(57)【要約】【課題】冷却水の入口を複数に分散して熱交換器内における冷却水の流れを均一化するとともに局所的な過熱部位を無くして良好な熱交換ができるようにしたＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造を提供することを課題とする。【解決手段】熱交換器のシェルにチューブアセンブリを内蔵し、前記各チューブの内部に高温のＥＧＲガスを通し、その外部に冷却水を通して熱交換するＥＧＲクーラ用熱交換器において、シェル内に冷却水を導入する冷却水入口を２箇所以上設け、シェル内から冷却水を排出する冷却水出口を一箇所設けるように構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器のシェルにチューブアセンブリを内蔵し、前記各チューブの内部に高温のＥＧＲガスを通し、その外部に冷却水を通して熱交換するＥＧＲクーラ用熱交換器において、シェル内に冷却水を導入する冷却水入口を２箇所以上設け、シェル内から冷却水を排出する冷却水出口を一箇所設けたことを特徴とするＥＧＲクーラ用熱交換器の入口構造。
【請求項２】
前記シェルには、前記２箇所以上の冷却水入口に合わせて同数の冷却水入口パイプを固着したことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲクーラ用熱交換器の入口構造。
【請求項３】
前記シェルの冷却水入口には、冷却水を供給するホースを接続する１つの入水側接続端と、前記２箇所以上の冷却水入口に合わせて出水口を開口した給水側接続端とを有する冷却水入口パイプアダプタを、前記給水側接続端の出水口を前記シェルの冷却水入口に合わせて固着したことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲクーラ用熱交換器の入口構造。
【請求項４】
前記冷却水入口パイプアダプタには、前記シェルの２箇所以上の冷却水入口に合わせて同数のパイプ状出口通路を突設したことを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲクーラ用熱交換器の入口構造。
【請求項５】
前記冷却水入口パイプアダプタの給水側接続端面を、前記シェルの２箇所以上の冷却水入口の周辺部を含むシェル外面に合わせて密着可能な形状に形成したことを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲクーラ用熱交換器の入口構造。
【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内蔵したＥＧＲクーラ用熱交換器における冷却水入口を複数に分けて冷却水の流れに淀みを生じないようにするＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口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１は、図７乃至図１１に示すように、図示しないスペーサを介してほぼ均一なクリアランスを設けて積層した扁平チューブ２または表面に複数の凸型のダボ２ａが突設されている扁平チューブ２を、ダボ同士を重ね合わせて各扁平チューブ間のクリアランスをほぼ均一に保ちつつ各扁平チューブ２，…，２の端部をそれぞれエンドプレート３，３に組み付けたチューブアセンブリ４を形成し、このチューブアセンブリ４をシェル１ａに収容して、水密、気密に固着して一体化している。
【０００３】
このようなＥＧＲクーラ用熱交換器１では、冷却水の入口５と出口６とがそれぞれ一ヶ所設けられ、冷却水をシェル１ａ内に導入して各扁平チューブ２，…，２をその外面側から冷却して、各扁平チューブ２，…，２内を通過するＥＧＲガスを冷却する。
この冷却水の入口５と出口６との設置位置には、冷却効果をより優れたものにするために、冷却水がシェル１ａ内を隅々まで通過できるようになる種々のタイプが形成されており、例えば、図７，８に示すように、シェル１ａの下面または側面には一端部に入口５を設け、上面または側面には入口５を設けた端部と反対側の端部に出口６を設け、扁平チューブ２の壁面に対して平行方向に冷却水を流入し、平行方向に流出する場合（特許文献１，２）と、図９に示すように、シェル１ａの側面の一方には側端部に入口５を設け、他方には入口５を設けた端部と反対側の端部に出口６を設け、扁平チューブ２の壁面に対して垂直方向に冷却水を流入し、垂直方向に流出する場合（特許文献１）、また図１０に示すように、シェル１ａの側面の一方には端部に入口５を設け、シェル１ａの上面の入口５を設けた端部と反対側の端部に出口６を設けているもの（特許文献３，４）等がある。
【０００４】
そして、これら冷却水の入口５と出口６との配設位置および出入口と扁平チューブ２との相対的な向きによる冷却水の流れの状態は、
(1)図７の冷却水が下面から流入して上面より流出する下から上へと縦方向へ流す場合には、図１１に示すように、入口５から流入した冷却水は、流入する方向と同じ方向に並べられた各扁平チューブ２，…，２の壁面に沿って流れるように分岐して、各扁平チューブ２，…，２の間でも冷却水が流れるようにし、各扁平チューブ２，…，２の壁面に沿って上方へ流れて上面の出口６に向かって収束し、出口６から排出されることで、すべての扁平チューブ２，…，２の表面を冷却できるようにしている。
(2)図８の冷却水を側面の一方から流入して他方の側面より流出する横方向へ流す場合、図１２に示すように、入口５から流入した冷却水は、直近の扁平チューブ２の端縁から壁面に沿ってシェルの反対側に近設した壁面まで進み、また他の流れがシェル１ａの内壁面に沿って進み、各扁平チューブ２，…，２の間とシェル１ａの内壁面との間を通過してから出口６へ向かって収束し、出口６から排出される。
(3)図９の冷却水を下面側から流入して上面側へ流出させる場合、図１３に示すように、入口５から流入した冷却水は直近の扁平チューブ２の壁面にほぼ垂直に当たってから壁面に沿って外方へ進み、扁平チューブ２の端縁からシェル１ａの内壁面に沿って上面へ昇り、途中で各扁平チューブ２の間に形成されている隙間に冷却水の若干量を曲り込ませて、各扁平チューブ２，…，２の間へ冷却水が流れるようにし、各扁平チューブ２，…，２の間を通過してから上面側の出口６へ向かって収束し、出口６から排出される。
(4)また、図１０に示すように、冷却水を横方向から流入して上方向へ流出させる場合、図１４に示すように、入口５から流入した冷却水は、直近の扁平チューブ２の壁面に沿って先方へ進み、扁平チューブ２の端縁から壁面に沿って反対側のシェル１ａの内壁面へ向かって進み、シェル１ａの内壁面に沿って進むように分岐した流れは、途中で各扁平チューブ２の間に形成されている隙間に冷却水の若干量が曲り込ませて、各扁平チューブ２，…，２の間に冷却水を流し、各扁平チューブ２，…，２の間を通過してから上面側の出口６へ向かって収束して、出口６から排出される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０７０９１公報
【特許文献２】特開２００４−１７７０６０公報
【特許文献３】特開２００３−２０１９２３公報
【特許文献４】特開２００３−０９０６９３公報
【０００６】
〔従来技術の問題点〕
このような構成のＥＧＲクーラ用熱交換器１では、これら冷却水の入口５と出口６との配設位置および出入口と扁平チューブ２との相対的な向きによる各扁平チューブ２，…，２の冷却の状態は、シェル１ａの内部における冷却水の分布によって状況が異なる。
例えば、冷却水の流れの状態(1)と(2)とでは、それぞれ図１１と図１２とに丸印で囲って示すように、冷却水の分岐の状態が中央部で水量が多く周辺部で水量が少なくなって、周辺部では扁平チューブ２内を流れるＥＧＲガスとの熱交換が悪くなり、特に熱交換量が多い扁平チューブ２，…，２間の冷却水が沸騰する可能性がある。冷却水の流れの状態(3)では、図１３に丸印で囲って示すように、各扁平チューブ２，…，２の間ではシェル１ａの内壁面に沿って流れる周辺部の冷却水が中央部の冷却水に比較して流量が多くなり、周辺部では流量が少ないため冷却水が沸騰する可能性がある。また流れの状態(4)では、図１４に丸印で囲って示すように、入口５の近辺の扁平チューブ２，…，２の間では水量が多く、出口６の近辺の扁平チューブ２，…，２の間では水量が少なくなり、この辺りで冷却水が沸騰する可能性があるという問題点があった。
また、車両搭載時のレイアウトの制約によって、水の流れにくい場所を生じやすい位置への冷却水入口パイプの取り付けを余儀なくされる場合もあり、場所によっては沸騰を起こすようになるという問題点があった。
このため、近年ではガス温度が高くなっているＥＧＲクーラ等の熱交換器においては、特に強く改善が要望されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、冷却水の入口を複数に分散して熱交換器内における冷却水の流れを均一化するとともに局所的な過熱部位を無くして良好な熱交換ができるようにしたＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明における前記課題が効果的に解決されるＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造を特定するために、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冷却水入口構造に係る第１の課題解決手段は、熱交換器のシェルにチューブアセンブリを内蔵し、前記各チューブの内部に高温のＥＧＲガスを通し、その外部に冷却水を通して熱交換するＥＧＲクーラ用熱交換器において、シェル内に冷却水を導入する冷却水入口を２箇所以上設け、シェル内から冷却水を排出する冷却水出口を一箇所設けたことを特徴とするものである。
同上ＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に係る第２の課題解決手段は、前記シェルには、前記２箇所以上の冷却水入口に合わせて同数の冷却水入口パイプを固着したことを特徴とする。
【０００９】
同上ＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に係る第３の課題解決手段は、前記シェルの冷却水入口には、冷却水を供給するホースを接続する１つの入水側接続端と、前記２箇所以上の冷却水入口に合わせて出水口を開口した給水側接続端とを有する冷却水入口パイプアダプタを、前記給水側接続端の出水口を前記シェルの冷却水入口に合わせて固着したことを特徴とする。
【００１０】
同上ＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に係る第４の課題解決手段は、前記冷却水入口パイプアダプタには、前記シェルの２箇所以上の冷却水入口に合わせて同数のパイプ状出口通路を突設したことを特徴とする。
また、同上ＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に係る第５の課題解決手段は、前記冷却水入口パイプアダプタの給水側接続端面を、前記シェルの２箇所以上の冷却水入口の周辺部を含むシェル外面に合わせて密着可能な形状に形成し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入口構造に係る第１の課題解決手段では、冷却水入口を２箇所以上設けたことにより、積層された複数のチューブの各チューブ間および両最外端のチューブの外側面まで、シェル内に導入された冷却水が分散できて、形成されている各流路に冷却水を効率良くかつ均一で過不足なく通すことができるようになり、シェル内部における流れが淀むことによる冷却水の沸騰がなくなり、チューブ内を流れるＥＧＲガスとの熱交換が良好で効率良くできる。
ＥＧＲクーラ用熱交換器の入口構造に係る第２の課題解決手段では、複数箇所の冷却水入口に合わせて同数の冷却水入口パイプをシェルに固着したことにより、冷却水入口パイプの数に合わせて冷却水タンク、ラジエータあるいは別タンク等の冷却水給水元からの配管を接続することができ、冷却水の供給を効率良く行なうことができる。
【００１２】
ＥＧＲクーラ用熱交換器の入口構造に係る第３の課題解決手段では、１つの入水側接続端と２箇所以上の出水口を開口した給水側接続端とを有する冷却水入口パイプアダプタを、この冷却水入口パイプアダプタの給水側接続端に開口された出水口とシェルに２箇所以上設けた冷却水入口との位置を合わせてシェルに固着したことにより、冷却水入口周辺部がコンパクトに纏まり、冷却水給水元からの配管を２本以上使用することなく、１本のみ配管しただけで複数個所へ冷却水を供給することができる。
【００１３】
ＥＧＲクーラ用熱交換器の入口構造に係る第４の課題解決手段では、シェルの２箇所以上設けた冷却水入口に冷却水入口パイプアダプタに突設したパイプ状出口通路をそれぞれ接続したことにより、冷却水給水元からの配管が１本で足りるだけでなく、シェルに設けた冷却水入口に直接パイプ状出口通路を接続することができて、部品点数を減少し、製造工程を簡素化することができる。
また、ＥＧＲクーラ用熱交換器の入口構造に係る第５の課題解決手段では、冷却水入口パイプアダプタの給水側接続端面をシェルの２箇所以上の冷却水入口の周辺部を含むシェル外面に合わせて密着可能な形状に形成したことにより、シェル外面に密着して固着することで、冷却水入口パイプアダプタを介してシェル内に冷却水を供給できるようになり、冷却水の供給配管系が簡素化され、取付スペースを最小にでき、小型化および製造工程の簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
〔第１実施態様〕
〔構成〕
この第１実施形態におけるＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造は、図１〜３に示すように、ステンレス鋼製の薄板からなるシェル１ａを有し、シェル１ａには複数の扁平チューブ２，…，２をエンドプレート３，３により束ねたチューブアセンブリ４を収容し、扁平チューブ２，…，２内にＥＧＲガスを導入し、扁平チューブ２，…，２の外面側には冷却水が流れてＥＧＲガスの熱を冷却水により吸収する。シェル１ａの下面の一端側には冷却水を導入するための冷却水入口１１，１１を２箇所設け、シェル１ａの上面の冷却水導入側と反対側に位置する端部（以下、単に他端側ということにする）には冷却水出口１２を１箇所設けて、冷却水をシェル外部へ排出できるようにする。
このＥＧＲクーラ用熱交換器１０では、熱交換の結果として、排出される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。
【００１６】
このＥＧＲクーラ用熱交換器１０のシェル１ａに設けられた冷却水入口１１，１１には、複数箇所の冷却水入口１１，１１に合わせて出水口１３ａ，１３ａを開口した給水側接続端１３ｂ，１３ｂを有する冷却水入口パイプアダプタ１３を、冷却水入口１１，１１と給水側接続端１３ｂ，１３ｂの出水口１３ａ，１３ａとの位置を合わせるようにして、シェル１ａに固着する。
この冷却水入口パイプアダプタ１３は、１つの入水側接続端１３ｃと、複数箇所の出水口１３ａ，１３ａを開口した給水側接続端１３ｂ，１３ｂとを有し、入水側接続端１３ｃには冷却水タンク、ラジエータあるいは別タンク等の冷却水給水元からの冷却水入口パイプ１４を接続し、給水側接続端１３ｂ，１３ｂをシェル１ａに設けられた冷却水入口１１，１１に出水口１３ａ，１３ａの位置を合わせてシェル１ａに固着する。
冷却水出口１２には冷却水出口パイプ１５を接続する。
【００１７】
〔作用効果〕
このような第１実施形態におけるＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造では、シェル１ａ内に２箇所の冷却水流入口を設けたことにより、シェル１ａ内を流れる冷却水の流れが均一化され、従来では冷却水の流れが淀むことにより生じていた沸騰がなくなり、扁平チューブ２，…，２内を流れるＥＧＲガスとの良好な熱交換ができるようになる。
冷却水入口パイプ１４を横方向から冷却水入口パイプアダプタ１３の入水側接続端１３ｃに接続することにより、高さを抑えることができ、縦方向のスペースに制約がある場合でも最適な冷却水入口の位置を確保することができる。
【００１８】
〔第１実施態様の別態様〕
このような第１実施形態は、発明の主旨を理解し易くするため具体的に説明しているが、発明内容を限定するものではないから、特に説明されていない別の態様を制限するものではなく、適宜変更しても良い。このような意味で発明の主旨に沿ういくつかの別態様を以下に示す。
第１実施形態では、シェル１ａに２つの冷却水入口１１，１１を設け、冷却水入口パイプアダプタ１３として２つの出水口１３ａ，１３ａを有するものを形成したが、シェル１ａに３つの冷却水入口１１，１１，１１を設け、図４に示すように、冷却水入口パイプアダプタとしては冷却水入口形状に合わせた３つの出水口１３ａ，１３ａ，１３ａを有するものを形成しても良い。
また、冷却水入口パイプアダプタ１３として２つの出水口１３ａ，１３ａを設けた場合において、シェル１ａに設けられた２つの冷却水入口１１，１１の周辺部に合わせて、シェル外面に密着可能な面に成形された給水側接続端１３ｄの出水側端面１３ｅを形成し、この出水側端面１３ｅの内側には密着面となる端面を除き空間となる長孔１３ｆを形成した出水口を設け、給水側接続端１３ｄが冷却水入口１１，１１の周辺部を全体として覆うカバーになるように直接密着して固着するものとしても良い。
【００１９】
〔第２実施態様〕
〔構成〕
この第２実施形態におけるＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造は、図６に示すように、給水元からの冷却水入口パイプ１４を２本配管できる場合には、シェル１ａに設けられた２つの冷却水入口１１，１１に直接に冷却水入口パイプ１６，１６を固着して、この冷却水入口パイプ１６，１６に冷却水供給元からの冷却水入口パイプ１４を接続するか、または、冷却水入口パイプ１６，１６に代えて冷却水入口パイプ１４を冷却水入口１１，１１に直接接続する。
【００２０】
〔作用効果〕
このような第２実施形態では、冷却水の供給を最適な位置からシェル１ａ内の給水配分が効果的に均一化でき、熱交換を効率良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施態様に係るＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造を示す横断面説明図である。
【図２】同上ＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造における２つの冷却水入口に冷却水入口パイプアダプタを設けた冷却水入口構造を示す斜め下方から見た斜視図である。
【図３】同上ＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に利用される２つの出水口を有する冷却水入口パイプアダプタを示す説明図であって、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は斜め下方から見た斜視図である。
【図４】同上ＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造に利用される３つの出水口を有する冷却水入口パイプアダプタを示す説明図であって、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は斜め下方から見た斜視図である。
【図５】同上ＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水入口構造におけるシェル形状に合わせて給水側接続端の出水側端面を形成した冷却水入口パイプアダプタを示す説明図であって、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は斜め下方から見た斜視図である。
【図６】本発明の第２実施態様に係るＥＧＲクーラ用熱交換器の冷却水供給元からの冷却水入口パイプを２本シェルに接続した状態を示す斜め下方から見た斜視図である。
【図７】従来のＥＧＲクーラ用熱交換器において冷却水が上下方向に移動する冷却水出入口構造を示す斜視部分断面説明図である。
【図８】従来のＥＧＲクーラ用熱交換器において冷却水が横方向に移動する冷却水出入口構造を示す斜視部分断面説明図である。
【図９】従来のＥＧＲクーラ用熱交換器において冷却水が下方から流入して上方へ流出する冷却水出入口構造を示す斜視部分断面説明図である。
【図１０】従来のＥＧＲクーラ用熱交換器において冷却水が側方から流入して上方へ流出する冷却水出入口構造を示す斜視部分断面説明図である。
【図１１】図７に示すＥＧＲクーラ用熱交換器における冷却水の流れを示す横断面説明図である。
【図１２】図８に示すＥＧＲクーラ用熱交換器における冷却水の流れを示す横断面説明図である。
【図１３】図９に示すＥＧＲクーラ用熱交換器における冷却水の流れを示す横断面説明図である。
【図１４】図１０に示すＥＧＲクーラ用熱交換器における冷却水の流れを示す横断面説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１，１０  ＥＧＲクーラ用熱交換器
１ａ  シェル
２  扁平チューブ
２ａ  ダボ
３  エンドプレート
４  チューブアセンブリ
５  入口
６  出口
１１  冷却水入口
１２  冷却水出口
１３  冷却水入口パイプアダプタ
１３ａ  出水口
１３ｂ，１３ｄ  給水側接続端
１３ｃ  入水側接続端
１３ｅ  出水側端面
１３ｆ  長孔
１４，１６  冷却水入口パイプ
１５  冷却水出口パイプ
【図１】
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【図２】
2008231929.tif 000004
【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】
2008231929.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008231929.tif 000013
【図１２】
2008231929.tif 000014
【図１３】
2008231929.tif 000015
【図１４】
2008231929.tif 000016