JP2001141386A - 多管式熱交換器 - Google Patents

多管式熱交換器

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JP2001141386A
JP2001141386A JP32725099A JP32725099A JP2001141386A JP 2001141386 A JP2001141386 A JP 2001141386A JP 32725099 A JP32725099 A JP 32725099A JP 32725099 A JP32725099 A JP 32725099A JP 2001141386 A JP2001141386 A JP 2001141386A
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burring
tube
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support plate
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JP32725099A
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Kazuyoshi Takigawa
一儀 滝川
Motoharu Sugiyama
元治 杉山
Yuji Miyauchi
祐治 宮内
Tadahiro Goto
忠弘 後藤
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0131Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by plates

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 胴管内に設ける伝熱管支持板を重合構造とす
ることによって、流体圧に対する剛性を十分に確保で
き、かつ胴管内への組付けも容易に行うことができる多
管式熱交換器の提供。 【解決手段】 胴管と、チューブシートと、複数の伝熱
管と、支持板と、端部キャップとにより構成されるとと
もに、胴管には第1熱交換流体入口および出口が設けら
れ、端部キャップには第2熱交換流体入口と出口が設け
られた多管式熱交換器において、前記支持板を、バーリ
ング壁を有する貫通孔を設けた薄肉で剛性の低いバーリ
ングプレートと、該バーリングプレートより厚肉で剛性
の高い平板に前記バーリング壁を有する貫通孔と対応す
る位置に貫通孔を設けた背面板を一体化して構成したこ
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、一般産業用、自動
車などに用いられる多管式熱交換器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】EGRガスの冷却などに用いられる多管
式熱交換器としては、例えば左右の一方もしくは両側に
EGRガスの流入口または流出口を備えた端部キャップ
に仕切り壁を介して区画され、かつ別途冷却媒体流入口
を有するヘッド部材(ハブ)には胴管が連接固定され、
その胴管内部には多数の伝熱管が前記両側の仕切り壁に
設けた組付け孔部において固着配列され、該伝熱管は胴
管内壁の長手方向の複数箇所に配設された大きな切欠部
を有するバッフルプレートにて支持され、ヘッド部材に
設けられた冷却媒体流入口、冷却媒体流出口に螺着され
たニップルにはゴムホースなどの枝管が接続されてお
り、この枝管より導入され、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(実公昭57−309
号公報など参照)や、胴管両端部において、胴管の両端
部内壁に固着されたチューブシートに複数の伝熱管が固
着配列され、該伝熱管は胴管内壁の長手方向の複数箇所
に配設された大きな切欠部を有するバッフルプレートあ
るいは支持板にて支持され、前記胴管の端部キャップに
EGRガス流入口およびEGRガス流出口を備え、外方
へ向けてのバーリング成形によって胴管自体に冷却媒体
流入口および冷却媒体流出口を設け、このバーリング成
形によって設けた冷却媒体流入口及び冷却媒体流出口
に、枝管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(特願平7−267691
号)、さらには前記伝熱管支持板にバーリング成形によ
って形成されたバーリング壁を有する貫通孔を穿設し、
この貫通孔に伝熱管を挿入して支持する方式の多管式熱
交換器などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、これらの多
管式熱交換器は、エンジンや走行中に生じる振動やEG
Rガス自体の圧力変動に伴う脈動などによる振動環境下
に置かれるため、伝熱管とチューブシートとの接合箇所
に応力集中し易く、また伝熱管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。さらにバーリン
グ成形によって形成されたバーリング壁を有する貫通孔
を穿設した伝熱管支持板を用いた多管式熱交換器の場合
は、伝熱管支持板には流体圧に対する剛性を考慮して所
望の肉厚材を用いる必要があり、プレスによるバーリン
グ加工は可能であるも、バーリング壁先端にクラックを
生じ易く、またバーリング壁の剛性が高いため、胴管内
部に伝熱管と大きな切欠部を有するバッフルプレートあ
るいは支持板を組付ける際、胴管内部への支持板の挿入
およびバーリング孔への伝熱管の挿入に多大な労力を必
要とし、装置の組立て、製造に多くの時間を要するとい
った問題があった。
【0004】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、前記多管式のEGRガス冷却装置にお
いて、支持板を重合構造とすることによって、バーリン
グ孔を形成する部材を薄肉材とすることが可能となると
ともに、流体圧に対する剛性も十分に確保することがで
きる多管式熱交換器を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るEGRガス
冷却装置は、端部附近に第1熱交換流体入口および出口
が設けられた胴管の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、かつ前記伝
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枚の支持板の貫通孔に貫着支持さ
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第2熱交換流体入口および出口
が設けられた多管式熱交換器において、前記支持板を、
バーリング壁を有する貫通孔を設けた薄肉で剛性の低い
バーリングプレートと、該バーリングプレートより厚肉
で剛性の高い平板に前記バーリング壁を有する貫通孔と
対応する位置に貫通孔を設けた背面板を一体化して構成
したことを特徴とするものである。また、前記支持板を
構成するバーリングプレートと背面板を一体化する手段
としては、溶接による方法やろう付けによる方法を用い
ることができる。ろう付けにより一体化する場合は、バ
ーリングプレートと背面板の少なくとも一方に予めろう
材をめっきしておいてもよい。さらにバーリングプレー
トと背面板は、多管式熱交換器組立時に同時に一体化す
るようにしてもよい。さらにまた前記支持板には胴管内
部断面積の4分の1程度の開口面積の切欠部を設けたバ
ッフルプレートとしてもよい。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例装置を示
す一部破断平面図、図2は図1に示す装置の支持板部の
一部を拡大して示す断面図、図3、図4は本発明に係る
支持板の他の実施例を示す要部拡大断面図、図5は本発
明に係る支持板の別の実施例を示す一部斜視図、図6は
本発明に係る支持板のさらに別の実施例を示す一部斜視
図である。
【0007】本発明に係る多管式熱交換器は、図1、図
2に示すごとく、両端部に第1熱交換流体の入口9およ
び出口10が設けられた胴管1の内壁2の両端部に固定
された板金製のチューブシート3に複数の伝熱管4が固
着配列され、これら伝熱管4は胴管1の複数箇所にて、
外周部が胴管1の内壁2に固着された支持板6の貫通孔
7に嵌着支持され、前記胴管1の両端部の外側には端部
キャップ8、8′が固着され、該端部キャップ8、8′
には第2熱交換流体の入口11および出口12が設けら
れ、前記第1熱交換流体の入口9および出口10には枝
管13が接続されている。
【0008】本発明における前記支持板6は伝熱管4を
胴管1に支持する働きをするものであって、その構造は
図2に拡大して示すごとく薄肉で剛性の低い円形もしく
は欠円状の金属板に伝熱管4の外径より僅かに小径また
はほぼ同径の貫通孔7−1を穿設し、該貫通孔7−1の
周縁部をバーリング成形してバーリング壁7−1aを形
成し、さらに円形金属板の外周部にバーリング成形によ
り胴管1の内径とほぼ同径のバーリング壁6aを形成し
たバーリングプレート6−1と、前記バーリングプレー
ト6−1より厚肉で剛性の高い円形もしくは欠円状の金
属板に伝熱管4の外径より僅かに大径の貫通孔7−2を
前記バーリングプレート6−1の貫通孔7−1と対応す
る位置に穿設した背面板6−2とを一体化して構成した
もので、前記バーリングプレート6−1は外周に形成し
たバーリング壁6aが胴管1の内壁2に摺動可能に当接
する径を有し、背面板6−2は該バーリングプレート6
−1より小径となしている。この支持板6を構成するバ
ーリングプレート6−1と背面板6−2とを一体化する
手段としては、溶接(スポット溶接、シーム溶接、レー
ザー溶接など)、ろう付けが一般的である。なお、ろう
付けによる場合は、バーリングプレート6−1と背面板
6−2の両方もしくは一方に予めろう材をめっきしてお
いたり、ろう材を使用することにより単独または全体組
立時に、炉中ろう付けすることができる。
【0009】この支持板6は胴管1内を摺動させて所定
位置に配置するが、その際バーリングプレート6−1の
外周に形成したバーリング壁6aと胴管1の内壁2との
摩擦抵抗によって固定されるが、好ましくはバーリング
壁6aと胴管1の内壁2との接触部をさらにろう付けま
たは溶接することにより胴管1の内壁2に固着するもの
である。ろう付けの場合は胴管1に対して支持板6を前
記バーリング壁6a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などのろう付け作業により極
めて容易になる。また支持板6のバーリングプレート6
−1と背面板6−2に予めろう材をめっきしておくと、
本体組立てと同時に炉中ろう付けすることができる。
【0010】以上のようにして構成された多管式熱交換
器は、支持板6が薄肉で剛性の低いバーリングプレート
6−1と厚肉で剛性の高い背面板6−2とで構成されて
いるので、伝熱管4は該支持板6の貫通孔7−1に設け
られたバーリング壁7−1a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十分な耐久力と弾性
効果を有するとともに、バーリング壁を形成する部材が
薄肉材であっても流体圧に対する剛性を十分に確保する
ことができる。
【0011】また、本発明の他の実施例として、図3、
図4に示すように、支持板6の背面板6−2の背面外周
部に、バーリング壁6−3a、6−4aを有するサポー
トプレート6−3、6−4を溶接またはろう付けし、バ
ーリング壁6aに加えてサポートプレート6−3、6−
4のバーリング壁6−3a、6−4aをそれぞれ胴管1
の内壁2に溶接またはろう付けすることにより、支持板
6をより強固に胴管1の内壁2に固着することができ
る。なお、サポートプレート6−3、6−4はリング状
の一体もので全周に設けるか、または周方向に短寸のも
のを部分的に設ける。
【0012】さらに、本発明の別の実施例として、図5
に示すように、支持板6の貫通孔7−1の周縁部をバー
リング成形して形成したバーリング壁7−1aの部分に
軸方向のスリット7−1bを設けることにより、彎曲し
た舌状片7−1cを形成することができる。この場合
も、舌状片7−1cの摩擦抵抗による摩擦力により伝熱
管4に対して支持板6を所定位置に固定できるために炉
中ろう付けなど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4は該支持
板6の貫通孔7−1に設けられた舌状片7−1cの摩擦
抵抗あるいはろう付けにより支持されることから、振動
環境下においても十分な耐久力と弾性効果を有するとと
もに、バーリング壁を形成する部材が薄肉材であっても
流体圧に対する剛性を十分に確保することができる。
【0013】さらにまた、本発明のさらに別の実施例と
して、図6に示すように、支持板6の外周にバーリング
成形して形成したバーリング壁6aの部分に軸方向のス
リット6a−1を設けることにより、彎曲した舌状片6
a−2を形成することができる。この場合も、舌状片6
a−2の胴管1の内壁2に対する摩擦抵抗による摩擦力
により支持板6を所定位置に固定できるために炉中ろう
付けなど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、胴管1に対して該支持板
6の外周に設けられた舌状片6a−2の摩擦抵抗あるい
はろう付けにより支持されることから、振動環境下にお
いても十分な耐久力と弾性効果を有するとともに、バー
リング壁を形成する部材が薄肉材であっても流体圧に対
する剛性を十分に確保することができる。
【0014】なお図5に示した実施例の舌状片7−1c
および図6に示した実施例の舌状片6a−2は単独で用
いてもよいし、両実施例の舌状片を組み合わせて用いる
こともできる。
【0015】
【発明の効果】本発明は上記のごとく、胴管1内に配置
する支持板を薄肉で剛性の低いバーリングプレートと厚
肉で剛性の高い背面板とで構成したことにより、プレス
によるバーリング加工の際にバーリング壁先端にクラッ
クを生じることがなく、耐久性に優れたバーリング壁が
得られ、また流体圧に対する剛性も十分に確保すること
ができる。さらに、バーリング壁の剛性が低いため、胴
管内部に伝熱管と支持板を組付ける際、胴管内部への支
持板の挿入およびバーリング孔への伝熱管の挿入も容易
に行え、装置の組立て、製造時間を大幅に短縮できるな
ど、多くの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例装置を示す一部破断平面図で
ある。
【図2】図1に示す装置の支持板部の一部を拡大して示
す断面図である。
【図3】本発明に係る支持板の他の実施例を示す要部拡
大断面図である。
【図4】本発明に係る支持板のさらに他の実施例を示す
要部拡大断面図である。
【図5】本発明に係る支持板の別の実施例を示す一部斜
視図である。
【図6】本発明に係る支持板のさらに別の実施例を示す
一部斜視図である。
【符号の説明】
1 胴管 2 内壁 3 チューブシート 4 伝熱管 6 支持板 6−1 バーリングプレート 6−2 背面板 6−3、6−4 サポートプレート 6a、6−3a、6−4a、7−1a バーリング壁 7 貫通孔 7−1b スリット 7−1c 舌状片 8、8′ 端部キャップ 9 第1熱交換流体の入口 10 第1熱交換流体の出口 11 第2熱交換流体の入口 12 第2熱交換流体の出口 13 枝管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 忠弘 静岡県富士市原田1200 Fターム(参考) 3L103 AA01 BB17 BB39 DD03 DD08 DD45

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 端部附近に第1熱交換流体入口および出
    口が設けられた胴管の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、かつ前記
    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枚の支持板の貫通孔に貫着支持
    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第2熱交換流体入口および出
    口が設けられた多管式熱交換器において、前記支持板
    を、バーリング壁を有する貫通孔を設けた薄肉で剛性の
    低いバーリングプレートと、該バーリングプレートより
    厚肉で剛性の高い平板に前記バーリング壁を有する貫通
    孔と対応する位置に貫通孔を設けた背面板を一体化して
    構成したことを特徴とする多管式熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記バーリングプレートと背面板を溶接
    にて一体化して支持板を構成することを特徴とする請求
    項1記載の多管式熱交換器。
  3. 【請求項3】 前記バーリングプレートと背面板をろう
    付けにて一体化して支持板を構成することを特徴とする
    請求項1記載の多管式熱交換器。
  4. 【請求項4】 前記バーリングプレートと背面板の少な
    くとも一方にに予めろう材をめっきしておくことを特徴
    とする請求項3記載の多管式熱交換器。
  5. 【請求項5】 前記バーリングプレートと背面板は、多
    管式熱交換器組立時に同時に一体化して支持板を構成す
    ることを特徴とする請求項1記載の多管式熱交換器。
  6. 【請求項6】 前記支持板には大きな切欠部を設けたこ
    とを特徴とする請求項1記載の多管式熱交換器。
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