JP2003254690A

JP2003254690A - 伝熱管並びにこの伝熱管を使用した熱交換器。

Info

Publication number: JP2003254690A
Application number: JP2002052804A
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: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】伝熱管の二つ折り状のフィンの合わせ目のろ
う付けが不十分なものであっても、またろう付けを行わ
ない場合であっても、冷却媒体が外部に流出したり、合
わせ目を伝わった冷却媒体が、伝熱管の開口端から伝熱
管の内部に流入する事を防止する。【解決手段】流体が内部を流動可能な素管１の外面を
中心に向かって管軸方向に連続して押し込み、素管１内
の管軸方向に二壁を密着させた二つ折り状のフィンを形
成して成る内部管２０を形成する。この内部管２０を、
外部管２１内に挿入し、この外部管２１と内部管２０の
接触部をろう付け固定した伝熱管。この伝熱管１１を組
み付けた熱交換器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＥＧＲガス冷却装置等
の熱交換器や、ラジエーター組込式オイルクーラー等に
て、冷却水、冷却風、カーエアコン用冷媒、その他の冷
却媒体と、ＥＧＲガス、オイル等との熱交換を行うため
に用いる、伝熱管並びにこの伝熱管を使用した熱交換器
に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のエンジン等では、排気ガ
スの一部を排気ガス系から取り出して、再びエンジンの
吸気系に戻し、混合気や吸入空気に加えるＥＧＲシステ
ムが、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンともに用
いられていた。ＥＧＲシステム、特にディーゼルエンジ
ンの高ＥＧＲ率のクールドＥＧＲシステムでは、排気ガ
ス中のNOxを低減し、燃費の悪化を防止するとともに、
過剰な温度上昇によるＥＧＲバルブの機能低下や耐久性
の低下を防止するため、高温化したＥＧＲガスを冷却
水、冷却風、冷媒、その他の冷却媒体で冷却する装置を
設けている。

【０００３】このＥＧＲガス冷却装置は、図２に示す如
く、ＥＧＲガスが内部を流通可能な複数の細径の伝熱管
を配置し、この伝熱管の外側に冷却水や冷却風、冷媒等
の冷却媒体を流通させる事により、伝熱管を介してＥＧ
Ｒガスと冷却媒体との熱交換を行うものである。

【０００４】この伝熱管は、流体の流通する内周面が平
滑なものであると、流動抵抗を殆ど受けないため、ＥＧ
Ｒガスが伝熱管内に於いて乱流となりにくく、伝熱管の
中心付近を管軸方向に流動するＥＧＲガスが、径方向の
位置をあまり変化する事なく高速に流動する。そのた
め、この中心付近を流動するＥＧＲガスは、冷却媒体と
の熱交換が殆ど行われない。

【０００５】この不具合を解消するため、特開２００１
−２２７４１３号公報記載の従来技術では、素管内の管
軸方向に素管の一部から成るフィンを突出形成してい
る。このように素管の一部から成るフィンを素管内に突
出形成した伝熱管に於いては、管軸芯付近を流動するＥ
ＧＲガスの熱を管壁に迅速に伝達し冷却媒体との熱交換
が良好に行われるものとなる利点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、素管内
の管軸方向に素管の一部から成るフィンを突出形成した
ものに於いては、フィンの合わせ目をろう付けしている
が、このろう付け部分から冷却水等が合わせ目を伝わり
伝熱管の内部に流入する可能性がある。特に、図６に示
す如く、素管(１)の外面を中心に向かって管軸方向に連
続して押し込み、素管(１)内の管軸方向に二壁を密着さ
せた二つ折り状のフィン(２)を形成したものに於いて、
特にこの事態が発生し易いものとなる。

【０００７】即ち、図６に示す如く、素管(１)内の管軸
方向に二壁を密着させた二つ折り状のフィン(２)を形成
したものは、二つ折りの合わせ目(３)に凹部(４)が形成
されると共に、二壁は密着しているものの微少な隙間が
生じやすいものである。この隙間を埋めるため、ろう付
け(５)が行われているが、ろう付け(５)不良、経時劣化
等によって二つ折りの合わせ目に隙間が生じると、図７
に示す如く、合わせ目(３)を介して冷却水が開口端(６)
から流出するものとなる。

【０００８】また、図２に示すごときＥＧＲガス冷却装
置(７)は、円筒状の胴管(８)の両端に、内部を密閉可能
にチューブシート(１０)を一対、接続し、この一対のチ
ューブシート(１０)間に、素管(１)にフィン(２)を設け
て形成した伝熱管(１１)を複数本、チューブシート(１
０)を貫通して接続配置し、胴管(８)の両端には、ＥＧ
Ｒガスの導入口(１２)と導出口(１３)とを設けている。
そして、胴管(８)の外周には、エンジン冷却水等の冷却
媒体の流入口(１４)と流出口(１５)を設ける事により、
一対のチューブシート(１０)で仕切られた気密空間内
を、冷却媒体が流通可能な冷却部(１６)としている。ま
た、この冷却部(１６)内に、複数の支持板(１７)を接合
配置し、この支持板(１７)に設けた挿通孔(１８)に、伝
熱管(１１)を挿通して伝熱管(１１)を安定的に支持し、
伝熱管(１１)の外部を流通するエンジン冷却水等の冷却
媒体との間で、伝熱管(１１)の外表面を介してＥＧＲガ
スと冷却媒体との熱交換が行われる。

【０００９】しかし、合わせ目(３)のろう付け(５)が確
実に行われていないと、図８に示す如く、伝熱管(１１)
の合わせ目(３)とチューブシート(１０)との間から冷却
水等の冷却媒体が外部に流出したり、合わせ目(３)を伝
わった冷却媒体が、伝熱管(１１)の開口端(６)から伝熱
管(１１)の内部に流入する事態となる。合わせ目(３)の
ろう付け(５)が確実に行われておらず、伝熱管(１１)内
を流れる流体が、伝熱管(１１)の外を流れる液体の沸点
よりも高温い場合は、合わせ目(３)の部分で沸騰が生じ
る。また、合わせ目(３)のろう付け(５)が確実に行われ
ていないと、外圧が加えられた場合の強度にも問題を生
じやすいものとなる。

【００１０】本発明は上述の如き課題を解決しようとす
るものであって、流体が内部を流動可能な素管(１)の外
面を中心に向かって管軸方向に連続して押し込み、素管
(１)内の管軸方向に二壁を密着させた二つ折り状のフィ
ン(２)を少なくとも１つ形成して成るものに於いて、伝
熱管の熱伝達性を高めながら、二つ折り状のフィンの合
わせ目(３)のろう付け(５)が不十分なものであっても、
またろう付けを行わない場合であっても、冷却媒体が外
部に流出したり、合わせ目(３)を伝わった冷却媒体が、
伝熱管(１１)の開口端(６)から伝熱管(１１)の内部に流
入する事を防止しようとするものである。また、伝熱管
(１１)の強度を高めると共に、ろう付け不十分な部分に
おける沸騰の発生を防止しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の如き課題
を解決するため、第１の発明は、流体が内部を流動可能
な素管の外面を中心に向かって管軸方向に連続して押し
込み、素管内の管軸方向に二壁を密着させた二つ折り状
のフィンを少なくとも１つ形成して成る内部管を、外部
管内に挿入し、この外部管と内部管の接触部をろう付け
固定してなる伝熱管に係るものである。

【００１２】また、第２の発明は、流体が内部を流動可
能な素管の外面を中心に向かって管軸方向に連続して押
し込み、素管内の管軸方向に二壁を密着させた二つ折り
状のフィンを少なくとも１つ形成して成る内部管を、外
部管内に挿入し、この外部管と内部管の接触部をろう付
け固定した伝熱管を組付けて成る熱交換器に係るもので
ある。

【００１３】また、二壁を密着させた二つ折り状のフィ
ンは、その二壁の合わせ目を、ろう付け固定したもので
あっても良い。

【００１４】

【作用】本発明の伝熱管は上述の如く構成したものであ
り、素管の外面を中心に向かって管軸方向に連続して押
し込み、素管内の管軸方向に二壁を密着させた二つ折り
状のフィンを少なくとも１つ形成して成る内部管は、外
部管内に挿入し、この外部管と内部管の接触部を、ろう
付け固定したものである。そのため、二つ折り状のフィ
ンの合わせ目は、外部管によって被覆されて、冷却水等
の冷却媒体と接触することがないから、二つ折り状のフ
ィンの合わせ目のろう付けが不十分なものであっても、
またろう付けを行わない場合であっても、ろう付け不十
分な部分の合わせ目から進入した冷却水等が外部に流出
したり、合わせ目を伝わった冷却水が、伝熱管の開口端
から伝熱管の内部に流入する事を防止するものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の伝熱管を、自動車のクールド
ＥＧＲシステムに於けるＥＧＲガス冷却装置に使用した
一実施例を図面に於て説明すれば、(２０)は内部管で、
素管(１)の外面を中心に向かって管軸方向に連続して押
し込み、素管(１)内の管軸方向に二壁を密着させた二つ
折り状のフィン(２)を形成している。このフィン(２)は
図３に示す如く、１個形成しても良いが、使用目的に応
じて図４に示す如く２個形成し、その先端部を突き当て
るものとしても良い。また、更に異なる実施例では、図
５に示す如く、３個のフィン(２)を放射状に形成して中
心方向の先端部を一定の間隔を設けて対向している。

【００１６】また、このフィン(２)の合わせ目(３)は、
ろう付け固定するのが好ましいが、以下に説明する如く
内部管(２０)の外周には外部管(２１)を装着し、内部管
(２０)の合わせ目(３)を被覆するため、合わせ目(３)は
冷却水等の冷却媒体と接触することがなく、合わせ目
(３)の、ろう付けは必ずしも必要としない。上述の如く
構成した内部管(２０)を、外部管(２１)の内部に挿入し
て装着する。そして、この内部管(２０)と外部管(２１)
との接触部をろう付け固定する。

【００１７】この内部管(２０)と外部管(２１)との接触
部のろう付けは、従来公知の任意の方法を用いることが
可能であり、例えば外周にろう材をメッキした内部管
(２０)や内周にろう材をメッキした外部管(２１)を用い
たり、開口端(６)にろう材を供給することにより、内部
管(２０)と外部管(２１)との優れたろう付け効果を期待
できるものである。また、内部管(２０)の合わせ目(３)
へのろう付け(５)は必須の要件ではないが、合わせ目
(３)にもろう付けを行うことにより、本発明の技術効果
を更に確実なものとすることができる。

【００１８】上述の如き伝熱管(１１)を使用したＥＧＲ
ガス冷却装置(７)を、図２に示す。このＥＧＲガス冷却
装置(７)は、円筒状の胴管(８)の両端に、内部を密閉可
能にチューブシート(１０)を一対、接続している。そし
て、この一対のチューブシート(１０)間に、本実施例の
伝熱管(１１)を複数本、チューブシート(１０)を貫通し
て接続配置している。また、胴管(８)の両端には、ＥＧ
Ｒガスの導入口(１２)と導出口(１３)とを設けたボンネ
ット(２２)を接続している。

【００１９】更に、胴管(８)の外周には、エンジン冷却
水、冷却風、カーエアコン用冷媒等の冷却媒体の流入口
(１４)と流出口(１５)を設ける事により、一対のチュー
ブシート(１０)で仕切られた気密空間内を、冷却媒体が
流通可能な冷却部(１６)としている。また、好ましくは
この冷却部(１６)内に、複数の支持板(１７)を接合配置
し、この支持板(１７)に設けた挿通孔(１８)に、伝熱管
(１１)を挿通する事により、バッフルプレートとして伝
熱管(１１)を安定的に支持するとともに、冷却部(１６)
内を流動する冷却媒体の流れを蛇行化している。

【００２０】そして、上述の如きＥＧＲガス冷却装置
(７)に於いて、導入口(１２)から胴管(８)内に高温化し
たＥＧＲガスを導入すると、このＥＧＲガスは胴管(８)
内に複数配置した伝熱管(１１)内に流入する。この伝熱
管(１１)を配置した冷却部(１６)では、予め伝熱管(１
１)の外部にエンジン冷却水等の冷却媒体を流通してい
るので、伝熱管(１１)の外表面を介してＥＧＲガスと冷
却媒体とで熱交換が行われる。

【００２１】上記の伝熱管(１１)は、内部管(２０)の外
周を外部管(２１)が被覆しいる。即ち、内部管(２０)の
合わせ目(３)は外部管(２１)の内周面によって被覆され
ている。また、内部管(２０)と外部管(２１)の接触部を
ろう付けにより固定しているから、内部管(２０)の合わ
せ目(３)のろう付け(５)が確実に行われ無くとも、ま
た、ろう付けを全く行わなくとも、内部管(２０)の合わ
せ目(３)は外部管(２１)の内周面によって確実に被覆さ
れる。

【００２２】そのため、伝熱管(１１)の合わせ目(３)と
チューブシート(１０)との間から冷却水が外部に流出し
たり、合わせ目(３)を伝わった冷却媒体が、伝熱管(１
１)の開口端(６)から伝熱管(１１)の内部に流入するよ
うな事態は確実に防止することができる。また、ろう付
け不十分な合わせ目(３)に従来発生していた沸騰現象も
防止できると共に、外部管(２１)の存在により伝熱管
(１１)の強度を、内部管(２０)のみの場合に比較し著し
く強化することが可能となる。また、内部管(２０)と外
部管(２１)とは、その接触部をろう付けすることにより
一体に密着するから、内部管(２０)の内部を流通する流
体と、外部管(２１)の外周を流通する流体との熱交換を
良好に行うことが可能となる。

【００２３】また、上記実施例では、ＥＧＲガス冷却装
置(７)に伝熱管(１１)を組付けているが、エンジンオイ
ル、ミッションオイル、ＡＴＦ、パワステオイル等の高
温オイルを内部に流通させて、この高温オイルをエンジ
ン冷却水で冷却するラジエーターへの組込式オイルクー
ラーの熱交換部に、本発明の伝熱管(１１)を配置する事
もできる。このオイルクーラー(２７)は、図９に示す如
く、ラジエーター(２３)に、内部をエンジン冷却水が流
通するロアータンク(２４）に取り付け、このロアータ
ンク(２４)内の胴管(８)に、オイル流入口(２５)とオイ
ル流出口(図示せず)を設けて、胴管(８)内部の冷却部
(１６)内を被冷却オイルが流通可能としている。

【００２４】また、胴管(８)は、壁面に螺旋状の凸溝
(２６)を設ける事により、冷却部(１６)を流通する被冷
却オイルを乱流化し、熱交換効率を高めている。そし
て、この冷却部(１６)内に、内部をエンジン冷却水が流
通する伝熱管(１１)を挿入配置している。この伝熱管
(１１)を介して、伝熱管(１１)内を流通するエンジン冷
却水と伝熱管(１１)外部を流通する被冷却オイルとの熱
交換を行い、被冷却オイルを冷却するものである。そし
て、伝熱管(１１)の優れた熱交換効果により、伝熱特性
の高いオイルクーラー(２７)を得る事ができる。尚、冷
却部(１６)内には、タービュレーターを設けると、熱交
換効果が更に良好なものとなる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上述の如く構成したものである
から、素管の外面を中心に向かって管軸方向に連続して
押し込み、素管内に二つ折り状のフィンを少なくとも形
成して成るものに於いて、伝熱管の熱伝達性を高めなが
ら、二つ折り状のフィンの合わせ目のろう付けが不十分
なものであっても、またろう付けを行わない場合であっ
ても、冷却媒体が外部に流出したり、合わせ目を伝わっ
た冷却媒体が、伝熱管の開口端から伝熱管の内部に流入
する事を防止しようとするものである。また、伝熱管の
強度を高めると共に、ろう付け不十分な部分に於ける沸
騰の発生を防止可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す斜視図。

【図２】本発明の伝熱管を複数本組み付けた、ＥＧＲガ
ス冷却装置の断面図。

【図３】本発明の第２実施例を示す断面図。

【図４】本発明の第３実施例を示す断面図。

【図５】本発明の第４実施例を示す断面図。

【図６】従来公知の伝熱管の断面図。

【図７】従来公知の伝熱管の液体の漏洩状態を示す斜視
図。

【図８】従来公知の伝熱管をＥＧＲガス冷却装置に用い
た状態の部分拡大断面図。

【図９】本発明の伝熱管を用いたラジエーター組み込み
式オイルクーラーの断面図。

【符号の説明】

１素管２フィン３合わせ目１１伝熱管２０内部管２１外部管２７オイルクーラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体が内部を流動可能な素管の外面を中
心に向かって管軸方向に連続して押し込み、素管内の管
軸方向に二壁を密着させた二つ折り状のフィンを少なく
とも１つ形成して成る内部管を、外部管内に挿入し、こ
の外部管と内部管の接触部をろう付け固定した事を特徴
とする伝熱管。
【請求項２】流体が内部を流動可能な素管の外面を中
心に向かって管軸方向に連続して押し込み、素管内の管
軸方向に二壁を密着させた二つ折り状のフィンを少なく
とも１つ形成して成る内部管を、外部管内に挿入し、こ
の外部管と内部管の接触部をろう付け固定した伝熱管を
組付けた事を特徴とする熱交換器。
【請求項３】二壁を密着させた二つ折り状のフィン
は、その二壁の合わせ目を、ろう付け固定したことを特
徴とする請求項１の伝熱管。
【請求項４】二壁を密着させた二つ折り状のフィン
は、その二壁の合わせ目を、ろう付け固定したことを特
徴とする請求項２の熱交換器。