JP2000310161A - Ｅｇｒクーラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディーゼルエンジンなど、微粒子が含まれる排
気ガスに使用しても目詰まりを起こさず、冷却効率を向
上させたＥＧＲクーラーを提供する。 【解決手段】燃焼室に還流する内燃機関の排気ガスを冷
却水によって冷却する装置であって、排気ガス室３は、
渦巻き形状の複数の気室３-1，３-2からなり、いずれの
気室３-1，３-2も、排気ガスのガス入口４，ガス出口５
に開口し、対向する２枚の冷却壁８を接近させて気室３
-1，３-2内空間部の厚みＷを薄型に形成し、気室３-1，
３-2の渦巻き形状を得るために中央部22付近から折り曲
げ又は湾曲させながら、互いに接触しないように延び出
し、厚みＷを、端部９を最も厚くし、排気ガス冷却室３
の外側を冷却水室10とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ＥＧＲクーラーに
関し、更に詳細には内燃機関において、排気ガスを吸気
側に還流する際に、高温の排気ガスを冷却するための冷
却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に対する排気ガス規制に対応し
ながら燃費を向上させるために排気ガス還流（ＥＧＲ）
を行うことは不可欠となっている。そのためには、還流
する排気ガスを冷却する必要があり、ＥＧＲクーラーが
使用されていることは周知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで内燃機関の排
気ガスは金属を腐食させる成分を含むため、従来からＥ
ＧＲクーラーにはステンレスが使用される。しかしなが
ら、ステンレスは熱伝導率が悪いため、十分な冷却効率
を得ることが困難であるという問題がある。そこで従来
から、熱交換パイプの径を細くして伝熱面積を大きくす
るなどの対策が講じられているが、パイプ径を細くする
と、ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質（い
わゆる煤）がパイプ壁に付着・堆積するため、冷却効率
の低下及び圧力損失の増加などが生じるという問題があ
る。

【０００４】本発明は、以上の問題に着目してなされた
ものであり、ディーゼルエンジンなど、微粒子が含まれ
る排気ガスに使用しても目詰まりを起こさず、冷却効率
を向上させたＥＧＲクーラーを提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成させる
ための本発明のＥＧＲクーラーは、内燃機関の燃焼室に
還流する排気ガスを冷却水によって冷却する装置であっ
て、排気ガス室は、渦状の複数の気室からなり、いずれ
の気室も、排気ガスを前記装置に導入・排出する入口・
出口に開口し、対向する２枚の冷却壁を接近させて該気
室内空間部の厚みを薄型に形成し、前記各気室の渦状を
得るために前記装置の中央部付近から折り曲げ又は湾曲
させながら、互いに接触しないように延び出し、前記厚
みを、前記延び出し方向端部を最も厚くし、前記排気ガ
ス冷却室の外側を冷却水室として前記冷却壁全面で熱交
換が行われるようにしたものである。

【０００６】前記冷却壁の材料には特に限定はなく、熱
伝導性に優れ、一定の剛性があり、且つ適度の耐蝕性の
ある材料であればよい。好ましい材料としては、アルミ
ニウム製薄板などを挙げることができる。

【０００７】前記中央部に向けて開口する開口部は、気
室の排気ガス流通方向全長にわたり開口させる必要はな
く、排気ガス入口側及び出口側に分割して設けることが
できる。

【０００８】前記複数の気室は、排気ガス流通方向全体
に渡り連通している必要はなく、排気ガス流通方向中央
部が互いに分離し、排気ガス冷却室内に流入する排気ガ
スを、各気室に強制的に押し込む構造とすることができ
る。

【０００９】前記冷却水室に開口する冷却水入口の取り
付け位置には特に限定はないが、前記渦状に形成した冷
却壁に沿って前記装置の中央部に冷却水が向かい易い位
置に開口させることが好ましく、同様に冷却水出口の取
り付け位置には特に限定はないが、前記装置の中央部側
から流出する冷却水を排出し易い位置に開口すさせるこ
とが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照した実施
の形態により本発明を具体的に説明する。図１〜３に示
す第１の実施の形態による本発明のＥＧＲクーラー１
は、円筒状の装置本体２内に同軸状に配置した排気ガス
室３を配置し、高温排気ガスをガス入口４から導入し、
低温となった排気ガスをガス出口５から排出するように
している。

【００１１】排気ガス室３は、アルミニウム製薄板を加
工して製造したものであり、図３に示すように、二つの
気室３-1，３-2からなり、各気室３-1，３-2は、中央部
排気ガス通路６にそれぞれ開口部７によって連通し、対
向する２枚の冷却壁８（図２，図３）を有している。こ
の対向する冷却壁８からなる気室３-1，３-2の厚みＷ
は、開口部７側の厚みＷ-1より、端部９側の厚みＷ-2を
大きく（Ｗ-1＜Ｗ-2）形成している。

【００１２】なお、中央部排気ガス通路６を、中間部Ｃ
で押し潰し気室３-1，３-2内に強制的に排気ガスを押し
込むようにすることもできる。

【００１３】各気室３-1，３-2の横断面形状は、図２に
示すとおり中央部排気ガス通路６からそれぞれ同じ方向
の螺旋形状となるように、折り曲げ状または湾曲状に形
成し、狭い装置本体２内により大きな冷却面積が得られ
るようにしている。

【００１４】冷却水室10は、排気ガス室３の外側と装置
本体２のケーシングとの間に形成し、冷却水入口11を、
図２に示すとおり装置本体２の渦状に形成した気室３-
1, ３-2の下側部分の開口部12に向かって冷却水が流入
する位置（したがって２か所）に取り付けた。同様に冷
却水出口13を、気室３-1, ３-2の上側部分の開口部12か
ら流出する位置（したがって同様に２か所）に取り付け
た。

【００１５】以上のように気室３-1，３-2内を連通させ
たため、排気ガス中に浮遊する粒子状物質が冷却壁８に
付着・堆積し部分的にガスが流れなくなったとしても、
目詰まりを起こすおそれがなく、しかも、冷却壁８を渦
状の連続面とすることにより伝熱面積を大きくしたため
に、冷却効率を向上させることができる。また、前記Ｅ
ＧＲクーラー１は、板状の冷却壁８を加工した比較的単
純な構造をしているため水漏れ事故が起こりにくく、修
理・整備コストを低下させ、信頼性の向上に役立てるこ
とができ、ＥＧＲクーラーの小型化を達成することがで
きる。

【００１６】図５〜７によって第１の実施の形態のＥＧ
Ｒクーラー１を製造する手順を説明する。図５の上段の
第１工程示すように、アルミニウムからなる薄板材13を
型14の上に置き、上から型15を落として図６に示す形状
に加工し、次いで矢印部分16を切除し、排気ガス室３の
片側部分を作成した。なお、図６に示す符号６，７，８
は、それぞれ図１〜４で説明した中央部排気ガス通路
６、開口部７及び冷却壁８となる部分を示す。

【００１７】次に、気室3-1,3-2 となる部分に変形防止
用波板17を配置し、その上から別の前記排気ガス室３の
片側部分を突き合わせ状に被せ、突合せ部分18を溶接
し、渦状とする前の未整形排気ガス室３′とし、図８に
示すとおり型14によって中央部排気ガス通路６を固定
し、型15を押し当てながら回転させることにより気室３
-1，３-2を渦状とした排気ガス室３（図９）を得ること
ができる。

【００１８】図10には、以上と同じ未整形排気ガス室
３′を得る別の方法を説明する。即ち、図10のにおい
て、型14上にアルミニウム製薄板材13を配置し、上から
型１５を落として縦割りした中央部排気ガス通路６と気
室３-1（又は３-2）を形成し、図10のに示す矢印部分
16を切除し、縦割りした中央部排気ガス通路６と気室３
-1（又は３-2）が得られる。

【００１９】次いで図10のに示すとおり、気室３-1
（又は３-2）内に変形防止用波板17を挿入したものを２
個突き合わせ状に合わせ（図示せず）、突合せ部分18を
溶接すると前記図７と同様の未整形排気ガス室３′を得
ることができる。以降の工程は前記図８に示す手順で加
工し、図９に示す排気ガス室３とすればよい。

【００２０】次に図11によって排気ガス室３を装置本体
２に組着ける方法を説明する。図11のに示すように、
予め冷却水入口11、冷却水出口13を取り付けた装置本体
２の胴部を排気ガス室３に被せると共に、両方に突き出
た中央部排気ガス通路６を鏡部19の筒部20（前記ガス入
口４又は出口５となる）に挿通して組付ける（図11の
）。次いで、各突き合わせ部18及び中央部排気ガス通
路６が前記筒部20から突出する部分21（図11の）をそ
れぞれ溶接して一体とし、ＥＧＲクーラー１を得ること
ができる。

【００２１】図12は、第１の実施の形態の変形例であ
り、気室３-1，３-2の渦巻きを１周以上としたものであ
る。このように、同じ大きさの装置本体２を使用し、冷
却面積を大きくすることができる。

【００２２】図13に示す第２の実施の形態のＥＧＲクー
ラー１は、排気ガス入口・出口（図示せず）部分を除
き、図１〜４に示した中央部排気ガス通路６を気室３-
1，３-2の部分と同様に狭くし、且つ、冷却水入口11及
び冷却水出口13（13は図示せず）を、開口部12に向かっ
て開口させ、冷却水室室３の渦状部10′に冷却水がより
流入し易くし、冷却効率の向上を図ったものである。そ
の外の構成は第１の実施の形態と同様にしたので図１〜
４と同様の部材には同じ符号を付し説明を省略する。

【００２３】図14に示す第３の実施の形態のＥＧＲクー
ラー１は、冷却水入口11側の気室３-1，３-2の開口部12
の冷却壁８を冷却水入口11に近い（即ち図の下側）ほど
深くカットした端部９とし、冷却水室10の渦状部10′
に、冷却水がより流入・排出し易くし、冷却効率の向上
を図ったものである。

【００２４】図15，16に示す第４の実施の形態のＥＧＲ
クーラー１は、第１〜３の実施の形態で説明した排気ガ
ス室３と異なり、中央部排気ガス通路６を途中で切断
し、排気ガス室３の中央部22で互いを分離、排気ガス室
３に流入した排気ガスが必ず気室３-1，３-2のいずれか
に流入するように形成し、冷却効率の向上を図ったもの
である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した本発明のＥＧＲクーラー
は、排気ガス室を渦状、且つ薄型に形成して冷却面積を
可及的に大きくしたので、装置単位堆積当たりの冷却効
率を向上させることができ、装置の小型化を達成するこ
とができる。更に前記冷却面積拡大による排気ガス中の
粒子物質の気室内に付着・堆積厚さを減少させて目詰を
防止し、更に対向する冷却壁間に前記粒子物質が堆積し
たとしても、排気ガスはその周囲が流通可能であるため
目詰まりを起こすおそれが無く、冷却効率の低下の防止
と、整備・修理に要する手間及びコストを削減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるＥＧＲクーラ
ーの一部を破断して示した斜視部である。

【図２】図１のII−II線（２か所）断面図である。

【図３】図２に示す排ガス室を渦状とする前の幅方向断
面を一部省略して示した展開図である。

【図４】図３の正面図である。

【図５】図１に示す渦状排気ガス室の製造工程の型取り
工程の概要を示す斜視図である。

【図６】図５に示す工程の成形体及び次の工程に移る準
備工程の概要を示す斜視図である。

【図７】渦状とする前の排気ガス室の形状を示す斜視図
である。

【図８】図７に示す未成形排気ガス室の気室を渦状とす
る工程の概要を説明する図である。

【図９】図１で示す第１の実施の形態の排気ガス室を示
す斜視図である。

【図10】図７に示す渦状とする前の排気ガス室の別の製
造法を、工程別に説明する斜視図であり、は薄板材の
加工前の状態を、は加工後の状態を、は変形防止波
板を挿入する工程を、それぞれ示している。

【図11】図10に示す排気ガス室を装置本体に組着ける工
程説明図であり、は組着けの様子を、は組着け後の
様子をそれぞれ斜視図で示し、はの銃断面図を示し
ている。

【図12】図１〜４に示す第１の実施の形態の排気ガス室
の変形例である。

【図13】本発明の第２の実施の形態によるＥＧＲクーラ
ーの要部説明図である。

【図14】本発明の第２の実施の形態によるＥＧＲクーラ
ーの排気ガス室の斜視図である。

【図15】本発明の第２の実施の形態によるＥＧＲクーラ
ーの排気ガス室の展開図である。

【図16】図15に示した排気ガス室を渦状とした断面図で
ある。

【符号の説明】

３ 排気ガス室 ３-1 気室 ３-2 気室 ４ ガス入口 ５ ガス出口 ８ 冷却壁 ９ 端部 10 冷却水室 22 中央部 Ｗ 厚み

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼室に還流する排気ガスを
   冷却水によって冷却する装置であって、排気ガス室は、
   渦状の複数の気室からなり、いずれの気室も、排気ガス
   を前記装置に導入・排出する入口・出口に開口し、対向
   する２枚の冷却壁を接近させて該気室内空間部の厚みを
   薄型に形成し、前記各気室の渦状を得るために前記装置
   の中央部付近から折り曲げ又は湾曲させながら、互いに
   接触しないように延び出し、前記厚みを、前記延び出し
   方向端部を最も厚くし、前記排気ガス冷却室の外側を冷
   却水室として前記冷却壁全面で熱交換が行われるように
   したＥＧＲクーラー。
2. 【請求項２】 前記冷却水室に開口する冷却水入口を、
   前記渦状に形成した冷却壁に沿って前記装置の中央部に
   冷却水が向かい易い位置に開口し、また冷却水出口を、
   前記装置の中央部側から流出する冷却水を排出し易い位
   置に開口するようにした請求項１記載のＥＧＲクーラ
   ー。