(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴管内壁の両端部附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、前記胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、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、前記胴管には冷却媒体流入口および冷却媒体流出口が設けられたＥＧＲガス冷却装置において、前記伝熱管は胴管内部の複数箇所で外周部が前記胴管内壁に固着された少なくとも１枚の円形金属板からなる支持板の貫通孔に嵌着支持され、該支持板はその外周部に胴管の内径より僅かに大径で弯曲した複数の舌状片をバーリング成形により形成して前記胴管内壁を摺動可能とし、該胴管内に摺動自在に挿入することにより該胴管内の所定位置に配設された支持板を前記舌状片部と胴管内壁との摩擦抵抗により胴管内壁に固定してなることを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
【請求項２】
胴管内壁の両端部附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、前記胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、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、前記胴管には冷却媒体流入口および冷却媒体流出口が設けられたＥＧＲガス冷却装置おいて、前記伝熱管は胴管内部に設けられた少なくとも１枚の円形金属板からなる支持板の貫通孔に嵌着され、該支持板はその外周部に胴管の内径より僅かに大径で弯曲した複数の舌状片をバーリング成形により形成して前記胴管内壁を摺動可能とし、その貫通孔周縁に前記伝熱管の外径より僅かに小径で弯曲した舌状片をバーリング成形により形成して前記伝熱管の外周面と摺動可能とし、該伝熱管を前記舌状片付き貫通孔に摺動自在に嵌着することにより該伝熱管外周面の所定位置に配設された支持板を、当該支持板の前記舌状片部と伝熱管外周面との摩擦抵抗により伝熱管外周面に固定してなることを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
【請求項３】
胴管内壁の両端部附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、前記胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、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、前記胴管には冷却媒体流入口および冷却媒体流出口が設けられたＥＧＲガス冷却装置おいて、前記胴管内部で伝熱管をその貫通孔により嵌着支持した、少なくとも１枚の円形金属板からなる支持板はその外周部に胴管の内径より僅かに大径で弯曲した複数の第１の舌状片をバーリング成形により形成して前記胴管内壁を摺動可能とするとともに、その貫通孔周縁に前記伝熱管より僅かに小径で弯曲した第２の舌状片をバーリング成形により２つのテーパ部に形成して前記伝熱管の外周面と摺動可能とし、前記胴管内に摺動自在に挿入しかつ前記伝熱管を貫通孔に摺動自在に嵌着することによりすることにより、該胴管内の所定位置で該伝熱管外周面の所定位置に配設された前記支持板を前記第１の舌状片部と胴管内壁と、前記第２の舌状片部と伝熱管外周面との摩擦抵抗により固定してなることを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
【請求項４】
前記舌状片部と胴管内壁および／または伝熱管とをさらにろう付けにより固着してなることを特徴とする請求項１、２または３記載のＥＧＲガス冷却装置。
【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ＥＧＲ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  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）と称される。ＥＧＲはＮＯｘ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】
しかしながら、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ている。この装置としては、一般に、多管式の熱交換器が利用される。
【０００４】
この場合に利用される多管式の熱交換器は図６にその一例を示すように、左右の一方若しくは両側にＥＧＲガスの流入口１４ａ又は流出口１４ｂを備えた端部キャップ１４に仕切り壁１５を介して区画され、かつ別途冷却媒体流入口１６ａを有するヘッド部材（ハブ）１６には胴管１１が連接固定され、その胴管１１内部には多数の伝熱管１２が前記両側の仕切り壁１５に設けた組付け孔部において固着配列され、ヘッド部材１６に設けられた冷却媒体流入口１６ａ、冷却媒体流出口１６ｂに螺着されたニップル１８にはゴムホース等の枝管１７が接続されており、この枝管１７より導入され、若しくは排出されるエンジン冷却液などにより、伝熱管１２内部を流れるＥＧＲガスが冷却される構造となっているものが知られている（実公昭５７−３０９号公報参照）。
【０００５】
しかしながら、上記多管式熱交換器はエンジン冷却液などの流れが冷却媒体流入口１６ａで急激に曲げられるため大きな流過抵抗を生じる問題があり、また多数の伝熱管１２を固着するヘッド部材１６及び仕切り壁１５がともに鋳物製または鍛造製であるため、熱交換器本体の重量が過大になり、その上枝管１７接続用のニップル１８を冷却媒体流出口１６ｂに螺着させるための接続孔の加工、および多数の伝熱管１２を仕切り壁１５に固着配列する作業を必要とするところから、組立工数がかかり、作業性が悪くなるという難点もあり、さらに仕切り壁１５に多数の伝熱管１２の接合手段には、ろう付け作業が採用されているため伝熱管１２と仕切り壁１５とは肉厚が異なるため熱容量が相違して、ろう付け作業部の強度維持に信頼性が乏しく、ろう付け不良を発生することがあった。
【０００６】
本出願人は、上記の難点を解決するため特願平７−２６７６９１号を提案した。この装置は、図７に示すように、胴管１１両端部において、胴管１１の内壁に固着されたチューブシート３に複数の伝熱管１２が固着配列され、前記胴管１１の端部キャップ１４にＥＧＲガス流入口１４ａおよびＥＧＲガス流出口１４ｂを備えた多管式のＥＧＲガス冷却装置であって、さらに外方へ向けてのバーリング成形によって胴管１自体に冷却媒体流入口６ａおよび冷却媒体流出口６ｂを設け、このバーリング成形によって設けた冷却媒体流入口６ａ及び冷却媒体流出口６ｂに、枝管７ａ、７ｂを直接ろう付け若しくは溶接により接合した構造のＥＧＲガス冷却装置である。
【０００７】
この特願平７−２６７６９１号に提案されたＥＧＲガス冷却装置は、上記難点を改善するには効果があったが、ＥＧＲガス冷却装置はエンジンや走行中に生じる振動やＥＧＲガス自体の圧力変動に伴う脈動等による振動環境下に置かれるため、伝熱管１２とチューブシート３との接合箇所に応力集中し易く、また伝熱管１２自体にも上記振動に対する強度を一層配慮する必要性が生じた。
【０００８】
一方、液体間の熱交換を目的とする多管式熱交換器の多くは、図８に示すように、胴管１１の内壁の長手方向の複数箇所にバッフル板９が配設され、このバッフル板９に穿孔された貫通孔１０ｅには伝熱管１２が挿入された構成となっている。
この場合、伝熱管１２の外側を流れる冷却液体の流れはバッフル板９により迂回されて、伝熱管１２内を流れる液体との熱交換効率をより高めており、このために伝熱管１２と該伝熱管が挿通される貫通孔１０ｅとの間には厳密でないにしろある程度のシール性が求められていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＧＲガス冷却装置は、本質的に、伝熱管内を流れるＥＧＲガスを伝熱管外部を流れる冷却液等と熱交換することにより冷却する装置であり、液体と液体間の熱交換を行う通常の熱交換器と異なり伝熱管の外面に接する液体が、伝熱管内部を流れるガス体に及ぼす冷却効果は極めて低いものでしかない。したがって、外部流体の流れを迂回させるバッフル板９を設ける必要性や伝熱管とバッフル板の貫通孔との間のシール性を配慮する必要性は殆どないことが本発明者の実験により確認された。
【００１０】
また、液体間の熱交換を目的とする多管式熱交換器と同様にして、ＥＧＲガス冷却装置にバッフル板９を配設した場合は、図９に示すようなバッフル板９に穿設した単なる貫通孔１０ｅ或いは図１０に示すようなバーリング成形によって形成された貫通孔１０ｅに伝熱管１２が挿入された構成では上記した振動環境下では、かえって必要外の衝撃を受けて伝熱管１２の寿命が低下してしまう可能性があった。
【００１１】
本発明は、上記の難点を改善するとともに、バッフル板を支持板とすることにより、重量を極力軽減し、しかも耐久性を充分に確保し、かつ必要に応じ実施するろう付け作業が容易となったＥＧＲガス冷却装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の実施態様は、胴管内壁の両端部附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、前記胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、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、前記胴管には冷却媒体流入口および冷却媒体流出口が設けられたＥＧＲガス冷却装置において、前記伝熱管は胴管内部の複数箇所で外周部が前記胴管内壁に固着された少なくとも１枚の円形金属板からなる支持板の貫通孔に嵌着支持され、該支持板はその外周部に胴管の内径より僅かに大径で弯曲した複数の舌状片をバーリング成形により形成して前記胴管内壁を摺動可能とし、該胴管内に摺動自在に挿入することにより該胴管内の所定位置に配設された支持板を前記舌状片部と胴管内壁との摩擦抵抗、好ましくはさらにろう付けにより胴管内壁に固定してなるＥＧＲガス冷却装置を特徴とするものである。
【００１３】
また、第２の実施態様は、胴管内壁の両端部附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、前記胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、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、前記胴管には冷却媒体流入口および冷却媒体流出口が設けられたＥＧＲガス冷却装置おいて、前記伝熱管は胴管内部に設けられた少なくとも１枚の円形金属板からなる支持板の貫通孔に嵌着され、該支持板はその外周部に胴管の内径より僅かに大径で弯曲した複数の舌状片をバーリング成形により形成して前記胴管内壁を摺動可能とし、その貫通孔周縁に前記伝熱管の外径より僅かに小径で弯曲した舌状片をバーリング成形により形成して前記伝熱管の外周面と摺動可能とし、該伝熱管を前記舌状片付き貫通孔に摺動自在に嵌着することにより該伝熱管外周面の所定位置に配設された支持板を、当該支持板の前記舌状片部と伝熱管外周面との摩擦抵抗、好ましくはさらにろう付けにより伝熱管外周面に固定してなるＥＧＲガス冷却装置を特徴とするものである。
【００１４】
さらに、第３の実施態様は、胴管内壁の両端部附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、前記胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、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、前記胴管には冷却媒体流入口および冷却媒体流出口が設けられたＥＧＲガス冷却装置おいて、前記胴管内部で伝熱管をその貫通孔により嵌着支持した、少なくとも１枚の円形金属板からなる支持板はその外周部に胴管の内径より僅かに大径で弯曲した複数の第１の舌状片をバーリング成形により形成して前記胴管内壁を摺動可能とするとともに、その貫通孔周縁に前記伝熱管より僅かに小径で弯曲した第２の舌状片をバーリング成形により２つのテーパ部に形成して前記伝熱管の外周面と摺動可能とし、前記胴管内に摺動自在に挿入しかつ前記伝熱管を貫通孔に摺動自在に嵌着することによりすることにより、該胴管内の所定位置で該伝熱管外周面の所定位置に配設された前記支持板を前記第１の舌状片部と胴管内壁と、前記第２の舌状片部と伝熱管外周面との摩擦抵抗、好ましくはさらにろう付けにより固定してなるＥＧＲガス冷却装置を特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、ＥＧＲガス冷却装置において、ＥＧＲガスを流入させ、エンジン冷却液などの冷却媒体との間で熱交換を行わしめるため胴管内に固着配設された伝熱管をその貫通孔に貫着した支持板を設けるとともに、該支持板の形状を変えることにより、厳しい振動環境下に配設されるＥＧＲガス冷却装置の耐久性を向上することができたＥＧＲガス冷却装置を提示するものである。
【００１６】
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示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は支持板の斜視図、図３は本発明の他の実施例の要部断面斜視図、図４は本発明のさらに他の実施例の要部縦断面図、図５は本発明のさらに別の実施例を示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は一部拡大断面である。
【００１７】
図１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の内壁３２の両端部に固定された板金製のチューブシート３３に複数の伝熱管３４が固着配列され、これら伝熱管３４は胴管３１の複数箇所にて、外周部３５が胴管３１の内壁３２に固着された支持板３６の貫通孔３７に嵌着支持され、前記胴管３１の両端部の外側には端部キャップ３８、３８′が固着され、前記端部キャップ３８にはＥＧＲガス流入口３９が、端部キャップ３８′にはＥＧＲガス流出口４０が設けられ、前記胴管３１自体には冷却媒体流入口４１および冷却媒体流出口４２が設けられてなるものである。そして前記冷却媒体流入口４１および冷却媒体流出口４２には枝管４３が接合されている。
【００１８】
前記支持板３６は従来技術においてはバッフル板として構成されたものであるが、本発明では伝熱管３４を胴管３１に支持する働きをするものであって、図２に示すように円形金属板からなり、その外周部３５に胴管３１の内径より僅かに大径で弯曲した壁４６がバーリング成形により形成され、該弯曲壁に軸方向の複数のスリット４４を設けることにより、弯曲した舌状片４５が形成されている。そして夫々の舌状片４５が前記した通り弯曲しているために胴管３１の内壁３２を摺動可能であって、摺動自在に胴管３１内に挿入することにより所定位置に配置された支持板３６を前記舌状片４５の先端部と胴管３１の内壁３２とを摩擦抵抗によって固定するものであり、好ましくは舌状片４５の先端部と胴管３１の内壁３２との接触部をさらにろう付けすることにより胴管３１の内壁３２に固着するものである。このろう付けは胴管３１に対して支持板３６を前記舌状片４５の摩擦抵抗により所定位置に仮固定でき、さらに炉中ろう付け等のろう付け作業により極めて容易になる。
【００１９】
なお、ろう材は支持板３６の少なくとも一面に施されためっき層として構成すると炉中ろう付けをすることができるため好ましいが、その他ろう付け作業の際に粉体やペースト状にして所定箇所に設け、手炙り作業等によって実施することもできる。
【００２０】
また以上のようにして構成されたＥＧＲガス冷却装置３０は、支持板３６の外周部３５に設けられた舌状片４５の摩擦抵抗により、振動環境下においても充分な耐久力と弾性効果を有するとともに、支持板３６自体も板金材をプレス加工等して得られることから装置全体の重量を低減することもできる。
【００２１】
また、本発明の他の実施例として、図３に示すように、伝熱管３４を嵌着する支持板３６に伝熱管３４の外径より僅かに小径の貫通孔３７を穿設し、該貫通孔３７の周縁部をバーリング成形により弯曲した壁４６に形成し、該弯曲壁に軸方向のスリット４４を設けることにより、弯曲した舌状片４５が形成されている。そして前記舌状片４５が弯曲しているため伝熱管３４に対して摺動可能であって、該伝熱管３４を貫通孔３７に摺動自在に嵌着した後、伝熱管３４の所定位置に支持板３６を配置し、前記舌状片４５部と伝熱管３４とを、摩擦抵抗により固定すること、好ましくはろう付けすることにより伝熱管３４に固着されるものであり、この場合も、舌状片４５の摩擦抵抗による摩擦力により伝熱管３４に対して支持板３６が所定位置に仮固定できるために炉中ろう付け等のろう付け作業により極めて容易に実施できることになる。
またこの場合も、伝熱管３４は、支持板３６の貫通孔３７に設けられた舌状片４５の摩擦抵抗により支持されることから、振動環境下においても充分な耐久力と弾性効果を有するとともに、支持板３６自体も板金材を加工して得られることから装置全体の重量を低減することもできる。
【００２２】
さらに、図４に示すように前記支持板３６の外周部３５と貫通孔３７の周縁部との双方に弯曲した壁４６をバーリング成形で形成し、かつ該弯曲壁４６に軸方向のスリット４４を設けることにより、弯曲した舌状片４５が形成された支持板３６を胴管３１内で伝熱管３４の所定位置に摩擦抵抗により固定でき、さらに好ましくはろう付けにより固着するものである。このろう付けする場合には、振動環境下に置かれたＥＧＲガス冷却装置３０の制振効果をより高める結果、装置の耐久性と弾性効果がより一層向上することになる。
【００２３】
なお図４に示すように舌状片４５を２つのテーパ部４５ａ、４５ｂに形成すると、外側のテーパ部４５ｂを胴管内壁３２および伝熱管３４の外周面に接した時僅かに弯曲が戻されて前記内壁３２や伝熱管３４の外周面と平行になるためろう付け面積が確保できろう付け強度を増すことができる。
このような２つのテーパ部を有するように舌状片４５を形成すると、伝熱管をコルゲート管３４ａで構成した場合波面の頂部または谷部で外側のテーパ部４５ｂが面接触するためろう付け不良がない。この際にはコルゲート管３４ａの外周面と一部隙間ができる場合もあるが、熱交換効率や制振効果上で特に問題はない。
【００２４】
なお、上記の説明では一方の端部キャップ３８にＥＧＲガス流入口３９を、また他方の端部キャップ３８にはＥＧＲガス流出口４０を設けた多管式のＥＧＲガス冷却装置を示したが、複数の伝熱管をほぼＵ字状に弯曲させて一方の端部キャップ３８にＥＧＲガス流入口３９とＥＧＲガス流出口４０とを合せて設けた従来公知の形式の多管式のＥＧＲガス冷却装置３０にも適用可能である。
【００２５】
さらに上記実施例においては円形金属板からなる支持板につて説明したが、本発明は外周部に切欠部を有する支持板や中央部に開口を有するドーナツ状の支持板にも適用でき、また胴管３１の内壁３２の径より小径の直径を有する支持板に伝熱管を嵌着する場合にも適用でき、さらにこれらを組合わせて使用してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べた通り本発明によれば、ＥＧＲガス冷却装置の構成要素として支持板を配置し、前記支持板を外周部又は貫通孔の周縁部、若しくは外周部と貫通孔の周縁部との双方に弯曲した壁を形成し、該弯曲壁に軸方向のスリットを設けることにより弯曲した舌状片を形成したことによって、該舌状片による摩擦抵抗に基づき容易に固定でき、さらに必要に応じろう付けする際にはその作業を容易にし、かつ振動環境下に置かれたＥＧＲガス冷却装置の制振効果を高めて耐久性や弾性効果を向上するとともに、板金加工による支持板の形成によりＥＧＲガス冷却装置の全体重量も低減ことができたものである。本発明は、伝熱管の外周面に波形面を形成されたコルゲート管に使用する場合に、特に効果を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＧＲガス冷却装置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示す図で（ａ）は縦断面図、（ｂ）は支持板の斜視図である。
【図３】本発明の他の実施例の要部断面斜視図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例の要部の縦断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例を示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は一部拡大断面である。
【図６】従来例の一部破断平面図である。
【図７】他の従来例の一部破断平面図である。
【図８】多管式熱交換器の要部断面図である。
【図９】従来例の要部断面図である。
【図１０】他の従来例の要部断面図である。
【符号の説明】
３０  ＥＧＲガス冷却装置
３１  胴管
３２  内壁
３３  チューブシート
３４  伝熱管
３６  支持板
３７  貫通孔
３８  端部キャップ
３９  ＥＧＲガス流入口
４０  ＥＧＲガス流出口
４１  冷却媒体流入口
４２  冷却媒体流出口
４３  枝管
４４  スリット
４５  舌状片
４６  弯曲壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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