(57)【要約】【課題】  本発明はＥＧＲクーラーに関し、ＥＧＲガス入口側の核沸騰及びこれに起因する２次不具合を抑制したＥＧＲクーラーを提供することを目的とする。【解決手段】  筒状のシェルの両端部に、ディフューザを介してＥＧＲガス導入パイプとＥＧＲガス導出パイプを接続し、シェルの両端部を閉塞するエンドプレート間に、ディフューザ内に開口する複数のチューブを挿着すると共に、ＥＧＲガス導入パイプ側のシェルの周壁に冷却水導入パイプを接続し、ＥＧＲガス導出パイプ側のシェルの周壁に冷却水導出パイプを接続したＥＧＲクーラーに於て、ＥＧＲガス入口側を除いて前記チューブに、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率を高める手段を施したことを特徴とする。【選択図】    図１
2009002300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシェルの両端部に、ディフューザを介してＥＧＲガス導入パイプとＥＧＲガス導出パイプを接続し、
シェルの両端部を閉塞するエンドプレート間に、ディフューザ内に開口する複数のチューブを挿着すると共に、
ＥＧＲガス導入パイプ側のシェルの周壁に冷却水導入パイプを接続し、ＥＧＲガス導出パイプ側のシェルの周壁に冷却水導出パイプを接続したＥＧＲクーラーに於て、
ＥＧＲガス入口側を除いて前記チューブに、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率を高める手段を施したことを特徴とするＥＧＲクーラー。
【請求項２】
筒状のシェルの両端部に、ディフューザを介してＥＧＲガス導入パイプとＥＧＲガス導出パイプを接続し、
シェルの両端部を閉塞するエンドプレート間に、ディフューザ内に開口する複数のチューブを挿着すると共に、
ＥＧＲガス導入パイプ側のシェルの周壁に冷却水導入パイプを接続し、ＥＧＲガス導出パイプ側のシェルの周壁に冷却水導出パイプを接続したＥＧＲクーラーに於て、
前記冷却水導入パイプから冷却水導出パイプに亘ってシェル内に形成される冷却水の主冷却水流路中のチューブの部位に、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率を高める手段を施したことを特徴とするＥＧＲクーラー。
【請求項３】
冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率を高める手段は、チューブ内面に突出する複数の突起であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＥＧＲクーラー。
【請求項４】
冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率を高める手段は、チューブの外周に設けた冷却フィンであることを特徴とする請求項１または請求項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、ディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に用いるＥＧＲクーラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）の燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯX ）を低減するため、従来、排ガスの一部をエンジンの吸気系に排気還流（以下、「ＥＧＲ」
という）させるＥＧＲ装置が知られている。
【０００３】
窒素酸化物は、高温の排ガスのもとで空気中の酸素と窒素が反応して生成されるため、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲによって燃焼温度を下げることでＯ2＋Ｎ2→２ＮＯの反応を抑制して窒素酸化物の排出を低減させるものである。そして、吸気系にＥＧＲさせるＥＧＲガスの温度を下げるほど、燃焼時のスモークの悪化を抑え、窒素酸化物の発生が減少することが知られている。
【０００４】
そこで、昨今では、特許文献１に開示されるように、エンジンの吸気系と排気系との間に接続したＥＧＲパイプに、エンジンの冷却水を冷媒とするＥＧＲクーラーを装着し、ＥＧＲパイプを流下するＥＧＲガスをこのＥＧＲクーラーで熱交換させて、ＥＧＲガス温度を下げる方法が広く採用されている。
【０００５】
図３はこの種のＥＧＲクーラーを示し、このＥＧＲクーラー１は、筒状に成形されたシェル３内に、その長手方向に沿って複数の均一内径のチューブ５を収容し、シェル３のＥＧＲガス上流側端部とＥＧＲガス下流側端部に取り付くディフューザ７，９に、夫々、図示しないＥＧＲガス導入パイプ（ＥＧＲパイプ）とＥＧＲガス導出パイプ（ＥＧＲパイプ）をフランジ１１を介して接続すると共に、ＥＧＲガス導入パイプ側のシェル３の周壁に冷却水導入パイプ１３を接続し、ＥＧＲガス導出パイプ側のシェル３の周壁に冷却水導出パイプ１５を接続したもので、チューブ５は、夫々、シェル３の両端部に取り付くエンドプレート１７，１９に挿着されて両ディフューザ７，９内に開口している。
【０００６】
而して、斯かる構造によって、シェル３内に導入されたＥＧＲガスＧがチューブ５内を流下する際に、シェル３内に導入された冷却水Ｗで熱交換されてＥＧＲガス温度が下がるようになっている。
【０００７】
また、冷却水ＷとＥＧＲガスＧとの熱交換効率を高めるため、特許文献２または図３に示すように、ＥＧＲガスＧが流下するチューブ５の全長に亘って内方に突出する複数の突起２１を内周に設けたり、特許文献１に開示されるように、チューブの外周に冷却フィンをチューブの長手方向に複数突設する等の手段が、ＥＧＲクーラーのチューブに施されている。
【特許文献１】特開２００４−３４６９１９号公報
【特許文献２】特開２００４−８５０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、冷却水導入パイプ１３から流入した冷却水Ｗはシェル３内を一様に流れず、図３に示すように冷却水導入パイプ１３から冷却水導出パイプ１５に亘って主冷却水流路Ｗ１が形成され、冷却水導入パイプ１３から流入した冷却水ＷがＥＧＲガス入口側のエンドプレート１７に沿って流れ難いのが実情であった。
【０００９】
このため、図中、Ａで示すＥＧＲガス入口側の領域に冷却水Ｗの澱みが生じ、そして、この領域ＡはＥＧＲガス温度が非常に高温で、また、チューブ５に突起２１を設けて熱交換効率を高めていることも相俟って、単位水当たりの仕事量（熱交換量）が高くなってこの領域Ａで核沸騰が発生し、長期に亘る使用でチューブ５とエンドプレート１７との接合部に亀裂が発生してしまう虞があった。
【００１０】
そして、特に、チューブに前記突起２１や冷却フィン等の熱交換効率を高める手段が施されたＥＧＲクーラー１は、このようなＥＧＲガス入口側の領域Ａでの核沸騰及びこれに起因する２次不具合（チューブ５とエンドプレート１７との接合部の亀裂）の危険性が高いことが知られている。
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、上述の如きＥＧＲガス入口側の核沸騰及びこれに起因する２次不具合を抑制したＥＧＲクーラー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】
【００１２】
斯かる目的を達成するため、請求項１に係る発明は、筒状のシェルの両端部に、ディフューザを介してＥＧＲガス導入パイプとＥＧＲガス導出パイプを接続し、シェルの両端部を閉塞するエンドプレート間に、ディフューザ内に開口する複数のチューブを挿着すると共に、ＥＧＲガス導入パイプ側のシェルの周壁に冷却水導入パイプを接続し、ＥＧＲガス導出パイプ側のシェルの周壁に冷却水導出パイプを接続したＥＧＲクーラーに於て、ＥＧＲガス入口側を除いて前記チューブに、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率を高める手段を施したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は、筒状のシェルの両端部に、ディフューザを介してＥＧＲガス導入パイプとＥＧＲガス導出パイプを接続し、シェルの両端部を閉塞するエンドプレート間に、ディフューザ内に開口する複数のチューブを挿着すると共に、ＥＧＲガス導入パイプ側のシェルの周壁に冷却水導入パイプを接続し、ＥＧＲガス導出パイプ側のシェルの周壁に冷却水導出パイプを接続したＥＧＲクーラーに於て、前記冷却水導入パイプから冷却水導出パイプに亘ってシェル内に形成される冷却水の主冷却水流路中のチューブの部位に、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率を高める手段を施したことを特徴とする。
【００１４】
そして、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のＥＧＲクーラーに於て、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率を高める手段は、チューブ内面に突出する複数の突起であることを特徴とし、請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のＥＧＲクーラーに於て、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率を高める手段は、チューブの外周に設けた冷却フィンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
各請求項に係る発明によれば、ＥＧＲガス入口側のエンドプレートに沿った冷却水流れの澱みによる核沸騰が抑制でき、核沸騰に起因する２次不具合（チューブとエンドプレートとの接合部の亀裂）の危険性を軽減することが可能となって、ＥＧＲ装置の耐久信頼性の向上が図れる利点を有する。
【００１６】
また、冷却水流量増加による核沸騰抑制という手段が従来周知であるが、この手段は、エンジン補機消費馬力の増加による燃費の悪化という問題点が懸念されている。しかし、本発明によれば斯かる問題点も回避可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は請求項１及び請求項３の一実施形態に係るＥＧＲクーラーを示し、図に於て、２３は筒状に成形されたシェルで、シェル２３内に、その長手方向に沿って複数の均一内径のチューブ２５が収容され、シェル２３のＥＧＲガス上流側端部とＥＧＲガス下流側端部に取り付くディフューザ２７，２９に、夫々、フランジ３１を介して図示しないＥＧＲガス導入パイプとＥＧＲガス導出パイプが接続されている。
【００１９】
また、ＥＧＲガス導入パイプ側（ＥＧＲガス入口側）のシェル２３の周壁に冷却水導入パイプ３３が接続され、ＥＧＲガス導出パイプ側のシェル２３の周壁に冷却水導出パイプ３５が接続されている。そして、チューブ２５は、夫々、シェル２３の両端部に取り付くエンドプレート３７，３９に挿着されて両ディフューザ２７，２９内に開口しており、斯かる構造によって、冷却水導入パイプ３３から冷却水導出パイプ３５に亘って主冷却水流路Ｗ１が形成され、ＥＧＲガス導入パイプからチューブ２５を経てＥＧＲガス導出パイプに至るＥＧＲガス流路が形成されている。
【００２０】
このため、シェル２３内に導入されたＥＧＲガスＧがチューブ２５内を流下する際に、シェル２３内に導入された冷却水Ｗで熱交換されてＥＧＲガス温度が下がるようになっている。
【００２１】
このように本実施形態に係るＥＧＲクーラー４１も、図３のＥＧＲクーラー１と同様、冷却水導入パイプ３３から冷却水導出パイプ３５に亘って主冷却水流路Ｗ１が形成されるため、冷却水導入パイプ３３から流入した冷却水Ｗが、ＥＧＲガス入口側のエンドプレート３７に沿って流れ難く、図中、Ａで示すＥＧＲガス入口側の領域に冷却水Ｗの澱みが生じる。
【００２２】
そこで、図示するように本実施形態は、従来、冷却水ＷとＥＧＲガスＧとの熱交換効率を高める手段としてチューブの内面に突設する複数の突起４３を、ＥＧＲガス入口側を除いて前記チューブ２５に設け、領域Ａに於けるチューブ２５内の突起４３を廃止したことを特徴とする。
【００２３】
本実施形態はこのように構成されているから、既述したように冷却水導入パイプ３３から冷却水導出パイプ３５に亘って主冷却水流路Ｗ１が形成され、シェル２３内に導入されたＥＧＲガスＧがチューブ２５内を流下する際に、シェル２３内に導入された冷却水Ｗで熱交換される。
【００２４】
そして、冷却水導入パイプ３３から流入した冷却水Ｗは、エンドプレート３７に沿って流れ難く、領域Ａに冷却水Ｗの澱みが生じるが、本実施形態は、領域Ａを含むＥＧＲガス入口側のチューブ２５内の突起４３を廃止したため、図３の従来例に比し、ＥＧＲガス入口側のエンドプレート３７に沿った領域Ａでのチューブ２５の熱交換効率が低下し、この結果、単位水当たりの仕事量（熱交換量）が低下（冷却水流量に対する負荷が低減）することとなる。
【００２５】
従って、本実施形態によれば、ＥＧＲガス入口側のエンドプレート３７に沿った領域Ａでの冷却水流れの澱みによる核沸騰が抑制でき、この結果、核沸騰に起因する２次不具合（チューブ２５とエンドプレート３７との接合部の亀裂）の危険性を軽減することが可能となって、ＥＧＲ装置の耐久信頼性の向上が図れる利点を有する。
【００２６】
また、冷却水流量増加による核沸騰抑制という手段が従来周知であるが、この手段は、エンジン補機消費馬力の増加による燃費の悪化という問題点が懸念されている。しかし、本実施形態によれば斯かる問題点も回避可能である。
【００２７】
図２は請求項２及び請求項３の一実施形態に係るＥＧＲクーラーを示し、図示するように本実施形態は、冷却水導入パイプ３３から冷却水導出パイプ３５に亘ってシェル２３内に形成される冷却水Ｗの主冷却水流路Ｗ１中のチューブ２５-1の部位の内周に複数の突起４３を設けて、主冷却水流路Ｗ１から外れ、冷却水流れの澱みが発生する領域Ａでのチューブ２５-1の突起４３を廃止したものである。
【００２８】
尚、その他の構成は図１の実施形態と同様であるので、同一のものには同一符号を付してそれらの説明は省略する。
【００２９】
而して、本実施形態に係るＥＧＲクーラー４５によっても、却水導入パイプ３３から流入した冷却水Ｗは、エンドプレート３７に沿って流れ難く、領域Ａに冷却水Ｗの澱みが生じるが、本実施形態は、主冷却水流路Ｗ１中のチューブ２５-1の部位に突起４３を設けて、主冷却水流路Ｗ１から外れて冷却水流れの澱みが発生する領域Ａでのチューブ２５-1の突起４３を廃止したため、図３の従来例に比し領域Ａでのチューブ２５-1の熱交換効率が低下し、この結果、単位水当たりの仕事量（熱交換量）が低下（冷却水流量に対する負荷が低減）することとなる。
【００３０】
従って、本実施形態によっても、図１のＥＧＲクーラー４１と同様、ＥＧＲガス入口側のエンドプレート３７に沿った領域Ａでの冷却水流れの澱みによる核沸騰が抑制でき、この結果、核沸騰に起因する２次不具合（チューブ２５とエンドプレート３７との接合部の亀裂）の危険性を軽減することが可能となって、ＥＧＲ装置の耐久信頼性の向上が図れる利点を有する。
【００３１】
尚、既述した各実施形態は、冷却水ＷとＥＧＲガスＧとの熱交換効率を高める手段として、チューブ２５，２５-1内面に突出する突起４３を用いたが、斯かる突起４３に代え、チューブの外周に冷却フィンを設けて、これを熱交換効率を高める手段としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】請求項１及び請求項３の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの概略断面図である。
【図２】請求項２及び請求項３の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの概略断面図である。
【図３】従来のＥＧＲクーラーの概略断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２３  シェル
２５，２５-1  チューブ
２７，２９  ディフューザ
３３  冷却水導入パイプ
３５  冷却水導出パイプ
３７，３９  エンドプレート
４１，４５  ＥＧＲクーラー
４３  突起
【図１】
2009002300.tif 000003
【図２】
2009002300.tif 000004
【図３】
2009002300.tif 000005