(57)【要約】  本発明は、特にオイル冷却器構成用のプレート式熱交換器に関する。この熱交換器は、該熱交換器をその端面及び該端面に隣接する側面で嵌合状態で受け入れるベッドと、プレート式熱交換器を囲み、上記端面に平行なフランジとを備えた、薄肉のベース又は接続プレートを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート式熱交換器（１）であって、
各々が互いに嵌合しかつ実質的に平坦な底部を有する平坦トラフ形状に形成され、それぞれのトラフ端部で互いに接続された複数の積層されたプレートであって、上記トラフにより形成されたプレート積層体内に交互に配設された第１及び第２チャンバを互いに分離するとともに、第１流体が、上記プレートの第１の開口部を介して互いに並列に接続された上記第１チャンバを通じて並列に流れることができ、かつ、第２流体が、上記プレートの第２の開口部を介して互いに並列に接続された上記第２チャンバを通じて並列に流れることができるように構成されたプレート（２）と、
上記プレート積層体の一側端面に、上記熱交換器を保持するために設けられたベース又は接続プレート（１０，２０）とを備え、
上記ベース又は接続プレートは、上記プレートの凸面によって形成されたプレート積層体端面に配設されているとともに、平坦材料から製造されて、上記プレートの底部の端部及び／又はトラフ端部に対して寄りかかるフレーム状の受入部が形成されたものであり、
上記プレート積層体側である内周側端部とフリーの外周側端部との両方において周方向に亘って曲げられ又は傾斜されたフランジ（１５，２２）が設けられ、該フランジにおける上記両曲げ部又は両傾斜部の間に、固定用孔（１６）が設けられていることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載のプレート式熱交換器において、
上記受入部は、上記プレートの底部の端部又はトラフ端部に密着するベッド（１１）で形成されていることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプレート式熱交換器において、
上記ベース又は接続プレート（１０）は、一体成形部品として設計され、
上記フランジ（１５）は、その内周側端部で上記受入部に遷移し、その外周側端部（１４）で曲げられ又は傾斜されていることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項４】
請求項１又は２記載のプレート式熱交換器において、
上記ベース又は接続プレート（２０）は、二重層又は多重層フランジ（２２）を有する組立部品として設計され、
上記二重層又は多重層フランジは、その内周側端部で上記プレート積層体端面における上記プレートのトラフ端部に対して寄りかかる壁部を形成するように曲げられた環状の層フランジを含むことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項５】
請求項４記載のプレート式熱交換器において、
上記環状の層フランジ（２２）の外周側端部が、曲げられ又は傾斜されていることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のプレート式熱交換器において、
上記ベース又は接続プレート（１０，２０）は、上記プレート積層体端面における上記プレートのトラフ底部における少なくとも１つの端部領域の下側に係合するとともに、該係合位置に開口部（１３，２３）を有し、該開口部上又は該開口部内に、上記プレート式熱交換器の接続管が配設されていることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のプレート式熱交換器において、
上記フランジは、固定用孔（１６）が配設されかつ該固定用孔（１６）の配設箇所で最大幅となる底部を有する断面Ｕ字型に形成されていることを特徴とするプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に水及びオイル用のプレート式熱交換器であって、各々が互いに嵌合しかつ実質的に平坦な底部を有する平坦トラフ形状に形成され、それぞれのトラフ端部で互いに強固に接続された複数の積層されたプレートであって、上記トラフにより形成されたプレート積層体内に交互に連続して配設された第１及び第２チャンバを互いに分離するとともに、第１流体（例えば水）が、上記プレートの第１の開口部を介して互いに並列に接続された上記第１チャンバを通じて並列に流れることができ、かつ、第２流体（例えばオイル）が、上記プレートの第２の開口部を介して互いに並列に接続された上記第２チャンバを通じて並列に流れることができるように構成されたプレートと、上記プレート積層体の一側端面に、上記熱交換器を保持するために設けられたベース又は接続プレートとを備えたプレート式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなプレート式熱交換器は一般的に知られている。例えば特許文献１〜３を参照されたい。
【０００３】
そのようなプレート式熱交換器は、典型的には自動車のオイル冷却器として使用される、すなわち、冷却対象のオイルが一方のチャンバを通じて流れ、冷却媒体として機能する冷却水が他方のチャンバを通じて流れる。効率が良いという点で、対向流の原理に基づく熱交換を実行するために、熱交換に使用される流体が互いに逆向きに流れるように構成することが一般的である。あるいは、２つの流路が、互いに逆向きに指向する部分を多く持つように、該流路が互いに対角線上に交差する、いわゆるクロスフロー構成もまた知られる。
【０００４】
他のプレート式熱交換器は、例えば特許文献４〜８により知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９０３００９５号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０６２３７９８号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１５６２０１４号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２００４００３７９０号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０２０１０００１８２８号明細書
【特許文献６】国際公開第２００７／０３８８７１号パンフレット
【特許文献７】国際公開第２０１１／００６８２５号パンフレット
【特許文献８】国際公開第２０１１／０１１８６１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記熱交換器は、内燃機関のオイル冷却器として使用される場合、エンジンのハウジングの固定部品上に保持されるのが一般的であり、この場合、エンジン振動による負荷は不可避である。
【０００７】
また、温度変化に起因する負荷が生じ、多かれ少なかれ隣接プレート間の引張の原因となる。現在の、及び将来的な内燃機関の開発傾向は、排気量が小さく、シリンダ数の比較的少ない内燃機関という方向性にあるため、温度変化及び振動に起因する負荷がさらに増加する傾向にある。
【０００８】
従来のプレート式熱交換器においては、ベース又は接続プレートは、比較的厚肉で、重く、そして剛性が極めて高い、例えば打ち抜き成形品として形成されていた。にもかかわらず、熱交換器の所定の作動時間経過後は、プレート積層体とベース又は接続プレートとの間の接続領域において亀裂が生じ、その結果、個々の内燃機関の寿命に見合う作動時間を達成することができなかった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡単で軽量な構成とすることが目的である。
【００１０】
また、振動及び温度変化に対して、長期間にわたり安定した構成とすることが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、上記種類のプレート式熱交換器において、ベース又は接続プレートが、プレートの凸面によって形成されたプレート積層体端面に配設されているとともに、平坦材料から製造されて、上記プレートの底部の端部及び／又はトラフ端部に対して寄りかかるフレーム状の受入部が形成されたものであり、また、プレート積層体を囲うフランジを形成している、という本発明により達成される。ベース又は接続プレートのフランジは、プレート積層体側である内周側端部とフリーの外周側端部との両方において周方向に亘って曲げられ又は傾斜され、該フランジにおける上記両曲げ部又は両傾斜部の間に、固定用孔が設けられている。以下の記述において、「フランジ」という語は、当然ながらフランジ面又はフランジプレートとして理解される。
【００１２】
本発明は、比較的薄肉の壁部を有しかつ底部の端部及び／又はトラフ端部に対して寄りかかる受入フレームを有するベース又は接続プレートを提供するという概括的な概念に基づく。これにより、プレート積層体の形状への適合が確実に最適化され、ベース又は接続プレートが、プレート積層体に対し広い面積で接触することができる。
【００１３】
特に、ベース又は接続プレートが、熱交換器を大面積でもって支持することにより、熱交換器とベース又は接続プレートとの間の、特に半田接合部等の全ての接合部にかかる負荷が比較的軽くなる点で有利である。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態に係るベース又は接続プレートにおいて、上記受入部は、上記プレートの底部の端部又はトラフ端部に密着するベッド（収容部）で形成されている場合に、特に有利である。
【００１５】
製造面で特に簡単な構成においては、上記ベース又は接続プレートは、一体成形部品として設計することができ、このときのフランジは、該フランジの内周側端部で上記受入部又は上記ベッドに遷移し、該フランジの外周側端部で曲げられ得る。
【００１６】
また、本発明の他の好ましい実施形態によれば、上記ベース又は接続プレートは、２つの部品又は複数の部品の組立部品として構成することができる。ここでは、特に二重層又は多重層フランジを設けることができる。
【００１７】
本構成の好ましい態様によれば、二層層を形成するために用いられる平坦材料の環状ブランクが、その内周側端部で、上記プレート積層体端面における上記プレートのトラフ端部に対して寄りかかる壁部を形成するように曲げられ得る。
【００１８】
さらに、上述の平坦材料の外周側端部を曲げることができ、これにより特に高剛性（強固）の輪郭が形成される。
【００１９】
また、本発明のより好ましい特徴においては、請求項、及び特に好ましい実施形態について詳述している図面に関する以下の説明を参照されたい。
【００２０】
特定の、又は説明された特徴の組合せのみならず、特定の、又は説明された個々の特徴の原理的になされるいかなる組合せについても、保護が請求される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、ベース又は接続プレートの斜め上から見た斜視図である。
【図２】図２は、プレート式熱交換器が挿入された上記ベース又は接続プレートの縦断面図である。
【図３】図３は、変更された実施形態に係るベース又は接続プレートの図１相当の斜視図である。
【図４】図４は、プレート式熱交換器が挿入された上記ベース又は接続プレートの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に示すベース又は接続プレート１０は、平坦材料、例えば金属薄板、好ましくはアルミニウム薄板又はステンレス鋼薄板により構成されていて、図に示すように形成されている。図示されるように、ベース又は接続プレート１０は、その内部に型により成形されたベッド（収容部）１１を有しており、以下の記載から判るように、その形状は、受け入れられるプレート式熱交換器の形状に適合している。ベッドの底部には、大きな矩形の孔部１２が設けられ、これにより軽量化される。また、ベッド１１の底部領域に、プレート式熱交換器の流体接続用の開口部１３が配設されている。ベッド１１は、補強のために下向きの折曲端部１４が設けられたフランジ表面１５により囲まれている。フランジ表面１５は、プレート積層体側である内周側端部とフリーの（拘束されていない自由端部である）外周側端部との両方において周方向に亘って曲げられ又は傾斜されており、該フランジにおける上記両曲げ部又は両傾斜部の間に、固定用孔１６が設けられている。また、フランジ表面１５は、ベッド１１の端部領域と共に、ベッド１１を形作る傾斜輪郭を形成しているため、剛性が極めて高い構成となっている。フランジ表面１５は、その上から見て、細長の長八角形状を有しているため、固定用孔１６の箇所において比較的幅の広いフランジ表面領域が得られる。図１に示されたベース又は接続プレート１０は、金属薄板又は他のあらゆる平坦材料から、プレス加工、打ち抜き加工、又は深絞り加工により簡単に形成することができる。十分に耐熱性がありかつ成形可能な材料（繊維強化材料であり得る）によるプレートもまた、上記平坦材料の選択肢として好適である。そのようなワークの成形も、金属薄板の成形と同様の方法で行われ得る。
【００２３】
図２は、プレート式熱交換器１と組み合わせたベース又は接続プレート１０を示す。プレート式熱交換器１は、実質的に平坦な底部を有しかつ互いに積層された平坦トラフ形状のプレート２により原理的に公知の方法で構成される。２枚のプレート間に、層状の流路空間が、流体（例えば水又はオイル）用としてそれぞれ存在する。プレート２は、積層体を形成するようにプレート２を組み立てた場合に、互いに並列に接続される第１流路空間及び互いに並列に接続される第２流路空間が形成されかつ該第１及び第２流路空間がプレート積層体内に交互に連続して配設されるような形状に形成される。したがって、オイル−水熱交換器の場合、オイルが流れる流路空間が、水が流れる流路空間に直に隣接して配設される。熱交換器１の一番上又は一番下のプレート２において、２つの流体を注入及び排出するための接続管（図示せず）が備えられるか、又は備えられ得る。
【００２４】
図２に示すように、ベッド１１（図１参照）は、図２に示されたプレート式熱交換器１の一番下のプレート２の凸面側に適合していて、これにより、このプレートの底部の端部及びトラフ端部の領域に密着嵌合している。
【００２５】
プレートのこのような固定は、孔部１２（図１参照）の端縁部をプレート式熱交換器１の一番下のプレート２の底部に半田付け又は溶接することにより、原理的に公知の方法で行われる。また、プレート式熱交換器１の上述の接続管（図示せず）も、プレート式熱交換器１の、図１に示す開口部１３への取付け又は固定用に使用されるか、又はこれをアシストする。
【００２６】
図３及び図４に示す実施形態において、組み立てられてなるベース又は接続プレート２０が備えられている。ベース又は接続プレート２０は、細長の長八角形状を有する平坦なプレート２１により構成される。このプレート２１の周縁部の領域上に、上側に折り曲げられた外周側端部と上側に折り曲げられた内周側端部とが備えられた環状フランジ２２が配置されている。したがって、ベース又は接続プレート２０のフランジ２２は、プレート積層体側である内周側端部とフリーの外周側端部との両方において周方向に亘って曲げられ又は傾斜されており、フランジ２２における上記両曲げ部又は両傾斜部の間に、固定用孔１６が設けられている。上記外周側端部はプレート２１の八角形に適合し、上記内周側端部は、ベース又は接続プレートにより受け入れられるプレート式熱交換器１の平面視に対応する矩形状を有している。図３の例では、プレート式熱交換器１を受け入れるために配設されたベッド１１は、フランジプレート２２の上側に折り曲げられた内周側端部と、該内周側端部の内側に広がるプレート２１の中央領域とにより形成される。ここで、図１の開口部１３に対応する開口部２３が、熱交換器１の上記接続管用として、プレート２１に配設されている。
【００２７】
フランジ１５，２２は、固定用孔１６が配設されかつ該固定用孔１６の配設箇所で最大幅となる底部を有する断面Ｕ字型に形成され得る。
【００２８】
図４は、ベース又は接続プレート２０とプレート式熱交換器１との組合せを示す。特に、フランジプレート２２の上側に折り曲げられた内周側端部が、プレート式熱交換器の一番下のプレートのトラフ端部の傾斜に適合しているため、トラフ壁に密着していることが判る。
【００２９】
ベース又は接続プレート１０，２０の上記実施形態においては、これらの形成は、薄肉の平坦材料から製造される場合であっても高い安定性を確保する。このことは、特に図１のフランジ表面１５が、下側に折り曲げられた外周側端部とベッド１１への遷移部とに伴って、ハーフパイプのような輪郭を形成することにより達成される。上側に折り曲げられた内周側端部及び外周側端部を備えたフランジプレート２２も同様に、ハーフパイプのような輪郭を有する。
【００３０】
図３において、プレート２１の中央領域に、図１の孔部１２に対応する孔部を配設することも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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