(57)【要約】【課題】  【解決手段】  本発明は冷却媒体用出入り口を有するケーシングに包まれた一体成型の有効部分で構成された熱交換器要素に関するものである。ケーシングは２つの反割りシェルで構成され、その２つを溶接し、有効部分を固定する。有効部分は魚の骨の断面を有し、その骨の部分は中空であり、傾斜し、型押しされ、全体的に対称形である。有効部分は対腐食性の素材から作られ、先端部分がアコーディオンに似ている両凸状の堅い壁のベローズに形成され、狭い底部とこの底部間の間隙を有している。
2006509637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
効率が高く、かさばることがなく、重量が小さく、製造コストが低く、かつ全体として固有の安定性を有している熱交換器要素の製造方法であって、
・適切な材料から作られた予備成型物（３２）であって、全体的に見ると両凸状であり前記予備成型物の横寸法に比べて比較的奥行きが大きくかつアコーディオンのものと類似しているベローズ（３４）を積層して構成されている予備成型物（３２）を、金型（５０）内で熱ブロー成型またはハイドロフォーミングによって製造するステップであって、前記ベローズが、端部コネクタ（４０‐４２）、横腹（３３‐３５）、先端部（３６）および底部（３８）を備える細長い中央部分からなり、前記横腹（３３、３５）が前記底部（３８）および前記先端部（３６）よりもはるかに大きな剛性を有するよう、前記端部コネクタ（４０‐４２）、前記横腹（３３‐３５）、前記先端部（３６）および前記底部（３８）がそれぞれに適切な形状を有しており、前記積層そのものが、前記端部コネクタ（４０‐４２）の積層軸（２５‐２７）に中心を置く２つの横方向の接続部（２８‐３０）を備えている予備成型物を金型で製造するステップ、
・前記予備成型物（３２）を構成している要素であって、適切な温度、柔軟性および弾性を有している要素に、内部の低圧および／または外部の圧縮力を前記ベローズの積層軸と平行に、このようにして製造された被圧縮部分（１０）が、連通（１６）し、全体的に見ると対称であり、おおむね一定である小さな内部厚さ（１４）および間隔（１８）を有している中空プレート（１２‐２２）の組の積層物となるまで加えるステップ、
・このように製造された一体成形の部分（１０）を、圧縮された状態に保ちつつ冷却されるようにするステップ、ならびに
・必要があれば、前記プレート（２２）の組の壁面間の間隔を初期値に維持するため、このようにして製造された部分（１０）を冷却したのち、該部分を拘束する部材（８１）で囲むステップ、
を有することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、実施に使用される金型（５０）が、直線状であって狭くて平行な先端部（７０）および底部（６６）を有するフレア状の溝（６２）を有しており、これらの溝（６２）の横腹（６８ａ‐ｂ）が一方の横腹の隆起が他方の横腹のくぼみに面するように型押しされていることを特徴とする熱交換器要素の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、前記金型（５０）の型押しされた横腹（６８ａ‐ｂ）の中央長手面が、それらの対称面と２０〜３０°の角度を形成し、さらにそれらの端部コネクタ（６７ａ‐ｂ、６９ａ‐ｂ）が、反転可能な面形状を有していることを特徴とする熱交換器要素の製造方法。
【請求項４】
２つの接続パイプ（２４‐２６）へと接続された２つの横方向の供給マニホールドを備えている中空プレート（１４）の積層によって形成された熱交換要素（２０）であって、
・この要素（２０）が組み立てまたは溶接のないただ１つの有効部分（１０）であり、
・すべての中空プレート（２２、１４０‐１４２）の壁（１２ａ‐ｂまたは１５０ａ‐ｂ、１５２ａ‐ｂ、１５４ａ‐ｂ）の内表面が、互いに接することがなく、隣接する２つの中空プレート（１４０‐１４２）の壁の外表面も互いに接することがなく、
・すべての中空プレートの壁の内側および外側の面が、すべての点において、それぞれ狭くかつおおむね一定である空間（１４、１４４）によって互いに隔てられており、
・前記有効部分（１０）の基本流路を構成する中空プレートの組を形成するため、中空プレート（２２）のそれぞれが、もう１つの中空プレートと対称であり、両者が、すべてのプレートに共通である通路（１６）の側で連通しており、
・前記有効部分（１０）の基本流路のそれぞれが、２つの細長い中空の中央部分（２３）を有しており、その両端が２つの中空コネクタ（２４、２６）によって接続されており、熱交換器の２つの供給コレクタ（４４‐４６）が、該中空コネクタ（２４‐２６）を通過している、
ことを特徴とする熱交換器要素（２０）。
【請求項５】
請求項４において、前記中空プレート（１４０‐１４２）の組の壁（１５０ａ‐ｂ、１５２ａ‐ｂ、１５４ａ‐ｂ）が型押しされ、かつ全体的に見ると対称であるが、それらの中央長手面がそれらの対称面と直交していることを特徴とする熱交換器要素（２０）。
【請求項６】
請求項４において、前記中空プレート（１４０‐１４２）の組の壁（１５０ａ‐ｂ、１５２ａ‐ｂ、１５４ａ‐ｂ）が型押しされ、かつ全体的に見ると対称であるが、それらの中央長手面の２面で１２０〜１６０°の面角を形成しており、それらの端部コネクタ（２４‐２６）が反転可能な表面で作られていることを特徴とする熱交換器要素（２０）。
【請求項７】
一体成型の熱交換器要素を製造する請求項１に記載の方法の第１のステップを実行することによって製造される予備成型物（３２）であり、
・全体的に見ると両凸状であってアコーディオンのものと類似しているベローズ（３３、３５、３７、３９）を、溶接することなく積層して構成され、
・それらベローズの中央部分の両端に、対称なコネクタ（４０‐４２）が設けられ、
・この積層のベローズが、切り落とされた先端部（３６ａ‐ｂ）および狭い底部（３８ａ‐ｂ）を有しており、これらの底部および先端部の剛性が、ベローズの横腹（３３ａ‐ｂ、３５ａ‐ｂ、３７ａ‐ｂ、３９ａ‐ｂ）のそれと比べてきわめて小さく、
・ベローズの横腹および端部コネクタ（４０‐４２）の横腹が、予備成型物（３２）の横寸法と比べて充分な奥行きを有している、
ことを特徴とする予備成型物（３２）。
【請求項８】
請求項７において、ベローズの横腹（３３ａ‐ｂ、３５ａ‐ｂ、３７ａ‐ｂ、３９ａ‐ｂ）の適切な剛性を確保するため、横腹のそれぞれが、交互に連続するくぼみ（１２０）および隆起（１２２）を形成しており、一方の横腹の窪みが他方の横腹の隆起に対応していることを特徴とする予備成型物（３２）。
【請求項９】
請求項４に記載の有効熱交換要素（２０）の少なくとも１つをケーシング（８１）内に有し、このケーシング（８１）が該有効要素（２０）に対して狭い間隙を保ち、かつ該有効要素（２０）の２つの接続パイプを通過させ、該有効要素（２０）の全体外形にほぼ一致して該要素（２０）を完全に囲んでいる閉じ込められた流体用の熱交換器において、
・前記ケーシング（８１）が、２つの半割りシェル（８０‐８２）によって形成され、
・半割りシェル（８０‐８２）のそれぞれが、前記有効熱交換要素（２０）の縦半分を収容するとともに、両端のそれぞれに接続用半割り分岐（９４‐１１０）を有し、かつ底部に開口を有しており、
・これら半割りシェルの縁（９８ａ‐ｂ、１１４ａ‐ｂ）およびこれら半割り分岐の縁が、お互いに対して水密に固定され、さらにこれらの開口（９０）の縁（９２）が、この有効熱交換要素（２０）の２つの接続分岐（２８‐３０）の１つに固定されている、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法によって得られる熱交換器要素の有効部分（２０）の予備成型物（３２）を製造する金型（５０）において、
・それらの分割線（５６）に関して対称であって、平行六面体ブロック（５４）の形態である２つの金属製の顎（５２）で構成され、
・これらブロック（５４）のそれぞれにおいて、直線状であって狭くかつ平行である先端部（７０）および底部（６６）を有する細長いフレア状の溝（６２）がえぐりとられており、該溝（６２）の横腹（６８ａ、ｂ）が型押しされており、一方のくぼみおよび隆起が他方の隆起およびくぼみに面しており、
・溝（６２）を区画している突起の先端部（７０）が、前記分割線（５６）と平行であるとともに、この平面に関し、自身の幅よりも大きい間隙を呈しており、
・金型の溝（６２）のそれぞれの横腹（６８ａ‐ｂ）の中央長手面がそれらの対称面となす角度が、予備成型物の先端部の正しい成型条件によって決まる最小角度よりも大きく、
・溝（６２）の横腹（６８ａ‐ｂ）の両端および底部（６６）の両端が、対称面を形成するために接合され、該対称面が、金型の分割線（５６）で終端しており、これらの面の２つの積層の軸（２５‐２７）がこの分割線上に位置しており、
・これら２つの積層軸（２５、２７）が、前記有効部分の基本流路の２つの将来の主供給ライン（４‐４６）の軸であり、これら主ラインの境界を定めるため、円柱の一部（７２、７４）が、隣接する２つの溝を区画している突起のそれぞれに切り込まれており、
・これらの軸（２５‐２７）のそれぞれの両端の一方が、前記有効部分（２０）の２つの接続分岐（２８‐３０）の一方の半分を成型するために設けられた半円柱形の空洞（７６、７８）を有しており、
・これら半円柱形の空洞の一方（７６）が、外側へと開いている、
ことを特徴とする金型（５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、まったく新しい形式の熱交換器、ならびにその製造方法および製造手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの流体の間の熱の交換器は、熱を運んでいる流体と熱を運び去る流体とを混合させることなく、熱の回収または放散を行なう必要があるあらゆる場面で使用される。熱交換器においては、２つの流体の少なくとも一方が閉じ込められ、すなわちそのすべてが限られた空間内を循環するように強いられる一方で、他方の流体は、部分的に閉じ込められるか、あるいはまったく規制されない。これは、例えば高温水セントラル・ヒーティングのラジエータにおいて、それらが部分的に覆われている場合、または覆われていない場合による。また、低温の気体が流通するヒート・ポンプの熱交換器であって、水路に沈められている場合である。関与する２つの流体が、とくに回収および再使用が可能であるように閉じ込められなければならない場合、使用される熱交換器は、すべてが接続用の分岐を備えている１つ以上の有効な内部部品を、外部部品またはケーシングで囲まれなければならず、一般に外部部品は、熱的に遮断されている。
【０００３】
熱交換器の動作には、対向流、並行流、および交差流といったいくつかのモードが存在する。対向流モードで動作する熱交換器の利点は、高温の流体から低温の流体へと、両者の間に存在する温度の差をおおむねすべて伝達できるという点にある。並行流の熱交換器では、２つの流体の温度の間の中間温度にのみ到達することが可能である。交差流の熱交換器に関しては、構造が先の熱交換器とは異なっており、対向流型に比べて効率が劣っているが、特定の用途（例えば、通常の自動車用ラジエタ）にはよく適している。
【０００４】
すべての熱交換器は、最大の効率を有するために以下の特徴を有していなければならない。すなわち、（１）有効表面、すなわち熱交換に直接関与する表面が可能な限り大きくなければならず、（２）閉じ込められた流体または両流体の事実上すべての部分が熱交換に関与するよう、２つの流体の通路厚さが、両方とも、小さくかつ有効表面の長さ全体にわたっておおむね一定でなければならず、（３）水頭の損失を最小にするため、閉じ込められた流体または両流体のため、交換すべき熱エネルギーに比例した実質的に大きな全通過断面を有していなければならない。
【０００５】
数々の産業用の用途において、使用されている対向流式の熱交換器の有効壁面は、関与する流体に適し、熱の良伝導体である金属で作られている。２つの流体の一方が比較的腐食性（例えば、海水）である場合、例えば特定の種類のステンレス鋼が必要とされるが、高価である。２つの流体を閉じ込めて対向流として循環させるための金属製の熱交換器が、いくつか市販されている。それらの大部分は、寸法の大きな矩形のプレートを水密接続で互いに離間させつつ積層して構成され、さらにこれらプレートの表面のそれぞれに別の流体を接触させることができるようにする接続チャンバによって構成されている。前記したすべての熱交換器の特徴を満足させるため、この種類の装置は必然的に重たく、かつ三次元のすべてにおいてかさばるものである。無駄を少なくするため、その最適な形態は、立方体に近い形態である。それらには、これら２つの欠点のほかに、実行しなければならない作業数が組み立てなければならないプレートの数に比例するため、結果として製造コストが高くなるという欠点もある。腐食性流体のための熱交換器の場合には、使用される金属の値段が比較的高いという点も考慮されなければならない。
【０００６】
プラスチック製の対向流式の熱交換器も、損傷に悩まされることなく大部分の腐食性流体に耐えることができるというこの材料の安定した特徴ゆえ、使用されている。この第１の長所に加え、重量が軽く原材料コストも低い。全体としてみると、これらの長所が、プラスチックの熱伝導の不足および関与する流体の温度がおおむね１００℃または１２０℃よりも低くなければならないということを、大いに補っている。現在までのところ、対向流として循環する閉じ込められた２つの流体間の熱交換器を製作するためにプラスチックを使用し、小径の比較的長いパイプの束を大径パイプ内にジグザグに配置して使用することが通例である。小径パイプの内側の流体と小径パイプの外側の流体とが、反対方向に循環する。小径パイプの利点は、当然ながら、大径パイプの所与の断面積に対して有効交換表面をもっとも上手く増加させるとともに、これら小径パイプの周囲を囲む流体の最大厚さを小さくし、これらのパイプの内側と外側の間の熱交換を改善する点にある。しかしながら、この形式の熱交換器は、各パイプの両端において水密な接続分岐を実現する必要があり、さらに構成された束がその全長にわたって大径パイプ内に規則的に配置されていなければならないことから、大きな欠点を呈している。これは、熱交換を最もよい条件で実施するために、内部のパイプの壁面のすべてが、薄くされた同じ厚さの流体で囲まれているためである。この組立作業は、微細かつ詳細な組み立ておよび溶接の作業からなるため、比較的高コストでもある。
【０００７】
例えば２００１年８月８日付の欧州特許出願公開第ＥＰ１，２２５，５０５Ａ１号に開示されているが、冷蔵庫および／または冷凍庫に組み込まれる閉じ込められた流体と外部の空気との間の熱交換のための或る装置が、金属製の熱交換器要素で構成されており、波形とされ、さらに／あるいは突起が設けられてなる２枚の矩形のプレートで形成されている。これらのプレートは、２つの接続リングを対向する２つの角に配置されるとともに、導入口および排出口を正反対に対向させて備える中空かつ平坦な要素を構成できるよう、互いに対称に取り付けられている。各プレート対およびリングの周縁は、互いに連続的に溶接され、突起間の接触領域または波形の頂上間の接触線が、比較的離れた点においてスポット溶接されている。中空かつ平坦であるいくつかのこの種の熱交換器要素の組み立てコストを低減するため、とくには１９８９年８月２９日付の米国特許第４，８６０，４２１号に記載のプロセスなど、自動プロセスが開発されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の第１の課題は、まったく新しい種類の熱交換器要素を製造するための方法であって、当該熱交換器要素の仕様は、以下のとおりである。すなわち、一体成型であって、組み立てや溶接を必要とせず、きわめて効率的であり、かさばることがなく、重量が小さく、製造コストが低く、かつ一般的であり腐食性の流体に対して本質的な安定性を有している。
【０００９】
本発明の第２の課題は、小型の有効部分をただ１つ備えているこの種の熱交換器要素である。
【００１０】
本発明の第３の課題は、この業界において一般的である自動生産のための工作機械および設備を使用して容易に製造されるそのような熱交換器要素に関する。
【００１１】
本発明の第４の課題は、簡単な操作でこの交換器の有効部分へと変形させることができるこの熱交換器要素の予備成型物である。
【００１２】
本発明の第５の課題は、この熱交換器要素の有効部分のそのような予備成型物の製造に適している特定の金型である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、きわめて効率が高く、かさばることがなく、重量が小さく、製造コストが低く、かつ一般的であり、本質的に安定である一体成型の熱交換器要素の製造方法が、
・適切な材料から作られた予備成型物であって、全体的に見ると両凸状であり前記予備成型物の横寸法に比べて比較的奥行きが大きくかつアコーディオンのものと類似しているベローズを積層して構成されている予備成型物を、金型内で熱ブロー成型またはハイドロフォーミングによって製造するステップであって、前記ベローズが、端部コネクタ、横腹、先端部および底部を備える細長い中央部分からなり、前記横腹が前記底部および前記先端部よりもはるかに大きな剛性を有するよう、前記端部コネクタ、前記横腹、前記先端部および前記底部がそれぞれに適切な形状を有しており、前記積層そのものが、前記端部コネクタの積層軸に中心を置く２つの接続パイプを備えて予備成型物を金型で製造するステップ、
・前記予備成型物を構成している要素であって、適切な温度、柔軟性および弾性を有している要素に、内部の押圧および／または外部の圧縮力を前記ベローズの積層軸と平行に加え、次いで、このようにして製造された被圧縮部分が、連通し、全体的に見ると対称であり、おおむね一定である小さな内部厚さおよび間隔を有している中空プレートの組の積層物になるとき、前記押圧および／または圧縮力を緩和および／または停止させるステップ、
・必要があれば、前記プレートの組の壁面間の間隔を初期値に維持するため、このようにして製造された部分を冷却したのち、該部分を拘束することを確実にする部材で囲むステップ、
を有することを特徴とする。
【００１４】
この方法の或る特定の特徴によれば、この方法の実施のために使用される金型は、直線状であって狭くて平行な先端部および底部を有するフレア状の溝を有しており、これらの溝の横腹が一方の横腹の隆起が他方の横腹のくぼみに面するように型押しされている。
【００１５】
前記に加え、ついての２つの追加の特徴によれば、前記金型の型押しされた横腹の中央面が、それらの対称面と２０〜３０°の角度を形成し、さらにそれらの端部コネクタが、反転可能な面形状を有するという２つの特徴を有する。
【００１６】
本発明によれば、きわめて効率が高く、かさばることがなく、重量が小さく、製造コストが低く、かつ一般的であり、本質的な安定性を有している一体成型の熱交換器要素は、
・組み立てまたは溶接を行なうことなく、連通しており全体的に見ると対称である細長い中空のプレートの組の積層物によって形成されたただ１つの有効部分によって構成されており、
・各中空プレートの壁の内表面、ならびに隣接する２つの中空プレートの壁の外表面が、すべての点において、狭くかつおおむね一定である空間によって互いに隔てられており、
・これら中空プレートの組が、中央部分を有する前記有効部分の基本流路を構成しており、その両端が、２つの中空コネクタによって相互に接続されており、
・前記有効部分の基本流路がそれぞれ、２つの主供給ラインを有しており、該２つの主供給ラインの軸が、前記端部コネクタの積層軸と同軸に構成されており、
・それぞれのコレクタの両端の一方が、前記有効部分の接続パイプを末端としている、
ことを特徴としている。
【００１７】
この熱交換器の或る特定の特徴によれば、前記中空プレートの組の壁が型押しされ、かつ全体的に見ると対称であるが、それらの中央長手面がそれらの対称面と直交している。
【００１８】
この熱交換器要素の他の特定の特徴によれば、前記中空プレートの組の壁が型押しされ、かつ全体的に見ると対称であるが、それらの中央長手面の２面により１２０〜１６０°の面角を形成しており、それらの中空の端部コネクタが、反転可能な表面で作られている。
【００１９】
これらの構成によれば、前記仕様を満足するいくつかの形式の熱交換器要素を、公知の技法を使用して製作することができる。これを実行するため、熱ブロー成型またはハイドロフォーミングの技法が使用される。熱ブロー成型は、強い空気圧のもとでのポリマーまたはガラスの熱間成型である。この技法は、比較的複雑な形状を有するあらゆる種類の容器、フラスコおよび瓶の製造に使用される。ハイドロフォーミングは、きわめて高い油圧のもとでの筒または金属板の冷間延伸である。この技法は、複雑な形状を有する中空部分または構成部品を製作するため、多数の業界において使用されている。
【００２０】
熱ブロー成形の専門家は、経験から、この技法によって製造された容器が、それら容器が比較的狭くて深い中空部分を有しているため、一定の厚さの壁を有し得ないことを知っている。本発明の場合には、熱ブロー成型の操作において、パリソン（ガラス作業者の用語で、形成されるべき中空のペースト状のガラスまたはポリマー集合体）の断面の要素が、ベローズを有する予備成型物の製造に使用される金型のフレア状の溝の２つの隣接する平行な先端部の外縁の間において、それら先端部に対するそれらの位置に応じた異なる様相を呈する。金型の先端部に沿って、予備成型物のベローズの底部が形成され、これらの底部の厚さは、ほぼパリソンの厚さである。金型の横腹に沿って、金型の先端部の内側縁の間のパリソンは、当初平坦な断面であるが膨張し、次第に厚さが減少しながら金型の溝の横腹に付着する。最後に、すべてのステップが確実に上手くいくように実行された場合、それは比較的薄く、あるいはきわめて薄くなり、予備成型物の先端部を形成すべく溝の底部に付着し、そうでない場合、この先端部に穴が開き、製造された予備成型物が使用できなくなる。良好な製造条件のもとでは、このような予備成型物のベローズの底部の厚さは、それらの横腹の平均厚さよりも大きく、それらの先端部の厚さよりもはるかに大きい。このベローズの底部および先端部の厚さの間の関係は、金型の溝の２つの先端部の間のパリソンの断面の幅とそれらの深さの２倍との間の関係によって決まり、あるいは溝の横腹の中央面によって形成される二面角の半分の角度のサイン（sine）によって決まる。この半分の角度の最小値を下回る場合、ベローズの先端部を完全に成型することができない。この半分の角度の最適値は、２０〜３０°の間であり、最小は、熱ブロー部品の先端部の正確な形成の最小角度によって指示され、最大は、ベローズの端部コネクタの面の反転の最大角度によって指示される。以上の検討は、大きな変更をすることなく、金属製パリソンのハイドロフォーミング操作に当てはめることができる。
【００２１】
冷間で比較的柔軟かつ弾性的であるポリマーまたは金属（例えば、ポリエチレンまたは真鍮）を使用する本発明による方法の第１の実施形態においては、公知の熱ブロー成型およびハイドロフォーミング技法のおかげで、型押しされた横腹を有し、その中央長手面が半分の角度よりも大きすぎる例えば４５°の二面角を形成しており、端部コネクタの反転を防止しているベローズを含んでいる本発明による予備成型物を製造することが容易である。次いで、ベローズの先端部および底部が、横腹よりもはるかに剛性が低いため、（１）、全体的に見ると対称であって連通しており、小さくかつおおむね一定である内部厚さおよび間隔を有しており、中央長手面が対称面と直交している中空プレートの組の積層の形態を与えるため、この予備成型物を冷間圧縮すること、ならびに（２）その形状を留めることを確保しつつ、適切な部材を使用してその初期形状を保存することが容易である。
【００２２】
本発明による方法の第２の実施形態においては、熱間時において柔軟であり冷間時において比較的堅いガラスまたはポリマー（例えば、ポリプロピレン）で作られ、先のものと同一の形状を有する予備成型物を鋳造し、次いで所望の形状を与えるべくこの予備成型物の適当な熱間圧縮を実行し、続いてこのようにして製造した部品を適当なマスタ内で冷却してこの部品に与えられた形状を安定にして最終的なものとする。従って、形状を留めることによってその維持を確実にすることができる装置は、完全に不必要になる。
【００２３】
これら第１および第２の場合においては、上記説明した方法の特徴のおかげで、製造された予備成型物のベローズの横腹が型押しされている。この型押し（例えば４つの斜面を有する屋根の形態のくぼみおよび隆起が交互に連続している）のため、壁の中央面に対する壁の慣性モーメントが大きく増加し、結果として、熱ブロー成型の場合にベローズの底部の厚さがベローズの横腹の平均厚さよりもはるかに大きいにもかかわらず、ベローズの横腹の剛性がベローズの底部の剛性に比べてきわめて大（＞１００）になる。したがって、これら２つの場合には、ベローズの先端部および底部が、第１の場合には比較的柔軟なヒンジとして機能し、第２の場合にはきわめて柔軟なヒンジとして機能する。実際、予備成型物のベローズの型押しされた横腹の剛性の比較的厚い底部の剛性に対する剛性比は、比較的薄い横腹が比較的厚い底部よりもはるかに素早く冷却されるため、金型から出た直後に迅速に増加する。この２つの場合において、中空プレートの型押しされた壁の大きな剛性が、それらの積層物の後の変形を防止する。
【００２４】
本発明による方法の第３の実施形態においては、ベローズの比較的深く型押しされた横腹の中央面が、約５０°の二面角を形成し、それらの端部コネクタが、反転可能な表面である。これらの状況において、前記第２の場合の予備成型物の材料を保持しつつ、この予備成型物に加えられる内部の押圧および／または外部からの圧縮力の作用のもとで、この力に左右される半ベローズの凸面が反転して凹状になり、これら半ベローズの端部コネクタの側面の安定な反転のおかげで、その状態が保たれる。これらの端部コネクタの反転によって生じるそれらの元の状態からのこのずれによって生じる力にもかかわらず、これらのとくに剛である型押しプレートの中央長手面の後に起こる曲りは、予防される。
【００２５】
本発明による方法の第３の実施形態において、予備成型物のベローズの反転が、ベローズの中央部分は単純な折り畳みのみなされるが、これら端部コネクタの反転がこれら折り畳み状態の維持および安定を確実にするため、実際にはそれらベローズの端部コネクタにのみ影響することに注目すべきである。そのような反転は、ベローズの中央部分の端部コネクタが例えば半円錐台などの反転可能な表面であるため、安定である。これらの表面は、ベローズおよびそれらの端部コネクタの深さが予備成型物の横寸法に対して充分に大きいため、そのような特性を有している。このような構成は、反転可能な表面の第２の必須の特徴として必要であり、円錐台形の場合、第１は、ピークにおける半分の角度が約６０°よりも小さいことである。反転可能な表面の反転が、この表面の２つの安定状態の間の短い座屈段階を含んでいることは知られている。このような一時的な座屈は、ベローズの横腹が同時に、互いに離れすぎておらず、それらの壁の厚さおよび使用されている材料のヤング率を考慮して、予備成型物の横寸法に対して比較的深いときにのみありうる。一例として、ベローズの深さは、例えば、これら２つのパラメータを考慮して、先を切り取った端部コネクタの半径の９５〜５０％まで変化しうる。最後に、アコーディオンの場合には、ベローズのこの相対寸法は、一般に１０〜１５％のみであり、結果として、それらの端部コネクタの折り畳みおよび引き延ばしを、労苦なく、いかなる双安定現象も存在せずに可能としていることに注目すべきである。
【００２６】
本発明によれば、ケーシング内にこれらの基本交換器を１つ以上有する閉じ込められた２つの流体の間の熱の交換器が、
・前記ケーシングが、この基本交換器またはこれらの基本交換器を水密に完全に囲む２つの半割りシェルによって形成され、該２つの半割りシェルが、交換器に対して狭い空間を生成しかつ交換器の２つの中空端部プレートの外側中心線との接触を維持しつつ、交換器の全体的に見た外形に従っており、
・半割りシェルのそれぞれが、基本交換器またはいくつかの交換器で形成された組立体の縦半分を収容するとともに、両端のそれぞれに１つ以上の接続用半割り分岐を有し、かつ底部に１つ以上の固定用開口を有しており、
・これら半割りシェルの縁およびこれら半割り分岐の縁が、お互いに対して水密に固定され、さらにこの開口またはこれらの開口の縁が、この交換器またはこれらの交換器のそれぞれの２つの接続分岐の１つに固定されている
ことを特徴としている。
【００２７】
本発明によれば、前記した熱交換器要素の有効部分の予備成型物の製造のための金型が、それらの分割線に関して対称であって平行六面体ブロックの形態である２つの金属顎で構成され、
・これらブロックのそれぞれにおいて、比較的長く、狭くかつ平行である直線状の先端部および底部を有するフレア状の溝が比較的長くえぐりとられており、該溝の２つの横腹が型押しされており、一方のくぼみおよび隆起が他方の隆起およびくぼみに面しており、
・溝を区画している突起の先端部が、前記分割線と平行であるとともに、この平面に関し、自身の幅よりも大きい間隙を呈しており、
・金型の溝のそれぞれの型押しされた横腹の中央長手面によってそれらの対称面と形成される角度が、予備成型物の正しい成型条件のために指示される最小角度よりも大きく、かつ好ましくは、製造される予備成型物の端部コネクタの反転の最大角度よりも小さく、この角度は、使用される材料の破壊点によって決まり、
・溝の横腹の両端および底部の両端が、適切な場合には半円錐台などの反転可能形状を備える２つの対称面を形成するために接続され、該対称面が、金型の分割線で終端しており、これら２つの面の２つの積層の軸がこの分割線上に位置しており、
・これら２つの積層軸が、前記有効部分の基本流路の将来の供給コレクタの軸であり、これらコレクタの境界を定めるため、同軸な円柱の一部が、隣接する２つの溝を区画している突起のそれぞれに切り込まれており、
・これらの軸のそれぞれの両端の一方に、熱交換器要素の２つの接続分岐の一方の半分を成型するよう意図された半円柱形の空洞が生成されており、
・これら半円柱形の空洞の一方が、外側へと開いている。
【００２８】
前記本発明による熱交換器要素の有効部分のガラスまたはポリマー予備成型物を熱ブロー成型によって製造するための方法は、
・選択された材料で、押し出し器によって、比較的平坦な中空パリソンを製作するステップ、
・このパリソンを、前記金型の２つの顎の間に挿入するステップ、
・金型の顎を閉じ、この時点でその位置のパリソンの上端および下端を溶着によって密封するステップ、
・金型の顎の開いている空洞にノズルを挿入し、パリソンの中央部に刺し込むステップ、
・金型の溝を複製しており、アコーディオンの両凸ベローズに似ている有効部分の予備成型物を、熱ブロー成型によるホットセッティングで成型するため、短い瞬間の間、パリソンの内側に高い空気圧を印加するステップ、
・ノズルを引き出し、金型の顎を開き、予備成型物を取り出すステップ
を備えている。
【００２９】
前記本発明による熱交換器要素の有効部分の金属製予備成型物をハイドロフォーミングによって製造するための方法は、
・適切な長さの平坦な金属筒を、前記形式の高い機械的強度を有する金型の２つの顎の間に導入し、次いでこれらの顎を閉じ、この時点でこの位置の筒の両端を密封するステップ、
・ノズルを金型の開いている空洞へと、このチューブに密に係合するように挿入するステップ、
・金型の溝を複製しており、アコーディオンの両凸ベローズに似ている有効部分の冷間薄壁予備成型物を成型するため、きわめて短い瞬間の間、筒の内側に、金型の両壁に金属をめっきするために適した高い水圧を印加するステップ、
・ノズルを引き出し、金型の顎を開き、予備成型物を取り出すステップ
を備えている。
【００３０】
これらすべての手段のおかげで、本発明の目的が完全に実現され、すなわち対向流で動作させるために適しており、前記の３つの特徴および仕様に適合する熱交換器が実現される。さらに詳しくは、本発明による一体成形の熱交換器においては、主に有効部分に関して組み立ておよび溶接の作業がまったく存在しないため、製造コストが抑えられている点に注目すべきである。溶接がないという事実はさらに、振動にさらされるすべての産業分野において、とくに価値のある特徴である。
【００３１】
本発明による熱交換器の効率は、熱伝導率によって決まり、したがって有効部分の壁の厚さによって決まる。一方で、この厚さは、前記パリソンまたは金属筒の厚さの関数であり、他方では、それらの周囲長と予備成型物の断面の周囲長との比の関数である。ただ１つの金型で、壁の厚さが一般に１倍から２倍まで変化できる予備成型物の製造を可能にする。
【００３２】
あらゆる熱交換器に必要とされる大きな交換表面を、本発明の構成では、有効部分の中空プレートを多数（例えば、最大３０）にすることができ、かつ比較的長く（例えば、５０〜１５０ｃｍ）することができるため、容易に得ることができる。これは、それらの壁の平均厚さが小さいとき、これらのプレートの個々の幅が比較的限られていることを補完する。実際、薄い壁の中空プレートに作用する著しい差圧が、それらの幅に応じてそれらの大きな、または小さな変形をもたらし、それらの離間空間の圧縮および内部厚さの増加、またはその反対のいずれかをもたらす。これら変形の一方または他方は、実行される熱交換の減少を意味する。しかしながら、これらの変形は、型押しされた壁を有する中空プレートにおいては、きわめて小さい。型押しされた薄い壁の大きな剛性により、最大１２５ｍｍのプレート幅が可能である。
【００３３】
一方で、交換器の有効部分を製造するためにガラスが使用されるとき、そのような差圧の負の影響は、これらプレートの型押しされた壁の厚さを増しつつ、中空プレートに上記のものよりも比較的大きい幅が与えられた場合、きわめて容易に補償できる。ガラスは、水の２倍の熱伝導を有するため、この２倍増加が、多数の用途において容易に可能になる。ケーシングを備える熱交換器の有効部分の比較的過剰な圧力抵抗が、かなりのものである（０．５ｍｍの有効部分の壁について、２〜３バール）ことに注意すべきである。他方で、有効部分の内側の圧力に比べて大きすぎるケーシング内の圧力（例えば、１００ミリバール超）は、この部分の破壊することになる。したがって、特にこの場合、本発明による熱交換器の使用は、禁止されなければならない。
【００３４】
交換器における流体の小さなそれぞれの通路厚さは、中空プレートの内部厚さおよびそれらの分離間隔によって決り、これら２つの厚さは、関与する２つの流体が同じ性質のものである場合、おおむね同一である。反面、一方が気体であって他方が液体である場合、製造すべき通路の厚さを最もよいものに決定するために、それらのマスフロー比およびそれらのそれぞれの熱容量が考慮される。
【００３５】
交換器における閉じ込められた流体の全通路断面は、有効部分の中空プレートの各組によって形成される各基本流路の断面を、それらプレートの数で乗じた積である。基本流路の断面は、すでに述べた理由によって制限されるが、中空プレートの数は比較的多くてよい。さらに、交換すべき熱エネルギーがかなりのものである場合、ケーシングを備えている、または備えていない多数の熱交換器を容易に並列に組み合わせることができ、あるいは多数の熱交換器要素を並列に１つのケーシング内に容易に取り付けることも可能である。
【００３６】
本発明による熱交換器の小さな体積に関しては、これが、有効部分をただ１つで構成されるため、可能な限りの長さにもかかわらず、ケーシングの断面の２つの寸法は比較的小さくかつ互いに近接しているということによる。
【００３７】
小さな重量に関しては、それが、使用されているポリマー（例えば、ポリプロピレン）の密度が比較的小さく、かつ共に装置を構成する有効部分およびケーシングの壁がもともと限られた厚さを有しているということによる。金属（例えば、ステンレス鋼またはチタニウム）で作られた有効部分の場合には、金属の大きな機械的強度ゆえに壁の厚さを小さく保つことができ、大きな密度を補ってユニットを軽量に保つことができる。このような特性は、ガラスの場合には著しくない。
【００３８】
ここで、腐食性流体に対する良好な耐性が、本発明による熱交換器を構成する部品の製造に使用される大部分のポリマーの特徴であることに注目すべきである。これは、当然ながら、この目的のために提供されるガラスおよび特別な金属についても同じである。
【００３９】
装置の低い製造コストに関しては、それが、（１）２つの流体を閉じ込めて一体成形の有効部分をただ１つ有している熱交換器の場合には、それが製造および組み立てが容易な多くても３つの部品からなっており、（２）このために実行すべき自動作業の数が少なく、（３）一般に高価である金型をきわめて多数のユニットにわたって償却するということによって決まる。製造プロセスの実施のための自動化設備に関しては、それらがプラスチック、ガラスまたは金属で作られるあらゆる形状の容器の製造プラントにおいて一般的であり、本発明に従ってそれらに加えるべき変更および追加は、関連業界の専門家の能力の範囲内であることに注目すべきである。
【００４０】
本発明による熱交換器要素の製造のために適切なポリマー、とくにはポリプロピレン、ＡＢＳまたはポリカーボネートを使用することが、最も一般的な場合であることに注目すべきである。それは、熱交換器要素およびケーシングからなる加熱用ラジエタ、より一般的には車両内の空気調節についても同じである。これらのラジエタにおいては、エンジン冷却水または液体冷却剤が有効部分を循環し、この部分の周囲全体の対向流として、強制空気流である。先のものと類似する他の例としては、洗濯機および乾燥機に使用される凝縮熱交換器のものがある。他の特定の例は、一般に、裸である（ケーシングがない）いくつかの熱交換器要素を並列に設置して使用する高温水セントラル・ヒーティングの放熱器のものがある。それは、水の通路に設置されるヒート・ポンプの熱交換器についても同じである。ガラスで作られた基本交換器は、多くの化学研究所の要求を満足させるであろう。適切な金属で作られたそれらに関しては、腐食性流体を高温で処理する或るハイテク産業の希望を満足させるであろう。寸法の小さい熱交換器が、装置のある構成部品、とくにはマイクロプロセッサおよびパワー・トランジスタのより効率的な冷却手段を欲している電子機器の製造者の希望に合致することにも、注目すべきである。
【００４１】
本発明の特徴および利点は、以下の図面によって示されるいくつかの実施形態についての以下の説明において、さらに明らかになるであろう。これらの実施形態は、あくまで例であって、これらに限られるわけではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図１、２および３は、本発明による熱交換器要素の２つの実施形態に関する。その一方については、それら交換器の一対の細長い中空プレートの中央長手面が、それらで１５０°の二面角を形成（断面Ａ２およびＡ３）しており、他方については、それらが対称の面に対して直交している（断面Ｂ２およびＢ３）。最初の場合には、交換器が、アコーディオン形状の予備成型物であるベローズおよび端部コネクタを圧縮および反転させることによって製造され、２番目は、それらベローズおよびそれらコネクタの対称的な圧縮によって製造される。
【００４３】
図Ｃ１は、熱交換器要素またはこの熱交換器の予備成型物について、端部壁面の型押しを示している。この型押しは、４つの斜面を有する屋根の形状のくぼみ１２０および隆起１２２を、交互に連続させて形成されている（図６に詳細を記載）。この型押しによってもたらされる幾何学的構造を説明するため、３つの互い違いの横断面を作成している。すなわちプレートの壁面の隆起１２２およびくぼみ１２０をそれぞれ通過する半平面ＡＡ’およびＢＢ’、ならびにプレート対のくぼみと隆起とを隔てている線に沿った平面ＣＣ’の３つである。
【００４４】
図２によれば、横断面Ａ２が、交換器の有効部分について、断面ＣＣ’に添った寸法の小さい断面１０を示しており、そのケーシングについて２つの半割りのシェルの断面１１ａ‐ｂを示している。有効部分の断面１０は、魚の背骨のような形状とされ、斜めかつ互いに平行な７組の中空フィン１２ａ‐ｂが設けられている。各フィン１２ａ‐ｂの内部の空洞１４は狭く（例えば、２ｍｍ）、全体的に見て対称である２つのフィンの組は、空洞１４の内部厚さとほぼ同じ幅を有する共通の通路１６を介して互いに連通している。これらのフィン１２ａ‐ｂの壁体は、少なくとも１００℃までの良好な機械的安定性を有するポリマー（例えば、ポリプロピレン）から作られて、０．５ｍｍの平均厚さおよび２５ｍｍの幅を有している。隣接する２つのフィンの間の間隙１８は、空洞１４の内部厚さとほぼ等しい。断面１０において、２つの端部フィンの外側壁１３‐１５間の距離は、３５ｍｍである。
【００４５】
断面Ａ２の中心からずれた断面１７による有効部分２０の概略の長手断面Ａ１（型押しが省略されている）に、横断面Ａ２のフィン１２ａ‐ｂのように配置され、全体的に見て対称である７組の細長い中空フィン２２で構成された７つの基本流路が示されている。これらの全体的に見て対称である細長いフィン２２は、交換器の対称面のすべてを占める共通の中央通路１６を共有している。細長いフィン２２は、直線的な中央部分２３を有しており、その端部が、中空壁を有する半円錐台２４および２６によって互いに接続されている。これら二組の半円錐台の中心は、互いに平行であるとともに中空プレート２２の外側縁と直交しており、かつそれらの対称の長手面内に位置している２つの軸２５および２７に整合している。これらの軸２５‐２７は、中空プレート２２の各組によって構成される基本流路のそれぞれの２つの主たる供給ラインの軸である。これらの主たるラインは、反対向きに配置され、固定用の段差２９‐３１を備えて示されている有効部分２０の２つの接続分岐２８‐３０において開口している（断面Ａ１およびＣ１を参照）。分岐２８‐３０の軸の中心間距離は大きくてよい（最大１５０ｃｍ）が、実際のところは、この熱交換器要素の有効部分の予備成型物の製造のために利用できる装置の能力によって決まる。
【００４６】
横断面Ｂ２は、型押し中空フィンの中央長手面がそれらを全体的に見たときの対称面に直交している熱交換器の有効部分について、断面ＣＣ’に従って得られている。図Ａ２およびＢ２のものと同じ参照番号が使用されている。２つの図の中空フィン１２ａ‐ｂの間の相違は、それらを全体として見たときの対称面に対するそれらの中央面の向きにのみ関係している。
【００４７】
有効部分２０の予備成型物３２の概略の長手断面Ｂ１（型押しが省略されている）、および切断面ＣＣ’に沿った横断面Ｃ２が、この予備成型物３２が、全体的に見て両凸状のベローズ３４の積層のような形状とされ、その横腹３３ａ‐ｂおよび３５ａ‐ｂがアコーディオンの横腹に類似している様子を示している。断面Ｂ１およびＣ２においては便宜上、４つのベローズのみが示されている。断面Ｃ２に沿って、各ベローズの両端３６ａおよび３６ｂは、一度に断ち落とされた形状であって、薄く（例えば、０．３ｍｍ）かつ幅広く（例えば、２ｍｍ）、これら先端部を隔てている間隔は、選択した例の場合には約５０ｍｍである。これらベローズの底部３８ａ‐ｂは平坦であって、同じ幅（２ｍｍ）を有するが、目立って大きい厚さ（例えば１．２ｍｍ）を有している。例として選ばれた小さな寸法の交換器の場合には、各ベローズ３４の底部が、２５ｍｍの深さで約１７ｍｍの寸法を取る。これらの寸法が、この予備成型物の製造に使用される金型の溝の底に関し、関連するパリソンの断面の良好な貫通を可能にする。これらの条件において、横腹３３ａ‐ｂおよび３５ａ‐ｂの中央面によって形成される頂点における角度は、約５０°であり、またはそれらの中央面および対称の横断面によって形成される半分の角度について約２５°であり、型押しのくぼみおよび隆起の平坦なランドのそれらについて１０°または４０°である。それらの最後の半分の角度は、あらゆる成型部分の最小間隙角度よりも大きい。
【００４８】
実際の正面図Ｃ１および概略の長手断面Ｂ１に沿って、予備成型物３２の各ベローズ３４の両端４０および４２は、半円錐台の一部分の形状とされている。これら半円錐台部分の中心は、例えば１６ｍｍの直径を有し図Ａ１およびＣ１に示す接続分岐２８および３０で終わる将来の主たる供給ライン４４‐４６の予備成型物の軸２５‐２７と整合している。ベローズ３４の長手寸法は、当然ながら、断面Ａ１のフィン２２について示したそれである。予備成型物３２の２つの外側半ベローズの横腹３７ａ‐ｂおよび３９ａ‐ｂの凸状の接合は、有効部分２０のケーシングの凸状および凹状の壁体の中心のための支持として機能するよう意図された長手方向の突起４１‐４３を有している（Ａ２参照、このケーシングの断面１１ａ‐ｂ）。支持突起４１‐４３間の距離は、前記の７つのベローズを有する予備成型物３２について、例えば１３０ｍｍである。
【００４９】
図３は、これら交換器のプレートの壁の型押しのくぼみおよび隆起をそれぞれ横切る正面図Ｃ１の互い違いの半断面ＡＡ’およびＢＢ’に沿って得た先の２つの熱交換器要素の横断面Ａ３およびＢ３を表わしている。同様に、Ｃ３に表わされている２つの横半断面は、それらと同じ半断面に沿って得られた型押し壁面を有する予備成型物の横半断面である。図２および３の断面に与えられた参照番号は、同一である。断面Ａ３、Ｂ３およびＣ３（断面ＡＡ’およびＢＢ’の半平面）に示されている交換器のプレートの壁および予備成型物のベローズの壁は、断面Ａ２、Ｂ２およびＣ２に示したそれらと、後者（切断面ＣＣ’）のように直線を呈する代わりに、図３におけるフィン１２ａの壁ならびにベローズ３４の壁３３ｂおよび３９ａがくぼんだ折り目を呈し、フィン１２ｂの壁ならびにそれらベローズの壁３３ｂおよび３９ｂが隆起した折り目を呈する点で異なっている。
【００５０】
図４は、予備成型物３２を製造するための金型の顎５２の一方について、概略の斜視図（型押しが省略されている）を表わしており、厚い平行六面体ブロック５４の形状である。予備成型物がポリマーまたはガラスで作られる場合には、ブロック５４をアルミニウムで製作することができ、この予備成型物を金属で作らなければならない場合には、このブロックを高い機械強度を有する鋼で製作すればよい。ブロック５４の上面５６は、金型の分割線を構成するが、比較的多数の隣接する細長いフレア状の溝６２を有している。これらの溝６２は、等脚台形の形状の平均断面を有する全体的に見て直線状の中央部分６４を有している。各溝６２の直線状の底部６６は狭くなっており、台形の短い方の底辺に相当する。これらの溝６２の横腹６８ａ‐ｂは、予備成型物３２の横腹３３ａ‐３５ａと同一である。これらの溝６２を区画している突起の直線状の先端部７０は、図２（図Ｃ２）のベローズ３４の底部３８ａ‐ｂと同一の幅を有している。溝６２の底部６６に関しては、ここに示した例においては、それらの幅が、フィンの幅にそれらの壁の幅の２倍を加えたものと同一、すなわち３ｍｍである。円錐台６７ａ‐ｂおよび６９ａ‐ｂの対称部分（４分の１よりも大きい部分）は、フレア状の溝６２の斜めの横腹６８ａ‐ｂの延長部分を構成しており、結合し金型の分割線５６で終端している。溝６２の狭い直線状の底部６６の両端は、分割線５６にて終端する４分の１円柱６５ａ‐ｂを形成する。例えば直径が１６ｍｍである円筒表面の一部７２および７４が、円錐台６７ａ‐ｂおよび６９ａ‐ｂの部分から、溝６２を区画している突起へと切り込まれており、図１の図Ｂ１に示された主たる供給ライン４４および４６の予備成型物の縁を生成することになる金型の部分を構成している。これら円筒表面の一部７２‐７４の中心は、半割りの段差７７‐７９を備えてなる２つの半割りの空洞７６および７８（例えば、直径が１２ｍｍ）の軸２５‐２７と整合している。これら半割りの空洞７６および７８は、ブロック５４の上面からえぐりとられており、予備成型物３２の接続分岐２８‐３０およびそれらの段差２９‐３１を形成することになる。これらの軸２５‐２７は、互いに平行かつ溝６２を区画している突起の先端部７０に対して直角であり、金型の分割線５６上に位置している。半割りの空洞７６は、外側に向かって開いている。
【００５１】
図５は、組み立ておよび溶接されて本発明による熱交換器要素のケーシング８１を構成する２つの半割りのシェル８０および８２について、一部分の概略図（型押しが省略されている）をＡ５およびＢ５に斜視図にて表わしている。これら２つの半割りのシェルは、この業界において一般的な技法（ポリマー・シートの熱ブロー成型または金属箔の延伸）を使用して製造されている。これら半割りシェル８０‐８２のそれぞれは、基本交換器の有効部分２０の縦半分を収容するよう意図されており、ケーシング８１の２つの接続分岐９４および１１０の半分を形成するよう意図されている。
【００５２】
半割りシェル８０の一部分の図Ａ５には、周囲を巡る狭い連続した平坦面８５、および中央に位置する同じ幅の長手方向の突起８６を有している凸状の外側壁８４が示されている。この平坦面８５およびこの突起８６は、それぞれ、この有効部分を支持する突起４１、４３を除いた、有効部分１０の全体を収容するのための小さな間隙（例えば、１ｍｍ）の生成に適している。半割りシェル８０の端部には、円錐台部分４０（図１の図Ｃ１を参照）の形態８８が浮き彫りされており、一対の外側の凸状の長手フィン１３（図２の図Ａ２を参照）の２つの直線状要素を接続すべく機能する。形態８８の中央には、円形の開口９０が表われており、その周囲９２は、有効部分２０の接続分岐２８の段差２９に当接して溶接されるように意図されている。半割りシェル８０の端部には、有効部分１０のケーシング８１の接続用半割り分岐９４の極端部を見て取ることができる。長手フィン２２の組の数が多くなるほど、半割りシェル８０の横腹９６ａ‐ｂが高くなる。２つのリム９８ａ‐ｂが、半割りシェル８０（横腹９６ａ‐ｂおよび半割り分岐９４）の外縁を囲んでいる。これらのリムは、図２のＡ２にも見ることができる。
【００５３】
半割りシェル８２の一部分の図Ｂ５には、周囲を周る狭い連続した平坦面１０２、および中央に位置する同じ幅の長手方向のくぼみ１０４を有している凹状の外側壁１００が示されている。この連続した平坦面およびこのくぼみは、それぞれ、前記と同様、小さな間隙の生成に適している。半割りシェル８２の端部には、えぐりとられた円錐台部分４２の形態１０６を見て取ることができ、一対の外側の長手凹状フィン１５（断面Ａ２）の２つの直線状要素を接続すべく機能する。形態１０６の中央には、円板１０８が表われており、半割りシェル８０の開口９０と対向して位置している。半割りシェル８２の端部には、ケーシング８１の接続用半割り分岐１１０が配置されている。半割りシェル８２の横腹１１２ａ‐ｂは、半割りシェル８０の横腹９６ａ‐ｂと同じ高さである。２つのリム１１４ａ‐ｂが、半割りシェル８２の外縁を囲んでいる。これらのリム１１４ａ‐ｂは、半割りシェル８０のリム９８ａ‐ｂへと溶接されるように意図されている。
【００５４】
図６は、２つの事柄、すなわち（１）実際の熱交換器要素の中空細長プレート２２の型押しされた壁面の縦半分の正面図、および（２）この交換器の予備成型物の製造に使用できる実際の半分の金型の溝６２の型押しされた横腹の同様の正面図を、拡大して示している。両者の場合において、予備成型物またはその製造に使用される半金型の溝の型押しされた壁面は、交互に連続するくぼみ１２０および隆起１２２を備えており、くぼみ１２０および隆起１２２は、２つが台形１２４‐１２６の形状であって２つが二等辺三角形１２８‐１３０の形状である４つの斜面からなる屋根の形状である。くぼみ１２０の深さおよび隆起１２２の高さは、例えばそれぞれ２．５ｍｍである。これら４つの斜面のそれらの参照番号に与えられた符号ｂおよびｃは、それぞれ隆起およびくぼみを識別しており、影付きで表わされている。前記半断面ＡＡ’またはＢＢ’は、それらの中央点において、えぐりとられた台形１２４ｃおよび１２６ｃまたは隆起した台形１２４ｂおよび１２６ｂを横切っている。台形１２４と１２６の接続線は、それら台形がくぼみまたは隆起のいずれに属するかに応じて、参照番号１２１または１２３が付されている。実際の予備成型物の型押しされた２つの横腹３３‐３５のそれぞれ、または実際の半金型の溝６２の横腹６８ａ‐ｂのそれぞれが、交互に並ぶ隆起およびくぼみに面する交互に並ぶくぼみおよび隆起からなることに注目すべきである。点線１２９は、同一平面にあってそれぞれ隆起またはくぼみに属している２つの斜面１２８ｂおよび１３０ｃまたは１３０ｂおよび１２８ｃを区別するため、象徴的に示されており、点線のそれぞれは、菱形の長い方の対角線である。前記の切断面ＣＣ’は、この線１２９に沿っている。くぼみおよび隆起１２０‐１２２の連続の両端に表われる狭い長方形１３２および１３４は、（１）交換器の場合において中空プレート２２の中央部をそれらの端部コネクタ２４‐２６に接続し、あるいは（２）半金型の溝６２の端部を円錐台部分６７ａ‐ｂおよび６９ａ‐ｂに接続する平坦な領域である。図６に示されている縁１３６および１３８は、予備成型物３２の先端線３６または底部線３８である。
【００５５】
図７は、型押し成形壁を有し、空間１４４で離間して位置する２つの隣接する中空プレート１４０および１４２の中央部について、中央線１２１‐１２３に沿った長手断面の拡大図を示している。この中心に位置する長手断面に沿うと、図６に示した型押しが明らかになっており、中空プレート１４０‐１４２の生成において、予備成型物を制御された圧縮ののちに、１５４ａ‐ｂなどの約３０°の斜面で一体に連結された１５０ａまたは１５２ｂなどの隆起と１５２ａまたは１５０ｂなどのくぼみとの連続によって形成された、壁面１４６ａ‐ｂおよび１４８ａ‐ｂを有している。２つの端線１５０ａおよび１５０ｂの間の間隙は、約５ｍｍである。型押し壁を備える中空プレート１４０‐１４２の内部厚さは、ほぼ一定であって、例えば２ｍｍである。それらを隔てている波状の空間１４４の幅は、それ自身ほぼ一定であり、プレートの内部厚さとほぼ同程度の大きさである。
【００５６】
このような条件において、このような型押しの効果は、壁の自身の中央面に関する慣性モーメントに、０．５ミリメートル厚の平面壁の同じ慣性モーメントよりも数百倍大きい値を与える点にある。壁の中央部分の剛性は、これと同じ割合で向上する、しかしながら予備成型物のベローズの先端部および底部の剛性はきわめて小さいままに保ち、これら先端部およびこれら底部が柔軟なヒンジとして機能して、横腹を全体的に見て平坦に保ちつつ、予備成型物の制御された圧縮の際にきわめて小さい曲率半径を取ることができるようにする。
【００５７】
これらの配置構成により、本発明の熱交換器は、その製造および使用の際のすべての利点を備える。製造に関しては、まず第１に、使用する金型は通常の製造プロセスでよく、この業界において一般的な技法の一部として使用することができる点に注目すべきである。それは、ポリマーまたはガラスなどの種々の流体の多くを収容することを意図し、あらゆる形状の容器を製造するあらゆるプラントにおいて見られる押し出し器、圧縮器および搬送システムなどの自動化設備についても同じである。それは、金属部品のハイドロフォーミングに使用され、きわめて高い水圧で動作する設備についても同じである。
【００５８】
アコーディオンのそれと類似した全体的に見て両凸状であるベローズの積層の形態である予備成型物から始め、本発明による金型はさておき、この予備成型物３２の本発明による熱交換器要素の有効部分２０への変形は、それ自体で新規な操作を必要とし、この目的に適した特定の工作機械にて実現される。この操作は、予備成型物のベローズの対称的な圧縮、または第１の方向を向いたこの予備成型物の凸状半ベローズの、第２の方向を向いた全体的に見て対称である半ベローズ（それらは凸状であったが、凹状になって保たれる）への急速反転を行う。両者の場合において、この操作は、ベローズに対し、それらの積層軸と平行に圧縮力を加えることによって実現される。この力は、予備成型物３２の内部に加えられる制御された押圧によって作り出され、さらに／あるいは、凸形状を有してやはり制御された速度で移動するピストンを、凹形状を有する固定の支持具と組み合わせて作り出すことができる。このピストンおよびこの支持具は、最終的に製造される有効部分のフィンと同じ長手方向の寸法を有するであろう。押圧によって圧縮力が作り出される場合、これによってもたらされる外部の無指向性の力が移動の容易な方向、すなわち予備成型物のベローズの積層軸に作用する点に注目できる。予備成型物の半ベローズによって構成される双安定の突起が、例えば、その第２の安定状態において、斜めかつ中空の長手フィンの凹状の壁面の形態をとっているが、完成した有効部分の内側に充分な圧力を加えるだけで、後者の壁面が最小限の柔軟性を保持または回復したという条件付きで、それらの第１の状態を取り戻すことができる点に注目できる。これは、対称的な圧縮が加えられた半ベローズについても同じである。
【００５９】
これらの操作のすべてが可能であってかつ正確に進められるためには、そのような圧縮またはそのような反転を実行しなければならない特定の装置へと導入される予備成型物が、充分な柔軟性および弾性を備える先端部および底部を有することが、当然必要である。これは、それらの破壊点が比較的高く、ベローズの中央部のその横腹およびそれらの端部コネクタの反転または対称的圧縮が、割れや破裂の恐れなく作ることができるようにするためである。金型から予備成型物を圧縮する装置への運搬が、比較的大きな滞留時間を含んでいる場合、とくにガラスである場合に、この予備成型物が冷却され、良好な反転または良好な圧縮に必要とされる最小限度を下回って柔軟性が低下しうることが分かっていた。この場合、当該装置は、この半ベローズが損傷を受けることなく反転可能であるために必要とされる柔軟性を回復できるよう、予備成型物を再加熱するための手段を前工程に備えなければならない。
【００６０】
すでに述べた本発明による熱交換器要素の全体的に見て対称である中空プレートの中央部の両端の中空コネクタ、ならびに前記の予備成型物の両凸のコネクタが、円錐台の一部であることに注目できる。当然ながら、この形式の表面が、使用できる唯一のものであるというわけではない。実際、任意の反転可能な表面（例えば、正方形の底部および切り落とされた頂点を有するきわめてフレア状のピラミッドが、その底部を含む反転の平面に対して反転可能である）を、本発明による予備成型物のベローズの中央部の両端の両凸のコネクタを構成するために使用することができる。
【００６１】
ベローズの横腹の型押しに関しては、４つの斜面を有する屋根のみがそれを実現するための手段というわけではなく、おおむね丸められた底部を有するドームおよびボウルの形状である隆起およびくぼみも可能であることも特筆される。
【００６２】
この熱交換器要素のケーシングの製造および据え付けに関しては、これらの操作がやはりこの業界において一般的な技法を必要とする点に注目できる。半割りシェルのお互いの水密固定および有効部分の接続分岐への水密接続に関しては、当然ながら、互いに嵌まり合ってそこに残る水密接続部およびリムを、設けることができる。
【００６３】
有効部分の接続分岐の対向する方向の向きに関しては、これらの異なる配向が内部および外部部品の内側の流体の良好な循環を可能にすることが明らかであるが、それらが同一であることも可能であり、重大な障害はない。
【００６４】
以上述べたとおり、本発明による熱交換器要素は、前述のとおり水密のケーシングで囲まれていても、囲まれていなくても、この種の装置に必要とされるすべての特徴を備えており、この種の装置に関するすべての特定の仕様を満足する。当然ながら、本発明による熱交換器要素は、前記実施形態には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】Ａ１は、本発明の熱交換器要素について下記の図２のＡ２、図２のＢ２、図３のＡ３および図３のＢ３の面１７に沿った縦断面（簡略化した断面）を示している（型押しが省略されている）。  Ｂ１は、本発明の熱交換器要素の予備成型物の簡略の縦断面を示している（型押しが省略されている）。Ｃ１は、本発明の予備成型物または熱交換器要素の実際の正面図を示している。
【図２】Ａ２は、本発明の１つの実施形態の熱交換器要素の実際の横断面を示しており、図１のＣ１に示した交換器の壁の型押しのくぼみおよび隆起の間の中央面に沿って延びる断面軸ＣＣ’に沿って得た断面である。Ｂ２は、本発明のもう1つの実施形態の熱交換器要素の実際の横断面を示しており、図１のＣ１に示した交換器の壁の型押しのくぼみおよび隆起の間の中央面に沿って延びる断面軸ＣＣ’に沿って得た断面である。Ｃ２は、本発明の１つの実施形態の予備成型物の実際の横半断面を示しており、図１のＣ１に示した交換器の壁の型押しのくぼみおよび隆起の間の中央面に沿って延びる断面軸ＣＣ’に沿って得た断面である。
【図３】Ａ３は、本発明の１つの実施形態の熱交換器要素の実際の互い違いの横半断面を示しており、図１のＣ１に示した交換器の壁の型押しのくぼみおよび隆起を横切る互い違いの断面軸ＡＡ’に沿って得られた断面である。Ｂ３は、本発明のもう１つの実施形態の熱交換器要素の実際の互い違いの横半断面を示しており、図１のＣ１に示した交換器の壁の型押しのくぼみおよび隆起を横切る互い違いの断面軸ＢＢ’に沿って得られた断面である。Ｃ３は、本発明の１つの予備成型物の実際の互い違いの横半断面を示しており、図１のＣ１に示した交換器の壁の型押しのくぼみおよび隆起を横切る互い違いの断面軸ＣＣ’に沿って得られた断面である。
【図４】本発明の熱交換器要素の有効部分の予備成型物を製造する金型について、その半分を構成しているブロックの簡略化した斜視図である。
【図５】本発明の熱交換器要素のケーシングの２つの半割りシェルのそれぞれの半分の簡略化した斜視図である。
【図６】本発明の一体成型の熱交換器要素の中空プレートの型押しされた壁、または関与する金型の型押しされた横腹の１つについての正面図である。
【図７】本発明の熱交換器要素の型押しされた壁を有する２つの隣接する中空プレートの断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０            有効部分（被圧縮部分、一体成型の部分）
１２‐２２      中空プレート
１２ａ‐ｂ      中空プレートの壁
１６            中空プレートに共通である通路（連通）
１４、１４４    中空プレートの内部厚さ（空間）
１８            間隔
２０            熱交換要素（有効部分）
２３            有効部分の基本流路の中央部分
２４‐２６      接続パイプ（中空コネクタ）
２５‐２７      端部コネクタの積層軸
２８‐３０      接続部（接続分岐）
３２            予備成型物
３３ａ‐ｂ      ベローズの横腹
３４            ベローズ
３５ａ‐ｂ      ベローズの横腹
３６            ベローズの先端部
３７ａ‐ｂ      ベローズの横腹
３８            ベローズの底部
３９ａ‐ｂ      ベローズの横腹
４０‐４２      端部コネクタ
４４‐４６      主供給ライン（供給コレクタ）
５０            金型
５２            顎
５４            平行六面体ブロック
５６            分割線
６２            金型の溝
６６            溝の底部
６８ａ‐ｂ      溝の横腹
７０            溝を区画している突起の先端部
７２‐７４      円柱の一部
７６‐７８      半円柱形の空洞
８０‐８２      半割りシェル
８１            ケーシング
９０            開口
９２            開口の縁
９４‐１１０    接続用半割り分岐
９８ａ‐ｂ      半割りシェルの縁
１１４ａ‐ｂ    半割りシェルの縁
１２０          くぼみ
１２２          隆起
１４０‐１４２  中空プレート
１５０ａ‐ｂ    中空プレートの壁
１５２ａ‐ｂ    中空プレートの壁
１５４ａ‐ｂ    中空プレートの壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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