JP2018534482A - 熱交換器モジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、熱伝達媒体（４）を用いて流体（３）の温度を制御するための熱交換器装置（２）を備える熱交換器モジュール（１）に関し、熱交換器装置（２）は、ベースプレート（５）上に配置される。本質的に、本発明において、少なくとも１つの付加ユニット（６）が、ベースプレート（５）上に配置され；ベースプレート（５）に、少なくとも：温度制御される流体（３）の流入口（７）および流出口（８）、および、熱伝達媒体（４）の流入口（９）および流出口（１０）のダクトが設けられ；少なくとも１つの付加ユニット（６）の少なくとも１つの流入ライン（１１）および流出ライン（１２）は、ベースプレート（５）に配置されていて、前記ベースプレート（５）における前記流入口（７、９）および前記流出口（８、１０）から流体的に分離されている。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載の、熱伝達媒体を用いて流体の温度を制御するための熱交換器装置を備える熱交換器モジュールに関する。本発明はまた、少なくとも１つの当該熱交換器モジュールを備える内燃機関に関する。

トランスミッションオイルクーラーとして具体化されたプレート熱交換器を備える一般的な熱交換器モジュールがＥＰ１ ５５９ ９８０ Ｂ１から公知であり、当該熱交換器モジュールにおいて、トランスミッションオイルが液体と熱交換している。さらに、変換ダクトと移送ダクトとを備える少なくとも１つのベースプレートが設けられており、サーモスタット制御弁がベースプレートの変換ダクト上のハウジング内に配置され、サーモスタットは変換ダクト内の凹部を介して１つの媒体、好ましくは油と接触する。

共通のタイプの乱流インサートが配置され、ギャップ状の中空空間を備える、互いに平行に配向された扁平管を備える熱交換器が、ＤＥ １９８ ２８ ０２９ Ａ１から周知である。

少なくとも２つの媒体のための流れ領域を伸張し、平行かつボウル状に具体化された、互いに積み重ねた複数のプレートを含むプレート熱交換器が、ＡＴ ５０６ ９７２ Ａ１から周知である。好ましくはボウル状に具体化されたエンドプレートの領域に少なくとも１つの継手を収容するための接続要素も設けられており、継手は、プレートに対して片持ち梁である接続要素の部分に配置される。例えば、オイルクーラーとして具体化された周知の熱交換器モジュールは、通常、フィルタ装置も一体化されたオイル回路に一体化される。冷却装置に加えてフィルタ装置も有するいわゆる複合冷却モジュールも頻繁に用いられる。

欧州特許第１５５９９８０号明細書 独国特許出願公開第１９８２８０２９号明細書 豪州特許出願公開第５０６９７２号明細書

これにより、冷却される流体と冷媒とによる冷却装置への供給および処理は、既知の方法でベースプレートを介して行われ、フィルタ装置の供給ラインおよび排出ラインは別個のラインとして設置されたが、比較的大規模で高コストであった。

したがって、本発明は、特にコスト効率の高い一般的なタイプの熱交換器モジュールの改良されたまたは少なくとも代替の実施形態を特定するという課題に取り組む。

本発明によれば、この課題は、独立請求項１の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明は、熱交換器装置のベースプレート上に少なくとも１つの付加ユニットを追加的に配置して、熱伝達媒体により流体の温度を制御し、ベースプレートを介して少なくとも１つの付加ユニットへの供給および処理をおこなうという概念に基づいており、これにより、特に、これまでいつも別々に、大規模かつ高コストな方法で設置しなければならなかった、流入ラインおよび流出ラインなどの別個の供給ラインおよび処理ラインを、省略することができる。これにより、熱交換器モジュールの熱交換器装置の供給および処理はベースプレートを介して行われる。よって、本発明に係る熱交換器モジュールは、例えばオイルのような流体の温度を熱伝達媒体によって制御する上述の熱交換器装置を有し、熱交換器装置だけでなく、本発明によれば、少なくとも１つの付加ユニットも、ベースプレート上に付加的に配置されている。本発明によれば、少なくとも１つの付加ユニットの少なくとも１つの流入ラインおよび／または流出ラインが、ベースプレートに配置される。これは、少なくとも１つの付加ユニットへのそれぞれの媒体の供給および処理が、ベースプレートを介して完全に行われることを意味し、これにより、特に、これまで必要とされていた付加ユニットのためのラインガイドを省略することができる。本発明によれば、少なくとも以下のダクトがベースプレートに同時に配置される：温度制御される流体の流入口および／または流出口、と、熱伝達媒体（例えば、冷媒）の流入口および／または流出口。そして、ベースプレートにおける少なくとも１つの付加ユニットの流入ラインおよび流出ラインは、熱交換器装置の流入口および流出口から流体的に分離されている。これは、熱交換器装置および少なくとも１つの付加ユニットへの各媒体の供給および処理も、ベースプレートを介して、すなわちガイド流体とは独立して、少なくとも部分的に、好ましくは完全に行われることを意味し、特に、例えばオイルポンプまたはフィルタ装置として具体化することができる付加的なユニットのためにこれまで必要とされてきた別個のラインガイドを省略することができる。しかし、本発明に係る熱交換器モジュールは、よりコスト効率良く製造することができるという顕著な効果を提供するだけでなく、同時に設置スペースを最小限にする態様を示しており、これにより、付加ユニットを備える、特にコンパクトな設計の熱交換器モジュールを形成することができる。これは、特に最新のエンジンコンパートメント内の限られた設置スペース条件の面で非常に有利である。

本発明に係る解決策のさらに有利な発展形態では、熱交換器装置はプレート熱交換器として、特にオイルクーラーとして実施される。このようなプレート熱交換器は、複数の熱交換プレートを有し、これらは互いに積み重ねられ、熱伝達媒体用のダクトシステムおよび、温度制御される流体（例えばオイル）用のダクトシステムを交互に形成する。これらは、外部プレート、例えばカバープレートによってベースプレートに接続され、例えばはんだ付けされている。このようなプレート熱交換器は、特に、最新の自動車のオイルを冷却するために様々な方法で使用されている。熱伝達面が大きいことによるその高い性能のために、比較的コンパクトな設計のプレート熱交換器であっても、流体を効果的に冷却することができる。

本発明に係る解決策のさらなる有利な実施形態では、付加ユニットは、ポンプとして、または、ポンプまたは別の付加ユニットと接触可能なアダプタ継手として具体化される。例えばオイルポンプまたは冷媒ポンプとして具体化されるこのようなポンプ／アダプタ継手は、これまで別々に配置され、ゆえに、この目的のためにそれぞれ設計された接続だけでなく別個の供給ラインおよび処理ラインも必要としていた。ベースプレート／アダプタ継手へのポンプの流入ラインおよび流出ラインの一体化により、設置スペースを最適化するための解決策を提示できるだけでなく、これまで大規模で高価だったラインの外部設置を避けることもできる。

本発明に係る解決策の有利なさらなる発展形態では、少なくとも１つの付加ユニットの流入ラインおよび／または流出ラインの、特に、溝状の第１壁領域は、ベースプレートに一体化され、流入ラインおよび／または流出ラインを形成する第２壁領域は、熱交換器装置、具体的にはその熱交換器プレートにより、形成される。したがって、少なくとも１つの付加ユニットの流入ラインおよび流出ラインをベースプレートに設けることができるだけでなく、温度制御される流体および熱交換器の伝熱媒体の流入口と流出口とを同時に形成することができる。そして、ベースプレート内に溝状の凹部を設けることができ、凹部は、熱交換器装置の隣接する熱交換プレートとともに、流入ラインまたは流出ラインの断面を形成する。ベースプレートの平面に平行に延びる流入ラインまたは流出ラインは、同時にこれにより実現することもできる。

本発明に係る解決策の有利なさらなる発展形態では、熱交換器装置および少なくとも１つの付加ユニットは、ベースプレートの反対側の面に配置されていることは言うまでもなく、熱交換器装置および少なくとも１つの付加ユニットが、熱交換器モジュールが満たすべき設置スペース要件に応じて、ベースプレートの同一面上に配置されることも考えられる。少なくとも１つの付加ユニットの配置にかかわらず、本発明に係るベースプレートによって、付加ユニットを備えつつ、コンパクトに設計できる柔軟な熱交換器モジュールを実現することが可能である。

本発明のさらなる重要な特徴および効果は、従属請求項、図面、および対応する図面の説明に従う。

言うまでもなく、上述の特徴および後述の特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、それぞれの特定の組み合わせで用いることができるだけでなく、他の組み合わせや単独でも使用できる。

本発明の好ましい例示的な実施形態を図面に示す。各実施形態は、以下の説明においてより詳細に説明され、同一の参照番号は同一、類似、または機能的に同一の構成要素を示す。

熱交換器装置を備える、本発明に係る熱交換器モジュールの部分的な透視図を示す。 熱交換器装置、フィルタ装置、およびポンプ／アダプタ継手を備え、付加的に図示された熱伝達媒体流を含む、本発明に係る熱交換器モジュールのさらなる実現可能な実施形態を示す。 図２と同様の図に流体の流れを加えたものである。 ベースプレートと、それに接続されたポンプ／アダプタ継手または熱交換器装置の領域における、本発明に係る熱交換器モジュールの断面図を示す。 接続された熱交換器装置およびフィルタ装置を備えるベースプレートの領域における、本発明に係る熱交換器モジュールの断面図を示す。 ダクト形成のための異なる選択肢を示す。 ダクト形成のための異なる選択肢を示す。 カバープレートを介して冷媒および冷却媒体の流入／流出が生じる、本発明とは異なる熱交換器を示す。 図７に示す熱交換器の上面図を示す。 断面Ａ−Ａに沿った断面図を示す。

図１〜図５および図７〜図９によれば、本発明に係る熱交換器モジュール１は、熱伝達媒体４（例えば、冷媒）により流体３（例えば、オイル）の温度を制御する熱交換器装置２を備え、熱交換器装置２は、ベースプレート５を有する。本発明によれば、少なくとも１つの付加ユニット６がこのベースプレート５上に配置され、少なくとも１つの付加ユニット６の少なくとも１つの流入ライン１１および／または流出ライン１２が、ベースプレート５に付加的に設けられている（図７〜図９参照）。図１〜図５の熱交換器１の場合、温度制御される流体３の流入口７および流出口８ならびに熱伝達媒体４の流入口９および流出口１０は、ベースプレート５に配置され、少なくとも１つの付加ユニット６の少なくとも１つの流入ライン１１および少なくとも１つの流出ライン１２から流体的に分離されるようになっている。

図７〜図９の熱交換器１の場合、温度制御される流体３の流入口７および流出口８ならびに熱伝達媒体４の流入口９および流出口１０は、カバープレート２０に配置されている。

付加ユニット６は、例えば、フィルタ装置１３として具体化することができ、特に、オイルフィルタとして、ポンプとして、付加ユニット（６）用のダクトガイドを含むホルダとして、分配装置として、弁装置として、または、クランクケースとして具体化することができる。そして、熱交換器装置２は、プレート熱交換器１４として具体化することができ、特に、オイルクーラーとして具体化することができる。これに加えてまたはこれに代えて、付加ユニット６は、ポンプ１５として具体化することもできる。このポンプ１５は、例えば、オイルポンプまたは冷媒ポンプとして具体化することができる。ベースプレート５自体は、好ましくは、ダイキャスト部材として、または金属製のパンチ部材として具体化されるが、代替として、当然、プラスチック射出成形部品として具体化することもできる。

流入ライン１１および／または流出ライン１２は、組立ダクトの断面によって実現される。少なくとも１つの付加ユニット６の流入ライン１１および／または流出ライン１２の、特に、溝状の第１壁領域１６は、ベースプレート５に一体化され、流入ライン１１および／または流出ライン１２を形成する第２壁領域１７（図１参照）は、熱交換器装置２、特に、熱交換器装置２の、積層プレートクーラーとして具体化される熱交換器プレート１８により形成される。

特に図２〜５および７をみると、熱交換器装置２および少なくとも１つの付加ユニット６は、ベースプレート５の反対側の面に配置されていることがわかるが、言うまでもなく、これに代えてまたはこれに加えて、熱交換器装置２のような少なくとも１つの追加ユニット６をベースプレート５の同一面上に配置することも可能である。少なくとも１つの付加ユニット６は、好ましくはプラスチック製のハウジングを有する。

これにより、ベースプレート５における流入ライン１１および流出ライン１２は、以下のようないくつかの方法で形成できる。
− カバープレートとして具体化される熱交換器プレート１８を２つの部分で構成する方法（図１参照）、
− 下側エンドプレート１９と、両側に開いたダクトを備えるベースプレート５と、カバープレートとして具体化された熱交換プレート１８とを含む３つの部分で構成する方法（図６ａ参照）、
− カバープレートとして具体化され、一体型ダクトと、付加ユニット６または別の部材とを備える熱交換プレート１８を、閉鎖部として構成する方法（図６ｂ参照）。

付加ユニット６の流入ライン１１および流出ライン１２の、熱交換器装置２または熱交換器モジュール１のベースプレート５への少なくとも部分的な一体化に起因して、当該設置場所ではこれまで大規模かつ高コストであった当該ラインを、コスト効率がよく、かつ最適な設置スペースで、熱交換器モジュールユニット全体に一体化することができる。また、より大きな構造自由度が生まれ、対応するダクトまたは接続を実現する。さらなるコスト削減が、フィルタ装置１３の領域における単純な形状や、あまり複雑でない工具や、熱交換器モジュールの設置スペースに配慮した設計や、特に、例えば、シール、ラインおよび中間部品のようなこれまで必要とされてきた構成要素の大幅な削減により、可能である。

Claims (9)

1. 熱伝達媒体（４）を用いて流体（３）の温度を制御するための熱交換器装置（２）を備える熱交換器モジュール（１）であって、前記熱交換器装置（２）は、ベースプレート（５）上に配置され、
   少なくとも１つの付加ユニット（６）が、前記ベースプレート（５）上に配置され、
   前記ベースプレート（５）に、少なくとも：
   温度制御される流体（３）の流入口（７）および流出口（８）、および
   前記熱伝達媒体（４）の流入口（９）および流出口（１０）のダクトが設けられ、
   前記少なくとも１つの付加ユニット（６）の少なくとも１つの流入ライン（１１）および流出ライン（１２）は、前記ベースプレート（５）に配置されていて、前記ベースプレート（５）における前記流入口（７、９）および前記流出口（８、１０）から流体的に分離されている
   ことを特徴とする、熱交換器モジュール。
2. 前記熱交換器装置（２）は、プレート熱交換器（１４）として具体化され、特に、オイルクーラーとして具体化される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器モジュール。
3. 前記付加ユニット（６）は、ポンプ（１５）として具体化され、および／または前記付加ユニット（６）は、フィルタ装置（１３）として具体化され、特に、オイルフィルタとして具体化される
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の熱交換器モジュール。
4. 前記ポンプ（１５）は、オイルポンプまたは冷媒ポンプとして具体化される
   ことを特徴とする、請求項３に記載の熱交換器モジュール。
5. 前記ベースプレート（５）は、ダイキャスト部材として、または、パンチ部材として、または、プラスチック射出成形部品として具体化される
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の熱交換器モジュール。
6. 前記少なくとも１つの付加ユニット（６）の前記流入ライン（１１）および／または前記流出ライン（１２）の、特に、溝状の第１壁領域（１６）は、前記ベースプレート（５）に一体化され、前記流入ライン（１１）および／または前記流出ライン（１２）を形成する第２壁領域（１７）は、前記熱交換器装置（２）により、特に、その熱交換器プレート（１８）により形成される
   ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の熱交換器モジュール。
7. 前記熱交換器装置（２）および前記少なくとも１つの付加ユニット（６）は、前記ベースプレート（５）の反対側の面に配置されている
   ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載の熱交換器モジュール。
8. 前記少なくとも１つの付加ユニット６は、プラスチックハウジングを有する
   ことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに１つに記載の熱交換器モジュール。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の前記熱交換器モジュール（１）を備える内燃機関（１９）。