(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒案内ハウジング（１３）と、冷媒案内ハウジング（１３）内に配置される排気案内管（２１）の束とを有し、
排気流（１１）が排気案内管（２１）の束の内部を案内されており、
冷媒流（１２）が排気案内管（２１）の束の周囲を案内されており、
排気案内管（２１）が互いに平行に整列されており、排気案内管（２１）の束の末端が共通する管板（２４）に固定されていて、排気案内管（２１）が各管板（２４）の開口部内に立設されてこの開口部を流体密に閉鎖するようになっており、
少なくとも１つの管板（２４）の領域において、排気案内管（２１）の束とは反対の側に排気集合部（２５）が配置されており、
複数の密封要素（３２、３３）が冷媒案内ハウジング（１３）と排気集合部（２５）との間に流体密な結合を形成し、
中間室（３５）が複数の密封要素（３２、３３）の間に設けられていることを特徴とする排気熱交換器（１０）。
【請求項２】
各領域に少なくとも１つの冷媒通路セグメント（２９）が割り当てられており、冷媒通路セグメント（２９）が流体工学上それぞれ冷媒供給ポート（１８）と結合されていることを特徴とする、請求項１記載の排気熱交換器。
【請求項３】
冷媒通路の少なくとも１つの領域が排気流の流通方向（２２）で流通させることを特徴とする、請求項１または２記載の排気熱交換器。
【請求項４】
少なくとも１つの領域が排気流の流通方向（２２）とは逆に流通させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の排気熱交換器。
【請求項５】
排気流の流通方向（２２）とは逆に流通させる冷媒通路領域が排気案内管（２１）の上流側に形成され、主に排気流の流通方向（２２）に流通させる冷媒通路領域が排気案内管（２１）の下流側に形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の排気熱交換器。
【請求項６】
排気流の流通方向（２２）とは逆に流通させる冷媒通路領域が排気案内管（２１）の上流側に形成され、主に排気流の流通方向（２２）に流通させる冷媒通路領域が排気案内管（２１）の下流側に形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の排気熱交換器。
【請求項７】
少なくとも２つの領域が固定長さ比を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の排気熱交換器。
【請求項８】
排気案内管（２１）の製造用に利用される材料の熱膨張率に依存して長さ比が決定されており、長さ比は主に両方の領域の線熱膨張に固定関係が守られるように決定されており、この固定関係は特に、長さ比が温度に左右されることなく一定で、主に１に等しいことにあることを特徴とする、請求項７記載の排気熱交換器。
【請求項９】
排気流（１１）から全体として放出される熱エネルギーの所定割合が両方の領域のそれぞれにおいて放出されるように長さ比は決定されていることを特徴とする、請求項７記載の排気熱交換器。
【請求項１０】
１つの領域、特に最初に排気流（１１）を流通させる領域では全体として放出される熱エネルギーの微少割合が放出されるように長さ比は決定されており、主に両方のうち一方の領域では、全体として放出される熱エネルギーの７０％超、特に８０％〜９５％が放出されることを特徴とする、請求項９記載の排気熱交換器。
【請求項１１】
排気案内管（２１）はその内部に排気乱流が形成されるよう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項記載の排気熱交換器。
【請求項１２】
排気熱交換器が少なくとも１つの管体（２３）を有し、この管体（２３）は互いに平行に整列した排気案内管（２１）の束で形成され、排気案内管の末端はそれぞれ共通する管板（２４）に固定されており、排気案内管（２１）はそれぞれ各管板（２４）の開口部内に立設されてこの開口部を流体密に閉鎖し、管板（２４）の全開口部が排気案内管（２１）に通じていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の排気熱交換器。
【請求項１３】
管板（２４）の少なくとも１つでは管束とは反対の側に排気集合部（２５）が配置されており、この排気集合部が接続部（１５）を有しかつ管板（２４）と流体密に結合されていることを特徴とする、請求項１２記載の排気熱交換器。
【請求項１４】
排気熱交換器（１０）が２つの管体（２３）を有し、管体（２３）の２つの管板（２４）が互いに向き合い‐特に互いに突接し、排気案内管（２１）が主に互いに一直線に整列し‐、かつ外方に互いに流体密に結合されていることを特徴とする、請求項１２または１３記載の排気熱交換器。
【請求項１５】
互いに結合された２つの管体（２３）の両方の自由端に各１つの排気集合部（２５）が配置されており、この排気集合部が接続部（１５）を有しかつ管束と流体密に結合されていることを特徴とする、請求項１４記載の排気熱交換器。
【請求項１６】
両方の排気集合部（２５）の間に冷媒通路が延設されており、各１つの密封機溝（３０）が排気集合部（２５）と冷媒通路を限定する冷媒案内ハウジング（１３）との間に形成されており、この冷媒案内ハウジングが管体（２３）を半径方向で取り囲むことを特徴とする、請求項１５記載の排気熱交換器。
【請求項１７】
冷媒案内ハウジング（１３）が排気集合部（２５）の近傍に各１つのポートとその間に少なくとも１つの他のポートとを有することを特徴とする、請求項１６記載の排気熱交換器。
【請求項１８】
冷媒流（２６）の２つの領域が隣接し合う個所に少なくとも１つの他のポートが形成されていることを特徴とする、請求項１７記載の排気熱交換器。
【請求項１９】
排気集合部（２５）の近傍にあるポートが冷媒供給ポート（１８）、その間にある他のポートが冷媒排出ポート（１９）であることを特徴とする、請求項１５または１６記載の排気熱交換器。
【請求項２０】
密封機溝（３０）が複数の密封要素（３２、３３）を含みかつ冷媒案内ハウジング（１３）と排気集合部（２５）との間に流体密な結合を実現し、排気案内管（２１）を取り囲む冷媒流通室が冷媒案内ハウジング（１３）によって形成されることを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれか１項記載の排気熱交換器。
【請求項２１】
密封機溝が互いに独立した２つの密封要素（３２、３３）を含み、これらの密封要素がそれぞれ冷媒案内ハウジング（１３）と排気集合部（２５）との間に流体密な結合を実現し、密封要素（３２、３３）の間に主に中間室（３５）が形成されており、中間室の領域に特に少なくとも１つの外方に通じた穴（３６）が設けられていることを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか１項記載の排気熱交換器。
【請求項２２】
管板（２４）が半径方向で少なくとも断続的に冷媒案内ハウジング（１３）に当接し、管板（２４）が冷媒案内ハウジング（１３）内で支えられることを特徴とする、請求項１２〜２１のいずれか１項記載の排気熱交換器。
【請求項２３】
管板（２４）が冷媒案内ハウジング（１３）内の流体路を中断しかつ冷媒案内ハウジング（１３）を２つの流体工学上相互に分離された領域に区分することを特徴とする、請求項２２記載の排気熱交換器。
【請求項２４】
相互に分離された両方の領域に結合されたポートが管板（２４）の領域に形成されており、ポートが両方の領域用の冷媒供給ポート（１８）または冷媒排出ポート（１９）のいずれかとして役立つことを特徴とする、請求項２３記載の排気熱交換器。
【請求項２５】
冷媒案内ハウジング（１３）が２つのセグメントに区分されており、セグメントが主にそれぞれ排気集合部（２５）から管板（２４）の１つにまで達し、特に少なくとも１つの管板（２４）とセグメントの１つとの間に流体密な周方向溶接継手が形成されており、さらに主に両方のセグメントの間でこの領域内にやはり流体密な溶接継手が実現されていることを特徴とする、請求項２２〜２４のいずれか１項記載の排気熱交換器。
【請求項２６】
排気を案内する排気集合部（２５）と、接続部（１５）の接続フランジ（６７）と、低温部材（４１）とを有し、
密封機構（３０）が、排気を案内する排気集合部（２５）と、接続部（１５）の接続フランジ（６７）と、低温部材（４１）との間に形成されており、
低温部材（４１）が冷却機構を外側で限定し、
排気集合部（２５）と、接続部（１５）の接続フランジ（６７）の一部が外方に案内されており、
排気集合部（２５）と、接続部（１５）の接続フランジ（６７）が縦摺動可能なように、排気集合部（２５）と、接続部（１５）の接続フランジ（６７）が低温部材（４１）内で保持されており、
密封機構（３０）が半径方向シール（３２）と軸線方向シール（３３）を有し、これらの半径方向シール（３２）と軸線方向シール（３３）が相互に独立しており、これらの半径方向シール（３２）と軸線方向シール（３３）が、それぞれ排気集合部（２５）と、接続部（１５）の接続フランジ（６７）と低温部材（４１）との間に流体密な結合を形成し、
中間室（３５）が半径方向シール（３２）と軸線方向シール（３３）の間に設けられていることを特徴とする排気熱交換器（１０）。
【請求項２７】
排気集合部（２５）と、接続部（１５）の接続フランジ（６７）と低温部材（４１）とによって限定されて半径方向シール（３２）と軸線方向シール（３３）によって流体密に密閉される中間室（３５）が半径方向シール（３２）と軸線方向シール（３３）の間に形成されていることを特徴とする、請求項２６記載の排気熱交換器。
【請求項２８】
低温部材（４１）内で半径方向シール（３２）と軸線方向シール（３３）の間の領域に、低温部材（４１）を貫通して外方に通された少なくとも１つの穴が設けられており、この穴が主に少なくとも部分長にわたってねじ山を有することを特徴とする、請求項２７記載の排気熱交換器。
【請求項２９】
密封機溝（３０）が、漏れ試験を実施するための加圧装置を接続するのに適した２つまたは３つの穴を有することを特徴とする、請求項２８記載の排気熱交換器。
【請求項３０】
軸線方向シール（３３）がベローズシールであることを特徴とする、請求項２６〜２９のいずれか１項記載の排気熱交換器。
記載の排気熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気熱交換器が排気流と冷媒流を流通させ、排気熱交換器が排気流用に、高温排気流を供給するための排気供給管路におよび排気熱交換器内で冷やされた排気流を排出するための排気排出管路に排気熱交換器を接続するための接続部を有し、排気流が排気熱交換器を排気案内管の束内で流通方向に流通し、また冷媒の冷媒流用に少なくとも１つの冷媒供給ポートと少なくとも１つの冷媒排出ポートとを有し、この冷媒が冷媒通路内に通され、冷媒通路内で冷媒が排気案内管の束の周囲を流れる排気熱交換器と、排気熱交換器用の密封機溝であって、密封機溝が、排気を案内する高温部材と冷却機溝を外側で限定する低温部材との間に形成されており、この低温部材から外方に高温部材の一部が案内されており、高温部材が低温部材内で軸線方向に案内されて縦摺動可能に保持されているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気熱交換器は排気再循環において特に吸気行程中に吸入される燃焼済み空気質量を高めるのに利用される。このためには還流排気流の密度を高めねばならず、これは還流排気流を冷やすことによって行われる。これはふつう、排気流が排気熱交換器を流通し、そこで熱を冷却液等の冷媒に放出することによって行われる。
【０００３】
要するに、排気流も冷媒流も流通させる排気熱交換器が公知である。排気熱交換器は排気流用に、熱交換器を接続するための接続部を有し、一方で高温排気流を供給するための排気供給管路と排気熱交換器内で冷やされる排気流を排出するための排気排出管路が設けられている。排気流は排気熱交換器を排気案内管の束内で流通方向に流通する。排気案内管の束は実質的に排気流と冷媒流との間で熱交換面を拡大するのに役立つ。冷媒流を排気熱交換器に貫流させるために少なくとも１つの冷媒供給ポートと少なくとも１つの冷媒排出ポートが設けられている。冷媒は冷媒通路内に通され、この冷媒通路内で冷媒は排気案内管の束の周囲を流れる。
【０００４】
このような排気熱交換器では、冷媒流が排気流の方向で平行に排気熱交換器内に通されるかまたは排気流の流通方向とは逆に排気熱交換器内に通されるかのいずれかである。
【０００５】
排気流に関して冷媒流の流通方向の選択は一方で設計上の条件、例えば排気熱交換器内で排気を通す部分の熱膨張に関して長さ補償を可能とする可能性に依存し、他方で熱交換器内の排気流の熱放出最適化に依存している。最適化は、排気流が極力多くの熱量を冷媒に放出するように行われる。
【０００６】
さらに、排気熱交換器ではしばしば振動工学上の諸問題も生じる。車両の走行動作時および内燃機関の動作時に導入される励起振動は排気熱交換器にも伝達され、例えば排気流を介して励起振動は排気流を通す部分にも直接伝達される。特に排気案内管は、大抵の場合極力長い自由長を橋絡してこの領域で振動することがあるので、振動挙動の傾向がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、前記諸欠点を取り除き、放出熱エネルギーを最適化することができるように排気熱交換器の設計を最適化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明によれば、請求項１及び請求項２６に記載の排気熱交換器によって解決される。
【発明の実施形態】
【０００９】
排気熱交換器に関連して現れる他の技術的問題は、排気を通す接続部を排気熱交換器から流体密に引き出すことである。この引出しは、熱負荷が変化するので、排気を案内する部分の膨張動作を補償できなければならない。他方でこの領域で気密性を確保したままとしなければならない。このような密封機溝の特別好ましい１構成は他の独立請求項から読み取ることができる。多かれ少なかれ強い熱負荷を受ける部材から別の部材の流体密に形成される別のブッシングの場合にもこのような密封機溝は利用することができる。
【００１０】
本発明により構成される排気熱交換器は排気流と冷媒流を流通させる。排気熱交換器は排気流用に、高温排気流を供給するための排気供給管路にも、排気熱交換器内で冷やされる排気流を排出するための排気排出管路にも、排気熱交換器を接続するための接続部を有する。排気流は排気熱交換器を排気案内管の束内で流通方向に流通する。さらに、冷媒は冷媒流中で排気熱交換器を流通する。このため少なくとも１つの冷媒供給ポートと少なくとも１つの冷媒排出ポートが設けられている。排気熱交換器内で冷媒は冷媒通路に通され、この冷媒通路内部で冷媒は排気案内管の束の周囲を流れる。本発明によれば冷媒通路が少なくとも２つの領域を有し、これらの領域は排気流の流通方向に関して冷媒の流通方向の違いによって相違している。
【００１１】
異なる方向に流通させる２つの領域に冷媒通路が区分されているので、排気流から冷媒流への熱伝達は次のことによって改善することができる。すなわち排気流と冷媒流との間の温度差は、出発温度の冷媒が供給されて排気熱交換器の全長にわたって排気流と接触することのない区域が二重に用意されることによって強められる。
【００１２】
その際、本発明の有利な１構成によれば、各領域に少なくとも１つの冷媒通路セグメントが割り当てられており、冷媒通路セグメントが流体工学上それぞれ冷媒供給ポートおよび冷媒排出ポートと結合されている。冷媒通路セグメントに分割し、それらを冷媒供給ポートおよび冷媒排出ポートと流体密にそれぞれ結合することで、冷媒通路は流通方向を異にする部分区域へと簡単に分割することができる。
【００１３】
有利な１構成によれば、冷媒通路の少なくとも１つの領域が排気流の流通方向で流通させる。排気流と冷媒流を同じ方向で流通させると、流通する冷媒と流通する排気との間で比較的長い接触時間が可能になる。これにより、特に排気と冷媒との間の温度差がきわめて大きい場合、排気流から冷媒流へのきわめて好ましいエネルギー伝達が可能となる。他の有利な１構成によれば、少なくとも１つの領域では冷媒流が排気流の流通方向とは逆に流通する。この措置によって、この領域の全長にわたって排気流と冷媒流との間に極力一定した温度差が維持される。この措置も、排気流から冷媒流へのエネルギー伝達の最適化に役立つ。排気流を横切る冷媒流の流れ方向も可能である。
【００１４】
本発明の好ましい１構成によれば、排気流の流通方向とは逆に流通させる冷媒通路領域が排気案内管の上流側に形成され、主に排気流の流通方向に流通させる冷媒通路領域が排気案内管の下流側に形成されている。
【００１５】
選択的１構成によれば、排気流の流通方向とは逆に流通させる冷媒通路領域が排気案内管の上流側に形成され、主に排気流の流通方向に流通させる冷媒通路領域が排気案内管の下流側に形成されている。
【００１６】
本発明の１展開では、少なくとも２つの領域が固定長さ比を有する。有利な第１構成によれば、排気案内管の製造用に利用される材料の熱膨張率に依存して長さ比は決定されている。長さ比は主に両方の領域の線熱膨張に固定関係が守られるように選択されており、この固定関係は特に、温度に左右されることなく一定した主に１の長さ比にある。この措置によって、異なるように流通させる両方の領域が温度に左右されることなく相互に一定した長さ比を有することが達成される。この措置により特に、排気熱交換器の熱膨張挙動が好ましい影響を受けることになる。
【００１７】
別の有利な１構成では、排気流から全体として放出される熱エネルギーの所定割合が両方の領域のそれぞれにおいて放出されるように長さ比は決定される。その際特に、１つの領域、例えば最初に排気流を流通させる領域では、全体として放出される熱エネルギーの微少割合が放出され、例えば両方のうち一方の領域では、全体として放出される熱エネルギーの７０％超、特に８０％〜９５％が放出されるようにしておくことができる。要するに本発明のこのような１構成によれば、主に短く抑えられる第１領域では僅かな熱量が放出される一方、後続の長い区域で熱量の主要部分が交換されるようになった排気熱交換器が提供される。この措置によりエネルギー交換を２つの領域に配分することが可能となり、各領域はその機能が最適化されている。それゆえに特に、有利なことに、このような構成によって全体として一層多くのエネルギー量を排気流から冷媒へと伝達することができる。
【００１８】
本発明の有利な１構成によれば、排気案内管はその内部に排気乱流が形成されるように形成されている。排気乱流を用意する措置は排気案内管内で排気の滞留時間を長くし、それゆえに排気熱交換器の内部で熱交換を最適化する。
【００１９】
上記諸構成の１改良とすることもできる本発明により構成される排気熱交換器では、排気熱交換器が少なくとも１つの管体を有し、この管体は互いに平行に整列した排気案内管の束で形成される。排気案内管の末端はそれぞれ共通する管板に固定されている。排気案内管はそれぞれ各管板の開口部内に立設されてこの開口部を流体密に閉鎖する。管板の全開口部が各１つの排気案内管に付設されている。管体の構造はこうして簡単に製造可能である。さらに管体はこの構造様式のゆえに強固であり、振動を受け難い。
【００２０】
有利な１構成によれば、管板の少なくとも１つでは管束とは反対の管体側に排気集合部が配置されており、この排気集合部が接続部を有しかつ管板と流体密に結合されている。排気集合部は接続部と管体との間に移行部を提供する簡単な手段であり、管体の個々の排気案内管に排気流を配分し、または排気案内管を流通後に部分流を集めることが可能になる。
【００２１】
有利な１展開によれば、排気熱交換器が２つの管体を有し、管体の２つの管板が相向き合い‐特に互いに突接し、排気案内管が主に互いに一直線に整列し‐、かつ外方に互いに流体密に結合されている。排気ガイドを２つの管体に区分することで、排気熱交換器内で排気案内管の振動挙動を一層高い固有振動数の方向にずらすことが可能になる。これにより有利なことに、排気熱交換器の耐用期間を延長することが達成される。固有振動数は、励起振動の発生が少ない領域にずらされる。これは排気案内管の自由長さを短縮することにある。これにより、排気熱交換器の振動挙動も、排気熱交換器による可能な騒音発生も低減される。
【００２２】
その際、好ましい１構成によれば、互いに結合された２つの管体の両方の自由端に各１つの排気集合部が配置されており、この排気集合部が各１つの接続部を有しかつ管束と流体密に結合されている。特に、両方の排気集合部の間の長さにわたって排気熱交換器の冷媒通路が延設され、場合によっては排気集合部を部分的に一緒にも含む。各１つの密封機溝が排気集合部と冷媒通路を限定する冷媒案内ハウジングとの間に形成されており、この冷媒案内ハウジングが管体を半径方向で取り囲む。冷媒案内ハウジングのさらに好ましい有利な１構成によれば、冷媒案内ハウジングが２つの半胴で組み立てられ、半胴が補足し合って外部に対して閉じられたハウジングとなる。半胴は一方で、半胴の末端に形成される２つのポートを有する。一方の半胴は特に半胴の外径拡張部領域に他の接続部を有し、これらの接続部は冷媒の供給および排出に役立つ。
【００２３】
冷媒は特に、内燃機関の冷却回路から分岐されかつ引き続き冷却回路に再び供給される冷却水である。冷却液は次になお他の熱交換器、特に車両暖房用の暖空気流を発生するための熱交換器に供給することが特に可能である。冷媒は、水の代わりに別の流体、例えば流通する空気とすることができる。空気を利用すると確かに、別の冷媒、例えば水に比べて冷媒の熱容量を減少させるが、しかしその際に発生する暖められる空気は別の個所で例えば車両ウインドウのデフロスト等に直接利用することができる。その場合冷媒流は、当然に、車室内を暖房するのにも直接利用することができる。
【００２４】
排気熱交換器を製造するための本発明に係る方法によれば、まず管体が製造される。必要なら、両方の管体が流体密に互いに結合される。引き続き管体の自由端に排気集合部が固着され、特に流体密に管板と結合される。管体は、場合によっては排気案内管の領域で中間腹部によってさらに支えられて、下半胴に嵌挿される。密封機溝が排気集合部に固着される。密封機溝が冷媒案内ハウジングの下半胴と流体密に結合される。次に上半胴が下半胴に嵌着される。密封機溝の領域に、両方の半胴相互の突合せ稜を介して、流体密な結合が実現される。
【００２５】
その排気案内管が互いに一直線に整列した２つの管体を製造するための特別好ましい方法では、密に並設される２つの管板が相応する数の排気案内管に摺着され、全体的に見て管体対の全長を有する。管板と個々の排気案内管との間に結合を既に実現することができる。この結合は例えば焼嵌め、相応する貼付け、または溶接によって実現することができる。個々の排気案内管と管体との間に結合を実現する前、または実現後、両方の管板の間の隙間で排気案内管束の切断が行われる。この切断前に、外側にある管板も排気案内管束に摺着することができる。この切断は特にレーザ切断または匹敵する方法によって行われる。好ましい１構成によれば切断はそれぞれ両方の管板と面を一直線にして行うことができる。排気案内管を管板に固着するための他の作業工程を次に行わねばならない限りで、この作業工程がいまや行われる。引き続き両方の管板は互いに流体密に結合することができる。これは特に相突接する面に沿って管板を互いに貼り合せまたは溶接することによって行うことができ、溶接継目は管板の外輪郭に追従することができる。しかし、周方向縁曲げ加工または締付を介して管板相互の付加的固着または単独固着を実現することも可能である。これに続いて、それがなされていない限りで、排気案内管の自由端に各１つの管板を固着することもできる。管板に排気集合部が溶接される。
【００２６】
本発明により形成される排気熱交換器用密封機溝、または２つの部材、つまり排気を通す高温部材と冷却機溝を外側で限定する低温部材との間の別の流体密なブッシングは、低温部材内で高温部材を外方に挿通するのに役立つ。高温部材は低温部材内で軸線方向に案内されて縦摺動可能に保持して配置されている。本発明によれば密封機溝は互いに独立した２つの密封要素を有する。各密封要素は高温部材と低温部材との間に流体密な結合を実現する。
【００２７】
相互に完全に独立した２つの密封機溝を有する二重シールを設けることで、高い熱負荷に曝される用途の場合特に、密封機溝の耐用時間および安全性が高まる。密封機溝が一方で確かに冷却液で冷やされる部材の領域に配置されてはいるが、しかし他方で高温部材の高い温度に曝されることがある点に留意しなければならない。
【００２８】
本発明の好ましい１構成によれば、密封機溝の両方の密封要素の間に、流体密に密閉された中間室が形成されている。この中間室は、シールが相互に空間的に分離され、同時に両者の間に絶縁隙間が生じることを可能とする。ちなみに、両方の媒体の一方、つまり排気流または冷媒流が両方の密封機溝の間の中間室に浸入することは相応する漏れを暗示しており、監視することができる。
【００２９】
本発明の好ましい１構成によれば、両方の密封要素の間の領域で密封機溝に、低温部材を貫通して外方に通じる少なくとも１つの穴が設けられており、この少なくとも１つの穴は特に部分長にわたってねじ山を有する。特に中間室に通じることのできる相応する穴を設けることで、一方で製造時に密封機溝の気密性が簡単に点検可能となり、他方で密封機溝の漏れ発生も監視できることになる。特に、密封機溝の内側にある第１密封要素が高温部材と低温部材との間にあるシールに対してなお密封閉鎖しているか否かを確認することが可能である。媒体がこの室から両方の密封要素の間の空隙に浸入できるのは、内側にあるシールが気密でないときにはじめてである。そのことは室を流通する媒体、例えば冷媒が流出することによって表面化しよう。その場合媒体はこの少なくとも１つの穴から流出し、そこで検出可能となろう。本発明の好ましい１構成によれば、密封機溝が複数、特に２つまたは３つのこのような穴を有する。穴は特に、漏れ試験を実施するための加圧装置を接続するのに適している。このように形成された密封機溝を備えた装置を使用する前に漏れ試験を実施するための方法は、穴が閉鎖され、特に管路末端が穴にねじ込まれることにある。次に少なくとも１つの管路を介して、圧力を付加された流体、例えば圧縮空気が供給される。別の１つの穴に接続される圧力測定器を介して、用意された圧力が空隙内で所定時間にわたって、圧力を付加された流体を補充することなく一定に維持できるか否かが点検される。相応する換気後、加圧装置は次に再び取り除くことができる。漏れが生じると、例えば本発明により形成された排気熱交換器の室の接続部での圧力測定を介して、この漏れが室内にまで達しているか否かを点検することができる。これは例えば室内での圧力上昇によって確認することができる。それゆえに加圧によって漏れを確認することが可能であるだけでなく、両方の密封要素のいずれが完全には密封していないのかを特定することも可能である。冷媒通路の気密性もこのような加圧によって点検することができる。
【００３０】
両方の密封要素の少なくとも一方が半径方向シールであり、または両方の密封要素の少なくとも一方が軸線方向シールであることも、有利な構成に合致する。半径方向シール、軸線方向シールとの用語は、密封手段が半径方向で一方の密封面から他方の密封面へと延びて空隙を密封するシールを半径方向シールが表すように選択された。軸線方向シールは軸線に沿って延び、それに応じて整列した隙間を密封する。それゆえに半径方向シールでは漏れの貫流方向が軸線方向で整列しているのに対して、軸線方向シールではそれが半径方向に走る。半径方向シールとして特にプラスチック配合物からなるシールリングまたは金属を有するシールリングを使用することができる一方、軸線方向シールは例えばベローズシールとして形成しておくことができる。ベローズシールでは、アコーデオン状に折り畳まれてリングを形成するベローズがその軸線方向末端をそれぞれ、相互に密封されるべき部材の一方の部材と流体密に結合されている。
【００３１】
例えば車両運転時および排気熱交換器で密封機溝を使用時に密封機溝を利用しながらの漏れ試験は、例えば、１つの穴での冷媒の流出を点検することによって行われる。目視点検の代わりに、そこに配置される湿度センサを介してセンサ点検を行うことも当然に可能である。このため、本発明の有利な１構成によれば、この少なくとも１つの穴が組付け位置の領域で密封機溝の最も低い個所に配置されている。
【００３２】
特別有利な１構成によれば、密封機溝が各１つの軸線方向シールと半径方向シールを有し、両方のシールが相互に離間配置されており、特に両方の密封要素の間に中間室が形成されている。特に軸線方向シールは内側にあって機能時に両方の部材を相互に密封するシールである一方、半径方向シールは軸線方向シールが漏れを有する場合のための特に解除シールである。
【００３３】
本発明に係る密封機溝においてブッシングと合せて軸線方向シールを使用することの利点として、特に、互いに移動する部材の例えば温度変化に基づいて現れる縦遊動を、半径方向シール時におけるよりも容易に補償し得るようにするのに軸線方向シールは適している。半径方向シールは、相互に密封された両方の部材の軸線方向行程を補償することができるように１つの密封面に沿って滑動できなければならない。２つの異なる密封要素の使用は、異なる強さが負荷発生時に負荷サイクルにわたって互いに補い合う利点も有する。
【００３４】
図面に示す実施例を基に本発明が以下で詳しく説明される。
【実施例】
【００３５】
図１は本発明により構成される排気熱交換器１０を断面図で示す。図１の図示では排気熱交換器１０が２つの部分１０ａ、１０ｂに分割されている。この分割は一点鎖線で示した分割線１０ｃに沿って行われており、こうしてそれ自体直線的に形成される熱交換器の図示は両方の管体２３の比率を変更して示す必要もなしに拡大して行うことができる。図２と図３は図１に示す切断線Ａ‐Ａ、Ｂ−Ｂに沿った断面図である。図４は、図１にも示すような密封機溝領域の拡大細部図である。
【００３６】
図１〜図４に示す本発明に係る排気熱交換器１０は、このような排気熱交換器を製造するための方法を基に以下で説明される。
【００３７】
まず、特に長さを短縮可能な長方形半製品とすることのできる多数の排気案内管２１が本発明の必要に合せて好適な数で互いに平行に整列させられる。このためまず半製品は、排気熱交換器内の排気案内管２１によって形成される区間の全長にほぼ一致する長さに短縮される。次に、後の時点に互いに結合される２つの管板２４が相互に僅かに離間して排気案内管２１に摺着される。これらの管板２４は、半製品の外方に生じる両方の自由長さが両方の管体２３の排気案内管の長さの間の所要の割合に応じて生じるように排気案内管２１上に位置決めされる。末端側管板２４も排気案内管２１に摺着される。排気案内管を受容するよう指定された管板の各穴に各１つの排気案内管が立設されている。末端側管板は、最初に摺着される両方の管板２４と同様に、焼嵌めによって排気案内管２１と結合しておくことができる。望ましくまたは必要である限りで、末端側管板２４は排気案内管２１に対して流体密な結合を実現するために選択的にまたは付加的に排気案内管と溶接することができる。次に、中央管板内に突出する半製品の切断が行われ、この切断は例えばレーザ切断によって行うことができる。この切断はそれぞれ両方の管板２４の相向き合う側に対して面を一直線にして行われる。引き続き、それがなお必要である限りで、排気案内管２１は本来相向き合う両方の管板２４と流体密に、例えば相応する溶接によって結合され、ここでもレーザ溶接法を利用することができる。こうして半製品から簡単に２つの管体２３が形成されて対を成す。
【００３８】
相向き合う内側にある管板２４は次の作業工程において互いに流体密に結合され、これは例えば管板をその側縁に沿って互いに溶接することによって行われ、その際、流体密な連続的溶接継目を形成することに注意される。溶接はレーザ溶接によってもロール溶接またはその他の溶接法によっても行うことができる。両方の管板の定義された外輪郭を形成するために管板はさらになお、周方向で特にぴったり溶接されもする環状締付具５３によって包み込むこともできる。
【００３９】
次に、外側にある管板２４に排気案内管２１から離れた方の側で各１つの排気集合部２５が流体密に溶接される。ここでも環状締付具５４が管板２４と排気集合部との間の連結部領域で外輪郭を形成することができる。排気集合部を固着するときにも特に連続的溶接継目を有する溶接法が固着の可能性として考えられる。
【００４０】
次に、排気集合部２５によって両側を密閉される２つの管体２３からなる構造ユニットが下半胴４４に嵌挿される。下半胴は冷媒案内ハウジング１３の一部を成し、その推移領域内で冷媒案内ハウジング内部の室１４を外側で限定する。この構造ユニットは互いに溶接される両方の管板２４の領域で保持され、つまり構造ユニットの伸長領域において縁側で保持されるのではない。下半胴４４は半径方向拡張部５２を有し、この拡張部は両方の管板２４の両側で軸線方向に延びている。半径方向拡張部５２の領域に当接リング４７が形成されており、この当接リングは環状締付具５３を半径方向で囲み、こうして構造ユニット用定置固定具を形成する。環状締付具５３が当接リング４７に当接することによって、軸線方向で室１４内を通過する流体路が中断される。半径方向拡張部５２の領域でのみ当接リング４７の両側に環状室４８が生じ、この環状室は１箇所でポート１９に、ここでは冷媒排出ポート１９に通じており、この冷媒排出ポートは管板２４によって相互に分離された両方の側と流体工学上結合されている。しかし図示実施例において冷媒排出ポート１９は後に嵌着される上半胴４３に配置されている。
【００４１】
構造ユニットを下半胴４４に嵌挿後に密封ユニット３０が組付けられる。密封ユニット３０は、実質回転対称に形成される本体を含む。本体が挿入フランジ６０内で成端し、この挿入フランジは上半胴４３および下半胴４４の相応する当接フランジ４９に当接することができる。フランジ４９、６０は例えば溶接によって互いに流体密に結合される。半径方向内側にずらして本体３４が当接スリーブ６１を有し、この当接スリーブは軸線方向に見て排気集合部２５の領域内に突出する。この領域内で当接スリーブ６１は軸線方向に見て一定した直径を有して円筒形、つまり回転対称に形成されている。本体３４を嵌着する前に排気集合部２５に中間リング６２が溶接され、排気集合部の外側嵌め管を半径方向で流体密に取り囲む。この中間リング６２に軸線方向でベローズシール３３が摺着され、このベローズシールは固着部としてその軸線方向末端に各１つの環状体６３を有し、ベローズシール３３のベローズは環状体の間に延設され、それぞれ流体密にこれに固着されている。両方の環状体６３の一方は中間リング６２と流体密に溶接される。他方の環状体６３が外リング６４を有し、この外リングは主に袋孔として実施される穿孔を受容することができる。外リング６４の外径は中間リング６２の外径にほぼ一致しており、但し中間リングから軸線方向で離間している。この軸線方向距離が中間室３５を形成する。半径方向外側で中間リング６２の側面に半径方向シール３２として１対のＯリングが配置されている。中間リング６２と軸線方向シール３３を排気集合部２５に固着後、本体３４が軸線方向で排気集合部２５上を摺動され、中間リング６２の半径方向シール３２が当接スリーブ６１の内側円筒面と密に当接することになる。
【００４２】
さらに軸線方向外側で軸線方向シール３３の外リング６４が当接リング６１によって半径方向で囲まれ、外輪郭は相互に調整された円錐形状を有することができ、この円錐形状は軸線方向外側に向かって先細である。当接スリーブ６１がねじ込み面６５に移行し、このねじ込み面は外リング６４の穴に対応して位置決めされた穴を有し、ねじ込み面を介して取付ねじ６６でねじ込み固着を行うことができる。またこれにより、外リング６４がねじ込み面６５と当接スリーブ６１の円筒形乃至円錐形内面とに特に形状嵌合式に当接して流体密に当接することが達成される。ねじ込み面６５は接続フランジ６７が嵌挿される開口部を空けておく。この接続フランジはスリーブとして形成され、流通させることのできるその自由内径は排気集合部の流入領域における直径に一致している。排気を流通させる排気集合部内側領域は軸線方向シール３３と半径方向シール３２とを介して冷媒案内ハウジング１３の内部の室１４から分離される。軸線方向で軸線方向シール３３がベローズの折り目を介して軸線方向可動性を有し、かつ中間リング６２が軸線方向で当接スリーブ６１内を滑動できることによって、両方の管体２３の熱膨張を軸線方向で補償することが可能である。つまり、排気熱交換器内の排気供給管路１６もしくは排気排出管路１７のブッシングは軸線方向に見て浮動軸受である。当接リング４７の領域でのみ管体２３、それとともに高温部材全体の定置固定具が低温部材から引き出されている。
【００４３】
その場合、高温部材は排気集合部２５と、接続部１５を形成する接続フランジ６７である。低温部材４１は上半胴４３および下半胴４４と密封機溝３０の本体３４とによって形成される。
【００４４】
本体３４を通して穴３６が中間室３５に通じており、この中間室は軸線方向では中間リング６２と環状体６３もしくはリング６４とによって限定され、半径方向では軸線方向シール３３と当接スリーブ６１とによって限定される。この場合２つの相互に独立したＯリングで形成される半径方向シール３２に漏れが生じると、室１４から液がこの漏れを通して中間室３５に流入する。中間室３５の内部でこの液は次に、各１つの穴３６が設けられている最も深い個所に流れる。この穴から液が流出することによって漏れの存在は確認することができる。しかしながら流出する冷却液、例えば冷却水が排気案内部分に浸入することは軸線方向シール３３が存在するので可能でない。
【００４５】
下半胴４４に冷媒供給ポート１８用接続部も形成されている。これらの接続部は下半胴４４のうち排気集合部２５の一部も取り囲む領域に形成されており、生成する冷媒案内ハウジング１３の室１４の内部にあり、従って流入する冷媒と接触してもいる。
【００４６】
次の作業工程において上半胴４３が下半胴４４に嵌着され、半胴は互いに流体密に溶接または螺着される。上半胴も当接フランジ４９を有する。本体３４は密封機溝３０と流体密に結合され、つまり特に溶接される。両方の半胴を互いに結合することのできるねじ穴を管体２３の伸長方向に設けることも可能であり、流体密な被覆を達成するためになお１つのシールを設けておくこともできる。当接フランジ６０をねじ結合によって流体密に当接フランジ４９で保持することが可能であり、ここでもＯリング等の密封手段を密封手段として使用することができる。
【００４７】
図１に示す排気熱交換器１０は矢印１１で略示したように排気流を流通させる。排気供給管路１６が供給する排気流は次に排気集合部２５に流入し、排気集合部は拡散体として機能し、排気流を管体２３の個々の排気案内管２１に配分する。排気流１１は管体を流通後に第２排気集合部２５に集められ、排気排出管路１７を通して排気熱交換器１０から進出する。
【００４８】
排気熱交換器は冷媒としての水等の冷却液を流通させる。冷媒流は矢印１２で示してある。排気熱交換器内に２つの冷媒流が生じる。冷媒は排気集合部２５の領域に形成される両方の冷媒供給ポート１８を通して供給される。冷媒はそれぞれ冷媒供給ポート１８から、両方の管束２１の突接領域に形成される冷媒排出ポート１９へと流れる。排気流の供給側、つまり排気供給管路１６の領域に形成される冷媒供給ポート１８から冷媒は排気案内管２１の排気流流通と平行に冷媒排出ポート１９へと流れる。これは図示実施形態において短い方の領域であり、その長さは両方のうち長い方の領域の約半分である。冷媒流は冷媒案内ハウジング１３によって限定される室１４に通され、排気案内管２１の周囲全体を流れ、こうして排気流から冷媒流への十分な熱流が保証されている。管体２３の流通方向とは逆に排気熱交換器を流通する冷媒流は‐排気排出管路に通じる排気集合部２５の領域に形成される‐冷媒供給ポート１８から環状室４８へと流れ、やはり冷媒排出ポート１９内に達し、そこで排気熱交換器１０から進出する。
【００４９】
排気熱交換器を流通するとき、流通する排気が冷やされる一方、冷媒は暖められる。熱エネルギーの交換は、極力肉薄の分離面との接触によって排気流が冷媒流と伝熱接触した極力大きな表面によって容易とされる。
【００５０】
排気流の脇で冷媒が流れる方向を２つの領域に区切り、排気流の両方の領域のうち一方、例えば高温領域では冷媒流が排気流と平行に整列し、第２領域では冷媒流が排気流の流通方向とは逆に向くことは、本発明に係る排気流冷却方法に合致している。両方の領域は有利には、これら両方の領域で排気案内管の線熱膨張が相一致するように選択することができる。そのことに起因して第１領域は、この領域では他方の領域におけるよりも一層迅速に冷却が起きるので短く形成され、異なる全長を介して結局、両方の領域の温度差が実質的に相一致することが達成される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る排気熱交換器の断面図である。
【図２】中央ポート領域における図１の切断線Ｂ‐Ｂに沿った断面図である。
【図３】図１の切断線Ａ‐Ａに沿った断面図である。
【図４】本発明に係る密封機溝の細部拡大図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  排気熱交換器
１０ａ、１０ｂ  部分
１０ｃ  分割線
１１  排気流
１２  冷媒流
１３  冷媒案内ハウジング
１４  室
１６  排気供給管路
１５  接続部
１７  排気排出管路
１８  冷媒供給ポート
１９  冷媒排出ポート
２１  排気案内管
２２  流通方向
２３  管体
２４  管板
２５  排気集合部
２７  冷媒
２９  冷媒通路セグメント
３０  密封機溝
３２  半径方向シール
３３  軸線方向シール（ベローズシールともいう）
３４  本体
３５  中間室
３６  穴
４１  低温部材
４３  上半胴
４４  下半胴
４７  当接リング
４８  環状室
４９  フランジ
５２  半径方向拡張部
５３、５４  環状締付具
６０  フランジ
６１  当接スリーブ
６２  中間リング
６３  環状体
６４  外リング
６５  ねじ込み面
６７  接続フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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