(57)【要約】【課題】各扁平チューブの動きを抑制してエンジン等の振動が及ぼす扁平チューブの振幅による亀裂や、各扁平チューブをエンドプレートに組み付けてろう付けする際の熱による扁平チューブの変形を防止すると共に冷却水がコア内を流れ易くする形状にしたＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造を提供することを課題とする。【解決手段】熱交換器のシェルの内壁面とチューブアセンブリの積層最外側に位置する両扁平チューブの各外側平面との間に、粗巻きコイルばね状に成形した金属製の細長いコイルか細長い薄板材を波状に折り曲げて成形した波板をチューブ支持部材として介装するとともに、このチューブ支持部材の長手方向を冷却水の流れに対して交差方向に向けて設け、前記熱交換器内の冷却水が前記チューブ支持部材の粗巻きされた線材の間または波板の波状側面を通過して冷却水の滞留を防止するように構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の扁平チューブを積層したチューブアセンブリをシェルに内蔵したＥＧＲクーラ用熱交換器において、この熱交換器のシェルの内壁面と前記チューブアセンブリの積層最外側に位置する両扁平チューブの各外側平面との間に、粗巻きコイルばね状に成形した金属製の細長いコイルをチューブ支持部材として介装するとともに、このチューブ支持部材の長手方向を冷却水の流れに対して交差方向に向けて設け、前記熱交換器内の冷却水が前記チューブ支持部材の粗巻きされた線材の間を通過して冷却水の滞留を防止することを特徴とするＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造。
【請求項２】
複数の扁平チューブを積層したチューブアセンブリをシェルに内蔵したＥＧＲクーラ用熱交換器において、この熱交換器のシェルの内壁面と前記チューブアセンブリの積層最外側に位置する両扁平チューブの各外側平面との間に、細長い薄板材を波状に折り曲げて成形した波板をチューブ支持部材として介装するとともに、このチューブ支持部材の長手方向とその波状側面がともに冷却水の流れに対して交差方向に向けて設け、前記熱交換器内の冷却水が前記チューブ支持部材の波状側面を通過して冷却水の滞留を防止することを特徴とするＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造。
【請求項３】
前記熱交換器のシェルと前記両扁平チューブとの間の少なくとも一方に、前記チューブ支持部材を２つ以上配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造。
【請求項４】
前記積層された各扁平チューブの相互間に、前記チューブ支持部材をそれぞれ１つ以上配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造。
【請求項５】
前記チューブ支持部材として扁平チューブの平面の幅よりも短い長さのチューブ支持部材を複数個設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の扁平チューブを有するＥＧＲクーラ用熱交換器における冷却水の流れを阻害しづらい形状に形成したチューブ支持部材を有するＥＧＲクーラ用熱交換器におけるチューブ支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の扁平チューブを有するＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブアセンブリは、表面に複数の凸型のダボが配置されている扁平チューブのダボ同士を重ね合わせ、各扁平チューブ間のクリアランスを保ちつつエンドプレートに組み付いていくが、チューブアセンブリをシェルに組み付ける際、シェル側には凸型のダボがない為、最外の２つの扁平チューブとシェルとのクリアランスが大きくなり、チューブアセンブリがシェルに対して拘束されていない状態になる。
そこで、従来の扁平チューブを具備したＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造（以下、単にチューブ支持構造という）では、図９，１０に示すように、櫛形に形成されたバッフルプレート１の歯１ａと歯１ａとの間に扁平チューブ２を挟むようにして多数の扁平チューブ２，…，２を等間隔に並べ、並べられた各扁平チューブ２，…，２の両端部をシェル３との間でバッフルプレート１が冷却水の流れを阻害するように働かせることにより、冷却水の流れに大きな蛇行を行わせて冷却効果を大きくするものが利用されていた(特許文献１，２，３)。そして、このバッフルプレート１でエンジン等の振動が及ぼす扁平チューブ２の振幅による亀裂や、各扁平チューブ２，…，２をエンドプレート４，４に組み付けてろう付けする際の熱による扁平チューブ２の変形を防止していた。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０１３５４９号公報
【特許文献２】特開２００２−１０７０９１公報
【特許文献３】特開２００４−１７７０６０公報
【０００４】
〔従来技術の問題点〕
このような構成のチューブ支持構造では、櫛形のバッフルプレート１で各扁平チューブ２，…，２を挟み込み、各扁平チューブ２，…，２の動きを抑制することで、振動による扁平チューブ２の亀裂や、各扁平チューブ２，…，２をエンドプレート４，４に組み付けてろう付けする際の熱による扁平チューブ２の変形を防止することが可能であったが、冷却水は冷却水入口５よりシェル３内に流入してバッフルプレート１，…，１により大きな蛇行路が形成された流路を流れて冷却水出口６から排出することにより、熱交換させる冷却水の流れを阻害する要因となっており、冷却水の流れが円滑でなく、バッフルプレート１の支持部周辺に冷却水の淀みが発生して、熱交換がうまくいかず冷却水が沸騰するといった熱交換性能に関する問題点が懸念されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の技術における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これを解決するため具体的に設定した技術的な課題は、各扁平チューブの動きを抑制してエンジン等の振動が及ぼす扁平チューブの振幅による亀裂や、各扁平チューブをエンドプレートに組み付けてろう付けする際の熱による扁平チューブの変形を防止すると共に冷却水がコア内を流れ易くする形状にしたＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明における前記課題が効果的に解決されるエア抜き構造を有するＥＧＲクーラを特定するために、必要と認める事項の全てが網羅され、具体的に構成された、課題解決手段を以下に示す。
ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第１の課題解決手段は、複数の扁平チューブを積層したチューブアセンブリをシェルに内蔵したＥＧＲクーラ用熱交換器において、この熱交換器のシェルの内壁面と前記チューブアセンブリの積層最外側に位置する両扁平チューブの各外側平面との間に、粗巻きコイルばね状に成形した金属製の細長いコイルをチューブ支持部材として介装するとともに、このチューブ支持部材の長手方向を冷却水の流れに対して交差方向に向けて設け、前記熱交換器内の冷却水が前記チューブ支持部材の粗巻きされた線材の間を通過して冷却水の滞留を防止することを特徴とするものである。
【０００７】
同上ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第２の課題解決手段は、複数の扁平チューブを積層したチューブアセンブリをシェルに内蔵したＥＧＲクーラ用熱交換器において、この熱交換器のシェルの内壁面と前記チューブアセンブリの積層最外側に位置する両扁平チューブの各外側平面との間に、細長い薄板材を波状に折り曲げて成形した波板をチューブ支持部材として介装するとともに、このチューブ支持部材の長手方向とその波状側面がともに冷却水の流れに対して交差方向に向けて設け、前記熱交換器内の冷却水が前記チューブ支持部材の波状側面を通過して冷却水の滞留を防止することを特徴とするものである。
【０００８】
同上ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第３の課題解決手段は、前記熱交換器のシェルと前記両扁平チューブとの間の少なくとも一方に、前記チューブ支持部材を２つ以上配置したことを特徴とする。
【０００９】
同上ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第４の課題解決手段は、前記積層された各扁平チューブの相互間に、前記チューブ支持部材をそれぞれ１つ以上配置したことを特徴とする。
【００１０】
また、同上ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第５の課題解決手段は、前記チューブ支持部材として扁平チューブの平面の幅よりも短い長さのチューブ支持部材を複数個設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第１の課題解決手段では、熱交換器内の冷却水がチューブ支持部材の粗巻きされた線材の間を通過して冷却水の滞留を防止するから冷却水が沸騰することを防止でき、また、チューブ支持部材が荷重を加えられると撓むことで応力の集中を防ぎ、エンジン等の振動による扁平チューブに亀裂が生じることを防いだり、各扁平チューブをエンドプレートに一体にろう付けされても扁平チューブの変形に対してチューブ支持部材が柔軟に対応できて、熱による扁平チューブの変形を防止することができる。
【００１２】
ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第２の課題解決手段では、熱交換器内の冷却水がチューブ支持部材の波状側面を通過して冷却水の滞留を防止し、冷却水が沸騰することを防止でき、波板の板面が荷重を加えられると撓むことで応力集中を防止することができ、エンジン等の振動や熱が及ぼす扁平チューブの変形や亀裂の発生に対して柔軟に対応できて、扁平チューブの変形等を防止することができる。
【００１３】
ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第３の課題解決手段では、チューブ支持部材を数を変えたり、設置位置を変える等、種々の配置の方法で取り付けることができ、加えられる荷重によるチューブ支持部材が変形を生じて力を逃がす緩衝作用により、エンジン等の振動が及ぼす扁平チューブの亀裂の発生を防止し、熱による扁平チューブの変形も防止することができる。
【００１４】
ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第４の課題解決手段では、積層された扁平チューブの間にもチューブ支持部材を加えたことにより、荷重に対してチューブ支持部材が変形して力を逃がし、エンジン等の振動が及ぼす扁平チューブの亀裂の発生を防止し、熱による扁平チューブの変形も防止することができる。
【００１５】
また、ＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造に係る第５の課題解決手段では、チューブ支持部材として扁平チューブの平面の幅よりも短い長さのチューブ支持部材を複数個設けたことにより、冷却水が熱交換器内をより一層流れ易くなるとともに、チューブ支持部材の緩衝作用をさらに効果的に発揮して、冷却水の滞留を防止して冷却水が沸騰することを防ぎ、また、扁平チューブの亀裂発生や変形を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による最良の実施形態を具体的に説明する。
ただし、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するものではない。
また、従来の技術で説明したものと同じものは同じ符号を付して具体的な説明を省略する。
【００１７】
この実施形態におけるＥＧＲクーラ用熱交換器は、図１〜４に示すように、ステンレス鋼製の（熱交換器）本体１０を有し、本体１０ではチューブアセンブリ１１に組み込まれた扁平チューブ２，…，２の内部にＥＧＲガスを導入し、シェル３の一端側の下部に設けた冷却水入口５から冷却水を導入し、シェル３内の扁平チューブ２，…，２の外面に沿って通過して各扁平チューブ２，…，２の外面を介してＥＧＲガスを冷却し、シェル３の他端側の上部に設けた冷却水出口６から冷却水を排出して、ＥＧＲガスを所定の温度まで下げることができるようにしている。
【００１８】
〔構成〕
この本体１０の内部には、多数の扁平チューブ２，…，２を束ねたチューブアセンブリ１１の最も外側に位置する扁平チューブ２，２の広幅な平面２ａ，２ａの略中央部に、金属線製の細長いコイルばね形状のコイルに形成したチューブ支持部材１２，１２または細長い薄板材を波状または蛇腹状に曲げて波板に形成したチューブ支持部材１３，１３を、熱交換器のシェル３と扁平チューブ２との間に隙間が生じないように組み込む。組み込みにあたっては、ダボの有無に関わらず扁平チューブ２の広幅な平面２ａ，２ａの幅に合わせてチューブ支持部材１２または１３の長さを決めて所定の位置に取り付ける。
チューブ支持部材１２は、同一径の金属線を粗巻きにして細長いコイルばね形状のコイルに形成したものである。
波板のチューブ支持部材１３は、同一板厚の帯状材料を１８０度ずつ反転させて順に反対側へ折り曲げて波状または蛇腹状に形成された板厚の薄い波板材である。
【００１９】
本体１０の内部には、エンドプレート４，４により多数の扁平チューブ２，…，２が両端部でそれぞれ略等間隔に支持されたチューブアセンブリ１１が収容され、エンドプレート４，４がシェル３内の仕切り板となってシェル３の内部が仕切られて、各扁平チューブ２，…，２の外面側に冷却水を通すことができるようにし、扁平チューブ２の内部ではＥＧＲガスの通路となる。
シェル３内のエンドプレート４，４に挟まれた空間には、冷却水入口５と冷却水出口６とが接続され、冷却水入口５からシェル３内に流入した冷却水が、チューブアセンブリ１１により形成された空間を流れて本体１０内に収容された扁平チューブ２，…，２のそれぞれを外面側から冷却し、各扁平チューブ２，…，２の内部を流れるＥＧＲガスをチューブ外方から冷却してＥＧＲガスの温度を下げるようにする。
【００２０】
〔支持部材取付方法〕
以下では、チューブ支持部材として金属線のコイルの場合を説明するが、波板のチューブ支持部材１３の場合でも同様である。
（１）  最外面側に位置する扁平チューブに各１つ設ける場合
図３で示すように、チューブアセンブリ１１の各扁平チューブ２，…，２は、幅広な平面２ａ，２ａに設けられた多数のダボ１４，…，１４を当接して束ねることにより、各扁平チューブ２，…，２が等間隔に束ねられ、その最外部に位置する扁平チューブ２，２の外側に位置する表面でダボ１４，…，１４の設けられていない位置に、幅広な平面の幅と同じ長さを有するチューブ支持部材１２を、チューブ支持部材１２の長手方向を平面の幅方向に向けて配置し、互いの接触部を固着する。
【００２１】
（２）  一面側に１つ他面側に２つ設ける場合
図５で示すように、チューブアセンブリ１１の各扁平チューブ２，…，２の幅広な平面２ａ，２ａに設けられた多数のダボ１４，…，１４により各扁平チューブ２，…，２が等間隔に束ねられ、その最外部に位置する扁平チューブ２，２の一方の扁平チューブ２の外側に位置する面でダボ１４，…，１４の設けられていない位置に１つと、他方の扁平チューブ２の外側に位置する面の各エンドプレート４，４からチューブアセンブリ１１の長さの１／３に相当する長さの位置でダボ１４，…，１４の設けられていない位置に各１つ、幅広な平面２ａ，２ａの幅と同じ長さを有するチューブ支持部材１２，１２を、チューブ支持部材１２の長手方向を幅広な平面２ａ，２ａの幅方向に向けて配置し、互いの接触部を固着する。
【００２２】
（３）  最外面側に位置する扁平チューブに各２つ設ける場合
図６で示すように、チューブアセンブリ１１の各扁平チューブ２，…，２の幅広な平面２ａ，２ａに設けられた多数のダボ１４，…，１４により各扁平チューブ２，…，２が等間隔に束ねられ、その最外部に位置する扁平チューブ２，２の外側に位置する幅広な平面２ａ，２ａでダボ１４，…，１４の設けられていない位置であり、かつ外側の各エンドプレート４，４からチューブアセンブリ１１の長さの１／３に相当する長さの位置（エンドプレート４，４の間を均等に支える個所）に各１つ、扁平チューブ２，２の幅広な平面２ａ，２ａの幅と同じ長さを有するチューブ支持部材１２，…，１２を、チューブ支持部材１２の長手方向を幅広な平面２ａ，２ａの幅方向に向けて配置し、互いの接触部を固着する。
【００２３】
（４）  各扁平チューブの間に設ける場合
図７で示すように、チューブアセンブリ１１の各ダボのない扁平チューブ２，…，２の最外面側に位置する扁平チューブ２，２の各外面側で、幅広な平面２ａ，２ａに扁平チューブ２，２の幅広な平面２ａ，２ａの幅と同じ長さを有するチューブ支持部材１２を設ける他に、ダボのない扁平チューブ１５，…，１５を束ねて形成するチューブアセンブリ１６の各扁平チューブ１５，…，１５間に、それぞれチューブ支持部材１２の長手方向を幅広な平面２ａ，２ａの幅方向に向けて、各扁平チューブ１５，…，１５の長手方向中央部に挟むように介装し、互いの接触部を固着する。
【００２４】
（５）  扁平チューブの広幅な平面の幅よりも短いチューブ支持部材１２を設ける場合
図８に示すように、チューブアセンブリ１１の各扁平チューブ２，…，２のうちで最外部に位置する扁平チューブ２，２の外側に位置する平面に、外側に位置する幅広な平面２ａ，２ａの幅よりも短い長さを有するチューブ支持部材１７を、チューブアセンブリ１１のエンドプレート４，４の間を均等に支える複数個所に、同軸方向に複数個並べて配設し、それぞれの接触位置を固着する。
これらのうち、(3)と(5)とのチューブ支持部材１２または１７の配設個数は(3)と(5)とに記載された個数よりも多くしても、同様に配設することにより、より多数のチューブ支持部材１２または１７の配設が可能となる。
【００２５】
〔作用効果〕
このようなＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造においては、チューブ支持部材１２，１３または長さの短いチューブ支持部材１７を幅広側の平面に設ける場合には、少なくとも、チューブアセンブリ１１の最外部に位置する扁平チューブ２，２の外側の平面に設けることによって、熱交換器内を流れる冷却水の流れに対して、チューブ支持部材１２，１３または長さの短いチューブ支持部材１７の投影断面積が非常に小さくなり、各扁平チューブ２，…，２の外側を流れてＥＧＲガスを冷却する冷却水を円滑に流れるようにして、冷却水の淀みを防止し、局所的に沸騰することが避けられるようにして、良好な熱交換性能を得られるようにすることができ、チューブ支持部材１２，１３または長さの短いチューブ支持部材１７の撓みによりエンジンの振動からくるチューブへの荷重を受けても扁平チューブ２，２側の変形を抑制することができる。
【００２６】
また、支持部材取付方法の(1)の他に、支持部材取付方法の(2)〜(5)によって、ＥＧＲクーラの搭載の状態、ＥＧＲクーラ用熱交換器の長さや大きさ、チューブ幅やチューブ間隔に応じて適切なチューブ支持部材１２，１３または長さの短いチューブ支持部材１７の使い分けを行うことができると共に使用法の工夫を行うことにより、エンジン等の振動による扁平チューブの亀裂を防止することができる。
さらに、このような熱交換器の使用時には、エア抜きを考慮して扁平チューブ２を縦方向に向けて使用するが、ろう付け時では、炉内で扁平チューブ２を寝かせた状態にして積み重ねて多数個を加熱するので、一体ろう付けする時に、チューブ支持部材１２，１３により各扁平チューブ２，…，２の垂れ下がりを防止することができ、このため、ＥＧＲクーラ用熱交換器の使用時だけでなく、ろう付け時における熱によるチューブの変形も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施態様に係るＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造を斜め下から見た場合の斜視図である。
【図２】図１におけるＡ部の拡大側面図である。
【図３】本発明の実施態様におけるチューブ支持部材の取付状態（取付方法（１））を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施態様におけるチューブ支持部材の例を示す斜視図であり、（Ａ）は螺旋形金属線のチューブ支持部材、（Ｂ）は波板のチューブ支持部材である。
【図５】本発明の実施態様におけるチューブ支持部材の取付状態（取付方法（２））を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施態様におけるチューブ支持部材の取付状態（取付方法（３））を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施態様におけるチューブ支持部材の取付状態（取付方法（４））を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施態様におけるチューブ支持部材の取付状態（取付方法（５））を示す斜視図である。
【図９】従来のＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造におけるバッフルプレートの取付方法を示す斜視説明図である。
【図１０】従来のＥＧＲクーラ用熱交換器のチューブ支持構造における冷却水の流れを示す側面断面説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  バッフルプレート
１ａ  歯
２  扁平チューブ
２ａ  （広幅な）平面
３  シェル
４  エンドプレート
５  冷却水入口
６  冷却水出口
１０  （ＥＧＲ用熱交換器の）本体
１１  チューブアセンブリ
１２  （コイル状の）チューブ支持部材
１３  （波板状の）チューブ支持部材
１４  ダボ
１５  ダボのない扁平チューブ
１６  （ダボのない扁平チューブを束ねて形成した）チューブアセンブリ
１７  （短い長さの）チューブ支持部材
【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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【図９】
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【図１０】
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