JP3962375B2 - 熱交換器コア用の取付けブラケット - Google Patents

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Description

本発明は、熱交換器のような積み重ねられた板の装置に関し、特にそのための取付けブラケットに関する。
熱交換器コアは、一般に複数の薄い略平坦なチューブから形成され、チューブは間隔を存して互いに積層され、離れて位置する一対のマニホールド又はヘッダーの間を延びる。マニホールドは、しばしば適切に孔を開けて平坦なチューブを受け入れる単なるパイプによって構成される。この構成の例は、１９９３年２月２日に発行された米国特許5,183,103号(Tokutake)に記載された熱交換器コアである。しかし、チューブの端部を封止し、及びチューブが適切に積層され一緒に接続されたときに、チューブに蝋付け等によりボスを配備することも知られており、ボスはともに結合してマニホールドを形成する。この後者のタイプの構成には、溶接チューブを用いること、及び蝋着工程の際、一緒に封止される整形板ペアによって形成されたチューブを用いることが知られている。１９９９年１０月１２日に発行された米国特許5,964,282号(Seilers)は、この後者の構成の例である。
即ち乗り物等のエンジン仕切室内に、孔を開けたパイプヘッダーを具えるタイプの熱交換器コアを取り付けるには、取付けブラケットをヘッダーに蝋付けすることが知られている。取付けブラケットは、通常は乗り物のフレームに固定されるのに適したラグを含む。
取付けブラケットは、ヘッダーの外部に弾性的に係合することができて、蝋付け工程中は取付けブラケットを所定位置に保つ部分を具え、それによっても補助クランプ道具の必要をなくするのが好ましい。補助クランプ道具を用いることは、コストが増加し、蝋付け炉内の熱を吸収して蝋付け接合の品質を下げる結果に帰するからである。１９９１年１２月３日に発行された米国特許5,069,275号(Suzukis)に開示された取付けブラケットは、この構成の例である。
このタイプの取付けブラケットは、孔を開けたパイプ型のマニホールドに関して用いられることが知られているが、米国特許5,069,275号に記載されたようなマニホールドを形成する要素を有する板ペアのタイプの熱交換器コアに関して用いることは知られていない。
この後者のタイプの熱交換器にあっては、一般的にコアは、ラグが取り付けられた一層重いゲージ端部板(gauge end plate)を具え、該ラグを使って取り付けるようになっている。このタイプの取付けにとって困難なことは、取付け位置に関して融通性が制約されていることである。
発明の要旨
本発明にあっては、取付けブラケットが積層した板コア装置に設けられている。該コア装置は周縁の端部どうしを結合した複数の板ペアを具えるタイプである。取付けブラケットは、板ペアの周縁部に取り付き、このようにして、より優れた強度、ブラケットの取付け位置に関する融通性を付与し、コアを通る流体流れへの妨害を最小にする。
本発明の１つの特徴によれば、複数の積層された板ペアを有するタイプの積層した板コア装置に用いられる取付けブラケットが配備されている。各板ペアは、第１及び第２の板を含み、板はともに結合する複数の周縁部及び離れて位置してその間に流路を形成する複数の中央平坦部を有する。各板ペアは、離れて位置する入口開口及び出口開口を有し、各入口開口及び出口開口は、接続されて、前記流路を通る流体流れのためのマニホールドを形成する。
取付けブラケットは、別の板ペアの周縁部に係合するのに適した離れて位置する一対の第１及び第２のＣ字形クリップを具える。また、取付け部はクリップに取り付けられて、そこから延び、取付けブラケットが板ペアに取り付けられたときに、取付け部は板ペアから外向きに延びる。
本発明の他の特徴によれば、複数の積層した板ペアを有する積層した板コア装置が配備されている。各板ペアは第１及び第２の板を含み、板はともに結合される複数の周縁部及び離れて位置してその間に流路を形成する複数の中央平坦部を有する。各板ペアは、離れて位置する入口開口及び出口開口を有する。各入口開口及び出口開口を接続する手段が配備され、前記流路を通る流体流れのためのマニホールドを形成する。
取付けブラケットは、別の板ペアの周縁部に係合するのに適した離れて位置する一対の第１及び第２のＣ字形クリップを具える。また、取付けブラケットは、クリップに取り付けられて、そこから延びる取付け部を有し、取付け部は板ペアから外向きに延びる。
図１に関して、本発明の好ましい第１実施例、即ち、取付けブラケット(20)が図示されている。
取付けブラケット(20)は、特殊なタイプの熱交換器コアのような積層した板コア装置とともに使用され、図５、図６及び図７に示され、符号(22)で指定される熱交換器コアを例示する。図６に最も良く示されるように、この特殊なタイプの熱交換器コア(22)は、複数の積層された板ペア又はチューブ(24)を具える。各チューブ(24)は、一対の第１及び第２の板(26)から形成され、各板(26)は中央平坦部(27)、長手方向に離れた一対の端縁(28)、及び各々が端縁(28)間を長手方向に延びる一対の側方に離れた側縁(30)を具える。中央平坦部(27)は、各板ペア(24)内に離れて位置し、その間に流路を構成する。端縁(28)及び側縁(30)は、ともに結合する周縁部を形成する。板の中央平坦部は互いに離れて、その間に流路を構成する。板(26)は積み重なって配列され、側縁(30)に沿ってともに結合され、結合された側縁(30)は各々のチューブ側部(32)を構成し、端縁(28)は各々のチューブ端部(34)を構成する。複数のチューブ(24)は、積層され、間隔を開けて配列され、図７に示すように、チューブ端部(34)は全体でコア(22)の各端部(36)を構成し、図６に示すように、チューブ側部(32)は全体でコア(22)の各側部(38)を構成する。
図５に示すように、このタイプの熱交換器コアは、更に複数の隆起した隣接するボス、即ち長手方向に離れた一対のチューブ(24)間に挟まれたチューブ延長部(40)を具え、延長部(40)は流体の漏れがシールされ、流体の流通可能な状態でチューブ(24)に接続される。
延長部(40)は各々入口開口及び出口開口を具え、入口開口及び出口開口は延長部(40)によって一緒に接続されて、一対のマニホールド(42)を形成し、該マニホールドはチューブ(24)への流体の進入及びチューブ(24)からの流体の流出の為に、コア(22)の各々の端部(36)に隣接して配置される。マニホールド(42)は図７に最も良く示される。
前述の各例に於いて、チューブ延長部(40)は、板(26)と一体に形成された結合ボスの形状をしている。しかし、チューブ延長部(40)は、板(26)から離れて形成され得る。同様に、図５、図６及び図７に示す熱交換器コア(22)は、オプションとして邪魔板(44)を含み、それはマニホールド(42)を仕切るのに役立ち、それによって必要ならば分離した熱交換路を事実上形成する。従って、発明の範囲はここに図示され、記載された特定の熱交換器コアに限定されないと理解されるべきである。
図１から図７の全体に於いて、好ましい第１実施例の取付けブラケット(20)が、間隔を開けて設けたタブ部(48)(49)を含む第１のクリップ部(46)を有すると理解され、図３に見られるようにタブ部(48)(49)は、Ｃ字形である。各Ｃ字形クリップ(48)(49)は各接触面(50)を形成し、中央部、即ちスペーサ部材(52)はクリップ(48)(49)間に延び、クリップ(48)(49)を接続する。第２クリップ部(54)は、間隔を開けたタブ部、即ちＣ字形のクリップ(56)(57)を有する。クリップ(48)(56)は、第１及び第２の内部クリップの第１の対であり、クリップ(49)(57)は、第１及び第２の外部クリップの第２の対である。各クリップ(56)(57)は、各々接触面(58)を有する。中央部、即ちスペーサ部材(60)は、クリップ(56)(57)間を延び、クリップ(56)(57)を接続する。スペーサ部材(52)(60)の先端部は、Ｃ字形クリップ(48)(56)から離れて位置し、外部対であるＣ字形クリップ(49)(57)を含む。取付部(62)は第１及び第２のクリップ(48)(56)に取り付けられて、クリップ(48)(56)を接続し、側方に延び又はそこから離れ、取付けブラケットが板ペア又はチューブ(24)に取り付けられたときに、取付部(62)は板ペア又はチューブ(24)から外向きに延びる。
第１のクリップ部(46)、第２のクリップ部(54)及び取付部(62)は、取付けブラケット(20)が組立位置に位置することができるように形成され、大きさが決められ、配列される。図６に示すように、コア(22)の各側部(38)上にて、取付けブラケット(20)はコア(22)を把持するように係合して、蝋付け、半田付け、溶着、接着又は同様の従来からある接続技術によって補助クランプ(図示せず)の必要なくして、取付けブラケット(20)が以後永久に接続されることを許す(厳密に言うと、取付けブラケット(20)はまた図５に示され、熱交換器コア(20)から離れ、そこから組立位置へ矢印(64)で示す方向に平行移動(translate)される)。
取付部(62)は板ペアのチューブ側部(32)に対し平行に延びているように図面に示されているが、取付部(62)は他のどの方向にも向くことができ、所望ならば、チューブ側部(32)に直交して、コア(22)に対する特定の取付け構造に適合する。
第１クリップ部(46)のタブ部、即ちＣ字形クリップ(48)(49)は、各マニホールド(42)の長手方向両側に配備され、各クリップ(48)(49)の接触面(50)は第１の各チューブ(図面では符号(66)として指定される)の側部(32)の周縁部に受けられ、又は係合しており、折り畳まれた状態で第１の各チューブ(66)を形成する各板(26)に接触する。
同様に、第２のクリップ部(54)のＣ字形クリップ(56)(57)は、各マニホールド(42)の長手方向両側に配備され、各クリップ(56)(57)の接触面(58)は第２の各チューブ(図面では符号(68)として指定される)の側部(32)の周縁部に受けられ、又は係合しており、折り畳まれた状態で第２の各チューブ(68)を形成する各板(26)に接触する。
完成した熱交換器にて、取付部(62)は板ペア(24)から外向きに配備され、次の装置の取り付けに適した位置にある。図示の如く、取付部(62)は開口(70)を設けて形成され、熱交換器コアを取り付ける為に、ナット及びボルトアセンブリー(図示せず)のような適切な機械的留め具を受け入れる大きさに形成されている。しかし、他の従来からの取付け道具が考えられ、本発明の範囲内に入ると考えられる。例えば、例示は１つだけであるが、取付部(62)はネジが設けられたびょうで形成されて、車両枠(vehicle frame)(図示せず)内の対応した穴に位置する。取付部(62)は、図９に関して以下に記載の如く、他の取付けブラケットにリベット留めされ、又は杭で固定され、この場合、開口(70)は必要でない。
図示の如く、取付けブラケット(20)が組立位置にあるときは、取付部(62)は符号(72)で示されている第１の各チューブ(66)と第２の各チューブ(68)の中間に配備されている第３の各チューブの板(26)の端縁(28)に当て、それによって、取付けブラケット(20)の安定性を改善する。示した例では、第１の各チューブ(66)、第２の各チューブ(68)及び第３の各チューブ(72)は、直に積層される。しかし、更なるチューブが第１の各チューブ(66)、第２の各チューブ(68)及び第３の各チューブ(72)の間に配備され得る。安定性を増加させることによって、取付けブラケット(20)が組立位置にあるが、熱交換器コア(22)に永久的には取り付けられないときに、特有の利点であり、不用意に取付けブラケット(20)が外れる可能性を小さくする。
一旦、取付けブラケット(20)が蝋付け等によって、上記の如く、十分な永続性を持って熱交換器コア(22)に接続されると、取付けブラケット(20)は勿論、不用意に外れそうになく、前記の特徴は重要でなくなる。好ましい第１の実施例に於いて、そのような接続の永久性を高めるべく、第１のクリップ部(46)の中央部、即ちスペーサ部材(52)は、第１の各チューブ(66)の側部(32)に隣接しており、折り畳まれた状態で、ブラケット(20)が組立位置にあるときに、第１の各チューブ(66)を形成する板(26)の少なくとも１つに接触する。
同様に、第２のクリップ部(54)の中央部、即ちスペーサ部材(60)は、各第２のチューブ(68)の側部(32)に隣接しており、折り畳まれた状態で、ブラケット(20)が組立位置にあるときに、第２の各チューブ(68)を形成する板(26)の少なくとも１つに接触する。
本発明の好ましい第１の実施例の取付けブラケット(20)は、蝋付け又は溶着によって永久的に熱交換器コア(22)に接続されることを目的としている。従って、ブラケット(20)は、蝋で覆われたアルミニウムのような蝋付けに適した材料から構成され、取付けブラケット(20)上及び熱交換器コア(22)上の隣接し折り畳まれた部分は、一緒に蝋付けされ、熱交換器又はコア(22)が加熱蝋付け工程中で蝋付けされるときに、同時に蝋付けされるのが好ましい。しかし、前記の如く、他の接続技術を利用することも可能であり、本発明は他の材料から構成される取付けブラケットを含むと考えられる。
取付けブラケット(75)の好ましい第２の実施例は、図８に示される。本実施例に於いては、要素を示すのに同様の符号が用いられ、これらは第１の好ましい実施例の要素に類似している。好ましい第２の実施例は、第１の実施例と同様の機能を有し、同様の方法で用いられることが当業者には明白であろう。取付けブラケット(75)は、該ブラケット(75)の外側から見えている如く、オプションとして内向きに配備された突起(77)又は窪み(79)を有する。突起(77)は、板ペア(24)の中央平坦部(27)に形成された結合窪みに係合するように配備されている。
次に、図９及び図１０に、本発明の積層した板コア又は熱交換器(80)の他の好ましい実施例が開示されている。熱交換器(80)は、上記の実施例に似ているが、板ペア、即ちチューブ内の各入口開口及び出口開口は、それらを貫通したマニホールドチューブ(82)によって一緒に結合されていることが異なる。マニホールドチューブ(82)は、板ペア(84)内の各入口開口及び出口開口の周縁に結合される。マニホールドチューブ(82)は、その中に横断開口(86)を有し、該開口は板ペアの内側の流路(88)に通じる。入口及び出口接続具(90)(92)は、マニホールドチューブ(82)に通じる。取付けブラケット(94)は、上記の実施例に近似している。
図９はまた、オプションである中間取付けブラケット(96)を示しており、該ブラケットは、取付けブラケット(94)と熱交換器(80)が取り付けられるべき構造との間にて用いられる。中間取付けブラケット(96)は取付けブラケット(94)にリベットで留められ、又は商標”Toggle-lok”である杭によって取り付けられる。中間取付けブラケット(96)はまた、係合タブ(98)によってブラケット(94)及びコア(80)に蝋付けされる。再び述べると、取付けブラケット(94)(96)を含む熱交換器又はコア(80)の全ての要素は、加熱蝋付けにより一緒に同時に蝋付けされる。
最後に、本発明の好ましい幾つかの実施例が示され、記載されてきたが、部分のサイズ及び形状、その他に於ける種々の変更が成されることは理解されるだろう。例えば、図示された実施例では、第１クリップ部の各タブ部、即ちＣ字形クリップの接触面は折り畳まれ、取付けブラケットが組立位置にあるときは各第１チューブを形成する各板に対して接触するが、第１のクリップ部が折り畳まれ、板ペアの１つだけに接するように取付けブラケットを構成することも可能である。同様に、第２のクリップ部が折り畳まれ、取付けブラケットが組立位置にあるときは各第２チューブを形成する板の１つだけに接するように取付けブラケットを構成することも可能である。取付けブラケットは、熱交換器の一側部の板周縁部に接続されるように示されているが、Ｃ字形クリップは板ペアの反対側の板ペアに係合するように配列されることもできる。また、第１及び第２クリップ部は、その間に一対の第３の中間板を有するのではなく、一対の隣接した板に取り付けられ得る。
その上、主に熱交換器の分野について開示しているが、本発明の取付けブラケットは、一対の板を用いる他の如何なる流体装置にも関連して用いられ、例えば、凝縮装置、濾過装置、燃料電池、及び燃料再生器又は処理機である。これらの修正、及び当業者に明白な他の事項が、本発明の精神又は範囲から離れることなく成され、従って、本発明はここに添付した請求の範囲にのみ限定されると解釈される。
本発明の好ましい実施例が、添付の関連した図面とともに記載されている。
本発明の好ましい第１実施例による取付けブラケットの斜視図である。 図１の取付けブラケットの平面図である。 図１の取付けブラケットの線３−３に沿う右端図である。 図１の取付けブラケットの正面図である。 熱交換器コアの一部に取り付けられる図１の第１の取付けブラケット、及びコアの周りに取り付けられる第２の取付けブラケットを示す斜視図である。 熱交換器コアに取り付けられる両取付けブラケットを示す図５に近似した斜視図である。 板ペア間に冷却フィンを加えた図６に示す熱交換器の全体正面図である。 本発明の好ましい第２実施例による取付けブラケットの斜視図である。 板ペアに連繋する管状のマニホールドを有する熱交換器、及びそれに取り付けられる取付けブラケットの他の好ましい実施例を示す斜視図である。 図９に示す熱交換器右端部を一部破断した拡大斜視図である。

Claims (20)

  1. 積み重ねられた複数の板ペア(24)を有する熱交換器の積層した板コア装置(22)に用いられる取付けブラケット(20)であって、各板ペアは第１及び第２の板(26)を含み、各板は互いに結合した周縁部(30)と、互いに離れていてその間に流路を形成する中央平坦部(27)を有し、各板ペア(24)は離れて位置する入口開口及び出口開口を有し、各入口開口及び出口開口は互いに接続されて、前記流路を通る流体流れのためのマニホールド(42)を形成し、前記取付けブラケット(20)は、熱交換器内にて別々の板ペア (24)(24) に係合するものであって、
    別々の板ペア(24)の周縁部(30)に係合するのに適した、互いに離れて位置する第１及び第２の一対のＣ字形クリップ(48)(56)、
    及び前記クリップ(48)(56)に取り付けられて、そこから延びる取付け部(62)を具えており、取付けブラケットが板ペアに取り付けられたときに、取付け部は板ペアから外向きに延びる取付けブラケット。
  2. 取付け部(62)はＣ字形のクリップ(48)(56)の片側に位置し、更に第１及び第２のクリップ(48)(56)の他方の側から夫々延びる第１及び第２のスペーサ部材(52)(60)を具え、スペーサ部材は平行に配備されて、取付けブラケットが板ペアの周縁部(30)に取り付けられたときに、板ペアの周縁部(30)に係合するのに適している、請求項１に記載の取付けブラケット。
  3. スペーサ部材は、Ｃ字形クリップ(48)(56)から離れて位置する先端部を有し、一対のＣ字形クリップ(48)(56)は、離れたＣ字形のクリップの内側のペアであり、前記先端部は、離れたＣ字形クリップ(49)(57)の第１及び第２の外側のペアを含み、Ｃ字形クリップ(49)(57)は板の周縁部(30)に係合するのに適している、請求項２に記載の取付けブラケット。
  4. Ｃ字形のクリップの外側ペアの第１及び第２の各クリップ(49)(57)は、各板の中央平坦部(27)に重なるのに適した延長部(50)(58)を有する、請求項３に記載の取付けブラケット。
  5. 取付け部(62)は、１つの板ペアの端部に係合するのに適した当り部を含む、請求項２乃至４の何れかに記載の取付けブラケット。
  6. 当り部は横断フランジである、請求項５に記載の取付けブラケット。
  7. Ｃ字形のクリップ(48)(56)(49)(57)は、取付けブラケットが、板ペアの片側に取り付くように同じ方向を向いている、請求項１に記載の取付けブラケット。
  8. Ｃ字形のクリップの内側及び外側のペアのＣ字形のクリップ(48)(56)(49)(57)は、取付けブラケットが、板ペアの片側に取り付くように同じ方向を向いている、請求項３に記載の取付けブラケット。
  9. 取付け部(62)は、取付けブラケットを他の部材に取り付ける為の開口手段(70)を形成する、請求項２乃至４の何れかに記載の取付けブラケット。
  10. 複数の積層した板ペア(24)を具え、各板ペアは第１及び第２の板(26)を含み、各板は互いに結合した周縁部(30)と、互いに離れていてその間に流路を形成する中央平坦部(27)を有し、各板ペア(24)は離れて位置する入口開口及び出口開口を有し、
    各入口開口及び出口開口を互いに接続して、前記流路を通る流体流れのためのマニホールド(42)を形成する手段(40)を有し、
    互いに離れて位置するＣ字形の第１及び第２のクリップ(48)(56)を有する取付けブラケット(20)であって、クリップ(48)(56)は別の板ペアの周縁部(30)に取り付けられ、
    前記クリップに取り付けられて、そこから延びる取付け部(62)を有する取付けブラケットであって、取付け部は板ペア(24)から外向きに延び、
    前記取付けブラケット(20)は、熱交換器内にて別々の板ペア (24)(24) に係合する熱交換器用の積層した板コア装置。
  11. 取付けブラケット(20)は、板ペアの端部に隣接したコア装置の片側に沿って取り付けられており、更に板ペアの両端部に隣接したコア装置の反対側に沿って取り付けられた更なる同じ取付けブラケット(20)を具えた、請求項１０に記載の積層した板コア装置。
  12. ブラケット取付け部(62)は、Ｃ字形のクリップ(48)(56)の片側に位置して板ペアから離れるように延び、更に前記クリップ(48)(56)の反対側から夫々内向きに延びる第１及び第２のスペーサ部材(52)(60)を具え、スペーサ部材(52)(60)は平行に配備されて、板ペアの周縁部(30)に取り付けられる、請求項１１に記載の積層した板コア装置。
  13. スペーサ部材(52)(60)は、Ｃ字形のクリップ(48)(56)から離れて位置する先端部を有し、Ｃ字形のクリップペアは離れて位置する内側のＣ字形のクリップ(48)(56)のペアであり、前記先端部は離れて位置する第１及び第２のＣ字形のクリップ(49)(57)の外側ペアを含み、Ｃ字形のクリップは板の周縁部に取り付けられる、請求項１２に記載の積層した板コア装置。
  14. 前記Ｃ字形のクリップの外側ペアの第１及び第２の各Ｃ字形のクリップ(49)(57)は、各板の中央平坦部(27)に重なるのに適した延長部(50)(58)を有する、請求項１３に記載の積層した板コア装置。
  15. 取付け部(62)は、１つの板ペア(24)の端部(28)に係合するのに適した当り部を有する、請求項１１乃至１３の何れかに記載の積層した板コア装置。
  16. Ｃ字形のクリップ(48)(56)(49)(57)は、取付けブラケット(20)が、板ペア(30)の片側に取り付くように同じ方向を向いている、請求項１１乃至１３の何れかに記載の積層した板コア装置。
  17. 各入口開口及び出口開口を一緒に接続する手段は、板ペア内にて形成され、入口開口及び出口開口を囲む隆起した隣接ボス(40)である、請求項１０に記載の積層した板コア装置。
  18. 各入口開口及び出口開口を接続する手段は、入口開口及び出口開口を通り、各入口開口及び出口開口の周縁部に結合されるマニホールドチューブ(82)であり、該マニホールドチューブは、板ペア(84)内の流路と通ずる開口(84)を形成した、請求項１０に記載の積層した板コア装置。
  19. 取付けブラケット(20)は、板ペアの端部(28)に隣接する熱交換器の片側に沿って取り付けられる第１の取付けブラケットであり、更に板ペアの端部(28)に隣接する熱交換器の両側に沿って取り付けられ、離れて位置する更なる複数の同じ取付けブラケット(20)を具える、請求項１０に記載の積層した板コア装置。
  20. 板ペア(24)は離れて位置し、更に板ペア(30)間に位置する熱伝達フィンを具える、請求項１０、１７、１９の何れかに記載の積層した板コア装置。
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