JP2005517893A - フィン付き低プロファイル熱交換器 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 対向して面する第１面４０と第２面４２とを有し、第１面から外側へ延出しており、第２面に面して開放されている複数の細長い通路５０を画定する複数の離隔した細長いフィン４４を含むフィンプレート５と、それぞれの外周の縁の全周が密封可能に結合されており、流体流通チャンバ２４を画定する離隔したカバープレート１８とシムプレート１４とを有すると共に、流体流通チャンバ２４と連通した流入開口２８と流出開口３０とを有するフラットな容器とを備え、流体が流体流通チャンバへの流入、通過及び流出が可能になるように、フィンプレートの第１面４０がそれらの間の熱伝達を可能にするためにシムプレート１４に取り付けられており、フィンプレートの第２面４２が露出されている低プロファイルの熱交換器１０。

Description

本発明は、流体の冷却に使用されるフィン付き低プロファイル熱交換器に関する。

低プロファイルの熱交換器は、一般に、熱交換器の高さのクリアランスが相当に低い用途、たとえばスノーモービルの廃油箱冷却装置、及び自動車用途におけるアンダーボディ搭載型の燃料冷却器に使用される。あるタイプの従来型の低プロファイルの熱交換器は、気流、雪、及び一般的な異物に対して露出されるルーバプレートを備えており、このルーバプレートには蛇行する管が固定されており、この管はプレートを横切って前後に往復している。冷却されるべき流体がこの蛇行管内を通過する。別のタイプの従来型の低プロファイルの熱交換器は、横方向に走行し、頂部壁及び底部壁と共に一体的に押し出し成形されており、頂部壁と底部壁とが対向した側部の縁に沿って接続することにより押し出し成形後に対向する端部において溶接された空洞を流体冷却容器を提供するために画定するフィンを備えている。
独国実用新案出願公開第２９７２２８４１号明細書 特開平０７−２８０４８４号公報 欧州特許出願公開第０９０７０６１号明細書

従来の低プロファイルの熱交換器は重く、製造コストが比較的高い。従って、比較的軽量で、製造に関して比較的コスト効率がよい低プロファイルの熱交換器が必要である。更に、その相対サイズのための改善された流体温度低下を有する低プロファイルの熱交換器が望ましい。

本発明によれば、対向して面する第１面と第２面とを有し、第１面から外側へ延出しており、第２面に面して開放されている複数の細長い通路を画定する複数の離隔した細長いフィンを含むフィンプレートと、それぞれの外周の縁の全周が密封可能に結合されており、流体流通チャンバを画定する離隔したカバープレートとシムプレートとを有すると共に、流体流通チャンバと連通した流入開口と流出開口とを有する低プロファイルの容器とを備えた低プロファイルの熱交換器が提供される。フィンプレートの第１面は、低プロファイル容器とフィンプレートとの間の熱伝達を可能にするためにシムプレートに取り付けられており、フィンプレートの第２面は露出されている。

本発明の別の態様によれば、対向して面する第１面と第２面とを有し、第２面から外側へ延出しており、第２面とは逆側が開放している複数の細長い通路を画定する複数の離隔した細長いフィンを含む平坦な支持壁を有する押し出し形成されたフィンプレートと、支持壁の第１面から離隔した実質的に平坦な中央部分を有し、流体が流体流通チャンバ内に流入し、通過し、流出できるようにするために、連通する流入開口と流出開口とを有する流体流通チャンバが支持壁との間に画定される、別個に形成された低プロファイルのカバープレートとを備えた低プロファイルの熱交換器が提供される。

本発明の好ましい実施の形態は、図面を参照した例で説明される。

図１を参照すると、本発明の好ましい実施の形態による、包括的に参照符号１０で示す熱交換器の分解組立図が示されている。熱交換器１０は、底部のフィンプレート１２、シムプレート１４、タービュレータプレート１６、及びカバープレート１８を備えている。図１ではこれらのプレートを縦方向に配列した状態で示しているが、これは説明のみを目的としたものである。この熱交換器は、あらゆる所望の方向をとることができる。

図１及び図２を参照すると、カバープレート１８とシムプレート１４とが、内部流体流通チャンバ２４を有する平坦で低プロファイルの容器を画定している。カバープレート１８は、図示した実施の形態では概略矩形である中央平坦部分２０を含む。中央平坦部分２０の四方全ての外周の縁には側壁フランジ２２が設けられている。側壁フランジ２２はシムプレート１４へ向かって延びており、カバープレート１８とシムプレート１４との間に画定された流体流通チャンバ２４の全周に連続的な側壁を備えさせる。側壁フランジ２２の少なくとも１対の対向する壁部の底部の縁に沿って、外方へ延びた接続フランジ２６が設けられることが好ましい。各接続フランジ２６は、シムプレート１４に接すると共に固定された平坦面２７を有している。

一方が流体流入口として、他方が流体流出口としてそれぞれ機能する１対の流体通流開口２８、３０が、流体流通チャンバ２４と連通して中央平坦部分２０を貫通して設けられている。一実施の形態では、流体用の貫通通路を有する円筒形の管継手３２、３４が開口２８、３０のために設けられている。管継手３２、３４は、カバープレート１８に密封可能に接続するための環状フランジ３６を備えていてもよい。

ある好ましい実施の形態では、カバープレート１８は一体構造であり、ろう付け用合金をクラッドしたアルミニウム合金をロール形成するか、又は打ち抜きしたものである。

シムプレート１４は、カバープレート１８の中央平坦部分２０の内側に面した第１平坦面と、フィンプレート１２に面して接続された対向平坦面３７とを有する単純に平坦なプレートである。シムプレート１４は、図示した実施の形態では実質的には矩形であり、カバープレート１８のフットプリントとほぼ同面積のフットプリントを有する。ある好適な実施の形態では、シムプレート１４は、ろう付け用合金をクラッドしたアルミニウム又はアルミニウム合金シートからなる。

ある好ましい実施の形態では、フィンプレート１２は、押し出し成形したアルミニウム又はアルミニウム合金からなる一体構造である。フィンプレート１２は、シムプレート１４に面すると共にこれに固定された第１平坦面４０と、細長い平行な複数のフィン４４が設けられた対向面４２とを有する平坦な支持壁３８を含んでいる。熱交換器を表面上に取り付けることができるように、支持壁３８に面する側の縁に沿って、固定用開口４８が貫通した取付フランジ４６が設けられていてもよい。

図２及び図３を参照すると、各々のフィン４４は、実質的に、支持壁３８の第１端部から第２端部へ延びており、フィン同士の間には複数の細長い通路５０が画定されている。フィンプレート１２のシムプレート１４に面した側の逆側は開放していて交互に配置されたフィン４４と通路５０とが露出しているので、使用時には空気が通路５０を通り、またフィン４４上を越えることができる。いくつかの用途においては、他の物質、たとえば水、雪、その他の異物が、露出したフィンと通路とに対して衝突することができる。図１乃至図３に示す熱交換器では、フィン４４は、フィン支持壁３８の外側の平坦面４２からこれに対して直交する角度で均等な距離で延びており、また熱交換器の一端から他端へ延びている直線フィンである。

流体流量を増加させるためにタービュレータプレート１６が流体流通チャンバ２４内に配置されており、その結果、流体からの熱の除去効率が増大する。図４、図５、図６及び図７を参照すると、ある好ましい実施の形態では、タービュレータプレート１６は、ロール形成又は打ち抜き処理のいずれかによって拡げられた金属、具体的にはアルミニウムで形成されている。タービュレータプレート１６上には、交互に又はオフセットして横断させた廻旋部６４の列が設けられている。この廻旋部は、カバープレート１８及びシムプレート１４との良好な結合を得るために平坦な底部及び頂部６６を有しているが、所望であれば、丸い頂部を有するように、又は正弦波形状にすることもできる。廻旋部６４の横列の内の１列の一部分は横断クリンプ部６８及び６９を形成するために、圧縮、ロール形成、又は共にクリンプされている（ここでのクリンプとは、クリンプ、打ち抜き、ロール形成、又はその他のタービュレータプレート１６の廻旋部を密封するためのあらゆる方法を含むことを意図する）。クリンプ部６８、６９は、流体流通チャンバ２４内での短絡流を減少させるためにバリア６２を形成している。図７では、バリア６２は仮想線を用いて示されており、通流開口２８と３０との間に延びているため、一方の開口２８又は３０から流入した流体は、単純に流体チャンバ２４内の廻旋部６４を直線的に流れて他方の通流開口３０又は２８から流出するのではなく、より回り遠い経路を流れる必要がある。共通の端部６０付近に２つの通流開口２８、３０が配置されている図示例では、バリア６２が、共通の端部６０の付近から、熱交換器１０の対向する端部５８からやや離れた地点７２へ延びているため、開口２８からチャンバ２４内へ流入する流体の相当の部分が、開口３０を通じてチャンバ２４から流出する前に、地点７２を回ってＵ字型の流路内を矢符７４で示すように流れる必要がある（開口２８がチャンバ２４の流入口であり、開口３０がチャンバ２４の流出口である場合）。ある好ましい実施の形態では、カバープレート１８とシムプレート１４とはろう付け用合金をクラッドしたアルミニウムからなり、また、熱交換器１０は、部品を、図１に示した順序でクランプ留めして組み立て、組み立てた構成要素をろう付け炉内で加熱することにより製造されるので、カバープレートの側壁フランジ２２が、その下端部の全周でシムプレート１４に密封してろう付けされることで、タービュレータプレート１６がカバープレート１８とシムプレート１４との間に挟まれ、更にシムプレート１４がフィンプレート１２の支持壁３８にろう付けされる。いくつかの用途では、構成要素を接続するためにろう付けの代わりに半田付けを用いることができる。実施の形態によっては、熱交換器の構成要素のいくつか又は全てを他の金属材料、たとえばスチール及び非金属ポリマー材料を使用して形成できる。ポリマーの構成要素同士は熱結合、超音波結合、または接着剤又は他の手段を使用して結合することができる。

熱交換器１０は、カバープレート１８とシムプレート１４とによって画定された流体通流容器を流れる流体を冷却するための低プロファイル装置として使用することができ、この場合、流体からの熱が流体から離れ、露出したフィン４４へ案内され、次に、それを流れる空気によって冷却される。いくつかの用途においては、露出したフィン４４の冷却は、他の物質、たとえば露出したフィン４４に衝突する雪及び水によって補助される。熱交換器１０は、たとえば、スノーモービルのエンジン冷却剤の冷却器として、または自動車のアンダーボディ搭載型の燃料冷却器として使用することができるが、これらは一例であり、限定されるものではない。

熱交換器１０は、より長いフィンプレート１２を用いると共に、これに対応してより長いシムプレート１４及びカバープレート１８をロール形成することにより、比較的容易に異なるサイズに製造することが可能である。カバープレート１８を、一体形成された側壁フランジ２２を備えたものとして上述したが、いくつかの実施の形態では分離した側壁を使用することもできる。更に、いくつかの実施の形態では、シムプレート１４を省略し、その代わりに、支持壁３８の上側を流体流通チャンバ２４の底部壁として使用することもできる。熱交換器１０の形状を矩形として説明したが、いくつかの用途では、他の形状、たとえば円形のディスク状の形状であってもよい。

流体流通チャンバ２４内には、種々の異なるタイプのタービュレータ又は流体流量増加手段を使用することができ、また、用途によっては、タービュレータプレート１６が存在しない場合もある。更に、いくつかの実施の形態では、クリンプ加工したバリア６２とは異なる短絡バリアを使用することが可能である。これに関連して、図８及び図９は、熱交換器１０内でシムプレート１４の代わりに使用できる更なるシムプレート７８を示している。シムプレート７８は、カバープレート１８（図８には図示せず）へ向けて上方へ横切るように延びた中央細長バッフル壁８０を備えている。バッフル壁８０は、通流開口２８、３０が設けられている位置（図８中の仮想線２８’、３０’でそのような位置を示している）の間にカバープレート１８にかけて位置決めされているため、バッフル壁はチャンバ２４内の流体を矢符８２で示すような回り道のＵ字型の流路に流すことができる。バッフル８０は、３つの側縁に沿って打ち抜いたシムプレート７８の一部分で形成され、次に、支持壁３８によって密封遮断されたシムプレート７８を貫通した矩形の開口８４を残しつつ、シムプレート７８の残りの部分と接続したままの状態の第４の側縁に関して上方に回転させて形成することが好ましい。バッフル壁８０の対向する両側に別個のタービュレータプレートを設けることができる。

図１０及び図１１は、熱交換器１０の更に別の実施の形態において、シムプレート１５とカバープレート１８との間に、タービュレータプレート１６の代わりに使用できる骨格バッフルプレート８６を示している。骨格バッフルプレート８６に対する通流開口２８、３０の位置を、図１０中に仮想線２８’、３０’で示す。骨格バッフルプレート８６は、カバープレート１８の側壁フランジ２２の内側にぴったり嵌合するような寸法の外側矩形フレーム８８を備えている。骨格バッフルプレート８６は、流体チャンバ２４の高さと一致する高さＨ（図１１を参照）を有し、更に、実質的に平行な別のバッフル壁９０、９２を含んでいる。バッフル壁９０は、通流開口２８、３０が位置する付近の第１端部壁９４から対向端部壁９６の付近にまで延びている。別のバッフル壁９２が、対向端部壁９６から第１端部壁９４の付近にまで延びているため、バッフル壁９０、９２が、流体チャンバ２４全体に、図１０中に矢符９８で示すように、前後に蛇行した流路を集合的に画定する（開口２８はより高い圧力開口であると仮定する）。別の実施の形態では、骨格バッフルプレート８６によって提供されるようなバッフル壁を、シムプレート１４又はカバープレート１８又は双方に形成したエンボス加工したリブで代用することができ、また、多くの用途において、カバープレート及び／又はシムプレート上にエンボス加工したリブは、組み立てる必要がある構成要素の数を減少させるので、別のバッフルプレートとして好ましい。熱交換器１０に使用するのに適したエンボス加工したカバープレートの構成の多数の例を以下に示す。

いくつかの用途では、押し出し成形したフィンプレート１２よりも軽量なフィンプレートを使用することが望ましい。図１２乃至図１４を参照すると、包括的に参照符号１００で示す低プロファイルの熱交換器の更なる実施の形態を、本発明の他の好ましい実施の形態として示している。この熱交換器１００は、以下の説明から明白になる相違点を除いて熱交換器１０と類似している。熱交換器１００は、概略矩形のフットプリントを有し、図１３に最良の例を示すように、熱交換器１０と類似したフィンプレート１０２、シムプレート１０４及びカバープレート１０６の積層体である。図示した実施の形態では、カバープレート１０６は、ろう付け用合金をクラッドしたアルミニウム又はアルミニウム合金をロール形成するか又は打ち抜き加工した矩形の中央平坦リブ部分１０８を含んでいる。側壁フランジ１１０は、中央平坦部分１０８の外周の全周でシムプレート１０４へ向かって連続的に延びており、この場合、平坦部分を有する側壁フランジ１１０の外側へ裏返した縁１１２がシムプレート１０４に面すると共に密封的に接続されている。熱交換器１００のシムプレート１０４とカバープレート１０６とはそれらの間に、カバープレート１０６の対角線上の対向する隅に設けられた第１通流開口１１４と第２通流開口１１６との間に流路を含む流体流通チャンバ１１３を集合的に画定している。通流開口１１４、１１６の一方は流体流通チャンバ１１３内への流体流入口であり、他方は流体流出口である。図示例では、各開口１１４、１１６にはそれぞれ対応する管継手１２２がカバープレート１０６にろう付けされることにより設けられており、中央部１０８の平面と平行な流路を有している。

エンボス加工したバッフルリブ１１８、１２０をカバープレート１０６の中央部１０８に交互に形成することにより、開口１１４と１１６との間の流路が前後に蛇行する経路に分かれる。特に、離隔した平行なリブ１１８が、カバープレート１０６の第１端部１２４から、カバープレート１０６の対向側の端部１２６付近ではあるが少し離隔した位置へ延びている。交互に配置された平行リブ１２０は、端部１２６から第１端部１２４付近ではあるが少し離隔した位置へ延びている。図１３に最良の例を示すように、リブ１１８、１２０の各々は、一対の対向する細長い形状の側壁１２８を備えており、この側壁同士は、シムプレート１０４との良好な結合を形成するための平坦面を有する平坦部分１３０によって、それぞれの末端縁に沿って結合されている。

熱交換器１００を適所に固定できるように、ブラケット１３２がカバープレート１０８にろう付けされている。図１２及び図１３に示すブラケット１３２の各々は、カバープレートをはみ出して延びていて固定用穴１３４が貫通した部分を有する実質的に矩形の中央本体を有する。カバープレート１０８上に配置されたブラケット中央本体１３２は、２つの隣接したリブ１２０、１１８の間に配置されるように寸法が決められており、また、好ましくは、ブラケット１３２の適所への位置決め及び固定を補助するべく、リブ１２０、１１８内へ延びた、対向した位置決め用タブ１３６を含んでいる。ある用途では、その軽量構造のために、熱交換器が、流入口管継手と流出口管継手とを管で接続することによって十分に支持されるため、追加のブラケットは必要ない。

シムプレート１１２は、単純には、ろう付け用合金をクラッドしたアルミニウム又はアルミニウム合金からなる平坦な矩形のプレートである。フィンプレート１０２は、流体チャンバから熱を除去するために、流体チャンバ１１３と対向したシムプレート１１２側に固定されており、実質的に矩形であり、シムプレートの全体を実質的に被覆している。フィンプレート１０２は、シムプレート１０４に固定された一面と露出した対向面とを備えている。図１３の断面図及び図１４の底面図に最良の例を示すように、フィンプレート１０２は、複数の離隔した細長い形状の中空フィン１３８を含んでおり、この中空フィン１３８は、シムプレート１０４から突出してその全長にわたって延びており、各々のフィンは概略Ｕ字型の壁によって形成されている。フィン１３８は、各フィン１３８内に配置されている閉鎖面型の通路１４２によって離隔された複数の開放面型の空気通路１４０を画定している。フィンプレート１０２の側方端部を開放して反対側の閉鎖面型の通路１４２を開放してもよい。Ｕ字型フィン１３８の各々は、シムプレート１０４にろう付けにより固定された平坦な接続壁１４４によって隣接するフィン１３８に接続されている。実際には、Ｕ字型フィン１３８と接続壁１４４とが集合的に角張ったコルゲーションを形成する。図１４に示すように、フィン１３８は、均一のサイズを有するように、しかし、全長にわたって緩やかに波打つ曲線状に形成されていることにより、内部を通る全ての空気の境界層の遮断を補助する。フィン１３８は、軽量であり、アルミニウム又はアルミニウム合金をロール形成又は打ち抜き加工したものであることが好ましい。図示例では、交互に配置された開放面型の通路１４０及び閉鎖面型の通路１４２の各々が実質的に同一の断面面積を有しているが、用途によっては相対的に異なる面積を使用することが可能である。更に、たとえばＶ字型のような異なるフィン形状を使用することもできる。

図１５は、熱交換器１０、１００のシムプレート１４、１０４の下面に使用可能な更なるフィンプレート構造１４６の一例を示している。フィンプレート１４６は、シムプレートにろう付けされた第１面１４８と第２露出面１５０とを有する。交互に配置された又は廻旋部１５８の横列からオフセットして横断させた細長いフィン構造部の間に、複数の開放面型の空気通路１５２がフィンプレート１４６の第１端部１５４から第２端部１５６へ延びている。廻旋部は、シムプレート１４、１０４との良好な結合を提供するために平坦な頂部１６０を有しているが、所望であれば、丸い頂部又は正弦波形状であってもよい。ある好ましい実施の形態では、フィンプレート１４６は、ロール形成又は打ち抜き加工のいずれかによって拡げられた金属、具体的にはアルミニウムで形成されている。

図１７は、更に別の可能なフィンプレート構成の底面図を示す。図１７のフィンプレート１６２は、中空のＵ字型フィン１６４（離隔した開放面型の通路１６６を画定する）が前後への杉綾模様のパターンに配置されている点を除いて、フィンプレート１０２と同一である。

上述したカバープレート１８、１０６に加えて、他の多くの平坦なカバープレート構成を使用することが可能である。図１８は、本発明による、更なる使用可能なカバープレート１６８を例示しており、このカバープレート１６８はカバープレート１８と同一であるが、交互に配置されたエンボス加工リブ１７０、１７２が、カバープレート１０６のリブ１１８、１２０に対して相対的に直交する方向に延びており、また、リブ１１８、１２０の各々がその長さ方向に沿って波打つ曲線に形成されており、通流開口１１４、１１６の間に、矢符１７４で示す横方向への蛇行した流路が画定されている点が異なっている。エンボス加工したバッフルリブをカバープレート上に形成する代わりにシムプレート上に形成することも可能であり、この場合には、シムプレートは、図１８に示したものと類似の平面視を有するが、シムプレートを貫通する通流開口は形成されていない。あるいは、カバープレートとシムプレートとの双方にエンボス加工したリブを形成することが可能であり、このリブ同士が密封的に接して流体チャンバ内に流路を形成し、この場合は、カバープレートとシムプレートとの両方の平面視と底面視とは図１８の平面図と夫々類似し（シムプレートには通流開口は設けられない）、カバープレートとシムプレートとのエンボス加工されたリブ１７０、１７２の各々が流体チャンバの高さの約１／２の深さを有する。多くの異なるパターンのエンボス加工したリブと、別タイプのエンボス加工した流量増加手段又はバリアをカバープレート又はシムプレートに備えることもできる。

図１９及び図２０は、複数のディンプル１９４がエンボス加工されたカバープレート１９２を有する点を除いて、熱交換器１００と実質的に同一の更なる熱交換器１９０を示している。ディンプル１９４は、シムプレート１０４へ延びてこれと係合しているので、流体チャンバ１１３内に流量の増加が生じる。

図２１は、参照符号２００で包括的に示す、更に別の熱交換器の分解組立図を示している。熱交換器２００は、図面から明白であり且つ以下の説明で述べている点を除いて、熱交換器１００と実質的に同一である。熱交換器２００のカバープレート２０２は、流体チャンバ１１３内に流路を画定するためのエンボス加工したリブを有してはいないが、その代わりに流体チャンバ１１３内のカバープレート２０２とシムプレート１０４との間に波形のバッフルプレート２０４（別の適切な材料のアルミニウムからなる）が固定されている。波型のバッフルプレート２０４は流体チャンバ１１３の一端２０８から他端２１０へわたっているので、実質的に平行な第１バリア壁２０６Ａと第２バリア壁２０６Ｂとの対を複数備えている。各対におけるバリア壁２０６Ａ、２０６Ｂは、その上方の第１縦縁に沿ってカバープレート２０２の内部と接すると共にこれに固定された平坦壁によって結合されている（ここで使用する「上方」及び「水平」のような方向に関する用語は、熱交換器があらゆる方向をとることが可能であるため、例示のみを目的としたものである）。バリア壁の対は、その下方の縁に沿ってシムプレート１０４と接すると共にこれに固定された更なる壁２１４によって結合されており、特に、ある一つの対のバリア壁２０６Ｂがその下方の縁において、隣接したバリア壁対のバリア壁２０６Ａの下方の縁と接続している。熱交換器の端部２０８付近の各バリア壁２０６Ａの端部には側方通流開口２１６が設けられており、また、熱交換器２００の対向側の端部２１０付近の各バリア壁２０６Ｂの端部には側方通流開口２１８が設けられている。従って、流体チャンバ１１３内には、バリア壁２０６Ａ、２０６Ｂによって、交互に配置された平行な流体通路が画定され、この場合、バリア壁開口２１６、２１８により一方の通流開口１１６から他方の通流開口１１４へ延びた（又は、いずれが高圧開口であるかによって、この逆もある）通路内に、蛇行した前後への流体の流れが生じる。

図２１Ａを参照すると、一実施の形態では、波型のバリアプレート２０４は、その外側の縦縁を形成する平坦な水平部分２２０を含んでおり、この部分２２０が、カバープレート２０２の下方の接続フランジ２６とシムプレート１０４との間に挟まれている。

次に、図２２乃至図２３Ｃを参照しつつ、熱交換器２００用の、更に別のカバープレートとシムプレートとの形状について説明する。まず、図２２及び図２３Ａを参照すると、一実施の形態において、カバープレート２３０は皿型であり、中央平坦部分２４０の内面に対して９０°よりも若干大きな角度を画定すると共に、外周に一体形成されて下方に延びたフランジ２４２を有する中央平坦部分２４０を有する。シムプレート２３６は、これを貫通して形成された開口１１６、１１４を有しておらず、また、シムプレート２３６の下方に延びたフランジ２４４がカバープレート２４０のフランジ２４２内に入れ子になって支持されている点を除けば、カバープレート２４０の平坦な中央部分とシムプレート２３６との間に画定された流体チャンバ１１３を有することは同様である。フィンプレート１０２（矩形ではなくむしろ丸いコルゲーションのフィンを有することが図示されている）は、シムプレート２４４の平坦な中央部分の下側面に固定されている。シムプレートフランジ２４４は、フィンプレート１０２を通る空気流へのあらゆる悪影響を最小化するために、カバープレートフランジ２４２と丁度の位置又は底部の縁の下において先端が切り取られていてもよい。

図２３Ｂは、シムプレート２３８が、カバープレートフランジ２４２とは逆方向に延びて上方にまくれていて、カバープレートフランジ２４２の内面に入れ子になっていてこれにろう付けされた外面を有する外周フランジ２４６を有する以外は類似の構成を示している。図２３Ａ及び図２３Ｂに示す構成は、図２３Ｂ中の仮想線１０２’で示すように、フィンプレートを反対側に配置した状態で容易に「裏返す」ことができる。更に、いくつかの実施の形態では、フィンプレートを熱交換器の両側に使用してもよい。

図２３Ｃは更なる構成を示しているが、この場合、カバープレート２３４とシムプレート２４８とが全く同じであり（シムプレートには通流開口が設けられていない点を除く）、それぞれがそれぞれの中央平坦部分の全周に形成された接触フランジ２５０、２５２を有している。

図２４は、以下に述べる相違点を除いて熱交換器１００と同一の更なる熱交換器２６０を示している。熱交換器２６０のカバープレート２６２は、これを貫通する穿孔された複数の空気通流開口２６４を含む。各開口２６４は、シムプレート２６６を貫通して設けられた夫々対応する開口２６８と整列している。各々のカバープレートの空気通流開口２６４は、空気開口を流体チャンバ１１３から密封閉鎖するために、カバープレートからシムプレートへ延びているその外周縁の全周が壁２６５で囲繞されている。壁２６５は、開口２６４を穿孔する際に、カバープレート材料から突き出されることが好ましい。整列された開口２６４、２６８が、フィンプレート１０２がシムプレートとは接触しない範囲に配置されているため、整列された開口がフィンプレート１０２によって完全に遮断されることはない。いくつかの実施の形態では、フィンプレート１０２を貫通して対応する開口を穿孔することができる。図２６に示すように、使用時には、空気が開口２６８、２６４を通って流れることができるため、シムプレートとカバープレートとによって画定された流体容器の密封された区画に空気が流れることができるようになる。図２６に示すように、いくつかの用途では、空気がフィンプレート１０２と衝突する迎え角を大きくすることにより性能を向上させるために、熱交換器を移動方向（矢符２７０）に対して角度を付けてもよい。

本発明による熱交換器の多くの構成要素がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものとして説明したが、他の材料を構成要素の形成に適宜使用することも可能であり、またいくつかの用途では、たとえば熱結合可能な、超音波結合が可能な、及び接着剤による結合が可能な重合体のような、非金属材料を使用することも可能である。当業者には明白になるであろうが、本発明の精神又は範囲を逸脱しない限り、本発明の実施において多くの応用及び変形が可能である。従って、本発明の範囲は、添付の請求項によって定義される要旨に従って解釈されるべきものである。

本発明の一実施の形態による熱交換器の分解組立図斜視図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 図１の熱交換器の底面図である。 図１の熱交換器のタービュレータプレートを示す拡大斜視図である。 図４中に円５で示した図４の部分の拡大スクラップ図である。 図４のタービュレータプレートの平面図である。 図１の熱交換器の平面図である。 熱交換器の一実施の形態で使用されているシムプレートの平面図である。 図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面図である。 熱交換器の一実施の形態で使用されている骨格バリアプレートの平面図である。 図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。 本発明の別の実施の形態による熱交換器の平面図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩの沿った断面図である。 図１２の熱交換器の底面図である。 本発明の熱交換器の実施の形態と共に使用する別のフィンプレートの底面図である。 図１５のフィンプレートの側面図である。 更に別のフィンプレートの底面図である。 本発明の熱交換器と共に使用する更に別のカバープレートの平面図である。 本発明の熱交換器の更なる実施の形態の平面図である。 図１９の線ＸＸ−ＸＸに沿った断面図である。 本発明による熱交換器の別の実施の形態の分解組立図斜視図であり、図２１Ａは、図２１の線ＸＸＩＡ−ＸＸＩＡに沿った、熱交換器の組み立てられた部分の部分断面図である。 本発明による熱交換器の更なる実施の形態の正面図である。 図２２の線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿った断面図であり、各々が、本発明の実施の形態による、異なる使用可能なカバープレートとシムプレートとの組み合わせを示している。 図２２の線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿った断面図であり、各々が、本発明の実施の形態による、異なる使用可能なカバープレートとシムプレートとの組み合わせを示している。 図２２の線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿った断面図であり、各々が、本発明の実施の形態による、異なる使用可能なカバープレートとシムプレートとの組み合わせを示している。 本発明の熱交換器の更なる実施の形態の平面図である。 図２４の線ＸＸＶ−ＸＸＶに沿った断面図である。 図２４の熱交換器の側面拡大図である。

Claims (21)

1. 対向して面する第１面と第２面とを有し、前記第１面から外側へ延出しており、前記第２面に面して開放されている複数の細長い通路を画定する複数の離隔した細長いフィンを含むフィンプレートと、
   それぞれの外周の縁の全周が密封可能に結合されており、流体流通チャンバを画定する離隔したカバープレートとシムプレートとを有すると共に、前記流体流通チャンバと連通した流入開口と流出開口とを有する低プロファイルの容器と
   を備え、
   前記フィンプレートの前記第１面が前記低プロファイル容器と前記フィンプレートとの間の熱伝達を可能にするために前記シムプレートに取り付けられており、前記フィンプレートの前記第２面が露出されていること
   を特徴とする低プロファイルの熱交換器。
2. 前記シムプレートは平坦なシート状であり、前記カバープレートは実質的に平坦な中央部分と、前記シムプレートへ向けて延出されて密封可能に接続され、前記中央部分の外周の縁の全周に設けられた一体形成された側壁フランジとを有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記シムプレートと接すると共に接続された平坦面を有する側方への接続フランジが前記側壁フランジの外周の縁に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 流体の流量を増加させるための廻旋部の列を有するタービュレータが前記流体流通チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱交換器。
5. 前記流入開口と流出開口との間で流体の流れを方向付けるためのバリアを備えるために、複数の前記廻旋部がクリンプ加工されていることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記流入開口と流出開口との間で前記流体流通チャンバ内を通る蛇行した流路を備えるために、複数のバリア壁を有する骨格フレームが前記流体流通チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱交換器。
7. 前記流入開口と流出開口との間で前記流体流通チャンバ内を通る蛇行した流路を備えるために、前記流体流通チャンバ内へ延びており、複数のエンボス加工されたリブが前記カバープレート及び前記シムプレートの内の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱交換器。
8. 前記フィンプレートは、前記シムプレートに面すると共に開放して面している通路と交互に配置されている、端部が開放された通路を画定する細長いフィンを有するコルゲートプレートであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の熱交換器。
9. 前記フィンは、横断面がＵ字型であり、前記シムプレートにろう付け又は半田付けされた接続壁によって結合されていることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
10. 前記フィン内の空気の流れの境界層を分割するために、前記フィンが交互の方向に長手方向に湾曲されていることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。
11. 前記フィン内の空気が流れる境界層を分割するために、前記フィンが杉綾模様タイプのパターンの交互の方向に長手方向に折り曲げられているいることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。
12. 各フィンは、前記フィンプレートに備えられた概略Ｕ字型の横方向の廻旋部の縦方向の列であり、各列において前記廻旋部の少なくともいくつかが他の廻旋部に対して各列に沿って横方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の熱交換器。
13. 前記流入開口及び流出開口が前記シムプレートと対向して配置されている前記カバープレートを貫通して形成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の熱交換器。
14. 前記フィンプレートは、フィンが延びている前記第１面を画定する平坦な支持壁を含み、前記シムプレートは、前記シムプレートの残りの部分から部分的に分離し、前記流体流通チャンバ内で流体が循環できるようにするために前記流体流通チャンバ内に突出するように折り曲げられた部分を有することを特徴とする請求項１乃至３及び１３のいずれかに記載の熱交換器。
15. 前記流体流通チャンバ内での流体の流量を増加させるために、複数のディンプルが前記カバープレートから前記流体流通チャンバ内へ延びていることを特徴とする請求項１乃至３及び１３のいずれかに記載の熱交換器。
16. 前記流体流通チャンバ内に配置されており、前記チャンバ内の通流を巡回させるためのコルゲートバッフルプレートを含み、前記前記バッフルプレートは、実質的に前記流体流通チャンバの第１端部から第２端部へ延びて前記チャンバ内を通る複数の平行な流路を画定し、前記流体流通チャンバを通じて流体を巡回させるための１つの通流開口が前記各バッフル壁に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３及び１３のいずれかに記載の熱交換器。
17. 前記カバープレート及びシムプレートはそれぞれ一体型の側壁フランジによって周囲が囲繞された平坦な中央部分を有し、前記カバープレート及びシムプレートの内の一方の前記側壁フランジが他方の側壁フランジ内に入れ子になって密封可能に接続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。
18. 前記カバープレート及びシムプレートはそれぞれ側方への接続フランジによって周囲が囲繞されている一体型の側壁フランジによって周囲が囲繞された平坦な中央部分を有し、前記カバープレート及びシムプレートの接続フランジは、密封可能に接続される接触平坦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。
19. 前記シムプレート、前記流体流通チャンバ及び前記カバープレートを貫通して延びている複数の空気流路が前記低プロファイル容器を貫通して設けられており、前記空気流路のそれぞれが前記流体流通チャンバから密封されていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の熱交換器。
20. 前記フィンプレートが、前記低プロファイル容器を通る前記空気流路と流体連通した空気通路を画定することを特徴とする請求項１９に記載の熱交換器。
21. 対向して面する第１面と第２面とを有し、前記第２面から外側へ延出しており、前記第２面とは逆側が開放している複数の細長い通路を画定する複数の離隔した細長いフィンを含む平坦な支持壁を有する押し出し形成されたフィンプレートと、
    前記支持壁の第１面から離隔した実質的に平坦な中央部分を有し、その外周の縁の全周に一体型の側壁フランジを有し、前記側壁フランジが前記支持壁へ延びており、その延長した縁に側方への接続フランジを有し、前記接続フランジが前記支持壁の第１面と密封可能に接続された実質的に平坦な面を有し、流体が流体流通チャンバ内に流入し、通過し、流出できるようにするための連通する流入開口と流出開口とを有する流体流通チャンバが前記支持壁との間に画定される、別個に形成された低プロファイルのカバープレートと
    を備えたことを特徴とする低プロファイルの熱交換器。

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