JP4775287B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
上述の構成によれば、第2流体通路(115)に隣接するチューブ(110)内を流れる第1流体は、チューブ(110)を介して第2流体との間で熱交換が行われ、バイパス通路(B)内を流れる第1流体と第2流体とは熱交換せず、バイパス通路(B)を流れる第1流体の温度低下を抑制できる。
また、凸部(112)によって第1流体と第2流体が流通する領域を区画することができるので、この熱交換器(100)において、従来技術の項で説明したコアプレートを廃止することができる。
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態において説明される具体的手段の符号と一致している。
以下に、本発明に第1実施形態による熱交換器を、内燃機関であるディーゼル機関(以下、エンジンと書く)に備えられるEGR(排気再循環)システムにおいて用いられディーゼル機関の燃焼により発生した排気ガスとエンジン冷却水との間で熱交換を行うEGRガスクーラ100に適用した場合を例に、図1〜図11に基づいて説明する。
先に説明した、本発明の第1実施形態によるEGRガスクーラ100においては、すべてのチューブ110がインナーフィン120を備える構成としている。これに対して、本発明の第2実施形態によるEGRガスクーラ100では、排気ガスのバイパス通路Bを形成するチューブ110内に、インナーフィン120に替えて、図12に示すように、空間維持部材121を装着している。すなわち、図12において、下端から2個のチューブ110においては、ガス通路114内に、空間維持部材121を取り付けている。空間維持部材121は、チューブ110を構成する各部材と同様に、ステンレス鋼から形成されている。
本発明の第3実施形態によるEGRガスクーラ200では、本発明の第1実施形態によるEGRガスクーラ100に対して、チューブおよびケーシングの形状を変更している。すなわち、図14に示すように、チューブとして単純な扁平パイプ状の第1第1チューブ210および第2チューブ270を用いると共に、ケーシングとして略筒状のケーシング230を用いている。以下に、本発明の第3実施形態によるEGRガスクーラ200の構成について簡単に説明する。
110 チューブ
110a、110b チューブプレート
111 チューブ基本面(対向面)
111a 最外面
111b 突起部
112 凸部
113 凹部(流入部、流出部)
114 ガス通路
115 冷却水流路(流路)
117 整流張出し部(整流手段)
119 断熱空間
120 インナーフィン
121 隔壁板(空間維持部材)
130 ケーシング
131 外方部(外方板部材)
132 接続部(接続板部材)
133 膨出部
134 パイプ穴(開口部)
151 接続フランジ
160 隔壁板(板部材)
161a 延出部
200 EGRガスクーラ(熱交換器、排気熱交換器)
210 第1チューブ
210A 第1チューブ
211 隙間
212 流路
214 ガス通路
215 冷却水流路(第2流体通路)
219 断熱空間
220 インナーフィン
230 ケーシング
230A、230B ケーシング部材
231 第1膨出部
232 平面部(区画壁面)
234 パイプ孔
235 第2膨出部
241 入口水パイプ(流入管)
242 出口水パイプ(流出管)
251 接続フランジ
260 コアプレート
261 孔部
270 第2チューブ
A 第1チューブ群
B バイパス通路
C 冷却通路
D 隙間
L 積層体
Claims (15)
- 積層配置され、内部を第1流体が通過する複数本の偏平状の第1チューブ(210)からなる第1チューブ群(A)と、
積層方向において最外側に配される前記第1チューブ(210)の外側に積層配置され、内部を第1流体が通過する第2チューブ(270)と、
前記第1チューブ群(A)と前記第2チューブ(270)とを内部に納めたケーシング(230)と、
前記ケーシング(230)の内部に形成され、前記第1チューブ群(A)が配され、前記第1チューブ群(A)を通過する前記第1流体と熱交換する第2流体が通過する第2流体通路(215)と、
前記ケーシング(230)の内部に前記第2チューブ(270)が配され、前記第2チューブ(270)の周囲に断熱空間(219)を形成するバイパス通路(B)と、
前記チューブの端部と連通し、前記複数のチューブへと前記第1流体を分配する、または前記複数のチューブを通過した前記第1流体を集める接続フランジ(251)と、
前記チューブの端部が挿通され、前記ケーシング(230)の内部と前記接続フランジ(251)とを区画するコアプレート(260)とを有する熱交換器であって、
前記ケーシング(230)は、
前記第1のチューブ(210)の断面長手方向よりも膨出し、前記第2流体通路(215)の一部をなす第1膨出部(231)と、
積層方向において前記第2チューブ(270)に隣接して配される前記第1チューブ(210)の断面長手方向の端面と当接することにより、前記第2流体通路(215)と前記断熱空間(219)とを区画する区画壁面(232)と、を有することを特徴とする熱交換器。 - 前記ケーシング(230)に接続され、前記第2流体を前記第2流体通路(215)に流入させる流入管(241)と、
前記ケーシング(230)に接続され、前記第2流体を前記第2流体通路(215)から流出させる流出管(242)とを有し、
前記第1膨出部(231)は前記流入管及び前記流出管(242)の接続部位に形成されていることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。 - 前記ケーシング(230)に接続され、前記第2流体を前記第2流体通路(215)から流出させる流出管(242)を有し、
前記流出管が前記ケーシング(230)に接続される接続部位には前記第1膨出部(231)よりも内容積が大きい第2膨出部(235)が形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の熱交換器。 - 前記第1チューブの内部にインナーフィン(220)が配設されたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 扁平状断面を成し複数積層されるチューブ(110)内を流通する第1流体と前記チューブ(110)の外側を流通する第2流体との間で熱交換せしめる熱交換器であって、
前記チューブ(110)が積層される際に互いに対向する対向面(111)の外周に形成されて外方へ突出する凸部(112)と、
前記凸部(112)の前記対向面(111)の長辺側の2ヶ所以上に形成され且つ前記凸部(112)に対して凹状となる凹部(113)とを備え、
複数の前記チューブ(110)は前記凸部(112)を互いに当接させて積層され、
隣接する2つの前記チューブ(110)間において前記対向面(111)および前記凸部(112)に囲まれる空間が前記第2流体の流通する流路(115)となり、
前記チューブ(110)の前記凹部(113)が形成される側の側面(118)に当接し且つ前記凹部(113)を包含するように接続板部材(132)が設けられ、
前記接続板部材(132)は外側に張出すように形成された容積室(133)を備え、
前記接続板部材(132)は、複数の前記チューブ(110)の積層方向における一端側に形成された前記凹部(113)を塞ぎ且つ残りの前記凹部(113)を前記容積室(133)に連通させて前記側面(118)に固定され、
前記接続板部材(132)により塞がれた前記凹部(113)に連通する前記流路(115)は密閉され且つ空気が封入された断熱空間(119)を形成し、
前記容積室(133)は外部の第2流体回路に接続されるジョイント部(141、142)を備え、
前記ジョイント部(141、142)および前記容積室(133)を介して前記流路(115)内へ前記第2流体の流入、あるいは前記隙間内から前記第2流体が流出することを特徴とする熱交換器。 - 前記チューブ(110)の積層方向の両最外方となる2つの最外面(111a)の少なくとも一方には、前記凸部(112)、および前記凹部(113)が形成されており、
2つの前記最外面(111a)の少なくとも一方の更に外方から前記凸部(112)に当接する外方板部材(131)が設けられたことを特徴とする請求項5に記載の熱交換器。 - 前記外方板部材(131)は、2つの前記最外面(111a)に設けられ、
2つの前記外方板部材(131)は、前記対向面(111)の一方の長辺側で前記接続板部材(132)と接続されたことを特徴とする請求項6に記載の熱交換器。 - 前記凹部(113)のへこみ寸法は、前記対向面(111)に対する前記凸部(112)の突出寸法に等しくなるようにしたことを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれか一つに記載の熱交換器。
- 前記凹部(113)の形成される前記所定2ヶ所の位置は、前記対向面(111)において対角の位置となるようにしたことを特徴とする請求項5ないし請求項8のいずれか一つに記載の熱交換器。
- 前記対向面(111)の前記凸部(112)の内側領域には、前記第1流体流れ上流側に対応する部位において、前記第2流体の流れが前記流路(115)内の全体に拡がるように整流する整流手段(117)が形成されていることを特徴とする請求項5ないし請求項9のいずれか一つに記載の熱交換器。
- 前記チューブ(110)は、2枚の板部材(110a、110b)から形成されたことを特徴とする請求項5ないし請求項10のいずれか一つに記載の熱交換器。
- 前記チューブ(110)内にインナーフィン(120)が配設されたことを特徴とする請求項5ないし請求項11のいずれか一つに記載の熱交換器。
- 前記断熱空間(119)に隣接する前記チューブ(110)内には前記インナーフィン(120)に替えて空間維持部材(121)を備えることを特徴とする請求項12に記載の熱交換器。
- 前記空間維持部材(121)は前記対向面(111)に前記チューブ(110)の内側に向かって突き出すように形成された突起部(111b)であることを特徴とする請求項13に記載の熱交換器。
- 積層配置され、内部を第1流体が流れる偏平状断面を有する複数のチューブ(110)と、
外側に膨出するように容積室(133)が形成され、積層された前記複数本のチューブ(110)の外周に配されるケーシング(130)と、
前記容積室(133)に接続され、前記ケーシング内部に第2流体を流出入させるジョイント部(141、142)と、を有する熱交換器において、
前記チューブ(110)は、
積層される際に互いに対向する対向面(111)の外周に形成されて外方へ突出する凸部(112)と、前記対向面(111)の長辺側に形成され且つ前記凸部(112)に対して凹状となる凹部(113)とを備え、
複数の前記チューブ(110)は前記凸部(112)を互いに当接させて積層されており、
前記ケーシング(130)が、前記チューブ(110)の前記凹部(113)が形成される側の側面に当接され、
前記複数のチューブ(110)のうち、前記凹部(113)が前記容積室(133)に対向するように配される複数本のチューブ(110)によって冷却通路(C)が形成され、
前記冷却通路(C)を形成する複数本の前記チューブ(110)の前記凹部(113)と前記容積室(133)とが連通し、前記第2流体が流れる第2流体通路(115)が形成され、
前記冷却通路(C)と隣接して配され、前記冷却通路(C)を形成するチューブ(110)を除いた残りの前記チューブ(110)によって形成されるバイパス通路(B)が形成され、
前記バイパス通路(B)の前記チューブ(110)の前記凹部(113)が前記ケーシング(130)によって塞がれ、前記バイパス通路(B)の前記チューブ(110)の周囲に断熱空間(119)が形成されることを特徴とする熱交換器。
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