JP2008215161A - Ｅｇｒクーラ - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張差を吸収するＥＧＲクーラを提供する。
【解決手段】本発明は、ＥＧＲガスが流通する冷却管２１と、前記冷却管が内部に設置されるとともに、前記冷却管の周囲に冷媒が導入される筒状のシェル２０と、前記シェルの開口部を閉塞するとともに、前記冷却管を前記シェルに支持するプレート２２とを備え、前記プレートの少なくとも一方は前記シェルの中心軸方向に弾性変形可能に構成され、前記冷却管が前記シェルに対して相対変位可能に支持されるＥＧＲクーラである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＧＲ（排気再循環）システムに設けられるＥＧＲクーラに関し、特に熱応力によってＥＧＲクーラに亀裂が発生することを防止するＥＧＲクーラに関する。

エンジンの排気系から吸気系に還流する排気（以下「ＥＧＲガス」という）を冷却するＥＧＲクーラとして、伝熱管を利用したＥＧＲクーラが開示されている（特許文献１参照）。

このＥＧＲクーラは、冷却媒体が出入りする筒体の冷却媒体入口から冷却媒体出口へエンジン冷却水等の冷却媒体を流通させつつ伝熱管内にＥＧＲガスを通過させることによって、ＥＧＲガスと冷却媒体とが熱交換をするように構成されている。
特開２０００−５４９１６号公報

ＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換時、伝熱管は、ＥＧＲガスや冷却媒体の温度に応じて主に筒体の中心軸方向に熱膨張しようとする。しかしながら、筒体と伝熱管とはエンドプレートを介してろう付けや溶接等によって固着されているので、軸方向に同じ長さしか伸縮できない。

したがって、ＥＧＲガスと冷却媒体との温度差や、筒体と伝熱管との線膨張係数の違いにより、筒体と伝熱管とで軸方向に伸縮しようとする量、つまり熱膨張量に差が生じる。そして、その熱膨張差の分だけ伸縮が抑制されて、伝熱管とエンドプレートとの固着部やエンドプレートと筒体との固着部に熱応力が発生し、この熱応力が材料に応じた許容応力より大きくなると、これらの部位に亀裂が発生する虞がある。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、伝熱管とエンドプレートとの固着部やエンドプレートと筒体との固着部での熱膨張差を許容し、これらの部位に亀裂が発生することを防止するＥＧＲクーラを提供することを目的とする。

第１の発明は、ＥＧＲガスが流通する冷却管と、前記冷却管が内部に設置されるとともに、前記冷却管の周囲に冷媒が導入される筒状のシェルと、前記シェルの開口部を閉塞するとともに、前記冷却管を前記シェルに支持するプレートとを備え、前記プレートの少なくとも一方は前記シェルの中心軸方向に弾性変形可能に構成され、前記冷却管が前記シェルに対して相対変位可能に支持されるＥＧＲクーラである。

第２の発明は、第１の発明において、前記プレートと前記シェルとの間に弾性部材を配置するＥＧＲクーラである。

第３の発明は、第１または２の発明において、前記弾性部材が薄厚鋼板からなり、前記冷却管を取り囲むように凹状の溝部を形成し、前記シェルの中心軸方向に弾性変形可能に構成されるＥＧＲクーラである。

第１と第２の発明によれば、シェルと冷却管との間の熱膨張差を弾性部材が吸収するため、熱膨張差に起因した熱応力を低減し、シェルと冷却管との間や冷却管とプレート間の連結部での亀裂の発生を抑制することができる。

第３の発明によれば、弾性部材を容易に形成することができる。

図１は本発明のＥＧＲクーラの構成を示す断面図である。

ＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスが導入される導入部と、ＥＧＲガスと冷却媒体（以下、冷媒という。）との間で熱交換が行われる熱交換部と、熱交換により冷却されたＥＧＲガスが排出される排出部とから構成される。

導入部は、ＥＧＲガスが導入され、熱交換部へ導く略半椀状の入口ガイド部１０と、この入口ガイド部１０に固定され、ＥＧＲクーラを相手部品に取り付けるためのフランジ１１から構成される。

熱交換部は、入口ガイド部１０に固定される円筒状のシェル２０と、このシェル内にシェルの中心軸方向に略平行に配置される複数のパイプ状の冷却管２１と、複数の冷却管２１が貫通し、冷却管２１の両端部近傍を支持するとともに、シェル２０の内壁に連結してシェル２０内を密閉するプレート２２ａ、２２ｂとから構成される。

シェル２０には、さらにプレート２２ａ、２２ｂにより密閉されたシェル２０内の冷却室２５に冷媒を導入する冷媒入口部２３と、冷媒が冷却室２５から排出される冷媒出口部２４とが備えられる。

排出部は、シェル２０に固定されるとともに、冷却管２１からＥＧＲガスが導入され、下流部へ導く略半椀状の出口ガイド部３０と、この出口ガイド部３０に固定され、ＥＧＲクーラを相手部品に取り付けるためのフランジ３１から構成される。

このような構成を有するＥＧＲクーラの作用を説明する。

導入部に導入されたＥＧＲガスは、導入部に開口する各冷却管２１内に流れ込み、冷却管２１内を流通する。密閉されたシェル２０内には冷媒、例えばエンジン冷却水が冷媒入口部２３から導入され、ＥＧＲガスが冷却管２１内を流通する間に、シェル２０内に充填された冷媒との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスは熱を冷媒に吸熱される。そして放熱したＥＧＲガスは、排出部から下流側へと排出される。

次に本発明の特徴的な構成について図１を用いて説明する。

本発明は、ＥＧＲクーラの冷却管２１とシェル２０との間での温度差に起因する熱膨張差を吸収することを目的としている。そこで、本発明では少なくとも一方のプレート２２ａ、２２ｂとシェル２０との間に弾性変形可能な弾性部材４０を配置することを特徴とする。

図１によれば、シェル２０と下流側のプレート２２ｂ間に配置される弾性部材４０は、環状の部材であり、例えば薄厚ステンレス鋼板にて形成される。そして、この鋼板にシェル２０の中心軸方向に開口する凹状の環状溝４１を複数設置された冷却管２１を取り囲むように形成する。弾性部材４０は、シェル２０及びプレート２２ｂにロウ付けや溶接等により固定される。なお、本実施形態においては、弾性部材４０を一方のプレート２２ｂとシェル２０間に配置したが、双方に配置するようにしてもよい。

このような構成により、弾性部材４０は、シェル２０の中心軸方向に弾性変形可能に形成される。そして、弾性部材４０をシェル２０とプレート２２ｂ間に配置することにより、ＥＧＲガスと冷媒との間での熱交換に伴って生じるシェル２０と冷却管２１との間の熱膨張差を弾性部材４０が吸収できる。このため、熱膨張差に起因する熱応力の発生を抑制し、シェル２０とプレート２２ａ、２２ｂとの間、あるいはプレート２２ａ、２２ｂと冷却管２１との間の固定部の亀裂の発生を防ぐことができる。

また弾性部材４０は、薄厚鋼板に凹状の環状溝を、例えばプレス加工により形成するという簡単な手段により弾性変形可能に形成することができる。

図２は、本発明のＥＧＲクーラの第２の実施形態の構成を示す断面図である。

この実施形態は、第１の実施形態に対してプレート自体が弾性変形可能に構成される点に特徴を有する。弾性プレート５０は、図２に示すように薄厚円板状の部材であり、冷却管２１が貫通する複数の孔部５１が形成される。孔部５１にはフランジ部５２が形成され、冷却管２１とフランジ部５２との接触面積が大きくなり、ロウ付け等による冷却管２１とフランジ部５２との結合を確実にする。

弾性プレート５０は、第１の実施形態の弾性部材４０と同様の凹部５３を備えて、シェル２０の中心軸方向の弾性変形を可能としている。

このような弾性プレート５０を備えることにより、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、弾性部材を廃止することができるため、部品点数の削減、コストの低減、軽量化を図ることができる。

なお、本実施形態の弾性プレート５０を用いて冷却管２１の両端部を支持するようにしてもよい。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

本発明のＥＧＲクーラの構造を示す断面図である。 本発明のＥＧＲクーラの第２の実施形態の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０：入口ガイド部
１１：フランジ
２０：シェル
２１：冷却管
２２ａ、２２ｂ：プレート
２３：冷媒入口部
２４：冷媒出口部
３０：出口ガイド部
３１：フランジ
４０：弾性部材
４１：環状溝
５０：弾性部材
５１：孔部
５２：フランジ部
５３：凹部

Claims (3)

1. ＥＧＲガスが流通する冷却管と、
   前記冷却管が内部に設置されるとともに、前記冷却管の周囲に冷媒が導入される筒状のシェルと、
   前記シェルの開口部を閉塞するとともに、前記冷却管を前記シェルに支持するプレートとを備え、
   前記プレートの少なくとも一方は前記シェルの中心軸方向に弾性変形可能に構成され、前記冷却管が前記シェルに対して相対変位可能に支持されることを特徴とするＥＧＲクーラ。
2. 前記プレートと前記シェルとの間に弾性部材を配置することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。
3. 前記弾性部材は、薄厚鋼板からなり、前記冷却管を取り囲むように凹状の溝部を形成し、前記シェルの中心軸方向に弾性変形可能に構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲクーラ。