JP2009527720A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は少なくとも１つの管（１）と少なくとも１つのラメラ（２）とから成り、前記管（１）を通って流れる第１の冷媒と、遠心力の作用のもとで熱交換器を濡らす第２の冷媒との間で熱交換し、冷却されかつケーシング（４）内に配置された回転する機械エレメント（３）の別の冷却に提供するための熱交換器であって、熱交換器がほぼリング形に構成され、回転する機械エレメント（３）をほぼ取囲みかつ前記ケーシング（４）に統合されている形式のものに関する。

Description

本発明は少なくとも１つの管と少なくとも１つのラメラ（ｌａｍｅｌｌａ）とから成り、第１の冷媒と、回転する機械エレメントを冷却するための第２の冷媒との間の熱交換を行なう熱交換器に関する。さらに本発明は前記熱交換器のための好適な製造方法に関する。

公知技術によればしばしばリング状にも構成される数多くの熱交換器が公知である。たいていの使用ではリング状の熱交換器はその平管を流れる第１の冷媒を、ベンチレータ又はそれに類似したものから内から外へ（又はその反対に）平管の間に配置された冷却リブを通して噴射される冷却空気で冷却するために用いられる。

同様にたいていの場合には平管はその狭幅側に亙って曲げられ、複数の平管を横に並べて配置し、その間に半径方向に流れる冷却空気のためのラメラ又は冷却リブを配置できるようになっている、別の多数の例の１つはＤＥ３７２１２５７Ｃ２号明細書に記載されている。

しかし、平管がその広幅側に亙って曲げられ、製作技術的には簡単であるリング形の熱交換器もすでに公知である。この場合にはもちろん冷却空気は軸方向で平管の間に配置されたラメラの間を通って流れる。このような例はＤＥ３１０４９４５明細書の図４に見られる。

しばしばリング状の熱交換器は円形又は軽く楕円形で、平管として簡単に曲げられ得る管で構成されている。ラメラはそこでは通常はフラットリブであって、該フラットリブは開口を有し、該開口を通って管は曲げられる前に延伸される。円形の管の場合には平管の場合よりも熱交換にかかわる面が小さいために作用効率は低下させられる。

回転する機械エレメントは例えば冷却が必要であるクラッチ又はブレーキであることができる。ここで対象としているものは例えば、しばしば湿式クラッチと呼ばれる、冷媒溜め、たいていは油を通して回転し、その回転によって冷媒が遠心力で飛散させられるトルク伝達機構である。冷媒はこの場合には例えばケーシング壁に沿って溜に戻りそこで冷却される。この分野においては数多くの公開文献がある。

本発明の課題は、回転する機械エレメントから遠心力で飛散させられた冷媒を冷却するための熱交換器であって、効果的な冷却が達成されるものを提供することである。したがって小さな構成空間で機械エレメントによる出力の伝達の上昇が達成されるようにしたい。本発明による解決策は熱交換器に関しては請求項１の特徴によって達成され、本発明による製造方法は請求項１１に記載されている。

この熱交換器は少なくとも１つの管、有利には平管と、少なくとも１つのラメラとから成り、平管を通って流れる第１の冷媒と、遠心力の作用で熱交換器を濡らす第２の冷媒との間の熱交換に用いられる。第２の冷媒はこれにより冷却され、ケーシング内に配置された回転する機械エレメントの更なる冷却に役立つ。この場合、熱交換器はリング状に構成され、回転する機械エレメントをほぼ取囲みかつケーシング内に統合されている。

このように構成されかつ配置された熱交換器は、第２の冷媒の積極的でかつ効果的な冷却を可能にし、回転する機械エレメントを用いた出力伝達を上昇することにも同じ出力で第２の冷媒の量もしくは所要空間を減少することにも寄与する。より大きな出力伝達で発生するより大きな、主として摩擦によって惹起せしめられる損失熱は効果的に第１の冷媒に伝達されかつ導出される。ケーシングにおけるリング状の熱交換器の所要空間は比較的に小さい。表現「リング状」は先の提案の意義では円形リング状を意味するだけではなく、むしろ、回転する機械エレメントをほぼ取囲むのに適したすべての輪郭経過を含んでいることができる。機械エレメントの外周のほぼ半分は少なくとも熱交換器に取囲まれるようにしたい。しかし、有利には熱交換器は機械エレメントのほぼ全周を取囲みかつそのケーシング内に統合されている。さらに有利な構成によれば少なくとも１つの平管はその広幅側に亙って湾曲されて構成されている。この場合、内方を向いた広幅側にはラメラが配置されている。これは第２の冷媒によって濡らされる側である。広幅側に亙って平管を曲げることが簡単に行なうことができることは公知である。したがって平管の広幅側は機械エレメントの回転軸線に対しほぼ平行に配置されている。

さらに広幅側に亙って湾曲された並べて配置された複数の平管を使用することも可能である。

又、平管の間に間隔をおいて配置されたリブを有する複数又は単数の平管を使用することもできる。この場合、平管はその狭幅側に亙って湾曲されている。

別の構想によれば、ラメラが、開口を備えたライニングを備え、このライニングが平管の広幅側に対しほぼ平行に延びかつラメラを覆うことが提案されている。ライニングは例えば薄板ストリップである。これによって熱交換の強度は上昇される。

前記開口は第２の冷媒がラメラまでと平管の広幅側までとに流れかつ再びラメラから流出できるように構成されかつ配置されている。冷媒はラメラの狭幅側もしくはその長手方向縁にて流出することもできる。何故ならば該縁はカバーによって覆われている必要はないからである。これによりラメラもしくは平管における冷媒の滞在時間は延張されかつ冷媒はより強く冷却される。

第２の冷媒は回転する機械エレメントが該冷媒に達することのできる溜め又はそれに類似した捕集槽に流入する。

少なくとも１つの平管の少なくとも一方の端部には第１の冷媒の供給もしくは排出のための端部室が配置されている。

有利には少なくとも１つの平管の両方の端部に１つの端部室が配置されている。

さらに少なくとも一方の端部室に、両方の端部室を互いに結合するために舌状部又はそれに類似した結合エレメントが配置されていることも同様に有利である。

製造的には第１の冷媒が流れる少なくとも１つの平管がインサートとろう付けもしくは溶接された平管であるか又は連続押出し法で製造された平管であると好適である。ラメラは波形の輪郭経過を有し、ずらされて配置された多数の切込みを波側面に有している。この場合、波経過は管の延在方向に対し垂直に又は傾斜して設けられている。このようなラメラは油冷却の分野では自体公知である。このラメラは先に記載したライニングと協働する。ライニングは有利にはラメラと管とに一緒にろう付けされたカバー薄板である。

少なくとも１つの平管と少なくとも１つのラメラとから熱交換器を製造する方法は、
（イ）少なくとも１つの平管（１）の広幅側（１０）に１つのラメラ（２）を取付けること、
（ロ）平管（１）の端部に端部室（３０）を設けること、
（ハ）前記構成部分を金属的に結合すること、
（ニ）リング状の熱交換器を生ぜしめるために曲げ過程を実施すること、
（ホ）回転する機械エレメント（３）のための冷媒を冷却するために前記リング状の熱交換器がケーシング（４）内に挿入されること、
以上、（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）のステップを有している。

ステップ（イ）は開口を備えたライニングをラメラに取付ける工程を有していることができる。

端部室は取付ける過程で互いに結合されることができる。

以下、本発明を添付図面に示した１実施例に基づき説明する。この説明には本発明の更なる有利な特徴と作用とが含まれている。

実施例にて示された熱交換器は唯一の平管１とラメラ２とから成っている。平管１は広幅側１０に亙ってリング状に曲げられている。この場合、実施例においてはほぼ円形リングの形態が示されている。もちろん形態付与はほぼ任意に適合可能である。熱交換器の好適な製造経過はまずまっすぐな平管１にラメラ２を接合することを計画している。平管１内には図２の左側の図ａによれば内インサートが存在する。中央の図ｂは連続押出しされた多室管であり、右側の図ｃは内ウェブを有する平管である。

平管１の端部にはそれぞれ１つの端部室３０並びに一方の端部室３０における入口短管部３１及び他方の端部室３０における出口短管部３２が設けられている。しかし、平管１に与えられる流過模様に応じて唯一の端部室３０が平管１の一方の端部に、分離壁と共に設けられていることもできる。この場合には平管の他方の端部は簡単に閉じられていることができ、平管内には第１の冷媒のための往路と復路とが構成されるものと想われる。次いでラメラ２が平管１の広幅側に取付けられることができる。さらに同様にアルミニウム薄板から成るライニングとしてのカバーストリップ２１がラメラ２の他方の側に付加されるかもしくは取付けられる。カバーストリップ２１は平管１の広幅側１０に対しほぼ平行に延び、カバーストリップ２１は多数の開口を有している。前記構造体は次いで硬質ろう付けプロセスにて互いに結合される。そのあとで該構造体には自体公知の伸延曲げ法を用いた曲げ加工で必要な形態が付与される。図３にはほぼ円形の形を有する熱交換器が示されている。しかし形は楕円であるか又は段部を有していることができる。この場合には段部を（図示せず）得るための伸延曲げ法は適当な作業ステップに補完される。

図１には全体構造の１部分が示されている。図１からはケーシング４の１部の他に回転する機械エレメント３の１部が見られる。ケーシング４は回転するエレメント３を取囲んでいる。熱交換器はケーシング４に収容されかつ固定されている。ラメラ２と実施例ではカバーストリップ２１も存在する内方に向けられた広幅側１０は回転する機械エレメント３に向いている。

第１の冷媒のための入口及び出口短管部３１，３２はケーシング４の外側でホース継手又はそれに類似したものと接続される（図示せず）。又、回転する機械エレメント３が浸漬される油溜めも図示されていない。油は回転する機械エレメント３を冷却する第２の冷媒である。回転によって油は遠心力で放散され、これは図１には若干の滴１２だけで示してある。冷却しようとする油は開口２０を通ってラメラ２が存在する室に流入し、強く冷却され、次いで再び下方へ向かって、図示されていない溜めに流入する。

端部室３０内には互いに結合されることのできる舌状部３３があり、したがって比較的に安定した熱交換器構造が生じる。この詳細は図４と５に示されている。

舌状部３３の間の結合は例えばクリンプで行なうことができる。このような結合は平鉄のいわゆるＴｏｘ−結合として公知である。両方の舌状部は相上下して位置している。この場合にはポンチ端面の下にある材料は下に位置する舌状部におけるアンダカット部へ押込まれる。図面には２つのＴｏｘ点３５しか図示されていない。この結合形式は簡単で、迅速でかつ確実である。

図６には波形のラメラ２として、油冷却の領域からのラメラ２が使用されることが示されている。左側の図においては波形の配置は水平方向に延在している。中央の図では波は垂直方向に、つまり平管１の延在方向に配置されている。右側の図では波の延在方向は長手方向に対し、ほぼ４５°傾けられて設けられている。このような簡単でかつ費用的な処置で、所望される形式で熱交換に作用を及ぼすことができる。図７には開口２０の形と配置とが異なる３つの実施例が示されている。ライニングの残った面積に対する開口２０の面積分の割合は種々異なることができる。この場合には油がより長い時間、ラメラ２と平管１と接触するようにしたい。

ケーシングにおける熱交換器の統合を原理的に示した図。 異なる管を有する熱交換器の３つの部分を示した図。 リング状の熱交換器の斜視図。 熱交換器の端部室の領域を詳細に示した図。 熱交換器の端部室の領域を詳細に示した図。 ラメラの配置の３つの可能性を示した図。 ライニングの構成の可能性を示した図。

符号の説明

１ 平管、 ２ ラメラ、 ３ 機械エレメント、 ４ ケーシング、 １０ 広幅側、 ２０ 開口、 ２１ カバーストリップ、 ３０ 端部室、 ３１ 入口短管部、 ３２ 出口短管部、 ３３ 舌状部、 ３５ トックス点

Claims (13)

1. 少なくとも１つの管（１）と少なくとも１つのラメラ（２）とから成り、前記管（１）を通って流れる第１の冷媒と遠心力の作用のもとで熱交換器を濡らす第２の冷媒との間で熱交換し、冷却されかつケーシング（４）内に配置された回転する機械エレメント（３）の別の冷却に供給するための熱交換器であって、当該熱交換器がほぼリング状に構成され、回転する前記機械エレメント（３）をほぼ取囲みかつ前記ケーシング（４）内に統合されていることを特徴とする、熱交換器。
2. 少なくとも１つの管（１）が平管であって、該平管がその広幅側（１０）で湾曲されて構成されており、内方へ向いた広幅側に前記ラメラ（２）が固定されており、前記広幅側（１０）が、回転軸線（Ｒ）に対しほぼ平行に配置されている、請求項１記載の熱交換器。
3. ラメラ（２）が、開口（２０）を備えたライニング（２１）を備えており、このライニング（２１）が前記平管の広幅側（１０）に対してほぼ平行に延びている、請求項１又は２記載の熱交換器。
4. 第２の冷媒が前記平管（１）のラメラ（２）までかつ前記広幅側（１０）まで流れかつ再びラメラ（２）から流出できる、請求項３記載の熱交換器。
5. 第２の冷媒が溜又はそれに類似した捕集槽に流入し、この捕集槽にて第２の冷媒が回転する機械エレメントにより到達可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の熱交換器。
6. 少なくとも１つの平管（１）の一方の端部に、第１の冷媒を供給しかつ排出する端部室（３０）が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の熱交換器。
7. 少なくとも１つの平管（１）の両方の端部に端部室（３０）が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の熱交換器。
8. 前記端部室（３０）の少なくとも一方に、両方の端部室（３０）を互いに結合する舌状部又はそれに類似したものが配置されている、請求項７記載の熱交換器。
9. 第１の冷媒が内部を流れる少なくとも１つの前記平管が、インサートとろう付けもしくは溶接された平管（１）であるか又は連続押出し成形方法で製造された平管である、請求項１から８までのいずれか１項記載の熱交換器。
10. 前記ラメラ（２）が波状の輪郭経過を有し、数多くのずらして配置された切込みを波側面に備えており、波状経過が管（１）の延在方向に対し垂直に又は傾斜させて設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の熱交換器。
11. 少なくとも１つの平管と少なくとも１つのラメラとから成る、請求項１から１０までのいずれか１項記載の熱交換器を製造する方法であって、
    （イ）少なくとも１つの平管（１）の広幅側（１０）に１つのラメラ（２）を取付けること、
    （ロ）平管（１）の端部に端部室（３０）を設けること、
    （ハ）前記構成部分を金属的に結合すること、
    （ニ）リング状の熱交換器を生ぜしめるために曲げ過程を実施すること、
    （ホ）回転する機械エレメント（３）のための冷媒を冷却するために前記リング状の熱交換器をケーシング（４）内に挿入すること、
    以上、（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）のステップを特徴とする、熱交換器を製造する方法。
12. 前記ステップ（イ）がラメラ（２）に、開口を備えたライニング（２１）を取付ける行程を含んでいる、請求項１１記載の方法。
13. 端部室（３０）が必要に応じて互いに結合される、請求項１１又は１２記載の方法。

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