JP2014196902A - 熱交換コア部とハウジングとを備える熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】
熱交換器が自動車内で使用されている時に受ける様々な機械的圧力に対する耐性を高める。
【解決手段】
本発明の熱交換器は、ハウジングの少なくとも１つの第１部分、又は第２部分が、熱交換コア部の各積層プレートの一端と接触して、熱交換コア部がハウジングにろう付けされている。第１部分と第２部分のいずれか１方に設けた爪が、他方に設けた溝と係合している。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車用熱交換器の分野に関する。

本発明は、熱交換コア部とハウジングとを備える熱交換器に関し、ハウジングは、少なくとも１つの第１部分と第２部分を備えており、その内部に熱交換コア部が収容されており、このコア部は、積層プレートを備えている。

このタイプの熱交換器は、例えば自動車用エンジンの過給空気の冷却器として使用されている。

この場合、冷却されるガスは、過給空気（又は過給空気と再循環排気ガスの混合物）である。過給空気は熱交換器を通過後、空気分配器を通って、エンジンに吸入される。

この熱交換器は、ドイツ国特許第１９９０２５０４号公報により知られている。この公報は、過給空気が冷却液により冷却される熱交換器を開示しており、この場合の冷却液は、自動車の低温回路と呼ばれている回路からのグリコール添加水である。

この熱交換器は、プラスチック製ハウジング内に収容されて、カバーにより閉じられている熱交換コア部を備えている。

しかし、この熱交換器は、特に耐圧の点で問題がある。

ドイツ国第１９９０２５０４号公報

本発明の目的は、特に耐圧性を改善した熱交換器を提供することである。

本発明によれば、熱交換コア部と、この熱交換コア部を内部に収容しているハウジングを備え、前記熱交換コア部は積層プレートを備えており、前記ハウジングは、少なくとも１つの第１部分と第２部分からなる本体を備えており、前記第１部分及び第２部分のうちの、少なくとも１つは、熱交換コア部の各積層プレートの一端と接触して、前記熱交換コア部が、前記ハウジングにろう付けされている熱交換器において、前記第１部分と前記第２部分は、熱交換器の膨張を管理／調整するための、相互配置組立手段を備え、この相互配置組立手段は、前記第１部分及び第２部分のいずれか一方に設けた爪と、他方に設けた溝からなり、前記爪は、前記溝と嵌合するようになっていることを特徴とする熱交換器を提案するものである。

ハウジングの少なくとも一部分が、熱交換コア部の各積層プレートの一端と接触しているので、熱交換器が自動車内で使用されている時に受ける様々な機械的圧力に対する耐性を高めることができる。

又、この熱交換器には、組立が比較的に容易であるという利点がある。具体的には、熱交換コア部とハウジングの組立の立体的な配置が、１つの工程で実施できる。

本発明の他の特徴と効果は、添付図面を参照して、次の非限定的実施例についての詳細な説明を読むことにより、より一層明らかになると思う。

本発明の熱交換器の部分組立図を示している。 本発明の熱交換器の簡略化した分解組立図を示している。 過給空気の出口用のハウジングが、エンジンの吸気分配器である、本発明の１つの実施例を示している。

［実施例］
本発明は、熱交換コア部１２とハウジング１４を備えている熱交換器１０に関し、前記ハウジング１４内に、熱交換コア部１２が収容されている。

この熱交換コア部１２は、当業者に知られている方法で、プレート１６と（図示しない）コルゲートフィンを積層することにより製造されている。このコア部１２は、過給空気用の入口と出口を備えている。

このプレート１６には、例えばプレスにより、孔と２つのボスが設けられている。このプレート１６は対で配置されており、１組のプレートの各ボスは、隣接している１組のプレートの各ボスと連通している。これにより、各組のプレート間は、冷却液が流通できるように連結されている。

図１は、熱交換コア部１２のプレート１６の構造を見せるために、ハウジングの上方部分を取り除いた熱交換器を示している。

この実施例において、プレート１６は、接合されている加圧成形部と呼ばれている一連の第１加圧成形部を備えており、これにより、冷却液が循環する通路が形成されている。プレート１６は、４つの通路と３つの湾曲部を備えており、これにより、冷却液用の４つの循環通路が形成されている。

プレート１６は、前述の一連の第１加圧成形部よりも浅い、一連の第２加圧成形部を備えている。この一連の第２加圧成形部は、冷却液の種々の循環通路内に配置されており、この加圧成形部により、冷却液の循環が乱されるので、冷却液と過給空気間の熱交換を良好に行うことができる。

熱交換コア部１２は、（図１と図２では見ることのできない）コルゲートフィンを備えており、このコルゲートフィンは、隣接している各組のプレート間に配置され、プレート１６にろう付けされている。過給空気は、コルゲートフィンを経て、各組のプレート間を循環する。

言い換えると、コア部１２には、冷却されるガス用の、コルゲートフィンが配置されている第１通路と、冷却液の循環用の第２通路が形成されている。この実施例において、冷却液として、自動車の低温回路と呼ばれている回路からのエンジン冷却液、すなわちグリコール添加水を使用することができる。

従って、過給空気は、冷却液により冷却されるが、この冷却液は、入口ノズル１８からコア部１２に流入し、冷却される過給空気と熱交換するために、コア部の第２通路内を循環した後に、出口ノズル２０を経てコア部から流出する。

熱交換コア部１２は、ハウジング１４内に収容され、かつハウジング１４にろう付けされている。図１から図３に示す実施例において、ハウジング１４は、少なくとも１つの面が開口している本体を備えている。ハウジング１４は、金属からなり、特にアルミニウム、又はアルミニウム合金で作ることができる。

図示の実施例においては、ハウジング１４は、互いに対向している２つの開口面を備えている。この開口面は、熱交換コア部１２の過給空気の入口と出口に面している。

この構造により、ハウジングの本体は、開口面を取り囲む枠状となっている。

ハウジング１４の本体は、互いにろう付けにより組み立てられている少なくとも１つの第１部分と第２部分により形成されている。図１と図２に示す実施例において、ハウジングの本体は、図２に、より一層明確に見ることができるように、４つの個別部分３０；３２；３４；３６を備えている。熱交換器のこの分解図においては、簡素化のために、熱交換コア部のプレート１６が、１組だけ示されている。

ここで、４つの部分３０；３２；３４；３６は、４つのほぼ長方形に作られている。

言い換えると、ハウジング１４は、４つの長方形の面を備えている平行六面体をしている。すなわち、１つの面は底面３６であり、１つの面は上面３２であり、２つの面は側面３０と側面３４であり、２つの開口面は互いに対向している。この開口面から、過給空気が熱交換コア部１２内へ入って循環することができる。

ハウジング１４は、熱交換器１０に流出入する冷却液用の２つの入口ノズル１８と出口ノズル２０を備えている。このノズル１８と２０は、ハウジング１４の前記部分３０；３２；３４；３６の１つに設けられている。ノズル１８と２０は、上面３２に設置されている。

底面３６と上面３２、および２つの側面３０と３４は、それぞれ互いに対向している。

ハウジング１４を形成している少なくとも１つの部分は、熱交換コア部１２の積層プレートの各プレート１６の一端と接触している。

図１と図２に示す実施例は、各プレート１６の一端と接触している第２部分と称せられる部分を含んでいる。この第２部分とは、側面３０又は３４の少なくとも１つである。

言い換えると、ハウジング１４の第１部分は、上面３２、および／または底面３６である。一方、ハウジング１４の第２部分は、２つの側面３０又は３４の少なくとも１つか、又はその両方である。

２つの側面３０と３４は、互いに対向しており、その左右は、ハウジング１４の開口面である。各側面は両方とも、熱交換コア部１２の積層プレートを形成している全てのプレート１６の一端と接触している。

ここで留意すべきは、この実施例における各プレート１６は、ハウジング１４の各側面３０と３４と、接触表面を通じてそれぞれ接触する２つの側部を備えていることである。各プレート１６は、接触表面全体でろう付けされている。言い換えると、この実施例において、プレート１６とハウジングの側面との間のろう付けは、この２つの部品間の接触表面全体で行われている。

この特徴によって、特に熱交換器が自動車内で使用されている時に受ける様々な機械的応力に対する耐性、特に圧力に対する耐性は高められている。

熱交換器の各部品がろう付けされる時、側面３０と３４は、上面３２用の支台として役立っている。又、この側面３０と３４とにより、熱交換器１０のハウジング１４の形状を、通常の平行六面体にすることができる。

具体的に言うと、熱交換コア部１２は、前述のように、プレート１６とインナーフィンより成っている。ろう付けの際に、この各部品は、その表面に塗布されているろう材が溶けるため、高さが低くなる。

この組み立てられた製品とろう付けされた製品との間の高さが減少する現象は、「バルキング」として知られている。

ここで示されている実施例において、側面３０と３４は、前記プレート１６の小さい側と接触している。この「小さい側」は、プレート１６の側面３０，３４に互いに面している側であり、このプレート１６の１つの「小さい側」にボスが設けられている。

図示していない実施例において、ハウジング１４の第２部分は、Ｕ形をしており、ハウジング１４の第１部分は、第２部分用のカバーになっている。言い換えると、ハウジング本体は、２つの部分、すなわち、１つの底面と２つの側面から成るＵ形のフランジと、他の１部分、例えば第２部分の容積を閉鎖する平坦部分から形成されている。

又、ハウジング１４の第１部分が、熱交換コア部１２の積層プレート１６の方向に、ハウジング１４の第２部分に関して自由度を有するようになっている。

図１と図２に示されている実施例において、この自由度は、ハウジング１４の第２部分の少なくとも１つの爪４２と、ハウジング１４の第１部分の溝４６、又は孔明け部との相互作用により得ることができる。

具体的には、ろう付け工程中、爪４２により、底面３６と上面３２が、側部３０と３４に対して摺動することができるので、バルキング現象による、熱交換コア部１２の高さの減少に追随することができる。

従って、爪４２と溝４６は、熱交換器１０の体積を管理／調整するために、相互に作用する組立手段である。

更に、この組立手段は、ハウジング１４の第２部分上への、ハウジング１４の第１部分の位置決め手段となるという利点を有する。

具体的に言うと、側面３０と３４の爪４２は、上面３２と底面３６の溝４６に嵌合されている。これは、ろう付け中に、側面３０と３４が、横から加圧されないという効果がある。従って、ろう付け中に、上面３２と底面３６に垂直の力のみが作用するので、ハウジング自身による位置決めが可能となっている。

ここで、爪４２は、熱交換コア部１２のプレートの積層方向と、実質上同じ方向に伸びている。

図２に、より明確に見ることができるように、各側面３０と３４は、上面３２と底面３６とそれぞれ接触する側の側面３０と３４の各側部に、２つの爪４２を備えている。

言い換えると、この実施例において、ハウジング１４の各第２部分、又は、ここでは、側面３０と３４は、互いに対向している位置の２つの側部に、２つの爪４２を備えており、ハウジング１４の各第１部分、又は、ここでは、上面３２と底面３６の前記爪４２に面している溝部４６と嵌合することができる。

図示の実施例において、各側面３０と３４はまた、第１隆起部４４、又は、ハウジングの組立端部と称せられる少なくとも１つの隆起部４４を備えている。この第１隆起部４４は、それが形成されている側面に対して、実質的に、直角に伸長している。

この第１隆起部、又はハウジング１４の組立端部は、各側面３０又は３４の材料を折り返して形成されている。

第１隆起部４４は、上面３２と底面３６とそれぞれ接触する側面３０と３４の部分に配置されている。

この実施例において、爪４２は、第１隆起部４４を切断して折り返すことにより形成されている。

言い換えると、ハウジング１４の第２部分は、爪４２を有する少なくとも１つの第１隆起部４４を備えており、この爪４２は、第１部分の溝部４６と嵌合することができる。従って、ハウジングの第１隆起部４４又は組立端部は、ハウジング１４の各部品の組立に貢献している。

再度、換言すると、ハウジング１４を形成している各部分３０；３２；３４；３６は、ハウジング１４を組み立てるために隣接している部分と相互作用することができる、少なくとも１つの組立手段４２；４６、および／または４４を備えている。

従って、第１隆起部４４と、爪４２と溝４６との相互作用による、上面３２と底面３６への側面のろう付けにより、ハウジング１４のシールを強化できるので、過給空気の漏れのリスクを低減できる。

この熱交換器１０の構造により、ハウジングを構成している各部品と、熱交換コア部１２を含む全ての部品の組立を、ろう付け作業中に、１つの工程で行うことができる。

又、この熱交換器１０は、ハウジング１４の本体の少なくとも２つの隣接している部分により、マニホールド４８用の座面を形成する手段を備えている。この場合の“マニホールド”は、カバーと、エンジンの吸気分配器の両方を意味している。

図１と図２に示されている実施例において、各マニホールド４８は、過給空気用の入口カバー、又は出口カバーである。このマニホールド４８は、それぞれ、少なくとも１つのガス入口接続ノズルとガス出口接続ノズルを備えている。

図１と図２に示されている実施例において、ハウジング１４を形成している４つの部分３０；３２；３４；３６は、マニホールドとハウジングの各開口面用の座面形成手段４０を備えている。言い換えると、ハウジング１４の本体の各開口面の少なくとも一部は、マニホールド４８用の座面形成手段４０により、境界が定められている。

換言すると、ハウジングの本体は、ろう付けにより互いに組み立てられる少なくとも２つの部分により形成されており、少なくとも２つの前記部分は、隣接し、マニホールド４８用の座面形成手段４０を備えるように設計されている。

従って、マニホールド４８用の座面形成手段４０は、ハウジング１４の本体とマニホールド４８間の接合部分としての役目を果している。

ここで、座面形成手段４０は、マニホールドアセンブリの端部とも称せられる第２隆起部である。

従って、このマニホールド用の座面形成手段４０により、過給空気用のハウジングの入口／出口を形成するために、熱交換コア部に付加的な接続部品を装備する必要が無い。

座面形成手段４０は、隆起部、又はマニホールドアセンブリの端部から成っている。

部分３０；３２；３４；３６の第２の隆起部４０は、前記部分の一般的面に対して、おおむね直交している。

換言すると、この実施例において、ハウジング１４の本体の部分３０；３２；３４；３６は、それぞれ、その外周部の少なくとも一部に、座面形成手段４０を備えるプレートから成っている。この手段は、ここでは、マニホールドアセンブリの端部である隆起部４０から成っている。

各部分３０；３２；３４；３６は、ハウジングの本体の開口面の外周部全体に座面を形成するために、その端部で隣接している第２隆起部と接触する少なくとも１つの第２隆起部を備えている。第２隆起部４０により形成されている座面は、この場合平坦である。

この平坦な表面の目的は、平坦な外周部を有するマニホールド、又はフランジの溶接のための「連続的」な座面を形成することにより、接合部を密閉させることである。

言い換えると、図１の実施例において、部分３６（すなわち底面）の第２隆起部は、部分３０（すなわち側面）の第２隆起部と、部分３４（すなわち側面）の第２隆起部の両方と接触している。

同様に、部分３２（すなわち上面）の第２隆起部は、部分３０（すなわち側面３０）の第２隆起部と、部分３４（すなわち側面３４）の第２隆起部の両方と接触している。

言い換えると、ハウジング１４の本体の開口面を囲んでいる枠は、その外周部全体に、一連の第２隆起部を備えており、各第２隆起部４０、又はマニホールドアセンブリの端部は、その各端部で、他の第２隆起部４０と接触している。

再度言い換えると、第２隆起部は、ハウジング１４の本体の開口面を囲んでいる枠の周りの縁を形成している。この縁は、ハウジング１４とマニホールド４８の接続部になっている。

この実施例において、第２隆起部４０は、ろう付けの継ぎ目により結合されている。

従って、側面３０と３４は、周辺又は周囲に、２組の隆起部を備えている、事実上長方形のプレートであり、この隆起部は、２つの第１隆起部４４と、２つの第２隆起部４０から成り、異なる種類の隆起部の各部材は、同じ種類の隆起部の部材と面した位置にある。第１隆起部４４の機能は、ハウジング１４の組立に関与しており、第２隆起部４０は、ハウジング１４の本体へのマニホールド４８の組立用に使用されている。

言い換えると、ハウジング１４の部分３０；３２；３４；３６の少なくとも１つは、外周に隆起部を備えており、この隆起部は、２つの第１隆起部４４と、２つの第２隆起部４０から成り、第１隆起部４４は、ハウジング１４の組立に関与しており、第２隆起部４０は、ハウジング１４へのマニホールド４８の組立に関与している。

再度言い換えると、側面３０と３４の外周部全体は、第１隆起部４４と第２隆起部４０で形成されているリブにより取り囲まれている。このリブは、熱交換器１０の機械的強度に貢献している。

ハウジング１４へのマニホールド４８の組立は、ハウジング１４の本体の開口面を取り囲んでいる枠の周囲の第２隆起部４０の接続部分に、マニホールドを溶接して行われる。

このマニホールドは、例えばアルミニウム製で、好ましくはプレス成形の工程により作られたハウジングである。

本発明の１つの実施例によると、部分３０；３２；３４；３６の少なくとも１つは、他の部分３０；３２；３４；３６とのろう付け隙間を減少できる部分的な変形個所を備えている。この他の部分は、部分的な変形個所を備えている部分３０；３２；３４；３６と隣接している。

ここで、各部分３０；３２；３４；３６は、ハウジングの異なる部分間のろう付け隙間を減少できる部分的な変形個所を備えているので、マニホールドとの接続部の平坦表面の連続性を保つことができる。

他の実施例によると、上面３２と底面３６の幅は、熱交換コア部のプレートの幅と比べると僅かに大きい。この態様により、マニホールドの溶接領域をろう付け領域から離すことができる。

ここで、「幅」とは、熱交換器内の過給空気の流れる方向における、上面３２又は底面３６、又はプレート１６の離れている２つの側部の距離を意味している。言い換えると、プレート１６の短い側の距離である。

図３は、過給空気の出口のマニホールドが、エンジンの給気分配器４８−Ｂの形状に作られている１つの実施例を示している。

エンジンの給気分配器により、エンジン吸入室の吸気ダクトの少なくとも一部分と、オリフィスを経て連通することができる。

再度言い換えると、この分配器は、熱交換器と、熱交換器１０’が積載されているエンジンのシリンダヘッドとの間の接続部分としての役目を果たしている。

又、この分配器は、「吸気マニホールド」としても知られている。これは燃焼室のシリンダヘッドに取り付けられている。

この実施例において、過給空気は、カバー状の入口ハウジング４８−Ａを通じて熱交換器内に流入する。一方、この過給空気は、この場合、過給空気用出口ハウジングとしての役目を果たしている分配器４８−Ｂを経て、熱交換器から流出する。

この熱交換器のハウジングの側面３４’は、この実施例においては、３つの補強リブ５０を備えている。

本発明は、例として説明した前述の実施例に限定されること無く、当業者が、次の各請求項の内容から想起される全ての変形例を包含している。前述の変形例は、それぞれ個々に、又は互いに組み合わせ実施することができる。

１０ 熱交換器
１０’熱交換器
１２ 熱交換コア部
１４ ハウジング
１６ プレート
１８ 入口ノズル
２０ 出口ノズル
３０ 側面
３２ 上面
３４ 側面
３６ 底面
４０ 隆起部（座面形成手段）
４２ 爪
４４ 第１隆起部
４６ 溝
４８ マニホールド
４８−Ａ 入口ハウジング
４８−Ｂ 給気分配器

Claims (9)

1. 熱交換コア部（１２）と、この熱交換コア部（１２）を内部に収容しているハウジング（１４）を備え、前記熱交換コア部（１２）は積層プレート（１６）を備えており、前記ハウジング（１４）は、少なくとも１つの第１部分（３２；３６）と第２部分（３０；３４）からなる本体を備えており、前記第１部分（３２；３６）及び第２部分（３０；３４）のうちの、少なくとも１つは、熱交換コア部（１２）の各積層プレート（１６）の一端と接触して、前記熱交換コア部（１２）が、前記ハウジング（１４）にろう付けされている熱交換器において、
   前記第１部分（３２；３６）と前記第２部分（３０；３４）は、熱交換器（１０）の膨張を管理／調整するための、相互配置組立手段（４２；４６）を備え、この相互配置組立手段（４２；４６）は、前記第１部分（３２；３６）及び第２部分（３０；３４）のいずれか一方に設けた爪（４２）と、他方に設けた溝（４６）からなり、前記爪（４２）は、前記溝（４６）と嵌合するようになっていることを特徴とする熱交換器。
2. 第１部分（３２；３６）は、第２部分（３０；３４）に関して、プレート（１６）の積層方向に自由度を有していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 相互配置組立手段（４２；４６）は、第２部分（３０；３４）上への、第１部分（３２；３６）の位置決め手段でもあることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
4. ハウジング（１４）の第２部分（３０；３４）の少なくとも１つは、隆起部が隣接している外周部を備えており、この隆起部は、第１隆起部（４４）と第２隆起部（４０）とからなり、第１隆起部（４４）は、ハウジング（１４）の組立に関与し、第２隆起部（４０）は、ハウジング（１４）へのマニホールド（４８）の組立に関与していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 第２部分（３０；３４）は、つめ部（４２）を有する少なくとも１つの第１隆起部（４４）を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. ハウジング（１４）は、冷却液が、熱交換器（１０）を流出入するための２つの接続ノズル（１８；２０）を有する上面（３２）を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 熱交換コア部（１２）が、ガスの循環用の第１通路と、冷却液の循環用の第２通路を画定していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. ハウジング（１４）は、少なくとも４つの部分（３０；３２；３４；３６）から形成されているとともに、少なくとも１つの開口面を有し、前記４つの部分（３０；３２；３４；３６）は、ほぼ長方形の、４つのプレートであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器。
9. 第２部分は、Ｕ形をしており、第１部分は、第２部分用のカバーを形成していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。

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