JP6571696B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換チューブの内部に流される第１熱媒体と、熱交換チューブの外部に流される第２熱媒体とで熱交換を行う熱交換器に関する。

熱交換器に用いられる熱交換チューブには、ケースの内部又は外部にフィンが配置されているものがあり、一部には、フィンが上下２層に配置されているものも存在する。上下２層のフィンを有する熱交換チューブが用いられた熱交換器として、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に開示される技術を図１６に基づいて説明する。

図１６（ａ）を参照する。熱交換器１０１は、積み重ねられた複数のケース１０２と、これらのケース１０２とケース１０２との間に配置されるフィン１０３と、からなる。ケース１０２は、第１ケース１０４と、第２ケース１０５と、からなる。第１ケース１０４と第２ケース１０５の両側には、第２熱媒体が流されるための孔１０６，１０６が形成されており、第１ケース１０４と第２ケース１０５は積層方向に連通している。フィン１０３の周りを流れる第１熱媒体の熱は、フィン１０３とケース１０２とを介して、第２熱媒体に伝わる。

図１６（ｂ）を参照する。フィン１０３は、共にコルゲート形の第１フィン１０６と、第２フィン１０７と、からなる。第１フィン１０６と第２フィン１０７との間にはこれら第１フィン１０６，第２フィン１０７を隔てる板状のセパレータ１０８が配置される。第１フィン１０６は、第１ケース１０４の下面、及び、セパレータ１０８の一面に接合され、第２フィン１０７は、第２ケース１０５の上面、及び、セパレータ１０８の他面に接合される。

第１フィン１０６と第２フィン１０７の先端同士を接合した場合と比較すると、セパレータ１０８を配置することにより、第１フィン１０６と第２フィン１０７との接合強度は高まる。

図１６（ａ）に戻る。ここで、各ケース１０２は、両端においてかしめられている。かしめられることにより形成されたかしめ部１０９，１０９は、一定の長さを有する。かしめ部１０９が長いほど、熱交換器１０１は大型化する。一方、これらのかしめ部１０９は、熱交換への寄与が小さい。

そのため、かしめ部１０９のようなケースを固定するための部位はなくしてケース１０２を小型化させつつ、第１ケース１０４と第２ケース１０５とが接合できれば望ましい。

特開２００３−２８７３８２号公報

本発明は、小型化されたケースにより構成される熱交換チューブを有する熱交換器を提供することを課題とする。

請求項１による発明によれば、熱交換チューブの内部に流される第１熱媒体と、前記熱交換チューブの外部に流される第２熱媒体とで熱交換を行う熱交換器において、
前記熱交換チューブは、ケースと、このケースの内部に上下２層に配置されたフィンと、これらのフィンの間に配置され前記フィンを隔てる板状のセパレータと、からなり、
前記ケースは、前記第１熱媒体の流れ方向から見た場合に、共に略Ｕ字形状を呈する第１ケース及び第２ケースが向かい合わせに配置されてなり、
前記第１ケースは、第１ケース底部と、この第１ケース底部の両端から前記第２ケースに向かってそれぞれ立ち上げられた第１ケース側壁部と、からなり、
前記第２ケースは、第２ケース底部と、この第２ケース底部の両端から前記第１ケースに向かってそれぞれ立ち上げられた第２ケース側壁部と、からなり、
前記フィンは、共にコルゲート形の第１フィンと、第２フィンと、からなり、
前記第１フィンは、前記第１ケース底部、及び、前記セパレータの一面に接合され、
前記第２フィンは、前記第２ケース底部、及び、前記セパレータの他面に接合され、
前記セパレータは、両面に前記フィンが接合された本体部と、この本体部の両端において前記第１ケース側壁部及び前記第２ケース側壁部に沿って設けられたセパレータ側壁部と、を含み、
前記セパレータ側壁部のなかの、前記第１ケース側壁部及び前記第２ケース側壁部に対向する面は、前記第１ケース側壁部及び前記第２ケース側壁部に当接すると共に、接合されていることを特徴とする熱交換器が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記セパレータ側壁部は、前記本体部と一体的に形成されている。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記セパレータ側壁部のなかの、前記第１ケース側壁部に対向する面は、前記第１ケース側壁部に対し、前記第１熱媒体の流れ方向に沿って連続的に形成される第１ビードにより、重ね溶接されており、
前記セパレータ側壁部のなかの、前記第２ケース側壁部に対向する面は、前記第２ケース側壁部に対し、前記第１熱媒体の流れ方向に沿って連続的に形成される第２ビードにより、重ね溶接されている。

請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記セパレータ側壁部は、接続部を介して前記本体部に接続され、
前記接続部は、前記本体部の端部から前記第２ケース底部に向かって延びた上で、前記第２ケース側壁部に向かって延びている。

請求項５に記載のごとく、好ましくは、前記セパレータ側壁部は、前記第１ケース側壁部に向かって付勢されている。

請求項６に記載のごとく、好ましくは、前記セパレータは、前記セパレータ側壁部の先端から前記第１熱媒体の流路に向かって延びる延長部が形成されている。

請求項７に記載のごとく、好ましくは、前記セパレータ、前記第１フィン又は前記第２フィンには、孔が形成されている。

請求項１に係る発明において、上下２層のフィンの間に配置され、フィンを隔てる板状のセパレータは、両面にフィンが接合された本体部と、この本体部の両端において第１ケース側壁部及び第２ケース側壁部に沿って設けられたセパレータ側壁部と、を含む。このセパレータ側壁部のなかの、第１ケース側壁部及び第２ケース側壁部に対向する面は、第１ケース側壁部及び第２ケース側壁部に当接すると共に、接合されている。

すなわち、本発明では、ケース側壁部の内側にセパレータの端部が重ね合わされ、接合されている。第１ケース側壁部及び第２ケース側壁部の外周面には、固定するための部位が形成されないため、ケースは小型化される。

請求項２に係る発明では、セパレータ側壁部は、本体部と一体的に形成されている。すなわち、セパレータは、平板の曲げ加工のみにより製造される。接合が不要であり、簡易にセパレータを製造できる。

請求項３に係る発明では、セパレータ側壁部のなかの、第１ケース側壁部に対向する面は、第１ケース側壁部に対し、第１熱媒体の流れ方向に沿って連続的に形成される第１ビードにより、重ね溶接されている。同様に、セパレータ側壁部のなかの、第２ケース側壁部に対向する面は、第２ケース側壁部に対し、第１熱媒体の流れ方向に沿って連続的に形成される第２ビードにより、重ね溶接されている。

すなわち、セパレータ側壁部のなかの、第１ケース側壁部に対向する面は、第１ケース側壁部に対し、面同士が当接して、重ね溶接されているので強度も高く、また、溶接可能な範囲も広いため、簡易に接合することができる。同様に、セパレータ側壁部のなかの、第２ケース側壁部に対向する面は、第２ケース側壁部に対し、面同士が当接して、重ね溶接されているので、強度も高く、また、溶接可能な範囲も広いため、簡易に接合することができる。

請求項４に係る発明では、セパレータ側壁部は、接続部を介して本体部に接続され、この接続部は、本体部の端部から第２ケース底部に向かって延びた上で、第２ケース側壁部に向かって延びている。

すなわち、接続部はセパレータの本体部よりも第２ケース側に位置する。そのため、この接続部に接続するセパレータ側壁部については、本体部を基準として、一部を第２ケース側に位置させ、残りの部位を第１ケース側に位置させることができる。

ケース内にフィンとセパレータが配置された場合、第１ケース側壁部は、セパレータ側壁部のなかの第１ケース側に位置する部位に当接させ、第２ケース側壁部は、セパレータ側壁部のなかの第２ケース側に位置する部位と当接させることができる。

仮に接続部がない場合、セパレータ側壁部は、本体部よりも第１ケース側又は第２ケース側のいずれか一方に位置することとなる。この場合、第１ケース側壁部又は第２ケース側壁部は、本体部を超えて他方のケース側まで延ばす必要がある。結果、第１ケース側壁部と第２ケース側壁部の高さは異なる。

一方、接続部があれば、各ケースの側壁部の高さは、ケースの底部からセパレータの本体部までの寸法で足りる。そのため、第１ケース側壁部と第２ケース側壁部の高さを同一にすることができ、第１ケースと第２ケースの形状も同一となる。結果、第１ケースと第２ケースを共用化ができ、ケースの製造及びケースを取り付ける工程が簡易となる。

請求項５に係る発明では、セパレータ側壁部は、第１ケース側壁部に向かって付勢されている。セパレータがケース内に配置された場合、セパレータ側壁部は、第１ケース側壁部及び第２ケース側壁部と、より密着した状態で当接する。密着度の高い状態で、セパレータ側壁部と、第１ケース側壁部及び第２ケース側壁部とが溶接されるため、接合性が上がる。結果、セパレータからケースへの熱の移動について、効率的に熱交換を行うことができる。

請求項６に係る発明では、セパレータは、セパレータ側壁部の先端から第１熱媒体の流路に向かって延びる延長部が形成されている。すなわち、延長部は第１熱媒体の流路のなかのフィンの側方に位置する。そのため、延長部は、フィンの側方を通過する第１熱媒体の熱を吸収することができる。ケース内において、第１熱媒体の熱を伝達する部材の表面積が増え、効率的に熱交換を行うことができる。

請求項７に係る発明では、セパレータ、第１フィン又は第２フィンには、孔が形成されている。ケース内には第１熱媒体の流れやすい部位と流れにくい部位が存在する。孔を形成し、ケース内における第１熱媒体の移動を許容することにより、第１熱媒体を円滑に流すことができる。これにより第１熱媒体の流量を増加させ、効率的に熱交換を行うことができる。

本発明の実施例１による熱交換器をＥＧＲクーラに採用し、ディーゼルエンジンに接続した際の模式図である。 図１に示されたＥＧＲクーラの断面図である。 図１の３−３線断面図である。 図３に示された熱交換チューブの正面図である。 図３に示された熱交換チューブの左端の拡大図である。 図３に示された熱交換チューブについて、セパレータに対するフィンの配置を説明する図である。 図３に示された熱交換チューブについて、セパレータが配置されたフィンが第２ケースに挿入される状態を説明する図である。 図３に示された熱交換チューブについて、フィンの挿入と共に弾性変形するセパレータを説明する図である。 図３に示された熱交換チューブについて、ろう付けを説明する図である。 図３に示された熱交換チューブについて、レーザ溶接を説明する図である。 本発明の実施例２による熱交換器に用いられる熱交換チューブのセパレータについて説明する図である。 本発明の実施例３による熱交換器に用いられる熱交換チューブのセパレータについて説明する図である。 本発明の実施例４による熱交換器に用いられる熱交換チューブのセパレータについて説明する図である。 本発明の実施例５による熱交換器に用いられる熱交換チューブのフィンについて説明する図である。 本発明の実施例６による熱交換器に用いられる熱交換チューブの接合について説明する図である。 従来技術の基本構成を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

＜実施例１＞
図１を参照する。ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ１０は、車両用のディーゼルエンジン２０の排気口２１と吸気口２２との間に接続される排気ガス再循環装置である。

排気口２１から排出された排気ガス（第１熱媒体）の一部はＥＧＲクーラ１０に導入される。導入された排気ガスは、ＥＧＲクーラ１０内において冷却水（第２熱媒体）により冷却され、排出される。冷却された排気ガスは、空気と共にディーゼルエンジン２０内に再び導入される。ディーゼルエンジン２０内に導入される酸素濃度は低下するため、ＮＯｘ（窒素酸化物）の生成量は抑制される。

なお、ＥＧＲクーラ１０が取付けられるのは、ディーゼルエンジン２０に限られず、ガソリンエンジンにも取り付け可能であり、これらのものに用途は限定されない。

図２を参照する。ＥＧＲクーラ１０は、排気ガスが導入される排気ガス導入部材１１と、この排気ガス導入部材１１に接続されている上流側エンドプレート１２と、この上流側エンドプレート１２に接続されているコアケース１３と、このコアケース１３の下流側の端部に接続されている下流側エンドプレート１４と、この下流側エンドプレート１４に接続されている排気ガス排出部材１５と、コアケース１３内に積層され両端が上流側エンドプレート１２及び下流側エンドプレート１４によって支持されている熱交換チューブ３０と、からなる。

コアケース１３の上面には、上流側エンドプレート１２近傍において、冷却水導入管１６が差し込まれる冷却水導入口１７が形成されている。同様に、コアケース１３の上面には、下流側エンドプレート１４近傍において、冷却水排出管１８が差し込まれる冷却水排出口１９が形成されている。

排気ガス導入部材１１及び排気ガス排出部材１５には、それぞれ、他の部品に取り付けるための、フランジ１１ａ，１５ａが取り付けられている。

図３を参照する。図３は、排気ガスの流れ方向を基準として上流側から下流側に向かって見た場合の、コアケース１３の断面図である。コアケース１３内には、３つの熱交換チューブ３０，３０，３０が積層されている。コアケース１３は、略Ｕ字状の上部コアケース１３ａと、略Ｕ字状の下部コアケース１３ｂとが、互いの開口側を対向させ、端部を重ね合わされることにより形成される。

図２を併せて参照し、排気ガスと冷却水との熱交換について説明する。排気ガス導入部材１１により導入される排気ガスは、上流側エンドプレート１２を介して、コアケース１３のなかの熱交換チューブ３０の内部のみに流される。排気ガスの熱は熱交換チューブ３０に伝わる。排気ガスは、下流側エンドプレート１４を通じて、排気ガス排出部材１５から排出される。

冷却水導入管１６から導入される冷却水は、冷却水導入口１７を通じて、コアケース１３内に導入される。冷却水は、コアケース１３内において、熱交換チューブ３０の外部に流される。このとき、排気ガスの熱は、熱交換チューブ３０を介して、冷却水に伝わる。温められた冷却水は、冷却水排出口１９を通じて、冷却水排出管１８から排出される。

図４を参照する。熱交換チューブ３０は、ケース３１と、このケース３１の内部に上下２層に配置されたフィン６０と、これらのフィン６０の間に配置されフィン６０を隔てる板状のセパレータ７０と、からなる。

ケース３１は、排気ガスの流れ方向から見た場合に、共に略Ｕ字形状を呈する第１ケース４０及び第２ケース５０が向かい合わせに配置されてなる。第１ケース４０の端部及び第２ケース５０の端部は、対向していると共に、僅かに隙間を有している。

第１ケース４０は、第１ケース底部４１と、この第１ケース底部４１の両端から第２ケース５０に向かってそれぞれ立ち上げられた第１ケース側壁部４２，４２と、からなる。

第２ケース５０は、第２ケース底部５１と、この第２ケース底部５１の両端から第１ケース４０に向かってそれぞれ立ち上げられた第２ケース側壁部５２，５２と、からなる。第１ケース４０と第２ケース５０は同一の形状を呈する。

２層に配置されたフィン６０は、共にコルゲート形の第１フィン６１と、第２フィン６２と、からなる。第１フィン６１と第２フィン６２とは、同一の形状を呈する。詳細には、これら第１フィン６１及び第２フィン６２は、略矩形波の形状を呈する。なお、フィン６０は正弦波の形状等であってもよい。

第１フィン６１は、第１ケース底部４１、及び、セパレータ７０の上面（一面）に接合されている。第２フィン６２は、第２ケース底部５１、及び、セパレータ７０の下面（他面）に接合されている。

セパレータ７０は、両面に第１フィン６１及び第２フィン６２が接合された本体部７１と、この本体部７１の両端から第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２に沿って立ち上げられたセパレータ側壁部７２，７２と、を含む。ケース３１とセパレータ７０との接合の詳細については、後述する。

なお、セパレータ側壁部７２，７２は同一の方向に立ち上げられているが、一方を立ち上げ、他方を立ち下げてもよい。

図５を参照する。図５には、熱交換チューブ３０の左端が示されている。右端は左端と対称に構成されており、詳細な説明は省略する。すなわち、下記の熱交換チューブ３０の左端の説明は、熱交換チューブ３０の右端の構成に適宜読み替えることができる。

セパレータ側壁部７２のなかの、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２に対向する面は、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２に当接すると共に、レーザ溶接されている。

セパレータ側壁部７２は、接続部７３を介して本体部７１に接続されている。この接続部７３は、略Ｊ字状を呈し、本体部７１の端部から第２ケース底部５１に向かって曲げられた上で、第２ケース側壁部５２に向かって曲げられている。

セパレータ７０は、セパレータ側壁部７２の先端から排気ガスの流路に向かって延びる延長部７４を有している。

本実施例では、セパレータ７０の厚みＤ１は、第１ケース４０及び第２ケース５０の厚みＤ２よりも薄い。詳細には、セパレータ７０の厚みＤ１は、第１ケース４０及び第２ケース５０の厚みＤ２の略１／２から２／３程度である。

第１ケース側壁部４２の高さｈは、第１ケース底部４１から本体部７１の中央ＣＬまでの高さＨよりも短い。同様に、第２ケース側壁部５２の高さｈは、第２ケース底部５１から本体部７１の中央ＣＬまでの高さＨよりも短い。

すなわち、セパレータ側壁部７２が第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２と接合された状態において、第１ケース側壁部４２の第１先端部４３と第２ケース側壁部５２の第２先端部５３は離れている。

次に、熱交換チューブ３０の製造方法について説明する。
図６を参照する。第１ケース４０は、板材の両端を下方に向かって折り曲げることにより形成される。第１ケース底部４１にはろう材８１が設けられ、ろう付き第１ケース８２が得られる。ろう材８１の塗布やシート状のろう材８１の貼付けについては、周知の方法を採用することができる。第２ケース５０は、板材の両端を上方に向かって折り曲げることにより形成される。第２ケース底部５１には、ろう材８１が設けられ、ろう付き第２ケース８３が得られる。

セパレータ７０は、板材の両端を、略Ｊの字が形成されるように折り曲げることにより形成される。セパレータ側壁部７２，７２は、第１ケース側壁部４２に向かって付勢されている。すなわち、セパレータ７０の長手方向の寸法は、第１ケース底部４１の長手方向の寸法よりも長い。セパレータの本体部７１の両面には、ろう材８１が設けられる。

次に、矢印（１）によって示されるように、セパレータ７０の本体部７１の上面に第１フィン６１を配置する。同様に、矢印（２）によって示されるように、セパレータ７０の本体部７１の下面に第２フィン６２を配置する。結果、２枚のフィン６１，６２とこれら２枚のフィン６１，６２の間に配置されたセパレータ７０とからなる２層フィン仮組体８４が得られる。

図７を参照する。矢印（３）によって示されるように、第２フィン６２が第２ケース底部５１に設けられたろう材８１と接触するように、２層フィン仮組体８４をろう付き第２ケース８３に近づける。

図８を参照する。矢印（４）によって示されるように、２層フィン仮組体８４をろう付き第２ケース８３に挿入する。２層フィン仮組体８４がろう付き第２ケース８３に挿入されるに連れて、セパレータ側壁部７２の先端は内方に移動し、セパレータ側壁部７２，７２は第２ケース側壁部５２に沿うように弾性変形する。

２層フィン仮組体８４がろう付き第２ケース８３に配置された後は、矢印（５）に示されるように、第１フィン６１が、第１ケース底部４１に設けられたろう材８１と接触するように、第１フィン６１にろう付き第１ケース８２を被せる。これにより、チューブ仮組体８５が得られる。

図９を参照する。チューブ仮組体８５を真空炉８６に入れる。真空炉８６において、フィン６０とセパレータ７０、及び、フィン６０とケース３１はろう付けされ、ろう付けチューブ仮組体８７が得られる。

図１０（ａ）を参照する。ろう付けチューブ仮組体８７の両端をレーザ溶接することにより、熱交換チューブ３０が得られる。

図１０（ｂ）を参照する。詳細には、第１ケース側壁部４２の第１先端部４３の近傍及び第２ケース側壁部５２の第２先端部５３の近傍の２箇所にレーザを照射する。これにより、セパレータ側壁部７２は、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２に接合される。

次に本発明の作用及び効果について説明する。
図５を参照する。セパレータ７０は、第１フィン６１及び第２フィン６２が接合された本体部７１と、この本体部７１の両端から第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２に沿って立ち上げられたセパレータ側壁部７２と、を含む。このセパレータ側壁部７２のなかの、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２に対向する面は、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２に当接すると共に、レーザ溶接されている。

すなわち、熱交換チューブ３０は、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２の内側にセパレータ７０の端部が重ね合わされ、レーザ溶接により接合されている。第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２の外周面には、ケース３１を固定するための部位が形成されないため、ケース３１は大型化されない。

加えて、レーザは、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２と、セパレータ側壁部７２との重ね合わされた部位に照射される。突き合わせ部分のみにレーザを照射する場合と比較すると、レーザの照射可能な範囲は広がり、レーザ溶接は容易となる。加えて、面同士が重ね合わされるため、接合強度も高い。

さらに、セパレータ側壁部７２は、接続部７３を介して本体部７１に接続され、この接続部７３は、略Ｊ字状を呈し、本体部７１の端部から第２ケース底部５１に向かって曲げられた上で、第２ケース側壁部５２に向かって曲げられている。

すなわち、接続部７３はセパレータの本体部７１よりも第２ケース５０側に位置する。そのため、この接続部７３に接続するセパレータ側壁部７２については、本体部７１を基準として、一部を第２ケース５０側に位置させ、残りの部位を第１ケース４０側に位置させることができる。

ケース３１内にフィン６０とセパレータ７０が配置された場合、第１ケース側壁部４２は、セパレータ側壁部７２のなかの第１ケース４０側に位置する部位に当接させ、第２ケース側壁部５２は、セパレータ側壁部７２のなかの第２ケース５０側に位置する部位と当接させることができる。

仮に接続部７３がない場合、セパレータ側壁部７２は、本体部７１よりも第１ケース４０側又は第２ケース５０側のいずれか一方に位置することとなる。この場合、第１ケース側壁部４２又は第２ケース側壁部５２は、本体部７１を超えて他方のケース側まで延ばす必要がある。結果、第１ケース側壁部４２と第２ケース側壁部５２の高さは異なる。

一方、接続部７３を設ければ、第１ケース側壁部４２，第２ケース側壁部５２の高さは、それぞれのケースの底部４１，５１からセパレータ７０の本体部７１までの寸法で足りる。そのため、第１ケース側壁部４２と第２ケース側壁部５２の高さを同一にすることができ、第１ケース４０と第２ケース５０の形状も同一となる。結果、第１ケース４０と第２ケース５０を共用化ができ、ケース３１の製造及びケース３１を取り付ける工程が簡易となる。

特に、本実施例では、接続部７３は略Ｊ字を呈する。図６に示されたように、セパレータ側壁部７２，７２が、第１ケース側壁部４２に向かって付勢されている場合、ケース３１内にセパレータ７０が配置された状態において、セパレータ側壁部７２と接続部７３との境界付近に応力が発生する。仮に接続部７３を直線状とすると、境界付近は角となるため、この応力は大きくなる。一方、接続部７３がＪ字を呈すれば、境界付近が曲線となり、この応力を小さくすることができる。

加えて、本実施例では、セパレータ７０の厚みＤ１は、第１ケース４０及び第２ケース５０の厚みＤ２よりも薄い。そのため、熱交換チューブ３０は軽量化することができる。

第１ケース側壁部４２の高さｈは、第１ケース底部４１から本体部７１の中央ＣＬまでの高さＨよりも短い。同様に、第２ケース側壁部５２の高さｈは、第２ケース底部５１から本体部７１の中央ＣＬまでの高さＨよりも短い。

例えば、フィン６０の個体差により、フィン６０の高さが所定の高さよりも低い場合、第１ケース側壁部４２と第２ケース側壁部５２の先端同士が干渉する虞がある。この場合、フィン６０とケース３１との密着度が下がる。

一方、第１ケース側壁部４２の高さｈが、第１ケース底部４１から本体部７１の中央ＣＬまでの高さＨよりも短ければ、フィン６０の高さが低い場合であっても、先端同士は干渉せず、フィン６０とケース３１とを密着させることができる。結果、効率的な熱交換が行える。

さらに、セパレータ７０は、セパレータ側壁部７２の先端から排気ガスの流路に向かって延びる延長部７４が形成されている。すなわち、延長部７４は排気ガスの流路のなかの第１フィン６１の側方に位置する。そのため、延長部７４は、第１フィン６１の側方を通過する排気ガスの熱を吸収することができる。ケース３１内において、排気ガスの熱を伝達する部材の表面積が増え、効率的に熱交換を行うことができる。

図８を参照する。セパレータ側壁部７２は、第１ケース側壁部４２に向かって付勢されている。すなわち、セパレータ７０の長手方向の寸法は、第１ケース底部４１の長手方向の寸法よりも長い。セパレータ７０がケース３１内に配置された場合、セパレータ側壁部７２は、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２と、より密着した状態で当接する。密着度の高い状態で、セパレータ側壁部７２と、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２とが溶接されるため、接合性が上がる。結果、セパレータ７０からケース３１への熱の移動について、効率的に熱交換を行うことができる。

図９及び図１０を参照する。レーザ溶接は、真空炉８６によるろう付けの後に行う。仮に、ろう付けの前にレーザ溶接を行うと、ろう材８１を設けることが困難となる。一方、第１ケース４０と第２ケース５０とが接合される前であれば、ろう材８１を容易に設けることがである。

なお、レーザ溶接に代えて、アーク溶接やろう付け等による接合も可能である。しかし、アーク溶接の場合、溶接の時間が長いため、溶接をする部位の周縁のろう材８１を溶かしてしまう虞がある。一方、レーザ溶接では、レーザの照射時間は短く、ろう材８１が溶ける虞はない。さらに、溶接ビードについて、レーザ溶接はビード幅が細く、ビード表面はより平らである。そのため、外観的にも好ましく、エンドプレート１２，１４（図２参照）への取り付け性も優れている。

＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２では、セパレータ７０Ａ、第１ケース４０Ａ及び第２ケース５０Ａが実施例１の熱交換チューブ３０と異なる。その他の構成については、実施例１の熱交換チューブ３０と同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。

図１１(ａ)を参照する。セパレータ７０Ａは、両面に第１フィン６１及び第２フィン６２が接合された本体部７１Ａと、この本体部７１Ａの両端から第１フィン６１側に立ち上げられたセパレータ側壁部７２Ａ，７２Ａとからなる。すなわち、セパレータ７０Ａは、接続部７３（図５参照）を有さない。

そのため、セパレータ側壁部７２Ａ，７２Ａは第１フィン６１側にのみ位置する。そのため、これらセパレータ側壁部７２Ａ，７２Ａと接合する第１ケース４０Ａ及び第２ケース５０Ａの形状は異なる。第１ケース側壁部４２Ａの高さは、第２ケース側壁部５２Ａの高さよりも短い。

加えて、セパレータ７０Ａの厚みＤ１は、第１ケース４０Ａの厚みＤ２及び第２ケース５０Ａの厚みＤ２よりも厚い。詳細には、セパレータの厚みＤ１は、第１ケース及び第２ケース５０の厚みＤ２の略１．５倍から２倍程度である。

本体部７１Ａには、本体部７１Ａと一体的に形成された立ち上がり部９１及び立ち下がり部９２が設けられている。

図１１(ｂ)を参照する。立ち上がり部９１及び立ち下がり部９２は、それぞれ本体部７１Ａの長手方向に形成され、立ち上がり部９１により構成される列、立ち下がり部９２により構成される列が、それぞれ交互に並ぶ。

立ち上がり部９１は、本体部７１Ａに略Ｕ字状の切り込みが入れられ、この切り込みを上方に曲げることにより形成される。立ち下がり部９２は、本体部７１Ａに略Ｕ字状の切り込みを入れ、この切り込みを下方に曲げることにより形成される。

切り込みはＵ字の開口側が中央に向くように形成される。結果、立ち上がり部９１及び立ち下がり部９２は、本体部７１Ａの中央を基準として、左右対称となる。

図１１（ｃ）を参照する。立ち下がり部９２が形成されることにより、本体部７１Ａには、孔９３Ａが形成される。

図１１（ｄ）を参照する。立ち上がり部９１が形成されることにより、本体部７１Ａには、孔９３Ａが形成される。

熱交換チューブ３０Ａにおいても、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、熱交換チューブ３０Ａによれば、上記の構成により、以下の特有の効果を得ることができる。

セパレータ７０Ａは、本体部７１Ａと、この本体部７１Ａの両端から立ち上げられたセパレータ側壁部７２Ａ，７２Ａのみからなり、接続部７３（図５参照）は形成されない。そのため、セパレータ７０Ａは、実施例１のセパレータ７０よりも形成が容易となる。結果、より簡素な構造により、ケースを小型化することができる。

セパレータ７０Ａの厚みＤ１は、第１ケース４０Ａの厚みＤ２及び第２ケース５０Ａの厚みＤ２よりも厚い。レーザ照射時に裏当てとなるセパレータ側壁部７２Ａ，７２Ａの厚みが増すことにより、溶接しやすくなる。

セパレータ７０Ａの本体部７１Ａには、孔９１Ａが形成されている。ケース３１Ａ内には排気ガスの流れやすい部位と流れにくい部位が存在する。孔９１Ａを形成し、ケース３１Ａ内における排気ガスの移動を許容することにより、排気ガスを円滑に流すことができる。これにより排気ガスの流量を増加させ、効率的に熱交換を行うことができる。

＜実施例３＞
次に、本発明の実施例３について説明する。実施例３では、セパレータ７０Ｂが実施例２の熱交換チューブ３０Ａと異なる。その他の構成については、実施例２の熱交換チューブ３０Ａと同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。

図１２(ａ)を参照する。セパレータ７０Ｂの本体部７１Ｂには、矩形状を呈し、排気ガスを取り入れる取り入れ部９４が複数設けられている。取り入れ部９４は、本体部７１Ｂの上面及び下面に設けられており、取り入れ口は、排気ガスの流れ方向を向いている。

図１２（ｂ）を参照する。図１２（ｂ）は、セパレータ７０Ｂの平面図である。取り入れ部９４は、複数形成され、流れ方向に列をなす。

図１２（ｃ）を併せて参照する。取り入れ部９４は、底面となる本体部７１Ｂには孔９１Ｂが形成されている。

熱交換チューブ３０Ｂにおいても、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、熱交換チューブ３０Ｂによれば、上記の構成により、以下の特有の効果を得ることができる。

セパレータ７０Ｂの本体部７１Ｂには孔９１Ｂが形成されており、取り入れ口は、流れ方向を向いている。そのため、排気ガスは取り入れ部９４から取り込まれやすくなり、ケース３１Ａ内における排気ガスの移動をより許容する。結果、効率的に熱交換を行うことができる。

＜実施例４＞
次に、本発明の実施例４について説明する。実施例４では、セパレータ７０Ｃが実施例２の熱交換チューブ３０Ａと異なる。その他の構成については、実施例２の熱交換チューブ３０Ａと同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。

図１３を参照する。図１３は、セパレータ７０Ｃの平面図である。本体部７１Ｃには、本体部７１Ｃの幅方向に延びる長尺の孔９１Ｃが複数形成されている。孔９１Ｃは、流れ方向に３列形成されている。各列において、孔９１Ｃと孔９１Ｃとのピッチは同一である。中央の列の孔９１Ｃは、他のピッチの半分の寸法分、流れ方向にずれて形成されている。

セパレータ７０Ｃを有する熱交換チューブも、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、セパレータ７０Ｃを有する熱交換チューブによれば、上記の構成により、以下の特有の効果を得ることができる。

セパレータ７０Ｃの本体部７１Ｃには、孔９１Ｃのみが形成され、セパレータ７０Ｃの製造は容易となる。熱交換チューブ内において、より簡易な方法で流体を移動させることができ、効率的に熱交換を行うことができる。

＜実施例５＞
次に、本発明の実施例５について説明する。実施例５では、フィン６０Ａが実施例１の熱交換チューブ３０と異なる。その他の構成については、実施例１の熱交換チューブ３０と同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。

図１４（ａ）を参照する。図１４（ａ）は、フィン６０Ａの壁部６３を正面から見た図であり、排気ガスはフィン６０Ａの長手方向に流れる。フィン６０Ａの壁部６３には、孔９１Ｅが複数形成されている。孔９１Ｅは、同一直線状に同ピッチで形成されている。

図１４（ｂ）を参照する。フィン６０Ａの各壁部には、それぞれ孔９１Ｅが形成されている。各孔９１Ｅは、同一直線状に位置する。

フィン６０Ａを有する熱交換チューブも、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、フィン６０Ａを有する熱交換チューブによれば、上記の構成により、以下の特有の効果を得ることができる。

フィン６０Ａの各壁部には、それぞれ孔９１Ｅが形成されている。そのため、熱交換チューブ内において、フィン６０Ａの壁部６３と壁部６３との間においても、排気ガスの移動を許容する。そのため、効率的に熱交換を行える。

＜実施例６＞
次に、本発明の実施例６について説明する。実施例６による熱交換チューブ３０Ｃでは、接合方法が実施例１による熱交換チューブ３０と異なる。その他の構成については、実施例１の熱交換チューブ３０と同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。

図１５（ａ）を参照する。熱交換チューブ３０Ｃにおいて、セパレータ側壁部７２のなかの、第１ケース側壁部４２に対向する面は、第１ケース側壁部４２に対し、第１熱媒体の流れ方向に沿って連続的に形成される第１ビード４４により、溶接されている。同様に、セパレータ側壁部７２のなかの、第２ケース側壁部５２に対向する面は、第２ケース側壁部５２に対し、第１熱媒体の流れ方向に沿って連続的に形成される第２ビード５４により、溶接されている。

すなわち、第１ビード４４が第１ケース側壁部４２の第１先端部４３に形成され、第２ビード５４が第２ケース側壁部５２の第２先端部５３に形成されることにより、セパレータ側壁部７２と、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２とが接合される。

熱交換チューブ３０Ｃも、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、熱交換チューブ３０Ｃでは、実施例１によるレーザ溶接と比較して、より簡易に接合することができる。

図１５（ｂ）を参照する。図１５（ｂ）には、図１５（ａ）の場合と比較して、第１先端部４３と第２先端部５３との間の寸法が短い場合が示されている。この場合、第１先端部４３と第２先端部５３との間の隙間を埋めるように、１つのビードのみが形成されてもよい。即ち、ややビード幅の広い第３ビード３３により、セパレータ側壁部７２と、第１ケース側壁部４２及び第２ケース側壁部５２とが接合される。

なお、各実施例における熱交換チューブを構成するケース、フィン、セパレータは適宜組み合わせることができる。例えば、実施例１の熱交換チューブのフィン６０について、実施例２〜４による孔９１Ａ，孔９１Ｂ，孔９１Ｃを形成してもよい。また、実施例２〜４の熱交換チューブにおいて、セパレータ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃに接続部７３を形成してもよく、実施例１〜４において、実施例５のフィン６０Ａを採用してもよい。さらに、各実施例において、セパレータ７０の厚みは適宜変更することもでき、セパレータ７０とケース３１の厚みは同一でもよい。

本発明のＥＧＲクーラは、実施の形態では四輪車に適用したが、車両全般に適用可能であり、さらに車両以外の用途に用いることも差し支えない。

さらに、本発明におけるフィンケースが搭載されている熱交換器は、実施の形態ではＥＧＲクーラに適用したが、排熱回収装置やコージェネレーションシステム、熱電発電装置への適用も可能である。さらに、これらのように、排気ガスの熱と媒体との間で熱交換を行うもの以外の物にも適用が可能である。

本発明のＥＧＲクーラは、四輪車に好適である。

１０…ＥＧＲクーラ
３０…熱交換チューブ
３１…ケース
４０…第１ケース
４１…第１ケース底部
４２…第１ケース側壁部
４３…第１先端部
４４…第１ビード
５０…第２ケース
５１…第２ケース底部
５２…第２ケース側壁部
５３…第２先端部
５４…第２ビード
６０…フィン
６１…第１フィン
６２…第２フィン
６３…壁部
７０…セパレータ
７１…本体部
７２…セパレータ側壁部
７３…接続部
７４…延長部
９１…立ち上がり部
９２…立ち下がり部
９３…孔（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ）
９４…取り入れ部

Claims (7)

1. 熱交換チューブの内部に流される第１熱媒体と、前記熱交換チューブの外部に流される第２熱媒体とで熱交換を行う熱交換器において、
   前記熱交換チューブは、ケースと、このケースの内部に上下２層に配置されたフィンと、これらのフィンの間に配置され前記フィンを隔てる板状のセパレータと、からなり、
   前記ケースは、前記第１熱媒体の流れ方向から見た場合に、共に略Ｕ字形状を呈する第１ケース及び第２ケースが向かい合わせに配置されてなり、
   前記第１ケースは、第１ケース底部と、この第１ケース底部の両端から前記第２ケースに向かってそれぞれ立ち上げられた第１ケース側壁部と、からなり、
   前記第２ケースは、第２ケース底部と、この第２ケース底部の両端から前記第１ケースに向かってそれぞれ立ち上げられた第２ケース側壁部と、からなり、
   前記フィンは、共にコルゲート形の第１フィンと、第２フィンと、からなり、
   前記第１フィンは、前記第１ケース底部、及び、前記セパレータの一面に接合され、
   前記第２フィンは、前記第２ケース底部、及び、前記セパレータの他面に接合され、
   前記セパレータは、両面に前記フィンが接合された本体部と、この本体部の両端において前記第１ケース側壁部及び前記第２ケース側壁部に沿って設けられたセパレータ側壁部と、を含み、
   前記セパレータ側壁部のなかの、前記第１ケース側壁部及び前記第２ケース側壁部に対向する面は、前記第１ケース側壁部及び前記第２ケース側壁部に当接すると共に、接合されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記セパレータ側壁部は、前記本体部と一体的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。
3. 前記セパレータ側壁部のなかの、前記第１ケース側壁部に対向する面は、前記第１ケース側壁部に対し、前記第１熱媒体の流れ方向に沿って連続的に形成される第１ビードにより、重ね溶接されており、
   前記セパレータ側壁部のなかの、前記第２ケース側壁部に対向する面は、前記第２ケース側壁部に対し、前記第１熱媒体の流れ方向に沿って連続的に形成される第２ビードにより、重ね溶接されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の熱交換器。
4. 前記セパレータ側壁部は、接続部を介して前記本体部に接続され、
   前記接続部は、前記本体部の端部から前記第２ケース底部に向かって延びた上で、前記第２ケース側壁部に向かって延びていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の熱交換器。
5. 前記セパレータ側壁部は、前記第１ケース側壁部に向かって付勢されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の熱交換器。
6. 前記セパレータは、前記セパレータ側壁部の先端から前記第１熱媒体の流路に向かって延びる延長部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の熱交換器。
7. 前記セパレータ、前記第１フィン又は前記第２フィンには、孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の熱交換器。

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