JP6974083B2

JP6974083B2 - EGR cooler

Info

Publication number: JP6974083B2
Application number: JP2017172189A
Authority: JP
Inventors: 俊道小林; 弘仁杉本
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-09-07
Also published as: JP2019044756A

Description

本発明は、排気ガスを冷却水により冷却するＥＧＲクーラに関し、特に、排気ガスの流通方向の両端部を厚み方向に膨出し、その膨出部において偏平チューブどうしを積層したヘッダレスタイプのＥＧＲクーラに関する。 The present invention relates to an EGR cooler that cools exhaust gas with cooling water, and in particular, a headerless type EGR cooler in which both ends of the exhaust gas in the flow direction bulge in the thickness direction and flat tubes are laminated at the bulging portions. Regarding.

下記特許文献１に記載の熱交換器は、偏平チューブの積層体でコアを形成したものである。この偏平チューブは、排気ガスの流通方向の両端部が厚み方向に膨出し、その膨出部において各偏平チューブの端部どうしが積層されている。それにより、ヘッダプレートを不要とするヘッダレスタイプの熱交換器であって、ＥＧＲクーラとして用いられるものである。そして、偏平チューブの内部に高温の排気ガスが流通し、コアの外周を被嵌するケーシングを介して偏平チューブの外側に冷却水が流通する。そして、排気ガスと冷却水との間に熱交換が行われるものである。 The heat exchanger described in Patent Document 1 below has a core formed of a laminated body of flat tubes. In this flat tube, both ends in the exhaust gas flow direction bulge in the thickness direction, and the ends of the flat tubes are laminated at the bulge. As a result, it is a headerless type heat exchanger that does not require a header plate and is used as an EGR cooler. Then, the high-temperature exhaust gas flows inside the flat tube, and the cooling water flows to the outside of the flat tube via the casing that fits the outer circumference of the core. Then, heat exchange is performed between the exhaust gas and the cooling water.

特開２０１３−１４８３１９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-148319

このような偏平チューブは、浅い溝型に形成された一対のプレートの嵌着体からなり、各偏平チューブどうしが排気ガスの流通方向の両端で互いにろう付されている。また、偏平チューブの内部にはインナーフィンが介装されている。
このようなヘッダレスタイプのＥＧＲクーラにおいては、特に、排気ガスの流入端において高温になり、偏平チューブの端部どうしのろう付部に劣化が生じ、母材割れが起こりがちである。
そこで本発明は、排気ガスの流入端部において生じる熱応力を吸収して、ＥＧＲクーラの劣化及び母材割れを防止することを課題とする。 Such a flat tube is composed of a fitting body of a pair of plates formed in a shallow groove shape, and the flat tubes are brazed to each other at both ends in the exhaust gas flow direction. Further, an inner fin is interposed inside the flat tube.
In such a headerless type EGR cooler, the temperature becomes high especially at the inflow end of the exhaust gas, deterioration occurs in the brazed portions between the ends of the flat tubes, and the base metal tends to crack.
Therefore, it is an object of the present invention to absorb the thermal stress generated at the inflow end of the exhaust gas to prevent deterioration of the EGR cooler and cracking of the base metal.

請求項１に記載の本発明は、排気ガス（１）の流通方向の両端部に、厚み方向に膨出する膨出部（２）が形成された複数の偏平チューブ（３）を有し、各偏平チューブ（３）が前記膨出部（２）で厚み方向に互いに積層されてコア（４）が形成され、コア（４）の外周にケーシング（５）が被嵌され、偏平チューブ（３）内に排気ガス（１）が導かれると共に、ケーシング（５）を介して偏平チューブ（３）の外面側に冷却水（６）が導入されるＥＧＲクーラにおいて、
排気ガス（１）の入口側で、各偏平チューブ（３）の前記膨出部（２）の内面側へ、その偏平チューブ（３）の厚み方向に部分的に凹陥して、前記膨出部（２）の幅方向に変形可能な熱応力吸収部（７）が設けられており、
前記熱応力吸収部（７）が、前記膨出部（２）の前記入口側の開口端に形成されたＥＧＲクーラである。 The present invention according to claim 1 has a plurality of flat tubes (3) in which bulging portions (2) bulging in the thickness direction are formed at both ends of the exhaust gas (1) in the flow direction. The flat tubes (3) are laminated with each other in the thickness direction at the bulging portion (2) to form a core (4), and a casing (5) is fitted on the outer periphery of the core (4) to form a flat tube (3). ), And the cooling water (6) is introduced into the outer surface side of the flat tube (3) via the casing (5) in the EGR cooler.
On the inlet side of the exhaust gas (1), the bulging portion is partially recessed in the thickness direction of the flat tube (3) toward the inner surface side of the bulging portion (2) of each flat tube (3). A thermal stress absorbing portion (7) that can be deformed in the width direction of (2) is provided .
The thermal stress absorbing portion (7) is an EGR cooler formed at the opening end on the inlet side of the bulging portion (2).

請求項２に記載の本発明は、前記各偏平チューブ（３）の前記膨出部（２）の内面側で、そのチューブの幅方向に離間して間欠的に厚み方向に凹陥した複数の熱応力吸収部（７）を有する請求項１に記載のＥＧＲクーラである。
請求項３に記載の本発明は、前記偏平チューブ（３）にインナーフィン（８）が挿入され、そのインナーフィン（８）の先端が前記熱応力吸収部（７）に達するようにした請求項１または請求項２に記載のＥＧＲクーラである。 The present invention according to claim 2 is a plurality of heats that are intermittently recessed in the thickness direction on the inner surface side of the bulging portion (2) of each flat tube (3), separated in the width direction of the tube. The EGR cooler according to claim 1, which has a stress absorbing portion (7).
The present invention according to claim 3 has an inner fin (8) inserted into the flat tube (3) so that the tip of the inner fin (8) reaches the thermal stress absorbing portion (7). 1 or the EGR cooler according to claim 2.

本発明のＥＧＲクーラは、排気ガス１の入口側で、各偏平チューブ３の前記膨出部２の内面側へ、その偏平チューブ３の厚み方向に部分的に凹陥して、その幅方向に変形可能な熱応力吸収部７が設けられており、前記熱応力吸収部７が、前記膨出部２の前記入口側の開口端に形成されたものである。そのため、特に高温となる排気ガス１の入口部で、偏平チューブ３の幅方向に生じる熱応力を熱応力吸収部７の幅方向への変形により吸収し、ＥＧＲクーラの劣化を防止できる。それにより、偏平チューブおよびコアの母材割れを防止する。 The EGR cooler of the present invention is partially recessed in the thickness direction of the flat tube 3 toward the inner surface side of the bulging portion 2 of each flat tube 3 on the inlet side of the exhaust gas 1, and is deformed in the width direction thereof. A possible heat stress absorbing portion 7 is provided , and the heat stress absorbing portion 7 is formed at the opening end of the bulging portion 2 on the inlet side . Therefore, the thermal stress generated in the width direction of the flat tube 3 can be absorbed by the deformation of the heat stress absorption unit 7 in the width direction at the inlet portion of the exhaust gas 1 which becomes particularly hot, and deterioration of the EGR cooler can be prevented. As a result, cracking of the base metal of the flat tube and the core is prevented.

請求項２に記載の発明は、偏平チューブ３の膨出部２の幅方向に離間して複数の熱応力吸収部７を有するから、さらに効果的に熱応力を吸収し、ＥＧＲクーラの劣化を防止できる。
請求項３に記載の発明は、偏平チューブ３のインナーフィン８の先端が前記熱応力吸収部７に達するようにしたので、特に高温となる膨出部２の先端部をインナーフィン８で冷却し、ＥＧＲクーラの劣化を防止できる。 The invention according to claim 2 has a plurality of thermal stress absorbing portions 7 separated in the width direction of the bulging portion 2 of the flat tube 3, so that the thermal stress is absorbed more effectively and the EGR cooler is deteriorated. Can be prevented.
In the invention according to claim 3, since the tip of the inner fin 8 of the flat tube 3 reaches the heat stress absorbing portion 7, the tip of the bulging portion 2, which becomes particularly hot, is cooled by the inner fin 8. , EGR cooler deterioration can be prevented.

本発明のＥＧＲクーラを構成する偏平チューブ３の第１実施例を示す分解図（Ａ）、組立て図（Ｂ）、その積層状態を示す説明図（Ｃ）、及び（Ｃ）のＤ−Ｄ断面図（Ｄ）である。Exploded view (A) showing the first embodiment of the flat tube 3 constituting the EGR cooler of the present invention, the assembled view (B), the explanatory view (C) showing the laminated state thereof, and the DD cross section of (C). It is a figure (D). 同偏平チューブ３の第２実施例を示す分解図（Ａ）、組立て図（Ｂ）、その積層状態を示す説明図（Ｃ）、及び（Ｃ）のＤ−Ｄ断面図（Ｄ）である。It is an exploded view (A) which shows the 2nd Example of the flat tube 3, the assembly drawing (B), the explanatory view (C) which shows the laminated state, and the DD sectional view (D) of (C). 同第１実施例の作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows the operation of the 1st Example. 同第２実施例の作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows the operation of the 2nd Example. 同第１実施例の偏平チューブ３の積層体によりコア４を構成したＥＧＲクーラ１０の断面平面図であって、偏平チューブ３の平面に沿うもの。It is a cross-sectional plan view of the EGR cooler 10 in which the core 4 is formed by the laminated body of the flat tube 3 of the first embodiment, and is along the plane of the flat tube 3.

次に、図面に基づき本発明の各実施の形態につき説明する。 Next, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図５は本発明のＥＧＲクーラ１０の縦断面図であって、偏平チューブ３の平面に沿うものである。このＥＧＲクーラ１０は、偏平チューブ３の積層体によりコア４を構成し、そのコア４の外周にケーシング５を被嵌すると共に、そのケーシング５と一体に、入口タンク１６及び出口タンク１７をコア４の両端部に配置したものである。
そのコア４を構成する偏平チューブ３は、図１に示す如く、夫々溝型に形成された一対の溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂを対向させ、その両縁部を嵌着したものである。 FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the EGR cooler 10 of the present invention, which is along the plane of the flat tube 3. The EGR cooler 10 constitutes a core 4 by a laminated body of flat tubes 3, a casing 5 is fitted on the outer periphery of the core 4, and an inlet tank 16 and an outlet tank 17 are integrally formed with the casing 5. It is placed at both ends of.
As shown in FIG. 1, the flat tube 3 constituting the core 4 is formed by facing a pair of groove-shaped plates 3a and groove-shaped plates 3b formed in a groove shape, respectively, and fitting both edges thereof. ..

各溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂは、排気ガス１の流通方向である図１においてＸ方向の両端に厚み方向へ膨出部２が突設されたものである。この例では、図１（Ｃ）に示す如く、上側の溝型プレート３ａの両縁部が下側の溝型プレート３ｂの端部に設けられた段付き部に嵌着されている。また、膨出部２を除く、溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂの外面側にはディンプル９が突設されている。さらに、溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂの膨出部２の幅方向（Ｙ方向）中央位置には、熱応力吸収部７が凹陥されている。
このようにしてなる溝型プレート３ａ，溝型プレート３ｂには、その排気ガス１の流通方向に整合する長さのインナーフィン８が挿入されている。 Each of the grooved plates 3a and 3b has bulging portions 2 projecting in the thickness direction at both ends in the X direction in FIG. 1 which is the flow direction of the exhaust gas 1. In this example, as shown in FIG. 1C, both edges of the upper grooved plate 3a are fitted to stepped portions provided at the ends of the lower grooved plate 3b. Further, dimples 9 are projected on the outer surface side of the grooved plate 3a and the grooved plate 3b except for the bulging portion 2. Further, the heat stress absorbing portion 7 is recessed at the center position in the width direction (Y direction) of the bulging portion 2 of the grooved plate 3a and the grooved plate 3b.
An inner fin 8 having a length matching the flow direction of the exhaust gas 1 is inserted into the grooved plate 3a and the grooved plate 3b thus formed.

偏平チューブ３は、図１（Ｃ）（Ｄ）に示す如く、その膨出部２で互いに積層されてコアを構成する。そのコア４の外周には、図５に示す如く、ケーシング５が被嵌されると共に、その両端に、排気ガスの一対の入口タンク１６，出口タンク１７が配置される。同図において、排気ガス１が流入する入口１１にはフランジが設けられ、出口タンク１７には出口１２が形成されている。
このように組み立てられたＥＧＲクーラ１０は、炉内で一体的にろう付される。
なお、偏平チューブ３とインナーフィン８とは互いにろう付することができる。さらには、偏平チューブ３とインナーフィン８とは部分的にろう付し、インナーフィン８の先端部と膨出部２とはろう付せずに両者間の相対移動が可能なようにすることもできる。 As shown in FIGS. 1 (C) and 1 (D), the flat tubes 3 are laminated with each other at the bulging portions 2 to form a core. As shown in FIG. 5, a casing 5 is fitted on the outer periphery of the core 4, and a pair of exhaust gas inlet tanks 16 and outlet tanks 17 are arranged at both ends thereof. In the figure, a flange is provided at the inlet 11 into which the exhaust gas 1 flows in, and an outlet 12 is formed at the outlet tank 17.
The EGR cooler 10 thus assembled is brazed integrally in the furnace.
The flat tube 3 and the inner fin 8 can be brazed to each other. Further, the flat tube 3 and the inner fin 8 may be partially brazed so that the tip portion of the inner fin 8 and the bulging portion 2 can move relative to each other without brazing. can.

熱応力吸収部７は、図１及び図３に示す如く、膨出部２の高さだけ凹陥させたものであうる。この例では、図５に示す如く、排気ガス１の流入側のみに熱応力吸収部７が形成されている。それは、入口側が出口側よりガス温度が高温だからである。その偏平チューブ３の排気ガス１の流入側においては、高温の排気ガス１により膨出部２が特に高温となり熱応力が生じる。すると、熱応力吸収部７の立ち上がり縁部が変形し、その応力を吸収する。それにより、各偏平チューブ３のろう付部の劣化及び亀裂を防止する。 As shown in FIGS. 1 and 3, the thermal stress absorbing portion 7 may be recessed by the height of the bulging portion 2. In this example, as shown in FIG. 5, the thermal stress absorbing portion 7 is formed only on the inflow side of the exhaust gas 1. This is because the gas temperature on the inlet side is higher than that on the outlet side. On the inflow side of the exhaust gas 1 of the flat tube 3, the bulging portion 2 becomes particularly hot due to the high temperature exhaust gas 1, and thermal stress is generated. Then, the rising edge portion of the thermal stress absorbing portion 7 is deformed and absorbs the stress. Thereby, deterioration and cracking of the brazed portion of each flat tube 3 are prevented.

〔作用〕
図５において、左端の入口１１から流入する高温の排気ガス１は、コア４を構成する各偏平チューブ３の膨出部２から流入する。また、冷却水６は右端の入口パイプ１３からマニホールド１５を介して各偏平チューブ３の外面側に供給され、排気ガス１に対して対向流となってマニホールド１５から出口パイプ１４を介して外部に流出する。そして、排気ガス１と冷却水６との間に熱交換が行われる。 [Action]
In FIG. 5, the high-temperature exhaust gas 1 flowing in from the leftmost inlet 11 flows in from the bulging portion 2 of each flat tube 3 constituting the core 4. Further, the cooling water 6 is supplied from the inlet pipe 13 at the right end to the outer surface side of each flat tube 3 via the manifold 15, and becomes a countercurrent flow to the exhaust gas 1 from the manifold 15 to the outside via the outlet pipe 14. leak. Then, heat exchange is performed between the exhaust gas 1 and the cooling water 6.

このとき、排気ガス１の流入側である各偏平チューブ３の膨出部２は、高温の排気ガス１により熱応力が生じ、膨出部２を幅方向に膨張しようとする。すると熱応力吸収部７に図３に示す如く、熱歪みが生じ、実線の状態から鎖線の状態に変形する。それにより、各偏平チューブ３の膨出部２に加わる歪みを吸収し、特に、偏平チューブ３の膨出部２に生じる歪みを逃がして、その劣化及び各偏平チューブ３どうしのろう付部の亀裂を防止することができる。 At this time, the bulging portion 2 of each flat tube 3 on the inflow side of the exhaust gas 1 is subjected to thermal stress due to the high temperature exhaust gas 1 and tends to expand the bulging portion 2 in the width direction. Then, as shown in FIG. 3, thermal strain is generated in the thermal stress absorbing portion 7, and the state of the solid line is deformed to the state of the chain line. As a result, the strain applied to the bulging portion 2 of each flat tube 3 is absorbed, and in particular, the strain generated in the bulging portion 2 of the flat tube 3 is released, and the deterioration thereof and the cracking of the brazed portion between the flat tubes 3 are released. Can be prevented.

次に、図２は本発明の第２実施例であり、この例が図１のそれと異なる点は、膨出部２の長手方向に互いに離間して、複数の熱応力吸収部７が厚み方向の内面側に形成されていることである。さらには、そのインナーフィン８の先端が熱応力吸収部７から離反していることである。
このように複数の熱応力吸収部７を膨出部２に設けることにより、熱応力をより効果的に吸収することができる。
図４は熱応力吸収部７に熱応力が生じたとき、その変形状態を示す説明図である。
即ち、実線の状態から鎖線の状態に変化し熱応力を吸収するものである。 Next, FIG. 2 is a second embodiment of the present invention, and the difference between this example and that of FIG. 1 is that the bulging portions 2 are separated from each other in the longitudinal direction, and the plurality of thermal stress absorbing portions 7 are separated from each other in the thickness direction. It is formed on the inner surface side of. Further, the tip of the inner fin 8 is separated from the heat stress absorbing portion 7.
By providing the plurality of thermal stress absorbing portions 7 in the bulging portion 2 in this way, the thermal stress can be absorbed more effectively.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a deformed state when thermal stress is generated in the thermal stress absorbing portion 7.
That is, it changes from the state of the solid line to the state of the chain line and absorbs the thermal stress.

１排気ガス
２膨出部
３偏平チューブ
３ａ溝型プレート
３ｂ溝型プレート
４コア
５ケーシング
６冷却水
７熱応力吸収部 1 Exhaust gas 2 Swelling part 3 Flat tube 3a Groove type plate 3b Groove type plate 4 Core 5 Casing 6 Cooling water 7 Thermal stress absorption part

８インナーフィン
９ディンプル
１０ＥＧＲクーラ
１１入口
１２出口
１３入口パイプ
１４出口パイプ
１５マニホールド
１６入口タンク
１７出口タンク

8 Inner fin 9 Dimple 10 EGR cooler 11 Inlet 12 Outlet 13 Inlet pipe 14 Outlet pipe 15 Manifold 16 Inlet tank 17 Outlet tank

Claims

A plurality of flat tubes (3) having bulging portions (2) formed in the thickness direction are formed at both ends of the exhaust gas (1) in the flow direction, and each flat tube (3) has the bulging. The core (4) is formed by laminating each other in the thickness direction at the portion (2), the casing (5) is fitted on the outer periphery of the core (4), and the exhaust gas (1) is guided into the flat tube (3). In the EGR cooler in which the cooling water (6) is introduced to the outer surface side of the flat tube (3) via the casing (5).
On the inlet side of the exhaust gas (1), the bulging portion is partially recessed in the thickness direction of the flat tube (3) toward the inner surface side of the bulging portion (2) of each flat tube (3). A thermal stress absorbing portion (7) that can be deformed in the width direction of (2) is provided .
An EGR cooler in which the thermal stress absorbing portion (7) is formed at the opening end on the inlet side of the bulging portion (2).

Claimed to have a plurality of thermal stress absorbing portions (7) on the inner surface side of the bulging portion (2) of each of the flat tubes (3), which are spaced apart in the width direction of the tube and intermittently recessed in the thickness direction. The EGR cooler according to 1.

The EGR cooler according to claim 1 or 2, wherein the inner fin (8) is inserted into the flat tube (3) so that the tip of the inner fin (8) reaches the thermal stress absorbing portion (7). ..