JP2004116913A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲクーラの如く、入口側ガスタンク外周に水タンクが被嵌されたものにおいて、ガスタンク外周で冷却水が沸騰することを防止する。
【解決手段】第１ガスタンク３に入口ガスパイプ８を連通すると共に入口ガスパイプ８を延長してパイプ延長部８ａを形成し、パイプ延長部８ａの開口９をヘッダープレート１０に近接または接触させる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス等の高温ガスを冷却水で冷却する熱交換器に係り、特に高温ガスのタンク外周に水タンクを被嵌したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）の冷却用熱交換器として、図７及び図８に示すような水冷式のものが考えられる。これは一対の第１ガスタンク３，第２ガスタンク４に、並列させた多数のチューブ２の両端を連通し、その並列されたチューブ２の集合体の外周をケーシング６で被嵌する。それと共に、第１ガスタンク３及び第２ガスタンク４の外周を空間を開けて第１水タンク５及び第２水タンク１１で被嵌し、第２水タンク１１及び第１水タンク５に入口水パイプ１４及び出口水パイプ１５を突設する。さらに、第１ガスタンク３の内部に仕切１２を設け、その一方の空間から入口ガスパイプ８を突設して、第１水タンク５に貫通させる。さらに、仕切１２の他方側に出口ガスパイプ１３を突設して第１水タンク５に貫通させる。
【０００３】
そして入口ガスパイプ８から高温ガス１を流入し、図において仕切１２の上側に位置する多数のチューブ２を右方から左方に流通させ、第２ガスタンク４内でＵターンして仕切１２の下方側に存在するチューブ２内を右方から左方に流通させ、出口ガスパイプ１３からそれを流出させる。
一方、入口水パイプ１４から冷却水７を流入し、それを第２ガスタンク４の外周及び各チューブ２間を流通させ、次いで第１水タンク５から出口水パイプ１５にそれを導く。そして冷却水７と高温ガス１との間に熱交換を行い、高温ガス１を冷却するものである。
なお、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図７及び図８に示すように、第１ガスタンク３の外周に第１水タンク５が被嵌された熱交換器においては、入口ガスパイプ８から流入した最も温度の高い高温ガス１によって第１ガスタンク３の上半分が加熱される。すると、第１ガスタンク３の外周を流通する冷却水７が沸騰するおそれがある。そのような沸騰が生じると、冷却水７を円滑に流通できないおそれが生じる。
そこで本発明は、係る沸騰を可及的に防止する熱交換器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、高温ガス（１）　を内部に導く並列された多数のチューブ（２）　の両端が、第１ガスタンク（３）　および第２ガスタンク（４）　に連通され、少なくとも高温ガス（１）　の入口側の前記第１ガスタンク（３）　の外周が空間を開けて第１水タンク（５）　で被嵌されると共に、多数の前記チューブ（２）　の集合体の外周がケーシング（６）　で被嵌され、
そのケーシング（６）　および前記第１水タンク（５）　に冷却水（７）　が流通され、
前記第１水タンク（５）　を貫通して高温ガス（１）　の入口ガスパイプ（８）　が前記入口側の第１ガスタンク（３）　に連通され、
その入口ガスパイプ（８）　に、前記第１ガスタンク（３）　内に延長するパイプ延長部（８ａ）が設けられると共に、そのパイプ延長部（８ａ）の開口（９）　がそのヘッダプレート（１０）に近接または接触して配置されたことを特徴とする熱交換器である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記第２ガスタンク（４）　の外周が第２水タンク（１１）で被嵌され、前記ケーシング（６）　を介して第１水タンク（５）　と第２水タンク（１１）とが連通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、
前記第１ガスタンク（３）　がその中央部で仕切（１２）により二分され、その仕切（１２）の一方側に前記入口ガスパイプ（８）　及びパイプ延長部（８ａ）が導かれ、第２ガスタンク（４）　で前記高温ガス（１）　がＵターンして第１ガスタンク（３）　の前記仕切（１２）の他方側に導かれるように構成された熱交換器である。
【０００７】
請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記第１ガスタンク（３）　内に延長されたパイプ延長部（８ａ）の開口（９）　が、ヘッダプレート（１０）の一部に接触し、その開口（９）　内に連通されたチューブ（２）　の第１の集合体を前記高温ガス（１）　が流通して前記第２ガスタンク（４）　内でＵターンし、第１の集合体以外のチューブ（２）　の集合体から前記第１ガスタンク（３）　内に導かれる熱交換器である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記第１ガスタンク（３）　内に延長されたパイプ延長部（８ａ）の開口（９）　が、実質的にヘッダプレート（１０）全体に接触または近接し、全てのチューブ（２）　の集合体を前記高温ガス（１）　が流通して、それが前記第２ガスタンク（４）　から外部に導かれる熱交換器である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の熱交換器の第１の実施の形態を示す一部破断正面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３は図１の　ＩＩＩ−　ＩＩＩ矢視断面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。なお、図７おける部品と共通する部品は同一番号を付す。それと共に、同一部分については、その説明を省略する。
この図１〜図４の例が図７及び図８のそれと異なる点は、入口ガスパイプ８及びそれに延長するパイプ延長部８ａのみである。即ち、入口ガスパイプ８が第１ガスタンク３に連通すると共に、その先端部が第１ガスタンク３の内部に延長してパイプ延長部８ａを形成し、パイプ延長部８ａの開口９が第１ガスタンク３のヘッダープレート１０に近接する。
【０００９】
そして入口ガスパイプ８に流入した高温ガス１の殆どは、直接仕切１２の上側に位置する多数のチューブ２に導かれる。そのため、高温ガス１によって第１ガスタンク３を異常に加熱することがない。そして仕切１２の上方に位置する夫々のチューブ２を右方から左方に流通し、第２ガスタンク４でＵターンし、仕切１２の下方に位置するチューブ２を左方から右方に流通し、冷却されて仕切１２の下側に導かれ出口ガスパイプ１３から外部に取り出される。
【００１０】
次に、図５は本発明の熱交換器の第２の実施の形態を示し、この例が図１のそれと異なる点は、図１における仕切１２が存在せず、入口ガスパイプ８が第１ガスタンク３の中心部に貫通し、その先端にパイプ延長部８ａが設けられ、そのパイプ延長部８ａの開口９がヘッダープレート１０に接触していることである。
なお、パイプ延長部８ａは方形に形成され、その内部に囲まれた多数のチューブ２内を高温ガス１が右方から左方に流通する。次いで、第２ガスタンク４内でその中心部から放射方向外方に夫々それがＵターンし、パイプ延長部８ａで囲まれた部分の外側の夫々のチューブ２を左方から右方に流通し、第１ガスタンク３内に流入して出口ガスパイプ１３から外部に導かれる。そして、夫々のチューブ２内を流通する間に冷却水７により冷却される。従って、冷却された高温ガス１が第１ガスタンク３内に流通するため、第１ガスタンク３が異常に加熱されることがない。
【００１１】
次に、図６は本発明の熱交換器のさらに他の実施の形態を示し、この例は図１及び図５が２パス型（高温ガス１が第２ガスタンク４内でＵターンする）のものであるのに対し、図６のそれは高温ガス１が１パス型のものである。そして入口ガスパイプ８の先端にパイプ延長部８ａが突設され、その開口９がヘッダープレート１０の外周縁に接合されている。入口ガスパイプ８からヘッダープレート１０に導かれた高温ガス１は、全てのチューブ２内を右方から左方に流通し、第２ガスタンク４から出口ガスパイプ１３を介して外部に導かれる。
なお、冷却水７の流通は、図１及び図５のそれと同一である。この例においても、入口ガスパイプ８のパイプ延長部８ａの存在により、第１ガスタンク３と入口ガスパイプ８の外周との間に空間が生じ、第１ガスタンク３を異常に加熱することを防止できる。それにより、冷却水７が第１ガスタンク３の外周で沸騰する現象を防止できる。
【００１２】
【発明の作用・効果】
本発明の熱交換器は、高温ガス１の入口側の第１ガスタンク３の外周が空間を開けて第１水タンク５で被嵌されている。そして入口ガスパイプ８に、その第１ガスタンク３内に延長するパイプ延長部８ａが設けられる共に、パイプ延長部８ａの開口９がヘッダープレート１０に近接または接触して配置されたものである。そのためパイプ延長部８ａと第１ガスタンク３との間に空間が形成され、それにより第１ガスタンク３が異常に高温になることを防止し、第１ガスタンク３の外周で冷却水７が沸騰することを防止できる。
【００１３】
上記構成において、第２ガスタンク４の外周を第２水タンク１１で被嵌し、ケーシング６を介して第１水タンク５と第２水タンク１１とを連通することができる。
それにより、高温ガス１の冷却効果を向上することができる。
上記構成において、さらに第１ガスタンク３内をその中央部で仕切１２により二分し、仕切１２の一方側に入口ガスパイプ８およびパイプ延長部８ａを導き、第２ガスタンク４で高温ガス１がＵターンして第１ガスタンク３の仕切１２の他方側に導かれるように構成することができる。
このように構成することにより、熱交換器における高温ガス１の流路長を長くし、熱交換を促進できると共に、第１ガスタンク３回りの冷却水の沸騰をより効果的に防止できる。
【００１４】
上記構成において、パイプ延長部８ａの開口９がヘッダープレート１０の一部に接触し、その開口９内に連通されたチューブ２の第１の集合体を高温ガス１が流通して、第２ガスタンク４内でＵターンし、第１の集合体以外のチューブ２の集合体から第１ガスタンク３内に導かれるように構成することができる。
この場合は、さらにパイプ延長部８ａと第１水タンク５との間に完全な空間部を形成し、高温ガス１の全てがチューブ２に導かれ、第１ガスタンク３が加熱することをより効果的に防止できる。
【００１５】
上記構成において、第１ガスタンク３内に延長されたパイプ延長部８ａの開口９が実質的にヘッダープレート１０全体に接触または近接し、全てのチューブ２の集合体を高温ガス１が流通して、それが第２ガスタンク４から外部に導かれるように構成することができる。
この場合には、第１ガスタンク３の外周の加熱を可及的に低くして冷却水７の沸騰が起こるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器の第１の実施の形態を示す一部破断正面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図。
【図３】図１の　ＩＩＩ−　ＩＩＩ矢視断面図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ矢視断面図。
【図５】本発明の熱交換器の第２の実施の形態を示す一部破断正面図。
【図６】本発明の熱交換器の第３の実施の形態を示す一部破断正面図。
【図７】公知のＥＧＲクーラから考えられる熱交換器の一部破断正面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面略図。
【符号の説明】
１　高温ガス
２　チューブ
３　第１ガスタンク
４　第２ガスタンク
５　第１水タンク
６　ケーシング
７　冷却水
８　入口ガスパイプ
８ａ　パイプ延長部
９　開口
１０　　ヘッダープレート
１１　　第２水タンク
１２　　仕切
１３　　出口ガスパイプ
１４　　入口水パイプ
１５　　出口水パイプ

Claims (5)

1. 高温ガス（１）　を内部に導く並列された多数のチューブ（２）　の両端が、第１ガスタンク（３）　および第２ガスタンク（４）　に連通され、
   少なくとも高温ガス（１）　の入口側の前記第１ガスタンク（３）　の外周が空間を開けて第１水タンク（５）　で被嵌されると共に、多数の前記チューブ（２）　の集合体の外周がケーシング（６）　で被嵌され、
   そのケーシング（６）　および前記第１水タンク（５）　に冷却水（７）　が流通され、
   前記第１水タンク（５）　を貫通して高温ガス（１）　の入口ガスパイプ（８）　が前記入口側の第１ガスタンク（３）　に連通され、
   その入口ガスパイプ（８）　に、前記第１ガスタンク（３）　内に延長するパイプ延長部（８ａ）が設けられると共に、そのパイプ延長部（８ａ）の開口（９）　がそのヘッダプレート（１０）に近接または接触して配置されたことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１において、
   前記第２ガスタンク（４）　の外周が第２水タンク（１１）で被嵌され、前記ケーシング（６）　を介して第１水タンク（５）　と第２水タンク（１１）とが連通された熱交換器。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記第１ガスタンク（３）　がその中央部で仕切（１２）により二分され、その仕切（１２）の一方側に前記入口ガスパイプ（８）　及びパイプ延長部（８ａ）が導かれ、第２ガスタンク（４）　で前記高温ガス（１）　がＵターンして第１ガスタンク（３）　の前記仕切（１２）の他方側に導かれるように構成された熱交換器。
4. 請求項１または請求項２において、
   前記第１ガスタンク（３）　内に延長されたパイプ延長部（８ａ）の開口（９）　が、ヘッダプレート（１０）の一部に接触し、その開口（９）　内に連通されたチューブ（２）　の第１の集合体を前記高温ガス（１）　が流通して前記第２ガスタンク（４）　内でＵターンし、第１の集合体以外のチューブ（２）　の集合体から前記第１ガスタンク（３）　内に導かれる熱交換器。
5. 請求項１または請求項２において、
   前記第１ガスタンク（３）　内に延長されたパイプ延長部（８ａ）の開口（９）　が、実質的にヘッダプレート（１０）全体に接触または近接し、全てのチューブ（２）　の集合体を前記高温ガス（１）　が流通して、それが前記第２ガスタンク（４）　から外部に導かれる熱交換器。

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