JPH06117246A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱膨張、収縮を補償する熱交換器を提供す
る。 【構成】 間にコア（２６）を備えた一対のタンクユニ
ット（１６、１８）を有する型式の熱交換器（１２）は
一対の装着チャンネル（４０）により車両に装着され
る。装着チャンネルは車両に固定連結されている。一方
のタンクユニット（１６）は装着チャンネル間で固定連
結され、他方のタンクユニット（１８）は熱膨張を許容
するように装着チャンネル間で連結される。装着チャン
ネルにコアの膨張、収縮の方向と同じ方向の長手方向の
溝穴が設けられる。上記他方のタンクユニットに突起が
設けられ、該突起が溝穴に摺動収容されて、溝穴の長手
方向に沿う運動は可能であるが、その横断方向における
運動は阻止されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両のための熱交換器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ダウンフローコアを間に支持する一対の
タンクユニットを有する型式の熱交換器を車両に使用す
ること（例えば、コアを通り抜ける空気との熱交換によ
り冷却剤を冷却するためのラジエターとして使用するこ
と）は既知である。コアは通常タンクユニット間を延び
る複数個の平行なチューブにより形成され、熱交換用フ
ィンがチューブ間に連結されている。特にトラックへの
応用の場合、装着チャンネルを使用してラジエターを車
両構造体の前端に取り付ける。装着チャンネルは車両に
固定され、普通ろう付け又は溶接により一対のタンクユ
ニットに固着される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の剛直な固着技
術における問題点は、正常な車両の作動期間中にエンジ
ン冷却剤の温度変化のためにラジエターコアが装着チャ
ンネルとは異なる割合で膨張、収縮することである。こ
の問題は、エンジンのサーモスタットが開いてラジエタ
ーへの高温冷却剤の流入を許容するような場合に特に顕
著となる。装着チャンネルは高温冷却剤を運搬するチュ
ーブと同じ割合では膨張せず、従って、ヘッダとのジョ
イントでのチューブに極めて大きな応力を発生させてし
まう。この現象は最終的にチューブとヘッダとのジョイ
ントにおける曲げ疲労を発生させ、故障の原因となる。

【０００４】この種の剛直な固着技術は米国特許第２，
３４７，９５７号明細書に開示されている。しかし、チ
ューブの膨張、収縮に応答するリリーフ手段を設けてい
ない。

【０００５】米国特許第４，７７６，４１７号明細書
は、振動を吸収するために弾性手段を使用する型式の、
車両のための熱交換器隔離装着構造を開示している。

【０００６】本発明の目的は、改善した熱交換器を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段並びに作用効果】本発明の
一形態によれば、使用中に所定軸線に沿って膨張、収縮
する複数個のコアチューブ（２８）を間に支持する一対
のタンクユニット（１６、１８）と、これらのタンクユ
ニット間を延びる少なくとも１つの装着チャンネル（４
０）とを備え；一方の前記タンクユニット（１８）が前
記所定軸線と実質上平行で相互に所定量だけ離された一
対の直線溝（９８）を備えた突起（９５）を有し、前記
装着チェンネルが、前記突起を導入するような寸法の溝
穴（７０）であって、前記所定軸線に平行で前記所定量
だけ離された一対の実質上直線的な縁部（７２Ａ）を有
する溝穴を当該チャンネルの一端に具備し、前記一端が
前記直線的な縁部（７２Ａ）を前記突起の直線溝（９
８）内に緊密にしかも摺動自在に収容することにより前
記一方のタンクユニットに装着されるようになってお
り、前記装着チャンネルの他端が他方の前記タンクユニ
ット（１６）に固定されており、前記コアチューブが、
前記直線溝内での前記縁部（７２Ａ）の摺動自在な嵌合
により、当該装着チャンネルの横断方向での前記一方の
タンクユニットの移動を阻止した状態で、前記所定軸線
に沿って該装着チャンネルに対し相対的に膨張、収縮で
きるようになっていることを特徴とする熱交換器が提供
される。

【０００８】本発明はダウンフローコア又はクロスフロ
ーコアを有する車両のラジエターに使用できる。

【０００９】好ましい実施例においては、媒体間で熱を
交換するために車両に装着できるようになった熱交換装
置が提供され、この装置は流体を循環させ導電的に空気
へ熱を伝達するための熱交換器と、熱交換器に連結さ
れ、熱交換器を車両に固定するための装着手段とを備
え、装着手段は、第１方向に対する横断方向への熱交換
器の運動を阻止しながら、熱交換器の熱変化に応じて第
１方向への熱交換器の拘束されない膨張、収縮を許容す
る熱補償手段を有する。

【００１０】好ましい熱交換器はタンクユニットを車両
へ固定するため車両へ連結されるようになった装着チャ
ンネルと、コアの膨張、収縮方向と同じ方向に延びた第
２のタンクユニットにおいて長手方向長さを有する溝穴
（スロット）付き開口を備えた熱補償手段と、装着チャ
ンネル内で溝穴付き開口内に摺動自在に保持され、長手
方向長さに対して横断方向へのタンクユニットの運動を
阻止した状態で、長手方向長さと同じ方向へのタンクユ
ニットの運動を許容する締結手段（ファスナー手段）と
を有する。

【００１１】本発明はまた、熱交換器を車両に固定する
方法にも関し、この方法は装着手段及び熱補償手段によ
り実施可能である。

【００１２】

【実施例】図１、２を参照すると、熱交換装置１０は、
流体を循環させ、横切って流れている空気に熱を伝達す
るための熱交換器１２を有する。好ましい実施例におい
ては、熱交換器１２は冷却剤の流通を許容する型式の車
両のラジエターとして利用する。しかし、熱交換器１２
は種々の型式の熱交換器として使用でき、また、種々の
応用に使用できることは言うまでもない。

【００１３】熱交換器１２は冷却剤を受入れる中空の流
体室２４を提供する一対のタンクユニット１６、１８を
有する。タンクユニット１６、１８は、当業界で既知の
ように、タンク部材２２、２３にシール接続されたヘッ
ダ２０、２１を有する。ヘッダ２０、２１は複数個のチ
ューブ溝穴（スロット）２５を有する。対をなすタンク
ユニット１６、１８は、その間に、ダウンフローコア又
はクロスフローコア２６を支持する。コア２６は複数個
のチューブ２８を有し、これらのチューブは溝穴２５を
通ってタンクユニット１６、１８間を延び、流体室２４
に連通してこれに冷却剤又は流体を導く。冷却用フィン
３０は平行なチューブ２８間を接続し、チューブ２８間
に空気を導いてチューブ２８を通って流れる冷却剤から
空気へ熱を伝達する。チューブ２８はヘッダ２０、２１
に形成した溝穴２５内で支持され、これら溝穴を通って
延びる。冷却用フィン３０は一般に、チューブ２８にろ
う付けシールされた正弦波形状のシートメタルから形成
する。チューブはヘッダ２０、２１にろう付けシールさ
れる。補強板２９はタンクユニット１６、１８間でコア
２６の側部に固定され、コア２６に対する支持体を提供
する。補強板２９はチューブとヘッダとのジョイントに
おける応力及び疲労による故障に関連する熱サイクルを
最小化するため熱膨張鋸カット（ソーカット）部３１を
有する。鋸カット部３１はコア２６の膨張に応答して補
強板２９の膨張を許容する。

【００１４】各タンク部材１６、１８は出口部材３６及
び入口部材３７への接続のための開口３２、３３をそれ
ぞれ有する。入口部材３７は冷却剤を熱交換器１２へ供
給する供給ラインに接続し、出口部材３６は冷えた冷却
剤を車両を通して循環させるラインに接続している。第
１タンクユニット１６は出口部材３６を有し、第２タン
クユニット１８は入口部材３７を有する。タンク部材２
２、２３はガラス補強ナイロンの如きモールド成形した
プラスチック材料で形成してある。タンク部材２２、２
３はヘッダ２０、２１にシール固定される。

【００１５】装置１０は、タンクユニット１６、１８と
車両との間で接続され、熱交換器１２を車両に固定する
ための装着手段５０を有する。装着手段５０は熱交換器
１２を車両に固定するに適した装着チャンネル４０を有
する。装着チャンネル４０はタンクユニット１６、１８
の端部に当接したコア２６の側部に沿って長手方向に延
びる一対の板４１、４２を有する。装着フランジ４３は
これらの板から外方に延び、装置１０を車両の構造体に
固定するためにファスナー（図示せず）を受入れる孔４
５を有する。装着端部４７は、チャンネル４０の各端部
に設けてあり、タンクユニット１６、１８の端部に固定
するように板４１、４２に関して偏っているが、コア２
６及び補強板２９に隣接して接触支持部を提供する。

【００１６】装着手段５０は第１タンクユニット１６内
に固定の連結手段５２を有し、この連結手段はタンクユ
ニット１６を装着チャンネル４０に固定連結するための
ものである。装着手段５０はまた、第２タンクユニット
１８において熱補償手段５４を有し、この熱補償手段
は、チューブ２８に関するタンクユニット１８の横断方
向の運動を阻止した状態で、タンクユニット１６、１８
間においてチューブの長手方向長さと同じ方向でのコア
２６の膨張、収縮を許容するためのものである。

【００１７】固定の連結手段５２は、タンク部材２２の
両端に固定連結されこのタンク部材から長手方向外方に
延びる装着部材５６を有する。好ましくは、装着部材５
６はプラスチックタンク２２の一体の部分としてプラス
チック材料からモールド成形して作る。代わりに、装着
部材５６を別部品として形成し、適当な手段によりこれ
をタンク２２に固着してもよい。装着部材５６はタンク
１８の幅から突出しこのタンクのほぼ幅まで延びる実質
上矩形のハウジング部分５７を有する。矩形のハウジン
グ部分５７は２対の平行な内部及び外部キャビティ５
８、５９を有する。これら対をなすキャビティ５８、５
９はハウジング部分５７内で並置状態で形成されてい
る。外部キャビティ５８は装着チャンネル４０に隣接し
て位置すべきその外壁６１に形成した開口６０を有す
る。ボルト６２の如きファスナー（締結具）が開口６０
を通って延びる。外部キャビティ５８はボルト６２の端
部を受入れるために外部キャビティ内に位置した締結ナ
ット６４を有する。ボルト６２はワッシャに隣接した装
着チャンネル４０内の開口をも通って延び、チャンネル
４０を装着ボス５６従ってタンクユニット１６に固定す
る。ボルト６２及びナット６４は実質上六角形状を呈す
るが、十分な接触面積を維持できる限り、他の型式のも
のを用いてもよい。タンクユニット１６の両端は上述の
ように形作った装着部材５６を有する。

【００１８】熱補償手段５４を図４ないし図１０に明示
する。熱補償手段５４は図１に示すような装着チャンネ
ル４０の各上方装着端部４７に形成した一対の溝穴（ス
ロット）付き開口７０を有する。溝穴付き開口７０は図
２に示す長手方向膨張軸線Ａに沿ってチューブ２８の長
手方向長さと同じ方向に延びる。溝穴付き開口７０は矩
形部分７２を有し、この部分は長手方向膨張軸線Ａに対
して長手方向に延びる直線的な平行側部７２ａと、板４
１に隣接したベースにおける拡大部分７４とを有する。

【００１９】熱補償手段５４は突起即ち締結手段を備
え、この締結手段はタンクユニット１８の各端部からヘ
ッダ２１の長手方向長さを越えて長手方向外方に延びる
装着部材７８を有する。装着部材７８は第１タンクユニ
ット１６の装着部材５６に実質上類似している。各装着
部材７８はタンク部材２３に固着され、好ましくは、タ
ンク部材と一体的にモールド成形する。装着部材７８は
タンクユニット１６のほぼ幅まで延びる実質上矩形のハ
ウジング部分９０を有する。矩形のハウジング部分９０
はその内部で延びる２対の平行で並置したポケット８
０、８２を有する。ポケット８０はハウジング部分９０
内に外側キャビティを形成し、ポケット８２は内側キャ
ビティを形成する。内側の対のポケット８２はタンク部
材２３に隣接し、外側の対のポケット８０は装着チャン
ネル４０の１つに隣接して位置する。外側の対のポケッ
ト８０は、図５、６に明示するように、その外壁に開口
８６を具備する。

【００２０】外側キャビティ８０と内側キャビティ８２
との間の共通壁９２は開口８６に整合した貫通開口９４
を有する。スタンドオフスペーサボス９５は外側開口８
６のまわりに形成され、図６、７に明示するように、矩
形の部分から突出している。ボス９５の横断面形状は下
方部分の矩形のベース９７の方へテーパ（傾斜）した上
方の円形半部分９６を有する。ボス９５のベース９７に
設けた一対の直線的な溝（グルーブ）９８は長手方向膨
張軸線Ａと平行に離間して整合し、適合フランジ１０２
を有するボスヘッド１０１を提供する。溝９８は、フラ
ンジ１０２をチャンネル４０の面に当接させた状態で溝
穴付き開口７０の側部７２ａに摺接するような形状を有
する。ボス９５は同じ形状を有する溝穴付き開口７０の
拡大部分７４内に収容されるように形造ってある。チャ
ンネル４０はボス９５に関して下方へ変位せしめられ、
溝９８内で側部７２ａを位置決めする。

【００２１】ボルトの如きファスナー（締結具）８８は
開口８６内に挿入され装着ボス９５の補強のみのために
ナット８９により外側の対のポケット８０内で固定され
る。ボルト８８の頭部はボス９５に隣接したワッシャ８
７に当接し、ボス９５が溝穴付き開口７０の矩形部分７
２内で摺動できる状態で、溝穴付き開口７０内でボス９
５を補強する。溝穴付き開口７０の拡大部分７４は、組
立て及び装着期間中に、溝穴付き開口７０内へのボルト
８８及びボス９５の挿入を許容する。溝穴付き開口７０
及びスタンドオフボス９５は、熱交換器即ちラジエター
１２を支持し軸線Ａ−Ａに関して横断方向への熱交換器
の移動を阻止した状態で、熱交換器１２がチューブ２８
の膨張、収縮とは独立に軸線Ａ−Ａに沿う方向に浮揚で
きるようにする。ボルト８８及びナット８９は六角形状
を呈する。

【００２２】別の実施例に係るボス９５′を図８ー１０
に示す。第１実施例と同じ素子には同じ参照番号を付す
ことにする。この別の実施例においては、ボス９５′の
ヘッド１０１′の厚さが増大しており、装着チャンネル
４０′の表面とのヘッド１０１′の適合フランジ１０
２′の接触表面積も増大している。ボス９５′の形状が
変更されていて、上方半部分９６′は半六角形状となっ
ており、下方半部分は拡大矩形部９７′を有する。締結
具６２′は突出面積を増大させるためのワッシャ８７′
を一体具備したボルト８８′と、方形のナット８９′と
を有する。増大した面積及び増大した厚さは、一体のボ
ルト／ワッシャと共働して、設置トルク限界を増大さ
せ、使用中のトルク保持能力を改善する役目を果たす。

【００２３】熱補償手段５４に加え、補強板２９上の熱
膨張鋸カット部３１は装着チャンネル取り付け構造を必
要とするラジエターの連続的な長期耐久力を補償する。

【００２４】熱交換器を車両に固定する方法は、コア２
６の膨張、収縮の方向と同じ方向の長手方向長さを有す
る装着チャンネル４０内に溝穴７２を形成する工程と；
一対のタンクユニット１６、１８の一方に突出部材を形
成する工程と；コア２６の膨張、収縮に応答して溝穴７
２内での突出部材９５の長手方向運動は許容するが、そ
の横断方向に関する突出部材９５の運動を阻止した状態
で、突出部材９５を溝穴７２内に摺動保持する工程と；
を有する。また、この方法は、熱交換器の他方のタンク
ユニット上に外方に延びる装着部材を形成する工程と；
他方のタンクユニットを車両の装着チャンネル４０に固
着する工程と；を有し、もって、コア２６の膨張、収縮
に応答して溝穴７２内での装着部材の長手方向運動は許
容するが、その横断方向に関する装着部材の運動を阻止
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両の装着チャンネルに装着した熱交換器の一
実施例を示す前立面図である。

【図２】図１の２ー２線から見た図１の熱交換器の端面
図である。

【図３】図１の３にて示す円内部分の拡大図である。

【図４】図２の４にて示す円内部分（熱補償手段）の拡
大図である。

【図５】図４の５ー５線から見た図４の熱補償手段の拡
大側面図である。

【図６】図４の６ー６線から見た図４の熱補償手段の拡
大平面図である。

【図７】図６のベースの拡大側面図である。

【図８】熱補償手段の別の実施例を示す拡大平面図であ
る。

【図９】図８の９ー９線から見た図８の熱補償手段の拡
大側面図である。

【図１０】図９の１０ー１０線から見た図８の熱補償手
段の拡大端面図である。

【符号の説明】 １２ 熱交換器 １６、１８ タンクユニット ２８ チューブ ４０ 装着チャンネル ７０ 溝穴付き開口 ７２ａ 矩形部分の側部 ９５ ボス ９８ 直線溝

フロントページの続き (72)発明者 アーサー・ウォルター・ウォルスキ アメリカ合衆国ニューヨーク州14086，ラ ンキャスター，ラベンウッド・ドライブ 20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のための熱交換器において、 使用中に所定軸線に沿って膨張、収縮する複数個のコア
   チューブ（２８）を間に支持する一対のタンクユニット
   （１６、１８）と、これらのタンクユニット間を延びる
   少なくとも１つの装着チャンネル（４０）とを備え；一
   方の前記タンクユニット（１８）が前記所定軸線と実質
   上平行で相互に所定量だけ離された一対の直線溝（９
   ８）を備えた突起（９５）を有し、前記装着チェンネル
   が、前記突起を入れるような寸法の溝穴（７０）であっ
   て、前記所定軸線に平行で前記所定量だけ離された一対
   の実質上直線的な縁部（７２Ａ）を有する溝穴を当該チ
   ャンネルの一端に具備し、前記一端が前記直線的な縁部
   （７２Ａ）を前記突起の直線溝（９８）内に緊密にしか
   も摺動自在に収容することにより前記一方のタンクユニ
   ットに装着されるようになっており、前記装着チャンネ
   ルの他端が他方の前記タンクユニット（１６）に固定さ
   れており、前記コアチューブが、前記直線溝内での前記
   縁部（７２Ａ）の摺動自在な嵌合により、当該装着チャ
   ンネルの横断方向での前記一方のタンクユニットの移動
   を阻止した状態で、前記所定軸線に沿って該装着チャン
   ネルに対し相対的に膨張、収縮できるようになっている
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 前記装着チャンネル（４０）の前記溝穴
   （７０）が閉じた溝穴であり、前記突起を導入するよう
   な寸法の部分を有することを特徴とする請求項１の熱交
   換器。