JP2007518958A - Heat exchangers, especially oil / coolant coolers - Google Patents
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Abstract
【課題】 熱交換器を改良する。
【解決手段】 板形熱交換器、特に積層板形油冷却器(1)であって、2つの隣接する熱交換プレート(2)が空隙を限定し、この空隙を熱交換媒体または第2の被冷却媒体または被加熱媒体が流通し、一方の末端にベースプレート(3)が設けられており、このベースプレートが熱交換器の隣接する最も外側の熱交換プレート(2)に少なくとも実質平面的に当接しているものにおいて、ベースプレート(3)が、熱交換プレート(2)に対応して延びる輪郭を備えた窪み(5)を有することを特徴とする熱交換器。
【選択図】 図1aTo improve a heat exchanger.
A plate-type heat exchanger, particularly a laminated plate-type oil cooler (1), wherein two adjacent heat exchange plates (2) define a gap, and the gap is defined as a heat exchange medium or a second A medium to be cooled or a medium to be heated flows, and a base plate (3) is provided at one end, and this base plate abuts at least substantially planarly on the outermost heat exchange plate (2) adjacent to the heat exchanger. Heat exchanger, characterized in that, in contact, the base plate (3) has a recess (5) with a contour extending corresponding to the heat exchange plate (2).
[Selection] Figure 1a
Description
本発明は、板形熱交換器、特に積層板形油冷却器であって、2つの隣接する熱交換プレートが空隙を限定し、この空隙を熱交換媒体または第2の被冷却媒体または被加熱媒体が流通し、一方の末端にベースプレートが設けられており、このベースプレートが熱交換器の隣接する最も外側の熱交換プレートに少なくとも実質平面的に当接しているものに関する。 The present invention relates to a plate heat exchanger, particularly a laminated plate oil cooler, in which two adjacent heat exchange plates define a gap, and this gap is defined as a heat exchange medium or a second cooled medium or heated object. The medium circulates, and a base plate is provided at one end, and the base plate is at least substantially in abutment with an adjacent outermost heat exchange plate of the heat exchanger.
特許文献1により公知のプレート形熱交換器は積み重ねられた槽状熱交換プレートを有し、プレートの周縁が相当接しかつ互いに密に蝋付されており、熱交換プレートはすべて同じ形状を有する。その際、最も下の熱交換プレートが成端プレートによって閉鎖されており、成端プレートは熱交換プレートの底に平らに当接し、成端プレートに接続用開口部が設けられている。成端プレートは完全に平らに構成されている。相応に構成された成端プレートを備えた公知の積層板形油冷却器が図9と図10に示してある。 The plate-type heat exchanger known from Patent Document 1 has stacked tank-shaped heat exchange plates, the peripheral edges of the plates are in close contact with each other, and are closely brazed together, and the heat exchange plates all have the same shape. In this case, the lowermost heat exchange plate is closed by a termination plate, the termination plate abuts flat on the bottom of the heat exchange plate, and a connection opening is provided in the termination plate. The termination plate is constructed completely flat. A known laminated oil cooler with correspondingly constructed termination plates is shown in FIGS.
このような熱交換器には、特にその安定性に関してなお要望が残る。
本発明の課題は、改良された熱交換器を提供することである。 The object of the present invention is to provide an improved heat exchanger.
この課題は、ベースプレートが、熱交換プレートに対応して延びる輪郭を備えた窪みを有することを特徴とする熱交換器によって解決される。有利な諸構成は従属請求項の対象である。 This problem is solved by a heat exchanger characterized in that the base plate has a recess with a contour extending corresponding to the heat exchange plate. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims.
本発明によれば、板形熱交換器、特に積層板形油冷却器が設けられており、ベースプレートは隣接した熱交換プレートに対応した窪んだ面を有する。特に、最も外側の熱交換プレートの側面は少なくともその下側領域において、ベースプレートの窪んで延びる輪郭の側面に当接している。形状接合式当接によって最も外側の熱交換プレートとベースプレートとの間に大きな接触面、従って結合面が得られ、蝋等によって相応に結合した場合良好な接合が生じ、従って最適な力伝達が生じ、ベースプレートが熱交換器の安定性を著しく高めることになる。 According to the invention, a plate heat exchanger, in particular a laminated plate oil cooler, is provided, the base plate having a recessed surface corresponding to the adjacent heat exchange plate. In particular, the side surface of the outermost heat exchange plate is in contact with the side surface of the contour extending in a recess of the base plate, at least in its lower region. Shaped contact provides a large contact surface between the outermost heat exchange plate and the base plate, and thus the connection surface, which results in a good connection when properly connected by wax or the like, and thus optimal force transmission. The base plate significantly increases the stability of the heat exchanger.
好ましくは、最も外側の熱交換プレートの縁は、少なくとも隣接熱交換プレートと結合されているその縁領域において、ベースプレートから上に張り出している。 Preferably, the edge of the outermost heat exchange plate protrudes up from the base plate at least in its edge region which is coupled to the adjacent heat exchange plate.
ベースプレートの窪みは熱交換器の最も外側の熱交換プレートの材料厚よりも大きく、好ましくは少なくとも、ベースプレートに当接する最も外側の熱交換プレートと次に最も外側の熱交換プレートとの間の内法高さの半分を加えた熱交換器熱交換プレートの材料厚と同じ深さである。窪みの深さは最適には、少なくとも、ベースプレートに当接する最も外側の熱交換プレートと次に最も外側の熱交換プレートとの間の内法高さを加えた熱交換器熱交換プレートの材料厚と同じ深さである。 The recess of the base plate is larger than the material thickness of the outermost heat exchange plate of the heat exchanger, preferably at least the inner method between the outermost heat exchange plate abutting the base plate and the next outermost heat exchange plate It is the same depth as the material thickness of the heat exchanger heat exchange plate plus half the height. The depth of the recess is optimally at least the material thickness of the heat exchanger heat exchange plate plus the internal height between the outermost heat exchange plate that contacts the base plate and then the outermost heat exchange plate Is the same depth.
ベースプレートの輪郭は主にエンボス加工または切削加工によって製造される。別の製造法が可能であり、ベースプレートは例えば鋳造される。 The contour of the base plate is mainly produced by embossing or cutting. Other manufacturing methods are possible, for example the base plate is cast.
しかし本発明に係る熱交換器は一方で油冷却器として、蒸発器または凝縮器としても、または例えば給気/冷却材冷却器としても利用することができる。このような機構の冷凍サイクルは(車両)室内の空気調和に利用できるだけでなく、電気負荷、エネルギー溜、電圧源等の熱源の冷却、または過給機の給気の冷却にも利用できる。例えば、冷却材を付加されるコンパクトな熱交換器において空調装置の冷媒の凝縮が行われ、冷却材が熱交換器内で熱を他の媒体としての空気に放出するとき、熱交換器は凝縮器である。本発明により構成される熱交換器内での別の媒体の蒸発もしくは凝縮は例えば燃料電池システムに応用する場合にも起きることがある。 However, the heat exchanger according to the invention can also be used on the one hand as an oil cooler, as an evaporator or a condenser, or for example as a charge / coolant cooler. The refrigeration cycle of such a mechanism can be used not only for air conditioning in a (vehicle) room, but also for cooling a heat source such as an electric load, an energy reservoir, a voltage source, or cooling of a supercharger supply air. For example, when the air conditioner refrigerant is condensed in a compact heat exchanger to which the coolant is added, and the coolant releases heat to the air as the other medium in the heat exchanger, the heat exchanger condenses. It is a vessel. The evaporation or condensation of another medium in the heat exchanger constructed according to the present invention may also occur, for example, when applied to a fuel cell system.
熱交換器、特に本発明に係る熱交換器を製造するための本発明に係る方法では、ベースプレートがそのエンボス加工によって製造され、引き続き熱交換プレートとベースプレートとの相応に整列した積層が行われ、その後に硬蝋付による結合が行われる。特に、プレートがそれらの縁で互いに密封結合され、特に同時に断面の接触個所で隣接プレートの結合が行われるように、硬蝋付によるプレートの結合は行われる。これにより、特別有利な構成において、安定した捩り剛性要素が製造される。 In the method according to the invention for producing a heat exchanger, in particular a heat exchanger according to the invention, the base plate is produced by its embossing, followed by a correspondingly aligned lamination of the heat exchange plate and the base plate, Thereafter, bonding with hard wax is performed. In particular, the joining of the plates by brazing is effected so that the plates are hermetically joined to each other at their edges, and at the same time, the joining of adjacent plates at the point of contact of the cross section. This produces a stable torsional rigid element in a particularly advantageous configuration.
以下、図面を参考に変更態様を有する4つの実施例に基づいて本発明が詳しく説明される。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on four embodiments having modified embodiments with reference to the drawings.
熱交換器として利用される板積層形油冷却器1は例えば特許文献1に開示されており、その開示内容がここに明確に一緒に含められるが、この油冷却器は多数の積み重ねられた打ち抜き深絞り熱交換プレート2を有し、プレートの間を冷却材と油が交互的順番で流れる。冷却材接続部での流れ方向が図2に矢印で明示されている。油は下から給排される。
A plate-laminated oil cooler 1 used as a heat exchanger is disclosed in, for example, Patent Document 1 and the disclosure thereof is clearly included here, but this oil cooler has a large number of stacked punches. A deep drawing
油接続部を取付けて板積層形油冷却器1を組立てるために最も下の熱交換プレート2の下面にベースプレート3が取付けられている。このベースプレート3は図1aに示すように窪み5を、ここでは第1実施例により凹部を、その上面6に有し、窪みは少なくともその下側平坦領域と側面領域とに、最も下の熱交換プレート2の下面に一致した輪郭を備えている。窪み5はフライス加工によって矩形ベースプレート3に形成されており、ベースプレート3の下面はその形状に変化がない。
A
窪み5の深さは、最も下の熱交換プレート2の材料厚に両方の下側熱交換プレート2の間の内法高さを加えたものに近似的にほぼ一致する。
The depth of the
第1実施例の変更態様によれば窪み5は第1実施例の窪み5よりも多少深く、ここでは両方の最も下の熱交換プレート2の間の内法高さを加えた熱交換プレート2の材料厚の約2倍に構成されている。
According to a modification of the first embodiment, the
図4aに示す第2実施例は実質的に第1実施例に一致しており、これによればベースプレート3は切削[原文:非切削]加工の枠内で過度な材料除去を避けるためにその下面に、ほぼ熱交換プレート2の延長上の1領域に、張出し領域8を有する。その際、張出し領域8は平らな底を有する。張出し領域8によって、ベースプレート3の極力少ない変形と材料除去とにおいて窪み5の深さ増大を可能とすることができる。
The second embodiment shown in FIG. 4a substantially corresponds to the first embodiment, according to which the
図4bに示す変更態様によれば窪み5の深さは第1実施例の変更態様による窪み5の深さにほぼ一致している。
According to the modification shown in FIG. 4b, the depth of the
図5に第3実施例として断面図で示す積層板形油冷却器1は互いに結合される熱交換プレート2とベースプレート3とで形成されている。熱交換プレート2の間に、外方で閉鎖された空洞が形成されている。空洞はそれぞれ少なくとも1つの供給管路および排出管路を介して第1媒体もしくは第2媒体を交互に供給され、相応する媒体も流通させる。熱交換プレート2の各断面の間に接触個所が現れるように、プレートは異形化されている。これら接触個所の領域で熱交換プレート2は互いに素材接合式に結合され、一般に蝋付されている。熱交換プレート2の間に形成される第1媒体もしくは第2媒体の流れが相応する供給管路から相応する排出管路へと直線的に延びるのではないように熱交換プレート2は構成されている。このような熱交換プレート2の1例が図8に示してある。
A laminated plate type oil cooler 1 shown in a sectional view in FIG. 5 as a third embodiment is formed by a
熱交換プレート2は反復する波形断面を有することができ、その場合波形断面は貫流方向を横切る少なくとも1方向に延びており、この1方向は媒体流入部から流出部への直線的結合である。この方向の周りを波形断面はジグザグ状に延びている。このような波形断面は、相応する空洞を流通する媒体の流れを誘導するのに適した流れ誘導領域を簡単に形成する。そのことによって流れはその推移において有利なことに数回方向転換され、もしくは熱交換プレート2の相互距離が異なる大きさに造形された領域を流通する。それゆえにこれらの領域では流れ速度が変化する。同時に、有利なことに、媒体が全体として熱交換プレート2の面全体に分配され、こうして熱交換面全体の極力最適な利用を行うことが達成される。流通する媒体の流れ挙動(粘度)に依存して乱流も現れる。通路内で再三起きる流体の方向変化と、開口する波形通路の領域で事情によって生じる旋回流が、生成する境界層を再三破り開く。そのことから熱伝達が向上する。
The
選択的に、波形断面は流れ領域の間に直線的に延びる脚部を有することができ、波形断面の推移は脚部の脚長と脚部の間に与えられた脚角度と波形断面の断面深さとによって特徴付けられている。波形断面の断面は脚部領域における推移と湾曲領域における推移とによってその横断面を確定され、好ましい諸構成はこれらの領域において横断面形状の変更を予定することができる。 Alternatively, the corrugated cross-section can have legs that extend linearly between the flow regions, and the transition of the corrugated cross-section depends on the leg length of the leg and the leg angle provided between the legs and the cross-sectional depth of the corrugated cross-section. It is characterized by Sato. The cross-section of the corrugated cross-section is determined by the transition in the leg region and the transition in the curved region, and preferred configurations can be expected to change the cross-sectional shape in these regions.
熱交換プレート2のジグザグ状に延びる波形断面は特に脚長と隣接する脚部の間の脚角度と断面深さとによって特徴付けられる。本発明の好ましい諸構成では、脚長が8〜15ミリメートルの範囲内、主に9〜12ミリメートルの範囲内である。断面深さ‐これは例えば波頭とプレート中立面との間の距離からなる‐の代表的値は0.3〜1.5mmの範囲内である。多くの用途にとって0.5〜1mmの断面深さが有利なことがあり、約0.75mmの値が優先されることがある。波形断面の2つの脚部の間の脚角度は主に45°〜135°である。特に90°前後の値は流体の分布、貫流速度、熱交換器の処理能力に関する良好な妥協である。脚長と脚角度は一方で波形断面の流れ誘導機能を限定し、しかし他方で隣接熱交換プレート2相互の接触個所も限定する。接触個所は熱交換器の安定性にとって必要である。多くの用途において軽量化と熱交換との理由から望まれるように熱交換プレート2の材料厚が小さく選択される場合、媒体による圧力付加に対する熱交換プレート2の固有剛性は相互的支えなくしては保証することができない。好ましい構成において熱交換プレート2の結合は接触個所の領域において硬蝋付によって行われ、このため熱交換プレート2は少なくとも片面が半田等の蝋付用フラックスで被覆されている。脚長および脚角度の選択は主に、流通する媒体およびその粘度に依存して行われる。脚長と脚角度は、発生する流れ速度およびそれと結び付いた熱交換とに大きく影響するので、その都度の使用目的に適合される。前記値は特に、エンジン油と冷却水との間で熱交換が行われる車両において油冷却器としての熱交換器の使用に関係している。それらはさらに、熱交換プレート2の寸法設計と熱交換プレート2の距離から生じる空隙の寸法設計とにも当然依存している。
The zigzag corrugated cross section of the
波形断面の造形は実質的に、この領域における断面の外稜に垂直な横断面形状と、波形断面の伸長方向を横切る推移においてピッチによって確定される断面系列とによって、熱交換プレート2全体にわたって確定される。好ましい諸構成では一定したピッチ、つまり相隣接する2つの任意の波形断面の固定距離が予定される。波形断面の造形が有利であるのは、特に、それが波尾の外面に扁平領域を有するときである。この扁平領域は特に幅が0.1〜0.4mmである。扁平領域は相隣接する熱交換プレート2の良好な平面的当接を可能とし、それとともに隣接する熱交換プレート2相互の支えもしくは‐硬蝋付等による‐結合の容易かつ安定した実現を可能とする。
The formation of the corrugated cross section is substantially determined over the entire
熱交換プレート2は相互に同一または相一致させて造形しておくことも、類似または異なる態様に造形しておくこともできる。相互に同一の熱交換プレート2は、波形断面の特有の性質と波形断面の造形とに関して同一の性質を有する。相対応する熱交換プレート2は構造が相互に同じであるが、しかし熱交換プレート2が例えば相互に異なる脚角度を有することが可能である。相対応する熱交換プレート2は主に相互に異なる造形の波形断面および/または相互に異なる値の特有な変量を有するが、しかし縁の構成に関しておよび熱交換プレート2の前面および裏面の構成に関して相対応している。例えば、脚角度の違いのみによって特有な変量の点で異なる2つの相対応する熱交換プレート2を交互に使用すると、異形化領域において熱交換プレート2の相互接触個所の位置および相対位置が所要の剛性および所要の流通に関して簡単に最適化可能であるという利点が得られる。
The
熱交換プレート2およびベースプレート3の材料はここではアルミニウムである。この材料は、密度が低く、同時に例えばエンボス加工によって波形断面の作製を簡単に可能にする利点を有する。接触個所の領域および縁領域において2つの隣接するプレートの結合を製造するために少なくとも片面全体に硬蝋等の蝋付用フラックスを被覆しておくことができる。蝋付用フラックスの選択と蝋付用フラックス塗布の層厚とに応じて、蝋付用フラックスでの両面被覆を設けておくこともできる。蝋付用フラックスでの被覆は、特にブロック内の縁と供給管路および排出管路との領域において、他の補助手段もしくは補助物質を利用することなく接合工具(硬蝋付炉)を使った接合過程で2つのプレート相互の流体密な結合を確実に製造するのに役立つものである。
The material of the
熱交換プレート2の間の結合、そして最も下の熱交換プレート2とベースプレート3との間の結合は、特に硬蝋付によって製造されている。熱交換プレート2の縁領域において熱交換器の良好な密封作用と同時に安定した構造とを達成するために、熱交換プレート2が曲折縁を有し、縁の高さは、少なくとも2つの相隣接する熱交換プレート2がこの縁領域で相当接して部分的に重なるように選択しておくことができる。縁領域で部分的に重なる熱交換プレート2の数は5までとすることができる。部分的に重なる熱交換プレート2の数が大きければ大きいほど、これにより形成されかつ外側で熱交換器を閉鎖する壁体は一層剛性になる。これは同時に、熱交換プレート2を外側で持続的に安定し抵抗力のある流体密な成端の製造を促進する。好ましいさらなる諸構成では、波形断面が縁内にまで、特にその幅全体にわたって延びている。波形断面の造形時、熱交換プレート2がなおかつ積重ね可能に留まることに留意しなければならず、これは、縁領域における波形断面の推移が2つの隣接する熱交換プレート2の組立位置まで相互に調整されることによってなされる。
The connection between the
図6と図7が示す変更態様は第3実施例に一致しており、そのベースプレート3は熱交換プレート2のほぼ延長上に張出し領域8をその下面に有する。この実施例によっても張出し領域8は平らな底を有する。
The modification shown in FIGS. 6 and 7 is the same as that of the third embodiment, and the
1 板積層形油冷却器
2 熱交換プレート
3 ベースプレート
5 窪み
6 上面
8 張出し領域
1 plate laminated
Claims (9)
Use of a heat exchanger according to any one of claims 1 to 8 as a supply / coolant cooler, an exhaust cooler, an evaporator or an oil cooler (1).
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