JP2009097839A - 熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 高温流体8の入口側ヘッダープレート1の近傍における冷却水の沸騰を防止し、沸騰に伴う熱交換器内部の腐蝕や破壊を防止すること。
【解決手段】 入口側ヘッダープレート1の近傍で、冷却水入口6に対向して、その入口側ヘッダープレート1の外面または偏平チューブ3の外面に傾斜した冷却水案内面10を設け、その冷却水案内面10とケーシング5との空間が下流側に拡大するように構成する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスを冷却する熱交換器の如く、高温流体を冷却水によって冷却するものであって、特に高温ガスの流入側ヘッダープレートの近傍での冷却水の沸騰を防止するものに関する。
一例として排気ガス熱交換器は、図6に示す如く、互いに離間した一対のヘッダプレート1(右側省略)に多数の偏平チューブ3の両端を貫通固定してコアを構成し、そのコアの外周をケーシング5で被蔽し、各ヘッダプレートにヘッダ本体12の開口端を接続すると共に、ケーシング5外周に一対の冷却水出入口6を配置したものである。そして一方のヘッダプレート1側から高温の排気ガス8を導き、各チューブ3内に流通させると共に、チューブ3の外面側に冷却水9を流通させる。
このような熱交換器において、入口側ヘッダープレート1のチューブ3の付根部に冷却水の淀み13(淀み)が生じる。その結果、そこに冷却水の局部沸騰が生じ、熱交換器の腐蝕や破壊につながることがあった。
下記特許文献1は、偏平チューブの平坦な平面上に生じる沸騰防止方法として、冷却水の入口から僅か下流側で、偏平チューブにリブを設けると共に、冷却水入口に対向したケーシングの側壁内面に外側に広がる膨出部を設けて、そこに衝突した冷却水の流れをリブに沿って流すことにより、冷却水の沸騰を抑制する提案がなされている。
特開2003−90693号公報
本発明者の実験によれば、冷却水の沸騰は偏平チューブの付根における平坦部分のみならず、図6に示す如く、偏平チューブ3の側面と入口側ヘッダープレート1とのコーナー部において、よどみ部13が形成され、そこに冷却水の沸騰が起こり、その近傍において熱交換器の各部品に腐食が生じ、破壊が起こる場合がある。
そこで、本発明はかかる問題点を解決することを課題とする。
請求項1に記載の本発明は、入口側ヘッダープレート(1)に、複数の偏平チューブ(3)の端部が貫通固定されたコア(4)と、そのコア(4)の外周を被蔽するケーシング(5)と、入口側ヘッダープレート(1)に隣接して、ケーシング(5)の一端部に設けられた冷却水入口(6)および、ケーシング(5)の他端部に設けた冷却水出口(7)とを具備し、その入口側ヘッダープレート(1)から各偏平チューブ(3)内に高温流体(8)が流入し、ケーシング(5)内に冷却水(9)が流通する熱交換器において、
その入口側ヘッダープレート(1)の近傍で、前記冷却水入口(6)に対向して、偏平チューブ(3)の外面または入口側ヘッダープレート(1)の外面に傾斜した冷却水案内面(10)を設け、その冷却水案内面(10)とケーシング(5)との空間が冷却水の下流側に拡大するように構成されたことを特徴とする熱交換器である。
請求項2に記載の本発明は、請求項1において、
前記入口側ヘッダープレート(1)の周縁部とケーシング(5)内面との間に、楔状空間部(11)を形成するように、その入口側ヘッダープレート(1)の周縁部が斜面(1a)に形成されて、それが前記冷却水案内面(10)を構成する熱交換器である。
請求項3に記載の本発明は、請求項2において、
入口側ヘッダープレート(1)の全周縁部が斜面(1a)に形成されて、それらが前記冷却水案内面(10)を構成する熱交換器である。
請求項4に記載の本発明は、請求項1において、
前記偏平チューブ(3)の側面(3a)とケーシング(5)内面との間に、楔状空間部(11)を形成するように、その偏平チューブ(3)の側面(3a)が斜面に形成されて、それが前記冷却水案内面(10)を構成する熱交換器である。
本発明の熱交換器は、入口側ヘッダープレート1の近傍で、冷却水入口6に対向して、偏平チューブ3の外面または入口側ヘッダープレート1の外面に傾斜した冷却水案内面10を設け、その冷却水案内面10とケーシング5との空間が冷却水の下流側に拡大するように形成したから、冷却水入口6から冷却水案内面10に衝突した冷却水は、その冷却水案内面10の斜面に沿って下流側に案内され、冷却水案内面10とケーシング5との空間に冷却水の淀みが生じることを防止して、そこに冷却水の沸騰が起こることを阻止できる。それによって、耐久性の高い熱交換器を提供できる。
上記構成において、入口側ヘッダープレート1の周縁部とケーシング5内面との間に楔状空間部11を形成するように、入口側ヘッダープレート1の周縁部を斜面1aに形成することができる。それにより、冷却水の淀みの発生を効果的に阻止する構造の簡単な熱交換器を提供できる。
請求項3のように上記構成において、入口側ヘッダープレート1の全周縁部を斜面1aに形成し、それらが冷却水案内面10を構成する場合には、さらに入口側ヘッダープレート1の周縁部の淀みを確実に防止し、淀みによって生じる沸騰を阻止して、熱交換器の耐久性を向上し得る。
上記構成において、偏平チューブ3の側面3aとケーシング5の内面との間に楔状空間部11を形成するように、偏平チューブ3の側面3aを斜面に形成することができる。この場合には、偏平チューブ3と入口側ヘッダープレート1との付根部に生じがちな冷却水の淀みを効果的に防止できる。
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縦断平面図であり、図2(A)は図1のII−II矢視断面図、図2(B)はその入口側ヘッダープレート1の要部斜視図ある。
この例の熱交換器は、互いに離間した一対の入口側ヘッダープレート1および出口側ヘッダープレート2に複数の偏平チューブ3の両端部が貫通固定されてコア4を構成し、そのコア4の外周をケーシング5によって被蔽する。
入口側ヘッダープレート1は図1および図2(B)に示す如く、縦断面が台形状に形成されて、その両側に斜面1aが形成され、その斜面1aに対向して冷却水入口6が設けられている。そしてその斜面1aが本発明の冷却水案内面10を構成し、入口側ヘッダープレート1に隣接した冷却水入口6の孔縁部にパイプ15が取付けられている。
出口側ヘッダープレート2は周縁部が平坦なものであり、その出口側ヘッダープレート2に隣接して冷却水出口7が設けられ、その孔縁部にパイプ15が取付けられている。
入口側ヘッダープレート1の平坦面には多数のチューブ挿通孔14が設けられ、そのチューブ挿通孔14に各偏平チューブ3の端部が挿通され、その挿通部が一体にろう付け固定されている。
入口側ヘッダープレート1,出口側ヘッダープレート2には、夫々ヘッダ12の開口端縁がろう付けまたは溶接手段により一体に接合されている。
冷却水入口6はこの例では円形に開口されているが、これを方形に開口してもよい。
このようにしてなる熱交換器には、入口側ヘッダープレート1側のヘッダ12からエンジンの排ガス等の高温流体8が各偏平チューブ3の内部に導かれる。なお、偏平チューブ3の内部には図示しないインナーフィンを設けることが多い。
そして、入口側ヘッダープレート1に隣接したパイプ15から冷却水9がケーシング5の内部に流入する。その冷却水9の一部は冷却水案内面10に案内されて、偏平チューブ3の側面および平坦面を流通する。それによって、図6に示すよどみ部13は解消される。
ケーシング5内を流通する冷却水9は、偏平チューブ3内の高温流体8と熱交換して、出口側のパイプ15から外部に導かれる。それと共に、冷却された高温流体8が出口側ヘッダープレート2のヘッダ12から外部に導かれる。
次に、図3は本発明の他の例であって、前記の図1および図2の例では、偏平チューブ3の側面側において冷却水入口6が開口する例であるが、図3の例は偏平チューブ3の平面側に冷却水入口6が開口するものである。この例では、図3(A),図3(B)に示す如く、入口側ヘッダープレート1の外周縁は四周に渡って斜面1aが形成されている。それにより、より効果的に入口側ヘッダープレート1の近傍の冷却水のよどみを防止し、冷却水の沸騰を防いで、その沸騰に基づく熱交換器の腐蝕や破損を効果的に防止し得る。
次に、図4および図5は本発明のさらに他の例であって、この例では入口側ヘッダープレート1自体は平坦に形成され、偏平チューブ3の入口側ヘッダープレート1側の端部がその幅方向に拡開され、その拡開部が入口側ヘッダープレート1のチューブ挿通孔に貫通してろう付け固定されたものである。そして、偏平チューブ3の先端部の両側面3aが形成され、この側面3aが本発明の冷却水案内面10を構成する。
冷却水入口6側のパイプ15から流入した冷却水9は偏平チューブ3の側面3aに案内されて、その側面に沿ってケーシング5内を円滑に流通する。そのため、偏平チューブ3の側面と入口側ヘッダープレート1との付根部に冷却水の淀みが生じるのを防止する。
本発明の熱交換器の縦断平面図。 図1のII−II矢視断面図(A)およびその入口側ヘッダープレート1の斜視図(B)。 本発明の他の実施例の形態を示す要部断面図であって、図2と同一方向から見たもの(A)およびその入口側ヘッダープレート1の斜視略図(B)。
本発明の他の実施例を示す要部縦断平面図。 その偏平チューブ3の要部斜視図。 従来型熱交換器の縦断平面略図。
符号の説明
1 入口側ヘッダープレート
1a 斜面
2 出口側ヘッダープレート
3 偏平チューブ
3a 側面
4 コア
5 ケーシング
6 冷却水入口
7 冷却水出口
8 高温流体
9 冷却水
10 冷却水案内面
11 楔状空間部
12 ヘッダ
13 よどみ部
14 チューブ挿通孔
15 パイプ

Claims (4)

  1. 入口側ヘッダープレート(1)に、複数の偏平チューブ(3)の端部が貫通固定されたコア(4)と、そのコア(4)の外周を被蔽するケーシング(5)と、入口側ヘッダープレート(1)に隣接して、ケーシング(5)の一端部に設けられた冷却水入口(6)および、ケーシング(5)の他端部に設けた冷却水出口(7)とを具備し、その入口側ヘッダープレート(1)から各偏平チューブ(3)内に高温流体(8)が流入し、ケーシング(5)内に冷却水(9)が流通する熱交換器において、
    その入口側ヘッダープレート(1)の近傍で、前記冷却水入口(6)に対向して、偏平チューブ(3)の外面または入口側ヘッダープレート(1)の外面に傾斜した冷却水案内面(10)を設け、その冷却水案内面(10)とケーシング(5)との空間が冷却水の下流側に拡大するように構成されたことを特徴とする熱交換器。
  2. 請求項1において、
    前記入口側ヘッダープレート(1)の周縁部とケーシング(5)内面との間に、楔状空間部(11)を形成するように、その入口側ヘッダープレート(1)の周縁部が斜面(1a)に形成されて、それが前記冷却水案内面(10)を構成する熱交換器。
  3. 請求項2において、
    入口側ヘッダープレート(1)の全周縁部が斜面(1a)に形成されて、それらが前記冷却水案内面(10)を構成する熱交換器。
  4. 請求項1において、
    前記偏平チューブ(3)の側面(3a)とケーシング(5)内面との間に、楔状空間部(11)を形成するように、その偏平チューブ(3)の側面(3a)が斜面に形成されて、それが前記冷却水案内面(10)を構成する熱交換器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014112013A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Maruyasu Industries Co Ltd 排気ガス熱交換器
CN105651100A (zh) * 2016-03-21 2016-06-08 茂名市茂港电力设备厂有限公司 导流筒内引流减阻装置、导流筒及管壳式换热器
KR101817183B1 (ko) * 2012-10-30 2018-01-10 한화파워시스템 주식회사 열 교환기

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