(57)【要約】【課題】効率とその堆積抵抗において改良されたプレートクーラーを形成することのできる、プレートクーラー用のプレート部材を提供する。【解決手段】少なくとも部分的にプレート部材を一周する、実質的に平面内に位置する外側端縁（８ａ）が一周する側壁（８）の上方の終端を形成し、底平面内に位置する底（１）と、媒体を通過させるために、底の切欠きとして形成された少なくとも１つの第１の開口部（２、３）と、少なくとも１つの第２の開口部（４、５）とを有する。その第２の開口部の開口部端縁（４ａ、５ａ）が、底平面に対して平行な平面内に延びており、その平面が底平面に対して垂直方向に変位している。第２の端縁が、底平面（１）に対して実質的に平行なベース面（６、７）を少なくとも部分的に画成し、ベース面（６、７）が少なくとも第２の開口部（４、５）から側壁（８）まで延びており、かつ底に対して、底平面に対して垂直の方向に変位している。【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プレート部材を一周する、実質的に平面内に位置する外側端縁（８ａ）を有し、その外側端縁（８ａ）が一周する側壁（８）の上方の終端を形成し、
底平面内に位置する底（１）と、
媒体を通過させるために、底の切欠きとして形成された少なくとも１つの第１の開口部（２、３）と、
少なくとも１つの第２の開口部（４、５）とを有し、その第２の開口部の開口部端縁（４ａ、５ａ）が、底平面に対して平行な平面内に延びており、その平面が底平面に対して垂直方向に変位している、プレートクーラー用プレート部材において、
第２の端縁が、底平面（１）に対して実質的に平行なベース面（６、７）を少なくとも部分的に画成し、ベース面（６、７）が少なくとも第２の開口部（４、５）から側壁（８）まで延びており、かつ底に対して、底平面に対して垂直の方向に変位していることを特徴とするプレートクーラー用プレート部材。
【請求項２】
プレート部材が、等しい構造の第２のプレート部材と結合可能であって、その場合に結合された配置において、プレート部材のベース面が第２のプレート部材に実質的に平面で添接することを特徴とする請求項１に記載のプレート部材。
【請求項３】
プレート部材が、第２のプレート部材と、少なくとも平面的に添接する領域において、平面的に半田付けされていることを特徴とする請求項２に記載のプレート部材。
【請求項４】
開口部の少なくとも１つが、長手方向に延びる、円形とは異なる形状を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプレート部材。
【請求項５】
プレート部材が、プロフィールを有しており、その場合にプロフィールが、媒体の流れを調節するために流れルート内に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプレート部材。
【請求項６】
プロフィールが、プレート部材の底の刻印によって形成されていることを特徴とする請求項５に記載のプレート部材。
【請求項７】
プロフィールが、乱流挿入片によって形成されていることを特徴とする請求項６に記載のプレート部材。
【請求項８】
プロフィールが波形であって、その場合にプレート部材のプロフィールと、第１のプレート部材に固定された、構造の等しい第２のプレート部材のプロフィールとの間に、プロフィールの多数の接触箇所が存在していることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のプレート部材。
【請求項９】
プレート部材が、全体として一定の厚みの金属プレートから形成可能であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のプレート部材。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか１項に記載の、特に等しい構造の多数のプレート部材を有する、プレートクーラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載のプレートクーラー用プレート部材および請求項１から８のいずれか１項に記載の等しい構造の多数のプレート部材を有するプレートクーラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術から、交互に配置された、少なくとも構造の等しい幾つかのプレート部材が重ねて配置されている、プレートクーラーが知られており、その場合に分離された２系統のチャンバが形成され、その場合に第１の熱を伝達する媒体が一方のチャンバ系統を通って流れ、第２の媒体は他方のチャンバ系統を通って流れる。その場合に一般に、与えられた組立て大きさとプレート数において、２つの媒体間でできる限り最適な熱交換が行われるように、チャンバ内部で媒体の流れルートを最適化するという問題が生じる。
【０００３】
ある従来技術（たとえば、特許文献１を参照）は、スタック構造のプレート熱交換器を記述しており、それにおいては、多数の同一のプレート部材が重ねて固定されており、円錐状の外側端縁に沿って互いに半田付けされている。プレート部材は、プレート部材の底領域の内部にそれぞれ実質的に円形の４つの開口部を有しており、その場合に円形の開口部の２つがそれぞれ面取りされた端縁を有している。面取りされた端縁の各々は、外側端縁に対して距離をおいて配置されている。プレート部材を積み重ねる場合に、外側端縁と開口部の面取り部との間の領域内に、著しい容積が生じ、その中に、特に小さい流れ速度を有する熱を案内する媒体が存在する。それによって一方で、与えられた寸法において熱交換器の効率が不都合な影響を受ける。他方で、この種のほぼ静止している媒体の領域は、一緒に案内される粒子の堆積と大ボリュームの堆積への凝集を可能にする。この種の比較的大きい堆積が自然発生的に剥がれることは、たとえば熱交換器が自動車エンジンのオイルクーラーである場合に、システム全体に有害に作用するおそれがある。
【特許文献１】独国特許公開公報ＤＥ１９９３９２６４Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、その効率とその堆積抵抗において改良されたプレートクーラーを形成することのできる、プレートクーラー用のプレート部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、冒頭で挙げたプレート部材について、本発明によれば、請求項１に記載の特徴事項（すなわち、第２の端縁が、底平面に対して実質的に平行なベース面を少なくとも部分的に画成し、その場合にベース面が少なくとも第２の開口部から側壁まで延びており、かつ底に対して、底平面に対して垂直の方向に変位していること）によって解決される。
【発明の実施の形態】
【０００６】
この形状付与によって、特に側壁と第２の開口部端縁との間に延びるベース面によって、簡単な方法で、プレートクーラーの流れの乏しい領域内に特に少ない割合の熱を伝達する媒体が存在することが、得られる。特に媒体の流れに関して好ましくない、プレートクーラーの外側端縁と媒体開口部との間の領域が縮小され、あるいは除去されるので、媒体は主として開口部の間とそれに伴ってその主要流れ領域内に存在する。従って全体として、プレートクーラー内に存在する、より小さい媒体体積において、同一の交換器出力を得ることができる。それによって、プレートクーラーを全体として、より軽く、かつより小さい構造で形成することができる。
【０００７】
プレートクーラーの簡単な形成に関して、プレート部材は、好ましい形態において、構造の等しい第２のプレート部材と結合可能であって、その場合に結合された配置において、プレート部材のベース面と第２のプレート部材との実質的に平面的な添接が存在する。第２のプレート部材の構造的に等しい形成によって、プレートクーラーの特に経済的な製造が可能になる。
【０００８】
好ましくはさらに、プレート部材は第２のプレート部材と、少なくとも平面的に添接する領域内で、平面的に半田付けされている。従って従来技術から知られた、原理的に端縁の１次元の形成によって与えられる、実質的に線形の半田付けとは異なり、本発明に基づくプレート部材においては、プレートクーラーの隣接し合うプレート部材のずっと大きい接触面を半田付けすることができるので、全体として特に大きい強度と、亀裂および発生する漏れに対する特に大きい長期間安定性が与えられる。
【０００９】
本発明に基づくプレート部材の好ましい形態において、開口部の少なくとも１つは、長手方向に延びる、円形とは異なる形状を有している。ここでは簡単な方法で、媒体が特に広い領域内で、本発明に基づくプレート部材からなるプレートクーラーを貫流することが、可能である。円形とは異なる形状の開口部を有するプレート部材の確実な結合は、特に上述した平面的な添接ないし平面的な半田付けにおいて、与えられる。
【００１０】
好ましい形態において、本発明に基づくプレート部材はプロフィールを有しており、その場合にプロフィールは媒体の流れを調節するために、流れルート内に配置されている。この種のプロフィールによって、交換器出力を最適化するために、プレート部材にわたる媒体流の分配を改良することができる。簡単な形成に関して、プロフィールは、好ましくはプレート部材の底の刻印ないし変形によって形成されている。
【００１１】
その場合に特に好ましくは、プロフィールは波形であって、その場合にプレート部材のプロフィールと、第１のプレート部材に固定されている、構造的に等しい第２のプレート部材のプロフィールとの間に、プロフィールの多数の接触箇所が存在する。それによって、プロフィールによる媒体流の特に所望のガイドが得られる。
【００１２】
簡単な形成に関して、プレート部材は全体として、一定の厚みの金属プレートから形成することができる。その場合に一定の厚みの金属プレートからプレート部材を成形することは、それ自体知られた方法を用いて、たとえば深絞り、型鍛造あるいは他の方法を用いて、行うことができる。金属プレートの材料は、全体としてプレートクーラーの軽い構造を可能にするために、好ましくはアルミニウム合金である。
【００１３】
本発明に基づくプレートクーラーは、請求項１から８のいずれか１項に記載の、構造の等しい多数のプレート部材を有している。それによって本発明に基づくプレート部材の付与形状の利点と、プレートクーラーの安価なシリーズ製造が組み合わされる。
【００１４】
他の利点と特徴は、以下で説明する実施例から、かつ従属請求項から明らかにされる。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明に基づくプレート部材およびプレートクーラー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。
【００１６】
図１に示すプレート部材は、媒体の流れ方向に対向する、第１のタイプの２つの開口部２、３を備えた底平面１を有し、その２つの開口部は底平面１内に位置する端縁２ａ、３ａを有している。２つの開口部２、３は、それぞれ細長く形成されており、その場合に開口部２、３の縦直径は、横直径の１．５倍よりも少し大きい。媒体の流れは、開口部２、３の長手方向に対して垂直に行われる。プレート部材１は、上面で見て、著しく丸い角部を有する矩形の形状を有している。２つの第１の開口部２、３は、両者とも同じ長手側において矩形の角部領域内に配置されている。
【００１７】
対向する長手側に、第２のタイプの２つの開口部４、５が設けられており、それらは形状と開口幅において第１の開口部３、４に等しい。しかし、第２の開口部４、５の端縁４ａ、５ａは、底平面１の高さに配置されておらず、底平面１に対して平行な平面内に配置されている。同様にこの平面内に、開口部３、４にそれぞれ対応づけられた、プレート部材のベース面６、７が位置しており、そのベース面は底平面１に対して平行であるが、プレート部材の垂直軸の方向に変位して配置されている。垂直軸は、図６において図面平面に対して垂直として定義される。開口部３、４は、ここではベース面６、７の単純な透孔として形成されている。しかしそれらは、面取りを有することもでき、あるいはベース面の単純な切欠きとは異なってもよい。
【００１８】
ベース面６、７は、部分的に、底平面１のそれぞれ丸くなった端縁６ａ、７ａによって画成されており、ベース面６、７の高さにおいては部分的に、プレート部材を一周する側壁８の丸くなった突出部８ｂによって画成されている。側壁８は、プレート部材を完全に一周しており、完全に同一平面内に位置する外側端縁８ａを有している。この側壁８は、さらに、底平面１に対して直角に配置されておらず、やや外側へ傾斜しており、従って全体として円錐状の配置を有している。それによって、複数の構造の等しいプレート部材を入れ子にして積み重ねることができ、その場合に外側端縁８ａは、それぞれ次のプレート部材の側壁８の所定の高さに添接し、この箇所でこのプレート部材と半田付けされる（図４を参照）。
【００１９】
ベース面６、７は、それぞれ側壁８の突出部８ｂから第２の開口部４、５の端縁４ａ、５ａまで延びている。突出部８ｂは、ベース面６、７の領域内では、底１の領域内におけるのと同じ高さに位置しておらず、従って突出部８ｃの推移内に段部８ｃが生じる。図４に示す、積み重ねた表示から明らかなように、ベース面６、７が、後続の、１８０°回動して配置されたプレート部材の底１に平面的に添接することが、平面的な半田付けをもたらし、それは特に安定しており、かつ駆動期間の間に生じる漏れに対して安全である。
【００２０】
図４に示すように、複数のプレート部材を交互に配置して密に半田付けすることによって、第１の系統のチャンバＡと第２の系統のチャンバＢを有するプレートクーラーの一部が形成される。その場合に第１の熱を伝達する媒体、たとえば水および／またはグリコールが第１の系統Ａをそれぞれ一方のプレート開口部から他方のプレート開口部へ図４の図面平面に対して垂直に貫流し、第２の熱を伝達する媒体、たとえばエンジンオイルが第２の系統Ｂをそれぞれ一方のプレート開口部から他方のプレート開口部へ図４の図面平面に対して垂直に貫流する。
【００２１】
本発明に基づくプレート部材の形成は、従来の変形方法によって行うことができ、その場合に未加工品は、アルミニウム合金からなる一定の厚みの単純なプレートである。
【００２２】
図１から５に示す好ましいプレート部材は、さらに、底平面１のプロフィール９を有している。このプロフィールは、実質的に多数のジグザグの、あるいは波形の凹部を有しており、それら凹部はそれぞれつながった通路を形成し、プレート部材の底１に下から刻印されている。ジグザグ形状の通路９の各々は、それぞれプレート部材の一方の短い側からプレート部材の対向する短い側へ延びる、媒体の仮想の流れルートを横断している。通路９は、さらに、構造の等しいプレート部材を積み重ねた場合に、１つのプレート部材の通路９と他のプレート部材の通路９の、できるだけ大きい数の交差が生じるように、位置決めされている。これらの交差箇所に、隣接する通路９のそれぞれ接触点が存在し、それがその刻印深さの適切な寸法設計によって保証される。好ましくは、プレートは、接触箇所において互いに半田付けされている。
【００２３】
それによって全体として、貫流する媒体の所望の方向変換と渦巻きが得られ、それが熱交換器の最適な容量に寄与する。
【００２４】
図６に示す変形例において、プレート部材はプロフィール９を除いて図１から５に示す実施例と同一に形成されており、その場合にプロフィール９の代わりに、図６にハッチングで示す乱流挿入片１０がプレート部材に設けられている。熱交換出力を改良するための、この種の乱流挿入片１０は、それ自体従来技術から知られており、ただその裁断形状において本発明に基づくプレート部材に適合される。
【００２５】
図面のすべては、寸法通りであるので、場合によってはそこから寸法比率を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に基づくプレート部材を下から見た斜視図であり、その場合に円錐状に一周する端縁が図面平面内へ突出している。
【図２】図１に基づくプレートを上から見た斜視図であって、その場合に一周する端縁は図面平面から突出している。
【図３】図１に基づくプレート部材の詳細を拡大して示している。
【図４】全体としてプレートクーラーの一部を形成する、交代する方向付けで互いに積み重ねられた、図１に基づく４つのプレート部材を示す横断面図である。
【図５】図１に基づく個々のプレート部材を詳細に示す横断面図である。
【図６】図１に基づくプレート部材の変形例を示す上面図であって、その場合に刻印されたプロフィールの代わりに別体の乱流挿入片が設けられている。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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