熱交換器の製作方法
本発明は、熱交換器が縦軸線を有する熱交換器本体（１４）を備え、空気を案内するハウジングに統合するためのエアヒータ（１２）用の熱交換器（１０）を製作するための方法に関する。本発明に従い、熱交換器本体（１４）の少なくとも一部が２個の中子を使用するダイカスト法で製作され、この中子が縦軸線に沿った反対向きの離型方向（４０，４２）に取り出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦軸線を有する熱交換器本体を備え、空気を案内するハウジングに統合するエアヒータ用の熱交換器を製作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、車両、特に商用車のために燃料で運転される補助ヒータは、主として、車両空調装置とも呼ばれる車両固有の暖房−空調ユニットとは別個に装備されている。このような補助ヒータは、例えば、独立ヒータおよび／またはパーキングヒータとして使用されるエアヒータとして形成されている。
【０００３】
かなり前から、エアヒータを車両固有の暖房−空調ユニットに統合することが試みられている。これはスペースと必要構成要素を省略する。このような構造体の一例が特許文献１に示されている。
【特許文献１】ＤＥ １０２ １１ ５９１ Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エアヒータを暖房−空調ユニットに統合するために選択されるエアヒータの位置と構造は、統合の機能、経済性および安全性を左右する。従って、暖房−空調ユニットへのエアヒータの組込みに関連するいろいろな問題を認識し、この問題の解決策を提供することが試みられている。それによって最終的に、良好なマスタープランが供される。
【０００５】
一つの問題は、一般的にダイカスト技術で製作されている熱交換器本体の大きな重量に関連している。大きな重量に基づいて、特に車両ヒータを支持するハウジングをかなり頑丈に形成しなければならない。
【０００６】
軸方向に縦長に延在する熱交換器の提案された設計思想では、空気がこの方向に対して垂直に熱交換器の周りを流れる。このような空気の流れは、必然的に空気の大きな渦を生じさせ、それによって流れ損失が大きくなる。熱交換器を取り囲むスペースを大きくすることによってこの問題を解決しようとすると、暖房−空調装置の全体スペースを拡大しなければならなくなる。従って、熱交換器の流れ状態と熱伝達を促進する解決策が必要となる。
【０００７】
更に、暖房−空調装置にエアヒータを組み込む設計思想と関連して、エアヒータの既存の構成要素を引き続き使用できるようにするという要望が存在する。そこで、同じ設計思想を異なる種類のエアヒータに関して使用できるようにするために、熱交換器をできるだけ可変に構成する試みがなされている。可変性に関するこの要望は、熱交換器の製作にも関連する。
【０００８】
熱交換器によって暖められる空気が熱交換器の周りを流れることと共に、燃焼ガスから熱交換器に熱を伝達することが重要である。この熱伝達も改善されるべきであり、それによって特に、熱伝達器の構造において大きな自由度が提供される。
【０００９】
エアヒータに対する他の重要な要求は、燃焼ガスがエアヒータの周りを流れる空気に入り込まないように、エアヒータを配置することにある。更に、燃焼のために使用される空気を自動車の外側範囲から取り出すようにすべきである。すなわち、特に車内から取り出さないようにすべきである。エアヒータの種々の接続管の位置決めに関する改善も同様に所望される。
【００１０】
本発明の根底をなす課題は、特に熱交換器の重量に関する適切な解決策によって、前述の問題を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は独立請求項の特徴によって解決される。
【００１２】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載される。
【００１３】
本発明は、冒頭に述べた方法において、熱交換器本体の少なくとも一部が２個の中子を使用するダイカスト法で製作され、この中子が縦軸線に沿った反対向きの離型方向に取り出されることを特徴とする。それによって、所定の離型テーパ面、所定の表面状態および所定の材料の場合に、離型力を低減することができる。最終的に、肉厚が薄く、それに伴い軽量化された熱交換器を製作することができる。
【００１４】
熱交換器コアが内側プロファイルを備える場合、この方法はきわめて有利である。この場合、内側プロファイルが離型力を改善するので、離型力の本発明による低減がきわめて有利である。
【００１５】
例えば、内側プロファイルが縦方向に延在するリブを備える場合に、その熱交換器を製作する方法を使用することができる。そのような内側プロファイルによって、熱交換器の熱伝達内面が大きくなるので、全体スペースを縮小することができる。
【００１６】
熱交換器本体と熱交換器底部とが別個に製作されると有利な場合がある。熱交換器底部および熱交換器ヘッドが熱交換器本体とは別個に製作される場合には、熱交換器本体を本発明による方法で製作することができる。
【００１７】
同様の理由から、熱交換器ヘッドを別個に製作することが得策である。そのような熱交換器ヘッドが存在する場合、その別個の製作は本発明によるダイカスト法の使用を可能にする。しかしながら、バーナヘッドまたはバーナユニットの形状に応じて、熱交換器ヘッド全体を省略することも可能である。
【００１８】
有利な特徴をもたらすために、本発明による熱交換器製作に係る特徴は、熱交換器や熱交換器を設けたエアヒータや熱交換器の製作方法の他の多数の特性と組み合わせることができる。
【００１９】
熱交換器本体は熱交換器コアおよび熱伝達面を備え、熱交換器コアと熱伝達面を供する部品とは少なくとも一部が別個に製作されてもよい。このような別個に製作する方法は、軽量化の手段として、及び部品の設計と製作方法に関する高い可変性をもたらす手段として有利であると考えられる。
【００２０】
これに関連して、熱伝達面を供する部品が熱交換器コアに対して焼きばめ及び／又は締まりばめされると、特に有利である。熱交換器ヘッドおよび熱交換器底部は、好ましくは溶接、ろう付け、接着および／またはねじ止めによって、熱交換器コアに対して気密に連結されるのに対し、例えば円板状に形成された個々の熱伝達面は、熱交換器コアに対して焼きばめ又は締まりばめすることができる。それによって、製作方法の変形のために他の方法を供することができる。
【００２１】
それは、流れ抵抗の低減を促進する横断面形状を有することができる。
【００２２】
これは、例えば横断面形状が楕円形であることによって達成可能である。
【００２３】
他の例では、横断面形状が飛行機翼の横断面形状に似ている。
【００２４】
更に、横断面形状が紡錘形であると有利な場合がある。
【００２５】
熱交換器ヘッドは、その外面に、熱伝達面を提供する多数の棒を備えることが可能である。このような多数の棒により、暖めるべき空気に熱を伝達するためのきわめて大きな表面積が提供される。
【００２６】
その際、一方では、熱交換器本体が熱交換器コアを備え、多数の棒の少なくとも一部が別個の部品によって熱交換器コアに取付けられていると有利な場合がある。
【００２７】
他方では、熱交換器本体が熱交換器コアを備え、多数の棒の少なくとも一部を熱交換器コアと一体に形成することもできる。別個の部品によって熱交換器コアに取付ける棒の設計方法あるいは熱交換器コアに一体に形成する棒の設計方法に応じて、いろいろな利点があり、例えば一方では可変性に関する利点があり他方では全体製作方法の簡単化に関する利点がある。
【００２８】
熱交換器本体は、その外面に、熱伝達面を提供する多数の波形リブを備えていてもよい。
【００２９】
これに関連して、熱交換器本体が熱交換器コアを備え、多数の波形リブの少なくとも一部を別個の部品によってあるいは別個の部品として熱交換器コアに取付けることも可能である。
【００３０】
同様に、熱交換器本体が熱交換器コアを備え、多数の波形リブの少なくとも一部が熱交換器コアと一体に形成されていてもよい。このような熱伝達面をねじ連結部または類似の連結部を介して熱伝達器コアに固定しないで、嵌め込まれた個々のまたは複数の伝達面部品またはその全体のセットを溶接、ろう付け、焼きばめまたは締まりばめすることによって固定することが得策である。
【００３１】
熱交換器本体は複数の熱交換器本体モジュールから構成可能である。これによって、可変性が高められる。というのは、個々の熱交換器本体モジュールを異なるように形成することができ、特に異なる大きさの熱交換器を製作することができるからである。
【００３２】
モジュール方式の製作の観点から、熱交換器本体モジュールの少なくとも一部が同一であると有利である。その場合、特にダイカスト法の場合、異なる金型が不要である。
【００３３】
空気を案内するハウジングに統合するためのエアヒータに関連して、他の利点がある。このエアヒータは熱交換器本体を有する熱交換器を備え、エアヒータは更に、流れ案内要素を備え、この流れ案内要素は、少なくとも部分的に熱交換器の内部に配置された燃焼室内での燃焼時に発生する高温ガスを、熱交換本体の内側へ案内する。燃焼時に発生する高温ガスは熱交換器の内側に効率的に分配可能である。
【００３４】
これに関連して、流れ案内要素がねじ山のように、羽根として、蛇行形部品として、バッフルプレートとして及び／又は穴あき管として形成されていると有利である。この方法と他の多数の方法は、全体として熱伝達を改善する。
【００３５】
更に、空気を案内するハウジングに統合するためのエアヒータに関連して、利点がある。このエアヒータは熱交換器を備え、この場合フランジプレートが設けられ、このフランジプレートはエアヒータの取付け個所とフランジプレートの間並びにエアヒータとフランジプレートの間に設けられるシール要素を用いて、排ガス排出管を少なくとも車内に対してシールする。このようなフンラジプレートにより、排ガスをできる限り短い経路で外気に案内することができる。この場合、排ガスが車内に達する危険がない。
【００３６】
これに関連して更に、フランジプレートが燃焼空気供給管を車内に対してシールすると有利である。それにより、燃焼空気が車両の外側空間から取り出される。
【００３７】
更に、フランジプレートが燃料供給管の貫通案内部を備えると有利である。それによって、ガスおよび液体を搬送するすべての接続部がフランジプレートの範囲内に配置される。これは、エアヒータを全体設計に結びつけるために有利である。
【００３８】
本発明は、エアヒータが経済的な方法でおよび機能の観点から適した方法で、自動車、特に商用車の暖房−空調装置に組込み可能であるという認識に基づく。これは特に、本発明によって提供される熱交換器の高い可変性と、重量の観点からの熱交換器のプラスの特性に起因する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
添付の図を参照して特に有利な実施の形態に基づき本発明を例示的に説明する。
【００４０】
図に関する次の説明において、同じ参照符号は同一の構成要素または類似の構成要素を示す。
【００４１】
図１はエアヒータ１２の斜視図である。エアヒータ１２は、バーナユニット６０に装着される熱交換器１０と、バーナヘッド６２とを備える。このバーナヘッド６２は、ファンモータ６４と制御装置６６とを備え、このファンモータ６４および制御装置６６は燃焼空気ファンユニット６８の重要な構成要素を構成する。バーナヘッド６２には、更に燃焼空気供給用の管５６が設けられている。バーナユニット６０には燃料供給管５８と排ガス排出用の管５４が設けられている。排ガス排出管５４にはフランジプレート４８が配置され、このフランジプレート４８は、燃料供給管５８と燃焼空気供給管５６を貫通案内するための切欠きを有する。フランジプレート４８の機能については図１９を参照して詳しく説明する。バーナユニット６０に装着される熱交換器１０は、その外面にリブ構造体を備え、このリブ構造体により、熱交換器１０の周りを流れる空気に熱を伝達するための面積が拡大される。エアヒータ１２は、好ましくは、暖めるべき空気の流れに関して、その空気が熱交換器１０の軸線に対して垂直に流入および流出して熱交換器１０の周りを流れるように、配置される。
【００４２】
図２は熱交換器を取り外したエアヒータ１２の斜視図である。この図にはバーナヘッド６２とバーナユニット６０とが示されている。バーナユニット６０はバーナ管７０を備え、このバーナ管内における火炎の形成によって高温ガスが発生する。この高温ガスは、その熱エネルギーを、図２に示されていない熱交換器１０に伝達する。高温ガスが熱交換器に到達することができるようにするために、多数の穴７２がバーナ管７０の外周壁に穿設される。
【００４３】
図３は熱交換器を取り外し、バーナヘッドとバーナユニットを分解したエアヒータ１２の斜視図である。この図から明らかなように、バーナヘッド６０は、フランジ継手７４，７６を介してバーナユニット６０に連結される。この図から更に明らかなように、フランジプレート４８は排ガス排出管５４に固定連結される一方で、燃焼空気供給管５６のための貫通穴がフランジプレートに設けられている。
【００４４】
図４は熱交換器１０の斜視図である。熱伝達面２２を提供するリブ構造体が示されている。
【００４５】
図５は熱交換器１０の個々の構成要素の斜視図である。熱交換器１０は複数の部品によって形成される。熱交換器は、熱交換器コア２０と、熱伝達面２２を有する部品２４と、熱交換器底部１６と、熱交換器ヘッド１８とを備える。バーナヘッド６２及び／又はバーナユニット６０の設計に応じて、熱交換器ヘッド１８は省略可能である。バーナ管７０内で発生する高温ガスから熱交換器１０への熱伝達を改善するために、熱交換器コア２０内には内側プロファイル３０が設けられる。熱交換器ヘッド１８および熱交換器底部１６は種々の技術、例えば深絞り、ダイカストまたは切削加工によって製造可能である。個々の部品は、種々の連結技術、例えば溶接、ろう付け、接着および／またはねじ止めによって互いに連結可能である。熱交換器１０内で燃焼ガスが発生するので、熱交換器ヘッド１８と熱交換器コア２０と熱交換器底部１６とを気密に連結することが重要である。本開示範囲内において、熱交換器コアは、それに固定され熱伝達面２２を有する部品２４と共に、熱交換器本体１４とも呼ばれる。
【００４６】
図６はハウジング固定部材７４を備えるエアヒータ１２の斜視図である。このハウジング固定部材はエアヒータ上に配置される。ハウジング固定部材７４によって、エアヒータ１２を周囲のハウジングに固定可能である。ハウジング固定部材７４は、熱交換器ヘッド１８と熱交換器底部１６とを介してエアヒータ１２に固定される。
【００４７】
図７は楕円形の横断面を有する熱交換器コアの断面図である。熱交換器コア２０は内側プロファイル３０を有する。この内側プロファイル３０が微細に形成されていればいるほど、高温ガスから熱交換器１０への熱伝達のために供される表面積は大きくなる。図示のような熱交換器コア２０は例えば押出し成形法によって製造可能である。これにより、肉厚を薄くすることができ、それによって一方では軽量となり、他方では熱伝達表面積が大きくなる。熱交換器コア２０内には、他の構成要素を固定するための固定手段、例えば穴７６が設けられる。熱交換器２０の楕円形の横断面形状３２は熱交換器２０の周りを流れる暖めるべき空気の流れ状態を改善することができる。熱交換器底部１６が熱交換器コア２０から分離製造された部品であるので、熱交換器コア２０の製造が簡単化される。
【００４８】
図８は翼形の横断面を有する熱交換器コアの断面図である。図９は紡錘形の横断面を有する熱交換器コアの断面図である。図示した横断面形状、すなわち翼形横断面形状３４および紡錘形横断面形状３０は、熱交換器２０の周りの流れを促進する形状の他の例として理解されるべきである。
【００４９】
図１０は、熱交換器１０および熱伝達のための別個の部品２４の斜視図である。図示される各部品２４は熱交換器コア２０とは別個に製造される。部品２４は熱交換器コア２０上に既に装着されている。これらの部品は、熱交換器コア上で、嵌め込まれた個々のまたは複数の部品、あるいは部品の全体のセットを焼きばめまたは締まりばめすることによって、固定される。
【００５０】
図１１は熱交換器の斜視図である。図示される熱交換器１０は、その周りを流れる空気に熱を伝達するためにきわめて大きな表面積を有する。これは、熱伝達面２２が多数の棒２６によって供されることによって達成される。
【００５１】
図１２は熱交換器の斜視図である。ここでも、きわめて大きな熱伝達表面積が供される。というのは、ここでもこの熱伝達面２２を提供するために多数の棒２６が設けられているからである。熱交換器の内側には内側プロファイル３０が見える。本実施の形態において、この内側プロファイルの一部は外側の棒２６または棒列に続いている。図１２の実施の形態の棒２６も図１１の実施の形態の棒２６も、別個に製造された部品によって熱交換表面に外側から取付け可能であるか、あるいは変形加工法または切削加工法によって押出し成形品を再加工することによって形成可能である。
【００５２】
図１３は熱交換器１０の斜視図である。熱交換器１０の熱伝達面２２を供する図示した部品２８は、熱伝達を促進する波形リブである。
【００５３】
図１４は複数の同一の熱交換器本体モジュール３８の斜視図である。図示したこの実施の形態は、熱交換器を上述のような押出し成形法で製造しないで、ダイカスト法で製造するときに特に重要である。ダイカスト法は離型用テーパ面に基づいて肉厚が大きくなるという欠点がある。本実施の形態では、複数の熱交換器本体モジュール３８が設けられている。この場合、個々の熱交換器本体モジュール３８は軸方向長さが短い。従って、短い離型用テーパ面に基づいて肉厚をきりつめることができる。
【００５４】
図１５は熱交換器１０の切断斜視図である。この図示に基づいて、離型用テーパ面を短くすることができる他の方法を説明することが可能である。すなわち、ダイカスト部品として製造される熱交換器１０に、反対向きの２つの離型方向４０，４２に取り外される２個の中子が設けられることにより、肉厚を同様に小さくすることができる。
【００５５】
図１６，１７，１８は燃焼管７０の斜視図である。図１７は燃焼管の斜視図である。図１８は燃焼管の斜視図である。熱交換器の内側への良好で均一な放熱のために、燃焼時に発生する高温ガスをできるだけ効果的に分配できるようにするため、流れ案内部材を用いて、高温ガスを熱交換器１０内で内側リブ３０および／またはその内壁の方へ案内することが得策である。図１７には、らせん形の流れ案内部材４４が示されている。同様に、流れ案内部材は羽根、蛇行、バッフルプレートおよび穴あき管の形に形成可能である。穴７２によって形成される穴プロファイルに加えて多数の穴４６を有するような穴あき管が、図１８に示されている。
【００５６】
図１９は、フランジプレート４８を備えるエアヒータの接続範囲の斜視図である。フランジプレート４８は、エアヒータ１０を、車体および／またはハウジングあるいは車両に固定されたその他の要素に取付けるのに役立つ。排ガスおよび燃焼空気を外側空間に供給および／または外側空間から取り出すために、フランジプレート４８は、エアヒータ１２に対しておよび取付け個所、すなわち例えば車体に対して、シーリングされて取り付けられる。シーリングは、例えばシーリング・リングによって行うことができる。
【００５７】
上記の、図面および特許請求の範囲に開示した本発明の特徴は、個々においても任意の組み合わせにおいても本発明を実現するために重要でありうる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】エアヒータの斜視図である。
【図２】熱交換器を取り外したエアヒータの斜視図である。
【図３】熱交換器を取り外し、バーナヘッドとバーナユニットとに分解したエアヒータの斜視図である。
【図４】熱交換器の斜視図である。
【図５】熱交換器の個々の構成要素の斜視図である。
【図６】ハウジング固定部材を配置したエアヒータの斜視図である。
【図７】楕円形横断面を有する熱交換器コアの断面図である。
【図８】翼形横断面を有する熱交換器コアの断面図である。
【図９】紡錘形横断面を有する熱交換器コアの断面図である。
【図１０】熱交換器と、別個の熱伝達部材の斜視図である。
【図１１】熱交換器の斜視図である。
【図１２】熱交換器の斜視図である。
【図１３】熱交換器の斜視図である。
【図１４】多数の同一熱交換器本体モジュールの斜視図である。
【図１５】熱交換器の切断斜視図である。
【図１６】燃焼管の斜視図である。
【図１７】燃焼管の斜視図である。
【図１８】燃焼管の斜視図である。
【図１９】フランジプレートを備えるエアヒータの接続範囲の斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…熱交換器、１２…エアヒータ、１４…熱交換器本体、１６…熱交換器底部、１８…熱交換器ヘッド、２０…熱交換器コア、２２…熱伝達面、２４…熱伝達面を有する部品（円板状）、２６…熱伝達面を有する部品（棒）、２８…熱伝達面を有する部品（波形リブ）、３０…内側プロファイル、３２…楕円形横断面、３４…翼形横断面、３６…紡錘形横断面、３８…熱交換器本体モジュール、４０…離型方向、４２…離型方向、４４…ボルトのねじ山、４６…穴あき管の穴、４８…フランジプレート、５４…排ガス案内部、５６…燃焼空気供給管、５８…燃料供給管、６０…バーナユニット、６２…バーナヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦軸線を有する熱交換器本体を備え、空気を案内するハウジングに統合するエアヒータ用の熱交換器を製作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、車両、特に商用車のために燃料で運転される補助ヒータは、主として、車両空調装置とも呼ばれる車両固有の暖房−空調ユニットとは別個に装備されている。このような補助ヒータは、例えば、独立ヒータおよび／またはパーキングヒータとして使用されるエアヒータとして形成されている。
【０００３】
かなり前から、エアヒータを車両固有の暖房−空調ユニットに統合することが試みられている。これはスペースと必要構成要素を省略する。このような構造体の一例が特許文献１に示されている。
【特許文献１】ＤＥ １０２ １１ ５９１ Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エアヒータを暖房−空調ユニットに統合するために選択されるエアヒータの位置と構造は、統合の機能、経済性および安全性を左右する。従って、暖房−空調ユニットへのエアヒータの組込みに関連するいろいろな問題を認識し、この問題の解決策を提供することが試みられている。それによって最終的に、良好なマスタープランが供される。
【０００５】
一つの問題は、一般的にダイカスト技術で製作されている熱交換器本体の大きな重量に関連している。大きな重量に基づいて、特に車両ヒータを支持するハウジングをかなり頑丈に形成しなければならない。
【０００６】
軸方向に縦長に延在する熱交換器の提案された設計思想では、空気がこの方向に対して垂直に熱交換器の周りを流れる。このような空気の流れは、必然的に空気の大きな渦を生じさせ、それによって流れ損失が大きくなる。熱交換器を取り囲むスペースを大きくすることによってこの問題を解決しようとすると、暖房−空調装置の全体スペースを拡大しなければならなくなる。従って、熱交換器の流れ状態と熱伝達を促進する解決策が必要となる。
【０００７】
更に、暖房−空調装置にエアヒータを組み込む設計思想と関連して、エアヒータの既存の構成要素を引き続き使用できるようにするという要望が存在する。そこで、同じ設計思想を異なる種類のエアヒータに関して使用できるようにするために、熱交換器をできるだけ可変に構成する試みがなされている。可変性に関するこの要望は、熱交換器の製作にも関連する。
【０００８】
熱交換器によって暖められる空気が熱交換器の周りを流れることと共に、燃焼ガスから熱交換器に熱を伝達することが重要である。この熱伝達も改善されるべきであり、それによって特に、熱伝達器の構造において大きな自由度が提供される。
【０００９】
エアヒータに対する他の重要な要求は、燃焼ガスがエアヒータの周りを流れる空気に入り込まないように、エアヒータを配置することにある。更に、燃焼のために使用される空気を自動車の外側範囲から取り出すようにすべきである。すなわち、特に車内から取り出さないようにすべきである。エアヒータの種々の接続管の位置決めに関する改善も同様に所望される。
【００１０】
本発明の根底をなす課題は、特に熱交換器の重量に関する適切な解決策によって、前述の問題を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は独立請求項の特徴によって解決される。
【００１２】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載される。
【００１３】
本発明は、冒頭に述べた方法において、熱交換器本体の少なくとも一部が２個の中子を使用するダイカスト法で製作され、この中子が縦軸線に沿った反対向きの離型方向に取り出されることを特徴とする。それによって、所定の離型テーパ面、所定の表面状態および所定の材料の場合に、離型力を低減することができる。最終的に、肉厚が薄く、それに伴い軽量化された熱交換器を製作することができる。
【００１４】
熱交換器コアが内側プロファイルを備える場合、この方法はきわめて有利である。この場合、内側プロファイルが離型力を改善するので、離型力の本発明による低減がきわめて有利である。
【００１５】
例えば、内側プロファイルが縦方向に延在するリブを備える場合に、その熱交換器を製作する方法を使用することができる。そのような内側プロファイルによって、熱交換器の熱伝達内面が大きくなるので、全体スペースを縮小することができる。
【００１６】
熱交換器本体と熱交換器底部とが別個に製作されると有利な場合がある。熱交換器底部および熱交換器ヘッドが熱交換器本体とは別個に製作される場合には、熱交換器本体を本発明による方法で製作することができる。
【００１７】
同様の理由から、熱交換器ヘッドを別個に製作することが得策である。そのような熱交換器ヘッドが存在する場合、その別個の製作は本発明によるダイカスト法の使用を可能にする。しかしながら、バーナヘッドまたはバーナユニットの形状に応じて、熱交換器ヘッド全体を省略することも可能である。
【００１８】
有利な特徴をもたらすために、本発明による熱交換器製作に係る特徴は、熱交換器や熱交換器を設けたエアヒータや熱交換器の製作方法の他の多数の特性と組み合わせることができる。
【００１９】
熱交換器本体は熱交換器コアおよび熱伝達面を備え、熱交換器コアと熱伝達面を供する部品とは少なくとも一部が別個に製作されてもよい。このような別個に製作する方法は、軽量化の手段として、及び部品の設計と製作方法に関する高い可変性をもたらす手段として有利であると考えられる。
【００２０】
これに関連して、熱伝達面を供する部品が熱交換器コアに対して焼きばめ及び／又は締まりばめされると、特に有利である。熱交換器ヘッドおよび熱交換器底部は、好ましくは溶接、ろう付け、接着および／またはねじ止めによって、熱交換器コアに対して気密に連結されるのに対し、例えば円板状に形成された個々の熱伝達面は、熱交換器コアに対して焼きばめ又は締まりばめすることができる。それによって、製作方法の変形のために他の方法を供することができる。
【００２１】
それは、流れ抵抗の低減を促進する横断面形状を有することができる。
【００２２】
これは、例えば横断面形状が楕円形であることによって達成可能である。
【００２３】
他の例では、横断面形状が飛行機翼の横断面形状に似ている。
【００２４】
更に、横断面形状が紡錘形であると有利な場合がある。
【００２５】
熱交換器ヘッドは、その外面に、熱伝達面を提供する多数の棒を備えることが可能である。このような多数の棒により、暖めるべき空気に熱を伝達するためのきわめて大きな表面積が提供される。
【００２６】
その際、一方では、熱交換器本体が熱交換器コアを備え、多数の棒の少なくとも一部が別個の部品によって熱交換器コアに取付けられていると有利な場合がある。
【００２７】
他方では、熱交換器本体が熱交換器コアを備え、多数の棒の少なくとも一部を熱交換器コアと一体に形成することもできる。別個の部品によって熱交換器コアに取付ける棒の設計方法あるいは熱交換器コアに一体に形成する棒の設計方法に応じて、いろいろな利点があり、例えば一方では可変性に関する利点があり他方では全体製作方法の簡単化に関する利点がある。
【００２８】
熱交換器本体は、その外面に、熱伝達面を提供する多数の波形リブを備えていてもよい。
【００２９】
これに関連して、熱交換器本体が熱交換器コアを備え、多数の波形リブの少なくとも一部を別個の部品によってあるいは別個の部品として熱交換器コアに取付けることも可能である。
【００３０】
同様に、熱交換器本体が熱交換器コアを備え、多数の波形リブの少なくとも一部が熱交換器コアと一体に形成されていてもよい。このような熱伝達面をねじ連結部または類似の連結部を介して熱伝達器コアに固定しないで、嵌め込まれた個々のまたは複数の伝達面部品またはその全体のセットを溶接、ろう付け、焼きばめまたは締まりばめすることによって固定することが得策である。
【００３１】
熱交換器本体は複数の熱交換器本体モジュールから構成可能である。これによって、可変性が高められる。というのは、個々の熱交換器本体モジュールを異なるように形成することができ、特に異なる大きさの熱交換器を製作することができるからである。
【００３２】
モジュール方式の製作の観点から、熱交換器本体モジュールの少なくとも一部が同一であると有利である。その場合、特にダイカスト法の場合、異なる金型が不要である。
【００３３】
空気を案内するハウジングに統合するためのエアヒータに関連して、他の利点がある。このエアヒータは熱交換器本体を有する熱交換器を備え、エアヒータは更に、流れ案内要素を備え、この流れ案内要素は、少なくとも部分的に熱交換器の内部に配置された燃焼室内での燃焼時に発生する高温ガスを、熱交換本体の内側へ案内する。燃焼時に発生する高温ガスは熱交換器の内側に効率的に分配可能である。
【００３４】
これに関連して、流れ案内要素がねじ山のように、羽根として、蛇行形部品として、バッフルプレートとして及び／又は穴あき管として形成されていると有利である。この方法と他の多数の方法は、全体として熱伝達を改善する。
【００３５】
更に、空気を案内するハウジングに統合するためのエアヒータに関連して、利点がある。このエアヒータは熱交換器を備え、この場合フランジプレートが設けられ、このフランジプレートはエアヒータの取付け個所とフランジプレートの間並びにエアヒータとフランジプレートの間に設けられるシール要素を用いて、排ガス排出管を少なくとも車内に対してシールする。このようなフンラジプレートにより、排ガスをできる限り短い経路で外気に案内することができる。この場合、排ガスが車内に達する危険がない。
【００３６】
これに関連して更に、フランジプレートが燃焼空気供給管を車内に対してシールすると有利である。それにより、燃焼空気が車両の外側空間から取り出される。
【００３７】
更に、フランジプレートが燃料供給管の貫通案内部を備えると有利である。それによって、ガスおよび液体を搬送するすべての接続部がフランジプレートの範囲内に配置される。これは、エアヒータを全体設計に結びつけるために有利である。
【００３８】
本発明は、エアヒータが経済的な方法でおよび機能の観点から適した方法で、自動車、特に商用車の暖房−空調装置に組込み可能であるという認識に基づく。これは特に、本発明によって提供される熱交換器の高い可変性と、重量の観点からの熱交換器のプラスの特性に起因する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
添付の図を参照して特に有利な実施の形態に基づき本発明を例示的に説明する。
【００４０】
図に関する次の説明において、同じ参照符号は同一の構成要素または類似の構成要素を示す。
【００４１】
図１はエアヒータ１２の斜視図である。エアヒータ１２は、バーナユニット６０に装着される熱交換器１０と、バーナヘッド６２とを備える。このバーナヘッド６２は、ファンモータ６４と制御装置６６とを備え、このファンモータ６４および制御装置６６は燃焼空気ファンユニット６８の重要な構成要素を構成する。バーナヘッド６２には、更に燃焼空気供給用の管５６が設けられている。バーナユニット６０には燃料供給管５８と排ガス排出用の管５４が設けられている。排ガス排出管５４にはフランジプレート４８が配置され、このフランジプレート４８は、燃料供給管５８と燃焼空気供給管５６を貫通案内するための切欠きを有する。フランジプレート４８の機能については図１９を参照して詳しく説明する。バーナユニット６０に装着される熱交換器１０は、その外面にリブ構造体を備え、このリブ構造体により、熱交換器１０の周りを流れる空気に熱を伝達するための面積が拡大される。エアヒータ１２は、好ましくは、暖めるべき空気の流れに関して、その空気が熱交換器１０の軸線に対して垂直に流入および流出して熱交換器１０の周りを流れるように、配置される。
【００４２】
図２は熱交換器を取り外したエアヒータ１２の斜視図である。この図にはバーナヘッド６２とバーナユニット６０とが示されている。バーナユニット６０はバーナ管７０を備え、このバーナ管内における火炎の形成によって高温ガスが発生する。この高温ガスは、その熱エネルギーを、図２に示されていない熱交換器１０に伝達する。高温ガスが熱交換器に到達することができるようにするために、多数の穴７２がバーナ管７０の外周壁に穿設される。
【００４３】
図３は熱交換器を取り外し、バーナヘッドとバーナユニットを分解したエアヒータ１２の斜視図である。この図から明らかなように、バーナヘッド６０は、フランジ継手７４，７６を介してバーナユニット６０に連結される。この図から更に明らかなように、フランジプレート４８は排ガス排出管５４に固定連結される一方で、燃焼空気供給管５６のための貫通穴がフランジプレートに設けられている。
【００４４】
図４は熱交換器１０の斜視図である。熱伝達面２２を提供するリブ構造体が示されている。
【００４５】
図５は熱交換器１０の個々の構成要素の斜視図である。熱交換器１０は複数の部品によって形成される。熱交換器は、熱交換器コア２０と、熱伝達面２２を有する部品２４と、熱交換器底部１６と、熱交換器ヘッド１８とを備える。バーナヘッド６２及び／又はバーナユニット６０の設計に応じて、熱交換器ヘッド１８は省略可能である。バーナ管７０内で発生する高温ガスから熱交換器１０への熱伝達を改善するために、熱交換器コア２０内には内側プロファイル３０が設けられる。熱交換器ヘッド１８および熱交換器底部１６は種々の技術、例えば深絞り、ダイカストまたは切削加工によって製造可能である。個々の部品は、種々の連結技術、例えば溶接、ろう付け、接着および／またはねじ止めによって互いに連結可能である。熱交換器１０内で燃焼ガスが発生するので、熱交換器ヘッド１８と熱交換器コア２０と熱交換器底部１６とを気密に連結することが重要である。本開示範囲内において、熱交換器コアは、それに固定され熱伝達面２２を有する部品２４と共に、熱交換器本体１４とも呼ばれる。
【００４６】
図６はハウジング固定部材７４を備えるエアヒータ１２の斜視図である。このハウジング固定部材はエアヒータ上に配置される。ハウジング固定部材７４によって、エアヒータ１２を周囲のハウジングに固定可能である。ハウジング固定部材７４は、熱交換器ヘッド１８と熱交換器底部１６とを介してエアヒータ１２に固定される。
【００４７】
図７は楕円形の横断面を有する熱交換器コアの断面図である。熱交換器コア２０は内側プロファイル３０を有する。この内側プロファイル３０が微細に形成されていればいるほど、高温ガスから熱交換器１０への熱伝達のために供される表面積は大きくなる。図示のような熱交換器コア２０は例えば押出し成形法によって製造可能である。これにより、肉厚を薄くすることができ、それによって一方では軽量となり、他方では熱伝達表面積が大きくなる。熱交換器コア２０内には、他の構成要素を固定するための固定手段、例えば穴７６が設けられる。熱交換器２０の楕円形の横断面形状３２は熱交換器２０の周りを流れる暖めるべき空気の流れ状態を改善することができる。熱交換器底部１６が熱交換器コア２０から分離製造された部品であるので、熱交換器コア２０の製造が簡単化される。
【００４８】
図８は翼形の横断面を有する熱交換器コアの断面図である。図９は紡錘形の横断面を有する熱交換器コアの断面図である。図示した横断面形状、すなわち翼形横断面形状３４および紡錘形横断面形状３０は、熱交換器２０の周りの流れを促進する形状の他の例として理解されるべきである。
【００４９】
図１０は、熱交換器１０および熱伝達のための別個の部品２４の斜視図である。図示される各部品２４は熱交換器コア２０とは別個に製造される。部品２４は熱交換器コア２０上に既に装着されている。これらの部品は、熱交換器コア上で、嵌め込まれた個々のまたは複数の部品、あるいは部品の全体のセットを焼きばめまたは締まりばめすることによって、固定される。
【００５０】
図１１は熱交換器の斜視図である。図示される熱交換器１０は、その周りを流れる空気に熱を伝達するためにきわめて大きな表面積を有する。これは、熱伝達面２２が多数の棒２６によって供されることによって達成される。
【００５１】
図１２は熱交換器の斜視図である。ここでも、きわめて大きな熱伝達表面積が供される。というのは、ここでもこの熱伝達面２２を提供するために多数の棒２６が設けられているからである。熱交換器の内側には内側プロファイル３０が見える。本実施の形態において、この内側プロファイルの一部は外側の棒２６または棒列に続いている。図１２の実施の形態の棒２６も図１１の実施の形態の棒２６も、別個に製造された部品によって熱交換表面に外側から取付け可能であるか、あるいは変形加工法または切削加工法によって押出し成形品を再加工することによって形成可能である。
【００５２】
図１３は熱交換器１０の斜視図である。熱交換器１０の熱伝達面２２を供する図示した部品２８は、熱伝達を促進する波形リブである。
【００５３】
図１４は複数の同一の熱交換器本体モジュール３８の斜視図である。図示したこの実施の形態は、熱交換器を上述のような押出し成形法で製造しないで、ダイカスト法で製造するときに特に重要である。ダイカスト法は離型用テーパ面に基づいて肉厚が大きくなるという欠点がある。本実施の形態では、複数の熱交換器本体モジュール３８が設けられている。この場合、個々の熱交換器本体モジュール３８は軸方向長さが短い。従って、短い離型用テーパ面に基づいて肉厚をきりつめることができる。
【００５４】
図１５は熱交換器１０の切断斜視図である。この図示に基づいて、離型用テーパ面を短くすることができる他の方法を説明することが可能である。すなわち、ダイカスト部品として製造される熱交換器１０に、反対向きの２つの離型方向４０，４２に取り外される２個の中子が設けられることにより、肉厚を同様に小さくすることができる。
【００５５】
図１６，１７，１８は燃焼管７０の斜視図である。図１７は燃焼管の斜視図である。図１８は燃焼管の斜視図である。熱交換器の内側への良好で均一な放熱のために、燃焼時に発生する高温ガスをできるだけ効果的に分配できるようにするため、流れ案内部材を用いて、高温ガスを熱交換器１０内で内側リブ３０および／またはその内壁の方へ案内することが得策である。図１７には、らせん形の流れ案内部材４４が示されている。同様に、流れ案内部材は羽根、蛇行、バッフルプレートおよび穴あき管の形に形成可能である。穴７２によって形成される穴プロファイルに加えて多数の穴４６を有するような穴あき管が、図１８に示されている。
【００５６】
図１９は、フランジプレート４８を備えるエアヒータの接続範囲の斜視図である。フランジプレート４８は、エアヒータ１０を、車体および／またはハウジングあるいは車両に固定されたその他の要素に取付けるのに役立つ。排ガスおよび燃焼空気を外側空間に供給および／または外側空間から取り出すために、フランジプレート４８は、エアヒータ１２に対しておよび取付け個所、すなわち例えば車体に対して、シーリングされて取り付けられる。シーリングは、例えばシーリング・リングによって行うことができる。
【００５７】
上記の、図面および特許請求の範囲に開示した本発明の特徴は、個々においても任意の組み合わせにおいても本発明を実現するために重要でありうる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】エアヒータの斜視図である。
【図２】熱交換器を取り外したエアヒータの斜視図である。
【図３】熱交換器を取り外し、バーナヘッドとバーナユニットとに分解したエアヒータの斜視図である。
【図４】熱交換器の斜視図である。
【図５】熱交換器の個々の構成要素の斜視図である。
【図６】ハウジング固定部材を配置したエアヒータの斜視図である。
【図７】楕円形横断面を有する熱交換器コアの断面図である。
【図８】翼形横断面を有する熱交換器コアの断面図である。
【図９】紡錘形横断面を有する熱交換器コアの断面図である。
【図１０】熱交換器と、別個の熱伝達部材の斜視図である。
【図１１】熱交換器の斜視図である。
【図１２】熱交換器の斜視図である。
【図１３】熱交換器の斜視図である。
【図１４】多数の同一熱交換器本体モジュールの斜視図である。
【図１５】熱交換器の切断斜視図である。
【図１６】燃焼管の斜視図である。
【図１７】燃焼管の斜視図である。
【図１８】燃焼管の斜視図である。
【図１９】フランジプレートを備えるエアヒータの接続範囲の斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…熱交換器、１２…エアヒータ、１４…熱交換器本体、１６…熱交換器底部、１８…熱交換器ヘッド、２０…熱交換器コア、２２…熱伝達面、２４…熱伝達面を有する部品（円板状）、２６…熱伝達面を有する部品（棒）、２８…熱伝達面を有する部品（波形リブ）、３０…内側プロファイル、３２…楕円形横断面、３４…翼形横断面、３６…紡錘形横断面、３８…熱交換器本体モジュール、４０…離型方向、４２…離型方向、４４…ボルトのねじ山、４６…穴あき管の穴、４８…フランジプレート、５４…排ガス案内部、５６…燃焼空気供給管、５８…燃料供給管、６０…バーナユニット、６２…バーナヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸線を有する熱交換器本体（１４）を備え、空気を案内するハウジングに統合するためのエアヒータ（１２）用の熱交換器（１０）を製作する方法において、熱交換器本体（１４）の少なくとも一部が２個の中子を使用するダイカスト法で製作され、この中子が前記縦軸線に沿った反対向きの離型方向（４０，４２）に取り出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
熱交換器コア（２０）が内側プロファイル（３０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記内側プロファイルが縦方向に延在するリブを備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
熱交換器本体（１４）と熱交換器底部（１６）と熱交換器ヘッドとが別個に製作されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
縦軸線を有する熱交換器本体（１４）を備え、空気を案内するハウジングに統合するためのエアヒータ（１２）用の熱交換器（１０）を製作する方法において、熱交換器本体（１４）の少なくとも一部が２個の中子を使用するダイカスト法で製作され、この中子が前記縦軸線に沿った反対向きの離型方向（４０，４２）に取り出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
熱交換器コア（２０）が内側プロファイル（３０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記内側プロファイルが縦方向に延在するリブを備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
熱交換器本体（１４）と熱交換器底部（１６）と熱交換器ヘッドとが別個に製作されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公表番号】特表２００８−５２２１１９（Ｐ２００８−５２２１１９Ａ）
【公表日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４１６８４（Ｐ２００７−５４１６８４）
【出願日】平成１７年１１月２３日（２００５．１１．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００５／００２１２５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５６１９０
【国際公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【出願人】（５９１０１８７６３）ベバスト・アクチィエンゲゼルシャフト (102)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２３日（２００５．１１．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００５／００２１２５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５６１９０
【国際公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【出願人】（５９１０１８７６３）ベバスト・アクチィエンゲゼルシャフト (102)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]