(57)【要約】  本発明は、熱交換バンドル（４０）を囲むのに適したハウジングを備えた熱交換器であって、前記ハウジングは、前記熱交換バンドル（４０）を当該ハウジングの内部に受容するための開口部を有し、前記熱交換バンドル（４０）は、当該熱交換バンドル（４０）が前記ハウジング（３０）に挿入されたときに前記ハウジングの前記開口部を塞ぐように設計された第１端部を備えている、熱交換器に関する。本発明によれば、第１要素が、前記熱交換バンドル（４０）の前記第１端部に対向する第２端部（８０）に、又は前記ハウジングの下部壁（５０）に設けられるとともに、少なくとも１つの突出リム（７０）を有し、第２要素が、前記熱交換バンドル（４０）の前記第２端部に、又は前記ハウジング（３０）の前記下部壁（５０）に設けられるとともに、前記少なくとも１つの突出リム（７０）を受容してこれを接続するように設計された溝（５１）を有し、前記少なくとも１つの突出リム（７０）及び前記少なくとも１つの溝（５１）は、接着剤を使用して前記少なくとも１つの突出リム（７０）を前記少なくとも１つの溝（５１）に接続されるように設計されている。自動車産業に適用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換バンドル（４０）を囲むように設計されたハウジング（３０）を有する熱交換器（１０）であって、前記ハウジング（３０）は、前記熱交換バンドル（４０）を当該ハウジング（３０）の内部に受容するための開口部を有し、前記熱交換バンドル（４０）は、当該熱交換バンドル（４０）が前記ハウジング（３０）に挿入されたときに前記ハウジング（３０）の前記開口部を塞ぐように設計された第１端部を有している、熱交換器（１０）において、
第１要素が、前記熱交換バンドル（４０）の前記第１端部に対向する第２端部（８０、８０’、８０”、８５）に、又は前記ハウジング（３０）の下部壁（５０、５０’、５０”、５５）に設けられるとともに、少なくとも１つの突出リム（７０、７０’、７０”、７５）を有し、
第２要素が、前記熱交換バンドル（４０）の前記第２端部に、又は前記ハウジング（３０）の前記下部壁（５０、５０’、５０”、５５）に設けられるとともに、前記少なくとも１つの突出リム（７０、７０’、７０”、７５）を受容してこれを接続するように設計された溝（５１、５１’、５１”、８６）を有し、
前記少なくとも１つの突出リム（７０、７０’、７０”、７５）及び前記少なくとも１つの溝（５１、５１’、５１”、８６）は、接着剤を使用して前記少なくとも１つの突出リム（７０、７０’、７０”、７５）を前記少なくとも１つの溝（５１、５１’、５１”、８６）に接続するように設計されている、
ことを特徴とする熱交換器（１０）。
【請求項２】
前記熱交換バンドル（４０）は、前記熱交換器（１０）の組立てにおいて、前記ハウジング（３０）に挿入方向に挿入され、
前記突出リム（７０、７０’、７０”、７５）及び前記溝（５１、５１’、５１”、８６）は、前記挿入方向に対して実質的に直交する方向において延在している、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器（１０）。
【請求項３】
前記接着剤は、単一成分接着剤である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器（１０）。
【請求項４】
前記接着剤は、二成分接着剤である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの突出リム（７０、７０’、７０”、７５）は、固定手段であり、略Ｌ字形状の断面を有している、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器（１０）。
【請求項６】
前記溝は、輪郭部（８６）の形状を有して前記熱交換バンドル（４０）の前記第２端部（８０、８０’、８０”、８５）に連結されており、
前記輪郭部（８６）は、ろう付け法を使用して前記熱交換バンドル（４０）に連結されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱交換器（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、例えば、自動車用に意図された熱交換器に関する。より具体的には、本発明は、第１流体と第２流体との間における交換を可能にする熱交換器に関する。第１流体は、例えば空気等の流体であり、第２流体は例えば水等の液体である。本発明による熱交換器は、特に給気を冷却するために使用されるように設計されている。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃焼機関（コンバッション・エンジン）は、通常、当該機関の性能を向上させるべく、圧縮空気を供給される。この圧縮空気は、“給気”と称されることも多い。圧縮空気は、排気ガスにより駆動されるコンプレッサを使用して得られる。したがって、空気の圧縮は、圧縮空気の加熱をもたらす。圧縮空気がエンジンのシリンダに送達される前にその温度を降下させるために、圧縮空気がエンジンに送達される前にこれを冷却する必要がある。
【０００３】
圧縮空気を冷却するように、プレートの集合体から形成された熱交換バンドルを備えた熱交換器を使用することが知られている。プレートは互いに重ねられて、全体として、例えば液体である第１流体を入口から出口まで案内するように設計された導管を形成している。熱交換を向上させるように、プレート集合体は、波形挿入体を内蔵している。
【０００４】
熱交換バンドルは、ケース又はハウジングの内部に配置されている。このハウジングは、空気等の冷却されるべき第２流体用の入口及び出口を有し、第２流体を入口から出口へと案内するように設計されている。ハウジングは、熱交換バンドルを包囲し、給気の取り込みと調節を可能とするコレクタボックスとして機能する。このようなハウジングは、例えば、アルミニウム又はプラスチック等の材料を使用して成形されている。
【０００５】
実際に、ハウジングの壁は、比較的薄く且つ比較的可撓性がある。そのため、ハウジングの使用中に、ハウジングの体積が、ハウジング内部の圧力や温度の上昇に応じて増大してしまうことがある。
【０００６】
従来技術において、熱交換器のハウジングは、熱交換バンドルをハウジングの内部に挿入可能とする開口を有している。実際に、ハウジングは本質的に５つの壁を有する箱である。６番目の壁が取り外されており、熱交換バンドルをハウジングの内部に向かって挿入方向に移動させることにより、熱交換バンドルがハウジングの内部に挿入できるようにされている。熱交換バンドルが所定位置に配置されると、ハウジングの６番目の壁が、熱交換バンドルの第１端部が接続されたカバーにより形成される。
【０００７】
このタイプの適用例において、カバーは、プレート集合体が熱交換器の波形インサートに連結されることを可能にするとともに、集合体が当該カバーに接続されることを可能にする。カバーには、液体等の流体が熱交換器の内部に入り且つ熱交換機から出ることを可能にする導管が設けられている。熱交換バンドルに接続されたカバーは、熱交換器を挿入するために使用された開口を閉鎖する役割を果たす。したがって、熱交換バンドルは、最初にハウジングの壁によって包囲され又は囲繞され、次いでカバーによって囲繞される。
【０００８】
カバーの使用位置において、熱交換バンドルが接続されたカバーは、通常、熱交換バンドルの上方に、実質的に水平方向配置される。換言すれば、熱交換バンドルは、カバーからつり下げられている。
【０００９】
従来技術において公知の熱交換器は、たくさんの欠点を有している。第１に、ハウジングとカバーとの連結が脆弱であり、且つ熱交換器の内部に発生する高圧や高温に耐える必要がある。更に、熱交換器の通常の使用の際に、熱交換器の内部に存在する熱気の圧力を受けて、ハウジングの壁が変形する可能性がある。熱交換器の使用中に継続するこの変形は、ハウジングの製造に使用された材料の早期摩耗を引き起こすおそれがある。これはハウジングの信頼性に悪影響を与え得る。
【００１０】
更に、熱交換バンドルはカバーからつり下げられているため、熱交換バンドルは、熱交換器が使用されている車両のエンジンの作動に起因する振動により生じる振り子運動にさらされる可能性がある。この振り子運動が繰り返し起こると、特に共振効果と相まって、熱交換器の信頼性に悪影響を及ぼし得る。
【発明の概要】
【００１１】
本発明による熱交換器は、熱交換バンドルを熱交換器のハウジングの内部に接続する新規な手段を提案することにより、従来技術において開示された熱交換器の欠点を克服することが意図されている。
【００１２】
この目的のために、本発明は、熱交換バンドルを包囲するのに適したハウジングを備えた熱交換器であって、前記ハウジングは、前記熱交換バンドルを当該ハウジングの内部に受容するための開口部を有し、前記熱交換バンドルは、当該熱交換バンドルが前記ハウジングに挿入されたときに前記ハウジングの前記開口部を塞ぐように設計された第１端部を備えた熱交換器に関し、第１要素が、前記熱交換バンドルの前記第１端部に対向する第２端部に、又は前記ハウジングの下部壁に設けられるとともに、少なくとも１つの突出リムを有し、前記熱交換バンドルの前記第２端部の前記ハウジングの下部壁に対する可動性を制限するように、第２要素が、前記熱交換バンドルの前記第２端部に、又は前記ハウジングの前記下部壁に設けられるとともに、前記少なくとも１つの突出リムをその内部に受容してこれに接続されるように設計された溝を有し、前記少なくとも１つの突出リム及び前記少なくとも１つの溝は、接着剤を使用して前記少なくとも１つの突出リムを前記少なくとも１つの溝の内部に接続されるように設計されている。
【００１３】
突出リム又は突起は、熱交換バンドルの第２端部がハウジングの壁に対して移動することを防止し、これにより、熱交換器の振り子運動を制限する。突出リムは、熱交換バンドルの下端部に接続され得る。突出リムは、また、ハウジングの下部壁に接続され得る。突出リムは、溝の内部の所定位置に保持される又は接続される。突出リムがハウジングの下部壁に接続されている場合、溝は熱交換バンドルの下端部に配置される。突出リムが熱交換バンドルの下端部に接続されている場合、溝はハウジングの下部壁に配置される。突出リムは、接着剤等の接続手段を使用して溝の内部に保持されている。換言すれば、ハウジングとカバーとの連結は、熱交換器が使用されている車両のエンジンの作動により生じる振動を原因とする、ハウジングに対する熱交換バンドルの振り子運動が生じないことで、より確実なものとなる。
【００１４】
本発明の特定の実施形態によれば、前記熱交換バンドルは、前記熱交換器の組立において、前記ハウジングに挿入方向に挿入され、前記突出リム及び前記溝は、前記挿入方向に対して実質的に直交して延在している。
【００１５】
本発明の特定の実施形態によれば、前記接着剤は、単一成分接着剤である。
【００１６】
本発明の特定の実施形態によれば、前記接着剤は、二成分接着剤である。
【００１７】
本発明の特定の実施形態によれば、前記少なくとも１つのリムは固定手段であり、投影において、実質的にＬ字形状の輪郭を有している。
【００１８】
接着剤を使用して接続された実質的にＬ字形状の輪郭を有する突出縁部は、“Ｌ”の短いアームを形成する１つの湾曲端部を有している。湾曲端部により、突出リムと溝の内部の接着剤に対する接続が良好なものとなる。突出リムのＬ字形状により、Ｉ字形状の突出リムによる接続に比較して接続が良好なものとなる。
【００１９】
本発明の特定の実施形態によれば、前記溝は輪郭形状を有しており、前記熱交換バンドルの前記第２下端部にろう付け法を使用して形成されている。
【００２０】
本発明の目標、目的及び特徴並びにその利点が、本発明による熱交換器の好適な実施形態についての以下の説明に、図面を参照しつつ更に明瞭に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態によるハウジングの内部の熱交換器の例示的な断面図。
【図２】図２の熱交換器のハウジングの壁に対する熱交換バンドルの接続の例示的な詳細図。
【図３】本発明の第２実施形態によるハウジングの内部の熱交換器を示す例示的な図。
【図４】本発明の第３実施形態によるハウジングの内部の熱交換器の例示的な断面図。
【図５】本発明の第４実施形態による熱交換器のハウジングの壁に対する熱交換バンドルの接続の例示的な詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、熱交換器１０の断面図である。図１に示す熱交換器１０は、自動車産業において熱機関（サーマル・エンジン）内の給気を冷却するために使用されるように特に設計されている。熱交換器１０は、外気等の第１流体、又はエンジンの冷却水等の液体との熱交換によって、給気が冷却されることを可能にし、これにより空気／空気、又は液体／空気交換器を形成している。
【００２３】
まず、熱交換器１０は、当業者によって一般に英語の用語を用いて「インテーク・マニホールド」と称される吸気マニホールド２０を有している。吸気マニホールド２０は、エンジン（図示せず）の燃焼チャンバのシリンダヘッドに、すなわちシリンダの入口に接続されている。エンジンの速度に応じて、空気が、全体的に又は部分的に冷却されるか、或いは全く冷却されない。吸気マニホールド２０は、ハウジング３０に連結されている。ハウジング３０は、このハウジング３０の内部に配置された熱交換バンドル４０を取り囲む包囲体を形成している。ハウジング３０は、第１のガス状流体用の入口及び出口を有するとともに、この第１流体を入口から出口へと案内するように設計されている。
【００２４】
本発明によれば、熱交換バンドル４０は、ハウジング３０の内部に配置されている。
【００２５】
熱交換バンドル４０は、例えば互いに重ねられたプレートの集合体により形成されて、共に、第１ガス状流体を冷却するように使用される第２液体流体を入口から出口へと案内可能とする導管を形成している。熱交換を向上させるように、プレート集合体には波形挿入体が組み込まれている。
【００２６】
公知の動作モードによれば、空気等の第１流体が熱交換バンドル４０を通過するとともに、冷却回路内の水等の第２流体が熱交換バンドル４０の内部を流れ、これにより空気が冷却され得る。
【００２７】
熱交換バンドル４０は、型打プレートすなわち“ハーフブレード”の集合体により形成される。ただし、本発明は他のタイプのバンドル、特にパイプとフィンとを備えたバンドルにも関連する。図１に示すように、熱交換バンドル４０は、例えば、対になって配設された同一の型打プレートの積層体により形成されている。
【００２８】
図１に示すように、熱交換バンドル４０の上部は、プレート又はカバー６０等の閉鎖要素に接続されている。カバー６０はいくつかの機能を果たす。機能のうちの１つは、カバー６０に配設されたパイプを使用する冷却液に、入口及び出口を提供することである。更に、カバー６０は、ハウジング３０の閉鎖要素としての役割を果たす。したがって、熱交換器１０を組み立てる際に、熱交換バンドル４０は、まずハウジング３０により形成された壁によって、次いでカバー６０によって覆われる。
【００２９】
図１に示す熱交換器１０の特徴は、熱交換バンドル４０がカバー６０からつり下げられているということである。これは、従来技術による通常の使用において、熱交換器１０が接続されている自動車の作動により生じる振動の影響により、熱交換バンドル４０が振り子運動をすることがあり、ハウジング３０の内部に対して移動してしまう可能性があるということを意味している。従来技術において、この振り子運動はカバー６０とハウジング３０との接続を脆弱化させてしまう。
【００３０】
更に、従来技術において、ハウジング３０の下部壁は熱交換バンドルの下部に接続されていないため、ハウジング３０の壁、特に下部壁が熱交換器の内部に存在する熱気の圧力を受けて変形してしまうことがある。熱交換器の使用中に継続するこの変形は、ハウジング３０の製造に使用された材料の早期摩耗を引き起こすおそれがある。
【００３１】
従来技術の熱交換器と異なり、図１に示すように、ハウジング３０の下部壁５０は、溝又はチャネル５１を有している。溝５１の下部は、特定の容積部を形成している。熱交換バンドル４０の下部を形成しているプレート８０は、突出リム又は突起７０を有している。溝５１の特定の容積部は、突起７０を受容するように設計されている。溝５１の内部における突起７０の接続が、図２により詳細に示されている。
【００３２】
図２は、プレート８０により形成された熱交換バンドル４０の下部を示す。プレート８０の端部は、本例においてＬ字形状の突起７０を有する固定手段を有している。Ｌ字形状突起は、溝５１により形成された容積部の内部に据えられている。図示しない他の実施形態において、Ｔ字形状又はＦ字形状の固定手段が提案される。
【００３３】
溝５１の内部は、少なくとも部分的に、接着剤等の接続手段９０で充填されている。接続手段９０が固化すると、突起７０は溝５１の内部に保持される又は接着される。したがって、熱交換バンドル４０の下部が、ハウジング３０の壁５０に接続される。このような接続は、熱交換器１０が使用されている自動車のエンジンの作動により生じる振動を原因として発生し得る振り子運動を防止するのに役立つ。更に、壁５０は、熱交換器１０の内部に存在する熱気の圧力に起因してカバー６０に対して変形したり移動したりすることがない。
【００３４】
従来技術の熱交換器の組立において、ハウジングは、一般に、垂直姿勢に、すなわち開口部を上方に向けて設置される。次いで、カバーと熱交換バンドルとによって形成された組立体を、ハウジングの内部に、カバーがハウジングに接触するまで挿入する。
【００３５】
従来技術と異なり、図１及び図２に示す本発明の実施形態によれば、熱交換器１０を組み立てる方法は、カバー６０と熱交換バンドル４０とにより形成された組立体の挿入に先立つ、溝５１を接着剤等の接続手段で充填するためのステップを有している。接着剤は、単一成分接着剤であり得る。熱交換器１０の組立後に、熱交換器１０の内部に存在する空気や湿気により、接着剤が硬化する。
【００３６】
或いは、二成分接着剤を使用してもよい。すなわち、接着剤の硬化工程が、接着剤９０を共に形成する第１及び第２成分の存在により開始される。
【００３７】
組立を容易にするために、接続手段９０は、溝５１に挿入される際に、比較的高い粘性を有している。これは、接続手段９０がペースト状であって液体ではないということを意味している。したがって、接続手段９０の堅さは、突起７０を受容するのに十分な柔軟性を有するとともに、特に例えば熱交換器１０の組立ての最中にベルトコンベヤ上のハウジング３０が移動しているときの突起７０の移動を防止するように十分な粘性を有するものとされている。
【００３８】
図２に示すように、溝５１の内部の領域の寸法は、突起７０の寸法に対して比較的大きい。したがって、この寸法差により、熱交換バンドル４０及びハウジング３０の組立ての際に、熱交換バンドル４０のハウジング３０への挿入が容易となる。更に、この寸法差により、熱交換器１０の、寸法に関する相対的な公差を有する部品を、熱交換器１０の組立てを妥協して行うことなく組み立てることが可能となる。
【００３９】
図１、図２及び図３に示す熱交換器は、比較的安価に製造される。熱交換バンドル４０の下端部を形成するプレート８０は、一般に押出成形法を使用して得られる。少なくとも１つの突起７０を端部に有するプレート８０を得るように押出成形法を変更しても、何ら追加のコストは発生しない。一般に、ハウジング３０の壁は、プラスチック材料からなる。したがって、溝５１を追加して形成することは、このようなハウジング３０の製造コストをわずかに増加させるに過ぎない。換言すれば、図１、図２及び図３に記載の解決法は、熱交換器１０を製造する際に追加の別部品を必要としない。接続に使用され得る接続手段９０も比較的安価である。
【００４０】
図３は、本発明による熱交換器の第２実施形態を示す。図３によれば、ハウジング３０’の壁５０’は、その中央に配置された溝又はチャネル５１’を有し、この溝又はチャネル５１’は突起７０’を受容するように設計されている。突起７０’は、熱交換バンドル４０’の下部を形成するプレート９０’に接続されている。突起７０’の溝５１’の内部への接続は、図１及び図２に示す突起７０の溝５１の内部への接続と同様である。
【００４１】
図４は、本発明の熱交換器の第３実施形態を示す。ここで、熱交換バンドル４０の下部を形成するプレート８０”は、プレート９０”の２つの端部に２つの突起７０”を有している。下部壁５０”は、第１及び第２突起７０”をそれぞれ受容する２つの溝又はチャネル５１”を有している。
【００４２】
図５は、本発明の熱交換器の第４実施形態を示す。図５によれば、熱交換バンドル４０の下方プレートには、その下側にプレート８５が設けられている。プレート８５それ自体に、開口部８７を有するチャネルを形成する要素８６が設けられている。開口部８７は、その内部に、ハウジング３０の下部壁５５の内部に接続される突起７５を受容するように、下方を向いている。突起７５のチャネル８６の内部への接続は、突起７０、７０’及び７０”の接続と同様である。比較的高い粘性を有する接続手段９０が、チャネル８６の内部に存在している。この接続手段９０がチャネル８６に挿入されると、チャネル８６の開口部８７は下方を向いているが、接続手段９０はチャネル８６の壁部に接着する。これは、本発明の第４実施形態による熱交換器は、本発明の実施形態１、２及び３と同様の態様で組み立てられ得るということを意味している。突起７５をチャネル６６の内部に挿入させることを可能とするために、熱交換器４０とカバー６０とを直立して組み合わせて、突起７５をチャネル８６の内部の接続手段９０を使用して接続してもよい。
【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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【国際調査報告】
2017517711.tif 000008
2017517711.tif 000009
2017517711.tif 000010
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