(57)【要約】【課題】  材料の余分な使用なしでパイプ−底−結合の機械的負荷を減少させる、熱伝達体、特に過給器クーラーを提供する。【解決手段】  パイプと少なくとも１つの収集ケースとを有する熱伝達体であって、収集ケースは少なくとも１つのパイプ底を有しており、パイプ底は、パイプ開口部を備えたほぼ平坦な中央領域と、中央領域に対して屈曲され、あるいは角を丸くされた少なくとも１つの側方領域とを有しており、前記パイプ開口部内へパイプが差し込み可能であり、少なくとも１つのパイプ開口部が、少なくとも１つの側方領域に接しており、あるいは、少なくとも１つの側方領域内へ達していることを特徴とする熱伝達体。
2006509177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプと少なくとも１つの収集ケースとを有する熱伝達体であって、収集ケースは少なくとも１つのパイプ底を有しており、パイプ底は、パイプ開口部を備えたほぼ平坦な中央領域と、中央領域に対して屈曲され、あるいは角を丸くされた少なくとも１つの側方領域とを有しており、前記パイプ開口部内へパイプが差し込み可能であり、
少なくとも１つのパイプ開口部が、少なくとも１つの側方領域に接しており、あるいは、少なくとも１つの側方領域内へ達していることを特徴とする熱伝達体。
【請求項２】
少なくとも１つの側方領域が、少なくとも１つの平坦な部分領域を有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】
少なくとも１つの側方領域が、ほぼ一定の曲率半径を備えた丸みを有し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】
少なくとも１つの側方領域が、種々の曲率半径を備えた複数の丸みを有していることを特徴とする請求項３に記載の熱伝達体。
【請求項５】
少なくとも１つの側方領域が、凸状に成形されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱伝達体。
【請求項６】
少なくとも１つのパイプ開口部が、引出し部によって画成され、前記引出し部が少なくとも１つの収集ケース内へ突出し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】
少なくとも１つのパイプ開口部が、引出し部によって画成され、前記引出し部が少なくとも１つの収集ケースから張り出し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８】
引出し部が、パイプ底の少なくとも１つの側方領域に接して、あるいはその中において、パイプ底の中央領域におけるよりも低いことを特徴とする請求項６または７に記載の熱伝達体。
【請求項９】
過給器クーラー、特に自動車のための過給器クーラーにおいて、
請求項１から８のいずれか１項の特徴を有する熱伝達体を設けたことを特徴とする、過給器クーラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝達体、特に自動車の過給器クーラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の出力を高めるために、燃焼へ供給される空気を、それが内燃機関の燃焼室へ供給される前に、たとえばターボチャージャーによって圧縮することができる。しかし、空気の圧縮は、同時にその空気の加熱をもたらし、それが燃焼プロセスの最適な遂行にとって不利になる。たとえばそれによって、早められた点火あるいは増大された窒素酸化物放出を作動させてしまう可能性がある。燃焼へ供給される、過熱された空気による不利な結果を回避するために、ターボチャージャーの後段に過給器クーラーとして形成された熱伝達体が接続されており、その熱伝達体によって圧縮された空気をそれが燃焼される前に許容される温度まで冷却することができる。
【０００３】
過給器クーラーは、たとえばドイツ公開公報ＤＥ１９７５７０３４Ａ１に記載されている。そこに記載された熱交換機においては、熱い空気は熱交換機の第１の収集通路へ導入されて、そこで分配されて、フラットパイプ内へ流入し、そのフラットパイプが収集通路内へ連通している。フラットパイプは、互いに並べて、かつその横断面の長手側を含む側面が互いに対して平行になるように配置されて、流れ通路を形成し、冷却する空気がその流れ通路を通して案内される。流れ通路内では、フラットパイプの間に冷却フィンが配置されており、それら冷却フィンがフラットパイプと冷却する空気流との間の効率的な熱交換をもたらす。冷却する空気流を横切った後に、フラットパイプは第２の収集通路内へ連通し、その収集通路がその中を流れる冷却され圧縮された過給空気をエンジン内の燃焼へ供給する。
【０００４】
特にこの種の過給器クーラーのような熱交換機においては、パイプは通常パイプ底の開口部内へ差し込まれて、流体密に半田付けされている。圧縮された空気を供給される度に、この半田結合は急激な圧力変化に基づいて高い機械的な負荷にさらされる。特にフラットパイプの幅狭側は、上昇する強度要請を満たさず、それによって特に、この種のパイプ−底−結合の、パイプ底の側へ向いた領域内に非気密性が生じる可能性がある。
【０００５】
パイプ−底−結合の強度を高めるための簡単な方法は、より大きい肉厚を有するパイプおよび／またはパイプ底あるいはより大きい材厚を有するアウターフィンおよび／またはインナーフィンを使用することである。しかし、両方の場合において、増大された機械的安定性は、そのために必要とされる材料コストと材料重量の増加が極めて高いことを意味している。
【０００６】
他の解決提案は、過給器ケース内にタイロッドを使用することによって、パイプ−底−結合の機械的な応力を減少させることに関するものである。このタイロッドは、過給器ケースを安定させ、それによってパイプ−底−結合の負担を軽減するが、材料コストおよび過給器クーラーによってもたらされる圧力損失の増大を伴う。
【特許文献１】ドイツ公開公報ＤＥ１９７５７０３４Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、材料の余分な使用なしでパイプ−底−結合の機械的負荷を減少させる、熱伝達体、特に過給器クーラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する熱交換機（すなわち、少なくとも１つのパイプ開口部が、少なくとも１つの側方領域に接しており、あるいは、少なくとも１つの側方領域内へ達していることを特徴とする熱伝達体）によって、解決される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
請求項１の発明によれば、熱伝達体がパイプを有しており、そのパイプは、第１の媒体によって貫流され、かつ第２の媒体によって回りを貫流されるのに適しているので、第１の媒体から第２の媒体へ、あるいはその逆に熱が伝達可能である。パイプと連通する少なくとも１つの収集ケースは、少なくとも１つのパイプ底を有しており、そのパイプ底はほぼ平坦な中央領域と、その中央領域に対して屈曲され、あるいは角を丸くされた少なくとも１つの側方領域とを有している。好ましくはパイプ底は、２つの、特に対向する側方領域を有しており、それら側方領域は中央領域に対して屈曲され、あるいは角を丸くされている。中央領域には、パイプ開口部が形成されており、そのパイプ開口部内へパイプが差込み可能であって、それによって収集ケースとの連通する接続が形成される。
【００１０】
球形はすべての三次元の物体の中で、与えられた表面積において最も大きい体積を有するので、収集ケースの幾何学配置は圧力負荷を受けて変形によって球形状に近づく、という認識に基づいて、本発明の基本的な考えは、パイプ底の断面の幾何学的形状を円断面に近づけることであるので、収集ケースの圧力負荷によって生じる変形が減少され、それによってパイプ底とパイプの結合が機械的に負荷を軽減される。この目的のために、パイプ開口部の少なくとも１つは、パイプ底の中央領域内で好ましくは少なくとも１つの側方領域に接し、ないしは少なくとも１つの側方領域内へ達している。それによって、パイプ−底−結合の、側方領域へ向いた少なくとも１つの領域がパイプ底の、中央領域に対して屈曲され、ないしは角を丸くされた領域に隣接することが、保証される。それによって、パイプ−底−結合のこの領域は、収集ケースの、圧力負荷を受けた場合に減少された変形とそれに伴って少ない機械的な負荷を有する領域に位置する。好ましくはパイプ開口部は屈曲され、あるいは角を丸くされた側方領域内へ達するが、側方領域に接するだけですでに、パイプ−底−結合の機械的な負荷の減少がもたらされる。
【００１１】
熱伝達体の本発明に基づく形態によって、熱伝達体の機械的な強度とそれに伴ってその寿命も増大され、そのために材料、部品点数または形成時間の増加が必要とされることはない。
【００１２】
パイプ底の中央領域は、本発明の枠内においては、パイプ底がこの領域において大部分平坦である場合に、ほぼ平坦であると見なされる。特に、いわゆる引出し部として変形された、パイプ開口部の縁取りを有し、かつ／または平坦から他のわずかな偏差を有するパイプ底中央領域は、本発明の枠内では、ほぼ平坦である。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態が、従属請求項の対象である。
【００１４】
実施形態によれば、パイプ底の少なくとも１つの側方領域は、１つまたは複数の平坦な部分領域を有しているので、収集ケースはカットされた形状を有する。これが、低い製造許容誤差を有する確実な形成を可能にする。
【００１５】
好ましくは少なくとも１つの側方領域は、ほぼ一定の曲率半径を備えた１つの丸みを有し、あるいは種々の曲率半径を備えた複数の丸みを有している。それによって、パイプ底の半円形の断面への特に良好な近似が達成される。
【００１６】
パイプ底断面の半円形状へ同様によく近似させるために、少なくとも１つの側方領域を一貫して凸状に形成することが用いられる。それによって、圧力負荷を受けた場合に変形の激しい凹状の部分領域が、回避される。
【００１７】
好ましい形態によれば、パイプ底は、パイプ開口部を画成する引出し部を有しており、その引出し部は場合によっては収集ケース内へ突出し、ないしは収集ケースから張り出している。これらの引出し部は、差し込まれたパイプとパイプ底との間の接触面を増大させるために用いられ、それによってパイプ−底−結合が補強される。特に好ましくは、少なくとも１つのパイプ開口部の引出し部は、少なくとも１つの側方領域に接して、あるいは側方領域内で、パイプ底の中央領域におけるよりも低い。それによって側方領域からもたらされる機械的応力のための、パイプ−底−結合に作用する作用面積が縮小され、パイプ底の中央領域におけるパイプ−底−結合の高い安定性はそのまま維持される。
【００１８】
好ましい展開によれば、本発明に基づく熱伝達体は、特に好ましくは自動車内で使用可能な、過給器クーラーとして形成されている。特に、過給器クーラーは２つの収集ケースを有しており、その収集ケースの一方は、過給空気の分配のために、そして他方は収集のために設けられている。好ましくは収集ケースの各々は、正確に１つのパイプ底を有しており、そのパイプ底に一連のパイプ開口部が形成されている。また、中間に位置する、特に半田づけされた波形フィンを有する、一連のフラットパイプを使用すると、効果的である。というのは、それによって増大された熱伝達面積が得られるからである。冷却媒体として、好ましくは空気が用いられ、その場合に水または冷却剤のような、他の冷却媒体も考えられる。
【実施例】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。
【００２０】
図１ａは、熱伝達体１０の一部を斜視図で示している。第１の媒体を分配するための収集ケース２０は、パイプ底３０とケースカバー４０からなり、それら両者が共通の接触面５０において互いに溶接されている。その場合にケースカバー４０は、パイプ底３０内へ差し込まれている。しかし、ケースカバー４０をパイプ底３０上へかぶせること、あるいは他の方法でパイプ底３０に取り付けることが、同様に考えられる。図示されていない他の実施例においては、パイプ底とケースカバーは半田付け、接着あるいは相補形状結合によって互いに結合され、ないしは一部材で、あるいは一体的に、すなわち変形されたプレートからなるように、形成されている。
【００２１】
パイプ底３０は、パイプ開口部６０を有しており、そのパイプ開口部の端縁７０が、収集ケース内部への、いわゆる引出し部として変形されている。ほぼ矩形のフラットパイプ８０が、パイプ開口部６０内へ差し込まれて、パイプ底３０と半田付けされ、あるいは溶接されている。図示されていない波形フィンが、両側でフラットパイプ８０に隣接し、かつこのフラットパイプと半田付けされているので、第１の媒体からパイプ８０とフィンの回りを貫流する第２の媒体へ、あるいは第２の媒体から第１の媒体への熱伝達が増大される。全体として、熱伝達体１０は、多数の交互のフラットパイプと波形フィンとを有し、それらがいわゆるパイプ−フィン−ブロックを形成する。
【００２２】
図１ｂの側面図から明らかなように、パイプ８０は、パイプ８０の上方の端縁領域９０が引出し部７０を越えて突出するような距離だけ、パイプ開口部６０内へ差し込まれている。それによって引出し部７０の、パイプ８０へ向いた、図では見えない内面が、パイプ−底−結合のための添接面として利用されることが、保証される。これは、たとえば密な半田付けのために用いられる。熱伝達体を介しての第１の媒体の不必要に高い圧力降下を防止するために、パイプ８０がパイプ底３０を越えて突出する突出量は、できるだけ小さく抑えられる。この理由から、パイプ開口部６０は、パイプ底３０のほぼ平坦な中央領域１００内に位置している。
【００２３】
収集ケース２０に第１の媒体が供給された場合に、収集ケース２０は場合によっては、その横断面が円形に近くなるように変形する。この種の変形をいわば先取りするために、パイプ底３０の側方領域１１０、１２０は、中央領域１００に対して屈曲されている。それによって収集ケース２０が圧力負荷を受けた場合のパイプ底３０の、この側方領域１１０、１２０における変形がより少なくなる。このように圧力に基づいて変形する場合に、フラットパイプ８０の最も強く負荷を受ける端面１３０；１４０は、パイプ開口部６０とそれに伴ってパイプ８０がパイプ底３０の側方領域１１０、１２０内へ達していることによって、負荷を軽減される。そこに生じる、パイプ底３０の減少された変形が、パイプ８０ないしはパイプ−底−結合の機械的負荷の減少をもたらす。
【００２４】
図１ｃは、図１ａないし図１ｂに示す熱伝達体部分の横断面を示しており、その場合に切断平面はパイプ８０を通って横に延びている。この図を図１ｂと比較した場合に、パイプ開口部６０がパイプ底３０の、中央領域１００に対して屈曲された側方領域１１０、１２０内へ達していることによって、フラットパイプ８０の端面１３０、１４０に接する引出し部７０が、減少された高さを有していることが、明らかである。それによって、圧力に基づく変形のためにパイプ８０に作用する作用面が小さくなる、という付加的な利点が得られる。同時に受け入れなければならない、パイプ−底−結合のための添接面の縮小は、許容される。というのは、引出し部７０の大部分はパイプ底３０の平坦な中央領域１００内で、パイプ−底−結合の安定のために十分に大きい高さを維持しているからである。
【００２５】
図２ａ、２ｂおよび２ｃには、図１ａ、１ｂおよび１ｃと同様に、本発明に基づく熱伝達体２１０の他の実施例が示されており、本実施例は前の実施例とは大体において、引出し部２７０が収集ケース２２０から外側へ張り出すように変形されていることによって、異なっている。パイプ底２３０は、ケースカバー２４０と、共通の接触面２５０において溶接されている。ほぼ矩形のフラットパイプ２８０は、引出し部２７０を有するパイプ開口部２６０内へ差し込まれて、パイプ底２３０と半田付けされ、あるいは溶接されている。
【００２６】
収集ケース２２０および特にパイプ２８０を通って流れる第１の媒体の圧力が熱伝達体を介して降下することを減少させるために、引出し部２７０が収集ケース２２０から張り出しているので、引出し部２７０内へ差し込まれたパイプ２８０はパイプ底２３０のほぼ平坦な中央領域３００においてパイプ底２３０を越えて突出しない。パイプ底２３０の側方領域３１０、３２０は、収集ケース２２０が圧力負荷を受て変形することを、少なくとも側方領域３１０、３２０において減少させるために、中央領域３００に対して屈曲されている。フラットパイプ２８０の端面３３０、３４０の負担を軽減するために、パイプ開口部２６０とそれに伴ってパイプ２８０は側方領域３１０、３２０に達しており、それが図２ｃに特によく示されている。
【００２７】
引出し部高さを減少させることの利点は、この実施例においては設けられないが、カバー接続部２５０−側方領域３１０／３２０−引出し部２７０の領域におけるパイプ底２３０の断面がｓ字状であることによって、パイプ２８０ないしはパイプ−底−結合に、同様に負荷削減が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１ａ】本発明に基づく熱伝達体の一部を示している。
【図１ｂ】熱伝達体の一部を示している。
【図１ｃ】熱伝達体の断面を示している。
【図２ａ】熱伝達体の一部を示している。
【図２ｂ】熱伝達体の一部を示している。
【図２ｃ】熱伝達体の断面を示している。
【符号の説明】
【００２９】
１０、２１０  熱伝達体
２０、２２０  収集ケース
３０、２３０  パイプ底
４０、２４０  ケースカバー
５０、２５０  接触面
６０、２６０  パイプ開口部
７０、２７０  引出し部
８０、２８０  フラットパイプ
９０  端縁領域
１００、３００  中央領域
１１０、１２０、３１０、３２０  側方領域
１３０、１４０、３３０、３４０  端面
【図１ａ】
2006509177.tif 000003
【図１ｂ】
2006509177.tif 000004
【図１ｃ】
2006509177.tif 000005
【図２ａ】
2006509177.tif 000006
【図２ｂ】
2006509177.tif 000007
【図２ｃ】
2006509177.tif 000008
【国際調査報告】
2006509177.tif 000009
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2006509177.tif 000011
2006509177.tif 000012
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