(57)【要約】  本発明は、流体が連続して横断する複数の管束を含むコア領域（１２）を備える熱交換器（１０）に関する。２つの半部シェルから成る特別に設計されたタンク（１６）は、反対方向に横断する連続する２つの管束の間で流体の流れを偏向し、流体をコア領域（１２）に供給し、前記流体を前記コア領域から排出する。
2007503568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア領域（１２）と、流体が連続して流れる平行に配置された管の少なくとも２つの管束と、流体を前記コア領域（１２）内に入れるための及び流体を前記コア領域から出すための供給部及び放出部（２０、２１）と、前記管の端面に配置され、前記管の前記端面に開口する２つのタンク（１４、１６）とを有し、該タンク（１４、１６）が、前記管束が連続して接続される該タンクの領域を画定する横方向仕切り壁（２６、２７）を有する流体用の熱交換器であって、
少なくとも１つのタンク（１６）が、長手方向に仕切り壁（１６ｃ）を有し、該仕切り壁によって、前記タンクが、前記管に開口し前記管と接続された第１の領域（１６ａ）と、前記管束に対するバイパスである第２の領域（１６ｂ）とに細分されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記熱交換器に対する前記供給部及び前記放出部（２０、２１）を有するブロックねじ接続部（１８）が、前記タンク（１６）の一方の端部に取付けられることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記タンク（１６）の前記長手方向仕切り壁（１６ｃ）が、少なくとも２つの通過開口部（３０、３３）を有することを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記タンク（１６）の前記第２の部分領域（１６ｂ）と前記コア領域（１２）の管束との接続が、前記長手方向仕切り壁にある前記通過開口部の少なくとも１つによって形成され、前記部分領域（１６ｂ）と前記ブロックねじ接続部（１８）の接続点との接続が、第２の通過開口部によって形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記供給部及び／又は前記放出部（２０、２１）を有する前記ブロックねじ接続部が、前記タンク（１６）に固定して取付けられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記タンク（１６）が、開放半部シェル（１６ａ）と閉鎖半部シェル（１６ｂ）とから成ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記管から離れて面する前記タンク（１６）の前記部分領域（１６ｂ）が、前記タンク（１６）の長さにわたって連続することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記管から離れて面する前記タンク（１６）の前記部分領域（１６ｂ）が、２つの独立した流体の流れを導くための少なくとも２つの別個の流路（１７ａ、１７ｂ）に細分されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記部分領域（１６ｂ）の前記２つの流路（１７ａ、１７ｂ）が平行に配置されることを特徴とする、請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記部分領域（１６ｂ）の前記閉鎖半部シェルが二重チャンバとして設計されることを特徴とする、請求項８あるいは９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記タンク（１４、１６）が、前記熱交換器（１０）を保持するためのガイドレールに押し込まれるように設計されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記熱交換器が空調用コンデンサであることを特徴とする、請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記空調用コンデンサが過冷却段を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記熱交換器がガス冷却器であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段の特徴を有する流体用の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、多数の管、及びそれらから得られる大きな表面を介して、管内を循環する流体と外気との間の熱伝達が行われる上述のタイプの熱交換器が、自動車の空調システムに使用される。種々の用途には、流体の温度変化、及び流体の相転移による熱変化の両方を含むことが可能である。
【０００３】
このような熱交換器は、例えば、特許文献１が知られている。この文献に記載されている熱交換器は、水平に延び、互いに平行に配置される多数の管を有するコア領域を有する冷却剤コンデンサ又は冷媒コンデンサである。冷却剤又は冷媒は管束を通って曲がりくねって流れるように導かれ、流体が管又は管束の１つから出現し、流体が反対方向の次の管又は管束に再び入るときに、流体の偏向が、管の両方の端面に配置されこれらの管に開口するタンクで生じる。熱交換器への冷却剤又は冷媒の流入及び熱交換器からの冷却剤又は冷媒の流出は、流体が熱交換器に入る第１の管と、流体が熱交換器から出現する最後の管とにパイプラインを介して接続される接続ブロックを介して行われる。
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９８３０３２９Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、構造が簡単であり、最小数の構成要素が熱交換器に取付けられる熱交換器を設計することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、一般的な熱交換器においては、請求項１の特徴を有する熱交換器を設計することを提案する。
【０００７】
少なくとも１つのタンクが分割されると、このことにより、連続する管束を通って曲がりくねって流れる流体の流れの制御及び偏向が行われる領域が生成されるだけでなく、管束に対するバイパスを形成する第２の領域も生成される。この構造により、コア領域の管と、管の端面にそれぞれ取付けられたタンクとを用いるだけで、熱交換器内の流体の流れ全体を制御することが可能になる。１つ又は複数のタンクは、熱交換器のコア領域に対する供給機能及び放出機能を果たすので、このことに関して、別の機能構成要素は不要である。
【０００８】
有利な発展形態では、熱交換器に対する供給部及び放出部を有するブロックは、タンクの一方の端部に取付けられる。このブロックを介して、流体は、熱交換器に供給され、タンクの対応する領域から個々の管又は管束に導かれた後に、熱交換器から再び放出される。
【０００９】
また、タンクの長手方向仕切り壁は、流体をタンクの案内領域から通過開口部を通し、タンクの偏向領域を介して導き、反対方向に戻すことができる少なくとも２つの通過開口部を有することが有利である。通過開口部の位置の選択に応じて、タンクの長さにわたってほぼ自由に選択できる個所で、タンクの案内領域と管との間における流体のやり取りを行うことができ、この結果、管束の流体の流路も変更できる。
【００１０】
この場合、長手方向仕切り壁の少なくとも１つの第１の通過開口部によって、管束の接続を形成でき、少なくとも１つの第２の通過開口部によって、ブロックの接続点の接続を形成できる。すなわち、流体の流れをブロックからタンクの偏向領域内に導き、次に、配管系を通して曲がりくねって流れるように導き、タンクの案内領域を介してブロックに戻すことができる。同一の方法で、流体の流れを反対方向にも導くことができる。
【００１１】
この場合、別の追加の構成要素なしに、熱交換器全体を一体で取付けることができるように、供給部及び放出部を有するブロックをタンクに固定して取付けることが有利である。
【００１２】
さらに、タンクが、簡単に固定して接続できる開放半部シェル及び閉鎖半部シェルから成ることが有効である。
【００１３】
第１の代替形態の構造では、第２の領域は、タンクの長さにわたって開口しているので、ブロックと、選択的に、熱交換器の流体の流れの終点の始点との間のタンクの全長にわたって、流体の流れを導くことができる。
【００１４】
第２の代替実施形態では、管から離れて面するタンクの当該領域は、２つの別個の領域に細分され、この結果、少なくとも２つの独立した流体の流れを当該領域内に導くことができる。この形態によって、２つの異なる個所において、流体の流れを配管系又は管束に導入し、そこから放出することが可能になり、これにより生じる流体の流れを互いに完全に独立して、タンクの第２の領域内に導くことができるようになる。
【００１５】
第２の代替形態の有利な構造では、領域は、平行に配置された２つの流路に細分される。このようにして、簡単な製造工程を経て、タンクを製造でき、このタンクにより、自由に選択できる個所において、ブロックからの流体の流れの流入及び還流が干渉することなく、タンクの案内領域への流体の流れの複数の導入、及びタンクの案内領域からの流体の流れの複数の放出を行うことができる。
【００１６】
この場合、有効な発展形態では、閉鎖半部シェルは、簡単な構造の二重室として設計される。
【００１７】
本発明の全体において、タンクは、熱交換器を保持するためのガイドレールに押し込まれるように設計されることが有利である。熱交換器の有利な形態に関する基準の１つは、この熱交換器に必要な構成要素を最小数に制限することであり、これらの必要な構成要素を用いてすべての機能を実現することである。
【００１８】
本発明の有効な構造では、熱交換器は、冷却剤又は冷媒が気相から液相に変えられて、熱が周囲空気中に放散される空調用コンデンサである。
【００１９】
代わりに、熱交換器をガス冷却器として設計することも可能である。
【００２０】
空調用コンデンサの場合、複数の管又は管束の最後の通過位置にある管又は管束を過冷却段として設計することが特に有利であり、この場合、タンクの第２の代替形態の構造においては、過冷却段をタンクの末端の一方に配置する必要はなく、タンクの全長にわたって自由に配置してもよい。
【００２１】
図面の以下の説明及び個々の特許請求項から、本発明のさらなる利点及び特徴を理解することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、自動車の従来の空調システムの図示していない冷却サイクル又は冷媒サイクルに組み込まれる空調用コンデンサ１０として設計される熱交換器を示している。
【００２３】
冷却流体又は冷媒流体はガスの形態で空調用コンデンサ１０内に供給され、その液相に凝縮させられ、これにより、熱が放散される。このために、空調用コンデンサ１０は、水平及び平行に配置される多数の管を有するコア領域１２を有し、この多数の管の大きな表面全体を介して、流体の凝縮又は冷却中に放出される熱を、管の周囲を流れる周囲空気中に放散できる。
【００２４】
空調用コンデンサ１０は、個々の管のコア領域１２に加えて、コア領域１２の個々の管の端面のそれぞれに配置されてそれらの管に接続される２つのタンク１４、１６を有する。冷却流体又は冷媒流体は、ブロックねじ接続部１８を介して空調用コンデンサ１０に供給され、前記空調用コンデンサ１０から放出される。このために、ブロックねじ接続部１８は、供給用の第１の接続点２０と、流体放出用の第２の接続点２１とを有する。供給用及び放出用の接続点は、流体の流れの経路設定に基づき互いに交換することも可能である。
【００２５】
コア領域１２の個々の管はその端面において、タンク１４、１６の開口部に接続され、この結果、空調用コンデンサ内を循環する流体をタンクを介して１つの個々の管から次の個々の管に導くことができる。
【００２６】
従来の構造では、空調用コンデンサ１０は、さらに、充填弁２２と、乾燥機ボトル２４内に収容されている顆粒を用いて循環流体を乾燥させるための乾燥機ボトル２４とを有する。さらに、乾燥機ボトル２４は、過充填が生じた場合のことを考慮してバッファを形成する。
【００２７】
ブロックねじ接続部１８はタンク１６に取付けることが可能であり、この場合、以下に略述するように、流体の案内をタンク１６を介して行うことが可能であるので、ブロックねじ接続部１８は別として、対応する追加の構成要素をさらに配管する必要がなくなる。
【００２８】
ブロックねじ接続部１８の供給用及び放出用の必要な接続点（２０、２１）を除いて、空調用コンデンサ１０を機能させるための及びそれを固定するための別の構成要素は不要である。空調用コンデンサ１０のこのコンパクトタイプの構造のお陰で、例えば、タンク１４、１６が、それに対応して設計されるレールに押し込まれることによって、前記空調用コンデンサを例えば冷却モジュールに保持できる。
【００２９】
図２は、タンク１６の部分分解図を示している。タンク１６は、別個の領域１６ａと１６ｂを有する二重管として設計され、仕切り壁２６ａ〜２６ｅは、タンク１６を長手方向に分離することに加えて、タンク１６の長手方向に対し横方向に及びコア領域１２の管に対し平行に配置される。
【００３０】
タンク１６と仕切り壁２６とによる長手方向の分割は、空調用コンデンサ１０のコア領域１２の配管系を通って曲がりくねって流れるように、冷却剤又は冷媒の流体の流れを導くのに役立つ。溝２８がタンク１６の部分領域１６ａにあり、溝の各々がコア領域１２の管に接続される。
【００３１】
仕切り壁２６ａ〜２６ｄによって、２つの仕切り壁の間のそれぞれでタンクの領域１６ａに通じる個々の管が管束を形成し、この管束内において、流体は常に同一方向に流れる。タンク１６の部分領域１６ａは、１つの管束から連続する管束に移動する流体の流れを偏向し、この結果、流体の流れは、連続する管束のそれぞれを通って反対方向に流れる。第２のタンク１４の図示していない対応する領域は、タンクの部分領域１６ａと同様に構成され、同一の機能を有する。
【００３２】
流体の流れ（破線で図示）は、ブロックねじ接続部１８の供給ライン２０を介して空調用コンデンサ１０に入る。流体の流れは、タンク１６の領域１６ａと１６ｂの間の仕切り壁に設けられた通過開口部３０を通ってタンクの領域１６ｂ内に導かれ（矢印Ａ）、この部分領域を上昇して（矢印Ｂ）、タンク１６の上端に配置された第２の通過開口部３２に至り、タンクの領域１６ｂを出る。
【００３３】
仕切り壁２６ａと２６ｂの間の部分領域１６ａの部分に配置される開口部２８ａを介して、流体の流れは、管束を形成し、開口部２８ａに接続される管に入る（矢印Ｃ）。
【００３４】
これらの管を通過して、図示していないタンク１４で偏向された後、流体の流れは、次の管束を通してタンク１６に戻される（矢印Ｄ）。
【００３５】
コア領域１２の管を通って曲がりくねって流れる貫流が、次の管束（矢印Ｅ、Ｆ）においても同様に行われる。
【００３６】
実際の適用に合わせて、仕切り壁２６を位置決めすることによって、束を形成する個々の管の数を決定できる。
【００３７】
設けられた管束のすべてを通って流れた後、流体の流れは、ブロックねじ接続部１８の放出ライン２１によって空調用コンデンサから導出される（矢印Ｇ）。
【００３８】
二重管半部として設計されるタンク１６の２つの部分領域１６ａ、１６ｂは、アルミニウムから別個に製造され、その後、半田付けされる。ブロックねじ接続部１８も、半田付けによって部分領域１６ａに固定して接続される。タンク１６の端面にそれぞれ配置された仕切り壁２６ａと２６ｅは、タンク１６の断面全体を覆うので、流体の漏れが防止される。コア領域１２の最後の貫流部分（矢印Ｆ）は過冷却領域として設計され、この領域において、既に凝縮させられて液相に存在する流体は、蒸発温度よりも低い温度で蒸発する。
【００３９】
タンク１６の図３に示した断面によれば、そのタンクは、開放半部シェルとして設計される部分領域１６ａと、閉鎖半部シェルとして設計される部分領域１６ｂとから成り、これらの２つの部分領域は、半田付けによって互いに接続される。部分領域１６ｂは、空調用コンデンサのコア領域への供給ラインの機能を果たし、一方、部分領域１６ａは、流体の流れが管束から出現する場合に、又は流体の流れが引き続き次の管束に再び入る場合に、流体の流れを制御し、導くのに役立つ。図３では、通過開口部３０、３２（図２）を除いて、閉鎖構造の部分領域１６ｂの一体部であり、タンク１６の全長にわたって部分領域１６ａと１６ｂを分ける仕切り壁１６ｃを見ることができる。図３による断面はタンク１６の下部にある。図３は、ブロックねじ接続部１８、及びタンク１６の下部端面を密封して閉鎖し、２つの部分領域１６ａ、１６ｂを完全に通過する仕切り壁２６ｅの両方を示している。
【００４０】
図４は、説明してきた第１の代替形態と比較して、最後の貫流管束がタンク１６の底部に配置されず、その底部の垂直上方に配置されて、管束が互いに連続するような構造の異なるタンク１６を介して、流体の流れを変化させることができる空調用コンデンサを示している。これによって、外部温度条件が流体の過冷却領域を必要とする場合に、ほぼ自由に選択できる管束に前記過冷却領域を配置できる。図４を参照して別個に説明した詳細は、上述の代替形態の構造の詳細に一致する。
【００４１】
２つのタンク１６、１４と、タンク１６の脚部側に取付けられたブロックねじ接続部１８とを有する空調用コンデンサの構造が簡単であることにより、これらを変更する必要はない。
【００４２】
タンク１６の部分領域１６ｂの構造を変更するだけで、流体の流れを変化させることが可能である。本明細書に記載した変形形態によれば、この部分領域は二重管として設計され、干渉を生じることなく二重管をジグザグに流れるように、流体の流れを導くことができる。
【００４３】
図４に示したように、ブロックねじ接続部の供給開口部２０及び放出開口部２１は、図２に示した方法と逆に制御され、この結果、流体の流れは供給ライン２０の接続点を介して部分領域１６ａ内に導かれ（矢印Ｈ）、そこから、仕切り壁２７ｆと２７ｇによって画定されたコア領域１２の最下の管束内に入る。本実施形態では、流体はコア領域の上方に搬送され、隣接する管束を通して再び反対方向に戻される（矢印Ｉ）。矢印Ｉに従って管束を通過した後、流体の流れは、４つの内の第１の通過開口部３３ａを通過して、タンク１６の二重管半部として設計された領域１６ａの第１の流路１７ａ内に入り、この流路において、タンク１６の上端に搬送されて、第２の通過開口部３３ｂに入る（矢印Ｊ）。
【００４４】
通過開口部３３ｂを通過した後、流体の流れは、仕切り壁２７ａと２７ｂの間のタンク１６の部分領域１６ａの領域内を通過し、そこから、この領域に配置された管束内に入る（矢印Ｋ）。コア領域１２の上部に配置されたこの管束から、流体の流れは、上述したように、連続して配置された３つの管束を通して導かれ（矢印Ｌ、Ｍ及びＮ）、次に、２つの仕切り壁２７ｃ、２７ｄの間で第３の通過開口部３３ｃを通過して、タンク１６の二重管として設計された領域１６ｂの第２の室１７ｂ内に入る。流体の流れは、この室１７ｂを通してタンク１６の下端に導かれ（矢印Ｏ）、部分領域１６ｂから第４の通過開口部３３ｄを介して部分領域１６ａ内に入り、そこから、ブロックねじ接続部１８の放出開口部２１に導かれる。
【００４５】
図４による本出願から明らかであるように、空調用コンデンサ１０のコア領域１２の最後の貫流管束は、この代替実施形態の空調用コンデンサのほぼ中央に配置される（矢印Ｎ）。この最後の貫流管束は過冷却段を構成しているので、このようなものが組み込まれている場合、この最後の貫流管束の領域が、空調システム又は自動車の他のアセンブリからの熱放射にさらされないことを保証すべきである。
【００４６】
従来配置されている空調システムでは、給気冷却器は空調用コンデンサの下部領域に隣接していることが多いので、エンジン出力が高い場合に、高い熱放射が生じ、これにより、過冷却段の位置を変更することが必要になる。
【００４７】
追加の構造的な対策なしに、図４に従って設計されたタンク１６によって、過冷却段の位置を変更することが可能である。
【００４８】
さらに、図４から理解できるように、過冷却段の位置をできるだけ自由に選択できるように、室１７ａと１７ｂ内にジグザグに導かれる流体の流れをコア領域を通して導くことができる。
【００４９】
図５は、アルミニウムから成り、半田付けされている２つの半部シェル１６と１６ａからさらに構成されるタンク１６の断面を示している。領域１６ａは、第１の変形形態と比較して変わらない構造を有し、その上、流体の流れを１つの管束から次に続く管束に導くのに特に役立つ。二重管として設計された部分領域１６ｂはチャンバ１７ａを有し、流体は、最初に、下方の２つの貫流管束の両方を通過した後に（図４の矢印Ｈ、Ｉ）、前記チャンバを介してタンクの上部領域内に搬送される（図４の矢印Ｊ）。
【００５０】
管束、通常は、過冷却段を最後に通過した後、チャンバ１７ｂは流体を収容し（図４の矢印Ｎ）、過冷却された流体をタンク１６の下部領域内に導き、そこから、流体は、ブロックねじ接続部１８を介して空調用コンデンサを出る。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】熱交換器の全体図である。
【図２】第１の実施形態による熱交換器の部分切取図及び部分分解図である。
【図３】図２の形態によるタンクの断面図である。
【図４】熱交換器の代替実施形態の部分切取図及び部分分解図である。
【図５】図４の実施形態によるタンクの断面図である。
【図１】
2007503568.tif 000003
【図２】
2007503568.tif 000004
【図３】
2007503568.tif 000005
【図４】
2007503568.tif 000006
【図５】
2007503568.tif 000007
【国際調査報告】
2007503568.tif 000008
2007503568.tif 000009
2007503568.tif 000010
2007503568.tif 000011