JP2001289583A - Ｅｇｒガス冷却装置 - Google Patents
Ｅｇｒガス冷却装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
- F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝熱面の内部に膨出部を設けて流れに撹拌作
用を付与して乱流化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。 【解決手段】 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、前記管体は前記胴管の複数箇所でその外周部が内壁
に固着された支持板の貫通孔に嵌着支持され、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ガス冷却装置に
おいて、前記伝熱管として、全体に巻き方向を一方向と
した複数の条溝を有し、螺旋状に形成された連続した山
部および溝部がそれぞれなだらかな曲面状となし、かつ
管軸線に対する直角方向断面形状が二葉状ないし四葉状
に形成され、同伝熱管螺旋部外接円の直径、内接円直
径、螺旋ピッチ、山部及び溝部の曲率半径等を適正な値
に設定したことを特徴とする。
用を付与して乱流化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。 【解決手段】 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、前記管体は前記胴管の複数箇所でその外周部が内壁
に固着された支持板の貫通孔に嵌着支持され、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ガス冷却装置に
おいて、前記伝熱管として、全体に巻き方向を一方向と
した複数の条溝を有し、螺旋状に形成された連続した山
部および溝部がそれぞれなだらかな曲面状となし、かつ
管軸線に対する直角方向断面形状が二葉状ないし四葉状
に形成され、同伝熱管螺旋部外接円の直径、内接円直
径、螺旋ピッチ、山部及び溝部の曲率半径等を適正な値
に設定したことを特徴とする。
Description
【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
却する装置に関するものである。
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。
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。
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。
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、伝熱管の中央付近を流れるＥＧＲガスの熱は、離
れた伝熱管の内周壁面に伝達されず、かつＥＧＲガスは
伝熱管内で撹拌されることがないため、ＥＧＲガスから
伝熱管への熱伝達が十分になされず、ＥＧＲガスの冷却
効率が低くならざるを得なかった。またＥＧＲ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。
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、伝熱管の中央付近を流れるＥＧＲガスの熱は、離
れた伝熱管の内周壁面に伝達されず、かつＥＧＲガスは
伝熱管内で撹拌されることがないため、ＥＧＲガスから
伝熱管への熱伝達が十分になされず、ＥＧＲガスの冷却
効率が低くならざるを得なかった。またＥＧＲ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内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大きな塊となり、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。
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内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大きな塊となり、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、伝熱管の内周壁部に膨出部を設けて流れに
撹拌作用を付与して乱流化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。
れたもので、伝熱管の内周壁部に膨出部を設けて流れに
撹拌作用を付与して乱流化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、伝熱管の断面形状を二葉状ないし四葉状
の形状にして当該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。すなわち、本発明に係るＥＧＲガス冷却
装置は、胴管内壁の両端部に固定されたチューブシート
に複数の伝熱管が固着配列され、前記胴管の両端部の外
側には端部キャップが固着され、また該端部キャップに
はＥＧＲガスの流入口と流出口が設けられた多管式のＥ
ＧＲガス冷却装置において、前記複数の伝熱管は、両端
部にチューブシートに接続されるストレート管部を有
し、該ストレート管部を除いて全体に巻き方向を一方向
とした複数の条溝を有し、管軸線方向に対し螺旋状に形
成された連続した山部および溝部がそれぞれなだらかな
曲面状となし、かつ管軸線に対する直角方向断面形状が
二葉状ないし四葉状に形成され、前記チューブシートに
接続されるストレート管部の直径をｄ、同伝熱管螺旋部
外接円の直径をＤとした場合に、ｄ／Ｄの比率は７０％
以上１３０％以下、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄは４ｍ
ｍ以上１２ｍｍ以下、その内接円直径Ｄ′は２ｍｍ以上
１１ｍｍ以下、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄに対する螺
旋のリードＬは１Ｄ以上１０Ｄ以下、同伝熱管螺旋部外
接円直径Ｄに対し、螺旋状に形成された山部および溝部
の曲面は、条溝のつる巻線の接線の直角方向断面でみて
山部の曲率半径Ｒは０．１Ｄ以上２．５Ｄ以下、溝部の
曲率半径ｒは０．０５Ｄ以上１．５Ｄ以下であることを
特徴とするものであって、前記伝熱管の螺旋部における
山部および溝部の管軸線方向の断面形状の当該溝部に連
続する両側山部の管軸線に対する傾斜角度は１０度以上
６０度以下としたり、螺旋状に形成された連続した山部
および／または溝部の曲面に１ないし複数個の凹凸が連
続または不連続に形成されていたり、螺旋状に形成され
た連続した山部および溝部が断続的に形成されているこ
とを特徴とするものである。
題点に着目し、伝熱管の断面形状を二葉状ないし四葉状
の形状にして当該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。すなわち、本発明に係るＥＧＲガス冷却
装置は、胴管内壁の両端部に固定されたチューブシート
に複数の伝熱管が固着配列され、前記胴管の両端部の外
側には端部キャップが固着され、また該端部キャップに
はＥＧＲガスの流入口と流出口が設けられた多管式のＥ
ＧＲガス冷却装置において、前記複数の伝熱管は、両端
部にチューブシートに接続されるストレート管部を有
し、該ストレート管部を除いて全体に巻き方向を一方向
とした複数の条溝を有し、管軸線方向に対し螺旋状に形
成された連続した山部および溝部がそれぞれなだらかな
曲面状となし、かつ管軸線に対する直角方向断面形状が
二葉状ないし四葉状に形成され、前記チューブシートに
接続されるストレート管部の直径をｄ、同伝熱管螺旋部
外接円の直径をＤとした場合に、ｄ／Ｄの比率は７０％
以上１３０％以下、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄは４ｍ
ｍ以上１２ｍｍ以下、その内接円直径Ｄ′は２ｍｍ以上
１１ｍｍ以下、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄに対する螺
旋のリードＬは１Ｄ以上１０Ｄ以下、同伝熱管螺旋部外
接円直径Ｄに対し、螺旋状に形成された山部および溝部
の曲面は、条溝のつる巻線の接線の直角方向断面でみて
山部の曲率半径Ｒは０．１Ｄ以上２．５Ｄ以下、溝部の
曲率半径ｒは０．０５Ｄ以上１．５Ｄ以下であることを
特徴とするものであって、前記伝熱管の螺旋部における
山部および溝部の管軸線方向の断面形状の当該溝部に連
続する両側山部の管軸線に対する傾斜角度は１０度以上
６０度以下としたり、螺旋状に形成された連続した山部
および／または溝部の曲面に１ないし複数個の凹凸が連
続または不連続に形成されていたり、螺旋状に形成され
た連続した山部および溝部が断続的に形成されているこ
とを特徴とするものである。
【０００９】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撹拌・乱流化して熱伝達を向上させ
るために、伝熱管の内部に螺旋状に突出した凸条とそれ
に連続した山部をそれぞれなだらかな曲面状に複数設け
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撹拌させて乱流化をより増大さ
せ、煤などの付着の低減とその剥離を促進することを可
能としたものである。
スの流れを強制的に撹拌・乱流化して熱伝達を向上させ
るために、伝熱管の内部に螺旋状に突出した凸条とそれ
に連続した山部をそれぞれなだらかな曲面状に複数設け
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撹拌させて乱流化をより増大さ
せ、煤などの付着の低減とその剥離を促進することを可
能としたものである。
【００１０】本発明において、ｄ／Ｄの比率を７０％以
上１３０％以下としたのは、ｄ／Ｄが７０％未満の伝熱
管では伝熱管が太くなりすぎて当該伝熱管配ピッチが粗
くなるとともに、伝熱管の本数が減少して伝熱面積が少
なくなり、他方、ｄ／Ｄが１３０％を超える管径となる
と、細くなりすぎて通気抵抗が大きくなるためである。
また、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄを４ｍｍ以上１２ｍ
ｍ以下としたのは、４ｍｍ未満では流路面積が小さくな
りすぎ、カーボンによる閉塞を生じる原因となり、他
方、１２ｍｍを超えると胴管内に配設する伝熱管の本数
が減少するとともに、内周面までの距離が大きくなって
中心部を流れるＥＧＲガスの熱が壁面に伝達され難くな
り、その結果交換熱量が減少するためである。また、同
伝熱管螺旋部内接円直径Ｄ′を２ｍｍ以上１１ｍｍ以下
としたのは、２ｍｍ未満では細くなりすぎてカーボンに
よる閉塞を生じる確率が高くなると共に通気抵抗が大き
くなってＥＧＲガス量が確保し難くなり、他方、１１ｍ
ｍを超えるとＥＧＲガスに対する撹拌作用が乏しくなる
ためである。また、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄに対す
る螺旋リードＬを１Ｄ以上１０Ｄ以下としたのは、１Ｄ
未満ではＥＧＲガスの圧力損失が大きくなるとともに、
伝熱管の剛性が低下し（可撓性が増大）、冷却装置とし
ての耐振動性が低くなり、他方、１０Ｄを超えるとＥＧ
Ｒガスの撹拌効果が乏しく、ＥＧＲガスの熱が伝熱管内
周面に伝熱され難いためである。また、条溝のつる巻線
の接線の直角方向断面でみて山部の曲率半径Ｒを０．１
Ｄ以上２．５Ｄ以下としたのは、０．１Ｄ未満では螺旋
山の山幅（伝熱管内面の溝幅）が狭くなりＥＧＲガス通
路面積が小さくなる結果通気抵抗が大きくなり、他方、
２．５Ｄを超えると螺旋溝の溝深さが浅くなりＥＧＲガ
スの撹拌、乱流化作用が乏しくなって熱交換性能が低く
なるためである。さらに、条溝のつる巻線の接線の直角
方向断面でみて溝部の曲率半径ｒを０．０５Ｄ以上１．
５Ｄ以下としたのは、前記と同様、０．０５Ｄ未満では
応力集中を生じ易くエンジンからの振動に対する耐久信
頼性が乏しくなり、他方、１．５Ｄを超えると螺旋溝の
溝深さが浅くなりＥＧＲガスの撹拌、乱流化作用が乏し
くなって熱交換性能が低くなるためである。
上１３０％以下としたのは、ｄ／Ｄが７０％未満の伝熱
管では伝熱管が太くなりすぎて当該伝熱管配ピッチが粗
くなるとともに、伝熱管の本数が減少して伝熱面積が少
なくなり、他方、ｄ／Ｄが１３０％を超える管径となる
と、細くなりすぎて通気抵抗が大きくなるためである。
また、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄを４ｍｍ以上１２ｍ
ｍ以下としたのは、４ｍｍ未満では流路面積が小さくな
りすぎ、カーボンによる閉塞を生じる原因となり、他
方、１２ｍｍを超えると胴管内に配設する伝熱管の本数
が減少するとともに、内周面までの距離が大きくなって
中心部を流れるＥＧＲガスの熱が壁面に伝達され難くな
り、その結果交換熱量が減少するためである。また、同
伝熱管螺旋部内接円直径Ｄ′を２ｍｍ以上１１ｍｍ以下
としたのは、２ｍｍ未満では細くなりすぎてカーボンに
よる閉塞を生じる確率が高くなると共に通気抵抗が大き
くなってＥＧＲガス量が確保し難くなり、他方、１１ｍ
ｍを超えるとＥＧＲガスに対する撹拌作用が乏しくなる
ためである。また、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄに対す
る螺旋リードＬを１Ｄ以上１０Ｄ以下としたのは、１Ｄ
未満ではＥＧＲガスの圧力損失が大きくなるとともに、
伝熱管の剛性が低下し（可撓性が増大）、冷却装置とし
ての耐振動性が低くなり、他方、１０Ｄを超えるとＥＧ
Ｒガスの撹拌効果が乏しく、ＥＧＲガスの熱が伝熱管内
周面に伝熱され難いためである。また、条溝のつる巻線
の接線の直角方向断面でみて山部の曲率半径Ｒを０．１
Ｄ以上２．５Ｄ以下としたのは、０．１Ｄ未満では螺旋
山の山幅（伝熱管内面の溝幅）が狭くなりＥＧＲガス通
路面積が小さくなる結果通気抵抗が大きくなり、他方、
２．５Ｄを超えると螺旋溝の溝深さが浅くなりＥＧＲガ
スの撹拌、乱流化作用が乏しくなって熱交換性能が低く
なるためである。さらに、条溝のつる巻線の接線の直角
方向断面でみて溝部の曲率半径ｒを０．０５Ｄ以上１．
５Ｄ以下としたのは、前記と同様、０．０５Ｄ未満では
応力集中を生じ易くエンジンからの振動に対する耐久信
頼性が乏しくなり、他方、１．５Ｄを超えると螺旋溝の
溝深さが浅くなりＥＧＲガスの撹拌、乱流化作用が乏し
くなって熱交換性能が低くなるためである。
【００１１】
【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一部省略
して示す平面図、図３は図２イーイ線上の一部縦断面
図、図４は図２ローロ線上の縦断面図、図５は同上のＥ
ＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の他の実施例を示す
図４相当図、図６は同上のＥＧＲガス冷却装置に使用す
る伝熱管のさらに他の実施例を示す図４相当図、図７は
同上のＥＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の別の実施
例を示す図１相当図である。
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一部省略
して示す平面図、図３は図２イーイ線上の一部縦断面
図、図４は図２ローロ線上の縦断面図、図５は同上のＥ
ＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の他の実施例を示す
図４相当図、図６は同上のＥＧＲガス冷却装置に使用す
る伝熱管のさらに他の実施例を示す図４相当図、図７は
同上のＥＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の別の実施
例を示す図１相当図である。
【００１２】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。な
おここでは、螺旋部が三葉状に形成された伝熱管を例に
とり説明する。
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。な
おここでは、螺旋部が三葉状に形成された伝熱管を例に
とり説明する。
【００１３】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に示す
伝熱管４は、両端部にチューブシート３に接続されるス
トレート管部４−４を有し、該ストレート管部４−４を
除いて全体に巻き方向を一方向とした３個の条溝４−１
を有し、管軸線方向に対し螺旋状に形成された連続した
山部４−２および溝部４−３がそれぞれなだらかな曲面
状となし、かつ管軸線に対する直角方向断面形状が三葉
状に形成され、当該管体内周面に螺旋状に形成された連
続した凸条を突出させた構造となしたもので、該伝熱管
螺旋部の外観は縄状を呈したもので、その製造方法とし
ては例えば管体外周面に対し管外周面に１２０度間隔に
配設した３個のローラにより巻き方向を一方向とした螺
旋状の山部４−２および溝部４−３を形成する方法を用
いることができる。
る伝熱管を図２〜図７を参照して説明する。図２に示す
伝熱管４は、両端部にチューブシート３に接続されるス
トレート管部４−４を有し、該ストレート管部４−４を
除いて全体に巻き方向を一方向とした３個の条溝４−１
を有し、管軸線方向に対し螺旋状に形成された連続した
山部４−２および溝部４−３がそれぞれなだらかな曲面
状となし、かつ管軸線に対する直角方向断面形状が三葉
状に形成され、当該管体内周面に螺旋状に形成された連
続した凸条を突出させた構造となしたもので、該伝熱管
螺旋部の外観は縄状を呈したもので、その製造方法とし
ては例えば管体外周面に対し管外周面に１２０度間隔に
配設した３個のローラにより巻き方向を一方向とした螺
旋状の山部４−２および溝部４−３を形成する方法を用
いることができる。
【００１４】ここで、図２に示すごとく、前記チューブ
シート３に接続されるストレート管部４−４の直径を
ｄ、同伝熱管螺旋部外接円の直径をＤとした場合に、ｄ
／Ｄの比率は７０％以上１３０％以下とし、同伝熱管４
の螺旋部外接円の直径Ｄは４ｍｍ以上１２ｍｍ以下、そ
の内接円直径Ｄ′は２ｍｍ以上１１ｍｍ以下とする。ま
た、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄに対する螺旋のリード
Ｌは１Ｄ以上１０Ｄ以下とする。さらに、同伝熱管螺旋
部外接円直径Ｄに対し、螺旋状に形成された山部４−２
および溝部４−３の曲面は、条溝のつる巻線の接線の直
角方向断面でみて山部の曲率半径Ｒは０．１Ｄ以上２．
５Ｄ以下、溝部の曲率半径ｒは０．０５Ｄ以上１．５Ｄ
以下とする。
シート３に接続されるストレート管部４−４の直径を
ｄ、同伝熱管螺旋部外接円の直径をＤとした場合に、ｄ
／Ｄの比率は７０％以上１３０％以下とし、同伝熱管４
の螺旋部外接円の直径Ｄは４ｍｍ以上１２ｍｍ以下、そ
の内接円直径Ｄ′は２ｍｍ以上１１ｍｍ以下とする。ま
た、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄに対する螺旋のリード
Ｌは１Ｄ以上１０Ｄ以下とする。さらに、同伝熱管螺旋
部外接円直径Ｄに対し、螺旋状に形成された山部４−２
および溝部４−３の曲面は、条溝のつる巻線の接線の直
角方向断面でみて山部の曲率半径Ｒは０．１Ｄ以上２．
５Ｄ以下、溝部の曲率半径ｒは０．０５Ｄ以上１．５Ｄ
以下とする。
【００１５】また、図３に示すごとく、伝熱管４の螺旋
部における山部４−２および溝部４−３の管軸線方向の
断面形状の当該溝部４−３に連続する両側山部４−２の
管軸線に対する傾斜角度α、βは、１０度以上６０度以
下が好ましい。すなわち、１０度未満では乱流・撹拌作
用に乏しく熱交換性能の効果および煤の内周壁面への付
着防止効果が得られ難く、他方、６０度を超えると乱流
化、撹拌作用、煤の付着防止効果は大きく得られるが、
ＥＧＲガスの通気抵抗が大きくＥＧＲガス量が減少して
しまう。なお、この傾斜角度α、βの角度差は特に限定
するものではないが、１０度以上６０度が好ましい。
部における山部４−２および溝部４−３の管軸線方向の
断面形状の当該溝部４−３に連続する両側山部４−２の
管軸線に対する傾斜角度α、βは、１０度以上６０度以
下が好ましい。すなわち、１０度未満では乱流・撹拌作
用に乏しく熱交換性能の効果および煤の内周壁面への付
着防止効果が得られ難く、他方、６０度を超えると乱流
化、撹拌作用、煤の付着防止効果は大きく得られるが、
ＥＧＲガスの通気抵抗が大きくＥＧＲガス量が減少して
しまう。なお、この傾斜角度α、βの角度差は特に限定
するものではないが、１０度以上６０度が好ましい。
【００１６】なお、図５に示す伝熱管４は、断面形状が
二葉状に形成されたものを例示したもので、この伝熱管
の場合もストレート管部を除いて全体に巻き方向を一方
向とした２個の条溝４−１を有し、前記三葉の伝熱管と
同様、管軸線方向に対し螺旋状に形成された連続した山
部および溝部がそれぞれなだらかな曲面状となし、当該
管体内周面には螺旋状に形成された連続した凸条を突出
させた構造となしたもので、該伝熱管螺旋部の外観も縄
状を呈している。
二葉状に形成されたものを例示したもので、この伝熱管
の場合もストレート管部を除いて全体に巻き方向を一方
向とした２個の条溝４−１を有し、前記三葉の伝熱管と
同様、管軸線方向に対し螺旋状に形成された連続した山
部および溝部がそれぞれなだらかな曲面状となし、当該
管体内周面には螺旋状に形成された連続した凸条を突出
させた構造となしたもので、該伝熱管螺旋部の外観も縄
状を呈している。
【００１７】上記のように伝熱管４の内部に複数の螺旋
状に突出した凸条を設ける構成としたことによって、中
央付近を流れるＥＧＲガスの熱は内側へ突出した壁面に
伝熱されると共に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撹拌力を強めて乱流化すること
により、伝熱管の内周面とＥＧＲガスとの間に発生する
境膜を次々に破壊して薄くし、境膜伝熱係数を大きく
し、併せて部分的な撹拌作用による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。
状に突出した凸条を設ける構成としたことによって、中
央付近を流れるＥＧＲガスの熱は内側へ突出した壁面に
伝熱されると共に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撹拌力を強めて乱流化すること
により、伝熱管の内周面とＥＧＲガスとの間に発生する
境膜を次々に破壊して薄くし、境膜伝熱係数を大きく
し、併せて部分的な撹拌作用による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。
【００１８】図６は螺旋状に形成された連続した山部４
−２および／または溝部４−３の曲面に１ないし複数個
の凹凸が連続または不連続に形成されている伝熱管の一
例を示したもので、この伝熱管４は螺旋状に形成された
連続した山部４−２および溝部４−３に凹部４−２ａ、
４−３ａを形成したもので、この伝熱管４の場合は、管
体内周面に螺旋状に形成された連続した凸条に加え、山
部４−２および溝部４−３の内周面に突出部が形成され
ることにより、ＥＧＲガス流れによりいっそう撹拌作用
が付与され、乱流化が増大する効果が得られる。
−２および／または溝部４−３の曲面に１ないし複数個
の凹凸が連続または不連続に形成されている伝熱管の一
例を示したもので、この伝熱管４は螺旋状に形成された
連続した山部４−２および溝部４−３に凹部４−２ａ、
４−３ａを形成したもので、この伝熱管４の場合は、管
体内周面に螺旋状に形成された連続した凸条に加え、山
部４−２および溝部４−３の内周面に突出部が形成され
ることにより、ＥＧＲガス流れによりいっそう撹拌作用
が付与され、乱流化が増大する効果が得られる。
【００１９】また、図７は螺旋状に形成された連続した
山部４−２および溝部４−３が断続的に形成されている
伝熱管を例示したもので、この伝熱管４は連続した山部
４−２および溝部４−３の間に例えばストレート管部４
−５を設けて、山部４−２および溝部４−３を断続的に
形成したもので、この伝熱管４の場合も、図２、図３の
実施例と同様の作用効果が得られるものである。
山部４−２および溝部４−３が断続的に形成されている
伝熱管を例示したもので、この伝熱管４は連続した山部
４−２および溝部４−３の間に例えばストレート管部４
−５を設けて、山部４−２および溝部４−３を断続的に
形成したもので、この伝熱管４の場合も、図２、図３の
実施例と同様の作用効果が得られるものである。
【００２０】なおここでは、螺旋部が三葉状の伝熱管の
場合について説明したが、螺旋部が二葉状または四葉状
の伝熱管においても上記と同様の作用効果が得られるこ
とはいうまでもない。
場合について説明したが、螺旋部が二葉状または四葉状
の伝熱管においても上記と同様の作用効果が得られるこ
とはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】以上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複数個の螺旋状に形成された連
続した凸条を有する二葉状ないし四葉状の伝熱管を使用
したので、伝熱面積の増加とともにＥＧＲガスの流れの
撹拌と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。
に巻方向を一方向として複数個の螺旋状に形成された連
続した凸条を有する二葉状ないし四葉状の伝熱管を使用
したので、伝熱面積の増加とともにＥＧＲガスの流れの
撹拌と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。
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
一実施例を一部省略して示す平面図である。
一実施例を一部省略して示す平面図である。
【図３】図２イーイ線上の一部縦断面図である。
【図４】図２ローロ線上の縦断面図である。
【図５】同上のＥＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の
他の実施例を示す図４相当図である。
他の実施例を示す図４相当図である。
【図６】同上のＥＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の
さらに他の実施例を示す図４相当図である。
さらに他の実施例を示す図４相当図である。
【図７】同上のＥＧＲガス冷却装置に使用する伝熱管の
別の実施例を示す図１相当図である。
別の実施例を示す図１相当図である。
１ 胴管 ２ 内壁 ３ チューブシート ４ 伝熱管 ４−１ 条溝 ４−２ 山部 ４−２ａ、４−３ａ 凹部 ４−３ 溝部 ４−４ ストレート管部 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
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年４月２１日（２０００．４．２
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図６】
【図７】
Claims (4)
- 【請求項１】 胴管内壁の両端部に固定されたチューブ
シートに複数の伝熱管が固着配列され、前記胴管の両端
部の外側には端部キャップが固着され、また該端部キャ
ップにはＥＧＲガスの流入口と流出口が設けられた多管
式のＥＧＲガス冷却装置において、前記複数の伝熱管
は、両端部にチューブシートに接続されるストレート管
部を有し、該ストレート管部を除いて全体に巻き方向を
一方向とした複数の条溝を有し、管軸線方向に対し螺旋
状に形成された連続した山部および溝部がそれぞれなだ
らかな曲面状となし、かつ管軸線に対する直角方向断面
形状が二葉状ないし四葉状に形成され、前記チューブシ
ートに接続されるストレート管部の直径をｄ、同伝熱管
螺旋部外接円の直径をＤとした場合に、ｄ／Ｄの比率は
７０％以上１３０％以下、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄ
は４ｍｍ以上１２ｍｍ以下、その内接円直径Ｄ′は２ｍ
ｍ以上１１ｍｍ以下、同伝熱管螺旋部外接円直径Ｄに対
する螺旋のリードＬは１Ｄ以上１０Ｄ以下、同伝熱管螺
旋部外接円直径Ｄに対し、螺旋状に形成された山部およ
び溝部の曲面は、条溝のつる巻線の接線の直角方向断面
でみて山部の曲率半径Ｒは０．１Ｄ以上２．５Ｄ以下、
溝部の曲率半径ｒは０．０５Ｄ以上１．５Ｄ以下である
ことを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。 - 【請求項２】 伝熱管の螺旋部における山部および溝部
の管軸線方向の断面形状の当該溝部に連続する両側山部
の管軸線に対する傾斜角度を１０度以上６０度以下とし
たことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲガス冷却装
置。 - 【請求項３】 螺旋状に形成された連続した山部および
／または溝部の曲面に１ないし複数個の凹凸が連続また
は不連続に形成されていることを特徴とする請求項１記
載のＥＧＲガス冷却装置。 - 【請求項４】 螺旋状に形成された連続した山部および
溝部が断続的に形成されていることを特徴とする請求項
１記載のＥＧＲガス冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000108473A JP2001289583A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | Ｅｇｒガス冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000108473A JP2001289583A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | Ｅｇｒガス冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001289583A true JP2001289583A (ja) | 2001-10-19 |
Family
ID=18621305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000108473A Pending JP2001289583A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | Ｅｇｒガス冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001289583A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002054511A (ja) * | 2000-08-14 | 2002-02-20 | Hino Motors Ltd | Ｅｇｒクーラ |
| KR20040003989A (ko) * | 2002-07-05 | 2004-01-13 | 주식회사 코렌스 | 자동차 배기가스 재순환장치 |
| JP2005003258A (ja) * | 2003-06-11 | 2005-01-06 | Osaka Gas Co Ltd | 熱交換装置及びこれを用いた燃焼装置。 |
| KR100478216B1 (ko) * | 2001-12-18 | 2005-03-24 | 삼성공조 주식회사 | 배기가스 재순환장치용 열교환기 |
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-
2000
- 2000-04-10 JP JP2000108473A patent/JP2001289583A/ja active Pending
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