JP2008522131A - 熱交換器を形成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器の貫流パイプのための収容装置を形成する方法において、２つの方法の利点を利用する。
【解決手段】 貫流パイプを収容するための開口部を有する熱交換器の、貫流パイプのための収容装置を形成する方法において、少なくとも１つの開口部が、一部は第１の形状付与方法によって形成され、少なくとも一部が、前記第１の形状付与方法とは異なる、第２の形状付与方法によって形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器を形成する方法に関する。本方法は、自動車内で、たとえば自動車の空調設備などにおいて、使用される熱交換器に関して説明される。しかし、本方法は、他の熱交換器にも適用される。

この種の熱交換器は、通常、多数の貫流パイプを有しており、それを通して冷却剤が案内される。これら貫流パイプは、通常、パイプの端部に配置されている、パイプ底内へ連通している。

この目的のために、パイプ底が開口部を有しており、その開口部に貫流パイプが挿入ないし挿通される。以下において通過部とも称される、これらの開口部を形成するために、従来技術から複数の形成方法が知られている。すなわち、これらの通過部は打抜きによって、あるいはまた引きちぎりなどのような引裂き方法によっても形成することができる。

打抜きの場合に開口部は剪断プロセスによって生じるが、引裂き方法の場合には加工すべき材料が伸張されて、互いに離れるように引き裂かれる。

打抜き方法の利点は、形成が比較的簡単であって、このようにして形成された開口部ないし通過部が高い精度を有し、かつ各断面形状幾何学配置が形成可能であることにある。形成方法として完全な薄板材料からの引きちぎりが使用される場合に、このようにして通過部の漏斗形状の導入斜面が形成され、従って組立ておよび半田付けプロセスが容易になる。その他、この場合において、半田コーティングされた材料薄板が使用される場合に、貫流パイプと通過部との間の接触領域ないし結合領域内に、半田コーティングが生じる。

そして、貫流パイプと通過部ないし開口部との間に、打ち抜かれた通過部の場合よりも大きい、可能な接触面積が生じる。というのは、打ち抜かれた通過部は最大で、底ないし集合器の薄板厚にしか相当しないからである。

本発明の課題は、形成する場合に２つの方法の利点を利用することにある。

これは、本発明によれば、請求項１の特徴（すなわち、貫流パイプを収容するための開口部を有する熱交換器の、貫流パイプのための収容装置を形成する方法であって、少なくとも１つの開口部が、一部は第１の形状付与方法によって、そして少なくとも一部が、前記第１の形状付与方法とは異なる、第２の形状付与方法によって形成されることを特徴とする熱交換器の貫流パイプのための収容装置を形成する方法）によって解決される。

発明の実施の形態

貫流パイプを収容するための開口部を有する熱交換器の貫流パイプのための収容装置を形成する、本発明に基づく方法において、少なくとも１つの開口部が一部は第１の形状付与方法によって、そして少なくとも一部が、第１の形状付与方法とは異なる、第２の形状付与方法によって形成される。

形状付与方法というのは、たとえば底薄板のような基礎材料に、たとえば基礎材料の開口部ないし通過部のような、予め定められた形状を与えるのに適した、すべての方法である。

収容装置というのは、貫流パイプの、収容装置の開口部内へ挿入される少なくとも１つの領域、たとえばその終端領域を、収容する装置である。

好ましくは、第１の形状付与方法は、打抜き方法であって、第２の形状付与方法は引裂き方法である。

その場合に上述したように、打抜き方法は、開口部の形成が剪断プロセスによって行われる方法である。引裂き方法は、開口部が少なくとも部分的に絞りないし引裂きによって形成される方法である。

第１の方法と他の方法によって少なくとも部分的に開口部を形成するということは、開口部の所定の領域が第１の形状付与方法、たとえば打抜きによって、そして開口部の他の領域が他の形状付与方法、すなわち特に引裂きによって形成されることである。

他の可能性は、形成すべき開口部の予め定められた領域に２つの形状付与方法を適用することにある。

その場合に開口部の、たとえば極めてわずかな幅を有する中央領域のような、特に複雑な断面形状を有する領域が、打抜き方法によって形成され、他の領域は引裂き方法によって形成される。

好ましくは、第１の形状付与方法と第２の形状付与方法は、実質的に同時に行われる。その場合に、２つの方法を１つの作業プロセスにおいて実施することが可能である。

好ましくは、第１の形状付与方法と第２の形状付与方法を別々の処理ステップにおいて行うことも可能である。その場合に、まず打ち抜いて、次に引裂き方法を適用することが可能である；しかしまた、まず引裂き方法が適用され、次に打抜きプロセスが実施されることも、可能である。

本発明は、さらに、熱交換器を形成する方法に向けられており、その場合に、１つの処理ステップにおいて、上述した方法に従って収容装置の形成が行われ、次に貫流パイプが少なくとも部分的に収容装置と結合手段によって結合される。

その場合に結合手段は、好ましくは半田などである。その場合に、通過部の形成後に結合手段を塗布することが可能である。しかし好ましくは、最初に半田コーティングされている薄板を使用することも可能である。この場合において、上述した方法、特に引裂きプロセスによって、半田コーティングされた端縁が生じる。しかし、この端縁ないしカラーは、組立ておよび／または半田付けプロセスを容易にする、導入斜面の形状で生じるだけではない。

その他、上述したように、カラーによって通過部と貫流パイプの間の接触面が増大し、それも同様に形成、特に半田付けプロセスを容易にし、かつ最終製品のより高い密閉性をもたらす。

さらに、本発明は、熱交換器の貫流パイプのための収容装置に向けられており、その収容装置は、貫流パイプを収容するのに適した多数の開口部を有しており、その場合に開口部は実質的に収容装置の予め定められたメイン平面内に配置されており、かつ予め定められた周面を有している。その場合に開口部は、本発明によれば、周面の少なくとも１つの領域内に端縁を有しており、その端縁がメイン平面から突出し、かつ周面の少なくとも１つの領域内では実質的にメイン平面から突出しない。

その場合に端縁というのは、（しかし特にこれに限らないが）、周面の回りに配置されたカラーである。

メイン平面というのは、個々の開口部が配置されている、幾何学的平面である。１つの実施形態において、平面は、たとえば、加工すべき薄板自体によって形成することができる。しかし、パイプ底が、開口部が配置されているメイン平面に対して側方へ変位した、基本平面を有することも可能である。

実質的にメイン平面から突出しない領域というのは、以下においては、端縁ないしカラーのない領域である。その場合に「端縁のない」ないしは「カラーのない」ということは、必ずしもメイン平面に対して隆起部が存在してはならないことを意味していない。

他の好ましい実施形態において、端縁はメイン平面から実質的に貫流パイプの端部の方向へ突出している。これは、貫流パイプが開口部に挿通され、端縁が、貫流パイプが開口部に挿通されるのと同じ方向にメイン平面から突出していることを意味している。

しかし端縁は、上述したようにメイン平面に対して斜めに延びて、導入斜面を形成することができ、その導入斜面が組立て、特に貫流パイプとの結合を容易にする。

他の好ましい実施形態において、端縁はメイン平面から実質的に垂直に突出している。その場合に端縁はメイン平面から０．３ｍｍと３ｍｍの間、好ましくは０．５ｍｍと２ｍｍの間特に好ましくは０．５ｍｍと１ｍｍの間で突出している。その場合にこの突出は、形成すべき開口部の幅によっても定められる。

他の好ましい実施形態において、開口部は細長い形状を有している。「細長い」というのは、開口部が予め定められた長さとこの長さに比較して著しく減少された幅を有していることである。その理由は、貫流パイプが通常フラットパイプであって、その端部も同様に細長い断面を有していることにある。

他の好ましい実施形態において、開口部はその終端領域においては実質的にメイン平面から突出していない。これは、終端領域にたとえば間隙などが設けられており、ないしは生じることを意味している。

他の好ましい実施形態において、開口部は、減少された幅を備えた中央領域を有している。この中央領域に、貫流パイプの中央領域が挿通される。この中央領域は、貫流パイプを、好ましくはそれぞれ異なる流れ方向が存在する、２つの領域に分割するために、その幅において狭められている。

好ましくは開口部は中央領域内で、実質的にメイン平面から突出していない。これは、中央領域内には端縁ないしカラーが存在していないことを意味している。

その理由は、中央領域は減少された幅を有しており、従って形成が特に（しかしこれに限らないが）打抜きのような、実質的に端縁を発生させない、より正確な方法によって行われることにある。

他の好ましい実施形態において、メイン平面は実質的に、収容装置の底平面に関して平行に変位して配置されている。その場合に好ましくは、メイン平面は底平面に関して貫流パイプの端部により近く配置されている。これは、貫流パイプが幾何学的に底を通しても、メイン平面を通しても突出していることを意味している。

本発明は、さらに、冷却剤を移送するのに適した多数の貫流パイプを有する、熱を交換する装置に向けられており、その場合に貫流パイプの少なくとも１つの終端部分に上述した種類の収容装置が配置されている。好ましくはそれぞれの貫流パイプの両方の終端部分に、それぞれ上述した種類の収容装置が配置されている。その場合に装置は、好ましくは分離壁を有しており、その分離壁が通過部に対して垂直に配置されており、それによって２つの流れ領域への分割がもたらされる。

他の好ましい実施形態において、分離装置、特に分離壁は、通過開口部に対して実質的に平行に配置されている。好ましくは分離装置は、分離装置を保持するためのガイド面を有する収容部分内に配置されている。

本発明の他の利点と実施形態が、添付の図面から明らかにされる。

図１において、参照符号１は、本発明に基づく収容装置ないしパイプ底に関する。このパイプ底は、２つの側端縁３ａと３ｂを有しており、それらが他の装置、たとえばカバーと結合するために用いられる。この目的のために、側端縁は斜めに延びる部分４ａと４ｂを有しており、それらがカバーと係合するために用いられる。

パイプ底は、厚みｄを有しており、その厚みは０．２と３ｍｍの間、好ましくは０．５と２ｍｍの間、そして特に好ましくは０．５と１ｍｍの領域にある。パイプ底には、多数の開口部６が設けられている。これらの開口部は、細長い形状を有しており、かつメイン平面Ｈ内に共通に位置している。

打抜き方法と絞り方法の組合わせから得られる、本発明に基づく方法によって、開口部６の周面領域において、周の１つの領域に端縁ないしカラー８が生じ、他の領域７には生じない
メイン平面Ｈは、図１において２本の破線で示されている。この平面内にそれぞれの開口部６が、もっと正確に言うと、カラーのない領域７内の開口部６の周端縁が、位置している。図１において、後に詳しく説明する分離壁２１も、メイン平面Ｈに対して実質的に垂直に設けられている。

端縁８と端縁のない領域７の間の移行は、ここでは階段状に示されている。しかし移行を、だんだんと、ないしは数学的な意味において微分可能に行うこともできる。端縁８自体も、角のない形状を有することができる。

ここでは、端縁８は、一定の高さｈで示されているが、高さが様々な領域で変化することもできる。開口部６から開口部６へ、端縁ないしカラー８の高さが異なることもできる。

開口部は、開口部の残りの領域に比較して減少された幅を有する、中央領域６ａを有している。この狭まった領域は、開口部６へ挿通される、（図示されていない）貫流パイプの中央領域を収容するために用いられる。この領域内では、正確な断面形状に対して比較的高い要請が課されるので、この領域は打抜きによって形成され、すなわちこの領域において周端縁ないしカラー８が生じない。

開口部６の終端領域９内にも、引きちぎり方法によって生じる間隙１１が生じる。この間隙１１も、直線的な推移で示されている。しかし、間隙１１が湾曲した端縁を有することもできる。

この実施形態においては、開口部６が配置されている平面Ｈは、底平面Ｂに対して側方へ変位している。底平面Ｂというのは、側端縁３ａと３ｂがそこから延びている、平面である。底平面Ｂから開口部６へ向かって、斜面１２が設けられている。しかしここで、メイン平面Ｈと底平面Ｂが幾何学的に実質的に一致することも可能であり、かつメイン平面Ｈが図１に関して底平面Ｂの下方に配置されていることも、考えられる。この場合においては、開口部６は、収容装置１の底平面Ｂよりも（図示されていない）貫流パイプの終点部分からさらに離れて配置されている。

参照符号２１は、それぞれの開口部６を左側の領域と右側の領域に分割する分離壁を示している。もっと正確に言うと、収容装置１全体も左と右の領域に分割されている。

その場合にこの分割は、実質的に対称に行うことができるが、分離が非対称に行われる、実施形態も可能である。

その場合に分離壁２１は、分離壁の平面に対して実質的に平行に延びる端部２２に、もっと正確に言うと、段部２２の部分２２ａと２２ｂに、それぞれ交互に添接する。その他、段部２２はさらに、分離壁の平面に対して実質的に垂直に延びる部分２４ａと２４ｂおよび分離装置２１の平面に関して斜めに延びる部分２５ａと２５ｂも有している。

この実施形態において、分離壁はそれぞれ、開口部６の狭くなった領域６ａ上に載置されている。さらに、分離壁２１は（図示されない）スロットを有しており、そのスロットが少なくとも開口部６の領域内で（同様に図示されていない）貫流パイプの端部を収容する。

開口部６の領域６ａ内に端縁ないしカラーが存在していないことによって、分離壁内のスロットも、より小さく選択し、ないしはより正確に適合させることが可能であって、それが最終的に貫流パイプと分離壁の間のそれぞれの結合のより高い密閉性をもたらす。

分離壁の挿入によって、収容装置１とそれに伴って熱を交換する装置のカバーないし底が、左側と右側の部分領域に分割される。好ましくはこの分割がさらに、収容装置内に挿入された（図示されていない）貫流装置内へも続く。

２つの方法の移行領域を形成し、ないしは形作る場合の製造技術的な困難は、開口部ないし通過部の領域にある。この移行領域は、組立て後に次の半田付けプロセスにマイナスの影響を与えず、漏れの発生を阻止するために、継ぎ合せプロセス後、すなわち貫流パイプを開口部内へ挿入した後に、比較的大きい半田間隙を有してはならない。

この目的のために、個々の形状付与方法のために、すなわち特に打抜きと引裂きプロセスのためだけでなく、たとえば互いに調和した父型と母型のように、互いに調和した工具が使用される。

その場合に工具は、好ましくは、それぞれの方法が使用される領域の間の移行領域内に重なる領域を有するように、すなわち移行領域内では材料の加工が２つの方法ないし２つの工具によって行われるように、選択される。

たとえば、工具の適切な寸法設計によって、最初に打抜き方法が実施されて、次に引裂き方法が実施される場合に、開口部のすでに打ち抜かれた領域上に引裂き方法によって、すでに打ち抜かれた材料の変形をもたらす、それ以上の力が実質的にもたらされないようにすることができる。

図２は、熱を交換するための本発明に基づく装置の底装置１の他の実施形態を上からの斜視図で示している。底装置１は、通過部６を有しており、その通過部がカラー８によって包囲されている。その場合にカラー８は、斜面１２によって底装置１のベース１３と結合されている。図示されていない然るべきフラットパイプを収容するための通過部６に対して横方向のほぼ中央に、分離壁２１を収容するための対向する段部２２を有する底部分１４が示されている。通過部６のカラーの外側の端部に、それぞれ間隙１１が配置されている。カラー８と間隙１１を有する通過部６は、上述した、組み合わされた引裂き方法と打抜き方法によって形成することができる。

図３は、図２の底装置１を下から、すなわち裏面で示している。通過部６、段部２２を備えた底部分１４の他に、通過部６の狭められた中央領域６ａが見られる。

図４と図５は、図２と３に相当する他の斜視図である。従って明らかにするためには、図２と３の上述した説明を参照することができる。

図６は、図２の底装置を使用しながら熱を交換する、本発明に基づく装置を示している。流れチャンバ１６、１７と、流れチャンバ１６、１７を互いに分離する、狭くなった領域１８を有するフラットパイプないし貫流装置１５が、通過部６の狭くなった中央領域６ａを通して底装置１内へ挿入される。底部分１４内にスロット２３を有する分離壁が挿入され、その分離壁は流れを２つの領域へ分離するために用いられる。その場合に分離壁２１は、段部２２によって支持される。分離壁２１のスロット２３は、フラットパイプ１５の狭くなった領域１８を収容するために用いられる。

図７は、底装置１、挿入された多数のフラットパイプ１５および分離壁２１からなる、図６に基づく装置を示している。

図８は、図２の底装置１を、挿入された分離壁２１に対して垂直に断面で示しており、その場合に断面は分離壁２１のスロット２３を通り、従って通過部６に沿って延びている。

図９は、図２の底装置１を、挿入された分離壁２１に対して垂直に他の断面で示しており、その場合に断面は分離壁２１のスロットのない領域を通り、従って通過部６に沿って延びていないので、底装置１のベース１３が見られる。

図１０は、斜面１０上に配置されたカラー８によって包囲された通過部６を有する底装置１の他の実施形態を示しており、その場合に斜面１２は底装置１のベース１３への結合を形成する。図２の底装置と同様に、通過部５に対して実質的に垂直に延びる、対向する端部２２を備えた底部分１４が設けられおり、その段部は図示されていない分離壁を収容するために用いられる。図２の実施形態とは異なり、底部分１４に対して垂直に延びる他の収容部分３０が設けられており、その収容部分が、底装置１の平面上に垂直に立つガイド面３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよび３１ｄを有している。収容部分３０とガイド面３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを用いて分離壁を底装置１内へ挿入することができ、その分離壁は通過部６に対して平行に配置されている。同様な形状の他の分離壁が、分離壁を収容するために設けられている底部分１４内に同様に挿入される場合には、流れの４分割が可能である。そうでない場合には、分離壁のための２つの収容装置、すなわち底部分１４と収容部分３０の配置によって、分離壁を通過部６に対して垂直または平行に配置する可能性が生じる。

図１１は、図１０の底装置を裏面で示している。図から明らかなように、２つの収容部分１４と３０の交差は後ろから見てクロス３２の形状を有している。

図１２は、図１０に示す底装置１、他の分離壁３３および多数のフラットパイプ１５を有する、熱を交換するための本発明に基づく装置の実施形態を分解斜視図で示している。他の分離壁３３は、細長い通過部６の方向へ延びて、流れを、（この他の分離壁３３のみが使用される場合に）２つの領域へ分離している。底部分１４内にさらに、図示されていない「第１の」分離壁２１が挿入されている場合には、４分割がもたらされる。

図１３は、図１０に示す底装置１、他の分離壁３３および多数のフラットパイプ１５を有する、図１２の熱を交換するための本発明に基づく装置の実施形態を分解斜視図で示している。図から明らかなように、底装置１のほぼ中央にクロス３２が配置されているので、通過部６に対して垂直の方向か、あるいは平行な方向に延びる分離壁を使用することができる。

図１４は、図２８に示す熱を交換する装置を分離壁３１、底装置１および多数のフラットパイプ１５と組み合わせた状態で示している。

そして図１５は、他の分離壁３３を有する底装置１を図１０の底部分１４に沿って断面で示しているので、ベース１３内に通過部６の狭くなった領域６ａが見られる。

本発明に基づく収容装置の詳細を斜視図で示している。 本発明に基づく底装置を他の実施形態において斜視図で示している。 図２に基づく本発明の底装置を裏面で示している。 図２に基づく本発明の底装置の他の詳細を示している。 図２に基づく本発明の底装置の他の実施形態を裏面で示している。 熱を交換するための本発明に基づく装置を示す分解斜視図である。 図６に基づく装置の詳細を示している。 図６に示す底装置を、分離壁スロットに沿って分離壁に対して横方向に示す横断面図である。 図６に示す底装置を、スロットのない分離壁に対して横方向に示す横断面図である。 本発明に基づく底装置を他の実施形態において斜視図で示している。 本発明に基づく底装置の他の実施形態を裏面で示している。 熱を交換するための本発明に基づく装置の他の実施形態を示す分解斜視図である。 熱を交換するための本発明に基づく装置の他の実施形態を裏面で示す分解斜視図である。 熱を交換するための装置の他の実施形態を斜視図で示している。 図１４に示す装置の底装置を示す横断面図である。

Claims (18)

1. 貫流パイプを収容するための開口部を有する熱交換器の、貫流パイプのための収容装置を形成する方法において、
   少なくとも１つの開口部が、一部は第１の形状付与方法によって形成され、少なくとも一部が、前記第１の形状付与方法とは異なる、第２の形状付与方法によって形成されることを特徴とする熱交換器の貫流パイプのための収容装置を形成する方法。
2. 第１の形状付与方法が、打抜き方法であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 第２の形状付与方法が、引裂き方法であることを特徴とする請求項１と２の少なくとも１項に記載の方法。
4. 第１の形状付与方法と第２の形状付与方法が実質的に同時に行われることを特徴とする請求項１から３の少なくとも１項に記載の方法。
5. 第１の形状付与方法と第２の形状付与方法が、別々の処理ステップにおいて行われることを特徴とする請求項１から４の少なくとも１項に記載の方法。
6. 熱交換器を形成する方法において、１つの処理ステップにおいて収容装置が請求項１から５のいずれか１項に記載の方法に従って形成され、次に貫流パイプが少なくとも部分的に結合手段によって収容装置と結合されることを特徴とする熱交換器を形成する方法。
7. 貫流パイプを収容するのに適した、多数の開口部を有する熱交換器の貫流パイプのための収容装置であって、その場合に開口部が実質的に収容装置の予め定められたメイン平面内に配置されており、かつ予め定められた周面を有している、前記収容装置において、
   開口部が、周面の少なくとも１つの領域内で端縁を有しており、前記端縁がメイン平面から突出し、かつ周面の少なくとも１つの領域において実質的にメイン平面から突出していないことを特徴とする熱交換器の貫流パイプのための収容装置。
8. 端縁が、メイン平面から実質的に貫流パイプの端部の方向へ突出していることを特徴とする請求項７に記載の収容装置。
9. 端縁が、メイン平面から実質的に垂直に突出していることを特徴とする請求項７と８のいずれか１項に記載の収容装置。
10. 端縁が平面から０．３ｍｍと３．０ｍｍの間、好ましくは０．５ｍｍと２．０ｍｍの間、特に好ましくは０．５ｍｍと１．０ｍｍの間で突出していることを特徴とする請求項８から９のいずれか１項に記載の収容装置。
11. 開口部が、細長い形状を有していることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の収容装置。
12. 開口部が、その終端領域において実質的にメイン平面から突出していないことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の収容装置。
13. 開口部が、減少された幅を備えた中央領域を有していることを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項に記載の収容装置。
14. 開口部が、中央領域において実質的にメイン平面から突出していないことを特徴とする請求項７から１３のいずれか１項に記載の収容装置。
15. メイン平面が、収容装置の底平面に関して平行に変位して配置されていることを特徴とする請求項７から１４のいずれか１項に記載の収容装置。
16. メイン平面が、底平面に関して貫流パイプの端部により近く配置されていることを特徴とする請求項７から１５のいずれか１項に記載の収容装置。
17. 冷却剤の移送に適した、多数の貫流パイプを有する、熱を交換する装置において、
    貫流パイプの少なくとも１つの終端部分に、請求項７から１６のいずれか１項に記載の収容装置が配置されていることを特徴とする熱を交換する装置。
18. 貫流パイプの両方の端部に、それぞれ請求項７から１６の少なくとも１項に記載の収容装置が配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の熱を交換する装置。

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