JP2011509393A - 熱交換器用の押出成形管 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱交換器用の押出成形管であって、前記押出成形管の長手方向(z)および横方向(y)に延びかつ2つの外側幅狭側面(3、4)によって前記押出成形管の高さ方向(x)に接続されている少なくともほぼ平行な2つの外部側壁(1、2)を含む押出成形管であって、前記側壁(1、2)の間の少なくとも1つの貫通フレーム(5)が、前記長手方向(z)におよび前記高さ方向(x)に延び、前記押出成形管の少なくとも2つの通路(6)を分離し、前記外部側壁(1、2)の少なくとも一方がエンボス(7)を備え、前記エンボス(7)によって、前記通路(6)内に突出する前記側壁(1、2)の隆起部(7)も、ほぼ横方向(y)に延びる前記フレーム(5)の隆起部(7)も形成されている押出成形管において、前記少なくとも1つのフレーム(5)の前記隆起部(7)が、前記横方向(y)に対して制御された配向を有する。
【選択図】図4
Description
押出成形管を管基部に接合するには、端部領域の鋳造部をエンボス加工しないことが有利であり、これによって、取り囲むような一定の間隙を有する押出成形管を基部に規定して挿入することが可能になり、したがって、押出成形管と基部との接続部の優れた接合が保証されている。別の理由には、共通の当接面を介して押出成形管と基部とを固定するために、押出成形管の規定された拡大が可能であるということがある。
他の交換器管、例えばステンレス鋼管に関する押出成形管・熱交換器の大きな利点は、特に、押出成形管を湾曲させることができる非常に高い設計柔軟性にある。
エンボスの形成は、有利には、2つの代替的または累積的方法で行うことができる。
−製造による延伸を除いた、エンボス加工工程で予め生産された長さで、または、
−その後の管の長さの数倍の長さを有する棒材として、または、
−特に有利には、エンボス加工工程用のコイル状のエンドレス材料として用意される。
3)延伸ローラ/プレス機および/または較正ローラ/プレス機を用いた、生じる可能性がある撓みの補正
4)必要に応じた押出成形管の分離
5)必要に応じた押出成形管の湾曲
6)押出成形管の清掃
非常に簡単かつコスト効率的に実行可能な製造ラインを設置するために、これらのステップを非常に簡単に互いに関連させることができるように、これらのステップの工程が選択されている。
分離は、好ましくは、エンボス加工工程で並行して行われる切断によって行われるが、エンボス加工工程に続く別の切断工程で行うこともできる。代わりに、割ることによって押出成形管を分離し、次に、管を引き取ってもよい。このことは、切り屑が発生せず、追加の切断用潤滑剤が不要となるという利点を有する。これにより、用途に応じて、場合によっては、後に行われる清掃ステップを完全にまたは部分的に省略することができる。
原則として、押出成形可能な各材料によって、エンボス加工された押出成形管を製造することができる。排ガス冷却器、油冷却器、冷却剤冷却器および給気冷却器等の、この場合目的とする熱伝達体の用途には、押出成形可能な全てのアルミニウム合金、特にAl合金、とりわけAlMn合金、AlMg合金およびAlMgSi合金が有利である。
鉄:Fe<1.2%、特にFe<0.7%、特にFe<0.35%
銅:Cu<0.5%、特にCu<0.2%、特にCu<0.1%
クロム:Cr<0.5%、特に0.05%<Cr<0.25%、特に0.1%<Cr<0.25%
マグネシウム:0.02%<Mg<0.5%、特に0.05%<Mg<0.3%
亜鉛:Zn<0.5%、特に0.05%<Zn<0.3%
チタン:Ti<0.5%、特に0.05%<Ti<0.25%
一般には、押出成形方向に測定された粒度が、<250μm、特に<100μm、特に<50μmである場合に、これらの押出成形管の特に高い腐食強度が生じることがある。
エンボスのそれぞれの深さは用途に非常に大きく依存している。さらに、特に、材料の薄さの観点と、エンボスによって発生された圧力損失とにおいて、エンボスの深さが、管内法高さbの75%未満、特に45%未満、特に30%未満であると有利であることが証明されることが明らかになった。
エンボスの互いの間隔も用途に非常に大きく依存している。さらに、これに関連して、特に有利な範囲を見出すこともできる。
エンボスの長さも用途に大きく依存している。さらに、これに関連して、管幅または通路幅に関連する特に有利な範囲を見出すこともできる。
例えば十字流冷却器のエンボス加工された押出成形管に、さらに、追加の外側リブが取り付けられる場合、外側リブのできるだけ優れた半田付けを保証するために、横方向のエンボスが、面一ではなく、僅かにずれて配置されるように配慮しなければならない。これには、図2.3〜図2.9および図6.6〜図6.10に示したエンボスの構成が特に適している。図6.6〜図6.10に示したエンボスの構成では、特に有利には、リブ密度のk/3〜n/3(k=1、4、7、10、..およびn=2、5、8、11、...)の範囲において、同じエンボスの間隔が、リブ密度の整数倍ではなく、それよりも小さいかまたは大きいように、長手方向で、互いに隣接する通路の同じエンボスの間隔を有利に実現すべきであり、その結果、外側リブのできるだけ優れた半田付けが得られる。
本発明の概念を実現するには、液圧直径が2mm〜5mmの範囲にあることが特に有利であることが証明された。この範囲の大きさにより、図8を参照して詳細に説明するように、特に有利には、一方では、押出成形管のできるだけ優れた熱伝達を実現する傾向と、他方では、圧力損失を減少させるか、またはそれにもかかわらず優れた熱伝達における受け入れることができる圧力損失を実現する傾向との考えが実現される。これに関連して、液圧直径が、3mm〜3.4mmの、特に、3.1mm〜3.3mmの範囲にあることがさらに特に好ましいことが証明された。特に、最後に述べた3.1mm〜3.3mmの液圧直径の範囲については、約3.2mmの液圧直径が特に有効であることが証明された。すなわち、上記範囲においても、押出成形管のまたは熱交換器管の汚れを原則として回避することができないが、この範囲では、汚れが安定し、さらに、比較的小さなレベルで能力の低下が保持されるような試みがなされている。上記範囲外の液圧直径の範囲において、圧力損失が増大している状態で、押出成形管が長く作動されると、それだけますます汚れることが予想されるのに対して、検出された寸法の液圧直径の上記の好ましい範囲では、圧力損失が比較的小さなレベルで安定することになる。さらに、熱伝達体の生じ得る次善の熱伝達能力は、熱交換器のさらなる作動で低下されない。これに対して、液圧直径の上記範囲外では、流れ通路のさらなる作動において、圧力損失の過度の増大が生じ、最終的に、最悪の場合には通路の閉塞が生じる。
2 側壁
3 外側幅狭側面
4 外側幅狭側面
5 フレーム
5’ 部分フレーム
6 通路
7 エンボス
8 エンボス機
8a 傾斜したエンボスエッジ
8b 鋸歯状のエンボスエッジ
9 エンボスローラ
9’ エンボスローラ
10 点状の局部的な突出部
10’ エンボスエッジ(縦長の突出部)
61 押出成形管(流れ通路)
61’ 押出成形管(流れ通路)
63 通路スリーブ
63’ 通路スリーブ
65 通路スリーブ内面
67 内部空間
69 複数の5つのフレーム
71 押出成形管(流れ通路)
71’ 押出成形管(流れ通路)
73 通路スリーブ
73’ 通路スリーブ
74 流れライン(通路)
76 対向する前面
79 フレーム
79’ フレーム
81 押出成形管
81’ 押出成形管
89 フレーム
89’ 部分フレーム
92 部分フレーム
102 部分フレーム
a 通路74の幅
a1 間隔
a2 間隔
a3 間隔
a4 間隔
b 管断面の高さ
d フレームの厚さ
dh 液圧直径
e 対向する2つの部分フレームの間の間隔
k 対向する2つの部分フレームの間の間隔eと管断面の高さbとの比率
s 厚さ
x 高さ方向
y 横方向
z 長手方向
α 角度
Claims (15)
- 熱交換器用の押出成形管であって、
前記押出成形管の長手方向(z)および横方向(y)に延びかつ2つの外側幅狭側面(3、4)によって前記押出成形管の高さ方向(x)に接続されている少なくともほぼ平行な2つの外部側壁(1、2)を含む押出成形管であって、
前記側壁(1、2)の間の少なくとも1つの貫通フレーム(5)が、前記長手方向(z)におよび前記高さ方向(x)に延び、前記押出成形管の少なくとも2つの通路(6)を分離し、
前記外部側壁(1、2)の少なくとも一方がエンボス(7)を備え、前記エンボス(7)によって、前記通路(6)内に突出する前記側壁(1、2)の隆起部(7)も、ほぼ横方向(y)に延びる前記フレーム(5)の隆起部(7)も形成されている押出成形管において、
前記少なくとも1つのフレーム(5)の前記隆起部(7)が、前記横方向(y)に対して制御された配向を有することを特徴とする押出成形管。 - 前記押出成形管の前記通路(6)の少なくとも1つが、前記長手方向(x)において、前記横方向(y)に対する規則的な波状の延長部を備えることを特徴とする請求項1に記載の押出成形管。
- 隣接する2つのフレーム(5)の間の横方向(y)の間隔がほぼ一定であることを特徴とする請求項1または2に記載の押出成形管。
- 前記エンボス(7)の少なくとも1つが縦長の形状を備え、複数のフレーム(5)が前記同じエンボス(7)によって覆われ、隆起させられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の押出成形管。
- 前記縦長のエンボス(7)が前記横方向(y)に対する配向角度を有することを特徴とする請求項4に記載の押出成形管。
- 前記配向角度が、約0°〜45°、特に約20°〜45°、特に約28°〜42°であることを特徴とする請求項5に記載の押出成形管。
- 前記エンボス(7)の少なくとも1つが、前記少なくとも1つのフレーム(5)にのみほぼ重なっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の押出成形管。
- 前記エンボス(7)の少なくとも1つがフレーム(5)に重なっていないことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の押出成形管。
- 前記エンボス(7)が前記横方向(y)に対する配向を有することを特徴とする請求項8に記載の押出成形管。
- 前記横方向(y)に対する前記エンボス(7)の配向角度が、約0°〜45°、特に約25°〜45°、特に約30°〜40°であることを特徴とする請求項9に記載の押出成形管。
- 前記エンボス(7)の少なくとも1つがウィングレット状に、例えば縦長に形成されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の押出成形管。
- 前記ウィングレット状のエンボス(7)が、1.2〜5の、好ましくは2〜5の、特に好ましくは2.5〜3.2の、あるいは好ましくは1.5〜3の、特に好ましくは1.8〜2.5の長さと幅との比率を有することを特徴とする請求項10に記載の押出成形管。
- 長手方向においてほぼ同じ高さにある隣接するフレーム(5)の少なくとも複数の隆起部(7)の前記配向が同じであることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の押出成形管。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の押出成形管を含む自動車用の熱交換器。
- 請求項1〜49のいずれか1項に記載の押出成形管を製造するための方法であって、
−押出成形法によって押出成形管を製造するステップと、
−側壁(1、2)にエンボスをエンボス加工で形成するステップと、
を含む方法。
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