JP4653756B2 - 熱伝達体、特に過給空気／冷却剤−クーラー - Google Patents

Description

本発明は、ディスク構造の熱伝達体、特に、複数のディスクが２つの隣接するディスクで間隙を画成し、これらの間隙が熱伝達媒体または冷却すべき第２の媒体によって貫流される過給空気／冷却剤−クーラーに関する。

従来のディスク構造の過給空気／冷却剤−クーラーにおいては、過給空気と冷却剤はそれぞれ、円形の断面を有する個々の短管を介してディスク内へ投入される。この種の過給空気／冷却剤−クーラーは、特に冷却出力に関してまだ課題を残している。

本発明の課題は、改良された熱伝達体を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する熱伝達体によって解決される。好ましい形態が、従属請求項の対象である。

発明の実施の形態

本発明によれば、ディスク構造の熱伝達体、特に過給空気／冷却剤−クーラーが設けられており、その場合に２つの隣接するディスクが間隙を形成し、その間隙が熱伝達媒体、特に冷却剤、好ましくは水とグリコールを有する混合物、あるいは冷却すべきまたは加熱すべき第２の媒体によって貫流されており、その場合に熱伝達媒体および／または第２の媒体の流入および／または流出領域が、流出側ないし流入側で拡幅されている。その場合に特に、第２の媒体を形成する、冷却すべき流体、たとえば過給空気の流入および／または流出領域が、拡幅して形成されている。

過給空気／冷却剤−クーラーの代りに、同様に構成された他の任意の熱伝達体、たとえばオイルクーラーを使用することもできる。本発明に基づいて形成された、この種の熱伝達体は、熱伝達体を形成する個々のディスクの、熱伝達にとって重要な面にわたって、該当する媒体の良好な分配を可能にする。均一な流れ分配によって、この種のクリティカルな領域で使用される熱伝達体における沸騰の問題が減少される。

領域は、好ましくはディスク幅の少なくとも３分の１にわたって、特に半分にわたってまっすぐに伸びている。

好ましくは領域は、ディスク幅の少なくとも一部にわたって、第２の媒体、特に冷却すべき流体の平均的な流れ方向に対して垂直、あるいはほぼ、すなわち８０°から１００°の角度で横方向に延びている。

ディスクの終端領域内の、第２の媒体のための開口部は、その終端領域の好ましくはほぼ全面にわたって延びており、その場合に端縁領域と、熱伝達媒体のための通路が配置されている領域は、除外されている。

好ましくは、それぞれ熱伝達媒体入口および／または出口に、少なくとも２つの熱伝達媒体通路が設けられている。このように形成された熱伝達体は、熱伝達体を形成する個々のディスクの、熱伝達にとって重要な面にわたって、熱伝達媒体の良好な分配を可能にする。均一な流れ分配によって、このようなクリティカルな領域で使用される熱伝達体における沸騰の問題が減少される。その場合に熱伝達媒体通路は、冷却／加熱すべき媒体の流入ないし流出領域と全く同様に、好ましくは特に、個々のディスクの、互いに整合する切欠きによって形成される。

熱伝達媒体通路に関してディスクが、その長手軸に関して軸対称に形成されていることによって、熱伝達媒体分配が支援される。さらに熱伝達媒体通路に関してディスクがその横軸に関して軸対称に形成されている場合には、組立てが容易になる。

好ましくは、分岐部ないし合流部を有する、唯一の熱伝達媒体入口および／または唯一の熱伝達媒体出口が設けられている。これが、流れ分配が良好であることに基づいて、改良された熱伝達において、比較的簡単な構造を可能にする。

分岐部および／または合流部は、好ましくは円弧状に形成されているので、個々のディスクをまとめるボルトなどを中心とする、場所をとらない構造が可能である。

分岐部および／または合流部の領域に−流れ方向に見て−好ましくは３０°から９０°の屈曲が設けられており、その場合に分岐部ないし合流部の２つに分かれた部分が、ディスクに対して平行に方位付けされている。

分岐部の後方で２つの熱伝達媒体通路へ移行する熱伝達媒体入口は、好ましくは熱伝達媒体通路に対して平行に延びており、分岐部の２つに分かれた部分は好ましくはそれに対して垂直な平面内に配置されている。２つの熱伝達媒体通路から合流部へ移行する熱伝達媒体出口は、好ましくは熱伝達媒体通路に対して平行に延びており、分岐部の２つに分かれた部分は好ましくはそれに対して垂直な平面内に配置されている。これが、熱伝達体のコンパクトで場所をとらない構造を可能にする。代替的に、供給を、Ｙ字状の接続片を介して互いに接続された、２つの個々の、別々に形成された管によって行うことができる。

好ましくはこの種の熱伝達体は、過給空気を冷却するための過給空気／冷却剤−クーラーとして使用される。その場合に好ましくは熱伝達媒体（冷却剤）として水とグリコールを有する混合物が使用される。

以下、図面を参照しながら３つの実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

過給空気と冷却剤の間の熱伝達体として用いられる過給空気／冷却剤−クーラー１は、互いに積み重なった多数の冷却剤ディスク２を有している。その場合に各冷却剤ディスク２内にそれぞれ２つの流入開口部３と２つの流出開口部４が設けられており、それを通して熱伝達媒体として冷却剤が冷却剤ディスク２の間隙へ供給され、ないしはそこから搬出される。流れ方向は、図面に矢印で示されている。その場合に冷却剤は、流入開口部３を通して流入した後に冷却剤ディスク２の間隙の幅全体にわたって広がって、流出開口部４の方向へ均一に流れるので（図３を参照）、流入開口部３と流出開口部４の間の間隙の全体の長さと幅が均一に貫流されて、過給空気／冷却剤−クーラー１の個々の冷却剤ディスク２の間を貫流する、冷却すべき過給空気からの最適な熱伝達を行うことができる。

積み重なった冷却剤ディスク２の開口部３と４は、冷却剤通路５と６を形成する。そのために開口部３と４の領域が、それに応じて隆起して形成されているので、十分な間隙が存在しており、それによって過給空気が冷却剤ディスク２の間を貫流して、冷却されることができる。

２つの冷却剤通路は、−冷却剤の流れ方向に見て−分岐部７で始まっており、その分岐部は円弧状の２つに分かれた部分８とその円弧の中央に配置された、冷却剤通路５に対して平行に配置された冷却剤入口９を有している。すなわち、冷却剤入口９を通して供給される冷却剤が、２つの冷却剤通路５へ均一に分配される。

出口が、入口と同様に形成されている。すなわち２つの冷却剤通路６が合流部１０で終わっており、その合流部は分岐部７と同様に形成され、かつ冷却剤出口１１を有している。

過給空気（第２の媒体）は、過給空気入口２０を介して供給されて、積み重なった冷却剤ディスク２の開口部２２によって形成される過給空気通路２１を介して、冷却剤によって貫流される、冷却剤ディスク２の間隙の間の間隙へ供給されて、冷却剤ディスク２の他の側に形成された、第２の過給空気通路２４を形成する開口部２３を介して、過給空気出口２５へ達する。

開口部２２と２３は、従来技術（図５に破線で示す）とは異なり、円形ではなく、第１の実施例によればほぼまっすぐに延びる領域２６を有しており、その場合にその領域が過給空気のノーマルな流れ方向に対して垂直に配置されているので、開口部のこの領域２６は、開口部２２と２３の内側円に相当する、従来の形状に関して接線状に配置されている。

開口部２２と２３は、外側の端縁２７、２つの冷却剤通路５と６およびそれぞれ冷却剤通路を包囲する端縁２８を除いて、それぞれ冷却剤ディスク２の終端領域全体を占めている。

図６に示す、第２の実施例によれば、開口部２３の領域２６は、冷却剤ディスク２の終端領域全部にわたって延びるように形成されており、その場合にその領域は過給空気の平均的な流れ方向に対して垂直に配置されている。その場合に冷却剤通路はずっと内側へ変位して配置されているので、角を円くした三角形の形状が得られる。冷却剤ディスク２の他の側も、同様に形成されている。

図７に示す第３の実施例によれば、開口部２３は第２の実施例の開口部２３にほぼ相当し、その場合に冷却剤通路は１つだけ設けられており、その冷却剤通路は開口部２３の領域へ側方へ移動されているので、開口部２３は外側の端縁２７、冷却剤通路および冷却剤通路を包囲する端縁２８を除いて、冷却剤ディスク２の終端領域を占めている。冷却剤ディスク２の他方の側は、同様に、特に中央横軸に対して軸対称あるいは冷却剤ディスクの中心点に対して点対称に形成されている。

第１の実施例に基づくディスク構造の過給空気／冷却剤−クーラーを図式化して示す分解斜視図である。 図１の過給空気／冷却剤−クーラーを示す斜視図である。 図１の過給空気／冷却剤−クーラーを図４のIII−III線に沿って示す断面図である。 図１の過給空気／冷却剤−クーラーを図３のIV−IV線に沿って示す断面図である。 冷却剤ディスクの一部を拡大して示している。 第２の実施例に基づく冷却剤ディスクの一部を拡大して示している。 第３の実施例に基づく冷却剤ディスクの一部を拡大して示している。

符号の説明

１ 過給空気／冷却剤−クーラー
２ 冷却剤ディスク
３ 流入開口部
４ 流出開口部
５ 冷却剤通路
６ 冷却剤通路
７ 分岐部
８ ２つに分かれた部分
９ 冷却剤入口
１０ 合流部
１１ 冷却剤出口
２０ 過給空気入口
２１ 過給空気通路
２２ 開口部
２３ 開口部
２４ 第２の過給空気通路
２５ 過給空気出口
２６ 領域
２７ 外側の端縁
２８ 端縁

Claims (12)

1. ディスク構造の熱伝達体とくに過給空気／冷却剤−クーラーであって、複数のディスク（２）が２つの隣接するディスク（２）で複数の間隙を画成し、これらの間隙が、熱伝達媒体または過給空気等の冷却すべき第２の媒体によって貫流されており、ディスク（２）が、第２の媒体のための通路（２１）を形成する開口部（２３）を有し、ディスク（２）の開口部（２３）がディスク（２）の終端領域全体を占めており、第２の媒体の流入および／または流出用の領域（２６）が、一方で、円弧形に拡幅されているとともに、他方で、ディスク（２）の幅の少なくとも３分の１にわたって、特に半分にわたって、まっすぐに延びており、熱伝達媒体の流入または流出のための２つの開口部（３、４）が流出側および流入側でそれぞれ互いに離間して設けられており、熱伝達媒体の流入または流出のための２つの開口部（３、４）の中心点よりもさらに互いに離間するように、第２の媒体の流入および／または流出用の領域（２６）が配置されて、円弧形に拡幅された領域部分が熱伝達媒体の流入または流出のための２つの開口部（３、４）のところから突出していることを特徴とする熱伝達体。
2. 第２の媒体の流入および／または流出用の領域（２６）が、ディスク幅の少なくとも一部にわたって、第２の媒体の平均的な流れ方向に対してほぼ横切る方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達体。
3. ディスク（２）の終端領域内の、第２の媒体のための開口部（２３、２４）が、前述の終端領域のほぼ全面にわたって延びており、端縁領域（２７、２８）と、通路（５、６）が配置されている領域は、除外されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱伝達体。
4. ディスク（２）には、共通の熱伝達媒体入口（９）と熱伝達媒体出口（１１）が設けられており、それぞれ熱伝達媒体入口および／または出口（９ないし１１）には、少なくとも２つの熱伝達媒体通路（５、６）が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱伝達体。
5. 熱伝達媒体通路（５、６）に関してディスク（２）が、その長手軸に関して軸対称に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱伝達体。
6. 熱伝達媒体通路（５、６）に関してディスク（２）が、その横軸に関して軸対称に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱伝達体。
7. 熱伝達媒体入口（９）および／または熱伝達媒体出口（１１）が、分岐部（７）ないし合流部（１０）を有していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の熱伝達体。
8. 分岐部および／または合流部（７ないし１０）が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の熱伝達体。
9. 分岐部（７）および／または合流部（１０）の領域には、流れ方向に見て３０°から９０°の屈曲が設けられていることを特徴とする請求項７または８のいずれか１項に記載の熱伝達体。
10. 分岐部（７）の後方で２つの熱伝達媒体通路（５）へ移行する熱伝達媒体入口（９）が、熱伝達媒体通路（５）に対して平行に延びており、分岐部（７）の２つに分かれた部分はそれに対して垂直な平面内に配置されていることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の熱伝達体。
11. ２つの熱伝達媒体通路（６）から合流部（１０）へ移行する熱伝達媒体出口（１１）が、熱伝達媒体通路（６）に対して平行に延びており、分岐部（７）の２つに分かれた部分はそれに対して垂直な平面内に配置されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の熱伝達体。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の熱伝達体の、過給空気／冷却剤−クーラー（１）またはオイルクーラーとしての使用。

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