JP2006290247A - 熱交換器組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の熱交換器からなる熱交換器組立体が破損するのを防止する。
【解決手段】 第一熱交換器（１０）と、該第一熱交換器の一側に取付られた第二熱交換器（２０）とを含む熱交換器組立体（１００）において、前記第一熱交換器がインタークーラであり、前記熱交換器組立体の前記第一熱交換器が車両に連結する連結手段（５０Ａ、５０Ｂ）を具備する熱交換器組立体が提供される。さらに、第三熱交換器（３０）が前記第一熱交換器の他側に取付られていてもよい。前記第二熱交換器（２０）および第三熱交換器（３０）はブッシュ（８０）を介して前記第一熱交換器（１０）に取付られているのが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換器組立体、特に自動車の車両に連結される熱交換器組立体に関する。

従来より、自動車などの車両に搭載される複数の熱交換器を互いに接続して熱交換器組立体を構成することが行われている。例えば、特許文献１においては、複数の熱交換器として、ラジエータ、ターボ用のインタークーラおよびカークーラ用のコンデンサを含む熱交換器組立体が開示されている。同様に、特許文献２および特許文献３においては、ラジエータとカークーラ用のコンデンサとを含む熱交換器組立体が開示されている。

これら熱交換器組立体は、例えば自動車のエンジンルームの最前部に配置され、自動車の走行風によって熱交換器の放熱作用を高めるようにしている。
米国特許第６２０２７３７号明細書 特開２００２−２０６８９３号公報 特開平１０−１４８１２３号公報

しかしながら、特許文献１から特許文献３においては、熱交換器組立体のうちのラジエータが自動車のエンジンルームに連結されており、残りの熱交換器であるインタークーラおよび／またはコンデンサはエンジンルームに直接的に連結されていなくてラジエータに取付けられている。つまり、ラジエータが、ラジエータ自体の荷重に加えて、インタークーラおよびコンデンサの荷重も支持することになる。一般に、圧力容器としての役目を果たすインタークーラおよびコンデンサのチューブには内柱またはインナーフィンが設けられているのに対し、ラジエータのチューブにはこのような内柱またはインナーフィンは設けられていない。従って、インタークーラおよびコンデンサに比較して脆弱なラジエータに熱交換器組立体全体の荷重が加わる場合には、ラジエータ内のチューブ根付などが破損しやすくなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、容易に破損することのない熱交換器組立体を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、第一熱交換器と、該第一熱交換器の一側に取付られた第二熱交換器とを含む熱交換器組立体において、前記第一熱交換器がインタークーラであり、前記熱交換器組立体の前記第一熱交換器が車両に連結する連結手段を具備する熱交換器組立体が提供される。

すなわち１番目の発明においては、第一熱交換器であるインタークーラが車両、例えば自動車に連結されている。インタークーラはチューブ内にインナーフィンまたは内柱を備えていて比較的剛性が高いので、第二熱交換器を含む熱交換器組立体全体の荷重がインタークーラに集中したとしても、熱交換器組立体が破損するのを防止することができる。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第二熱交換器がラジエータである。
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記第二熱交換器はブッシュを介して前記第一熱交換器に取付られている。
すなわち３番目の発明においては、ブッシュによって第一熱交換器と第二熱交換器との間の振動、熱膨張の差、取付交差などを吸収することができる。

４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、さらに、前記第二熱交換器には電動ファンが設けられている。
すなわち４番目の発明においては、電動ファンによって第二熱交換器、すなわちラジエータの放熱作用を促進することができる。

５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、さらに、第三熱交換器が前記第一熱交換器の他側に取付られている。

６番目の発明によれば、５番目の発明において、前記第三熱交換器がコンデンサである。
７番目の発明によれば、５番目または６番目の発明において、前記第三熱交換器はブッシュを介して前記第一熱交換器に取付られている。
すなわち７番目の発明においては、ブッシュによって第一熱交換器と第三熱交換器との間の振動、熱膨張の差、取付交差などを吸収することができる。

８番目の発明によれば、５番目から７番目のいずれかの発明において、さらに、前記第三熱交換器には電動ファンが設けられている。
すなわち８番目の発明においては、電動ファンによって第二および第三熱交換器、すなわちラジエータおよびカークーラ用コンデンサの放熱作用を促進することができる。

各発明によれば、熱交換器組立体が破損するのを防止することができるという共通の効果を奏しうる。

さらに、３番目の発明によれば、振動、熱膨張の差、取付交差などを吸収することができるという効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、第二熱交換器の放熱作用を促進することができるという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、熱交換器組立体全体をバランスのとれた状態に容易に維持することができるという効果を奏しうる。
さらに、７番目の発明によれば、振動、熱膨張の差、取付交差などを吸収することができるという効果を奏しうる。
さらに、８番目の発明によれば、第三熱交換器の放熱作用を促進することができるという効果を奏しうる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の第一の実施形態に基づく熱交換器組立体の分解斜視図である。熱交換器組立体１００は自動車のエンジンルームに設置されており、ターボ用のインタークーラである第一熱交換器１０と、冷却水冷却用のラジエータである第二熱交換器２０と、カークーラ用のコンデンサである第三熱交換器３０とを含んでいる。

図示されるように、第一熱交換器１０のコア１３は二つのタンク１１、１２の間に配置されている。同様に、第二熱交換器２０および第三熱交換器３０のコア２３、３３も二つのタンク２１、２２およびタンク３１、３２の間にそれぞれ配置されている。

図２は、図１に示される第一熱交換器の縦断面図である。図２に示されるように第一熱交換器１０のコア１３の内部には、タンク１１とタンク１２とを接続する複数のチューブ１６が配置されている。これら複数のチューブ１６のそれぞれの間にはフィン１５がチューブ１６に当接するよう設けられている。なお、図面の簡略化のために図１には単一のフィン１５とチューブ１６のみが示されている。

さらに、図２から分かるように第一熱交換器１０のそれぞれのチューブ１６内部には、冷却作用を促進するインナーフィン１８がチューブ１６の内壁に当接するよう設けられている。図２から分かるように、これらインナーフィン１８の向きはフィン１５の向きに対して垂直である。図２に示されるインナーフィン１８の代わりに、図示しない内柱がチューブ１６内に配置されていてもよい。これらインナーフィン１８または内柱はチューブ１６を内側から支持する役目を果たし、結果的に第一熱交換器１０の堅牢性を高めている。

図面には示さないものの、第二熱交換器２０のコア２３および第三熱交換器３０のコア３３も第一熱交換器１０のコア１３と概ね同様の構成であり、図２に示される部材の十の位の数字を「２」または「３」に変更すれば足りるので、第二熱交換器２０のコア２３および第三熱交換器３０のコア３３については説明を省略する。しかしながら、第二熱交換器２０のコア２３の場合には、チューブ２６内にインナーフィンまたは内柱が配置されていない点で、第一熱交換器１０のコア１３および第二熱交換器２０のコア２３とは異なる。

再び図１を参照すると、水平向きブラケット６２が第一熱交換器１０のタンク１１、１２の頂部からそれぞれコア１３から離間するように延びている。同様に、水平向きブラケット６１がタンク１１、１２の頂部からコア１３の長さ部分に対して垂直にそれぞれ延びている。図示されるように、これらブラケット６１、６２には孔が形成されている。また、第一熱交換器１０のコア１３の頂面にも二つの同様な孔６３が形成されている。図面には示さないものの、このような水平向きブラケット６２の孔および孔６３は第一熱交換器１０の底面側にも同様に形成されているものとする。

ブラケット６１およびブラケット６２は互いに一体部材であってもよく、またタンク１１、１２にそれぞれ一体的に形成されていてもよい。さらに、第一熱交換器１０のタンク１１、１２の下方にはコア１３の長さ部分に対して垂直な孔７５がそれぞれ形成されている。

一方、ラジエータである第二熱交換器２０のタンク２１、２２の頂面にも第一熱交換器１０のブラケット６１の孔に対応する孔７１がそれぞれ形成されている。また、第二熱交換器２０のタンク２１、２２の下方には鉛直向きブラケット６５がコア２３から離間するようにそれぞれ延びている。これらブラケット６５はタンク２１、２２とそれぞれ一体的に形成されていてもよい。図示されるように、これらブラケット６５にも前述したのと同様な孔が形成されている。

また、第一熱交換器１０とは反対側に位置する第二熱交換器２０のタンク２１、２２の側面には後述する電動ファン４１、４２の取付プレート４０のためのネジ孔（図示しない）が形成されている。

さらに、カークーラ用のコンデンサである第三熱交換器３０のタンク３１の頂面および底面ならびにコア３３の縁部頂面および底面から突出部３４が鉛直方向に延びている。コア３３の縁部頂面および底面から延びる代わりに、突出部３４がタンク３２の頂面および底面から延びる構成であってもよい。

ところで、図１においては、第一熱交換器１０と第三熱交換器３０とを連結するのに用いられる上側連結部材５０Ａと下側連結部材５０Ｂとが示されている。これら連結部材５０Ａ、５０Ｂは互いに類似の形状であるので、以下、上側連結部材５０Ａについてのみ説明する。

図１から分かるように、プレート状の金属部材である上側連結部材５０Ａの長さは第一熱交換器１０および第三熱交換器３０のコア１３、３３の長さの半分よりも小さい。上側連結部材５０Ａの幅は、所望の隙間を設けた状態で第一熱交換器１０と第三熱交換器３０とを連結させるのに十分に長い。上側連結部材５０Ａの中心付近には上側連結部材５０Ａに対して垂直に延びるマウントピン部５５が取付られている。マウントピン部はゴムマウントなどを介し熱交換器組立体１００全体を自動車のエンジンルームなどに取付ける役目を果たす。また、図１などには示さないものの、熱交換器組立体１００全体を自動車のエンジンルームなどに取付ける他のマウントピン部材が第一熱交換器１０（インタークーラ）に設けられていてもよい。

図示されるように、上側連結部材５０Ａには三つの孔５２、５３、５４が形成されている。これら三つの孔のうちの二つの孔５２、５３は上側連結部材５０Ａの長さ方向に対して平行に並んでいる。これら孔５２、５３の間の距離は前述したブラケット６２の孔と孔６３との間の距離に概ね等しい。残りの孔５４は、二つの孔５２、５３を結ぶ線分よりも上側連結部材５０Ａの幅方向にずれた位置に形成されている。図１および後述する図３から分かるように、孔５２、５３を結ぶ線分と孔５４との間の距離は第一熱交換器１０と第三熱交換器３０とを連結するのに十分に長い。

図３は、図１に示される熱交換器組立体の側方から見た略図であり、図３にはブラケット６１は示されていない。以下、図１および図３を参照しつつ、熱交換器組立体１００の組立について説明する。熱交換器組立体１００の組立時には、はじめに、第一熱交換器１０の側面に第二熱交換器２０を取付ける。このときには、ネジ７０を第一熱交換器１０のブラケット６１の孔から第二熱交換器２０のタンク２１、２２の孔７１にそれぞれ通して螺合する。同様に、他のネジ７０を第二熱交換器２０のブラケット６５の孔から第一熱交換器１０の孔７５にそれぞれ通して螺合する。これにより、第二熱交換器２０が第一熱交換器１０に取付られるようになる。

図１および図３に示されるように、第一熱交換器１０のブラケット６１と第二熱交換器２０との間にブッシュ、例えばゴム製ブッシュ８０を介してネジ７０を使用するのが好ましい。同様に、下方のネジ７０も第二熱交換器２０のブラケット６５と第一熱交換器１０との間にゴム製ブッシュ８０を介して使用するのが好ましい。通常は第一熱交換器１０を構成する材料と第二熱交換器２０を構成する材料とが異なっているのでこれら材料の熱膨張係数、かつ使用温度帯も異なっており、従って、熱交換器組立体１００の使用時に第一熱交換器１０と第二熱交換器２０との間で熱膨張差が生じて第一熱交換器１０または第二熱交換器２０のチューブが破損する可能性がある。ところが、本発明においてはゴム製ブッシュ８０がこのような熱膨張差を吸収するので、熱交換器組立体１００の使用時に第一熱交換器１０または第二熱交換器２０のチューブが破損するのを避けられる。このようなゴム製ブッシュ８０は第一熱交換器１０と第二熱交換器２０との間の振動および取付公差を吸収する役目も果たしうる。

次いで、ネジを下側連結部材５０Ｂの孔５２、５３に通して、下側連結部材５０Ｂを第一熱交換器１０の底面に固定する。その後、第三熱交換器３０の底面側の突出部３４を下側連結部材５０Ｂの孔５４に挿入する。次いで、第三熱交換器３０の頂面側の突出部３４を上側連結部材５０Ａの孔５４に挿入し、それにより、第三熱交換器３０を第一熱交換器１０に組み付けるようにする。

なお、第三熱交換器３０の突出部３４を対応する孔５４に円滑に挿入するためには、上側連結部材５０Ａ、下側連結部材５０Ｂのうちの少なくとも一方が第一熱交換器１０に仮固定されているのが好ましい。このような場合には、第三熱交換器３０を第一熱交換器１０に組み付けた後に、上側連結部材５０Ａおよび／または下側連結部材５０Ｂを本固定する。また、図１に示されるように、ゴム製ブッシュ８０が第三熱交換器３０と連結部材５０Ａ、５０Ｂとの間に配置されるようにしてもよい。

最終的に、図１に示されるように、第一熱交換器１０とは反対側に位置する第二熱交換器２０の側面に電動ファン４１を取付ける。電動ファン４１に予め形成されている四隅の孔からネジ７０を通してタンク２１、２２の側面に形成された孔に螺合し、それにより、電動ファン４１が第二熱交換器２０に取付けられるようになる。電動ファン４１は図示しないモータにより駆動し、熱交換器組立体１００、特に第二熱交換器２０および第三熱交換器３０の放熱作用を促進するものとする。なお、電動ファン４１は必ずしも必要ではなく、エンジンにより駆動するファンや第三熱交換器側に設定される押し込みファンでもよい。また、電動ファン４１が連結部材５０Ａ、５０Ｂに取り付けられていてもよい。

そして、熱交換器組立体１００は上側連結部材５０Ａ、下側連結部材５０Ｂのマウントピン部５５によってゴムマウントなどを介し自動車のエンジンルームなどに設置される。図３に示されるように上側連結部材５０Ａおよび下側連結部材５０Ｂはネジ７０によって第一熱交換器１０に取付られている。そして、上側連結部材５０Ａおよび下側連結部材５０Ｂと第三熱交換器３０とは、単に突出部３４が上側連結部材５０Ａなどの孔５４に挿入されることによってのみ、またはゴムブッシュを介して連結されている。このため、上側連結部材５０Ａおよび下側連結部材５０Ｂと第三熱交換器３０とは堅固に固定されているわけではない。さらに、第二熱交換器２０は第一熱交換器１０のブラケット６１によって第一熱交換器１０に取付られており、上側連結部材５０Ａおよび下側連結部材５０Ｂは第二熱交換器２０に対しては接触していない。従って、本発明においては、熱交換器組立体１００の第一熱交換器１０がマウントピン部５５を介して熱交換器組立体１００全体をエンジンルームなどに支持しているといえる。つまり、第二熱交換器２０および第三熱交換器３０の荷重は第一熱交換器１０に掛かっている。

この点に関し、本発明においては第一熱交換器１０がインタークーラでありチューブ１６内にインナーフィン１８または内柱が形成されているので、このようなインナーフィン１８等を備えていない他の熱交換器２０よりも剛性が高く、堅牢になっている。それゆえ、熱交換器２０および第三熱交換器３０の荷重が第一熱交換器１０に集中した場合であっても、第一熱交換器１０が堅牢であるために熱交換器組立体１００、例えばチューブ根付などが破損するのを防止できる。その結果、熱交換器組立体１００の各熱交換器１０、２０、３０の本来の機能を維持すると共に、連結部材５０Ａ、５０Ｂのマウントピン部５５の位置を任意に設定できるため、熱交換器１００のエンジンルームへの搭載自由度が増す。

図４は、本発明の第二の実施形態に基づく熱交換器組立体１００’の分解斜視図である。図４においても上側連結部材５０Ａおよび下側連結部材５０Ｂによって第三熱交換器３０を第一熱交換器１０に取り付けているが、理解を容易にするために、図４においては、これら連結部材５０Ａ、５０Ｂを省略している。

図４に示される実施形態においては、第一熱交換器１０のブラケット６１が排除されており、代わりに、鉛直向きブラケット９２がコア１３から離間するようにそれぞれタンク１１、１２の頂部付近から延びている。さらに、タンク１１、１２の底面側には、鉛直向きブラケット９２と同様に延びるブラケット９１が延びている。これらブラケット９１、９２にはネジ用の孔が形成されており、ブラケット９１、９２はタンク１１、１２と一体部材であってもよい。

また、図４に示されるように、第一熱交換器１０に対面する第二熱交換器２０のタンク２１、２２の側面には、鉛直向きブラケット９２の孔に対応する孔９５が形成されている。

熱交換器組立体１００’の組立時にはネジ７０を鉛直向きブラケット９２の孔および孔９５に通して螺合し、他のネジ７０をブラケット９１の孔からブラケット６５の孔に通して螺合する。これにより、第二熱交換器２０を第一熱交換器１０に取り付けることができるようになる。その後、前述したのと同様に第三熱交換器３０および電動ファン４１を取付け、熱交換器組立体１００’を組立てる。前述した第一の実施形態においてはタンク１１、１２の上方に取り付けられるネジが鉛直向きなのに対し、第二の実施形態においてはタンク１１、１２の上方に取り付けられるネジが水平向きである。さらに、第一の実施形態においてはタンク１１、１２の底面側のネジを第二熱交換器２０から挿入しているのに対し、第二の実施形態においては底面側のネジを第一熱交換器１０から挿入している。このようにネジ７０の挿入方向が異なる場合であっても本発明の範囲に含まれるのは明らかである。

本発明は添付図面を参照して説明した実施形態に限定されるものではない。第三熱交換器３０のコア３３におけるチューブ３６はインナーチューブ３８または内柱（いずれも図示しない）を備えているので、熱交換器組立体１００における第一熱交換器１０と第三熱交換器３０とを互いに置き換えて第三熱交換器３０が第一熱交換器１０および第二熱交換器２０の荷重を支持する構成としてもよい。このような場合であっても、第三熱交換器３０の堅牢性に基づいて、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかである。また、連結部材５０Ａ、５０Ｂは第一熱交換器１０等と一体であっても別体であってもよい。

本発明の第一の実施形態に基づく熱交換器組立体の分解斜視図である。 図１に示される第一熱交換器の縦断面図である。 図１に示される熱交換器組立体の側方から見た略図である。 本発明の第二の実施形態に基づく熱交換器組立体の分解斜視図である。

符号の説明

１０ 第一熱交換器
１１、１２ タンク
１３ コア
１５ フィン
１６ チューブ
１８ インナーフィン
２０ 第二熱交換器
２１、２２ タンク
２３ コア
３０ 第三熱交換器
３１、３２ タンク
３３ コア
３４ 突出部
４１ 電動ファン
５０Ａ 上側連結部材
５０Ｂ 下側連結部材
５２、５３、５４ 孔
５５ マウントピン部
６１ 水平向きブラケット
６２ 水平向きブラケット
６５ 鉛直向きブラケット
８０ ゴム製ブッシュ
９１、９２ ブラケット
１００ 熱交換器組立体
１００’ 熱交換器組立体

Claims (8)

1. 第一熱交換器（１０）と、該第一熱交換器（１０）の一側に取付られた第二熱交換器（２０）とを含む熱交換器組立体（１００）において、
   前記第一熱交換器（１０）がインタークーラであり、前記熱交換器組立体（１００）の前記第一熱交換器（１０）が車両に連結する連結手段（５０Ａ、５０Ｂ）を具備する熱交換器組立体。
2. 前記第二熱交換器（２０）がラジエータである請求項１に記載の熱交換器組立体。
3. 前記第二熱交換器（２０）はブッシュ（８０）を介して前記第一熱交換器（１０）に取付られている請求項１または２に記載の熱交換器組立体。
4. さらに、前記第二熱交換器（２０）には電動ファン（４１）が設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器組立体。
5. さらに、第三熱交換器（３０）が前記第一熱交換器（１０）の他側に取付られている請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器組立体。
6. 前記第三熱交換器（３０）がコンデンサである請求項５に記載の熱交換器組立体。
7. 前記第三熱交換器（３０）はブッシュ（８０）を介して前記第一熱交換器（１０）に取付られている請求項５または６に記載の熱交換器組立体。
8. さらに、前記第三熱交換器（３０）には電動ファン（４１）が設けられている請求項５から７のいずれか一項に記載の熱交換器組立体。

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