(57)【要約】【課題】流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却媒体の滞留を抑制することのできる排気還流ガス冷却装置を提供すること。【解決手段】冷却水入口部４０と冷却水出口部５０とが接続された胴管１０内に、複数の冷却管６０を配設する。また、胴管１０の内側には、胴管１０の内壁１１に沿って螺旋状の形状で形成された螺旋状ワイヤー７０を設ける。これにより、冷却管６０の内側に内燃機関運転時の排気ガスを流し、冷却水入口部４０から冷却媒体となる冷却水を胴管１０内に流した場合に、冷却水は胴管１０内で旋回流を発生しながら流れ、冷却管６０内の排気ガスと効率よく熱交換を行ないながら流れる。この結果、流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却媒体となる冷却水の滞留を抑制することができる。【選択図】        図１
2007085331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流す冷却媒体の入口である冷却媒体入口部と前記冷却媒体の出口である冷却媒体出口部とが接続された胴管と、
前記胴管内に配設されると共に内部には内燃機関の排気ガスが流れ、且つ、外側には前記冷却媒体が流れる複数の冷却管と、
前記胴管の内部であって前記冷却媒体入口部から前記冷却媒体出口部までの間の少なくとも一部に設けられると共に、前記胴管内の前記冷却媒体に旋回流を発生させる旋回流生成手段と、
を備えることを特徴とする排気還流ガス冷却装置。
【請求項２】
前記旋回流生成手段は、軸方向が前記胴管の軸方向と同一方向となる螺旋状の形状で形成された螺旋状部材からなることを特徴とする請求項１に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項３】
前記螺旋状部材は、前記胴管の内壁に沿って形成された胴管螺旋状部材を有していることを特徴とする請求項２に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項４】
前記胴管螺旋状部材は、前記冷却媒体が流れる方向における上流側の面が、前記胴管の径方向における外方側から内方側に向かうに従って前記冷却媒体の上流側から下流側に向かう方向に傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項５】
さらに、前記螺旋状部材は、前記冷却管の周囲に形成されると共に、螺旋の方向が前記胴管螺旋状部材の螺旋の方向と同一方向となる冷却管螺旋状部材を有していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項６】
さらに、前記螺旋状部材の軸方向における前記螺旋状部材の螺旋のピッチを変化させる螺旋状部材ピッチ調整手段を備えていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項７】
前記冷却媒体入口部が前記胴管に接続されている部分は、前記胴管の軸方向と直交する方向から見た場合の傾斜方向が、前記螺旋状部材の傾斜方向に沿った方向であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項８】
前記冷却媒体出口部が前記胴管に接続されている部分は、前記胴管と前記冷却媒体出口部とを、前記胴管の軸方向に直交する面の断面で見た場合に前記胴管の前記内壁の接線方向に沿って形成された接線方向壁部を有していることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項９】
前記旋回流生成手段は、軸方向が前記胴管の軸方向と同一方向となる螺旋状の形状で前記胴管の径方向内方に前記胴管の内壁の一部が突出して形成された内壁螺旋部からなることを特徴とする請求項１に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項１０】
前記内壁螺旋部は、前記胴管の径方向において前記内壁螺旋部の外方に位置する部分の前記胴管の外周面を凹ませることにより形成されていることを特徴とする請求項９に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項１１】
前記旋回流生成手段は、前記冷却媒体入口部から前記冷却媒体出口部にかけての前記冷却媒体の経路中に予備室を有しており、
前記予備室は、前記予備室への前記冷却媒体の入口である予備室入口と、前記予備室内を流れる前記冷却媒体の前記予備室から前記冷却媒体出口部方向への出口である予備室出口と、を有しており、
前記予備室入口には、前記予備室内に流入する前記冷却媒体に旋回流を発生させる予備室入口旋回流生成手段が設けられており、
前記予備室出口には、前記予備室内から流出する前記冷却媒体に旋回流を発生させる予備室出口旋回流生成手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項１２】
前記予備室は筒状の形状で形成されており、
前記予備室入口旋回流生成手段は、前記予備室入口から前記予備室内に流入する前記冷却媒体の進行方向を前記予備室の内壁に沿った方向に変える予備室入口部材により形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項１３】
前記予備室の前記冷却媒体出口部側には、前記胴管内における前記冷却媒体出口部側の部分と前記予備室とを隔離する隔壁部が設けられ、
前記予備室出口は前記隔壁部に形成されており、
前記予備室出口旋回流生成手段は、前記胴管の周方向における前記予備室出口の端部に接続され、且つ、前記胴管の周方向における前記予備室出口の他方の端部の方向に向かいつつ前記冷却媒体出口部の方向に向かうように前記隔壁部に対して傾斜した予備室出口部材により形成されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項１４】
前記冷却管は、蛇腹状に形成された蛇腹部を有していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項１５】
前記冷却管には、前記冷却管の外側方向に突出した少なくとも１つの突出部が形成されており、
前記突出部は、前記突出部が形成された前記冷却管とは異なる他の前記冷却管に接続されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項１６】
前記突出部は、前記複数の冷却管に形成されていると共に、前記複数の冷却管に形成された複数の前記突出部は、前記冷却管の軸方向における位置が同じ位置となって設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の排気還流ガス冷却装置。
【請求項１７】
前記冷却管には、前記冷却管の外側方向に突出した少なくとも１つの突出部が形成されていると共に、前記突出部は、前記突出部が形成された前記冷却管とは異なる他の前記冷却管に接続されており、
前記蛇腹部は、前記突出部よりも前記冷却管内を流れる前記排気ガスの流れ方向における上流側に位置していることを特徴とする請求項１４に記載の排気還流ガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気還流ガス冷却装置に関するものである。特に、この発明は、より効果的に排気還流ガスの冷却を行なうことのできる排気還流ガス冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の排気還流ガス冷却装置は、内燃機関の熱効率の改善を図るため、内燃機関の排気経路と吸気経路との間に設けられており、燃料の燃焼後に内燃機関から排出される排気ガスのうちの一部の排気ガスを冷却し、冷却後の排気ガスを吸気経路に戻している。これにより、大気中に排出される排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の発生抑制、ポンプ損失の低減、燃焼ガスの温度低下に伴う内燃機関の冷却液への放熱損失の低減、内燃機関の作動ガス量・組成の変化による比熱比の増大と、これに伴うサイクル効率の向上などを図ることができ、これらにより、内燃機関の熱効率の向上を図ることができる。
【０００３】
このような排気還流ガス冷却装置では、高温の排気ガスを吸気経路に戻す際に排気ガスを冷却し、排気ガスの温度を低減しているが、その手法として、内部に排気ガスが流れ、熱交換を行なう伝熱管である冷却管を複数設け、この複数の冷却管を胴管内に設ける。この胴管内に、内燃機関の冷却液などの冷却媒体を流入し、冷却媒体が冷却管の周囲を流れるようにすることにより、冷却管内を流れる排気ガスと冷却媒体との間で熱交換が行なわれるので、排気還流ガス冷却装置を通過後の排気ガスの温度を低下させることができる。
【０００４】
しかし、このような排気還流ガス冷却装置では、胴管内の冷却媒体が均等に胴管内を流れず、冷却媒体が滞留する部分が発生する場合がある。この場合、この部分の冷却媒体は冷却管から熱を受け続けるため温度が上昇し過ぎ、沸騰してしまう虞がある。冷却媒体が沸騰すると、冷却管は冷却媒体の蒸気に覆われるため冷却媒体との間で熱交換を行なうことが困難になり、排気ガスの冷却性能が低減するので、吸気経路の方向に流す排気ガスの温度を低下させることが困難になる虞があった。
【０００５】
そこで、従来の排気還流ガス冷却装置では、冷却媒体が滞留する部分を低減しているものがある。例えば、特許文献１では、胴管に冷却媒体流入口を複数設け、冷却媒体を複数の位置から胴管内に流入させている。これにより、胴管内において冷却媒体が滞留する部分は低減し、冷却媒体は胴管内を滞留せずに流れるため、冷却管内を流れる排気ガスとの間で効果的に熱交換を行なうことができる。さらに、この特許文献１では、複数の冷却媒体流入口を胴管の接線方向に近い角度で設け、冷却媒体の流入時に旋回流を発生させている。これにより、冷却媒体はより滞留し難くなり、冷却管内を流れる排気ガスとの間で、より効果的に熱交換を行なうことができる。これらの結果、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３４５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した排気還流ガス冷却装置では、複数の冷却媒体流入口から冷却媒体を胴管内に流入させることにより冷却媒体の滞留を抑制しているため、胴管内への流入時に冷却媒体同士が衝突し、流入抵抗が生じる虞があった。この場合、十分な量の冷却媒体を胴管内に流すことが困難になり、冷却効率が低減する虞があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却媒体の滞留を抑制することのできる排気還流ガス冷却装置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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、内部に流す冷却媒体の入口である冷却媒体入口部と前記冷却媒体の出口である冷却媒体出口部とが接続された胴管と、前記胴管内に配設されると共に内部には内燃機関の排気ガスが流れ、且つ、外側には前記冷却媒体が流れる複数の冷却管と、前記胴管の内部であって前記冷却媒体入口部から前記冷却媒体出口部までの間の少なくとも一部に設けられると共に、前記胴管内の前記冷却媒体に旋回流を発生させる旋回流生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、冷却媒体に旋回流を発生させる旋回流生成手段を設けているので、内部に排気ガスが流れる冷却管が内設された胴管内を流れる冷却媒体に、旋回流を発生させることができる。これにより、胴管内の冷却媒体の流れを向上させることができ、冷却管の周囲において冷却媒体が滞留する部分を低減できる。また、旋回流生成手段は、冷却媒体入口部から冷却媒体出口部までの間の少なくともいずれかの部分に設けているので、胴管内に複数の部分から冷却媒体が流入した場合のような冷却媒体同士の衝突を抑制でき、冷却媒体の流入抵抗の抑制を図ることができる。これらの結果、流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却媒体の滞留を抑制することができる。
【００１１】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記旋回流生成手段は、軸方向が前記胴管の軸方向と同一方向となる螺旋状の形状で形成された螺旋状部材からなることを特徴とする。
【００１２】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記螺旋状部材は、前記胴管の内壁に沿って形成された胴管螺旋状部材を有していることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記胴管螺旋状部材は、前記冷却媒体が流れる方向における上流側の面が、前記胴管の径方向における外方側から内方側に向かうに従って前記冷却媒体の上流側から下流側に向かう方向に傾斜していることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、さらに、前記螺旋状部材は、前記冷却管の周囲に形成されると共に、螺旋の方向が前記胴管螺旋状部材の螺旋の方向と同一方向となる冷却管螺旋状部材を有していることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、さらに、前記螺旋状部材の軸方向における前記螺旋状部材の螺旋のピッチを変化させる螺旋状部材ピッチ調整手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記冷却媒体入口部が前記胴管に接続されている部分は、前記胴管の軸方向と直交する方向から見た場合の傾斜方向が、前記螺旋状部材の傾斜方向に沿った方向であることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記冷却媒体出口部が前記胴管に接続されている部分は、前記胴管と前記冷却媒体出口部とを、前記胴管の軸方向に直交する面の断面で見た場合に前記胴管の前記内壁の接線方向に沿って形成された接線方向壁部を有していることを特徴とする。
【００１８】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記旋回流生成手段は、軸方向が前記胴管の軸方向と同一方向となる螺旋状の形状で前記胴管の径方向内方に前記胴管の内壁の一部が突出して形成された内壁螺旋部からなることを特徴とする。
【００１９】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記内壁螺旋部は、前記胴管の径方向において前記内壁螺旋部の外方に位置する部分の前記胴管の外周面を凹ませることにより形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記旋回流生成手段は、前記冷却媒体入口部から前記冷却媒体出口部にかけての前記冷却媒体の経路中に予備室を有しており、前記予備室は、前記予備室への前記冷却媒体の入口である予備室入口と、前記予備室内を流れる前記冷却媒体の前記予備室から前記冷却媒体出口部方向への出口である予備室出口と、を有しており、前記予備室入口には、前記予備室内に流入する前記冷却媒体に旋回流を発生させる予備室入口旋回流生成手段が設けられており、前記予備室出口には、前記予備室内から流出する前記冷却媒体に旋回流を発生させる予備室出口旋回流生成手段が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記予備室は筒状の形状で形成されており、前記予備室入口旋回流生成手段は、前記予備室入口から前記予備室内に流入する前記冷却媒体の進行方向を前記予備室の内壁に沿った方向に変える予備室入口部材により形成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記予備室の前記冷却媒体出口部側には、前記胴管内における前記冷却媒体出口部側の部分と前記予備室とを隔離する隔壁部が設けられ、前記予備室出口は前記隔壁部に形成されており、前記予備室出口旋回流生成手段は、前記胴管の周方向における前記予備室出口の端部に接続され、且つ、前記胴管の周方向における前記予備室出口の他方の端部の方向に向かいつつ前記冷却媒体出口部の方向に向かうように前記隔壁部に対して傾斜した予備室出口部材により形成されていることを特徴とする。
【００２３】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記冷却管は、蛇腹状に形成された蛇腹部を有していることを特徴とする。
【００２４】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記冷却管には、前記冷却管の外側方向に突出した少なくとも１つの突出部が形成されており、前記突出部は、前記突出部が形成された前記冷却管とは異なる他の前記冷却管に接続されていることを特徴とする。
【００２５】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記突出部は、前記複数の冷却管に形成されていると共に、前記複数の冷却管に形成された複数の前記突出部は、前記冷却管の軸方向における位置が同じ位置となって設けられていることを特徴とする。
【００２６】
また、この発明に係る排気還流ガス冷却装置は、前記冷却管には、前記冷却管の外側方向に突出した少なくとも１つの突出部が形成されていると共に、前記突出部は、前記突出部が形成された前記冷却管とは異なる他の前記冷却管に接続されており、前記蛇腹部は、前記突出部よりも前記冷却管内を流れる前記排気ガスの流れ方向における上流側に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る排気還流ガス冷却装置は、流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却媒体の滞留を抑制することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る排気還流ガス冷却装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の実施例１に係る排気還流ガス冷却装置の断面図である。同図に示す排気還流ガス冷却装置１は、略円筒形の形状で形成された胴管１０を有しており、胴管１０の軸方向における両端部のうちの一方の端部には排気ガス入口部２０が設けられ、他方の端部には排気ガス出口部３０が設けられている。胴管１０内には、胴管１０の径よりも径が細い略円筒形の形状で形成された冷却管６０が、軸方向が胴管１０の軸方向と同じ方向になる向きで、複数配設されている。この複数の冷却管６０は、当該冷却管６０の両端部付近に固定されたチューブプレート６５によって保持されており、これらのチューブプレート６５は、胴管１０の軸方向における両端部に固定されている。このため、複数の冷却管６０は、チューブプレート６５によって胴管１０に固定されている。
【００３０】
また、このチューブプレート６５は、排気ガス入口部２０と胴管１０との間、及び排気ガス出口部３０と胴管１０との間に設けられており、排気ガス入口部２０及び排気ガス出口部３０は、チューブプレート６５を介して胴管１０に接続されている。また、胴管１０には、排気ガス出口部３０が固定されている側の端部付近に冷却媒体入口部である冷却水入口部４０が接続されており、排気ガス入口部２０が固定されている側の端部付近に冷却媒体出口部である冷却水出口部５０が接続されている。
【００３１】
前記排気ガス入口部２０は、内側が空洞になった略円錐形の形状で形成された入口側キャップ２１と、円筒形の形状で形成された入口側管部２２と、円形のフランジである入口側接続フランジ２３とによって形成される。このうち、入口側キャップ２１は、円錐形を形成する円形の径のうち、最も大きい部分の径は、前記胴管１０の形状である円筒形を形成する円形の径とほぼ同じ径になっている。入口側キャップ２１において、この円形の径が最も大きい部分は、入口側キャップ２１の端部に位置しており、当該入口側キャップ２１は、この部分がチューブプレート６５に固定されることにより、胴管１０に固定されている。
【００３２】
また、この入口側キャップ２１は、胴管１０に固定された状態において、胴管の軸方向に胴管１０から離れるに従って円錐形を形成する円形の径が小さくなっており、胴管１０から最も離れた部分の端部には、入口側管部２２が接続されている。この入口側管部２２は、当該入口側管部２２の形状である円筒形の軸方向が、胴管１０の軸方向に沿った方向となる向きで、入口側キャップ２１に固定されており、軸方向における両端部のうちの一方の端部が、入口側キャップ２１に固定されている。また、入口側管部２２の他方の端部は排気ガス流入口２４となっており、排気ガス流入口２４の周囲には入口側接続フランジ２３が設けられている。
【００３３】
前記排気ガス出口部３０は、出口側キャップ３１と、出口側管部３２と、出口側接続フランジ３３とを有しており、これらの各部の形状は、それぞれ入口側キャップ２１、入口側管部２２、入口側接続フランジ２３とほぼ同様な形状となっている。つまり、排気ガス出口部３０は、排気ガス入口部２０とほぼ同様な形状で、胴管１０における排気ガス入口部２０が固定されている側の端部と反対側の端部に固定されている。この排気ガス出口部３０には、排気ガス入口部２０における排気ガス流入口２４と同様な形態で排気ガス流出口３４が形成されている。つまり、出口側管部３２における出口側接続フランジ３３が設けられている側の端部に、排気ガス流出口３４を有している。
【００３４】
複数の冷却管６０は、各冷却管６０の外部がチューブプレート６５に固定されており、冷却管６０とチューブプレート６５との接続部分は密着している。詳細には、チューブプレート６５には、複数の冷却管６０が配設される位置に、冷却管６０の外径よりも若干径の大きな孔が複数形成されており、複数の冷却管６０は、この孔を貫通して、この孔と冷却管６０とが密着することによって、チューブプレート６５に固定されている。また、チューブプレート６５は、冷却管６０の両端部付近で冷却管６０に固定され、これらの２箇所のチューブプレート６５は胴管１０の両端に固定されているため、複数の冷却管６０の外側部分と胴管１０との間の部分は、密閉された空間になっている。
【００３５】
また、これにより、冷却管６０の内側部分は、胴管１０の内側部分と冷却管６０の外側部分とによる空間とは隔離されている。この冷却管６０は、一方の端部が入口側キャップ２１の内側に開口しており、他方の端部が出口側キャップ３１に開口している。このため、冷却管６０の内側部分は、排気ガス入口部２０の内側及び排気ガス出口部３０の内側に連通しており、これにより、排気ガス入口部２０の内側と排気ガス出口部３０の内側とは、冷却管６０の内側部分を介して連通している。また、このように形成される複数の冷却管６０には、冷却管６０の内側方向に凸となった螺旋状凸部６１が形成されている。この螺旋状凸部６１は、複数設けられる各冷却管６０に形成されており、軸方向が、冷却管６０の軸方向と同一方向となる螺旋状の形状で、冷却管６０の内側に設けられている。
【００３６】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。前記冷却水入口部４０は、胴管１０における排気ガス出口部３０が固定されている側の端部付近に接続されており、円形の筒状の形状で形成されている。この冷却水入口部４０は、胴管１０の径方向に対して若干傾斜した角度で胴管１０の外周面１２に接続されており、さらに、胴管１０の外周面１２から離れるに従って排気ガス出口部３０の方向に向かうように傾斜している。つまり、冷却水入口部４０の胴管１０に対する接続部分は、胴管１０の径方向に対して傾斜しつつ、胴管１０から離れた位置から胴管１０に向かうに従って、排気ガス入口部２０に近付く方向に傾斜している。また、冷却水入口部４０は、胴管１０から離れた位置における所定の部分で曲げられている。
【００３７】
また、冷却水入口部４０における曲げられた部分と、当該冷却水入口部４０の端部に位置する冷却水入口接続部４１との間の部分は、排気還流ガス冷却装置１を胴管１０の形状である円筒形の軸方向と直交する方向に見た場合に当該軸方向に対して直交し、且つ、胴管１０の形状である円筒形の中心を通らない方向に形成された直線状の円筒形の形状となっている。また、この冷却水入口部４０と胴管１０との接続部分における胴管１０には、冷却水入口部４０の内部に対して開口した冷却水入口開口部１５が形成されており、これにより、冷却水入口部４０の内部と胴管１０の内部とは連通している。
【００３８】
図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。前記冷却水出口部５０は、胴管１０における排気ガス入口部２０が固定されている側の端部付近に接続されており、筒状の形状で形成されている。この冷却水出口部５０は、胴管１０の径方向に対して傾斜した角度で胴管１０の外周面１２に接続されている。胴管１０に対する冷却水出口部５０の接続部分の詳細な形状は、胴管１０と冷却水出口部５０とを、胴管１０の軸方向に直交する面の断面で見た場合に、冷却水出口部５０は胴管１０の内壁１１の接線方向に形成された接線方向壁部５２と、冷却水出口部５０の内側部分において接線方向壁部５２に対向すると共に胴管１０の径方向に形成された径方向壁部５３とを有している。接線方向壁部５２と径方向壁部５３とは、胴管１０から離れた所定の位置まで形成されており、冷却水出口部５０は、この所定の位置で曲げられている。
【００３９】
また、冷却水出口部５０における曲げられた部分と、当該冷却水出口部５０の端部に位置する冷却水出口接続部５１との間の部分は、冷却水入口部４０と同様に、排気還流ガス冷却装置１を胴管１０の形状である円筒形の軸方向と直交する方向に見た場合に当該軸方向に対して直交し、且つ、胴管１０の形状である円筒形の中心を通らない方向に形成された直線状の円筒形の形状となっている。また、この冷却水出口部５０と胴管１０との接続部分における胴管１０には、冷却水出口部５０の内部に対して開口した冷却水出口開口部１６が形成されており、これにより、冷却水出口部５０の内部と胴管１０の内部とは連通している。
【００４０】
また、冷却管６０と胴管１０との間の空間には、螺旋状部材である螺旋状ワイヤー７０が設けられている。この螺旋状ワイヤー７０は、軸方向が胴管１０の軸方向と同一方向からなる螺旋状の形状で形成されている。この螺旋状ワイヤー７０は、螺旋の径が胴管１０の内径と同等の径で形成されており、胴管１０の内壁１１に接触し、胴管１０の内壁１１に沿って形成されている。このように形成される螺旋状ワイヤー７０は、胴管１０の排気ガス入口部２０側の端部から排気ガス出口部３０側の端部にかけて設けられており、胴管１０内に配設される冷却管６０からは離間している。なお、螺旋状の形状の軸方向とは、螺旋の軸の方向であり、螺旋の軸とは、螺旋を形成する曲線の曲率円の中心を連続して形成した直線をいう。
【００４１】
螺旋状ワイヤー７０は、このように螺旋状の形状で形成されているが、当該排気還流ガス冷却装置１を胴管１０の形状である円筒形の軸方向と直交する方向に見た場合における螺旋の角度は、前記冷却水入口部４０を同方向に見た場合に、冷却水入口部４０が胴管１０に対して接続されている部分の角度と同程度の角度になっている。換言すると、冷却水入口部４０は、排気還流ガス冷却装置１を胴管１０の軸方向と直交する方向に見た場合における胴管１０に接続されている部分の傾斜方向が、同方向に見た場合における螺旋状ワイヤー７０の傾斜方向に沿った方向になっている。なお、冷却水入口部４０が胴管１０に対して接続されている部分の傾斜方向は、正確に螺旋状ワイヤー７０の傾斜方向に沿った方向でなくてもよく、実質的に螺旋状ワイヤー７０の傾斜方向に沿っていれば、多少角度は異なっていてもよい。具体的には、角度の差は１０°以内であればよい。
【００４２】
また、胴管１０に対する冷却水出口部５０の接続部分は、胴管１０の内壁１１の接線方向に形成された接線方向壁部５２を有しているが、この接線方向壁部５２は、胴管１０に対して、冷却水入口部４０側から冷却水出口部５０側に向かうに従って螺旋状ワイヤー７０が進む方向、即ち、螺旋の方向に形成されている。また、このため径方向壁部５３は、接線方向壁部５２に対して、螺旋状ワイヤー７０の螺旋の方向に位置している。
【００４３】
図４は、図１のＣ部詳細断面図である。螺旋状ワイヤー７０の断面形状は、略三角形の形状で形成されており、胴管１０の内壁１１に対向し、内壁１１に接触している面は、内壁１１に沿って形成されている。また、螺旋状ワイヤー７０の面のうち、胴管１０の軸方向において冷却水入口部４０、または排気ガス出口部３０が形成されている側の面は傾斜面７１となっており、この傾斜面７１は、胴管１０の径方向における外方側から内方側に向かうに従って冷却水出口部５０、または排気ガス入口部２０の方向に向かう方向に傾斜している。これに対し、胴管１０の軸方向において冷却水出口部５０、または排気ガス入口部２０が形成されている側の面は、胴管１０の軸方向に対して直交する面、または、胴管１０の内壁１１に対して直交する面となって形成されている。
【００４４】
また、螺旋状ワイヤー７０は、軸方向の弾力性を有しており、胴管１０の軸方向における両端に位置するチューブプレート６５によって軸方向に圧縮する方向に付勢力を与えられることにより胴管１０内に固定され、上述した形状で胴管１０内に配設されている。つまり、螺旋状ワイヤー７０は、圧縮バネ状に形成されており、胴管１０内に配設する際には圧縮された状態で配設される。
【００４５】
この実施例１に係る排気還流ガス冷却装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記排気還流ガス冷却装置１は、内燃機関（図示省略）の排気経路（図示省略）と吸気経路（図示省略）との間に位置する経路（図示省略）に設けられている。つまり、排気還流ガス冷却装置１は、排気経路から分岐し、吸気経路に接続される経路に設けられている。詳細には、排気ガス入口部２０の入口側接続フランジ２３が、排気経路と吸気経路との間に位置する経路の排気経路側に接続され、排気ガス出口部３０の出口側接続フランジ３３が、排気経路と吸気経路との間に位置する経路の吸気経路側に接続される。
【００４６】
また、冷却水入口部４０と冷却水出口部５０とには、内燃機関の冷却用の冷却水の経路（図示省略）から分岐した経路（図示省略）が接続されており、冷却水入口部４０の冷却水入口接続部４１は、冷却水の経路における冷却水の流れの上流側に接続され、冷却水出口部５０の冷却水出口接続部５１は、冷却水の経路における冷却水の流れの下流側に接続されている。
【００４７】
前記内燃機関を運転すると、内燃機関からは排気ガスが排出されるが、この排気ガスの一部は、排気ガス流入口２４から排気ガス入口部２０に入る。胴管１０内に配設されている複数の冷却管６０は、排気ガス入口部２０に開口しているため、この排気ガスは冷却管６０内に入り、冷却管６０内を流れる。さらに、複数の冷却管６０は、排気ガス出口部３０に開口しているため、排気ガス出口部３０内に流れ、排気ガス流出口３４から前記吸気経路の方向に流れる。これにより、排気ガスの一部は、内燃機関に吸入される空気に混合され、再び内燃機関に吸入される。
【００４８】
また、内燃機関の運転時には、冷却媒体となる前記冷却水が、冷却水入口部４０から胴管１０内に流入する。胴管１０内に流入した冷却水は、胴管１０内に複数配設される冷却管６０の外側を流れ、冷却水入口部４０から冷却水出口部５０の方向に流れる。冷却水出口部５０まで流れた冷却水は、冷却水出口部５０から流出して、内燃機関の冷却水の経路に再び戻る。
【００４９】
このように、冷却管６０の内側には排気ガスが流れ、冷却管６０の外側には冷却水が流れるが、排気ガスは高温であるため、冷却管６０の内側を流れる際に、冷却管６０の外側を流れる冷却水に対して熱を伝え、この冷却水に対して放熱する。つまり、冷却管６０の内側を流れる排気ガスと外側を流れる冷却水との間で、冷却管６０を介して熱交換が行なわれる。
【００５０】
また、胴管１０の内側には螺旋状ワイヤー７０が設けられているため、冷却水入口部４０の方向から冷却水出口部５０の方向に向けて胴管１０内を流れる冷却水は、螺旋状ワイヤー７０に沿って流れる。このため、胴管１０内を流れる冷却水には、旋回流が発生する。これにより、胴管１０内を流れる冷却水は、旋回しながら冷却管６０内を流れる排気ガスとの間で熱交換を行なう。このように、螺旋状ワイヤー７０は、胴管１０内の冷却水に旋回流を発生させる旋回流生成手段として設けられている。また、冷却管６０の内側には、螺旋状凸部６１が設けられているため、冷却管６０内を流れる排気ガスは、螺旋状凸部６１に沿って旋回しながら、排気ガス入口部２０の方向から排気ガス出口部３０の方向に流れ、旋回しながら冷却管６０の外側を流れる冷却水との間で熱交換が行なわれる。
【００５１】
以上の排気還流ガス冷却装置１は、胴管１０内に螺旋状ワイヤー７０を設けているので、内部に排気ガスが流れる冷却管６０が内設された胴管１０内を流れる冷却水に、旋回流を発生させることができる。これにより、胴管１０内の冷却水の流れを向上させることができ、冷却管６０の周囲において冷却水が滞留する部分を低減できる。また、旋回流生成手段となる螺旋状ワイヤー７０は、冷却水入口部４０から冷却水出口部５０までの間、つまり、冷却水の流れの方向における冷却水入口部４０の下流に設けているので、胴管１０内に流入した後の冷却水に旋回流を発生させることができる。これにより、胴管１０内を流れる冷却水に旋回流を発生させるために、胴管１０内に複数の部分から冷却水を流入させる場合のような冷却水同士の衝突を抑制でき、冷却水の流入抵抗の抑制を図ることができる。これらの結果、流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却媒体となる冷却水の滞留を抑制することができる。
【００５２】
また、このように、流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却水の滞留を抑制することができるので、冷却水と排気ガスとの熱交換をより確実に行なうことができ、排気ガスの温度をより確実に低下させることができる。この結果、排気ガスの冷却性能の向上を図ることができる。
【００５３】
また、螺旋状ワイヤー７０は、軸方向が胴管１０を形成する円筒形の軸方向と同一方向となる螺旋状の形状で形成された螺旋状部材として設けられているため、胴管１０内を軸方向に流れる冷却水に対して、胴管１０の軸方向が軸方向となる旋回流を、より確実に発生させることができる。この結果、より確実に冷却水の滞留を抑制することができる。
【００５４】
また、螺旋状ワイヤー７０は、胴管１０の内壁１１に沿って螺旋状の形状に形成された胴管螺旋状部材として設けられているため、胴管１０内の内壁１１付近を流れる冷却水に、より確実に旋回流を発生させることができる。従来の排気還流ガス冷却装置では、胴管内を流れる冷却水は、胴管の内壁付近の冷却水が流れ易くなっているため、複数の冷却管のうち、胴管の内壁寄りの冷却管は、流速の速い冷却水に接触し易くなっている。この場合、この冷却管内を流れる排気ガスと冷却水との間で熱交換を行なわれ易くなっており、排気ガスの冷却が不均一になる虞がある。そこで、前記排気還流ガス冷却装置１のように螺旋状ワイヤー７０を胴管１０の内壁１１に沿って形成することにより、胴管１０の内壁１１付近の冷却水に旋回流を発生させることができるので、内壁１１付近の冷却水のみでなく、胴管１０内の冷却水全体の流れを向上させることができる。この結果、より確実に冷却水の滞留を抑制することができる。
【００５５】
また、螺旋状ワイヤー７０の断面形状は、略三角形の形状で形成されており、胴管１０の軸方向において冷却水入口部４０、または排気ガス出口部３０が形成されている側の面である傾斜面７１は、胴管１０の径方向における外方側から内方側に向かうに従って冷却水出口部５０、または排気ガス入口部２０の方向に向かう方向に傾斜している。つまり、螺旋状ワイヤー７０は、冷却水が流れる方向における上流側の面が、胴管１０の径方向における外方側から内方側に向かうに従って冷却水の上流側から下流側に向かう方向に傾斜している。これにより、冷却水が冷却水入口部４０側から冷却水出口部５０側の方向に向かう際に、螺旋状ワイヤー７０で旋回流が発生すると同時に、螺旋状ワイヤー７０付近の冷却水は、胴管１０内における径方向外方から径方向内方に向かう。これにより、螺旋状ワイヤー７０は、胴管１０内の径方向における中心方向に位置する冷却水に対しても旋回流を発生させることができる。この結果、より確実に冷却水の滞留を抑制することができる。
【００５６】
また、螺旋状ワイヤー７０は、胴管１０の内壁１１に接触している。このため、胴管１０内において内壁１１付近を流れる冷却水は、螺旋状ワイヤー７０よりも胴管１０の径方向における外方を流れることを抑制することができる。これにより、胴管１０の内壁１１付近を流れる冷却水に対して、螺旋状ワイヤー７０によってより確実に旋回流を発生させることができる。この結果、より確実に冷却水の滞留を抑制することができる。
【００５７】
また、螺旋状ワイヤー７０は、弾力性を有しており、胴管１０の軸方向の両端に位置するチューブプレート６５で当該軸方向における圧縮方向の付勢力を与えることにより、胴管１０内に設けている。これにより、螺旋状ワイヤー７０を胴管１０内に固定する部分を設ける必要がなく、容易に螺旋状ワイヤー７０を胴管１０内に配設することができる。また、螺旋状ワイヤー７０は弾力性を有しており、圧縮方向に付勢力を与えることにより胴管１０内に配設しているので、寸法誤差の許容範囲が大きくなり、容易に製造することができる。これらの結果、螺旋状ワイヤー７０を容易に胴管１０内に設けることができ、螺旋状ワイヤー７０を設ける際の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００５８】
また、冷却水入口部４０は、当該排気還流ガス冷却装置１を胴管１０の軸方向と直交する方向に見た場合における胴管１０に接続されている部分の傾斜方向が、同方向に見た場合における螺旋状ワイヤー７０の傾斜方向に沿った方向になっているため、冷却水入口部４０から胴管１０内に冷却水を流入した際に、より確実に旋回流を発生させることができる。この結果、より確実に冷却水の滞留を抑制することができる。
【００５９】
また、冷却水出口部５０は、胴管１０に接続されている部分に、螺旋状ワイヤー７０の螺旋の方向に、胴管１０の内壁１１の接線方向に形成された接線方向壁部５２が形成されているため、螺旋状ワイヤー７０によって旋回流が発生した冷却水を、スムーズに流出することができる。また、螺旋状ワイヤー７０の螺旋の方向に、接線方向壁部５２に対向すると共に胴管１０の径方向に形成された径方向壁部５３が形成されているため、螺旋状ワイヤー７０によって旋回流が発生した冷却水は径方向壁部５３に当たり、冷却水出口部５０から流出する。これらにより、旋回流が発生した冷却水をより確実に冷却水出口部５０から流出させることができるので、冷却管６０内の排気ガスと熱交換を行なう冷却水が、胴管１０内を流れ易くすることができる。この結果、排気ガスの温度を冷却水によってより確実に低下させることができ、排気ガスの冷却性能をより確実に向上させることができる。
【実施例２】
【００６０】
実施例２に係る排気還流ガス冷却装置は、実施例１に係る排気還流ガス冷却装置と略同様の構成であるが、旋回流生成手段として、胴管に内壁螺旋部が形成されている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図５は、本発明の実施例２に係る排気還流ガス冷却装置の説明図である。図６は、図５のＤ部詳細図である。同図に示す排気還流ガス冷却装置８０は、実施例１に係る排気還流ガス冷却装置１と異なり、螺旋状ワイヤー７０が設けられておらず、胴管８１には旋回流生成手段である内壁螺旋部８４が形成されている。この内壁螺旋部８４は、胴管８１の内壁８３の一部が胴管８１の形状である円筒形の径方向内方に突出することにより形成されており、軸方向が胴管８１の軸方向と同一方向となる螺旋状の形状になるように形成されている。また、この内壁螺旋部８４は、胴管８１の径方向において内壁螺旋部８４の外方に位置する部分の当該胴管８１の外周面８２を凹ませることにより形成されている。つまり、内壁螺旋部８４は、内壁８３の一部が胴管８１の径方向における内方に突出するように、胴管８１の外周面８２の一部を当該胴管８１の径方向における内方に凹ませて形成し、この凹みが、胴管８１の軸方向と同一方向の軸方向となる螺旋状の形状になるようにして形成する。
【００６１】
この実施例２に係る排気還流ガス冷却装置８０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。この排気還流ガス冷却装置８０は、複数の冷却管６０内には、内燃機関の運転時に発生した排気ガスが排気ガス入口部２０から排気ガス出口部３０の方向に向かって流れ、胴管８１の内側で冷却管６０の外側には、冷却水入口部４０から冷却水出口部５０にかけて、冷却媒体として内燃機関冷却用の冷却水が流れる。その際に、胴管８１の内壁８３には、螺旋状の形状で胴管８１の径方向内方に突出した内壁螺旋部８４が形成されているため、この冷却水は、内壁螺旋部８４に沿って流れる。これにより、胴管８１内を流れる冷却水には、旋回流が発生し、胴管８１内を流れる冷却水は旋回しながら、冷却管６０内を流れる排気ガスとの間で熱交換を行なう。
【００６２】
以上の排気還流ガス冷却装置８０は、胴管８１の内壁８３に、当該胴管８１の径方向内方に突出すると共に螺旋状の形状で形成された内壁螺旋部８４を形成しているので、胴管８１の内側を流れる冷却水に旋回流を発生させることができる。これにより、胴管８１内の冷却水の流れを向上させることができる。また、内壁螺旋部８４は、冷却水の流れの方向における冷却水入口部４０の下流に設けているので、胴管８１内に流入した後の冷却水に旋回流を発生させることができる。これにより、冷却水の流入抵抗を増大させることなく、冷却水に旋回流を発生させることができる。これらの結果、流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却媒体となる冷却水の滞留を抑制することができる。
【００６３】
また、内壁螺旋部８４は、胴管８１の外周面８２を凹ませることにより形成している。このため、胴管８１の内壁８３に、当該胴管８１の径方向内方に突出した内壁螺旋部８４を形成する場合においても、内壁螺旋部８４を容易に形成することができる。この結果、胴管８１に内壁螺旋部８４が形成された排気還流ガス冷却装置８０を容易に製造することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【実施例３】
【００６４】
実施例３に係る排気還流ガス冷却装置は、実施例１に係る排気還流ガス冷却装置と略同様の構成であるが、螺旋状ワイヤーのピッチが変化する点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図７は、本発明の実施例３に係る排気還流ガス冷却装置の要部断面図である。同図に示す排気還流ガス冷却装置９０は、冷却水入口部４０付近に、螺旋状部材ピッチ調整手段となる冷却水バイパス９１及びピッチ調整ピストン１００が設けられている。このうち、冷却水バイパス９１は、胴管１０の形状である円筒形の軸方向における位置がそれぞれ異なる３箇所で接続されており、各接続部分は全て胴管１０の内部に対して開口しており、胴管１０の内部と連通している。これらの３箇所の接続部分のうち、胴管１０の軸方向における位置が最も排気ガス出口部３０寄りに位置している部分は冷却水バイパス第１流入部９２となっており、胴管１０の軸方向において排気ガス出口部３０から離れるに従って冷却水バイパス第２流入部９３、冷却水バイパス流出部９４となっている。また、これらの冷却水バイパス第１流入部９２、冷却水バイパス第２流入部９３、及び冷却水バイパス流出部９４が胴管１０に接続されている位置は、胴管１０の形状である円筒形の周方向における位置が、全てほぼ同じ位置となっている。
【００６５】
このうち、冷却水バイパス第１流入部９２は、円筒形の形状で形成され、胴管１０の軸方向における位置が、冷却水入口部４０の同方向における位置とほぼ同じ位置で胴管１０に接続され、開口している。この冷却水バイパス第１流入部９２は、円筒形の径が冷却水入口部４０よりも細いため、胴管１０の内部に対する開口面積が冷却水入口部４０の開口面積よりも小さくなっている。また、冷却水バイパス第２流入部９３は、円筒形の形状で形成されており、この円筒形の径が冷却水バイパス第１流入部９２の径よりも細いため、胴管１０の内部に対する開口面積が、冷却水バイパス第１流入部９２の開口面積よりもさらに小さくなっている。また、冷却水バイパス第１流入部９２の開口面積と冷却水バイパス第２流入部９３の開口面積とを足した面積は、冷却水入口部４０の開口面積と同程度になるようになっている。また、冷却水バイパス流出部９４も同様に円筒形の形状で形成されており、この円筒形の径は、冷却水入口部４０の径と同程度であるため、胴管１０の内部に対する開口面積は、冷却水入口部４０の開口面積と同程度の面積になっている。
【００６６】
また、前記ピッチ調整ピストン１００は、一端が閉塞した円筒形の形状となっており、この円筒形の外径は、胴管１０の内径よりも若干小さい径になっている。このピッチ調整ピストン１００は、円筒形の軸方向が胴管１０の軸方向で、且つ、閉塞している側の端部、即ち閉塞端１０１が排気ガス入口部２０（図１参照）の方向を向き、開口している側の端部、即ち開口端１０２が排気ガス出口部３０の方向を向く向きで、胴管１０内に配設されている。その位置は、冷却水入口部４０が胴管１０に開口している部分付近となっており、胴管１０内に配設されている螺旋状ワイヤー７０よりも排気ガス出口部３０寄りに位置している。
【００６７】
さらに、ピッチ調整ピストン１００には、このように胴管１０内に配設した状態において、胴管１０内に複数配設された冷却管６０が通る孔である冷却管貫通孔１０６が複数形成されている。この冷却管貫通孔１０６は、冷却管６０の外径よりも若干大きい径の孔によって形成されており、冷却管６０が配設されている位置に対応する位置で、ピッチ調整ピストン１００の閉塞部分に形成されている。複数の冷却管６０は、この冷却管貫通孔１０６を貫通して配設されている。また、螺旋状ワイヤー７０は、ピッチ調整ピストン１００の閉塞端１０１に接触しており、ピッチ調整ピストン１００に対して、排気ガス出口部３０方向の付勢力を与えている。
【００６８】
図８は、図７に示すピッチ調整ピストンのＥ−Ｅ矢視図である。図９は、図７に示すピッチ調整ピストンのＦ−Ｆ矢視図である。また、このピッチ調整ピストン１００には、冷却水入口部用切欠き１０３、第１流入部用切欠き１０４、及び第２流入部用連通孔１０５が形成されている。このうち、冷却水入口部用切欠き１０３は、ピッチ調整ピストン１００が胴管１０内に配設された状態におけるピッチ調整ピストン１００の、冷却水入口部４０に対向する部分に形成されている。その形状は、冷却水入口部４０が胴管１０に対して開口している部分の、胴管１０の形状である円筒形の周方向における幅と同程度の幅で、ピッチ調整ピストン１００の開口端１０２から、冷却水入口部４０が胴管１０に開口している部分付近にかけて形成されている。
【００６９】
また、第１流入部用切欠き１０４は、ピッチ調整ピストン１００が胴管１０内に配設された状態におけるピッチ調整ピストン１００の、冷却水バイパス第１流入部９２に対向する部分に形成されている。その形状は、冷却水バイパス第１流入部９２が胴管１０に対して開口している部分の、胴管１０の周方向における幅と同程度の幅で、ピッチ調整ピストン１００の開口端１０２から、冷却水バイパス第１流入部９２が胴管１０に開口している部分付近にかけて形成されている。
【００７０】
また、第２流入部用連通孔１０５は、ピッチ調整ピストン１００が胴管１０内に配設された状態におけるピッチ調整ピストン１００の、冷却水バイパス第２流入部９３に対向する部分に形成されている。その形状は、冷却水バイパス第２流入部９３が胴管１０に対して開口している径とほぼ同一の径の孔で形成されている。
【００７１】
この実施例３に係る排気還流ガス冷却装置９０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。この排気還流ガス冷却装置９０は、冷却水が冷却水入口部４０から胴管１０内に流入されない状態では、ピッチ調整ピストン１００は螺旋状ワイヤー７０の付勢力により排気ガス出口部３０寄りに位置している。この状態では、冷却水入口部用切欠き１０３は冷却水入口部４０の開口部分に対向し、第１流入部用切欠き１０４は冷却水バイパス第１流入部９２の対向部分に開口しているが、第２流入部用連通孔１０５は、冷却水バイパス第２流入部９３の開口部分よりも排気ガス出口部３０寄りに位置している。また、ピッチ調整ピストン１００の閉塞端１０１は、胴管１０の軸方向において、冷却水バイパス流出部９４が胴管１０に開口している部分よりも排気ガス出口部３０寄りに位置している。このため、冷却水バイパス流出部９４は、胴管１０の軸方向において螺旋状ワイヤー７０が設けられている位置に開口している。即ち、ピッチ調整ピストン１００の内側部分や胴管１０内におけるピッチ調整ピストン１００よりも排気ガス出口部３０寄りの部分と、胴管１０内における螺旋状ワイヤー７０が配設されている部分とは、冷却水バイパス９１によってのみ連通している。
【００７２】
この状態で冷却水入口部４０から胴管１０内に冷却水を流入すると、ピッチ調整ピストン１００の冷却水入口部用切欠き１０３から冷却水は胴管１０内に入り、この冷却水はピッチ調整ピストン１００の内側にも入る。この状態では、螺旋状ワイヤー７０の方向はピッチ調整ピストン１００の閉塞端１０１側が閉塞しているため、この方向ヘは直接冷却水は流れない。また、冷却水バイパス第２流入部９３の開口部分とピッチ調整ピストン１００の第２流入部用連通孔１０５とは、胴管１０の軸方向における位置が異なっているため、ピッチ調整ピストン１００の内側と冷却水バイパス第２流入部９３とは連通していない。
【００７３】
このため、ピッチ調整ピストン１００の内側に流入した冷却水は、第１流入部用切欠き１０４から冷却水バイパス第１流入部９２に流れ込む。このように冷却水バイパス第１流入部９２内に流れた冷却水は、冷却水バイパス９１内を通り、冷却水バイパス流出部９４から胴管１０内における螺旋状ワイヤー７０が配設されている部分に流れ、螺旋状ワイヤー７０によって旋回流が発生させられて胴管１０内を流れる。
【００７４】
ここで、冷却水入口部４０からピッチ調整ピストン１００の内側に流入した冷却水が冷却水バイパス第１流入部９２内に流れ込む際には、冷却水バイパス第１流入部９２の径は冷却水入口部４０の径よりも細く、冷却水バイパス第１流入部９２の開口面積は、冷却水入口部４０の開口面積よりも小さいため、冷却水バイパス第１流入部９２内には冷却水は流れ難くなっている。このため、ピッチ調整ピストン１００の内側や胴管１０内におけるピッチ調整ピストン１００よりも排気ガス出口部３０寄りの部分の水圧は、胴管１０内における螺旋状ワイヤー７０が設けられている部分の水圧よりも高くなる。これにより、ピッチ調整ピストン１００は胴管１０の軸方向における螺旋状ワイヤー７０の方向に移動する。
【００７５】
螺旋状ワイヤー７０の排気ガス出口部３０側の端部は、ピッチ調整ピストン１００の閉塞端１０１に接触しており、当該螺旋状ワイヤー７０の排気ガス入口部２０側の端部は、チューブプレート６５によって胴管１０の軸方向における位置が固定されているため、ピッチ調整ピストン１００が螺旋状ワイヤー７０の方向に移動することにより、胴管１０の軸方向における螺旋状ワイヤー７０の全長は短くなる。これにより、螺旋状ワイヤー７０の軸方向における螺旋のピッチは短くなる。このように螺旋状ワイヤー７０の螺旋のピッチが短くなると、螺旋状ワイヤー７０によって発生させられる冷却水の旋回流のピッチも短くなる。
【００７６】
図１０は、図７に示した排気還流ガス冷却装置が有する螺旋状ワイヤーのピッチが変化した状態を示す図である。冷却水入口部４０より冷却水を胴管１０内に流入した場合には、冷却水入口部４０と冷却水バイパス第１流入部９２との径の差により、胴管１０内におけるピッチ調整ピストン１００の排気ガス出口部３０側と螺旋状ワイヤー７０が設けられている側とで水圧に差が生じ、ピッチ調整ピストン１００が螺旋状ワイヤー７０の方向に移動するが、この移動は、冷却水入口部４０から流入する冷却水の水量に応じて変化する。即ち、冷却水の水量が少ない場合には、冷却水バイパス第１流入部９２に流れ込む水量も少ないため、冷却水バイパス第１流入部９２には冷却水が流れ易くなり、ピッチ調整ピストン１００の、螺旋状ワイヤー７０の方向への移動量は少ない。これに対し、冷却水の水量が多い場合には、径の小さい冷却水バイパス第１流入部９２への流れ難さが顕著になり、ピッチ調整ピストン１００の内側やピッチ調整ピストン１００よりも排気ガス出口部３０寄りの水圧が高くなるので、ピッチ調整ピストン１００は螺旋状ワイヤー７０の方向に移動する。螺旋状ワイヤー７０は、このピッチ調整ピストン１００の移動量に応じて、軸方向における螺旋のピッチが変化する。
【００７７】
このように、ピッチ調整ピストン１００は、冷却水入口部４０から流入する冷却水の水量に応じて螺旋状ワイヤー７０の方向に移動するが、冷却水入口部４０から流入する冷却水が所定の水量になると、ピッチ調整ピストン１００は、第２流入部用連通孔１０５が冷却水バイパス第２流入部９３の開口部分に対向する位置まで移動する。ピッチ調整ピストン１００に形成された第２流入部用連通孔１０５が冷却水バイパス第２流入部９３の開口部分に対向すると、ピッチ調整ピストン１００の内側は、冷却水バイパス第２流入部９３にも連通する。即ち、ピッチ調整ピストン１００の内側やピッチ調整ピストン１００よりも排気ガス出口部３０寄りの部分は、冷却水バイパス第１流入部９２及び冷却水バイパス第２流入部９３に連通する。これにより、冷却水入口部４０から胴管１０内に流入した冷却水は、冷却水バイパス第１流入部９２及び冷却水バイパス第２流入部９３から冷却水バイパス流出部９４の方向に流れる。これらの冷却水バイパス第１流入部９２の開口面積と冷却水バイパス第２流入部９３の開口面積とを足した面積は、冷却水入口部４０の開口面積と同程度になるようになっているため、冷却水入口部４０から胴管１０内に流入された冷却水は、スムーズに冷却水バイパス９１内に流れる。
【００７８】
また、冷却水バイパス流出部９４の開口面積は、冷却水入口部４０の開口面積と同程度になっているため、冷却水バイパス９１内の冷却水は、螺旋状ワイヤー７０が設けられている側の胴管１０内にスムーズに流れ込む。このため、胴管１０内に流入する冷却水の水量が多くなり、冷却水バイパス第２流入部９３と第２流入部用連通孔１０５とが連通した場合には、胴管１０内におけるピッチ調整ピストン１００よりも排気ガス出口部３０側の部分と螺旋状ワイヤー７０側の部分とは水圧が釣合い、冷却水入口部４０から流入する水量が変化しない限りピッチ調整ピストン１００はその位置で停止する。また、この状態におけるピッチ調整ピストン１００は、当該排気還流ガス冷却装置９０において最も螺旋状ワイヤー７０寄りに位置した状態であるため、ピッチ調整ピストン１００がこの状態の場合における螺旋状ワイヤー７０は、軸方向における螺旋のピッチが最も短くなる。これにより、ピッチ調整ピストン１００が最も螺旋状ワイヤー７０寄りの場合には、螺旋状ワイヤー７０によって発生させられる冷却水の旋回流のピッチは、最も短くなる。
【００７９】
螺旋状ワイヤー７０は、ピッチ調整ピストン１００に対して排気ガス出口部３０の方向に付勢力を与えているので、冷却水入口部４０から胴管１０内に流入される冷却水の水量が減少した場合には、胴管１０内におけるピッチ調整ピストン１００よりも排気ガス出口部３０寄りの部分の水圧が低くなるため、ピッチ調整ピストン１００は排気ガス出口部３０の方向に移動する。これにより、螺旋状ワイヤー７０の軸方向における螺旋のピッチは長くなり、螺旋状ワイヤー７０によって発生させられる冷却水の旋回流のピッチも長くなる。
【００８０】
以上の排気還流ガス冷却装置９０は、冷却水入口部４０付近に、螺旋状部材ピッチ調整手段となる冷却水バイパス９１及びピッチ調整ピストン１００が設けられている。これにより、冷却水入口部４０から胴管１０内に流入する水量に応じて、螺旋状ワイヤー７０が接触するピッチ調整ピストン１００を移動させることができ、螺旋状ワイヤー７０の軸方向における螺旋のピッチを変化させることができる。螺旋状ワイヤー７０によって冷却水に発生させる旋回流は、螺旋状ワイヤー７０の軸方向における螺旋のピッチによって変化し、螺旋のピッチが短くなるほど旋回流のピッチも短くなり、螺旋状ワイヤー７０の螺旋のピッチが長くなるほど旋回流のピッチも長くなる。
【００８１】
胴管１０内を流れる冷却水は、冷却水の水量が多いほど冷却管６０内を流れる排気ガスの熱をより受け易くなるが、実施例３に係る排気還流ガス冷却装置９０では、このように冷却水の水量が多い場合に冷却水の旋回流のピッチを短くしている。旋回流のピッチが短くなると、胴管１０内において冷却管６０と接触する時間が長くなるため、水量が多い場合に旋回流のピッチを短くすることにより、多量の冷却水を長時間冷却管６０に接触させることになる。これにより、より確実に排気ガスと冷却水との間で熱交換を行なうことができ、より確実に排気ガスの温度を下げることができる。
【００８２】
また、冷却水の水量が少ない場合には、螺旋状ワイヤー７０の螺旋のピッチが短いと、螺旋状ワイヤー７０が抵抗になって冷却水の流れが低減する虞があるが、実施例３に係る排気還流ガス冷却装置９０では、冷却水の水量が少ない場合に旋回流のピッチを長くしている。このため、胴管１０内を流れる冷却水の水量が少ない場合でも、冷却水が胴管１０内を流れ易くすることができる。これにより、より確実に排気ガスと冷却水との間で熱交換を行なうことができ、より確実に排気ガスの温度を下げることができる。従って、胴管１０内を流れる冷却水の水量に応じて螺旋状ワイヤー７０の軸方向におけるピッチを変化させることにより、冷却水に発生させる旋回流のピッチを、冷却水の水量に応じた適切な長さにすることができる。この結果、冷却水の流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却水の滞留を抑制することができる。
【実施例４】
【００８３】
実施例４に係る排気還流ガス冷却装置は、実施例１に係る排気還流ガス冷却装置と略同様の構成であるが、旋回流生成手段として、予備室が設けられている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図１１は、本発明の実施例４に係る排気還流ガス冷却装置の要部断面図である。同図に示す排気還流ガス冷却装置１１０は、冷却水入口部１３０が連通している部分に予備室１２０を有している。この予備室１２０は、円筒形の形状で形成された胴管１１１と、胴管１１１の排気ガス出口部３０側の端部を閉塞するように形成されたコアプレート１１３と、コアプレート１１３よりも冷却水出口部５０（図１参照）寄りに位置する隔壁部として形成されたチューブプレート１１４と、により区画されており、コアプレート１１３とチューブプレート１１４との間に位置している。このうち、チューブプレート１１４は、予備室１２０の冷却水出口部５０側に位置し、胴管１１１内における冷却水出口部５０側の部分と予備室１２０とを隔離している。これらにより、予備室１２０は、胴管１１１内における冷却水出口部５０側の部分と隔離された略円柱形の形状の空間となっている。冷却水入口部１３０は、この予備室１２０の内部に対して開口しており、開口部分は予備室入口１３１として形成されている。また、胴管１１１内に複数配設される冷却管６０は、チューブプレート１１４及びコアプレート１１３の双方を貫通し、これらにより固定されている。また、排気ガス出口部３０はコアプレート１１３に固定されており、複数の冷却管６０は、この排気ガス出口部３０が有する出口側キャップ３１の内側に開口している。
【００８４】
図１２は、図１１のＧ−Ｇ断面図である。前記予備室１２０は、内側に予備室入口旋回流生成手段であると共に予備室入口部材である予備室入口羽根１２１が形成されている。この予備室入口羽根１２１は、予備室入口１３１付近に形成されている。詳しくは、予備室入口羽根１２１は、冷却水入口部１３０が胴管１１１に開口している部分である予備室入口１３１と、胴管１１１の形状である円筒形の中心との間に位置するように設けられている。その形状は、予備室入口羽根１２１は、胴管１１１の周方向における予備室入口１３１の近傍で予備室１２０の内壁１２４に固定されており、このように、予備室入口羽根１２１が内壁１２４に固定されている部分から、予備室入口１３１が形成されている側の、胴管１１１の周方向に進むに従って、予備室１２０の内壁１２４から離れるように、或いは胴管１１１の中心に近付くように湾曲した板状の形状で形成されている。
【００８５】
図１３は、図１１のＨ−Ｈ断面図である。図１４は、図１３のＫ−Ｋ断面図である。また、チューブプレート１１４には、予備室出口１２２が複数形成されている。この予備室出口１２２は、複数配設される冷却管６０よりも胴管１１１の径方向における外方で胴管１１１の内壁１１２の付近に、略矩形状の孔によって形成されている。また、複数の予備室出口１２２は、胴管１１１の径方向における位置がほぼ同じ位置で、胴管１１１の周方向に並んで形成されている。さらに、この予備室出口１２２には、予備室出口旋回流生成手段であると共に予備室出口部材である予備室出口羽根１２３が形成されている。予備室出口羽根１２３は、胴管１１１の周方向における予備室出口１２２の端部のうちの一方の端部に設けられており、詳しくは、胴管１１１の周方向における、予備室入口１３１に対して予備室入口羽根１２１が固定されている方向と同方向側の端部に設けられている。
【００８６】
その形状は、胴管１１１の周方向に進むに従って予備室入口羽根１２１が予備室１２０の内壁１２４から離れていく方向と同方向の周方向に向かうに従って、胴管１１１の軸方向におけるチューブプレート１１４及び排気ガス出口部３０から離れる方向に傾斜した板状の形状で形成されている。つまり、予備室出口羽根１２３は、胴管１１１の周方向における予備室出口１２２の端部に接続され、且つ、胴管１１１の周方向における予備室出口１２２の他方の端部の方向に向かいつつ冷却水出口部５０の方向に向かうようにチューブプレート１１４に対して傾斜した板状の形状で形成されている。この予備室出口羽根１２３は、全ての予備室出口１２２に設けられており、また、各予備室出口１２２の一部は、当該予備室出口１２２に形成された予備室出口羽根１２３によって覆われている。
【００８７】
この実施例４に係る排気還流ガス冷却装置１１０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。この排気還流ガス冷却装置１１０は、冷却水入口部１３０からの冷却水は、まず予備室１２０内に流入される。その際に、冷却水入口部１３０が予備室１２０に開口した部分である予備室入口１３１付近には、予備室入口羽根１２１が設けられているため、冷却水入口部１３０から予備室１２０内に流入された冷却水の多くは、予備室入口羽根１２１に当たる。この予備室入口羽根１２１は、胴管１１１の周方向に進むに従って内壁１２４から離れる方向に湾曲しているので、冷却水入口部１３０から予備室１２０内に流入された冷却水は、予備室入口羽根１２１で進行方向を内壁１２４に沿った方向に変えられる。これにより、予備室１２０内の冷却水には、軸方向が予備室１２０の軸方向と同一方向になる旋回流が発生する。
【００８８】
また、予備室１２０を形成するチューブプレート１１４には、複数の予備室出口１２２が形成されている。このため、予備室１２０内の冷却水は、予備室出口１２２から冷却水出口部５０（図１参照）の方向に流出する。その際に、予備室出口１２２には、予備室出口１２２の一部を覆うように形成された予備室出口羽根１２３が設けられている。この予備室出口羽根１２３は、胴管１１１の周方向のうち、胴管１１１の周方向に進むに従って予備室入口羽根１２１が予備室１２０の内壁１２４から離れる方向、つまり、予備室１２０内の冷却水の旋回流の旋回方向と同方向の周方向に進むに従って、チューブプレート１１４及び排気ガス出口部３０から離れる方向に傾斜している。これにより、予備室出口１２２から流出した冷却水は、予備室出口羽根１２３によって進行方向を変えられ、胴管１１１の軸方向において排気ガス出口部３０から排気ガス入口部２０の方向に進むと共に胴管１１１の内壁１１２に沿った方向に流れる方向に進行方向を変えられる。即ち、予備室出口１２２から流出した冷却水は、予備室出口羽根１２３によって旋回流が発生させられる。複数配設される冷却管６０内を流れる排気ガスは、このように旋回流が発生した冷却水との間で熱交換を行ない、温度が低下した状態で排気ガス出口部３０から流出する。
【００８９】
以上の排気還流ガス冷却装置１１０は、旋回流生成手段として予備室１２０を有しており、予備室１２０内の予備室入口１３１付近に予備室入口羽根１２１を設けている。これにより、予備室入口１３１から予備室１２０内に流入した冷却水には、予備室入口羽根１２１によって予備室１２０内で旋回流が発生する。また、予備室出口１２２には、予備室出口羽根１２３が設けられている。このため、予備室１２０内で旋回流が発生した冷却水は、予備室出口１２２から流出する際に、予備室出口羽根１２３によってさらに旋回流が発生しながら冷却水出口部５０の方向に流れる。これにより、胴管内に複数の部分から冷却水が流入した場合のような流入抵抗を抑制でき、また、より確実に胴管１１１内を流れる冷却水に旋回流を発生させることができる。この結果、流入抵抗を増大させることなく、より確実に冷却媒体となる冷却水の滞留を抑制することができる。
【００９０】
また、予備室１２０を円筒形の形状で形成し、予備室入口１３１から予備室１２０内に流入した冷却水を予備室入口羽根１２１によって予備室１２０の内壁１２４に沿った方向に冷却水の進行方向を変えているので、予備室１２０内の冷却水に、より確実に旋回流を発生させることができる。この結果、より確実に冷却水の滞留を抑制することができる。
【００９１】
また、予備室出口１２２から流出する冷却水の進行方向を、予備室出口羽根１２３によって胴管１１１の軸方向に進むと共に胴管１１１の内壁１１２に沿った方向に流れる方向に変えているので、胴管１１１内を流れる冷却水に、より確実に旋回流を発生させることができる。この結果、より確実に冷却水の滞留を抑制することができる。
【００９２】
図１５は、本発明の実施例１に係る排気還流ガス冷却装置の変形例を示す要部断面図である。なお、実施例１に係る排気還流ガス冷却装置１では、旋回流生成手段として、胴管１０の内壁１１に沿って螺旋状に形成された螺旋状ワイヤー７０を用いているが、旋回流生成手段は、螺旋状ワイヤー７０以外のものを用いてもよい。例えば、図１５に示すように、胴管１０内に配設される複数の冷却管６０のうち、一部の冷却管６０の周囲に形成される冷却管螺旋状部材である冷却管螺旋状ワイヤー１４０を設けてもよい。この冷却管螺旋状ワイヤー１４０は、螺旋の軸方向が胴管１０の軸方向と同一方向になるように胴管１０内に配設されており、さらに、螺旋の方向が螺旋状ワイヤー７０の螺旋の方向と同一方向になるように形成されている。これにより、胴管１０内を流れる冷却水は、胴管１０の内壁１１付近のみではなく、螺旋状ワイヤー７０よりも胴管１０の径方向における内方に位置する冷却管６０の周囲でも、冷却管螺旋状ワイヤー１４０によって旋回流が発生する。この結果、冷却管６０の周囲に、より確実に旋回流を発生させることができるので、より確実に冷却管６０近傍での冷却水の滞留を抑制することができる。また、このように、冷却水の滞留を抑制できるので、より確実に冷却管６０内を流れる排気ガスの温度を低下させることができる。この結果、排気ガスの冷却性能の向上を図ることができる。
【００９３】
また、実施例１及び実施例３に係る排気還流ガス冷却装置１、９０に設けられた螺旋状ワイヤー７０や、実施例２に係る排気還流ガス冷却装置８０に設けられた内壁螺旋部８４は、それぞれ１つずつ設けられているが、これらの螺旋状ワイヤー７０や内壁螺旋部８４は、胴管１０、８１内に複数設けてもよい。これにより、胴管１０、８１内に流入する冷却水が多い場合でも、より確実に冷却水に旋回流を発生させることができる。
【００９４】
また、胴管１０、８１の軸方向における螺旋状ワイヤー７０や内壁螺旋部８４の螺旋のピッチは、冷却管６０内を流れる排気ガスの温度や排気ガスの量、または冷却水の量や温度などに応じて設定してもよい。また、この螺旋のピッチは、１つの螺旋状ワイヤー７０や内壁螺旋部８４において、複数の異なる長さのピッチを有していてもよい。このように、排気還流ガス冷却装置１、８０、９０を使用する状況に応じて螺旋のピッチを設定することにより、より確実に冷却水に旋回流を発生させることができると共に、より効果的に排気ガスと冷却水との間で熱交換を行なうことができる。
【００９５】
また、実施例３に係る排気還流ガス冷却装置９０では、螺旋状ワイヤー７０の螺旋のピッチを変化させる螺旋状部材ピッチ調整手段として冷却水バイパス９１やピッチ調整ピストン１００を設けているが、螺旋状部材ピッチ調整手段はこれら以外のものによって設けてもよい。例えば、実施例３に係る排気還流ガス冷却装置９０において冷却水バイパス９１を設けずに、ピッチ調整ピストン１００よりも螺旋状ワイヤー７０側と排気ガス出口部３０側の双方にそれぞれ冷却水入口部（図示省略）を設けて冷却水を流入できるようにし、さらに排気ガス出口部３０側の冷却水入口部に冷却水の流量を調整する流量調整弁（図示省略）を設けてもよい。これにより、流量調整弁を調整することにより、ピッチ調整ピストン１００よりも排気ガス出口部３０側の水圧を変化させることができるので、この水圧の変化によりピッチ調整ピストン１００を移動させることができ、螺旋状ワイヤー７０の螺旋のピッチを変化させることができる。つまり、螺旋状部材ピッチ調整手段は、胴管内を胴管の軸方向に移動可能に設けられると共に螺旋状ワイヤー７０に対して付勢力を与えることができるピッチ調整ピストン１００などの螺旋状部材付勢手段と、冷却媒体の量などによって螺旋状部材付勢手段を移動させることのできる冷却水バイパス９１などの螺旋状部材付勢部移動手段とを有していれば、上述した形態以外でもよい。
【００９６】
図１６は、本発明の実施例１に係る排気還流ガス冷却装置の変形例を示す断面図である。図１７は、図１６のＭ部詳細図である。また、実施例１に係る排気ガス冷却装置１では、冷却管６０は胴管１０の径よりも径が細い略円筒形の形状で形成され、その内側には、排気ガスを旋回させて冷却水と熱交換を行なわせ易くする螺旋状凸部６１が形成されているが、冷却管６０には、熱膨張による不具合を抑制する構造を設けてもよい。例えば、図１６、図１７に示すように、冷却管６０に、蛇腹状に形成された蛇腹部１５０を設けてもよい。この蛇腹部１５０は、冷却管６０の軸方向に向かうに従って径が大きくなることと小さくなることとが繰り返して変化するひだ状に形成されている。このように、冷却管６０に蛇腹部１５０を設けることにより、冷却管６０内を流れる排気ガスの熱が冷却管６０に伝達されて冷却管６０の温度が上昇し、冷却管６０が膨張する場合においても、蛇腹部１５０のひだ状の間隔が変化することにより、熱膨張を吸収することができる。同様に、内燃運転を停止し、冷却管６０の温度が低下して冷却管６０が縮む場合も、蛇腹部１５０のひだ状の間隔が変化することにより、熱収縮を吸収することができる。従って、蛇腹部１５０によって、冷却管６０の熱変形を吸収できる。この結果、例えば、冷却管６０の温度が上昇して熱膨張をした場合に冷却管６０の軸方向における中央部付近で冷却管６０が反ることなど、冷却管６０の熱変形に起因する不具合を抑制することができる。
【００９７】
図１８は、図１６のＮ部詳細図である。図１９は、図１８のＰ−Ｐ断面図である。また、複数の冷却管６０は、軸方向の両端部付近でチューブプレート６５に固定されることにより保持されているが、冷却管６０は、チューブプレート６５以外により保持されていてもよい。例えば、図１６、図１７、図１８に示すように、冷却管６０に、冷却管６０の外側方向に突出した突出部１５５を１つ以上形成し、この突出部１５５を、当該突出部１５５が形成された冷却管６０とは異なる他の冷却管６０に接続してもよい。つまり、冷却管６０に、当該冷却管６０の径方向における外側方向に突出した突出部１５５を形成し、この突出部１５５を、近接した他の冷却管６０に接触させる。この接続は、突出部１５５を他の冷却管６０に接触させ、接触部分をロー付けして突出部１５５と冷却管６０とを接続する。また、この突出部１５５は、複数の冷却管６０に形成されており、複数の冷却管６０に形成された複数の突出部１５５は、冷却管６０の軸方向における位置が、ほぼ同じ位置となっている。複数の冷却管６０は、このように各冷却管６０に形成された突出部１５５と、近接する冷却管６０とが接続されることにより、複数の冷却管６０は、軸方向において突出部１５５が形成されている部分では、冷却管６０同士の相対的な位置、或いは間隔が変化することなく保持される。
【００９８】
冷却管６０に、このように突出部１５５を形成し、近接する冷却管６０と突出部１５５とを接続することにより、冷却管６０に熱変形が生じたり、振動が発生したりして冷却管６０が撓む場合でも、冷却管６０同士が干渉することを抑制できる。また、冷却管６０同士は突出部１５５によって接続されているため、突出部１５５によって接続された冷却管６０同士は、突出部１５５以外の部分は離間している。このため、冷却管６０の外側を流れる冷却水が突出部１５５付近を流れる場合においても、冷却水は突出部１５５以外の部分、即ち、冷却管６０同士が離間している部分を流れるので、冷却水は突出部１５５付近を容易に流れることができる。この結果、冷却媒体である冷却水の流れを妨げることなく、冷却管６０同士の干渉を抑制することができる。
【００９９】
また、複数の冷却管６０に形成された複数の突出部１５５は、軸方向における位置が同じ位置となって設けられているため、複数の冷却管６０は、軸方向において突出部１５５が設けられている位置で、より強固に保持される。この結果、より確実に冷却管６０同士の干渉を抑制することができる。
【０１００】
また、このように冷却管６０に突出部１５５と蛇腹部１５０とを形成する場合には、蛇腹部１５０は少なくとも冷却管６０内を流れる排気ガスの流れ方向において突出部１５５よりも上流側に位置させるのが好ましい。冷却管６０は、排気ガスの熱が伝達されることにより熱変形が生じ易くなっており、また、冷却管６０内を流れる排気ガスは、冷却管６０を介して冷却管６０の外側を流れる冷却水との間で熱交換をするため、排気ガスの流れ方向における下流側よりも上流側の方が温度が高くなっている。このため、冷却管６０に設ける蛇腹部１５０は、内部を流れる排気ガスの温度が高いことにより冷却管６０の熱変形が生じ易い部分である、排気ガスの流れ方向における突出部１５５よりも上流側、即ち、排気ガス入口部２０側に設けることにより、より確実に冷却管６０の熱変形を、蛇腹部１５０によって吸収できる。
【０１０１】
このため、例えば、冷却管６０の突出部１５５が冷却管６０の長さ方向において不等に配置され、且つ、冷却管６０の両端部のいずれかの端部側のみに蛇腹部１５０を設ける場合には、排気ガス入口部２０側の端部側にのみ蛇腹部１５０を設けるのが好ましい。つまり、排気ガス入口部２０側の冷却管６０の端部から突出部１５５までの長さと、排気ガス出口部３０側の冷却管６０の端部から突出部１５５までの長さが異なるように突出部１５５が設けられ、且つ、突出部１５５からいずれかの端部までの間にのみ蛇腹部１５０を設ける場合には、排気ガス入口部２０側の端部から突出部１５５までの長さの方を長くし、こちら側にのみ蛇腹部１５０を設けるのが好ましい。この結果、より確実に、蛇腹部１５０によって冷却管６０の熱変形を吸収でき、より確実に冷却管６０の熱変形に起因する不具合を抑制することができる。
【０１０２】
また、上述した説明では、冷却媒体として内燃機関の冷却を行なう冷却水を用いているが、冷却媒体は冷却水以外のものでもよい。冷却管６０内を流れる排気ガスとの間で熱交換を行なうことができ、さらに、旋回流生成手段によって旋回流が発生した状態で胴管内を流れることができるものであれば、冷却媒体は冷却水以外のものでもよい。また、旋回流生成手段として用いられている螺旋状ワイヤー７０や内壁螺旋部８４、冷却水バイパス９１、ピッチ調整ピストン１００、予備室１２０などは、上述した位置以外に設けられていてもよい。胴管の内部であって、冷却水入口部４０などの冷却媒体入口部から、冷却水出口部５０などの冷却媒体出口部までの間の少なくとも一部にこれらを設けることにより、胴管内を流れる冷却水などの冷却媒体に旋回流を発生させることができれば、上記以外の位置でもよい。さらに、上述した実施例１〜４に記載した旋回流生成手段は、それぞれ異なる形態の複数の旋回流生成手段を組合せて用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
以上のように、本発明に係る排気還流ガス冷却装置は、内燃機関の排気経路から吸気経路に排気ガスの一部を戻す場合において排気ガスの温度を下げる場合に有用であり、特に、排気ガスの温度を低下させる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施例１に係る排気還流ガス冷却装置の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ部詳細断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る排気還流ガス冷却装置の説明図である。
【図６】図５のＤ部詳細図である。
【図７】本発明の実施例３に係る排気還流ガス冷却装置の要部断面図である。
【図８】図７に示すピッチ調整ピストンのＥ−Ｅ矢視図である。
【図９】図７に示すピッチ調整ピストンのＦ−Ｆ矢視図である。
【図１０】図７に示した排気還流ガス冷却装置が有する螺旋状ワイヤーのピッチが変化した状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４に係る排気還流ガス冷却装置の要部断面図である。
【図１２】図１１のＧ−Ｇ断面図である。
【図１３】図１１のＨ−Ｈ断面図である。
【図１４】図１３のＫ−Ｋ断面図である。
【図１５】本発明の実施例１に係る排気還流ガス冷却装置の変形例を示す要部断面図である。
【図１６】本発明の実施例１に係る排気還流ガス冷却装置の変形例を示す断面図である。
【図１７】図１６のＭ部詳細図である。
【図１８】図１６のＮ部詳細図である。
【図１９】図１８のＰ−Ｐ断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  排気還流ガス冷却装置
１０  胴管
１１  内壁
１２  外周面
１５  冷却水入口開口部
１６  冷却水出口開口部
２０  排気ガス入口部
２１  入口側キャップ
２２  入口側管部
２３  入口側接続フランジ
２４  排気ガス流入口
３０  排気ガス出口部
３１  出口側キャップ
３２  出口側管部
３３  出口側接続フランジ
３４  排気ガス流出口
４０  冷却水入口部
４１  冷却水入口接続部
５０  冷却水出口部
５１  冷却水出口接続部
５２  接線方向壁部
５３  径方向壁部
６０  冷却管
６１  螺旋状凸部
６５  チューブプレート
７０  螺旋状ワイヤー
７１  傾斜面
８０  排気還流ガス冷却装置
８１  胴管
８２  外周面
８３  内壁
８４  内壁螺旋部
９０  排気還流ガス冷却装置
９１  冷却水バイパス
９２  冷却水バイパス第１流入部
９３  冷却水バイパス第２流入部
９４  冷却水バイパス流出部
１００  ピッチ調整ピストン
１０１  閉塞端
１０２  開口端
１０３  冷却水入口部用切欠き
１０４  第１流入部用切欠き
１０５  第２流入部用連通孔
１０６  冷却管貫通孔
１１０  排気還流ガス冷却装置
１１１  胴管
１１２  内壁
１１３  コアプレート
１１４  チューブプレート
１２０  予備室
１２１  予備室入口羽根
１２２  予備室出口
１２３  予備室出口羽根
１２４  内壁
１３０  冷却水入口部
１３１  予備室入口
１４０  冷却管螺旋状ワイヤー
１５０  蛇腹部
１５５  突出部
【図１】
2007085331.tif 000003
【図２】
2007085331.tif 000004
【図３】
2007085331.tif 000005
【図４】
2007085331.tif 000006
【図５】
2007085331.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007085331.tif 000009
【図８】
2007085331.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2007085331.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2007085331.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2007085331.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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