JP4681435B2

JP4681435B2 - 熱交換器の連結構造

Info

Publication number: JP4681435B2
Application number: JP2005347773A
Authority: JP
Inventors: 俊道小林; 忠道青山
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2025-12-01
Also published as: JP2007155158A

Description

本発明は、車輌のエンジンから排出される排気ガスを冷却するために設けられるＥＧＲクーラ等、チューブ内を流通する被冷却流体と、ケース内を流通する冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器同士を連結するための熱交換器の連結構造に関する。

近年、自然環境の保護に対する社会的関心が高まる中、車輌等のエンジンから排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を削減させるため、車輌にＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を装着するケースが増えてきている。このＥＧＲ装置には、排気ガスを冷却するためにＥＧＲクーラが設けられており、このＥＧＲクーラに対する高性能化の要求に伴い、複数のＥＧＲクーラを連結して設置するケースも増えてきている。

このようにＥＧＲクーラ等の熱交換器同士を連結する従来の技術としては、２個の熱交換器を配管やホース、或いはクランプ等によって直列に接続するものが知られている。（例えば、特許文献１、２参照）。
実開昭４８−９２５３９号公報実開昭５６−８９５９０号公報

しかしながら、上記した従来の技術では、熱交換器同士を連結するために、配管やホース、或いはクランプ等が必要なため、部品点数や製造工数が増え、製造コストが増大するといった問題があった。

一方、２個の熱交換器を直列に接続する代わりに、１個の長い熱交換器を製造することも考えられるが、その場合には、熱交換器の外側のケースと、該ケース内に並設されたチューブとの間で熱伸縮長が大きく異なるため、該チューブの固定部分に熱応力が集中し、亀裂等が発生するおそれがあり、耐久性の向上が図り難い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、コストの低減化、及び耐久性の向上を図ることができる熱交換器の連結構造を提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するため、本発明は、複数並設されたチューブと、該チューブの外周を囲繞するように形成されたケースと、前記各チューブの両端部が貫設されたヘッダプレートとを備え、前記チューブ内を流通する被冷却流体と、前記ケース内を流通する冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器同士を連結するための熱交換器の連結構造であって、前記各熱交換器を直列に配置し、互いに対向する前記ヘッダプレート同士を接続し、該接続されたヘッダプレートの間に、前記各熱交換器のチューブ間を連通する被冷却流体用流路を形成すると共に、前記接続されたヘッダプレートの周囲に、前記各熱交換器のケース間を連通する冷却流体用流路を形成し、前記各熱交換器間において、前記被冷却流体が前記被冷却流体用流路を通って流通すると共に、前記冷却流体が前記冷却流体用流路を通って流通するように構成したことを特徴とする。

そして、前記接続されたヘッダプレートの上部及び下部が前記ケースに固定され、前記冷却流体用流路は前記接続されたヘッダプレートの側方に形成されていてもよい。

また、前記接続されたヘッダプレートの上方に、前記各熱交換器のケース間を連通するエア用流路が形成されていてもよい。

本発明によれば、ヘッダプレートを接続して被冷却流体用流路を形成すると共に、その周囲に冷却流体用流路を形成するだけで、熱交換器同士を簡単に連結することができるため、部品点数や製造工数を削減することができ、製造コストの低減化を図ることができる。

また、各熱交換器にそれぞれチューブが別個に設けられているため、ケースとチューブとの熱伸縮率の違いから生じる、チューブの固定部分に対する熱応力の集中を緩和することができ、チューブの亀裂等の発生を抑制し、耐久性の向上を図ることができる等、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熱交換器の連結構造を示す側面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

本実施の形態において連結対象となる熱交換器は、上流側に配置される第１のＥＧＲクーラ１と、第１のＥＧＲクーラ１の下流側に直列に配置される第２のＥＧＲクーラ２である。この第１及び第２のＥＧＲクーラ１，２は、両方のＥＧＲクーラ１，２に渡って略角筒状に形成されたケース３と、ケース３の第１のＥＧＲクーラ１側と第２のＥＧＲクーラ２側の内部にそれぞれ所要数ずつ並設された扁平チューブ４，５と、各扁平チューブ４，５の両端部が貫設されたヘッダプレート６，７とから概略構成されている。

この場合、扁平チューブ４，５は、分割された２部材を接合して形成された合わせチューブであり、その外側には多数のディンプル（図示省略）が形成されており、内部にはインナーフィン（図示省略）が挿入されている。なお、扁平チューブ４，５は、溶接されたチューブであってもよく、また、必ずしも、外側にディンプルが形成されていなくてもよい。

このような構成を有する第１のＥＧＲクーラ１と第２のＥＧＲクーラ２とを直列に配置し、その連結箇所において、互いに対向するヘッダプレート６，７同士を接続することにより、該ヘッダプレート６，７の間には、各扁平チューブ４，５間を連通する被冷却流体用流路８が形成されている。そして、各ヘッダプレート６，７の上部及び下部はそれぞれケース３に接合されている。

また、ケース３の中央部のヘッダプレート６，７の側方には、外側に突出するように側方膨出部９が形成されており、側方膨出部９とヘッダプレート６，７との間に、各ＥＧＲクーラ１，２のケース３間を連通する冷却流体用流路１０が形成されている。さらに、ヘッダプレート６，７の上方には、外側に突出するように上方膨出部１１が形成されており、上方膨出部１１とヘッダプレート６，７との間に、各ＥＧＲクーラ１，２のケース３間を連通するエア用流路１２が形成されている。

また、ケース３の第１のＥＧＲクーラ１側の端部には冷却水供給チャンバ１３を介して冷却水入口管１４が接続されていると共に、ケース３の第２のＥＧＲクーラ２側の端部の上部には冷却水出口管１５が接続されている。これに対して、ケース３の一方の開口端部には排気ガス入口管１６が接続されていると共に、ケース３の他方の開口端部には排気ガス出口管１７が接続されており、これにより、ケース３内において冷却水と排気ガスとが互いに並行に流通するようになっている。

次に、本発明の実施の形態における作用について説明する。

高温となったエンジンの排気ガスの一部は、排気ガス入口管１６から第１のＥＧＲクーラ１の各扁平チューブ４内を流通後、被冷却流体用流路８を通り、さらに、第２のＥＧＲクーラ２の扁平チューブ５内を流通後、排気ガス出口管１８から、エンジンの吸気系に還流する。

これに対して、冷却水は、冷却水入口管１４から冷却水供給チャンバ１３を介してケース３の第１のＥＧＲクーラ１側に流入し、前記排気ガスの流れと並行に各扁平チューブ４の間を流通する。その後、冷却水は、冷却流体用流路１０を通り、ケース３の第２のＥＧＲクーラ２側において各扁平チューブ５の間を流通後、冷却水出口管１５から外部に流出する。そして、この間、冷却水は、排気ガスと熱交換を行い、排気ガスを所望の温度に冷却する。

また、冷却水と共に第１のＥＧＲクーラ１に流入したエアは、エア用流路１２を通って下流側の第２のＥＧＲクーラ２を流通し、冷却水出口管１５から外部に排出される。この場合、エア用流路１２及び冷却水出口管１５がいずれも上方位置に設けられているため、エアは、円滑且つ確実に、各ＥＧＲクーラ１，２内を流通し、外部に排出される。

このように、上記した実施の形態によれば、ヘッダプレート６，７を接続し、ケース３の中央部に膨出部９，１１を形成するだけで第１のＥＧＲクーラ１と第２のＥＧＲクーラ２を簡単に連結することができるため、部品点数や製造工数を削減することができ、製造コストの低減化を図ることができる。

また、第１のＥＧＲクーラ１と第２のＥＧＲクーラ２にそれぞれチューブ４，５が別個に設けられており、さらに、ケース３の中央部に位置するヘッダプレート６，７はケース３に固定されているため、ケース３とチューブ４，５との熱伸縮率の違いから生じる、チューブ４，５の固定部分に対する熱応力の集中を緩和することができ、チューブ４，５の亀裂等の発生を抑制し、耐久性の向上を図ることができる。

なお、上記実施の形態において、冷却流体用流路１０は、ヘッダプレート６，７の側方に形成されているが、側方の一部分、或いは、片側にだけ形成されるように構成してもよく、また、ヘッダプレート６，７の周囲であれば、上方又は下方に形成されていてもよい。

さらに、上記した実施の形態においては、２個のＥＧＲクーラ１，２が連結される場合について説明したが、本発明は、３個以上のＥＧＲクーラを連結する場合にも適用可能である。

さらにまた、上記実施の形態では、本発明をＥＧＲクーラに適用した場合について説明したが、これは単なる例示に過ぎず、本発明は、冷却水以外の冷却流体と、排気ガス以外の被冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器等、ＥＧＲクーラ以外の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の連結構造を示す側面図である。本発明の実施の形態に係る熱交換器の連結構造を示す断面図である。

符号の説明

１第１のＥＧＲクーラ
２第２のＥＧＲクーラ
３ケース
４扁平チューブ
５扁平チューブ
６ヘッダプレート
７ヘッダプレート
８被冷却流体用流路
１０冷却流体用流路
１２エア用流路

Claims

複数並設されたチューブと、該チューブの外周を囲繞するように形成されたケースと、前記各チューブの両端部が貫設されたヘッダプレートとを備え、前記チューブ内を流通する被冷却流体と、前記ケース内を流通する冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器同士を連結するための熱交換器の連結構造であって、
前記各熱交換器を直列に配置し、互いに対向する前記ヘッダプレート同士を接続し、該接続されたヘッダプレートの間に、前記各熱交換器のチューブ間を連通する被冷却流体用流路を形成すると共に、前記接続されたヘッダプレートの周囲の前記ケースに形成された膨出部と該ヘッダプレートとの間に前記各熱交換器のケース間を連通する冷却流体用流路を形成し、前記各熱交換器間において、前記被冷却流体が前記被冷却流体用流路を通って流通すると共に、前記冷却流体が前記冷却流体用流路を通って流通するように構成したことを特徴とする熱交換器の連結構造。
前記接続されたヘッダプレートの上部及び下部が前記ケースに固定され、前記冷却流体用流路は前記接続されたヘッダプレートの側方の前記ケースに形成された側方膨出部と該ヘッダプレートとの間に形成されている請求項１に記載の熱交換器の連結構造。
前記接続されたヘッダプレートの上方の前記ケースに形成された上方膨出部と該ヘッダプレートとの間に、前記各熱交換器のケース間を連通するエア用流路が形成されている請求項１又は２に記載の熱交換器の連結構造。