(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状に形成した平板状のフィンを、このフィンの幅と略等しい内径を有する素管内に挿入し、このフィンの挿入状態で素管の壁面に一本又は複数本の螺旋状の螺旋溝を、内周面が内方に突出するよう素管の外側から押圧加工する事により、素管の内周面とフィンの幅方向の両側縁とを当接させて、螺旋溝部分の内周面によってフィンの両側縁を押圧変形しながらフィンを狭持固定し、素管の内周面とフィンの表面とを部分的に面接触させるとともに、螺旋溝形成位置以外でも素管の内周面にフィンの両側縁の略全長に渡って線接触させた事を特徴とする伝熱管。
【請求項２】
内部を流体が流動可能とする円筒状の素管の内部に、該素管の内径と略等しい幅の螺旋状に形成した平板状のフィンを挿入配置した後に、このフィンを挿入配置した素管の壁面を、この素管の内周面が内方に突出するよう素管の外側から螺旋状に押圧加工し、１本又は複数本の螺旋状の螺旋溝を素管の壁面に形成することにより、フィンの幅方向の両側縁と素管の内周面とを当接させ、螺旋溝部分の内周面によってフィンの両側縁を押圧変形しながらフィンを狭持固定し、素管の内周面とフィンの表面とを部分的に面接触させるとともに、螺旋溝形成位置以外でも素管の内周面にフィンの両側縁の略全長に渡って線接触させる事を特徴とする伝熱管の製造方法。
【請求項３】
螺旋状に形成した平板状のフィンを、このフィンの幅と略等しい内径を有する素管内に挿入し、このフィンの挿入状態で素管の壁面に一本又は複数本の螺旋状の螺旋溝を、素管の内周面が内方に突出するよう素管の外側から押圧加工して形成する事により、素管の内周面とフィンの幅方向の両側縁とを当接させて、螺旋溝部分の内周面によってフィンの両側縁を押圧変形しながらフィンを狭持固定し、素管の内周面とフィンの表面とを部分的に面接触させるとともに、螺旋溝形成位置以外でも素管の内周面にフィンの両側縁の略全長に渡って線接触させた伝熱管を複数本組付けた事を特徴とする多管式熱交換器。
【請求項４】
螺旋状に形成した平板状のフィンを、このフィンの幅と略等しい内径を有する素管内に挿入し、このフィンの挿入状態で素管の壁面に一本又は複数本の螺旋状の螺旋溝を、素管の内周面が内方に突出するよう素管の外側から押圧加工して形成する事により、素管の内周面とフィンの幅方向の両側縁とを当接させて、螺旋溝部分の内周面によってフィンの両側縁を押圧変形しながらフィンを狭持固定し、素管の内周面とフィンの表面とを部分的に面接触させるとともに、螺旋溝形成位置以外でも素管の内周面にフィンの両側縁の略全長に渡って線接触させた伝熱管を組付けた事を特徴とするラジエーター組込式オイルクーラー。
【請求項５】
フィンは、両側縁を素管の内周面とろう付けされている事を特徴とする請求項１の伝熱管。
【請求項６】
フィンは、両側縁を素管の内周面とろう付けする事を特徴とする請求項２の伝熱管の製造方法。
【請求項７】
フィンは、両側縁を素管の内周面とろう付けされている事を特徴とする請求項３の多管式熱交換器。
【請求項８】
フィンは、両側縁を素管の内周面とろう付けされている事を特徴とする請求項４のラジエーター組込式オイルクーラー。
【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や、ラジエーター組込式オイルクーラー等にて、冷却水と、ＥＧＲガス、オイル等の熱交換を行うために用いる、伝熱管及びその製造方法並びにこの伝熱管を使用した多管式熱交換器及びラジエーター組込式オイルクーラーに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
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ともに用いられていた。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、その他の冷却媒体で冷却する装置を設けている。
【０００３】
このＥＧＲガス冷却装置として、特開平１１−１０８５７８号、特開２０００−１７９４１０号、特開２０００−３４５９２５号公報記載の発明の如き従来技術が存在する。これらの装置は、図７に示す如く、ＥＧＲガスが内部を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である。
【０００４】
この伝熱管は、流体の流通する内周面が平滑なものであると、流動抵抗を殆ど受けないため、ＥＧＲガスが伝熱管内に於いて乱流となりにくく、伝熱管の中心付近を管軸方向に流動するＥＧＲガスが、径方向の位置をあまり変化する事なく高速に流動する。そのため、この中心付近を流動するＥＧＲガスは、冷却媒体との熱交換が殆ど行われない。この不具合を解消するため、前記従来技術では、伝熱管の壁面にリング状又は螺旋状の凹溝を設けて内周面に凹凸を形成したり、伝熱管内部にコイル等を挿入配置する事により、伝熱管内を直線的に高速通過しようとするＥＧＲガスを撹拌して、流れを強制的に乱流化している。
【０００５】
この乱流化により、ＥＧＲガスの伝熱管内の流動距離を長くし、伝熱管との接触時間を長くして、ＥＧＲガスと伝熱管との接触頻度を高める事により、伝熱管外表面を介してＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換を効率的に行おうとしていた。また、この熱交換を更に効果的に行うため、特開平１１−１０８５７８号、特開２０００−１７９４１０号では、リング状又は螺旋状の凹溝を設けた素管内に、螺旋状に形成した平板状のフィンを挿入配置して伝熱管を形成している。そして、このフィンの両側縁を、リング状又は螺旋状の凹溝を形成する事によって素管の内部方向に突出した内周面に接触させている。
【０００６】
この螺旋状のフィンの挿入により、伝熱管内のＥＧＲガスの乱流化を更に高めて、ＥＧＲガスから伝熱管の外表面への熱伝達性を向上しようとしていた。更に、フィンの表面をＥＧＲガスが流動する事により、ＥＧＲガスの熱をフィンにも伝達し、このフィンの熱を、フィンと伝熱管の内表面との接触部分を介して、伝熱管の外表面に伝達する。このように、フィンを介してより多くのＥＧＲガスの熱を伝熱管の外表面に効率的に伝達して、ＥＧＲガスと伝熱管外部の冷却媒体との熱交換効率を向上しようとするものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このフィンと伝熱管との接触は、フィンの両側縁と、リング状又は螺旋状の凹溝の形成により伝熱管の内表面にリング状又は螺旋状に突出した部分との、断続した点接触であるため、双方の接触面積は僅かであった。従って、フィンから伝熱管の内表面への熱伝達が十分に行われず、ＥＧＲガスと伝熱管外部を流通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、この断続した点接触では、フィンの安定性が悪く、伝熱管の振動や流体の流動力により、フィンのブレや変形を生じ易く、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置した螺旋状のフィンと素管との接触面積を多くする事により、フィンと素管との熱伝達率を高めようとするものである。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を効率的に行う事を可能とする。また、フィンの安定性を高め、流体の円滑な旋回流動を可能とし、効果的に熱交換機能を発揮可能とするとともに、伝熱管全体の耐久性も向上する。
【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、螺旋状に形成した平板状のフィンを、このフィンの幅と略等しい内径を有する素管内に挿入し、このフィンの挿入状態で素管の壁面に一本又は複数本の螺旋状の螺旋溝を、内周面が内方に突出するよう素管の外側から押圧加工する事により、素管の内周面とフィンの幅方向の両側縁とを当接させて、螺旋溝部分の内周面によってフィンの両側縁を押圧変形しながらフィンを狭持固定し、素管の内周面とフィンの表面とを部分的に面接触させるとともに、螺旋溝形成位置以外でも素管の内周面にフィンの両側縁の略全長に渡って線接触させた事を特徴とする伝熱管である。
【００１０】
また、第２の発明は、内部を流体が流動可能とする円筒状の素管の内部に、該素管の内径と略等しい幅の螺旋状に形成した平板状のフィンを挿入配置した後に、このフィンを挿入配置した素管の壁面を、この素管の内周面が内方に突出するよう素管の外側から螺旋状に押圧加工し、１本又は複数本の螺旋状の螺旋溝を素管の壁面に形成することにより、フィンの幅方向の両側縁と素管の内周面とを当接させ、螺旋溝部分の内周面によってフィンの両側縁を押圧変形しながらフィンを狭持固定し、素管の内周面とフィンの表面とを部分的に面接触させるとともに、螺旋溝形成位置以外でも素管の内周面にフィンの両側縁の略全長に渡って線接触させるものである。
【００１１】
また、第３の発明は、螺旋状に形成した平板状のフィンを、このフィンの幅と略等しい内径を有する素管内に挿入し、このフィンの挿入状態で素管の壁面に一本又は複数本の螺旋状の螺旋溝を、素管の内周面が内方に突出するよう素管の外側から押圧加工して形成する事により、素管の内周面とフィンの幅方向の両側縁とを当接させて、螺旋溝部分の内周面によってフィンの両側縁を押圧変形しながらフィンを狭持固定し、素管の内周面とフィンの表面とを部分的に面接触させるとともに、螺旋溝形成位置以外でも素管の内周面にフィンの両側縁の略全長に渡って線接触させた伝熱管を複数本組付けて成る多管式熱交換器である。
【００１２】
また、第４の発明は、螺旋状に形成した平板状のフィンを、このフィンの幅と略等しい内径を有する素管内に挿入し、このフィンの挿入状態で素管の壁面に一本又は複数本の螺旋状の螺旋溝を、素管の内周面が内方に突出するよう素管の外側から押圧加工して形成する事により、素管の内周面とフィンの幅方向の両側縁とを当接させて、螺旋溝部分の内周面によってフィンの両側縁を押圧変形しながらフィンを狭持固定し、素管の内周面とフィンの表面とを部分的に面接触させるとともに、螺旋溝形成位置以外でも素管の内周面にフィンの両側縁の略全長に渡って線接触させた伝熱管を組付けて成るラジエーター組込式オイルクーラーである。
【００１３】
また、フィンは、両側縁を素管の内周面とろう付けされているものであっても良い。
【００１４】
【作用】
本発明の伝熱管は上述の如く構成したものであり、この伝熱管を製造するには、まず、内部を冷却水、ＥＧＲガス、オイル等の流体が流動可能な円筒状で、熱伝導性に優れた素材で形成した非加工状態の素管を用意する。次に、この素管の内部に、螺旋状に形成した平板状のフィンを挿入配置する。このフィンは、幅方向の両側縁の寸法を、素管の内径に略等しい幅としているので、素管に挿入すると、フィンの両側縁が素管の内周面に各々接触する。
【００１５】
このフィンは、螺旋状であるので、両側縁の幅が素管の内径よりも僅かに広幅であっても、フィンを幅方向に湾曲させる事により、両側縁が幅狭となり、素管への挿入が可能である。しかし、フィンの両側縁の幅が、素管の内径よりもあまりに広幅であると、フィンの素管への挿入が困難となるため、素管への挿入に支障を生じない範囲にフィンの幅寸法を制限するのが好ましい。また、素管の内径より僅かに狭い幅寸法で形成したフィンでは、両側縁の幅寸法と素管内周面とは多少の余裕があり、完全な線接触状態とはならず、断続接触の状態となる。
【００１６】
次に、このフィンの挿入状態で、外側から素管の壁面に、１本又は複数本の螺旋状の螺旋溝を形成し、素管の内周面とフィンの両側縁とを当接する。従来技術では、素管に螺旋状又はリング状の凹溝を形成した後に、フィンを挿入していたので、素管の内周面とフィンの両側縁とは、凹溝形成部分で点接触するのみで、双方の接触面積が少なく、熱伝達性に乏しかった。しかしながら、本発明では、フィンの挿入後に、素管に螺旋溝を形成している。そのため、この螺旋溝の形成時に素管の螺旋溝部分の内周面が内方に突出し、フィンの両側縁を押圧変形しながら、フィンを挟持固定する。また、この螺旋溝形成位置で素管の内周面とフィンの表面とが当接して部分的に面接触するとともに、螺旋溝形成位置以外でも、素管の内周面にフィンの両側縁の略全長に渡って当接して、線接触する。従って、フィンと素管との接触面積が多くなり、フィンと素管壁面との高い熱伝達性を得る事ができる。また、この螺旋溝にて挟持固定される事により、素管内でのフィンの安定性が高まり、フィンのブレや変形を防いで、流体の良好な流動が可能となる。
【００１７】
上述の如く形成した伝熱管内を、冷却水、ＥＧＲガス、オイル等の流体が流動すると、この伝熱管の外表面を介して、内部の流体と外部との熱交換が行われる。その際、素管の壁面に設けた螺旋状の螺旋溝及び螺旋状のフィンにより、流体が撹拌されて乱流化し、流体は伝熱管内を旋回しながら流動する。また、この螺旋溝の螺旋のピッチを短く形成したり、複数本設ける事により、流体の撹拌作用を増長して、乱流化が促進される。また、螺旋溝の螺旋方向を、フィンの螺旋方向とは反対方向としても、伝熱管内での流体の乱流化を、より促進するものとなる。
【００１８】
この流体の乱流化により、伝熱管内での流体の流動距離及び素管内周面との接触時間が長くなるとともに、流体の一部のみではなく全体が素管の壁面やフィンと繰り返し接触する。そのため、流体から素管への熱伝達性が向上し、伝熱管内の流体と伝熱管外部の流体との熱交換が促進されるとともに、流体の全体がムラ無く均一に冷却又は加熱されるものとなる。
【００１９】
更に、素管内部に挿入配置したフィンと流体との接触により、流体の熱がフィンに伝わるが、このフィンは平板部材で形成して、表面積を大きくしているので、熱伝達性が高い。そして、このフィンに伝えられた熱は、フィンの両側縁と素管内周面との長い接触部を介して、伝熱管の内表面に先ず伝達され、伝熱管の外表面を介して外部の流体との熱交換が行われる。そして、本発明では、このフィンの略全長を素管の内周面に当接して、接触面積を多くしているので、従来のリング状又は螺旋状の凹溝とフィンとの断続的な点接触に比べて、フィンと素管との熱伝達性に優れ、伝熱管内部の流体と外部の流体との熱交換を効率的に行う事ができる。
【００２０】
また、フィンは、両側縁の全周を素管の内周面とろう付けされたものであっても良く、フィンの両側縁と素管の内周面とがろう材のフィレットにより確実に当接且つフィレットの幅分、広幅に線接触するものとなる。特に、フィンの両側縁の幅を、素管の内径よりも幅狭とした場合は、このろう付けにより、両側縁と素管の内周面が確実に当接固定されるものとなる。従って、フィンと素管との高い熱伝導性を得る事ができ、熱交換効率が向上する。また、素管内でのフィンの安定性が更に高まり、流体の流動や伝熱管の振動等によるフィンのブレや変形を防ぐので、伝熱管の良好な使用と耐久性の向上が可能となる。
【００２１】
そして、このろう付けの際は、素管へのフィンの挿入前に、予めフィンの少なくとも両側縁、好ましくは作業が容易な事からフィンの全表面にろう材をメッキしても良いし、素管内周にろう材をメッキしても良い。また、フィンの形成素材にろう材をクラッドし、このクラッド材を加工してフィンを形成しても良いし、両側縁にろう材付着用のバインダーを塗布したフィンを素管に挿入後、該素管内にパウダー状のろう材を供給しても良い。また、両側縁にろう材ペーストを供給したフィンを素管へ挿入しても良いし、素管内にフィンを挿入後、該素管内にろう材ペーストを供給しても良い。何れの場合でも、フィンを挿入した素管に螺旋溝を設けて伝熱管を完成した後に、ろう付けを行うか、又は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に組付けた後に、ろう付けを行う。
【００２２】
また、上記伝熱管は、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。
【００２３】
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。
【００２４】
【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一実施例を図面に於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、螺旋状に形成した平板状のフィン(３)を挿入配置するとともに、素管(２)の壁面に、一本の螺旋状の螺旋溝(４)を設けて形成している。
【００２５】
この伝熱管(１)の製造方法は、まず第１工程では、素管(２)の内部に、図２に示す如く、螺旋状のフィン(３)を挿入配置する。このフィン(３)は、螺旋状に形成した平板状であり、このフィン(３)の幅方向の両側縁(５)の寸法は、素管(２)の内径と略等しい寸法としている。このフィン(３)は、螺旋状であるので、両側縁(５)の幅が素管(２)の内径よりも多少広幅であっても、フィン(３)の幅方向を押圧して僅かに湾曲させる事により、両側縁(５)の幅寸法が幅狭となり、素管(２)への挿入に支障を生じる事はない。
【００２６】
しかし、このフィン(３)の両側縁(５)の幅を、素管(２)の内径よりも、あまりに広幅とすると、フィン(３)の素管(２)への挿入が困難となるため、この素管(２)への挿入に支障を生じない程度の幅寸法としている。逆に、両側縁(５)の幅が素管(２)内径よりも多少幅狭であっても、後述する如く、フィン(３)と素管(２)とをろう付けするので、双方の線接触が可能となるが、あまりに幅狭だと、確実な当接が困難となる。このような点を考慮した幅寸法で、螺旋状に形成したフィン(３)を素管(２)に挿入する事により、フィン(３)の両側縁(５)が素管(２)の内周面(６)に線接触するが、双方には多少の余裕があり、完全な当接状態とはなっていなくても良い。
【００２７】
次に、第２工程では、このフィン(３)の挿入状態で、外側から素管(２)の壁面を螺旋状に押圧加工する事により、図１に示す如く、この素管(２)の壁面に、１本の螺旋溝(４)を形成し、本実施例の伝熱管(１)を得ている。この素管(２)の押圧加工を行うと、螺旋溝(４)部分の内周面(６)が内方に突出し、フィン(３)の両側縁(５)を部分的に押圧変形しながら、このフィン(３)を挟持固定する。また、この螺旋溝(４)形成位置で、素管(２)の内周面(６)とフィン(３)の表面とが当接して部分的に面接触する。また、素管(２)の内径とフィン(３)の両側縁(５)の幅寸法とが略等しいので、螺旋溝(４)形成位置以外でも、素管(２)の内周面(６)とフィン(３)の両側縁(５)の略全長が当接して線接触する。
【００２８】
従って、フィン(３)と素管(２)との接触面積を多くする事ができ、熱伝達性が向上する。また、この螺旋溝(４)の形成により、フィン(３)は素管(２)内に安定的に挟持固定され、ＥＧＲガス流動時や伝熱管(１)振動時等のフィン(３)のブレや変形を防止する事も可能となる。
【００２９】
また、このフィン(３)と素管(２)との線接触を確実に行い、フィン(３)の安定性、及びフィン(３)と素管(２)との熱伝達性を更に高めるため、本実施例では、フィン(３)と素管(２)とを、ろう付けしている。このろう付けにより、フィン(３)の両側縁(５)と素管(２)の内周面(６)とが、ろう材のフィレット(９)により確実に当接、且つフィレット(９)の幅分、広幅に線接触するものとなり、フィン(３)と素管(２)との熱伝達性が高まる。
【００３０】
また、このろう付けの際は、素管(２)へのフィン(３)の挿入前に、予めフィン(３)の少なくとも両側縁(５)、好ましくは作業が容易な事からフィン(３)の全表面にろう材をメッキしても良いし、素管(２)の内周面(６)にろう材をメッキしても良い。また、フィン(３)の形成素材にろう材をクラッドし、このクラッド材を加工してフィン(３)を形成しても良いし、両側縁(５)にろう材付着用のバインダーを塗布したフィン(３)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。また、両側縁(５)にろう材ペーストを供給したフィン(３)を素管(２)へ挿入しても良いし、素管(２)内にフィン(３)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、素管(２)に螺旋溝(４)を形成して伝熱管(１)を完成後に、ろう付けを行っても良いし、或いは伝熱管(１)をＥＧＲガス冷却装置(７)に組付け後に、ろう付けを行っても良い。
【００３１】
上述の如き伝熱管(１)を使用したＥＧＲガス冷却装置(７)は、図７に示す如く、円筒状の胴管(８)の両端に、内部を密閉可能にチューブシート(１２)を一対、接続している。そして、この一対のチューブシート(１２)間に、本実施例の伝熱管(１)を複数本、チューブシート(１２)を貫通して接続配置している。また、胴管(８)の両端には、ＥＧＲガスの導入口(１０)と導出口(１１)とを設けたボンネット(１３)を接続している。
【００３２】
更に、胴管(８)の外周には、エンジン冷却水や冷却風等の冷却媒体の流入口(１６)と流出口(１７)を設ける事により、一対のチューブシート(１２)で仕切られた気密空間内を、冷却媒体が流通可能な冷却部(１８)としている。また、この冷却部(１８)内に、複数の支持板(１４)を接合配置し、この支持板(１４)に設けた挿通孔(１５)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、冷却部(１８)内を流動する冷却媒体の流れを蛇行化している。
【００３３】
上記ＥＧＲガス冷却装置(７)に於いて、導入口(１０)から胴管(８)内に高温化したＥＧＲガスを導入すると、このＥＧＲガスは胴管(８)内に複数配置した伝熱管(１)内に流入する。この伝熱管(１)を配置した冷却部(１８)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。
【００３４】
この伝熱管(１)は、素管(２)の壁面に螺旋状の螺旋溝(４)を設けるとともに、内部に螺旋状のフィン(３)を、素管(２)の内周面(６)にフィン(３)の両側縁(５)の略全長に渡って当接するように挿入配置しているので、ＥＧＲガスが伝熱管(１)内部を旋回しながら流動し、ＥＧＲガスの乱流化が起こる。この乱流化により、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(６)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)の内周面(６)と繰り返し接触する。従って、ＥＧＲガスから伝熱管(１)の内表面への熱伝達性が向上するとともに、この伝熱管(１)の外表面を介して、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。
【００３５】
更に、このＥＧＲガスの熱は、表面積が広く熱伝達性の高いフィン(３)に伝熱した後、このフィン(３)と接触する素管(２)の壁面に伝熱する。このフィン(３)は、前述の如く、両側縁(５)を素管(２)の内周面(６)に確実に当接、好ましくはろう付けされて、接触面積を多くしているので、フィン(３)を介してＥＧＲガスの熱を伝熱管(１)の内表面から外表面に効率的に伝達させる事ができる。この優れた熱伝達性により、伝熱管(１)の外面を流通する冷却媒体とＥＧＲガスとの熱交換を効率的に行い、ＥＧＲガスの冷却効果を更に高める事ができる。
【００３６】
このように良好に冷却されたＥＧＲガスは、導出口(１１)を介してＥＧＲガス冷却装置(７)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。
【００３７】
また、上記第１実施例の伝熱管(１)は、素管(２)の壁面に螺旋溝(４)を一本のみ設けているが、複数本の螺旋溝(４)を設けても良い。そして、図３、図４に示す第２実施例では、素管(２)の壁面に３本の螺旋溝(４)を設けて伝熱管(１)を形成している。このように複数本の螺旋溝(４)を設ける事により、製造の手間は掛かるが、素管(２)とフィン(３)との接触面積が多くなるとともに、ＥＧＲガスと螺旋溝(４)との接触も多くなるので、伝熱管(１)の熱伝達性が高まり、効率的な熱交換が可能となる。
【００３８】
また、第１、第２実施例では、図１、図３に示す如く、素管(２)とフィン(３)の長さを略同一としているが、図５に示す第３実施例の如く、フィン(３)の長さを素管(２)よりも短尺に形成しても良い。また、図６に示す第４実施例の如く、フィン(３)の長さを素管(２)よりも長尺に形成して、フィン(３)を管端部より突出させると、この突出部分がガスと接触する事となり、熱交換率が更に向上する。
【００３９】
また、上記では、ＥＧＲガス冷却装置(７)に伝熱管(１)を組付けているが、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(２０)に、本発明の伝熱管(１)を組付ける事もできる。このオイルクーラー(２０)は、図８に示す如く、ラジエーター(２３)に、内部をエンジン冷却水が流通するロアータンク(２４)を取り付け、このロアータンク(２４)内の胴管(８)に、オイル流入口(２２)とオイル流出口(図示せず)を設けて、胴管(８)内部の冷却部(１８)内を被冷却オイルが流通可能としている。
【００４０】
また、胴管(８)は、壁面に螺旋状の凸溝(２１)を設ける事により、冷却部(１８)を流通する被冷却オイルを乱流化し、熱交換効率を高めている。そして、この冷却部(１８)内に、内部をエンジン冷却水が流通する伝熱管(１)を挿入配置している。この伝熱管(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を行い、被冷却オイルを冷却するものである。そして、伝熱管(１)の優れた熱交換効果により、伝熱特性の高いオイルクーラー(２０)を得る事ができる。尚、冷却部(１８)内には、タービュレーターを設けると、熱交換効果が更に良好なものとなる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成したもので、素管内に螺旋状のフィンを挿入後に、伝熱管の壁面を外側から押圧加工しているので、フィンの両側縁と素管の内周面とが確実に当接して線接触するとともに、螺旋溝部分では互いに面接触する。そのため、フィンと素管との接触面積が多くなり、優れた熱伝達性が得られる。更に、素管の壁面に設けた螺旋状の螺旋溝と素管内部に挿入した螺旋状のフィンにより、伝熱管内の流体の流れが乱流化し、伝熱管内での流体の流動距離が長くなり、伝熱管の内表面と流体との接触時間が長くなる。また、流体の一部のみではなく全体が素管の内周面と繰り返し接触するので、流体全体のムラの無い均一な熱交換が可能となる。
【００４２】
従って、熱交換効率に優れた伝熱管を得る事ができ、この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。また、伝熱管内に於けるフィンの安定性が向上し、流体の流動や伝熱管やフィンの振動等によるフィンのヨレや変形を防ぐとともに、フィンやフィンが接触している管壁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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例で、螺旋状の螺旋溝を一本のみ設けた伝熱管の斜視図。
【図２】  素管内にフィンを挿入する過程を示す斜視図。
【図３】  本発明の第２実施例で、螺旋状の螺旋溝を３本設けた伝熱管の斜視図。
【図４】  図３のＡ−Ａ線断面図。
【図５】  本発明の第３実施例で、フィンを素管よりも短尺とした伝熱管の斜視図。
【図６】  本発明の第４実施例で、フィンを素管よりも長尺とした伝熱管の斜視図。
【図７】  本発明の伝熱管を用いたＥＧＲガス冷却装置の一部切り欠き平面図。
【図８】  本発明の伝熱管を用いたラジエーター組込式オイルクーラーの断面図。
【符号の説明】
１  伝熱管
２  素管
３  フィン
４  螺旋溝
５  両側縁
６  内周面
【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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