JP2014521913A - 熱交換器プレート - Google Patents

Abstract

本発明は、延伸された金属シートから作られた扁平チューブ熱交換器用のプレート（１）であって、前記延伸により、流体入口（３ａ）および流体出口（３ｂ）が接続され、長さ（Ｌ）および幅（ｈ）を有するプレート（１）であって、前記流体入口および流体出口（３ａ、３ｂ）は、プレートの長さ（Ｌ）に沿って、およそ４０ｍｍであるＬ／２に相当する距離だけプレートの縁部から間隔を空けて設置され、前記延伸は、前記流体入口および流体出口（３ａ、３ｂ）の第１の側に位置する第１の流体流路（５ａ）と、前記流体入口および流体出口（３ａ、３ｂ）の第２の側に位置する第２の流体流路（５ｂ）とを形成するプレート（１）に関する。

Description

本発明は、熱交換器の分野に関し、特に、自動車の分野において使用される扁平チューブ熱交換器の分野に関する。

自動車分野において、第１の流体が循環する同一の扁平チューブの積層体を備える熱交換器を使用することは、既知の慣例である。各扁平チューブは、金属シートの２つのシートから形成され、これらのシートは、所定のパターンを有する皿を形成するためにプレス加工され（ｃｈａｓｅｄ）、凹形の面が互いに対面するように配設される。次に、２つのプレートは、流体密封状態に接合されるため、流体入口から流体出口に流体が循環可能な扁平チューブを形成し、入口および出口の各々は、扁平チューブの一端に位置し、より一般には、プレートの反対側に各々が設置される。

扁平チューブは、重ねて積層され、各扁平チューブの流体入口は、入口カラムを形成するように接合される。同様に、各扁平チューブの流体出口は、出口カラムを形成するように接合される。各扁平チューブの間には、第２の流体の通路用の空間が残される。したがって、２つの流体間の熱交換は、第１の流体が扁平チューブを通過し、第２の流体が前記扁平チューブ間を通る際に起こる。

また、扁平チューブの長さ、ひいては、２つの流体間の熱交換領域を増大するために、プレス加工時にプレートにリブを維持することによって、扁平チューブを曲がりくねった循環路に沿わせることも既知の慣例である。このタイプの交換器において、入口および出口カラムは、このように、プレートの反対側の位置に設けられてもよく、あるいは、欧州特許第２１０５６９４号明細書に示されているように、プレートの同じ側の位置に設けられてもよい。

このような熱交換器は、自動車の室内の空調用冷媒回路における蒸発器として一般に使用され、この冷媒は第１の流体を構成し、第２の流体は大気であり、あるいは、自動車の室内の暖房用熱伝達流体回路の熱伝達流体回路における暖房用ラジエータとして一般に使用され、この熱伝達流体は第１の流体を構成し、第２の流体は大気である。

しかしながら、長さのある交換器が、例えば、ターボ圧縮機の出口側に第２の流体として作用する圧縮空気流を冷却するために使用され、エンジン燃焼シリンダの空気入口に可能な限り近い位置に設けられている場合、シリンダのすべてによって規定された表面積を最良に覆うために必要とされるプレートの長さによって圧力ヘッド損失が生じるという問題が存在する。実際、第２の流体、この場合、空気の冷却効率は、第１の流体、例えば、水または冷媒の入口カラムから距離が離れるほど低下する。

欧州特許第２１０５６９４号明細書

したがって、本発明の目的の１つは、先行技術の欠点を少なくとも部分的に解消し、プレートの圧力ヘッド損失を制限する熱交換器を提案することである。

したがって、本発明は、プレス加工された金属シートから作られた、熱交換器の扁平チューブ用プレートであって、前記プレス加工により、流体入口および流体出口が接続され、長さＬおよび幅ｌを有するプレートであって、前記流体入口および流体出口は、長さに沿って、プレートの縁からＬ／２±４０ｍｍに相当する距離に位置し、プレス加工は、前記流体入口および流体出口の第１の側に位置する第１の流体流路と、前記流体入口および流体出口の、第１の側とは反対側の第２の側に位置する第２の流体流路とを形成するプレートに関する。

本発明の１つの態様によれば、第１および第２の流体流路は、前記プレートの幅に平行な流体入口および流体出口を通る対称軸に対して互いに対称的である。

本発明の１つの態様によれば、プレス加工は、流体入口と流体出口との間に反転部を含む曲がりくねった経路を第１および第２の流路に与えるリブを含む。

本発明の１つの態様によれば、リブは、丸みのある端部を有する。

本発明の別の態様によれば、第１および第２の流体流路は、攪拌突出部を備える。

本発明の１つの態様によれば、前記プレートの長さは、４００ｍｍ以上である。

また、本発明は、先行する態様による少なくとも１つのプレートを備える熱交換器用の扁平チューブに関する。

本発明の別の態様によれば、熱交換器用の扁平チューブは、先行する態様による第１および第２のプレートを備える。

また、本発明は、先行する態様による少なくとも１つの扁平チューブを備える熱交換器に関する。

本発明の別の態様によれば、前記熱交換器は給気冷却器である。

本発明の他の特徴および利点は、非制限的な説明的実施例によって与えられた以下の記述を読むことからさらに明確に明らかになるであろう。

熱交換器の扁平チューブ用のプレートの略図。 流体冷却回路を備えた熱交換器の略図。

図１に示す熱交換器の扁平チューブ用のプレート１は、長さＬおよび幅ｈを有する。プレス加工されたシート金属から作られたプレート１は、長さＬにおいて、プレート１の縁からＬ／２±４０ｍｍに相当する距離に位置する流体入口３ａおよび流体出口３ｂを有する。好ましくは、流体入口３ａおよび流体出口３ｂは、プレート１の長さＬの中央に位置する。プレート１のプレス加工は、流体入口３ａと流体出口３ｂとの間に第１および第２の流体流路５ａおよび５ｂを規定するリブ７を有するキャビティを形成する。

リブ７は、流体入口３ａと流体出口３ｂとの間に反転部を含む曲がりくねった経路を第１および第２の流路５ａ、５ｂに与える。この曲がりくねった経路により、第１および第２の流路５ａ、５ｂの長さを増大させ、ひいては、前記第１および第２の流路５ａ、５ｂに流体が流れている時間を長くすることによって、１つの流体から別の流体への熱の伝達が存在しうる時間を長くすることができる。

第１および第２の流路に流体をこのように流しやすくするために、リブ７は、丸みのある端部１１を有してもよい。

第１および第２の流体流路５ａ、５ｂは、流体入口および流体出口３ａ、３ｂを通る対称軸に対して互いに対称的であり、前記プレート１の幅ｈに平行である。すなわち、第１および第２の流体流路は、互いに同一であり、同じ形状および同じ長さを有する。

また、流路５ａ、５ｂは、流体が流路５ａ、５ｂに沿ってより均質に流れるようにするために攪拌突出部９を備えてもよい。

扁平チューブは、２つのプレート１が接合されたアセンブリからなり、２つのプレートの各々の流路５ａおよび５ｂは互いに対面する。プレート１は、流路５ａ、５ｂを通る流体の漏れを防止するために、流体密封状態に組み立てられる。

扁平チューブを具現化する別の方法は、プレート１の周囲およびリブ７に載置され、流路５ａ、５ｂを覆う平坦なプレートを有するプレート１を組み立てることであってもよい。

扁平チューブ熱交換器は、流体入口および流体出口３ａ、３ｂで接合された扁平チューブの積層体を備え、各扁平チューブは、前記扁平チューブ間を別の流体が通過できるように間隔を空けて設けられる。扁平チューブは、全扁平チューブの全流体入口をまとめる流体入口カラムと、全扁平チューブの全流体出口をまとめる流体出口カラムとを形成するために、流体入口および流体出口３ａ、３ｂにて接合される。

扁平チューブを製造するために本発明によるプレート１を使用するため、流体入口カラムおよび流体出口カラムは、熱交換器の中央に位置する。

このように、同じ長さＬのプレート１、ひいては、扁平チューブおよび熱交換器に対して、流体入口および流体出口３ａおよび３ｂとプレートの端部との距離が可能な限り短く維持されることで、圧力ヘッド損失が制限される。

この特徴は、４００ｍｍ以上の長さＬの熱交換器扁平チューブプレート１において尚更重要である。なぜなら、このような長さＬの場合、先行技術のプレートにおいて圧力ヘッド損失が重大になるためである。

このように、例えば、ターボ圧縮機から各シリンダ内に流れ込む空気流を冷却するために、扁平チューブを通って循環する冷媒を使用するという点で、エンジン燃焼シリンダの空気入口に対して可能な限り近くの位置に設けられた熱交換器の場合、長さＬのプレート１の中央に冷媒入口および出口３ａ、３ｂが設けられるということは、言い換えれば、冷媒入口および出口３ａ、３ｂから最も離れた位置にある燃焼シリンダの場合でも前記空気流が効果的に冷却されるため、自己発火の危険性が低減されるということを意味する。

加えて、特に、プレート１のこのような構成により、図２に示すように、同じ空気流を２回冷却可能である給気冷却器タイプの熱交換器２０を得ることができる。

このように、排気回路２２からの空気流を冷却するために、前記空気流は、第１の流路５ａにおいて初めて冷却された後、ターボ圧縮機２４において圧縮され、ひいては、加熱される。空気流は、第２の流路５ｂにおいて熱交換器を再度通った後、燃焼シリンダ２６に流れ込む。

すなわち、この構成では、１つの冷媒入口カラム３０ａおよび１つの冷媒出口カラム３０ｂを備えるだけでよいため、２つの冷媒入口カラムおよび２つの冷媒出口カラムが必要である２つの熱交換器の使用に伴う制約およびコストを解消できる。

Claims (10)

1. プレス加工された金属シートから作られた、熱交換器の扁平チューブ用プレート（１）であって、前記プレス加工により、流体入口（３ａ）および流体出口（３ｂ）が接続され、長さ（Ｌ）および幅（ｈ）を有するプレート（１）であって、
   前記流体入口および流体出口（３ａ、３ｂ）は、前記長さ（Ｌ）に沿って、前記プレート（１）の縁からＬ／２±４０ｍｍに相当する距離に位置し、
   前記プレス加工は、前記流体入口および流体出口（３ａ、３ｂ）の第１の側に位置する第１の流体流路（５ａ）と、前記流体入口および流体出口（３ａ、３ｂ）の、第１の側とは反対側の第２の側に位置する第２の流体流路（５ｂ）とを形成することを特徴とするプレート（１）。
2. 前記第１および第２の流体流路（５ａ、５ｂ）は、前記プレート（１）の幅（ｈ）に平行な前記流体入口および流体出口（３ａ、３ｂ）を通る対称軸に対して互いに対称的であることを特徴とする、請求項１に記載のプレート（１）。
3. 前記プレス加工は、前記流体入口（３ａ）と前記流体出口（３ｂ）との間に反転部を含む曲がりくねった経路を前記第１および第２の流路（５ａ、５ｂ）に与えるリブ（７）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のプレート（１）。
4. 前記リブ（７）は、丸みのある端部（１１）を有することを特徴とする、請求項３に記載のプレート（１）。
5. 前記第１および第２の流体流路（５ａ、５ｂ）は、攪拌突出部（９）を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のプレート（１）。
6. 前記プレート（１）の長さ（Ｌ）は、４００ｍｍ以上であ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プレート（１）。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の少なくとも１つのプレート（１）を備えることを特徴とする熱交換器用扁平チューブ。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の第１および第２のプレート（１）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の熱交換器用扁平チューブ。
9. 請求項７または８に記載の少なくとも１つの扁平チューブを備えることを特徴とする熱交換器。
10. 前記熱交換器は給気冷却器であることを特徴とする、請求項９に記載の熱交換器。

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