JP3105882B2 - 熱交換機 - Google Patents
熱交換機Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
- F28F2265/30—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing vibrations
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
装置等に用いられる熱交換機に関する。
ンジン或いはガソリンエンジン等の排気ガス対策の効果
が期待されているEGR(排気再循環)装置では、エン
ジンからの排気ガス34を所定の温度に冷却するために
EGRクーラ30が用いられている。
すように、円形状の筒体31内に、複数の冷却パイプ3
2を長尺方向に配置し、筒体31の両端部にエンドプレ
ート33を設け、複数の冷却パイプ32をこのエンドプ
レート33を貫通した状態でロウ付け等により溶接し、
筒体31の両端部に排気ガス34の流入口35及び流出
口36を形成したものである。そして、エンジンの冷却
液等を上記筒体31の冷却液流入口40から注入し、冷
却液流出口41に向けて筒体31内を流通させ、冷却パ
イプ32を通過する排気ガス34を冷却する。
部に切欠部38を形成したバッフルプレート37を数箇
所配置していた。このバッフルプレート37は、冷却パ
イプ32の貫通孔39が複数設けられ、また隣り合うバ
ッフルプレート37の切欠部38を互い違いの向きに配
置し、冷却液の流路を迂回させて熱交換の効率を高めて
いた。他に、冷却パイプ32にバッフルプレート37間
の長さのカラー(別の外嵌パイプ)を嵌装し、バッフル
プレート37の位置決めを行っていた。
イプ32の固有振動数を高めて、エンジンの振動による
冷却パイプ32の共振等を低減していた。
路を形成したバッフルプレートの切欠部位の周辺は、高
熱のため液体の温度が上昇して気泡が生じ易くなり、こ
の泡溜まり等の影響で液中に含まれる塩素イオンの影響
により筒体或いはバッフルプレートが腐食するという問
題があった。さらに、冷却パイプにカラーを嵌入した場
合には、冷却パイプとカラーとの隙間に冷却液が滞留
し、冷却パイプ等の腐食の原因ともなることが懸念され
る。また、上記熱交換機30においては、バッフルプレ
ート37の孔39と冷却パイプ32の外周面との間には
僅かの隙間があり、このため孔39に冷却パイプ32を
固着しない場合には、エンジン等の振動により、冷却パ
イプ32が孔39内を擦り、この擦れ摩擦によって冷却
パイプ32の該当部位が環状に摩耗し、劣化するという
問題がある。
0に上記バッフルプレート37を設けない場合であって
も、冷却効果については実用上の問題を生じないことが
確認されている。このため、バッフルプレート37につ
いては、冷却パイプ32の振動の防止及び冷却液の流路
が確保できる構成であれば十分であり、上記従来例のよ
うに敢えて何枚ものバッフルプレート37を用いるの
は、EGRクーラ30の構造を複雑にしかつ非経済的で
あり問題である。
のであり、振動が有効に防止され、冷却が効率よく行え
るとともに、構造が簡単で経済性、耐久性にもすぐれた
熱交換機を提供することを目的としている。
するために、本発明に係る熱交換機は、図1に示すよう
に、冷却液が流通する筒状のシェル1と、このシェル1
の両端部に設けられ複数の孔2aが穿孔されたエンドプ
レート2と、端部を上記エンドプレート2の孔2aに嵌
入固着して配列される複数の冷却パイプ3と、上記冷却
パイプ3と連通してそれぞれガス流入口及びガス流出口
を形成するヘッダ部4と、上記冷却パイプ3の途中に冷
却パイプ3と交差して設けられ、環状体の外周部及び内
周部に、上記各冷却パイプ3を支持し固着する半円より
大きい円弧状の固着部6aを連続的に形成した冷却パイ
プ固定体5とを有する構成である。
なる上記環状体6,7を同心状に複数設け、これら環状
体間の一部を連結した構成である。また、本発明に係る
熱交換機は、上記冷却パイプ固定体5の一部を延設し、
その先端部を上記シェル1の内壁に固着した構成であ
る。
施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、上記熱交
換機をエンジンのEGR装置に用いられるEGRクーラ
に適用したものである。このEGRクーラ10は、シェ
ル1内に、複数の冷却パイプ3を長尺方向に配置し、こ
れら冷却パイプ3内を通過する排気ガス34を冷却する
ものである。
ェル1の両端部にエンドプレート2を設け、冷却パイプ
3をこのエンドプレート2を貫通した状態で固定させ、
シェル1の両端部はヘッダ部4を取付けて排気ガスのガ
ス流入口11及びガス流出口12を形成している。
の略中央部に、冷却パイプ3と直交する方向に冷却パイ
プ3を固定するバッフルリング5を配置している。この
EGRクーラ10は、何れの部材もステンレス鋼材が用
いられている。なお、図1に記載の冷却パイプ3は、形
態を分かり易くする都合上、全冷却パイプ3の一部のみ
を記載している。
すように、円板に冷却パイプ3を貫通させる孔2aが同
心円状に並べて穿設されている。また、上記バッフルリ
ング5は、図2(b)に示すように、径の異なる大小2
つの環状体6,7からなっている。
体6,7間に、環状体6,7同士の一部を連結する連結
部8を設けたものである。このように、バッフルリング
5の形態としては、単一の環状体6又は7からなるも
の、径の異なる環状体6,7を同心円状に設けたもの、
さらには同心円状の環状体6,7を連結部8で連結した
形態など種々のものがある。バッフルリング5は、板体
を環状に打ち抜いたプレス加工により製造される。
面が円形状のシェル1内部に多くの冷却パイプ3を効率
的に収納できるからである。バッフルリング5の形状
は、環状に限定されるものではないが、シェル1の内部
断面と同じ形状とするのが効果的である。図3に示すよ
うに、バッフルリング5の径の大きい環状体6の外周部
及び内周部には、それぞれ円弧状に窪み冷却パイプ3を
固着する固着部6a,6bが連続的に形成され、径の小
さい環状体7についても、同様に外周部及び内周部に
は、それぞれ固着部7a,7bが形成されている。ま
た、固着部6a同士の間には突起部6cが、固着部6b
同士の間には突起部6dが形成され、一方固着部7a同
士の間には突起部7cが、固着部7b同士の間には突起
部7dがそれぞれ形成されている。
を中心部に向けて延設した保持部9を形成し、これら保
持部9間に冷却パイプ3を保持するようにしている。ま
た、環状体6,7同士を連結する連結部8は、環状体6
の突起部6dと、環状体7の突起部7cとをそれぞれ延
設して連結したものである。このように、バッフルリン
グ5を、環状体6,7同士を連結して一体化したのは、
環状体6,7同士の結束を強めて冷却パイプ3の固定を
強固にし、さらには冷却パイプ3の装着の際の作業性を
良くするためである。
円弧状の窪みは、半円より少し大きい円弧で形成されて
いる。これは、冷却パイプ3をバッフルリング5に固着
する際、固着部6a,6b等の円弧が半円より小さい
と、固着部6a,6bに冷却パイプ3を押しつけて離れ
ない状態を維持しながら固着しなけらばならない等の煩
わしさがあるためである。
円より大きい円弧に限定されるものではない。たとえ
ば、冷却パイプ3のバッフルリング5の固着部6a,6
bに固着されていない部分は、冷却液の流路が形成され
るので、これからすれば上記固着部6a,6b等の円弧
を半円或いはそれより小さく形成することは、それだけ
流路が大きく形成され、十分な流路を確保したい場合に
はむしろ円弧を小さく形成するのが適当である。
5は、冷却パイプ3の振動が防止できれば十分との立場
から1箇所のみの配置とした。このバッフルリング5
は、従来のバッフルプレート37とは異なり、図4に示
すように、冷却パイプ3の固着されていない側には、他
の冷却パイプ3或いはシェル1の内壁面との間に隙間が
形成されるので、ここに冷却液の流路15が形成され
る。従来は、バッフルプレート37の一部を切り欠いて
流路を形成するという手法を用いていたため、上述した
ようにバッフルプレート37を複数枚必要としていた
が、上記バッフルリング5を用いた場合には、1個で十
分に冷却パイプ3の固定及び冷却液の流路の形成の両目
的が達成できる。
部に装着されるキャップ状の部材であり、それぞれ先端
部には、エンジン排気系又は吸気系に通じる排気ガスパ
イプとの連結部4aが設けられている。ヘッダ部4の一
方は排気ガスのガス流入口11を形成し、他方のヘッダ
部4はガス流出口12を形成している。
2の孔2a及びバッフルリング5の各固着部6a,6
b,7a,7bに挿通させ、バッフルリング5の固着部
6aとはロウ付けにより固着され、同様に、エンドプレ
ート2の孔2aにもロウ付けにより固着される。ヘッダ
部4は、シェル1の端部開口部に蓋をするように被せて
シェル1にロウ付けにより固着する。
ング5或いは冷却パイプ3等の部材に予め銅メッキを施
しこれをロウ材としてロウ付けを行うが、他にクラット
による方法では、部材にロウ材として銅板を被せこれを
ロウ材としてロウ付けすることもできる。
その先端部をシェル1の内周面に固定しておくと、さら
に振動の防止に有効である。例えば、図5に示すよう
に、バッフルリング5の環状体6の突起部6cの一部を
延設して延設部6eを形成し、この延設部6eの先端部
をシェル1の内壁にロウ付けにより固定する。この突起
部6cの延設箇所の数は、強度のことも考慮して適宜に
選択する。なお、上記バッフルリング5をシェル1に固
定する場合、泡溜まりの発生を防止するため、シェル1
の内部空間の上端部近傍を外して延設部6eを配置する
のが好ましい。また、上記実施の形態においては、バッ
フルリング5は1個としたが、さらに冷却パイプ3の固
有振動数を高くして防振する場合、或いはシェル1が長
い場合等においては、冷却パイプ3の中間部に複数個の
バッフルリング5を配置する。
ジンの冷却液を上記冷却液流入口13から注入してシェ
ル1内を流通させ、上記ガス流入口11から流入する排
気ガスを冷却する。冷却水は、冷却パイプ3とシェル1
の内壁間、或いは冷却パイプ3同士の間に形成された流
路15を通過する。エンジンの稼働中は、バッフルリン
グ5によって中央部が保持された冷却パイプ3の束は、
固有振動数が高められており、これより振動数の低いエ
ンジンの振動の影響が防止される。
ラ10以外に、ガスヒートポンプ等にも使用することが
でき、当該熱交換機を介して、内燃機関等の排ガスのエ
ネルギーを回収し、水等の液体を熱してこれを暖房等に
利用することも可能である。
ラ10によれば、バッフルリング5によって冷却パイプ
3の固有振動数が高まり、これによりより低周波数のエ
ンジンの振動等の影響が防止され、冷却パイプ3の振動
が低減される。また、上記バッフルリング5は、冷却パ
イプ3を円弧状の固着部6a等で冷却パイプ3の一部を
固着する構成としたから、冷却パイプ3の周辺にはシェ
ル1内を通過する冷却水の流路15を十分に確保するこ
とができるという効果がある。
の流路15を冷却パイプ3とシェル1の内壁間、或いは
冷却パイプ3同士の間に形成する構造であるから、冷却
パイプ3間の密度を高めても流路15の確保は十分に行
え、これからすれば、同一容積のシェル1内に多くの冷
却パイプ3を収納することが可能となって高い冷却効果
が期待でき、或いは冷却パイプ3を高密度に収納するこ
とでシェル1の内容積を小さくすることができ、EGR
クーラのコンパクト化にも寄与するという効果がある。
バッフルプレートを何枚も設ける必要はなく、構造が簡
単で製造コストも低減され、加えて、冷却パイプ3とバ
ッフルリング5との固着により、冷却パイプの剛性が高
められ、また冷却パイプ3を含めて熱交換機内部の腐食
が防止され耐久性が高められることになる。
換機によれば、冷却パイプの途中に冷却パイプと交差し
て設けられ、環状体の外周部及び内周部に、冷却パイプ
を支持し固着する半円より大きい円弧状の固着部を連続
的に形成した冷却パイプ固定体を具備する構成を採用し
たから、エンジン等の振動による冷却パイプの振動が低
減され、また冷却パイプの周辺には冷却水の流路が十分
に確保されて高い熱交換効果が期待できるとともに冷却
パイプの高密度収納化が図れ、加えて熱交換機内部の腐
食が防止され耐久性が高められ、また冷却パイプの固着
も容易に行えるという効果がある。
る上記環状体を同心状に複数設け、これら環状体間の一
部を連結した構成を採用したから、冷却パイプ固定体が
一体化して環状体同士の結束が強まり冷却パイプの固定
が強固になり、さらには部品点数が削減され、作業性に
も寄与するという効果がある。
却パイプ固定体の一部を延設し、その先端部をシェルの
内壁に固着した構成を採用したから、冷却パイプの振動
が有効に防止されるという効果がある。
用したEGRクーラを示すもので(a)は内部の説明
図、(b)は外観図を示す。
斜視図、(b)はバッフルリングの斜視図を示す。
ッフルリングの斜視図を示す。
る。
フルリングを示す。
の概念図、(b)はEGRクーラの内部の説明図であ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 冷却液が流通する筒状のシェルと、 このシェルの両端部に設けられ複数の孔が穿孔されたエ
ンドプレートと、 端部を上記エンドプレートの孔に嵌入固着して配列され
る複数の冷却パイプと、 上記冷却パイプと連通してそれぞれガス流入口及びガス
流出口を形成するヘッダ部と、 上記冷却パイプの途中に冷却パイプと交差して設けら
れ、環状体の外周部及び内周部に、上記各冷却パイプを
支持し固着する半円より大きい円弧状の固着部を連続的
に形成した冷却パイプ固定体とを有することを特徴とす
る熱交換機。 - 【請求項2】 径の異なる上記環状体を同心状に複数設
け、これら環状体間の一部を連結したことを特徴とする
請求項1記載の熱交換機。 - 【請求項3】 上記冷却パイプ固定体の一部を延設し、
その先端部を上記シェルの内壁に固着したことを特徴と
する請求項1又は請求項2記載の熱交換機。
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