(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却管を通過するＥＧＲガスとその回りを通過する冷却液体との間で熱交換を行うクーラを備えるＥＧＲ装置において、冷却管の両開口端に脱落防止用のストッパを形成する一方、これらの間で冷却管の内周を軸方向へ伸縮可能な２種の螺旋部材を直列に備えてなり、これら螺旋部材は形状記憶合金で作られ、その一方は常温時に縮み、高温時に伸びる特性、もう一方は常温時に伸び、高温時に縮む特性、に設定したことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
冷却管を通過するＥＧＲガスとその回りを通過する冷却液体との間で熱交換を行うクーラを備えるＥＧＲ装置において、冷却管の両開口端に脱落防止用のストッパを形成する一方、これらの間で冷却管の外周を軸方向へ伸縮可能な２種の螺旋部材を直列に備えてなり、これら螺旋部材は形状記憶合金で作られ、その一方は常温時に縮み、高温時に伸びる特性、もう一方は常温時に伸び、高温時に縮む特性、に設定したことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項３】
２種の螺旋部材の温度に対する伸縮量を略同一に設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンのＥＧＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのＮＯｘ対策として排気ガスの一部を吸気側に還流するＥＧＲ装置がよく知られている。このうち、ＥＧＲガスの濃度を高めるため、ＥＧＲガスを冷却するクーラ（熱交換器）を備えるものがある（実開平６ー３４１６０号公報，特開平９ー２８０１１８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
熱交換で冷却される部分は、ＥＧＲガスの凝縮水などにより、煤などの付着しやすい条件下にあり、通路の内周に煤などが付着すると、圧力損失の増加や冷却効率の低下およびこれらに伴うＥＧＲ率の低下を招くという不具合があった。また、水冷式の熱交換器では、ＥＧＲガスが流れる通路の外周に水垢など汚れが付着すると、冷却効率の低下を招くという可能性も考えられる。
【０００４】
この発明は、このような問題点を解決するための有効な対策手段の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、冷却管を通過するＥＧＲガスとその回りを通過する冷却液体との間で熱交換を行うクーラを備えるＥＧＲ装置において、冷却管の両開口端に脱落防止用のストッパを形成する一方、これらの間で冷却管の内周を軸方向へ伸縮可能な２種の螺旋部材を直列に備えてなり、これら螺旋部材は形状記憶合金で作られ、その一方は常温時に縮み、高温時に伸びる特性、もう一方は常温時に伸び、高温時に縮む特性、に設定する。
【０００６】
第２の発明では、冷却管を通過するＥＧＲガスとその回りを通過する冷却液体との間で熱交換を行うクーラを備えるＥＧＲ装置において、冷却管の両開口端に脱落防止用のストッパを形成する一方、これらの間で冷却管の外周を軸方向へ伸縮可能な２種の螺旋部材を直列に備えてなり、これら螺旋部材は形状記憶合金で作られ、その一方は常温時に縮み、高温時に伸びる特性、もう一方は常温時に伸び、高温時に縮む特性、に設定する。
【０００７】
第３の発明では、第１の発明または第２の発明において、２種の螺旋部材の温度に対する伸縮量を略同一に設定する。
【０００８】
【発明の効果】
第１の発明では、２種の螺旋部材が温度の変化で冷却管の内周を伸縮し、その動きで冷却管の内周に付着した煤などを掻き落とすようになる。このため、煤などが冷却管に付着し過ぎることがなく、良好なＥＧＲ性能を安定的に確保できる。また、螺旋部材が冷却管の内周に螺旋の凹凸を形成するため、伝熱面積が増加するほか、螺旋の凹凸が適度な乱流を発生させることにより、熱交換効率の向上も得られる。この場合においては、脱落防止用のストッパ間に２種の螺旋部材が直列に備えられ、一方が伸びるともう一方が縮む、関係に特性が与えられるので、冷却管の内周に付着した煤などを適確に掻き落とすことが可能になる。
【０００９】
第２の発明では、２種の螺旋部材が温度の変化で冷却管の外周を伸縮し、その動きで冷却管の内周に付着した汚れを掻き落とすようになる。このため、汚れの付着で冷却効率およびＥＧＲ率が低下するのを防止できる。また、螺旋部材が冷却管の内周に螺旋の凹凸を形成するため、伝熱面積が増加するほか、螺旋の凹凸が適度な乱流を発生させることにより、熱交換効率の向上も得られる。この場合においては、脱落防止用のストッパ間に２種の螺旋部材が直列に備えられ、一方が伸びるともう一方が縮む、関係に特性が与えられるので、冷却管の外周に付着した汚れを適確に掻き落とすことが可能になる。
【００１０】
第３の発明では、２種の螺旋部材がストッパ間をガタ付かないようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１，図２において、ＥＧＲガスの通路途中に介装されるクーラ１０（熱交換器）は、筒形の胴体１１とその内部を軸方向へ貫通する複数の冷却管１２とからなり、各冷却管１２の回りに胴体１１で囲われる流路１３が形成される。胴体１１に流路１３の入口部１４と出口部１５が設けられる。
【００１２】
各冷却管１２の内部に流路１６が形成され、これらの両端は胴体１１の端面１１ａに開口される。図示しないが、蓋体が胴体１１の両端１１ａに取り付けられ、胴体１１の端面１１ａとの間に各流路１６の集合部を形成する。蓋体の一方に集合部を介して流路１６に連通する入口部が、もう一方に同じく出口部が設けられる。
【００１３】
各冷却管１２の内部には螺旋部材１７が設けられる。図３にも表すように、螺旋部材１７はその一端（螺旋の端末）が脱落防止用のストッパ１８を介して冷却管１２の開口端に固定され、温度に依存する長さの変化により、冷却管１２の内周に接触しながら伸縮可能になっている。
【００１４】
クーラ１０はＥＧＲガスの通路途中でその上流側に蓋体の入口部が、同じく下流側に蓋体の出口部が接続される一方、冷却水を循環させる通路途中でその上流側に胴体１１の入口部１４が、同じく下流側に胴体１１の出口部１５が接続される。
【００１５】
ＥＧＲが行われると、ＥＧＲガスはクーラ１０を経由して吸気側へ供給される。ＥＧＲ率はクーラ１０下流のＥＧＲ弁で制御される。クーラ１０において、各冷却管１２の内部を通過するＥＧＲガスは、胴体１１の内部を流れる冷却水との熱交換により冷却され、ＥＧＲ弁へ送り出されるのである。
【００１６】
この熱交換で冷却される部分は、ＥＧＲガスの凝縮水などにより、煤などが付着しやすくなる。冷却管１２の内周に煤などが付着すると、圧力損失の増加や冷却効率の低下およびこれらに伴うＥＧＲ率の低下を招く可能性が考えられる。これを防止するのが螺旋部材１７であり、周囲の温度に依存して管壁に接触しながら伸縮する。
【００１７】
たとえば、螺旋部材１７の縮み状態において、図４のように煤などが冷却管１２の内周に付着しても、周囲の温度が高くなると、螺旋部材１７が図５のように伸び状態に変化しながら、冷却管１２から煤などを掻き落とすようになる。また、周囲の温度が低くなる（常温時）と、逆に螺旋部材１７は縮み状態に変化しながら、伸び状態において付着した煤などを冷却管１２から掻き落とすようになる。
【００１８】
そのため、煤などが冷却管１２の内周に付着し過ぎることがなく、既述の不具合（圧力損失の増加や冷却効率の低下およびこれらに伴うＥＧＲ率の低下）が防止されるため、良好なＥＧＲ性能を安定的に確保できる。
【００１９】
螺旋部材１７は冷却管１２の内周に螺旋の凹凸を形成するため、流路間の伝熱面積が増加するほか、螺旋の凹凸が適度な乱流をＥＧＲガスの流れに発生させることにより、熱交換効率の向上も得られる。
【００２０】
図６〜図９は別の実施形態を説明するものであり、図６，図７では冷却管１２の両開口端に脱落防止用のストッパ１８が形成され、これらの間に複数の螺旋部材１７（１７ａ，１７ｂ）が直列に設けられる。これら螺旋部材１７ａ，１７ｂは例えば形状記憶合金で作られ、その一方１７ｂには常温時に縮み、高温時に伸びる特性が、もう一方１７ａには常温時に伸び、常温時に縮む特性が与えられる。両者の伸縮量はストッパ１８間をこれら螺旋部材１７ａ，１７ｂがガタ付かないよう、略同等に設定される。
【００２１】
これによると、周囲の温度で螺旋部材１７ａ，１７ｂが機敏に伸縮するため、冷却管１７から煤などの適確な掻き落としが可能になる。また、形状記憶合金では通常の金属よりも、同じ温度変化に対して大変形が得られ、螺旋部材１７による掻き落とし面積を大きく取ることが可能になる。
【００２２】
図８，図９の実施形態では、冷却管１２の両開口端に脱落防止用のストッパ１８が形成され、螺旋部材１７はこれらストッパ１８間を移動可能に設けられる。螺旋部材１７は温度の変化で冷却管１２の内部を管壁に接触しながら伸縮するが、その伸び状態においてもストッパ１８間を移動可能なため、伸縮する位置を変えることにより、煤などを冷却管１２から全面的に除去できるようになる。
【００２３】
図１０は別の実施形態を表すものであり、胴体１１で囲われる冷却水の流路において、各冷却管１２の外周を周囲の温度に依存して伸縮可能な螺旋部材１７が設けられる。冷却水は水垢など汚れをもたらすが、螺旋部材１７の伸縮により、冷却管１２の外周に付着した汚れを掻き落とせるため、汚れの付着に原因する熱交換効率（冷却効率）の低下およびこれに伴うＥＧＲ率の低下を防止できる。
【００２４】
螺旋部材１７は冷却管１２の外周に螺旋の凹凸を形成するため、流路１３と流路１６との間の伝熱面積が増加するほか、螺旋の凹凸が適度な乱流を冷却水の流れに発生させることにより、熱交換効率の向上も得られる。なお、図１と同じ部位は同じ符号を付ける。
【００２５】
この螺旋部材１７についても、図６，図７と同じ形状記憶合金製のものを用い、胴体１１の両端１１ａ間で直列に設けるようにしてもよい。また、図８，図９と同じように冷却管１２の外周を移動可能に設けてもよい。
【００２６】
図１および図１０において、クーラ１０はその内部に複数の冷却管１２を備えるが、冷却管は１本のみ形成し、ＥＧＲガスの通路に直結するようにしてもよい。また、図１〜図９において、冷却管１２の内径は圧力損失との関係から、螺旋部材１７をもたない従来の場合に較べると、これらの径寸法分だけ大きく形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表すクーラの断面図である。
【図２】同じくクーラの前面図である。
【図３】同じく冷却管の拡大断面図である。
【図４】同じく作用説明図である。
【図５】同じく作用説明図である。
【図６】別の実施形態を説明する冷却管の拡大断面図である。
【図７】同じく作用説明図である。
【図８】別の実施形態を説明する冷却管の拡大断面図である。
【図９】同じく作用説明図である。
【図１０】別の実施形態を表すクーラの断面図である。
【符号の説明】
１１  胴体
１２  冷却管
１３  冷却水の流路
１６  ＥＧＲガスの流路
１７，１７ａ，１７ｂ  螺旋部材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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