JP2007225192A - 熱交換器 - Google Patents

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公昭 中野
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Abstract

【課題】 部品点数が少なく、組立て容易で生産性の高い、低コストな熱交換器の提供。
【解決手段】 内筒８と外筒１とを同心に配置し、それらの間にコア３を設ける。そのコア３は帯状金属板を長手方向に一定の間隔でつづら折りに折り返し曲折すると共に、夫々の折り返しの一端側から他端側を放射状に形成する。そして多数の横断面が細長い袋状部3aを設け、その先端を外筒１の内周に接すると共に、袋状部3aの根元部を内筒８の外周で閉塞する。そして袋状部3aの内側に多数の第１流路3bを形成すると共に、その外側に多数の第２流路3cを設け、各第２流路3cの両端部を端板６により閉塞する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排ガス再循環装置（ＥＧＲ）のクーラとして最適な熱交換器に関する。
ＥＧＲクーラとして用いられる熱交換器は、シェル＆チューブ型のものが知られている。これは、多数の断面円形パイプを一対のヘッダ間に挿入し、そのチューブ群の外周にシェルを被嵌したものである。そして排ガスを各チューブ内に流通させると共に、シェル内に冷却水を流通させ、両者間に熱交換を行うものである。
また、偏平チューブを用いたＥＧＲクーラは、多数の偏平チューブを並列させ、その両端を一対の断面方形のヘッダに貫通させ、その外周を断面方形のシェルで被嵌したものである。
特開２０００−２８２９６３号公報
従来のシェル＆チューブ型熱交換器及び偏平チューブを用いた熱交換器は、多数のチューブを必要とし部品点数が多く、加工及び組立が面倒である欠点があった。
そこで、本発明は部品点数が少なく、組立が容易で量産性の高い、低コストな熱交換器を提供することを課題とする。
請求項１に記載の本発明は、内筒(8) と外筒(1) とが同心に配置されると共に、それらの間にコア(3) が配置され、
そのコア(3) は、帯状金属板が長手方向に一定の間隔で、つづら折りに折返し曲折されると共に、夫々の折返しの一端側から他端側が放射状に形成されて、夫々一端側開放の連続した多数の細長い横断面袋状部(3a)を有し、その袋状部(3a)の先端縁が前記外筒(1) の内周に近接または接すると共に、その袋状部(3a)の開放側縁部間を閉塞するように、その袋状部(3a)の付根の縁が内筒(8) の外周に液密に接合され、
その内筒(8) の外周と夫々の各袋状部(3a)とで囲まれた空間に多数の第１流路(3b)が形成され、隣り合う各第１流路(3b)間に多数の第２流路(3c)が形成され、
夫々の第２流路(3c)の横断面に整合する多数のスリット(5) を有する一対の端板(6) により夫々の第２流路(3c)の両端が閉塞され、
各第１流路(3b)に第１流体(10)が流通すると共に、各第２流路(3c)に第２流体(11)が流通する熱交換器である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
細長い多数の前記袋状部(3a)の横断面が前記内筒(8) の回りに渦巻き状に形成された熱交換器である。
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記袋状部(3a)の外面にスペーサ用の凸部(2) が設けられた熱交換器である。
本発明の熱交換器は、帯状金属板をつづら折りに曲折すると共に、その袋状部3aが放射状になるように曲折し、その開放側縁部間を内筒８の外周によって閉塞したものであるから、多数のチューブを不要とし、部品点数が少なく且つ、コンパクトで低コストな熱交換器となり得る。
上記構成において、多数の袋状部3aの横断面を渦巻状に形成したものにおいては、さらに熱交換性能を向上し得る。
上記構成において、袋状部3aの外面にスペーサ用の凸部２を設けたものにおいては、第１流路3b，第２流路3cの間隔を正確に保持し、信頼性の高い熱交換器となり得る。
次に、図面に基づいて本発明の各実施の形態につき説明する。
図１は本発明の熱交換器の要部横断面図であって、図３におけるＩ−Ｉ矢視断面図てある。図２は同熱交換器の部分拡大図、図３は同熱交換器の縦断面図であって、図１の III− III矢視断面図である。図４は同熱交換器の分解斜視図である。
この熱交換器は、エンジンの排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）のクーラとして最適なものである。この例は、同心に配置された円筒形の外筒１と内筒８との間にコア３が配置されている。
そのコア３は、帯状金属板を長手方向に一定の間隔でつづら折りに折り返し曲折すると共に、その折り返しの一端側から他端側を放射状に且つ渦巻状に形成し、その両端縁が継目部3dで互いに接続されたものである。それにより、夫々の一端側を開放した多数の細長い横断面袋状部3aを連続的に且つ、エンドレスに形成する。その袋状部3aの先端部は、外筒１の内周に設けた突条７に接触する。また、袋状部3aの開放側端部間は内筒８の外周によって閉塞される。即ち、その袋状部3aの付根の縁が内筒８の外周に液密に接合される。そして、夫々の袋状部3aと内筒８の外周で囲まれた空間に多数の第１流路3bが形成され、隣り合う各第１流路3b間に多数の第２流路3cが形成される。そしてその各第２流路3cは、その両端において端板６により閉塞される。即ち、端板６は、夫々の第２流路3cの横断面の内周に整合する多数のスリット５を有し、一対の端板６により夫々の第２流路3cの両端が閉塞される。また、第１流路3b内にはこの例ではインナーフィン13が配置されている。
さらに、各袋状部3aの外面側にスペーサ用の凸部２が突出される。その突出量は第２流路3cの間隔の半分に等しくされ、隣り合う袋状部3aの凸部２の端面どうしが接する。
次に、外筒１の軸方向の両端部には、図４に示す如く、膨出部1aが周方向に沿って次第に大きく形成されている。そして各端板６の周縁部も同様の膨出部6aが形成され、両膨出部の開口が接合されて内部に水タンク部12を形成し、それらの一端の欠切孔16に、図１の如く、出入口パイプ15が夫々接続されている。
左側の端板６の外面側にはヘッダ17が設けられ、右側の端板６には中間ヘッダ18およびヘッダ17が順に接合されている。
次に、内筒８の一端部は、図３に示す如く拡径の膨出部1aが形成され、その膨出部1aの内縁にバイパス弁14の先端が実線の状態から鎖線の状態に接離自在に移動し、内筒８が開閉自在に形成される。
これら各部品の接触部間は、ろう付けにより液密に一体的に接続され、本熱交換器を完成する。
そして図３において、左側に位置するヘッダ17からこの例では第１流体10が導かれ、それが各第１流路3bを流通して中間ヘッダ18，ヘッダ17を介し外部に導かれる。そして図１の如く一方の水タンク部12の出入口パイプ15から第２流体11が導かれ、それが各第２流路3cを流通して他方の水タンク部12及び出入口パイプ15を介し外部に導かれる。そして第２流体11と第１流体10との間に熱交換が行われるものである。
ＥＧＲクーラとして用いる場合には、第１流体10として排ガスが流通し、第２流体11として冷却水が流通する。
なお、排ガス温度が比較的低温のときには、図３においてバイパス弁14が実線の状態から鎖線の状態に移動し、第１流体10が内筒８内を流通して直接外部に導かれる。即ち、内筒８がバイパス路となる。
図５は本発明の他の実施の形態を示す要部横断面略図であり、この例が図２のそれと異なる点は、内筒８と袋状部3aの根元との接触部である。
この例では第２流路3cの内筒８側端部が外側に凸の円弧状に形成され、その曲面が内筒８の外周に接触する。それに対して、図２の場合には第２流路3cの先端部が内筒８の外周に整合する外側に僅かに凹の曲面に形成されている。図２の例の場合には、内筒８と袋状部3aの付根部分との接触面積を大きくなり、ろう付けの信頼性を向上できる。図５の例では、各袋状部3aの付根部の形成がより容易である。
本発明の熱交換器の要部横断面図であって、図３におけるＩ−Ｉ矢視断面図。 同熱交換器の要部拡大横断面図であって、図３におけるII−II線断面略図。 同熱交換器の縦断面図であって、図１における III− III矢視断面図。 同熱交換器の要部分解斜視図。 本発明の熱交換器の他の例を示す要部横断面拡大図であって、図２に対応するもの。
符号の説明
１ 外筒
1a 膨出部
２ 凸部
３ コア
3a 袋状部
3b 第１流路
3c 第２流路
3d 継目部
5 スリット
６ 端板
6a 膨出部
７ 突条
８ 内筒
10 第１流体
11 第２流体
12 水タンク部
13 インナーフィン
14 バイパス弁
15 出入口パイプ
16 欠切孔
17 ヘッダ
18 中間ヘッダ

Claims (3)

  1. 内筒(8) と外筒(1) とが同心に配置されると共に、それらの間にコア(3) が配置され、
    そのコア(3) は、帯状金属板が長手方向に一定の間隔で、つづら折りに折返し曲折されると共に、夫々の折返しの一端側から他端側が放射状に形成されて、夫々一端側開放の連続した多数の細長い横断面袋状部(3a)を有し、その袋状部(3a)の先端縁が前記外筒(1) の内周に近接または接すると共に、その袋状部(3a)の開放側縁部間を閉塞するように、その袋状部(3a)の付根の縁が内筒(8) の外周に液密に接合され、
    その内筒(8) の外周と夫々の各袋状部(3a)とで囲まれた空間に多数の第１流路(3b)が形成され、隣り合う各第１流路(3b)間に多数の第２流路(3c)が形成され、
    夫々の第２流路(3c)の横断面に整合する多数のスリット(5) を有する一対の端板(6) により夫々の第２流路(3c)の両端が閉塞され、
    各第１流路(3b)に第１流体(10)が流通すると共に、各第２流路(3c)に第２流体(11)が流通する熱交換器。
  2. 請求項１において、
    細長い多数の前記袋状部(3a)の横断面が前記内筒(8) の回りに渦巻き状に形成された熱交換器。
  3. 請求項１または請求項２において、
    前記袋状部(3a)の外面にスペーサ用の凸部(2) が設けられた熱交換器。
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