JP2009024499A

JP2009024499A - Ｅｇｒクーラ

Info

Publication number: JP2009024499A
Application number: JP2007185263A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Funahashi; 博舟橋
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】チューブの内周部にスパイラル突起を形成しても冷却水や排気ガスの流れの悪化を防止し得るＥＧＲクーラを提供する。
【解決手段】外周部を螺旋状に凹ませて内周部にスパイラル突起１２を形成したチューブ３と、該チューブ３を包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に冷却水９を給排し且つ前記チューブ３内に排気ガス１０を通して旋回流を形成させつつ該排気ガス１０と前記冷却水９との熱交換を図るようにしたＥＧＲクーラに関し、スパイラル突起１２の捩じれ方向を逆向きにした二種類のチューブ３を交互に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスを再循環して窒素酸化物の発生を低減させるＥＧＲ装置に付属されて再循環用排気ガスを冷却するＥＧＲクーラに関するものである。

従来より自動車等のエンジンの排気ガスの一部をエンジンに再循環して窒素酸化物の発生を低減させるＥＧＲ装置が知られているが、このようなＥＧＲ装置では、エンジンに再循環する排気ガスを冷却すると、該排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることによって、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的に窒素酸化物の発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガスを再循環するラインの途中に、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを装備したものがある。

図５は前記ＥＧＲクーラの一例を示す断面図であって、図中１は円筒状に形成されたシェルを示し、該シェル１の軸心方向両端には、シェル１の端面を閉塞するようプレート２，２が固着されていて、該各プレート２，２には、多数のチューブ３の両端が貫通状態で固着されており、これら多数のチューブ３はシェル１の内部を軸心方向に延びている。

そして、シェル１の一方の端部近傍には、外部から冷却水入口管４が取り付けられ、シェル１の他方の端部近傍には、外部から冷却水出口管５が取り付けられており、冷却水９が冷却水入口管４からシェル１の内部に供給されてチューブ３の外側を流れ、冷却水出口管５からシェル１の外部に排出されるようになっている。

更に、各プレート２，２の反シェル１側には、椀状に形成されたボンネット６，６が前記各プレート２，２の端面を被包するように固着され、一方のボンネット６の中央には排気ガス入口７が、他方のボンネット６の中央には排気ガス出口８が夫々設けられており、エンジンの排気ガス１０が排気ガス入口７から一方のボンネット６の内部に入り、多数のチューブ３を通る間に該チューブ３の外側を流れる冷却水９との熱交換により冷却された後に、他方のボンネット６の内部に排出されて排気ガス出口８からエンジンに再循環するようになっている。

尚、図中１１は冷却水入口管４に対しシェル１の直径方向に対峙する位置に設けたバイパス出口管を示し、該バイパス出口管１１から冷却水９の一部を抜き出すことにより、冷却水入口管４に対峙する箇所に冷却水９の澱みが生じないようにしてある。

斯かる従来のＥＧＲクーラにおいては、排気ガス１０がチューブ３内をストレートに流れ、チューブ３の内周部に対して排気ガス１０が十分に接触しないために熱交換効率があまり良くなかったため、図６に示す如く、チューブ３の内周部にスパイラル突起１２を形成してチューブ３内を流れる排気ガス１０を旋回流とし、これにより排気ガス１０のチューブ３の内周部に対する接触頻度や接触距離を増加させてＥＧＲクーラの熱交換効率を向上することが既に提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２を参照）。
特開２０００−３４５９２５号公報特開２００１−２５４６４９号公報

しかしながら、チューブ３の内周部にスパイラル突起１２を形成するに際しては、チューブ３の外周部を螺旋状に凹ませる押圧加工を螺旋凸条を有するロール等により施し、その外から押圧して凹ませた箇所をチューブ３の内周部にスパイラル突起１２として形成させるようにしていたため、各チューブ３の外周部にスパイラル突起１２の反転形状として現れるスパイラル溝１３が、各チューブ３の周囲を流れる冷却水９にも旋回流を誘導してしまい、図７に示す如く、隣り合うチューブ３の相互間で冷却水９の旋回流が逆向きの流れとなって衝突することで冷却水９の流れに抵抗が生じ、該冷却水９の流れが悪くなるという問題があった（図７中における×印参照）。

また、図８に示す如く、各チューブ３内で同じ捩じれ方向に排気ガス１０の旋回流が形成されることになるため、この各チューブ３で形成された排気ガス１０の旋回流が排気ガス出口８側のボンネット６（図５参照）に排出された際に、前述の冷却水９の場合と同じ理屈により、隣り合うチューブ３の相互間で互いの排気ガス１０の旋回流が逆向きの流れとなって衝突してしまうため、排気ガス１０の流れにも抵抗が生じて該排気ガス１０の流れが悪くなるという問題もあった。

本発明は上述の実情に鑑みて成されたもので、チューブの内周部にスパイラル突起を形成しても冷却水や排気ガスの流れの悪化を防止し得るＥＧＲクーラを提供することを目的としている。

本発明は、外周部を螺旋状に凹ませて内周部にスパイラル突起を形成したチューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に冷却水を給排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して旋回流を形成させつつ該排気ガスと前記冷却水との熱交換を図るようにしたＥＧＲクーラであって、スパイラル突起の捩じれ方向を逆向きにした二種類のチューブを交互に配置したことを特徴とするものである。

而して、このようにＥＧＲクーラを構成すれば、各チューブの外周部にスパイラル突起の反転形状として現れるスパイラル溝により冷却水の旋回流が誘導されても、その冷却水の旋回流は、隣り合うチューブの相互間で同じ向きの流れとなって衝突しなくなるため、各チューブの間を特に抵抗を受けずに円滑に流れ、また、各チューブを出た直後の排気ガスも、隣り合うチューブの相互間で旋回流が同じ向きの流れとなって衝突しなくなるため、各チューブを出た後も特に抵抗を受けずに円滑に流れることになる。

また、本発明においては、チューブの内周部に長手方向に位相をずらして複数条のスパイラル突起を形成することが好ましく、このようにすれば、個々のスパイラル突起の傾斜角をそれほど大きくしなくても、各スパイラル突起の相互間のピッチを詰めて圧力損失を極力抑えつつ旋回流の回転力を大きくすることが可能となる。

以上説明したように本発明のＥＧＲクーラによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）チューブの内周部にスパイラル突起を形成しても冷却水や排気ガスの流れの悪化を防止することができるので、従来よりも多くの量の冷却水と排気ガスとを効率良く熱交換させることができ、ＥＧＲクーラの排気ガスを冷却する性能を大幅に向上することができる。

（ＩＩ）チューブの内周部に長手方向に位相をずらして複数条のスパイラル突起を形成した構成を採用すれば、個々のスパイラル突起の傾斜角をそれほど大きくしなくても、各スパイラル突起の相互間のピッチを詰めて圧力損失を極力抑えつつ旋回流の回転力を大きくすることができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図４は本発明の形態の一例を模式的に示した断面図であり、図５〜図８と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

図１に示す如く、本形態例のＥＧＲクーラにおいては、前述した図６の場合と同様に、チューブ３の外周部を螺旋状に凹ませる押圧加工を螺旋凸条を有するロール等により施し、その外から押圧して凹ませた箇所をチューブ３の内周部にスパイラル突起１２として形成するようにしているが、このスパイラル突起１２の捩じれ方向を逆向きにした二種類のチューブ３を用意し、該各チューブ３を隣り合うもの同士が互いに逆向きの捩じれ方向のスパイラル突起１２を持つように交互に配置している。

また、図２に模式的に示している通り、ここに図示している例では、チューブ３の内周部に長手方向に位相をずらして複数条のスパイラル突起１２を形成するようにしており、個々のスパイラル突起１２の傾斜角θをそれほど大きくせずに各スパイラル突起１２の相互間のピッチＰを詰められるようにしてある。

而して、このようにＥＧＲクーラを構成すれば、図３に示す如く、各チューブ３の外周部にスパイラル突起１２の反転形状として現れるスパイラル溝１３により冷却水９の旋回流が誘導されても、その冷却水９の旋回流は、隣り合うチューブ３の相互間で同じ向きの流れとなって衝突しなくなるため、各チューブ３の間を特に抵抗を受けずに円滑に流れることになる。

また、図４に示す如く、排気ガス出口８側のボンネット６に排出された直後の排気ガス１０も、隣り合うチューブ３の相互間で旋回流が同じ向きの流れとなって衝突しなくなるため、各チューブ３を出た後も特に抵抗を受けずに円滑に流れることになる。

従って、上記形態例によれば、チューブ３の内周部にスパイラル突起１２を形成しても冷却水９や排気ガス１０の流れの悪化を防止することができるので、従来よりも多くの量の冷却水９と排気ガス１０とを効率良く熱交換させることができ、ＥＧＲクーラの排気ガス１０を冷却する性能を大幅に向上することができる。

ここで、補足説明を加えておくと、隣り合うチューブ３の相互間で冷却水９や排気ガス１０の旋回流が同じ向きになって流れ易くなる作用は、各チューブ３同士が近接配置されているほど効果的であり、各チューブ３の相互間の隙間が十分に広い場合には比較的効果が少ないものと言える。

ただし、車両への搭載性を向上するためにＥＧＲクーラのコンパクト化を図りたい場合や、ＥＧＲクーラの容積を大きくしないでチューブ３の本数を増やして冷却効率を上げたい場合等を想定すると、各チューブ３は可能な限り近接して配置されている方が好ましいことが明らかであり、各チューブ３同士が近接配置されているほど効果的な本発明がＥＧＲクーラの性能向上に寄与するところは大である。

また、特に本形態例においては、チューブ３の内周部に長手方向に位相をずらして複数条のスパイラル突起１２を形成しているので、個々のスパイラル突起１２の傾斜角をそれほど大きくしなくても、各スパイラル突起１２の相互間のピッチを詰めて圧力損失を極力抑えつつ旋回流の回転力を大きくすることができる。

尚、本発明のＥＧＲクーラは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、スパイラル突起は一条であっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す部分断面図である。チューブの内周部に形成したスパイラル突起の模式図である。本形態例における冷却水の旋回流の形成状態を示す説明図である。本形態例における排気ガスの旋回流の形成状態を示す説明図である。従来のＥＧＲクーラの一例を示す断面図である。チューブの内周部にスパイラル突起を形成した場合の部分断面図である。従来例における冷却水の旋回流の形成状態を示す説明図である。従来例における排気ガスの旋回流の形成状態を示す説明図である。

符号の説明

１シェル
３チューブ
９冷却水
１０排気ガス
１２スパイラル突起
１３スパイラル溝

Claims

外周部を螺旋状に凹ませて内周部にスパイラル突起を形成したチューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に冷却水を給排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して旋回流を形成させつつ該排気ガスと前記冷却水との熱交換を図るようにしたＥＧＲクーラであって、スパイラル突起の捩じれ方向を逆向きにした二種類のチューブを交互に配置したことを特徴とするＥＧＲクーラ。
チューブの内周部に長手方向に位相をずらして複数条のスパイラル突起を形成したことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。