JP5997433B2

JP5997433B2 - U-turn heat exchanger

Info

Publication number: JP5997433B2
Application number: JP2011259369A
Authority: JP
Inventors: 彰良松井; 榊原　康文; 康文榊原; 順一中島; 礼慈小島
Original assignee: マルヤス工業株式会社
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2031-11-28
Also published as: JP2013113482A

Description

本発明は、自動車の内燃機関等に用いられる熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger used in an internal combustion engine of an automobile.

自動車の内燃機関用の熱交換器として、媒体の経路である伝熱管がＵ字状に形成されており、当該伝熱管の入口から導入された第一の媒体がＵ字状の伝熱管内を流通する間に、その第一の媒体と、伝熱管の外部を覆うケース（外管）内を流通する第二の媒体との間で熱交換が行われ、熱交換された後の第一の媒体が、伝熱管の入口付近から排出されるタイプのもの（所謂、Ｕターン型の熱交換器）が知られている（特許文献１）。 As a heat exchanger for an internal combustion engine of an automobile, a heat transfer tube which is a medium path is formed in a U shape, and the first medium introduced from the inlet of the heat transfer tube passes through the U-shaped heat transfer tube. During the circulation, heat exchange is performed between the first medium and the second medium flowing in the case (outer tube) covering the outside of the heat transfer tube, and the first medium after the heat exchange is performed. A type in which the medium is discharged from the vicinity of the inlet of the heat transfer tube (so-called U-turn type heat exchanger) is known (Patent Document 1).

特開２００５−７６５６０号公報JP 2005-76560 A

しかしながら、上記した従来のＵターン型の熱交換器は、全体が金属で形成されているため、軽量化することが困難であった。また、製造時には、外管に媒体を導入したり、外管から媒体を排出したりするためのパイプや、外管を他の装置や部品に固着させるためのブラケットを、一旦、外管とは別個に形成し、伝熱管の外周に外管を組み付ける（ロウ付けする）際に、外管に固着させなければならなかったため、安価に製造することが困難であった。 However, it is difficult to reduce the weight of the above-described conventional U-turn heat exchanger because it is entirely made of metal. Also, at the time of manufacturing, a pipe for introducing a medium into or discharging a medium from the outer pipe and a bracket for fixing the outer pipe to other devices or parts are once referred to as an outer pipe. When the outer tube is separately formed and attached to the outer periphery of the heat transfer tube (brazing), it must be fixed to the outer tube, so that it is difficult to manufacture at low cost.

本発明の目的は、上記従来のＵターン型熱交換器が有する問題点を解消し、軽量で、安価に製造することが可能である上、長期間に亘って損傷しない実用的なＵターン型熱交換器を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the problems of the conventional U-turn type heat exchanger, and can be manufactured at a light weight and at a low cost, and is a practical U-turn type that is not damaged over a long period of time. It is to provide a heat exchanger.

本発明の内、請求項１に記載された発明は、扁平な中空角柱状の複数の伝熱管が積層されており、それらの積層された伝熱管が外管によって覆われており、それらの伝熱管および外管の前端に、中央を開口した金属製のフランジ体が固着されているとともに、積層された伝熱管の前端の開口部が、前記フランジ体に設けられた仕切体によって、第一開口領域と第二開口領域とに仕切られており、かつ、積層された伝熱管の後端全体が、後方に膨出した蓋部材によって覆われており、第一媒体を、第一開口領域から伝熱管内に入り込ませ、蓋部材内で方向転換させて第二開口領域から外部へ排出する間に、その第一媒体と、外管と伝熱管内との隙間を流通する第二媒体との間で熱交換を行わせるＵターン型構造を有する熱交換器であって、前記外管が、樹脂によってフランジ状の開口部を有する筒状に形成されており、前記フランジ状の部分の前面にラバーシールを周設したものであり、そのラバーシールを介して、前記フランジ状の部分を前記フランジ体の裏面に接合させた状態で、フランジ体を固着しているとともに、外管のフランジ状の部分の前面に凹状溝が周設されており、その凹状溝にラバーシールが嵌め込まれているとともに、フランジ体の裏面であってラバーシールと接合する部分の内周に、第二の凹状溝（外管の凹状溝とは異なる凹状溝）が周設されており、かつ、前記フランジ体が、第二の凹状溝の内側の周面に、金属によって中空の四角柱状に形成された固着体を接合し、その固着体の基端を、前記伝熱管の前端に外嵌させたものであり、なおかつ、外管が、フランジ状の部分の前面に位置決めピンを突設したものであり、その位置決めピンをフランジ体の裏面に設けられたピン嵌合部に嵌合させた状態で、フランジ体を固着しており、伝熱管を所定の距離を隔てて覆った状態になっていることを特徴とするものである。
Among the present inventions, the invention described in claim 1 is that a plurality of flat hollow prismatic heat transfer tubes are laminated, and the laminated heat transfer tubes are covered with an outer tube, and these heat transfer tubes are covered. A metal flange body having an opening at the center is fixed to the front ends of the heat tube and the outer tube, and the opening portion at the front end of the laminated heat transfer tubes is first opened by a partition provided on the flange body. The rear end of the laminated heat transfer tubes is covered with a lid member that bulges rearward, and the first medium is transferred from the first opening region. Between the first medium and the second medium flowing through the gap between the outer tube and the heat transfer tube while entering the heat tube, changing the direction in the lid member, and discharging to the outside from the second opening region A heat exchanger having a U-turn type structure for performing heat exchange at The tube is formed in a cylindrical shape having a flange-shaped opening by resin, and a rubber seal is provided around the front surface of the flange-shaped portion, and the flange-shaped portion is interposed through the rubber seal. Is bonded to the back surface of the flange body, and the flange body is fixed, and a concave groove is provided on the front surface of the flange-shaped portion of the outer tube, and a rubber seal is fitted into the concave groove. And a second concave groove (a concave groove different from the concave groove of the outer tube) is provided on the inner periphery of the back surface of the flange body and joined to the rubber seal , and the flange The body is bonded to the inner peripheral surface of the second concave groove with a fixed body formed of a metal in the shape of a hollow square column, and the base end of the fixed body is externally fitted to the front end of the heat transfer tube. In addition, the outer tube is A positioning pin protrudes from the front surface of the flange-shaped part, and the flange body is fixed in a state where the positioning pin is fitted to the pin fitting portion provided on the back surface of the flange body. The heat pipe is covered with a predetermined distance .

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、外管が、ポリアミド系樹脂によって形成されていることを特徴とするものである。 The invention described in claim 2 is characterized in that, in the invention described in claim 1, the outer tube is formed of a polyamide-based resin.

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれかに記載された発明において、外管が、フランジ状の部分の前面に複数の突起体を散点状に突設したものであり、それらの突起体の先端面のみをフランジ体の裏面に接合させた状態で、フランジ体を固着していることを特徴とするものである。 The invention described in claim 4 is the invention described in any one of claims 1 to 3 , wherein the outer tube is provided with a plurality of protrusions protruding in front of the flange-shaped portion. In addition, the flange body is fixed in a state where only the front end surfaces of the protrusions are bonded to the back surface of the flange body.

請求項１に記載のＵターン型熱交換器は、外管が樹脂によって形成されているため、軽量化することが可能であるばかりではなく、パイプやブラケットを一体成形できるので、安価に製造することができる。加えて、透明化することにより、内部の損傷状態を容易に把握することが可能となる。また、積層された伝熱管の前端に固着されたフランジ体と、外管の開口部のフランジ状部分との間にラバーシールが介在しているため、積層された伝熱管の熱が外管に伝わりにくいので、外管が高温に曝されることによって破損する事態を効果的に防止することができる。
また、請求項１に記載のＵターン型熱交換器は、金属製のフランジ体に設けられた第二の凹状溝（外管のフランジの凹状溝とは別個に設けられたもの）によりフランジ体の内部まで冷却水を流入させるため、冷却水からフランジ体を介した樹脂製の外管への熱の移動を抑制することができるので、外管が高温に曝されることによって破損する事態を非常に効果的に防止することができる。
さらに、請求項１に記載のＵターン型熱交換器は、外管が位置決めピンをフランジ体の裏面に設けられたピン嵌合部に嵌合させた状態でフランジ体を固着する構造であるため、外管のがたつきが抑制されて外管の内壁と伝熱管との距離を常に一定の間隔に保つことができるので、コンパクトに設計することが可能である。
The U-turn heat exchanger according to claim 1 is manufactured at a low cost because the outer tube is made of resin, so that not only can the weight be reduced, but also a pipe and a bracket can be integrally formed. be able to. In addition, by making it transparent, it becomes possible to easily grasp the internal damage state. In addition, since a rubber seal is interposed between the flange body fixed to the front end of the laminated heat transfer tube and the flange-like portion of the opening of the outer tube, the heat of the laminated heat transfer tube is transferred to the outer tube. Since it is difficult to transmit, it is possible to effectively prevent the outer tube from being damaged by being exposed to a high temperature.
Further, the U-turn type heat exchanger according to claim 1 is provided with a flange body by a second concave groove provided in the metal flange body (provided separately from the concave groove of the flange of the outer tube). Since the cooling water is caused to flow into the interior of the pipe, heat transfer from the cooling water to the resin outer pipe via the flange body can be suppressed, so that the outer pipe is damaged by being exposed to high temperatures. It can be prevented very effectively.
Further, the U-turn type heat exchanger according to claim 1 has a structure in which the outer tube is fixed to the flange body in a state where the positioning pin is fitted to the pin fitting portion provided on the back surface of the flange body. Since the backlash of the outer tube is suppressed and the distance between the inner wall of the outer tube and the heat transfer tube can always be kept constant, it is possible to design a compact.

請求項２に記載のＵターン型熱交換器は、外管がポリアミド系樹脂によって形成されており、外管の耐久性が高いので、長期間に亘って使用された場合でも、衝撃や樹脂の劣化によって外管が破損する、という事態が生じにくい。 In the U-turn heat exchanger according to claim 2, since the outer tube is formed of a polyamide-based resin and the outer tube has high durability, even when used for a long period of time, the impact or resin It is difficult for the outer tube to break due to deterioration.

請求項３に記載のＵターン型熱交換器は、外管がフランジ状の部分の前面に設けられた突起体の先端面のみをフランジ体の裏面に接合させた状態でフランジ体を固着する構造であり、樹脂製の外管と金属製のフランジ体との接触面積が小さいため、高温化したフランジ体から樹脂製の外管への熱の移動を抑制することができるので、外管が高温に曝されることによって破損する事態をきわめて効果的に防止することができる。
4. The U-turn heat exchanger according to claim 3 , wherein the outer tube is fixed to the flange body in a state where only the front end surface of the protrusion provided on the front surface of the flange-shaped portion is joined to the rear surface of the flange body. Because the contact area between the resin outer tube and the metal flange body is small, heat transfer from the heated flange body to the resin outer tube can be suppressed, so the outer tube is hot. It is possible to prevent the damage caused by the exposure to extremely effectively.

Ｕターン型熱交換器の斜視図である。It is a perspective view of a U-turn type heat exchanger. Ｕターン型熱交換器を示す説明図である（ａはＵターン型熱交換器の正面図であり、ｂはａにおけるＡ−Ａ線端面を拡大して示したものである）。It is explanatory drawing which shows a U-turn type heat exchanger (a is a front view of a U-turn type heat exchanger, b is an AA line end surface in a. Ｕターン型熱交換器の左側面図である。It is a left view of a U-turn type heat exchanger. Ｕターン型熱交換器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a U-turn type heat exchanger. Ｕターン型熱交換器の水平端面図（図３におけるＢ−Ｂ線端面図）である（ａはＵターン型熱交換器全体を示したものであり、ｂはａにおけるＣ部分を拡大して示したものである）。It is a horizontal end view (the BB line end view in Drawing 3) of a U-turn type heat exchanger (a shows the whole U-turn type heat exchanger, and b expands C part in a. Is shown). 伝熱管の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a heat exchanger tube. 外管を示す説明図である（ａは外管の正面図であり、ｂはａにおけるＤ−Ｄ線端面を拡大して示したものである）。It is explanatory drawing which shows an outer pipe | tube (a is a front view of an outer pipe | tube, b is expanding and showing the DD line end surface in a). 外管の左側面図である。It is a left view of an outer tube. 外管の水平端面図（図８におけるＡ−Ａ線端面図）である。である。It is a horizontal end view (AA line end view in FIG. 8) of an outer tube. It is.

以下、本発明に係るＵターン型熱交換器について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the U-turn heat exchanger according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜Ｕターン型熱交換器の構造＞
図１〜図５は、本発明に係るＵターン型熱交換器を示したものである。Ｕターン型熱交換器１は、自動車のＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)システムに用いて、内燃機関の排気マニホールドから排気ガスの一部を導入して所定の温度まで冷却し、冷却後の排気ガス（所謂、ＥＧＲガス）を、ＥＧＲ弁を介して吸気マニホールドに排出させるものである。当該Ｕターン型熱交換器１は、７個の伝熱管２，２・・、蓋部材として機能するキャップ部材４、伝熱管２，２・・およびキャップ部材４を覆うアウターケースである外管３、他の装置、部品等に連結させるための連結部材５、および、外管３と連結部材５との間に介在させるラバーシール（Ｏリング）３０等によって組み付け形成されている。 <Structure of U-turn type heat exchanger>
1 to 5 show a U-turn heat exchanger according to the present invention. The U-turn type heat exchanger 1 is used in an EGR (Exhaust Gas Recirculation) system of an automobile, introduces a part of exhaust gas from an exhaust manifold of an internal combustion engine, cools it to a predetermined temperature, and supplies exhaust gas ( The so-called EGR gas) is discharged to the intake manifold via the EGR valve. The U-turn heat exchanger 1 includes seven heat transfer tubes 2, 2, a cap member 4 that functions as a lid member, the heat transfer tubes 2, 2, and the outer tube 3 that covers the cap member 4. These are assembled and formed by a connecting member 5 for connecting to other devices, parts, and the like, and a rubber seal (O-ring) 30 interposed between the outer tube 3 and the connecting member 5.

図６は、１個の伝熱管２を分解した状態を示したものであり、各伝熱管２，２・・は、いずれも、上側ケース１６、下側ケース１７および放熱フィン１８を組み付けることによって形成されており、同様の形状、構造を有している。 FIG. 6 shows a state in which one heat transfer tube 2 is disassembled, and each heat transfer tube 2, 2... Is assembled by assembling the upper case 16, the lower case 17, and the radiation fins 18. It is formed and has the same shape and structure.

上側ケース１６は、金属板（ステンレス板）をプレス加工することによって、断面コ字状の扁平な半四角柱状に形成されており、扁平な突起体２１，２１・・を上向きに突設してなる略長方形状の天板１９の左右に、それぞれ、側壁２０，２０が下向きに直交するように連設されている。また、天板１９および側壁２０，２０の前後の端縁際には、膨出部２２，２２が外向きに突出するように設けられている。加えて、天板１９の前後の端縁は、円弧状（凹状にカーブした形状）になっている。 The upper case 16 is formed by pressing a metal plate (stainless steel plate) into a flat half-square column shape having a U-shaped cross section, and has flat protrusions 21, 21,. Side walls 20 and 20 are connected to the left and right sides of the substantially rectangular top plate 19 so as to be orthogonal to each other downward. Further, at the front and rear edges of the top plate 19 and the side walls 20, 20, the bulging portions 22, 22 are provided so as to protrude outward. In addition, the front and rear edges of the top plate 19 have an arc shape (a shape curved in a concave shape).

また、下側ケース１７も、上側ケース１６と同様に、金属板（ステンレス板）をプレス加工することによって、断面コ字状の扁平な半四角柱状に形成されており、扁平な突起体２６，２６・・を下向きに突設してなる略長方形状の底板２４の左右に、それぞれ、側壁２５，２５が上向きに直交するように連設されている（なお、下側ケース１７は、各側壁２５，２５同士の間隔が、上側ケース１６よりも若干広くなっている）。また、底板２４および側壁２５，２５の前後の端縁際には、膨出部２７，２７が外向きに突出するように設けられている。加えて、底板２４の前後の端縁は、円弧状（凹状）になっている。 Similarly to the upper case 16, the lower case 17 is also formed into a flat half-square column shape having a U-shaped cross section by pressing a metal plate (stainless steel plate). 26 are connected to the left and right sides of a substantially rectangular bottom plate 24 projecting downward so that the side walls 25 are perpendicular to each other upward (the lower case 17 is connected to each side wall. 25, the interval between 25 is slightly wider than the upper case 16). Further, bulging portions 27 and 27 are provided so as to protrude outward at the front and rear edges of the bottom plate 24 and the side walls 25 and 25. In addition, the front and rear edges of the bottom plate 24 are arcuate (concave).

さらに、放熱フィン１８は、金属板（ステンレス板）をプレス加工することによって、多数の筋状凹部２８，２８・・と筋状凸部２９，２９・・とを左右方向に連設してなる扁平なプレート状に形成されている。そして、各筋状凹部２８，２８・・および各筋状凸部２９，２９・・には、熱交換の効率を高めるための多数の突出片（図示せず）が内向きに突出するように設けられている。 Further, the heat radiating fin 18 is formed by pressing a metal plate (stainless steel plate) so that a large number of streak-like recesses 28, 28,... And a streak-like projections 29, 29,. It is formed in a flat plate shape. In each of the streak-like recesses 28, 28,... And each of the streak-like projections 29, 29,..., A large number of projecting pieces (not shown) are projected inward to increase the efficiency of heat exchange. Is provided.

一方、連結部材５は、金属（ステンレス）によって一体的に形成された平板状のフランジ体３６と、金属（ステンレス）によって扁平な筒状（中空の四角柱状）に形成された固着体３３とによって構成されている（図５参照）。フランジ体３６は、上下の端縁際の左右に、ネジ孔を設けた固定突起３５，３５・・が、外向きに突出するように設けられている。加えて、上端縁および下端縁の中央よりやや左側には、略円柱状の位置決め突起３２，３２・・が、外向きに突出するように設けられている。また、図１の如く、前面の開口部３７には、平板状の仕切体３４が、鉛直に、かつ、後方に突出するように設けられており、開口部３７を、右側の第一開口領域８と左側の第二開口領域９との２つの領域に分割した状態になっている。 On the other hand, the connecting member 5 includes a flat flange body 36 integrally formed of metal (stainless steel), and a fixing body 33 formed of a metal (stainless steel) in a flat cylindrical shape (hollow rectangular column shape). It is configured (see FIG. 5). The flange body 36 is provided on the left and right sides of the upper and lower edges so that fixing protrusions 35, 35,... In addition, substantially cylindrical positioning protrusions 32, 32,... Are provided so as to protrude outward slightly from the center of the upper edge and the lower edge. Further, as shown in FIG. 1, a flat partition 34 is provided in the front opening 37 so as to protrude vertically and rearward, and the opening 37 is formed on the right first opening region. 8 and the second opening area 9 on the left side are divided into two areas.

また、図５の如く、フランジ体３６の裏面の開口部３７付近には、一定幅（前後幅）で一定の厚みを有する接合片４６が、後方に突出するように設けられており、開口部３７を囲った状態になっている。さらに、その接合片４６の基端には、一定幅（左右、前後幅）および一定深さで断面略コ字状の凹状溝５２が設けられており、接合片４６の外側で開口部３７を囲った状態になっている。そして、接合片４６の外周を覆うように、固着体３３が外嵌されており、接合片４６の外面と固着体３３の内面とが接合し、固着体３３の板面とフランジ体３６の板面とが直交した状態になっている。 Further, as shown in FIG. 5, in the vicinity of the opening 37 on the back surface of the flange body 36, a joining piece 46 having a constant width (front and rear width) and a constant thickness is provided so as to protrude rearward. 37 is enclosed. Further, a concave groove 52 having a constant width (left and right, front and rear width) and a constant depth and a substantially U-shaped cross section is provided at the base end of the joint piece 46, and the opening 37 is formed outside the joint piece 46. It is in an enclosed state. Then, the fixed body 33 is externally fitted so as to cover the outer periphery of the bonded piece 46, the outer surface of the bonded piece 46 and the inner surface of the fixed body 33 are bonded, and the plate surface of the fixed body 33 and the plate of the flange body 36. The surface is in an orthogonal state.

さらに、キャップ部材４は、金属板（ステンレス板）をプレス加工することによって、扁平な箱状（有底で中空な四角柱状）に形成されており、後端面際の各稜線が円弧状（丸みを帯びた形状）になっている。 Further, the cap member 4 is formed into a flat box shape (bottomed and hollow quadrangular columnar shape) by pressing a metal plate (stainless steel plate), and each ridge line near the rear end surface is arcuate (rounded). The shape is tinged.

また、図７〜図９は、外管３を示したものであり、外管３は、ポリアミド樹脂（たとえば、ナイロン６）を射出成形することによって、有底な角筒状（中空の四角柱状）に一体的に形成されている。外管３の前端には、連結部材５のフランジ体３６の外形と略同一の外形を有する平板状のフランジ部４０が設けられており、連結部材５のフランジ体３６と同様に、上下の端縁際の左右に、ネジ孔を設けた固定突起４２，４２・・が、外向きに突出するように設けられている。さらに、上端縁および下端縁の中央よりやや左側（連結部材のフランジ体の位置決め突起３２，３２・・と対向する位置）には、位置決め突起４７，４７・・が、外向きに突出するように設けられており、それらの位置決め突起４７，４７・・の表面には、円柱状の位置決めピン４８，４８が前方へ突出するように設けられている。加えて、フランジ部４０の表面には、断面コ字状で一定幅の凹状溝４９が、開口部５１と一定の距離を隔てて周設されている。さらに、当該凹状溝４９の内周側および外周側には、扁平な円柱状に形成された複数の接合突起５３，５３・・（突起体）が、略等間隔となるように突設されている。また、固定突起４２，４２・・の周囲にも、同一形状の接合突起５３，５３・・が、略等間隔になるように突設されている。 7 to 9 show the outer tube 3. The outer tube 3 is formed by injection molding a polyamide resin (for example, nylon 6) to form a bottomed rectangular tube (hollow rectangular column shape). ). The front end of the outer tube 3 is provided with a flat-plate-shaped flange portion 40 having an outer shape substantially the same as the outer shape of the flange body 36 of the connecting member 5. Fixing protrusions 42, 42,... Provided with screw holes are provided on the left and right sides of the edge so as to protrude outward. Further, the positioning protrusions 47, 47,... Protrude outwardly slightly to the left of the center of the upper edge and the lower edge (positions facing the positioning protrusions 32, 32,... Of the flange member of the connecting member). .., And cylindrical positioning pins 48, 48 are provided on the surfaces of the positioning protrusions 47, 47,. In addition, a concave groove 49 having a U-shaped cross section and a constant width is provided on the surface of the flange portion 40 at a predetermined distance from the opening 51. Further, on the inner and outer peripheral sides of the concave groove 49, a plurality of joining projections 53, 53 (projections) formed in a flat columnar shape are provided so as to be substantially equally spaced. Yes. Further, joint protrusions 53, 53,... Having the same shape are also provided around the fixed protrusions 42, 42,.

さらに、外管３の外周（上板１０、下板１１、左側板１２および右側板１３）には、一定の厚みで一定の高さを有する補強用のリブ５０，５０・・が、前後方向および上下方向においてそれぞれ等間隔になるように格子状に突設されている。また、外管３の上板１０の後方左側には、円筒状の排出管６が一体的に形成されており、下板１１の前端際の右側には、円筒状の導入管７が一体的に形成されている。そして、それらの排出管６、導入管７は、外管３の内部の空間と連通した状態になっている。加えて、外管３の右側板１３の後方上側、および、左側板１２の前方下側には、それぞれ、外管３を他の装置や部品等に固着させるためのブラケット４４，４４が、側方に突出するように一体的に形成されており、それらのブラケット４４，４４の先端の鉛直面には、ネジ孔が穿設されている。 Further, reinforcing ribs 50, 50,... Having a certain thickness and a certain height are provided on the outer periphery (upper plate 10, lower plate 11, left plate 12, and right plate 13) of the outer tube 3 in the front-rear direction. And it protrudes in a grid | lattice form so that it may become equal intervals in the up-down direction, respectively. A cylindrical discharge pipe 6 is integrally formed on the rear left side of the upper plate 10 of the outer pipe 3, and a cylindrical introduction pipe 7 is integrally formed on the right side of the front end of the lower plate 11. Is formed. The discharge pipe 6 and the introduction pipe 7 are in communication with the space inside the outer pipe 3. In addition, on the rear upper side of the right side plate 13 and the lower side of the left side plate 12 of the outer tube 3, brackets 44, 44 for fixing the outer tube 3 to other devices and parts are respectively provided on the side. Are integrally formed so as to protrude in the direction, and screw holes are formed in the vertical surfaces of the tips of the brackets 44 and 44.

一方、ラバーシール３０は、シリコーン樹脂によって断面円形のリング状に形成されており、高い耐熱性を有している。 On the other hand, the rubber seal 30 is formed of a silicone resin into a ring shape having a circular cross section, and has high heat resistance.

Ｕターン型熱交換器１は、上側ケース１６、下側ケース１７および放熱フィン１８を組み付ける（放熱フィン１８を上側ケース１６および下側ケース１７で挟み込む）ことによって各伝熱管２，２・・を形成し、形成された各伝熱管２，２・・を積層して仮止めすることによって伝熱管２，２・・の積層体（横向きの積層体）を形成した後、その伝熱管２，２・・の積層体の前端に、連結部材５の固着体３３を外嵌して溶接（ロウ付）するとともに、伝熱管２，２・・の積層体の後端に、キャップ部材４を溶接（ロウ付）することによって、伝熱管２，２・・、連結部材５、キャップ部材４が一体的に組み付けられている。 In the U-turn type heat exchanger 1, the upper case 16, the lower case 17, and the heat radiating fins 18 are assembled (the heat radiating fins 18 are sandwiched between the upper case 16 and the lower case 17) so that the heat transfer tubes 2, 2,. After the heat transfer tubes 2, 2... Are stacked and temporarily fixed to form a laminated body (horizontal laminate), the heat transfer tubes 2, 2 are formed. ··· The welded body 33 of the connecting member 5 is fitted on the front end of the laminated body and welded (brazed), and the cap member 4 is welded to the rear end of the laminated body of the heat transfer tubes 2, 2 ·· ( The heat transfer tubes 2, 2..., The connecting member 5, and the cap member 4 are integrally assembled by brazing.

さらに、上記の如く組み付けられた伝熱管２，２・・の積層体およびキャップ部材４を所定の距離を隔てて覆うように、外管３が外嵌されている。そして、外管３は、凹状溝４９にラバーシール３０を嵌め込んだフランジ部４０の前面を、連結部材５のフランジ体３６の裏面（凹状溝５２の外側の部分）に当着させることにより、フランジ部４０の前面の接合突起５３，５３・・のみをフランジ体３６の裏面に接合させ、フランジ部４０の位置決め突起４７，４７の位置決めピン４８，４８を、連結部材５のフランジ体３６の位置決め突起３２，３２のピン孔３１，３１に嵌め込んだ状態で、固定突起４２，４２のネジ孔およびフランジ体３６の固定突起３５，３５・・のネジ孔を利用して、フランジ体３６に螺着されている。 Further, the outer tube 3 is externally fitted so as to cover the laminated body of the heat transfer tubes 2, 2... Assembled as described above and the cap member 4 with a predetermined distance therebetween. And the outer tube 3 is made to contact | abut the front surface of the flange part 40 which fitted the rubber seal 30 in the concave groove 49 on the back surface (the outer part of the concave groove 52) of the flange body 36 of the connection member 5, Only the joint projections 53, 53... On the front surface of the flange portion 40 are joined to the rear surface of the flange body 36, and the positioning pins 48, 48 of the positioning projections 47, 47 of the flange portion 40 are positioned on the flange body 36 of the connecting member 5. In a state where the protrusions 32 and 32 are fitted into the pin holes 31 and 31, the screw holes of the fixing protrusions 42 and 42 and the screw holes of the fixing protrusions 35, 35. It is worn.

かかるＵターン型熱交換器１においては、伝熱管２，２・・の積層体の前端に溶接された連結部材５の仕切体３４によって、右側の４個の伝熱管２，２・・の開口部（前端の開口部）が、連結部材５の第一開口領域８と連通した状態になっており、左側の３個の伝熱管２，２・・の開口部が、連結部材５の第二開口領域９と連通した状態になっている。また、伝熱管２，２・・の積層体の後端においては、伝熱管２，２・・の積層体の外周が、キャップ部材４によって漏れなく覆われているとともに、すべての伝熱管２，２・・の開口部（後端の開口部）が、キャップ部材４の内部で連通した状態になっている。 In this U-turn type heat exchanger 1, the four heat transfer tubes 2, 2,... On the right side are opened by the partition 34 of the connecting member 5 welded to the front end of the laminated body of the heat transfer tubes 2, 2,. (The opening at the front end) is in communication with the first opening region 8 of the connecting member 5, and the openings of the left three heat transfer tubes 2, 2. It is in a state of communicating with the opening region 9. In addition, at the rear end of the laminated body of the heat transfer tubes 2, 2,..., The outer periphery of the laminated body of the heat transfer tubes 2, 2,. 2. Opening portions (rear end opening portions) communicate with each other inside the cap member 4.

＜Ｕターン型熱交換器の作用＞
上記の如く形成されたＵターン型熱交換器１においては、連結部材５の第一開口領域８から導入された第一媒体（たとえば、排気ガス）が、積層された伝熱管２，２・・の内の右側の４個の伝熱管２，２・・内を流通し、後端に固着されたキャップ部材４の内壁で方向変換され、積層された伝熱管２，２・・の内の左側の３個の伝熱管２，２・・内を流通し、連結部材５の第二開口領域９から外部へ排出される。 <Operation of U-turn heat exchanger>
In the U-turn heat exchanger 1 formed as described above, the first medium (for example, exhaust gas) introduced from the first opening region 8 of the connecting member 5 is laminated to the heat transfer tubes 2, 2. The left side of the four heat transfer tubes 2,... That circulate through the right side of the heat transfer tubes 2, 2. Are circulated through the three heat transfer tubes 2, 2... And discharged from the second opening region 9 of the connecting member 5 to the outside.

一方、外管３の導入管７から流入した第二媒体（たとえば、冷却水）は、外管３と各伝熱管２，２・・との隙間、および、各伝熱管２，２・・同士の隙間を流通し、外管３の排出管６から外部へ排出される。そして、上記した２種類の媒体の流通の際に、熱交換が行われる（たとえば、伝熱管２，２・・内を流通する排気ガスが冷却される）。 On the other hand, the second medium (for example, cooling water) that has flowed from the introduction pipe 7 of the outer pipe 3 is a gap between the outer pipe 3 and the heat transfer tubes 2, 2. And is discharged from the discharge pipe 6 of the outer pipe 3 to the outside. Then, heat exchange is performed during the circulation of the above-described two types of media (for example, the exhaust gas flowing through the heat transfer tubes 2, 2... Is cooled).

＜Ｕターン型熱交換器の効果＞
Ｕターン型熱交換器１は、上記の如く、外管３が樹脂によって形成されているため、軽量化することが可能であるばかりではなく、パイプやブラケットを一体成形できるので、安価に製造することができる。 <Effect of U-turn heat exchanger>
The U-turn heat exchanger 1 is manufactured at a low cost because the outer tube 3 is made of resin as described above, so that not only can the weight be reduced, but also a pipe and a bracket can be integrally formed. be able to.

さらに、Ｕターン型熱交換器１は、積層された伝熱管２，２・・の前端に固着されたフランジ体３６と、外管３の開口部のフランジ部４０（フランジ状部分）との間にラバーシール３０が介在しているため、積層された伝熱管２，２・・の熱が外管３に伝わりにくいので、外管３が高温に曝されることによって破損する事態を効果的に防止することができる。 Further, the U-turn type heat exchanger 1 is provided between the flange body 36 fixed to the front ends of the laminated heat transfer tubes 2,... And the flange portion 40 (flange-like portion) of the opening of the outer tube 3. Since the rubber seal 30 is interposed between the heat transfer tubes 2, the heat of the heat transfer tubes 2, 2,... Is not easily transferred to the outer tube 3, so that the outer tube 3 is effectively damaged by being exposed to a high temperature. Can be prevented.

さらに、Ｕターン型熱交換器１は、外管３がポリアミド系樹脂によって形成されており、外管３の耐久性が高いので、長期間に亘って使用された場合でも、衝撃や樹脂の劣化によって外管３が破損する、という事態が生じにくい。 Further, in the U-turn type heat exchanger 1, since the outer tube 3 is formed of a polyamide-based resin and the outer tube 3 has high durability, even if it is used for a long period of time, the impact and the resin are deteriorated. It is difficult for the outer tube 3 to be damaged by this.

加えて、Ｕターン型熱交換器１は、外管３がフランジ部４０の前面に位置決めピン４８，４８・・を突設したものであり、それらの位置決めピン４８，４８をフランジ体３６の裏面に設けられたピン嵌合部であるピン孔３１，３１に嵌合させた状態でフランジ体３６を固着する構造になっている。それゆえ、外管３のがたつきが抑制されて外管３の内壁と伝熱管２，２・・との距離を常に一定の間隔に保つことが可能であるので、コンパクトに設計することができる。 In addition, in the U-turn type heat exchanger 1, the outer tube 3 is provided with positioning pins 48, 48... Projecting from the front surface of the flange portion 40, and these positioning pins 48, 48 are connected to the back surface of the flange body 36. The flange body 36 is fixed in a state of being fitted in the pin holes 31 and 31 which are pin fitting portions provided in. Therefore, rattling of the outer tube 3 is suppressed, and the distance between the inner wall of the outer tube 3 and the heat transfer tubes 2, 2,... Can be always kept at a constant interval. it can.

また、Ｕターン型熱交換器１は、図５の如く、連結部材５のフランジ体３６の裏面であってフランジ部４０の前面と接合する部分の内側に（すなわち、フランジ体３６の裏面であって外管３のフランジ部４０の前面に周設されたラバーシール３０と接合する部分の内周に）、凹状溝５２が設けられており、フランジ体３６の裏面が前方側へ凹状に窪んだ状態になっている。かかる構造によって、各伝熱管２，２・・の内部を流通する第一媒体（排気ガス等）から連結部材５のフランジ体３６を通って外管３のフランジ部４０へ伝わる熱の経路の断面積が小さくなっており、熱が伝わりにくくなっているとともに、冷却水によって冷却されるフランジ体３６の表面積が大きくなっている。それゆえ、第一媒体（排ガス等）から外管３のフランジ部４０へ伝わる熱量が低減されている（すなわち、熱の移動が抑制されている）ので、各伝熱管２，２・・の内部を高温の第一媒体（排気ガス等）が流れ続けても、外管３が熱により変形したり破損したりする事態を生じさせない。 Further, as shown in FIG. 5, the U-turn heat exchanger 1 is on the back surface of the flange body 36 of the connecting member 5 and inside the portion joined to the front surface of the flange portion 40 (that is, the back surface of the flange body 36. A concave groove 52 is provided on the inner periphery of the portion of the outer pipe 3 that is joined to the rubber seal 30 provided on the front surface of the flange portion 40, and the rear surface of the flange body 36 is recessed forward. It is in a state. With this structure, the path of heat transmitted from the first medium (exhaust gas, etc.) flowing through the heat transfer tubes 2,... Through the flange body 36 of the connecting member 5 to the flange portion 40 of the outer tube 3 is interrupted. The area is small, heat is not easily transmitted, and the surface area of the flange body 36 cooled by the cooling water is large. Therefore, since the amount of heat transferred from the first medium (exhaust gas or the like) to the flange portion 40 of the outer tube 3 is reduced (that is, the movement of heat is suppressed), the inside of each heat transfer tube 2, 2,. Even if a high-temperature first medium (exhaust gas or the like) continues to flow, the outer tube 3 will not be deformed or damaged by heat.

さらに、Ｕターン型熱交換器１は、外管３がフランジ部４０の前面に複数の突起体である接合突起５３，５３・・を散点状に突設したものであり、それらの接合突起５３，５３・・の先端面のみをフランジ体３６の裏面に接合させた状態でフランジ体３６を固着する構造になっている。それゆえ、樹脂製の外管３と金属製のフランジ体３６との接触面積が小さいため、高温化したフランジ体３６から樹脂製の外管３への熱の移動を抑制することができるので、外管３が高温に曝されることによって破損する事態をきわめて効果的に防止することができる。 Further, in the U-turn heat exchanger 1, the outer tube 3 has a plurality of projections 53, 53,. The flange body 36 is fixed in a state where only the front end surfaces 53, 53,... Are joined to the back surface of the flange body 36. Therefore, since the contact area between the resin outer pipe 3 and the metal flange body 36 is small, it is possible to suppress the movement of heat from the flange body 36 heated to the resin outer pipe 3. A situation where the outer tube 3 is damaged by being exposed to a high temperature can be extremely effectively prevented.

＜Ｕターン型熱交換器の変更例＞
なお、本発明に係るＵターン型熱交換器の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、伝熱管（上側ケース、下側ケース、放熱フィン）、連結部材、キャップ部材、外管、ラバーシール等の材質、形状・構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。 <Modification example of U-turn type heat exchanger>
In addition, the structure of the U-turn type heat exchanger according to the present invention is not limited to the aspect of the above embodiment, and includes a heat transfer tube (upper case, lower case, radiating fin), a connecting member, a cap member, The configuration of the material, shape, structure, etc. of the outer tube, rubber seal, etc. can be appropriately changed as necessary without departing from the spirit of the present invention.

たとえば、本発明に係るＵターン型熱交換器は、伝熱管のすべての部材をステンレスによって形成したものに限定されず、伝熱管の全部あるいは一部を他の金属によって形成したものに変更することも可能である。また、Ｕターン型熱交換器は、上記実施形態の如く、７個の伝熱管を積層してなる伝熱管の積層体を外管内に収納したものに限定されず、６個以下あるいは８個以上の伝熱管を積層してなる伝熱管の積層体を外管内に収納したものでも良い。 For example, the U-turn type heat exchanger according to the present invention is not limited to one in which all members of the heat transfer tube are formed of stainless steel, but is changed to one in which all or part of the heat transfer tube is formed of another metal. Is also possible. Further, the U-turn type heat exchanger is not limited to the one in which the laminated body of the heat transfer tubes formed by laminating the seven heat transfer tubes is housed in the outer tube as in the above embodiment, but not more than six or not less than eight. The laminated body of the heat transfer tubes formed by stacking the heat transfer tubes may be accommodated in the outer tube.

また、外管は、上記実施形態の如く、ナイロン６によって形成したものに限定されず、他のポリアミド系樹脂（たとえば、ナイロン６６）や、ポリアミド系樹脂以外の樹脂によって形成したものに変更することも可能である。加えて、外管を透明な樹脂によって形成することも可能である。かかる構成を採用した場合には、外管の内部（伝熱管等）の損傷状態を容易に把握することができる、というメリットがある。 Further, the outer tube is not limited to the one formed by nylon 6 as in the above embodiment, but is changed to another polyamide resin (for example, nylon 66) or one formed from a resin other than the polyamide resin. Is also possible. In addition, the outer tube can be formed of a transparent resin. When such a configuration is adopted, there is a merit that it is possible to easily grasp the damaged state inside the outer tube (heat transfer tube or the like).

加えて、他の装置や部品に連結させるために伝熱管の前端に固着させる転結部材は、上記実施形態の如きフランジ部材に限定されず、バルブのハウジング等の別の部材に変更することも可能である。 In addition, the rolling member to be fixed to the front end of the heat transfer tube to be connected to other devices and parts is not limited to the flange member as in the above embodiment, but may be changed to another member such as a valve housing. Is possible.

本発明のＵターン型熱交換器は、上記の如く優れた効果を奏するものであるから、自動車の内燃機関等の熱交換器として好適に用いることができる。 Since the U-turn type heat exchanger of the present invention has excellent effects as described above, it can be suitably used as a heat exchanger for automobile internal combustion engines and the like.

１・・Ｕターン型熱交換器
２，２・・・・伝熱管
３・・外管
４・・キャップ部材
８・・第一開口領域
９・・第二開口領域
３０・・ラバーシール
３６・・フランジ体
３４・・仕切体
４０・・フランジ部
４９・・凹状溝
５３・・接合突起 1. U-turn heat exchanger
2, 2... · Heat transfer tube 3 • Outer tube 4 • Cap member 8 • First opening region 9 • Second opening region 30 • Rubber seal 36 • Flange body 34 • Partition 40・ Flange part 49 ・・ Concave groove 53 ・・ Joint protrusion

Claims

A plurality of flat, hollow, prismatic heat transfer tubes are stacked, and the stacked heat transfer tubes are covered with outer tubes, and the center ends of the heat transfer tubes and outer tubes are made of metal. The flange body is fixed, and the opening at the front end of the laminated heat transfer tubes is partitioned into a first opening area and a second opening area by a partition provided in the flange body, and The entire rear end of the laminated heat transfer tubes is covered with a lid member that bulges backward,
While letting the first medium enter the heat transfer tube from the first opening region, change the direction in the lid member, and discharge it from the second opening region to the outside, the first medium, the outer tube, and the heat transfer tube A heat exchanger having a U-turn structure that allows heat exchange with the second medium flowing through the gap,
The outer tube is formed in a cylindrical shape having a flange-shaped opening with resin, and a rubber seal is provided around the front surface of the flange-shaped portion, and the flange-shaped via the rubber seal. In the state where the part of is joined to the back surface of the flange body, the flange body is fixed,
A concave groove is provided around the front surface of the flange-shaped portion of the outer tube, and a rubber seal is fitted into the concave groove, and at the inner periphery of the portion that is the back surface of the flange body and is joined to the rubber seal, A second concave groove is provided, and
The flange body is joined to the inner circumferential surface of the second concave groove with a fixed body formed of a metal in the shape of a hollow square column, and the base end of the fixed body is externally fitted to the front end of the heat transfer tube. And still
The outer tube has a positioning pin protruding from the front surface of the flange-shaped part, and the flange body is fixed in a state where the positioning pin is fitted to the pin fitting portion provided on the rear surface of the flange body. A U-turn type heat exchanger , wherein the heat transfer tube is covered with a predetermined distance .

2. The U-turn heat exchanger according to claim 1, wherein the outer tube is made of a polyamide-based resin.

The outer tube has a plurality of protrusions projecting in front of the flange-shaped part, and the flange body is connected with only the front end surface of the protrusions bonded to the back surface of the flange body. The U-turn type heat exchanger according to claim 1 or 2 , wherein the U-turn heat exchanger is fixed.