(57)【要約】  冷却装置が提案される。この冷却装置はダイカスト法で製作可能であり、外側シェル（１４；３１）によって取り囲まれた熱伝達ユニット（１；２７，２８）を有している。この場合、この熱伝達ユニット（１；２７，２８）と外側シェル（１４；３１）との間には、冷媒通流させられるジャケット（２０）が形成されている。このジャケット（２０）は、冷媒通流させられる通路（２１；３３）が外側シェル（１４；３１）と熱伝達ユニット（１；２７，２８）の外側ハウジング（２）との間に形成されるように、ウェブ（３，４，５，６；２９，３０，３４，３５，３６，３７）によって分割されている。このためには、環流がメアンダ状に行われるように、ウェブ（３，４，５，６；２９，３０，３４，３５，３６，３７）が配置されている。これによって、スパイラル状の流れに比べて、冷媒入口（１２；３２）と冷媒出口（１３；３８）との配置に関する自由度が得られる。さらに、このような形式の冷却装置は廉価に製作・組付け可能であり、高い効率を有している。
2009517625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却装置、特に内燃機関に用いられる排ガス冷却装置であって、外側シェルが設けられており、該外側シェル内に少なくとも１つの熱伝達ユニットが配置されており、該熱伝達ユニットが、外側ハウジングを有しており、該外側ハウジングが、外側シェルと熱伝達ユニットとの間に形成された、冷媒によって通流させられるジャケットを、熱伝達ユニット内に形成されていて、冷却したい流体が流れる通路から分離しており、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間にウェブが配置されており、該ウェブが、ジャケット内に、冷媒通流させられる通路を仕切っている形式のものにおいて、熱伝達ユニット（１；２７，２８）が、メアンダ状に強制環流されているように、ウェブ（３，４，５，６；２９，３０，３４，３５，３６，３７）が配置されていることを特徴とする、冷却装置。
【請求項２】
外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間に、軸方向に延びる第１のウェブが配置されており、該ウェブから、周方向に延びるウェブが、軸方向に延びるウェブの両側から交互に熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びるウェブが、有利には、周方向に延びるウェブの間の間隔に相当する間隔を置いて、軸方向に延びるウェブの前方で終わっている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
外側シェル（１４）と熱伝達ユニット（１）の外側ハウジング（２）との間に、互いに反対の側に配置された軸方向に延びる２つのウェブ（３，４）が形成されており、両ウェブ（３，４）のうち、第１のウェブ（３）が、当該冷却装置の軸方向の最終の区分の前方で終わっており、両ウェブ（３，４）から、軸方向に交互に、軸方向に延びる第１のウェブ（３）と、軸方向に延びる第２のウェブ（４）とから周方向に延びるウェブ（５，６）が、軸方向に延びる各ウェブ（３，４）の両側から熱伝達ユニット（１）を巡って延びており、周方向に延びるウェブ（５，６）が、有利には、周方向に延びるウェブ（５，６）の間の間隔に相当する間隔を置いて、それぞれ軸方向に延びる他方のウェブ（４，３）の前方で終わっている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項４】
２つの熱伝達ユニット（２７，２８）が、１つの外側シェル（３１）内に配置されており、両熱伝達ユニット（２７，２８）の間に、各熱伝達ユニット（２７，２８）が、横断面で見て全面で強制環流されているように、ウェブ（２９，３０，３４，３５，３６，３７）が形成されている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項５】
両熱伝達ユニット（２７，２８）が、横断面で見てほぼ数字の８の形で環流されている、請求項４記載の冷却装置。
【請求項６】
外側シェル（３１）と各熱伝達ユニット（２７，２８）との間に、軸方向に延びるそれぞれ１つのウェブ（２９，３０）が配置されており、軸方向に延びる両ウェブ（２９，３０）が、通路（３３）の、互いに反対の側に位置する周面に配置されており、周方向に延びるウェブ（３４，３５，３６，３７）が、軸方向に延びるウェブ（２９，３０）の両側から交互に熱伝達ユニット（２７，２８）を巡って延びており、周方向に延びる第１の各ウェブ（３４，３５）が、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第１のウェブ（３０）の前方で終わっており、周方向に延びる第２の各ウェブ（３６，３７）が、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第２のウェブ（２９）の前方で終わっている、請求項４または５記載の冷却装置。
【請求項７】
熱伝達ユニット（１，２７，２８）が、ダイカスト法で製作されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項８】
熱伝達ユニット（１，２７，２８）が、上側部分（１８）と下側部分（１９）とから形成されており、両部分（１８，１９）が、溶接、特に摩擦撹拌溶接によって結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項９】
ウェブ（３，４，５，６；２９，３０，３４，３５，３６，３７）が、少なくとも部分的に熱伝達ユニット（１；２７，２８）の外側ハウジング（２）に形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項１０】
外側シェル（１４）が、少なくとも２つの部分から形成されていて、ダイカスト法で製作されており、ウェブ（１５，２５）が、少なくとも部分的に外側シェル（１４）の内壁に形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項１１】
ウェブ（３，４，５，６）が、主として、熱伝達ユニット（１）の外側ハウジングに形成されていて、上側部分（１８）と下側部分（１９）との間の結合領域に中断部（２４）を有しており、該中断部（２４）が、組み立てられた状態で外側シェル（１４）の、対応するウェブ（２５）によって塞がれている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項１２】
ウェブ（５，６）が、熱伝達ユニット（１）の上側部分（１８）と下側部分（１９）との間の結合領域で、横断面で見てなだらかに経過して形成されている、請求項９記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置、特に内燃機関に用いられる排ガス冷却装置であって、外側シェルが設けられており、該外側シェル内に少なくとも１つの熱伝達ユニットが配置されており、該熱伝達ユニットが、外側ハウジングを有しており、該外側ハウジングが、外側シェルと熱伝達ユニットとの間に形成された、冷媒によって通流させられるジャケットを、熱伝達ユニット内に形成されていて、冷却したい流体が流れる通路から分離しており、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間にウェブが配置されており、該ウェブが、ジャケット内に、冷媒通流させられる通路を仕切っている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の冷却装置は、たとえば、排ガスが冷却されて、新たに吸い込まれた空気に混合され、シリンダに供給されることによって、有害物質エミッションを減少させるための排ガス冷却装置として内燃機関に使用される。シリンダ充填物のこの温度低下によって、有害物質エミッションが削減される。このために、冷却装置の種々異なる構成が出願された。
【０００３】
これらの多くの冷却装置では、冷媒通流させられるジャケット内の死域または渦が問題となる。この死域では、冷媒交換が行われない。これによって、冷却装置の効率が著しく低下させられる。また、冷媒の沸騰によって、冷却装置における損害も生ぜしめられ得る。
【０００４】
このような死水域を回避しかつ熱交換器の効率を高めるために、冷媒の強制案内を有する冷却装置が開発された。
【０００５】
したがって、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０４８４７４号明細書には、冷却装置に用いられる分離壁が開示される。この分離壁は冷媒ジャケット内に配置されていて、通流させられる通路を規定している。この冷却装置は円筒状に形成されている。この場合、冷媒流の強制案内のためのウェブは、内部に位置する熱交換器ユニットに追補的に配置された分離板から形成される。この分離板は螺旋状に内側の熱交換器ユニットを取り囲んでおり、これによって、この熱交換器ユニットを巡るスパイラル形状の強制案内が得られる。
【０００６】
類似の構成が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０２００４００８７３７号明細書に基づいても公知である。この公知の明細書も同じく円筒状の熱交換器を開示する。この熱交換器の分離壁はスパイラル状に、すなわち、螺旋状に内側の通路を巡って配置されている。この分離壁は線材によって形成される。この線材は近似的に正方形に形成されている。次いで、この線材は、内側に位置する管、すなわち、熱交換器ユニットに材料接続的に固定される。
【０００７】
このような形式の構成では、このような螺旋状の強制案内時に熱交換器ユニットが冷媒入口および冷媒出口の配置に関して規定されていることが不利である。内側の熱交換器ユニットの螺旋状の環流時には、冷媒のための入口および出口が熱交換器の軸方向の端部に位置していなければならない。
【０００８】
さらに、内側の熱交換器ユニットを円筒状ではなく、たとえば直方体状にまたは複数の部分から製作するかまたは複数の熱交換器ユニットを１つの外側シェル内に配置することが、製造技術的に極めて困難にかつ手間をかけてしか可能とならないことが不利である。この場合、各熱交換器ユニットが可能な限り完全に強制環流されていることが望ましい。このような事例では、両部分に設けられた、通路を仕切るウェブの螺旋状の経過を互いに正確に対応させることができ、これによって、個別部材の間の裂け目または空所が存在しないことが必要となる。
【０００９】
したがって、本発明の課題は、冷媒入口および冷媒出口の配置に関して高い自由度を有する、冷媒強制案内を伴う冷却装置を提供することである。この場合、同時に内側の熱交換器ユニットの多分割性が簡単に獲得可能となることが望ましい。さらに、たとえば、個々に可能な限り完全に強制環流される複数の熱交換器ユニットを１つのハウジング内に配置することが可能となることが望ましい。
【００１０】
この課題は、熱伝達ユニットが、メアンダ状に強制環流されているように、冷媒通流させられる通路を仕切るウェブが配置されていることによって解決される。このメアンダ状の環流によって、入口および出口の配置が、冷却装置および熱交換器ユニットの形状と同様に自由に選択可能となる。熱交換器ユニットの多分割性においても、ウェブを簡単にかつずれなしに熱伝達ユニットと共に製作することができる。
【００１１】
有利な構成では、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間に、軸方向に延びる第１のウェブが配置されており、このウェブから、周方向に延びるウェブが、軸方向に延びるウェブの両側から交互に熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びるウェブが、有利には、周方向に延びるウェブの間の間隔に相当する間隔を置いて、軸方向に延びるウェブの前方で終わっている。このような構成では、互いに垂直に配置されたウェブしか存在していない。これらのウェブは、熱伝達ユニットの多分割性の場合でも簡単にかつ互いに正確に配置することができ、これによって、死域が完全に回避される。このような形式の冷却装置では、冷媒入口が冷却装置の軸方向の第１の端部に配置されており、冷媒出口が、軸方向の、反対の側に位置する端部に配置されている。全周にわたって、熱伝達ユニットの、完全に強制案内される環流ひいては高い効率が存在する。
【００１２】
これに対して択一的な構成では、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間に、互いに反対の側に配置された軸方向に延びる２つのウェブが形成されており、両ウェブのうち、第１のウェブが、冷却装置の軸方向の最終の区分の前方で終わっており、両ウェブから、軸方向に交互に、軸方向に延びる第１のウェブと、軸方向に延びる第２のウェブとから周方向に延びるウェブが、軸方向に延びる各ウェブの両側から熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びるウェブが、有利には、周方向に延びるウェブの間の間隔に相当する間隔を置いて、それぞれ軸方向に延びる他方のウェブの前方で終わっている。このような構成によって、冷媒入口と冷媒出口とを冷却装置の軸方向の同じ端部に配置することができ、これによって、冷却装置が、まず、その第１の半部でメアンダ状に環流されていて、次いで、その第２の半部でメアンダ状に環流されている。このような形式の構成では、熱伝達ユニットの通流を相応にｕ字形に選択することもでき、これによって、冷却装置を向流でも並流でも運転することができる。ウェブ相互の配置は簡単に形成可能なままであり、さらに、死空間が回避される。
【００１３】
別の択一的な構成では、２つの熱伝達ユニットが、１つの外側シェル内に配置されており、両熱伝達ユニットの間に、各熱伝達ユニットが、横断面で見て全面で強制環流されているように、ウェブが形成されている。このような事例では、二段式の冷却器である。この冷却器は、軸方向により少ない長さで形成されており、これによって、ここでも、構成スペースに関して、スパイラル状に強制環流される冷却器に比べて著しく高い自由度が存在するという利点を有している。
【００１４】
このような全面の環流は、両熱伝達ユニットが、横断面で見てほぼ数字の８の形で環流されていることによって達成される。したがって、付加的な順流および逆流が回避され、冷媒入口通路および冷媒出口通路を、熱伝達ユニットの、軸方向で反対の側に配置することができる。
【００１５】
このような形式の有利な構成では、外側シェルと各熱伝達ユニットとの間に、軸方向に延びるそれぞれ１つのウェブが配置されており、軸方向に延びる両ウェブが、ジャケットの、互いに反対の側に位置する周面に配置されており、周方向に延びるウェブが、軸方向に延びるウェブの両側から交互に熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びる第１の各ウェブが、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第１のウェブの前方で終わっており、周方向に延びる第２の各ウェブが、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第２のウェブの前方で終わっている。このような構成によって、数字の８の形での二段式の熱交換器の環流が特に簡単に保証されている。
【００１６】
有利な構成では、熱伝達ユニットが、ダイカスト法で製作されており、これによって、熱伝達ユニットが、たとえばアルミニウムダイカストまたはマグネシウムダイカストの使用時に軽量となり、にもかかわらず、廉価に製作可能となる。同時に熱伝達ユニットが高い温度に対して適している。
【００１７】
有利な構成では、熱伝達ユニットが、上側部分と下側部分とから形成されており、両部分が、溶接、特に摩擦撹拌溶接によって互いに結合されている。この摩擦撹拌溶接は、マグネシウムダイカスト冷却器またはアルミニウムダイカスト冷却器での使用のために特に適している。別の冷却装置において２つの部分を互いに結合するために知られているような、ねじ締結のための付加的な膨出部またはアイレットはここでは不要となり、これによって、極めて小さいにもかかわらず、密な組立てが、付加的なシール部材なしに保証されている。
【００１８】
有利には、ウェブが、少なくとも部分的に熱伝達ユニットの外側ハウジングに配置されており、これによって、機能する強制案内を保証するために、付加的な挿入部材が不要となる。この場合、ダイカスト法では、これらのウェブが、ただ１回の製造ステップで熱伝達ユニットと共に製作可能となる。
【００１９】
続く構成または択一的な構成では、外側シェルが、少なくとも２つの部分から形成されていて、ダイカスト法で製作されており、ウェブが、少なくとも部分的に外側シェルの内壁に形成されている。当然ながら、このような構成では、ウェブが完全に外側シェルに形成されていて、熱伝達ユニットの外壁にまで達していてもよい。中間解離も可能となり、これによって、ウェブが、部分的に熱伝達ユニットの外側ハウジングにかつ部分的に、２つの部分から製作された外側シェルの内壁に形成されている。両事例では、付加的な挿入部材ひいては製造ステップが回避される。
【００２０】
これに続く構成では、ウェブが、主として、熱伝達ユニットの外側ハウジングに形成されていて、上側部分と下側部分との間の結合領域に中断部を有しており、この中断部が、組み立てられた状態で外側シェルの、対応するウェブによって塞がれている。このような形式の構成は、複数の部分から成る熱伝達ユニットにおいて特に有利である。次いで、この熱伝達ユニットは溶接される。通常、このためには、熱伝達ユニットの個別部材の間の領域に、相応の溶接工具を当て付けることができるようにするために、空所が必要となる。にもかかわらず、この箇所における組み立てられた状態での冷媒のオーバフローを回避するためには、中断部が意識的に熱伝達ユニットに切り欠かれ、外側シェルの内壁に配置された相応のウェブによって、組み立てられた状態で再び満たされるようになっており、これによって、静止した冷媒を備えた領域が存在しない。
【００２１】
これに対して択一的な構成では、ウェブが、熱伝達ユニットの上側部分と下側部分との間の結合領域で、横断面で見てなだらかに経過して形成されている。これによって、横断面がもはや全経過にわたって等しくないので、確かに、僅かな圧力損失が冷媒ジャケット内で生ぜしめられるが、しかし、このような形式の構成によって、ウェブによる通路の確実な分離部を破壊することなしに、溶接工具を、この領域になだらかに形成されたウェブを介して案内することが可能になる。
【００２２】
本発明による冷却装置は高い効率を有している。この場合、その構造サイズならびに冷媒入口および冷媒出口の配置がほぼ自由に選択可能となる。このような形式の冷却装置は、付加的な構成部材を使用する必要なしに、簡単にかつ廉価に製作・組付け可能となる。
【００２３】
３つの実施例を図面に示し、以下に説明する。
【００２４】
図１〜図３には、通常、一体の外側シェル（図示せず）によって取り囲まれている冷却装置の熱伝達ユニット１が示してある。この熱伝達ユニット１は外側ハウジング２を有している。この外側ハウジング２には、ウェブ３，４，５，６が形成されている。このウェブ３，４，５，６は、熱伝達ユニット１の強制環流のために働く。ウェブ３，４，５，６の高さは、外側シェルの内壁と熱伝達ユニット１の外側ハウジング２との間の間隔に相当しており、これによって、外側シェル（図示せず）と熱伝達ユニット１との間に形成されたジャケットがウェブ３，４，５，６によって、連続的に延びる通路７に分割される。
【００２５】
熱伝達ユニット１の内部には、排ガス通流させられる通路が形成されている。この通路内には、たとえば、より良好な熱伝達のためのリブが配置されていてよい。本実施例では、熱伝達ユニット１がｕ字形に形成されている。これは、熱伝達ユニット１の内部に、軸方向に延びる少なくとも１つのウェブが形成されており、このウェブが後方の領域で中断されていて、したがって、排ガス流の変向を可能にしているということを意味している。相応して、排ガス入口８と排ガス出口９とが、熱伝達ユニット１の軸方向の同じ端部に形成されている。
【００２６】
いま、主として、冷媒流を排ガス流と逆方向にまたは排ガス流と共に熱交換器ユニット１に沿って案内することができるようにするために、ウェブ３，４，５，６は、熱伝達ユニット１が、まず、その第１の半部１０でメアンダ状に強制環流され、次いで、その第２の半部１１で逆方向にメアンダ状に強制環流され、これによって、冷媒入口１２と冷媒出口１３とが、熱伝達ユニット１の軸方向の同じ端部に配置されているように形成されている。
【００２７】
このためには、熱伝達ユニット１の外側ハウジング２に、軸方向に延びる２つのウェブ３，４が形成されている。両ウェブ３，４のうち、軸方向に延びる第１のウェブ３は、熱伝達ユニット１の、図１に示した上面に位置しており、軸方向に延びる第２のウェブ４は、熱伝達ユニット１の、図３に示した下面に位置している。軸方向に延びる両ウェブ３，４から、軸方向で見て両ウェブ３，４の両側に周方向に交互にウェブ５，６が延びている。このウェブ５，６は、それぞれ反対の側に位置する面に配置された軸方向に延びるウェブ４，３の前方で終わっている。この場合、周方向ウェブ５，６の端部と、それぞれ関連した軸方向のウェブ３，４との間の間隔は、周方向に延びる連続する２つのウェブ５，６の間の間隔に相当しており、これによって、僅かな圧力損失しか生ぜしめられない。
【００２８】
いま、図１〜図３につき冷媒の経過が明らかとなる。冷媒入口１２を介して、冷媒は、図１に認めることができる軸方向のウェブ３の方向に流れ、周方向に延びるウェブ６の端部と、軸方向に延びるウェブ３との間を通って、周方向に延びる両ウェブ５，６の間に流れる。ここから、冷媒は、図２に示した側壁に沿って、熱伝達ユニット１の、図３に示した下面に流れる。ここで、流れは再び軸方向に変向させられ、これによって、冷媒が、周方向に延びるウェブ５の端部と、軸方向に延びるウェブ４の端部との間で再び９０°の変向を被り、両ウェブ５，６の間で上面に戻り得る。いま、このメアンダ状の運動は、繰り返される変向によって熱伝達ユニット１の軸方向の他方の端部にまで続く。そこで、冷媒は、熱伝達ユニット１の、図１に認めることができる上面で、熱伝達ユニット１の、反対の側に位置する側壁に流れ得る。なぜならば、この領域で、軸方向に延びるウェブ３が中断されているからである。いま、ここから、引き続きメアンダ状の運動が、それぞれ熱伝達ユニット１の半分の横断面を巡って出口１３まで行われる。
【００２９】
図４および図５には、類似の冷却装置が示してある。この場合、ここには、図４で開放された外側シェル１４も示してある。この外側シェル１４の内壁には、二重ウェブ１５が形成されている。この二重ウェブ１５はウェブ３，４，５，６を取り囲むように、このウェブ３，４，５，６に係合し、これによって、確実なシーリングが達成される。このことを達成することができるようにするためには、図５に認めることができるように、外側シェルが上側部分１６と下側部分１７とから形成されている。
【００３０】
すでに図１〜図３から明らかであるように、熱交換器ユニット１も２つの部分から上側部分１８とカバー状の下側部分１９とによって形成されている。図４および図５に示した冷却装置の環流は、図１〜図３に相俟って説明した環流と同じ形式で行われる。この場合、この図には、ジャケット２０も認めることができ、図５には、排ガス通流させられる内側の通路２１を認めることができる。この通路２１内では、リブ２２が両部分１８，１９から通路２１内に延びている。また、中間のリブ２３も明らかである。このリブ２３は、最初に通流させられる第１の半部１０を、逆方向に通流させられる第２の半部１１から分離している。
【００３１】
図４から明らかになるように、熱伝達ユニット１のカバー状の下側部分１９の外縁部の領域には、周方向に延びるウェブ５，６が中断部２４を有している。この中断部２４は、上側部分１８への下側部分１９の固定時に、溶接工具が十分な自由空間を必要とする溶接が行われるので存在している。この箇所でのリブ５，６の不連続な経過によって、リブ５，６を破壊することなしに、正確なかつ密な溶接が恐らく不可能となる。この理由から、この既存の中断部２４が、外側シェル１４に配置された短いウェブ２５によって冷却装置の組立て時に塞がれる。このようなウェブは、特に図５に認めることができる。
【００３２】
図１〜図３に示した熱伝達ユニットでは、この問題は、溶接過程時に工具に対する自由通路として必要となる、熱伝達ユニット１の上側部分１８と下側部分１９との間の領域が、外側ハウジング２に配置されたリブ５，６を巡って連続的になだらかに形成されていることによって、別の形式で解決された。これによって、図２に明らかな波形の断面が下面に生ぜしめられる。このことは、リブ５，６が中断されることなしに、たとえば摩擦撹拌溶接法を行うことができるという利点を有しているものの、流れ損失を回避するために、冷媒通路２０の通流可能な横断面が等しく維持されなければならず、これによって、既存の表面の正確な算出が実施されなければならず、鋳造において実現されなければならないという欠点を有している。
【００３３】
さらに、図４および図５に認めることができるように、冷却装置が取付け部材２６によって本来の冷却装置に固定される。取付け部材２６には、排ガス入口８と排ガス出口９とが形成されている。
【００３４】
両構成によって、熱伝達ユニット１のメアンダ形状での確実な強制環流が達成されることが明確になる。この場合、冷媒入口１２と冷媒出口１３とは熱交換器ユニット１の軸方向の同じ端部に配置されている。念のために明らかにしておくと、冷媒入口１２ならびに排ガス入口８および冷媒出口１３および排ガス出口９を、冷却装置の、軸方向で反対の側に位置する端部に配置することもメアンダ状の環流時には可能である。恐らく、この場合には、ただ１つの軸方向のウェブしか必要とならず、この軸方向のウェブから両側に交互に、周方向に延びるウェブが延びていさえすればよく、それぞれ軸方向のウェブへの再度の衝突前に終わっていさえすればよい。
【００３５】
本発明による冷却装置の別の構成が図６に示してある。冷媒の経過は矢印によって図示してある。裏側の面に存在する構成部材または流れは破線によって特徴付けてある。
【００３６】
この冷却装置はその内部に２つの熱伝達ユニット２７，２８を有している。両熱伝達ユニット２７，２８は、それぞれ自体完全にその周面にわたって強制環流される。この環流は数字の８の形で行われる。このためには、各熱伝達ユニット２７，２８が、軸方向に延びるウェブ２９，３０を有している。このウェブ２９，３０は軸方向の一方の端部から他方の端部にまで延びている。軸方向に延びる両ウェブ２９，３０は、外側シェル３１内への組付け後、冷却装置の、反対の側に位置する周面に位置しており、これによって、軸方向に延びるウェブ２９が破線で示してある。
【００３７】
冷媒入口３２は、再び図面と反対の側に位置する面に位置している。そこから、冷媒は周方向に第１の熱伝達ユニット２７を巡って流れる。ここから、冷媒は引き続き第１の熱伝達ユニット２７と第２の熱伝達ユニット２８との間に流れる。なぜならば、後続の経路がウェブ３０によって中断されるからである。引き続き、冷媒は、冷却装置の、図面と反対の側に位置する面に流れ、第２の熱伝達ユニット２８を巡って周方向に流れる。冷媒通流させられる通路３３の側方の仕切りは、周方向に延びるウェブ３４と、周方向に延びるウェブ３５とによって成っている。ウェブ３４は熱伝達ユニット２７全体を巡って延びている。ウェブ３５は熱伝達ユニット２８全体を巡って延びているものの、軸方向のウェブ３０への衝突前に終わっている。したがって、周方向への流れが軸方向のウェブ３０で終わっている。そこで、冷媒の変向が行われ、この冷媒が軸方向で、軸方向に延びるウェブ３０と、周方向に延びるウェブ３５との間に引き続き流れる。いま、冷媒が再び変向を被る。なぜならば、軸方向の流れがウェブ３６によって中断されるからである。このウェブ３６は周方向に熱伝達ユニット２８を巡って延びている。冷媒は、ウェブ３５，３６によって仕切られて、第２の熱伝達ユニット２８を巡って流れ、ここから、軸方向の第２のウェブ２９の抵抗に基づき、いま再び両熱伝達ユニット２７，２８の間を通って、図面に相当する面に流れる。
【００３８】
こうして、冷媒の更なる経過が、第１の熱伝達ユニット２７に設けられた、再び裏側の面においてウェブ３０の前方で終わっているウェブ３７を通過して冷媒出口３８に向かっても行われる。このために必要となる、両熱伝達ユニット２７，２８の間のウェブ４２は、選択的に熱伝達ユニット２７，２８の一方にまたは両方に形成されていてよい。図６および図７に示した実施例では、熱伝達ユニット２７，２８が共通のハウジング３９を有している。このハウジング３９は、反対の側に位置する周面で、それぞれカバーエレメント４０，４１によって閉鎖され、これによって、両熱伝達ユニット２７，２８の間のウェブ４２がハウジング３９と一体に形成されている。
【００３９】
したがって、第１の熱伝達ユニット２７の排ガス出口と第２の熱伝達ユニット２８の排ガス入口との接続時に、冷却装置をその軸方向の構造長さにおいて延長する必要なしに、排ガスに対する冷却区間を倍増させることができる。
【００４０】
念のために明確にしておくと、冷却装置のこのようなメアンダ状の強制環流は、冷媒入口１２，３２と冷媒出口１３，３８との完全に自由に選択可能な配置の利点を保証する。この強制環流によって、このように形成された冷却装置の高い効率が得られる。公知の構成と比較した組付け・製作コストは著しく減少させられる。どの程度まで、既存のウェブが外側シェルにまたは熱伝達ユニットの外側ハウジングに形成されているのかまたは場合により個々の構成部材として当て付けられるのかは自由である。熱伝達ユニットの外側の形状も、ウェブによる冷媒案内する通路のこのような配置によって十分に自由である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による冷却装置の熱伝達ユニットの平面図である。
【図２】図１に示した熱伝達ユニットの側面図である。
【図３】図１および図２の熱伝達ユニットを下方から見た図である。
【図４】２つの部分から成る外側ハウジングを備えた択一的な冷却装置を下方から見た図であり、この場合、外側シェルの一部を切り離して示してある。
【図５】図４に示した冷却装置の正面図を切断して示す図である。
【図６】本発明による冷却装置の第３の構成の平面図を部分的に切断して示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  熱伝達ユニット、  ２  外側ハウジング、  ３  ウェブ、  ４  ウェブ、  ５  ウェブ、  ６  ウェブ、  ７  通路、  ８  排ガス入口、  ９  排ガス出口、  １０  半部、  １１  半部、  １２  冷媒入口、  １３  冷媒出口、  １４  外側シェル、  １５  二重ウェブ、  １６  上側部分、  １７  下側部分、  １８  上側部分、  １９  下側部分、  ２０  ジャケット、  ２１  通路、  ２２  リブ、  ２３  リブ、  ２４  中断部、  ２５  ウェブ、  ２６  取付け部材、  ２７  熱伝達ユニット、  ２８  熱伝達ユニット、  ２９  ウェブ、  ３０  ウェブ、  ３１  外側シェル、  ３２  冷媒入口、  ３３  通路、  ３４  ウェブ、  ３５  ウェブ、  ３６  ウェブ、  ３７  ウェブ、  ３８  冷媒出口、  ３９  ハウジング、  ４０  カバーエレメント、  ４１  カバーエレメント、  ４２  ウェブ
【図１】
2009517625.tif 000003
【図２】
2009517625.tif 000004
【図３】
2009517625.tif 000005
【図４】
2009517625.tif 000006
【図５】
2009517625.tif 000007
【図６】
2009517625.tif 000008
【図７】
2009517625.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月12日(2007.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却装置、特に内燃機関に用いられる排ガス冷却装置であって、外側シェルが設けられており、該外側シェル内に少なくとも１つの熱伝達ユニットが配置されており、該熱伝達ユニットが、外側ハウジングを有しており、該外側ハウジングが、外側シェルと熱伝達ユニットとの間に形成された、冷媒によって通流させられるジャケットを、熱伝達ユニット内に形成されていて、冷却したい流体が流れる通路から分離しており、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間にウェブが配置されており、該ウェブが、ジャケット内に、冷媒通流させられる通路を仕切っている形式のものにおいて、熱伝達ユニット（１，２７，２８）が、ダイカスト法で製作されていて、上側部分（１８）とカバー状の下側部分（１９）とから形成されており、両部分（１８，１９）が、溶接、特に摩擦撹拌溶接によって結合されており、熱伝達ユニット（１；２７，２８）が、メアンダ状に強制環流されているように、ウェブ（３，４，５，６；２９，３０，３４，３５，３６，３７）が配置されていることを特徴とする、冷却装置。
【請求項２】
外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間に、軸方向に延びる第１のウェブが配置されており、該ウェブから、周方向に延びるウェブが、軸方向に延びるウェブの両側から交互に熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びるウェブが、有利には、周方向に延びるウェブの間の間隔に相当する間隔を置いて、軸方向に延びるウェブの前方で終わっている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
外側シェル（１４）と熱伝達ユニット（１）の外側ハウジング（２）との間に、互いに反対の側に配置された軸方向に延びる２つのウェブ（３，４）が形成されており、両ウェブ（３，４）のうち、第１のウェブ（３）が、当該冷却装置の軸方向の最終の区分の前方で終わっており、両ウェブ（３，４）から、軸方向に交互に、軸方向に延びる第１のウェブ（３）と、軸方向に延びる第２のウェブ（４）とから周方向に延びるウェブ（５，６）が、軸方向に延びる各ウェブ（３，４）の両側から熱伝達ユニット（１）を巡って延びており、周方向に延びるウェブ（５，６）が、有利には、周方向に延びるウェブ（５，６）の間の間隔に相当する間隔を置いて、それぞれ軸方向に延びる他方のウェブ（４，３）の前方で終わっている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項４】
２つの熱伝達ユニット（２７，２８）が、１つの外側シェル（３１）内に配置されており、両熱伝達ユニット（２７，２８）の間に、各熱伝達ユニット（２７，２８）が、横断面で見て全面で強制環流されているように、ウェブ（２９，３０，３４，３５，３６，３７）が形成されている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項５】
両熱伝達ユニット（２７，２８）が、横断面で見てほぼ数字の８の形で環流されている、請求項４記載の冷却装置。
【請求項６】
外側シェル（３１）と各熱伝達ユニット（２７，２８）との間に、軸方向に延びるそれぞれ１つのウェブ（２９，３０）が配置されており、軸方向に延びる両ウェブ（２９，３０）が、通路（３３）の、互いに反対の側に位置する周面に配置されており、周方向に延びるウェブ（３４，３５，３６，３７）が、軸方向に延びるウェブ（２９，３０）の両側から交互に熱伝達ユニット（２７，２８）を巡って延びており、周方向に延びる第１の各ウェブ（３４，３５）が、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第１のウェブ（３０）の前方で終わっており、周方向に延びる第２の各ウェブ（３６，３７）が、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第２のウェブ（２９）の前方で終わっている、請求項４または５記載の冷却装置。
【請求項７】
ウェブ（３，４，５，６；２９，３０，３４，３５，３６，３７）が、少なくとも部分的に熱伝達ユニット（１；２７，２８）の外側ハウジング（２）に形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項８】
外側シェル（１４）が、少なくとも２つの部分から形成されていて、ダイカスト法で製作されており、ウェブ（１５，２５）が、少なくとも部分的に外側シェル（１４）の内壁に形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項９】
ウェブ（３，４，５，６）が、主として、熱伝達ユニット（１）の外側ハウジングに形成されていて、上側部分（１８）と下側部分（１９）との間の結合領域に中断部（２４）を有しており、該中断部（２４）が、組み立てられた状態で外側シェル（１４）の、対応するウェブ（２５）によって塞がれている、請求項１から８までのいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項１０】
ウェブ（５，６）が、熱伝達ユニット（１）の上側部分（１８）と下側部分（１９）との間の結合領域で、横断面で見てなだらかに経過して形成されている、請求項７記載の冷却装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置、特に内燃機関に用いられる排ガス冷却装置であって、外側シェルが設けられており、該外側シェル内に少なくとも１つの熱伝達ユニットが配置されており、該熱伝達ユニットが、外側ハウジングを有しており、該外側ハウジングが、外側シェルと熱伝達ユニットとの間に形成された、冷媒によって通流させられるジャケットを、熱伝達ユニット内に形成されていて、冷却したい流体が流れる通路から分離しており、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間にウェブが配置されており、該ウェブが、ジャケット内に、冷媒通流させられる通路を仕切っている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の冷却装置は、たとえば、排ガスが冷却されて、新たに吸い込まれた空気に混合され、シリンダに供給されることによって、有害物質エミッションを減少させるための排ガス冷却装置として内燃機関に使用される。シリンダ充填物のこの温度低下によって、有害物質エミッションが削減される。このために、冷却装置の種々異なる構成が出願された。
【０００３】
これらの多くの冷却装置では、冷媒通流させられるジャケット内の死域または渦が問題となる。この死域では、冷媒交換が行われない。これによって、冷却装置の効率が著しく低下させられる。また、冷媒の沸騰によって、冷却装置における損害も生ぜしめられ得る。
【０００４】
このような死水域を回避しかつ熱交換器の効率を高めるために、冷媒の強制案内を有する冷却装置が開発された。
【０００５】
したがって、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０４８４７４号明細書には、冷却装置に用いられる分離壁が開示される。この分離壁は冷媒ジャケット内に配置されていて、通流させられる通路を規定している。この冷却装置は円筒状に形成されている。この場合、冷媒流の強制案内のためのウェブは、内部に位置する熱交換器ユニットに追補的に配置された分離板から形成される。この分離板は螺旋状に内側の熱交換器ユニットを取り囲んでおり、これによって、この熱交換器ユニットを巡るスパイラル形状の強制案内が得られる。
【０００６】
類似の構成が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０２００４００８７３７号明細書に基づいても公知である。この公知の明細書も同じく円筒状の熱交換器を開示する。この熱交換器の分離壁はスパイラル状に、すなわち、螺旋状に内側の通路を巡って配置されている。この分離壁は線材によって形成される。この線材は近似的に正方形に形成されている。次いで、この線材は、内側に位置する管、すなわち、熱交換器ユニットに材料接続的に固定される。
【０００７】
米国特許第１９８３４６６号明細書に基づき、冷媒を強制案内するためのウェブを備えた円筒状のオイル冷却器が公知である。ウェブは、それぞれ全く完全には周面を巡って延びていない。この場合、交互の順序で、反対の側に位置する面に、ウェブの中断部が配置されており、これによって、冷媒が両周方向で逆の側に流れることができる。
【０００８】
さらに、米国特許第２７９６２３９号明細書に基づき、片側で冷媒によって通流させられている熱交換器が公知である。この場合、両媒体の間の分離壁にまたは冷却通路のカバー部材にウェブが形成されている。このウェブはメアンダ状の強制環流を生ぜしめる。
【０００９】
このような形式の構成では、このような螺旋状の強制案内時に熱交換器ユニットが冷媒入口および冷媒出口の配置に関して規定されていることが不利である。内側の熱交換器ユニットの螺旋状の環流時には、冷媒のための入口および出口が熱交換器の軸方向の端部に位置していなければならない。
【００１０】
さらに、内側の熱交換器ユニットを円筒状ではなく、たとえば直方体状にまたは複数の部分から製作するかまたは複数の熱交換器ユニットを１つの外側シェル内に配置することが、製造技術的に極めて困難にかつ手間をかけてしか可能とならないことが不利である。この場合、各熱交換器ユニットが可能な限り完全に強制環流されていることが望ましい。このような事例では、両部分に設けられた、通路を仕切るウェブの螺旋状の経過を互いに正確に対応させることができ、これによって、個別部材の間の裂け目または空所が存在しないことが必要となる。
【００１１】
したがって、本発明の課題は、冷媒入口および冷媒出口の配置に関して高い自由度を有する、冷媒強制案内を伴う冷却装置を提供することである。この場合、同時に内側の熱交換器ユニットの多分割性が簡単に獲得可能となることが望ましい。さらに、たとえば、個々に可能な限り完全に強制環流される複数の熱交換器ユニットを１つのハウジング内に配置することが可能となることが望ましい。
【００１２】
この課題は、熱伝達ユニットが、ダイカスト法で製作されていて、上側部分とカバー状の下側部分とから形成されており、両部分が、溶接、特に摩擦撹拌溶接によって結合されており、熱伝達ユニットが、メアンダ状に強制環流されているように、冷媒通流させられる通路を仕切るウェブが配置されていることによって解決される。このメアンダ状の環流によって、入口および出口の配置が、冷却装置および熱交換器ユニットの形状と同様に自由に選択可能となる。熱交換器ユニットの多分割性においても、ウェブを簡単にかつずれなしに熱伝達ユニットと共に製作することができる。アルミニウムダイカストまたはマグネシウムダイカストの使用によって、熱伝達ユニットが軽量となり、にもかかわらず、廉価に製作可能となる。同時に熱伝達ユニットが高い温度に対して適している。摩擦撹拌溶接は、マグネシウムダイカスト冷却器またはアルミニウムダイカスト冷却器での使用のために特に適している。別の冷却装置において２つの部分を互いに結合するために知られているような、ねじ締結のための付加的な膨出部またはアイレットはここでは不要となり、これによって、極めて小さいにもかかわらず、密な組立てが、付加的なシール部材なしに保証されている。
【００１３】
有利な構成では、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間に、軸方向に延びる第１のウェブが配置されており、このウェブから、周方向に延びるウェブが、軸方向に延びるウェブの両側から交互に熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びるウェブが、有利には、周方向に延びるウェブの間の間隔に相当する間隔を置いて、軸方向に延びるウェブの前方で終わっている。このような構成では、互いに垂直に配置されたウェブしか存在していない。これらのウェブは、熱伝達ユニットの多分割性の場合でも簡単にかつ互いに正確に配置することができ、これによって、死域が完全に回避される。このような形式の冷却装置では、冷媒入口が冷却装置の軸方向の第１の端部に配置されており、冷媒出口が、軸方向の、反対の側に位置する端部に配置されている。全周にわたって、熱伝達ユニットの、完全に強制案内される環流ひいては高い効率が存在する。
【００１４】
これに対して択一的な構成では、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間に、互いに反対の側に配置された軸方向に延びる２つのウェブが形成されており、両ウェブのうち、第１のウェブが、冷却装置の軸方向の最終の区分の前方で終わっており、両ウェブから、軸方向に交互に、軸方向に延びる第１のウェブと、軸方向に延びる第２のウェブとから周方向に延びるウェブが、軸方向に延びる各ウェブの両側から熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びるウェブが、有利には、周方向に延びるウェブの間の間隔に相当する間隔を置いて、それぞれ軸方向に延びる他方のウェブの前方で終わっている。このような構成によって、冷媒入口と冷媒出口とを冷却装置の軸方向の同じ端部に配置することができ、これによって、冷却装置が、まず、その第１の半部でメアンダ状に環流されていて、次いで、その第２の半部でメアンダ状に環流されている。このような形式の構成では、熱伝達ユニットの通流を相応にｕ字形に選択することもでき、これによって、冷却装置を向流でも並流でも運転することができる。ウェブ相互の配置は簡単に形成可能なままであり、さらに、死空間が回避される。
【００１５】
別の択一的な構成では、２つの熱伝達ユニットが、１つの外側シェル内に配置されており、両熱伝達ユニットの間に、各熱伝達ユニットが、横断面で見て全面で強制環流されているように、ウェブが形成されている。このような事例では、二段式の冷却器である。この冷却器は、軸方向により少ない長さで形成されており、これによって、ここでも、構成スペースに関して、スパイラル状に強制環流される冷却器に比べて著しく高い自由度が存在するという利点を有している。
【００１６】
このような全面の環流は、両熱伝達ユニットが、横断面で見てほぼ数字の８の形で環流されていることによって達成される。したがって、付加的な順流および逆流が回避され、冷媒入口通路および冷媒出口通路を、熱伝達ユニットの、軸方向で反対の側に配置することができる。
【００１７】
このような形式の有利な構成では、外側シェルと各熱伝達ユニットとの間に、軸方向に延びるそれぞれ１つのウェブが配置されており、軸方向に延びる両ウェブが、ジャケットの、互いに反対の側に位置する周面に配置されており、周方向に延びるウェブが、軸方向に延びるウェブの両側から交互に熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びる第１の各ウェブが、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第１のウェブの前方で終わっており、周方向に延びる第２の各ウェブが、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第２のウェブの前方で終わっている。このような構成によって、数字の８の形での二段式の熱交換器の環流が特に簡単に保証されている。
【００１８】
有利には、ウェブが、少なくとも部分的に熱伝達ユニットの外側ハウジングに配置されており、これによって、機能する強制案内を保証するために、付加的な挿入部材が不要となる。この場合、ダイカスト法では、これらのウェブが、ただ１回の製造ステップで熱伝達ユニットと共に製作可能となる。
【００１９】
続く構成または択一的な構成では、外側シェルが、少なくとも２つの部分から形成されていて、ダイカスト法で製作されており、ウェブが、少なくとも部分的に外側シェルの内壁に形成されている。当然ながら、このような構成では、ウェブが完全に外側シェルに形成されていて、熱伝達ユニットの外壁にまで達していてもよい。中間解離も可能となり、これによって、ウェブが、部分的に熱伝達ユニットの外側ハウジングにかつ部分的に、２つの部分から製作された外側シェルの内壁に形成されている。両事例では、付加的な挿入部材ひいては製造ステップが回避される。
【００２０】
これに続く構成では、ウェブが、主として、熱伝達ユニットの外側ハウジングに形成されていて、上側部分と下側部分との間の結合領域に中断部を有しており、この中断部が、組み立てられた状態で外側シェルの、対応するウェブによって塞がれている。このような形式の構成は、複数の部分から成る熱伝達ユニットにおいて特に有利である。次いで、この熱伝達ユニットは溶接される。通常、このためには、熱伝達ユニットの個別部材の間の領域に、相応の溶接工具を当て付けることができるようにするために、空所が必要となる。にもかかわらず、この箇所における組み立てられた状態での冷媒のオーバフローを回避するためには、中断部が意識的に熱伝達ユニットに切り欠かれ、外側シェルの内壁に配置された相応のウェブによって、組み立てられた状態で再び満たされるようになっており、これによって、静止した冷媒を備えた領域が存在しない。
【００２１】
これに対して択一的な構成では、ウェブが、熱伝達ユニットの上側部分と下側部分との間の結合領域で、横断面で見てなだらかに経過して形成されている。これによって、横断面がもはや全経過にわたって等しくないので、確かに、僅かな圧力損失が冷媒ジャケット内で生ぜしめられるが、しかし、このような形式の構成によって、ウェブによる通路の確実な分離部を破壊することなしに、溶接工具を、この領域になだらかに形成されたウェブを介して案内することが可能になる。
【００２２】
本発明による冷却装置は高い効率を有している。この場合、その構造サイズならびに冷媒入口および冷媒出口の配置がほぼ自由に選択可能となる。このような形式の冷却装置は、付加的な構成部材を使用する必要なしに、簡単にかつ廉価に製作・組付け可能となる。
【００２３】
３つの実施例を図面に示し、以下に説明する。
【００２４】
図１〜図３には、通常、一体の外側シェル（図示せず）によって取り囲まれている冷却装置の熱伝達ユニット１が示してある。この熱伝達ユニット１は外側ハウジング２を有している。この外側ハウジング２には、ウェブ３，４，５，６が形成されている。このウェブ３，４，５，６は、熱伝達ユニット１の強制環流のために働く。ウェブ３，４，５，６の高さは、外側シェルの内壁と熱伝達ユニット１の外側ハウジング２との間の間隔に相当しており、これによって、外側シェル（図示せず）と熱伝達ユニット１との間に形成されたジャケットがウェブ３，４，５，６によって、連続的に延びる通路７に分割される。
【００２５】
熱伝達ユニット１の内部には、排ガス通流させられる通路が形成されている。この通路内には、たとえば、より良好な熱伝達のためのリブが配置されていてよい。本実施例では、熱伝達ユニット１がｕ字形に形成されている。これは、熱伝達ユニット１の内部に、軸方向に延びる少なくとも１つのウェブが形成されており、このウェブが後方の領域で中断されていて、したがって、排ガス流の変向を可能にしているということを意味している。相応して、排ガス入口８と排ガス出口９とが、熱伝達ユニット１の軸方向の同じ端部に形成されている。
【００２６】
いま、主として、冷媒流を排ガス流と逆方向にまたは排ガス流と共に熱交換器ユニット１に沿って案内することができるようにするために、ウェブ３，４，５，６は、熱伝達ユニット１が、まず、その第１の半部１０でメアンダ状に強制環流され、次いで、その第２の半部１１で逆方向にメアンダ状に強制環流され、これによって、冷媒入口１２と冷媒出口１３とが、熱伝達ユニット１の軸方向の同じ端部に配置されているように形成されている。
【００２７】
このためには、熱伝達ユニット１の外側ハウジング２に、軸方向に延びる２つのウェブ３，４が形成されている。両ウェブ３，４のうち、軸方向に延びる第１のウェブ３は、熱伝達ユニット１の、図１に示した上面に位置しており、軸方向に延びる第２のウェブ４は、熱伝達ユニット１の、図３に示した下面に位置している。軸方向に延びる両ウェブ３，４から、軸方向で見て両ウェブ３，４の両側に周方向に交互にウェブ５，６が延びている。このウェブ５，６は、それぞれ反対の側に位置する面に配置された軸方向に延びるウェブ４，３の前方で終わっている。この場合、周方向ウェブ５，６の端部と、それぞれ関連した軸方向のウェブ３，４との間の間隔は、周方向に延びる連続する２つのウェブ５，６の間の間隔に相当しており、これによって、僅かな圧力損失しか生ぜしめられない。
【００２８】
いま、図１〜図３につき冷媒の経過が明らかとなる。冷媒入口１２を介して、冷媒は、図１に認めることができる軸方向のウェブ３の方向に流れ、周方向に延びるウェブ６の端部と、軸方向に延びるウェブ３との間を通って、周方向に延びる両ウェブ５，６の間に流れる。ここから、冷媒は、図２に示した側壁に沿って、熱伝達ユニット１の、図３に示した下面に流れる。ここで、流れは再び軸方向に変向させられ、これによって、冷媒が、周方向に延びるウェブ５の端部と、軸方向に延びるウェブ４の端部との間で再び９０°の変向を被り、両ウェブ５，６の間で上面に戻り得る。いま、このメアンダ状の運動は、繰り返される変向によって熱伝達ユニット１の軸方向の他方の端部にまで続く。そこで、冷媒は、熱伝達ユニット１の、図１に認めることができる上面で、熱伝達ユニット１の、反対の側に位置する側壁に流れ得る。なぜならば、この領域で、軸方向に延びるウェブ３が中断されているからである。いま、ここから、引き続きメアンダ状の運動が、それぞれ熱伝達ユニット１の半分の横断面を巡って出口１３まで行われる。
【００２９】
図４および図５には、類似の冷却装置が示してある。この場合、ここには、図４で開放された外側シェル１４も示してある。この外側シェル１４の内壁には、二重ウェブ１５が形成されている。この二重ウェブ１５はウェブ３，４，５，６を取り囲むように、このウェブ３，４，５，６に係合し、これによって、確実なシーリングが達成される。このことを達成することができるようにするためには、図５に認めることができるように、外側シェルが上側部分１６と下側部分１７とから形成されている。
【００３０】
すでに図１〜図３から明らかであるように、熱交換器ユニット１も２つの部分から上側部分１８とカバー状の下側部分１９とによって形成されている。図４および図５に示した冷却装置の環流は、図１〜図３に相俟って説明した環流と同じ形式で行われる。この場合、この図には、ジャケット２０も認めることができ、図５には、排ガス通流させられる内側の通路２１を認めることができる。この通路２１内では、リブ２２が両部分１８，１９から通路２１内に延びている。また、中間のリブ２３も明らかである。このリブ２３は、最初に通流させられる第１の半部１０を、逆方向に通流させられる第２の半部１１から分離している。
【００３１】
図４から明らかになるように、熱伝達ユニット１のカバー状の下側部分１９の外縁部の領域には、周方向に延びるウェブ５，６が中断部２４を有している。この中断部２４は、上側部分１８への下側部分１９の固定時に、溶接工具が十分な自由空間を必要とする溶接が行われるので存在している。この箇所でのリブ５，６の不連続な経過によって、リブ５，６を破壊することなしに、正確なかつ密な溶接が恐らく不可能となる。この理由から、この既存の中断部２４が、外側シェル１４に配置された短いウェブ２５によって冷却装置の組立て時に塞がれる。このようなウェブは、特に図５に認めることができる。
【００３２】
図１〜図３に示した熱伝達ユニットでは、この問題は、溶接過程時に工具に対する自由通路として必要となる、熱伝達ユニット１の上側部分１８と下側部分１９との間の領域が、外側ハウジング２に配置されたリブ５，６を巡って連続的になだらかに形成されていることによって、別の形式で解決された。これによって、図２に明らかな波形の断面が下面に生ぜしめられる。このことは、リブ５，６が中断されることなしに、たとえば摩擦撹拌溶接法を行うことができるという利点を有しているものの、流れ損失を回避するために、冷媒通路２０の通流可能な横断面が等しく維持されなければならず、これによって、既存の表面の正確な算出が実施されなければならず、鋳造において実現されなければならないという欠点を有している。
【００３３】
さらに、図４および図５に認めることができるように、冷却装置が取付け部材２６によって本来の冷却装置に固定される。取付け部材２６には、排ガス入口８と排ガス出口９とが形成されている。
【００３４】
両構成によって、熱伝達ユニット１のメアンダ形状での確実な強制環流が達成されることが明確になる。この場合、冷媒入口１２と冷媒出口１３とは熱交換器ユニット１の軸方向の同じ端部に配置されている。念のために明らかにしておくと、冷媒入口１２ならびに排ガス入口８および冷媒出口１３および排ガス出口９を、冷却装置の、軸方向で反対の側に位置する端部に配置することもメアンダ状の環流時には可能である。恐らく、この場合には、ただ１つの軸方向のウェブしか必要とならず、この軸方向のウェブから両側に交互に、周方向に延びるウェブが延びていさえすればよく、それぞれ軸方向のウェブへの再度の衝突前に終わっていさえすればよい。
【００３５】
本発明による冷却装置の別の構成が図６に示してある。冷媒の経過は矢印によって図示してある。裏側の面に存在する構成部材または流れは破線によって特徴付けてある。
【００３６】
この冷却装置はその内部に２つの熱伝達ユニット２７，２８を有している。両熱伝達ユニット２７，２８は、それぞれ自体完全にその周面にわたって強制環流される。この環流は数字の８の形で行われる。このためには、各熱伝達ユニット２７，２８が、軸方向に延びるウェブ２９，３０を有している。このウェブ２９，３０は軸方向の一方の端部から他方の端部にまで延びている。軸方向に延びる両ウェブ２９，３０は、外側シェル３１内への組付け後、冷却装置の、反対の側に位置する周面に位置しており、これによって、軸方向に延びるウェブ２９が破線で示してある。
【００３７】
冷媒入口３２は、再び図面と反対の側に位置する面に位置している。そこから、冷媒は周方向に第１の熱伝達ユニット２７を巡って流れる。ここから、冷媒は引き続き第１の熱伝達ユニット２７と第２の熱伝達ユニット２８との間に流れる。なぜならば、後続の経路がウェブ３０によって中断されるからである。引き続き、冷媒は、冷却装置の、図面と反対の側に位置する面に流れ、第２の熱伝達ユニット２８を巡って周方向に流れる。冷媒通流させられる通路３３の側方の仕切りは、周方向に延びるウェブ３４と、周方向に延びるウェブ３５とによって成っている。ウェブ３４は熱伝達ユニット２７全体を巡って延びている。ウェブ３５は熱伝達ユニット２８全体を巡って延びているものの、軸方向のウェブ３０への衝突前に終わっている。したがって、周方向への流れが軸方向のウェブ３０で終わっている。そこで、冷媒の変向が行われ、この冷媒が軸方向で、軸方向に延びるウェブ３０と、周方向に延びるウェブ３５との間に引き続き流れる。いま、冷媒が再び変向を被る。なぜならば、軸方向の流れがウェブ３６によって中断されるからである。このウェブ３６は周方向に熱伝達ユニット２８を巡って延びている。冷媒は、ウェブ３５，３６によって仕切られて、第２の熱伝達ユニット２８を巡って流れ、ここから、軸方向の第２のウェブ２９の抵抗に基づき、いま再び両熱伝達ユニット２７，２８の間を通って、図面に相当する面に流れる。
【００３８】
こうして、冷媒の更なる経過が、第１の熱伝達ユニット２７に設けられた、再び裏側の面においてウェブ３０の前方で終わっているウェブ３７を通過して冷媒出口３８に向かっても行われる。このために必要となる、両熱伝達ユニット２７，２８の間のウェブ４２は、選択的に熱伝達ユニット２７，２８の一方にまたは両方に形成されていてよい。図６および図７に示した実施例では、熱伝達ユニット２７，２８が共通のハウジング３９を有している。このハウジング３９は、反対の側に位置する周面で、それぞれカバーエレメント４０，４１によって閉鎖され、これによって、両熱伝達ユニット２７，２８の間のウェブ４２がハウジング３９と一体に形成されている。
【００３９】
したがって、第１の熱伝達ユニット２７の排ガス出口と第２の熱伝達ユニット２８の排ガス入口との接続時に、冷却装置をその軸方向の構造長さにおいて延長する必要なしに、排ガスに対する冷却区間を倍増させることができる。
【００４０】
念のために明確にしておくと、冷却装置のこのようなメアンダ状の強制環流は、冷媒入口１２，３２と冷媒出口１３，３８との完全に自由に選択可能な配置の利点を保証する。この強制環流によって、このように形成された冷却装置の高い効率が得られる。公知の構成と比較した組付け・製作コストは著しく減少させられる。どの程度まで、既存のウェブが外側シェルにまたは熱伝達ユニットの外側ハウジングに形成されているのかまたは場合により個々の構成部材として当て付けられるのかは自由である。熱伝達ユニットの外側の形状も、ウェブによる冷媒案内する通路のこのような配置によって十分に自由である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による冷却装置の熱伝達ユニットの平面図である。
【図２】図１に示した熱伝達ユニットの側面図である。
【図３】図１および図２の熱伝達ユニットを下方から見た図である。
【図４】２つの部分から成る外側ハウジングを備えた択一的な冷却装置を下方から見た図であり、この場合、外側シェルの一部を切り離して示してある。
【図５】図４に示した冷却装置の正面図を切断して示す図である。
【図６】本発明による冷却装置の第３の構成の平面図を部分的に切断して示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  熱伝達ユニット、  ２  外側ハウジング、  ３  ウェブ、  ４  ウェブ、  ５  ウェブ、  ６  ウェブ、  ７  通路、  ８  排ガス入口、  ９  排ガス出口、  １０  半部、  １１  半部、  １２  冷媒入口、  １３  冷媒出口、  １４  外側シェル、  １５  二重ウェブ、  １６  上側部分、  １７  下側部分、  １８  上側部分、  １９  下側部分、  ２０  ジャケット、  ２１  通路、  ２２  リブ、  ２３  リブ、  ２４  中断部、  ２５  ウェブ、  ２６  取付け部材、  ２７  熱伝達ユニット、  ２８  熱伝達ユニット、  ２９  ウェブ、  ３０  ウェブ、  ３１  外側シェル、  ３２  冷媒入口、  ３３  通路、  ３４  ウェブ、  ３５  ウェブ、  ３６  ウェブ、  ３７  ウェブ、  ３８  冷媒出口、  ３９  ハウジング、  ４０  カバーエレメント、  ４１  カバーエレメント、  ４２  ウェブ
【国際調査報告】
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