JP5471628B2 - EGR cooler and method for manufacturing EGR cooler - Google Patents

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Description

本発明は、ＥＧＲクーラーの熱交換器部分を構成する部品である扁平形状を有する伝熱パイプを備えるＥＧＲクーラーおよび当該ＥＧＲクーラーの製造方法の技術に関する。 The present invention relates to a technique of the EGR cooler and a manufacturing method of the EGR cooler comprising a heat transfer pipes having a flat shape is a component constituting the heat exchanger portion of the EGR cooler.

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に有効な技術として、排気再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：以下、ＥＧＲと記載する）と称される技術が広く採用されるに至っている。
ＥＧＲを実現するためのシステムにおいては、再循環される排気ガス（以下、ＥＧＲガスと呼ぶ）を冷却するための装置であるＥＧＲクーラーが用いられており、当該ＥＧＲクーラーのコンパクト化および高効率化等のための改良が日々検討されている。 In recent years, exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as “Exhaust Gas Recirculation”) is an effective technology for reducing nitrogen oxide (NOx) and particulate matter (PM) contained in exhaust gas discharged from an engine and improving fuel efficiency of the engine. A technique referred to as EGR) has been widely adopted.
In a system for realizing EGR, an EGR cooler that is an apparatus for cooling exhaust gas to be recirculated (hereinafter referred to as EGR gas) is used, and the EGR cooler is made compact and highly efficient. Improvements for these are being considered every day.

従来、伝熱面積を拡大して熱交換効率を向上させるために、熱交換器部分を構成する伝熱パイプとして扁平形状を有する伝熱パイプを採用したＥＧＲクーラーが知られており、例えば、以下に示す特許文献１等にその技術が開示され公知となっている。   Conventionally, in order to expand the heat transfer area and improve the heat exchange efficiency, an EGR cooler that employs a heat transfer pipe having a flat shape as a heat transfer pipe constituting the heat exchanger part is known, for example, The technique is disclosed in Patent Document 1 shown in FIG.

特許文献１に開示された従来技術に係るＥＧＲクーラーの熱交換用チューブ（伝熱パイプ）は、一枚板からなる扁平形状を有する伝熱パイプであって、上部管壁および下部管壁の一部を折り返し状に屈曲させて対向する管壁に向かって突出させることによりインナーフィンを形成し、当該インナーフィンの頂部が対向する壁面に対して間隙を有するように構成している。
これにより、ろう付け部に起因する熱障壁がなくなるとともに、ＥＧＲガス中のＰＭの付着・堆積による目詰まりを防止することができ、ＥＧＲクーラー用の冷却性能の高い扁平形状を有する伝熱パイプを提供することができる。 A heat exchange tube (heat transfer pipe) of an EGR cooler according to the related art disclosed in Patent Document 1 is a heat transfer pipe having a flat shape made of a single plate, and is one of an upper tube wall and a lower tube wall. The inner fin is formed by bending the portion in a folded shape and projecting toward the opposing tube wall, and the top of the inner fin is configured to have a gap with respect to the opposing wall surface.
As a result, there is no thermal barrier due to the brazed portion, and clogging due to adhesion and accumulation of PM in the EGR gas can be prevented, and a heat transfer pipe having a flat shape with high cooling performance for an EGR cooler is provided. Can be provided.

特開２００７−６４６０６号公報JP 2007-64606 A

従来、ＥＧＲクーラー用の伝熱パイプでは、その内部におけるＥＧＲガスの流れ場の状態が層流および遷移域であることを前提としていたため、伝熱パイプの高さ方向中央部を層流および遷移域の状態で流れているＥＧＲガスは壁面と接触することができず、熱交換がされにくいという課題があった。
このため、特許文献１等に示される従来技術では、伝熱パイプの内部にフィン等を設けることによって、当該フィンと伝熱パイプの高さ方向中央部を流れるＥＧＲガスとを接触させて、伝熱パイプの高さ方向中央部を流れるＥＧＲガスの熱交換を行うようにしている。 Conventionally, heat transfer pipes for EGR coolers have been based on the premise that the state of the flow field of EGR gas in the interior is a laminar flow and a transition region, so that a laminar flow and a transition occur at the center in the height direction of the heat transfer pipe. There is a problem that the EGR gas flowing in the region cannot contact the wall surface and heat exchange is difficult.
For this reason, in the prior art disclosed in Patent Document 1 and the like, by providing fins or the like inside the heat transfer pipe, the fins and the EGR gas flowing in the center in the height direction of the heat transfer pipe are brought into contact with each other. Heat exchange is performed for the EGR gas flowing in the center in the height direction of the heat pipe.

このように従来の扁平形状を有する伝熱パイプでは、内部にフィンを配置する必要があるため、伝熱パイプのさらなる扁平化を図ることが難しく、ＥＧＲクーラーの大型化を招く要因となっていた。また従来の伝熱パイプでは、フィンやろう材の材料費やフィンをろう付けする手間等が掛かるため、フィンの存在自体が伝熱パイプのコスト（即ち、ＥＧＲクーラーのコスト）を増大させる要因ともなっていた。   Thus, in the conventional heat transfer pipe having a flat shape, since it is necessary to arrange fins inside, it is difficult to achieve further flattening of the heat transfer pipe, which causes an increase in the size of the EGR cooler. . Further, in the conventional heat transfer pipe, the material cost of the fins and brazing material and the time and effort to braze the fins are required, so the presence of the fins itself increases the cost of the heat transfer pipe (that is, the cost of the EGR cooler). It was.

また、扁平形状を有する伝熱パイプは、成型時に生じるスプリングバックによって、短辺方向の寸法が拡大してしまうため、寸法精度の良い伝熱パイプを製造することが困難であった。   In addition, the heat transfer pipe having a flat shape has a difficulty in manufacturing a heat transfer pipe with good dimensional accuracy because the dimension in the short side direction is enlarged due to the spring back generated at the time of molding.

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、ＥＧＲクーラーのコンパクト化および低コスト化を図るべく、フィンレスの構成としながら熱交換性能を確保することができる、扁平形状を有する伝熱パイプにより構成されるＥＧＲクーラーを提供するとともに、短辺方向の寸法を精度良く確保することができるＥＧＲクーラーの製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems of the present situation, and has a flat shape capable of ensuring heat exchange performance while adopting a finless configuration in order to reduce the size and cost of the EGR cooler. while providing a more composed EGR cooler heat transfer pipes, and its object is to provide a manufacturing method of an EGR cooler which the length of the short side direction can be accurately secured.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項１においては、管状の部材であり、管内部を流通する流体を管外部と熱交換させるための扁平形状を有する伝熱パイプを備えるＥＧＲクーラーであって、前記伝熱パイプの軸方向に直交する断面形状に対応する形状を有する孔が形成されるプレートを備え、前記伝熱パイプの短辺方向の寸法を、前記伝熱パイプ内を流通する流体の流れ場の状態が全て乱流となる寸法とし、前記伝熱パイプは、前記プレートの前記孔に嵌合され、前記伝熱パイプの内部応力の開放による変形が前記プレートにより規制されることにより、短辺方向の寸法が縮小する方向へ変形された状態で、前記プレートに接合されるものである。 That is, in claim 1, an EGR cooler comprising a heat transfer pipe that is a tubular member and has a flat shape for exchanging heat between the fluid flowing inside the pipe and the outside of the pipe, and the shaft of the heat transfer pipe A plate in which a hole having a shape corresponding to a cross-sectional shape orthogonal to the direction is formed, the dimensions of the heat transfer pipe in the short side direction are all disordered in the state of the flow field of the fluid flowing through the heat transfer pipe. The heat transfer pipe is fitted into the hole of the plate, and deformation due to release of internal stress of the heat transfer pipe is restricted by the plate, so that the dimension in the short side direction is reduced. It is joined to the plate in a deformed direction .

請求項２においては、前記伝熱パイプは、管内部に、短辺方向への寸法の縮小量を規制する部位を備えるものである。   According to a second aspect of the present invention, the heat transfer pipe includes a portion that regulates a reduction amount of a dimension in a short side direction inside the pipe.

請求項３においては、前記プレートは、前記伝熱パイプを、該伝熱パイプの長さ方向における端部において支持するためのエンドプレートにより構成するものである。 According to a third aspect of the present invention, the plate is configured by an end plate for supporting the heat transfer pipe at an end portion in a length direction of the heat transfer pipe.

請求項４においては、請求項３記載の前記ＥＧＲクーラーの製造方法であって、前記伝熱パイプを、長さ方向に対して直交する方向に作用する内部応力を残留させつつ生成する工程と、複数の前記伝熱パイプの各両端部を、一対の前記エンドプレートに形成される複数の前記孔に嵌合させて仮組みする工程と、仮組みした複数の前記伝熱パイプおよび一対の前記エンドプレートを加熱して、前記内部応力を開放させ、前記伝熱パイプの内部応力の開放による変形を前記エンドプレートにより規制して、前記伝熱パイプを短辺方向の寸法が縮小する方向へ変形させて、複数の前記伝熱パイプの短辺方向の寸法を、前記伝熱パイプの内部におけるＥＧＲガスの流れ場の状態が全て乱流となる寸法に縮小させた状態で、一対の前記エンドプレートと複数の前記伝熱パイプを接合する工程と、
を備えるものである。 In Claim 4, it is a manufacturing method of the EGR cooler according to claim 3 , wherein the heat transfer pipe is generated while an internal stress acting in a direction perpendicular to the length direction remains. A step of fitting each end of each of the plurality of heat transfer pipes into a plurality of the holes formed in the pair of end plates and temporarily assembling, the plurality of temporarily assembled heat transfer pipes, and the pair of ends The plate is heated to release the internal stress, the deformation due to the release of the internal stress of the heat transfer pipe is regulated by the end plate, and the heat transfer pipe is deformed in a direction in which the dimension in the short side direction is reduced. Te, the short side dimension of the plurality of the heat transfer pipe, in a state where the state of the flow field of the EGR gas in the interior of the heat transfer pipe was reduced to dimension all become turbulent, and the pair of the end plates And joining the heat transfer pipe number,
Is provided.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項１においては、フィンレスの構造で熱交換効率の良いＥＧＲクーラーを提供することができる。また、ＥＧＲクーラーに備えられる伝熱パイプの寸法精度を確実に確保できる。 In claim 1, an EGR cooler having a finless structure and high heat exchange efficiency can be provided. Moreover, the dimensional accuracy of the heat transfer pipe provided in the EGR cooler can be reliably ensured.

請求項２においては、伝熱パイプ内における流体の圧力損失を抑制して、熱交換の対象となる流体の流量を確保することができる。   According to the second aspect of the present invention, the pressure loss of the fluid in the heat transfer pipe can be suppressed, and the flow rate of the fluid to be heat exchanged can be ensured.

請求項３においては、追加の部材を別途用意する必要がなく、フィンレスの構造で熱交換効率の良いＥＧＲクーラーを、安価に提供できる。 According to the third aspect of the present invention, it is not necessary to separately prepare an additional member, and an EGR cooler having a finless structure and high heat exchange efficiency can be provided at a low cost.

請求項４においては、ＥＧＲガスの流れ場の状態が確実に乱流となるコンパクトで熱交換効率の良いＥＧＲクーラーを、安価に提供できる。 According to the fourth aspect of the present invention, a compact EGR cooler with good heat exchange efficiency can be provided at low cost, in which the state of the EGR gas flow field is surely turbulent.

本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの全体構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the whole structure of the EGR cooler which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーを構成するエンドプレートを示す模式図、（ａ）正面模式図、（ｂ）エンドプレートに伝熱パイプを嵌合させた状態を示す斜視図。The schematic diagram which shows the end plate which comprises the EGR cooler which concerns on one Embodiment of this invention, (a) Front schematic diagram, (b) The perspective view which shows the state which fitted the heat-transfer pipe to the end plate. 本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーを構成する第一の実施形態に係る伝熱パイプを示す模式図、（ａ）規制部を形成する場合の正面模式図、（ｂ）図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）規制部材を付設する場合の正面模式図、（ｄ）図３（ｃ）におけるＢ−Ｂ断面図。The schematic diagram which shows the heat-transfer pipe which concerns on 1st embodiment which comprises the EGR cooler which concerns on one Embodiment of this invention, (a) The front schematic diagram in the case of forming a control part, (b) FIG. 3 (a) FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 3, (c) a schematic front view when a regulating member is attached, and (d) a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーを構成する第二の実施形態に係る伝熱パイプを示す模式図、（ａ）規制部を形成する場合の正面模式図、（ｂ）図４（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、（ｃ）規制部材を付設する場合の正面模式図、（ｄ）図４（ｃ）におけるＤ−Ｄ断面図。The schematic diagram which shows the heat-transfer pipe which concerns on 2nd embodiment which comprises the EGR cooler which concerns on one Embodiment of this invention, (a) The front schematic diagram in the case of forming a control part, (b) FIG. 4 (a) FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 4, (c) a schematic front view when a restricting member is provided, and (d) a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 伝熱パイプの短辺方向内側の寸法と伝熱パイプ内のＥＧＲガスの流れ場の状態との関係を示す図、（ａ）従来の伝熱パイプにおけるＥＧＲガスの流れ場の状態を示す模式図、（ｂ）本発明の一実施形態に係る伝熱パイプにおけるＥＧＲガスの流れ場の状態を示す模式図。The figure which shows the relationship between the dimension of the short side direction inner side of a heat-transfer pipe, and the state of the flow field of EGR gas in a heat-transfer pipe, (a) The schematic diagram which shows the state of the flow field of EGR gas in the conventional heat-transfer pipe (B) The schematic diagram which shows the state of the flow field of EGR gas in the heat exchanger pipe which concerns on one Embodiment of this invention. 伝熱パイプの短辺方向内側の寸法とＥＧＲガスの熱交換の状況との関係を示す図、（ａ）従来の伝熱パイプにおける熱交換の状況を示す模式図、（ｂ）本発明の一実施形態に係る伝熱パイプにおける熱交換の状況を示す模式図。The figure which shows the relationship between the dimension of the short side direction inner side of a heat-transfer pipe, and the condition of the heat exchange of EGR gas, (a) The schematic diagram which shows the condition of the heat exchange in the conventional heat-transfer pipe, (b) One of this invention The schematic diagram which shows the condition of the heat exchange in the heat exchanger pipe which concerns on embodiment. 伝熱パイプの短辺方向内側の寸法と伝熱パイプ内のＥＧＲガスのレイノルズ数との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the dimension of the short side direction inner side of a heat-transfer pipe, and the Reynolds number of the EGR gas in a heat-transfer pipe. 本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの製造方法の流れを示すフロー図。The flowchart which shows the flow of the manufacturing method of the EGR cooler which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの製造方法における第一の実施形態に係る伝熱パイプの製造状況を示す模式図。The schematic diagram which shows the manufacture condition of the heat exchanger pipe which concerns on 1st embodiment in the manufacturing method of the EGR cooler which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの製造方法における第二の実施形態に係る伝熱パイプの製造状況を示す模式図。The schematic diagram which shows the manufacture condition of the heat exchanger pipe which concerns on 2nd embodiment in the manufacturing method of the EGR cooler which concerns on one Embodiment of this invention.

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの全体構成について、図１および図２を用いて説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラー１は、ＥＧＲガスを冷却するために用いられる、所謂シェルアンドチューブ型の熱交換器であり、ケーシング２、エンドプレート３・３、伝熱パイプ４・４・・・等により構成されている。 Next, embodiments of the invention will be described.
First, an overall configuration of an EGR cooler according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, an EGR cooler 1 according to an embodiment of the present invention is a so-called shell-and-tube heat exchanger used for cooling EGR gas, and includes a casing 2, end plates 3 and 3, It is comprised by the heat-transfer pipe 4,4 ... etc.

ケーシング２は、熱交換を行う対象となる流体（ここでは、ＥＧＲガスと冷却水）の流通経路の一部を形成するための容器状の部材であり、該ケーシング２にＥＧＲガスを流入させるための開口部であるＥＧＲガス入口２ａと、ケーシング２からＥＧＲガスを流出させるための開口部であるＥＧＲガス出口２ｂと、ケーシング２に冷却水を流入させるための開口部である冷却水入口２ｃと、ケーシング２から冷却水を流出させるための開口部である冷却水出口２ｄ、等が形成されている。   The casing 2 is a container-like member for forming a part of a flow path of a fluid (here, EGR gas and cooling water) to be subjected to heat exchange. In order to allow the EGR gas to flow into the casing 2. An EGR gas inlet 2a that is an opening of the EGR gas, an EGR gas outlet 2b that is an opening for allowing EGR gas to flow out of the casing 2, and a cooling water inlet 2c that is an opening for allowing cooling water to flow into the casing 2. A cooling water outlet 2d, which is an opening for allowing the cooling water to flow out of the casing 2, is formed.

また、ケーシング２内には、該ケーシング２におけるＥＧＲガスと冷却水の流通経路を隔絶するためのプレート状部材である一対のエンドプレート３・３が固設されている。そして、ケーシング２内において、各エンドプレート３・３によって挟まれた領域のケーシング２によって冷却水の流通経路を形成し、それ以外の領域のケーシング２によってＥＧＲガスの流通経路を形成する構成としている。このため、ＥＧＲガスの流通経路は、各エンドプレート３・３により形成される冷却水の流通経路によって、上流側と下流側に分けられている。
この上流側と下流側に分けられたＥＧＲガスの流通経路は、複数の伝熱パイプ４・４・・・によって連通され、一連のＥＧＲガスの流通経路を形成する構成としている。 Further, a pair of end plates 3, 3 which are plate-like members for isolating the flow path of EGR gas and cooling water in the casing 2 are fixed in the casing 2. In the casing 2, the cooling water flow path is formed by the casing 2 in the area sandwiched between the end plates 3, 3, and the EGR gas flow path is formed by the casing 2 in the other area. . For this reason, the flow path of EGR gas is divided into the upstream side and the downstream side by the flow path of the cooling water formed by the end plates 3 and 3.
The EGR gas distribution path divided into the upstream side and the downstream side is configured to communicate with a plurality of heat transfer pipes 4, 4... To form a series of EGR gas distribution paths.

図１および図２（ａ）（ｂ）に示す如く、ＥＧＲクーラー１を構成するエンドプレート３は、ＥＧＲガスと冷却水の各流通経路を隔絶するための部材であるとともに、ケーシング２内に伝熱パイプ４・４・・・を固定するための部材である。エンドプレート３には、伝熱パイプ４の軸方向と直交する平面による断面形状に対応しており、伝熱パイプ４と嵌合する孔部である複数の嵌合孔３ａ・３ａ・・・が形成されている。以下の説明では、嵌合孔３ａの寸法を、図２（ａ）に示すように、幅をＷ1、高さをＨ1として規定する。
尚、本実施形態で示すＥＧＲクーラー１は、６本の伝熱パイプ４・４・・・を高さ方向に一定の間隔で積層して備える構成であるため、一つのエンドプレート３について、６箇所の嵌合孔３ａ・３ａ・・・を形成する場合を例示している。 As shown in FIGS. 1 and 2 (a) and 2 (b), the end plate 3 constituting the EGR cooler 1 is a member for isolating each flow path of EGR gas and cooling water, and is transmitted into the casing 2. This is a member for fixing the heat pipes 4. The end plate 3 corresponds to a cross-sectional shape by a plane orthogonal to the axial direction of the heat transfer pipe 4, and has a plurality of fitting holes 3 a, 3 a. Is formed. In the following description, as shown in FIG. 2A, the dimensions of the fitting hole 3a are defined as a width W 1 and a height H 1 .
In addition, since the EGR cooler 1 shown by this embodiment is a structure provided with six heat-transfer pipes 4 * 4 ... laminated | stacked on the height direction at a fixed space | interval, about one end plate 3, The case where the fitting hole 3a * 3a ... of the location is formed is illustrated.

そして、図２（ｂ）に示す如く、６箇所の各嵌合孔３ａ・３ａ・・・にそれぞれ伝熱パイプ４・４・・・を嵌合させるとともに、一対のエンドプレート３・３を各伝熱パイプ４・４・・・の長さ方向の各端部４ｄ・４ｄ・・・に配置するようにしている。
各嵌合孔３ａ・３ａ・・・と各伝熱パイプ４・４・・・との隙間は、ろう付けすることによって封止される。 Then, as shown in FIG. 2 (b), the heat transfer pipes 4, 4... Are fitted into the respective six fitting holes 3a, 3a. It arrange | positions at each edge part 4d * 4d ... of the length direction of heat-transfer pipe 4,4 ....
The clearance gap between each fitting hole 3a * 3a ... and each heat-transfer pipe 4,4 ... is sealed by brazing.

これにより、図１に示す如く、ＥＧＲガス入口２ａおよびＥＧＲガス出口２ｂを、各伝熱パイプ４・４・・・によって連通し、ＥＧＲガスの流通経路を形成するとともに、ケーシング２内のエンドプレート３・３によって挟まれる空間と、ＥＧＲガス入口２ａおよびＥＧＲガス出口２ｂと、を隔絶して、ケーシング２内のエンドプレート３・３によって挟まれる空間によって、冷却水の流通経路を形成している。   Thereby, as shown in FIG. 1, the EGR gas inlet 2a and the EGR gas outlet 2b are communicated with each other by the heat transfer pipes 4, 4... 3 and 3 are separated from the EGR gas inlet 2a and the EGR gas outlet 2b, and the space between the end plates 3 and 3 in the casing 2 forms a flow path for cooling water. .

このように、ＥＧＲクーラー１では、各伝熱パイプ４・４・・・の内部にＥＧＲガスを流通させるとともに、各伝熱パイプ４・４・・・の外部に冷却水を流通させることによって、各伝熱パイプ４・４・・・を介してＥＧＲガスと冷却水の熱交換を行って、ＥＧＲガスを冷却するようにしている。つまり、ＥＧＲガス入口２ａからＥＧＲクーラー１に流入したＥＧＲガスは、冷却されてＥＧＲガス出口２ｂから流出し、冷却水入口２ｃからＥＧＲクーラー１に流入した冷却水は、昇温されて冷却水出口２ｄから流出する。   As described above, in the EGR cooler 1, the EGR gas is circulated inside the heat transfer pipes 4, 4... And the cooling water is circulated outside the heat transfer pipes 4, 4. The EGR gas is cooled by performing heat exchange between the EGR gas and the cooling water via the heat transfer pipes 4. That is, the EGR gas that has flowed into the EGR cooler 1 from the EGR gas inlet 2a is cooled and flows out of the EGR gas outlet 2b, and the cooling water that has flowed into the EGR cooler 1 from the cooling water inlet 2c is heated to the cooling water outlet. Out of 2d.

次に、ＥＧＲクーラー１を構成する伝熱パイプ４について、図３および図４を用いて説明をする。
図３（ａ）（ｂ）に示す如く、ＥＧＲクーラー１を構成する第一の実施形態に係る伝熱パイプ４は、略円筒状のパイプを軸方向に対して直交する方向に押し潰すことによって、扁平形状に成型される管状部材である。 Next, the heat transfer pipe 4 which comprises the EGR cooler 1 is demonstrated using FIG. 3 and FIG.
As shown in FIGS. 3A and 3B, the heat transfer pipe 4 according to the first embodiment constituting the EGR cooler 1 is formed by crushing a substantially cylindrical pipe in a direction orthogonal to the axial direction. A tubular member molded into a flat shape.

以下の説明では、伝熱パイプ４の外形寸法を、図３（ａ）に示すように、幅（長辺方向の長さ）をＷ2、高さ（短辺方向の長さ）をＨ2とし、図３（ｂ）に示すように、パイプ軸方向の長さをＬとして規定する。また、伝熱パイプ４の短辺方向（高さ方向）内側の寸法をｈ、パイプを構成する板材の厚みをｔとして規定する。
ここで、伝熱パイプ４の高さＨ2は、Ｈ2＝ｈ＋２ｔとして表され、エンドプレート３の嵌合孔３ａの高さＨ1に比して小さく、かつ、略一致する寸法としている。 In the following description, as shown in FIG. 3A, the outer dimensions of the heat transfer pipe 4 are W 2 for the width (length in the long side direction) and H 2 for the height (length in the short side direction). And the length in the pipe axial direction is defined as L as shown in FIG. Further, the dimension inside the short side direction (height direction) of the heat transfer pipe 4 is defined as h, and the thickness of the plate material constituting the pipe is defined as t.
Here, the height H 2 of the heat transfer pipe 4 is expressed as H 2 = h + 2t, which is smaller than the height H 1 of the fitting hole 3 a of the end plate 3 and has a substantially matching dimension.

伝熱パイプ４の幅方向の両端部において短辺を形成する部位である短辺部４ａ・４ａは、元の略円筒状の形状に戻ろうとする内部応力が残留するように湾曲させている。
内部応力は、伝熱パイプ４を加熱することによって開放されるため、伝熱パイプ４を加熱することによって、該伝熱パイプ４を元の略円筒状の形状に復元するように変形させることができる。また、伝熱パイプ４の高さ方向の両端部において長辺を形成する部位を長辺部４ｂ・４ｂとして規定している。 The short side portions 4a and 4a, which are portions that form the short sides at both ends in the width direction of the heat transfer pipe 4, are curved so that the internal stress for returning to the original substantially cylindrical shape remains.
Since the internal stress is released by heating the heat transfer pipe 4, it is possible to deform the heat transfer pipe 4 to restore its original substantially cylindrical shape by heating the heat transfer pipe 4. it can. Moreover, the site | part which forms a long side in the both ends of the height direction of the heat-transfer pipe 4 is prescribed | regulated as long side part 4b * 4b.

伝熱パイプ４のパイプ内には、該伝熱パイプ４の寸法ｈの下限値を規制するための部位である規制部４ｃを形成している。
規制部４ｃは、該伝熱パイプ４の長辺部４ｂ・４ｂの内壁面から対面する内壁面に向けてディンプル状の突起を所定の高さｘ／２で突設させて形成する部位であり、対面する各規制部４ｃ・４ｃの頂部同士を当接させることによって、伝熱パイプ４の寸法ｈが高さｘ未満とならないように規制できる構成としている。 In the pipe of the heat transfer pipe 4, a restricting portion 4 c that is a part for restricting the lower limit value of the dimension h of the heat transfer pipe 4 is formed.
The restricting portion 4c is a portion formed by projecting dimple-shaped protrusions at a predetermined height x / 2 from the inner wall surfaces of the long side portions 4b and 4b of the heat transfer pipe 4 toward the inner wall surfaces facing each other. The top portions of the restricting portions 4c and 4c facing each other are brought into contact with each other so that the dimension h of the heat transfer pipe 4 can be restricted so as not to be less than the height x.

尚、規制部４ｃの態様は、これに限定されず、例えば、伝熱パイプ４のいずれか一方の長辺部４ｂの内壁面から対面する内壁面に向けてディンプル状の突起を所定の高さｘで突設させて形成する部位として規制部４ｃを形成し、規制部４ｃの頂部を対面する長辺部４ｂの内壁面に当接させることによって、伝熱パイプ４の寸法ｈが高さｘ未満とならないように規制することも可能である。   In addition, the aspect of the control part 4c is not limited to this, For example, a dimple-like protrusion is set to a predetermined height from the inner wall surface of one of the long side parts 4b of the heat transfer pipe 4 toward the inner wall surface facing each other. The restricting portion 4c is formed as a portion formed by projecting at x, and the top of the restricting portion 4c is brought into contact with the inner wall surface of the long side portion 4b facing, so that the dimension h of the heat transfer pipe 4 is increased in height x. It is also possible to regulate so that it does not become less than.

また、伝熱パイプ４の寸法ｈの下限値を規制するための部位は、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、伝熱パイプ４のパイプ内に規制部材５を付設して形成する態様とすることも可能である。
規制部材５は、伝熱パイプ４の一方の長辺部４ｂの内壁面に所定の高さｘである部材を付設して形成しており、規制部材５によって、伝熱パイプ４の寸法ｈが高さｘ未満とならないように規制する構成としている。 Moreover, the site | part for restrict | limiting the lower limit of the dimension h of the heat transfer pipe 4 is formed by attaching the control member 5 in the pipe of the heat transfer pipe 4, as shown in FIG.3 (c) (d). It is also possible to adopt an aspect.
The regulating member 5 is formed by attaching a member having a predetermined height x to the inner wall surface of one long side portion 4 b of the heat transfer pipe 4, and the dimension h of the heat transfer pipe 4 is reduced by the regulating member 5. It is set as the structure controlled so that it may not become less than height x.

また、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラー１を構成する伝熱パイプの態様は、第一の実施形態に係る伝熱パイプ４に限定されず、例えば、以下に示す第二の実施形態に係る伝熱パイプ１４と置き換えることが可能である。
即ち、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラー１では、本発明の第一および第二の実施形態に係る各伝熱パイプ４・１４のいずれを採用することも可能である。 Moreover, the aspect of the heat transfer pipe which comprises the EGR cooler 1 which concerns on one Embodiment of this invention is not limited to the heat transfer pipe 4 which concerns on 1st embodiment, For example, in 2nd embodiment shown below. It is possible to replace the heat transfer pipe 14.
That is, in the EGR cooler 1 according to one embodiment of the present invention, any of the heat transfer pipes 4 and 14 according to the first and second embodiments of the present invention can be employed.

図４（ａ）（ｂ）に示す如く、ＥＧＲクーラー１を構成する第二の実施形態に係る伝熱パイプ１４は、平板状の素材をプレス加工して形成した部材を二つ用いて、プレス面を向かい合わせた状態で二つの素材をろう付け等して形成される扁平形状を有する管状部材である。以下の説明では、伝熱パイプ１４の外形寸法を、図４（ａ）に示すように、先述した伝熱パイプ４と共通で、幅をＷ2、高さをＨ2として規定する。また、伝熱パイプ４の短辺方向内側の寸法をｈ、パイプの厚みをｔとして規定する。 As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the heat transfer pipe 14 according to the second embodiment constituting the EGR cooler 1 uses two members formed by pressing a flat plate material. It is a tubular member having a flat shape formed by brazing two materials with the surfaces facing each other. In the following description, the outer dimensions of the heat transfer pipe 14 are defined as the width W 2 and the height H 2 in common with the heat transfer pipe 4 described above, as shown in FIG. Further, the inner dimension of the heat transfer pipe 4 in the short side direction is defined as h, and the thickness of the pipe is defined as t.

伝熱パイプ１４の幅方向の両端部において短辺を形成する部位である短辺部１４ａ・１４ａは、元の平板状の形状に戻ろうとする内部応力が残留するように湾曲させている。
内部応力は、伝熱パイプ１４を加熱することによって開放されるため、伝熱パイプ１４を加熱することによって、該伝熱パイプ１４を構成する各素材を元の平板状の形状に復元するように変形させることができる。
また、伝熱パイプ１４の高さ方向の両端部において長辺を形成する部位を長辺部１４ｂ・１４ｂとして規定している。 The short side portions 14a and 14a, which are portions that form the short sides at both ends in the width direction of the heat transfer pipe 14, are curved so that the internal stress to return to the original flat plate shape remains.
Since the internal stress is released by heating the heat transfer pipe 14, each material constituting the heat transfer pipe 14 is restored to its original flat plate shape by heating the heat transfer pipe 14. Can be deformed.
Moreover, the site | part which forms a long side in the both ends of the height direction of the heat exchanger pipe 14 is prescribed | regulated as long side part 14b * 14b.

伝熱パイプ１４のパイプ内には、該伝熱パイプ１４の寸法ｈの下限値を規制するための部位である規制部１４ｃを形成している。
規制部１４ｃは、該伝熱パイプ１４の長辺部１４ｂ・１４ｂの内壁面から対面する内壁面に向けてディンプル状の突起を所定の高さｘ／２で突設させて形成する部位であり、対面する各規制部１４ｃ・１４ｃの頂部同士を当接させることによって、伝熱パイプ１４の寸法ｈが高さｘ未満とならないように規制できる構成としている。 In the pipe of the heat transfer pipe 14, a restricting portion 14 c which is a part for restricting the lower limit value of the dimension h of the heat transfer pipe 14 is formed.
The restricting portion 14c is a portion formed by projecting dimple-shaped protrusions at a predetermined height x / 2 from the inner wall surfaces of the long side portions 14b and 14b of the heat transfer pipe 14 toward the inner wall surfaces facing each other. The top portions of the restricting portions 14c and 14c facing each other are brought into contact with each other so that the dimension h of the heat transfer pipe 14 can be restricted so as not to be less than the height x.

尚、規制部１４ｃの態様は、これに限定されず、例えば、伝熱パイプ１４のいずれか一方の長辺部１４ｂの内壁面から対面する内壁面に向けてディンプル状の突起を所定の高さｘで突設させて形成する部位として規制部１４ｃを形成し、規制部１４ｃの頂部を対面する長辺部１４ｂの内壁面に当接させることによって、伝熱パイプ１４の寸法ｈが高さｘ未満とならないように規制することも可能である。   In addition, the aspect of the control part 14c is not limited to this, For example, a dimple-like protrusion is set to a predetermined height from the inner wall surface of one of the long side parts 14b of the heat transfer pipe 14 toward the inner wall surface facing it. The restricting portion 14c is formed as a portion formed by projecting with x, and the top of the restricting portion 14c is brought into contact with the inner wall surface of the long side portion 14b facing each other, so that the dimension h of the heat transfer pipe 14 is height x It is also possible to regulate so that it does not become less than.

また、伝熱パイプ１４の寸法ｈの下限値を規制するための部位は、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、伝熱パイプ１４のパイプ内に規制部材１５を付設して形成する態様とすることも可能である。
規制部材１５は、伝熱パイプ１４の長辺部１４ｂの内壁面に所定の高さｘである部材を付設して形成しており、規制部材１５によって、伝熱パイプ１４の寸法ｈが高さｘ未満とならないように規制する構成としている。 Further, the part for regulating the lower limit value of the dimension h of the heat transfer pipe 14 is formed by attaching a regulating member 15 in the pipe of the heat transfer pipe 14 as shown in FIGS. It is also possible to adopt an aspect.
The regulating member 15 is formed by attaching a member having a predetermined height x to the inner wall surface of the long side portion 14 b of the heat transfer pipe 14, and the dimension h of the heat transfer pipe 14 is increased by the regulating member 15. It is set as the structure controlled so that it may not become less than x.

次に、伝熱パイプ４の寸法ｈとＥＧＲガスの流れ場の状態との関係について、図５〜図７を用いて説明をする。
図５（ａ）に示す如く、従来の伝熱パイプ２４内のＥＧＲガスの流れ場の状態は、流れの中心部分では層流域および遷移域となっており、また、層流域および遷移域の外側が乱流域となっている。このとき、伝熱パイプ２４において設定される寸法ｈを寸法ｈaとする。 Next, the relationship between the dimension h of the heat transfer pipe 4 and the state of the EGR gas flow field will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5 (a), the state of the flow field of EGR gas in the conventional heat transfer pipe 24 is a laminar flow region and a transition region at the center of the flow, and outside the laminar flow region and the transition region. Is a turbulent region. In this case, the dimension h is set in a heat transfer pipe 24 and the dimension h a.

一方、図５（ｂ）に示す如く、本発明に係る伝熱パイプ４では、寸法ｈを従来の寸法ｈaに比して小さい寸法ｈbとしており、伝熱パイプ４内のＥＧＲガスの流れ場の状態を、乱流域のみとするように構成している。 On the other hand, as shown in FIG. 5 (b), the heat transfer pipe 4 according to the present invention, has smaller dimensions h b than the dimension h of the conventional dimension h a, the EGR gas flow of the heat transfer pipe 4 It is configured so that the field state is limited to the turbulent region.

図６（ａ）に示す如く、従来の伝熱パイプ２４では、層流域および遷移域の外側の乱流域では、ＥＧＲガスが伝熱パイプ２４に接触しているが、流れの中心部分に存在する層流域および遷移域を流れるＥＧＲガスは伝熱パイプ２４に接触しない。
このため、従来の伝熱パイプ２４でＥＧＲガスを冷却する場合、乱流域を流れるＥＧＲガスは、十分に熱交換されて比較的低温の温度ｔ1となる反面、層流域および遷移域の部分を流れるＥＧＲガスは、熱交換が十分になされず、温度ｔ1に比して高温である温度ｔ2（ｔ1＜ｔ2）に冷却されるにとどまる。 As shown in FIG. 6A, in the conventional heat transfer pipe 24, the EGR gas is in contact with the heat transfer pipe 24 in the turbulent flow region outside the laminar flow region and the transition region, but is present in the center portion of the flow. The EGR gas flowing through the laminar flow region and the transition region does not contact the heat transfer pipe 24.
Therefore, when cooling the EGR gas by conventional heat transfer pipe 24, the EGR gas flowing through the turbulent is sufficiently although as the temperature t 1 relatively cool being heat exchanged, the portions of the laminar flow zone and the transition zone EGR gas flowing through the heat exchanger is not sufficiently performed, remain is cooled to a temperature t 2 (t 1 <t 2 ) is a high temperature compared to the temperature t 1.

一方、図６（ｂ）に示す如く、本発明に係る伝熱パイプ４では、流れ場の状態が乱流域のみとなっているため、伝熱パイプ４を通過する全てのＥＧＲガスが伝熱パイプ４に接触する。
このため、伝熱パイプ４でＥＧＲガスを冷却する場合、伝熱パイプ４を通過する全てのＥＧＲガスが十分に熱交換されるため、全領域を比較的低温の温度ｔ1程度にまで冷却することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, in the heat transfer pipe 4 according to the present invention, the state of the flow field is only the turbulent flow region, and therefore, all the EGR gas passing through the heat transfer pipe 4 is transferred to the heat transfer pipe. 4 is contacted.
Therefore, when cooling the EGR gas by the heat transfer pipe 4, all the EGR gas passing through the heat transfer pipe 4 is sufficiently heat exchanger, it is cooled to approximately a temperature t 1 of the relatively low temperature the entire region be able to.

即ち、本発明に係る伝熱パイプ４では、従来とは異なり、ＥＧＲガスの流れ場の状態を乱流とすることによって、フィン等を設けることなく効率良くＥＧＲガスの熱交換を実現させるものであり、伝熱パイプ４を通過する全てのＥＧＲガスを伝熱パイプ４に接触させるようにしている。尚、ここでは伝熱パイプ４の場合を例示して説明をしているが、伝熱パイプ１４についても同様に、従来の寸法ｈaに比して小さい寸法ｈbとしている。 That is, in the heat transfer pipe 4 according to the present invention, unlike the conventional case, by making the state of the flow field of the EGR gas turbulent, heat exchange of the EGR gas can be realized efficiently without providing fins or the like. Yes, all the EGR gas passing through the heat transfer pipe 4 is brought into contact with the heat transfer pipe 4. Here, although the explanation exemplifies a case of the heat transfer pipe 4, Similarly, the heat transfer pipe 14, and the small dimensions h b than the conventional dimensions h a.

伝熱パイプ４内の流れ場の状態は、レイノルズ数Ｒｅを算出することによって把握することができる。
レイノルズ数Ｒｅは、ＥＧＲガスの流速をＶ（ｍ／ｓｅｃ）、密度をρ（ｋｇ／ｍ3）、粘性係数をμ（ｋｇ／ｍ／ｓｅｃ）、伝熱パイプ４の代表長さをＤ（ｍｍ）とするとき、以下の数式１によって算出することができる。尚、代表長さＤとしては、例えば、伝熱パイプ４の断面積と等しい断面積を有する円の直径（等価円管径）を採用することができる。 The state of the flow field in the heat transfer pipe 4 can be grasped by calculating the Reynolds number Re.
The Reynolds number Re represents the flow rate of the EGR gas as V (m / sec), the density as ρ (kg / m 3 ), the viscosity coefficient as μ (kg / m / sec), and the representative length of the heat transfer pipe 4 as D ( mm), it can be calculated by Equation 1 below. As the representative length D, for example, a circle diameter (equivalent circular pipe diameter) having a cross-sectional area equal to the cross-sectional area of the heat transfer pipe 4 can be adopted.

Figure 0005471628
Figure 0005471628

そして、伝熱パイプ４内の流れ場の状態は、求めたレイノルズ数Ｒｅが、Ｒｅ＜２３００の場合には層流、２３００≦Ｒｅ≦５０００の場合には遷移域、Ｒｅ＞５０００の場合には乱流であると判断することができる。   The state of the flow field in the heat transfer pipe 4 is a laminar flow when the Reynolds number Re obtained is Re <2300, a transition region when 2300 ≦ Re ≦ 5000, and a case where Re> 5000. It can be judged that it is a turbulent flow.

そして、長辺長さを一定とする条件のもとで、寸法ｈを変化させてレイノルズ数Ｒｅを数式１に基づいて算出すると、図７に示すように表される。
図７によれば、伝熱パイプ４の寸法ｈを小さくしていくとき、寸法ｈbが境界値ｈc未満であれば、伝熱パイプ４内のＥＧＲガスの流れ場の状態を完全に乱流とすることが可能であることが判る。 Then, when the Reynolds number Re is calculated based on Equation 1 while changing the dimension h under the condition that the length of the long side is constant, it is expressed as shown in FIG.
According to FIG. 7, when the dimension h of the heat transfer pipe 4 is reduced, if the dimension h b is less than the boundary value h c , the state of the EGR gas flow field in the heat transfer pipe 4 is completely disturbed. It can be seen that it is possible to make it flow.

そこで本発明に係る伝熱パイプ４では、ＥＧＲクーラー１の要求仕様（ＥＧＲガス量、熱交換量、設置スペースの制約等）や、伝熱パイプ４の設計本数、幅方向の設計寸法等を考慮した上で、レイノルズ数Ｒｅを算出して、伝熱パイプ４内を流れるＥＧＲガスの流れ場が確実に乱流となるように寸法ｈbの設計寸法を図７中に示す境界値ｈc未満の寸法（即ち、ｈc＞ｈ）として決定するようにしている。 Therefore, in the heat transfer pipe 4 according to the present invention, the required specifications of the EGR cooler 1 (EGR gas amount, heat exchange amount, installation space restrictions, etc.), the number of heat transfer pipes 4 designed, the design dimensions in the width direction, and the like are taken into consideration. Then, the Reynolds number Re is calculated, and the design dimension of the dimension h b is less than the boundary value h c shown in FIG. 7 so that the flow field of the EGR gas flowing in the heat transfer pipe 4 is surely turbulent. The dimensions are determined as (ie, h c > h).

即ち、本発明の一実施形態に係る各伝熱パイプ４・１４は、管状の部材であり、管内部を流通する流体（ここではＥＧＲガス）を管外部と熱交換させるための扁平形状を有する各伝熱パイプ４・１４であって、各伝熱パイプ４・１４の各短辺方向の寸法（本実施形態では、短辺方向内側の各寸法ｈ）を、該各伝熱パイプ４・１４内を流通する流体（本実施形態では、ＥＧＲガス）の流れ場の状態が全て乱流（即ち、Ｒｅ＞５０００）となる寸法（境界値ｈc未満）とするものである。
このような構成により、フィンレスの構造で熱交換効率の良い各伝熱パイプ４・１４を提供することができる。 That is, each of the heat transfer pipes 4 and 14 according to an embodiment of the present invention is a tubular member, and has a flat shape for exchanging heat (here, EGR gas) flowing inside the pipe with the outside of the pipe. It is each heat transfer pipe 4 * 14, Comprising: The dimension of each short side direction (In this embodiment, each dimension h inside a short side) of each heat transfer pipe 4 * 14, this heat transfer pipe 4.14 The flow field of the fluid flowing through the inside (EGR gas in the present embodiment) has a turbulent flow (ie, Re> 5000) (less than the boundary value h c ).
With such a configuration, the heat transfer pipes 4 and 14 having a finless structure and high heat exchange efficiency can be provided.

尚、本実施形態では、流れ場の状態を判断するための短辺方向の寸法として、短辺方向内側の寸法ｈを採用する場合を例示しているが、短辺方向の外形寸法Ｈ2は、Ｈ2＝ｈ＋ｔの関係にあるため、流れ場の状態を判断するための短辺方向の寸法として、各伝熱パイプ４・１４の板材の厚みｔを考慮しつつ短辺方向の外形寸法Ｈ2を採用することも可能である。 In the present embodiment, as the short side dimension for determining the state of the flow field that although the case of using the short-side direction inner dimension h, outer dimensions of H 2 short side direction , H 2 = h + t, the outer dimension H in the short side direction is taken into account as the dimension in the short side direction for determining the state of the flow field, taking into account the thickness t of the plate material of each heat transfer pipe 4, 14. It is also possible to adopt 2 .

ところで、伝熱パイプ４の寸法ｈは、熱交換効率の側面から見れば、境界値ｈc未満の可能な限り小さい寸法であることが望ましいが、伝熱パイプ４における圧力損失の側面から見た場合、寸法ｈを小さくしすぎると、圧力損失が過大となり、必要なＥＧＲガスの流量が確保できなくなるという問題がある。 By the way, the dimension h of the heat transfer pipe 4 is desirably as small as possible below the boundary value h c from the viewpoint of heat exchange efficiency, but it is viewed from the aspect of pressure loss in the heat transfer pipe 4. In this case, if the dimension h is too small, the pressure loss becomes excessive, and the necessary flow rate of EGR gas cannot be secured.

そこで、本発明に係る伝熱パイプ４では、規制部４ｃ（あるいは、規制部材５）による規制量（高さｘ）を、所定の圧力損失に基づいて、ｈc＞ｘとなる寸法で設定するようにしており、伝熱パイプ４の寸法ｈは、ｈc＞ｈ≧ｘとなる寸法で設定するようにしている。 Therefore, in the heat transfer pipe 4 according to the present invention, the restriction amount (height x) by the restriction portion 4c (or the restriction member 5) is set with a dimension that satisfies h c > x based on a predetermined pressure loss. Thus, the dimension h of the heat transfer pipe 4 is set to a dimension satisfying h c > h ≧ x.

即ち、本発明の一実施形態に係る各伝熱パイプ４・１４は、管内部に、短辺方向への寸法ｈの縮小量を規制する部位である各規制部４ｃ・１４ｃ（あるいは、規制部材５・１５）を備えるものである。
このような構成により、各伝熱パイプ４・１４内における流体（ここではＥＧＲガス）の圧力損失を抑制して、熱交換の対象となる流体（ここではＥＧＲガス）の流量を確保することができる。 That is, the heat transfer pipes 4 and 14 according to an embodiment of the present invention are provided in the pipes with the restricting portions 4c and 14c (or restricting members) that are portions that restrict the reduction amount of the dimension h in the short side direction. 5.15).
With such a configuration, it is possible to suppress the pressure loss of the fluid (here, EGR gas) in each of the heat transfer pipes 4 and 14 and to secure the flow rate of the fluid (here, EGR gas) to be heat exchanged. it can.

また、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラー１は、各伝熱パイプ４・１４を備えるものであって、各伝熱パイプ４・１４の各寸法ｈを、各伝熱パイプ４・１４内を流通するＥＧＲガスの流れ場の状態が全て乱流（即ち、Ｒｅ＞５０００）となる寸法（境界値ｈc未満）とするものである。
このような構成により、フィンレスの構造で熱交換効率の良いＥＧＲクーラー１を提供できる。 Moreover, the EGR cooler 1 which concerns on one Embodiment of this invention is provided with each heat-transfer pipe 4.14, Comprising: Each dimension h of each heat-transfer pipe 4.14 is set in each heat-transfer pipe 4.14. The size of the flow field of the EGR gas flowing through the turbulent flow (that is, Re> 5000) is set to a dimension (less than the boundary value h c ).
With such a configuration, the EGR cooler 1 having a finless structure and high heat exchange efficiency can be provided.

尚、本実施形態では、各伝熱パイプ４・１４の各寸法ｈを、各伝熱パイプ４・１４内を流通するＥＧＲガスの流れ場の状態が完全に乱流（即ち、Ｒｅ＞５０００）となる寸法（境界値ｈc未満）とする構成を例示しているが、各伝熱パイプ４・１４内を流通するＥＧＲガスの流れ場の状態が、必ずしも完全に乱流でない領域（例えば、４０００＜Ｒｅ≦５０００の領域）においても、従来に比して熱交換効率の改善が図られている。
即ち、本発明に係る伝熱パイプの特徴は、寸法ｈを縮小させて、伝熱パイプをより扁平化することによって、フィンレスの構造でＥＧＲガスの流れ場の状態の乱流化を進める点にあり、その最も好ましい実施形態が、ＥＧＲガスの流れ場の状態を完全に乱流化した状態である。 In the present embodiment, the dimensions h of the heat transfer pipes 4 and 14 are set so that the flow field of the EGR gas flowing through the heat transfer pipes 4 and 14 is completely turbulent (that is, Re> 5000). is exemplified the configuration to become dimension (less than the boundary value h c), the state of the flow field of the EGR gas flowing in the Kakuden'netsu pipe 4 within 14, not always fully turbulent region (e.g., Even in the region of 4000 <Re ≦ 5000), the heat exchange efficiency is improved as compared with the conventional case.
That is, the feature of the heat transfer pipe according to the present invention is that the dimension h is reduced and the heat transfer pipe is further flattened to promote turbulence in the flow field state of the EGR gas with a finless structure. And the most preferred embodiment is a state in which the state of the flow field of the EGR gas is completely turbulent.

次に、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの製造方法について、図８〜図１０を用いて説明をする。本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの製造方法は、ＥＧＲクーラー１における各伝熱パイプ４・１４の各寸法ｈを、確実にｈc＞ｈ≧ｘとして製造することができる製造方法である。 Next, the manufacturing method of the EGR cooler which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated using FIGS. 8-10. The manufacturing method of an EGR cooler according to an embodiment of the present invention is a manufacturing method that can reliably manufacture each dimension h of each heat transfer pipe 4 or 14 in the EGR cooler 1 so that h c > h ≧ x. .

（伝熱パイプ生成工程）
図８および図９に示す如く、本発明の第一の実施形態に係る伝熱パイプ４を備えるＥＧＲクーラー１の製造方法では、まず、所定の断面形状を有する伝熱パイプ４を所定の本数（本実施形態では、少なくとも６本）生成する（ＳＴＥＰ−１）。
伝熱パイプ４を生成する工程では、短辺部４ａ・４ａに、元の略円筒状の形状に戻ろうとする内部応力Ｐが残留するように湾曲させて、伝熱パイプ４を生成する（ＳＴＥＰ−１−ａ）。
またこのとき、伝熱パイプ４の内部には、規制部材５を付設しておく（ＳＴＥＰ−１−ｂ）。あるいは、伝熱パイプ４を生成するときに、規制部４ｃを形成しておく態様としてもよい。 (Heat transfer pipe generation process)
As shown in FIGS. 8 and 9, in the manufacturing method of the EGR cooler 1 including the heat transfer pipe 4 according to the first embodiment of the present invention, first, a predetermined number of heat transfer pipes 4 having a predetermined cross-sectional shape ( In this embodiment, at least six) are generated (STEP-1).
In the step of generating the heat transfer pipe 4, the short side portions 4 a and 4 a are bent so that the internal stress P to return to the original substantially cylindrical shape remains, and the heat transfer pipe 4 is generated (STEP) -1-a).
At this time, the regulating member 5 is attached inside the heat transfer pipe 4 (STEP-1-b). Or it is good also as an aspect which forms the control part 4c, when producing | generating the heat-transfer pipe 4. FIG.

また、図８および図１０に示す如く、本発明の第二の実施形態に係る伝熱パイプ１４を備えるＥＧＲクーラー１の製造方法でも同様に、まず、所定の断面形状を有する伝熱パイプ１４を所定の本数（本実施形態では、少なくとも６本）生成する（ＳＴＥＰ−１）。
伝熱パイプ１４を生成する工程では、短辺部１４ａ・１４ａに、元の平板形状に戻ろうとする内部応力Ｑが残留するように湾曲させて、伝熱パイプ１４を生成する（ＳＴＥＰ−１−ａ）。
またこのとき、伝熱パイプ１４の内部には、規制部材１５を付設しておく（ＳＴＥＰ−１−ｂ）。あるいは、伝熱パイプ１４を生成するときに、規制部１４ｃを形成しておく態様としてもよい。 Further, as shown in FIGS. 8 and 10, similarly, in the manufacturing method of the EGR cooler 1 including the heat transfer pipe 14 according to the second embodiment of the present invention, first, the heat transfer pipe 14 having a predetermined cross-sectional shape is provided. A predetermined number (at least 6 in this embodiment) is generated (STEP-1).
In the step of generating the heat transfer pipe 14, the short side portions 14a and 14a are bent so that the internal stress Q to return to the original flat plate shape remains, thereby generating the heat transfer pipe 14 (STEP-1- a).
At this time, the regulating member 15 is attached inside the heat transfer pipe 14 (STEP-1-b). Or it is good also as an aspect which forms the control part 14c, when producing | generating the heat-transfer pipe 14. FIG.

（伝熱パイプ仮組み工程）
そして、図８および図９に示す如く、本発明の第一の実施形態に係る伝熱パイプ４を備えるＥＧＲクーラー１の製造方法では、複数の伝熱パイプ４・４・・・の長さ方向の各端部４ｄ・４ｄ・・・において、エンドプレート３の各嵌合孔３ａ・３ａ・・・を嵌合させて仮組みしておく（ＳＴＥＰ−２）。また仮組みの状態では、各伝熱パイプ４・４・・・と各嵌合孔３ａ・３ａ・・・の隙間には、ろう材を塗布しておく。 (Heat transfer pipe temporary assembly process)
And in the manufacturing method of EGR cooler 1 provided with heat-transfer pipe 4 concerning a first embodiment of the present invention as shown in Drawing 8 and Drawing 9, the length direction of a plurality of heat-transfer pipes 4 * 4 ... .. Are temporarily assembled by fitting the respective fitting holes 3a, 3a,... Of the end plate 3 (STEP-2). In the temporarily assembled state, a brazing material is applied to the gaps between the heat transfer pipes 4, 4... And the fitting holes 3 a, 3 a.

また、図８および図１０に示す如く、本発明の第二の実施形態に係る伝熱パイプ１４を備えるＥＧＲクーラー１の製造方法では、複数の伝熱パイプ１４・１４・・・の長さ方向の各端部１４ｄ・１４ｄ・・・において、エンドプレート３の各嵌合孔３ａ・３ａ・・・を嵌合させて仮組みしておく（ＳＴＥＰ−２）。また仮組みの状態では、各伝熱パイプ１４・１４・・・と各嵌合孔３ａ・３ａ・・・の隙間には、ろう材を塗布しておく。   Further, as shown in FIGS. 8 and 10, in the manufacturing method of the EGR cooler 1 including the heat transfer pipe 14 according to the second embodiment of the present invention, the length direction of the plurality of heat transfer pipes 14, 14. In the end portions 14d, 14d, etc., the fitting holes 3a, 3a, etc. of the end plate 3 are fitted and temporarily assembled (STEP-2). In the temporarily assembled state, a brazing material is applied to the gaps between the heat transfer pipes 14, 14... And the fitting holes 3 a, 3 a.

ここで、各伝熱パイプ４・１４の各寸法ｈは、各嵌合孔３ａ・３ａ・・・に嵌合されることによって、ｈ≦Ｈ2−２ｔの関係が成立するように規制される。
またここで、ｈc＞Ｈ2−２ｔの関係が成立していれば、確実にｈc＞ｈの関係を成立させることができるため、嵌合孔３ａの高さＨ2は、Ｈ2＜ｈc−２ｔとなる寸法に設定しておく。
これにより、各伝熱パイプ４・１４の各寸法ｈは、各嵌合孔３ａ・３ａ・・・に嵌合されることによって、ｈc＞ｈの関係を成立させることができる。 Here, the dimensions h of the heat transfer pipes 4 and 14 are regulated so that the relationship of h ≦ H 2 −2t is established by being fitted into the fitting holes 3a, 3a. .
Here, if the relationship of h c > H 2 -2t is established, the relationship of h c > h can be established reliably. Therefore, the height H 2 of the fitting hole 3a is set to H 2 < The dimension is set to h c −2t.
Thus, the dimension h of Kakuden'netsu pipe 4-14, by being fitted into each fitting hole 3a, 3a · · ·, it is possible to establish the relationship h c> h.

即ち、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラー１は、各伝熱パイプ４・１４の軸方向に直交する断面形状に対応する形状を有する孔である嵌合孔３ａ・３ａ・・・が形成されるプレートは、各伝熱パイプ４・１４を、該各伝熱パイプ４・１４の長さ方向における端部４ｄ・４ｄおよび端部１４ｄ・１４ｄにおいて支持するためのエンドプレート３・３により構成するものであって、該エンドプレート３・３によって、各伝熱パイプ４・１４の各短辺方向の寸法（本実施形態では短辺方向内側の各寸法ｈ）を、各伝熱パイプ４・１４の内部におけるＥＧＲガスの流れ場の状態が全て乱流（即ち、Ｒｅ＞５０００）となる寸法（境界値ｈc未満）に規制するものである。
このような構成により、ＥＧＲクーラー１に備えられる各伝熱パイプ４・１４の寸法精度を確実に確保できる。
また、追加のプレート部材を別途用意する必要がなく、フィンレスの構造で熱交換効率の良いＥＧＲクーラー１を、安価に提供できる。 That is, the EGR cooler 1 according to one embodiment of the present invention is formed with fitting holes 3 a, 3 a... That are holes having a shape corresponding to a cross-sectional shape orthogonal to the axial direction of each heat transfer pipe 4. The plate is constituted by end plates 3 and 3 for supporting the heat transfer pipes 4 and 14 at the end portions 4d and 4d and the end portions 14d and 14d in the length direction of the heat transfer pipes 4 and 14, respectively. The end plates 3 and 3 allow the heat transfer pipes 4 and 14 to have their dimensions in the short side direction (in the present embodiment, the dimensions h in the short side direction), respectively. The flow field state of the EGR gas inside 14 is restricted to a dimension (less than the boundary value h c ) that makes all the turbulent flow (that is, Re> 5000).
With such a configuration, the dimensional accuracy of the heat transfer pipes 4 and 14 provided in the EGR cooler 1 can be reliably ensured.
Moreover, it is not necessary to prepare an additional plate member separately, and the EGR cooler 1 having a finless structure and high heat exchange efficiency can be provided at a low cost.

（伝熱パイプろう付け工程）
そして、図８および図９に示す如く、本発明の第一の実施形態に係る伝熱パイプ４を備えるＥＧＲクーラー１の製造方法では、仮組みした状態の各伝熱パイプ４・４・・・およびエンドプレート３・３を全体的に加熱してろう付けをする（ＳＴＥＰ−３）。
このとき、各伝熱パイプ４・４・・・の短辺部４ａ・４ａの内部応力Ｐが開放されて、元の円管状の形状に復元しようと変形する。 (Heat transfer pipe brazing process)
And in the manufacturing method of the EGR cooler 1 provided with the heat-transfer pipe 4 which concerns on 1st embodiment of this invention as shown in FIG. 8 and FIG. 9, each heat-transfer pipe 4 * 4 of the state assembled temporarily. Then, the end plates 3 and 3 are entirely heated and brazed (STEP-3).
At this time, the internal stress P of the short sides 4a and 4a of the heat transfer pipes 4 and 4 is released, and the heat transfer pipes 4 and 4 are deformed so as to be restored to the original tubular shape.

しかしながら、短辺部４ａ・４ａの高さ方向外側への変形および幅方向外側への変形は、エンドプレート３・３によって規制されているため、これらの変形は全て幅方向内側への変形に変換される。ここで各長辺部４ｂ・４ｂは、高さ方向内側に撓むことしかできないため、スプリングバックが生じることもなく、寸法ｈがさらに縮小されて、より確実にｈc＞ｈの関係を成立させることができる。 However, the deformation of the short sides 4a and 4a to the outside in the height direction and the deformation to the outside in the width direction are regulated by the end plates 3 and 3, so all these deformations are converted into the deformation to the inside in the width direction. Is done. Here, since the long side portions 4b and 4b can only bend inward in the height direction, there is no springback, the dimension h is further reduced, and the relationship of h c > h is established more reliably. Can be made.

また、各長辺部４ｂ・４ｂの短辺方向内側への撓み量（即ち、寸法ｈの縮小量）は、規制部材５（あるいは、規制部４ｃ）によって規制されるため、寸法ｈを、確実に所定の高さｘ以上とすることができる。   In addition, since the amount of bending inward in the short side direction of each of the long side portions 4b and 4b (that is, the reduction amount of the dimension h) is regulated by the regulating member 5 (or the regulating portion 4c), the dimension h is surely set. The predetermined height x or more can be set.

また、図８および図１０に示す如く、本発明の第二の実施形態に係る伝熱パイプ１４を備えるＥＧＲクーラー１の製造方法においても同様に、仮組みした状態の各伝熱パイプ１４・１４・・・およびエンドプレート３・３を全体的に加熱してろう付けをする（ＳＴＥＰ−３）。
このとき、各伝熱パイプ１４・１４・・・の短辺部１４ａ・１４ａの内部応力Ｑが開放されて、元の平板形状に復元しようと変形する。 Further, as shown in FIGS. 8 and 10, similarly, in the method of manufacturing the EGR cooler 1 including the heat transfer pipe 14 according to the second embodiment of the present invention, the heat transfer pipes 14 and 14 in the temporarily assembled state are similarly used. .. And the end plates 3 and 3 are entirely heated and brazed (STEP-3).
At this time, the internal stress Q of the short side portions 14a and 14a of the heat transfer pipes 14 and 14 is released, and the heat transfer pipes 14 and 14 are deformed so as to be restored to the original flat plate shape.

しかしながら、短辺部１４ａ・１４ａの高さ方向外側への変形および幅方向外側への変形は、エンドプレート３・３によって規制されているため、これらの変形は全て幅方向内側への変形に変換される。ここで各長辺部１４ｂ・１４ｂは、高さ方向内側に撓むことしかできないため、スプリングバックが生じることもなく、寸法ｈがさらに縮小されて、より確実にｈc＞ｈの関係を成立させることができる。 However, the deformation of the short side portions 14a and 14a outward in the height direction and the deformation outward in the width direction are regulated by the end plates 3 and 3, so all these deformations are converted into deformations inward in the width direction. Is done. Here, since the long side portions 14b and 14b can only bend inward in the height direction, there is no springback, the dimension h is further reduced, and the relationship of h c > h is established more reliably. Can be made.

また、各長辺部１４ｂ・１４ｂの短辺方向内側への撓み量（即ち、寸法ｈの縮小量）は、規制部材５（あるいは、規制部４ｃ）によって規制されるため、寸法ｈを、確実に所定の高さｘ以上とすることができる。   In addition, since the amount of bending inward in the short side direction of each of the long side portions 14b and 14b (that is, the reduction amount of the dimension h) is regulated by the regulating member 5 (or the regulating portion 4c), the dimension h is surely set. The predetermined height x or more can be set.

尚、本実施形態では、エンドプレート３と各伝熱パイプ４・１４をろう付けにより接合する態様を例示しているが、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラー１の製造方法における接合方法の種類をこれに限定するものではなく、例えば溶接等であってもよく、加熱を伴う接合方法であれば、種々の接合方法を適用することができる。   In addition, in this embodiment, although the aspect which joins the end plate 3 and each heat-transfer pipe 4 * 14 by brazing is illustrated, of the joining method in the manufacturing method of the EGR cooler 1 which concerns on one Embodiment of this invention. The type is not limited to this, and may be, for example, welding or the like, and various joining methods can be applied as long as the joining method involves heating.

即ち、本発明の一実施形態に係るＥＧＲクーラー１の製造方法は、伝熱パイプ４（あるいは、伝熱パイプ１４）を、長さ方向に対して直交する方向に作用する内部応力Ｐ（あるいは、内部応力Ｑ）を残留させつつ生成する工程（図８に示す（ＳＴＥＰ−１））と、複数の伝熱パイプ４・４・・・（あるいは、複数の伝熱パイプ１４・１４・・・）の各両端部４ｄ・４ｄ（あるいは、各両端部１４ｄ・１４ｄ）を、一対のエンドプレート３・３に形成される複数の嵌合孔３ａ・３ａ・・・に嵌合させて仮組みする工程（図８に示す（ＳＴＥＰ−２））と、仮組みした複数の伝熱パイプ４・４・・・（あるいは、複数の伝熱パイプ１４・１４・・・）および一対のエンドプレート３・３を加熱して、内部応力Ｐ（あるいは、内部応力Ｑ）を開放させることによって、複数の伝熱パイプ４・４・・・（あるいは、複数の伝熱パイプ１４・１４・・・）の短辺方向の寸法（本実施形態では、短辺方向内側の各寸法ｈ）が、伝熱パイプ４（あるいは、伝熱パイプ１４）の内部におけるＥＧＲガスの流れ場の状態が全て乱流（Ｒｅ＞５０００）となる寸法（境界値ｈc未満）に縮小するように、複数の伝熱パイプ４・４・・・（あるいは、複数の伝熱パイプ１４・１４・・・）を変形させつつ、一対のエンドプレート３・３と複数の伝熱パイプ４・４・・・（あるいは、複数の伝熱パイプ１４・１４・・・）を接合する工程（図８に示す（ＳＴＥＰ−３））と、を備えるものである。
このような構成により、ＥＧＲガスの流れ場の状態が確実に乱流となるコンパクトで熱交換効率の良いＥＧＲクーラー１を、安価に提供できる。 That is, in the manufacturing method of the EGR cooler 1 according to the embodiment of the present invention, the internal stress P (or alternatively, the heat transfer pipe 4 (or the heat transfer pipe 14) acts in the direction orthogonal to the length direction. A process of generating the internal stress Q) while remaining ((STEP-1) shown in FIG. 8), and a plurality of heat transfer pipes 4, 4... (Or a plurality of heat transfer pipes 14, 14...). Are temporarily assembled by fitting each end 4d, 4d (or each end 14d, 14d) into a plurality of fitting holes 3a, 3a ... formed in the pair of end plates 3, 3. ((STEP-2) shown in FIG. 8), a plurality of temporarily assembled heat transfer pipes 4, 4... (Or a plurality of heat transfer pipes 14, 14...) And a pair of end plates 3. To release internal stress P (or internal stress Q) .. (Or a plurality of heat transfer pipes 14, 14...) In the short side direction (in this embodiment, each dimension h inside the short side direction). ) Is reduced to a dimension (less than the boundary value h c ) in which the state of the flow field of the EGR gas inside the heat transfer pipe 4 (or the heat transfer pipe 14) is all turbulent (Re> 5000). A plurality of heat transfer pipes 4, 4... (Or a plurality of heat transfer pipes 14, 14...) Are deformed while a pair of end plates 3 and 3 and a plurality of heat transfer pipes 4. (Or a plurality of heat transfer pipes 14, 14...) (Step 3 shown in FIG. 8).
With such a configuration, the EGR cooler 1 having a compact and good heat exchange efficiency in which the state of the flow field of the EGR gas is surely turbulent can be provided at low cost.

１ ＥＧＲクーラー
２ ケーシング
３ エンドプレート
４ 伝熱パイプ
４ａ 短辺部
４ｂ 長辺部
４ｃ 規制部
４ｄ 端部
１４ 伝熱パイプ
１４ａ 短辺部
１４ｂ 長辺部
１４ｃ 規制部
１４ｄ 端部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 EGR cooler 2 Casing 3 End plate 4 Heat transfer pipe 4a Short side part 4b Long side part 4c Control part 4d End part 14 Heat transfer pipe 14a Short side part 14b Long side part 14c Control part 14d End part

Claims (4)

管状の部材であり、管内部を流通する流体を管外部と熱交換させるための扁平形状を有する伝熱パイプを備えるＥＧＲクーラーであって、
前記伝熱パイプの軸方向に直交する断面形状に対応する形状を有する孔が形成されるプレートを備え、
前記伝熱パイプの短辺方向の寸法を、前記伝熱パイプ内を流通する流体の流れ場の状態が全て乱流となる寸法とし、
前記伝熱パイプは、
前記プレートの前記孔に嵌合され、
前記伝熱パイプの内部応力の開放による変形が前記プレートにより規制されることにより、短辺方向の寸法が縮小する方向へ変形された状態で、前記プレートに接合される、
ことを特徴とするＥＧＲクーラー。 An EGR cooler that is a tubular member and includes a heat transfer pipe having a flat shape for exchanging heat between the fluid flowing inside the tube and the outside of the tube ,
A plate in which a hole having a shape corresponding to a cross-sectional shape orthogonal to the axial direction of the heat transfer pipe is formed;
The dimension in the short side direction of the heat transfer pipe is a dimension in which the state of the flow field of the fluid flowing through the heat transfer pipe is all turbulent ,
The heat transfer pipe is
Fitted into the hole in the plate;
The deformation due to the release of the internal stress of the heat transfer pipe is regulated by the plate, so that the dimension in the short side direction is deformed in the direction of reduction, and is joined to the plate.
An EGR cooler characterized by that. 前記伝熱パイプは、
管内部に、短辺方向への寸法の縮小量を規制する部位を備える、
ことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲクーラー。 The heat transfer pipe is
Provided with a part that regulates the amount of reduction in the dimension in the short side direction inside the tube,
The EGR cooler according to claim 1. 前記プレートは、
前記伝熱パイプを、該伝熱パイプの長さ方向における端部において支持するためのエンドプレートにより構成する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のＥＧＲクーラー。 The plate is
The heat transfer pipe is constituted by an end plate for supporting at the end in the length direction of the heat transfer pipe.
The EGR cooler according to claim 1 or 2, wherein the EGR cooler is provided. 請求項３記載の前記ＥＧＲクーラーの製造方法であって、
前記伝熱パイプを、長さ方向に対して直交する方向に作用する内部応力を残留させつつ生成する工程と、
複数の前記伝熱パイプの各両端部を、一対の前記エンドプレートに形成される複数の前記孔に嵌合させて仮組みする工程と、
仮組みした複数の前記伝熱パイプおよび一対の前記エンドプレートを加熱して、前記内部応力を開放させ、前記伝熱パイプの内部応力の開放による変形を前記エンドプレートにより規制して、前記伝熱パイプを短辺方向の寸法が縮小する方向へ変形させて、複数の前記伝熱パイプの短辺方向の寸法を、前記伝熱パイプの内部におけるＥＧＲガスの流れ場の状態が全て乱流となる寸法に縮小させた状態で、一対の前記エンドプレートと複数の前記伝熱パイプを接合する工程と、
を備える、
ことを特徴とするＥＧＲクーラーの製造方法。 It is a manufacturing method of the EGR cooler according to claim 3 ,
Generating the heat transfer pipe while leaving internal stress acting in a direction orthogonal to the length direction;
A step of fitting each end of each of the plurality of heat transfer pipes into a plurality of the holes formed in the pair of end plates and temporarily assembling;
The plurality of temporarily assembled heat transfer pipes and the pair of end plates are heated to release the internal stress, and deformation due to release of the internal stress of the heat transfer pipe is regulated by the end plate, and the heat transfer the pipe is deformed in a direction to reduce the short side dimension, the short side dimension of the plurality of the heat transfer pipe, the state of the flow field of the EGR gas in the interior of the heat transfer pipe are all turbulence A step of joining the pair of end plates and the plurality of heat transfer pipes in a reduced size state ;
Comprising
A manufacturing method of an EGR cooler characterized by the above.
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