(57)【要約】【課題】熱交換器の個数を増やすことなしに冷却水の沸騰を抑制可能な排気冷却システムを提供する。【解決手段】ＥＧＲガスクーラ１００へエンジン冷却回路Ｅおよびインバータ冷却回路Ｖの両方から冷却液を導入している。さらに、インバータ冷却回路Ｖから導入される冷却液の温度がエンジン冷却回路Ｅから導入される冷却液の温度よりも低い。これにより、ＥＧＲガス冷却システム１構成部品の点数および組み付け工数低減を図りつつ、ＥＧＲガスクーラ１００を１個用いて、ＥＧＲガスクーラ１００のＥＧＲガス入り口付近における冷却液の温度を従来の排気冷却システムの場合よりも低下させ、ＥＧＲガスクーラ１００における交換熱量を増大させることができる。したがって、ＥＧＲガスクーラ１００における冷却液の沸騰（特にＥＧＲガス入り口近傍で発生しやすい）を確実に防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液を循環させてエンジン各部を冷却する第１冷却回路と、
冷却液を循環させてエンジンとは別の被冷却装置を冷却する第２冷却回路と、
互いに並んで配置されたエンジンの排気が流れる排気通路および冷却液が流れる冷却液通路を有して排気と冷却液との間で熱交換させる熱交換器と、を備え、
前記第２冷却回路における冷却液温度は前記第１冷却回路における冷却液温度より低く設定され、
前記熱交換器の前記冷却液通路内へ前記第１冷却回路の冷却液および前記第２冷却回路の冷却液を導入することを特徴とする排気冷却システム。
【請求項２】
前記熱交換器において、前記排気通路内における排気の流れ方向および前記冷却液通路内における冷却液の流れ方向は略同一方向であることを特徴とする請求項１に記載の排気冷却システム。
【請求項３】
前記熱交換器において、前記排気通路内における排気の流れ方向および前記冷却液通路内における冷却液の流れ方向は互いに反対方向であることを特徴とする請求項１に記載の排気冷却システム。
【請求項４】
前記熱交換器における前記第２冷却回路の冷却液の前記冷却液通路への導入位置は、前記熱交換器の熱交換範囲の中央部よりも前記排気通路の上流側であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の排気冷却システム。
【請求項５】
前記被冷却装置は電動機を駆動制御するインバータ装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の排気冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気を冷却水により冷却する排気冷却システムに関し、エンジンの排気再循環システムに適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
排気冷却システムは、主にエンジンの排気再循環システムに適用されている。排気再循環システム（以降、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）と表す）は、エンジンから排出された排気の一部（以降、ＥＧＲガスと表す）をエンジンの吸気管へ流入させて再度エンジンの燃焼室へ供給するもので、それによって、排気に含まれる窒素酸化物（以降、ＮＯｘと表す）量を低減させることができる。
【０００３】
近年、車両用エンジンの排気規制強化に伴って、ＥＧＲガスをエンジン冷却水により冷却してから吸気管へ供給することが行われている。これは、ＥＧＲガス温度を低下させてエンジン燃焼室へ供給することによりＥＧＲによるＮＯｘ低減効果がより高まること、さらに、ＥＧＲガス温度を適切な温度まで低下させることによりＮＯｘ排出量低減に加えて排気微粒子（いわゆるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ））の排出量をも同時に低減することができるからである。
【０００４】
また、車両用エンジンの排気規制強化に伴い、ＥＧＲを実施するエンジンの運転条件範囲が拡大されＥＧＲガス量が増加している。このため、ＥＧＲガスをエンジン冷却水により冷却する熱交換器内において冷却水の沸騰が発生する可能性がある。冷却水が沸騰するとＥＧＲガス温度を適正値まで冷却することが困難となる。この問題を解決するために、従来の排気冷却システムでは、たとえばＥＧＲガスを冷却するための熱交換器をＥＧＲガスの流れ方向に二分割し、ＥＧＲガス流れの上流側の熱交換器にはエンジン冷却水回路から冷却水を供給し、ＥＧＲガス流れの下流側の熱交換器にはエンジン冷却水回路とは独立した冷却水回路から冷却水を供給するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−３１５３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の排気冷却システムでは、ＥＧＲガスを冷却するための熱交換器をＥＧＲガスの流れ方向に二分割している。すなわち、２個の熱交換器を直列に配置している。そのため、排気冷却システムを構成する部品点数が増加し、配管の接続箇所の増加により組み付け工数が増大する。また、排気冷却システムの体格も大型化する。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、熱交換器の個数を増やすことなしに冷却水の沸騰を抑制して排気冷却能力を高めることができる排気冷却システム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】
【０００７】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の排気冷却システムは、冷却液を循環させてエンジン各部を冷却する第１冷却回路と、冷却液を循環させてエンジンとは別の被冷却装置を冷却する第２冷却回路と、互いに並んで配置されたエンジンの排気が流れる排気通路および冷却液が流れる冷却液通路を有して排気と冷却液との間で熱交換させる熱交換器と、を備え、第２冷却回路における冷却液温度は第１冷却回路における冷却液温度より低く設定され、熱交換器の冷却液通路内へ第１冷却回路の冷却液および第２冷却回路の冷却液を導入することを特徴としている。
【０００９】
従来の排気冷却システムでは、２個の熱交換器を直列に配置し、排気流れの上流側の熱交換器へはエンジン本体を冷却する冷却回路から冷却液を導入し、排気流れの下流側の熱交換器へはエンジン本体を冷却する冷却回路とは独立した冷却回路から冷却液を導入している。このため、排気冷却システムを構成する部品点数、および配管の接続箇所の増加により組み付け工数が増大する。また、排気冷却システムの体格も大型化する。また、排気流れの上流側の熱交換器へはエンジン本体を冷却する冷却回路から冷却液を導入しているが、エンジン冷却回路の冷却液温度は比較的高温であるため、熱交換器の排気流れ上流部分において冷却液の沸騰が発生する可能性がある。
【００１０】
これに対して、本発明の請求項１に記載の排気冷却システムの構成によれば、熱交換器内へ、第１冷却回路の冷却液と第２冷却回路の冷却液とが同時に導入されるとともに、第２冷却回路の冷却液温度は、エンジン冷却回路である第１冷却回路の冷却液温度より低くなるように設定されている。したがって、熱交換器における交換熱量を、従来の排気冷却システムの上流側熱交換器よりも増大させることができる。これにより、熱交換器の排気流れ上流部分における冷却液の沸騰発生を抑制できる。さらに、熱交換器を一個として従来の排気冷却システムの下流側熱交換器を不要にできる。以上により、熱交換器の個数を増やすことなしに冷却液の沸騰を抑制して排気冷却能力を高めることができる排気冷却システムを提供することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の排気冷却システムは、熱交換器において、排気通路内における排気の流れ方向および冷却液通路内における冷却液の流れ方向は略同一方向であることを特徴としている。
【００１２】
上述の構成によれば、熱交換器において冷却液温度が最も低い部分である冷却液通路内への冷却液導入位置は、熱交換器において排気温度が最も高い部分である排気通路の上流部分に対応していることになる。これにより、排気温度が最高となる部分、言い換えると、従来の排気冷却システムでは冷却液の沸騰が発生し易かった部分において排気温度と冷却液温度との温度差を最大にすることができる。したがって、この部分において冷却液が排気から熱を受けることによる冷却液温度上昇度合いを抑制して、冷却液の沸騰を効果的に防止することができる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の排気冷却システムは、熱交換器において、排気通路内における排気の流れ方向および冷却液通路内における冷却液の流れ方向は互いに反対方向であることを特徴としている。
【００１４】
排気通路内における排気の流れ方向および冷却液通路内における冷却液の流れ方向は互いに反対方向である場合、排気と冷却液との温度差は、熱交換器の熱交換可能範囲の全長においてほぼ一定となる。これにより、熱交換器における熱交換効率を高めることができる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の排気冷却システムは、熱交換器における第２冷却回路の冷却液の冷却液通路への導入位置は、熱交換器の熱交換範囲の中央部よりも排気通路の上流側であることを特徴としている。
【００１６】
熱交換器内において排気と冷却液との間で熱交換が行われるためには、所定の熱交換範囲（長さ）が必要である。また、冷却液の沸騰を抑制するためには、熱交換器において排気温度が高い部分である熱交換器の排気流れ上流部分に対応する冷却液温度をより低くすることが効果的である。
【００１７】
以上から、本発明の請求項４に記載の排気冷却システムによれば、エンジン冷却回路である第１冷却回路の冷却液よりも温度が低い第２冷却回路の冷却液を、熱交換器の熱交換範囲の中央部よりも排気通路の上流側に導入することにより、熱交換器において排気温度が高い部分である熱交換器の排気流れ上流部分における冷却液温度を効果的に低下させることができるので、冷却液の沸騰を確実に防止することができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の排気冷却システムは、被冷却装置は電動機を駆動制御するインバータ装置であることを特徴としている。
【００１９】
この場合、電動機としては、たとえばハイブリッド車の走行用電動機等がある。この電動機駆動制御用のインバータ装置の冷却は、インバータ装置に使用されている半導体等各種電子部品の温度をその許容温度以下に維持することが主目的である。一般的に、電子部品の許容温度は、エンジン本体を構成する材質、たとえば鋳鉄、合金鋼等の許容温度よりも低い。したがって、第２冷却回路の冷却液温度はエンジン冷却回路の冷却液温度より低くなる。したがって、被冷却装置は電動機を駆動制御するインバータ装置とすることにより、本発明の効果が良好に得られる排気冷却システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態による排気冷却システムを、エンジンであるディーゼルエンジン（以降、エンジンと表す）が備えるＥＧＲ（排気再循環）システムにおけるＥＧＲガス冷却システム１に適用した場合を例に、図に基づいて説明する。本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１が装着されたエンジン２０は、ハイブリッド自動車の走行用動力源として使用されるものである。ハイブリッド自動車は、走行用動力源としてエンジン２０および電動機３１を備えている。電動機３１は、ハイブリッド自動車に搭載されるバッテリ（図示せず）を電力源としてインバータ３０を介して駆動制御される。ハイブリッド自動車の作動時においては、エンジン２０のみ、電動機３１のみ、エンジン２０および電動機３１の両方の３モードのいずれかに、負荷条件に応じて切り替えられている。
【００２１】
ＥＧＲシステムは、エンジンの排気ガスの一部を吸気管へ導いて吸入空気と一緒に再度燃焼室へ導入するものである。排気冷却システムであるＥＧＲガス冷却システム１は、この吸気管へ導入される排気、すなわちＥＧＲガスの温度を低下させるためのものである。ＥＧＲガス冷却システム１は、図１に示すように、排気の一部を吸気管２３へ導くためのＥＧＲ管２６、２７、ＥＧＲ管２６、２７の途中に設置された熱交換器であるＥＧＲガスクーラ１００、ＥＧＲ管２６の途中に設けられたＥＧＲバルブ２５を備えている。ＥＧＲガスクーラ１００は、その中をＥＧＲガスおよびエンジン２０の冷却液を通過させて両者間で熱交換させ、それによりＥＧＲガス温度を低下させている。ＥＧＲバルブ２５は、ＥＧＲガス流量を調節するものである。ＥＧＲバルブ２５は図示しないアクチュエータにより開度を調節され、エンジン２０の運転条件に応じて常に最適なＥＧＲガス流量が得られるように制御されている。排気管２４からＥＧＲ管２６へ流入した排気、つまりＥＧＲガスは、図１中において矢印で示すように、ＥＧＲバルブ２６→ＥＧＲガスクーラ１００→ＥＧＲ管２７の方向へ流れ、吸気管２３内へ流入する。
【００２２】
本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１は、大きくは２つの冷却回路を備えている。すなわち、冷却液を循環させてエンジン２０各部を冷却する第１冷却回路としてのエンジン冷却回路Ｅ、および冷却液を循環させてエンジン２０とは別の被冷却装置であるインバータ３０を冷却する第２冷却回路としてのインバータ冷却回路Ｖ、を備えている。エンジン冷却回路Ｅおよびインバータ冷却回路Ｖは、図１に示すように、冷却液の経路を部分的に共用している。エンジン冷却回路Ｅは、図１に示すように、ポンプ２１→エンジン２０→分岐点Ａ→ラジエータ２２→ポンプ２１の方向に循環する経路である。インバータ冷却回路Ｖは、ポンプ２８→インバータ３０→ＥＧＲガスクーラ１００→分岐点Ｂ→ラジエータ２９→ポンプ２９の方向に循環する経路である。
【００２３】
本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１では、ＥＧＲガスを冷却する熱交換器であるＥＧＲガスクーラ１００へ、上述したエンジン冷却回路Ｅおよびインバータ冷却回路Ｖの両方の冷却回路から冷却液を導入している。すなわち、図１に示すように、ＥＧＲガスクーラ１００における冷却液入り口である入り口パイプ１４１は、エンジン冷却回路Ｅの分岐点Ｃに連通し、同じくＥＧＲガスクーラ１００における冷却液入り口である入り口パイプ１４２は、インバータ冷却回路Ｖのインバータ３０に連通している。インバータ冷却回路Ｖからの冷却液のＥＧＲガスクーラ１００への導入口である入り口パイプ１４２は、エンジン冷却回路Ｅからの冷却液のＥＧＲガスクーラ１００への導入口である入り口パイプ１４１と図２に示すように対向して設けられている。つまり、入り口パイプ１４２は、ＥＧＲガスクーラ１００の熱交換範囲であるエンジン冷却回路Ｅからの冷却液の流路長さの中央部よりも上流側に設けられている。ＥＧＲガスクーラ１００における冷却液出口である出口パイプ１４３は、図１に示すように、分岐点Ｂを介してエンジン冷却回路Ｅおよびインバータ冷却回路Ｖの両方に連通している。正確に言えば、ＥＧＲガスクーラ１００はインバータ冷却回路Ｖの一部を形成しているが、ＥＧＲガスクーラ１００をただの配管に置き換えてもインバータ冷却回路Ｖは成立し、インバータ３０を冷却する機能を果たすことができる。エンジン冷却回路Ｅから分岐点Ｃ、入り口パイプ１４１を経てＥＧＲガスクーラ１００へ導入された冷却液、およびインバータ冷却回路Ｖから入り口パイプ１４２を経てＥＧＲガスクーラ１００へ導入された冷却液は、ＥＧＲガスクーラ１００内で混合されてＥＧＲガスクーラ１００内を図２中において実線矢印で示すように流れて、出口パイプ１４３からＥＧＲガスクーラ１００外へ流出する。そして、分岐点Ｂに至り、エンジン冷却回路Ｅとインバータ冷却回路Ｖへ分かれていく。
【００２４】
次に、本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１に用いられているＥＧＲガスクーラ１００の構成について説明する。
【００２５】
ＥＧＲガスクーラ１００は、大きくは、図３に示すように、内部にインナーフィン１２０が配設されるチューブ１１０を積層して形成されたチューブ積層体１６０と、チューブ積層体１６０の長手方向両端に設けられたケーシング１３０と、ケーシング１３０の長手方向両端に設けられたガス側タンク１５１、１５２と、ガス側タンク１５１、１５２に設けられた接続フランジ１５１ａ、１５２ａ等から構成されている。ＥＧＲガスクーラ１００を構成する各部材は、エンジンの排気ガスおよび冷却水に直接触れるため、耐腐食性および高温強度に優れるステンレス鋼材料から形成されるとともに、ろう付け、あるいは溶接により接合されている。
【００２６】
ＥＧＲガスクーラ１００において、排気であるＥＧＲガスと冷却液との熱交換が行われる部材であるチューブ積層体１６０は、図５に示すように、断面が扁平長方形状を成す管部材として形成されるチューブ１１０を複数個積層して形成されている。チューブ１１０は、図５に示すように、２枚のチューブプレート１１０ａ、１１０ｂから形成されている。各チューブプレート１１０ａ、１１０ｂは、プレス加工またはロール加工によって平板から断面がコの字形状となるように成形されている。コの字形状の開口側はチューブ１１０の扁平長方形状断面の短辺に対応し、開口側は短辺の略中央で互いに接合されている。両チューブプレート１１０ａ、１１０ｂにより囲まれた空間が、排気ガスが流れるＥＧＲガス通路１１４を形成している。
【００２７】
ここで、チューブ１１０の構成について説明する。
【００２８】
チューブ１１０を形成する両プレート１１０ａ、１１０ｂは、プレス加工により形成される。このプレス加工により、チューブ基本面１１１に、図５に示すように、凸部１１２および凹部１１３が設けられる。なお、本発明に第１実施形態によるＥＧＲガスクーラ１００では、積層された複数のチューブ１１０は、すべて同一の形状・仕様としている。したがって、複数のチューブ１１０を積層してなる積層体の両端に位置するチューブ１１０における最外面１１１ａもチューブ基本面１１１と同一の構成（凸部１１２、凹部１１３）となっている。
【００２９】
凸部１１２は、図５に示すように、チューブ基本面１１１の表面から外方に向けて突出するようにプレス加工された打出し部であり、チューブ基本面１１１の外周部において連続する堰のように形成されている。
【００３０】
チューブ１１０の内部には、図５に示すように、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１２０が配設されている。インナーフィン１２０は、チューブ１１０の組付け工程において、チューブプレート１１０ａおよびチューブプレート１１０ｂを接合する際に両チューブプレート１１０ａ、１１０ｂ間にインナーフィン１２０を挟んで同時に接合することにより、チューブ１１０内に設置される。
【００３１】
凹部１１３は、図５に示すように、チューブ側面１１８に沿った凸部１１２の一部をチューブ基本面１１１側にへこませて形成されている。本発明に第１実施形態によるＥＧＲガスクーラ１００では、凹部１１３の凸部１１２からのへこみ寸法をチューブ基本面１１１に対する凸部１１２の突出し寸法と等しくなるように設定している。すなわち、凹部１１３の底部がチューブ基本面１１１と同一面となっている。実際には、凸部１１２を、チューブ基本面１１１の全周に亘り形するのではなく、一部分を除いて突出させて形成することにより、突出せずに残った部分が凹部１１３を形成している。凹部１１３は、チューブ基本面１１１当たり４箇所、つまり、チューブ基本面１１１の両長辺上且つ両長辺の両端側となる位置に設けられている。複数のチューブ１１０が積層されると、隣接するチューブ１１０間にチューブ基本面１１１および凸部１１２に囲まれた空間として、冷却液の流路である冷却液通路１１５が形成される。また、複数のチューブ１１０が積層されると、隣接する２つのチューブ１１０の凹部１１３により、冷却液通路１１５の入り口あるいは出口となる開口孔１１９が形成される。チューブ積層体１６０が完成すると、その長手方向両端の端面に、図４に示すように、ＥＧＲガスの流路であるＥＧＲガス通路１１４が開口し、チューブ積層体１６０の対向する側面の長手方向両端部分に、図４に示すように、冷却液流路入り口あるいは出口となる開口孔１１９が開口している。
【００３２】
チューブ積層体１６０の外周には、図４に示すように、ケーシング１３０が各チューブ１１０に接合固定されている。ケーシング１３０は、図４に示すように、ケーシングプレート１３０ａ、１３０ｂから構成されている。ケーシングプレート１３０ａ、１３０ｂは、板材にプレス加工等を施して形成されている。チューブ積層体１６にケーシング１３０が接合された後、ケーシング１３０の長手方向両端に、図４に示すように、ガス側タンク１５１、１５２がそれぞれ接合される。ガス側タンク１５１、１５２も、ケーシングプレート１３０ａ、１３０ｂと同様に板材にプレス加工等を施して形成されている。ガス側タンク１５１、１５２には、図３に示すように、フランジ１５１ａ、１５２ａがそれぞれ接合されている。ＥＧＲガスクーラ１００は、図１に示すように、フランジ１５１ａを介してＥＧＲ管２６に、フランジ１５２ａを介してＥＧＲ管２７に接続されている。ＥＧＲガスクーラ１００において、ガス側タンク１５１はＥＧＲガスの入り口、ガス側タンク１５２はＥＧＲガスの出口となる。また、ケーシング１３０においてチューブ積層体１６０の開口孔１１９に対応した位置には、図４に示すように、冷却液入り口パイプ１４１、１４２、および冷却液出口パイプ１４３が接合されている。すなわち、チューブ積層体１６０のＥＧＲガス入り口側に冷却液入り口パイプ１４１、１４２が、チューブ積層体１６０のＥＧＲガス出口側に冷却液出口パイプ１４３が、それぞれ設けられている。なお、チューブ積層体１６０において冷却液出口パイプ１４３と対向する側の開口孔１１９はケーシング１３０により覆われて袋小路状となっている。
【００３３】
ここで、本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１の作動、主にＥＧＲガスクーラ１００に係る、排気ガスであるＥＧＲガス、および冷却液の流れについて説明する。
【００３４】
ＥＧＲガスは、ガス側タンク１５１を経て、チューブ積層体１６０のＥＧＲガス通路１１４へ流入し、ＥＧＲガス通路１１４を通過して、ガス側タンク１５２を経て、ＥＧＲガスクーラ１００外へ流出する。一方、冷却液は、冷却液入り口パイプ１４１、１４２を経てチューブ積層体１６０の開口孔１１９から冷却液通路１１５へ流入し、冷却液通路１１５を通過して、開口孔１１９を経て冷却液出口パイプ１４３からＥＧＲガスクーラ１００外へ流出する。冷却液入り口パイプ１４１へは、図１に示すように、エンジン冷却回路Ｅの分岐点Ｃから冷却液が導入される。冷却液入り口パイプ１４２へは、図１に示すように、インバータ冷却回路Ｖから冷却液が導入される。本発明の第１実施形態によるＥＧＲガスクーラ１００においては、ＥＧＲガスおよび冷却液間で熱交換が行われるチューブ積層体１６０において、ＥＧＲガス通路１１４内のＥＧＲガスの流れ方向と冷却液通路１１５内の冷却液の流れ方向とは同一方向であり、両者はいわゆる並行流となっている。ＥＧＲガスおよび冷却液は、ＥＧＲガスクーラ１００のチューブ積層体１６０を通過する際に、両者の間で熱交換が行われる。すなわち、数百℃から７００℃のＥＧＲガスから９０℃前後の冷却液へ熱伝達が行われ、ＥＧＲガス温後が低下し冷却される。一方、ＥＧＲガスから熱を受けて温度上昇した冷却液は、ＥＧＲガスクーラ１００から流出してラジエータ２２およびラジエータ２９で放熱して冷却され、再びＥＧＲガスクーラ１００へ循環する。
【００３５】
ＥＧＲガス冷却システム１は、ＥＧＲ実施中、すなわちエンジン２０の運転中に作動する。ハイブリッド自動車の場合、エンジン２０が作動中であるときに電動機３１も運転される場合と電動機３１が停止される場合の二通りがある。エンジン２０および電動機３１の両方が作動中であるときは、ポンプ２１およびポンプ２８の両方が運転されており、ＥＧＲガスクーラ１００の冷却液出口１４３から流出した冷却液は、分岐点Ｂにおいて、両ポンプ２１、２８の吸入圧力に応じた流量で分配される。一方、エンジン２０は運転されるが電動機３１は停止される場合は、インバータ３０は作動していないので冷却の必要はなく、ポンプ２１のみ運転されポンプ２８は停止されている。したがって、冷却液はエンジン冷却回路Ｅ内を循環し、インバータ冷却回路Ｖ内に冷却液の流れは生じない。しかしながら、インバータ冷却回路Ｖ内の冷却液温度はエンジン冷却回路Ｅ内の冷却液温度よりも低いので、電動機３１が停止中であっても、ポンプ２８を運転してインバータ冷却回路Ｖ内の冷却液を循環させてＥＧＲガスクーラ１００へ導入すれば、ＥＧＲガス冷却能力を向上させることができる。
【００３６】
次に、以上説明したように構成した、本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１の作用効果について説明する。
【００３７】
本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１では、ＥＧＲガスクーラ１００へエンジン冷却回路Ｅおよびインバータ冷却回路Ｖの両方から冷却液を導入している。さらに、インバータ冷却回路Ｖから導入される冷却液の温度がエンジン冷却回路Ｅから導入される冷却液の温度よりも低く設定されている。これは、インバータ３０の許容温度、詳しくはインバータ３０を構成する各種半導体等の電子部品の許容温度が、エンジン２０の許容温度よりも低いことによる。つまり、エンジン２０の許容温度は、高温時における燃焼室、吸排気弁機構等を構成する金属材料の強度低下度合いが所定値以下であるように設定されるが、それらは、半導体等電子部品の許容温度と比べるとはるかに高いためである。本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１では、インバータ冷却回路Ｖからの冷却液を、ＥＧＲガスクーラ１００の熱交換範囲であるチューブ積層体１６０のＥＧＲガス流れ方向長さの中央部よりもＥＧＲ通路１１４の上流側に導入している。言い換えると、ＥＧＲガスクーラ１００のチューブ積層体１６０におけるＥＧＲガス温度のより高温領域に対応した位置に導入している。これにより、ＥＧＲガスクーラ１００のＥＧＲガス入り口付近における冷却液の温度を、従来の排気冷却システム、すなわちエンジン冷却回路Ｅのみから冷却液を導入しているＥＧＲガス冷却システムの場合よりも低下させ、ＥＧＲガスクーラ１００における交換熱量を、従来の排気冷却システムよりも増大させることができる。したがって、ＥＧＲガスクーラ１００における冷却液の沸騰（特にＥＧＲガス入り口近傍で発生しやすい）を確実に防止することができる。
【００３８】
また、従来の排気冷却システムでは兆列に接続された２個の熱交換器を用いているが、本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１では、熱交換器であるＥＧＲガスクーラ１００を一個用いることにより、ＥＧＲガス冷却システム１構成部品の点数低減、組み付け工数低減を図ることができる。
【００３９】
また、本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１は、ＥＧＲガスクーラ１内において、ＥＧＲガスの流れ方向および冷却液の流れ方向を略同一方向、つまり互いに並行としている。このような構成においては、ＥＧＲガスクーラ１において冷却液温度が最も低い部分であるチューブ積層体１６０の冷却液入り口１４１と、ＥＧＲガスクーラ１００においてＥＧＲガス温度が最も高い部分であるチューブ積層体１６０のＥＧＲガス通路１１４入り口とが対応している。すなわち、ＥＧＲガス温度が最高となる部分、言い換えると、従来の排気冷却システムでは冷却液の沸騰が発生し易かった部分においてＥＧＲガス温度と冷却液温度との温度差を最大にして冷却能力を高めることができる。したがって、ＥＧＲガスクーラ１００内における冷却液の沸騰を効果的に抑制することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１は、本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１に対して、熱交換器であるＥＧＲガスクーラを変更したものであり、それ以外の構成は本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１と同一である。本発明の第２実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１では、ＥＧＲガスクーラ１００に替えてＥＧＲガスクーラ２００を用いている。ＥＧＲガスクーラ２００では、熱交換が行われるチューブ積層体２６０内におけるＥＧＲガスの流れ方向および冷却液の流れ方向を略反対方向となっている。すなわち、図６に示すように、ＥＧＲガスクーラ２００において、ＥＧＲガス流の下流側端部近傍に冷却液入り口２４１が、ＥＧＲガス流の上流側端部近傍に冷却液出口２４３がそれぞれ設けられている。また、図７に示すように、ＥＧＲガスクーラ２００の熱交換範囲であるチューブ積層体２６０のＥＧＲガス流れ方向長さの中央部よりも上流側に冷却液入り口２４２が設けられている。冷却液入り口２４１へは、図６に示すように、エンジン冷却回路Ｅからの冷却液が導入され、冷却液入り口２４２へは、インバータ冷却回路Ｖからの冷却液が導入されている。本発明の第２実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１のＥＧＲガスクーラ２００では、図７に示すように、チューブ積層体２６０内においてＥＧＲガスの流れ方向（図７中白抜き矢印）と冷却液の流れ方向（図７中実線矢印）とは反対方向となっている。
【００４１】
本発明の第２実施形態によるＥＧＲガスクーラ２００によれば、チューブ積層体２６０のＥＧＲガスの入り口において、ＥＧＲガス温度は最高且つ冷却液温度も最高となっており、チューブ積層体２６０のＥＧＲガスの出口において、ＥＧＲガス温度は最低且つ冷却液温度も最低となっている。したがって、ＥＧＲガス温度と冷却液温度との差は、熱交換範囲の全域においてほぼ一定となる。これにより、熱交換器における熱交換効率を高めることができる。
【００４２】
また、冷却液は、冷却液入り口２４１から冷却液出口２４３へ向かってチューブ積層体２６０内を流れると、冷却液出口２４３に近づくにつれてＥＧＲガスから冷却液への熱伝達により温度が上昇し、冷却液出口２４３付近で最高温度に達する。本発明の第２実施形態によるＥＧＲガスクーラ２００においては、熱交換範囲の半分よりもＥＧＲガス流の上流側、詳しくは図７に示すように、熱交換範囲のＥＧＲガス流の上流側端部である冷却液出口２４３近傍に冷却液入り口２４２を設け、ここからチューブ積層体２００の冷却液通路内へエンジン冷却回路Ｅよりも冷却液温度が低いインバータ冷却回路Ｖからの冷却液を導入している。冷却液入り口２４２から導入された冷却液温度は、チューブ積層体２００の冷却液通路内を流れてきた冷却液の温度よりも低い。また、冷却液入り口２４２から導入された冷却液は、冷却液出口２４３へ到達するまでの間に、ＥＧＲガスからの熱伝達により温度が上昇する。したがって、冷却液入り口２４２から冷却液出口２４３までの間のＥＧＲガスから冷却液への伝達熱量が同一であっても、冷却液出口２４３における冷却液温度は、インバータ冷却回路Ｖからの冷却液を冷却液入り口２４２から導入しない場合に比べて低くなる。これにより、本発明の第２実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１によっても、熱交換器であるＥＧＲガスクーラ１００を一個用いることにより、ＥＧＲガス冷却システム１構成部品の点数低減、組み付け工数低減を図ると同時に、ＥＧＲガス温度が最高となる部分、すなわち、従来の排気冷却システムでは冷却液の沸騰が発生し易かった部分における冷却液温度をより低下させて、ＥＧＲガスクーラ１００内における冷却液の沸騰を効果的に抑制することができる。
【００４３】
なお、以上説明した、本発明の第１実施形態および第２実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１においては、冷却液温度がエンジン冷却回路Ｅよりも低く設定されている第２冷却回路としてインバータ冷却回路Ｖを適用しているが、インバータ冷却回路Ｖ以外の冷却回路であってもよい。
【００４４】
また、以上説明した、本発明の第１実施形態および第２実施形態では、ＥＧＲガス冷却システム１が適用されるエンジンをディーゼルエンジン２０としているが、適用対象はディーゼルエンジン以外のエンジン、たとえばガソリンエンジン、ガスエンジン等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１のシステム系統図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１のＥＧＲガスクーラ１００内におけるＥＧＲガス（排気）および冷却液それぞれの流れを説明する模式図である。
【図３】ＥＧＲガスクーラ１００の外観斜視図である。
【図４】ＥＧＲガスクーラ１００の分解斜視図である。
【図５】ＥＧＲガスクーラ１００のチューブ積層体１６０の外観斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるＥＧＲガス冷却システム１のシステム系統図である。
【図７】本発明の第２実施形態によるＥＧＲガス冷却システム２００のＥＧＲガスクーラ５００内におけるＥＧＲガス（排気）および冷却液それぞれの流れを説明する模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ＥＧＲガス冷却システム（排気冷却システム）
２０    エンジン
２１    ポンプ
２２    ラジエータ
２３    吸気管
２４    排気管
２５    ＥＧＲバルブ
２６    ＥＧＲ管
２７    ＥＧＲ管
２８    ポンプ
２９    ラジエータ
３０    インバータ
３１    電動機
１００  ＥＧＲガスクーラ（熱交換器）
１１０  チューブ
１１０ａ、１１０ｂ    チューブプレート
１１４    ＥＧＲガス通路（排気通路）
１１５  冷却液通路
１１６  ディンプル（温度低下手段、凸状部）
１１９    開口孔
１３０    ケーシング
１３０ａ、１３０ｂ    ケーシングプレート
１４１  冷却液入り口
１４２  冷却液入り口
１４３  冷却液出口
１５１、１５２    ガス側タンク
１５１ａ、１５２ａ    フランジ
１６０    チューブ積層体
２００    ＥＧＲガスクーラ（熱交換器）
２４１  冷却液入り口
２４２  冷却液入り口
２４３  冷却液出口
２６０    チューブ積層体
Ａ、Ｂ、Ｃ    分岐点
Ｅ    エンジン冷却回路（第１冷却回路）
Ｖ    インバータ冷却回路（第２冷却回路）
【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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【図７】
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