(57)【要約】  本発明はａ）複数の熱伝達チューブ（４）を含むヘッダ部分（１０）を備えた熱交換コア（２）と、ｂ）該熱伝達チューブ（４）の端部を支えるための開口を形成するプラスチックのマニホールド体（１８）と、ｃ）複数の開口（２４）を有するプラスチックの挿入板（１６）とを備え、ｉ）熱伝達チューブ（４）の端部がプラスチックの挿入板（１６）の開口（２４）により支えられ、それを通って延び、そして該熱伝達チューブ（４）の端部の末端部分が外側へ曲げられており、ｉｉ）プラスチックの挿入板（１６）がマニホールド体（１８）の側壁に固定され、ｉｉｉ）マニホールド体（１８）がプラスチック挿入板（１６）のマニホールド体（１８）への固定を通じてのみ熱交換コア（２）に結合される、自動車用の熱交換器に関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用の熱交換器であって、
ａ）複数の熱伝達チューブを含むヘッダ部分を備えた熱交換コアと、
ｂ）内側に面する縁の領域、外側に面する縁の領域、及び周囲の縁の領域を含み、そして熱伝達チューブの端部を支えるための開口を形成する、縁の領域を基礎の壁の反対側に有する側壁と、該基礎の壁とを備えたプラスチックのマニホールド体と、
ｃ）その開口の数が熱交換コアにより構成される熱伝達チューブの数と同一である、複数の開口を有するプラスチックの挿入板とを備え、
ｉ）熱伝達チューブの端部が該プラスチックの挿入板の開口により支えられ、それを通って延び、そして該熱伝達チューブの端部の末端部分が外側へ曲げられており、それによって熱交換コアとプラスチックの挿入板との間に耐圧接合部を形成し、
ｉｉ）プラスチックの挿入板が側壁と完全な接触を有するような方法で、該プラスチックの挿入板がマニホールド体の側壁に固定され、
ｉｉｉ）マニホールド体がプラスチック挿入板の該マニホールド体への固定を通じてのみ熱交換コアに結合される、自動車用の熱交換器。
【請求項２】
プラスチックの挿入板がマニホールド体の縁の領域又はその近傍において、該マニホールド体の側壁に固定される、請求項１に記載の自動車用熱交換器。
【請求項３】
プラスチックの挿入板が機械的結合、化学的結合、又はそれらの組合せにより側壁に固定されている、請求項１〜２にいずれかに記載の自動車用熱交換器。
【請求項４】
プラスチックの挿入板が基礎の壁の方向に突き出ている、周囲に位置する隆起した周状のリムを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用熱交換器。
【請求項５】
開口が基礎の壁の方向に見た時により広くなるように、該開口が少なくとも部分的にテーパ状の形を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車用熱交換器。
【請求項６】
マニホールド体がプラスチック材料で作られる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車用熱交換器。
【請求項７】
プラスチック挿入板のマニホールド体への固定のみを通じて熱交換コアに結合された該プラスチックの挿入板及びマニホールド体を含む、吸気マニホールド及び排気マニホールドを熱交換器が備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動車用熱交換器。
【請求項８】
ａ）複数の熱伝達チューブを含むヘッダ部分を備えた熱交換コアと、
ｂ）内側に面する縁の領域、外側に面する縁の領域、及び周囲の縁の領域を含み、そして熱伝達チューブの端部を支えるための開口を形成する、縁の領域を基礎の壁の反対側に有する側壁と、該基礎の壁とを備えたマニホールド体と、
ｃ）その開口の数が熱交換コアにより構成される熱伝達チューブの数と同一である、複数の開口を有するプラスチックの挿入板と
を備えた熱交換器を製作するための方法であって、
以下のステップ、
（ｉ）プラスチックの挿入板が、該挿入板の開口を通じて熱伝達チューブの端部を延ばすことによりヘッダ部分に固定され、
（ｉｉ）該熱伝達チューブの端部の末端部分を外側に曲げること、そして次に
（ｉｉｉ）側壁の縁の領域又はその近傍において、プラスチックの挿入板をマニホールド体の側壁に固定すること
をこの順序で含む方法。
【請求項９】
プラスチックの挿入板がマニホールド体に締め付け、スナッピング、接着又は溶接、或いはそれらの組合せにより固定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
熱交換器が請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器である、請求項８あるいは９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は自動車用の熱交換器に関する。熱交換器は熱エネルギーを一つの流体（又はガス）から別の流体（又はガス）へと、その二つを混合することなく移動させる。自動車のラジエータは一般的な例である。熱いエンジン水からの熱がラジエータのパイプを経由してポンプでくみ上げられ、その間、空気がラジエータ・フィンを通じて吹き込まれる。エンジンにより生み出される熱エネルギーは冷却水を介して空気に伝達される。故に冷却水が適正な温度に保たれることによりエンジンをオーバーヒートから守る。本質的に自動車のラジエータは液体から空気への熱交換器である。他のタイプの熱交換器はボイラー、炉、冷蔵庫、及び空調システムのような日常の機器において一般的であり、エネルギーを伝達し必要な加熱又は冷却を提供するための、多種多様な産業、化学、及び電子プロセスにおいて通常使用される。自動車用の熱交換器は、ここでは自動車としても知られる自走車両において使用されるために設計された熱交換器と理解される。
【０００２】
本発明は自動車用の熱交換器、より詳しくは沢山のチューブと、該チューブの端部が板の穴の内部へと導入されているヘッダ部分とを含むタイプの自動車用の熱交換器に関する。該チューブは冷却パイプ又は冷却チャンネルと同様、熱交換チューブ又は熱伝達チューブとしても知られる。更なる熱伝達要素として、自動車用の熱交換器は一般に金属製のフィン又は波形板を通常備える。チューブ及び冷却要素は単一又は一元化された熱交換コアを形成するために、一般により大きなパッケージへと一緒に積み重ねられ、そして穴を含む板と共に溶接又はろう付けされる。熱交換コアは冷却器本体の名前でも知られ、一般にアルミニウムのような軽量の熱伝導性金属で製作される。自動車用の熱交換器はヘッダ部分で区切られた開口面を有するマニホールド体をまた備える。自動車の熱交換器用のマニホールド体は又エンドキャップとしても知られる。マニホールド体はヘッダ部分と共に、マニホールドハウジングとも名付けられるマニホールドを形成する。そのチューブを介して、冷却されるべき空気又は他の媒体（一般に水又は水／グリコール混合物）が通る熱交換チューブの端部は、マニホールド体の中の開口により支えられ、そしてマニホールドハウジング内へと延びる。自動車用の熱交換器は一般に二つのマニホールド−導入タンクとしても知られる吸気マニホールド、又は排出タンクとしても知られる排気マニホールド−を備える。吸気マニホールドと共に、管路は冷却される媒体をチューブ内へ導くために用いられる装置のように理解される。排気マニホールドと共に、管路はチューブによって冷却された後の媒体を導くために用いられる装置のように理解される。
【０００３】
そのようなマニホールドは米国特許第５，３５１，７５１号明細書から知られる。この特許は、例えば自動車に採用される、ターボチャージャ用の給気冷却器のようなタイプの熱交換器を説明している。米国特許第５，３５１，７５１号明細書から知られる熱交換器は、該米国特許第５，３５１，７５１号明細書においてマニホールドの名称で示されている、別個のタンクの形態におけるマニホールド体、及び熱交換コアを含む。熱交換コアはヘッダ部分及び熱交換チューブを備える。該熱交換チューブはその端部においてヘッダ部分に接続されている。該ヘッダ部分及びマニホールド体は、マニホールドハウジングの用語で示されるマニホールドを共に定義する。米国特許第５，３５１，７５１号明細書内の熱交換器において、マニホールド体はヘッダ部分と係合する、内側に面する縁の領域及び外側に面する縁の領域を伴う側壁を有する。熱交換コアにおけるヘッダ部分は、流路を形成して、それによりマニホールド体の外側に面する縁の領域が支えられるカラーを備える。米国特許第５，３５１，７５１号明細書におけるマニホールド体は金属、望ましくはアルミニウムで作られることができ、ヘッダ部分に例えば溶接により接合され得る。米国特許第５，３５１，７５１号明細書によれば、プラスチックで成形されたマニホールド体を適用することもまた可能である。
【０００４】
マニホールド体をヘッダ部分に結合する代替の方法はクリンピング作業による。この方法はクリンピング手段、例えばクリンピング用の爪を備えたカラーと、該クリンピング用の爪により支えられる周囲の縁を備えたマニホールド体とを有するヘッダ部分を含む、自動車用の熱交換器を必要とする。この方法は金属製のマニホールド体に適用可能であり、そして一般にプラスチック製のマニホールド体に適用される。
【０００５】
米国特許第５，３５１，７５１号明細書に記述されているように、自動車用の熱交換器におけるマニホールドハウジングは、加熱又は冷却される媒体の温度及び圧力上昇から生じる膨張にさらされ、それは熱交換器を機械的に故障しがちにさせる。特に自動車用の熱交換器において発生する脈圧は問題を引き起こす。起こり得る不具合は、例えばヘッダ部分における亀裂及び破裂、クリンピング用の爪の開き、及びヘッダ部分における熱伝達チューブとベースプレートとの間の溶接継手の破損である。米国特許第５，３５１，７５１号明細書に記載された従来の解決策は、肉厚の増加、内部及び／又は外部リブの追加、又はタンクの内壁同士の間に延びる内部タイバー追加の対策による、この膨張に抵抗するためのマニホールド体又はタンク部品の補強を含む。ヘッダ材料の標準寸法における増大及び、より厚いクリンピング用の爪の使用もまた補強の一手段として採用され得る。しかしながら、米国特許第５，３５１，７５１号明細書に述べられているように、これらの強化手段には多くの問題がある。強化のための余分な材料の追加は重量を増し加え、マニホールドの費用を増大させる。それはまた必要とされる工具、設計、型等を複雑にする。内側のタイバーの使用は製作をまた複雑にする。クリンピング用の爪の厚さ増加はマニホールド体とヘッダ部分を接合するために、より大きな力及びより大きな機械を必要とし、そしてまた車両内で熱交換器のためにより大きいスペースを要する。現行の車両においては、しかしながら設備に割り当てられるスペースはますます制限され、同等の温度性能を維持する一方で熱交換器のスペース要求を低減可能なことが必要であると分かっている。
【０００６】
本発明の目的は従来の熱交換器の問題を持たず、又は最小限の範囲でしか持たない自動車用の熱交換器を提供することであり、より詳細には熱交換器のヘッダ部分における機械的故障に対して感受性が低く、限定された追加の費用及び重量で製作することができ、そしてスペースの節約を可能にする自動車用の熱交換器を提供することである。
【０００７】
この目的は自動車用の熱交換器が、その開口の数が熱交換コアにより構成される熱伝達チューブの数と同一である複数の開口を有するプラスチックの挿入板を備え、そして
ｉ）熱伝達チューブの端部がプラスチックの挿入板の開口により支えられ、それを通って延び、該熱伝達チューブの端部の末端部分が外側へ曲げられており、それによってプラスチックの挿入板とヘッダ部分との間に耐圧接合部を形成し、
ｉｉ）プラスチックの挿入板が側壁と完全な接触を有するような方法で、該プラスチックの挿入板がマニホールド体の側壁に固定され、そして、
ｉｉｉ）マニホールド体がプラスチック挿入板の該マニホールド体への固定を通じてのみ、熱交換コアに結合される、
本発明による自動車用の熱交換器で達成されている。
【０００８】
熱伝達チューブの端部が該プラスチックの挿入板の開口により支えられ、それを通って延び、該熱伝達チューブの端部の末端部分が外側へ曲げられており、それによって耐圧接合部を用いてプラスチックの挿入板で熱交換コアに機械的に係合し、そしてマニホールド体がプラスチック挿入板のマニホールド体への固定だけによって熱交換コアに結合される、本発明による自動車用の熱交換器が内圧に耐えるのに十分強力であり、一方で同時にクリンピング用の爪及び／又はベースプレートの機械的故障に関係する圧力損失の危険性が低減されることが見出されたのは驚きである。更なる利点は、熱交換コアにはマニホールド体を熱交換コアに結合するためのクリンピング手段が無いことであり、それによって大幅なスペースの節約をもたらす。更に、本発明による手段は大規模な追加の費用及び重量に寄与せず、そして費用及び／又は重量を低減さえするかも知れない。機械的故障に対する感受性の減少のため、強化の理由によるマニホールド又はヘッダ部分のその他部分の寸法増加はより少なくなる可能性があり、特定の場合には、そのような別の部分の寸法は減少又は完全に削除さえされ得る。更に、プラスチックの挿入板自体が軽量化され、そして単純に生産され得る。
【０００９】
その開口の数が自動車用の熱交換器における熱伝達チューブの数と同じ、複数の開口を有するプラスチックの挿入板の使用は知られており、例えば米国特許第６２９６０５１−Ｂ１号明細書で記述されている。米国特許第６２９６０５１−Ｂ１号明細書の自動車用熱交換器におけるチューブはまた広くなった端部を有する。しかしながら、米国特許第６２９６０５１−Ｂ１号明細書の自動車用熱交換器において、熱伝達チューブの端部はプラスチック挿入板の開口に入り込み、そして支えられているが、しかし該開口を通って延びてはいない。より詳細には、米国特許第６２９６０５１−Ｂ１号明細書におけるプラスチックの挿入板の厚さは端部の高さよりも大きいと述べられている。更に、広くされた端部は開口と同一平面で取り付けられるが、しかし挿入板はマニホールドボックスの周囲の縁によって所定の位置に保持されるため、熱交換コアとは機械的にプラスチックの挿入板で係合しない。更に、米国特許第６２９６０５１−Ｂ１号明細書の自動車用の熱交換器におけるマニホールド体がヘッダ部分に結合されるのは、クリンピング作業による。このために、ヘッダ部分は歯及び切欠きに似たクリンピング用の舌を備える。米国特許第６２９６０５１−Ｂ１号明細書におけるプラスチックの挿入板は、該リムがクリンピング作業の間に横方向に保持されるように、マニホールド体のリム用の横方向ストッパとして用いられる。さもなければ、マニホールド体はクリンピング作業の間に作用する高い圧力の影響下で内側に移動するであろう。米国特許第６２９６０５１−Ｂ１号明細書は、本発明による手段を説明も示唆もせず、本発明によるその効果を教示も示唆もしない。
【００１０】
完全な接触とは、ここでプラスチックの挿入板が閉じた線に沿ってマニホールド体の側壁と接触していることと理解される。言い換えれば、プラスチックの挿入板とマニホールド体との間には何ら開口がない。
【００１１】
そのような完全な接触は、例えば、マニホールドの側壁の縁の領域又は近傍における、マニホールド体の平坦な断面の内周に類似の、又は同一の外周を有するプラスチックの挿入板と同一面内の平坦な断面を持つ、プラスチックの挿入板を用いて達成され得る。プラスチックの挿入板の前記外周がマニホールドの前記内周と同一な所では、例えばプラスチックの挿入板をマニホールド体に挿入および締め付けることによって、あるいはプラスチックの挿入板をマニホールド体に溶接することによって、完全な接触が達成され得る。プラスチックの挿入板の前記外周がマニホールドの前記内周と類似している所では、例えばプラスチックの挿入板を締め付けによりマニホールド体に固定してそして接着剤を用いて完全な接触を完成させることにより、完全な接触が達成され得る。
【００１２】
本発明の自動車用熱交換器が内圧に耐えることができ、その一方で熱交換器における他の部品の機械的故障に関連する圧力損失の危険性を低減するという、本発明による効果は、耐圧接合部がプラスチックの挿入板とヘッダ部分との間にあることを必要とする。この耐圧接合部は、例えばチューブの端部とシール接触を有するプラスチックの挿入板を用いて、様々なやり方で達成され得る。それはまたプラスチックの挿入板とベースプレートとの間にシール剤或いは密封体が使用されることで達成され得る。プラスチックの挿入板とチューブの端部との間のシール接触は、プラスチックの挿入板との間のシール剤又は密封体と組み合わされることが望ましい。
【００１３】
シール剤として接着剤が使用されることが適切である。また密封体としてゴムのガスケットが使用されることが適切である。
【００１４】
本発明による自動車用の熱交換器において、プラスチックの挿入板は板状の本体を中空形状を有するプラスチック体に固定するために適する、任意の手段によってマニホールド体の側壁に固定され得る。適切な手段とは、例えばアンダーカットを用いるスナップ取付け又はクリック機構の使用による締め付け又はスナッピング、或いは他のシール機構のような機械的結合、及び接着剤を用いる接着のような化学的結合、或いは例えば振動溶接又はレーザー溶接により適用される溶接線の使用、又はそれらの任意の組合せである。
【００１５】
機械的結合及び化学的結合の組合せの使用が望ましい。その利点はマニホールドが更に強力であり、より大きな圧力変動に耐え得ることである。
【００１６】
機械的結合及び／又は化学的結合は、当該結合の更に良好なシールを提供するために密封体又はシール剤と任意に組み合わせられる。
【００１７】
本発明による自動車用の熱交換器におけるプラスチックの挿入板は、マニホールド体の基礎の壁の方向に突き出ている、周囲に位置する隆起した周状のリムを有することが望ましい。前記リムの利点はマニホールドがマニホールド体の縁の領域近傍で剛性がより高くなり、マニホールドが使用されている熱交換器が機械的故障に対して感度がより低くなることである。用語「周囲に位置する」とは、ここでリムがプラスチック挿入板の縁の近傍又は縁に位置すると理解される。
【００１８】
前記リムを有するプラスチックの挿入板は、前記リムと側壁の周囲の縁領域との接触を通じて、例えばマニホールド体の側壁に固定され得る。この実施形態において、リムはマニホールド体の側壁の延長を形成する。実際に、リムの高さは側壁の高さと同じか又は更に高いかも知れない。そのような高いリムを有するプラスチックの挿入板は窪みの形状を有するものとして視角化され得る。特定の状況において、リムの高さはマニホールドハウジング用に十分な体積を維持しながら、側壁の高さが大幅に低減され得るものであってもよい。その末端部分の形状として、マニホールドはリムを有するプラスチックの挿入板が底と壁を伴う基礎部分を形成し、そして高さが最小限に低減される側壁を有するマニホールド体が箱の蓋を形成する、箱の形を有する。特にリムの高さがより大きいこの実施形態の利点は、機械的故障に対する熱交換器の感度が更に低くされることである。
【００１９】
代替の実施形態において、リムはマニホールド体の側壁の内側に面する縁の領域により支えられ、該領域に対して隣接しているか、又はマニホールド体の側壁はリムにより支えられ、そしてリムは側壁の外側に面する縁の領域に対して隣接している。マニホールド体の側壁はリムにより支えられ、該リムは側壁の外側に面する縁の領域に対して隣接していることが望ましい。その利点は熱交換器がより高い圧力にも又耐え得ることである。
【００２０】
好ましくはこれらの実施形態の組合せが適用される。これは前記リムを有するプラスチックの挿入板を用いて達成可能であり、該リムはマニホールドの側壁の縁領域を支えるための、内側又は外側に面する切欠きを伴う周囲の縁の領域を有し、それぞれ側壁の外側又は内側の縁の領域に隣接している。代わりに、又はそれとの組合せにおいて、マニホールド体の側壁はリムの縁の領域を支えるための、内側又は外側に面する切欠きを伴う周囲の縁の領域を有する。
【００２１】
オプションとして、それに加えて接着剤及び／又は溶接がプラスチックの挿入板とマニホールド体とのより良い係合のために用いられる。またオプションとして、前記リムはプラスチックの挿入板とマニホールド体とのより良い係合のために、リップルマーク又は他の表面の変更を備え得る。
【００２２】
プラスチックの挿入板における開口は、該開口により支えられる熱伝達チューブの周りに厳密に合うサイズを有することが望ましい。そのために、開口は熱伝達チューブ端部の断面の外周と同一又は類似の最小の内周を有する必要がある。そのように厳密に合っている開口を有するプラスチック挿入板の利点は、熱伝達チューブがそれらの位置により良く固定され、該熱伝達チューブがそれらの位置から抜け出すことに起因する機械的な故障が低減されることである。更なる利点は、プラスチックの挿入板が熱交換器の更に強い構造を提供するために、ヘッダ部分に結合され得ることである。
【００２３】
また望ましくは、複数の開口の開口部はマニホールド体の基礎の壁方向に見る時に開口が広くなるように、少なくとも部分的にテーパ状の形を有する。前記テーパ状の形を有する開口は、加熱或いは冷却されるべき、入って来るか又は出て行く媒体の流れがより少なくしか妨げられないという利点を有し、従ってマニホールド内側の圧力低下を少なくすることが可能である。
【００２４】
テーパ状の形は基礎の壁の方向に見る時に開口が広くなる、任意の形状であってもよい。テーパ状の形は例えば、一定の勾配を有する線形の傾斜を伴う形状、又は可変の勾配を有する曲線形状、或いはその組合せがふさわしい。少なくともテーパ状の形を有する開口は、望ましくは５°〜８０°の間、より望ましくは２０°〜７０°、又は３０°〜６０°の間、最も望ましくはおよそ４５°の一定又は可変の勾配を伴う内側を有する。
【００２５】
増加した圧力の影響は、従来の熱交換器において用いられているように、例えば１〜２ｍｍの、比較的短い端部を有する末端部分の外側への曲げによって既に得られていることもまた注目される。しかしながら、ヘッダのベースプレートに対する、プラスチックの挿入板のより良いシール及び固定を得るために例えば長さ３〜１０ｍｍ、望ましくは４〜５ｍｍの、より長い端部を使用することが好ましいかも知れない。
【００２６】
より高い内圧を許容する熱伝達チューブの外側に曲げられた端部の影響は、開口が内面を有し、熱伝達チューブの端部が外面を有し、そしてプラスチックの挿入板が内面と外面の間に塗布されたシール剤でシールされる実施形態によって更に増進され得る。この実施形態はより高い内圧が適用され得るという利点を有する。
【００２７】
本発明による自動車用の熱交換器において、プラスチックの挿入板及びマニホールド体は様々な材料で製作され得る。プラスチックの挿入板とマニホールド体は同じ材料で作られてもよいが、これらの部品はまた異なる材料で作られてもよい。
【００２８】
プラスチックの挿入板は熱硬化性のポリマー組成又は熱可塑性のポリマー組成、望ましくは熱可塑性のポリマー組成で作られ得る。マニホールド体が作られる材料は、プラスチックの挿入板と同じポリマー組成又は異なるポリマー組成のプラスチック材料、或いは別の材料、とりわけ金属、例えばアルミニウムであってもよい。マニホールド体はまた熱可塑性のポリマー組成で作られることが望ましい。
【００２９】
プラスチックの挿入板及び／又はマニホールド体がそこから作られる熱可塑性のポリマー組成は、少なくとも一つの熱可塑性ポリマーを含む。熱可塑性のポリマー組成中で使用できる適切な熱可塑性ポリマーは、例えばポリエステル及びポリアミドである。適切なポリアミドの例は、ポリアミド−６、ポリアミド−６，６、及びポリアミド−４，６のような脂肪族ポリアミド、及びポリアミド−６，Ｔ、ポリアミド−９，Ｔのような半芳香族ポリアミド、そしてポリアミド−６，６／６，Ｔ、及びポリアミド−６，６／６，Ｉのような共重合ポリアミド、及びこれらポリアミドの混合と更なる共重合ポリアミドである。
【００３０】
より望ましくは、ポリアミドは少なくとも２３０℃の溶融温度（Ｔｍ）を伴う半結晶性（脂肪族又は半芳香族）ポリアミド、又は少なくとも２３０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を伴うアモルファス半芳香族ポリアミドである。前記Ｔｍ又はＴｇは望ましくは少なくとも２４０℃、より望ましくは少なくとも２６０℃、又は更に２８０℃、そして３３０℃の高さ或いは更に高いこともある。
【００３１】
熱可塑性のポリマー組成は少なくとも一つの熱可塑性ポリマーの次に、一つ以上の添加剤を含み得る。使用され得る添加剤はマニホールド用に用いられる熱可塑性のポリマー組成における使用に適した、技術的に知られている任意の添加剤であってもよい。適切な添加剤は、例えば無機充填剤、ガラス繊維のような補強剤、核剤、安定剤、加工助剤、顔料等を含む。添加剤又はその組合せの最適量は、原則として当業者によりシステム的研究を通じて経験的に決定される。添加剤の量は、加えられた添加剤がポリマーの成形特性に悪影響を及ぼさないようなものであることが望ましい。
【００３２】
マニホールド体と同様にプラスチックの挿入板は又、少なくとも２４０℃の熱変形温度（ＨＤＴ）を伴う熱可塑性のポリマー組成で作られることが望ましい。望ましくはＨＤＴは少なくとも２５０℃、より望ましくは少なくとも２７０℃、又は更に２９０℃である。
【００３３】
熱可塑性のポリマー組成は又レーザー溶接可能な組成であることが望ましい。レーザー溶接によるマニホールド体の側壁とプラスチックの挿入板との固定は、プラスチックの挿入板或いは周囲に位置するその隆起したリムがマニホールド体の中へ挿入されるか、又は逆にマニホールド体の縁の領域がプラスチック挿入板の周囲に位置する隆起したリムの中へ挿入される、固定ステップと適切に組み合わせられる。この点において、プラスチックの挿入板はレーザー光に関して、マニホールド体を形成するために用いられる材料とは異なる吸収挙動を有する熱可塑性のポリマー組成で作られることが望ましく、そして挿入される部分を支えている部分は、レーザー溶接プロセスにおいて使用されるレーザー光の少ない吸収を示す、又は更にレーザー光に関して透明である熱可塑性のポリマー組成で作られることが望ましく、一方で挿入される部分はレーザー溶接において使用されるレーザー光を吸収する熱可塑性のポリマー組成で作られることが望ましい。プラスチックの挿入板とマニホールド体の、挿入及びレーザー溶接による組合せ固定の利点は、結果として生じる自動車用の熱交換器構造がより優れた機械的強度を持ち、そして圧力変動に対してより優れた抵抗力を持つことである。
【００３４】
そこからプラスチックの挿入板及び／又はマニホールド体が作られる熱可塑性のポリマー組成は、射出成形が可能な組成であることが適切であり、そしてプラスチックの挿入板及び／又はマニホールド体は同様に射出成形プロセスで作られることが適切である。
【００３５】
本発明による自動車用の熱交換器は、自動車における使用のために設計され、そして任意の冷却される媒体を含む、あらゆる熱交換器であってよい。熱交換器はオイルクーラ、ターボエンジン用の給気冷却器のような空気冷却器、又はラジエータであることがふさわしい。本発明による自動車用の熱交換器において、プラスチックの挿入板を有するマニホールドは排気マニホールドと同様に、吸気マニホールド又は両方であり得る。マニホールドが給気冷却器の部分であり、該マニホールドが吸気マニホールド及び／又は排気マニホールドであることが望ましい。
【００３６】
本発明はまた上記のような熱交換コア、プラスチックの挿入板、及びプラスチックのマニホールド体を備えた自動車用の熱交換器を製作するための方法にも関する。本発明の方法は第一に、
（ｉ）熱交換コアの熱伝達チューブの端部をプラスチックの挿入板における開口の中へ挿入し、それを通して延ばすこと、
（ｉｉ）該熱伝達チューブの端部の末端部分を外側に曲げ、それによってプラスチックの挿入板とヘッダ部分との間に耐圧接合部を形成すること、そして次に
（ｉｉｉ）プラスチックの挿入板を、マニホールド体の側壁の縁の領域又はその近傍において該側壁に固定すること
を含む。
【００３７】
この方法は上記の本発明による自動車用の熱交換器の利点を有する。
【００３８】
ステップ（ｉｉ）における外側の曲げは、例えば鉤を用いて行なわれ得る。
【００３９】
オプションとして、この方法におけるステップ（ｉ）及び（ｉｉ）のプラスチック挿入板とヘッダ部分の固定は、熱交換コアにより構成されるプラスチックの挿入板とベースプレートとの間に適用される密封体又はシール剤の使用と組み合わされる。該密封体はガスケット、例えばゴムのガスケットであることがふさわしい。
【００４０】
ステップ（ｉｉｉ）におけるマニホールド体の側壁へのプラスチックの挿入板の固定は、その目的にかなった任意の方法、例えば締め付け、スナッピング、接着又は溶接、或いは上で説明されたような、それらの任意の組合せにより行なわれ得る。
【００４１】
本発明の方法で作られる熱交換器は、本発明又はその好適な任意の実施形態による自動車用の熱交換器であることが望ましい。
【００４２】
以下の図は本発明を例示している。
【００４３】
図１は熱交換コア（２）の概略の三次元的視図を示す。熱交換コアは複数の熱交換チューブ（４）及び冷却フィン（６）のパッケージを備え、該熱交換チューブ（４）及び冷却フィン（６）は交互に積み重ねられ、ヘッダプレートと同様にベースプレート又はエンドプレートとして知られる板（８）により、一緒に保持されている。熱交換コア（２）はベースプレート（８）及び該ベースプレート（８）から延びている端部（１２）を含む、二つのヘッダ部分（１０）を備える。
【００４４】
図２はそれから本発明による自動車用の熱交換器が組み立てられ得る、組立構成部品の概略の三次元的視図を示す。該構成部品は熱交換コア（２）、密封体（１４）、プラスチックの挿入板（１６）、及びマニホールド体（１８）を備える。該マニホールド体（１８）は側壁（２０）及び基礎の壁（２２）を含む。
【００４５】
図３は異なる角度から見た、図２の同じ組立構成部品の概略の三次元的視図を示す。該構成部品は部分的にのみ示されている熱交換コア（２）、密封体（１４）、プラスチックの挿入板（１６）、及びマニホールド体（１８）を備える。該プラスチックの挿入板（１６）は、その開口の数が熱交換コア（２）により構成される熱伝達チューブ（４）の数に等しい、複数の開口（２４）を含む。プラスチックの挿入板（１６）は更に、マニホールド体（１８）の基礎の壁（２２）の方向に突き出ている、周囲に位置する隆起した周状のリム（２６）を備える。
【００４６】
図４は本発明による自動車用の熱交換器において使用されるマニホールド体（１８）の側面図を示す。マニホールド体（１８）は側壁（２０）及び基礎の壁（２２）を備える。側壁（２０）は基礎の壁の反対側にあって周囲の縁の領域（３０）を含む、縁の領域（２８）を備える。該周囲の縁の領域（３０）は、熱交換器コア（図示せず）の熱伝達チューブの端部を支えるための開口（図示せず）を形成する。
【００４７】
図５は図４の平面Ｙ−Ｙ’における、本発明による自動車用の熱交換器において使用されるマニホールド体の断面図を示す。マニホールド体（１８）は側壁（２０）及び基礎の壁（２２）を含む。側壁（２０）は基礎の壁の反対側にあり周囲の縁の領域（３０）を含む縁の領域（２８）、内側に面する縁の領域（３２）、及び外側に面する縁の領域（３４）を備える。
【００４８】
図６は本発明による自動車用熱交換器の組立品用組立方法のステップ（図６ａ〜６ｆ）の概略三次元的視図を示す。
【００４９】
図６ａは一枚の板（８）及び、該板（８）から延びている熱交換チューブ（４）の端部（１２）を含む、一つのヘッダ部分（１０）を備えた熱交換コア（２）の部分を示す。
【００５０】
図６ｂは熱交換コア（２）の同じ部分、及び熱交換チューブ（４）の端部（１２）の周りに置かれ、板（８）に対して隣接するべき密封体（１４）を示す。
【００５１】
図６ｃは熱交換チューブ（４）の端部（１２）の周りに置かれ、板（８）に対して隣接している密封体（１４）を有する、熱交換コア（２）の同じ部分を示す。図６ｃはまた複数の開口（２４）、及び熱交換コア（２）に固定されるべき、周囲に位置する隆起した周状のリム（２６）を備えるプラスチックの挿入板（１６）を示す。
【００５２】
図６ｄは図６ｃの密封体（１４）（見えない）を有する熱交換コア（２）の同じ部分、及び熱交換チューブ（４）の端部（１２）がプラスチックの挿入板（１６）の開口により支えられ、それを通って延びるように熱交換コア（２）に対して位置するプラスチックの挿入板（１６）を示す。図６ｄは又それによって熱伝達チューブ（４）の端部（１２）の末端部分が外側に曲げられ得る、多数の鉤（３６）を示す。
【００５３】
図６ｅは図６ｃの密封体（１４）（見えない）を有する熱交換コア（２）の部分、及びプラスチック挿入板（１６）の開口を通って延びる熱伝達チューブ（４）の端部（１２）の末端部分（３８）が外側に曲げられている、熱交換コア（２）に対して位置するプラスチックの挿入板（１６）を示す。図６ｅは又プラスチックの挿入板（１６）に固定されるべきマニホールド体（１８）を示す。
【００５４】
図６ｆは密封体（１４）（見えない）を有する熱交換コア（２）、外側に曲げられている末端部分（３８）（見えない）によって熱交換コア（２）に固定されるプラスチックの挿入板（１６）、及びプラスチックの挿入板（１６）に固定されるマニホールド体（１８）を示す。
【００５５】
図７は外側に面する縁の領域（３４）側に切欠き（４０）を含み、そしてそれを支えるための内側における切欠き（４２）（見えない）を有する、周囲に位置する隆起した周状のリム（２６）を含むプラスチックの挿入板（１６）を備えたマニホールド体（１８）の側面図を示す。
【００５６】
図８は図７の平面Ｙ−Ｙ’におけるマニホールド体及びプラスチック挿入板の断面図を示す。マニホールド体（１８）は外側に面する縁の領域（３４）側に切欠き（４０）を含む。プラスチックの挿入板（１６）は熱交換チューブ（４）（図示せず）を支えるための開口（２４）を備え、周囲に位置する隆起した周状のリム（２６）は、該周囲に位置する隆起した周状のリム（２６）の内側に切欠き（４２）を備える。
【００５７】
図９は図７の平面Ｙ−Ｙ’における、そして本発明により熱伝達チューブと共に組み立てられたマニホールド体及びプラスチックの挿入板の断面図を示す。マニホールド体（１８）は外側に面する縁の領域（３４）側に切欠き（４０）を含む。プラスチックの挿入板（１６）は開口（２４）を備え、周囲に位置する隆起した周状のリム（２６）は、該周囲に位置する隆起した周状のリム（２６）の内側に切欠き（４２）を備える。切欠き（４０）を有するマニホールド体（１８）の縁の領域は、プラスチック挿入板（１６）の切欠き（４２）を有する、周囲に位置する隆起した周状のリム（２６）により支えられ、それに対して隣接する。該組立品は更に開口（２４）により支えられ、その端部が該開口を通って延びる熱交換チューブ（４）を備え、該端部の末端部分（３８）は外側に曲げられている。
【００５８】
本発明は以下の例を用いて更に明らかにされる。
【００５９】
［材料の準備］
その標準形状において幅３．６ｍｍのシール用の縁及び幅６．５ｍｍのクリンピング用の爪を備える、商用タイプの熱交換器の熱交換コアが実験用途のために製作された。熱交換コアの構造を更に変更することなく、熱交換コアから取り外された二つの中央の部品は、三本の熱伝達チューブ、冷却フィンの二つの間欠的な層、及びチューブの各端部に一個ずつあるベースプレートの二つの小さい部品を備える。ベースプレートの切欠き部分の大きさはおよそ４５×４５ｍｍであった。熱伝達チューブは、ベースプレートの部分から張り出している長さおよそ２〜２．５ｍｍの端部を有していた。
【００６０】
プラスチックの板から始めることにより、各々８０×８０ｍｍで厚さ２ｍｍの、四枚のプラスチック挿入板が準備された。板がそこから作られたプラスチックは、オランダＤＳＭの成形材料、ポリアミド−４，６のＳｔａｎｙｌ  ＴＷ２００Ｆ６であった。各々の板には熱伝達チューブの寸法を有する三つのスリット状の開口が作られた。該開口は４５°の傾斜で周囲をテーパ状にされた。
【００６１】
更に、各々８０×８０ｍｍで厚さ２ｍｍの、四枚のアルミニウム板が使用された。これらアルミニウム板の内の二枚は圧力ユニットに接続するための、中央に設置されたバルブを備えていた。アルミニウム板はここでマニホールド体のためのモデル形状として用いられる。
【００６２】
［モデルの準備］
［実験１］
テーパ状にされた開口を有する板の二枚は、二つの熱交換コア部品の内の一つの、熱伝達チューブの端部上方にスライドされ、そして一つのプレートが該部品の各々の側にあるベースプレートの部分に対して位置決めされ、従って第一の組立品を形成した。この第一の組立品は炉の中に２００℃で３０分間置かれた。その後に熱伝達チューブは、パイプの末端部分を外側に曲げることによりフランジを備えた。プラスチック挿入板（１６）の外側に対して、一つはバルブを持ち、一つはバルブを持たないアルミニウム板が外側領域において小さいボルトとナット及び幾らかのシール剤で固定された。その結果生じた部品は、以下で組立品Ａとして示されている。
【００６３】
［実験２］
実験１の全ての手順は、ベースプレートに対するプラスチック挿入板の位置決めに先立って、該ベースプレートとプラスチック挿入板との間に接着剤が塗布されたことを除き、第二の熱交換コア部品について繰り返された。使用された接着剤は米国、ヘンケル・グループ（Ｈｅｎｋｅｌ Ｇｒｏｕｐ，ＵＳＡ）のシリコンベース接着剤、ロックタイト５３６６（Ｌｏｃｔｉｔｅ  ５３６６）であった。この手順から生じた部品は、以下で組立品Ｂとして示されている。
【００６４】
［圧力試験］
組立品Ａ及びＢは最初に窒素圧試験、次に水圧試験の二つの異なる圧力試験を受けた。これらの試験に対して、アルミニウム板上のバルブは一つの窒素ポンプと、それぞれ一つの水ポンプに接続された。各々の試験における圧力は徐々に増やされ、該組立品は漏れ及び他の破損の形態に対して検査された。
【００６５】
組立品Ａについて、窒素圧は何ら問題なく２．８バールまで上げることが出来た。２．８バールにおいて幾分かの漏れが生じたが、該組立品自体の構造は損なわれないままであった。
【００６６】
組立品Ｂについて、窒素圧は何ら問題なく３まで上げることが出来た。安全上の理由から、試験は水圧で続けられた。水圧は問題なく６バールに上げることが出来た。６バールにおいて幾分かの漏れが生じたが、該組立品自体の構造は損なわれないままであった。
【００６７】
これらのモデル実験の結果は、マニホールドがプラスチックの挿入板に固定されたマニホールド体用のモデル形状を備え、プラスチックの挿入板自体が熱交換コア部品に固定され、該プラスチックの挿入板が熱伝達チューブ端部の外側への曲げによってのみ固定され、そしてクリンピング用の爪又は、熱交換コアへのマニホールド体の別の更なる固定用の手段を使用せずに、既に高い動作圧力を達成することができ、一方で構造の完全性が保たれることを示す。その上、シール剤を使用することにより、動作圧力は更に大幅に高められ得ることが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】熱交換コアの概略の三次元的視図である。
【図２】本発明による自動車の熱交換器用組立構成部品の概略の三次元的視図である。
【図３】本発明による自動車の熱交換器用組立構成部品の概略の三次元的視図である。
【図４】本発明による自動車用の熱交換器において使用されるマニホールド体の側面図である。
【図５】本発明による自動車用の熱交換器において使用されるマニホールド体の断面図である。
【図６】本発明による自動車用熱交換器の組立品用組立方法のステップの概略三次元的視図である。
【図７】切欠きを備えた縁の領域を有するマニホールド体、及びそれを支えるためのプラスチック挿入板の側面図である。
【図８】図７のマニホールド体及びプラスチック挿入板の断面図である。
【図９】熱伝達チューブを有する、本発明により組み立てられた図７のマニホールド体及びプラスチックの挿入板の断面図である。
【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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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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