JP4931390B2

JP4931390B2 - Ｅｇｒガス冷却装置

Info

Publication number: JP4931390B2
Application number: JP2005264496A
Authority: JP
Inventors: 一儀滝川; 祐治宮内; 忠弘後藤
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2025-09-12
Also published as: JP2007077839A

Description

本発明は、エンジンの冷却液、カーエアコン用冷媒または冷却風などによってＥＧＲガスを冷却する装置に関する。

排気ガスの一部を排気系から取出して、再びエンジンの吸気系に戻し、混合気に加える方法は、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）と称され、該ＥＧＲはＮＯｘ（窒素酸化物）の発生抑制、ポンプ損失の低減、燃焼ガスの温度低下に伴う冷却液への放熱損失の低減、作動ガス量・組成の変化による比熱比の増大と、これに伴うサイクル効率の向上など、多くの効果が得られることから、エンジンの熱効率を改善するには有効な方法とされている。

しかるに、ＥＧＲガスの温度が高くなりかつＥＧＲガス量が増大すると、その熱作用によりＥＧＲバルブの耐久性が劣化し、早期破損を招く場合があったり、その防止のために水冷構造とする必要があることや吸気温度の上昇に伴い充填効率の低下による燃費の低下などが認識されている。このような事態を避けるため、エンジンの冷却液などによってＥＧＲガスを冷却する装置が用いられ、とりわけトータル的な熱交換効率に優れる多管式の熱交換器からなる、シェルアンドチューブ型のＥＧＲ冷却装置が数多く採用されている。

上記汎用の多管式の熱交換器からなるＥＧＲガス冷却装置は、図１４（ａ）にその一例を示すごとく、外周部の両端部に冷却媒体流入口３２および冷却媒体流出口３３を設けた胴管の左右開口部が、その内壁に板状のチューブシート３５の外周端部をろう付することによって閉塞されたシェル本体３１の内部において、該チューブシート３５に複数の伝熱管３４がその両端部を所定の間隔でろう付によって固着配列されることにより、ＥＧＲガス流路となる伝熱管群が形成され、該シェル本体３１の一方の端部にはＥＧＲガスの流入口３７が設けられたボンネット３６−１が固着され、対応する他方の端部にはＥＧＲガスの流出口３８が設けられたボンネット３６−２が固着され、それぞれのボンネット３６−１、３６−２のガス流入口３７および流出口３８の外側開口端部に締結用フランジ３７−１、３８−１が外嵌固着され、ＥＧＲガス回収配管路におけるＥＧＲガス冷却装置を構成し（例えば、特許文献１参照）、前記ＥＧＲガス流入口３７側のボンネット３６−１を介して流入した高温のＥＧＲガスが、前記シェル本体３１の内側にチューブシート３５を介して固着配列されてＥＧＲガス流路を形成する前記伝熱管群を通流する間に、該シェル本体３１の外周端部に設けられた冷却媒体入口３２から流入して、下流側の冷却媒体出口３３から流出するエンジン冷却水によって熱交換され、前記シェル本体３１のＥＧＲガス下流側のボンネット３６−２を介して、ＥＧＲガス流出口３８から排出されるＥＧＲガスは、所定の温度域にまで効果的に冷却されるように構成されている。

一方、上記排気ガス再循環システム（以下「ＥＧＲ冷却システム」ということがある。）においては、高温のＥＧＲガスを所定の温度域に冷却するだけに止まらず、該排気ガス中に含まれる所謂ＰＭと呼ばれる微粒子状物質からなる煤やカーボン等の堆積や汚れの付着を阻止することが、配管内の閉塞や熱交換器の性能低下を防止して、エンジンの信頼性を高める上で望ましいが、図１５（ａ）に例示するＥＧＲ冷却システムにおいては、排気ガス回収管路１５におけるＥＧＲクーラー（熱交換器）１６までの配管内部および／または前記ＥＧＲクーラー１６の排気ガスとの接触部の一部または全面に、同図（ｂ）に例示するような酸化触媒１７をコーティングして担持させるか、同図（ｃ）および（ｄ）に例示するような酸化触媒１７をコートして担持させた触媒コンバーター１８を、該配管内等に挿設する排気ガス再循環燃焼システムにおける異物付着防止方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
特開平１１−２３７１９２公報（図６）特開２０００−１４６４６５号公報（図１〜６）

上記従来のＥＧＲガス冷却装置においては、用いられる多管式熱交換器におけるシェル本体３１、板状のチューブシート３５およびボンネット３６−１、３６−２の接合部は同図（ｂ）に拡大して示すように、シェル本体３１の開口端部とボンネット３６−１、３６−２との間にチューブシート３５が炉中ろう付けにより固定された構造となっているが、かかる接合構造の場合、シェル本体３１の開口端部とボンネット３６−１、３６−２およびチューブシート３５のろう付け部に何等かの原因、例えば製造段階でのろう付け不良あるいは振動や衝撃などにより亀裂が入りシェル本体３１内の冷却媒体（エンジンの冷却液など）が同図（ｂ）中矢印で示すように水洩れが発生すると、ボンネット３６−１、３６−２のガス流入口３７または流出口３８側へ漏出し、ＥＧＲガスと混入してエンジン内部に侵入しエンジン故障やエンジン損傷等の重大なトラブルの原因となることが懸念され、早急に解決を望まれる大きな課題であった。

一方、上記排気ガス再循環燃焼システムにおける異物付着防止方法によれば、該配管内やＥＧＲクーラーにおける酸化触媒のコーティングや触媒コンバーターの挿設によって、煤やカーボン等の異物の堆積や付着を防止する上において優れた成果が確認されているが、用いられる酸化触媒は熱による劣化が著しく、例えばＥＧＲクーラーにおける伝熱管などに酸化触媒をコーティングした後に、チューブシートへの固着配列を炉中ろう付によって実施した場合には、該酸化触媒が熱によって劣化していわゆるシンタリング現象がおきそれによってその触媒活性を失い、酸化触媒としての機能を発揮することができないという課題が残されていた。本発明は上記した多管式熱交換器におけるシェル本体、チューブシートおよびボンネットなどの接合構造に起因するろう付け部を健全な状態で維持しながら、触媒コンバーターに内装された酸化触媒、還元触媒、三元触媒などの機能が保護された状態でＥＧＲクーラーに接合して、高温のＥＧＲガスを所定の温度域にまで安定的に冷却すると同時に、該ＥＧＲガス中に含有する煤やカーボンが、該配管系や熱交換器の管壁や器壁に堆積付着することを効果的に抑制し、当該システムの性能を長期間に亘って健全な状態で維持することのできると共に、吸気管に戻されるＥＧＲガスを予め浄化しておくことによってエンジンからの排気ガスの清浄度合を更に向上させることができるＥＧＲガス冷却装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため本発明によるＥＧＲガス冷却装置は、シェル本体における外周部の左右両端部に冷却媒体出入口が設けられ、内壁部の左右両端部近傍にはチューブシートが固定され、該チューブシートを介して複数の伝熱管が間隔を隔てて固着配列されて伝熱管群を形成し、前記シェル本体における左右の両端部に、ＥＧＲガスの流入口と流出口とを形成するボンネットが、それぞれ一体に設けられる多管式熱交換器型のＥＧＲガス冷却装置において、ＥＧＲガス流入口側ボンネットを延長するように触媒コンバーター収納用ケーシングを形成すると共に、該ケーシングとシェル本体とが、間にアダプターリングからなる熱障壁部を介在させてそれぞれ溶接によって接合されていることを特徴的構成要件とするものである。

また、本発明による上記ＥＧＲガス冷却装置において、前記アダプターリングからなる熱障壁部は屈曲部、薄肉部、突合せフランジ部の中から選択される少なくとも１つ以上を有することを特徴とするものである。

さらに、本発明による上記ＥＧＲガス冷却装置において、前記触媒コンバーター収納用ケーシングとシェル本体とが、アダプターリングを介して一体として密着接合されることを特徴とするものである。

またさらに、本発明による上記ＥＧＲガス冷却装置において、前記触媒コンバーター収納用ケーシングとチューブシートとが、アダプターリングを介して一体として密着接合されることを特徴とするものである。

本発明による上記ＥＧＲガス冷却装置は、前記アダプターリングの軸心方向における断面形状が、略Ｚ字形状であることを特徴とするものである。

本発明による上記ＥＧＲ冷却装置はさらに、前記アダプターリングが、円筒体であることを特徴とするものである。

本発明によるＥＧＲガス冷却装置によれば、シェル本体におけるＥＧＲガスの流れの上流側に、ＥＧＲガス流入口となるボンネットを固着するに際し、該ボンネットの長さを延長してその内周部に、酸化触媒、還元触媒、三元触媒などの各種触媒を収納し得る触媒コンバーター用のケーシングとすると共に、該ケーシングとシェル本体との溶接による接合にあたり、該溶接部とシェル本体との間、若しくは該溶接部と触媒コンバーター用ケーシングとの間に、溶接熱の伝達を妨げるための熱障壁部を介在させることにより、シェル本体においては該シェル本体とチューブシートとの固着、若しくは該チューブシートと伝熱管端部との固着配列等において施されたろう付部への、溶接熱による影響を阻止してその健全な接合状態を維持すると同時に、触媒が担持されたコンバーターをシェル本体と一括ろう付けした場合の触媒コンバーター収納用のケーシングに収納された各種触媒がろう付け熱によりシンタリング現象を生じて劣化するのを防いで、該触媒の機能を初期の状態で維持することができる。従って本発明によるＥＧＲガス冷却装置は、排気ガス再循環燃焼システムにおけるＥＧＲクーラーとして、優れた冷却効率を発揮すると同時に、該排気ガス中に含有するＰＭやカーボンを可及的に減少して、それらの煤や汚れの堆積や付着に起因する配管の閉塞や熱交換効率の低下を未然に防ぐことができると共にエンジンからの排気ガスの清浄度合を更に向上させることができる。

本発明における上記熱障壁部の形成手段は、シェル本体とチューブシートとのろう付部の延長上にあるいずれかに、屈曲部や薄肉部、突合せフランジ部などを形成しても良く、シェル本体と、該シェル本体の前方に連なって接合される触媒コンバーター収納用ケーシングとの間の接合部材として、軸心方向における断面形状が略Ｚ字形状か、或いは単に円筒状のアダプターリングが用いることにより、該アダプターリングをそのまま熱障壁部とすることができると同時に、該アダプターリングに前記屈曲部や薄肉部、或いは突合せフランジ部を形成して熱の伝達を阻止することもできる。本発明における溶接による上記の接合手段は、当該多管式熱交換器における触媒コンバーターケーシングの接合のみならず、シェル本体におけるＥＧＲガス流入口側のボンネットの接合においても、好適に採用することが可能であり、それによって炉内ろう付けにおける構造上の制約を回避することができ、加えて溶接作業が簡略となってその信頼性が向上し、さらにはシェル本体の組込みにおける工数を省略できるなど、加工コストの大幅な削減が期待できる。

以下本発明の実施するための最良の形態について、添付した図面並びに実施例に基づいてさらに詳細に、且つ具体的に説明するが、本発明はこれにより拘束されるものではなく、本発明の主旨の範囲内で自由に設計変更が可能である。

図１はシェル本体の前方に触媒コンバーター収納用ケーシングを一体として接合した、本発明によるＥＧＲガス冷却装置の一部省略縦断側面図、図２は本発明に係る第１実施例によるシェル本体と触媒コンバーターケーシングとの接合状態を示し、軸心方向における断面形状が略Ｚ字形状のアダプターリングを、両者間における熱障壁部として介在させ、溶接によって接合した状態を示す要部縦断側面図、図３は同じく第２実施例を示し、アダプターリングが円筒状であって、シェル本体の端部開口部内壁部にろう付によって固着されたチューブシートに予め該円筒状のアダプターリングを熱障壁部として介在させ、溶接によって接合した状態を示す要部拡大側面図、図４は同じく第３実施例を示し、シェル本体の端部開口部外周面にろう付によって固着されるチューブシートに、軸心方向における断面形状が略Ｚ字形状のアダプターリングを予め両者間における熱障壁部として介在させ、溶接によってケーシングと接合した状態を示す要部拡大側面図、図５および図６は本発明に係る第４、第５実施例を示し、アダプターリングの小径部が後方にシェル本体側に位置する要部拡大側面図、図７は同じく第６実施例を示し、シェル本体の端部開口部の内周壁面にろう付によって固着されるチューブシートの外周面が、円筒状に折り曲げられ、該円筒部分の中間部に外側に突出する屈曲部が形成され、その延長線上においてアダプターリングが予め溶接され、ろう付け後ケーシングが溶接によって接合される状態を示す要部拡大側面図、図８は同じく第７実施例を示し、上記実施例６において屈曲部が形成されない状態においてケーシングが接合される状態を示す要部拡大側面図、図９および図１０は同じく第８実施例と第９実施例を示し、前者は円筒状に形成されるチューブシートの外周部の先端部分が、やや肉厚に形成され、該肉厚部分とアダプターリングが予め溶接され，ろう付け後ケーシングが溶接によって接合され、後者におけるチューブシートはその板厚が厚く、該チューブシートの外周面に予め形成された段部とアダプターリングを予め溶接し、シェル本体における端部開口部内周面にろう付によって固着後、触媒コンバーターケーシングが、溶接により接合される状態を示すそれぞれ要部拡大側面図、図１１および１２においてはシェル本体と触媒コンバーター用ケーシングとの接合に、再びアダプターリングを用いる本発明に係る第１０実施例と第１１実施例とを示し、図１１に示す前者においては、シェル本体にろう付されたチューブシート先端に、軸心方向における断面形状が略Ｌ字形状にアダプターリングをろう付によって予め固着し、前記ケーシングの先端を同じく略Ｌ字状に形成し、そのフランジ状の円周部を溶接によって接合する状態を示す要部拡大側面図、図１２に示す後者においては、前記実施例１０におけるアダプターリングに、熱障壁部となる薄肉部を環状に形成した以外は、実質的に上記実施例と同様にしてシェル本体とケーシングが接合される状態を示す要部拡大斜視図、図１３は本発明におけるシェル本体と触媒コンバーター内蔵ケーシングとが、溶接によって接合される際の手順を説明するための、要部拡大側面図である。

本発明の多管式熱交換器型のＥＧＲガス冷却装置は、その基本的構造が図１に示すように後述するシェル本体２の外周の両端部に、冷却媒体流入口ｃ−１および冷却媒体流出口ｃ−２を設けられ、両端部が開口した胴管の内周部において、該両端部における開口部が金属製板材で形成されたカップ状のチューブシート２−１、２−２よって、それぞれ内向きに嵌挿されて閉塞され、該チューブシート２−１、２−２には複数の伝熱管７が所定の間隔を隔てて固着配列され、その両端部を通常ろう付けにより固定している。一方、前記チューブシート２−１、２−２はカップ状に形成されたその外周部を、前記胴管の両端開口部における内壁もしくは外壁に嵌挿もしくは外嵌して、当該部分を通常ろう付けにより固着して多管式熱交換器におけるシェル本体２を形成している。また、前記チューブシート２−１の外側の外周端部にはＥＧＲガスの流出口ｇ−２が設けられたボンネット３が外嵌され、これまた通常ろう付けまたは溶接により固着され、他方のチューブシート２−２の外側には、ＥＧＲガス流入口ｇ−１となるボンネットに代えて、該ボンネットを前方に延長するように形成された触媒コンバーター６収納用のケーシング４が外嵌され、その内部に各種触媒を担持させた触媒コンバーター６を内蔵した状態で、溶接によって一体として固着され、本発明における触媒コンバーター内蔵のＥＧＲ冷却装置１が提供される。

ここで本実施例によるシェル本体２におけるチューブシート２−１および２−２の接合、該チューブシート２−１および２−２と、伝熱管７との接合については、図２における接合部分イ、ロ、ハ、ニで示す部分に置きろうを施し、炉内ろう付けによって一体として接合され、ＥＧＲガス流出口ｇ−２側ボンネット３とシェル本体２との接合については、炉内ろう付け若しくは溶接による接合のいずれかを適宜に選択することとなる。また、触媒コンバーター６内蔵ケーシング４と、シェル本体２との接合の接合方法についてより具体的に説明すると、図２に示すように接合される両者間に、軸心方向における断面形状が略Ｚ字形状のアダプターリング５を予めシェル本体２に溶接Ｗ_１した後、チューブシート、管、シェル本体、ボンネットなどＥＧＲクーラー本体全体のろう付けを実施し、その後該アダプターリング５の他端を、溶接部Ｗ_２において溶接によって接合して、シェル本体２と触媒コンバーター６を内蔵するケーシング４とを、一体として形成することにより排気ガス再循環燃焼システムにおける、ＥＧＲガス冷却装置１が完成する。

本実施例における上記ＥＧＲガス冷却装置１によれば、シェル本体２と触媒コンバーター６を内蔵するケーシング４との溶接による接合に際し、間にアダプターリング５を介在させることによって熱障壁部として作用し、溶接の際に発生する高温の熱が、シェル本体２におけるチューブシート２−２とのろう付面、並びに該チューブシート２−２と伝熱管７とのろう付面に到達する以前に冷却され、熱歪などの影響を殆ど無視できる程度にまで低減すことができる。また、ケーシング４内に内蔵された触媒コンバーター６に担持された各種触媒も、溶接による熱の影響を回避してシンタリングすることなく、十分な触媒活性を維持した状態で内蔵されていることが確認され、ＥＧＲガス冷却装置における伝熱面への煤の堆積や付着は抑制され、ＥＧＲガスの伝熱空間の流出口付近における広汎な流路と、長い期間に亘って煤やカーボンの除去が効果的に実施され、該装置の性能が長期間に亘って健全な状態で維持されると共にエンジンからの排気ガスの清浄度が向上することが確認された。

図３に要部を拡大して示すように、アダプターリング５ａが円筒状であって、シェル本体２ａの端部開口部内壁部にろう付によって固着されるチューブシート２ａ−２に、該円筒状のアダプターリング５ａを熱障壁部として予め溶接Ｗ_１して介在させ、シェル本体２ａと触媒コンバーター６ａを内蔵したケーシング４ａとを、溶接Ｗ_２によって接合した以外は実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ａを得、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス該循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

図４に要部を拡大して示すように、シェル本体２ｂの端部開口部外周面にろう付によって固着されるチューブシート２ｂ−２に、軸心方向における断面形状が略Ｚ字形状のアダプターリング５ｂを、シェル本体２ｂと触媒コンバーター６ｂを内蔵するケーシング４ｂの両者間における熱障壁部として予めチューブシート２ｂ−２と溶接Ｗ_１して介在させ、その後溶接Ｗ_２によって接合したした以外は上記実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ｂを得、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス該循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

図５に要部を拡大して示すように、アダプターリング５ｃの小径部が後方のシェル本体２ｃ側に位置するようにして、それぞれ接合された以外は、上記実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ｃを得、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス該循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

図６に要部を拡大して示すように、アダプターリング５ｄの小径部が後方のシェル本体２ｄ側に位置するようにして、それぞれ接合された以外は、上記実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ｄを得、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス該循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

図７に要部を拡大して示すように、シェル本体２ｅの端部開口部の内周壁面にろう付によって固着されるチューブシート２ｅ−２の外周面が、円筒状に折り曲げられ、該円筒部分の中間部に外側に突出する屈曲部２ｅ−３が形成され、その延長線上において、アダプターリング５ｅが予めチューブシート２ｅ−２に溶接Ｗ_１され、その後触媒コンバーター６ｅ内蔵のケーシング４ｅを、溶接Ｗ_２によって接合した以外は上記実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ｅを得、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス該循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

図８に要部を拡大して示すように、チューブシート２ｆ−２の外周面における円筒部の折り曲げ部に、外側に突出する屈曲部２ｅ−３を形成しなかった以外は、上記実施例６と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ｆを得、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス該循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

図９に要部を拡大して示すように、第８実施例は、円筒状に形成されるチューブシート２ｇ−２の外周部の先端部分が、やや肉厚に形成され、該肉厚部分とアダプターリング５ｇとが予め溶接Ｗ_１され、その後シェル２ｇ、チューブシート２ｇ−２、チューブ、ボンネットなどＥＧＲクーラー本体全体のろう付けを実施し、その後、ケーシング４ｇがアダプターリング５ｇに溶接Ｗ_２によって接合され、上記実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ｇを得、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス再循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

図１０に要部を拡大して示すように、第９実施例は、チューブシート２ｈ−２はその板厚が厚く、シェル本体２ｈにおける端部開口部内周面にろう付によって固着されるが、該チューブシート２ｈ−２の外周面に予め形成された段部とアダプターリング５ｈが予め溶接Ｗ_１され、その後シェル２ｈ、チューブシート２ｈ−２、チューブ、ボンネットなどＥＧＲクーラー本体全体のろう付けを実施し、その後、触媒コンバーター６ｈ内蔵のケーシング４ｈが、アダプターリング５ｈに溶接Ｗ_２によってそれぞれ接合した以外は、上記実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ｈを得、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス再循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

図１１において、シェル本体２ｌと触媒コンバーター用ケーシング４ｌとの接合に、再びアダプターリング５ｌを用いる、本発明に係る第１０実施例を要部を拡大して示し、図１１においては、シェル本体２ｌにろう付されたチューブシート２ｌ−２の先端に、軸心方向における断面形状が略Ｌ字形状にアダプターリング５ｌを溶接Ｗ_１によって予め固着し、前記ケーシング４ｌの先端を同じく略Ｌ字状４ｌ−４に形成し、そのフランジ状の円周部を溶接Ｗ_２によって接合した以外は、上記実施例１と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ｌを得、冷却装置１ｌを、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス再循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

図１２において、シェル本体２ｍと触媒コンバーター用ケーシング４ｍとの接合に、再びアダプターリング５ｍを用いる、本発明に係る第１１実施例とを要部を拡大して示し、図１２においては、前記実施例１０におけるアダプターリング５ｌと同様のアダプターリング５ｍに、熱障壁部となる薄肉部５ｍ−３を形成した以外は、実質的に上記実施例１０と同様にしてＥＧＲガス冷却装置１ｍを得、冷却装置１ｍを、実施例１と同一の条件でＥＧＲガス再循環システムにおける冷却試験に供した結果、実施例１と同じく優れた成果が確認された。

本発明におけるＥＧＲ冷却装置の前部構造における溶接手順、具体的にはシェル本体とチューブシート、チューブシートまたはシェル本体とアダプターリング、アダプターリングとケーシング、シェル本体とケーシングとの溶接による接合が、任意の状態で選択される場合を含めて検討されるが、通常好ましい手順としては、図１３に例示するように、シェル本体側での接合を先行させ、アダプターを介してのケーシングの接合が、最終工程となるようにすることが手順の容易性と、ろう付部分の保護、或いは触媒コンバーターに内蔵される酸化触媒を保護する上で望ましい。なお、本発明においてＥＧＲガス冷却装置を構成する各部材については、耐熱性と耐食性に優れると共に、一定の機械的強度を有する金属製素材であれば任意であるが、好ましくはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌなどから選択されるオーステナイト系ステンレススチールからなり、その板厚が０．０５〜１．０ｍｍの範囲の中から適宜に採用することが望ましい。また、各部材の加工方法についても特に制限しないが通常は鍛造、鋳造、削り出し、プレス成形などの手段により製造される。なお、多管式熱交換器で例示したがプレートタイプ熱交換器など種々のタイプの熱交換器にも使用可能であることはいうまでもない。

上記各実施例からも明らかなように、本発明によるＥＧＲガス冷却装置は、シェル本体におけるチューブシートとの接合部と、該チューブシートと伝熱管両端部の接合部、或いはシェル本体とボンネットとの接合部等が、ろう付溶接を問わずに高い信頼性を以って保護されると同時に、シェル本体におけるＥＧＲガス流路の上流側ボンネットを延長し、その内周面に各種触媒を担持させた触媒コンバーターを内蔵し、溶接によって一体として接合するに際し、溶接部の熱の伝達を阻止する熱障壁部を設けることによって、チューブシートとシェル本体並びにチューブシートとチューブとのろう付部を保護すること、及び該コンバーターに担持された各種触媒の触媒活性を健全な状態で保護することを可能とし、排気ガス再循環燃焼システムを構成するＥＧＲクーラーを始めとする各種部材が、長期間に渉って機能することができるため当該産業分野において、幅広く採用されることが期待できる。

シェル本体の前方に触媒コンバーター収納用ケーシングを一体として接合した、本発明によるＥＧＲガス冷却装置の一部省略縦断側面図である。本発明に係る第１実施例によるシェル本体と触媒コンバーターケーシングとの接合状態を示す要部縦断側面図である。同じく第２実施例を示し、シェル本体にとろう付されたチューブシートに、円筒状のアダプターリングを介してしての接合状態を示す要部拡大側面図である。図４は同じく第３実施例を示し、略Ｚ字形状のアダプターリングを、両者間における熱障壁部として介在させ、溶接によって接合した状態を示す要部拡大側面図である。本発明に係る第４実施例を示し、アダプターリングの小径部が後方のシェル本体側に位置する要部拡大側面図である。本発明に係る第５実施例を示し、アダプターリングの小径部が後方のシェル本体側に位置する要部拡大側面図である。同じく第６実施例を示し、外周面が円筒状に折り曲げられ、該円筒部分の中間部に外側に突出する屈曲部が形成され、その延長線上においてアダプターリングを介してケーシングが接合される状態を示す要部拡大側面図である。同じく第７実施例を示し、上記実施例６において屈曲部が形成されない状態においてケーシングが接合される状態を示す要部拡大側面図である。同じく第８実施例を示し、シェル本体にろう付されたチューブシートに、触媒コンバーターケーシングが、アダプターリングを介して接合される状態を示すそれぞれ要部拡大側面図である。同じく第９実施例を示し、シェル本体にろう付されたチューブシートに、触媒コンバーターケーシングが、アダプターリングを介して接合される状態を示すそれぞれ要部拡大側面図である。シェル本体と触媒コンバーター用ケーシングとの接合に、再びアダプターリングを用いる本発明に係る第１０実施例を示し、シェル本体にろう付されたチューブシート先端に、アダプターリングをろう付又は溶接によって予め固着し、該アダプターリングに熱障壁部を形成した後、溶接によって接合する状態を示す要部拡大側面図である。シェル本体と触媒コンバーター用ケーシングとの接合に、再びアダプターリングを用いる本発明に係る第１１実施例とを示し、シェル本体にろう付されたチューブシート先端に、アダプターリングをろう付によって予め固着し、該アダプターリングに熱障壁部を形成した後、溶接によって接合する状態を示す要部拡大側面図である。本発明におけるシェル本体と触媒コンバーター内蔵ケーシングとが、溶接によって接合される際の手順を説明するための、要部拡大側面図である。従来の多管式熱交換型のＥＧＲガス冷却装置を示し、（ａ）はその縦断側面図、（ｂ）はその要部拡大側面図である。従来のＥＧＲ冷却システムを示し、（ａ）は該システムを模式的に示す平面図、（ｂ）は排気ガス回収配管における酸化触媒のコーティングの一例を示す横断面図、（ｃ）は同システムに組込まれる触媒コンバーターの一例を示す横断面図、（ｄ）前記（ｃ）における縦断面図である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、
１ｈ、１ｌ、１ｍＥＧＲガス冷却装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、
２ｈ、２ｌ、２ｍシェル本体
２−１、２−２、２ａ−２、２ｂ−２、２ｃ−２、２ｄ−２、
２ｅ−２、２ｆ−２、２ｇ−２、２ｈ−２、２ｌ−２、２ｍ−２チューブシート
３ボンネット
３−１、３−２フランジ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４
ｌ、４ｍ触媒コンバーター用ケーシング
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、
５ｌ、５ｍアダプターリング
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｌ、６ｍ触媒コンバーター
７伝熱管
イ、ロ、ハ、ニ、ホ、ヘろう付部
Ｗ_１、Ｗ_２溶接部
ｃ−１冷却媒体入口
ｃ−２冷却媒体出口
ｇ−１ＥＧＲガス流入口
ｇ−２ＥＧＲガス流出口

Claims

シェル本体における外周部の左右両端部に冷却媒体出入口が設けられ、内壁部の左右両端部近傍にはチューブシートが固定され、該チューブシートを介して複数の伝熱管が間隔を隔てて固着配列されて伝熱管群を形成し、前記シェル本体における左右の両端部に、ＥＧＲガスの流入口と流出口とを形成するボンネットが、それぞれ一体に設けられる多管式熱交換器型のＥＧＲガス冷却装置において、ＥＧＲガス流入口側ボンネットを延長するように触媒コンバーター収納用ケーシングを形成すると共に、該ケーシングとシェル本体とが、間にアダプターリングからなる熱障壁部を介在させてそれぞれ溶接によって接合されていることを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
前記アダプターリングからなる熱障壁部は屈曲部、薄肉部、突合せフランジ部の中から選択される少なくとも１つ以上を有することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲガス冷却装置。
前記触媒コンバーター収納用ケーシングとシェル本体とが、前記アダプターリングを介して一体として密着接合されることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲガス冷却装置。
前記触媒コンバーター収納用ケーシングとチューブシートとが、前記アダプターリングを介して一体として密着接合されることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲガス冷却装置。
前記アダプターリングの軸心方向における断面形状が、略Ｚ字形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＥＧＲガス冷却装置。
前記アダプターリングが、円筒体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＥＧＲガス冷却装置。