JP2007232330A

JP2007232330A - 積層型熱交換器

Info

Publication number: JP2007232330A
Application number: JP2006057682A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Horiuchi; 俊行堀内
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: JP4847162B2

Abstract

【課題】部品点数が少なくコンパクトで組立て易く、熱交換性能の高い積層型熱交換器の提供。
【解決手段】偏平チューブ２の外面に平面コ字状に第２流体ガイド１を突設形成し、隣接する偏平チューブ２を第２流体ガイド１で接触してコア３を形成する。そしてコア３の外周をケーシング４により被嵌し、偏平チューブ２内に第１流体５を導くと共に、偏平チューブ２の外面側であって第２流体ガイド１に囲まれた空間に第２流体７を導く。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）の排気ガスを冷却するＥＧＲクーラとして最適な熱交換器に関する。

従来のＥＧＲクーラは、シェル＆チューブ型のものが多く知られている。
これは多数の断面円形チューブを並列してコアを形成し、そのコアの両端に一対のヘッダを設けると共にコア外周をシェルで被嵌し、シェル内に冷却水を流通すると共に、ヘッダを介して各チューブに排気ガスを流通させたものである（例えば、特許文献１）。

また、円形チューブの代わりに偏平チューブを用いたものも、下記特許文献２として知られている。
さらには、一対のバー材と方形のプレートとを交互に井桁状に配置し、各部品間を一体的にろう付けすると共に、コアの四側面に夫々ヘッダを取り付けた積層型のＥＧＲクーラも知られている。

特開２００５−２７３５１２号公報特開２００４−２６３６１６号公報

シェル＆チューブ型の熱交換器は、チューブとヘッダプレートとの間の組立て及び接合作業が面倒であると共に、部品点数が多くなる欠点があった。
また、シェル＆チューブ型および積層型のＥＧＲクーラは、それ自体にバイパス回路を内蔵することが難しかった。さらには、全体としてＥＧＲクーラが大型化し、コンパクト性に欠ける欠点があった。
そこで本発明は、ヘッダプレートを不要とし、組立て容易で部品点数が少なく且つ、コンパクトなＥＧＲクーラ用の熱交換器を提供することを課題とする。さらには、バイパス回路を内蔵した熱交換器を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、幅方向の一側に近接した縦リブ(1a)とその縦リブ(1a)の両端に連続する一対の横リブ(1b)とで平面コ字状に突設形成された第２流体ガイド(1) を外面に有する多数の偏平チューブ(2) と、
夫々の前記偏平チューブ(2) が前記第２流体ガイド(1) で互いに接触して積層体をなすコア(3) と、
そのコア(3) の外周を被嵌するケーシング(4) と、
を具備し、各偏平チューブ(2) 内に第１流体(5) が導かれると共に、各偏平チューブ(2) の外面側であって前記第２流体ガイド(1) で囲まれた空間に、第２流体(7) が導かれる積層型熱交換器である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記偏平チューブ(2) は、プレートを幅方向に曲折して、その両縁が接合されたものからなり、その両平面に前記第２流体ガイド(1) が設けられ、隣接する偏平チューブ(2) の第２流体ガイド(1) どうしが互いに接触し、
コア(2) の側面で且つ第２流体ガイド(1) の開放側に対向した位置の前記ケーシング(4) に、一対の前記第２流体(7) 用の出入口パイプ(16)が取付られ、
コアの両端に一対の第１流体(5) 用のヘッダ(17)が取付られた積層型熱交換器である。

請求項３に記載の本発明は、請求項２において、
前記偏平チューブ(2) は、前記プレートの中心線上に、その両端の一対のタブ(8) を残して、スリット(9) が形成され、そのスリット(9) に近接して前記縦リブ(1a)が形成され、前記一対のタブ(8) が折返し曲折されてなり、
前記コア(3) の各スリット(9) が仕切板(10)で閉塞され、その仕切板(10)と前記ケーシング(4) 内面との間に、前記第１流体(5) のバイパス路(11)が形成された積層型熱交換器である。

請求項４に記載の本発明は、請求項３において、
前記偏平チューブ(2) にインナーフィン(23)が内装され、第１流体(5) として排ガスが各偏平チューブ(2) 内に導かれると共に、第２流体(7) として冷却水が各偏平チューブの外面側に導かれ、ＥＧＲクーラとして用いられる積層型熱交換器である。

本発明の積層型熱交換器は、夫々の偏平チューブ２の外面に突設された平面コ字状の第２流体ガイド１が、隣接する偏平チューブ２に接触して、その内側に第２流体７の流路が形成されると共に、それ自体が第１流体５のシール体を構成する。そのため、チューブプレートを必要としないコンパクトで部品点数が少ない製造容易な積層型熱交換器を提供できる。

上記構成において、偏平チューブ２としてプレートを曲折し、その両平面に第２流体ガイド１を設けて、第２流体ガイド１の開放側に対向して第２流体７の出入口パイプ16を設けた場合には、第２流体７の流通空間を充分に確保し、熱交換を促進し得る。

上記構成において、偏平チューブ２としてプレートの中心線上にスリット９を形成し、その両端に位置するタブ８によってプレートを折り返し曲折し、夫々のスリット９を仕切板10で閉塞したものにおいては、偏平チューブ２の製造が容易で精度の高いものを提供できる。
また、上記積層型熱交換器は、ＥＧＲクーラとして用いることもできる。

次に、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明の熱交換器コアのエレメントの展開図であり、図２はその偏平チューブ２の斜視図である。また、図３は本熱交換器の分解斜視図であり、図４は同熱交換器の組立て状態を示す縦断面図である。

この熱交換器は図３に示す如く、多数の偏平チューブ２を互いに接触するように重ね合わせてコア３を構成し、そのコア３を構成する各偏平チューブ２のスリット９を仕切板10によって閉塞すると共に、それらの外周にケーシング４を被嵌し、その長手方向両端に一対のヘッダ17を設けると共に、そのヘッダ17にフランジ18を接続したものである。

この積層型熱交換器において、本発明の特徴とするものはコア３を構成する偏平チューブ２である。この偏平チューブ２は図１に示す如く、プレートの中心線上にスリット９を形成し、その両端に補助スリット9aを介して一対のタブ８を設けたものである。
さらに、この例ではタブ８の一側には欠切部24が形成されている。そしてこのスリット９の両側に近接して一対の縦リブ1aが設けられ、各縦リブ1aの両端にそれに直交する横リブ1bが延在され、それらにより平面コ字状の突条を形成する。なお、横リブ1bの先端はプレートの両端にＬ字状に連結されている。これらのリブ1a，1bの横断面は台形状に形成されている。

第２流体ガイド１で囲まれた平面には、多数のディンプル12がその外面側に突設されている。ディンプル12の突出高さは、第２流体ガイド１の突出高さと同一である。また、プレートの両縁には夫々段付状に小フランジ部14が形成されている。
このようなプレートは、一対のタブ８の周りに折返し曲折されて、図２に示す如く、偏平チューブ２が構成される。そして、一方の小フランジ部14の周りに他方の縁部が巻き締められて巻き締め部13を形成する。また、偏平チューブ２の他側にはスリット９が開口する。このようにスリット９を形成することにより、その両端の短いタブ８のみ曲折すれば偏平チューブを構成することができ、偏平チューブを容易に且つ精度よく製造できる。なお、スリット９を設けずに偏平チューブ２を形成してもよい。

このようにしてなる偏平チューブ２は、図３に示す如く、隣接する偏平チューブ２の夫々の第２流体ガイド１が互いに重なるように積層される。また、偏平チューブ２内にはインナーフィン23が介装される。このようにしてなるコア３の他側には仕切板10が接触し、各偏平チューブ２のスリット９を閉塞する。コア３の一側には端蓋4bが被嵌されると共に、コア３の他側にはケーシング本体4aが被嵌される。そして、そのケーシング本体4aと端蓋4bとによりケーシング４を構成する。このケーシング本体4aは、図４に示す如く仕切板10との間にバイパス路11が形成される。

コア３の長手方向両端には、一対のヘッダ17が被嵌される。ヘッダ17の一側には閉塞部19が突設され、その閉塞部19が図４に示す如く、横リブ1bの先端に接触して横リブ1b先端と偏平チューブ２の一側との隙間を閉塞する。
図４において、左側のヘッダ17にはバイパス口21と開口25とを有するフランジ18が接合され、それらの間に仕切板10の先端が接続される。右側のヘッダ17には一つの開口25のみを有するフランジ18が接合される。また、端蓋4bの長手方向両端には、マニホールドを形成する一対の膨出部15が設けられ、その膨出部15に夫々出入口パイプ16が連通する。

なお、コア３の最上端および最下端の各偏平チューブ２の表面はケーシング本体4aより被嵌され、その内面が偏平チューブ２の第２流体ガイド１に接触する。また、互いに接触する各部品の少なくとも一方の表面にはろう材が被覆されたものが用いられる。或いは、ろう箔が介装又は粉末ろう材がバインド剤を介して塗布される。そして全体を組み立てた状態で、高温の炉内で一体にろう付け固定し、本熱交換器を完成する。

この熱交換器をＥＧＲクーラとして用いる場合には、第２流体７として冷却水を一方の出入口パイプ16から各偏平チューブ２の外面側に供給する。その第２流体７は第２流体ガイド１で囲まれた平面内を図４の如く、一方の出入口パイプ16から他方の出入口パイプ16に移動する。また、第１流体５として高温の排気ガスが左側フランジの開口25およびヘッダ17を介し、各偏平チューブ２内に流通する。このとき偏平チューブ２の第２流体ガイド２が各偏平チューブ２間のガスシールを構成する。そのため、ヘッダープレートを不要とする。偏平チューブ２内にはインナーフィン23が設けられ、その内部を流通し、第２流体７との間に熱交換が行われる。
第１流体５の温度が比較的低温の場合には、図示ない切替弁を介し、それが左側のフランジ18のバイパス口21に導かれ、バイパス路11を介して右側の開口25から外部に導かれる。

本発明のコア３を構成する偏平チューブ２の展開図。同偏平チューブ２の斜視図。同熱交換器の分解斜視図。同熱交換器の組立て状態を示す縦断面図。

符号の説明

１第２流体ガイド
1a 縦リブ
1b 横リブ
２偏平チューブ
３コア
４ケーシング
4a ケーシング本体
4b 端蓋
５第１流体

６出入口
７第２流体
８タブ
９スリット
9a 補助スリット
10 仕切板
11 バイパス路
12 ディンプル
13 巻き締め部
14 小フランジ部
15 膨出部

16 出入口パイプ
17 ヘッダ
18 フランジ
19 閉塞部
20 曲がり部
21 バイパス口
22 端縁
23 インナーフィン
24 欠切部
25 開口

Claims

幅方向の一側に近接した縦リブ(1a)とその縦リブ(1a)の両端に連続する一対の横リブ(1b)とで平面コ字状に突設形成された第２流体ガイド(1) を外面に有する多数の偏平チューブ(2) と、
夫々の前記偏平チューブ(2) が前記第２流体ガイド(1) で互いに接触して積層体をなすコア(3) と、
そのコア(3) の外周を被嵌するケーシング(4) と、
を具備し、各偏平チューブ(2) 内に第１流体(5) が導かれると共に、各偏平チューブ(2) の外面側であって前記第２流体ガイド(1) で囲まれた空間に、第２流体(7) が導かれる積層型熱交換器。
請求項１において、
前記偏平チューブ(2) は、プレートを幅方向に曲折して、その両縁が接合されたものからなり、その両平面に前記第２流体ガイド(1) が設けられ、隣接する偏平チューブ(2) の第２流体ガイド(1) どうしが互いに接触し、
コア(2) の側面で且つ第２流体ガイド(1) の開放側に対向した位置の前記ケーシング(4) に、一対の前記第２流体(7) 用の出入口パイプ(16)が取付られ、
コアの両端に一対の第１流体(5) 用のヘッダ(17)が取付られた積層型熱交換器。
請求項２において、
前記偏平チューブ(2) は、前記プレートの中心線上に、その両端の一対のタブ(8) を残して、スリット(9) が形成され、そのスリット(9) に近接して前記縦リブ(1a)が形成され、前記一対のタブ(8) が折返し曲折されてなり、
前記コア(3) の各スリット(9) が仕切板(10)で閉塞され、その仕切板(10)と前記ケーシング(4) 内面との間に、前記第１流体(5) のバイパス路(11)が形成された積層型熱交換器。
請求項３において、
前記偏平チューブ(2) にインナーフィン(23)が内装され、第１流体(5) として排ガスが各偏平チューブ(2) 内に導かれると共に、第２流体(7) として冷却水が各偏平チューブの外面側に導かれ、ＥＧＲクーラとして用いられる積層型熱交換器。