JP2019211094A - 複合型熱交換器のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 フレーム及びブラケットを利用して枠型に組立てられるフレーム構造において、各種長さの側壁フレームを用いることができる汎用性の高いフレーム構造の提供。【解決手段】 上フレーム１と下フレーム２と、一対の側壁フレーム４ｈ及び第１ブラケット７，第２ブラケット８により、全体を枠型に組立てたフレーム構造において、一対の側壁フレーム４ｈの高さを、複合型熱交換器のコアの高さに応じて、適宜変更できるようにする。【選択図】図５

Description

本発明は、産業機械又は車両の機関に用いられる熱交換器に関する。

従来、一例として建設機械等の車両には、下記特許文献１に示す複数の熱交換器が載置されている。即ち、エンジン冷却水冷却用ラジエータ、インタークーラ、オイルクーラ等の複数の熱交換器が並列して載置され、これらをひとまとめにフレーム枠に固定していた。

特許第４３０９１８６号公報

建設機械等の車両に搭載される複数の熱交換器は、車両の大きさに合わせて夫々異なったものである。そのため、複数の熱交換器を収納するフレーム構造は、車両等の大きさ毎に設計及び製作する必要があった。
その結果、複合型熱交換器のフレーム構造は、車両毎に異なったものとなり、汎用性に欠ける欠点があった。
そこで、本発明は可能な限り各種大きさの熱交換器に対応できる汎用性の高い複合型熱交換器のフレーム構造を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、上側に配置される上フレーム１と、
下側に配置される下フレーム２と、
前記上フレーム１および下フレーム２の上下両端間に配置される一対の側壁フレーム４ｈと、が接続されて枠体が形成されており、その枠体内に複数の熱交換器が並列して取付けられたコアを有する複合型熱交換器のフレーム構造において、
前記上フレーム１と側壁フレーム４ｈの上端とが、一対の第１ブラケット７を介して接続され、前記下フレーム２と側壁フレーム４ｈの下端とが、一対の第２ブラケット８を介して接続されており、
前記一対の側壁フレーム４ｈが着脱自在に接続されており、
前記枠体の高さの変更を可能とした複合型熱交換器のフレーム構造である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の複合型熱交換器のフレーム構造において、
前記一対の上フレーム１および下フレーム２が交換可能に接続されており、
前記枠体の横幅の変更を可能とした複合型熱交換器のフレーム構造である。

請求項３に記載の発明は、上側に配置される上フレーム１と、
下側に配置される下フレーム２と、
前記上フレーム１および下フレーム２の上下両端間に配置される一対の側壁フレーム４ｈと、が接続されて枠体が形成されており、その枠体内に複数の熱交換器が並列して取付けられたコアを有する複合型熱交換器のフレーム構造において、
前記上フレーム１と側壁フレーム４ｈの上端とが、一対の第１ブラケット７を介して接続され、前記下フレーム２と側壁フレーム４ｈの下端とが、一対の第２ブラケット８を介して接続されており、
前記一対の上フレーム１および下フレーム２が交換可能に接続されており、
前記枠体の横幅の変更を可能とした複合型熱交換器のフレーム構造である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の複合型熱交換器のフレーム構造において、
前記一対の第１ブラケット７が同一形状に形成されて前記上フレーム１に溶接固定されており、
前記一対の第２ブラケット８が同一形状に形成されて前記下フレーム２に溶接固定されており、
前記一対の側壁フレーム４ｈと、第１ブラケット７、第２ブラケット８間が締結具を介して締結固定されていることを特徴とする複合型熱交換器のフレーム構造である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４に記載の複合型熱交換器のフレーム構造において、
前記各側壁フレーム４ｈは、その横断面が溝型に形成されており、
前記第１ブラケット７は、その横断面が溝型に形成されており、
前記第２ブラケット８は、その横断面が溝型の立上部８ａと、前記立上部８ａに直交して折曲げられた座部８ｂとを具備し、
前記座部８ｂが溝型の下フレーム２の溝底部２ｃに溶接固定されていることを特徴とする複合型熱交換器のフレーム構造である。

請求項１に記載の発明は、一対の側壁フレーム４ｈの上下両端と、下フレーム１及び上フレーム２の左右両端とが、第１ブラケット７および第２ブラケット８を介して接続されて、一対の側壁フレーム４ｈが交換可能に接続されており、コア高さに応じた寸法の側壁フレーム４ｈが接続されているものである。
この構造は、各種コア高さに応じて異なる寸法の側壁フレーム４ｈを用意することにより、枠体高さを容易に変更できるため、汎用性の高い複合型熱交換器のフレーム構造となる。

請求項２に記載の発明は、上記構成において、一対の上フレーム１および下フレーム２が交換可能に接続されており、コアの横幅に応じた寸法の上フレーム及び下フレームが接続されているものである。
この構造は、各種コアの横幅に応じて異なる寸法の上フレーム１および下フレーム２を用意することにより、枠体の横幅を容易に変更できるため、より汎用性の高い複合型熱交換器のフレーム構造となる。

請求項３に記載の発明は、一対の側壁フレーム４ｈの上下両端と、下フレーム１及び上フレーム２の左右両端とが、第１ブラケット７および第２ブラケット８を介して接続されて、一対の上フレーム１および下フレーム２が交換可能に接続されており、コアの横幅に応じた寸法の上フレーム及び下フレームが接続されているので、各種コアの横幅に応じて異なる寸法の上フレーム１および下フレーム２を用意することにより、枠体の横幅を容易に変更できるため、汎用性の高い複合型熱交換器のフレーム構造となる。

請求項４に記載の発明は、上記構成において、一対の第１ブラケット７が同一形状に形成されて上フレーム１に溶接固定されており、一対の第２ブラケット８が同一形状に形成されて下フレーム２に溶接固定されており、一対の側壁フレーム４ｈと、第１ブラケット７、第２ブラケット８間が締結具を介して締結固定されているものである。
この構造は、第１ブラケット７、第２ブラケット８に一対の側壁フレーム４ｈを締結具により取付ければよいため、枠体の組立てを容易に行うことができる。

請求項５に記載の発明は、上記構成において、各側壁フレーム４ｈ、下フレーム２、第１ブラケット７、第２ブラケット８の立上部８ａが、それぞれ溝型に形成され、第２ブラケット８はその立上部８ａに直交して折曲げられた座部８ｂと、を具備し、その座部８ｂが溝型の下フレーム２の溝底部２ｃに溶接固定されているので、枠体の内側に複数の熱交換器を容易に並列できる。

側壁フレーム４ｈに適用した場合の複合型熱交換器であって、その背面側斜視図（シュラウド１６に収納されるファンを省略）。 同正面側斜視図。 同フレーム構造の分解斜視図。 本発明の複合型熱交換器のフレーム構造の各コーナー部に用いる第１ブラケット７，第２ブラケット８の斜視図。 同フレーム構造において、高さの異なる側壁フレーム４ｈ，側壁フレーム５ｈに適用できる異なる各フレーム構造（Ａ）と（Ｂ）。ここにおいて、（Ａ）と（Ｂ）は、その側壁フレーム４ｈの長さ＞側壁フレーム５ｈの長さである。 同フレーム構造において、フレームの横幅を変更できることを説明する説明図。 同フレーム構造において、フレームの高さおよびフレームの横幅を変更できることを説明する説明図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１及び図２は、建設機械に用いる複合型熱交換器のフレーム構造及び、それに収納された第１熱交換器１３，第２熱交換器１４，第３熱交換器１５のそれぞれからなる複合型熱交換器のコアを示す。

この図１は、全体を背面側から見たものであり、図２はそれを正面側から見たものである。この例で各熱交換器のコアは、偏平チューブとコルゲートフィンとを交互に配置したものであり、その偏平チューブは厚み方向に１列又は複数列配置される。
第１熱交換器１３の上端及び下端には、一対の第１タンク１３ａが配置される。上端側の第１タンク１３ａには、入口側のパイプ２０及び給水バルブ２１が配置され、下端側の第１タンク１３ａには、図１に示す如く、出口側のパイプ２０が取付けられている。

次に、図２において、第２熱交換器１４はオイルクーラ用であり、第３熱交換器１５はインタークーラ用である。なお、両者を入れ替えてもよい。
第２熱交換器１４の上下両端の第２タンク１４ａ（下端側を省略）には、オイルパイプが取付けられ、その端部にフランジ１９が設けられている。
また、第３熱交換器１５の上下両端には、第３タンク１５ａが設けられ、それらにパイプ２０が突設されている。

図３は複合型熱交換器のフレーム構造の分解斜視図であり、図４は同構造の四隅に配置される第１ブラケット７，第２ブラケット８の斜視図である。
図４に示す如く、一対の第１ブラケット７（同図（Ａ）（Ｂ））は同一形状に形成されている。第１ブラケット７は、プレートを溝型に折り曲げ、その溝底側及び両側壁側に孔１８を穿設したものである。

そして、一対の第２ブラケット８（図４（Ｃ）（Ｄ））も同一形状に形成されている。
第２ブラケット８は、金属板を折り曲げて溝型に形成し、立上部８ａを設けると共に、それらに直交する座部８ｂを曲折したものである。そして、第２ブラケット８の立上部８ａの底面側及び両側壁側に孔１８が穿設され、第２ブラケット８の座部８ｂにも孔１８が穿設されている。

次に、図３に示す如く、フレーム構造の上下両端には、上フレーム１と下フレーム２とが配置される。
上フレーム１は、その下縁がＬ字状に折り曲げられており（上フレーム１は平坦な板状であっても良い。）、垂直壁の中央にＵ形欠切部２２が形成されている。下フレーム２は、横断面が溝型に折り曲げられている。溝底部２ｃの一端側に側壁部２ａが設けられ、他端側に側壁部２ａより側壁高さが低い側壁部２ｂが形成されていることが好ましい。なお、側壁部２ｂの左右両端は、部分的に側壁部２ａの側壁高さと同程度に形成された突出部を設けておくと良い。
一対の側壁フレーム４ｈは、溝型に曲折形成されている。

次に、各フレームとブラケットとの接続構造を説明する。
下端に配置された下フレーム２の左右両端に、一対の第２ブラケット８をその立上部８ａの溝が対向するように嵌着し、第２ブラケット８の座部８ｂと下フレーム２の溝底部２ｃとを溶接固定する。
なお、下フレーム２の溝底部２ｃには、図３に記載のように、複数のブッシュ１１及びブッシュ１２をろう付や溶接等の手段により取付けておくとよい。このブッシュ１１及びブッシュ１２は、熱交換器の下端に突設されるピンを支持するためのものである。

一対の第１ブラケット７の溝が対向するように配置され、各第１ブラケット７の側壁の一方側が上フレーム１の左右両端に溶接固定されている。この例では、下フレーム２の側壁部２ａ側に上フレーム１が取付けられている。
左右に配置される一対の側壁フレーム４ｈは、その溝底４ａが対向するように配置され、下フレームに接続されている第２ブラケット８に側壁フレーム４ｈの下端が互いの孔１８が整合するように陥入される。その状態で、ボルトやネジなどの締結具１０により、第２ブラケット８を介して、側壁フレーム４ｈと下フレーム２とを締結固定する。

次に、一対の側壁フレーム４ｈの上端に上フレーム１に接続されている第１ブラケット７の端部が孔１８を整合するように被嵌される。その状態で、締結具１０により、第１ブラケット７を介して、側壁フレーム４ｈと上フレーム１とを締結固定して枠体が形成される。すなわち、一対の側壁フレーム４ｈは容易に交換できるように接続されている。

このようなフレーム構造には、その枠体の内部に、図１、図２に示す如く、複数の熱交換器が並列して収納され、複合型熱交換器のコアが形成されている。各熱交換器はボルト、Ｌ材１７、架橋材２３等の締結部材を介して締結固定される。また、この例では上フレーム１の側壁が一方側のみに立上げ形成され、他方側が開放されているため、各熱交換器の挿入、取り外しが容易に行える効果がある。

この実施形態の一対の側壁フレーム４ｈは、前述のように、容易に交換可能に取り付けられている。そのため、図５に示す如く、左右に配置される一対の側壁フレームの寸法を任意に変更することができる。すなわち、複合型熱交換器のコアの高さに変更が生じたとき、そのコアの高さに応じた寸法の一対の側壁フレームを用いることで、枠体の高さを容易に変更することができる。

例えば、図５に示す如く、同図（Ａ）の側壁フレーム４ｈに代えて、それよりも短い同図（Ｂ）の側壁フレーム５ｈの寸法のものと交換することで、コア高さが低くなった場合にも対応できる枠体のフレーム構造となる。一対の側壁フレームは、コア高さに応じて、適宜その寸法に合わせたものを準備すればよい。
上記実施形態は、一対の第１ブラケット７と上フレーム１の間、一対の第２ブラケット８と下フレーム２の間を溶接固定していたが、これらの間の固定手段は、図１、図２に示す如く、ボルト等の締結具による締結固定であっても良い。

（応用形態）
図６は、フレームの横幅を変更できることを説明する説明図であり、図７は、フレームの高さおよびフレームの横幅を変更できることを説明する説明図である。
上記実施形態では、側壁フレーム４ｈの高さの異なるものに適用したが、図６、図７に示す如く、それに替えて、或いはそれと共に、上フレーム１，下フレーム２の横幅の寸法を変更することにも適用できる。すなわち、複合型熱交換器のコアの横幅に変更が生じたとき、そのコアの横幅に応じた寸法の一対の上フレーム、下フレームを用いることで、枠体の横幅を変更することができる。

つまり、図６（Ａ）の枠体から図６（Ｂ）の枠体へ、図６（Ｂ）の枠体から図６（Ａ）の枠体への変更が容易にできる。
また、コアの横幅と高さに変更が生じた時でも、複合型熱交換器のコアの大きさに応じた寸法の一対の側壁フレーム、上フレーム、下フレームを準備することで、枠体の横幅方向、高さ方向への寸法の変更を容易に行うことができる。つまり、図７（Ａ）の枠体から図７（Ｂ）の枠体へ、図７（Ｂ）の枠体から図７（Ａ）の枠体への変更が容易にできる。

１ 上フレーム
２ 下フレーム
２ａ 側壁部
２ｂ 側壁部
２ｃ 溝底部
４ａ 溝底
４ｈ 側壁フレーム
５ｈ 側壁フレーム

７ 第１ブラケット
８ 第２ブラケット
８ａ 立上部
８ｂ 座部
１０ 締結具
１１ ブッシュ
１２ ブッシュ
１３ 第１熱交換器
１３ａ 第１タンク

１４ 第２熱交換器
１４ａ 第２タンク
１５ 第３熱交換器
１５ａ 第３タンク
１６ シュラウド
１７ Ｌ材
１８ 孔
１９ フランジ
２０ パイプ
２１ 給水バルブ
２２ Ｕ形欠切部
２３ 架橋材

Claims (5)

1. 上側に配置される上フレーム（１）と、
   下側に配置される下フレーム（２）と、
   前記上フレーム（１）および下フレーム（２）の上下両端間に配置される一対の側壁フレーム（４ｈ）と、が接続されて枠体が形成されており、その枠体内に複数の熱交換器が並列して取付けられたコアを有する複合型熱交換器のフレーム構造において、
   前記上フレーム（１）と側壁フレーム（４ｈ）の上端とが、一対の第１ブラケット（７）を介して接続され、前記下フレーム（２）と側壁フレーム（４ｈ）の下端とが、一対の第２ブラケット（８）を介して接続されており、
   前記一対の側壁フレーム（４ｈ）が着脱自在に接続されており、
   前記枠体の高さの変更を可能とした複合型熱交換器のフレーム構造。
2. 請求項１に記載の複合型熱交換器のフレーム構造において、
   前記一対の上フレーム（１）および下フレーム（２）が交換可能に接続されており、
   前記枠体の横幅の変更を可能とした複合型熱交換器のフレーム構造。
3. 上側に配置される上フレーム（１）と、
   下側に配置される下フレーム（２）と、
   前記上フレーム（１）および下フレーム（２）の上下両端間に配置される一対の側壁フレーム（４ｈ）と、が接続されて枠体が形成されており、その枠体内に複数の熱交換器が並列して取付けられたコアを有する複合型熱交換器のフレーム構造において、
   前記上フレーム（１）と側壁フレーム（４ｈ）の上端とが、一対の第１ブラケット（７）を介して接続され、前記下フレーム（２）と側壁フレーム（４ｈ）の下端とが、一対の第２ブラケット（８）を介して接続されており、
   前記一対の上フレーム（１）および下フレーム（２）が交換可能に接続されており、
   前記枠体の横幅の変更を可能とした複合型熱交換器のフレーム構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の複合型熱交換器のフレーム構造において、
   前記一対の第１ブラケット（７）が同一形状に形成されて前記上フレーム（１）に溶接固定されており、
   前記一対の第２ブラケット（８）が同一形状に形成されて前記下フレーム（２）に溶接固定されており、
   前記一対の側壁フレーム（４ｈ）と、第１ブラケット（７）、第２ブラケット（８）間が締結具を介して締結固定されていることを特徴とする複合型熱交換器のフレーム構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の複合型熱交換器のフレーム構造において、
   前記各側壁フレーム（４ｈ）は、その横断面が溝型に形成されており、
   前記第１ブラケット（７）は、その横断面が溝型に形成されており、
   前記第２ブラケット（８）は、その横断面が溝型の立上部（８ａ）と、前記立上部（８ａ）に直交して折曲げられた座部（８ｂ）とを具備し、
   前記座部（８ｂ）が溝型の下フレーム（２）の溝底部（２ｃ）に溶接固定されていることを特徴とする複合型熱交換器のフレーム構造。

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