JP6087721B2

JP6087721B2 - 熱交換器のサポート材の取付構造

Info

Publication number: JP6087721B2
Application number: JP2013099410A
Authority: JP
Inventors: 洋一間中; 玉鄭; 須山　隆行; 隆行須山
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: JP2014219164A

Description

本発明は、熱交換器コアの両端に一対の樹脂製タンクを有し、その樹脂製タンク間をサポート材で連結した取付構造に関する。

下記特許文献１および特許文献２には、ラジエータサポートの取付構造が記載されている。これは、上下一対の樹脂タンク間を断面コ字状のサポート材でゴムブッシュおよびボルトを介して連結するものである。

特開平１０−２２７５９２号公報特開２００５−１６７６４号公報

各引用文献に記載されたラジエータサポートの取付構造は、一つのサポート材を取り付けるのに４つのボルトと４つのナットとを必要とし、各ナットはナット挿入孔に挿入して、その軸線をボルトの軸線に整合させる必要がある。そのため、その組立てが極めて面倒である。また、一つのサポート材に４つのボルトおよびナットを締結固定するため、各ナットおよびボルトの締めつけバランスをとる必要があり、その点からも組立てが、さらに面倒である。
そこで、本発明は部品点数が少なく、且つ各部品の形状を単純化して加工が容易で、組立てやすい、バランスの取れた熱交換器のサポート材の取付構造を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、並列された多数のチューブ（１）の両端が貫通する一対のチューブプレート（２）を有するコア（３）と、各チューブプレート（２）により開口が閉塞される樹脂製の一対のタンク（４）と、一対のタンク（４）の長手方向の両端の間を連結する一対のサポート材（５）と、を有する熱交換器のサポート材の取付構造において、
各タンク（４）の長手方向の両端に、その幅方向に貫通する貫通孔（６）がそれぞれ設けられ、各貫通孔（６）の両端部に先端側に段付き（７ａ）に拡開された一対の拡開部（７）を有し、
各拡開部（７）にゴム弾性を有する筒状のクッション材（８）が挿入されて、そのクッション材（８）の一端が前記段付き（７ａ）に当接され、
そのクッション材（８）に金属管（９）が挿通されて、その金属管（９）とタンク（４）の貫通孔（６）とがその全長に渡り非接触状態となり、
前記サポート材（５）の少なくとも両端部に溝状部（１０）が形成されると共に、その溝状部（１０）の対向する両側壁にボルト挿通部（１１）が形成され、
そのボルト挿通部（１１）が、前記金属管（９）に整合されて、それらにボルト（１２）が挿通され、そのボルト（１２）の先端にナット（１３）が取付られたことを特徴とする熱交換器のサポート材の取付構造である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
各クッション材（８）の端面が拡開部（７）の端面より突出され、そのクッション材（８）の端面とサポート材（５）の側壁との間に偏平な一対のワッシャ（１５）が配置された熱交換器のサポート材の取付構造である。
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
金属管（９）の両端面が前記一対のワッシャ（１５）に当接された状態で、前記クッション材（８）の端面が拡開部（７）の端面より突出された熱交換器のサポート材の取付構造である。

請求項４に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
クッション材（８）の端面が拡開部（７）の端面より突出され、サポート材（５）の前記両側壁の外側にワッシャ（１５）が配置されて、そのワッシャ（１５）とクッション材（８）との間にサポート材（５）のボルト挿通部（１１）が挟持された熱交換器のサポート材の取付構造である。
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
前記ワッシャ（１５）の中心孔の孔縁に短い筒部（１５ａ）が軸線方向に突設され、その筒部（１５ａ）先端が前記金属管（９）の端面（１４）に当接する熱交換器のサポート材の取付構造である。

請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
前記サポート材（５）の前記ボルト挿通部（１１）の孔縁部の外面側に、環状に凹陥した凹陥部（１６）を有し、その凹陥部（１６）に前記ワッシャ（１５）が着座された熱交換器のサポート材の取付構造である。
請求項７に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
前記ボルト（１２）の頭部およびナット（１３）にフランジ部（１７）が一体に設けられた熱交換器のサポート材の取付構造である。

本発明の熱交換器のサポート材の取付構造は、樹脂製タンク４の貫通孔６の拡開部７に、クッション材８が挿入されて、そのクッション材８の一端が前記段付き7aに当接され、そのクッション材８に金属管９が挿通され、その金属管９とタンク４の貫通孔６とがその全長に渡り非接触状態となる。そして、サポート材５のボルト挿通部11が、前記金属管９に整合されて、それらにボルト12が挿通されて、ナット13が取付られるものである。
その結果、外力が加わるサポート材５と、樹脂タンク４とは非接触で結合され、クッション材８の介在により樹脂タンク４に大きな応力集中が加わることがない。そのため、樹脂タンク４を保護することができる。また、コア３とサポート材５との間に熱膨張差が生じても、クッション材の介在により、それを吸収し、タンク４に熱応力が大きく加わることがない。しかも、各部品は単純な構造となり、製造しやすく、量産性に優れた構造である。

請求項２に記載の発明のように、各クッション材８の端面が拡開部７の端面より突出され、そのクッション材８の端面とサポート材５の側壁との間に偏平な一対のワッシャ15を配置した場合には、サポート材５の側面と樹脂タンク４の貫通孔６の端面との接触を防ぎ、樹脂タンク４の側面に応力が加わることを防止できる。
請求項３に記載の発明のように、金属管９の両端面が一対の前記一対ワッシャ15に当接された状態で、前記クッション材８の端面が拡開部７の端面より突出された場合には、クッション材８が軸線方向に過度に圧縮することを防止して、クッション材８の機能を維持できる。

請求項４に記載の発明のように、ワッシャ15とクッション材８との間にサポート材５のボルト挿通部11を挟持した場合には、サポート材５の側面と樹脂タンク４の貫通孔６の端面との接触を防ぎ、樹脂タンク４の側面に応力が加わることを防止できる。
請求項５に記載の発明のように、ワッシャ15の中心孔の孔縁に短い筒部15aを軸線方向に突設し、その筒部15a先端を金属管９の端面14に当接した場合には、さらに、サポート材５の側面と樹脂タンク４の貫通孔６の端面との接触を防ぎ、樹脂タンク４の側面に応力が加わることを確実に防止できる。

請求項６に記載の発明のように、サポート材５のボルト挿通部11の孔縁部に凹陥部16を有し、その凹陥部16にワッシャ15を着座した場合には、サポート材５と樹脂タンク４との取付構造の安定性がよく、体裁がよい。
請求項７に記載のように、ボルト12の頭部およびナット13にフランジ部17を一体に設けた場合には、組立て容易で、サポート材の取付構造の安定性がよい。

本発明の熱交換器のサポート材の取付構造の要部横断面図。同取付構造の分解斜視図。本発明の第２実施例のサポート材の取付構造の要部縦断面図。同第３実施例の要部縦断面図。同第４実施例におけるサポート材５の要部斜視図。同第５実施例の要部縦断面図。

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および図２は、本発明の第１実施例の熱交換器のサポート材の取付構造を示す。
このサポート材の取付構造は、チューブ１とフィン20とからなるコア３の上下両端にチューブプレート２を介して樹脂製のタンク４（下側タンク４を省略）が配置されている。各タンク４の長手方向両端の上部には、幅方向に貫通する貫通孔６が一体に形成されている。各貫通孔６の両端部には段付き7aを介して拡開部７が形成されている。この貫通孔６内には、図１に示すごとく、クッション材８を介して、一対の金属管９が挿入され、その端面どうしが当接される。そのクッション材８はゴム弾性を有するものであり、筒状に形成され、その内周が金属管９外周に整合するとともに、外周が拡開部７内周に整合する。そして、クッション材８の前端が段付き7aに突き当たる。この突き当たり状態で、クッション材８の後端は拡開部７先端面よりも突出する。

次に、サポート材５は少なくとも両端部が溝状部10を有する溝型に形成され、その両側壁の上下両端が斜め外方に突出し、そこにボルト挿通部11が穿設されている。サポート材５は、一例として、アルミニウム等の金属材からなる。そして、このサポート材５は図１に示すごとく、一対の側壁が各クッション材８の端面に当接される。そして、そのボルト挿通部11が略金属管９の軸線に一致する。なお、この例では、ボルト挿通部11の直径は金属管９の外径よりも僅かに大に形成されている。それにより、コア３の熱膨張を吸収できるようにしている。そして、ボルト挿通部11にはワッシャ15の筒部15ａが挿入される。その筒部15ａの先端は、金属管９の端面に当接する。次いで、ボルト12が金属管９内に挿入され、その先端にワッシャ15を介して、ナット13が螺着締結される。このような組立作業を左右一対のサポート材５（左側を省略）の上下（下側を省略）において行なわれる。それにより、左右一対のサポート材５によって、上下一対のタンク４間が連結される。

（組立て方法）
チューブ１とフィン20とからなるコア３の上下両端にはチューブプレート２が配置され、その周縁に形成された環状溝にシールリング18を介して、タンク４の開口が嵌着される。そして、その環状溝の先端部をカシメることにより、コア３とタンク４とが液密に一体化される。

次いで、一例として、各金属管９の端部にクッション材８を被嵌し、その状態で金属管９を貫通孔６に挿通し、その端面を互いに当接させる。なお、先にクッション材８を拡開部７に挿入後、各金属間９をその内部に挿通してもよい。このとき、クッション材８の端面は、貫通孔６の拡開部７の端面より僅かに突出される。それとともに、そのクッション材８の先端は段付き7aに当接される。次いで、サポート材５のボルト挿通部11を貫通孔６の軸線に整合するように、タンク４にそれを嵌着させる。次いで、サポート材５のボルト挿通部11にワッシャ15の筒部15ａを挿入し、ボルト12を金属管９内に挿通する。そして、ナット13をワッシャ15を介して、ボルト12の端部に螺着締結する。

（作用）
この熱交換器は、自動車用エンジン冷却水の冷却用ラジエータとして、用いることができる。エンジンのウォータージャケットから供給された比較的高温の冷却水が、上側のタンク４を介し、各チューブ１内に供給され、その外側に冷却風が流通する。エンジン駆動中は、コア３がその長手方向に熱膨張する。

このとき、サポート材５はコア３よりも低温であるため、サポート材５に対してコアが伸張して相対移動する。その相対移動は、サポート材５のボルト挿通部11の隙間によって吸収される。なお、その隙間が小さい場合は、クッション材８の弾性変形によっても吸収される。サポート材５は、エンジンルーム内のフレーム等に固定され、自動車の走行にともなう振動がサポート材５に伝わる。その振動は、クッション材８によって吸収され、ラジエータへの衝撃を緩和する。

次に、図３は本発明の第２実施例であり、この例が図１のそれと異なる点は、図１におけるワッシャ15が存在せず、その代わり、ボルト12の頭部およびナット13の端面に一体にフランジ部17が形成された点である。

次に、図４は、本発明のさらに他の実施例であり、この例が図１のそれと異なる点は、サポート材５の側壁先端に設けられたボルト挿通部11の孔縁部に凹陥部16が形成された点である。さらに、ボルト12およびナット13にフランジ部17が設けられている。この凹陥部16の直径は、ワッシャ15の直径よりも僅かに大であり、それが凹陥部16に着座される。そして、ワッシャ15の着座およびボルト12およびナット13の締結構造が安定する。

次に、図５はサポート材５の他の例であり、この例は側壁端の一部が欠切された点である。

次に、図６は、本発明のさらに他の実施例であり、この例が図４の実施例と異なる点は、ワッシャ15の形状および、その配置位置である。この例のワッシャ15は、市販の平ワッシャであり、偏平なものである。そのワッシャ15は、クッション材８の端面とサポート材５の側壁との間に配置されている。さらに、一対の金属管９の一端どうしを突き当て、各金属管９の他端が一対の前記一対ワッシャ15に当接されている。その状態で、クッション材８の端面が拡開部７の端面より突出されている。これにより、サポート材５の側面と樹脂タンク４の貫通孔６の端面との物理的接触を確実に防ぎ、樹脂タンク４の側面に応力が加わることを防止できる。さらに、クッション材８が軸線方向に過度に圧縮されることを防止して、クッション材８の機能を維持できる。

１チューブ
２チューブプレート
３コア
４タンク
５サポート材
６貫通孔
７拡開部
7a 段付き
８クッション材
９金属管
10 溝状部

11 ボルト挿通部
12 ボルト
13 ナット
14 端面
15 ワッシャ
15a 筒部
16 凹陥部
17 フランジ部
18 シールリング
19 段部
20 フィン

Claims

並列された多数のチューブ（１）の両端が貫通する一対のチューブプレート（２）を有するコア（３）と、各チューブプレート（２）により開口が閉塞される樹脂製の一対のタンク（４）と、一対のタンク（４）の長手方向の両端の間を連結する一対のサポート材（５）と、を有する熱交換器のサポート材の取付構造において、
各タンク（４）の長手方向の両端に、その幅方向に貫通する貫通孔（６）がそれぞれ設けられ、各貫通孔（６）の両端部に先端側に段付き（７ａ）に拡開された一対の拡開部（７）を有し、
各拡開部（７）にゴム弾性を有する筒状のクッション材（８）が挿入されて、そのクッション材（８）の一端が前記段付き（７ａ）に当接され、
そのクッション材（８）に金属管（９）が挿通されて、その金属管（９）とタンク（４）の貫通孔（６）とがその全長に渡り非接触状態となり、
前記サポート材（５）の少なくとも両端部に溝状部（１０）が形成されると共に、その溝状部（１０）の対向する両側壁にボルト挿通部（１１）が形成され、
そのボルト挿通部（１１）が、前記金属管（９）に整合されて、それらにボルト（１２）が挿通され、そのボルト（１２）の先端にナット（１３）が取付られたことを特徴とする熱交換器のサポート材の取付構造。
請求項１に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
各クッション材（８）の端面が拡開部（７）の端面より突出され、そのクッション材（８）の端面とサポート材（５）の側壁との間に偏平な一対のワッシャ（１５）が配置された熱交換器のサポート材の取付構造。
請求項２に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
金属管（９）の両端面が前記一対のワッシャ（１５）に当接された状態で、前記クッション材（８）の端面が拡開部（７）の端面より突出された熱交換器のサポート材の取付構造。
請求項１に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
クッション材（８）の端面が拡開部（７）の端面より突出され、サポート材（５）の前記両側壁の外側にワッシャ（１５）が配置されて、そのワッシャ（１５）とクッション材（８）との間にサポート材（５）のボルト挿通部（１１）が挟持された熱交換器のサポート材の取付構造。
請求項４に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
前記ワッシャ（１５）の中心孔の孔縁に短い筒部（１５ａ）が軸線方向に突設され、その筒部（１５ａ）先端が前記金属管（９）の端面（１４）に当接する熱交換器のサポート材の取付構造。
請求項５に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
前記サポート材（５）の前記ボルト挿通部（１１）の孔縁部の外面側に、環状に凹陥した凹陥部（１６）を有し、その凹陥部（１６）に前記ワッシャ（１５）が着座された熱交換器のサポート材の取付構造。
請求項１に記載の熱交換器のサポート材の取付構造において、
前記ボルト（１２）の頭部およびナット（１３）にフランジ部（１７）が一体に設けられた熱交換器のサポート材の取付構造。