(57)【要約】【課題】伝熱管内に配設するフィン部材と素管との接触面積を多くするとともに、フィン部材と素管との熱伝導性を高める事を可能とし、伝熱管の熱交換性能を向上させる。また、素管内での板状フィン部材の固定性を向上させ、板状フィン部材のブレや変形のない使用を可能とする。【解決手段】金属製の素管２内に挿入配設する板状フィン部材４を、管軸方向に長尺で軸中心部から少なくとも２方向にフィン３を突出して形成する。また、外方向の先端側に、管軸方向に交差するスリット７を複数設け、このスリット７間を交差方向に捻る事で捻り片１０を形成する。この捻り片１０を素管２の内周面の一部に対応した形状とする事で、捻り片１０の先端側に設けた密着面１１を、素管２の内周面に密着固定させる。【選択図】  図１
2004317072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の素管内に挿入配設する金属製の板状フィン部材を、管軸方向に長尺で軸中心部から少なくとも２方向にフィンを突出して形成し、この板状フィン部材の外方向の先端側に、管軸方向に交差するスリットを複数設け、このスリット間を該フィンの表面と交差方向に捻る事により捻り片を形成し、この捻り片を素管の内周面の一部に対応した形状とする事により、捻り片の先端側に設けた密着面を、素管の内周面に面接触して密着固定させる事を特徴とするフィン部材を内装した伝熱管。
【請求項２】
金属製の素管内に挿入配設する金属製の板状フィン部材を、管軸方向に長尺で軸中心部から少なくとも２方向にフィンを突出して形成し、この板状フィン部材の外方向の先端側に、管軸方向に交差するスリットを複数設け、このスリット間を該フィンの表面と交差方向に捻る事により捻り片を形成するとともに、板状フィン部材の素管への挿入配設前は、捻り片の先端側が素管の内周面よりも外方に配置されるような直径で板状フィン部材を形成し、板状フィン部材の素管への挿入配設時は、捻り片が素管の内周面の一部に対応して軸中心部方向に変形する事で、捻り片の先端側に形成される密着面を素管の内周面に密着固定させる事を特徴とするフィン部材を内装した伝熱管。
【請求項３】
板状フィン部材は、素管内を流動する流体が通過可能な窓部を少なくとも一個設けた事を特徴とする請求項１又は２のフィン部材を内装した伝熱管。
【請求項４】
窓部は、内部に突片を一定間隔で突出した事を特徴とする請求項３のフィン部材を内装した伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＥＧＲガス冷却装置等の多管式熱交換器、ラジエーター組込式オイルクーラーにて、冷却水、冷却風、カーエアコン用冷媒、その他の冷媒液等の冷却媒体と、ＥＧＲガス、煤を含有する燃焼排気ガス等の被冷却高温熱媒体流体との熱交換を行うために用いるもの等、種々の用途の伝熱管に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１１−１０８５７８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７９４１０号公報
【特許文献３】特開２００１−２２７４１３号公報
【０００３】
従来、自動車のエンジン等では、排気ガスの一部を排気ガス系から取り出して、再びエンジンの吸気系に戻し、混合気や吸入空気に加えるＥＧＲシステムが、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンに用いられていた。ＥＧＲシステム、特にディーゼルエンジンの高ＥＧＲ率のクールドＥＧＲシステムでは、排気ガス中のＮＯｘを低減し、燃費の悪化を防止するとともに、過剰な温度上昇によるＥＧＲバルブの機能低下や耐久性の低下を防止するため、高温化したＥＧＲガスを冷却水、冷却風、カーエアコン用冷媒、その他の冷媒液等の冷却媒体で冷却するＥＧＲガス冷却装置を設けている。
【０００４】
そして、このＥＧＲガス冷却装置として、上記特許文献１〜特許文献３の従来発明等に示す如く、内部をＥＧＲガスが流通可能な複数の細径の伝熱管を配置し、この伝熱管の外側に冷却水や冷却風、冷媒液等の冷却媒体を流通させる事により、伝熱管を介してＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換を行うものが存在した。
【０００５】
上述の如きＥＧＲガス冷却装置で使用する伝熱管は、内周面が平滑な金属管が多く用いられているが、このような伝熱管ではＥＧＲガスの殆どが伝熱管の中心付近を高速に流動し、伝熱管の内周面側を通過するＥＧＲガスから熱が伝導されるのみで、冷却媒体との熱交換が良好に行われにくかった。この熱交換性能の向上のため、前記特許文献１、２の従来発明では、内周面に突起を突設した金属製の素管内に、平板を螺旋状に捻って形成したフィン部材を挿入配設して伝熱管を形成している。また、特許文献３では、素管内に平板状のフィン部材を一体に突出して伝熱管を形成している。
【０００６】
このように、素管内に螺旋状に捻ったフィン部材を配設したり平板状のフィン部材を一体に突設する事で、伝熱管の伝熱面積を増大させ、伝熱管の中心付近の熱をフィン部材に伝達させる事で、ＥＧＲガスと伝熱管間の熱伝導性を高めていた。更に、フィン部材により伝熱管内のＥＧＲガスの流れを乱流化して、ＥＧＲガスの伝熱管内の流動距離を長くし、伝熱管とＥＧＲガスとの接触時間を長くする事で、伝熱管を介したＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換効率を高めようとしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１、２の従来技術では、フィン部材と素管との接触は、フィン部材の両側縁と、素管の内周面の突起部分との断続した点接触である。また、特許文献３の従来技術では、フィン部材の外周縁と素管の内周面との線接触である。そのため、何れもフィン部材と素管との接触面積が少なく、フィン部材がＥＧＲガスの熱を受熱しても、フィン部材から素管への熱伝達が十分に行われず、ＥＧＲガスと伝熱管の外周を流動する冷却媒体との熱交換効率を高めるには限界があった。また、素管との接触が線接触や断続した点接触では、フィン部材の固定性が悪く、伝熱管の振動や流体の流動力により、各フィンやフィンが接触している素管の壁面のフレッティング等を生じ易く、伝熱管の熱交換機能や耐久性を損なう可能性もあった。
【０００８】
本発明は上述の如き課題を解決しようとするものであって、伝熱管の素管内に挿入配設するフィン部材と素管との接触面積を多くする事により、フィン部材と素管との熱伝導性を高め、その結果、伝熱管内部を流動する流体と、該伝熱管の外部を流動する流体との熱交換性能を向上させようとするものである。また、伝熱管の内部を流動する流体に旋回流を発生させたり、流体の乱流化を生じさせるような構造でフィン部材を形成可能とし、素管の内周面付近に発生し易い境界層を剥離して、熱交換効率を高めるものである。更に、素管内でのフィン部材の固定性を高め、流体の流動や伝熱管の振動等による各フィンやフィンが接触している素管の壁面のフレッティング等を抑制して、伝熱管の使用性や耐久性を向上させる事を可能とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の如き課題を解決するため、第１の発明は、金属製の素管内に挿入配設する金属製の板状フィン部材を、管軸方向に長尺で軸中心部から少なくとも２方向にフィンを突出して形成し、この板状フィン部材の外方向の先端側に、管軸方向に交差するスリットを複数設け、このスリット間を該フィンの表面と交差方向に捻る事により捻り片を形成し、この捻り片を素管の内周面の一部に対応した形状とする事により、捻り片の先端側に設けた密着面を、素管の内周面に面接触して密着固定させて成るものである。
【００１０】
また、第２の発明は、金属製の素管内に挿入配設する金属製の板状フィン部材を、管軸方向に長尺で軸中心部から少なくとも２方向にフィンを突出して形成し、この板状フィン部材の外方向の先端側に、管軸方向に交差するスリットを複数設け、このスリット間を該フィンの表面と交差方向に捻る事により捻り片を形成するとともに、板状フィン部材の素管への挿入配設前は、捻り片の先端側が素管の内周面よりも外方に配置されるような直径で板状フィン部材を形成し、板状フィン部材の素管への挿入配設時は、捻り片が素管の内周面の一部に対応して軸中心部方向に変形する事で、捻り片の先端側に形成される密着面を素管の内周面に密着固定させて成るものである。
【００１１】
また、板状フィン部材は、素管内を流動する流体が通過可能な窓部を少なくとも一個設けても良い。
【００１２】
また、窓部は、内部に突片を一定間隔で突出しても良い。
【００１３】
【作用】
本発明は上述の如く構成したものであり、第１の発明では、金属製の素管内に挿入配設する板状フィン部材は、管軸方向に長尺で軸中心部から少なくとも２方向にフィンを突出して形成している。この板状フィン部材の外方向の先端側に、管軸方向に交差するスリットを複数設け、このスリット間を該フィンの表面と交差方向に捻る事で捻り片を形成している。この捻り片の先端側を、素管の内周面の一部に対応させた形状とする事で、捻り片の先端側に、素管の内周面に面接触可能な密着面を形成する。このように形成した板状フィン部材を、素管内に挿入配設する事により、捻り片の密着面が素管の内周面に密着固定された伝熱管が得られる。
【００１４】
このように板状フィン部材が密着面を介して素管の内周面と面接触する事により、従来の点接触や線接触のフィン部材に比べて、板状フィン部材と素管との熱伝導性を高める事ができる。また、伝熱管内を流動する流体の一部が、捻り片の交差した表面に沿って流動先に、旋回しながら或いは乱流化を生じながら流動する。この流体の旋回流や乱流化の発生により、素管の内周面付近に生じ易い境界層を剥離して、熱交換効率を向上させる事ができる。また、上記素管と密着面との面接触により、素管への板状フィン部材の固定性も向上し、各フィンやフィンを接触させている素管の壁面のフレッティングを防ぐ事ができる。
【００１５】
次に、第２の発明では、第１の発明と同様に、少なくとも２方向に複数フィンを突出した板状フィン部材の先端側に、スリットを複数設け、このスリット間を交差方向に捻る事で、捻り片を形成している。そして、第１発明では、素管への挿入配設前に、捻り片を素管の内周面に対応する形状とする事で、密着面を形成している。しかし、第２の発明では、捻り片を素管の内周面と対応する形状とはせずに、素管への挿入配設前は、捻り片の先端側が素管の内周面よりも外方に配置されるような直径で板状フィン部材を形成している。
【００１６】
上述の如き第２発明の板状フィン部材を、その直径よりも内径の小さな素管に挿入すると、捻り片が素管の内周面に押圧されて、内周面に対応した形状に変形する事で、素管の内周面に面接触可能な密着面が形成されるものとなる。従って、素管への挿入完了後は、素管の内周面に捻り片の密着面が弾性的に面接触するものとなり、板状フィン部材の素管への固定性を更に高める事ができる。
【００１７】
上記第１発明及び第２発明の如き伝熱管は、熱伝導性に優れる金属製の素管内に、軸中心部から少なくとも２方向にフィンを突出して形成した金属製の板状フィン部材を挿入配設する事で、伝熱面積を増大させる事ができ、伝熱管の吸熱特性や放熱特性を向上させる事ができる。そして、従来のフィン部材を配設しない伝熱管では、素管の内周面付近を流動する一部の流体の熱のみが伝熱管に伝達され、大部分の流体は伝熱管に熱を伝達する事なく伝熱管の中央付近を高速に通過していたが、本発明の伝熱管では、軸中心部から少なくとも２方向にフィンを突設している事で、伝熱管の内部空間が分割され、流体の流れの偏りを防ぎ、流体は伝熱管内を素管の内周面だけでなく中心付近でも板状フィン部材の表面と接触しながら、分散して流動するものとなり、流体と伝熱管間の熱伝導を効率的に行う事ができる。
【００１８】
また、板状フィン部材の外方向の先端側に設けた密着面を、素管の内周面に面接触させているので、特許文献１〜３の従来発明等の如く金属管と板状フィン部材とが点接触又は線接触する伝熱管に比べて、板状フィン部材と素管との互いの接触面積を多くする事ができ、板状フィン部材と素管との熱伝導性を高める事ができる。また、この面接触により、板状フィン部材の素管への固定性が高まり、流体の流動や伝熱管の振動等があっても、フィンやフィンが接触している素管の壁面のフレッティング等を良好に抑制して、熱交換を円滑に行う事ができるとともに、伝熱管の耐久性も向上する。
【００１９】
また、板状フィン部材は、捻り片の先端を素管に面接触させているので、捻り片の基端部と素管の内周面との間に、流体が通過可能な流通間隙が断続的に生じる。従って、板状フィン部材により分割された複数の内部空間を、流体は捻り片の交差した表面及び流通間隙を通過しながら出入りを繰り返し、流動先に流動する。そのため、素管の内周面付近で流体が旋回しながら又は乱流化を生じながら流動するものとなり、境界層の剥離により伝熱管を介した内外流体の熱交換を促進する事ができる。
【００２０】
従って、例えば本発明の伝熱管内に高温のＥＧＲガスを流動させて冷媒液により冷却を行う際に、本発明の伝熱管では、ＥＧＲガスの熱を、素管の壁面だけでなく板状フィン部材に効率的に伝達させる事ができる。また、素管の内周面付近だけでなく中央を流動するＥＧＲガスの熱も効率的に板状フィン部材に伝達するものとなる。そして、素管と面接触する板状フィン部材の密着面により、板状フィン部材から素管への熱の伝達が促進され、この熱が素管の内外表面を介して外部を流動する冷媒液に放熱される。その結果、冷媒液とＥＧＲガスとの熱交換を効率的に行う事が可能となるとともに、ＥＧＲガスをムラ無く均一に冷却する事が可能となる。
【００２１】
また、板状フィン部材は、前述の如く密着面が面接触により素管の内周面に密着固定されているので、素管内での固定性が良い。しかし、溶接やろう付け等により双方を接続固定すれば、素管内での板状フィン部材の固定性を更に高める事ができ、流体の流動や伝熱管の振動等による板状フィン部材のブレや変形を防ぐので、伝熱管の使用性や耐久性を向上させる事も可能となる。更に、素管の内周面に板状フィン部材の密着面をろう付けする場合は、板状フィン部材と素管の内周面との伝熱が、密着面だけでなくろう材のフィレットの肉厚をも含めた広い面積で行われるので、熱伝導性が更に高まり、伝熱管の熱交換性能を向上させる事ができる。
【００２２】
また、板状フィン部材は、素管内を流動する流体が通過可能な窓部を少なくとも一個設ければ、窓部を設けた面積分だけ伝熱面積は減るが、より軽量な伝熱管を得る事ができる。また、伝熱管の分割された内部空間を流動する流体が、捻り片の基端部と素管との間の流通間隙での旋回流の発生だけでなく、窓部を通過して流体が流動する事により、流体の蛇行化や乱流化等が発生するものとなり、伝熱管内での流体の流動距離が長くなる。そして、素管の内周面や板状フィン部材の表面との接触時間が長くなるとともに、流体が撹拌されて、流体の一部のみではなく全体が素管や板状フィン部材と繰り返し接触するものとなる。従って、伝熱管の熱伝導性が高まり、窓部を設けて伝熱面積を少なくしても、内部を流動する流体と外部を流動する流体との熱交換効率を向上させる事ができる。
【００２３】
また、板状フィン部材は、流体の流入元側を切り欠いて窓部と連通する開口部を設ければ、ＥＧＲガス等の流体が伝熱管内に流入する際に受ける流動抵抗を少なくする事ができ、流体の供給元から伝熱管内への円滑な流体の流入が可能となる。
【００２４】
また、板状フィン部材に窓部を設けた場合でも、窓部の内部に突片を一定間隔で突出すれば、伝熱面積を多くする事が可能となるし、突片を設ける事で窓部に形成される凹凸により、流体の乱流化及び撹拌作用が更に促進されて、伝熱管の熱伝導性を高める事ができる。
【００２５】
また、上記第１、第２の発明の伝熱管は何れも、自動車のエンジン、その他内燃機関、冷暖房等、熱交換を行う何れの装置にも用いる事ができる。そして、本発明の伝熱管を、エンジンのＥＧＲガス冷却装置、その他の多管式熱交換器に組付ければ、ＥＧＲガスの冷却を効率的に行う事ができる。従って、ＥＧＲシステム、特にディーゼルエンジンの高ＥＧＲ率のクールドＥＧＲシステムに於いて、排気ガス中のＮＯｘを低減できるとともに、燃費の悪化も防止する事ができる。また、過剰な温度上昇を防止して、ＥＧＲバルブの劣化や機能低下も確実に防止する事ができる。
【００２６】
また、高温オイルを内部に流通させて、エンジン冷却水で冷却するラジエーターへの組込式オイルクーラー等に本発明の伝熱管を組付けても良く、優れた熱交換を行って、伝熱特性の高いオイルクーラーを得る事ができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の伝熱管を、自動車のクールドＥＧＲシステムに於けるＥＧＲガス冷却装置に使用した実施例を図面に於て詳細に説明する。図１は第１実施例の伝熱管の端面図で、金属製の素管内に、９０°間隔で４方向にフィンを突設し、十字形とした板状フィン部材を配設している。そして、板状フィン部材の先端側に設けた捻り片を変形させて予め密着面を形成し、この密着面を素管の内周面に面接触させている。図２は第１実施例の板状フィン部材の製造過程を示し、板状フィン部材の各フィンの先端側に複数のスリットを形成し、各スリット間を捻って捻り片を形成している。尚、下端に示したフィンは捻り前の状態を示している。図３は、図１の一部切り欠き平面図である。
【００２８】
また、図４は第２実施例の伝熱管の平断面図で、凹溝状のスリットを設けて捻り片を形成したものである。また、この第２実施例の板状フィン部材は、素管への挿入前は、捻り片の先端側が素管の内周面よりも外方に配設されるような直径で形成し、素管への挿入配設時に、素管の内周面により捻り片を変形させて素管への密着面を形成するものである。図５は、第２実施例の板状フィン部材の製造過程を示し、凹溝状のスリットを設け、捻り片の形成前の状態を示す板状フィン部材の斜視図である。図６は、図５で形成したスリット間を捻って捻り片を形成した状態の板状フィン部材の斜視図である。
【００２９】
また、図７は第３実施例で、捻り片形成前の板状フィン部材の斜視図であり、各フィンに比較的小さな窓部を複数設けたものである。図８は第４実施例で、捻り片形成前の板状フィン部材の斜視図であり、各フィンに第３実施例よりも大きな窓部を複数設け、更に各窓部に突片を内方に突設したものである。図９は第５実施例で、捻り片形成前の板状フィン部材であり、各フィンに第３実施例よりも大きな窓部を複数設け、更に各フィンの流体の流入元側を切り欠いて、窓部と連通する開口部を設けたものである。図１０は本発明の伝熱管を用いたＥＧＲガス冷却装置の概略図である。
【００３０】
そして、本発明の第１実施例を図１〜図３、図１０を用いて詳細に説明すれば、（１）は伝熱管で、内部をＥＧＲガスが流通可能な細径の金属製の素管（２）内部に、管軸方向に長尺で軸中心部から９０°間隔で４方向に、放射状にフィン（３）を突出した金属製の板状フィン部材（４）を挿入配設して形成したものである。
【００３１】
上記素管（２）及び板状フィン部材（４）は、銅、アルミニウム、黄銅、又はステンレス等を用いて形成する事により、熱伝導性に優れるとともにＥＧＲガス等に対する耐食性にも優れた伝熱管（１）を得る事ができる。また、耐食性の信頼性を更に高めるため、前述の如き金属材に、亜鉛、銅、錫、錫−亜鉛合金、ニッケル、亜鉛−ニッケル合金等から成る１層のメッキ処理を行い、必要に応じクロメート被膜等を施しても良いし、金属材の外表面にニッケルをメッキし、このニッケルの外周面に更に亜鉛−ニッケル合金をメッキする等、２層以上のメッキ処理を行っても良い。尚、素管（２）と板状フィン部材（４）とは、同一の金属材で形成しても良いし、後述のろう付けや溶接を行う事が可能であれば、使用目的やコスト等に応じて、双方を異なる金属材で形成しても良い。
【００３２】
そして、板状フィン部材（４）は、図２に示す如く、管軸方向に長尺な広幅板部材（５）の中央部の両面に垂直に、管軸方向に長尺で前記広幅板部材（５）よりも狭幅とする一対の狭幅板部材（６）を接続して、９０°間隔を介して４方向にフィン（３）を突設している。また、広幅板部材（５）への狭幅板部材（６）の接続は、狭幅板部材（６）の一側を広幅板部材（５）と平行に折曲して、広幅板部材（５）と面接触する平坦な接続部（８）を形成し、図３に示す如く、各狭幅板部材（６）の接続部（８）を広幅板部材（５）に面接触させ、双方をろう付けしている。
【００３３】
次に、板状フィン部材（４）の外方向の先端側に、管軸方向に交差するスリット（７）を複数設けている。図２では、広幅板部材（５）の一対のフィン（３）のうち、下端側のフィン（３）がスリット（７）のみを形成した状態を示している。このスリット（７）は、本実施例では板状フィン部材（４）の先端側に、管軸方向に交差して切込みを入れ、更にスリット（７）の基端部に管軸方向と平行に短尺な切込みを入れて、Ｔ字形に形成している。そして、このＴ字形の各スリット（７）間をフィン（３）の表面と交差方向に捻る事で、複数の捻り片（１０）を形成している。また、第１実施例では、各フィン（３）のスリット（７）間を、中心軸に対して全て反時計回りの交差方向に捻って形成し、各フィン（３）の捻り方向を同一方向としている。
【００３４】
また、捻り片（１０）を形成した時点では、図３に二点鎖線で示す如く、板状フィン部材（４）の外径は素管（２）の内径よりも大径となっている。本実施例では、次に板状フィン部材（４）の各捻り片（１０）を軸中心部方向に折曲変形させる事で、素管（２）への挿入配設の板状フィン部材（４）の直径を、素管（２）の内径と略同一に成形している。また、この折曲変形により素管（２）の内周面と略平行に配置される捻り片（１０）の先端面が、素管（２）への密着面（１１）となるが、この密着面（１１）は、素管（２）の円弧状の内周面に対応させて円弧状に湾曲変形させるのが好ましい。このような成形後は、板状フィン部材（４）を素管（２）内に円滑に挿入する事ができるとともに、挿入完了後は、図３に示す如く、捻り片（１０）の密着面（１１）が素管（２）の内周面に面接触により密着固定されるものとなる。この面接触により、素管（２）内に板状フィン部材（４）が安定して固定される。
【００３５】
また、素管（２）への板状フィン部材（４）の固定性及び熱伝導性を更に高めるため、密着面（１１）と素管（２）の内周面とをろう付けしている。このろう付けにより、板状フィン部材（４）と素管（２）との熱伝導が、密着面（１１）だけでなくろう材のフィレット（図示せず）をも介して行われ、双方の熱伝導性を高める事ができる。更に、密着面（１１）と素管（２）の内周面との間に多少の隙間を生じた場合でも、この隙間がろう材のフィレット（図示せず）で閉塞されるので、密着面（１１）と素管（２）の内周面との熱伝導が良好に行われるものとなる。また、素管（２）の内周面に対応させて密着面（１１）を厳密に円弧状に形成する必要がなく、製作作業を簡易化する事ができる。
【００３６】
更に、ろう付けにより、密着面（１１）と素管（２）の内周面とが、強固に密着固定され、板状フィン部材（４）の固定性を高める事ができる。その結果、流体の流動や伝熱管の振動等による板状フィン部材（４）のブレや変形、並びに各フィン（３）やフィン（３）が接触している素管（２）の壁面のフレッティング等を抑制して、伝熱管（１）の使用性や耐久性を向上させる事が可能となる。
【００３７】
また、このろう付けの際は、素管（２）への板状フィン部材（４）の挿入前に、予め板状フィン部材（４）の密着面（１１）の少なくとも両側縁、或いは密着面（１１）の表面全体にろう材をメッキしておく。また、このろう材のメッキは、好ましくは作業が容易な事から板状フィン部材（４）の全表面に施しても良いし、素管（２）の内周面にろう材をメッキしても良い。また、板状フィン部材（４）の形成素材である広幅板部材（５）と狭幅板部材（６）にろう材をクラッドし、このクラッド材を加工して板状フィン部材（４）を形成しても良い。
【００３８】
また、密着面（１１）の両側縁にろう材付着用のバインダーを塗布した板状フィン部材（４）を素管（２）に挿入後、該素管（２）内にパウダー状のろう材を供給しても良い。他の方法として、密着面（１１）の両側縁にろう材ペーストを供給した板状フィン部材（４）を素管（２）へ挿入しても良いし、素管（２）内に板状フィン部材（４）を挿入後、該素管（２）内にろう材ペーストを供給しても良い。そして、伝熱管（１）の製作時にろう付けを行っても良いし、或いは伝熱管（１）を後述のＥＧＲガス冷却装置（２０）に組付け後に、ろう付けを行っても良い。
【００３９】
上述の如く形成した伝熱管（１）では、軸中心部から４方向にフィン（３）を突設した板状フィン部材（４）の配設により、伝熱面積を増大させる事ができる。更に、各フィン（３）の先端側と素管（２）の内周面とを、従来技術の如き点接触又は線接触ではなく、密着面（１１）を介して面接触させ、更に互いをろう付けしているので、板状フィン部材（４）と素管（２）との熱伝導性を高め、板状フィン部材（４）で受熱したＥＧＲガスの熱を、素管（２）に効率的に伝達した後、外部に放熱する事ができる。
【００４０】
また、板状フィン部材（４）の配設により、伝熱管（１）の内部空間（１２）が４つに分割され、この４分割された内部空間（１２）内を流体が分散して流動するので、流体の流れの偏りを防ぐものとなる。更に、内部空間（１２）内を流体が素管（２）の内周面だけでなく板状フィン部材（４）の表面と接触しながら分散して流動する事により、流体と伝熱管（１）との伝熱を効率的に行う事ができる。また、図３に示す如く、素管（２）の内周面と捻り片（１０）の基端部との間に、流体が通過可能な流通間隙（１３）が断続的に形成され、流体はこの捻り片（１０）の交差した表面及び流通間隙（１３）を通過して、４つに分割された内部空間（１２）内を出入りしながら流動先に流動する。そのため、素管（２）の内周面での流体が旋回して流動するものとなり、この旋回流による境界層の剥離により、流体と素管（２）との熱伝導性を高める事ができる。これらの作用により、伝熱管（１）の内外を流動する流体間の熱交換を効率的に行う事が可能となる。
【００４１】
また、第１実施例では、前述の如く、各フィン（３）の全ての捻り片（１０）を反時計回りの同一方向に捻り形成しているので、素管（２）の内周面とフィン（３）の先端側を旋回して流動する流体の旋回方向が同一となり、流体を流動先に円滑に流動させる事が可能となる。また、同一方向に捻る事で、捻り片（１０）の加工作業も容易となるとともに、一対の狭幅板部材（６）を左右異なる形状で形成する必要がなく、同一のものを使用する事ができるので、板状フィン部材（４）の生産性を向上させる事ができる。
【００４２】
そして、上述の如き伝熱管（１）を組付けたＥＧＲガス冷却装置（２０）は、図１０に示す如く、円筒状の胴管（２１）の両端にチューブシート（２２）を一対接続し、内部を密閉可能としている。そして、一対のチューブシート（２２）間に、本実施例の伝熱管（１）を複数本、チューブシート（２２）を貫通して接続配置している。また、胴管（２１）の両端には、ＥＧＲガスの流入口（２４）と流出口（２５）とを設けたボンネット（２６）を接続している。
【００４３】
更に、胴管（２１）の外周には、エンジン冷却水や冷却風等の冷却媒体の導入路（２７）と導出路（２８）を設ける事により、一対のチューブシート（２２）で仕切られた気密空間内を、冷却媒体が流通可能な熱交換部（２３）としている。また、この熱交換部（２３）内に、複数の支持板（３０）を接合配置し、この支持板（３０）に設けた挿通孔（２９）に、伝熱管（１）を挿通する事により、バッフルプレートとして伝熱管（１）を安定的に支持するとともに、熱交換部（２３）内を流動する冷却媒体の流れを蛇行化している。
【００４４】
上記ＥＧＲガス冷却装置（２０）に於いて、流入口（２４）から胴管（２１）内に高温化したＥＧＲガスが導入されると、このＥＧＲガスは胴管（２１）内に複数配置した伝熱管（１）内に流入する。この伝熱管（１）を配置した熱交換部（２３）では、予め伝熱管（１）の外部にエンジン冷却水等の冷却媒体を流通しているので、伝熱管（１）の外表面を介してＥＧＲガスと冷却媒体とで熱交換が行われる。
【００４５】
この伝熱管（１）は、前述の如く、板状フィン部材（４）の配設により伝熱面積を増大させて、ＥＧＲガスとの接触頻度を高めるとともに、板状フィン部材（４）と素管（２）とを面接触させて熱伝導性を高めている。そのため、素管（２）の内周面側のＥＧＲガスの熱だけでなく、中央付近を流動するＥＧＲガスの熱も、板状フィン部材（４）を介して素管（２）の内周面に効率的に伝熱された後、素管（２）の外周面を介して冷却媒体に放熱される。そして、ＥＧＲガスの全体がムラ無く均一に冷却されるものとなり、ＥＧＲガスへの優れた冷却効果が得られる。
【００４６】
このように良好に冷却されたＥＧＲガスは、流出口（２５）を介してＥＧＲガス冷却装置（２０）から流出し、インテークマニホールド側に戻される。従って、ＥＧＲバルブの高温化を防止して、ＥＧＲバルブの優れた機能性と耐久性を得る事ができるとともに、吸入空気の温度を低下するのでＮＯｘの低減と良好な燃費が可能となる。また、伝熱管（１）内でのＥＧＲガスの旋回流の発生や乱流化により、ＥＧＲガスに混入する煤の剥離が促進されて、大きな塊となるのを防ぐ事ができ、目詰まり等に起因する冷却性能の劣化やエンジントラブルを防ぐ事も可能となる。
【００４７】
また、上記第１実施例では、素管（２）への板状フィン部材（４）の挿入配設の際は、上述の如く、素管（２）への挿入前に予め捻り片（１０）を軸中心部方向に折曲変形させて、素管（２）の内周面への密着面（１１）を形成しているが、図４〜図６に示す第２実施例では、捻り片（１０）を折曲変形せず、捻り片（１０）の先端側が素管（２）の内周面よりも外方に配置されるような直径で板状フィン部材（４）を形成し、素管（２）への挿入時に、捻り片（１０）を変形させて密着面（１１）を形成している。
【００４８】
その製造工程は、まず板状フィン部材（４）を形成する際に、第２実施例では、図５に示す如く、広幅板部材（５）のみを使用し、１８０°の方向の両端をフィン（３）とする簡素な板状フィン部材（４）としている。次に、各フィン（３）に複数のスリット（７）を間隔を設けて形成するが、第１実施例では板状フィン部材（４）のスリット（７）は、フィン（３）にＴ字形に切込みを入れて形成しているのに対して、第２実施例では、図５に示す如く、フィン（３）の先端側を凹溝状に切欠いてスリット（７）を設けている。この第２実施例の如き凹溝状のスリット（７）では、捻り片（１０）の基端部が滑らかなものとなる。
【００４９】
そして、上記凹溝状のスリット（７）間を、フィン（３）の表面と略交差方向に反時計回りで捻る事で、図６に示す如く、板状フィン部材（４）の外方向の先端側に複数の捻り片（１０）を形成している。また、第２実施例では、素管（２）への挿入前に、この捻り片（１０）を素管（２）の内周面に対応した形状に成形せず、素管（２）への挿入前の板状フィン部材（４）は、図４に二点鎖線で示す如く、板状フィン部材（４）の外径が素管（２）の内径よりも大径となっている。この板状フィン部材（４）を、その外径よりも小径な素管（２）内に挿入すると、素管（２）の内周面に押圧されて、この内周面に対応した形状に捻り片（１０）が変形する事により、図４の右側に示す如く、捻り片（１０）の先端側に素管（２）の内周面に面接触可能な密着面（１１）が形成される。そして、素管（２）への挿入完了後は、密着面（１１）の外方への弾性復元力が作用して、該密着面（１１）が素管（２）の内周面に対応して強く密着固定するので、素管（２）と板状フィン部材（４）との良好な熱伝導性が保持されるとともに、素管（２）内での板状フィン部材（４）の固定性が向上し、更に安定するものとなる。
【００５０】
上述の如く形成した第２実施例の伝熱管（１）に於いても、板状フィン部材（４）を配設した事により、伝熱管（１）の伝熱面積を増大させる事ができ、素管（２）の内周面だけでなく板状フィン部材（４）にＥＧＲガスの熱を効率的に伝熱させる事ができる。更に、板状フィン部材（４）の外方向に設けた捻り片（１０）の密着面（１１）が、素管（２）の内周面に対応して面接触して密着しているので、板状フィン部材（４）の受熱した熱を素管（２）の内周面に効率的に伝熱させる事ができ、伝熱管（１）の内外を流動するＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換を効率的に行う事が可能となる。
【００５１】
そして、第１実施例の如く、素管（２）への挿入前に予め捻り片（１０）を素管（２）の内周面に対応させた形状に成形する製作手段は、硬質な金属材を用いたり金属材が肉厚で、素管（２）の内周面にて捻り片（１０）を変形させにくい場合等に有効である。また、第２実施例の如く、素管（２）への挿入前に捻り片（１０）を素管（２）の内周面に対応させた形状に成形せずに、素管（２）への挿入時に、素管（２）の内周面にて捻り片（１０）を変形させて密着面（１１）を形成する製作手段は、比較的軟質な金属材を用いたり、金属材が肉薄で、素管（２）の内周面にて捻り片（１０）を容易に変形させる事が可能な場合等に有効である。
【００５２】
また、上記第１、第２実施例では、各フィン（３）毎に捻り片（１０）の捻り方向を反時計回りとする同一方向に捻っているが、他の異なる実施例として、隣接するフィン（３）同士又は管軸を介して対称となるフィン（３）同士の捻り方向を、一方を反時計回りに、他方を時計回りに捻って捻り片（１０）を形成しても良い。また、一枚のフィン（３）のスリット（７）間を、交互に時計回り及び反時計回りに捻って捻り片（１０）を形成しても良い。このように捻り片（１０）の捻り方向を変える事により、内部を流動する流体の乱流化を促進させる事ができる。
【００５３】
また、上記第１、２実施例では、板状フィン部材（４）の各フィン（３）には、窓部や開口部、凹凸等を何等設けていないが、他の異なる実施例として、図７に示す如く、広幅板部材（５）を用いる事で１８０°の間隔を介して２方向にフィン（３）を突出した板状フィン部材（４）を形成し、各フィン（３）に流体が通過可能な小さな窓部（１４）を複数個開口している。このような窓部（１４）を設ける事で、伝熱管（１）の内部空間（１２）を流動するＥＧＲガスが、複数の窓部（１４）を通過しながら流動先に流動する事により、ＥＧＲガスの蛇行化や乱流化等が促進されるものとなる。
【００５４】
また、伝熱管（１）内でのＥＧＲガスの流動距離が長くなり、素管（２）の内周面や板状フィン部材（４）の表面との接触時間が長くなるとともに、ＥＧＲガスが撹拌されて、ＥＧＲガスの一部のみではなく全体が素管（２）や板状フィン部材（４）と繰り返し接触するものとなる。その結果、ＥＧＲガスの熱を伝熱管（１）に効率的に伝熱する事ができ、この熱を伝熱管（１）の外表面を介して冷却媒体に放熱する事で、熱交換性能の高いＥＧＲガスの冷却が可能となる。
【００５５】
また、他の異なる第４実施例では、各フィン（３）に、図８に示す如く、第３実施例よりも比較的大きな窓部（１４）を複数個開口している。このような大きな窓部（１４）を設ける事で、より軽量な板状フィン部材（４）を得る事ができる。従って、伝熱管（１）並びにこの伝熱管（１）を使用したＥＧＲガス冷却装置（２０）等の軽量化も可能となる。尚、窓部（１４）を大きく設ける事で、伝熱面積が少なくなる可能性があるが、窓部（１４）の内周面の肉厚分の面積を伝熱面とする事ができるとともに、本実施例では更に、各窓部（１４）内に、所定間隔で複数の突片（１５）を形成しているので、伝熱管（１）の伝熱面積を、従来に比べて多くする事ができる。
【００５６】
また、第４実施例の伝熱管（１）に於いても、大きな窓部（１４）の形成により、流体は内部空間（１２）内を大きく蛇行しながら流動するものとなる。更に、第４実施例では、突片（１５）を設けた事により、窓部（１４）に凹凸が形成されるので、蛇行して流動する流体の乱流化や撹拌作用も促進されるものとなる。そのため、板状フィン部材（４）と流体との接触頻度が多くなり、ＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換を効率的に行う事が可能な伝熱管（１）を得る事ができる。
【００５７】
また、上記第３、第４実施例では、板状フィン部材（４）は、ＥＧＲガスの流入元側に開口部を設けず、先端面を平滑なものとしているが、図９に示す第５実施例では、板状フィン部材（４）の各フィン（３）に、比較的大きな窓部（１４）を複数開口するとともに、各フィン（３）のＥＧＲガスの流入元側を切り欠いて、流入元側の窓部（１４）と連通する開口部（１６）を設けている。
【００５８】
このように、各フィン（３）のＥＧＲガスの流入元側に、窓部（１４）と連通する開口部（１６）を設ける事により、ＥＧＲガスが伝熱管（１）に流入する際の流動抵抗を少なくする事ができ、ＥＧＲガスの流入口（２４）から伝熱管（１）へのＥＧＲガスの流入を、円滑に行う事が可能となる。
【００５９】
そして、上記第３〜第５実施例の板状フィン部材（４）を用いて伝熱管（１）を形成する際は、第１実施例の如く、捻り片（１０）を予め素管（２）の内周面に対応させた形状に成形し密着面（１１）を設けて板状フィン部材（４）を形成し、この板状フィン部材（４）を素管（２）内に挿入する製作手段で形成しても良い。また、第２実施例の如く、捻り片（１０）を予め素管（２）の内周面に対応させた形状に成形せずに、素管（２）への挿入前は素管（２）の内径よりも大径とする直径で板状フィン部材（４）を形成し、素管（２）への挿入配設時に、素管（２）の内周面により捻り片（１０）を変形させて密着面（１１）を形成し、素管（２）の内周面に密着させる製作手段で形成しても良い。
【００６０】
また、上記第２〜第５実施例では、板状フィン部材（４）を広幅板部材（５）のみで形成し、１８０°方向の両端をフィン（３）としているが、他の異なる実施例として、第１実施例等と同様に、広幅板部材（５）と一対の狭幅板部材（６）とで形成し、９０°間隔で４方向にフィン（３）を突出し断面形状を十字形とする板状フィン部材（４）としても良い。
【００６１】
また、他の異なる実施例として、第１〜第５実施例の板状フィン部材（４）を、６０°間隔で６方向にフィン（３）を突出し形成しても良いし、より狭い間隔で多くのフィン（３）を突出した板状フィン部材（４）を形成しても良い。更に異なる実施例として、隣接するフィン（３）同士の間隔を、互いに異なる間隔を介して突設しても良い。
【００６２】
また、上記各実施例では、ＥＧＲガス冷却装置（２０）に本発明の伝熱管（１）を組付けたものとして説明しているが、他の異なる多管式熱交換器に本発明の伝熱管（１）を用いても良く、優れた熱交換性能を得る事ができる。また、エンジンオイル、ミッションオイル、ＡＴＦ、パワステオイル等の高温オイルを内部に流通させて、この高温オイルをエンジン冷却水で冷却するラジエーターへの組込式オイルクーラーに、本発明の伝熱管（１）を組付ける事もできる。そして、本発明の伝熱面積が広く且つ熱伝導性の高い伝熱管（１）を介して、伝熱管（１）内を流通するエンジン冷却水と伝熱管（１）外部を流通する被冷却オイルとの熱交換が促進され、被冷却オイルの冷却を均一且つ効率的に行えるものである。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成したもので、熱伝導性に優れる金属製の素管内に、素管の軸中心部から少なくとも２方向にフィンを突設した金属製の板状フィン部材を配設しているので、伝熱管の伝熱面積を増大させる事ができる。更に、板状フィン部材の先端方向に捻り片を設け、この捻り片の先端に設けた密着面を素管の内周面に面接触させているので、素管と板状フィン部材との熱伝導性を高める事ができる。また、伝熱管の内部を流動する流体が、捻り片の交差した表面に沿って流動先に流動する事により、流体の旋回流や乱流化が生じ、境界層を剥離して、フィンと素管との熱伝導性を更に高める事ができる。従って、伝熱管の熱交換性能が向上し、伝熱管の内外を流動する流体相互の熱交換を効率的に行う事が可能となる。
【００６４】
また、素管と板状フィン部材との面接触により、素管内での板状フィン部材の固定性が向上し、流体の流動や伝熱管の振動等によるフィンのヨレや変形を防ぐ事ができる。更に、各フィンやフィンが接触している素管の壁面のフレッティング等を防いで、熱交換を円滑に行う事ができ、伝熱管の耐久性も向上する。そして、この熱交換性能に優れる伝熱管を、多管式熱交換器や、ラジエーター組込式オイルクーラー等に使用する事により、伝熱特性の高い製品を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の伝熱管を示す端面図。
【図２】第１実施例の板状フィン部材の製造過程を示す平面図。
【図３】図１の一部切り欠き平面図。
【図４】第２実施例の伝熱管の製造過程を示す断面図。
【図５】第２実施例の板状フィン部材の製造過程の斜視図で、凹溝状のスリットを形成した状態を示す。
【図６】第２実施例の板状フィン部材の製造過程の斜視図で、スリット間を交差方向に捻って捻り片を形成した状態を示す。
【図７】第３実施例の板状フィン部材を示す斜視図。
【図８】第４実施例の板状フィン部材を示す斜視図。
【図９】第５実施例の板状フィン部材を示す斜視図。
【図１０】本発明の伝熱管を組付けたＥＧＲガス冷却装置の一部切り欠き平面図。
【符号の説明】
２    素管
３    フィン
４    板状フィン部材
７    スリット
１０    捻り片
１１    密着面
１４    窓部
１５    突片
【図１】
2004317072.tif 000003
【図２】
2004317072.tif 000004
【図３】
2004317072.tif 000005
【図４】
2004317072.tif 000006
【図５】
2004317072.tif 000007
【図６】
2004317072.tif 000008
【図７】
2004317072.tif 000009
【図８】
2004317072.tif 000010
【図９】
2004317072.tif 000011
【図１０】
2004317072.tif 000012