(57)【要約】      （修正有）【課題】丸みを帯びた底部を有するヘッダに対して、ヘッダへのチューブの挿入を容易にする熱交換器を提供する。【解決手段】本発明は少なくとも部分的に丸みを帯びた形状を有するヘッダ５を備えた熱交換器用回収ボックス１であって、前記ヘッダ５は、熱交換器の複数の熱交換チューブを通過させるための複数の開口７と、前記開口７を取り囲む複数のフランジ９と、を備えた熱交換器用回収ボックス１に関するものであり、前記ヘッダ５は複数の畝状部１１を備え、前記フランジ９は前記ヘッダ５の前記畝状部１１に作製されているとともに、前記回収ボックス１により画定された容積から離間する方向に向けられた実質的に拡がった形状をそれぞれ有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に丸みを帯びた形状を有するヘッダ（５）を備えた熱交換器用回収ボックス（１）であって、
前記ヘッダ（５）は、
−熱交換器の複数の熱交換チューブ（３）を通過させるための複数の開口（７）と、
−前記開口（７）を取り囲む複数のフランジ（９）と、
を備え、
−前記ヘッダ（５）は、複数の畝状部（１１）を更に備え、
−前記フランジ（９）は、前記ヘッダ（５）の前記畝状部（１１）に作製されているとともに、前記回収ボックス（１）により画定された容積から離間する方向に向けられた実質的に拡がった形状をそれぞれ有している、回収ボックス。
【請求項２】
前記フランジ（９）は、前記回収ボックス（１）により画定された容積から離間する方向に向く前記畝状部（１１）の頂部に形成されている、請求項１に記載の回収ボックス。
【請求項３】
前記ヘッダ（５）は少なくとも１つの壁部（８）を有し、前記壁部（８）の形状は前記回収ボックス（１）により画定された容積の外側に向かって実質的に窪んでいる、請求項１又は２に記載の回収ボックス。
【請求項４】
前記畝状部（１１）は、前記壁部（８）上に形成されている、請求項３に記載の回収ボックス。
【請求項５】
前記畝状部（１１）は、前記チューブ（３）のピッチの３０％程度の最高高さ（ｈ）をそれぞれ有している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回収ボックス。
【請求項６】
前記フランジ（９）は、実質的に円錐形の形状をそれぞれ有している、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回収ボックス。
【請求項７】
前記フランジ（９）により形成される円錐体は、３０°程度の角度（α）を有している、請求項６に記載の回収ボックス。
【請求項８】
前記フランジ（９）は、
−第１の幅（ｌ１）と、
−前記第１の幅（ｌ１）より大きい、例えば前記第１の幅（ｌ１）の２倍程度の、第２の幅（ｌ２）と、をそれぞれ有している、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の回収ボックス。
【請求項９】
前記第１の幅（ｌ１）は、前記開口（７）に挿入されるように意図されたチューブ（３）の幅と実質的に等しい、請求項８に記載の回収ボックス。
【請求項１０】
前記フランジ（９）は、２つの凸状の実質的に拡がった縁部（９ａ、９ｂ）をそれぞれ有し、前記凸形状は前記回収ボックス（１）により画定された容積の外側に向いている、請求項１乃至９にいずれか一項に記載の回収ボックス。
【請求項１１】
前記フランジ（９）は、畝状部（１１）の前記高さ（ｈ）の半分程度の高さ（ｈ’）を有している、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の回収ボックス。
【請求項１２】
前記フランジ（９）は、前記ヘッダ（５）上の前記畝状部（１１）に対して薄肉化されている、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の回収ボックス。
【請求項１３】
フランジ（９）における材料の薄肉化は、材料の当初厚さの少なくとも３０％を超えている、請求項１２に記載の回収ボックス。
【請求項１４】
熱交換コアチューブ（３）束を備えた、特に自動車用の、熱交換器であって、
前記チューブ（３）の端部が少なくとも１つの回収ボックス（１）に固定され、
前記回収ボックス（１）は、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のものである、熱交換器。
【請求項１５】
前記熱交換チューブ（３）は、０．８ｍｍ乃至２．５ｍｍの間、好適には１．２ｍｍ乃至１．８ｍｍの間に含まれる高さを有している、請求項１４に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記熱交換チューブ（３）のピッチは、５ｍｍ乃至１０ｍｍの間、好適には６ｍｍ乃至８ｍｍの間に含まれる、請求項１４又は１５に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車用の、熱交換器のための回収ボックスに関する。本発明は、また、対応する熱交換器に関する。このような熱交換器は、例えば、自動車において、特に冷却システム用のラジエータとして、又は、高圧利用において、例えば空調システム用の凝縮器として、使用される。
【背景技術】
【０００２】
一般に、このような熱交換器は、コアチューブ束と、少なくとも１つの回収ボックスを備えている。この回収ボックスは、熱交換器のチューブの端部を受容するように構成されている。
【０００３】
この目的のために、回収ボックスは、通常、例えばヘッダプレートの形状にあるヘッダを備えている。通常、回収ボックスは、ヘッダプレートを固定して回収ボックスを閉鎖するカバーも備えている。
【０００４】
ヘッダプレートは、流体が複数の熱交換チューブに分配されることを可能にする、又はこれらの熱交換チューブからの流体が回収されることを可能にする。ヘッダプレートは、通常、アルミニウムからなり、例えば打抜きにより製造され得る。
【０００５】
ヘッダプレートは、通常、平坦な底部を有している。
【０００６】
しかしながら、耐圧が意図される適用例において、耐圧を目的としてヘッダに少なくとも部分的に丸みを帯びた底部を設けることが知られている。更に、平坦な底部又は窪んだ底部を有するヘッダプレートは、一般的に、熱交換器のコアの複数のチューブの端部が通過する開口を取り囲むフランジを有している。
【０００７】
チューブの導入のために、スロット等の開口はヘッダプレートに、材料を除去することにより、又は他方で材料を除去せずに設けられる。後者の場合、材料がツールによって回収ボックスにより画定された容積の内部へと押し込まれ、これによりチューブを導入するための開口の周囲にフランジが形成される。このようなフランジは、標準フランジと称される。
【０００８】
フランジは、チューブとヘッダプレートの開口との接触が確保されることを可能にするとともに、例えば総アルミニウム製の交換器において、ろう付けされた場合に高いろう付品質を得ることを可能にしている。
【０００９】
一般的に、チューブは、開口の周囲にフランジを形成するために使用されたツールと同じ方向において開口に挿入される。正確なろう付け及び高い堅牢性と防漏性を有するアセンブリを確実に提供するように、一般的に、挿入されたチューブを回収ボックス内に部分的に延び出させる。特定の解決手段において、チューブは、流体用の貯留部を形成する容積に回収ボックスの容積のほぼ半分まで突出している。
【００１０】
しかしながら、チューブを回収ボックスの内部容積により画定された容積であって流体用の貯留部を形成する容積内に突出させることにより、流体回路に圧力損失が生じる。この内部圧力損失により、流体の特定の流量を維持するためにポンプ能力を増大させることが必要となる。
【００１１】
公知の解決手段によれば、平坦な底部を有する回収ボックスは、逆フランジと称されるフランジを有し得る。これは、熱交換チューブの挿入方向に対して反対方向に作製されたフランジ、という意味である。したがって、このようなフランジは回収ボックスにより画定された容積から離間するようにして拡がる形状を有している。しかしながら、このような逆フランジは、ほんのわずかしか拡がっていない。換言すれば、このことは、公知の逆フランジは、熱交換チューブの挿入のための小さい入口円錐体しか画定しないことを意味している。したがって、入口円錐体は、簡単に熱交換チューブを挿入可能とするには十分でない場合があり、従来技術から公知の解決手段は熱交換チューブのヘッダへの挿入に関するデメリットを呈することがある。
【００１２】
このような逆フランジを有するヘッダに熱交換チューブを挿入することは困難であるため、丸みを帯びた底部を有するヘッダに対して逆フランジを用いるような解決手段は、いわゆる標準フランジが好まれる従来技術において想定されることはない。
【発明の開示】
【００１３】
本発明の目的は、従来技術のこれらの問題を解決することができる回収ボックスを提供することである。
【００１４】
この目的のために、本発明の１つの主題は、少なくとも部分的に丸みを帯びた形状を有するヘッダを備えた熱交換器用回収ボックスであって、前記ヘッダは、熱交換器の複数の熱交換チューブを通過させるための複数の開口と、前記開口を取り囲む複数のフランジと、を備え、前記ヘッダは、複数の畝状部を更に備え、前記フランジは、前記ヘッダの前記畝状部に作製されているとともに、前記回収ボックスにより画定された容積から離間する方向に向けられた実質的に拡がった形状をそれぞれ有している。
【００１５】
好適な一実施形態によれば、前記フランジは、前記回収ボックスにより画定された容積から離間する方向に向く前記畝状部の頂部において形成されている。
【００１６】
少なくとも部分的に丸みを帯びたこのような底部は、高圧利用における耐圧に適しており、このような逆フランジ、すなわちチューブが挿入される通常の方向と逆方向に向くフランジを有するヘッダは、従来であれば回収ボックスにより画定された容積内に突出していたチューブの端部を受容することができる。
【００１７】
したがって、チューブの端部は、回収ボックスにより画定された容積内に最早開口していない。これにより、熱交換器のチューブを通過する流体の流れに関連する圧力ロスが顕著に減少する。
【００１８】
要するに、少なくとも部分的に丸みを帯びたヘッダと複数の畝状部とを組み合わせることにより、熱交換チューブを導入しやすくするように十分に拡がった逆フランジを形成するのに十分な材料が存在することとなる。具体的に、本発明による逆フランジは、実質的にチューリップ形状の熱交換チューブの挿入のための入口開口を画定しており、この入口開口はこのような豊富な材料を理由として十分に幅広い。
【００１９】
前記回収ボックスは、更に、以下の１つ又は複数の特徴を単独で又は組み合わせて備え得る。
−前記ヘッダは少なくとも１つの壁部を有し、前記壁部の形状は前記回収ボックスにより画定された容積の外側に向かって実質的に窪んでいる。
−前記畝状部は、前記壁部上に形成されている。
−前記畝状部は、前記チューブのピッチの３０％程度の最高高さをそれぞれ有している。
−前記フランジは、実質的に円錐形の形状をそれぞれ有している。
−前記フランジにより形成される円錐体は、３０°程度の角度を有しており、これにより、複数の熱交換チューブをフランジにより取り囲まれたヘッダ開口に同時に導入しやすくなっている。
−前記フランジは、第１の幅と、前記第１の幅より大きい、例えば前記第１の幅の２倍程度の、第２の幅と、をそれぞれ有しており、これにより全ての熱交換チューブがヘッダの開口に簡単に導入されように十分に幅広い開口が提供される。
−前記第１の幅は、前記開口に挿入されるように意図されたチューブの幅と実質的に等しい。
−前記フランジは、２つの凸状の実質的に拡がった縁部をそれぞれ有し、前記凸形状は前記回収ボックスにより画定された容積の外側に向いている。
−前記フランジは、畝状部の前記高さの半分程度の高さを有している。
−前記フランジは、前記ヘッダ上の前記畝状部に対して薄肉化されて、これにより前記畝状部は第１の厚さをそれぞれ有するとともに、前記フランジは前記畝状部の前記第１の厚さよりも小さい第２の厚さをそれぞれ有している。
−フランジにおける材料の薄肉化は、材料の当初厚さの少なくとも３０％、又は局所的に５０％を超えている。材料を薄肉化することにより、チューブを挿入しやすくするような十分な拡がりを得るようにフランジを長くすることができる。
【００２０】
また、本発明は、熱交換コアチューブ束を備えた、特に自動車用の、熱交換器であって、前記チューブの端部が少なくとも１つの上述の回収ボックスに固定されている熱交換に関する。
【００２１】
前記熱交換器は、ろう付けされた熱交換器であり得る。
【００２２】
他の選択肢として、前記熱交換器は、回収ボックスを形成する要素が互いに機械的に組み付けられた熱交換器であり得る。
【００２３】
一実施形態によれば、熱交換チューブは、０．８ｍｍ乃至２．５ｍｍの間、好適には１．２ｍｍ乃至１．８ｍｍの間に含まれる高さを有している。
【００２４】
熱交換チューブのピッチ、すなわち２つの熱交換チューブの中心間距離は、例えば、５ｍｍ乃至１０ｍｍの間、好適には６ｍｍ乃至８ｍｍの間に含まれる。
【００２５】
本発明の更なる特徴及び利点が、例示的、非限定的な例として示される以下の説明を読み、添付図面を精査することによって、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】熱交換器用の本発明による回収ボックスの斜視図。
【図２】熱交換器のコアの複数のチューブのうちの一部が図示された１つのチューブの端部を受容している図１の回収ボックスの部分断面図。
【図３】図１のヘッダの断面側面図。
【図４ａ】図１乃至３の回収ボックスのヘッダの第１斜視図。
【図４ｂ】図１乃至３の回収ボックスのヘッダの第２斜視図。
【図５】図４ａ及び４ｂのヘッダの横断面図。
【図６】熱交換器のチューブの端部を受容している図５のヘッダの拡大図。
【００２７】
これらの図面において、同一の要素には同一の参照符号が付されている。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、特に自動車分野における熱交換器（図示せず）のための流体回収ボックス１を概略的且つ単純化した態様で示す。熱交換器は、特に自動車用のラジエータとして又は凝縮器として使用され得る。
【００２９】
特に、本発明は、ろう付けされた熱交換器に適用され得る。
【００３０】
熱交換器は、コアチューブ３束を備えている。図２に１つのチューブ３の１つの端部のみを示す。チューブ３は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。チューブ３は、例えば実質的に平坦なチューブ３である。
【００３１】
回収ボックス１は、熱交換器のチューブ３の少なくとも１つの端部を受容するように構成されている。より具体的には、熱交換器（図示せず）の複数のチューブ３の複数の端部を受容するように構成されている。図２に１つのチューブ３の１つの端部のみを示す。
【００３２】
この目的のために、回収ボックス１はヘッダ５を備えている。回収ボックス１は、ヘッダ５に固定されて回収ボックス１を閉鎖するためのカバー６も備えている。
【００３３】
ヘッダ５は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成される。カバー６は、アルミニウム又はアルミニウム合金から、又は他の選択肢としてプラスチックから構成され得る。
【００３４】
カバー６はヘッダ５に、例えばクリップ留めにより、ろう付けにより、更に又は圧着により、固定され得る。
【００３５】
更に、ヘッダ５は、複数のチューブ３の端部を通過させるための複数の開口７を備えている。
【００３６】
開口７は、例えばスロットのように実質的に細長い形状を有している。
【００３７】
開口７に受容されたチューブ３の端部は、例えば、ヘッダ５にろう付けされ得る。
【００３８】
一実施形態によれば、熱交換チューブ３は、０．８ｍｍ乃至２．５ｍｍの間、好適には１．２ｍｍ乃至１．８ｍｍの間に含まれる高さを有している。
【００３９】
熱交換チューブ３のピッチ、すなわち２つの熱交換チューブ３の中心間距離は、例えば、５ｍｍ乃至１０ｍｍの間、好適には６ｍｍ乃至８ｍｍの間に含まれる。
【００４０】
図示の実施形態によれば、ヘッダ５は、ボックス端部を形成する壁部８を有している。
更に、回収ボックス１は、ボックス端部８に連結された側壁部８’を備えている。
【００４１】
このボックス端部８は、少なくとも部分的に丸みを帯びた形状を有している。
【００４２】
図示の実施形態によれば、端部壁部８とも称されるボックスの端部を形成する壁部８は、回収ボックス１により画定された容積の外側に向かって実質的に窪んだ形状を有している。したがって、ヘッダ５の端部壁部８は、回収ボックス１により画定された内部容積に対して実質的に凹状の形状であって、熱交換器の複数のチューブ３からなるコアに対して実質的に凸状の形状を有している。凸部は、回収ボックス１により画定された容積の外側に向いている。
【００４３】
図１乃至図３に示されるように、回収ボックス１は、更に、ヘッダ５において、チューブ３の端部を受容するための開口７に形成された所定数のフランジ９を備えている。より具体的には、各開口７はフランジ９により取り囲まれている。フランジ９は、本例において、材料を除去することなく作製されている。
【００４４】
ヘッダ５は、更に、複数の変形部１１を備えている。変形部１１は、ヘッダ５の実質的に窪んだ端部壁部８に作製されている。変形部１１は、例えば、規則的なパターンを形成するようにして作製されている。
【００４５】
図示の実施形態によれば、このパターンは、畝状部又は波状部１１からなる。
【００４６】
畝状部１１は、ヘッダ５の端部壁部８の長手軸に対して対称的に作製され得る。したがって、畝状部１１は、ヘッダ５の端部壁部８の長手軸の一側と他側に交互に延在する頂部を有している。換言すれば、畝状部１１は、例えば、回収ボックス１により画定された容積の内側に向く複数の頂部と、回収ボックスにより画定された容積から離間する方向に配向された複数の対向頂部、すなわち回収ボックス１の外側に向くとともに熱交換器の複数のチューブ３からなるコアの方向に向く複数の対向頂部と、を有している。
【００４７】
図４ａ及び図４ｂによりよく示されるフランジ９は、畝状部１１に形成されている。より具体的には、回収ボックスにより画定された容積から離間する方向に向く畝状部１１の頂部に形成されている。特に、複数の開口７は、回収ボックスにより画定された容積から離間する方向に向く畝状部１１の頂部においてヘッダ５を穿孔する又は打抜くことにより形成されており、フランジ９はこれらの開口７の周囲の材料により作製されている。
【００４８】
畝状部１１においてフランジ９を形成するために十分な材料を確保し得るように、畝状部１１は、十分な高さｈ（図５参照）、例えば、チューブのピッチの３０％程度の最高高さｈを有するようにして作製されている。
【００４９】
このようにして形成されたフランジ９は、回収ボックス１により画定された容積から離間する方向に向いている、すなわち熱交換器の複数のチューブ３からなるコアの方向に向いている。このため、これらのフランジは、逆フランジ９と称される。
【００５０】
再度図２及び図６を参照すると、熱交換器のチューブ３の端部が、このような逆フランジ９によって取り囲まれた開口７に挿入されるとき、チューブ３の端部は、回収ボックス１により画定された容積の内側に向く畝状部１１の頂部とヘッダ５のボックス端部８の平坦部分との間に位置する領域Ｚに存在するが、回収ボックス１により画定された容積内に突出してはいない。回収ボックス１の容積内に開口したチューブ３が存在しないことにより、流体の流れという点で性能が向上する。
【００５１】
フランジ９は、チューブ３の端部の挿入を許容するのに適した十分な高さｈ’、例えば畝状部１１の高さｈの半分程度の高さｈ’を有している。
【００５２】
更に、フランジ９は、チューリップ形状等の全体として拡がった形状を有している。
【００５３】
より具体的には、フランジ９は、例えば３０°程度の角度α（図５参照）を有する実質的に円錐形の形状をそれぞれ有している。
【００５４】
したがって、フランジ９は、２つの短縁部９ｃ、９ｄにより互いに接合された２つの長縁部に相当する２つの拡がった縁部９ａ、９ｂを有している。
【００５５】
この拡がった又は実質的に円錐体の形状は、回収ボックス１により画定された容積の外側から回収ボックス１により画定された容積の内部に向かうチューブ３の端部のヘッダ５への導入を容易なものとする。
【００５６】
２つの拡がった縁部９ａ、９ｂは、例えば、実質的に凸状の形状を有し、凸形状は回収ボックス１により画定された容積の外側に向いている。
【００５７】
図５を参照すると、チューリップ形状のフランジ９は、
−フランジ９の最短幅に相当する、穿孔された又は打抜かれた対応畝状部１１の頂部における第１の幅ｌ１と、
−フランジ９の最大幅に相当する外側の第２の幅ｌ２と、
をそれぞれ有している。
【００５８】
第１の幅ｌ１は、開口７に挿入されることが意図されたチューブ３の幅と実質的に同じか、又はわずかに大きい。
【００５９】
最大幅ｌ２は、フランジ９により取り囲まれた、チューブ３の端部の挿入のための開口７を画定している。第２の幅ｌ２は、熱交換器（図示せず）の全てのチューブ３の端部が簡単且つ特に同時に各開口７に挿入され得るように十分に幅広くされている。例えば、第２の幅ｌ２は、フランジ９の第１の幅ｌ１の２倍程度の幅である。
【００６０】
更に、フランジ９は、ヘッダ５に設けられた畝状部１１に対して薄肉とされている。具体的には、図６を参照すると、畝状部１１は、例えば、第１の厚さｅ１を有し、フランジ９は、畝状部１１の第１の厚さｅ１より小さい第２の厚さｅ２を有している。
【００６１】
フランジ９は、長手の拡がった縁部９ａ、９ｂにおいても短手の連結縁部９ｃ、９ｄにおいても簡単に薄肉化され得る。
【００６２】
例えば、材料の薄肉化はフランジ９において実施され、薄肉化は材料の当初厚さの３０％又は局所的に５０％を超えてもよい。
【００６３】
フランジ９において材料を薄肉化することにより、このフランジ９を長くすることができる。
【００６４】
したがって、このような逆フランジ９を有するヘッダ５は、特に各チューブ３を対応する開口７に案内する特殊用途のツールを必要とすることなく、熱交換器の複数の熱交換チューブ３の端部を同時に且つ簡単に導入しやすくすることを理解されたい。
【００６５】
具体的には、逆向きの且つ拡がったフランジ９は、回収ボックス１の外側からの回収ボックス１により画定された容積の内側への導入のための十分な開口を提供する。
【００６６】
最後に、これらの逆フランジ９は、回収ボックス１により画定された容積内にチューブ３の端部が開口することなく、チューブ３の端部を挿入することができるため、回収ボックス１内部の流体の流れが促進される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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