JP2008231929A - Cooling water inlet structure of heat exchanger for egr cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の扁平チューブを内蔵したEGRクーラ用熱交換器における冷却水入口を複数に分けて冷却水の流れに淀みを生じないようにするEGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に関するものである。 The present invention relates to a cooling water inlet structure for a heat exchanger for an EGR cooler in which the cooling water inlet in the heat exchanger for an EGR cooler having a plurality of flat tubes is divided into a plurality of portions so as not to stagnate the flow of the cooling water. Is.
従来の扁平チューブを有するEGRクーラ用熱交換器1は、図7乃至図11に示すように、図示しないスペーサを介してほぼ均一なクリアランスを設けて積層した扁平チューブ2または表面に複数の凸型のダボ2aが突設されている扁平チューブ2を、ダボ同士を重ね合わせて各扁平チューブ間のクリアランスをほぼ均一に保ちつつ各扁平チューブ2,…,2の端部をそれぞれエンドプレート3,3に組み付けたチューブアセンブリ4を形成し、このチューブアセンブリ4をシェル1aに収容して、水密、気密に固着して一体化している。
As shown in FIGS. 7 to 11, the EGR
このようなEGRクーラ用熱交換器1では、冷却水の入口5と出口6とがそれぞれ一ヶ所設けられ、冷却水をシェル1a内に導入して各扁平チューブ2,…,2をその外面側から冷却して、各扁平チューブ2,…,2内を通過するEGRガスを冷却する。
この冷却水の入口5と出口6との設置位置には、冷却効果をより優れたものにするために、冷却水がシェル1a内を隅々まで通過できるようになる種々のタイプが形成されており、例えば、図7,8に示すように、シェル1aの下面または側面には一端部に入口5を設け、上面または側面には入口5を設けた端部と反対側の端部に出口6を設け、扁平チューブ2の壁面に対して平行方向に冷却水を流入し、平行方向に流出する場合(特許文献1,2)と、図9に示すように、シェル1aの側面の一方には側端部に入口5を設け、他方には入口5を設けた端部と反対側の端部に出口6を設け、扁平チューブ2の壁面に対して垂直方向に冷却水を流入し、垂直方向に流出する場合(特許文献1)、また図10に示すように、シェル1aの側面の一方には端部に入口5を設け、シェル1aの上面の入口5を設けた端部と反対側の端部に出口6を設けているもの(特許文献3,4)等がある。
In such an EGR
In order to improve the cooling effect, various types of cooling water that can pass through the inside of the
そして、これら冷却水の入口5と出口6との配設位置および出入口と扁平チューブ2との相対的な向きによる冷却水の流れの状態は、
(1)図7の冷却水が下面から流入して上面より流出する下から上へと縦方向へ流す場合には、図11に示すように、入口5から流入した冷却水は、流入する方向と同じ方向に並べられた各扁平チューブ2,…,2の壁面に沿って流れるように分岐して、各扁平チューブ2,…,2の間でも冷却水が流れるようにし、各扁平チューブ2,…,2の壁面に沿って上方へ流れて上面の出口6に向かって収束し、出口6から排出されることで、すべての扁平チューブ2,…,2の表面を冷却できるようにしている。
(2)図8の冷却水を側面の一方から流入して他方の側面より流出する横方向へ流す場合、図12に示すように、入口5から流入した冷却水は、直近の扁平チューブ2の端縁から壁面に沿ってシェルの反対側に近設した壁面まで進み、また他の流れがシェル1aの内壁面に沿って進み、各扁平チューブ2,…,2の間とシェル1aの内壁面との間を通過してから出口6へ向かって収束し、出口6から排出される。
(3)図9の冷却水を下面側から流入して上面側へ流出させる場合、図13に示すように、入口5から流入した冷却水は直近の扁平チューブ2の壁面にほぼ垂直に当たってから壁面に沿って外方へ進み、扁平チューブ2の端縁からシェル1aの内壁面に沿って上面へ昇り、途中で各扁平チューブ2の間に形成されている隙間に冷却水の若干量を曲り込ませて、各扁平チューブ2,…,2の間へ冷却水が流れるようにし、各扁平チューブ2,…,2の間を通過してから上面側の出口6へ向かって収束し、出口6から排出される。
(4)また、図10に示すように、冷却水を横方向から流入して上方向へ流出させる場合、図14に示すように、入口5から流入した冷却水は、直近の扁平チューブ2の壁面に沿って先方へ進み、扁平チューブ2の端縁から壁面に沿って反対側のシェル1aの内壁面へ向かって進み、シェル1aの内壁面に沿って進むように分岐した流れは、途中で各扁平チューブ2の間に形成されている隙間に冷却水の若干量が曲り込ませて、各扁平チューブ2,…,2の間に冷却水を流し、各扁平チューブ2,…,2の間を通過してから上面側の出口6へ向かって収束して、出口6から排出される。
And the arrangement | positioning position of these
(1) When the cooling water in FIG. 7 flows from the lower surface and flows out from the upper surface in the vertical direction, the cooling water flowing in from the
(2) When the cooling water of FIG. 8 flows in the lateral direction from one side of the side and out of the other side, as shown in FIG. 12, the cooling water flowing from the
(3) When the cooling water in FIG. 9 flows in from the lower surface side and flows out to the upper surface side, as shown in FIG. 13, the cooling water flowing in from the
(4) Further, as shown in FIG. 10, when cooling water flows in from the lateral direction and flows out upward, as shown in FIG. 14, the cooling water flowing from the
〔従来技術の問題点〕
このような構成のEGRクーラ用熱交換器1では、これら冷却水の入口5と出口6との配設位置および出入口と扁平チューブ2との相対的な向きによる各扁平チューブ2,…,2の冷却の状態は、シェル1aの内部における冷却水の分布によって状況が異なる。
例えば、冷却水の流れの状態(1)と(2)とでは、それぞれ図11と図12とに丸印で囲って示すように、冷却水の分岐の状態が中央部で水量が多く周辺部で水量が少なくなって、周辺部では扁平チューブ2内を流れるEGRガスとの熱交換が悪くなり、特に熱交換量が多い扁平チューブ2,…,2間の冷却水が沸騰する可能性がある。冷却水の流れの状態(3)では、図13に丸印で囲って示すように、各扁平チューブ2,…,2の間ではシェル1aの内壁面に沿って流れる周辺部の冷却水が中央部の冷却水に比較して流量が多くなり、周辺部では流量が少ないため冷却水が沸騰する可能性がある。また流れの状態(4)では、図14に丸印で囲って示すように、入口5の近辺の扁平チューブ2,…,2の間では水量が多く、出口6の近辺の扁平チューブ2,…,2の間では水量が少なくなり、この辺りで冷却水が沸騰する可能性があるという問題点があった。
また、車両搭載時のレイアウトの制約によって、水の流れにくい場所を生じやすい位置への冷却水入口パイプの取り付けを余儀なくされる場合もあり、場所によっては沸騰を起こすようになるという問題点があった。
このため、近年ではガス温度が高くなっているEGRクーラ等の熱交換器においては、特に強く改善が要望されていた。
[Problems of the prior art]
In the
For example, in the states (1) and (2) of the flow of the cooling water, as shown by circles in FIGS. The amount of water decreases, and heat exchange with the EGR gas flowing in the
In addition, due to layout restrictions when mounted on a vehicle, the cooling water inlet pipe may be forced to be installed at a position where a place where water does not easily flow is likely to occur. It was.
For this reason, there has been a strong demand for improvement in heat exchangers such as EGR coolers, which have recently become hot in gas temperatures.
本発明は、従来の技術における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これを解決するため具体的に設定した技術的な課題は、冷却水の入口を複数に分散して熱交換器内における冷却水の流れを均一化するとともに局所的な過熱部位を無くして良好な熱交換ができるようにしたEGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and the technical problem specifically set in order to solve this problem is to disperse the cooling water inlets into a plurality of heat exchangers. Another object of the present invention is to provide a cooling water inlet structure of a heat exchanger for an EGR cooler that can make the flow of cooling water uniform in the inside and eliminate a local overheating portion and perform good heat exchange.
本発明における前記課題が効果的に解決されるEGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造を特定するために、必要と認める事項の全てが網羅され、具体的に構成された、課題解決手段を以下に示す。
EGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に係る第1の課題解決手段は、熱交換器のシェルにチューブアセンブリを内蔵し、前記各チューブの内部に高温のEGRガスを通し、その外部に冷却水を通して熱交換するEGRクーラ用熱交換器において、シェル内に冷却水を導入する冷却水入口を2箇所以上設け、シェル内から冷却水を排出する冷却水出口を一箇所設けたことを特徴とするものである。
同上EGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に係る第2の課題解決手段は、前記シェルには、前記2箇所以上の冷却水入口に合わせて同数の冷却水入口パイプを固着したことを特徴とする。
In order to identify the cooling water inlet structure of the heat exchanger for an EGR cooler in which the above-described problems in the present invention are effectively solved, all the matters recognized as necessary are covered and specifically configured as a problem solving means. It is shown below.
The first problem solving means for the cooling water inlet structure of the heat exchanger for the EGR cooler is that the tube assembly is built in the shell of the heat exchanger, the hot EGR gas is passed through each of the tubes, and the outside is cooled. A heat exchanger for an EGR cooler that exchanges heat through water is characterized by having two or more cooling water inlets for introducing cooling water into the shell and one cooling water outlet for discharging cooling water from the shell. To do.
The second problem solving means according to the cooling water inlet structure of the EGR cooler heat exchanger is characterized in that the same number of cooling water inlet pipes are fixed to the shell in accordance with the two or more cooling water inlets. And
同上EGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に係る第3の課題解決手段は、前記シェルの冷却水入口には、冷却水を供給するホースを接続する1つの入水側接続端と、前記2箇所以上の冷却水入口に合わせて出水口を開口した給水側接続端とを有する冷却水入口パイプアダプタを、前記給水側接続端の出水口を前記シェルの冷却水入口に合わせて固着したことを特徴とする。 The third problem-solving means according to the cooling water inlet structure of the EGR cooler heat exchanger is the same as that described above. The cooling water inlet of the shell is connected to one inlet side connection end for connecting a hose for supplying cooling water, A cooling water inlet pipe adapter having a water supply side connection end that opens a water outlet in accordance with the cooling water inlet at a location or more, and that the water outlet of the water supply side connection end is fixed to the cooling water inlet of the shell. Features.
同上EGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に係る第4の課題解決手段は、前記冷却水入口パイプアダプタには、前記シェルの2箇所以上の冷却水入口に合わせて同数のパイプ状出口通路を突設したことを特徴とする。
また、同上EGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に係る第5の課題解決手段は、前記冷却水入口パイプアダプタの給水側接続端面を、前記シェルの2箇所以上の冷却水入口の周辺部を含むシェル外面に合わせて密着可能な形状に形成したことを特徴とする。
The fourth problem-solving means related to the cooling water inlet structure of the heat exchanger for EGR cooler is the same as the above, but the cooling water inlet pipe adapter has the same number of pipe-like outlet passages in accordance with two or more cooling water inlets of the shell. It is characterized by projecting.
Further, the fifth problem-solving means according to the cooling water inlet structure of the EGR cooler heat exchanger is the same as that of the cooling water inlet of the cooling water inlet pipe adapter at the periphery of the two or more cooling water inlets of the shell. It was formed in the shape which can be closely_contact | adhered according to the shell outer surface containing.
EGRクーラ用熱交換器の入口構造に係る第1の課題解決手段では、冷却水入口を2箇所以上設けたことにより、積層された複数のチューブの各チューブ間および両最外端のチューブの外側面まで、シェル内に導入された冷却水が分散できて、形成されている各流路に冷却水を効率良くかつ均一で過不足なく通すことができるようになり、シェル内部における流れが淀むことによる冷却水の沸騰がなくなり、チューブ内を流れるEGRガスとの熱交換が良好で効率良くできる。
EGRクーラ用熱交換器の入口構造に係る第2の課題解決手段では、複数箇所の冷却水入口に合わせて同数の冷却水入口パイプをシェルに固着したことにより、冷却水入口パイプの数に合わせて冷却水タンク、ラジエータあるいは別タンク等の冷却水給水元からの配管を接続することができ、冷却水の供給を効率良く行なうことができる。
In the first problem solving means relating to the inlet structure of the heat exchanger for the EGR cooler, two or more cooling water inlets are provided, so that a plurality of stacked tubes are connected between the tubes and outside the outermost tubes. The cooling water introduced into the shell can be dispersed up to the side surface, and the cooling water can be efficiently and evenly passed through each formed flow path, and the flow inside the shell is stagnant. The boiling of the cooling water due to is eliminated, and heat exchange with the EGR gas flowing in the tube is good and efficient.
In the second problem solving means relating to the inlet structure of the heat exchanger for EGR cooler, the same number of cooling water inlet pipes are fixed to the shell in accordance with the cooling water inlets at a plurality of locations, so that the number of cooling water inlet pipes can be adjusted. Thus, piping from a cooling water supply source such as a cooling water tank, a radiator or another tank can be connected, and the cooling water can be supplied efficiently.
EGRクーラ用熱交換器の入口構造に係る第3の課題解決手段では、1つの入水側接続端と2箇所以上の出水口を開口した給水側接続端とを有する冷却水入口パイプアダプタを、この冷却水入口パイプアダプタの給水側接続端に開口された出水口とシェルに2箇所以上設けた冷却水入口との位置を合わせてシェルに固着したことにより、冷却水入口周辺部がコンパクトに纏まり、冷却水給水元からの配管を2本以上使用することなく、1本のみ配管しただけで複数個所へ冷却水を供給することができる。 In the third problem-solving means related to the inlet structure of the heat exchanger for EGR cooler, a cooling water inlet pipe adapter having one inlet side connecting end and a water supply side connecting end having two or more outlets opened is provided. By aligning the position of the water outlet opening at the water supply side connection end of the cooling water inlet pipe adapter and the cooling water inlet provided at two or more locations in the shell and fixing them to the shell, the periphery of the cooling water inlet is compactly gathered, Cooling water can be supplied to a plurality of locations by using only one pipe without using two or more pipes from the cooling water supply source.
EGRクーラ用熱交換器の入口構造に係る第4の課題解決手段では、シェルの2箇所以上設けた冷却水入口に冷却水入口パイプアダプタに突設したパイプ状出口通路をそれぞれ接続したことにより、冷却水給水元からの配管が1本で足りるだけでなく、シェルに設けた冷却水入口に直接パイプ状出口通路を接続することができて、部品点数を減少し、製造工程を簡素化することができる。
また、EGRクーラ用熱交換器の入口構造に係る第5の課題解決手段では、冷却水入口パイプアダプタの給水側接続端面をシェルの2箇所以上の冷却水入口の周辺部を含むシェル外面に合わせて密着可能な形状に形成したことにより、シェル外面に密着して固着することで、冷却水入口パイプアダプタを介してシェル内に冷却水を供給できるようになり、冷却水の供給配管系が簡素化され、取付スペースを最小にでき、小型化および製造工程の簡素化を図ることができる。
In the fourth problem solving means relating to the inlet structure of the heat exchanger for EGR cooler, by connecting the pipe-shaped outlet passages protruding from the cooling water inlet pipe adapter to the cooling water inlets provided at two or more locations of the shell, Not only is a single pipe from the cooling water supply source, but a pipe-shaped outlet passage can be directly connected to the cooling water inlet provided in the shell, reducing the number of parts and simplifying the manufacturing process. Can do.
Further, in the fifth problem solving means relating to the inlet structure of the heat exchanger for the EGR cooler, the water supply side connection end surface of the cooling water inlet pipe adapter is aligned with the outer surface of the shell including the peripheral portions of the cooling water inlets at two or more locations of the shell. By forming it in a shape that can be closely attached, it is possible to supply cooling water into the shell via the cooling water inlet pipe adapter by sticking firmly to the outer surface of the shell, and the cooling water supply piping system is simple Therefore, the mounting space can be minimized, and the downsizing and the manufacturing process can be simplified.
以下、本発明による最良の実施形態を具体的に説明する。
ただし、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するものではない。
また、従来の技術で説明したものと同じものは同じ符号を付して具体的な説明を省略する。
Hereinafter, the best embodiment according to the present invention will be described in detail.
However, this embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the content of the invention unless otherwise specified.
The same components as those described in the prior art are denoted by the same reference numerals, and a specific description thereof is omitted.
〔第1実施態様〕
〔構成〕
この第1実施形態におけるEGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造は、図1〜3に示すように、ステンレス鋼製の薄板からなるシェル1aを有し、シェル1aには複数の扁平チューブ2,…,2をエンドプレート3,3により束ねたチューブアセンブリ4を収容し、扁平チューブ2,…,2内にEGRガスを導入し、扁平チューブ2,…,2の外面側には冷却水が流れてEGRガスの熱を冷却水により吸収する。シェル1aの下面の一端側には冷却水を導入するための冷却水入口11,11を2箇所設け、シェル1aの上面の冷却水導入側と反対側に位置する端部(以下、単に他端側ということにする)には冷却水出口12を1箇所設けて、冷却水をシェル外部へ排出できるようにする。
このEGRクーラ用熱交換器10では、熱交換の結果として、排出されるEGRガスを所定の温度まで下げることができるようにしている。
[First Embodiment]
〔Constitution〕
The cooling water inlet structure of the heat exchanger for EGR cooler in the first embodiment has a
In the
このEGRクーラ用熱交換器10のシェル1aに設けられた冷却水入口11,11には、複数箇所の冷却水入口11,11に合わせて出水口13a,13aを開口した給水側接続端13b,13bを有する冷却水入口パイプアダプタ13を、冷却水入口11,11と給水側接続端13b,13bの出水口13a,13aとの位置を合わせるようにして、シェル1aに固着する。
この冷却水入口パイプアダプタ13は、1つの入水側接続端13cと、複数箇所の出水口13a,13aを開口した給水側接続端13b,13bとを有し、入水側接続端13cには冷却水タンク、ラジエータあるいは別タンク等の冷却水給水元からの冷却水入口パイプ14を接続し、給水側接続端13b,13bをシェル1aに設けられた冷却水入口11,11に出水口13a,13aの位置を合わせてシェル1aに固着する。
冷却水出口12には冷却水出口パイプ15を接続する。
The cooling water inlets 11, 11 provided in the
This cooling water
A cooling
〔作用効果〕
このような第1実施形態におけるEGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造では、シェル1a内に2箇所の冷却水流入口を設けたことにより、シェル1a内を流れる冷却水の流れが均一化され、従来では冷却水の流れが淀むことにより生じていた沸騰がなくなり、扁平チューブ2,…,2内を流れるEGRガスとの良好な熱交換ができるようになる。
冷却水入口パイプ14を横方向から冷却水入口パイプアダプタ13の入水側接続端13cに接続することにより、高さを抑えることができ、縦方向のスペースに制約がある場合でも最適な冷却水入口の位置を確保することができる。
[Function and effect]
In such a cooling water inlet structure of the heat exchanger for an EGR cooler in the first embodiment, the flow of the cooling water flowing in the
By connecting the cooling
〔第1実施態様の別態様〕
このような第1実施形態は、発明の主旨を理解し易くするため具体的に説明しているが、発明内容を限定するものではないから、特に説明されていない別の態様を制限するものではなく、適宜変更しても良い。このような意味で発明の主旨に沿ういくつかの別態様を以下に示す。
第1実施形態では、シェル1aに2つの冷却水入口11,11を設け、冷却水入口パイプアダプタ13として2つの出水口13a,13aを有するものを形成したが、シェル1aに3つの冷却水入口11,11,11を設け、図4に示すように、冷却水入口パイプアダプタとしては冷却水入口形状に合わせた3つの出水口13a,13a,13aを有するものを形成しても良い。
また、冷却水入口パイプアダプタ13として2つの出水口13a,13aを設けた場合において、シェル1aに設けられた2つの冷却水入口11,11の周辺部に合わせて、シェル外面に密着可能な面に成形された給水側接続端13dの出水側端面13eを形成し、この出水側端面13eの内側には密着面となる端面を除き空間となる長孔13fを形成した出水口を設け、給水側接続端13dが冷却水入口11,11の周辺部を全体として覆うカバーになるように直接密着して固着するものとしても良い。
[Another aspect of the first embodiment]
The first embodiment is specifically described to facilitate understanding of the gist of the invention, but does not limit the content of the invention, and does not limit another aspect not particularly described. It may be changed as appropriate. In this sense, some other embodiments that meet the gist of the invention are shown below.
In the first embodiment, the
Further, when two
〔第2実施態様〕
〔構成〕
この第2実施形態におけるEGRクーラ用熱交換器の冷却水入口構造は、図6に示すように、給水元からの冷却水入口パイプ14を2本配管できる場合には、シェル1aに設けられた2つの冷却水入口11,11に直接に冷却水入口パイプ16,16を固着して、この冷却水入口パイプ16,16に冷却水供給元からの冷却水入口パイプ14を接続するか、または、冷却水入口パイプ16,16に代えて冷却水入口パイプ14を冷却水入口11,11に直接接続する。
[Second Embodiment]
〔Constitution〕
The cooling water inlet structure of the heat exchanger for EGR cooler in the second embodiment is provided in the
〔作用効果〕
このような第2実施形態では、冷却水の供給を最適な位置からシェル1a内の給水配分が効果的に均一化でき、熱交換を効率良く行なうことができる。
[Function and effect]
In such a second embodiment, the distribution of the water supply in the
1,10 EGRクーラ用熱交換器
1a シェル
2 扁平チューブ
2a ダボ
3 エンドプレート
4 チューブアセンブリ
5 入口
6 出口
11 冷却水入口
12 冷却水出口
13 冷却水入口パイプアダプタ
13a 出水口
13b,13d 給水側接続端
13c 入水側接続端
13e 出水側端面
13f 長孔
14,16 冷却水入口パイプ
15 冷却水出口パイプ
1,10 Heat exchanger for EGR
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