JP2014519005A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱負荷に関して改良された熱交換器を提供する。
【解決手段】 壁部（２）を有する収集板（１）を備え、この壁部内に貫通孔（３）が設けられており、これらの貫通孔が束の管（４）の端部を収容できるタイプの熱交換器において、前記収集板（１）の前記壁部（２）が、前記管（４）とのろう接結合または溶接結合のために前記貫通孔（３）の周囲にカラー（５）を形成するように構成されており、かつ、前記壁部（２）が前記管束の方を向いた表側面（６）と収集容器の方を向いた裏側面（７）とを有する。各カラー（５）が、前記壁部（２）の前記裏側面（７）において直線状の基礎平面（８）を起点にして前記収集容器の方向に延在する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の熱交換器、ならびに請求項６および７の上位概念に記載の熱交換器製造方法、特に熱交換器用収集板の製造方法に関する。

熱交換器の機能は２つの媒体の間の熱交換である。加熱あるいは冷却されるべき媒体は、液体状または気体状の凝集状態を有すること、あるいは熱交換器を貫流する間に凝集状態の変化を経ることがある。熱交換器は、大抵の場合、管／波形フィンマトリックスと管を収容する収集板を備えた収集容器とから成る。管／波形フィンマトリックスには、押出成形または溶接または折曲加工された円管あるいは扁平管を用いることができる。収集容器は、しばしば２つの個別部材（半殻体または箱部材）で形成されており、かつ接続管を収容するための接続短管を有する。下部半殻体は貫通孔を有し、これらの貫通孔は媒体が貫流する管を収容する。

この種の熱交換器は、例えば特許文献１で開示されている。この熱交換器、特に自動車用のこの熱交換器は、多数の管と、壁部およびこの壁部における開口部を備えた少なくとも１本の収集管とを含む。前記壁部からは、前記開口部の軸方向に突出する張出し成形部が形成されている。前記管は、管の一端領域が部分的に前記張出し成形部に配置されており、これにより、前記張出し成形部と前記管との間が流体密に結合されている。

熱交換器用の当該種類の収集部は特許文献２でも開示されている。この収集部は、特に、平面的な基礎領域と一対の段領域とを含み、これらの段領域は、前記基礎領域の平面に対して直線状または曲線状である輪郭を有して屈曲されている。前記収集部は、その全長にわたって互いに離間して配置されている多数の平行なスロットを備えている。各スロットは、前記基礎領域の全幅にわたって延在する細長い部分と端部とを備えており、これらの端部は、前記細長い部分から収集部の前記段領域内へ突出している。

管端が差し込まれる前記底部貫通孔あるいは管開口部は、従来技術の場合、裂開または穿孔されている。前記貫通孔はそれ自体、特に管の幅狭側面において比較的僅かな当接面および支持面を有する。この製造方法あるいは実施形態に基づくと、前記貫通孔を管端とろう接または溶接する際に管の幅挟側面が熱的に最大負荷の加わる箇所となる。従って、熱負荷が増大する際、管底結合箇所、特に管の幅挟側面における結合箇所の付近で応力が増大する。このことにより、当該結合箇所でしばしば早期の剥離あるいは亀裂が生じる。

国際公開第２００９１４９８３８号パンフレット 独国特許出願公開第１０２００４０４０９８８号明細書

本発明の根底をなす課題は、特に熱負荷に関して改良された熱交換器を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を備えた熱交換器によって解決される。有利な実施態様が従属請求項に記載されている。

前記課題は、本発明において、壁部の裏側面における直線状の基礎平面を起点にして収集容器の方向に各カラーが延在することによって解決される。従って、前記カラーは、従来技術で公知であるように表側面から管束の方向に延在するのではなく、収集板の裏側面に配置されており、従って、前記壁部から収集容器方向に延在する。前記カラーの本発明に係るこの構成および配置によって、管の加熱により生じるピーク応力および膨張力の方向を逸らせることで特に管の幅挟側面に対する負荷を取り除くことができる。

本発明に係る前記解決手段は、特に車両組立においてあらゆる種類の熱交換器に対して用いることができる。特に、収集容器がろう接および／または溶接されている熱交換器に利用可能であるが、またプラスチック製の収集容器を備えた熱交換器にも用いることができる。

一実施形態では、各カラーが、管の幅挟側面の当接領域において、前記壁部の裏側面で前記基礎領域を起点にして斜め上方に外側へ向かって延在または隆起している端部領域を画定する。

前記端部領域が前記壁部の裏側面で斜め上方に外側へ向かって延在または隆起していることによって、同時にまた前記端部領域に、そこ以外が実質的に直線状である表側面に比べて低い窪みが生じる。この窪みは、ろう接工程または溶接工程の際に補足的な充填面として用いることができ、従って、特に有利には、管の幅挟側面の周囲に位置することができる。

更に別の一実施形態では、管との当接領域に貫通孔を設けることによって貫通孔接触面が形成され、前記貫通孔接触面を少なくとも僅かに曲線状に形成しておくことが可能である。

更に別の好ましい一実施形態では、管との当接領域に前記貫通孔を設けることによって貫通孔接触面が形成され、前記貫通孔接触面を台形状に形成しておくことが可能である。

更に、本発明は、熱交換器の製造方法、特に収集板の製造方法であって、前記収集板内に管束の方向にバスタブ状の窪みを形成あるいは設置するステップ、それに続いて前記窪みの少なくとも一部領域を収集容器方向に元の形状に戻すステップ、および、最後に前記貫通孔を収集容器方向に形成あるいは設置するステップを有する方法に関する。更に、前記第２の方法ステップと前記第３の方法ステップとを入れ替えることも考えられ、これにより、まず第２の方法ステップにおいて前記貫通孔を収集容器方向に形成あるいは設置し、その後第３の方法ステップにおいて前記窪みの少なくとも一部領域を収集容器方向に元の形状に戻すことができる。

本発明の構成要件として、前記カラーは、常に前記収集板あるいは壁部の裏側面に延在するか、あるいは常に前記裏側面における直線状の基礎平面から前記収集容器の方向に延在する。

補完的な一変形態様では、前記第２の方法ステップ（請求項６）あるいは前記第３の方法ステップ（請求項７）において、前記貫通孔の間の前記平面のみが収集容器方向に元の形状に戻される。

補完的な一変形態様では、前記バスタブ状の窪みにおける少なくとも一部領域を元の形状に戻すことによって、直線状に延在する前記基礎平面を形成することができる。特に、この部分領域は、２つの隣接し合う貫通孔の間に延在する材料部分である。

本発明のその他の利点、特徴および詳細については下記説明によって明らかにする。下記説明では、本発明の実施例が図面を参照しながら説明されている。その際、請求項および明細書で言及されている特徴は、それぞれ個別にまたは任意の組み合わせにおいて本発明の構成要件となり得る。

管端が組み込まれた収集板の一部領域を示す模式図である。 図１の収集板を示す背面図である。 図１の収集板を製造するための方法ステップＡ〜Ｃを示す模式図である。

図１は、概略的に示された収集板１における一部領域を示す模式図である。前記収集板１は壁部２を有し、この壁部には貫通孔３（同じ構造部材には同じ符号が付されている）が設けられていて、これらの貫通孔は束の管４の端部を収容する。前記収集板１の前記壁部２は、前記管４とのろう接結合または溶接結合のために前記壁部が前記貫通孔３の周囲にカラー５を形成するように構成されており、また、前記壁部２は前記管束の方を向いた表側面６と、図示されていない収集容器の方を向いた裏側面７とを有する。

この場合、各カラー５は、前記壁部２の前記裏側面７において直線状の基礎平面８を起点にして前記収集容器の方向に延在する。各カラー５は、管の幅挟側面１０の当接領域９において、前記壁部２の前記裏側面７で前記基礎平面８から斜め上方に外側へ向かって延在あるいは隆起している端部領域１１を画定する。前記隆起した端部領域１１は、隣接し合う貫通孔３の中間領域１３のみが元の形状に戻されることによって生じる。

図２は前記収集板１を示す背面図である。この図からよく分かるように、前記端部領域１１が前記壁部２の前記裏側面７で斜め上方に外側へ向かって延在または隆起していることによって、同時にまた前記端部領域１１に、そこ以外が実質的に直線状である表側面６に比べて低い窪み１２が生じる。

前記窪み１２は、隣接し合う貫通孔３の中間領域１３のみが元の形状に戻されることによって生じる。

図３は、貫通孔３を備えた収集板１を製造するための方法ステップＡ〜Ｃを示す模式図である。

この場合、前記方法ステップＡは、前記隆起した端部領域１１も同時に形成しながら、前記収集板１内に管束の方向にバスタブ状の窪み１４を形成あるいは設置することを含む。前記窪み１４は前記壁部２の前記表側面６に位置している。その際、例えばＤ＝５ｍｍおよびｄ＝８ｍｍであり得る。

第２の方法ステップＢでは、前記窪み１４の領域を部分的に元の形状に戻すことによって、２つの貫通孔３の間に延在する前記直線状の基礎平面８が形成される。それに続いて方法ステップＣにおいて、高い位置に残された前記端部領域１１を有する領域に前記貫通孔３が形成され、これによって、前記壁部２の前記裏側面７に前記基礎平面８から延在するカラー３が生じる。

１ 収集板
２ 壁部
３ 貫通孔、カラー
４ 管
５ カラー
６ 表側面
７ 裏側面
８ 基礎平面
９ 当接領域
１０ 管の幅挟側面
１１ 端部領域
１２ 窪み
１３ 中間領域
１４ 窪み

Claims (10)

1. 壁部（２）を有する収集板（１）を備え、この壁部内に貫通孔（３）が設けられており、これらの貫通孔が束の管（４）の端部を収容できるタイプの熱交換器であって、前記収集板（１）の前記壁部（２）が、前記管（４）とのろう接結合または溶接結合のために前記貫通孔（３）の周囲にカラー（５）を形成するように構成されており、かつ、前記壁部（２）が前記管束の方を向いた表側面（６）と収集容器の方を向いた裏側面（７）とを有する熱交換器において、
   各カラー（５）が、前記壁部（２）の前記裏側面（７）において直線状の基礎平面（８）を起点にして前記収集容器の方向に延在する熱交換器。
2. 各カラー（５）が、管の幅挟側面（１０）の当接領域（９）において、前記壁部の前記裏側面（７）で前記基礎平面（８）から斜め上方に外側へ向かって延在あるいは隆起している端部領域（１１）を画定することを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記端部領域（１１）が前記壁部（２）の前記裏側面（７）で斜め上方に外側へ向かって延在または隆起していることによって、同時にまた前記端部領域（１１）に、そこ以外が実質的に直線状である前記表側面（６）に比べて低い窪み（１２）が生じることを特徴とする、請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記管（４）との当接領域に前記貫通孔（３）を設けることによって貫通孔接触面が形成され、前記貫通孔接触面が少なくとも僅かに曲線状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記管（４）との当接領域に前記貫通孔（３）を設けることによって貫通孔接触面が形成され、前記貫通孔接触面が台形状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 請求項１〜５の１項以上に記載の熱交換器、特に収集板（１）の製造方法であって、以下のステップ、すなわち、
   − 前記収集板（１）内に前記管束の方向にバスタブ状の窪み（１４）を形成あるいは設置するステップ、
   − それに続いて、前記窪み（１４）の少なくとも一部領域（中間領域１３）を収集容器方向に元の形状に戻すステップ、
   − 前記貫通孔（３）を収集容器方向に形成あるいは設置するステップ、
   を有する方法。
7. 請求項１〜６の１項以上に記載の熱交換器、特に収集板（１）の製造方法であって、以下のステップ、すなわち、
   − 前記収集板（１）内に前記管束の方向にバスタブ状の窪み（１４）を形成あるいは設置するステップ、
   − 前記貫通孔（３）を収集容器方向に形成あるいは設置するステップ、
   − それに続いて、前記窪み（１４）の少なくとも一部領域（中間領域１３）を収集容器方向に元の形状に戻すステップ、
   を有する方法。
8. 前記第２の方法ステップにおいて、前記貫通孔（３）の間の前記平面（中間領域１３）のみが収集容器方向に元の形状に戻されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
9. 前記第３の方法ステップにおいて、前記貫通孔の間の前記平面（中間領域１３）のみが収集容器方向に元の形状に戻されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
10. 前記バスタブ状の窪み（１４）における少なくとも１つの中間領域（１３）を元の形状に戻すことによって、直線状に延在する前記基礎平面（８）が形成されることを特徴とする、請求項１〜９の少なくとも１項に記載の方法。

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