JP5910663B2 - 排気熱交換装置 - Google Patents
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Description
チューブ(110)を内部に収容する筒状の水タンク(130)と、
排気が流通する排気流路(140C)を形成し、複数本のチューブ(110)へと排気を分配供給する入口ガスタンク(140)と、
排気が流通する排気流路(140C)を形成し、複数本のチューブ(110)から流出した排気を集合させる出口ガスタンク(160)と、
水タンク(130)の内部でチューブ(110)の外側に形成される水タンク内空間(130E)と、排気流路(140C)とを区画する区画部(112A、190)とを備え、
アルミニウム材、あるいはアルミニウム合金材から成形されており、
水タンク内空間(130E)を流通する冷却流体と、チューブ(110)を流通する排気との間で熱交換する排気熱交換装置において、
入口ガスタンクは、排気流路(140C)が内部に形成された内側ガスタンク(140B)と、内側ガスタンク(140B)の外側に配された外側ガスタンク(140A)と、内側ガスタンク(140B)と外側ガスタンク(140A)との間に形成された外側空間(140D)と、外側ガスタンク(140A)に接続され、冷却流体の全量を外側空間(140D)に流入させる冷却流体流入口(170)とを有し、
冷却流体流入口(170)の接続部側、および複数本のチューブ(110)のうち積層方向の最も外側に配されるチューブと対向する部位において、外側ガスタンク(140A)は、内側ガスタンク(140B)、または区画部(112A、190)と接合されており、
外側空間(140D)と水タンク内空間(130E)とを連通させ、外側空間(140D)から水タンク内空間(130E)へと流入した冷却流体がチューブ(110)の扁平断面の長辺に沿う方向に流れる位置に連通部(150)が設けられていることを特徴としている。
チューブ(110)を内部に収容する筒状の水タンク(130)と、
排気が流通する排気流路(140C)を形成し、複数本のチューブ(110)へと排気を分配供給する入口ガスタンク(140)と、
排気が流通する排気流路(140C)を形成し、複数本のチューブ(110)から流出した排気を集合させる出口ガスタンク(160)と、
水タンク(130)の内部でチューブ(110)の外側に形成される水タンク内空間(130E)と、排気流路(140C)とを区画する区画部(112A、190)とを備え、
アルミニウム材、あるいはアルミニウム合金材から成形されており、
水タンク内空間(130E)を流通する冷却流体と、チューブ(110)を流通する排気との間で熱交換する排気熱交換装置において、
入口ガスタンクは、排気流路(140C)が内部に形成された内側ガスタンク(140B)と、内側ガスタンク(140B)の外側に配された外側ガスタンク(140A)と、内側ガスタンク(140B)と外側ガスタンク(140A)との間に形成された外側空間(140D)と、外側ガスタンク(140A)に接続され、冷却流体の全量を外側空間(140D)に流入させる冷却流体流入口(170)とを有し、
冷却流体流入口(170)の接続部側、および複数本のチューブ(110)のうち積層方向の最も外側に配されるチューブと対向する部位において、外側ガスタンク(140A)は、内側ガスタンク(140B)、または区画部(112A、190)と接合されており、
外側空間(140D)と水タンク内空間(130E)とを連通させ、外側空間(140D)から水タンク内空間(130E)へと流入した冷却流体がチューブ(110)の扁平断面の長辺に沿う方向に流れる位置に連通部(150)が設けられており、
連通部(150)は、冷却流体流入口(170)の接続部と近接して設けられ、
外側空間(140D)における冷却流体流入口(170)の接続部側の領域と、連通部(150)側の領域との間には、両領域を仕切る仕切り部(149)が形成されたことを特徴としている。
第1実施形態は、本発明に係る排気熱交換装置を車両用ディーゼルエンジンあるいはガソリンエンジン(内燃機関であり、以下エンジン)の排気ガス再循環装置(EGR)におけるEGRガスクーラ100Aに適用したものである。以下、図1〜図4を用いて、EGRガスクーラ100Aの構成について説明する。
第2実施形態の排気熱交換装置100Bを図5、図6に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、外側ガスタンク140Aを水タンク130と一体的に形成すると共に、冷却水、および排気の流入流出方向を変更し、連通部150に対して連通部151を増設したものである。
第3実施形態の排気熱交換装置100Cを図7、図8に示す。第3実施形態は、上記第1実施形態に対して、入口水パイプ170を水タンク130に設け、連通部150に対して連通部151を増設したものである。
第4実施形態の排気熱交換装置100Dを図9、図10に示す。第4実施形態は、上記第2実施形態に対して、外側ガスタンク160Aを水タンク130と一体的に形成すると共に、冷却水の流出方向を変更したものである。
第5実施形態の排気熱交換装置100Eを図11〜図13に示す。第5実施形態は、上記第1実施形態に対して、冷却水の流入方向を変更し、入口ガスタンク140の外側空間140Dに仕切り部149を設けたものである。
第6実施形態のEGRガスクーラ100Fを図14に示す。上記第1実施形態のEGRガスクーラ100Aでは、水平方向に連通部150を流通する冷却水は、水タンク内空間130Eに流入した後、チューブ110の長手方向に沿うように出口水パイプ180側に向けて流れやすくなる。よって、連通部150に対して水タンク内空間130Eの奥側、且つ入口ガスタンク140側となる領域に冷却水の流れが淀む死水域が形成されやすく、排気の熱による冷却水の局部沸騰発生の虞があった。そこで、第6実施形態は、上記第1実施形態に対して、水タンク内空間130Eにおいて死水域の発生を抑制するために、偏向部154および偏向リブ118を追加したものとしている。
第7実施形態のEGRガスクーラ100Gを図15に示す。例えば、外側ガスタンク140Aが内側ガスタンク140Bと同様に、漏斗状を成していると、フランジ148は、フランジ孔147のフランジ部の外周面のみでろう付けされることになり、ろう付け面積が小さなものにとどまり、ろう付け強度が充分に得られない。そこで、第7実施形態は、フランジ148と外側ガスタンク140Aとを強固にろう付けするようにしている。
第8実施形態のEGRガスクーラ100Hを図16に示す。フランジ148は、通常アルミニウムの厚肉板材から、切削加工や打ち抜き加工によって形成される。よって、フランジ148においては、主に板材からプレス加工によって形成されるチューブ110や各タンク130、140とは異なり、表面に犠牲腐食層を予めクラッドすることができない。フランジ148の連通孔148aの内周面は、排気に晒されるため腐食されやすいという問題がある。そこで、第8実施形態は、上記第1実施形態に対して、フランジ148の連通孔148aの内周面に、カラー201を用いて犠牲腐食層を設けるようにしている。
第9実施形態のEGRガスクーラ100Iを図18、図19に示す。上記第1実施形態のEGRガスクーラ100Aのように、複数のチューブ110が、凸部112において直接的に当接して積層される場合では、ろう付け前に対して、ろう付け後では、チューブ110間のろう材が溶けて流れる分、チューブ110の積層寸法が小さくなる。そして、積層したチューブ110の長手方向端部の外周面に、内側ガスタンク140B、外側ガスタンク140A、更には水タンク130が板厚方向に重なるように組付けられていると(例えば第1実施形態の図4)、チューブ110における積層寸法が小さくなることによって、特にチューブ110と直接当接する部材(例えば内側ガスタンク140B)との間に隙間が発生してしまい、ろう付け品質が充分に確保できなくなる。そこで、第9実施形態では、入口ガスタンク140に折曲げ部140b、140cを設け、また、水タンク130と入口ガスタンク140との間に板部材210を追加することで、ろう付け時におけるチューブ110の積層寸法の減少分を吸収可能とするようにしている。
第10実施形態のEGRガスクーラ100Jを図20に示す。第10実施形態も上記第9実施形態と同様に、複数のチューブ110が直接的に当接して積層される場合に、ろう付け時におけるチューブ110の積層寸法の減少分を吸収可能とするようにしたものである。
第11実施形態のEGRガスクーラ100Kを図21〜図23に示す。上記の第9実施形態、第10実施形態では、複数のチューブ110が直接的に当接して積層されるものにおいては、ろう付け時にチューブ積層寸法が減少することから、全体のろう付け品質が充分に確保できないという問題があり、ろう付け時において、第2水タンク130B、あるいは一体タンク1314がチューブ110の積層方向に移動可能となるものとした。これに対して、プレート部材を用いて、このプレート部材にチューブの長手方向端部を貫通させ、プレート部材の外周面を水タンク130の内周面、あるいはガスタンク140、160の内周面に接合したものとしても良い。第11実施形態では、水タンク内空間130Eと排気流路140Cとを区画する区画部をチューブ110Aに対して別部材となる区画プレート190によって形成するようにしたものである。
上記第1〜第11実施形態では、連通部150(151)は、水タンク130側の膨出部133cと、入口ガスタンク140側の膨出部145とを接合することで形成するようにしたが、これに限らず、パイプ部材等によって水タンク130内部(水タンク内空間130E)と入口ガスタンク140の外側空間140Dとを連通させるようにしても良い。
110 チューブ
112 凸部(張出し部)
112A 区画部
118 偏向リブ
130 水タンク
130A 第1水タンク
130B 第2水タンク
130C 開口側タンク
130E 水タンク内空間
133c 膨出部(水タンク膨出部)
137 内面
140 入口ガスタンク(ガスタンク)
140A 外側ガスタンク
140B 内側ガスタンク
140C 排気流路
140D 外側空間
140a 平面部
140b 折曲げ部
140c 折曲げ部
1401 第1ガスタンク
1402 第2ガスタンク
144 外側壁部
145 膨出部(ガスタンク膨出部)
146 開口部(一方の開口部)
147 フランジ孔(他方の開口部)
148 フランジ
148a 連通孔
149 仕切り部
150、151 連通部
154 偏向部
170 入口水パイプ(冷却流体流入口)
190 区画プレート(区画部)
210 板部材
Claims (3)
- 内燃機関から排出される排気が流通し、断面が扁平形状を有し、扁平断面の長辺が互いに対向するように積層された複数本のチューブ(110)と、
前記チューブ(110)を内部に収容する筒状の水タンク(130)と、
前記排気が流通する排気流路(140C)を形成し、複数本の前記チューブ(110)へと前記排気を分配供給する入口ガスタンク(140)と、
前記排気が流通する排気流路(140C)を形成し、複数本の前記チューブ(110)から流出した前記排気を集合させる出口ガスタンク(160)と、
前記水タンク(130)の内部で前記チューブ(110)の外側に形成される水タンク内空間(130E)と、前記排気流路(140C)とを区画する区画部(112A、190)とを備え、
アルミニウム材、あるいはアルミニウム合金材から成形されており、
前記水タンク内空間(130E)を流通する冷却流体と、前記チューブ(110)を流通する前記排気との間で熱交換する排気熱交換装置において、
前記入口ガスタンクは、前記排気流路(140C)が内部に形成された内側ガスタンク(140B)と、前記内側ガスタンク(140B)の外側に配された外側ガスタンク(140A)と、前記内側ガスタンク(140B)と前記外側ガスタンク(140A)との間に形成された外側空間(140D)と、前記外側ガスタンク(140A)に接続され、前記冷却流体の全量を前記外側空間(140D)に流入させる冷却流体流入口(170)とを有し、
前記冷却流体流入口(170)の接続部側、および複数本の前記チューブ(110)のうち積層方向の最も外側に配されるチューブと対向する部位において、前記外側ガスタンク(140A)は、前記内側ガスタンク(140B)、または前記区画部(112A、190)と接合されており、
前記外側空間(140D)と前記水タンク内空間(130E)とを連通させ、前記外側空間(140D)から前記水タンク内空間(130E)へと流入した前記冷却流体が前記チューブ(110)の前記扁平断面の長辺に沿う方向に流れる位置に連通部(150)が設けられていることを特徴とする排気熱交換装置。 - 前記連通部(150)は、少なくとも前記冷却流体流入口(170)の接続部と対向する側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の排気熱交換装置。
- 内燃機関から排出される排気が流通し、断面が扁平形状を有し、扁平断面の長辺が互いに対向するように積層された複数本のチューブ(110)と、
前記チューブ(110)を内部に収容する筒状の水タンク(130)と、
前記排気が流通する排気流路(140C)を形成し、複数本の前記チューブ(110)へと前記排気を分配供給する入口ガスタンク(140)と、
前記排気が流通する排気流路(140C)を形成し、複数本の前記チューブ(110)から流出した前記排気を集合させる出口ガスタンク(160)と、
前記水タンク(130)の内部で前記チューブ(110)の外側に形成される水タンク内空間(130E)と、前記排気流路(140C)とを区画する区画部(112A、190)とを備え、
アルミニウム材、あるいはアルミニウム合金材から成形されており、
前記水タンク内空間(130E)を流通する冷却流体と、前記チューブ(110)を流通する前記排気との間で熱交換する排気熱交換装置において、
前記入口ガスタンクは、前記排気流路(140C)が内部に形成された内側ガスタンク(140B)と、前記内側ガスタンク(140B)の外側に配された外側ガスタンク(140A)と、前記内側ガスタンク(140B)と前記外側ガスタンク(140A)との間に形成された外側空間(140D)と、前記外側ガスタンク(140A)に接続され、前記冷却流体の全量を前記外側空間(140D)に流入させる冷却流体流入口(170)とを有し、
前記冷却流体流入口(170)の接続部側、および複数本の前記チューブ(110)のうち積層方向の最も外側に配されるチューブと対向する部位において、前記外側ガスタンク(140A)は、前記内側ガスタンク(140B)、または前記区画部(112A、190)と接合されており、
前記外側空間(140D)と前記水タンク内空間(130E)とを連通させ、前記外側空間(140D)から前記水タンク内空間(130E)へと流入した前記冷却流体が前記チューブ(110)の前記扁平断面の長辺に沿う方向に流れる位置に連通部(150)が設けられており、
前記連通部(150)は、前記冷却流体流入口(170)の接続部と近接して設けられ、
前記外側空間(140D)における前記冷却流体流入口(170)の接続部側の領域と、前記連通部(150)側の領域との間には、両領域を仕切る仕切り部(149)が形成されたことを特徴とする排気熱交換装置。
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