JP2001193576A - 多管式のegrガス冷却装置 - Google Patents

多管式のegrガス冷却装置

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JP2001193576A
JP2001193576A JP2000003622A JP2000003622A JP2001193576A JP 2001193576 A JP2001193576 A JP 2001193576A JP 2000003622 A JP2000003622 A JP 2000003622A JP 2000003622 A JP2000003622 A JP 2000003622A JP 2001193576 A JP2001193576 A JP 2001193576A
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Japan
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tube
shaped
egr gas
heat transfer
vibration preventing
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JP2000003622A
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English (en)
Inventor
Kazuyoshi Takigawa
一儀 滝川
Yuji Miyauchi
祐治 宮内
Tadahiro Goto
忠弘 後藤
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Original Assignee
Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 胴管内に振動防止手段を施すことによって、
振動環境下における制振効果を高めて振動耐久性を大幅
に向上できるEGRガス冷却装置の提供。 【解決手段】 胴管と、チューブシートと、複数の伝熱
管と、端部キャップとにより構成されるとともに、端部
キャップにはEGRガスの流入口と流出口が設けられ、
胴管には冷却媒体流入口および冷却媒体流出口が設けら
れたEGRガス冷却装置において、胴管内壁と伝熱管と
の間および/または伝熱管と伝熱管との間に、該伝熱管
または胴管の軸方向に開口部または弯曲部を有する断面
形状がU字形、V字形、J字形あるいはC字形のリング
状または直線状あるいは円弧状の振動防止部材を配設し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの冷却
液、カーエアコン用冷媒または冷却風などによってEG
Rガスを冷却する多管式のEGRガス装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】排気ガスの一部を排気系から取り出し
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。
【0003】しかしながら、EGRガスの温度が高くな
ると、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、その防止のため
に水冷構造にする必要があるなどが認識されている。こ
のような事態を避けるため、エンジンの冷却液などによ
ってEGRガスを冷却する装置が提案されている。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熱交換器は
例えば左右の一方もしくは両側にEGRガスの流入口ま
たは流出口を備えた端部キャップに仕切り壁を介して区
画され、かつ別途冷却媒体流入口を有するヘッド部材
(ハブ)には胴管が連接固定され、その胴管内部には多
数の伝熱管が前記両側の仕切り壁に設けた組付け孔部に
おいて固着配列され、ヘッド部材に設けられた冷却媒体
流入口、冷却媒体流出口に螺着されたニップルにはゴム
ホースなどの枝管が接続されており、この枝管より導入
され、若しくは排出されるエンジン冷却液などにより、
伝熱管内部を流れるEGRガスが冷却される構造となっ
ているものが知られている(実公昭57−309号公報
など参照)。
【0005】また、特願平7−267691号には、図
14に示すように、胴管11両端部において、胴管11
の内壁に固着されたチューブシート13に複数の伝熱管
12が固着配列され、前記胴管11の端部キャップ14
にEGRガス流入口14aおよびEGRガス流出口14
bを備えた多管式のEGRガス冷却装置であって、さら
に外方へ向けてのバーリング成形によって胴管11自体
に冷却媒体流入口6aおよび冷却媒体流出口6b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
6a及び冷却媒体流出口6bに、枝管7a、7bを直接
ろう付け若しくは溶接により接合した構造のEGRガス
冷却装置が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、これらのE
GRガス冷却装置は、エンジンや走行中に生じる振動や
EGRガス自体の圧力変動に伴う脈動などによる振動環
境下に置かれるため、伝熱管12とチューブシート13
との接合箇所に応力集中し易く、また伝熱管12自体に
も上記振動に対する強度を一層配慮する必要性が生じ
た。
【0007】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、前記多管式のEGRガス冷却装置にお
いて、胴管内に振動防止手段を施すことによって振動環
境下における制振効果を高めて振動耐久性の大幅な向上
がはかられるEGRガス冷却装置を提供しようとするも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るEGRガス
冷却装置は、胴管内壁の両端部附近に固定されたチュー
ブシートに複数の伝熱管が固着配列され、かつ前記胴管
の両端部の外側には端部キャップが固着され、該端部キ
ャップにはEGRガスの流入口と流出口が設けられ、前
記胴管には冷却媒体流入口および冷却媒体流出口が設け
られたEGRガス冷却装置において、前記胴管内壁と伝
熱管との間および/または伝熱管と伝熱管との間に、該
伝熱管または胴管の軸方向に開口部または弯曲部を有す
る断面形状がU字形、V字形、J字形あるいはC字形の
リング状または直線状あるいは円弧状の振動防止部材を
配設したことを特徴とするものである。また、前記振動
防止部材は胴管の円周方向または径方向にあるいは軸方
向にそれぞれ少なくとも1つ配置したりするものであ
る。さらに、前記振動防止部材の肉厚Tは、伝熱管の肉
厚tの0.5t≦T≦3tとするのが好ましく、振動防
止部材の伝熱管との軸方向の接触長さLは、伝熱管の直
径dの0.3d≦L≦2dとするのが好ましい。
【0009】本発明において、振動防止部材として断面
形状がU字形、V字形、J字形あるいはC字形のリング
状または直線状あるいは円弧状の部材を用いたのは、伝
熱管の振動を応力集中せずに分散させて吸収でき、その
撓み易い形状から熱膨脹あるいは熱吸収に伴う変形に追
随し易く、かつ組立て時の作業性が向上し、さらに中実
の部材に比べて軽量とすることができるからである。ま
た、振動防止部材の肉厚Tを伝熱管の肉厚tの0.5t
≦T≦3tとしたのは、0.5t未満では合成が低過ぎ
て制振効果、耐久性がともに乏しくなり、一方3tを超
える肉厚では合成が高過ぎてろう付け境界部に応力集中
を生じ易いからであり、さらに、振動防止部材の伝熱管
との軸方向の接触長さLを伝熱管の直径dの0.3d≦
L≦2dとしたのは、0.3d未満ではろう付け長さが
短いために応力集中が生じ易く、一方2dを超える長さ
では効果に差がないばかり、反って重量が増し材料コス
トもかさんでしまうからである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1〜図6は本発明に係る振動防
止部材を例示したもので、図1は断面形状がU字形のリ
ング状振動防止部材を示す断面図、図2は断面形状がV
字形のリング状振動防止部材を示す断面図、図3は断面
形状がJ字形のリング状振動防止部材を示す断面図、図
4は断面形状がU字形の直線状振動防止部材を示す斜視
図、図5は断面形状がU字形の円弧状振動防止部材を示
す斜視図、図6は断面形状がC字形のリング状振動防止
部材を示す断面図、図7は断面形状がU字形のリング状
振動防止部材を用いたEGRガス冷却装置を示す要部縦
断側面図、図8は断面形状がV字形のリング状振動防止
部材を用いたEGRガス冷却装置を示す要部縦断側面
図、図9は断面形状がJ字形のリング状振動防止部材を
用いたEGRガス冷却装置を示す要部縦断側面図、図1
0は断面形状がU字形のリング状振動防止部材を用いた
EGRガス冷却装置を示す要部縦断正面図、図11は断
面形状がU字形のリング状振動防止部材と断面形状がU
字形の円弧状振動防止部材を組合わせて用いたEGRガ
ス冷却装置を示す要部縦断正面図,図12は図11のイ
ーイ線上の縦断側面図、図13は断面形状がU字形のリ
ング状振動防止部材と直線状振動防止部材とを径方向と
周方向に組合わせて用いたEGRガス冷却装置を示す要
部縦断正面図であり、1は胴管、2は伝熱管、3Uは断
面形状がU字形のリング状振動防止部材、3Vは断面形
状がV字形のリング状振動防止部材、3Jは断面形状が
J字形のリング状振動防止部材、3U−1は断面形状が
U字形の直線状振動防止部材、3U−2は断面形状がU
字形の円弧状振動防止部材、4はろう付けである。
【0011】すなわち本発明に係る多管式のEGRガス
冷却装置は、胴管1内において、断面形状がU字形のリ
ング状振動防止部材3U(図1)、断面形状がV字形の
リング状振動防止部材3V(図2)、断面形状がJ字形
のリング状振動防止部材3J(図3)、断面形状がU字
形の直線状振動防止部材3U−1(図4)、断面形状が
U字形の円弧状振動防止部材3U−2(図5)、断面形
状がC字形の芯部材を弯曲した平板で挟持するようろう
付けまたは溶接などで接合されて構成された振動防止部
材3C(図6)をそれぞれ単独または組合わせて胴管1
の内壁および/または伝熱管2の外表面に接触した状態
でろう付けされて固着されている。
【0012】次に、その具体的構造例を図7〜図13に
基づいて説明すると、図7は胴管1の内壁に固着された
チューブシート(図14参照)に複数の伝熱管2が固着
配列されたEGRガス冷却装置において、胴管1の内壁
と伝熱管2との間および、伝熱管2と伝熱管2との間に
断面形状がU字形のリング状振動防止部材3Uをろう付
け4にて固着して構成したものである。
【0013】図8は胴管1の内壁に固着されたチューブ
シート(図14参照)に複数の伝熱管2が固着配列され
たEGRガス冷却装置において、胴管1の内壁と伝熱管
2との間に断面形状がV字形のリング状振動防止部材3
Vをろう付け4にて固着して構成したものである。
【0014】図9は胴管1の内壁に固着されたチューブ
シート(図14参照)に複数の伝熱管2が固着配列され
たEGRガス冷却装置において、胴管1の内壁と伝熱管
2との間に断面形状がJ字形のリング状振動防止部材3
Jをろう付け4にて固着して構成したものである。
【0015】図10および図12は胴管1の内壁に固着
されたチューブシート(図14参照)に複数の伝熱管2
が固着配列されたEGRガス冷却装置において、胴管1
の内壁と伝熱管2との間に断面形状がU字形のリング状
振動防止部材3Uと断面形状がU字形の円弧状振動防止
部材3U−2を重ね合せてろう付け4にて固着して構成
したものである。
【0016】図11は胴管1の内壁に固着されたチュー
ブシート(図14参照)に複数の伝熱管2が固着配列さ
れたEGRガス冷却装置において、胴管1の内壁と伝熱
管2との間および、伝熱管2と伝熱管2との間に断面形
状がC字形のリング状振動防止部材3Cの両側の平板を
ろう付け4にて固着して構成したものである。
【0017】図13は胴管1の内壁に固着されたチュー
ブシート(図14参照)に複数の伝熱管2が固着配列さ
れたEGRガス冷却装置において、断面形状がU字形の
リング状振動防止部材3Uと断面形状がU字形の直線状
振動防止部材3U−1とを軸方向にずらしてクロス(径
方向と周方向に組合わせる)に配置し、それぞれの接触
面をろう付け4にて固着して構成したものである。
【0018】上記の各振動防止部材3U、3V、3J、
3U−1、3U−2、3Cの肉厚Tおよび伝熱管2との
軸方向の接触長さLは、それぞれ前記理由により伝熱管
の肉厚tの0.5t≦T≦3t、伝熱管の直径dの0.
3d≦L≦2dとするのが好ましい。
【0019】
【発明の効果】本発明は上記のごとく、胴管内に各種振
動防止部材を単独または組合わせて配設したことによ
り、振動環境下におけるEGRガス冷却装置の制振効果
がより高められ、その結果伝熱管とチューブシートとの
接合箇所に集中する応力が著しく低減し、装置の振動耐
久性と耐熱疲労性を向上できるという優れた効果を奏す
る。また、本発明はEGRガス冷却装置に限らず、多管
式の熱交換器の全般にわたり適用可能である点でも優れ
ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る断面形状がU字形のリング状振動
防止部材を示す断面図である。
【図2】本発明に係る断面形状がV字形のリング状振動
防止部材を示す断面図である。
【図3】本発明に係る断面形状がJ字形のリング状振動
防止部材を示す断面図である。
【図4】本発明に係る断面形状がU字形の直線状振動防
止部材を示す斜視図である。
【図5】本発明に係る断面形状がU字形の円弧状振動防
止部材を示す斜視図である。
【図6】本発明に係る断面形状がC字形のリング状振動
防止部材を示す断面図である。
【図7】図1に示す断面形状がU字形のリング状振動防
止部材を用いたEGRガス冷却装置を示す要部縦断側面
図である。
【図8】図2に示す断面形状がV字形のリング状振動防
止部材を用いたEGRガス冷却装置を示す要部縦断側面
図である。
【図9】図3に示す断面形状がJ字形のリング状振動防
止部材を用いたEGRガス冷却装置を示す要部縦断側面
図である。
【図10】図6に示す断面形状がU字形のリング状振動
防止部材を用いたEGRガス冷却装置を示す要部縦断正
面図である。
【図11】図1に示す断面形状がU字形のリング状振動
防止部材と図5に示す断面形状がU字形の円弧状振動防
止部材を組合わせて用いたEGRガス冷却装置を示す要
部縦断正面図である。
【図12】図11のイーイ線上の縦断側面図である。
【図13】図1に示す断面形状がU字形のリング状振動
防止部材と図4に示す直線状振動防止部材とを径方向と
周方向に組合わせて用いたEGRガス冷却装置を示す要
部縦断正面図である。
【図14】従来の多管式熱交換器の一例を示す一部破断
平面図である。
【符号の説明】
1 胴管 2 伝熱管 3U 断面形状がU字形のリング状振動防止部材 3V 断面形状がV字形のリング状振動防止部材 3J 断面形状がJ字形のリング状振動防止部材 3U−1 断面形状がU字形の直線状振動防止部材 3U−2 断面形状がU字形の円弧状振動防止部材 3C 断面形状がC字形のリング状振動防止部材 4 ろう付け

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 胴管内壁の両端部附近に固定されたチュ
    ーブシートに複数の伝熱管が固着配列され、かつ前記胴
    管の両端部の外側には端部キャップが固着され、該端部
    キャップにはEGRガスの流入口と流出口が設けられ、
    前記胴管には冷却媒体流入口および冷却媒体流出口が設
    けられた多管式のEGRガス冷却装置において、前記胴
    管内壁と伝熱管との間および/または伝熱管と伝熱管と
    の間に、該伝熱管または胴管の軸方向に開口部または弯
    曲部を有する断面形状がU字形、V字形、J字形あるい
    はC字形のリング状または直線状あるいは円弧状の振動
    防止部材を配設したことを特徴とする多管式のEGRガ
    ス冷却装置。
  2. 【請求項2】 前記振動防止部材を胴管の円周方向に少
    なくとも1つ配置した構成となしたことを特徴とする請
    求項1記載の多管式のEGRガス冷却装置。
  3. 【請求項3】 前記振動防止部材を胴管の径方向に少な
    くとも1つ配置した構成となしたことを特徴とする請求
    項1記載の多管式のEGRガス冷却装置。
  4. 【請求項4】 前記振動防止部材の肉厚Tは、伝熱管の
    肉厚tの0.5t≦T≦3tであることを特徴とする請
    求項1〜3のうちいずれか1項記載の多管式のEGRガ
    ス冷却装置。
  5. 【請求項5】 前記振動防止部材の伝熱管との軸方向の
    接触長さLは、伝熱管の直径dの0.3d≦L≦2dで
    あることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項
    記載の多管式のEGRガス冷却装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8069905B2 (en) 2003-06-11 2011-12-06 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Limited EGR gas cooling device
US9670886B2 (en) 2015-02-09 2017-06-06 Hyundai Motor Company Integrated exhaust gas recirculation cooler
JP2019090093A (ja) * 2017-11-16 2019-06-13 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 液体金属浄化装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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