JP6007838B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger.
従来、ケーシング内に積層される複数のパイプ内を流通する高温のガスと、各パイプの外面を流通する冷却水との間で熱交換を行う熱交換器として、流体を流通させる複数のチューブと、チューブを収容するケーシングと、チューブの両方の端面部を支持する一対のチューブプレートと、チューブプレートに連結された一対のタンクとを有する熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, as a heat exchanger for exchanging heat between a high-temperature gas flowing through a plurality of pipes stacked in a casing and a cooling water flowing through the outer surface of each pipe, a plurality of tubes for circulating a fluid A heat exchanger having a casing for housing a tube, a pair of tube plates that support both end surfaces of the tube, and a pair of tanks connected to the tube plate is known (see, for example, Patent Document 1). ).
この熱交換器においては、各構成部品同士をろう付けによって接合しており、ろう材にＮｉ−Ｃｕ系を使用することにより、ろう付け後のフィレット部の耐食性を高めるようにしている。この構成により、高温で繰り返し温度変化が起こる熱交換器の耐久性を高めている。 In this heat exchanger, each component is joined by brazing, and the corrosion resistance of the fillet part after brazing is improved by using a Ni-Cu system for the brazing material. With this configuration, durability of the heat exchanger in which the temperature change repeatedly occurs at a high temperature is enhanced.
しかしながら、上述した従来の熱交換器では、フィレット部の耐食性が高められているものの、他の部位の耐食性の向上については考慮されていないため、熱交換器の耐久性が十分とはいえないという問題があった。 However, in the above-described conventional heat exchanger, although the corrosion resistance of the fillet portion is enhanced, the improvement of the corrosion resistance of other parts is not considered, so the durability of the heat exchanger is not sufficient. There was a problem.
つまり、熱交換器内を流通するガス中の水蒸気は、飽和水蒸気量を超えると凝縮水になるが、ガスが内燃機関の排出ガスである場合、凝縮水は、腐食性が高い物質を含むことになる。そして、腐食性が高い物質を含んだ凝縮水が構成部品内に溜まると、構成部品に腐食が生じることが懸念される。 In other words, the water vapor in the gas flowing through the heat exchanger becomes condensed water when the amount of saturated water vapor is exceeded, but when the gas is exhaust gas from an internal combustion engine, the condensed water contains a highly corrosive substance. become. And when the condensed water containing the highly corrosive substance accumulates in the component part, there is a concern that the component part is corroded.
例えば、構成部品同士が溶接によって接合される構造を有する場合には、構成部品同士の接合部位の裏面側が酸化し易くなっており、この個所に凝縮水が溜まると、構成部品同士の接合部位に腐食が生じることになる。 For example, when the component parts have a structure that is joined by welding, the back side of the joint part between the component parts is easily oxidized, and if condensed water accumulates at this place, Corrosion will occur.
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、腐食性が高い凝縮水等が付着しても、腐食の発生を抑制できる熱交換器を提供することを課題とする。 The present invention was made to solve the above-described conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a heat exchanger that can suppress the occurrence of corrosion even when highly corrosive condensed water adheres. To do.
本発明に係る熱交換器は、上記課題を解決するため、（１）両端に開口部を有する複数の扁平パイプと、前記複数の扁平パイプを積層した状態で収容するとともに両端に開口部を有するケースと、前記ケースの両側の開口部に連結される一対のコーンとを備え、前記扁平パイプを流通する流体と前記ケース内で前記扁平パイプの外側を流通する流体との間で熱交換する熱交換器において、前記一対のコーンのうち少なくとも一方のコーンの端部が、前記ケースの一方の開口部の内面部に重なるように嵌め込まれて、前記扁平パイプの一方のパイプ端面部と離隔して対向し、少なくとも、前記一方のコーンのコーン端面部と前記扁平パイプの一方のパイプ端面部との間の前記ケースの内壁面部が、周方向の全周にわたってろう材で被覆されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the heat exchanger according to the present invention includes (1) a plurality of flat pipes having openings at both ends, and a plurality of flat pipes stacked and housed with openings at both ends. Heat that includes a case and a pair of cones connected to openings on both sides of the case, and exchanges heat between the fluid flowing through the flat pipe and the fluid flowing outside the flat pipe in the case In the exchanger, an end portion of at least one of the pair of cones is fitted so as to overlap an inner surface portion of one opening portion of the case, and is separated from one pipe end surface portion of the flat pipe. opposed, at least the inner wall surface of the case between one of the pipe end face of the cone end face and the flat pipe of the one cone, covered with brazing material over the entire circumference in the circumferential direction It is characterized in.
この構成により、本発明に係る熱交換器においては、一方のコーンのコーン端面部と扁平パイプの一方のパイプ端面部と間のケースの内壁面部が、ろう材により被覆されているため、一方のコーン、扁平パイプおよびケースの接合部位の腐食の発生が抑制される。 With this configuration, in the heat exchanger according to the present invention, the inner wall surface portion of the case between the cone end surface portion of one cone and the one pipe end surface portion of the flat pipe is covered with the brazing material. Occurrence of corrosion at the joint portion of the cone, the flat pipe and the case is suppressed.
すなわち、一方のコーンの端部および扁平パイプの一方の開口部から凹んでいるケースの内壁面部の段差部に、腐食性が高い物質を含んだ凝縮水等が溜まり、もしくは付着しても、この段差部がろう材により被覆されているので、一方のコーン、扁平パイプおよびケースの接合部位の腐食の発生が抑制され、熱交換器の耐久性が高まる。 That is, even if condensed water containing a highly corrosive substance accumulates or adheres to the stepped portion of the inner wall surface of the case that is recessed from the end of one cone and one opening of the flat pipe, Since the stepped portion is covered with the brazing material, the occurrence of corrosion at the joint portion of the one cone, the flat pipe, and the case is suppressed, and the durability of the heat exchanger is enhanced.
従来の熱交換器では、内部に凝縮水が溜まると、母材が露出している個所に赤錆が発生したり、あるいはろう材のフィレットと母材の表面との境界部分に電食に起因した孔食が発生することがあったが、本発明に係る熱交換器では、赤錆や電食が発生するという問題が解消される。 In conventional heat exchangers, if condensed water accumulates inside, red rust occurs at the exposed parts of the base material, or it is caused by electrolytic corrosion at the boundary between the filler fillet and the base material surface. Although pitting corrosion may occur, in the heat exchanger according to the present invention, the problem that red rust and electric corrosion occur is solved.
また、本発明に係る熱交換器では、僅かなろう材の増量により、ケースの内壁面部の段差部を被覆することで、ケースの耐食性を向上させることができる。よって、ケースに、耐食性および耐熱性が良い高価な材料を使わずに済み、熱交換器の低コスト化が図られる。 Moreover, in the heat exchanger which concerns on this invention, the corrosion resistance of a case can be improved by coat | covering the level | step-difference part of the inner wall surface part of a case by the slight increase in brazing material. Therefore, it is not necessary to use an expensive material with good corrosion resistance and heat resistance for the case, and the cost of the heat exchanger can be reduced.
上記（１）に記載の熱交換器において、（２）前記一方のコーンのコーン端面部と、前記扁平パイプの一方のパイプ端面部とが、ろう材で被覆されていることを特徴とする。 In the heat exchanger according to (1), (2) a cone end surface portion of the one cone and a pipe end surface portion of the flat pipe are covered with a brazing material.
この構成により本発明に係る熱交換器においては、一方のコーンのコーン端面部と、扁平パイプの一方のパイプ端面部とが、ろう材で被覆されているため、凝縮水が溜まり易く、腐食が発生し易い高腐食環境下にあるケースの内壁面部の段差部が、ろう材により全面保護されるとともに、比較的に腐食が発生し難い低腐食環境下にあるコーンの端部および扁平パイプの一方の開口部に、ろう材と母材との境界の位置が設定され、ケースの内壁面部の耐食性が高まる。 With this configuration, in the heat exchanger according to the present invention, the cone end surface portion of one cone and the one pipe end surface portion of the flat pipe are covered with the brazing material, so that the condensed water is easily collected and corroded. One of the end of the cone and the flat pipe in a low-corrosion environment in which the stepped part of the inner wall surface of the case in a highly corrosive environment that easily occurs is protected by the brazing material and is relatively difficult to corrode. The position of the boundary between the brazing material and the base material is set in the opening, and the corrosion resistance of the inner wall surface of the case is increased.
したがって、ニッケルろう等のように、腐食電位が母材よりも高く、ろう材と母材との境界で異種金属間の電位差が発生し易いろう材を用いても、高腐食環境下にあるケースの内壁面部の段差部には、ろう材と母材の境界が形成されていないため、この段差部の腐食の発生が抑制される。 Therefore, even when using a brazing material that has a higher corrosion potential than the base metal, such as nickel brazing, and where a potential difference between different types of metals is likely to occur at the boundary between the brazing material and the base material, it is still in a highly corrosive environment. Since the boundary between the brazing material and the base material is not formed in the step portion of the inner wall surface portion, the occurrence of corrosion of the step portion is suppressed.
また、本発明に係る熱交換器は、上記課題を解決するため、（３）両端に開口部を有する複数の扁平パイプと、前記複数の扁平パイプを積層した状態で収容するとともに両端に開口部を有するケースと、前記ケースの両側の開口部に連結される一対のコーンとを備え、前記扁平パイプを流通する流体と前記ケース内で前記扁平パイプの外側を流通する流体との間で熱交換する熱交換器において、前記一対のコーンのうち少なくとも他方のコーンの端部が、前記ケースの他方の開口部と嵌り合い、前記ケースと前記他方のコーンとが連結するようケースの外方から溶接され、前記ケースの他方の開口部において前記溶接に対応する内壁面部、あるいは前記他方のコーンの端部において前記溶接に対応する内面部が、周方向の全周にわたってろう材で被覆されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the heat exchanger according to the present invention accommodates (3) a plurality of flat pipes having openings at both ends and the plurality of flat pipes in a stacked state, and has openings at both ends. And a pair of cones connected to openings on both sides of the case, and heat exchange between a fluid flowing through the flat pipe and a fluid flowing outside the flat pipe in the case In the heat exchanger, the end of at least the other cone of the pair of cones fits into the other opening of the case and is welded from the outside of the case so that the case and the other cone are connected. is, the inner wall surface portion corresponding to the welded at the other opening of the case or the inner surface portion corresponding to the weld at the end of the other cone, wax over the entire circumference in the circumferential direction, Characterized in that in coated.
この構成により、本発明に係る熱交換器においては、他方のコーンの端部とケースの他方とを溶接により接合しても、ケースの他方の開口部において溶接に対応する内壁面部、あるいは他方のコーンの端部において溶接に対応する内面部が、ろう材で被覆されているため、ケースの他方の開口部に対応する内壁面部の腐食の発生が抑制される。 With this configuration, in the heat exchanger according to the present invention, even if the end of the other cone and the other of the case are joined together by welding, the inner wall surface corresponding to welding in the other opening of the case, or the other Since the inner surface portion corresponding to welding is covered with the brazing material at the end portion of the cone, the occurrence of corrosion of the inner wall surface portion corresponding to the other opening of the case is suppressed.
上記（３）に記載の熱交換器において、（４）前記一対のコーンのうち他方のコーンの端部が、前記ケースの他方の開口部の外面部に重ねられ、前記扁平パイプの他方のパイプ端面部が、前記ケースの他方のケース端面部から前記溶接に対応する位置よりもケース一端側よりも引っ込んで位置していることを特徴とする。 (4) In the heat exchanger according to (3), (4) an end portion of the other cone of the pair of cones is overlapped with an outer surface portion of the other opening of the case, and the other pipe of the flat pipe The end surface portion is positioned so as to be retracted from the case one end side of the case from the other case end surface portion than the position corresponding to the welding.
この構成により、本発明に係る熱交換器においては、他方のコーンの端部とケースの他方とを溶接により接合しても、他方のコーンの端部が、前記ケースの他方の開口部の外面部に重ねられ、ケースの他方の開口部において溶接に対応する内壁面部が、ろう材により被覆されているため、ケースの他方の開口部に対応する内壁面部の腐食の発生が抑制される。 With this configuration, in the heat exchanger according to the present invention, even if the end of the other cone and the other of the case are joined by welding, the end of the other cone is the outer surface of the other opening of the case. Since the inner wall surface corresponding to welding is covered with the brazing material in the other opening of the case, the occurrence of corrosion of the inner wall corresponding to the other opening of the case is suppressed.
上記（１）ないし（４）に記載の熱交換器において、（５）前記ろう材は、前記コーン、前記扁平パイプおよび前記ケースの組立接合に用いるろう材と同じ材料で構成されていることを特徴とする。 In the heat exchanger according to the above (1) to (4), (5) the brazing material is made of the same material as the brazing material used for assembling and joining the cone, the flat pipe, and the case. Features.
この構成により、本発明に係る熱交換器においては、ケースの内壁面部を被覆するろう材を、ケース、扁平パイプおよびコーンの組立接合に用いるろう材と同じ材料で構成しているため、１回の加熱処理によりろう付け工程を完了でき、熱交換器の低コスト化が図られる。 With this configuration, in the heat exchanger according to the present invention, the brazing material covering the inner wall surface portion of the case is composed of the same material as the brazing material used for assembling and joining the case, the flat pipe, and the cone. The brazing process can be completed by this heat treatment, and the cost of the heat exchanger can be reduced.
本発明によれば、腐食性が高い凝縮水等が付着しても、腐食の発生を抑制できる熱交換器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if condensed water etc. with high corrosivity adhere, the heat exchanger which can suppress generation | occurrence | production of corrosion can be provided.
以下、本発明に係る熱交換器を内燃機関の排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置におけるＥＧＲクーラ１に適用した実施の形態について、図面を参照して説明する。
Hereinafter, an embodiment in which a heat exchanger according to the present invention is applied to an
図１ないし図５に示すように、ＥＧＲクーラ１は、ケース１１と、扁平パイプ１２と、ガス流入側コーン１３と、ガス排出側コーン１４と、冷却水流入ガイド１５と、冷却水排出ガイド１６と、ケース１１に設けられＥＧＲクーラ１を図示しないエンジン本体に装着する一対のブラケットとを含んで構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the EGR
ＥＧＲクーラ１の構成部品であるケース１１、扁平パイプ１２、ガス流入側コーン１３、ガス排出側コーン１４、冷却水流入ガイド１５および冷却水排出ガイド１６は、ステンレス鋼等の金属によって形成されている。構成部品の相互の接合には、ガス流入側コーン１３とケース１１との全周溶接を除いて、ろう付けを適用している。ろう付けには、相互に接合される構成部品の母材よりも融点が低い合金からなるろう材を用いている。
The
ろう材には、例えば、所定の量のクロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）およびリン（Ｐ）を含み、残部がニッケル（Ｎｉ）により構成されるニッケルろうなどの公知のものを挙げることができる。 Examples of the brazing material include known materials such as nickel brazing containing a predetermined amount of chromium (Cr), silicon (Si) and phosphorus (P), and the balance being nickel (Ni). .
ＥＧＲクーラ１は、図示していないエンジン本体の排気経路から分流させた排気ガスを、ガス流入側コーン１３より扁平パイプ１２に導入し、扁平パイプ１２内を通流した排気ガスを、ガス排出側コーン１４からエンジン本体の吸気経路に還流させるようになっている。本実施の形態におけるガス排出側コーン１４は、本発明の一方のコーンを構成するものであり、本実施の形態におけるガス流入側コーン１３は、本発明の他方のコーンを構成するものである。
The EGR
また、ＥＧＲクーラ１は、図示していない冷却水循環ポンプにより送給される冷却水を、冷却水流入ガイド１５よりケース１１内に導入して隣接する扁平パイプ１２の隙間を通流させ、隣接する扁平パイプ１２の間隙を流通した冷却水を、冷却水排出ガイド１６から外部へ排出するようになっている。
In addition, the EGR
排気ガスと冷却水とは、扁平パイプ１２のパイプ構成壁を介して熱交換を行うようになっている。これにより温度が低下した排気ガスは、エンジン本体の吸気経路に還流されることになる。
Exhaust gas and cooling water are configured to exchange heat via the pipe constituting wall of the
図１および図３に示すように、ケース１１は、ケース本体２１と、ケースカバー２２とを含んで構成されている。ケース本体２１は、金属板材をプレス加工することにより形成されており、溝形材状の断面形状を有している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
ケース本体２１内には、複数の扁平パイプ１２が収容されている。ケース本体２１の溝形材状断面の開口は、ケースカバー２２によって閉じられており、ケース本体２１とケースカバー２２とは、ろう付けにより接合されている。
A plurality of
すなわち、ケース１１は、一端部にガス排出側開口部１１ｂを有し、他端部にガス流入側開口部１１ａを有する四角筒体状に形成されている。本実施の形態におけるケース１１のガス排出側開口部１１ｂは、本発明のケースの一方の開口部を構成するものであり、本実施の形態におけるケースのガス流入側開口部１１ａは、本発明のケースの他方の開口部を構成するものである。
That is, the
ケースカバー２２は、金属板材により形成されている。ケースカバー２２の一端部には、部材厚み方向に貫通するする貫通孔２２ａが形成されており、ケース１１の外部から貫通孔２２ａを経てケース１１の内部に冷却水が送給されるようになっている。
The case cover 22 is formed of a metal plate material. A through
また、ケース本体２１の他端部には、貫通孔２２ａと同方向に貫通する貫通孔２１ｄが形成されており、ケース１１の内部から貫通孔２１ｄを経てケース１１の外部へ冷却水が送出されるようになっている。
Further, a through
扁平パイプ１２は、金属板材をプレス加工により折り曲げて成形したものであり、中央部３１と、中央部３１のガス流通方向上流側に位置するガス流入側開口部３２と、中央部３１のガス流通方向下流側に位置するガス排出側開口部３３とを有している。
The
中央部３１は、一対の短辺部３１ａおよび一対の長辺部３１ｂからなる方形断面形状を有している。ガス流入側開口部３２は、一対の短辺部３２ａおよび一対の長辺部３１ｂからなる方形断面形状を有している。ガス排出側開口部３３は、一対の短辺部３３ａおよび一対の長辺部３１ｂからなる方形断面形状を有している。
The
中央部３１の一方の短辺部３１ａ、ガス流入側開口部３２の一方の短辺部３２ａおよびガス排出側開口部３３の一方の短辺部３３ａは、金属板材が部材厚み方向に重なり合った重ね継手部を形成している。この重ね継手部は、ろう付けにより接合されている。
One
扁平パイプ１２は、ケース１１内に複数個（本実施の形態では７個）が積層状態で収容されている。隣接する扁平パイプ１２のガス流入側開口部３２において長辺部３１ｂを含む面同士は、ろう付けにより接合され、隣接する扁平パイプ１２のガス排出側開口部３３において長辺部３１ｂを含む面同士は、ろう付けにより接合されている。
A plurality (seven in this embodiment) of
また、中央部３１において短辺部３１ａを含む面、ガス流入側開口部３２において短辺部３２ａを含む面、およびガス排出側開口部３３において短辺部３３ａを含む面は、ケース１１の内面部にろう付けにより接合されている。
Further, the surface including the
さらに、積層された扁平パイプ１２のうち、最外方に位置している扁平パイプ１２のガス流入側開口部３２において長辺部３１ｂを含む面、およびガス排出側開口部３３において長辺部３１ｂを含む面は、ケース１１の内側部にろう付けにより接合されている。
Furthermore, among the laminated
ガス流入側コーン１３は、図１に示すように、流路断面積がガス流通方向上流側から下流側に向けて拡大するよう形成されている。ガス流入側コーン１３において、流路断面積が小さい開口端部である連結部１３ａは、排気ガス流通管１０１のガス流通方向下流側の端部に連結されている。
As shown in FIG. 1, the gas
ガス流入側コーン１３において、流路断面積が大きい開口端部である連結部１３ｂは、ケース１１のガス流入側開口部１１ａに、ガス流入側開口部１１ａの外面部に重なるよう嵌め合わされている。よって、エンジン本体の排気経路から分流させた排気ガスは、排気ガス流通管１０１およびガス流入側コーン１３を経て扁平パイプ１２内に流入することになる。
In the gas
ガス排出側コーン１４は、図１に示すように、流路断面積がガス流通方向上流側から下流側に向けて縮小するよう形成されている。ガス排出側コーン１４において、流路断面積が小さい開口端部である連結部１４ａは、排気ガス流通管１０２のガス流通方向上流側の端部に連結されている。
As shown in FIG. 1, the gas
ガス排出側コーン１４において、流路断面積が大きい開口端部である連結部１４ｂは、ケース１１のガス排出側開口部１１ｂに、ガス排出側開口部１１ｂの内面部に重なるよう嵌め込まれている。よって、扁平パイプ１２内を流通した排気ガスは、ガス排出側コーン１４および排気ガス流通管１０２を経て、エンジン本体の吸気経路に還流することになる。
In the gas
冷却水流入ガイド１５は、一方の開口端部が、貫通孔２２ａに連通するようケースカバー２２に連結されるとともに、他方の開口端部が、冷却水流通管１０３の冷却水流通方向下流側の端部に連結されている。また、冷却水流入ガイド１５とケースカバー２２とは、ろう付けにより接合されている。よって、冷却水循環ポンプから送出される冷却水は、冷却水流入ガイド１５を経てケース１１内に流入することになる。
The cooling
冷却水排出ガイド１６は、一方の開口端部が、貫通孔２１ｄに連通するようケース本体２１に連結されるとともに、他方の開口端部が、冷却水流通管１０４の冷却水流通方向上流側の端部に連結されている。また、冷却水排出ガイド１６とケース本体２１とは、ろう付けにより接合されている。よって、ケース１１内を流通した冷却水は、冷却水排出ガイド１６を経てケース１１外へ送出されることになる。
The cooling
したがって、冷却水流入ガイド１５からケース１１内に流入して、隣接する扁平パイプ１２の中央部３１の間隙を流通する冷却水と、扁平パイプ１２内を通流する排気ガスとの間で熱交換が行われる。そして、熱交換により温度が低下した排気ガスは、エンジン本体の吸気経路に還流される。
Therefore, heat exchange is performed between the cooling water flowing into the
ケース１１のガス排出側開口部１１ｂの内面部と、ガス排出側コーン１４の連結部１４ｂの外面部とは、周方向の全周にわたってろう付けにより接合されている。このろう付けによる接合に加えて、図４に示すように、ケース１１の内壁面部１１ｃをろう材Ｂにより被覆している。
The inner surface portion of the gas discharge side opening 11b of the
図４（ａ）に示す例においては、ガス排出側コーン１４のコーン端面部１４ｄと、扁平パイプ１２のガス排出側開口部３３の端面部３３ｂと、コーン端面部１４ｄとガス排出側開口部３３の端面部３３ｂとの間に位置するケース１１の内壁面部１１ｃとを、周方向の全周にわたってろう材Ｂにより被覆している。ろう材Ｂには、ＥＧＲクーラ１の構成部品を相互に接合するろう材と同じものを用いている。
In the example shown in FIG. 4A, the cone
図４（ｂ）に示す例においては、ろう材Ｂにより被覆されるＥＧＲクーラ１の構成部品の範囲を、図４（ａ）に示す例よりも広くしている。図４（ｂ）に示す例では、図４（ａ）における範囲に加えて、ガス排出側コーン１４の連結部１４ｂの内面部、および扁平パイプ１２のガス排出側開口部３３の内面部を、周方向の全周にわたってろう材Ｂにより被覆している。
In the example shown in FIG. 4B, the range of the component parts of the
図４（ｃ）に示す例においては、ガス排出側コーン１４のコーン端面部１４ｄと、扁平パイプ１２のガス排出側開口部３３の端面部３３ｂとの間隔が、図４（ｂ）に示す例よりも狭くなっている。図４（ｃ）に示す例においても、図４（ｂ）に示す例と同様の範囲を、ろう材Ｂにより被覆している。
In the example shown in FIG. 4C, the distance between the cone
ガス流入側コーン１３の連結部１３ｂと、ケース１１のガス流入側開口部１１ａとは、図５に示すように、周方向の全周にわたって溶接ビードＷを介して接合されている。この溶接ビードＷは、レーザ溶接機を用いた溶かし込み溶接により形成されている。扁平パイプ１２は、ガス流入側開口部３２の端面部３２ｂが、溶接ビードＷよりもガス流通方向下流側に引っ込んで位置している。
As shown in FIG. 5, the connecting
図５（ａ）に示す例においては、ケース１１のガス流入側開口部１１ａの端面部１１ｄと、扁平パイプ１２のガス流入側開口部３２の端面部３２ｂと、ガス流入側開口部１１ａの端面部１１ｄとガス流入側開口部３２の端面部３２ｂとの間に位置するケース１１の内壁面部１１ｃとを、周方向の全周にわたってろう材Ｂにより被覆している。ろう材Ｂによるケース１１の内壁面部１１ｃの被覆は、溶接ビードＷを形成する前に行う。
In the example shown in FIG. 5A, the
ろう材Ｂにより被覆されるケース１１の内壁面部１１ｃは、溶接ビードＷによりケース１１がガス流入側コーン１３の連結部１３ｂに接合される個所を含んでいる。ろう材Ｂには、ＥＧＲクーラ１の構成部品を相互に接合するろう材と同じものを用いている。
The inner
図５（ｂ）に示す例においては、ろう材Ｂにより被覆されるＥＧＲクーラ１の構成部品の範囲を、図５（ａ）に示す例よりも広くしている。図５（ｂ）に示す例では、図５（ａ）における範囲に加えて、ガス流入側コーン１３の連結部１３ｂの内面部、および扁平パイプ１２のガス流入側開口部３２の内面部を、周方向の全周にわたってろう材Ｂにより被覆している。
In the example shown in FIG. 5B, the range of the components of the
ろう材Ｂによるケース１１の内壁面部１１ｃ、および扁平パイプ１２のガス流入側開口部３２の内面部の被覆と、ろう材Ｂによるガス流入側コーン１３の連結部１３ｂの内面部の被覆とは、溶接ビードＷを形成する前に別々に行う。
The covering of the inner
図５（ｃ）に示す例においては、ガス流入側コーン１３において、流路断面積が大きい開口端部である連結部１３ｂを、ケース１１のガス流入側開口部１１ａに、ケース１１の内壁面部１１ｃに重なるよう嵌め合わせている。
In the example shown in FIG. 5 (c), in the gas
また、ガス流入側コーン１３の連結部１３ｂの内面部および端面部１３ｃと、扁平パイプ１２のガス流入側開口部３２の端面部３２ｂと、ガス流入側コーン１３の端面部１３ｃとガス流入側開口部３２の端面部３２ｄとの間に位置するケース１１の内壁面部１１ｃとを、周方向の全周にわたってろう材Ｂにより被覆している。
Further, the inner surface portion and end
ろう材Ｂによるケース１１の内壁面部１１ｃ、および扁平パイプ１２のガス流入側開口部３２の内面部の被覆と、ろう材Ｂによるガス流入側コーン１３の連結部１３ｂの内面部の被覆とは、溶接ビードＷを形成する前に別々に行う。
The covering of the inner
ろう材Ｂにより被覆されるガス流入側コーン１３の連結部１３ｂの内面部は、溶接ビードＷによりケース１１がガス流入側コーン１３の連結部１３ｂに接合される個所を含んでいる。ろう材Ｂには、ＥＧＲクーラ１の構成部品を相互に接合するろう材と同じものを用いている。
The inner surface portion of the connecting
本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１は、上記に説明したように構成されているので、以下の効果が得られる。
Since the
本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１は、ガス排出側コーン１４において流路断面積が大きい開口端部である連結部１４ｂが、ケース１１のガス排出側開口部１１ｂの内面部に重なるよう連結されている。そして、コーン端面部１４ｄと、扁平パイプ１２のガス排出側開口部３３の端面部３３ｂと、コーン端面部１４ｄとガス排出側開口部３３の端面部３３ｂとの間に位置するケース１１の内壁面部１１ｃとからなる段差部が、周方向の全周にわたってろう材Ｂにより被覆されている。
The
この構成により、段差部となるケース１１の内壁面部１１ｃ等に、凝縮水などの腐食性のある液体等が溜まり、もしくは付着しても、この段差部が、ろう材Ｂにより被覆されているので、腐食の発生を抑制できるという効果が得られる。
With this configuration, even if a corrosive liquid such as condensed water accumulates on or adheres to the inner
従来のＥＧＲクーラでは、内部に凝縮水が溜まると、母材が露出している個所に赤錆が発生したり、あるいはろう材のフィレットと母材の表面との境界部分に電食に起因した孔食が発生することがあったが、本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１は、このような赤錆や電食の問題が解消されるという効果が得られる。
In the conventional EGR cooler, when condensed water accumulates inside, red rust is generated at the location where the base material is exposed, or pores caused by electrolytic corrosion at the boundary between the filler fillet and the base material surface. Although the eclipse sometimes occurs, the
ろう材Ｂには、ＥＧＲクーラ１の構成部品を相互に接合するろう材と同じものを用いているので、１回の加熱処理によりろう付け工程を完了でき、ＥＧＲクーラ１の低コスト化が図られるという効果が得られる。
Since the brazing material B is the same as the brazing material for joining the components of the
また、本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１では、僅かなろう材Ｂの増量により、ケース１１の内壁面部１１ｃの段差部を被覆することで、ケース１１の耐食性を向上させることができる。よって、ケース１１に、耐食性および耐熱性が良い高価な材料を使わずに済み、ＥＧＲクーラ１の低コスト化が図られる。
Further, in the
さらに、凝縮水が溜まり易く、腐食が発生し易い高腐食環境下にあるケース１１の内壁面部１１ｃの段差部が、ろう材Ｂにより全面保護されるとともに、比較的に腐食が発生し難い低腐食環境下にあるガス排出側コーン１４の連結部１４ｂおよび扁平パイプ１２のガス排出側開口部３３に、ろう材Ｂと母材との境界の位置が設定されるため、ケース１１の内壁面部１１ｃの耐食性が高まる。
Further, the stepped portion of the inner
したがって、ニッケルろう等のように、腐食電位が母材よりも高く、ろう材と母材との境界で異種金属間の電位差が発生し易いろう材を用いた場合でも、高腐食環境下にあるケース１１の内壁面部１１ｃの段差部には、ろう材Ｂと母材の境界が形成されていないため、この段差部の腐食の発生が抑制されるという効果が得られる。
Therefore, even in the case of using a brazing material that has a higher corrosion potential than the base metal, such as nickel brazing, and a potential difference between different metals is likely to occur at the boundary between the brazing material and the base material, it is in a highly corrosive environment. Since the boundary between the brazing material B and the base material is not formed at the stepped portion of the inner
また、本実施の形態のＥＧＲクーラ１は、ガス流入側コーン１３において流路断面積が大きい開口端部である連結部１３ｂが、ケース１１のガス流入側開口部１１ａの外面部に重なるよう連結されている。そして、ガス流入側開口部１１ａの端面部１１ｄと、扁平パイプ１２のガス流入側開口部３２の端面部３２ｂと、ガス流入側開口部１１ａの端面部１１ｄとガス流入側開口部３２の端面部３２ｂとの間に位置するケース１１の内壁面部１１ｃが、周方向の全周にわたってろう材Ｂにより被覆されている。
Further, the
あるいは、本実施の形態のＥＧＲクーラ１は、ガス流入側コーン１３において流路断面積が大きい開口端部である連結部１３ｂが、ケース１１のガス流入側開口部１１ａに、ケース１１の内壁面部１１ｃに重なるよう連結されている。そして、ガス流入側開口部１１ａの端面部１１ｄと、扁平パイプ１２のガス流入側開口部３２の端面部３２ｂと、ガス流入側開口部１１ａの端面部１１ｄとガス流入側開口部３２の端面部３２ｂとの間に位置するケース１１の内壁面部１１ｃが、周方向の全周にわたってろう材Ｂにより被覆されている。
Alternatively, in the
この構成により、ガス流入側コーン１３とケース１１とを接合するための溶接ビードＷを形成する際に、熱影響を受けるＥＧＲクーラ１の構成部材の母材の領域が、全てろう材Ｂで保護被覆されているので、溶接後の腐食の問題が解消される。すなわち、ＥＧＲクーラ１の構成部材において、ろう材Ｂにより被覆された部分には排気ガスが触れないため、腐食の発生を抑制できるという効果が得られる。
With this configuration, when forming the weld bead W for joining the gas
従来のＥＧＲクーラでは、溶接による発熱で、溶接部に生ずる結晶粒界にクロム炭化物が析出し、結晶粒界近傍のクロム濃度が減少し、耐食性が低下してしまうという、いわゆる鋭敏化により溶接部が腐食してしまうという問題があった。この溶接部の近傍は脱クロム層や鉄酸化物が生じてしまう、いわゆる溶接やけにより母材の腐食が発生し易い状態になってしまう。 In the conventional EGR cooler, chromium carbide is precipitated at the crystal grain boundary generated in the weld due to heat generated by welding, the chromium concentration in the vicinity of the crystal grain boundary is reduced, and the corrosion resistance is lowered, so-called sensitization, so that the welded part is reduced. There was a problem that would corrode. In the vicinity of this weld, a dechromed layer or iron oxide is generated, so that the base metal is easily corroded by so-called welding or scratching.
本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１では、このような腐食し易い領域が、ろう材Ｂにより被覆されているので、流通する排気ガス中の酸素の母材への影響が遮断され、母材が酸化されないので腐食の発生を著しく抑制できるという効果が得られる。
In the
また、従来のＥＧＲクーラでは、このような溶接やけによる耐食性の低下があるので、ガス流入側コーンをケースに溶接することが実現されず、ろう付けにより取り付けられていた。その結果、ガス流入側コーンを取り付けた状態で、ろう付けの炉内に入れる必要があり、比較的に大きな炉が必要であった。 Further, in the conventional EGR cooler, since the corrosion resistance is lowered due to such welding and scoring, it is not realized to weld the gas inflow side cone to the case, and it is attached by brazing. As a result, it was necessary to put in the brazing furnace with the gas inflow side cone attached, and a relatively large furnace was required.
しかしながら、本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１では、溶接による腐食の問題が解消されているので、ガス流入側コーン１３をケース１１に溶接することが可能となった。その結果、ガス流入側コーン１３をケース１１に取り付けない状態で、ろう付け用の加熱炉にケース１１を入れることができ、比較的に小さな加熱炉でも、ろう付けできるようになり、ろう付けのコストを低減することができるという効果が得られる。
However, in the
なお、ケース１１の内壁面部１１ｃのろう材Ｂにより被覆されている部分に、溶接ビードＷが貫通しないことが望ましいが、貫通したとしても、溶接ビードＷ自体は酸化し難く、腐食の問題が起きる可能性は低い。
In addition, it is desirable that the weld bead W does not penetrate the portion of the
本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１では、ケース１１のガス流入側開口部１１ａに、ガス流入側コーン１３を溶接し、溶接による熱影響部をろう材Ｂで被覆した溶接部被覆構造で構成し、ケース１１のガス排出側開口部１１ｂに、ガス排出側コーン１４をろう付けし、ケース１１の腐食し易い内壁面部１１ｃをろう材Ｂで被覆した腐食部被膜構造で構成した場合について説明した。
In the
しかしながら、本発明に係る熱交換器においては、本実施の形態に係るＥＧＲクーラ１と異なった構造としてもよく、例えば、図６に示すＥＧＲクーラ１Ａ、１Ｂ、１Ｃのような変形例に係る構造を採ってもよい。
However, the heat exchanger according to the present invention may have a structure different from that of the
図６（ａ）に示すＥＧＲクーラ１Ａは、ケース１１と、扁平パイプ１２と、ガス流入側コーン１３と、ガス排出側コーン１４とを含んで構成されている。ＥＧＲクーラ１Ａにおけるガス流入側コーン１３は、連結部１３ｂがケース１１のガス流入側開口部１１ａの内壁面部１１ｃに重なるよう連結されている。ＥＧＲクーラ１Ａにおけるガス排出側コーン１４は、連結部１４ｂがケース１１のガス排出側開口部１１ｂの内壁面部１１ｃに重なるよう連結されている。
The
ＥＧＲクーラ１Ａにおけるガス流入側コーン１３とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すガス排出側コーン１４とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造に応じた構造、あるいは、図５（ｃ）と同様な構造としている。ＥＧＲクーラ１Ａにおけるガス排出側コーン１４とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様な構造、あるいは、図５（ｃ）に示すガス流入側コーン１３とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造に応じた構造としている。
The connection structure between the gas
このＥＧＲクーラ１Ａは、ケース１１のガス流入側開口部１１ａおよびガス排出側開口部１１ｂにおける内壁面部１１ｃを、図示していないろう材により被覆した腐食部被覆構造を有しているので、腐食性が高い凝縮水等が、ケース１１の内壁面部１１ｃの段差部に溜まり、もしくは付着しても、腐食の発生を抑制できるという効果が得られる。
The
図６（ｂ）に示すＥＧＲクーラ１Ｂは、ケース１１と、扁平パイプ１２と、ガス流入側コーン１３と、ガス排出側コーン１４とを含んで構成されている。ＥＧＲクーラ１Ｂにおけるガス流入側コーン１３は、連結部１３ｂがケース１１のガス流入側開口部１１ａの内壁面部１１ｃに重なるよう連結されている。また、ＥＧＲクーラ１Ｂにおけるガス排出側コーン１４は、連結部１４ｂがケース１１のガス排出側開口部１１ｂの外面部に重なるよう連結されている。
The EGR cooler 1B shown in FIG. 6B includes a
ＥＧＲクーラ１Ｂにおけるガス流入側コーン１３とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造は、前述したＥＧＲクーラ１Ａにおけるガス流入側コーン１３とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造と同様に構成している。ＥＧＲクーラ１Ｂにおけるガス排出側コーン１４とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造は、図５（ａ）、（ｂ）に示すガス流入側コーン１３とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造に応じた構造としている。
The connection structure and corroded portion coating structure between the gas
このＥＧＲクーラ１Ｂは、ケース１１のガス流入側開口部１１ａおよびガス排出側開口部１１ｂにおける内壁面部１１ｃを、図示していないろう材により被覆した腐食部被覆構造を有しているので、腐食性が高い凝縮水等が、ケース１１の内壁面部１１ｃの段差部に溜まり、もしくは付着しても、腐食の発生を抑制できるという効果が得られる。
Since this EGR cooler 1B has a corroding structure in which the inner
図６（ｃ）に示すＥＧＲクーラ１Ｃは、ケース１１と、扁平パイプ１２と、ガス流入側コーン１３と、ガス排出側コーン１４とを含んで構成されている。ＥＧＲクーラ１Ｃにおけるガス流入側コーン１３は、連結部１３ｂがケース１１のガス流入側開口部１１ａの外面部に重なるよう連結されている。また、ＥＧＲクーラ１Ｂにおけるガス排出側コーン１４は、連結部１４ｂがケース１１のガス排出側開口部１１ｂの外面部に重なるよう連結されている。
The
ＥＧＲクーラ１Ｃにおけるガス流入側コーン１３とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造は、図５（ａ）、（ｂ）に示すガス流入側コーン１３とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造と同様に構成している。ＥＧＲクーラ１Ｃにおけるガス排出側コーン１４とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造は、前述したＥＧＲクーラ１Ｂにおけるガス排出側コーン１４とケース１１との接続構造および腐食部被膜構造と同様に構成している。
The connection structure and corroded portion coating structure between the gas
このＥＧＲクーラ１Ｃは、ケース１１のガス流入側開口部１１ａおよびガス排出側開口部１１ｂにおける内壁面部１１ｃを、図示していないろう材により被覆した腐食部被覆構造を有しているので、腐食性が高い凝縮水等が、ケース１１の内壁面部１１ｃの段差部に溜まり、もしくは付着しても、腐食の発生を抑制できるという効果が得られる。
Since this EGR cooler 1C has a corroded portion covering structure in which the inner
以上のように、本発明に係る熱交換器は、腐食性が高い凝縮水等が付着しても、腐食の発生を抑制できる熱交換器を提供することができるという効果を有し、扁平パイプを備えた熱交換器として有用である。 As described above, the heat exchanger according to the present invention has an effect that it is possible to provide a heat exchanger that can suppress the occurrence of corrosion even when condensed water having high corrosiveness adheres. It is useful as a heat exchanger with
１…ＥＧＲクーラ（熱交換器）、１１…ケース、１１ａ…ガス流入側開口部（他方の開口部）、１１ｂ…ガス排出側開口部（一方の開口部）、１１ｃ…内壁面部、１１ｄ…端面部、１２…扁平パイプ、１３…ガス流入側コーン（他方のコーン）、１３ａ…連結部、１４…ガス排出側コーン（一方のコーン）、１４ａ…連結部（端部）、１４ｄ…コーン端面部、２１…ケース本体（ケース）、２２…ケースカバー（ケース）、３２…ガス流入側開口部（他方の開口部）、３２ｂ、３３ｂ…パイプ端面、３３…ガス排出側開口部（一方の開口部）、Ｂ…ろう材、Ｗ…溶接ビード
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記一対のコーンのうち少なくとも一方のコーンの端部が、前記ケースの一方の開口部の内面部に重なるように嵌め込まれて、前記扁平パイプの一方のパイプ端面部と離隔して対向し、
少なくとも、前記一方のコーンのコーン端面部と前記扁平パイプの一方のパイプ端面部との間の前記ケースの内壁面部が、周方向の全周にわたってろう材で被覆されていることを特徴とする熱交換器。 A plurality of flat pipes having openings at both ends, a case containing the plurality of flat pipes in a stacked state and having openings at both ends, and a pair of cones connected to the openings on both sides of the case A heat exchanger for exchanging heat between a fluid flowing through the flat pipe and a fluid flowing outside the flat pipe in the case,
The end of at least one of the pair of cones is fitted so as to overlap the inner surface of the one opening of the case, and is opposed to one pipe end surface of the flat pipe,
At least an inner wall surface portion of the case between a cone end surface portion of the one cone and one pipe end surface portion of the flat pipe is covered with a brazing material over the entire circumference in the circumferential direction. Exchanger.
前記一対のコーンのうち少なくとも他方のコーンの端部が、前記ケースの他方の開口部と嵌り合い、前記ケースと前記他方のコーンとが連結するようケースの外方から溶接され、
前記ケースの他方の開口部において前記溶接に対応する内壁面部、あるいは前記他方のコーンの端部において前記溶接に対応する内面部が、周方向の全周にわたってろう材で被覆されていることを特徴とする熱交換器。 A plurality of flat pipes having openings at both ends, a case containing the plurality of flat pipes in a stacked state and having openings at both ends, and a pair of cones connected to the openings on both sides of the case A heat exchanger for exchanging heat between a fluid flowing through the flat pipe and a fluid flowing outside the flat pipe in the case,
The end of at least the other cone of the pair of cones fits with the other opening of the case and is welded from the outside of the case so that the case and the other cone are connected,
An inner wall surface corresponding to the welding at the other opening of the case, or an inner surface corresponding to the welding at the end of the other cone is covered with a brazing material over the entire circumference in the circumferential direction. Heat exchanger.
前記扁平パイプの他方のパイプ端面部が、前記ケースの他方のケース端面部から前記溶接に対応する位置よりもケース一端側よりも引っ込んで位置していることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。 The end of the other cone of the pair of cones is overlaid on the outer surface of the other opening of the case,
The other pipe end surface portion of the flat pipe is positioned so as to be retracted from the other case end surface portion of the case from a case end side rather than a position corresponding to the welding. Heat exchanger.
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