JP5856067B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger.
例えば自動車産業、より具体的には、自動車の燃焼機関などで使用されている熱交換器は、熱交換コンポーネント兼流体流動コンポーネントを有し、その中を、流体が流体間で熱を交換しながら循環する。熱交換コンポーネントは、例えば、チューブ、板、フィン、または流動撹拌機などから構成されていてもよい。多くの構造や形状が考えられている。例えば、熱交換器は、1列または、互いに平行に配置された複数のチューブから成るコアを備えていてもよい。これらのチューブは、第1の流体を通すようになっているのに対して、第2の流体は、チューブとチューブとの間を流れ、第1の流体と熱を交換する。流体が、液体および/または気体であるか否かにより、多くの流体の組み合わせを考慮することができる。 For example, heat exchangers used in the automobile industry, more specifically in automobile combustion engines, etc., have a heat exchange component and a fluid flow component, while the fluid exchanges heat between the fluids. Circulate. The heat exchange component may be composed of, for example, a tube, a plate, a fin, or a fluid agitator. Many structures and shapes are contemplated. For example, the heat exchanger may include a core composed of a plurality of tubes arranged in a row or parallel to each other. These tubes are adapted to pass the first fluid, while the second fluid flows between the tubes and exchanges heat with the first fluid. Many fluid combinations can be considered depending on whether the fluid is a liquid and / or a gas.
熱交換器は、チューブを受容する筐体を有し、この筐体は、チューブを受け入れる容積を形成する複数の壁を有する。1つの流入収集タンク、および1つの流出収集タンクから成り、収集タンクとも呼ばれている、流体収集タンクまたは流体分配タンクにチューブを接続できるように、筐体の両端は、通常開放されている。第1の流体は、流入収集タンクから流出収集タンクに向かって、チューブの中を流れる。第2の流体は、流入パイプから流出パイプに向かって、チューブの周りを流れ、第1の流体と熱を交換する。 The heat exchanger has a housing that receives the tube, and the housing has a plurality of walls that form a volume for receiving the tube. Both ends of the housing are normally open so that the tubing can be connected to a fluid collection tank or fluid distribution tank, which consists of one inflow collection tank and one outflow collection tank, also called a collection tank. The first fluid flows through the tube from the inflow collection tank toward the outflow collection tank. The second fluid flows around the tube from the inflow pipe to the outflow pipe and exchanges heat with the first fluid.
熱交換器は、一般に、チューブを保持するための2つの収集板をも有し、これらの収集板に、流体収集タンクが取り付けられている。チューブは、収集板に設けられている開口部を通して、流体収集タンクに接続されている。 A heat exchanger generally also has two collection plates for holding the tubes, to which are collected fluid collection tanks. The tube is connected to the fluid collection tank through an opening provided in the collection plate.
一般に、筐体に収集板が固定され、この収集板に、例えば圧着などによって、収集タンクが固定されている。このため、各収集板は、収集板に連結される収集タンクの端面を、収集板に圧着さることができる手段を有する。タンクに関するこのような固定方法は、例えば、特許文献1(WO2008/125309)、または特許文献2(EP2,031,338)などから公知であり、特許文献2では、収集板は、機械的に接合されている2つの要素から構成されている。
In general, a collecting plate is fixed to a housing, and a collecting tank is fixed to the collecting plate by, for example, pressure bonding. For this reason, each collecting plate has means capable of crimping the end face of the collecting tank connected to the collecting plate to the collecting plate. Such a fixing method for the tank is known from, for example, Patent Document 1 (WO2008 / 125309) or Patent Document 2 (EP2,031,338). In
ある種のエンジンにおいては、熱交換器を取り付ける場所に関して、利用可能なスペースに制約がある。このため、こうした制約を考慮して熱交換器を製造する必要がある。こうした制約により、例えば、比較的扁平な熱交換器を製造しなければならないことがある。このため、扁平であるが、流体に所望の流量に適合した通過断面を有する、十分に大きな断面を有するチューブが提供されている。このようなチューブは、流線形の断面を有しており、通常、100mm×7mmの矩形断面を有している。さらに、例えば、良好な熱伝達流体である水が、チューブとチューブとの間を循環する例においては、連続するチューブ間の間隔が狭いこと、例えば2〜3mm以下であることが好ましい。 In some engines, the available space is limited as to where the heat exchanger is installed. For this reason, it is necessary to manufacture a heat exchanger in consideration of such restrictions. Due to these constraints, for example, it may be necessary to produce a relatively flat heat exchanger. For this reason, a tube is provided that is flat but has a sufficiently large cross-section that has a passage cross-section adapted to the desired flow rate for the fluid. Such a tube has a streamlined cross section, typically a rectangular cross section of 100 mm × 7 mm. Furthermore, for example, in an example in which water, which is a good heat transfer fluid, circulates between tubes, it is preferable that the interval between successive tubes is narrow, for example, 2 to 3 mm or less.
このため、幅の狭い壁によって分離されている細長い開口部を有する収集板を製造する必要がある。この幅は、連続するチューブの間の間隔に相当する。この場合、開口部を分離している壁は、断面が非常に細長い。すなわち、これらの壁は、1つの方向には非常に長いが、他の2つの方向には短い。そのため、これらの壁をどのように製造するかの問題が生じる。収集板の製造に関して、いわゆる「ストレートエッジブランキング」を有するパンチング加工により、収集板の厚さより薄い開口部間の壁を、比較的厚い板から実現できることが公知である。例えば、長さが60mmで開口部間の壁が、2.6mmとほぼ等しい幅を有する開口部を、4mmの厚さの板から形成することができる。しかし、長さが100mmで、開口部間の壁が2mmの収集板を形成するとき、ストレートエッジブランキングを有するパンチング加工を行うことはできない。そのため、伝統的なチェーシング加工を使用するのが得策である。この場合、収集板の厚さは、チューブ間の壁の幅より薄い必要があり、上記の例に関しては、0.8mm〜1mmの非常に薄い板が推奨されることになる。ここで、収集板によって収集タンクを圧着する必要がある場合、この収集板は、この機能を果たすために、十分な機械強度を持たなければならない。その結果として、収集板の厚さが(例として、1.5mmまたは2mmに)増加すると、伝統的なチェーシング加工を行うことができなくなるという、ジレンマに陥る。従って、収集板に対して十分な厚さを確保する必要があるので、非常に細長い断面のチューブを使用することは、困難もしくは不可能である。 For this reason, it is necessary to produce a collection plate having elongated openings separated by narrow walls. This width corresponds to the spacing between successive tubes. In this case, the wall separating the openings is very elongated in cross section. That is, these walls are very long in one direction but short in the other two directions. This raises the problem of how to manufacture these walls. With regard to the production of the collecting plate, it is known that the walls between the openings that are thinner than the thickness of the collecting plate can be realized from a relatively thick plate by punching with so-called “straight edge blanking”. For example, an opening having a length of 60 mm and a wall between the openings having a width approximately equal to 2.6 mm can be formed from a 4 mm thick plate. However, when forming a collecting plate having a length of 100 mm and a wall between openings of 2 mm, punching with straight edge blanking cannot be performed. Therefore, it is advisable to use traditional chasing. In this case, the thickness of the collecting plate needs to be thinner than the width of the wall between the tubes, and for the above example, a very thin plate of 0.8 mm to 1 mm would be recommended. Here, if the collection tank needs to be crimped by the collection plate, this collection plate must have sufficient mechanical strength to perform this function. As a result, when the thickness of the collecting plate is increased (for example, to 1.5 mm or 2 mm), the dilemma is that traditional chasing cannot be performed. Therefore, it is difficult or impossible to use a tube with a very long cross section because it is necessary to ensure a sufficient thickness for the collecting plate.
本発明の目的は、断面が非常に細長い開口部を有する収集板の形成を可能にする仕組みを提供することである It is an object of the present invention to provide a mechanism that allows the formation of a collection plate having an opening with a very long cross section.
本発明は、上記の問題を解決することを目的としているが、本発明は、上記の問題への適用だけに限定されず、断面がより適切な細長い開口部を有する収集板への適用においても、利点を提供しうるものである。 The present invention aims to solve the above-mentioned problem, but the present invention is not limited to application to the above-mentioned problem, but also in application to a collecting plate having an elongated opening having a more appropriate cross section. Can provide benefits.
従って、本発明は、交換コンポーネント兼流体流動コンポーネントと、交換コンポーネントが接続している少なくとも1つの流体収集タンクと、交換コンポーネントを保持する少なくとも1つの収集板と、交換コンポーネントを収容する筐体とを有する熱交換器に関し、この熱交換器は、収集タンクを筐体に固定するためのフランジを有することを特徴としている。 Accordingly, the present invention comprises an exchange component and fluid flow component, at least one fluid collection tank to which the exchange component is connected, at least one collection plate that holds the exchange component, and a housing that houses the exchange component. The heat exchanger is characterized by having a flange for fixing the collection tank to the housing.
本発明によると、チューブ保持機能と収集タンク保持機能とは切り離され、2つの異なる要素(一方は収集板、他方はフランジ)が、これらの機能を果たしている。従って、厚さが薄く(通常0.8mm)、非常に細長い開口部を有する収集板を提供することができ、これにより、流線形の断面を有するチューブを形成することができ、ひいては、場所をほとんど取らない扁平な熱交換器を形成することができる。収集タンクを保持する機能は、これとは独立して、フランジによって確保されている。さらに、このような熱交換器を組み立てる容易さは維持され、各要素は、互いに独立に(すなわち、要素間での直接の圧力伝達なしに)、共通のコンポーネントに固定されている。すなわち、この場合は筐体に固定されている。 According to the present invention, the tube holding function and the collecting tank holding function are separated, and two different elements (one on the collecting plate and the other on the flange) perform these functions. Thus, it is possible to provide a collector plate that is thin (usually 0.8 mm) and has a very elongated opening, thereby forming a tube with a streamlined cross section, and thus A flat heat exchanger that hardly takes can be formed. Independently of this, the function of holding the collection tank is secured by a flange. Furthermore, the ease of assembling such a heat exchanger is maintained and each element is secured to a common component independently of each other (ie, without direct pressure transfer between the elements). That is, in this case, it is fixed to the housing.
一実施形態においては、フランジおよび収集板は、互いに独立して筐体に固定されている。 In one embodiment, the flange and the collection plate are fixed to the housing independently of each other.
一実施形態においては、フランジおよび/または収集板は、筐体に直接固定されている。このようにして、熱交換器はコンパクトになっている。 In one embodiment, the flange and / or collection plate is secured directly to the housing. In this way, the heat exchanger is compact.
一実施形態においては、フランジおよび収集板は、互いに接触しない。このように、相互に固定されていないだけでなく、互いに接触もしないので、これら2つの要素間における圧力の直接伝達は決して行われることはない。 In one embodiment, the flange and collection plate do not contact each other. In this way, not only are they not fixed to each other, but also are not in contact with each other, so there is never a direct transmission of pressure between these two elements.
一実施形態による交換コンポーネントは、チューブを含み、これらのチューブ内で、第1の流体(例えば気体)がタンクに流動接続されており、これらのチューブの周りを、第2の流体(例えば液体)が流れている。収集板は、第1の流体と第2の流体との間のシーリング機能を果たし、フランジは、第1の流体と熱交換器の外側との間のシーリング機能を果たす。 An exchange component according to one embodiment includes tubes in which a first fluid (eg, gas) is fluidly connected to tanks and around these tubes a second fluid (eg, liquid). Is flowing. The collecting plate performs a sealing function between the first fluid and the second fluid, and the flange performs a sealing function between the first fluid and the outside of the heat exchanger.
一実施形態においては、収集タンクとフランジは、互いに圧着されている。 In one embodiment, the collection tank and the flange are crimped together.
一実施形態においては、よるフランジは、筐体にろう付けされている。この固定方法によると、頑丈で、かつ費用がかからない。 In one embodiment, the resulting flange is brazed to the housing. This fixing method is robust and inexpensive.
この場合の一実施形態においては、筐体は、筐体にフランジを保持するために、このフランジの開口部に収容されるようになっている、少なくとも1つの位置決め突起を有し、これらは互いにろう付けされている。 In one embodiment of this case, the housing has at least one positioning projection adapted to be received in the opening of the flange for holding the flange in the housing, which are mutually connected. It is brazed.
この場合に好ましいのは、筐体を収容する溝の底面に、開口部を設けることである。 In this case, it is preferable to provide an opening on the bottom surface of the groove for housing the housing.
一実施形態による位置決め突起は、開口部の中にこの位置決め突起を保持するために、固定壁に圧着されるようになっている。 The positioning protrusion according to one embodiment is adapted to be crimped to the fixed wall in order to hold the positioning protrusion in the opening.
一実施形態による位置決め突起は、開口部の中にこの位置決め突起を保持するために、変形できるようになっている。 The positioning projection according to one embodiment is deformable to hold the positioning projection in the opening.
一実施形態による収集タンクと筐体は、圧着されている。 The collection tank and housing according to one embodiment are crimped.
一実施形態による収集板は、筐体にろう付けされている。 The collection plate according to one embodiment is brazed to the housing.
一実施形態による収集板は、スカートを有し、このスカートに沿う面を利用して、収集板は筐体にろう付けされている。これにより、接触面は大きくなり、これらの要素は、確実にろう付けされることとなる。 The collecting plate according to one embodiment has a skirt, and the collecting plate is brazed to the housing using a surface along the skirt. This increases the contact surface and ensures that these elements are brazed.
パイプの全体の断面形状は、矩形が好ましく、その長さと幅の比は、5を超えていることが好ましい。 The overall cross-sectional shape of the pipe is preferably rectangular, and the ratio of the length to the width is preferably more than 5.
本発明は、例えば自動車の燃焼機関用の、再循環排気用の水冷却器、または給気冷却器などの、空気−水熱交換器に特によく適用しうるものである。 The invention is particularly well applicable to air-water heat exchangers, such as water coolers for recirculation exhaust, or charge air coolers, for example for automotive combustion engines.
添付の図面を参照して、本発明の熱交換器の好ましい実施形態についての以下の説明を読むことにより、本発明をより良く理解しうると思う。 The present invention may be better understood by reading the following description of preferred embodiments of the heat exchanger of the present invention with reference to the accompanying drawings.
図面、より具体的には、図1〜図6に示す第1の実施形態による熱交換器1は、熱交換コンポーネント2、2’、3と、これらの熱交換コンポーネント2、2’、3を受容または収容する筐体4と、吸気収集タンク11および排気収集タンク11’とを有する。筐体4は、水流用パイプ8、9を接続するための孔6、7を有する。この特定の例では、パイプ8、9は、熱交換器1が取り付けられている水回路に接続されている注水パイプ9および排水パイプ8である。この実施形態において、熱交換器1の様々なコンポーネントは、圧着されているタンク11、11’を除いて、互いにろう付けされている。このように、コンポーネントがろう付け、または圧着されている熱交換器の一般的な特徴に関しては、当業者に公知である。
Drawing, more specifically, the
熱交換器1は、いわゆる「空気−水」熱交換器である。すなわち、熱を交換する流体が空気および水である熱交換器である。例えば、自動車用の燃焼機関のいわゆる「再循環」排ガス用の水冷却器、またはそのような燃焼機関用の給気冷却器である。水は、この燃焼機関の冷却回路からのいわゆる『低温』水であることが好ましい。通常、水は、グリコール化されている。
The
図1に示す熱交換器1の全体形状は、並列パイプ式である。従来の手法に従い、かつ説明を簡潔にするために、方向Lは、熱交換器1の最大寸法である長さの方向であり、流体が流れる方向である。方向Lは、熱交換器1の幅の方向、方向hは、その高さ(または厚さ)の方向である。これ以降、これらの方向を、それらの値と同じように使用する。言い換えると、L、lまたはhは、それぞれ熱交換器1の長さ、幅、および高さを示すとともに、また熱交換器1の長さの方向、幅の方向、および高さの方向をも、同等に示すものとする。さらに、諸図面において、これらの直交する方向を一緒にして、デカルト座標系(L,l,h)を形成している。また、説明における外部(もしくは外側)および内部(もしくは内側)の指すところは、熱交換器1の外側または内側と比べた、コンポーネントの相対的位置を指している。
The overall shape of the
図3に示す熱交換コンポーネントは、空気を流すための扁平チューブ2を有する。これらのチューブ2の(チューブ内の全体的な空気の流れの方向である)大きな寸法は、熱交換器1の長さLの方向と平行であり、この長さLの方向に対して直交する断面の形状は、矩形である。各チューブ2の断面の形状である矩形は、熱交換器1の幅lに平行な寸法と、熱交換器1の高さhに平行な寸法を有する。各チューブ2は、熱交換器1の長さLとほぼ等しい長さと、熱交換器1の幅lとほぼ等しい幅を有する。熱交換器1の高さhと平行なその寸法(これはその厚さ)は、熱交換器1の高さより低く、この特定の例においては、かなり低く、チューブ2にその扁平な形状をしている。一例として、チューブ2の厚さは、ほぼ7〜8mmであり、チューブ2の幅lは、約100mmである。さらに、チューブ間のスペース(すなわち、水流用のダクト3)は、例えば、3mmより小さい寸法(熱交換器1の高さhに平行)でもよく、例えばほぼ2mmである。このように、熱交換器1は、コンパクトである。チューブ2は、互いに平行に組み立てられ、チューブ2の全ては、熱交換器1の高さhの方向に積み重ねられている。これは、チューブのコアとも呼ばれている。熱交換器1の高さhと平行なコア全体の寸法は、熱交換器1の高さhとほぼ等しい。チューブ2は、それぞれ互いに平行に組み立てられ、全体として熱交換器の長さLの方向に、チューブ内における空気の循環を可能にする。
The heat exchange component shown in FIG. 3 has a
チューブ2内に、空気の流れをかき混ぜるためのフィン2’が取り付けられており、チューブ2の壁を通して、空気と水との間の熱の交換を促進させることができる。このフィン2’は、当業者に公知であり、詳細に説明する必要はないと思う。この例において、フィン2’は、ゆるやかに起伏しており、熱交換器1の長さLの軸における端から見ると、それらの断面は、各チューブ2の壁と壁の間でコイル状になっている。
チューブ2とチューブ2との間に配置されている水流ダクト3に、水流撹拌器(図示せず)が取り付けられている。この水流は、空気の流れに反していることが好ましい。すなわち、空気の流れの方向の反対方向が好ましい。撹拌器は、板状であり、チューブ2のほぼ全部の横面積(横面積は、熱交換器1の長さL、および幅lと平行な寸法によって定められるチューブ2の面積である)にわたって、およびそれらの撹拌器がろう付けされている連続するチューブ2の間の全てのスペースに及んでいる。撹拌器は、端のチューブ2と筐体4の壁との間にも設けられている。撹拌器の形状は、熱交換を促進させるために、公知のやり方で撹拌器を通過する水流を乱すようになっている。
A water flow stirrer (not shown) is attached to the water flow duct 3 disposed between the
前述のように、熱交換器1は、(その長さLの方向の)その両端のそれぞれに、空気収集タンク11、11’を有する。(図1の)右側にあるのは、吸気収集タンク11であり、左側は、排気収集タンク11’である。空気循環チューブ2の端は、空気収集タンク11、11’に接続されている。従って、チューブ2の内部容積は、収集タンク11、11’の内部容積に流動接続されている。言い換えると、チューブ2は、収集タンク11、11’に開いている。収集タンク11、11’は、熱交換器1が取り付けられている空気回路のパイプに接続されている。空気は、吸気収集タンク11によってチューブ2の中に導入され、排気収集タンク11’によってチューブ2から離され収集される。
As mentioned above, the
熱交換器の構造について、吸気収集タンク11と関連づけて、より詳細に説明する。これから挙げる説明は、排気収集タンク11’に関して、熱交換器に同等に当てはまるものである。吸気収集タンク11および排気収集タンク11’は、この特定の例では、同様であり、左右対称に取り付けられている。言うまでもなく、別の実施形態においては、収集タンクは異なっていてもよい。
The structure of the heat exchanger will be described in more detail in connection with the intake
熱交換器1は、その端に、収集板10を有する。この収集板10の機能は、チューブ2を適切な位置に保持し、吸気収集タンク11の内部容積とチューブ2との間の空気の流れを案内し、水が吸気収集タンク11の内部の方に流れるのを防ぐとともに、空気の流れと水の流れが合流するのを防ぐことである。言い換えると、収集板10は、空気と水との間を確実に密閉する。当業者は、収集板10を、コレクタということが多いので、以下ではコレクタ10と呼ぶ。
The
コレクタ10は、この特定の例では、ろう付けにより、その周辺端面で、筐体4に固定されている。より正確には、この特定の例では、コレクタ10は、周辺スカート10aを有し、この周辺スカート10aの側面に沿って、コレクタ10は筐体4にろう付けされている。これにより、2つの要素をろう付けする前に、それらの間の位置決めが簡単になるとともに、コレクタ10を縁に沿ってろう付けした場合より、接触面積(従って、ろう付け面積)が大きくなるので、2つの要素の間をよく保持できるようになる。
In this specific example, the
周辺スカート10aは、コレクタ10の端を曲げることによって、この特定の例では、コレクタ10の端に沿って全周にわたって曲げることにより、形成されている。従って、周辺スカート10aは、コレクタ10を形成する板の面全体に対して直角に延び、従って熱交換器1の長さLの方向に平行である。周辺スカート10aは、(図4に示す)方向に曲げることもできるし、また(図12に示す)反対方向に曲げることもできる。言い換えると、熱交換器1のそれぞれ外側または内側に曲げることができる。曲げる側は、利用可能なスペース、および以下に述べるコレクタ10とフランジ5との間の間隔によって決められることになる。
The
図5に示すコレクタ10は、板状であり、チューブ2の端部を受容するために、熱交換器1の長さLの方向に対して、直角に取り付けられている。コレクタ10には、複数の孔12があいている。各孔12は、チューブ2に関係している。各孔12の形状は、チューブ2の断面に対応し、チューブ2の端部を収容する壁、縁13、またはカラー13によって縁取られ、これらのチューブ2を適切な位置に保持している。さらに、カラー13は、コレクタ10を堅くする機能を果たしている。このカラー13は、コレクタ10を形成する板の面全体に対して、全体として直角に延び、従って熱交換器1の長さLの方向に平行に延び、これらのカラー13から突き出ている端部13’は、熱交換器1の内側の方向を向いている。このようにして、カラー13は、コレクタ10から、チューブ2の周りに延びており、チューブ2の端部の周りがそれにしっかり嵌め込まれる。チューブ2の端部は、チューブ2の周りをしっかり嵌め込むために滑り面を形成しているこれらのカラー13の中に円滑にスッと入れられる。各カラー13は、それと関係しているチューブ2の端の面との接触面を形成しており、それにより、互いにろう付けできるようになっている。チューブ2は、このようにコレクタ10の孔12を縁取るカラー13にろう付けされ、適切な位置に固定されている。従って、チューブ2の端は、カラー13によって互いに分離されており、連続するチューブ2間を分離するスペースは、水流用のダクト3を画定している。カラー13が、チューブ2の端部にろう付けされており、(熱交換器1の長さL方向に対して)直角に、チューブ2とチューブ2との間の全てのスペースを塞ぐので、これらのカラー13は、水が吸気収集タンク11の容積に流れ込むのを防いでいる。さらに、これらのカラー13は、水がチューブ2の中に流れ込むのも防いでいる。このタイプのコレクタ10は、当業者に公知であり、これ以上詳細に説明する必要はない。
The
図示の実施形態において、筐体4は、L字状をなしている2つの壁15、16を有する。言い換えると、各壁15、16は、(熱交換器1の長さLの方向から見て)L字状の断面を有する。各壁15、16は、互いに直角な2つのベーン(15a、15b)(16a、16b)を形成するために、辺の周りで曲げることによってL字状に形成されている。壁15、16をL字状にするのは、熱交換器の製造が簡単で、格納が容易であるからである(単に壁を一緒に重ね合わせるだけで格納できる)。
In the illustrated embodiment, the housing 4 has two
より正確には、この例の各壁15、16は、大きいベーン15a、16aと、小さいベーン15b、16bとを有する。大きいベーン15a、16aは、熱交換器1の長さLおよびその幅lとほぼ等しい寸法を有する矩形の板状であるのに対して、小さいベーン15b、16bは、熱交換器1の長さL、およびその高さhとほぼ等しい寸法を有する矩形の板状である。大きいベーンおよび小さいベーンの概念は、ここでは、各壁15、16のベーン(15a、15b)、(16a、16b)のそれぞれを、異なるように指定できるようにするために導入している。
More precisely, each
熱交換器1への注水パイプ9および排水パイプ8は、熱交換器1の同じ側に接続されている。この特定の例では、第2の壁16の小さいベーン16bに接続されている。
The water injection pipe 9 and the drain pipe 8 to the
筐体4の壁15、16は、熱交換コンポーネント2、2’、3を囲むように互いに固定されている。この特定の例においては、これらはろう付けされている。このため、各壁15、16は、その小さいベーン15b、16bの自由端に、高くなった端面15c、16cを有する。これらの端面15c、16cは、他の壁16、15の大きいベーン16a、15aに固定される端面である。こうした高くなった端面15c、16cは、小さいベーン15b、16bを曲げて作られており、曲げの辺から、小さいベーン15b、16bに対して直角に延びている。圧着突起Rは、高くなった端面15c、16cと対応する大きいベーン16a、15aとの間の接続を確実にするために設けられている。ろう付けにより、接触面を一緒に固定し、互いに保持することができる。
The
壁15、16がいったん固定されると、L字状に形成されている壁15、16のベーン(15a、15b)、(16a、16b)は、熱交換器1の4つの側面を形成する(その長さLの方向に対して、側面と呼んでいる)。
Once the
この実施形態において、コレクタ10は、ろう付けを用いて筐体4に固定されていることを、思い出してもらいたい。より正確には、その周辺スカート10aの外側の面が、壁15、16のベーン(15a、15b)、(16a、16b)の内側の面にろう付けされている。
Recall that in this embodiment, the
次に、壁15、16の1つの特定の特徴について、図7を参照して説明する。各壁15、16の小さいベーン15b、16bの高くなった端面15c、16cと、他の壁16、15の大きいベーン16a、15aとの間の接触区域の近くに、コレクタ10の丸みを帯びた隅との隙間がある区域がある(熱交換器1の対角にある2つの隙間について、同じ符号Jで示す)。この隙間Jが存在するために、そこから水が漏れる恐れがある。このために、各壁15、16は、その大きいベーン15a、16aの自由な隅のそれぞれの近くにシーリング部Pを有する。各シーリング部Pは、チューブ2の方向に、壁15、16の大きいベーン15a、16aの内側の面から突き出している。この突き出し部Pは、へりまたはフィンの形状である。このような突き出し部Pは、その製造に続いて壁15、16にチェーシング加工するか、または壁15、16の製造中に直接形成することができる。接触面がろう付けされると、このシーリング部Pにおいて、確実に密閉される。
Next, one particular feature of the
壁15、16は、それぞれ、熱交換器1の高さhの方向に、それぞれ2つの拡大部Eを有し、それらの拡大部は、その大きいベーン15a、16aのそれぞれの端の近くに設けられていることに注意されたい。これらの拡大部Eは、この例では、壁15、16にチェーシング加工をすることにより形成されている。拡大部Eは、熱交換器1の高さh方向において、コレクタ10の寸法がL字状の壁15、16の小さいベーン15b、16bの寸法より大きいので設けられている。従って、これらは、コレクタ10を収容するための拡大部E(またはプレス部E)である。こうしたプレス部Eは、追加の利点を有する。プレス部Eが熱交換器1の高さhの方向にコレクタ10を収容する範囲において、熱交換器1の長さLの寸法を終わらせていることである。このように、プレス部Eが、コレクタ10、従って全ての熱交換コンポーネント2、2’に対する(この方向Lの)軸方向保持手段を形成している一方で、熱交換器1のコンポーネントは、全てろう付けされている。
Each of the
さらに、熱交換器1は、収集タンク11を筐体4に固定するためのフランジ5を有する。このフランジ5は、筐体4の隣に配置されている。フランジ5は、この筐体の周辺に沿って(この特定の例では、ろう付けを用いて)筐体4の端に固定されている。従って、これは、全体が矩形の周辺フランジ5であり、この特定の例では、単一の要素で形成されている。フランジ5は、コレクタ10とは独立に筐体4に固定されており、コレクタ10には固定されていない。言い換えると、熱交換器1は、フランジ5をコレクタ10に固定する手段を少しも持たない。
Furthermore, the
フランジ5は、その周辺全体に沿って(長さLの方向に)延びる内部縦壁17を有する。この内部縦壁17は、筐体4の壁15a、15b、16a、16bの内部側から延び、それらにろう付けされるようになっている。
The
内部縦壁17は、外側におよび熱交換器1の方向に曲げられ、こうして内部横壁18および中間縦壁19を形成し、内部縦壁17から筐体4の壁15a、15b、16a、16bを収容するための周辺溝G1を作り、こうして筐体4を固定する機能を果たしている。内部横壁18は、筐体4の壁15a、15b、16a、16bの端部に対する停止部になっている。
The internal
中間縦壁19は、外側におよび周辺溝G1を形成する曲げの反対方向に曲げられ、こうして外部横壁20および外部縦壁21を形成し、中間縦壁19から収集タンク11の端の側端部11aを収容するための周辺溝G2を作り、こうして収集タンク11を固定する機能を果たしている。収集タンク11の側端部11aは、それを用いてフランジ5に固定されている収集タンク11の端であり、固定端部11aと呼ぶこととする。
The intermediate
従って、フランジは、フランジ5の壁17、18、19、20、21によって形成されている2つの周辺溝G1、G2を有する。これらの溝G1、G2は、共通の壁19を有する。各溝G1、G2は、要素を保持するために、この特定の例においては、それぞれ筐体4および収集タンク11を保持するために設けられている。より正確には、筐体4および収集タンク11は、それぞれ、(熱交換器1の長さLの方向における)それらの終端の縦壁が周辺溝G1、G2の横方向の孔を通って、周辺溝G1、G2の中に縦方向に挿入されるようになっている。周辺溝G1、G2は、反対方向を向いている。すなわち、それらの開口部は、熱交換器1の長さLの方向における、2つの反対方向を向いている。共通の壁19を有する周辺溝G1、G2の構造によって、周辺溝G1、G2は、熱交換器1を大幅に小型化し、保持手段が(筐体4に対する)ろう付けであろうが(収集タンク11に対する)圧着であろうが、要素4、11を強固に保持することができる。もっとはっきり言えば、収集タンク11および筐体4は、実際のところ、互いに直接固定されることなく、互いにコンパクトに固定され、これにより、アセンブリを確実に頑丈にし、特に良好な圧力伝達を可能にする。
Thus, the flange has two
フランジ5は、外部縦壁21の延長部に、収集タンク11をフランジ5に圧着するための突起22を有する。これらの突起22は、固定端部11aに引っ掛けられる(の上に曲げられる)ようになっている。圧着突起22は、全ての図において曲げられた状態で(すなわち、圧着位置で)示されている。従って、収集タンク11は、フランジ5に圧着されている。
The
特に図4に示す熱交換器1の特定の例において、コレクタ10は、フランジ5から、より正確にはその内部縦壁17の自由端17aから、空間dだけ離れて、筐体4に固定されるようになっている。
In particular in the specific example of the
チューブ2の保持は、コレクタ10によって確実に行われ、収集タンク11の保持は、それ自体が筐体4にろう付けされているフランジ5によって(圧着で)確実に行われている。コレクタ10とフランジ5の両方とも、筐体4にろう付けされているが、この例では互いに独立にろう付けされており、この特定の例では、それらは、互いに接触さえしない。このようにして、収集タンク11を保持する働きによりフランジ5が受ける圧力は、筐体4およびチューブ2に接続されているコレクタ11に直接伝達されないようになっている。
The
フランジ5に加えられる圧力がコレクタ11に伝達されない限り、流線形の断面を有し、狭い間隔で互いに分離されているチューブ2を受容することができるように、コレクタ11を形成することができる。特に、非常に厚さの薄い板に、従来のチェーシング加工を施してコレクタ11を形成することができる。このチェーシング加工において、コレクタ11のカラー13は、プレスされ、次いで公知のやり方で、それらの底面にパンチング加工されて孔が形成される。一例として、コレクタ10を形成できる板が約1mmの厚さを有するので、コレクタ10は、チューブ間の間隔2〜3mmで、約100mm×7または8mmの孔12を有するように形成することができる。カラー13が占めるスペース(熱交換器1の長さLの方向に平行な寸法)を、ほぼ4mmにすることができる。こうして、ストラップ14の厚さ(1mm)を除くと、カラー13は、チューブ2の端部に当てるため、およびそれにろう付けをするために役立つ、約3mmの面を有する。
As long as the pressure applied to the
さらに、コレクタ10が筐体4に直接ろう付けされるので、その隅の半径は、比較的大きくなり、コレクタ10の製造は簡単になる。コレクタ10の厚さのために、コレクタ10を正しく形成することは常に容易というわけではないので、これは重要である。
Furthermore, since the
1つの追加の利点は、産業上の利用に関して、薄くあまり頑丈でない先行技術のコレクタに、単にフランジ5を追加することで、本発明を使用することができることである。
One additional advantage is that the present invention can be used by simply adding a
筐体4のベーン15a、15b、16a、16bから縦方向に突き出している位置決め突起24を受容する孔23が、フランジ5の内部横壁18(すなわち、溝G1の底面)に設けられている。各位置決め突起24は、それを支えるベーン15a、15b、16a、16bの拡大部に延びている。1つのベーン15a、15b、16a、16bは、1つまたは複数の位置決め突起24を有することができる。全てのベーン15a、15b、16a、16bまたはそれらの中の一部だけが、1つまたは複数の位置決め突起24を有していてもよい。この特定の例において、熱交換器1は、筐体4の小さいベーン15b、16bのそれぞれの端の中央に位置する1つの位置決め突起24と、筐体4の大きいベーン15a、16aのそれぞれの端にある2つの位置決め突起24とを有する。
A
位置決め突起24は、筐体4に対して適切な位置に、フランジ5を圧着によって保持するように、屈曲または変形できるようになっている。位置決め突起24の変形作用により、位置決め突起24は、挿入される孔23の内側面に、完全にろう付けされることも確実になり、孔23の内側面との取り付けによる隙間がなくなり、そこから空気が逃げるのを避けることができる。言い換えると、孔23を確実に密閉する。このため、例えば、筐体4のベーン15a、15b、16a、16bの端面に内部横壁18が当接して、位置決め突起24が内部横壁18を押すことによって、内部横壁18に対して曲がることができる。それらの位置決め突起24は、簡単な変形によりフランジ5に対するいかなる移動も防げる限り、圧着ではなく、単に変形するだけでもよい。
The
こうした位置決め突起24の働きは、熱交換器1の製造中に、特にその種々の構成要素のコンポーネントのろう付け前およびろう付け中に、筐体4に対してフランジ5の位置決めをして、保持することができるようにすることである。
The
熱交換器1の製造は、このようにして容易になる。チューブ2は、積み重ねられ、コレクタ10の孔と、コレクタ10の周りに配置され、圧着突起Rにより他の壁に対して適切な位置に保持される筐体4のL字状の壁15、16とに挿入される。クリンチング手段などの他の保持手段も提供することができことにも、ここで留意されたい。フランジ5は、筐体4の端に配置され、位置決め突起24は、このために設けられた孔23に挿入され、アセンブリの保持を確実にするために、変形、屈曲、または圧着される。この場合、全てのものをろう付けすることができ、このために公知のやり方で加熱炉に入れられる。筐体4にろう付けされることになっている面(そして特にコレクタ10のスカート10aの外側面および溝G1の面)は、一貫した寸法を有し、接触面積が大きく、品質の良いろう付けを可能にする。次いで、この特定の例では、吸気収集タンク11および排気収集タンク11’を、熱交換器1に圧着することができる一方で、収集タンク11の固定端部11aを受容する溝G2の底面にシールリング27を配置している。これは、図3および図9に概略的に示すOリング27である。
The manufacture of the
熱交換器1の1つの特定の特徴について、図3、図5、図6、および図8〜図11に示している。その特徴とは、フランジ5の隅の内部溝G1のところに、受容部25を有することである。
One particular feature of the
こうした受容部25は、フランジ5の製造を容易にするため、かつ隅の面積を含む十分なろう付け面積を確保することによって、筐体4へのフランジ5のろう付け品質を向上するために、設けられている。実際のところ、フランジ5は、この特定の例において、チェーシング加工によって形成されており、公知のように、隅にある材料を曲げるのは難しい。従って、受容部25により、隅の材料の品質は、重大ではなくなり、これにより、筐体4への品質の良いろう付けを可能にするために、隅を含めて、十分な長さを有する内部縦壁を形成するようなやり方で、それらをチェーシング加工することが可能になる。
In order to facilitate the manufacture of the
言うまでもなく、筐体の形状、より具体的には、筐体4の端の隅の形状は、例えば図5に示すように、フランジ5の形状に適合している(筐体4の端は、フランジ5の内部溝G1に対して当接するようになっている)。
Needless to say, the shape of the casing, more specifically, the shape of the corner of the end of the casing 4 conforms to the shape of the
収集タンク11は、各隅に、フランジ5の受容部25に対応する隆起部26を有する。この隆起部26は、受容部25に収容され、シールリング27を適切な位置に確実に保持する働きをする。それどころか、この隆起部26がなかったら、シールリング27は、フランジ5の受容部25のために、隅には設けられなかったはずである。
The
図12、図13、図14、および図15は、熱交換器1のフランジ5の第2、第3、第4、および第5の実施形態を示している。これらについて、簡潔に説明する。前の実施形態で使用していた符号を使用しているが、最も顕著な差を強調するために、ある種の符号には、特別の印を付してある。
FIGS. 12, 13, 14, and 15 show the second, third, fourth, and fifth embodiments of the
図12に示す第2の実施形態におけるコレクタ10のスカート10aの形状は、若干異なっている。スカート10aは、第1の実施形態の例において収集タンク11の方に曲げられていたのとは異なり、熱交換器1の反対端の方向である反対側に曲げられていることが分かる。どちらにしても、コレクタ10は、筐体4の壁の内側面にろう付けされる周辺スカートの外側面を有し、この特定の例においては、フランジ5の内部縦壁17の自由端17aから空間dだけ離れた位置に、周辺スカートの外側面を有する。
The shape of the
図13に示す第3の実施形態においては、2つの点が異なる。まず第1に、フランジ5は、隅に受容部を含まない。さらに、筐体4の壁15、16は、それらの端に、壁15、16の面に対して90°曲がっている端面28を有する。この曲がり端面28の機能は、フランジ5を筐体4に取り付けるとき、ろう付けに関して、フランジ5を適正に確実に位置決めするために、フランジ5に対する停止部として働くことである。
In the third embodiment shown in FIG. 13, two points are different. First of all, the
図14に示す第4の実施形態におけるチューブ2およびコレクタ10は、前述のものと同じでもよい。周辺フランジ5は、内部縦壁17’、横壁18’、および外部縦壁19’によって形成される単一の溝Gだけを有し、この溝Gに、収集タンク11の固定端部11aがシールリング27を使用して収容されている。固定端部11aは、その上に曲げられた突起22によってこの溝Gに圧着されている。フランジ5は、その外部縦壁19’の外側面によって、筐体4の壁にろう付けされている。このようにして、収集タンク11の固定端部11aは、筐体4の内側に保持され、前の実施形態のように外側ではない。従って、熱交換器1の位置決めのために利用可能なスペースの制約に応じて、これらの2つの実施形態の中から選択することになる。
The
図15に示す第5の実施形態におけるチューブ2およびコレクタ10は、前述のものと同じでもよい。周辺フランジ5は、内部縦壁17”、横壁18”、および外部縦壁19”によって形成される単一の溝G’だけを有し、この溝G’に、収集タンク11の固定端部11aがシールリング27を使用して収容されている。フランジ5は、その外部縦壁19”の外側面によって、筐体4の壁にろう付けされている。さらに、収集タンク11の固定端部11aは、フランジ5ではなく、筐体4によって、すなわちこの筐体4の端に形成され、その上に曲げられた突起22’によって圧着されている。このようにして、収集タンク11の固定端部11aは、筐体4の内側に保持され、この筐体4によって圧着されている。筐体にタンク11を固定するフランジ5は、圧力を引き受けることができ、筐体4を収集タンク11の固定端部11aに圧着する間、圧力を伝達することなく、特にコレクタ10を保護することを可能にする。この理由は、コレクタ10がフランジ5から独立して固定されているからであり、この特定の例では、フランジ5に接触することなく、フランジ5から間隔を取って配置されているからである。
The
(実施形態に関わらず)熱交換器1の動作は、次の通りである(当業者には公知であるので、簡潔に説明する)。空気が吸気タンク11に供給され、チューブ2の中を流れ(この流れは、フィン2’によって撹拌される)、排気タンク11’を通って再び熱交換器1から出て行く。さらに、水が注水パイプ9を通って熱交換器に供給され、水流ダクト3を循環し(この循環は、撹拌器によって撹拌される)、排水パイプ8を通って再び熱交換器1から出て行く。空気と水の流れは、熱交換器1の長さLの方向で、かつ反対方向である。これは、「逆流」熱交換器と呼ばれ、このような熱交換器1の効率は非常によい。
The operation of the heat exchanger 1 (regardless of the embodiment) is as follows (since it is known to those skilled in the art, it will be briefly described). Air is supplied to the
熱交換器1について、そのチューブ2の中を循環する空気、および撹拌器によりチューブ間を循環する水に関連して説明した。言うまでもなく、これを逆にすることができる。すなわち、水がチューブの中を、空気がチューブ間を循環してもよい。さらに、両方とも空気でもよいし、両方とも水でもよいし、また他の流体でもよい。
The
本発明について、好ましい実施形態に関して説明したが、言うまでもなく、他の実施形態も考慮することができる。特に、これまで述べた異なる実施形態の特徴を、両立不能でない場合、組み合わせることができる。 Although the present invention has been described in terms of a preferred embodiment, it will be appreciated that other embodiments may be considered. In particular, the features of the different embodiments described so far can be combined if they are not compatible.
1 熱交換器
2 チューブ
2’ フィン
3 ダクト
4 筐体
5 フランジ
6、7 孔
8 排水パイプ
9 注水パイプ
10 コレクタ(収集板)
10a 周辺スカート
11 吸気収集タンク
11’ 排気収集タンク
11a 側端部
12 孔
13 カラー
15、16 壁
15a、15b、16a、16b ベーン
15c、16c 高くなった端面
17、17’、17” 内部縦壁
17a 自由端
18 内部横壁
18’、18” 横壁
19 中間縦壁
19’、19”、21 外部縦壁
20 外部横壁
22、22’ 突起
23 孔
24 位置決め突起
25 受容部
26 隆起部
27 シールリング、Oリング
28 曲がり端面
d 空間
E 拡大部
G、G1、G2、G” 溝
h (高さの)方向
L (長さの)方向
l (幅の)方向
R 圧着突起
1
10a
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