間部１７４が形成されている。空間部１７４の一方（図９中の上方側）は、下側連通部１５０と連通している。即ち、空間部１７４は各ガス流路１１０Ａと連通している。また空間部１７４の他方（図９中の下方側）は外部に開口しており、この開口部には、内部流路を有すると共に外周部にねじが形成されたジョイント１７４ａが接続されている。更に、ジョイント１７４ａには、パイプ（パイプ部材）１７５が接続されている。よって、ガス流路１１０Ａ、空間部１７４、パイプ１７５が順に連通されている。
【００８１】
パイプ１７５の先端側は、ガス流路１１０Ａ内における排気の圧力よりも低圧となるエンジンの所定の流路に接続されている。低圧となるエンジンの所定流路は、例えばエンジンの吸気が流れるインテークマニホールド、あるいはエンジンの排気が流れるエギゾーストマニホールドの絞り部、更にはマフラーの絞り部等とすることができる。
【００８２】
本実施形態では、各チューブ１１０のガス流路１１０Ａを、下側連通部１５０を介して、フランジ１７２における空間部１７４に繋げている。そして、パイプ１７５によって、空間部１７４は、エンジンの低圧となる流路に接続されるので、低圧流路による吸引作用によって、ガス流路１１０Ａに溜まった凝縮水を、下側連通部１５０、空間部１７４およびパイプ１７５を介して積極的に排出することができる。
【００８３】
（第４実施形態）
第４実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｄを図１０、図１１に示す。第４実施形態は、上記第１実施形態に対して、水連通部１４１を複数設けると共に、水流路１１０Ｂにおいてガス連通部１３１の下流側にリブ１１１ｃ、１１２ｃを設けたものである。図１０は第４実施形態のチューブ１１０を示す正面図、図１１は図２のＢ−Ｂ部に相当する部位を示すガスクーラ１００Ｄの断面図である。
【００８４】
水連通部１４１は、ガス連通部１３１の中心位置に対応する上流部位から下流側に向けて、ガス連通部１３１の外周に沿うように２つ設けられている。水連通部１４１は、図１０において、ガス連通部１３１の外周に沿って、円弧状に形成されている。
【００８５】
リブ１１１ｃ、１１２ｃは、それぞれ第１、第２プレート１１１、１１２に形成されたリブ１１１ｄ、１１２ｄと同様に（図５）、水通路１１０Ｂ側に膨出するリブであり、細長に形成されている。リブ１１１ｃ、１１２ｃは、ガス連通部１３１の下流側で、チューブ１１０の長手方向に交差する方向に延びるように形成されている。そして、リブ１１１ｃ、１１２ｃの延びる方向の中央部および両端部にはリブの形成されない部位によって開口部１１０Ｃ（３箇所）が設けられている。また、蓋プレート１２１、１２２にも同様のリブ１２１ｃ、１２２ｃが設けられている。
【００８６】
このリブ１１１ｃ、１１２ｃ、１２１ｃ、１２２ｃによって、ガス連通部１３１の下流側の水通路１１０Ｂは、大半が閉塞されつつも、開口部１１０Ｃにおいて更に下流側に連通するようになっている。
【００８７】
ここで、冷却水が、水連通部１４１から各水流路１１０Ｂに流れる際に、ガス連通部１３１の外周側を通過するとき、冷却水の流れに淀み等があると、淀みのある領域では、排気の熱によって冷却水の局部的な沸騰が発生してしまう。よって、ガス連通部１３１での冷却水の淀みのないスムースな流れを実現させてやる必要がある。
【００８８】
本実施形態では、ガス連通部１３１の外周に沿う複数の水連通部１４１から、冷却水をガス連通部１３１の外周に満遍なく流すことができるので、流れの淀みに伴う局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００８９】
更に、リブ１１１ｃ、１１２ｃ、１２１ｃ、１２２ｃによって、ガス連通部１３１を通過する冷却水は、リブ１１１ｃ、１１２ｃ、１２１、１２２ｃの開口部１１０Ｃから本来の水流路１１０Ｂへ流れようとするので、特に、ガス連通部１３１の外周部における下流側で、冷却水の流れが淀む領域（死水領域）が発生するのを抑えることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００９０】
（第５実施形態）
第５実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｅを図１２に示す。第５実施形態は、上記第１実施形態に対して、ガス連通部１３１の横断面形状を変更すると共に、ガス連通部１３１を複数設けるようにしたものである。図１２は第５実施形態のチューブ１１０を示す正面図である。
【００９１】
ガス連通部１３１の横断面形状は、チューブ１１０の長手方向に長軸を有する楕円形状となっている。ガス連通部１３１の横断面形状は、水流路１１０Ｂを流れる冷却水に対して、流線形に類似する滑らかな扁平形状となっている。そして、ガス連通部１３１は、チューブ１１０の長手方向に対して交差する方向に複数並ぶように設けられている。ここでは、ガス連通部１３１を２つ設けている。このガス連通部１３１に対応するように、水連通部１４１も複数（２つ）設けられている。
【００９２】
本実施形態では、ガス連通部１３１の横断面形状を楕円形状としているので、冷却水の流れに対して、ガス連通部１３１の流通抵抗を低下させることができ、ガス連通部１３１の外周部において、冷却水の流れが淀む領域（死水領域）が発生するのを抑えることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００９３】
更に、ガス連通部１３１をチューブ１１０の長手方向に交差する方向に複数設けるようにしているので、ガス連通部１３１の１つ当たりの流通抵抗を小さくして、各ガス連通部１３１における冷却水の流れの淀みの発生を抑えて、冷却水全体の流れをスムースにすることができ、局部沸騰の発生を抑制することができる。
【００９４】
（第６実施形態）
第６実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｆを図１３、図１４に示す。第６実施形態は、上記第１実施形態に対して、ガス連通部１３１にカラー１９０を追加したものである。
【００９５】
カラー１９０は、筒状に形成された筒状体であり、外周面には各ガス流路１１０Ａに対応した複数の開口部１９１が形成されている。カラー１９０は、ガス連通部１３１内の筒状空間に相当する大きさで形成されており、ガス連通部１３１に挿入されている。複数の開口部１９１は、カラー１９０の外周面のうち、反対側のガス連通部１３２に対向する側の外周面に設けられており、各開口部１９１は、各ガス流路１１０Ａの位置に対応するように配置されている。また、各開口部１９１の開口面積は、ガス連通部１３１における排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるようにしている。
【００９６】
ここで、複数のチューブ１１０が積層されて、ガス流路１１０Ａ同士を連通させるガス連通部１３１が形成されるＥＧＲガスクーラ１００Ｆにおいては、ガス連通部１３１は、チューブ１１０の積層方向に延びる連通部となる。そして、このガス連通部１３１に流入する排気は、排気の慣性によって、流入側よりも奥側に多く流入する。よって、各ガス流路１１０Ａにおいて、流入側のガス流路１１０Ａよりも奥側のガス流路１１０Ａに多くの排気が分配される傾向となり、ＥＧＲガスクーラ１００Ｆの全体で見たときに、均一な熱交換がされにくくなる。よって、各ガス流路１１０Ａに均等に排気を分配する必要がある。
【００９７】
本実施形態によれば、排気は、ガス連通部１３１に挿入されたカラー１９０内に流入し、流れ方向がほぼ９０度折り曲げられて、各開口部１９１から各チューブ１１０のガス流路１１０Ａに分配される。本実施形態では、カラー１９０の複数の開口部１９１の開口面積が、ガス連通部１３１の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されているので、各開口部１９１から各ガス流路１１０Ａに流れる排気の量を、流入側から奥側に向けて減らすことができる。よって、通常は、流入側よりも奥側に多くの排気が流れてしまうことを是正することができるので、各ガス流路１１０Ａに均一な量の排気を流すことができる。そして、ＥＧＲガスクーラ１００Ｆの全体で見たときに各ガス流路１１０Ａにおける均一な熱交換が可能となり、熱交換効率を向上させることができる。
【００９８】
（第７実施形態）
第７実施形態のＥＧＲガスクーラ１００Ｇを図１５に示す。第７実施形態は、上記第６実施形態に対して、カラー１９０の形状を変更したものである。
【００９９】
カラー１９０は、筒状に形成された筒状体であり、ガス連通部１３１に挿入されている。カラー１９０は、ガス連通部１３１の排気の流入側から奥側に向けて、内部通路の横断面積（筒の軸方向に直交する内部通路の断面の面積）が順に小さくなるように形成されている。そして、カラー１９０の外周面のうち、反対側のガス連通部１３２に対向する側の外周面には、各ガス流路１１０Ａに対応した複数の開口部１９１が形成されている。各開口部１９１の開口面積は、すべて同一となっている。
【０１００】
本実施形態では、カラー１９０内の通路の横断面積が、ガス連通部１３１の排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されているので、奥側に向かうほど排気に対する流通抵抗を増加させることができ、各開口部１９１から各ガス流路１１０Ａに流れる排気の量を、流入側から奥側に向けて減らすことができる。よって、通常は、流入側よりも奥側に多くの排気が流れてしまうことを是正することができるので、各ガス流路１１０Ａに均一な量の排気を流すことができる。そして、ＥＧＲガスクーラ１００Ｇの全体で見たときに各ガス流路１１０Ａにおける均一な熱交換が可能となり、熱交換効率を向上させることができる。
【０１０１】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、凝縮水排出のために、下側連通部１５０および排水通路１７２ｈを設けたものとして説明したが、冷却水によるガス連通部１３１における温度低下を第１に考えたＥＧＲガスクーラとするならば、上記下側通路１５０および排水通路１７２ｈは、廃止しても良い。
【０１０２】
また、上記各実施形態では、ガス連通部１３１、１３２、および水連通部１４１、１４２の外部開口方向を共にチューブ積層方向の一方側に設定したが、ガス連通部１３１、１３２の外部開口方向をチューブ積層方向の一方側とし、また、水連通部１４１、１４２の外部開口方向をチューブ積層方向の他方側としても良い。
【０１０３】
また、各ガス流路１１０Ａにおける排気の流れ、および各水流路１１０Ｂにおける冷却水の流れが、良好であれば、ガス連通部１３１と１３２、更に水連通部１４１と１４２の外部開口方向は、チューブ積層方向において反対側となるように設定しても良い。
【０１０４】
また、第１実施形態で説明した連通口１５１は、ガス連通部１３１の下側のみに限らず、チューブ１１０の長手方向の複数箇所に設けるようにしても良い。
【０１０５】
また、第１実施形態では、傾斜を有する縁立て部１１２ｅによって、各チューブ１１０の下端位置がフランジ１７２に向けて下側に傾斜するようにしたが、これに限らず、ＥＧＲガスクーラ１００Ａ自体を傾けて、各チューブ１１０の下端位置がフランジに向けて下側に傾斜するようにしても良い。
【０１０６】
また、チューブ１１０における第２プレート１１２の縁立て部１１２ｅを、第１プレート１１１に設けるようにしても良い。第１プレート１１１に縁立て部を設ける場合は、チューブ積層方向の他方側（図３中の右側）に延設される縁立て部となる。また、チューブ１１０は、２つのチューブプレート１１１、１１２から形成されるものとしたが、これに限らず、一体の管部材から形成されるようにしても良い。
【０１０７】
また、ＥＧＲガス冷却装置１００Ａ〜１００Ｇの冷却流体としてエンジン１０の冷却水を活用するものとして説明したが、これに限らず、エンジン１０とは独立して形成される専用冷却水回路の冷却水を活用するものとしても良い。専用冷却水回路としては、例えばサブラジエータおよび専用ポンプを備える回路等が挙げられる。
【０１０８】
また、上記第１〜第７実施形態では本発明の排気熱交換装置をＥＧＲガスクーラ１００Ａ〜１００Ｇに適用したものとして説明したが、これに限定されることなく、他の熱交換器へも広く適用可能であり、例えば外気に排出される排気ガスと冷却水との間で熱交換して、冷却水を加熱する排熱回収熱交換器に適用しても良い。
【符号の説明】
【０１０９】
１００Ａ〜１００Ｇ ＥＧＲガスクーラ（排気熱交換装置）
１１０ チューブ
１１０Ａ ガス流路（内部流路）
１１０Ｂ 水流路（チューブ間流路）
１１０Ｃ 開口部
１１１ｃ、１１２ｃ リブ
１３１ ガス連通部（第１内部流路連通部）
１３２ ガス連通部（第２内部流路連通部）
１４１ 水連通部（第１チューブ間流路連通部）
１４２ 水連通部（第２チューブ間流路連通部）
１５０ 下側連通部
１７２ フランジ（接続用部材）
１７２ｃ 貫通孔
１７２ｈ 排水通路（通路）
１７３ バルブ（面積調節部）
１７４ 空間部
１７５ パイプ（パイプ部材）
１９０ カラー（筒状体）
１９１ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部流路（１１０Ａ）を有し、複数積層されるチューブ（１１０）と、
各前記チューブ（１１０）の互いに対向する面が前記内部流路（１１０Ａ）側にへこんでおり、このへこみによって各前記チューブ（１１０）間に形成され、前記内部流路（１１０Ａ）とは独立した流路を構成する複数のチューブ間流路（１１０Ｂ）と、
複数の前記内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる第１内部流路連通部（１３１）および第２内部流路連通部（１３２）と、
複数の前記チューブ間流路（１１０Ｂ）同士を連通させる第１チューブ間流路連通部（１４１）および第２チューブ間流路連通部（１４２）と、を備え、
内燃機関から排出される排気が、前記第１内部流路連通部（１３１）から流入し、複数の前記内部流路（１１０Ａ）を流通し、前記第２内部流路連通部（１３２）から外部に流出し、また、冷却用の冷却流体が、前記第１チューブ間流路連通部（１４１）から流入し、複数の前記チューブ間流路（１１０Ｂ）を流通し、前記第２チューブ間流路連通部（１４２）から外部に流出し、前記排気と前記冷却流体との間で熱交換する排気熱交換装置において、
前記第１内部流路連通部（１３１）は、前記チューブ（１１０）の長手方向の端部側に設けられ、前記第１チューブ間流路連通部（１４１）の少なくとも一部は、前記第１内部流路連通部（１３１）よりも前記チューブ（１１０）の長手方向の先端側に設けられたことを特徴とする排気熱交換装置。
【請求項２】
前記第２内部流路連通部（１３２）は、前記チューブ（１１０）の長手方向において前記第１内部流路連通部（１３１）とは反対側の端部側に設けられ、
前記第２チューブ間流路連通部（１４２）は、前記チューブ（１１０）の長手方向において前記第１チューブ間流路連通部（１４１）とは反対側で前記第２内部流路連通部（１３２）よりも先端側に設けられ、
前記第１、第２内部流路連通部（１３１、１３２）における外部開口方向、および前記第１、第２チューブ間流路連通部（１４１、１４２）における外部開口方向は、それぞれ前記チューブ（１１０）が積層される積層方向に対して同一の方向を向くように形成された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】
前記チューブ（１１０）の積層される積層方向は、水平方向となっており、
複数の前記チューブ（１１０）の下側において、複数の前記内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる下側連通部（１５０）と、
貫通孔（１７２ｃ）を有し、前記チューブ（１１０）の外表面に設けられて、前記貫通孔（１７２ｃ）が前記第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）と、
前記接続用部材（１７２）に設けられて、前記下側連通部（１５０）に繋がると共に、前記貫通孔（１７２ｃ）の内周面に開口する通路（１７２ｈ）と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気熱交換装置。
【請求項４】
前記貫通孔（１７２ｃ）内には、前記貫通孔（１７２ｃ）の開口面積を調節する面積調節部（１７３）が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の排気熱交換装置。
【請求項５】
前記チューブ（１１０）の積層される積層方向は、水平方向となっており、
複数の前記チューブ（１１０）の下側において、複数の前記内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる下側連通部（１５０）と、
貫通孔（１７２ｃ）を有し、前記チューブ（１１０）の外表面に設けられて、前記貫通孔（１７２ｃ）が前記第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）と、
前記接続用部材（１７２）の内部に設けられて、前記下側連通部（１５０）に繋がる空間部（１７４）と、
前記空間部（１７４）から、前記内燃機関において吸気あるいは前記排気が流れる流路であって前記内部流路（１１０Ａ）内における前記排気の圧力よりも低圧となる流路に接続されるパイプ部材（１７５）とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気熱交換装置。
【請求項６】
複数の前記チューブ（１１０）の下端位置は、前記積層方向において、前記接続用部材（１７２）に向けて下側に傾斜していることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項７】
前記第１チューブ間流路連通部（１４１）は、前記第１内部流路連通部（１３１）の外周に沿うように複数設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
【請求項８】
前記チューブ間流路（１１０Ｂ）の前記第１内部流路連通部（１３１）に対する前記冷却流体の下流側には、前記チューブ（１１０）の長手方向に対して交差する方向に延びるリブ（１１１ｃ、１１２ｃ）が設けられており、
前記リブ（１１１ｃ、１１２ｃ）の延びる方向における中央部および両端部に開口部（１１０Ｃ）が形成されて、前記冷却流体が流通可能となるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の排気熱交換装置。
【請求項９】
前記第１内部流路連通部（１３１）の横断面形状は、前記チューブ（１１０）の長手方向に長軸を備える楕円形状に形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項１０】
前記第１内部流路連通部（１３１）は、前記チューブ（１１０）の長手方向に対して交差する方向に複数設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
【請求項１１】
前記第１内部流路連通部（１３１）には、複数の各内部流路（１１０Ａ）に対応する複数の開口部（１９１）が形成された筒状体（１９０）が設けられており、
複数の前記開口部（１９１）の開口面積は、前記第１内部流路連通部（１３１）の前記排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項１２】
前記第１内部流路連通部（１３１）には、複数の各内部流路（１１０Ａ）に対応する複数の開口部（１９１）が形成された筒状体（１９０）が設けられており、
前記筒状体（１９０）内の通路の横断面積は、前記第１内部流路連通部（１３１）の前記排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項１３】
前記排気は、前記内燃機関の吸気側に供給される再循環用の排気であり、
前記冷却流体は、前記内燃機関を冷却する冷却水であることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項１】
内部流路（１１０Ａ）を有し、複数積層されるチューブ（１１０）と、
各前記チューブ（１１０）の互いに対向する面が前記内部流路（１１０Ａ）側にへこんでおり、このへこみによって各前記チューブ（１１０）間に形成され、前記内部流路（１１０Ａ）とは独立した流路を構成する複数のチューブ間流路（１１０Ｂ）と、
複数の前記内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる第１内部流路連通部（１３１）および第２内部流路連通部（１３２）と、
複数の前記チューブ間流路（１１０Ｂ）同士を連通させる第１チューブ間流路連通部（１４１）および第２チューブ間流路連通部（１４２）と、を備え、
内燃機関から排出される排気が、前記第１内部流路連通部（１３１）から流入し、複数の前記内部流路（１１０Ａ）を流通し、前記第２内部流路連通部（１３２）から外部に流出し、また、冷却用の冷却流体が、前記第１チューブ間流路連通部（１４１）から流入し、複数の前記チューブ間流路（１１０Ｂ）を流通し、前記第２チューブ間流路連通部（１４２）から外部に流出し、前記排気と前記冷却流体との間で熱交換する排気熱交換装置において、
前記第１内部流路連通部（１３１）は、前記チューブ（１１０）の長手方向の端部側に設けられ、前記第１チューブ間流路連通部（１４１）の少なくとも一部は、前記第１内部流路連通部（１３１）よりも前記チューブ（１１０）の長手方向の先端側に設けられたことを特徴とする排気熱交換装置。
【請求項２】
前記第２内部流路連通部（１３２）は、前記チューブ（１１０）の長手方向において前記第１内部流路連通部（１３１）とは反対側の端部側に設けられ、
前記第２チューブ間流路連通部（１４２）は、前記チューブ（１１０）の長手方向において前記第１チューブ間流路連通部（１４１）とは反対側で前記第２内部流路連通部（１３２）よりも先端側に設けられ、
前記第１、第２内部流路連通部（１３１、１３２）における外部開口方向、および前記第１、第２チューブ間流路連通部（１４１、１４２）における外部開口方向は、それぞれ前記チューブ（１１０）が積層される積層方向に対して同一の方向を向くように形成された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】
前記チューブ（１１０）の積層される積層方向は、水平方向となっており、
複数の前記チューブ（１１０）の下側において、複数の前記内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる下側連通部（１５０）と、
貫通孔（１７２ｃ）を有し、前記チューブ（１１０）の外表面に設けられて、前記貫通孔（１７２ｃ）が前記第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）と、
前記接続用部材（１７２）に設けられて、前記下側連通部（１５０）に繋がると共に、前記貫通孔（１７２ｃ）の内周面に開口する通路（１７２ｈ）と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気熱交換装置。
【請求項４】
前記貫通孔（１７２ｃ）内には、前記貫通孔（１７２ｃ）の開口面積を調節する面積調節部（１７３）が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の排気熱交換装置。
【請求項５】
前記チューブ（１１０）の積層される積層方向は、水平方向となっており、
複数の前記チューブ（１１０）の下側において、複数の前記内部流路（１１０Ａ）同士を連通させる下側連通部（１５０）と、
貫通孔（１７２ｃ）を有し、前記チューブ（１１０）の外表面に設けられて、前記貫通孔（１７２ｃ）が前記第２内部流路連通部（１３２）に接続される接続用部材（１７２）と、
前記接続用部材（１７２）の内部に設けられて、前記下側連通部（１５０）に繋がる空間部（１７４）と、
前記空間部（１７４）から、前記内燃機関において吸気あるいは前記排気が流れる流路であって前記内部流路（１１０Ａ）内における前記排気の圧力よりも低圧となる流路に接続されるパイプ部材（１７５）とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気熱交換装置。
【請求項６】
複数の前記チューブ（１１０）の下端位置は、前記積層方向において、前記接続用部材（１７２）に向けて下側に傾斜していることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項７】
前記第１チューブ間流路連通部（１４１）は、前記第１内部流路連通部（１３１）の外周に沿うように複数設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
【請求項８】
前記チューブ間流路（１１０Ｂ）の前記第１内部流路連通部（１３１）に対する前記冷却流体の下流側には、前記チューブ（１１０）の長手方向に対して交差する方向に延びるリブ（１１１ｃ、１１２ｃ）が設けられており、
前記リブ（１１１ｃ、１１２ｃ）の延びる方向における中央部および両端部に開口部（１１０Ｃ）が形成されて、前記冷却流体が流通可能となるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の排気熱交換装置。
【請求項９】
前記第１内部流路連通部（１３１）の横断面形状は、前記チューブ（１１０）の長手方向に長軸を備える楕円形状に形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項１０】
前記第１内部流路連通部（１３１）は、前記チューブ（１１０）の長手方向に対して交差する方向に複数設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
【請求項１１】
前記第１内部流路連通部（１３１）には、複数の各内部流路（１１０Ａ）に対応する複数の開口部（１９１）が形成された筒状体（１９０）が設けられており、
複数の前記開口部（１９１）の開口面積は、前記第１内部流路連通部（１３１）の前記排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項１２】
前記第１内部流路連通部（１３１）には、複数の各内部流路（１１０Ａ）に対応する複数の開口部（１９１）が形成された筒状体（１９０）が設けられており、
前記筒状体（１９０）内の通路の横断面積は、前記第１内部流路連通部（１３１）の前記排気の流入側から奥側に向けて順に小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【請求項１３】
前記排気は、前記内燃機関の吸気側に供給される再循環用の排気であり、
前記冷却流体は、前記内燃機関を冷却する冷却水であることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２４８１（Ｐ２０１２−２４８１Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４０８１４（Ｐ２０１０−１４０８１４）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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