JP2008240672A - Ｅｇｒクーラ - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の流入口および流出口がケースの側方あるいは上方に設けられている場合であっても、ケース内での冷却水の残溜を確実に防止できるＥＧＲクーラを提供すること。
【解決手段】ＥＧＲクーラ１０は、排気ガス（ハッチング矢印）が流通する複数のチューブで構成されたコアと、このコアが収容されるとともに冷却水が流入出するケース１４とを備え、このケース１４の下部側には水抜き孔３０が設けられ、水抜き孔３０にはドレイン管３１の基端側が取り付けられ、このドレイン管３１の先端側は冷却水をケース１４に供給する水回路の配管１９に接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラに関する。

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。

冷却水としては、エンジンの冷却水の一部を分流して用いることが一般的であり、流入口からケース内部に流入した冷却水は、チューブの外表面を冷却しながら他端側に向かうとともに、チューブを冷却することでチューブ中の排気ガスと熱交換を行って排気ガスを冷却し、他端側の流出口から流出する。

また、このようなＥＧＲクーラにおいて、冷却水の流入口および流出口がケースに対して側方（例えば特許文献１）、あるいは上方に設けられる場合がある。

特開２００４−１７７０６０号公報

しかしながら、エンジンを工場から出荷する際には、エンジン単体の評価運転が行われた後、このエンジンやＥＧＲクーラから冷却水が抜かれた状態で出荷される。このとき、冷却水の流入口および流出口がケースの側方または上方に設けられていると、エンジンから冷却水を抜いても、冷却水がケース内から抜けきれずにケース内の底面に残溜してしまう。ケースの底面と冷却水の流入口との間や、当該底面と流出口との間には段差があり、この段差分だけの深さで冷却水が残溜するのである。このような状態では、寒冷地へエンジンが出荷されたときなどには、出荷先にて残溜水が凍結してしまい、凍結時の体積膨張によりチューブやケースが損傷するおそれがある。

本発明の目的は、冷却水の流入口および流出口がケースの側方あるいは上方に設けられている場合であっても、ケース内での冷却水の残溜を確実に防止できるＥＧＲクーラを提供することにある。

本発明の請求項１に係るＥＧＲクーラは、排気ガスが流通する複数のチューブで構成されたコアと、前記コアが収容されるとともに冷却水が流入出するケースとを備え、前記ケースの下部側には水抜き孔が設けられ、前記水抜き孔にはドレイン管の基端側が取り付けられ、前記ドレイン管の先端側は前記冷却水を流す水回路に接続されることを特徴とする。

本発明の請求項２に係るＥＧＲクーラは、請求項１に記載のＥＧＲクーラにおいて、前記ドレイン管の先端は、前記水回路を形成する配管に接続されることを特徴とする。

本発明の請求項３に係るＥＧＲクーラは、請求項１に記載のＥＧＲクーラにおいて、前記水回路は、当該ＥＧＲクーラが取り付けられるエンジンのウォータジャケットを含んで形成され、前記ドレイン管の先端は、前記エンジンに接続されて前記ウォータジャケットと連通することを特徴とする。

以上において、請求項１の発明によれば、ＥＧＲクーラのケース下部側に水抜き孔を設けたので、この水抜き孔に取り付けられたドレイン管の先端を、水抜き孔よりも低い位置で水回路に接続することにより、ケース内に従来残溜していた冷却水を自然に水回路に戻すことができる。従って、残留した冷却水の凍結によるチューブやケースの破損を確実に防止できる。よって、本発明の目的を達成できる。

請求項２の発明によれば、ケースに接続された冷却水用の配管において、流入口の近傍や流出口の近傍部分にドレイン管の先端を接続することで、構造を簡単にでき、かつ冷却水を確実の戻すことができる。

請求項３の発明によれば、ケースの近傍において、水回路の配管が水抜き孔よりも低い位置に存在しない場合でも、ドレイン管の先端をエンジン内のウォータジャケットと連通させて冷却水を確実に戻すことができる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態のＥＧＲクーラ１０が搭載されたエンジンの冷却系の水回路を示す模式図である。図１において、水回路は、エンジン１にて駆動されるウォータポンプ２を備えており、ウォータポンプ２から吐出した冷却水は、エンジン１内のウォータジャケット等を含む主流路３を通してエンジン１を冷却し、その後にラジエータ４に流入して冷やされた後、ウォータポンプ２に戻る。

また、ＥＧＲシステムが採用されている本実施形態では、分流回路５が設けられている。このような分流回路５が設けられた場合に冷却水は、ウォータポンプ２の吐出側から分流してＥＧＲクーラ１０を通過し、図示しないサーモスタットハウジングにて主流路３に戻り、ラジエータ４を通過してウォータポンプ２の吸込側に戻る。なお、ウォータポンプ２は、エンジン１に設けられることが好ましい。

ＥＧＲクーラ１０は、本実施形態では、エンジン１の排気マニホールド側の側面に略水平に取り付けられており、その長手方向が車両の前後方向に沿った状態とされている。ただし、ＥＧＲクーラ１０の取付位置はこれに限らず、エンジンの上面や、前面、あるいは後面であってもよく、車体に対するエンジン１の取付方向やエンジンルーム内での配置スペース等を勘案して適宜に決められてよい。

図２は、本実施形態のＥＧＲクーラ１０を示す正面図、図３は、ＥＧＲクーラ１０の平面図、図４は、図２中のIV−IV線で断面した矢視図、図５は、図３中のV−V線で断面した矢視図である。図２〜図４において、ＥＧＲクーラ１０は、左右の側面１１、上面１２、および下面１３を備えた角筒状のケース１４を備えている。ケース１４の長手方向の両端にはフランジ１５を有するタンク１６が固定されている。

ケース１４の長手方向の一端側において、その一側面１１には、冷却水（白抜き矢印）の流入口１７が設けられている。この流入口１７には、分流回路５を形成する配管１８，１９が接続されている。また、ケース１４の他端側において、同じく側面１１には、冷却水の流出口２０が設けられ、この流出口２０には、分流回路５の戻り側を形成する配管２１，２２が接続されている。

加えて本実施形態でのケース１４の上面１２には、複数のガス抜き孔２３が設けられている。詳細には、ケース１４の冷却水流入側の上面１２部分には、左右方向に所定間隔離間した一対のガス抜き孔２３が設けられ、冷却水流出側の上面１２には、ガス抜き孔２３が一つ設けられている。

不整地で作業することが多い建設機械等にエンジン１が搭載された場合では、頻繁に車両が傾くことになり、これにあわせてエンジン１に搭載されたＥＧＲクーラ１０も傾くことになる。従って、ＥＧＲクーラ１０が車両の前後方向に沿って取り付けられている本実施形態では、ＥＧＲクーラ１０が左右に傾いた場合でも、運転中に発生する気泡が確実に排出されるよう、複数のガス抜き孔２３を左右に離間させて設けることは重要である。なお、車両の前後の傾きに対しては、ガス抜き孔２３を前後両端（排気ガスの流入側と流出側）に離間して設けることで対応している。

さらに、ケース１４には、外方に突出した突部２４が周方向に連続して形成されている。このような突部２４は、発生した気泡や空気溜まりを集めやすくする機能をも有し、前述のガス抜き孔２３に対応した位置にも設けられることで、気泡をより効率的に排出できる。

ケース１４両端に設けられたタンク１６のうち、一方のタンク１６は、排気ガス入口２５を有するとともに、フランジ１５からケース１４に向かうに従って拡開された形状とされ、他方のタンク１６は、排気ガス出口２６を有するとともに、ケース１４からフランジ１５に向かうに従って縮径した形状とされている。

図４および図５において、コア２７は、上下に所定間隔を空けて積層された複数の偏平チューブ２８と、それぞれのチューブ２８の端部が鑞付け等により接続された両側のヘッダプレート２９とで構成され、ヘッダプレート２９はケース１４の端部に接合されている。排気ガス入口２５から流入した排気ガス（ハッチング矢印）は、コア２７の各チューブ２８を通って排気ガス出口２６から流出する。そして、チューブ２８を通過する際に排気ガスは、ケース１４内に流入した冷却水により冷却される。

ケース１４内に流入した冷却水は、チューブ２８間の隙間や、チューブ２８とケース１４の内面との間の隙間を通って流れることになる。

さて、図５において、ケース１４の流入口１７側の端部には、水抜き孔３０が設けられている。より具体的に水抜き孔３０は、ケース１４の下面１３であって、丁度突部２４に対応した位置に設けられている。水抜き孔３０の下面１３内での左右方向（下面１３の幅方向に同じ）の位置は任意であるが、本実施形態では左右方向の中央に設けられている。

また、水抜き孔３０には、ドレイン管３１の基端側が接続されている。このドレイン管３１の先端は、図２に示す冷却水流入側の配管１９において、水抜き孔３０よりも低い位置に接続されている。ドレイン管３１の内径は、配管１９や配管２１の内径よりも小さい。なお、ドレイン管３１の先端は、水抜き孔３０よりも低い位置に接続されていればよく、接続先が配管１８であってもかまわない。

ドレイン管３１の材質等は任意であり、合成ゴム製あるいは金属製であってよい。また、図示を省略するが、ドレイン管３１においては、その端部が冷却水の流入口１７や配管１９から抜けるのを防止するために、適宜なホースクリップを用いることができる。配管１８，２１の材質や抜け止め手段についても同様である。

以上のようなＥＧＲクーラ１０では、冷却水の流入口１７および流出口２０がケース１４の側面１１に設けられていることで、それら流入口１７および流出口２０とケース１４の底面との間に段差が生じているため、その段差分だけ従来では、エンジン１から冷却水を抜くときにケース１４内に冷却水が残留することになる。

しかし、本実施形態のＥＧＲクーラ１０によれば、そのような段差が生じていたとしても、この段差分の深さで従来残溜していた冷却水を、ケース１４の下部側に設けられた水抜き孔３０を通して水回路に確実に戻すことができる。

〔第２実施形態〕
図６には、本発明の第２実施形態が示されている。本実施形態では、水抜き孔３０は、ケース１４の冷却水の流出口２０側であって、突部２４に対応した下面１３に設けられている。水抜き孔３０に接続されたドレイン管３１の先端は、水回路を形成する配管２２において、水抜き孔３０よりも低い位置に接続されている。勿論、ドレイン管３１の先端を配管２１に接続してもよい。他の構成は第１実施形態と同じであり、本実施形態でも第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

〔第３実施形態〕
図７に示す第３実施形態では、ドレイン管３１の先端がエンジン１に接続されており、水抜き孔３０からの冷却水がエンジン１内の図示しないウォータジャケット（水回路の一部）に戻るようになっている。この場合でも、ドレイン管３１の接続部分は、エンジン１の中でも水抜き孔３０よりも低い位置である。このような本実施形態では、第１、第２実施形態で示したような配管１８，１９，２１，２２が冷却水の流入口１７および流出口２０から上方に向けて配置される場合など、ドレイン管３１の接続先として、水抜き孔３０よりも低い位置に配管１８，１９，２１，２２が存在しない場合に有効である。本実施形態でも、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記第１、第２実施形態では、冷却水の流入口１７および流入口２０が共にケース１４の側面１１に設けられていたが、図８（第１変形例）に模式的に示すように、流入口１７は側面１１に設けられ、流出口２０が上面１２に設けられてもよく、または、図９（第２変形例）に示すように、流入口１７は上面１２に設けられ、流出口２０が側面１１に設けられてもよく、あるいは、図１０（第３変形例）に示すように、流入口１７および流出口２０が共に上面１２に設けられてもよい。なお、図９、図１０に示すように、流入口１７が上面１２に設けられる場合では、偏平チューブ２８は上下に積層されるのではなく、左右に並設されることが望ましい。これは、流入口１７から流入した冷却水をチューブ２８間の隙間に良好に入り込ませるためである。

さらに、図１１（第４変形例）、図１２（第５変形例）に示すように、冷却水の流入口１７側が低く、流出口２０側が高く位置したり、反対に流入口１７側が高く、流出口２０側が低く位置したりというように、ＥＧＲクーラ１０自身が水平に対して所定角度θだけ傾斜して取り付けられている場合であって、低い方の流入口１７または流出口２０がケース１４の下部側に存在しない場合では、たとえ高い方の流入口１７または流出口２０がケース１４の下部側に設けられているとしても、ケース１４の低い方の端部に水抜き孔３０を設けることが望ましく、このような場合でも本発明に含まれる。勿論、図８〜図１０のように、流入口１７および流出口２０の両方がケース１４の下面１３以外の面に設けられている場合でも、水抜き孔３０側が低くなるようにＥＧＲクーラ１０を傾斜させてエンジン等に取り付けてもよい。

また、流入口１７および流出口２０がケース１４の下面１３以外の面に設けられ、かつＥＧＲクーラ１０自身が略水平に設置される場合では、水抜き孔３０としてはケース１４の下部側のいずれの箇所に設けられていてもよい。このため、水抜き孔３０の位置は、流入口１７側に限らず、流出口２０側であってもよく、ケース１４の長手方向の途中の任意の位置でかまわない。水抜き孔３０の数も任意であり、１つに限定されず、複数であってもよい。そして、水抜き孔３０に接続されるドレイン管３１の接続先についても、水抜き孔３０よりも下方位置で、水抜き孔３０からの冷却水が水回路に確実に戻る位置であればよく、水回路を形成する配管構造等を勘案して任意に決められてよい。

また、本発明のＥＧＲクーラのコアに適用されるチューブの形状としては、前記第１〜第３実施形態で説明したような偏平型に限らず、図１３（第６変形例）に示すように、断面円形のチューブであってもよい。また、ケースの形状としても、角筒状の他、図１１に示すように、円筒状であってもよい。

本発明は、建設機械、土木機械、輸送車両、発電機等に搭載されるエンジンのＥＧＲクーラとして好適に利用できる。

本発明の第１実施形態のＥＧＲクーラが搭載されたエンジンの冷却系の水回路を示す模式図。 前記ＥＧＲクーラを示す正面図。 前記ＥＧＲクーラの平面図 図２中のIV−IV線で断面した矢視図。 図３中のV−V線で断面した矢視図。 本発明の第２実施形態を示す正面図。 本発明の第３実施形態を示す断面図。 本発明の第１変形例を模式的に示す正面図および断面図。 本発明の第２変形例を模式的に示す正面図および断面図。 本発明の第３変形例を模式的に示す正面図および断面図。 本発明の第４変形例を模式的に示す正面図。 本発明の第５変形例を模式的に示す正面図。 本発明の第６変形例を示す断面図。

符号の説明

１０…ＥＧＲクーラ、１４…ケース、１８，２１…配管、２７…コア、２８…チューブ、３０…水抜き孔、３１…ドレイン管。

Claims (3)

1. ＥＧＲクーラにおいて、
   排気ガスが流通する複数のチューブで構成されたコアと、
   前記コアが収容されるとともに冷却水が流入出するケースとを備え、
   前記ケースの下部側には水抜き孔が設けられ、
   前記水抜き孔にはドレイン管の基端側が取り付けられ、
   前記ドレイン管の先端側は前記冷却水を流す水回路に接続される
   ことを特徴とするＥＧＲクーラ。
2. 請求項１に記載のＥＧＲクーラにおいて、
   前記ドレイン管の先端は、前記水回路を形成する配管に接続される
   ことを特徴とするＥＧＲクーラ。
3. 請求項１に記載のＥＧＲクーラにおいて、
   前記水回路は、当該ＥＧＲクーラが取り付けられるエンジンのウォータジャケットを含んで形成され、
   前記ドレイン管の先端は、前記エンジンに接続されて前記ウォータジャケットと連通する
   ことを特徴とするＥＧＲクーラ。

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