JP2006300407A - Shell and tube type heat exchanger - Google Patents

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Kimiaki Nakano
公昭 中野
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T Rad Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger easy to assemble and high in productivity while ensuring fluid flowing clearances between tubes and between a tube and a shell in a shell and tube type heat exchanger. <P>SOLUTION: The outer peripheries of the tubes 3 are provided with protruding parts 2 for spacers, and the protruding parts 2 are brought into mutual contact to constitute a core 4 formed of an assembly of the tubes 3. The core 4 and the shell 1 are brought into contact with each other through the protruding parts 2 between them or through protruding parts 7 on the inner peripheral surface of the shell 1. Mutual positioning between respective components in a cross-sectional direction is thereby performed. A header plate 6 is fitted to the opening of the shell 1, and the end of each tube 3 passes through a tube insertion hole 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は排ガス再循環装置(EGR)のクーラとして最適なシェルアンドチューブ型熱交換器に関する。   The present invention relates to a shell-and-tube heat exchanger that is optimal as a cooler of an exhaust gas recirculation device (EGR).

EGRクーラとして用いられるシェルアンドチューブ型熱交換器は、多数の断面円形パイプを一対のヘッダ間に介挿し、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、両者間に熱交換器を行うものである。
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。
A shell-and-tube heat exchanger used as an EGR cooler has a large number of cross-sectional circular pipes interposed between a pair of headers, and a shell is fitted around the outer periphery of the tube group. And while exhaust gas is distribute | circulated in each tube, cooling water is distribute | circulated in a shell and a heat exchanger is performed between both.
In addition, an EGR cooler using a flat tube has a large number of flat tubes arranged in parallel, both ends of which pass through a pair of square headers, and the outer periphery thereof is fitted with a square shell.

特開2000−282963号公報JP 2000-282963 A

従来のシェルアンドチューブ型熱交換器は、各チューブ間及びチューブとシェルとの間に隙間を形成して、冷却水の円滑な流通を確保する。そのためには、各種治具を用いて、各部品間の隙間を確保しつつ位置決めする必要があった。従って、その組立てが面倒である欠点があった。
そこで本発明は、各部品間の隙間を確実に保持しつつ、組立てが容易で、量産性が高い熱交換器を提供することを課題とする。
Conventional shell-and-tube heat exchangers form gaps between the tubes and between the tubes and the shell to ensure smooth circulation of the cooling water. For this purpose, it is necessary to position the substrate while securing a gap between the components using various jigs. Therefore, there is a drawback that the assembly is troublesome.
Therefore, an object of the present invention is to provide a heat exchanger that is easy to assemble and has high mass productivity while reliably holding gaps between components.

請求項1に記載の本発明は、軸線方向の端が開放された筒状のシェル(1) と夫々外周の一部にスペーサ用の凸部(2) を有し、その凸部(2) が接触して互いに並列に隣接した多数のチューブ(3) の集合体を構成するコア(4) と、
そのコア(4) の各チューブ(3) に整合する多数のチューブ挿通孔(5) が設けられると共に、前記シェル(1) の開口に整合する外周を有するヘッダープレート(6) と、を具備し、
前記シェル(1) 内に前記コア(4) が挿入され、その状態で前記シェル(1) の内周と前記コア(4) の外周とは、前記チューブ(3) の凸部(2) を介してまたは、シェル(1) の内周の凸部(7) を介して接触することにより、両者間が横断方向に互いに位置決めされて、その横断方向には移動できない状態にあり、
前記ヘッダープレート(6) が、前記シェル(1) の開口を閉塞すると共に、そのチューブ挿通孔(5) に夫々前記チューブ(3) の端が貫通し、その貫通部および各部品の接触部間が互いにろう付け固定されたシェルアンドチューブ型熱交換器である。
The present invention according to claim 1 has a cylindrical shell (1) whose end in the axial direction is open and a convex portion (2) for a spacer on a part of the outer periphery, and the convex portion (2). A core (4) that forms an assembly of a large number of tubes (3) that are in contact with each other in parallel,
A plurality of tube insertion holes (5) aligned with the tubes (3) of the core (4), and a header plate (6) having an outer periphery aligned with the opening of the shell (1). ,
The core (4) is inserted into the shell (1), and in this state, the inner periphery of the shell (1) and the outer periphery of the core (4) are connected to the convex portion (2) of the tube (3). Through contact or through the convex portion (7) on the inner periphery of the shell (1), the two are positioned in the transverse direction and cannot move in the transverse direction,
The header plate (6) closes the opening of the shell (1), and the ends of the tubes (3) pass through the tube insertion holes (5), respectively. Is a shell-and-tube heat exchanger brazed to each other.

請求項2に記載の本発明は、請求項1において、
コア(4) の外周およびシェル(1) の内周が略円形に形成され、シェル(1) の軸線上に円形パイプ(8) が内装され、その円形パイプ(8) とシェル(1) との間に前記コア(4) が介装され、
前記チューブ(3) が部分的に、その凸部(2) または円形パイプ(8) の外周の環状の凸条(9) に接触されたシェルアンドチューブ型熱交換器である。
The present invention according to claim 2 is the method according to claim 1,
The outer periphery of the core (4) and the inner periphery of the shell (1) are formed in a substantially circular shape, and a circular pipe (8) is installed on the axis of the shell (1), and the circular pipe (8) and the shell (1) The core (4) is interposed between
The tube (3) is a shell-and-tube type heat exchanger in which the convex part (2) or an annular convex strip (9) on the outer periphery of the circular pipe (8) is partly contacted.

請求項3に記載の本発明は、請求項2において、
前記チューブ(3) が横断面偏平で且つ弧状に湾曲したものからなり、その外面に前記凸部(2) としてディンプルが複数形成され、隣接するチューブ(3) の夫々のディンプルどうしが接触すると共に、全体の横断面が渦状に形成され、その中心に前記円形パイプ(8) が配置され、
前記シェル(1) の内周および円形パイプ(8) の外周には、複数の環状の凸条(7a)(9) が軸線方向に互いに離間して配置され、夫々の凸条(7a)(9) が各チューブ(3) の断面の両端位置で接触したシェルアンドチューブ型熱交換器である。
The present invention described in claim 3 provides the method according to claim 2,
The tube (3) has a flat cross section and is curved in an arc shape, and a plurality of dimples are formed on the outer surface as the convex portion (2), and the dimples of adjacent tubes (3) are in contact with each other. The entire cross section is formed in a spiral shape, and the circular pipe (8) is arranged at the center thereof,
On the inner periphery of the shell (1) and the outer periphery of the circular pipe (8), a plurality of annular ridges (7a) (9) are arranged apart from each other in the axial direction, and each ridge (7a) ( 9) is a shell-and-tube heat exchanger in contact at both end positions of the cross section of each tube (3).

請求項4に記載の本発明は、請求項3において、
シェルアンドチューブ型熱交換器がEGR(排気ガス再循環装置)クーラとして用いられ、各チューブ(3) 内に排気ガス(10)が流通すると共に、シェル(1) 内に冷却水(11)が流通し、円形パイプ(8) が排気ガスのバイパス路となるものである。
The present invention as set forth in claim 4 is characterized in that, in claim 3,
A shell-and-tube heat exchanger is used as an EGR (exhaust gas recirculation device) cooler, and the exhaust gas (10) circulates in each tube (3) and the cooling water (11) is contained in the shell (1). The circular pipe (8) is used as an exhaust gas bypass.

請求項5に記載の本発明は、請求項4において、
シェル(1) の長手方向両端開口部が外方に膨出し、その開口にカップ状に形成されたヘッダープレート(6) が嵌着固定され、そのシェル(1) の前記膨出した部分に水タンク部(12)が形成されたシェルアンドチューブ型熱交換器である。
The present invention according to claim 5 is the invention according to claim 4,
Openings at both ends in the longitudinal direction of the shell (1) bulge outward, and a header plate (6) formed in a cup shape is fitted and fixed to the opening, and water is formed in the bulged portion of the shell (1). A shell-and-tube heat exchanger in which a tank section (12) is formed.

請求項6に記載の本発明は、請求項1において、
前記チューブ(3) が断面円形のものであり、その外周に前記凸部(2) として複数の環状の凸条(2a)が長手方向に離間して配置され、
前記シェル(3) の内面にその環状の凸条(2a)が接触されたシェルアンドチューブ型熱交換器である。
The present invention described in claim 6 provides the method according to claim 1,
The tube (3) has a circular cross section, and a plurality of annular ridges (2a) are arranged on the outer periphery of the tube (3) as the protrusions (2), spaced apart in the longitudinal direction,
It is a shell and tube heat exchanger in which the annular ridge (2a) is in contact with the inner surface of the shell (3).

請求項7に記載の本発明は、請求項1において、
前記チューブ(3) が平坦な偏平チューブ(3a)からなり、その外周に前記凸部(2) として複数のディンプルが突設され、同一形状の偏平チューブ(3a)がそのディンプルを介して接触して、コア(4) が形成され、その外周に断面方形のシェル(1) が被嵌されたシェルアンドチューブ型熱交換器である。
The present invention described in claim 7 provides the method according to claim 1,
The tube (3) is composed of a flat flat tube (3a), and a plurality of dimples project as the convex portion (2) on the outer periphery thereof, and the flat tube (3a) having the same shape contacts through the dimple. Thus, the shell and tube heat exchanger has a core (4) formed and a shell (1) having a square cross section fitted on the outer periphery thereof.

本発明のシェルアンドチューブ型熱交換器は、多数のチューブ3が凸部2を介して互いに並列に接触してコア4を構成し、そのコア4をシェル1内に挿入したとき、コア4とシェル1とが横断方向に互いに位置決めされて、その横断方向に移動できない状態にある。そのため、ヘッダープレート6をシェル1の開口に閉塞することにより、そのチューブ挿通孔5にそれぞれのチューブ3の端部を貫通し、熱交換器の組立てを迅速容易に、且つ正確に行うことができる。それにより量産性の高い熱交換器を提供できる。さらに、コア4の各チューブ3間及びチューブ3とシェル1との間は互いに凸部2で接触しているため、耐圧性および耐震性の高いものとなる。   In the shell and tube heat exchanger of the present invention, a large number of tubes 3 contact each other in parallel via the convex portion 2 to form the core 4, and when the core 4 is inserted into the shell 1, The shell 1 is positioned with respect to each other in the transverse direction and cannot move in the transverse direction. Therefore, by closing the header plate 6 at the opening of the shell 1, the end of each tube 3 can be passed through the tube insertion hole 5, and the heat exchanger can be assembled quickly and easily. . Thereby, a heat exchanger with high productivity can be provided. Furthermore, since each tube 3 of the core 4 and between the tube 3 and the shell 1 are in contact with each other by the convex portion 2, the pressure resistance and the earthquake resistance are high.

上記構成において、コア4の外周及びシェル1の内周を略円形に形成し、シェル1の中心に円形パイプ8を介挿したものにおいては、組立て容易で且つ、チューブ3の各部に流体を可及的に均一に流通させ熱交換を促進しうる。また組立て性がよく、量産性の優れたものとなる。   In the above configuration, when the outer periphery of the core 4 and the inner periphery of the shell 1 are formed in a substantially circular shape and the circular pipe 8 is inserted in the center of the shell 1, it is easy to assemble and fluid can be applied to each part of the tube 3. It can be distributed as uniformly as possible to promote heat exchange. In addition, it is easy to assemble and has excellent mass productivity.

上記構成において、偏平なチューブ3の横断面を弧状に湾曲し、ディンプルからなる凸部2どうしを接触して、多数のチューブ3を横断面が渦状になるように配置したものでは、更に熱交換性能の高いものを提供できる。   In the above configuration, in the case where the cross section of the flat tube 3 is curved in an arc shape, the projections 2 made of dimples are in contact with each other, and a large number of tubes 3 are arranged so that the cross section is spiral, further heat exchange High performance can be provided.

上記構成において、熱交換器をEGRクーラとして用い、円形パイプ8を排気ガスのバイパス路としたものにおいては、コンパクトで多機能のものを提供できる。   In the above configuration, when the heat exchanger is used as an EGR cooler and the circular pipe 8 is used as an exhaust gas bypass, a compact and multi-functional one can be provided.

上記構成において、シェル1の長手方向両端開口部が半径方向外方に膨出され、その開口にカップ状のヘッダープレート6が嵌着固定され、シェル1の膨出部分に水タンク部12が形成されたものにおいては、組立て容易で、量産性に優れた熱交換器を提供できる。   In the above-described configuration, the opening portions at both ends in the longitudinal direction of the shell 1 bulge outward in the radial direction, and the cup-shaped header plate 6 is fitted and fixed to the opening, and the water tank portion 12 is formed at the bulging portion of the shell 1. As a result, it is possible to provide a heat exchanger that is easy to assemble and has excellent mass productivity.

上記構成において、チューブ3が断面円形のものであり、その外周に複数の凸条2aが長手方向に離間して配置され、シェル1の内面にその環状の凸条2aが接触するように配置されたものにおいては、構造が極めて簡単で、製造し易く且つ凸条2aが各チューブ3のスペーサを形成し、チューブ3外面側に均一に流体を流通させることができる。   In the above configuration, the tube 3 has a circular cross section, and a plurality of ridges 2a are arranged on the outer periphery thereof so as to be spaced apart in the longitudinal direction, and the annular ridge 2a is arranged so as to contact the inner surface of the shell 1. In this case, the structure is very simple, easy to manufacture, and the ridges 2a form the spacers of the tubes 3 so that the fluid can be circulated uniformly on the outer surface side of the tubes 3.

上記構成において、偏平チューブ3aの外周の凸部2を介して、多数の偏平チューブ3aが接触しコア4が構成され、その外周に断面方形のシェル1が被嵌されたものにおいては、組立てが容易で、熱交換性能の高いものとなりうる。   In the above configuration, the core 4 is configured by contacting a number of the flat tubes 3a via the convex portions 2 on the outer periphery of the flat tube 3a, and the shell 1 having a square cross section is fitted on the outer periphery thereof, the assembly is performed. It can be easy and has high heat exchange performance.

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矢視断面図である。図2は同熱交換器の要部拡大図、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、なお図2は図3のII−II線における断面拡大図でもある。図4は同熱交換器の要部分解斜視図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the main part of the heat exchanger of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 2 is an enlarged view of the main part of the heat exchanger, FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the heat exchanger, taken along the line III-III in FIG. 1, and FIG. 2 is a line II-II in FIG. It is also a cross-sectional enlarged view. FIG. 4 is an exploded perspective view of the main part of the heat exchanger.

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。この例では同芯に配置された円形パイプ8とシェル1との間に多数のチューブ3の集合体からなるコア4が介挿されている。そして、シェル1の両端に一対のヘッダープレート6が嵌着され、それぞれのチューブ3の両端がそのヘッダープレート6を貫通する。そして、図3に示す如く、ヘッダープレート6の外側にはヘッダ17が取り付けられる。なお右側のヘッダ17は中間ヘッダ18を介して取り付けられている。   This heat exchanger is optimal as a cooler for an engine exhaust gas recirculation system (EGR). In this example, a core 4 composed of an assembly of a large number of tubes 3 is interposed between a circular pipe 8 and a shell 1 arranged concentrically. A pair of header plates 6 are fitted to both ends of the shell 1, and both ends of each tube 3 penetrate the header plate 6. As shown in FIG. 3, a header 17 is attached to the outside of the header plate 6. The right header 17 is attached via an intermediate header 18.

チューブ3は、図1および図2に示す如く、横断面が偏平で且つ弧状に湾曲したものからなり、その外面に多数のディンプルからなる凸部2が突出されている。この凸部2の横断面は、台形状に形成されている。そして、各チューブ3は全体の横断面が渦状になるように配置されている。また、隣接するチューブ3どうしは、それぞれ凸部2を介して等間隔に且つ並列になるように位置決めされている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the tube 3 has a flat cross section and is curved in an arc shape, and a convex portion 2 made of a large number of dimples protrudes from the outer surface thereof. The cross section of the convex portion 2 is formed in a trapezoidal shape. And each tube 3 is arrange | positioned so that the whole cross section may become spiral shape. Further, the adjacent tubes 3 are positioned so as to be in parallel with each other at regular intervals via the convex portions 2.

このようにしてなるコア4の断面における内外の包絡線は共に円形に形成される。そして円形のシェル1及び円形パイプ8の凸条7a及び凸条9がコア4に接する。シェル1の凸条7aは図3および図4に示す如く、シェル1の外面側が断面V溝状に曲折され、それが内面側に突出したものであり、軸線方向に離間して複数存在(この例では2つ)する。また、円形パイプ8の凸条9はその外面側に環状に突設され、軸線方向に互いに離間して複数配置されている(この例では3つ)。   The inner and outer envelopes in the cross section of the core 4 thus formed are both circular. Then, the ridges 7 a and ridges 9 of the circular shell 1 and the circular pipe 8 are in contact with the core 4. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the outer surface side of the shell 1 is bent into a V-shaped cross section and protrudes toward the inner surface side, and a plurality of protrusions 7a of the shell 1 exist in the axial direction. 2 in the example). Further, the convex strips 9 of the circular pipe 8 project in an annular shape on the outer surface side, and a plurality of the strips 9 are spaced apart from each other in the axial direction (three in this example).

そして、多数のチューブ3を図1に示す如く、互いに接触させ、且つその断面の先端及び後端をシェル1と円形パイプ8の凸条7a,9に接触させることにより、チューブ3の集合体からなるコア4は断面方向のいずれにも移動しないように位置決めされる。   Then, as shown in FIG. 1, a large number of tubes 3 are brought into contact with each other, and the tips and rear ends of the cross sections thereof are brought into contact with the shell 1 and the ridges 7 a and 9 of the circular pipe 8. The core 4 to be formed is positioned so as not to move in any of the cross-sectional directions.

なお、シェル1は図4から明らかな如く、その両端開口部に膨出部1aが突設されている。シェル1の両端に位置する膨出部1aの向きは互いに略180°異なり、その膨出部1aの半径方向外側への膨出量は一端から他端に次第に大きくなりその最大部分に内フランジ状の欠切孔16が設けられている。この欠切部16には冷却水の出入口パイプ15が後に接続される。   As is clear from FIG. 4, the shell 1 has bulged portions 1a projecting from the opening portions at both ends. The directions of the bulging portions 1a located at both ends of the shell 1 are different from each other by about 180 °, and the bulging amount of the bulging portions 1a outward in the radial direction gradually increases from one end to the other end, and the maximum portion has an inner flange shape. The notch 16 is provided. A cooling water inlet / outlet pipe 15 is connected to the notch 16 later.

ヘッダープレート6は、キャップ状に形成され、その開口がシェル1の開口に整合する。そして、その中心に円形パイプ8を貫通させる中心孔を有し、その外周に渦巻状に弧状のチューブ挿通孔5が多数穿接されている。このチューブ挿通孔5は、図1において、各チューブ3の断面形状に整合する。   The header plate 6 is formed in a cap shape, and its opening is aligned with the opening of the shell 1. A central hole through which the circular pipe 8 passes is formed at the center, and a large number of arcuate tube insertion holes 5 are perforated on the outer periphery thereof. The tube insertion hole 5 matches the cross-sectional shape of each tube 3 in FIG.

(組立て方法)
このような構造を持つ各部品は、一例として次の手順により組み立てられる。シェル1の軸線上に円形パイプ8が挿入されると共に、その円形パイプ8とシェル1間に図1の如く多数のチューブ3の集合体からなるコア4が挿入される。このとき、各チューブ3の凸部2どうしが互いに接触すると共に、チューブ3の断面における先端部及び後端部がシェル1の凸条7a及び円形パイプ8の凸条9に接触し、各部品の相対位置は位置決めされて特定される。
(Assembly method)
Each component having such a structure is assembled by the following procedure as an example. A circular pipe 8 is inserted on the axis of the shell 1, and a core 4 composed of an assembly of a large number of tubes 3 is inserted between the circular pipe 8 and the shell 1 as shown in FIG. At this time, the projecting portions 2 of the tubes 3 are in contact with each other, and the front end portion and the rear end portion in the cross section of the tube 3 are in contact with the projecting strips 7a of the shell 1 and the projecting strips 9 of the circular pipe 8. The relative position is determined by positioning.

ついで、図4における一対のヘッダープレート6をシェル1の両端に被嵌する。すると、円形パイプ8の両端がヘッダープレート6の中心孔19を貫通すると共に、それぞれのチューブ3がそのチューブ挿通孔5を貫通する。なお、ヘッダープレート6の一方の開口は膨出部6aが形成され、それがシェル1の膨出部1aに整合する。   Next, the pair of header plates 6 in FIG. Then, both ends of the circular pipe 8 pass through the center hole 19 of the header plate 6, and each tube 3 passes through the tube insertion hole 5. One opening of the header plate 6 is formed with a bulging portion 6a, which is aligned with the bulging portion 1a of the shell 1.

ついで、この例では左側のヘッダープレート6の外側にヘッダ17が被嵌され、右側のヘッダープレート6の外側には中間ヘッダ18を介してヘッダ17が被嵌される。さらにこの例では、円形パイプ8の右端部にはバイパス弁14が軸線方向に移動自在に嵌着される。そして、バイパス弁14が実線の状態から鎖線の状態に移動し、円形パイプ8内を開閉自在に閉塞するものである。なお、バイパス弁の構造はこの例に限らない。   Next, in this example, the header 17 is fitted outside the left header plate 6, and the header 17 is fitted outside the right header plate 6 via the intermediate header 18. Further, in this example, a bypass valve 14 is fitted to the right end portion of the circular pipe 8 so as to be movable in the axial direction. Then, the bypass valve 14 moves from the solid line state to the chain line state, and the inside of the circular pipe 8 is closed so as to be freely opened and closed. The structure of the bypass valve is not limited to this example.

この例では円形パイプ8は排気ガス10のバイパス路を形成する。即ち、図3において、バイパス弁14を実線の状態に位置したときは、円形パイプ8内を閉塞し排気ガス10を各チューブ3に流通させる。またバイパス弁14を鎖線の状態にしたときには、排気ガス10が円形パイプ8内を流通し、チューブ3を流通することなく通過する。   In this example, the circular pipe 8 forms a bypass path for the exhaust gas 10. That is, in FIG. 3, when the bypass valve 14 is positioned in a solid line, the circular pipe 8 is closed and the exhaust gas 10 is circulated through each tube 3. When the bypass valve 14 is in the chain line state, the exhaust gas 10 flows through the circular pipe 8 and passes through the tube 3 without flowing.

このように組み立てられた各部品は、互いに接触する少なくとも一方側表面にろう材が被覆されたものが用いられ、組立て状態で高温の炉内でろう付けされる。なお、このとき図3において右側のヘッダ17及びバイパス弁14は取り外された状態にある。ろう付け後には、ヘッダ17と中間ヘッダ18とが図示にないボルト及びナットを介して結合されると共に、円形パイプ8の右端にバイパス弁14が挿入される。   Each of the parts assembled in this manner is such that at least one surface that contacts each other is coated with a brazing material, and is brazed in a high-temperature furnace in an assembled state. At this time, the header 17 and the bypass valve 14 on the right side in FIG. 3 are removed. After brazing, the header 17 and the intermediate header 18 are coupled via bolts and nuts (not shown), and the bypass valve 14 is inserted at the right end of the circular pipe 8.

そして、この例では排気ガス10が左側のヘッダ17から各チューブ3内に導かれる。そして、冷却水11が図1において一方の出入口パイプ15から水タンク部12を介してシェル1内に導かれ、それが軸線方向に図3の如く移動し、シェル1の他方の水タンク部12から図1における他方の出入口パイプ15を介し外部に導かれる。   In this example, the exhaust gas 10 is guided from the left header 17 into each tube 3. Then, the cooling water 11 is led into the shell 1 from one inlet / outlet pipe 15 in FIG. 1 through the water tank portion 12 and moves in the axial direction as shown in FIG. 3, and the other water tank portion 12 of the shell 1 is moved. 1 to the outside through the other inlet / outlet pipe 15 in FIG.

排気ガス10は、それぞれのチューブ3内部を流通し、右側のヘッダ17から外部へ導かれる。なお、このときバイパス弁14は実線の状態にある。ついで、排気ガス10が低温の時には、その過冷却を防止するため、バイパス弁14は実線の位置から鎖線の位置に移動する。すると、円形パイプ8内部が開放されると共に、チューブ3側が閉塞される。そして排気ガス10は円形パイプ8内を流通し、バイパス弁14の首部外周の開口を介して右側のヘッダ17に導かれる。   The exhaust gas 10 flows through each tube 3 and is guided to the outside from the header 17 on the right side. At this time, the bypass valve 14 is in a solid line state. Next, when the exhaust gas 10 is at a low temperature, the bypass valve 14 moves from the solid line position to the chain line position in order to prevent overcooling. Then, the inside of the circular pipe 8 is opened and the tube 3 side is closed. The exhaust gas 10 flows through the circular pipe 8 and is guided to the right header 17 through the opening on the outer periphery of the neck of the bypass valve 14.

(変形例)
つぎに、図5は本発明の熱交換器の他の例を示す要部横断面図及び要部縦断面図である。そして、図5(A)は同(B)のA−A矢視断面図である。この例のチューブ3は、断面円形のパイプが用いられ、その外周に環状の凸条2aが形成される。この凸条2aは、軸線方向に互いに離間して複数配置されている。そして、このようなチューブ3の集合体でコア4を形成し、それがシェル1内に収納される。すると、それぞれのチューブ3どうしは凸条2aどうしが接触すると共に、最外側に位置するチューブ3の凸条2aがシェル1内面に接触する。それにより、各チューブ3どうしは断面方向に互いに位置決めされる。そこで、そのチューブ3の配置状態に整合するチューブ挿通孔を有するヘッダープレート6をシェル1両端に被嵌すれば、この熱交換器の要部が完成する。
(Modification)
Next, FIG. 5 is a main part cross-sectional view and a main part vertical cross-sectional view showing another example of the heat exchanger of the present invention. FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The tube 3 in this example uses a pipe having a circular cross section, and an annular ridge 2a is formed on the outer periphery thereof. A plurality of the ridges 2a are arranged apart from each other in the axial direction. And the core 4 is formed by the aggregate | assembly of such a tube 3, and it is accommodated in the shell 1. FIG. Then, the ridges 2a of the tubes 3 come into contact with each other, and the ridges 2a of the tubes 3 located on the outermost side come into contact with the inner surface of the shell 1. Thereby, each tube 3 is mutually positioned in the cross-sectional direction. Therefore, if the header plate 6 having a tube insertion hole that matches the arrangement state of the tube 3 is fitted on both ends of the shell 1, the main part of the heat exchanger is completed.

つぎに、図6は図5の実施例において、中心に円形パイプ8が配置されたものである。この例も多数のチューブ3の集合体によって形成されるコア4が円形パイプ8とシェル1との間に収納される。そして、チューブ3の凸条2aがシェル1内面及び円形パイプ8外面に接触し、各チューブ3は断面方向に移動しないように位置決めされる。そこで、チューブ3及び円形パイプ8に整合する孔を有するヘッダープレート6をシェル1の両端に被嵌すれば、その熱交換器の要部を完成する。   Next, FIG. 6 shows the embodiment of FIG. 5 in which a circular pipe 8 is arranged at the center. In this example as well, a core 4 formed by an assembly of a large number of tubes 3 is accommodated between the circular pipe 8 and the shell 1. Then, the ridges 2a of the tubes 3 are in contact with the inner surface of the shell 1 and the outer surface of the circular pipe 8, and each tube 3 is positioned so as not to move in the cross-sectional direction. Therefore, if the header plate 6 having holes aligned with the tube 3 and the circular pipe 8 is fitted on both ends of the shell 1, the main part of the heat exchanger is completed.

つぎに図7は、コア4として多数の偏平なチューブ3を積層したもので構成し、その外周に断面方形のシェル1を被嵌したものである。この例のチューブ3は、多数の凸部2がその横断面の長径側及び短径側の外面に多数突設され、短径側に突設した凸部2どうしがチューブ3間のスペーサを形成すると共に、シェル1の上下の内面との間のスペーサをも形成する。また、チューブ3の長径側両側に突設された凸部2がシェル1の両側内面に接触することにより、その方向にも各チューブ3が位置決めされる。そこで、各チューブ3に整合するチューブ挿通孔を有するヘッダープレート6をシェル1の両端に被嵌すれば、この発明の熱交換器の要部を完成する。   Next, FIG. 7 shows a structure in which a large number of flat tubes 3 are laminated as the core 4, and a shell 1 having a square cross section is fitted on the outer periphery thereof. In the tube 3 of this example, a large number of convex portions 2 are projected on the outer surfaces of the long diameter side and the short diameter side of the cross section, and the convex portions 2 projecting on the short diameter side form a spacer between the tubes 3. In addition, a spacer between the upper and lower inner surfaces of the shell 1 is also formed. Moreover, when the convex part 2 protrudingly provided on both sides of the long diameter side of the tube 3 comes into contact with the inner surfaces on both sides of the shell 1, each tube 3 is also positioned in that direction. Therefore, if the header plates 6 having the tube insertion holes aligned with the respective tubes 3 are fitted to both ends of the shell 1, the main part of the heat exchanger of the present invention is completed.

つぎに図8の例は、シェル1に凸部7として凸条7aを環状に形成したものである。この凸条7aは、シェル1の中心線方向に定間隔に配置されている。また、チューブ3にはその短径側のみに凸部2が突設され、チューブの積層方向の上下両端に位置するチューブ3にはその上端面または下端面側にはその凸部2が存在しない。そして、シェル1の凸条7aが上下両端のチューブ3の平面及びチューブ3の横断面における長軸側の外面の一部に接触する。   Next, in the example of FIG. 8, the protrusions 7 a are formed in a ring shape as the protrusions 7 on the shell 1. The ridges 7 a are arranged at regular intervals in the center line direction of the shell 1. Moreover, the convex part 2 is protrudingly provided only in the short diameter side in the tube 3, and the convex part 2 does not exist in the upper end surface or lower end surface side in the tube 3 located in the upper and lower ends of the lamination direction of a tube. . Then, the ridges 7 a of the shell 1 come into contact with the planes of the tubes 3 at the upper and lower ends and a part of the outer surface on the long axis side in the cross section of the tubes 3.

この例でもシェル1内に多数の偏平チューブ3aの積層体からなるコア4を挿入したとき、各チューブ3はその断面方向に移動しないように位置決めされる。そこで、その状態でヘッダープレート6をシェル1の両端にそのまま嵌着し、保持することができる。   Also in this example, when the core 4 made of a laminated body of many flat tubes 3a is inserted into the shell 1, each tube 3 is positioned so as not to move in the cross-sectional direction. In this state, the header plate 6 can be fitted and held as it is at both ends of the shell 1.

つぎに図9は、シェル1の内面側四辺に多数の凸部7が突設されたものである。そして、その突部7が各偏平チューブ3aの長軸方向両端及び、チューブ積層方向の最上端および最下端に位置する偏平チューブ3a外面に接触するものである。   Next, FIG. 9 shows a case in which a large number of convex portions 7 are projected on the four inner sides of the shell 1. The protrusions 7 are in contact with both ends of the flat tubes 3a in the major axis direction and the outer surfaces of the flat tubes 3a located at the uppermost end and the lowermost end in the tube stacking direction.

図10は、上記図9の例において、シェル1の上面及び下面には凸部7が存在せず、偏平チューブ3aの凸部2がそのシェル1に接触するものである。図9及び図10においても、チューブ3の積層体からなるコア4をシェル1内に挿入することにより、各偏平チューブ3aはその断面方向に移動しないように位置決めされ、ヘッダープレート6をシェル1両端にそのまま嵌着し、それを保持することができる。   In FIG. 10, in the example of FIG. 9, the convex portion 7 does not exist on the upper surface and the lower surface of the shell 1, and the convex portion 2 of the flat tube 3 a comes into contact with the shell 1. 9 and 10, each flat tube 3 a is positioned so as not to move in the cross-sectional direction by inserting the core 4 made of a laminate of the tubes 3 into the shell 1, and the header plate 6 is positioned at both ends of the shell 1. It can be fitted and held as it is.

本発明の熱交換器の横断面図であって、図3におけるI−I矢視断面図。It is a cross-sectional view of the heat exchanger of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 同要部拡大横断面図であって、図3におけるII−II線断面図。It is the principal part expanded horizontal sectional view, Comprising: The II-II sectional view taken on the line in FIG. 同熱交換器の縦断面図であって、図1におけるIII−III線上で断面したもの。It is a longitudinal cross-sectional view of the same heat exchanger, and is a cross section taken along line III-III in FIG. 同熱交換器の分解斜視図。The exploded perspective view of the heat exchanger.

本発明の熱交換器の他の例を示す横断面図及び要部縦断面図。The cross-sectional view and principal part longitudinal cross-sectional view which show the other example of the heat exchanger of this invention. 同他の熱交換器の横断面図及び要部縦断面図。The cross-sectional view and principal part longitudinal cross-sectional view of the other heat exchanger. 同他の熱交換器の横断面図及び要部縦断面図。The cross-sectional view and principal part longitudinal cross-sectional view of the other heat exchanger.

同他の横断面図及び縦断面図。The other cross-sectional view and longitudinal cross-sectional view. 同他の横断面図及び縦断面図。The other cross-sectional view and longitudinal cross-sectional view. 同他の横断面図及び縦断面図。The other cross-sectional view and longitudinal cross-sectional view.

符号の説明Explanation of symbols

1 シェル
1a 膨出部
2 凸部
2a 凸条
3 チューブ
3a 偏平チューブ
4 コア
5 チューブ挿通孔
1 shell
1a bulge 2 convex
2a ridge 3 tube
3a Flat tube 4 Core 5 Tube insertion hole

6 ヘッダープレート
6a 膨出部
7 凸部
7a 凸条
8 円形パイプ
9 凸条
6 Header plate
6a bulge 7 convex
7a ridge 8 round pipe 9 ridge

10 排気ガス
11 冷却水
12 水タンク部
13 インナーフィン
14 バイパス弁
10 Exhaust gas
11 Cooling water
12 Water tank
13 Inner fin
14 Bypass valve

15 出入口パイプ
16 欠切孔
17 ヘッダ
18 中間ヘッダ
19 中心孔
15 Entrance / exit pipe
16 Notch
17 Header
18 Intermediate header
19 Center hole

Claims (7)

軸線方向の端が開放された筒状のシェル(1) と、
夫々外周の一部にスペーサ用の凸部(2) を有し、その凸部(2) が接触して互いに並列に隣接した多数のチューブ(3) の集合体を構成するコア(4) と、
そのコア(4) の各チューブ(3) に整合する多数のチューブ挿通孔(5) が設けられると共に、前記シェル(1) の開口に整合する外周を有するヘッダープレート(6) と、を具備し、
前記シェル(1) 内に前記コア(4) が挿入され、その状態で前記シェル(1) の内周と前記コア(4) の外周とは、前記チューブ(3) の凸部(2) を介してまたは、シェル(1) の内周の凸部(7) を介して接触することにより、両者間が横断方向に互いに位置決めされて、その横断方向には移動できない状態にあり、
前記ヘッダープレート(6) が、前記シェル(1) の開口を閉塞すると共に、そのチューブ挿通孔(5) に夫々前記チューブ(3) の端が貫通し、その貫通部および各部品の接触部が互いにろう付け固定されたシェルアンドチューブ型熱交換器。
A cylindrical shell (1) with an axial end open;
A core (4) comprising a plurality of tubes (3) adjacent to each other in parallel with each other having a convex part (2) for spacers on a part of the outer periphery, and the convex part (2) is in contact with each other ,
A plurality of tube insertion holes (5) aligned with the tubes (3) of the core (4), and a header plate (6) having an outer periphery aligned with the opening of the shell (1). ,
The core (4) is inserted into the shell (1), and in this state, the inner periphery of the shell (1) and the outer periphery of the core (4) are connected to the convex portion (2) of the tube (3). Through contact or through the convex portion (7) on the inner periphery of the shell (1), the two are positioned in the transverse direction and cannot move in the transverse direction,
The header plate (6) closes the opening of the shell (1), and the ends of the tubes (3) pass through the tube insertion holes (5), respectively. Shell and tube heat exchanger brazed to each other.
請求項1において、
コア(4) の外周およびシェル(1) の内周が略円形に形成され、シェル(1) の軸線上に円形パイプ(8) が内装され、その円形パイプ(8) とシェル(1) との間に前記コア(4) が介装され、
前記チューブ(3) が部分的に、その凸部(2) または円形パイプ(8) の外周の環状の凸条(9) に接触されたシェルアンドチューブ型熱交換器。
In claim 1,
The outer periphery of the core (4) and the inner periphery of the shell (1) are formed in a substantially circular shape, and a circular pipe (8) is installed on the axis of the shell (1), and the circular pipe (8) and the shell (1) The core (4) is interposed between
A shell-and-tube heat exchanger in which the tube (3) is partially in contact with the convex portion (2) or the annular convex strip (9) on the outer periphery of the circular pipe (8).
請求項2において、
前記チューブ(3) が横断面偏平で且つ弧状に湾曲したものからなり、その外面に前記凸部(2) としてディンプルが複数形成され、隣接するチューブ(3) の夫々のディンプルどうしが接触すると共に、全体の横断面が渦状に形成され、その中心に前記円形パイプ(8) が配置され、
前記シェル(1) の内周および円形パイプ(8) の外周には、複数の環状の凸条(7a)(9) が軸線方向に互いに離間して配置され、夫々の凸条(7a)(9) が各チューブ(3) の横断面の両端位置で接触したシェルアンドチューブ型熱交換器。
In claim 2,
The tube (3) has a flat cross section and is curved in an arc shape, and a plurality of dimples are formed on the outer surface as the convex portion (2), and the dimples of adjacent tubes (3) are in contact with each other. The entire cross section is formed in a spiral shape, and the circular pipe (8) is arranged at the center thereof,
On the inner periphery of the shell (1) and the outer periphery of the circular pipe (8), a plurality of annular ridges (7a) (9) are arranged apart from each other in the axial direction, and each ridge (7a) ( 9) A shell-and-tube heat exchanger in which the tubes are in contact at both ends of the cross section of each tube (3).
請求項3において、
シェルアンドチューブ型熱交換器がEGR(排気ガス再循環装置)クーラとして用いられ、各チューブ(3) 内に排気ガス(10)が流通すると共に、シェル(1) 内に冷却水(11)が流通し、円形パイプ(8) が排気ガスのバイパス路となるもの。
In claim 3,
A shell-and-tube heat exchanger is used as an EGR (exhaust gas recirculation device) cooler, and the exhaust gas (10) circulates in each tube (3) and the cooling water (11) is contained in the shell (1). The circular pipe (8) is used as a bypass for exhaust gas.
請求項4において、
シェル(1) の長手方向両端開口部が外方に膨出し、その開口にカップ状に形成されたヘッダープレート(6) が嵌着固定され、そのシェル(1) の前記膨出した部分に水タンク部(12)が形成されたシェルアンドチューブ型熱交換器。
In claim 4,
Openings at both ends in the longitudinal direction of the shell (1) bulge outward, and a header plate (6) formed in a cup shape is fitted and fixed to the opening, and water is formed in the bulged portion of the shell (1). A shell-and-tube heat exchanger in which a tank part (12) is formed.
請求項1において、
前記チューブ(3) が断面円形のものであり、その外周に前記凸部(2) として複数の環状の凸条(2a)が長手方向に離間して配置され、
前記シェル(3) の内面にその環状の凸条(2a)が接触されたシェルアンドチューブ型熱交換器。
In claim 1,
The tube (3) has a circular cross section, and a plurality of annular ridges (2a) are arranged on the outer periphery of the tube (3) as the protrusions (2), spaced apart in the longitudinal direction,
A shell-and-tube heat exchanger in which the annular ridge (2a) is in contact with the inner surface of the shell (3).
請求項1において、
前記チューブ(3) が平坦な偏平チューブ(3a)からなり、その外周に前記凸部(2) として複数のディンプルが突設され、同一形状の偏平チューブ(3a)がそのディンプルを介して接触して、コア(4) が形成され、その外周に断面方形のシェル(1) が被嵌されたシェルアンドチューブ型熱交換器。
In claim 1,
The tube (3) is composed of a flat flat tube (3a), and a plurality of dimples project as the convex portion (2) on the outer periphery thereof, and the flat tube (3a) having the same shape contacts through the dimple. A shell-and-tube heat exchanger in which a core (4) is formed and a shell (1) having a square cross section is fitted on the outer periphery thereof.
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