JP2001289590A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
き、比較的わずかなスペースしか必要としない熱交換器
を提供する。 【解決手段】 第1の熱交換器(10)が第2の熱交換器
(28、42)と結合され、結合部材(5、39)が第1の熱
交換器(10)の収集容器(23)から第2の熱交換器(2
8、42)の隣接する収集容器(37)へ延びる。第1の収
集容器(12)から第2の収集容器(13)へ長手方向に延
びる長手側(14)並びに幅狭側(15)を備えた、断面が
矩形または平坦な楕円形の多数の平行に延びるパイプ
(11)と、パイプ(11)に接するフィン(波形フィン2
1)とを有する。パイプ(11)のそれぞれのパイプ端部
(16)が長手側(14)に対して垂直の方向へ、パイプ端
部(16)の少なくとも1つの第1の側がパイプ端部(1
6)を隣接のパイプ端部(16)と接して結合するための
長い結合面(18)を形成するように拡幅されている。パ
イプ端部(16)の少なくとも1つの第2の側が収集容器
(12、13、23、29)と接して結合するための短い結合面
(22)を形成する。
Description
第2の熱交換器に配置した熱交換器に関し、例えば、断
面が矩形または平坦な楕円形の多数の平行に延びるパイ
プが、第1の収集容器から第2の収集容器へ長手方向に
延びる長手側並びに幅狭側を備え、フィンがパイプに接
する形で第1の熱交換器を第2の熱交換器に配置した熱
交換器に関するものである。
イプのパイプパケットからなり、その場合にパイプの間
にフィンが配置されることが知られている。互いに反対
側となるパイプ端部においてパイプがパイプ底またはパ
イプフレームに挿入されている。このパイプ底の長手方
向のそれぞれ端縁側に、フード形状の収集容器を収容す
るための突出したU字状のカラーが設けられている。パ
イプ端部がパイプ底と結合された後に、収集容器の脚部
がパイプ底のU字状のカラー上に載せられて、このパイ
プ底にフランジ止めされる。この公知の熱交換器の欠点
は、パイプ底が突出して形成されているために熱交換器
のスペース需要が増大することである。
97から知られている熱交換器においては、平行に延び
るパイプのパイプ端部の領域がそれぞれ結合面で互いに
当接し、かつ溶接されている。しかしこの公知の熱交換
器の欠点は、パイプ端部がフレーム内に挿入されてお
り、そのフレームの端縁側が張り出していることであ
る。従ってこの公知の熱交換器の構成も、熱交換器のス
ペースを削減することはできない。
ースをとらずに簡単な方法で安価に形成することができ
る熱交換器を提供することである。
すると、請求項1〜16に記載の熱交換器である。
を第2の熱交換器に配置した熱交換器において、第1の
熱交換器が第2の熱交換器と結合されており、結合部材
が第1の熱交換器の収集容器から第2の熱交換器の隣接
する収集容器へ延びている。
器は、第1の収集容器から第2の収集容器へ長手方向に
延びる長手側並びに幅狭側を備えた、断面が矩形または
平坦な楕円形の多数の平行に延びるパイプと、それらの
パイプに接するフィンとを有する。パイプの各パイプ端
部が長手側に対して垂直の方向へ、パイプ端部の少なく
とも1つの第1の側がパイプ端部を隣接のパイプ端部と
接して結合するための長い結合面を形成するように拡幅
されており、パイプ端部の少なくとも1つの第2の側が
収集容器と接して結合するための短い結合面を形成して
いる。
おいては、パイプ端部がパイプの長手方向に対して横方
向に、パイプ端部の断面が矩形状に形成されるように拡
幅されており、予め形成された収集容器が、平行なパイ
プとパイプに接するフィンとから形成されるパイプパケ
ット上に、脚端部が短い結合面上に接するように載置さ
れて、その後隣接し合うパイプ端部の長い結合面どう
し、並びに短い結合面と収集容器ないしは収集容器の脚
端部またはカラーが同時に半田付けされる。
パイプ端部を隣接のパイプ端部と結合するための長い結
合面が形成され更にパイプの端部領域に取り付けられる
収集容器と結合するための短い結合面が形成されるよう
に拡幅されている。パイプ端部の拡幅は、パイプの長手
方向に対して垂直に行われ、その場合にパイプの幅狭側
に対して垂直に細くなるようにされる。パイプをパイプ
の長手側に対して垂直に拡幅することによって、パイプ
端部の長い結合面が隣接のパイプ端部の結合面と直接接
することが可能となる。従ってパイプ端部の突出を回避
することができる。さらに収集容器はパイプブロックの
外側の結合面と、特に短い結合面と直接結合することが
でき、短い結合面はパイプの立体的な延びを減少させな
がら幅狭側に対して垂直にパイプの横方向に延びてい
る。それによって熱交換器の深さにおけるスペース需要
が著しく減少される。それに加えて収集容器を短い結合
面に直接接するようにすることによってパイプフレーム
を省くことができるので、材料が節約される。
プの幅狭側における狭窄化の程度は、幅狭側が収集容器
の脚の厚みより大きいかまたは等しくなるように定めら
れる。それによって、熱交換器の全体深さがパイプブロ
ックの深さより大きく形成されないことが達成される。
プ、フィン並びに収集容器は純粋な種類の金属材料から
形成されるので、熱交換器を簡単な方法でリサイクルす
ることができる。好ましくはパイプ、フィン並びに収集
容器は、できる限り重量を削減するために、アルミニウ
ム合金から形成される。後述するように、いわゆる「モ
ノブロック」、すなわち全体が金属(アルミニウム合
金)からなり、1つの作業ステップ(ワンショット)で
ロウ付けされて一つのブロックになっている冷却器及び
凝縮器からなる熱交換ブロックにするのが好ましい。
特に、製造ステップの数を減少させることができる、と
いう利点が得られる。パイプ端部の拡幅後にパイプとフ
ィンとからなるパイプパケットが取り付けられた収集容
器と共に半田炉に装入され、半田炉内で結合すべき部分
が1つの作業ステップで同時に半田付けされる。
説明する。
熱交換器10の正面を示すものであり、パイプ11は一
方の収集容器12から反対側の収集容器13まで延びて
いる。熱交換器は自動車技術においてエンジン冷却に使
用することができる。側方部材8が熱交換器10を垂直
方向において区切っており、側方部材の端部側はそれぞ
れ収集容器12および13と結合されている。収集容器
12の端部領域には、冷却すべき媒体を収集容器12へ
供給する供給スリーブ6が設けられている。冷却すべき
媒体は収集容器12内で分割されて、パイプ11を介し
て第2の収集容器13へ案内され、そこから媒体は排出
スリーブ7を介して収集容器13から排出される。
1は平坦な楕円形ないしは断面が矩形のパイプとして形
成されており、対向する長手側14と側方に配置された
幅狭側15を有する。パイプ端部16の端部領域は長手
側14に対して垂直に拡幅して形成されている。パイプ
11の長手側14は錐状に延びる長い移行面17を介し
てパイプ端部16の長い結合面18へ延びている。パイ
プ11の幅狭側15は短い移行面19を介してパイプ端
部16の方向に狭くなって短い結合面22となってお
り、移行面はパイプ11の中心軸20方向へ錐状に延び
ている。パイプ11は一列に配置されており、パイプ1
1間には空気を案内する波形フィン21が配置されてい
る。長手側14は拡幅されて、長い結合面18となり、
幅狭側15は細くなって、短い結合面22となる。図3
から明らかなように、パイプ端部16の横断面は、特に
対向して平行に延びる長い結合面18とそれに対して直
角に配置された対向する矩形の短い結合面22の形で、
矩形状に形成されている。長い結合面18と短い結合面
22に沿ったパイプ端部16の周面長さが長手側14と
幅狭側15の領域におけるパイプ11の周面に等しいの
で、長い結合面18と短い結合面22の厚みが長手側1
4と幅狭側15の厚みに等しくなるように、拡幅は行わ
れる。パイプ端部16におけるパイプ11の表面の拡大
は行われない。
は隣接するパイプ端部16の長い結合面18に接し、か
つこれと半田付けによって結合されている。錐状の長い
移行面17の傾斜は波形フィン21の幅によって決定さ
れる。隣接する長い結合面18が互いに当接することが
できるためには、波形フィン21の深さが大きくなるに
つれて、長い移行面17の中心軸20に対する角度を大
きくしなければならない。
パイプ端部16上に平坦な脚24と湾曲した脚25とを
有するU字状の収集容器23が取り付けられる。脚端部
26と27が短い結合面22に接して、かつこれらに半
田付けされる。脚端部26、27の端部側は側方部分8
のそのために設けられている溝内に相補形状で圧入さ
れ、それと同時に半田付けによって結合される。短い結
合面22が幅狭側15に比較して中心軸20の方向に配
置されており、その場合に中心軸20への距離の減少が
脚端部26、27の厚みよりも少なくとも同じ、あるい
はそれより大きいことによって、収集容器23はパイプ
11の側方には張り出さない。従って収集容器23の側
方の延びはパイプ11の横方向の延びと等しいか、ある
いはそれより小さい。それによって熱交換器10のスペ
ース需要の著しい削減が保証され、その場合にスペース
需要はパイプ11の深さ(一方の幅狭側15の対向する
幅狭側15までの距離)だけによって決定される。収集
容器23の平坦な脚24に、冷却すべき媒体を供給する
供給スリーブ6が取り付けられている。
出し成形することによってU字状のプロフィール材とし
て形成される。さらに収集容器23は圧延とそれに続く
曲げ、特に深絞りによっても形成することができる。そ
の場合に注意しなければならないことは、適当な工具を
側方へ、すなわち短い結合面22に添接させることによ
って、短い結合面が長い結合面18に対して垂直に配置
され、それによって短い結合面22と長い結合面18と
の間の稜が小さい半径を有するようにすることである。
それによって中間室または間隙の形成が阻止されるの
で、収集容器23の脚端部26、27がパイプブロック
の短い結合面22と密着半田付けによって結合される。
に示す第2の実施例に従って円筒状の収集容器29とし
て形成することができる。この収集容器29は好ましく
は深絞りによって形成される。平行なカラー30と31
が収集容器29の切欠きを画成し、その中にパイプパケ
ットが短い結合面22をカラー30と31の内側に添接
させて挿入される。それぞれ使用例に応じて収集容器2
9の端面が収集容器29の外側表面32と密封結合され
る。冷却すべき媒体の供給と排出のために収集容器29
の端面の領域に図示しないスリーブを添接させるための
軸方向の切欠きを形成することができる。収集容器29
の端部側の端面が、外側の長い結合面18に接する側方
部分9を包囲して、かつこの側方部分と半田付けによっ
て結合される。パイプパケットと側方部分9の包囲によ
って、簡単な方法でパイプパケットの対向する側方部分
9を正確な嵌め合いで取り付けることができるので、そ
の後この構成部材の互いの結合を1つの作業工程で実現
することができる。
から組み立てられるパイプパケットと収集容器12、1
3、23、29は、純粋な種類の金属材料から形成され
る。それによって熱交換器10のリサイクルが容易にな
る。好ましい材料としてこの構成部材には、特に自動車
組み立てに使用する場合には、熱交換器10の重量削減
を可能にするアルミニウム合金が使用される。その他に
他のリサイクル可能な材料を使用することができる。パ
イプ用には銅または鋼からなる材料、収集容器にはプラ
スチックを使用することも可能であって、その場合には
パイプないしパイプパケットは収集容器と接着される。
する。パイプ11と結合するために設けられる種々の形
状の収集容器12、13、23および29が深絞りまた
は押し出し成形によって正確な嵌め合いで形成された後
に、パイプブロックの拡幅されたパイプ端部16が収集
容器23と29のそのために設けられている切欠き内に
挿入される。その後、パイプ端部16の長い結合面18
が互いに、そしてパイプ端部16の短い結合面22が収
集容器23または29と同時に結合される。この結合は
好ましくは半田付けによって行われ、その場合に該当す
る結合箇所には前もって融剤が吹き付けられている。こ
の融剤は防蝕である。しかし該当する部分を結合するた
めに他の半田付け方法も適しており、これらも共に本発
明に含まれている。
の熱交換器28と直接結合される。この熱交換器28は
例えば空調装置のコンデンサまたはチャージクーラーと
することができる。熱交換器10はU字状の収集容器2
3または円筒状の収集容器29を有するように形成する
ことができる。
熱交換器10は第2の熱交換器28と結合部材5を介し
て結合されている。この結合部材5はU字状に形成され
ており、その場合に第1の脚33が熱交換器10の溝3
4内へ嵌め込まれ、結合部材5の第2の脚35が熱交換
器28の溝36に嵌め込まれる。脚33および35と熱
交換器10ないしは28との結合は半田付けによって行
われ、この半田付けは熱交換器10内部のパイプパケッ
トの半田付けと同時に行うことができる。好ましくは熱
交換器10の収集容器23は熱交換器28の収集容器3
7とウェブ38を介して一体的に結合されている。それ
によって熱交換器10と熱交換器28とからなる装置の
機械的な安定性が増大される。
10はU字状の結合部材39と一体的に結合されてお
り、接続部材の脚40は隣接の熱交換器42の突出して
いる舌片41を包囲する。熱交換器42は他のアーチ状
の舌片43を有し、この舌片は収集容器23の取り付け
片44に添接している。熱交換器42の舌片41と43
は熱交換器10の脚40ないしは取り付け片44と半田
付けによって結合され、その場合にこの半田付けは熱交
換器10を形成するための半田付け工程と同時に行われ
る。好ましくは取り付け片44は切欠き45を有し、こ
の切欠きは熱交換器10と熱交換器42とから形成され
る熱交換器セットの結合後に、非気密テストの際に非気
密な箇所があればその位置を簡単に突き止めるために用
いられる。好ましくは熱交換器28と42はアルミニウ
ム合金からなり、その場合に少なくとも結合すべき箇所
に防蝕の融剤が設けられている。従って簡単な方法でそ
れぞれ第1の熱交換器10と熱交換器28または42か
らなる組み合せを唯一の作業ステップで形成することが
できる。
ば、U字状の収集容器47はパイプパケットのそれぞれ
側方の領域と、同様にU字状の取り付け片48を介して
結合されている。収集容器47はダイキャスト材料また
はプラスチックの部品として形成することができる。パ
イプ端部16の領域において取り付け片48の短い脚4
9が短い結合面22上に載置されて、それと半田付けに
よって結合される。取り付け片48の長い脚50はパイ
プ11の幅狭側15に対して平行に延びており、その場
合に長い脚50と短い脚49の外側輪郭間の距離は、短
い結合面22と幅狭側15の仮想の延長線との間の距離
よりも小さいか等しい。収集容器47を取り付け片48
と結合するために、一周するシールリング51が取り付
け片48によって形成される溝内に挿入されて、それに
続いて収集容器47の2つの脚52、53がシールリン
グ51上へ押圧されて、取り付け片48の長い脚50が
フランジを形成することによって取り付け片と堅固に結
合される。脚52、53は脚端部54、55を有し、こ
れら脚端部が取り付け片48の溝と整合してこの溝内へ
挿入される。その場合に脚端部54、55の内側が取り
付け片48の短い脚49に接し、脚端部54、55外側
が取り付け片48の長い脚50に接する。脚端部54、
55の平坦な底側はシールリング51上に押圧されて、
次のフランジ形成によって溝内に保持されるので、収集
容器47の確実な密封性が保証される。収集容器47の
フランジ形成は取り付け片48の長い脚50の外側に作
用する工具によってもたらされ、その場合に長い脚50
のところどころがフランジ端縁56を形成しつつ内側へ
圧入される。この実施例によれば、簡単な方法でスペー
スをとらない熱交換器が実現され、その場合に収集容器
47の端部54、55がパイプパケットと結合された取
り付け片48の溝内に嵌入する。
を、図1の領域IIで部分的に拡大した部分断面図であ
る。
IV−IV線に沿った、熱交換器の部分断面図である。
V−V線に沿った、熱交換器の部分断面図である。
線に沿った、熱交換器の部分断面図である。
分断面図である。
の配置を示す上面の部分断面図である。
の配置を示す上面の部分断面図である。
面の部分断面図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 第1の熱交換器(10)が第2の熱交換
器(28、42)と結合されており、結合部材(5、3
9)が第1の熱交換器(10)の収集容器(23)から
第2の熱交換器(28、42)の隣接する収集容器(3
7)へ延びており、 断面が矩形または平坦な楕円形である多数の平行に延び
るパイプ(11)が、第1の収集容器(12)から第2
の収集容器(13)へ長手方向に延びる長手側(14)
並びに幅狭側(15)を有し、フィン(波形フィン2
1)がそれらのパイプ(11)に接しており、 パイプ(11)のそれぞれのパイプ端部(16)が長手
側(14)に対して垂直の方向へ、パイプ端部(16)
の少なくとも1つの第1の側がパイプ端部(16)を隣
接のパイプ端部(16)と接して結合するための長い結
合面(18)を形成するように拡幅されており、パイプ
端部(16)の少なくとも1つの第2の側が収集容器
(12、13、23、29)と接して結合するための短
い結合面(22)を形成していることを特徴とする熱交
換器。 - 【請求項2】 パイプ端部(16)の横断面が矩形に形
成されており、平行な長い結合面(18)が隣接するパ
イプ端部(16)の隣接の長い結合面(18)と直接結
合されており、かつ、平行な短い結合面(22)がそれ
ぞれ収集容器(12、13、23、29)の脚(24、
25)と直接結合されていることを特徴とする請求項1
に記載の熱交換器。 - 【請求項3】 パイプ(11)のそれぞれパイプ端部
(16)が幅狭側(15)に対して垂直の方向に細くな
り、パイプ端部(16)の互いに対向する短い結合面
(22)間の距離が、パイプ(11)の互いに対向する
幅狭側(15)の距離よりも短いことを特徴とする請求
項1または2に記載の熱交換器。 - 【請求項4】 パイプ(11)のそれぞれパイプ端部
(16)が幅狭側(15)に対して垂直の方向に、短い
結合面(22)上に載置される脚端部(26、27)の
外側輪郭間の距離がパイプ(11)の幅狭側(15)間
の距離に等しいか、あるいはそれよりも小さくなるよう
に、細くなっていることを特徴とする請求項1から3ま
でのいずれか1項に記載の熱交換器。 - 【請求項5】 パイプ端部(16)が錐形状の移行領域
を有し、長い移行面(17)がパイプ(11)の長手側
(14)からパイプ端部(16)の長い結合面(18)
へ錐形状に外側へ延びており、短い移行面(19)が幅
狭側(15)からパイプ端部(16)の短い結合面(2
2)へ錐形状に長手軸(中心軸20)の方向に内側へ延
びていることを特徴とする請求項1から4までのいずれ
か1項に記載の熱交換器。 - 【請求項6】 パイプ端部(16)の長い結合面(1
8)が、短い結合面(22)が隣接の短い結合面(2
2)と面一に終るように、互いに結合されていることを
特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の
熱交換器。 - 【請求項7】 長い結合面(18)が隣接のパイプ端部
(16)の長い結合面(18)と半田付けによって結合
されていることを特徴とする請求項1から6までのいず
れか1項に記載の熱交換器。 - 【請求項8】 短い結合面(22)が収集容器(12、
13、23)ないしは収集容器(29)の脚端部(2
6、27)またはカラー(30、31)と半田付けによ
って結合されていることを特徴とする請求項1から7ま
でのいずれか1項に記載の熱交換器。 - 【請求項9】 パイプ(11)、フィン(波形フィン2
1)並びに収集容器(12、13、23、29)が純粋
な金属材料からなることを特徴とする請求項1から8ま
でのいずれか1項に記載の熱交換器。 - 【請求項10】 パイプ(11)、フィン(波形フィン
21)並びに収集容器(12、13、23、29)がア
ルミニウム合金からなることを特徴とする請求項9に記
載の熱交換器。 - 【請求項11】 収集容器(29)が対向する端面と外
側面(32)を有する円筒状に形成されており、外側面
(32)が、パイプ端部(16)の短い結合面(22)
に接して結合するための互いに対向する2つの平行なカ
ラー(30、31)を有することを特徴とする請求項1
から10までのいずれか1項に記載の熱交換器。 - 【請求項12】 収集容器(23)が平坦な脚(24)
とアーチ状の脚(25)とを有するU字プロフィール材
として形成されており、脚(24、25)の端部領域
に、パイプ端部(16)の短い結合面(22)に接して
結合するための平行な脚端部(26、27)が設けられ
ていることを特徴とする請求項1から10までのいずれ
か1項に記載の熱交換器。 - 【請求項13】 結合部材(5)がU字状に形成されて
おり、かつその第1の脚(33)が第1の収集容器(2
3)の縦長の溝(34)に、第2の脚(35)が第2の
収集容器(37)の縦長の溝(36)に嵌入することを
特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の熱交
換器。 - 【請求項14】 第1の収集容器(23)がウェブ(3
8)を介して第2の収集容器(37)と一体的に結合さ
れていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1
項に記載の熱交換器。 - 【請求項15】 第1の収集容器(23)が結合部材
(39)と一体的に結合されており、結合部材(39)
のアーチ形状の脚(40)が第2の収集容器の突出して
いる舌片(41)上に載置されて、第2の収集容器と半
田付けによって結合されていることを特徴とする請求項
1〜13のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 【請求項16】 長い結合面(18)と短い結合面(2
2)に沿ったパイプ端部(16)の周面長さが長手側
(14)と幅狭側(15)の領域におけるパイプ(1
1)の周面に等しく、長い結合面(18)と短い結合面
(22)の厚みが長手側(14)と幅狭側(15)の厚
みに等しくなるように、拡幅が行われている請求項1〜
15のいずれか1項に記載の熱交換器。
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