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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022157211
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】ＥＧＲクーラ
(51)【国際特許分類】
F02M 26/35 20160101AFI20221006BHJP
F02M 26/50 20160101ALI20221006BHJP
F02M 26/30 20160101ALI20221006BHJP
F02M 26/22 20160101ALI20221006BHJP
F28F 23/02 20060101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
F02M26/35 A
F02M26/50 321
F02M26/30
F02M26/22
F28F23/02 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021061310
(22)【出願日】2021-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000113942
【氏名又は名称】マルヤス工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078721
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
(74)【代理人】
【識別番号】100121142
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 恭一
(72)【発明者】
【氏名】藤井 佑輔
(72)【発明者】
【氏名】榊原 康文
【テーマコード（参考）】
3G062
【Ｆターム（参考）】
3G062CA01
3G062ED08
3G062ED10
3G062GA08
(57)【要約】
【課題】短時間でＥＧＲシステムを始動可能なＥＧＲクーラを提供することにある。
【解決手段】ＥＧＲクーラ１は、ヘッドブロックの排気側と吸気側とを接続するＥＧＲ流路に設けられ、アウターケース２内部に、ＥＧＲ流路を流れる排気が流通する第１流路８と、排気との間で熱交換を行う冷却水が流通する第２流路９とを備え、第２流路９に、相変化によって発熱する酢酸ナトリウム三水和物を貯蔵するための貯蔵タンク１０が設けられ、貯蔵タンク１０に貯蔵された酢酸ナトリウム三水和物の相変化を促す超音波晶析装置が設けられる。
【選択図】図３
【解決手段】ＥＧＲクーラ１は、ヘッドブロックの排気側と吸気側とを接続するＥＧＲ流路に設けられ、アウターケース２内部に、ＥＧＲ流路を流れる排気が流通する第１流路８と、排気との間で熱交換を行う冷却水が流通する第２流路９とを備え、第２流路９に、相変化によって発熱する酢酸ナトリウム三水和物を貯蔵するための貯蔵タンク１０が設けられ、貯蔵タンク１０に貯蔵された酢酸ナトリウム三水和物の相変化を促す超音波晶析装置が設けられる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃焼機関の排気側と吸気側とを接続する排気再循環路に設けられ、アウターケース内部に、前記排気再循環路を流れる第１流体が流通する第１流路と、前記第１流体との間で熱交換を行う第２流体が流通する第２流路とを備えるＥＧＲクーラであって、
前記第２流路に、相変化に伴って発熱する潜熱蓄熱材を貯蔵するための貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに貯蔵された前記潜熱蓄熱材の相変化を促す相変化手段とが設けられることを特徴とするＥＧＲクーラ。
前記第２流路に、相変化に伴って発熱する潜熱蓄熱材を貯蔵するための貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに貯蔵された前記潜熱蓄熱材の相変化を促す相変化手段とが設けられることを特徴とするＥＧＲクーラ。
【請求項2】
前記貯蔵タンクは、前記第１流路と離間して設けられることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。
【請求項3】
前記貯蔵タンクは、外面に凹部及び凸部の少なくとも何れかが１つ以上形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲクーラ。
【請求項4】
前記貯蔵タンクは、前記潜熱蓄熱材を充填及び排出する充填孔及び排出孔を備え、
前記充填孔及び前記排出孔は、前記アウターケースの外部に延びることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＥＧＲクーラ。
前記充填孔及び前記排出孔は、前記アウターケースの外部に延びることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＥＧＲクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃焼機関のＥＧＲ流路に設けられるＥＧＲクーラに関する。
【背景技術】
【0002】
内燃焼機関の排気の一部を吸気側へ再循環する排気再循環（ＥＧＲ，Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムにおいて、再循環する排気（ＥＧＲガス）を冷却するため、内燃焼機関の排気路から分岐して吸気路へ繋がるＥＧＲ流路にＥＧＲクーラを設置することがある。ＥＧＲクーラは、内燃焼機関の冷却媒体とＥＧＲガスとの間で熱交換を行う熱交換器として構成される。ＥＧＲシステムの導入は、燃費改善やＮＯｘ低減による排気ガス規制対応等に効果的と言える。
一方、低温環境下等の理由から冷却媒体が低温の時には、ＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換時に、ＥＧＲクーラ内でＥＧＲガス内の水分の凝縮が発生することがある。凝縮水の発生は、ＥＧＲクーラやＥＧＲ流路等の金属部品の腐食原因、ＥＧＲ流路を介した内燃焼機関各部（例えばインテークマニホールド等）への凝縮水流入による内燃焼機関の失火原因等になり得る。そのため、現状、ＥＧＲクーラの冷却媒体温度が規定温度以上であることがＥＧＲシステムの始動条件の１つとなっている。これにより、内燃焼機関の始動から冷却媒体が規定温度まで昇温する間は、ＥＧＲシステムを活用することができなかった。
一方、凝縮水の発生を防止する技術として、例えば、特許文献１には、ＥＧＲクーラに供給される冷却水を、ＥＧＲクーラへの供給前に排気熱回収器で温めると共に、各種センサによる各部の温度等の計測とＥＧＲクーラへの冷却水の供給量の調節とにより、ＥＧＲクーラの適切な温度調整を行い、凝縮水の発生を防止する技術が記載されている。
一方、低温環境下等の理由から冷却媒体が低温の時には、ＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換時に、ＥＧＲクーラ内でＥＧＲガス内の水分の凝縮が発生することがある。凝縮水の発生は、ＥＧＲクーラやＥＧＲ流路等の金属部品の腐食原因、ＥＧＲ流路を介した内燃焼機関各部（例えばインテークマニホールド等）への凝縮水流入による内燃焼機関の失火原因等になり得る。そのため、現状、ＥＧＲクーラの冷却媒体温度が規定温度以上であることがＥＧＲシステムの始動条件の１つとなっている。これにより、内燃焼機関の始動から冷却媒体が規定温度まで昇温する間は、ＥＧＲシステムを活用することができなかった。
一方、凝縮水の発生を防止する技術として、例えば、特許文献１には、ＥＧＲクーラに供給される冷却水を、ＥＧＲクーラへの供給前に排気熱回収器で温めると共に、各種センサによる各部の温度等の計測とＥＧＲクーラへの冷却水の供給量の調節とにより、ＥＧＲクーラの適切な温度調整を行い、凝縮水の発生を防止する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－７６３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の発明は、ＥＧＲクーラに供給される冷却水を排気熱により加熱することで、凝縮水の発生を防止しているが、排気による冷却水の昇温が必要であるため、内燃焼機関の始動から冷却水の昇温までに一定時間が必要であり、凝縮水の発生防止のためにより効率的な技術が望まれている。
【0005】
そこで、本発明の目的は、短時間でＥＧＲシステムを始動可能なＥＧＲクーラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃焼機関の排気側と吸気側とを接続する排気再循環路に設けられ、アウターケース内部に、排気再循環路を流れる第１流体が流通する第１流路と、第１流体との間で熱交換を行う第２流体が流通する第２流路とを備えるＥＧＲクーラであって、第２流路に、相変化によって発熱する潜熱蓄熱材を貯蔵するための貯蔵タンクと、貯蔵タンクに貯蔵された潜熱蓄熱材の相変化を促す相変化手段とが設けられることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、貯蔵タンクは、第１流路と離間して設けられることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、貯蔵タンクは、外面に凹部及び凸部の少なくとも何れかが１つ以上形成されることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、貯蔵タンクは、潜熱蓄熱材を充填及び排出する充填孔及び排出孔を備え、充填孔及び排出孔は、アウターケースの外部に延びることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、貯蔵タンクは、第１流路と離間して設けられることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、貯蔵タンクは、外面に凹部及び凸部の少なくとも何れかが１つ以上形成されることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、貯蔵タンクは、潜熱蓄熱材を充填及び排出する充填孔及び排出孔を備え、充填孔及び排出孔は、アウターケースの外部に延びることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
請求項１に記載の発明によれば、内燃焼機関の始動と共に、潜熱蓄熱材に、相変化手段による強制的な相変化を促して発熱させることで、貯蔵タンクと接する第２流路内部の第２流体を昇温できると共に、この間にＥＧＲクーラ外部の第２流体は内燃焼機関の発熱により昇温されるため、より短時間で第２流体の昇温が可能となる。これにより、ＥＧＲシステムの始動までの時間を短縮できる。
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加え、第１流路を流通する第１流体の熱の貯蔵タンクへの直接的な伝熱を防止できる。これにより、第１流体の温度に起因する潜熱蓄熱材の熱劣化を防止することができる。
請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加え、貯蔵タンクと第２流路との接触面積が増加するため、潜熱蓄熱材の発熱の第２流体への伝熱効率を向上させることができる。また、貯蔵タンクの剛性を低下させることができるため、潜熱蓄熱材の相変化に伴う体積変化に貯蔵タンクが追従し、貯蔵タンク内における負圧の発生を抑制できることから、負圧による貯蔵タンク内への空気の侵入等を防止できる。
請求項４に記載の発明によれば、上記効果に加え、アウターケース外部まで充填孔及び排出孔が延びることで、ＥＧＲクーラのＥＧＲ流路への組み付け後にも、容易に潜熱蓄熱材の補充、入れ替えが行える。また、充填孔及び排出孔を介することで、ＥＧＲクーラ外部のスペースを利用して、種々の相変化手段等を取り付けることが可能である。
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加え、第１流路を流通する第１流体の熱の貯蔵タンクへの直接的な伝熱を防止できる。これにより、第１流体の温度に起因する潜熱蓄熱材の熱劣化を防止することができる。
請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加え、貯蔵タンクと第２流路との接触面積が増加するため、潜熱蓄熱材の発熱の第２流体への伝熱効率を向上させることができる。また、貯蔵タンクの剛性を低下させることができるため、潜熱蓄熱材の相変化に伴う体積変化に貯蔵タンクが追従し、貯蔵タンク内における負圧の発生を抑制できることから、負圧による貯蔵タンク内への空気の侵入等を防止できる。
請求項４に記載の発明によれば、上記効果に加え、アウターケース外部まで充填孔及び排出孔が延びることで、ＥＧＲクーラのＥＧＲ流路への組み付け後にも、容易に潜熱蓄熱材の補充、入れ替えが行える。また、充填孔及び排出孔を介することで、ＥＧＲクーラ外部のスペースを利用して、種々の相変化手段等を取り付けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】ＥＧＲクーラを示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。
【図2】ＥＧＲクーラを示す右側面図である。
【図3】ＥＧＲクーラのアウターケース前面を取り外した状態を示す分解説明図である。
【図5】超音波晶析装置を取り付けた状態のＥＧＲクーラを示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図7】内燃焼機関におけるＥＧＲシステムに関連する部分を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明のＥＧＲクーラの実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ＥＧＲクーラを示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。図２は、ＥＧＲクーラを示す右側面図である。
なお、説明の簡単のため、以下、図１（ａ）における紙面側を前、紙面左側を左、紙面右側を右、紙面上側を上、紙面下側を下として説明する。
ＥＧＲクーラ１は、エンジン等の内燃焼機関Ｅ（図７）に設けられる排気再循環路としてのＥＧＲ流路１８（図７）に配置される。ＥＧＲクーラ１は、図１（ａ）に示すように、アウターケース２と、アウターケース２の正面左上に、第２流体としての冷却水の排出孔３が設けられている。アウターケース２の背面右下には、図１（ｂ）に示すように、冷却水の導入孔４が設けられている。アウターケース２の上面には、貯蔵タンク１０（図３）への潜熱蓄熱材の充填及び排出を行うための充填孔５及び排出孔６が上方に向けて突出している。後述のように、本発明のＥＧＲクーラ１は、貯蔵タンク１０に充填された潜熱蓄熱材の相変化により生じる発熱を利用する。
図１は、ＥＧＲクーラを示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。図２は、ＥＧＲクーラを示す右側面図である。
なお、説明の簡単のため、以下、図１（ａ）における紙面側を前、紙面左側を左、紙面右側を右、紙面上側を上、紙面下側を下として説明する。
ＥＧＲクーラ１は、エンジン等の内燃焼機関Ｅ（図７）に設けられる排気再循環路としてのＥＧＲ流路１８（図７）に配置される。ＥＧＲクーラ１は、図１（ａ）に示すように、アウターケース２と、アウターケース２の正面左上に、第２流体としての冷却水の排出孔３が設けられている。アウターケース２の背面右下には、図１（ｂ）に示すように、冷却水の導入孔４が設けられている。アウターケース２の上面には、貯蔵タンク１０（図３）への潜熱蓄熱材の充填及び排出を行うための充填孔５及び排出孔６が上方に向けて突出している。後述のように、本発明のＥＧＲクーラ１は、貯蔵タンク１０に充填された潜熱蓄熱材の相変化により生じる発熱を利用する。
【0010】
また、図２に示すように、アウターケース２の両側面は開放されており、両側面は、ＥＧＲ流路１８（図７）と接続するための接続部７として機能する。アウターケース２の内部には、第１流体である内燃焼機関Ｅの排気が流通する第１流路８が設けられている。第１流路８には、左右に延びる多数のフィンＦが設けられ、これにより、排気と冷却水との間の熱交換効率が向上できる。
【0011】
図３は、ＥＧＲクーラのアウターケース前面を取り外した状態を示す分解説明図である。図４は、ＥＧＲクーラを示す説明図であって、（ａ）は図１のＡ－Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ－Ｂ線断面図である。
アウターケース２の内部には、第１流路８に加え、図３，４に示すように、潜熱蓄熱材を貯蔵するための貯蔵タンク１０が設けられている。また、図４（ａ）に示すように、第１流路８及び貯蔵タンク１０と、アウターケース２との間は、冷却水が流通するための第２流路９として機能する。
貯蔵タンク１０は、前面及び背面に、凹部として左右方向へ延びる凹状のリブ１１が複数形成されている。また、貯蔵タンク１０の上面には、アウターケース２の外部まで延びる充填孔５及び排出孔６が延設されている。貯蔵タンク１０と充填孔５及び排出孔６との連結部には、凸部として上方に向けて突出するリブ１２が形成されている。
リブ１１，１２を設けることで、貯蔵タンク１０と第２流路９との接触面積が増加するため、潜熱蓄熱材の発熱の第２流体９への伝熱効率を向上させることができる。また、貯蔵タンク１０の剛性が低下させることができるため、潜熱蓄熱材の相変化に伴う体積変化に貯蔵タンク１０が追従し、貯蔵タンク１０内における負圧の発生を抑制できることから、負圧による貯蔵タンク１０内への空気の侵入等を防止できる。さらに、充填孔５及び排出孔６との連結部にリブ１２を設ける事で、潜熱蓄熱材の体積変化に貯蔵タンク１０が追従し、貯蔵タンク１０内における負圧の発生を防止できると共に、潜熱蓄熱材の充填時に、貯蔵タンク１０に空気が残留することを防止できる。
アウターケース２の内部には、第１流路８に加え、図３，４に示すように、潜熱蓄熱材を貯蔵するための貯蔵タンク１０が設けられている。また、図４（ａ）に示すように、第１流路８及び貯蔵タンク１０と、アウターケース２との間は、冷却水が流通するための第２流路９として機能する。
貯蔵タンク１０は、前面及び背面に、凹部として左右方向へ延びる凹状のリブ１１が複数形成されている。また、貯蔵タンク１０の上面には、アウターケース２の外部まで延びる充填孔５及び排出孔６が延設されている。貯蔵タンク１０と充填孔５及び排出孔６との連結部には、凸部として上方に向けて突出するリブ１２が形成されている。
リブ１１，１２を設けることで、貯蔵タンク１０と第２流路９との接触面積が増加するため、潜熱蓄熱材の発熱の第２流体９への伝熱効率を向上させることができる。また、貯蔵タンク１０の剛性が低下させることができるため、潜熱蓄熱材の相変化に伴う体積変化に貯蔵タンク１０が追従し、貯蔵タンク１０内における負圧の発生を抑制できることから、負圧による貯蔵タンク１０内への空気の侵入等を防止できる。さらに、充填孔５及び排出孔６との連結部にリブ１２を設ける事で、潜熱蓄熱材の体積変化に貯蔵タンク１０が追従し、貯蔵タンク１０内における負圧の発生を防止できると共に、潜熱蓄熱材の充填時に、貯蔵タンク１０に空気が残留することを防止できる。
【0012】
貯蔵タンク１０は、アウターケース２の内部において、４本のステー１３によって第１流路８と離間して固定される。ステー１３自身は、アウターケース２の両側面において第２流路９を塞ぐキャップ１４に固定されている。よって、第１流路８を流通する排気の熱の貯蔵タンク１０への直接的な伝熱を防止できる。これにより、排気の温度に起因する潜熱蓄熱材の熱劣化を防止することができる。
また、ステー１３には、曲げ点１３ａが形成され、キャップ１４の両側面方向の第２流路９を塞いでいる平板部分には、図示しない曲げ点及びリブが形成されている。このように、排気の熱が伝熱しやすいステー１３及びキャップ１４に曲げ点及びリブを形成することにより、ステー１３及びキャップ１４に生じる熱応力を分散させることができるため、熱応力により貯蔵タンク１０が受ける機械的ストレスを低減させることができる。
また、ステー１３には、曲げ点１３ａが形成され、キャップ１４の両側面方向の第２流路９を塞いでいる平板部分には、図示しない曲げ点及びリブが形成されている。このように、排気の熱が伝熱しやすいステー１３及びキャップ１４に曲げ点及びリブを形成することにより、ステー１３及びキャップ１４に生じる熱応力を分散させることができるため、熱応力により貯蔵タンク１０が受ける機械的ストレスを低減させることができる。
【0013】
図５は、超音波晶析装置を取り付けた状態のＥＧＲクーラを示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。図６は、超音波晶析装置を取り付けた状態のＥＧＲクーラを示す説明図であって、図５（ｂ）のＣ－Ｃ線断面図である。
ＥＧＲクーラ１は、貯蔵タンク１０へ潜熱蓄熱材を充填した後、図５，６に示すように、貯蔵タンク１０の充填孔５に相変化手段としての超音波晶析装置１５が取り付けられる。一方、排出孔６には、栓Ｓが取り付けられ、貯蔵タンク１０は封止される。なお、超音波晶析装置１５が、排出孔６に取り付けられ、蓋Ｓが、充填孔５に取り付けられても良い。貯蔵タンク１０内部に向けて延びる振動部１５ａは、超音波振動運動が可能であり、当該超音波振動運動によって、強制的に潜熱蓄熱材の相変化を促進させる。
本実施例のＥＧＲクーラ１では、貯蔵タンク１０に充填する潜熱蓄熱材として、酢酸ナトリウム三水和物を使用する。常温において過冷却状態の液相である酢酸ナトリウム三水和物に、超音波振動装置１５を用いて超音波振動運動による刺激を与えて、酢酸ナトリウム三水和物の液相から固相への相変化を促し、発生する凝固熱を利用することで、第２流路９内の冷却水を昇温させることができる。
ＥＧＲクーラ１は、貯蔵タンク１０へ潜熱蓄熱材を充填した後、図５，６に示すように、貯蔵タンク１０の充填孔５に相変化手段としての超音波晶析装置１５が取り付けられる。一方、排出孔６には、栓Ｓが取り付けられ、貯蔵タンク１０は封止される。なお、超音波晶析装置１５が、排出孔６に取り付けられ、蓋Ｓが、充填孔５に取り付けられても良い。貯蔵タンク１０内部に向けて延びる振動部１５ａは、超音波振動運動が可能であり、当該超音波振動運動によって、強制的に潜熱蓄熱材の相変化を促進させる。
本実施例のＥＧＲクーラ１では、貯蔵タンク１０に充填する潜熱蓄熱材として、酢酸ナトリウム三水和物を使用する。常温において過冷却状態の液相である酢酸ナトリウム三水和物に、超音波振動装置１５を用いて超音波振動運動による刺激を与えて、酢酸ナトリウム三水和物の液相から固相への相変化を促し、発生する凝固熱を利用することで、第２流路９内の冷却水を昇温させることができる。
【0014】
続いて、上記のようなＥＧＲクーラ１を用いた内燃焼機関の一例を示す。
図７は、内燃焼機関におけるＥＧＲシステムに関連する部分を示す説明図である。
内燃焼機関Ｅは、図７に示すように、図示しないシリンダヘッドが収まるヘッドブロック１６と、排気流路１７ａによってヘッドブロック１６の排気側に接続する触媒Ｃと、さらに触媒Ｃから下流へ延びる排気流路１７ｂとを備える。排気流路１７ｂは、ＥＧＲ流路１８に分岐し、ＥＧＲ流路１８の途中にＥＧＲクーラ１が配置される。ＥＧＲ流路１８は、ＥＧＲクーラ１の接続部７に接続される。また、ＥＧＲクーラ１から延びるＥＧＲ流路１８の下流側は、途中にＥＧＲバルブ１９が設けられ、さらに下流でヘッドブロック１６の吸気側に接続される。これにより、ヘッドブロック１６からの排気が循環可能即ちＥＧＲシステムを利用可能な流路となる。なお、ＥＧＲバルブ１９は、冷却水路２１ｄに冷却水が流通することにより解放され、ＥＧＲ流路１８に排気が流通可能となる。
図７は、内燃焼機関におけるＥＧＲシステムに関連する部分を示す説明図である。
内燃焼機関Ｅは、図７に示すように、図示しないシリンダヘッドが収まるヘッドブロック１６と、排気流路１７ａによってヘッドブロック１６の排気側に接続する触媒Ｃと、さらに触媒Ｃから下流へ延びる排気流路１７ｂとを備える。排気流路１７ｂは、ＥＧＲ流路１８に分岐し、ＥＧＲ流路１８の途中にＥＧＲクーラ１が配置される。ＥＧＲ流路１８は、ＥＧＲクーラ１の接続部７に接続される。また、ＥＧＲクーラ１から延びるＥＧＲ流路１８の下流側は、途中にＥＧＲバルブ１９が設けられ、さらに下流でヘッドブロック１６の吸気側に接続される。これにより、ヘッドブロック１６からの排気が循環可能即ちＥＧＲシステムを利用可能な流路となる。なお、ＥＧＲバルブ１９は、冷却水路２１ｄに冷却水が流通することにより解放され、ＥＧＲ流路１８に排気が流通可能となる。
【0015】
また、内燃焼機関Ｅでは、冷却水がヘッドブロック１６及びＥＧＲクーラ１を循環する。ポンプ２０とヘッドブロック１６とが、冷却水路２１ａによって接続され、ヘッドブロック１６とＥＧＲクーラ１とが、冷却水路２１ｂによって接続される。冷却水路２１ｂには、サーモスタットを備えるフロートコントローラバルブ２２が設けられており、フロートコントローラバルブ２２において冷却水路２１ｂは、ＥＧＲクーラ１まで延びる冷却水路２１ｃと、ポンプ２０へ冷却水を返送するバイパス流路２３とに分岐している。フローコントローラバルブ２２は、サーモスタッドにより、冷却水路２１ｂを流通する冷却水が、６５℃前後の所定温度以下の場合は、ＥＧＲクーラ１への流路を閉じ、バイパス流路２３に冷却水を誘導する。一方、冷却水路２１ｂを流通する冷却水が所定温度より高い場合は、バイパス流路２３への流路を閉じ、冷却水路２１ｃに冷却水を誘導する。
一方、ＥＧＲクーラ１の下流には、冷却水路２１ｄが設けられ、冷却水路２１ｄは、バイパス流路２３に接続する。これにより、ポンプ２０からの冷却水がヘッドブロック１６及びＥＧＲクーラ１を介して循環可能な流路となる。また、冷却水路２１ｄは、ＥＧＲクーラ１とバイパス流路２３への接続点との間で、ＥＧＲバルブ１９に接続している。
一方、ＥＧＲクーラ１の下流には、冷却水路２１ｄが設けられ、冷却水路２１ｄは、バイパス流路２３に接続する。これにより、ポンプ２０からの冷却水がヘッドブロック１６及びＥＧＲクーラ１を介して循環可能な流路となる。また、冷却水路２１ｄは、ＥＧＲクーラ１とバイパス流路２３への接続点との間で、ＥＧＲバルブ１９に接続している。
【0016】
続いて、ＥＧＲシステム即ちＥＧＲ流路１８を介した排気の循環について説明する。
内燃焼機関Ｅの始動と共に、ＥＧＲクーラ１に取り付けられた超音波振動装置１５が始動し、貯蔵タンク１０内の酢酸ナトリウム三水和物の相変化を促し、その凝固熱を利用して貯蔵タンク１０と接する第２流路９の冷却水の温度を昇温させる。また、内燃焼機関Ｅの始動時には、ＥＧＲクーラ１へ流入しようとするヘッドブロック１６からの冷却水は所定温度以下であるため、冷却水は、フローコントローラバルブ２２によりバイパス流路２３へ誘導される。そのため、第２流路９内部の冷却水を昇温している間、バイパス流路２３を循環する冷却水は、ヘッドブロック１６の発熱により昇温される。
バイパス流路２３を循環する冷却水が所定温度まで昇温されると、フローコントローラバルブ２２は、冷却水路２１ｂの接続先をバイパス流路２３から冷却水路２１ｃに切り替える。これにより、ＥＧＲクーラ１内の第２流路９にヘッドブロック１６から流出する昇温された冷却水が流通することとなる。ＥＧＲクーラ１に冷却水が流通したことにより、ＥＧＲバルブ１９が解放され、冷却水はヘッドブロック１６及びＥＧＲクーラ１を介して循環する。また、ＥＧＲバルブ１９が解放されたことにより、ＥＧＲ流路１８が解放されるため、排気の循環が可能となる。即ち、ＥＧＲシステムが始動する。
このように、内燃焼機関Ｅの始動と共に、酢酸ナトリウム三水和物に、超音波晶析装置１５による強制的な相変化を促して凝固熱を発生させることで、貯蔵タンク１０と接する第２流路９内部の冷却水を昇温でき、この間に、バイパス流路２３を循環するＥＧＲクーラ１外部の冷却水がヘッドブロック１６の発熱により昇温されるため、より短時間で冷却水の昇温が可能となる。これにより、ＥＧＲシステムの始動までの時間を短縮できる。
内燃焼機関Ｅの始動と共に、ＥＧＲクーラ１に取り付けられた超音波振動装置１５が始動し、貯蔵タンク１０内の酢酸ナトリウム三水和物の相変化を促し、その凝固熱を利用して貯蔵タンク１０と接する第２流路９の冷却水の温度を昇温させる。また、内燃焼機関Ｅの始動時には、ＥＧＲクーラ１へ流入しようとするヘッドブロック１６からの冷却水は所定温度以下であるため、冷却水は、フローコントローラバルブ２２によりバイパス流路２３へ誘導される。そのため、第２流路９内部の冷却水を昇温している間、バイパス流路２３を循環する冷却水は、ヘッドブロック１６の発熱により昇温される。
バイパス流路２３を循環する冷却水が所定温度まで昇温されると、フローコントローラバルブ２２は、冷却水路２１ｂの接続先をバイパス流路２３から冷却水路２１ｃに切り替える。これにより、ＥＧＲクーラ１内の第２流路９にヘッドブロック１６から流出する昇温された冷却水が流通することとなる。ＥＧＲクーラ１に冷却水が流通したことにより、ＥＧＲバルブ１９が解放され、冷却水はヘッドブロック１６及びＥＧＲクーラ１を介して循環する。また、ＥＧＲバルブ１９が解放されたことにより、ＥＧＲ流路１８が解放されるため、排気の循環が可能となる。即ち、ＥＧＲシステムが始動する。
このように、内燃焼機関Ｅの始動と共に、酢酸ナトリウム三水和物に、超音波晶析装置１５による強制的な相変化を促して凝固熱を発生させることで、貯蔵タンク１０と接する第２流路９内部の冷却水を昇温でき、この間に、バイパス流路２３を循環するＥＧＲクーラ１外部の冷却水がヘッドブロック１６の発熱により昇温されるため、より短時間で冷却水の昇温が可能となる。これにより、ＥＧＲシステムの始動までの時間を短縮できる。
【0017】
上記形態のＥＧＲクーラ１は、ヘッドブロック１６の排気側と吸気側とを接続するＥＧＲ流路１８に設けられ、アウターケース２内部に、ＥＧＲ流路１８を流れる排気が流通する第１流路８と、排気との間で熱交換を行う冷却水が流通する第２流路９とを備え、第２流路９に、相変化によって発熱する酢酸ナトリウム三水和物を貯蔵するための貯蔵タンク１０が設けられ、貯蔵タンク１０に貯蔵された酢酸ナトリウム三水和物の相変化を促す超音波晶析装置１５が設けられる。
このようにして構成されるＥＧＲクーラ１によれば、内燃焼機関Ｅの始動と共に、酢酸ナトリウム三水和物に、超音波晶析装置１５による強制的に相変化を促して凝固熱を発生させることで、貯蔵タンク１０と接する第２流路９内部の冷却水を昇温できると共に、この間に、バイパス流路２３を循環するＥＧＲクーラ１外部の冷却水はヘッドブロック１６の発熱により昇温されるため、より短時間で冷却水の昇温が可能となる。これにより、ＥＧＲシステムの始動までの時間を短縮できる。
このようにして構成されるＥＧＲクーラ１によれば、内燃焼機関Ｅの始動と共に、酢酸ナトリウム三水和物に、超音波晶析装置１５による強制的に相変化を促して凝固熱を発生させることで、貯蔵タンク１０と接する第２流路９内部の冷却水を昇温できると共に、この間に、バイパス流路２３を循環するＥＧＲクーラ１外部の冷却水はヘッドブロック１６の発熱により昇温されるため、より短時間で冷却水の昇温が可能となる。これにより、ＥＧＲシステムの始動までの時間を短縮できる。
【0018】
また、貯蔵タンク１０は、第１流路８と離間して設けられる。
よって、第１流路８を流通する排気の熱の貯蔵タンク１０への直接的な伝熱を防止できる。これにより、排気の温度に起因する酢酸ナトリウム三水和物の熱劣化を防止することができる。
よって、第１流路８を流通する排気の熱の貯蔵タンク１０への直接的な伝熱を防止できる。これにより、排気の温度に起因する酢酸ナトリウム三水和物の熱劣化を防止することができる。
【0019】
また、貯蔵タンク１０は、外面に凹部及び凸部としての複数のリブ１１，１２が形成される。
よって、貯蔵タンク１０と第２流路９との接触面積が増加するため、酢酸ナトリウム三水和物の発熱の冷却水への伝熱効率を向上させることができる。また、貯蔵タンク１０の剛性を低下させることができるため、酢酸ナトリウム三水和物の相変化に伴う体積変化に貯蔵タンク１０が追従し、貯蔵タンク１０内における負圧の発生を抑制できることから、負圧による貯蔵タンク１０内への空気の侵入等を防止できる。
よって、貯蔵タンク１０と第２流路９との接触面積が増加するため、酢酸ナトリウム三水和物の発熱の冷却水への伝熱効率を向上させることができる。また、貯蔵タンク１０の剛性を低下させることができるため、酢酸ナトリウム三水和物の相変化に伴う体積変化に貯蔵タンク１０が追従し、貯蔵タンク１０内における負圧の発生を抑制できることから、負圧による貯蔵タンク１０内への空気の侵入等を防止できる。
【0020】
また、貯蔵タンク１０は、酢酸ナトリウム三水和物を充填及び排出する充填孔５及び排出孔６を備え、充填孔５及び排出孔６は、アウターケース２の外部に延びる。
よって、アウターケース２の外部まで充填孔５及び排出孔６が延びることで、ＥＧＲクーラ１のＥＧＲ流路１８への組み付け後にも、容易に酢酸ナトリウム三水和物の補充、入れ替えが行える。また、充填孔５及び排出孔６を介することで、ＥＧＲクーラ１外部のスペースを利用して、超音波晶析装置１５等を取り付けることが可能である。
よって、アウターケース２の外部まで充填孔５及び排出孔６が延びることで、ＥＧＲクーラ１のＥＧＲ流路１８への組み付け後にも、容易に酢酸ナトリウム三水和物の補充、入れ替えが行える。また、充填孔５及び排出孔６を介することで、ＥＧＲクーラ１外部のスペースを利用して、超音波晶析装置１５等を取り付けることが可能である。
【0021】
以上は、本発明を図示例に基づいて説明したものであり、その技術範囲はこれに限定されるものではない。例えば、ＥＧＲクーラは、内燃焼機関の排気再循環路に配置されていればよく、排気再循環路自体の流路設計及び接続先は、限定されない。
また、第１流路及び第２流路は、それらの間で熱交換が可能であればその構造、設置数、接続先等は任意に設定可能である。
また、潜熱蓄熱材は、相変化に伴って発熱するものであればよく、酢酸ナトリウム三水和物に限定されず、例えば、ミョウバン、硫酸ナトリウム等を適用しても良い。
また、貯蔵タンクの凸部及び凹部は、その形状、形成箇所、形成数を任意に設定可能である。
また、充填孔及び排出孔は、アウターケース外部に延びていれば良く、アウターケース上部から突出することに限定されない。例えば、アウターケースの側面から延びていても良い。
また、充填孔及び排出孔に取り付けられる装置は、相変化手段以外にも、温度センサ等であっても良い。
また、相変化手段は、潜熱蓄熱材の相変化を促進できればよく、超音波晶析装置以外にも、機械的及び電気的刺激を与えるものであれば公知の手段を利用できる。添加剤によって相変化を促すものであってもよい。
また、ＥＧＲクーラを構成する各部の材質は、限定されない。
また、ＥＧＲシステムを構成する流路構成、及び接続先は、ＥＧＲシステムとして使用可能であれば任意に設計可能である。
また、第１流路及び第２流路は、それらの間で熱交換が可能であればその構造、設置数、接続先等は任意に設定可能である。
また、潜熱蓄熱材は、相変化に伴って発熱するものであればよく、酢酸ナトリウム三水和物に限定されず、例えば、ミョウバン、硫酸ナトリウム等を適用しても良い。
また、貯蔵タンクの凸部及び凹部は、その形状、形成箇所、形成数を任意に設定可能である。
また、充填孔及び排出孔は、アウターケース外部に延びていれば良く、アウターケース上部から突出することに限定されない。例えば、アウターケースの側面から延びていても良い。
また、充填孔及び排出孔に取り付けられる装置は、相変化手段以外にも、温度センサ等であっても良い。
また、相変化手段は、潜熱蓄熱材の相変化を促進できればよく、超音波晶析装置以外にも、機械的及び電気的刺激を与えるものであれば公知の手段を利用できる。添加剤によって相変化を促すものであってもよい。
また、ＥＧＲクーラを構成する各部の材質は、限定されない。
また、ＥＧＲシステムを構成する流路構成、及び接続先は、ＥＧＲシステムとして使用可能であれば任意に設計可能である。
【符号の説明】
【0022】
１・・ＥＧＲクーラ、２・・アウターケース、５・・充填孔、６・・排出孔、８・・第１流路、９・・第２流路、１０・・貯蔵タンク、１１・・リブ（凹部）、１２・・リブ（凸部、１５・・超音波晶析装置（相変化手段）、１８・・ＥＧＲ流路、Ｅ・・内燃焼機関。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】