WO2007043456A1 - Ｅｇｒクーラ - Google Patents

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WO2007043456A1
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Inventor
Takashi Ishimori
Yoji Yamashita
Original Assignee
Hino Motors, Ltd.
Sankyo Radiator Co., Ltd.
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    • F28F2210/06—Heat exchange conduits having walls comprising obliquely extending corrugations, e.g. in the form of threads

Definitions

  • the present invention relates to an EGR cooler that is attached to an EGR device that recirculates exhaust gas of a diesel engine to reduce generation of nitrogen oxides and cools the exhaust gas for recirculation.
  • EGR devices that reduce the generation of nitrogen oxides by recirculating a part of the exhaust gas of engines such as automobiles to the engine are known.
  • the temperature of the exhaust gas is reduced and its volumetric force is reduced, so that the combustion temperature is effectively reduced without significantly reducing the output of the engine.
  • some engines are equipped with an EGR cooler that cools the exhaust gas in the middle of the exhaust gas recirculation line.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the EGR cooler.
  • 1 shows a shell formed in a cylindrical shape, and the end surface of the shell 1 is closed at both axial ends of the shell 1.
  • the plates 2 and 2 are fixed to each other, and the ends of a large number of tubes 3 are fixed to the plates 2 and 2 in a penetrating manner. It extends in the direction of the heart.
  • a cooling water inlet pipe 4 is attached from the outside near one end of the shell 1, and an external force cooling water outlet pipe 5 is attached near the other end of the shell 1.
  • the cooling water 9 is supplied from the cooling water inlet pipe 4 to the inside of the shell 1, flows outside the tube 3, and is discharged from the cooling water outlet pipe 5 to the outside of the shell 1.
  • a bonnet 6, 6 formed in a bowl shape is fixed to the side of the anti-shell 1 of each plate 2, 2 so as to enclose the end face of each plate 2, 2, and one bonnet 6
  • An exhaust gas inlet 7 is provided at the center of the exhaust gas
  • an exhaust gas outlet 8 is provided at the center of the other bonnet 6.
  • the exhaust gas 10 of the engine enters the inside of one bonnet 6 from the exhaust gas inlet 7. While passing through a large number of tubes 3, cooling is performed by heat exchange with cooling water 9 flowing outside the tubes 3. After being rejected, it is discharged into the other bonnet 6 and recirculated from the exhaust gas outlet 8 to the engine!
  • reference numeral 11 denotes a no-pass outlet pipe provided at a position facing the cooling water inlet pipe 4 in the diameter direction of the shell 1, and a part of the cooling water 9 is drawn from the binos outlet pipe 11. By extracting, the stagnation of the cooling water 9 does not occur at the location facing the cooling water inlet pipe 4.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-345925
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-254649
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide an EGR cooler that can be favorably applied to a diesel engine without causing significant performance degradation.
  • the present invention includes a tube and a shell surrounding the tube, and the shell is disposed inside the shell.
  • An EGR cooler that supplies and discharges cooling water and also introduces exhaust gas into the tube to exchange heat between the exhaust gas and the cooling water, and is arranged around the inner peripheral surface of the tube.
  • Three spiral protrusions are formed so as to run in parallel with a phase shifted in the direction, the ratio of the pitch of each spiral protrusion to the inner diameter of the tube is 2.0 to 4.0, and each spiral shape is relative to the inner diameter of the tube. It is characterized in that the ratio of the peak height of the protrusion is 0.1 to 0.2.
  • the heat exchange efficiency is higher than the initial performance value when the ratio of the pitch is smaller than 2.0.
  • the inclination of each spiral projection tends to fall down in the direction of exhaust gas flow, and the pressure loss on the exhaust gas side is kept low, which makes it easier for the exhaust gas to flow. Since it is difficult for soot to accumulate on the inner peripheral surface of the tube, the heat exchange efficiency will be superior in the performance value after the final deterioration, and good heat exchange will be possible when long-term use is considered thereafter. The period during which the efficiency can be maintained is long.
  • the three spiral protrusions are formed on the inner peripheral surface of the tube so as to run in parallel with the phases shifted from each other in the circumferential direction. While the ratio is larger than 2.0, it is possible to close the space between the spiral projections that continue in the axial direction of the tube, and the exhaust gas swirl force without increasing the pressure loss. Can be increased.
  • the peak height of each spiral protrusion is preferably set to a ratio of 0.1 to 0.2 with respect to the inner diameter of the tube. If the ratio is less than 0.1, the swirl flow of the exhaust gas is difficult to be formed and the exchange heat quantity is reduced to the lowest level, and the ratio of the peak height is set to be greater than 0.2. Has been confirmed by the present inventors to be substantially unrealizable due to manufacturing limitations.
  • the ratio of the pitch of each spiral projection to the inner diameter of the tube is set to 2.0 to 4.0, and each of the pitches to the inner diameter of the tube
  • the ratio of the peak height of the spiral protrusion is set to 0.1 to 0.2, it is possible to suppress the accumulation of soot on the inner peripheral surface of the tube, and the conventional design philosophy focused on the initial performance value force.
  • An EGR cooler that can maintain a high performance value after final degradation and can be applied well to a diesel engine that emits exhaust gas that contains a large amount of exhaust gas without significantly degrading performance. Can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional EGR cooler.
  • FIG. 2 is a side view showing an example of an embodiment for carrying out the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view of the spiral protrusion in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between heat exchange efficiency and pitch P ratio (PZD).
  • FIG. 5 is an explanatory diagram when the spiral protrusion is a single line.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram in the case where the spiral protrusion is a three-row.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amount of heat exchanged and the ratio of peak height H (HZD).
  • FIG. 2 and 3 show an embodiment of the present invention.
  • the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the EGR cooler configured in substantially the same manner as the EGR cooler previously described in Fig. 1 has three strips on the inner peripheral surface of the tube 3 through which the exhaust gas 10 flows.
  • the spiral projections 12, 13, and 14 are arranged so as to run parallel to each other with a phase shifted by 120 ° in the circumferential direction, and the force is also the pitch of the spiral projections 12, 13, and 14 with respect to the inner diameter D of the tube 3.
  • the ratio of P (PZD) is 2.0 to 4.0.
  • the spiral projections 12, 13, and 14 it is sufficient to apply a pressing process for denting the tube 3 to an external force spiral with a roll or the like having spiral ridges.
  • the portion where the external force is also pressed is a spiral projection on the inner peripheral surface of the tube 3, 12, 13, 1 Will be formed as 4.
  • the height H of the spiral projections 12, 13, and 14 is preferably set to a ratio (HZD) of 0.1 to 0.2 with respect to the inner diameter D of the tube 3.
  • the ratio (PZD) of the pitch P of each spiral projection 12, 13, 14 to the inner diameter D of the tube 3 is determined to be 2.0 to 4.0, the ratio (PZD) of this pitch P is determined.
  • the heat exchange efficiency is worse than the initial performance value when it is smaller than 2.0, the inclination force of each spiral projection 12, 13, 14 S The exhaust gas 10 tends to fall down in the flow direction, and the exhaust gas 10 The pressure loss on the side is kept low, so that the exhaust gas 10 flows easily, so that it is difficult for soot to accumulate on the inner peripheral surface of the tube 3, and the performance value after the final deterioration shows the heat exchange efficiency.
  • the graph (Fig. 4 shows the relationship between the heat exchange efficiency and PZD [the ratio of the pitch P of each spiral projection 12, 13, 14 to the inner diameter D of the tube 3].
  • PZD the ratio of the pitch P of the spiral projections 12, 13, 14 to the inner diameter D of the tube 3
  • the pressure is smaller than 2.0, it has been confirmed that an increase in pressure loss makes it easy to deposit soot in the tube 3, leading to a significant decrease in performance. Therefore, it has been found that the final post-degradation performance value remains almost flat in the range of the pitch P ratio (PZD) of 14 to 2.0.
  • the graph of FIG. 4 shows the difference between the initial performance value and the performance value after the final deterioration for the two cases where the height H of the spiral protrusions 12, 13, and 14 is changed.
  • the example in which the peak height H is small shows the same tendency as the example in which the peak height H is large. Therefore, it is confirmed that the pitch P ratio (PZD) exceeds 2.0 and is flat. The illustration after the stage is omitted.
  • the ratio of the pitch P of the spiral projections 12, 13, 14 to the inner diameter D of the tube 3 (P ZD) is set to 2.0 to 4.0, as shown schematically in FIG. If the spiral protrusion 12 is used, it is inevitable that the pitch P between the axial protrusions P of the spiral protrusion 12 is wide and empty without the spiral protrusion. As shown schematically, the three-pronged spiral protrusions 12, 13, and 14 have a pitch P ratio (PZD) of each spiral protrusion 1, 2, 13, and 14 greater than 2.0, but the spiral protrusion 12 , 13 and 14 can be filled with each other in the axial direction P ′, and the swirl force of the exhaust gas 10 can be increased without increasing the pressure loss.
  • PZD pitch P ratio
  • the pitch of the spiral protrusions 12, 13, 14 to the inner diameter D of the tube 3 is increased.
  • the accumulation of soot on the peripheral surface can be suppressed, and the final performance value after deterioration can be maintained higher than that of the conventional design philosophy focusing on the initial performance value. It is possible to provide an EGR cooler that can be satisfactorily applied to a diesel engine that emits a large amount of exhaust gas 10 without causing a significant performance degradation.
  • the three spiral protrusions 12, 13, and 14 are formed on the inner peripheral surface of the tube 3 so as to run in parallel with each other in the circumferential direction. While the ratio (PZD) of the pitch P between the spiral projections 12, 13, and 14 is larger than 2.0, the mutual spacing P ′ in the axial direction of the spiral projections 12, 13, and 14 can be filled. Thus, the turning force of the exhaust gas 10 can be increased without increasing the pressure loss.
  • EGR cooler of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

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Abstract

　ディーゼルエンジンに対し大幅な性能低下を招くことなく良好に適用し得るＥＧＲクーラを提供する。 　チューブ３と、該チューブ３を包囲するシェル１とを備え、該シェル１の内部に冷却水９を給排し且つ前記チューブ３内にディーゼルエンジンから排気ガス１０を導いて該排気ガス１０と前記冷却水９とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラに関し、前記チューブ３の内周面に互いに周方向に位相をずらして並走するように三条のスパイラル状突起１２，１３，１４を形成すると共に、前記チューブ３の内径Ｄに対する前記各スパイラル状突起１２，１３，１４のピッチＰの割合（Ｐ／Ｄ）を２.０～４.０とし且つ前記チューブ３の内径Ｄに対する各スパイラル状突起１２，１３，１４の山高さＨの割合（Ｈ／Ｄ）を０.１～０.２とする。

Description

明 細 書
EGRクーラ
技術分野
[0001] 本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスを再循環して窒素酸ィ匕物の発生を低減 させる EGR装置に付属されて再循環用排気ガスを冷却する EGRクーラに関するも のである。
背景技術
[0002] 従来より自動車等のエンジンの排気ガスの一部をエンジンに再循環して窒素酸ィ匕 物の発生を低減させる EGR装置が知られている力 このような EGR装置では、ェン ジンに再循環する排気ガスを冷却すると、該排気ガスの温度が下がり且つその容積 力 、さくなることによって、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効 果的に窒素酸ィ匕物の発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガスを再循 環するラインの途中に、排気ガスを冷却する EGRクーラを装備したものがある。
[0003] 図 1は前記 EGRクーラの一例を示す断面図であって、図中 1は円筒状に形成され たシェルを示し、該シェル 1の軸心方向両端には、シェル 1の端面を閉塞するようプレ ート 2, 2が固着されていて、該各プレート 2, 2には、多数のチューブ 3の両端が貫通 状態で固着されており、これら多数のチューブ 3はシェル 1の内部を軸心方向に延び ている。
[0004] そして、シェル 1の一方の端部近傍には、外部から冷却水入口管 4が取り付けられ 、シェル 1の他方の端部近傍には、外部力 冷却水出口管 5が取り付けられており、 冷却水 9が冷却水入口管 4からシェル 1の内部に供給されてチューブ 3の外側を流れ 、冷却水出口管 5からシェル 1の外部に排出されるようになっている。
[0005] 更に、各プレート 2, 2の反シェル 1側には、椀状に形成されたボンネット 6, 6が前記 各プレート 2, 2の端面を被包するように固着され、一方のボンネット 6の中央には排 気ガス入口 7が、他方のボンネット 6の中央には排気ガス出口 8が夫々設けられてお り、エンジンの排気ガス 10が排気ガス入口 7から一方のボンネット 6の内部に入り、多 数のチューブ 3を通る間に該チューブ 3の外側を流れる冷却水 9との熱交換により冷 却された後に、他方のボンネット 6の内部に排出されて排気ガス出口 8からエンジン に再循環するようになって!/、る。
[0006] 尚、図中 11は冷却水入口管 4に対しシェル 1の直径方向に対畤する位置に設けた ノ ィパス出口管を示し、該バイノ ス出口管 11から冷却水 9の一部を抜き出すことによ り、冷却水入口管 4に対畤する箇所に冷却水 9の澱みが生じな 、ようにしてある。
[0007] 斯カる従来の EGRクーラにおいては、排気ガス 10がチューブ 3内をストレートに流 れ、チューブ 3の内周面に対して排気ガス 10が十分に接触しないために熱交換効率 があまり良くな力つたため、チューブ 3の内周面にスパイラル状突起を形成してチュー ブ 3内を流れる排気ガス 10を旋回流とし、これにより排気ガス 10のチューブ 3の内周 面に対する接触頻度や接触距離を増加させて EGRクーラの熱交換効率を向上する ことが既に提案されている (例えば、特許文献 1や特許文献 2を参照)。
特許文献 1：特開 2000— 345925号公報
特許文献 2：特開 2001— 254649号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] し力しながら、従来においては、チューブ 3の内周面にスパイラル状突起を形成す るにあたり、初期性能値ば力りに着目してチューブ 3の内径に対するスパイラル状突 起のピッチの割合を極力小さくするような設計思想 (チューブ 3の軸心線と直交する 面に対するスパイラル状突起の傾斜角を極力小さくする傾向の設計思想)が採用さ れて 、たため、煤分の多く含まれた排気ガス 10を排出するディーゼルエンジンに適 用した場合に、排気ガス 10の流れが悪くなつてチューブ 3内に経時的に煤分が堆積 し、これにより熱交換効率が大幅に低下してしまうことが本発明者らによる実験結果 力 判明した。
[0009] 本発明は上述の実情に鑑みて成されたもので、ディーゼルエンジンに対し大幅な 性能低下を招くことなく良好に適用し得る EGRクーラを提供することを目的としている 課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に 冷却水を給排し且つ前記チューブ内にディーゼルエンジン力も排気ガスを導 、て該 排気ガスと前記冷却水とを熱交換するようにした EGRクーラであって、前記チューブ の内周面に互いに周方向に位相をずらして並走するように三条のスパイラル状突起 を形成すると共に、前記チューブの内径に対する前記各スパイラル状突起のピッチ の割合を 2.0〜4.0とし且つ前記チューブの内径に対する前記各スパイラル状突起 の山高さの割合を 0.1〜0.2としたことを特徴とするものである。
[0011] 而して、このようにチューブの内径に対する各スパイラル状突起のピッチの割合を 2 .0〜4.0に決めれば、このピッチの割合を 2.0より小さくした場合の初期性能値より熱 交換効率が悪くなるものの、各スパイラル状突起の傾斜が排気ガスの流れ方向に倒 れ込む傾向が強くなつて、排気ガス側の圧力損失が低く維持されることにより排気ガ スが流れ易くなり、これによりチューブの内周面に煤が堆積し難くなつて、最終的な劣 化後の性能値では熱交換効率が優るものとなり、これ以降の長期的な使用を考慮し た場合に、良好な熱交換効率を維持できる期間が長くとれることになる。
[0012] 事実、本発明者らによる実験によれば、チューブの内径に対する各スパイラル状突 起のピッチの割合を 2.0より小さくした場合に、圧力損失の増加によりチューブ内に煤 分が堆積し易くなつて大幅な性能低下を招いてしまうことが確認されており、また、各 スパイラル状突起のピッチの割合の 2.0〜4.0の範囲で最終的な劣化後の性能値が ほぼ横這 、に推移することが判明して 、る。
[0013] 他方、このピッチの割合を 4.0より大きくしても、僅かなピッチの割合の増加により交 換熱量が大幅に低減する傾向 (スパイラル状突起の傾斜が排気ガスの流れ方向に 倒れ込み過ぎて排気ガスの旋回数が減る傾向）が強まるば力りで、排気ガス側の圧 力損失の低減には殆ど寄与しないことが判明しており、し力も、排気ガスに与えられ る旋回力が不足することにより排気ガス中の煤が旋回中心に集まる作用も著しく損な われて、チューブの内周面に却って煤が堆積し易くなる傾向が生じる虞れもある。
[0014] 更に、本発明においては、チューブの内周面に互いに周方向に位相をずらして並 走するように三条のスパイラル状突起を形成して 、るので、各スパイラル状突起のピ ツチの割合を 2.0より大きくしながらも、チューブの軸方向に連続する各スパイラル状 突起の相互間隔をつめることが可能であり、圧力損失を高めずに排気ガスの旋回力 を大きくすることが可能となる。
[0015] 尚、スパイラル状突起の条数は理論上多ければ多いほど効果的であると言える力 現行の加工技術では三条を加工するのが実質的な限界であり、実用レベルではスパ イラル状突起を三条とすることで最終的な劣化後の性能値を最大限に引き上げること が可能となる。
[0016] 更に、各スパイラル状突起のピッチの割合を 2.0〜4.0に決めるに際し、各スパイラ ル状突起の山高さは、チューブの内径に対し 0.1〜0.2の割合とすることが好ましく、 この山高さの割合を 0.1より小さくしてしまうと、排気ガスの旋回流が良好に形成され 難くなつて交換熱量が最低レベルまで低下してしまうことになり、また、山高さの割合 を 0.2より大きくすることは、製造限界により実質的に実現不可能であることが本発明 者らにより確認されている。
発明の効果
[0017] 以上説明したように本発明の EGRクーラによれば、下記の如き種々の優れた効果 を奏し得る。
[0018] (I)チューブ内を流れる排気ガスを旋回流として熱交換効率を向上するに際し、チ ユーブの内径に対する各スパイラル状突起のピッチの割合を 2.0〜4.0とし且つチュ ーブの内径に対する各スパイラル状突起の山高さの割合を 0.1〜0.2としたことによ つて、チューブの内周面における煤の堆積を抑制することができ、初期性能値ば力り に着目した従来の設計思想のものより最終的な劣化後の性能値を高く維持すること ができ、煤分の多く含まれた排気ガスを排出するディーゼルエンジンに対し大幅な性 能低下を招くことなく良好に適用し得る EGRクーラを提供することができる。
[0019] (II)チューブの内周面に互いに周方向に位相をずらして並走するように三条のス パイラル状突起を形成して 、るので、各スパイラル状突起のピッチの割合を 2.0より大 きくしながらも、チューブの軸方向に連続する各スパイラル状突起の相互間隔をつめ ることができ、圧力損失を高めずに排気ガスの旋回力を大きくすることができる。 図面の簡単な説明
[0020] [図 1]従来の EGRクーラの一例を示す断面図である。
[図 2]本発明を実施する形態の一例を示す側面図である。 [図 3]図 2のスパイラル状突起の断面図である。
[図 4]熱交換効率とピッチ Pの割合 (PZD)との関係を示すグラフである。
[図 5]スパイラル状突起が一条である場合の説明図である。
[図 6]スパイラル状突起が三条である場合の説明図である。
[図 7]交換熱量と山高さ Hの割合 (HZD)との関係を示すグラフである。
符号の説明
[0021] 1 シェル
3 チューブ
9 冷却水
10 排気ガス
12 スパイラル状突起
13 スパイラル状突起
14 スパイラル状突起
D チューブの内径
H 山高さ
P ピッチ
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図 2及び図 3は本発明の一実施例を示すもので、図 1と同一部分については同一 符号を付してある。
[0023] 図 2に示す如ぐ本実施例においては、先に図 1で説明した EGRクーラと略同様に 構成した EGRクーラに関し、排気ガス 10が流通するチューブ 3の内周面に、三条の スパイラル状突起 12, 13, 14を互いに周方向に位相を 120°ずつずらして並走する ようにしてあり、し力も、前記チューブ 3の内径 Dに対する前記各スパイラル状突起 12 , 13, 14のピッチ Pの割合（PZD)を 2.0〜4.0としてある。
[0024] ここで、各スパイラル状突起 12, 13, 14を形成するにあたっては、チューブ 3を外 力 螺旋状に凹ませる押圧加工を螺旋凸条を有するロール等で施せば良ぐこのよう にすれば、外力も押圧した箇所がチューブ 3の内周面にスノ ィラル状突起 12, 13, 1 4として形成されることになる。
[0025] また、図 3に示す如ぐチューブ 3の内径 Dに対する各スパイラル状突起 12, 13, 1 4のピッチ Pの割合（PZD)を 2.0〜4.0に決めるに際し、チューブ 3の内周面からの スパイラル状突起 12, 13, 14の山高さ Hは、チューブ 3の内径 Dに対し 0.1〜0.2の 割合 (HZD)とすることが好ま 、。
[0026] 而して、このようにチューブ 3の内径 Dに対する各スパイラル状突起 12, 13, 14の ピッチ Pの割合（PZD)を 2.0〜4.0に決めれば、このピッチ Pの割合（PZD)を 2.0よ り小さくした場合の初期性能値より熱交換効率が悪くなるものの、各スパイラル状突 起 12, 13, 14の傾斜力 S排気ガス 10の流れ方向に倒れ込む傾向が強くなつて、排気 ガス 10側の圧力損失が低く維持されることにより排気ガス 10が流れ易くなり、これに よりチューブ 3の内周面に煤が堆積し難くなつて、最終的な劣化後の性能値では熱 交換効率が優るものとなり、これ以降の長期的な使用を考慮した場合に、良好な熱 交換効率を維持できる期間が長くとれることになる。
[0027] 事実、本発明者らによる実験によれば、例えば図 4にグラフ (熱交換効率と PZD[ チューブ 3の内径 Dに対する各スパイラル状突起 12, 13, 14のピッチ Pの割合]の関 係を示したもの）で示す如き実験結果が得られており、このグラフから明らかであるよ うに、チューブ 3の内径 Dに対する各スパイラル状突起 12, 13, 14のピッチ Pの割合 (PZD)を 2.0より小さくした場合に、圧力損失の増加によりチューブ 3内に煤分が堆 積し易くなつて大幅な性能低下を招いてしまうことが確認されており、また、各スパイ ラル状突起 12, 13, 14のピッチ Pの割合（PZD)の 2.0〜4.0の範囲で最終的な劣 化後の性能値がほぼ横這いに推移することが判明している。
[0028] ここで、最終的な劣化後の性能値につ!、て説明すると、 EGRクーラの使用開始か らの時間経過と共にチューブ 3内の煤の堆積が進行し、これにより熱交換効率が低 下し且つ排気ガス 10側の圧力損失が上昇するが、やがて煤の堆積がそれ以上増え なくなって熱交換効率と圧力損失が安定する状態 (サチレート）となるので、この時の 性能値を最終的な劣化後の性能値として 、る。
[0029] 他方、このピッチ Pの割合 (PZD)を 4.0より大きくしても、僅かなピッチ Pの割合 (P ZD)の増加により交換熱量が大幅に低減する傾向 (スパイラル状突起 12, 13, 14 の傾斜力 s排気ガス 10の流れ方向に倒れ込み過ぎて排気ガス 10の旋回数が減る傾 向）が強まるば力りで、排気ガス 10側の圧力損失の低減には殆ど寄与しないことが判 明しており、し力も、排気ガス 10に与えられる旋回力が不足することにより排気ガス 1 0中の煤が旋回中心に集まる作用も著しく損なわれて、チューブ 3の内周面に却って 煤が堆積し易くなる傾向が生じる虞れもある。
[0030] 尚、この図 4のグラフでは、スパイラル状突起 12, 13, 14の山高さ Hを変えた大小 二つの例に関する初期性能値と最終的な劣化後の性能値との違いを示しているが、 山高さ Hを小とした例については、山高さ Hを大とした例と略同様の傾向を示すこと になるため、ピッチ Pの割合 (PZD)が 2.0を超えて横這い傾向が確認された段階以 降の図示を省略している。
[0031] 以上に述べた如き実験結果に基づき、エンジンルーム内への搭載性を考慮した適 切な寸法形状の EGRクーラについて検討すると、チューブ 3の内径 Dに対する各ス パイラル状突起 12, 13, 14のピッチ Pの割合（PZD)を 2.0〜4.0の範囲に特定する ことが最も効果的な最適条件として決まるのである。
[0032] 尚、チューブ 3の内径 Dに対するスパイラル状突起 12, 13, 14のピッチ Pの割合（P ZD)を 2.0〜4.0とするにあたり、図 5に模式的に示す如ぐもし仮に一条だけのスパ イラル状突起 12であつたならば、スノィラル状突起 12の軸心方向のピッチ P間がス パイラル状突起の無 、状態のまま広く空 、てしまうことが避けられな 、が、図 6に模式 的に示す如ぐ三条のスパイラル状突起 12, 13, 14とすれば、各スパイラル状突起 1 2, 13, 14のピッチ Pの割合 (PZD)を 2.0より大きくしながらも、スパイラル状突起 12 , 13, 14の軸心方向の相互間隔 P'をつめることが可能であり、圧力損失を高めずに 排気ガス 10の旋回力を大きくすることが可能となる。
[0033] ここで、各スパイラル状突起 12, 13, 14の条数は理論上多ければ多いほど効果的 であると言えるが、現行の加工技術では三条を加工するのが実質的な限界であり、 実用レベルではスパイラル状突起 12, 13, 14を三条とすることで最終的な劣化後の 性能値を最大限に引き上げることが可能となるものと考えられる。
[0034] 更に、各スパイラル状突起 12, 13, 14のピッチ Pの割合（PZD)を 2.0〜4.0に決 めるに際し、図 7にグラフで示す通り、各スパイラル状突起 12, 13, 14の山高さ Hは 、チューブ 3の内径 Dに対し 0.1〜0.2の割合 (HZD)とすることが好ましぐこの山高 さ Hの割合 (HZD)を 0.1より小さくしてしまうと、排気ガス 10の旋回流が良好に形成 され難くなつて交換熱量が最低レベルまで低下してしまうことになり、また、山高さ H の割合 (HZD)を 0.2より大きくすることは、製造限界により実質的に実現不可能であ ることが本発明者らにより確認されている。
[0035] 従って、本実施例によれば、チューブ 3内を流れる排気ガス 10を旋回流として熱交 換効率を向上するに際し、チューブ 3の内径 Dに対するスパイラル状突起 12, 13, 1 4のピッチ Pの割合（PZD)を 2.0〜4.0とし且つチューブ 3の内径 Dに対する各スパ イラル状突起 12, 13, 14の山高さ Hの割合 (HZD)を 0.1〜0.2としたことによって、 チューブ 3の内周面における煤の堆積を抑制することができ、初期性能値ば力りに着 目した従来の設計思想のものより最終的な劣化後の性能値を高く維持することがで き、煤分の多く含まれた排気ガス 10を排出するディーゼルエンジンに対し大幅な性 能低下を招くことなく良好に適用し得る EGRクーラを提供することができる。
[0036] また、特に本実施例においては、チューブ 3の内周面に互いに周方向に位相をず らして並走するように三条のスパイラル状突起 12, 13, 14を形成しているので、各ス パイラル状突起 12, 13, 14のピッチ Pの割合 (PZD)を 2.0より大きくしながらも、ス ノ ィラル状突起 12, 13, 14の軸心方向の相互間隔 P'をつめることができ、圧力損 失を高めずに排気ガス 10の旋回力を大きくすることができる。
[0037] 尚、本発明の EGRクーラは、上述の実施例にのみ限定されるものではなぐ本発明 の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

Claims

請求の範囲
チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に冷却水を給 排し且つ前記チューブ内にディーゼルエンジン力も排気ガスを導 、て該排気ガスと 前記冷却水とを熱交換するようにした EGRクーラであって、前記チューブの内周面 に互いに周方向に位相をずらして並走するように三条のスパイラル状突起を形成す ると共に、前記チューブの内径に対する前記各スノィラル状突起のピッチの割合を 2 .0〜4.0とし且つ前記チューブの内径に対する前記各スパイラル状突起の山高さの 割合を 0.1〜0.2とした EGRクーラ。
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