(57)【要約】本発明は、流動媒体間の熱交換装置に関する。該熱交換装置が、該流動媒体を流入させかつ流出させるために、一方の側面が入口チャンバ（１）に取り付けられ、反対の側面が出口チャンバ（３）に取り付けられた熱交換ブロックを有している。該熱交換ブロックが該流動媒体用の流体通路（７）とカバープレート（９）とを有しており、該流体通路（７）は該入口チャンバ（１）から該出口チャンバ（３）へ該熱交換ブロックを貫通して延伸していて、該カバープレート（９）は該流体通路（７）及び該流路（８）をおおっていて、かつ該入口チャンバ（１）から該出口チャンバ（３）へ延伸している。該カバープレート（９）が該流体通路（７）をバイパスしている少なくとも一つの内部流路（１３）を有していて、該内部流路（１３）は、該入口チャンバ（１）から該出口チャンバ（３）へバイパスチャンネルとして延伸している。該流路は少なくとも一つの圧力調節機構（１１）により遮断することができ、そして所定のしきい値を上廻る該入口チャンバ（１）と該出口チャンバ（３）との間に作用する圧力差にもとずいて該圧力調節機構（１１）を開くことにより遮断解除できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動媒体の少なくとも一方が流体状態である流動媒体間の熱交換装置であって、該熱交換装置が、該流動媒体を流入させかつ流出させるために、一方の側面が入口チャンバ（１）に取り付けられ、反対の側面が出口チャンバ（３）に取り付けられた熱交換ブロックを有していて、該熱交換ブロックが該流動媒体用の流体通路（７）と、カバープレート（９）とを有しており、該流体通路（７）は該入口チャンバ（１）から該出口チャンバ（３）へ該熱交換ブロックを貫通して延伸していて、かつ該流体通路（７）は、それらの間に配置された他の媒体が流れることのできる流路によりお互いに隔だてられていて、該カバープレート（９）は該流体通路（７）及び該流路（８）をおおっていて、かつ該入口チャンバ（１）から該出口チャンバ（３）へ延伸している、熱交換装置において；
該カバープレート（９）が該流体通路（７）をバイパスしている少なくとも一つの内部流路（１３）を有していて、該内部流路（１３）は、該入口チャンバ（１）から該出口チャンバ（３）へバイパスチャンネルとして延伸し、少なくとも一つの圧力調節機構（１１）により遮断することができ、そして所定のしきい値を上廻る該入口チャンバ（１）と該出口チャンバ（３）との間に作用する圧力差にもとずいて該圧力調節機構（１１）を開くことにより遮断解除できることを特徴とする；
熱交換装置。
【請求項２】
押出し加工により形成されたフラットチューブ（９）形状で、シールプレート（１５）により両端部を閉止された中空鋳造エレメントの区画を備えている、請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
貫通孔（１７，１９）が、該入口チャンバ（１）及び該出口チャンバ（３）とに隣接する両端部において、該フラットチューブ（９）の壁面に形成されていて、該貫通孔（１７，１９）はフラットチューブ（９）の少なくとも一つの流路（１３）並びに該入口チャンバ（１）及び該出口チャンバ（３）の間の流体接続を形成している、請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項４】
該フラットチューブ（９）が二つの内部流路（１３）を有していて、該二つの内部流路（１３）各々は該貫通孔（１７，１９）により該入口チャンバ（１）及び／又は該出口チャンバ（３）と接続されている、請求項３に記載の熱交換装置。
【請求項５】
少なくとも一つの圧力調節機構（１１）が該フラットチューブ（９）の該流路（１３）各々に備えられている、請求項４に記載の熱交換装置。
【請求項６】
該圧力調節機構（１１）が、各流路（１３）用に、該フラットチューブ（９）該壁面を貫通して延伸している貫通孔（１７，１９）に取り付けられている、請求項３−５のいずれか一項に記載の熱交換装置。
【請求項７】
該圧力調節機構（１１）が、該流路（１３）を該出口チャンバ（３）と接続している該貫通孔（１９）に備えられている、請求項６に記載の熱交換装置。
【請求項８】
バネ付勢式シートバルブ形状のリターンバルブ（１１）が圧力調節機構として備えられている、請求項１−７のいずれか一項に記載の熱交換装置。
【請求項９】
シールコンポーネント（２３）により閉止され、かつ該リターンバルブ（１１）へのアクセスを可能にするアクセス用穴（２３）が、各流路（１３）の該壁面における該リターンバルブ（１１）の反対側部分に形成されている、請求項８に記載の熱交換装置。
【請求項１０】
該流路（１３）間に流体接続を形成する通路（２１）が、該フラットチューブ（９）の端部を閉止している該シールプレート（１５）に形成されている、請求項２−９のいずれか一項に記載の熱交換装置。
【請求項１１】
該シールプレート（１５）の該通路は、該シールプレート（１５）に作られた細長い溝（２１）の形状に形成されていて、該細長い溝（２１）は該フラットチューブ（９）における該通路（１３）の両端部をおおって延在している、請求項１０に記載の熱交換装置。
【請求項１２】
該圧力調節機構（１１）それぞれが、圧力及び／又は温度により作動されるシールコンポーネントにより構成されている、請求項１−１１のいずれか一項に記載の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
少なくとも一方が流体状態の流動媒体間の熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動する流体の熱に関与する機能を達成する公知の装置（特許文献１）は、技術的に広く特に液体／空気冷却器に使用されている。そのような装置が油圧アセンブリあるいは生産施設と組合わせて使用される場合、冷却用空気が油圧オイル、潤滑剤又は冷却用潤滑剤のような作動流体を冷却するために使用されていて、冷却される流体の粘性の温度依存性のためにもたらされるような装置の停止あるいは損傷を防止するべく注意が払わねばならない。熱交換の効率を最大化するために、装置の内部で冷却される流体が流れる流路の中にブレードあるいはプレートが取り付けられていて、そのブレードあるいはプレートは、乱流を発生し、その周囲で流体が流れプロセス中に旋回されていて、流体流れのすべてのコンポーネントは流路を囲んでいる壁面に接触するようになっている。
【０００３】
旋回作用を発生する構造部材は、流体流れの相当量を絞っているので、絞りによる圧力差が冷却される流体の入口側における入口チャンバと流体の出口チャンバとの間にもたらされる。冷却される流体の粘性が著しく温度に依存する場合、それぞれの流体が低温である運転状態において、例えば作動流体が低温である起動時において、流体の粘性が対応して大きくなっていて、装置の流路における絞りの結果として過度な圧力上昇がもたらされる。機能そう失又は損傷をもたらすそのような圧力上昇の発生を防止するために、通常バイパスフロー機構が装置の入口チャンバと出口チャンバとの間に備えられていて；この機構は通常閉じているけれども、圧力差が所定値に下降し、かつ従って粘性が下がるまで、言いかえると、冷却される流体が作動温度、すなわちバイパスフローが遮断され、かつ流体が熱交換用流路をおおって流れる値に達するまで、流体のバイパスフローを可能にする圧力調節機構を有している。
【０００４】
特許文献２は、流動媒体用の冷却器、詳しくはオイルで作動される油圧アセンブリ用及び内燃機関用の水冷却器を開示していて、その水冷却器において、熱交換が行なわれるように冷却される冷却媒体IIは冷却媒体Ｉと間接接触するようになっていて、本装置は、冷却エレメントの中に流入させ冷却エレメントから冷却媒体IIを流出させるための接続ブランチを備えている従来形のオイル−空気冷却器を有していて、冷却エレメントはお互いに所定距離だけ離間している数個の平行冷却チャンネルを有していて、その間の空間には、ブレードと、媒体Ｉが乱流流れで移動するチャンネルと、接続ブランチを有している長手側に備えられたカバーとが入っていて、このカバーは接続ブランチの部分に取り付けられており、内部シールと外部シールとを有していて、さらにほぼ立方形状の中空鋳造エレメントを有していて、その中空鋳造エレメントは媒体Ｉを流入又は流出するための数個のチャンバと継手とを備えており、オイル−空気冷却器が導入され、それは運転時にカバーの外端部がシール作用をするシールによりハウジングの端部と接続するように取り付けられている。
【０００５】
この構造形状は、生産においてコスト効果があって、改善された熱交換をもたらす流動媒体用冷却器をもたらす。しかしながら、特にそれぞれの流体が低温で高粘性である起動時において過圧力従って公知の装置における損傷が発生する。
【特許文献１】独国特許第１９６５１９８８号明細書
【特許文献２】独国特許第４１０６９６３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、前述の従来技術における利点を維持し、簡単で対コスト効果のある方法により設計できる簡単な構造を特徴とし、可能な限り広範囲の温度における運転において冷却される媒体の安全性を高めるように、公知の装置をさらに改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は請求項１に規定される特徴を有する装置により達成されている。
【０００８】
本発明における装置は、熱交換ブロックを有している。熱交換ブロックにおいて、熱交換に関与する流体用の流路がブロックを一方の側で仕切る入口チャンバと、ブロックを反対側で仕切る出口チャンバとの間に延伸していて、流体通路と、冷却空気のような他の媒体が流れる流路とが、ブロックにおいて交互に順次積み重ねられている。カバープレートがブロックを閉止する上部エレメントとして備えられている。請求項１に特定されているように、カバープレートは、流体通路をバイパスし、入口チャンバから出口チャンバへバイパスチャンネルとして延伸している少なくとも一つの内部流路を有していて、この内部流路は、入口チャンバと出口チャンバとの間の圧力差の函数として圧力調節機構により開閉することができる。従って、本発明において、バイパス機構は、過圧力の蓄積が熱交換ブロックのカバープレートに形成されることを防止するために安全機構として提供されている。このことが、装置の構造を著しく簡単なものにしていて、所望するように簡単で安価に製造することを可能にしている。
【０００９】
熱交換ブロックの製造において、流体通路と流路とを形成する構造部材は、所望するエレメント数を備えたブロックを形成するために順次一体にはんだ付けすることができ、同時に第二流体機構を形成するカバープレートをはんだ付けによりブロックの上段に取り付けることができる。
【００１０】
もし、両端がシールプレートにより閉止されたフラットチューブの形状に、押出し加工により作られた中空鋳造エレメントのカバープレート区画が提供されるなら、装置の製造は特に簡単なものとなることが判明した。中空鋳造エレメント区画は、単一のフラットチューブが形成されるように、すなわち単一の流路がカバープレートに作られるように、押出し加工されてもよい。しかしながら、フラットチューブが二つの内部流路を有するように押出し加工することはフラットチューブを形成する中空鋳造エレメントの区画において利点のあることである。いずれにせよ単一流路あるいは数個の流路が形成されることに関係なく、各流路の端部において入口チャンバと出口チャンバとの流体接続を可能にする流路孔が備えられている。
【００１１】
少なくとも一つの圧力調節機構がフラットチューブの各流路に備えられている。これらの圧力調節機構はフラットチューブにおける流路孔の一方に取り付けられてもよい。
【００１２】
一つの好適な実施形態において、ばね付勢式シートバルブが圧力調節機構として各流路に取り付けられている。
【００１３】
流路又は複数流路の端部においてカバープレートを形成しているフラットチューブが、熱交換ブロックのはんだ付けの際にはんだ付けされるシールプレートにより形成される場合、特に簡単な構造が達成される。もしシールプレートが数個流路の端部をおおって延伸するなら、シールプレートは、好ましくは、流路間の流体接続を可能にする通路をそれらの中に形成する。この通路は、フラットチューブに存在する流路の端部をおおって延伸する細長い溝の形状に作られてもよい。
【００１４】
添付図に例示の実施形態を用いて本発明を以下に詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明における空気／流体冷却器の例示の実施形態の概略図であって、冷却器は、冷却される流体の流入用入口チャンバ１と、流体の流出用出口チャンバ３とのユニット構造体により構成されている。入口チャンバ１と出口チャンバ３との間において、熱交換ブロックが交互に重ねられたプレート状熱交換エレメント、詳しくは流体ガイドエレメント５と格子エレメント８とを有していて、流体ガイドエレメント５は、冷却される液体が入口チャンバ１から出口チャンバ３へ向けて沿って流れる内部流体通路７を有しており、格子エレメント８は、格子エレメント８の冷却ブレードをおおって流れ掃引する冷却空気用の流路を形成している。流体ガイドエレメント５及び格子エレメント８は、ほぼ正方形あるいは長方形のプレート状構造部材である。
【００１６】
横方向入口チャンバ１と、横方向出口チャンバ３と、それらの間に設置された流体ガイドエレメント５及び格子エレメント８との積層体とを備えた熱交換ブロックは、それらの構造部材すべてが一体にはんだ付けされていて、最上部においてカバープレート９により閉じられていて、そのカバープレート９もはんだ付けされている。このカバープレート９が入口チャンバ１と出口チャンバ３との間の流体接続用のバイパス機構を形成していて、そのバイパス機構は流体ガイドエレメント５における流体通路７をバイパスするようになっている。図１及び２における両方向矢印を参照して、これらの矢印は、入口チャンバ１からカバープレート９への流体流入と、ばね付勢式玉型リターンバルブ１１を介してのカバープレート９から出口チャンバ３への流体流れとを図示している。
【００１７】
リターンバルブ１１は、通常ばね付勢により閉止されていて、入口チャンバ１と出口チャンバ３との間の圧力差がバルブのばね力を設定することにより選択されたしきい値を超過する場合流体が流れを可能とする圧力調節機構となっている。一個のリターンバルブ１１だけが図１に図示されている。しかしながら、例示の実施形態において、必要とされるバルブ流路断面積を確保する目的のために、数個のリターンバルブ１１が連続的に使用されてもよい。図１と異なって、図２は、バイパス機構により形成された、リターンバルブを通過するすなわち出口チャンバ３へ流入する流体流れを図示している。
【００１８】
図３に図示するように、カバープレート９は、本例においては二流路のチューブである、すなわち二つの内部流路１３を有するフラットチューブ形状の、押出し加工された中空鋳造エレメントの区画により形成されていて、カバープレート９を形成しているフラットチューブの二つの端部各々は、シールプレート１５により閉止されていて、図４に詳細を図示する。カバープレート９を形成しているフラットチューブの壁面における貫通孔は、入口チャンバ１と内部流路１３との間の流体接続、及び内部流路１３と出口チャンバ３との流体接続を形成している。入口チャンバ１と接続している貫通孔は、図１に一つだけが図示されているが、符号１７で付番されている。例示の実施形態に提供された二つの流路１３を維持する場合、二つの貫通孔１７が入口チャンバ１に備えられ、二つの貫通孔１９が出口チャンバ３に備えられている。
【００１９】
前述したように、著しく大口径のバルブを使用することなく、充分に大きなバルブ流路断面を確保するために、図２に図示するように、リターンバルブ１１が各貫通孔１９に取り付けられている。カバープレート９を形成するフラットチューブの両端部において、二つの流路１３の間の流体接続を可能とするために、シールプレート１５は凹部のある長円形溝２１を備えている。カバープレート９と流路１３の端部とにはんだ付けされたシールプレート１５の場合、溝２１は、図３及び４に比較して図示するように二つの流路１３の両端部をおおって延伸していて、その結果流路は流路の二つの端部において流路１３の間を流体接続する流路を形成している。
【００２０】
装置が完成された場合、圧力調節機構の機能を達成するリターンバルブ１１にアクセスすることを可能にするために、アクセス用穴２３がカバープレート９の壁面を形成しているフラットチューブの壁面に作られていて、その穴２３はそれぞれのリターンバルブ１１と対向して形成されている（図１及び３参照）。図１に図示するように、アクセス用穴２３はシールコンポーネント２５により閉止されていて、そのシールコンポーネント２５はカバーコンポーネントにねじ込まれる形状等であってもよい。
【００２１】
図示されていないが、本発明における一つの実施形態において、それぞれの圧力調節機構１１は、温度依存性のある弾性エレメントのような、圧力及び／又は温度により作動される閉止コンポーネントであってもよい。もし冷却される媒体が低温の場合、対応して高圧が装置内に蓄積され、圧力調節機構１１は冷却器のないバイパス機能となっている。もし冷却される媒体の温度が上昇した場合、媒体である流体は直接冷却器に流され、バイパス機能をバイパスし、高温において閉止コンポーネントがバイパスを閉止する。このように閉止エレメントは、例えば弾性エレメントで適切に作られている。
【００２２】
本発明におけるバイパス装置は、現存の冷却と接続することができる。というのはバイパス装置を流体チャンネル７とブレードチャンネル８との構造体の高さに一致する高さに選択することができるからである。従って、もし流体チャンネルと一体になった上段のブレードそれぞれが冷却機構から除去されるなら、標準高さのバイパス装置を取り付けかつ溶接するための構造的スペースが生み出されるので、交換される冷却装置の冷却効率の著しい低減をもたらすことなくバイパス装置との合わせが直接可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明における空気／流体冷却器の例示の実施形態の概略図である。
【図２】図２は、例示の実施形態における流体流れをわかりやすくするための概略図であって、関連する圧力調節機構を備えたバイパス機構の実施形態を示めしている。
【図３】図３は、図１における矢視III−IIIから見たフラットチューブのバイパス機械の二路式フラットチューブの断面図である。
【図４】図４は、図３に示めすフラットチューブの閉止用シールプレートの端部における内部の平面図である。
【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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