(57)【要約】【課題】  コンパクトで熱交換性能のよい二重管型熱交換器の提供。【解決手段】  波形に曲折されたインナーフィン３が内管１と外管２との間に内装され、インナーフィン３の内面側に第１流体４が流通し、外面側に第２流体６が流通する。そして内管１の両端部に一対の第１出入口５が設けられ、外管２の両端部に一対の第２出入口７が設けられる。【選択図】        図２
2006207888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管(1) と外管(2) とが同軸に配置されて、両管(1)(2)の両端間が閉塞されると共に、両管(1)(2)内にインナーフィン(3) が介装された二重管型熱交換器において、
前記インナーフィン(3) は、周方向の断面が波形に曲折されると共に、全体が筒状に形成され、その内面側と外面側とが連通しないように、その軸線方向の両端縁が両管の少なくとも一方に液密に接合され、
内管(1) には、その内周に第１流体(4) の一対の第１出入口(5) が設けられて、それが前記インナーフィン(3) の前記内面側に夫々連通し且つ、一対の第１出入口(5) 間が閉塞手段(9) により閉塞され、
外管(2) には、その外周に第２流体(6) の一対の第２出入口(7) が設けられて、それが前記インナーフィン(3) の前記外面側に夫々連通したことを特徴とする二重管型熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
前記両管(1)(2)の両端部間に、前記第２流体(6) の小タンク部(8) が形成されるように、前記インナーフィン(3) の軸線方向の両端部が縮小部(3b)を介して内管(1) に液密に接合され、
前記第２出入口(7) がその小タンク部(8) に連通され、
その小タンク部(8) よりも僅かに軸線方向の中心寄りの両端位置に前記第１出入口(5) が形成されると共に、その第１出入口(5) は夫々周方向に互いに離間して多数の小孔が形成されたものからなる二重管型熱交換器。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記内管(1) の前記一対の第１出入口(5) は、展開状態で互いに平行に並列された長孔からなり、その中心線(l) が内管(1) の長手方向に対して斜め配置された二重管型熱交換器。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
前記内管(1) 内の前記閉塞手段(9) に、それを開閉自在にするバイパス弁(9a)が設けられた二重管型熱交換器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
前記インナーフィン(3) は、その波の稜線が蛇行形成され、長手方向の両端縁部は波形が形成されていない波無し部(3c)からなり、その波無し部(3c)が前記内管(1) の外面に液密に接合された二重管型熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、
内管(1) と外管(2) の少なくとも一方に蛇腹状の熱応力吸収部(13)が設けられた二重管型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の排気ガス再循環装置用の熱交換器（ＥＧＲクーラ）や、オイルクーラとして最適な二重管型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の二重管型熱交換器は内管と外管とが同軸に配置され、両管の両端部が閉塞されると共に、両管内にインナーフィンが介装され或いはそれの無いもので、外管の両端部に第１流体の出入口が設けられ、少なくとも内管内に第２流体が流通するものである。
このような熱交換器としては、特許文献１，特許文献２，特許文献３，その他が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７８８５４号公報
【特許文献２】特開平１０−０３８４９１号公報
【特許文献３】特開平１０−０３８４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の二重管型熱交換器は、何れも一方の流体が内管内を流通し、他方の流体が内管と外管との間を流通するものである。係る熱交換器は、少なくとも一方側の流体の伝熱面積が小さくならざるを得なかった。
また、被冷却流体の温度が低いとき熱交換を行わずバイパスするには、別個にバイパス回路を設ける必要があり、何れにしてもコンパクト性に欠ける欠点があった。
さらには、熱交換に伴い内管と外管との間に温度差が生じると、その接合部に大きな熱応力が加わるおそれがあった。
そこで本発明は、係る課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、内管(1) と外管(2) とが同軸に配置されて、両管(1)(2)の両端間が閉塞されると共に、両管(1)(2)内にインナーフィン(3) が介装された二重管型熱交換器において、
前記インナーフィン(3) は、周方向の断面が波形に曲折されると共に、全体が筒状に形成され、その内面側と外面側とが連通しないように、その軸線方向の両端縁が両管の少なくとも一方に液密に接合され、
内管(1) には、その内周に第１流体(4) の一対の第１出入口(5) が設けられて、それが前記インナーフィン(3) の前記内面側に夫々連通し且つ、一対の第１出入口(5) 間が閉塞手段(9) により閉塞され、
外管(2) には、その外周に第２流体(6) の一対の第２出入口(7) が設けられて、それが前記インナーフィン(3) の前記外面側に夫々連通したことを特徴とする二重管型熱交換器である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記両管(1)(2)の両端部間に、前記第２流体(6) の小タンク部(8) が形成されるように、前記インナーフィン(3) の軸線方向の両端部が縮小部(3b)を介して内管(1) に液密に接合され、
前記第２出入口(7) がその小タンク部(8) に連通され、
その小タンク部(8) よりも僅かに軸線方向の中心寄りの両端位置に前記第１出入口(5) が形成されると共に、その第１出入口(5) は夫々周方向に互いに離間して多数の小孔が形成されたものからなる二重管型熱交換器である。
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、
前記内管(1) の前記一対の第１出入口(5) は、展開状態で互いに平行に並列された長孔からなり、その中心線(l) が内管(1) の長手方向に対して斜め配置された二重管型熱交換器である。
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
前記内管(1) 内の前記閉塞手段(9) に、それを開閉自在にするバイパス弁(9a)が設けられた二重管型熱交換器である。
【０００７】
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
前記インナーフィン(3) は、その波の稜線が蛇行形成され、長手方向の両端縁部は波形が形成されていない波無し部(3c)からなり、その波無し部(3c)が前記内管(1) の外面に液密に接合された二重管型熱交換器である。
請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、
内管(1) と外管(2) の少なくとも一方に蛇腹状の熱応力吸収部(13)が設けられた二重管型熱交換器である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の二重管型熱交換器は、内管１と外管２との間に内装された筒状のインナーフィン３の内面側と外面側とに、夫々第１流体４と第２流体６とが流通するものであるから、構造が簡単で熱交換性能のよいコンパクトなものとなる。
また、内管１に閉塞手段９を設けると共に、一対の第１出入口５を設けるという単純な構成で、第１流体４をインナーフィン３の内面側に確実に流通させることができる。
【０００９】
上記構成において、内管１，外管２の両端部間に第２流体６の小タンク部８を設けたものにおいては、インナーフィン３の外面側の各部に第２流体６を均等に流通させ熱交換を促進させる効果がある。
また、第１出入口５を内管１の両端位置において周方向に互いに離間して多数の小孔で構成した場合には、インナーフィン３の内面側各部に第１流体４を均一に流通させることができる。
上記構成において、内管１の第１出入口５を、展開状態で互いに平行に並列させた長孔とし、各長孔のの中心線ｌが内管１の長手方向に対して斜め配置したものにおいては、その長孔をインナーフィン３の複数の波の谷部に対向させて、第１流体４を均等にインナーフィン３の各部に流通させることができる。
上記構成において、内管１の閉塞手段９にバイパス弁9aを設けたものにおいては、被冷却流体としての第１流体４の温度が低温で、熱交換の不要なとき、それを内管１内にバイパスさせることができる。そしてバイパス路を有する構造の簡単な二重管型熱交換器を提供できる。
【００１０】
上記構成において、インナーフィン３の長手方向両端部に波無し部3cを構成し、その波無し部3cを内管１の外面に液密に接合したものにおいては、構造が簡単で信頼性の高い二重管型熱交換器となり得る。
上記いずれかの構成において、内管１と外管２の少なくとも一方に蛇腹状の熱応力吸収部13を設けたものにおいては、内管１と外管２の温度差に基づく熱応力を可及的に小さくし、耐久性の高い二重管型熱交換器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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は本発明の熱交換器の分解斜視図であり、図２はその組立て状態を示す縦断面図、図３は図２の要部拡大図である。
この二重管型熱交換器は、図１に示す如く、内管１とインナーフィン３と外管２とを有する。内管１は、その両端部に夫々第１出入口５が形成されている。この第１出入口５は、周方向に離間した多数の小孔からなる。この例では、小孔は楕円形に形成されその長軸が軸線方向に位置する。なお、その小孔の長軸を軸線に対して斜めに形成してもよい。
【００１２】
次に、インナーフィン３は内管１，外管２の板厚に比べて著しく薄い金属板（一例として内外管の 1/5〜1/10）を成形加工して、筒状にしたものからなり、その両端部を除いて横断面が波形となる波状部3aと、その波状部3aの両端部に縮小部3bを介して波無し部3cが一体に延在されている。
なお、この例では左側の波無し部3cの左端部に拡開部3dが設けられている。波状部3aの長さは、内管１の両端部に位置する一対の第１出入口５間の長さに略等しい。また、内管１の左端には拡開部1dが設けられている。
次に、外管２はその内周直径がインナーフィン３の波状部3aの外周直径に整合する。そして右端には、縮小部2bが形成されている。また、外管２の左端には、カラー14が嵌着される。外管２の外周の両端部には一対の第２出入口７が設けられ、そこに夫々パイプ12が取付けられる。
【００１３】
このようにしてなる各部品は、内管１の外周にインナーフィン３が被嵌され、次いでそれらが外管２に内装される。このとき、図２および図３に示す如く、この例では内管１の右端が外管２から突出し、外管２の右端の縮小部2bがインナーフィン３の波無し部3cを介して内管１の外周に接合される。さらに内管１の右端にはフランジ11が固定される。内管１の左端は、その拡開部1dがインナーフィン３の左端の拡開部3dを介して外管２の内面に接合される。そしてフランジ11を外周に設けたカラー14が外管２の左端外周に接合される。そしてインナーフィン３の波無し部3cの外面側と、外管２の両端部の内面側との間に小タンク部８が形成される。また、内管１の両端部に設けられた第１出入口５は、インナーフィン３の波状部3aの両端部の内面側に連通する。
【００１４】
また図２および図３において、内管１の右側の第１出入口５に隣接しかつ、その軸線方向中心側には閉塞手段９が設けられ内管１の内部を閉塞する。
このようにしてなる熱交換器は、インナーフィン３が横断面波形で筒状に形成され、その内面側と外面側とが連通しないように分離されている。そして、インナーフィン３の内面側には第１流体４が流通する。即ち、図２，図３に示す如く、第１流体４が内管１内に導かれ、閉塞手段９の直前で右端側の第１出入口５より内管１の外面とインナーフィン３の内面との間に流通し、内管１の左端部でその第１流体４が第１出入口５を介して内管１内に導かれる。この熱交換器をＥＧＲクーラとして使用するときには、第１流体として高温の排気ガスを用い、オイルクーラとして使用するときは高温のオイルとすることができる。
【００１５】
また、インナーフィン３の外面側には第２流体６が流通する。即ち、この例では左端側のパイプ12から第２流体６が導かれ、第２出入口７，小タンク部８を介し、インナーフィン３の外面と外管２の内面との間を図において左方から右方に流通し、右端の小タンク部８より第２出入口７，パイプ12を介し内部にそれが導かれる。第２流体６は冷却水とすることができる。そして、第１流体４と第２流体６との間に熱交換器が行われるものである。
【００１６】
次に、図４は閉塞手段９としてバイパス弁9aを設けたものである。即ち、内管１の内部を閉塞する閉塞手段９が開閉自在なバイパス弁9aとして設けられ、駆動リンク15を介して図４（Ａ）の閉塞状態から図４（Ｂ）の開放状態に制御される。これは、第１流体４に被冷却流体としてエンジン排気ガスを用い、第２流体６として冷却水を用いるとき、排気ガスが低温の場合には熱交換を不要とするので、その場合にはバイパス弁9aを（Ｂ）の如く開放し、熱交換を行うことなく、それを内管１内に流通させるものである。
【００１７】
次に、図５はその閉塞手段９の他の例であり、この例では内管１の右端部に縮小部を設け、そこに出入自在なバイパス弁9aを設けたものである。そしてバイパス弁9aを軸線方向に移動することにより、内管１の内部を開閉自在に閉塞するものである。
さらに、この例では内管１の中間部には、蛇腹状の熱応力吸収部13が設けられている。これは、内管１と外管２との温度差に基づく熱膨張の差を吸収し、両者間に大きな熱応力が生じるのを防止するものである。
【００１８】
次に、図６はインナーフィン３の他の例の展開状態を示す部分斜視図である。この例は、横断面が波形に形成されると共に、その稜線も平面視で波形に形成されて、波状部3aを形成する。それにより、伝熱面積の増加を図っている。そして波状部3aの両端の波無し部3cは、波形を圧潰したものからなる。
【００１９】
次に、図７（Ａ）は内管１の他の実施例であり、図７（Ｂ）はそのｂ部の展開拡大図である。それらが図１の内管１と異なる点は、第１出入口５の配置のみである。この例では、第１出入口５が多数の長孔からなり、その中心線ｌが展開状態で内管１の長手方向に対して斜めに交差している。この場合、長孔をインナーフィン３の複数の波の谷部に対向させて、第１流体４を均等にインナーフィン３の各部に流通させることができる。
次に、図８は内管１の一端部に内装したバイパス弁9aの他の例であり、このバイパス弁9aは、円板状のバイメタルタイプのものである。第１流体４が低温のときにはバイパス弁9aは実線の状態から鎖線の状態に変化し、第１流体４を内管１内にバイパスする。第１流体４が高温の場合には、バイパス弁9aは実線の位置にあり、第１流体４を第１出入口５を介してインナーフィン３の内面側に導く。
【００２０】
（変形例）
図１〜図３の例でインナーフィン３は、その両端部に縮小部3bおよび波無し部3cを有し、その波無し部3cの先端部が内管１の外面および外管２の内面にろう付け固定されているが、それに代えて、波無し部3cの長さを図１のそれより短くし、波無し部3cと内管１の外面との間のみを接合してもよい。また、図１〜図３の例で、第１流体を被冷却流体とし、第２流体を冷却水としたが、それらを逆にしてもよい。
図５の例では、熱応力吸収部13を内管１に設けたが、それに代えて外管２にそれを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の二重管型熱交換器は、ＥＧＲクーラやオイルクーラとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の二重管型熱交換器の分解斜視図。
【図２】同組立て状態を示す縦断面図。
【図３】同部分拡大図。
【図４】同熱交換器の他の実施の形態を示す要部縦断面図。
【００２３】
【図５】同熱交換器のさらに他の実施の形態を示す要部縦断面図。
【図６】インナーフィン３の他の例を示す説明図。
【図７】同熱交換器の内管の他の例を示す説明図。
【図８】同熱交換器のさらに他の例を示す要部縦断面説明図。
【符号の説明】
【００２４】
１  内管
1d  拡開部
２  外管
2b  縮小部
３  インナーフィン
3a  波状部
3b  縮小部
3c  波無し部
3d  拡開部
【００２５】
４  第１流体
５  第１出入口
６  第２流体
７  第２出入口
８  小タンク部
９  閉塞手段
9a  バイパス弁
【００２６】
11  フランジ
12  パイプ
13  熱応力吸収部
14  カラー
15  駆動リンク
16  支持体  
ｌ  中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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