(57)【要約】【課題】伝熱管の内部へ突出する複数の凸条を有する伝熱管を迅速かつ容易に形成し、熱交換効率に優れるとともに製造容易な多管式熱交換器を得る。【解決手段】複数本のビード２１ａを有する２枚の金属板２１、２１をビード２１ａを外方に向けて密着させて、伝熱管２が一体的に形成されるとともに、伝熱管２の内部へ突出する複数の凸条２１ｂ，２１ｃが、ビード２１ａに形成されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴管の内部に複数本の伝熱管が配設されてなる多管式熱交換器において、複数条のビードを有する２枚の金属板同士を前記ビードを外方に向けて密着させ、前記伝熱管が一体的に形成されるとともに、前記ビードの軸芯と直交する面に対し所定の傾斜角を有して、前記伝熱管の内部へ突出する複数の凸条が前記ビードに形成されていることを特徴とする多管式熱交換器。
【請求項２】
前記両金属板の間にプレートが介装されていることを特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。
【請求項３】
前記凸条の少なくとも一部が、隣接するビードに形成された凸条の傾斜角とは異なる傾斜角に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の多管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、胴管の内部に複数本の伝熱管が配設されてなる多管式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の多管式熱交換器は、例えば、複数本の伝熱管の内部に内燃機関から排出される高温ガス（気体）を通過させ、胴管と伝熱管とにより形成される空間部に冷却媒体（液体）を通過させて熱交換を行なうものが知られている。そして、円断面の伝熱管の内部に突出するスパイラル状の凸条（伝熱管の外面を管の内側へ凹ませた溝）を形成し、高温ガスの流れを強制的に乱流化させ、熱交換効率の向上を図った多管式熱交換器が、特許文献１に開示されている。【０００３】  しかし、上記特許文献１に開示されるような多管式熱交換器においては、伝熱管へのスパイラル状の凸条の形成に関し、例えば、特許文献２に示すように複雑な加工装置を要する問題や、凸条が伝熱管の軸方向へ順次形成される加工方法であるため、加工に長時間を要する問題がある。また、熱交換効率の更なる向上を目的として伝熱管の本数を増加させようとすると、複数の伝熱管が固着配列されるチューブプレートへの伝熱管のロウ付け又は溶接による接合作業が困難になる問題がある。【０００４】  前記の問題を解決するために、伝熱管が、扁平断面の伝熱管本体と伝熱管本体の長手方向の対向面間をつなぐ、又は、対向面の双方又は一方から突出する多数の伝熱フィンとからなる多管式熱交換器が、特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１０８５７８号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６９１６号公報
【特許文献３】特開２００１−２４１８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、上記特許文献３に開示されるような多管式熱交換器において、更なる熱交換率の向上を目的として、扁平断面の伝熱管本体にスパイラル状の凸条を一体形成することは、加工が非常に困難であり、前記の目的を達成し難い。【０００６】  そこで、本発明は、前記の問題を解決する多管式熱交換器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、胴管の内部に複数本の伝熱管が配設されてなる多管式熱交換器において、複数条のビードを有する２枚の金属板同士を前記ビードを外方に向けて密着させ、前記伝熱管が一体的に形成されるとともに、前記ビードの軸芯と直交する面に対し所定の傾斜角を有して、前記伝熱管の内部へ突出する複数の凸条が前記ビードに形成されていることを特徴とする多管式熱交換器である。【０００８】  請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記両金属板の間にプレートが介装されていることを特徴とする多管式熱交換器である。【０００９】  請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記凸条の少なくとも一部が、隣接するビードに形成された凸条の傾斜角とは異なる傾斜角に形成されていることを特徴とする多管式熱交換器である。
【発明の効果】
【００１０】  請求項１記載の発明によれば、複数本の伝熱管が、２枚の金属板を結合して構成されることにより、２枚の金属板を結合する前段階において、例えば、金型を用いた公知のプレス加工等により、各金属板にビード及び凸条を容易に形成することが可能である。また、２枚の金属板を共通化することも可能である。従って、ビード及び凸条を有する伝熱管を、迅速かつ容易に製造することができ、熱交換効率に優れるとともに製造容易な多管式熱交換器を提供することができる。【００１１】  請求項２記載の発明によれば、２枚の金属板の間にプレートが介装されることにより、更に熱交換効率に優れる多管式熱交換器を提供することができる。【００１２】  請求項３記載の発明によれば、凸条の少なくとも一部が、隣接するビードに形成された凸条の傾斜角とは異なる傾斜角に形成されていることにより、金型を用いた公知のプレス加工等により、金属板にビード及び凸条を形成する際に生じる金属板の加工歪（反り）を除去することができ、形状精度に優れた伝熱管を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  本発明を実施するための最良の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】  本発明の実施例１を図１乃至図７を参照して説明する。図１は多管式熱交換器を示す縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図（但し、凸条は図示省略）、図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図、図４は金属板の一部を示す正面図、図５は図４における側面図、図６は組立て前の状態における伝熱管の一部を示す斜視図である。図７は組立て後の状態における伝熱管の一部を示す斜視図である。【００１５】  多管式熱交換器の全体の構成は、図１乃至図３に示すように、胴管１の軸芯方向両端に、胴管１を閉塞するチューブシート３，３が固着されており、各チューブシート３，３には、複数本の伝熱管２の両端２ａが貫通し、液密状態で固着支持されている。なお、伝熱管２の両端２ａは、図３に示すような略扁平断面に形成されており、それに見合った貫通穴がチューブシート３に形成されている。【００１６】  また、胴管１の一方の端部近傍には、第１流体流入口４が設けられ、胴管１の他方の端部近傍には、第１流体流出口５が設けられている。例えば、第１流体として冷却水（液体）が、第１流体流入口４から胴管１の内部に流入され、伝熱管２の外周囲を流れ、第１流体流出口５から胴管１の外部に排出される。【００１７】  更に、胴管１の軸芯方向両端には、漏斗状の端部キャップ６，６が固着されており、一方の端部キャップ６には、フランジ９が固着された第２流体流入口７が設けられ、他方の端部キャップ６には、フランジ９が固着された第２流体流出口８が設けられている。例えば、第２流体として、図示しない内燃機関から排出される高温ガス（気体）が、第２流体流入口７から流入され、一方の端部キャップ６を通って伝熱管２の内部を通過する。その際に、第２流体は、伝熱管の外周囲を流れる第１流体との熱交換により冷却された後、他方の端部キャップ６を通って、第２流体流出口８から排出される。【００１８】  伝熱管２の具体的一実施形態を、図４乃至図７に示す。但し、図１に示したチューブシート３に接続される伝熱管２の端部２ａ、及び伝熱管の一般部２ｃの形状から端部２ａのの形状へ変化する徐変部２ｂは図示を省略する。【００１９】  予め金属板２１には、図４および図５に示すように、例えば、板厚１．２ｍｍ、材質ＳＵＳ３０４等のステンレス製の平板材に、金型を用いた公知のプレス加工等により、片面に膨出する複数条のビード２１ａが、各々所定の間隔（ピッチ）を有し平行に形成されている。尚、ビード２１ａの断面形状、条数、間隔は任意である。【００２０】  更に、各ビード２１ａには、図４に示すように、ビード２１ａの軸芯２１ｄと直交する面２１ｅに対し所定の傾斜角θを有し内部に突出する複数の凸条（伝熱管の外面を管の内測へ凹ませた溝）２１ｂ，２１ｃが、各ビード２１ａの軸芯２１ｄ方向へ、各ビードそれぞれに平行に形成されている。形成方法としては、金型を用いた公知のプレス加工等である。本実施例においては、凸条２１ｂと２１ｃは、異なる傾斜角θに形成されている。このようにする理由としては、全ての凸条を同一の傾斜角にしてプレス加工すると、一方向に揃った材料肉引けにより、強い方向性を有する歪が発生し、金属板全体がスプリングバックにより反ってしまう問題がある。そこで、凸条の少なくとも一部が、隣接するビードに形成された凸条の傾斜角とは異なる傾斜角に形成されると、反り等の加工歪を相殺して抑えることができ、ビード及び凸条の形状精度に優れた伝熱管を得ることができる。尚、傾斜角θ、凸条の溝深さや溝幅や間隔（ピッチ）は、任意である。【００２１】  また、プレス加工によるビード及び凸条の形成は、両者を同時のプレス加工により形成する。あるいは、先ずビードを形成し、次いで凸条を形成するような別々の加工工程で形成してもよい。【００２２】  次に、図６に示すように、２枚の金属板２１，２１を、ビード２１ａを外方に向けて配置し、また、両金属板２１，２１の間にプレート２２を配置させる。プレート２２は、例えば、板厚０．５ｍｍ、材質ＳＵＳ３０４等のステンレス製の平板材である。あるいは、熱交換表面積を増加させたり流体に乱流を与えるために、ルーバを設けたりディンプル状の凹凸を設けた板材であってもよい。【００２３】  そして、図７に示すように、金属板２１，２１との間にプレート２２を介装させ、三者を圧着状態に保持し、両縁２１ｆ，２１ｆ，２２ａの三者を、溶接等により軸芯２１ｄの方向へ全長に亘って一体に接合する。更に加えて、金属板２１の平面部２１ｇの複数箇所、例えば、４箇所をスポット溶接等により三者を局所的に一体接合する。この溶接接合の位置や箇所数は任意である。このようにして、複数の管状流体路１０を一体的に有する伝熱管２が得られる。【００２４】  そして、複数本の伝熱管２を、図１に示すように、胴管１の内部に配設することにより、本発明の多管式熱交換器が得られる。【００２５】  本発明によれば、ビード及び凸条を有する伝熱管を、迅速かつ容易に製造することができ、熱交換効率に優れるとともに製造容易な多管式熱交換器を提供することができる。【００２６】  更に、金属板２１，２１との間に介装されたプレート２２が伝熱フィンの役目となり、伝熱管２の内部を流れる第２流体の熱が速やかに金属板２１，２１に伝達され、第１流体と熱交換されるため、熱交換効率に優れる多管式熱交換器を提供することができる。
【実施例２】
【００２７】  本発明の実施例２を、図８を参照して説明する。図８は図１におけるＡ−Ａ線断面図である（但し、凸条は図示省略）。【００２８】  本実施例は、実施例１に記載の伝熱管２において、プレート２２を廃止したものであり、それ以外は実施例１と同じである。プレート２２を廃止することにより、実施例１と比較して、熱交換効率は低下するが、第２流体が伝熱管２０の内部をスムーズに流れ、第２流体の流下抵抗の面では有利となる。【００２９】  上記の本発明は、多管式熱交換器であれば全てに採用することができ、例えば、ガスヒートポンプエアコン（通称、ＧＨＰ）や、自動車等のエンジンから排出される排気ガスの一部を冷却して、エンジンに再循環させるＥＧＲクーラや、各種車載型の熱交換器に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の多管式熱交換器の実施例を示す縦断面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図
【図４】本発明における金属板の一部を示す正面図
【図５】図４における側面図
【図６】組立て前の状態における伝熱管の一部を示す斜視図
【図７】組立て後の状態における伝熱管の一部を示す斜視図
【図８】本発明の他の実施例に係る図１におけるＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
【００３１】  １  胴管
２，２０  伝熱管
３  チューブシート
４  第１流体流入口
５  第１流体流出口
６  端部キャップ
７  第１流体流入口
８  第２流体流出口
１０  管状流体路
２１  金属板
２１ａ  ビード
２１ｂ，２１ｃ  凸条
２２  プレート
【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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