JP2013514513A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱交換器に関し、この熱交換器は、流体交換兼流動要素（２、２’、３）と、これらの交換要素（２、２’、３）が接続している少なくとも１つの流体収集タンク（１１、１１’）と、交換要素（２、２’、３）を保持する少なくとも１つの収集板（１０）と、交換要素（２、２’、３）を収容する筐体（４）とを備えている。熱交換器は、収集タンク（１１、１１’）を筐体（４）に取り付けるためのフランジ（５）を備えていることを特徴としている。本発明により、フランジ（５）からコレクタ（１０）への圧力の伝達を防止でき、それにより、コレクタ（１０）を薄く製造することが可能になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器に関する。

例えば自動車産業、より具体的には、自動車の燃焼機関などで使用されている熱交換器は、熱交換コンポーネント兼流体流動コンポーネントを有し、その中を、流体が流体間で熱を交換しながら循環する。熱交換コンポーネントは、例えば、チューブ、板、フィン、または流動撹拌機などから構成されていてもよい。多くの構造や形状が考えられている。例えば、熱交換器は、１列または、互いに平行に配置された複数のチューブから成るコアを備えていてもよい。これらのチューブは、第１の流体を通すようになっているのに対して、第２の流体は、チューブとチューブとの間を流れ、第１の流体と熱を交換する。流体が、液体および／または気体であるか否かにより、多くの流体の組み合わせを考慮することができる。

熱交換器は、チューブを受容する筐体を有し、この筐体は、チューブを受け入れる容積を形成する複数の壁を有する。１つの流入収集タンク、および１つの流出収集タンクから成り、収集タンクとも呼ばれている、流体収集タンクまたは流体分配タンクにチューブを接続できるように、筐体の両端は、通常開放されている。第１の流体は、流入収集タンクから流出収集タンクに向かって、チューブの中を流れる。第２の流体は、流入パイプから流出パイプに向かって、チューブの周りを流れ、第１の流体と熱を交換する。

熱交換器は、一般に、チューブを保持するための２つの収集板をも有し、これらの収集板に、流体収集タンクが取り付けられている。チューブは、収集板に設けられている開口部を通して、流体収集タンクに接続されている。

一般に、筐体に収集板が固定され、この収集板に、例えば圧着などによって、収集タンクが固定されている。このため、各収集板は、収集板に連結される収集タンクの端面を、収集板に圧着さることができる手段を有する。タンクに関するこのような固定方法は、例えば、特許文献１（ＷＯ２００８／１２５３０９）、または特許文献２（ＥＰ２，０３１，３３８）などから公知であり、特許文献２では、収集板は、機械的に接合されている２つの要素から構成されている。

ある種のエンジンにおいては、熱交換器を取り付ける場所に関して、利用可能なスペースに制約がある。このため、こうした制約を考慮して熱交換器を製造する必要がある。こうした制約により、例えば、比較的扁平な熱交換器を製造しなければならないことがある。このため、扁平であるが、流体に所望の流量に適合した通過断面を有する、十分に大きな断面を有するチューブが提供されている。このようなチューブは、流線形の断面を有しており、通常、１００ｍｍ×７ｍｍの矩形断面を有している。さらに、例えば、良好な熱伝達流体である水が、チューブとチューブとの間を循環する例においては、連続するチューブ間の間隔が狭いこと、例えば２〜３ｍｍ以下であることが好ましい。

このため、幅の狭い壁によって分離されている細長い開口部を有する収集板を製造する必要がある。この幅は、連続するチューブの間の間隔に相当する。この場合、開口部を分離している壁は、断面が非常に細長い。すなわち、これらの壁は、１つの方向には非常に長いが、他の２つの方向には短い。そのため、これらの壁をどのように製造するかの問題が生じる。収集板の製造に関して、いわゆる「ストレートエッジブランキング」を有するパンチング加工により、収集板の厚さより薄い開口部間の壁を、比較的厚い板から実現できることが公知である。例えば、長さが６０ｍｍで開口部間の壁が、２．６ｍｍとほぼ等しい幅を有する開口部を、４ｍｍの厚さの板から形成することができる。しかし、長さが１００ｍｍで、開口部間の壁が２ｍｍの収集板を形成するとき、ストレートエッジブランキングを有するパンチング加工を行うことはできない。そのため、伝統的なチェーシング加工を使用するのが得策である。この場合、収集板の厚さは、チューブ間の壁の幅より薄い必要があり、上記の例に関しては、０．８ｍｍ〜１ｍｍの非常に薄い板が推奨されることになる。ここで、収集板によって収集タンクを圧着する必要がある場合、この収集板は、この機能を果たすために、十分な機械強度を持たなければならない。その結果として、収集板の厚さが（例として、１．５ｍｍまたは２ｍｍに）増加すると、伝統的なチェーシング加工を行うことができなくなるという、ジレンマに陥る。従って、収集板に対して十分な厚さを確保する必要があるので、非常に細長い断面のチューブを使用することは、困難もしくは不可能である。

国際公開第２００８／１２５３０９号 欧州特許第２０３１３３８号明細書

本発明の目的は、断面が非常に細長い開口部を有する収集板の形成を可能にする仕組みを提供することである

本発明は、上記の問題を解決することを目的としているが、本発明は、上記の問題への適用だけに限定されず、断面がより適切な細長い開口部を有する収集板への適用においても、利点を提供しうるものである。

従って、本発明は、交換コンポーネント兼流体流動コンポーネントと、交換コンポーネントが接続している少なくとも１つの流体収集タンクと、交換コンポーネントを保持する少なくとも１つの収集板と、交換コンポーネントを収容する筐体とを有する熱交換器に関し、この熱交換器は、収集タンクを筐体に固定するためのフランジを有することを特徴としている。

本発明によると、チューブ保持機能と収集タンク保持機能とは切り離され、２つの異なる要素（一方は収集板、他方はフランジ）が、これらの機能を果たしている。従って、厚さが薄く（通常０．８ｍｍ）、非常に細長い開口部を有する収集板を提供することができ、これにより、流線形の断面を有するチューブを形成することができ、ひいては、場所をほとんど取らない扁平な熱交換器を形成することができる。収集タンクを保持する機能は、これとは独立して、フランジによって確保されている。さらに、このような熱交換器を組み立てる容易さは維持され、各要素は、互いに独立に（すなわち、要素間での直接の圧力伝達なしに）、共通のコンポーネントに固定されている。すなわち、この場合は筐体に固定されている。

一実施形態においては、フランジおよび収集板は、互いに独立して筐体に固定されている。

一実施形態においては、フランジおよび／または収集板は、筐体に直接固定されている。このようにして、熱交換器はコンパクトになっている。

一実施形態においては、フランジおよび収集板は、互いに接触しない。このように、相互に固定されていないだけでなく、互いに接触もしないので、これら２つの要素間における圧力の直接伝達は決して行われることはない。

一実施形態による交換コンポーネントは、チューブを含み、これらのチューブ内で、第１の流体（例えば気体）がタンクに流動接続されており、これらのチューブの周りを、第２の流体（例えば液体）が流れている。収集板は、第１の流体と第２の流体との間のシーリング機能を果たし、フランジは、第１の流体と熱交換器の外側との間のシーリング機能を果たす。

一実施形態においては、収集タンクとフランジは、互いに圧着されている。

一実施形態においては、よるフランジは、筐体にろう付けされている。この固定方法によると、頑丈で、かつ費用がかからない。

この場合の一実施形態においては、筐体は、筐体にフランジを保持するために、このフランジの開口部に収容されるようになっている、少なくとも１つの位置決め突起を有し、これらは互いにろう付けされている。

この場合に好ましいのは、筐体を収容する溝の底面に、開口部を設けることである。

一実施形態による位置決め突起は、開口部の中にこの位置決め突起を保持するために、固定壁に圧着されるようになっている。

一実施形態による位置決め突起は、開口部の中にこの位置決め突起を保持するために、変形できるようになっている。

一実施形態による収集タンクと筐体は、圧着されている。

一実施形態による収集板は、筐体にろう付けされている。

一実施形態による収集板は、スカートを有し、このスカートに沿う面を利用して、収集板は筐体にろう付けされている。これにより、接触面は大きくなり、これらの要素は、確実にろう付けされることとなる。

パイプの全体の断面形状は、矩形が好ましく、その長さと幅の比は、５を超えていることが好ましい。

本発明は、例えば自動車の燃焼機関用の、再循環排気用の水冷却器、または給気冷却器などの、空気−水熱交換器に特によく適用しうるものである。

添付の図面を参照して、本発明の熱交換器の好ましい実施形態についての以下の説明を読むことにより、本発明をより良く理解しうると思う。

流体収集タンクがフランジに固定されている、本発明の熱交換器の第１の実施形態の斜視図である。 図１を（上方から見た）詳細図である。 図１の熱交換器の高さ方向、すなわち長さ方向の端部における断面斜視図である。 収集タンクを除いた、図１の熱交換器の長さ方向および幅方向の端部の断面斜視図である。 収集タンクを除いた、図１の熱交換器の一部を、分解して示す斜視図である 収集タンクを除いた、図１の熱交換器を下方から見た斜視図である 図１の熱交換器の隅部の拡大断面図である。 図１の熱交換器の角部の一部を後方から見た斜視図である。 図１の熱交換器の隅の一部を後方から見た断面斜視図である。 図１の熱交換器の収集タンクの角部を上方から見た斜視図である。 図１の熱交換器の角部を内側から見た斜視図である。 本発明の熱交換器の第２の実施形態の長さ方向および幅方向の面における断面斜視図である。 本発明の熱交換器の第３の実施形態の斜視図である。 本発明の熱交換器の第４の実施形態の面（Ｌ、ｈ）における略断面図である。 本発明の熱交換器の第５の実施形態の面（Ｌ、ｈ）における概略断面図である。

図面、より具体的には、図１〜図６に示す第１の実施形態による熱交換器１は、熱交換コンポーネント２、２’、３と、これらの熱交換コンポーネント２、２’、３を受容または収容する筐体４と、吸気収集タンク１１および排気収集タンク１１’とを有する。筐体４は、水流用パイプ８、９を接続するための孔６、７を有する。この特定の例では、パイプ８、９は、熱交換器１が取り付けられている水回路に接続されている注水パイプ９および排水パイプ８である。この実施形態において、熱交換器１の様々なコンポーネントは、圧着されているタンク１１、１１’を除いて、互いにろう付けされている。このように、コンポーネントがろう付け、または圧着されている熱交換器の一般的な特徴に関しては、当業者に公知である。

熱交換器１は、いわゆる「空気−水」熱交換器である。すなわち、熱を交換する流体が空気および水である熱交換器である。例えば、自動車用の燃焼機関のいわゆる「再循環」排ガス用の水冷却器、またはそのような燃焼機関用の給気冷却器である。水は、この燃焼機関の冷却回路からのいわゆる『低温』水であることが好ましい。通常、水は、グリコール化されている。

図１に示す熱交換器１の全体形状は、並列パイプ式である。従来の手法に従い、かつ説明を簡潔にするために、方向Ｌは、熱交換器１の最大寸法である長さの方向であり、流体が流れる方向である。方向Ｌは、熱交換器１の幅の方向、方向ｈは、その高さ（または厚さ）の方向である。これ以降、これらの方向を、それらの値と同じように使用する。言い換えると、Ｌ、ｌまたはｈは、それぞれ熱交換器１の長さ、幅、および高さを示すとともに、また熱交換器１の長さの方向、幅の方向、および高さの方向をも、同等に示すものとする。さらに、諸図面において、これらの直交する方向を一緒にして、デカルト座標系（Ｌ，ｌ，ｈ）を形成している。また、説明における外部（もしくは外側）および内部（もしくは内側）の指すところは、熱交換器１の外側または内側と比べた、コンポーネントの相対的位置を指している。

図３に示す熱交換コンポーネントは、空気を流すための扁平チューブ２を有する。これらのチューブ２の（チューブ内の全体的な空気の流れの方向である）大きな寸法は、熱交換器１の長さＬの方向と平行であり、この長さＬの方向に対して直交する断面の形状は、矩形である。各チューブ２の断面の形状である矩形は、熱交換器１の幅ｌに平行な寸法と、熱交換器１の高さｈに平行な寸法を有する。各チューブ２は、熱交換器１の長さＬとほぼ等しい長さと、熱交換器１の幅ｌとほぼ等しい幅を有する。熱交換器１の高さｈと平行なその寸法（これはその厚さ）は、熱交換器１の高さより低く、この特定の例においては、かなり低く、チューブ２にその扁平な形状をしている。一例として、チューブ２の厚さは、ほぼ７〜８ｍｍであり、チューブ２の幅ｌは、約１００ｍｍである。さらに、チューブ間のスペース（すなわち、水流用のダクト３）は、例えば、３ｍｍより小さい寸法（熱交換器１の高さｈに平行）でもよく、例えばほぼ２ｍｍである。このように、熱交換器１は、コンパクトである。チューブ２は、互いに平行に組み立てられ、チューブ２の全ては、熱交換器１の高さｈの方向に積み重ねられている。これは、チューブのコアとも呼ばれている。熱交換器１の高さｈと平行なコア全体の寸法は、熱交換器１の高さｈとほぼ等しい。チューブ２は、それぞれ互いに平行に組み立てられ、全体として熱交換器の長さＬの方向に、チューブ内における空気の循環を可能にする。

チューブ２内に、空気の流れをかき混ぜるためのフィン２’が取り付けられており、チューブ２の壁を通して、空気と水との間の熱の交換を促進させることができる。このフィン２’は、当業者に公知であり、詳細に説明する必要はないと思う。この例において、フィン２’は、ゆるやかに起伏しており、熱交換器１の長さＬの軸における端から見ると、それらの断面は、各チューブ２の壁と壁の間でコイル状になっている。

チューブ２とチューブ２との間に配置されている水流ダクト３に、水流撹拌器（図示せず）が取り付けられている。この水流は、空気の流れに反していることが好ましい。すなわち、空気の流れの方向の反対方向が好ましい。撹拌器は、板状であり、チューブ２のほぼ全部の横面積（横面積は、熱交換器１の長さＬ、および幅ｌと平行な寸法によって定められるチューブ２の面積である）にわたって、およびそれらの撹拌器がろう付けされている連続するチューブ２の間の全てのスペースに及んでいる。撹拌器は、端のチューブ２と筐体４の壁との間にも設けられている。撹拌器の形状は、熱交換を促進させるために、公知のやり方で撹拌器を通過する水流を乱すようになっている。

前述のように、熱交換器１は、（その長さＬの方向の）その両端のそれぞれに、空気収集タンク１１、１１’を有する。（図１の）右側にあるのは、吸気収集タンク１１であり、左側は、排気収集タンク１１’である。空気循環チューブ２の端は、空気収集タンク１１、１１’に接続されている。従って、チューブ２の内部容積は、収集タンク１１、１１’の内部容積に流動接続されている。言い換えると、チューブ２は、収集タンク１１、１１’に開いている。収集タンク１１、１１’は、熱交換器１が取り付けられている空気回路のパイプに接続されている。空気は、吸気収集タンク１１によってチューブ２の中に導入され、排気収集タンク１１’によってチューブ２から離され収集される。

熱交換器の構造について、吸気収集タンク１１と関連づけて、より詳細に説明する。これから挙げる説明は、排気収集タンク１１’に関して、熱交換器に同等に当てはまるものである。吸気収集タンク１１および排気収集タンク１１’は、この特定の例では、同様であり、左右対称に取り付けられている。言うまでもなく、別の実施形態においては、収集タンクは異なっていてもよい。

熱交換器１は、その端に、収集板１０を有する。この収集板１０の機能は、チューブ２を適切な位置に保持し、吸気収集タンク１１の内部容積とチューブ２との間の空気の流れを案内し、水が吸気収集タンク１１の内部の方に流れるのを防ぐとともに、空気の流れと水の流れが合流するのを防ぐことである。言い換えると、収集板１０は、空気と水との間を確実に密閉する。当業者は、収集板１０を、コレクタということが多いので、以下ではコレクタ１０と呼ぶ。

コレクタ１０は、この特定の例では、ろう付けにより、その周辺端面で、筐体４に固定されている。より正確には、この特定の例では、コレクタ１０は、周辺スカート１０ａを有し、この周辺スカート１０ａの側面に沿って、コレクタ１０は筐体４にろう付けされている。これにより、２つの要素をろう付けする前に、それらの間の位置決めが簡単になるとともに、コレクタ１０を縁に沿ってろう付けした場合より、接触面積（従って、ろう付け面積）が大きくなるので、２つの要素の間をよく保持できるようになる。

周辺スカート１０ａは、コレクタ１０の端を曲げることによって、この特定の例では、コレクタ１０の端に沿って全周にわたって曲げることにより、形成されている。従って、周辺スカート１０ａは、コレクタ１０を形成する板の面全体に対して直角に延び、従って熱交換器１の長さＬの方向に平行である。周辺スカート１０ａは、（図４に示す）方向に曲げることもできるし、また（図１２に示す）反対方向に曲げることもできる。言い換えると、熱交換器１のそれぞれ外側または内側に曲げることができる。曲げる側は、利用可能なスペース、および以下に述べるコレクタ１０とフランジ５との間の間隔によって決められることになる。

図５に示すコレクタ１０は、板状であり、チューブ２の端部を受容するために、熱交換器１の長さＬの方向に対して、直角に取り付けられている。コレクタ１０には、複数の孔１２があいている。各孔１２は、チューブ２に関係している。各孔１２の形状は、チューブ２の断面に対応し、チューブ２の端部を収容する壁、縁１３、またはカラー１３によって縁取られ、これらのチューブ２を適切な位置に保持している。さらに、カラー１３は、コレクタ１０を堅くする機能を果たしている。このカラー１３は、コレクタ１０を形成する板の面全体に対して、全体として直角に延び、従って熱交換器１の長さＬの方向に平行に延び、これらのカラー１３から突き出ている端部１３’は、熱交換器１の内側の方向を向いている。このようにして、カラー１３は、コレクタ１０から、チューブ２の周りに延びており、チューブ２の端部の周りがそれにしっかり嵌め込まれる。チューブ２の端部は、チューブ２の周りをしっかり嵌め込むために滑り面を形成しているこれらのカラー１３の中に円滑にスッと入れられる。各カラー１３は、それと関係しているチューブ２の端の面との接触面を形成しており、それにより、互いにろう付けできるようになっている。チューブ２は、このようにコレクタ１０の孔１２を縁取るカラー１３にろう付けされ、適切な位置に固定されている。従って、チューブ２の端は、カラー１３によって互いに分離されており、連続するチューブ２間を分離するスペースは、水流用のダクト３を画定している。カラー１３が、チューブ２の端部にろう付けされており、（熱交換器１の長さＬ方向に対して）直角に、チューブ２とチューブ２との間の全てのスペースを塞ぐので、これらのカラー１３は、水が吸気収集タンク１１の容積に流れ込むのを防いでいる。さらに、これらのカラー１３は、水がチューブ２の中に流れ込むのも防いでいる。このタイプのコレクタ１０は、当業者に公知であり、これ以上詳細に説明する必要はない。

図示の実施形態において、筐体４は、Ｌ字状をなしている２つの壁１５、１６を有する。言い換えると、各壁１５、１６は、（熱交換器１の長さＬの方向から見て）Ｌ字状の断面を有する。各壁１５、１６は、互いに直角な２つのベーン（１５ａ、１５ｂ）（１６ａ、１６ｂ）を形成するために、辺の周りで曲げることによってＬ字状に形成されている。壁１５、１６をＬ字状にするのは、熱交換器の製造が簡単で、格納が容易であるからである（単に壁を一緒に重ね合わせるだけで格納できる）。

より正確には、この例の各壁１５、１６は、大きいベーン１５ａ、１６ａと、小さいベーン１５ｂ、１６ｂとを有する。大きいベーン１５ａ、１６ａは、熱交換器１の長さＬおよびその幅ｌとほぼ等しい寸法を有する矩形の板状であるのに対して、小さいベーン１５ｂ、１６ｂは、熱交換器１の長さＬ、およびその高さｈとほぼ等しい寸法を有する矩形の板状である。大きいベーンおよび小さいベーンの概念は、ここでは、各壁１５、１６のベーン（１５ａ、１５ｂ）、（１６ａ、１６ｂ）のそれぞれを、異なるように指定できるようにするために導入している。

熱交換器１への注水パイプ９および排水パイプ８は、熱交換器１の同じ側に接続されている。この特定の例では、第２の壁１６の小さいベーン１６ｂに接続されている。

筐体４の壁１５、１６は、熱交換コンポーネント２、２’、３を囲むように互いに固定されている。この特定の例においては、これらはろう付けされている。このため、各壁１５、１６は、その小さいベーン１５ｂ、１６ｂの自由端に、高くなった端面１５ｃ、１６ｃを有する。これらの端面１５ｃ、１６ｃは、他の壁１６、１５の大きいベーン１６ａ、１５ａに固定される端面である。こうした高くなった端面１５ｃ、１６ｃは、小さいベーン１５ｂ、１６ｂを曲げて作られており、曲げの辺から、小さいベーン１５ｂ、１６ｂに対して直角に延びている。圧着突起Ｒは、高くなった端面１５ｃ、１６ｃと対応する大きいベーン１６ａ、１５ａとの間の接続を確実にするために設けられている。ろう付けにより、接触面を一緒に固定し、互いに保持することができる。

壁１５、１６がいったん固定されると、Ｌ字状に形成されている壁１５、１６のベーン（１５ａ、１５ｂ）、（１６ａ、１６ｂ）は、熱交換器１の４つの側面を形成する（その長さＬの方向に対して、側面と呼んでいる）。

この実施形態において、コレクタ１０は、ろう付けを用いて筐体４に固定されていることを、思い出してもらいたい。より正確には、その周辺スカート１０ａの外側の面が、壁１５、１６のベーン（１５ａ、１５ｂ）、（１６ａ、１６ｂ）の内側の面にろう付けされている。

次に、壁１５、１６の１つの特定の特徴について、図７を参照して説明する。各壁１５、１６の小さいベーン１５ｂ、１６ｂの高くなった端面１５ｃ、１６ｃと、他の壁１６、１５の大きいベーン１６ａ、１５ａとの間の接触区域の近くに、コレクタ１０の丸みを帯びた隅との隙間がある区域がある（熱交換器１の対角にある２つの隙間について、同じ符号Ｊで示す）。この隙間Ｊが存在するために、そこから水が漏れる恐れがある。このために、各壁１５、１６は、その大きいベーン１５ａ、１６ａの自由な隅のそれぞれの近くにシーリング部Ｐを有する。各シーリング部Ｐは、チューブ２の方向に、壁１５、１６の大きいベーン１５ａ、１６ａの内側の面から突き出している。この突き出し部Ｐは、へりまたはフィンの形状である。このような突き出し部Ｐは、その製造に続いて壁１５、１６にチェーシング加工するか、または壁１５、１６の製造中に直接形成することができる。接触面がろう付けされると、このシーリング部Ｐにおいて、確実に密閉される。

壁１５、１６は、それぞれ、熱交換器１の高さｈの方向に、それぞれ２つの拡大部Ｅを有し、それらの拡大部は、その大きいベーン１５ａ、１６ａのそれぞれの端の近くに設けられていることに注意されたい。これらの拡大部Ｅは、この例では、壁１５、１６にチェーシング加工をすることにより形成されている。拡大部Ｅは、熱交換器１の高さｈ方向において、コレクタ１０の寸法がＬ字状の壁１５、１６の小さいベーン１５ｂ、１６ｂの寸法より大きいので設けられている。従って、これらは、コレクタ１０を収容するための拡大部Ｅ（またはプレス部Ｅ）である。こうしたプレス部Ｅは、追加の利点を有する。プレス部Ｅが熱交換器１の高さｈの方向にコレクタ１０を収容する範囲において、熱交換器１の長さＬの寸法を終わらせていることである。このように、プレス部Ｅが、コレクタ１０、従って全ての熱交換コンポーネント２、２’に対する（この方向Ｌの）軸方向保持手段を形成している一方で、熱交換器１のコンポーネントは、全てろう付けされている。

さらに、熱交換器１は、収集タンク１１を筐体４に固定するためのフランジ５を有する。このフランジ５は、筐体４の隣に配置されている。フランジ５は、この筐体の周辺に沿って（この特定の例では、ろう付けを用いて）筐体４の端に固定されている。従って、これは、全体が矩形の周辺フランジ５であり、この特定の例では、単一の要素で形成されている。フランジ５は、コレクタ１０とは独立に筐体４に固定されており、コレクタ１０には固定されていない。言い換えると、熱交換器１は、フランジ５をコレクタ１０に固定する手段を少しも持たない。

フランジ５は、その周辺全体に沿って（長さＬの方向に）延びる内部縦壁１７を有する。この内部縦壁１７は、筐体４の壁１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの内部側から延び、それらにろう付けされるようになっている。

内部縦壁１７は、外側におよび熱交換器１の方向に曲げられ、こうして内部横壁１８および中間縦壁１９を形成し、内部縦壁１７から筐体４の壁１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂを収容するための周辺溝Ｇ１を作り、こうして筐体４を固定する機能を果たしている。内部横壁１８は、筐体４の壁１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの端部に対する停止部になっている。

中間縦壁１９は、外側におよび周辺溝Ｇ１を形成する曲げの反対方向に曲げられ、こうして外部横壁２０および外部縦壁２１を形成し、中間縦壁１９から収集タンク１１の端の側端部１１ａを収容するための周辺溝Ｇ２を作り、こうして収集タンク１１を固定する機能を果たしている。収集タンク１１の側端部１１ａは、それを用いてフランジ５に固定されている収集タンク１１の端であり、固定端部１１ａと呼ぶこととする。

従って、フランジは、フランジ５の壁１７、１８、１９、２０、２１によって形成されている２つの周辺溝Ｇ１、Ｇ２を有する。これらの溝Ｇ１、Ｇ２は、共通の壁１９を有する。各溝Ｇ１、Ｇ２は、要素を保持するために、この特定の例においては、それぞれ筐体４および収集タンク１１を保持するために設けられている。より正確には、筐体４および収集タンク１１は、それぞれ、（熱交換器１の長さＬの方向における）それらの終端の縦壁が周辺溝Ｇ１、Ｇ２の横方向の孔を通って、周辺溝Ｇ１、Ｇ２の中に縦方向に挿入されるようになっている。周辺溝Ｇ１、Ｇ２は、反対方向を向いている。すなわち、それらの開口部は、熱交換器１の長さＬの方向における、２つの反対方向を向いている。共通の壁１９を有する周辺溝Ｇ１、Ｇ２の構造によって、周辺溝Ｇ１、Ｇ２は、熱交換器１を大幅に小型化し、保持手段が（筐体４に対する）ろう付けであろうが（収集タンク１１に対する）圧着であろうが、要素４、１１を強固に保持することができる。もっとはっきり言えば、収集タンク１１および筐体４は、実際のところ、互いに直接固定されることなく、互いにコンパクトに固定され、これにより、アセンブリを確実に頑丈にし、特に良好な圧力伝達を可能にする。

フランジ５は、外部縦壁２１の延長部に、収集タンク１１をフランジ５に圧着するための突起２２を有する。これらの突起２２は、固定端部１１ａに引っ掛けられる（の上に曲げられる）ようになっている。圧着突起２２は、全ての図において曲げられた状態で（すなわち、圧着位置で）示されている。従って、収集タンク１１は、フランジ５に圧着されている。

特に図４に示す熱交換器１の特定の例において、コレクタ１０は、フランジ５から、より正確にはその内部縦壁１７の自由端１７ａから、空間ｄだけ離れて、筐体４に固定されるようになっている。

チューブ２の保持は、コレクタ１０によって確実に行われ、収集タンク１１の保持は、それ自体が筐体４にろう付けされているフランジ５によって（圧着で）確実に行われている。コレクタ１０とフランジ５の両方とも、筐体４にろう付けされているが、この例では互いに独立にろう付けされており、この特定の例では、それらは、互いに接触さえしない。このようにして、収集タンク１１を保持する働きによりフランジ５が受ける圧力は、筐体４およびチューブ２に接続されているコレクタ１１に直接伝達されないようになっている。

フランジ５に加えられる圧力がコレクタ１１に伝達されない限り、流線形の断面を有し、狭い間隔で互いに分離されているチューブ２を受容することができるように、コレクタ１１を形成することができる。特に、非常に厚さの薄い板に、従来のチェーシング加工を施してコレクタ１１を形成することができる。このチェーシング加工において、コレクタ１１のカラー１３は、プレスされ、次いで公知のやり方で、それらの底面にパンチング加工されて孔が形成される。一例として、コレクタ１０を形成できる板が約１ｍｍの厚さを有するので、コレクタ１０は、チューブ間の間隔２〜３ｍｍで、約１００ｍｍ×７または８ｍｍの孔１２を有するように形成することができる。カラー１３が占めるスペース（熱交換器１の長さＬの方向に平行な寸法）を、ほぼ４ｍｍにすることができる。こうして、ストラップ１４の厚さ（１ｍｍ）を除くと、カラー１３は、チューブ２の端部に当てるため、およびそれにろう付けをするために役立つ、約３ｍｍの面を有する。

さらに、コレクタ１０が筐体４に直接ろう付けされるので、その隅の半径は、比較的大きくなり、コレクタ１０の製造は簡単になる。コレクタ１０の厚さのために、コレクタ１０を正しく形成することは常に容易というわけではないので、これは重要である。

１つの追加の利点は、産業上の利用に関して、薄くあまり頑丈でない先行技術のコレクタに、単にフランジ５を追加することで、本発明を使用することができることである。

筐体４のベーン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂから縦方向に突き出している位置決め突起２４を受容する孔２３が、フランジ５の内部横壁１８（すなわち、溝Ｇ１の底面）に設けられている。各位置決め突起２４は、それを支えるベーン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの拡大部に延びている。１つのベーン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂは、１つまたは複数の位置決め突起２４を有することができる。全てのベーン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂまたはそれらの中の一部だけが、１つまたは複数の位置決め突起２４を有していてもよい。この特定の例において、熱交換器１は、筐体４の小さいベーン１５ｂ、１６ｂのそれぞれの端の中央に位置する１つの位置決め突起２４と、筐体４の大きいベーン１５ａ、１６ａのそれぞれの端にある２つの位置決め突起２４とを有する。

位置決め突起２４は、筐体４に対して適切な位置に、フランジ５を圧着によって保持するように、屈曲または変形できるようになっている。位置決め突起２４の変形作用により、位置決め突起２４は、挿入される孔２３の内側面に、完全にろう付けされることも確実になり、孔２３の内側面との取り付けによる隙間がなくなり、そこから空気が逃げるのを避けることができる。言い換えると、孔２３を確実に密閉する。このため、例えば、筐体４のベーン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの端面に内部横壁１８が当接して、位置決め突起２４が内部横壁１８を押すことによって、内部横壁１８に対して曲がることができる。それらの位置決め突起２４は、簡単な変形によりフランジ５に対するいかなる移動も防げる限り、圧着ではなく、単に変形するだけでもよい。

こうした位置決め突起２４の働きは、熱交換器１の製造中に、特にその種々の構成要素のコンポーネントのろう付け前およびろう付け中に、筐体４に対してフランジ５の位置決めをして、保持することができるようにすることである。

熱交換器１の製造は、このようにして容易になる。チューブ２は、積み重ねられ、コレクタ１０の孔と、コレクタ１０の周りに配置され、圧着突起Ｒにより他の壁に対して適切な位置に保持される筐体４のＬ字状の壁１５、１６とに挿入される。クリンチング手段などの他の保持手段も提供することができことにも、ここで留意されたい。フランジ５は、筐体４の端に配置され、位置決め突起２４は、このために設けられた孔２３に挿入され、アセンブリの保持を確実にするために、変形、屈曲、または圧着される。この場合、全てのものをろう付けすることができ、このために公知のやり方で加熱炉に入れられる。筐体４にろう付けされることになっている面（そして特にコレクタ１０のスカート１０ａの外側面および溝Ｇ１の面）は、一貫した寸法を有し、接触面積が大きく、品質の良いろう付けを可能にする。次いで、この特定の例では、吸気収集タンク１１および排気収集タンク１１’を、熱交換器１に圧着することができる一方で、収集タンク１１の固定端部１１ａを受容する溝Ｇ２の底面にシールリング２７を配置している。これは、図３および図９に概略的に示すＯリング２７である。

熱交換器１の１つの特定の特徴について、図３、図５、図６、および図８〜図１１に示している。その特徴とは、フランジ５の隅の内部溝Ｇ１のところに、受容部２５を有することである。

こうした受容部２５は、フランジ５の製造を容易にするため、かつ隅の面積を含む十分なろう付け面積を確保することによって、筐体４へのフランジ５のろう付け品質を向上するために、設けられている。実際のところ、フランジ５は、この特定の例において、チェーシング加工によって形成されており、公知のように、隅にある材料を曲げるのは難しい。従って、受容部２５により、隅の材料の品質は、重大ではなくなり、これにより、筐体４への品質の良いろう付けを可能にするために、隅を含めて、十分な長さを有する内部縦壁を形成するようなやり方で、それらをチェーシング加工することが可能になる。

言うまでもなく、筐体の形状、より具体的には、筐体４の端の隅の形状は、例えば図５に示すように、フランジ５の形状に適合している（筐体４の端は、フランジ５の内部溝Ｇ１に対して当接するようになっている）。

収集タンク１１は、各隅に、フランジ５の受容部２５に対応する隆起部２６を有する。この隆起部２６は、受容部２５に収容され、シールリング２７を適切な位置に確実に保持する働きをする。それどころか、この隆起部２６がなかったら、シールリング２７は、フランジ５の受容部２５のために、隅には設けられなかったはずである。

図１２、図１３、図１４、および図１５は、熱交換器１のフランジ５の第２、第３、第４、および第５の実施形態を示している。これらについて、簡潔に説明する。前の実施形態で使用していた符号を使用しているが、最も顕著な差を強調するために、ある種の符号には、特別の印を付してある。

図１２に示す第２の実施形態におけるコレクタ１０のスカート１０ａの形状は、若干異なっている。スカート１０ａは、第１の実施形態の例において収集タンク１１の方に曲げられていたのとは異なり、熱交換器１の反対端の方向である反対側に曲げられていることが分かる。どちらにしても、コレクタ１０は、筐体４の壁の内側面にろう付けされる周辺スカートの外側面を有し、この特定の例においては、フランジ５の内部縦壁１７の自由端１７ａから空間ｄだけ離れた位置に、周辺スカートの外側面を有する。

図１３に示す第３の実施形態においては、２つの点が異なる。まず第１に、フランジ５は、隅に受容部を含まない。さらに、筐体４の壁１５、１６は、それらの端に、壁１５、１６の面に対して９０°曲がっている端面２８を有する。この曲がり端面２８の機能は、フランジ５を筐体４に取り付けるとき、ろう付けに関して、フランジ５を適正に確実に位置決めするために、フランジ５に対する停止部として働くことである。

図１４に示す第４の実施形態におけるチューブ２およびコレクタ１０は、前述のものと同じでもよい。周辺フランジ５は、内部縦壁１７’、横壁１８’、および外部縦壁１９’によって形成される単一の溝Ｇだけを有し、この溝Ｇに、収集タンク１１の固定端部１１ａがシールリング２７を使用して収容されている。固定端部１１ａは、その上に曲げられた突起２２によってこの溝Ｇに圧着されている。フランジ５は、その外部縦壁１９’の外側面によって、筐体４の壁にろう付けされている。このようにして、収集タンク１１の固定端部１１ａは、筐体４の内側に保持され、前の実施形態のように外側ではない。従って、熱交換器１の位置決めのために利用可能なスペースの制約に応じて、これらの２つの実施形態の中から選択することになる。

図１５に示す第５の実施形態におけるチューブ２およびコレクタ１０は、前述のものと同じでもよい。周辺フランジ５は、内部縦壁１７”、横壁１８”、および外部縦壁１９”によって形成される単一の溝Ｇ’だけを有し、この溝Ｇ’に、収集タンク１１の固定端部１１ａがシールリング２７を使用して収容されている。フランジ５は、その外部縦壁１９”の外側面によって、筐体４の壁にろう付けされている。さらに、収集タンク１１の固定端部１１ａは、フランジ５ではなく、筐体４によって、すなわちこの筐体４の端に形成され、その上に曲げられた突起２２’によって圧着されている。このようにして、収集タンク１１の固定端部１１ａは、筐体４の内側に保持され、この筐体４によって圧着されている。筐体にタンク１１を固定するフランジ５は、圧力を引き受けることができ、筐体４を収集タンク１１の固定端部１１ａに圧着する間、圧力を伝達することなく、特にコレクタ１０を保護することを可能にする。この理由は、コレクタ１０がフランジ５から独立して固定されているからであり、この特定の例では、フランジ５に接触することなく、フランジ５から間隔を取って配置されているからである。

（実施形態に関わらず）熱交換器１の動作は、次の通りである（当業者には公知であるので、簡潔に説明する）。空気が吸気タンク１１に供給され、チューブ２の中を流れ（この流れは、フィン２’によって撹拌される）、排気タンク１１’を通って再び熱交換器１から出て行く。さらに、水が注水パイプ９を通って熱交換器に供給され、水流ダクト３を循環し（この循環は、撹拌器によって撹拌される）、排水パイプ８を通って再び熱交換器１から出て行く。空気と水の流れは、熱交換器１の長さＬの方向で、かつ反対方向である。これは、「逆流」熱交換器と呼ばれ、このような熱交換器１の効率は非常によい。

熱交換器１について、そのチューブ２の中を循環する空気、および撹拌器によりチューブ間を循環する水に関連して説明した。言うまでもなく、これを逆にすることができる。すなわち、水がチューブの中を、空気がチューブ間を循環してもよい。さらに、両方とも空気でもよいし、両方とも水でもよいし、また他の流体でもよい。

本発明について、好ましい実施形態に関して説明したが、言うまでもなく、他の実施形態も考慮することができる。特に、これまで述べた異なる実施形態の特徴を、両立不能でない場合、組み合わせることができる。

１ 熱交換器
２ チューブ
２’ フィン
３ ダクト
４ 筐体
５ フランジ
６、７ 孔
８ 排水パイプ
９ 注水パイプ
１０ コレクタ（収集板）
１０ａ 周辺スカート
１１ 吸気収集タンク
１１’ 排気収集タンク
１１ａ 側端部
１２ 孔
１３ カラー
１５、１６ 壁
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ ベーン
１５ｃ、１６ｃ 高くなった端面
１７、１７’、１７” 内部縦壁
１７ａ 自由端
１８ 内部横壁
１８’、１８” 横壁
１９ 中間縦壁
１９’、１９”、２１ 外部縦壁
２０ 外部横壁
２２、２２’ 突起
２３ 孔
２４ 位置決め突起
２５ 受容部
２６ 隆起部
２７ シールリング、Ｏリング
２８ 曲がり端面
ｄ 空間
Ｅ 拡大部
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ” 溝
ｈ （高さの）方向
Ｌ （長さの）方向
ｌ （幅の）方向
Ｒ 圧着突起

Claims (10)

1. 交換コンポーネント兼流体流動コンポーネント（２、２’、３）と、前記交換コンポーネント（２、２’、３）が接続している少なくとも１つの収集タンク（１１、１１’）と、前記交換コンポーネント（２、２’、３）を保持する少なくとも１つのコレクタ（１０）と、前記交換コンポーネント（２、２’、３）を収容する筐体（４）を備えている熱交換器であって、前記収集タンク（１１、１１’）を前記筐体（４）に固定するフランジ（５）を備えていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記フランジ（５）および前記コレクタ（１０）は、互いに独立して、前記筐体（４）に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記フランジ（５）および／または前記コレクタ（１０）は、前記筐体（４）に直接固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記フランジ（５）および前記コレクタ（１０）は、互いに接触していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記交換コンポーネント（２、２’、３）はチューブ（２）を含み、前記チューブ（２）内の第１の流体（例えば、気体）は、前記収集タンク（１１、１１’）に流動接続されており、前記チューブ（２）の周りを第２の流体（例えば、液体）が流れ、前記コレクタ（１０）は、前記第１の流体と前記第２の流体との間のシーリング機能を果たし、前記フランジ（５）は、前記第１の流体と前記熱交換器の外側との間のシーリング機能を果たしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記収集タンク（１１、１１’）と前記フランジ（５）は、互いに圧着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記フランジ（５）は、前記筐体（４）にろう付けされ、前記筐体（４）は、前記フランジ（５）を前記筐体（４）に保持するために、前記フランジ（５）の孔（２３）に収容されるようになっている少なくとも１つの位置決め突起（２４）を有するとともに、両方の要素はろう付けされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. 前記収集タンク（１１、１１’）と前記筐体（４）は、圧着されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器。
9. 前記コレクタ（１０）は、前記筐体（４）にろう付けされていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器。
10. 前記コレクタ（１０）は、スカート（１０ａ）を有し、前記スカートに沿った面で前記筐体（４）にろう付けされていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換器。

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