JP2014502335A - 熱交換器ヘッダボックスおよび対応する熱交換器 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱交換器ヘッダボックスであって、
−熱交換チューブ（３）の複数の端部（５）の通過のための開口（９）を有する平坦な収集プレート（７）と、
−外周カバーベース（１７）を備える少なくとも２つの対向する側面（２３）を有し、前記ヘッダボックスを閉じるカバー（１５）と、
を備える熱交換器ヘッダボックスに関する。
本発明によれば、前記カバー（１５）が所定数の内部タイロッド（２５）を備え、前記タイロッド（２５）がそれぞれ、カバーベース（１７）の高さにおいて前記２つの対向する側面（２３）間で延びて、前記収集プレート（７）の２つの開口（９）の間に介挿されるようになっている。
また、本発明は、そのようなヘッダボックス（１）を備える熱交換器に関する。

Description

本発明は、特にモータ乗物用の熱交換器ヘッダボックスに関する。
また、本発明は、対応する熱交換器にも関する。

モータ乗物で用いる熱交換器は、例えばエンジン冷却液を冷却するために既に知られている。

一般に、そのような熱交換器は、熱交換チューブのバンドルと、ヘッダボックスとを備える。このヘッダボックスは、少なくとも２つの部分、すなわち、チューブの端部を保持する収集プレートと、ヘッダボックスを閉じてシール手段の圧縮を確保するために収集プレートに固定されるようになるカバーとを備える。

既知の解決策によれば、収集プレートは、シール手段を配置して位置決めするようになっている溝またはチャネルを備える。それから、カバーがシール手段上に位置されて、従来のように、例えば収集プレートの縁部に位置されるクランププレートを介して収集プレートがクランプされる。

変形例として、シールガスケットを所定位置に容易に位置決めして保持するための溝またはチャネルを伴わない平坦な収集プレートが知られている。

用語「平坦な収集プレート」は、チューブの端部を保持するために従来のように突出するラグを除いて、収集プレートが単一の平面上にわたって延びることを意味する。収集プレートは、特にその外周に、シール手段を収容するために一般に使用される溝または同様のものを有さない。

この解決策は、一般に、シール手段を所定位置に保持するためにカバーベースを必要とする。

また、カバーベースを含むカバーがプラスチック材料から形成される熱交換器も知られている。

カバーと収集プレートとを組み付けることができるためには、カバーベースが正確に位置決めされること、特にカバーベースが真っ直ぐであることが重要である。さもなければ、カバーベースをそのハウジング内に挿入できず、それにより、交換器の最終的な組み付けが妨げられる恐れがある。

本発明の目的は、収集プレートへのカバーベースの良好な挿入を保証することである。

この目的を達成するため、本発明の対象は、熱交換器ヘッダボックスであって、
−熱交換チューブの複数の端部の通過のための開口を有する平坦な収集プレートと、
−少なくとも２つの対向する側面を有し、外周カバーベースを備えるとともに、前記ヘッダボックスを閉じるカバーと、
を備え、
前記カバーが所定数の内部タイロッドを備え、前記タイロッドがそれぞれ、前記カバーベースの高さにおいて前記２つの対向する側面間で延びて、前記収集プレートの２つの開口の間に介挿されるようになっている。

前記ヘッダボックスは、以下の特徴、すなわち、
−前記カバーが概ね略弓形形状を有し、前記タイロッドがカバーベースの高さにおいて前記弓形の２つの対向面の間で延びる；
−前記弓形がほぼ２ｍｍ〜４ｍｍの厚さを有する；
−カバーベースは、ほぼ２ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有する；
−前記タイロッドがカバーと一体に形成される；
−前記タイロッドが一定の間隔で離間される；
−２つのタイロッド間の間隔が８５ｍｍ程度である；
−前記タイロッドがそれぞれ８ｍｍ^２程度の断面積を有する；
−カバーは、カバーの前記対向面と前記タイロッドとの間に丸みを帯びたアングルを有する；
−前記丸みを帯びたアングルがそれぞれ３ｍｍ程度の曲率半径を有する；
−前記タイロッドがそれぞれほぼ丸みを帯びた縁部を伴う上側自由面を有する、
のうちの１つ以上を別々にあるいは組み合わせて備えてもよい。

また、本発明は、少なくとも１つの第１の流体と第２の流体との間の熱交換器であって、熱交換チューブのバンドルと、先に規定された少なくとも１つのヘッダボックスとを備える熱交換器にも関連する。

１つの実施形態によれば、熱交換チューブの２つの端部の間に介挿される前記タイロッドが前記端部を越えて突出し、その突出長さが３ｍｍ程度である。

一実施変形例によれば、前記交換器は、機械的な組み付けのための交換器であり、あるいは、他の変形例では、半田付け交換器である。

本発明の更なる特徴および利点は、単なる例示として非限定的に与えられる以下の説明を読むことにより、また、添付図面から、更に明確に分かる。

ヘッダボックスの分解簡略図である。 熱交換バンドルおよびヘッダボックスの一部を示す斜視図である。 熱交換バンドルのチューブ端部およびヘッダボックスの一部を示す側面図である。 熱交換バンドルおよび第１の実施形態に係るタイロッドを有するカバーベースの一部を概略的に示す断面図である。 熱交換バンドルおよび第２の実施形態に係るタイロッドを有するカバーベースの一部を示す概略断面図である。

これらの図において、ほぼ同一である要素は同じ参照符号を有する。

本発明は、少なくとも１つの第１の流体と第２の流体との間の熱の交換のためのモータ乗物用の熱交換器に関する。

そのような交換器は、特に、エンジン冷却液の冷却を可能にし得る。

特に、本発明は、機械的な組み付けのための熱交換器または半田付け熱交換器に適用される。

図１は、熱交換器ヘッダボックス１を図式的に簡略化された形態で示している。

熱交換器（図示せず）は、一般に、チューブ３の１つ以上の列を成して、図示の例では１つの列を成して配置される、複数のチューブ３（図２〜図５参照）または同様のものから形成されるバンドル２を備える。チューブ３は、例えば一変形例として、２つのプレートの組み付けによってそれぞれ形成され得る。

一変形例として、チューブ３のそのようなバンドル２は、チューブ３のバンドル２の両側に２つの側部開口を備えるレシーバケーシングまたはハウジング（図示せず）の内部に保持されてもよく、それにより、バンドル２と２つのヘッダボックス１との組み付けが可能になる。これらの２つのヘッダボックス１は第１の流体の流入および流出を可能にし、また、レシーバハウジングは、一般に、第２の流体のための入口開口および出口開口（図示せず）を備える。

ヘッダボックス１は、対称的に取り付けられるとともに、同様のものとなり得る。勿論、一変形例として、２つの異なるヘッダボックスを使用できる。

また、チューブ３の端部５は、チューブ３内での第１の流体の循環を可能にするためにそれぞれのヘッダボックス１内へと開口する。

再び図１を参照すると、ヘッダボックス１は、
−チューブ３の端部５の通過のための開口９を備え、各開口９が例えばチューブ３の端部５をクランプするカラー１１によって縁取られてもよい、収集プレート７と、
−シールガスケット１３などのシール手段と、
−ヘッダボックス１を閉じるためのカバーベース１７を有するプラスチック材料から成るカバー１５と、
を備える。
−収集プレート７は、チューブ３とヘッダボックス１との組み付けを可能にする。チューブ３を例えばカラー１１に半田付けすることができる。この収集プレート７は平坦である。すなわち、収集プレートは、シールガスケット１３を受けるための溝またはチャネルを有さない。

シールガスケット１３は、熱交換バンドル２とヘッダボックス１との間のシールを可能にする。シールガスケット１３（図式的に簡略化された形態で示される）は、カバーベース１７と収集プレート７との間で収集プレート７の外周輪郭上に配置される。

シールガスケット１３は、例えば、カバーベース１７と収集プレート７との間に直接的な接触がないようにカバーベース１７と収集プレート７との間に常に存在する。

したがって、シールガスケット１３をチューブ３と接触するように配置することができる。

また、「カバーベース」という用語は、シールガスケット１３上に載置するとともに、従来のように収集プレート７の外周または周囲に存在してクランプ時にカバー１５上にわたって折れ曲がるクランプラグ１９を介して、固定されるべき収集プレート７と協働する、カバー１５の下部を意味する。

収集プレート７は、開口９と同じ平面内にシールガスケット１３のためのハウジングを画定する隆起縁部または折り曲げ縁部２１を有し、収集プレート７は平坦である。クランプラグ１９は、一般に、カバー１５の縁部に対してクランプされるべき収集プレート７のこれらの隆起縁部２１に設けられる。

また、カバー１５は、一般に、２つの対向する側面２３を有する略弓形形状を有する。この弓形は、例えば、２ｍｍ〜４ｍｍの厚さを有する。

また、カバーベース１７を含むカバー１５の材料は、ガラス繊維を含んでもよい。

カバー１５のカバーベース１７は、例えば２ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくはほぼ３ｍｍ〜５ｍｍの幅を有してもよい。

したがって、ヘッダボックス１の幅にはかなりの増大があるが、カバー１５と収集プレート７との間の接続を向上させ、特にシールを向上させる。

カバーベース１７は、カバーベース１７と収集プレート７との間に直接的な接触がないようにシールガスケット１３の高さよりも低い高さの突起を有することもできる。ここで使用されるシールガスケット１３の「高さ」という用語は、カバーベース１７によるシールガスケット１３の圧縮に起因する弾性変形後のシールガスケットの高さを意味する。

また、カバー１５は、所定数の内部タイロッド２５を備える。したがって、これらのタイロッド２５はカバー１５の内側に配置される。

より正確には、タイロッド２５は、カバーベース１７の高さに配置されるとともに、カバー１５の２つの対向する側面２３間でそれぞれ延びる。これらのタイロッドをカバーベース１７の高さに配置することにより、収集プレート７とカバーベースとの組み付けのためにカバーベース１７の真直度を確保できる。勿論、これらのタイロッド２５は、作動時に熱交換器の圧力にも耐える。

しかしながら、チューブ３の端部５の損傷を防止するため、これらのタイロッド２５は、収集プレート７に組み付けられるときに、収集プレート７の開口９の両側、したがって、チューブ３の両側に設けられる（図２および図４）。

このように、各タイロッド２５は、収集プレート７の２つの開口９間に介挿され、そのため、チューブ３の端部５が開口９を自由に通過できる。したがって、組み付けられた交換器のチューブ３の高さには障害物が存在しない。

この場合、タイロッド２５は、収集プレート７の方へ向けられる下面２５ａと、示される図ではタイロッド２５の上端を形成するとともに弓形の頂点の方へ向けられる反対側の自由面２５ｂとを有する。

タイロッド２５の数は、カバー１５の長さに応じて選択される。これらのタイロッド２５は、カバー１５の全長にわたって一定の間隔で配設される。例えば、２つの隣接するタイロッド２５間の間隔は８５ｍｍ程度である。出願人は、±１５ｍｍの差を伴うこの程度の間隔が収集プレート７への挿入のための十分な真直度をカバーベース１７に与えることが分かった。

製造を容易にするため、タイロッド２５を例えばカバー１５と一体に成形することにより形成できる。

また、これらのタイロッド２５はそれぞれ、例えば約８ｍｍ^２の断面積を有する。約±２５％の許容範囲を有するこの値は、タイロッドがカバー１５とタイロッド１７との成形中または成形後に壊れないような十分な断面をタイロッドに与える。

また、図２および図３から分かるように、カバー１５の面２３とタイロッド２５との間の接合部は、例えば３ｍｍ程度の曲率半径を有するほぼ丸みを帯びたアングル２７を形成する。この丸み付けは、タイロッド２５の破損を防止するのにも役立つ。

また、図５にも示されるように、タイロッド２５の上側自由面２５ｂがほぼ丸みを帯びた形状の縁部を有するようにすることもできる。鋭角をなくすことにより、第１の流体の循環が促進する。また、カバー１５の製造コストを抑えるため、曲率半径が対称とならないようにすることもできる。

しかしながら、バンドル２が収集プレート７と組み付けられると、チューブ３の２つの端部５間に介挿されたタイロッド２５は、例えば約３ｍｍの長さｄ分だけ端部５を越えて突出する。したがって、タイロッド２５の自由面２５ｂと端部５との間に距離ｄが存在する。

そのため、カバーベース２７の高さにあるカバーのこれらの内部タイロッド２５は、カバーベースの変形を防止し、したがって、ヘッダボックス１を形成するためにカバー１５と収集プレート７との良好な組み付けを保証する。

Claims (10)

1. 熱交換器ヘッダボックスであって、
   熱交換チューブ（３）の複数の端部（５）の通過のための開口（９）を有する平坦な収集プレート（７）と、
   外周カバーベース（１７）を含む少なくとも２つの対向する側面（２３）を有し、前記ヘッダボックスを閉じるカバー（１５）と、
   を備え、
   前記カバー（１５）が所定数の内部タイロッド（２５）を備え、前記タイロッド（２５）がそれぞれ、前記カバーベース（１７）の高さにおいて前記２つの対向する側面（２３）の間で延びて、前記収集プレート（７）の２つの前記開口（９）の間に介挿されるようになっていることを特徴とする熱交換器ヘッダボックス。
2. 前記カバー（１５）が概ね略弓形形状を有し、
   前記タイロッド（２５）が前記カバーベース（１７）の高さにおいて前記弓形の２つの対向面（２３）の間で延びることを特徴とする請求項１に記載のヘッダボックス。
3. 前記タイロッド（２５）が前記カバー（１５）と一体に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッダボックス。
4. ２つの前記タイロッド（２５）間の間隔が８５ｍｍ程度であることを特徴とする請求項３に記載のヘッダボックス。
5. 前記タイロッド（２５）がそれぞれ８ｍｍ^２程度の断面積を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のヘッダボックス。
6. 前記カバー（１５）は、前記カバー（１５）の対向面（２３）と前記タイロッド（２５）との間に丸みを帯びたアングル（２７）を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のヘッダボックス。
7. 前記丸みを帯びたアングル（２７）がそれぞれ３ｍｍ程度の曲率半径を有することを特徴とする請求項６に記載のヘッダボックス。
8. 前記タイロッド（２５）がそれぞれほぼ丸みを帯びた縁部を伴う上側自由面（２５ｂ）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のヘッダボックス。
9. 少なくとも１つの第１の流体と第２の流体との間の熱交換器であって、
   熱交換チューブ（３）のバンドル（２）と、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の少なくとも１つのヘッダボックス（１）と、
   を備える熱交換器。
10. 前記熱交換チューブ（３）の２つの端部（５）の間に介挿される前記タイロッド（２５）が前記端部を越えて突出し、
    その突出長さ（ｄ）が３ｍｍ程度であることを特徴とする請求項９に記載の交換器。

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