(57)【要約】      （修正有）【課題】管内に管のつぶれを防止するための充填物を充填することなく、曲げ部の外管と内管との間隔を所望間隔に制御した曲げ部を有する、熱交換性能の優れた二重管を能率的にかつ低コストで得る。【解決手段】内管の外径より僅かに径の大きい内方への頂部を有する所望長さの螺旋状突条１−１を外管１に少なくとも一箇所設け、該外管に前記内管２を挿入するとともに前記外管の螺旋状突条の内方への頂部と内管の外周面とを当接させた状態で前記外管と内管とを同時に一括して少なくとも一箇所の曲げ加工を施すことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管の外径より僅かに径の大きい内方への頂部を有する管軸方向に所望長さの螺旋状突条を外管に少なくとも一箇所設け、該外管に前記内管を挿入するとともに前記外管の螺旋状突条の内方への頂部と内管の外周面とを当接させた状態で前記外管と内管とを同時に一括して少なくとも一箇所の曲げ加工を施すことにより、曲げ部の外管と内管との間隔を所望間隔に制御した曲げ部を有する二重管を得ることを特徴とする二重管の曲げ加工方法。
【請求項２】
前記螺旋状突条を複数条設けることを特徴とする請求項１に記載の二重管の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記螺旋状突条を外管の略全長にわたり設けることを特徴とする請求項１または２に記載の二重管の曲げ加工方法。
【請求項４】
内管の外径より僅かに径の大きい内方への頂部を有する管軸方向に所望長さの螺旋状突条を少なくとも一箇所有する外管と、前記螺旋状突条の内方への頂部と内管とが当接する曲げ部を少なくとも一箇所有し、前記曲げ部の外管と内管との間隔が所望間隔に制御されていることを特徴とする二重管。
【請求項５】
前記螺旋状突条が複数条であることを特徴とする請求項４に記載の二重管。
【請求項６】
前記螺旋状突条が外管の略全長にわたり設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の二重管。
【請求項７】
所望長さの螺旋状突条を少なくとも一箇所有する外管と、前記螺旋状突条の内方への頂部と内管とが当接して外管と内管との間隔が所望間隔に制御された曲げ部を少なくとも一箇所有し、前記外管の両端には、先端を継手部とした内管を突出させた絞部を有し、かつ前記絞部付近の外管に熱媒体流体流出入用継手部が設けられた構成となしたことを特徴とする二重管式熱交換器。
【請求項８】
前記螺旋状突条が複数条であることを特徴とする請求項７に記載の二重管式熱交換器。
【請求項９】
前記螺旋状突条が外管の略全長にわたり設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の二重管式熱交換器。
【請求項１０】
管の略全長にわたり内管の外径より僅かに径の大きい内方への頂部を有する管軸方向に２条の螺旋状突条を有する外管と、前記螺旋状突条の内方への頂部と内管とが当接して外管と内管との間隔が所望間隔に制御された曲げ部を有し、前記外管の両端には、先端を継手部とした内管を突出させた絞部を有し、かつ一方の絞部が前記螺旋状突条部と液密に、他方の絞部が前記螺旋状突条部と非液密に構成され、さらに前記液密側の絞部付近の外管に一対の熱媒体流体用流出入継手部が設けられた構成となしたことを特徴とする二重管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ部を有する二重管の曲げ加工方法およびその方法で曲げた二重管並びにその二重管を用いた、好ましくはディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガスに含まれるＮＯｘを尿素水により還元浄化する内燃機関の排気ガス浄化装置用の二重管式熱交換器による尿素水配管、あるいは各種用途用の二重管式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガスに含まれるＮＯｘを尿素水により還元浄化する方法として、尿素水とＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ、選択還元触媒）方式の触媒コンバータによりＮＯｘを大幅に低減する方法が知られている。この尿素−ＳＣＲ方式は、濃度が３２％程度の尿素水を還元剤とし、これをＳＣＲ触媒コンバータ直前において排気ガスに混合させる方式であり、尿素は排気ガス中でアンモニアに変化し、ＳＣＲ触媒コンバータ内で排気ガス中のＮＯｘがアンモニアと結びついて水と無害な窒素に分解されるので、排気ガスのクリーン化に有望な技術とされている。しかしながら、尿素水は−１０℃付近で凍結してしまうので、寒冷時や極寒時には尿素水の供給不能となる実用上の重大な欠点を有する。したがって、寒冷時や極寒時においても尿素−ＳＣＲシステムを正常に作動させるためには、寒冷時や極寒時に尿素水配管内における尿素水の凍結を防止する必要がある。
【０００３】
かかる対策として、尿素水を寒冷時や極寒時にその供給配管系において凍結から防止する手段を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置が提案されている（特許文献１参照。）。この排気ガス浄化装置は、尿素水供給配管系の外表面の全体ないし主要部分にわたって電熱線（ヒーター）を配置し、その上に断熱材の包囲層を設け、尿素水の温度あるいは外気温度に応じて電熱線に通電し、尿素水の温度を凍結を防止するのに適切な温度範囲に維持する構成となした保温装置を備えたものである。また、ＳＣＲ触媒と、排気ガスをＳＣＲ触媒に流入させる排気管と、排気ガスに尿素水等の還元剤等を供給する供給ノズルを備えたＳＣＲマフラーにおいて、還元剤等供給ノズルまたは排気管を、保温性の二重管構造としたものが提案されている（特許文献２参照。）。このＳＣＲマフラーの二重管構造の還元剤等供給ノズルは、外側または内側を二重管構造としたもので、その二重管構造の内部は、空洞状態か、もしくは保温性を高めるという観点から熱伝導性の低い保温材等で空間部を埋めた構造となしたものである。さらに、エンジンの冷却液により尿素水を加熱する方式の加熱装置を備えた排気浄化装置が提案されている（特許文献３参照。）。この排気浄化装置は、エンジンの冷却液により貯蔵タンクに貯蔵される尿素水を加熱すべく、エンジンの冷却液配管を前記貯蔵タンク内に通過させる構成を採用したものである。
【０００４】
そして、前記内燃機関の排気ガス浄化装置（特許文献１、３参照）、あるいは二重管構造の排気管（特許文献２参照）に使用する二重管としては、以下に記載する曲げ加工方法により曲げ加工されたものがある。
その二重管の曲げ加工方法は、例えば、内管と外管の間に形状記憶樹脂等の充填物を充填して、常温で曲げ加工を施し、加工後加熱して充填物を抜き取る方法（特許文献４参照）、内管と外管の間に所定のヤング率を有するバックアップ材を充填して曲げ加工を施す方法（特許文献５参照）、内管と外管の間に棒状の直線状ワイヤあるいはコイル状ワイヤからなる充填材を充填して曲げ加工を施す方法（特許文献６参照）、内管と外管の間に可撓性及び耐圧性を有し、内部に水等の液体を圧入した筒状の袋体を挿入して曲げ加工を施す方法（特許文献７参照）、内管と外管の間にアウタ芯金を、内管の内側にインナ芯金をそれぞれ配して曲げ加工を施す方法（特許文献８参照）等が知られている。
【特許文献１】特開２０００−２７６２７号公報
【特許文献２】特開２００５−２２６５２８号公報
【特許文献３】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１２７４７号明細書
【特許文献４】特開平７−８８５６５号公報
【特許文献５】特開平８−２７６２２１号公報
【特許文献６】特開平８−２７６２２２号公報
【特許文献７】特開平９−９４６１６号公報
【特許文献８】特開２００３−２１１２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した従来の二重管の曲げ加工方法は、全て内管と外管の間に形状記憶樹脂、バックアップ材、直線状ワイヤあるいはコイル状ワイヤ、内部に水等の液体を圧入した筒状の袋体、芯金等の充填物を充填する必要があり、これら充填物の作製と管内への充填作業に多大な工数を必要とし、又特に、芯金（アウタ芯金、インナ芯金）を使用して曲げ加工を施す方法は、複雑な曲げ機構を必要とする等により、非能率的でかつ製造コストも高くつくといった欠点がある。したがって、このような高価な二重管を採用する内燃機関の排気ガス浄化装置や排気管等も必然的に製造コストが高くつくという欠点がある。
【０００６】
本発明は、従来技術の前記欠点を解消するためになされたものであり、内管と外管の間に形状記憶樹脂、バックアップ材、直線状ワイヤあるいはコイル状ワイヤ、内部に水等の液体を圧入した筒状の袋体、芯金等の充填物を充填することなく、曲げ部の外管と内管との間隔を所望間隔にでき、熱交換性能の優れた二重管を能率的にかつ低コストで得ることができる、内燃機関の排気ガス浄化装置用二重管式尿素水配管あるいは二重管式熱交換器等に使用する二重管の曲げ加工方法およびその方法で曲げた二重管並びにその二重管を用いた熱交換器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る二重管の曲げ加工方法は、内管の外径より僅かに径の大きい内方への頂部を有する管軸方向に所望長さの螺旋状突条を外管に少なくとも一箇所設け、該外管に前記内管を挿入するとともに前記外管の螺旋状突条の内方への頂部と内管の外周面とを当接させた状態で前記外管と内管とを同時に一括して少なくとも一箇所の曲げ加工を施すことにより、曲げ部の外管と内管との間隔を所望間隔に制御した曲げ部を有する二重管を得ることを特徴とするものである。ここで、前記螺旋状突条は複数条設けてもよく、外管の略全長にわたり設けてもよい。
【０００８】
また、上記本発明の曲げ加工方法により曲げ加工される二重管は、内管の外径より僅かに径の大きい内方への頂部を有する所望長さの螺旋状突条を少なくとも一箇所有する外管と、前記螺旋状突条の内方への頂部と内管とが当接する曲げ部を少なくとも一箇所有し、前記曲げ部の外管と内管との間隔が所望間隔に制御されていることを特徴とするものである。この二重管において、前記螺旋状突条は複数条、または外管の略全長にわたり設けられていることを好ましい態様とするものである。
【０００９】
さらに、本発明に係る二重管式熱交換器は、所望長さの螺旋状突条を少なくとも一箇所有する外管と、前記螺旋状突条の内方への頂部と内管とが当接して外管と内管との間隔が所望間隔に制御された曲げ部を少なくとも一箇所有し、前記外管の両端には、先端を継手部とした内管を突出させた絞部を有し、かつ前記絞部付近の外管に熱媒体流体流出入用継手部が設けられた構成となしたことを特徴とするものである。この二重管式熱交換器においても、前記螺旋状突条は複数条、または外管の略全長にわたり設けられていることを好ましい態様とするものである。
【００１０】
さらにまた、本発明に係る二重管式熱交換器は、管の略全長にわたり内管の外径より僅かに径の大きい内方への頂部を有する管軸方向に２条の螺旋状突条を有する外管と、前記螺旋状突条の内方への頂部と内管とが当接して外管と内管との間隔が所望間隔に制御された曲げ部を有し、前記外管の両端には、先端を継手部とした内管を突出させた絞部を有し、かつ一方の絞部が前記螺旋状突条部と液密に、他方の絞部が前記螺旋状突条部と非液密に構成され、さらに前記液密側の絞部付近の外管に一対の熱媒体流体流出入用継手部が設けられた構成となしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る二重管の曲げ加工方法によれば、外管に形成された内管の外径より僅かに径の大きい内方への頂部を有する管軸方向に所望長さの螺旋状突条の内管外面への当接により、内管への曲げ力が曲げの初期段階から確実に伝達されるので、内管に対する曲げ加工が精度よく施され、曲げ部の外管と内管との間隔が所望の好ましくは一定間隔に保持された曲げ部を有する二重管を得ることができるのみならず、螺旋状突条の頂部の内方突出長さを変えることにより曲げ部の外管と内管との間隔を所望に制御した曲げ部を有する二重管を容易に得ることができる。
【００１２】
また、本発明の二重管の曲げ加工方法により得られる二重管は、エンジン冷却水流路が螺旋状に確保されるのみならず、螺旋状突条を多条とすることにより曲げがさらに安定し、エンジン冷却水流路をより確実に確保し得るので、この二重管を採用した本発明の二重管式熱交換器は、熱伝達が確実に行われるのみならず、外管と内管が強固に接触するので振動接触によるフレッティング摩耗もほとんどなく、高性能かつ長寿命であるという優れた効果を奏する。
【００１３】
さらに、本発明の二重管式熱交換器は、螺旋状突条を２条とし、一方の絞部（絞部材）を螺旋状突条部と液密、他方を非液密とし、液密側の絞部（絞部材）付近の外管に熱媒体流体流出入用の継手部を集中させることによりエンジン冷却水の水路を非液密側絞部（絞部材）でＵターンさせ、熱媒体流体流出入の継手部を片方側に集中させた構成となすことができるので、エンジン冷却水配管を含めた配索性に優れ、小型コンパクトで高性能を有しかつ長寿命であるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明に係る二重管の曲げ加工方法の一実施例における曲げ加工前の二重管を示す縦断側面図、図２は図１イーイ線上の断面図、図３は同上二重管の曲げ加工状態を模式的に示す縦断側面図、図４は同じく本発明に係る二重管式熱交換器の一実施例を一部省略して示す略平面図、図５は同じく本発明に係る二重管式熱交換器の他の実施例を一部省略して示す略平面図、図６は図５に示す二重管式熱交換器の液密側を示す正面図、図７は図６ロ−ロ線上の縦断側面図、図８は図５に示す二重管式熱交換器の非液密側を示す縦断側面図であり、１は外管、１−１は螺旋状突条、１−２は２条の螺旋状突条、２は内管、３は曲げ部、４Ａ、４Ｂは二重管式熱交換器、４Ａ−１、４Ｂ−１はエンジン冷却液の入口、４Ａ−２、４Ｂ−２はエンジン冷却液の出口、４Ａ−３、４Ｂ−３は尿素水入口、４Ａ−４、４Ｂ−４は尿素水出口、５は密封栓である。
【００１５】
図１〜図２に示す二重管の曲げ加工方法は、内管２の外径より径の大きい内方への頂部を有する１条の螺旋状突条１−１を少なくとも一箇所有する外管１に内管２を挿入し、前記外管１の螺旋状突条１−１の頂部と内管２の外周面とを当接させた状態で曲げ加工を施す。この二重管の曲げ加工では、前記外管１と内管２とを同時に一括して曲げ加工を施す。この曲げ加工により、曲げ部３の外管１と内管２との間隔を所望間隔に制御した曲げ部３を有する二重管を得ることができる（図３）。即ち、本発明に係る二重管の曲げ加工方法によれば、外管１に設けられた螺旋状突条１−１の内管２外面への当接により内管２への曲げ力が曲げ加工の初期段階から伝達されるので、内管２に対する曲げ加工が精度よく施され、曲げ部３の外管１と内管２との間隔が所望の好ましくは一定間隔に保持された曲げ部を有する二重管を得ることができるのみならず、螺旋状突条１−１の頂部の突出長さを変えることにより曲げ部の外管１と内管２との間隔を所望に制御した曲げ部３を有する二重管を得ることができる。また、曲げ部３の外管１と内管２との間隔を通流する流体の流路が螺旋状に確保されるので、後述する熱交換器に使用すると熱伝達が確実に行われるのみならず、外管１と内管２が強固に接触するので自動車への搭載等加振状態で使用されても振動接触によるフレッティング摩耗もほとんどなくなる。
なお、外管１の前記螺旋状突条１−１は、例えば当該外管１を回転させながら成形ローラー等の成形工具等を管外面に押圧する方法（図示せず）等により形成することが可能である。
【００１６】
図４はその二重管を採用した二重管式熱交換器を例示したもので、所望長さの１条の螺旋状突条１−１を少なくとも一箇所有する外管１と、前記螺旋状突条１−１と内管２とが当接して外管１と内管２との間隔が所望間隔に制御された曲げ部３を少なくとも一箇所有し、前記外管１の両端には、先端を継手部２−１とした内管２を突出させた絞部１−３を有し、かつ前記絞部１−３付近の外管１に熱媒体流体流出入用継手部１−４が設けられた構成となした二重管式熱交換器の一実施例を示したものである。
【００１７】
この二重管式熱交換器の二重管は、前記図１〜図２に示す二重管の曲げ加工方法により製造するもので、外管１に内管２を挿入した後に前記図１〜図２に示す曲げ加工を施して二重管とし、次いで外管１及び内管２の両端部に端末加工を施して絞部１−３、継手部２−１を形成し、さらに外管１の両端部の絞部１−３付近に継手部１−４を取着して二重管式熱交換器４Ａとする。この二重管式熱交換器４Ａを例えば内燃機関の排気ガス浄化装置用尿素水配管として使用する場合は、外管１および内管２をそれぞれエンジン冷却液配管および尿素水配管とし、エンジン冷却液配管である外管１の両端部に設けた継手部１−４がそれぞれエンジン冷却液の入口４Ａ−１、出口４Ａ−２となり、尿素水配管である内管２の両端部に設けた継手部２−１がそれぞれ尿素水の入口４Ａ−３、出口４Ａ−４となる。
【００１８】
なお、前記外管１に設ける螺旋状突条１−１は１条に限るものではなく、複数条としてもよく、またこの螺旋状突条１−１は曲げ部３のみならず外管１の略全長にわたり設けてもよいことはいうまでもない。
【００１９】
また、図５〜図８に示す他の二重管式熱交換器４Ｂは、管の略全長にわたり内管の外径より僅かに径の大きい内方への頂部を有する２条の螺旋状突条１−２を有する外管１と、前記螺旋状突条１−２と内管２とが当接して外管１と内管２との間隔が所望間隔に制御された曲げ部３を有し、前記外管１の両端には、先端を継手部２−１とした内管２を突出させた絞部材１−３´を有し、かつ一方の絞部材１−３´が前記２条の螺旋状突条１−２部と液密に、他方の絞部材１−３´が前記螺旋状突条１−２部と非液密に構成され、さらに前記液密側の絞部材１−３´付近の外管１に熱媒体流体流出入用継手部１−４が設けられた構成となしたものである。
【００２０】
この二重管式熱交換器４Ｂの場合は、管の略全長にわたり２条の螺旋状突条１−２を有する外管１に内管２を挿入した後前記と同様に図１〜図２に示す曲げ加工を施して二重管とし、次いで外管１の液密側端部１−５には図６に示すように密封栓５を取付け、さらに外管１の両端部すなわち液密側端部１−５と非液密側端部１−６に、先端を継手部２−１とした内管２を突出させた絞部材１−３´を取着し、外管１と内管間の熱媒体流路を非液密側１−６の絞部材１−３´でＵターンさせる構成となしたものである。すなわち、この二重管式熱交換器４Ｂは、螺旋状突条を２条とし、一方の絞部材１−３´を螺旋状突条部１−２と液密、他方を非液密とし、液密側の絞部材１−３´付近の外管１に熱媒体流体流出入用の継手部１−４を集中させた構成となしたもので、この二重管式熱交換器４Ｂを例えば内燃機関の排気ガス浄化装置用尿素水配管として使用する場合は、前記と同様、外管１および内管２をそれぞれエンジン冷却液配管および尿素水配管とし、エンジン冷却液配管である外管１の液密側端部１−５に設けた継手部１−４がそれぞれエンジン冷却液の入口４Ｂ−１、出口４Ｂ−２となり、尿素水配管である内管２の両端部（外管１の液密側と非液密側）に設けた継手部２−１がそれぞれ尿素水の入口４Ｂ−３、出口４Ｂ−４となる。
このような構成によると、往復のエンジン冷却液配管を該二重管式熱交換器４Ｂの片側に集中させることができるので、狭いエンジンルーム内での当該二重管式熱交換器４Ｂとエンジン冷却液配管を含めた配索性がよくなる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明に係る二重管の曲げ加工方法によれば、外管に形成された螺旋状突条の内方への頂部の内管外面への当接により内管への曲げ力が曲げ加工の初期段階から確実に伝達されるので、内管に対する曲げ加工が精度よく施され、曲げ部の外管と内管との間隔が所望の好ましくは略一定間隔に保持された曲げ部を有する二重管を得ることができるのみならず、螺旋状突条の突出長さを変えることにより曲げ部の外管と内管との間隔を所望間隔に制御した曲げ部を有する二重管を容易に得ることができる。また、本発明の二重管は、エンジン冷却水流路が螺旋状に確保されるのみならず、螺旋状突条の存在により曲げが安定し、エンジン冷却水流路をより確実に確保し得るので、この二重管を採用した本発明の二重管式熱交換器は、熱伝達が確実に行われるのみならず、外管と内管が強固に接触するので振動接触によるフレッティング摩耗もほとんどなく、高性能かつ長寿命であるという優れた効果を奏する。さらに、本発明の二重管式熱交換器は、螺旋状突条を２条とし、一方の絞部（絞部材）を螺旋状突条部と液密、他方を非液密とし、液密側の絞部（絞部材）付近の外管に熱媒体流体流出入用の継手部を集中させることによりエンジン冷却水路を非液密側絞部（絞部材）でＵターンさせ、熱媒体流体流出入用の継手部を片方側に集中させた構成となすことができるので、小型コンパクトで配索性がよく高い伝熱性能を有しかつ長寿命であるという優れた効果を奏する。さらにまた、内燃機関の排気ガスに含まれるＮＯｘを尿素水により還元浄化する内燃機関の排気ガス浄化装置における尿素水配管を前記本発明の二重管式熱交換器構造とすることによって、高性能の排気ガス浄化装置を低コストで製造することができ、また、本発明による二重管式熱交換器は、燃料クーラーやオイルクーラー等にも使用することができる等、その工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る二重管の曲げ加工方法の一実施例における曲げ加工前の二重管を示す縦断側面図である。
【図２】図１イーイ線上の断面図である。
【図３】同上二重管の曲げ加工状態を模式的に示す縦断側面図である。
【図４】同じく本発明に係る二重管式熱交換器の一実施例を一部省略して示す略平面図である。
【図５】同じく本発明に係る二重管式熱交換器の他の実施例を一部省略して示す略平面図である。
【図６】図５に示す二重管式熱交換器の液密側を拡大して示す正面図である。
【図７】図６ロ−ロ線上の縦断側面図である。
【図８】図５に示す二重管式熱交換器の非液密側を拡大して示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  外管
１−１  螺旋状突条
１−２  ２条の螺旋状突条
２  内管
３  曲げ部
４Ａ、４Ｂは二重管式熱交換器
４Ａ−１、４Ｂ−１  エンジン冷却液の入口
４Ａ−２、４Ｂ−２  エンジン冷却液の出口
４Ａ−３、４Ｂ−３  尿素水入口
４Ａ−４、４Ｂ−４  尿素水出口
５  密封栓
【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】
2009264674.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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