(57)【要約】【課題】組込み位置に関する柔軟性が良好であって、与えられた組込み空間において良好な冷却出力が得られる熱交換器を提供する。【解決手段】排ガス冷却装置が、排ガス流を供給するための流入領域（２）と、場合によっては冷却された排ガスを搬出するための、排出領域（３）と、熱交換するための交換器手段（１３）を収容するための長手方向を備えたハウジング（１）（排ガス流が交換器手段（１３）を流入領域から排出領域へのルートで貫流するハウジング）とを有し、流入領域（２）と排出領域（３）がそれぞれハウジング（１）の長手方向に関して逆の終端領域に配置されており、排ガス流が交換器手段（１３）を、第１の流れルート（１６）においても、それに対して逆の第２の流れルート（１７）においても通過する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス流を供給するための流入領域（２）と
場合によっては冷却された排ガスを搬出するための、排出領域（３）と、
熱交換するための交換器手段（１３）を収容するための長手方向を備え、排ガス流が交換器手段（１３）を流入領域から排出領域へのルートで貫流するハウジング（１）と
を有し、
流入領域（２）と排出領域（３）がそれぞれ、ハウジング（１）の、長手方向に関して逆の終端領域に配置されている、
排ガス冷却装置において、
排ガス流が交換器手段（１３）を、第１の流れルート（１６）においても、それに対して逆の第２の流れルート（１７）においても通過することを特徴とする排ガス冷却装置。
【請求項２】
装置が、自動車の内燃機関のための排ガスクーラーであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
交換器手段が、排ガスを案内するための、長手方向に延びる多数のパイプ（１３）を有しており、前記パイプがハウジング（１）内に配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずか１項に記載の装置。
【請求項４】
ハウジングが、液状の冷却材によって貫流するための接続端（１ａ、１ｂ）を有していることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
パイプ（１３）が、その終端領域において、それぞれ共通のヘッドピース（１４、１５）内に固定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
パイプ（１３）の第１のグループが、第１の流れルート（１６）に対応づけられており、かつ
パイプ（１３）の第２のグループが、第２の流れルート（１７）に対応づけられていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
排ガス通路（１２）が設けられており、前記排ガス通路が長手方向かつパイプ（１３）に対して実質的に平行に配置されていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
排ガス通路（１２）が、直接流入領域（２）と接続されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
装置が、排ガス通路（１２）から排ガス流を第１の流れルートへ方向変換するための方向変換手段（１８）を有していることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
装置が、排ガス流を第１の流れルート（１６）から第２の流れルート（１７）へ方向変換するための他の方向変換手段（１１）を有していることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
他の方向変換手段（１１）が、屈曲された薄板部品として形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
装置が、排ガス流を選択的に案内するための操作装置（４、９、１０）を有していることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
操作装置（４、９、１０）が、第１の終端位置において排ガス流を第１の流れルート（１６）内へ案内し、第２の終端位置においては排出開口部（３ａ）内へ案内することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
排ガス流は、第２の終端位置においては交換器手段（１３）を通して案内されないので、第２の終端位置において排ガス流の冷却が実質的に回避されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
操作装置（４、９、１０）が、軸（９）を中心に回転可能なフラップ（１０）を有していることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
フラップ（１０）の最大の回転角度が、約４０度よりも大きくなく、特に約３０度よりも大きくないことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
操作装置（４、９、１０）が、アクチュエータ（４）を介して駆動可能であることを特徴とする請求項１２から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
操作装置（４、９、１０）が、ばね（８）を有しており、その場合にばね（８）によって操作装置（４、９、１０）の一方の終端位置の方向へ復帰力をもたらすことができることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
ばね（８）が、螺旋ばねとして形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
操作装置（４、９、１０）の回転可能な軸（９）が、螺旋ばね（８）の内部に配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
ばね（８）が、特にプラスチックからなる、コーティングを有していることを特徴とする請求項１８から２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
コーティングが、フッ素を加えた炭化水素ベースのポリマー、特にポリテトラフルオロエチレンを有していることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２３】
ばね（８）が、ばね（８）を覆うジャケットの内部に配置されていることを特徴とする請求項１８から２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
ハウジング（１）の最大の直径に対する、長手方向におけるハウジング（１）の長さの比が、約３．５よりも小さく、特に約３よりも小さいことを特徴とする請求項１から２３のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の排ガス冷却装置（すなわち、排ガス流を供給するための流入領域と、場合によっては冷却された排ガスを搬出するための、排出領域と、熱交換するための交換器手段を収容するための長手方向を備えたハウジングであって、その場合に排ガス流が交換器手段を流入領域から排出領域へのルートで貫流する、前記ハウジングとを有し、その場合に流入領域と排出領域がそれぞれ、ハウジングの、長手方向に関して逆の終端領域に配置されている、排ガス冷却装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、自動車の建造から、内燃機関の排ガスを冷却するために用いられる、熱交換器が知られている。これらの熱交換器の元で、一方では「Ｊ−フロー配置」と称される構造形式が、他方では「Ｕ−フロー配置」と称される構造形式が知られている。前者の場合において、それは、排ガスのための流入接続部と排出接続部が細長いハウジングの互いに反対となる側に配置されている熱交換器であって、その場合に排ガスは、熱交換領域を一回だけ、長手方向に貫流する。後者の配置においては、排ガスは熱交換器を往路と復路の方向に、従ってＵ字状に貫流するので、規則的に、流入領域と排出領域が交換器ハウジングの同じ側に配置されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、組込み位置に関する柔軟性が良好であって、与えられた組込み空間において良好な冷却出力が得られる熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、冒頭で挙げた熱交換器において、本発明によれば、請求項１に記載の特徴（すなわち排ガス流が交換器手段を、第１の流れルートにおいても、それに対して逆の第２の流れルートにおいても通過することを特徴とする排ガス冷却装置）によって、解決される。それによって、与えられた組込み空間において、交換器手段に沿って排ガス流のより長い流れルートが保証され、それによって高い冷却出力が得られる。
【発明の実施の形態】
【０００５】
好ましい形態において、装置は、自動車の内燃機関のための排ガスクーラーである。特に、自動車エンジンの場合に、狭いフレーム内に設けられる組込み空間と組み合わせて、本発明に基づく装置は、効果的に使用することができる。これは、特に、排ガス導管の接続端の位置が予め定められている場合に言える。
【０００６】
好ましい実施例において、交換器手段は、排ガスを案内するための、長手方向に延びる多数のパイプを有しており、それらのパイプはハウジング内に配置されている。好ましくはさらに、ハウジングは、液状の冷却剤を貫流させるための接続端を有している。全体として、それによって、パイプ束構造において液体冷却を有する、効率的で組込み空間に最適化された排ガス熱交換器が形成される。しかしその代りに、本発明に基づく装置は、空気冷却される排ガスクーラーであってもよい。
【０００７】
さらに好ましくは、パイプは、その端部領域においてそれぞれ共通のヘッドピース内に固定することができる。それによって排ガスクーラーを、簡単な方法で形成することができる。
【０００８】
好ましくは、パイプの第１のグループが、第１の流れルートに対応づけられ、パイプの第２のグループは第２の流れルートに対応づけられており、それによって簡単な方法で、排ガス流の流れルート全体の延長を実現することができる。
【０００９】
特に好ましい展開において、長手方向かつパイプに対して実質的に平行に配置された、排ガス通路が設けられている。その排ガス通路は、排ガス流全体を少ない抵抗で案内するのに適した横断面を有する個別の通路、あるいは分割された通路、または別々のパイプの束とすることができる。好ましくは、排ガス通路は、流入領域と直接接続されている。その場合に特に好ましくは、装置は、排ガス通路から排ガス流を第１の流れルートへ方向変換させるための、第１の方向変換手段を有している。さらに、好ましくは、装置は、排ガス流を第１の流れルートから第２の流れルートへ方向変換するための、第２の方向変換手段を有している。それによって全体として、簡単な方法で、コンパクトな熱交換器が形成され、その熱交換器において排ガス流は２つの方向変換を介してまず流入領域から排出領域の方向へ、その後逆方向に、そしてまた排出領域の方向へ案内される。その場合に排ガス流を冷却するための交換器手段は、第１と第２の流れルートの領域内に配置されており、その場合に排ガス通路は、熱交換に用いられる必要はない。簡単に実現するために、特に第２の方向変換手段を、好ましくは屈曲した薄板部品として形成することができる。
【００１０】
一般的に好ましくは、装置は、排ガス流を選択的に案内するための操作装置を有している。それによって排ガスを案内する場合の柔軟性の向上が保証される。特に好ましくは、操作装置は、第１の終端位置において排ガス流を第１の流れルート内へ案内し、第２の終端位置においては排出領域へ案内する。それにより、操作装置によって、排ガス流が冷却する交換器領域を通過するか、しないか、を選択することができる。後者の場合には、排ガス通路は特にバイパス導管の機能を有し、その場合に排ガス通路は、操作装置の第１の終端位置において、交換器手段への供給導管の機能を有する。そのために好ましくは、排ガス流は、第２の終端位置においては交換器手段を通して案内されないので、第２の終端位置においては排ガスの冷却が実質的に回避される。
【００１１】
特に簡単かつ好ましい形態において、操作装置は、軸を中心に回転可能なフラップを有している。特に小型の構造を得るために、好ましくは、フラップの最大の回転角度は、４０度よりも大きくなく、特に約３０度よりも大きくない。この比較的小さい操作角度によって、フラップのための駆動ユニットは、安価かつ簡単に設計することができる。操作装置は、一般に、好ましくはアクチュエータを介して駆動することができる。
【００１２】
他の好ましい詳細な形態において、操作装置はばねを有しており、その場合にばねによって、操作装置の一方の終端位置への方向の復帰力をもたらすことができる。その場合に好ましくは、ばねは、螺旋ばねとして形成されており、操作装置の回転可能な軸が、螺旋ばねの内部に配置されている。このようにして場所をとらず、かつ効果的に、操作装置、たとえば回転可能なフラップ、の高い復帰力が準備される。これは特に、操作装置のアクチュエータが、その操作力を主として１方向にだけもたらす場合に、望ましい。
【００１３】
特に好ましくは、ばねは、特にプラスチックからなる、コーティングを有している。それによって、たとえば装置を形成する場合に生じるような、飛び散る金属ないし溶接飛沫によるばねの損傷を回避することができる。一般に、操作装置は、形成の途中でまず、別々のハウジング部分の間に挿入され、その後ハウジング部分が互いに永続的に溶接される。この溶接プロセスにおいて、ばねは、しばしば露出した位置にあって、溶接飛沫によってブロックされ、ないしは損傷されることがある。これは、ばねのコーティングによって、回避することができる。その場合に好ましくは、コーティングは、できるだけ高い温度に耐えられるものであり、そのためにコーティングは、好ましくはフッ素を加えた炭化水素ベースのポリマー、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を有している。この種の良く滑り、かつ高い温度に耐えるポリマーは、たとえば商品名テフロン（登録商標）で知られている。
【００１４】
温度耐性が十分である場合に、コーティングは形成後も、排ガスクーラーの駆動の間存在し続けることができる。それによって、たとえば螺旋状に接する巻線をもって巻かれたばねワイヤの摩擦抵抗を減少させることができ、場合によっては生じる騒音発生を回避することができる。さらに、コーティングによって、ばねの良好な腐食耐性も与えられる。しかしまた、原則的に、コーティングは、駆動温度によって分解することもあり、たとえば蒸発によって除去することができる。
【００１５】
代替的または補足的な形態において、ばねを少なくとも部分的に覆うジャケットが設けられており、そのジャケットによって製造プロセスの途中で飛び散る金属滴に対する保護カバーが形成される。
【００１６】
操作装置の、このようにコーティングおよび／またはジャケットによって保護されたばねは、原則的に各種類の排ガスクーラーと効果的に組み合わせることができ、本装置の特殊な構造に限定されない。
【００１７】
装置の上述した特徴との好ましい組合わせにおいて、ハウジングの最大の直径に対する長手方向におけるハウジングの長さの比は、３．５よりも小さく、特に約３よりも小さい。それによって特にコンパクトな構造が得られるので、装置を普遍的に使用することができる。
【００１８】
本発明に基づく装置の他の利点と特徴は、以下で説明する実施例および従属の請求項から明らかにされる。
【００１９】
以下、本発明に基づく装置の好ましい実施例を記述し、添付の図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００２０】
好ましい実施例に基づく排ガスを冷却する装置は、乗用車のエンジンルーム内で使用される。装置は、実質的に矩形の横断面を有する細長いボディとして形成された、ハウジング１を有している。その長手方向において、ハウジングの終端側に、流入領域２が配置され、対向する終端側に排出領域３が配置されている。ディフューザとも称される、これら終端側の領域２、３は、それぞれプレス成形部品からなり、それがハウジング１と溶接されている。ハウジング１は、接続の領域において、やや突出する肥厚部１ｃを有している。
【００２１】
流入領域に、矩形のフランジ２ａが、溶接によって取り付けられており、そのフランジによって乗用車の内燃機関から来る排ガス導管が装置に接続可能となる。排出領域３に溶接されたフランジ３ａを介して、排ガス導管の排出側の延長部を形成することができる。
【００２２】
ハウジング１は、２つの接続端１ａ、１ｂを有しており、その接続端を介して熱交換器ハウジング１が、それ自体既知のやり方で、液状の冷却剤によって貫流可能である。
【００２３】
ベローズとして形成されたアクチュエータ４が、保持薄板５を介してハウジング１に固定されている。アクチュエータ４のストロークロッド６が、回転レバー７を介して、ばね８を介して復帰力を供給される回転軸９を駆動する。回転軸９は、排出領域３の壁を貫通しており、かつ排出領域３の内部で操作フラップ１０と堅固に結合されているので、軸９の回転によって操作フラップ１０が変位可能である。図１から図５の全部の図面において、上述した駆動機構と操作フラップ１０が、第１の終端位置にも、第２の終端位置にも示されている。第１の終端位置において、フラップ１０は、その端縁において流出領域３の壁に添接し、第２の終端位置においては小さいガイド薄板１９に添接する。全体として、アクチュエータ４、回転軸９およびフラップ１０によって、熱交換器の操作装置が形成される。
【００２４】
ばね８は、ばねワイヤを巻いた螺旋ばねとして形成されており、その場合に巻線が回転軸９によって貫通される。ばね巻線の端部は、一方でハウジングに対して支持され、他方では回転レバー７に対して支持されているので、回転軸９はばねによって操作フラップの終端位置の方向に力を供給されている。
【００２５】
ばねワイヤは、その全長にわたってＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、登録商標テフロン）によってコーティングされている。排ガスクーラーを形成する場合に、まず、回転軸９がばね８および排出領域の壁を通して挿通されて、固定され、その場合に操作フラップ１０が回転軸と溶接される。それに続いて、さらに他の溶接作業が実施され、たとえば排出領域３が他のハウジング１に溶接される。製造プロセスのこれらの溶接工程において、飛び散る液状金属によって、直接的な溶接プロセスの周囲に溶接飛沫が沈積する。ＰＴＦＥコーティングによって、ばね８上に溶接飛沫が付着することが防止される。さらに、ＰＴＦＥは、排ガスクーラーのノーマル駆動においても分解せず、あるいは引火しないような、高い温度耐性を有している。
【００２６】
装置の内部は、以下のように構成されている：
流入側のフランジ２ａが、流入領域２の中空室２ｂへ開口している。流入領域２は、第１の方向変換手段１１を介して上述した中空室２ｂと他の中空室２ｃに分割されている。方向変換手段１１は、屈曲した薄板として形成されており、それは、製造を簡単にする理由から、装置の組立ての途中で溶接される。
【００２７】
中空室２ｂに、排ガス通路１２が接続されており、その排ガス通路がハウジング１をその長手方向に貫通している。排ガス通路１２は、排出領域３の第１の部分３ｂ内へ連通している。排ガス通路１２は、排ガス流に原則的にある程度の冷却を与え、特にその壁は熱伝導性を有している。しかし、排ガス導管は、液状の冷却剤と熱交換するようには形成されていないので、本発明の主旨における排ガスの冷却は、排ガス導管１２内では実質的に行われない。
【００２８】
排ガス通路１２に対して平行に、多数のパイプ１３が設けられており、本例においてこれらのパイプは、矩形の横断面を有するフラットパイプとして形成されている。多数のパイプ１３と、ずっと大きい横断面を備えた、個別のパイプとして形成された排ガス通路１２が、共通に、それぞれの終端側のヘッドピース１４、１５の間に収容されている。これらヘッドピース１４、１５は、パイプ端部を収容するための然るべき打抜きを備えた分厚い保持薄板である。ヘッドピース１４、１５は、パイプ端部およびハウジング１と全体的に密に溶接されているので、ヘッドピースとハウジング１の外壁との間に、個々のパイプ間に残る中空室が生じ、その中空室は冷却剤によって貫流可能である。その場合に排ガス通路１２の回りの流れは、それぞれ排ガス通路１２の所望の冷却出力に応じて、他の措置によって回避することができる。駆動中にパイプ１３の回りを冷却剤が流れ、従ってパイプは排ガスのための熱交換する交換器手段となる。
【００２９】
本発明の場合において、多数のパイプ１３が、パイプ１３の第１のグループと第２のグループに分割されている。その場合にパイプの第１のグループが、第１の流れルート１６に対応づけられ、第２のグループのパイプが第２の流れルート１７に対応づけられている（図５の矢印による流れルートの示唆を参照）。
【００３０】
パイプ１３の束を２つの流れルート１６、１７に分割することは、排出領域３内に配置された、第１の方向変換手段１８によって行われる。方向変換手段１８は、ヘッドピース１５と操作フラップ１０の軸９との間に流れ薄板として配置されている。方向変換手段１８は、排出領域３の第１の空間３ｂを第２の空間３ｃから分離する。第１の空間３ｂは、第１の流れルート１６の入口に位置し、第２の空間３ｃは、第２の流れルート１７の出口に位置している。
【００３１】
本発明に基づく装置の機能は、特に図５に示す表示から特に明らかである：
フラップ１０は、表示をわかりやすくする理由から両方とも記入されている、２つの終端位置の間で、軸の回転角度に関して約２５度だけ移動することができる。フラップ１０の、図５において左の当接が、第１の終端位置に相当する。この場合において、排ガス流は、まずフランジ２ａを通って流入し、空間２ｂを貫流した後に排ガス通路１２を通って案内されるが、その中で全く冷却されないか、あるいはわずかな冷却を受けるだけである。排ガス流が空間３ｂ内へ流入した後に、それぞれフラップ１０の位置に応じて、さらに排ガス流を案内する種々の可能性がある。第１の終端位置（左の当接）の場合には、排ガス流は空間３ｂから第１のグループのパイプないし第１の流れルート１６内へ案内される。この第１の流れルート上で、排ガス流がハウジング１を長手方向に排ガス通路１２に対して逆方向に貫流する（図５の矢印を参照）。第１の流れルートの端部において、排ガス流は第１の流入領域の空間２ｃ内へ流入し、そこで約１８０度方向変換される。その後、排ガス流は他の束のパイプないし第２の流れルート１７内へ流入し、そこでハウジング１の長手方向を再び逆方向に通過する。流れルート１７を出た後に、排ガス流は空間３ｃ内へ流入して、その後排出フランジ１０＊内へ流入する。従ってフラップ１０のこの第１の終端位置の場合において、排ガス流は熱交換器手段１３をＵ字状のルートで通過するので、冷却されるパイプ１３の表面に沿った流れ長さ全体は、ハウジング１の長さの２倍にほぼ相当する。
【００３２】
図５においてフラップ１０の右の当接に相当する、第２の終端位置の場合においては、排ガス流は空間３ｂを貫流した後に直接排出フランジ１０へ供給され、排ガス流が交換器手段ないし冷却されるパイプ１３を貫流することはない。この駆動種類において、排ガス通路１２は、一重に貫流されるだけの熱交換器の既知のバイパス通路と同様の機能を有する。排ガス流の冷却が行われる、第１の終端位置の場合において、排ガス通路１２はバイパス通路の機能ではなく、交換器手段１３への供給導管の機能を有する。
【００３３】
この配置によって、極めてコンパクトな構造を有し、同時にその一方の端部に流入領域を有し、他方の、反対側の端部に流出領域を有する、熱交換器が提供される。その場合に縮尺に忠実な図面から明らかなように、流入領域および排出領域２、３を含めてハウジング１の長さは、長手方向に対して垂直の方向における最大のハウジング直径の３倍よりも小さい。その場合にフランジ２ａ、３ａの寸法と張出しは、考慮されていない。フランジは、簡単な方法で、たとえば、供給する排ガスパイプと排出する排ガスパイプを熱交換器装置に直接溶接することによって、より小型に形成することができる。特に２つの終端位置の間のフラップ１０の比較的小さい操作角度は、装置のコンパクトな構造に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】排出領域を見る視点で、本発明に基づく装置を示す斜視図である。
【図２】図１に基づく装置を、流入領域を見る視点で示す斜視図である。
【図３】図１に基づく装置の断面を、流出領域を見る視点で示す斜視図である。
【図４】図３に示す装置の断面を、流入領域を見る視点で示す斜視図である。
【図５】図１から図４に基づく装置を図式的に示す断面図である。
【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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【国際調査報告】
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2009523944.tif 000011
2009523944.tif 000012
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