(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換パイプ内に、該パイプの長手方向に沿って、且つ、その上流部に、堆積した排ガス中のパティキュレートを燃焼させる板状の蓄熱体を、断熱体を介して上記熱交換パイプ内に支持することにより配設したことを特徴とする、ＥＧＲクーラー。
【請求項２】
上記蓄熱体が、酸化触媒体により構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＥＧＲクーラー。
【請求項３】
上記蓄熱体が、熱交換パイプ内部の他の熱交換壁面より単位熱交換表面積当たりの熱容量が大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載のＥＧＲクーラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲクーラーに関するもので、特に自浄化作用により熱交換性能を維持できるＥＧＲクーラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンでは、吸気管と排気管とを還流回路（ＥＧＲ回路）によって連通し、排ガスの一部を吸気管に入れることによって、吸気空気の酸素濃度を低下させ、燃焼温度、燃焼速度を制御してＮＯX 排出量を減少させるとともに、ＥＧＲ回路中にＥＧＲクーラーを配設することにより、還流される排ガスの温度を低下させ、さらなるＮＯX の低減を図ることが行われている。
【０００３】
ここで、還流される排ガス中には、スス等の微粒子状物質（パティキュレート）が含まれており、このパティキュレートがエンジン等に悪影響を与えることを防止するため、ＥＧＲ回路には、パティキュレートを捕集するトラップを配装させて、パティキュレートのエンジンへの流入を低減させることが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された技術は、ＥＧＲクーラーのシェル内にＵ字状の通路を形成し、その湾曲部を挟んで、その上流部分にパティキュレートを捕集・除去する触媒層（トラップ）を配装し、下流部分にガス冷却層を配装させて、ＥＧＲクーラーのコンパクト化を図るとともに、パティキュレートのエンジンへの流入を低減させている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３９３７６３５号公報（図１および図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、トラップをＥＧＲクーラーのシェル内に収容することによって、還流させる排ガス中のパティキュレートの捕集・除去を積極的に行っているが、そのために還流させる排ガスの圧力損失が大きくなり、十分な還流ガスをエンジンへ戻すことができないと言う課題があった。
【０００７】
一方、上記還流させる排ガスの圧力損失等を考慮し、ＥＧＲクーラーに何らのパティキュレートの捕集・除去手段を設けない場合には、上記したようにパティキュレートがエンジン等に悪影響を与えることを防止することができないとともに、排ガス中のパティキュレートがＥＧＲクーラーの壁面に徐々に堆積し、ＥＧＲクーラーの熱交換性能が劣化してしまうと言う課題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記した背景技術が有する実情に鑑みて成されたものであって、その目的は、簡易な構造で、しかも還流ガスに大きな圧力損失を生じさせることなく、堆積したスス等のパティキュレートを効率的に燃焼除去し、熱交換性能を維持できるＥＧＲクーラーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するため、請求項１のＥＧＲクーラーは、熱交換パイプ内に、該パイプの長手方向に沿って、且つ、その上流部に、堆積した排ガス中のパティキュレートを燃焼させる板状の蓄熱体を、断熱体を介して上記熱交換パイプ内に支持することにより配設したことを特徴とする。
ここで、上記蓄熱体は、効率的に熱を吸熱してしかも放熱が少ない材料及び形状とすることにより、排ガスの熱によって効率的に昇温するとともにその温度を維持し、燃焼の起点となるものである。
【００１０】
また、上記断熱体とは、蓄熱体と熱交換パイプとの熱伝導を遮断するもので、熱伝導率の低い材料ばかりでなく、例えば、肉薄にしたりして熱伝導を妨げるようにした形状のものも含む。
【００１１】
また、請求項２のＥＧＲクーラーは、上記請求項１の発明において、上記蓄熱体が、酸化触媒体により構成されていることを特徴とする。
ここで、上記酸化触媒体は、鉄，ニッケル，コバルト等の鉄族元素と他の還位金属との合金等の比較的安価な酸化触媒をコーティングしたものであることが好ましい。
【００１２】
また、請求項３のＥＧＲクーラーは、上記請求項１又は２の発明において、上記蓄熱体が、熱交換パイプ内部の他の熱交換壁面より単位熱交換表面積当たりの熱容量が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記した請求項１の本発明によれば、熱交換パイプ内で、排ガスの熱により昇温された蓄熱体によって、該熱交換パイプ内に堆積した排ガス中のスス等のパティキュレートが燃焼除去されるので、ＥＧＲクーラーの熱交換性能を維持することができる。また、該蓄熱体は、熱交換パイプの長手方向に沿って、且つ、その上流部に配設されているので、効率的に排ガスの熱により加熱されるとともに、その構造が簡易で、しかも還流ガスの圧力損失を低く抑えることができる。
【００１４】
また、上記した請求項１の本発明によれば、上記蓄熱体が、断熱体を介して上記熱交換パイプ内に支持されているので、蓄熱体はさらに効率的に昇温され、且つ、その温度が維持されるので、熱交換パイプ内に堆積したパティキュレートをより効果的に燃焼除去することができる。
【００１５】
また、上記した請求項２の本発明によれば、蓄熱体が酸化触媒体により構成されているので、比較的低温度でも、パティキュレートを燃焼除去することが可能となる。
【００１６】
また、上記した請求項３の本発明によれば、蓄熱体が熱交換パイプ内部の他の熱交換壁面より単位熱交換表面積当たりの熱容量が大きいために、温度変化が他の部分に比して遅いものとなる。そのため、エンジン始動時の低温状態の時などに、水分等が熱交換パイプ内部に凝縮することとなるが、この水分の凝縮は昇温が遅い蓄熱体部分で他の部分に比して遅くまで続き、水分の凝縮による体積変化から蓄熱体に向かう気流の流れが生じ、蓄熱体に多くのパティキュレートが引き寄せられる状態で堆積することとなる。これにより、より効率的に堆積したパティキュレートの燃焼除去が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、上記した本発明に係るＥＧＲクーラーの好適な実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図１は、本発明に係るＥＧＲクーラーが適用されるディーゼルエンジンの燃料系を示した回路図、図２は、本発明に係るＥＧＲクーラーを概念的に示した斜視図、図３は、その要部を示した部分拡大斜視図である。
【００１８】
図１に示したディーゼルエンジンでは、エアクリーナー１から吸気管２を経てエンジン３に供給された空気Ａは、エンジン３において燃料と混合される。そして、その燃料は、エンジン３で燃焼され、その排ガスＧは、排気管４を経て外部へ排出される。その際、酸化触媒コンバータ５によって一酸化炭素が浄化されて外部へ排出される。また、この系では、吸気管２と排気管４とが還流回路（ＥＧＲ回路）６によって連通され、このＥＧＲ回路６に本発明に係るＥＧＲクーラー１０が介在されている。
【００１９】
上記ＥＧＲクーラー１０は、図２に示すように、シェル１１内に長円形の熱交換パイプ１２が複数段配設され、シェル１１の一端下面に冷却水流入管１１ａが、他端上面に冷却水排出管１１ｂが設置されている。
【００２０】
そして、上記熱交換パイプ１２内には、該熱交換パイプ１２の上流部を分割する複数枚の板状の蓄熱体１３が、該熱交換パイプ１２の長手方向（排ガスＧの流れ方向）に沿って設置されている。この蓄熱体１３は、図３に示すように、上下が薄い帯状の断熱体１４，１４によって熱交換パイプ１２の内壁に支持されている。
【００２１】
上記蓄熱体１３は、効率的に熱を吸熱してしかも放熱が少ない材料及び形状とされ、排ガスの熱によって効率的に昇温するとともにその温度を維持し、燃焼の起点となるものである。該蓄熱体１３には、加熱装置（例えばヒーター）を表面に這わせたり埋設することにより、燃焼を確実に起こさせる構成、或いは燃焼時期を制御できる構成とすることもできる。また、蓄熱体１３を、比較的低温度でも燃焼の起点となるように、鉄，ニッケル，コバルト等の鉄族元素と他の還位金属との合金等の安価な酸化触媒がコーティングされた酸化触媒体により構成したものとすることもできる。さらに、蓄熱体１３を、熱交換パイプ内部の他の熱交換壁面より単位熱交換表面積当たりの熱容量が大きく、温度変化が遅いものとし、エンジン始動時の低温状態の時などに、該蓄熱体に多くのパティキュレートが引き寄せられる状態で堆積するものとしてもよい。
【００２２】
上記した構成のＥＧＲクーラー１０では、図２に示すように、冷却水流入管１１ａを介してシェル１１内に冷却水Ｗが供給され、熱交換パイプ１２を冷却して冷却水排出管１１ｂを介してシェル１１外に排出される。一方、排気管４の排ガスＧは、ＥＧＲクーラー１０の排ガス入口１２ａから熱交換パイプ１２内に導かれ、該熱交換パイプ内を通って排ガス出口１２ｂから吸気管２に還流される。
【００２３】
また、このＥＧＲクーラー１０によれば、蓄熱体１３が、肉厚の薄い断熱体１４，１４によって熱交換パイプ１２に対して熱絶縁された状態で支持されているので、熱交換パイプ１２を通る排ガスによって効率的に加熱され、且つ、高温が維持される。したがって、蓄熱体１３によって捕集されたパティキュレート、また熱交換パイプ１２内に堆積したパティキュレートは、該蓄熱体１３の熱によって燃焼され、効率的に除去される。
【００２４】
以上、本発明に係るＥＧＲクーラーの好適な実施の形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは当然である。
【００２５】
例えば、上記実施の形態では、蓄熱体１３を平板に形成しているが、図４に示すように、両側面にフィン１３ａを付設したものとしてもよい。この場合には、排ガスとの接触面積を増やすことができ、パティキュレートの堆積が促進されるので、より浄化機能を高めることができる。また、蓄熱体１３を、単位熱交換表面積当たりの熱容量が大きい形状である球状に近いものとしてもよい。
【００２６】
また、上記実施の形態では、蓄熱体１３を肉厚の薄い断熱体１４，１４によって熱交換パイプ１２に支持させている。これは、蓄熱体１３と熱交換パイプ１２との熱伝導を可及的に小さくするためである。したがって、断熱体１４としては、熱伝導率の小さな材料であることが好ましく、強度および熱に対して十分に耐えるならば非金属材料、例えばセラミックス、合成樹脂等であってもよい。
【００２７】
また、上記実施の形態では、熱交換パイプ１２を単なる長円形のパイプとして示したが、熱交換性能を向上させるフィンを、その内壁及び／又は外壁に設けた構成のものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るＥＧＲクーラーが適用されるディーゼルエンジンの燃料系を示した回路図である。
【図２】本発明に係るＥＧＲクーラーを概念的に示した斜視図である。
【図３】本発明に係るＥＧＲクーラーの要部を示した部分拡大斜視図である。
【図４】本発明に係るＥＧＲクーラーの他の実施の形態を示した要部部分拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      エアクリーナー
２      吸気管
３      エンジン
４      排気管
５      酸化触媒コンバータ
６      還流回路（ＥＧＲ回路）
１０    ＥＧＲクーラー
１１    シェル
１１ａ  冷却水流入管
１１ｂ  冷却水排出管
１２    熱交換パイプ
１２ａ  排ガス入口
１２ｂ  排ガス出口
１３    蓄熱体
１３ａ  フィン
１４    断熱体
Ａ      空気
Ｇ      排ガス
Ｗ      冷却水
【図１】
0005156493.tif 000002
【図２】
0005156493.tif 000003
【図３】
0005156493.tif 000004
【図４】
0005156493.tif 000005