JP2007506928A - 多段熱交換装置およびこのような装置を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 少なくとも２段での流体冷却または加熱をコンパクトかつ安価に変換することのできる装置を提供する。
【解決手段】 それぞれ少なくとも２つの流れ要素を有する少なくとも２つの流れ構造群が設けられ、流れ要素が交互にさまざまな流体を流通させるように流れ要素が配置されており、実質液状の流体を流通させる少なくとも１つの流れ機構に付属した流れ要素が少なくとも１つの流体集合および／または分配機構と形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に実質気密かつ液密に結合されており、流れ要素内ですべての流体の主流れ方向が実質的に互いに平行な平面にあり、少なくとも２つの流れ構造群が直接に形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に、および／または流体分配機構を介して、少なくとも１つの流れ機構に関して直列に接続されて流れ結合されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換装置、とくに少なくとも１つの流動性媒体（流体）を流通させる少なくとも３つの流れ機構と、実質液状の流体を流通させる流れ機構用にそれぞれ少なくとも１つの流体流入機構、少なくとも１つの流体集合および／または分配機構および少なくとも１つの流体吐出し機構とを有する熱交換装置、および熱交換装置を製造するための方法に関し、とくに、少なくとも３つの流れ機構が、専らではないがしかし特に、流れ要素を形成する槽形金属板の打抜きによって成形され、長手側で穴が打抜かれ、そのうち第１若干数の単純穴が隣接流れ要素に対する流体吸込み部および流体排出部を形成し、第２若干数の穴の周りに密封機構が配置され、専らではないがしかし特に、隣接流れ要素に素材接合式および／または形状接合式および／または摩擦接合式に隣接する穴張出し部が相応する流れ要素に形成されて、相応する流れ要素内に通路を形成し、これらの通路を通してこれに隣接する流れ要素が流れ結合されている熱交換装置に関する。

車両内の今日の冷房・空調システムに対する要求は恒常的に厳しくなっている。その理由は、一方で冷房需要が全体として高まっていることにあり、他方でますます推進される冷却システムの所要の効率向上にある。熱源およびヒートシンクの利用向上は特に総コンセプトにおいて利用度向上をもたらし、さらには負荷減少をもたらすことがある。この総コンセプトにおいて熱交換器の設計は中心的役割を演じる。

今日の技術の現状の冷暖房コンセプトは一般に熱交換器内で単段熱交換を予定している。その際、例えば冷却材、冷媒、油、排出ガスまたは給気等の流体が冷却または加熱される。ふつう、単段温度調節で達成可能な効率は限定されている。それゆえに、冷却回路の能力を改善するために、幾つかの事例では２つの段を介して流体を冷却または加熱するのが有意義である。これが可能であるのは、温度調節されるべき流体の他に、２つの異なる温度レベルにある２つの他の流体が用意されている場合である。

流体を２段で温度調節することの欠点として、一般に、従来どおり前後に接続される２つの熱交換器の利用がかなり高い費用および大きな取付空間需要と結び付いている。

そこで本発明の課題は、少なくとも２段での流体冷却または加熱をコンパクトかつ安価に変換することのできる装置を提供することである。

本発明の解決手段を例示すると、特許請求の範囲の各請求項に記載のとおりである。

発明の実施態様

前述の課題は、本発明によれば、それぞれ少なくとも２つの流れ要素を有する少なくとも２つの流れ構造群が設けられ、流れ要素が交互にさまざまな流体を流通させるように流れ要素が配置されており、実質液状の流体を流通させる少なくとも１つの流れ機構に付属した流れ要素が少なくとも１つの流体集合および／または分配機構と形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に実質気密かつ液密に結合されており、流れ要素内ですべての流体の主流れ方向が実質的に互いに平行な平面にあり、少なくとも２つの流れ構造群が直接に形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に、および／または流体分配機構を介して、少なくとも１つの流れ機構に関して直列に接続されて流れ結合されていることによって解決される。このような装置を製造するための本発明に係る方法は請求項２０の対象である。好ましい実施形態と諸構成は従属請求項の対象である。

本発明に係る熱交換装置は、少なくとも１つの流動性媒体（流体）を流通させる少なくとも３つの流れ機構を有する。個々の流れ機構を流通後、少なくとも３つの流体のうち少なくとも２つは熱交換器内で混合して一緒に排出することもできる。

主に、冷却または加熱の第１流れ構造群内で熱出力の大部分、主に６０％以上、特に７０％までが伝達される。本発明の枠内で流動性媒体もしくは流体とは、専らではないがしかし特に、油、液体、特に高蒸発熱、水、空気または気体、蒸発または凝縮し得る冷媒等の任意粘度の液状および／または気状媒体のことである。その際、流動性媒体は例えば腐食を防止するための添加剤を含むこともできる。

さらに、本発明に係る装置は実質液状の流体を流通させる少なくとも１つの流れ機構用に少なくとも１つの流体流入機構、少なくとも１つの流体集合および／または分配機構および少なくとも１つの流体吐出し機構を有する。

本発明によれば、それぞれ少なくとも２つの流れ要素を有する少なくとも２つの流れ構造群が設けられており、流れ要素が交互にさまざまな流体を流通させるように流れ要素は配置されている。さらに、実質液状の流体を流通させる１つの流れ機構に付属した流れ要素は少なくとも１つの流体集合および／または分配機構と形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に実質気密かつ液密に結合されている。

本発明によれば、流れ要素内ですべての流体の主流れ方向は実質的に互いに平行な平面にある。さらに、本発明に係る装置の２つの流れ構造群は直接に形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に、および／または流体分配機構を介して、少なくとも１つの流れ機構に関して直列に接続されて流れ結合されている。

流れ機構とは、液状もしくは気状媒体がそのなかを流動もしくは流れることができ、実質液状の流体を流通させる流れ機構の場合それを取り囲む空間に対して実質気密かつ液密に限定する機構のことである。この場合流れ機構は流れ結合的に直列および／または並列に接続された流れ要素によって形成される。

本発明に係る装置の好ましい１構成においてこれらの流れ要素は少なくとも一部では、専らではないがしかし特に、中空ディスク、扁平管、板および／または層によって形成される。その際、中空ディスク、板または層とは吸込み口と排出口とを有する実質気密かつ液密な中空体で、その長さおよび幅の広がりがその高さよりもかなり大きいものである。その際、扁平管とは横断面で１つの長い側面とこの長い側面に比べてかなり短い１つの側面とを有する管のことである。

流れ要素は流れ過ぎる媒体もしくは通過する媒体用に単数または複数の流れ通路を有することができる。それらは直線的に延びることができるが、しかし複数の湾曲区域を有することもできる。それと並んで流れ要素は捩れ区域、すなわち流れ要素がそれ自体ねじ曲げられもしくは捩じられる区域、を有することもできる。

本発明の枠内で流体分配および／または集合機構とは、実質液状の流体を流通させる流れ機構の場合、流体がそのなかを流れもしくは流動できかつそこに流体が集められる実質気密かつ液密な中空体のことである。しかし同時にこれらの流体分配および／または集合機構は、各流体を複数の流れ要素に分配しもしくはさまざまな流れ要素から再び集めるのにも利用することができる。

本発明の枠内で流れ結合とは、流れ要素、流体分配および／または集合機構の間で流体が流動もしくは流れることができることである。実質気密かつ液密とは、専らではないがしかし特に、分離機構による区分のことであり、流れ機構、流れ要素、流体分配および／または集合機構の特定方向に沿って各分離機構の脇を流体は流動もしくは流れることができない。

流体の流れ方向もしくは主流れ方向とは、流れ機構、流れ要素および／または流体分配および／または集合機構の内部で流体が主に占める方向のことであり、局所的に限定された流体の方向変化は度外視される。

好ましい１実施形態において流体分配および／または集合機構は広い意味における集合管および／または分配管である。

他の好ましい１実施形態において少なくとも１つの流体集合および／または分配機構は少なくとも部分的には流れ要素の長手側に配置される穴で形成され、第１若干数の単純穴は隣接流れ要素に対する流体吸込み部および流体排出部を形成し、第２若干数の穴の周りに密封機構が配置されて、相応する流れ要素内に通路を形成し、これに隣接する流れ要素がこれらの通路を通して流れ結合されている。

本発明の枠内で流れ要素、主に中空ディスク、板または層の長手側に配置される第１若干数の穴とは、専らではないがしかし特に、流れ要素のかなり長くて幅の広い側面に設けられる円形打抜き部または穿孔のことである。

本発明の枠内で流れ要素、主に中空ディスク、板または層の長手側に配置される第２若干数の穴の周りの密封機構とは、専らではないがしかし特に、相応する流れ要素または密封リングの隣接流れ要素に素材接合式および／または形状接合式および／または摩擦接合式に隣接する穴張出し部のことである。

好ましくは個々の穴内に隔壁が実質気密かつ液密に設けられており、これにより、専らではないがしかし特に、同じ板状流れ要素を上下に積重ねることによって流体分布の好ましい制御が可能になる。

本発明に係る装置の他の好ましい１実施形態において好ましくは流れ要素の内部に渦流を発生および／または強化する形状要素が設けられており、これらの形状要素は特にさまざまな流れ機構の流体の間で熱伝達率を高めるのに寄与する。これらの渦流を発生または強化する形状要素は好ましくは、専らではないがしかし特に、フィン、腹部、突起、条溝、窪みまたは切削部を含む群から選定されている。

他の好ましい１実施形態において、渦流を発生および／または強化する形状要素は少なくとも１つの流れ要素に、および／または少なくとも２つの流れ要素の間に、配置されている。さらに、少なくとも１つの流れ要素の断面は好ましくは渦流を発生および／または強化する性質を有する。

他の好ましい１実施形態において、好ましくは少なくとも１つの流れ要素、専らではないがしかし特に、中空ブロック、板および／または層に挿入するために渦流挿入材が設けられている。

本発明の枠内で渦流挿入材とは、専らではないがしかし特に、例えばフィン、腹部、突起、条溝、窪みおよび／または切削部等の渦流を発生および／または強化する形状要素を有しかつ生産促進的に流れ要素に挿入される薄板であり、好ましくは、流れ要素の内寸法に対応した外寸法と、密封機構を有する分配機構、特に流れ要素の穴張出し部に対応した通路用打抜き部とを有するもののことであり、これらの通路を通して隣接流れ要素が流れ結合されている。

本発明に係る装置の他の好ましい１実施形態において、異なる流体を流通させる少なくとも２つの流れ要素が長手側で形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に互いに結合されている。

他の好ましい１実施形態において、同じ流体を流通させる少なくとも２つの流れ要素は長手側で、専らではないがしかし特に、その間に配置されもしくは断面特有な渦流を発生および／または強化する形状要素を介して結合され、これによりこれらの流れ要素の間に生じる少なくとも１つの中空室が別の１つの流体用に１つの流れ要素を形成する。

他の１実施形態において、流れ要素の結合は、蝋結合、溶接結合または接着結合を含む群から選定されている。

他の好ましい１実施形態において、異なる流体を貫流させる少なくとも２つの流れ要素の間に少なくとも１つの密封要素が設けられており、この密封要素が、専らではないがしかし特に、無流体中空要素および／または分離要素によって形成される。

好ましくは少なくとも１つの密封要素は直列に形成される流れ構造群の間に配置されている。

他の好ましい１実施形態において、密封要素の少なくとも１つは、専らではないがしかし特に、１つの無流体中空要素、１つの漏れ点検穴を有する。そのことは特に本発明に係る装置の製造中に有利であると実証される。というのもその場合個々の流れ機構はまず個々に各流体を充填され、例えば製造プロセス中の誤りによって各流れ機構が密でないと実証されたなら、流出する流体が次の無流体中空要素にまたは塞ぎ要素にも集合し、漏れ点検穴で流体が流出することによって漏れを証明する可能性があるからである。

しかしまず個々の各流れ機構に相応する流体を充填する方法は、その都度充填された流体が第２流れ機構に溢流することによってさまざまな流れ機構相互の本発明に係る気密性および液密性を点検することも可能にする。

本発明に係る装置の他の好ましい１実施形態において、密封要素の少なくとも１つが少なくとも１つの漏れセンサを有し、この漏れセンサは流れ機構の１つから流体が流出する場合に物理的に知覚可能な信号が出力されるようにする。

他の好ましい１実施形態において、少なくとも２つの流れ構造群は、例えば単に空間的に離間した配置によって、および／または特にその間に配置される無流体中空要素によっても、実質断熱式に相互に分離されている。

他の好ましい１実施形態において、少なくとも１つの流れ要素の内部に形状要素が設けられており、これらの形状要素が少なくとも一部で、流れ要素内を流れる流体の主流れ方向を変える。

他の１実施形態において、少なくとも１つの流れ機構に少なくとも１つの他の流入機構を介して流体、専らではないがしかし特に、この流れ機構内の流体に一致した流体が混加される。

他の好ましい１実施形態において、少なくとも２つの流れ構造群の本発明に係る直列接続は少なくとも１つの流れ機構に関して、この流れ機構の流体の温度勾配がこの流体の流れ経路に沿ってこの流れ機構の流体流入機構から流体吐出し機構へと、流れ構造群直列接続の流れ構造群を流通する別の流体に関してそれぞれ値の点で実質的に常に小さくなるように行われる。

他の好ましい１実施形態において、熱交換器内で流体の混合が行われ、総流体の異なる割合が異なる流れ要素を流通できる。

他の好ましい１実施形態は、熱交換器内で１つの流体の分離を可能とし、分割された流体の異なる割合が異なる流れ要素を流通できる。

他の好ましい１実施形態において、個々の流れ構造群内で１つの流体の凝縮または蒸発を介して熱交換が行われる。

その他の好ましい実施形態において、個々の流れ構造群は直交流式、向流式または並流式熱交換ユニットとして運転することができる。

他の好ましい１実施形態において、熱交換器が１つの冷却回路の一部であり、個々の流れ構造群への流体の供給は他の１つの低温および／または高温冷却回路を介して行われる。

他の好ましい１実施形態において、熱交換器は陸上車両、航空機または船舶内で利用するための、特に内燃エンジンの排出ガスを冷却するための少なくとも２段式の熱交換器として使用される。

本発明のその他の利点、特徴および応用の可能性は、図に関連して実施例についての以下の説明から明らかとなる。

まず図１と図２に関連して本発明の第１実施例が説明される。一方の図が略断面で示す２段熱交換器はその流れ要素がディスクであり、またその熱交換または流れ構造群は上下に配置されるディスク積重ね体とその間に配置される中空ディスクとで形成される。他方の図は同じ熱交換器の部品を分解した斜視図である。

その際、図１において流体１は左上の流入機構１０からカバー５を通して流れ構造群１２０内に流れ、まず穴張出し部を有する第２穴１００から最上ディスク２２を通して流体１用流れ要素としての最上ディスク１２に流入する。そこから流体１に対して２つの可能な流れ方向が提供され、つまり一方で実質対角線状に最上ディスク１２を介して図２に示す第１穴１０２へと流れ、その際この経路に沿って、その上もしくは下にあるディスク２２を流通する流体２との熱交換が行われる。

引き続き流体１は第１穴１０２から、その下にあってやはり流体２を流通させるディスク２２の対応する穴張出し部を通して後続のディスク１２内に達する。他方で、図２に示す第１穴１０１はその下にあるディスク２２から後続ディスク１２への貫流も許容する。しかし両方の流れ構造群のディスクの第１、第２穴を通して流入機構１０から吐出し機構１１に直接至り、流体１が下側流れ構造群１３０のディスク１２を介して流れる必要のないような流体１の直接的流れ経路は、隔壁７１を介して遮断される。

最後に上側流れ構造群１２０の最下ディスク１２から流体１は塞ぎディスク７の相応する穴張出し部から、そこを通して流体１に関して流れ構造群１２０に直列に接続された流れ構造群１３０内に流れる。後者が第２熱交換段を形成し、そのディスク１２によって、流体３を流通させるディスク３２の間に類似の流れ経路が生じ、そのことからいまや流体１、３の間で熱交換が可能になる。

隔壁７２と７３、７４と７５は流体２の流れ機構の主要部分としてのディスク２２を流体３の流れ機構の主要部分としてのディスク３２から分離する。最後に流体１は底６および吐出し機構１１を通して２段熱交換器９から流出する。

同様に、流体２が上側流れ構造群１２０のディスク２２を流通し、もしくは流体３が下側構造群１３０のディスク３２を流通し、流体２もしくは３の流入機構２０、３０に対応する吐出し機構２１もしくは３１はそれぞれ同じ側に配置されており、すなわち流体２用は上、流体３用は下にある。

無流体塞ぎディスク７は一方で、好ましくは異なる温度レベルにある流れ構造群１２０、１３０の断熱を可能とし、他方で漏れを点検するのに役立ち、また運転中、両方の流れ機構もしくは流体回路中で漏れ発生時に流体３、２が気付かれることなく混ざり合うのを防止するのに役立つ。塞ぎディスク７はすべての側面が閉鎖されており、その縁腹部の１つの側面に１つの小さな外向き穴８を有する。漏れの場合、各流体はこの穴を通して外部に流れることができ、別の１つの流れ機構に浸入することはない。

渦流を発生するフィンまたは要素をディスク１２、２２、３２の間に挿入することができ、および／またはディスクはそれ自体が窪んだフィン、腹部および／または突起を有する（ここには図示せず）。挿入材または窪みの態様の隆起部をディスクごとに蝋付けすることによって所定の圧縮強さが達成される。

図３はディスクで形成される２段熱交換器用の２つのディスクタイプの上側縦断面図であり、第１ディスクタイプ１５の内部での２つの流体の分離は２つの平行な腹部７７によって行われ、流体２、３用吸込み部もしくは排出部に至るそれぞれ２つの小さな第１穴１２１、１２２および１３１、１３２が設けられている。さらに、第１ディスクタイプ１５は流体１用貫流穴として周設穴張出し部を備えた２つの大きな第２穴１１３、１１４を有する。

それに対して第２ディスクタイプ２５は第２ディスクタイプ２５に流体２もしくは３を貫流させるための周設穴張出し部を備えたそれぞれ２つの小さな第２穴１２３と１２４、１３３と１３４と、流体１を第２ディスクタイプ２５に吸込みもしくはそこから排出するための２つの大きな第１穴１１１、１１２とを有する。

図４にはディスクから形成される２段熱交換器用の２つのディスクタイプの他の変更態様が示してあり、流体２、３は分離された流体流入機構を介して供給される。流体２もしくは３の第１ディスクタイプ１７への吸込みと貫流は中断された周設穴張出し部を備えた２つの小さな第３穴１２６、１３６を介して行われる。流体２もしくは３が第２ディスクタイプ２７を貫流するのを許容するのは、周設穴張出し部を備えた２つの小さな第２穴１２５、１３５である。第１ディスクタイプ１７の内部で流体２、３が混合され、大きな付加的第１穴１２３１を介して排出される。

流体２、３の混合物が第２ディスクタイプ２７を貫流するのを許容するのは、周設穴張出し部を備えてそのなかにある大きな付加的第２穴１２３２である。流体２、３は主に、流体流入機構で異なる温度レベルを有する流体である。流体が混合されるので、この実施形態では図３による腹部７７を介した流れ機構の分離が省かれる。この実施形態の特徴として、流体２が流体１と並流式に熱交換し、流体３が流体１と向流式に熱交換する。

図５は図３によるディスクで形成される２段熱交換用の２つのディスクタイプの上側縦断面図であり、主に流体１に相当する流体４を第２ディスクタイプ２６に吸込むための大きな付加的第１穴１４１が第２ディスクタイプ２６に設けられている。好ましくは流体４は流体１とは別の温度レベルにあり、および／またはやはり例えば腐食を防止する添加剤を含有することができる。

図６が透視図で示す２段熱交換器はその流れ要素が扁平管４０とその間にある空洞５０とで形成され、流体１と２もしくは流体１と３用の本発明に係る流れ構造群が上下に配置され、温度調節されるべき流体１の吸込みと排出は同じ側で行われる。扁平管の間に表面積を拡大する冷却フィン９９が示唆されており、冷却フィンは流体１、２間の熱伝達率を高めるのに寄与する。扁平管ごとに冷却フィン９９を蝋付けすることによって圧縮強さが高められる。

図７が透視図で示す２段熱交換器はその流れ要素が扁平管４１とその間にある空洞５１とで形成され、流体１と２もしくは流体１と３用の本発明に係る流れ構造群が並べて配置され、温度調節されるべき流体１の吸込みと排出は相反する側で行われる。

図８が透視図で示す２段熱交換器はその流れ要素が扁平管とその間にある空洞とで形成され、流体１と２もしくは流体１と３用の本発明に係る流れ構造群が図５に合わせて上下に配置されているが、しかし気状流体２、主に周囲空気のゆえに流体１、２用流れ構造群の供給排出および囲い込みは省くことができる。流体２の流れ方向は相応する符号の横に示した矢印によって示唆される。

図９には図５による２段熱交換が透視図で示してあり、流体１の破線の吐出し流れ方向によって示唆した流体１用吐出し機構の選択的配置に応じて、流体１の流入に関して同じ側もしくは相反する側で流体１、３用流れ構造群の態様の第２熱交換段が利用されもしくはそれが省かれる。

図１０には図７による２段熱交換器が透視図で示してあり、図７よりも多くの扁平管が利用されている。この実施例の特徴として、流体２、３は図４のものと同様の流体である。この実施例において流体２、３は異なる質量流および温度で熱交換器に流入する。実質的に流体２、３の共通する流体集合機構内で両方の流体が混じり合い、混合されて共通する流体吐出し機構を介して流出する。付加的に図１０はこの実施例を平面図で示しており、これが明らかとするように、流体１、３を有する流れ構造群は主として並流式、流体１、２を有する流れ構造群は主として向流式に運転され、図７によるように主として直交流式に運転されるのではない。

この変更態様は排出ガスの冷却時に諸利点を有する。平面図による流体１、３を有する高温流れ構造群（ＨＴ流れ構造群）内でごく大量の冷媒がごく高温の排出ガスと並流式に冷却器内を流れる。向流によって冷媒の沸騰は十分に避けられる。流体１、２を有する低温流れ構造群（ＮＴ流れ構造群）内でごく僅かな冷たい冷媒質量流が既に強く冷却された排出ガスと向流式に冷却器内を流れる。既になされた排出ガス冷却によって沸騰の虞がもはや存在しないので、ここでは向流接続を許容することができる。向流接続が有する利点として、排出ガスと冷媒との間の熱交換がきわめて高く、排出ガスは強く冷却することができる。

図１１は、冷却器全体が向流式（Ａ）または並流式（Ｂ）に流通させるように用途に応じて流体流入機構および流体吐出し機構の位置も確定できることを示している。

図１２は、内燃エンジン４００用排出ガス冷却事例について図１０による冷却器３００の略一体化を示す。その際４つの回路が考えられ、それが有利となるのは、冷却器３００のＮＴ流れ構造群３１１が僅かな質量流を流通させ、この質量流が個別の低温冷却器３１０において空気によってきわめて低い温度にされるときである。この僅かな質量流は主空気冷却器３２０の下流側で主流から分岐され、低温冷却器３１０において冷却される。２段冷却器３００のＨＴ流れ構造群３２１は大量の質量流を高い温度レベルで流通させ、この質量流は主空気冷却器３２０に流れ込む冷媒質量流から直接分岐される。

２段熱交換器が１つの独自の冷媒回路を有し、すなわち本来のエンジン冷却回路への一体化を設けないこともやはり考えられる。また、ＮＴ回路が１つの独自のポンプを備えていることができる。

上下に配置したディスク積重ね体を流れ構造群として有する本発明に係る熱交換装置の略断面図である。 図１による２段熱交換器の部品を分解して示す斜視図である。 本発明に係る熱交換装置の他の実施形態用の２つのディスクタイプの上側縦断面図である。 本発明に係る熱交換装置の他の実施例用の２つのディスクタイプの上側縦断面図である。 本発明に係る熱交換装置の他の実施例用の２つのディスクタイプの上側縦断面図である。 上下に配置される流れ構造群を有する本発明に係る熱交換装置の他の実施例の透視図である。 並べて配置される流れ構造群を有する本発明に係る熱交換装置の他の実施例の透視図である。 気状流体２用の上下に配置される流れ構造群を有する本発明に係る熱交換装置の他の実施例の透視図である。 上下に配置される流れ構造群と吐出し機構の選択的配置とを有する本発明に係る熱交換装置の他の実施例の透視図である。 並べて配置される流れ構造群と共通する流体吐出し機構とを有する本発明に係る熱交換装置の他の実施例の透視図である。 本発明に係る熱交換装置の他の実施例の２つの平面図である。 図１０による熱交換器を一体化した冷却回路を示す。

Claims (26)

1. 熱交換をする装置であって、
   ‐少なくとも１つの流動性媒体（流体）を流通させる少なくとも３つの流れ機構と、
   ‐実質液状の流体を流通させる流れ機構用にそれぞれ少なくとも１つの流体流入機構、少なくとも１つの流体集合および／または分配機構および少なくとも１つの流体吐出し機構とを有し、
   ‐それぞれ少なくとも２つの流れ要素を有する少なくとも２つの流れ構造群が設けられ、流れ要素が交互にさまざまな流体を流通させるように流れ要素が配置されており、
   ‐実質液状の流体を流通させる少なくとも１つの流れ機構に付属した流れ要素が少なくとも１つの流体集合および／または分配機構と形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に実質気密かつ液密に結合されており、
   ‐流れ要素内ですべての流体の主流れ方向が実質的に互いに平行な平面にあり、
   ‐少なくとも２つの流れ構造群が直接に形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に、および／または流体分配機構を介して、少なくとも１つの流れ機構に関して直列に接続されて流れ結合されていることを特徴とする装置。
2. 流れ要素が少なくとも一部では、専らではないがしかし特に、中空ディスク、扁平管、板、層等によって形成されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 少なくとも１つの流体集合および／または分配機構が少なくとも一部では、専らではないがしかし特に、中空体および／または管によって形成されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
4. 少なくとも１つの流体集合および／または分配機構が少なくとも部分的に流れ要素の長手側に配置される穴で形成され、第１若干数の単純穴が隣接流れ要素に対する流体吸込み部および流体排出部を形成し、第２若干数の穴の周りに密封機構が配置されて、相応する流れ要素内に通路を形成し、これに隣接する流れ要素がこれらの通路を通して流れ結合されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
5. 渦流を発生および／または強化する形状要素が設けられていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
6. 渦流を発生および／または強化する形状要素が、専らではないがしかし特に、フィン、腹部、突起、条溝、窪みまたは切削部を含む群から選定されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
7. 渦流を発生および／または強化する形状要素が少なくとも１つの流れ要素に、および／または少なくとも２つの流れ要素の間に、配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
8. 少なくとも１つの流れ要素の断面が、渦流を発生および／または強化する性質を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
9. 異なる流体を流通させる少なくとも２つの流れ要素が長手側で形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に結合されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
10. 同じ流体を流通させる少なくとも２つの流れ要素が長手側で、専らではないがしかし特に、その間に配置されもしくは断面特有な渦流を発生および／または強化する形状要素を介して結合され、こうしてこれらの流れ要素の間に生じる少なくとも１つの中空室が別の１つの流体用の１つの流れ要素を形成することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
11. 流れ要素の間の結合が、蝋結合、溶接結合または接着結合を含む群から選定されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
12. 異なる流体を貫流させる少なくとも２つの流れ要素の間に少なくとも１つの密封要素が設けられており、この密封要素が、専らではないがしかし特に、無流体中空要素、塞ぎ要素および／または分離要素によって形成されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
13. 密封要素の少なくとも１つが少なくとも２つの流れ構造群の間に配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
14. 密封要素の少なくとも１つが、専らではないがしかし特に、１つの無流体中空要素、１つの漏れ点検穴を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
15. 密封要素の少なくとも１つが少なくとも１つの漏れセンサを有し、この漏れセンサは流れ機構の１つから流体が流出する場合に物理的に知覚可能な信号が出力されるようにすることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
16. 少なくとも２つの流れ構造群が、専らではないがしかし特に、中空要素および／または分離要素によって、または離間配置によっても、実質断熱式に相互に分離されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
17. 少なくとも１つの流れ要素の内部に形状要素が設けられており、これらの形状要素が少なくとも一部で、流れ要素内を流れる流体の主流れ方向を変えることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
18. 少なくとも１つの流れ機構に少なくとも１つの他の流入機構を介して流体、専らではないがしかし特に、この流れ機構内の流体に一致した流体が混加されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
19. 少なくとも２つの流れ構造群の本発明に係る直列接続は、少なくとも１つの流れ機構に関して、この流れ機構の流体の温度勾配がこの流体の流れ経路に沿ってこの流れ機構の流体流入機構から流体吐出し機構へと、流れ構造群直列接続の流れ構造群を流通する別の流体に関してそれぞれ値の点で実質的に常に小さくなるように行われることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
20. 熱交換器内で流体の混合が行われ、総流体の異なる割合が異なる流れ要素を流通できることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
21. 熱交換器内で１つの流体の分離が行われ、分割された流体の異なる割合が異なる流れ要素を流通できることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
22. 個々の流れ構造群内で１つの流体の凝縮または蒸発を介して熱が交換されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
23. 個々の流れ構造群が直交流式、向流式または並流式熱交換ユニットとして運転できることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
24. 熱交換器が１つの冷却回路の一部であり、個々の流れ構造群が他の１つの低温および／または高温冷却回路の流体を供給されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
25. 熱交換装置を製造するための方法であって、
    ‐少なくとも３つの流れ機構が、専らではないがしかし特に、流れ要素を形成する槽形金属板の打抜きによって成形され、長手側で穴が打抜かれ、そのうち第１若干数の単純穴が隣接流れ要素に対する流体吸込み部および流体排出部を形成し、第２若干数の穴の周りに密封機構が配置され、専らではないがしかし特に、隣接流れ要素に素材接合式および／または形状接合式および／または摩擦接合式に隣接する穴張出し部が相応する流れ要素に形成されて、相応する流れ要素内に通路を形成し、これに隣接する流れ要素がこれらの通路を通して流れ結合されており、
    ‐専らではないがしかし特に、流れ要素を上下に積重ねることによって少なくとも２つの流れ構造群が形成され、流れ要素が交互にさまざまな流体を流通させるように流れ要素を配置することができ、
    ‐流れ要素内ですべての流体の主流れ方向が実質的に互いに平行な平面にあり、
    ‐少なくとも２つの流れ構造群が直接に形状接合式および／または素材接合式および／または摩擦接合式に、および／または流体分配機構を介して、少なくとも１つの流れ機構に関して直列に接続されて流れ結合され、
    ‐流れ要素、流体流入機構、流体吐出し機構、流体分配および／または集合機構の間の結合が実現され、これらの結合が蝋結合、溶接結合または接着結合を含む群から選定されていることを特徴とする方法。
26. 先行請求項のいずれか１項に記載された装置の、陸上車両、航空機または船舶内で利用するための、特に内燃エンジンの排出ガスを冷却するための少なくとも２段式の熱交換器としての使用。
    
    

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