(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状を呈し、その軸方向に沿って大径の山部と小径の谷部とが交互に連続してなるベローズ状の外周壁を備えた一対のベローズ管をステイを用いて平行に連結する一対のベローズ管の保持構造において、
上記ステイは、上記一対のベローズ管の軸方向に沿った矩形板状の基部と、上記基部の両端に設けられ、上記各ベローズ管の谷部にそれぞれ圧入される保持部と、を有し、
上記各保持部は、該各保持部が圧入される上記ベローズ管の谷部を挟んで隣接する一対の山部の互いに対向する各側面に対して、付勢力を伴って密着していると共に、該各保持部が圧入される上記ベローズ管の谷部を挟んで隣接する一対の山部と係合し、上記ステイに対する上記ベローズ管の移動が、当該ベローズ管の軸方向で規制されていることを特徴とする一対のベローズ管の保持構造。
【請求項２】
略円筒状を呈し、その軸方向に沿って大径の山部と小径の谷部とが交互に連続してなるベローズ状の外周壁を備えた一対のベローズ管をステイを用いて平行に連結する一対のベローズ管の保持構造において、
上記ステイは、上記一対のベローズ管の谷部にそれぞれ圧入される一対の保持部を有し、
上記各保持部は、該各保持部が圧入される上記ベローズ管の谷部を挟んで隣接する一対の山部の互いに対向する各側面に対して、付勢力を伴って密着していると共に、該各保持部が圧入される上記ベローズ管の谷部を挟んで隣接する一対の山部と係合し、上記ステイに対する上記ベローズ管の移動が、当該ベローズ管の軸方向で規制されていることを特徴とする一対のベローズ管の保持構造。
【請求項３】
上記各保持部が、上記各ベローズ管に対してろう付けされていることを特徴とする請求項１または２に記載の一対のベローズ管の保持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のベローズ管の保持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示す、多管式の構造を採用したＥＧＲガスクーラー７０においては、予めろう付けにより一体化される中央のクーラーエレメント７２と、このクーラーエレメント７２の入口側および出口側の端部にそれぞれ溶接される一対のキャップ状部材７４，７４と、に大別されるものが広く知られている。
【０００３】
クーラーエレメント７２は、筒状をなすボディ７６と、このボディ７６の両端をそれぞれ閉塞する一対の端板７８，７８と、ボディ７６内に収容され、かつ両端がそれぞれ端板７８に接続されたベローズ状の４本の熱交換チューブ８０と、ボディ７６内にＵターン形状の冷却水流路を構成するように配設された仕切板８２、とから大略構成されている。
【０００４】
仕切板８２は、図１１に示すように、熱交換チューブ８０の軸方向に沿って細長い長方形状をなし、かつ両側縁が取付片８２ａとして同一方向に折曲されている。
【０００５】
そして、この仕切板８２には、熱交換チューブ８０の軸方向と直交する方向に沿ったチューブ支持片８４が、長手方向の中間部２カ所に設けられている。
【０００６】
このチューブ支持片８４は、仕切板８２とは別の部材からなり、かつＬ字状に折り曲げた底辺部分を予め仕切板８２に溶接してある。
【０００７】
そして、このチューブ支持片８４には、熱交換チューブ８０の外径に等しい径の略半円形の切欠部８６が一対設けられており、ここに、各熱交換チューブ８０の中間部分を圧入し、ろう付けすることによって、内燃機関の振動による熱交換チューブ８０，８０同士の干渉が回避されるよう構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チューブ支持片８４は、熱交換チューブ８０外径の円周方向に沿って切欠部８６が接触しているに過ぎず、熱交換チューブ８０の軸方向に沿った、各熱交換チューブ８０のチューブ支持片８４に対する振れを効果的に抑制することができない虞がある。
【０００９】
すなわち、ろう付けが行われる前に、熱交換チューブ８０の軸方向に沿って、熱交換チューブ８０が外部からのわずかな振動でも振れてしまい各熱交換チューブ８０，８０がチューブ支持片８４から脱落し、互いに干渉してしまう虞があると共に、ろう付けが行われた後においても、熱交換チューブ８０の軸方向における支持片８４の熱交換チューブ８０に対する保持力が不十分となり、熱交換チューブ８０とチューブ支持片８４との固有振動数の違いから別々に振れてしまい、熱交換チューブ８０とチューブ支持片８４とのろう付け部分及びチューブ支持片８４と仕切板８２との溶接部分に亀裂が生じてしまい、熱交換チューブ８０とボディ７６内壁面とが接触摩耗し、ＥＧＲガスクーラー７０の機能を損ねる虞がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１に記載の発明は、略円筒状を呈し、その軸方向に沿って大径の山部と小径の谷部とが交互に連続してなるベローズ状の外周壁を備えた一対のベローズ管をステイを用いて平行に連結する一対のベローズ管の保持構造において、上記ステイは、上記一対のベローズ管の軸方向に沿った矩形板状の基部と、上記基部の両端に設けられ、上記各ベローズ管の谷部にそれぞれ圧入される保持部と、を有し、上記各保持部は、該各保持部が圧入される上記ベローズ管の谷部を挟んで隣接する一対の山部の互いに対向する各側面に対して、付勢力を伴って密着していると共に、該各保持部が圧入される上記ベローズ管の谷部を挟んで隣接する一対の山部と係合し、上記ステイに対する上記ベローズ管の移動が、当該ベローズ管の軸方向で規制されていることを特徴としている。これによって、ベローズ管に対するステイの保持力は、各ベローズ管の円周方向及び軸方向の双方に作用する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、略円筒状を呈し、その軸方向に沿って大径の山部と小径の谷部とが交互に連続してなるベローズ状の外周壁を備えた一対のベローズ管をステイを用いて平行に連結する一対のベローズ管の保持構造において、上記ステイは、上記一対のベローズ管の谷部にそれぞれ圧入される一対の保持部を有し、上記各保持部は、該各保持部が圧入される上記ベローズ管の谷部を挟んで隣接する一対の山部の互いに対向する各側面に対して、付勢力を伴って密着していると共に、該各保持部が圧入される上記ベローズ管の谷部を挟んで隣接する一対の山部と係合し、上記ステイに対する上記ベローズ管の移動が、当該ベローズ管の軸方向で規制されていることを特徴としている。これによって、ベローズ管に対するステイの保持力は、各ベローズ管の円周方向に作用する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記各保持部が、上記各ベローズ管に対してろう付けされていることを特徴としている。
これによって、各ベローズ管に対するステイの振動による振れがより効果的に抑制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すＥＧＲガスクーラー２の全体的構成を示す断面図、図２はその横断面図である。
【００１５】
このＥＧＲガスクーラー２は、ろう付けにより一体化される中央のクーラーエレメント４と、このクーラーエレメント４の入口側および出口側の端部にそれぞれ溶接または、クーラーエレメント４とともにろう付けされる一対のキャップ状部材６，６と、に大別される。
【００１６】
上記クーラーエレメント４は、断面矩形の筒状をなすボディ８と、このボディ８の両端をそれぞれ閉塞する一対の端板１０，１０と、上記ボディ８内に収容され、かつ両端がそれぞれ端板１０に接続された６本の熱交換チューブ１２と、ボディ８内に３つの流路１４ａ，１４ｂ，１４ｃを構成するように配設された仕切板１６、１８とから大略構成されている。
【００１７】
上記ボディ８は、例えば０．８ｍｍ程度の肉厚のステンレス製のものであり、冷却水入口２０及び冷却水出口２２を有している。これらの冷却水入口２０及び冷却水出口２２には、それぞれ冷却水用配管を接続するためのコネクタ２４が、ろう付けにより固定されている。ここで、上記冷却水入口２０は、ＥＧＲガスの出口側となるボディ８の一端に位置し、かつ上記冷却水出口２２は、ＥＧＲガスの入口側となるボディ８の他端に位置するよう形成されている。
【００１８】
上記端板１０は、ボディ８よりも厚肉の例えば１．５ｍｍ程度の肉厚のステンレス板からなり、その６カ所に予め円形の取付孔２６が開口形成されていると共に、筒状に折り曲げられ、さらに先端側部分が外周側で折曲されており、この端板１０の外周部２８先端側部分が上記ボディ８の外周側に折曲された端部と突き合わされ、上記外周部２８の先端側部分とボディ８の端部は、上記キャップ状部材６の端部で巻き込まれるように加工された後、ろう付けされる。尚、上記キャップ状部材６は、クーラーエレメント４をろう付けした後に溶接して取り付けることもできる。
【００１９】
上記仕切板１６，１８は、図２に示すように、両側縁がそれぞれ取付片１６ａ，１８ａとして略Ｌ字形に折り曲げられており、これら取付片１６ａ，１８ａでもって、それぞれボディ８内壁面にろう付けされている。
【００２０】
また、これらの仕切板１６，１８は、ボディ８の全長よりも短く、かつＥＧＲガスの入口側となる一方の端板１０には、仕切板１８の一端が当接した状態に配置されていると共に、ＥＧＲガスの出口側となる他方の端板１０には、仕切板１６の一端が当接した状態に配置されている。すなわち、冷却水入口２０から供給された冷却水は、図１中に示す矢印の順路に従って、ボディ８内壁面と仕切板１６とによって画成された流路１４ａ内をボディ８のＥＧＲガス出口側からＥＧＲガス入口側へと流れ、仕切板１６，１８とに挟まれた流路１４ｂ内をボディ８のＥＧＲガス入口側からＥＧＲガス出口側へと流れ、ボディ８内壁面と仕切板１８とによって画成された流路１４ｃ内をボディ８のＥＧＲガス出口側からＥＧＲガス入口側へと流れて、冷却水出口２２から外部に排出されている。
【００２１】
熱交換チューブ１２は、やはりステンレス製のものであり、非常に薄い例えば０．３ｍｍ程度の肉厚に構成されている。
【００２２】
この熱交換チューブ１２は、図３に示すように、略円筒状のストレート部３０によって一対のベローズ部３２ａ，３２ｂが連結された構成となっていると共に、熱交換チューブ１２の端部となる各ベローズ部３２ａ，３２ｂの一端には、端板１０，１０の取付孔９に嵌合する円筒形の嵌合部３４ａ，３４ｂがそれぞれ設けられている。換言すれば、ベローズ形状の熱交換チューブ１２の略中央に、略円筒状のストレート部３０が形成されている。
【００２３】
これらベローズ部３２ａ，３２ｂは、表面積の増大のために、この熱交換チューブ１２の長手方向に沿って大径の山部３６と小径の谷部３８が交互に連続するように形成されている。
【００２４】
この熱交換チューブは、上述した３つの流路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ内にそれぞれ２本づつ配設されており、これら一対の熱交換チューブはそれぞれステイ４０によって互いに平行となるよう連結されている（図２を参照）。
【００２５】
ステイ４０は、図４〜図６に示すように、所定長さの細長い矩形板状の基部４２と、この基部４２の長手方向の両端に設けられた半円弧状の４つの保持部４４とからなっている。
【００２６】
このステイ４０は、図７に示す一様な板厚の金属製の板部材４６を２枚用いて構成されている。
【００２７】
板部材４６は、細長い矩形板状の基板部４８と、この基板部４８の長手方向の両端に設けられた円環部５０，５０とからなっている。この円環部５０は、内径が熱交換チューブ１２の谷部３８外径と略同径となるよう形成されていると共に、外径が熱交換チューブ１２の山部３６外径と略同径となるよう形成されている。尚、円環部５０の内径の中心と外径の中心とは一致しており、円環部５０は全周に亙って一定幅、すなわち熱交換チューブ１２の谷部３８の深さと同じ長さの幅となるよう形成されている。
【００２８】
この板部材４６は、ステイ４０を構成するにあたって、両端の各円環部５０，５０、半円弧状の保持部４４を形成すべく、両端の各円環部５０，５０の中心を結んだ直線、すなわち板部材４６の長手方向に沿った中心線に対して直交する円環部５０の直径に沿ってそれぞれ半分に折り返され、かつ半分に折り返されることで円弧状の保持部４４となった各円環部５０，５０が基板部４８に対して直交するようそれぞれ同一方向に折曲されている。
【００２９】
さらに詳述すると、保持部４４は、半分に折り返されることによって対向する円環部５０の同一面が互いに離間し、かつ保持部４４の円弧の両端となる端部の図５における半分に折り返された部分の厚みｔ1が保持部４４の円弧の両端から最も離れた円弧の中央部の図５における半分に折り返された先端部分の厚みｔ2よりも小さくなるよう折り返されている。また、保持部４４の半分に折り返された部分である端部の厚さｔ1は、熱交換チューブ１２の隣接する山部３６，３６間を保持部４４の端部で押さえ付けられるような寸法、つまり、山部３６，３６間の距離よりもわずかに広くなるよう設定されている。
【００３０】
そして、各保持部４４が折曲された方向の反対側となる基板部４８背面側で、２つの板部材４６，４６を重ね合わせ、スポット溶接あるいはろう付け等によって接合し、ステイ４０が構成されている。
【００３１】
つまり、一対の板部材４６の接合された各基板部４８，４８によって、ステイ４０の基部４２が構成されている。尚、基部４２の幅は、熱交換チューブ１２の山部３６外径よりも小さく設定されている。
【００３２】
ステイ４０は熱交換チューブ１２の谷部３８に組み付けられると、保持部４４が、谷部３８に対して圧入されると共に、この谷部３８を挟んで隣接する一対の山部３６，３６の側面に対して付勢力を伴って密着する。そして、この状態で保持部４４は熱交換チューブ１２に対してろう付けされる。
【００３３】
このような一対のベローズ状の熱交換チューブ１２の保持構造においては、ステイ４０を熱交換チューブ１２に圧入することにより、各熱交換チューブ１２，１２の円周方向及び軸方向の双方にステイ４０の保持力が作用するので、ステイ４０単体での保持力によって、各熱交換チューブ１２，１２の円周方向及び軸方向の双方の振れを抑制することができる。
【００３４】
つまり、各熱交換チューブ１２，１２とステイ４０とがろう付けされる前であっても、外部からの振動が熱交換チューブ１２に加わったとしても熱交換チューブ１２のステイ４０に対する振れが抑制され、各熱交換チューブ１２，１２がステイ４０から脱落することなく互いに干渉することを確実に防止することができる。
【００３５】
また、熱交換チューブ１２の長手方向に沿って所定間隔を保った位置にそれぞれ圧入される各保持部４４が熱交換チューブ１２の軸方向に沿った基部４２によって連結された構成となっているので、ステイ４０の熱交換チューブ１２の軸方向に沿った剛性を向上させことができる。
【００３６】
尚、熱交換チューブ１２の軸方向に沿うステイ４０の基部４２の長さは、適宜変更することが可能である。
【００３７】
次に、上述したステイ４０の異なる実施例を、図８〜図９を用いて説明する。
【００３８】
この第２実施例のステイ５６は、ベローズ状の一対の熱交換チューブ１２にそれぞれ圧入される２つの保持部５８を備え、熱交換チューブ１２の長手方向に沿って任意の位置に配設される。
【００３９】
このステイ５６は、隣接する一対の円環部６０が基部６４によって連結された金属製の板部材６２からなっている。
【００４０】
この板部材６２の円環部６０は、上述した第１実施例の円環部５０と同様に、各円環部６０，６０が円弧状の保持部５８を形成すべく、両端の各円環部６０，６０の中心を結んだ直線に対して直交する円環部６０の直径に沿ってそれぞれ半分に同じ方向に折り返されている。
【００４１】
そして、円環部６０は、半分に折り返されることによって対向する同一円環部６０の同一面が互いに離間し、かつ保持部５８の円弧の両端となる端部６６の図８における半分に折り返された部分の厚みｔ3が保持部５８の円弧の両端から最も離れた円弧の中央部６８の図８における半分に折り返された先端部分の厚みｔ4よりも小さくなるよう折り返されている。また、保持部５８の半分に折り返された部分である端部６６の厚さｔ3は、熱交換チューブ１２の隣接する山部３６，３６間を保持部５８の端部で押さえ付けられるような寸法つまり、山部３６，３６間の距離よりもわずかに広くなるよう設定されている。
【００４２】
このような一対のベローズ状の熱交換チューブ１２の保持構造においては、ステイ５６を熱交換チューブ１２に圧入することにより、各熱交換チューブ１２，１２の円周方向にステイ５６の保持力が作用するので、各熱交換チューブ１２，１２の円周方向の振れを抑制することができる。
【００４３】
尚、上述した第１及び第２実施例の各ステイ４０，５６においては、円環部を折り返す際に、必ずしも両端の各円環部の中心を結んだ直線に対して直交する円環部の直径に沿って折り返す必要はなく、円環部の任意の直径に沿って半分に折り返すことも可能である。
【００４４】
また、上述した各ステイ４０，５６において、保持部は、少なくとも円弧の両端となる端部の厚みｔ1またはｔ3が、熱交換チューブ１２の隣接する山部３６，３６間の距離よりもわずかに広い寸法となるよう構成されていればよく、必ずしもｔ1＜ｔ2、ｔ3＜ｔ4の関係を満たすように折り返す必要はない。
【００４５】
そして、上述した各ステイ４０，５６は、熱交換チューブ１２の連結に使用されることのみに限定されるものではなく、円筒状の外周壁がベローズ状を呈する一対の管状部材の連結に広く使用することができると共に、一対のベローズ状の管状部材に対し、上述した各ステイの双方を組み合わせて用いて保持することも可能である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、各保持部が、該各保持部が圧入される上記ベローズ管の谷部を挟んで隣接する一対の山部の互いに対向する各側面に対して付勢力を伴って密着すため、ベローズ管の円周方向及び軸方向に沿った、上記ベローズ管のステイに対する振れが抑制され、各ベローズが互いに干渉することを確実に防止することができる。
【００４７】
特に、請求項１においては、各ベローズ管の軸方向に所定間隔を保った位置の二カ所に圧入される保持部が、基部によって連結されているので、ベローズ管の軸方向に沿ったステイの剛性が向上し、各ベローズ管の軸方向に沿った振れを防止するのに好適である。
【００４８】
また、請求項３の発明によれば、ろう付けにより各ベローズ管に対するステイの保持力がさらに向上し、各ベローズ管同士の干渉や摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＧＲガスクーラーの全体的構成を示す断面図。
【図２】ＥＧＲガスクーラーの横断面図。
【図３】熱交換チューブの正面図。
【図４】本発明に係るステイの斜視図。
【図５】本発明の係るステイを示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図。
【図６】本発明に係るステイに平面図。
【図７】本発明に係るステイを構成する板部材の平面図。
【図８】第２実施例におけるステイを示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図。
【図９】第２実施例におけるステイを構成する板部材の正面図。
【図１０】従来の一対のベローズ管の保持構造を有する、ＥＧＲガスクーラーの全体構成を示す断面図。
【図１１】従来の一対のベローズ管の保持構造示す斜視図。
【符号の説明】
４０…ステイ
４２…基部
４４…保持部
【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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【図１１】
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