JP2005172262A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 設備費を抑えて製造コストの低減化を図り、高い熱交換性能を確保することのできる熱交換器を提供する。
【解決手段】 本発明は、シェル１２の内部に複数の扁平チューブ１４が平行に配列された熱交換器１１であって、シェル１２は円筒形状を成し、複数の扁平チューブ１４はその各長径寸法がシェル１２の内周面に合わせてそれぞれ異なるように形成されていることを特徴とし、扁平チューブ１４は２部材から成る合わせチューブであることが望ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は熱交換器に関し、特に、シェルの内部に複数の扁平チューブが平行に配列されたシェルアンドチューブ型の熱交換器に関する。

従来、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラやオイルクーラ等において、シェルアンドチューブ型の熱交換器が使用されている。

従来のシェルアンドチューブ型の熱交換器としては、例えば、図６に示すようなものがある。この熱交換器１には、矩形筒状のシェル２と、シェル２の両端を閉塞する一対のヘッダプレート３とが設けられており、シェル２は、２分割された部材を組立てた後、溶接することにより製造されるようになっている。

また、シェル２の内部には、扁平チューブ４が平行に配列されており、扁平チューブ４は、両端がヘッダプレート３に貫設し、扁平チューブ４の内部にはインナーフィン５が挿入されている。さらに、シェル２の外周には冷却水入口６及び冷却水出口７が突設され、冷却水入口６と冷却水出口７は互いに対角を成す位置に配置されている。

このような構成において、冷却水は冷却水入口６からシェル２内に流入し、シェル２の内周面と扁平チューブ４との間を流通し、扁平チューブ４内を流通する被冷却流体との間で熱交換を行い、冷却水出口７から流出する。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１０７０９１号公報

ところが、上記した従来の熱交換器１では、シェル２が矩形筒状を成しているため、所要の耐圧強度を確保するにはプレス加工によりシェル２の外周面に補強ビードを形成させる必要があった。そのため、高価なプレス金型を製作する必要があった。また、シェル２の矩形の幅や高さ寸法を変更する度に、新たな金型が必要となり、多種生産に対応するためには、金型を多種類備えておかなければならなかった。したがって、設備費が嵩み、製造コストが増大するといった問題があった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、設備費を抑えて製造コストの低減化を図り、高い熱交換性能を確保することのできる熱交換器を提供するものである。

本発明は、シェルの内部に複数の扁平チューブが平行に配列された熱交換器であって、前記シェルは円筒形状を成し、前記複数の扁平チューブはその各長径寸法が前記シェルの内周面に合わせてそれぞれ異なるように形成されていることを特徴とする。

好ましくは、前記扁平チューブは２部材から成る合わせチューブである。

本発明によれば、シェルが円筒形状を成しているため、製造時に金型を必要とせず、成形ロールにより製造することができる。また、寸法の変更があった場合にも、製造設備の簡単な段取替えだけで柔軟に対応することができる。したがって、製造設備費を抑制することができ、製造コストの低減化を図ることができる。

また、複数の扁平チューブの各長径寸法がシェルの内周面に合わせてそれぞれ異なるように形成されているため、シェル内の空間を有効利用でき、伝熱面積を十分確保することができる。また、扁平チューブとシェルの内周面との隙間を所望の間隔に設定することができるようになり、シェル内において冷却水を均一に流通させることができる。したがって、熱交換性能を向上させることができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係るシェルアンドチューブ型の熱交換器を示す分解斜視図、図２は本実施の形態におけるシェルの製造方法を示す概略説明図、図３は本実施の形態における扁平チューブの配列状態を示す正面図、及び図４は本実施の形態における扁平チューブの部材を示す正面図である。なお、本実施の形態では、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を減らすためにその排気ガスを冷却するＥＧＲクーラに本発明を適用した場合について説明する。

本実施の形態に係るシェルアンドチューブ型の熱交換器１１は、円筒形状のシェル１２と、シェル１２の両端を閉塞する円板状の一対のヘッダプレート１３と、シェル１２の内部に平行に配列された複数の扁平チューブ１４と、シェル１２の両端に接続される一対のダクト１５と、シェル１２の外周両端部に接続された冷却水入口１６及び冷却水出口１７とから構成され、各構成部品は一体ロウ付けされるようになっている。

シェル１２は、図２に示すように、３個の成形ロール１８，１９，２０により円筒形状にロール成形され、製造されるようになっている。そのため、製造時に金型を必要とせず、径及び長さ方向の寸法の変更にも、容易且つ柔軟に対応できるため、製造設備費は極めて安価となる。

また、図３に最も良く示されているように、複数の扁平チューブ１４は、その各長径寸法がシェル１２の内周面に合わせてそれぞれ異なるように形成されており、扁平チューブ１４とシェル１２の内周面との隙間を、シェル１２内部に冷却水が均一に流通可能なように、所望な間隔に設定することができるようになっている。そのため、シェル１２内の空間が有効利用され、伝熱面積を最大限に確保することができ、熱交換性能を向上させることができるようになっている。また、扁平チューブ１４の両端部は各ヘッダプレート１３に気密に貫設しており、各扁平チューブ１４の内部にはインナーフィン（図示せず）が挿入されている。

図４に示すように、扁平チューブ１４は、両側にそれぞれ屈曲部２１が形成された２つの部材２２から成る合わせチューブであり、ロール成形により製造されるようになっている。したがって、製造時に金型を必要とせず、成形ロールの段取替えだけで異なるサイズのチューブを製造することができるため、製造コストの低減化を図ることができる。なお、図５に示されているように、扁平チューブは長径寸法の異なる第１部材２６と第２部材２７から成る合わせチューブ２５であってもよい。

また、ダクト１５は漏斗状の先細形状を成しており、各先端部にそれぞれディーゼルエンジンの排気ガスの流入口２３及び流出口２４が形成されている。

そして、ディーゼルエンジン（図示せず）の排気ガスは流入口２３から一方のダクト１５を通って各扁平チューブ１４内に流入し、冷却水入口１６からシェル１２内に流入した冷却水により冷却される。その後、冷却された排気ガスは流出口２４からシェル１２の外部に流出し、前記ディーゼルエンジンの吸気系に戻される。一方、排気ガスと熱交換を行って高温となった冷却水は冷却水出口１７からシェル１２の外部に流出する。

この時、扁平チューブ１４の各長径寸法がシェル１２の内周面に合わせてそれぞれ異なるように形成され、扁平チューブ１４とシェル１２の内周面との隙間を所望な間隔に設定することができるようになっているため、冷却水はシェル１２内部において短絡することなく均一に流通する。したがって、熱交換器１１の熱交換性能を高めることができる。

なお、上記実施の形態においては、扁平チューブ１４に合わせチューブを使用しているが、これは単なる例示であり、押し出しチューブや溶接チューブ等、他の扁平チューブを使用してもよい。

また、本発明は、上記したＥＧＲクーラに限らず、オイルクーラ等、他の熱交換器にも適用可能であることは言う迄もない。

本発明の実施の形態に係る熱交換器を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態におけるシェルの製造方法を示す概略説明図である。 本発明の実施の形態における扁平チューブを示す正面図である。 本発明の実施の形態における扁平チューブの部材を示す正面図である。 本発明の実施の形態における扁平チューブの別の例を示す正面図である。 従来例を示す断面図である。

符号の説明

１１ 熱交換器
１２ シェル
１４ 扁平チューブ
２２ 部材
２５ 合わせチューブ
２６ 第１部材
２７ 第２部材

Claims (2)

1. シェルの内部に複数の扁平チューブが平行に配列された熱交換器であって、
   前記シェルは円筒形状を成し、前記複数の扁平チューブはその各長径寸法が前記シェルの内周面に合わせてそれぞれ異なるように形成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記扁平チューブは２部材から成る合わせチューブである請求項１に記載の熱交換器。

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