JP2013514514A - 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つの流体収集ボックス（１１、１１’）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、収集ボックス（１１、１１’）を筐体（４）に取り付けるためのフランジ（５）を備え、フランジは、筐体（４）を取り付けるための溝（Ｇ１）および収集ボックス（１１）を取り付けるための溝（Ｇ２）を備え、溝（Ｇ１、Ｇ２）は、共通の壁（１９）を備えていることを特徴としている。本発明により、非常にコンパクトな熱交換器を製造することができる。
【選択図】図４

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、および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列または平行な複数の列で、互いに平行に配置されたチューブから成るコアを備えている。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／または気体かどうかにより、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、一般に筐体の両端は、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孔を通して、流体収集タンクに接続されている。

通常、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。そのため、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。このような制約により、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、所望の流量に適合した流体通過断面を有する、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、また多くは、寸法が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事例においては、連続するチューブ間の間隔が狭いことが好ましく、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孔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、孔を分離している壁は、断面が非常に細長い。すなわち、その壁は、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、そ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孔間の壁を、比較的厚い板から形成することは公知である。例えば、長さが６０ｍｍで、孔間の壁が２．６ｍｍとほぼ等しい幅を有する孔を、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、孔間の壁が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、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提供することは、難しくてできそうにない。

国際公開第２００８／１２５３０９号 欧州特許第２０３１３３８号明細書

従って、熱交換器のコンパクトさの問題は、特に制限的であり、多くの開発における主題となっており、また種々の問題の元であることは明らかである。これらの理由から、本発明の目的は、熱交換器をよりコンパクトな構造にすることである。

本発明は、断面が非常に細長い孔を有する収集板という、特に扱いにくい問題を解決することから生まれているが、本発明は、この問題への適用だけに限定されず、断面が適切で細長い孔を有する収集板へ適用しても、利点を発揮しうるものである。

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されている少なくとも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し、このフランジは、筐体（４）を固定するための溝（Ｇ１）、および収集タンク（１１）を固定するための溝（Ｇ２）を備え、溝（Ｇ１、Ｇ２）は、共通の壁（１９）を有することを特徴としている。

これらの溝により、筐体および収集タンクの壁を受容または収容できるようになっている。共通の壁を有する２つの溝が設けられているこの固定フランジにより、熱交換器は非常にコンパクトになっている。実際のところ、収集ボックスおよび筐体は、コンパクトに一緒に固定されているが、直接一緒には固定されてはおらず、そのため、アセンブリは確実に頑丈となり、特に良好な圧力の伝達を可能にしている。

好ましくは、溝は反対であること、すなわち、溝は、反対方向を向いていることが好ましい。より正確には、熱交換器は全体として、熱交換器内における流体の全体的な流動軸に沿って延びており、各溝は、この流動軸の方向とほぼ直交する終端壁および横方向の周辺開口部を有し、これらの開口部は、この流動軸の方向における２つの反対方向を向いている。

一実施形態においては、熱交換器は、交換コンポーネントを保持するための少なくとも１つの収集板を有する。

一実施形態においては、収集板および固定フランジは、同一の要素から形成されている。

別の実施形態においては、固定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る異なる要素である。これにより、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ている。２つの異なる要素が、これらの機能を果たしている。これらの要素は、互いに独立して筐体に固定されている。すなわち、相互間に直接の力の伝達はない。このようにして、特に、厚さが薄く（通常０．８ｍｍ）、断面が非常に細長い孔を有する収集板を提供することができる。このようにして、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、これとは独立に、フランジによって確保されている。このようにして、きわめてコンパクトな熱交換器が得られる。

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。これにより、熱交換器はさらに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、互いに接触していない。このように、相互に固定されていないだけでなく、互いに接触もしていないので、これら２つの要素間にいて、圧力の直接伝達が行われることは決してない。

一実施形態においては、交換コンポーネントには、チューブを含んでおり、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している。

一実施形態においては、収集タンクとフランジは、互いに係合されている。

一実施形態においては、フランジは、筐体にろう付けされている。このような固定方法は、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ける筐体は、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、２つの要素は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、孔を設けることである。

一実施形態における位置決め突起は、孔の中にこの位置決め突起を保持するために、固定壁に係合されるようになっている。

一実施形態においては、位置決め突起は、これを孔の中に保持するために、変形できるようになっている。

一実施形態においては、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、このスカートに沿った面を使用して、収集板は筐体にろう付けされている。このようにして、接触面が大きくなり、これらの要素は、確実にろう付けされるようになっている。

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合する。

本発明は、添付の図面のセットを参照して、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、より良く理解されると思う。

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の熱交換器の高さおよび長さの面における断面斜視図である。 収集タンクを除いて示す、図１の熱交換器の長さ方向および幅方向の端部における縦断斜視図である。 収集タンクを除いて示す、図１の熱交換器の一部の分解斜視図である 収集タンクを取り外して、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の熱交換器の隅部の一部を後方から見た斜視図である。 図１の熱交換器の隅部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隅の下方から見た斜視図である。 図１の熱交換器の隅部を内方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端部の縦断斜視図である。

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給水パイプ９および排水パイプ８である。この実施形態においては、熱交換器１の様々なコンポーネントは、係合されているタンク１１、１１’を除いて、互いにろう付けされている。このような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。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、並列パイプ型である。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方向、すなわち流体が流れる方向である。方向ｌは、熱交換器１の幅方向、方向ｈは、その高さ（または厚さ）方向である。これ以降、これらの方向を、それらの値をもって示すこととする。すなわち、Ｌ、ｌおよび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、熱交換器１の長さの方向、幅の方向、および高さの方向も示すものとする。さらに、各図において、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、以下の説明において使用する外部（もしくは外側）および内部（もしくは内側）の考え方については、熱交換器１の外側または内側における、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の方向に平行であり、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にほぼ等しい長さと、熱交換器１の幅ｌにほぼ等しい幅を有する。熱交換器１の高さｈに平行なその寸法（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与えている。一例として、チューブ２の厚さは、各チューブ２に関してほぼ７〜８ｍｍにでき、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に平行なコア全体の寸法は、熱交換器１の高さｈにほぼ等しい。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、当業者に公知であるので、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との間に配置された水流ダクト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であることが好ましい。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に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との関連で、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、別の実施形態による収集タンクは、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、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、水が収集タンク１１の内部容積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に対して、コレクタという語を使用することが多いので、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が筐体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って、形成されている。従って、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。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、特に、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があけられている。各孔１２は、チューブ２に関連されている。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１３またはカラー１３または縁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の開口部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と思う。

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、熱交換器の製造を考慮すると、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）。

より正確に述べると、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という概念は、ここでは、各壁１５、１６のベーン（１５ａ、１５ｂ）、（１６ａ、１６ｂ）を、異なるものと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、ここでは、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、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。この高くなった端面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、ここで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。

以下に、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形状である。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。このプレス部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に固定する手段を全く有していない。

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、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、それらの孔は、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、両者４、１１を強固に保持することができる。

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。

図４に示す熱交換器１の特定の例においては、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、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して孔が形成される。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を有するものとすることができる。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を追加することにより、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利用することができる。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開口部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（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、一定の寸法を有し、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つの特定の特徴を、図３、図５、図６、および図８〜図１１に示してある。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させ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は、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を有している。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。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であろう。

図１２は、熱交換器１のフランジ５の第２の実施形態を示している。これについて、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、これらの実施形態の差についてだけ説明する。

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。

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する。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。また他の流体でもよい。

以上、本発明を、好ましい実施形態を挙げて説明したが、言うまでもなく、本発明は、他の実施形態も可能である。特に、上に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 ハウジング
５ フランジ
６、７ 孔
８ 排水パイプ
９ 給水パイプ
１０ コレクタ
１０ａ スカート
１１ 吸気収集タンク
１１’ 排気収集タンク
１１ａ 固定端部
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 内部縦壁
１７ａ 自由端
１８ 内部横壁
１９ 中間縦壁
２０ 外部横壁
２１ 外部縦壁
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
ｄ 空間
Ｅ 拡大部
Ｇ１、Ｇ２ 溝
ｈ （高さ）方向
Ｌ （長さ）方向
ｌ （幅）方向
Ｒ 圧着突起

Claims (9)

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）が接続されている少なくとも１つの流体収集タンク（１１、１１’）と、前記交換コンポーネント（２、２’、３）を収容する筐体（４）とを備えている熱交換器であって、この熱交換器は、前記収集タンク（１１、１１’）を前記筐体（４）に固定するためのフランジ（５）を有し、前記フランジは、前記筐体（４）を固定するための溝（Ｇ１）、および前記収集タンク（１１）を固定するための溝（Ｇ２）を備え、前記溝（Ｇ１、Ｇ２）は、共通の壁（１９）を備えていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記交換コンポーネント（２、２’、３）を保持するための少なくとも１つの収集板（１０）を備え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）および前記収集板（１０）は、互いに独立して、前記筐体（４）に固定されている異なる要素であることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記フランジ（５）および前記収集板（１０）は、互いに接触していないことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記フランジ（５）および／または前記収集板（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２〜４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）を保持するために、前記フランジ（５）の開口部（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. 前記筐体を固定するために、前記溝（Ｇ１）の底面に、前記開口部（２３）が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
9. 前記収集板（１０）は、スカート（１０ａ）を有し、前記スカート（１０ａ）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２〜８のいずれか１項に記載の熱交換器。

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