JP4323245B2 - Ｅｇｒクーラ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの排気ガスを再循環して窒素酸化物の発生を低減させるＥＧＲ装置に付属されて再循環用排気ガスを冷却するＥＧＲクーラに関するものである。

従来より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窒素酸化物の発生を低減させることができる為、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。

図７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２，２が固着されていて、該各プレート２，２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。

そして、シェル１の一方の端部近傍には冷却水入口管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。

更に、各プレート２，２の反シェル１側には、椀状に形成されたボンネット６，６が前記各プレート２，２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。

尚、図中５ａ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５ａ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。

ところが、斯かる従来のＥＧＲクーラにおいては、各チューブ３が両端のみをプレート２で支えられた構造となっていた為、排気ガス１０の冷却効果を高めるべくチューブ３を長くした場合に、該チューブ３の固有振動数が低くなってエンジン側の加振の周波数と合い易くなり、エンジン側の加振により共振が起こってチューブ３に大きな振動が生じる虞れがあった。

そして、チューブ３が共振により大きく振動してしまう場合には、各チューブ３の両端の固定部分等に疲労破壊が起こり易くなって、耐久性が著しく損なわれてしまう結果となりかねない。

そこで、本発明者らは、冷却水通路を有する中間支持板によりチューブ３を途中で支えるようにした構造を採用し、この中間支持板により支えられた箇所を振動支点とすることで各チューブ３の自由に振動できる区間を長手方向に区分けして夫々の固有振動数を高め、エンジン側の加振による共振現象が起こり難くなるようにすることを創案するに到った。

尚、同様のチューブ３の振動の問題を解決するための先行技術文献情報としては、本発明と同じ出願人により下記の特許文献１が既に先行出願されている。
特開２００２−３２７６５４号公報

しかしながら、チューブ３を中間支持板で支えるにあたっては、該中間支持板にチューブ３を貫通せしめて該チューブ３の貫通部分をろう付けにより確実に固着する必要があるが、この種のＥＧＲクーラの製作は、各部材間の固着箇所にろう材を挟み込んで仮に組付けたＥＧＲクーラ全体を炉の中に入れて加熱し、これによって、ろう材を溶かして固着させるようにしているので、このような炉内ろう付けが終了した時点では、中間支持板に対するチューブ３のろう付け箇所が全てシェル１及びボンネット６で被包されて隠れてしまい、中間支持板に貫通しているチューブ３の全てが良好にろう付けされているか否かを確認する術がないという不具合があった。

そして、万一、一部のチューブ３がろう付け不良等で固着されていなかったような場合には、チューブ３と中間支持板の貫通部分にフレッチング（接触する二面間で相対的な繰り返し微小滑りを生じて摩耗する現象）が起きてチューブ３が破断する虞れがあるため、前述した如き中間支持板を用いた構造は、信頼性に問題があって採用することが難しかった。

本発明は、上述の実情に鑑みて成されたもので、構造的な信頼性を損なうことなく、チューブの振動の問題を解決し得るようにしたＥＧＲクーラを提供することを目的としている。

本発明は、チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に冷却水を給排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラであって、冷却水を自由に流通し得る冷却水通路を備えた中間支持板と、該中間支持板を貫通するチューブの途中とを固定し、前記中間支持板が設置されるべき位置にて前記シェルを分割し且つその分割シェルの分割端により前記中間支持板の外縁部を挾持して相互間をシェル外からの溶接により一体化し、このシェルの外周面に該シェルの分割箇所を跨がせるようにしてエンジン側への取り付け用ブラケットを装着したことを特徴とするＥＧＲクーラに係るものである。

而して、このようにすれば、各チューブの長手方向中途位置が中間支持板により支えられることになるので、この中間支持板により支えられた箇所が振動支点となってチューブの固有振動数が高められ、該チューブがエンジン側の加振により共振して大きく振動してしまう現象が起こらなくなり、各チューブの両端の固定部分等における疲労破壊が著しく抑制されることになる。

しかも、中間支持板に対する各チューブの貫通部分をろう付け等によりしっかりと固着し、その全ての固着箇所を目視により確認検査してから各チューブ及び中間支持板をシェル内に収め、分割シェルの分割端により中間支持板の外縁部を挾持して相互間をシェル外からの溶接により一体化するという製作手順となるため、中間支持板に対しチューブの全てが良好に固着されていることをシェル内に収める前に確実に確認検査することが可能となる。

尚、中間支持板の外縁部と各分割シェルの分割端との溶接箇所については、ＥＧＲクーラの完成後においてもシェル外から容易に確認検査することが可能である。

また、シェルの外周面に該シェルの分割箇所を跨がせるようにしてエンジン側への取り付け用ブラケットを装着しているので、前記ブラケットによりシェルの分割箇所が補強されることになる。

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。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、各チューブの途中を中間支持板により支えてエンジン側の加振によるチューブの共振現象を起こり難くすることができ、しかも、中間支持板に対する各チューブの固着箇所をシェル内に収める前に確実に確認検査することができるので、構造的な信頼性を損なうことなく、チューブの振動の問題を解決することができ、これによって、チューブの延長化を支障なく実現し得て排気ガスの冷却効果を高めることができ、しかも、各チューブの両端の固定部分等における疲労破壊を抑制することもできて耐久性の大幅な向上を図ることができる。

（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、シェルの分割箇所を跨がせるようにしてシェルの外周面に装着されたブラケットによりシェルの分割箇所を補強することができ、しかも、チューブの延長化によりＥＧＲクーラが長尺なものとなっても、該ＥＧＲクーラのエンジン側への取り付けをブラケットを利用して容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の実施する形態の一例を示すもので、図７と同一部分については同一符号を付してある。

本形態例のＥＧＲクーラにおいては、シェル１内における長手方向中間位置に円形の中間支持板１１が配設されており、シェル１の軸心を中心として同心の多重円筒状に配列されている各チューブ３が前記中間支持板１１に貫通固定されるようになっている。

ここで、前記中間支持板１１には、各チューブ３を貫通固定するための貫通孔１２が複数箇所に形成されているが、該各貫通孔１２は、円周方向に隣接する二本のチューブ３をまとめて貫通固定し得るよう繭形の長孔を成しており、同じ貫通孔１２に固定された各チューブ３の相互間には、冷却水９が自由に流通し得るよう冷却水通路１３が確保されている。

また、前記各冷却水通路１３は、その総流路断面積が冷却水入口管４や冷却水出口管５における流路断面積の約２〜５倍程度になるようにすることが好ましく、このようにすれば、冷却水９側の圧力損失を略同等か数％程度の上昇に抑えることが可能である。

尚、ここに図示している例では、同じ貫通孔１２に二本の各チューブ３をまとめて貫通固定して該各チューブ３の相互間に冷却水通路１３を確保するようにしているが、この種の冷却水通路１３をチューブ３の貫通孔１２と別個に形成しても良いことは勿論であり、その冷却水通路１３の形状には種々の形状を採用することが可能である。

他方、前記シェル１は、前記中間支持板１１が設置されるべき位置にて軸心方向に二分割されており、特に図３に拡大して示す通り、その分割シェル１４，１４の分割端により前記中間支持板１１の外縁部が挾持されて相互間がシェル１外からの溶接Ａにより一体化されている。尚、中間支持板１１に対する各チューブ３については、ろう付けＢにより固着されるようになっている。

更に、本形態例においては、図１及び図４、図５に示す如く、側方から見てＵ字形の断面を成すブラケット１５が、シェル１の分割箇所を跨ぐようにして該シェル１の下半部に外嵌装着されており、このブラケット１５にてＵ字形の溝部の底面を成している平坦部１５ａが、ＥＧＲクーラのエンジン側への取り付け面を成すようになっている。

而して、このようにＥＧＲクーラを構成すれば、各チューブ３の長手方向中途位置が中間支持板１１により支えられることになるので、この中間支持板１１により支えられた箇所が振動支点となってチューブ３の固有振動数が高められ、該チューブ３がエンジン側の加振により共振して大きく振動してしまう現象が起こらなくなり、各チューブ３の両端の固定部分等における疲労破壊が著しく抑制されることになる。

しかも、中間支持板１１に対する各チューブ３の貫通部分をろう付けＢによりしっかりと固着し、その全てのろう付け箇所を目視により確認検査してから各チューブ３及び中間支持板１１をシェル１内に収め、分割シェル１４の分割端により中間支持板１１の外縁部を挾持して相互間をシェル１外からの溶接Ａにより一体化するという製作手順となるため、中間支持板１１に対しチューブ３の全てが良好に固着されていることをシェル１内に収める前に確実に確認検査することが可能となる。

尚、中間支持板１１の外縁部と各分割シェル１４の分割端との溶接箇所については、ＥＧＲクーラの完成後においてもシェル１外から容易に確認検査することが可能である。

従って、上記形態例によれば、各チューブ３の途中を中間支持板１１により支えてエンジン側の加振によるチューブ３の共振現象を起こり難くすることができ、しかも、中間支持板１１に対する各チューブ３の固着箇所をシェル１内に収める前に確実に確認検査することができるので、構造的な信頼性を損なうことなく、チューブ３の振動の問題を解決することができ、これによって、チューブ３の延長化を支障なく実現し得て排気ガス１０の冷却効果を高めることができ、しかも、各チューブ３の両端の固定部分等における疲労破壊を抑制することもできて耐久性の大幅な向上を図ることができる。

また、特に本形態例においては、シェル１の外周面に該シェル１の分割箇所を跨がせるようにしてブラケット１５を装着しているので、該ブラケット１５によりシェル１の分割箇所を補強することができ、しかも、チューブ３の延長化によりＥＧＲクーラが長尺なものとなっても、該ＥＧＲクーラのエンジン側への取り付けをブラケット１５を利用して容易に行うことができる。

図６は本発明の別の形態例を示すもので、ここに図示している例では、図１〜図５のＥＧＲクーラよりも長さ寸法を大きくしたものとなっており、このように長尺なＥＧＲクーラに関しては、シェル１内における長手方向複数箇所（図示では二箇所）に中間支持板１１を配置することが好ましく、また、この中間支持板１１を挾持するためのシェル１の分割箇所を跨がせるようにブラケット１５を装着しておくと良い。

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、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。

本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視の断面図である。 図１の要部を拡大して示す断面図である。 図１のＥＧＲクーラの側面図である。 図４のＶ−Ｖ方向の矢視図である。 本発明の別の形態例を示す側面図である。 従来のＥＧＲクーラの一例を示す断面図である。

符号の説明

１ シェル
２ プレート
３ チューブ
９ 冷却水
１０ 排気ガス
１１ 中間支持板
１３ 冷却水通路
１４ 分割シェル
１５ ブラケット
Ａ 溶接
Ｂ ろう付け

Claims (1)

1. チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に冷却水を給排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラであって、冷却水を自由に流通し得る冷却水通路を備えた中間支持板と、該中間支持板を貫通するチューブの途中とを固定し、前記中間支持板が設置されるべき位置にて前記シェルを分割し且つその分割シェルの分割端により前記中間支持板の外縁部を挾持して相互間をシェル外からの溶接により一体化し、このシェルの外周面に該シェルの分割箇所を跨がせるようにしてエンジン側への取り付け用ブラケットを装着したことを特徴とするＥＧＲクーラ。

Images