DE102007005370A1

DE102007005370A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102007005370A1
Application number: DE102007005370A
Authority: DE
Inventors: Yuu Kariya Oofune; Takayuki Kariya Hayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2007-09-06
Also published as: JP2007232355A; CN101013008A; FR2902507A1; JP5145718B2; US20070193732A1; CN101013008B

Abstract

Ein Wärmetauscher weist Rohre (110) mit ersten Fluiddurchtritten (114), durch welche ein erstes Fluid darin strömt, einen Einlassteil (133, 141) und einen Auslassteil (133, 142) auf. Jedes Rohr (110) weist eine erste Hauptwand (111) und eine zweite Hauptwand (111) auf. Zumindest eine von erster Hauptwand (111) und zweiter Hauptwand (111) weist einen Vorsprung (112) auf, welcher aus dem Rohr entlang eines peripheren Endes herausragt und weist eine erste Ausnehmung (113, 113a) und eine zweite Ausnehmung (113, 113b) auf, die aus dem Vorsprung (112) ausgenommen sind. Die Rohre (110) sind derart gestapelt, dass die ersten und die zweiten Hauptwände (111) einander gegenüberliegen und Räume zwischen den benachbarten Rohren (110) durch die Vorsprünge (112) vorliegen. Die Räume begrenzen zweite Fluiddurchtritte (115), durch welche ein zweites Fluid strömt. Der Einlassteil (133, 141) steht in kommunizierender Verbindung mit den zweiten Fluiddurchtritten (115) über die ersten Ausnehmungen (113, 113a) und der Auslassteil (133, 142) steht in kommunizierender Verbindung mit den zweiten Fluiddurchtritten (115) über die zweiten Ausnehmungen (113, 113b).

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, welcher zum Beispiel in einem Abgasrückführsystem (AGR) zum Durchführen von Wärmetausch zwischen einem Abgas und einem Kühlwasser verwendet wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2003-106790 ( US 6 595 274 B2) offenbart einen Abgaswärmetauscher, welcher zum Beispiel in einem Abgasrückführsystem verwendet wird. Der Abgaswärmetauscher führt Wärmetausch zwischen einem Teil von Abgas, der von einem Motor ausgestoßen wird, und zu einer Lufteinlassseite des Motors zurückgeführt wird, und einem Kühlwasser durch, um dadurch das Abgas zu kühlen.

In dem Abgaswärmetauscher sind gestapelte Rohre in einem Tank aufgenommen, und an den Längsenden des Tanks sind Hauben angekoppelt. Auch sind Kernplatten an den Längsenden des Tanks vorgesehen, um den Raum innerhalb des Tanks von Räumen der Hauben zu trennen. Die Längsenden der Rohre sind in die Öffnungen der Kernplatten eingesetzt. Ferner sind eine Kühlwassereinlassleitung und eine Kühlwasserauslassleitung an den Tank angekoppelt, um eine kommunizierende Verbindung mit dem in dem Tank begrenzten Raum herzustellen.

Das aus der Kühlwassereinlassleitung eintretende Wasser strömt durch Räume (Wasserdurchtritte), die außerhalb der Rohre in dem Tank begrenzt sind und strömt aus dem Tank aus der Kühlwasserauslassleitung. Andererseits wird das Abgas in Gasdurchtritte eingeleitet, die in den Rohren begrenzt sind, von einer der Hauben. Das Abgas wird in der anderen Haube gesammelt und zur Rückführung zu dem Motor abgegeben. Somit wird das Abgas durch das Kühlwasser gekühlt, während es durch die Rohre strömt.

In dem Abgaswärmetauscher sind die Kernplatten zum Tragen der Rohre derart vorgesehen, dass die Räume für die Wasserdurchtritte zwischen den benachbarten Rohren vorgesehen sind. Die Kernplatten werden nämlich nicht zur Wärmeaustauschleistung beitragen. Bei der Herstellung des Abgaswärmetauschers ist es nötig, die Längsenden der Rohre in die Öffnungen der Kernplatten einzusetzen. Somit mehren sich die Schritte in dem Herstellungsverfahren, was zur Erhöhung der Herstellungskosten führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf den vorstehenden Gegenstand gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher mit einem Aufbau bereitzustellen, der in der Lage ist, Räume zwischen benachbarten Rohren bereitzustellen, ohne eine Kernplatte zu verwenden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Wärmetauscher eine Mehrzahl von Rohren, einen Einlassteil und einen Auslassteil auf. Jedes der Rohre begrenzt einen ersten Fluiddurchtritt darin, durch welchen ein erstes Fluid strömt. Jedes Rohr weist eine erste Hauptwand und eine zweite Hauptwand auf, und zumindest eine von erster Hauptwand und zweiter Hauptwand weist einen Vorsprung auf, der außerhalb des Rohres und entlang seines peripheren Endes herausragt. Eine erste Ausnehmung und eine zweite Ausnehmung sind auf dem Vorsprung an vorbestimmten Positionen ausgebildet. Die Rohre sind derart gestapelt, dass die ersten Hauptwände und die zweiten Hauptwände einander gegenüberliegen und Räume zwischen den benachbarten Rohren durch die Vorsprünge bereitgestellt sind. Die Räume begrenzen zweite Fluiddurchtritte, durch welche ein zweites Fluid strömt. Auch sind erste Öffnungen durch die ersten Ausnehmungen und zweite Öffnungen durch die zweiten Ausnehmungen festgelegt. Der Einlassteil ist in kommunizierender Verbindung mit den ersten Öffnungen zum Einleiten des zweiten Fluids in die zweiten Fluiddurchtritte angeordnet. Der Auslassteil ist in kommunizierender Verbindung mit zweiten Öffnungen zur Abgabe des zweiten Fluids aus dem zweiten Fluiddurchtritten angeordnet.

In diesem Aufbau sind die Räume für die zweiten Fluiddurchtritte zwischen den benachbarten Rohren ohne die Verwendung von Kernplatten durch die Vorsprünge bereitgestellt. Daher sind die Schritte zur Herstellung des Wärmetauschers reduziert.

Der Einlassteil ist beispielsweise aus einem Einlassabschnitt zum Einleiten des zweiten Fluids und einem Verteilabschnitt zum Verteilen des zweiten Fluids aufgebaut, welches von dem Einlassabschnitt in die zweiten Fluiddurchtritte strömt. Der Auslassteil ist zum Beispiel aus einem Sammelabschnitt zum Sammeln des zweiten Fluids, welches durch die zweiten Fluiddurchtritte hindurchgetreten ist, und einem Auslassabschnitt zum Abgeben des zweiten Fluids von dem Sammelabschnitt aufgebaut.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, welche unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausgeführt wird, in welchen gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet werden, und in welchen:
1 eine schematische Draufsicht eines AGR-Gaskühlers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Seitenansicht des AGR-Gaskühlers gemäß der ersten Ausführungsform ist;
3 eine schematische Seitenansicht des AGR-Gaskühlers ist, wenn dieser entlang eines Pfeils A1 in 2 gesehen wird;
4 eine Explosionsperspektivansicht des AGR-Gaskühlers gemäß der ersten Ausführungsform ist;
5A eine Draufsicht eines Rohres des AGR-Gaskühlers gemäß der ersten Ausführungsform ist;
5B eine Seitenansicht des Rohres gemäß der ersten Ausführungsform ist;
5C eine Bodenansicht des Rohres gemäß der ersten Ausführungsform ist;
6 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des Rohrs als ein Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform ist;
7 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des Rohres als ein anderes Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform ist;
8 eine schematische Seitenansicht eines Stapels von Rohren des AGR-Gaskühlers gemäß der ersten Ausführungsform ist;
9 eine schematische Querschnittsansicht des AGR-Gaskühlers ist, die entlang einer Linie IX-IX in 1 genommen ist;
10 eine Querschnittsansicht des AGR-Gaskühlers ist, die entlang einer Linie X-X in 2 genommen ist;
11 eine schematische Querschnittsansicht eines Verbindungsabschnitts zwischen einem ersten Tankelement und einem zweiten Tankelement eines AGR-Gaskühlers gemäß der ersten Ausführungsform ist;
12 eine schematische Querschnittsansicht des AGR-Gaskühlers ist, die entlang einer Linie XII-XII in 9 genommen ist; und
13 eine schematische Querschnittsansicht eines AGR-Gaskühlers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Eine erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 bis 12 beschrieben. Ein Wärmetauscher, der in 1 gezeigt ist, wird zum Beispiel als ein AGR-Gaskühler für ein Abgasrückführsystem (AGR) eines Dieselmotors verwendet.
Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, führt ein AGR-Gaskühler 100 Wärmetausch zwischen einem Abgas (erstes Fluid), welches zu einem Motor eines Fahrzeugs zurückzuführen ist, und einem Motorkühlwasser (zweites Fluid) durch, wodurch das Abgas gekühlt wird. In den Zeichnungen bezeichnen Pfeile CW Strömungen des Kühlwassers, und Pfeile EG bezeichnen Ströme des Abgases.
Komponenten des AGR-Abgaskühlers 100 sind aus Materialien wie rostfreier Stahl hergestellt, welcher hinreichend Festigkeit und hinreichend Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die jeweiligen Komponenten sind durch Löten oder Schweißen verbunden.
Der AGR-Gaskühler 100 weist einen Stapel von Rohren 110, einen Wassertank 130, einen ersten Gastank 151 und einen zweiten Gastank 152 auf. Wie in 5A bis 9 gezeigt ist, weist jedes Rohr 110 eine im Wesentlichen flache Rohrform auf und begrenzt einen Gasdurchtritt (erster Fluiddurchtritt) 114 darin, durch welchen das Abgas strömt. Das Rohr 110 weist einen im Wesentlichen rechteckig geformten Querschnitt auf.
Zum Beispiel ist jedes Rohr 110 aus einer ersten Rohrplatte (erstes Rohrelement) 110a und einer zweiten Rohrplatte (zweites Rohrelement) 110b aufgebaut. Jeder von erster und zweiter Rohrplatte 110a, 110b ist aus einem flachen Plattenelement durch beispielsweise Pressen oder Walzen dahingehend geformt, einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufzuweisen. Insbesondere weist die Rohrplatte 110a, 110b eine Hauptwand und Seitenwände auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptwand auf.
Wie in 6 gezeigt ist, sind erste und zweite Rohrplatten 110a, 110b derart verbunden, dass die jeweiligen Seitenwände teilweise einander überlappen. 6 zeigt ein Beispiel, in welchem die Seitenwände bei einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt einer Seite des Rohres 110 überlappen. 7 zeigt ein anderes Beispiel, in welchem die Seitenwände an Positionen nahe der Hauptwand der zweiten Rohrplatte 110b überlappen. Die Hauptwand von jeder Rohrplatte 110a, 110b stellt eine Rohrhauptwand (gegenüberliegende Wand) 111 bereit. Die verbundenen Seitenwände der Rohrplatten 110a, 110b stellen Rohrseitenwände 118 bereit.
Das Rohr 110 weist eine innere Lamelle 120 darin auf. Die innere Lamelle 120 ist beispielsweise eine gewellte Lamelle und aus einem dünnen Plattenelement durch Pressen ausgebildet. Zum Beispiel ist die innere Lamelle 120 zwischen der ersten und der zweiten Rohrplatte 110a, 110b angeordnet und durch Löten verbunden. Somit ist die innere Lamelle 120 mit inneren Oberflächen der Rohrhauptwände 111 verbunden.
Die Rohre 110 sind derart gestapelt, dass die Rohrhauptwände 111 einander gegenüberliegen, wie in 4, 8 und 9 gezeigt ist. Die Gasdurchtritte 114 sind innerhalb der Rohre 110 ausgebildet. Andererseits sind Wasserdurchtritte (zweite Fluiddurchtritte) 115, durch welche das Kühlwasser strömt, durch Räume bereitgestellt, die zwischen den benachbarten Rohren 110 begrenzt sind. Die Hauptwände 111 der äußersten Rohre 110, welche auf äußersten Schichten des Stapels der Rohre 110 angeordnet sind, stellen äußerste Rohrwände 111a bereit.
Jedes der Rohre 110 weist Vorsprünge 112 und Ausnehmungen 113 auf seinen beiden Hauptwänden 111 auf, wie in 5A bis 5C gezeigt ist. Hier weisen alle Rohre 110 den gleichen Aufbau auf. Somit weisen auch die äußersten Rohre 110 die Vorsprünge 112 und die Ausnehmungen 113 auf den äußersten Rohrwänden 111a auf, wie in 4 gezeigt ist.
Der Vorsprung 112 ragt nach außen aus der Rohrhauptwand 111. Der Vorsprung 112 ist beispielsweise durch Pressen ausgebildet. Der Vorsprung 112 ist entlang einen peripheren Ende der Rohrhauptwand 111 wie ein durchgehender Damm ausgebildet.
Die Ausnehmungen 113 sind von einem oberen Ende des Vorsprungs 112 zu der Rohrhauptwand 111 ausgenommen. Jede Ausnehmung 113 weist eine vorbestimmte Länge in Längsrichtung der Rohrhauptwand 111 auf. Die Größe bzw. Dimension der Ausnehmung 113 ist beispielsweise gleich der Dimension (Höhe) des Vorsprungs 112 in einer Richtung senkrecht zu der Rohrhauptwand 111. Mit anderen Worten, ist der Vorsprung 112 nicht an einem der Ausnehmung 113 entsprechenden Teil ausgebildet.
Hier sind zwei Ausnehmungen 113 auf jeder Rohrhauptwand 111 ausgebildet. Auch befinden sich die Ausnehmungen 113 auf Diagonalpositionen und entlang längsgerichteter Seiten der Rohrhauptwand 111.
Ferner weist das Rohr 110 erste erhöhte Abschnitte 116 auf beiden Rohrhauptwänden 111 davon auf. Die ersten erhöhten Abschnitte 116 sind mit vorbestimmten Abständen über die Rohrhauptwand 111 angeordnet. Jeder erhöhte Abschnitt 116 ragt nach außen aus der Rohrhauptwand 111 in einer Form eines Rohres und weist die gleiche Dimension (Höhe) wie der Vorsprung 112 in einer Richtung senkrecht zu der Rohrhauptwand 111 auf.
Das Rohr 110 weist ferner zweite erhöhte Abschnitte 117 auf beiden Rohrhauptwänden 111 davon als Strömungseinstellabschnitte zur Einstellung oder zum Anordnen bzw. Ausrichten der Strömung des Kühlwassers auf. Jeder erhöhte Abschnitt 117 befindet sich benachbart zu einem der Ausnehmungen 113 (linke Aus nehmung in 5A und 5C, nachfolgend als erste Ausnehmung 113 bezeichnet), welche sich stromaufwärts der anderen Ausnehmung 113 bezüglich der Strömung des Kühlwassers befindet.
Der zweite erhöhte Abschnitt 117 erstreckt sich parallel zu einer kurzen Seite der Rohrhauptwand 111, d.h. erstreckt sich senkrecht zu einer Längsrichtung des Rohres 110. Der zweite erhöhte Abschnitt 117 weist die gleiche Höhe wie der Vorsprung 112 auf. Ferner befindet sich der zweite erhöhte Abschnitt 117 näher an einem ersten Ende 112a des ersten Abschnitts des Vorsprungs 112, als ein zweites Ende 112b des Vorsprungs 112 bezüglich der Längsrichtung der Rohrhauptwand 111. Der erste Abschnitt erstreckt sich entlang der Längsseite der Rohrhauptwand 111 und der zweite Abschnitt erstreckt sich entlang der kurzen Seite der Rohrhauptwand 111.
Ferner ist der zweite erhöhte Abschnitt 117 so angeordnet, dass ein Abstand zwischen dem ersten Ende (stromaufwärtigen Ende) 117a und der Längsseite der Rohrhauptwand 111 kleiner als ein Abstand zwischen seinem zweiten Ende (stromabwärtigen Ende) 117b und der gegenüberliegenden Längsseite der Rohrhauptwand 111 ist, bezüglich einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Rohres 110.
Wie in 8 gezeigt ist, sind die Rohre 110 mit dem vorstehend genannten Aufbau derart gestapelt, dass die jeweiligen Vorsprünge 112 gegenüberliegen und miteinander in Kontakt stehen. Daher sind die Rohre 110 miteinander an den Vorsprüngen 112 verbunden. In diesem Fall weisen die ersten erhöhten Abschnitte 116 und die zweiten erhöhten Abschnitte 117 die gleiche Höhe wie der Vorsprung 112 auf. Somit stehen die benachbarten Rohre 110 auch mit den ersten erhöhten Abschnitten 116 und dem zweiten erhöhten Abschnitt 117 in Kontakt und sind dort verbunden. Ferner sind die inneren Lamellen 120 mit den inneren Oberflächen der Rohre 110 verbunden. Dadurch verbessert sich die Festigkeit des Stapels der Rohre 110.
In dem Stapel von Rohren 110 sind Räume zwischen den benachbarten Rohren vorgesehen, da die Vorsprünge 112 auf den Rohrhauptwänden 111 ausgebildet sind. Jeder Raum wird durch die Vorsprünge 112 umgeben. Daher wird der Kühlwasserdurchtritt 115 durch diesen Raum mit Ausnahme der ersten erhöhten Abschnitte 116 und der zweiten erhöhten Abschnitte 117 begrenzt, wie in 9 und 12 gezeigt ist.
Ferner sind Öffnungen 113a durch die Ausnehmungen 113 der benachbarten Rohre 110 vorgesehen. Hier begrenzen die durch die ersten Ausnehmungen 113 bereitgestellten Öffnungen 113a, welche benachbart zu den zweiten erhöhten Abschnitten 117 sind, eine Einlassöffnung 113a zum Einleiten des Kühlwassers in die Kühlwasserdurchtritte 115. Die Öffnungen 113b, welche durch die zweiten Ausnehmungen 113 bereitgestellt werden (rechte Ausnehmungen 113 in 5B), welche weiter von dem zweiten erhöhten Abschnitt 117 entfernt ist, begrenzen Auslassöffnungen 113b zur Abgabe des Kühlwassers aus den Kühlwasserdurchtritten 115.
Der Wassertank 130 enthält ein erstes Tankelement 130a und ein zweites Tankelement 130b, welche in Längsrichtung der Rohre 110 angeordnet sind. Das erste Tankelement 130a ist benachbart zu den Einlassöffnungen 113a des Stapels der Rohre 110 angeordnet, und das zweite Tankelement 130b ist benachbart zu den Auslassöffnungen 113b des Stapels der Rohre 110 angeordnet.
Jedes von ersten und zweiten Tankelementen 130a, 130b weist im Wesentlichen eine U-Form auf und enthält äußere Wände 131 und eine Verbindungswand 132 zwischen den äußeren Wänden 131. Die äußeren Wände 131 sind parallel zueinander. Das erste und das zweite Tankelement 130a, 130b sind beispielsweise durch Biegen aus Plattenelementen ausgebildet.
Das erste und das zweite Tankelement 130a, 130b sind an den Stapel der Rohre 110 gekoppelt, um so den Stapel der Rohre 110 im Wesentlichen zu umgeben. Somit sind die Außenwände 131 den äußersten Rohrwänden 111a gegenüberlie gend, und die Verbindungswände 132 sind den Rohrseitenwänden 118 gegenüberliegend.
In diesem Fall sind, da sich die Einlassöffnungen 113a und die Auslassöffnungen 113b auf diagonalen Positionen des Stapels der Rohre 110 befinden, das erste und das zweite Tankelement 130a, 130b von gegenüberliegenden Seiten des Stapels der Rohre 110 gekoppelt. Insbesondere sind der Verbindungsabschnitt 132 des ersten Tankelements 130a den Einlassöffnungen 113a gegenüberliegend, und der Verbindungsabschnitt 132 des zweiten Tankelements 130b den Auslassöffnungen 113b.
Ferner sind, wie in 11 gezeigt ist, das erste und das zweite Tankelement 130a, 130b miteinander im Eingriff an Enden davon, so dass die Außenwände 131 sich eine Ebene teilen. Somit stehen das erste und das zweite Tankelement 130a, 130b an einer im Wesentlichen mittleren Position des Stapels der Rohre 110 in der Längsrichtung der Rohre 110 in Eingriff. Zum Beispiel überlappen die Enden der ersten und zweiten Tankelemente 130a, 130b einander.
Obwohl die ersten und die zweiten Tankelemente 130a, 130b an den Stapel der Rohre 110 in entgegengesetzten Richtungen gekoppelt sind, weisen diese diegleiche Form auf. Somit wird die spezifische Form des ersten und des zweiten Tankelements 130a, 130b nachfolgend hinsichtlich des ersten Tankelements 130a als ein Beispiel beschrieben.
Wie in 1, 2 und 10 gezeigt ist, steht ein peripheres Ende jeder Außenwand 131 in Kontakt mit dem Vorsprung 112 der äußersten Rohrwand 111a und ist mit dieser verbunden. Ein Hauptabschnitt jeder Außenwand 131, welcher nicht das periphere Ende ist, ist gegenüber dem peripheren Ende in einer Auswärtsrichtung des U-förmigen Tankelements 130a erhöht. Ferner sind erste Ausnehmungen 135, eine zweite Ausnehmung 136 und Verstärkungsrippen 137 auf dem erhöhten Hauptabschnitt von jeder Außenwand 131 ausgebildet.
Die ersten Ausnehmungen 135 sind aus dem erhöhten Hauptabschnitt ausgenommen, um so in Kontakt mit den erhöhten Abschnitten 116 der äußersten Rohrwand 111a zu stehen und mit dieser verbunden zu sein. Die zweite Ausnehmung 136 ist aus dem erhöhten Hauptabschnitt ausgenommen, um so in Kontakt mit dem zweiten erhöhten Abschnitt 117 der äußersten Rohrwand 111a zu stehen und mit dieser verbunden zu sein, dies als der Strömungseinstellabschnitt. Die Verstärkungsrippen 137 befinden sich zwischen den ersten Ausnehmungen 135 und ragen aus der erhöhten Hauptwand heraus, wie in 2 gezeigt ist.
Wie in 9 und 10 gezeigt ist, ist ein Raum zwischen einer Außenwand 131 und der äußersten Rohrwand 111a vorgesehen. Der Raum wird durch das periphere Ende der Außenwand 131 und dem Vorsprung 112 der äußersten Rohrwand 111a umgeben. Somit wird ähnlich zu den Kühlwasserdurchtritten 115 ein End-Wasserdurchtritt 115a durch diesen Raum mit Ausnahme der ersten erhöhten Abschnitte 116, der ersten Ausnehmungen 135 und des zweiten erhöhten Abschnitts 117 und der zweiten Ausnehmung 136 begrenzt.
Wie weiter in 8 gezeigt ist, ist eine Endöffnung 113c zwischen der Außenwand 131 und der ersten Ausnehmung 113 des äußersten Rohres 110 zum Einleiten des Kühlwassers in den End-Wasserdurchtritt 115a ausgebildet. Ähnlich ist die Endöffnung 113c zwischen der Außenwand 131 und der zweiten Ausnehmung 113 des äußersten Rohres 110 zur Abgabe des Kühlwassers aus dem End-Wasserdurchtritt 115a ausgebildet.
Die Verbindungswand 132 des ersten Tankelements 130a steht in Kontakt mit den Seitenwänden 118, auf welchen die Einlassöffnungen 113a, 113c ausgebildet sind, und ist mit diesen Seitenwänden 118 verbunden. Ähnlich steht die Verbindungswand 132 des zweiten Tankelements 130b in Kontakt mit den Seitenwänden 118, auf welchen die Auslassöffnungen 113a, 113c ausgebildet sind, und ist mit diesen Seitenwänden 118 verbunden.
Das erste Tankelement 130a ist auch mit einer Ausbauchung oder Ausbeulung 133 ausgebildet. Die Ausbauchung 133 erweitert sich in eine Auswärtsrichtung des ersten Tankelements 130a und erstreckt sich über die Außenwände 131 und die Verbindungswand 132. In der Verbindungswand 132 liegt die Ausbauchung 133 den Einlassöffnungen 131a, 131c gegenüber, um so die Einlassöffnungen 131a, 131c zu ummanteln oder einzufassen, und ein Freiraum 133a ist zwischen einer inneren Oberfläche der Ausbauchung 133 und den Einlassöffnungen 113a, 113c der Rohre 110 begrenzt, wie in 12 gezeigt ist. Der Freiraum 133a steht über die Einlassöffnungen 113a, 113c in kommunizierender Verbindung mit den Wasserdurchtritten 115, 115a. Ferner sind die End-Wasserdurchtritte 115a teilweise durch die Ausbauchung 133 expandiert, welche auf den Außenwänden 131 ausgebildet ist, wie in 9 gezeigt ist.
Wie in 4 und 12 gezeigt ist, ist eine Leitungsöffnung 134 auf der Ausbauchung 133 ausgebildet. Eine Wassereinlassleitung (Leitungselement) 141 ist an die Einlassöffnung 134 gekoppelt. Somit stehen die Wasserdurchtritte 115, 115a in kommunizierender Verbindung mit einer Außenseite des AGR-Gaskühlers 100 durch die Einlassöffnungen 113a, 113c mit dem Freiraum 133a, der Leitungsöffnung 134 und der Wassereinlassleitung 141. Somit wird ein Einlassteil durch die Wassereinlassleitung 141 und die Ausbauchung 133 (den Freiraum 133a) des ersten Tankelements 130a bereitgestellt. Die Wassereinlassleitung 141 entspricht einem Einlassteil zum Einleiten des Kühlwassers in den Freiraum 133a der Ausbauchung 133, und die Ausbauchung 133 (der Freiraum 133a) entspricht einem Verteilabschnitt zum Verteilen des Kühlwassers in die Wasserdurchtritte 115, 115a.
Ähnlich so ist eine Wasserauslassleitung (Leitungselement) 142 an der Ausbauchung 133 des zweiten Tankelements 130b gekoppelt. Die Wasserdurchtritte 115, 115a stehen auch in Kommunikationsverbindung mit dem Äußeren über die Auslassöffnungen 113b, 113c, den Freiraum 113a, die Leitungsöffnung 134 und die Wasserauslassleitung 142. Somit wird ein Auslassteil durch die Wasserauslassleitung 142 und die Ausbauchung 133 (den Freiraum 133a) des zweiten Tankele ments 130b bereitgestellt. Die Ausbauchung 133a (der Freiraum 133a) entspricht einem Sammelabschnitt zum Sammeln des Kühlwassers, welches aus den Wasserdurchtritten 115, 115a abgegeben wird, und die Wasserauslassleitung 142 entspricht einem Auslassabschnitt zur Abgabe des Kühlwassers aus dem Sammelabschnitt zu dem Äußeren.
Der erste Gastank 151 und der zweite Gastank 152 sind an dem längsgerichteten Ende des Stapels der Rohre 110 angekoppelt. Zum Beispiel ist der erste Gastank 151 an das erste Ende benachbart zu dem Einlassteil gekoppelt, und der zweite Gastank 152 ist an das zweite Ende benachbart zu dem Auslassteil gekoppelt.
Der erste Gastank 151 weist eine Becherform auf, um darin einen Tankraum zu begrenzen. Der erste Gastank 151 ist derart gekoppelt, dass sein Ende, welches eine Öffnung begrenzt, in Kontakt mit den peripheren Abschnitten der ersten Enden der gestapelten Rohre 110 und dem Ende des ersten Tankelements 130a steht und ist mit diesen verbunden. Somit steht der Tankraum des ersten Gastanks 151 in kommunizierender Verbindung mit den Gasdurchtritten 114, die in den Rohren 110 begrenzt sind.
Ferner ist eine Gaseinlassleitung 151a an eine Seitenwand des ersten Gastanks 151 dahingehend gekoppelt, in kommunizierender Verbindung mit dem Tankraum zu stehen. Zum Beispiel sind die Gaseinlassleitung 151a und die Wassereinlassleitung 141 auf der gleichen Seite des AGR-Gaskühlers 100 angeordnet. Die Gaseinlassleitung 151a weist einen Flansch 151b auf, der an das Abgasrückführsystem zu koppeln ist. Daher sind die Gasdurchtritte 141 in kommunizierender Verbindung mit dem Abgasrückführsystem durch den ersten Gastank 151 und die Gaseinlassleitung 151a.
Der zweite Gastank 152 weist eine Form ähnlich dem ersten Gastank 151 auf. Der zweite Gastank 152 ist derart gekoppelt, dass sein Ende, welches eine Öffnung begrenzt, in Kontakt mit den peripheren Abschnitten der zweiten Enden der gestapelten Rohre 110 und dem Ende des zweiten Tankelements 130b steht und mit diesen verbunden ist. Somit ist ein in dem zweiten Gastank 152 begrenzter Raum in kommunizierender Verbindung mit den Gasdurchtritten 114.
Ferner ist eine Gasauslassleitung 152a an eine Seitenwand des zweiten Gastanks 152 gekoppelt. Zum Beispiel ist die Gasauslassleitung 152a auf der gleichen Seite wie die Gaseinlassleitung 151a und die Wassereinlassleitung 141 angeordnet. Die Gasauslassleitung 152a weist einen Flansch 152b an seinem Ende auf. Somit wird Abgas, welches durch die Gasdurchtritte 114 hindurchgetreten ist, aus dem AGR-Gaskühler 100 über den zweiten Gastank 152 und die Gasauslassleitung 152a abgegeben.
Wie durch die Pfeile EG in 1 gezeigt, strömt in diesem AGR-Gaskühler 100 ein Teil des von dem Motor abgegebenen Abgases in die Gasdurchtritte 114 aus der Gaseinlassleitung 151a, den ersten Gastank 151. Das Abgas, welches durch die Gasdurchtritte 114 hindurchgetreten ist, wird durch den zweiten Gastank 152 und die Gasauslassleitung 152a zu dem Motor zurückgeführt.
Andererseits strömt, wie durch die Pfeile CW in 1 gezeigt ist, das Motorkühlwasser in den Wasserdurchtritten 115, 115a von dem Einlassteil, welcher durch die Wassereinlassleitung 141, den Freiraum 133a und die Einlassöffnungen 113a, 113c bereitgestellt wird. Das Kühlwasser, welches durch die Wasserdurchtritte 115, 115a hindurchgetreten ist, wird aus dem Einlassteil abgegeben, der durch die Auslassöftnungen 113b, 113c, den Freiraum 133a und die Wasserauslassleitung 142 bereitgestellt wird.
Daher wird der Wärmetausch zwischen dem Abgas, welches durch die Gasdurchtritte 114 strömt und dem Kühlwasser, welches durch die Wasserdurchtritte 115, 115a strömt, durchgeführt. Im Ergebnis wird das Abgas gekühlt.
In einem allgemeinen Wärmetauscher sind Rohröffnungen auf Kernplatten mit vorbestimmten Abständen ausgebildet und Enden der Rohre sind in die Rohröffnungen der Kernplatten eingesetzt. Das heißt, die Rohre werden mit vorbestimm ten Abständen durch die Kernplatten gehalten, um so Durchtritte zwischen den benachbarten Rohren bereitzustellen.
In dem AGR-Gaskühler 100 sind die Vorsprünge 112 und die Ausnehmungen 113 auf den Rohrhauptwänden 111 ausgebildet. Somit werden Wasserdurchtritte 115 durch die Räume begrenzt, welche zwischen den Rohrhauptwänden 111 und den benachbarten Rohren 110 vorgesehen sind, und die Einlass- und Auslassöffnungen 113a, 113b, 113c sind durch die Ausnehmungen 113 vorgesehen.
Demgemäß sind die Gasdurchtritte 114 und die Wasserdurchtritte 115 ohne den Bedarf von Kernplatten voneinander getrennt. Das heißt, die Wasserdurchtritte 115 sind ohne Verwendung der Kernplatten bereitgestellt. Ebenso ist, da die Kernplatten nicht erforderlich sind, ein Schritt des Einsetzens der Enden der Rohre in die Öffnungen der Kernplatten bei der Herstellung des AGR-Gaskühlers 100 nicht erforderlich. Daher reduzieren sich die Herstellungskosten des AGR-Gaskühlers 100.
In dieser Ausführungsform ist die Dimension der Ausnehmungen 113 gleich der Höhe der Vorsprünge 112. Daher wird die Größe der Einlass- und Auslassöffnungen 113a, 113b vergrößert. Somit reduziert sich der Widerstand des Kühlwassers gegenüber Einströmen und Ausströmen in bzw. aus den Wasserdurchtritten 115.
Ebenso befinden sich die Einlassöffnungen 113a und die Auslassöftnungen 113b auf Diagonalpositionen der Rohrhauptwände 111. Daher ist ein Bereich, in welchem das Kühlwasser leicht stagniert reduziert. Es ist nämlich weniger wahrscheinlich, dass das Kühlwasser in dem Wasserdurchtritt 115 stagniert. Demgemäß verbessert sich der Wärmeaustauschwirkungsgrad.
Ferner sind die zweiten erhöhten Abschnitte 117 auf den Rohrhauptwänden 111 als die Strömungseinstellabschnitte ausgebildet. Daher kann das Kühlwasser, welches von den Einlassöffnungen 113a, 113c eintritt, zu den zweiten Enden 117b der zweiten erhöhten Abschnitte 117 ausgerichtet bzw. gelenkt werden, um weiter innerhalb der Rohre 111 zu strömen, wie durch einen gestrichelten Pfeil CW1 in 5A gezeigt ist. Daher kann das Kühlwasser im Wesentlichen gleichmäßig über die Wasserdurchtritte 115 eingeführt werden. Der Wärmetausch wird nämlich durch effektive Verwendung der Rohrhauptwände 111 ausgeführt. Demgemäß verbessert sich der Wärmetauschwirkungsgrad.
In einem Fall, in welchem das Kühlwasser in dem Wasserdurchtritt 115 an einer Position entsprechend einem Abschnitt stagniert, wo das Hochtemperatur-Abgas strömt, wird übermäßig Wärmetausch durchgeführt, was zum Sieden des Kühlwassers führt. In der Ausführungsform ist jedoch der zweite erhöhte Abschnitt 117 an einer stromaufwärtigen Seite jeder Rohrhauptwand 111 bezüglich der Strömung des Abgases ausgebildet. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass Kühlwasser infolge übermäßigen Wärmetausches siedet.
In der Ausführungsform ist jedes Rohr 110 durch Verbinden der ersten und zweiten Rohrplatten 110a, 110b aufgebaut. Die ersten und zweiten Rohrplatten 110a, 110b sind beispielsweise durch Biegen, Pressen, Walzen und dergleichen ausgebildet. Daher werden die Rohre 110 einfach und mit reduzierten Kosten im Vergleich mit einem Fall hergestellt, in welchem ein Rohr durch Formen eines zylindrischen Rohrelements in einer flache Rohrform ausgebildet wird.
Zusätzlich wird, da die inneren Lamellen 120 in den Gasdurchtritten 114 der Rohre 110 vorgesehen sind, eine Turbulenzwirkung der Strömung des Abgases vorgesehen. Deshalb verbessert sich der Wärmetauschwirkungsgrad weiter.
Die Vorsprünge 112 und die Ausnehmungen 113 sind auch auf den äußersten Rohrwänden 111a der äußersten Rohre 110 ausgebildet, und die äußeren Wände 131 der Tankelemente 130a, 130b sind mit den Vorsprüngen 112 der äußersten Rohrwände 111a verbunden. Deshalb sind die End-Wasserdurchtritte 115a mit den End-Einlass- und End-Auslassöffnungen 113c zwischen den äußersten Rohrwänden 111a und den Außenwänden 131 ausgebildet. Daher verbessert sich, da die Wärmetauschfläche vergrößert wird, der Wärmeaustauschwirkungsgrad.
In allen Tankelementen 130a, 130b sind die Außenwände 131 über die Verbindungswand 132 verbunden. Die Außenwände 131 sind nämlich in das Tankelement 130a, 130b integriert ausgebildet. Daher wird das Tankelement 130a, 130b leicht an den Stapel von Rohren 110 durch Einsetzen des Stapels der Rohre 110 in den Raum gekoppelt, welcher zwischen den Außenwänden 131 begrenzt ist.
Die Verbindungswände 132 der ersten und zweiten Tankelemente 130a, 130b sind den Seitenwänden 118 der Rohre 110 gegenüberliegend und mit diesen verbunden. Die Ausbauchungen 133 sind auf den Verbindungswänden 132 an Positionen entsprechend den Einlass- und Auslassöffnungen 113a, 113b, 113c ausgebildet, so dass die Freiräume 133a zwischen den inneren Oberflächen der Ausbauchungen 133 und der Einlass- und Auslassöftnungen 113a, 113b, 113c vorgesehen sind. Ferner sind die Wassereinlassleitung 141 und die Wasserauslassleitung 142 an den Leitungsöffnungen angekoppelt, welche auf den Ausbauchungen 133 ausgebildet sind.
Daher sind der Einlassteil und der Auslassteil durch die Ausbauchungen 133 und die Wassereinlass- und -auslassleitungen 141, 142 bereitgestellt. Der Einlassteil und der Auslassteil sind nämlich mit einfachem Aufbau ausgebildet. Mit dieser Ausgestaltung reduziert sich Expansionsverlust oder Reduktionsverlust während das Kühlwasser in die Wasserdurchtritte 115, 115a oder aus diesen heraus strömt. Das heißt, der Wärmetauschwirkungsgrad verbessert sich, da der Druckverlust der Strömung des Kühlwassers sich reduziert.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform weist ein AGR-Gaskühler 100A Bypassrohre 110A und eine Unterteilungswand 160 zusätzlich zu dem Aufbau des AGR-Gaskühlers 100 der ersten Ausführungsform auf. In 13 wird der Wassereinlassteil exemplarisch gezeigt, da ein Wassereinlassteil und ein Wasserauslassteil einen ähnlichen Aufbau aufweisen.
Die Bypassrohre 110A sind auf einer Seite (der unteren Seite von 13) des Stapels der Rohre 110 gestapelt. Die Bypassrohre 110A begrenzen Gasdurchtritte 114, durch welche Abgas strömt, ähnlich den Rohren 110. Die Unterteilungswand 160 ist zwischen dem Rohr 110 und dem Bypassrohr 110A angeordnet. Die Unterteilungswand 160 ist beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt und weist eine rechteckige Form auf. Der Stapel der Rohre 110, die Unterteilungswand 160 und die Bypassrohre 110A sind in dem Wassertank 130 angeordnet.
Ähnlich zu der ersten Ausführungsform enthält der Wassertank 130 das erste Tankelement 130a und das zweite Tankelement 130b. Der Stapel der Rohre 110, die Unterteilungswand 160 und die Bypassrohre 110A befinden sich zwischen den äußeren Wänden 131 der Tankelemente 130a, 130b.
Ein Endrohr 110s, welches eines der Rohre 110 ist und der Unterteilungswand 160 gegenüberliegt, weist einen Vorsprung 112 auf, ähnlich den anderen Rohren 110. Somit steht das Endrohr 110s in Kontakt mit der Unterteilungswand 160 an dem Vorsprung 112 und ist mit diesem verbunden. Ein End-Wasserdurchtritt 115b ist zwischen der Rohrhauptwand 111 des Endrohrs 110s und der Unterteilungswand 160 ausgebildet.
Ferner sind auf dem Endrohr 110s Ausnehmungen 113 ausgebildet. Somit ist eine Einlassöffnung 113d zwischen der Ausnehmung 113 des Endrohrs 110s und der Unterteilungswand 160. Der End-Wasserdurchtritt 115b steht in kommunizierender Verbindung mit dem Freiraum 133a über die Einlassöffnung 113d.
In dem Beispiel von 13 weist der AGR-Gaskühler 100A zwei Bypassrohre 110A auf. Ähnlich zu den Rohren 110 ist jedes Bypassrohr 110A aus einer ersten Rohrplatte und einer zweiten Rohrplatte aufgebaut. Die Bypassrohre 110A be grenzen Gasdurchtritte 114 darin, durch welche das Abgas strömt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, sind Verstärkungsplatten zwischen den ersten und zweiten Rohrplatten angeordnet und mit den Innenwänden der ersten und zweiten Rohrplatten verbunden. Jede Verstärkungsplatte weist in ihrem Querschnitt eine ge kröpfte Form mit einem Abstand bzw. einer Kröpfung größer als der der inneren Lamelle 120 der ersten Ausführungsform auf.
Die Bypassrohre 110A sind mit Vorsprüngen 112A ausgebildet, ähnlich den Vorsprüngen 112 der Rohre 110. Somit sind die Bypassrohre 110A derart gestapelt, dass die Vorsprünge 112A einander gegenüberliegen und miteinander verbunden sind. Ferner sind Räume zwischen den benachbarten Bypassrohren 110A als Wärmeisolationsräume vorgesehen.
Ein erstes End-Bypassrohr 110A1, welches eines von den Bypassrohren 110A ist und der Unterteilungswand 160 gegenüberliegt, ist mit der Unterteilungswand 160 an dem Vorsprung 112A davon verbunden. Somit ist der Wärmeisolationsraum 115c auch zwischen der Unterteilungswand 160 und der Rohrhauptwand des ersten Bypassrohrs 110A1 vorgesehen.
Ein zweites End-Bypassrohr 110A2, welches eines der Bypassrohre 110A ist und der Außenwand 131 gegenüberliegt, ist mit der Außenwand 131 über den Vorsprung 112A davon verbunden. Somit ist der Wärmeisolationsraum 115c auch zwischen der Rohrhauptwand des zweiten End-Bypassrohrs 110A2 und der Außenwand 131 vorgesehen.
Ein Abschnitt der Unterteilungswand 160, welche der Ausbauchung 133 entspricht, erstreckt sich über den Freiraum 131a. Das Ende des Abschnitts der Unterteilungswand 160 steht mit der Innenwand der Ausbauchung 133 in Kontakt und ist mit dieser verbunden. Daher sind die Wärmeisolationsräume 115c, die außerhalb de Bypassrohre 110A begrenzt sind, von den Wasserdurchtritten 115, 115a, 115b getrennt, die außerhalb der Rohre 110 und dem Freiraum 113a durch die Unterteilungswand 160 begrenzt sind. Daher wird dem Kühlwasser nicht ermöglicht, in die Wärmeisolationsräume 115c einzutreten.
In dem AGR-Gaskühler 100A sind die Bypassrohre 110A vorgesehen, um dem Teil des Abgases zu ermöglichen, darin zu strömen. Andererseits wird, da das Kühlwasser nicht in die Bypassrohre 110A eingeleitet wird, Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser in den Bypassrohren 110A reduziert.
Zum Beispiel ist eine Ventileinrichtung in dem ersten Gastank 151 vorgesehen, um das Volumen des Abgases, welches in die Bypassrohre 110A einzuleiten ist, zu steuern. Die Ventileinrichtung kann dahingehend gesteuert werden, dem Abgas den Eintritt sowohl in die Rohre 110 als auch die Bypassrohre 110A oder nur in die Rohre 110 zu ermöglichen. Da das Volumenverhältnis des Abgases in die Rohre 110 zu dem Abgas in die Bypassrohre 110A gesteuert werden kann, wird eine Temperatur des Abgases gesteuert.
Da der Wärmeisolationsraum 115c zwischen dem ersten End-Bypassrohr 110A1 und der Unterteilungswand 160 vorgesehen ist, wird Wärmetausch zwischen dem Abgas, welches in dem ersten End-Bypassrohr 110A1 strömt, und dem Kühlwasser, welches in dem End-Wasserdurchtritt 115b strömt, reduziert. Andererseits verbessert sich, da der End-Wasserdurchtritt 115b zwischen der Unterteilungswand 160 und dem Endrohr 110s vorgesehen ist, die Kühlwirkung für das Abgas in dem Endrohr 110s. Dadurch verbessert sich der Wärmetauschwirkungsgrad.
In der zweiten Ausführungsform weisen die Bypassrohre 110A nur die Vorsprünge 112 zur Bereitstellung von Wärmeisolationsräumen 115c auf. Das heißt, die Ausnehmungen 113 sind nicht auf den Bypassrohren 110A ausgebildet. Jedoch können die Bypassrohre 110A die Ausnehmungen 113 aufweisen. Die Bypassrohre 110A können nämlich unter Verwendung der Rohre 110 gebaut werden.
In der vorstehenden Beschreibung weist der AGR-Gaskühler 100A zwei Bypassrohre 110A auf. Die Anzahl der Bypassrohre 110A ist jedoch nicht speziell auf zwei begrenzt. Die Anzahl der Bypassrohre 110A kann entsprechend dem erforderlichen Grad der Änderung der Abgastemperatur geändert werden.
Ebenso sind die Verstärkungsplatten in den Bypassrohren 110A vorgesehen und mit diesen verbunden. Anstelle de Verstärkungsplatten können Ausnehmungen, die aus den Rohrhauptwänden 111 zu dem Inneren der Bypassrohre 110A hin ausgenommen sind, ausgebildet sein, und die Ausnehmungen der gegenüberliegenden Rohrhauptwände sind miteinander in den Bypassrohren 110A verbunden.
(Andere Ausführungsformen)
Die Form und/oder Größe der Ausnehmungen 113 kann modifiziert werden. In den vorstehenden Ausführungsformen ist die Größe der Ausnehmungen 113 gleich der Höhe der Vorsprünge 112. Die Größe der Ausnehmungen 113 kann jedoch in Abhängigkeit von dem Widerstand des Kühlwassers gegenüber durch Strömen der Einlassöffnungen 113a, 113c und der Auslassöffnungen 113b, 113c reduziert werden. Alternativ kann die Größe der Ausnehmungen 113 größer als die Höhe der Vorsprünge 112 sein.
Die Positionen der Ausnehmungen 113 können modifiziert werden. Anstelle der Diagonalpositionen können die Ausnehmungen 113 auf der gleichen Längsseite der Rohre 110 ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Wassereinlassleitung 141 und die Wasserauslassleitung 142 an der gleichen Seite des Stapels der Rohre 110 angekoppelt. Daher ist es nicht nötig, dass der Wassertank 130 aus zwei Tankelementen 130a, 130b aufgebaut ist. Der Wassertank 130 kann nämlich aus einem einzelnen Tankelement aufgebaut sein.
In den vorstehenden Ausführungsformen sind die zweiten erhöhten Abschnitte 117 parallel zu der kurzen Seite der Rohre 110 ausgebildet. Die zweiten erhöhten Abschnitte 117 können jedoch entsprechend den Strömungsbedingungen des Kühlwassers modifiziert werden. Zum Beispiel kann der zweite erhöhte Abschnitt 117 relativ zu der kurzen Seite des Rohres 110 derart geneigt sein, dass ein Ab stand zwischen dem Längsende des Rohres 110 und dem zweiten erhöhten Abschnitt 117 sich allmählich mit einem Abstand von der Einlassöffnung 113a vergrößert. Alternativ kann der zweite erhöhte Abschnitt 117 eine gekrümmte Form aufweisen. Ferner kann jeder der die Strömung einstellenden Abschnitte durch eine Mehrzahl von zweiten erhöhten Abschnitten 117 bereitgestellt werden. Das heißt, der zweite erhöhte Abschnitt 117 kann in mehrere Abschnitte unterteilt werden. Ferner können die zweiten erhöhten Abschnitte 117 beseitigt bzw. weggelassen werden.
Ferner ist es nicht immer nötig, dass jedes Rohr 110 aus den ersten und zweiten Rohrplatten 110a, 110b aufgebaut ist. Zum Beispiel kann das Rohr 110 durch ein einziges Leitungselement ausgebildet sein.
In den vorstehenden Ausführungsformen sind die Vorsprünge 112 auf beiden Rohrhauptwänden 111 von jedem Rohr 110, 110A ausgebildet. Jedoch können die Vorsprünge 112 auf nur einer der Rohrhauptwände des Rohres 110, 110A ausgebildet sein. In diesem Fall können die Rohre 110, 110A derart gestapelt sein, dass die Rohrhauptwand 111, auf welcher der Vorsprung 112 ausgebildet ist, der Rohrhauptwand 111 des benachbarten Rohres 110, 110A gegenüberliegt, auf welchem der Vorsprung 112 nicht ausgebildet ist. Auch in diesem Fall sind die Räume zwischen den benachbarten Rohren 110, 110A vorgesehen.
Auch können die inneren Lamellen 120 entsprechend mit erforderlichem Wärmetauschwirkungsgrad weggelassen werden. Ferner können einer oder beide der Außenwände 131 des Wassertanks 130 entsprechend mit erforderlichem Wärmetauschwirkungsgrad des Abgases weggelassen werden.
Ebenso ist es nicht immer nötig, dass der Wassertank 130 die Ausbauchungen 133 aufweist. Zum Beispiel kann die Leitungsöffnung 134 über einen Bereich vergrößert werden, auf welchem die Einlassöffnungen 113a oder die Auslassöffnungen 113b ausgebildet sind, und eine Bohrungsgröße des Endes der Leitungen 141, 142 kann dahingehend vergrößert werden, der Größe der Leitungsöffnung 134 zu entsprechen. In diesem Fall kann die Ausbauchung 133 weggelassen werden. Somit entspricht das Ende der Leitung 141a dem Verteilungsabschnitt des Einlassteils und das Ende der Leitung 142 dem Sammelabschnitt des Auslassteils.
Ferner ist die Verwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf den AGR-Gaskühler beschränkt, sondern kann auf alle anderen Wärmetauscher angewandt werden. Zum Beispiel kann der Wärmetauscher 100 als ein Abgas-Wiedergewinnungs-Wärmetauscher verwendet werden, welcher Wärmetausch zwischen dem Abgas, welches an die Luft abgegeben wird, und dem Kühlwasser ausführt, um dadurch das Kühlwasser zu erwärmen, verwendet werden.
Auch ist das Material der Komponenten des Wärmetauschers nicht auf rostfreien Stahl beschränkt. Die Komponenten können aus anderen Materialien wie Aluminiumlegierung oder Kupferlegierung in Abhängigkeit von Betriebszuständen hergestellt werden.
Die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind vorstehend beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in anderer Weise ausgeführt werden, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Wärmetauscher zum Ausführen von Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid, umfassend: eine Mehrzahl von Rohren (110), wobei jedes der Rohre (110) einen ersten Fluiddurchtritt (114) darin begrenzt, durch welchen das erste Fluid strömt, und eine erste Hauptwand (111) und eine zweite Hauptwand (111) aufweist, wobei zumindest eine von erster Hauptwand (111) und zweiter Hauptwand (111) einen Vorsprung (112) entlang ihres peripheren Endes, eine erste Ausnehmung (113) und eine zweite Ausnehmung (113) aufweist, wobei der Vorsprung (112) aus dem Rohr (110) herausragt, die erste und die zweite Ausnehmung (113) aus einem Ende des Vorsprungs (112) an vorbestimmten Positionen ausgenommen sind, wobei die Rohre (110) derart gestapelt sind, dass die ersten Hauptwände (111) und die zweiten Hauptwände (111) einander gegenüberliegen, zweite Fluiddurchtritte (115), durch welche das zweite Fluid strömt, durch Räume begrenzt sind, die zwischen gegenüberliegenden ersten und zweiten Hauptwänden (111) der benachbarten Rohre (110) vorgesehen sind, und durch Vorsprünge (112) umgeben sind, erste Öffnungen (113a), die mit den zweiten Fluiddurchtritten (115) kommunizierend verbunden sind, durch die ersten Ausnehmungen (113) begrenzt sind, und zweite Öffnungen (113b), die mit den zweiten Fluiddurchtritten (115) kommunizierend verbunden sind, durch die zweiten Ausnehmungen (113) begrenzt sind; einen zweiten Fluideinlassteil (133, 141), der in kommunizierender Verbindung mit den ersten Öffnungen (133a) zum Einleiten des zweiten Fluids in die zweiten Fluiddurchtritte (115) angeordnet ist; und einen zweiten Fluidauslassteil (133, 142), der in kommunizierender Verbindung mit den zweiten Öffnungen (133a) zur Abgabe des zweiten Fluids aus den zweiten Fluiddurchtritten (115) angeordnet ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Fluideinlassteil (133, 141) einen Einlassabschnitt (141) zum Einleiten des zweiten Fluids und einen Verteilungsabschnitt (133) enthält, der stromabwärts des Einlassabschnitts (141) bezüglich einer Strömung des zweiten Fluids zum Verteilen des zweiten Fluids, welches aus dem Einlassabschnitt (133) in die zweiten Fluiddurchtritte (115) strömt, angeordnet ist, und wobei der zweite Fluidauslassteil (133, 142) einen Sammelabschnitt (133) zum Sammeln des zweiten Fluids darin, welches durch die zweiten Fluiddurchtritte (115) hindurchgetreten ist, und einen Auslassabschnitt (142) zum Abgeben des zweiten Fluids aus dem Sammelabschnitt (133) enthält.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei sowohl die erste als auch die zweite Hauptwand (111) den Vorsprung (112), die erste Ausnehmung (133) und die zweite Ausnehmung (133) aufweist, und die Rohre (110) derart gestapelt sind, dass die Vorsprünge (112) der benachbarten zwei Rohre (110) einander gegenüberliegen und in Kontakt miteinander stehen, wobei die ersten Ausnehmungen (133) der benachbarten zwei Rohre (110) einander gegenüberliegen, um die erste Öffnung (133a) zu begrenzen, und wobei die zweiten Ausnehmungen (133) der benachbarten zwei Rohre (110) einander gegenüberliegen, um die zweite Öffnung (133b) zu begrenzen.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede von erster und zweiter Ausnehmung (133) eine Dimension gleich einer Dimension des Vorsprungs (112) bezüglich einer Richtung senkrecht zu den ersten und zweiten Hauptwänden (111) aufweist.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ersten und zweiten Hauptwände (111) eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen, und wobei die ersten und zweiten Ausnehmungen (133) entlang längsgerichteter Seiten der rechteckigen Form und auf diagonalen Positionen angeordnet sind.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jedes der Rohre einen Strömungseinstellabschnitt (117) auf zumindest einer von erster Hauptwand (111) und zweiter Hauptwand (111) an einer Position entsprechend einer stromaufwärtigen Stelle bezüglich einer Strömung des ersten Fluids, welches in dem ersten Fluiddurchtritt (114) strömt, aufweist, und wobei der Strömungseinstellabschnitt (117) derart ausgestaltet ist, dass das zweite Fluid über den gesamten zweiten Fluiddurchtritt (115) verteilt wird.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jedes der Rohre aus einem ersten Rohrelement (110a) und einem zweiten Rohrelement (110b) aufgebaut ist, und wobei die erste Hauptwand und die zweite Hauptwand in dem ersten und dem zweiten Rohrelement (110a, 110b) jeweils enthalten sind.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jedes der Rohre eine innere Lamelle (120) in dem ersten Fluiddurchtritt (114) aufweist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: ein Seitenwandelement (132), das an längsgerichteten Seiten der Mehrzahl von Rohren (110) angefügt ist, wobei das Seitenwandelement (132) eine Ausbauchung (133) an einer Position entsprechend den ersten Öffnungen (133a) aufweist, die Ausbauchung (133) einen Freiraum (133a) darin bereitstellt und die ersten Öffnungen (133) einfasst, der Verteilabschnitt (133) durch die Ausbauchung (133) begrenzt ist, und der Einlassabschnitt (141) eine Leitungsform aufweist und in kommunizierender Verbindung mit dem Freiraum (133a) steht, der durch die Ausbauchung (133) bereitgestellt wird.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: ein Seitenwandelement (132), das an längsgerichtete Seiten der Mehrzahl von Rohren (110) angefügt ist, wobei das Seitenwandelement (132) eine Ausbauchung (133) an einer Position entsprechend den zweiten Öffnungen (133b) aufweist, die Ausbauchung (133) einen Freiraum (133a) darin bereitstellt und die zweiten Öffnungen (133b) einfasst, der Sammelabschnitt (133) durch die Ausbauchung (133) begrenzt wird, und wobei der Auslassabschnitt (142) eine Leitungsform aufweist und in kommunizierender Verbindung mit dem Freiraum (133a) steht, der durch die Ausbauchung (133) bereitgestellt wird.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Mehrzahl von Rohren (110) ein äußerstes Rohr enthält, welches an einer äußersten Seite gestapelt ist, wobei das äußerste Rohr eine äußerste Rohrwand (111a) bereitstellt, wobei die äußerste Rohrwand (111a) einen Endvorsprung (112) entlang seines peripheren Endes, eine erste Endausnehmung (113, 113c) und eine zweite Endausnehmung (113, 113c), die von einem Ende des Endvorsprungs (112) ausgenommen sind, aufweist, wobei der Wärmetauscher ferner umfasst: ein Außenwandelement (131), welches entlang der äußersten Rohrwand (111a) derart angeordnet ist, dass ein Enddurchtritt (115a) durch einen Raum begrenzt ist, der zwischen dem Außenwandelement (131) und der äußersten Rohrwand (111a) vorgesehen und durch den Endvorsprung (112) umgeben ist, wobei der Enddurchtritt (115a) in Kommunikation mit dem zweiten Fluideinlassteil (133, 141) und dem zweiten Fluidauslassteil (133, 142) über die erste Endaus nehmung (113c) bzw. die zweite Endausnehmung (113c) in kommunizierender Verbindung steht.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 11, ferner umfassend: einen Tank (130, 130a, 130b) mit einer Verbindungswand (132) und äußeren Wänden (131), welche sich von gegenüberliegenden Seiten der Verbindungswand (132) erstrecken, wobei der Tank (130, 130a, 130b) an der Mehrzahl von Rohren (110) derart gekoppelt ist, dass die Außenwände (131) entlang äußersten Rohren angeordnet sind, die an äußersten Seiten gestapelt sind, wobei das Außenwandelement in zumindest einer der äußeren Wände (131) des Tanks (130, 130a, 130b) enthalten ist, und wobei das Seitenwandelement in der Verbindungswand (132) des Tanks (130) enthalten ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 12, wobei die Ausbauchung (133) sich über die äußeren Wände (131) des Tanks (130, 130a, 130b) erstrecken.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend: zumindest ein Bypassrohr (110A), welches einen ersten Fluiddurchtritt (114) darin begrenzt, durch welchen das erste Fluid strömt, und einen Wärmeisolationsbereich (115c) auf seiner äußeren Peripherie, wobei das Bypassrohr (110A) parallel zu der Mehrzahl von Rohren (110) angeordnet ist; und eine Unterteilungswand (160), die zwischen den Rohren (110) und dem Bypassrohr (110A) dahingehend angeordnet ist, den Wärmeisolationsbereich (115c) von einem Bereich zu trennen, in welchem das zweite Fluid strömt.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 14, wobei das Bypassrohr (110A1) eine Hauptwand gegenüberliegend der Unterteilungswand (160) aufweist, die Hauptwand des Bypassrohrs (110A1) auf ihrem peripheren Ende einen Vorsprung (112A) aufweist, der zu der Unterteilungswand (160) hin ragt, und die Unterteilungswand (160) derart berührt, dass zumindest ein Teil des Wärmeisolationsbereichs (151c) durch einen Raum begrenzt ist, der zwischen der Hauptwand des Bypassrohrs (110A1) und der Unterteilungswand (160) bereitgestellt wird, und durch den Vorsprung (112) des Bypassrohrs (110A1) umgeben ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei eines aus der Mehrzahl von Rohren (110s), welches der Unterteilungswand (160) gegenüberliegt, eine gegenüberliegende Hauptwand bereitstellt, die der Unterteilungswand (160) gegenüberliegt, die gegenüberliegende Hauptwand den Vorsprung (112), die erste Ausnehmung (113d) und die zweite Ausnehmung (113d) aufweist, wobei der Vorsprung (112) zu der Unterteilungswand (160) herausragt und in Kontakt mit der Unterteilungswand (160) steht, so dass ein Raum (115b) zwischen der gegenüberliegenden Hauptwand des Rohres (110s) und der Unterteilungswand (160) bereitgestellt ist, und durch den Vorsprung (112) des Rohres (110s) umgeben ist, und wobei der Raum (115b) jeweils über die erste Ausnehmung (133d) und über die zweite Ausnehmung (133d) der gegenüberliegenden Hauptwand in kommunizierender Verbindung mit dem zweiten Fluideinlassteil (133, 141) und dem zweiten Fluidauslassteil (133, 142) steht.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, ferner umfassend: einen ersten Fluideinlasstank (151), der einen ersten Tankraum begrenzt und eine Öffnung aufweist, wobei der erste Fluideinlasstank an die Rohre (110) derart gekoppelt ist, dass die ersten Enden der Rohre (110) in der Öffnung des ersten Fluideinlasstanks (151) angeordnet sind und der erste Tankraum direkt in kommunizierender Verbindung mit den ersten Fluiddurchtritten (141) steht, der in den Rohren (110) begrenzt ist, einen ersten Fluidauslasstank (152), der einen zweiten Tankraum begrenzt und eine Öffnung aufweist, wobei der erste Fluidauslasstank (152) derart an die Rohre (110) gekoppelt ist, dass die zweiten Enden der Rohre (110) in der Öffnung des ersten Fluidauslasstanks (152) angeordnet sind und der zweite Tankraum direkt in kommunizierender Verbindung mit den ersten Fluiddurchtritten (114) stehen, die in den Rohren (110) begrenzt sind.