JP2010190064A - Ｅｇｒガス冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ熱交換器がエンジンのシリンダブロックに設けられたクーラ収容部に収容されるものにおいて、排気ガスの冷却時に生成される凝縮水による腐食の影響を受けにくいＥＧＲガス冷却装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１０のシリンダブロック１１の外側に一体的に設けられ、内部に冷却水が流通する収容部１５と、この収容部１５内に収容されると共に、内燃機関１０の排気ガスの一部を冷却水によって冷却し、内燃機関１０の吸気側に流出させる排気ガス熱交換器３０とを備えるＥＧＲガス冷却装置において、排気ガス熱交換部３０のガス流入部３１、熱交換部３２、およびガス流出部３３を直線的に配置し、ガス流入部３１が、ガス流出部３３よりも下側に位置するように配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＧＲ（排気再循環装置）用の排気を冷却するＥＧＲガス冷却装置に関するものである。

従来のＥＧＲガス冷却装置として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。即ち、特許文献１のＥＧＲガス冷却装置においては、車両エンジンのシリンダブロックに直接取り付けられて、エンジンの冷却水が流入出するクーラ収容部内に、ＥＧＲガスが流通するＥＧＲ熱交換器が収容さている。

これにより、ＥＧＲガス冷却装置の設置スペースを小さくできると共に、エンジンの冷却水用の配管を不要とすることができるので、配管の振動耐久向上のためのブラッケット等による補強が不要になるとしている。

特開２００１−１３２５５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のＥＧＲガス冷却装置においては、ＥＧＲガス熱交換器は複数のＥＧＲ中空薄板体（扁平チューブ）が積層されて形成されており、これらＥＧＲ中空薄板体の長手方向が水平方向を向くように配置されているので、ＥＧＲガスが冷却水によって冷却される際にＥＧＲガスから凝縮される凝縮水が、ＥＧＲ中空薄板体に滞留してしまう。

この凝縮水は、排気ガス中の成分（硫酸、ＮＯｘ等）が濃縮されたものであり、ＥＧＲガス熱交換器に対して強い腐食性を呈する。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、ＥＧＲ熱交換器がエンジンのシリンダブロックに設けられたクーラ収容部に収容されるものにおいて、排気ガスの冷却時に生成される凝縮水による腐食の影響を受けにくいＥＧＲガス冷却装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、内燃機関（１０）のシリンダブロック（１１）の外側に一体的に設けられると共に、内燃機関（１０）の冷却水を内部に流入させる冷却水流入部（１３）、および流入された冷却水を内部から流出させる冷却水流出部（１４）を有する収容部（１５）と、
収容部（１５）内に収容されると共に、内燃機関（１０）の排気ガスの一部をガス流入部（３１）から流入させ、冷却水によって熱交換部（３２）にて冷却し、ガス流出部（３３）から内燃機関（１０）の吸気側に流出させる排気ガス熱交換器（３０）とを備えるＥＧＲガス冷却装置において、
ガス流入部（３１）、熱交換部（３２）、およびガス流出部（３３）は、直線的に配置されており、
ガス流入部（３１）は、ガス流出部（３３）よりも下側に位置するように配置されたことを特徴としている。

これにより、排気ガス熱交換器（３０）用の冷却水タンクを収容部（１５）として内燃機関（１０）に一体的に設けるようにしているので、内燃機関（１０）に冷却水タンクを固定するための取付けブラケット、締結ボルト等を廃止することができる。

また、冷却水流入部（１３）および冷却水流出部（１４）が、内燃機関（１０）に近接して設けられることになるので、内燃機関（１０）から収容部（１５）への冷却水配管を簡素化することができる。

また、排気ガス熱交換器（３０）は、ガス流入部（３１）も含めて収容部（１５）内に収容されることから、ガス流入部（３１）も冷却水によって冷却することができるので、排気ガスに伴う高温時に要求される強度条件を緩和することができ、排気ガス熱交換器（３０）の材料選定が容易となる。

加えて、排気ガスが熱交換部（３２）で冷却される際に腐食性の凝縮水が生成されても、この凝縮水は重力によって落下してガス流入部（３１）から排気管側へ排出されるようになるので、凝縮水による排気ガス熱交換器（３０）の腐食に対する影響を低減することができる。

請求項２に記載の発明では、冷却水流入部（１３）、および冷却水流出部（１４）の少なくとも一方は、シリンダブロック（１１）内の冷却水流路（１２）と収容部（１５）の内部とを直接連通するように形成されたことを特徴としている。

これにより、シリンダブロック（１１）内の冷却水流路（１２）と収容部（１５）内部とを直接接続することができるので、冷却水用の接続配管、固定用のクランプ等を廃止することができる。

請求項３に記載の発明では、ガス流出部（３３）の下流側には、流出される排気ガスの流量を調整する流量調整手段（４０）が一体的に形成されており、
流量調整手段（４０）は、収容部（１５）の外側に当接配置されたことを特徴としている。

これにより、排気ガス熱交換器（３０）と流量調整手段（４０）との間の排気ガス用の配管を廃止することができる。また、流量調整手段（４０）を収容部（１５）内の冷却水によって冷却することが可能となるので、流量調整手段（４０）の信頼性を向上させることができる。

請求項３に記載の発明に対して、請求項４に記載の発明のように、ガス流出部（３３）の下流側には、内燃機関（１０）の吸気側に接続されるガス配管（２２）が設けるようにしても良く、これにより、流量調整手段（４０）の配置の自由度を大きくすることができる。

請求項５に記載の発明では、熱交換部（３２）は、複数のチューブ（３２ａ）によって形成されたことを特徴としている。

これにより、排気ガスに対する流通抵抗を小さく抑えた熱交換部（３２）を容易に形成することができる。

請求項６に記載の発明では、複数のチューブ（３２ａ）は、断面扁平状を成して積層されており、内部にインナーフィン（３２ｂ）が挿入されたことを特徴としている。

これにより、排気ガス側の熱伝達率を向上させて、熱交換性能を向上することができる。

請求項７に記載の発明では、複数のチューブ（３２ａ）は、表面にディンプルが形成されたことを特徴としている。

これにより、上記請求項６に記載の発明と同様に、排気ガス側の熱伝達率を向上させて、熱交換性能を向上することができる。

請求項８に記載の発明では、冷却水流入部（１３）、および冷却水流出部（１４）は、上下方向に並ぶように形成されており、
熱交換部（３２）の冷却水流入部（１３）、および冷却水流出部（１４）にそれぞれ対応する部位の間には、冷却水流入部（１３）から流入した冷却水が冷却水流出部（１４）へ直接的に流れないように、熱交換部（３２）側に整流する整流部（３２ｄ）が形成されたことを特徴としている。

これにより、冷却水流入部（１３）からより多くの冷却水を熱交換部（３２）側に流すことができるので、熱交換性能を向上することができる。

請求項９に記載の発明では、ガス流入部（３１）には、排気ガスの熱による熱伸びを吸収するベローズ（３１ｂ）が設けられたことを特徴としている。

これにより、排気ガスの熱影響を最も受けやすいガス流入部（３１）における熱応力を低減することができるので、ガス流入部（３１）の強度を向上させることができる。

請求項１０に記載の発明では、ガス流入部（３１）には、外表面積を拡大する凹凸部（３１ｃ）が設けられたことを特徴としている。

これにより、ガス流入部（３１）から冷却水側への熱移動量を大きくすることができるので、ガス流入部（３１）に対する冷却効果を向上させることができる。

請求項１１に記載の発明では、排気ガス熱交換器（３０）は、アルミニウム材から形成されたことを特徴としている。

これにより、熱伝導に優れ、軽量、安価な排気ガス熱交換器（３０）とすることができる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。また、特許請求の範囲における括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段に限定して解釈されるものではない。

第１実施形態におけるＥＧＲガス冷却装置を示す断面図である。 図１におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ部を示す断面図である。 第１実施形態におけるＥＧＲガス冷却装置の組付け要領を示す分解図である。 第２実施形態におけるＥＧＲガス冷却装置を示す断面図である。 第３実施形態におけるＥＧＲガス冷却装置を示す断面図である。 第４実施形態におけるＥＧＲガス冷却装置を示す断面図である。 第５実施形態におけるＥＧＲガス冷却装置を示す断面図である。 第６実施形態におけるＥＧＲガス冷却装置を示す断面図である。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係るＥＧＲガス冷却装置１００Ａを、走行用のエンジン１０を搭載する車両（自動車）に適用したものである。以下、図１〜図４を用いて詳細に説明する。図１はＥＧＲガス冷却装置１００Ａを示す断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ部を示す断面図、図３は図２におけるＢ−Ｂ部を示す断面図、図４はＥＧＲガス冷却装置１００Ａの組付け要領を示す分解図である。

ＥＧＲガス冷却装置１００Ａは、例えばガソリン系のエンジン（内燃機関）１０に形成された収容部１５内に、ＥＧＲガスクーラ３０が収容されて形成されている。ＥＧＲガスクーラ３０は、エンジン１０の排気管（図示せず）から分岐して、エンジン１０の吸気側にバイパス接続されて排気再循環管を形成する排気バイパス管（図示せず）の途中に介在されている。そして、ＥＧＲガスクーラ３０の排気ガス流れ下流側にはバルブユニット４０が設けられている。バルブユニット４０の開閉作動に応じて、排気バイパス管およびＥＧＲガスクーラ３０には、排気ガスの一部（以下、ＥＧＲガス）が流れるようになっている。

図１に示すように、エンジン１０のシリンダブロック１１の壁面内には、図示しないウォータポンプによって冷却水が流通する複数の冷却水流路１２が形成されている。そして、シリンダブロック１１の壁面（側壁）の外側には、筒状を成す収容部１５が一体的に形成されている。ここでは、収容部１５は断面四角状の筒となっている。収容部１５の軸方向は上下を向く方向に設定されており、上下の開口部においてシリンダブロック１１と反対側となる端部には、それぞれシリンダブロック１１から離れるように板状を成して水平方向に延びる上側張出部１５ａ、下側張出部１５ｂが形成されている。

また、シリンダブロック１１には、冷却水流路１２と収容部１５の内部とを直接的に連通させる入口流路（冷却水流入部）１３、および出口流路（冷却水流出部）１４が形成されている。入口流路１３、および出口流路１４は、シリンダブロック１１において冷却水流路１２から収容部１５の内部に向けて開口された連通路である。

入口流路１３は、収容部１５の下側であって、ＥＧＲガスクーラ３０の流入側タンク部３１の近傍に形成されている。出口流路１４は、収容部１５の上側であって、ＥＧＲガスクーラ３０の流出側タンク部３３の近傍に形成されている。入口流路１３と出口流路１４は、上下方向に並ぶように配置されている。冷却水流路１２を流通する冷却水は、入口流路１３から収容部１５の内部に流入して、収容部１５の内部を流通した後に、出口流路１４から再び冷却水流路１２に戻るようになっている。

次に、ＥＧＲガスクーラ（排気ガス熱交換器）３０の構造について、図２〜図４を加えて説明する。

ＥＧＲガスクーラ１００Ａは、熱交換部３２、流入側タンク部３１、および流出側タンク部３３を備えている。上記各部材は、例えば熱伝導性に優れるアルミニウム材から形成されており、以下説明する各部材の当接部が互いにろう付けによって接合されている。

熱交換部３２は、チューブ３２ａ、インナーフィン３２ｂ、プレート３２ｃ、および整流部３２ｄを備えている。チューブ３２ａは、内部にＥＧＲガスが流通する管部材であり、ＥＧＲガスの流通方向に交差する断面が矩形扁平状に形成されている。チューブ３２ａは、扁平状断面の長辺側の面が互いに対向するように、かつ、隣り合うチューブ３２ａの間に所定寸法の隙間が確保されるように複数（本実施例では４本）積層されている。

インナーフィン３２ｂは、ＥＧＲに乱流を発生させてＥＧＲガスと冷却水との熱交換を促進する伝熱部材であり、チューブ３２ａ内に配設されている。インナーフィン３２ｂは、図３に示すように、ＥＧＲガスの流通方向から見た断面形状が矩形波状となるように形成されている。インナーフィン３２ｂとしては、例えば、オフセット型フィン、ストレート型フィン等を採用することができる。

プレート３２ｃは、複数のチューブ３２ａの長手方向の両端部に対応する位置に複数のチューブ孔が穿設された一対の板部材である。一対のプレート３２ｃのチューブ孔には、複数積層されたチューブ３２ａの長手方向の端部がそれぞれ貫通接合されることで、複数のチューブ３２ａは、一対のプレート３２ｃに保持されている。

整流部３２ｄは、収容部１５内における入口流路１３から出口流路１４へ向かう冷却水の流れを整流する整流手段であり、チューブ３２ａの表面に形成されている。整流部３２ｄは、チューブ３２ａの表面において、入口流路１３に対応する位置と、出口流路１４に対応する位置との間で、かつ入口流路１３の近傍となる位置に形成されている。整流部３２ｄは、チューブ表面から外側に突出する突出部として一体形成されており、その突出形状はチューブ３２ａのシリンダブロック１１側からチューブ３２ａの幅方向（長手方向に直行する方向）の途中位置まで延びている。隣り合うチューブ３２ａの整流部３２ｄは、その突出する先端側で互いに当接して接合されている。また、チューブ３２ａのシリンダブロック１１側に位置する突出整流部３２ｄは、シリンダブロック１１の壁面に近接するように突出している。よって、収容部１５の内部は、互いに接合された整流部３２ｄによって、入口流路１３側と出口流路１４側とが最短距離で繋がることなく、入口流路１３側から一旦、シリンダブロック１１の反対側に迂回して、出口流路１４側に繋がるようになっている。

流入側タンク部（ガス流入部）３１は、各チューブ３２ａにＥＧＲガスを分配供給する漏斗状の部材であり、漏斗状の開口面積の大きい側の端部が、プレート３２ｃの外周端部に接合されている。そして、流入側タンク部３１の漏斗状の開口面積の小さい側の端部には、流入側タンク部３１の軸線（ＥＧＲガスの流通方向）に対して交差する方向に拡がる平板状のフランジ部３１ａが一体的に設けられている。フランジ部３１ａは、収容部１５の下側開口部を閉塞する蓋部材となっており、またＥＧＲガスクーラ３０を下側張出部１５ｂへ取付けるための取付け部となっている。

流出側タンク部（ガス流出部）３３は、各チューブ３２ａから流出するＥＧＲガスを集合させる漏斗状の部材であり、漏斗状の開口面積の大きい側の端部が、プレート３２ｃの外周端部に接合されている。そして、流出側タンク部３３の漏斗状の開口面積の小さい側の端部には、流出側タンク部３１の軸線（ＥＧＲガスの流通方向）に対して交差する方向で、かつ収容部１５の空間内で拡がる平板状のフランジ部３３ａが一体的に設けられている。フランジ部３３ａは、バルブユニット４０の流路部４２（後述）のＥＧＲガス流入側（流路部開口の外周側）に当接するようになっている。

ＥＧＲガスクーラ３０は、流入側タンク部３１、熱交換部３２、および流出側タンク部３３の順に並び、これら各部３１、３２、３３が直線的に配置されており、ＥＧＲガスはＥＧＲガスクーラ３０の内部を真直ぐ流れるようになっている。

そして、ＥＧＲガスクーラ３０は、流出側タンク部３３に対して、流入側タンク部３１が下側となる姿勢で、収容部１５の内部に収容されている。ここでは、ＥＧＲガスクーラ３０は、チューブ３２ａの長手方向が真直ぐ上下方向を向くようにして、下側張出部１５ｂとフランジ部３１ａとが当接するように収容されている。下側張出部１５ｂとフランジ３１ａとの間にはシール用のＯリング５３が介在されて、ボルト５４によって下側張出部１５ｂとフランジ３１ａとが締結されている。即ち、ＥＧＲガスクーラ３０は、ボルト５４によって下側張出部１５ｂに固定されている。収容部１５の下側開口はフランジ部３１ａによって閉塞されている。

そして、ＥＧＲガスクーラ３０のフランジ部３１ａ（排気側）には、上流側排気バイパス管２１が接続されている。上流側排気バイパス管２１は、長手方向が上下方向を向くようにして、流入側タンク部３１よりも下側に配置されている。上流側排気バイパス管２１の一端側には、フランジ部が形成されており、このフランジ部はシール用のガスケット５１を介して、ボルト５２によってフランジ部３１ａに固定されている。上流側排気バイパス管２１の内部は、流入側タンク部３１の内部に連通している。上流側排気バイパス管２１の他端側は、排気管に接続されており、上流側排気バイパス管２１によってＥＧＲガスがＥＧＲガスクーラ３０内に導かれるようになっている。

バルブユニット４０は、エンジン１０の稼働状態に応じて排気管から排気バイパス管（上流側排気バイパス管２１）を流通するＥＧＲガスの流量を調整する流量調整手段であり、ＥＧＲガスクーラ３０（流出側タンク部３３）のＥＧＲガスの下流側（吸気側）に設けられている。つまり、ここでは、バルブユニット４０は、流出側タンク部３３の上側に配置されている。バルブユニット４０は、ケース４１内に流路部４２、バルブ４３、アクチュエータ４４が設けられて形成されている。

ケース４１は、直方体の箱状を成す容器体であり、流路部４２は、このケース４１自体を貫通する断面円形状の流路として形成されている。バルブ４３は、流路部４２を開閉する円板状の開閉手段であり、アクチュエータ４４の駆動軸に固定されて、流路部４２の内部に収容されている。よってバルブ４３は、アクチュエータ４４によって回動されることで流路部４２を開閉すると共に、開状態においては流路部４２の開度を調節するようになっている。

バルブユニット４０は、流路部４２の下側開口が流出側タンク部３３の開口部と一致するようにして、収容部１５の上側張出部１５ａとＥＧＲガスクーラ３０のフランジ部３３ａとに当接するように配置されている。流路部４２の下側開口と流出側タンク部３３の開口部との外側となる領域で、フランジ部３３ａとケース４１の下側面との間にはシール用のＯリング５５が介在され、また収容部１５の内週壁とケース４１の下側面との間にはシール用のＯリング５６が介在されて、ボルト５７によって上側張出部１５ａとケース４１の下側面とが締結されている。即ち、バルブユニット４０は、ボルト５７によって上側張出部１５ａに固定されている。収容部１５の上側開口はケース４１によって閉塞されている。

バルブユニット４０は、ＥＧＲガスクーラ３０の流出側タンク部３３の下流側に一体的に形成されると共に、収容部１５の外側に当接して配置されている。

また、収容部１５の内部は、冷却水流路１２から入口流路１３を介して冷却水で満たされ、ＥＧＲガスクーラ３０はその全体（流入側タンク部３１、熱交換部３２、および流出側タンク部３３）が収容部１５内で冷却水に漬るようになっている。

次に、上記構成に基づくＥＧＲガス冷却装置１００Ａの作動、および作用効果について説明する。

本実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ａにおいては、バルブユニット４０の流路部４２がバルブ４３によって開かれると、排気の一部であるＥＧＲガスが上流側排気バイパス管２１、流入側タンク部３１から流入する。流入側タンク部３１に流入したＥＧＲガスは各チューブ３２ａに分配され、各チューブ３２ａを流通する。そして、各チューブ３２ａを通過したＥＧＲガスは、流出側タンク部３３で集合され、流路部４２（バルブ４３）を通りエンジン１０の吸気側に供給される。

一方、エンジン１０の冷却水は、冷却水流路１２から入口流路１３を介して収容部１５の内部に流入し、流入した冷却水は図１に示すように、整流部３２ｄに沿って一旦チューブ３２ａの幅方向に流れ、整流部３２ｄを超えると、出口流路１４を介して冷却水流路１２に戻る。この冷却水は、収容部１５内においてチューブ３２ａの外側表面を流れることになる。

この時、チューブ３２ａ内を流通するＥＧＲガスと、チューブ３２ａの外側表面を流通する冷却水との間で熱交換が行なわれて、ＥＧＲガスは冷却される。そして、上記のように冷却されたＥＧＲガスは、エンジン１０の吸気側に供給される。

本実施形態では、ＥＧＲガスクーラ３０用の冷却水タンクを収容部１５としてエンジン１０に一体的に設けるようにしているので、エンジン１０に冷却水タンクを固定するための取付けブラケット、締結ボルト等を廃止することができる。

また、冷却水用の入口流路１３、および出口流路１４を、シリンダブロック１１内の冷却水流路１２と収容部１５の内部とを直接連通させるように形成しているので、冷却水用の接続配管、固定用のクランプ等を廃止することができる。

また、ＥＧＲガスクーラ３０は、流入側タンク部３１（流出側タンク部３３）も含めて全体が収容部１５内に収容されることから、流入側タンク部３１も冷却水によって冷却することができるので、ＥＧＲガスに伴う高温時に要求される強度条件を緩和することができ、ＥＧＲガスクーラ３０の材料選定が容易となる。

加えて、ＥＧＲガスが熱交換部３２で冷却される際に腐食性の凝縮水が生成されても、流入側タンク部３１、熱交換部３２、流出側タンク部３３を直線的に配置すると共に、流入側タンク部３１を流出側タンク部３３よりも下側に配置しているので、生成される凝縮水は重力によって落下して流入側タンク部３１から排気管側へ排出されるようになる。よって、凝縮水によるＥＧＲガスクーラ３０の腐食に対する影響を低減することができる。

上記のように、流入側タンク部３１における高温時強度条件緩和の効果、および腐食影響低減の効果により、従来のＥＧＲガスクーラ３０は通常、対強度性、耐腐食性に優れるステンレス材によって形成されていたが、本実施形態のようにアルミニウム材による対応が可能となる。よって、軽量、安価、かつアルミニウム材の高伝導性の長所を生かした熱交換性能に優れるＥＧＲガスクーラ３０とすることができる。

また、流出側タンク部３３の下流側にバルブユニット４０を一体的に形成し、バルブユニット４０が収容部１５の外側に当接配置されるようにしているので、ＥＧＲガスクーラ３０とバルブユニット４０との間の排気ガス用の配管を廃止することができる。また、バルブユニット４０を収容部１５内の冷却水によって冷却することが可能となるので、バルブユニット４０の信頼性を向上させることができる。

また、ＥＧＲガスクーラ３０の熱交換部３２は、複数のチューブ３２ａによって形成されるようにしているので、ＥＧＲガスに対する流通抵抗を小さく抑えた熱交換部３２を容易に形成することができる。

更に、チューブ３２ａを断面扁平状に形成して複数積層すると共に、チューブ３２ａの内部にインナーフィン３２ｂを挿入するようにしているので、乱流効果によるＥＧＲガス側の熱伝達率を向上させて、熱交換性能を向上することができる。

また、入口流路１３、および出口流路１４を上下方向に並ぶように配置し、熱交換部３２の入口流路１３、および出口流路１４にそれぞれ対応する部位の間に整流部３２ｄを設けるようにしているので、入口流路１３から流入した冷却水が出口流路１４へ直接的に流れることがなく、入口流路１３からより多くの冷却水を熱交換部３２側に流すことができ、熱交換性能を向上することができる。

更に、上記のように、ＥＧＲガスクーラ３０は、流入側タンク部３１も含めて全体が収容部１５内に収容されて流入側タンク部３１も冷却水によって冷却される点、および整流部３２ｄによって流入側タンク部３１、および熱交換部３２のＥＧＲガス上流側に冷却水が充分流れるようになる点より、冷却水流量不足によるＥＧＲガス上流側の冷却水の局部沸騰を防止することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｂを図５に示す。第２実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｂは、上記第１実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ａに対して、収容部１５、およびＥＧＲガスクーラ３０の形状を変更したものである。

収容部１５は、底部１５ｃを一体的に備えた有底筒状に形成されており、底部１５ｃの中心部分に収容部１５の内部と外部とを連通させる連通孔１５ｄが設けられている。連通孔１５ｄは、流入側タンク部３１の開口部と同等の大きさで開口している。

一方、ＥＧＲガスクーラ３０のガス流入部３１のフランジ部３１ａは、流出側タンク部３３のフランジ部３３ａと同様に、収容部１５内に収容される大きさに拡がっている。

ＥＧＲガスクーラ３０は、収容部１５の上側からチューブ３２ａの長手方向が真直ぐ上下方向を向くように挿入され、底部１５ｃの連通孔１５ｄが流入側タンク部３１の開口部と一致するように、かつ、底部１５ｃとフランジ部３１ａとが当接するように収容されている。底部１５ｃとフランジ３１ａとの間にはシール用のＯリング５３が介在されている。そして、上記第１実施形態と同様にＥＧＲガスクーラ３０の上側からバルブユニット４０が固定されている。よって、ＥＧＲガスクーラ３０は、底部１５ｃとバルブユニット４０（ケース４１の下側面）とに挟まれるようにして固定されている。

これにより、収容部１５に対してＥＧＲガスクーラ３０、およびバルブユニット４０を同一方向で組付けすることが可能となり、組付け性を向上させることができる。

また、収容部１５に底部１５ｃを一体的に設けるようにしているので、第１実施形態のようなボルト５４による固定をなくすことができる。

（第３実施形態）
第３実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｃを図６に示す。第３実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｃは、上記第１実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ａにおけるシリンダブロック１１に形成された冷却水の出口流路１４に代えて、収容部１５に冷却水パイプ１５ｈを設け、冷却水パイプ１５ｈを介して冷却水を収容部１５の内部から流出させるものである。

反シリンダブロック側となる収容部１５の側壁１５ｅの流出側タンク部３３の近傍には、収容部１５の内部と外部とを連通させる開口部１５ｆが形成されている。そして、一端側にフランジ部の形成された冷却水パイプ１５ｈが開口部１５ｆに位置合わせされて、側壁１５ｅとフランジ部との間にシール用のシール部材１５ｇが介在されて、冷却水パイプ１５ｈは側壁１５ｅに固定されている。

冷却水パイプ１５ｈは、例えばエンジン１０の外部冷却水回路に配設される暖房用ヒータコア（図示せず）の冷却水流入側に接続されている。よって、冷却水は、冷却水流路１２から入口流路１３、収容部１５の内部を流通して、冷却水パイプ１５ｈからヒータコアを通り、エンジン１０に戻る。

本実施形態では、ＥＧＲガスとの熱交換によって温度上昇する冷却水をヒータコアに供給することで、ヒータコアの暖房性能を向上させることができる。

尚、本実施形態では、入口流路１３と冷却水パイプ１５ｈの開口部１５ｆが収容部１５において対角上に位置させることができるので、収容部１５内全体をよぎるように冷却水を流通させることができ、整流部３２ｄを廃止しても良い。

（第４実施形態）
第４実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｄを図７に示す。第４実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｄは、上記第１実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ａに対して、バルブユニット４０を廃止して、下流側排気バイパス管２２を設けたものである。

バルブユニット４０は、上記第１実施形態のようにＥＧＲガスクーラ３０と一体的に形成される必要は無く、ここでは、バルブユニット４０をエンジン１０の吸気側に移設して、下流側排気バイパス管２２がボルト５７によって収容部１５の上側張出部１５ａに固定されるようにしている。つまり、バルブユニット（図７では図示省略）は、下流側排気バイパス管２２の更に下流側に設けられることになる。

これにより、バルブユニットの搭載位置の自由度を向上させることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｅを図８に示す。第５実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｅは、上記第１実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ａに対して、流入側タンク部３１にベローズ３１ｂを設けたものである。

ベローズ３１ｂは、蛇腹状の管部であり、流入側タンク部３１の漏斗状の開口面積の小さい側の端部とフランジ部３１ａとの間に形成されている。

これにより、排気ガスの熱影響を最も受けやすい流入側タンク部３１において、ＥＧＲガスの熱による流入側タンク部３１の熱伸びを吸収することができ、熱伸びによって発生する熱応力を低減することができるので、流入側タンク部３１の強度を向上させることができる。

（第６実施形態）
第６実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｆを図９に示す。第５実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ｆは、上記第１実施形態のＥＧＲガス冷却装置１００Ａに対して、流入側タンク部３１に凹凸部３１ｃを設けたものである。

凹凸部３１ｃは、漏斗状の流入側タンク部３１の周方向に突出する部分と、周方向にへこむ部分とが流入側タンク部３１の軸方向に交互に繰り返されるように形成されている。凹凸部３１ｃは、上記形状に限らず、例えば、円形状の凹部および／あるいは凸部が流入側タンク部３１の表面に複数設けられたものとしても良い。

これにより、流入側タンク部３１の外表面積を拡大できるので、流入側タンク部３１から冷却水側への熱移動量を大きくすることができ、流入側タンク部３１に対する冷却効果を向上させることができる。

（その他の実施形態）
上記第１〜第６実施形態では、ＥＧＲガスクーラ３０はチューブ３２ａの長手方向が真直ぐ上下方向を向くように収容部１５内に収容されるものとして説明したが、流入側タンク部３１が流出側タンク部３３よりも下側に位置するようにすれば良く、傾いた姿勢で収容部１５内に収容されるようにしても良い。つまり、ＥＧＲガスから生成される凝縮水が重力によって落下して流入側タンク部３１から排気管側へ排出されるようにすれば良い。

また、収容部１５はシリンダブロック１１に一体的に形成されるものとして説明したが、これに限らず、収容部１５を別部品として成形しておいて、シリンダブロック１１に締結部材（ボルト等）で機械的に組付けて成形するようにしても良い。

また、第３実施形態では、第１実施形態に対して冷却水の出口流路１４を収容部１５内部から外部冷却水回路に接続される冷却水パイプ１５ｈに変更した場合を説明したが、これに代えて、シリンダブロック１１内に形成された入口流路１３に代えて、外部冷却水回路から収容部１５内部に接続される冷却水パイプを設けたものとしても良い。さらに、外部冷却水回路から冷却水パイプを介して収容部１５内部に冷却水を流出入させるものとしてもよい。

また、ＥＧＲガスクーラ３０は、複数の扁平状のチューブ３２ａが積層される積層型の熱交換器として説明したが、これに限らず、複数の丸チューブを束ねたような、いわゆるシェルアンドチューブ型の熱交換器としても良い。

また、チューブ３２ａの内部にインナーフィン３２ｂを挿入したものとしたが、インナーフィン３２ｂは廃止しても良い。あるいは、インナーフィン３２ｂに代えて、チューブ３２ａの表面に複数のディンプルが形成されたものとしても良い。ディンプルによりＥＧＲガスに対する乱流効果を得ることができ、インナーフィン３２ｂと同様の効果を得ることができる。

また、チューブ３２ａの整流部３２ｄは、チューブ３２ａ表面に一体形成されるものとして説明したが、これに限らず、別部材を接合したものとしても良い。また、第３実施形態で述べたように、収容部１５内における冷却水の流れ方向を考慮して、整流部３２ｄを廃止しても良い。

また、ＥＧＲガスクーラ３０は、アルミニウム材から形成される熱交換器としたが、材質はこれに限定されるものでは無く、ステンレス材等、他の材料から形成されるものとしても良い。

また、ＥＧＲガス冷却装置１００Ａ〜１００Ｆにおける対象エンジンをガソリン系のエンジン１０として説明したが、ディーゼル系のエンジンを対象としても良い。

１０ エンジン（内燃機関）
１１ シリンダブロック
１２ 冷却水流路
１３ 入口流路（冷却水流入部）
１４ 出口流路（冷却水流出部）
１５ 収容部
２２ 下流側排気バイパス管（ガス配管）
３０ ＥＧＲガスクーラ（排気ガス熱交換器）
３１ 流入側タンク部（ガス流入部）
３１ｂ ベローズ
３１ｃ 凹凸部
３２ 熱交換部
３２ａ チューブ
３２ｂ インナーフィン
３２ｄ 整流部
３３ 流出側タンク部（ガス流出部）
４０ バルブユニット（流量調整手段）
１００Ａ〜１００Ｆ ＥＧＲガス冷却装置

Claims (11)

1. 内燃機関（１０）のシリンダブロック（１１）の外側に一体的に設けられると共に、前記内燃機関（１０）の冷却水を内部に流入させる冷却水流入部（１３）、および流入された前記冷却水を内部から流出させる冷却水流出部（１４）を有する収容部（１５）と、
   前記収容部（１５）内に収容されると共に、前記内燃機関（１０）の排気ガスの一部をガス流入部（３１）から流入させ、前記冷却水によって熱交換部（３２）にて冷却し、ガス流出部（３３）から前記内燃機関（１０）の吸気側に流出させる排気ガス熱交換器（３０）とを備えるＥＧＲガス冷却装置において、
   前記ガス流入部（３１）、前記熱交換部（３２）、および前記ガス流出部（３３）は、直線的に配置されており、
   前記ガス流入部（３１）は、前記ガス流出部（３３）よりも下側に位置するように配置されたことを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
2. 前記冷却水流入部（１３）、および前記冷却水流出部（１４）の少なくとも一方は、前記シリンダブロック（１１）内の冷却水流路（１２）と前記収容部（１５）の内部とを直接連通するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲガス冷却装置。
3. 前記ガス流出部（３３）の下流側には、前記流出される排気ガスの流量を調整する流量調整手段（４０）が一体的に形成されており、
   前記流量調整手段（４０）は、前記収容部（１５）の外側に当接配置され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ガス冷却装置。
4. 前記ガス流出部（３３）の下流側には、前記内燃機関（１０）の吸気側に接続されるガス配管（２２）が設けられ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ガス冷却装置。
5. 前記熱交換部（３２）は、複数のチューブ（３２ａ）によって形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のＥＧＲガス冷却装置。
6. 複数の前記チューブ（３２ａ）は、断面扁平状を成して積層されており、内部にインナーフィン（３２ｂ）が挿入されたことを特徴とする請求項５に記載のＥＧＲガス冷却装置。
7. 複数の前記チューブ（３２ａ）は、表面にディンプルが形成されたことを特徴とする請求項５に記載のＥＧＲガス冷却装置。
8. 前記冷却水流入部（１３）、および前記冷却水流出部（１４）は、上下方向に並ぶように形成されており、
   前記熱交換部（３２）の前記冷却水流入部（１３）、および前記冷却水流出部（１４）にそれぞれ対応する部位の間には、前記冷却水流入部（１３）から流入した前記冷却水が前記冷却水流出部（１４）へ直接的に流れないように、前記熱交換部（３２）側に整流する整流部（３２ｄ）が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のＥＧＲガス冷却装置。
9. 前記ガス流入部（３１）には、前記排気ガスの熱による熱伸びを吸収するベローズ（３１ｂ）が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のＥＧＲガス冷却装置。
10. 前記ガス流入部（３１）には、外表面積を拡大する凹凸部（３１ｃ）が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載のＥＧＲガス冷却装置。
11. 前記排気ガス熱交換器（３０）は、アルミニウム材から形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載のＥＧＲガス冷却装置。

Images