JP2009019580A

JP2009019580A - Ｅｇｒクーラ

Info

Publication number: JP2009019580A
Application number: JP2007183223A
Authority: JP
Inventors: Ken Yanagawa; 謙柳川; Makoto Wada; 誠和田; Jun Ono; 小野　　純
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】ＥＧＲクーラにおいて、排気ガスが流通するチューブ内に煤の溜まり難いものの提供。
【解決手段】チューブの外面側に冷却水が流通し、内面側に排気ガスが流通するＥＧＲクーラにおいて、チューブ４に挿入されるインナーフィン１の先端部1aをチューブ４の端部から離間し、それを入口タンク７内に露出させたもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排ガス再循環装置に用いられる冷却装置（ＥＧＲクーラ）において、排気ガス中の煤がチューブ内に付着して目詰まりすることを防止するものに関する。

多くのＥＧＲクーラは、偏平チューブを並列してコアを形成し、コアの外周にケーシングを被嵌すると共に、コアの両端部に排気ガスの入口タンクと出口タンクとを配置し、各タンク内にチューブの両端を連通する。そして、チューブ内にはインナーフィンが設けられ、チューブの外周に冷却水が供給されチューブ内に排気ガスが流通するものである。
なお、ＥＧＲクーラの形態としては、タンクにチューブプレートを有するものと、チューブプレートを有さずにエレメントを積層したものが存在し、それらの排ガス流路は直線的な１パス型のものとＵターンする２パス型とが存在する。本願発明はいずれにも適用できる。

ところが、従来、排気ガス中に含まれる煤等がチューブ内のインナーフィンに付着し、次第に目詰まりを起こして、熱交換性能を低下させていた。この煤の主成分は炭素及び炭化水素であり、次の条件で煤の溜まり易いことが判った。
インナーフィンの先端部にエッジ部分があり且つ、そのインナーフィンの先端部の接するチューブ内壁面の温度が低いこと及び、その部分に流れに澱みがあることを満たすこと、詰まりが生じることが判った。
そして、内燃機関に用いる炭化水素の沸点は２５０℃〜３００℃であり、チューブ内がそれ以下になると結露が生じる。その結露と流れの澱み部が生じると、特にそこに煤が溜まり、それが下流側に成長することが判った。

フィンチューブタイプのＥＧＲクーラにおいては、排ガスの入口タンク内のフィン先端部に煤の付着が確認されている。これは、チューブ外周を流通する冷却水によって、チューブを介しフィン先端部も冷却され、そこが炭化水素の沸点以下になり結露するためと予測される。このようにインナーフィンの先端部に煤が付着するとそれが成長し、流路を塞いで排気ガスの圧損が上昇し、熱交換性能を著しく低下する。
そこで本発明は、係る問題点を取り除くことを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、インナーフィン(1)が内装され、内部に排ガス(2)が流通すると共に、外周に冷却水(3)が流通する複数のチューブ(4)によりコア(5)を構成し、そのコア(5)の外周にケーシング(6)が被嵌され、そのコア(5)の両端でそれぞれのチューブ(4)の端が連通する一対の排ガス用の入口タンク(7)と出口タンク(8)と、を具備するＥＧＲクーラにおいて、
前記インナーフィン(1)の一方側の先端部(1a)が、前記入口タンク(7)内に露出しかつ、それが前記チューブ(4)の先端部から離間して、両者間が非接触状態に配置されたことを特徴とするＥＧＲクーラである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記チューブ(4)の先端部が拡開され、その拡開部(4a)の内面と前記インナーフィン(1)の先端部(1a)との間に空間部(9)が形成されたＥＧＲクーラである。

請求項３に記載の本発明は、請求項１において、
前記チューブ(4)の先端縁より前記インナーフィン(1)の先端部(1a)が入口タンク(7)内に突出されたＥＧＲクーラである。

本発明のＥＧＲクーラは、そのチューブ４のインナーフィン１が排ガスの流入する入口タンク７内に露出し、それがインナーフィン１先端部から離間して両者間が非接触状態に配置されたものである。
それ故、冷却水３によるインナーフィン先端部の冷却効果が少なく、先端部1aを比較的高温に保持し得るために凝縮水の付着がなく、それに基づく煤の付着を防止し、インナーフィン１内を清浄に保ち得る。

上記構成において、インナーフィン１の先端部を拡開し、その拡開部4aの内面とインナーフィン１の先端部1aとの間に空間部９を設けることができる。
この場合には、拡開部4aが排ガス２のガイドを形成し、澱みなくなく排ガス２をチューブ内に誘導するので、煤の詰まりをより有効に防止できる。それとともに、拡開部4aの内面とインナーフィン１の先端部1aとの間に空間部９が形成されているので、その先端部1aを確実に高温に保持し、凝縮水の発生を防止し、煤によるチューブ４内の目詰まりを防止できる。

上記構成において、チューブ４の先端縁よりもインナーフィン１の先端部1aを入口タンク７側に突出することができる。この場合には、構成が簡単で先端部1aを確実に高温に保持し、チューブ４内の目詰まりを防止できる。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明のＥＧＲクーラの要部縦断面図であって、図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。また、図２は図１に用いられるチューブ４の要部斜視図であり、図３は図１のIII−III矢視断面図である。
この例のＥＧＲクーラは、そのコア５が図２に示す如く、多数のチューブ４を並列したものであり、各チューブ４はその両端が拡開されて断面方形の拡開部4aを形成する。この拡開部4aは図において上下方向および左右方向に形成されている。その拡開部4aとそれ以外の部分との境は滑らかに傾斜する。そして各チューブ４はその拡開部4aの外面で互いに気密に接合されている。そのチューブ４の内部には、インナーフィン１が挿入されている。

このインナーフィン１は、薄いフィン材を波形に曲折形成したものであり、図１の如くチューブ４の内部において波の頂部及び谷部がチューブ４の内面に接触し、その接触部が一体にろう付け固定されている。そしてインナーフィン１の先端部1aは、入口タンク７側でのみ拡開部4a内に突出し、その外周と拡開部4aの内壁面との間に空間部９が形成されている。出口タンク８側では、インナーフィン１の後端がチューブ内面に接している。それに代えて、後端部も先端部同様に拡開部4a内に突出させてもよい。
なお、この例では各チューブ４外周にはディンプル12が突設され、各チューブ４どうしはそのディンプル12を介して一体にろう付け固定されコア５を構成する。

そのコア５の外周にはケーシング６が被嵌され、そのケーシング６の長手方向の両端部側面には図３の如く、入口パイプ10，出口パイプ11が内部に連通する。そして各チューブ４の外周に冷却水３が流通する。それと共に、入口タンク７から排ガス２が各チューブ４内に導かれる。そして、その排ガス２は冷却水３によって冷却され出口タンク８に導かれる。この冷却水３は、チューブ４の拡開部4aを除いてその外周面を冷却する。

これに対して、拡開部4aは、冷却水３が流通しないため比較的高温となる。同様にインナーフィン１の先端部1aも、それ以外の部分に比べて高温となる。すなわち、チューブ４とインナーフィン１の接触している部分は、冷却水３への伝熱が迅速に行われるが、先端部1aとチューブ４は接触していないため、その伝熱が悪く高温に維持される。従って、先端部1aの部分においては高温に維持されるため、そこで排ガス２の凝縮が起こることがない。そのため、排ガス２中の煤が先端部1aで付着することはない。
インナーフィン１の先端部1aを除いた部分においては、排ガス２の凝縮が生じるが、そこは流れに淀みが生じにくく、円滑に流通するため煤の付着が起こることが殆どない。

なお、冷却水３は図３に示す如く、ケーシング６の上流側における入口パイプ10から流入し、各チューブ４の外周を流通してケーシング６の下流側に位置する出口パイプ11よりそれが排出される。

次に、図４は本発明の他の実施の形態を示し、この例のＥＧＲクーラは、先端まで同一断面の偏平なチューブ４を多数並列すると共に、各チューブ４の両端部を一対のチューブプレート13に貫通してコア５を構成し、そのコア５の外周にケーシング６を配置する。そして各チューブ４には、波形のインナーフィン１が挿入され、その先端部1aがチューブ４の先端から突出する。
なお、図示しない出口側のタンクにおいては、インナーフィン１の先端部1aをチューブ４から突出する必要がない。このことは図１の場合と同様である。そして、コア５の一端側には入口タンク７が設けられ、他端側には図示しない出口タンクが配置される。そして入口タンク７から排ガス２が各チューブ４に導かれ、チューブ４の外周を流通する冷却水３によって冷却され、出口側のタンクに導かれる。

このときインナーフィン１の先端部1aは、チューブ４から突出しているため冷却水３との伝熱性が悪く、高温に維持される。それ故、インナーフィン１の先端部1aに排ガス２の凝縮水が生じることはない。そのため、排ガス２中の煤が先端部1aに付着することがない。
チューブ４内では、比較的排ガス２の流通が円滑に行われるため、その内部に煤が付着することも殆どない。

本発明のＥＧＲクーラの要部縦断面図であって、図３におけるＩ−Ｉ矢視断面図。同ＥＧＲクーラのコア５の要部斜視図。図１のIII−III矢視断面図。本発明の他のＥＧＲクーラの要部縦断面図。

符号の説明

１インナーフィン
1a 先端部
２排ガス
３冷却水
４チューブ
4a 拡開部
５コア
６ケーシング

７入口タンク
８出口タンク
９空間部
10 入口パイプ
11 出口パイプ
12 ディンプル
13 チューブプレート

Claims

インナーフィン(1)が内装され、内部に排ガス(2)が流通すると共に、外周に冷却水(3)が流通する複数のチューブ(4)によりコア(5)を構成し、そのコア(5)の外周にケーシング(6)が被嵌され、そのコア(5)の両端でそれぞれのチューブ(4)の端が連通する一対の排ガス用の入口タンク(7)と出口タンク(8)と、を具備するＥＧＲクーラにおいて、
前記インナーフィン(1)の一方側の先端部(1a)が、前記入口タンク(7)内に露出しかつ、それが前記チューブ(4)の先端部から離間して、両者間が非接触状態に配置されたことを特徴とするＥＧＲクーラ。
請求項１において、
前記チューブ(4)の先端部が拡開され、その拡開部(4a)の内面と前記インナーフィン(1)の先端部(1a)との間に空間部(9)が形成されたＥＧＲクーラ。
請求項１において、
前記チューブ(4)の先端縁より前記インナーフィン(1)の先端部(1a)が入口タンク(7)内に突出されたＥＧＲクーラ。