JP7461508B2 - ダンベル形状のプレートフィン - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関し、より具体的には、管形状に形成された外壁と、外壁の対向する部分の間に延びる複数のフィン（ｆｉｎ）構造とを有する熱交換器の熱交換器エレメントに関する。外壁の管形状は、第１流体を収容するための中空空間を形成する一方、フィン構造のそれぞれによって限定された複数の流動チャンネルは、第１流体と熱交換の関係にある第２流体を収容するための複数の中空空間を形成する。

自動車の排気ガス再循環のためのシステムは従来技術から知られており、これを用いて自動車の排気ガス、特にディーゼル作動式自動車の排気ガス中の窒素酸化物が減少し、ガソリン作動式自動車の燃料消費が減少する。このような種類の排気ガス再循環システムで、冷却された、または冷却されていない排気ガスが、エンジンによって流入する清浄な空気と混合される。

高温での燃焼中に、特に稀薄燃料混合物を使用する時、即ち、部分荷重範囲で、環境的に有害な窒素酸化物が自動車のエンジンで生成される。窒素酸化物の放出を減少させるために、燃焼中の過剰空気の減少及び高温ピークの低減が必要である。

燃料と空気の混合物の酸素濃度が低いため、燃焼プロセスのレート及びそれによる最大燃焼温度が低下する。エンジンによって流入する清浄な空気流動に、排気ガスの部分流動を混合することによって２つの効果が達成される。

ディーゼル作動式自動車で、排気ガス再循環システムは、燃焼中の温度ピーク及び酸素分率（ｆｒａｃｔｉｏｎ）の低下の他に、騷音放出の減少を達成する。排気ガス再循環システムを有するガソリン作動式自動車では、スロットル（ｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ）損失がさらに減少する。

しかし、高い温度での再循環された排気ガス流動の混合は、燃焼に対する排気ガス再循環の冷却効果を減少させる。さらに、エンジンにより吸引される高い温度を有する空気と排気ガスの混合物はシリンダー充填に影響を及ぼし、それによってエンジンの出力密度（ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ）に否定的な影響を及ぼす。否定的な影響を相殺させるために、混合前に排気ガスは熱交換器、いわゆる排気ガス熱交換器または排気ガス再循環冷却器で冷却される。

排気ガス熱交換器の多様な設計が従来技術から公知となっている。しかし、自動車に対する排気ガス標準及び燃料消費要件に関する法律が益々厳しくなっており、自動車のコンポーネントのさらに小さなフットプリントと共に、冷却に対する増加した必要性が求められている。このような相反する要件は公知となった排気ガス熱交換器によってはほとんど満たされていない。

本発明は、増加した熱伝達効率を有する改善された排気ガス熱交換器を提供することを目的とする。

本発明の一態様による、熱交換器で使用するための熱交換器エレメントは、第１部分及び第２部分を含む管形状に形成された外壁を含む。第１部分は第２部分と平行するように配置されて、第２部分から離隔される。複数のフィン構造が外壁の第１部分と第２部分の間に延びる。フィン構造のそれぞれは外壁の第１部分の外側表面と外壁の第２部分の外側表面の間に流体連通を提供するように構成された流動チャンネルをフィン構造を貫通して限定する。外壁の内部は第１流体を収容するように構成される一方、フィン構造により限定された流動チャンネルのそれぞれ及び外壁の外部は第１流体と熱交換の関係で第２流体を収容するように構成される。

本発明の一態様による熱交換器は、第１流体の流動の範囲を定めるように構成されたハウジング及びハウジング内に配置された複数の熱交換器エレメントを含む。熱交換器エレメントのそれぞれは、第２流体を収容するように構成された管形状に形成された外壁を含む。外壁は、第２部分と平行するように配置されて、第２部分から離隔される第１部分を含む。複数のフィン構造が外壁の第１部分と第２部分の間で延びる。フィン構造のそれぞれは、第１流体の流動を収容するように構成された流動チャンネルをフィン構造を貫通して限定する。

本発明の熱交換器エレメントによれば、熱交換流体と合う熱交換器エレメントの表面積を増加させることにより熱交換器の熱交換器効率を改善することができる。
また、本発明の熱交換器によれば、熱交換器の高さ方向に冷却剤が伝達される方式で、熱交換器コア内のより均質な熱分配を可能にする。

本発明の一実施形態による熱交換器の分解斜視図である。 別個に図示された図１の熱交換器の熱交換器エレメントの拡大された部分斜視図である。 図２の断面ライン（３－３）を通じてとられた熱交換器エレメントの断面立面図である。 本発明の他の実施形態による、外壁に交互パターンの溝が形成された熱交換器エレメントの拡大された部分斜視図である。 図４の断面ライン（５－５）を通じて取られた熱交換器エレメントの断面立面図である。 本発明の他の実施形態による、外壁に複数の溝が形成された熱交換器エレメントの拡大された部分斜視図である。 図６の断面ライン（７－７）を通じて取られた熱交換器エレメントの断面立面図である。 本発明の他の実施形態による熱交換器の分解斜視図である。 図８の熱交換器の熱交換器コアを形成するのに用いられる内側熱交換器エレメントの斜視図である。 図８の熱交換器の熱交換器コアを形成するのに用いられる外側熱交換器エレメントの斜視図である。 図８の断面ライン（１１－１１）の観点で組み立てられた構成にある時の図８の熱交換器の断面立面図である。

以下の詳細な説明及び図面は、本発明の多様な例示的な実施形態を説明及び例示する。説明と図面は、本発明の技術分野で通常の知識を有する者が本発明を製作及び使用できるようにする役割をし、如何なる方式でも本発明の技術範囲を限定することを意図するものではない。

本明細書で用いられるように、２つの流体運搬構造間の直接的な流体連通に対する言及は、流体が如何なる介在流体運搬構造をも通過せずに、第１流体運搬構造から第２流体運搬構造内に直接伝達されることを示す。例えば、流体が２つの流体運搬構造間に形成された境界を通過するか、またはその上を過ぎる時、例えば、流体運搬構造の中の１つに形成された開口を通過する時、直接的な流体連通が提供される。

これに対して、２つの流体運搬構造間の間接的な流体連通に対する言及は、流体が第１流体運搬構造から第２流体運搬構造に伝達される時に、少なくとも第３介在流体運搬構造を通過することを示す。例えば、流体は第１流体運搬構造と第２流体運搬構造の間に配置された連結パイプまたは導管を通過し、連結パイプまたは導管は第１流体運搬構造と第２流体運搬構造の間に間接的な流体連通を提供すると称される。

さらに、第１流体運搬構造と第２流体運搬構造の間に流体連通を提供する、第１流体運搬構造と第２流体運搬構造の間の境界または介在流体運搬構造に対する言及は、流体が第１流体運搬構造と第２流体運搬構造の間の境界または介在流体運搬構造を含まない代案的な流動経路を要求することとは対照的に、第１流体運搬構造と第２流体運搬構造の間を通過する時の境界または介在流体運搬構造を通過できることを示す。さらに、第１流体運搬構造と第２流体運搬構造の間に直接的な流体連通を提供する第３介在流体運搬構造に対する言及は、第３介在流体運搬構造が、流体が第１流体運搬構造で第２流体運搬構造に移動する時に通過する唯一の流体運搬構造であり、従って、第３介在流体運搬構造と第１流体運搬構造または第２流体運搬構造の中の何れか１つの間に追加介在流体運搬構造が配置されないことを示す。

図１は、本発明の一実施形態による熱交換器（１）を例示する。熱交換器（１）は、１つの非限定的な例として、自動車の内燃機関と共に使用するための排気ガス冷却器として提供される。しかし、熱交換器（１）は、所望の通りに、２つの独立的に提供された流体間の熱交換を必要とする任意のアプリケーションで使用するように適応されることが当該技術分野で通常の知識を有する者に容易に自明である。ガス、液体、またはこれらの混合物の任意の組み合わせを含む、流体の任意の組み合わせを用いることができるが、熱交換器（１）は、内燃機関を出るガス相排気ガスの流動及び熱交換器（１）を含む冷却剤回路（図示しない）を通じて循環される液体冷却剤の流動のそれぞれと流体連通（ｆｌｕｉｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）することが本明細書で説明される。液体冷却剤は非限定的な例として、水、グリコール（ｇｌｙｃｏｌ）、及びこれらの混合物である。

熱交換器（１）は、一般的に、流入口アダプター（３）、排出口アダプター（４）、及び熱交換器（１）の熱交換器コア（６）をカプセル化するコアハウジング（５）を含み、ここで熱交換器コア（６）は、排気ガスの流動と冷却剤の流動との間で熱交換が行われる熱交換器（１）の部分を意味する。熱交換器コア（６）は、熱交換器エレメント（１０）のスタック（ｓｔａｃｋ）で構成されるが、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれは、熱交換器コア（６）内で互いに熱を伝達する時に排気ガス及び冷却剤が流動するための独立的に提供された流動経路を含む。熱交換器（１）及び熱交換器エレメント（１０）は、本明細書全般にわたって縦方向、縦方向に垂直に配置された（横方向とも称される）幅方向、及び縦方向と幅方向のそれぞれに垂直に配置された高さ方向について説明される。このような方向は、本特許出願の図面のそれぞれに含まれた基準軸によって明確に表示され、基準軸は全般にわたってｌ、ｗ、及びｈと表記される。

流入口アダプター（３）及び排出口アダプター（４）はそれぞれ、その一端部での実質的に円形である断面形状から、その対向端部での実質的に長方形である断面形状への転換部を含む。流入口アダプター（３）の円形断面部分は、内燃機関から熱交換器（１）に排気ガスを運搬することに関連する第１排気ガスライン（図示しない）に結合されるように構成される一方、流入口アダプター（３）の長方形断面部分は熱交換器コア（６）の端部だけではなく、コアハウジング（５）の端部に結合されるように構成される。排出口アダプター（４）の長方形断面部分は、熱交換器コア（６）の端部だけではなく、コアハウジング（５）の対向する端部に同様に結合される一方、排出口アダプター（４）の円形断面部分は、排気ガスを熱交換器（１）を通じて流動した後に熱交換器（１）から離れるように指向させることに関連する第２排気ガスライン（図示しない）に結合されるように構成される。

コアハウジング（５）は、アダプター（３、４）のそれぞれの長方形断面部分に実質的に対応する長方形断面を有する実質的に長方形直方体形状である。コアハウジング（５）は、第１壁（５ａ）、第１壁（５ａ）に平行するように、且つその反対側に配置された第２壁（５ｂ）、コアハウジング（５）の一側で第１壁（５ａ）を第２壁（５ｂ）に連結する第３壁（５ｃ）、及びコアハウジング（５）の対向側で第１壁（５ａ）を第２壁（５ｂ）に連結しながら第３壁（５ｃ）に平行するように、且つその反対側に配置された第４壁（５ｄ）を含む。提供された実施形態で、コアハウジング（５）は、第１壁（５ａ）及び第２壁（５ｂ）のそれぞれから離隔したシーム（ｓｅａｍ）で、第３壁（５ｃ）及び第４壁（５ｄ）に沿って合わさる２つのシェル（ｓｈｅｌｌ）で形成されるが、本発明の技術範囲を逸脱することなく、コアハウジング（５）を形成するように、任意の数の壁またはシェルを組み合わせることができる。

第３壁（５ｃ）は、排出口アダプター（４）に結合されたコアハウジング（５）の端部に隣接してその中に形成された流入開口（１１）を含み、第４壁（５ｄ）は、流入口アダプター（３）に結合されたコアハウジング（５）の端部に隣接してその中に形成された排出開口（１２）を含む。流入開口（１１）は、冷却剤を熱交換器（１）に運搬するための第１冷却剤ライン（図示しない）に結合されるように構成される一方、排出開口（１２）は、冷却剤を熱交換器（１）から遠ざけるように運搬するための第２冷却剤ライン（図示しない）に結合されるように構成される。提供された実施形態で、流入開口（１１）は重力が熱交換器（１）による冷却剤流動の加圧を補助できるようにするため、熱交換器（１）の高さ方向に対してコアハウジング（５）上のより高いポジションに形成されるものと図示される。しかし、所望の方式で熱交換器（１）を通じて冷却剤が流動するようにするために、冷却剤が対応する冷却剤システムにより十分に加圧される限り、本発明の技術範囲を逸脱することなく流入開口（１１）及び排出開口（１２）の代案的なポジションが利用され得る。例えば、開口（１２）は代案でコアハウジング（５）内への流入口を形成する一方、開口（１１）はコアハウジング（５）外への排出口を形成し、ここで開口（１２）を通じてコアハウジング（５）に流入する冷却剤は、冷却剤がより高く配置された開口（１１）外に流動できる時まで、コアハウジング（５）の内部を漸進的に充填するように加圧される。

流入開口（１１）は、第３壁（５ｃ）の外向突出部（７）に形成されることが図示され、排出開口（１２）は、第４壁（５ｄ）の外向突出部（８）に形成されることが図示される。突出部（７、８）は、熱交換器コア（６）のそれぞれの側にマニホールドチャンバーを形成するために、流入開口（１１）及び排出開口（１２）を熱交換器コア（６）の外側表面から離隔させ、マニホールドチャンバーのそれぞれは、以下でさらに詳細に説明するように、熱交換器エレメント（１０）の中の隣接した熱交換器エレメント間に存在する空間に冷却剤を分配するか、このような空間からの冷却剤を再結合させる。開口（１１、１２）はまた、突出部（７、８）の横方向部分に形成されることが図示されるが、代案では上部壁及び下部壁（５ａ、５ｂ）に対応する突出部（７、８）の上部または下部表面に形成され得る。

他の実施形態では、所望の通りに、関連するマニホールドチャンバーのそれぞれの長さを増加させるために、第３壁（５ｃ）の全体は、熱交換器コア（６）の第１側表面から外側に離隔されて、第４壁（５ｄ）の全体は、熱交換器コア（６）の第２側表面から外側に離隔される。該技術分野で通常の知識を有する者は本発明の技術範囲を逸脱することなく、所望の通りに、コアハウジング（５）の代案的な構成が利用され得ると認識しなければならない。

熱交換器コア（６）は、コアハウジング（５）の形状に対応する実質的に長方形である直方体形状を形成するように複数の熱交換器エレメント（１０）をその高さ方向に積層することで形成される。熱交換器エレメント（１０）のそれぞれは、流入口端部（１３）から排出口端部（１４）まで縦方向に延びる管形状を形成する。それにより、排気ガスは、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの流入口端部（１３）から排出口端部（１４）まで延びる熱交換器エレメント（１０）の縦方向に流動しながら熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの中空内部を通じて流動するように構成される。

図３に示すように、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの管形状は、第１部分（２１）、熱交換器エレメント（１０）の高さ方向に対して第１部分（２１）の反対側に配置されて第１部分（２１）から離隔して配置された第２部分（２２）、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの一方の横方向面で、第１部分（２１）を第２部分（２２）に連結する第３部分（２３）、及び熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの他方の横方向面で第１部分（２１）を第２部分（２２）に連結する第４部分（２４）を含む外壁（２０）により形成される。第１部分（２１）及び第２部分（２２）は、それぞれ実質的に平面であり、互いに平行するように配置される。

提供された実施形態で、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれは、第１プレートエレメント（３１）を第２プレートエレメント（３２）に結合することによって形成される。第１プレートエレメント（３１）は、外壁（２０）の第１部分（２１）を形成し、外壁（２０）の第３部分（２３）及び第４部分（２４）のそれぞれを部分的に形成するために、その横方向面のそれぞれに沿って内側に突出する第１壁セグメント（３３）を含む。第２プレートエレメント（３２）は、外壁（２０）の第２部分（２２）を形成し、外壁（２０）の第３部分（２３）及び第４部分（２４）のそれぞれを部分的に形成するために、その横方向面のそれぞれに沿って内側に突出する第２壁セグメント（３４）を含む。第１壁セグメント（３３）の端部表面は、図１～図３に例示されるようにプレートエレメント（３１、３２）間に形成された中央分割シームに沿って第２壁セグメント（３４）の端部表面と直接噛み合い、それにより、外壁（２０）は、第１プレートエレメント（３１）及び第２プレートエレメント（３２）によって同じ部分に形成される。

代案として、第１プレートエレメント（３１）と第２プレートエレメント（３２）の間の噛み合いの表面積を増加させるために、第１壁セグメント（３３）は熱交換器エレメント（１０）の高さ方向に対して任意の与えられた距離だけ第２壁セグメント（３４）に重畳される。それにより、このような構成は、壁セグメント（３３、３４）のそれぞれが、外壁（２０）の第１部分（２１）と第２部分（２２）の間に存在する距離の半分と同じ距離だけ突出する図１～図３に例示された構成とは対照的に、説明された重畳を形成するために、外壁（２０）の第１部分（２１）と第２部分（２２）の間に存在する距離の半分を越える距離で延びる壁セグメント（３３、３４）を含む。

熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの管形状は、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの流入口端部（１３）及び流出口端部（１４）のそれぞれで、高さ方向に対して膨張される（ｅｘｐａｎｄｅｄ）ことによって、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの対向する端部（１３、１４）のそれぞれに結合フィーチャー（１６）を形成する。具体的に、結合フィーチャー（１６）のそれぞれは、第１部分（２１）に平行しながら、これから高さ方向に対して外側に離隔して配置された第１結合表面（１７）と、第２部分（２２）に平行しながら、これから高さ方向に対して外側に離隔して配置された第２結合表面（１８）とを含む。熱交換器エレメント（１０）の端部（１３、１４）のそれぞれでの熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの外向膨張は、熱交換器エレメント（１０）の中の１つの熱交換器エレメントの外壁（２０）の第１部分（２１）が、熱交換器エレメント（１０）の中の隣接した熱交換器エレメントの外壁（２０）の第２部分（２２）から離隔するようにして、熱交換器エレメント（１０）が互いに結合される時に、これらの間で冷却剤が流動できるようにする。提供された実施形態で、熱交換器エレメント（１０）の中の隣接した熱交換器エレメント間に形成された空間は、コアハウジング（５）の外向突出部（７、８）のそれぞれで流入開口（１１）及び排出開口（１２）のそれぞれと流体連通するように配置されるが、以下でさらに詳細に説明するように、本発明の技術範囲を逸脱することなく代案的な流動構成が利用できる。

熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの端部（１３、１４）の外向膨張及び結合はまた、互いに結合された流入口端部（１３）が流入口アダプター（３）の長方形断面形状の全体を占める一方、互いに結合された排出口端部（１４）が排出口アダプター（４）の長方形断面形状の全体を占有する方式で、熱交換器エレメント（１０）が積層されるようにする。それで、流入口アダプター（３）及び排出口アダプター（４）は、熱交換器コア（６）を囲むコアハウジング（５）の部分内に排気ガスを導入せずに、排気ガスが熱交換器コア（６）の一端部面で流入口端部（１３）内に流入し、そして熱交換器コア（６）の他の端部面で排出口端部（１４）外に流動する方式で、熱交換器コア（６）及びコアハウジング（５）に結合されて、内部で冷却剤の流動の範囲を定めるように構成される。

図２及び図３を参照すると、熱交換器エレメント（１０）の中の１つの熱交換器エレメント（１０）の一部が、以後で説明するように、熱交換器エレメント（１０）の新規な特徴をさらに良好に例示するように別個に図示される。熱交換器エレメント（１０）は、内部に形成された複数のフィン構造（４０）を含み、フィン構造（４０）のそれぞれは、外壁（２０）の第１部分（２１）と第２部分（２２）の間に延び、これらを連結する薄い壁の管形構造として提供される。フィン構造（４０）のそれぞれは、外壁（２０）の中空内部を通じて流動する排気ガスに露出される外側表面（４３）だけではなく、冷却剤を収容するための貫通した流動チャンネル（４２）を限定する内側表面（４１）を含む。それにより、フィン構造（４０）は、排気ガスと液体冷却剤との間で熱を交換するための熱交換構造を形成し、これらのそれぞれは熱交換器エレメント（１０）を通じて流動できる。

例示された実施形態で、フィン構造（４０）のそれぞれは、第１プレートエレメント（３１）から内側に突出する第１突出リム（ｒｉｍ）（５１）及び第２プレートエレメント（３２）から内側に突出する第２突出リム（５２）の協力（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）によって形成され、ここで突出リム（５１、５２）は、外壁（２０）の第１部分（２１）及び第２部分（２２）から同じ距離に配置された熱交換器エレメント（１０）の中央シームで合う。突出リム（５１、５２）のそれぞれは、他の平面状の第１部分（２１）及び第２部分（２２）を内側に所望の断面形状に、且つ所望の深さに変形させることによって、例えば、プレートエレメント（３１、３２）のそれぞれに対して行われるスタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）またはパンチング（ｐｕｎｃｈｉｎｇ）プロセスによって形成される。

流動チャンネル（４２）のそれぞれは、熱交換器エレメント（１０）の高さ方向に延びており、外壁（２０）の第１部分（２１）または第２部分（２２）により限定された平面に対して垂直に配置される。フィン構造（４０）のそれぞれは、これらのそれぞれの個別端部に転換領域（４５）を含み、ここでフィン構造（４０）のそれぞれは、外壁（２０）の他の平面状の第１部分（２１）及び第２部分（２２）の残りと併合される。転換領域（４５）のそれぞれは、第１部分（２１）または第２部分（２２）の中の１つに沿って外壁（２０）の外側表面（２６）を、貫通して流動チャンネル（４２）を限定するフィン構造（４０）の中の対応するフィン構造の内側表面（４１）に連結する。転換領域（４５）のそれぞれは代案で、第１部分（２１）または第２部分（２２）の中の１つに沿って外壁（２０）の内側表面（２７）をフィン構造（４０）の中の対応するフィン構造の外側表面（４３）に連結するといえる。転換領域（４５）のそれぞれは、外壁（２０）が熱交換器エレメント（１０）の高さ方向と平行するように内側を指すまで、それぞれの部分（２１、２２）の平面から離れるように曲げられる時に、アーチ型曲率を含む。アーチ型断面形状は、外壁（２０）の対応する部分（２１、２２）の平面から流動チャンネル（４２）のそれぞれによる冷却剤の流動方向へのスムーズな転換を保証するためにフィン構造（４０）のそれぞれの周りの全体周囲に形成される。そのようなスムーズな転換は、対応する熱交換器エレメント（１０）の内部または外部から転換領域（４５）に合う時、熱交換流体の中の何れか１つが過度な圧力降下を受けることを防止する。

フィン構造（４０）のそれぞれは、膨らんだ外側形状を有する第１拡大部分（６１）、膨らんだ外側形状を有して反対側に配置された第２拡大部分（６２）、及び拡大部分（６１、６２）の直径よりも小さな直径を有して第１拡大部分（６１）と第２拡大部分（６２）を連結するための対向する凹んだ外側形状を有する連結部分（６３）を含むダンベル形状の断面を含む。フィン構造（４０）のそれぞれの内側表面（４１）、外側表面（４３）、及び転換領域（４５）は、何れも外壁（２０）の第１部分（２１）と第２部分（２２）の間のフィン構造（４０）のそれぞれの高さ全体に沿って同じダンベル形状を含む。フィン構造（４０）のそれぞれが配置されるが、ここでダンベル形状の縦方向寸法（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）は、熱交換器エレメント（１０）の縦方向に平行するように配置されて、排気ガスはダンベル形状の第１拡大部分（６１）に対応するフィン構造（４０）のそれぞれの外壁（４３）の部分と先に合う。

ダンベル形状は、１セットの点によって限定される４次平面曲線であるカッシーニの卵形線（Ｃａｓｓｉｎｉ ｏｖａｌ）の形状を有するものとしてより正確に説明することができ、ここで距離２ａだけ離隔した２つの固定点のそれぞれから曲線を形成する点のそれぞれの距離の積はｂ^２の定数の値である。フィン構造（４０）のそれぞれの周りの形状は、ｂ／ａの比を１乃至√２の間の値に制限するように選択され、ここで１に接近する比の値は、数字８の形状と類似するように、隣接した拡大部分（６１、６２）に対する連結部分（６３）の最小直径を含む一方、√２に接近する値は、連結部分（６３）の両側から凹みがほとんどない楕円形状と類似するように、隣接した拡大部分（６１、６２）に対する連結部分（６３）の最大直径を含む。

フィン構造（４０）のそれぞれのダンベル形状の断面は、純粋に楕円形または円形断面を有する類似の寸法の管形構造よりも、熱交換流体のそれぞれに露出されるより大きい表面積を含む。これにより、熱交換器エレメント（１０）を通過する時に熱交換流体に直接露出するフィン構造（４０）のそれぞれの結果的な表面積に基づいて、フィン構造（４０）のそれぞれに所望の熱交換効率を規定するように、連結部分（６３）の対向面のそれぞれの凹みだけではなく、その間の距離が予め選択される。連結部分（６３）の凹み及び直径はまた、外壁（２０）の中空内部内の排気ガスの所望の流動条件を規定するように予め選択される。例えば、連結部（６３）の対向面のそれぞれの凹みの程度は、第１拡大部分（６１）を経る時の排気ガスの横方向の膨張程度を変更し、その後、フィン構造（４０）のそれぞれの第２拡大部分（６２）と合う時の排気ガスの横方向の収縮程度を変更する。

フィン構造（４０）は複数の行に配置され、行のそれぞれは、熱交換器エレメント（１０）の幅方向に延びる単一ライン上に配置された複数のフィン構造（４０）のそれぞれの中心を含む。行（ｒｏｗｓ）の中の１つの行のフィン構造（４０）のそれぞれのフィーチャー（ｆｅａｔｕｒｅ）のそれぞれは、熱交換器エレメント（１０）の縦方向に対して、隣接した行のフィン構造（４０）のそれぞれに対応するフィーチャーから離隔される。例えば、行の中の１つの行のフィン構造（４０）のそれぞれの第１拡大部分（６１）は、隣接した行のそれぞれのフィン構造（４０）のそれぞれの第１拡大部分（６１）から熱交換器エレメント（１０）の縦方向に離隔される。しかし、行は熱交換器エレメント（１０）の縦方向に対して互いに完全に離隔されるのではなく、その代りに、行のそれぞれのフィン構造（４０）が熱交換器エレメント（１０）の縦方向に対して隣接した行のそれぞれのフィン構造（４０）と少なくとも部分的に重畳されるように配置される。例えば、流入口端部（１３）に隣接した行のフィン構造（４０）のそれぞれの第２拡大部分（６２）は整列され、従って、熱交換器エレメント（１０）の縦方向に対して隣接した行のフィン構造（４０）のそれぞれの第１拡大部分（６１）と重畳される。このような重畳はまた、熱交換器エレメント（１０）の縦方向に進行する時、フィン構造（４０）のそれぞれの連続的な行が、熱交換器エレメント（１０）の幅方向に対してフィン構造（４０）の隣接した行のそれぞれから横方向にオフセットされる交互オフセット配列で配置されることを要求する。これは、奇数番号の行のそれぞれのフィン構造（４０）が熱交換器エレメント（１０）の幅方向に対して互いに整列されるようにするだけではなく、偶数番号の行のそれぞれのフィン構造（４０）が熱交換器エレメント（１０）の幅方向に対して互いに整列されるようにする。結果的な構成は、フィン構造（４０）の中の６個の隣接したフィン構造（４０）により囲まれたフィン構造（４０）のそれぞれを含むが、６個の隣接したフィン構造（４０）は六角形状に配置される。

フィン構造（４０）間の開示された間隔は、所望に応じて、特定圧力降下及び熱交換効率のために熱交換器（１）を追加でチューニングするように変更され得る。例えば、縦方向に対してフィン構造（４０）の隣接した行の間に存在する開示された重畳は、隣接した行が互いに十分に離隔されると、変更されるか、さらには除去され得る。代案で、フィン構造（４０）の中のそれぞれの行を形成する隣接したフィン構造間の間隔は、フィン構造（４０）の中の１つにぶつかる排気ガスの発生を変化させるように変更される。幅方向に対してフィン構造（４０）のそれぞれの行の間に存在するオフセットの量はまた、隣接した行のフィン構造（４０）が互いの間に直接的に介在される、図２に示すものから変更され得る。最後に、上述したフィーチャーの中の任意のフィーチャーに存在する間隔またはオフセットは、熱交換器エレメント（１０）の所望の流動及び熱交換特性を追加で規定するために熱交換器エレメント（１０）の長さまたは幅によって変化し得る。

熱交換器エレメント（１０）は、第１プレートエレメント（３１）と第２プレートエレメント（３２）の間に形成されたシームのそれぞれで第１プレートエレメント（３１）を第２プレートエレメント（３２）に結合することによって製造される。第１プレートエレメント（３１）と第２プレートエレメント（３２）の結合は適切なブレージング（ｂｒａｚｉｎｇ）プロセスを通じて行われ、ここでクラッド（ｃｌａｄ）ブレージング材料がプレートエレメント（３１、３２）の結合表面のそれぞれに隣接した適切なポジションでプレートエレメント（３１、３２）のそれぞれに塗布される。そのようなブレージングプロセスはフィン構造（４０）を形成する突出リム（５１、５２）のそれぞれの交差部だけではなく壁セグメント（３３、３４）の交差部のそれぞれでも流体気密密封を形成する。プレートエレメント（３１、３２）が合う中央シームに対する熱交換器エレメント（１０）の対称性は、プレートエレメント（３１、３２）のそれぞれが同一に形成されるようにすることによって、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの製造において時間、費用及び困難さを相当減少させる。上述のように、プレートエレメント（３１、３２）は、互いに結合するために例示された構成にパンチングまたはスタンピングされる。しかし、該技術分野で通常の知識を有する者には、プレートエレメント（３１、３２）がモールディングプロセスなどを含む任意の適切な製造プロセスを用いて例示された構成に形成され得ると理解される。さらに、熱交換器エレメント（１０）内に形成された内部ジョイントまたはシームのそれぞれが流体気密方式で密封される限り、上述したブレージングプロセスに追加で、プレートエレメント（３１、３２）を互いに結合するために任意の結合方法が用いられ得る。

熱交換器（１）は次のように動作する。排気ガスは流入口アダプター（３）に進入し、熱交換器エレメント（１０）の外壁（２０）の内側表面（２７）によって限定されるように熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの中空内部に分配される。排気ガスは、流入口端部（１３）のそれぞれから対応する排出口端部（１４）のそれぞれに熱交換器エレメント（１０）のそれぞれを通じて縦方向に流動する。それと同時に、冷却剤は排出口アダプター（４）に隣接するように形成された流入開口（１１）を通じてコアハウジング（５）内に流入する。第１空間内で冷却剤が熱交換器エレメント（１０）の中の１つの熱交換器エレメントの第１部分（２１）及び熱交換器エレメント（１０）の中の１つの熱交換器エレメントの第２部分（２２）と接するように、互いに結合された熱交換器エレメント（１０）間に形成された空間に冷却剤が分配される。フィン構造（４０）のそれぞれ内に流動チャンネル（４２）の中の１つを含むことは、さらに、熱交換器エレメント（１０）の中の隣接した熱交換器エレメント間に形成された空間の間で熱交換器エレメント（１０）の高さ方向に冷却剤が流動できるようにする。それにより、冷却剤は、熱交換器エレメント（１０）の中の隣接した熱交換器エレメント（１０）間に形成された空間を通じて流動する時、熱交換器エレメント（１０）の幅方向及び縦方向のそれぞれに流動できるだけではなく、フィン構造（４０）の流動チャンネル（４２）を通じて流動しながら熱交換器エレメント（１０）の高さ方向に流動できる。冷却剤の相違する流動方向は、冷却剤が排気ガスに対して多数の相違する流動関係を有することにつながる。具体的に、流入開口（１１）から排出開口（１２）に向かって熱交換器エレメント（１０）の縦方向に流動する冷却剤の一部は、排気ガスに対する逆流流動構成を確立する一方、熱交換器エレメント（１０）の幅方向及び高さ方向に流動する冷却剤の部分は、排気ガスに対する交差流動構成を確立する。冷却された排気ガスを内燃機関に伝達される吸気空気と混合することを予想して排気ガスを冷却するために、外壁（２０）及びフィン構造（４０）のそれぞれを通じて排気ガス及び冷却剤が熱を交換する。

フィン構造（４０）のアレイの構成だけではなくフィン構造（４０）のそれぞれの形状は、従来技術の熱交換器エレメントに比べて多数の利益を提供する。第１に、フィン構造（４０）が外壁（２０）の他の平面状の第１部分（２１）及び第２部分（２２）から離れる方式は、熱交換流体のそれぞれと合う熱交換器エレメント（１０）の表面積を増加させ、それにより熱交換器（１）の熱交換器効率を改善する。第２に、熱交換器エレメント（１０）間に形成された隣接する空間の間で熱交換器（１）の高さ方向に冷却剤が伝達される方式は、熱交換器コア（６）内のより均質な熱分配を可能にし、これは結局、熱交換器コア（６）内の好ましくない応力の形成につながりかねない熱交換器コア（６）内の熱勾配の形成を減少させる。第３に、フィン構造（４０）の行の交互にオフセットされた構成は、排気ガスが熱交換器エレメント（１０）をこれらの縦方向に通過する時、曲がりくねった流動経路を取るようにし、これは結局、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれの内部で排気ガスの混合度を増加させる。さらに具体的に、排気ガスは、フィン構造（４０）のそれぞれの外側表面（４３）のリーディング（ｌｅａｄｉｎｇ）表面に出合うと、熱交換器エレメント（１０）の幅方向に転換されて、熱交換器エレメント（１０）のそれぞれを横切る時に、排気ガスの連続的な混合を引き起こす。第４に、フィン構造（４０）のそれぞれの固有なダンベル形状は、類似の大きさの他の楕円形または円形構造と比較して熱交換流体に露出する熱交換器エレメント（１０）の部分の表面積をさらに増加させる。最後に、フィン構造（４０）のそれぞれを形成する表面のそれぞれが、方向を変化させる時に漸進的または彎曲された転換部を含む方式は、関連する熱交換流体の中の何れかの１つで所望しない圧力降下の発生を防止する。

次に、図４及び図５を参照すると、本発明の他の実施形態による修正された熱交換器エレメント（１１０）が開示される。熱交換器エレメント（１１０）は、結局、外壁（２０）の内側表面（２７）から内側に突出する、対応する複数のリブ（ｒｉｂ）（７５）の形成を引き起こす、外壁（２０）の外側表面（２６）内への複数の溝（７０）の導入を除いては、熱交換器エレメント（１０）と実質的に同一である。溝／リブ（７０、７５）のそれぞれは、上述したように、横方向に延びる行の中の１つを形成するフィン構造（４０）のそれぞれを通過するか交差しながら熱交換器エレメント（１１０）の幅方向に縦方向に延びる。より具体的に、溝／リブ（７０、７５）は、溝／リブ（７０、７５）がフィン構造（４０）のそれぞれの連結部分（６３）と交差する方式で熱交換器エレメント（１１０）の縦方向に対してポジショニングされる。溝／リブ（７０、７５）はまた、隣接した行のそれぞれのフィン構造（４０）のそれぞれの拡大部分（６１、６２）が、溝（７０）の中の１つの周りに直ぐ隣接して配置される方式でポジショニングされる。これは、対応する転換領域（４５）が周辺の溝（７０）の周りに直ぐ隣接するか又は周りに接触するように、溝（７０）の中の１つがないフィン構造（４０）のそれぞれの端部のそれぞれが、フィン構造（４０）の２つの隣接した行に関連する溝（７０）の間に直ぐにサンドイッチされるようにする。

溝（７０）のそれぞれを形成する外側表面（２６）の内側に凹んだ部分は、フィン構造（４０）のそれぞれの転換領域（４５）と併合されて、フィン構造（４０）を貫通して形成された流動チャンネル（４２）のそれぞれを通じて流動するように回転する時、冷却剤が流動するためのスムーズで連続的な表面を形成する。リブ（７５）のそれぞれを形成する外壁（２０）の内側表面（２７）の外向突出部は、フィン構造（４０）のそれぞれの転換領域（４５）で類似するようにスムーズで連続的に併合されて、外壁（２０）の内部を横切る時、排気ガスが接するようになるスムーズで連続的な表面をもう一度提供する。

溝／フィン（７０、７５）は、熱交換器エレメント（１１０）の縦方向に対してフィン構造（４０）の行から行へ進行する時、外壁（２０）の第１部分（２１）及び第２部分（２２）に交互に形成される。例えば、熱交換器エレメント（１１０）の流入口端部（１３）から始まる時、フィン構造（４０）の奇数番号の行のそれぞれは外壁（２０）の第１部分（２１）に形成された溝／リブ（７０、７５）の中の１つを含む一方、フィン構造（４０）の偶数番号の行のそれぞれは外壁（２０）の第２部分（２２）に形成された溝／リブ（７０、７５）の中の１つを含む。外壁（２０）の第２部分（２２）から内側に突出するリブ（７５）の中の１つは、図３で、図３の斜視図がとられる行の下流に配置された行に対して図示される。

熱交換器エレメント（１１０）は、熱交換器エレメント（１０）と実質的に同じ方式で製造されるが、ここでは実質的に同じ２つの対向するプレートエレメントがこれらの側面に沿って互いに結合されるだけではなく、対応するフィン構造を形成するように協力する突出リムのそれぞれの接合部で互いに結合される。溝／リブ（７０、７５）は、壁エレメントまたはこれらの突出リムを形成するのに使用されたのと同じ製造プロセス、例えば、スタンピングまたはパンチングプロセスの間、プレートエレメント内に導入される。熱交換器エレメント（１１０）は、同様に、熱交換器（１）の残りの構成を変更せず、熱交換器（１）と共に使用するように適合させ得る。

熱交換器エレメント（１１０）の外壁（２０）に溝／リブ（７０、７５）を含ませることは多数の有利な特徴を提供する。第１に、溝（７０）は、フィン構造（４０）を貫通して形成された流動チャンネル（４２）のそれぞれに冷却剤をより均等に分配するために熱交換器エレメント（１１０）の幅方向に冷却剤の流動を案内する流動指向フィーチャーを形成することによって、熱交換器コア（６）の全般にわたって熱伝達を均等にすることを助ける。第２に、溝／リブ（７０、７５）を形成する時、第１部分（２１）と第２部分（２２）を凹凸形状に変形することは、熱交換流体に露出する熱交換器エレメント（１１０）の表面積をさらに増加させて、熱交換器エレメント（１１０）の熱交換効率を向上させる。第３に、リブ（７５）は、高さ方向に対して排気ガスをさらに偏向させて混合するための流動妨害物としてリブ（７５）が作用する方式で外壁（２０）によって形成された中空内部に突出し、これは熱交換器エレメント（１１０）の熱交換効率をさらに向上させる。最後に、外壁（２０）の第１部分（２１）及び続いて第２部分（２２）から突出するリブ（７５）の交互パターンは、排気ガスが外壁（２０）の対向表面から突出するリブ（７５）により連続的に偏向される時、排気ガスが高さ方向に対して前後に反復的に流動するようにし、これは有利な流体混合をもう一度促進する。

ここで、図６及び図７を参照すると、本発明の他の実施形態による熱交換器エレメント（２１０）が開示される。熱交換器エレメント（２１０）は、フィン構造（４０）のそれぞれの行に対して外壁（２０）の第１部分（２１）及び第２部分（２２）のそれぞれに溝／リブ（７０、７５）が形成されるのを除いては、熱交換器エレメント（１１０）と実質的に同一である。図６及び図７に例示された構成は、熱交換流体のそれぞれの圧力が減少するように熱交換流体のそれぞれの流れを妨害することを代価として熱交換器（１）の熱交換効率を最大化することが好ましい時に用いられる。

図４～図７の全般にわたって例示されているような溝／リブ（７０、７５）の相違する構成が、対応する熱交換器エレメントを通り、且つその周囲の任意の所望の流動構成を規定するように組み合わせられるか、または他の方式で修正できるという点は、また該技術分野で通常の知識を有する者に明白である。例えば、溝／リブ（７０、７５）は、任意の所望の間隔で配置され、本発明の技術範囲内に維持されながら、外壁（２０）の対向する第１部分（２１）と第２部分（２２）の間で、所望の通り交互に配置され得る。

ここで、図８を参照すると、本発明の他の実施形態による熱交換器（３０１）が開示される。熱交換器（３０１）は、変形されたコアハウジング（３０５）だけではなく変形された熱交換器コア（３０６）を含む。コアハウジング（３０５）は、熱交換器（１）を参照して説明したのと同じ方式で流入口アダプター（３０３）及び排出口アダプター（３０４）のそれぞれに結合されるように構成される。コアハウジング（３０５）は、図１に例示されたコアハウジング（５）の壁（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）と実質的に同じ構成を有する第１壁（３０５ａ）、第２壁（３０５ｂ）、第３壁（３０５ｃ）、及び第４壁（３０５ｄ）を含む。コアハウジング（３０５）は、流入口アダプター（３０３）に隣接するように形成された突出部（３０７）だけではなく排出口アダプター（３０４）に隣接するように形成された突出部（３０８）をさらに含み、ここで突出部（３０７、３０８）はもう一度、コアハウジング（３０５）に進入するか、これを抜け出る時も冷却剤を分配または再結合するためのマニホールドチャンバーを形成する。具体的に、突出部（３０７）は、第２壁（３０５ｂ）の延長部に対応する突出部（３０７）の下部部分に形成された流入開口（３１１）を通じて進入した後、熱交換器コア（３０６）全般にわたって冷却剤を分配するためのマニホールドチャンバーを形成する一方、突出部（３０８）は、第１壁（３０５ａ）の延長部に対応する突出部（３０８）の上部部分に形成された排出開口（３１２）を通じて冷却剤を排出する前に冷却剤を再結合するためのマニホールドチャンバーを形成する。

コアハウジング（３０５）は、突出部（３０７、３０８）が第４壁（３０５ｄ）に対応するコアハウジング（５）の共通面にそれぞれ形成される点でコアハウジング（５）と相違する。熱交換器コア（３０６）全般にわたって冷却剤の適切な循環を保証するために、第１壁（３０５ａ）及び第２壁（３０５ｂ）の内側表面は、熱交換器コア（３０６）と第１壁（３０５ａ）及び第２壁（３０５ｂ）それぞれの間に形成された空間内で冷却剤の所望とする流動を規定するための流動指向エレメント（３１５）を含む。具体的に、流動指向エレメント（３１５）は、流入開口（３１１）を抜け出る時、熱交換器（３０１）の幅方向に対向する第３壁（３０５ｃ）に向かって流れるように冷却剤を指向させて、熱交換器の縦方向に流れるように冷却剤を再指向させた後、排出開口（３１２）に向かって流動しながらまた第４壁（３０５ｄ）に向かって流動するように冷却剤をもう一度指向させるように構成される。流動指向エレメント（３１５）は、実質的に直線エレメントだけではなく実質的にＬ字状エレメントも含むことが図示されるが、本発明の技術範囲を逸脱することなく流動指向エレメント（３１５）の任意の所望の形状及び構成がコアハウジング（３０５）による冷却剤の流動を規定するのに用いられる。

コアハウジング（３０５）は、第３壁（３０５ｃ）及び第４壁（３０５ｄ）のそれぞれに形成された横方向連通チャンバー（３１８）の包含によってコアハウジング（５）とはさらに区別される。横方向連通チャンバー（３１８）は、冷却剤が熱交換器（３０１）の高さ方向に流動しながら熱交換器コア（３０６）の横方向面を経て流動する点で、突出部（３０７、３０８）と類似の機能を行う。それにより、横方向連通チャンバー（３１８）のそれぞれは熱交換器コア（３０６）の下部部分と第２壁（３０５ｂ）の間に提供された第１空間（３３１）と、熱交換器コア（３０６）の上部部分と第１壁（３０５ａ）の間に提供された第２空間（３３２）の間に流体連通を提供する。横方向連通チャンバー（３１８）はまた、熱交換器コア（３０６）の横方向表面と冷却剤の間で熱交換が発生することを可能にすることによって、冷却剤と熱交換関係で配置された熱交換器コア（３０６）の表面積を増加させる。コアハウジング（３０５）は、第３壁（３０５ｃ）及び第４壁（３０５ｄ）のそれぞれに対して縦方向に離隔された一対の横方向連通チャンバー（３１８）を含むことが図示されるが、本発明の技術範囲を逸脱することなく任意の数の横方向連通チャンバー（３１８）がこれらの間の任意の所望の縦方向間隔と共に用いられる。

図８から分かるように、熱交換器コア（３０６）は、熱交換器コア（３０６）が互いの上に積層された実質的に同じ熱交換器エレメント（１０、１１０、２１０）の反復的な配置を利用するよりは、２つの相違するタイプの熱交換器エレメントを含むという点で、熱交換器コア（６）と相違する。具体的に、熱交換器コア（３０６）は、一対の外側熱交換器エレメント（３２０）間にサンドイッチされた複数の内側熱交換器エレメント（３１０）を含む。

図９から分かるように、内側熱交換器エレメント（３１０）は、フィン構造（４０）及びその中に形成された溝／リブ（７０、７５）の同じ一般的な構成を含む、図６及び図７に開示された熱交換器エレメント（２１０）と実質的に類似する。内側熱交換器エレメント（３１０）は、内側熱交換器エレメント（３１０）のそれぞれの端部のそれぞれが外側に突出した結合表面（１７、１８）によって形成された外側に突出した結合フィーチャー（１６）の中の１つが無く形成されるという点で熱交換器エレメント（２１０）と相違する。その代りに、内側熱交換器エレメント（３１０）のそれぞれの第１部分（２１）及び第２部分（２２）は、内側熱交換器エレメント（３１０）のそれぞれの長さ全体に沿って実質的に平面として配置される。

図１０に図示されるように、外部熱交換器エレメント（３２０）はまた、熱交換器エレメント（２１０）と実質的に類似するが、外側熱交換器エレメント（３２０）のそれぞれの端部のそれぞれに１つの外向突出間隔表面（３１７、３１８）だけを含むことから相違し、間隔表面（３１７、３１８）のそれぞれは上述した結合表面（１７、１８）と構造が類似する。それにより、外側熱交換器エレメント（３２０）は、外側熱交換器エレメント（３２０）の第１部分（２１）または第２部分（２２）の中の１つから高さ方向にオフセットされた間隔表面（３１７、３１８）の中の１つだけを含む。例えば、図８及び図１１から分かるように、第１壁（３０５ａ）に隣接した外側熱交換器エレメント（３２０）は、第１部分（２１）と第１壁（３０５ａ）の間に第２空間（３３２）を形成するために第１部分（２１）から離れて突出する間隔表面（３１７）を含む一方、第２壁（３０５ｂ）に隣接した外側熱交換器エレメント（３２０）は第２部分（２２）と第２壁（３０５ｂ）の間に第１空間（３３１）を形成するために第２部分（２２）から離れて突出する間隔表面（３１８）を含む。それにより、第１空間（３３１）は冷却剤を流動チャンネル（４２）に分配するためにコアハウジング（３０５）の下部部分でマニホールドチャンバーとして作用する一方、第２空間（３３２）は熱交換器コア（３０６）の内部で流動チャンネル（４２）を通過した後に冷却剤を再結合するためのマニホールドチャンバーとして作用する。

内側及び外側熱交換器エレメント（３１０、３２０）は、熱交換器エレメント（１０、１１０、２１０）と類似の方式で形成され、ここで２つのプレート型構造がブレージングのような攻撃的な接合プロセス（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ ｊｏｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）によりシームに沿って接合される。さらに、熱交換器コア（３０６）もまた、ブレージングのような類似の攻撃的な接合プロセスにより形成され、ここで熱交換器エレメント（３１０、３２０）の中の１つの熱交換器エレメントの第２部分（２２）の平面状の外側表面は熱交換器エレメント（３１０、３２０）の中の隣接した熱交換器エレメントの第１部分（２１）の平面状の外側表面に直接的に結合される。

熱交換器（３０１）は次のように動作する。排気ガスは、流入口アダプター（３０３）から排出口アダプター（３０４）の方向に流動しながら熱交換器コア（３０６）を通じて流動するようになる。それと同時に、冷却剤は、突出部（３０８）に形成された流入開口（３１１）を通じてコアハウジング（３０５）の内部に流入する。続いて、冷却剤は、第１空間（３３１）に分配されて、ここでこれを通じて流動が流動指向エレメント（３１５）により指向される。続いて、冷却剤は、フィン構造（４０）内に形成された流動チャンネル（４２）を通じて上側に流動するだけではなく、隣接した溝（７０）のそれぞれを通じて横方向に流動する。図８～図１１の熱交換器エレメント（３１０、３２０）の溝（７０）は、本質的に、所望の熱交換界面が冷却剤と排気ガスの間に設定されることを保証するために、図１～図７の熱交換器エレメント（１０、１１０、２１０）の中の隣接した熱交換器エレメント間に形成された空間に代替される。冷却剤はまた、横方向連通チャンバー（３１８）を通じて熱交換器コア（３０６）の横方向部分周囲に流動する。続いて、流動チャンネル（４２）及び横方向連通チャンバー（３１８）を通じて流動する冷却剤は、流動指向エレメント（３１５）によって突出部（３０７）の排出開口（３１２）の方に指向される前に第２空間（３３２）内で再結合され、それで冷却剤がコアハウジング（３０５）を抜け出る。

冷却剤及び排気ガスは、熱交換器（１）と類似の方式で熱交換器コア（３０６）を通過する時、逆流関係または交差流動関係の中の何れか１つを有する。しかし、開示された流動構成は本発明の技術範囲を逸脱することなく変更され得る。例えば、熱交換器コア（３０６）による排気ガスの流動方向は、所望の通り、並列流動及び交差流動の組み合わせである流動構成を引き起こすように反転され得る。

開示された実施形態の中、任意の実施形態を参照して図示されて説明されたフィン構造（４０）及び溝／リブ（７０、７５）の構成の中の任意の構成が内側及び外側熱交換器エレメント（３１０、３２０）を形成するために用いられ得ると理解されるべきである。例えば、言及されたフィーチャーのそれぞれの数及び頻度は所望の通り、熱交換器コア（３０６）に所望の熱交換効率または容量を与えるように選択され得る。

最後に、熱交換器コア（６、３０６）及びコアハウジング（５、３０５）は開示された熱交換器（１、３０１）の動作を大きく変更せず、実質的に相互交換可能に提供され、従って、開示された特徴の任意の組み合わせが本発明の技術範囲内に維持されながら利用されることが該技術分野で通常の知識を有する者によって理解される。例えば、開示された熱交換器エレメント（１０、１１０、２１０、３１０、３２０）のそれぞれの新規構造によって提供された有利な特徴を相変らず認識し、コアハウジング（５）は横方向連通チャンバー（３１８）、流動指向エレメント（３１５）、及び開口（１１、１２）の中の１つまたは２つの開口の何れの代案的なポジションを含むように変形され得る。

したがって、上記の説明から、本発明の技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の本質的な特徴を容易に確認することができ、本発明の思想及び技術範囲を逸脱することなく本発明を多様な用途及び条件に適応させるように本発明を多様に変更実施することができる。

本発明は、熱交換器に関し、より具体的には、管形状に形成された外壁及び外壁の対向部分間に延びる複数のフィン構造を有する熱交換器の熱交換器エレメントに関する。外壁の管形状は、第１流体を収容するための中空空間を形成する一方、フィン構造のそれぞれにより限定された複数の流動チャンネルは、第１流体と熱交換関係で第２流体を収容するための複数の中空空間を形成する。

１、３０１ 熱交換器
３、３０３ 流入口アダプター
４、３０４ 排出口アダプター
５、３０５ コアハウジング
５ａ、３０５ａ 第１壁
５ｂ、３０５ｂ 第２壁
５ｃ、３０５ｃ 第３壁
５ｄ、３０５ｄ 第４壁
６、３０６ 熱交換器コア
７、８、３０７、３０８ （外向）突出部
１０、１１０、２１０ 熱交換器エレメント
１１、３１１ 流入開口
１２、３１２ 排出開口
１３ 流入口端部
１４ 排出口端部
１６ 結合フィーチャー
１７ （第１）結合表面
１８ （第２）結合表面
２０ 外壁
２１ 第１部分
２２ 第２部分
２３ 第３部分
２４ 第４部分
２６、４３ 外側表面
２７、４１ 内側表面
３１ 第１プレートエレメント
３２ 第２プレートエレメント
３３ 第１壁セグメント
３４ 第２壁セグメント
４０ フィン構造
４２ 流動チャンネル
４３ 外側表面
４５ 転換領域
５１ 第１突出リム
５２ 第２突出リム
６１ 第１拡大部分
６２ 第２拡大部分
６３ 連結部分
７０ 溝
７５ リブ
３１０ 内側熱交換器エレメント
３１５ 流動指向エレメント
３１８ 横方向連通チャンバー
３２０ 外部熱交換器エレメント
３３１ 第１空間
３３２ 第２空間

Claims (18)

1. 熱交換器エレメントとして、
   管形状に形成されて第１部分及び第２部分を含む外壁と、
   前記外壁の前記第１部分と前記第２部分の間に延びる複数のフィン（ｆｉｎ）構造と、
   を含み、
   前記外壁の前記第１部分は、前記第２部分と平行するように配置されて前記第２部分から離隔され、
   前記フィン構造のそれぞれは流動チャンネルを限定し、
   前記複数のフィン構造は、前記フィン構造の複数の行に配置され、
   前記外壁の前記第１部分または前記第２部分の中の１つの部分の外側表面に溝が形成され、前記溝は前記フィン構造の行の中の１つの行のフィン構造のそれぞれと交差することを特徴とする熱交換器エレメント。
2. 前記流動チャンネルのそれぞれは、前記外壁の前記第１部分の外側表面と前記外壁の前記第２部分の外側表面との間に流体連通（ｆｌｕｉｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を提供することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
3. 前記フィン構造のそれぞれは、ダンベル形状の断面を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
4. 前記フィン構造のそれぞれの端部のそれぞれは転換領域を含み、
   前記転換領域のそれぞれは、前記流動チャンネルを貫通して限定する前記フィン構造の中の対応するフィン構造の内側表面に前記外壁の外側表面を連結することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
5. 前記流動チャンネルのそれぞれは、前記外壁の前記第１部分の外側表面に形成された前記溝と前記外壁の前記第２部分の外側表面に形成された前記溝との間の流体連通を提供することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
6. 前記熱交換器エレメントは、前記外壁の前記第１部分を含む第１プレートエレメント及び前記外壁の前記第２部分を含む第２プレートエレメントの協力（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
7. 前記フィン構造のそれぞれは、前記第１プレートエレメントから突出する第１突出リム及び前記第２プレートエレメントから突出する第２突出リムの協力によって形成されたことを特徴とする請求項６に記載の熱交換器エレメント。
8. 前記外壁は第３部分及び対向するように配置された第４部分をさらに含み、
   前記外壁の前記第３部分及び前記第４部分はそれぞれ、前記第１プレートエレメント及び前記第２プレートエレメントのそれぞれによって部分的に形成されたことを特徴とする請求項６に記載の熱交換器エレメント。
9. 前記フィン構造の行のそれぞれは前記熱交換器エレメントの幅方向に延び、
   前記行のそれぞれのフィン構造は前記熱交換器エレメントの縦方向に対して、前記行の中の隣接した行のフィン構造と少なくとも部分的に重畳されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
10. 前記フィン構造の隣接した行は、前記熱交換器エレメントの縦方向に進行する時、前記熱交換器エレメントの幅方向に交互にオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
11. 複数の前記溝が前記外壁に形成され、前記溝のそれぞれは前記フィン構造の対応する行のフィン構造のそれぞれと交差し、
    前記フィン構造の隣接した行は前記熱交換器エレメントの縦方向に進行する時、前記外壁の前記第１部分及び前記第２部分に交互に形成された前記溝を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
12. 前記溝に対応する内向突出リブが前記外壁の前記第１部分または前記第２部分の中の１つの部分の内側表面上に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
13. 前記熱交換器エレメントの端部は前記熱交換器エレメントの高さ方向に対して前記外壁の前記第１部分から外側に離隔された第１表面を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
14. 第１流体は前記外壁によって形成された前記管形状を通じて流動するように構成され、
    第２流体は前記フィン構造の前記流動チャンネルのそれぞれを通じて流動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器エレメント。
15. 熱交換器として、
    第１流体の流動の範囲を定めるように構成されたハウジングと、
    前記ハウジング内に配置された複数の熱交換器エレメントと、を含み、
    前記熱交換器エレメントのそれぞれは、
    第２流体を収容するように構成された管形状に形成されて、第１部分及び第２部分を含む外壁と、前記外壁の前記第１部分と前記第２部分との間に延びる複数のフィン構造と、を含み、前記外壁の前記第１部分は前記第２部分と平行するように配置されて前記第２部分から離隔され、前記フィン構造のそれぞれは、前記第１流体の流動を収容するように構成された流動チャンネルを限定すると共に、
    前記複数のフィン構造は、前記フィン構造の複数の行に配置され、前記外壁の前記第１部分または前記第２部分の中の１つの部分の外側表面に溝が形成され、前記溝は前記フィン構造の行の中の１つの行のフィン構造のそれぞれと交差することを特徴とする熱交換器。
16. 前記第１流体は冷却剤であり、前記第２流体は内燃機関の排気ガスであることを特徴とする請求項１５に記載の熱交換器。
17. 前記熱交換器エレメントの中の第１熱交換器エレメントの外壁の第１部分と前記熱交換器エレメントの中の第２熱交換器エレメントの外壁の第２部分との間に第１流動空間が形成され、
    前記熱交換器エレメントの中の前記第１熱交換器エレメントの前記外壁の第２部分と前記熱交換器エレメントの中の第３熱交換器エレメントの外壁の第１部分との間に第２流動空間が形成され、
    前記熱交換器エレメントの中の前記第１熱交換器エレメントの流動チャンネルは、前記第１流動空間と前記第２流動空間との間に流体連通を提供することを特徴とする請求項１５に記載の熱交換器。
18. 前記ハウジングは、前記ハウジングの内部に前記第１流体を導入するように構成された流入開口及び前記ハウジングの内部から前記第１流体を除去するように構成された排出開口を含み、
    前記流入開口は前記熱交換器エレメントのそれぞれの排出口端部に隣接するように配置され、
    前記排出開口は前記熱交換器エレメントのそれぞれの流入口端部に隣接するように配置されることを特徴とする請求項１５に記載の熱交換器。
    
    

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