JP4011718B2 - 自動車用の熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパイプと波形フィンとから組み立てられ、その場合にフラットパイプのすべてのパイプ端部が平面的にかつ面一に互いに接するために拡幅されている、フィン／パイプブロックと、それぞれフィン／パイプブロックの互いに反対となる端面側においてパイプ端部上に取り付けられ、その場合に収集容器がパイプ端部に面一で終了するように重なっている、２つの収集容器と、２つのサイド部分とを有し、そのサイド部分は少なくともフィン／パイプブロックの長さにわたって延びており、かつ互いに反対となる側でフィン／パイプブロックに接続さている、自動車用の熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の熱交換器は、未公開のドイツ出願ＤＥ１９５４３９８６．４に記載されている。熱交換器は、多数のフラットパイプと、それらの間に配置された多数の波形フィンとから組み立てられたフィン／パイプブロックを有する。フラットパイプのパイプ端部は、フィン／パイプブロックの両端面側において矩形の自由な断面に拡幅されており、それによって隣接し合うフラットパイプのそれぞれ形成される長手側が面一かつ整合して互いに接しているので、フィン／パイプブロックの両端面側上にそれぞれパイプ端部パケットが形成される。このパイプ端部パケットに両端面側でそれぞれ収集容器が重なっており、その収集容器はパイプ端部の幅狭側と面一で終了するように取り付けることができる寸法にされている。フィン／パイプブロックの側方にはサイド部材が配置されており、そのサイド部材の外側または内側を、収集容器の閉鎖されたサイド領域へ取り付けることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、構造が簡略化され、従って製造が簡略化された上述の種類の熱交換器を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、各収集容器が−長手軸に関して−サイド領域の方向に開放して形成されており、かつサイド領域の互いに反対となる、収集容器方向の前端部に終端部分が設けられており、その終端部分が収集容器の開放したサイド領域を閉鎖すること、および、収集容器（１、２）がフィン／パイプブロック（３）のパイプ端部（６）並びにサイド部分（７）の終端部分（９）と密に半田付け可能とすること、および、各収集容器（１、２）のサイド領域（１０）に、挿入された各サイド部分（７）の終端部分（９）を−各収集容器（１、２）の長手軸に関して−少なくとも軸方向に支持するための固定部材が付設されていること、によって解決される。
【０００５】
本発明のある態様においては、収集容器の各開放されたサイド領域は、−各収集容器の長手軸に関して−所定の軸方向の長さにわたって同一の内側輪郭を有し、かつサイド部分の各終端部分には終端輪郭が設けられており、その終端輪郭は、終端部分がサイド領域内へ面一で挿入可能であるように、対応するサイド領域の内側輪郭に適合されている。この構成は特に、収集容器がフィン／パイプブロックおよびサイド部分と同様に金属から形成されており、共通の半田付け工程においてフィン／パイプブロックおよびサイド部分と半田付けされる場合に、特に効果的である。
【０００６】
収集容器、サイド部分並びにフィン／パイプブロックの少なくとも互いに接する領域に半田コーティングが設けられていると、効果的である。収集容器、サイド部分並びにフィン／パイプブロックは本来の半田付け工程の前にすでに組み合わせられており、その場合にサイド部分は締め付けバンドまたは他の締め付け装置によってフィン／パイプブロックの側方に保持されている。
【０００７】
組み合せられたが、まだ半田付けされていないこの構成ユニットにおいて、サイド部分の終端部分がすでに収集容器のサイド領域を閉鎖している。収集容器の内側輪郭が所定の軸方向の長さにわたって同一に形成されていることによって、サイド部分と、従ってサイド部分の終端部分も半田付けプロセスの間さらに所定量フィン／パイプブロックの中心方向へ軸方向に移動することができ、収集容器の領域における面一の閉鎖が失われることはない。
【０００８】
このことは特に効果的である。というのは、半田付けプロセスの間に半田層の流動によってフィン／パイプブロックとサイド部分のセット移動が収集容器の長手方向に対して軸平行にフィン／パイプブロックの中央へ向かって行われるからであって、その場合に適当な締め付け装置によって、特に締め付けバンドによってサイド部分の軸方向の再調節が行われる。
従って熱交換器を極めて正確な寸法でかつ確実な機能で形成することができる。さらに、製造が簡単であるにもかかわらず、半田結合の良好な密封性が保証される。
【０００９】
前記固定部材は特に、該当する半田付けプロセスによる固定的な結合の前に熱交換器構成ユニットの個々の構成部分を組み合わせ保持するために効果的である。従って固定部材は収集容器、フィン／パイプブロックおよびサイド部分からなる構成ユニットを仮組み立て段階において、従って特に本来の半田付け工程の前に、組み立て保持するために用いられる。
【００１０】
本発明の他の態様においては、固定部材として各収集容器のサイド領域に一体的に形成された支持継目板が設けられており、その支持継目板は変形力によってサイド領域の内側輪郭と整合する解放位置から、それぞれの終端部分の軸方向後方へ回り込む固定位置へ移動することができる。これは特に、簡単かつ機能の確実な構成であって、支持継目板を収集容器に形成することによって、付加的な構成部分なしで済む。
【００１１】
本発明の他の態様においては、サイド部分の終端部分の固定部材の高さに、対応するガイド部分が設けられており、その場合に固定部材とガイド部分は固定位置において互いに係合する。固定部材とガイド部分は互いに合せられており、それによってサイド部分を収集容器自体に軸方向に固定する他に、フィン／パイプブロックの長手方向に、従ってフラットパイプの長手方向に緩まないように固定され、それによって熱交換器のすべての構成部分が互いに正しい寸法で位置決めされる。
【００１２】
本発明の他の態様においては、サイド部分はサイドプロフィール部と、それに堅固に結合された終端プロフィール部とから構成されており、その場合に終端プロフィール部が終端部分を形成し、かつサイドプロフィール部の前端部の延長上においてこのサイドプロフィール部に取り付けられている。それによって、サイドプロフィール部を単純な長手方向プロフィール部材として押出しプレス処理または曲げ処理によって形成することが可能になり、それによってサイド部分の製造の手間を減少させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図示の実施例においては自動車用の水冷却器として形成されている、図１から７に示す熱交換器は、収集容器として用いられる上方の水容器１と、同様に収集容器として用いられる下方の水容器２を有する。２つの水容器１、２の間に、互いに対して平行に延びる多数のフラットパイプ５とそれらの間に配置されている波形フィン４とから組み立てられるフィン／パイプブロック３が延びている。水容器１、２もフィン／パイプブロックも、半田コーティングされたアルミニウム薄板から形成されている。
【００１４】
水容器１、２の領域においてフラットパイプ５のすべてのパイプ端部は、同じ矩形の自由な横断面が得られるように、拡幅されており、その場合に隣接し合うパイプ端部の長手側は互いに平面的に添接し、互いに反対となる側のすべてのパイプ端部の幅狭側はそれぞれフィン／パイプブロック３の端面側上で互いに整合している。パイプ端部６を含めたフィン／パイプブロック３は、公開されていないドイツ特許出願ＤＥ１９５４３９８６．４に相当する。
【００１５】
２つの水容器１、２はそれぞれ単純なＵ字状のプロフィール部材として形成されており（図７）、その場合にプロフィール部材はフィン／パイプブロック３のパイプ端部６へ向かっても、−各水容器１、２の長手軸Ｌに関して−その軸方向の端面側へ向かっても開放して形成されている。各水容器１、２の開放された端面側はサイド領域１０を形成しており、そのサイド領域はサイド部材７の終端部分として用いられる閉鎖プロフィール部材９によって閉鎖されている。サイド部分７とそれを水容器１、２のサイド領域１０へ継ぎ合わせることについて、以下で詳細に説明する。
【００１６】
上方の水容器１には、流入スリーブ１１と、−長手軸Ｌに関して−軸方向に変位された排出スリーブ１２が設けられており、それらの側方は水容器１の対応する開口部に密に取り付けられている。水容器１の流入領域と排出領域の間を分離するために、水容器１の内部の分離領域１９に詳しく図示されていない仕切り壁が設けられている。図７から明らかなように、分離領域１９はアーチ形のリブ状の刻印によって形成されており、水容器１の内部で仕切り壁をその分離領域に支持することができる。下方の水容器２にも分離領域２０が設けられており、その分離領域は同様なリブ状の刻印を有するが、その刻印は図示の実施例においては、水容器２についてそれ以上詳しい機能を持たない。
【００１７】
特に図７から明らかなように、各水容器１、２のサイド領域１０はその前端縁から始まって、−長手軸Ｌの方向に見て−各水容器１の中央へいたるまで、変らない内側輪郭を有し、その場合に各サイド領域１０のＵ字状のプロフィール部材の一方の脚は他方の脚よりも大きな曲率でプロフィール部材のヘッド側に連続している。各サイド部分７の２つの終端部分９は、終端輪郭として用いられる外側輪郭を有し、その外側輪郭は各水容器１、２の対応するサイド領域１０の内側輪郭に正確に適合されている。各終端部分９はアルミニウムからなる舌片形状の薄板部分として形成されており、その薄板部分はパイプ端部の拡幅に対して対称に屈曲されている（図１）。
【００１８】
各終端部分９の外端縁には一周する添接フランジ１７が設けられており、その添接フランジは終端部分９から直角に突出し、かつ各水容器１、２のサイド領域１０の内側輪郭に適合した、各終端部分９の終端輪郭１２を定める。添接フランジ１７はさらに、終端部分９を補強するために用いられる。図１から明らかなように、終端部分９は、その終端部分がフィン／パイプブロック３の各側の外側の波形リブ４を縁取り、対応する外側のフラットパイプ５のそれぞれのパイプ端部６に添接するように、両水容器１、２に位置決めされている。
【００１９】
それぞれのパイプ端部６からは、各終端部分９のプレート形状の底が各水容器１の長手軸Ｌに対して直角に延びるフラットパイプ５の延長上に、各水容器１のサイド領域１０のヘッド側まで延びている。添接フランジ１７はそれぞれサイド領域１０の前端縁まで外側へ突出しており、その前端縁がそれぞれサイド領域１０の前端縁で終了している。添接フランジ１７の外側は、各水容器１のサイド領域１０の内側輪郭に一周するように平面的に添接している。
【００２０】
各サイド部分７はＵ字状のサイドプロフィール部８と、サイドプロフィール８の延長上にこのサイドプロフィールに取り付けられた終端部分９とから構成されている。終端部分９はＵ字状のプロフィール部８の互いに反対となる端縁側に正確な填め合いで挿入されており、リベット結合１３を用いて、そして２つの半田スポット１４を用いてサイドプロフィール部８と結合されている。サイドプロフィール部８には終端部分９に連続してそれぞれ２つの互いに対向する打抜き舌片１５が設けられており、この打抜き舌片は自動車内に熱交換器を保持する固定部材を固定するために用いられる。
【００２１】
共通のユニットの半田付けの前に、水容器１、２とサイド部分７を互いに対する位置並びにフィン／パイプブロック３に対する共通の位置に固定するために、各サイド領域１０の前端縁の対向する側の同じ高さに、２つの支持継目板１８が打抜き形成されており、その支持継目板は各水容器１の側壁と、そしてそれに伴って対応するサイド領域１０の内側輪郭と整合している。各収容部分９の同じ高さに、支持継目板１８に適合された寸法を有する２つの収容溝１６が形成されており、その収容溝は添接フランジ１７の２つの反対となる側の同じ高さに打抜き形成されている（特に図４）。
【００２２】
熱交換器を組み立てるために、水容器１、２がそれぞれのパイプ端部６上にフィン／パイプブロック３の長手方向に、従ってフラットパイプ５の長手方向においてかぶせられて、サイド部分７が互いに反対となる側からフィン／パイプブロック３に取り付けられる。その場合にサイド部分７の終端部分９が、−各水容器１、２の長手軸Ｌに関して−軸方向に水容器１、２の開放したサイド領域１０内へ挿入され、添接フランジ１７とサイド領域１０の前端縁が互いに面一で終了する。支持継目板１８が対応する収容溝１８の底側の端縁の回りに巻かれて内側へ押圧され、それによってそれぞれの終端部分９の添接フランジ１７の後方へ回り込んで、把持する。支持継目板１８は収容溝１６内へ正確な填め合いで嵌入するので、支持継目板１６（１８）は固定爪となり、その固定爪はまずサイド部分７の終端部分９に−長手軸Ｌに関して−各水容器１、２の中央に向かって軸方向に負荷を与え、さらにフィン／パイプブロック３の長手方向において、従ってフラットパイプ５の長手方向において水容器１、２を相補形状で固定するので、個々の構成部分は次の半田付け工程なしでもすでにコンパクトなユニットとして組み立てられている。
【００２３】
締め付け装置を用いて、サイド部分７が特に締め付けバンドの使用によって、フィン／パイプブロック３の長手方向に対して横方向に負荷を与えられ、それによってフィン／パイプブロック３全体に横方向の圧力が加えられる。次の半田付けプロセスにおいて種々の半田コーティングの半田層が流動を開始し、それによってユニット全体のセット移動が行われ、そのセット動作は共通移動、すなわちサイド部分とフィン／パイプブロック３のパイプ／フィンブロック３の横方向におけるその中心方向への再調節をもたらす。サイド領域１０の内側輪郭とサイド部分７の終端部分９の外側輪郭１２は合せられているので、半田付けプロセスの間も終端部分９によって水容器１、２のサイド領域１０の密な閉鎖が維持される。従って簡単かつ機械的に実施可能な熱交換器の形成と半田付けが得られる。
【００２４】
上述した実施例を用いて示した熱交換器は、本発明の場合のような水と空気以外の他の伝達媒体用にも使用することができる。それについては、特に空気／空気熱交換器が挙げられる。もちろん、図示の実施例の場合に冷却液に関して使用されている「水」という概念は当業者の知識を用いて理解することが必要であるので、水に所定の添加物を添加することができ、あるいはまた水の代わりに他の冷却液を設けることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によって、収集容器を極めて簡単に形成することが可能になる。というのは、収集容器は閉鎖されたサイド領域を持たないからである。サイド領域の閉鎖は、むしろサイド部分の終端部分が引き継いでいる。
本発明に基づく解決は、熱交換器を機械的に組み立てるための前提を形成し、それによって著しくコストの安い製造が得られる。開放された端面領域を有する収集容器の簡易な構造によって、熱交換器の製造の手間も減少される。
【００２６】
サイド部分をフィン／パイプブロックに継ぎ合わせることによって、簡単な方法で収集容器のサイド領域を機能正しく閉鎖することができる。それによって熱交換器の個々の構成部分の簡単な位置決めと整合が可能になる。その場合に、まず収集容器をフィン／パイプブロック上に取り付けて、その後にサイド部分を取り付けるか、あるいはまた最初にサイド部分を取り付けて、次の収集容器をサイド部分とフィン／パイプブロックからなる前もって継ぎ合わせられたユニット上に載せることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱交換器の実施の形態の、互いに反対側にある収集容器の領域を示す図である。
【図２】図１に示す熱交換器を、図１のII−II線に沿って見た上面図である。
【図３】図１と２に示す熱交換器のサイド部分を、図１のIII −III 線に沿って見た図である。
【図４】図３に示すサイド部分の図３のIV−IV線に沿って見た図である。
【図５】図１に示す熱交換器の収集容器のサイド領域を示す上面図である。
【図６】図５の矢印VI−VI線に沿って見たサイド領域の図である。
【図７】図６に示すサイド領域を図６の矢印VII −VII 線に沿って見た図であって、支持継目板がその固定位置へ屈曲されている。
【符号の説明】
１，２…収集容器
３…フィン／パイプブロック
７…サイド部分
８…サイドプロフィール部
９…終端部分
１０…サイド領域
１８…支持継目板

Claims (7)

1. フラットパイプと波形フィンから構成され、その場合にフラットパイプのすべてのパイプ端部が平面的かつ面一に互いに接するように拡幅されている、フィン／パイプブロックと、
   それぞれフィン／パイプブロックの互いに反対となる端面側でパイプ端部の上に取り付けられ、その場合に収集容器がパイプ端部に面一で終了するように重なっている、２つの収集容器と、
   ２つのサイド部分と、を有し、
   前記サイド部分が少なくともフィン／パイプブロックの長さにわたって延び、かつ互いに反対となる側でフィン／パイプブロックに連続している、自動車用の熱交換器において、
   各収集容器（１、２）が−その長手軸（Ｌ）に関して−そのサイド領域（１０）の方向に開放して形成されており、
   サイド部分（７）の互いに反対となる、収集容器側の前端部に、収集容器（１、２）の開放されたサイド領域（１０）を閉鎖する終端部分（９）が設けられており、
   収集容器（１、２）がフィン／パイプブロック（３）のパイプ端部（６）並びにサイド部分（７）の終端部分（９）と密に半田付け可能であり、
   各収集容器（１、２）のサイド領域（１０）に、挿入された各サイド部分（７）の終端部分（９）を−各収集容器（１、２）の長手軸に関して−少なくとも軸方向に支持するための固定部材が付設されている、
   ていることを特徴とする自動車用の熱交換器。
2. 収集容器（１、２）の各開放したサイド領域（１０）が−各収集容器（１、２）の長手軸（Ｌ）に関して−少なくとも所定の軸方向の長さにわたって同一の内側輪郭を有し、
   サイド部分（７）の各終端部分（９）に終端輪郭（１２）が設けられており、その終端輪郭は、終端部分（９）をサイド領域（１０）内へ面一で挿入可能であるように、対応するサイド領域（１０）の内側輪郭に適合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。
3. 固定部材として各収集容器（１、２）のサイド領域（１０）に一体的に形成された支持継目板（１８）が設けられており、その支持継目板は変形力によってサイド領域（１０）の内側輪郭と整合する解放位置から、それぞれの終端部分（９）の軸方向後方へ回り込む固定位置へ移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
4. 各終端部分（９）の終端輪郭（１２）が、−各収集容器（１、２）の長手軸（Ｌ）に関して−軸方向に延びた添接フランジ（１７）によって形成されており、その添接フランジがそれぞれのサイド領域（１０）の内側輪郭によって平面的に終了していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
5. サイド部分（７）の終端部分（９）の支持継目板（１８）の高さに、対応するガイド部分（１６）が設けられており、その場合に支持継目板（１８）とガイド部分（１６）が固定位置において互いに係合することを特徴とする請求項３または４に記載の熱交換器。
6. 終端部分（９）の添接フランジ（１７）に、ガイド部分として用いられる収容溝（１６）が形成されており、その収容溝が支持継目板（１８）を嵌入させるために支持継目板（１８）の寸法に適合されていることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
7. サイド部分（７）がサイドプロフィール部（８）並びにそれと堅固に結合されている終端プロフィール部（９）とから構成されており、その場合に終端プロフィール部が終端部分を形成し、かつサイドプロフィール部（８）の前端部の延長上にこのサイドプロフィール部に取り付けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の熱交換器。

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