JP6067433B2

JP6067433B2 - Ｅｇｒクーラ

Info

Publication number: JP6067433B2
Application number: JP2013051194A
Authority: JP
Inventors: 秀之石川; 章男大澤
Original assignee: Hino Motors Ltd; Sankyo Radiator Co Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd; Sankyo Radiator Co Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JP2014177879A

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４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、図５に示す如く、冷却水９を自由に流通し得る冷却水通路（図示せず）を備えた中間支持板１１によりチューブ３を中間位置で支えるようにした構造を採用し、この中間支持板１１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２００５−４２６７８号公報

しかしながら、チューブ３を中間支持板１１で支えるにあたっては、シェル１を長手方向の中間位置で二つの分割シェル１ａ，１ｂに分割し、図６に拡大して示す如く、その分割シェル１ａ，１ｂの間に中間支持板１１を挟み込む構造として、ろう付けにより分割シェル１ａ，１ｂ相互の接合と中間支持板１１の固定を同時に行うようにしており（中間支持板１１の各貫通孔１２に通された各チューブ３もろう付けにより固定されている）、そのろう付け部Ａが全周に亘り隙間なく高品質で形成されていないと、シェル１の気密に対する信頼性を確保することができないため、部品精度やろう付け品質に高いレベルが要求されてコストの高騰を招いてしまっていた。

本発明は、上述の実情に鑑みて成されたもので、コストの高騰を招くことなく、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、前記各チューブを貫通させて該各チューブの途中を支え且つ冷却水を自由に流通せしめる冷却水通路を備えた中間支持板を前記シェル内に配置すると共に、該シェルにおける前記中間支持板が設置されるべき位置の胴回りに複数のスリットを所要間隔で開口し、該各スリットを前記中間支持板の外縁部により内側から塞いで該外縁部を前記各スリットを介しシェル外から溶接して前記シェルと一体化させたことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、各チューブの途中が中間支持板により支えられるので、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、前記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、前記中間支持板をシェル内に固定するにあたり、各スリットを内側から塞でいる中間支持板の外縁部を前記各スリットを介しシェル外から溶接して該シェルの気密を確保することは容易であり、二つの分割シェル間に中間支持板を挟み込んでろう付けする形式の従来構造よりも、シェルの気密に対する信頼性が大幅に向上されることになり、従来の如き高いレベルの部品精度やろう付け品質が要求されるといった制約が解消されてコストの大幅な低減化が図られる。

即ち、各スリットを内側から塞いでいる中間支持板の外縁部を前記各スリットを介しシェル外から溶接する際に、隙間が生じないように溶接できさえすればシェルの気密が確保されるので、従来の如き全周に亘るろう付け部の出来上がりの品質次第でシェルの気密が左右される構造と比較してシェルの気密に対する信頼性は著しく高められることになる。

しかも、シェルを分割せずに一体構造としたまま作業を進めることが可能であるため、その取り扱いが容易となって従来の如き二つの分割シェルの間に中間支持板を挟み込んだ状態で加熱炉に搬入してろう付けを行うといった面倒な手間が不要となり、制作時の作業負担についても大幅な軽減化を図ることが可能となる。

また、本発明においては、中間支持板の外縁部にシェルの内壁面に沿うように折れ曲がる折曲部を全周に亘り形成し、該折曲部の外周面を前記シェルのスリットに対し内側から宛てがうようにして中間支持板を配置することが好ましく、このようにすれば、中間支持板の折曲部がシェルの内壁面に嵌合して倒れ難くなり、中間支持板をシェル内に安定させた状態で溶接を行うことが可能となる。

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、従来の如き高いレベルの部品精度やろう付け品質を要求されることが無くなって、シェルの気密に対する信頼性を大幅に向上することができるので、コストの高騰を招くことなく、チューブの振動の問題を解決することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、シェルを分割せずに一体構造としたまま作業を進めることができるので、その取り扱いが容易となって従来の如き二つの分割シェルの間に中間支持板を挟み込んだ状態で加熱炉に搬入してろう付けを行うといった面倒な手間を省くことができ、制作時の作業負担についても大幅な軽減化を図ることができ、例えば、シェル外から溶接を行うといった作業を自動化することも容易であるため、斯かる溶接作業を機械により自動化して更なる作業負担の軽減化を図ることもできる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、中間支持板の折曲部をシェルの内壁面に嵌合させて倒れ難くすることができ、中間支持板をシェル内に安定させた状態で溶接を行うことができるので、制作時の作業性を大幅に向上することができて、作業負担の更なる軽減化を図ることができる。

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ＥＧＲクーラの要部を拡大して示す詳細図である。図１のシェルの胴回りに形成されたスリットについて説明する斜視図である。従来のＥＧＲクーラの一例を示す断面図である。従来のＥＧＲクーラの別の例を示す断面図である。図５のＥＧＲクーラの要部を拡大して示す詳細図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図４〜図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１及び図２に示す如く、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中間支持板１１が配設されており、該中間支持板１１に各チューブ３が貫通されて該各チューブ３の途中が支えら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（図２参照）が複数箇所に形成されているが、この各貫通孔１２以外にも冷却水９が自由に流通し得る冷却水通路（図示せず）が確保されている。この冷却水通路は、前記貫通孔１２と連続するように形成されていても良いし、貫通孔１２と別個に形成されていても良いものであり、その形状には種々の形状を採用することが可能である。

また、図３に示す通り、前記シェル１における前記中間支持板１１が設置されるべき位置の胴回りには、複数のスリット１３が所要間隔で開口されており、該各スリット１３が前記中間支持板１１の外縁部により内側から塞がれ、該外縁部が前記各スリット１３を介しシェル１外から溶接されて前記シェル１と一体化されるようになっている（図２中のＢは溶接部を示す）。

特に本形態例においては、中間支持板１１の外縁部にシェル１の内壁面に沿うように折れ曲がる折曲部１４が全周に亘り形成されており、該折曲部１４の外周面が前記シェル１のスリット１３に対し内側から宛てがわれるようにしてある。

尚、各チューブ３の中間支持板１１に対する貫通部分については、従来と同じようにろう付け（図２中のＡはろう付け部を示す）で固定しておけば良く、必要に応じて中間支持板１１の外縁部とシェル１との間をろう付けしても良い。

而して、このようにすれば、各チューブ３の途中が中間支持板１１により支えられるので、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、前記各チューブ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、前記中間支持板１１をシェル１内に固定するにあたり、各スリット１３を内側から塞いでいる中間支持板１１の折曲部１４（外縁部）を前記各スリット１３を介しシェル１外から溶接して該シェル１の気密を確保することは容易であり、二つの分割シェル１ａ，１ｂ（図６参照）間に中間支持板１１を挟み込んでろう付けする形式の従来構造よりも、シェル１の気密に対する信頼性が大幅に向上されることになり、従来の如き高いレベルの部品精度やろう付け品質が要求されるといった制約が解消されてコストの大幅な低減化が図られる。

即ち、各スリット１３を内側から塞いでいる中間支持板１１の折曲部１４を前記各スリット１３を介しシェル１外から溶接する際に、隙間が生じないように溶接できさえすればシェル１の気密が確保されるので、従来の如き全周に亘るろう付け部Ａ（図６参照）の出来上がりの品質次第でシェル１の気密が左右される構造と比較してシェル１の気密に対する信頼性は著しく高められることになる。

しかも、シェル１を分割せずに一体構造としたまま作業を進めることが可能であるため、その取り扱いが容易となって従来の如き二つの分割シェル１ａ，１ｂの間に中間支持板１１を挟み込んだ状態で加熱炉に搬入してろう付けを行うといった面倒な手間が不要となり、制作時の作業負担についても大幅な軽減化を図ることが可能となる。

また、本形態例においては、中間支持板１１の外縁部にシェル１の内壁面に沿うように折れ曲がる折曲部１４を全周に亘り形成し、該折曲部１４の外周面を前記シェル１のスリット１３に対し内側から宛てがうようにして中間支持板１１を配置しているので、中間支持板１１の折曲部１４がシェル１の内壁面に嵌合して倒れ難くなり、中間支持板１１をシェル１内に安定させた状態で溶接を行うことが可能となる。

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、従来の如き高いレベルの部品精度やろう付け品質を要求されることが無くなって、シェル１の気密に対する信頼性を大幅に向上することができるので、コストの高騰を招くことなく、チューブ３の振動の問題を解決することができる。

また、シェル１を分割せずに一体構造としたまま作業を進めることができるので、その取り扱いが容易となって従来の如き二つの分割シェル１ａ，１ｂ（図６参照）の間に中間支持板１１を挟み込んだ状態で加熱炉に搬入してろう付けを行うといった面倒な手間を省くことができ、制作時の作業負担についても大幅な軽減化を図ることができ、例えば、シェル１外から溶接を行うといった作業を自動化することも容易であるため、斯かる溶接作業を機械により自動化して更なる作業負担の軽減化を図ることもできる。

更に、中間支持板１１の折曲部１４をシェル１の内壁面に嵌合させて倒れ難くすることができ、中間支持板１１をシェル１内に安定させた状態で溶接を行うことができるので、制作時の作業性を大幅に向上することができて、作業負担の更なる軽減化を図ることができる。

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。

１シェル
３チューブ
９冷却水
１０排気ガス
１１中間支持板
１３スリット
１４折曲部

Claims

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、前記各チューブを貫通させて該各チューブの途中を支え且つ冷却水を自由に流通せしめる冷却水通路を備えた中間支持板を前記シェル内に配置すると共に、該シェルにおける前記中間支持板が設置されるべき位置の胴回りに複数のスリットを所要間隔で開口し、該各スリットを前記中間支持板の外縁部により内側から塞いで該外縁部を前記各スリットを介しシェル外から溶接して前記シェルと一体化させたことを特徴とするＥＧＲクーラ。
中間支持板の外縁部にシェルの内壁面に沿うように折れ曲がる折曲部を全周に亘り形成し、該折曲部の外周面を前記シェルのスリットに対し内側から宛てがうようにして中間支持板を配置したことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。