WO2005008054A1

WO2005008054A1 - Ｅｇｒクーラ

Info

Publication number: WO2005008054A1
Application number: PCT/JP2004/009939
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Sugihara; Makoto Tsujita; Yoji Yamashita
Original assignee: Hino Motors, Ltd.; Sankyo Radiator Co., Ltd.
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2005-01-27
Also published as: CN1823221A; US20060231243A1; EP1683956A1; KR20060063884A; JP2005036739A

Abstract

　冷却水の澱みに起因したチューブの熱変形を招いたり、冷却水系の配管の複雑化や圧力損失の増大を招いたりすることなく、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。　チューブ３と、該チューブ３を包囲するシェル１とを備え、該シェル１の内部に冷却水を給排し且つ前記チューブ３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クーラに関し、前記シェル１内に複数の貫通孔１４を備えた中間支持板１３を配設し且つ互いに隣接するチューブ３の複数本を同じ貫通孔１４にまとめて貫通固定せしめ、前記中間支持板１３の同じ貫通孔１４に固定された各チューブ３の相互間に冷却水が自由に流通し得るよう冷却水通路１５を確保する。

Description

明細書

EGRクーラ

技術分野

[0001] 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。背景技術

[0002] 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力このような EGR装置では、ェ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。

[0003] 図 1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が固着されていて、該各プレート 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。

[0004] 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。

[0005] 更に、各プレート 2の反シェル 1側には、椀状に形成されたボンネット 6が前記各プレート 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力他方のボンネット 6の中央には排気ガス出口 8が夫々設けられており、ェンジンの排気ガス 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つている。

[0006] 尚、図中 5aは冷却水入口管 4に対しシェル 1の直径方向に対畤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。

[0007] 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つ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。

[0008] 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つて、耐久性が著しく損なわれてしまう結果となりかねない。

[0009] このようなチューブ 3の振動の問題を解決する手段としては、例えば、図 2に示す如ぐ各チューブ 3の上半分と下半分とを二つの半月板 11により途中で支えるようにした構造を採用し、該各半月板 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が考えられる。

[0010] また、これ以外にも、図 3に示す如ぐ全チューブ 3を貫通固定する円形の仕切板 1 2をシェル 1の軸長手方向中間部に固定し、各チューブ 3が自由に振動できる区間を長手方向に区分けして夫々のチューブ 3の固有振動数を高めることが考えられるが、このようにする場合には、シェル 1内の空間が仕切板 12によって区切られるため、分割された夫々の空間に対し冷却水入口管 4及び冷却水出口管 5を個別に装備する必要がある。

[0011] 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。

特許文献 1：特開 2002 - 327654号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0012] し力ながら、図 2の EGRクーラを採用した場合には、各半月板 11の設置により冷却水 9の流れが悪くなつて、図 2中に Xで示すような箇所で冷却水 9の澱みが生じ易くなり、この冷却水 9の澱みが生じた箇所で熱交換効率が悪くなつてチューブ 3が局部的に高温ィ匕し、この部分に熱変形が起こる虞れが生じるという問題があり、他方、図 3 の EGRクーラを採用した場合には、冷却水系の配管が複雑なものとなる上、圧力損失が増大して冷却水 9が流れ難くなるという問題があった。

[0013] 本発明は、上述の実情に鑑みて成されたもので、冷却水の澱みに起因したチューブの熱変形を招いたり、冷却水系の配管の複雑化や圧力損失の増大を招いたりすることなぐ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。

課題を解決するための手段

[0014] 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、前記シェル内に複数の貫通孔を備えた中間支持板を配設し且つ互いに隣接するチューブの複数本を同じ貫通孔にまとめて貫通固定せしめ、前記中間支持板の同じ貫通孔に固定された各チューブの相互間に冷却水が自由に流通し得るよう冷却水通路を確保したことを特徴とするものである

[0015] 而して、このようにすれば、各チューブの長手方向中途位置が中間支持板により支えられることになるので、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、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。

[0016] また、中間支持板の同じ貫通孔に固定された各チューブの相互間に確保した冷却水通路を通し冷却水が自由に流通するようにしてあるので、従来の半月板を設置した場合の如き冷却水の流れの悪化が防止され、これにより冷却水の澱みが生じ難くなって熱交換効率の低下やチューブの熱変形が未然に回避される。

[0017] 更に、従来の仕切板によりシェル内を分割した場合の如き冷却水系の複雑化を招かなくても済み、これにより圧力損失の増大も回避されるので、冷却水の流れの悪化が未然に防止される。

発明の効果

[0018] 本発明の EGRクーラによれば、冷却水の澱みに起因したチューブの熱変形を招いたり、冷却水系の配管の複雑化や圧力損失の増大を招いたりすることなぐチューブの振動の問題を解決することができるので、チューブの延長化を支障なく実現し得て排気ガスの冷却効果を高めることができ、し力も、各チューブの両端の固定部分等における疲労破壊を抑制することもできて耐久性の大幅な向上を図ることができるという優れた効果を奏し得る。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]従来の EGRクーラの一例を示す断面図である。

[図 2]従来の EGRクーラの別の例を示す断面図である。

[図 3]従来の EGRクーラの更に別の例を示す断面図である。

[図 4]本発明の一実施例を示す断面図である。

[図 5]図 4の V— V矢視の断面図である。

[図 6]本発明の別の実施例を示す断面図である。

[図 7]本発明の更に別の実施例を示す断面図である。

[図 8]本発明の更に別の実施例を示す断面図である。

符号の説明

[0020] 1 シ工ノレ

2 プレート

3 チューブ

9 冷却水

10 排気ガス

13 中間支持板

14 貫通孔

15 冷却水通路発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

[0022] 図 4及び図 5は本発明の一実施例を示すもので、図 1一図 3と同一部分については同一符号を付してある。

[0023] 本実施例の 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円形の中間支持板 13が配設されており、シェル 1の軸心を中心として同心の多重円筒状に配列されている各チューブ 3が前記中間支持板 13に貫通固定されるようになっている。

[0024] ここで、前記中間支持板 13には、各チューブ 3を貫通固定するための貫通孔 14が複数箇所に形成されているが、該各貫通孔 14は、円周方向に隣接する二本のチューブ 3をまとめて貫通固定し得るよう繭形の長孔を成しており、同じ貫通孔 14に固定された各チューブ 3の相互間には、冷却水 9が自由に流通し得るよう冷却水通路 15 が確保されている。

[0025] また、前記各冷却水通路 15は、その総流路断面積が冷却水入口管 4や冷却水出口管 5における流路断面積の約 2— 5倍程度になるようにすることが好ましぐこのようにすれば、冷却水 9側の圧力損失を略同等か数％程度の上昇に抑えることが可能でめる。

[0026] 尚、ここに図示している例では、シェル 1内における長手方向中間位置に中間支持板 13を一枚だけ配設した場合を示しているが、前記シェル 1の長さに応じ複数枚の中間支持板 13を適宜な間隔で配設するようにしても良レ、ことは勿論である。

[0027] 而して、このように EGRクーラを構成すれば、各チューブ 3の長手方向中途位置が中間支持板 13により支えられることになるので、この中間支持板 13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がェ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、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。

[0028] また、中間支持板 13の同じ貫通孔 14に固定された各チューブ 3の相互間に確保した冷却水通路 15を通し冷却水 9が自由に流通するようにしてあるので、従来の半月板を設置した場合の如き冷却水 9の流れの悪化が防止され、これにより冷却水 9の澱みが生じ難くなつて熱交換効率の低下やチューブ 3の熱変形が未然に回避される。

[0029] 更に、従来の仕切板によりシェル 1内を分割した場合の如き冷却水系の複雑化を招かなくても済み、これにより圧力損失の増大も回避されるので、冷却水 9の流れの悪化が未然に防止される。

[0030] 従って、上記実施例によれば、冷却水 9の澱みに起因したチューブ 3の熱変形を招いたり、冷却水系の配管の複雑化や圧力損失の増大を招いたりすることなぐチューブ 3の振動の問題を解決することができるので、チューブ 3の延長化を支障なく実現し得て排気ガス 10の冷却効果を高めることができ、しかも、各チューブ 3の両端の固定部分等における疲労破壊を抑制することもできて耐久性の大幅な向上を図ることができる。

[0031] 図 6—図 8は本発明の別の実施例を示すもので、図 6に示す実施例では、先の図 5 にて円周方向に隣接する二本のチューブ 3をまとめて貫通固定し得るよう繭形の長孔を成していた貫通孔 14を更に円周方向に延長し、円周方向に隣接する三本のチユーブ 3をまとめて貫通固定し得るような形状としてある。

[0032] また、図 7に示す実施例では、円周方向に隣接する二本のチューブ 3だけでなぐ半径方向に隣接する一本のチューブ 3を加えた三本のチューブ 3をまとめて貫通固定し得るような三角形状の貫通孔 14としてある。

[0033] 更に、図 8に示す実施例では、円周方向及び半径方向に隣接する各列二本ずつの計四本のチューブ 3をまとめて貫通固定し得るような四角形状の貫通孔 14を、先の図 7における三角形状の貫通孔 14や図 5における繭形の貫通孔 14と混在させたものとしてある。

[0034] そして、これら図 6 図 8の何れの実施例を採用した場合でも、先の図 4及び図 5の実施例の場合と同様に、冷却水 9の澱みに起因したチューブ 3の熱変形を招いたり、冷却水系の配管の複雑化や圧力損失の増大を招いたりすることなぐチューブ 3の振動の問題を解決することができる。

産業上の利用可能性

[0035] 本発明の EGRクーラは、上述の実施例にのみ限定されるものではなぐ各チューブの軸心方向複数箇所を弾性体で支えるようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しなレ、範囲内にぉレ、て種々変更を加え得る _c

Claims

請求の範囲

[1] 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、前記シェル内に配設されて複数の貫通孔を備えた中間支持板からなり、互いに隣接するチューブの複数本を同じ貫通孔にまとめて貫通固定せしめ、前記中間支持板の同じ貫通孔に固定された各チューブの相互間に冷却水が自由に流通し得るよう冷却水通路を確保してなる EGRクーラ。