(57)【要約】  本発明による、特にモータ乗物のための熱交換器内の流体を循環させるためのろう付け可能な構成要素は、アルミニウム合金コア４を含む。この構成要素は、さらに、コア４に接して置かれた純アルミニウム保護層８をさらに含む。
2013543104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にモータ乗物のための熱交換器内の流体を循環させるためのろう付け可能な構成要素であって、
アルミニウム合金コア（４、１０４）を含み、
前記コア（４、１０４）に接して置かれている純アルミニウム保護層（８、１０８）をさらに含むことを特徴とする構成要素。
【請求項２】
前記保護層（８、１０８）が、９９．５％以上のアルミニウム重量パーセントから成ることを特徴とする、請求項１に記載の構成要素。
【請求項３】
前記コアが、前記保護層（８、１０８）が均一にその上に延在する第１の表面を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の構成要素。
【請求項４】
前記コアが前記第１の表面と対向する第２の表面を有し、
前記第２の表面に接して置かれた第２の純アルミニウム保護層（８、１０８）を含むことを特徴とする、請求項３に記載の構成要素。
【請求項５】
前記２つの保護層（８、１０８）が同じ組成を有することを特徴とする、請求項４に記載の構成要素。
【請求項６】
前記構成要素のろう付け後の機械的強度と前記構成要素の厚さの積が４６８００ＭＰａ．μｍ以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項７】
２００μｍから５３０μｍの間の厚さを有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項８】
前記保護層（８、１０８）の厚さが２５μｍから８０μｍの間であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項９】
前記構成要素を別の構成要素とろう付けすることによって組み立てるために、前記保護層（８、１０８）が前記コア（４、１０４）とはんだ層（１０、１１０）との間に置かれ、
前記はんだ層（１０、１１０）の厚さと前記保護層（８、１０８）の厚さとの比が０．３から１の間であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項１０】
前記はんだ層（１０、１１０）の厚さが全体の厚さの４％から１０％の間であることを特徴とする、請求項９に記載の構成要素。
【請求項１１】
管（１）であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項１２】
プレート（１０１）であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の構成要素。
【請求項１３】
第１の回路内を循環する第１の流体と、前記第１の流体とは異なる、第２の回路内を循環する第２の流体との間で熱を交換するための、特にモータ乗物のための熱交換器であって、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の複数の構成要素（１、１０１）を備え、
前記構成要素（１、１０１）の表面が前記第１の回路に属する保護層を含むことを特徴とする交換器。
【請求項１４】
前記第１の流体が再循環された排ガスを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の交換器。
【請求項１５】
ろう付け後、前記構成要素（１、１０１）の機械的強度と前記構成要素（１、１０１）のコア（４、１０４）の厚さの積が４６８００ＭＰａ．μｍ以上であることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の交換器。
【請求項１６】
前記構成要素が積層されたプレート（１０１）であることを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の交換器。
【請求項１７】
前記構成要素が平行に置かれた管（１）であることを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の交換器。
【請求項１８】
前記管が仕切り体によって隔てられていることを特徴とする、請求項１７に記載の交換器。
【請求項１９】
前記管（１）の内部に摂動要素が置かれていることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの流体間で熱を交換するように意図された、モータ乗物のための熱交換器の分野に関し、より詳細には、それに限定するものではないが、これらの車両の熱機関の排ガスを冷却するために使用されるアルミニウム合金熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ乗物の熱機関の排ガスを再循環するための回路（「排気再循環（ＥＧＲ）」とよばれる）が知られている。排ガスはその中で機関の吸気口へと再循環され、そこで完全に燃焼される。
【０００３】
再循環回路は、熱機関の排出回路と吸気回路との間を延び、最高温度が極度に高くなるため（４００℃〜９００℃）、一般に、排ガスを冷却するための熱交換器を含む。再循環回路はまた、冷却されないバイパス通路、ガス流を熱交換器中またはバイパス導管中へと選択的に方向付けるバイパス弁、および再循環回路中のガス流のスループットを制御するための制御弁も含む。
【０００４】
これらの排ガスは特に酸性であり、特に車両の機関が冷えたとき、酸性液へと凝縮する。この酸性液は特に硫酸塩、硝酸塩、有機酸、塩化物および／または炭化水素を含むので、これらは、腐食によって熱交換器に多大な損傷を与える。したがって、ｐＨ２未満で塩素値が５０ｐｐｍの凝縮液を注記することが一般的である。車両によっては、ｐＨ０．８で塩素が２００ｐｐｍでも注記される。
【０００５】
さらに、これらの交換器の様々な構成要素の組立は、ろう付けを利用するものであり、これらのエレメントはあらかじめはんだ層で覆われている。ろう付け中、はんだ層のシリコンがエレメントのコアに向かって拡散することが観察される。コアの組成物のこの改良が、エレメントを腐食に対して一層弱くさせる
【０００６】
そのため、耐腐食性の交換器構成要素の必要性がある。
【０００７】
文献ＷＯ２００６０３４８７６号は、酸性水の凝縮液をできるだけ迅速に除去して交換器を損傷する時間を与えないように、交換器回路の表面に疎水性層を形成することを提案していることが知られているが、この解決策は、腐食を完全には防止せず、交換器の熱交換容量を大幅に減らすため、満足のいくものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、例えばこれらのガスの凝縮による腐食に耐性を示すことが可能であり、特に製造が簡単で経済的であるこのような交換器のための構成要素を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、本発明は、特にモータ乗物のための熱交換器内の流体を循環させるためのろう付け可能な構成要素を提案し、この構成要素は、アルミニウム合金コアを含み、このコアに接して置かれている純アルミニウム保護層をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
したがって、ろう付け後、純アルミニウム層が腐食性のガスと接触し、構成要素のコアは接触しない。アルミニウム層は構成要素のコアよりも優れた耐腐食性を有し、アルミニウム層があることによって、はんだのシリコンがコアに向かって拡散することを防ぐ。構成要素は、グリコール水などの液体についての排ガスの循環によるものか、または他の流体についての排ガスの循環によるものかにかかわらず、腐食に対して耐性がある。
【００１１】
実施形態によれば、製造時と使用時の両方における特に簡単で簡便な特徴は次の通りである：
−  保護層が、９９．５％以上のアルミニウム重量パーセントから成る
−  コアが、保護層が均一にその上に延在する第１の表面を有する
−  コアが第１の表面と対向する第２の表面を有し、構成要素が第２の表面に接して置かれた第２の純アルミニウム保護層を含む
−  ２つの保護層が同じ組成を有する
−  構成要素のろう付け後の機械的強度と構成要素の厚さの積が４６８００ＭＰａ．μｍ以上である
−  構成要素の厚さが２００μｍから５３０μｍの間である
−  保護層の厚さが２５μｍから８０μｍの間である
−  構成要素を別の構成要素とろう付けすることによって組み立てるために、保護層がコアとはんだ層との間に置かれ、はんだ層の厚さと保護層の厚さとの比が０．３から１の間である
−  はんだ層の厚さが全体の厚さの４％から１０％の間である
−  構成要素が管またはプレートである
【００１２】
本発明はまた、第１の回路内を循環する第１の流体と、第１の流体とは異なる、第２の回路内を循環する第２の流体との間で熱を交換するための、特にモータ乗物のための交換器に関し、この交換器は、上記で開示された複数の構成要素をさらに備え、構成要素の表面が第１の回路に属する保護層を含むことを特徴とする。
【００１３】
実施形態によれば、製造時と使用時の両方における特に簡単で簡便な特徴は次の通りである：
−  第１の流体が再循環された排ガスを含む
−  ろう付け後、構成要素の機械的強度と構成要素のコアの厚さの積が４６８００ＭＰａ．μｍ以上である
−  構成要素が積層されたプレートまたは平行に置かれた管である
【００１４】
本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、一切限定するものではないが、好ましい例を使用して与えられる以下の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１ａ】外表面のみに純アルミニウム層を備えた、ろう付け前の本発明による管の一対の部分断面図である。
【図１ｂ】外表面のみに純アルミニウム層を備えた、ろう付け後の本発明による管の一対の部分断面図である。
【図２ａ】純アルミニウム層およびはんだ層が管の内表面および外表面に置かれている、図１と同様の一対の図である。
【図２ｂ】純アルミニウム層およびはんだ層が管の内面および外表面に置かれている、図１と同様の一対の図である。
【図３】本発明による交換器の分解斜視図である。
【図４】交換器が組み立てられた、図３と同様の図である。
【図５】アルミニウム層およびはんだ層がプレートの内表面および外表面に置かれている、ろう付け前の本発明によるプレートの斜視図である。
【図６】ろう付け後の図５と同様の図である。
【図７】プレートの一方の表面のみに純アルミニウム層を備え、それぞれの側にはんだ層を備えた、ろう付け前の本発明によるプレートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１および図２を参照しながら、本発明による構成要素が説明される。ここでは、この構成要素は、図３に示す熱交換器バンドル２の一部であるように意図された扁平管１である。管１は壁を含み、その長手方向軸に対して横切る断面は、例えば半円形など２つの丸み付けされた部分が交互になった２つの平坦部分を有する楕円形である。丸み付けされた部分は図示されていない。平坦な壁の２つの平行なセグメント３が図中に見られる。
【００１７】
管１の壁の厚さ、すなわちセグメント３の厚さは、２００μｍから５３０μｍの間である。
【００１８】
管１の壁は、３０００シリーズのアルミニウム合金から作製されたコア４を含む。
【００１９】
図１および図２における管１の内部５は、２つのセグメント３同士の間に延在する空間である。それぞれのセグメント３は、管１の内部５に面する内面６および内面６と対向する外面７を有する。
【００２０】
外面７の側に、コア４は、純アルミニウムの保護層８がそれに接して延在する第１の面を含む。純アルミニウムとは、アルミニウムの含有量が非常に高いアルミニウム合金を意味するものとされ、その含有量は所与の値９９％より大きい。ここでは、これは１０００シリーズのアルミニウム合金である。層８の厚さは４０μｍであり、ここではアルミニウムの割合は９９．５％である。
【００２１】
管１をろう付けする前、コア４とはんだ層１０との間に保護層８が延在する。層１０の厚さは３０μｍである。はんだは、管１を、例えば管１同士の間に置かれた仕切り体、またはバンドル２のコレクター・プレートなどのバンドル２の別の構成要素にろう付けするために使用される。ろう付けはよく知られており、本発明の主題ではないため、ろう付けまたははんだの組成についてここでは詳細な説明は行われないが、はんだの溶融温度は、様々な構成要素が互いに固定されるように、交換器の構成要素の溶融温度より低い。
【００２２】
ろう付け前、内面６の側に、コア４は、その表面に接して別のはんだ層１０を含む。この層１０は、管１の内部に置かれる摂動要素（図示せず）を管１にろう付けするために使用される。
【００２３】
概して、構成要素の厚さ、すなわち管１の壁の厚さ、層８の厚さ、およびはんだ層１０の厚さは、以下の範囲および関係から選択される：
−  はんだがコア４に向かって移動しないように、はんだ層１０の厚さとアルミニウム層８の厚さとの比が０．３から１の間である
−  はんだ層１０の厚さが管１の壁の厚さの４％から１０％の間である
−  保護層８の厚さが２５μｍから８０μｍの間である
−  管１の壁の厚さが２００μｍから５３０μｍの間である
【００２４】
交換器１１のろう付け後（図３および４）、はんだ層１０の金属は、ろう付けされる領域に向かって移動し、それにより、これらの領域の外側には、保護層８が露出される。
【００２５】
層８は、流体と接触し、犠牲保護層のような働きをするように意図された被覆を形成する。したがって、この層８が腐食されはじめても、管１の壁のコア４は損傷を受けない。
【００２６】
したがって、図１ａおよび図１ｂの管１では、通過する流体の影響を受けて起きる可能性がある外側の腐食から管１を保護するために、管１の外側に保護層８がある。
【００２７】
図２ａおよび図２ｂの管１では、管１の内面６の側のコアの第２の表面が、第２の保護層８で被覆されている。この第２の層８はコア４と別のはんだ層１０との間を延在している。ろう付けは、例えば管同士の間および管の内側の摂動要素と、管の外側および管の内側で行われる。保護層８が管１の外側および内側にあるおかげで、後者は管の間および管の中を通過する流体の影響を受けて起きることがある腐食から保護される。
【００２８】
ろう付け後、管１の壁の機械的強度とコア４の厚さとの積は、４６８００ＭＰａ．μｍより大きい。
【００２９】
図２ａおよび図２ｂの管の使用の例が、図３および図４に示されている。図示された交換器１１は２列の扁平管１を含む。バンドルがハウジング１２内に置かれている。
【００３０】
交換器１１は、冷却剤での熱の交換によりＥＧＲガスを循環させるための回路を含む。
【００３１】
実質的に長方形の部分を有し、一端が閉じているハウジング１２は、内部に、ここではＵ字形の管１のバンドル２を収容しており、すなわち、管１の入口１３および出口１４が、ハウジング１２の開口端１５で同じ側に置かれている。
【００３２】
管１のバンドルの端部は、支持プレート１６に固定されている。支持プレート１６は、各管１の取り付けのための複数の開口１７を有する。
【００３３】
ハウジング１２は、ここでは機関冷却回路のグリコール水であるＥＧＲ冷却剤のための入口通路１８および出口通路（図示せず）を有する。
【００３４】
ＥＧＲガスは、入口１３を通って交換器１１に入り、管１内を循環し、そこで冷却され、次いで出口１５を通って戻る。グリコール水は、入口通路１８を通って入り、バンドル２を浸し、出口通路を通って出る。ＥＧＲガスを冷却するために、ＥＧＲガスとグリコール水との交換が行われる。
【００３５】
ＥＧＲガスの酸性は約ｐＨ２とすることができ、ある環境では、ｐＨ０．８で最大２００ｐｐｍの塩素を含むことができる。交換器内での循環中に凝縮する可能性があるため、管の内部は腐食条件にさらされ、これに対して保護層８があることによって保護される。
【００３６】
グリコール水も腐食作用があり、これに対して保護層８が外側にあることによって、管の外側が保護されている。
【００３７】
図１ａおよび図１ｂに対応する代替的実施形態によれば、管の外側を循環する流体のみが腐食作用があり、それにより、管の外側のみが保護層８によって保護されるようになっている。
【００３８】
別の代替形態によれば、管の内側のみに保護層が設けられ、はんだ層が管の外側に設けられている。
【００３９】
概して、保護層は管の内側または外側の表面の少なくとも一方のみに設けられる。
【００４０】
別の代替形態によれば、管の内側にははんだが設けられていない。
【００４１】
管１の製造について、まずコア４が３０００シリーズのアルミニウム合金片の形態で得られる。次いで、１０００シリーズのアルミニウム層８が、外側（図１ａ）、または外側および内側（図１ｂ）に均一に噴射される。最後に、例えば管１をはんだ槽に浸すことによって、はんだ層が外側および外側に堆積される。管１の内側に層を形成するために、はんだを噴射することもできる。管１は、平坦なコアの２つの縁部を互いに対して閉じることによって形成される。管１は、交換器１１のろう付け中、水密に形成される。
【００４２】
代替的実施形態によれば、管１のコア４は、押し出し成形によって形成される。次いで、１０００シリーズのアルミニウム層８が、管１の外側、または外側および内側に均一に噴射される。最後に、はんだ層が管１の外側および内側に堆積される。
【００４３】
両方の場合で、熱の伝達を高めるために、管内の流体の循環を摂動させる摂動要素または攪拌器が、管１の内部に置かれてもよい。
【００４４】
次に、図５〜図８を参照しながら、別の実施形態が説明されることになる。同様のエレメントには、同じ番号に１００を加えたものが使用される。本発明による構成要素は、ここでは２つの面が保護層１０８で被覆されたコア１０４を含むプレート１０１である（図５および６）。代替形態によれば、プレート１０１の一方の表面のみが保護層で被覆されている（図７）。
【００４５】
上記の実施形態と同様に、はんだ層１１０が保護層（複数可）１０８の上に置かれている。
【００４６】
ろう付け後（図６）、保護層１０８が露出される。
【００４７】
交換器１１１はプレート交換器である。プレート１０１は、例えばＥＧＲガス回路および機関の冷却回路のグリコール水を循環させる冷却剤回路など、例えば２つの流体回路を形成するように互いの上に積層される。ここでは、それぞれの側に保護層を含む図５および図６のプレート１０１がある。
【００４８】
プレート１０１の積層は、ＥＧＲのために回路を形成すること、およびグリコール水のための回路を形成することを可能にする。上記で説明した実施形態のように、腐食に関するリスクが高い条件があり、保護層１０８が腐食に対する保護の役割を担っている。
【００４９】
代替的実施形態（図７）によれば、プレート１０８は一方の側に１つの保護層１０８のみを含む。ここでは、２つの連続するプレートの保護層１０８が互いに面するように、プレート１０８が配置されている。したがって、これにより流体回路が形成され、面が回路と交互になった保護層を有し、面は特定の保護を有さない。このレイアウトは、腐食性流体と、わずかな腐食性しかない、またはまったく腐食性がない流体との間の熱の交換に適している。
【００５０】
プレート１０１の製造について、まずコア１０４が３０００シリーズアルミニウム合金片の形態で得られる。次いで、１０００シリーズアルミニウム層１０８が噴射される。最後に、はんだ層１１０が堆積される。任意で、交換表面を増加するために、特に循環通路（図示せず）および突起１２０または窪みを形成するようにプレート１０１上に起伏部が形成される。
【００５１】
例を挙げると、厚さ４８０μｍの構成要素は、厚さ３６０μｍを有するアルミニウム合金３９１６のコア、厚さ４８μｍを有するアルミニウム合金１０５０の保護層、および厚さ３６μｍを有する２つのはんだ層４３４３（１つの面に１つずつ）から成る（すなわち、割合では、コアが７５％、保護層が１０％、それぞれのはんだ層が７．５％）。構成要素の機械的強度は１３０ＭＰａである。
【００５２】
別の例は、厚さ３００μｍを有するアルミニウム合金のコア、厚さ４０μｍを有するアルミニウム合金１０５０の保護層、および厚さ３０μｍを有する２つのはんだ層４３４３（１つの面に１つずつ）から成る（すなわち、割合では、コアが７５％、保護層が１０％、それぞれのはんだ層が７．５％）厚さ４００μｍの構成要素である。構成要素の機械的強度は１５６ＭＰａである。
【００５３】
第３の例は、厚さ２６０μｍを有するアルミニウム合金のコア、厚さ４０μｍを有するアルミニウム合金１０５０の２つの保護層（１つの面に１つずつ）、および厚さ３０μｍを有する２つのはんだ層４３４３（１つの面に１つずつ）から成る（すなわち、割合では、コアが６５％、それぞれの保護層が１０％、それぞれのはんだ層が７．５％）厚さ４００μｍの構成要素である。構成要素の機械的強度は１８０ＭＰａである。
【００５４】
それぞれの例では、ろう付け後の機械的強度とコアの厚さの積が４６８００ＭＰａ．μｍである。
【００５５】
説明された実施形態の代替形態として、構成要素、管またはプレートが、丸めた多層サンドイッチの形態で得られる。
【００５６】
代替的実施形態は、保護層を一方の面のみに設け、保護層をそれぞれの面に設け、はんだ層を一方の面のみに設け、はんだ層をそれぞれの面に設けることによって得られる、様々な組合せをカバーする。
【００５７】
はんだ層が任意選択的に存在することは、管同士の間の仕切り体、または管内の攪拌器が任意選択的に存在することによって生じる必要性と特に関連している。
【００５８】
別の実施形態によれば、特許請求される構成要素（管またはプレート）は保護層（複数可）を含むとともに、この構成要素は、はんだ層を有する、管同士の間もしくはプレート同士の間に置かれた仕切り体または摂動要素である。
【００５９】
別の実施形態によれば、本発明による構成要素は、例えば管とろう付けすることによって組み立てられるアルミニウム合金コアを含むコレクター・プレートである。このコレクター・プレートは、管の側のコアの表面に置かれた純アルミニウム保護層を含む。
【００６０】
代替形態によれば、構成要素は、交換器１１の支持プレート１６である。次いで、管１およびプレート１６は保護層を含む。
【００６１】
別の実施形態によれば、本発明による熱交換器は、例えばグリコール水などの冷却される第１の流体が、例えば空気などの第２の流体によって循環する第１の回路を含む。交換器の管またはプレートは第１の回路の一部である表面のみに保護層を含む。
【００６２】
本発明は、説明および図示された実施形態に限定されず、任意の代替的実施形態を包含するものである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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2013543104.tif 000014
2013543104.tif 000015
2013543104.tif 000016
2013543104.tif 000017
2013543104.tif 000018