(57)【要約】  互いに組み付けられるタンク（１０）とコレクタ（３０）とを備える熱交換器であって、前記タンク（１０）は下部（１１）を備え、前記コレクタ（３０）は下部受容面（３３）を備える熱交換器において、前記下部（１１）は、ガスケット（２０）が配置される溝（１６）を備え、前記溝（１６）は下部受容面（３３）と対面することにより、これらは、前記下部（１１）内に、前記ガスケット（２０）のための圧縮容積部を画定する閉鎖キャビティを共に形成し、前記下部（１１）は、組付後に、前記圧縮容積部の１００％未満の圧縮された前記ガスケット（２０）の充填率δを提供する充填装置を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに組み付けられるタンク（１０）及びコレクタ（３０）を備える熱交換器であって、
前記タンク（１０）は下部（１１）を備え、前記コレクタ（３０）は下部受容面（３３）を備え、
前記下部（１１）は、ガスケット（２０）が配置される溝（１６）を備え、
前記溝（１６）は下部受容面（３３）と対面し、これにより、これらは、前記下部（１１）内に、前記ガスケット（２０）のための圧縮容積部を画定する閉鎖キャビティを共に形成し、
前記下部（１１）は、組付後に、前記圧縮容積部の１００％未満の圧縮された前記ガスケット（２０）の充填率δを提供する充填装置を備える、
熱交換器。
【請求項２】
前記圧縮装置は、前記圧縮容積部の９０％未満の圧縮された前記ガスケット（２０）の充填率δを提供する
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記溝（１６）は、２つの側壁（１２、１３）と底壁とを備える、
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記コレクタ（３０）は側部フランジ（３２）及びクリンプタブ（３４）を備え、
前記クリンプタブ（３４）は、前記側壁（１２、１３）が前記下部受容面（３３）を押圧するように前記下部（１１）にクリンプ留めされる、
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記圧縮装置は、前記溝（１６）に配置されるとともに、第１表面と第２表面とを備え、
前記第１表面は、前記第２表面よりも前記下部受容面に近接する、
請求項１乃至４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記圧縮装置は、前記溝（１６）の前記底壁に配置される、
請求項３乃至５のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】
前記溝（１６）の前記底壁は、前記下部受容面（３３）に向かって突出する突出部（１４）と、充填容積部（１５）と、を備える、
請求項３乃至６のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記溝（１６）の側壁（１２、１３）は、互いに平行な表面を有する、
請求項３乃至７のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項９】
側壁（１１、１２）は平坦（１６）である、
請求項３乃至８のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記充填容積部（１５）は、前記溝（１６）の前記底壁に沿った前記突出部（１４）によって分割される、
請求項７乃至９のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記圧縮装置は、前記タンク下部（１１）において前記溝（１６）の底部に取り付けられた別個の要素である、
請求項１乃至１０のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記圧縮装置は、これが配置される前記溝の前記底壁及び／又は前記側壁の形状を補完する、
請求項１１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、特に自動車両用の、ヘッダータンクを有する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、自動車への活用、より好ましくはラジエータ又はインタークーラー（ＣＡＣ：Charge Air Cooler）、より好ましくはインタークーラー（給気冷却器）等における使用に適している。
【０００３】
例えば自動車産業において、より正確には自動車両の燃焼機関において使用される熱交換器は、熱交換部品と、熱交換する流体が内部を循環する流体部品と、を含む。熱交換部品は、例えば、チューブ、プレート、フィン、気流撹拌機等を備え得る。非常に多くの構造配置が考えられる。例えば、交換器は、第１流体を移送するように設計されたチューブであって、単数又は複数の列において互いに対して平行に配置されたチューブのコアを備え得る一方で、第２流体がチューブ間を流れて第１流体と熱交換する。流体が液体及び／又は気体である場合など、非常に多くの組み合わせが考えられる。
【０００４】
交換器は、チューブを受け入れるためのハウジングを含み、前記ハウジングは、チューブが受容される容積部を形成する複数の壁を含む。一般に、ハウジングはその両端部で開口しており、チューブは、コレクタタンクとも呼ばれる流体コレクタ又は分配タンクと接続可能である。コレクタタンクとは、１つの流入コレクタタンクと１つの流出コレクタタンクである。第１流体は、チューブの中を、流入コレクタタンクから流出コレクタタンクに向けて流れる。第２流体は、チューブの周囲を、流入パイプから流出パイプに向かって流れ、第１流体と熱を交換する。
【０００５】
ハウジングに代えて、強化プレートを熱交換器の側面に設けることもできる。
【０００６】
一般に、交換器は、チューブを保持するための２つのコレクタプレートも含み、流体コレクタタンクは、コレクタプレートに装着される。チューブは、コレクタプレートに設けられた開口を貫通して、流体コレクタタンク内に開口する。
【０００７】
一般に、コレクタタンクは少なくとも２つの部品、すなわち、チューブの端部を受け入れるコレクタプレートと、コレクタタンクを閉鎖するようにコレクタプレートに固定されるタンクと、を備える。全金属コレクタタンク、又はプラスチック製のカバーを有するタンクが知られている。
【０００８】
プラスチック製のタンクを有するタイプのコレクタタンクは、タンクとコレクタプレートとの間の完璧にシールされた接合部を提供するように、従来的に弾性ガスケットであるシール手段を必要とする。これは、全金属製のタンクにおいても同様の場合がある。
【０００９】
コレクタプレートは、シール手段が配置及び位置決めされる溝又はスロットを有し得る。タンクカバーをシール手段に位置決めし、その後、コレクタタンクを閉鎖するようにタンクカバーをコレクタプレートに固定する。例えばガスケットであるシール手段が、タンクとコレクタプレートとの接合部を流体密にシールするように、これらの間に配置される。
【００１０】
よく知られている解決手段においては、ガスケットが、タンクの下部とコレクタプレートとの間に配置される。次いで、タンクの下部をコレクタプレートのタブによりクリンプ留めすることで装置をシールする。圧縮中及び圧縮後に、ガスケットの位置変更が生じることが多く、これによりシール性能が悪化し得る。
【００１１】
ガスケットは、圧力を受けると若干変形する材料から構成される。ガスケットのタイプや材料は、所望の配置、耐薬品性、耐熱性、強度及びコスト等の多数の要因を考慮して選択される。タンクとコレクタプレートとの接合部をシールするように利用される例示的な材料は、ある程度の弾性を有するエラストマーである。例えば円形断面や成形断面を有する様々な種類のガスケットが一般に使用されている。
【００１２】
別の問題は、タンクの下部に配置されたガスケットの過剰な充填率である。例えば、直径の４０％（ガスケットの元の厚さの割合）のような所望レベルのガスケットの圧縮を達成するには、その意図された溝の充填率は１４０％に達し得る（すなわち、ガスケット材料の４０％が、同様の容積を有する溝を超えてはみ出し得る）。これにより、カバープレートに対するタンクの望ましくない変位が発生し得るとともに、予測できない速度で装置のシール機能が劣化する恐れがある。タンクの壁に圧力が及ぼされる場合、タンクがヘッダープレートから離間するように押されることで、クリンプ留めされたタブ（歯）が部分的に開放してしまう場合がある。更に、ガスケット材料が流体（エンジンオイルやＥＧＲからの凝縮物）にさらされた場合、ガスケット材料が膨張可能であるため押圧力が更に増加し得る。ガスケットを過度に圧縮させると、損傷することがある。また、過度の充填率は、ガスケットの膨張をもたらす塩や凝縮物等の異物とガスケットとの接触を招き得る。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、シール性を改善した熱交換器を提供することである。
【００１４】
本発明の目的を、以下の図面により示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】熱交換器の例を示す図。
【図２】本発明による装置を示す図。
【図３ａ】本発明による装置の詳細図。
【図３ｂ】本発明による装置の詳細図。
【図４】本発明の他の実施例を示す図。
【図５ａ】本発明の更なる実施例を示す図。
【図５ｂ】本発明の更なる実施例を示す図。
【図５ｃ】本発明の更なる実施例を示す図。
【図５ｄ】本発明の更なる実施例を示す図。
【図５ｅ】本発明の更なる実施例を示す図。
【図５ｆ】本発明の更なる実施例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、例示的な熱交換器を示す。熱交換器は、タンク１０とコレクタ３０とを備え、これらは、例えばクリンプ留め工程において、互いに組み付けられ接合される。これらの間に、ガスケット２０が配置される。コレクタとは、例えばコレクタプレートを意味するが、コレクタ、フランジ等であってもよい。
【００１７】
図２は、本発明による装置を示す。タンク１０は、コレクタ３０の受容溝の内部に配置される下部１１を備える。本例において、コレクタ３０の受容溝は、コレクタの周縁部の少なくとも一部に亘ってＵ字形状であり、基部と２つのフランジ３１、３２とを備える。これら２つのフランジ３１、３２は、それぞれ内側フランジ３１及び外側フランジ３２であり、両者は基部に接続している。以下において、この基部を下部受容面３３と称する。外側フランジ３２は、タブ３４を備える。これらのタブ３４は、タンク１０の下部１１にクリンプ留めされることで、タンク１０とコレクタ３０とを互いに対して不動としつつ、ガスケット２０の所望の圧縮を得るように設計されている。コレクタ３０の外側フランジ３２は、好ましくは、コレクタ３０の周縁部を連続的に包囲する。タンク１０の下部１１は、シールを提供するように組み込まれるガスケット２０が配置されることが意図された溝１６を備える。
【００１８】
タンク１０の溝１６は、２つの側壁１２、１３と、底壁とを備える。好ましくは、溝１６の側壁１２、１３は、互いに平行である。好ましくは、側壁１２、１３は平坦である。そして、下部受容面３３は、溝１６の側壁１２、１３に対して垂直である。
【００１９】
外側フランジ３２のタブ３４がタンク下部１１にクリンプ留めされると、溝１６の底部は、ガスケット２０の上部に接触して下部受容面３３に向かって強制的に押し下げられる。この力により、ガスケット２０が変形するため、ガスケット２０は、溝の側壁１２、１３と下部受容面３３との間の領域をシールする。ガスケット材料が下部１１及び下部受容面３３の拘束面に接触して径方向に押すため、シール応力が生成される。溝１６は下部受容面３３に対面しているため、これらは一体となって、下部１１内に閉鎖キャビティを形成して、ガスケット２０のための圧縮容積部を画定する。
【００２０】
よく知られた解決策では、ガスケット２０は、組付及び圧縮後、下部１１の溝１６を少なくとも部分的に超えて延び得る。
【００２１】
下部１１の溝１６には、過剰な充填率を確実に防止することを目的とする圧縮装置が設けられている。
【００２２】
圧縮装置により提供される充填容積部は、１００％未満の選択レベルにおける組付後の溝内部のガスケット充填率δを確保する（提供するように構成される）。より好ましくは、ガスケットの膨張による不利な影響を確実に防止するように、このレベルは９０％以下である。充填率δとは、組付後にガスケット材料によって充填される溝の容積の割合を意味する。ガスケット２０の所望の圧縮率αを提供する溝１の内部の圧縮装置は、ガスケットが溝を充填し、且つ所望の充填率を提供するのに十分なフリー領域を確保する。
【００２３】
圧縮装置の一例は、充填容積部１５を伴う突出部１４である。突出部１４は、下部受容面３３に向かって溝１６の底壁から突出する。充填容積部１５は、同様に底壁に含まれる。
【００２４】
図３ａ及び３ｂは、ガスケット２０を設けた溝１６の全体方向に対して垂直な平面における、本発明による装置の断面図である。より具体的には、図３ａは、組付前の装置とガスケットとを示し、図３ｂは、組付後の装置と、圧縮されたガスケットとを示す。図３ａにおいて、Ｈ＿ｍｉｎは、下部１１の末端面１７のレベル、すなわち、下部受容面３３と接触する下部１１の面と、突出部１４の先端（末端点）との間の距離を表す。Ｄ＿ｍａｘは、ガスケットの横方向幅を表す。本例において、Ｄ＿ｍａｘは、ガスケットの直径を表す。Ｗ＿ｍａｘは、溝１６の側壁１２、１３間の距離を示す。Ｃ＿ｍａｘは、溝の内部に配置された後のガスケット２０の一部であって、圧縮前に溝１６を超えて突出し得る一部を表す。
【００２５】
以下に示す式により、平坦且つ平行の側壁を有する溝について、溝１６の充填容積部１５の断面積ＡＦＶが計算され得る。
【数１】
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【００２６】
αは、所望の圧縮率を表す。一般に、αは１未満（換言すれば１００％未満）である。その値は、好ましくは０，４である。他の値も想定される。圧縮率は、特定プロジェクトの要件に依存するとともに、特定のガスケットの種類にも依存し得る。
【００２７】
βは、溝を非圧縮状態のガスケットの最小直径と同等又は若干狭くすることにより、ガスケットが組付中に溝から脱落しないことを保証するように選択される係数を表す。βは、想定される公差の考慮後に選択される。一般に、βは１未満である。好ましくは、０，０１乃至０，１の値から選択される。溝の幅は、その全長に亘ってガスケットより狭い必要はないことに留意されたい。式２に記載のように、溝の幅は、溝の方向に沿って選択された数ヵ所においてのみ狭いことが有利であり得る。
【００２８】
ＡＦＶは、所与の圧縮率αにおいて充填率δ＜１００％を達成するように与えられるべき充填容積部１５の断面積を表す。ＡＧは、非圧縮状態のガスケットの断面積を表す。Ｘは、条件を保証するように選択され得る係数を表す。上述の要件を満足するために、Ｘは１よりも大きくなくてはならない。例えば、Ｘは１，１でもよい。
【００２９】
式１により、選択された圧縮率αについての、突出部１４の先端と、下部受容面３３に隣接する下部１１の末端面１７のレベルとの間の距離が計算され得る。
【００３０】
式２により、ガスケットが組付中に溝から脱落しないことを保証するように選択された値を考慮に入れた、溝１６の側壁１２、１３間の距離が計算され得る。
【００３１】
式３により、所与の圧縮率αにおいて充填率δ＜１００％を達成するように与えられるべき充填容積部１５の断面積が計算され得る。
【００３２】
例示的な実施形態において、これらの値は、例えば以下の値を取り得る。
β＝０，０６８、α＝０，４、Ｘ＝１，１に対して、Ｄ＿ｍａｘ＝２，９ｍｍ、Ｈ＿ｍｉｎ＝１，７４ｍｍ、Ｗ＿ｍａｘ＝２，７ｍｍ、これらにより、ＡＦＶ＝２，５６ｍｍ２となり得る。
【００３３】
本発明は、どのような材料から構成されるタンクにおいても適用可能である。好ましくは、圧力を均等に分散し易くするように、突出部１４は凸状である。充填容積部１５（すなわち圧縮装置）は、タンクに使用された材料に応じて、射出成形技術、機械加工技術により、成形構造体として作製され得る。図４に示すように、圧縮装置は、例えば突出部と、上述の充填容積部であって、タンクの下部において溝の底部に取り付けられた充填容積部とを備える別要素として作製され得る。このような場合、圧縮装置は、溝、好ましくは長方形断面を有する任意の溝の底壁及び／又は側壁の形状を補完し得る。換言すれば、取り付けられた圧縮装置のガスケットに対面しない部分は、溝と直接接触する。
【００３４】
好ましくは、充填容積部１５は、溝１６の底壁に沿った突出部１４によって分割される。
【００３５】
図５ａ‐５ｆは、圧縮装置の別の例を示す。図５ａにおいて、圧縮装置は、凸状の突出部と、その側部の充填容積部とを備えている。図５ｂにおいて、圧縮装置は、長方形断面の突出部と、その側部の充填容積部とを備えている。図５ｃにおいて、圧縮装置は、２つの平行なアーチ形状（弧状形状）の突出部と、それらの間の充填容積部と、突出部と溝の側壁との間の充填容積部とを備えている。図５ｄにおいて、圧縮装置は、長方形断面の一連の突出部と、それらの間の充填容積部と、突出部と溝の側壁との間の充填容積部とを備えている。図５ｅにおいて、圧縮装置は、溝と、凹状断面の充填容積部とを備えている。図５ｆにおいて、圧縮装置は、溝と、長方形断面の充填容積部とを備えている。換言すれば、圧縮装置は、溝１６内に配置され得るとともに、第１表面と第２表面とを備え得る。第１表面は、第２表面よりも下部受容面に近接している。更に換言すれば、第１表面と下部受容面との間の距離は、第２表面と下部受容面との間の距離よりも小さい。溝における表面のこのような配置により、ガスケットの所望の充填率及び圧縮を得ることができる。第１表面は、ガスケットの圧縮を提供し、第２表面は、ガスケットの材料のための充填容積部を提供する。充填容積部は、１００％未満、好適には９０％未満の充填率を保証するように選択される。
【００３６】
下部２０の側壁１２、１３は、両者とも下部受容面３３に接触しているため、ストッパとして機能する。換言すれば、溝１６を構成する下部２０の壁は、両者とも下部受容面３３に直接接触する。この接触は、いかなる障害もなく確保される。このような障害の例は、１００％を超える充填率δを有するガスケットの破片であって、圧縮後に溝１６からはみ出したガスケット部分である。側壁１２、１３がコレクタ３０の下部受容面３３に直接接触していることにより、正確且つ明確な圧縮率αが実現され得る。
【００３７】
ガスケットの材料は、好ましくは、シリコン、ＥＰＤＭである。しかし、本発明は他の材料のガスケットにも適用可能である。
【図１】
2020526731.tif 000004
【図２】
2020526731.tif 000005
【図３ａ】
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【図３ｂ】
2020526731.tif 000007
【図４】
2020526731.tif 000008
【図５ａ】
2020526731.tif 000009
【図５ｂ】
2020526731.tif 000010
【図５ｃ】
2020526731.tif 000011
【図５ｄ】
2020526731.tif 000012
【図５ｅ】
2020526731.tif 000013
【図５ｆ】
2020526731.tif 000014
【国際調査報告】
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2020526731.tif 000016