(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伝熱管群が固着配列され、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ガス冷却装置において、前記胴管はその端部が拡径され、該胴管の拡径端部に嵌着された板金製のチューブシートにより伝熱管群を固着配列して、該チューブシートと端部キャップとの内周面との間に形成される空間領域を拡張したことを特徴とする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（窒素酸化物）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とすう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用いられている。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５にその一例を示す如く、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内部には多数の管体１２によって構成された伝熱管群が前記両側の仕切り壁１５に設けた組付け孔部にて固着配列され、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、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、伝熱管群内部を流れる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、上記の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った。また、伝熱管群を構成する多数の管体１２を固着するヘッド部材１６及び仕切り壁１５がともに鋳物製あるいは鍛造製であるため、熱交換器本体の重量が過大になってしまた。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、および伝熱管群を仕切り壁１５に固着配列する作業を必要とするところから、組立工数が過大なものとなり、作業性が悪くなるという難点もあり、さらに伝熱管群の接合手段には、ろう付け作業が採用されているため管体１２と仕切り壁１５とは肉厚が異なって熱容量が相違するので、ろう付け作業部の強度維持に信頼性が乏しく、製品不良を発生し易かった。
【０００６】
本出願人は、上記の難点を解決するため特願平７−２６７６９１号に開示の装置を提案した。この装置は、図６に示すように、胴管１内部に伝熱管群が固着配列され、前記胴管１の端部にＥＧＲガス流入口５ａおよびＥＧＲガス流出口５ｂを備えた多管式のＥＧＲガス冷却装置において、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ガス冷却装置を提示した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この特願平７−２６７６９１号に提案されたＥＧＲガス冷却装置は、上記の難点を改善するには効果があったが、胴管１自体は長手方向の全長に亘って均一な内径を有するよう構成され、胴管１に嵌着される好ましくは板金製のチューブシート３の外径も前記胴管１の内径にほぼ等しい構造であり、かつ伝熱面積を最大限に増加させるため胴管１と冷却管２の間隔が近接して配置されているので、ＥＧＲガスの出入口となる端部キャップ４と板金製のチューブシート３とにより形成される空間領域８が狭くなっている。そしてこの狭い空間領域８に流れ込んだＥＧＲガスは、この空間領域８に滞留し易く、結果として冷却管２への流入が防げられ流速が遅くなるとともにこの空間領域にＥＧＲガスに含まれる粒子状物質９の滞積を招き、この粒子状物質９の滞積現象によって冷却管２が閉塞して熱交換器の性能をさらに低下させることがあった。
【０００８】
この滞積現象を図７及び図８について詳述すると、何れもＥＧＲガスの出入口となる端部キャップ４と板金製のチューブシート３とにより形成される空間領域８が狭くなっているため、この狭い空間領域８に流れ込んだＥＧＲガスはこの狭い空間領域８に滞留し易く、したがって冷却管２への流入が防げられ流速が遅くなるとともにＥＧＲガスに含まれる粒子状物質９がこの空間領域８に滞積する傾向となる。この粒子状物質９の滞積現象が、冷却管２、特に最外側の冷却管２の閉塞時期を早め熱交換器の性能を短期に低下させていた。
【０００９】
本発明は、上記の難点を改善して、ＥＧＲガスの出入口となる端部キャップと板金製のチューブシートとにより形成される空間領域を拡張して冷却管への流入をスムーズに円滑に行なわしめ、外側附近の冷却管内の流速を上昇せしめて管内伝熱係数の低下を防止するとともにここに粒子状物質を滞積させ、冷却管の閉塞時期を大幅に延長させたＥＧＲガス冷却装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、胴管内壁の両端部附近に固定されたチューブシートに伝熱管群が固着配列され、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ガス冷却装置において、前記胴管はその端部が拡径され、該胴管の拡径端部に嵌着された板金製のチューブシートにより伝熱管群を固着配列して、該チューブシートと端部キャップとの内周面との間に形成される空間領域を拡張したＥＧＲガス冷却装置を特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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は本発明の他の実施例の要部断面図、図３は本発明の他の実施例の要部断面図、図４は本発明のさらに他の実施例の要部断面図である。
【００１２】
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内部において、伝熱管３２群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が固着されている構成を有するものである。
なお、上記の説明では一方の端部キャップ３６ａに流入口３５を、また他方の端部キャップ３６ｂには流出口３７を設けた多管式のＥＧＲガス冷却装置を示したが、従来公知の伝熱管３２群をほぼ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形式の多管式のＥＧＲガス冷却装置にも適用可能である。
【００１３】
そしてかかるガス冷却装置３０において、胴管３１はその端部の両方または一方が拡径された端部４０を有しており、かつ前記胴管３１の拡径端部４０には板金製のチューブシート３３が嵌着され、前記板金製のチューブシート３３の外周部を胴管３１の拡径端部４０とともに端部キャップ３６ａ、３６ｂの端部内面に一体的にろう付け或いは溶接で固着し、前記胴管３１内部に伝熱管３２群が固着配列されたものであり、ＥＧＲガスの流入口３５が設けられた端部キャップ３６ａまたは流出口３７が設けられた端部キャップ３６ｂの内周面と、板金製のチューブシート３３との間に形成される空間領域３８が拡張され、したがって伝熱管３２群のうち最外側の伝熱管開口部３２ａと端部キャップ３６ａ、３６ｂの内周面との空間領域３８が拡張されるものである。
【００１４】
すなわち、本発明によるＥＧＲガス冷却装置３０は、ＥＧＲガスの流入口３５が設けられた端部キャップ３６ａ或いはＥＧＲガスの流出口３７が設けられた端部キャップ３６ｂの内周面と、板金製のチューブシート３３との間の空間領域３８が拡張されており、したがって前記端部キャップ３６ａ、３６ｂの内周面と、伝熱管３２群の伝熱管開口部３２ａ、特に伝熱管３２群のうち最外側の伝熱管開口部３２ａとの間に形成される空間領域３８が拡張されるため、ＥＧＲガスの流入口３５より流入したＥＧＲガスが空間領域３８を経由して伝熱管３２に流入する段階で円滑に流入し、或いは伝熱管３２より流出するＥＧＲガスが円滑に流出して流出口３７より流出し、その際のＥＧＲガスが空間領域３８を経由して流出するので、伝熱管３２内の流れは流速の低下をきたすことなく、中央部附近に配設された伝熱管とほぼ同一の流速を得、したがってほぼ同一の管内伝熱係数（熱通率（ｋｃａｌ／ｍ２ｈｒ℃））を得ることができ、ＥＧＲガスに含有された粒子状物質３９の滞積する空間領域３８が拡張されていることになり、したがって伝熱管３２内部への粒子状物質３９の流入や伝熱管３２内部からの粒子状物質３９の流出が長期間に亘って防止され、従来粒子状物質３９の滞積により生じていた伝熱管３２の閉塞現象に伴う熱交換能の低下を容易に防止することができるものである。
【００１５】
図２乃至図４は何れも本発明の他の実施例におけるＥＧＲガス冷却装置３０の要部断面図を示すもので、図２では胴管３１の端部をその中心軸線に直交する方向に屈曲してチューブシート３３の外周部と重合するよう嵌着するとともに、該チューブシートの外周端面とほぼ同径にし端部キャップ３６ａ、３６ｂの端部の内面と一体的にろう付け或いは溶接により固着するか、図３のように胴管３１の端部をチューブシート３３の外径とほぼ一致するよう拡径して該チューブシートを胴管の拡径端部に嵌着しこの状態で端部キャップ３６ａ、３６ｂの端部の内面に嵌合して一体的に固着するか、或いは図４のようにチューブシート３３の外周端部を胴管３１の中心軸線と平行に屈曲して胴管の拡径端部に嵌着し、さらにこれらを端部キャップ３６ａ、３６ｂの端部の内面に嵌合してこれらを一体的に固着して構成する。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べた通り本発明によれば、ＥＧＲガスに含有する粒子状物質の滞積領域が拡張されることになり、したがって、伝熱管内部への粒子状物質の付着或いは伝熱管の閉塞が長期間に亘って防止され、従来粒子状物質により生じていた伝熱管の閉塞現象に伴う熱交換能の低下を容易に防止するとともにＥＧＲガスの流入、流出を円滑に行わしめ、さらに伝熱管内流速の均一化、伝熱係数の均一化を達成でき熱交換能のバラツキを減少することができる。
【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】本発明の要部の他の実施例の断面図である。
【図３】本発明の要部のさらに他の実施例の断面図である。
【図４】本発明の要部のさらに別の実施例の断面図である。
【図５】従来例の一部破断平面図である。
【図６】他の従来例の一部破断平面図である。
【図７】他の従来例の要部断面図である。
【図８】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  伝熱管
３３  チューブシート
３４  胴管内壁
３５  ＥＧＲガスの流入口
３６ａ  端部キャップ
３６ｂ  端部キャップ
３７  ＥＧＲガスの流出口
３８  空間領域
３９  粒子状物質
４０  拡径端部
【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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