JP2015017508A - EGR cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EGRクーラに関するものである。 The present invention relates to an EGR cooler.
従来、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NOx(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NOxの発生を低減させることができるため、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。 Conventionally, EGR devices that reduce the generation of NOx (nitrogen oxides) by recirculating a part of the exhaust gas of an engine of an automobile or the like to the engine are known. In such an EGR device, recirculation to the engine is known. When the exhaust gas to be cooled is cooled, the temperature of the exhaust gas is lowered and the volume of the exhaust gas is reduced, so that the combustion temperature can be lowered and the generation of NOx can be effectively reduced without significantly reducing the output of the engine. For this reason, some engines are equipped with an EGR cooler for cooling the exhaust gas in the middle of the line for recirculating the exhaust gas to the engine.
図6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が固着されていて、該各プレート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。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the EGR cooler. In FIG. 6,
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。
A cooling
更に、各プレート2の反シェル1側には、椀状に形成されたボンネット6が前記各プレート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。
Further, a
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。
In the figure,
このようなEGRクーラによれば、排気側から吸気側へ再循環される排気ガス10をチューブ3を通す間に冷却水9により冷却し、その温度及び容積を低下させて効果的なNOxの低減化を図ることができるが、将来的な排ガス規制の更なる強化に対応するためには、これまで以上に排気ガス10の再循環量を増やしてEGR率を高めることが求められている。
According to such an EGR cooler, the
ところが、前述の如き複数本のチューブ3を均等に配置してシェル1内に収容する構造では、単位体積当たりの交換熱量が小さいためにEGRクーラ全体が大きくなり過ぎて車両への搭載が難しくなるという問題があったため、図7に示す如き偏平チューブ12が創案され、この偏平チューブ12を複数列並べて熱交換用コア13を構成するようにしてEGRクーラのコンパクト化を図ることが検討されている。
However, in the structure in which a plurality of
ここで、前記偏平チューブ12の端部は、矩形状に拡管されてヘッダ部12aを成すようになっており、両ヘッダ部12aに挟まれた本体部分12bは、複数本の円管を互いに近接させて平面状に並べ且つその相互間の近接部位を連通部14として接続した如き形状の円管部15により構成されており(図8参照)、前記ヘッダ部12a同士が隣接するように並べた時に、拡管されていない本体部分12bの相互間にできる隙間が、冷却水(図7中には図示なし)の流路16を成すようになっている。
Here, the end portion of the
尚、この種の偏平チューブに関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献1等が既に提案されている。
As prior art document information related to this type of flat tube, for example, the following
しかしながら、前述の如き偏平チューブ12を夫々のヘッダ部12a同士が隣接するように並べた場合、いかにヘッダ部12aの角部の曲率半径を極小としても、図9に図7のA部を拡大して示す通り、略三角形状の隙間Sが、ヘッダ部12a相互の角部の隣接箇所にできてしまうことが避けられず、この隙間Sに対しろう付け時に溶け出したろう材が毛細管現象により吸い込まれ、更には、その吸い込まれたろう材が前記隙間Sの開放端面から流れ出て、接合箇所に必要なろう材を連続的に吸い続けてしまうので、接合箇所におけるろう材量不足を招き易く、これによりろう付け品質が低下してしまう虞れがあった。
However, when the
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、偏平チューブを採用しても高いろう付け品質を確保し得るEGRクーラを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an EGR cooler that can ensure high brazing quality even when a flat tube is employed.
本発明は、偏平チューブの端部を矩形状に拡径してヘッダ部を形成し、該ヘッダ部同士が隣接するように前記偏平チューブを複数列並べて熱交換用コアを構成し、前記各偏平チューブの拡管されていない本体部分の相互間に形成される隙間を冷却水の流路として前記各偏平チューブ内を流れる排気ガスと前記冷却水とを熱交換させるようにしたEGRクーラであって、前記各ヘッダ部の周囲を抱持するハウジング部材に段差部を設け、該段差部により前記各ヘッダ部の角部の隣接箇所が埋没して該隣接箇所の隙間が閉塞されるように構成したことを特徴とするものである。 In the present invention, the end of the flat tube is expanded in a rectangular shape to form a header portion, and a plurality of the flat tubes are arranged so that the header portions are adjacent to each other to constitute a heat exchange core. An EGR cooler configured to exchange heat between the exhaust gas flowing in each of the flat tubes and the cooling water using a gap formed between the main body portions of the tube not expanded as a flow path of the cooling water, The housing member that holds the periphery of each header portion is provided with a step portion, and the step portion is configured so that the adjacent portion of the corner portion of each header portion is buried and the gap between the adjacent portions is closed. It is characterized by.
而して、このようにすれば、ヘッダ部相互の角部の隣接箇所がハウジング部材の段差部に埋没して前記隣接箇所の隙間が閉塞されるので、ろう付け時に溶け出したろう材が毛細管現象により前記隣接箇所の隙間に吸い込まれても、該隙間の開放端面は前記ハウジング部材の段差部により閉塞されているので、前記隣接箇所の隙間がろう材で満たされた後は、毛細管現象による更なるろう材の吸い込みが継続しなくなり、接合箇所におけるろう材量不足が未然に回避されることになる。 Thus, since the adjacent portions of the corner portions between the header portions are buried in the step portion of the housing member and the gap between the adjacent portions is closed, the brazing material melted at the time of brazing is capillarity. Even if the gap is sucked into the gap between the adjacent portions by the step, the open end surface of the gap is blocked by the step portion of the housing member. As a result, the suction of the brazing material does not continue, and a shortage of the amount of the brazing material at the joint is avoided.
また、本発明においては、偏平チューブの両ヘッダ部に挟まれた本体部分を、複数本の円管を互いに近接させて平面状に並べ且つその相互間の近接部位を連通部として接続した如き形状の円管部により構成し、該円管部の内周面に該円管部の中心軸と同心の螺旋軌道に沿うように旋回流形成突起を形成し、前記各円管部に個別に排気ガスの旋回流を形成し得るように構成することが好ましい。 Further, in the present invention, the main body portion sandwiched between both header portions of the flat tube is arranged in a planar shape with a plurality of circular tubes in close proximity to each other, and a proximity portion between them is connected as a communication portion. A swirl flow forming projection is formed on the inner peripheral surface of the circular pipe portion along a spiral orbit concentric with the central axis of the circular pipe portion, and the circular pipe portions are individually evacuated. It is preferable to configure so that a swirl flow of gas can be formed.
このようにすれば、排気ガスが偏平チューブの本体部分における各円管部を流れる際に、該各円管部の内周面の旋回流形成突起により螺旋軌道に沿う方向に流れを案内され、これにより各円管部に個別に排気ガスの旋回流が形成される結果、該各円管部における内周面に対する排気ガスの接触頻度や接触距離が増加して熱交換効率が高められることになり、しかも、各円管部の相互間は連通部を介し連通した状態となっていて、排気ガスが流通するための流路断面積が大きく確保されるようになっているので、単位体積当たりの交換熱量が大きくなると共に、圧力損失の低減にもなる。 In this way, when the exhaust gas flows through each circular pipe portion in the main body portion of the flat tube, the flow is guided in the direction along the spiral orbit by the swirl flow forming protrusion on the inner peripheral surface of each circular pipe portion, As a result, the swirling flow of the exhaust gas is individually formed in each circular pipe part. As a result, the contact frequency and the contact distance of the exhaust gas with respect to the inner peripheral surface in each circular pipe part increase, and the heat exchange efficiency is improved. In addition, the circular pipe portions are in communication with each other via a communication portion, and a large cross-sectional area for passage of exhaust gas is ensured. As a result, the amount of exchange heat increases and pressure loss is reduced.
更に、本発明においては、隣り合う円管部の旋回流形成突起の向きが、互いに逆向きの螺旋軌道に沿うように形成されていることが好ましく、このようにすれば、隣り合う円管部の連通部で旋回流同士が同じ向きの流れとなって互いに加速し合い、各円管部の相互間に連通部があっても、より確実に排気ガスを旋回流として形成することが可能となる。 Furthermore, in the present invention, it is preferable that the direction of the swirl flow forming projections of the adjacent circular pipe portions is formed so as to be along the spiral trajectories of the opposite directions. The swirl flows in the same direction flow in the same direction and accelerate each other, and even if there is a communication part between each circular pipe part, it is possible to more reliably form exhaust gas as a swirl flow Become.
上記した本発明の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。 According to the EGR cooler of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、ヘッダ部相互の角部の隣接箇所にできる隙間の開放端面をハウジング部材の段差部により閉塞することができるので、ろう付け時に前記隣接箇所の隙間がろう材で満たされた後の毛細管現象による更なるろう材の吸い込みを防ぐことができ、これにより接合箇所におけるろう材量不足を未然に回避することができて、偏平チューブを採用しても高いろう付け品質を確保することができる。
(I) According to the invention described in
(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、排気ガスに旋回流を与えて高い熱交換効率を実現しながらも単位体積当たりの熱交換量を従来より大幅に向上することができ、EGRクーラの全体構成をコンパクト化して車両等への搭載性の向上を図ることができる。
(II) According to the invention described in
(III)本発明の請求項3に記載の発明によれば、隣り合う円管部の連通部で旋回流同士を同じ向きの流れとすることで互いに加速させることができ、各円管部での旋回流の形成をより確実なものとすることができる。
(III) According to the invention described in
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図5は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図6〜図9と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。 1 to 5 show an example of an embodiment for carrying out the present invention, and the portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 6 to 9 represent the same items.
図1及び図2に示す如く、本形態例のEGRクーラにおいては、偏平チューブ12の端部を矩形状に拡径してヘッダ部12aを形成し、該ヘッダ部12a同士が隣接するように前記偏平チューブ12を縦に複数列並べて熱交換用コア13を構成するようにしており、前記各偏平チューブ12の拡管されていない本体部分12bの相互間に形成される隙間を冷却水9の流路16(図7参照)としている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the EGR cooler of this embodiment, the end of the
即ち、前記熱交換用コア13は矩形筒状のシェル1により全体を抱持されており、該シェル1の入側下面に設けられた冷却水入口管4から前記シェル1内に導入された冷却水9が、前記本体部分12bの相互間の流路16を通り、前記シェル1の出側上面に設けられた冷却水入口管4から抜き出されるようになっている。
That is, the
ここで、図3に示す如く、前記偏平チューブ12の両ヘッダ部12aに挟まれた本体部分12bは、複数本の円管を互いに近接させて平面状に並べ且つその相互間の近接部位を連通部14として接続した如き形状の円管部15により構成されており、該円管部15の内周面に該円管部15の中心軸Oと同心の螺旋軌道に沿うように旋回流形成突起17が形成され、前記各円管部15に個別に排気ガス10の旋回流が形成されるようになっている。尚、特に本形態例においては、隣り合う円管部15の旋回流形成突起17の向きが、互いに逆向きの螺旋軌道に沿うように形成されている。
Here, as shown in FIG. 3, the
そして、図1及び図4に示す如く、前記シェル1の両端部には、従来同様に椀状に形成されたボンネット6が前記シェル1の端面を被包するように設けられているが、このボンネット6とシェル1との間には、一端側でボンネット6を内嵌し且つ他端側ではシェル1を外嵌し得るようにした継手部材18が介装されており、この継手部材18が前記各ヘッダ部12aの周囲を抱持するハウジング部材となっている。
As shown in FIGS. 1 and 4,
この継手部材18におけるシェル1を外嵌し得るようにした他端側の内周面には、前記各ヘッダ部12aの角部の隣接箇所を埋没させて該隣接箇所の隙間S(図9参照)を閉塞するように段差部19が形成されており、少なくともヘッダ部12aの板厚以上の段差(図4参照)を設定するようにしている。
On the inner peripheral surface of the other end side of the
尚、この継手部材18における一端側の四隅には、図5に示す如き切欠部20が形成されていても良く、このようにしておけば、ボンネット6を内嵌せしめた後で前記継手部材18の一端側をかしめて隙間を減らすことでき、継手部材18とボンネット6との接合品質の大幅な向上を図ることが可能である。
Note that
而して、このようにすれば、ヘッダ部12a相互の角部の隣接箇所が段差部19に埋没して前記隣接箇所の隙間Sが閉塞されるので、ろう付け時に溶け出したろう材が毛細管現象により前記隣接箇所の隙間Sに吸い込まれても、該隙間Sの開放端面は前記継手部材18の段差部19により閉塞されているので、前記隣接箇所の隙間Sがろう材で満たされた後は、毛細管現象による更なるろう材の吸い込みが継続しなくなり、接合箇所におけるろう材量不足が未然に回避されることになる。
Thus, since the adjacent portions of the corner portions of the
また、排気ガス10が偏平チューブ12の本体部分12bにおける各円管部15を流れる際に、該各円管部15の内周面の旋回流形成突起17により螺旋軌道に沿う方向に流れを案内され、これにより各円管部15に個別に排気ガス10の旋回流が形成される結果、該各円管部15における内周面に対する排気ガス10の接触頻度や接触距離が増加して熱交換効率が高められることになり、しかも、各円管部15の相互間は連通部14を介し連通した状態となっていて、排気ガス10が流通するための流路断面積が大きく確保されるようになっているので、単位体積当たりの交換熱量が大きくなると共に、圧力損失の低減にもなり、特に本形態例のように、隣り合う円管部15の旋回流形成突起17の向きが、互いに逆向きの螺旋軌道に沿うように形成されていれば、隣り合う円管部15の連通部14で旋回流同士が同じ向きの流れとなって互いに加速し合い、各円管部15の相互間に連通部14があっても、より確実に排気ガス10を旋回流として形成することが可能となる。
Further, when the
従って、上記形態例によれば、ヘッダ部12a相互の角部の隣接箇所にできる隙間Sの開放端面を継手部材18の段差部19により閉塞することができるので、ろう付け時に前記隣接箇所の隙間Sがろう材で満たされた後の毛細管現象による更なるろう材の吸い込みを防ぐことができ、これにより接合箇所におけるろう材量不足を未然に回避することができて、偏平チューブ12を採用しても高いろう付け品質を確保することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the open end surface of the gap S formed at the adjacent portion of the corner portion of the
また、偏平チューブ12の本体部分12bにおける各円管部15を流れる排気ガス10に旋回流を与えて高い熱交換効率を実現しながらも単位体積当たりの熱交換量を従来より大幅に向上することができ、EGRクーラの全体構成をコンパクト化して車両等への搭載性の向上を図ることができる。
In addition, the amount of heat exchange per unit volume can be greatly improved as compared with the prior art while providing a swirl flow to the
特に本形態例の場合には、隣り合う円管部15の旋回流形成突起17の向きが、互いに逆向きの螺旋軌道に沿うように形成されているので、隣り合う円管部15の連通部14で旋回流同士を同じ向きの流れとすることで互いに加速させることができ、各円管部15での旋回流の形成をより確実なものとすることができる。
In particular, in the case of this embodiment, the direction of the swirl flow forming projections 17 of the adjacent
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、各ヘッダ部の周囲を抱持するハウジング部材は、必ずしも図示例における継手部材である必要はなく、シェルやボンネットの端部がハウジング部材を構成する場合も有り得ること、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。 The EGR cooler according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The housing member that holds the periphery of each header portion does not necessarily have to be a joint member in the illustrated example. Of course, it is possible that the end portion of the housing constitutes a housing member, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
9 冷却水
10 排気ガス
12 偏平チューブ
12a ヘッダ部
12b 本体部分
13 熱交換用コア
14 連通部
15 円管部
16 流路
17 旋回流形成突起
18 継手部材(ハウジング部材)
19 段差部
O 中心軸
S 隙間
DESCRIPTION OF
19 Stepped portion O Center axis S Clearance
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