JP2016080283A

JP2016080283A - 熱交換チューブ

Info

Publication number: JP2016080283A
Application number: JP2014213387A
Authority: JP
Inventors: 吉宗内田; Yoshimune Uchida; 松平　範光; Norimitsu Matsudaira; 範光松平
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-05-16

Abstract

【課題】熱交換チューブの接合を良好にすること。
【解決手段】チューブ１０は、互い接合される１対の半筒状をしたプレート２０を備える。各プレート２０は、両端に平行に延びる第１接合壁部２１及び第２接合壁部２２を有する。第２接合壁部２２は、その中程に曲折した段付き部２４を有する。チューブ１０は、一方のプレート２０の第１接合壁部２１が他方のプレート２０の段付き部２４に係合して第２接合壁部２２に接合される。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換をする流体が流れる熱交換チューブに関する。

特許文献１には、熱交換器を構成する熱交換チューブとして、図６に示す伝熱管１００が開示されている。

伝熱管１００は、半筒状の上側ケース１１０及び下側ケース１２０を互いに組み付けてロウ付けすることによって扁平な筒状に形成される。

上側ケース１１０及び下側ケース１２０は、それぞれ金属板をプレス加工することによって断面コの字形をした半筒状に形成される。上側ケース１１０の開口幅は、下側ケース１２０の開口幅より大きく形成される。上側ケース１１０の内側に、下側ケース１２０が嵌合して組み付けられる。

特開２０１０−２４３１２５号公報

しかしながら、このような従来の伝熱管１００にあっては、上側ケース１１０内に下側ケース１２０を嵌合して組み付ける際に、両者の嵌合部に形成される隙間Ｃにバラツキが生じると、両者の接合が不良になるという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、熱交換チューブの接合を良好にすることを目的とする。

本発明のある態様によれば、熱交換をする流体が流れる熱交換チューブであって、互い接合される１対の半筒状をしたプレートを備え、各プレートは、両端に平行に延びる第１接合壁部及び第２接合壁部を有し、第２接合壁部は、その中程に曲折した段付き部を有し、一方のプレートの第１接合壁部が他方のプレートの段付き部に係合して第２接合壁部に接合されることを特徴とする熱交換チューブが提供される。

上記態様によれば、一方のプレートの第１接合壁部と他方のプレートの第２接合壁部に形成された段付き部とが係合することにより、第１接合壁部と第２接合壁部との間に間隙が生じることが抑えられ、熱交換チューブの接合が良好に行われる。

本発明の実施形態に係るコアを分解した状態を示す斜視図である。熱交換チューブを分解した状態を示す断面図である。熱交換チューブを示す断面図である。コアを示す断面図である。コアの一部を示す断面図である。従来例に係る伝熱管を示す分解斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示すコア１は、自動車のＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)システム（図示省略）に用いられるＥＧＲクーラ（熱交換器）を構成する。ＥＧＲシステムは、内燃機関の排気通路から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に介装されるＥＧＲクーラと、を備える。内燃機関では、ＥＧＲクーラによって冷却されたＥＧＲガス（熱交換流体）が吸気通路に還流される。

図１は、コア１を分解した状態を示す斜視図である。コア１は、筒状をしたシェル４と、シェル４の内部に積層して収容される複数（３個）の熱交換チューブ１０（以下、単に「チューブ１０」と称する。）と、を備える。ＥＧＲクーラは、１対のコア１が互いに並んで設けられる。

シェル４は、半筒状のシェルアッパ２及びシェルロア３が組み付けられることによって断面が略四角形の筒状に形成される。

シェル４の外側には、冷却通路の配管（図示省略）が接続される。シェル４の内側には、媒体流路５が形成される。媒体流路５は、各チューブ１０のまわりに形成され、冷却通路を通じて導かれる内燃機関の冷却液（冷媒）が循環するようになっている。

チューブ１０は、扁平な筒状に形成され、その内部に熱交換流路１１が形成される。各チューブ１０の開口端（図示省略）は、シェル４の開口端の内側にそれぞれ並んで開口する（図４参照）。シェル４の開口端にはヘッダ（図示省略）を介してＥＧＲ通路のダクト（図示省略）が接続され、ＥＧＲガスが各チューブ１０内の熱交換流路１１に導かれるようになっている。

図２、図３に示すように、チューブ１０は、対のプレート２０が互いに結合されることによって扁平な筒状に形成される。

チューブ１０は、各プレート２０の間に波板状のフィン（図示省略）が介装される構成としてもよい。

プレート２０は、金属板をプレス加工することによって半筒状に成形される。プレート２０は、横方向に延びる横壁部２９と、横壁部２９の一端に形成される角部２７から縦方向に延びる第１接合壁部２１と、横壁部２９の他端に形成される角部２８から縦方向に延びる第２接合壁部２２と、を有する。第１接合壁部２１と第２接合壁部２２とは、互いに略平行に延びている。

第１接合壁部２１の断面は、横壁部２９から略直交して直線状に延びる。プレート２０は、第１接合壁部２１の断面と横壁部２９の断面との挟み角度が９０度よりわずかに大きくなるように成形される。角部２７は、９０度よりわずかに大きい角度を持って曲がるように成形される。これにより、プレート２０がシェル２内に圧入されると、第１接合壁部２１の断面と横壁部２９の断面との挟み角度が略９０度になり、プレート２０の弾性復元力によって第１接合壁部２１がシェル２の内壁面４Ａに押し付けられる。換言すると、第１接合壁部２１にはシェル２の内壁面４Ａから図５に矢印Ｄで示すように押圧される。

第２接合壁部２２の断面は、クランク状に曲折した段付き形状をしている。第２接合壁部２２は、横壁部２９から曲がって縦方向に延びる基端部２３と、基端部２３から曲がって第１接合壁部２１に向けて横方向に延びる段付き部２４と、段付き部２４から曲がって縦方向に延びる先端部２５と、を有する。

基端部２３の断面は、横壁部２９から略直交して直線状に延びる。プレート２０は、基端部２３の断面と横壁部２９の断面との挟み角度が９０度よりわずかに大きくなるように成形される。角部２８は、９０度よりわずかに大きい角度を持って曲がるように成形される。これにより、プレート２０がシェル２内に圧入されると、基端部２３の断面と横壁部２９の断面との挟み角度が略９０度になり、プレート２０の弾性復元力によって基端部２３がに押し付けられる。

先端部２５は、基端部２３に対して横方向に間隔を持ち、かつ基端部２３に対して平行に延びる。プレート２０は、先端部２５の断面と横壁部２９の断面との挟み角度が９０度よりわずかに大きくなるように成形される。これにより、プレート２０がシェル２内に圧入されると、先端部２５の断面と横壁部２９の断面との挟み角度が略９０度になり、プレート２０の弾性復元力によって先端部２５が図５に矢印Ｃで示すように相手側のプレート２０の第１接合壁部２１に押し付けられる。

段付き部２４は、基端部２３と先端部２５との間にわたされ、第２接合壁部２２の中程に段差を形成している。

ＥＧＲクーラの製造時には、シェル４及びチューブ１０を構成する各部材２、４、２０などを組み立てる組み立て工程と、各部材２、４、２０などをロウ付けによって接合するロウ付け工程と、が順に行われる。

まず、組み立て工程では、各部材２、４、２０などを組み付ける前に、ロウ材が接合箇所に塗布される。

組み立て工程では、対のプレート２０を互いに対向するように組み付けてチューブ１０を組み立てる。対のプレート２０を互いに組み付ける際には、一方のプレート２０に対して他方のプレート２０を、図２に矢印Ａで示すように縦方向に移動するとともに、図２に矢印Ｂで示すように横方向に移動する。これにより、図３に示すように、各第１接合壁部２１が各先端部２５及び段付き部２４に当接するように係合して組み付けられる。ＥＧＲクーラは、１対のコア１が並んだ状態で接合される。

続くロウ付け工程では、図４に示すように、コア１はシェル４の内側に各チューブ１０が組み付けられた状態で加熱炉（図示省略）に搬送されて熱処理されることにより各接合部がロウ付けによって結合される。

ロウ付け時に、シェル４の内側に組み付けられたチューブ１０は、両端に平行に延びるシェル４の内壁面４Ａの間に挟まれるようして圧入される。こうしてシェル４の内側で弾性変形したチューブ１０は、プレート２０の第１接合壁部２１と第２接合壁部２２とが拡がろうとする弾性復元力が生じる。こうして各プレート２０に生じる弾性復元力により、第１接合壁部２１が図５に矢印Ｃで示すようにシェルアッパ２に押圧されるとともに、第１接合壁部２１が図５に矢印Ｄで示すように第２接合壁部２２の先端部２５に押圧されている。こうして、第１接合壁部２１と第２接合壁部２２とは、互いに押し合う状態でロウ付けされ、両者の間に間隙が生じることなく接合される。

こうして製造されたＥＧＲクーラは、車両に組み付けられ、ＥＧＲシステムを構成する。

ＥＧＲシステムの作動時には、各チューブ１０内の熱交換流路１１をＥＧＲガスが流れる一方、シェル４内の媒体流路５を冷却液が循環する。ＥＧＲガスの熱が各チューブ１０を介して冷却液に伝えられ、ＥＧＲガスが冷却される。

次に、本実施形態の効果について説明する。

本実施形態によれば、チューブ１０は、互い接合される１対の半筒状をしたプレート２０を備える。プレート２０は、両端に平行に延びる第１接合壁部２１及び第２接合壁部２２を有する。第２接合壁部２２は、その中程に曲折した段付き部２４を有する。一方のプレート２０の第１接合壁部２１が他方のプレート２０の段付き部２４に係合して第２接合壁部２２に接合される。

上記構成に基づき、一方のプレート２０の第１接合壁部２１と他方のプレート２０の第２接合壁部２２に形成された段付き部２４とが係合し、第１接合壁部２１と第２接合壁部２２との間に間隙が生じることがなく組み付けられる。これにより、チューブ１０は、両者のロウ付けによる接合が良好に行われ、熱交換流路１１を流れるＥＧＲガスの洩れが生じることが防止される。

チューブ１０の組み立て時には、各プレート２０を横方向（図２の矢印Ｂの方向）に移動して組み付けることが可能となる。これにより、各プレート２０の組み付け作業を速やかに行うことができ、チューブ１０の生産性を高められる。

これに対し、図６に示す従来の伝熱管１００にあっては、上側ケース１１０内に下側ケース１２０を嵌合して組み付ける必要があるため、組み付け作業に手間がかかり、生産性を高められない。

また、本実施形態では、互い接合される１対のプレート２０が互いに同一形状をしているため、共通の型を用いて各プレート２０を成形することができる。これにより、チューブ１０は、各プレート２０を成形するコストを低減できる。

また、チューブ１０は、箱形のシェル４内に圧入され、一方のプレート２０の第１接合壁部２１と他方のプレート２０の第２接合壁部２２とが互いに押し合う状態で接合される構成とした。

上記構成に基づき、第１接合壁部２１と第２接合壁部２２とは、互いに押し合う状態で接合され、両者の間に間隙が生じることが防止される。これにより、チューブ１０は、熱交換流路１１を流れるＥＧＲガスの洩れが生じることが防止される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明は、車両に搭載されるＥＧＲクーラの熱交換チューブとして好適であるが、車両に搭載されるラジエータ、オイルクーラ、インタクーラ、コンデンサなどの熱交換器や、車両以外に使用される熱交換器にも適用できる。

４シェル
１０熱交換チューブ
１１熱交換流路
２０プレート
２１第１接合壁部
２２第２接合壁部
２４段付き部

Claims

熱交換をする流体が流れる熱交換チューブであって、
互い接合される１対の半筒状をしたプレートを備え、
前記各プレートは、両端に平行に延びる第１接合壁部及び第２接合壁部を有し、
前記第２接合壁部は、その中程に曲折した段付き部を有し、
前記一方のプレートの前記第１接合壁部が前記他方のプレートの前記段付き部に係合して第２接合壁部に接合されることを特徴とする熱交換チューブ。
請求項１に記載の熱交換チューブであって、
互い接合される１対の前記プレートは、互いに同一形状をしていることを特徴とする熱交換チューブ。
請求項１又は２に記載の熱交換チューブであって、
箱形の前記シェル内に圧入され、前記一方のプレートの前記第１接合壁部と前記他方のプレートの前記第２接合壁部とが互いに押し合う状態で接合されることを特徴とする熱交換チューブ。