JPH1113551A - Ｅｇｒクーラ - Google Patents

Ｅｇｒクーラ

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JPH1113551A
JPH1113551A JP9166210A JP16621097A JPH1113551A JP H1113551 A JPH1113551 A JP H1113551A JP 9166210 A JP9166210 A JP 9166210A JP 16621097 A JP16621097 A JP 16621097A JP H1113551 A JPH1113551 A JP H1113551A
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JP
Japan
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inlet
end plate
gas
cooling
chamber
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JP9166210A
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English (en)
Inventor
Koji Natsume
浩司 夏目
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0229—Double end plates; Single end plates with hollow spaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入口側エンドプレート近傍における冷却水の
沸騰を防止する。 【解決手段】 本発明に係るＥＧＲクーラ１は、ＥＧＲ
ガス入口側のエンドプレート９に複数の冷却管１０を挿
通させて固着し、上記エンドプレート９の水室８側の端
面９ａと上記冷却管１０の入口端１０ｂとを、乱流区間
Ｌの長さ以上に離間したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＥＧＲクーラに係
り、特に、エンジンの排ガスの一部を排気経路から取り
出して再びエンジンの吸気経路に戻すＥＧＲ（Exhaust
Gas Recirculation:排気再循環）を行うに際し、エンジ
ンの冷却水を冷媒としてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲク
ーラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等の排ガス中のNOx
を低減するためＥＧＲが有効であることは知られてい
る。即ち、ＥＧＲを行うと、吸気中の酸素濃度が低下し
て燃焼が緩慢となり、燃焼温度の低下によりNOx の生成
が抑制されると考えられるからである。
【０００３】一方、吸気にＥＧＲガスを混入させること
でその分新気量が減り、スモークが悪化するという問題
がある。これを解決するために、ＥＧＲ通路中にＥＧＲ
クーラを設け、高温のＥＧＲガスを冷却して体積を減少
させることにより、新気量の増大を図り、スモークの発
生を防止しようという提案がなされている（特開平6-14
7028号公報参照）。
【０００４】図１４はＥＧＲクーラが適用されたエンジ
ンの構成図で、ＥＧＲクーラ５１はＥＧＲ通路をなすＥ
ＧＲ配管５２の途中に設けられ、エンジン５３との間で
冷却水配管５４を介して冷却水を循環させ、その冷却水
を冷媒として内部でＥＧＲガスを冷却するようになって
いる。ＥＧＲ配管５２は、排気マニホールド５５及び排
気管５６からなる排気経路から排ガスの一部（ＥＧＲガ
ス）を取り出し、吸気マニホールド５７及び吸気管５８
からなる吸気経路にそれを戻す。ＥＧＲ配管５２の途中
にはＥＧＲ量を制御するための流量制御弁５９が設けら
れる。
【０００５】一般的なＥＧＲクーラの構成は図１５、１
６に示す通りである。ＥＧＲクーラ５１は筒状のケーシ
ング６０を有し、ケーシング６０の長手方向両端には入
口側フランジ６１及び出口側フランジ６２が一体的に設
けられる。入口側フランジ６１及び出口側フランジ６２
は、それぞれガス導入口６３及びガス導出口６４を区画
して上流側ＥＧＲ配管５２ａ及び下流側ＥＧＲ配管５２
ｂに接続される。ケーシング６０内部には長手方向（ガ
ス流れ方向）に離間する一対のエンドプレート、即ち入
口側エンドプレート６５及び出口側エンドプレート６６
が設けられる。これらエンドプレート６５，６６は、ケ
ーシング６０内部を、両端の入口側及び出口側ガス室６
７，６８と中央の水室６９とに仕切るものである。水室
６９には、その長手方向に離間して冷却水導入口７０及
び冷却水導出口７１がそれぞれ開口されている。冷却水
導入口７０及び冷却水導出口７１はそれぞれ冷却水導入
管７０ａ及び冷却水導出管７１ａで区画され、ここでは
実線で示すように、冷却水導入管７０ａが入口側エンド
プレート６５の近傍に、冷却水導出管７１ａが出口側エ
ンドプレート６６の近傍に設けられる。ただしこれらは
仮想線で示すように逆の場合もある。この場合も、冷却
水導入管７０ａは下側に、冷却水導出管７１ａは上側に
設けられる。一方、両エンドプレート６５，６６を掛け
渡して複数の冷却管７２が設けられる。冷却管７２は入
口側及び出口側ガス室６７，６８を連通し、内部に高温
のＥＧＲガスを流通させて、そのＥＧＲガスと水室６９
内の冷却水との間で熱交換を行わせる。
【０００６】ケーシング６０のうち、水室６９を区画す
る部分は外筒部７３、入口側及び出口側ガス室６７，６
８を区画する部分はタンク部７４，７５となる。外筒部
７３が一定径の筒状であるのに対し、タンク部７４，７
５は両端側が絞られている。これによりガス導入口６３
から導入されたＥＧＲガスは径方向に広がって各冷却管
７２に分配され、各冷却管７２から出てきたＥＧＲガス
は集合してガス導出口６４から導出されるようになる。
【０００７】冷却管７２は、冷却効率を高めるべく比較
的薄い肉厚（ 0.5〜1mm 程度）とされ、その内径は 6〜
8mm 程度とされる。また材質としては、ＥＧＲガスが高
温で硫黄分を含むことから、高温強度と耐腐食性に優れ
たステンレス等が採用される。組立てコスト低減のた
め、全ての部品は炉内ロー付けにて組み付けられ、この
ため冷却管７２以外の他の部品も冷却管７２と同種の材
料で形成される。両エンドプレート６５，６６は、冷却
管７２やケーシング６０（外筒部７３）とのロー付けに
よる結合を確実にするため、比較的厚い肉厚（ 3mm程
度）を有する。ケーシング６０の外筒部７３とタンク部
７４，７５とは、その肉厚がクーラの効率と無関係であ
るため、十分な強度を得るために 1.5〜3mm 程度の肉厚
とされる。
【０００８】このＥＧＲクーラ５１では、水室６９内の
冷却水の流れが、冷却水導入口７０から冷却水導出口７
１に向かう斜め上方向きの流れとなる。一方これとは別
に、冷却効率を高めるため、図１７に示すように水室６
９内に複数のバッフルプレート７６を設け、冷却水を水
室６９内で蛇行させるようにするものもある。
【０００９】冷却管７２の本数、径、長さは、ＥＧＲガ
スの温度、流量や必要な放熱量等から決定される。ガス
流量に対する冷却管７２の壁面抵抗や入口側ガス室６７
から冷却管７２への断面変化による絞り損失等を考慮の
上、総通過面積を決定する必要がある。また放熱量を高
めるには冷却管７２の総表面積を大きくする必要があ
る。つまり同一径のクーラに対し、管径を小さくしてそ
の分本数を増せば、総通過面積を確保しつつクーラ単位
長さあたりの表面積を増せ、クーラ全長を短くすること
ができる。このような諸元はエンジンへの搭載性も考慮
して決定する必要がある。
【００１０】水の比熱がＥＧＲガスに比べて大きく、Ｅ
ＧＲガスの出入口温度差に比べ冷却水の出入口温度差が
小さいことから、冷却水導入口７０及び導出口７１の位
置が上記いずれの場合でも放熱量には大差がない。例え
ば、1.0kg/min 、500 ℃のＥＧＲガスを10kg/minの冷却
水で200 ℃まで冷却しても、冷却水の出入口温度差は8
℃程度であり、ＥＧＲガスの温度差に比べれば十分小さ
い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にエン
ジン用冷却水は、加圧により沸点が120 ℃程度にまで高
められているものの、ＥＧＲクーラ５１に冷媒として用
いられるとＥＧＲガスの温度、流量の上昇により沸騰す
ることがある。沸騰が発生すると、冷却水中に溶解して
いる成分が冷却管７２等の表面部に固着し、ＥＧＲガス
から冷却水への熱伝達（放熱）が妨げられ、初期性能が
維持できなくなってしまう。こうなればＥＧＲガスが高
温となり、NOx 、スモーク増大の問題が生じる。逆にい
えば、ＥＧＲガスの温度、流量はＥＧＲクーラ５１内で
の沸騰が発生しない範囲に制限されることとなる。
【００１２】ＥＧＲガスの温度、流量の増加により最も
早期に沸騰が発生するのは、入口側エンドプレート６５
及びその近傍の冷却管７２の表面である。その理由はＥ
ＧＲガス温度が下流側ないし出口側に比べて高いからで
ある。特に図１５に示すように、入口側ガス室６７内で
は、入口側エンドプレート６５の中央部Ｓが、ガス導入
口６３から導入された高温ガスが比較的高速で当たる部
分となるため、最も高温となり易い。
【００１３】また、冷却管７２内のＥＧＲガスの流れ
は、その入口側の管端から所定距離下流側までの区間Ｌ
では、急激な断面変化の影響を受けて向きが一定でない
乱流となり、その区間Ｌより下流側の区間Ｌ0 では向き
が冷却管７２に沿ったものとなる（以下、前者の区間Ｌ
を「乱流区間」、後者の区間Ｌ0 を「安定区間」とい
う）。安定区間Ｌ0 では、流れの温度分布及び速度分布
は、管中心側ほど大きく管壁側では小さい値をとる。一
方、乱流区間Ｌでは、このような管中心側から管壁側に
向かう温度勾配及び速度勾配が存在しない。このため、
乱流区間Ｌでは安定区間Ｌ0 に比べ冷却管７２への熱伝
達が活発となり、よって冷却管７２に接する入口側エン
ドプレート６５も高温となる。
【００１４】乱流区間Ｌの長さは、上流側ＥＧＲ配管５
２ａの内径及び入口側ガス室６７の内径に対する冷却管
７２の内径及び本数により変化する。また、ＥＧＲガス
の流量、温度、圧力はエンジンの運転状態により変化
し、サイクル中も排気脈動により変化するため、乱流区
間Ｌの長さもそれに伴って変化する。通常、乱流区間Ｌ
の長さは冷却管７２の内径の１〜３倍程度である。
【００１５】さらに、水室６９内において、入口側エン
ドプレート６５の表面付近は冷却水が滞流し易いため高
温となり易い。
【００１６】これらの説明から分かるように、乱流区間
Ｌにおいては、冷却管７２の本数増加等によっても沸騰
防止が困難である。
【００１７】ここで図１８、１９に示すように、水室６
９内での溶解成分の付着は、沸騰が生じやすい入口側エ
ンドプレート６５の近傍領域Ａのほか、冷却水導入口７
０及び導出口７１の位置関係に応じて、図１８に示す蒸
気の通過経路Ｖ1 、又は図１９の如く冷却水の導出がス
ムーズになされない場合に蒸気滞流領域Ｖ2 で起こった
りする。よってこれら経路Ｖ1 、領域Ｖ2 においても熱
伝達が妨げられ、クーラ性能が悪化されてしまう。
【００１８】このように、ＥＧＲクーラについては、入
口側エンドプレート近傍での沸騰対策が急務とされてい
る。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＥＧＲクー
ラは、ＥＧＲガス入口側のエンドプレートに複数の冷却
管を挿通させて固着し、上記エンドプレートの水室側の
端面と上記冷却管の入口端とを、乱流区間の長さ以上に
離間したものである。
【００２０】上記構成によれば、水室のガス入口側の室
端を少なくとも上記安定区間内に設定することができ
る。これにより高温部と冷却水との接触を回避し、冷却
水の沸騰を防止することができる。
【００２１】ここで、上記エンドプレートが上記長さ以
上の厚さを有するのが好ましい。また上記エンドプレー
トが上記冷却管を外部に露出させるためのスリットを有
するのが好ましい。また上記冷却管が上記エンドプレー
トからガス入口側に突出されるのが好ましい。また上記
冷却管の入口側端部が漏斗状に拡径されるのが好まし
い。また上記冷却管の突出部が伝熱プレートにより連結
されるのが好ましい。また上記エンドプレートからガス
入口側に所定距離離間されてガス室が設けられ、上記冷
却管が上記エンドプレートと上記ガス室とを結び且つそ
れらの間で外部に露出されるのが好ましい。また上記冷
却管の露出部に放熱フィンが設けられるのが好ましい。
また上記冷却管の露出部が保護筒で覆われるのが好まし
い。また上記エンドプレートからガス入口側に所定距離
離間されてガス室が設けられ、上記冷却管が上記エンド
プレートと上記ガス室とを結ぶと共に、上記エンドプレ
ートと上記ガス室との間に冷却液室が設けられるのが好
ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】図１は本実施形態に係るＥＧＲクーラのＥ
ＧＲガス入口側の部分を示している。従来同様、ＥＧＲ
クーラ１は略円筒状に形成されたケーシング２を有して
いる。ケーシング２は、所定の一定径に形成された外筒
部３と、外筒部３からガス入口側（図中左側）に向けて
順次絞られる入口側タンク部４とからなる。入口側タン
ク部４の入口端には、前述の上流側ＥＧＲ配管に接続す
るためのフランジ部５が設けられ（図１５参照）、フラ
ンジ部５には複数のボルト取付穴（図示せず）が周方向
に所定間隔で設けられている。
【００２４】フランジ部５、入口側タンク部４及び外筒
部３はそれぞれ同軸に配置され、径方向内方にガス導入
口６、入口側ガス室７及び水室８をそれぞれ区画してい
る。ガス導入口６と入口側ガス室７とは連続されるが、
入口側ガス室７と水室８とは入口側エンドプレート９で
仕切られる。つまり水室８は、入口側エンドプレート９
と図外右方の出口側エンドプレートとで軸方向に区画さ
れる。入口側エンドプレート９及び出口側エンドプレー
トは、ケーシング軸方向に垂直な円形平板であると共
に、軸方向に延びる複数の冷却管１０で掛け渡されてい
る。冷却管１０は千鳥状に配列され、ガス入口側の部分
が入口側エンドプレート９に挿通して固着されている。
こうして冷却管１０は入口側ガス室７と図外右方の出口
側ガス室とを連通するようになる。
【００２５】特に冷却管１０は、入口側ガス室７内にお
いて入口側エンドプレート９から所定長さＦ突出する突
出部１０ｄを有している。そしてこれにより、冷却管１
０の入口端１０ｂと、入口側エンドプレート９の水室８
側の端面９ａとが、乱流区間Ｌの長さ以上に離間されて
いる（離間距離Ｅ）。ここでは突出長Ｆ自体が乱流区間
Ｌの長さより大きくされ、入口端１０ｂと端面９ａとの
距離が乱流区間Ｌの長さに比べ十分大きくとられてい
る。
【００２６】ここで、水室８には、入口側エンドプレー
ト９の近傍に冷却水導入口１１が開口されている。冷却
水導入口１１は、外筒部３の下部に突出して設けられた
冷却水導入管１２によって形成される。冷却水導入口１
１はその指向方向がケーシング軸方向と垂直とされてい
る。
【００２７】図外右方の構成は図１５に示した従来の構
成と同様である。よって水室８のガス出口側には冷却水
導出口が開口されている。冷却水導出口は冷却水導出管
により形成され、冷却水導出管は外筒部３の上部に突出
して設けられる。冷却水導入管１２と冷却水導出管とに
はエンジンに至るホース等による冷却水配管が接続され
る。また出口側フランジには出口側ＥＧＲ配管が接続さ
れる。その他の製造方法、各部の寸法等についても従来
同様である。
【００２８】この構成においては、ＥＧＲガスが、ガス
導入口６から導入されて入口側ガス室７内で各冷却管１
０に分配される。そして各冷却管１０内を通過した後、
出口側ガス室にて集合されてガス導出口から導出される
ようになる。また冷却水は、冷却水導入口１１から水室
８内に導入されて冷却水導出口に向かうようになる。
【００２９】特に上記構成にあっては、入口側エンドプ
レート９の端面９ａと冷却管１０の入口端１０ｂとを乱
流区間Ｌの長さ以上に離間したため、端面９ａ即ち、水
室８のガス入口側の室端の位置を、乱流区間Ｌから外れ
た安定区間Ｌ0 内に設定することができる。前述したよ
うに乱流区間Ｌ内は、ＥＧＲガスの流れが非定常である
ため高温となるが、このような構成とするとその高温部
を避けて冷却水を位置させられ、高温部と冷却水との接
触を防止し、冷却水の沸騰を防止することができる。
【００３０】また、上記構成にあっては、入口側エンド
プレート９も乱流区間Ｌから外れた領域に位置させてい
る。このため冷却管１０からの熱伝達による入口側エン
ドプレート９の加熱も抑制でき、プレート表面での沸騰
が防止できる。これから分かるように、離間距離Ｅ及び
突出長Ｆは大きくするほど沸騰防止に効果がある。
【００３１】また、この構成の場合、入口側ガス室７内
のＥＧＲガスの流れは主に各冷却管１０に向かう流れと
なり、冷却管１０の突出部１０ｄの周囲ではガスがよど
んでいる。このため、ガス導入口６から導入されたガス
が入口側エンドプレート９に直接衝突することがなく、
これによって入口側エンドプレート９の加熱が防止さ
れ、冷却水の沸騰も防止されるようになる。
【００３２】こうして、沸騰に基づく溶解成分の付着に
よる性能悪化が防止され、ガス温やガス流量の沸騰防止
からの制限が抑制され、ＥＧＲ率及びＥＧＲ領域の拡大
が図れる。
【００３３】次に変形例について説明する。図２に示し
たものは図１の構成に伝熱プレート１３を追加した例で
ある。伝熱プレート１３は、冷却管１０の入口側端部１
０ａを連結し、熱を分散して加熱の均等化を図るもので
ある。前述したように、ガス導入口６に臨む中央部Ｓの
冷却管１０は比較的高流速のガスを受けるため高温とな
りやすい。そこでこの伝熱プレート１３を設ければ熱を
径方向外側の冷却管１０に分散させられ、中央部Ｓの冷
却管１０の過度の温度上昇を抑制できる。また伝熱プレ
ート１３が入口側エンドプレート９へのガスの直接衝突
を防止し、入口側エンドプレート９の加熱を抑制できる
ようになる。さらにここでは伝熱プレート１３を冷却管
１０の入口端１０ｂと面一に配置したため、伝熱プレー
ト１３を乱流区間Ｌ内に位置させられ、乱流区間Ｌ内で
の熱の均等化、分散化も図れる。
【００３４】図３に示した例は、図１の構成について冷
却管１０の入口側端部１０ａを漏斗状に拡径したもので
ある。このようにすると冷却管１０におけるガスの導入
がスムーズとなり、乱流区間Ｌの長さを短縮して冷却管
１０の温度上昇を抑制できる。またその拡径部分が、入
口側エンドプレート９に向かうガスに対しての障害とな
り、同時にガスのよどみを維持して、入口側エンドプレ
ート９へのガスの直接衝突を抑制する。
【００３５】図４に示した例においては、入口側ガス室
７が水室８に対し所定距離だけガス入口側に離間され、
これら入口側ガス室７と水室８とが冷却管１０で結ば
れ、それら間で冷却管１０が外部に露出するようになっ
ている。即ち、ここでは外筒３ａと入口側エンドプレー
ト９とからなる中央ケーシング２ａが設けられ、入口側
エンドプレート９が水室８を区画すると共に、入口側エ
ンドプレート９から冷却管１０がガス入口側に突出さ
れ、その冷却管１０の入口側端部１０ａが、入口側ガス
室７を区画する入口側タンクケーシング１４の後端プレ
ート１５に挿通固着されている。冷却管１０の入口端１
０ｂは後端プレート１５と面一に合わせられる。このよ
うにしても離間距離Ｅが十分確保でき沸騰防止が可能で
ある。またこの例では後端プレート１５、入口側エンド
プレート９及び冷却管１０の露出部１０ｃを空冷でき、
入口側エンドプレート９近傍を低温として沸騰を防止で
きる。なおこの冷却管１０の露出部１０ｃにファンで空
気を導いたり、走行風を当てたりしても効果的である。
【００３６】図５に示した例においては、図４の構成に
加え、冷却管１０の露出部１０ｃに放熱フィン１６を設
けている。放熱フィン１６は薄い円形板からなり、露出
部１０ｃの長手方向に等ピッチで複数配列されると共
に、露出部１０ｃの長手方向と垂直に配置されて、全数
の冷却管１０を挿通固着させている。こうすると冷却管
１０の空冷をさらに促進でき、沸騰防止効果をより高め
ることができる。
【００３７】図６に示した例では、図５の構成に加え、
露出部１０ｃの長手方向に延出する別の放熱フィン（直
交フィン）１７を設けている。直交フィン１７は先の放
熱フィン１６と直交され、中央ケーシング２ａと入口側
タンクケーシング１４とを結ぶと共に、周方向に所定間
隔で複数設けられている。こうすると空冷効果がさらに
高まり一層の沸騰防止効果が期待できる。また強度的に
も有利となる。
【００３８】図７に示す例では、冷却管１０の露出部１
０ｃが保護筒１８で覆われている。保護筒１８は、中央
ケーシング２ａと入口側タンクケーシング１４とを結ぶ
と共に、空気の流通を許容する複数の空冷穴１９を有す
る。このようにすることで露出部１０ｃでの放熱を妨げ
ることなく強度も確保できる。なお露出部１０ｃの保護
については、保護筒１８を設ける代わりに冷却管１０を
厚肉に形成しても良い。
【００３９】図８に示す例では、入口側エンドプレート
９が、乱流区間Ｌの長さより大きい厚さＴの材料で形成
され、且つ複数のスリット２０が設けられて冷却管１０
が部分的に露出されるようになっている。スリット２０
は上方或いは下方に開放するものが交互に設けられ、入
口側エンドプレート９の局所的な蓄熱を防止するように
なっている。このようにしても離間距離Ｅを大きくとれ
沸騰防止に効果的である。
【００４０】図９に示す例では、入口側エンドプレート
９が、乱流区間Ｌの長さより大きい厚さＴに形成される
のみである。ここで冷却管１０の入口端１０ｂは、入口
側エンドプレート９の入口側ガス室７に臨む表面９ｅと
面一に合わせられている。こうしても乱流区間Ｌから外
れた位置に水室８を位置させられ、沸騰が防止できるよ
うになる。ここで入口側エンドプレート９は、その外周
端縁部をケーシング２外に露出させて空冷することも可
能である。なお仮に、冷却管１０の入口端１０ｂを、入
口側エンドプレート９の厚さ方向の内部に位置させたと
しても、乱流区間Ｌは入口側エンドプレート９の表面９
ｅから開始するため特に問題はない。
【００４１】図１０に示す例では、入口側エンドプレー
ト９からガス入口側に所定距離離間されて入口側ガス室
７が設けられ、冷却管１０が入口側エンドプレート９と
入口側ガス室７とを結ぶと共に、入口側エンドプレート
９と入口側ガス室７との間に冷却液室即ち入口側水室２
１が設けられている。入口側水室２１は、入口側エンド
プレート９よりガス入口側の部分を水冷する目的で設け
られ、ケーシング２内において主となる水室８と入口側
エンドプレート９で仕切られ、入口側ガス室７と入口端
エンドプレート２２で仕切られる。主水室８において
は、出口側エンドプレート２３の近傍に冷却水導入口１
１が、入口側エンドプレート９の近傍に冷却水導出口２
４が、それぞれ下部と上部とに開口されている。一方、
入口側水室２１の下部と上部にも、それぞれ入口側冷却
水導入口２５と入口側冷却水導出口２６が開口されてい
る。冷却管１０は、入口側エンドプレート９と入口端エ
ンドプレート２２とに挿通固着され、その入口端１０ｂ
が入口端エンドプレート２２の表面２２ａと面一に合わ
せられている。入口側水室２１はその室長が比較的短く
され、入口側冷却水導入口２５と入口側冷却水導出口２
６とにより冷却水が直線的に導入・導出されるようにな
っている。
【００４２】この構成によれば、高温となる入口端エン
ドプレート２２近傍を、冷却水の導入・導出（新陳代
謝）が盛んな入口側水室２１で効率的に冷却することが
できる。そしてこれにより、水室８内の入口側エンドプ
レート９近傍での沸騰を防止することができる。なお入
口側水室２１と主水室８とに対しては、冷却水を分岐さ
せて導入し、集合させて導出すればよい。またこのよう
にしても離間距離Ｅを十分大きくとることができる。
【００４３】ここで高温・高流量のＥＧＲガスを導入し
た場合に、仮に入口側水室２１内で沸騰が生じた場合で
も、気泡が即座に導出され且つ気泡の主水室８への拡散
が完全に防止されるため、熱伝達の悪化は最小に止めら
れる。また沸騰により冷却管１０表面に溶解物が付着
し、放熱量が低下しても、予めこの分の放熱量を見越し
てクーラの仕様を決定すればよい。さらに、頻繁に発生
する沸騰によりコロージョン等が懸念される場合は、入
口側水室２１内の冷却管１０を厚肉にしたり二重管にす
るとよい。なお後者の場合は、中間の隙間が確実に埋ま
るようにロー付けの際に注意が必要である。ここでは冷
却水を流入させる入口側水室２１を冷却液室としたが、
代わりに、水より沸点の高い潤滑油或いは軽油等を流入
させる他の冷却液室とすることも可能である。
【００４４】図１１は、所謂２パス方式を採用する一般
的なＥＧＲクーラ８１を示している。このＥＧＲクーラ
８１では、長手方向の一端側にガス導入口８２とガス導
出口８３とを下側及び上側に有し、ＥＧＲガスを長手方
向にＵターンさせるようにして、内部の冷却水との間で
熱交換を行うものである。ケーシング８４内部は一対の
エンドプレート８５，８６及び隔壁９５で仕切られ、こ
れにより入口側ガス室８７、水室８８、反転ガス室８９
及び出口側ガス室９０が区画形成される。エンドプレー
ト８５，８６には複数の冷却管９１が掛け渡され、冷却
管９１は下側のものが反転ガス室８９に向かうガス流路
として、上側のものが出口側ガス室９０に向かうガス流
路として使用される。一端側のエンドプレート８５のう
ち、入口側ガス室８７を区画する下側部分が入口側エン
ドプレート９２をなす。一端側のエンドプレート８５近
傍には冷却水導入口９３が、他端側のエンドプレート８
６近傍には冷却水導出口９４が、それぞれ開口されてい
る。
【００４５】この２パス方式のクーラの場合だと、入口
側ガス室８７の高温ガスで隔壁９５が温められてしま
い、出口側ガス室９０の低温ガスが温められてしまうと
いう問題がある。またこの場合だと、一端側のエンドプ
レート８５も高温ガスで加熱されてしまい、低温ガスが
それを差し掛かる際に温められてしまう。
【００４６】そこでこれを解決するため、図１２に示す
ように、クーラ入口側に図４と同様の構成を適用すれば
上記問題を解決できる。即ち、下側の冷却管９１が一端
側のエンドプレート８５（入口側エンドプレート９２）
からガス入口側に突出されて空冷されるため、そのエン
ドプレート８５の温度を下げられ、エンドプレート８５
による低温ガスの加熱を抑制できる。また入口側ガス室
８７と出口側ガス室９０とを互いに離間された別個のタ
ンクケーシング９６，９７で区画したため、入口側ガス
室８７の高温ガスによる出口側ガス室９０の低温ガスの
加熱を防止できる。ここで図１３に示すように、図３に
示した構成を入口側の冷却管９１に適用することは当然
可能である。
【００４７】本発明は他にも様々な実施の形態が考えら
れ、上記実施の形態を適当に組み合わせることも可能で
ある。
【００４８】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【００４９】（１） 入口側エンドプレート近傍におけ
る冷却水の沸騰を防止でき、冷却性能を高められる。
【００５０】（２） ガス温、ガス流量増大に伴うクー
ラの使用制限が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＥＧＲクーラの要部を示す縦断側
面図である。
【図２】ＥＧＲクーラの変形例を示す縦断側面図であ
る。
【図３】ＥＧＲクーラの変形例を示す縦断側面図であ
る。
【図４】ＥＧＲクーラの変形例を示す縦断側面図であ
る。
【図５】ＥＧＲクーラの変形例を示す側面図である。
【図６】ＥＧＲクーラの変形例を示す側面図である。
【図７】ＥＧＲクーラの変形例を示す側面図である。
【図８】ＥＧＲクーラの変形例を示す側面図である。
【図９】ＥＧＲクーラの変形例を示す拡大縦断側面図で
ある。
【図１０】ＥＧＲクーラの変形例を示す縦断側面図であ
る。
【図１１】ＥＧＲクーラの変形例を示す縦断側面図であ
る。
【図１２】ＥＧＲクーラの変形例を示す縦断側面図であ
る。
【図１３】ＥＧＲクーラの変形例を示す拡大縦断側面図
である。
【図１４】ＥＧＲクーラが適用されるエンジンの構成図
である。
【図１５】従来のＥＧＲクーラを示す縦断側面図であ
る。
【図１６】図１５のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１７】従来のＥＧＲクーラを示し、(a) は概略側面
図（冷却管省略）、(b) は(a) のＹ−Ｙ線断面図であ
る。
【図１８】従来のＥＧＲクーラにおける蒸気の通過経路
を示す概略側面図である。
【図１９】従来のＥＧＲクーラにおける蒸気領域を示す
概略側面図である。
【符号の説明】
１ ＥＧＲクーラ ７，８７ 入口側ガス室 ８ 水室 ９，９２ 入口側エンドプレート ９ａ 端面 １０，９１ 冷却管 １０ａ 入口側端部 １０ｂ 入口端 １０ｃ 露出部 １０ｄ 突出部 １３ 伝熱プレート １６，１７ 放熱フィン １８ 保護筒 ２０ スリット ２１ 入口側水室 Ｅ 離間距離 Ｌ 乱流区間 Ｔ 厚さ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＥＧＲガス入口側のエンドプレートに複
    数の冷却管を挿通させて固着し、上記エンドプレートの
    水室側の端面と上記冷却管の入口端とを、乱流区間の長
    さ以上に離間したことを特徴とするＥＧＲクーラ。
  2. 【請求項２】 上記エンドプレートが上記長さ以上の厚
    さを有する請求項１記載のＥＧＲクーラ。
  3. 【請求項３】 上記エンドプレートが上記冷却管を外部
    に露出させるためのスリットを有する請求項１又は２記
    載のＥＧＲクーラ。
  4. 【請求項４】 上記冷却管が上記エンドプレートからガ
    ス入口側に突出される請求項１乃至３いずれかに記載の
    ＥＧＲクーラ。
  5. 【請求項５】 上記冷却管の入口側端部が漏斗状に拡径
    される請求項４記載のＥＧＲクーラ。
  6. 【請求項６】 上記冷却管の突出部が伝熱プレートによ
    り連結される請求項４又は５記載のＥＧＲクーラ。
  7. 【請求項７】 上記エンドプレートからガス入口側に所
    定距離離間されてガス室が設けられ、上記冷却管が上記
    エンドプレートと上記ガス室とを結び且つそれらの間で
    外部に露出される請求項１乃至６いずれかに記載のＥＧ
    Ｒクーラ。
  8. 【請求項８】 上記冷却管の露出部に放熱フィンが設け
    られる請求項１乃至７いずれかに記載のＥＧＲクーラ。
  9. 【請求項９】 上記冷却管の露出部が保護筒で覆われる
    請求項１乃至８いずれかに記載のＥＧＲクーラ。
  10. 【請求項１０】 上記エンドプレートからガス入口側に
    所定距離離間されてガス室が設けられ、上記冷却管が上
    記エンドプレートと上記ガス室とを結ぶと共に、上記エ
    ンドプレートと上記ガス室との間に冷却液室が設けられ
    た請求項１乃至６いずれかに記載のＥＧＲクーラ。
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