(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨組を形成するように、それぞれ第１および第２の方向に互いに交差するように配置された複数個の第１の棒材および第２の棒材であって、前記第１の棒材のうち少なくとも数個が間に間隙を介した側面を形成する第１の棒材および第２の棒材と、
前記骨組内で互いが直交するように配置された一組の低温フィンと、一組の高温フィンとを含む冷却フィンを備えたコアと、
前記冷却フィンの間に配置された仕切り板と、
前記第１の方向にある長さで延びるとともに、前記コアの角部の近傍の前記少なくとも数個の第１の棒材の間の間隙内に配置され、かつ前記骨組の一部をなす遮断棒材と、
前記コアの両端に配置された端壁板と、
を備え、
前記少なくとも数個の第１の棒材と遮断棒材とが、前記コアの角部の周りの気流をそらす遮断面を形成してこの角部の領域内の熱応力を軽減させることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記遮断棒材と、前記第１の棒材と、前記第２の棒材と、が、アルミニウム材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記遮断棒材と、前記第１の棒材と、前記第２の棒材と、の間に、これらの棒材を互いに固定するようにロウ付け材料が配置されることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記遮断面が、前記高温フィンの高温インレットに近接する前記低温フィンの低温インレットに配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記遮断面の少なくとも２つが、前記骨組の同じ側面の間を隔てた角部に配置されることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記遮断面の４つが、前記骨組の同じ側面の前記角部に配置されることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
（ａ）間隙を有する骨組を形成するように、それぞれ第１および第２の方向に互いに直交するように延在した複数個の第１の棒材および第２の棒材と、前記第１の棒材と第２の棒材との間に配置された仕切り板と、を備えたコアを準備するステップと、
（ｂ）高温冷却フィンと、低温冷却フィンとを、前記仕切り板を挟んで互いに交差するように配置するステップと、
（ｃ）前記フィンを前記仕切り板にロウ付け材料を用いて取付けるステップと、
（ｄ）前記コアの角部の周りの空気流をそらすための遮断面を形成するように、前記角部の近傍における第１の棒材の間隙にロウ付け材料を用いて、前記骨組の一部をなす遮断棒材を取付けるステップと、
（ｅ）前記コアの両端にロウ付け材料を用いて端壁板を取付けるステップと、
を備えてなる熱交換器製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱サイクルにより熱疲労を受けやすい高温アルミニウムを利用する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機空気管理システムが、キャビンの快適性を提供するのみならず、さまざまなコンポーネントの冷却や加熱を行うために熱交換器を利用する。システム重量を軽減するため、いくつかの作動温度の高い熱交換器の選択材料としてアルミニウムが使用されている。最近の応用例ではアルミニウム熱交換器はさらに高温にさらされる。結果として熱疲労により障害を招くおそれが非常に高い。
【０００３】
構造的な障害を最小限に抑え信頼性を高めるために、熱交換器内の冷却コアの特定領域への低温側の空気流を制限することにより熱応力を軽減し、これにより熱疲労を軽減することが示されている。多くの場合、熱疲労を受けやすい熱交換器の一部の周りの気流をそらすための遮断面として機能するようにシート材料が一般的に用いられる。シート材料を外周部でコアに溶接することは、熱サイクル時の熱応力によって溶接部に亀裂が生じるため適当ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この問題に対処するため、シートメタルがコアに高温シリコーン（ＲＴＶ）を用いて取付けられ、コアが熱膨張できるようにしている。また時間が経過するに従いシリコーンだけではシートメタルをコアに確実に固定することができないため、シートメタルは熱交換器にさらにリベットで留められている。
【０００５】
シリコーンがシートメタルをコアに確実に接合できるようにコアを洗浄する必要がある。この方法によりシートメタルをコアに取付けるために要する余分な時間や準備、材料が、熱交換器の経費を増大させる。したがって、熱交換器に遮断面を提供する改善された方法および装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
熱交換器が、骨組を形成するように互いに交差するように配置された第１の棒材および第２の棒材をもつコアを含む。骨組が高温および低温冷却フィンを支持するボックス状の構造を形成する。棒材が格子状に互いに間隔を介して組み合わされて間に間隙を形成し、骨組を通してコアへと空気流を通流させる。遮断棒材が上記の間隙内に、一般的に角部の、少なくとも数個の棒材の間に配置されて遮断面を提供する。遮断面は、高い温度勾配のために望ましくない熱応力を一般的に受けやすいコアの一部の周りを流れる気流をそらす。
【０００７】
一般的にコアはロウ付け材料を用いて組み立てられる。遮断棒材は、熱交換器内部の骨組の棒材やその他のコンポーネントに同じロウ付け材料を用いて取付けられ、望ましくは熱交換器の残りの部分が組み立てられるのと同時に取付けられる。
【０００８】
このようにして、既に骨組を形成するために用いられている棒材料が遮断面を提供するようにも用いられることが可能である。さらに、コアを組立て、遮断棒材を骨組の棒材に取付けるように同じロウ付け材料が用いられるとともに、遮断棒材をコアの組立てと同時に組み立てることができる。その結果、熱交換器の経費が節減され、組立て時間が短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１（Ａ）は従来技術の熱交換器１０を示す。熱交換器１０は、互いに交差するように配置された一連の低温フィン１４と高温フィン１６とを含むコア１２を備える。図の矢印で示すように、低温フィン１４は低温空気流を一方向に通すが、高温フィン１６は低温フィン内の気流の方向に対して概ね直交する方向に気流を通す。この空気の流れは図１（Ｂ）に最もよく概略的に示されており、当業者には周知のとおりである。
【００１０】
低温フィン１４および高温フィン１６に仕切り板１８を確保することにより低温フィン１４と高温フィン１６とが互いに分離されて密閉された通気通路が提供される。これは図１（Ａ）および図２に最もよく示される。図３に示すように、端壁板２０がコアの両端に配置される。明確にするために図１（Ａ）には端壁板を示していない。
【００１１】
通常、仕切り板１８や端壁板２０、および低温フィン１４や高温フィン１６は互いにロウ付け材料を用いて固定される。一つの適切な例は、約１１００〜１１７５°Ｆの溶融温度をもつフォイルタイプのロウ付け材料である。ヘッダにより気流が低温フィン１４および高温フィン１６を通して案内される。低温入口ヘッダは図１（Ａ）には示されていない。低温出口ヘッダ２４は気流を熱交換器１０の外へと運ぶ。同様に、高温入口ヘッダ２６は高温空気を熱交換器１０へと運び、高温出口ヘッダ２８は熱を熱交換器１０の外へと運ぶ。図１（Ａ）は単一の熱交換器の配列を示す。
【００１２】
図３および図４は本発明のコア１２を構造的に支持するために用いられる骨組を示す。骨組は、ボックス状の格子構造を形成するように交互に並ぶ関係に配置された第１の棒材３６および第２の棒材３８により提供される。図３に示すように、第１の棒材３６は垂直方向の壁を提供し、第２の棒材３８は水平方向の壁を提供する。明確にするために第１の棒材３６および第２の棒材３８は示していない。間隙４２を生じるように第１の棒材３６と第２の棒材３８とが互いに離れており、この骨組を通して内部のフィンへと空気を通流させる。図４に最もよく示すように、骨組内の種々の接合部を構造的に補強するように第１の棒材３６および第２の棒材に加えて補強棒材４０が用いられる。第１の棒材３６、第２の棒材３８および補強棒材４０は仕切り板１８の一部であるロウ付け材料４６を用いて互いに固定され、これは図３に最もよく示される。
【００１３】
遮断棒材４４が、間隙４２の間の、例えば骨組の角部などの一般に熱疲労を受けやすい所望の場所に配置される。この角部の一つが図３に示されるとともに、本発明の遮断が望ましい角部が図１（Ｂ）に破線で示される。第１の棒材３６に沿った遮断棒材４４が遮断面を提供してこの表面の周りの空気流をそらせる。このようにして、角部のコア領域が受ける温度勾配がより低くなり、これによりこの領域の熱交換器の熱疲労が軽減される。
【００１４】
遮断棒材４４は第１の棒材３６および第２の棒材３８と同じ材料で構成されてもよい。第１の棒材３６および第２の棒材３８を互いに固定するのに用いたロウ付け材料と同じものを用いて遮断棒材４４を固定してよく、同じ組立て時に組み立てられる。低温フィン１４や高温フィン１６、あるいは仕切り板１８や端壁板２０を固定するのと同じロウ付け材料が用いられ、遮断面を提供する追加の保持材料を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は従来技術の熱交換器の部分的な破断斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示す熱交換器を通流する気流の概略図。
【図２】図１（Ｂ）に示す高温および低温冷却フィンの斜視図。
【図３】本発明の熱交換器の角部の拡大斜視図。
【図４】図３の線４−４に沿って切断した図。
【符号の説明】
【００１６】
１８…仕切り板
２０…端壁板
３６…第１の棒材
３８…第２の棒材
４０…補強棒材
４２…間隙
４４…遮断棒材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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