JPH1089880A

JPH1089880A - プレート式ｅｇｒガス冷却装置に用いるコアーの製造方法

Info

Publication number: JPH1089880A
Application number: JP26032596A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Usui; 正佳臼井
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】プレート式ＥＧＲガス冷却装置に用いられる
コアーを簡便に製造することができる方法を提供する。【解決手段】相互に平行にかつ間隔をおいて複数の金
属製の平板を数段に積層し、各段においてその向きが相
互に直交するよう、かつ前記平板とその頂部が当接する
よう波板を配設し、その当接部をろう付けしてプレート
式ＥＧＲガス冷却装置のコアーを製造するに際し、前記
波板の少なくとも頂部に予めろう材を供給しておくプレ
ート式ＥＧＲガス冷却装置のコアーを製造する方法を特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの冷却液
または冷却風によってＥＧＲガスを冷却するためのプレ
ート式ＥＧＲガス冷却装置に用いるコアーの製造方法に
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（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕ
ｌａｔｉｏｎ：排気再循環）と称される。ＥＧＲは排気
ガスの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ることが認められている。
このような事態を避けるため、エンジンの冷却液または
冷却風によって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８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１
１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又は冷却風によ
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５７−３０
９号公報参照）。

【０００５】しかしながら、上記多管式熱交換器はエン
ジン冷却液または冷却風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を冷却媒体流入口１６ａ、冷却媒体流出口１６
ｂ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
の接合手段として採用されるるう付け作業において、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９
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１３に複数の伝熱管１２
が固着配列され、前記胴管１１の端部にＥＧＲガス流入
口１４ａおよびＥＧＲガス流出口１４ｂを備えた端部キ
ャップ１４を固着した多管式の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１１自体に冷却媒体流入口１６ａおよび冷却媒体流出
口１６ｂ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１６ａ及び冷却媒体流出口１６ｂに、枝管
１７ａ、１７ｂ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１３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１０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９ａ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９ａ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ると共に、バッフル板９の強度を
高める必要から、バッフル板９には厚板の利用が一般的
であり、したがって、装置重量が過大になることが避け
られなかった。

【０００９】また、上記の装置を組み立てるに際して、
部材間の固着処理は手仕事によることが多く、機械的に
ろう付けする場合でも、部材を予め溶融したろう材の浴
に浸漬したり、合わせ板を用いる等、固着面の全面にろ
う材を被覆した素材を利用していたため、費用増加に繋
がるばかりか、かえって、熱交換効率を低下させてしま
う結果を招いていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような多管式熱交
換器による難点を改善するために、ＥＧＲガスの有する
熱量を効率よく放散せしめ、耐久性、特に耐振動性に富
み、しかも装置全体の重量を極力軽減したプレート式Ｅ
ＧＲガス冷却装置が提案された。

【００１１】この装置は相互に平行にかつ間隔をおいて
複数の金属製の平板を数段に積層し、隣接する平板の２
つの対向する側端縁間をサイドバーで連結するととも
に、各段においてサイドバーの向きを相互に直交させ、
前記平板間の空間に第１の方向に向いた第１の波板と該
第１の方向とは直交する方向に向いた第２の波板とを前
記サイドバーと平行になるように交互に介在せしめ、さ
らに前記平板と波板の頂部とをろう付けして構成された
コアーを内装してなるものであるが、このようなコアー
の製造には、全ての構成部品に予めろう材をめっきして
おく等、手間がかかりその改善が望まれていた。

【００１２】したがって本発明の目的は、プレート式Ｅ
ＧＲガス冷却装置に用いられるコアーを簡便に製造する
ことができる方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は相互に平行にかつ間隔をおいて複数の金属
製の平板を数段に積層し、各段においてその向きが相互
に直交するよう、かつ前記平板とその頂部が当接するよ
う波板を配設し、その当接部をろう付けしてプレート式
ＥＧＲガス冷却装置のコアーを製造するに際し、前記波
板の少なくとも頂部に予めろう材を供給しておくプレー
ト式ＥＧＲガス冷却装置のコアーを製造する方法を特徴
とするものである。

【００１４】この場合前記ろう材をバインダーと混合し
これを塗布したロール間に前記波板を通すかあるいはろ
う材粉体を混入したペーストを、好ましくは波板の頂部
に選択的にスプレーすることにより前記波板にろう材を
供給せしめたり、或いは前記波板を、まずバインダーを
付着したロール間に通し、次いでろう材の粉体を付着し
たロール間を通して前記波板にろう材を供給せしめるこ
とが好ましい。

【００１５】

【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は本発明の方法により得ら
れたプレート式ＥＧＲガス冷却装置の一実施例の一部破
断した斜視図、図２は本発明に用いた平板の他の実施例
の部分斜視図、図３は本発明に用いた波板の一実施例の
部分斜視図で、（ａ）は一方の波板を示す図、（ｂ）は
他方の波板を示す図、図４は本発明の方法により得られ
たプレート式ＥＧＲガス冷却装置の平面図、図５は本発
明の実施例で用いるコアーを製造する際に利用するろう
材配設ラインの一実施例の概要図、図６は本発明の実施
例で用いるコアーを製造する際に利用するろう材の配設
ラインの他の実施例の概要図、図７は本発明の実施例で
用いるコアーを製造する際に利用するろう材の配設ライ
ンのさらに他の実施例の概要図である。

【００１６】本発明の方法により得られたプレート式Ｅ
ＧＲガス冷却装置５０は、図１に示されるように、天板
５１と、コアー５２と、隅部材５３と、カバー５４と、
底板５５とにより構成されてなるものである。そして前
記コアー５２は、相互に平行にかつ間隔をおいて多段と
なるよう並設された複数の平板５６と、該平板５６間に
介在された下記する形状の２つの種類の波板５７ａ、５
７ｂと、隣接する平板５６の２つの対向する側端縁間を
連結しかつ各段において相互に直交する方向に設けられ
たサイドバー５８とにより構成されている。さらに、該
コアー５２においては、前記平板５６とサイドバー５８
とが固着されていない他の２つの側端縁には、直線方向
に開口部が形成されており、隣接する平板５６間の空間
内に前記波板５７ａ、５７ｂがそれぞれ交互に直交する
ようかつ前記サイドバー５８と平行となるよう介在さ
れ、前記波板５７ａ、５７ｂと前記平板５６とが相互に
ろう付されて交互に直交する方向に向けられたＥＧＲガ
ス流路６１と冷却媒体流路６２が形成されている。

【００１７】さらに、前記コアー５２の４隅部を隅部材
５３に当接せしめ、一方該コアー５２の４つの端面に
は、該各端面を取り囲むようにほぼＵ字状のカバー５４
が設けられ、その両端部５４ａ、５４ｂは前記隅部材５
３に当接されている。そして前記コアー５２の上側外側
面と下側外側面にはカバー５４の上下の端面にまで及ん
で天板５１及び底板５５が設けられている。このように
構成されたコアー５２、隅部材５３、Ｕ字状のカバー５
４、天板５１および底板５５を相互にろう付けまたは溶
接されて固着されている。

【００１８】一方コアー５２の、各端面に設けられたほ
ぼＵ字状のカバー５４の内方には流体溜６４が形成さ
れ、さらに前記カバー５４にはＥＧＲガス用の流入口６
５ａと流出口６５ｂ及び冷却媒体用の流入口６６ａと冷
却媒体用の流出口６６ｂ（図４参照）が穿孔され、前記
流入口６５ａ、６６ａおよび流出口６５ｂ、６６ｂには
接続用筒管６７が固着されている。

【００１９】本発明により得られたプレート式ＥＧＲガ
ス冷却装置は、上記の通り、平板５６によって、ＥＧＲ
ガス流路６１と冷却媒体流路６２とに分割された流路が
交互に直交する方向に延長するよう構成されていること
により、多管式のＥＧＲガス冷却装置に比較して、より
高い熱交換効率を有し、同効率の冷却装置３を形成する
場合には、装置の容量を小さくすることができる。ま
た、コアー５２は平板５６と波板５７ａ、５７ｂとを固
着して断面ほぼハニカム状に、しかもコアー５２を構成
する波板５７ａ、５７ｂを各段毎に直交する方向に配置
して構成されていることにより、装置の堅牢性は多管式
のＥＧＲガス冷却装置に比べより向上した。また、本発
明により得られた装置は、上記の通り、断面ほぼハニカ
ム状の構造として堅牢性を高めたので、構成部材を薄肉
にし得た結果、装置の軽量化に成功し、ＥＧＲガス冷却
装置５０を積載する自動車等の燃料消費の低減化にも貢
献し得た。

【００２０】さらに、図２に示すように、本発明の場
合、平板５６を介してＥＧＲガスが冷却媒体と熱交換す
る構成であるため、平板５６に波板５７ａ、５７ｂとの
固着部を除いて凹凸加工することにより、ＥＧＲガスと
冷却媒体との間接的な接触面積を広くでき、一定容積中
のＥＧＲガス冷却装置５０で処理されるＥＧＲガスの熱
交換効率はより高められる。

【００２１】本発明においては、交互に直交する方向に
設けられた波板のうち、冷却媒体が通過する流路６２に
介在された波板５７ａは図３（ａ）に示すように頂部５
７′が丸みを帯びている。

【００２２】一方ＥＧＲガスが通過する流路６１に介在
された波板５７ｂは図３（ｂ）に示すように頂部５７′
が平坦となっており、該頂部間の平坦面を凹凸状の障壁
７０とすることにより、ＥＧＲガス流路６１内を流動す
るＥＧＲガスの流れに乱流又は渦流を生ぜしめ、結果的
に一定容積中のＥＧＲガス冷却装置５０で処理されるＥ
ＧＲガスの熱交換効率を一層向上させた。

【００２３】次に本発明にかかるプレート式ＥＧＲガス
冷却装置に用いるコアーの製造方法を説明する。波板５
７ａ、５７ｂと平板５６とを交互に積層し、その当接部
をろう付処理して図４に示すようなプレート式のＥＧＲ
ガス冷却装置５０のコアー５２を製造するに際して、波
板５７の頂部５７′と平板５６とを当接可能に位置せし
めるが、この場合図３（ａ）、（ｂ）に図示するように
頂部５７′或いは所望に応じ波板５７の表面に予めろう
材８０が施された波板５７を利用することによって、単
に平板５６と波板５７ａ、５７ｂとを積層してろう付け
炉に導入して加熱処理することにより、プレート式のＥ
ＧＲガス冷却装置５０に用いるコアー５２を構成する波
板５７の全ての頂部５７′を一括ろう付けして極めて容
易に形成することが可能になる。

【００２４】前記のように波板５７の頂部５７′に予め
ろう材８０を施すに際して、図５に示すように前記ろう
材８０を練り込んだペースト８０′が塗布された塗布ロ
ール８２と、これに対向する押えロール８３の間を、塗
布ロール８２の表面８２ａと波板５７の頂部５７′とが
接するようにして前記波板５７を通過させ、その後ペー
スト８０′が頂部５７′に塗布された波板５７を加熱
し、次いで前記波板５７を定着部８８に導入し、加熱処
理して波板５７の頂部５７′にペースト８０′を定着さ
せ、ペースト８０′が頂部５７′に塗布された波板５７
を容易に入手することができる。したがって、ろう材８
０の使用量を必要最小限に止めることを可能にするばか
りか、波板５７ａ、５７ｂと平板５６とを交互に多段に
積層し、ろう付け炉を通過させるのみで、プレート式の
ＥＧＲガス冷却装置５０に用いるコアー５２を形成する
ことができる。なお、図５の実施例においては前記加熱
処理をすることなしに多段に積層した後に、ろう付け炉
でろう付けしたり、材料取りされた波板を使用すること
も可能である。

【００２５】さらに図６に示すように、バインダー８４
の塗布された対ロール８５の間を通過させてバインダー
８４を塗布する塗布部８６と、粉末状のろう材８０を供
給する供給部８７と、前記塗布部８６で塗布されたバイ
ンダー８４の上に供給された前記粉末状のろう材８０を
加熱した後定着させる定着部８８とが上記の順に一列に
配設されたろう材配設ライン８９を利用して、前記ろう
材配設ライン８９の塗布部８６に波板５７を導入し、対
ロール８５の表面８５ａと波板５７の頂部５７′とが接
するようにして前記波板５７を通過させ、その後波板５
７の頂部５７′に塗布されたバインダー８４の接着機能
が確保されたままの状態で、前記波板５７を引き続いて
前記供給部８７に導入し、波板５７の頂部５７′に粉末
状のろう材８０を供給した後、前記波板５７を定着部８
８に導入し、加熱処理して波板５７の頂部５７′にろう
材８０を加熱し、定着部８８で定着させることが可能と
なる。このようにして得られた波板５７を、所定形状に
切断し、一方別途所定形状に成形された平板５６を介
し、隣接する波板５７ａ、５７ｂの波方向が交互に直交
する方向となした状態で多段に積層し、積層体をろう付
け炉に導入することにより、プレート式のＥＧＲガス冷
却装置５０に用いるコアー５２を容易に形成することが
できる。なお、図６の実施例においても、図５の実施例
と同様に前記加熱処理をすることなしに多段に積層した
後に、ろう付け炉でろう付けしたり、或いは材料取りさ
れた波板を使用することも可能である。

【００２６】また図７に示すように、予め所定形状に切
断された波板５７を複数の対となったガイドローラ間を
通過させた後ノズル８１により、ろう材を混入したペー
ストを波板５７の頂部５７′にスプレーし、このように
して得られた波板５７を定着部８８を通過させることな
く、別途所定形状に成形された平板５６を介して、隣接
する波板５７ａ、５７ｂの波方向が交互に直交する方向
となした状態で多段に積層し、積層体をろう付け炉に導
入してろう付けすることにより、プレート式のＥＧＲガ
ス冷却装置５０に用いるコアー５２を容易に形成するこ
ともできる。

【００２７】

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明によれば、Ｅ
ＧＲガス冷却装置の構成部材であるコアーを製造するに
際し、少なくとも頂部に予めろう材が施された波板を利
用する場合、構成部品をろう材で予めめっきすることな
く、単に平板と波板とを積層してろう付け炉に導入する
ことにより、プレート式のＥＧＲガス冷却装置に用いる
コアーを容易に形成することも可能となる。さらに、平
板を介してＥＧＲガスが冷却媒体と熱交換する構成であ
るため、波板との固着部を除いて凹凸加工された平板を
利用することにより、ＥＧＲガスと冷却媒体との間接的
な接触面積を広くとることができ、一定容積中のＥＧＲ
ガス冷却装置で処理されるＥＧＲガスの熱交換効率はよ
り高められる。その上、波板の中、少なくともＥＧＲガ
ス流路に介在される波板を、頂部が平坦となった波形と
したことにより、平板と波板との接触面積は広げられ、
結果的に、一定容積中のＥＧＲガス冷却装置にて処理さ
れるＥＧＲガスの熱交換効率はより高められた。

【００２８】また、本発明により得られたプレート式Ｅ
ＧＲガス冷却装置は、平板を隔て、ＥＧＲガス流路と冷
却媒体流路とに分割された流路を交互に直交するように
構成されることにより、より高い熱交換効率を示すの
で、ＥＧＲガス冷却装置の容量を小さくでき、またコア
ーは平板と波板とを固着して断面ほぼハニカム状に、し
かもコアーを構成する波板を各段毎に直交する方向に配
置して形成されていることにより、装置の堅牢性はより
高められた。さらに本発明により得られた装置は、断面
ほぼハニカム状の構造としたので、堅牢性が向上したた
め、構成部材を薄肉にし得、したがって装置の軽量化に
成功し、ＥＧＲガス冷却装置を積載する自動車等の燃料
消費の低減化にも貢献し得た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法により得られたプレート式ＥＧＲ
ガス冷却装置の一実施例の一部破断した斜視図である。

【図２】本発明に用いた平板の他の実施例の部分斜視図
である。

【図３】本発明に用いた波板の一実施例の部分斜視図
で、（ａ）は一方の波板を示す図、（ｂ）は他方の波板
を示す図である。

【図４】本発明の方法により得られたプレート式ＥＧＲ
ガス冷却装置の平面図である。

【図５】本発明の実施例で用いるコアーを製造する際に
利用するろう材配設ラインの一実施例の概要図である。

【図６】本発明の実施例で用いるコアーを製造する際に
利用するろう材の配設ラインの他の実施例の概要図であ
る。

【図７】本発明の実施例で用いるコアーを製造する際に
利用するろう材の配設ラインのさらに他の実施例の概要
図である。

【図８】従来のＥＧＲガス冷却装置の一部破断した側面
図である。

【図９】従来のＥＧＲガス冷却装置の一部破断した側面
図である。

【図１０】従来の多管式熱交換器の一部破断した側面図
である。

【符号の説明】

５０ＥＧＲガス冷却装置５１天板５２コアー５３隅部材５４カバー５５底板５６平板５７波板５７ａ、５７ｂ波板５８サイドバー６１ＥＧＲガス流路６２冷却媒体流路６４流体溜６５ａ、６６ａ流入口６５ｂ、６６ｂ流出口６７接続用筒管７０部分障壁８０ろう材８０′ ペースト８１ノズル８２塗布ロール８３押えロール８４バインダー８５対ロール８６塗布部８７供給部８８定着部８９ろう材配設ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に平行にかつ間隔をおいて複数の金
属製の平板を数段に積層し、各段においてその向きが相
互に直交するよう、かつ前記平板とその頂部が当接する
よう波板を配設し、その当接部をろう付けしてプレート
式ＥＧＲガス冷却装置のコアーを製造するに際し、前記
波板の少なくとも頂部に予めろう材を供給しておくこと
を特徴とするプレート式ＥＧＲガス冷却装置のコアーを
製造する方法。
【請求項２】前記ろう材の付着したロール間に前記波
板を通すかあるいはろう材粉体を混入したペーストをス
プレーすることにより前記波板に供給せしめたことを特
徴とする請求項１記載のプレート式ＥＧＲガス冷却装置
のコアーを製造する方法。
【請求項３】前記波板を、まずバインダーを付着した
ロール間に通し、次いでろう材の粉体を付着したロール
間を通して前記波板にろう材を供給せしめたことを特徴
とする請求項１記載のプレート式ＥＧＲガス冷却装置の
コアーを製造する方法。