JP2013068132A - Swirl plate - Google Patents

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Yasuhiro Makibayashi
康広 槇林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lightweight swirl plate with a low material cost.SOLUTION: This swirl plate 14 includes: a substantially disk-like plate part 21; and a plurality of fins 22 substantially vertically provided relative to the plate part 21 and regularly provided in a circumferential direction of the plate part 21. The fin 22 and the plate part 21 are separate bodies, and a protrusion 22b is provided at a connection part with the plate part 21 in the fin 22. The plate part 21 is formed in a circular shape without a gap, and a recess 21b into which the protrusion 22b of the fin 22 is fitted is formed on the surface. The protrusion 22b of the fin 22 is fitted into the recess 21b of the plate part 21 to fix the fin 22 to the plate part 21.

Description

本発明はスワールプレートに関し、詳しくは略円盤状のプレート部と、該プレート部に立設されるとともに上記プレート部の円周方向に規則的に設けられた複数のフィン部とを備えたスワールプレートに関する。   The present invention relates to a swirl plate, and more specifically, a swirl plate including a substantially disk-shaped plate portion and a plurality of fin portions that are erected on the plate portion and regularly provided in the circumferential direction of the plate portion. About.

従来、略円盤状のプレート部と、該プレート部に立設されるとともに上記プレート部の円周方向に規則的に設けられた複数のフィン部とを備えたスワールプレートが知られている。
このようなスワールプレートでは、上記プレート部を流体の流れに対して略直交する方向に設けて、このプレートに衝突した流体を上記フィン部に沿って旋回する旋回流とするようになっている。
一方、上述したようなプレート部とフィン部とを備えたインペラが知られており、一枚の金属板を切断するとともにプレス加工により折り曲げて上記フィン部を形成し、当該フィン部の裏面にプレート部を装着した構成を有している（特許文献１）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a swirl plate is known that includes a substantially disk-shaped plate portion and a plurality of fin portions that are erected on the plate portion and regularly provided in the circumferential direction of the plate portion.
In such a swirl plate, the plate portion is provided in a direction substantially orthogonal to the fluid flow, and the fluid colliding with the plate is turned into a swirl flow swirling along the fin portion.
On the other hand, an impeller having a plate portion and a fin portion as described above is known, and a single metal plate is cut and bent by pressing to form the fin portion, and a plate is formed on the back surface of the fin portion. It has the structure which attached the part (patent document 1).

特開２００５−２４０５５７号公報JP 2005-240557 A

ここで、上記スワールプレートはプレートに衝突した流体を上記フィン部によって旋回流とするものであるから、フィン部とフィン部との間には隙間が無いようにして、プレート部の表面から裏面に流体が漏れないようにしなければならない。
このようにする場合、上記特許文献１ではフィンの裏面にプレートを装着しなければならないが、上記プレートを設けることによって重量が増加し、また材料コストが高いという問題がある。
このような問題に鑑み、本発明は軽量で材料コストの低いスワールプレートを提供するものである。 Here, since the swirl plate swirls the fluid colliding with the plate by the fin portion, there is no gap between the fin portion and the fin portion, so that the surface from the front surface of the plate portion to the back surface. Fluid must be prevented from leaking.
In this case, in Patent Document 1, a plate must be mounted on the back surface of the fin. However, the provision of the plate increases the weight and the material cost.
In view of such problems, the present invention provides a swirl plate that is light in weight and low in material cost.

すなわち請求項１の発明は、略円盤状のプレート部と、該プレート部に立設されるとともに上記プレート部の円周方向に規則的に設けられた複数のフィン部とを備えたスワールプレートにおいて、
上記フィン部と上記プレート部とを別体とするとともに、上記フィン部における上記プレート部との連結部に凸部を設け、
上記プレート部を隙間の無い円形とするとともにその表面に上記フィン部の凸部が嵌合する凹部を形成し、上記プレート部の凹部に上記フィン部の凸部を嵌合させて、フィン部をプレート部に固定したことを特徴としている。 That is, the invention of claim 1 is a swirl plate comprising a substantially disk-shaped plate portion and a plurality of fin portions that are erected on the plate portion and regularly provided in the circumferential direction of the plate portion. ,
While making the said fin part and the said plate part into a different body, a convex part is provided in the connection part with the said plate part in the said fin part,
The plate portion has a circular shape with no gap, and a concave portion is formed on the surface where the convex portion of the fin portion is fitted. The convex portion of the fin portion is fitted into the concave portion of the plate portion, and the fin portion is It is characterized by being fixed to the plate part.

上記発明によれば、円形で隙間の無いプレート部に上記フィン部を取り付けるため、別途のプレート部を設ける必要がなく、スワールプレートを軽量にすることができるとともに、材料コストを抑えることが可能となっている。   According to the invention, since the fin portion is attached to a circular plate portion having no gap, it is not necessary to provide a separate plate portion, the swirl plate can be reduced in weight, and the material cost can be suppressed. It has become.

本実施例にかかるＥＧＲクーラーの断面図。Sectional drawing of the EGR cooler concerning a present Example. 図１のＩＩ―ＩＩ部の断面図。Sectional drawing of the II-II part of FIG. スワールプレートの構造を説明する図。The figure explaining the structure of a swirl plate.

以下、図示実施例について説明すると、図１はエンジンからの排気熱を冷却してこれを再びエンジンに還流させるＥＧＲクーラー１の断面図を示している。
上記ＥＧＲクーラー１は、排気ガスＧを流通させる内側管体２と、内部に上記内側管体２を収容するとともに該内側管体２との間に冷却液Ｃを流通させる外側管体３とを備え、上記内側管体２は図示しないＥＧＲ回路に、外側管体３は図示しない冷却液回路にそれぞれ接続されている。
上記内側管体２は、同軸上に設けた円筒状の小径部１１および大径部１２と、これら小径部１１と大径部１２とを連結するリング状の連結部１３とを複数連結した構成を有しており、各大径部１２の内部にはそれぞれスワールプレート１４が収容されている。
上記スワールプレート１４は、それぞれ排気ガスＧの流入方向に対して直交する方向に配置された略円盤状のプレート部２１と、該プレート部２１の表面および裏面に立設されるとともに上記プレート部２１の円周方向に規則的に設けられた複数のフィン部２２とを備えている。
また上記プレート部２１の直径は、上記小径部１１よりも大径で大径部１２よりも小径となっており、このため大径部１２の内周面と上記プレート部２１との間には隙間Ａが形成されている。
このような構成とすることで、上記プレート部２１によって上記大径部１２の内部を排気ガスＧの上流側および下流側の空間に区画し、これらの空間を上記隙間Ａによって連通させるようになっている。 Hereinafter, the illustrated embodiment will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional view of an EGR cooler 1 that cools exhaust heat from the engine and returns it to the engine again.
The EGR cooler 1 includes an inner tube body 2 through which the exhaust gas G is circulated, and an outer tube body 3 that houses the inner tube body 2 therein and circulates the coolant C between the inner tube body 2. The inner tube body 2 is connected to an EGR circuit (not shown), and the outer tube body 3 is connected to a coolant circuit (not shown).
The inner tube 2 has a configuration in which a plurality of cylindrical small-diameter portions 11 and large-diameter portions 12 provided on the same axis and a ring-shaped connecting portion 13 that connects the small-diameter portions 11 and the large-diameter portions 12 are connected. Each swirl plate 14 is accommodated inside each large diameter portion 12.
The swirl plate 14 is provided with a substantially disk-shaped plate portion 21 disposed in a direction orthogonal to the inflow direction of the exhaust gas G, and the plate portion 21 is erected on the front and back surfaces of the plate portion 21. And a plurality of fin portions 22 regularly provided in the circumferential direction.
Further, the diameter of the plate portion 21 is larger than that of the small diameter portion 11 and smaller than that of the large diameter portion 12, and therefore, between the inner peripheral surface of the large diameter portion 12 and the plate portion 21. A gap A is formed.
With this configuration, the plate portion 21 divides the inside of the large-diameter portion 12 into spaces on the upstream side and downstream side of the exhaust gas G, and these spaces communicate with each other through the gap A. ing.

上記構成を有するＥＧＲクーラー１によれば、上記内側管体２の小径部１１より排気ガスＧが流入すると、最初に排気ガスＧは大径部１２に収容されたスワールプレート１４のプレート部２１に上流側から衝突する。
そして排気ガスＧはスワールプレート１４に形成されたフィン部２２に沿って連結部１３とプレート部２１との間を大径部１２の外周側に移動しながら旋回流を形成する。
その後、排気ガスＧは大径部１２の外周側で上記隙間Ａを通過した後、下流側の空間でスワールプレート１４のフィン部２２によって大径部１２の内周側に旋回しながら移動する。
このとき、排気ガスＧは上記内側管体２の大径部１２や上記連結部１３に接触しながら流通するため、内側管体２と外側管体３との内部を流通する冷却液Ｃとの間で熱交換が行われ、排気ガスＧが冷却されるようになっている。 According to the EGR cooler 1 having the above-described configuration, when the exhaust gas G flows from the small diameter portion 11 of the inner tubular body 2, the exhaust gas G first enters the plate portion 21 of the swirl plate 14 accommodated in the large diameter portion 12. Collision from upstream side.
The exhaust gas G forms a swirling flow while moving to the outer peripheral side of the large diameter portion 12 between the connecting portion 13 and the plate portion 21 along the fin portion 22 formed on the swirl plate 14.
Thereafter, the exhaust gas G passes through the gap A on the outer peripheral side of the large-diameter portion 12 and then moves while swirling toward the inner peripheral side of the large-diameter portion 12 by the fin portion 22 of the swirl plate 14 in the downstream space.
At this time, the exhaust gas G flows while being in contact with the large-diameter portion 12 and the connecting portion 13 of the inner tube body 2, so that the coolant C flowing through the inner tube body 2 and the outer tube body 3 Heat exchange is performed between the two, and the exhaust gas G is cooled.

以下、上記スワールプレート１４について詳細に説明するが、本実施例のＥＧＲクーラー１におけるスワールプレート１４はいずれも同形状であるため、一つのスワールプレート１４について説明する。
上記プレート部２１は、上述したように上記内側管体２の大径部１２の直径よりも小径に形成され、上記排気ガスＧが上記隙間Ａだけを通過して大径部１２の上流側の空間から下流側の空間へと流通するよう、隙間の無い円形を有している。
上記フィン部２２は、上記プレート部２１の表面および裏面から突出して上記連結部１３に当接しており、これにより上記スワールプレート１４は２枚の連結部１３によって挟持されるようになっている。
各フィン部２２の外側の端部はプレート部２１の外周端と同じ位置まで形成され、内側の端部はプレート部２１の中心から外周側に離隔した位置まで形成されている。これによりプレート部２１の中央部分には上記フィン部２２の形成されていない平坦部分２１ａが形成されるようになっている。
また上記フィン部２２の内側の端部は、上記内側管体２の小径部１１の内側に突出した位置まで形成されおり、このフィン部２２における上記小径部１１よりも内側に臨んだ部分には、軸方向に突出して小径部１１に嵌合する位置決め突起２２ａが形成されている。
上記位置決め突起２２ａを設けることで、スワールプレート１４は軸方向に対して直交する方向への移動が規制され、上記プレート部２１と大径部１２の内周面との隙間Ａを一定に保つことが可能となっている。 Hereinafter, although the swirl plate 14 is demonstrated in detail, since all the swirl plates 14 in the EGR cooler 1 of a present Example are the same shapes, one swirl plate 14 is demonstrated.
As described above, the plate portion 21 is formed to have a smaller diameter than the diameter of the large diameter portion 12 of the inner tubular body 2, and the exhaust gas G passes only through the gap A and is upstream of the large diameter portion 12. It has a circular shape with no gap so as to flow from the space to the downstream space.
The fin portion 22 protrudes from the front surface and the back surface of the plate portion 21 and is in contact with the connecting portion 13, whereby the swirl plate 14 is sandwiched between the two connecting portions 13.
The outer end portion of each fin portion 22 is formed to the same position as the outer peripheral end of the plate portion 21, and the inner end portion is formed to a position separated from the center of the plate portion 21 to the outer peripheral side. As a result, a flat portion 21 a where the fin portion 22 is not formed is formed in the central portion of the plate portion 21.
Further, the end portion on the inner side of the fin portion 22 is formed to a position protruding to the inside of the small diameter portion 11 of the inner tube body 2, and the portion facing the inner side of the small diameter portion 11 in the fin portion 22 A positioning projection 22 a that protrudes in the axial direction and fits into the small diameter portion 11 is formed.
By providing the positioning protrusion 22a, the swirl plate 14 is restricted from moving in a direction orthogonal to the axial direction, and the gap A between the plate portion 21 and the inner peripheral surface of the large diameter portion 12 is kept constant. Is possible.

図２に示すように、フィン部２２はプレート部２１の円周方向に沿って等間隔に複数設けられ、それぞれプレート部２１の半径方向に対して傾斜するとともに、各フィン部２２の中央部はプレート部２１の外周側に膨出する湾曲した形状を有している。
また図２は、排気ガスＧの流通方向上流側から見た図を示しており、実線で示した上流側に設置したフィン部２２に対し、破線で示した下流側に設置したフィン部２２は反対方向に傾斜するようになっている。
このような構成とすることで、内側管体２の小径部１１から流入した排気ガスＧは、上流側に位置するフィン部２２によって図示時計回りに旋回しながらプレート部２１の外周へと移動する旋回流を形成する。
この旋回流は上記大径部１２の内周面に到達すると、プレート部２１と大径部１２の内周面との隙間Ａを通過し、下流側に位置するフィン部２２によって図示時計回りの旋回方向を維持したまま、プレート部２１の中央へと移動する旋回流を形成するようになっている。 As shown in FIG. 2, a plurality of fin portions 22 are provided at equal intervals along the circumferential direction of the plate portion 21, and each fin portion 22 is inclined with respect to the radial direction of the plate portion 21. The plate portion 21 has a curved shape that bulges toward the outer peripheral side.
FIG. 2 shows a view from the upstream side in the flow direction of the exhaust gas G. The fin portion 22 installed on the downstream side shown by the broken line is the same as the fin portion 22 installed on the upstream side shown by the solid line. Inclined in the opposite direction.
With such a configuration, the exhaust gas G flowing from the small diameter portion 11 of the inner tube body 2 moves to the outer periphery of the plate portion 21 while turning clockwise in the figure by the fin portion 22 located on the upstream side. A swirling flow is formed.
When this swirl flow reaches the inner peripheral surface of the large-diameter portion 12, it passes through the gap A between the plate portion 21 and the inner peripheral surface of the large-diameter portion 12, and is rotated clockwise as shown in the figure by the fin portion 22 positioned on the downstream side. A swirl flow that moves to the center of the plate portion 21 is formed while maintaining the swirl direction.

図３は上記スワールプレート１４の構造を説明する図を示し、本実施例のスワールプレート１４は１枚のプレート部２１と、該プレート部２１の表面および裏面に固定する各８枚のフィン部２２とから構成され、上記プレート部２１とフィン部２２とは別体に構成されている。
まず、上記フィン部２２について説明すると、フィン部２２はそれぞれ短冊状に切断された平板状の部材を、プレス等によって中央部が湾曲するように加工したものとなっている。
また、各フィン部２２におけるプレート部２１との当接部とは反対側には上記位置決め突起２２ａが形成され、上記プレート部２１との当接部にはその両端部近傍にそれぞれ上記プレート部２１に向けて突出する凸部２２ｂが形成されている。
次に、上記プレート部２１は円形の板となっており、その表面および裏面には上記フィン部２２に形成された凸部２２ｂが嵌合する凹部２１ｂが形成されている。本実施例において、上記凹部２１ｂはプレート部２１を貫通する貫通孔となっているが、貫通しない構成であっても良い。
そして上記プレート部２１の表面および裏面において、上記フィン部２２の凸部２２ｂとプレート部２１の凹部２１ｂとを相互に嵌合させ、さらにフィン部２２とプレート部２１とを溶接やカシメ等の手段により固定することで、上記スワールプレート１４が得られるようになっている。 FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of the swirl plate 14. The swirl plate 14 of this embodiment includes one plate portion 21 and eight fin portions 22 each fixed to the front and back surfaces of the plate portion 21. The plate portion 21 and the fin portion 22 are configured separately.
First, the fin part 22 will be described. The fin part 22 is obtained by processing a flat plate member cut into a strip shape so that the center part is curved by a press or the like.
In addition, the positioning projection 22a is formed on the side of each fin portion 22 opposite to the contact portion with the plate portion 21, and the contact portion with the plate portion 21 is in the vicinity of both end portions of the plate portion 21. Convex part 22b which protrudes toward is formed.
Next, the plate portion 21 is a circular plate, and concave portions 21b into which the convex portions 22b formed on the fin portion 22 are fitted are formed on the front and back surfaces thereof. In the present embodiment, the concave portion 21b is a through-hole penetrating the plate portion 21, but may be configured not to penetrate.
Then, on the front and back surfaces of the plate portion 21, the convex portion 22b of the fin portion 22 and the concave portion 21b of the plate portion 21 are fitted to each other, and the fin portion 22 and the plate portion 21 are joined by means such as welding or caulking. The swirl plate 14 is obtained by fixing with the above.

上記構造を有するスワールプレート１４によれば、プレート部２１は隙間の無い円形を有していることから、上記内側管体２において上流側から流入した排気ガスＧを漏れなく上記隙間Ａまで導くことができ、別途排気ガスＧの流れを阻止するためのプレートを設ける必要が無い。
しかも、上記プレート部２１の表面および裏面にフィン部２２を固定する構成となっていることから、プレート部２１は１枚だけあればよく、スワールプレート１４ひいてはＥＧＲクーラー１全体を軽量化することができる。
これに対し、特許文献１のように円形の素材に複数のフィン部２２を形成してこれを折り曲げた構成とすると、フィン部２２とフィン部２２との間に隙間が生じてしまうため、上記実施例におけるＥＧＲクーラー１に用いようとした場合には別途円形のプレートを設けなければならず、重くなってしまうという問題があった。 According to the swirl plate 14 having the above structure, since the plate portion 21 has a circular shape without a gap, the exhaust gas G flowing from the upstream side in the inner tube 2 is guided to the gap A without leakage. There is no need to provide a separate plate for blocking the flow of the exhaust gas G.
Moreover, since the fin portion 22 is fixed to the front surface and the back surface of the plate portion 21, only one plate portion 21 is required, and the swirl plate 14 and thus the entire EGR cooler 1 can be reduced in weight. it can.
In contrast, when a plurality of fin portions 22 are formed on a circular material and bent as in Patent Document 1, a gap is generated between the fin portions 22 and the fin portions 22. When it was going to be used for the EGR cooler 1 in the embodiment, a separate circular plate had to be provided, and there was a problem that it became heavy.

なお、上記スワールプレートにおいて、上記フィン部２２はプレート部２１の表面および裏面にそれぞれ８枚ずつ設けているが、このフィン部２２の数については必要に応じて増減することが可能である。
また上記スワールプレートについては、上記ＥＧＲクーラー１に限らず、旋回流を発生させるための他の機器に設けてもよい。 In the swirl plate, eight fin portions 22 are provided on the front surface and the back surface of the plate portion 21 respectively, but the number of fin portions 22 can be increased or decreased as necessary.
Moreover, about the said swirl plate, you may provide not only in the said EGR cooler 1 but in the other apparatus for generating a swirl flow.

１ ＥＧＲクーラー ２ 内側管体
３ 外側管体 １１ 小径部
１２ 大径部 １３ 連結部
１４ スワールプレート ２１ プレート部
２１ｂ 凹部 ２２ フィン部
２２ａ 位置決め突起 ２２ｂ 凸部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 EGR cooler 2 Inner tube 3 Outer tube 11 Small diameter part 12 Large diameter part 13 Connection part 14 Swirl plate 21 Plate part 21b Concave part 22 Fin part 22a Positioning protrusion 22b Convex part

Claims (4)

略円盤状のプレート部と、該プレート部に立設されるとともに上記プレート部の円周方向に規則的に設けられた複数のフィン部とを備えたスワールプレートにおいて、
上記フィン部と上記プレート部とを別体とするとともに、上記フィン部における上記プレート部との連結部に凸部を設け、
上記プレート部を隙間の無い円形とするとともにその表面に上記フィン部の凸部が嵌合する凹部を形成し、上記プレート部の凹部に上記フィン部の凸部を嵌合させて、フィン部をプレート部に固定したことを特徴とするスワールプレート。 In a swirl plate comprising a substantially disc-shaped plate portion and a plurality of fin portions that are erected on the plate portion and regularly provided in the circumferential direction of the plate portion,
While making the said fin part and the said plate part into a different body, a convex part is provided in the connection part with the said plate part in the said fin part,
The plate portion has a circular shape with no gap, and a concave portion is formed on the surface where the convex portion of the fin portion is fitted. The convex portion of the fin portion is fitted into the concave portion of the plate portion, and the fin portion is A swirl plate characterized by being fixed to the plate part. 上記フィン部を中央部が湾曲した形状とすることを特徴とする請求項１に記載のスワールプレート。   The swirl plate according to claim 1, wherein the fin portion has a shape with a curved central portion. プレート部の裏面に上記凹部を形成し、当該プレート部の表面および裏面に上記フィン部を固定したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のスワールプレート。   The swirl plate according to claim 1, wherein the concave portion is formed on a back surface of the plate portion, and the fin portion is fixed to the front surface and the back surface of the plate portion. 上記スワールプレートを、排気ガスを流通させる内側管体と、内部に上記内側管体を収容するとともに該内側管体との間に冷却液を流通させる外側管体とからなるＥＧＲクーラーに設け、
上記内側管体は、筒状の小径部と、上記スワールプレートを収容するとともに上記プレート部よりも大径の大径部と、これら小径部と大径部とを連結するリング状の連結部とを備え、
上記フィン部を上記連結部に当接させ、さらに上記フィン部に上記小径部の内周面に嵌合する位置決め突起を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスワールプレート。 The swirl plate is provided in an EGR cooler including an inner tube body through which exhaust gas is circulated, and an outer tube body that houses the inner tube body and circulates a coolant between the inner tube body,
The inner tube includes a cylindrical small-diameter part, a large-diameter part that accommodates the swirl plate and has a larger diameter than the plate part, and a ring-shaped connecting part that connects the small-diameter part and the large-diameter part. With
4. The fin according to any one of claims 1 to 3, wherein the fin portion is brought into contact with the connecting portion, and a positioning projection is provided on the fin portion to be fitted to an inner peripheral surface of the small diameter portion. Swirl plate.
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