(57)【要約】【課題】  比率における小さな圧力低下で、押出成形管によって、特に高い熱伝達が実現されている熱交換器用の押出成形管を提供する。【解決手段】    熱交換器用の押出成形管であって、前記押出成形管の長手方向（ｚ）および横方向（ｙ）に延びかつ２つの外側幅狭側面（３、４）によって前記押出成形管の高さ方向（ｘ）に接続されている少なくともほぼ平行な２つの外部側壁（１、２）を含む押出成形管であって、前記側壁（１、２）の間の少なくとも１つの貫通フレーム（５）が、前記長手方向（ｚ）におよび前記高さ方向（ｘ）に延び、前記押出成形管の少なくとも２つの通路（６）を分離し、前記外部側壁（１、２）の少なくとも一方がエンボス（７）を備え、前記エンボス（７）によって、前記通路（６）内に突出する前記側壁（１、２）の隆起部（７）も、ほぼ横方向（ｙ）に延びる前記フレーム（５）の隆起部（７）も形成されている押出成形管において、前記少なくとも１つのフレーム（５）の前記隆起部（７）が、前記横方向（ｙ）に対して制御された配向を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器用の押出成形管であって、
前記押出成形管の長手方向（ｚ）および横方向（ｙ）に延びかつ２つの外側幅狭側面（３、４）によって前記押出成形管の高さ方向（ｘ）に接続されている少なくともほぼ平行な２つの外部側壁（１、２）を含む押出成形管であって、
前記側壁（１、２）の間の少なくとも１つの貫通フレーム（５）が、前記長手方向（ｚ）におよび前記高さ方向（ｘ）に延び、前記押出成形管の少なくとも２つの通路（６）を分離し、
前記外部側壁（１、２）の少なくとも一方がエンボス（７）を備え、前記エンボス（７）によって、前記通路（６）内に突出する前記側壁（１、２）の隆起部（７）も、ほぼ横方向（ｙ）に延びる前記フレーム（５）の隆起部（７）も形成されている押出成形管において、
前記少なくとも１つのフレーム（５）の前記隆起部（７）が、前記横方向（ｙ）に対して制御された配向を有することを特徴とする押出成形管。
【請求項２】
前記押出成形管の前記通路（６）の少なくとも１つが、前記長手方向（ｘ）において、前記横方向（ｙ）に対する規則的な波状の延長部を備えることを特徴とする請求項１に記載の押出成形管。
【請求項３】
隣接する２つのフレーム（５）の間の横方向（ｙ）の間隔がほぼ一定であることを特徴とする請求項１または２に記載の押出成形管。
【請求項４】
前記エンボス（７）の少なくとも１つが縦長の形状を備え、複数のフレーム（５）が前記同じエンボス（７）によって覆われ、隆起させられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の押出成形管。
【請求項５】
前記縦長のエンボス（７）が前記横方向（ｙ）に対する配向角度を有することを特徴とする請求項４に記載の押出成形管。
【請求項６】
前記配向角度が、約０°〜４５°、特に約２０°〜４５°、特に約２８°〜４２°であることを特徴とする請求項５に記載の押出成形管。
【請求項７】
前記エンボス（７）の少なくとも１つが、前記少なくとも１つのフレーム（５）にのみほぼ重なっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の押出成形管。
【請求項８】
前記エンボス（７）の少なくとも１つがフレーム（５）に重なっていないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の押出成形管。
【請求項９】
前記エンボス（７）が前記横方向（ｙ）に対する配向を有することを特徴とする請求項８に記載の押出成形管。
【請求項１０】
前記横方向（ｙ）に対する前記エンボス（７）の配向角度が、約０°〜４５°、特に約２５°〜４５°、特に約３０°〜４０°であることを特徴とする請求項９に記載の押出成形管。
【請求項１１】
前記エンボス（７）の少なくとも１つがウィングレット状に、例えば縦長に形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の押出成形管。
【請求項１２】
前記ウィングレット状のエンボス（７）が、１．２〜５の、好ましくは２〜５の、特に好ましくは２．５〜３．２の、あるいは好ましくは１．５〜３の、特に好ましくは１．８〜２．５の長さと幅との比率を有することを特徴とする請求項１０に記載の押出成形管。
【請求項１３】
長手方向においてほぼ同じ高さにある隣接するフレーム（５）の少なくとも複数の隆起部（７）の前記配向が同じであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の押出成形管。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の押出成形管を含む自動車用の熱交換器。
【請求項１５】
請求項１〜４９のいずれか１項に記載の押出成形管を製造するための方法であって、
−押出成形法によって押出成形管を製造するステップと、
−側壁（１、２）にエンボスをエンボス加工で形成するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器用の押出成形管であって、押出成形管の長手方向および横方向に延びかつ２つの外側幅狭側面によって押出成形管の高さ方向に接続されている少なくともほぼ平行な２つの外部側壁を含む押出成形管であって、側壁の間の少なくとも１つの貫通フレームが、長手方向におよび高さ方向に延び、押出成形管の少なくとも２つの通路を分離し、外部側壁の少なくとも一方がエンボスを備え、エンボスによって、通路内に突出する側壁の隆起部も、ほぼ横方向に延びるフレームの隆起部も形成されている押出成形管において、少なくとも１つのフレームの隆起部が、横方向に対して制御された配向を有する押出成形管に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、一実施形態によれば、複数のチャンバが内部フレームによって分離されている熱交換器用の、押出成形および引出成形によって製造可能な管を記載している。さらに、貫流する流体の乱流を発生させるために、チャンバが、外側から設けられた凹部によって側壁の領域でもフレームの領域でも変形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第３，５９６，４９５Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、比率における小さな圧力低下で、押出成形管によって、特に高い熱伝達が実現されている熱交換器用の押出成形管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明によれば、請求項１の際立った特徴を有する冒頭に述べた押出成形管によって達成される。フレームの隆起部を制御して配向することにより、高さ方向でも、横方向でも、通路の適切で正確な形状を実現することができる。これに対して、冒頭に述べた先行技術では、横方向においてのみ、配向に関して予測できないフレームの隆起によって、通路の制御不能な狭窄が可能であった。
【０００６】
好ましい実施形態では、押出成形管の通路の少なくとも１つが、長手方向において、横方向に対する規則的な波状の延長部を備えることが意図されている。これによって、一方では、乱流および熱伝達が増大し、他方では、大きすぎる圧力低下を生じさせ、場合によっては、流体の堆積、または流体から堆積された溶媒の堆積により閉塞を生じさせることがある狭い箇所が回避される。この場合、特に好ましくは、隣接する２つのフレームの間の横方向の間隔がほぼ一定である。
【０００７】
有利な詳細な実施形態では、簡単かつ確実な製造を行うために、エンボスの少なくとも１つが縦長の形状を有し、この場合、複数のフレームが、同じエンボス部によって覆われ、隆起させられている。特に好ましくは、縦長のエンボスは、横方向に対する配向角度を有するので、同じエンボス加工によって生じた側壁およびフレームの隆起部は、管の長手方向において同じ高さに存在しない。このような配向角度は、有利には、約０°〜４５°、好ましくは約２０°〜４５°、特に好ましくは約２８°〜４２°である。
【０００８】
有利な変形例では、縦長のエンボスは、フレームに対して平行な配向を有し、および／またはフレームの上方に配置されているかまたはフレームに対してほんの僅かにずらして配置されている。特に有利には、エンボスは、通路幅の１．１〜３．２５倍、特に１．３５〜２．４５倍、特に１．６２〜２．１６倍である長さを有する。これにより、状況に応じて、部分的に均一に作用する力、すなわち、フレームの鋳造された隆起部が保証されているが、その理由は、必要に応じて、単に点状にまたは長さを制限して形成された、面圧に基づく鋳造部による、エンボス面の下方の材料の単に局部的な流れ、したがって、望ましくない壁厚の減少が低減または防止されるからである。
【０００９】
その代わりにまたはそれに加えて、エンボスの少なくとも１つが、少なくとも１つのフレームにのみほぼ重なっていることを意図することができる。この場合、他のエンボスはフレームに重なることができない。このようにして、側壁を隆起させるためのエンボスと、フレームを隆起させるためのエンボスとを互いに空間的に分離して任意に配置することができるので、通路を形成するための特に優れた形成方法がある。特に、側壁の分離されたこのようなエンボスは、横方向に対する配向を有することができる。横方向に対するこのエンボスの配向角度は、有利には、約０°〜４５°、好ましくは約２５°〜４５°、特に好ましくは約３０°〜４０°であり得る。
【００１０】
乱流を特に効果的に発生させるために、エンボスの少なくとも１つをウィングレット状に形成することができる。最適な形態では、ウィングレット状のエンボスは、この場合、２〜５、好ましくは２．３〜４、特に好ましくは２．５〜３．２の長さと幅との比率を有する。有利な変形例では、ウィングレット状のエンボスは、１．２〜５、好ましくは１．５〜３、特に好ましくは１．８〜２．５の長さと幅との比率を有する。
【００１１】
長すぎるエンボスが、さらに、側壁の平面の変形を生じさせるか、または短い側壁の隆起を生じさせることがあることが証明された。これによって、不都合なことに、押出成形管の外寸が変化し、冷却剤の流れが悪化し、さらには、押出成形管の成形工程時に、エンボスの領域において、側壁の折れ曲がり、および通路断面の閉塞または減少が生じ、したがって、圧力損失の増大が生じることがある。
【００１２】
一般に有利には、長手方向においてほぼ同じ高さにある隣接するフレームの少なくとも複数の隆起部の配向が同じであることが意図されている。これによって、少なくとも横方向に対する通路のほぼ一定の断面が可能になり、その結果、例えば排ガス冷却のための使用時における堆積による閉塞の危険性が低くなる。代わりに、要求に応じて、長手方向においてほぼ同じ高さにある隣接するフレームの少なくとも複数の隆起部の配向が逆方向であることを意図することもできる。これによって、特に優れた乱流を発生させることができる管の狭い箇所を制御可能に構成することができる。ここで、このことは、例えば、適度な煤排出および／またはＨＣ排出における低圧ＥＧＲ冷却器または高圧ＥＧＲ冷却器用の給気冷却器、冷却剤冷却器、排ガス冷却器の場合に、堆積による閉塞の危険性が低くなっていると有利であり得る。
【００１３】
有利な詳細な実施形態では、全ての空間方向で均一な乱流を発生させるために、通路の長手方向において、側壁の一方の隆起部とフレームの隆起部とが前後に交互に設けられている。特に有利には、通路の長手方向において、最初に、横方向の第１の配向のフレームの隆起部が生じ、次に、両方の側壁の第１の隆起部が生じ、次に、それぞれ他の配向のフレームの隆起部が生じ、次に，それぞれ他の側壁の隆起部が生じる。これによって、有利には流体の流れに旋回を与える通路のねじれた延長部が形成されている。押出成形管の長さにわたって、特に異なる旋回方向を有するこのような複数の部分を設けることができる。
【００１４】
別の有利な実施形態は、流れの交互の加速および減速が生じるように、フレームのおよび／または通路壁の隆起部を交互に逆方向に構成することを意図する。
【００１５】
別の実施形態では、通路の長手方向において、通路を画定する２つのフレームの隆起部が、互いに対向して配向された同じ高さの隆起部を備え、その結果、隆起部によって通路幅が小さくなっている。これにより、この狭い箇所において流れの加速を実現することができる。その代わりにまたはそれに加えて、通路の長手方向において、通路を画定する２つのフレームの隆起部が、互いに反対に配向された同じ高さの隆起部を備え、その結果、隆起部によって通路幅が大きくなっていることが意図されている。これにより、この位置において流れの減速を実現することができる。上記のことから理解できるように、好ましい実施形態では、通路の交互の拡大部および狭窄部を設けることもできる。
【００１６】
有利な詳細な実施形態では、フレームの隆起部が、第１の側面のエンボスによっても、少なくとも部分的に重なっている第２の側面のエンボスによっても形成されていることが意図されている。これによって、側壁のほんの小さな隆起でフレームの特に明確な隆起部を得ることができる。この場合、第１の変形例では、重なっているエンボスに対する隆起部の配向が逆方向である。この場合、代替または追加の第２の変形例では、重なっているエンボスに対する隆起部の配向が同じ方向である。
【００１７】
本発明による押出成形管の簡単な実施例では、フレームの制御可能に配向された隆起部が、側壁に対して傾斜したエンボス加工ツールによって生じる。これにより、エンボス加工時に、横方向に向けた力がフレームに加えられるので、その隆起部または湾曲部の方向は予め設定されている。代替または追加の解決方法では、フレームの制御可能に配向された隆起部が、フレームに対して偏心的に係合するエンボス加工ツールによって生じる。この場合、特に、エンボス加工ツールは、横方向においてのみフレームとほぼ同じ広さであり、エンボス中心とフレーム中心とのずれを比較的小さくすることができるので、一方では、フレームの制御可能に配向された隆起部が生じ、他方では、フレームに隣接する側壁が、高さ方向においてできるだけ小さく隆起する。
【００１８】
本発明による押出成形管を熱交換器の基部に簡単におよびシールして固定できるようにするために、好ましくは、押出成形管の端部側領域に隆起部が設けられない。この場合、管端部と第１のエンボスとの間隔は、有利には、約２ｍｍ〜１５ｍｍ、特に好ましくは約４ｍｍ〜８ｍｍである。代替実施形態では、管端部と第１のエンボスとの間隔は、有利には、約４ｍｍ〜２０ｍｍ、特に好ましくは約６ｍｍ〜１２ｍｍである。
【００１９】
本発明の有利な実施形態では、押出成形管は湾曲領域を有するので、熱交換器は、例えば、Ｕ字流熱交換器であり得るか、あるいは一般に、管の湾曲部を介して所定の構造空間に合わせられている。湾曲領域における通路の過度の狭窄を回避するために、その湾曲領域には、隆起部の少なくとも減少された深さが有効に存在する。この場合、特に好ましくは、湾曲領域には、少なくとも部分的に隆起部が配置されていない。
【００２０】
好ましい詳細な実施形態では、管材は、アルミニウム合金群のＡｌＭｎ合金、ＡｌＭｇ合金およびＡｌＭｇＳｉ合金からなる。このような軽金属合金を特に適切に押出成形することが可能であり、本発明によるエンボス加工で成形することが可能である。このような合金からなる押出成形管は、排ガス冷却器として使用する際に、攻撃的な凝縮物に対して優れた耐食性も有することが証明された。
【００２１】
押出成形管の最適な形状では、エンボスの深さは、高さ方向の管内径の約７５％未満、好ましくは約４５％未満、特に好ましくは約３０％未満である。
【００２２】
さらに、試験では、長手方向において、管の下面のエンボスと管の上面の次のエンボスとの間の間隔が、有利には、高さ方向の管内径の１０倍未満、好ましくは６倍未満、特に好ましくは３．５倍未満であることが証明された。さらに、最適な実施形態は、長手方向において、側壁を隆起させるためのエンボスと、フレームを隆起させるための次のエンボスとの間の間隔が、高さ方向の管内径の８倍未満、好ましくは６倍未満、特に好ましくは３倍未満であるような特性を有する。
【００２３】
横方向において複数のフレームに重なり合うエンボスの場合、横方向におけるエンボスの長さは、最適には、横方向の押出成形管の幅の約２５％〜１００％、好ましくは３５％〜９０％、特に好ましくは４５％〜８０％である。
【００２４】
２つのフレームの間にのみ画定されたエンボスの場合、横方向のエンボスの長さは、フレームによって画定された横方向の通路の幅の約２５％〜１３０％、好ましくは３５％〜９５％、特に好ましくは４５％〜７５％である。
【００２５】
一般に有利には、熱伝達を向上させるために、側壁の少なくとも一方には、特に材料結合による接続によって、リブ要素が外側から配置されている。この場合、特に、平坦な半田付けを用いてもよい。リブと押出成形管との間におけるできるだけ均一な熱伝達を保証するために、長手方向のエンボスの反復ユニットとリブ要素のリブの反復ユニットとが互いに整数倍ではないことが有利である。これによって、リブの接触面が管表面のエンボス領域に不都合に規則的に重なることを回避することができる。
【００２６】
本発明による押出成形管では、熱伝達をさらに向上させるために、少なくとも１つの半分のフレームが側壁の一方から通路に突出することができる。
【００２７】
最適な実施形態では、貫流可能な断面の面積と、第１の流体によって湿潤可能な周囲との比率の４倍で規定された液圧直径は、１．２ｍｍ〜６ｍｍの範囲にある。
【００２８】
液圧直径の好ましい範囲は、特に約２ｍｍ〜約５ｍｍ、特に好ましくは３．０ｍｍ〜３．４ｍｍ、特に好ましくは３．１ｍｍ〜３．３ｍｍ、特に約３．２ｍｍである。
【００２９】
一般におよび特に高圧熱交換器の形態では、液圧直径（ｄｈ）が、有利には、約２．５ｍｍ〜４ｍｍ、特に好ましくは約２．８ｍｍ〜３．８ｍｍであることが明らかになった。
【００３０】
一般におよび特に低圧熱交換器の形態では、液圧直径（ｄｈ）が、有利には、２ｍｍ〜３．５ｍｍの、特に好ましくは２．５ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲にあることが明らかになった。
【００３１】
重量および材料量を最適化するために、液圧直径（ｄｈ）と通路スリーブの厚さ（ｓ）との比率は、有利には、０．８〜８の範囲、好ましくは１．２〜６の範囲、特に好ましくは１．４〜６の範囲にある。同じ関係から、フレームの厚さ（ｄ）と通路スリーブの厚さ（ｓ）との比率は、好ましくは１．０未満である。
【００３２】
一般に有利には、押出成形管の周囲と、第１の流体によって湿潤可能な周囲との比率は、０．１〜０．９の、特に０．１〜０．５の範囲にあり、この場合、最後に述べた範囲は特に排ガス冷却器に適している。
【００３３】
一実施例の最適な形態では、特に対向するおよび／または互いにずらされた２つの部分フレームの間の間隔（ｅ）と、管断面の高さ（ｂ）との比率は、０．８未満の範囲、特に好ましくは０．３〜０．７の範囲にある。対応する形態では、第１の部分フレームから完全なフレームまでの間隔（ａ３）と、第２の部分フレームから完全なフレームまでの間隔（ａ４）との比率は、好ましくは０．５〜１．０の範囲、特に好ましくは０．６〜０．８の範囲にある。
【００３４】
一般に寿命を延ばすために、特に、例えば排ガス等の腐食性を有する流体に関連して、少なくとも１つのフレームおよび／または通路スリーブ、好ましくは通路スリーブ内面が、好ましくは亜鉛メッキのおよび／または塗料の形態の腐食防止剤を有することを意図することができる。
【００３５】
要求に応じて、押出成形管の断面は、有利には、例えば長方形、楕円形または半楕円形に形成することができる。
【００３６】
熱交換器に使用するための押出成形管の特に適切な形態では、２〜２０個の、好ましくは５〜１５個の、特に好ましくは７〜１２個の、特に好ましくは８〜１１個の、特に好ましくは９個の複数のフレームが、管断面にわたって並んで配置されている。
【００３７】
さらに、本発明の課題は、請求項５０によれば、本発明による押出成形管を有する熱交換器によって解決される。この場合、押出成形管には第１の流体が案内され、この第１の流体が、管の外側を還流する第２の流体と熱を交換する。このような熱交換器は特に自動車に普及した使用を見出し、この場合、本発明では、重量および構造空間に対する高い要求に基づいて、本発明によるエンボスにより交換器の性能が特定の基準に最適化されることが有利である。
【００３８】
この場合、好ましい実施形態では、押出成形管に空気が還流されている。代替実施形態では、例えば自動車の間接排ガス冷却器の場合、押出成形管に冷却液を還流させることもできる。
【００３９】
本発明による熱交換器は、循環された排ガス流を冷却するための排ガス冷却器、さらに、内燃機関の給気冷却器、油冷却器、またはさらには冷却剤冷却器であり得る。特に好ましくは、この熱交換器は自動車に使用をそれぞれ見出す。
【００４０】
本発明の課題は、請求項５７の特徴を有する押出成形管の製造方法によって解決される。有効には、最初に、全体的に角柱状の本体の形態の押出成形物が公知の押出成形法によって形成され、次に、エンボスが設けられる。このことは、押出成形に直接引き続くステップにおいて、あるいは冷却されたおよび／または中間支持された形材ストランドにおける完全に分離されたステップにおいても、さらに特に、なお高温の形材で行うことができる。
【００４１】
有利な詳細な実施形態では、エンボスローラによってエンボス加工が行われる。その代わりにまたはそれに加えて、エンボス機によってエンボス加工を行うこともできる。
【００４２】
好ましい実施形態では、製造コストを最適化するために、エンボス加工に続く、エンドレスまたはほぼエンドレスの形材ストランドからの押出成形管の分離ステップが意図されている。このことは、例えば切断工程によって行うことができる。さらに、特に有利な詳細な実施形態では、特に、先に割った後に、引き取り工程によって分離が行われる。これにより、分離中に切り屑の発生をほぼ防止することができる。
【００４３】
本発明の別の利点および特徴は、以下に説明する実施形態からおよび従属請求項から明らかとなる。
【００４４】
好ましい実施形態によれば、長手方向においてほぼ同じ高さにある隣接するフレームの少なくとも複数の隆起部の配向が逆方向であり、この場合、好ましくは、通路の長手方向において、側壁の一方の隆起部とフレームの隆起部とが前後に交互に設けられており、この場合、好ましくは、通路の長手方向において、最初に、横方向の第１の配向のフレームの隆起部が生じ、次に、両方の側壁の第１の隆起部が生じ、次に、それぞれ他の配向のフレームの隆起部が生じ、次に、それぞれ他の側壁の隆起部が生じ、この場合、好ましくは、通路の長手方向において、通路を画定する２つのフレームの隆起部が、互いに対向して配向された同じ高さの隆起部を備え、その結果、通路幅が隆起部によって減少されており、この場合、好ましくは、通路の長手方向において、通路を画定する２つのフレームの隆起部が、互いに反対に配向された同じ高さの隆起部を備え、その結果、通路幅が隆起部によって拡大されており、この場合、好ましくは、フレームの隆起部が、第１の側面のエンボスによっても、少なくとも部分的に重なっている第２の側面のエンボスによっても形成されており、この場合、特に好ましくは、隆起部の配向が、重なっているエンボスに対して逆方向または同じ方向である。
【００４５】
好ましい実施形態によれば、フレームの制御可能に配向された隆起部が、側壁に対して傾斜したエンボス加工ツールによって生じ、この場合、好ましくは、フレームの制御可能に配向された隆起部が、フレームに対して偏心的に係合するエンボス加工ツールによって生じ、この場合、好ましくは、押出成形管の端部側領域には隆起部が設けられておらず、この場合、好ましくは、管端部と第１のエンボスとの間隔が、約２ｍｍ〜１５ｍｍ、特に約４ｍｍ〜８ｍｍである。
【００４６】
好ましい実施形態によれば、押出成形管が湾曲領域を有し、この場合、好ましくは、湾曲領域には、隆起部の少なくとも減少された深さが存在し、この場合、好ましくは、湾曲領域には、少なくとも部分的に存在しない隆起部が配置されており、この場合、好ましくは、管材が、アルミニウム合金群のＡｌＭｎ合金、ＡｌＭｇ合金およびＡｌＭｇＳｉ合金からなり、この場合、好ましくは、エンボスの深さが、高さ方向の管内径の約７５％未満、特に約４５％未満、特に約３０％未満であり、この場合、好ましくは、長手方向において、一方の側壁のエンボスと他方の側壁の次のエンボスとの間の間隔が、高さ方向の管内径の１０倍未満、特に６倍未満、特に３．５倍未満であり、この場合、好ましくは、長手方向において、側壁を隆起させるためのエンボスと、フレームを隆起させるための次のエンボスとの間の間隔が、高さ方向の管内径の８倍未満、特に６倍未満、特に３倍未満であり、この場合、好ましくは、複数のフレームに重なり合う横方向のエンボスの長さが、横方向の押出成形管の幅の約２５％〜１００％、特に３５％〜９０％、特に４５％〜８０％であり、この場合、好ましくは、２つのフレームの間に配置された横方向のエンボスの長さが、フレームによって画定された横方向の通路の幅の約２５％〜１３０％、特に３５％〜９５％、特に４５％〜７５％である。
【００４７】
好ましい実施形態によれば、側壁の少なくとも一方には、特に材料結合による接続によって、リブ要素が外側から配置されており、この場合、好ましくは、長手方向のエンボスの反復ユニットとリブ要素のリブの反復ユニットとが互いに整数倍ではなく、この場合、好ましくは、少なくとも１つの半分のフレームが側壁の一方から通路に突出する。
【００４８】
好ましい実施形態によれば、貫流可能な断面の面積と、第１の流体によって湿潤可能な周囲との比率の４倍で規定された液圧直径が、１．２ｍｍ〜６ｍｍの範囲にあり、この場合、好ましくは、液圧直径が、約２ｍｍ〜約５ｍｍ、特に３．０ｍｍ〜３．４ｍｍ、特に３．１ｍｍ〜３．３ｍｍ、特に約３．２ｍｍであり、この場合、好ましくは、特に高圧熱交換器では、液圧直径が、約２．５ｍｍ〜４ｍｍ、特に約２．８ｍｍ〜３．８ｍｍであり、この場合、好ましくは、特に低圧熱交換器では、液圧直径が、２ｍｍ〜３．５ｍｍの、特に２．５ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲にあり、この場合、好ましくは、液圧直径と通路スリーブの厚さとの比率が、０．８〜９の範囲、特に１．２〜６の範囲、特に１．４〜６の範囲にあり、この場合、好ましくは、フレームの厚さと通路スリーブの厚さとの比率が１．０未満であり、この場合、好ましくは、押出成形管の外周と、第１の流体によって湿潤可能な周囲との比率が、０．１〜０．９の、特に０．１〜０．５の範囲にあり、この場合、好ましくは、特に対向するおよび／または互いにずらされた２つの部分フレームの間の間隔と管断面の高さとの比率が、０．８未満の範囲、特に０．３〜０．７の範囲にあり、この場合、好ましくは、第１の部分フレームから完全なフレームまでの間隔と、第２の部分フレームから完全なフレームまでの間隔との比率が、０．５〜１．０の範囲、特に０．６〜０．８の範囲にある。
【００４９】
好ましい実施形態によれば、少なくとも１つのフレームおよび／または通路スリーブ、好ましくは通路スリーブ内面が、好ましくは亜鉛メッキおよび／または塗料の形態の腐食防止剤を有し、この場合、好ましくは、押出成形管の断面が長方形、楕円形または半楕円形に形成されており、この場合、好ましくは、２〜２０個の、特に５〜１５個の、特に７〜１２個の、特に８〜１１個の、特に９個の複数のフレームが、管断面にわたって並んで配置されている。
【００５０】
好ましい実施形態によれば、熱交換器の押出成形管に空気が還流されており、この場合、好ましくは、押出成形管に冷却液が還流されており、この場合、好ましくは、熱交換器が、循環された排ガス流を冷却するための排ガス冷却器、給気冷却器、油冷却器または冷却剤冷却器である。
【００５１】
本方法の好ましい実施形態によれば、エンボスローラによってエンボス加工が行われ、この場合、好ましくは、エンボス機によってエンボス加工が行われ、この場合、好ましくは、エンボス加工に次いで、エンドレスまたはほぼエンドレスの形材ストランドからの押出成形管の分離ステップが続き、この場合、好ましくは、特に先に割った後に、切断工程によってまたは引き取り工程によって分離が行われる。
【００５２】
本発明の複数の好ましい実施形態について、以下に記載し、添付図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】個々の空間軸を規定するための押出成形管の概略図である。
【図２】合計９つの変形例２．１〜２．９を有する本発明による押出成形管の第１の実施形態の図である。
【図３】図２による押出成形管を製造するためのエンボス加工工程の図である。
【図４】第１の実施形態による押出成形管の立体図である。
【図５】図４による押出成形管の断面図である。
【図６】１０個の変形例６．１〜６．１０を有する本発明による押出成形管の第２の実施形態の図である。
【図６ａ】第２の実施形態の別の変形例６．１１〜６．１５の図である。
【図７】本発明による押出成形管を製造するための２つのエンボスローラの立体図である。
【図８】第１の流体によって湿潤可能な周囲と押出成形管の外周との比率に関する、測定および算出に基づく液圧直径の好ましい選択のグラフである。
【図９Ａ】押出成形された通路スリーブと、それと共に押出成形されたフレームとを有する押出成形管の断面の好ましい実施形態の変形例の図である。
【図９Ｂ】押出成形された通路スリーブと、それと共に押出成形されたフレームとを有する押出成形管の断面の好ましい実施形態の変形例の図である。
【図１０Ａ】図９Ａと同様の、部分フレームを有する別の実施形態の変形例の図である。
【図１０Ｂ】図９Ｂと同様の、部分フレームを有する別の実施形態の変形例の図である。
【図１１Ａ】図９Ａと同様の、部分フレームを有する別の実施形態の変形例の図である。
【図１１Ｂ】図９Ｂと同様の、部分フレームを有する別の実施形態の変形例の図である。
【図１２】部分フレームを有する押出成形管の断面の別の実施形態の図である。
【図１３】部分フレームを有する押出成形管の断面の別の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図面の図１によれば、本発明は、ｚで示した長手方向に少なくとも部分的に延びる押出成形管に関する。押出成形管は、長手方向に直交した縦長の延長部を有し、この場合、特に、扁平管として形成されている。請求項１によれば、図１には、横方向がｙ方向として示されている。この場合、押出成形管の（長い）側壁１、２はほぼこの方向に延びる。図１には、高さ方向がｘで示されており、長手方向に対しておよび横方向に対して垂直に延びる。側壁１、２の断面は、必ずしも真っ直ぐに延びる必要はなく、湾曲して延びることもでき、この意味において、単に「ほぼ」横方向または「少なくともほぼ平行に」配向されている。
【００５５】
側壁１、２は、ほぼ高さ方向に延びる湾曲したより短い幅狭側面３、４を介して、閉じられた扁平管になるように互いに接続されている。
【００５６】
扁平管の内部において、側壁は、別個の通路６を互いに分離しつつ、少なくとも１つの、図示した実施形態ではそれぞれ複数の貫通フレーム５、７９、８９を介して接続されている。これらの貫通フレームまたは完全なフレーム５、７９、８９に加えて、選択的に、通路壁と流体との間の接触面を拡大するための先端部の種類に従って通路６内に突出する部分フレーム５’、７９’、８９’を設けることもできる（例えば、図４またはさらに図１０Ａ〜図１１Ｂ参照）。
【００５７】
貫流する流体の乱流を最適化するために、押出成形管にはエンボス７が設けられ、これらのエンボスによって、通路６内に突出しかつ流体の流れに影響を与える局部的な隆起部が、長手方向に対して形成される。この場合、それらの局部的な隆起部は、対応して高さ方向に突出する側壁１、２の隆起部であるか、あるいはさらには、対応して横方向に突出する貫通フレーム５、７９、８９の隆起部または湾曲部であり得る。フレームのこのような隆起部は、エンボスが側壁のフレームの開始領域に少なくとも部分的に重なることによって実現される。
【００５８】
この場合、適切な措置によって、横方向のフレームの隆起部の配向が、制御して予め設定されており、任意および不意に行われないことが実現される。このことを実現するために、エンボスの形成中に、２つの異なる過程を進行させることができる。
【００５９】
一方では、エンボス機８（図３参照）またはさらにはエンボスローラ９’（参照図７）が、傾斜したエンボスエッジ８ａ、１０’を備えることができる。図３のＡには、押出成形管の単一のエンボスが、押出成形管の大部分に横方向に重なり、平滑でありそして傾斜していないエンボスエッジによって示されている。このエンボスエッジにより、フレーム５が制御不能に左側または右側に隆起する。Ｂにおいて、エンボスエッジには、角度αに対して、小さな角度、典型的には、側面１に対して１０°未満の角度が与えられている。これにより、全てのフレーム５は実施例Ｂにおいて制御可能に右側に隆起するが、その理由は、エンボス加工時、フレームの開始点の領域に力が非対称にかかるからである。
【００６０】
他方では、点状のエンボスについて、隆起方向の制御を実現することもできる。このため、図３の実施例Ｃには、小さな局部的な突出部によってのみまたは点状に押出成形管に衝突する鋸歯状のエンボスエッジ８ｂが示されている。この場合、衝突点は、ほぼフレーム５の上方にあるが、このフレームに対して僅かに偏心して配置されている。これによって、横方向に対して所定の配向のフレーム５の湾曲部も実現される。さらに、フレーム５の隆起部の方向は、実施例Ｃにおいて右側に向いているが、その理由は、エンボス点がそれぞれフレーム５の中心よりも僅かに左側に衝突するからである。
【００６１】
エンボス機８の代わりのまたはそれに追加した、局部的な突出部によって本質的に点状のエンボスを形成する方法は、点状の局部的な突出部１０を有する図７に示したエンボスローラ９によって提供されている。これに対して、図７に同様に示したエンボスローラ９’は縦長の突出部１０’を有し、これらの突出部は、少なくとも１つの通路全幅にわたって、またはさらには押出成形物のほぼ全幅にわたって延びる。このようなローラ９’によって、例えば、図４のような実施形態を製造することができ、この場合、エンボスローラ９の局部的な突出部によって、図６および図６ａのような実施形態を製造することができる。さらに、原則として、両方の種類の突出部１０、１０’を共に、同じエンボスローラに設けることもできる。
【００６２】
ここで、本質的に、図２による第１の実施形態と、それぞれ複数の変形例を有する図６による第２の実施形態とについて説明する。図６による第１の実施形態では、傾斜した平滑なエンボスエッジを有する第１の種類のエンボスが使用され、これらのエンボスエッジのそれぞれは、押出成形管のフレーム５により強く重なり、したがって、フレームの間の側壁もさらに内側に隆起する。この場合、エンボスエッジまたはエンボスは、横方向に対してある配向角度で有効に配置されている。これにより、同じエンボスによって、隣接するフレームの生じた隆起部が長手方向に互いにずらされており、その結果、通路壁の横方向にほぼ一定の間隔において、通路６の波状の変化が簡単に実現される。このような配向角度は、典型的な実施形態において約３５°であり、実施例２．３〜２．９にそれぞれ適用されている。横方向に湾曲した延長部を有するこのようなエンボスは、押出成形管に平面に半田付けされた冷却リブ（図示せず）との組み合わせに特によく適しているが、その理由は、熱伝導領域が小さくなることにより、エンボスとリブとの好ましくない重なりが防止されるからである。
【００６３】
一般に、実施例２．１〜２．９において、上面のエンボスが実線として示されており、そして平面図では見ることができない下面のエンボスが点線として示されている。フレームの制御された隆起方向がエンボスの内部の方向矢印でそれぞれ示されている。
【００６４】
両方の側面１、２にはエンボスが有効に設けられる。反対側のこれらのエンボスを重ねるか（例えば図２の実施例２．２、２．４）または交互にずらして配置することもできる（例えば２．１、２．３）。エンボスの配向角度は変化し、特に、実施例２．５、２．８および２．９のように交差することができる。押出成形管の幅にわたり、横方向により短い複数のエンボスを交互の配向角度で設けることもできる（例えば実施例３．６〜３．９参照）。
【００６５】
図示した実施例のいくつかでは、例えば、実施例２．１、２．３またはさらには２．７では、適度な圧力損失の増大で、できるだけ大きな乱流の発生を実現するために、上方から行われるエンボス加工によるフレームの隆起方向が、長手方向に交互に下方から行われるエンボス加工の隆起方向とは逆方向になる。
【００６６】
図６による第２の実施形態では、第２の種類のほぼ局部的なエンボスが使用される。この場合、図２による第１の実施例とは対照的に、管の全幅にわたってエンボス加工は行われず、単に局部的に限定される。このことは、管フレームの湾曲部および通路高さの狭窄部を高さ方向において連続的に分離することができるという利点を有する。これにより、特に通路における旋回流の発生に関して非常に有益である追加の設計柔軟性が得られる。このようにして、最初に、より複雑な３次元渦流状態および３次元流動状態を発生させることもできる。
【００６７】
有利には、管フレームの鋳造後、流れの長手方向において、管壁の鋳造が行われ、次に、管フレーム等の鋳造がさらに行われるような形態で、エンボスが長手方向に交互に設けられている。さらに、両方の側壁１、２で交互に鋳造を行うことができ、すなわち、特に、長手方向においてフレーム５の湾曲部に従って、上部側壁１のエンボス７により下部側壁２のエンボスを一方の方向に生じさせ、次に、長手方向において、下部側壁２のエンボス７によりフレーム５の湾曲部を他の配向方向に生じさせ、次に、長手方向において、上部側壁１のエンボス７を生じさせるような形態で、鋳造を行うことができる。それに続いて、上部側壁１等のエンボスによって第１の方向にフレーム５を隆起させることによるフレームの鋳造が周期的に繰り返される。さらに、流れ方向におけるエンボス加工の任意の他の組み合わせおよび順序も可能である（図６および図６ａの実施例の図面６．１６．１７参照）。図面において、空間的な重なりに基づいてフレーム５を隆起させるそれらのエンボスは、それぞれ１つの方向矢印を有する。分かりやすくするために、中心位置からのずれは図面に示されていない。原則として、中心位置からフレーム５にわたる、エンボス機の１つのみの制御された小さなずれは、フレームの隆起方向を予め設定するのに必要である。
【００６８】
さらに、フレームのできるだけ大きなおよび均一な隆起を実現できるようにするために、これらのフレームは、図６ａの実施例６．１１〜６．１３に示したように、上面および下面から両側に隆起する。この場合、フレームに作用する側壁のエンボスがそれぞれ少なくとも部分的に重なっているので、同じ位置のフレームは両方の側壁から隆起する。ここで、重なるエンボスに対する隆起の方向は同じ方向であるか（例えば６．１１と６．１３参照）または逆方向である（６．１２参照）。
【００６９】
管フレームおよび管壁を鋳造することによって、一方では、液圧直径が減少され、したがって、熱伝達について管の能力が向上し、他方では、さらに、ｙ−ｚ面においても、ｘ−ｚ面においても、配向された流れが偏向される。
【００７０】
図６は、例えば、３つの中間フレーム５を有する管の有利なエンボスを示している。それぞれ、上部側壁１のエンボスは実線で示されており、下部側壁２のエンボスは破線で示されている。フレームの湾曲方向はそれぞれ矢印で示されている。要求に応じて、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向において、エンボスを円形に、楕円形に、楕円形で縦長に長方形にまたは他の形状に形成することができる。エンボス加工は上記のように交互に行われる。ある位置における通路の管壁の変形は、通路（例えば実施例６．４、６．５、６．９および６．１０参照）毎の１回またはさらには２回の鋳造によって行うことができる。さらに、特定の実施例では、特に、非常に広い通路では、このことを、ある位置における３回以上のエンボス加工によって行うこともできる。
【００７１】
図６．３には、横方向に対して規定された配向角度で配向されている、フレーム５の間の側壁１、２のエンボスが示されている。この場合、軸ｚまたはｙの一方に対するエンボスの配向角度は約３０°〜４０°である。図示した変形例以外に、偏向方向とエンボス加工の順序との別の任意の組み合わせも可能である。
【００７２】
実施例６．４、６．５、６．９および６．１０は、ウィングレット状の、すなわち、縦長のおよび好ましくは互いに湾曲したエンボスをフレーム５の間に有する変形例を示している。要求に応じて、図示した実施形態以外に、フレームの方向に対するような互いの位置についても互いの配向についても、ウィングレットの互いの任意の組み合わせが可能である。ウィングレットの形態のエンボスでは、軸ｚまたはｙの一方に対するエンボスの配向角度が約２８°〜４２°であることが特に好ましいことが証明された。
【００７３】
特に、乱流をなおさらに増大させるために、非常に広い通路では、図示した変形例に加えて、横方向において、通路毎に２つ以上のウィングレットをエンボス加工することを意図することもできる。
【００７４】
ウィングレットの形状は、その長さとその幅との比率が、倍数、特に、約１．８倍〜２．５倍、または約２．５倍〜３．２倍になるように選択されている。
【００７５】
フレーム５の間のウィングレット形状のエンボスは、形成された単一のエンボスに対して、流れが、著しく大きな渦流により、さらに大きく配向された偏向を達成するので、この種類の流れガイドによって、さらに高い熱伝達能力を実現することができるという利点を有する。
【００７６】
図２および図６による両方の実施形態では、例えば内燃機関の排ガス等の非常に著しく汚染された流体を通路６の狭窄部で使用する際に、気相からの成分、特に煤および／または未燃焼の炭化水素の堆積によって、閉塞の危険性が増大する可能性がある。したがって、この場合には、フレーム５の隆起部が横方向において常に同じ方向に隆起し、その結果、隣接するフレーム５の間の自由な通路間隔が変化しないかまたは僅かにのみ変化するように、フレーム５の隆起部が形成されている。したがって、長手方向において、フレームは、横方向に対して平行な波形を互いに有する。
【００７７】
さらに、用途に応じて、交互に通路６をできるだけ非常に狭くし、次に、再びできるだけ非常に広くするために、隣接するフレーム５の隆起部の配向が互いに正確に逆方向になるように、フレーム５を配置することも有利であり得る。このような構成に関する実施例は、図６ａの実施例６．１３に示されている。このように通路断面を交互に狭くしそして広くすることによって、適度な煤排出および／またはＨＣ排出による低圧ＥＧＲ用途または高圧ＥＧＲ用途用の給気冷却器、冷却剤冷却器、油冷却器または排ガス冷却器等の、堆積の危険性がない用途について、追加の能力の向上が可能である。この場合、要求に応じて、渦流と狭窄部とから生じる圧力低下に関する対応する妥協点を常に考慮すべきである。
【００７８】
図６ａの実施例６．１４と６．１５には、エンボス機が、通路幅に加えて、なおさらに、隣接するフレームの一部またはそれよりも大きな部分に重なることにより、エンボス加工のみによって側壁もフレーム／規定フレームも湾曲する別の方法が示されている。この場合、図６．１４および図６．１５に示した変形例に加えて、通路のエンボス加工方向へのフレームの湾曲の既述した全ての組み合わせも可能である。
【００７９】
押出成形管の外寸の寸法精度のために、エンボス加工によって、閉じている幅狭側面３、４を隆起させないことが有利である。さらに、この場合、外側方の両方の通路において、管の中心に近接して配置されたフレームの１つのみの波状隆起部が生じ、一方、外壁は変形しないままである。したがって、用途に応じて、第１に、隆起領域におけるフレーム５と外側幅狭側面３、４との間の間隔の大きな減少によるガス通路の閉塞の危険性を最小限にするために、または第２に、外側通路６において、内側通路と同様の大きな乱流をさらに実現するために、より大きなまたはより小さな流れ断面を外側通路に設けることが有利である。押出成形管の外寸に特定の要求が課されない場合には、もちろん、幅狭側面３、４にもエンボスを設けて、横方向に隆起させることが有効であり得る。
【００８０】
基部への押出成形管の接合と管端部の形成とについて：
押出成形管を管基部に接合するには、端部領域の鋳造部をエンボス加工しないことが有利であり、これによって、取り囲むような一定の間隙を有する押出成形管を基部に規定して挿入することが可能になり、したがって、押出成形管と基部との接続部の優れた接合が保証されている。別の理由には、共通の当接面を介して押出成形管と基部とを固定するために、押出成形管の規定された拡大が可能であるということがある。
【００８１】
第１のエンボス加工に必要な形材端部の間隔は、特に、エンボスの深さに依存している。接合位置の領域において、元の管形状が変形しないかまたは単に極めて僅かに変形するように、間隔を選択すべきである。自動車に使用するために寸法決めされている熱交換器の典型的な実施例では、この間隔は、２〜１５ｍｍの、特に４〜８ｍｍの間隔である。さらに特に、この寸法はこれらの間隔を超えることもできる。
【００８２】
エンボス加工された押出成形管の湾曲について：
他の交換器管、例えばステンレス鋼管に関する押出成形管・熱交換器の大きな利点は、特に、押出成形管を湾曲させることができる非常に高い設計柔軟性にある。
【００８３】
押出成形管を湾曲させるために、湾曲領域でエンボスを省略する場合、大きすぎる変形を防止し、さらに状況に応じて、個々の通路の閉鎖を防止することが特に有利である。その代わりに、湾曲領域において、エンボスの深さを単に減少させるか、あるいは例えばフレームの１つのみの鋳造部、または通路壁の１つのみの狭窄部を設けることもできる。製造方法において、管は、最初にエンボス加工され、次に所望の形状に湾曲させられる。
【００８４】
製造方法について：
エンボスの形成は、有利には、２つの代替的または累積的方法で行うことができる。
【００８５】
１）押出成形管が少なくとも１つのツールローラによってエンボス加工される。例えば、図７には、このようなローラ９が示されている。有利には、少なくとも２つの逆方向のツールローラが使用され、これらのツールローラにより、作業工程において、上部側壁１も下部側壁２もエンボス加工される。
【００８６】
２）押出成形管が、エンボス機のセットまたは種々の単一のエンボス機によってエンボス加工される。
【００８７】
両方の製造方法では、製造方向に連続して設けられた複数のエンボスローラまたはエンボス機のセットによって、一段式でも多段式でもエンボスを形成することができる。
【００８８】
製造工程中に押出成形管の撓みを防止するために、押出成形管が、エンボス加工段階前におよび／またはエンボス加工段階後に、少なくとも１つの保持機能によって所定の位置に保持される。エンボス加工工程中に押出成形管が横方向に移動しないことが、側方ローラガイドによって保証される。この保持機能によって、押出成形管の撓みを部分的にのみ防止することができる場合、このことは、以下の作業ステップを通して、別のローラセットまたはプレス機を用いた押出成形管の延伸または後較正により補正することができる。
【００８９】
ローラによるエンボスの形成は、押出成形管を連続的に前進させて方法を行うことができるという利点を有するが、エンボス機のセットによる製造では、ほとんどの場合、前進のタイミングが必要となる。
【００９０】
その後、押出成形管を基部に最適に接合できるようにするために、形材を分離する領域には、押出成形管の鋳造部および／または断面変化が存在しないことが重要である。このことを複数の方法で実現することができる。
【００９１】
ａ）エンボスの間隔は、押出成形管の分離が可能である程度に大きくなっている。
【００９２】
ｂ）分離位置ではエンボス加工が中断される。
【００９３】
ｂ）は、ローラによるエンボス加工について、例えば、エンボスローラの対応する形状によって意図することができる。この場合、ローラの周囲は、常に、その後の形材の長さの整数倍に対応する。十分に広い切断領域または接合領域を提供する別の方法により、ローラの送りが可変に行われ、その結果、ローラの送りに応じてエンボスが形成されるかまたは形成されないことになる。
【００９４】
ローラによる製造の別の利点は、ローラを交換することによって同じ製造ラインで、異なる形状の形材を非常に簡単に製造することができるということにある。
【００９５】
エンボスローラの交換の他に、代わりに、エンボス加工するための隆起部が交換可能であるように設けられている１つのみのエンボスローラによって、作業を行ってもよい。この場合、可変のエンボスセットを使用することができるベースローラによって、作業が行われる。その代わりに、ベースローラで、鋳造を行わずにまたは鋳造を少し行って、所望のエンボスの構成を確保する追加のカバー体を移動させることも可能である。両方の実施例において、ローラ本体のみで作業が行われる。
【００９６】
エンボス機のセットによる押出成形物のエンボス加工では、必要に応じて、大きな切断領域を得るために、エンボス機が切断領域および接合領域で完全にまたは部分的に中断されなければならず、その結果、エンボスが形成されないかまたは単に非常に小さく形成される。
【００９７】
したがって、エンボス加工された押出成形管の製造工程は以下のようになる。
【００９８】
１）押出成形管が、
−製造による延伸を除いた、エンボス加工工程で予め生産された長さで、または、
−その後の管の長さの数倍の長さを有する棒材として、または、
−特に有利には、エンボス加工工程用のコイル状のエンドレス材料として用意される。
【００９９】
２）ローラまたはエンボス機のセットによる押出成形管のエンボス加工
３）延伸ローラ／プレス機および／または較正ローラ／プレス機を用いた、生じる可能性がある撓みの補正
４）必要に応じた押出成形管の分離
５）必要に応じた押出成形管の湾曲
６）押出成形管の清掃
非常に簡単かつコスト効率的に実行可能な製造ラインを設置するために、これらのステップを非常に簡単に互いに関連させることができるように、これらのステップの工程が選択されている。
【０１００】
押出成形管の分離ついて：
分離は、好ましくは、エンボス加工工程で並行して行われる切断によって行われるが、エンボス加工工程に続く別の切断工程で行うこともできる。代わりに、割ることによって押出成形管を分離し、次に、管を引き取ってもよい。このことは、切り屑が発生せず、追加の切断用潤滑剤が不要となるという利点を有する。これにより、用途に応じて、場合によっては、後に行われる清掃ステップを完全にまたは部分的に省略することができる。
【０１０１】
材料について：
原則として、押出成形可能な各材料によって、エンボス加工された押出成形管を製造することができる。排ガス冷却器、油冷却器、冷却剤冷却器および給気冷却器等の、この場合目的とする熱伝達体の用途には、押出成形可能な全てのアルミニウム合金、特にＡｌ合金、とりわけＡｌＭｎ合金、ＡｌＭｇ合金およびＡｌＭｇＳｉ合金が有利である。
【０１０２】
腐食の危険性がある用途における押出成形管が、例えば、排ガス冷却器のまたは低圧給気冷却器のガスを案内する押出成形管であると考えられる場合、腐食試験において、以下の質量比で押出成形材料に還元不純物が存在することによって、特に高い腐食強度が生じることがあることが証明された。
【０１０３】
シリコン：Ｓｉ＜１％、特にＳｉ＜０．６％、特にＳｉ＜０．１５％
鉄：Ｆｅ＜１．２％、特にＦｅ＜０．７％、特にＦｅ＜０．３５％
銅：Ｃｕ＜０．５％、特にＣｕ＜０．２％、特にＣｕ＜０．１％
クロム：Ｃｒ＜０．５％、特に０．０５％＜Ｃｒ＜０．２５％、特に０．１％＜Ｃｒ＜０．２５％
マグネシウム：０．０２％＜Ｍｇ＜０．５％、特に０．０５％＜Ｍｇ＜０．３％
亜鉛：Ｚｎ＜０．５％、特に０．０５％＜Ｚｎ＜０．３％
チタン：Ｔｉ＜０．５％、特に０．０５％＜Ｔｉ＜０．２５％
一般には、押出成形方向に測定された粒度が、＜２５０μｍ、特に＜１００μｍ、特に＜５０μｍである場合に、これらの押出成形管の特に高い腐食強度が生じることがある。
【０１０４】
エンボスの深さについて：
エンボスのそれぞれの深さは用途に非常に大きく依存している。さらに、特に、材料の薄さの観点と、エンボスによって発生された圧力損失とにおいて、エンボスの深さが、管内法高さｂの７５％未満、特に４５％未満、特に３０％未満であると有利であることが証明されることが明らかになった。
【０１０５】
エンボスの間隔について：
エンボスの互いの間隔も用途に非常に大きく依存している。さらに、これに関連して、特に有利な範囲を見出すこともできる。
【０１０６】
１）長手方向において、一方の側壁１のエンボスから、他方の側壁２のエンボスまでが、管内法高さｂの０倍〜１０倍、特に管内法高さｂの０倍〜６倍、特に管内法高さｂの０倍〜３．５倍である。
【０１０７】
２）長手方向において、一方の側壁における、通路高さの減少に役立つエンボスから、フレームの隆起に役立つエンボスまでが、管内法高さｂの０倍〜８倍、特に管内法高さｂの０倍〜６倍、特に管内法高さｂの０倍〜３倍である。
【０１０８】
エンボスの長さ：
エンボスの長さも用途に大きく依存している。さらに、これに関連して、管幅または通路幅に関連する特に有利な範囲を見出すこともできる。
【０１０９】
図２による実施形態の場合、エンボスの長さは、管幅の１００％〜２５％、特に９０％〜３５％、特に管幅の８０％〜４５％の範囲にあるべきである。
【０１１０】
図６による実施形態の場合、エンボスの長さは、通路幅の１３０％〜２５％、特に９０％〜３５％、特に通路幅の７５％〜４５％の範囲にあるべきである。
【０１１１】
図示していない実施形態の場合、エンボスの長さは、通路幅の３２５％〜２５％、特に２５０％〜３５％、特に通路幅の２１５％〜４５％の範囲にある。
【０１１２】
例えば冷却剤冷却器、給気冷却器用の外側リブの半田付けについて：
例えば十字流冷却器のエンボス加工された押出成形管に、さらに、追加の外側リブが取り付けられる場合、外側リブのできるだけ優れた半田付けを保証するために、横方向のエンボスが、面一ではなく、僅かにずれて配置されるように配慮しなければならない。これには、図２．３〜図２．９および図６．６〜図６．１０に示したエンボスの構成が特に適している。図６．６〜図６．１０に示したエンボスの構成では、特に有利には、リブ密度のｋ／３〜ｎ／３（ｋ＝１、４、７、１０、．．およびｎ＝２、５、８、１１、．．．）の範囲において、同じエンボスの間隔が、リブ密度の整数倍ではなく、それよりも小さいかまたは大きいように、長手方向で、互いに隣接する通路の同じエンボスの間隔を有利に実現すべきであり、その結果、外側リブのできるだけ優れた半田付けが得られる。
【０１１３】
押出成形管のエンボス加工されない断面の有利な形態について：
本発明の概念を実現するには、液圧直径が２ｍｍ〜５ｍｍの範囲にあることが特に有利であることが証明された。この範囲の大きさにより、図８を参照して詳細に説明するように、特に有利には、一方では、押出成形管のできるだけ優れた熱伝達を実現する傾向と、他方では、圧力損失を減少させるか、またはそれにもかかわらず優れた熱伝達における受け入れることができる圧力損失を実現する傾向との考えが実現される。これに関連して、液圧直径が、３ｍｍ〜３．４ｍｍの、特に、３．１ｍｍ〜３．３ｍｍの範囲にあることがさらに特に好ましいことが証明された。特に、最後に述べた３．１ｍｍ〜３．３ｍｍの液圧直径の範囲については、約３．２ｍｍの液圧直径が特に有効であることが証明された。すなわち、上記範囲においても、押出成形管のまたは熱交換器管の汚れを原則として回避することができないが、この範囲では、汚れが安定し、さらに、比較的小さなレベルで能力の低下が保持されるような試みがなされている。上記範囲外の液圧直径の範囲において、圧力損失が増大している状態で、押出成形管が長く作動されると、それだけますます汚れることが予想されるのに対して、検出された寸法の液圧直径の上記の好ましい範囲では、圧力損失が比較的小さなレベルで安定することになる。さらに、熱伝達体の生じ得る次善の熱伝達能力は、熱交換器のさらなる作動で低下されない。これに対して、液圧直径の上記範囲外では、流れ通路のさらなる作動において、圧力損失の過度の増大が生じ、最終的に、最悪の場合には通路の閉塞が生じる。
【０１１４】
本発明の概念によれば、高圧排ガス循環の範囲でも低圧排ガス循環の範囲でも、押出成形管を有利に使用することができる。さらに、給気冷却または冷却剤冷却の用途にも可能である。全ての、特に、上記または同様の適用分野において、本発明の概念によれば、熱伝達を向上させるために、１．２ｍｍ〜６ｍｍの範囲の液圧直径が選択されることによって、複数のフレームの隆起が防止される。もちろん、試験では、低圧排ガス循環、高圧排ガス循環または給気冷却に関して液圧直径の範囲の最適化された選択を異なって構成することができることが証明された。高圧排ガス循環では、圧力損失の増大も、閉塞の危険性の増大、または煤粒子等による通路の汚れの増大も生じる危険性が比較的あることが証明された。高圧熱交換器では、液圧直径の範囲が、２．５ｍｍ〜４ｍｍ、特に２．８ｍｍ〜３．８ｍｍであることが特に有利であることが証明された。
【０１１５】
低圧排ガス循環の概念において、煤の進入は生じないかまたは非常に僅かに生じるだけなので、この場合、有利には、高圧ＥＧＲ冷却器よりも小さな液圧直径で作動を行うことができる。低圧熱交換器では、液圧直径の範囲が、２ｍｍ〜３．５ｍｍ、特に２．５ｍｍ〜３．５ｍｍであることが特に有利であることが証明された。
【０１１６】
特に耐食性を向上させるために、フレームの厚さと通路スリーブの厚さとの比率を値１．０よりも小さく選択することが特に有利であることが証明された。言い換えれば、耐食性を向上させるために、より厚い壁厚をフレームとして通路スリーブに設けることが有利である。このことは、特に、押出成形管の実施形態によれば、少なくとも通路スリーブがアルミニウム材料をベースに製造されていると有利である。
【０１１７】
さらに、原則として、一方では、特に、アルミニウム材料ベースの押出成形管の場合の耐食性が十分に保証されており、他方では、十分な複数の押出成形管を熱交換器の利用可能な構造空間に設けるように、通路スリーブの厚さを最適化することが重要であることが証明された。通常、エンジン内の熱交換器用の構造空間は比較的限定されているので、原則として、熱交換器内においてできるだけ多数の押出成形管を使用すること、したがって、通路スリーブの厚さを厚くしすぎないように形成することが改善範囲である。本発明の特に好ましい発展形態によれば、液圧直径と通路スリーブの厚さとの比率は０．８〜９の範囲にあることが特に有利であることが証明された。この範囲は、特に、アルミニウム材料ベースの押出成形管において、特に、少なくとも通路スリーブがアルミニウム材料ベースである押出成形管において、特に有効であることが証明された。さらに、通路スリーブの厚さ（必要な構造空間、耐食性）と液圧直径（熱伝達、圧力損失）との構成については、１．２〜６．０の範囲、特に、１．４〜６の範囲が有利である。
【０１１８】
０．１〜０．９の、特に、排ガス冷却器については０．１〜０．５の範囲で、押出成形管の外周と、第１の流体によって湿潤可能な周囲との比率を実現する押出成形管の寸法では、本発明の概念および／または１つまたは複数の上記発展形態を単独でまたは組み合わせて実施することが特に有利であることが証明された。実施された試験は、上記寸法の範囲では、上記問題に対して押出成形管の特性が特に有利であるということに基づいている。
【０１１９】
製造の観点と上記問題とについて、管断面においてフレームが完全なフレームとして、通路スリーブ内面の一端および他端に配置されている押出成形管が特に有効であることが明らかである。特に、管断面のみが完全なフレームを備えることができる。有利には、完全なフレームが、開口部なしに、第１の通路スリーブ内面と第２の通路スリーブ内面との間に貫通して形成されている。これによって、例えば図９Ａおよび図９Ｂに示したように、本発明の概念による液圧直径を有する押出成形管を実現することができる。
【０１２０】
さらに、管断面において、フレームが単に部分フレームとして通路内部の一端に配置されており、内部空間の他端に自由に突出する押出成形管が有利であることが証明された。例えば、図１０Ａおよび図１０Ｂならびに図１１Ａおよび図１１Ｂを参照して説明するように、特に有利には、押出成形された流れ通路に基づいて、本発明の概念による液圧直径を実現することができる。
【０１２１】
有利には、２つの部分フレームを他端の対向する前面に配置することができることが証明された。代わりに、または部分フレームの上記構成と組み合わせて、２つの部分フレームを、他端において互いに側方にずらされた前面に配置してもよい。好ましくは、部分フレームと完全なフレームとが交互に並んで配置されている。
【０１２２】
部分フレームの寸法および構成を以下のように適合させることが特に有利であることが証明された。特に好ましい発展形態によれば、２つの部分フレーム、特に、対向する２つの部分フレームおよび／または互いにずらされた２つの部分フレームの間の間隔と、管断面の高さとの比率は、０．８未満の範囲、好ましくは０．３〜０．７の範囲にある。好ましくは、第１の部分フレームから完全なフレームまでの間隔と、第２の部分フレームから完全なフレームまでの間隔との比率は、０．５〜１．０の範囲、好ましくは０．６〜０．８の範囲にある。
【０１２３】
図８は、液圧直径に基づいた、例えば排ガス等の流体によって湿潤可能な周囲と、押出成形管の外周との比率を示している。好ましい比率は、２ｍｍ〜５ｍｍ、特に２．８ｍｍ〜３．８ｍｍの好ましい液圧直径の図８の斜線領域から得られる。図８から、上記比率が、交換度および圧力損失度の改善を実現するために、０．１〜０．５の範囲にあるべきであることが明らかである。この場合、例えば、図１０Ｂに詳細に示した押出成形管の形材に関して、図８が例示的に示されている。さらに、押出成形管における貫流可能な断面の以下に詳細に説明する別の構造形態において、比較可能な傾向を確認することができる。したがって、図８は、特に図１０Ｂの異なるフレーム間隔ａ（この場合、２つの実施例に関してａ＝２ｍｍおよびａ＝５ｍｍ）に関する、および対向する２つの部分フレームの間の間隔と管断面の高さとの、本発明ではｋで示した比率の異なる値に関する上記比率を示している。比率ｋは、図８の矢印で示したように、０．８未満の範囲、好ましくは０．３〜０．７の範囲にあるべきである。この場合、対向する２つの部分フレームの間の間隔ｅと０．２５〜０．７５の管断面の高さｂとの比率ｋは、矢印方向に増大する。この分析は、排ガス循環系の高圧構造の範囲の排ガス冷却器にも、排ガス循環系の低圧構造の範囲の排ガス冷却器にも適用される。
【０１２４】
異なる好ましい押出成形管の断面の図９Ａ〜図１１Ｂの例示的な構造形態について、以下に説明する。この場合、それらの構造形態の変形例、ならびに図に具体的に示した実施形態の特徴の任意の組み合わせが可能であるが、１．５ｍｍ〜６ｍｍの、好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍの、好ましくは２．８ｍｍ〜３．８ｍｍの範囲の液圧直径を実現することもできることがそれにもかかわらず明らかであるべきである。特に、添付図に示した実施形態には、通路スリーブの厚さとフレームの厚さｄとが同じまたは同様であるそれぞれ１つの変形例が示されており、そしてフレームの厚さｄと通路スリーブの厚さｓとの比率が１．０ｍｍ未満である別の変形例が示されている。それに応じて、部分フレームまたは同様の寸法の壁厚を、達成すべき目標に従って変化および適合させることもできる。
【０１２５】
図９Ａおよび図９Ｂは押出成形管６１、６１’の２つの変形例を示している。この場合、それらの変形例は、図９Ｂに示した押出成形管６１’では、スリーブの厚さｓがフレームの厚さｄよりも厚く、一方、図９Ａに示した押出成形管６１では、これらのスリーブの厚さｓとフレームの厚さｄとがほぼ同じであるという点で異なる。さらに、同じ特徴には同じ参照番号が付されている。
【０１２６】
流れ通路６１、６１’は、全体的に押出成形された形材として、すなわち、押出成形されたフレームと共に、押出成形された通路スリーブとして形成されている。それに応じて、流れ通路６１、６１’は、通路スリーブ内面６５によって囲まれた内部空間６７を有する通路スリーブ６３を備え、この内部空間６７は、この場合、排ガス状の第１の流体を案内して熱交換するように形成されている。さらに、流れ通路６１、６１’は、この場合、通路スリーブ内面６５の内部空間６７に配置された複数の５つのフレーム６９を備え、これらのフレームは、通路スリーブ６３、６３’と共に、押出成形された一体の形材として形成されている。フレーム６９は、熱交換器のハウジングに形成された流れ通路に沿って、表示面に対して垂直に位置する流れ通路軸線に対して平行に連続的に完全に延びる。流れ通路軸線に直交する貫流可能な図示した断面は、内部空間６７で排ガスを案内するように構成されている。この構成は、本発明の押出成形管６１、６１’について間隔ａ、ｂに関連して図９Ｂの右側下方に示されている液圧直径ｄｈに基づいて得られる。液圧直径は、貫流可能な断面の面積と、排ガスによって湿潤可能な周囲との比率を４倍にすることによって得られる。この場合、貫流可能な断面の面積はａとｂの積の倍数である。この場合、湿潤可能な周囲もａとｂの二重和の倍数である。ここで、ａは、流れ通路内でフレーム６９によって分割された流れライン７４の自由断面の幅を表し、ここで、ｂは、流れライン７４の自由高さを表す。
【０１２７】
この流れ通路６３、６３’においても、さらには、以下に詳細に説明する流れ通路においても、壁厚ｓは、０．２ｍｍ〜２ｍｍの範囲にあり、腐食の危険性がある用途では、好ましくは０．５ｍｍ〜１．４ｍｍの範囲にあり、腐食の危険性がない用途では、好ましくは０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある。この場合、流れライン７４の高さｂ、または内部空間６７の高さは、２．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、好ましくは４．５ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲にある。横方向の通路７４の幅ａは、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍの範囲にある。
【０１２８】
図１０Ａ．２および図１０Ｂ．２は、押出成形管７１、７１’の特に好ましい実施形態の２つの別の変形例を示している。これらの押出成形管７１、７１’は、上記のように、フレーム７９の壁厚に対する通路スリーブ７３、７３’の壁厚のみで区別される。さらに、流れ通路７１、７１’は、完全なフレームの形態のフレーム７９を備え、それに加えて、完全なフレーム７９と交互に配置された部分フレーム７９’を備える。その上、押出成形管７１、７１’は、押出成形された形材として完全に形成されており、この場合、通路７４も２つの完全なフレーム７９の間隔によって形成されている。図１０Ａおよび図１０Ｂに示した押出成形管７１、７１’の貫流可能な断面の液圧直径が、図１０Ｂの下方に示されている。この場合、対向する前面７６を有するそれぞれ２つの部分フレーム７９’が配置されている。
【０１２９】
図１１Ａ．２および図１１Ｂ．２には、押出成形管８１、８１’の特に好ましい実施形態の２つの別の変形例８１、８１’が示されている。２つの別の変形例には、互いに側方にずらされた前面８６を有する２つの部分フレーム８９’が配置されている。さらに、図示した形材の液圧直径ｄｈは、図１０Ｂの下方に示した式から得られ、この場合、ａ１がａ４に置き換えられている。
【０１３０】
第１の部分フレーム８９’から完全なフレーム８９までの間隔ａ３と、第２の部分フレーム８９’から完全なフレーム８９までの間隔ａ４との比率は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲、好ましくは０．６ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある。原則として、管断面の高さｂに対する、対向する２つの部分フレーム７９’の間の、および／または互いにずらされた２つの部分フレーム８９’の間の間隔ｅは、０．８ｍｍ未満の範囲、特に０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲にある。
【０１３１】
具体的な使用例において、乱流および熱伝達ならびに圧力低下を最適化するために、図９Ａ〜図１１Ｂに示した好ましい押出成形管の各々には、本発明によれば、説明した実施形態によるエンボスおよび隆起部が設けられている。
【０１３２】
特に、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａおよび図１１Ｂに示した押出成形物では、管壁および管フレームをエンボス加工するための説明した方法に加えて、完全なフレームおよび半分のフレームの専有の湾曲部を有する実施形態も有利である。多数のフレーム、および／または半分のフレームの長さによって、管壁のエンボスが、接触するかまたはほぼ接触する半分のフレームによる流れ通路の閉塞を生じさせることがある。したがって、間隔ｅに基づいて、特に図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１１Ａ、図１１Ｂに示した形材では、多くの場合、フレームの開始点の近傍における適切なエンボスによって、フレームおよび／または半分のフレームを僅かに湾曲させ、管壁をできるだけ小さくエンボス加工することが有利である。このことは、特にｅ＜１／３ｂである場合に適用される。
【０１３３】
図１２および図１３は、未だ隆起していない押出成形管の断面のそれぞれ別の実施形態９１、１０１を示している。それらの実施形態には、フレーム５を起点として通路６内に横方向に延びる部分フレーム９２、１０２がそれぞれ存在している。部分フレームのそれぞれは、図１２による実施例では、同じ高さに配置されており、図１３による実施例では、異なる高さに配置されている。
【０１３４】
図１２および図１３による図面は寸法通りであるので、図示した寸法が図１２および図１３の所定の寸法比であると理解することができる。
【０１３５】
要求に応じて、種々の実施形態の個々の特徴を互いに組み合わせることができることが理解される。
【符号の説明】
【０１３６】
１  側壁
２  側壁
３  外側幅狭側面
４  外側幅狭側面
５  フレーム
５’  部分フレーム
６  通路
７  エンボス
８  エンボス機
８ａ  傾斜したエンボスエッジ
８ｂ  鋸歯状のエンボスエッジ
９  エンボスローラ
９’  エンボスローラ
１０  点状の局部的な突出部
１０’  エンボスエッジ（縦長の突出部）
６１  押出成形管（流れ通路）
６１’  押出成形管（流れ通路）
６３  通路スリーブ
６３’  通路スリーブ
６５  通路スリーブ内面
６７  内部空間
６９  複数の５つのフレーム
７１  押出成形管（流れ通路）
７１’  押出成形管（流れ通路）
７３  通路スリーブ
７３’  通路スリーブ
７４  流れライン（通路）
７６  対向する前面
７９  フレーム
７９’  フレーム
８１  押出成形管
８１’  押出成形管
８９  フレーム
８９’  部分フレーム
９２  部分フレーム
１０２  部分フレーム
ａ  通路７４の幅
ａ１  間隔
ａ２  間隔
ａ３  間隔
ａ４  間隔
ｂ  管断面の高さ
ｄ  フレームの厚さ
ｄｈ  液圧直径
ｅ  対向する２つの部分フレームの間の間隔
ｋ  対向する２つの部分フレームの間の間隔ｅと管断面の高さｂとの比率
ｓ  厚さ
ｘ  高さ方向
ｙ  横方向
ｚ  長手方向
α  角度
【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６】
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【図６ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2011509393.tif 000017
【図１２】
2011509393.tif 000018
【図１３】
2011509393.tif 000019
【国際調査報告】
2011509393.tif 000020
2011509393.tif 000021
2011509393.tif 000022
2011509393.tif 000023
2011509393.tif 000024
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