WO2006080152A1 - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

EGRクーラ等に用いられる熱交換器において、部品点数が少なく組立て容易であると共に、冷却水が各部に均一に流通し、部分的に沸騰の生じないものを提供するため、帯状金属板をつづら折りに折返し曲折し、交互に偏平な第1流路2と第2流路4とを形成すると共に、第1流路3の両端部をスリット閉塞体6で閉塞し、冷却水10の出入口11の位置でスリット閉塞体6に近接して突条3aを曲折形成し、夫々の突条3a間に隙間3cを形成する。

Description

明 細 書 熱交換器 技術分野

本発明は、 自動車の排気ガス再循環装置に用いられる熱交換器 （E G Rクーラ） ， その他の熱交換器に適用できる構造の簡単な製造し易いものに関する。 背景技術

従来の E G Rクーラは、 一例として特開 2 0 0 3 - 9 0 6 9 3号公報に記載の発明 の如く、 多数の偏平なチューブまたは多数のプレートと、 多数のフィンおよびケーシ ング並びにヘッダの組立体からなり、 ケーシング側に冷却水を流通すると共に、 各偏 平なチューブ等の内部に排気ガスを流通させていた。

この E G Rクーラ等の熱交換器は、 部品点数が多くその組立てが面倒であると共に、 各部品のろう付け部分が多くなり、 ろう付け部に漏れを生じがちな欠点があった。 そ れと共に、 流路中に流体の滞留部が生じて部分的に冷却水の沸騰が生じるおそれがあ つた。

それを防止するため上記公報記載の発明は、 特に冷却水の入口部の下流位置で、 チ ユーブの外面に断続した一対の閉塞突条を設け、 入口パイプからそれに対向するケー シングに冷却水を衝突させ、 その反射流を突条に導き、 その突条の存在しない中間部 に導くようにしていた。 このようなチューブの製作は面倒であると共に、 冷却水はチ ユーブ表面に各部に均一には流れない欠点があった。

そこで本発明は、 部品点数が少なく組立てが容易で、 ろう付け部が少なく信頼性が 高いと共に、 冷却水が各部に均一に流通し、 部分的な沸騰の生じない熱交換器を提供 することを課題とする。 発明の開示

請求項 1に記載の発明は、 帯状金属板をつづら折りに折返し曲折して、 その折返し 端縁（1) (2)が方形の平面部（la)の一方端と他方端とに交互に形成されると共に、 その 金属板の厚み方向に交互に偏平な第 1流路（3) と第 2流路（4) とを有するコア本体 (5) が形成され、

そのコア本体 (5) の第 1流路（3) は、 前記折返し端縁（1) の両端位置で、 細長い板 材または棒材からなるスリ ッ ト閉塞体 (6) で閉塞されて、 一方の側部のみに偏平な開 口部（3b)が形成されると共に、 前記第 2流路（4) にはフィン（7) が介装されてコア (8) を構成し、 そのコア本体 (5) の外周を筒状のケーシング（9) で被嵌して、 隣接 する各折返し端縁（1) (2)間が閉塞され、

前記第 1流路（3) の前記開口部（3b)側に対向する前記ケーシング (9) の一側面の両 端部に、 一対の冷却水（10)の出入口（11)が形成され、

その出入口（11)に対向する位置で且つ、 前記スリ ッ ト閉塞体 (6) に近接すると共に それに沿って、 前記第 1流路（3) 内の対面する平面に夫々突条（3a)が曲折形成され、 关々の突条（3a)間に隙間（3c)が形成されるように構成され、

前記冷却水（10)が前記出入口（11)から夫々の第 1流路（3) に導かれて、 その一部が 前記突条（3a)に案内されると共に、 対向する一対の突条（3a)間を通過するように構成 され、

被冷却流体（12)が前記ケーシング (9) の筒状の一方の開口（13)から夫々の第 2流路 (4) を介して、 他方の開口 Q3)に導かれるように構成された熱交換器である。 請求項 2に記載の発明は、 請求項 1において、

前記突条（3a)間の隙間（3c)がその長手方向に沿って変化するように構成された熱交 換器である。

請求項 3に記載の発明は、 請求項 2において、

突条（3a)の長手方向中間部の隙間（3c)が、 両端部のそれより大きく、 または小さく 形成された熱交換器である。

請求項 4に記載の発明は、 請求項 1において、

対向する一対の突条（3a)が、 平面的に互いに交差するように形成された熱交換器で ある。

請求項 5に記載の発明は、 請求項 1〜請求項 4のいずれかにおいて、

突条（3a)の少なくとも長手方向両端部が、 第 1流路（3) の中心部側に湾曲した熱交 換器である。

請求項 6に記載の発明は、 請求項 1〜請求項 5のいずれかにおいて、

前記突条（3a)の幅が長手方向に沿って変化するように形成された熱交換器である。 本発明の熱交換器は、 以上のような構成からなり次の効果を奏する。

本発明の熱交換器は、 帯状金属板をつづら折りに曲折形成してなるコア本体 5と、 スリ ツ ト閉塞体 6およびフィン 7とでコア 8を構成し、 コア 8の外周をケーシング 9 で被嵌したものであるから、 部品点数が少なく製造容易で構造の簡単な熱交換器を安 価に提供できる。

しかも、 接続部分が少なくなり気密性および液密性が向上すると共に、 コンパク ト で性能の良い熱交換器を提供できる。 さらに、 第 1流路 3内の出入口において、 一対 の突条 3aが形成されているから、 その出入口近傍に冷却水の滞留部が生じることを防 止できかつ、 その一対の突条 3a間に隙間 3cが設けられているので、 その隙間 3cからも 冷却水が流通するため、 冷却水が各部を均一に流通して熱交換を促進する。

上記構成において、 突条 3a間の隙間 3cをその長手方向に沿って変化させ、 各種条件 に対応して冷却水の均一な流れを微調整することができる。

また、 突条 3aの長手方向の中央部の隙間 3cを、 その両端部のそれより大きくしまた は、 小さくすることにより、 各種条件に対応して冷却水の均一な流れを他の方法によ り微調整することができる。

さらには、 対向する一対の突条 3aを平面視で交差するようにし、 各種条件に対応し て冷却水の均一な流れをさらに他の方法により微調整することができる。

また、 突条 3aの長手方向の両端部を第 1流路の中心部側に湾曲させ、 冷却水の円滑 な流通を図ることができる。 ·

或いは、 突条 3aの幅を長手方向に沿って変化させ、 各種条件に対応して冷却水の均 一な流れを他の方法により微調整することができる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の熱交換器のコア部の要部分解斜視図である。

図 2は同熱交換器の組立て状態の要部断面図である。

図 3は同熱交換器全体の分解斜視図である。

図 4は同熱交換器の組立状態を示す斜視図である。

図 5は図 2の V— V矢視断面略図である。

図 6は同断面の斜視略図である。

図 7は熱交換器の突条 3aの各例を示す平面図である。

図 8は同突条 3aの他の例の平面図および、 その製造工程説明図である。

図 9は同突条 3a間の隙間 3cの各種の例を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態

次に、 図面に基づレ、て本発明の実施の形態につき説明する。

図 1は本発明の熱交換器の要部分解斜視図であり、 図 2はその組立て状態の断面図、 図 3は同熱交換器の全体の分解斜視図、 図 4はその組立状態の斜視図、 図 5は図 2の V— V矢視断面要部略図、 図 6は同斜視図である。

この熱交換器は、 図 3に示す如く、 コア本体 5と多数のフィン 7とケーシング 9と 一対のヘッダ 16， 17並びに一対のスリット閉塞体 6とを有する。

コア本体 5は、 図 1に示す如く帯状金属板をつづら折りに折返し曲折して、 その折 返し端縁 1 , 2が、 方形の平面部 laの一方端と他方端に交互に形成されたものであり、 その金属板の厚み方向に交互に偏平な第 1流路 3と第 2流路 4とを有する。 この例で は、 第 1流路 3の空間が第 2流路 4のそれよりも小に形成されている。 もちろん、 両 者の空間を同一または逆にしてもよい。

なお、 帯状金属板にはディンプル 29が第 1流路 3側に多数突設されている。 この例 では対向するディンブル 29がその先端で互いに接触して、 第 1流路 3の空間を一定に 保持している。 それら各第 1流路 3には、 折返し端縁 1の両端位置に夫々スリ ッ ト閉 塞体 6の各櫛歯 6bが嵌着され、 その嵌着部が一体にろう付け固定される。

さらに、 そのスリ ッ ト閉塞体 6に近接し、 それに平行に突条 3aが第 1流路 3内に一 対突出している。 この突条 3aは図 5 , 図 6の如く、 互いに対向し、 その突条 3a間に隙 間 3cが形成されている。 この突条は各第 1流路 3の全てに設けられていると共に、 図 3に示す如く、 各第 1流路 3の長手方向の両端部に存在する。

また突条 3aの長さはコア本体 5の幅より短く形成され、 そのコア本体 5の幅方向の 中間位置に突条 3aが配置されている。 さらにこの突条 3aは、 図 2に示す如く、 冷却水 10の出入口 11に対向した位置にある。 そして、 出入口 10から流入した冷却水 10がこの突条 3aに導かれて、. それが折返し端 縁 1近傍までに達するようにしている。 それと共に、 図 5に示すごとく、 対向する突 条 3aの間の隙間 3cをとおり、 冷却水 10が突条 3aの各部をその幅方向にも矢印 （図 2 ) のごとく流通するように構成されている。 そのため、 冷却水 10の滞留部が無くなると 共に、 第 1流路 3内の各部を均一に流通し、 冷却水 10の沸騰部を無くしている。 同様 な作用は、 冷却水 10の出口側でも行われている。

スリ ッ ト閉塞体 6は、 この例では櫛状部材 6aからなる。 その櫛状部材 6aは、 歯元 6c が櫛歯 6bに対して直交する （図 1 ) 。

次に、 各第 2流路 4には図 1に示す如く、 フィン 7が介装される。 なお、 図 1では フィン 7を見易くするために、 最上位置の第 1流路 3を上方に持ち上げた状態で図示 しているが、 実際には最上位置の第 1流路 3の下面側が最上段のフィン 7に接触する。 このフィン 7は、 金属板を横断面方向に波形に曲折すると共に、 その稜線および谷部 の長手方向にも曲折し、 第 2流路 4内を流通する流体の攪拌効果を高めている。

このようなコァ本体 5とスリ ッ ト閉塞体 6とフィン 7との組立体によって、 コア 8 を構成する。 また、 上記のフィン 7の代わりに、 図示しないスリ ッ トフィンやオフセ ッ卜フィンあるいはルーバフィンを第 2流路 4に揷入することもできる。

次に、 このようなコア 8の外周を被嵌するケーシング 9は、 コア 8の長さよりも長 い断面方形の筒状に形成され、 コア 8の商端の外側に一対のヘッダ部 31 (図 2参照） を有する。 このケ一シング 9は、 図 3および図 4に示す如く、 この例では溝状材 9aと 溝蓋材 9bとからなる。 .

溝状材 9aは、 その内周面がコア本体 5の上下両面および一側に接触し、 コア本体 5 の隣接する折返し端縁 1間を閉塞する。 溝蓋材 9bは、 溝状材 9aの開口側を閉塞すると 共に、 コア本体 5の他側を閉塞し且つ、 隣接する折返し端縁 2間の開口部 3bを閉塞す る。 溝状材 9aは高耐熱耐蝕性のニッケル鋼やステンレス鋼その他からなり、 内面に流 通する被冷却流体 12としての高温排ガスからの損傷を防止している。

これに対して、 溝蓋材 9bはその内面に冷却水 10が流通するものであるから、 溝状材 9aより耐熱耐蝕性が劣るものでもよい。 一般的に耐熱耐蝕性の劣るステンレス鋼板は 成形性が高耐熱耐蝕材料のものより良いと共に、 材料が安価である。 この例では、 溝 蓋材％は図 3に示す如く、 その両端位置の外面側に一対の小タンク部 28がプレス加工 により突設形成され、 そこに'出入口 11が夫々開口すると共に、 その出入口 11にパイプ 26が接続されている。 耐熱耐蝕性のある程度劣るステンレス鋼板を用いれば、 このよ うな小タンク部 28の加工が容易である。

· なお、 溝状材 9aの両側壁の先端縁は、 コア本体 5の上下両端に折り返し形成された 嵌着縁部 15 (図 1 ) に嵌着する。 そして、 その嵌着縁部 15の外面側に溝蓋材 9bの上下 両端の L字状部が被嵌される。

このようにすることにより、 溝蓋材 9bと溝状材 9aとコア本体 5との各接続部のろう 付けの信頼性を向上できる。

次に、 ケーシング 9の長手方向両端部のヘッダ部 31の開口端は、 一対の高耐熱耐蝕 性材料よりなるヘッダ端蓋 16·, 17で閉塞され、 さらにその外側にフランジ 25が嵌着さ れる。 ヘッダ端蓋 16, 17は、 この例では外側に鍋型に膨出され、 その中心部に被冷却 流体 12の出入口が開口する。 さらに各ヘッダ端蓋 16， 17の一側には延長部 16a, 17a が 一体に延在し、 その延長部 16a, 17a 、 図 2に示す如く、 溝蓋材％の両端部 （一方側 は省略） の内面を覆う。

このような熱交換器の各接触部間にはろう材が被覆または配置され、 図 2 , 図 4の 組立状態で全体が一体に高温の炉内でろう付け固定される。

そして図 2 , 図 4に示す如く、 第 1流路 3側に冷却水 10が供給され、 第 2流路 4側 に被冷却流体 12が供給される。

その冷却水 10は、 ケ一シング 9の一側に突設された一方のパイプ 26、 小タンク部 28 を介し各第 1流路 3に図 2の如く供給される。 このとき、 小タンク部 28に対向する位 置に上下一対の突条 3aが第 1流路 3内に突設されているため、 冷却水 10はその突条 3a に案内されて、 突条 3aと櫛歯 6bとの間を流通し、 それが折返し端縁 1近傍まで達する。 しかも、 突条 3aと櫛歯 6bとの間を流通する冷却水 10は、 その一部が上下一対の突条 3a 間の隙間 3cを通過して矢印の如く、 第 1流路 3の幅方向各部で均等に流通する。

なお、 厳密に第 1流路 3の幅方向各部で均等に流通させるには、 冷却水 10の流通実 験により緒条件を決定すればよい。 そして求めた最適な突条 3aの形状および各突条 3a 間の隙間 3cの高さを採用すればよい。 突条 3aの平面視の形状は、 一例として図 7の- (A〜D ) の何れかを採用できる。 （A) は突条 3aの両端部がへの字状に曲折したも のであり、 （B ) は突条 3aの.両端部が湾曲したものである。 また （C ) は突条 3aが全 体として弓なりに曲折形成され、 （D ) は突条 3aの幅が各部で異なるものである。 さらには、 図 8 (A) の如く、 上下一対の突条 3aを平面視で、 互いに交差するよう に構成してもよい。 この場合、 金属板には予め （B ) の如く、 突条 3aを展開状態でハ の字状に形成し、 それを折返し端縁 1 , 2の位置でつづら折りに形成すればよレ、。 なお、 図 8 (A) では、 スリット閉塞体 6の各櫛歯 6bの先端部を湾曲し、 冷却水 10 をそれに沿って円滑に流通させている。 それによりさらに、 冷却水 10の滞留を有効に 無くすことができる。

各第 1流路 3を長手方向に流通した冷却水 10は、 他方のパイプ 26に向かい、 そこか ら外部に流出する。 このとき、 出口側にも上下一対の突条 3aが存在し、 それに冷却水 10が案内されて、 滞留部を生じることなく円滑に流通する。

. 次に、 一例として高温排ガスよりなる被冷却流体 12はへッダ端蓋 16の開口からケ一 シング 9の開口 13を介して各第 2流路 4に供給される。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 帯状金属板をつづら折り-に折返し曲折して、 その折返し端縁（1) (2)が方形の平面 部（la)の一方瑞と他方端とに交互に形成されると共に、 その金属板の厚み方向に交互 に偏平な第 1流路（3) と第 2流路（4) とを有するコア本体（5) が形成され、

そのコア本体 (5) の第 1流路（3) は、 前記折返し端縁（1) の両端位置で、 細長い板 材または棒材からなるスリ ッ ト閉塞体 (6) で閉塞されて、 一方の側部のみに偏平な開 口部（3b)が形成されると共に、 前記第 2流路（4) にはフィン（7) が介装されてコア (8) を構成し、 そのコア本体（5) の外周を筒状のケーシング (9) で被嵌して、 隣接 する各折返し端縁（1) (2)間が閉塞され、

前記第 1流路（3) の前記開口部（3b)側に対向する前記ケーシング (9) の一側面の両 端部に、 一対の冷却水（10)の出入口（11)が形成され、

' その出入口（11)に対向する位置で且つ、 前記スリ ッ ト閉塞体 (6) に近接すると共に それに沿って、 前記第 1流路（3) 内の対面する平面に夫々突条（3a)が曲折形成され、 夫々の突条（3a)間に隙間（3c)が形成されるように構成され、

前記冷却水（10)が前記出入口（11)から夫々の第 1流路（3) に導かれて、 その一部が 前記突条（3a)に案内されると共に、 対向する一対の突条（3a)間を通過するように構成 され、

被冷却流体（12)が前記ケーシング (9) の筒状の一方の開口（13)から夫々の第 2流路 (4) を介して、 他方の開口（1.3)に導かれるように構成された熱交換器。

2 . 請求項 1において、

. 前記突条（3a)間の隙間（3c)がその長手方向に沿って変化するように構成された熱交 換器。

3 . 請求項 2において、 突条（3a)の長手方向中間部の隙間（3c)が、 両端部のそれより大きく、 または小さく 形成された熱交換器。

.

4 . 請求項 1において、

対向する一対の突条（3a)が、 平面的に互いに交差するように形成された熱交換器。

5 . 請求項 1〜請求項 4のいずれかにおいて、

突条（3a)の少なくとも長手方向両端部が、 第 1流路（3) の中心部側に湾曲した熱交 換器。

6 . 請求項 1〜請求項 5のいずれかにおいて、

前記突条（3a)の幅が長手方向に沿って変化するように形成された熱交換器。