JP3898768B2 - プレート式熱交換器、特に自動車用の油・冷媒型冷却器 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念の特徴を有するプレート式熱交換器、特に自動車用の油・冷媒型冷却器に関する。
DE 43 14 808から公知の前述の形式のプレート式熱交換器は、熱交換器を緊密に閉鎖するために、組み立てられた状態において接続している部材に接続するその熱交換プレートに、閉鎖プレートを有している。この閉鎖プレートは付加的に固定エレメントとして役立つことができ、そのためにこの閉鎖プレートは複数の孔を有していて、これらの孔は固定手段としてのボルト又はねじと協働し、これによってプレート式熱交換器を例えばエンジンブロックに固定する。代替的に固定プレートが設けられ、この固定プレートは個別的な要求に応じて構成されていて、例えば特別なエンジンブロックに固定するために用意されている。この固定プレートは、付加的にプレート式熱交換器の閉鎖プレートに取り付けるか、あるいは閉鎖プレートの代わりに、接続される部材（例えばエンジンブロック）に接する熱交換プレートに固定することができ、その場合には固定プレートは同時に閉鎖プレートとして役立つ。
ＥＰ０２７３４６２Ａ２号明細書から公知の前述の形式のプレート式熱交換器においては、１つの熱交換プレートの周囲を回るカラーは、隣接の熱交換プレートの周囲を回るカラーに、又は接続プレートの縁部に、接触して、接合技術によって緊密に結合され、特にろう接されている。
この公知の熱交換プレートの固定エレメントは、熱交換プレート及び接続プレートの互いに一直線状に重なる開口によって形成されている少なくとも１つの通過部を有している。この通過部を通して、坑張ステーとして構成された固定手段を通すようになっており、その際プレート式熱交換器を固定するために、坑張ステーは、一端部において通過部の範囲内で接続プレート及び又はこの接続プレートに接している熱交換プレートに外方から載っており、かつ他端部において別の部材内に錨着されている。各熱交換プレートは、互いに一直線状に重なる開口の範囲内で隣接の各熱交換プレートに対して又は接している接続プレートに対してシールされている。
各熱交換プレートの互いに一直線状に重なる開口は、それぞれ周囲を回るカラーを備えており、その際１つの熱交換プレートの１つの開口の周囲を回るカラーは、隣接する熱交換プレートの接している開口の周囲を回るカラーに、あるいは接続プレートの接している開口に接触して、接合技術によって緊密に結合され、特にろう接されている。
本発明が携わる問題は、公知の閉鎖プレート若しくは固定プレートは、このようなプレート式熱交換器において生じる大きな圧力で変形することがあり、その際油冷却器が、接続している部材の接続範囲においてこの部材から持ち上がることである。この結果、一面ではプレート式熱交換器の摩滅が増大せしめられ、かつ他面では接続している部材に対するシール作用が減少せしめられることがある。
この問題は請求項１の特徴を有する本発明によるプレート式熱交換器によって解決される。
請求項２の特徴を具備した実施形態は、個々の熱交換プレート相互の、熱交換プレートの周囲を回るカラー並びに一直線に並んだ開口の周囲を回るカラーにおける特に簡単な結合、特にろう接を可能にする。
別の本発明による特徴及び利点は、従属請求項及び有利な１実施例についての以下の記載から明らかである。
図１は本発明によるプレート式熱交換器の熱交換プレート及び乱流挿入体の分解図を概略的に示し、かつ
図２は本発明によるプレート式熱交換器の横断面図を概略的に示す。
図１において、８つの熱交換プレート２及びそれらの間に位置している乱流挿入体３が断面して分解図で示されている。各熱交換プレート２は周囲を回るカラー４を有しており、このカラーは、図１に示すように、熱交換プレート２の平面に対してほぼ７５°の角度で上方に向かって折り曲げられている。各熱交換プレート２は４つの通過開口５若しくは５′を有しているが、しかしこの断面図ではこれらの通過開口のうちの単に２つしか示されていない。通過開口５若しくは５′は図示の実施例に反して、同じ横断面を有していてはならない。周囲を回るカラー４の近くにおいて、各熱交換プレート２に４つの開口６が形成されており、これらの開口はそれぞれ周囲を回るカラー７を備えている。この場合、図示の断面図では、各熱交換プレート２に単に２つの開口６しか見えない。
それぞれ２つの熱交換プレート２の間には１つの乱流挿入体３若しくは３′が配置されている。各乱流挿入体は熱交換プレート２の通過開口５若しくは５′に相当する開口８及び９を有している。開口９内にはそれぞれ１つのシールリング１０が取り付けられており、このシールリングの外径は開口９の内径にほぼ等しく、このシールリングの内径は開口５若しくは５′の内径にほぼ等しい。乱流挿入体３若しくは３′の開口８の内径は熱交換プレート２の通過開口５若しくは５′の内径にほぼ等しい。各乱流挿入体３若しくは３′には２つの開口８及びシールリング１０が取り付けられている２つの開口９が形成されており、この断面図ではそれぞれ単に１つの開口８と、１つの開口９と１つのシールリング１０しか見えない。相応する形式で、各乱流挿入体３若しくは３′は、熱交換プレート２の開口６に所属する４つの開口１１を有しており、これらの開口１１の内径は開口６におけるカラー７の取り付け箇所における外径にほぼ等しい。
図１によれば、開口５は熱交換プレートの左側に、また開口５′は熱交換プレートの右側に形成されている。乱流挿入体３はその右側にシールリング１０を有しており、乱流挿入体３′はその左側にシールリング１０を有している。
乱流挿入体３若しくは３′は次のように熱交換プレート２の間に挿入されている。すなわち、開口１１がカラー７を取り囲み、開口８及び９が熱交換プレート２の開口５若しくは５′とほぼぴったりと重なって位置するように、挿入されている。この場合乱流挿入体３若しくは３′は、シールリング１０が交互に開口５及び５′に所属するように、配置されている。
シールリング１０は乱流挿入体３若しくは３′とほぼ同じ厚さを有している。シールリング１０は金属の材料あるいはプラスチックあるいはセラミックから製作することができる。
熱交換プレート２を積み重ねる際に、シールリング１０は開口５若しくは５′を、隣り合う熱交換プレート２の間に形成されている室及び隣り合う熱交換プレート２の間に挿入されている乱流挿入体３若しくは３′に対してシールする。この場合、それを通ってその都度の流体が次の中間室に達することができるところの通路が生ずる。この形式で、中間室が交互に冷媒及び冷却すべき流体、例えば油によって満たされる。例えば開口５及びそれと連通している中間室は冷媒に所属することができ、その際所属の乱流挿入体３及びそれに接している熱交換プレート２は図１の左側のａで示した中括弧によって示されている。他方の側において、冷却すべき流体は開口５′及びそれと連通している乱流挿入体３′を有する中間室に所属しており、このことは図１の右側のｂで示した中括弧によって示されている。
図２に示すように、積み上げられ、シールされて組み合わされた熱交換プレート２を有するプレート式熱交換器１は付加的に接続プレート２６を有しており、この接続プレートは図２において最も上方の熱交換プレート２′内に挿入されていて、乱流挿入体３若しくは３′と同じ形式で開口２７を有しており、この開口は熱交換プレート２の開口６に所属している。この最も上方の熱交換プレート２′は残りの熱交換プレート２と、その周囲を回るカラー４′及び開口６におけるカラー７′の高さが異なっている。この場合最も上方の熱交換プレート２′のカラー４′及び７′は、別の熱交換プレート２の相応するカラー４及び７のほぼ半分の大きさであって、最も上方の熱交換プレート２′のカラー４′及び７′と別の熱交換プレート２の相応するカラー４及び７とは、それらの自由端面が共通に終わっている。個々の熱交換プレート２若しくは２′はそれらの重なり合うカラー４，４′，７，７′のところで例えばろう接によってシールされて互いに結合されている。同様に、接続プレート２６は最も上方の熱交換プレート２′にシールされて固定されている。
接続プレート２６は２つの接続短管１２を有しており、これらの接続短管は、第１の流体、例えば冷媒、の供給及び排出のための通過開口５′に所属している。しかしながら、図２に示した断面図では、接続短管１２の単に１つしか認めることができない。第２の流体、特に冷却すべき油に所属している通過開口５を閉鎖するために、接続プレート２６は複数の隆起部１３を有しており、これらの隆起部はそれぞれ最も上方の熱交換プレート２′の相応する通過開口５内に突入している。これによって最も上方の熱交換プレート２′と接続プレート２６との間の改善されたシールが達成され、更に、隆起部１３はプレート式熱交換器１の組み立て中に接続プレート２６の位置決めを補助する。
上下に一直線状に重なる通過開口５は例えば冷却すべき媒体のための通過通路１４を形成するのに対し、上下に一直線状に重なる通過開口５′は例えば冷媒のための通過通路１４′を形成する。通過通路１４及び１４′のほかに、プレート式熱交換器１には、なお、第１の流体のための同じような形式で形成された別の通過通路１４′と、第２の流体のための別の通過通路１４が形成されているが、これら双方の通過通路はこの断面図では見えない。この形式で、プレート式熱交換器１には、一面では、通過開口５′と通過通路１４′とこれに連通している中間室とから成る第１の、この場合冷媒のための流体循環路が形成されており、他面では、通過通路１４と通過開口５とこれに連通している、熱交換プレート２若しくは２′の間の中間室とから成る第２の、この場合冷却すべき媒体のための流体循環路が形成されている。プレート式熱交換器１の可能な貫流を示すと、右側に示した通過通路１４′は矢印ａで示すように所属の中間室に分配される冷媒の供給に役立ち、左側に示した通過通路１４は矢印ｂで示すように所属の中間室内に流入する冷却すべき油の供給に役立つ。この場合媒体流の排出は、図示していない通過通路１４及び１４′によって行われる。
プレート式熱交換器１を別の、部分的に示した部材２０、例えば自動車のエンジンブロック、に接続するために、この部材２０は、図２において最も下方の熱交換プレート２の平らな下面に相応する接続面２２を備えている。この場合通過通路１４は第２の流体（冷却すべき油）のための供給・排出通路２３を覆い、その際最も下方の熱交換プレート２の複数の通過開口５は第２の流体の供給及び排出のための相応する複数の接続開口を形成する。この場合、第１の流体循環路の通過通路１４′は、最も下方の熱交換プレート２の通過開口５′において、相応するシール手段によって接続している部材２０に対してシールされ、特に部材の接続面２２には接続プレート２６の隆起部１３の形式の隆起部を設けて、部材２０上におけるプレート式熱交換器１の位置決めを容易にすることができる。
接続している部材にプレート式熱交換器１を固定するために、プレート式熱交換器に、熱交換プレート２の平面に対して垂直に延びる通過部１５が形成されている。この場合各通過部１５は、熱交換プレート２若しくは２′の開口６における互いに重なり合って互いに結合されているカラー７若しくは７′から形成される。例えばろう接による相互の結合によって、互いに接しているカラー７若しくは７′は一種のスリーブを構成し、このスリーブはその軸方向で圧力を負荷可能である。この場合このスリーブの内室が通過部１５を形成する。
プレート式熱交換器１を、接続している部材２０に固定するために、通過部１５を通して坑張ステー、例えばねじ１６が導かれ、このねじは一面ではその頭部１７でカラー７若しくは７′から形成されているスリーブ上に支えられており、他面では部材２０内に錨着されている。図示の実施例では、最も上方の熱交換プレート２′若しくはこれに接している熱交換プレート２のカラー７及び７′の端面は共通に終わっていて、この場合受け箇所として役立つ支持部１８を形成しており、この支持部上にねじ頭部１７が座金１９を介して支えられて、その引き力をプレート式熱交換器１内に導入する。
実施例で示したねじ１６と同じ形式で、部材２０から出る差しはめボルトあるいはねじ山棒が坑張ステーとして役立つことができ、その際プレート式熱交換器１はこれに相応してねじナットによって部材２０に固定される。
図２においては、プレート式熱交換器１は左側で例えば部材２０に固定されている。部材２０の平らな接続面２２には供給導管２３が設けられており、この供給導管はプレート式熱交換器１の第２の流体循環路の供給部と連通しており、この供給部には通過通路１４，開口５及び所属の中間室が所属している。供給導管２３に対して同軸的にリング溝２４が部材２０の接続面２２に形成されており、このリング溝内にはシールリング２１が挿入されていて、部材２０をプレート式熱交換器１の第２の流体循環路に対してシールする。同じような形式で、部材２０の接続面２２に別のシールリングを設けて、第１の流体循環路の通過通路１４′の開いている端部を部材２０に対してシールすることができる。
通過部１５を通して導入され、プレート式熱交換器１を貫通するねじ１６は部材２０のねじ孔２５内にねじ込まれている。有利にはプレート式熱交換器１を部材２０に錨着するために、それぞれプレート式熱交換器１の１つの角の範囲に配置されている４つの坑張ステー１６が使用され、これにより固定力が可及的に一様に分配される。高い圧力が生じた場合でも、プレート式熱交換器１は接続している部材２０から持ち上げられることはない。それは、坑張ステー１６はその高い引っ張り強度によって、プレート式熱交換器１の生じる容積膨張に対して、プレート式熱交換器１の、部材２０とは逆の側の上面から反対作用をするからである。したがってプレート式熱交換器１の容積膨張の結果、プレート式熱交換器１の部材２０に対する圧着力が高められ、軸方向シール２１におけるシール作用が増大せしめられる。
実施例におけるように、通過部１５を熱交換プレート２若しくは２′の普通は長方形の輪郭の内部に配置する代わりに、複数の特別な湾曲部又はアイを熱交換プレート２若しくは２′の外側に設け、これらの湾曲部又はアイに、通過部１５を形成するためのカラー７若しくは７′を有する開口６があるようすることもできる。この形式で、熱交換プレート２若しくは２′はやはり坑張ステー１６によって貫通されるけれども、プレート式熱交換器１の内部構造及び貫流循環路が不都合な影響を受けることはない。

Claims (6)

1. プレート式熱交換器、特に内燃機関用の油・冷媒型冷却器であって、
   互いに上下に積み重ねられ、周囲を回るカラー（４，４′）を有している多数の槽状の熱交換プレート（２，２′）と、
   第１の流体の供給及び排出のための接続短管（１２）を有している接続プレート（２６）と、
   第２の流体の供給及び排出のための接続開口と、
   プレート式熱交換器（１）を別の部材（２０）に固定するために固定手段（１６）と協働する固定エレメント（１５）とを備え、
   １つの熱交換プレート（２，２′）の周囲を回るカラー（４，４′）が隣接の熱交換プレート（２，２′）の周囲を回るカラー（４，４′）に、又は接続プレート（２６）の縁部に、接触して、接合技術によって緊密に結合され、特にろう接されており、
   固定エレメントが、熱交換プレート（２，２′）及び接続プレート（２６）の互いに一直線状に重なる開口（６，２７）によって形成されている少なくとも１つの通過部（１５）を有し、
   この通過部（１５）を通して、坑張ステー（１６）として構成された固定手段を通すことができ、その際プレート式熱交換器（１）を固定するために、坑張ステー（１６）が、一端部において通過部（１５）の範囲内で接続プレート（２６）及び又はこの接続プレートに接している熱交換プレート（２′）に外方から載っており、かつ他端部において部材（２０）内に錨着されており、
   各熱交換プレート（２，２′）が互いに一直線状に重なる開口（６，２７）の範囲内で隣接の各熱交換プレート（２，２′）に対して又は接している接続プレート（２６）に対してシールされており、
   各熱交換プレート（２，２′）の互いに一直線状に重なる開口（６）がそれぞれ周囲を回るカラー（７，７′）を備えており、その際１つの熱交換プレート（２，２′）の１つの開口（６）の周囲を回るカラー（７，７′）は、隣接する熱交換プレート（２，２′）の接している開口（６）の周囲を回るカラー（７，７′）に、あるいは接続プレート（２６）の接している開口（２７）に接触して、接合技術によって緊密に結合され、特にろう接されている形式のものにおいて、
   開口（６）のカラー（７，７′）が、部材（２０）へのプレート式熱交換器（１）の固定状態で、部材（２０）から離反する方向へ延びているように、熱交換プレート（２，２′）に配置されており、
   接続プレート（２６）に接している熱交換プレート（２′）の各開口（６）のカラー（７′）の自由端面が、坑張ステー（１６）のための支持部（１８）を形成していることを特徴とする、プレート式熱交換器。
2. 各開口（６）のカラー（７，７′）及び熱交換プレート（２，２′）の周囲を回るカラー（４，４′）が、熱交換プレート（２，２′）の平面に対して同じ傾斜角を有していることを特徴とする、請求項１記載のプレート式熱交換器。
3. 接続プレート（２６）に接している熱交換プレート（２′）の各開口（６）のカラー（７′）の自由端面が、隣接する熱交換プレート（２）の開口（６）のカラー（７）の自由端面と共通に終わっていて、その際これらの互いに接している端面が一緒に、坑張ステー（１６）のための支持部（１８）を形成していることを特徴とする、請求項１又は２記載のプレート式熱交換器。
4. 各開口（６）のカラー（７，７′）及び熱交換プレート（２，２′）の周囲を回るカラー（４，４′）が、熱交換プレート（２，２′）の同じ側から出て、突出していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器。
5. プレート式熱交換器（１）を相応する部材（２０）に固定するために通過部（１５）を通して導かれる坑張ステーが、ねじ（１６）として構成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器。
6. プレート式熱交換器（１）を部材（２０）に固定した状態で該部材に接している熱交換プレート（２）が、少なくとも第２の流体の供給及び排出のための接続開口（５）の範囲において、その外面を平らに構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器。

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