JP2016114003A - エンジン排気系の熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクトな形状で高い熱交換効率を得ることが可能なエンジン排気系の熱交換器を提供する。【解決手段】エンジンのEGR管3に設けたEGRクーラ1は、エンジン排気ガスを流通させるガス流通管51を備え、当該ガス流通管51の周囲に密接させて、冷却液を流通させる金属細管52を、これらを互いに密接させて複数配設する。金属細管52は、ガス流通管51よりも薄肉かつ小径である。【選択図】 図2
Description
本発明はエンジン排気系の熱交換器に関し、特に、エンジン排気ガスとの熱交換効率に優れた熱交換器に関するものである。
エンジン排気系の熱交換器の一例として特許文献1にはEGRクーラが示されている。ここでは筒状のクーラ本体内を前後のエンドプレートで区画して冷却水室となし、この冷却水室内に冷却水を供給するとともに、エンドプレート間に複数のEGRガス管を架け渡して、これらガス管内にEGRガス(エンジン排気ガス)を流通させることによって、冷却水との間の熱交換によるEGRガスの冷却を行っている。
ところで、EGRクーラはエンジンルーム内の限られたスペースに設置されるためコンパクトで高い熱交換効率(放熱性能)が求められるが、上記従来の構造のEGRクーラでは未だ十分に高い熱交換効率が得られないという問題があった。
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、コンパクトな形状で高い熱交換効率を得ることが可能なエンジン排気系の熱交換器を提供することを目的とする。
本第1発明では、エンジン排気ガスないし冷却液の一方を流通させる第1金属管路を備え、当該第1金属管路の周囲に密接させて、前記エンジン排気ガスないし冷却液の他方を流通させる第2金属管路を、これらを互いに密接させて複数配設する。なお、第1金属管路と第2金属管路を密接させ、あるいは第2金属管路同士を密接させる方法としては、ロウ付け、凝着溶接等の方法があり、いずれも管路を強固に密接させることが可能である。
本第1発明においては、第1金属管路の周囲に第2金属管路を密接させて複数配設したことにより、両金属管路を流通するエンジン排気ガスと冷却液の間で効率的な熱交換が行われ、熱交換をコンパクト化することができる。
本第2発明では、前記第2金属管路を、前記第1金属管路よりも薄肉で小径の金属細管で構成する。
本第2発明によれば、両金属配管を流通するエンジン排気ガスと冷却液の間でさらに効率的な熱交換が行われる。
本第3発明では、前記熱交換器をエンジンのEGR路に設ける。
本第3発明によれば、EGR路に設ける熱交換器でEGRクーラが構成され、その熱交換効率の向上とコンパクト化が実現される。
以上のように、本発明のエンジン排気系の熱交換器によれば、コンパクトな形状で高い熱交換効率を得ることができる。
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
(第1実施形態)
本実施形態は本発明の熱交換器をEGRクーラに適用した例を示すもので、図1にはEGRクーラ1を設置したエンジン排気系を示す。図1において、エンジン2の排気管21から排気再循環(EGR)管3が分岐してエンジン2の吸気管22へ連結されており、エンジン排気ガス(以下、単に排気ガスという)の一部がEGR管3を経てエンジン吸気側へ戻されている。
本実施形態は本発明の熱交換器をEGRクーラに適用した例を示すもので、図1にはEGRクーラ1を設置したエンジン排気系を示す。図1において、エンジン2の排気管21から排気再循環(EGR)管3が分岐してエンジン2の吸気管22へ連結されており、エンジン排気ガス(以下、単に排気ガスという)の一部がEGR管3を経てエンジン吸気側へ戻されている。
EGRクーラ1はEGR管3の途中に設けられており、EGRクーラ1に冷却液配管4によってエンジン冷却液(クーラント)の一部が供給されて排気ガスと熱交換し、この結果、高温の排気ガスは適温に冷却されてエンジン吸気管内の吸入空気に合流させられる。
図2にはEGRクーラ1の縦断面図を示し、図3には図2のIII−III線に沿ったEGRクーラ1の横断面図を示す。EGRクーラ1は閉鎖円筒状のハウジング11を備えており、その一端面にはエンジン排気管21から延びるEGR管3の上流側部31が連結され、一方、ハウジング1の他端面にはエンジン吸気管22へ至るEGR管3の下流側部32が連結されている。
ハウジング11内には筒軸方向へ間隔をおいて前後一対の端板12,13が設けられており、これら端板12,13によって閉鎖されてハウジング11内に冷却室14が形成されている。冷却室14の一端部には冷却液配管4の上流側部41が連結されて冷却液がエンジン2の冷却系(ないしラジエータ)から冷却室14内に供給されており、冷却室14の他端部には冷却液配管4の下流部42が連結されて、熱交換後の冷却液が冷却室1からエンジン2の冷却系(ないしラジエータ)へ戻される。
前後の端板12,13間に複数(本実施形態では5本)の、第1金属管路としてのガス流通管51がその両端をそれぞれ端板12,13に貫通させて設けられている。EGR管3の上流側部31を経てハウジング11内に流入したエンジン排気ガス(図2の白矢印)は各ガス流通管51内を流通した後、ハウジング11からEGR管3の下流側部32へ流出させられる。
ここで、本実施形態では、冷却室14内のガス流通管51の周囲には当該冷却室14内を隙無く埋めるように、第2金属管路としての両端開放の円形金属細管52が互いに密接させて多数配設されている。なお、図3は冷却室14を埋める金属細管52の一部のみを示したものである。金属細管これら金属細管52同士および金属細管52とガス流通管51は、ロウ付け等によって互いに隙を生じないように強固に接合されている。金属細管52としては、例えばフェライト系ステンレス鋼のシームレス管あるいはセミシームレス管が好適に使用でき、その形状の一例は外径2mm、肉厚0.1mmのものである。ガス流通管51としては通常の銅管が使用できる。
このような構造のEGRクーラ1においては、ガス流通管51を通過するエンジン排気ガスが、当該ガス流通管51と外周面同士を密着させた金属細管52内を通過する冷却液(図2の黒矢印)と効率的に熱交換する。したがって、熱交換効率が格段に向上するから、EGRクーラ1をコンパクトなものにすることができる。
(第2実施形態)
本実施形態では図4に示すようにエンジン排気管21の途中にエンジン冷却液加熱用の熱交換器6を設けた例を示す。熱交換器6の内部構造は上記第1実施形態で説明したEGRクーラと基本的に同一であり、同一部分には同一符号を記してある。本実施形態においては、冬季のエンジン暖機初期において、過度に低温となっているエンジン冷却液が上記熱交換器6において高温の排気ガスによって効率的に加熱されるから、エンジンの暖機時間を短縮することができる。
本実施形態では図4に示すようにエンジン排気管21の途中にエンジン冷却液加熱用の熱交換器6を設けた例を示す。熱交換器6の内部構造は上記第1実施形態で説明したEGRクーラと基本的に同一であり、同一部分には同一符号を記してある。本実施形態においては、冬季のエンジン暖機初期において、過度に低温となっているエンジン冷却液が上記熱交換器6において高温の排気ガスによって効率的に加熱されるから、エンジンの暖機時間を短縮することができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態においては、第1金属管路をガス流通管として排気ガスを流通させ、第2金属管路の金属細管内に冷却液を流通させるようにしたが、第1金属管路に冷却液を流通させ、第2金属管路の金属細管内に排気ガスを流通させるようにしても同様の作用効果が得られる。なお、金属細管は円形断面である必要は無く、三角、四角、六角断面等、必要に応じて選択できる。
上記各実施形態においては、第1金属管路をガス流通管として排気ガスを流通させ、第2金属管路の金属細管内に冷却液を流通させるようにしたが、第1金属管路に冷却液を流通させ、第2金属管路の金属細管内に排気ガスを流通させるようにしても同様の作用効果が得られる。なお、金属細管は円形断面である必要は無く、三角、四角、六角断面等、必要に応じて選択できる。
1…EGRクーラ(熱交換器)、11…ハウジング、12,13…端板、14…冷却室、2…エンジン、21…エンジン排気管、22…エンジン吸気管、3…EGR管、4…冷却液配管、51…ガス流通管(第1金属管路)、52…金属細管(第2金属管路)、6…熱交換器。
Claims (3)
- エンジン排気ガスないし冷却液の一方を流通させる第1金属管路を備え、当該第1金属管路の周囲に密接させて、前記エンジン排気ガスないし冷却液の他方を流通させる第2金属管路を、これらを互いに密接させて複数配設したエンジン排気系の熱交換器。
- 前記第2金属管路を、前記第1金属管路よりも薄肉で小径の金属細管で構成した請求項1に記載のエンジン排気系の熱交換器。
- 前記熱交換器をエンジンのEGR路に設けた請求項1又は2に記載のエンジン排気系の熱換機。
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JP2014254878A JP2016114003A (ja) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | エンジン排気系の熱交換器 |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003156291A (ja) * | 2001-11-19 | 2003-05-30 | Daikin Ind Ltd | 熱交換器 |
JP2008014624A (ja) * | 2006-06-08 | 2008-01-24 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 給湯機用水熱交換器及びその製法 |
JP2010503817A (ja) * | 2006-09-19 | 2010-02-04 | ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 内燃機関用の熱交換器 |
JP2016044893A (ja) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 中川産業株式会社 | 熱交換器 |
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2014
- 2014-12-17 JP JP2014254878A patent/JP2016114003A/ja active Pending
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