(57)【要約】【課題】チューブの内周面にスパイラル状突起を形成した構造を採用しても、支持板の設置に頼ることなくエンジン側の加振による共振現象を良好に回避し得るようにして、各チューブの従来以上の延長化を支障なく実現する。【解決手段】複数本のチューブ３，３’と、該各チューブ３，３’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９を給排し且つ前記各チューブ３，３’内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水９とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラに関し、前記各チューブ３，３’のうちの少なくとも最外周部に配置された一部のチューブ３’の内周面をストレート形状のまま残し、これらを除いた残りのチューブ３の内周面にスパイラル状突起１２を形成する。【選択図】　　　　図１
2004060465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のチューブと、該各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各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、前記各チューブのうちの少なくとも最外周部に配置された一部のチューブの内周面をストレート形状のまま残し、これらを除いた残りのチューブの内周面にスパイラル状突起を形成したことを特徴とするＥＧＲクーラ。
【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。
【０００２】
【従来の技術】
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が、このようなＥＧＲ装置では、エ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ため、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４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２，２が固着されていて、該各プレート２，２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２，２の反シェル１側には、椀状に形成されたボンネット６，６が前記各プレート２，２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が、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、エンジンの排気ガス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っている。
【０００６】
尚、図中５ａは冷却水入口管４に対しシェル１の直径方向に対峙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】
そして、このように構成されたＥＧＲクーラにおいては、図５に示す如く、チューブ３を外周面側から螺旋状に窪ませる押圧加工を螺旋凸条を有するローラ等で施してチューブ３の内周面にスパイラル状突起１２を形成し、これによりチューブ３内を流れる排気ガス１０を旋回流としてチューブ３の内周面に対する接触頻度や接触距離を増加させ、ＥＧＲクーラの熱交換効率を大幅に向上することが考えられている。
【０００８】
ところが、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ため、チューブ３の内周面にスパイラル状突起１２を形成した構造を採用すると、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っ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。
【０００９】
即ち、スパイラル状突起１２を付したチューブ３は、通常の内周面をストレート形状のまま残したチューブと比較して固有振動数が低くなるため、その長さを長くした場合に、比較的低い周波数帯にある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る共振現象が起こり易くなってしまうのである。
【００１０】
そして、チューブ３が共振により大きく振動した場合には、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って、耐久性が著しく損なわれてしまいかねない。
【００１１】
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６に示す如く、各チューブ３の上半分と下半分とを二つの支持板１１，１１により途中で支えるようにした構造を採用し、該各支持板１１，１１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ている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造を採用した場合には、各支持板１１，１１の設置により冷却水９の流れが悪くなって、図６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ってチューブ３が局部的に高温化し、この局部的な高温化によりチューブ３に熱変形が起こる虞れがあった。
【００１３】
本発明は、上述の実情に鑑みて成されたもので、チューブの内周面にスパイラル状突起を形成した構造を採用しても、支持板の設置に頼ることなくエンジン側の加振による共振現象を良好に回避し得るようにして、各チューブの従来以上の延長化を支障なく実現することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数本のチューブと、該各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各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、前記各チューブのうちの少なくとも最外周部に配置された一部のチューブの内周面をストレート形状のまま残し、これらを除いた残りのチューブの内周面にスパイラル状突起を形成したことを特徴とするものである。
【００１５】
このようにすれば、少なくとも最外周部の一部のチューブの内周面をストレート形状のまま残したことにより、これらのチューブの固有振動数が高く維持されてＥＧＲクーラ全体の固有振動数が高められる結果、エンジン側の加振による共振現象が起こらなくなり、しかも、残りの大半のチューブはスパイラル状突起を内周面に形成したものにできてＥＧＲクーラの冷却効率の低下も最小限に抑えることが可能となる。
【００１６】
尚、一般的にＥＧＲクーラのシェルの径よりも排気ガスを排気系から導くＥＧＲパイプの径の方が小さく、該ＥＧＲパイプからＥＧＲクーラの入側に導入された排気ガスが外周側へ拡散し難いため、排気ガスの流通量が元々少ない最外周部のチューブをスパイラル状突起を形成しないものとして選定すれば、スパイラル状突起の無いチューブを混在させることによる熱交換効率の低下を最小限に抑える上で有利である。
【００１７】
更に、エンジン側の加振による共振現象が起こらなくなれば、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と共に、従来の如き支持板を設置しなくて済んだり、支持板の数を低減したりできることで、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著しく抑制されることになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図４〜図６と同一部分については同一符号を付してある。
【００２０】
図１及び図２に示す如く、本形態例のＥＧＲクーラにおいては、各チューブ３がシェル１の軸心を中心とした同心の多重円筒状に配列され、その多重円筒状に配列されたチューブ３のうちの最外周部に配置された一部のチューブ３’（最外周部の全てのチューブでも可）の内周面がストレート形状のまま残されており、これらの各チューブ３’を除いた残りのチューブ３の内周面にスパイラル状突起１２が形成されている。
【００２１】
このようにすれば、少なくとも最外周部の一部のチューブ３’の内周面をストレート形状のまま残したことにより、これらのチューブ３の固有振動数が高く維持されてＥＧＲクーラ全体の固有振動数が高められる結果、エンジン側の加振による共振現象が起こらなくなる。
【００２２】
即ち、図３にグラフで示す如く、同じチューブ長さで比較した場合に、内周面をストレート形状のまま残したチューブ３’の固有振動数Ａは、内周面にスパイラル状突起１２を形成したチューブ３の固有振動数Ｂよりも高く維持されることになり、例えば、代表的な中型エンジンの加振の周波数が直線Ｃである場合に、チューブ３の固有振動数Ｂがチューブ長さ２６０ｍｍ付近で共振し易くなるのに対し、同じチューブ長さにおけるチューブ３’の固有振動数Ａは前記直線Ｃより十分に高く維持されて共振を起こさない。
【００２３】
尚、一般的なＥＧＲクーラでは、チューブ長さが約３００ｍｍを超えないものとなるので、内周面をストレート形状のまま残したチューブ３’を混在させれば、概ねエンジン側の加振による共振現象を回避できることになり、また、チューブ長さが約３００ｍｍを超えるような特殊な長尺型のＥＧＲクーラであったとしても、従来の如き支持板１１（図６参照）の数を著しく減らせることになる。
【００２４】
また、残りの大半のチューブ３はスパイラル状突起１２を内周面に形成したものにできるので、これらの大半のチューブ３にて排気ガス１０を旋回流として熱交換効率を大幅に向上し得てＥＧＲクーラの冷却効率の低下を最小限に抑えることが可能となる。
【００２５】
ここで、特に最外周部の一部のチューブ３’をスパイラル状突起１２を形成しないものとして選定している理由は、一般的にＥＧＲクーラのシェル１の径よりも排気ガス１０を排気系から導くＥＧＲパイプの径の方が小さく、該ＥＧＲパイプからＥＧＲクーラの入側に導入された排気ガス１０が外周側へ拡散し難いため、排気ガス１０の流通量が元々少ない最外周部の一部のチューブ３’をスパイラル状突起１２を形成しないものとして選定すれば、スパイラル状突起１２の無いチューブ３’を混在させることによる熱交換効率の低下を最小限に抑える上で有利だからである。
【００２６】
そして、エンジン側の加振による共振現象が起こらなくなれば、各チューブ３，３’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と共に、従来の如き支持板１１を設置しなくて済んだり、支持板１１の数を低減したりできることで、冷却水９の澱みが生じ難くなって熱交換効率の低下やチューブ３，３’の熱変形が著しく抑制されることになる。
【００２７】
従って、上記形態例によれば、チューブ３の内周面にスパイラル状突起１２を形成した構造を採用しても、支持板１１（図６参照）の設置に頼ることなくエンジン側の加振による共振現象を良好に回避することができるので、各チューブ３，３’の従来以上の延長化を支障なく実現することができ、しかも、各チューブ３，３’の固定部分等における疲労破壊や熱変形を抑制し得て耐久性の大幅な向上を図ることができ、更には、スパイラル状突起１２の無いチューブ３’を混在させることによる熱交換効率の低下を最小限に抑えることもできる。
【００２８】
尚、本発明のＥＧＲクーラは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示では各チューブのうちの少なくとも最外周部の一部のチューブに一条のスパイラル状突起を形成した場合を例示しているが、チューブの長手方向に位相をずらして複数条のスパイラル状突起を形成するようにしても良いこと、また、必要に応じ最外周部の内側にも内周面をストレート形状のまま残したチューブを混在させ得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
上記した本発明のＥＧＲクーラによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３０】
（Ｉ）チューブの内周面にスパイラル状突起を形成した構造を採用しても、支持板の設置に頼ることなくエンジン側の加振による共振現象を良好に回避することができるので、各チューブの従来以上の延長化を支障なく実現することができ、しかも、各チューブの固定部分等における疲労破壊や熱変形を抑制し得て耐久性の大幅な向上を図ることができる。
【００３１】
（ＩＩ）排気ガスの流通量が元々少ない最外周部の一部のチューブをスパイラル状突起を形成しないものとして選定し、これらを除いた残りのチューブをスパイラル状突起を内周面に形成したものとしているので、排気ガスの流通量が多い大半のチューブにて排気ガスを旋回流として熱交換効率を大幅に向上することができ、スパイラル状突起の無いチューブを混在させることによる熱交換効率の低下を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の要部についての斜視図である。
【図３】チューブの固有振動数とチューブ長さとの関係を示すグラフである。
【図４】従来のＥＧＲクーラの一例を示す断面図である。
【図５】図４のチューブ内に形成したスパイラル状突起を説明する断面図である。
【図６】従来のＥＧＲクーラの別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　シェル
３　　内周面にスパイラル状突起を形成したチューブ
３’　内周面をストレート形状のまま残したチューブ
９　　冷却水
１０　　排気ガス
１２　　スパイラル状突起
【図１】
2004060465.tif 000003
【図２】
2004060465.tif 000004
【図３】
2004060465.tif 000005
【図４】
2004060465.tif 000006
【図５】
2004060465.tif 000007
【図６】
2004060465.tif 000008