JP6233611B2 - 第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための熱交換器、および第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための熱交換器を製造するための方法に関する。

車両前部における構造スペースの不足、ならびに応答特性および動的特性における利点を理由に、間接給気冷却が次第に広く受け入れられつつある。今日の管束システムは、深絞り部品として構成されたアルミニウム製の水タンクと、構造上の条件に従って打ち抜き加工された厚さ３〜４ｍｍの底部とによって、非常に高価なものとなっている。その上、給気冷却器は、非常に高コストである管嵌め込み工程およびろう接工程によってさらに高額化する。カバーを備えて閉じた構造様式であることにより質量が大きく、遮蔽が行われることで、ろう接時間が長くなる。さらに、この種の熱交換器を製造するための管嵌め込み装置および閉鎖装置に対する大きな投資コストが生ずる。

特許文献１は、管パッケージがプラスチックハウジングの中に射出成形された間接冷却器を開示している。

独国特許出願公開第１０２００６０４０８５１号明細書

本発明の課題は、第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための改良された熱交換器、およびこの種の熱交換器を製造するための改良された方法を提供することである。

この課題は、それぞれ、請求項１及び１３に記載された、第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための熱交換器、および第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための熱交換器を製造するための方法によって解決される。

本発明の根底にある認識は、管束を熱交換器ハウジング内に流体密に圧着することができ、これにより、より容易に製造可能な熱交換器を提供できるということである。管束を別個に製造することで、ろう接された管パッケージに対して後作業のためにアクセスすることが容易になる。またこれにより、従来の設計とは異なり、ろう接の質をより容易に検査することが可能となる。工程管理性が改良されることで、不良品の発生を回避することにより製造コストを低減することができる。また、製造がより容易に可能となることによって、金型コストを節減することができる。高価な製造設備も不必要となる。さらに、同時にまたろう接用固定フレームとしても構成されているフレーム内に管パッケージが嵌め込まれることで、管嵌め込み装置も不要となる。波形スロットフランジのような機械的結合の代わりに材料結合の方法を用いることによって、閉鎖装置も不必要となる。これにより、熱交換器をより容易にかつ迅速に製造することができ、また、重量を低減して構成することが可能となる。

本発明は、第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための熱交換器であって、以下の特徴、すなわち、
密封領域を有する、前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための底部、
前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための隔壁であって、前記少なくとも１つの隔壁が前記底部に流体密に結合されており、前記少なくとも１つの隔壁が前記第１の流体用の流体通路を形成する隔壁、および、
前記密封領域において前記底部に対して流体密に押圧されているハウジング、
を有する熱交換器を提供する。

本発明はさらに、第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための熱交換器を製造するための方法であって、以下のステップ、すなわち、
密封領域を有する、前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための少なくとも１つの底部と、前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための隔壁とを備えた熱伝導体を準備するステップであって、前記少なくとも１つの隔壁が、先行する結合のステップにおいて流体密に前記底部に結合されており、前記少なくとも１つの隔壁が前記第１の流体用の流体通路を形成するステップ、
前記熱伝導体を包囲するためのハウジングを準備するステップであって、前記ハウジングが前記密封領域を収容するための接合箇所を有するステップ、
前記密封領域を前記接合箇所に配置するステップであって、前記熱伝導体が前記ハウジング内に配置されるステップ、
前記密封領域において前記底部を流体密に前記ハウジングに結合するために、前記ハウジングを前記底部に押圧するステップ、
を有する方法を提供する。

熱交換器とは、管束熱伝導体と解することができる。底部は、貫通孔を備えたプレート状の構成部材であり得、この構成部材は、少なくとも１つの管状の構成部材を収容して、この管状の構成部材に流体密に結合されるように構成されている。例えば、前記底部は管底であり得る。前記底部の外輪郭に沿って密封領域を配置しておくことができる。前記底部の前記密封領域は少なくとも１つの密封面を含むことができ、この密封面は、流体密に他の構成部材に対して押圧されるように構成されている。隔壁とは、前記熱交換器の伝熱面と解することができ、この伝熱面は、前記両流体が温度差を有している場合に熱を前記第１の流体から前記第２の流体へ伝達するように構成されている。例えば、前記隔壁は、前記第１の流体用の管または扁平管として実施しておくことができる。前記隔壁はプレートとして実施しておくことも可能である。前記ハウジングは例えばプラスチックで構成することができる。前記ハウジングは、前記第２の流体を案内するための第１の接続部と、前記第２の流体を案内するための少なくとも１つの第２の接続部とを有することが可能である。従って、前記第２の流体は前記熱交換器の中を案内されて、これにより、前記第１の流体を温度調節することが可能となる。前記第１および第２の接続部は、前記隔壁が配置されている前記底部側面に配置しておくことができる。前記ハウジングを前記底部に押圧することによって接触圧力が得られ、この接触圧力によって前記底部が流体密に前記底部に結合される。前記底部と前記ハウジングとの間のシールを押圧することによって、前記第１の流体通路を前記第２の流体通路から分離することができる。接合箇所は収容機構と解することができ、この収容機構は、前記底部の前記密封領域を少なくとも部分的に収容するように構成されており、これにより、前記底部を前記ハウジングに対して流体密に押圧することできる。

さらに、前記底部と前記ハウジングとは、前記密封領域に、前記ハウジングを前記底部に形状結合するためのそれぞれ少なくとも１つの案内面を有することができる。案内面とは、前記底部を前記底部の押圧方向に案内するように、および／または前記底部を前記ハウジングにおける押圧方向に対して横向きに整向するように構成されている面と解することができ、その結果、前記底部は押圧された状態で形状結合により前記ハウジングに接して配置されている。これにより、前記底部は、前記底部への圧力に対してさらに良好に耐えることができ、より確実に前記ハウジングにおける所定の位置に係止しておくことができる。

さらに、前記熱交換器は密封要素を有することができ、この密封要素は前記底部と前記ハウジングとの間の前記密封領域に配置されており、前記密封要素は、前記底部と前記ハウジングとに対して流体密に押圧されている。密封要素とは、弾性および／または粘着性を有する材料を含む構成部材と解することができる。前記密封要素は、前記底部と前記ハウジングとの間の寸法公差を補正することができ、より確実に前記底部を前記ハウジングに対して密封することを保証できる。

さらにまた、前記密封要素は、漏れ流体を捕集および放出するための少なくとも１つの漏れ開口部を有することができる。漏れ開口部は貫通孔と解することができる。さらに、前記ハウジングは、漏れ流体を捕集および放出するための漏れ通路を前記密封領域に有することができる。漏れ通路とは、前記ハウジングの周囲を少なくとも部分的に周回する凹部と解することができ、この凹部は、前記密封領域に入り込んだ第１の流体および／または入り込んだ第２の流体を誘導するように構成されている。同様に、前記漏れ通路は前記熱交換器の外部環境への接続部であり得る。これにより、入り込んだ流体は前記密封領域から外部環境へ流出することができる。さらに、前記底部は、漏れ流体を捕集および放出するための排出機構を前記密封領域に有することができる。排出機構とは、前記第１および／または前記第２の流体が前記密封領域に入り込む前に前記第１および／または前記第２の流体を捕集するように構成されている通路と解することができる。これにより、前記漏れ開口部および／または前記漏れ通路および／または前記排出機構は、前記第１の流体が前記第２の流体と混ざり合うことを防止し、かつ、前記第２の流体が前記第１の流体と混ざり合うことを防止するので、前記第１の流体を前記第２の流体から分離すること、および前記第２の流体を前記第１の流体から分離することを保証することが可能となる。

さらに、前記漏れ開口部と前記漏れ通路とは、漏れ流体を前記漏れ開口部から前記漏れ通路を通じて放出するように構成されている。前記漏れ開口部と前記漏れ通路とは互いに隣接して整向されて互いに接触し合っており、これにより、入り込んだ流体を放出することができる。本発明のこの種の実施形態では、前記漏れ通路を通じて流体をまとめて放出することができるという利点が得られ、これにより、前記漏れ流体に対してただ僅かな個数の流出開口部しか設ける必要がない。

さらにまた、前記漏れ開口部と前記排出機構とは、漏れ流体を前記排出機構から前記漏れ開口部を通じて放出するように構成されている。前記排出機構と前記漏れ開口部とは互いに隣接して整向されて互いに接触し合っており、これにより、入り込んだ流体を放出することができる。本発明のこの種の実施形態も同様に、前記漏れ開口部を通じて流体をまとめて放出することができるという利点が得られ、これにより、前記漏れ流体に対してただ僅かな個数の流出開口部しか設ける必要がない。

前記ハウジングはさらに補強リブを有することができる。これにより、前記ハウジングをより薄く実施することが可能となり、従って、重量の低減を図ることができる。また、材料消費を低減することができる。さらに、前記ハウジングは、肉厚を変えることなく、より大きな圧力に耐えることが可能となる。

前記ハウジングはさらにディフューザおよび／またはノズルを有することができ、前記ディフューザは流入通路の流入断面積を前記流体通路の断面積にまで拡張し、前記ノズルは前記流体通路の断面積を流出通路の流出断面積にまで縮小する。これにより、流速を低減できるので、前記流体通路における流動損失を回避することができる。前記流体通路の通過後、流速は再び増大することができる。

前記ハウジングは、さらに接続構成部材を収容するための機構を有することができる。接続構成部材を収容するための機構としては、例えば、前記接続構成部材を流体密に前記底部に結合するように構成された溝が考えられる。これにより、前記隔壁が金属表面を有し、かつ前記底部も金属表面を有する場合、専ら非感熱性の金属表面のみを介して前記第１の流体を案内することが可能となる。

さらに、前記熱交換器は、前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための、さらに別の密封領域を備えたさらに別の底部を有することができ、前記さらに別の底部は流体密に前記隔壁および前記ハウジングに結合されており、前記ハウジングは前記さらに別の密封領域において前記さらに別の底部に押圧されていて、かつ、前記さらに別の底部、前記隔壁、前記ハウジングおよび前記底部は、前記第２の流体用のさらに別の流体通路を構成する。これにより、前記第２の流体は前記隔壁を通じて前記第１の流体を温度調節することができ、前記第１の流体から分離された状態で前記熱交換器の中を流通することができる。これによって、前記熱交換器は、完全構成部材として容易に既存の流体管路に組み入れることが可能となる。

以下において、本発明の有利な実施例について添付の図面を参照しながらさらに詳述する。

本発明の実施例に係る熱交換器を示す立体図である。 本発明の実施例に係る熱伝導体を示す立体図である。 本発明の実施例に係る熱交換器を示す正面図である。 本発明の実施例に係る熱交換器を示す正面図である。 本発明の実施例に係る熱交換器を示す断面図である。 本発明の実施例に係る熱交換器を示す断面図である。 本発明の実施例に係る熱交換器を示す正面図である。 本発明の実施例に係る密封領域を示す詳細図である。 本発明の実施例に係る密封要素を示す図である。 本発明の実施例に係る密封要素を示す図である。 本発明の実施例に係る熱交換器を備えた吸気システムを示すブロック図である。 本発明の実施例に係る、吸気管に組み入れられた熱交換器を示す図である。 本発明の実施例に係る、吸気管に組み入れられた熱交換器を示す図である。 直接結合された空気タンクを備えた本発明の実施例に係る密封領域を示す詳細図である。 方法としての本発明の実施例の流れ図である。

本発明の好ましい実施例についての下記説明では、様々な図面に示された、類似の働きをする要素に対して同一または類似の符号が用いられており、これらの要素について反復して説明されることはない。

図１は、ハウジング１０２内における低コストの間接給気冷却器１００を示す立体図である。管束構造様式における低コストの間接給気冷却器１００に関して本書に提示される発明の様々な実施例は、プラスチックハウジング１０２あるいはアルミニウムハウジング１０２を有する。これにより、より格段に低いコストの、かつ、より容易に製造可能な管束システムを提供することができ、この管束システムは、アドオン型の解決手段として、あるいは吸気管内への統合型として実施することができる。ここに提示された方式の場合、アルミニウムタンク、アルミニウムカバーおよび肉厚の底部が不要となる。前記底部は、低コストで容易に製造可能な薄い底部に取って代わられているか、あるいは全く必要とされない。図１に示されている、液状の冷却材で給気冷却するための熱交換器１００は、前記ハウジング１０２に組み込まれた漏斗状の２つの空気タンク１０４を有する。前記空気タンク１０４によって、空気通路の円形の断面は前記熱交換器１００の四角形の断面にまで拡張される。前記ハウジング１０２は、前記熱交換器１００の長手方向および横方向に補強リブを有する。前記補強リブは格子状の形態を有する。前記ハウジング１０２の平面上に、前記冷却材用の２つの接続部１０６が示されている。前記接続部１０６は、前記熱交換器１００内に前記冷却材を分配するための水タンクをそれぞれ１つずつ有する。前記水タンクは前記熱交換器１００の幅全体にわたって延在している。前記ハウジング１０２は上部部材と下部部材とを含み、これらの部材は、前記管束システムが前記熱交換器１００内に挿入された後に結合されている。

図２は熱伝導マトリクス２００を示す立体図であり、これは管２０２、フィンおよび底部２０４から成る。前記熱伝導マトリクス２００はアルミニウム製であり、ろう接されている。前記ハウジングは、第２のステップにおいて前記熱伝導マトリクス２００の周囲に配置され、プラスチックまたは金属材料で製作しておくことができる。前記熱伝導マトリクス２００は、少なくとも２つの流体用として構成されている。この熱伝導マトリクスは、管２０２、フィンおよび２つの底部２０４から成る。前記熱伝導体２００は、単部材または複数部材で構成された外装部によって包囲される。その際、前記両流体は、底部２０４とハウジングとの間における密封要素によって分離される。前記管２０２は扁平管として実施されている。前記各管２０２の間には前記冷却材用の中間スペースが存在する。前記管２０２は前記底部２０４を貫通して、流体密に前記底部２０４に結合されている。前記底部２０４は２つの周回状の斜角部を有する。前記底部２０４は、前記ハウジング内への挿入のために前記底部２０４の幅狭側面に傾斜を有する。

図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、図３ｄおよび図３ｅは、本発明の実施例に係る熱交換器１００の主延在平面における側面図、平面図、長手方向断面図、横断面図および断面図である。給気タンク１０４と冷却材外装部１０２とは、ろう接されたフィン・管のパッケージ２００を形状結合によって取り囲んでいる。好ましくは、前記給気タンク１０４と前記冷却材外装部１０２とはプラスチック製である。原理上、ハウジングの金属製の変更態様として、例えば鋳造部材も考えられるであろう。前記ハウジング１０２は２部材構成で有り得るが、しかしまた、それ以上の数の部材で構成することも可能である。前記ハウジング１０２は、一つには、前記冷却器２００を別個に付加物として利用できるように実施しておくことができ、さらにまた、吸気管として実施して直接エンジンに固定することも可能である。前記部分ハウジング間の形状結合と前記両流体間の密封性とを実現するために、密封要素によって、軸方向または半径方向に前記両流体を互いに対して密封することが可能である。前記密封要素は独立した構成部材であってもよい。前記プラスチックハウジング１０２の個々の部材は、溶接工程または接着工程を介して結合させることができる。前記ハウジングのプラスチック部材は、波形スロットフランジのような機械的な結合部を含む溝式のシール結合部を介して、前記管パッケージ２００に結合することができる。前記プラスチック部材はまた螺着することもできる。前記底部２０４の周囲に、別個のシールを用いずに、直接プラスチックを射出成形することも可能である。前記シールは、前記底部周囲に孔を有した状態に実施することもできる。前記底部２０４と前記シールとの間に漏れが生じた場合、漏れた側の前記流体を、前記シールの穿孔開口部を通過させ、前記ハウジング１０２の環状通路における前記開口部を介して外部へ案内することが可能である。前記両流体の混合は生じない。前記ハウジング１０２における前記２つの密封面の間に、予定漏れ箇所を設けることができる。前記給気接続部１０４は接続短管として実施しておくことができ、あるいはフランジ接続部を有することができ、このフランジ接続部は例えばエンジンに螺着することが可能である。冷却材接続部１０６は、直接前記プラスチックハウジング１０２内に一緒に射出成形することができる。前記カバー１０２は、強度の向上のために、前記熱伝導マトリクス２００に接着することが可能である。前記カバー１０２は、補強ビードを有するように実施することができる。内部に射出成形された金属製補強部のような付加的な補強部によって、または前記ハウジング１０２を包囲する要素によって、前記強度を増大させることができる。前記底部２０４領域あるいは前記シール領域の前記カバー１０２における切欠き角によって、前記熱伝導マトリクス２００と前記シールとを摩擦なく前記ハウジング１０２の中へ挿入して前記シールを圧着させることが可能となる。互いに独立した２つの密封面によって前記底部２０４において前記２つの流体は分離される。前記ハウジング１０２と前記管の幅広側面との間の間隙をさらに別の冷却材通路として実施することができる。前記冷却材の接続は、前記ハウジング１０２を介して行われ、適切に構成された通路の案内によって前記熱伝導マトリクス２００の領域において柔軟に実施することができる。前記熱伝導マトリクス２００は、管２０２、フィンおよび底部２０４から成るか、あるいは、管とフィンとから成る。前記給気は前記管２０２内を案内される。前記冷却器ブロック２００の場合、前記底部２０４を完全になくすことができ、ろう接された管・フィンパッケージ２００を前記ハウジング１０２内へ挿入することができる。前記ハウジング１０２を介して、給気側と冷却材側との間の分離が保証される。これは、前記ハウジング１０２が前記管２０２用の開口部を有し、従ってまた、代替的な底部を形成することができることによる。

図３ａは、リブを有するハウジング１０２とそれに隣接する空気タンク１０４とを備えた熱交換器１００を示す側面図である。この側面図の上部には、冷却材用の２つの接続部１０６が示されている。

図３ｂは前記熱交換器１００を示す平面図である。冷却材用の前記接続部１０６は、前記熱交換器１００の中心平面に配置されている。水タンクが、前記中心平面に対して垂直方向に前記接続部１０６から前記熱交換器１００の縁部に達するまで延在している。

図３ｃは、図３ｂに示された前記中心平面における切断線Ａ−Ａに沿った前記熱交換器１００の長手方向断面図である。挿入された前記熱伝導体２００は、前記熱交換器１００の前記ハウジング１０２によって包囲されている。前記空気タンク１０４内には補強リブが切断面として示されている。前記補強リブは、流れに好都合であるように長手方向に配置されている。

図３ｄは、前記中心平面に対して垂直の切断線Ｂ−Ｂに沿った前記冷却器ブロック２００の横方向断面図である。前記断面図は、冷却材用の前記接続部１０６とそれに隣接する前記水タンクとを通る断面図である。前記各管２０２の間には中間スペースがあり、前記冷却材はこの中間スペースの中を一方の接続部１０６から他方の接続部１０６へ流通することができる。前記ハウジング１０２は２つの半部で構成されている。各半部は抜き勾配を有する。前記底部はこの輪郭形状に沿っており、これにより、前記冷却材を前記給気から密封することができる。

図３ｅは、図３ａに示されている切断線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。前記熱伝導マトリクス２００は、２つの底部２０４が前記ハウジング１０２における溝の中へ挿入されている。前記熱伝導マトリクス２００の前記管２０２は、給気を一方の給気タンク１０４から他方の給気タンク１０４へ誘導するように構成されている。前記両底部２０４の間には流体密に密封された冷却材用中空スペースが存在し、この中空スペースの中を前記管２０２が延通する。前記冷却材は、前記管２０２の中を流通する給気から熱を受け取る。

図４は、図３ｅの細部Ｄを示す詳細図である。そこには、本発明の実施例に係る、前記底部２０４と前記ハウジング１０２との間の密封領域が示されている。前記底部２０４と前記ハウジング１０２との間に密封要素４００が配置されている。前記底部２０４は前記密封領域に２つの周回状の斜角部を有する。前記ハウジング１０２は前記密封領域に周回状の溝を有する。前記密封要素４００は前記溝内に配置されている。前記密封要素４００は、前記ハウジング１０２と前記底部２０４との間に圧入されている。これにより、前記密封要素４００は前記底部２０４と前記ハウジング１０２との両方に対して流体密に押圧されている。しかし、もし動作中に冷却材または給気が前記密封要素４００と前記底部２０４との間に到達した場合でも、前記密封要素４００は予定漏れ箇所として漏れ開口部４０２を有し、この漏れ開口部を通じて、前記流体を前記ハウジング１０２における漏れ開口部４０２から放出することができる。前記ハウジング１０２はさらに周回状の排出通路を有しており、この排出通路は、冷却材または給気が前記ハウジング１０２と前記密封要素４００との間に達した場合に、冷却材または給気を前記漏れ開口部４０２から放出することができる。これにより、前記給気が冷却材によって汚染されないことを保証することが可能となる。同様に、前記冷却材が給気によって汚染されないことも保証できる。前記ハウジング１０２における前記溝と、前記底部２０４における前記２つの周回状の斜角部とによって、前記底部２０４は前記ハウジング１０２に形状結合により結合されている。これにより、前記底部は冷却材および給気の圧力に耐えることが可能となる。

図５ａは、本発明の実施例に係る前記密封要素を示す正面図である。前記密封要素４００は、熱伝導体の底部を包囲するための閉じた円環として実施されている。前記密封要素４００の内輪郭は前記底部の外輪郭に相応する。前記密封要素４００の外輪郭はハウジングの内輪郭に相応する。前記密封要素４００は、長い側面に沿って直線状に延在する部分を有する。この図では、前記直線状の延在部分は上部および下部に存在する。短い側面に沿って、前記密封要素４００は傾斜した部分を有する。前記傾斜部分は、底部およびハウジングにおける挿入用の前記勾配に相応する。

図５ｂは、図５ａの前記密封要素４００を示す側面図である。前記密封要素４００は、前記傾斜部分の合流点に、漏れ流体を放出するための漏れ開口部４０２を有する。

図６は、本発明の実施例に係る給気冷却器１００を備えた内燃機関６００の吸気システムを示すブロック図である。前記給気はターボチャージャ６０２によって準備される。前記給気は、ターボチャージャ６０２から吸気管６０４を介して前記内燃機関６００に到達する。前記吸気管６０４内に前記給気冷却器１００が配置されている。前記吸気管は前記給気冷却器１００の延設部である。前記給気は、前記ターボチャージャ６０２内で圧縮され、かつ加熱された後、前記給気冷却器１００の中を流通する。前記給気冷却器１００において前記給気は冷却される。その際、前記給気の密度は増大する。これにより、前記給気が冷却されない場合に比べて、前記内燃機関６００において１ピストン行程で燃焼のために利用できる空気量が増大する。前記給気冷却器１００は間接給気冷却器１００である。冷却材または冷却水は、前記昇温された給気からの熱を搬出する。前記冷却材の熱容量が大きいことによって、前記給気冷却器の構造を小さくすることができ、従ってまた、前記吸気システムを短くしておくことができるので、これにより、前記ターボチャージャ６０２の応答特性を改良することが実現できる。

図７ａおよび図７ｂは、本発明の実施例に係る、吸気管に直接組み入れられた間接給気冷却器１００を示す平面図および断面図である。前記吸気管は、前記給気冷却器１００の前記ハウジング１０２の中へ直接移行する。前記給気冷却器１００は、冷却材外装部としてのプラスチックハウジング１０２を有する。それに続く空気タンク１０４はろう接されている。前記給気冷却器１００はまた、プレート構造様式の間接給気冷却器１００としても実施することができる。前記ハウジング１０２はまた、アルミニウム鋳物として実施することも可能である。前記底部２０４は端面が溝を有するように実施されており、この溝に空気タンク１０４がろう接されている。そのとき、前記プラスチックハウジング１０２は前記冷却材通路のみを密閉する。これにより、前記両流体の混合が生じ得ず、また、前記高温の吸気側でプラスチックは用いられない。ここに示された実施形態では、前記給気冷却器１００は、従来技術に係る給気冷却器よりも格段に低コストである。さらにコストの点で有利なこととして、前記給気冷却器１００は底部を必要としない。寸法を小さくすることによって、前記給気冷却器１００と前記ハウジング１０２とを吸気管として実施することが可能であり、従ってまた、前記間接給気冷却器１００を直接吸気管内に設けることができる。これにより、前記吸気管は短く構成することができ、従って、エンジンのために必要とされるスペースが小さくなる。

図７ａは、図７ｂに示された切断線Ｅ−Ｅに沿った前記給気冷却器１００の断面図である。前記管２０２は前記底部２０４を貫通しており、前記給気を一方の空気タンク１０４から他方の空気タンク１０４へ案内する。前記給気に接触している前記給気冷却器１００の全ての部材は金属製である。

図７ｂは、前記給気冷却器１００を示す平面図である。前記ろう接された空気タンク１０４は、前記給気冷却器１００の中心平面に対して斜めに前記給気を前記給気冷却器１００へ、および前記給気冷却器１００から案内する。前記給気冷却器１００は前記吸気管内への挿入物となる。前記ハウジング１０２は補強ビードを有する。

図８は、図７ａの細部Ｆを示す詳細図である。前記管２０２は、前記底部２０４の主延在平面に対して垂直方向に前記底部２０４を貫通しており、前記底部２０４に流体密に結合されている。前記底部２０４は縁部が二重に面取りされている。前記底部２０４は前記主延在平面に対して垂直に溝を有する。前記溝内に前記空気タンク１０４が接続構成部材として設置されて、材料結合により結合されている。前記ハウジング１０２も同様に溝を有する。前記ハウジング１０２における前記溝内に前記底部２０４が配置されている。前記底部２０４と前記ハウジング１０２との間に密封要素４００が配置されている。前記底部２０４は前記ハウジング１０２の前記溝内に圧入されている。前記ハウジング１０２の前記溝は排出機構を有し、これにより、漏れ流体を密封領域から放出することができる。

図９は、第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための熱交換器１００を製造するための方法９００としての本発明の実施例の流れ図である。前記方法９００は、密封領域を有する、前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための少なくとも１つの底部２０４と、前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための隔壁２０２とを備えた熱伝導体２００を準備するステップ９１０を含み、前記少なくとも１つの隔壁２０２は、先行する結合のステップにおいて流体密に前記底部２０４に結合されており、前記少なくとも１つの隔壁２０２は前記第１の流体用の流体通路を形成する。さらに、前記方法は、前記熱伝導体２００を包囲するためのハウジング１０２を準備するステップ９２０を含み、前記ハウジング１０２は前記密封領域を収容するための接合箇所を有する。さらに、前記方法９００は、前記密封領域を前記接合箇所に配置するステップ９３０を含み、前記熱伝導体２００は前記ハウジング１０２内に配置される。最後に、前記方法９００は、前記密封領域において前記底部２０４を流体密に前記ハウジング１０２に結合するために、前記ハウジング１０２を前記底部２０４に押圧するステップ９４０を含む。

上記諸実施例は、単に例示として選択されているに過ぎず、互いに組み合わせることも可能である。

さらに特に好都合であるのは、前記熱交換器を冷却器として別個に挿入可能、あるいは取り付け可能であるように前記ハウジングが実施されている場合、あるいはまた、前記ハウジングが、吸気管として、または吸気管内の挿入物として実施されており、従ってまた、好ましくは直接エンジンに固定できる場合である。

さらにまた好都合であるのは、前記ハウジング部材間の形状結合と前記両流体間の密封性とを実現できるように、下記の結合部が利用される場合である。すなわち、
密封要素が軸方向または半径方向に前記両流体を密封する。その際、前記密封要素は、独立した構成部材、または射出成形されたシールであり得る。

好ましくは、前記プラスチックハウジングの個々の部材が、溶接工程または接着工程を通じて結合される。

あるいは、前記ハウジングを例えば波形スロットフランジを介して前記管パッケージに機械的に結合することを含む溝式のシール結合によって、前記プラスチック部材が結合される。

この場合、溝式のシール結合はまた、前記プラスチック部材の螺着と共に利用することも可能である。

また、前記底部の周囲に直接プラスチックを射出成形することも可能である。

前記シールは、前記底部周囲に孔を有した状態に実施することもできる。前記底部と前記シールとの間に漏れが生じた場合、漏れた側の前記流体を、前記シールの穿孔開口部を通過させて前記ハウジングの環状通路における前記開口部を介して外部へ案内することが可能である。前記両流体の混合は生じない。

また、前記ハウジングにおける２つの密封面の間に、予定漏れ箇所を設けることもできる。

また、前記給気接続部を接続短管として実施しておくことができ、あるいは前記給気接続部がフランジ接続部を有することができ、このフランジ接続部は例えばエンジンに螺着することが可能である。

前記冷却材接続部が、有利には、直接前記プラスチックハウジング内に一緒に射出成形されている。

前記カバーを、強度の向上のために前記熱伝導マトリクスに接着することが可能である。

前記カバーは、補強ビードを有するように実施することも可能である。

内部に射出成形された金属製補強部のような付加的な補強部によって、または前記ハウジングを包囲する要素によって、前記強度は増大される。

前記底部領域あるいは前記シール領域の前記カバーにおける切欠き角によって、前記熱伝導マトリクスと前記シールとを摩擦なく前記ハウジングの中へ挿入して前記シールを圧着させることができる。

互いに独立した２つの密封面によって前記底部において前記２つの流体が分離される。

前記ハウジングと前記管の幅広側面との間の間隙を冷却材通路として実施することができる。

前記冷却材の接続が前記ハウジングを介して行われ、適切に構成された通路の案内によって前記熱伝導マトリクスの領域において前記冷却材の接続を柔軟に実施することができる。

ろう接された熱伝導マトリクスが、管、フィンおよび底部から成るか、あるいは、管とフィンとから成る。

前記給気が前記管内を案内され、前記冷却材が前記管の周囲を案内される。

前記底部の端面は、溝を有するように実施しておくことができ、この溝に空気タンクがろう接されている。そのとき、前記プラスチックハウジングは前記冷却材通路のみを密閉する。この解決手段の利点は、前記両流体の混合が生じ得ないこと、および前記高温の吸気側でプラスチックが用いられないことである。

本発明に係るさらに別の実施態様では、前記冷却器ブロックにおいて、前記底部を完全になくすことができ、ろう接された管・フィンパッケージを前記ハウジング内へ挿入することができる。前記ハウジングを介して、給気側と冷却材側との間の分離が保証される。これは、前記ハウジングが前記管用の開口部を有し、従ってまた、代替的な底部を形成することができることによる。

１００ 熱交換器、給気冷却器
１０２ ハウジング、カバー、冷却材外装部
１０４ 空気タンク、給気タンク、給気接続部
１０６ 接続部
２００ 熱伝導マトリクス、熱伝導体、フィン・管パッケージ、冷却器ブロック
２０２ 管、隔壁
２０４ 底部
４００ 密封要素、シール
４０２ 漏れ開口部、漏れ通路、排出機構
６００ 内燃機関
６０２ ターボチャージャ
６０４ 吸気管
９００ 熱交換器を製造するための方法
９１０ 熱伝導体を準備するステップ
９２０ ハウジングを準備するステップ
９３０ 密封領域を接合箇所に配置するステップ
９４０ ハウジングを底部に押圧するステップ

Claims (13)

1. 第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための熱交換器（１００）であって、
   密封領域を有する、前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための底部（２０４）と、
   前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための隔壁であって、前記少なくとも１つの隔壁（２０２）が流体密に前記底部（２０４）に結合されており、前記少なくとも１つの隔壁（２０２）が前記第１の流体用の流体通路を形成する隔壁（２０２）と、
   ２つの対向する底部（２０４）の間に配置されている複数の流体通路と、
   前記密封領域に周回状の溝を有するハウジング（１０２）であって、前記密封領域において、前記周回状の溝の中に前記底部（２０４）が押圧されている、ハウジング（１０２）と、
   前記密封領域において前記底部（２０４）と前記ハウジング（１０２）との間に配置される密封要素（４００）であって、前記底部（２０４）と前記ハウジング（１０２）とに対して流体密に押圧されている、密封要素（４００）と、
   を備え、
   前記底部（２０４）は、前記密封領域に周回状の斜角部を有することを特徴とする、熱交換器（１００）。
2. 前記底部（２０４）と前記ハウジング（１０２）とが、シール（４００）を備えた前記密封領域に、前記底部（２０４）を前記ハウジング（１０２）に形状結合するためのそれぞれ少なくとも１つの案内面を有する、請求項１に記載の熱交換器（１００）。
3. 前記ハウジングが単部材、２部材、または３部材以上の複数部材で構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱交換器（１００）。
4. 前記ハウジングに給気タンクが入口接続短管および出口接続短管として結合され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（１００）。
5. 前記ハウジングと前記給気タンクとが前記管と前記底部とを形状結合によって取り囲むことを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器（１００）。
6. 前記ハウジングと前記給気タンクとがプラスチックまたは金属から成ることを特徴とする、請求項４または５に記載の熱交換器（１００）。
7. 前記ハウジングがエンジンの吸気管であること、または空気フィルタのハウジングであ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（１００）。
8. 前記密封要素（４００）が、漏れ流体を捕集および放出するための少なくとも１つの漏れ開口部（４０２）を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器（１００）。
9. さらに、前記ハウジング（１０２）が、漏れ流体を捕集および放出するための漏れ通路（４０２）を前記密封領域に有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器（１００）。
10. さらに、前記底部（２０４）が、漏れ流体を捕集および放出するための排出機構を前記密封領域に有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換器（１００）。
11. 前記漏れ開口部（４０２）と前記漏れ通路（４０２）とが、漏れ流体を前記漏れ開口部（４０２）から前記漏れ通路（４０２）を通じて放出するように構成されている、請求項８、９または１０に記載の熱交換器（１００）。
12. 前記漏れ開口部（４０２）と前記排出機構とが、漏れ流体を前記排出機構（４０２）から前記漏れ開口部を通じて放出するように構成されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器（１００）。
13. 第２の流体を用いて第１の流体を温度調節するための、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の熱交換器（１００）を製造するための方法（９００）であって、以下のステップ、すなわち、
    密封領域を有する、前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための少なくとも１つの底部（２０４）と、前記第１の流体を前記第２の流体から分離するための隔壁（２０２）とを備えた熱伝導体（２００）を準備するステップであって、前記少なくとも１つの隔壁（２０２）が、先行する結合のステップにおいて流体密に前記底部（２０４）に結合されており、前記少なくとも１つの隔壁（２０２）が前記第１の流体用の流体通路を形成するステップ（９１０）、
    前記熱伝導体（２００）を包囲するためのハウジング（１０２）を準備するステップであって、前記ハウジング（１０２）が、前記密封領域を収容するための接合箇所を有するステップ（９２０）、
    前記密封領域を前記接合箇所に配置するステップであって、前記熱伝導体（２００）が前記ハウジング（１０２）内に配置されるステップ（９３０）、および、
    前記第１の流体と前記第２の流体とを互いに分離するために、ハウジング（１０２）と底部（２０４）との間のシール（４００）を流体密に押圧するステップ（９４０）、
    を有する方法（９００）。

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