(57)【要約】  第１流体と第２流体との間の熱交換のための、格別の強度を達成する熱交換器は、複数のケーシング（２）と、少なくとも１つのスペーサー（８）と、を備える。ケーシング（２）は、ほぼ平らで所定の幅（Ｌ）の、積み重ね（２ａ）状に配置される。エアースペース（３）が積み重ねにおける隣接するケーシング間に形成されている。それぞれのケーシング（２）が周辺ストリップ（６ａ）に沿って溶接された２つのハーフシェル（６）から形成されている。前記ケーシング（２）は、前記エアースペース（３）へ開口している各々の孔（７）を介して互いに流体連通状態にある。少なくとも１つのスペーサー（８）は、略スリーブタイプであり、前記エアースペース（３）において、上端で、前記隣接するケーシングと、前記エアースペース（３）へ開口している各々の孔（７）の周囲で一体化されている。【選択図】図５
2007536493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平らで所定の幅（Ｌ）の、積み重ね（２ａ）状に配置された、複数のケーシング（２）であって、エアースペース（３）が積み重ねにおける隣接するケーシング間に形成されており、それぞれが周辺ストリップ（６ａ）に沿って溶接された２つのハーフシェル（６）から形成されているとともに、前記ケーシング（２）は、前記エアースペース（３）へ開口している各々の孔（７）を介して互いに流体連通状態にある複数のケーシング（２）を備えるタイプの、第１流体と第２流体との間の熱交換のための熱交換器であって、  前記エアースペース（３）において、略スリーブタイプの、上端で、前記隣接するケーシング（２）と、前記エアースペース（３）へ開口している各々の孔（７）の周囲で一体化された少なくとも１つのスペーサー（８）を備えている熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器であって、前記少なくとも１つのスペーサー（８）と連結された凹凸（９）であって、前記エアースペース（３）において延びておりハーフシェル（６）を剛性化させる凹凸（９）を備えている熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載の熱交換器であって、前記凹凸（９）は、前記少なくとも１つのスペーサー（８）から放射状に延びている放射状スポーク（９ａ，９ｂ，９０，９０ａ，９０ｂ）である熱交換器。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換器であって、前記放射状スポーク（９ａ，９ｂ，９０ｂ）は外側へ延びている熱交換器。
【請求項５】
請求項３に記載の熱交換器であって、前記放射状スポーク（９０，９０ａ）は内側へ延びている熱交換器。
【請求項６】
請求項３に記載の熱交換器であって、前記放射状スポークは、外側へ延びる放射状スポーク（９０ｂ）および内側へ延びる放射状スポーク（９０ａ）である熱交換器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器であって、前記外側へ延びる放射状スポーク（９０ｂ）は、前記内側へ延びる放射状スポーク（９０ａ）の延長部である熱交換器。
【請求項８】
請求項４または６に記載の熱交換器であって、前記少なくとも１つのスペーサー（８）の外側に向かって延びている前記放射状スポーク（９ａ）の所定数が、少なくとも前記周辺ストリップ（６ａ）まで延びている熱交換器。
【請求項９】
請求項８に記載の熱交換器であって、それぞれのハーフシェル（６）は、前記周辺ストリップ（６ａ）の外側縁部（６ｂ）に、四角く曲げられた縁飾り（６ｃ）を備えており、外側に延びている放射状スポーク（９ａ）の前記所定数が、前記縁飾り（６ｃ）まで延びている熱交換器。
【請求項１０】
請求項２に記載の熱交換器であって、前記凹凸（９）は前記少なくとも１つのスペーサー（８）と一体に形成されている熱交換器。
【請求項１１】
請求項２乃至１０のいずれかに記載の熱交換器であって、前記少なくとも１つのスペーサー（８）および前記凹凸（９）は、突き出た輪郭の一部品である熱交換器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の熱交換器であって、前記突き出た輪郭の一部品は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金および同様の金属材料からなる群から選択された金属材料から形成されている熱交換器。
【請求項１３】
請求項３に記載の熱交換器であって、前記放射状スポーク（９ａ，９ｂ，９０，９０ａ，９０ｂ）は、実質的に、等角度で間隔を空けて配置されている熱交換器。
【請求項１４】
請求項３に記載の熱交換器であって、前記放射状スポーク（９ｂ）の所定の数は、前記エアースペース（３）に配置された波型プレート（１１）に対する基準・支持面を構成する面（Ｔ）に関して、剪断されている熱交換器。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の熱交換器であって、前記エアースペース（３）へ開口している前記各々の孔（７）の少なくとも１つは、前記少なくとも１つのスペーサー（８）に対する中心位置決め縁部（１２）を備えている熱交換器。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれかに記載の熱交換器であって、前記各々の孔（７）は所定の方向に長円形である熱交換器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の熱交換器であって、前記各々の孔（７）は、前記ケーシング（２）の幅（Ｌ）の方向に長円形である熱交換器。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれかに記載の熱交換器であって、前記少なくとも１つのスペーサー（８）は、２ｍｍと４ｍｍとの間の所定の厚さを、好ましくは３．５ｍｍの厚さを有している熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最も概括的な面において、第１および第２流体間の熱交換のための熱交換器に関する。
詳細には、しかし、限定的ではなく、本発明は、略平らで所定の幅の、積み重ね状に配置された、複数のケーシングであって、エアースペースが積み重ねにおける隣接するケーシング間に形成されており、それぞれが周辺ストリップに沿って溶接された２つのハーフシェルから形成されているとともに、前記ケーシング（２）は、前記エアースペース（３）へ開口している各々の孔（７）を介して互いに流体連通状態にある複数のケーシングを備えるタイプの、与圧流体間の熱交換のための熱交換器に関する。
【０００２】
従来技術
複数のケーシングあるいは平らなチューブを備えるタイプの２つの流体間の熱交換のための熱交換器が知られている。
それぞれのケーシングは、２つのハーフシェルから形成され、各々の孔が、隣接するケーシングがコレクタを介して連結される対応の位置で、開口している。
そのような構成において、隣接するケーシングのそれぞれの組は、流体の第１フローが移送されるエアースペースを形成し、これに対して、異なる温度の流体の第２フローは複数のケーシングと交差する。
【０００３】
このように、そのようなフローが熱交換を実行する。熱交換は、概して、フローの運動を、キャビティ内およびケーシングの内部にそれぞれ配置されている小さい波型プレート、すなわちタービュレーター、の使用を通じて激しい乱流を引き起こすことによって、より効果的になる。
【０００４】
従来技術にかかる隣接するケーシング間の上述の連結コレクタは、ハーフシェルをつなぐチューブの部品であり、ケーシングに開口する孔に予め確認されている、それぞれの円錐形縁部の周囲に、弾性変形を通じて、押し込まれる。
熱交換器はこのように実現され、利点はあるが、欠点がないわけではない。欠点には、特に、高圧値の流体のフロー間の熱交換の場合、熱交換器が有し、使用に障害を生じさせる低い機械的耐久性、によって表される主要な欠点が含まれる。
【０００５】
そのような低い機械的耐久性は、弾性変形が十分なシールを保証していない隣接するケーシング間の連結、および流体間の効果的な熱交換のために薄い厚さで実現されなければならないハーフシェルの両方において、重大である。
このことから、流体のフロー間の少なくとも一方が高圧値にある熱交換の場合、このように実現された熱交換器を用いることができないことになり、いずれにせよ、産業上の関心がほとんどなくなる。高圧値は、１０〜１３バールより大きい値を意味する。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の基礎を構成する技術上の課題は、略平らで所定の幅の、積み重ね状に配置された、複数のケーシングであって、エアースペースが積み重ねにおける隣接するケーシング間に形成されており、それぞれが周辺ストリップに沿って溶接された２つのハーフシェルから形成されているとともに、上述のケーシングは、上述のエアースペースへ開口している各々の孔を介して互いに流体連通状態にある複数のケーシングを備えるタイプの、第１流体と第２流体との間の熱交換のための熱交換器であって、上述の欠点を克服する、つまり格別な強度および機械的耐久性を保証する、構造的・機能的な特徴を有している熱交換器の課題である。
【０００７】
上述の課題は、本発明にかかる、上述のエアースペースにおいて、略スリーブタイプの、上端で当接する、前記エアースペースへ開口する各々の孔の周囲の前記隣接するケーシングと一体化された、少なくとも１つのスペーサーを備える上に述べたタイプの熱交換器によって、解決される。
好都合には、熱交換器は、上述の少なくとも１つのスペーサーと連結され、エアースペーにおいて延びておりハーフシェルを剛性化させる凹凸を備えている。
【０００８】
好ましくは、上述の凹凸は、前記少なくとも１つのスペーサーから放射状に延びる放射状スポークである。
好都合には、上述の放射状スポークは、実質的に、等角度で間隔を空けて配置されている。
また、好ましくは、上述の放射状スポークは、スペーサーと一体に形成されており、さらに好ましくは、放射状スポークおよびスペーサーは、突き出た輪郭の一部品である。
【０００９】
好都合には、上述の突き出た輪郭の一部品は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金および同様の金属材料からなる群から選択された金属材料から形成されている。
本発明にかかる熱交換器の特徴およびさらなる利点は、例示であって制限を意図するものでない、添付の図面を参照する以下の説明から明らかにされる。
【００１０】
詳細な説明
上述の図面を参照して、本発明に応じて実現される、第１流体、例えばオイル、と、第２流体、例えば空気、との間の熱交換のための熱交換器を、全体的かつ概略的に、１で示す。
熱交換器１は、基本的に、略平らな形状の、積み重ね２ａ状の関係で所定の離れた距離で連結される複数のケーシング２を備えており、ケーシング間にそれぞれのキャビティ３が形成されている。
【００１１】
所定の幅Ｌの、ケーシング２は、既知の方法で、第１プレート４と第２プレート５との間に、クランプ留めされる。後者には、例えば、上述の流体のうち第１のものの通路のためのジョイント５ａが配置される。
実施例において、説明の交換器は、１”（１インチ）のジョイント５ａを有する。
【００１２】
ケーシング２のそれぞれは、周辺ストリップ６ａに沿って溶接される２つのハーフシェル６から形成される。ケーシング２のそれぞれは、対応する位置に、各々の孔７を備える。
上述の周辺のストリップ６ａは、四角く曲げられた縁飾り６ｃを有する外側縁部６ｂを備えており、そして、ハーフシェル６は、０．１ｍｍと０．４ｍｍとの間の薄い厚さを、好ましくは０．３ｍｍの厚さのアルミニウムシートで実現されていることを述べておく。
【００１３】
積み重ね２ａにおいて並べられた、このような各々の孔７は、上述のケーシング２を互いに流体連通状態で配置する。
あらゆる本質的に既知の方法で、このようなケーシング２に上述の第１流体のフローを流れさせ、これに対して、第２流体は上述のキャビティ３に流れさせる。
【００１４】
本発明の第１の特徴に関して、熱交換器１は、前記キャビティ３のそれぞれにおいて、略スリーブタイプの、上端で当接し、かつ、ハーフシェル６の各々の孔７のそれぞれの周囲の上述の隣接するケーシングと一体化されたスペーサー８を備えており、隣接するケーシングの堅固な機械的連結を実現している。
例えばろう付けあるいは溶接を通じてケーシング２と一体化されたこのようなスペーサー８は、各々の孔７で、上述の第１流体のための通路コレクタを形成して、ケーシング２の内部と連通している。
【００１５】
本発明の第２の特徴に関して、熱交換器１は、それぞれのスペーサー８と連結され、エアースペース３において延びている凹凸９を備えており、ハーフシェル６の剛性化エレメントを構成している。
図４および図５の例を特に参照して、このような凹凸が、どのように、放射状スポーク９の態様にあり、前記スペーサー８の外側に向かって放射状に突出し、このようなスペーサー８に、実質的に、等角度で間隔を空けて配置されているかを述べる。
【００１６】
好都合には、本発明のさらなる特徴に関して、スペーサー８の外側で延びているこのような放射状スポーク９の所定の数、例では９ａで示す７つのスポークと等しい数、が上述の周辺ストリップ６ａまで延びている。
詳細には、このような所定数の放射状スポーク９ａは、四角く曲げられた上述の縁飾り６ｃまで延び、そして当接する。
【００１７】
また、好都合には、同じスペーサー８の残りの放射状スポーク９、例では９ｂで示す３本のスポーク、は、Ｔで示す横断面に関して剪断される。横断面は、全体的に１１で示す波型プレートに対する基準・支持面を構成する。波型プレートは、キャビティ３のそれぞれに配置されており、当業者には”タービュレーター”と呼ばれている。
これに関して、第２波型プレートすなわちタービュレーター１１ａがそれぞれのケーシング２の内側に配置されていることも述べておく。
【００１８】
上述の波型プレート１１，１１ａは、熱交換器１の熱交換の効率を増長する目的を有しており、波型面を用いて、熱交換のための流体のフローの乱流を増加させる。
好ましくは、上述の放射状スポーク９は、それらが突出してくるスペーサー８と一体に形成される。また、より好ましくは、放射状スポークおよびスペーサーは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金および同様の金属材料からなる群から選択された金属材料から形成されている、突き出た輪郭の一部品である。
【００１９】
スペーサー８の厚さｓおよび放射状スポーク９の厚さは、２ｍｍと４ｍｍとの間の値であり、好ましくは３．５ｍｍである。
また、好ましくは、それぞれのハーフシェル６の上述の各々の孔７のそれぞれは、中心位置決め縁部１２が予め確認されて配置されており、ハーフシェル６からエアースペース３の方向に突出して、スペーサー８を整列する。
【００２０】
本発明による熱交換器の主要な長所は、その格別な強度にある。
実際に、上端で、溶接されてケーシング上に一体化されたスペーサーのために、特に強い構造がケーシング自体の積み重ねに与えられる。
このように、堅固な機械的連結が、隣接するケーシング間で実現され、シールを形成し、そして、激しい応力に耐えることが可能になる。
【００２１】
詳細には、従来技術に関しては爆発的な増加に最もさらされていた部分が、本発明による交換器においては、ケーシングと一体化されたスペーサー、およびハーフシェルのそれぞれの剛性化エレメントを構成しているそれぞれのスペーサーから突出する放射状スポークの両方を通じて、強化される。
【００２２】
本発明にかかる熱交換器は、このように、流体の加圧フロー間の熱交換に、また、３５バールまでものそしてそれ以上の圧力に、特に適している。
また、交換器の機械的耐久性は、キャビティに配置されたそれぞれの波型プレートの支持エレメントを構成する、スペーサーの放射状スポークによって向上する。
【００２３】
このように、波型プレートは、放射状スポークによって、キャビティと交差する流体のフローの乱流を非常に増大させるとともに、特にこのようなフローの高圧値で最適の熱交換を可能にする最適の位置に、安定して固定される。
つまり、本発明にかかる熱交換器は、上述の特有の構造のために、ケーシングの内部で移送される第１流体と隣接するケーシング間のキャビティに移送される第２流体との間で、特にそしてまさしくこのような流体の各々のフローが両方ともに高圧値にあるときにも、熱交換を可能にする。
【００２４】
本発明にかかる熱交換器のこのような格別の強度は、達成され、好都合には、効果的な熱交換に求められるような薄い厚さで実現されたハーフシェルによって、交換器のコンパクトな構造を同時に維持できる。
本発明にかかる熱交換器によって達成されるさらなる利点は、従来技術によって今まで提供されていたものよりよいシールを保証する上述の機械的連結によって、流体が熱交換の際に受ける圧力低下を、最小あるいは無視できるほどにすることにある。
【００２５】
また、好都合には四角く曲げられた周辺ストリップの縁飾りまで延びる、放射状スポークは、本発明にかかる熱交換器に不測のぶつかりに対しても効果的な機械耐久性を与え、熱交換器をこのようなぶつかりによって引き起こされるへこみや同様の好ましくないダメージから保護していることを述べておく。
【００２６】
次に、特に図６の例を参照して、本発明の異なる実施例の例の細目を説明するとともに、先の実施例と同じ構造および作用を有する共働部品は同じ参照符号で示す。
このような異なる実施例において、熱交換器は、ほぼスリーブのような形状の、上端で、隣接するケーシング２上に一体化されるとともに、スペーサー８の内側に向かって突出する放射状スポーク９０を有する、スペーサー８、を備える。
【００２７】
スペーサーの内側に向かって突出する上述の放射状スポーク９０は、自由端で剪断されて、これにより、各々の孔７の中心位置決め縁部１２を囲んでいる。
また、図６の例を参照して、スペーサー８は、曲面状輪郭を有する第１部分８０ａと、タービュレーター１１に対する基準面を構成する四角い輪郭を有する第２部分８０ｂと、を備えることを述べておく。
このような異なる実施例において、好都合には、ケーシングと交差する流体により内側からのスペーサーに作用する圧力は、キャビティと交差する流体により外側からスペーサーに作用する圧力によって、完全に相殺されることを述べておく。
【００２８】
図７の例に、本発明にかかる熱交換器のさらに異なる実施例を示す。
このような異なる実施例において、熱交換器は、ほぼスリーブのような形状の、スペーサー８を備える。それぞれのスペーサー８には、９０ａで示す、スペーサーの内側に向かって突出する放射状スポークと、９０ｂで示す、スペーサーの外側に向かって突出する放射状スポークと、が配置される。
上述のスペーサー８の外側に向かって延びている放射状スポーク９０ｂは、スペーサーの内側に向かって延びている放射状スポーク９０ａの延長にあることがわかるであろう。
【００２９】
図８の例を参照して示すさらに異なる実施例にかかる、ケーシング２のハーフシェル６で開口する孔７が、長円形であることを述べることは重要である。
横に延びている孔は、交換器自体のハーフシェルにおいて循環する流体の高いフローレートに耐えることが予め確認されていて、交換器の幅が広い場合には、特に有用である。
【００３０】
当業者は、本質的ではない特定の要求を満たすために、上述の熱交換器の４つの異なる実施例のそれぞれに多くの変形を加えることが可能であり、これらの変形のすべては、どのような場合も、ここで挙げる特許請求の範囲によって規定される、本発明の保護の範囲よって、包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、Ｉ−Ｉ線に沿った、本発明にかかる熱交換器の概略的な前面側断面図を示す。
【図２】図２は、矢印ＩＩに応じた、図１の熱交換器の平面図を示す。
【図３】図３は、図１の交換器の詳細な拡大図を示す。
【図４】図４は、図３の線ＩＶ−ＩＶに応じた、図１の熱交換器の詳細な断面図を示す。
【図５】図５は、図１の交換器の一部の組立分解斜視図を示す。
【図６】図６は、本発明の異なる実施例にかかる熱交換器の図５の部分を示す。
【図７】図７は、本発明のさらに異なる実施例にかかる図５の部分の詳細を示す。
【図８】図８は、本発明のさらに異なる実施例にかかる図４の詳細を示す。
【図１】
2007536493.tif 000003
【図２】
2007536493.tif 000004
【図３】
2007536493.tif 000005
【図４】
2007536493.tif 000006
【図５】
2007536493.tif 000007
【図６】
2007536493.tif 000008
【図７】
2007536493.tif 000009
【図８】
2007536493.tif 000010
【国際調査報告】
2007536493.tif 000011
2007536493.tif 000012
2007536493.tif 000013