JPH09310991A - Egrガス冷却装置 - Google Patents

Egrガス冷却装置

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JPH09310991A
JPH09310991A JP8148745A JP14874596A JPH09310991A JP H09310991 A JPH09310991 A JP H09310991A JP 8148745 A JP8148745 A JP 8148745A JP 14874596 A JP14874596 A JP 14874596A JP H09310991 A JPH09310991 A JP H09310991A
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JP
Japan
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heat transfer
egr gas
tube
peripheral surface
cooling device
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JP8148745A
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Inventor
Kazuyoshi Takigawa
一儀 滝川
Seishi Iemoto
晴司 家本
Yuji Miyauchi
祐治 宮内
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Original Assignee
Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32Liquid-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 EGRガスの熱を伝熱管に効果的に移行させ
て、熱交換を効果的に実施せしめるとともに、長手方向
の熱変形に追随して耐久性を向上し、さらに伝熱管の内
周面に煤やスケール等の付着、成長を抑止し得るEGR
ガス冷却装置を提供する。 【解決手段】 胴管内壁の両端部付近に固定されたチュ
ーブシートに複数の伝熱管が固着配列され、さらに前記
胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、また
該端部キャップにはEGRガスの流入口と流出口が設け
られた多管式のEGRガス冷却装置において、前記複数
の伝熱管は、巻き方向を一方向とした螺旋状に形成され
た連続した波形面を少なくとも内周面に形成されて構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの冷却
液、カーエアコン用冷媒または冷却風などによってEG
Rガスを冷却する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】排気ガスの一部を排気系から取り出し
て、再びエンジンの吸気系に戻し、混合気に加える方法
は、EGR(Exhaust Gas Recircu
lation:排気再循環)と称される。EGRはNO
xの発生抑制、ポンプ損失の低減、燃焼ガスの温度低下
に伴う冷却液への放熱損失の低減、作動ガス量・組成の
変化による比熱比の増大と、これに伴うサイクル効率の
向上等、多くの効果があるところから、エンジンの熱効
率を改善するには有効な方法とされている。
【0003】しかるに、EGRガスの温度が高くなる
と、その熱作用によりEGRバルブ等の耐久性は劣化
し、早期破損を招く場合があったり、その防止のために
水冷構造にする必要があることなどが認識されている。
このような事態を避けるため、エンジンの冷却液などに
よってEGRガスを冷却する装置が提案され、この装置
としては、一般に、胴管内壁の両端部付近に固定された
好ましくは板金製のチューブシートに複数の伝熱管が固
着配列され、さらに前記胴管の両端部の外側には端部キ
ャップが固着され、また前記端部キャップにはEGRガ
スの流入口と流出口が設けられた多管式のEGRガス冷
却装置が利用されている。
【0004】この場合に利用されている多管式のEGR
ガス冷却装置は、図1にその構成例を示すように、胴管
31内部において、複数の伝熱管32の両端部が板金製
のチューブシート33にろう付けまたは溶接により固定
され、一方該チューブシート33はその外周部を胴管3
1の内壁34にろう付けまたは溶接により固着して配列
され、前記胴管31の一方の端部にはEGRガスの流入
口35が設けられた端部キャップ36aが固着され、ま
た他方の端部にはEGRガスの流出口37が設けられた
端部キャップ36bが固着された構成を有する。なお、
上記の説明では一方の端部キャップ36aには流入口3
5が、また他方の端部キャップ36bには流出口37
が、夫々に設けられた多管式のEGRガス冷却装置を示
したが、伝熱管32をほぼU字状に弯曲させて一方の端
部キャップに流入口と流出口とを設けた従来公知の形式
の多管式のEGRガス冷却装置も同様に利用できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
EGRガス冷却装置で使用されている前記複数の伝熱管
32は、図5に示した通り伝熱管32の長さ方向全長に
亘って、その内周面が平滑で、かつ直径方向の断面形状
が何れの箇所でも単純な円形をなす円筒直管として構成
されているため、EGRガスが伝熱管32内を極めて円
滑に流される結果、EGRガスの伝熱管32内の滞留時
間は短く、EGRガスから伝熱管32への熱伝達が充分
になされぬうちに、EGRガスが冷却装置から流出し、
したがってEGRガスの冷却効率は低くならざるを得
ず、さらに伝熱管32が熱変形を受けて熱応力が発生し
長期に亘り安定した使用を期待できなかった。
【0006】また、上記EGRガス冷却装置においてE
GRガスを冷却する際には、複数の伝熱管32の内周面
にはEGRガス内に混入する煤やスケール等が付着し、
成長してこの付着物により熱交換を阻害したり、振動や
衝撃により前記付着物の塊が伝熱管32の内周面から突
然剥離してこれが混合気としてエンジン内部に導入され
て、エンジントラブルを発生する可能性があった。
【0007】本発明は上記の難点を改善して、EGRガ
スの熱を効率的に伝熱管へ移行させて、熱交換を効果的
に実施せしめるとともに、長手方向の熱変形に追随して
耐久性を向上し、さらに伝熱管の内周面に対する煤やス
ケール等の付着、成長を抑止し得るEGRガス冷却装置
を提供することを課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意、研
究開発を重ねた結果、EGRガスより熱を伝達する伝熱
管の内周面形状を特定することにより上記課題を解決し
得ることを見出だし本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は胴管内壁の両端部付近に固定された板金製
のチューブシートに複数の伝熱管が固着配列され、さら
に前記胴管の両端部の外側には端部キャップが固着さ
れ、また該端部キャップにはEGRガスの流入口と流出
口が設けられた多管式のEGRガス冷却装置において、
前記複数の伝熱管は、巻き方向を一方向とした螺旋状に
形成された連続した波形面を少なくとも内周面に有する
よう構成されてなるEGRガス冷却装置を特徴とするも
のであり、連続した波形面のない部分を少なくとも外周
面に間隔をおいて設けることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者等は、胴管内壁の両端部
付近に固定された好ましくは板金製のチューブシートに
複数の伝熱管が固着配列され、さらに前記胴管の両端部
の外側には端部キャップが固着され、また該端部キャッ
プにはEGRガスの流入口と流出口が設けられた多管式
のEGRガス冷却装置において、EGRガスより熱を伝
達する伝熱管の断面形状を特定することによって、EG
Rガスの熱交換効率を上昇させ得ることを見出だしたも
のであって、結果として、巻き方向を一方向とした螺旋
状に形成された連続した波形面を少なくとも内周面に有
するようにして構成された複数の伝熱管を胴管内部に装
着してなるEGRガス冷却装置を要旨とするものであ
る。
【0010】次に本発明を添付図面を参照しながら以下
に詳述すると、図1は本発明の一実施例の一部破断平面
図、図2は本発明の一実施例を構成する伝熱管の長手方
向の部分断面図、図3は本発明の他の実施例を構成する
伝熱管の長手方向の部分断面図、図4は本発明のさらに
他の実施例を示す図3相当図である。
【0011】図1乃至図4に示されるように、本発明に
よる多管式のEGRガス冷却装置30は、胴管31内部
において、金属製で薄肉の複数の伝熱管32の両端部が
板金製のチューブシート33にろう付けまたは溶接によ
り固定され、一方該チューブシート33はその外周部を
胴管31の内壁34にろう付けまたは溶接により固着し
て配列され、前記胴管31の一方の端部にはEGRガス
の流入口35が設けられた端部キャップ36aが固着さ
れ、また他方の端部にはEGRガスの流出口37が設け
られた端部キャップ36bが固着された構成を有すると
ともに、前記胴管31には複数のバッフル板40が設け
られている。
【0012】また前記EGRガス冷却装置30を構成す
る伝熱管32は、巻き方向を一方向とした螺旋状に形成
された連続した波形面41を図2のように内周面42に
有するか、あるいは図3のように内周面42と外周面4
3に有するようにして構成されてなることを特徴とす
る。さらに図4のように内周面42と外周面43に形成
された連続した波形面41のない部分44を伝熱管32
の外周面或いは外周面と内周面に軸方向に間隔をおいて
設け、該部分44にバッフル板40を設けるよう構成す
ることもできる。
【0013】なお、図1に示す実施例の他に上記したよ
うな、伝熱管32をほぼU字状に弯曲させて一方の端部
キャップに流入口と流出口とを設けた従来公知の形式の
多管式のEGRガス冷却装置にも本発明に係る伝熱管3
2は同様に利用できる。
【0014】本発明では、EGRガス冷却装置30を構
成する伝熱管32が、巻き方向を一方向とした螺旋状に
形成された連続した波形面41を少なくとも内周面42
に有するようにして構成されていることにより、従来の
円筒直管の伝熱管内を通過する場合と異なって伝熱面積
が増加し、長手方向への熱変形に追随し易くなるととも
に、EGRガスは波形面41内を螺旋状に旋回しながら
進行して渦乱流効果が与えられる結果、EGRガスと金
属製の伝熱管32との間の接触時間が延長されかつ管壁
との相対速度が早くなるため、伝熱効率が改善される。
【0015】また、伝熱管32内を通過するEGRガス
が形成する渦乱流により、伝熱管32の内周面41には
圧力変動も生じ煤やスケール等の付着が防止され、また
仮に付着しても成長しないうちにはぎ取られるため付着
物の成長がなく、したがって成長した付着物の剥離によ
るエンジントラブルの発生も防止できる。
【0016】さらに外周面43に波形面を設けた場合
は、伝熱管32の外側を流れる冷却液等の流体が蛇行状
となるため熱交換機能は内周面のみならず外周面でも一
層効果的となる。
【0017】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、EGR
ガス冷却装置を構成する伝熱管の形状を特定することに
よって、EGRガス冷却装置の熱交換能を大幅に向上し
得るとともに、その内周面に煤やスケールの付着を防止
し、また仮に付着しても成長しないうちにはぎ取られる
ため付着物の成長がなく、したがって熱交換効率が改善
され、かつ成長した付着物が剥離してエンジン内に導入
されることによるエンジントラブルの発生も防止できる
とともに、伝熱管の長手方向の熱変形に追随し易くなる
ことにより熱応力の発生を防止して長期に亘り安定して
使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の一部破断平面図である。
【図2】本発明の一実施例を構成する伝熱管の長手方向
の部分断面図である。
【図3】本発明の他の実施例を構成する伝熱管の長手方
向の部分断面図である。
【図4】本発明のさらに他の実施例を示す図3相当図で
ある。
【図5】従来例のEGRガス冷却装置を構成する伝熱管
の長手方向の部分断面図である。
【符号の説明】
30 EGRガス冷却装置 31 胴管 32 伝熱管 33 チューブシート 34 内壁 35 流入口 36a 端部キャップ 36b 端部キャップ 37 流出口 40 バッフル板 41 波形面 42 内周面 43 外周面 44 部分

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 胴管内壁の両端部付近に固定されたチュ
    ーブシートに複数の伝熱管が固着配列され、さらに前記
    胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、また
    該端部キャップにはEGRガスの流入口と流出口が設け
    られた多管式のEGRガス冷却装置において、前記複数
    の伝熱管は、巻き方向を一方向とした螺旋状に形成され
    た連続した波形面を少なくとも内周面に形成されて構成
    されることを特徴とするEGRガス冷却装置。
  2. 【請求項2】 連続した波形面のない部分を少なくとも
    外周面に間隔をおいて設けたことを特徴とする請求項1
    記載のEGRガス冷却装置。
JP8148745A 1996-05-20 1996-05-20 Egrガス冷却装置 Pending JPH09310991A (ja)

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