トップ :: F 機械工学 照明 加熱 武器 爆破 :: F28 熱交換一般




【発明の名称】 多管式熱交換器
【発明者】 【氏名】滝川 一儀

【氏名】杉山 元治

【氏名】宮内 祐治

【氏名】後藤 忠弘
【要約】 【課題】胴管内に設ける伝熱管支持板を重合構造とすることによって、流体圧に対する剛性を十分に確保でき、かつ胴管内への組付けも容易に行うことができる多管式熱交換器の提供。

【解決手段】胴管と、チューブシートと、複数の伝熱管と、支持板と、端部キャップとにより構成されるとともに、胴管には第１熱交換流体入口および出口が設けられ、端部キャップには第２熱交換流体入口と出口が設けられた多管式熱交換器において、前記支持板を、バーリング壁を有する貫通孔を設けた薄肉で剛性の低いバーリングプレートと、該バーリングプレートより厚肉で剛性の高い平板に前記バーリング壁を有する貫通孔と対応する位置に貫通孔を設けた背面板を一体化して構成したことを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 端部附近に第１熱交換流体入口および出口が設けられた胴管の内壁の両端部附近に固定されたチューブシートに複数の伝熱管が固着配列され、かつ前記伝熱管は胴管内部の複数箇所で外周部が前記胴管内壁に固着された少なくとも１枚の支持板の貫通孔に貫着支持され、前記胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、該端部キャップには第２熱交換流体入口および出口が設けられた多管式熱交換器において、前記支持板を、バーリング壁を有する貫通孔を設けた薄肉で剛性の低いバーリングプレートと、該バーリングプレートより厚肉で剛性の高い平板に前記バーリング壁を有する貫通孔と対応する位置に貫通孔を設けた背面板を一体化して構成したことを特徴とする多管式熱交換器。
【請求項２】 前記バーリングプレートと背面板を溶接にて一体化して支持板を構成することを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。
【請求項３】 前記バーリングプレートと背面板をろう付けにて一体化して支持板を構成することを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。
【請求項４】 前記バーリングプレートと背面板の少なくとも一方にに予めろう材をめっきしておくことを特徴とする請求項３記載の多管式熱交換器。
【請求項５】 前記バーリングプレートと背面板は、多管式熱交換器組立時に同時に一体化して支持板を構成することを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。
【請求項６】 前記支持板には大きな切欠部を設けたことを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般産業用、自動車などに用いられる多管式熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＥＧＲガスの冷却などに用いられる多管式熱交換器としては、例えば左右の一方もしくは両側にＥＧＲガスの流入口または流出口を備えた端部キャップに仕切り壁を介して区画され、かつ別途冷却媒体流入口を有するヘッド部材（ハブ）には胴管が連接固定され、その胴管内部には多数の伝熱管が前記両側の仕切り壁に設けた組付け孔部において固着配列され、該伝熱管は胴管内壁の長手方向の複数箇所に配設された大きな切欠部を有するバッフルプレートにて支持され、ヘッド部材に設けられた冷却媒体流入口、冷却媒体流出口に螺着されたニップルにはゴムホースなどの枝管が接続されており、この枝管より導入され、若しくは排出されるエンジン冷却液などにより、伝熱管内部を流れるＥＧＲガスが冷却される構造となっているもの（実公昭５７−３０９号公報など参照）や、胴管両端部において、胴管の両端部内壁に固着されたチューブシートに複数の伝熱管が固着配列され、該伝熱管は胴管内壁の長手方向の複数箇所に配設された大きな切欠部を有するバッフルプレートあるいは支持板にて支持され、前記胴管の端部キャップにＥＧＲガス流入口およびＥＧＲガス流出口を備え、外方へ向けてのバーリング成形によって胴管自体に冷却媒体流入口および冷却媒体流出口を設け、このバーリング成形によって設けた冷却媒体流入口及び冷却媒体流出口に、枝管を直接ろう付け若しくは溶接により接合した構造のＥＧＲガス冷却装置（特願平７−２６７６９１号）、さらには前記伝熱管支持板にバーリング成形によって形成されたバーリング壁を有する貫通孔を穿設し、この貫通孔に伝熱管を挿入して支持する方式の多管式熱交換器などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、これらの多管式熱交換器は、エンジンや走行中に生じる振動やＥＧＲガス自体の圧力変動に伴う脈動などによる振動環境下に置かれるため、伝熱管とチューブシートとの接合箇所に応力集中し易く、また伝熱管自体にも上記振動に対する強度を一層配慮する必要性が生じた。さらにバーリング成形によって形成されたバーリング壁を有する貫通孔を穿設した伝熱管支持板を用いた多管式熱交換器の場合は、伝熱管支持板には流体圧に対する剛性を考慮して所望の肉厚材を用いる必要があり、プレスによるバーリング加工は可能であるも、バーリング壁先端にクラックを生じ易く、またバーリング壁の剛性が高いため、胴管内部に伝熱管と大きな切欠部を有するバッフルプレートあるいは支持板を組付ける際、胴管内部への支持板の挿入およびバーリング孔への伝熱管の挿入に多大な労力を必要とし、装置の組立て、製造に多くの時間を要するといった問題があった。
【０００４】本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、前記多管式のＥＧＲガス冷却装置において、支持板を重合構造とすることによって、バーリング孔を形成する部材を薄肉材とすることが可能となるとともに、流体圧に対する剛性も十分に確保することができる多管式熱交換器を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＥＧＲガス冷却装置は、端部附近に第１熱交換流体入口および出口が設けられた胴管の内壁の両端部附近に固定されたチューブシートに複数の伝熱管が固着配列され、かつ前記伝熱管は胴管内部の複数箇所で外周部が前記胴管内壁に固着された少なくとも１枚の支持板の貫通孔に貫着支持され、前記胴管の両端部の外側には端部キャップが固着され、該端部キャップには第２熱交換流体入口および出口が設けられた多管式熱交換器において、前記支持板を、バーリング壁を有する貫通孔を設けた薄肉で剛性の低いバーリングプレートと、該バーリングプレートより厚肉で剛性の高い平板に前記バーリング壁を有する貫通孔と対応する位置に貫通孔を設けた背面板を一体化して構成したことを特徴とするものである。また、前記支持板を構成するバーリングプレートと背面板を一体化する手段としては、溶接による方法やろう付けによる方法を用いることができる。ろう付けにより一体化する場合は、バーリングプレートと背面板の少なくとも一方に予めろう材をめっきしておいてもよい。さらにバーリングプレートと背面板は、多管式熱交換器組立時に同時に一体化するようにしてもよい。さらにまた前記支持板には胴管内部断面積の４分の１程度の開口面積の切欠部を設けたバッフルプレートとしてもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例装置を示す一部破断平面図、図２は図１に示す装置の支持板部の一部を拡大して示す断面図、図３、図４は本発明に係る支持板の他の実施例を示す要部拡大断面図、図５は本発明に係る支持板の別の実施例を示す一部斜視図、図６は本発明に係る支持板のさらに別の実施例を示す一部斜視図である。
【０００７】本発明に係る多管式熱交換器は、図１、図２に示すごとく、両端部に第１熱交換流体の入口９および出口１０が設けられた胴管１の内壁２の両端部に固定された板金製のチューブシート３に複数の伝熱管４が固着配列され、これら伝熱管４は胴管１の複数箇所にて、外周部が胴管１の内壁２に固着された支持板６の貫通孔７に嵌着支持され、前記胴管１の両端部の外側には端部キャップ８、８′が固着され、該端部キャップ８、８′には第２熱交換流体の入口１１および出口１２が設けられ、前記第１熱交換流体の入口９および出口１０には枝管１３が接続されている。
【０００８】本発明における前記支持板６は伝熱管４を胴管１に支持する働きをするものであって、その構造は図２に拡大して示すごとく薄肉で剛性の低い円形もしくは欠円状の金属板に伝熱管４の外径より僅かに小径またはほぼ同径の貫通孔７−１を穿設し、該貫通孔７−１の周縁部をバーリング成形してバーリング壁７−１ａを形成し、さらに円形金属板の外周部にバーリング成形により胴管１の内径とほぼ同径のバーリング壁６ａを形成したバーリングプレート６−１と、前記バーリングプレート６−１より厚肉で剛性の高い円形もしくは欠円状の金属板に伝熱管４の外径より僅かに大径の貫通孔７−２を前記バーリングプレート６−１の貫通孔７−１と対応する位置に穿設した背面板６−２とを一体化して構成したもので、前記バーリングプレート６−１は外周に形成したバーリング壁６ａが胴管１の内壁２に摺動可能に当接する径を有し、背面板６−２は該バーリングプレート６−１より小径となしている。この支持板６を構成するバーリングプレート６−１と背面板６−２とを一体化する手段としては、溶接（スポット溶接、シーム溶接、レーザー溶接など）、ろう付けが一般的である。なお、ろう付けによる場合は、バーリングプレート６−１と背面板６−２の両方もしくは一方に予めろう材をめっきしておいたり、ろう材を使用することにより単独または全体組立時に、炉中ろう付けすることができる。
【０００９】この支持板６は胴管１内を摺動させて所定位置に配置するが、その際バーリングプレート６−１の外周に形成したバーリング壁６ａと胴管１の内壁２との摩擦抵抗によって固定されるが、好ましくはバーリング壁６ａと胴管１の内壁２との接触部をさらにろう付けまたは溶接することにより胴管１の内壁２に固着するものである。ろう付けの場合は胴管１に対して支持板６を前記バーリング壁６ａの摩擦抵抗により所定位置に仮固定でき、さらに炉中ろう付けなどのろう付け作業により極めて容易になる。また支持板６のバーリングプレート６−１と背面板６−２に予めろう材をめっきしておくと、本体組立てと同時に炉中ろう付けすることができる。
【００１０】以上のようにして構成された多管式熱交換器は、支持板６が薄肉で剛性の低いバーリングプレート６−１と厚肉で剛性の高い背面板６−２とで構成されているので、伝熱管４は該支持板６の貫通孔７−１に設けられたバーリング壁７−１ａの摩擦抵抗により支持されることから、振動環境下においても十分な耐久力と弾性効果を有するとともに、バーリング壁を形成する部材が薄肉材であっても流体圧に対する剛性を十分に確保することができる。
【００１１】また、本発明の他の実施例として、図３、図４に示すように、支持板６の背面板６−２の背面外周部に、バーリング壁６−３ａ、６−４ａを有するサポートプレート６−３、６−４を溶接またはろう付けし、バーリング壁６ａに加えてサポートプレート６−３、６−４のバーリング壁６−３ａ、６−４ａをそれぞれ胴管１の内壁２に溶接またはろう付けすることにより、支持板６をより強固に胴管１の内壁２に固着することができる。なお、サポートプレート６−３、６−４はリング状の一体もので全周に設けるか、または周方向に短寸のものを部分的に設ける。
【００１２】さらに、本発明の別の実施例として、図５に示すように、支持板６の貫通孔７−１の周縁部をバーリング成形して形成したバーリング壁７−１ａの部分に軸方向のスリット７−１ｂを設けることにより、彎曲した舌状片７−１ｃを形成することができる。この場合も、舌状片７−１ｃの摩擦抵抗による摩擦力により伝熱管４に対して支持板６を所定位置に固定できるために炉中ろう付けなどのろう付け作業により極めて容易に実施できることになる。またこの場合も、伝熱管４は該支持板６の貫通孔７−１に設けられた舌状片７−１ｃの摩擦抵抗あるいはろう付けにより支持されることから、振動環境下においても十分な耐久力と弾性効果を有するとともに、バーリング壁を形成する部材が薄肉材であっても流体圧に対する剛性を十分に確保することができる。
【００１３】さらにまた、本発明のさらに別の実施例として、図６に示すように、支持板６の外周にバーリング成形して形成したバーリング壁６ａの部分に軸方向のスリット６ａ−１を設けることにより、彎曲した舌状片６ａ−２を形成することができる。この場合も、舌状片６ａ−２の胴管１の内壁２に対する摩擦抵抗による摩擦力により支持板６を所定位置に固定できるために炉中ろう付けなどのろう付け作業により極めて容易に実施できることになる。またこの場合も、胴管１に対して該支持板６の外周に設けられた舌状片６ａ−２の摩擦抵抗あるいはろう付けにより支持されることから、振動環境下においても十分な耐久力と弾性効果を有するとともに、バーリング壁を形成する部材が薄肉材であっても流体圧に対する剛性を十分に確保することができる。
【００１４】なお図５に示した実施例の舌状片７−１ｃおよび図６に示した実施例の舌状片６ａ−２は単独で用いてもよいし、両実施例の舌状片を組み合わせて用いることもできる。
【００１５】
【発明の効果】本発明は上記のごとく、胴管１内に配置する支持板を薄肉で剛性の低いバーリングプレートと厚肉で剛性の高い背面板とで構成したことにより、プレスによるバーリング加工の際にバーリング壁先端にクラックを生じることがなく、耐久性に優れたバーリング壁が得られ、また流体圧に対する剛性も十分に確保することができる。さらに、バーリング壁の剛性が低いため、胴管内部に伝熱管と支持板を組付ける際、胴管内部への支持板の挿入およびバーリング孔への伝熱管の挿入も容易に行え、装置の組立て、製造時間を大幅に短縮できるなど、多くの優れた効果を奏する。
【出願人】 【識別番号】０００１２０２４９
【氏名又は名称】臼井国際産業株式会社
【出願日】 平成１１年１１月１７日（１９９９．１１．１７）
【代理人】 【識別番号】１０００４６７１９
【弁理士】
【氏名又は名称】押田 良輝
【公開番号】 特開２００１−１４１３８６（Ｐ２００１−１４１３８６Ａ）
【公開日】 平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【出願番号】 特願平１１−３２７２５０