JP2017115649A - Egrクーラ - Google Patents
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Abstract
【課題】EGRバルブからの凝縮水の流出の抑制と、EGRクーラとEGRバルブの搭載スペースの縮小化を図る。【解決手段】EGRクーラ1のガス集合部6の内部に、ガス集合部6に流入したEGRガスをガス出口に導くガス導出管28を配置する。ガス導出管28の内部に、EGRバルブ32を構成する弁体34を配置する。ガス導出管28は、ガス集合部6の上壁部6aから下に向かって延びている。熱交換部4の複数のガス流路18は、ガス導出管28の延伸方向に対して、交差する方向に延びている。ガス導出管28は、複数のガス流路18を形成する流路形成部材20と比較して、ガス導出管28の内部を流れるEGRガスと冷媒との間の熱交換が抑制されている。【選択図】図1
Description
本発明は、EGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)システムに用いられ、吸気通路に再循環される排気ガス(以下、EGRガスと呼ぶ)を冷却するEGRクーラに関するものである。
EGRシステムは、EGRガスを冷却するEGRクーラと、EGRガスの流量を調整するEGRバルブとを備えている。一般的に、EGRバルブは、EGRクーラのガス流れ下流側に配置されている。EGRバルブは、EGRガスが流れるガス流路を形成する流路形成部と、この流路形成部の内部に配置された弁体とを有する(例えば、特許文献1参照)。
ところで、エンジン始動直後のように、EGRバルブの内部、すなわち、EGRバルブの流路形成部の温度が低いと、EGRバルブの内部をEGRガスが流れる際に、EGRガスが冷却されて、凝縮水が生成する。EGRバルブの流路形成部は、一般的に、アルミダイキャスト製であり、熱マスが大きいため、昇温速度が遅い。このため、エンジン始動直後に、EGRバルブの内部で凝縮水が生成する。
そして、凝縮水がEGRバルブから流出すると、EGRクーラのガス流れ下流側に過給機が有る場合、過給機に液滴が衝突して過給機が破損したり、エンジンに液滴が流入して失火したりしてしまう。
また、EGRクーラとEGRバルブは、車両に搭載される。このため、EGRクーラとEGRバルブに対しては、搭載スペースの縮小化が求められている。
本発明は、EGRバルブからEGRバルブのガス流れ下流側への凝縮水の流出の抑制と、EGRクーラとEGRバルブの搭載スペースの縮小化を図ることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、
EGRガスを冷却するEGRクーラであって、
EGRガスが流れる複数のガス流路(18、116)と冷媒が流れる冷媒流路(20、118)とを形成する流路形成部材(16、120)を有し、EGRガスと冷媒とを熱交換させる熱交換部(4、104)と、
複数のガス流路にEGRガスを分配するガス分配部(2、112)と、
複数のガス流路から流出のEGRガスを集合させるガス集合部(6、114)とを備え、
ガス集合部は、ガス集合部の内部に配置され、ガス集合部に流入したEGRガスをEGRクーラのガス出口に導くガス導出管(28)を有し、
ガス導出管は、ガス集合部の上壁部(6a、114a)から下に向かって延びており、
複数のガス流路は、ガス導出管の延伸方向に対して、交差する方向に延びており、
ガス導出管は、流路形成部材と比較して、ガス導出管の内部を流れるEGRガスと冷媒との間の熱交換が抑制されており、
ガス導出管の下端(28b)は、ガス集合部の底壁部(6b、114b)よりも上側の所定位置に位置し、
さらに、ガス導出管の内部に配置され、ガス導出管の内部を流れるEGRガスの流量を調整する弁体(34)を備える。
EGRガスを冷却するEGRクーラであって、
EGRガスが流れる複数のガス流路(18、116)と冷媒が流れる冷媒流路(20、118)とを形成する流路形成部材(16、120)を有し、EGRガスと冷媒とを熱交換させる熱交換部(4、104)と、
複数のガス流路にEGRガスを分配するガス分配部(2、112)と、
複数のガス流路から流出のEGRガスを集合させるガス集合部(6、114)とを備え、
ガス集合部は、ガス集合部の内部に配置され、ガス集合部に流入したEGRガスをEGRクーラのガス出口に導くガス導出管(28)を有し、
ガス導出管は、ガス集合部の上壁部(6a、114a)から下に向かって延びており、
複数のガス流路は、ガス導出管の延伸方向に対して、交差する方向に延びており、
ガス導出管は、流路形成部材と比較して、ガス導出管の内部を流れるEGRガスと冷媒との間の熱交換が抑制されており、
ガス導出管の下端(28b)は、ガス集合部の底壁部(6b、114b)よりも上側の所定位置に位置し、
さらに、ガス導出管の内部に配置され、ガス導出管の内部を流れるEGRガスの流量を調整する弁体(34)を備える。
本発明のEGRクーラでは、ガス導出管の内部に弁体が配置されている。ガス導出管と弁体とによってEGRバルブの一部が構成されている。すなわち、本発明のEGRクーラは、EGRクーラの内部にEGRバルブの一部が配置されている。このため、EGRクーラとEGRバルブとがそれぞれ独立した構造の場合と比較して、EGRクーラとEGRバルブの全体を小型化できる。
さらに、ガス導出管は、ガス集合部の上壁部から下に向かって延びている。複数のガス流路は、ガス導出管の延伸方向に対して、交差する方向に延びている。このため、熱交換部からガス集合部に流入したEGRガスは、ガス導出管の外壁面に向かって流れる。EGRガスは、外壁面に衝突して、流れの向きを下向きに変える。その後、EGRガスは、ガス導出管の下端から流入する。
また、ガス導出管は、ガス出口に連なっている。このため、ガス導出管は、EGRクーラのガス流れ下流側を流れるエンジンの吸気によって冷却された状態となる。さらに、ガス導出管は、熱交換部の流路形成部材と比較して、ガス導出管の内部を流れるEGRガスと冷媒との間の熱交換が抑制されている。このため、ガス導出管の温度を、流路形成部材の温度よりも低くすることができる。これにより、ガス導出管に衝突するEGRガスの温度をEGRガスの露点よりも下げて、ガス導出管の外壁面に凝縮水を生成させることができる。そして、生成した凝縮水は、ガス導出管の外壁面を伝って、ガス集合部の内部下方に落下する。
ガス導出管の下端は、ガス集合部の底壁部よりも上側に位置している。ガス集合部の内部下方に落下した凝縮水は、EGRガスの流れでは持ち上げられない。このため、ガス集合部の内部下方に落下した凝縮水は、ガス導出管に流入しない。
よって、本発明のEGRクーラによれば、EGRバルブからEGRバルブのガス流れ下流側への凝縮水の流出を抑制できるとともに、EGRクーラとEGRバルブの搭載スペースを縮小できる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。また、各図中の上下を示す矢印は、車両搭載状態におけるEGRクーラの上下方向を示している。
(第1実施形態)
図1に示す本実施形態のEGRクーラ1は、EGRガスを冷却するための熱交換器である。EGRクーラ1は、エンジンから排出の排ガスの一部をEGRガスとして、エンジンの燃焼室に還流させる図示しないEGRシステムに用いられる。
図1に示す本実施形態のEGRクーラ1は、EGRガスを冷却するための熱交換器である。EGRクーラ1は、エンジンから排出の排ガスの一部をEGRガスとして、エンジンの燃焼室に還流させる図示しないEGRシステムに用いられる。
本実施形態のEGRクーラ1は、シェルアンドチューブ型の熱交換器である。具体的には、EGRクーラ1は、入口タンク部2と、熱交換部4と、出口タンク部6とを備える。入口タンク部2、熱交換部4、出口タンク部6は、この記載順に、水平方向に沿う方向に並んでいる。入口タンク部2、熱交換部4、出口タンク部6は、それぞれ、ステンレス等の金属製の部材で構成されている。入口タンク部2、熱交換部4、出口タンク部6のそれぞれを構成する部材は、ろう付けや溶接等により、接合されている。
入口タンク部2は、EGRガスを熱交換部4の複数のガス流路に分配するガス分配部である。入口タンク部2は、ガス入口8を有する。ガス入口8は、入口タンク部2の側方に設けられている。
入口タンク部2は、入口本体部10と、入口フランジ部12とを有している。入口本体部10は、内部に空間を形成している。入口フランジ部12は、EGRクーラ1よりもガス流れ上流側の流路形成部材と接続される継手部品である。入口フランジ部12は、入口本体部10に接合されている。本実施形態では、入口本体部10の開口部と、入口フランジ部12の開口部が、ガス入口8を構成している。
熱交換部4は、EGRガスと冷媒を熱交換させる。冷媒は、エンジン冷却水である。熱交換部4は、ケース14と、複数のチューブ16とを備える。複数のチューブ16は、ガス流路18の流路形成部材と冷媒流路20の流路形成部材を兼ねている。複数のチューブ16は、ケース14の内部に配置されている。複数のチューブ16は、それぞれが水平方向に延びており、上下方向に積層されている。チューブ16の内部がガス流路18とされている。チューブ16の内部にインナーフィン17が配置されている。チューブ16の外部が冷媒流路20とされている。このようにして、複数のガス流路18のそれぞれの周りに冷媒流路20が形成されている。なお、図示しないが、ケース14には、冷媒流路20に冷媒を流入するための冷媒入口と、冷媒流路20から冷媒を流出するための冷媒出口とが設けられている。
出口タンク部6は、複数のガス流路18から流出のEGRガスが集合するガス集合部である。出口タンク部6の側方に、熱交換部4がつながっている。
出口タンク部6は、出口本体部24と、出口フランジ部26とを有している。出口本体部24は、内部に空間を形成している。出口フランジ部26は、後述するEGRバルブ32の駆動部ケース42と接続される継手部品である。出口フランジ部26は、出口本体部24の上部に接合されている。
出口タンク部6は、円筒形状のガス導出管28を有する。ガス導出管28は、出口タンク部6に流入したEGRガスをガス導出管28の外壁面28cに衝突させて、EGRガスの流れの向きを下向きに変えた後、EGRガスの流れの向きを上向きに変えて、EGRクーラのガス出口にEGRガスを導くものである。ガス出口は、駆動部ケース42の内部に形成されたガス流路44によって構成されている。
ガス導出管28は、出口タンク部6の上壁部6aから下方に向かって延びている。出口タンク部6の上壁部6aとは、出口タンク部6のうち上側に位置する壁部である。上壁部6aは、出口本体部24の上壁部によって構成されている。ガス導出管28は、その内部がガス出口に連通している。ガス導出管28の上端28aは、ガス導出管28の内部と出口フランジ部26の開口部とが連通した状態で、出口フランジ部26に接合されている。
ガス導出管28の下端28bは、出口タンク部6の底壁部6bよりも上側であって、出口タンク部6に流入したEGRガスの少なくとも一部がガス導出管28の外壁面28cに衝突する所定位置に位置している。底壁部6bとは、出口タンク部6の底となる壁部のことである。底壁部6bは、出口本体部24の底壁部によって構成されている。所定位置は、熱交換部4の上下方向に並ぶ複数のガス流路18のうち最も上側に位置するガス流路18の最下部の位置P1よりも下側の位置であればよい。
本実施形態では、所定位置は、熱交換部4の上から2番目に位置するガス流路18よりも下側の位置である。換言すると、所定位置は、入口タンク部2のガス入口8の上下方向での中間位置P2よりも下側であって、さらに、ガス入口8の最下端の位置P3よりも下側の位置である。
上下方向に並ぶ複数のガス流路18のうちガス入口8と同じ高さ位置にあるガス流路18に、EGRガスが最も多く流れる。そこで、多くのEGRガスをガス導出管28に衝突させるためには、本実施形態のように、ガス導出管の下端28bの位置を、ガス入口8の中間位置P2よりも下側の位置とすることが好ましく、ガス入口8の最下端の位置P3よりも下側の位置とすることがより好ましい。
本実施形態のEGRクーラ1では、出口タンク部6の上壁部6aに、冷媒流路が形成されていない。すなわち、出口フランジ部26とガス導出管28の周りに冷媒流路が配置されていない。また、ガス導出管28は、熱交換部4の冷媒流路20から離れている。このため、ガス導出管28は、熱交換部4のチューブ16と比較して、ガス導出管28の内部を流れるEGRガスと冷媒流路20を流れるエンジン冷却水との間の熱交換が抑制されている。
また、出口タンク部6の底壁部6bには、凝縮水を排出するための排水穴30が設けられている。排水穴30は、図示しない配管を介して、EGRクーラ1のガス流れ上流側のガス流路につながっている。
本実施形態のEGRクーラ1は、EGRバルブ32が一体化されている。具体的には、EGRクーラ1は、弁体34と、弁座36と、弁軸38と、駆動部40と、駆動部ケース42とを備えている。本実施形態では、ガス導出管28と、弁体34と、弁座36と、弁軸38と、駆動部40と、駆動部ケース42とによって、EGRバルブ32が構成されている。
弁体34と弁座36は、ガス導出管28の内部に設けられている。弁体34と弁座36は、ガス導出管28の内部を流れるガス流量を調整するためのものである。弁体34は、弁軸38を介して駆動部40につながっている。弁軸38は、ガス導出管28に平行に延びている。弁体34および弁軸38は、金属部材で構成されている。弁座36は、環状の金属部材によって構成されている。弁座36は、ガス導出管28の内部に、圧入またはろう付けにより固定されている。
駆動部40は、電動モータとギヤを有する電動アクチュエータである。なお、駆動部40として、他のアクチュエータを用いてもよい。駆動部40は、弁軸38を介して、弁体34を弁軸38の軸方向に移動させる。
駆動部ケース42は、出口タンク部6の上側に接続されている。駆動部ケース42は、出口タンク部6の出口フランジ部26と接続されている。駆動部ケース42は、駆動部40を保持するとともに、内部にガス流路44を形成する。ガス流路44は、ガス導出管28の内部に連通している。ガス流路44は、ガス導出管28の延伸方向に対して、交差する方向、例えば、直交する方向に延びている。駆動部ケース42は、ガス流路44のガス流れ下流側に、EGRクーラ1のガス流れ下流側の配管と接続されるフランジ部46が設けられている。
ここで、本実施形態のEGRクーラ1と図2に示す比較例1のEGRクーラJ1およびEGRバルブJ32とを比較する。比較例1のEGRクーラJ1は、ガス導出管28を有していない点と、出口タンク部6の外部にEGRバルブJ32の弁体34が配置されている点とが、本実施形態のEGRクーラ1と異なっている。
比較例1のEGRバルブJ32は、駆動部ケースJ42を備えている。駆動部ケースJ42は、内部にガス流路J44が形成されている。駆動部ケースJ42とガス流路J44は、本実施形態の駆動部ケース42とガス流路44に対応している。駆動部ケースJ42のフランジ部48が、出口タンク部6の出口フランジ部26に接続されている。
比較例1のEGRクーラJ1は、ガス流路J44に、弁体34、弁座36および弁軸38が配置されている。弁体34、弁座36および弁軸38のそれぞれの大きさは、本実施形態のEGRクーラ1と同じである。駆動部ケースJ42は、弁体34および弁座36が配置された流路形成部J43を有する。
本実施形態のEGRクーラ1では、弁体34、弁座36および弁軸38の一部が、出口タンク部6の内部に配置されている。このため、本実施形態のEGRクーラ1によれば、駆動部ケース42の形状を、比較例1の駆動部ケースJ42の流路形成部J43を省略した形状とすることができる。これにより、EGRバルブ32を含むEGRクーラ1の全体の高さH1を、比較例1のEGRクーラJ1とEGRバルブJ32とを合わせた全体の高さH2よりも低くできる。
このように、本本実施形態のEGRクーラ1では、EGRクーラ1の内部にEGRバルブ32の一部が配置されている。このため、EGRクーラとEGRバルブとがそれぞれ独立した構造の場合と比較して、EGRクーラ1とEGRバルブ32の全体を小型化できる。
本実施形態のEGRクーラ1では、EGRガスが次のように流れる。EGRバルブ32の弁体34が開いた状態のとき、EGRガスは、ガス入口8から入口タンク部2に流入する。EGRガスは、入口タンク部2から熱交換部4の複数のガス流路18のそれぞれに流入する。EGRガスは、複数のガス流路18のそれぞれを、水平方向に沿う向き、すなわち、横向きに流れる。このとき、EGRガスは、冷媒流路20を流れるエンジン冷却水と熱交換して、冷却される。
EGRガスは、複数のガス流路18のそれぞれから出口タンク部6に流入して合流する。出口タンク部6の内部では、EGRガスが、ガス導出管28の外壁面28cに衝突して、横向きから下向きに向きを変えて、出口タンク部6の底壁部6bに向かって流れる。EGRガスは、下向きから上向きに向きを変えて、ガス導出管28の下端28bから流入する。EGRガスは、ガス導出管28の内部を上向きに流れる。このように、出口タンク部6では、EGRガスは、側方から流入した後、ガス導出管28に沿って下方に流れ、さらにUターンして上方に向かって流れる。その後、EGRガスは、EGRバルブ32のガス流路44を流れた後、EGRバルブ32から流出する。
ところで、エンジンの始動直後からの所定期間は、エンジン冷却水の温度がエンジンの定常運転時よりも低い。このエンジンの始動直後からの所定期間には、例えば、エンジン駆動車の冷間時の始動直後からの所定期間や、ハイブリッド車のエンジン停止状態からのエンジン始動直後からの所定期間が含まれる。
EGRクーラ1のガス流れ下流側は、エンジンの吸気経路につながっている。このため、駆動部ケース42およびガス導出管28は、エンジンの吸気経路を流れる吸気(すなわち、外気)によって、冷却された状態となる。また、ガス導出管28は、その内部を流れるEGRガスとエンジン冷却水との間の熱交換が抑制されている。したがって、ガス導出管28は、複数のチューブ16よりも低い温度となる。
このため、出口タンク部6の内部では、熱交換部4から流入したEGRガスが、ガス導出管28によって冷却される。これにより、EGRガスの温度が露点よりも低くなり、ガス導出管28の外壁面28cに凝縮水の液滴が付着する。外壁面28cに付着した液滴は、ガス流れおよび重力によって落下する。このとき、ガス導出管28の下端28bは、出口タンク部6の底壁部6bから離れている。出口タンク部6の内部下方に落下した凝縮水は、EGRガスの流れでは持ち上げられない。このため、出口タンク部6の内部下方に落下した凝縮水は、ガス導出管28に流入せず、排水穴30から排出される。
このように、本実施形態のEGRクーラ1によれば、ガス導出管28よりもガス流れ下流側への凝縮水の流出を抑制できる。すなわち、本実施形態のEGRクーラ1によれば、EGRバルブ32からEGRバルブ32のガス流れ下流側への凝縮水の流出を抑制できる。
(第2実施形態)
図3、4、5に示すように、本実施形態のEGRクーラ101は、ケース102と、熱交換部104とを備える。
図3、4、5に示すように、本実施形態のEGRクーラ101は、ケース102と、熱交換部104とを備える。
ケース102は、熱交換部104を収容する。ケース102は、ケース側壁部106と、ケース底壁部108と、ケース上壁部110とを有する。ケース側壁部106は、上下方向を軸心方向とする円筒状である。ケース底壁部108は、ケース側壁部106の下端側に連なっている。ケース上壁部110は、ケース側壁部106の上端側に連なっている。ケース底壁部108およびケース上壁部110は、ケース側壁部106の軸心方向に対して交差する方向、具体的には、直交する方向(すなわち、水平方向)に延びている。ケース底壁部108およびケース上壁部110の平面形状は、円形状である。
熱交換部104は、円環形状である。熱交換部104は、ケース102の内部に、ケース側壁部106に対して間を空けて配置されている。これにより、ケース102の内部のうち熱交換部104の外周側に、環状の外周側空間部112が形成されている。外周側空間部112が、熱交換部104の複数のガス流路116にEGRガスを分配するガス分配部を構成している。また、ケース102の内部のうち熱交換部104の内周側に内周側空間部114が形成されている。内周側空間部114が、熱交換部104の複数のガス流路116から流出のEGRガスが集合するガス集合部を構成している。
図3、6に示すように、ケース側壁部106に、1つの入口フランジ部12が接続されている。入口フランジ部12の開口部がガス入口8を構成している。このように、外周側空間部112の側方にガス入口8が設けられている。これにより、外周側空間部112の側方から外周側空間部112の内部へEGRガスが流入する。
熱交換部104では、外周側空間部112から内周側空間部114に向かって、EGRガスが流れるように、複数のガス流路116が構成されている。
具体的には、熱交換部104では、ガス流路116および冷媒流路118を形成する流路形成部材120が積層方向を上下方向として複数積層されている。これにより、ガス流路116と冷媒流路118とが上下方向で交互に並んでいる。本実施形態においても、冷媒としてエンジン冷却水が用いられる。複数の流路形成部材120の全体形状は、円環形状である。複数の流路形成部材120は、流路形成部材120の軸心方向がケース側壁部106の軸心方向に沿っているとともに、ケース102の内部にケース側壁部106に対して間を空けて配置されている。流路形成部材120の軸心方向がケース側壁部106の軸心方向に沿っているとは、流路形成部材120の軸心方向がケース側壁部106の軸心方向と平行もしくは略平行であることを意味する。
1つの流路形成部材120は、内部に冷媒流路118を形成するとともに、外部にガス流路116を形成する。図7に示すように、1つの流路形成部材120は、扁平形状であって、平面形状が円環形状である。流路形成部材120は、上部120aと底部120bと内周壁120cと外周壁120dとを有しており、内部に空間を形成している。
図3、4に示すように、1つの流路形成部材120の内部には、冷媒流路118を外周側流路118aと内周側流路118bに仕切る仕切部材122が設けられている。仕切部材122は、円環状に配置されている。外周側流路118aは、EGRクーラ101の冷媒入口に近い側の冷媒流路である。内周側流路118bは、EGRクーラ101の冷媒出口に近い側の冷媒流路である。
また、図4、5に示すように、上下方向に積層された流路形成部材120と流路形成部材120との間には、流路形成部材120の内部同士を連通する連通路124a、124bが設けられている。外周側の連通路124aが外周側流路118a同士を連通する。内周側の連通路124bが内周側流路118b同士を連通する。
図3に示すように、本実施形態では、ケース上壁部110にも、冷媒流路118が形成されている。ケース上壁部110の冷媒流路118も、仕切部材122によって、外周側流路118aと内周側流路118bに仕切られている。
また、ケース上壁部110に、駆動部ケース42の板形状部42bを介して、冷媒入口配管126と冷媒出口配管128とが接続されている。冷媒入口配管126の内部が、EGRクーラ101の冷媒入口を構成する。冷媒出口配管128の内部が、EGRクーラ101の冷媒出口を構成する。冷媒入口配管126は、ケース上壁部110の冷媒流路118のうち外周側流路118aと連通している。冷媒出口配管128は、ケース上壁部110の冷媒流路118のうち内周側流路118bと連通している。
このため、図3に示すように、冷媒入口配管126から流入した冷媒は、各外周側流路118aを上から下に向かって流れる。最も下の冷媒流路118に流入した冷媒は、外周側から内周側に流れる。そして、冷媒は、各内周側流路118bを下から上に向かって流れた後、冷媒出口配管128から流出する。
上下方向に積層された流路形成部材120と流路形成部材120との間に、ガス流路116が形成されている。流路形成部材120の上部120aと底部120bとは、水平方向に延びている。このため、ガス流路116は、水平方向に延びている。
図5に示すように、ガス流路116には、オフセットフィン130が配置されている。オフセットフィン130は、複数のフィン側壁部130aを有している。複数のフィン側壁部130aのそれぞれは、曲線状、かつ、放射状に並んで配置されている。換言すると、複数のフィン側壁部130aのそれぞれは、外周側空間部112から内周側空間部114に向かって、曲線状かつ放射状にEGRガスが流れるように、配置されている。そして、外周側から内周側に向かう方向に並ぶフィン側壁部130a同士が周方向にオフセットして配置されている。
図3に示すように、第1実施形態のEGRクーラ1と同様に、内周側空間部114の内部に、ガス導出管28が配置されている。ガス導出管28は、内周側空間部114の上部114aから下に向かって延びている。具体的には、内周側空間部114の上部114aに形成された開口部に、ガス導出管28が保持されている。内周側空間部114の上部114aは、ケース上壁部110のうち内周側空間部114の上方に位置する部分によって構成されている。ガス導出管28の上端28aは、駆動部ケース42の板形状部42bに接合されている。
また、ガス導出管28の下端28bは、内周側空間部114の底壁部114bよりも上側であって、内周側空間部114に流入したEGRガスの少なくとも一部がガス導出管28の外壁面28cに衝突する所定位置に位置している。内周側空間部114の底壁部114bは、ケース底壁部108のうち内周側空間部114の下方に位置する部分によって構成されている。所定位置は、熱交換部104の上下方向に並ぶ複数のガス流路116のうち最も上側に位置するガス流路116の最下部の位置P1よりも下側の位置であればよい。本実施形態では、第1実施形態と同様に、所定位置は、熱交換部104の上から2番目に位置するガス流路116よりも下側の位置である。換言すると、所定位置は、ガス入口8の上下方向での中間位置P2よりも下側であって、さらに、ガス入口8の最下端の位置P3よりも下側の位置である。
また、本実施形態では、ケース上壁部110の冷媒流路118を構成する内周壁110aの全域ではなく一部110bのみが、ガス導出管28と接触している。このように、ガス導出管28と内周壁110aとの接触面積を必要最小限にとどめている。換言すると、ガス導出管28とケース上壁部110の冷媒流路118を構成する内周壁110aとの間に、空間部110cが形成されている。これにより、本実施形態においても、ガス導出管28は、熱交換部104の複数のガス流路116を構成する流路形成部材120と比較して、ガス導出管28の内部を流れるEGRガスと冷媒流路118を流れる冷媒との間の熱交換が抑制されている。
本実施形態のEGRクーラ101も、第1実施形態のEGRクーラ1と同様に、EGRバルブ32が一体化されている。具体的には、EGRクーラ101は、弁体34と、弁座36と、弁軸38と、駆動部40と、駆動部ケース42とを備えている。本実施形態においても、ガス導出管28と、弁体34と、弁座36と、弁軸38と、駆動部40と、駆動部ケース42とによって、EGRバルブ32が構成されている。
本実施形態では、駆動部ケース42は、ガス流路44を形成する流路形成部42aと、ケース上壁部110と接する板形状部42bとを有する。板形状部42bは、ケース上壁部110に沿って延びている。板形状部42bが、ケース102に設けられたかしめ部111によってかしめ固定されている。これにより、駆動部ケース42とケース102とが固定されている。板形状部42bは、冷媒入口配管126および冷媒出口配管128が接続されている。流路形成部42aは、板形状部42bの上面のうち冷媒入口配管126および冷媒出口配管128と重複しない位置に、配置されている。
本実施形態のEGRクーラ101は、第1実施形態のEGRクーラ1と同様に、EGRクーラ101の内部にEGRバルブ32の一部が配置されている。このため、EGRクーラとEGRバルブとがそれぞれ独立した構造の場合と比較して、EGRクーラ101とEGRバルブ32の全体を小型化できる。
本実施形態のEGRクーラ101では、EGRガスが次のように流れる。EGRガスが、ガス入口8から外周側空間部112に流入する。EGRガスは、外周側空間部112から熱交換部104の複数のガス流路116のそれぞれに流入する。EGRガスは、複数のガス流路116のそれぞれを、水平方向に沿う向きに流れる。このとき、EGRガスは、冷媒流路118を流れるエンジン冷却水と熱交換して、冷却される。
EGRガスは、複数のガス流路116のそれぞれから内周側空間部114に流入して合流する。内周側空間部114では、EGRガスが、ガス導出管28の外壁面28cに衝突して、水平方向に沿う向きから下向きに向きを変えて、内周側空間部114の下方に向かって流れる。EGRガスは、下向きから上向きに向きを変えて、ガス導出管28の下端28bから流入する。EGRガスは、ガス導出管28の内部を上向きに流れる。このように、内周側空間部114では、EGRガスは、側方から流入した後、ガス導出管28に沿って下方に流れ、さらにUターンして上方に向かって流れる。その後、EGRガスは、EGRバルブ32のガス流路44を流れた後、EGRバルブ32から流出する。
本実施形態のEGRクーラ101は、ガス導出管28を有している。ガス導出管28は、その内部を流れるEGRガスとエンジン冷却水との間の熱交換が抑制されている。このため、本実施形態のEGRクーラ101によれば、第1実施形態のEGRクーラ1と同様に、ガス導出管28よりもガス流れ下流側への凝縮水の流出を抑制できる。すなわち、本実施形態のEGRクーラ101によれば、EGRバルブ32の内部からEGRバルブ32のガス流れ下流側への凝縮水の流出を抑制できる。
また、本実施形態のEGRクーラ101は、水逃がし用空間部132を有している。水逃がし用空間部132は、熱交換部104とケース底壁部108との間に設けられている。水逃がし用空間部132は、熱交換部104の中で最も下に位置する流路形成部材120とケース底壁部108との間に設けられている。したがって、水逃がし用空間部132は、熱交換部104の真下に形成されている。
水逃がし用空間部132は、内周側空間部114と連通している。水逃がし用空間部132は、内周側空間部114から外周側空間部112側に向かって延びており、伝熱壁134を介して、外周側空間部112と隔てられている。
また、ケース底壁部108の表面108aは、内周側空間部114に面する部分から水逃がし用空間部132に面する部分に向かうにつれて表面高さが低くなるように、傾斜している。本実施形態では、ケース底壁部108の表面108aのうち内周側空間部114に面する部分の全域から逃がし用空間部132に面する部分の一部にわたる範囲が、傾斜している。
また、ケース底壁部108のうち水逃がし用空間部132に面する部分に、排水穴136が設けられている。換言すると、ケース底壁部108のうち水逃がし用空間部132を構成する部分に、排水穴136が設けられている。排水穴136は、図示しない配管を介して、EGRクーラ101のガス流れ上流側のガス流路につながっている。また、伝熱壁134にも排水穴138が設けられている。
本実施形態のEGRクーラ101では、内周側空間部114の下方に凝縮水が落下した場合に、凝縮水が水逃がし用空間部132に流入する。これにより、内周側空間部114の下方凝縮水が溜まることを防止できる。
さらに、本実施形態のEGRクーラ101では、ケース底壁部108の表面108aが傾斜しているので、内周側空間部114の下方に落下した凝縮水を水逃がし用空間部132に導くことができる。
さらに、本実施形態のEGRクーラ101によれば、水逃がし用空間部132に流入した凝縮水を、排水穴136からEGRクーラ101のガス流れ上流側のガス流路に戻すことができる。なお、排水穴136をEGRシステムの外部空間へ連通させ、凝縮水を排水穴136からEGRシステムの外部空間へ排出するようにしてもよい。
さらに、本実施形態のEGRクーラ101では、水逃がし用空間部132は、伝熱壁134を介して、外周側空間部112と隔てられている。これによれば、水逃がし用空間部132に流入した凝縮水を、外周側空間部112を流れるEGRガスの熱により、伝熱壁134を介して加熱できる。これにより、凝縮水を蒸発させてガス出口から排出できる。
さらに、本実施形態のEGRクーラ101によれば、水逃がし用空間部132に流入した凝縮水を伝熱壁134に設けられた排水穴138から外周側空間部112に流入させることができる。これにより、外周側空間部112内のEGRガスにより、凝縮水を直接加熱して蒸発させることができる。このようにして、凝縮水が水逃がし用空間部132に溜まることを防止できる。
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(1)上記各実施形態では、複数のガス流路18、116が、水平方向に平行に延びていたが、これに限定されない。複数のガス流路18、116は、ガス導出管28の延伸方向に対して、交差する方向に延びていればよい。換言すると、複数のガス流路18、116は、水平方向に沿って延びていればよい。水平方向に沿って延びるとは、水平方向に平行に延びる場合と、水平方向に対して傾斜して延びる場合とを含む意味である。
(2)第2実施形態のEGRクーラ101では、熱交換部104のガス流路116に配置されるフィンとして、複数のフィン側壁部130aのそれぞれが、曲線状かつ放射状に配置されたオフセットフィン130を用いたが、これに限定されない。他の形状のオフセットフィンや、ストレートフィン等のフィンを用いてもよい。
(3)第2実施形態では、ケース側壁部106にガス入口8が1つ設けられていたが、これに限定されない。図8に示すように、ケース側壁部106にガス入口8が複数設けられていてもよい。
(4)第4実施形態では、ケース側壁部106が円筒形状であり、熱交換部104が円環形状であったが、これに限定されない。ケース側壁部106が円筒以外の筒形状であって、熱交換部104が円環以外の環状であってもよい。
(5)上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
(まとめ)
上記各実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、EGRクーラは、熱交換部と、ガス分配部と、ガス集合部とを備える。熱交換部は、複数のガス流路と冷媒流路とを形成する流路形成部材を有する。ガス集合部は、ガス集合部の内部に配置されたガス導出管を有する。ガス導出管は、ガス集合部の上壁から下に向かって延びている。複数のガス流路は、ガス導出管の延伸方向に対して、交差する方向に延びている。ガス導出管は、流路形成部材と比較して、ガス導出管の内部を流れるEGRガスと冷媒との間の熱交換が抑制されている。ガス導出管の下端は、ガス集合部の底壁部よりも上側の所定位置に位置する。EGRクーラは、さらに、ガス導出管の内部に配置された弁体を備える。
(まとめ)
上記各実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、EGRクーラは、熱交換部と、ガス分配部と、ガス集合部とを備える。熱交換部は、複数のガス流路と冷媒流路とを形成する流路形成部材を有する。ガス集合部は、ガス集合部の内部に配置されたガス導出管を有する。ガス導出管は、ガス集合部の上壁から下に向かって延びている。複数のガス流路は、ガス導出管の延伸方向に対して、交差する方向に延びている。ガス導出管は、流路形成部材と比較して、ガス導出管の内部を流れるEGRガスと冷媒との間の熱交換が抑制されている。ガス導出管の下端は、ガス集合部の底壁部よりも上側の所定位置に位置する。EGRクーラは、さらに、ガス導出管の内部に配置された弁体を備える。
また、第2の観点によれば、EGRクーラは、さらに、流路形成部材を収容するケースを備える。ケースは、上下方向を軸心方向とする筒状のケース側壁部と、ケース側壁部の下端側に連なるケース底壁部と、ケース側壁部の上端側に連なるケース上壁部とを有する。流路形成部材の全体形状が環状である。流路形成部材は、流路形成部材の軸心方向がケース側壁部の軸心方向に沿っているとともに、ケースの内部にケース側壁部に対して間を空けて配置されている。ガス分配部は、ケースの内部のうち流路形成部材の外周側に形成された環状の外周側空間部によって構成されている。ガス集合部は、ケースの内部のうち流路形成部材の内周側に形成された内周側空間部によって構成されている。複数のガス流路は、外周側空間部から内周側空間部に向かってEGRガスが流れるように構成されている。ガス導出管は、ケース上壁部のうち内周側空間部の上方に位置する部分から下に向かって延びている。具体的には、このような構成のEGRクーラに、第1の観点を適用できる。
また、第3の観点によれば、ガス導出管の下端が位置する所定位置は、熱交換部からガス集合部に流入したEGRガスの少なくとも一部が、ガス導出管の外壁面に衝突する位置である。所定位置は、このような位置であることが好ましい。
また、第4の観点によれば、複数のガス流路は、上下方向に並んで配置されている。そして、ガス導出管の下端が位置する所定位置は、複数のガス流路のうち最も上側に位置するガス流路の最下部の位置よりも下側の位置である。所定位置は、このような位置であることが好ましい。
また、第5の観点によれば、ガス分配部は、ガス分配部の側方にガス入口を有する。そして、ガス導出管の下端が位置する所定位置は、ガス入口の上下方向での中間位置よりも下側の位置である。所定位置は、このような位置であることがより好ましい。
また、第6の観点によれば、ガス導出管の下端が位置する所定位置は、ガス入口の最下端の位置よりも下側の位置である。所定位置は、このような位置であることがより好ましい。
1 EGRクーラ
4 熱交換部
6 ガス集合部
6a ガス集合部の上壁部
16 流路形成部材
28 ガス導出管
28b ガス導出管の下端
34 弁体
4 熱交換部
6 ガス集合部
6a ガス集合部の上壁部
16 流路形成部材
28 ガス導出管
28b ガス導出管の下端
34 弁体
Claims (6)
- EGRガスを冷却するEGRクーラであって、
EGRガスが流れる複数のガス流路(18、116)と冷媒が流れる冷媒流路(20、118)とを形成する流路形成部材(16、120)を有し、EGRガスと冷媒とを熱交換させる熱交換部(4、104)と、
前記複数のガス流路にEGRガスを分配するガス分配部(2、112)と、
前記複数のガス流路から流出のEGRガスを集合させるガス集合部(6、114)とを備え、
前記ガス集合部は、前記ガス集合部の内部に配置され、前記ガス集合部に流入したEGRガスをEGRクーラのガス出口に導くガス導出管(28)を有し、
前記ガス導出管は、前記ガス集合部の上壁部(6a、114a)から下に向かって延びており、
前記複数のガス流路は、前記ガス導出管の延伸方向に対して、交差する方向に延びており、
前記ガス導出管は、前記流路形成部材と比較して、前記ガス導出管の内部を流れるEGRガスと冷媒との間の熱交換が抑制されており、
前記ガス導出管の下端(28b)は、前記ガス集合部の底壁部(6b、114b)よりも上側の所定位置に位置し、
さらに、前記ガス導出管の内部に配置され、前記ガス導出管の内部を流れるEGRガスの流量を調整する弁体(34)を備えるEGRクーラ。 - さらに、前記流路形成部材(120)を収容するケース(102)を備え、
前記ケースは、上下方向を軸心方向とする筒状のケース側壁部(106)と、前記ケース側壁部の下端側に連なるケース底壁部(108)と、前記ケース側壁部の上端側に連なるケース上壁部(110)とを有し、
前記流路形成部材の全体形状が環状であり、
前記流路形成部材は、前記流路形成部材の軸心方向が前記ケース側壁部の軸心方向に沿っているとともに、前記ケースの内部に前記ケース側壁部に対して間を空けて配置されており、
前記ガス分配部は、前記ケースの内部のうち前記流路形成部材の外周側に形成された環状の外周側空間部(112)によって構成され、
前記ガス集合部は、前記ケースの内部のうち前記流路形成部材の内周側に形成された内周側空間部(114)によって構成され、
前記複数のガス流路(116)は、前記外周側空間部から前記内周側空間部に向かってEGRガスが流れるように構成され、
前記ガス導出管は、前記ケース上壁部のうち前記内周側空間部の上方に位置する部分(114a)から下に向かって延びている請求項1に記載のEGRクーラ。 - 前記所定位置は、前記熱交換部から前記ガス集合部に流入したEGRガスの少なくとも一部が、前記ガス導出管の外壁面(28c)に衝突する位置である請求項1に記載のEGRクーラ。
- 前記複数のガス流路は、上下方向に並んで配置されており、
前記所定位置は、前記複数のガス流路のうち最も上側に位置するガス流路の最下部の位置(P1)よりも下側の位置である請求項1に記載のEGRクーラ。 - 前記ガス分配部は、前記ガス分配部の側方にガス入口(8)を有し、
前記所定位置は、前記ガス入口の上下方向での中間位置(P2)よりも下側の位置である請求項1に記載のEGRクーラ。 - 前記所定位置は、前記ガス入口の最下端の位置(P3)よりも下側の位置である請求項5に記載のEGRクーラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015250764A JP2017115649A (ja) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | Egrクーラ |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018142763A1 (ja) * | 2017-02-02 | 2018-08-09 | 愛三工業株式会社 | Egrバルブとegrクーラの結合構造 |
-
2015
- 2015-12-23 JP JP2015250764A patent/JP2017115649A/ja active Pending
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WO2018142763A1 (ja) * | 2017-02-02 | 2018-08-09 | 愛三工業株式会社 | Egrバルブとegrクーラの結合構造 |
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