(57)【要約】【課題】入口側タンクとの大きな熱膨張差による熱変形を抑制でき、亀裂が生じるのを防止できるＥＧＲクーラを提供すること。【解決手段】ＥＧＲクーラ１０を、内部を冷却水が流れるケース１１と、内部を排気ガスが流れ、ケース１１内に収容される複数のチューブ１２と、複数のチューブ１２の端部が接合されてケース１１の端部に接合されるヘッダプレート１３と、排気ガスが入り込むように構成されてケース１１の端部に接合される入口側タンク１４とを備えて構成し、入口側タンク１４内には、入り込んだ排気ガスをチューブ１２側に案内する周壁部１４０を設け、周壁部１４０の外側には、内部を冷却水が流通する水回路１４３を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲクーラにおいて、
内部を冷却水が流れるケースと、
内部を排気ガスが流れ、前記ケース内に収容される複数のチューブと、
前記複数のチューブの端部が接合されて前記ケースの端部に接合されるヘッダプレートと、
排気ガスが入り込むように構成されて前記ケースの端部に接合される入口側タンクとを備え、
前記入口側タンクには、入り込んだ排気ガスを前記チューブ側に案内する周壁部が設けられ、
前記周壁部の外側には、内部を冷却水が流通する水回路が設けられている
ことを特徴とするＥＧＲクーラ。
【請求項２】
請求項１に記載のＥＧＲクーラにおいて、
前記水回路には、前記ケースに設けられる冷却水用の流入口から分岐した引込管が接続されている
ことを特徴とするＥＧＲクーラ。
【請求項３】
請求項２に記載のＥＧＲクーラにおいて、
前記引込管の内径寸法は、前記流入口の内径寸法よりも小さい
ことを特徴とするＥＧＲクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンに搭載されるＥＧＲシステムにおいては、給気側に戻す排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラが設けられることがある。ＥＧＲクーラは、排気ガスを流通させる複数のチューブと、これらのチューブが収容されるケース（シェルという場合もある）とを備え、ケースの一端側には冷却水を流入させる流入口が設けられ、他端側には冷却水を流出させる流出口が設けられている。
【０００３】
また、ケースは筒状とされ、ケースの一端側の開口部分には排気ガスを流入させてチューブへと流す入口側タンクが設けられ、ケースの他端側の端部にはチューブからの排気ガスを流出させる出口側タンクが設けられている。このようなケース内においてチューブは、それぞれの端部がヘッダプレートに鑞付け等によって固着されており、該ヘッダプレートが溶接により、ケースの開口部分を塞ぐようにしてその内周面に固着されている。つまり、両端側がヘッダプレートで塞がれたケース内にあって、複数のチューブの外側を冷却水が流れ、チューブの内部を排気ガスが流れる。
【０００４】
ところで、入口側タンク内では、ヘッダプレートの一方の面、つまり入口側タンクに向いた面に高温の排気ガスが直接当たることになるため、ヘッダプレートとチューブとの鑞付け部分が排気ガスによって加熱されることになり、高温化して接合強度が低下し、鑞付け部分に亀裂が入るという問題がある。
【０００５】
そこで、このようなヘッダプレートに排気ガスが直接当たらないようにするために、ヘッダプレートと略同形状の遮蔽板をヘッダプレートの上流側に設け、この遮蔽板にまでチューブ端部を延設させる構造のＥＧＲクーラが提案されている（例えば、特許文献１）。  このような構造では、入口側タンクとケース内との間が２重構造となるため、入口側タンクに流入した高温の排気ガスがヘッダプレートに当たることがなく、チューブとの鑞付け部分が高温化するのを抑制できる。従って、そのような鑞付け部分に亀裂が入る心配がなく、ケース内の冷却水が漏れ出すのを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４５８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記公報記載のＥＧＲクーラでは、排気ガスが直に鑞付け部分に当たるのを防ぐことはできるものの、入口側タンクの周壁部（ボンネット）には依然として排気ガスが直に接触するため、入口側タンクとしては、周壁部が外方側へ大きく熱膨張してしまい、入口側タンクとこれが固着されるケースやヘッダプレートとの間において熱膨張差が生じることになる。つまり、ケースやヘッダプレートは、その大部分が常時冷却水と接触しているためにさほど高温にならず、熱膨張の度合いも小さいが、入口側タンクの周壁部は冷却水と接触することがなく、排気ガスとのみ接触するために熱膨張も著しい。
【０００８】
従って、入口側タンクとケースやヘッダプレートとの接合部分では、入口側タンクの著しい熱膨張により、ケースやヘッダプレートが外方側に変形し、この変形により結果とし
て、ヘッダプレートとチューブとの接合部分に高応力が生じて亀裂が発生する。
【０００９】
本発明の目的は、入口側タンクとの大きな熱膨張差による熱変形を抑制でき、亀裂が生じるのを防止できるＥＧＲクーラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＥＧＲクーラは、内部を冷却水が流れるケースと、内部を排気ガスが流れ、前記ケース内に収容される複数のチューブと、前記複数のチューブの端部が接合されて前記ケースの端部に接合されるヘッダプレートと、排気ガスが入り込むように構成されて前記ケースの端部に接合される入口側タンクとを備え、前記入口側タンクには、入り込んだ排気ガスを前記チューブ側に案内する周壁部が設けられ、前記周壁部の外側には、内部を冷却水が流通する水回路が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のＥＧＲクーラでは、前記水回路には、前記ケースに設けられる冷却水用の流入口から分岐した引込管が接続されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のＥＧＲクーラでは、前記引込管の内径寸法は、前記流入口の内径寸法よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、入口側タンクの内壁部が外側から水回路で覆われることになり、内壁部に排気ガスが接触しても周壁部が水回路内の冷却水で冷却されるので、周壁部が高温になる心配がなく、周壁部の外方側への熱膨張を抑制できる。従って、入口側タンクと接合されるケースやヘッダプレートが入口側タンクの熱膨張に影響されないために、大きく変形する心配がなく、ヘッダプレートとチューブとの接合部分に大きな応力が生じるのを防止して、亀裂の発生を防ぐことができる。
【００１４】
また、引込管をケースの流入口から分岐させて設ける場合には、ＥＧＲクーラ用の冷却水回路から引込管を用いて分岐させるだけでよいうえ、引込管自身も短いものを使用できるから、エンジン周りでの冷却水配管の引き回しを簡素化できる。
【００１５】
さらに、引込管の内径寸法を流入口の内径寸法よりも小さくする場合には、ケース側へ流入させる冷却水の流量が十分に確保されるため、ＥＧＲクーラ本来の冷却性能を確実に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係るＥＧＲクーラを排気ガスの流れ方向に沿って断面した断面図。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図。
【図３】ＥＧＲクーラの要部を示す拡大図。
【図４】ＥＧＲクーラに用いられる構成部品を示す断面斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るＥＧＲクーラ１０を排気ガス（ハッチング矢印参照）の流れ方向に沿って断面した断面図。図２は、図１のII−II線に沿った断面図。図３は、ＥＧＲクーラ１０の要部を示す拡大図。図４は、ＥＧＲクーラ１０に用いられる構成部品を示す断面斜視図。なお、以下の説明において、前側とは、排気ガスの流れの上流側をいい、後側とは下流側をいう。また、左右とは、前側から見た場合の左右をいう。
【００１８】
図１において、ＥＧＲクーラ１０は、円筒形状のケース１１と、ケース１１の内部に収容された排気ガス流通用の複数の偏平チューブ１２と、各チューブ１２の端部が接合された両側のヘッダプレート１３と、各ヘッダプレート１３を介してケース１１に接合された入口側タンク１４および出口側タンク１５とを備え、入口側タンク１４には流入口１６Ａを有した取付フランジ１６が、出口側タンク１５には流出口１７Ａを有した取付フランジ１７がそれぞれ設けられている。
【００１９】
ケース１１の一端側および他端側には、中央の胴体部分よりも径寸法の一回り大きい円筒形状の突部１８が形成されている。前側の突部１８の下方には、ケース１１内部に冷却水（白抜き矢印参照）を流入させる管状の流入口２１が設けられ、後側の突部１８の上方には、ケース１１内の冷却水が流出する管状の流出口２２が設けられている。また、冷却水の流入口２１側の突部１８において、その上部には、一対のガス抜き孔２３が周方向に所定角度離れて設けられている（図１に１つのみを図示）。
【００２０】
図２において、並設された各チューブ１２の互いに対向する表面間の隙間は、冷却水が通る冷却水流路２４になっている。各冷却水流路２４は好ましくは全て同じ幅寸法に設定されている。チューブ１２が左右に並設されている本実施形態において、冷却水の流入口２１（図１）が突部１８の下方に位置しているのは、流入口２１からの冷却水が冷却水流路２４に即座に入り込むようにするためである。
【００２１】
従って、そのような流入口２１は、本実施形態のように、突部１８の下方中央部に位置していることが好ましい。つまり、本実施形態では、流入口２１から流入した直後の冷却水の流れ方向と、各チューブ１２の上下方向が同一方向になっており、冷却水の流れが阻害されることがない。
【００２２】
また、本実施形態では、チューブ１２同士は、詳細な図示を省略するが、表面の一部が点状の突出部分で互いに鑞付けされているとともに、これらのチューブ１２の端部にヘッダプレート１３が鑞付けされている。そして、チューブ１２およびヘッダプレート１３を含んでコア２５が構成されている。
【００２３】
ＥＧＲクーラ１０を組み立てる際には、チューブ１２同士の鑞付けや、これへのヘッダプレート１３の鑞付けによりコア２５を予め製作しておき、このコア２５を上下または左右半割構造のケース体１１Ａ，１１Ｂからなるケース１１内に収容し、ケース体１１Ａ，１１Ｂ同士を溶接等で接合する。そして、ケース１１（ヘッダプレート１３）の端部に各タンク１４，１５を溶接等で取り付ける。
【００２４】
この際、図３に入口側タンク１４を代表して示すように、ケース１１の開口端部１１１の内側にヘッダプレート１３の外周に形成された筒状部１３１が嵌め込まれ、この筒状部１３１のさらに内側に各タンク１４，１５の開口端部１４１が嵌め込まれ、これらが一体に溶接によって接合される。
【００２５】
以下には、図１，４に基づき、本実施形態で用いられる入口側タンク１４について詳説する。入口側タンク１４は、取付フランジ１６の流入口１６Ａから後方側に拡開して延設され、かつ入り込んだ排気ガスをチューブ１２側に案内する周壁部１４０を備え、周壁部１４０の後端側に筒状の開口端部１４１が形成されている。このような周壁部１４０の外側には、開口端部１４１と取付フランジ１６の外縁近傍とを連続させる閉塞部１４２が設けられている。このような入口側タンク１４および取付フランジ１６は鋳造により一体に形成される。
【００２６】
閉塞部１４２と周壁部１４０との間の空洞部分は水回路１４３になっており、周壁部１４０の外側を周方向に沿って連続して覆っている。閉塞部１４２の下方中央部には、ケース１１の流入口２１から分岐した引込管１４４が接続され、上方中央部には出口管１４５が接続されている。
【００２７】
従って、流入口２１に流入した冷却水の一部は、引込管１４４を通して水回路１４３に入り込み、周壁部１４０全体を外側から冷却する。冷却後の冷却水は出口管１４５から流出し、例えばケース１１の流出口２２の下流側に設けられる管路に戻されたり、ケース１１の内部に戻されたり、あるいは図示しないエンジンの冷却水回路の途中に戻されたりする。
【００２８】
この際、引込管１４４の内径寸法は、流入口２１の内径寸法よりも小さく、引込管１４４へ引き込まれる冷却水の流量を抑えることで、ＥＧＲクーラ１０の本来の冷却性能が良好に維持されるようになっている。
【００２９】
以上に説明した本実施形態のＥＧＲクーラ１０によれば、流入口１６Ａから入口側タンク１４内に流入した高温の排気ガスは、入口側タンク１４内で周壁部１４０の内面に接触するのであるが、この周壁部１４０は外側から水回路１４３を流れる冷却水によって冷却されるため、高温になる心配がない。
【００３０】
従って、図３中に２点鎖線で示すような周壁部１４０の熱膨張を大幅に低減でき、ケース１１やヘッダプレート１３の変形を防止できる。そして、特にヘッダプレート１３の変形が防止されることにより、チューブ１２との接合部分での応力発生を抑制でき、外接合部分に亀裂が生じるのを防ぐことができる。
【００３１】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、入口側タンク１４および取付フランジ１６は鋳造により一体に形成されていたが、周壁部１４０、開口端部１４１、および閉塞部１４２を備えた入口側タンク１４を金属の板材や筒材にて取付フランジ１６とは別体に製作し、それらを溶接等で互いに接合してもよい。
【００３２】
前記実施形態では、引込管１４４がケース１１の流入口２１から分岐して設けられ、ケース１１内に流入しようとする冷却水の一部を水回路１４３に引き込む構造になっていたが、引込管１４４をケース１１の流出口２２から分岐して設け、ケース１１内での冷却に使用した冷却水を水回路１４３に流入させてもよい。
【００３３】
また、冷却水をケース１１内に流入させるＥＧＲクーラ１０用の冷却水回路とは別に、水回路１４３に冷却水を供給する専用の冷却水回路を設けてもよい。しかし、引込管１４４をケース１１の流入口２１から分岐して設けることで、簡易な構造で冷却水を水回路１４３に確実に引き込むことができるので、前記実施形態のようにすることが望ましい。
【００３４】
前記実施形態では、本発明に係るチューブとして、偏平チューブ１２が用いられていたが、チューブとしては断面円形のチューブであってもよく、任意の形状のチューブを適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、ＥＧＲシステムを備えたエンジンが搭載される建設機械、輸送車両、各種産業機械に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…ＥＧＲクーラ、１１…ケース、１２…チューブ、１３…ヘッダプレート、１４…入口側タンク、１４０…周壁部、１４３…水回路、１４４…引込管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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