JP2009517625A - Cooling device used for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
冷却装置が提案される。この冷却装置はダイカスト法で製作可能であり、外側シェル(14;31)によって取り囲まれた熱伝達ユニット(1;27,28)を有している。この場合、この熱伝達ユニット(1;27,28)と外側シェル(14;31)との間には、冷媒通流させられるジャケット(20)が形成されている。このジャケット(20)は、冷媒通流させられる通路(21;33)が外側シェル(14;31)と熱伝達ユニット(1;27,28)の外側ハウジング(2)との間に形成されるように、ウェブ(3,4,5,6;29,30,34,35,36,37)によって分割されている。このためには、環流がメアンダ状に行われるように、ウェブ(3,4,5,6;29,30,34,35,36,37)が配置されている。これによって、スパイラル状の流れに比べて、冷媒入口(12;32)と冷媒出口(13;38)との配置に関する自由度が得られる。さらに、このような形式の冷却装置は廉価に製作・組付け可能であり、高い効率を有している。 A cooling device is proposed. This cooling device can be manufactured by die casting and has a heat transfer unit (1; 27, 28) surrounded by an outer shell (14; 31). In this case, a jacket (20) through which a refrigerant flows is formed between the heat transfer unit (1; 27, 28) and the outer shell (14; 31). In this jacket (20), a passage (21; 33) through which refrigerant flows is formed between the outer shell (14; 31) and the outer housing (2) of the heat transfer unit (1; 27, 28). Thus, it is divided by the web (3, 4, 5, 6; 29, 30, 34, 35, 36, 37). For this purpose, the webs (3, 4, 5, 6; 29, 30, 34, 35, 36, 37) are arranged so that the circulation is performed in a meander shape. Thereby, the freedom degree regarding arrangement | positioning of a refrigerant | coolant inlet (12; 32) and a refrigerant | coolant outlet (13; 38) is acquired compared with a spiral flow. Furthermore, this type of cooling device can be manufactured and assembled at low cost, and has high efficiency.
Description
本発明は、冷却装置、特に内燃機関に用いられる排ガス冷却装置であって、外側シェルが設けられており、該外側シェル内に少なくとも1つの熱伝達ユニットが配置されており、該熱伝達ユニットが、外側ハウジングを有しており、該外側ハウジングが、外側シェルと熱伝達ユニットとの間に形成された、冷媒によって通流させられるジャケットを、熱伝達ユニット内に形成されていて、冷却したい流体が流れる通路から分離しており、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間にウェブが配置されており、該ウェブが、ジャケット内に、冷媒通流させられる通路を仕切っている形式のものに関する。 The present invention relates to a cooling device, particularly an exhaust gas cooling device used for an internal combustion engine, wherein an outer shell is provided, and at least one heat transfer unit is disposed in the outer shell. The outer housing has a jacket formed between the outer shell and the heat transfer unit, which is formed between the outer shell and the heat transfer unit, and is formed in the heat transfer unit. In which the web is disposed between the outer shell and the outer housing of the heat transfer unit, and the web partitions the passage through which the refrigerant flows in the jacket. About.
このような形式の冷却装置は、たとえば、排ガスが冷却されて、新たに吸い込まれた空気に混合され、シリンダに供給されることによって、有害物質エミッションを減少させるための排ガス冷却装置として内燃機関に使用される。シリンダ充填物のこの温度低下によって、有害物質エミッションが削減される。このために、冷却装置の種々異なる構成が出願された。 This type of cooling device is used in an internal combustion engine as an exhaust gas cooling device for reducing harmful substance emissions by, for example, cooling exhaust gas, mixing it with newly sucked air, and supplying it to a cylinder. used. This temperature drop of the cylinder filling reduces harmful substance emissions. For this purpose, different configurations of the cooling device have been filed.
これらの多くの冷却装置では、冷媒通流させられるジャケット内の死域または渦が問題となる。この死域では、冷媒交換が行われない。これによって、冷却装置の効率が著しく低下させられる。また、冷媒の沸騰によって、冷却装置における損害も生ぜしめられ得る。 In many of these cooling devices, a dead zone or vortex in the jacket through which the refrigerant flows is a problem. In this dead zone, refrigerant replacement is not performed. This significantly reduces the efficiency of the cooling device. In addition, the boiling of the refrigerant can cause damage to the cooling device.
このような死水域を回避しかつ熱交換器の効率を高めるために、冷媒の強制案内を有する冷却装置が開発された。 In order to avoid such dead water areas and increase the efficiency of the heat exchanger, a cooling device having forced refrigerant guidance has been developed.
したがって、ドイツ連邦共和国特許出願公開第2048474号明細書には、冷却装置に用いられる分離壁が開示される。この分離壁は冷媒ジャケット内に配置されていて、通流させられる通路を規定している。この冷却装置は円筒状に形成されている。この場合、冷媒流の強制案内のためのウェブは、内部に位置する熱交換器ユニットに追補的に配置された分離板から形成される。この分離板は螺旋状に内側の熱交換器ユニットを取り囲んでおり、これによって、この熱交換器ユニットを巡るスパイラル形状の強制案内が得られる。
Thus,
類似の構成が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第202004008737号明細書に基づいても公知である。この公知の明細書も同じく円筒状の熱交換器を開示する。この熱交換器の分離壁はスパイラル状に、すなわち、螺旋状に内側の通路を巡って配置されている。この分離壁は線材によって形成される。この線材は近似的に正方形に形成されている。次いで、この線材は、内側に位置する管、すなわち、熱交換器ユニットに材料接続的に固定される。 A similar arrangement is also known from German Offenlegungsschrift 20 2004008737. This known specification also discloses a cylindrical heat exchanger. The separation wall of the heat exchanger is arranged in a spiral shape, that is, spirally around the inner passage. This separation wall is formed by a wire. This wire is approximately square. This wire is then fixed in material connection to the inner tube, ie the heat exchanger unit.
このような形式の構成では、このような螺旋状の強制案内時に熱交換器ユニットが冷媒入口および冷媒出口の配置に関して規定されていることが不利である。内側の熱交換器ユニットの螺旋状の環流時には、冷媒のための入口および出口が熱交換器の軸方向の端部に位置していなければならない。 In such a configuration, it is disadvantageous that the heat exchanger unit is defined with respect to the arrangement of the refrigerant inlet and the refrigerant outlet at the time of such a helical forced guide. During the spiral recirculation of the inner heat exchanger unit, the inlet and outlet for the refrigerant must be located at the axial end of the heat exchanger.
さらに、内側の熱交換器ユニットを円筒状ではなく、たとえば直方体状にまたは複数の部分から製作するかまたは複数の熱交換器ユニットを1つの外側シェル内に配置することが、製造技術的に極めて困難にかつ手間をかけてしか可能とならないことが不利である。この場合、各熱交換器ユニットが可能な限り完全に強制環流されていることが望ましい。このような事例では、両部分に設けられた、通路を仕切るウェブの螺旋状の経過を互いに正確に対応させることができ、これによって、個別部材の間の裂け目または空所が存在しないことが必要となる。 Further, it is extremely technically difficult to manufacture the inner heat exchanger unit in a rectangular shape, for example, in a rectangular parallelepiped shape or from a plurality of parts, or to arrange a plurality of heat exchanger units in one outer shell. It is disadvantageous that it is possible only with difficulty and effort. In this case, it is desirable that each heat exchanger unit be as forcedly refluxed as possible. In such a case, the helical courses of the webs separating the passages provided in both parts can correspond exactly to each other, so that there are no tears or voids between the individual members. It becomes.
したがって、本発明の課題は、冷媒入口および冷媒出口の配置に関して高い自由度を有する、冷媒強制案内を伴う冷却装置を提供することである。この場合、同時に内側の熱交換器ユニットの多分割性が簡単に獲得可能となることが望ましい。さらに、たとえば、個々に可能な限り完全に強制環流される複数の熱交換器ユニットを1つのハウジング内に配置することが可能となることが望ましい。 Therefore, the subject of this invention is providing the cooling device with a refrigerant | coolant forced guide which has a high freedom degree regarding arrangement | positioning of a refrigerant | coolant inlet and a refrigerant | coolant outlet. In this case, it is desirable that the multi-division property of the inner heat exchanger unit can be easily obtained at the same time. Furthermore, it is desirable to be able to arrange, for example, a plurality of heat exchanger units that are individually forced to reflux as completely as possible in one housing.
この課題は、熱伝達ユニットが、メアンダ状に強制環流されているように、冷媒通流させられる通路を仕切るウェブが配置されていることによって解決される。このメアンダ状の環流によって、入口および出口の配置が、冷却装置および熱交換器ユニットの形状と同様に自由に選択可能となる。熱交換器ユニットの多分割性においても、ウェブを簡単にかつずれなしに熱伝達ユニットと共に製作することができる。 This problem is solved by disposing a web that partitions the passage through which the refrigerant flows, so that the heat transfer unit is forcedly circulated in a meander shape. With this meander-shaped recirculation, the arrangement of the inlet and outlet can be freely selected as well as the shape of the cooling device and the heat exchanger unit. Even in the multi-partition nature of the heat exchanger unit, the web can be made with the heat transfer unit easily and without misalignment.
有利な構成では、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間に、軸方向に延びる第1のウェブが配置されており、このウェブから、周方向に延びるウェブが、軸方向に延びるウェブの両側から交互に熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びるウェブが、有利には、周方向に延びるウェブの間の間隔に相当する間隔を置いて、軸方向に延びるウェブの前方で終わっている。このような構成では、互いに垂直に配置されたウェブしか存在していない。これらのウェブは、熱伝達ユニットの多分割性の場合でも簡単にかつ互いに正確に配置することができ、これによって、死域が完全に回避される。このような形式の冷却装置では、冷媒入口が冷却装置の軸方向の第1の端部に配置されており、冷媒出口が、軸方向の、反対の側に位置する端部に配置されている。全周にわたって、熱伝達ユニットの、完全に強制案内される環流ひいては高い効率が存在する。 In an advantageous configuration, an axially extending first web is arranged between the outer shell and the outer housing of the heat transfer unit, from which a circumferentially extending web is connected to the axially extending web. Alternately extending from both sides around the heat transfer unit, the circumferentially extending web is advantageously at the front of the axially extending web, with a spacing corresponding to the spacing between the circumferentially extending webs. It's over. In such a configuration, there are only webs arranged perpendicular to each other. These webs can be placed easily and accurately with respect to each other even in the case of the multi-partition of the heat transfer unit, so that the dead zone is completely avoided. In such a type of cooling device, the refrigerant inlet is disposed at the first axial end portion of the cooling device, and the refrigerant outlet is disposed at the axially opposite end portion. . There is a high efficiency and thus high efficiency of the heat transfer unit over the entire circumference.
これに対して択一的な構成では、外側シェルと熱伝達ユニットの外側ハウジングとの間に、互いに反対の側に配置された軸方向に延びる2つのウェブが形成されており、両ウェブのうち、第1のウェブが、冷却装置の軸方向の最終の区分の前方で終わっており、両ウェブから、軸方向に交互に、軸方向に延びる第1のウェブと、軸方向に延びる第2のウェブとから周方向に延びるウェブが、軸方向に延びる各ウェブの両側から熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びるウェブが、有利には、周方向に延びるウェブの間の間隔に相当する間隔を置いて、それぞれ軸方向に延びる他方のウェブの前方で終わっている。このような構成によって、冷媒入口と冷媒出口とを冷却装置の軸方向の同じ端部に配置することができ、これによって、冷却装置が、まず、その第1の半部でメアンダ状に環流されていて、次いで、その第2の半部でメアンダ状に環流されている。このような形式の構成では、熱伝達ユニットの通流を相応にu字形に選択することもでき、これによって、冷却装置を向流でも並流でも運転することができる。ウェブ相互の配置は簡単に形成可能なままであり、さらに、死空間が回避される。 In an alternative configuration, two axially extending webs arranged on opposite sides are formed between the outer shell and the outer housing of the heat transfer unit. The first web ends in front of the last axial section of the cooling device, and from both webs, alternately in the axial direction, the first web extending in the axial direction and the second extending in the axial direction. A web extending circumferentially from the web extends around the heat transfer unit from both sides of each axially extending web, and the circumferentially extending web is advantageously at a distance between the circumferentially extending webs. It ends in front of the other web, each extending in the axial direction, with a corresponding spacing. With such a configuration, the refrigerant inlet and the refrigerant outlet can be arranged at the same end in the axial direction of the cooling device, whereby the cooling device is first circulated in a meander shape at the first half thereof. Then, it is circulated in a meander shape in its second half. In this type of configuration, the flow of the heat transfer unit can also be selected correspondingly in a u-shape, so that the cooling device can be operated in both countercurrent and parallel flow. The web-to-web arrangement remains easily formable, and a dead space is avoided.
別の択一的な構成では、2つの熱伝達ユニットが、1つの外側シェル内に配置されており、両熱伝達ユニットの間に、各熱伝達ユニットが、横断面で見て全面で強制環流されているように、ウェブが形成されている。このような事例では、二段式の冷却器である。この冷却器は、軸方向により少ない長さで形成されており、これによって、ここでも、構成スペースに関して、スパイラル状に強制環流される冷却器に比べて著しく高い自由度が存在するという利点を有している。 In another alternative configuration, two heat transfer units are arranged in one outer shell, and between each heat transfer unit, each heat transfer unit is forced through the entire surface as viewed in cross section. As is, the web is formed. In such cases, it is a two-stage cooler. This cooler is formed with a smaller length in the axial direction, which again has the advantage that there is a significantly higher degree of freedom with respect to the construction space compared to a cooler that is forced to recirculate in a spiral manner. is doing.
このような全面の環流は、両熱伝達ユニットが、横断面で見てほぼ数字の8の形で環流されていることによって達成される。したがって、付加的な順流および逆流が回避され、冷媒入口通路および冷媒出口通路を、熱伝達ユニットの、軸方向で反対の側に配置することができる。
Such a full recirculation is achieved by the fact that both heat transfer units are recirculated in the form of the
このような形式の有利な構成では、外側シェルと各熱伝達ユニットとの間に、軸方向に延びるそれぞれ1つのウェブが配置されており、軸方向に延びる両ウェブが、ジャケットの、互いに反対の側に位置する周面に配置されており、周方向に延びるウェブが、軸方向に延びるウェブの両側から交互に熱伝達ユニットを巡って延びており、周方向に延びる第1の各ウェブが、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第1のウェブの前方で終わっており、周方向に延びる第2の各ウェブが、所定の間隔を置いて、軸方向に延びる第2のウェブの前方で終わっている。このような構成によって、数字の8の形での二段式の熱交換器の環流が特に簡単に保証されている。
In an advantageous configuration of this type, one axially extending web is arranged between the outer shell and each heat transfer unit, the two axially extending webs being opposite to each other of the jacket. Webs extending in the circumferential direction are alternately extended around the heat transfer unit from both sides of the web extending in the axial direction, and first webs extending in the circumferential direction are arranged on the circumferential surface located on the side. Ends in front of the first web extending in the axial direction with a predetermined spacing, and each second web extending in the circumferential direction is in front of the second web extending in the axial direction with a predetermined spacing It ends with. Such a configuration ensures a particularly simple recirculation of the two-stage heat exchanger in the form of the
有利な構成では、熱伝達ユニットが、ダイカスト法で製作されており、これによって、熱伝達ユニットが、たとえばアルミニウムダイカストまたはマグネシウムダイカストの使用時に軽量となり、にもかかわらず、廉価に製作可能となる。同時に熱伝達ユニットが高い温度に対して適している。 In an advantageous configuration, the heat transfer unit is manufactured by a die casting process, which makes the heat transfer unit lighter, for example when using aluminum die casting or magnesium die casting, but nevertheless can be manufactured inexpensively. At the same time, the heat transfer unit is suitable for high temperatures.
有利な構成では、熱伝達ユニットが、上側部分と下側部分とから形成されており、両部分が、溶接、特に摩擦撹拌溶接によって互いに結合されている。この摩擦撹拌溶接は、マグネシウムダイカスト冷却器またはアルミニウムダイカスト冷却器での使用のために特に適している。別の冷却装置において2つの部分を互いに結合するために知られているような、ねじ締結のための付加的な膨出部またはアイレットはここでは不要となり、これによって、極めて小さいにもかかわらず、密な組立てが、付加的なシール部材なしに保証されている。 In an advantageous configuration, the heat transfer unit is formed from an upper part and a lower part, both parts being connected to each other by welding, in particular friction stir welding. This friction stir welding is particularly suitable for use with a magnesium die cast cooler or an aluminum die cast cooler. An additional bulge or eyelet for screw fastening, as is known for joining the two parts together in another cooling device, is not necessary here, so that despite being very small, Close assembly is ensured without additional sealing elements.
有利には、ウェブが、少なくとも部分的に熱伝達ユニットの外側ハウジングに配置されており、これによって、機能する強制案内を保証するために、付加的な挿入部材が不要となる。この場合、ダイカスト法では、これらのウェブが、ただ1回の製造ステップで熱伝達ユニットと共に製作可能となる。 Advantageously, the web is at least partly arranged in the outer housing of the heat transfer unit, so that no additional insertion members are necessary to ensure a working forced guide. In this case, in the die casting method, these webs can be produced together with the heat transfer unit in a single production step.
続く構成または択一的な構成では、外側シェルが、少なくとも2つの部分から形成されていて、ダイカスト法で製作されており、ウェブが、少なくとも部分的に外側シェルの内壁に形成されている。当然ながら、このような構成では、ウェブが完全に外側シェルに形成されていて、熱伝達ユニットの外壁にまで達していてもよい。中間解離も可能となり、これによって、ウェブが、部分的に熱伝達ユニットの外側ハウジングにかつ部分的に、2つの部分から製作された外側シェルの内壁に形成されている。両事例では、付加的な挿入部材ひいては製造ステップが回避される。 In a subsequent or alternative configuration, the outer shell is formed from at least two parts and is manufactured by die casting, and the web is formed at least partially on the inner wall of the outer shell. Of course, in such a configuration, the web may be completely formed in the outer shell and reach the outer wall of the heat transfer unit. Intermediate dissociation is also possible, whereby a web is formed partly on the outer housing of the heat transfer unit and partly on the inner wall of the outer shell made from two parts. In both cases, additional inserts and thus manufacturing steps are avoided.
これに続く構成では、ウェブが、主として、熱伝達ユニットの外側ハウジングに形成されていて、上側部分と下側部分との間の結合領域に中断部を有しており、この中断部が、組み立てられた状態で外側シェルの、対応するウェブによって塞がれている。このような形式の構成は、複数の部分から成る熱伝達ユニットにおいて特に有利である。次いで、この熱伝達ユニットは溶接される。通常、このためには、熱伝達ユニットの個別部材の間の領域に、相応の溶接工具を当て付けることができるようにするために、空所が必要となる。にもかかわらず、この箇所における組み立てられた状態での冷媒のオーバフローを回避するためには、中断部が意識的に熱伝達ユニットに切り欠かれ、外側シェルの内壁に配置された相応のウェブによって、組み立てられた状態で再び満たされるようになっており、これによって、静止した冷媒を備えた領域が存在しない。 In a subsequent configuration, the web is mainly formed in the outer housing of the heat transfer unit and has a break in the coupling area between the upper part and the lower part. In the closed state, the outer shell is closed by a corresponding web. Such a configuration is particularly advantageous in a heat transfer unit consisting of several parts. The heat transfer unit is then welded. This usually requires a space in order to be able to apply a corresponding welding tool in the area between the individual members of the heat transfer unit. Nevertheless, in order to avoid refrigerant overflow in the assembled state at this point, the interrupting part is consciously cut out in the heat transfer unit and a corresponding web placed on the inner wall of the outer shell. In the assembled state, it is filled again, so that there is no region with a stationary refrigerant.
これに対して択一的な構成では、ウェブが、熱伝達ユニットの上側部分と下側部分との間の結合領域で、横断面で見てなだらかに経過して形成されている。これによって、横断面がもはや全経過にわたって等しくないので、確かに、僅かな圧力損失が冷媒ジャケット内で生ぜしめられるが、しかし、このような形式の構成によって、ウェブによる通路の確実な分離部を破壊することなしに、溶接工具を、この領域になだらかに形成されたウェブを介して案内することが可能になる。 On the other hand, in an alternative configuration, the web is formed with a smooth passage in the cross-section in the connection region between the upper part and the lower part of the heat transfer unit. This certainly causes a slight pressure loss in the refrigerant jacket, since the cross section is no longer equal over the course, but this type of configuration provides a reliable separation of the passageway by the web. It is possible to guide the welding tool through a web gently formed in this area without breaking.
本発明による冷却装置は高い効率を有している。この場合、その構造サイズならびに冷媒入口および冷媒出口の配置がほぼ自由に選択可能となる。このような形式の冷却装置は、付加的な構成部材を使用する必要なしに、簡単にかつ廉価に製作・組付け可能となる。 The cooling device according to the invention has a high efficiency. In this case, the structure size and the arrangement of the refrigerant inlet and the refrigerant outlet can be selected almost freely. This type of cooling device can be easily and inexpensively manufactured and assembled without the need to use additional components.
3つの実施例を図面に示し、以下に説明する。 Three examples are shown in the drawings and are described below.
図1〜図3には、通常、一体の外側シェル(図示せず)によって取り囲まれている冷却装置の熱伝達ユニット1が示してある。この熱伝達ユニット1は外側ハウジング2を有している。この外側ハウジング2には、ウェブ3,4,5,6が形成されている。このウェブ3,4,5,6は、熱伝達ユニット1の強制環流のために働く。ウェブ3,4,5,6の高さは、外側シェルの内壁と熱伝達ユニット1の外側ハウジング2との間の間隔に相当しており、これによって、外側シェル(図示せず)と熱伝達ユニット1との間に形成されたジャケットがウェブ3,4,5,6によって、連続的に延びる通路7に分割される。
1 to 3 show a
熱伝達ユニット1の内部には、排ガス通流させられる通路が形成されている。この通路内には、たとえば、より良好な熱伝達のためのリブが配置されていてよい。本実施例では、熱伝達ユニット1がu字形に形成されている。これは、熱伝達ユニット1の内部に、軸方向に延びる少なくとも1つのウェブが形成されており、このウェブが後方の領域で中断されていて、したがって、排ガス流の変向を可能にしているということを意味している。相応して、排ガス入口8と排ガス出口9とが、熱伝達ユニット1の軸方向の同じ端部に形成されている。
Inside the
いま、主として、冷媒流を排ガス流と逆方向にまたは排ガス流と共に熱交換器ユニット1に沿って案内することができるようにするために、ウェブ3,4,5,6は、熱伝達ユニット1が、まず、その第1の半部10でメアンダ状に強制環流され、次いで、その第2の半部11で逆方向にメアンダ状に強制環流され、これによって、冷媒入口12と冷媒出口13とが、熱伝達ユニット1の軸方向の同じ端部に配置されているように形成されている。
Now, mainly in order to be able to guide the refrigerant flow in the opposite direction to the exhaust gas flow or along with the exhaust gas flow along the
このためには、熱伝達ユニット1の外側ハウジング2に、軸方向に延びる2つのウェブ3,4が形成されている。両ウェブ3,4のうち、軸方向に延びる第1のウェブ3は、熱伝達ユニット1の、図1に示した上面に位置しており、軸方向に延びる第2のウェブ4は、熱伝達ユニット1の、図3に示した下面に位置している。軸方向に延びる両ウェブ3,4から、軸方向で見て両ウェブ3,4の両側に周方向に交互にウェブ5,6が延びている。このウェブ5,6は、それぞれ反対の側に位置する面に配置された軸方向に延びるウェブ4,3の前方で終わっている。この場合、周方向ウェブ5,6の端部と、それぞれ関連した軸方向のウェブ3,4との間の間隔は、周方向に延びる連続する2つのウェブ5,6の間の間隔に相当しており、これによって、僅かな圧力損失しか生ぜしめられない。
For this purpose, two
いま、図1〜図3につき冷媒の経過が明らかとなる。冷媒入口12を介して、冷媒は、図1に認めることができる軸方向のウェブ3の方向に流れ、周方向に延びるウェブ6の端部と、軸方向に延びるウェブ3との間を通って、周方向に延びる両ウェブ5,6の間に流れる。ここから、冷媒は、図2に示した側壁に沿って、熱伝達ユニット1の、図3に示した下面に流れる。ここで、流れは再び軸方向に変向させられ、これによって、冷媒が、周方向に延びるウェブ5の端部と、軸方向に延びるウェブ4の端部との間で再び90°の変向を被り、両ウェブ5,6の間で上面に戻り得る。いま、このメアンダ状の運動は、繰り返される変向によって熱伝達ユニット1の軸方向の他方の端部にまで続く。そこで、冷媒は、熱伝達ユニット1の、図1に認めることができる上面で、熱伝達ユニット1の、反対の側に位置する側壁に流れ得る。なぜならば、この領域で、軸方向に延びるウェブ3が中断されているからである。いま、ここから、引き続きメアンダ状の運動が、それぞれ熱伝達ユニット1の半分の横断面を巡って出口13まで行われる。
Now, the course of the refrigerant becomes clear with reference to FIGS. Via the
図4および図5には、類似の冷却装置が示してある。この場合、ここには、図4で開放された外側シェル14も示してある。この外側シェル14の内壁には、二重ウェブ15が形成されている。この二重ウェブ15はウェブ3,4,5,6を取り囲むように、このウェブ3,4,5,6に係合し、これによって、確実なシーリングが達成される。このことを達成することができるようにするためには、図5に認めることができるように、外側シェルが上側部分16と下側部分17とから形成されている。
4 and 5 show a similar cooling device. In this case, the
すでに図1〜図3から明らかであるように、熱交換器ユニット1も2つの部分から上側部分18とカバー状の下側部分19とによって形成されている。図4および図5に示した冷却装置の環流は、図1〜図3に相俟って説明した環流と同じ形式で行われる。この場合、この図には、ジャケット20も認めることができ、図5には、排ガス通流させられる内側の通路21を認めることができる。この通路21内では、リブ22が両部分18,19から通路21内に延びている。また、中間のリブ23も明らかである。このリブ23は、最初に通流させられる第1の半部10を、逆方向に通流させられる第2の半部11から分離している。
As is clear from FIGS. 1 to 3, the
図4から明らかになるように、熱伝達ユニット1のカバー状の下側部分19の外縁部の領域には、周方向に延びるウェブ5,6が中断部24を有している。この中断部24は、上側部分18への下側部分19の固定時に、溶接工具が十分な自由空間を必要とする溶接が行われるので存在している。この箇所でのリブ5,6の不連続な経過によって、リブ5,6を破壊することなしに、正確なかつ密な溶接が恐らく不可能となる。この理由から、この既存の中断部24が、外側シェル14に配置された短いウェブ25によって冷却装置の組立て時に塞がれる。このようなウェブは、特に図5に認めることができる。
As apparent from FIG. 4,
図1〜図3に示した熱伝達ユニットでは、この問題は、溶接過程時に工具に対する自由通路として必要となる、熱伝達ユニット1の上側部分18と下側部分19との間の領域が、外側ハウジング2に配置されたリブ5,6を巡って連続的になだらかに形成されていることによって、別の形式で解決された。これによって、図2に明らかな波形の断面が下面に生ぜしめられる。このことは、リブ5,6が中断されることなしに、たとえば摩擦撹拌溶接法を行うことができるという利点を有しているものの、流れ損失を回避するために、冷媒通路20の通流可能な横断面が等しく維持されなければならず、これによって、既存の表面の正確な算出が実施されなければならず、鋳造において実現されなければならないという欠点を有している。
In the heat transfer unit shown in FIGS. 1 to 3, this problem is that the area between the
さらに、図4および図5に認めることができるように、冷却装置が取付け部材26によって本来の冷却装置に固定される。取付け部材26には、排ガス入口8と排ガス出口9とが形成されている。
Further, as can be seen in FIGS. 4 and 5, the cooling device is secured to the original cooling device by means of mounting
両構成によって、熱伝達ユニット1のメアンダ形状での確実な強制環流が達成されることが明確になる。この場合、冷媒入口12と冷媒出口13とは熱交換器ユニット1の軸方向の同じ端部に配置されている。念のために明らかにしておくと、冷媒入口12ならびに排ガス入口8および冷媒出口13および排ガス出口9を、冷却装置の、軸方向で反対の側に位置する端部に配置することもメアンダ状の環流時には可能である。恐らく、この場合には、ただ1つの軸方向のウェブしか必要とならず、この軸方向のウェブから両側に交互に、周方向に延びるウェブが延びていさえすればよく、それぞれ軸方向のウェブへの再度の衝突前に終わっていさえすればよい。
It is clear that a reliable forced circulation in the meander shape of the
本発明による冷却装置の別の構成が図6に示してある。冷媒の経過は矢印によって図示してある。裏側の面に存在する構成部材または流れは破線によって特徴付けてある。 Another configuration of a cooling device according to the present invention is shown in FIG. The progress of the refrigerant is illustrated by arrows. The component or flow present on the back side is characterized by a dashed line.
この冷却装置はその内部に2つの熱伝達ユニット27,28を有している。両熱伝達ユニット27,28は、それぞれ自体完全にその周面にわたって強制環流される。この環流は数字の8の形で行われる。このためには、各熱伝達ユニット27,28が、軸方向に延びるウェブ29,30を有している。このウェブ29,30は軸方向の一方の端部から他方の端部にまで延びている。軸方向に延びる両ウェブ29,30は、外側シェル31内への組付け後、冷却装置の、反対の側に位置する周面に位置しており、これによって、軸方向に延びるウェブ29が破線で示してある。
This cooling device has two
冷媒入口32は、再び図面と反対の側に位置する面に位置している。そこから、冷媒は周方向に第1の熱伝達ユニット27を巡って流れる。ここから、冷媒は引き続き第1の熱伝達ユニット27と第2の熱伝達ユニット28との間に流れる。なぜならば、後続の経路がウェブ30によって中断されるからである。引き続き、冷媒は、冷却装置の、図面と反対の側に位置する面に流れ、第2の熱伝達ユニット28を巡って周方向に流れる。冷媒通流させられる通路33の側方の仕切りは、周方向に延びるウェブ34と、周方向に延びるウェブ35とによって成っている。ウェブ34は熱伝達ユニット27全体を巡って延びている。ウェブ35は熱伝達ユニット28全体を巡って延びているものの、軸方向のウェブ30への衝突前に終わっている。したがって、周方向への流れが軸方向のウェブ30で終わっている。そこで、冷媒の変向が行われ、この冷媒が軸方向で、軸方向に延びるウェブ30と、周方向に延びるウェブ35との間に引き続き流れる。いま、冷媒が再び変向を被る。なぜならば、軸方向の流れがウェブ36によって中断されるからである。このウェブ36は周方向に熱伝達ユニット28を巡って延びている。冷媒は、ウェブ35,36によって仕切られて、第2の熱伝達ユニット28を巡って流れ、ここから、軸方向の第2のウェブ29の抵抗に基づき、いま再び両熱伝達ユニット27,28の間を通って、図面に相当する面に流れる。
The
こうして、冷媒の更なる経過が、第1の熱伝達ユニット27に設けられた、再び裏側の面においてウェブ30の前方で終わっているウェブ37を通過して冷媒出口38に向かっても行われる。このために必要となる、両熱伝達ユニット27,28の間のウェブ42は、選択的に熱伝達ユニット27,28の一方にまたは両方に形成されていてよい。図6および図7に示した実施例では、熱伝達ユニット27,28が共通のハウジング39を有している。このハウジング39は、反対の側に位置する周面で、それぞれカバーエレメント40,41によって閉鎖され、これによって、両熱伝達ユニット27,28の間のウェブ42がハウジング39と一体に形成されている。
In this way, the further progress of the refrigerant is also performed toward the
したがって、第1の熱伝達ユニット27の排ガス出口と第2の熱伝達ユニット28の排ガス入口との接続時に、冷却装置をその軸方向の構造長さにおいて延長する必要なしに、排ガスに対する冷却区間を倍増させることができる。
Therefore, when the exhaust gas outlet of the first
念のために明確にしておくと、冷却装置のこのようなメアンダ状の強制環流は、冷媒入口12,32と冷媒出口13,38との完全に自由に選択可能な配置の利点を保証する。この強制環流によって、このように形成された冷却装置の高い効率が得られる。公知の構成と比較した組付け・製作コストは著しく減少させられる。どの程度まで、既存のウェブが外側シェルにまたは熱伝達ユニットの外側ハウジングに形成されているのかまたは場合により個々の構成部材として当て付けられるのかは自由である。熱伝達ユニットの外側の形状も、ウェブによる冷媒案内する通路のこのような配置によって十分に自由である。
For the sake of clarity, such meandering forced circulation of the cooling device ensures the advantage of a completely freely selectable arrangement of the
1 熱伝達ユニット、 2 外側ハウジング、 3 ウェブ、 4 ウェブ、 5 ウェブ、 6 ウェブ、 7 通路、 8 排ガス入口、 9 排ガス出口、 10 半部、 11 半部、 12 冷媒入口、 13 冷媒出口、 14 外側シェル、 15 二重ウェブ、 16 上側部分、 17 下側部分、 18 上側部分、 19 下側部分、 20 ジャケット、 21 通路、 22 リブ、 23 リブ、 24 中断部、 25 ウェブ、 26 取付け部材、 27 熱伝達ユニット、 28 熱伝達ユニット、 29 ウェブ、 30 ウェブ、 31 外側シェル、 32 冷媒入口、 33 通路、 34 ウェブ、 35 ウェブ、 36 ウェブ、 37 ウェブ、 38 冷媒出口、 39 ハウジング、 40 カバーエレメント、 41 カバーエレメント、 42 ウェブ
DESCRIPTION OF
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