JPH1123181A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Publication number
JPH1123181A
JPH1123181A JP9182571A JP18257197A JPH1123181A JP H1123181 A JPH1123181 A JP H1123181A JP 9182571 A JP9182571 A JP 9182571A JP 18257197 A JP18257197 A JP 18257197A JP H1123181 A JPH1123181 A JP H1123181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inner tube
corrugated plate
metal corrugated
heat exchanger
tube
Prior art date
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Pending
Application number
JP9182571A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasufumi Sakakibara
康文 榊原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maruyasu Industries Co Ltd
Original Assignee
Maruyasu Industries Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Maruyasu Industries Co Ltd filed Critical Maruyasu Industries Co Ltd
Priority to JP9182571A priority Critical patent/JPH1123181A/ja
Publication of JPH1123181A publication Critical patent/JPH1123181A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】内管と外管を備えた熱交換器において、高い冷
却効率を確保し、部品点数が少なく、軽量化が可能で、
容易に製造することができる熱交換器を提供する。 【解決手段】この熱交換器は、ガスを通す内管1の外側
に、液体を通す外管2を配設し、ガスと液体間で熱交換
を行う熱交換器である。内管1内に金属コルゲート板6
がフィンとして挿入されている。金属コルゲート板6
は、筒状に曲げた状態で内管1内に挿入され、内管1と
の接触箇所でロウ付けして固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内管の外側に外管
が配設され、内管内にガスを通し外管内に液体を流通さ
せて、ガスと液体間での熱交換を行う熱交換器に関し、
例えば、内燃機関の排気ガスを冷却水により冷却する排
気冷却器として好適な熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、内燃機関の排気ガスを適
量だけ給入混合気中に再循環させる排気再循環システム
において、高温の排気ガスを冷却してインテークマニホ
ールド側に戻すために、EGRクーラと呼ばれる熱交換
器形の排気冷却器が使用される場合がある。
【0003】この排気冷却器は、図5、図6に示すよう
に、排気ガスを通す内管21の外側に外管22を配設
し、外管22内に冷却水を流通させて、排気ガスを冷却
する構造であるが、内管21の外側に単に外管22を配
設しただけの二重管構造では、冷却効率が充分ではな
い。この為、冷却性能を重視する場合には、図7、図8
に示すように、より内径を細くした複数の内管23を束
ねて配設し、複数の内管23の周囲を外管24で包囲し
た構造の排気冷却器が使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の多管
式の熱交換型冷却器は、管の本数が増し、管のシール部
が多くなるために、製造時の工数が増大し、製造コスト
が高くなり、さらに、熱交換器の外形寸法が増大し、重
量も重くなる等の問題があった。
【0005】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、内管と外管を備えた熱交換器において、高い冷却効
率を確保し、部品点数が少なく、小型軽量化が可能で、
容易に製造することができる熱交換器を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱交換器は、ガスを通す内管の外側に、液
体を通す外管を配設し、ガスと液体間で熱交換を行う熱
交換器において、内管内に金属コルゲート板がフィンと
して挿入されていることを特徴とする。
【0007】ここで、金属コルゲート板は、筒状に曲げ
た状態で内管内に挿入され、内管との接触箇所でロウ付
けして固定するとよい。
【0008】
【作用・効果】このような構成の熱交換器は、例えば、
高温のガスを内管内に流入させ、外管内に冷却液を通し
てガスを冷却する際に使用される。ガスは内管内を通る
際、表面積の大きい金属コルゲート板に接触し、効率よ
く熱を奪われて冷却される。また、筒状に曲げた状態で
内管内に挿入された金属コルゲート板は流通方向に略同
一断面形状を持つため、及び金属コルゲート板が内管内
でロウ付けされる場合、ロウ付け部が長手方向(流通方
向)に直線状になるため、流通時のガスの圧力損失は非
常に小さい。
【0009】製造時、金属コルゲート板は、波の方向に
容易に弾性領域内で曲げることができるため、筒状に曲
げた状態で内管内に挿入すれば、金属コルゲート板の拡
径方向のばね弾性力により、自から内面に圧接する。こ
のため、治具や仮付けをせずに、簡単に金属コルゲート
板を内管内の定位置に保持させることができる。
【0010】従って、金属コルゲート板を内管内に固定
する工程では、内管との接触箇所に予めロウペーストを
塗布しておき、加熱処理によりロウ付けを行えば、少な
い工数で簡単に内管内に金属コルゲート板を定位置に取
り付けることができる。
【0011】また、このような熱交換器は、図7、8に
示す従来の多管式のものに比べ、より高い冷却性能を有
するだけでなく、部品点数が少なく、大幅に軽量化する
ことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1、図2は本発明の熱交換器を
適用した排気冷却器(EGRクーラ)の正面図と断面図
を示している。この排気冷却器は、基本的には排気ガス
を通す内管1の外周に、外管2を取り付けて構成され
る。
【0013】内管1は、例えば、内径19.7mm、厚さ
0.8mmのステンレス製のパイプから形成される。ま
た、外管2は、例えば、内径28.6mm、厚さ0.8mm
のステンレス製のパイプから形成され、内管1の外側に
被せるように間隙をもって同心的に配設され、外管2の
両端部は内管1の外周部に溶接され閉鎖される。また、
外管2には冷却水チューブを接続するためのニップル
3、4が突設され、内管1の一端にフランジ5が取り付
けられる。
【0014】さらに、内管1内には金属コルゲート板6
が筒状に曲げて挿入・固定される。金属コルゲート板6
は、図3に示すように、薄い金属板(例えば厚さ0.0
8mmのステンレス板)を波板状に成形して形成され、そ
の波形形状としては、例えば半径1mmの山を7mmの幅で
両側に作るように形成される。内管1内に挿入する金属
コルゲート板6の大きさや山数は、管内に挿入可能な範
囲で任意に決めることができるが、内管1の内径が上記
のように19.7mmの場合、半径1mmの山を7mmの幅で
形成した厚さ0.08mmの金属コルゲート板では、12
個の山を形成した部分を曲げて使用する。
【0015】排気冷却器の製造時、金属コルゲート板6
の山部に、予めロウペーストを塗布し、筒状に丸く弾性
変形させた金属コルゲート板6を内管1内に挿入する。
弾性変形して挿入された金属コルゲート板6は、拡径方
向にばね弾性力を生じているため、自らのばね力で内管
1内に山を押し当てる。このため、治具や仮付けをせず
に、簡単に金属コルゲート板を内管1内の定位置に容易
に保持することができる。
【0016】この状態で、金属コルゲート板6を挿入し
た内管1を熱処理炉に入れ、所定の温度に加熱すれば、
ロウペーストが溶融し、金属コルゲート板6の周囲の各
山が内管1の内面に良好にロウ付けされる。このロウ付
け部分は管の長手方向に沿って位置するため、溶融した
ロウが管内の長手方向に沿って良好に流れ、ロウ付け部
分が流体の圧力損失となることを最小にすることができ
る。なお、ロウペーストの代わりに予め金属コルゲート
板6に所定の膜厚の銅メッキを施しておいてもよい。
【0017】このように製造された排気冷却器は、内燃
機関のエキゾーストマニホールドとインテークマニホー
ルド間における排気ガス再循環路の一部に接続されて使
用される。外管2のニップル3、4に図示しない冷却水
チューブが接続され、外管2内に冷却水が供給され、内
管1内に排気ガスが流通される。
【0018】排気ガスは内管1内を通る際、表面積の大
きい金属コルゲート板6に接触し、効率よく熱を奪われ
て冷却される。また、筒状に曲げて内管1内に挿入され
た金属コルゲート板6は、流通方向に略同一断面形状を
持ち、且つロウ付け部が長手方向(流通方向)に直線状
に形成されるため、流通時の排気ガスの圧力損失は非常
に小さく、良好に排気ガスを流通させることができる。
【0019】図4は、上記構成の金属コルゲート板を挿
入した排気冷却器と、図5、6に示す従来の二重管式の
排気冷却器と、図7、8に示す従来の多管式の排気冷却
器とを用いて、それらの冷却性能を試験して得た冷却性
能指数のグラフを示している。本発明の排気冷却器とし
て、上記実施例の12山の金属コルゲート板を使用した
ものの他に、8山の金属コルゲート板を使用したものの
性能試験を行い、各温度差における冷却性能指数を測定
した。
【0020】このグラフから、本発明の金属コルゲート
板を内管内に挿入した排気冷却器は、従来の二重管式や
多管式の排気冷却器に比べ、明らかに高い冷却性能が得
られ、12山の金属コルゲート板を使用したものは、8
山の金属コルゲート板を使用したものより冷却性能が高
いことがわかる。
【0021】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、排気冷却器の他、ガスと液体間で熱を交換
する各種の二重管式の熱交換器に適用することができ
る。また、上記実施例では、金属コルゲート板6の厚さ
を0.08mmとしたが、0.05mm〜0.15mmの範囲
でも良好に使用することができる。しかし、厚さ0.0
5mm未満の金属板では、弾性力が不足し、厚さ0.15
mmを超える金属板では、内管への挿入が難しく、また、
ガスの圧力損失も高くなる。
【0022】また、上記実施例では、金属コルゲート板
6の山径(半径)を1mmとしたが、内管の内径の3%〜
10.3%の範囲(内管1では0.59mm〜2.03mm
の範囲)で良好に使用することができる。しかし、山径
が内管の内径の3%より小さくなると、ロウ付け不良が
発生し易くなり、山径が内管の内径の10.3%より大
きくなると、冷却性能上必要な面積を確保することがで
きない。
【0023】更に、上記実施例で使用した金属コルゲー
ト板6の山は、直線状に形成されていたが、金属コルゲ
ート板の山は一定の長さ毎にずらした形状に形成するこ
ともでき、このように山の位置を一定の長さ毎にずらし
た金属コルゲート板を使用することにより、ガスの圧力
損失は多少上昇するが、冷却性能をさらに向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す排気冷却器の正面図
である。
【図2】図1のII−II拡大断面図である。
【図3】金属コルゲート板の斜視図である。
【図4】排気冷却器の冷却性能を示すグラフ図である。
【図5】従来の排気冷却器の正面図である。
【図6】図5のVI−VI拡大断面図である。
【図7】従来の排気冷却器の正面図である。
【図8】図7の VIII − VIII 拡大断面図である。
【符号の説明】
1−内管 2−外管 6−金属コルゲート板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスを通す内管の外側に、液体を通す外
    管を配設し、ガスと液体間で熱交換を行う熱交換器にお
    いて、 該内管内に金属コルゲート板がフィンとして挿入されて
    いることを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記金属コルゲート板が筒状に曲げた状
    態で前記内管内に挿入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. 【請求項3】 前記金属コルゲート板が内管との接触箇
    所でロウ付けされていることを特徴とする請求項1又は
    2記載の熱交換器。
  4. 【請求項4】 前記金属コルゲート板の山が一定の長さ
    毎にずらして形成されていること特徴とする請求項1、
    2又は3記載の熱交換器。
JP9182571A 1997-07-08 1997-07-08 熱交換器 Pending JPH1123181A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20000815