(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の円管を互いに近接させて平面状に並べ且つその相互間の近接部位を連通部として接続した如き形状の偏平チューブ本体から成り、該偏平チューブ本体の前記円管に相当する円管部の内周面に該円管部の中心軸と同心の螺旋軌道に沿うように旋回流形成突起を形成し、前記各円管部に個別に熱媒の旋回流を形成し得るように構成した熱交換器用チューブであって、前記偏平チューブ本体の後半部分における少なくとも一部の連通部に区画壁を形成したことを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項２】
隣り合う円管部の旋回流形成突起の向きが、互いに逆向きの螺旋軌道に沿うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用チューブ。
【請求項３】
円管部の並び方向に未加工の連通部を挟み且つ前記円管部の長手方向には断続的に散在するように区画壁が部分形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器用チューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲクーラ等の熱交換器に用いることが可能な熱交換器用チューブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等のエンジンの排気ガスの一部をエンジンに再循環して窒素酸化物の発生を低減させるＥＧＲ装置が知られているが、このようなＥＧＲ装置では、エンジンに再循環する排気ガスを冷却すると、該排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることによって、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的に窒素酸化物の発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガスを再循環するラインの途中に、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを装備したものがある。
【０００３】
図３は前記ＥＧＲクーラの一例を示す断面図であって、図中１は円筒状に形成されたシェルを示し、該シェル１の軸心方向両端には、シェル１の端面を閉塞するようプレート２，２が固着されていて、該各プレート２，２には、多数のチューブ３の両端が貫通状態で固着されており、これら多数のチューブ３はシェル１の内部を軸心方向に延びている。
【０００４】
そして、シェル１の一方の端部近傍には、外部から冷却水入口管４が取り付けられ、シェル１の他方の端部近傍には、外部から冷却水出口管５が取り付けられており、冷却水９が冷却水入口管４からシェル１の内部に供給されてチューブ３の外側を流れ、冷却水出口管５からシェル１の外部に排出されるようになっている。
【０００５】
更に、各プレート２，２の反シェル１側には、椀状に形成されたボンネット６，６が前記各プレート２，２の端面を被包するように固着され、一方のボンネット６の中央には排気ガス入口７が、他方のボンネット６の中央には排気ガス出口８が夫々設けられており、エンジンの排気ガス１０が排気ガス入口７から一方のボンネット６の内部に入り、多数のチューブ３を通る間に該チューブ３の外側を流れる冷却水９との熱交換により冷却された後に、他方のボンネット６の内部に排出されて排気ガス出口８からエンジンに再循環するようになっている。
【０００６】
尚、図中１１は冷却水入口管４に対しシェル１の直径方向に対峙する位置に設けたバイパス出口管を示し、該バイパス出口管１１から冷却水９の一部を抜き出すことにより、冷却水入口管４に対峙する箇所に冷却水９の澱みが生じないようにしてある。
【０００７】
斯かる従来のＥＧＲクーラにおいては、排気ガス１０がチューブ３内をストレートに流れ、チューブ３の内周面に対して排気ガス１０が十分に接触しないために熱交換効率があまり良くなかったため、図４に示す如く、チューブ３の内周面にスパイラル突起１２を形成（チューブ３の外周面側をスパイラル溝として凹ませることで反転形状として内周面側にスパイラル突起１２を形成）してチューブ３内を流れる排気ガス１０を旋回流とし、これにより排気ガス１０のチューブ３の内周面に対する接触頻度や接触距離を増加させてＥＧＲクーラの熱交換効率を向上することが既に提案されている。
【０００８】
一方、このような複数本のチューブ３を平行に並べてシェル１内に収容する構造では、単位体積当たりの交換熱量が小さいために熱交換器の全体構造が大きくなり、機器類への搭載性が悪くなるという課題があったため、図５に一例を示す如く、複数本の円管を互いに近接させて平面状に並べ且つその相互間の近接部位を連通部１３として接続した如き形状の偏平チューブ本体１４から成り、該偏平チューブ本体１４の前記円管に相当する円管部１５の内周面に該円管部１５の中心軸Ｏと同心の螺旋軌道に沿うように旋回流形成突起１６を形成（各円管部１５の外周面側を溝状に凹ませることで反転形状として旋回流形成突起１６を形成）し、前記各円管部１５に個別に排気ガス１０の旋回流を形成し得るようにして熱交換器用チューブを構成することも検討され始めている（下記の特許文献１等を参照）。
【０００９】
即ち、このように熱交換器用チューブを構成すれば、排気ガス１０が偏平チューブ本体１４の各円管部１５を流れる際に、該各円管部１５の内周面の旋回流形成突起１６により螺旋軌道に沿う方向に流れを案内され、これにより各円管部１５に個別に排気ガス１０の旋回流が形成される結果、該各円管部１５における内周面に対する排気ガス１０の接触頻度や接触距離が増加して熱交換効率が高められることになり、しかも、各円管部１５の相互間は連通部１３を介し連通した状態となっていて、排気ガス１０が流通するための流路断面積が大きく確保されるようになっているので、単位体積当たりの交換熱量が大きくなり、圧力損失の低減にもなるという優れた作用効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−７９７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、地球温暖化対策に向けた排出ガス規制は、将来的に益々強化されていくことが考えられ、図５の如き偏平チューブ本体１４から成る熱交換器用チューブをＥＧＲクーラに採用した場合であっても、更なる性能向上に向けた改善努力が求められている状況にある。
【００１２】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＥＧＲクーラ等の熱交換器に採用した場合に従来よりも大幅な性能向上を実現し得る熱交換器用チューブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、複数本の円管を互いに近接させて平面状に並べ且つその相互間の近接部位を連通部として接続した如き形状の偏平チューブ本体から成り、該偏平チューブ本体の前記円管に相当する円管部の内周面に該円管部の中心軸と同心の螺旋軌道に沿うように旋回流形成突起を形成し、前記各円管部に個別に熱媒の旋回流を形成し得るように構成した熱交換器用チューブであって、前記偏平チューブ本体の後半部分における少なくとも一部の連通部に区画壁を形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
而して、このように熱交換器用チューブを構成すれば、熱媒が偏平チューブ本体の各円管部を、旋回流を形成しつつ流れ、その後半部分で熱交換が進んだ熱媒の温度が低下して偏平チューブ本体外の冷媒との温度差が小さくなっても、偏平チューブ本体の後半部分における伝熱面積が区画壁の形成分だけ増加しているので、本来ならば熱媒と冷媒との温度差の縮小により低下するはずの交換熱量が前記伝熱面積の増加により補われ、ＥＧＲクーラ等の熱交換器に採用した場合における大幅な性能向上が実現されることになる。
【００１５】
ここで、偏平チューブ本体の後半部分では、熱交換が進んで熱媒の体積が前半部分よりも減少しているので、区画壁の形成により流路断面積が若干小さくなっても大幅な圧力損失の増加を招かなくて済み、寧ろ熱媒の流速が増加することで伝熱面との境界層厚さが減少して伝熱係数が改善し、この伝熱係数の改善によっても偏平チューブ本体の後半部分における交換熱量が増加して性能向上が図られることになる。
【００１６】
また、本発明においては、隣り合う円管部の旋回流形成突起の向きが、互いに逆向きの螺旋軌道に沿うように形成されていることが好ましく、このようにすれば、隣り合う円管部の連通部で旋回流同士が同じ向きの流れとなって互いに加速し合い、各円管部の相互間に連通部があっても、より確実に熱媒を旋回流として形成することが可能となる。
【００１７】
更に、本発明においては、円管部の並び方向に未加工の連通部を挟み且つ前記円管部の長手方向には断続的に散在するように区画壁が部分形成されていることが好ましく、このようにすれば、過剰な流路断面積の縮小が回避されて大幅な圧力損失の増加をより確実に防ぐことが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
上記した本発明の熱交換器用チューブによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１９】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、偏平チューブ本体の後半部分で熱交換が進んで熱媒と冷媒との温度差が小さくなっても、偏平チューブ本体の後半部分における伝熱面積を区画壁の形成により増やすことができ、しかも、熱媒の体積が前半部分よりも減少してくる後半部分に区画壁を形成することで大幅な圧力損失の増加を回避しつつ熱媒の流速を増加して伝熱係数を改善することもできるので、偏平チューブ本体の後半部分における交換熱量を効果的に増やしてＥＧＲクーラ等の熱交換器に採用した場合における大幅な性能向上を実現することができる。
【００２０】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、隣り合う円管部の連通部で旋回流同士を同じ向きの流れとすることで互いに加速させることができ、各円管部での旋回流の形成をより確実なものとすることができる。
【００２１】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、円管部の並び方向に未加工の連通部を挟み且つ前記円管部の長手方向には断続的に散在するように区画壁を部分形成することにより、過剰な流路断面積の縮小を回避して大幅な圧力損失の増加をより確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の偏平チューブ本体の平面図である。
【図３】一般的なＥＧＲクーラの一例を示す断面図である。
【図４】従来例を示す斜視図である。
【図５】別の従来例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１及び図２は本発明の熱交換器用チューブを実施する形態の一例を示すもので、前述した従来例の場合と同様にＥＧＲクーラ（熱交換器）に適用した場合を示しており、図３〜図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２５】
図１及び図２に示す如く、本形態例の熱交換器用チューブにおいては、前述した図５の従来例の場合と同様に、複数本の円管を互いに近接させて平面状に並べ且つその相互間の近接部位を連通部１３として接続した如き形状の偏平チューブ本体１４から成り、該偏平チューブ本体１４の前記円管に相当する円管部１５の内周面に該円管部１５の中心軸Ｏと同心の螺旋軌道に沿うように旋回流形成突起１６を形成（各円管部１５の外周面側を溝状に凹ませることで反転形状として旋回流形成突起１６を形成：図２では説明の便宜上から一部にのみ図示）し、前記各円管部１５に個別に排気ガス１０の旋回流を形成し得るように構成されているが、前記偏平チューブ本体１４の後半部分（排気ガス１０の流れ方向における中間部より下流側の部位）における少なくとも一部の連通部１３に区画壁１７が形成されているところを特徴としている。
【００２６】
より具体的には、円管部１５の並び方向に未加工の連通部１３を１列ずつ挟み且つ前記円管部１５の長手方向には断続的に散在するように区画壁１７が部分形成されており、しかも、隣り合う円管部１５の旋回流形成突起１６の向きが互いに逆向きの螺旋軌道に沿うように形成してあり（図２における旋回流形成突起１６の図示を参照）、隣り合う円管部１５の連通部１３で旋回流同士が同じ向きの流れとなるようにして相互の流れが打ち消し合わないように工夫してある（図１の矢印で示す排気ガス１０の旋回流の向きを参照）。
【００２７】
更に、偏平チューブ本体１４の製造にあたっては、例えば、その上部と下部とを二分割した一対の半割り部品をプレス加工により製作し、該各半割り部品を上下に重ね合わせて両側を溶接して製作すれば良いが、そのプレス加工の際に、各円管部１５の外周面側を溝状に凹ませて内周面側に反転形状として旋回流形成突起１６を隆起させると共に、偏平チューブ本体１４の後半部分に当たる範囲に前記区画壁１７を上下に二分割した分割壁部を予め前記各半割り部品の夫々に形成しておき、この分割壁部を互いに突き合わせた状態でロウ付けや溶接により接合して区画壁１７として完成させるようにすれば良い。
【００２８】
尚、斯かる偏平チューブ本体１４の製造時に該偏平チューブ本体１４の側部を接合のために利用する場合には、その接合作業時における加工性を考慮して前記側部の旋回流形成突起１６の加工（外周面側からの溝加工：図２参照）を部分的に省略しても良く、ここに部分的な旋回流形成突起１６の省略があっても、旋回流の形成に大きな影響を与えなくて済むことが本願発明者らにより確認されている。
【００２９】
而して、このように熱交換器用チューブを構成すれば、排気ガス１０が偏平チューブ本体１４の各円管部１５を、旋回流を形成しつつ流れ、その後半部分で熱交換が進んだ排気ガス１０の温度が低下して偏平チューブ本体１４外の冷却水９との温度差が小さくなっても、偏平チューブ本体１４の後半部分における伝熱面積が区画壁１７の形成分だけ増加しているので、本来ならば排気ガス１０と冷却水９との温度差の縮小により低下するはずの交換熱量が前記伝熱面積の増加により補われ、ＥＧＲクーラに採用した場合における大幅な性能向上が実現されることになる。
【００３０】
ここで、偏平チューブ本体１４の後半部分では、熱交換が進んで排気ガス１０の体積が前半部分よりも減少しているので、区画壁１７の形成により流路断面積が若干小さくなっても大幅な圧力損失の増加を招かなくて済み、寧ろ排気ガス１０の流速が増加することで伝熱面との境界層厚さが減少して伝熱係数が改善し、この伝熱係数の改善によっても偏平チューブ本体１４の後半部分における交換熱量が増加して性能向上が図られることになる。
【００３１】
従って、上記形態例によれば、偏平チューブ本体１４の後半部分で熱交換が進んで排気ガス１０と冷却水９との温度差が小さくなっても、偏平チューブ本体１４の後半部分における伝熱面積を区画壁１７の形成により増やすことができ、しかも、排気ガス１０の体積が前半部分よりも減少してくる後半部分に区画壁１７を形成することで大幅な圧力損失の増加を回避しつつ排気ガス１０の流速を増加して伝熱係数を改善することもできるので、偏平チューブ本体１４の後半部分における交換熱量を効果的に増やしてＥＧＲクーラに採用した場合における大幅な性能向上を実現することができる。
【００３２】
また、特に本形態例においては、隣り合う円管部１５の旋回流形成突起１６の向きを、互いに逆向きの螺旋軌道に沿うように形成しているので、隣り合う円管部１５の連通部１３で旋回流同士を同じ向きの流れとして互いに加速させることができ、各円管部１５での旋回流の形成をより確実なものとすることができる。
【００３３】
更に、円管部１５の並び方向に未加工の連通部１３を挟み且つ前記円管部１５の長手方向には断続的に散在するように区画壁１７を形成することにより、過剰な流路断面積の縮小を回避して大幅な圧力損失の増加をより確実に防ぐことができる。
【００３４】
尚、本発明の熱交換器用チューブは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、ＥＧＲクーラ以外の熱交換器に適用しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３５】
９      冷却水（冷媒）
１０    排気ガス（熱媒）
１３    連通部
１４    偏平チューブ本体
１５    円管部
１６    旋回流形成突起
１７    区画壁
Ｏ      中心軸
【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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