JP2010532859A - 熱交換器を有する熱交換装置、および熱交換装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、液体３と周囲雰囲気との間で熱交換を行う熱交換器２を有する熱交換装置１に関する。熱交換器２は、入口ダクト４、出口ダクト（５）及び複数の微小ダクト（６１）５つを有する熱交換器６を有し、入口ダクト４は、熱交換器６の入口区画体６２と流体連通している。出口ダクト５は、周囲雰囲気と熱を交換するために、以下のように熱交換器６の出口区画体６３と流体連通している。流体３は、入口ダクト４から入口区画体６２を経て、熱交換器６の複数の微小ダクト６１を通り、出口区画体６３を経て、出口ダクト５に供給され得る。本発明によれば、熱交換装置１は、熱機械応力を均一にする補償手段７を有する。本発明は、熱交換装置１の製造方法でもある。

Description

本発明は、各カテゴリーの独立請求項の前提部分に記載された、熱交換器を有する熱交換装置、および熱交換装置の製造方法に関するものである。

熱交換装置の使用は、実際には開示されていない多くの従来技術の応用で知られている。熱交換器は、普及している家庭用冷蔵庫、建物、またはあらゆる種類の乗り物、特に、自動車、航空機、および船舶用の空調装置などの、冷却装置で、燃焼機関の水冷却器、または油冷却器として、冷媒回路、および当業者によく知られた更に多くの異なる用途の凝縮器として、使用される。

これに対して、全く異なる用途から熱交換器を合理的に分類する種々の可能性がある。一つの試みは、異なるタイプの熱交換器の構造によって、または製造方法により区別することである。

故に、一方では、いわゆる「フィン付き熱交換器」として、他方では、「微小通路熱交換器」として区分できる。

非常に長い間、周知のフィン付き熱交換器は、あらゆる形式の熱交換器と同様に、２つの媒体間での熱伝達体（例えば、限定されるわけではないが、冷媒から空気への熱伝達体またはその逆の熱伝達体）として働く。例えば、冷蔵庫内の冷却能力を生み出すように熱交換器を介して、周囲空気に熱が放出される在来型の家庭用冷蔵庫から熱伝達を行うことで知られているような、フィン付き熱交換器がある。

熱交換器の外側の周囲媒体、すなわち例えば、熱を吸収する水、油、またはしばしば単に周囲空気、または周囲媒体から熱交換器に熱を伝達する熱交換器の外側の周囲媒体は、このプロセスにより、冷却されるか、または加熱される。第二の媒体は、例えば、低温担持流体、熱担持流体、または、蒸発または凝縮冷媒である。いかなる場合でも、周囲媒体、すなわち例えば空気は、熱交換装置内を循環する第二の媒体、すなわち例えば冷媒よりも、実質的に低い熱伝達率を有する。これは、２つの媒体の非常に異なる熱伝達表面によって均衡せしめられる。高い熱伝達率を有する媒体が、外側で、薄い金属シート（リブ、フィン）によって熱が空気へ伝達される非常に大きな表面を有するパイプ中を流れる。

図６は、それ自体周知であるフィン付き熱交換器の簡単な例を示す。

外側表面と内側表面の比率は、この点において、フィンの間隔と同様に、フィン形状（パイプの直径、パイプの配置、およびパイプの間隔）による。用途ごとに異なるフィンの間隔が選択される。しかしながら、純粋に熱力学的側面からできるだけ小さくすべきだが、空気側での圧力損失が大きくなりすぎてしまう程小さくすべきではない。効率の良い最適条件は、約２ｍｍであり、凝縮器、および乾燥冷却器の標準値である。

これらのいわゆるフィン付き熱交換器の製造は、長い間既知の標準化されたプロセスに従って行われる。フィンは、プレス、および特別な工具を使用して型打ちされ、互いに束状に置かれる。その後、パイプが押圧されて、機械的、または油圧により拡大され、極めて十分に接触し、それ故、パイプとフィンとの間に優れた熱伝達を生じる。個々のパイプは、屈曲、入口タンク、および出口タンクにより互いに接続され、しばしば、互いに半田づけ、または鑞づけされる。

この点において、効率は、フィンの表面と空気との間に伝達される熱が、フィンを通る熱伝導を介してパイプに伝達されなければならないという事実によって、実質的に決定される。フィンの伝導率が高く、またはフィンの厚さが厚くなればなる程、また、パイプ間の間隔も小さくなればなるほど、この熱伝導は、より効率的になる。ここで、フィン効率について説明する。アルミニウムは、経済的条件で、高い熱伝導率（約２２０Ｗ／ｍＫ）を有するフィン材料として、それ故今日、主に使用されている。パイプ間隔はできる限り小さくすべきである。しかしながら、このことは多くのパイプが必要になるという問題をもたらす。パイプ（一般的に銅から作られる）は薄いアルミニウムのフィンよりも、はるかに高価であるため、多くのパイプは高コストを意味する。これらの材料コストは、パイプの直径、および壁の厚さが減らされることで、すなわち、熱交換器が少数のより大きなパイプの代わりに、多くの小さいパイプで作られることで、削減可能である。短い距離で、短い直径を有する非常に多くのパイプというこの解決策は、熱力学的に理想的である。実質的なコストの要因には、しかしながら、パイプを拡大し、半田づけし、または鑞づけする作業時間もある。コストは、そのような形状により非常に増加する。

新しいクラスの熱交換器、いわゆる、微小通路熱交換器、または微小通路熱交換器は、それ故、既に数年前に開発されている。この熱交換器は、全く異なるプロセスを使用して製造され、短いインターバルで多くの小さいパイプという理想的なフィン付き熱交換器に対応している。

小さいパイプの代わりに、しかしながら、押し出しアルミニウム形材が、例えば直径約１ｍｍの極めて多数の小通路を有する微小通路熱交換器に使用される。同様に、それ自体周知の押し出し形材が、例えば、図２に模式的に示されている。そのような形材は、例えば、適切な押し出し法で、簡単に、複数の材料から各種形状に製造可能である。しかしながら、適切に成形された組立式金属シートの組み立て体、または、その他の適切な方法など、微小通路熱交換器を製造するその他の製造法も知られている。

これらの形材は拡大することができず、型打ちされたフィンの束の中に押圧されることもできない。代わりに、例えば、シート金属ストリップ、特に、アルミニウムストリップが、互いに近接して配置された（一般的な間隔は、例えば１ｃｍ未満である）二つの形材の間に配置され、熱交換器の束は、シート金属ストリップと形材を互いに隣接して交互に配置することにより生じる。この束は、その後、半田づけ炉、または鑞づけ炉で完全に半田づけ、または鑞づけされる。図３は、例えばそのような束を示す。

非常に高いフィン効率、および非常に小さい充填体積（通路の内部側）を有する熱交換器が、狭い間隔、および短い通路直径により生じる。この技術の更なる利点は、材料のペアリング（腐食）を回避すること、低重量（銅）、高圧での安定性（約１００Ｐａ（ｂａｒ)）、およびコンパクトな構造の形状（熱交換器の典型的な深さは、例えば２０ｍｍ）である。

不利益は、半田づけ炉、または鑞づけ炉を必要とする複雑な製造プロセス、半田づけ炉、または鑞づけ炉によって、あらかじめ定められる、寸法制限、接続が制限させる可能性（通路の数）であるが、とりわけ、複雑で、および／または高価な接続装置（入口タンク、および出口タンク）である。

可動式のミニ通路熱交換器は、1990年代に確立された。低重量、浅いブロック深さ、およびここで必要とされる制限寸法が、これへの理想的な必要条件である。自動車用の冷却器、自動車用の空調装置の凝縮器、および蒸発器は、今日、ほとんどミニ通路熱交換器でほぼ占められていることがわかる。

一方では、固定領域で、より大きな熱交換器が通常必要とされるが、他方では、より低重量、コンパクトデザイン、およびより優れた理想的なコストパフォーマンス率が重要である。ミニ通路熱交換器は、以前は、寸法が制限され過ぎて、この目的のために検討することが出来なかった。多くの小さいモジュールが、複雑、および／または高価な方法で互いに接続されなければならなかった。更に、押し出し形材の中で比較的多くのアルミニウムが使用され、材料使用の側面からのコストの優位性も実際には期待できなかった。

自動車分野における大量生産により、ミニ通路熱交換器の製造プロセスは、標準化されて改善され、この技術は今日、成熟したと言える。半田づけ炉、または鑞づけ炉の大きさもその間に増加し、熱交換器は縦約1m、横約2mの大きさに既に製造可能である。接続装置における初期の問題は、改善された。その間に、どのように入口タンクと出口タンクが半田づけされ、または鑞づけされるかに関する、多くの特許化されたプロセスがある。

しかしながら、とりわけ銅の価格は、アルミニウムに対して非常に上昇し、この技術が固定使用にも関心を持たれる結果となった。

実質的に空気のような一つだけの周囲媒体が、熱を交換する熱交換器に利用できる、単純な装置に加えて、例えば、特許文献１、または特許文献２で開示されているような、いわゆるハイブリッド冷却器、またはハイブリッド乾燥冷却器が知られている。冷却される主要な冷却回路の気体媒体、または液体媒体が、フィン付きの熱交換器を通って流れ、冷却器は、冷却フィンを介して空気の流れに一部分が感熱として散逸し、一部分が潜熱として散逸する熱を出力する。１以上のファンが熱交換器を通って空気の流れを運び、有利にも可変スピードを有している。潜熱の散逸は、液体の媒体、好ましくは水によって行われて、伝導性、硬さ、炭酸塩含有量などの特定値に適合し、いずれの場合にも、空気側で滴を形成する液膜として、熱伝達表面に加えられる。余分な水は、熱交換器要素の下の収集ボールに直接滴る。噴霧される熱交換器のコンセプトもまた、水がフィン付きの熱交換器に噴霧され、水が完全に蒸発し、このプロセスで、例えばエネルギーの最適化のために湿らせるなどで、蒸発エネルギーが熱伝達の改善に使用されることで知られている。ここで、過度の水分なしに機能することも可能であるが、堆積物の形成は防がれなければならない。この目的のために、例えばビタミンEが添加された水が使用される。

特別な場合に、水に加えて、例えばオイルのような他の冷却液体も考えられることが理解される。

熱交換器のフィンを濡らす、または噴霧する操作方法は、例えば、解放冷却タワーなどの普通の方法と比べて、相当なエネルギー、および水の節約をもたらす。しかしながら、電解質に関連して腐食が生じてはならないフィンに連結して、濡らされ、または噴霧される熱交換器のパイプの材料の選択が制限されることが、不利益である。

ハイブリッド熱伝達は、それ故、水で直接濡らすこと、または噴霧することにより、パイプを有するフィン付き伝達装置の熱伝達を実質的に改善することとして、理解される。これに対して、とりわけ、フィンの表面で水を伴わないことが生じるように、フィンパケット内の空気の速度を調整することが必要である。このことは、ファンの速度調整、または他の適切な手段により有利に達成される。

これに対して、噴霧される、または濡らされる水は溶解イオンを伴う電解液として機能し、通常使用される熱交換器の銅パイプとアルミニウムフィンの材料の組み合わせに多くの腐食問題をもたらすことが不利益である。

これに対して、例えば、熱交換器のための適切な表面保護として、いわゆる電気泳動浸漬被覆が使用されることが知られている。更に、例えば、銅パイプと銅フィン、アルミニウムパイプとアルミニウムフィン、およびステンレス鋼パイプとステンレス鋼フィンなどの両方の材料ペアは、接触腐食の問題に打ち勝つのに使用される。熱交換器を完全に亜鉛でメッキすることも知られている。この点に関し、ｐＨ値、水の硬度、塩素含量、導電性等に関して、巡廻水、または噴霧水の質に高い要求がなされる。これは、一方で、蒸発するためのフィン上での縮合で大きすぎる堆積物を形成することを防ぐため、他方で、その一部で堆積物と共に腐食をもたらす化学反応性の高い材料の内容物を成形することを防ぐためである。

この点における明確な不利益は、熱交換器の壁の製造、および腐食防止のための取り組み、および／またはコストは、ハイブリッド運転において、非常に複雑、および／または高価なことである。

例えば、自動車工学、または家庭用の技術による小さい熱交換器で知られている熱伝達能力よりも、より高い熱伝達能力を達成するために、前に説明したハイブリッド技術をより大きい熱伝達装置に利用する試みが以前よりなされている。

より大きい熱伝達能力を達成する別の可能性は、複数の個々の熱交換部品を相互に接続することにより、例えばAl-MCHXモジュールの連結により、より大きい熱交換能力を達成する試みを基本的に含む。

これに対して、実際には、しかしながら、その問題は、モジュール、または接続ポイントに生じうる熱応力をもたらし、その熱応力は、熱交換装置の損傷、または熱交換装置の破壊に至るまでの結果をもたらし、実際に今まで、この方法では、十分に大きな熱量を交換できない。

これらの熱応力は、冷凍工学、乾燥冷却工学、および一般的には、熱交換時に生じ、例えば、冬に、外部に配置されるユニット、特に非常に低い外部温度、例えば、−３０℃以下の時に生じ、および／または、最高１２０℃までの高温ガス供給温度、または冷却液供給温度の高い熱交換器を有する熱交換器の操作時に、増幅した形で生じる。

熱応力の問題は、それ故、大きい固定熱交換装置に決して限定されるわけではなく、むしろ、大きい温度差、および／または大きい熱量が交換されなければならない、および／または補正されなければならない、至る所に生じる。

国際公開第ＷＯ９０／１５２９９号公報 欧州特許第ＥＰ−４２８６４７号明細書

それ故、本発明の目的は、従来技術で知られる問題を解決し、特に大きい固定装置で更に携帯装置でも、特に高い冷却率が最小の損耗、および低いコストで達成され得る、改善された熱交換装置を提供することである。本発明の更なる目的は、そのような熱交換装置の製造方法を提供することである。

これらの目的を満足する本発明の主題は、それぞれのカテゴリーの独立請求項の特徴によって特徴付けられる。

それぞれの従属請求項は、本発明の特に有利な実施例に関する。

本発明は、それ故、液体、および周囲雰囲気間の熱交換用の熱交換器を有する熱交換装置に関するものである。これに関連して、熱交換器は入口通路、出口通路、および複数の微小通路を有する熱伝達装置を含む。入口通路が熱伝達装置の入口区画体に液体により連通し、出口通路が熱伝達装置の出口区画体に液体により連通し、周囲雰囲気と熱交換する液体が、入口区画体を介して入口通路から、熱伝達装置の複数の微小通路を通って、出口区画体を介して出口通路に供給されることができる。本発明によれば、熱交換装置は、熱機械の変形を補正する補償手段を有する。

本発明は、とりわけ、特に、冷却装置、および空調装置の熱交換装置に関する。そして、特に、半田づけされた、または鑞づけされた熱交換器に関し、特に、ハイブリッド冷却、または非ハイブリッド冷却の冷却手段、例えば、液体冷却手段のための、または冷媒を液化するための、特に、加湿性の、または噴霧可能な熱伝達面を介して、冷却手段が回路内で伝導可能で、または完全に蒸発される、伝達面を有する特定の実施例におけるアルミニウム熱交換器に関するがこれが全てではない。

これに関連して、この発明によれば、作動時の部品の熱膨張は、作動の安全性と液漏れ防止を高めるための適切な接続技術により、補正される。

本発明は、低温状態、例えば、室温よりかなり低い、例えば−３０℃、または更により低い温度で、とりわけ、低温の貯蔵庫での、または低温にされた、および熱いガスによって解凍された空間での蒸発器、または空気冷却器としての、熱交換器の操作時に、特に有利に使用されることが可能である。

本発明は、冷却能力を増強するために複数の冷却モジュールを接続するのに特に有利なことがわかる。熱機械の変形の回避が、例えば、パイプ接続点に対して、個々のモジュールが変形を補正することを可能にする補正器により、本発明に従い、行われる。

本発明の特定の実施形態では、特に、モジュールに半田づけされ、鑞づけされたアルミニウムの波型のパイプ、柔軟なホース、または他の接続要素が、熱機械の変形を補正できる補償手段として、提案される。半田づけ可能な、または鑞づけ可能なアルミニウム合金、例えば、しかし、必ずしも必要ではないが、小さいマグネシウム部分を有する、アルミニウム合金は、例えば、波型のパイプの場合の、または類似の固定接続技術の場合の材料として考えられることができる。これらの柔軟な接続は、入口タンクと接続ポイント間の対応する間隔によって、またオプションとしてＵ字型に曲げられて、実現されることも可能である。熱交換装置がＶ字型、またはＷ字型に作られることにより、中央に配置される中央の入口タンクは、例えば、温度補正のために設けられることが可能である。

特にこれに関連して、本発明は、非常に大きな冷却能力が必要とされる場合、および、従って２、３または４つのモジュールよりも多い接続が、設けられなければならない場所で特に有利に使用される。

これに関連して、本発明は、簡単な冷却装置に加えて、ハイブリッド乾燥冷却器、または液化器にも関する。すなわち、熱交換器の表面が、冷却液体、例えば、水、オイル、または熱交換用の別の液体を散布して、更に濡らされる熱交換装置に関する。

特定の実施例では、補償手段は伸縮自在な、および／または柔軟な接続手段、特に、波形パイプ、および／または柔軟なホースである。明確に言うと、補償手段は、金属接続シート、および／または、金属、または金属合金、しかしながら特に、例えば、プラスチック、複合材料、または別の適切な材料から作られることが好ましい、別の適切な補償手段である。

実施するのに重要な実施例では、本発明に係る熱交換装置に少なくとも２つの熱伝達装置が設けられる。および／または、少なくとも２つの熱伝達装置は、冷却液体をそれぞれ流出入するために、入口タンクの入口管を介して、および／または入口タンクの出口管を介して接続されている。必要とされる熱交換能力は、本発明に係る熱交換装置の少なくとも２つの熱伝達装置の相互接続により、特定のケースの要求に従って、非常に柔軟に適合させることが可能である。

熱交換能力の更なる改善のために、熱交換装置は熱交換体を有することが可能で、熱交換器の束は熱交換体、および熱交換装置から成形される。熱交換体は、例えば、周知の金属の冷却プレート、冷却リブ、または従来技術から知られるような他の適切な熱交換体とすることが可能である。

実施するのに重要な実施例では、熱交換装置は、複数の熱伝達装置、および／または複数の熱交換器、および／または複数の熱交換体、および／または複数の熱交換器の束を有し、特にモジュール式の熱交換装置として作られる。モジュールで拡張可能で、および／またはモジュールで縮小可能な、熱交換装置として、作られるのが特に好ましい。この熱交換装置は、変化する要求、例えば、熱交換能力を変化するという要求にも、場合に応じて熱交換装置を完全に入れ替えることをせずに、容易に、好ましいコストでとても柔軟に適応可能である。

これに関連して、本発明に係る補償手段は、熱交換装置の異なる部品の間に設けられることが可能である。補償手段は、それ故、熱伝達装置、および／または入口通路、および／または出口通路の間に設けられることが可能である。

および／または補償手段は、熱伝達装置、および／または入口タンクの入口管、および／または入口タンクの出口管の間、および／または熱交換体、および熱伝達装置の間、および／または２つの熱交換器の束の間に配置されることが可能である。

必ずしも必要ではないが、２つの熱伝達装置、および／または２つの熱交換器、および／または２つの熱交換器の束は、互いに予め設定可能な角度で構成され、特に、互いに平行、および／またはＶ字型、および／またはＷ字型に配置されるのが好ましい。

これに関連して、熱機械歪を補償するための補償手段として、別体補償手段を必ずしも設ける必要はない。特殊な場合、入口通路自体および／または出口通路および／または入口区画体および／または出口区画体、および／または入口タンクの入口管、および／または入口タンクの出口管、および／または熱交換器の束が、補償手段として作られる（すなわち、例えば、それらは、波形パイプ（コルゲート管）、または弾性または引き伸ばし可能なホースの形で、または、別の適切な形で補償手段として作られる）。

とりわけ、特に高い熱伝達能力が必要とされる場合には、本発明に係る熱交換装置は、熱伝達装置を冷却する冷却装置を含むことができ、特に、ガス流を生じさせるために、周知の方法で熱伝達装置にファンを設けることができる。

更に大きな熱伝達能力に対処することを可能にするために、熱交換装置を、ハイブリッド装置として作ることができ、冷却流体、特に冷却水または冷却オイルを熱伝達装置に散布する散布装置を有することができ、および／または、滴下流体分離器が、例えば、冷却流体の分離、および収集用の受け皿の形で設けられることが可能である。

熱伝達装置、および／または熱交換器、および／または補償手段、および／または熱交換体、および／または熱交換器の束、特に、熱交換装置全体は、金属または合金で作られており、特に単一金属または単一合金で作られており、特に、ステンレス鋼、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金で作られる。

これに関連して、例えばメンテナンス中に、本発明に係る熱交換装置の種々の金属化合物に有利に働き、例えば電食プロセスで、当業者に既知の方法で腐食される、いわゆる犠牲金属が、腐食保護として設けられてもよい。

これに関連して、熱交換装置には、少なくとも一部分に保護層、特に腐食保護層が備わっていることも、選択的に、または追加的に可能である。腐食保護層は、例えば、腐食保護ラッカー、熱溶射皮膜、電気めっき層、または別の適切な腐食保護層とすることが可能である。

フィン付きの熱交換器、および微小通路熱交換器の有利な性質が同時に必要となる非常に特別な用途のために、熱交換装置は、フィン付き熱交換器
と冷却フィンrとの併用熱交換として作られてもよい。

これに関連して、本発明の熱交換装置は、複数の技術領域で有利に使用可能である。熱交換装置は、それ故、多くの他の適用の可能性の中で、ラジエーター、特に、乗り物用のラジエーター、明確には陸上車用、航空機用、または水上車用のラジエーターとなることができ、または冷却器、可動式の、または固定式の加熱装置の凝縮器、または蒸発器、冷却装置、または空調装置、特に、機械、または建物用の冷却器具となることができる。

本発明は、更に、半田づけ、または鑞づけプロセス、および／または溶接プロセスが使用されるのが好ましい、本発明に係る熱交換装置の製造方法に関する。

熱交換装置は、熱交換装置の部品は明確には、機械的に接続され、その後、半田づけ、または鑞づけステップで半田づけ、または鑞づけされる、半田づけ、または鑞づけ炉で製造されるのが好ましい。

腐食、または他の害を及ぼす環境の影響から保護するために、熱交換装置は、半田づけ、または鑞づけの後に、少なくとも一部分に周知の方法で、保護層、特に腐食保護層、および／または犠牲金属が設けられてもよい。

本発明は、図面を参照して、以下により詳細に説明される。模式的に示されている。

本発明に係る熱交換装置の第１実施例。 図１に係る微小通路を有する熱伝達装置の線Ｉ−Ｉに沿う断面図。 熱交換器の束を有する熱交換装置。 平行に配置されるモジュール式の熱交換装置。 更なるモジュール式の熱交換装置。 第３のモジュール式の熱交換装置。 Ｖ字型に配置される熱交換器を有する熱交換装置。 熱交換器の組み合わせを形成するフィン状の熱交換器。 散布装置を有するハイブリッド装置としての、熱交換装置。

図１は、以下で、全体として符号１が付された本発明に係る熱交換装置の第１の簡単な実施例を模式的に示す。

図１の本発明に係る熱交換装置１は、主構成要素として、流体３（例えば、冷却液３）と、周囲雰囲気（例えば、空気）との間で熱交換を行なうための熱交換器２を有する。熱交換器２は、入口通路４と、出口通路５と、複数の微小通路６１を有する熱伝達装置６とを含む。したがって、熱伝達装置６は、例えば、周知の微小通路装置６である。周囲雰囲気との熱交換を行なうための流体３が、入口通路４、入口区画体６２、さらには熱伝達装置６の複数の微小通路６１を通り、最終的に、出口区画体６３を経て出口通路５に供給されるように、入口通路４が、熱伝達装置６の入口区画体６２に流体連通し、出口通路５が、熱伝達装置６の出口区画体６３に流体連通している。これに関連して、本発明に重要なことは、図１の熱交換装置１が、熱機械的な歪（本件の場合は、入口通路４と熱伝達装置６との間、または、出口通路５と熱伝達装置６との間の歪）を補償する補償手段７を含み、もって入口通路４および／または熱伝達装置６および／または出口通路５の間に生じる熱機械的な歪を補償可能である。

図２に、微小通路６１を有する熱伝達装置６が、図１における截断線Ｉ−Ｉに沿う断面図として模式的に示されている。既に言及したように、小パイプに代えて、押し出し加工され、直径が例えば約１ｍｍの極めて多数の小通路６１を有するアルミニウム形材が、例えば、微小通路熱伝達装置６で使用される。図２の熱伝達装置６は、例えば、適切な押し出し加工法で、複数の材料から、簡単に、また、多様な形状で製造可能である。しかしながら、図２に示す熱交換器２は、また、図２に明示されないその他の形態でも製造可能であるが、例えば、適切に成形されたシート金属形材を組立てる等のその他の製法、または、その他の適切な方法によっても製造可能である。

熱交換能力を増大するために、図１の例で示されるような、本発明に係る熱交換装置１は、本発明全体に係る熱交換装置を成形可能な複数の熱交換体１０によって、熱交換器の束１１として成形することもできる。本実施例では、熱交換体１０は、例えば、図１、図２で模式的に示される、２つの熱伝達部材６間に、それ自体周知の方法で、Ｖ字型またはＷ字型に構成される金属の冷却シート１０である。

図４、図４ａ、図４ｂの特殊な例は、熱伝達能力の変更を予想しておかなければならない時（例えば、本発明に係る熱交換装置１が、大きな総合ビル、または、時間の経過とともに大きさを変えなければならない（すなわち、例えば、小さくし、または、大きくしなければならず、したがって、より小さいか、または、より大きな熱伝達能力が必要になる）機械置き場を冷却するための冷却装置として使用される時）だけではなく、実際において、とりわけ有利である。この場合、図４、図４ａまたは図４ｂに示されたモジュール式の熱交換装置１は、例えば、図４に示すように、入口タンクの入口管８と、入口タンクの出口管９との間に平行配置関係で、複数の熱伝達装置６を設けるのに適している。これに関連して、図４ａ、図４ｂにおける２つの特殊な例で示されるように、入口タンクの入口管８と入口タンクの出口管９との間の熱伝達装置６または熱交換器２のその他の配置形式も、当然可能である。したがって、熱交換器２または熱伝達装置６は、例えば、図４ａのようにＶ字型配置に、または、一部Ｖ字型配置にすることも、また、図４ｂのように平面的に平行にすることも、また、相互に対して、または、入口タンクの入口管、および／または、入口タンクの出口管９に対して、その他の適切な配置関係にすることも可能である。

これに関連して、図４、図４ａ、図４ｂに模式的に示されるように、本発明に係る熱交換装置１は、６ｍ以下の長さＬ、特別な場合には６ｍ〜１２ｍ、または、更にそれ以上の長さを有することもできる。本発明に係る熱交換装置は、実質的に６ｍよりも短い、例えば僅かに１ｍ、または、更に短い長さを有することも可能である。

これに関連して、本発明の熱交換装置は、危惧しなければならないどのような損傷も、また、機能上のどのような障害もなく、最高１２０℃またはそれ以上の非常に大きな温度差または温度変動に問題なく晒されることも可能である。流体３の全てまたは一部が通過できる本発明における補償手段７のおかげで、本発明の熱交換装置は、該熱交換装置１の長さＬに対して、かなりの割合の大きな長さ変化にも首尾よく対処する。これに関連して、実施例の種類に応じて、どのような直線的長さ範囲Ｌも、熱交換装置１の長さＬで表されることが判る。

実験では、熱交換装置１の長さ変化は、例えば、アルミニウムを用いた場合は、最大０．３％まで、また、銅を用いた場合、最大０．２％まで補償可能である。具体例では、長さ１２０００ｍｍのアルミニウム製熱交換装置１では、最大３４ｍｍの長さ変化を容易に補償できた。同等の銅製熱交換装置１では、設定された最高１２０℃の対応する温度差で、最大２５ｍｍの長さ変化を補償できた。

熱伝達装置６または熱交換器２は、図４、図４ａまたは図４ｂに示される熱交換装置１から簡単に取り除きすることができ、また、熱交換装置１に対して簡単に追加可能である。そのため、熱交換装置１の熱交換能力は、変化する要求に極めて柔軟に適合可能である。

図５は、冷却能力を改善すべく、ガス流を生じさせるために付加的に設けたファン１２、１２１を有する（例えば、図１で詳細が示されている）Ｖ字型に配置される熱交換器２を有する熱交換装置１を示す。

図６は、本発明の非常に特別な実施例、例えば、熱交換器の組み合わせ形式で使用されることができるような、ファン１６１を有する周知のフィン付き熱交換器１６を示す。このことは、本発明の熱交換装置１は、複数の微小通路６１を有する熱交換装置６に加えて、非常に特殊な用途用の冷却ファン１６１を有する熱交換器１６を、同時に有し得ることを意味する。

場合によっては、更に大きな熱伝達能力に対処するために、図７に係る熱交換装置は、ハイブリッド装置１、１０１として形成可能である。この場合には、好適には、外部の冷却流体１４（特に、冷却水１４または冷却オイル１４）を熱伝達装置６に散布するために、散布装置１３が配設される。図７の特定の実施例は、外部の冷却流体１４の分離、および収集のための受け皿１５形式の滴下流体分離器を更に有している。そのため、外部の冷却液体１４は、外部の冷却装置１０００内を再び循環することが可能で、外部の冷却装置は、外部の冷却流体１４を冷却するように機能して、更に熱交換器２を冷却するために、散布装置１３を介して外部の冷却流体１４を再び熱交換器２に供給する。

本出願の枠組み内で説明される実施例は、単なる具体例としてのみ理解すべきである。これは、本発明は、説明された特別な実施例にのみ限定されないことを意味する。提示された特別な実施例の全ての適切な組み合わせが、とりわけ同様に、本発明の範囲内にある。

より大きな熱交換能力が本発明によって初めてまた達成可能である。すなわち、より大きな交換能力は、複数の個々の熱交換部品の相互接続によって、例えば、熱交換装置が、熱機械応力から損傷を被る心配なしに、AI-MCHCモジュールの接続によって達成可能である。

このことは、従来技術で既知のモジュール、または接続点での熱応力の問題は、熱交換装置の損傷、または更に破壊をしばしばもたらし、十分に大きい熱量が、今まで、実際には、この方法では交換されることができなかったが、本発明によって、完全に解消されることを意味する。

冷凍工学で、乾燥空気工学で、および一般に、熱伝達で、例えば、冬季に外部に配置されるユニット、特に非常に低い外部温度、例えば-30℃以下で生じるような熱応力は、熱いガス供給温度、または120℃までの冷却剤供給温度の熱交換器の操作時に増幅した形でまた観察されることが可能であり、いまや、本発明に係る熱交換装置の使用のためのいかなる問題ももはや示さない。

しかし、大きくて、固定の熱交換装置における熱応力の問題が、本発明により解消されるだけでなく、本発明の熱交換装置は、その他全ての、また小さい熱交換装置、例えば、家庭用電化製品、または乗り物の装置、とりわけ、大きい温度差、および／または大きい熱量が交換、または補正されなければならない場所に、非常に有利に使用可能である。

Claims (10)

1. 流体（３）と周囲雰囲気との間の熱交換を行なうための熱交換器（２）を有する熱交換装置であり、
   前記熱交換器（２）が、入口通路（４）と、出口通路（５）と、複数の微小通路を有する熱伝達装置（６）とを含み、
   前記入口通路（４）が、前記熱伝達装置（６）の入口区画体（６２）と流体連通し、前記出口通路（５）が、前記熱伝達装置（６）の出口区画体（６３）と流体連通しており、
   もって、前記周囲雰囲気と熱交換を行なうための前記流体（３）が、前記入口通路（４）から前記入口区画体（６２）を経て、前記熱伝達装置（６）の複数の微小通路（６１）を通り、前記出口区画体（６３）を経て、前記出口通路（５）に供給され得るようになっている前記熱交換装置において、
   該熱交換装置（１）が、熱機械応力を補償する補償手段（７）を含むことを特徴とする熱交換装置。
2. 前記補償手段（７）が、引き伸ばし可能な、および／または、可撓性の接続手段（７）であり、特に、波形管（７）および／または可撓性ホース（７）、とりわけ、金属接続シート（７）および／または別の適切な補償手段（７）である請求項１に記載された熱交換装置。
3. 少なくとも２つの熱伝達装置（６）が設けられ、および／または、少なくとも２つの前記熱伝達装置（６）が、入口タンクの入口管（８）を介して、および／または入口タンクの出口管（９）を介して接続されていて、
   および／または、前記熱交換装置（１）は、熱交換体（１０）と、前記熱交換体（１０）と前記熱伝達装置（６）から成形される熱交換器の束（１１）と、を有し、
   および／または、前記熱交換装置（１）は、複数の熱伝達装置（６）、および／または熱交換器（２）、および／または熱交換体（１０）、および／または熱交換器の束（１１）を有し、特にモジュール式の熱交換装置（１）として、モジュールで作られており、モジュールで拡張可能で、および／またはモジュールで縮小可能な、熱交換装置（１）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された熱交換装置。
4. 前記補償手段（７）が、前記熱伝達装置（６）および／または前記入口通路（４）および／または前記出口通路（５）の間に配設され、
   および／または、前記補償手段（７）が、前記熱伝達装置（６）および／または前記入口タンクの前記入口管（８）、および／または前記入口タンクの前記出口管（９）の間に配設され、
   および／または、前記補償手段（７）が、前記熱交換体（１０）と前記熱伝達装置（６）との間に配設され、
   および／または、前記補償手段（７）が、２つの熱交換器の束（１１）の間に配設され、
   および／または、２つの熱伝達装置（６）および／または２つの熱交換器（２）および／または２つの熱交換器の束（１１）が、互いに予め設定可能な角度で、特に、互いに平行および／またはＶ字型に配設されている請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された熱交換装置。
5. 前記入口通路（４）および／または前記出口通路（５）および／または前記入口区画体（６１）および／または前記出口区画体（６２）、および／または、前記入口タンクの前記入口管（８）、および／または、前記入口タンクの前記出口管（９）、および／または、前記熱交換器の束（１１）が、補償手段（７）として作られている請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された熱交換装置。
6. 前記熱交換装置（１）が、
   前記熱伝達装置（６）を冷却するための冷却装置（１２）を含み、特に、ファン（１２、１２１）がガス流を生じさせるために配設されており、および／または
   前記熱交換装置（１）が、ハイブリッド装置（１、１０１）として作られ、冷却流体（１４）、特に冷却水（１４）を前記熱伝達装置（６）に散布するための散布装置（１３）を含み、および／または
   前記冷却流体（１４）を分離する滴下流体分離器（１５）が配設されている請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された熱交換装置。
7. 前記熱伝達装置（６）および／または前記熱交換器（２）および／または前記補償手段（７）および／または前記熱交換体（１０）および／または前記熱交換器の束（１１）（特に、前記熱交換装置（１）の全体）が、金属または合金で作られており、特に、単一金属または単一合金で作られ、特にステンレス鋼、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金で作られており、および／または
   前記熱伝達装置（６）および／または前記熱交換器（２）および／または前記補償手段（７）および／または前記熱交換体（１０）および／または前記熱交換器の束（１１）（特に、前記熱交換装置（１）の全体）が、金属または金属合金で作られており、
   犠牲金属が、腐食保護用として付設され、および／または
   前記熱交換装置は、少なくともその一部に保護被覆被覆、特に腐食保護被覆が付設されている請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された熱交換装置。
8. 前記熱交換装置が、冷却フィン（１６１）を有するフィン付き熱交換器（１６）を有する複合熱交換器を作っている請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された熱交換装置。
9. 前記熱交換装置（１）が、ラジエーター（１）、特に乗り物用、明確には陸上車用、航空機用または水上車用のラジエーター（１）、または冷却器（１）、コンデンサ（１）、または可動式または定置式の加熱装置用、冷却装置用、または空調装置用、特に機械、データ処理装置、または建物の冷却装置（１）用の蒸発器（１）である請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された熱交換装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載された熱交換装置（１）の製造方法において、
    半田づけ法または鑞づけ法および／または溶接法が使用され、および／または
    前記熱交換装置（１）が、半田づけ炉または鑞づけ炉で製造され、および／または
    前記熱交換装置（１）の部品が、機械的に接続され、その後、半田づけステップまたは鑞づけステップで半田づけ、または、鑞づけされ、
    前記熱交換装置（１）が、半田づけ、または、鑞づけの後に、少なくとも部分的に保護層、特に腐食保護層および／または犠牲金属が設けられている熱交換装置の製造方法。

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