(57)【要約】【課題】  熱伝達体、特に自動車のための過給器クーラーまたは排ガスクーラーを、できるだけ簡単かつわずかなコストで、削減された部品点数で形成することができるように改良する。【解決手段】  熱伝達体、特に自動車のための過給器クーラーまたは排ガスクーラーが、ハウジング（３）内に配置された、冷却すべきガスおよび冷却剤のための流れ通路を有し、ガスのための流れ通路が管底を通って流入および流出ディフューザ（２）内へ案内されており、かつ冷却剤が冷却剤接続端（４ａ、４ｂ）を介してハウジング（３）を通して案内される。ガス（８）と冷却剤（９）のための流れ通路が、蛇行して変形された金属バンドとハウジング（３）によって形成されており、それらが互いに材料結合で結合されている。
2006513394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（３）内に配置された、冷却すべきガスおよび冷却剤のための流れ通路を有し、ガスのための流れ通路が管底を通って流入および流出ディフューザ（２）内へ案内されており、かつ冷却剤が冷却剤接続端（４ａ、４ｂ）を介してハウジング（３）を通して案内される、熱伝達体、特に自動車のための過給器クーラーまたは排ガスクーラーにおいて、
ガス（８）と冷却剤（９）のための流れ通路が、蛇行して変形された金属バンドとハウジング（３）によって形成されており、それらが互いに材料結合で結合されていることを特徴とする熱伝達体。
【請求項２】
冷却剤のための流れ通路（９）が、一方側（３ａ）へ向かって開放した横断面を有し、
管底（１２、１３）にコーム状に歯（１４、１５）が形成されており、前記歯が冷却剤通路（９）の前側を閉鎖していることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達体。
【請求項３】
流れ通路（８、９）のための横断面が、ほぼ矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱伝達体。
【請求項４】
ガス通路（８）のための横断面が、冷却剤通路（９）のための横断面よりも大きいことを特徴とする請求項１、２または３に記載の熱伝達体。
【請求項５】
矩形の流れ通路（８、９）は、等しい長さＬを有するが、異なる幅ｂ１とｂ２を有していることを特徴とする請求項３と４に記載の熱伝達体。
【請求項６】
熱伝達体（１）が、一方の側（３ａ）に分配通路と集合通路（４、５）を有しており、それらが冷却剤接続端（４ａ、５ａ）と接続され、かつ冷却剤通路（９）にわたって横方向に延びていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱伝達体。
【請求項７】
ハウジング（３）が、Ｕ字状の基体（３ｂ、３ｃ、３ｄ）と終端プレート（３ａ）または２つのＵ字プロフィール（１７、１８）を有していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の熱伝達体。
【請求項８】
終端プレート（３ａ）ないしＵ字プロフィール（１７）が、分配通路および集合通路（４、５；２１、２３）と接続されていることを特徴とする請求項６と７に記載の熱伝達体。
【請求項９】
分配通路および集合通路（４、５；２１、２３）が、終端プレート（３ａ）ないしＵ字プロフィール（１７）と一体的に形成されており、かつ前記終端プレートないしＵ字プロフィールから成形されていることを特徴とする請求項８に記載の熱伝達体。
【請求項１０】
流れ通路（８、９）内に乱流挿入片（１０、１１）が配置されており、かつ金属バンド（７）と半田付けされていることを特徴とする請求項８から９のいずれか１項に記載の熱伝達体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本出願人の独国特許出願公開公報ＤＥ−Ａ１９９０７１６３によって知られている熱伝達体、請求項１の上位概念に記載の熱伝達体、特に自動車用過給器クーラーまたは排ガスクーラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人によって（たとえば特許文献１）、矩形管の管束を有する、溶接された排ガス熱伝達体が知られており、それら矩形管は内側を排ガスが貫流し、外側の回りを冷却剤が流れる。管束は、管底を介してハウジングと結合されており、そのハウジングが冷却剤接続端を有している。排ガスは、流入ディフューザを介して管束へ流入し、流出ディフューザを介して熱伝達体を出て行く。この構造は、特に使用されている溶接技術（レーザービーム溶接）により、比較的複雑である。
【０００３】
もちろん、半田付けされた丸管構造であるが、同様な管束熱伝達体が知られている（たとえば、特許文献２）。しかしこの種の管束システムは、その出力密度に関して、特にプレートシステムに比較して、潜在能力を有している。
【０００４】
プレート構造の排ガス熱伝達体が知られており（たとえば特許文献３と特許文献４）、それらにおいては排ガスと冷却剤のための流れ通路は、同じタイプまたは異なるタイプの熱伝達体から形成されている。これら知られている排ガス熱伝達体は、多数の個別部品を特徴とし、熱伝達体プレートが部分的に複雑なプレート形状を有しており、それが高い工具コストをもたらす、という欠点を有している。
【０００５】
そして、スタック構造のプレート熱伝達体が出願人によって知られており（たとえば特許文献５）、その流れ通路は熱交換媒体が異なるために、異なる流れ通路高さを有している。この既知の、スタックディスクを有する熱伝達体は、特に内燃機関の冷却剤によって過給空気または排ガスを冷却するように定められている。もちろん、この熱伝達体は、ガスと冷却剤が９０度方向変換されるために、増大された圧力損失を有している。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９９７１６３号明細書
【特許文献２】国際公開第００／２６５１４号パンフレット
【特許文献３】独国特許出願公開第１９８３３３３８号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１９８４６５１８号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１９５１１９９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、冒頭で挙げた種類の熱伝達体（すなわち、ハウジング内に配置された、冷却すべきガスおよび冷却剤のための流れ通路を有し、その場合にガスのための流れ通路が管底を通って流入および流出ディフューザ内へ案内されており、かつ冷却剤が冷却剤接続端を介してハウジングを通して案内される、熱伝達体、特に自動車のための過給器クーラーまたは排ガスクーラー）を、できるだけ簡単かつわずかなコストで、特に削減された部品点数で形成することができるように改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１の特徴（すなわち、ガスと冷却剤のための流れ通路が、蛇行して変形された金属バンドとハウジングによって形成されており、それらが互いに材料結合で結合されていることを特徴とする熱伝達体）により解決される。本発明によれば、ガス、特に内燃機関の排ガスまたは内燃機の過給空気のための流れ通路も、冷却剤のためのそれも、蛇行状、波形または台形状の変形された金属バンドとハウジングによって形成される。ハウジングと金属バンドが、互いに分離された流れ通路を有する、半田付けされたブロックを形成する。その場合に単純な構造が効果的である。というのは、それがガスのためであろうと、冷却剤のためであろうと、各流れ通路のために特別なプレートを形成して、積み重ね、互いに半田付けする必要がないからである。さらに、流れ通路の横断面が、たとえば矩形状、台形状、波形など、可変に構成することができて、効果的である。その場合にガス通路と冷却剤通路は、直接並んでいるので、両媒体間で効果的な熱伝達を行うことができる。本発明に基づく熱伝達体の個別部品の数は、著しく削減されている。
【発明の実施形態】
【０００８】
本発明の好ましい展開によれば、冷却剤通路の前側は、コーム状に形成された管底によって閉鎖される。管底は、個々の歯または分離ウェブを有しており、それらが蛇行プロフィールの開放した側へ挿入されて、次に半田付けされる。従って冷却剤側がガス側に対して密閉されている。このことが組立てを容易にし、製造コストを低下させる。というのは、管束の管端部を管底内へ導入して、溶接し、あるいは半田付けする必要がないからである。
【０００９】
本発明の他の好ましい形態によれば、流れ通路は、ほぼ矩形状に形成されており、その場合にガス通路のための横断面が、好ましくはより大きく選択されている。流れ通路の矩形の断面形状によって、コンパクトで圧力に強い、ほとんど振動のない熱伝達体ブロックが得られる。コーム状の管底の、蛇行プロフィールとの半田付け、すなわち冷却剤通路の前側の閉鎖も、矩形プロフィールであることにより、特に簡単かつ確実である。矩形状の流れ通路は、特に乱流挿入片を収容するのに適している（など）。
【００１０】
本発明の他の形態によれば、ハウジングはＵ字プロフィールと終端プレートから、あるいは２つのＵ字プロフィールから構成され、それらが蛇行プロフィールを包囲している。それが、簡単な組立てと確実な半田付けを許す。
【００１１】
本発明の他の好ましい形態によれば、ハウジングないし終端プレートに、それぞれ冷却剤のための分配通路と集合通路が配置されており、それらは冷却剤通路に対して横方向に延びている。それによって冷却剤のためにすべての冷却剤通路にわたる均一な分配と、それに伴って排ガスの均一な冷却が得られる。その場合に、分配通路と集合通路が、直接終端プレートまたはＵ字プロフィールから成形される場合も、効果的である。
【００１２】
本発明の他の形態においては、熱伝達を改良し、かつ−半田付けにより−熱伝達体全体の振動強度を改良するために、冷却剤通路および／またはガス通路内に乱流挿入片が配置されている（乱流挿入片ないしフィンがタイロッドとして作用する）。
【実施例】
【００１３】
本発明の実施例を図面を参照して、以下で詳細に説明する。
【００１４】
図１は、排ガスの流入用のディフューザ２を有する排ガスクーラー１を簡略化して示しており、排ガスは矢印Ａによって示されている。排ガスクーラー１は、上側３ａを備えた、ほぼ直方体形状のハウジング３を有しており、その上側に冷却剤分配通路３と冷却剤集合通路５が配置されており、それらに冷却剤接続端４ａ、５ａが設けられている。従って排ガスを冷却するための冷却剤は、冷却剤接続端４ａを介して排ガスクーラー１へ流入して、冷却剤接続端５ａを介して排ガスクーラーを出て行き、その場合に冷却剤は矢印Ｋで示されている。排ガスがそれを介して排ガスクーラー１を出て行く、流出ディフューザは、ここには示されていない。この種の排ガスクーラーは、特に排ガス還流（ＡＧＲ）を有する自動車において使用される。
【００１５】
図２は、図１に示す熱伝達体の個別部品を、分解斜視図で示している。同一の部品には、同一の参照符号が使用されている。ディフューザ２は、排ガスの流れ方向に抗して移動されており、冷却剤のための分配通路と集合通路４、５を有するハウジング３は、上方へ持ち上げられている。その下に熱伝達体ブロック６が見られ、熱伝達体ブロックは、蛇行して折り畳まれた金属バンド７からなる。この蛇行プロフィール７は、一方では排ガスのための流れ通路８を形成し、他方では冷却剤のための流れ通路９を形成している。
【００１６】
冷却剤のための流れ通路９は、ブロック６の上側へ向かって開放しており、排ガスのための流れ通路は、ブロック６の下側へ向かって開放している。それぞれ矩形の横断面を有する流れ通路８、９内へ、乱流挿入片１０、１１が挿入されており、その挿入片は見えるようにするためにブロック６を越えて張り出している。ブロック６の上方には、２つの管底１２、１３が見られ、それらはコーム状に形成されており、個々の歯１４、１５ないし分離ウェブを有している。後者は、（図面において）上方から下方へ、上方へ向かって開放している流れ通路９、すなわち冷却剤通路内へ挿入されているので、冷却剤通路の断面の前側を完全に閉鎖している。管底１２、１３が冷却剤通路９内へ挿入された後に、ハウジング３が熱伝達体ブロック６上へかぶせられるので、分配通路と集合通路４、５が冷却剤通路の上方に横方向に延びる。冷却剤通路９の、冷却剤通路４、５の間にある領域は、ハウジングの上側３ａによって覆われて、閉鎖されている。熱伝達体ブロック６の−図面では見えない−下側は、図示されていない終端プレートによって閉鎖されており、従ってその終端プレートが排ガス通路８を下方へ向かって閉鎖する。もちろん、終端プレートを上側３ａ上に配置して、ハウジング３を上方へ向かって開放した、下側３ｂと２つの側面３ｃ、３ｄからなる、Ｕ字プロフィールを有するケースとして形成することも可能である。
【００１７】
図２ａは、個別部品としての、蛇行して折り畳まれた金属バンド７を示している。金属バンドをそれぞれ角度をつけて折り畳み、ないしは角をつけて折り曲げることによって、流れ通路８、９のための直角の流れ断面が形成され、それら流れ通路は、それぞれ同じ長さＬを有する。しかし幅は異なる。排ガス通路８は、冷却剤通路９の幅ｂ２よりも大きい、幅ｂ１を有している。
【００１８】
図３は、図１と２に示す排ガスクーラー１を示しているが、ハウジング３とディフューザ２はなく、従って熱伝達体ブロック６を示している。ここでも同じ部分には同一の参照符号が使用される。排ガスの流れ方向Ａ（図１）に排ガス通路８の端面を見ており、排ガス通路はコーム状の管底１２の分離ウェブないし歯１４によって互いに分離されている。分離ウェブ１４は、同時に、冷却剤通路９を前側で閉鎖している。ガス通路８内には乱流挿入片１０が配置されている。図示の実施例における冷却剤の流れは、排ガスと順流で行われ、すなわち冷却剤はまず分配通路４内へ流入して、そこで冷却剤通路にわたって横方向に分配されて、その後冷却剤通路９を排ガス流の方向に貫流して、その後集合通路５へ達し、そこから冷却剤が再び排ガスクーラー１を去る。冷却剤の逆の流れ方向を有する逆流も、同様に可能である。
【００１９】
上述した排ガスクーラー１は、好ましくは特殊鋼から形成される。しかし、熱伝達体１は、内燃機関の燃焼空気を冷却するための過給器クーラーとして使用することもできる−その場合には好ましくはアルミニウム合金から形成される。
【００２０】
図４は、２つのＵ字プロフィール１７、１８からなる、変更されたハウジング形状を有する、排ガスクーラー１６のための他の実施例を示している。２つのＵ字プロフィール１７、１８は、側方において縦継目によって結合されており、その縦継目のうちの前側の縦継目１９が見える。排ガスクーラー１６は、前側において排ガス流入短管、すなわちディフューザ２０を有している。上方のＵ字プロフィール１７は、冷却剤流入短管２２を備えた、横方向に延びる分配通路２１と、同様に横方向に延びる、冷却剤流出短管２４を備えた集合通路２３を有している。２つの通路２１、２３は、Ｕ字プロフィール１７の金属薄板から成形することができる。
【００２１】
図４ａは、排ガスクーラー１６をディフューザ２０なしで示しており、すなわち矢印Ａで示す排ガスの流入のための端面２５を有している。端面２５は、−上述した実施例と同様に−排ガス通路２７を有しており、その排ガス通路は−図面で見て−下方へ向かって開放している。前側が閉鎖されている冷却剤通路２６は、上方へ向かって開放しており、従って分配通路２１と接続されている。従って冷却剤は、まず幅においてすべての冷却剤通路２６にわたって分配され、その後長手方向に排ガスクーラー１６を貫流して、集合通路２３を介して再び流出する。２つのハウジング半体１７、１８は、ここではＵ字プロフィールであることが、はっきりと認識できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】排ガスクーラーとしての熱伝達体を示している。
【図２】図２は、熱伝達体を示す分解斜視図である。
【図２ａ】流れ通路を有する、折り畳まれた金属バンドを示している。
【図３】ハウジングなしで熱伝達体を示している。
【図４】図４は、変更されたハウジング形状を有する排ガスクーラーを示している。
【図４ａ】ディフューザなしの排ガスクーラーを示している。
【符号の説明】
【００２３】
１  排ガスクーラー
２  ディフューザ
３  ハウジング
３ａ  上側
３ｂ  下側
３ｃ、３ｄ  側面
４，５  集合通路
４ａ、５ａ  冷却剤接続端
６  熱伝達体ブロック
７  金属バンド
８、９  通路
１０、１１  乱流挿入片
１２、１３  管底
１４、１５  歯
１６  排ガスクーラー
１７、１８  Ｕ字プロフィール
１９  縦継目
２０  ディフューザ
２１  分配通路
２２  冷却剤流入短管
２３  集合通路
２４  冷却剤流出短管
２５  端面
２６  冷却剤通路
２７  排ガス通路
【図１】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図４ａ】
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【国際調査報告】
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