JP2008164189A

JP2008164189A - 水冷熱交換器

Info

Publication number: JP2008164189A
Application number: JP2006351585A
Authority: JP
Inventors: Jun Ono; 小野　　純; Makoto Wada; 誠和田; Kazuhiko Kashiwagi; 和彦柏木; Atsushi Okubo; 厚大久保; Taiji Sakai; 耐事坂井
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】偏平チューブが並列された水冷熱交換器であって、冷却水入口部における各偏平チューブ間に冷却水の偏流が生じることを防止する。
【解決手段】冷却水入口４に対向するケーシング６の第２の平面６ｂにその横断面の幅方向の中心に谷部１１を介して、その両側に低い山形に形成された一対のケーシング６を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明はコアに多数の偏平チューブを並列したＥＧＲクーラにおいて、偏平チューブ間の各部に均一に冷却水を流通させるものに関する。

多数の偏平チューブを有し、ＥＧＲクーラとして用いる熱交換器が下記特許文献に記載されている。
この熱交換器は、一対のヘッダプレート間に多数の偏平チューブを並列してコアを構成し、そのコアの外周にケーシングを被嵌するとともに、コア両端に一対のヘッダを配置したものである。そして、ケーシングの両端部に入口パイプと出口パイプとを連通させ、入口パイプ側のヘッダから高温の排ガスを各偏平チューブに流通させ、冷却水によりそれを冷却させて、エンジンに供給するものである。

特開２００３−２２７６９５号公報

上記の熱交換器は、冷却水入口パイプ側ヘッダに高温の排ガスを導き、両流体が平行流をなす。このようにすることにより、比較的低温の冷却水によって最も高温時の排ガスを冷却し、ヘッダープレート近傍部に冷却水の沸騰が生じるのを可及的に防止するものである。
しかしながら、そのヘッダープレートの近傍の各部に冷却水が不均一に流通する偏流が起こると冷却水の流量の少ない部分において沸騰を起こし、熱交換器の耐久性が低下する。それとともに、熱交換性能が低下する。

図４はこの状態を示すもので、これは熱交換器の冷却水入口４における横断面説明図であり、冷却水入口４は第１の平面６ａの幅方向中心部に配置されている。そして、その冷却水入口４はこの例では並列された多数の偏平チューブ２の内、一対の偏平チューブ２ａにのみに対向する。そして、冷却水入口４から流入した冷却水９は一対の偏平チューブ２ａの間およびその偏平チューブ２ａと隣接する偏平チューブ２ｂとの間に導かれる。
ついで、第１の平面６ａに対向する第２の平面６ｂにそれが衝突すると、第２の平面６ｂに案内されて両側端に位置する偏平チューブ２ｃとケーシング６との間により多く冷却水９が流通する。さらにそれが再び第１の平面６ａの内面に衝突し、偏平チューブ２ｃと２ｂとの間および偏平チューブ２ｂと２ａとの間に分流する。その結果、最も冷却水９の流通量の少ないのは偏平チューブ２ｂと２ｃとの間である。すると、この部分に接するヘッダープレートの冷却水側表面に沸騰が起こり、その部分に劣化が生じる。

なお、この対策として第１の平面６ａの冷却水入口４近傍を漏斗状に形成し、図４のような偏流を防止する考え方も存在する。しかしながら、その場合にはケーシング６の成形が面倒で、結果として熱交換器のコストアップにつながる。
そこで本発明は、かかる問題点を解決することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、一対のヘッダープレート(1) 間に多数の偏平チューブ(2) が並列されたコア(3) と、
そのコア(3) の外周に被嵌され、その両端部に一対の冷却水入口(4)および冷却水出口が設けられた方形筒状のケーシング(6)と、を具備し、
その冷却水入口(4)は、一部の前記偏平チューブ(2) の断面の長軸側の一端面に対向してケーシング(6)の第１の平面(6a)で、その幅方向の中央位置に開口し、
その冷却水入口(4)に対向するケーシング(6)の第２の平面(6b)に、その横断面が幅方向の中心に谷部(11)を介して、その両側に低い山形に形成された一対の断面山形部(7) を有することを特徴とする水冷熱交換器である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記断面山形部(7) は、前記第２平面(6b)の幅方向両端部まで達しないように形成され、それによりその両端位置の前記偏平チューブより中心側に積極的に冷却水を流通させるように構成した水冷熱交換器である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
ＥＧＲクーラとして用いられる水冷熱交換器である。

本発明の水冷熱交換器は、冷却水入口４から流入した冷却水９が、対向する谷部１１に衝突して、一対の山形部７に分流し、その両側の一対の山形部７内で流速を減じるとともに、その山形部７に案内されて、特に幅方向両端部の各偏平チューブ２間の隙間に均一に冷却水９を流通させ、熱交換を促進させる効果がある。

次に図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１はＥＧＲクーラとして最適な熱交換器の横断面図であって、図２のＩ-Ｉ矢視断面図、図２は図１のII−II矢視断面略図である。

この熱交換器は、一対のヘッダープレート１（右側を省略）間に多数の偏平チューブ２が並列されてコア３を構成し、そのコア３の外周にケーシング６が被嵌されている。そして、ケーシング６の長手方向一端に冷却水入口４が開口し、その開口に入口パイプ１２の一端が連通する。また、ケーシング６の長手方向他端には図示ない冷却水出口が開口し、それに図示ない出口パイプが連通する。
そして、冷却水入口４はケーシング６の幅方向中心部に開口し、それが並列された多数の偏平チューブ２の内、その幅方向中心部に位置する偏平チューブ２ａに対向する。そして、各偏平チューブ２の幅方向の端部とケーシング６内面との間はわずかに隙間が形成されている。

次にケーシング６の第１の平面６ａに対向する第２の平面６ｂであって入口パイプ１２に対向する位置には谷部１１を介し、その両側に低い山形に形成された一対の山形部７がプレス機械等により形成されている。
この例では各山形部７は、谷部１１とケーシング６の両側部との間に僅かの高さで滑らかに形成されている。また、各山形部７の長さは、冷却水入口４の開口の直径よりも少し長く形成されている。そして、山形部７によって冷却水のマニホールドを形成するとともに、その山形部７内面に案内されて、特にこの例では偏平チューブ２ｃと２ｂとの間に冷却水９を積極的に流通させるものである。

それによって偏平チューブ２ｃとケーシング６との間に流通しがちな冷却水９を、各隙間に均一に流通させる。それによって、入口パイプ１２近傍のヘッダープレート１の冷却水側の沸騰を防止する。それとともに、偏平チューブ２各部における偏流を可及的になくし、熱交換を促進しうる。
なお、山形部７および谷部１１の形状は、偏平チューブ２の数や冷却水入口４の形状および直径、その他により実験的にそれらを求めることができる。いずれにしても山形部７はケーシング６外周にわずかに形成すれば足り、その製造は容易なものとなる。

次に図３は本発明の第２の実施の形態であり、この形態が図１のそれと異なる点は、山形部７の断面形状のみである。
この例では、各山形部７がケーシング６の幅方向端部まで達しないように、すなわちその端部は偏平チューブ２ｂと２ｃとの間の近傍に位置する。それにより、冷却水９を偏平チューブ２ｂと２ｃとの隙間に積極的に流通させるものである。

本発明の水冷熱交換器の横断面図であり、図２のI−I矢視断面図。同熱交換器の要部縦断面図であり、図１のII−II矢視断面図。本発明の他の水冷熱交換器の横断面図であって、図１に相当するもの。従来型水冷熱交換器の横断面説明図。

符号の説明

１ヘッダープレート
２，2a〜2c 偏平チューブ
３コア
４冷却水入口
６ケーシング
6a 第１の平面
6b 第２の平面

７山形部
８ヘッダ
９冷却水
10 排ガス
11 谷部
12 入口パイプ

Claims

一対のヘッダープレート(1) 間に多数の偏平チューブ(2) が並列されたコア(3) と、
そのコア(3) の外周に被嵌され、その両端部に一対の冷却水入口(4)および冷却水出口が設けられた方形筒状のケーシング(6)と、を具備し、
その冷却水入口(4)は、一部の前記偏平チューブ(2) の断面の長軸側の一端面に対向してケーシング(6)の第１の平面(6a)で、その幅方向の中央位置に開口し、
その冷却水入口(4)に対向するケーシング(6)の第２の平面(6b)に、その横断面が幅方向の中心に谷部(11)を介して、その両側に低い山形に形成された一対の断面山形部(7) を有することを特徴とする水冷熱交換器。
請求項１において、
前記断面山形部(7) は、前記第２平面(6b)の幅方向両端部まで達しないように形成され、それによりその両端位置の前記偏平チューブより中心側に積極的に冷却水を流通させるように構成した水冷熱交換器。
請求項１または請求項２において、
ＥＧＲクーラとして用いられる水冷熱交換器。