(57)【要約】【課題】  流れ通路および熱交換器をその伝熱能力に関して改善し、特に乱流および渦の発生を高めることである。【解決手段】  熱交換器の流れ方向Ｐで媒体を流通させることのできる流れ通路（１）であって、実質的に相向き合って特に平行におよび／または通路高さ（Ｈ）の距離に配置される２つの伝熱面（Ｆ１、Ｆ２）を有し、伝熱面の各々が多数の構造要素によって形成される１つの構造体を有し、多数の構造要素が並列に並べられ、流れ方向Ｐを横切って配置されて流れ通路内に突出しており、構造要素の各々が幅Ｂと長さＬと高さｈと洗流角度αと縦軸線とを有し、実質的に相向き合う伝熱面（Ｆ１、Ｆ２）上に構造要素（１３、１３’）を有する少なくとも２つの列（１７、１８、１９、２０）が互いに部分的重なり（U）を有することを特徴とする流れ通路。【選択図】  図６a
2007510122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器の流れ方向Ｐで媒体を流通させることのできる流れ通路（１）であって、実質的に相向き合って特に平行におよび／または通路高さ（Ｈ）の距離に配置される２つの伝熱面（Ｆ１、Ｆ２）を有し、伝熱面の各々が多数の構造要素によって形成される１つの構造体を有し、多数の構造要素が並列に並べられ、流れ方向Ｐを横切って配置されて流れ通路内に突出しており、構造要素の各々が幅Ｂと長さＬと高さｈと洗流角度αと縦軸線とを有し、実質的に相向き合う伝熱面（Ｆ１、Ｆ２）上に構造要素（１３、１３’）を有する少なくとも２つの列（１７、１８、１９、２０）が互いに部分的重なり（U）を有することを特徴とする流れ通路。
【請求項２】
部分的重なりUが１００％であることを特徴とする、請求項１記載の流れ通路。
【請求項３】
少なくとも１つの構造要素（１３）が縦長に、特に矩形に構成され、かつ直線的縦軸線（１３ａ）を有することを特徴とする、請求項１記載の流れ通路。
【請求項４】
少なくとも１つの構造要素（１４）が縦長に、折り曲げて構成され、かつ折れ曲がった縦軸線（１４ａ、１４ｂ）を有し、これらの縦軸線が流れ方向Ｐとで洗流角度αと迎流角度βとを形成することを特徴とする、請求項１記載の流れ通路。
【請求項５】
少なくとも１つの構造要素（１５）が弧状に構成され、かつ半径Ｒで湾曲した縦軸線（１５ａ）を有し、この縦軸線が流れ方向Ｐとで洗流角度αと迎流角度βとを形成することを特徴とする、請求項１記載の流れ通路。
【請求項６】
少なくとも１つの構造要素（１６）がほぼＺ形状に構成され、かつ半径Ｒ１、Ｒ２で二重に湾曲した縦軸線（１６ａ）を有し、この縦軸線が流れ方向Ｐとで洗流角度αと迎流角度βとを形成することを特徴とする、請求項１記載の流れ通路。
【請求項７】
少なくとも１つの構造要素（４３）がＶ形に構成され、かつ直線的Ｖ脚部（４３ａ、４３ｂ）を有することを特徴とする、請求項１記載の流れ通路。
【請求項８】
少なくとも１つの構造要素（４４）がＶ形に構成され、かつ流れ方向とは逆に湾曲したＶ脚部（４４ａ、４４ｂ）を有することを特徴とする、請求項１記載の流れ通路。
【請求項９】
構造要素（１３、１４、１５、１６）の少なくとも１つの高さｈが通路高さＨの２０％〜５０％であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項１０】
少なくとも１つの構造要素（１３、１４、１５、１６）の長さＬが構造要素の高さｈの２倍〜１２倍であることを特徴とする、請求項９記載の流れ通路。
【請求項１１】
列の間の距離ｓが奥行Ｔの０．５〜８倍であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項１２】
各２列の間の距離ｓが流れ方向Ｐで異なることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項１３】
少なくとも１つの構造要素（１３、１４、１５、１６）が０．１〜６．０ｍｍの範囲内、主に０．１〜３．０ｍｍの範囲内の一定幅Ｂを有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項１４】
少なくとも１つの構造要素（１３、１４、１５、１６）が、流れ方向において初端幅Ｂ１と終端幅Ｂ２との間で増加する幅を有し、初端幅Ｂ１が０．１〜４ｍｍの範囲内、終端幅Ｂ２が０．１〜６ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項１５】
洗流角度αが２０〜７０度の範囲内、主に４０〜６５度の範囲内であり、特に５０〜６０度の値を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項１６】
迎流角度βがそれぞれ洗流角度αよりも大きいことを特徴とする、請求項４〜６、１５のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項１７】
半径Ｒが１〜１０ｍｍの範囲内、主に１〜５ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項６記載の流れ通路。
【請求項１８】
半径Ｒ１、Ｒ２が半径Ｒに等しいことを特徴とする、請求項５、１７記載の流れ通路。
【請求項１９】
列（１７、１８、１９、２０）がそれぞれ同じ構造要素（１３、１３’）を有することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項２０】
列がそれぞれ異なる構造要素を有することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項２１】
個々の構造要素（１３、１４、１５、１６）が互いに鏡像的に対（３２、３３、３４、３５）で距離ａを置いて並べて配置されていることを特徴とする、請求項１９記載の流れ通路。
【請求項２２】
個々のまたはすべての構造要素（１３、１４、１５、１６）が互いに平行摺動して対（３６、３７、３８、３９）で流れ方向を横切って距離ａを置いて配置されていることを特徴とする、請求項１９記載の流れ通路。
【請求項２３】
少なくとも１つの列の内部で２つの構造要素の間の距離ａを違えることができることを特徴とする、請求項２１または２２記載の流れ通路。
【請求項２４】
距離ａが０〜８ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項２１または２２記載の流れ通路。
【請求項２５】
１つの列（４０）の個々の構造要素（１３）が流れ方向Ｐで値ｆだけ相互にずらされており、値ｆが構造要素（１３）の奥行Ｔよりも小さく、Ｔが流れ方向Ｐを横切る長さＬの投影であることを特徴とする、請求項１９、２１、２２または２４記載の流れ通路。
【請求項２６】
１つの列（４１）の個々の構造要素（１３）が平行に配置されているのでなく、異なる洗流角度αを有することを特徴とする、請求項２２または２５記載の流れ通路。
【請求項２７】
１つの列（４２）の個々の構造要素（１３）が異なる長さＬ１、Ｌ２を有することを特徴とする、請求項２２、２５または２６記載の流れ通路。
【請求項２８】
相向き合う列（１７、１８、１９、２０）が流れ方向Ｐでずれｆを有し、ｆが１つの列（１７、１９）の奥行Ｔよりも小さいことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項２９】
相向き合う列（１７、１８、１９、２０、２１、２２）の個々のまたはすべての構造要素（１３、１３’）が逆向きに整列し、特に逆向きの洗流角度αを有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３０】
相向き合う列（２３、２４）が構造要素（１３）の間に空隙（２５、２６、２７）を有し、これらの空隙に他方の列の構造要素（１３’）がそれぞれ向き合うことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３１】
相向き合う列の構造要素が相接触し、特に溶接または蝋付によって結合されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３２】
相向き合う構造要素列が流れ方向Ｐで同じ奥行Ｔを有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３３】
相向き合う構造要素列が流れ方向Ｐで異なる奥行Ｔ１、Ｔ２を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３４】
実質的に相向き合う伝熱面、特にその上に配置される構造要素が湾曲していることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３５】
実質的に相向き合う伝熱面が熱工学的一次面または二次面であり、二次面が特に、主に流れ通路に蝋付され溶接されまたは締付けられる肋材、腹部等によって形成されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３６】
高さｈが２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内、特に３ｍｍ〜４ｍｍの範囲内、主に３．７ｍｍ前後であることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３７】
流れ通路が矩形であり、その幅ｂが特に５ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲内、主に１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内であることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３８】
流れ通路の水力直径が３ｍｍ〜２６ｍｍの範囲内、特に３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項３９】
少なくとも１つの構造要素列、特に各構造要素列が、それぞれ複数の構造要素を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の流れ通路。
【請求項４０】
特に自動車用の熱交換器、特に排気冷却器であって、流体用流れ通路を有するものにおいて、少なくとも１つの流れ通路が先行請求項のいずれか１項に従って構成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項４１】
流れ通路（１）が蝋付または溶接扁平管または矩形管（７）として構成され、伝熱面（Ｆ１、Ｆ２）が平坦な管壁として構成されていることを特徴とする、請求項３９記載の熱交換器。
【請求項４２】
構造要素を有する板または円板を積重ねることによって流れ通路が形成されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項４３】
構造要素（１０、１１）が管壁（Ｆ１、Ｆ２）に成形され、特にエンボス加工されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項４４】
管（７）が排気を流通させることができ、また液体冷却材を周囲に流すことができることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項４５】
構造要素（１０、１１）の列（８、９）が流れ方向（７ａ）で距離ｓを有し、この距離が構造要素の長さＬの２倍〜６倍であることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項４６】
構造要素（流体１）を有する列の間に、外方に流体２中に突出する構造要素を有する他の列があることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項４７】
外方にエンボス加工される構造要素が支持突部、支持腹部または支持要素であり、相接触しまたは互いに蝋付または溶接されていることを特徴とする、請求項４５記載の熱交換器。
【請求項４８】
外方にエンボス加工される構造要素が熱伝達の向上に寄与することを特徴とする、請求項４５または４６記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の流れ方向Ｐで媒体を流通させることのできる流れ通路であって、実質的に相向き合って特に平行におよび／または通路高さＨの距離に配置される２つの伝熱面を有し、伝熱面が多数の構造要素によって形成される１つの構造体をそれぞれに有し、構造要素が並列に並べられ、流れ方向Ｐを横切って配置されて流れ通路内に突出しており、構造要素がそれぞれに幅Ｂと長さＬと高さｈと洗流角度αと縦軸線とを有するものに関する。本発明はさらに、特に自動車用の熱交換器、特に排気冷却器であって、流体用流れ通路を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器用流れ通路は第１媒体、例えば排気または液体媒体を流通させ、この第１媒体の熱を伝達されるべき第２媒体から第１媒体を区分する。このような流れ通路は円形横断面を有する管、矩形管、扁平管とすることができ、または２つの板または円板が縁側で結合された円板対とすることもできる。大抵、互いに熱交換する媒体は異なるものであり、例えば煤粒子を含む高温の排気が管内を流れ、排気管の外側を液体冷却材が流れ、その結果、管の内側と外側とで伝熱状況が異なることになる。それゆえに、特に排気管について提案されたのは、その内面にＶ形に、ディフューザ状に配置される乱流発生器を配置し、この乱流発生器で流れの渦化と排気側での熱伝達の向上とをもたらし、同時に煤の堆積を防止することであった。排気熱交換器に関するこのような解決は本出願人の以下の刊行物から明らかとなる：特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４。これら公知の排気熱交換器は特殊鋼からなる矩形管を有し、矩形管は互いに溶接される２つの半殻から構成され、そのなかに乱流発生器、いわゆるウィングレットが成形されもしくはエンボス加工され、前後に配置されている。両方の半殻のウィングレット対は管の縦方向、すなわち流れ方向で相互にずらされるか（特許文献３、特許文献４）または相向き合わせて（特許文献２）配置されるかのいずれかである。
【０００３】
本出願人の特許文献５で提案されたのは扁平管と波形フィンとを有する熱交換器、特に冷却材／空気冷却器であり、そこでは扁平管の扁平側が、構造要素からなる構造体を有する。構造要素は縦長に構成され、冷却材流れ方向を横切ってもしくは管の縦軸線を横切ってＶ形に並列に配置され、冷却材側での熱伝達を高めるために渦発生器として機能する。渦発生器は相向き合う両方の管壁にエンボス加工され、内方に冷却材流れ中に突出している。一方の扁平管側の渦発生器の列は他方の扁平管側の列に対して流れ方向でずらされている。それとともに、渦発生器の内方に突出する高さを扁平管横断面の内法幅の半分よりも大きく量定することも可能である。
【０００４】
特許文献６により公知の自動車ラジエータ用扁平管はその扁平側に構造体を有し、この構造体は個々の縦長の、並列に配置される構造要素からなる。異なる向きに整列した構造要素を有する列が流れ方向に配置されており、扁平管の内部で流れはほぼジグザグ状に方向転換される。しかし特に、一方の扁平管側の構造要素を有する列は反対側扁平管側の列に対して流れ方向でずらして配置されている。つまり１つの構造要素列にそれぞれ扁平管内壁の平滑領域が向き合っている。従って冷却材管内部の流れは一方および他方の扁平管側の構造要素によって交互に影響を受けるのであって、同時に影響を受けるのではない。それとともになかんずく管の閉塞が防止されねばならない。伝熱能力に関してここではなお潜在能力が得られる。
【特許文献１】欧州特許出願公開第６７７７１５号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９５４０６８３号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９６５４３６７号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１９６５４３６８号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０１２７０８４号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第１０６１３１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、流れ通路および熱交換器をその伝熱能力に関して改善し、特に乱流および渦の発生を高めることである。なお是認可能な程度に圧力損失が高まるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、実質的に相向き合う伝熱面上に構造要素を有する少なくとも２つの列が互いに部分的重なりを有することを特徴とする流れ通路によって解決される。
【発明の実施の形態】
【０００７】
本発明によれば、流れ通路の一方の側と他方の側とに特に並列に配置される構造要素が実質的に相向き合い、つまり流れ方向に見てそれぞれほぼ同じ高さに配置されている。相向き合う構造要素もしくは列は流れ方向で互いにずらしておくこともできるが、しかしながら単になお部分的重なりが存在する程度にである。それとともに、同時に一方および他方の伝熱面から下方に、流れ通路内に突出する構造要素が流れに入り込み、流れの渦化を引き起こし、その結果、流れ通路の内側で伝熱が向上する。さらに‐例えば排気流れの場合‐状況によっては煤の堆積が防止される。圧力損失は是認可能な限界内に留まる。それとともに流れ通路内部の流れは両側から同時に乱される。すなわち、両方の境界層は同時に剥離され、そのことから渦化が特別強まる。相向き合う構造要素もしくは構造要素列はやはり‐排気冷却器が冷却材側の場合‐流れ通路の外側に設けることができる。本発明の有利な諸構成は従属請求項から明らかとなる。
【０００８】
構造要素を有する１つの列は本発明の枠内で単数または複数の構造要素によって形成され、構造要素は流れ方向Ｐで実質的に並べて配置されている。つまり特に１つの列は単一の構造要素によって形成しておくこともでき、その横には例えば他の構造要素が配置されていない。
【０００９】
本発明の有利な諸構成では構造要素のさまざまな実施形態が設けられており、構造要素は直線的または湾曲させて構成しておくことができ、すなわち流れ方向に対する洗流角度が一定しまたは可変である。比較的大きな迎流角度から洗流角度に至るまで洗流角度を変更することによって、流れの方向転換が「穏やか」となり、従って圧力損失が多少減少する。本発明の他の有利な１構成によれば構造要素は１つの列の内部でずらして配置しておくことができる。すなわち、構造要素は流れ方向を横切って延びる１つの列に確かに配置されているが、しかし流れ方向では段状に配置されている。そのことによっても、圧力損失が少なくなる利点が得られる。さらに、相向き合う列、つまり一方または他方の扁平管側は、流れ方向で相互にずらして配置しておくことができるが、しかし両方の列の間に部分的重なりは常に残る。流れ方向でのこのずれによっても、圧力損失は少なくなる。相向き合う構造体が接触し、構造体が溶接または蝋付によって結合されると、強度は高めることができる。他の１変更態様によれば、構造要素は等距離で１つの列に配置されているのでなく、むしろこれらの列が空隙を有し、これらの空隙に反対側で構造要素がそれぞれ向き合い、従ってこれらの空隙は‐平面図で‐「詰まって」いる。これによっても、圧力損失が少なくなる利点が達成される。
【００１０】
構造要素の間または横に、もしくは「構造体列」（構造要素を有する列）の間または内部に、「支持」、従って強度上昇を達成するために（流れ方向Ｐに見て）外向きまたは内向きに突部および／または腹部もエンボス加工することができる。渦を発生する構造体はこの機能をやはり完全にまたは部分的に引き受けることができる。
【００１１】
有利な１実施形態によれば、実質的に相向き合う伝熱面、特にその上に配置される構造要素は湾曲している。特に管が円形または長円形横断面を有する場合、本発明による諸利点が達成される。
【００１２】
有利な１実施形態によれば、実質的に相向き合う伝熱面が熱工学的一次面である。他方で１変更態様によれば、伝熱面が熱工学的二次面であり、二次面は特に、主に流れ通路に蝋付され溶接されまたは締付けられる肋材、腹部等によって形成されている。
【００１３】
有利な１実施形態によれば、構造要素の高さｈが２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内、特に３ｍｍ〜４ｍｍの範囲内、主に３．７ｍｍ前後である。
【００１４】
有利な１実施形態によれば、流れ通路が矩形であり、その幅ｂが特に５ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲内、主に１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内である。
【００１５】
有利な１実施形態によれば、流れ通路の水力直径が３ｍｍ〜２６ｍｍの範囲内、特に３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内である。
【００１６】
有利な１実施形態によれば、少なくとも１つの構造要素列、特に各構造要素列が、それぞれ複数の構造要素を含む。
【００１７】
本発明の課題は、少なくとも１つの流れ通路が先行請求項のいずれか１項に従って構成されていることを特徴とする熱交換器によっても解決される。本発明によれば、前記流れ通路は熱交換器、有利には排気熱交換器の扁平管、円形管、長円形管または矩形管として設けられている。本発明に係る構造要素の配置、すなわち有利には管内壁へのそれらのエンボス加工は、必然的に熱交換器の性能向上を伴う。並列に配置される構造要素は排気熱交換器にとって特別有利である。なぜならば、その場合扁平管の内部で煤の堆積も防止されるからである。排気管は外側を冷却材が流れ、この冷却材は排気を吐き出す内燃機関の冷却材回路から取り出される。同様に、板または円板から熱交換器を製造するために板または円板にも構造体をエンボス加工することが可能である。
【００１８】
本発明の実施例が図面に示してあり、以下で詳しく説明される。
【実施例】
【００１９】
図１が略図で示す流れ通路１は矩形管として構成され、１つの矩形流入横断面２と相向き合う２つの扁平側面Ｆ１、Ｆ２と相向き合う２つの短辺側面Ｓ１、Ｓ２とを有する。通路１は流れ媒体、例えば排気が矢印Ｐの方向に流通する。Ｖ形に整列した渦発生器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが下側扁平側面Ｆ２に配置されており、これらの渦発生器は渦を発生することによって流れの乱流増加を引き起こし、同時に‐排気流れの場合‐煤の堆積を防止する。この図は技術の現状に相当する。それによれば、それぞれ対で配置されＶ形に立てられて流れ方向でディフューザ状に拡張した渦発生器３ａ、３ｂもしくは４ａ、４ｂはいわゆるウィングレットとも称される。
【００２０】
図２ａは扁平管として構成される流れ通路１の横断面を示しており、上側扁平側面Ｆ１にも下側扁平側面Ｆ２にもウィングレット対５ａ、５ｂおよび６ａ、６ｂが配置されている。通路横断面は通路高さＨと通路幅ｂとを有する。ウィングレット５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂは通路横断面内に突出する高さｈを有する。ウィングレットのこの配置も技術の現状に相当する。符号Ｆ１、Ｆ２は本発明に係る後続の実施例にも妥当する。
【００２１】
図２ｂは円形管として構成される流れ通路１’の横断面を示しており、上側扁平側面Ｆ１にも下側扁平側面Ｆ２にも構造要素１３’もしくは１３が配置されている。通路横断面が通路高さＨを有する。
【００２２】
図２ｃは扁平管として構成される流れ通路１の横断面を示しており、伝熱面Ｆ１、Ｆ２は、一方の媒体から他方の媒体へと熱を直接伝達するのでないので熱工学的二次面である。伝熱面が構造要素１３、１３’を有する。
【００２３】
図３は平面図で部分的に示す扁平管７として構成される本発明に係る流れ通路を示す。扁平管７は縦軸線７ａと、幅ｂと、Ｖ形に配置される構造要素もしくはウィングレット１０、１１の２列８、９とを有する。構造要素はそれぞれ扁平管７の上面Ｆ１にも下面Ｆ２にもエンボス加工されており、同じパターンを有するのではあるが、それぞれ上側にあるウィングレット列はその下にある列と重なり合う。１つの列にそれぞれ８つのウィングレットが、幅ｂ全体にわたって均一に分布させて配置されている‐しかし同じ幅において６つまたは７つのウィングレットとすることもできる。管、円板または板が細い場合、ウィングレットの数は６つ以下とすることもでき、管または円板／板が幅広の場合８つ以上とすることもできる。両方の列８、９が互いに有する距離ｓは中央から中央へと測定して、ウィングレットの長さの約２倍〜６倍である。つまり個々の列の間にそれぞれ１つの平滑な領域があり、この領域に例えば支持構造体がエンボス加工されている。ウィングレットの列は扁平管７の全長にわたって、それぞれ距離ｓを有して、しかも扁平管７の両側で延びている。
【００２４】
図４は扁平管７の下側半殻７ｂを扁平管７の縦軸線７ａの方向に見た図で示す。半殻７ｂは１つの底Ｆ２と２つの側脚部７ｃ、７ｄとを有し、底もしくは下面Ｆ２にウィングレット１１’が配置され、すなわち管壁にエンボス加工されている。上側半殻は図示されていないが、鏡像的に構成されており、側脚部７ｃ、７ｄで下側半殻７ｂと縦溶接される。ウィングレット１１’は高さｈを有し、この高さで扁平管７の内法横断面領域内に突出する。管は１つの薄板から、塑性加工し片側を溶接して製造することもできる。
【００２５】
好ましい１実施例において扁平管の幅ｂは４０ｍｍまたは２０ｍｍ、扁平管の全高は約４．５ｍｍ、ウィングレットの高さｈは約１．３ｍｍである。内法通路高さが４．０ｍｍの場合、それぞれ高さ１．３ｍｍのウィングレットが両側から通路横断面内に突出する結果、コア流れ用に１．４ｍｍの内法横断面高さが残る。列の距離ｓは約２０ｍｍである。
【００２６】
扁平管７は主にそれ自体公知の排気熱交換器（図示せず）用に使用され、すなわちその内側に自動車内燃機関の排気が流通し、外面は内燃機関冷却材回路の冷却材によって冷却される。扁平管７の外面は‐技術の現状により知られているように‐平滑とすることができ、例えばエンボス加工された突部によって隣接管から距離を保つことができる。しかし、冷却材側で熱伝達を向上させる肋材を扁平管７の外面に設けることも可能である。
【００２７】
図５ａ、図５ｂ、図５ｃ、図５ｄが示す個々の構造要素は本発明に係る構造体用に流れ通路に設けられている。
【００２８】
図５ａが示す縦長構造要素１３は縦軸線１３ａが基準線ｑとで角度α、洗流角度を成している。図５ａ〜図５ｄのすべての図で流れ方向はそれぞれ同一であり、矢印Ｐで表してある。基準線ｑは流れ方向Ｐに垂直に延びている。構造要素１３は長さＬと幅Ｂとを有する。幅は一定または可変、すなわちＰ方向で増加させることができる。
【００２９】
図５ｂが示す縦長の但し折れ曲がった構造要素１４は互いに傾いた２つの縦軸線１４ａ、１４ｂが基準線ｑとでそれぞれ角度α、βを成している。βはここでは迎流角度、αは洗流角度と称する。従って矢印Ｐに相当する流れは２段階で、すなわちまずごく僅かに、次に強く、方向転換される。そのことから‐同じ洗流角度αにおいて図５ａによる構造要素と比較して‐圧力低下が小さくなる。符合Ｌは縦軸線１４ａ、１４ｂに沿った構造要素１４の長さである。
【００３０】
図５ｃが示す弧状構造要素１５は湾曲した縦軸線１５ａを有し、この縦軸線は半径Ｒの円弧に一致している。上流側の角度は迎流角度β、下流側の角度は洗流角度αと称される。ここでもまず流れは角度（９０°−β）だけ穏やかに方向転換され、次に角度（９０°−α）だけ強く方向転換される。流れの方向転換がこのように連続的に増加することによって、‐図５ａによる構造要素１３と比較して‐圧力損失の減少がやはり達成される。符号Ｌは縦軸線１５ａに沿った構造要素１５の長さである。
【００３１】
図５ｄが示す他の実施形態の構造要素１６はほぼＺ形に構成されており、Ｚ形に延びる縦軸線１６ａも有する。縦軸線１６ａは異なる曲率、但し同じ半径Ｒ１＝Ｒ２を有する２つの円弧部分を結んでいる。迎流角度がここではβ、洗流角度はαで表してあり、構造要素１６の中央領域で起きる（９０°−α）の流れ方向転換に一致している。この構造要素の迎流と洗流は事実上流れ方向Ｐで起きる。こうして特別圧力損失の少ない流れ方向転換が与えられている。符号Ｌは縦軸線１６ａに沿った構造要素の長さである。
【００３２】
図６ａ、図６ｂ、図６ｃ、図６ｄ、図６ｅ、図６ｆ、図６ｇ、図６ｈは、図５ａによる構造要素１３の配置パターンを、しかも流れ通路の一部で並列に示す。図示しない実施例では単に個々の構造要素が相向き合う。
【００３３】
図６ａは縦長構造要素１３をそれぞれ２列１７、１８に配置して示しており、列は流れ方向Ｐで距離ｓを有する。実線で示した構造要素１３は流れ通路の上面Ｆ１にエンボス加工されている。破線で示した構造要素１３’は流れ通路の下側伝熱面もしくは下面Ｆ２にやはり列１９、２０に配置されている。列は破線の境界線で表してある。下面Ｆ２の構造要素１３’は上面Ｆ１の構造要素１３に対して逆向きに整列しており、すなわち逆向きの洗流角度α（図５ａ参照）を有する。さらに、列１９、２０は列１７、１８に対して流れ方向Ｐで、しかも値ｆだけ、ずらされている。構造要素１３もしくは１３’と付属する列１７、１８、１９、２０はそれぞれ奥行Ｔ、すなわち流れ方向Ｐでの伸長を有する。ずれｆが奥行Ｔよりも小さく、列１８、２０もしくは１７、１９の間に部分的重なりUが残り、この部分的重なりはＴとｆとの差から生じる。１００％の部分的重なりUは、同じ奥行Ｔを有する列の場合、ずれが零に等しいこと（ｆ＝０）を意味する。異なる奥行Ｔ１もしくはＴ２を有し、つまり例えばＴ１＜Ｔ２の列の場合、１００％の部分的重なりは、部分的重なりUが小さな奥行Ｔ１に等しいこと（U＝Ｔ１）を意味する。それぞれ相向き合う列１７、１９もしくは１８、２０のずれによって、有利なことに、ずれのない列の場合よりも圧力損失が少なくなる。
【００３４】
図６ｂは、異なる洗流角度α（図示せず）で列２１と列２２とに並列に配置される構造要素１３の別のパターンを示す。実線の構造要素１３は流れ通路の上面Ｆ１にエンボス加工されている。流れ通路の下面Ｆ２に、流れ方向Ｐで、同じ高さに破線で示す構造要素１３’が逆向きに整列させて配置されており、上側構造要素１３と対向する下側構造要素１３’は平面図でそれぞれ十字として現れる。それとともに、構造要素１３を有する上側列は構造要素１３’を有する下側列に対してずらされておらず、部分的重なりUは１００％である。
【００３５】
図６ｃ〜図６ｈは、流れ通路の上（実線で図示）面Ｆ１と下（破線で図示）面Ｆ２の構造要素１３、１３’の他の配置パターンを示す。
【００３６】
図６ｈはさらに流れ通路の外面に支持要素１３’’を示しており、これらの支持要素はこの実施例において構造要素１３、１３’に隣接し、特に構造要素１３、１３’によって形成される列の内部に配置されている。好ましくは支持要素は流れ通路の壁にエンボス加工されている。各流れ通路の所要の支持のため支持要素１３’’は有利には、２つの流れ通路の間もしくは各流れ通路と熱交換器のハウジング壁との間の所要の距離に一致した高さを有する。
【００３７】
図７ａと図７ｂは構造要素１３の列配置に関する他の変更態様を示す。
【００３８】
図７ａが一部を示す流れ通路はＶ形に配置される構造要素１３の２列２３、２４を上面Ｆ１に有する。構造要素１３は一定した距離で並べて配置されているのでなく、むしろ空隙２５、２６、２７を有し、しかし空隙は下面Ｆ２で構造要素１３’によって詰められており、平面図において構造要素１３、１３’の連続的均一配置が得られる。「空隙を伴う」列２３、２４と相応する列とをこのように下面に配置すると、構造要素が‐幅方向に見て‐単に交互に上または下から流れに入り込むので、Ｐ方向で流れの圧力低下が小さくなる。
【００３９】
図７ｂは平行に整列した構造要素１３が上面Ｆ１に列２８、２９で、空隙を伴って同様に配置されていることを示す。構造要素１３の間の空隙はやはり下面Ｆ２の構造要素１３’によって詰まっており、上面Ｆ１の構造要素１３と下面Ｆ２の構造要素１３’は平面図において補い合って１つのジグザグ状配置となる。この配置も圧力損失が比較的少ない。
【００４０】
図８は上面Ｆ１に２列３０、３１で配置される構造要素１３、１３’の他の実施形態を示す。列３０の構造要素１３と対向する（下面Ｆ２の）列の構造要素１３’は互いに平行に等距離に配置されている。同じことは第２列３１にも同様にあてはまり、洗流角度だけが逆向きであり、流れ方向Ｐに見て流れの方向転換が生じる。
【００４１】
図６ａ、図６ｂ、図７ａ、図７ｂ、図８にはそれぞれ図５ａによる構造要素１３を有する構造体が示された。構造要素１３はやはり構造要素１４（図５ｂ）、１５（図５ｃ）または１６（図５ｄ）に取り替えることができる。同様に、１つの列で異なる構造要素、例えば１３と１４を使用することが可能であろう。
【００４２】
図９ａ、図９ｂ、図９ｃ、図９ｄは鏡像による構造要素１３、１４、１５、１６の変更態様を示す。それとともにいわゆるウィングレット対３２、３３、３４、３５が得られ、それぞれ２つの構造要素の間に最低距離ａが設けられている。流れ方向は一般に矢印Ｐの方向で起き、ウィングレット対の迎流は従来どおり最も狭い個所ａで起きる。それとともに、さまざまなウィングレット対３２〜３５についてこの順番で圧力損失が減少する。これらのウィングレット対は、例えば図６〜図８におけるように並列に並べて配置することができる。
【００４３】
図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃ、図１０ｄは平行摺動による構造要素１３、１４、１５、１６の他の変更態様を示す。それとともに、迎流側および洗流側でそれぞれ同じ距離ａを有する二重要素３６、３７、３８、３９が得られ、二重要素は例えば図６〜図８による構造体に一体化することができる。
【００４４】
その際重要なのは、図１１ａに４つの構造要素を基に例示的に示すように１つの列の構造要素が上方および／または下方で同じ幾何学形状もしくは寸法を有する必要が必ずしもないことである。むしろ、図１１ｂに示すように構造要素は流れ方向Ｐでずれｆをもたせて配置しておくことができる。
【００４５】
図１１ｃでは構造要素１３の洗流角度が変化し、図１１ｄでは構造要素１３の長さＬ１、Ｌ２が変化する。図１１ｂ、図１１ｃ、図１１ｄによる変更態様の組合せ（図示せず）もやはり可能である。また、これらの変更態様は上面Ｆ１および／または下面Ｆ２に現れることができる。
【００４６】
図１２ａが示す他の構造要素４３は２つの直線的脚部４３ａ、４３ｂを有するアングル材として構成されており、脚部はそれらの頂点で弧部４３ｃによって結合されている。その限りで、この構造要素４３は図９ａによるウィングレット対３２の変更態様である。迎流は主に頂点４３ｃの方向で、矢印Ｐに従って起きる。
【００４７】
図１２ｂは図９ｃによる構造要素対３４の他の変更態様、つまり２つの曲がった脚部４４ａ、４４ｂを有する構造要素４４を示しており、脚部は頂点で弧部４４ｃによって結合されている。やはり頂点４４ｃの方向で矢印Ｐに従って迎流させる構造要素４４はまず僅かな流れ方向転換を引き起こし、流れ方向転換は次に、流れ内に湾曲した脚部４４ａ、４４ｂのゆえに強まる。
【００４８】
図１２ａ、図１２ｂによる要素は、Ｖ形に配置される２つの構造体がやはり見られる先に説明したすべての配置において利用することができる。
【００４９】
基本的に、以上述べた構造体はすべて互いに任意に組合せることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来技術による流れ通路を示す。
【図２ａ】流れ通路の横断面を示す。
【図２ｂ】流れ通路の横断面を示す。
【図２ｃ】流れ通路の横断面を示す。
【図３】本発明に係る構造体を有する扁平管を示す。
【図４】図３による扁平管の半殻を示す。
【図５ａ】さまざまな構造要素の１つを示す。
【図５ｂ】さまざまな構造要素の１つを示す。
【００５１】
、
【図５ｃ】さまざまな構造要素の１つを示す。
【図５ｄ】さまざまな構造要素の１つを示す。
【図６ａ】流れ通路上の本発明に係る構造体を示す。
【図６ｂ】流れ通路上の本発明に係る構造体を示す。
【図６ｃ】流れ通路上の本発明に係る構造体を示す。
【図６ｄ】流れ通路上の本発明に係る構造体を示す。
【図６ｅ】流れ通路上の本発明に係る構造体を示す。
【図６ｆ】流れ通路上の本発明に係る構造体を示す。
【図６ｇ】流れ通路上の本発明に係る構造体を示す。
【図６ｈ】流れ通路上の本発明に係る構造体を示す。
【図７ａ】本発明に係る他の構造体を示す。
【図７ｂ】本発明に係る他の構造体を示す。
【図８】本発明に係る他の構造体を示す。
【図９ａ】鏡像的構造要素を示す。
【図９ｂ】鏡像的構造要素を示す。
【図９ｃ】鏡像的構造要素を示す。
【図９ｄ】鏡像的構造要素を示す。
【図１０ａ】平行摺動した構造要素を示す。
【図１０ｂ】平行摺動した構造要素を示す。
【図１０ｃ】平行摺動した構造要素を示す。
【図１０ｄ】平行摺動した構造要素を示す。
【図１１ａ】変更態様を有する構造要素の列を示す。
【図１１ｂ】変更態様を有する構造要素の列を示す。
【図１１ｃ】変更態様を有する構造要素の列を示す。
【図１１ｄ】変更態様を有する構造要素の列を示す。
【図１２ａ】他の構造要素を示す。
【図１２ｂ】他の構造要素を示す。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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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６ｆ】
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【図６ｇ】
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【図６ｈ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【国際調査報告】
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