| 【発明の名称】 |
排気熱交換装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】内村 克則
【氏名】大河内 隆樹
【氏名】前田 明宏
【氏名】柴垣 和弘
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| 【要約】 |
【課題】コアタンク及びコアキャップの製造原価上昇を抑制しつつ、ろう付け不良の発生を防止する。
【解決手段】コアタンク１４０及びコアキャップ１４１のうち両者１４０、１４１が互いに接触する嵌合部１４０ａ、１４１ａを嵌合方向Ｄに対して互いに同方向に傾ける。これにより、コアキャップ１４１を嵌合方向Ｄ（コアタンク１４０の内方側）に押し付ける（移動させる）ことで、確実にコアタンク１４０及びコアキャップ１４１とを接触（嵌合）させることができる。したがって、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１の製造公差を厳しく管理することなく、両者１４０、１４１をろう付けすることができるので、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１の製造原価上昇を抑制しつつ、ろう付け不良の発生を防止することができる。 |
【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熱交換コア（１３０）を備える排気熱交換装置であって、少なくとも１つの開口部（１４２）を有し、前記熱交換コア（１３０）が収納されたコアタンク（１４０）と、前記開口部（１４２）を閉塞するように前記コアタンク（１４０）と嵌合した状態でろう付け接合されたコアキャップ（１４１）とを具備し、前記コアタンク（１４０）及び前記コアキャップ（１４１）のうち両者（１４０、１４１）が互いに接触する嵌合部（１４０ａ、１４１ａ）は、前記コアタンク（１４０）と前記コアキャップ（１４１）との嵌合方向（Ｄ）に対して互いに同方向に傾いていることを特徴とする排気熱交換器。
【請求項２】 前記コアキャップ（１４１）は、前記コアタンク（１４０）内に挿入されるように前記コアタンク（１４０）と嵌合しており、さらに、前記コアタンク（１４０）の嵌合部（１４０ａ、１４１ａ）は、先端側に向かうほど前記開口部（１４２）の開口面積が増大するように前記嵌合方向（Ｄ）に対して傾い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。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
【０００２】
【従来の技術】図１２は発明者等が試作検討中のＥＧＲガスクーラ（以下、ガスクーラと略す。）の断面図を示しており、このガスクーラは、排気と冷却流体（冷却水）との間で熱交換を行う熱交換コア１３０と、この熱交換コアを収納する箱状のコアタンク１４０と、コアタンク１４０の開口部１４２を閉塞するコアキャップ（コアプレート）１４１等の部品をろう付け接合することにより構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、コアキャップ１４１は、コアタンク１４０の開口部１４２に嵌合した（填め込まれた）状態でろう付けされるが、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１の製造バラツキによっては、図１３に示すように、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１の嵌合部Ａに隙間が発生してしまうので、ろう付け不良が発生するおそれがある。
【０００４】この問題に対しては、コアタンク及びコアキャップの製造公差を厳しく管理すれば解決することができるものの、製造公差を厳しくすると、コアタンク及びコアキャップの製造原価上昇を招いてしまう。
【０００５】本発明は、上記点に鑑み、コアタンク及びコアキャップの製造原価上昇を抑制しつつ、ろう付け不良の発生を防止することを目的とする。
【０００６】
【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、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熱交換コア（１３０）を備える排気熱交換装置であって、少なくとも１つの開口部（１４２）を有し、熱交換コア（１３０）が収納されたコアタンク（１４０）と、開口部（１４２）を閉塞するようにコアタンク（１４０）と嵌合した状態でろう付け接合されたコアキャップ（１４１）とを具備し、コアタンク（１４０）及びコアキャップ（１４１）のうち両者（１４０、１４１）が互いに接触する嵌合部（１４０ａ、１４１ａ）は、コアタンク（１４０）とコアキャップ（１４１）との嵌合方向（Ｄ）に対して互いに同方向に傾いていることを特徴とする。
【０００７】これにより、コアキャップ（１４１）を嵌合方向（Ｄ）に移動させれば（押し付ければ）、確実にコアタンク（１４０）及びコアキャップ（１４１）とを接触（嵌合）させることができる。
【０００８】したがって、コアタンク（１４０）及びコアキャップ（１４１）の製造公差を厳しく管理することなく、両者（１４０、１４１）を確実にろう付けすることができるので、コアタンク（１４０）及びコアキャップ（１４１）の製造原価上昇を抑制しつつ、ろう付け不良の発生を防止することができる。
【０００９】なお、請求項２に記載の発明のごとく、コアキャップ（１４１）をコアタンク（１４０）内に挿入されるようにコアタンク（１４０）に嵌合し、さらに、コアタンク（１４０）の嵌合部（１４０ａ、１４１ａ）を、先端側に向かうほど開口部（１４２）の開口面積が増大するように嵌合方向（Ｄ）に対して傾けることが望ましい。
【００１０】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。
【００１１】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）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エンジン（内燃機関）用のＥＧＲガス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ＥＧＲガス冷却装置（以下、ガスクーラと呼ぶ。）１００を用いたＥＧＲ（排気再循環装置）の模式図である。
【００１２】図１中、２００はディーゼルエンジン（以下、エンジンと略す。）であり、２１０はエンジン２００から排出される排気の一部をエンジン２００の吸気側に還流させる排気再循環管である。
【００１３】２２０は排気再循環管２１０の排気流れ途中に配設されて、エンジン２００の稼働状態に応じてＥＧＲガス量を調節する周知のＥＧＲバルブであり、ガスクーラ１００は、エンジン２００の排気側とＥＧＲバルブ２２０との間に配設されてＥＧＲガスとエンジン冷却水（以下、冷却水と略す。）との間で熱交換を行いＥＧＲガスを冷却する。
【００１４】次に、ガスクーラ１００の構造について述べる。
【００１５】図２はガスクーラ１００の外形図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ断面図であり、図５は図２のＣ−Ｃ断面図である。そして、図３〜５中、１１０はＥＧＲガスが流通する排気通路であり、１２０は冷却水（流体）が流通する冷却水通路（流体）通路である。
【００１６】そして、排気通路１１０内には、例えば図３に示すように、ＥＧＲガスとの接触面積を拡大してＥＧＲガスと冷却水との熱交換を促進するステンレス製のインナーフィン１１１が配設されており、このインナーフィン１１１は、排気通路１１０内においてＥＧＲガスの温度境界層が成長することを抑制すべく、ＥＧＲガス流れに対して直交する方向に互いにずれた部位を有する、いわゆるオフセット型のフィンである。
【００１７】また、冷却水通路１２０は、所定形状にプレス成形された積層プレート１３１、１３２を２枚一組としてその厚み方向（紙面上下方向）に積層することによって形成されており、この組をなす積層プレート１３１、１３２とインナーフィン１１１とを交互に積層することによってＥＧＲガスと冷却水とを熱交換する熱交換コア１３０が構成されている。
【００１８】また、１４０は熱交換コア１３０を収納する箱状のコアタンクであり、１４１は、コアタンク１４０に形成された熱交換コア１３０（積層プレート１３１、１３２）を組み込むための開口部１４２を閉塞するコアキャップ（コアプレート）である。そして、コアキャップ１４１は、コアタンク１４０の内壁に接触するようにコアタンク１４０に嵌合した（填め込まれた）状態で接合されている。
【００１９】なお、本実施形態では、積層プレート１３１、１３２、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１は耐食性に優れたステンレス製であり、これら１３１、１３２、１４０、１４１は、銅をろう材としてろう付け接合されている。
【００２０】そして、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１のうち両者１４０、１４１が互いに接触する嵌合部１４１ａ、１４１ａは、図６に示すように、コアタンク１４０とコアキャップ１４１との嵌合方向（開口部１４２の開口面と直交する方向）Ｄに対して互いに同方向に傾くように所定の曲率半径を有してテーパ状になっている。
【００２１】ところで、図２〜４中、１５１は冷却水を熱交換コア１３０に導く冷却水導入パイプ部であり、１５２は熱交換を終えた冷却水を排出する冷却水排出パイプ部である。また、１５３は排気をコアタンク１４０（排気通路１１０）に導入する排気導入ジョイント部であり、１５４は熱交換を終えた排気を排出する排気排出ジョイント部である。
【００２２】次に、ガスクーラ１００の製造方法について述べる。
【００２３】図３〜５に示すように、コアキャップ１４１の上に積層プレート１３１、１３２及びインナーフィン１１１を順次上方側に向けて積層して、コアキャップ１４１上に熱交換コア１３０を仮組みする（コア組工程）。
【００２４】次に、熱交換コア１３０の上方側から熱交換コア１３０を覆うようにコアタンク１４０を被せるとともに、治具にて上方側からコアタンク１４０を圧縮してコアキャップ１４１、熱交換コア１３０及びコアタンク１４０を仮固定する仮固定工程）。
【００２５】このとき、積層プレート１３１、１３２、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１の表面にろう材及び耐食性を向上させるメッキ処理等がなされているため、仮固定工程では、図７に示すように、ろう材及びメッキの厚みに相当する寸法δ分だけ、コアキャップ１４１がコアタンク１４０に対して紙面下方側（コアタンク１４０の外方側）にずれるように組み付け高さ寸法Ｈ１が増大する。
【００２６】そして、この状態で炉内で加熱ろう付けすると、ろう材流れ出して組み付け高さ寸法Ｈ１がコアタンク高さＨ２相当まで小さくなるとともに、治具による圧縮力によりコアキャップ１４１がコアタンク１４０内に組み込まれていき、図８に示すように、両者１４０、１４１が勘合した状態でろう付け接合される。
【００２７】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００２８】本実施形態によれば、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１のうち両者１４０、１４１が互いに接触する嵌合部１４１ａ、１４１ａが嵌合方向Ｄに対して互いに同方向に傾いているので、コアキャップ１４１を嵌合方向Ｄ（コアタンク１４０の内方側）に押し付ける（移動させる）ことで、図９に示すように、確実にコアタンク１４０及びコアキャップ１４１とを接触（嵌合）させることができる。
【００２９】したがって、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１の製造公差を厳しく管理することなく、両者１４０、１４１を確実にろう付けすることができるので、コアタンク１４０及びコアキャップ１４１の製造原価上昇を抑制しつつ、ろう付け不良の発生を防止することができる。
【００３０】また、両嵌合部１４０ａ、１４１ａが嵌合方向Ｄに対して互いに同方向に傾いているので、図６のＡ部に示すように、両嵌合部１４０ａ、１４１ａのなす角が鋭角状となり、ろう付け時に溶けて流れ出したろう材が溜まり易くなる。したがって、両嵌合部１４０ａ、１４１ａにろう材の固まり（フィレット）Ｆが形成されるので、両嵌合部１４０ａ、１４１ａをより強固にろう付け接合することができる。
【００３１】ところで、本実施形態では、コアタンク１４０をプレス加工（絞り加工）にて形成しているので、仮に、コアタンク１４０の嵌合部１４０ａが、先端側に向かうほど開口部１４２の開口面積が縮小するように嵌合方向Ｄに対して傾いたとすると、単純な方法ではプレス金型を抜くことができない。このため、コアタンク１４０を形成するために複数個のプレス金型を必要とするので、コアタンク１４０を製造するための設備投資が増大してしまう。
【００３２】これに対して、本実施形態では、コアタンク１４０の嵌合部１４０ａが、先端側に向かうほど開口部１４２の開口面積が拡大するように嵌合方向Ｄに対して傾いているので、容易にプレス金型を抜くことができ、コアタンク１４０を製造するための設備投資を抑制することができる。
【００３３】（第２実施形態）第１実施形態では、コアキャップ１４１の嵌合部１４１ａは、コアタンク１４０の外方側（コアキャップ１４１を挟んで熱交換コア１３０の反対側）に向けて屈曲するように形成されていたが、本実施形態は、図１０に示すように、コアキャップ１４１の嵌合部１４１ａを、コアタンク１４０の内方側（熱交換コア１３０の反対側）に向けて屈曲させて形成したっものである。
【００３４】（第３実施形態）第１、２実施形態では、板状の部材を屈曲させて（折り曲げて）コアキャップ１４１の嵌合部１４１ａを形成したが、本実施形態は、図１１に示すように、板厚の厚い板にてコアキャップ１４１を形成するとともに、コアキャップ１４１の端面をコアタンク１４０の嵌合部１４０ａと略平行となるようにテーパ状とすることにより嵌合部１４１ａを形成したものである。ここで、コアキャップ１４１の端面とは、板厚方向と直交する方向の端面を言うものである。
【００３５】（その他の実施形態）上述の実施形態では、ガスクーラ１００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。
【００３６】また、上述の実施形態では、コアタンク１４０の嵌合部１４０ａが、先端側に向かうほど開口部１４２の開口面積が拡大するように嵌合方向Ｄに対して傾いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、先端側に向かうほど開口部１４２の開口面積が縮小するように嵌合部１４０ａを嵌合方向Ｄに対して傾けてもよい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月１５日（１９９９．１２．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０００２２
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 洋二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７４１８５（Ｐ２００１−１７４１８５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３５６４５７ |
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