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JP2000179410A - Egr用熱交換チューブ - Google Patents

Egr用熱交換チューブ

Info

Publication number
JP2000179410A
JP2000179410A JP10355701A JP35570198A JP2000179410A JP 2000179410 A JP2000179410 A JP 2000179410A JP 10355701 A JP10355701 A JP 10355701A JP 35570198 A JP35570198 A JP 35570198A JP 2000179410 A JP2000179410 A JP 2000179410A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
egr
heat exchange
tube
flow rate
spiral member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10355701A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Yagisawa
研二 八木澤
Hiroyuki Yoshida
宏行 吉田
Tatsuhisa Ozawa
達央 小澤
Makoto Tajima
誠 田島
Shigeki Kimura
茂樹 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Radiator Mfg Co Ltd
Marelli Corp
Original Assignee
Tokyo Radiator Mfg Co Ltd
Calsonic Kansei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Radiator Mfg Co Ltd, Calsonic Kansei Corp filed Critical Tokyo Radiator Mfg Co Ltd
Priority to JP10355701A priority Critical patent/JP2000179410A/ja
Publication of JP2000179410A publication Critical patent/JP2000179410A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、排気系からEGR管路を介して吸
気マニホールドに再循環されるEGRガスを冷却するた
めのEGRガス冷却装置に使用されるEGR用熱交換チ
ューブに関し、低流量から高流量にわたる幅広い流量範
囲内で熱交換効率を向上することを目的とする。 【解決手段】 円筒状の管部材21の内面に、軸長方向
に所定間隔を置いて二次元突起23を形成するととも
に、前記管部材21内に螺旋部材25を挿入し、この螺
旋部材25を前記二次元突起23に接合してなることを
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、排気系からEGR
管路を介して吸気マニホールドに再循環されるEGRガ
スを冷却するためのEGRガス冷却装置に使用されるE
GR用熱交換チューブに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、エンジンでは、排気ガス中におけ
る窒素酸化物(NOx)を低減させるために、排気ガス
の一部を排気系から取り出し、混合気に加えるEGR
(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)が行われ
ている。このようなEGRを行うためのEGR装置は、
排気系からの排気ガスの一部をEGRガスとして燃焼室
に吸入される混合気に再循環させるように構成されてお
り、例えば、図7に示すように、排気マニホールド(ま
たは排気管)1と吸気マニホールド2との間を接続する
EGR通路3と、このEGR通路3に設けられたEGR
弁4とを備えている。
【0003】そして、EGR弁4の開度をエンジンの運
転状態に応じて適宜に制御することにより、吸入混合気
に対するEGRガスの割合が調整される。このようなE
GR装置では、EGRガスが混合気と共に燃焼室に取り
込まれるため、EGRガスの温度を適度な温度に維持す
る必要がある。
【0004】すなわち、EGRガスは、本来高温である
が、このEGRガスの温度が高すぎると、混合気が加熱
されて熱膨張することにより空気の充填効率が悪くな
り、混合気の燃焼率が悪化してエンジンの出力低下を招
く虞がある。一方、EGRガスの温度が低すぎると、E
GRガス中のタール等の付着物質の粘度が増加して、付
着物質がEGR通路,EGR弁等に付着し易くなり、装
置の信頼性を低下させる虞がある。
【0005】従来、EGRガスを冷却するEGRガス冷
却装置として、例えば、特開平9−89491号公報等
に開示されるものが知られている。図8は、この種のE
GRガス冷却装置を示すもので、この冷却装置は、排気
マニホールドとEGR弁とを接続する管路に配置されて
いる。この冷却装置は、外筒5の軸長方向に、多数のチ
ューブ6を配置して構成されており、図9に示すよう
に、チューブ6の両端が端板7に支持されている。
【0006】外筒5の外周には、冷却水の入口パイプ8
および出口パイプ9が開口されている。また、外筒5の
上端および下端には、フランジ部10,11が形成され
ている。上端のフランジ部10には、排気マニホールド
からの配管12が取付フランジ13を介して連結され、
下端のフランジ部11には、EGR弁への配管14が取
付フランジ15を介して連結されている。
【0007】この冷却装置では、排気マニホールド側の
配管12からEGRガスが外筒5内に導入され、外筒5
内のチューブ6の間を流れる冷却水により冷却された
後、EGR弁側の配管14に導出される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のEGRガス冷却装置では、チューブ6に単な
る円筒状の部材を使用しているため、チューブ6内を流
れるEGRガスと、このチューブ6の外側を流れる冷却
水との熱交換効率が比較的低く、従って、EGRガスを
所定の温度に冷却するためには、チューブ6の長さを長
く、あるいは、チューブ6の本数を増大する必要があ
り、装置が大きくなるという問題があった。
【0009】一方、このようなEGRガス冷却装置で
は、エンジンの回転数等の制御に応じて、チューブ6内
を流れるEGRガスの流量が大きく変化するため、低流
量から高流量にわたる幅広い流量範囲内で熱交換効率を
向上することができるEGR用熱交換チューブが要望さ
れている。本発明は、かかる従来の問題を解決するため
になされたもので、低流量から高流量にわたる幅広い流
量範囲内で熱交換効率を向上することができるEGR用
熱交換チューブを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1のEGR用熱交
換チューブは、円筒状の管部材の内面に、軸長方向に所
定間隔を置いて二次元突起を形成するとともに、前記管
部材内に螺旋部材を挿入し、この螺旋部材を前記二次元
突起に接合してなることを特徴とする。請求項2のEG
R用熱交換チューブは、請求項1記載のEGR用熱交換
チューブにおいて、前記管部材の二次元突起に前記螺旋
部材がろう付けされていることを特徴とする。
【0011】(作用)請求項1のEGR用熱交換チュー
ブでは、円筒状の管部材内に螺旋部材を挿入したので、
EGRガスの流れが加速され、かつ、流体直径が減少
し、管部材への熱伝達率が向上される。また、管部材の
軸長方向に所定間隔を置いて二次元突起を形成したの
で、EGRガスがこの二次元突起を乗り越える時に攪乱
され熱伝達率が向上される。
【0012】さらに、螺旋部材を二次元突起に接合した
ので、螺旋部材の表面が伝熱面となり、管部材への熱伝
達率が向上される。そして、二次元突起は、特に、高レ
イノズル数域においてその効果が大きく、一方、螺旋部
材は、特に、低レイノズル数域においてその効果が大き
いため、低流量から高流量にわたる幅広い流量範囲内で
熱交換効率が向上される。
【0013】請求項2のEGR用熱交換チューブでは、
管部材の二次元突起に螺旋部材がろう付けされる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施形態について説明する。
【0015】図1および図2は、本発明のEGR用熱交
換チューブの一実施形態を示しており、符号21は、E
GRガスが流通される管部材を示している。この管部材
21は、円筒状をしておりステンレス鋼により形成され
ている。管部材21の内面には、軸長方向に所定間隔を
置いて二次元突起23が一体形成されている。
【0016】この二次元突起23は、断面半円の円環状
をしている。管部材21内には、螺旋部材25が挿入さ
れている。この螺旋部材25は、断面十字状をしてお
り、軸長方向に所定間隔でピッチを有する螺旋状に形成
されている。螺旋部材25は、ステンレス鋼からなり、
管部材21の二次元突起23にニッケルろう付けされて
いる。
【0017】この実施形態では、螺旋部材25は、図2
に示すように、断面L字状の一対のL字部材27をスポ
ット溶接して形成されている。すなわち、L字部材27
の直角部には、図3の(a)に示すように、角部27a
が形成されており、この角部27aが相互にスポット溶
接されている。
【0018】なお、この実施形態では、一対のL字部材
27の角部27aを相互にスポット溶接した状態で、捻
り加工が行われ、図3の(b)に示すような螺旋部材2
9が形成される。そして、この螺旋部材29が管部材2
1内に挿入される。そして、熱処理を行うことにより、
一対のL字部材27が、管部材21の二次元突起23に
ニッケルろう付けされ螺旋部材25が形成される。
【0019】以上のように構成されたEGR用熱交換チ
ューブでは、円筒状の管部材21の内面に、軸長方向に
所定間隔を置いて二次元突起23を形成し、管部材21
内に螺旋部材25を挿入し、この螺旋部材25を二次元
突起23に接合したので、低流量から高流量にわたる幅
広い流量範囲内で熱交換効率を向上することができる。
すなわち、上述したEGR用熱交換チューブでは、円筒
状の管部材21内に螺旋部材25を挿入したので、EG
Rガスの流れが加速され、かつ、流体直径が減少し、管
部材21への熱伝達率が向上する。
【0020】また、管部材21の軸長方向に所定間隔を
置いて二次元突起23を形成したので、EGRガスがこ
の二次元突起23を乗り越える時に攪乱され熱伝達率が
向上する。さらに、螺旋部材25を二次元突起23に接
合したので、螺旋部材25の表面が伝熱面となり、管部
材21への熱伝達率が向上する。
【0021】そして、後述する図4に示すように、二次
元突起23は、特に、高レイノズル数域(高流量域)に
おいてその効果が大きく、一方、螺旋部材25は、特
に、低レイノズル数域(低流量域)においてその効果が
大きいため、低流量から高流量にわたる幅広い流量範囲
内で熱交換効率が向上される。図4は、実験により得ら
れた上述したEGR用熱交換チューブのレイノズル数と
ヌセルト数(熱伝達率に対応する)との関係を示してい
る。
【0022】この図において、曲線Aは管部材21のみ
の場合を、曲線Bは管部材21に二次元突起23のみを
形成した場合を、曲線Cは管部材21に螺旋部材25の
みを配置した場合を示している。そして、曲線Dが上述
したEGR用熱交換チューブの場合を示しており、この
曲線Dから、上述したEGR用熱交換チューブでは、低
レイノズル数域(低流量域)から高レイノズル数域(高
流量域)の広い流量範囲においてその効果が大きいのが
分かる。
【0023】また、上述したEGR用熱交換チューブで
は、管部材21および螺旋部材25をステンレス鋼によ
り形成し、管部材21の二次元突起23に螺旋部材25
をニッケルろう付けしたので、二次元突起23に螺旋部
材25を確実に接合することができる。そして、上述し
たEGR用熱交換チューブでは、十字状の螺旋部材25
を管部材21に挿入し、この螺旋部材25を二次元突起
23に接合したので、例えば、後述する図6に示す螺旋
部材25Aに比較して、流体直径をより減少することが
可能になり、管部材21への熱伝達率をより向上するこ
とができる。
【0024】また、図6に示す螺旋部材25Aに比較し
て、螺旋部材25の表面積が約2倍になるため、管部材
21への熱伝達率をより向上することができる。さら
に、上述したEGR用熱交換チューブでは、断面L字状
の一対のL字部材27の角部27aを相互にスポット溶
接して十字状の螺旋部材25を形成したので、例えば、
後述する図5に示す螺旋部材25Bに比較して、部品点
数が低減し、螺旋部材25を容易,確実に製造すること
ができる。
【0025】なお、上述した実施形態では、一対のL字
部材27の角部27aを相互にスポット溶接した状態で
捻り加工を行った例について説明したが、本発明はかか
る実施形態に限定されるものではなく、例えば、一対の
L字部材27の角部27aを相互にニッケルろう付けし
た状態で捻り加工を行うようにしても良い。また、上述
した実施形態では、一対のL字部材27の角部27aを
相互にスポット溶接して螺旋部材25を形成した例につ
いて説明したが、本発明はかかる実施形態に限定される
ものではなく、例えば、図5に示すように、一枚の板材
31の両側に2枚の板材33を接合して形成するように
しても良い。
【0026】さらに、上述した実施形態では、螺旋部材
25を断面十字状に形成した例について説明したが、本
発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例え
ば、図6に示すように、一枚の板材35を捻り加工して
形成するようにしても良い。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、請求項1のEGR用
熱交換チューブでは、円筒状の管部材の内面に、軸長方
向に所定間隔を置いて二次元突起を形成し、管部材内に
螺旋部材を挿入し、この螺旋部材を二次元突起に接合し
たので、低流量から高流量にわたる幅広い流量範囲内で
熱交換効率を向上することができる。
【0028】請求項2のEGR用熱交換チューブでは、
管部材の二次元突起に螺旋部材をろう付けしたので、二
次元突起に螺旋部材を確実に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のEGR用熱交換チューブの一実施形態
を示す断面図である。
【図2】図1のEGR用熱交換チューブを示す横断面図
である。
【図3】図1の螺旋部材の製造方法を示す説明図であ
る。
【図4】図1のEGR用熱交換チューブのレイノズル数
とヌセルト数との関係を示す説明図である。
【図5】螺旋部材の他の例を示す説明図である。
【図6】螺旋部材の他の例を示す説明図である。
【図7】従来のEGR装置を示す説明図である。
【図8】従来のEGRガス冷却装置を示す側面図であ
る。
【図9】図8のEGRガス冷却装置の要部の詳細を示す
断面図である。
【符号の説明】
21 管部材 23 二次元突起 25,25A,25B 螺旋部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 宏行 東京都中野区南台5丁目24番15号 カルソ ニック株式会社内 (72)発明者 小澤 達央 東京都中野区南台5丁目24番15号 カルソ ニック株式会社内 (72)発明者 田島 誠 東京都中野区南台5丁目24番15号 カルソ ニック株式会社内 (72)発明者 木村 茂樹 神奈川県川崎市川崎区藤崎3丁目5番1号 東京ラヂエーター製造株式会社内 Fターム(参考) 3G062 ED08 ED10 GA08 GA10 GA21 GA23

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状の管部材(21)の内面に、軸長
    方向に所定間隔を置いて二次元突起(23)を形成する
    とともに、前記管部材(21)内に螺旋部材(25,2
    5A,25B)を挿入し、この螺旋部材(25,25
    A,25B)を前記二次元突起(23)に接合してなる
    ことを特徴とするEGR用熱交換チューブ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のEGR用熱交換チューブ
    において、 前記管部材(21)の二次元突起(23)に前記螺旋部
    材(25,25A,25B)がろう付けされていること
    を特徴とするEGR用熱交換チューブ。
JP10355701A 1998-12-15 1998-12-15 Egr用熱交換チューブ Pending JP2000179410A (ja)

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