JP6947864B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は一般に、熱交換器に関し、詳細には、車両排気ラインのための熱交換器に関する。

排気ガスの熱エネルギーを回収するために、燃焼機関を有する車両に熱交換器を搭載することが可能である。

そのような熱交換器は、排気ガスが流れる管を含むことができ、それらの管はエンベロープ内に配置され、エンベロープの内側では、典型的には冷却媒体である流体が循環する。

排気ガスの温度は高く、機関が全負荷で動作している場合、管に入った時点で、典型的には数百℃である。

したがって、冷却媒体が管の上流部分と接触して流れるときに沸騰する危険性がある。冷却媒体が沸騰した場合、気化した冷却媒体はもはや熱交換器を冷却しないので、熱交換器の温度の上昇が観察されることになる。熱交換器の壁の温度の上昇は、熱交換器の破損をも含む熱制約の増大をもたらし、かつ、冷却媒体の著しい劣化を引き起こす。この危険性を制限するために、冷却媒体の循環は適切に制御されなければならない。

このような状況において、本発明は、冷却媒体の循環が適切に制御される熱交換器を提案することを図る。

この目的のために、第１の態様では、本発明は、
− 第１の流体のための複数の流れ管と、
− その中に管が配置される内部空間（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｖｏｌｕｍｅ）を区画し、内部空間に開口している第２の流体のための入口および第２の流体のための出口を有し、第２の流体のための入口および第２の流体のための出口が長手方向において互いにオフセットされている、エンベロープと、
− 長手方向において第２の流体の入口と第２の流体の出口との間で内部空間内に配置され、かつ、内部空間を長手方向に次々に配置された複数のチャンバに分割する、少なくとも１つの内部格子であって、各内部格子がオリフィスを有し、管がオリフィス内に係合し、各内部格子が、外部周縁部を有し、外部周縁部の１つのセクションが、エンベロープの内表面とともに第２の流体のための通路を区画し、各通路が、第２の流体が第２の流体の入口から第２の流体の出口に至るまでチャンバを介して迷路のような態様で循環するように配置される、少なくとも１つの内部格子と、
を備える、熱交換器に関する。

したがって、内部格子は、第２の流体に熱交換器の管の入口から出口まで迷路のような態様で循環することを強いるように配置される。したがって、第２の流体は、各チャンバを次々にスイープする。

第１の流体が車両の排気ガスであり、また、第２の流体の入口が開口している第１のチャンバを管の上流部分が横切るように管が配置される場合、管の上流部分は、特に良く冷却される。内部格子は、第２の流体に管の上流部分と接触して循環することを強いる。

熱交換器は、個別にまたは技術的に可能な任意の組合わせで選択される以下の特徴のうちの１つまたは複数を、さらに有し得る：
− 各内部格子に対して、エンベロープは、外側に向かって隆起した領域を有して、内部格子のセクションとともに通路を区画する；
− 各内部格子において、各管と対応するオリフィスの内縁部との間に開口部が配置される；
− 管は、横断方向に細長い断面をそれぞれが有し、また、高さ方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）において重ね合わせられ、オリフィスの内縁部は、高さ方向において管に当接する横断方向ストリップを支持する；
− 各オリフィスの内縁部は、互いに向かい合って配置された２つの横断方向縁部セクションを有し、各横断方向縁部セクションは、横断方向において互いに離間されたいくつかのストリップを支持する；
− 単一の内部格子のオリフィスは、内部格子の横断方向完全帯（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｕｌｌ ｂａｎｄ）によって隔てられ、横断方向完全帯は、それぞれ、オリフィスの２つの横断方向縁部セクションを画定し、２つの横断方向縁部セクションのストリップは、互い違いに配置される；
− ストリップは、オリフィスの内側に向かって傾けられる；
− 各内部格子の周縁部は、横断方向においてオリフィスの両側で延在する第１および第２の完全帯を有し、第１の完全帯は、外周縁部のセクションを画定し、かつ、第２の完全帯の幅よりも小さい横断方向における幅を有する；
− 交換器は、その全てが同一であるいくつかの内部格子を備え、連続する２つの内部格子は、２つの格子の第１の完全帯が横断方向において反対に回転されるように、長手方向において反対に配向される；
− 第２の流体の出口に最も近い内部格子は、第２の完全帯を第２の流体の出口に向けて回転させた状態で配向され、エンベロープは、第１の完全帯と第２の完全帯との間に配置された外周縁部の中間セクションの向かい側に、外側に向かって隆起した少なくとも１つの中間領域を有する；
− 各内部格子の外周縁部は、エンベロープの内表面に当接する外部ストリップを支持する。

第２の態様では、本発明は、上述の特徴を有する熱交換器を含む排気ラインであって、第１の流体が、排気ガスであり、第２の流体が、排気ガスの熱エネルギーの一部を回収するために提供される冷却媒体である、排気ラインに関する。

管は、直線状の長手方向管であり、第１の流体は、管の上流端部から管の下流端部へ流れ、第２の流体のための入口は、管の上流端部に向かい合って配置され、第２の流体のための出口は、管の下流端部に向かい合って配置されることが、好ましい。

第２の流体のための入口は、管の上流端部が横切る上流チャンバに開口している。

第２の流体のための出口は、管の下流端部が横切る下流チャンバに開口している。

上流チャンバおよび下流チャンバは、一連のチャンバの対向する２つの長手方向端に配置される。

第３の態様では、本発明は、上述の特徴を有する排気ラインを含む車両に関する。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面に言及する単なる例として提供された以下の詳細な説明から、分かるであろう。

本発明による熱交換器の斜視図である。 矢印ＩＩに沿った、図１の熱交換器の長手方向破断図である。 矢印ＩＩＩに沿った、図１の熱交換器の破断図である。 図１の熱交換器の管および内部格子の分解組立斜視図である。 図４の内部格子の一部分の拡大図である。 図３の細部ＶＩの拡大破断図である。 図２の矢印ＶＩＩに沿った、熱交換器の横断破断図である。

図１に示された熱交換器１は、典型的には車両の排気ラインに組み込まれるように意図されている。車両は、例えば、乗用車、貨物自動車、または２輪車といった、燃焼機関を有する車両である。

熱交換器１は、
− 第１の流体のための複数の流れ管３と、
− その中に管３が配置される内部空間６を区画するエンベロープ５であって、第２の流体のための入口７、および、内部空間６に開口している第２の流体のための出口９を有する、エンベロープ５と、
を備える。

典型的には、第１の流体は、車両の排気ガスである。

第２の流体は、典型的には、排気ガスの熱エネルギーの一部を回収するために提供される冷却媒体である。

典型的には、管３は、直線状の長手方向管である。長手方向は、矢印Ｌにより図に示される。

図１〜図４で分かるように、管３は、横断方向に細長い断面をそれぞれが有し、かつ、高さ方向において重ね合わせられている。

横断方向は、矢印Ｔにより図に示されている。高さ方向は、矢印Ｅにより図に示されている。

「横断面」とは、長手方向Ｌに垂直な断面を意味する。

示された例では、管３は、「レーストラック」横断面を有する。

各管３は、一定の横断面を有し、すなわち、横断面は、たとえスライス面が長手方向に従って考慮されたとしても、同一である。

したがって、各管３は、互いに向かい合って配置されかつ弓状セクション１５、１７によって接続された、第１の大表面１１および第２の大表面１３によって区画され、弓状セクション１５、１７は、互いに向かい合って配置されている。第１および第２の大表面１１、１３は、高さ方向Ｅに対して垂直である。したがって、第１および第２の大表面１１、１３のそれぞれは、実質的に長手方向および横断方向の平面に沿って延在する。管３の第２の大表面１３は、スタックのうちのその管３の直下に配置された管３の第１の大表面１１の上側に、その第１の大表面１１に向かい合って配置される。

弓状セクション１５および１７は、横断方向において相対する方向に回転されている。

示された例では、管３は、高さ方向Ｅにおいて単一のスタックを形成するように配置されている。言い換えれば、熱交換器１は、横断方向Ｔにおいて、実質的に熱交換器１の全横断方向幅を占める唯一の管３を含む。本明細書では、スタックは、管束とも呼ばれる。

各管３は、一方の長手方向端部において第１の流体のための入口１９を区画し、反対側の長手方向端部において第１の流体のための出口２１を区画する。フィンを形成するように折り畳まれた金属箔２３が、各管３内に挿入される。

エンベロープ５は、実質的に長手方向の軸である中心軸を有する管状の形状である。エンベロープ５は、４つの大表面２４を含む実質的に矩形の横断面を有し、４つの大表面２４は、全体に平坦であり、かつ、丸みを帯びた部分を介して互いに接続されている。

エンベロープ５は、その２つの長手方向端部において上流開口部２５および下流開口部２７を区画し、その中に端部格子２９が係合する。本明細書では、「上流」および「下流」という用語は、第１の流体の流れの方向に関連して理解される。

端部格子２９は、管３の長手方向端部を受け入れるためのオリフィス３１を有する。これらの長手方向端部は、気密の態様でオリフィス３１内に固定され、かつ、端部格子２９を横切る。

したがって、管３は、エンベロープ５の全長を超えて長手方向に延在する。

第２の流体の入口７、および第２の流体の出口９は、長手方向において互いにオフセットされる。

入口７は、長手方向において上流開口部２５の近くに配置され、出口９は、下流開口部２７の近くに配置される。

示された例では、第２の流体の入口７、および第２の流体の出口９は、エンベロープ５に切り開かれたスロットである。これらのスロットは、高さ方向Ｅに細長く、また、管３のスタックの高さに実質的に等しい高さを有する。

有利には、熱交換器１は、長手方向において第２の流体の入口７と第２の流体の出口９との間で内部空間６内に配置された、少なくとも１つの内部格子３３を備える。

内部格子３３は、内部空間６を、長手方向に次々に配置された複数のチャンバに分割する。

熱交換器１は、熱交換器１の長手方向長さに応じて、１つの内部格子３３を含むか、２つの内部格子３３を含むか、図面に示された例におけるように３つの内部格子３３を含むか、または、任意の他の数の内部格子３３を含む。

各内部格子３３は、典型的には、長手方向Ｌに対して垂直に延在する。

内部空間６は、第２の流体の入口７が開口している少なくとも１つの上流チャンバ３５と、第２の流体の出口９が開口している下流チャンバ３７とを含む。

場合により、内部空間６は、長手方向においてチャンバ３５とチャンバ３７との間に配置された１つまたは複数の中間チャンバ３９を備え得る。

各チャンバ３５、３７、３９は、横断方向において内部空間６の断面全体にわたって延在する。したがって、各チャンバ３５、３７、３９は、内部空間６の長手方向断面を占める。

上流チャンバ３５は、エンベロープ５の上流開口部２５内に係合された端部格子２９と最も上流に配置された内部格子３３との間に区画される。下流チャンバ３７は、エンベロープ５の下流開口部２７内に係合された端部格子２９と最も下流に配置された内部格子３３との間に区画される。

各中間チャンバ３９は、２つの内部格子３３の間に区画される。

図４で分かるように、各内部格子３３はオリフィス４１を有し、このオリフィス４１内に管３が係合する。内部格子３３は、１つの管３に対して１つのオリフィス４１を有する。

各オリフィス４１は、閉じた輪郭を有する。オリフィス４１は、対応する管３の外側横断方向断面に近い内部断面を有する。

示された例では、各内部格子３３のオリフィス４１は、全て、横断方向に細長い。オリフィス４１は、高さ方向Ｅにおいて重ね合わせられている。オリフィス４１は、全て同一である。

特に図２で分かる本発明の１つの態様では、各内部格子３３は、外周縁部４２（図４）を有し、その１つのセクション４３は、エンベロープ５の内表面とともに第２の流体のための通路４５を区画する。各通路４５は、第２の流体が第２の流体の入口７から第２の流体の出口９までチャンバ３５、３９、３７を介して迷路のような形で循環するように、配置される。

本明細書において、「迷路のような態様で循環する」とは、第２の流体が一連の１８０°のＵターンを含む経路にわたって入口７から循環することを指し、連続的なＵターンは、スロットを画定する。

言い換えれば、通路４５は、第２の流体が、第２の流体の入口７を発端として、上流チャンバ３５を横断方向に横切り、Ｕターンを行い、通路４５を横切って後続のチャンバのうちの上流チャンバ３５に入るように、配置される。

次いで、第２の流体は、次のチャンバを横断方向に横切って第２の流体の出口９に達するか、または、熱交換器が３つ以上のチャンバを含む場合、次のチャンバに入るために、第２の流体の出口９まで、さらなる１８０°の方向変換などを行う。

示された例では、各内部格子３３は、実質的に矩形であり、セクション３４は、内部格子３３の一辺全体にわたって延在する。外周縁部４２の残りの部分は、第２の流体の通過を妨げるように、エンベロープ５の内表面に当接する。

この目的のために、各内部格子３３の外周縁部４２は、エンベロープ５（図６）の内表面に当接する外部ストリップ４７（図４および図５）を有する。

示された例では、各内部格子３３は、各辺上に１つの外側ストリップ４７を含む。

外側ストリップ４７は、管３が通り抜けるオリフィス４１が形成されている面に対して９０°よりもわずかに大きい角度を形成するように折られている。外周縁部４２は、その隅部の位置には折られたストリップを有さないが、管３の通過のために、オリフィス４１の面上に、折られていないストリップ４９を有する。折られていないストリップ４９の自由端部は、エンベロープ５の内表面に適合して、第２の流体に対する密なシールを作り出す。

セクション４３によって支持される外側ストリップ４７は、エンベロープ５の内表面に当接しない。一方、外周縁部の他の部分によって支持される外側ストリップ４７は、エンベロープ５の内表面に当接する。

さらに、各内部格子３３において、各管３と対応するオリフィス４１の内縁部５３との間に、開口部５１が設けられる（図７）。

図面で分かるように、オリフィス４１の内縁部５３は、高さ方向Ｅにおいて管３に当接する、横断方向ストリップ５５を支持する（図４〜図６）。

より具体的には、各オリフィス４１の内縁部５３は、互いに向かい合って配置された２つの横断方向縁部セクション５７を有する。横断方向縁部セクション５７は、末端縁部セクション５９を介して互いに接続されている。

各横断方向縁部セクション５７は、横断方向において互いに離間されたいくつかのストリップ５５を支持する。

ストリップ５５は、図６に示されるように、オリフィス４１の内側に向かって傾けられている。ストリップ５５は、長手方向Ｌに対して、２°から６°の間、典型的には４°に等しい角度βを形成する。

ストリップ５５は、全て、同じように傾けられている。

特に図４および図５で分かるように、単一の内部格子３３のオリフィス４１は、内部格子３３の横断方向完全帯６１により、互いに隔てられている。

各横断方向完全帯６１は、直下に配置されたオリフィス４１の横断方向縁部セクション５７と、直上に配置されたオリフィス４１の横断方向縁部セクション５７とを画定する。

これら２つの横断方向縁部セクション５７のストリップ５５は、図５でよりはっきりと測るように、互い違いに配置される。

これは、２つの横断方向縁部セクション５７のうちの一方によって支持されるストリップ５５がスペース６３によって隔てられることを意味する。他方の横断方向縁部セクション５７のストリップ５５は、スペース６３の反対側に配置される。

ここで、開口部５１は、ストリップ５５間の間隔６３に対応する。

有利には、ストリップ５５の横断方向長さの合計は、管３の横断方向幅の半分に等しい。

すきま角βは、種々の管３間の距離を維持すること、および、熱交換器１のエンベロープ５内での高さ方向Ｅにおける管３の束のセンタリングを可能にする。

この目的のために、静止状態では、単一のオリフィス４１の両側上のストリップ５５の自由縁部は、管３の幅よりも短い距離だけ、高さ方向Ｅにおいて隔てられている。厚みは、高さ方向Ｅに沿う。

管３がオリフィス４１内に挿入されるときに、ストリップ５５は、遊びを持たずに管３が通過することを可能にするために、弾性的に撓められる。

同様に、外側ストリップ４７は、外側ストリップ４７の弾性曲りにより、内部格子３３がエンベロープ５内に係合することを可能にする。外側ストリップ４７のすきま角は、潜在的により大きい公差を保証するために、ストリップ５５のすきま角よりも大きくてもよい。

各内部格子３３に対して、エンベロープ５は、外側に向かって隆起した領域を有して、内部格子３３のセクション４３とともに通路４５を区画する。隆起した領域６５は、エンベロープ５の内側に向かう方向において中空である。隆起した領域６５は、横断方向においてセクション４３の向かい側に配置される。隆起した領域６５は、エンベロープ５の横断方向幅の大部分にわたって延在する。

したがって、通路４５を通る第２の流体が利用することができる自由流れ領域を増大させることが可能である。これは、背圧を減少させる。

有利には、内部格子３３は、全て同一である。

内部格子３３の外周縁部４２は、オリフィス４１の両側上で横断方向Ｔに延在する第１および第２の完全帯６７、６９を有する。

第１の完全帯６７は、高さ方向Ｅに細長い。第１の完全帯６７は、オリフィス４１の末端縁部セクション５９に隣接する。第１の完全帯６７は、オリフィス４１の第１の横断方向端部に配置される。

第２の完全帯６９もまた、高さ方向Ｅに延在する。第２の完全帯６９は、オリフィス４１の反対側の末端縁部セクション５９に隣接する。第２の完全帯６９は、オリフィス４１の他方の横断方向側上に配置される。

第１の完全帯６７は、外周縁部４２のセクション４３を画定し、かつ、横断方向における幅ｌ１を有する。第２の完全帯６９は、横断方向における幅ｌ２を有する。横断方向幅ｌ１は、横断方向幅ｌ２よりも小さい。

さらに、内側格子３３は、長手方向Ｌにおいて連続する２つの内側格子３３が反転した向きを有するように、配置される。２つの内部格子３３の完全帯６７は、横断方向Ｔにおいて反転される。

したがって、連続する２つの内部格子３３によって区画される通路４５は、熱交換器１の横断方向において対向する２つの側上に配置され、それにより、迷路のような循環が可能とされる。

対応する隆起した領域６５もまた、熱交換器１の横断方向において対向する２つの側上に配置される。

第２の流体の入口７に最も近い内部格子３３は、第１の完全帯６７が横断方向において第２の流体の入口７の反対側に配置されるように、配向される。したがって、上流チャンバ３５からすぐ下流のチャンバまでの通路４５は、横断方向において第２の流体の入口７の反対側に配置される。第２の流体は、通路４５に到達するために、第２の流体の入口７を発端として上流チャンバ３５全体を横切ることを強いられる。

第２の流体の出口９に最も近い内部格子３３は、第１の完全帯６７が横断方向において第２の流体の出口９の反対側へ回転された状態で、配向される。したがって、下流チャンバ３７へのアクセスを可能にする通路４５は、横断方向において第２の流体の出口９の反対側に配置される。通路４５を介して下流チャンバ３７内に侵入する第２の流体は、第２の流体の出口９に到達するために、下流チャンバ３７全体を横断方向に横切ることを強いられる。

熱交換器１がいくつかの内部格子３３を含む場合、エンベロープ５は、第２の流体の出口９に最も近い内部格子３３の位置に、特異的な形状を有する。より具体的には、エンベロープ５は、第１の完全帯６７と第２の完全帯６９との間に配置された外周縁部４２の中間セクション７３の向かい側に、外側に向かって隆起した中間領域７１を有する。

エンベロープ５は、エンベロープ５の高さ方向Ｅにおいて対向する２つの側上に配置された、外側に向かって隆起した２つの中間領域７１を含むことが好ましい。

示された例では、外周縁部４２の中間セクション７３は、横断方向の配向を持つ内部格子３３の辺である。これらの辺は、第１および第２の完全帯６７、６９を互いに接続する。中間セクション７３のうちの一方は、管３のスタックの上側に配置され、もう一方の中間セクション７３は、管３のスタックの下側に配置される。

各中間隆起領域７１は、典型的には、実質的にエンベロープ５の全幅にわたって横断方向に延在する。

したがって、各中間セクション７３と各中間隆起領域７１との間に、第２の流体のための迂回路７５が作り出される。

言い換えれば、第２の流体は、通路４５および迂回路７５を介して同時に下流チャンバ３７に流れ込むことができる。

これらの迂回路７５は、管３のスタックの上側および下側の背圧の減少を可能にする。

内部格子３３は通常、典型的には０．４ｍｍの厚さを有する、０．２ｍｍから０．８ｍｍの間の厚さの薄い金属シートから形成される。

内部格子は、薄い金属シートを切断して折ることによって得られることが好ましい。これらの作業は、管３の通過のためのオリフィス４１と、ストリップ４７および５５と、折られていないストリップ４９とを形成することを可能にする。

次に、図面に示された熱交換器１の動作について説明する。

第１の流体は、管３の中を流れる。第１の流体は、管３の上流端部１９を経由して各管３に入り、下流端部２１を介して出て行く。

第１の流体は、それが下流端部２１においてよりも上流端部１９においてより高い温度を有するように、熱交換器１内で冷却される。

第２の流体は、第２の流体のための入口７を介して内部空間６内に侵入する。最も上流の位置における内部格子３３の存在により、第２の流体は、管３の間を横断方向に流れることを強いられる。したがって、第２の流体は、通路４５に至るまで、上流チャンバ３５を横断方向に横切る。通路４５の位置において、第２の流体は、Ｕ字状の経路を辿り、そして第１の中間チャンバ３９内に侵入すると、第２の流体は、反対の向きで横断方向に流れる。第２の流体は、中間チャンバ３９の反対側の横断方向端部に配置された通路４５に至るまで、中間チャンバ３９の全幅にわたって再び横断方向に流れる。

通路４５を経由して中間チャンバ３９に侵入する第２の流体は、その慣性により、第２の内部格子３３に向かって運ばれる。一方で、第２の流体の一部は、上流チャンバ３５から開口部５１を介して第１の中間チャンバ３９へ流れる。したがって、最も上流の内部格子３３に直接沿って配置された第１の中間チャンバ３９の領域は、開口部５１から入来する第２の流体によってスイープされる。

第２の流体は、第１の中間チャンバ３９から、第２の流体の入口７および第２の流体の出口９の傍らに横向きに配置された通路４５を介して、また、第２の内部格子３３の開口部５１を介して、第２の中間チャンバ３９に移る。

第２の流体は、第２の中間チャンバ３９から、第３の内部格子３３によって区画された通路４５および迂回路７５の両方を介して、下流チャンバ３７に移る。第２の流体はまた、第３の内部格子３３の開口部５１を通過する。

第２の流体は、第２の流体の出口９を介して下流チャンバ３７から出る。

本発明は、複数の利点を有する。

第２の流体は、第２の流体の入口７からチャンバ３５、３９、３７を介して第２の流体の出口９まで迷路のような態様で流れるので、上流チャンバ３５内に配置された管の部分は、第２の流体によって特に良くスイープされる。

これは、第１の流体が非常に高温である場合に、第２の流体が沸騰するいかなる危険性も伴うことなしに、第１の流体の良好な冷却を確実にする。

１つのチャンバを別のチャンバに接続する通路を区画するために外側に向かって隆起した領域をエンベロープが有するという事実により、通路を通過する液体の量の容易な調整が可能になる。この調整は、隆起した領域の深さを選択することによって行われる。

各管と内部格子内の対応するオリフィスの内縁部との間に配置された開口部の存在により、内部格子のすぐ上流の内部空間の領域を第２の流体の十分な流れでスイープすることが可能になる。

オリフィスの内縁部によって支持される横断方向ストリップは、高さ方向における管と管との間の距離を制御することを可能にする。したがって、管を互いに当接させる突出部は、管に設けられない。そのような突出部は、管と管との間のスペースの高さを制御するために伝統的に使用されているものである。それらは、フィンと管の壁との間に接点が存在せず、それにより突出部の位置においてフィンから管への熱の流れが局所的に妨げられるという欠点を有する。

ストリップが横断方向において互いに離間されるという事実は、各管と対応するオリフィスの内縁部との間に開口部が都合良く作り出されることを可能にする。

したがって、開口部を通過する第２の流体の量は、横断方向におけるストリップ間の間隔を調節することにより、容易に制御することができる。

単一の横断方向完全帯によって支持されるストリップが互い違いに配置されるという事実により、開口部を通過する第２の流体のためのより複雑な流路の作成が可能になる。これは、管と対応するオリフィスの縁部との間を通る流れを減少させる。

ストリップはオリフィスの内側に向かって傾けられているので、管束を熱交換器の本体内で高さ方向においてセンタリングすることができ、また、高さ方向において管と管との間のスペースを維持することができる。このことはまた、オリフィス内への管の挿入を非常に簡便にする。

異なる横断方向幅を有する第１および第２の完全帯がオリフィスの両側に設けられるという事実により、同一の格子を使用して迷路のような流れを提供することが可能になる。

この目的のために、連続した格子は、反対の方向に回転される。

これは、さらに、管の束が横断方向においてエンベロープに対して都合良くセンタリングされることを意味する。

第２の流体が沸騰する可能性があるという危険性は、第２の流体の入口が開口しているチャンバにおいて、また場合により、すぐ下流に配置されたチャンバにおいて、本質的に存在する。この危険性は、第２の流体の出口が開口している最も下流のチャンバでは事実上存在しないと考えられる。

したがって、出口に最も近い内部格子に対して直角に外側に向かって隆起した少なくとも１つの中間領域をエンベロープ内に設けることが、有利である。

上記のように、これは、内部格子の周りに迂回路が作り出されることを可能にし、この迂回路は、管束の上側および下側の背圧を減少させる。特に、これは、管束の上側および下側のチャンバの部分での第２の流体の流量の増大を可能にする。上述のように、第２の流体のための入口は、管束の高さに実質的に等しい高さ方向における高さを有する。その上端部は、上側の管の高さに達し、その下端部は、下側の管の高さに達する。エンベロープはその側方面とその上面／下面との間で湾曲しているので、フィンをさらに広げることは不可能である。

管束の上側および下側に配置される上流チャンバの空間は、管と管との間に配置された空間と比べて、入口に侵入する第２の流体との接触が少ない。隆起した中間領域は、下流チャンバのこれらの供給量の少ない空間における第２の流体の流量を増大させることを可能にする。

上述の熱交換器の複数の変形形態が考えられる。

本発明は、熱交換器の全長にわたって長手方向に延在しかつ上流チャンバ、任意の中間チャンバ、および下流チャンバをこの順序で通過する直線状の管を用いて説明された。

管は、任意の他の形状または配置であってもよい。管は、例えば、アーチによって接続された２つの長手方向部分を含むＵ字形状であってもよい。

各内部格子は互いに隔てられた外側ストリップ４７を有することが、上述された。１つの変形形態では、各内部格子は、外周縁部４２全体に沿って円周方向に延在する単一のストリップを有する。

この場合、格子は、打抜き加工によって製造される。

あるいは、各内部格子は、より厚い金属板から製造される。管を受け入れるためのオリフィス４１は、切り抜かれる。格子は、管を分離するための外側ストリップ４７またはストリップ５５を有さない。開口部５１は、金属を取り除くことまたは金属を変形させることによって作られる。

横断方向ストリップ５５の幅は、必ずしも一定とは限らない。ストリップ５５は、単一のオリフィスに沿って横断方向において可変の幅を有することができる。ストリップ５５の幅はまた、１つの格子と別の格子とで異なってもよい。

製造コストを最適化するために内部格子は全て同一であることが上述された。１つの変形形態では、内部格子は、互いに異なり、それにより、熱交換器の流体挙動の適応を可能にする。

説明された例では、格子は、矩形である。１つの変形形態では、格子は、「レーストラック」構成において、または任意の他の適切な形態において、楕円形である。

この場合、エンベロープは、格子の形状に対応する断面を有する。

示された例では、熱交換器は、横断方向において１つの管しか含まない。１つの変形形態では、熱交換器は、横断方向に並置されたいくつかの管を含む。

１つの変形形態では、熱交換器は、車両の排気ライン内に組み込まれるためには提供されない。熱交換器は、車両の任意の他の回路に組み込まれるか、さらには任意の他のタイプの設備に組み込まれ得る。

第１の流体は、必ずしも車両の排気ガスとは限らない。第１の流体は、任意の他のタイプのものであってもよい。第１の流体は、気体または液体であり、また、任意のタイプのものであってもよい。

同様に、第２の流体は、必ずしも冷却媒体とは限らない。第２の流体は、任意の種類の気体または液体である。

１ 熱交換器
３ 流れ管、管
５ エンベロープ
６ 内部空間
７ 入口
９ 出口
１１ 第１の大表面
１３ 第２の大表面
１５ 弓状セクション
１７ 弓状セクション
１９ 入口、上流端部
２１ 出口、下流端部
２３ 金属箔
２４ 大表面
２５ 上流開口部
２７ 下流開口部
２９ 端部格子
３１ オリフィス
３３ 内部格子、内側格子
３４ セクション
３５ 上流チャンバ
３７ 下流チャンバ
３９ 中間チャンバ
４１ オリフィス
４２ 外周縁部、外部周縁部
４３ セクション
４５ 通路
４７ 外部ストリップ、外側ストリップ
４９ 折られていないストリップ
５１ 開口部
５３ 内縁部、内部縁部
５５ ストリップ
５７ 横断方向縁部セクション
５９ 末端縁部セクション
６１ 横断方向完全帯、完全横断方向帯
６３ スペース
６５ 隆起した領域
６７ 第１の完全帯
６９ 第２の完全帯
７１ 中間領域、中間隆起領域
７３ 中間セクション
７５ 迂回路
Ｅ 高さ方向
Ｌ 長手方向
ｌ１ 横断方向幅
ｌ２ 横断方向幅
Ｔ 横断方向
β すきま角

Claims (12)

1. − 第１の流体のための複数の流れ管（３）と、
   − その中に前記管（３）が配置される内部空間（６）を区画し、前記内部空間（６）に開口している第２の流体のための入口（７）および第２の流体のための出口（９）を有し、前記第２の流体のための前記入口（７）および前記第２の流体のための前記出口（９）が長手方向において互いにオフセットされている、エンベロープ（５）と、
   − 長手方向において前記第２の流体の前記入口（７）と前記第２の流体の前記出口（９）との間で前記内部空間（６）内に配置され、かつ、前記内部空間（６）を長手方向に次々に配置された複数のチャンバ（３５、３９、３７）に分割する、少なくとも１つの内部格子（３３）であって、前記内部格子（３３）またはその各々がオリフィス（４１）を有し、前記管（３）が前記オリフィス（４１）内に係合し、前記内部格子（３３）またはその各々が、外部周縁部（４２）を有し、前記外部周縁部（４２）の１つのセクション（４３）が、前記エンベロープ（５）の内表面とともに前記第２の流体のための通路（４５）を区画し、前記通路（４５）またはその各々が、前記第２の流体が前記第２の流体の前記入口（７）から前記第２の流体の前記出口（９）に至るまで前記チャンバ（３５、３９、３７）を介して迷路のような態様で循環するように配置される、少なくとも１つの内部格子（３３）と、
   を備え、
   前記内部格子（３３）またはその各々において、各管（３）と対応する前記オリフィス（４１）の内部縁部（５３）との間に開口部（５１）が設けられる、熱交換器（１）。
2. 前記内部格子（３３）またはその各々に対して、前記エンベロープ（５）が、外側に向かって隆起した領域（６５）を有し、前記領域（６５）が、前記通路（４５）を前記内部格子（３３）の前記セクション（４３）から区画する、請求項１に記載の熱交換器（１）。
3. 前記管（３）がそれぞれ、横断方向に細長い断面を有し、かつ、高さ方向（Ｅ）において重ね合わせられ、前記オリフィス（４１）の内部縁部（５３）が、前記高さ方向（Ｅ）において前記管（３）に当接する横断方向ストリップ（５５）を支持する、請求項１または２に記載の熱交換器（１）。
4. − 第１の流体のための複数の流れ管（３）と、
   − その中に前記管（３）が配置される内部空間（６）を区画し、前記内部空間（６）に開口している第２の流体のための入口（７）および第２の流体のための出口（９）を有し、前記第２の流体のための前記入口（７）および前記第２の流体のための前記出口（９）が長手方向において互いにオフセットされている、エンベロープ（５）と、
   − 長手方向において前記第２の流体の前記入口（７）と前記第２の流体の前記出口（９）との間で前記内部空間（６）内に配置され、かつ、前記内部空間（６）を長手方向に次々に配置された複数のチャンバ（３５、３９、３７）に分割する、少なくとも１つの内部格子（３３）であって、前記内部格子（３３）またはその各々がオリフィス（４１）を有し、前記管（３）が前記オリフィス（４１）内に係合し、前記内部格子（３３）またはその各々が、外部周縁部（４２）を有し、前記外部周縁部（４２）の１つのセクション（４３）が、前記エンベロープ（５）の内表面とともに前記第２の流体のための通路（４５）を区画し、前記通路（４５）またはその各々が、前記第２の流体が前記第２の流体の前記入口（７）から前記第２の流体の前記出口（９）に至るまで前記チャンバ（３５、３９、３７）を介して迷路のような態様で循環するように配置される、少なくとも１つの内部格子（３３）と、
   を備え、
   前記管（３）がそれぞれ、横断方向に細長い断面を有し、かつ、高さ方向（Ｅ）において重ね合わせられ、前記オリフィス（４１）の内部縁部（５３）が、前記高さ方向（Ｅ）において前記管（３）に当接する横断方向ストリップ（５５）を支持し、
   各オリフィス（４１）の前記内部縁部（５３）が、互いに向かい合って配置された２つの横断方向縁部セクション（５７）を有し、各横断方向縁部セクション（５７）が、横断方向において互いに離間されたいくつかのストリップ（５５）を支持する、熱交換器（１）。
5. 単一の内部格子（３３）の前記オリフィス（４１）が、前記内部格子（３３）の完全横断方向帯（６１）によって隔てられ、前記完全横断方向帯（６１）が、それぞれ、前記オリフィス（４１）の２つの横断方向縁部セクション（５７）を画定し、前記２つの横断方向縁部セクション（５７）の前記ストリップ（５５）が、互い違いに配置される、請求項４に記載の熱交換器（１）。
6. ストリップ（５５）が、前記オリフィス（４１）の内側に向かって傾けられる、請求項３から５のいずれか一項に記載の熱交換器（１）。
7. − 第１の流体のための複数の流れ管（３）と、
   − その中に前記管（３）が配置される内部空間（６）を区画し、前記内部空間（６）に開口している第２の流体のための入口（７）および第２の流体のための出口（９）を有し、前記第２の流体のための前記入口（７）および前記第２の流体のための前記出口（９）が長手方向において互いにオフセットされている、エンベロープ（５）と、
   − 長手方向において前記第２の流体の前記入口（７）と前記第２の流体の前記出口（９）との間で前記内部空間（６）内に配置され、かつ、前記内部空間（６）を長手方向に次々に配置された複数のチャンバ（３５、３９、３７）に分割する、少なくとも１つの内部格子（３３）であって、前記内部格子（３３）またはその各々がオリフィス（４１）を有し、前記管（３）が前記オリフィス（４１）内に係合し、前記内部格子（３３）またはその各々が、外部周縁部（４２）を有し、前記外部周縁部（４２）の１つのセクション（４３）が、前記エンベロープ（５）の内表面とともに前記第２の流体のための通路（４５）を区画し、前記通路（４５）またはその各々が、前記第２の流体が前記第２の流体の前記入口（７）から前記第２の流体の前記出口（９）に至るまで前記チャンバ（３５、３９、３７）を介して迷路のような態様で循環するように配置される、少なくとも１つの内部格子（３３）と、
   を備え、
   前記管（３）がそれぞれ、横断方向に細長い断面を有し、かつ、高さ方向（Ｅ）において重ね合わせられ、前記オリフィス（４１）の内部縁部（５３）が、前記高さ方向（Ｅ）において前記管（３）に当接する横断方向ストリップ（５５）を支持し、
   前記内部格子（３３）またはその各々の外周縁部（４２）が、横断方向（Ｔ）において前記オリフィス（４１）の各側で延在する第１および第２の完全帯（６７、６９）を有し
   、前記第１の完全帯（６７）が、前記外周縁部（４２）の前記セクション（４３）を画定し、かつ、前記第２の完全帯（６９）の幅よりも小さい前記横断方向における幅を有する、熱交換器（１）。
8. 全てが同一であるいくつかの内部格子（３３）を備え、連続する２つの内部格子（３３）が、前記２つの内部格子（３３）の前記第１の完全帯（６７）が前記横断方向（Ｔ）において反対に回転されるように、前記長手方向（Ｌ）において反対に配向される、請求項７に記載の熱交換器（１）。
9. 前記第２の流体の前記出口（９）に最も近い前記内部格子（３３）が、前記第２の完全帯（６９）を前記第２の流体の前記出口（９）に向けて回転させた状態で配向され、前記エンベロープ（５）が、前記第１の完全帯（６７）と前記第２の完全帯（６９）との間に配置された前記外周縁部（４２）の中間セクション（７３）の向かい側に、外側に向かって隆起した少なくとも１つの中間領域（７１）を有する、請求項８に記載の熱交換器（１）。
10. 前記内部格子（３３）またはその各々の外周縁部（４２）が、前記エンベロープ（５）の内表面に当接する外部ストリップ（４７）を支持する、請求項１から９のいずれか一項に記載の熱交換器（１）。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱交換器（１）を含む排気ラインであって、前記第１の流体が、排気ガスであり、前記第２の流体が、前記排気ガスの熱エネルギーの一部を回収するために提供される冷却媒体である、排気ライン。
12. 請求項１１に記載の排気ラインを含む、車両。

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