JP4273483B2 - 熱交換器用チューブおよび熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一例としてＥＧＲ（排気ガス再循環装置）の熱交換器として最適な熱交換器用チューブおよびその熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＧＲ用熱交換器として、多数の偏平チューブを用いたものが知られている。
これは夫々インナーフィンを有する偏平チューブの両端を一対のヘッダに気密に連通し、一方のヘッダから各偏平チューブ内に高温の排気ガスを流通させ、他方のヘッダからそれを流出させる。そして偏平チューブの外面側に冷却用流体を流通させ、チューブ内の排気ガスを冷却するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
インナーフィンを有する偏平チューブは、その伝熱面積が大きく熱交換性能を向上させる利点を有するものの、その製造が面倒で且つチューブ内の流体の圧力損失が大きいと共に、目詰まりを生じ易い欠点があった。
そこで本発明は、製造し易く内部流体の圧力損失を大きくすることなく、目詰まりしにくく、流体の攪拌性に優れた熱交換器用チューブおよび熱交換器を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、円筒形のチューブ本体（１）の長手方向および周方向に夫々互いに離間し、多数の凹陥部（２）が、その長手方向に直交して外面から内面側に塑性変形により曲折形成され、
その凹陥部（２）は、チューブ本体（１）の軸線に平行な断面の内外面が山形に形成され、その山の頂部（２ａ）は前記軸線に交差する方向に稜線（２ｂ）が形成され、
前記軸線方向の少なくとも両端部には、軸線に直交する横断面が円形となる円形部（５）が形成されてなり、
前記凹陥部（２）の位置では、その長手方向に直交した最大直径がチューブ本体（１）の直径よりも大きくなり、その稜線（２ｂ）における断面が角を丸めた偏平な二等辺三角のむすび形に形成され、
内面側に第１の流体が流通し、外面側に第２の流体が流通する熱交換器用チューブである。
【０００５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
夫々の前記凹陥部(2) は、その位置で、周方向に離間して他の凹陥部が重複しないように、その凹陥部(2) のみ存在するように配置された熱交換器用チューブである。
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、
軸線方向に隣り合う凹陥部(2) は、互いに周方向に１８０度離間してなる熱交換器用チューブである。
【０００６】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３に記載のいずれかの熱交換器用チューブ（３）が多数用いられ、
夫々の熱交換器用チューブ（３）の両端部の前記円形部（５）が一対のヘッダ（４）の円形孔（６）に液密または気密に挿通固定されてなる熱交換器である。
【０００７】
【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〜図３は本発明の熱交換器用チューブの第１の実施の形態を示し、図１はその斜視図、図２は図１のII−II矢視断面図、図３は図２の III− III矢視断面図である。
この熱交換器用チューブ３はいわゆる丸管と言われる円筒形のチューブ本体１の長手方向に定間隔で離間し且つ図において、その上面側と下面側に交互に多数の凹陥部２をその外面側から内面側に塑性変形により曲折形成したものである。
【０００８】
夫々の凹陥部２はチューブ本体１の軸線に平行な断面の内外面が山形に曲折され、その山の頂部２ａに存在する稜線２ｂは軸線に直交する。また、上下に位置する凹陥部２の中間部は、軸線に直交する横断面が円形となる円形部５が形成され、その円形部５の位置で熱交換器用チューブ３が適宜長さに切断されたものである。
また、夫々の凹陥部２の最大深さは、チューブ本体１の半円よりも少なく形成されている。そして稜線２ｂは、チューブ本体１内で堰状に且つその軸方向断面は比較的なだらかな山形に形成されている。
【０００９】
このようにしてなる熱交換器用チューブ３を多数用い、一例として図４に示す熱交換器が形成される。これは、夫々の熱交換器用チューブ３の円形部５に整合する円形孔６が多数穿設された一対のヘッダ４に、熱交換器用チューブ３の両端部を挿通したものである。即ち、熱交換器用チューブ３の両端部に位置する円形部５をヘッダ４の円形孔６に挿通し、その挿通部を気密または液密にろう付けまたは溶接により固定し、本熱交換器を完成する。
【００１０】
そして一方側のヘッダ４に第１の流体を導き、夫々の熱交換器用チューブ３を軸線方向に流通させ、他方のヘッダ４から流出させる。そして夫々の熱交換器用チューブ３の外面側に、一例として冷却用の空気流或いは冷却水を流通させ、両流体間に熱交換を行なうものである。
このとき、各熱交換器用チューブ３内を流通する第１の流体は凹陥部２によってうねり状に流通し、攪拌されて第２の流体との熱交換が促進される。
なお、夫々の熱交換器用チューブ３の外面側を流通する第２の流体自体も凹陥部２の存在により攪拌され熱交換が促進される。
【００１１】
次に、図５及び図６は本発明の熱交換器用チューブの第２の実施の形態を示し、図５（Ａ）はその平面図、図５（Ｂ）〜図（Ｄ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄの各断面矢視図である。また、図６は図５（Ａ）のVI−VI矢視断面略図である。
この例が前記第１の実施の形態と特に異なる点は、凹陥部２の形状である。この例の凹陥部２は、その最大直径がチューブ本体１の直径よりも大きくなり、その稜線における断面が角を丸めた偏平な二等辺三角のむすび形に形成されている。
【００１２】
正確には、図５（Ｂ）及び図５（Ｄ）に示す如く、その断面の頂部は円弧の一部を形成し、その底辺が直線状でその底辺の両側の各角部が丸められた形状からなる。
なお、この例では図６の如くその凹陥部２の軸線に平行な断面は比較的シャープなＶ字状に形成されている。
【００１３】
【発明の作用・効果】
本発明の熱交換器用チューブは、チューブ本体１にその長手方向及び周方向に夫々互いに離間し、その長手方向に直交して多数の凹陥部２が外面から内面側に塑性変形により曲折形成され、その凹陥部２は断面が山形に形成され且つ、その稜線２ｂが軸線に交差する方向に形成され、その凹陥部２の位置では、その長手方向に直交した、最大直径がチューブ本体１の直径よりも大きくなり、その稜線２ｂにおける断面が角を丸めた偏平な二等辺三角のむすび形に形成されたものである。そのため、内部を流通する流体は凹陥部２の山形に導かれ且つ、その稜線２ｂによってうねり状に流通し、流通抵抗をそれ程大きくすることなく、円滑に流体を攪拌して熱交換を促進できる。それと共に目詰まりが起こりにくい。
また、夫々の凹陥部２は円筒形のチューブ本体１の外面側から塑性変形により曲折形成されたものであるから、その製造が容易である。
【００１４】
さらにチューブの両端部には円形部５が形成されているので、チューブとヘッダ等との接続部を単純な円形断面として利用でき、接続部の構造が単純化し、低コストで利用性の高い熱交換器用チューブとなり得る。
また、チューブ本体１は円筒形であるので、耐圧性が高く高圧の加圧流体にも適用することができる。そして、凹陥部２の位置の最大直径をチューブ本体１の直径よりも大きくし、その稜線における断面を偏平なむすび形に曲折形成したので、内部流体を凹陥部２の稜線方向に広げることができ、それにより流体の攪拌を促進して、さらに熱交換性能を向上することができる。
【００１５】
上記構成において、夫々の凹陥部２はその位置で周方向に一つのみ存在するように配置することができる。その場合には、流路断面が極端に変化することなく、内部の流体の流通を円滑に行い、圧力損失の低減に寄与できる。
上記構成において、軸線方向に隣り合う凹陥部２どうしは、互いに周方向に１８０度離間したものとすることができる。この場合には、内部流体を周期的に波形にうねらせ、熱交換性能をさらに向上し得る。
【００１６】
上記いずれかの熱交換器用チューブ３を多数用いた熱交換器においては、その熱交換器用チューブ３の両端部の円形部５が一対のヘッダ４の円形孔６に液密または気密に挿通固定されてなるものであるから、その挿通部の信頼性を向上させると共に、製造容易な熱交換器となり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器用チューブの第１の実施の形態を示す斜視略図。
【図２】図１のII−II矢視断面略図。
【図３】図２の III− III矢視断面略図。
【図４】本発明の熱交換器用チューブ３を多数用いた熱交換器の一部縦断面略図。
【図５】本発明の熱交換器用チューブの第２の実施の形態を示す平面図及び各矢視断面図。
【図６】図５のVI−VI矢視断面図。
【符号の説明】
１ チューブ本体
２ 凹陥部
２ａ 頂部
２ｂ 稜線
３ 熱交換器用チューブ
４ ヘッダ
５ 円形部
６ 円形孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、一例としてＥＧＲ（排気ガス再循環装置）の熱交換器として最適な熱交換器用チューブおよびその熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＧＲ用熱交換器として、多数の偏平チューブを用いたものが知られている。
これは夫々インナーフィンを有する偏平チューブの両端を一対のヘッダに気密に連通し、一方のヘッダから各偏平チューブ内に高温の排気ガスを流通させ、他方のヘッダからそれを流出させる。そして偏平チューブの外面側に冷却用流体を流通させ、チューブ内の排気ガスを冷却するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
インナーフィンを有する偏平チューブは、その伝熱面積が大きく熱交換性能を向上させる利点を有するものの、その製造が面倒で且つチューブ内の流体の圧力損失が大きいと共に、目詰まりを生じ易い欠点があった。
そこで本発明は、製造し易く内部流体の圧力損失を大きくすることなく、目詰まりしにくく、流体の攪拌性に優れた熱交換器用チューブおよび熱交換器を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、円筒形のチューブ本体（１）の長手方向および周方向に夫々互いに離間し、多数の凹陥部（２）が、その長手方向に直交して外面から内面側に塑性変形により曲折形成され、
その凹陥部（２）は、チューブ本体（１）の軸線に平行な断面の内外面が山形に形成され、その山の頂部（２ａ）は前記軸線に交差する方向に稜線（２ｂ）が形成され、
前記軸線方向の少なくとも両端部には、軸線に直交する横断面が円形となる円形部（５）が形成されてなり、
前記凹陥部（２）の位置では、その長手方向に直交した最大直径がチューブ本体（１）の直径よりも大きくなり、その稜線（２ｂ）における断面が角を丸めた偏平な二等辺三角のむすび形に形成され、
内面側に第１の流体が流通し、外面側に第２の流体が流通する熱交換器用チューブである。
【０００５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
夫々の前記凹陥部(2) は、その位置で、周方向に離間して他の凹陥部が重複しないように、その凹陥部(2) のみ存在するように配置された熱交換器用チューブである。
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、
軸線方向に隣り合う凹陥部(2) は、互いに周方向に１８０度離間してなる熱交換器用チューブである。
【０００６】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３に記載のいずれかの熱交換器用チューブ（３）が多数用いられ、
夫々の熱交換器用チューブ（３）の両端部の前記円形部（５）が一対のヘッダ（４）の円形孔（６）に液密または気密に挿通固定されてなる熱交換器である。
【０００７】
【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〜図３は本発明の熱交換器用チューブの第１の実施の形態を示し、図１はその斜視図、図２は図１のII−II矢視断面図、図３は図２の III− III矢視断面図である。
この熱交換器用チューブ３はいわゆる丸管と言われる円筒形のチューブ本体１の長手方向に定間隔で離間し且つ図において、その上面側と下面側に交互に多数の凹陥部２をその外面側から内面側に塑性変形により曲折形成したものである。
【０００８】
夫々の凹陥部２はチューブ本体１の軸線に平行な断面の内外面が山形に曲折され、その山の頂部２ａに存在する稜線２ｂは軸線に直交する。また、上下に位置する凹陥部２の中間部は、軸線に直交する横断面が円形となる円形部５が形成され、その円形部５の位置で熱交換器用チューブ３が適宜長さに切断されたものである。
また、夫々の凹陥部２の最大深さは、チューブ本体１の半円よりも少なく形成されている。そして稜線２ｂは、チューブ本体１内で堰状に且つその軸方向断面は比較的なだらかな山形に形成されている。
【０００９】
このようにしてなる熱交換器用チューブ３を多数用い、一例として図４に示す熱交換器が形成される。これは、夫々の熱交換器用チューブ３の円形部５に整合する円形孔６が多数穿設された一対のヘッダ４に、熱交換器用チューブ３の両端部を挿通したものである。即ち、熱交換器用チューブ３の両端部に位置する円形部５をヘッダ４の円形孔６に挿通し、その挿通部を気密または液密にろう付けまたは溶接により固定し、本熱交換器を完成する。
【００１０】
そして一方側のヘッダ４に第１の流体を導き、夫々の熱交換器用チューブ３を軸線方向に流通させ、他方のヘッダ４から流出させる。そして夫々の熱交換器用チューブ３の外面側に、一例として冷却用の空気流或いは冷却水を流通させ、両流体間に熱交換を行なうものである。
このとき、各熱交換器用チューブ３内を流通する第１の流体は凹陥部２によってうねり状に流通し、攪拌されて第２の流体との熱交換が促進される。
なお、夫々の熱交換器用チューブ３の外面側を流通する第２の流体自体も凹陥部２の存在により攪拌され熱交換が促進される。
【００１１】
次に、図５及び図６は本発明の熱交換器用チューブの第２の実施の形態を示し、図５（Ａ）はその平面図、図５（Ｂ）〜図（Ｄ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄの各断面矢視図である。また、図６は図５（Ａ）のVI−VI矢視断面略図である。
この例が前記第１の実施の形態と特に異なる点は、凹陥部２の形状である。この例の凹陥部２は、その最大直径がチューブ本体１の直径よりも大きくなり、その稜線における断面が角を丸めた偏平な二等辺三角のむすび形に形成されている。
【００１２】
正確には、図５（Ｂ）及び図５（Ｄ）に示す如く、その断面の頂部は円弧の一部を形成し、その底辺が直線状でその底辺の両側の各角部が丸められた形状からなる。
なお、この例では図６の如くその凹陥部２の軸線に平行な断面は比較的シャープなＶ字状に形成されている。
【００１３】
【発明の作用・効果】
本発明の熱交換器用チューブは、チューブ本体１にその長手方向及び周方向に夫々互いに離間し、その長手方向に直交して多数の凹陥部２が外面から内面側に塑性変形により曲折形成され、その凹陥部２は断面が山形に形成され且つ、その稜線２ｂが軸線に交差する方向に形成され、その凹陥部２の位置では、その長手方向に直交した、最大直径がチューブ本体１の直径よりも大きくなり、その稜線２ｂにおける断面が角を丸めた偏平な二等辺三角のむすび形に形成されたものである。そのため、内部を流通する流体は凹陥部２の山形に導かれ且つ、その稜線２ｂによってうねり状に流通し、流通抵抗をそれ程大きくすることなく、円滑に流体を攪拌して熱交換を促進できる。それと共に目詰まりが起こりにくい。
また、夫々の凹陥部２は円筒形のチューブ本体１の外面側から塑性変形により曲折形成されたものであるから、その製造が容易である。
【００１４】
さらにチューブの両端部には円形部５が形成されているので、チューブとヘッダ等との接続部を単純な円形断面として利用でき、接続部の構造が単純化し、低コストで利用性の高い熱交換器用チューブとなり得る。
また、チューブ本体１は円筒形であるので、耐圧性が高く高圧の加圧流体にも適用することができる。そして、凹陥部２の位置の最大直径をチューブ本体１の直径よりも大きくし、その稜線における断面を偏平なむすび形に曲折形成したので、内部流体を凹陥部２の稜線方向に広げることができ、それにより流体の攪拌を促進して、さらに熱交換性能を向上することができる。
【００１５】
上記構成において、夫々の凹陥部２はその位置で周方向に一つのみ存在するように配置することができる。その場合には、流路断面が極端に変化することなく、内部の流体の流通を円滑に行い、圧力損失の低減に寄与できる。
上記構成において、軸線方向に隣り合う凹陥部２どうしは、互いに周方向に１８０度離間したものとすることができる。この場合には、内部流体を周期的に波形にうねらせ、熱交換性能をさらに向上し得る。
【００１６】
上記いずれかの熱交換器用チューブ３を多数用いた熱交換器においては、その熱交換器用チューブ３の両端部の円形部５が一対のヘッダ４の円形孔６に液密または気密に挿通固定されてなるものであるから、その挿通部の信頼性を向上させると共に、製造容易な熱交換器となり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器用チューブの第１の実施の形態を示す斜視略図。
【図２】図１のII−II矢視断面略図。
【図３】図２の III− III矢視断面略図。
【図４】本発明の熱交換器用チューブ３を多数用いた熱交換器の一部縦断面略図。
【図５】本発明の熱交換器用チューブの第２の実施の形態を示す平面図及び各矢視断面図。
【図６】図５のVI−VI矢視断面図。
【符号の説明】
１ チューブ本体
２ 凹陥部
２ａ 頂部
２ｂ 稜線
３ 熱交換器用チューブ
４ ヘッダ
５ 円形部
６ 円形孔
Claims (4)
- 円筒形のチューブ本体（１）の長手方向および周方向に夫々互いに離間し、多数の凹陥部（２）が、その長手方向に直交して外面から内面側に塑性変形により曲折形成され、
その凹陥部（２）は、チューブ本体（１）の軸線に平行な断面の内外面が山形に形成され、その山の頂部（２ａ）は前記軸線に交差する方向に稜線（２ｂ）が形成され、
前記軸線方向の少なくとも両端部には、軸線に直交する横断面が円形となる円形部（５）が形成されてなり、
前記凹陥部（２）の位置では、その長手方向に直交した最大直径がチューブ本体（１）の直径よりも大きくなり、その稜線（２ｂ）における断面が角を丸めた偏平な二等辺三角のむすび形に形成され、
内面側に第１の流体が流通し、外面側に第２の流体が流通する熱交換器用チューブ。 - 請求項１において、
夫々の前記凹陥部（２）は、その位置で、周方向に離間して他の凹陥部が重複しないように、その凹陥部（２）のみ存在するように配置された熱交換器用チューブ。 - 請求項１または請求項２において、
軸線方向に隣り合う凹陥部（２）は、互いに周方向に１８０度離間してなる熱交換器用チューブ。 - 請求項１〜請求項３に記載のいずれかの熱交換器用チューブ（３）が多数用いられ、
夫々の熱交換器用チューブ（３）の両端部の前記円形部（５）が一対のヘッダ（４）の円形孔（６）に液密または気密に挿通固定されてなる熱交換器。
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Applications Claiming Priority (1)
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2002
- 2002-08-28 JP JP2002249786A patent/JP4273483B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP2004085142A (ja) | 2004-03-18 |
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