JP4634291B2

JP4634291B2 - Ｅｇｒクーラ

Info

Publication number: JP4634291B2
Application number: JP2005347772A
Authority: JP
Inventors: 順大西; 芳和加藤; 俊道小林; 忠道青山
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-12-01
Also published as: JP2007154683A

Description

本発明は、排気ガスの一部をエンジンの吸気側に再循環させる系統に設けられ、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラに関する。

近年、自然環境の保護に対する社会的関心が高まる中、車輌等のエンジンから排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を削減させるため、車輌にＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を装着するケースが増えてきている。そして、このＥＧＲ装置には、エンジンにおける燃焼温度を低下させて窒素酸化物の生成量を低減させるため、排気ガスの一部をエンジンの吸気側に再循環させる系統に、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラが設けられている。

従来のＥＧＲクーラ１は、図５に示すように、複数並設された扁平チューブ２と、扁平チューブ２の外周を囲繞するように筒状に形成されたケース３と、ケース３の両端部に設けられ、各扁平チューブ２の両端部が貫設されたヘッダプレート４とから概略構成されている。そして、ケース３の周壁部の各端部にはそれぞれ冷却水入口管５と冷却水出口管６が接続され、ケース３の各開口端部にはそれぞれ排気ガス入口管７と排気ガス出口管８が接続されており、冷却水入口管５及び冷却水出口管６と排気ガス入口管７及び排気ガス出口管８は、高温の排気ガスによって冷却水が沸騰するのを防止するため、冷却水と排気ガスとが互いに並行に流通するように配置されている。

このような構成において、冷却水入口管５からケース３内に流入した冷却水は、排気ガス入口管７から排気ガス出口管８に向かって各扁平チューブ２内を流通する排気ガスとの間で熱交換を行い、排気ガスを冷却した後、冷却水出口管６から流出するようになっている。

しかしながら、上記した従来のＥＧＲクーラ１では、ケース３内に流入した冷却水が冷却水入口管５から冷却水出口管６に向かって最短経路で流通し易く、各扁平チューブ２の間に冷却水を均等に流通させることが難しいため、ケース３の内部で冷却水が局部的に沸騰し、ＥＧＲクーラの耐久性を高めることが困難であった。

そこで、最近では、ケースの内部全体に渡って冷却水を均等に流通させることを目的として、ケースの周壁部の一端部に環状の冷却水供給チャンバを外嵌装着すると共に、該冷却水供給チャンバに冷却水入口管を接続し、さらに、前記冷却水供給チャンバ内のケース部分に該冷却水供給チャンバの内部と前記ケースの内部とを連通する環状スリット孔を設けたＥＧＲクーラも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−６９０６４号公報

しかしながら、上記した特許文献１に開示された従来のＥＧＲクーラでは、環状の冷却水供給チャンバをケースの周壁部に外嵌装着するようになっているため、冷却水供給チャンバをケースの外形に合せて精度良く製作する必要があった。そのため、寸法管理を厳格に行わなければならず、製作に手間が掛かり、コスト増大の要因となっていた。

また、冷却水供給チャンバをケースの外周に渡って設けなければならないため、外形が大きくなり、設置スペースを確保するのが難しいといった問題もあった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、冷却水の局部沸騰を防止すると共にＥＧＲクーラの耐久性を高め、製作が容易で、コストの低減化及び小型化を図ることのできるＥＧＲクーラを提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するため、本発明は、複数並設されたチューブと、該チューブの外周を囲繞するように形成されたケースと、該ケースの両端部に設けられ、前記各チューブの両端部が貫設されたヘッダプレートとを備え、前記チューブ内を流通する排気ガスと、前記ケース内を流通する冷却水との間で熱交換を行うように構成されたＥＧＲクーラであって、基端部が前記ケースに接続されると共に、先端部に冷却水入口管が接続される冷却水供給チャンバを備えており、該冷却水供給チャンバは、前記先端部から前記基端部に向って漸次幅広となる形状を成し、該基端部の幅が前記ケースの幅に略等しくなるように形成されていることを特徴とする。

そして、前記冷却水入口管は、前記先端部から前記基端部に向う冷却水の流通方向に対してほぼ直交するように、前記冷却水供給チャンバに接続されていてもよい。

また、前記冷却水入口管は、その接続中心が前記ケースの幅方向の中心線の延長線上に来るように設けられており、前記冷却水供給チャンバは前記延長線に対して線対称となるように形成されていてもよい。

さらに、前記冷却水入口管は、その接続中心が前記ケースの幅方向の中心線の延長線上からオフセットした位置に来るように設けられており、前記冷却水供給チャンバは、前記冷却水入口管から前記ケースまでの流路の距離が短い程、該流路の幅が狭くなるように形成されていてもよい。

本発明によれば、冷却水供給チャンバは、先端部から基端部に向って漸次幅広となる形状を成し、該基端部の幅が前記ケースの幅に略等しくなるように形成されているため、冷却水入口管から流入した冷却水は、冷却水供給チャンバから各チューブの間に均等に分配され、ケース内における冷却水の局部的な沸騰を抑制し、ＥＧＲクーラの耐久性を向上させることができる。

また、冷却水供給チャンバは、先端部から基端部に向って漸次幅広となる単純な形状を成しているため、製造工程を簡略化でき、コストの低減化を図ることができる。

さらに、外形幅寸法が最大となる冷却水供給チャンバの基端部の幅がケースの幅に略等しいため、小型化が図り易く、設置スペースの省スペース化が可能となる等、種々の優れた効果を得ることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は本実施の形態に係るＥＧＲクーラを示す断面図、図２はＥＧＲクーラを示す正面図、図３は図２のＡ−Ａ矢視図、図４はその変形例を示す図である。

本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１１は、図１に示されているように、複数並設された扁平チューブ１２と、扁平チューブ１２の外周を囲繞するように角筒状に形成されたケース１３と、ケース１３の両端部に設けられ、各扁平チューブ１２の両端部が貫設されたヘッダプレート１４とを備えて構成されている。

この場合、扁平チューブ１２は、分割された２部材を接合して形成された合わせチューブであり、その外側には多数のディンプル（図示省略）が形成されており、内部にはインナーフィン（図示省略）が挿入されている。なお、扁平チューブ１２は、溶接されたチューブであってもよく、また、必ずしも、外側にディンプルが形成されていなくてもよい。

図１及び図２に示されているように、ケース１３の周壁部の一端部には冷却水供給チャンバ１５が接続され、この冷却水供給チャンバ１５に冷却水入口管１６が接続されており、また、ケース１３の周壁部の他端部には冷却水出口管１７が接続されている。これに対して、ケース１３の一方の開口端部には排気ガス入口管１８が接続され、ケース１３の他方の開口端部には排気ガス出口管１９が接続されており、これにより、ケース１３内において冷却水と排気ガスとが互いに並行に流通するようになっている。

図３に良く示されているように、冷却水供給チャンバ１５は、先端部２０から基端部２１に向って漸次幅広となる形状を成しており、基端部２１の幅がケース１３の幅に略等しくなるように形成されている。そして、冷却水入口管１６は、先端部２０から基端部２１に向う冷却水の流通方向（図３中の矢印）に対してほぼ直交するように、先端部２０に接続されている。また、冷却水入口管１６は、その接続中心Ｐがケース３の幅方向の中心線ＣＬの延長線上に来るように設けられており、さらに、冷却水供給チャンバ１５は前記延長線に対して線対称となるように形成されている。

なお、図１及び図２において、冷却水入口管１６は、冷却水供給チャンバ１５の正面視右側から接続されているが、図２の二点鎖線で示されているように、冷却水供給チャンバ１５の正面視左側から接続されていてもよい。

次に、図１〜図３を参照しつつ、本発明の実施の形態に係るＥＧＲクーラ１１の作用について説明する。

高温となったエンジンの排気ガスの一部は、排気ガス入口管１８から各扁平チューブ１２内を流通し、排気ガス出口管１９から、エンジンの吸気系に還流する。これに対して、冷却水は、冷却水入口管１６から冷却水供給チャンバ１５内に流入し、冷却水供給チャンバ１６内において先端部２０から基端部２１に向かって流通した後、ケース１３内に流入する。

この時、冷却水入口管１６は、先端部２０から基端部２１に向う冷却水の流通方向に対してほぼ直交するように、先端部２０に接続されているため、冷却水は、冷却水入口管１６から冷却水供給チャンバ１５内に流入した勢いのまま直線的にケース１３内に流入することはない。また、冷却水供給チャンバ１６は先端部２０から基端部２１に向って漸次幅広となる形状を成し、基端部２１の幅がケース１３の幅に略等しくなるように形成されているため、冷却水供給チャンバ１５内に流入した冷却水は、図３において矢印で示すように、ケース１３の各扁平チューブ１２の間に向かって、均等且つ円滑に、所定の流速を保持した状態で、流通する。

このようにケース１３内に流入した冷却水は、その後、前記排気ガスの流れと並行に各扁平チューブ１２の間を流通し、冷却水出口管１７からＥＧＲクーラ１１の外部に流出し、その間、排気ガスと熱交換を行い、これにより、前記排気ガスは所望の状態に冷却される。

上記したように、冷却水は、冷却水供給チャンバ１５から各扁平チューブ１２の間に均等且つ円滑に所定の流速を保持した状態で流入するため、最も高温となる扁平チューブ１２の排気ガスの入口部分を効果的に冷却することができ、ケース１３内での冷却水の局部的な沸騰を抑制し、ＥＧＲクーラ１１の耐久性を向上させることができる。

なお、冷却水入口管１６は、図４に示されているように、その接続中心Ｐ’が前記ケースの幅方向の中心線ＣＬの延長線上からオフセットした位置に来るように、冷却水供給チャンバ１５の先端部２０に接続されてもよいが、その場合、冷却水供給チャンバ１５は、例えば、オフセットした側の傾斜面２２に凹部２３を形成させる等により、冷却水入口管１５からケース１３までの流路の距離が短い程、該流路の幅が狭くなるように形成されるのが好ましい。そうすることにより、冷却水入口管１５からケース１３までの流路の距離が短い（図４では上部側）程、冷却水の圧力損失が大きくなるため、冷却水が冷却水供給チャンバ１５から各扁平チューブ１２の間に均等に流入するようになり、ケース１３内における冷却水の局部的な沸騰を抑制し、ＥＧＲクーラ１１の耐久性を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、本発明をＥＧＲクーラに適用した場合について説明したが、本発明は、ＥＧＲクーラ以外の他の熱交換器にも適用可能である。

本発明の実施の形態に係るＥＧＲクーラを示す断面図である。本発明の実施の形態に係るＥＧＲクーラを示す正面図である。図２のＡ−Ａ矢視図である。図３の変形例を示す図である。従来例を示す断面図である。

符号の説明

１１ＥＧＲクーラ
１２扁平チューブ
１３ケース
１４ヘッダプレート
１５冷却水供給チャンバ
１６冷却水入口管
２０先端部
２１基端部

Claims

複数並設されたチューブと、該チューブの外周を囲繞するように形成されたケースと、該ケースの両端部に設けられ、前記各チューブの両端部が貫設されたヘッダプレートとを備え、前記チューブ内を流通する排気ガスと、前記ケース内を流通する冷却水との間で熱交換を行うように構成されたＥＧＲクーラであって、
基端部が前記ケースに接続されると共に、先端部に冷却水入口管が接続される冷却水供給チャンバを備えており、該冷却水供給チャンバは、前記先端部から前記基端部に向って漸次幅広となる形状を成し、該基端部の幅が前記ケースの幅に略等しくなるように形成され、前記冷却水入口管は、前記先端部から前記基端部に向う冷却水の流通方向に対してほぼ直交するように、前記冷却水供給チャンバの先端部に接続されていることを特徴とするＥＧＲクーラ。
前記冷却水入口管は、その接続中心が前記ケースの幅方向の中心線の延長線上からオフセットした位置に来るように設けられており、前記冷却水供給チャンバは、前記冷却水入口管から前記ケースまでの流路の距離が短い程、該流路の幅が狭くなるように形成されている請求項１に記載のＥＧＲクーラ。