JP2019044756A

JP2019044756A - Ｅｇｒクーラ

Info

Publication number: JP2019044756A
Application number: JP2017172189A
Authority: JP
Inventors: 小林　俊道; Toshimichi Kobayashi; 俊道小林; 弘仁杉本; Hirohito Sugimoto
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2037-09-07
Also published as: JP6974083B2

Abstract

【課題】両端部が厚み方向に拡開されたヘッダレスタイプのＥＧＲクーラにおいて、高温の排気ガスの流入端に生じる、熱応力に基づく母材割れを防止すること。【解決手段】排気ガス１の入口側で、偏平チューブ３の膨出部２の内面側へ、偏平チューブ３の厚み方向へ部分的に凹陥して、その幅方向への変形を可能とする熱応力吸収部７を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガスを冷却水により冷却するＥＧＲクーラに関し、特に、排気ガスの流通方向の両端部を厚み方向に膨出し、その膨出部において偏平チューブどうしを積層したヘッダレスタイプのＥＧＲクーラに関する。

下記特許文献１に記載の熱交換器は、偏平チューブの積層体でコアを形成したものである。この偏平チューブは、排気ガスの流通方向の両端部が厚み方向に膨出し、その膨出部において各偏平チューブの端部どうしが積層されている。それにより、ヘッダプレートを不要とするヘッダレスタイプの熱交換器であって、ＥＧＲクーラとして用いられるものである。そして、偏平チューブの内部に高温の排気ガスが流通し、コアの外周を被嵌するケーシングを介して偏平チューブの外側に冷却水が流通する。そして、排気ガスと冷却水との間に熱交換が行われるものである。

特開２０１３−１４８３１９号公報

このような偏平チューブは、浅い溝型に形成された一対のプレートの嵌着体からなり、各偏平チューブどうしが排気ガスの流通方向の両端で互いにろう付されている。また、偏平チューブの内部にはインナーフィンが介装されている。
このようなヘッダレスタイプのＥＧＲクーラにおいては、特に、排気ガスの流入端において高温になり、偏平チューブの端部どうしのろう付部に劣化が生じ、母材割れが起こりがちである。
そこで本発明は、排気ガスの流入端部において生じる熱応力を吸収して、ＥＧＲクーラの劣化及び母材割れを防止することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、排気ガス（１）の流通方向の両端部に、厚み方向に膨出する膨出部（２）が形成された複数の偏平チューブ（３）を有し、各偏平チューブ（３）が前記膨出部（２）で厚み方向に互いに積層されてコア（４）が形成され、コア（４）の外周にケーシング（５）が被嵌され、偏平チューブ（３）内に排気ガス（１）が導かれると共に、ケーシング（５）を介して偏平チューブ（３）の外面側に冷却水（６）が導入されるＥＧＲクーラにおいて、
排気ガス（１）の入口側で、各偏平チューブ（３）の前記膨出部（２）の内面側へ、その偏平チューブ（３）の厚み方向に部分的に凹陥して、その幅方向に変形可能な熱応力吸収部（７）が設けられたＥＧＲである。

請求項２に記載の本発明は、前記各偏平チューブ（３）の前記膨出部（２）の内面側で、そのチューブの幅方向に離間して間欠的に厚み方向に凹陥した複数の熱応力吸収部（７）を有する請求項１に記載のＥＧＲクーラである。
請求項３に記載の本発明は、前記偏平チューブ（３）にインナーフィン（８）が挿入され、そのインナーフィン（８）の先端が前記熱応力吸収部（７）に達するようにした請求項１または請求項２に記載のＥＧＲクーラである。
請求項４に記載の本発明は、前記偏平チューブ（３）が、浅い溝型に形成された一対の対向する溝型プレート（３ａ，３ｂ）の嵌着体からなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＥＧＲクーラである。

本発明のＥＧＲクーラは、排気ガス１の入口側で、各偏平チューブ３の前記膨出部２の内面側へ、その偏平チューブ３の厚み方向に部分的に凹陥して、その幅方向に変形可能な熱応力吸収部７が設けられたものである。そのため、特に高温となる排気ガス１の入口部で、偏平チューブ３の幅方向に生じる熱応力を熱応力吸収部７の幅方向への変形により吸収し、ＥＧＲクーラの劣化を防止できる。それにより、偏平チューブおよびコアの母材割れを防止する。

請求項２に記載の発明は、偏平チューブ３の膨出部２の幅方向に離間して複数の熱応力吸収部７を有するから、さらに効果的に熱応力を吸収し、ＥＧＲクーラの劣化を防止できる。
請求項３に記載の発明は、偏平チューブ３のインナーフィン８の先端が前記熱応力吸収部７に達するようにしたので、特に高温となる膨出部２の先端部をインナーフィン８で冷却し、ＥＧＲクーラの劣化を防止できる。
請求項４に記載の発明は、偏平チューブ３を、浅い溝型に形成した一対の対向する溝型プレート３ａ，３ｂの嵌着体で形成したので、製造の容易なＥＧＲクーラを提供できる。

本発明のＥＧＲクーラを構成する偏平チューブ３の第１実施例を示す分解図（Ａ）、組立て図（Ｂ）、その積層状態を示す説明図（Ｃ）、及び（Ｃ）のＤ−Ｄ断面図（Ｄ）である。同偏平チューブ３の第２実施例を示す分解図（Ａ）、組立て図（Ｂ）、その積層状態を示す説明図（Ｃ）、及び（Ｃ）のＤ−Ｄ断面図（Ｄ）である。同第１実施例の作用を示す説明図。同第２実施例の作用を示す説明図。同第１実施例の偏平チューブ３の積層体によりコア４を構成したＥＧＲクーラ１０の断面平面図であって、偏平チューブ３の平面に沿うもの。

次に、図面に基づき本発明の各実施の形態につき説明する。

図５は本発明のＥＧＲクーラ１０の縦断面図であって、偏平チューブ３の平面に沿うものである。このＥＧＲクーラ１０は、偏平チューブ３の積層体によりコア４を構成し、そのコア４の外周にケーシング５を被嵌すると共に、そのケーシング５と一体に、入口タンク１６及び出口タンク１７をコア４の両端部に配置したものである。
そのコア４を構成する偏平チューブ３は、図１に示す如く、夫々溝型に形成された一対の溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂを対向させ、その両縁部を嵌着したものである。

各溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂは、排気ガス１の流通方向である図１においてＸ方向の両端に厚み方向へ膨出部２が突設されたものである。この例では、図１（Ｃ）に示す如く、上側の溝型プレート３ａの両縁部が下側の溝型プレート３ｂの端部に設けられた段付き部に嵌着されている。また、膨出部２を除く、溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂの外面側にはディンプル９が突設されている。さらに、溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂの膨出部２の幅方向（Ｙ方向）中央位置には、熱応力吸収部７が凹陥されている。
このようにしてなる溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂには、その排気ガス１の流通方向に整合する長さのインナーフィン８が挿入されている。

偏平チューブ３は、図１（Ｃ）（Ｄ）に示す如く、その膨出部２で互いに積層されてコアを構成する。そのコア４の外周には、図５に示す如く、ケーシング５が被嵌されると共に、その両端に、排気ガスの一対の入口タンク１６，出口タンク１７が配置される。同図において、排気ガス１が流入する入口１１にはフランジが設けられ、出口タンク１７には出口１２が形成されている。
このように組み立てられたＥＧＲクーラ１０は、炉内で一体的にろう付される。
なお、偏平チューブ３とインナーフィン８とは互いにろう付することができる。さらには、偏平チューブ３とインナーフィン８とは部分的にろう付し、インナーフィン８の先端部と膨出部２とはろう付せずに両者間の相対移動が可能なようにすることもできる。

熱応力吸収部７は、図１及び図３に示す如く、膨出部２の高さだけ凹陥させたものであうる。この例では、図５に示す如く、排気ガス１の流入側のみに熱応力吸収部７が形成されている。それは、入口側が出口側よりガス温度が高温だからである。その偏平チューブ３の排気ガス１の流入側においては、高温の排気ガス１により膨出部２が特に高温となり熱応力が生じる。すると、熱応力吸収部７の立ち上がり縁部が変形し、その応力を吸収する。それにより、各偏平チューブ３のろう付部の劣化及び亀裂を防止する。

〔作用〕
図５において、左端の入口１１から流入する高温の排気ガス１は、コア４を構成する各偏平チューブ３の膨出部２から流入する。また、冷却水６は右端の入口パイプ１３からマニホールド１５を介して各偏平チューブ３の外面側に供給され、排気ガス１に対して対向流となってマニホールド１５から出口パイプ１４を介して外部に流出する。そして、排気ガス１と冷却水６との間に熱交換が行われる。

このとき、排気ガス１の流入側である各偏平チューブ３の膨出部２は、高温の排気ガス１により熱応力が生じ、膨出部２を幅方向に膨張しようとする。すると熱応力吸収部７に図３に示す如く、熱歪みが生じ、実線の状態から鎖線の状態に変形する。それにより、各偏平チューブ３の膨出部２に加わる歪みを吸収し、特に、偏平チューブ３の膨出部２に生じる歪みを逃がして、その劣化及び各偏平チューブ３どうしのろう付部の亀裂を防止することができる。

次に、図２は本発明の第２実施例であり、この例が図１のそれと異なる点は、膨出部２の長手方向に互いに離間して、複数の熱応力吸収部７が厚み方向の内面側に形成されていることである。さらには、そのインナーフィン８の先端が熱応力吸収部７から離反していることである。
このように複数の熱応力吸収部７を膨出部２に設けることにより、熱応力をより効果的に吸収することができる。
図４は熱応力吸収部７に熱応力が生じたとき、その変形状態を示す説明図である。
即ち、実線の状態から鎖線の状態に変化し熱応力を吸収するものである。

１排気ガス
２膨出部
３偏平チューブ
３ａ溝型プレート
３ｂ溝型プレート
４コア
５ケーシング
６冷却水
７熱応力吸収部

８インナーフィン
９ディンプル
１０ＥＧＲクーラ
１１入口
１２出口
１３入口パイプ
１４出口パイプ
１５マニホールド
１６入口タンク
１７出口タンク

Claims

排気ガス（１）の流通方向の両端部に、厚み方向に膨出する膨出部（２）が形成された複数の偏平チューブ（３）を有し、各偏平チューブ（３）が前記膨出部（２）で厚み方向に互いに積層されてコア（４）が形成され、コア（４）の外周にケーシング（５）が被嵌され、偏平チューブ（３）内に排気ガス（１）が導かれると共に、ケーシング（５）を介して偏平チューブ（３）の外面側に冷却水（６）が導入されるＥＧＲクーラにおいて、
排気ガス（１）の入口側で、各偏平チューブ（３）の前記膨出部（２）の内面側へ、その偏平チューブ（３）の厚み方向に部分的に凹陥して、その幅方向に変形可能な熱応力吸収部（７）が設けられたＥＧＲクーラ。
前記各偏平チューブ（３）の前記膨出部（２）の内面側で、そのチューブの幅方向に離間して間欠的に厚み方向に凹陥した複数の熱応力吸収部（７）を有する請求項１に記載のＥＧＲクーラ。
前記偏平チューブ（３）にインナーフィン（８）が挿入され、そのインナーフィン（８）の先端が前記熱応力吸収部（７）に達するようにした請求項１または請求項２に記載のＥＧＲクーラ。
前記偏平チューブ（３）が、浅い溝型に形成された一対の対向する溝型プレート（３ａ，３ｂ）の嵌着体からなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＥＧＲクーラ。