JP3316692B2 - 自動車用に適する管束付熱交換器 - Google Patents
自動車用に適する管束付熱交換器Info
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Description
受された、端部で終結する本体からなり、少なくとも1
つの管列に配列された管の束(管束)を備える、熱交換器
に関する。この収集板(多孔板とも言う)は、管束の一端
に装着された、熱交換器のウォータボックスまたはマニ
ホルドの一部を構成しており、該管束の他端は、通常は
(必然的ではない)、小型のウォータボックスまたはマニ
ホルドを有している。
有する自動車に適用され、エンジンの冷却剤ラジエータ
ー、または運転室の暖房方式のラジエーターとして使用
される。主に水とグリコールとの混合物である冷却液
は、熱交換器管を通って循環し、熱交換器を通る空気お
よび管の周りの空気で、熱伝達によって冷却される。
断面を有しているが、この種の熱交換器の熱伝達性能を
最適化するという観点、特に、熱交換器を通る、冷却空
気の機械損失を低減するという観点から、非円形、通常
は、長軸と短軸とを有する、長円形の断面形状を有する
管を使用することも一般的に行われている。この長円形
管は、偏平形、卵形または楕円形にすることができる。
体とは異なる形状の断面を有しており、本体ほど、長円
度が大きくはなく、変形を防止するため、円形にするこ
ともある。すなわち、端部では、長軸と短軸の長さの差
が、管本体よりも小さくなっており、ゼロにすることも
できる。
クスまたはマニホルドに開口しており、収集板は、ボッ
クスの内壁を形成している。ウォーターボックス内部
を、空気が管の周りを環流する空間から切り離すため、
収集板に嵌入した管の端部をシールする必要がある。こ
れは、適宜シールガスケットを、管端部と、管端部が貫
通して延びる、対応する孔を包囲するように、収集板状
に形成された舌部との間で圧縮させることにより達成さ
れる。しかし、このような構成では、シールガスケット
による圧力により、管端部が圧搾されて、平板状になる
危険性がある。
の型に関係なく、この板を、所望の機械的強さを保持し
つつ、この板の2つの隣接する孔間の材料の量を、最小
にする必要がある。すなわち、板の隣接する孔間のピッ
チ間隔を、最小にしなければならないが、収集板の孔
と、通常境を接している舌部を形成し、かつ収容する必
要性のために、その程度には制限がある。
器をデザインするために、特に満足のいく収集板を形成
するために、満たさなければならない種々の基準を考え
ると、管間のピッチ間隔を最適化することは困難であ
る。
ともに、上記の型の熱交換器の熱性能および融通性を高
めることにある。
とも1つの列に配列され、それぞれが、収集板に嵌合さ
れた端部で終結する本体を有する管の束(管束)を備え、
この管束中の少なくとも2本の隣接する管が、各管端部
を離間するとともに、各管本体を離間する中央のピッチ
間隔とは異なる端ピッチ間隔を有していることを特徴と
する熱交換器が提供されている。
ている(従来は同一)ため、熱交換器を、特定用途に合わ
せて、多くの異なる実施態様で形成することができ、そ
の融通性、特別のデザインの適用範囲、および性能を高
めることができる。
管の端ピッチ間隔は、その中央ピッチ間隔より、大きく
なっている。これら間隔を定める隣接管は、管束中の別
々の2管列に配列されているのがよい。
つの隣接する孔のピッチ間隔(前記の端ピッチ間隔に相
当する)を一定にすれば、管本体間のピッチ間隔を縮め
ることができる。この結果、管束の全幅を縮小すること
ができる。
端部は、それぞれ、収集板に設けた穴に嵌合されてい
る。また収集板は、異なる2つの管列にある2つの隣接
する孔のピッチ間隔が、管の端ピッチ間隔に相当するよ
うに配列された、複数の穴を有している。
間隔は、その中央ピッチ間隔より小さくなっている。そ
のため、収集板の大きさ、特にその幅を小さくできる。
定める2本の隣接管は、管束中の2つの異なる管列の一
部を構成しているため、収集板の幅を小さくすることが
できる。管束中の管は、対をなす隣接管にグループ分け
され、各対の2本の隣接管の各端部は、収集板に設けた
共通孔に嵌合されているのが好ましい。この孔の数は、
対の管の数と同一である。
は、端ピッチ間隔と、中央ピッチ間隔とを定める、2つ
の隣接管は、同一列の管の一部を構成している。この場
合も、管束中の管は、対の隣接管にグループ分けされ、
各対の2本の隣接管の各端部は、収集板に設けた共通孔
に嵌合されているのがよい。前記の孔の数は、対をなす
管の数と同一である。この実施例は、収集板の長さを短
縮できる点で、特に興味深い。
する各管の本体は、一般に長円形の断面形を有している
が、その端部は、これより長円度が小さい断面形を有し
ており、円形にすることもできる。
の断面形を有する。熱交換器にも適用できる。
ルガスケットまたはろう接、接着等の、公知の接合組立
て技法を用いて、管を収集板(管束の各端部に、それぞ
れ1枚ずつある場合は、複数枚の収集板)に組み立てる
ことができる。
施例の詳細を説明する。図1に示すように、熱交換器
は、2列に配列された、多数本の管(10)からなる管束を
備えている。2本の隣接する管は、図示のように、それ
ぞれ各列の一部を構成している。
むね楕円形の断面(S1)の本体(12)を有している。本体
(12)は、非円形、本例ではおおむね楕円形の断面(S2)
になるように変形された端部(14)で終結している。この
断面(S2)の楕円の細長さの程度は、断面(S1)より小さ
いため、断面(S2)の楕円の長軸は、断面(S1)の楕円
の長軸より短かく、また、前者の短軸は、後者の短軸よ
りも長くなっている。
の外側を向く共通孔(16)を有している。そのため、2つ
の別々の管束列における隣接する2本の管(10)の本体(1
2)は、中央ピッチ間隔(A)をもって相互に離間され、一
方、それらの端部(14)は、間隔(A)より大きい端ピッチ
間隔(A')をもって相互に、離間されている。
それぞれが、管(10)の本体(12)を収容する2組の孔を有
する複数個の冷却フィン(18)を備えている。管端部(14)
は、本例では、2連の孔(24)を有するほぼ短形の背部(2
2)を有する金属板で構成された収集板(20)に嵌合されて
いる。各孔(24)は、対応する管(10)の端部と合致する形
状の断面を有しており、フィン(18)に向かって下側に折
曲された舌部(26)によって、包囲されている。
成するとともに、折曲されて、おおいかぶさるようにな
っているタブ(30)で終結する、上向フランジ(28)によっ
て包囲されている。
4)と、収集板(20)の孔(24)との間をシールしている。ガ
スケット(32)は、収集板(20)の背部(22)の形状と合致す
る、ほぼ短形形状を有する背部(34)を備えている。背部
(34)は、それぞれが、収集板の孔(24)と対応する孔に嵌
合された管(10)の端部(14)との間に圧縮して配設され
た、圧縮自在ガスケット舌部(36)で縁どりされた、2連
の孔を有している。
の全周にわたって、収集板(20)のフランジ(28)によって
画成された周溝に嵌入する、圧縮自在ビード(38)が設け
られている。
画成された溝に導入され、図1に示すように、タブ(30)
が折曲されて、ウォーターボックスフランジにおおいか
ぶさる際にガスケットビート(38)を圧縮するようになっ
ているウォーターボックス周フランジ(42)によって画成
されたほぼ短形の開枚側部を有している。
は、2列の管(10)に相当する、別々の2連中の隣接する
2つの孔(24)の間に、一体ブリッジ部(44)を有してい
る。
舌部(26)を形成できるようにするため、一体ブリッジ部
(44)を、一定の最小寸法より小さくすることができな
い。その結果、収集板に設けた上記の端ピッチ間隔
(A')に相当する孔(24)のピッチ間隔は、一定の最小値
よりは小さくならない。
ば、中央ピッチ間隔(A)が、端ピッチ間隔(A')より小
さくなるように管束を構成でき、管束の大きさを、一定
の大きさの収集板に対して、最適化できる。
(10)に端部(14)と類似の要領で形成された、別の端部を
設けることにより、収集板(20)と類似する収集板を受け
るとともに、同一の要領で、別のウォーターボックス壁
と関連させることができる。しかし、変形実施例では、
U字形管部分によって、管(10)を、双対接合することに
より、他端に、第2ウォーターボックスを設ける必要性
を排除できる。
の交換器は、図1に示すものと同様に、2列の管(10)を
備えており、各管は、断面(S1)を有する管本体(12)
と、断面(S2)を有する端部(14)とを備えている。
は、その本体(12)と端部(14)に共通孔(16)を備えてい
る。ただし、この特定例では、2本の隣接する管の共通
孔(16)は、管束の内側に隣接配置されている。
8)を有し、1列の孔(50)を画成する収集板(46)を備えて
いる。2つの管列のそれぞれにある、2本の隣接管(10)
の端部(14)を同時に嵌入するようになっている各孔(50)
は、長円形の断面を有している。各孔(50)は、冷却フィ
ン(18)に向かって、下方に突出する収集板舌部(52)で、
縁どりされている。収集板(46)の背部(48)も、その全周
にわたって延び、図2に示すように、折曲されておおい
かぶさるようになっているタブ(56)で終結する上向フラ
ンジ(54)を有している。
ガスケット(58)が、収集板(46)の背部にわたって設けら
れており、ビード(60)は、フランジ(54)で画成された、
収集板(46)の溝に嵌合される。シールガスケット(58)に
は、管束の2列の管の中の管(10)の端部(14)を嵌合しう
る2連の孔が設けられている。この孔は、双対配設さ
れ、各対の孔は、おおむね数字の8形を有し、収集板舌
部(52)のそれぞれと相対係合することにより、該舌部
と、2本の関連する管の端部との間をシールするガスケ
ット舌部(62)に包囲されている。
保持された2本の隣接管の間の中央領域には、一体のブ
リッジ部(64)が設けられている。
部(64)は図1に示す熱交換器の収集板(20)の一体ブリッ
ジ部(44)より狭くなっている。ブリッジ部(64)が狭幅で
あり、また端ピッチ間隔(A')が、中央ピッチ間隔(A)
より小さいため、図2に示す構成では、ウォーターボッ
クスを、図1のウォーターボックスより狭くできる。
本体(12)ほ幅を(L)とし、管端部(14)の最大寸法、すな
わち、楕円断面(S2)の下軸に沿って測定した寸法を(L
1)とし、ピッチ間隔(A)(A')間の差を(e)とすると、
次式のようになる。 L'/2+e=L/2
6)を示している。工具(66)は、両側に、それぞれが、断
面(S2)の楕円の半分に相当する形状を有し、かつそれ
ぞれ、固定爪(68)と類似する一組の半分孔(70)を設け
た、2個の移動爪(72)を有している。爪片(68)と(72)と
の半分孔(70)は、管束の単一例の管の間のピッチ間隔に
相当するピッチ間隔(E)だけ、離間されている。
等しい断面(S1)を有している。端部は、矢印(F)で示
すように、固定爪片(68)のいずれかの側において、2個
の側部素子、すなわち、移動爪片を、互いの方向に向か
って移動させることによって、同時に成形され、最終的
な断面(S2)にされる。
ものを示しており、図2に示す素子と共通するものに
は、同一の符号を付してある。図4のものは、各管(10)
が、その本体(12)と端部(14)とに共通する。共通孔を有
していない点で、図2の構成とは相違している。従って
次式が得られる。 L'/2+e>L/2
の第3実施例である。本例の熱交換器は、2列の管(10)
を備えており、各管は、2平行部(74)と2半円部(76)と
によって画成され、管が偏平形状になるようにした、非
円形の断面(S2)を有する、端部(14)に嵌入している。
断面(S2)の長さは、断面(S1)より小さいが、図5に示
すように、幅は広くなっている。
び図4に示すものと類似する、収集板(46)の共通の孔(5
0)に嵌合されるように、対状にグループ分けされてい
る。ただし、本例では、孔(50)は、ウォーターボックス
壁(40)に向かって上方に突出する収集板舌部(52)によっ
て、縁どりされている。
板(46)は、図5に示すように、かぶさるように折曲され
て、ウォーターボックスのフランジ(42)を嵌合するよう
にした、タブ(56)を有する上向フランジ(54)を備えてい
る。ただし、図5および図6に示す構成では、単一のシ
ールガスケット(86)しか設けられていない。ガスケット
は、そのフランジ(54)の背後に設けられた、収集板の溝
の基底に位置している。
は、比較的融点が低い合金で、めっきされているため、
各端部(14)を、対応する孔(50)に、容易にろう付けし
て、ろう接継手(88)を形成することができる。中間素子
または離間素子(84)も、対を成す隣接管の間に、ろう付
けされている。
は、中央ピッチ間隔(A)より小さい。しかし、この構成
では、所定の対をなす2本の管が、その全長にわたって
接触しているため、ウォーターボックスの幅をさらに小
さくできる。
熱交換器の第4実施例を示す。本例では、管は、各列ご
とに対をなすように、グループ分けされている。そのた
め、各管の本体(12)は、非円形、この場合はおおむね楕
円形の断面を有しており、その端部(14)は、円形の断面
を有している。対をなす2本の管の端部(14)は、共通の
縦長孔(90)に嵌合されている。この孔(90)は、周りに上
向フランジ(96)を設けた、収集板(94)の短形背部(92)に
穿設されており、図7に最もよく示すように、2つの交
差円形状になっている。
2)の上に位置しており、収集板背部に嵌合するほぼ短形
の背部(100)を有している。この背部(100)は、収集板の
上向フランジ(96)の背後に設けた周溝に嵌入する周ビー
ド(102)によって縁どりされ、ウォーターボックス壁(4
0)の周ビード(42)とともに、周シールを形成している。
する管(10)の端部(14)の断面形状と対応する円形の孔が
あけられている。シールガスケットに穿設されたこれら
の孔は、対をなすようにグループ分けされており、各対
は、ほぼ数字の「8」の形状のガスケット舌部(104)に
よって包囲されている。各ガスケット舌部(104)は、収
集板の孔(90)に導入され、所定の対をなす2本の管の端
部(14)をグリップする。そのため、いずれの管(10)にお
いても、端部(14)間の端ピッチ間隔(B')は、本体間の
中央ピッチ間隔(B)より小さくなっている。
の管の間ではなく、同列の管の間に、一体ブリッジ部(1
06)を有することから、ウォーターボックスの寸法を小
さくしうるとともに、管端部を円形にできる。
例の管(10)は、図2に示す構成と同様に、ピッチ間隔
(A')は、ピッチ間隔(A)より小さくなっている。また
各管(10)は、本体(12)と端部(14)とに共通する、共通孔
(16)を有している。この共通孔は、管束の内側に設けら
れている。図9に示す構成では、熱交換器は、プラスチ
ック製の収集板(108)を備えており、該板には、それぞ
れが、管束の冷却フィン(18)に向かって突出した収集板
舌部(112)によって包囲された孔(110)があけられてい
る。
端部(14)の形状と合致する形状を有する環状溝(114)(こ
れに、該端部が嵌入する)が、設けられている。この端
部は、例えば2種類の成分部を混合したものからなる適
宜接着剤(116)によって、対応する溝(114)に固着され
る。本例では、プラスチック材である、ウォーターボッ
クス壁(40)の周ビード(42)は、収集板(108)の周りに固
着されている。
交換器を説明したが、本発明は、円形の断面を有する熱
交換器にも適用できる。
す縦断面図である。
す縦断面図である。
ス工具の模式的平面図である。
す縦断面図である。
す縦断面図である。
す図8のVII−VII線に沿う断面図である。
す縦断面図である。
08)収集板 (22)(34)(48)(96)(100)背部 (24)(50)(90)(1
10)孔 (26)(36)(52)(62)(104)(112)舌部 (28)(42)(54)(9
6)上向フランジ (30)(56)タブ (32)(58)(86)シ
ールガスケット (38)圧縮自在ビード (40)ウォーター
ボックス壁 (44)(64)(106)ブリッジ部 (60)(102)周ビ
ード (66)工具 (68)固定爪片 (70)半分孔 (72)移動爪片 (74)(78)平行部 (76)半円形部 (80)平形内部 (82)半円形外部 (84)中間素子 (88)ろう接継手 (110)接着剤 (114)環状溝 (A)(B)中央ピッチ間隔 (A')(B')端ピ
ッチ間隔 (S1)本体横断面 (S2)端部横断
面 (L)本体幅 (E)ピッチ間隔 (F)矢印 (e)(A)と
(A')との差 (L')管端部最大寸法
Claims (10)
- 【請求項1】 少なくとも1列に配列され、それぞれが
収集板(20)(46)(94)に嵌合された端部(14)で終結する本
体(12)を有する管(10)からなる管束を備える熱交換器で
あって、 前記管束の少なくとも2本の隣接する管(10)が、各端部
は離間して、端ピッチ間隔(A')(B')を有し、かつ前記
端ピッチ間隔(A')(B')は、管本体の中央ピッチ間隔
(A)(B)とは異なっていることを特徴とする自動車用に
適する管束付熱交換器。 - 【請求項2】 2本の隣接管(10)の端ピッチ間隔(A')
が、中央ピッチ間隔(A)より大きいことを特徴とする請
求項1による自動車用に適する管束付熱交換器。 - 【請求項3】 端ピッチ間隔(A')と中央ピッチ間隔
(A)とを定める2本の隣接管(10)が、管束の別々の2列
に配列されていることを特徴とする請求項2による自動
車用に適する管束付熱交換器。 - 【請求項4】 管束の、前記2本の隣接管(10)の端部(1
4)が、それぞれ、収集板(20)に形成された孔(24)に嵌合
されており、前記収集板が、2つの隣接する孔を離間す
るピッチ間隔が、2つの別々の列の管の端ピッチ間隔に
相当するように配列された、複数の孔(24)を有すること
を特徴とする請求項2または3による自動車用に適する
管束付熱交換器。 - 【請求項5】 2本の隣接管(10)における端ピッチ間隔
(A')(B')が、その中央ピッチ間隔(A)(B)よりも小さ
いことを特徴とする請求項1による自動車用に適する管
束付熱交換器。 - 【請求項6】 端ピッチ間隔(A')と、中央ピッチ間隔
(A)とを定める2本の隣接管(10)が、管束の別々の2列
に配列されていることを特徴とする請求項5による自動
車用に適する管束付熱交換器。 - 【請求項7】 前記管束の管が、対を成す隣接管にグル
ープ分けされ、また各対の2本の隣接管の端部が、収集
板(46)に形成された共通孔(50)に嵌合されており、かつ
前記孔の数が、対状の管の数と同一であることを特徴と
する請求項6による自動車用に適する管束付熱交換器。 - 【請求項8】 端ピッチ間隔(B')と中央ピッチ間隔
(B)とを定める2本の隣接管が、同一列の管の一部を構
成していることを特徴とする請求項5による自動車用に
適する管束付熱交換器。 - 【請求項9】 前記管束中の管(10)が、対をなす隣接管
にグループ分けされており、各対の2本の隣接管の端部
が、収集板(94)に設けた共通孔に嵌合され、また、前記
孔の数が、対をなす管の数と同一であることを特徴とす
る請求項8による自動車用に適する管束付熱交換器。 - 【請求項10】 前記管束中の管(10)の本体(12)が、ほ
ぼ長円形の断面を有し、その端部(14)が、長円度が小さ
く、円形に近い断面を有することを特徴とする請求項1
による自動車用に適する管束付熱交換器。
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