JPH11241891A

JPH11241891A - 内燃機関のｅｇｒガスクーラ

Info

Publication number: JPH11241891A
Application number: JP10043027A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Sato; 利昭佐藤
Original assignee: Tennex Corp
Current assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 1999-09-07
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: JP4009001B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱交換効率向上のために筒状のボディ内に配
置される仕切板８をボディに確実にロー付けし、接合強
度を高める。【解決手段】クーラエレメントは、筒状をなすボディ
と、ボディの両端をそれぞれ閉塞する端板と、両端がそ
れぞれ端板に接続された４本の熱交換チューブ７と、ボ
ディ内にＵターン形状の冷却水流路を構成するように配
設された仕切板８、とから構成されており、予めロー付
けにより一体化される。仕切板８は、両側縁の取付片８
ａがボディ内壁面にロー付けされるが、取付片８ａの当
接面に、浅い凹部２１が複数形成されており、ここにロ
ー材が塗布される。凹部２１により、仕切板８をボディ
に挿入する際にロー材が脱落しない。加熱されたロー材
は凹部２１の周囲に流れ出て、堅固にロー付けする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の排気
還流装置において、ＥＧＲガス（還流排気ガス）を冷却
水によって冷却するＥＧＲガスクーラに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出される窒素酸化物を抑
制するために、内燃機関から排出された排気ガスの一部
を、吸気系に還流するようにした排気還流装置が従来か
ら広く用いられている。この排気還流装置においては、
一般に、排気系から取り出した高温の排気ガスを、特に
冷却することなく、そのまま吸気系へ導入する構成とな
っているが、排気系から取り出された排気ガスは非常に
高温であり、ガスそのものが膨張しているため、十分な
量のＥＧＲガスを導入しようとすると、内燃機関の体積
効率が低下し、出力の低下や燃費の悪化を招来する。

【０００３】そこで、ＥＧＲガスを冷却水の循環によっ
て冷却するＥＧＲガスクーラが提案されており、一部で
実用に供されている。

【０００４】図７は、多管式の構造を採用した従来のＥ
ＧＲガスクーラの一構成例を示すもので、筒状のボディ
３１の内部に、側面の冷却水入口３２および冷却水出口
３３を介して冷却水が通流するようになっており、かつ
このボディ３１内に、複数本の熱交換チューブ３４が配
設されている。各熱交換チューブ３４は、ボディ３１の
両端をそれぞれ閉塞する一対の端板３５に端部が接続さ
れており、かつこれらの熱交換チューブ３４の内部に排
気ガスを導入するために、上記ボディ３１の両端に、そ
れぞれガス入口およびガス出口となるキャップ状部材３
６が固定されている。従って、ＥＧＲガスとなる排気ガ
スは、複数本の熱交換チューブ３４内を並列に流れ、そ
の周囲を囲む冷却水によって冷却されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のＥＧＲガスクー
ラでは、ボディ３１の両端に冷却水入口３２と冷却水出
口３３とが配置され、該ボディ３１内を一端から他端へ
と冷却水が流れるのであるが、このように冷却水の流れ
る距離が短いと、熱交換効率の上からは好ましくない。
そこで、ボディ３１内に、該ボディ３１内の一端部を残
した形で熱交換チューブ３４と平行に仕切板を設け、ボ
ディ３１内に、一端で折り返されるＵターン状の流路を
構成することが提案されている。

【０００６】しかしながら、このＥＧＲガスクーラのよ
うな熱交換器は、一般には、ロー付け、特に炉内で全体
を加熱して各部を同時にロー付けする炉内ロー付けの手
法によって製造されるので、仕切板をボディ３１内に一
端から挿入する形で配置し、かつボディ３１内壁面に確
実にロー付けすることは、非常に困難であり、仕切板の
取付強度が低い製品が出現したりし易い。特に、仕切板
の接合面に予めロー材を塗布したとしても、ボディ３１
内に挿入する作業の際にロー材が脱落しやすい。また、
ボディ３１内に仕切板を配置した後に接合箇所にロー材
を配置する方法では、ボディ３１が細長い筒状であるこ
とから作業性が悪く、かつ接合面に広くロー材が行きわ
たらないので、接合強度が低い。

【０００７】また、上記のような多管式のＥＧＲガスク
ーラにおいては、内燃機関の振動によって熱交換チュー
ブ３４同士が干渉し、異音が生じたり、熱交換チューブ
３４の摩耗が発生する、という問題もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、内
部に冷却水を通流させるように側面に冷却水入口および
冷却水出口が設けられた筒状のボディと、このボディの
両端をそれぞれ閉塞する端板と、上記ボディ内に配設さ
れ、かつ両端がそれぞれ上記端板の取付孔に接続される
とともに、内部に排気ガスが通流する複数の熱交換チュ
ーブと、上記ボディ内に上記熱交換チューブと平行に配
置され、かつ該ボディ内に上記冷却水入口から上記冷却
水出口に連続した冷却水流路を構成する一つあるいは複
数の仕切板と、を備え、上記仕切板が、ロー付けにより
ボディ内に固定されてなる内燃機関のＥＧＲガスクーラ
において、上記仕切板は、両側縁に、略Ｌ字形に折曲し
た取付片を有し、かつ各取付片のボディ内壁面との当接
面に、ロー材を塗布するための浅い凹部が形成されてい
ることを特徴としている。上記凹部は、例えば請求項２
のように、取付片にプレスしたエンボスからなる。

【０００９】すなわち、この発明では、ボディ内壁面に
仕切板がロー付けされ、ボディ内を平行な複数（実際に
は端部で１本に連続したものとなる）の流路に区画して
いる。ここで、ボディ内壁面に接合される仕切板の取付
片には、浅い凹部が形成され、ここにロー材が塗布され
るので、ボディ内に仕切板を組みつける際に接合面がボ
ディ内壁面に摺接したとしても、ロー材が脱落してしま
うことがなく、凹部内に確実に保持される。そして、こ
の凹部内のロー材は、加熱された際に凹部周囲に流れ出
るため、ロー材を介して面同士が広く接合される。な
お、一般には、このロー付けは炉内ロー付けによって行
われるので、端板や熱交換チューブも同時にロー付けさ
れる場合が多い。

【００１０】この請求項１の発明をさらに具体化した請
求項３の発明では、上記凹部は、上記仕切板の長手方向
に沿って細長く形成されており、かつ個々に独立した複
数の凹部が間隔をもって並べられている。このように凹
部を仕切板の全長に連続させずに間欠的に設けることに
よって、それぞれの凹部内のロー材が加熱時に各凹部の
周囲に流れ出て、その部分を堅固にロー付けするので、
接合強度が非常に高くなる。

【００１１】また請求項４の発明では、このように堅固
に固定される仕切板を利用して熱交換チューブが支持さ
れる。すなわち、上記仕切板は、長手方向中間部に、熱
交換チューブの軸方向と交差する方向に沿ったチューブ
支持片を有し、このチューブ支持片に熱交換チューブの
中間部が固定支持されていることを特徴としている。

【００１２】これをさらに具体化した請求項５の発明で
は、上記チューブ支持片は、熱交換チューブの径に対応
した略半円形の切欠部を有し、この切欠部に熱交換チュ
ーブが圧入されるとともに、ロー付けされている。

【００１３】このように熱交換チューブの中間部を支持
することにより、各熱交換チューブの振動が抑制され、
互いの干渉が回避される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を説明する。

【００１５】図１は、この発明に係るＥＧＲガスクーラ
１の全体的構成を示す断面図、図２はその横断面図であ
り、図３は、その要部を示す分解斜視図である。

【００１６】このＥＧＲガスクーラ１は、予めロー付け
により一体化される中央のクーラエレメント２と、この
クーラエレメント２の入口側および出口側の端部にそれ
ぞれ溶接される一対のキャップ状部材３，３と、に大別
される。

【００１７】上記クーラエレメント２は、断面略正方形
の筒状をなすボディ５と、このボディ５の両端をそれぞ
れ閉塞する一対の端板６，６と、上記ボディ５内に収容
され、かつ両端がそれぞれ端板６に接続された４本の熱
交換チューブ７と、ボディ５内にＵターン形状の冷却水
流路を構成するように配設された仕切板８、とから大略
構成されている。

【００１８】上記ボディ５は、例えば０．８ｍｍ程度の
肉厚のステンレス製のものであり、その側面の互いに対
向する位置に、冷却水入口１１および冷却水出口１２が
設けられている。これらの冷却水入口１１および冷却水
出口１２には、それぞれ冷却水用配管を接続するための
コネクタ１３が、やはりロー付けにより固定されてい
る。なお、上記冷却水入口１１および冷却水出口１２
は、ＥＧＲガスの入口側となるボディ５の一端部に片寄
った位置に形成されている。

【００１９】上記端板６は、ボディ５よりも厚肉の例え
ば１．５ｍｍ程度の肉厚のステンレス板からなり、その
４カ所に予め円形の取付孔９が開口形成されているとと
もに、外周部が筒状に折り曲げられており、この筒状部
が上記ボディ５の端部の外周に嵌合し、この嵌合部でロ
ー付けされている。なお、後述する溶接のために、上記
筒状のさらに先端側部分が、外周側へ折曲されている。

【００２０】熱交換チューブ７は、やはりステンレス製
のものであり、非常に薄い例えば０．３ｍｍ程度の肉厚
に構成されており、かつ表面積の増大のために、蛇腹状
ないしはスパイラル状に凹凸を設けた形状をなしてい
る。この熱交換チューブ７の両端は、端板６の取付孔９
を貫通し、かつ外側からかしめられているとともに、取
付孔９開口縁に対しロー付けされている。

【００２１】ボディ５内には、図２に示すように４本の
熱交換チューブ７が配置されているが、ボディ５内の空
間をそれぞれ熱交換チューブ７が２本づつ収容される２
つの流路１４ａ，１４ｂに仕切るように、ボディ５中央
部に熱交換チューブ７と平行に仕切板８が配設されてい
る。この仕切板８は、両側縁がそれぞれ取付片８ａとし
てＬ字形に折り曲げられており、この取付片８ａでもっ
て、ボディ５内壁面にロー付けされている。また、この
仕切板８は、ボディ５の全長よりも短く、かつＥＧＲガ
スの入口側となる一方の端板６に一端が当接した状態に
配置されている。換言すれば、ボディ５のＥＧＲガス出
口側においては、仕切板８が存在せず、ボディ５内の２
つの流路１４ａ，１４ｂが一体に連通している。これに
より、ボディ５内には、冷却水入口１１から冷却水出口
１２へと向かうＵターン形状に連続した冷却水流路が構
成されている。

【００２２】上記のように構成されるクーラエレメント
２は、前述したように、ロー付けによって一体化されて
いる。このロー付けには、例えば、ニッケルロー付けが
用いられ、かつ各部材を治具により組み付けた状態とし
て炉内で加熱する、いわゆる炉内ロー付けによって組み
立てられている。

【００２３】これに対し、キャップ状部材３は、車種等
に応じて種々の構成のものが必要であるので、ロー付け
により一体化されたクーラエレメント２に、後工程でも
って溶接されている。このキャップ状部材３は、ボディ
５の端部を覆う角錐状をなし、中心部にガス入口もしく
はガス出口となる単一の開口部１５を備えている。そし
て、開口部側に設けられた筒状部が上記端板６の筒状部
の外周に嵌合し、かつ、外周側へ折曲された先端縁が端
板６先端縁と互いに溶接されている。なお、入口側のキ
ャップ状部材３には、フランジ１６が予め溶接されてお
り、また出口側のキャップ状部材３には、排気管１７が
予め溶接されている。

【００２４】図３は、上記仕切板８の詳細を示してい
る。この仕切板８は、熱交換チューブ７の軸方向に沿っ
て細長い長方形状をなし、かつ両側縁が取付片８ａとし
て同一方向に折曲されている。そして、この取付片８ａ
がボディ５内壁面にロー付けてされるのであるが、この
取付片８ａの当接面には、ロー材を保持するために、細
長い長円形をなす浅い凹部２１が複数個形成されてい
る。この凹部２１は、例えば、取付片８ａにプレスした
エンボスからなり、かつ複数個の細長い凹部２１が適宜
な間隔をもって一列に並ぶように形成されている。ロー
付けの際には、この凹部２１内に斜線を施して示すよう
にロー材が塗布され、炉内ロー付けが行われる。なお、
このボディ５に対するロー付けの際に仕切板８の位置を
位置決めするために、図２に示すように、ボディ５の複
数箇所に突起２２が設けられている。

【００２５】また、この仕切板８には、熱交換チューブ
７の軸方向と直交する方向に沿ったチューブ支持片２３
が、長手方向の中間部２カ所に設けられている。この実
施例では、チューブ支持片２３は、仕切板８とは別の金
属板からなり、かつＬ字状に折り曲げた底辺部分を予め
仕切板８に溶接してある。また、このチューブ支持片２
３には、熱交換チューブ７の外径に等しい径の略半円形
の切欠部２４が一対設けられており、ここに、各熱交換
チューブ７が圧入されるとともに、ロー付けされてい
る。なお、チューブ支持片２３は、仕切板８の両面にそ
れぞれ配置されている。

【００２６】このような実施例の構成によれば、仕切板
８と４本の熱交換チューブ７とが圧入により仮組み立て
された後に、ボディ５内に挿入され、かつその両端に端
板６が配置されて、クーラエレメント２として炉内で一
体にロー付けされる。ここで、仕切板８は、取付片８ａ
の凹部２１にロー材を塗布した状態でボディ５内に軸方
向に挿入されることになるが、ロー材は凹部２１内に保
持されるので、ボディ５内壁面との摺接によって脱落し
てしまうことがない。そして、この凹部２１内のロー材
は、加熱された際に、凹部２１周囲に流れ出て、取付片
８ａとボディ５内壁面とを堅固にロー付けする。特に、
凹部２１が適宜な間隔をもって独立しているので、隣接
する凹部２１の間の平面が、凹部２１から流れてきたロ
ー材によってボディ５内壁面に堅固に接合し、非常に高
い接合強度が得られる。

【００２７】また、組立状態においては、熱交換チュー
ブ７の中間部が仕切板８によって固定支持されるため、
内燃機関の振動による熱交換チューブ７同士の干渉が回
避され、異音の発生や摩耗の発生が防止される。

【００２８】次に、図４は、仕切板８の異なる実施例を
示している。図示するように、この実施例においては、
チューブ支持片２３が仕切板８から切り起こされてい
る。すなわち、矩形の３辺に沿って仕切板８にスリット
を設け、かつ９０°折り曲げることによって、仕切板８
と一体にチューブ支持片２３が設けられている。なお、
このチューブ支持片２３には、やはり略半円形の切欠部
２４が形成されている。この実施例においては、チュー
ブ支持片２３を切り起こすことに伴い、冷却水流路を短
絡させる開口部が仕切板８に生じてしまうものの、前述
した実施例に比較して、構成が非常に簡素化できる利点
がある。

【００２９】また、図５は、仕切板８のさらに異なる実
施例を示している。この実施例においては、仕切板８の
両面に、断面略コ字状をなす補助プレート２５が溶接等
により固着されており、この補助プレート２５からチュ
ーブ支持片２３が切り起こされている。つまり、上記補
助プレート２５は、一対の熱交換チューブ７の間に位置
し、かつ両側に切り起こされたチューブ支持片２３によ
って各熱交換チューブ７をそれぞれ支持している。な
お、補助プレート２５の外周側の側縁の取付片２５ａ
は、ボディ５内壁面にロー付けされるようになってお
り、ここには、仕切板８の取付片８ａと同様に、ロー材
を塗布するための凹部２１が形成されている。

【００３０】上記各実施例では、ボディ５内に１枚の仕
切板８を有し、ボディ５内を、Ｕターン形状に１本に連
続する２つの流路１４ａ，１４ｂに区画した例を説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに
多数の仕切板８を設け、順次折り返された複数の流路に
区画するようにしたものにも、同様に適用することがで
きる。

【００３１】図６は、一例として、ボディ５に２枚の仕
切板８を設け、ボディ５内を３つの流路１４ａ，１４
ｂ，１４ｃに区画した構成を示している。この実施例で
は、仕切板８で仕切られたそれぞれの部分に各一対の熱
交換チューブ７が収容されているが、一方の仕切板８の
両面にそれぞれチューブ支持片２３が設けられ、他方の
仕切板８には、一方の面のみにチューブ支持片２３が設
けられている。なお、このように３つの流路１４ａ，１
４ｂ，１４ｃとする場合には、ボディ５の一端に冷却水
入口１１が、他端に冷却水出口１２がそれぞれ配置さ
れ、ボディ５内で３つの流路１４ａ，１４ｂ，１４ｃが
略Ｚ字形に連続した形となる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関のＥＧＲガスクーラによれば、ロー付け
の際にボディ内に挿入される仕切板にロー材保持用の浅
い凹部を設けたので、ロー材が脱落してしまうことがな
く、仕切板とボディとを堅固にロー付けすることができ
る。従って、ボディ内に端部で折り返した形の長く連続
した冷却水流路を構成することができ、熱交換効率の向
上が図れる。

【００３３】また、請求項４および請求項５の発明によ
れば、この仕切板を利用して熱交換チューブの中間部が
支持され、内燃機関の振動による熱交換チューブ同士の
干渉や摩耗を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るＥＧＲガスクーラの全体的構成
を示す断面図。

【図２】このＥＧＲガスクーラの横断面図。

【図３】要部の分解斜視図。

【図４】異なる実施例を示す要部の分解斜視図。

【図５】さらに異なる実施例を示す要部の分解斜視図。

【図６】ボディ内に２枚の仕切板を有する実施例を示す
横断面図。

【図７】従来のＥＧＲガスクーラの一例を示す断面図。

【符号の説明】

１…ＥＧＲガスクーラ２…クーラエレメント３…キャップ状部材５…ボディ６…端板７…熱交換チューブ８…仕切板２１…凹部２３…チューブ支持片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に冷却水を通流させるように側面に
冷却水入口および冷却水出口が設けられた筒状のボディ
と、このボディの両端をそれぞれ閉塞する端板と、上記
ボディ内に配設され、かつ両端がそれぞれ上記端板の取
付孔に接続されるとともに、内部に排気ガスが通流する
複数の熱交換チューブと、上記ボディ内に上記熱交換チ
ューブと平行に配置され、かつ該ボディ内に上記冷却水
入口から上記冷却水出口に連続した冷却水流路を構成す
る一つあるいは複数の仕切板と、を備え、上記仕切板
が、ロー付けによりボディ内に固定されてなる内燃機関
のＥＧＲガスクーラにおいて、上記仕切板は、両側縁に、略Ｌ字形に折曲した取付片を
有し、かつ各取付片のボディ内壁面との当接面に、ロー
材を塗布するための浅い凹部が形成されていることを特
徴とする内燃機関のＥＧＲガスクーラ。
【請求項２】上記凹部は、上記取付片にプレスしたエ
ンボスからなることを特徴とする請求項１記載の内燃機
関のＥＧＲガスクーラ。
【請求項３】上記凹部は、上記仕切板の長手方向に沿
って細長く形成されており、かつ個々に独立した複数の
凹部が間隔をもって並べられていることを特徴とする請
求項１または２に記載の内燃機関のＥＧＲガスクーラ。
【請求項４】上記仕切板は、長手方向中間部に、熱交
換チューブの軸方向と交差する方向に沿ったチューブ支
持片を有し、このチューブ支持片に熱交換チューブの中
間部が固定支持されていることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲガスクーラ。
【請求項５】上記チューブ支持片は、熱交換チューブ
の径に対応した略半円形の切欠部を有し、この切欠部に
熱交換チューブが圧入されるとともに、ロー付けされて
いることを特徴とする請求項４記載の内燃機関のＥＧＲ
ガスクーラ。