JP2016526661A - エンドプレートに固定されたアダプタユニットを有する熱交換器、および関連する製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体間の熱交換束と、前記束に流体を分配するための孔部（１１、１２）が設けられた前記束のエンドプレート（１０）と、外部流体回路に取り付けるためのブロック（２０）を備え、前記ブロックは、エンドプレートの分配孔部の１つと適合し、かつ、エンドプレートの一方の面に取り付けられる流体分配導管（２１、２２）を有する熱交換器であって、エンドプレート（１０）は、プレートと接触しているブロック（２０）の面に作られた収容部（２１０、２２０）に圧着されることにより維持された少なくとも１つの部分的な切欠き部（１１０、１２０）を備えることを特徴とする熱交換器に関する。【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器の分野に関し、特に、自動車に用いられる熱交換器の分野、具体的には、空調ループに使用される、および／または、電気バッテリの温度を管理するために使用される熱交換器の分野に向けられている。

２つの流体、すなわち、冷却流体および加熱流体が流れており、前者が後者を冷却する熱交換器が公知である。

このように使用することを意図された熱交換器は、複数の部品で構成されており、組み立て後には、これらの部品は、流体が内部を循環する束を形成する。

製造中に、束の部品は、一般的に、例えば、炉内に通すことにより単一の工程でろう付けにより固定される前に、組み立て作業の範囲内で異なる要素に予め組み立てられる。

図１は、この種の交換器の例を分解図で示す。この熱交換器は、特には、グリコール添加水等の熱伝達流体である第１の流体と、冷却液、ガス、二相性物質または液体とすることができる第２の流体との間の熱移動を確保することを意図している。熱交換器は、長手方向に沿って積層された複数のプレート５および６を含む。プレートは、第１の流体および第２の流体の流れる流路を形成し、プレートの積層方向に、第１の流体のための流路と第２の流体のための流路とが交互に並ぶ。

束の一方の端部３において、束はエンドプレート１０で区切られおり、このエンドプレート１０は、ここでは２本のパイプで形成された、熱伝達流体ＲＣのための接続装置８と、冷却流体ＦＲのためのブラケット２０によって、束を第１および第２の流体の循環回路と連通させる。

この最後の要素は、図示しない冷却流体回路の部品を熱交換器に接続するために使用される、例えば、アルミニウム合金製の大型の金属ブロックを形成する。このブラケットは、機械加工されて、２つの導管要素が横断しており、各導管要素は、本明細書において分配導管と以下では称される、開口している一方の面でエンドプレート１０に開けられた対応する口部と連通する。

製造中に、ろう付け前に取り付けブロック２０をエンドプレート１０に対して維持するという接続の問題が生ずる。図２は、予備組み立てした、この部品の組立体を示す。

この問題に対する様々な解決策が考えられる。

まず第１に、ストラップ等の補助具により、２つの部品のろう付け台上での支持を確実に維持することができる。しかし、この解決策は、組立体が、それ自体が他の部品と組み立てられる副組立体である場合には適用可能ではない。

また、一方の部品を、他方の部品上で変形させることもできる。例えば、図２を参照し、エンドプレートの対応する孔部において、ブロックの導管２１または２２の少なくとも一方を口広げ加工することを目的として変形させることにより、ブロック２０をプレートに接続することができる。しかし、この解決策は、一方の流路の直径が５ｍｍ程度と小さく、口広げ加工できないために、実用上は適用が困難である。

さらに、双方の部品の間で締め付けを行うことが可能である。この操作は、一方では、プレート上にリベット１３Ｒを形成するように、エンドプレート１３を局所的に変形することからなり、他方では、プレートのリベットを受け入れるための収容部２０Ｌを取り付けブロックに機械加工することからなる。図３において、これらの収容部は、ブロックに対して側方に突出した突起で形成されていることがわかる。これらの突起は貫通突起である。次に、両方の部分を、ブロックのそれぞれの収容部にリベットを係合することにより、組み立てる。最後に、プレートのリベットの底部を、アンビルＥとパンチＰとの間でブロックの孔内でつぶす。この一連の操作を図３に示す。

この解決策には、工業的に考えると、いくつかの欠点がある。

凸部／凹部およびリベットを収容するための側方膨出部を形成するために、自由領域をプレートに設ける必要がある。この結果、取り付けブロックの過密、部品の重量およびコストの増加となる。

さらに、この技術の適用は、プレス工具の上を追加的に通過させること意味し、このことは、部品コストの追加を意味する、

さらに、取り付けブロックを締め付けるためのアクセスを提供する必要がある。これは、取り付けブロックのサイズ、重量、および部品コストの増加を意味している。

また、材料は、締め付け後に薄くなることに留意すべきである。外部腐食に対する耐性の低下の危険性がこの領域で生じる。

別の解決策は、両部品の間で打ち抜きを行うことである。この操作では、リベットを取り付けブロックに加工し、対応する孔部をプレートに穿孔する。リベットをプレートの孔部に導入して双方の要素を組み立てた後、リベットを変形させ、リベットの変形した端部と、プレートに接触するブロックの面との間にプレートを固定する。この解決策は、取り付けブロックに専用の凸部／凹部を必要とするという欠点を有し、このことは、取り付けブロックの寸法、重量、および部品コストの増加を意味する。さらに、外部漏れの危険性を誘発する。

本発明の目的は、上記の解決策の欠点を有していない、プレートと取り付けブロックまたはブラケットの組立方法の開発である。

したがって、本発明は、流体間の熱交換束と、前記束に流体を分配するための孔部が設けられた前記束のエンドプレートと、外部流体回路に取り付けるためブロックを備え、前記ブロックは、エンドプレートの分配孔部の１つと適合し、かつ、エンドプレートの一方の面に取り付けられる流体分配導管を有することを特徴とする熱交換器を扱う。

本発明によれば、エンドプレートは、プレートと接触しているブロックの面に作られた、特には、機械加工または冷間鍛造された収容部に圧着されることにより維持された少なくとも１つの部分的な切欠き部を備える。

部分的な切欠き部という用語は、プレートが作られた金属板が、タブを形成するように切り出されており、前記タブが、その輪郭の一部のみを通してプレートに接続されていることを意味する。例えば、前記タブは、一方の側でプレートに保持された、多角形、特には長方形である。タブは、プレートの表面に対して平行であり、突出している。これは、平板プレスすることができる。

本発明の解決策は、上記の技術の欠点を克服する可能性を与える。したがって、部分的な切欠き部の圧着作業は、その質量が大きいという特性を利用して、ブロックをアンビルとして利用する可能性を与える。さらに、薄くかつ弱化されることになるプレートの領域が生成されない。

有利な実施形態によれば、部分的な切欠き部およびそれに関連する収容部は、分配孔部の一方の周囲に形成される。

部分的な切欠き部のこの配置は、接続領域を外部の腐食に晒さない可能性を提供する。

前記部分的な切欠き部は、有利には、孔部の一方の周囲から、特には半径方向に延在し、前記束と前記ブロックの間で流路の外部に達することができる。したがって、部分的な切欠き部が孔部の流体区域内に延在しないことを確実にすることにより、孔部を通過する流体の流れが乱されない。

好ましくは、プレートは、取り付けブロック上の２つの前記分配導管に関連付けられた２つの前記流体分配孔部を備え、前記部分的な切欠き部は、両方の孔部の各々の周囲で前記収容部に圧着される。

本発明は、プレートを積み重ね、その間にそれぞれの流体が循環するための導管を形成することで熱交換束を構成した熱交換器に特定の用途を見出す。

より具体的には、前記孔部は、一方は流体の供給のために、他方は熱交換後の流体の回収のために、配置されている。

これは、有利には、熱伝達液と、冷却流体、すなわち、熱交換中に相変化するのできる流体との間での熱交換を意図した熱交換器とすることができる。

また、出願人は、上記の熱交換器に関連付けられたエンドプレート、すなわち、プレートと取り付けブロックの組立体であって、プレートが少なくとも１つの部分的な切欠き部を備え、取り付けブロックが、部分的な切欠き部と適合する形状および位置を有する収容部を備えるエンドプレートも対象とすることを意図する。

より具体的には、本発明は、取り付けブロックに関連付けられたエンドプレートであって、流体の分配のために束に配置された孔部の周囲に、孔部の流体区域に延在しないように、部分的な切欠き部が形成されたエンドプレートを取り扱う。

また、本発明は、少なくとも１つの流体分配導管を有する取り付けブロックを熱交換器のエンドプレートに取り付ける方法であって、前記方法は、所定の位置にブロックを設置し、ろう付けの準備の間、ブロックをプレート上に維持することを含む方法も取り扱う。この方法は、部分的な切欠き部がプレートに形成されており、収容部、特には座ぐり部が、部分的な切欠き部の形状に対応する形状でブロックに形成されており、プレートの部分的な切欠き部をブロックの収容部に圧着することにより、前記維持を行うことを特徴とする。

前記収容部は、例えば、機械加工または冷間プレスにより形成され、前記部分的な切欠き部（１１０、１２０）は、特に、プレスおよび切曲げ（ランシング）することにより形成される。

前記部分的な切欠き部は、有利には、プレートに設けられた流体分配孔部を得る可能性を与える操作と同一の操作により、得られる。

より具体的には、関連する部分的な切欠き部および収容部は前記流体分配孔部の周囲に形成される。

有利には、前記ブロックは、前記ブロック上にプレートを圧着する際に、アンビルとして使用される。

他の特徴および利点は、図面を参照しつつ、本発明の非限定的な実施形態の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。

本発明を適用する熱交換器の一例の分解図を示す。 取り付けブロックおよび熱交換束のエンドプレートで形成された組立体の斜視図である。 取り付けブロックを熱交換器のエンドプレートに締め付けることによる公知の接続技術の斜視図および断面図を示す。 本発明にしたがって組み立てられる位置におけるエンドプレートおよび取り付けブロックの斜視図である。 本発明にしたがって相互に結合された取り付けブロックのおよびエンドプレートの斜視図である。 エンドプレートに形成した部分的な切欠き部の詳細を示す斜視図である。

本発明は、図１と関連して例示的な実施形態を上述して説明した熱交換器に関する。

図４は、前記熱交換器の例示的なエンドプレート１０を示す。流体を分配するため孔部１１および１２の双方に近接する部分のみが示されている。部分的な切欠き部１１０および１２０はそれぞれ、双方の分配孔部の周囲に形成されている。金属、例えばアルミニウム製の、いわゆる取り付けブロック２０には２つの導管２１、２２が穿孔されており、これらの導管は、エンドプレートに向けて配置することを意図された、ブロックの面に開口している。このブロックは、外部回路の導管を熱交換器に接続することを可能にするように、配置される。ブロックは、ブロック２０の開口した導管２１および２２の双方が、エンドプレート上の対応する分配孔部１１および１２と整列する位置にて、エンドプレートに対向して配置されることができるように、適合されている。収容部２１０および２２０は、プレートの側面に位置するブロックの面に加工されており、エンドプレートの部分的な切欠き部を受け入れるように配置される。また、収容部は、冷間プレスにより、特に衝撃押出しにより、製造することができる。

図６に詳細に示すように、部分的な切欠き部１１０、１２０はそれぞれ、プレートの面に平行なタブ１１０Ａを備える。このタブ１１０Ａは、ここでは細長形状、例えば、実質的に矩形である。タブは３つの側面１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ上で自由であるが、第４の側面１１０Ｆを備える部分でプレートに取り付けられる。第４の側面１１０Ｆに対向する自由側面１１０Ｂは、タブが関連付けられている孔部１１０の周囲に比べて後退している。タブは、孔部の縁部の延長とすることができるが、好ましくは、孔部を通る流体の流れを乱さないように適合されている。図では、この側面が曲線状である。部分的な切欠き部は、組立工程の前の工程において、プレス工具および切削工具を用いて、形成すべき分配孔部１１の形状、および、得られるべきタブの形状に応じた形状で形成される。

ブロックに作られた収容部２１０および２２０は、受け入れるべきタブの輪郭に対応し、かつ、側方に若干の遊びを有した形状を有する。収容部は、タブが収容部内に導入された際に、プレートがブロックの当接面に当接することができるのに十分な深さとする。

図５は、このようにして組み立てられたエンドプレートおよび取り付けブロックを示す。部分的な切欠き部は、収容部に対してタブの除去に対する適正な抵抗を確保するように、双方の孔部の周囲で反対側に形成される。

組立体の保持を確実にするために、部分的な切欠き部の空洞内にパンチを導入し、タブの材料の一部が収容部の側面に対して流れるまで、パンチを用いて圧着圧力を加える。ブロックの質量が大きいという特性により、収容部の底部は、パンチを押圧することのできるアンビルを形成する。このようにして得られたタブと収容部の壁との接続は、熱交換器の部品の組立体が炉内でろう付けされるまでの種々の処理操作中に受ける可能性のある引き抜き力に抵抗するのに十分な強度を有する。

この組立方法は、熱交換器のエンドプレートを形成する金属板で行われた。金属シートは、０．５〜２ｍｍ、特に１ｍｍの厚さを有することができる。孔部は、それぞれ直径５ｍｍおよび１１ｍｍ等の、２０ｍｍ未満の直径を有することができる。孔部同士は、１０〜１００ｍｍ、特に４６ｍｍ離間することができる。金属シートの部分的な切欠き部のタブは、０．５〜５ｍｍ、特には１．５ｍｍの距離で、プレートに平行な外面を有することができる。

Claims (11)

1. 流体間の熱交換束と、前記束に流体を分配するための孔部（１１、１２）が設けられた前記束のエンドプレート（１０）と、外部流体回路に取り付けるためのブロック（２０）を備え、前記ブロックは、エンドプレートの分配孔部の１つと適合し、かつ、エンドプレートの一方の面に取り付けられる流体分配導管（２１、２２）を有する熱交換器であって、エンドプレート（１０）は、プレートと接触しているブロック（２０）の面に作られた収容部（２１０、２２０）に圧着されることにより維持された少なくとも１つの部分的な切欠き部（１１０、１２０）を備えることを特徴とする熱交換器。
2. 前記収容部（２１０、２２０）は機械加工または冷間鍛造されている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記部分的な切欠き部（１１０、１２０）は、前記エンドプレート（１０）を平板プレスしてなる、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記部分的な切欠き部（１１０、１２０）およびそれに関連する収容部（２１０、２２０）はそれぞれ、分配孔部（１１、１２）の一方の周囲およびそれに関連する分配導管（２１、２２）の周囲に位置する、請求項１〜３の何れか１項に記載の熱交換器。
5. 前記部分的な切欠き部（１１０、１２０）は、孔部（１１、１２）の一方の周囲から延在し、前記束と前記取り付けブロックの間で流路の外部に達する、請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記部分的な切欠き部（１１０、１２０）は、前記孔部（１１、１２）に対して半径方向に向けられている、請求項４または５に記載の熱交換器。
7. 前記エンドプレート（１０）は、取り付けブロック（２０）の２つの前記分配導管（２１、２２）に関連付けられた２つの前記分配孔部（１１、１２）を備え、前記部分的な切欠き部（１１０、１２０）は、双方の孔部および導管の各々の周囲で前記収容部に圧着される、請求項１〜６の何れか１項に記載の熱交換器。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の熱交換器用の取り付けブロックに関連付けられたエンドプレート。
9. 少なくとも１つの流体分配導管（２１、２２）を有する取り付けブロック（２０）を熱交換器のエンドプレート（１０）に取り付ける方法であって、所定の位置にブロック（２０）を設置し、ろう付けの準備の間、ブロックをプレート（１０）上に維持することを含み、部分的な切欠き部（１１０、１２０）がプレート（１０）に形成されており、収容部（２１０、２２０）が、部分的な切欠き部の形状に対応する形状でブロック（２０）に形成されており、プレートの部分的な切欠き部をブロックの収容部に圧着することにより、前記維持を行うことを特徴とする方法。
10. 前記収容部は、機械加工または冷間プレスにより形成される、請求項９に記載の方法。
11. 前記部分的な切欠き部（１１０、１２０）は、前記エンドプレート（１０）をプレスおよび切曲げすることにより形成される、請求項９または１０に記載の方法。

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