JP2018131929A - Ｅｇｒクーラおよび製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロウ材の使用量を低減することができ、ロウ付け工程の効率を高めることのできるＥＧＲクーラおよび製造方法を提供する。
【解決手段】排気ガス通路を流れる排気ガスを冷却水との間で熱交換して冷却するＥＧＲクーラ（１）であって、複数に亘って積層されるチューブユニット（Ａ１ａ）で構成される熱交換用コア（Ａ１）と、熱交換用コアを収容するケース（Ｃ）と、ケースの両端に形成される開口部に嵌合されるヘッダと、を備え、各チューブユニットの両端には、厚み方向に延設される拡張部（２５０）が形成され、各チューブユニットは、拡張部の平坦部（２５０ａ）に塗布されたロウ材（Ｐ１）によって接合されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＥＧＲクーラおよび製造方法に関する。

本発明は、内燃機関の吸気系統に導入される排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラに関する。

近年、エンジンから排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）および粒子状物質（ＰＭ）等の低減や、エンジンの燃費向上を目的として、排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が広く用いられている。

このようなＥＧＲ装置は、エンジンの排気ガスの再循環系に、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを備えている。

ＥＧＲクーラは、例えば、扁平管にインナーフィンを挿入してロウ付けした複数のチューブユニットをケースに収容して構成されている。

ケースの外周部には冷却水入口管と冷却水出口管とが接続され、ケースの開口端部には排気ガス入口管と排気ガス出口管が接続されている。

冷却水入口管及び冷却水出口管と排気ガス入口管及び排気ガス出口管は、冷却水と排気ガスとが互いに並行して流通するように配置されている。

そして、冷却水入口管からケース内に流入した冷却水は、排気ガス入口管から排気ガス出口管に向かって各チューブユニット内を流通する排気ガスとの間で熱交換を行い、排気ガスを冷却した後、冷却水出口管から流されるようになっている。

このようなＥＧＲクーラに関する技術は種々提案されている（例えば、特許文献１等）。

特開２００７−２２５１９０号公報

ところで、従来技術では、チューブユニット同士を接合する際に、チューブユニットの端部等に形成される拡管部の全周にロウ材を塗布してロウ付けしている。

そのため、ロウ材の使用量が比較的多く、コストが嵩むという不都合があった。

また、ロウ付けを行う際に、ロウ垂れを生じ易く、垂れたロウ材の除去作業が必要になるなどロウ付け工程の効率が低下するという問題もあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ロウ材の使用量を低減することができ、ロウ付け工程の効率を高めることのできるＥＧＲクーラおよび製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るＥＧＲクーラは、排気ガス通路を流れる排気ガスを冷却水との間で熱交換して冷却するＥＧＲクーラであって、複数に亘って積層されるチューブユニットで構成される熱交換用コアと、前記熱交換用コアを収容するケースと、前記ケースの両端に形成される開口部に嵌合されるヘッダと、を備え、前記各チューブユニットの両端には、厚み方向に延設される拡張部が形成され、前記各チューブユニットは、前記拡張部の平坦部に塗布されたロウ材によって接合されていることを特徴とする。

また、他の発明に係るＥＧＲクーラの製造方法は、前記ロウ材を塗布する工程と、前記ロウ材を塗布後に、前記ヘッダを前記ケースに嵌合する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、ロウ材の使用量を低減することができ、ロウ付け工程の効率を高めることのできるＥＧＲクーラおよび製造方法を提供することができる。

実施の形態に係るＥＧＲクーラの全体構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るＥＧＲクーラの全体構成を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 実施の形態に係るＥＧＲクーラに適用される熱交換用コアにおけるロウ材の塗布部位を示す説明図である。 実施の形態に係るＥＧＲクーラの製造工程を示す説明図である。 実施の形態に係るＥＧＲクーラの要部とロウ材の塗布部位を示す斜視図である。 実施の形態に係るＥＧＲクーラの製造工程の続きを示す説明図である。 比較例に係るＥＧＲクーラに適用される熱交換用コアを示す斜視図である。 比較例に係るＥＧＲクーラに適用される熱交換用コアのチューブユニットとロウ材の塗布部位を示す斜視図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

［実施の形態に係るＥＧＲクーラ］
図１から図４を参照して、本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１の全体構成等について説明する。

ここで、図１は、実施の形態に係るＥＧＲクーラ１の全体構成を示す斜視図、図２は、その平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図、図４は、実施の形態に係るＥＧＲクーラ１に適用される熱交換用コアＡ１におけるロウ材の塗布部位を示す説明図である。

図１および図２に示すＥＧＲクーラ１は、例えば、扁平管にインナーフィンを挿入してロウ付けした複数のチューブユニットから成る熱交換用コアＡ１をケースＣに収容して構成されている。

なお、本実施の形態において、ケースＣは、互いに係合される２つのケース半体Ｃ１、Ｃ２とから構成されている。

ケース半体Ｃ２の外周部には、冷却水がＤ１方向に流入する冷却水入口管１０と、冷却水をＤ２方向に排出する冷却水出口管１０２が接続されている。

ケースＣの開口端部には、排気ガスをＤ１０方向に導入する排気ガス入口管（図示せず）を接続するヘッダ１０３と、排気ガスをＤ１１方向に排出する排気ガス出口管（図示せず）を接続するヘッダ１０４とが設けられている。

なお、冷却水入口管１０１及び冷却水出口管１０２と、排気ガス入口管及び排気ガス出口管は、冷却水と排気ガスとが互いに並行して流通するように配置されている。

そして、冷却水入口管１０１からＤ１方向にケースＣ内に流入した冷却水は、排気ガス入口管から排気ガス出口管に向かって（Ｄ１０、Ｄ１１方向）、チューブユニットＡ１内を流通する排気ガスとの間で熱交換を行い、排気ガスを冷却した後、冷却水出口管１０２からＤ２方向に排出されるようになっている。

図３および図４に示すように、各チューブユニットＡ１ａの両端には、厚み方向に延設される拡張部２５０が形成されている。

そして、各チューブユニットＡ１ａは、拡張部２５０の平坦部２５０ａに塗布されたロウ材（例えば、ニッケル等）Ｐ１によって接合されている。

これにより、ロウ材の使用量を低減することができ、ロウ垂れ等を防止してロウ付け工程の効率を高めることができる。

（比較例について）
ここで、図８および図９を参照して、比較例に係る熱交換用コアについて説明する。

図８は、比較例に係るＥＧＲクーラに適用される熱交換用コアＡ１０を示す斜視図、図９は、比較例に係るＥＧＲクーラに適用される熱交換用コアＡ１０のチューブユニットＡ１０ａとロウ材Ｐ１０の塗布部位を示す斜視図である。

比較例に係るＥＧＲクーラに適用される熱交換用コアＡ１０では、各チューブユニットＡ１０ａを接合する際に、図９に示すように、拡張部２５０を含む全周にロウ材Ｐ１０を塗布している。

そのため、ロウ材Ｐ１０の使用量が比較的多くなり、コストが嵩むという不都合があった。

さらに、ロウ付けを行う際に、ロウ垂れを生じ易く、垂れたロウ材の除去作業が必要になるなどロウ付け工程の効率が低下するという不都合もあった。

これに対して、本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１では、上述のように拡張部２５０の平坦部２５０ａに塗布されたロウ材Ｐ１によって接合されるので、比較例に比して使用するロウ材の量を低減してコストの低廉化を図ることができる。

また、ロウ材の量が減ることにより、ロウ垂れを抑制することができ、ロウ付け工程の効率を向上させることができる。

（ロウ材の塗布例）
本実施の形態において、ロウ材Ｐ１は、各チューブユニットＡ１ａの幅方向両端部２５０の少なくとも一方に塗布されるようにできる。

これにより、ロウ材Ｐ１は、ロウ付け工程の加熱により溶融された際の毛細管現象により、各チューブユニットＡ１ａ間およびチューブユニットＡ１ａとケース半体Ｃ１、Ｃ２との間に浸透して、比較的少量のロウ材で確実に接合することができる。

また、ロウ材Ｐ１は、チューブユニットＡ１ａとケースＣとの接触面のガス流れ上流側縁部およびガス流下流側縁部の少なくとも一方に塗布されるようにしてもよい。

これにより、比較的少量のロウ材Ｐ１で確実に接合することができる。

また、ロウ材Ｐ１は、チューブユニットＡ１ａとケースＣとの接触面のガス流れ上流側縁部のケース側に塗布されるようにしてもよい。

これにより、ロウ材Ｐ１の塗布を容易に行うことができ、また比較的少量のロウ材Ｐ１で確実に接合することができる。

また、各チューブユニットＡ１ａの開口端部２５０ａは、幅方向で直線状となるように構成されている（図４等参照）。

これにより、ロウ材Ｐ１が毛細管現象により隙間に一層浸透し易くなり、比較的少量のロウ材Ｐ１で確実に接合することができる。

また、ケースＣは、ヘッダ部と熱交換部とをさらに有し、熱交換部のガス流方向でのガス流上流側端部およびガス流れ側下流側端部の少なくとも一方と、チューブユニットＡ１ａの端部との間に所定の距離Ｗ１を設けている。

このように、ケースＣの端部とチューブユニットＡ１ａの間に所定の距離Ｗ１を置くことにより、ロウ材Ｐ１の塗布を容易に行うことができ、ロウ付け工程の効率を向上させることができる。

また、ロウ材Ｐ１は、所定の距離Ｗ１におけるチューブユニットＡ１ａの縁部に塗布されるようにできる。

これにより、ロウ材Ｐ１の塗布をより容易に行うことができ、ロウ付け工程の効率を一層向上させることができる。

さらに、ケースＣまたはケースＣの熱交換部は、互いに嵌合される嵌合部を有するケース半体Ｃ１、Ｃ２で形成されようにできる。

そして、嵌合部は、他方に嵌合される法面３００を有し、該法面３００は、両端のヘッダ１２、１３の嵌合面まで連続して形成されるようにできる。

また、チューブユニットＡ１ａとケースＣの熱交換部の間にヘッダが介在され、ロウ材Ｐ１は、チューブユニットＡ１ａとヘッダの接触する縁部のヘッダ側に塗布されるようにしてもよい。

（製造工程）
図４から図７を参照して、本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１の製造工程について説明する。

まず、各チューブユニットＡ１ａの拡張部２５０の平坦部２５０ａ等にロウ材Ｐ１を塗布して、図４に示すような積層状態の熱交換用コア（クーリングコア）Ａ１を構成する。

次いで、図５に示すように、熱交換用コアＡ１を下側のケース半体Ｃ１上にＤ２０方向に降下させて載置する。

次に、上側のケース半体Ｃ２をＤ２１方向に降下させて、熱交換用コアＡ１を覆うようにケース半体Ｃ１と係合させる。

なお、ケース半体Ｃ１、Ｃ２を係合した後、図６に示すように熱交換用コアＡ１の縁部にロウ材Ｐ１を塗布するようにしてもよい。

即ち、図６に示すように、熱交換用コアＡ１の端部と、ケースＣ（Ｃ１，Ｃ２）の端部との段差部に、ロウ材Ｐ１を塗布するようにできる。

そして、図７に示すように、ケースＣの両端部にヘッダ１２、１３を嵌合させる。なお、この際に、ケースＣ側およびヘッダ１２、１３側の少なくとも一方に、ロウ材Ｐ１を塗布するようにしてもよい。

これにより、ロウ材Ｐ１を塗布した後に、ヘッダ１２、１３を組み付けているので、ロウ材塗布の作業と、ヘッダ１２、１３組み付け作業を容易に行うことができる。

この後、ケースＣにヘッダ１２、１３を組み付けた状態で、加熱炉等の加熱装置により、全体をロウ材Ｐ１の溶融温度以上に加熱する。

これにより、各部位のロウ材Ｐ１が溶融し、各部材間の隙間に毛細管現象により浸透する。

そして、室温まで冷却することにより、ロウ材Ｐ１は固まって、各部材間を接合する。

このようにして、図１等に示すＥＧＲクーラ１が作製される。

以上述べたように、本発明によれば、ロウ材Ｐ１の使用量を低減することができ、ロウ付け工程の効率を高めることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載にしたがって解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。

１…ＥＧＲクーラ
１２、１３…ヘッダ
２５０…拡張部
２５０ａ…平坦部
３００…法面
Ａ１…熱交換用コア（クーリングコア）
Ａ１ａ…チューブユニット
Ｃ…ケース
Ｃ１、Ｃ２…ケース半体
Ｐ１…ロウ材

Claims (10)

1. 排気ガス通路を流れる排気ガスを冷却水との間で熱交換して冷却するＥＧＲクーラであって、
   複数に亘って積層されるチューブユニットで構成される熱交換用コアと、
   前記熱交換用コアを収容するケースと、
   前記ケースの両端に形成される開口部に嵌合されるヘッダと、
   を備え、
   前記各チューブユニットの両端には、厚み方向に延設される拡張部が形成され、
   前記各チューブユニットは、前記拡張部の平坦部に塗布されたロウ材によって接合されていることを特徴とするＥＧＲクーラ。
2. 前記ロウ材は、前記各チューブユニットの幅方向両端部の少なくとも一方に塗布されることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。
3. 前記ロウ材は、前記チューブユニットと前記ケースとの接触面のガス流れ上流側縁部およびガス流下流側縁部の少なくとも一方に塗布されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＥＧＲクーラ。
4. 前記ロウ材は、前記チューブユニットと前記ケースとの接触面のガス流れ上流側縁部の前記ケース側に塗布されることを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲクーラ。
5. 前記各チューブユニットの開口端部は、幅方向で直線状となるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のＥＧＲクーラ。
6. 前記ケースは、ヘッダ部と熱交換部とをさらに有し、
   前記熱交換部のガス流方向でのガス流上流側端部およびガス流れ側下流側端部の少なくとも一方と、前記チューブユニットの端部との間に所定の距離を設けていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のＥＧＲクーラ。
7. 前記ロウ材は、前記所定の距離における前記チューブユニットの縁部に塗布されることを特徴とする請求項６に記載のＥＧＲクーラ。
8. 前記ケースまたは前記ケースの熱交換部は、互いに嵌合される嵌合部を有するケース半体で形成され、
   前記嵌合部は、他方に嵌合される法面を有し、該法面は、両端の前記ヘッダの嵌合面まで連続して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載のＥＧＲクーラ。
9. 前記チューブユニットと前記ケースの熱交換部の間に前記ヘッダが介在され、
   前記ロウ材は、前記チューブユニットと前記ヘッダの接触する縁部のヘッダ側に塗布されることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載のＥＧＲクーラ。
10. 請求項１から請求項９の何れかに記載のＥＧＲクーラの製造方法であって、
    前記ロウ材を塗布する工程と、
    前記ロウ材を塗布後に、前記ヘッダを前記ケースに嵌合する工程と、
    を有することを特徴とするＥＧＲクーラの製造方法。

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