JP6109473B2 - Egrクーラ - Google Patents
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Description
また、シェル7の長手方向両端には、それぞれ入口ヘッダー2と出口ヘッダー3とが取り付けられ、排気ガスは入口ヘッダー2から多数のチューブ4へ分岐して流れ、出口ヘッダー3から排出される。
シェル7にチューブ4を収容してなるコア部1では、ガスと冷却水との間でチューブを介して熱交換が行われ、ガスが冷却される。
また、図1、図8に示すように、チューブ4内にはインナーフィン8を収容して接合することにより、排気ガスと冷却水との熱交換面積を増やし、熱交換を促進していた。
もっとも、従来のEGRクーラでは、図7(b)に示すように、ヘッダーとシェルとの接合部分15、およびシェルとチューブとの接合部分16をそれぞれ形成しており、強度確保のためにはこの接合部分15、16の寸法を小さくすることはできない。そのため、EGRクーラを小型化するほどコア部1の割合を小さくせざるをえず、冷却性能が低下するという問題があった。
たとえばチューブ4では、内部にインナーフィン8を収容することで耐圧強度を向上させていた。
このような従来の構造では、入口ヘッダー2または出口ヘッダー3とシェル7との両方の板厚を増やさなければ耐圧性を向上させることができなかったため、入口ヘッダー2、出口ヘッダー3やシェル7の材料コストが増加していた。
ろう材10は鉱粉末と液体とを混合したペーストであるため、その厚みをコントロールすることは難しかった。
また、チューブ内面とインナーフィンとを接合するろう材によって増加するチューブの厚みをコントロールすることのできるEGRクーラを提供することを課題とする。
さらに、チューブの製造コストを低減させることができるEGRクーラを提供することを課題とする。
第1の発明は、排気ガスを通過させる多数の扁平なチューブを中空筒状のシェルの内部に積層してシェルに接合し、上記排気ガスと上記チューブの周囲を流れる冷却水との熱交換を行うコア部と、一端を上記シェルのガス流れ上流側に接合されて上記コア部へ上記排気ガスを供給する筒状の入口ヘッダーと、一端を上記コア部のガス流れ下流端に接合されて上記コア部から上記排気ガスを送出する筒状の出口ヘッダーとからなるEGRクーラであって、入口ヘッダーおよび出口ヘッダーを上記シェルの外面に接合するとともに、この接合部分の上記シェルの内面に上記チューブを接合したことを特徴とする。
また、シェルおよび入口ヘッダー(または出口ヘッダー)接合部分と、シェルおよびチューブの接合部分との間に、耐圧性に乏しいシェルのみの部分が存在せず、三層構造によって耐圧性を向上させることができるとともに、使用条件によってさらに高耐圧化する必要がある場合にも、入口ヘッダーまたは出口ヘッダーのみの板厚を増やすことで高耐圧化できるため、材料コストを抑えることができる。
また、冷却水流路の高さ(チューブ相互の間隔)に仕様変更があった場合にも、チューブインナーとチューブアウターとのうち、膨出部を設けた一方の形状(膨出部の高さ)を変更するのみでよく、膨出部を設けない他方については形状を変更せずに仕様変更前の型を流用できるため、型費を節減することができる。
図1に示すように、このEGRクーラは、排気ガスと冷却水との熱交換を行うコア部1の両端に、エンジンの排気系(図示せず)から排気ガスを導入する入口ヘッダー2と、エンジンの吸気系(図示せず)へ排気ガスを排出する出口ヘッダー3とを取り付けてなる。
図2に示すように、コア部1は、排気ガスを通過させる多数の扁平なチューブ4を所定の間隔を設けて積層し、これを角筒状のシェル7に収容し、接合によって固定してなる。
チューブインナー5とチューブアウター6とは、ろう付けによって接合される。
他方、チューブアウター6には膨出部を設けず、平板部は長手方向の全域で平面状に形成されている(後述するビード9を設ける場合を除く)。
インナーフィン8は、チューブ4内に収容され、ろう付けによってチューブ4の内面に接合される。
図3に示すように、チューブインナー5およびチューブアウター6の平板部の内面には複数の直線状のビード9を凹設しており、全体として、相互に角で接する2つの正方形の辺を形成している。
インナーフィン8をチューブ4に接合するには、チューブインナー5、チューブアウター6のビード9にろう材10を塗布し、次いでインナーフィン8を所定の位置にセットして、チューブインナー5とチューブアウター6とを組み合わせ、加熱してろう付けする。
同様に、出口ヘッダー3の上流側開口部3aは、シェル7の下流側の端部よりも大径に形成され、接合部分13でシェル7の外面に接合される。
一方、この接合部分13では、積層したチューブ4がシェル7の内面に接合され、チューブ4内のガス流路と、チューブ4外の冷却水流路とを気密に保っている。
また、図2(c)に示すように、チューブ4とシェル7との長手方向の長さを等しくし、組み付ける際に両者の長手方向端面が揃うようにしている。そのため、組み付け時には、チューブ4とシェル7との長手方向両端を合わせることで容易に位置決めすることができ、EGRクーラの生産性を向上させることができる。
また、使用条件によってさらに高耐圧化する必要がある場合にも、入口ヘッダーまたは出口ヘッダーのみの板厚を増やすことで高耐圧化できるため、材料コストを抑えることができる
また、図2(c)に示すように、接合部分13において、入口ヘッダー2(出口ヘッダー3)が、入口ヘッダー2(出口ヘッダー3)、シェル7、チューブ4の三層の接合部分13よりもコア部1側へ延設され、シェル7のうち冷却水流路の壁面を構成する部分へせり出していることにより、入口ヘッダー2(出口ヘッダー3)がシェル7を補強し、冷却水に対する耐圧性を向上させることができる。
また、鉱粉末と液体とを混合したペースト状のろう材10が塗布用ロボット等によってビード9に充填され、チューブ4とインナーフィン8とを接合するため、ビード9以外の平面部にろう材10が溜まってチューブ4の厚さを増やしてしまうことがなく、シェル7内に所定の数のチューブ4を収容することができる。
また、ビード9はチューブ4から冷却水流路側へ突出しているため(図3(c))、冷却水を乱流化して熱交換性能を向上させることができる。
なお、本発明の実施形態とは逆に、チューブアウター6のみに膨出部を設け、チューブインナー5には膨出部を設けない構造としてもよい。
なお、本実施形態ではビード9をチューブインナー5およびチューブアウター6の双方に形成したが、これらの片方のみにビード9を設けるようにしてもよい。
また、本実施形態では図3(b)のように互いに接続しない計7本のビード9を形成したが、全てのビード9を互いに連続させると、チューブ4の製造工程において塗布用ロボットが一筆書きのように連続的にろう材をビード9に塗布することができ、作業工数を削減することができ、チューブ4の生産性が向上する。
たとえば、図5(a)に示す別態様では、チューブインナー5またはチューブアウター6の平板部を長手方向に蛇行するビード9を延設している。
また、図5(b)に示す別態様では、チューブインナー5またはチューブアウター6の平板部の所定の角から対角へ蛇行するビード9を延設している。
図5(a)(b)のビード9は、蛇行の折り返し部分が丸みを帯びたR形状に形成されている。
また、ビード9の蛇行の折り返し部分がR形状に形成されていることにより、塗布用ロボットが急激な方向転換なくスムーズにろう材をビード9に塗布することができ、製造時間を短縮することができる。
また、図5(d)に示す別態様では、チューブインナー5またはチューブアウター6の平板部を長手方向に蛇行するビード9を延設している。
図5(c)(d)のビード9は、蛇行の折り返し部分が尖った角形状に形成されている。
また、ビード9の蛇行の折り返し部分が角形状に形成されていることにより、図5(a)(b)の別態様よりもビード9の総面積を小さくすることができ、使用するろう材の量を減少させることができるため、材料コストを低減させることができる。
P1の対角P6からも、ビード9aが、長手方向中央かつ幅方向反対端の位置P2へ直線状に延設され、このP2で角P4へ向かって折り返し、P4への距離の略半分の位置まで延設されている。また、また、P4からも、直線状のビード9bが、P2への距離の略半分の位置まで延設されている。
また、切れ目無く連続する1つの大きなビードによって平板部が囲まれるようにした場合、ビードの囲いの内側と外側との伸び率の差や残留応力などによって、プレス成形後にチューブインナー5またはチューブアウター6に変形が発生しやすくなるが、図6(a)の別態様では、2つのビード9aの間に切れ目を設けて不連続に形成し、平板部の中央部がビード9aに完全に包囲されないため、チューブインナー5またはチューブアウター6にゆがみやたわみが発生しにくく、プレス成形性が向上する。
P7の対角P10からも、角P9へ長手方向に蛇行する同形のビード9cが延設されている。
また、切れ目無く連続する1つの大きなビードによって平板部が囲まれるようにした場合、ビードの囲いの内側と外側との伸び率の差や残留応力などによって、プレス成形後にチューブインナー5またはチューブアウター6に変形が発生しやすくなるが、図6(b)の別態様では、2つのビード9cの間に切れ目を設けて不連続に形成し、平板部の中央部がビード9cに完全に包囲されないため、チューブインナー5またはチューブアウター6にゆがみやたわみが発生しにくく、プレス成形性が向上する。
2 入口ヘッダー
2a フランジ部
2b 下流側開口部
3 出口ヘッダー
3a 上流側開口部
3b フランジ部
4 チューブ
5 チューブインナー
5a 膨出部
6 チューブアウター
6a 膨出部
7 シェル
8 インナーフィン
9、9a、9b、9c ビード
10 ろう材
11 冷却水入口パイプ
12 冷却水出口パイプ
13 接合部分
14 熱交換に寄与しない部分
15 (ヘッダーとシェルとの)接合部分
16 (シェルとチューブとの)接合部分
Claims (2)
- 排気ガスを通過させる多数の扁平なチューブを中空筒状のシェルの内部に積層してシェルに接合し、上記排気ガスと上記チューブの周囲を流れる冷却水との熱交換を行うコア部と、
一端を上記シェルのガス流れ上流側に接合されて上記コア部へ上記排気ガスを供給する筒状の入口ヘッダーと、
一端を上記コア部のガス流れ下流端に接合されて上記コア部から上記排気ガスを送出する筒状の出口ヘッダーとからなるEGRクーラであって、
上記チューブ内には上記排気ガスの流れを乱流化する波板状のインナーフィンを収容するとともに、
上記チューブの内面に、上記チューブと上記インナーフィンとを接合するろう材を敷設するビードを凹設したことを特徴とするEGRクーラ。 - 排気ガスを通過させる多数の扁平なチューブを中空筒状のシェルの内部に積層してシェルに接合し、上記排気ガスと上記チューブの周囲を流れる冷却水との熱交換を行うコア部と、
一端を上記シェルのガス流れ上流側に接合されて上記コア部へ上記排気ガスを供給する筒状の入口ヘッダーと、
一端を上記コア部のガス流れ下流端に接合されて上記コア部から上記排気ガスを送出する筒状の出口ヘッダーとからなるEGRクーラであって、
上記チューブは、平板部の両側端から内側壁を立設してなるチューブインナーと、平板部の両側端から上記内側壁に外接する外側壁を立設してなるチューブアウターとを組み付けてなり、
かつ、上記チューブインナーと上記チューブアウターとのいずれか一方のみの平板部の長手方向両端に、厚さ方向に膨出して他のチューブとの間隔を保持する膨出部を形成したことを特徴とするEGRクーラ。
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