热交换器及具备该热交换器的排气热回收装置的制作方法

本发明涉及热交换器及具备该热交换器的排气热回收装置，尤其涉及适用于内燃机的热交换器及排气热回收装置。

背景技术：

为了应对提高能量效率的要求，各行业采取了将排出到大气中的气体的热量即排气热回收、将其再利用的对策。尤其在搭载有内燃机的汽车领域，为了提高综合热效率，正在推广在排气管中夹装将内燃机的废气的热回收的排气热回收装置、将通过与排气热进行热交换而被加热过的冷却介质供给促进暖机和提高供暖装置性能的技术。例如，在下述专利文献1中，公开了如下的排气热回收装置(记载于专利文献1的段落〔0008〕中)：在具备与废气进行热交换的热交换器、使废气在热交换器内迂回的旁路通道和开闭旁路通道的阀体的排气热回收装置中，具备与刚从热交换器排出的介质接触的温度启动致动器，如果介质温度达到预定值以上，则温度启动致动器伸展运动，驱动阀体开放。

作为上述排气热回收装置，专利文献1中公开了如下结构：进气锥、出气锥、旁通管、热交换器通过熔焊等互相气密性地嵌合固定的结构。公开了“旁通管和热交换器的上游侧端部嵌合到进气锥中、旁通管和热交换器的下游侧端部嵌合到出气锥中”的结构(记载在专利文献1的段落〔0013〕中，但是附注的标记省略了)，而且，对于热交换器，记载了“在壳体内9根扁平截面的传热管将其两端液密性地贯穿固定在隔板上”、“在2块隔板之间利用壳体内表面与传热管外表面形成介质流动的水套”的主旨内容(记载在上述文献的段落〔0014〕中，但是附注的标记省略了)。

并且，在下述专利文献2中，记载了如下热交换器：“层叠多层废气在内部流动的传热管、层叠的这些传热管收容在芯壳内、在该芯壳内设置导入介质的导入口和将被传热管加热后的介质排出的排出口，介质从导入口向排出口流动，同时废气在传热管的内部流动，在传热管的外周流动的介质被废气的热量加热，传热管层叠至少3层，通过层叠3层以上的传热管在传热管的上表面与芯壳之间、传热管与传热管之间、传热管的下表面与芯壳之间形成的流路在剖视图上形成4层以上，在传热管的侧面与芯壳之间形成介质向其他层流动的层间通道”；并提出了“利用流路关闭机构堵塞任意的层间通道”用的结构(记载在专利文献2的段落〔0009〕中)。

而且，专利文献2中记载了如下结构，“排气热回收装置包括以下部分：导入内燃机产生的废气的导入部件，经由上部通路连接在该导入部件上、顶端支承在气体流入部件上的热交换器，连接在该热交换器的后端部上、通过热交换器后的废气流动的气体流出部件，设置在热交换器的下方、没在上部通路内流动的废气流动的下部通路，用介质排出部的致动器支承部支承、靠介质的温度动作的温度致动器，以及设置在该温度致动器的顶端上、调节在上部通路中流动的废气的量的阀门机构(记载在专利文献2的段落〔0032〕中，但是附注的引用标记省略)。

并且，专利文献3中公开了下述热交换器：其包括形成为筒状的芯壳、层叠在该芯壳的内部且第1传热介质在其内部流动的热交换管、以所述第1传热介质的流动方向为基准贯穿支承所述热交换管的上游侧端部并且关闭所述芯壳的上游侧端部的上游侧端板、以及贯穿支承所述热交换管的下游侧端部并且关闭所述芯壳的下游侧端部的下游侧端板，在所述第1传热介质与在所述热交换管的外周流动的第2传热介质之间进行热交换；其特征在于，所述上游侧端板包括与所述芯壳连接的上游侧连接部件和结合在该上游侧连接部件上同时插入所述热交换管的上游侧底板，所述上游侧底板的板厚比所述上游侧连接部件的板厚要薄(记载在专利文献3的段落〔0009〕中)。并且，还公开了包括以下部分的热交换装置：导入作为所述第1传热介质的废气、将导入的所述第1传热介质分支成2条流路的分支部，从该分支部延伸的第1流路，从所述分支部沿着所述第1流路延伸的第2流路，安装在该第2流路中、从所述第1传热介质的热量中回收能量的所述热交换器，以及能够开闭所述第1流路或所述第2流路地设置的阀门(记载在上述文献的段落〔0016〕中)。

而且，在专利文献4中公开了下述多管式热交换器：在具备多层层叠的扁平传热管、围绕该扁平传热管的外周地形成的壳体、以及设置在该壳体的两端部上并且贯穿配置了所述扁平传热管的两端部的管座，在所述扁平传热管内部流动的废气与所述壳体内部流动的冷却介质之间进行热交换的方式的多管式热交换器中，具备设置将冷却水管路连接到端部的冷却水流入管、并且将根端部以覆盖由沿与所述壳体的长度方向大致垂直的方向设置的长孔构成的冷却水流入用开口部的方式连接到所述壳体的废气流入口一侧的端部上的冷却水分配器，并且在所述层叠的各扁平传热管之间的空间或者该空间及扁平传热管与壳体内表面之间的空间部内具有顶端指向废气流入口一侧的管座内侧面的至少一个地方的引导部件，而且所述引导部件至少在一个地方固定在所述扁平传热管上(记载在专利文献4的段落〔0019〕中)。

并且，在专利文献5中提出了具备下述结构的废气热交换器：即使在由于配置空间等的搭载限制而使设置在废气热交换器中的废气导入管的中心轴方向与废气热交换器内的废气通道延伸的方向倾斜的情况下，也能够提高制冷剂带来的废气的热交换效率(记载在专利文献5的段落〔0011〕中)。

另一方面，在专利文献6中公开了配置在废气流内、能够从废气流回收热能的热交换器，并记载了“该热交换器通过热交换流路以及将该流路旁通的旁通流路中的一个或者双方与调整控制废气流的阀部件连接，阀部件由外部致动器控制来根据废气、热交换器的工作极限和/或热能回收要求这样的运行条件来确定位置。热交换流路和旁通流路一直延伸到具有与排气系统的其他部件连接的出口的普通的回收器”等内容(记载在专利文献6的段落〔0007〕中)。而且，作为其一个实施方式，记载了在前方冷却板与相邻的内部冷却板之间形成最初的冷却室(腔室)、热交换芯内的最后的冷却室(腔室)形成在后方冷却板和与其相邻的内部冷却板之间的主旨内容(记载在该文献的段落〔0128〕中，但是省略了引用标记)。并且，参照图7a至7d说明了引用一对翅片组件，各翅片组件与不同的冷却板组合中的两块冷却板热接触的主旨内容(记载在该文献的段落〔0135〕中，但是省略了引用标记)。

而且，在下述专利文献7中，以用较少的结构部件使小型化成为可能为课题，提出了下述热交换器以及具备该热交换器的排气热回收装置：该热交换器为一种在壳体内进行废气与冷却介质之间的热交换的热交换器，具备并列设置在所述壳体内的多个热交换节段和液密性地结合在所述壳体上、以在彼此相邻的所述热交换节段的各间隙中形成冷却介质流路的方式支承所述多个热交换节段的密封部件；构成所述多个热交换节段的各热交换节段具备只在一个面上具有开口、至少该开口的外侧利用所述密封部件液密性地密封的框体和收容在该框体内、具有仅允许预定方向的废气流的多条流路并且在这些流路的上游侧和下游侧具有气体导入流路和气体排出流路的导引部件；在各个所述框体的开口具有与所述气体导入流路连通的气体导入口和与所述气体排出流路连通的气体排出口(记载在专利文献7的段落〔0012〕中)。

【专利文献1】日本特开2008－157211号公报

【专利文献2】日本特开2012－132614号公报

【专利文献3】日本特开2015－25405号公报

【专利文献4】日本特开2014－194296号公报

【专利文献5】日本特开2013－213424号公报

【专利文献6】美国专利申请公开2014/0251579号公报

【专利文献7】国际申请公开wo2016/140068号公报

对于上述各专利文献公开的热交换器，例如在专利文献1中采用了这样的结构：使用“9根传热管”，在应用于排气热回收装置之际，“旁通管和热交换器的上游侧端部嵌合到进气锥中、旁通管和热交换器的下游侧端部嵌合到出气锥中”。并且，在专利文献2中采用了这样的结构：使用“3根以上的传热管”的热交换器，在应用于排气热回收装置之际，具备：“导入内燃机产生的废气的导入部件，经由上部通路连接在该导入部件上、顶端支承在气体流入部件上的热交换器，以及连接在该热交换器的后端部上、供通过了热交换器的废气流动的气体流出部件”。

上列专利文献1至5公开的热交换器都是在两侧端部设置导入废气的“进气锥”、“导入部件”等，并且设置了排出废气的“出气锥”、“气体流出部件”等，基本上需要包含主体部的3个部件，被期望热交换器进一步小型化。并且，为了将废气均匀地导入热交换器，有必要想出包含结合在其前后的部件的对策，各专利文献中提出的方案都是复杂的结构，不容易小型化。而且，都是仅热交换器小型化不能立即带来排气热回收装置小型化，组装等也不容易。

在内燃机搭载的排气热回收装置中，在内燃机和冷却介质处于低温状态的冷启动时，有必要使冷却介质快速地升温，有必要尽量抑制导入废气的迂回流路的热损失，但由于上述“进气锥”、“导入部件”的热容量大，因此要求降低质量和表面积。并且，在向汽车搭载之际，作为装置整体要求进一步小型化。而且，从与热交换器中的冷却介质有效地进行热交换的观点出发，专利文献1至5公开的热交换器和排气热回收装置也不能够满足最近要求的性能。因此，维持所希望的热交换效率的同时尤其是使迂回流路所占据的热容量和空间最小化成为紧迫的问题。

另一方面，专利文献6中公开的热交换器的基本结构与上述各热交换器不同，没有设置单独部件的“进气锥”和“出气进锥”，但包含它们的大型阀装置(valvebody)安装在主体部上，也不一定能应对小型化的要求。即，专利文献6中的有关热交换的结构尽管是与使冷却介质通过废气中这样的前述各热交换器实质上为相同的结构，但由于在与上述阀装置的关系上为大型且复杂的结构，需要大量的零部件，因此小型化不容易。

并且，虽然专利文献7中提出了用少的结构部件使小型化成为可能的热交换器和排气热回收装置，但希望能更小型化、有效地回收热量。

技术实现要素：

因此，本发明以在进行废气与冷却介质之间的热交换的热交换器中用少的结构零部件使进一步小型化成为可能为课题。

并且，本发明以提供下述排气热回收装置为课题：在热交换器内使通过内燃机的迂回流路的废气与冷却介质进行热交换以回收排气热的排气热回收装置中，通过包括迂回流路地适当构成热交换器能够小型并且进行有效的热回收。

为了达到上述目的，本发明的在壳体内进行废气与冷却介质的热交换的热交换器具备：在所述壳体内并列设置的多个热交换节段，与所述壳体液密性地结合、在彼此相邻的所述热交换节段的各间隙以及所述壳体的内表面与所述热交换节段之间形成冷却介质流路地支承所述多个热交换节段的密封部件，形成在所述壳体上、与所述冷却介质流路连通的冷却介质导入口和冷却介质排出口，以及夹装在该冷却介质导入口与冷却介质排出口之间、保持所述多个热交换节段的保持件，该保持件具备具有遮挡所述多个热交换节段中彼此相邻的2个热交换节段之间的与所述冷却介质导入口相对置一侧的间隙的一部分的遮挡部、并将从所述冷却介质导入口导入的所述冷却介质引导到所述冷却介质流路的整流部；构成所述多个热交换节段的各热交换节段具备：仅在一个面上具有开口、至少该开口的外侧利用所述密封部件液密性地密封的框体，以及收容在该框体内、具有仅允许预定方向的废气流的多条流路，同时在该多条流路的上游侧和下游侧具有气体导入流路和气体排出流路的导引部件；在各个所述框体的开口具有与所述气体导入流路连通的气体导入口，同时具有与所述气体排出流路连通的气体排出口。例如，上述框体能够形成为仅在长度方向的一个面上有开口的长方体形状，但在这种情况下，上述预定方向为长度方向。

所述保持件中的所述整流部可以采用具有设置在所述遮挡部的两侧、沿所述冷却介质导入口方向延伸的一对延伸部的结构。并且，所述整流部可以采用具有遮挡所述多个热交换节段中的两外侧的热交换节段的外侧面与所述壳体的内表面之间的至少所述冷却介质导入口侧的间隙的一部分的外侧遮挡部的结构。

在上述热交换器中，所述多个热交换节段的各个所述导引部件具备将一张热交换用板材弯曲、形成为具有连续的s形截面的波形的翅片(日语：フィン)的结构，也可以采用该翅片的延伸方向的一个侧面遮挡所述气体导入口与所述气体排出口之间的所述框体的开口，该翅片的两端面一侧分别与所述气体导入口和所述气体排出口连通地配置的结构。

可以采用所述密封部件具有平行地形成的多条缝隙，所述框体的开口的外侧分别嵌合到该缝隙内来支承所述多个热交换节段的结构。而且，所述密封部件也可以采用具有支承所述多个热交换节段的平板部和围绕该平板部的外边缘直立设置的预定宽度的结合部的结构。并且，在构成所述多个热交换节段的每一个的所述框体中，所述气体排出口的开口面积比所述气体导入口的开口面积小。

并且，本发明的排气热回收装置具备：导入内燃机的废气的主排气流路，从该主排气流路的一部分分岐而构成气体导入口、同时与该主排气流路的其他部分汇合而构成气体排出口的迂回流路，以及在壳体内使通过该迂回流路的废气与冷却介质进行热交换从而回收排气热的热交换器；该热交换器具备：在所述壳体内并列设置的多个热交换节段，与所述壳体液密性地结合、在彼此相邻的所述热交换节段的各间隙以及所述壳体的内表面与所述热交换节段之间形成冷却介质流路地支承所述多个热交换节段的密封部件，形成在所述壳体上、与所述冷却介质流路连通的冷却介质导入口和冷却介质排出口，以及夹装在该冷却介质导入口与冷却介质排出口之间、保持所述多个热交换节段的保持件，该保持件具备具有遮挡所述多个热交换节段中彼此相邻的2个热交换节段之间的与所述冷却介质导入口相对置一侧的间隙的一部分的遮挡部、并将从所述冷却介质导入口导入的所述冷却介质引导到所述冷却介质流路的整流部；构成所述多个热交换节段的各热交换节段具备：仅在一个面上具有开口、至少该开口的外侧利用所述密封部件液密性地密封的框体，以及收容在该框体内、具有仅允许预定方向的废气流的多条流路，同时在该多条流路的上游侧和下游侧具有气体导入流路和气体排出流路的导引部件；在各个所述框体的开口具有与所述气体导入流路连通的气体导入口，该气体导入口构成所述迂回流路的气体导入口，同时在各个所述框体的开口具有与所述气体排出流路连通的气体排出口，该气体排出口构成所述迂回流路的气体排出口。

所述保持件中的所述整流部可以采用具有设置在所述遮挡部的两侧、沿所述冷却介质导入口方向延伸的一对延伸部的结构。并且，所述整流部可以采用具有遮挡所述多个热交换节段中两外侧的热交换节段的外侧面与所述壳体的内表面之间的、至少所述冷却介质导入口侧的间隙的一部分的外侧遮挡部的结构。

在上述排气热回收装置中，可以采用所述多个热交换节段的各个所述导引部件具备将一张热交换用板材弯曲、形成为具有连续的s形截面的波形的翅片，该翅片的延伸方向的一个侧面遮挡所述气体导入口与所述气体排出口之间的所述框体的开口，该翅片的两端面侧分别与所述气体导入口和所述气体排出口连通地配置的结构。

所述密封部件可以采用具有平行地形成的多条缝隙，所述框体的开口的外侧分别嵌合到该缝隙内来支承所述多个热交换节段的结构。而且，可以采用所述密封部件具有支承所述多个热交换节段的平板部和围绕该平板部的外边缘直立设置的预定宽度的结合部的结构。并且，可以采用在构成所述多个热交换节段的每一个的所述框体中，所述气体排出口的开口面积比所述气体导入口的开口面积小。

发明的效果：本发明由于像上述那样地构成，因此取得以下效果。即，本发明在壳体内进行废气与冷却介质之间的热交换的热交换器中具备：在壳体内并列设置的多个热交换节段，与壳体液密性地结合、在彼此相邻的热交换节段的各间隙以及壳体的内表面与热交换节段之间形成冷却介质流路地支承多个热交换节段的密封部件，形成在壳体上、与冷却介质流路连通的冷却介质导入口和冷却介质排出口，以及夹装在该冷却介质导入口与冷却介质排出口之间、保持多个热交换节段的保持件，该保持件具备具有遮挡多个热交换节段中彼此相邻的2个热交换节段之间的与冷却介质导入口相对置一侧的间隙的一部分的遮挡部、并将从冷却介质导入口导入的冷却介质引导到冷却介质流路的整流部；构成多个热交换节段的各热交换节段具备：仅在一个面上具有开口、至少该开口的外侧利用密封部件液密性地密封的框体，以及收容在该框体内、具有仅允许预定方向的废气流的多条流路，同时在该多条流路的上游侧和下游侧具有气体导入流路和气体排出流路的导引部件；在各个框体的开口具有与气体导入流路连通的气体导入口，同时具有与气体排出流路连通的气体排出口。由于使废气通到冷却介质中，因此能够尽量减少必要的空间并且进行有效的热交换，能够进一步小型化。

上述保持件中的整流部如果采用遮挡多个热交换节段中的彼此相邻的2个热交换节段之间的与冷却介质导入口相对置一侧的间隙的一部分的遮挡部的结构的话，能够使冷却介质适当并且顺畅地在各热交换节段之间循环。而且，整流部如果采用具有设置在遮挡部的两侧、沿冷却介质导入口方向延伸的一对延伸部的结构的话，能够使冷却介质适当并且顺畅地在各热交换节段之间循环。并且，整流部如果采用具有遮挡多个热交换节段中的两外侧的热交换节段的外侧面与壳体的内表面之间的至少冷却介质导入口侧的间隙的一部分的外侧遮挡部的结构的话，能够使冷却介质适当并且顺畅地在两外侧的热交换节段的外侧面与壳体的内表面之间循环。

在上述热交换器中，如果多个热交换节段的各个导引部件采用具备将一张热交换用板材弯曲、形成为具有连续的s形截面的波形的翅片的结构，翅片的延伸方向的一个侧面遮挡气体导入口与气体排出口之间的框体的开口，翅片的两端面侧分别与气体导入口和气体排出口连通地配置的结构的话，能够容易并且适当地将热交换效率良好的导引部件组装到各热交换节段内。

而且，在上述热交换器中，如果密封部件采用具有平行地形成的多条缝隙，框体的开口的外侧分别嵌合到缝隙内来支承多个热交换节段的结构的话，能够容易并且适当地液密性地密封各热交换节段的框体。尤其如果采用具有支承多个热交换节段的平板部和围绕平板部的外边缘直立设置的预定宽度的结合部的密封部件的话，能够有效地降低从各热交换节段传递给密封部件的结合对象的热量。而且，在构成多个热交换节段的每一个的框体中，如果使气体排出口的开口面积比气体导入口的开口面积小的话，能够进一步小型化。

并且，在本发明的排气热回收装置中，具备：导入内燃机的废气的主排气流路，从主排气流路的一部分分岐而构成气体导入口、同时与主排气流路的其他部分汇合而构成气体排出口的迂回流路，以及在壳体内使通过迂回流路的废气与冷却介质进行热交换从而回收排气热的热交换器；热交换器具备：在壳体内并列设置的多个热交换节段，与壳体液密性地结合、在彼此相邻的热交换节段的各间隙以及壳体的内表面与热交换节段之间形成冷却介质流路地支承多个热交换节段的密封部件，形成在壳体上、与冷却介质流路连通的冷却介质导入口和冷却介质排出口，以及夹装在冷却介质导入口与冷却介质排出口之间、保持多个热交换节段的保持件，保持件具备具有遮挡多个热交换节段中彼此相邻的2个热交换节段之间的与冷却介质导入口相对置一侧的间隙的一部分的遮挡部、并将从冷却介质导入口导入的冷却介质引导到冷却介质流路的整流部；构成多个热交换节段的各热交换节段具备：仅在一个面上具有开口、至少开口的外侧利用密封部件液密性地密封的框体，以及收容在框体内、具有仅允许预定方向的废气流的多条流路，同时在多条流路的上游侧和下游侧具有气体导入流路和气体排出流路的导引部件；在各个框体的开口具有与气体导入流路连通的气体导入口，气体导入口构成迂回流路的气体导入口，同时在各个框体的开口具有与气体排出流路连通的气体排出口，气体排出口构成迂回流路的气体排出口。由于这些原因，能够尽量减小迂回流路的热容量及其所必要的空间，能够进行有效的热回收，不仅能够使热交换器小型化，而且能够使整个排气热回收装置小型化。

上述保持件中的整流部如果采用具有遮挡多个热交换节段中的彼此相邻的2个热交换节段之间的与冷却介质导入口相对置一侧的间隙的一部分的遮挡部的结构的话，能够使冷却介质适当并且顺畅地在各热交换节段之间循环。而且，整流部如果采用具有设置在遮挡部的两侧、沿冷却介质导入口方向延伸的一对延伸部的结构的话，能够使冷却介质适当并且顺畅地在各热交换节段之间循环。并且，整流部如果采用具有遮挡多个热交换节段中的两外侧的热交换节段的外侧面与壳体的内表面之间的至少冷却介质导入口侧的间隙的一部分的外侧遮挡部的结构的话，能够使冷却介质适当并且顺畅地在两外侧的热交换节段的外侧面与壳体的内表面之间循环。

在上述排气热回收装置中，如果多个热交换节段的各个导引部件采用具备将一张热交换用板材弯曲、形成为具有连续的s形截面的波形的翅片，翅片的延伸方向的一个侧面遮挡气体导入口与气体排出口之间的框体的开口，翅片的两端面侧与各个气体导入口和气体排出口连通地配置的结构的话，能够容易并且适当地将热交换效率良好的导引部件组装到各热交换节段内。

如果上述密封部件采用具有平行地形成的多条缝隙，框体的开口的外侧分别嵌合到缝隙内来支承多个热交换节段的结构的话，能够容易并且适当地液密性地密封各热交换节段的框体。尤其如果采用具有支承多个热交换节段的平板部和围绕平板部的外边缘直立设置的预定宽度的结合部的密封部件的话，能够有效地降低从各热交换节段传递给密封部件的结合对象的热量。而且，在构成多个热交换节段的每一个的框体中，如果使气体排出口的开口面积比气体导入口的开口面积小的话，能够进一步小型化。

附图说明

图1为具备本发明一个实施方式所涉及的热交换器的排气热回收装置的横向剖视图；

图2为表示本发明一个实施方式所涉及的热交换器中冷却介质的流动的局部剖视图；

图3为本发明一个实施方式所涉及的排气热回收装置的纵剖视图；

图4为表示本发明一个实施方式中的相邻的热交换节段之间的关系的剖视图；

图5为表示构成提供给本发明一个实施方式的热交换节段的零部件等的组装前状态的立体图；

图6为表示提供给本发明一个实施方式的热交换节段和保持件的组装状态的立体图；

图7为从壳体的开口一侧看本发明一个实施方式所涉及的热交换器的立体图；

图8为提供给本发明一个实施方式的隔壁部件的立体图；

图9为构成提供给本发明一个实施方式的热交换节段的框体的盖部件的纵剖视图；

图10为构成提供给本发明一个实施方式的热交换节段的框体的主视图；

图11为表示多个热交换节段和保持件安装在提供给本发明一个实施方式的密封部件上的状态的俯视图；

图12为表示热交换节段和保持件安装在提供给本发明一个实施方式的密封部件上的状态的侧视图；

图13为提供给本发明一个实施方式的上壳体的侧视图；

图14为提供给本发明一个实施方式的上壳体的纵剖视图；

图15为本发明一个实施方式所涉及的排气热回收装置的局部剖视图；

图16为本发明一个实施方式所涉及的排气热回收装置的俯视图；

图17为本发明一个实施方式所涉及的排气热回收装置的主视图；

图18为具备本发明的其他实施方式所涉及的热交换器的排气热回收装置的横向剖视图；

图19为表示本发明的其他实施方式所涉及的热交换器中的冷却介质的流动的局部剖视图；

图20为本发明的其他实施方式所涉及的排气热回收装置的纵剖视图；

图21为表示本发明的其他实施方式中相邻的热交换节段之间的关系的剖视图；

图22为表示构成提供给本发明的其他实施方式的热交换节段的零部件等的组装前状态的立体图；

图23为表示提供给本发明的其他实施方式的热交换节段和保持件的组装状态的立体图；

图24为从壳体的开口侧看本发明的其他实施方式所涉及的热交换器的立体图；

图25为提供给本发明的其他实施方式的隔壁部件的立体图；

图26为表示多个热交换节段和保持件安装在提供给本发明的其他实施方式的密封部件上的状态的俯视图；

图27为表示热交换节段和保持件安装在提供给本发明的其他实施方式的密封部件上的状态的侧视图；

图28为本发明的其他实施方式所涉及的排气热回收装置的局部剖视图；

图29为表示提供给本发明的其他实施方式的其他形态所涉及的保持件的立体图；

图30为表示提供给本发明的其他实施方式的再一其他形态所涉及的保持件的立体图；

图31为表示提供给本发明的其他实施方式的另外形态所涉及的保持件的立体图；

图32为表示提供给本发明的其他实施方式的再一另外形态所涉及的保持件的立体图。

图中，1—热交换器；2—主排气流路；2a—分支部；2b—汇合部；3—迂回流路；3a、11a—气体导入口；3b、11b—气体排出口；4—阀装置；10—热交换节段；11—框体；12—导引部件；13—翅片；21—上壳体；21b—冷却介质导入口；21c—冷却介质排出口；22—下壳体；23—密封部件；24—保持件；24s—支承部；24x、24y、24z—整流部；24xa、24xb、24ya、24yb—外侧遮挡部(整流部)；24xc—遮挡部(整流部)；24xd—延伸部(整流部)；24xg、24yg—梳齿(整流部)；25、26—隔壁部件；27—金属丝网；28—支架；41—第1阀部件；42—配重(第2阀部件)；43—轴部件；50—致动器

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的优选实施方式。图1至图3为表示具备本发明一个实施方式所涉及的热交换器1的排气热回收装置的图，具备：导入内燃机(未图示)的废气的主排气流路2，从该主排气流路2分支并与主排气流路2汇合的迂回流路3，以及进行通过该迂回流路3的废气与冷却介质之间的热交换从而回收排气热的热交换器1。在本实施方式中，排气热回收装置的壳体20由配置在主排气流路2的(搭载在车辆上的状态下)上方的上壳体21和与之结合的下壳体22形成为框体形状，利用密封部件23液密性地分离。另外，在本实施方式中，通过2个部件22a和22b结合构成下壳体22，一个部件22a上结合有导入管22c。而且，设置有开闭主排气流路2与迂回流路3的连通的阀装置4，首先对热交换器1进行说明。

本实施方式的热交换器1的壳体由排气热回收装置的上壳体21构成，如图1至图7所示，具有多个(本实施方式为6个)热交换节段(以10为代表表示)，各热交换节段10由只有一面开口的框体11和收容在该框体11内的导引部件12构成。本实施方式的框体11形成为长度方向的下侧平面部开口的长方体形状，但也可以形成为例如两侧面为正方形、下侧平面部开口的长方体形状，或者形成为在图1等的上方具有圆弧状曲面、两侧面为半圆形、下侧平面部开口的形状等。

各导引部件12具有仅允许预定方向(本实施方式为框体11的长度方向)的废气流动的多条流路gp，并且在其上游侧和下游侧具有气体导入流路gi和气体排出流路go，如后面将叙述的那样，各框体11的开口具有与气体导入流路gi连通的气体导入口11a，并且具有与气体排出流路go连通的气体排出口11b。上述6个热交换节段10隔开预定的间隙平行配置，被在与各热交换节段10的开口面10a相同一侧具有开口21a的上壳体21围绕。因此，6个热交换节段10收容在上壳体21内，由设置在各热交换节段10的预定方向(框体11的长度方向)前后的气体导入口11a和气体排出口11b分别构成迂回流路3的气体导入口3a和气体排出口3b。

上述热交换器1液密性地分隔上壳体21的内部，具备至少将框体11的开口的外侧液密地密封的密封部件23。如图5和图6所示，该密封部件23具有平板部23f和围绕该平板部23f的外边缘直立设置的预定宽度的结合部23c，在平板部23f的6个地方平行地设置缝隙(用23a为代表表示)。如图1所示，本实施方式的密封部件23在结合部23c夹持在上壳体21与下壳体22之间的状态下结合。上壳体21为图13和图14所示的框体形状，在大致一条直线上形成有冷却介质导入口21b和冷却介质排出口21c。并且，如图1至图3所示，由保持件24保持的多个热交换节段10的结构为，配置在上壳体21内的冷却介质导入口21b与冷却介质排出口21c之间。另外，导入侧管道ftb嵌合到冷却介质导入口21b中，排出侧管道ftc嵌合到冷却介质排出口21c中。

如图5所示，各热交换节段10在用保持件24保持的状态下嵌合到各缝隙23a中并焊接，成为图6(及后述的图11和图12)所示的组装状态，像图1和图2所示那样收容到上壳体21内。结果，在上壳体21和密封部件23的内表面与6个热交换节段10的外周面之间，以及这些热交换节段10彼此相邻的框体11、11之间的间隙中形成冷却介质流路fp。如上所述，在本实施方式中，由于冷却介质导入口21b和冷却介质排出口21c形成在大致一条直线上，因此确保冷却介质流路fp内冷却介质顺畅地流动，同时像下面详述的那样，利用保持件24确保适合于热交换的流动。

本实施方式的保持件24如图5和图6所示具有コ字形截面，利用上面的支承部24s和侧面部24sa、24sb保持各热交换节段10，在保持件24与上壳体21的内表面之间以及各热交换节段10之间构成冷却介质流路fp，并且具有下述整流部，从冷却介质导入口21b导入的冷却介质被该整流部引导到各冷却介质流路fp。本实施方式的整流部在冷却介质导入口21b和冷却介质排出口21c附近分别具有外侧遮挡部24xa、24xb、24ya、24yb，同时在与冷却介质导入口21b相对置一侧具有遮挡部24xc和一对延伸部24xd、24xd。另外，在侧面部24sa、24sb的中央部内侧，形成有l字形的凸起部24t，供后述的定位用。

本实施方式的外侧遮挡部24xa、24xb、24ya、24yb为各侧面部24sa、24sb的两端部向外侧弯曲的部分，构成宽度大致相同的干涉板。即，在外侧遮挡部24xa、24xb、24ya、24yb的侧端面与上壳体21的内侧面之间形成预定宽度的间隙，在这些间隙中也构成冷却介质流路fp。而且，在外侧遮挡部24xa、24xb的冷却介质导入口21b一侧的端部下方分别形成有延伸部24xe、24xf，如图11所示，在这些端面与密封部件23的内侧面之间形成细小间隙，在各热交换节段10热膨胀时，延伸部24xe、24xf的端面能够与密封部件23的内侧面相抵接，维持上述冷却介质流路fp。

另一方面，遮挡部24xc为遮挡彼此相邻的2个热交换节段10、10之间的与冷却介质导入口21b相对置一侧的间隙的一部分(图1至图6的上部)的结构，在本实施方式中，如图5和图6所示，从支承部24s的一端部(冷却介质导入口21b一侧的端部)延伸到下方，遮挡中央的热交换节段10、10之间的上部。并且，遮挡部24xc的顶端宽度形成很宽，以便安装保持件24之际与两侧的热交换节段10、10的端面相抵接。而且，在遮挡部24xc的两侧设置有沿冷却介质导入口21b的方向延伸的一对延伸部24xd、24xd，从冷却介质导入口21b导入的冷却介质被沿图6的下方和左右方向引导。如图1所示，各延伸部24xd的顶端与导入侧管道ftb的顶端相抵接，各延伸部24xd供导入侧管道ftb嵌合到冷却介质导入口21b内时的定位(止动件)使用。

如图5(及后述的图10)所示，各热交换节段10的框体11的2个盖部件11x和11y的开口侧壁部结合，形成为(长度方向的一个面开口的)长方体形状。在盖部件11x、11y的开口部中央延伸形成有卡合片11z，当盖部件11x和11y结合时，两卡合片11z重合，能够保持导引部件12(后述的翅片13)。如图2至图6所示，各框体11在其气体导入口11a一侧具有向外突出的3个凸起部(以11p为代表来表示)，以最外侧的热交换节段10的凸起部11p与保持件24的侧面部24sa、24sb的内表面相抵接的方式配设。因此，冷却介质能够通过各凸起部11p之间和保持件24的内表面之间，同时还能通过上述各间隙。

而且，在各框体11上除了形成有上述凸起部11p外，还形成有多个突起形的凸起部11q、11r，如图4所示，由凸起部11p、11q、11r限定相邻的框体11、11之间的间隙，同时像图2所示那样，在安装保持件24之际，用中央的凸起部11r和保持件24内侧的凸起部24t进行上下和左右方向的定位。因此，由保持件24的整流部(24xa等)像图1及图2中用实线箭头表示的那样引导冷却介质，例如，由于能够使各热交换节段10的宽度方向的中间部冷却介质的流速快、在端部流速慢地进行调整，因此在各热交换节段10内能够均匀地进行热交换。另外，虽然在图1中凸起部11p、11q、11r因为与气体的流动无关，考虑到可视性而省略了图示，但在框体11内与图5的盖部件11x的内表面一样表示了各凸起部的里侧(凹陷部)。

如图1、图3、图4和图5所示，本实施方式的各热交换节段10的导引部件12由一张热交换用板材弯曲形成为具有连续的s形截面的波浪形的翅片13构成。并且，如图1和图7所示，翅片13的延伸方向的一个侧面13a遮挡框体11的长度方向的开口，同时翅片13的两端面13b、13c分别与气体导入口11a(进而与迂回流路3的气体导入口3a)和气体排出口11b(进而与迂回流路3的气体排出口3b)连通地配置。因此，构成图1所示的废气的流路(gi、gp、go)，废气像虚线箭头所示地流动。即，通过使虚线箭头所示的废气通到图1中实线箭头表示的冷却介质中进行有效的热交换。

如图1和图7所示，在上述各框体11中，气体排出口11b的开口面积设定为比气体导入口11a的开口面积小(换言之，气体导入口11a的开口面积比气体排出口11b的开口面积大)。具体为，在热交换器1实际的使用状态下(实车搭载运行时)，根据对热交换器1导入和排出的气体的温度和流量以及导入和排出的冷却介质的温度和流量等计算对各热交换节段10的最大和最小热量，对于迂回流路3的气流适当设定成为瓶颈的气体导入口11a的开口面积(流路面积)和气体排出口11b的开口面积(流路面积)。

在这种情况下，由于迂回流路3的气流经由翅片13进行热交换，体积流量减少，因此，即使像上述那样将气体排出口11b的开口面积设定为比气体导入口11a的开口面积小，也能够确保必要的流路面积。因此，在本实施方式中，通过将气体导入口11a的开口面积乘以预定的系数(小于1)设定气体排出口11b的开口面积。结果，框体11小型化成为可能，支承它的密封部件23甚至壳体(上壳体21)的小型化成为可能。并且，在本实施方式中，如从图5(和图7)可知的那样，能够根据翅片13(一个侧面13a)相对于框体11的长度方向的开口的配置，适当调整气体导入口11a和气体排出口11b的开口面积的比例。

在上述盖部件11x和11y结合(或者框体11与翅片13结合)之际，通过焊接等适当地气密性或者液密性地固定，但在各热交换节段10嵌合到各缝隙23a中后的焊接时，利用前述保持件24有效地结合。因此，框体11中的上述长度方向的开口能够利用翅片13的延伸方向的一个侧面13a分离成气体导入口11a一侧和气体排出口11b一侧。除此以外，既可以将另外的部件(未图示)结合到框体11上，或者也可以与框体11一体地形成闭合部(未图示)。而且，像图1和图3所示那样，在框体11与下壳体22之间安装有起缓冲部件作用的金属丝网27。

下面参照图5和图6以及图9至图14按主要结构零部件的组装顺序对上述热交换器1进行说明。图9中表示纵剖面的盖部件11x和与之形状大致相同的盖部件11y以两者的开口侧壁部重合的方式结合，形成图10所示的框体11。因此，如图5所示，当在翅片13收容到框体11内的状态下盖部件11x和11y结合时，构成图6所示的6个热交换节段10中的一个。

如图5所示，在密封部件23上的6个地方平行地形成有缝隙23a，当各热交换节段10嵌合到各缝隙23a中时，像图6(及图11和图12)所示那样地支承。接着，用图5所示的保持件24的两侧面部24sa和24sb夹持6个热交换节段10，同时像图6所示那样，以遮挡与冷却介质导入口21b相对置一侧的2个热交换节段10、10之间的间隙的上部的方式配设遮挡部24xc，在构成6个热交换节段10的各框体11被保持件24保持的状态下，通过焊接结合到密封部件23上。因此，由于保持件24起结合工序时的夹具的作用，因此没有像以前那样需要另外的结合工序用的夹具，能够迅速并且顺畅地结合。

另一方面，提供给本实施方式的排气热回收装置的阀装置4安装在下壳体22上，如图1所示，在下壳体22内形成有从主排气流路2分支到迂回流路3的分支部2a和从迂回流路3(经由后述的第2阀部件42)汇合到主排气流路2的汇合部2b。并且，具有阀座25a的隔壁部件25结合到部件22a上，由此分支部2a与汇合部2b分离。另外，隔壁部件25具有图8所示的形状，像图7所示地配置。

如图1所示，阀装置4具备：开闭主排气流路2的第1阀部件41，开闭迂回流路3的第2阀部件42，支承这些第1和第2阀部件41、42的单一轴部件43，以及围绕轴部件43地保持、支承在下壳体22的至少一个侧面(本实施方式中为图3的左侧侧面)上的保持部件44；由致动器50(图15所示)旋转驱动轴部件43。本实施方式的第2阀部件由结合在圆板状第1阀部件41的顶端部上的配重42构成，以转动自由地轴支在保持部件44上的轴部件43为中心、与第1阀部件41一体地进行枢轴动作。因此，当第1阀部件41将主排气流路2打开时，配重42的顶端限制迂回流路3，起第2阀部件的作用。由此，能够适当地抑制主排气流路2连通时(非热交换时)高温的废气流入迂回流路3内。

如图3所示，下壳体22上固定有支架28，阀装置4的保持部件44支承在该支架28上。收容在该保持部件44内、转动自由地支承的轴部件43延伸到下壳体22的外侧，由一端被支架28卡合的复位弹簧45朝预定位置(第1阀部件41的闭合位置)的方向施力。而且，在轴部件43的顶端部安装有手柄46，如图15所示，构成致动器50的杆体50a的顶端部50d能够与手柄46的端部46a相抵接地配设。并且，如图15至图17所示，如下地配置管线：内燃机(未图示)的冷却介质经由导入侧管道ftb从冷却介质导入口21b导入到上壳体21内，从冷却介质排出口21c排出的热交换后的高温冷却介质经由排出侧管道ftc和温度检测部ftx回流到内燃机(未图示)内。

如图15所示，在本实施方式中作为致动器50使用了与以往相同的内置有温度敏感蜡(日文：温度感応ワックス)的温度敏感部件(热电偶)50b，根据温度检测部ftx内热交换后的冷却介质温度使温度敏感部件50b克服复位弹簧50c的施力而向前驱动杆体50a，但也可以使用负压驱动式致动器、电动机等。

对于上述结构的排气热回收装置，图1至图3所示的形态表示了在内燃机(未图示)预热过程中(低温时)优先回收排气热使冷却介质快速地升温、供暖机和供暖装置使用的状态，但也可以是主排气流路2被第1阀部件41完全关闭、同时迂回流路3全开的状态。由此，像用虚线箭头表示废气的流动那样，从排气管(未图示)流入的废气全部从气体导入口11a(迂回流路3的气体导入口3a)流入热交换器1，主动地回收热量(冷却)，从气体排出口11b(迂回流路3的气体排出口3b)向主排气流路2内排出。另外，在预热过程(低温时)中，优选用第1阀部件41使主排气流路2变成全闭的状态，但由于废气不必完全遮断，因此，主排气流路2的排气流量只要减少必要的量就可以，没有必要变成全闭状态，也可以是稍微打开的状态。

另一方面，在内燃机(未图示)中速旋转至高速旋转时的排气效率优先时，第1和第2阀部件41、42被像图1中用双点划线表示的那样驱动，使主排气流路2变成全开状态，同时使迂回流路3(气体排出口3b)变成被第2阀部件42大致完全关闭的状态，废气几乎全部从主排气流路2向排气管(未图示)排出。

图18至图32为本发明其他实施方式所涉及的热交换器，下面对与图1至图17所示的实施方式的结构部件实质上相同的结构部件，或者具有相同功能的结构部件添加与图1至图17相同的标记，省略重复的说明。并且，与前述图9、图10、图13和图14相对应的图面省略。在图18至图32所示的实施方式中，由于主要是保持件24的结构与前述实施方式不同，因此下面以保持件24和与之相关联的结构为中心进行说明。

如图22和图23所示，本实施方式的整流部(24x、24y)为梳子形状，构成这些梳子的7个梳齿中的除与两外侧的梳齿相对应的外侧遮挡部24xa、24xb、24ya、24yb以外的5个梳齿(以24xg、24yg为代表表示)，上述6个热交换节段10安装在彼此相邻的各间隙中，对各间隙构成冷却介质流路(标记省略)。另外，5个梳齿(24xg)中的中央的梳齿与图5和图6的遮挡部24xc相对应。并且，在本实施方式中，整流部的梳齿从与各框体11的与密封部件23相对的面相抵接地配设的框形支承部24s(因此具有开口24h)沿密封部件23的方向延伸，同时沿(框体11的长度方向)隔开预定距离平行地配设。并且，在整流部中，5个梳齿(24xc、24yc)形成得比作为两外侧的梳齿的外侧遮挡部24xa、24xb、24ya、24yb短，在外侧遮挡部24xa、24xb、24ya、24yb的内侧如图22所示形成有具有间隙(s)的阶梯。

如图22至图27所示，各框体11在其气体导入口11a一侧具有向外突出的一对凸起部11p、11p，作为两外侧的梳齿的外侧遮挡部24xa、24xb与这些凸起部11p、11p相抵接地配设。因此，在外侧遮挡部24xa、24xb与框体11的外表面之间形成间隙(s)，冷却介质的大部分被外侧遮挡部24xa、24xb引导到下方，并且冷却介质的一部分能够通过间隙(s)。而且，各框体11上除了上述凸起部11p之外，还形成有多个突起状的凸起部11q、11r，如图21所示，由凸起部11p、11q、11r规定相邻的框体11、11之间的间隙，同时像图23所示那样，气体导入口11a一侧的彼此相邻的凸起部11r、11r供外侧遮挡部24xa、24xb定位用。另外，在气体排出口11b一侧没有形成上述凸起部11p、11r，而形成有多个凸起部11q。因此，冷却介质像图18和图19中用实线箭头表示的那样被保持件24的整流部(24x、24y)引导，例如，由于能够使各热交换节段10的宽度方向的中间部冷却介质的流速快、在端部变慢地进行调整，因此能够在各热交换节段10内均匀地进行热交换。

本实施方式中的各热交换节段10与前述实施方式同样地构成。并且，在各框体11中气体排出口11b的开口面积设定为比气体导入口11a的开口面积小(换言之，气体导入口11a的开口面积比气体排出口11b的开口面积大)，在热交换器1的实际使用状态下(实车搭载运行时)，根据对热交换器1的导入和排出的气体的温度和流量以及导入和排出的冷却介质的温度和流量等计算对各热交换节段10的最大和最小热量，适当设定气体导入口11a的开口面积(流路面积)和气体排出口11b的开口面积(流路面积)。例如，与前述实施方式同样，能够根据翅片13(一个侧面13a)相对于框体11的长度方向的开口的配置来适当调整气体导入口11a与气体排出口11b的开口面积的比例。

在结合上述盖部件11x和11y(或者结合框体11与翅片13)之际，通过焊接等适当气密性或液密性地固定，但在各热交换节段10嵌合到各缝隙23a中以后焊接时，利用保持件24有效地进行结合。另外，如图18和图19所示，在框体11与下壳体22(及保持部件44)之间夹装有起缓冲部件作用的金属丝网27。在本实施方式的热交换器1中，纵剖面与图9相同的盖部件11x和形状与之大致相同的盖部件11y使两者的开口侧壁部重合地结合，形成与图10相同的框体11，如图22所示，如果在翅片13收容到框体11内的状态下盖部件11x与11y结合，则构成图23所示的6个热交换节段10中的一个。

如图22所示，在密封部件23的6个地方平行地形成有缝隙23a，当各热交换节段10嵌合到各缝隙23a中时，被如图22所示地支承。接着，图22所示的保持件24的梳齿24xg和24yg夹装在6个热交换节段10的相邻的各间隙中，同时像图22所示那样，作为两外侧梳齿的外侧遮挡部24xa、24xb分别与两侧的热交换节段10的凸起部11p、11p相抵接地配设，构成6个热交换节段10的各框体11在用保持件24保持的状态下通过焊接结合到密封部件23上。因此，在本实施方式中，由于保持件24起结合工序时的夹具的作用，因此不像以前那样需要另外的结合工序用夹具，能够迅速并且顺畅地结合。

另外，提供给本实施方式的排气热回收装置的阀装置4与前述实施方式同样，但在本实施方式中，具有连通孔26a的隔壁部件26支承于部件22b，隔壁部件25和26位于图24和图25所示的位置关系。并且，保持部件44为看起来仅支承在下壳体22的一个(图20的左侧)侧面上的悬臂支承结构，由于该保持部件44嵌合在图25所示的隔壁部件25的连通孔25b、25b中，两端支承在隔壁部件25上，因此实质上为两端支承结构。因此，当第1阀部件41将主排气流路2打开时，配重42的顶端进入隔壁部件26的连通孔26a内，限制迂回流路3，起第2阀部件的作用。并且如图28所示，内燃机(未图示)的冷却介质经由导入侧管道ftb从冷却介质导入口21b导入上壳体21内，从冷却介质排出口21c排出的热交换后的高温冷却介质经由排出侧管道ftc和温度检测部ftx回流到内燃机(未图示)内地铺设管线。

因此，在本实施方式的排气热回收装置中，使内燃机(未图示)暖机过程(低温时)中废气的流动像图18中用虚线箭头表示的那样，从排气管(未图示)流入的废气全部从气体导入口11a(迂回流路3的气体导入口3a)流入热交换器1，主动地回收热量(冷却)，从气体排出口11b(迂回流路3的气体排出口3b)向主排气流路2内排出。另一方面，在内燃机(未图示)中速旋转至高速旋转时的排气效率优先时，第1和第2阀部件41、42像图18中双点划线表示那样被驱动，主排气流路2变成全开状态，同时迂回流路3(气体排出口3b)变成被第2阀部件42几乎完全关闭的状态，废气几乎全部从主排气流路2向排气管(未图示)排出。

图29为表示提供给上述其他实施方式的保持件的其他形态的图，与图22所示的实施方式相比。2个梳子形状的整流部(24x、24y)之间的间隔窄、支承部24s宽度小地形成。图30为表示提供给上述其他实施方式的保持件的再一其他形态的图，具有3个梳子形状的整流部(24x、24y、24z)，它们的梳齿从支承部24s沿密封部件23方向延伸，同时沿(框体11的长度方向)隔开预定距离平行地配设。构成整流部(24x、24y、24z)的各梳子的7个梳齿中的除两外侧的5个梳齿夹装在上述6个热交换节段10彼此相邻的各间隙中，构成相对各间隙的冷却介质流路。并且，在整流部(24z)中也与整流部(24x、24y)同样，5个梳齿比两外侧的梳齿(外侧遮挡部)短地形成，在外侧遮挡部的内侧形成具有间隙(s)的阶梯，确保流路。

并且，图31为表示提供给上述其他实施方式的保持件的另外形态的图，没有设置前述形态中的支承部24s，独立的2个梳子形状的整流部(24x、24y)沿框体11的长度方向隔开预定距离平行地配设。图32为表示提供给上述其他实施方式的保持件的再一另外形态的图，该形态也没有设置支承部24s，独立的3个梳子形状的整流部(24x、24y、24z)沿框体11的长度方向隔开预定距离平行地配设。图29至图32中的其他结构由于与图18等表示的结构相同，因此与图18等实质上相同的结构部件添加与图18等相同的标记，将说明省略。

另外，并不局限于图1和图3以及图18和图20所示的搭载在车辆上状态下的多个热交换节段10的配置，各热交换节段10也可以在沿图1和图3以及图18和图20的纸面上下方向层叠的状态下搭载在车辆上。并且，本发明的排气热回收装置以上述热交换器1、主排气流路2和迂回流路3为基本结构，并不局限于装置的用途、名称。即，并不停留在夹装于内燃机的排气管中的狭义的排气热回收器，例如，对于像搭载在内燃机中的所谓egr制冷器那样以冷却废气为目的结果却回收了排气热的装置，应用本发明也能够取得所希望的效果。