JPH11108578A - Ｅｇｒガス冷却装置 - Google Patents

Ｅｇｒガス冷却装置

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JPH11108578A
JPH11108578A JP9282697A JP28269797A JPH11108578A JP H11108578 A JPH11108578 A JP H11108578A JP 9282697 A JP9282697 A JP 9282697A JP 28269797 A JP28269797 A JP 28269797A JP H11108578 A JPH11108578 A JP H11108578A
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plate
transfer tube
egr gas
tube
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Yuji Miyauchi
祐治 宮内
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】伝熱面の内部に突起物を設け流れの乱れを増大
させて伝熱性能を高め、エンジン不調の原因を予め取り
除いた伝熱管を使用したＥＧＲガス冷却装置。 【解決手段】チューブシート３に複数の管体よりなる伝
熱管群が固着配列され、管体は胴管１の複数箇所でその
外周部が内壁に固着された支持板５の貫通孔に嵌着支持
され、胴管の両端部の外側にはＥＧＲガスの流入口８と
流出口９を持つ端部キャップが固着され、胴管には冷却
媒体流入・流出口が設けられたＥＧＲガス冷却装置であ
って、伝熱管は内部に少なくとも１つのスパイラル状の
凸条を有し、該凸条は伝熱管の外側から加工され、更に
伝熱管の内部に帯状の平板又は波板で形成された板状の
フィンを挿入し凸条に内接し、又板状のフィンは伝熱管
の少なくとも１つのスパイラル状の凸条の螺線方向と反
対方向に捻られて形成されて、

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの冷却水、
カーエアコン用冷媒または冷却風などでＥＧＲガスを冷
却する装置にかかり、より詳しくは排気ガス中に含まれ
る煤などのパティキュレート成分が伝熱管の内周面に付
着すること防止し、または例え煤が付着しても、それを
剥離して伝熱性能を高めた伝熱管を使用したＥＧＲガス
冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】排気ガスの一部を排気ガス系から取出し
て、再びエンジンの吸気系に戻し、混合気に加える方法
は、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕ
ｌａｔｉｏｎ：排気再循環）と称される。ＥＧＲはＮＯ
ｘの発生抑制、ポンプ損失の低減、燃焼ガスの温度低下
に伴う冷却液への放熱損失の低減、作動ガス量・組成の
変化による比熱比の増大と、これに伴うサイクル効率の
向上など多くの効果があるところから、エンジンの熱効
率を改善するには有効な方法とされている。しかしなが
らＥＧＲガスの温度が高くなると、吸気温度の上昇に伴
う燃費の低下やその熱作用によりＥＧＲバルブなどの耐
久性は劣化し、早期破損を招く場合があったり、その予
防のために水冷構造とする必要があることが認められて
いる。
【０００３】このような事態を避けるためエンジンの冷
却液または冷却風によってＥＧＲガスを冷却する装置が
提案され、この装置としては一般に多管式の熱交換器が
利用される。
【０００４】この場合に利用される多管式のＥＧＲガス
冷却装置としては、例えば胴管両端部において胴管の内
壁に固着されたチューブシートに複数の伝熱管が固着配
列され、前記胴管の端部にＥＧＲガス流入口およびＥＧ
Ｒガス流出口を備え、さらに外方へ向けてのバーリング
成形によって胴管自体に冷却媒体流入口および冷却媒体
流出口を設け、このバーリング成形によって設けた冷却
媒体流入口および冷却媒体流出口に、枝管を直接ろう付
けもしくは溶接により接合した構造のＥＧＲガス冷却装
置がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の伝熱管にあっては、通常の熱交換器がそうであ
るように伝熱管の長さ方向全長に亘り、その内周面が平
滑で単純な円形の管体を使用しているため、該管体内に
流入するＥＧＲガスは殆ど流過抵抗なしに円滑に流れる
結果、ＥＧＲガスは伝熱管内で撹拌されることなく、Ｅ
ＧＲガスから伝熱管への熱伝達が十分になされず、ＥＧ
Ｒガスの冷却効率が低くならざるを得なかった。またＥ
ＧＲガスには排気ガス組成としての煤が混入しており、
ＥＧＲガスが管体の中を通過していく過程で、前記煤は
管体の内周面に付着し易く、また一旦付着した煤は管体
の内周面より剥離し難く、次第に成長して煤の塊となっ
ていまう。
【０００６】このようにして伝熱管の管体の内面に煤が
付着すると、この煤が断熱材として働き、通常状態でも
それほど高くないガス体から管壁への熱伝達が一層阻害
されて、当初の目的とするＥＧＲガスと冷却媒体との熱
交換が所望の通り行われず、また管体の内周面に付着し
た煤が次第に成長して煤の塊となり、この塊が振動など
により剥離した場合には、ＥＧＲガスの循環系統に流れ
て、エンジン内部に流入し作動不良を招くなどの問題も
あった。
【０００７】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたもので、伝熱面の内部に突起物を設けて流れの乱れ
を積極的に増大させることによって管体の伝熱性能を高
め、熱交換率が安定し、かつエンジン不調の原因を予め
取り除いた伝熱管を使用したＥＧＲガス冷却装置を提供
することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の問
題点に着目し、伝熱管の内部にスパイラル状の凸条を有
するよう構成すること、さらに前記伝熱管内に板状のフ
ィンを挿入して前記スパイラル状の凸条に接合すること
によって伝熱促進が計れるとともにＥＧＲガス中に混入
している煤の伝熱管内周面に対する付着、成長を抑制す
ることを見出だし本発明を完成するに至った。
【０００９】上記目的を達成するため本発明は、胴管内
壁の両端部に固定されたチューブシートに複数の管体に
よりなる伝熱管群が固着配列され、前記胴管の両端部の
外側にはＥＧＲガスの流入口と流出口が設けられた端部
キャップが固着され、前記胴管には冷却媒体流入口およ
び流出口が設けられたＥＧＲガス冷却装置であって、前
記伝熱管は内部に少なくとも１つのスパイラル状の凸条
を有してなることを特徴とするものであって、前記少な
くとも１つのスパイラル状の凸条は前記伝熱管の外側か
ら加工され、さらに前記伝熱管の内部に帯状の平板また
は波板で形成された板状のフィンを挿入し、前記凸条に
内接して接合し、また前記板状のフィンは前記伝熱管の
少なくとも１つのスパイラル状の凸条の螺旋方向と反対
方向に捻られて形成されたＥＧＲガス冷却装置を特徴と
するものである。ことを特徴とする
【００１０】本発明は伝熱管の内部を通過するＥＧＲガ
スの流れを強制的に乱流化して熱伝達を向上させるため
に、伝熱管の内部に少なくとも１つのスパイラル状に突
出した凸条を設けることによって、直線的に流れようと
するＥＧＲガスに旋回力を与えると同時に、伝熱管の内
周面とＥＧＲガスとの間に発生する境膜をスパイラル状
の凸条により次々に破壊して小さくし、境膜伝熱係数を
大きくするものであり、併せて部分的な乱流の発生と同
時に煤などの付着の低減とその剥離を促進することがで
きる。
【００１１】さらに旋回エネルギーを大きくするために
は板状のフィンを伝熱管の内部に挿入して前記凸条に接
合することも効果的であり、該板状のフィンと伝熱管の
凸条との接合による伝熱管内周面との隙間をＥＧＲガス
が高速で通過することにより煤などの付着防止と温度効
率の向上に大きな効果が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明のＥＧＲガス冷却装
置の一実施例を示す一部破断平面図、図２は同上のＥＧ
Ｒガス冷却装置に使用する伝熱管の一実施例を例示した
もので、巻き方向を一方向としたスパイラル状に形成さ
れた連続した１本の凸条を内周面に形成した伝熱管の一
部を示す斜視図、図３は図２の伝熱管の断面図、図４は
ＥＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の他の実施例を例
示したもので、巻き方向を一方向としたスパイラル状に
形成された連続した凸条を内周面に形成した管体の内部
に帯状板を捻って形成した板状のフィンを設けた伝熱管
の一部を示す斜視図、図５は図４の伝熱管の断面図、図
６は伝熱管のさらに他の実施例を例示する縦断面図、図
７は本発明における板状のフィンの実施例を示したもの
で、（Ａ）は帯状板に小孔を多数間隔穿設してなる板状
のフィンの一部を示す斜視図、（Ｂ）は帯状板の両側端
部に折り曲げ片を形成した板状のフィンの一部を示す斜
視図である。
【００１３】本発明に係る多管式のＥＧＲガス冷却装置
は、図１に示されるように、胴管１の内壁の両端部に固
定されたチューブシート３に複数本の伝熱管４が固着配
列され、好ましくはこの伝熱管群を構成する各伝熱管４
は胴管１の複数箇所にその外周部が胴管１の内壁に固着
された支持板５の貫通孔６に嵌着支持され、前記胴管１
の両端部の外側には端部キャップ７が固着され、前記端
部キャップ７にはＥＧＲガス流入口８とＥＧＲガス流出
口９が設けられ、前記胴管１には冷却媒体流入口１０お
よび冷却媒体流出口１１が設けられ、かつ前記冷却媒体
流入口１０および冷却媒体流出口１１には枝管１２がろ
う付け、もしくは溶接により接合されたものである。
【００１４】ここで、上記ＥＧＲガス冷却装置に使用す
る伝熱管を図２〜図７を参照して説明する。図２、図３
に示す伝熱管４は、管体外周面に対し溝付きローラなど
による溝加工を施すことにより巻き方向を一方向とした
スパイラル状の溝４−１を形成して当該管体内周面にス
パイラル状に形成された連続した凸条４−２を突出させ
たものである。
【００１５】なお凸条４−２の高さ（ｈ）は管体の内径
（ｄ）の３〜１０％とすることが好ましく、３％未満で
はＥＧＲガスを旋回させるとともに、内周面とＥＧＲガ
スとの間に発生する境膜を破壊する効果が乏しく、一方
１０％を超えても前記した効果にあまり差がないととも
にＥＧＲガスの流過抵抗が増大してしまう。さらに凸条
４−２の管軸方向のピッチ（ｐ）は、管体の外径（Ｄ）
の１．５〜４．０Ｄとすることが好ましく、１．５Ｄ未
満ではＥＧＲガスの流過抵抗が大きすぎてＥＧＲ率が低
下し、一方４．０Ｄを超えると前記した効果が乏しくな
る。
【００１６】また図４、図５に示す伝熱管４では、前記
したように内周面にスパイラル状の連続した凸条４−２
を形成された管体の内部に帯状板を捻って形成した板状
のフィン４−３を挿入して構成したものである。ここ
で、前記板状のフィン４−３の最大幅としては、ガスの
流れを考慮して伝熱管４の最小内径にほぼ等しいサイズ
とするのが好ましい。また、この板状のフィン４−３は
伝熱管４に加わる振動などによりガタつきが生じないよ
うに管体内周面に接合する。その板状のフィン４−３を
管の内周面に接合する方法としては、予めスパイラル状
に形成した板状のフィン４−３を管内に挿入し、該板状
のフィンの側縁部を管体内周面の凸条４−２との当接部
を部分的にろう付けする方法を用いることができる。
【００１７】なお板状のフィン４−３の捻り方向を、伝
熱管内に挿入する際連続した凸条４−２のスパイラル方
向と同一方向としてもよいが反対方向とすることが好ま
しく、このように反対方向とした場合、板状のフィン４
−３の捻りピッチ（ｐ′）を管体の外径（Ｄ）の１．５
倍以上とすることが好ましい。１．５Ｄ未満ではＥＧＲ
ガスを回転させるとともに、内周面とＥＧＲガスとの間
に発生する境膜を破壊する効果は大きいがＥＧＲガスの
流過抵抗が増大してしまうからである。一方板状のフィ
ン４−３の捻りピッチ（ｐ′）は管体の外径（Ｄ）に対
して大きくてもよいが、２０Ｄを超えると前記した効果
が少なくなるので２０Ｄ以内とすることが一層好まし
い。
【００１８】つぎに図６は本発明の他の実施例の伝熱管
を示すもので、この実施例では内周面に形成されたスパ
イラル状の連続した凸条を複数本（図６では３本）４−
２、４−２ａ、４−２ｂ設けたものであって、また図６
では伝熱管４内には板状のフィン４−３が設けられてい
るが、この板状のフィンは図２、図３のように挿入、接
合されていなくても図２、図３の実施例と同様の効果得
られるものである。
【００１９】また、伝熱管４内に挿入する板状のフィン
としては、図５のように捻って形成した板状のフィン４
−３の他に、例えば図７（Ａ）に示すごとく、伝熱管４
内に挿入し得る幅の帯状板に小孔４−３ａ′を多数間隔
穿設してなる板状のフィン４−３ａ、あるいは同（Ｂ）
に示すごとく、伝熱管４内に挿入可能に帯状板の両側端
部に互いに相反する方向に屈曲せしめて形成した折り曲
げ片４−３ｂ′を有する板状のフィン４−３ｂなどを用
いることができ、また上記図７（Ａ）（Ｂ）に示す各板
状のフィンについても、伝熱管４に加わる振動などによ
りガタつきが生じないように前記と同様に各板状のフィ
ンの側縁部を管体内周面の凸条４−２の部分にろう付け
などして接合することができる。なお図７（Ａ）、
（Ｂ）に示す実施例における各板状のフィン４−３ａ、
４−３ｂを図５に示すように捻って形成することもで
き、また上記した各実施例の板状のフィンが鉄製の場合
はその表面に耐食性を向上させるためにニッケルめっき
などを施すことが好ましい。
【００２０】上記のように伝熱管４の内部に少なくとも
１つのスパイラル状に突出した凸条４−２、４−２ａ、
４−２ｂを設ける構成としたことによって、直線的に流
れようとするＥＧＲガスに旋回力を与えて強制的に乱流
化すると同時に、伝熱管の内周面とＥＧＲガスとの間に
発生する境膜をスパイラル状の凸条により次々に破壊し
て小さくし、境膜伝熱係数を大きくし、併せて部分的な
乱流の発生と同時に煤などの付着を低減するとともに剥
離を促進することができる。
【００２１】さらに旋回エネルギーを大きくするために
板状のフィン４−３、４−３ａ、４−３ｂを伝熱管４の
内部に挿入して前記凸条４−２、４−２ａ、４−２ｂに
接合することにより、該板状のフィンと伝熱管の凸条と
の接合による伝熱管内周面との隙間をＥＧＲガスが高速
で通過することにより煤などの付着を抑制し、あるいは
仮に付着したとしても煤を小片のうちに直ちに剥離し、
伝熱管４の伝熱性能を安定に保持するとともに、煤の塊
への成長を防止するとともに、ＥＧＲガスの熱が板状の
フィン４−３、４−３ａ、４−３ｂから該板状のフィン
との接合部を通って、凸条４−２、４−２ａ、４−２ｂ
を介して伝熱管４の外表面へ伝へられるため冷却媒体へ
伝熱して交換熱量も増加し、したがって温度効率の向上
に大きな効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】以上に述べた通り本発明は、伝熱管内周
面に巻方向を一方向として少なくとも１つのスパイラル
状に形成された連続した凸条を有し、さらに管体内部に
各種の板状のフィンを設けた伝熱管を使用したので、伝
熱面積の増加とともにＥＧＲガスの流れの乱流化により
伝熱性能が高められ、煤などの付着が防止され仮に煤な
どが付着しても成長しない小片のうちに剥ぎ取られるた
め塊への成長がなく、したがって熱交換率が改善される
とともに煤などに起因するエンジントラブルの発生も防
止できるＥＧＲガス冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＧＲガス冷却装置の一実施例を示す
一部破断平面図である。
【図２】同上のＥＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の
一実施例を例示したもので、巻き方向を一方向としたス
パイラル状に形成された連続した凸条を内周面に形成し
た伝熱管の一部を示す斜視図である。
【図３】図２の伝熱管の断面図である。
【図４】ＥＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の他の実
施例を例示したもので、巻き方向を一方向としたスパイ
ラル状に形成された連続した凸条を内周面に形成した管
体の内部に帯状板を捻って形成した板状のフィンを設け
た伝熱管の一部を示す斜視図である。
【図５】図４の伝熱管の断面図である。
【図６】伝熱管のさらに他の実施例を例示する縦断面図
である。
【図７】本発明における板状のフィンの実施例を示した
もので、（Ａ）は帯状板に小孔を多数間隔穿設してなる
板状のフィンの一部を示す斜視図、（Ｂ）は帯状板の両
側端部に折り曲げ片を形成した板状のフィンの一部を示
す斜視図である。
【符号の説明】
１ 胴管 ２ 内壁 ３ チューブシート ４ 伝熱管 ４−１ スパイラル状の溝 ４−２、４−２ａ、４−２ｂ スパイラル状の凸条 ４−３、４−３ａ、４−３ｂ 板状のフィン ５ 支持板 ６ 貫通孔 ７ 端部キャップ ８ ＥＧＲガス流入口 ９ ＥＧＲガス流出口 １０ 冷却媒体流入口 １１ 冷却媒体流出口 １２ 枝管 ｈ 凸条の高さ ｐ、ｐ′ ピッチ ｄ 管体の内径 Ｄ 管体の外径

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 胴管内壁の両端部に固定されたチューブ
    シートに複数の管体によりなる伝熱管群が固着配列さ
    れ、前記胴管の両端部の外側にはＥＧＲガスの流入口と
    流出口が設けられた端部キャップが固着され、前記胴管
    には冷却媒体流入口および流出口が設けられたＥＧＲガ
    ス冷却装置であって、前記伝熱管は内部に少なくとも１
    つのスパイラル状の凸条を有してなることを特徴とする
    ＥＧＲガス冷却装置。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも１つのスパイラル状の凸
    条は前記伝熱管の外側から加工されたことを特徴とする
    請求項１記載のＥＧＲガス冷却装置。
  3. 【請求項３】 前記伝熱管の内部に帯状の平板または波
    板で形成された板状のフィンを挿入し、前記凸条に内接
    して接合したことを特徴とする請求項１または２記載の
    ＥＧＲガス冷却装置。
  4. 【請求項４】 前記板状のフィンは前記伝熱管の少なく
    とも１つのスパイラル状の凸条の螺旋方向と反対方向に
    捻られて形成されたことを特徴とする請求項３記載のＥ
    ＧＲガス冷却装置。
JP9282697A 1997-09-30 1997-09-30 Ｅｇｒガス冷却装置 Withdrawn JPH11108578A (ja)

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