(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
・両端部の開いた管（３）同士が積み重なった管束を備えると共に、上端管および下端管（３ａ，３ｂ）を備えたコア（２）と、
・角部（４ｂ，５ｂ）のある成形フランジ（４ａ，５ａ）をそれぞれ有し、前記管（３，３ａ，３ｂ）の開いた両端部とそれぞれ連結されたヘッダー（４，５）と、
・前記コア（２）の両側に位置して、前記端管（３ａ，３ｂ）同士の間と前記ヘッダー（４，５）同士の間とに少なくとも部分的に広がる側方ハウジング部品（６，７）と、
を備えた、自動車両用の熱交換器において、
前記側方ハウジング部品（６，７）のうちの少なくとも１つは、当該側方ハウジング部品（６，７）からその角部にて突き出て前記管束の側面に接するように曲がった少なくとも１つの突起（１０）を有し、当該少なくとも１つの突起（１０）は、前記管束とは反対側の外側の面（１０’）を有し、その外側の面（１０’）が、前記ヘッダー（４，５）の前記フランジ（４ａ，５ａ）の角部（４ｂ，５ｂ）における輪郭形状と合致した形状にされており、
前記少なくとも１つの突起（１０）の前記外側の面（１０’）が、前記ヘッダー（４，５）の前記フランジ（４ａ，５ａ）での、その角部（４ｂ，５ｂ）における液密性連結を確保するように、前記ヘッダー（４，５）の前記フランジ（４ａ，５ａ）に当接しており、
前記突起（１０）の前記外側の面（１０’）は、外側の凸形面（１０’）であり、前記突起は、前記管束に面してこれと当接する内側の凹形面（１０”）を有していることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記突起（１０）の前記外側の凸形面（１０’）は、円筒形部分（１０’ａ）とテーパ付き部分（１０’ｂ）とを備え、そのテーパ付き部分（１０’ｂ）は、前記ヘッダーのフランジの角部（４ｂ，５ｂ）内への前記突起（１０）の挿入を容易にするように前記ヘッダー（４，５）の方へ外向きに下り傾斜となっていることを特徴とする、請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記テーパ付き部分（１０’ｂ）は、前記突起（１０）の前記円筒形部分（１０’ａ）に対して２°から４５°の収束角αでテーパが付いていることを特徴とする、請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記突起（１０）の前記テーパ付き部分（１０’ｂ）は、前記ヘッダーのフランジの角部（４ｂ，５ｂ）における前記突起（１０）を受け入れる区域の深さ以下の長さ（Ｌ１）を有していることを特徴とする、請求項２または請求項３記載の熱交換器。
【請求項５】
・両端部の開いた管（３）同士が積み重なった管束を備えると共に、上端管および下端管（３ａ，３ｂ）を備えたコア（２）と、
・角部（４ｂ，５ｂ）のある成形フランジ（４ａ，５ａ）をそれぞれ有し、前記管（３，３ａ，３ｂ）の開いた両端部とそれぞれ連結されたヘッダー（４，５）と、
・前記コア（２）の両側に位置して、前記端管（３ａ，３ｂ）同士の間と前記ヘッダー（４，５）同士の間とに少なくとも部分的に広がる側方ハウジング部品（６，７）と、
を備えた、自動車両用の熱交換器において、
前記側方ハウジング部品（６，７）のうちの少なくとも１つは、当該側方ハウジング部品（６，７）からその角部にて突き出て前記管束の側面に接するように曲がった少なくとも１つの突起（１０）を有し、当該少なくとも１つの突起（１０）は、前記管束とは反対側の外側の面（１０’）を有し、その外側の面（１０’）が、前記ヘッダー（４，５）の前記フランジ（４ａ，５ａ）の角部（４ｂ，５ｂ）における輪郭形状と合致した形状にされており、
前記少なくとも１つの突起（１０）の前記外側の面（１０’）が、前記ヘッダー（４，５）の前記フランジ（４ａ，５ａ）での、その角部（４ｂ，５ｂ）における液密性連結を確保するように、前記ヘッダー（４，５）の前記フランジ（４ａ，５ａ）に当接しており、
前記管束の縁部が丸められており、前記少なくとも１つの突起（１０）は、前記管束の側面の形状と合致した形状を成して前記管束を部分的に取り囲むようにアーチ形にされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
前記側方ハウジング部品（６，７）は、前記管束の端管（３ａ，３ｂ）に沿って伸びる縦方向縁部（６ａ，７ａ）と、前記積み重なった管（３）を横切る方向へ伸びる横方向縁部（６ｂ，７ｂ）とを有していることを特徴とする、請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記ヘッダーのフランジ（４ａ，５ａ）は、当該フランジ（４ａ，５ａ）の内部へ向かって狭まる空所（１１）を形成するように前記突起（１０）の方へと斜めに反らされており、前記突起（１０）が前記空所（１１）内へ受け入れられていることを特徴とする、請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記管束の縁部が丸められており、前記少なくとも１つの突起（１０）は、前記管束の側面の形状と合致した形状を成して前記管束を部分的に取り囲むようにアーチ形にされていることを特徴とする、請求項１から請求項７のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記少なくとも１つの突起（１０）は、前記側方ハウジング部品（６，７）のうちの１つと一体の部分として形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項８のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの突起（１０）は、前記ヘッダー（４，５）の前記フランジ（４ａ，５ａ）よりも変形能の高い材料から形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項９のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記管束と前記側方ハウジング部品（６，７）、および前記ヘッダーのフランジ（４ａ，５ａ）と前記側方ハウジング部品（６，７）とが硬鑞によって互いに結合されていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
当該熱交換器は、前記ヘッダー（４，５）に接続された流体通路（２０，３０）を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項１１のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記端管（３ａ，３ｂ）上で前記側方ハウジング部品（６，７）の側方に配置された側方プレート（１２）を備え、それらの側方プレート（１２）が前記ヘッダー（４，５）と連結されていることを特徴とする、請求項１から請求項１２のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１４】
当該熱交換器は、内燃機関へ供給される空気を冷却するために自動車両で用いられる給気冷却器であることを特徴とする、請求項１から請求項１３のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車両用の熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車両で用いられる熱交換器は、機関効率を向上させる目的で、燃焼のために機関へ供給される空気を冷却するように設計されている。典型的な熱交換器は、互いに平行に間隔を置いて配置される扁円形の管を備えた管束から成るコアを具備している。それらの扁円形の管は開いた両端部を有しており、それらの各端部が、個々の管へ給排気するための各ヘッダーに取り付けられている。各ヘッダーは、流入接続管と流出接続管とにそれぞれ接続されている。コアの両側には、冷却液（通常は水）の流入口を備えた側方ハウジング部品と、流出口を備えた側方ハウジング部品とが設置されている。各側方ハウジング部品は、コアの各端管および各ヘッダーと共に、液密ハウジングを形成する。そのハウジング内では、各気体管の周りを冷却液が循環し、かくして、それらの管内を通る空気を冷却する。熱交換器を組み立てた後、冷却液の漏洩耐密性を確保するように、各端管および各ヘッダーの表面と、各側方ハウジング部品の縁部とが、典型的には鑞付け炉内で互いに鑞付けされる。
【０００３】
この種の熱交換器の製造における本質的な一課題は、特にヘッダーのフランジの角部において、熱交換器ハウジングの耐密性を確保して循環液の漏洩を防ぐことにある。この課題を解決するために種々の試みが成されているが、それらの結果は不十分なものである。
【０００４】
特許文献１（DE102010040983）は、管束を有したコアを有すると共にコアを取り囲むハウジングを備えた熱交換器を開示している。その管束は、開いた両端部が各ヘッダーに接続される扁円形の管を備えている。ヘッダーに対してハウジング部品を鑞付けして位置を固定した後における冷却器の漏洩耐密性を向上させるために、平板型の突起が用いられている。それらの突起は、ハウジングの各側壁の縁部上に配置され、それらの側壁の平面内を、コアの各端管の両側に沿って伸びている。さらに、各ヘッダー内に作られた切欠きが用いられているが、それらの切欠きは、各側壁をヘッダーと連結したときに、それぞれ対応する板型突起を受け入れるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００４０９８３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、ヘッダーのフランジの角部における冷却液の漏洩をなくしてくれる向上した耐密性を特徴とする熱交換器を提供することである。
【０００７】
本発明の更なる目的は、ヘッダーのフランジの角部における冷却液の漏洩をなくしてくれる向上した耐密性を特徴とする給水式空気冷却器を提供することである。
【０００８】
本発明の目的は、独立請求項１の諸特徴によって達成される。
【０００９】
好適な諸実施形態は、とりわけ、各従属請求項や後に続く開示から得ることができる。
【００１０】
側方ハウジング部品の角部に突起を用いることと、それらの有利な形状構成とによって、各ヘッダーのフランジの角部において、それらのヘッダーと各管および側方部品との漏洩耐密性の連結が確保される。具体的には、コレクターの材料よりも高い変形能を有した突起を用いることによって、管束と、側方ハウジング部品ハウジングと、コレクターのフランジとの間に漏洩耐密性の連結が得られ、かくして熱交換器の液体循環における両端部での冷却液の漏洩が回避されるのである。当該解決策の主たる利点は、角部における液体の漏洩に起因するいくらかの製造欠陥を減少させること、および当該型式の熱交換器の製造費が概してより低廉なことにある。
【００１１】
本発明は、同封の図面を参照した説明に示される例示的な諸実施形態に基づいて明らかにされることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】熱交換器の分解等角投影図。
【図２】部分的に組み立てられた後で、ヘッダーと連結される前の、図１の熱交換器の等角投影図。
【図３】一方のヘッダーの一部を切り取った状態での当該ヘッダーから見た熱交換器の平面図であって、管束の各開放端部と、ヘッダーのフランジと、各側方ハウジング部品と、各側方プレートとの間の連結を示す図。
【図４】図３の詳細「Ｂ」の拡大図。
【図５】図２の熱交換器の詳細「Ａ」の拡大等角投影図であって、当該熱交換器の管束における端管に連結された突起を示す図。
【図６】本発明による熱交換器の組立て後における縦断面図。
【図７】図６の部分「Ｃ」の拡大図であって、熱交換器の組立て後における管束およびヘッダーのフランジとの突起の連結を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
自動車両用に設計された図１に示すような熱交換器１は、管束から成るコア２を備えている。その管束は、熱交換器１内で冷却されるべき気体（特に空気）を導くための複数の扁円形の管３を有している。扁円形の各管３は、規定の大きい方の側面と小さい方の側面とを有し、その大きい方の側面同士が互いに平行に間隔を置いて配置されて、それらの間に冷却液を導くための通路を形成している。管束は、第１の端管３ａと第２の端管３ｂとを備えている。それらの端管は、それぞれ管束の残りの管３の両側に位置している。
【００１４】
コア２の各管３，３ａ，３ｂは、それらの開いた両端部の一方の側において、流入ヘッダー４と気密に連結されている。その流入ヘッダー４を通じて熱気流入通路２０から冷却する気体が送出される。各管３，３ａ，３ｂの他方の反対側においては、それらの管が開いた端部にて、流出ヘッダー５と気密に連結されている。その流出ヘッダー５から、冷却された気体が冷気流出通路３０を通じて排出される。
【００１５】
流入ヘッダー４および流出ヘッダー５は、角部４ｂおよび５ｂを画成する四辺形の形状のフランジ４ａおよび５ａを有している。角部４ｂ，５ｂにおいて、ヘッダーのフランジ４ａ，５ａは、冷却器１の組立て後に端管３ａ，３ｂの側面を取り囲む輪郭を有している。気体管、ヘッダー、流入および流出接続気体通路の構造は既知のものである。
【００１６】
管束の両側の、端管３ａ，３ｂ同士の間でヘッダー４，５同士の間には、縦方向縁部６ａ，７ａと横方向縁部６ｂ，７ｂとを有した側方ハウジング部品６，７が設置されている。それらの縦方向縁部６ａ，７ａは、端管３ａ，３ｂに沿って伸びて、端管３ａ，３ｂと液密式に連結される。また横方向縁部６ｂ，７ｂは、各管３，３ａ，３ｂを横切る方向へ伸びて、ヘッダー４，５のフランジ４ａ，５ａと液密式に連結される。冷却器１を通じて各管３，３ａ，３ｂの周囲へ冷却液を導くよう、流入接続管８と流出接続管９とが側方ハウジング部品６，７に接続されている。それは、各管３，３ａ，３ｂを通って流れる気体から熱を吸収するためである。
【００１７】
熱交換器１の組立て後には、側方ハウジング部品６，７の縦方向縁部６ａ，７ａが気体端管３ａ，３ｂの全長に沿って、それらの管３ａ，３ｂと液密式に連結され、側方ハウジング部品６，７の横方向縁部６ｂ，７ｂがヘッダー４，５のフランジ４ａ，５ａと液密式に連結されている。
【００１８】
管束と側方ハウジング部品６，７の縦方向縁部６ａ，７ａとの間、およびヘッダー４，５のフランジ４ａ，５ａと側方プレート６，７の横方向縁部６ｂ，７ｂとの間の液密式の連結は、鑞付け（硬鑞による鑞接）によって行われる。
【００１９】
熱交換器１の組立て後におけるヘッダーのフランジ角部４ｂ，５ｂでの連結の液密性を向上させるために、少なくとも一方の側方ハウジング部品６，７には、その角部に配置された少なくとも１つの突起１０が設けられている。その突起１０は、当該少なくとも一方の側方ハウジング部品６，７から突き出ている。図１から図７に示して後ほど説明する実施形態においては、側方ハウジング部品６，７のそれぞれが、自らの角部のそれぞれの所で突き出た４つの突起１０を有している。突起１０は、側方ハウジング部品６，７の縦方向縁部６ａ，７ａから延びて、管束の端管３ａ，３ｂの側面に接するように曲がっている。
【００２０】
提示された例示的な諸実施形態（図２に最もよく示す）においては、管束の縁部、特に各端管３ａ，３ｂの大きい方と小さい方の側面同士の間の各縁部が丸められている。そして、各突起１０が、それらの丸められた縁部の形状と合致して端管３ａ，３ｂを部分的に取り囲む形状を成すよう、アーチ形にされている。
【００２１】
代替実施形態（図示せず）においては、各側方ハウジング部品をその突起と共に、管束の各端管上に配置することができる。その場合、各突起は、積み重なった管束を横切る方向へ延びて、積み重なった管同士を横切る方向へ曲がっている。
【００２２】
図示の実施形態（図３，４に示す）においては、突起１０の形状が航空機の翼のように見える。その翼は、ヘッダーのフランジ４ａ，５ａの角部４ｂ，５ｂに面した外側の面１０’を有している。その外側の面１０’は、側方ハウジング部品６，７の縦方向縁部６ａ，７ａと管束とに垂直な平面内で凸形になっている。当該突起１０は、管束に面した内側の面１０”を有している。その内側の面１０”は、側方ハウジング部品６，７の縦方向縁部６ａ，７ａと管束とに垂直な平面内で凹形になっている。用語「外側」および「内側」は、熱交換器１の管束に関して定義されるものである。
【００２３】
突起１０の外側の凸形面１０’は、ヘッダー４，５のフランジ角部４ｂ，５ｂの輪郭形状を完全に満たす形状に形成されている。その結果、熱交換器１の組立て後には、突起１０の外側の凸形面１０’がヘッダー４，５のフランジ角部４ｂ，５ｂに当接して、互いの間での液密性連結を確保する（図４，７）。
【００２４】
好適な実施形態（図５に示す）においては、突起１０の外側の凸形面１０’が、円筒形部分１０’ａとテーパ付き部分１０’ｂとを備えている。そのテーパ付き部分１０’ｂは、ヘッダーの角部４ｂ，５ｂ内への突起１０の挿入を容易にするよう、ヘッダー４，５の方へ外向きに下り傾斜となっている。外側の凸形突起面１０’のテーパ付き部分１０’ｂは、円筒形部分１０’ａに対して２°から４５°の収束角（狭まり角）αでテーパが付いている。
【００２５】
突起１０の長さＬは、ヘッダーのフランジ４ａ，５ｂの角部４ｂ，５ｂにおける深さに依る。突起１０の最少長さは、ヘッダーのフランジ４ａ，５ｂの下を通る寸法によって限定される。好適なものとしては、突起１０の最大長さが３０ｍｍである。
【００２６】
外側の凸形面１０’のテーパ付き部分１０’ｂは、ヘッダーのフランジ角部４ｂ，５ｂにおける突起１０を受け入れる区域の深さ以下の長さＬ１を有していることが好ましい。
【００２７】
ヘッダーのフランジ角部４ｂ，５ｂ内への突起の挿入を容易にするために、ヘッダーのフランジ４a，５aは、当該フランジ４a，５aの内部へ向かって狭まる空所１１を形成するよう突起１０の方へと斜めに反らされている（図６，７）。
【００２８】
ヘッダーのフランジ４ａ，５ａの角部４ｂ，５ｂにおける縦断面内での突起１０の深い挿入を可能とするように、突起１０が（好ましくは、その外側の凸形面１０’のテーパ付き部分１０”ｂで）空所１１内に受け入れられる。
【００２９】
側方ハウジング部品６，７の各突起１０が、ヘッダーのフランジ４a，５aよりも変形能の高い材料から形成されていることが特に望ましい。それにより、組立て中に各突起１０がヘッダーのフランジ４a，５a内に配置されたとき、各突起１０がヘッダーのフランジ４a，５aの輪郭内へとぴったり収まるように変形する。それにより、フランジの角部４ｂ，５ｂにおける連結の、特に有利な密封が確保されるのである。
【００３０】
各突起１０は、押出し、鋳造、または切断（例えばレーザー切断）のうちの１つのプロセスにて、冷却器１の側方ハウジング部品６，７と一体の部分として形成されていてもよい。
【００３１】
熱交換器１の組立て（側方ハウジング部品６，７の各突起１０をヘッダー４，５の角部４ｂ，５ｂ内に配置することを含む）の後、熱交換器１の各連結部が鑞付け炉内で鑞付けされる。それは、端管３ａ，３ｂと側方ハウジング部品６，７の縦方向縁部６ａ，７ａとが、またヘッダーのフランジ４ａ，５ａと側方プレートの横方向縁部６ｂ，７ｂとが、鑞付けによって互いに結合されるようにである。
【００３２】
特定の例示的な諸実施形態においては、コア２、ヘッダー４，５、および側方ハウジング部品６，７が互いに組み付けられた後で、側方プレート１２が取り付けられる。それらの側方プレート１２は、各気体端管上で側方ハウジング部品６，７の側方に配置されて、ヘッダー４，５と連結される。
【００３３】
当該熱交換器は、内燃機関の効率を向上させる目的で、それらの機関へ供給される空気を冷却するために自動車両で用いられる給気冷却器であってよい。
【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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【図６】
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【図７】
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