JP2000292089A - 排気冷却器の構造 - Google Patents

排気冷却器の構造

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JP2000292089A
JP2000292089A JP11099155A JP9915599A JP2000292089A JP 2000292089 A JP2000292089 A JP 2000292089A JP 11099155 A JP11099155 A JP 11099155A JP 9915599 A JP9915599 A JP 9915599A JP 2000292089 A JP2000292089 A JP 2000292089A
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原 秀 文 藤
Motoharu Sugiyama
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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱応力あるいは振動等による破損が防止で
き、かつ冷却効率を向上したＥＧＲクーラを提供する。 【解決手段】 クーラシェル（１）の軸線が水平に近い
ように配設し、そのシェル（１）の一端近くの下方位置
に冷却水入口（５）を、対向する他端近くの上方位置に
冷却水出口（６）をそれぞれ配設し、シェル（１）内の
冷却水流路（１ａ）に冷却水（Ｗ）の通路部分（Ｅ）を
有する複数枚のバッフル板（９）を設け、それらのバッ
フル板（９）はその通路部分（Ｅ）が上下方向に交互に
配設されており、そのバッフル板（９）は円形状の周囲
を有し、中央部分から偏奇した領域に孔を穿設して冷却
水の通路部分（Ｅ）が形成され、中央段の伝熱管（４
ａ）がバッフル板（９）で支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の伝熱管を筒
状のクーラシェル内にその軸線に平行に設け、それらの
伝熱管内部に排気ガスを、伝熱管外部に冷却水をそれぞ
れ流れるように構成し、内燃機関の排気還流装置に介装
した排気ガス冷却器（以下、ＥＧＲクーラという）の構
造に関し、特に、クーラシェル内の冷却水路に設けたバ
ッフル板の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の内燃機関の排気還流装置（ＥＧ
Ｒ）に用いられるＥＧＲクーラは、図１８に示すように
筒状のクーラシェル１がほぼ水平に配設され、その内部
に複数本の伝熱管４が軸線に平行に設けられており、そ
の両端部には排気ガスＧの出入口２、２が設けられて伝
熱管４内を排気ガスＧが流れている。また、クーラシェ
ル１の一端の下方位置には冷却水入口５が、対向する他
端の上方位置には冷却水出口６がそれぞれ設けられ、伝
熱管４の外部を冷却水Ｗが流れて内部の排気ガスＧと熱
交換を行い、排気ガスＧを冷却するように構成されてい
る。
【０００３】このように構成されたＥＧＲクーラにおい
ては、伝熱管４はその両端部を図示しない支持板に固着
されて支持されており、熱応力あるいは振動によって亀
裂の発生等による破損故障のおそれがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱応力ある
いは振動等による破損が防止でき、かつ冷却効率を向上
したＥＧＲクーラを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
伝熱管を筒状のクーラシェル内にその軸線に平行に設
け、それらの伝熱管内部に排気ガスを、伝熱管外部に冷
却水をそれぞれ流れるように構成し、内燃機関の排気還
流装置に介装した排気ガス冷却器の構造において、クー
ラシェルの軸線が水平に近いように配設し、そのシェル
の一端近くの下方位置に冷却水入口を、対向する他端近
くの上方位置に冷却水出口をそれぞれ配設し、シェル内
の冷却水流路に半円形状をしており且つ半円形状の欠け
た部分を冷却水通路としているバッフル板を複数枚設
け、それらのバッフル板は冷却水入口寄りでは通路部分
が上方に、冷却水出口寄りでは通路部分が下方になるよ
うにしその間は順次回転して配設し冷却水が螺旋状に流
れるように構成している。
【０００６】また、本発明によれば、複数の伝熱管を筒
状のクーラシェル内にその軸線に平行に設け、それらの
伝熱管内部に排気ガスを、伝熱管外部に冷却水をそれぞ
れ流れるように構成し、内燃機関の排気還流装置に介装
した排気ガス冷却器の構造において、クーラシェルの軸
線が水平に近いように配設し、そのシェルの一端近くの
下方位置に冷却水入口を、対向する他端近くの上方位置
に冷却水出口をそれぞれ配設し、シェル内の冷却水流路
に半円形状をしており且つ半円形状の欠けた部分を冷却
水通路としているバッフル板を複数枚設け、それらのバ
ッフル板は冷却水入口寄りでは通路部分が上方に、冷却
水出口寄りでは通路部分が下方になるようにしその間は
交互に配設して冷却水が上下方向に波状に流れるように
構成している。
【０００７】そして、本発明によれば、複数の伝熱管を
筒状のクーラシェル内にその軸線に平行に設け、それら
の伝熱管内部に排気ガスを、伝熱管外部に冷却水をそれ
ぞれ流れるように構成し、内燃機関の排気還流装置に介
装した排気ガス冷却器の構造において、クーラシェルの
軸線が水平に近いように配設し、そのシェルの一端近く
の下方位置に冷却水入口を、対向する他端近くの上方位
置に冷却水出口をそれぞれ配設し、シェル内の冷却水流
路に冷却水の通路部分を有する複数枚のバッフル板を設
け、それらのバッフル板はその通路部分が上下方向に交
互に配設されており、かつ各バッフル板には中央段の伝
熱管が支持されている。
【０００８】そして、前記バッフル板は円形状の一部が
切り欠かれて冷却水の通路部分が形成され、その通路部
分は中央部分から偏奇した領域に設けられ、前記中央部
分は伝熱管を支持している。
【０００９】また、複数の伝熱管を筒状のクーラシェル
内にその軸線に平行に設け、それらの伝熱管内部に排気
ガスを、伝熱管外部に冷却水をそれぞれ流れるように構
成し、内燃機関の排気還流装置に介装した排気ガス冷却
器の構造において、クーラシェルの軸線が水平に近いよ
うに配設し、そのシェルの一端近くの下方位置に冷却水
入口を、対向する他端近くの上方位置に冷却水出口をそ
れぞれ配設し、シェル内の冷却水流路に冷却水の通路部
分を有する複数枚のバッフル板を設け、それらのバッフ
ル板はその通路部分が上下方向に交互に配設されてお
り、そのバッフル板は円形状の周囲を有し、中央部分か
ら偏奇した領域に孔を穿設して冷却水の通路部分が形成
され、前記中央部分は伝熱管を支持している。
【００１０】また、前記バッフル板の位置がクーラシェ
ルの軸線方向に対し不等間隔に配設されている。
【００１１】また、前記伝熱管はクーラシェル内の上部
及び下部から距離をおいて配設され、各伝熱管がバッフ
ル板に貫通支持されている。
【００１２】また、本発明によれば、複数の伝熱管を筒
状のクーラシェル内にその軸線に平行に設け、それらの
伝熱管内部に排気ガスを、伝熱管外部に冷却水をそれぞ
れ流れるように構成し、内燃機関の排気還流装置に介装
した排気ガス冷却器の構造において、クーラシェルの軸
線が水平に近いように配設し、そのシェルの一端近くの
下方位置に冷却水入口を、対向する他端近くの上方位置
に冷却水出口をそれぞれ配設し、シェル内の冷却水流路
に複数枚の冷却水の通路部分を有するバッフル板を設
け、それらのバッフル板はシェル内周に沿った円環状に
形成され、外周部の伝熱管がそのバッフル板に貫通支持
されている。
【００１３】また、本発明によれば、複数の伝熱管を筒
状のクーラシェル内にその軸線に平行に設け、それらの
伝熱管内部に排気ガスを、伝熱管外部に冷却水をそれぞ
れ流れるように構成し、内燃機関の排気還流装置に介装
した排気ガス冷却器の構造において、シェル内の冷却水
流路に複数枚の冷却水の通路部分を有するバッフル板を
設け、該バッフル板には連続する不定形な溝が形成され
ており、該溝は円形断面部分と長方形断面部分とからな
り、前記伝熱管は前記溝の円形断面部分により支持され
ており、長方形断面部分は円形断面部分間を接続し且つ
冷却水通路として作用するように構成されている。
【００１４】また、前記バッフル板の円周部外縁を折り
曲げ、クーラシェル内周に固着している。
【００１５】また、前記バッフル板を貫通する伝熱管を
バッフル板にかしめによって固着している。
【００１６】そして、前記伝熱管外部の冷却水の流れ方
向を伝熱管内部の排気ガスの流れと同方向になるように
冷却水入口及び出口を配設している。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。なお、前記［従来の技術］項で説明
した図１８に示す構成部品と同じ部品には同じ符号を付
し、重複した説明は省略する。図１に示すように第１の
実施形態は、クーラシェル１内の冷却水流路１ａに（図
には、伝熱管４は省略してある）、３枚の半円形状のバ
ッフル板９が設けられており、各バッフル板９には伝熱
管４の一部が貫通し、半円形状の欠けた部分は冷却水通
路Ａとしている。それらのバッフル板９は冷却水入口５
寄りの第１のバッフル板９ａは下方に、中間の第２のバ
ッフル板９ｂは９０°回転した方向に、出口寄りの第３
のバッフル板９ｃは上方にそれぞれ配設され、通路Ａに
より冷却水Ｗが螺旋状に流れるように構成されている。
なお、バッフル板９の符号Ｂで示す切欠きは、エア抜き
および水路隅部の淀みを防止するためのものであり、各
バッフル板９ａ〜９ｃは同一輪郭形状である。そして、
冷却水入口５に対向するシェル１上面には、小孔径のエ
ア抜き口８が設けられ、シェル１内の上部に溜まったエ
アが抜けるようになっている。
【００１８】また、図２に示す第２の実施形態では、ク
ーラシェル１内の冷却水流路１ａに４枚の半円形状のバ
ッフル板９が設けられている。それらのバッフル板９は
冷却水入口５寄りでは半円形部分が下方に、冷却水出口
６寄りでは半円形部分が上方になるように配設され、そ
の間には交互に配設されて冷却水Ｗが上下方向に波状に
流れるように構成されている。
【００１９】図３および図４に示す第３の実施形態で
は、シェル１内に複数枚（図示例では２枚）配設された
バッフル板９Ａは、図４のように中央部分から偏奇した
上方（反対向きに配設された場合は下方）部分Ｃが冷却
水通路として切り欠かれている。なお、符号Ｄは、エア
抜きおよび淀み防止の切り欠きである。このバッフル板
９Ａは、中央部分から偏奇した部分Ｃに冷却水の通路部
分が形成されているので中央段の伝熱管４ａがバッフル
板９Ａで支持されている。前記図１や図２に示した半円
形状では、上向き、下向きの場合共、中央段の伝熱管４
ａを支持することができず、そのスパンがシェル１の全
長になるという問題点があったが、実施形態では各バッ
フル板９Ａで支持でき、スパンを短くできる。
【００２０】図５〜図７に示す第４の実施形態では、バ
ッフル板９Ｂが前記実施形態同様に中央段の伝熱管４ａ
を支持するように形成されたもので、外周が円形状に形
成され、冷却水通路は中央部分から偏奇した領域に孔Ｅ
として穿設されている。また、その孔Ｅの対向位置にエ
ア抜きまたは淀み防止用の孔Ｆが設けられている。この
バッフル板９Ｂでは、全周をシェル１に鑞付け固着する
ことができる。
【００２１】図８に示す第５の実施形態では、バッフル
板９Ａ（または９Ｂ）の位置がシェル１の軸線方向に対
して不等間隔（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）に配設されている。
このようにバッフル板９Ａを配設すれば、図３に示した
等間隔の場合の最長スパンＬ０（全長の約２／３）に対
し、図８に示すＬのように減少させることができる。
【００２２】図９に示す第６の実施形態では、伝熱管４
がシェル１内の上部および下部の所定距離Ｓ１、Ｓ２を
おいて配設されている。このように伝熱管４を配設する
ことで、比較的破損し易い上下端部の伝熱管４を除いて
構成できる。なお、この実施形態では、上部に伝熱管４
がないので、エアが溜まっても問題が起きず、エア抜き
口を廃止することができる。
【００２３】図１０に示す第７の実施形態では、バッフ
ル板９Ｃは、シェル１内周に沿って円環状に最外周の伝
熱管４ｓのみが貫通支持するように形成されている。こ
の例では、上端部にエア抜き用の切り欠きＧが設けられ
ている。このように、破損事故の起きやすい最外周部の
伝熱管４ｓのみを支持するように構成し、トラブルを回
避できる。
【００２４】また、図１１に示すバッフル板９Ｄのよう
に円環状の上部を切り欠いたものでもよい（馬蹄形
状）。
【００２５】図１２には、バッフル板９を用いて伝熱管
４を支持する別の実施形態が示されている。図１０にお
いて、バッフル板９には、連続する不定型な溝が形成さ
れており、該溝は、円形断面部分８ａと、長方形断面部
分８ｂとからなり、長方形断面部分８ｂは円形断面部分
８ａ間を接続している。伝熱管４は前記溝の円形断面部
分８により支持されている。一方、前記溝の長方形断面
部分８ｂは冷却水通路として使用されている、なお、円
形断面部分８ａにおける伝熱管４の支持態様について
は、特に、限定刷るものでは無く、種々の手法が採用可
能である。
【００２６】図１３に示す実施形態では、バッフル板９
Ｅの外周部９ｅは折り曲げられ、シェル１内周へはその
外周部９ｅが当接してろう付により固着されており、バ
ッフル板９Ｅを確実に支持することができる。但し、ろ
う付をしなくても良い。
【００２７】図１４および図１５には、伝熱管４をバッ
フル板９へ固着する実施形態が示されている。図１４の
実施形態では、伝熱管４のバッフル板９貫通部の両側
Ｋ、Ｋが、その断面が楕円形にかしめられ、伝熱管４が
バッフル板９に固着されている。
【００２８】また、図１５の実施形態では、伝熱管４の
バッフル板９貫通部の両側Ｈ、Ｈが、チューブ内側から
拡径されてバッフル板９に固着されている。
【００２９】図１６には、バッフル板９のクーラシェル
１に対する位置決めの実施形態が示されている。シェル
１の内周面に突起部Ｔが突設され、その突起部Ｔには溝
が設けられて、バッフル板９が嵌め込まれ、位置決めさ
れている。
【００３０】以上、本発明によるＥＧＲクーラのクーラ
シェル内の冷却水流路１ａの構成について説明した。一
方、排気ガスＧの通路との関係は、図１７に示すように
シェル１の両端部の入口２Ａおよび出口２Ｂに対して冷
却水の入口５および出口６は、出口同志、入口同志が同
じ側に設けられ、伝熱管４内の排気ガスＧの流れ方向と
冷却水流路１ａの冷却水Ｗの流れ方向とが同方向（図の
右から左）に構成されている。このように構成すること
により、伝熱管４の流入部における排気ガスＧと冷却水
Ｗとの温度差が大きくなって、良好な結果が得らる。
【００３１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成さ
れ、以下に示す効果を奏する。 （１） 伝熱管をバッフル板によって支持することで、
熱応力あるいは振動等による破損が防止できる。 （２） また、これに併せてバッフル板の挿入によって
流れを案内し、冷却の向上が図れる。 （３） そして、バッフル板の形状、支持方法を適宜選
択することで構造が簡単でかつ最適な性能とすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明する斜視図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示すシェル部分の縦
断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態を示すシェル部分の縦
断面図。
【図４】図３の実施形態のバッフル板を示す正面図。
【図５】本発明の第４の実施形態を示すシェル部分の縦
断面図。
【図６】図５の実施形態のバッフル板を示す正面図。
【図７】図５の透過斜視図。
【図８】本発明の第５の実施形態を示すシェル部分の縦
断面図。
【図９】本発明の第６の実施形態を示す横断面図。
【図１０】本発明の第７の実施形態を示す横断面図。
【図１１】図１０の実施形態とは別のバッフル板を示す
正面図。
【図１２】伝熱管を支持する別の実施形態を示す断面
図。
【図１３】バッフル板を支持する実施形態を示す断面
図。
【図１４】伝熱管のバッフル板への固着の実施形態を示
す図。
【図１５】伝熱管のバッフル板への固着の別の実施形態
を示す図。
【図１６】バッフル板のシェルへの位置決めの実施形態
を示す図。
【図１７】伝熱管内外の排気ガスおよび冷却水の流れ方
向を説明する図。
【図１８】従来のＥＧＲクーラを示す側面図。
【符号の説明】
１・・・クーラシェル ２・・・排気ガス出入口 ４・・・伝熱管 ５・・・冷却水入口 ６・・・冷却水出口 ９、９Ａ、９Ｂ・・・バッフル板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤 原 秀 文 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)発明者 杉 山 元 治 静岡県沼津市大岡1719−１ Ｆターム(参考） 3G062 ED08 GA10 3L103 AA37 AA44 BB39 CC02 CC26 DD08

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の伝熱管を筒状のクーラシェル内に
    その軸線に平行に設け、それらの伝熱管内部に排気ガス
    を、伝熱管外部に冷却水をそれぞれ流れるように構成
    し、内燃機関の排気還流装置に介装した排気ガス冷却器
    の構造において、クーラシェルの軸線が水平に近いよう
    に配設し、そのシェルの一端近くの下方位置に冷却水入
    口を、対向する他端近くの上方位置に冷却水出口をそれ
    ぞれ配設し、シェル内の冷却水流路に半円形状をしてお
    り且つ半円形状の欠けた部分を冷却水通路としているバ
    ッフル板を複数枚設け、それらのバッフル板は冷却水入
    口寄りでは通路部分が上方に、冷却水出口寄りでは通路
    部分が下方になるようにしその間は順次回転して配設し
    冷却水が螺旋状に流れるように構成していることを特徴
    とする排気冷却器の構造。
  2. 【請求項２】 複数の伝熱管を筒状のクーラシェル内に
    その軸線に平行に設け、それらの伝熱管内部に排気ガス
    を、伝熱管外部に冷却水をそれぞれ流れるように構成
    し、内燃機関の排気還流装置に介装した排気ガス冷却器
    の構造において、クーラシェルの軸線が水平に近いよう
    に配設し、そのシェルの一端近くの下方位置に冷却水入
    口を、対向する他端近くの上方位置に冷却水出口をそれ
    ぞれ配設し、シェル内の冷却水流路に半円形状をしてお
    り且つ半円形状の欠けた部分を冷却水通路としているバ
    ッフル板を複数枚設け、それらのバッフル板は冷却水入
    口寄りでは通路部分が上方に、冷却水出口寄りでは通路
    部分が下方になるようにしその間は交互に配設して冷却
    水が上下方向に波状に流れるように構成していることを
    特徴とする排気冷却器の構造。
  3. 【請求項３】 複数の伝熱管を筒状のクーラシェル内に
    その軸線に平行に設け、それらの伝熱管内部に排気ガス
    を、伝熱管外部に冷却水をそれぞれ流れるように構成
    し、内燃機関の排気還流装置に介装した排気ガス冷却器
    の構造において、クーラシェルの軸線が水平に近いよう
    に配設し、そのシェルの一端近くの下方位置に冷却水入
    口を、対向する他端近くの上方位置に冷却水出口をそれ
    ぞれ配設し、シェル内の冷却水流路に冷却水の通路部分
    を有する複数枚のバッフル板を設け、それらのバッフル
    板はその通路部分が上下方向に交互に配設されており、
    かつ各バッフル板に中央段の伝熱管が支持されているこ
    とを特徴とする排気冷却器の構造。
  4. 【請求項４】 前記バッフル板は円形状の一部が切り欠
    かれて冷却水の通路部分が形成され、その通路部分は中
    央部分から偏奇した領域に設けられ、前記中央部分は伝
    熱管を支持している請求項３の排気冷却器の構造。
  5. 【請求項５】 複数の伝熱管を筒状のクーラシェル内に
    その軸線に平行に設け、それらの伝熱管内部に排気ガス
    を、伝熱管外部に冷却水をそれぞれ流れるように構成
    し、内燃機関の排気還流装置に介装した排気ガス冷却器
    の構造において、クーラシェルの軸線が水平に近いよう
    に配設し、そのシェルの一端近くの下方位置に冷却水入
    口を、対向する他端近くの上方位置に冷却水出口をそれ
    ぞれ配設し、シェル内の冷却水流路に冷却水の通路部分
    を有する複数枚のバッフル板を設け、それらのバッフル
    板はその通路部分が上下方向に交互に配設されており、
    そのバッフル板は円形状の周囲を有し、中央部分から偏
    奇した領域に孔を穿設して冷却水の通路部分が形成さ
    れ、前記中央部分は伝熱管を支持していることを特徴と
    する排気冷却器の構造。
  6. 【請求項６】 前記バッフル板の位置がクーラシェルの
    軸線方向に対し不等間隔に配設されている請求項３〜５
    の排気冷却器の構造。
  7. 【請求項７】 前記伝熱管はクーラシェル内の上部およ
    び下部から距離をおいて配設され、各伝熱管がバッフル
    板に貫通支持されている請求項３〜５の排気冷却器の構
    造。
  8. 【請求項８】 複数の伝熱管を筒状のクーラシェル内に
    その軸線に平行に設け、それらの伝熱管内部に排気ガス
    を、伝熱管外部に冷却水をそれぞれ流れるように構成
    し、内燃機関の排気還流装置に介装した排気ガス冷却器
    の構造において、クーラシェルの軸線が水平に近いよう
    に配設し、そのシェルの一端近くの下方位置に冷却水入
    口を、対向する他端近くの上方位置に冷却水出口をそれ
    ぞれ配設し、シェル内の冷却水流路に複数枚の冷却水の
    通路部分を有するバッフル板を設け、それらのバッフル
    板はシェル内周に沿った円環状に形成され、外周部の伝
    熱管がそのバッフル板に貫通支持されていることを特徴
    とする排気冷却器の構造。
  9. 【請求項９】 複数の伝熱管を筒状のクーラシェル内に
    その軸線に平行に設け、それらの伝熱管内部に排気ガス
    を、伝熱管外部に冷却水をそれぞれ流れるように構成
    し、内燃機関の排気還流装置に介装した排気ガス冷却器
    の構造において、シェル内の冷却水流路に複数枚の冷却
    水の通路部分を有するバッフル板を設け、該バッフル板
    には連続する不定形な溝が形成されており、該溝は円形
    断面部分と長方形断面部分とからなり、前記伝熱管は前
    記溝の円形断面部分により支持されており、長方形断面
    部分は円形断面部分間を接続し且つ冷却水通路として作
    用するように構成されていることを特徴とする排気冷却
    器の構造。
  10. 【請求項１０】 前記バッフル板の円周部外縁を折り曲
    げ、クーラシェル内周に固着している請求項１〜９の排
    気冷却器の構造。
  11. 【請求項１１】 前記バッフル板を貫通する伝熱管をか
    しめによってバッフル板に固着している請求項１〜９の
    排気冷却器。
  12. 【請求項１２】 前記伝熱管外部の冷却水の流れ方向を
    伝熱管内部の排気ガスの流れと同方向になるように冷却
    水入口および出口を配設した請求項１〜１１の排気冷却
    器。
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