JP6278069B2 - 熱交換器およびその挿入部品 - Google Patents

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Description

この開示は、熱交換器のための挿入部品、および熱交換器に関する。挿入部品は、流れ拡縮要素をもっている。要素は、ファンネル部分と呼ばれる。
この項は、発明に関連する背景技術を開示するが、それは公知の従来技術として開示されるものではない。
内燃機関の冷却に使用されるもののような熱交換器は、典型的には、コア、入口タンク、および出口タンクを有する。入口タンクは入口ポートを含んでおり、入口貯留室を区画形成するように、コアの第1端部に固定的に装着される。出口タンクは出口ポートを含んでおり、出口貯留室を区画形成するように、コアの第2端部に固定的に装着される。コアは、入口貯留室と出口貯留室とを流体的に結合するために、コアの第1端部と第2端部との間に延在する複数のチューブを有している。典型的には、複数のチューブを通って流れる流体(例えば冷却液)から、複数のチューブ間に流れる流体(例えば空気)への熱移動を助長するために、複数のチューブの間に複数のフィンが延在している。
いくつかの適用例では、チューブは、入口貯留室と出口貯留室との中へ自由に延び出している。他の適用例では、チューブは、コアの端板において突然に途切れている。入口貯留室と出口貯留室との比較的大きい容積から複数のチューブ内への、そして、複数のチューブからの、これらの突然の変化は熱交換器において大きい圧力損失を生じる。
米国特許第673767号明細書 米国特許第3196943号明細書 米国特許第8376029号明細書 米国特許出願公開第2014/0166249号明細書
開示されるひとつの目的は、タンクとチューブとの間の流れが改良された熱交換器を提供する。
この項は、発明に関する概略的な開示を与えるが、その全範囲またはその全特徴の包括的な開示ではない。
この教示は、第1端部材、第2端部材、および第1および第2端部材の間に延在する複数のチューブを含むコア体と、第1端部材に固定してつながれ、第1ポートを含む第1タンクであって、第1端部材とともに複数のチューブおよび第1ポートと流体的に連通状態にある第1容積室を区画する第1タンクと、第2端部材に固定してつながれ、第2ポートを含む第2タンクであって、第2端部材とともに複数のチューブおよび第2ポートと流体的に連通状態にある第2容積室を区画する第2タンクと、第1端部材に連結され、複数の第1ファンネル部を区画するように協働する第1群の複数のガイド部材であって、第1ファンネル部の狭い端部が複数のチューブのそれぞれに開口し、第1ファンネル部の広い端部が第1容積室に開口している第1群の複数のガイド部材とを備え、第1群をなす複数のガイド部材のガイド部材は、各々は、第1ポートへ向かうそれぞれのガイド部材の頂部から延び出すベーンを有する熱交換器を提供する。
この教示は、第1端部材、第2端部材、および第1および第2端部材の間に延在する複数のチューブを含むコア体と、第1端部材に固定してつながれ、第1ポートを含む第1タンクであって、第1端部材とともに複数のチューブおよび第1ポートと流体的に連通状態にある第1容積室を区画する第1タンクと、第2端部材に固定してつながれ、第2ポートを含む第2タンクであって、第2端部材とともに複数のチューブおよび第2ポートと流体的に連通状態にある第2容積室を区画する第2タンクと、第1端部材に連結され、複数の第1ファンネル部を区画するように協働する第1群の複数のガイド部材であって、第1ファンネル部の狭い端部が複数のチューブのそれぞれに開口し、第1ファンネル部の広い端部が第1容積室に開口している第1群の複数のガイド部材とを備え、第1群をなす複数のガイド部材の各々のガイド部材は、第1ファンネル部の狭い端部と広い端部との間の開口であって、第1ファンネル部の隣接するふたつを流体的に連結する開口を区画する熱交換器を提供する。
この教示は、第1タンク、第2タンク、および、第1タンクと第2タンクとの間に延在する複数のチューブを有するコアとを備える熱交換器のための挿入部品において、複数のファンネル部分を区画しており、第1タンクとコアとの間の熱交換器に受け入れられるように構成されている本体であって、それぞれのファンネル部分は、複数のチューブのひとつに整列するように、そして、複数のチューブのひとつに近接した小さい開口から、第1タンクに近接した大きい開口へ、複数のチューブを第1タンクに流体的に結合するように、拡大するように形成されており、本体は、複数のガイド部材と複数のベーンとを有しており、複数のガイド部材は、ファンネル部分を区画するように協働しており、複数のファンネル部分のそれぞれの間の頂部を区画しており、そして、複数のベーンのそれぞれは、複数の頂部の対応するひとつに固定的に結合され、そこから複数のファンネル部分から離れるように延び出している熱交換器の挿入部品を提供する。
この教示は、第1タンク、第2タンク、および、第1タンクと第2タンクとの間に延在する複数のチューブを有するコアとを備える熱交換器のための挿入部品において、複数のファンネル部分を区画しており、第1タンクとコアとの間の熱交換器に受け入れられるように構成されている本体であって、それぞれのファンネル部分は、複数のチューブのひとつに整列するように、そして、複数のチューブのひとつに近接した小さい開口から、第1タンクに近接した大きい開口へ、複数のチューブを第1タンクに流体的に結合するように、拡大するように形成されており、本体は、ファンネル部分を区画するために協働する複数のガイド部材を有し、それぞれのガイド部材は、頂部でつながる第1壁と第2壁とを有し、第1壁と第2壁は、一対の隣接するふたつのファンネル部分をガイド部材を通して流体的に連通する一対の開口を区画している熱交換器の挿入部品を提供する。
この発明を適用可能な分野はここでの開示によって明らかにされる。この発明の概要における説明と具体的な例示とは、具体的な説明を与える用途だけを意図したものであって、本発明の技術的範囲を限定することを意図したものではない。
図1は、この開示における熱交換器組立体の断面図である。 図2は、第1の構成における流れガイドを示す熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図3は、第2の構成における流れガイドを示す熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図4は、第3の構成における流れガイドを示す熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図5は、第4の構成における流れガイドを示す熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図6は、第5の構成における流れガイドを示す熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図7は、第6の構成における流れガイドを示す熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図8は、第7の構成における流れガイドを示す熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図9は、図8に示された9−9線における、熱交換器組立体の断面図である。 図10は、この開示における挿入部品を示す、熱交換器組立体の一部分の分解斜視図である。 図11は、チューブと熱交換器組立体のファンネル部との間の接続部の第1の構成を示す、図8の熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図12は、チューブと熱交換器組立体のファンネル部との間の接続部の第2の構成を示す、図11と同様な、熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図13は、流れガイドの任意的な一組の停滞対策用開口を示す、熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図14は、挿入部品の任意的な周囲のシールを示す図10の熱交換器組立体の一部分の断面図である。 図15は、任意的なチューブ支持ピンを示す、図10の熱交換器組立体の一部分の断面図である。
ここに説明された図面は、選択された実施形態を図示するためだけのものであって、すべての実用的な可能性を示すものではない。そして、ここに説明された図面は、発明の範囲を限定することを意図するものではない。複数の図面の図示にわたって、対応する参照符号は、対応する部分を指している。
以下、発明の複数の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
この教示は、熱交換器組立体のコアを通る冷却液(例えば冷却液、空気、水)の流れが改善された熱交換器組立体に指向されている。この教示における熱交換器組立体は、入口タンクから、複数のチューブを通り、出口タンクへ冷却液が流れるような、あらゆる熱交換器への適用に使用することができる。そのような熱交換器の適用における、それに制限されないひとつの例は内燃機関の冷却系装置のラジエータである。
図1は、熱交換器10の断面図を示す。熱交換器は、例えば車両用のラジエータのように、ふたつの流体の間で熱を輸送するあらゆる適用において利用することができる。熱交換器10は一般に第1タンク14、第2タンク18、コア22および複数の第1の流れガイド26を含むことができる。ここに提供される例において、熱交換器10は、複数の第2の流れガイド28も含んでいる。代替的な構成において、図示はされていないが、熱交換器10は、複数の第1の流れガイド26だけを備え、複数の第2の流れガイド28を備えないことができ、複数の第2の流れガイド28だけを備え、複数の第1の流れガイド26を備えないことができる。
コア部22は、第1端部材30、第2端部材34、および第1および第2端部材30、34に固定的に結合され、それらの間に延びることができる複数のチューブ38を備える。複数のチューブ38は、チューブ38の両方の終端42、46において開いている。複数のチューブ38は、例えば金属のような、熱伝導性の材料により造られている。この例では、複数の熱伝導性のフィン50が、複数のチューブ38からの熱の放散を助けるように、複数のチューブ38の間に固定的に結合され、延びている。
第1タンク14は、第1ポート54と第1の内壁58とを有する。第1タンク14は、第1の内壁58と第1端部材30とが第1容積室62を区画するように、第1端部材30に固定的に結合することができる。第1ポート54は、第1容積室62と流体的に連通した状態におかれる。この例では、第1ポート54は、第1容積室62へクーリングシステムの他の要素からきた第1流体の流体的な連通を与えるように構成された入口ポートである。なお、第1流体は具体的に図示されない、例えば、エチレングリコールおよび水のような液体の冷却材である。クーリングシステムの他の要素も図示されない、例えば、エンジンや冷却水ポンプである。
例示的に、コア22の反対側に入口と出口タンク14、18を有する熱交換器10が図示されているが、他の構成を採用可能である。例えば、コアの同じ側に入口、出口タンクを配置することができる。一例としての構成によれば、コアの複数のチューブは、入口タンクと同じ側の出口タンクに戻るように、曲げか、カーブされることができる。例えば、複数のチューブは、U字型の構成をもつことができる。他のこのような構成において、入口および出口タンクから反対側に中間タンクを位置させることができる。このような構成において、流体は、入口タンクから、コアの複数のチューブの第1群をとおり、そして、中間タンクは複数のチューブの第1群から複数のチューブの第2群を通るように方向付けることができ、そして、出口タンクへ戻る。
例示的に、例えば入口ポート54の単一の入口ポートと、例えば出口ポート66の単一の出口ポートとを有する熱交換器10が図示されているが、他の構成を採用可能である。例えば、入口タンク14および/または出口タンク18は、追加のポートを含むことができる。
第2タンク18は、第2ポート66および第2内部壁70をもつことができる。第2タンク18は、第2の内部壁70と第2端部材34とが第2容積室74を区画するように、第2端部材34と固定的に結合することができる。複数のチューブ38は、第1容積室62と第2容積室74とを流体的に連通して、第1および第2の端部材30、34を通して延びることができる。この例では、複数のチューブ38は、第1および第2の端部材30、34を通って、複数のチューブ38の終端42、46それぞれが第1および第2の容積室62、74の中へ通っている。ただし、他の構成が用いられる場合を除く。例えば、終端42、46が、それぞれ、第1および第2の端部材30、34と実質的に面一な滑らかさにできる構成である。第2ポート66は、第2の容積室74に流体的に連通している。この例では、第2ポート66は、そこから熱を受け取るようにクーリングシステムの他の要素へ第2容積室74から第1流体の流体的な連通を与えるように構成された出口ポートである。クーリングシステムの他の要素も図示されない、例えば、エンジンや冷却水ポンプである。
したがって、流体は、一般的に見て、熱を受け取る。例えば、流体は、エンジンから熱を受ける。流体は、第1ポート54を通して熱交換器10に流れ込み、複数のチューブ38を横切って流れる、例えば空気のような第2流体によって、熱を失う、そして、エンジンに戻るように、第2ポート66を通して、熱交換器10を出ることができる。
第1の流れガイド26は、第1端部材30に固定的に結合することができ、第1容積室62の中へ延び出すことができる。第1の流れガイド26は、複数のチューブ38の中に、第1容積室62から第1流体を、特に図示されてはいないを、仕向けるように構成することができる。第2流れガイド28は、第2端部材34に固定的に結合することができ、第2容積室74の中へ延び出すことができる。第2流れガイド28は、第2容積室74の中へ、複数のチューブ38から、第1流体を、特に図示されてはいないを、仕向けるように構成することができる。流れガイド26、28は、コアの全高さに沿って設けられているように図示されている。すなわち、流れガイド26、28は、第1流体を複数のチューブ38のそれぞれへ、そして、それぞれから流れるように仕向ける。ただし、他の構成を採用可能である。例えば、いくつかのチューブ38は、流れガイド26、28を含むことができ、他は対応する流れガイド26、28なしで構成されうる。第1と第2の流れガイド26、28が以下に詳細に説明される。
図2において、複数の第1流れガイド26の第1の構造、特に、図中では符号26aで示される熱交換器10の一部が詳細に図示されている。図2は、第1の流れガイド26a、第1端部材30、および終端42を図示しているが、第2の流れガイド28(図1)、第1端部材34(図1)、および終端46(図1)は、以下に説明される構成のどれとでも同様に構成されうるものと理解される。従って、第1の流れガイド26a、第1端部材30、および終端42だけが、詳細に記述される。第1と第2の流れガイド26a、28(図1)は、一方とは異なるように構成されうると解釈される。言い換えると、第1の流れガイド26は、以下に述べる構成のひとつのタイプに構成することができ、第2の流れガイド28(図1)は、以下に述べる構成とは異なるタイプに構成することができる。
第1の流れガイド26aは、基部78aおよびファンネル部分82aを有する。ファンネル部分82aは、ファンネル、漏斗部、流れ拡縮要素、または流れ拡縮部とも呼ぶことができる。基部78aは、隣接するチューブ38間の第1端部材30に固定的に結合することができるか、あるいは隣接するチューブ38に固定的に結合することができる。基部78aは、ろう付け、溶接、接着、ファスナー、あるいは圧迫適合などの任意の適切な方法で、その上に、固定的に結合することができる。基部78aは、第1端部材30からの距離Laだけ、複数のチューブ38の長手方向軸86と一般に平行に、第1端部材30から外へ向かって延びることができる。この例において、距離Laは、第1端部材30から、第1容積室62の中に向けて複数のチューブ38が延び出している距離に実質的に等しい。ただし、以下に述べるもののように他の構成が用いられる場合がある。この例において、距離Laは、それぞれの第1流れガイド26aと等しくできる。ただし、以下に述べるもののように他の構成が用いられる場合がある。
ファンネル部分82aは、距離Haだけ、基部78aの対向する側部から、延び出すことができ、かつ、頂部90aを形成するように角度付けられる。この例において、距離Haは、それぞれの第1流れガイド26aと等しくできる。ただし、以下に述べるもののように他の構成が用いられる場合がある。隣接したファンネル部分82aの対向する側部は、合計ファンネル角度θaのファンネルを一般的には形成する。ファンネルは、基部78aに向けて狭くなっている。ファンネルは、複数のチューブ38の終端42へ向けて狭くなっている。ファンネルは、基部78aからの距離の増加に応じて広くなっている。この例において、合計ファンネル角度θaは、対応するチューブ38の長手方向軸86によって、2分割することができる。合計ファンネル角度θaの等分されたふたつの半分は、対応するチューブ38の長手方向軸86の両側にある。ただし、以下に述べるもののように他の構成が用いられる場合がある。この例において、合計ファンネル角度θaは、すべての隣接した第1の流れガイド26aの間で同じでありえる。ただし、以下に述べるもののように他の構成が用いられる場合がある。
図3への追加的な参照において、第1の構成である複数の第1の流れガイド26bが図示されている。第1の流れガイド26bは、ここで他の構成が図示され、または他の構成が説明された事項を除いて、図1および図2に図示された第1の流れガイド26aと同じである。したがって、ここで他の構成が図示され、または他の構成が説明された事項を除いて、図1、図2および図3の間で、同様の参照符号は、同様の要素を指している。
この例において、第1の流れガイド26bの基部78bは、図2における距離Laと同様の距離Lbだけ、第1端部材30から、一般的に長手方向軸86と平行に、外へ向けて延び出すことができる。ファンネル部分82bは、距離Hbだけ、基部78bの対向面から延び出すことができ、頂部90bを形成するように角度付けられる。複数の第1の流れガイド26bがもつ距離Hbのそれぞれは、第1ポート54に対する位置に応じて異なる。この例において、複数の距離Hbは、第1ポート54からの距離が増加するほど、一般的には、増加する。ただし、他の構成も使用可能である。
隣接したファンネル部分82bの対向側面は、図2における合計ファンネル角度θaと同様の合計ファンネル角度θbを有するファンネルを一般に形成する。合計ファンネル角度θbは、すべての隣接した第1の流れガイド26bの間において、同じであり得る。そして、合計ファンネル角度θbは、一般的に見て、長手方向軸86によって二分することができる。ただし、以下に述べるように、他の構成が用いられる場合を除く。
図4を追加的に参照することによって、複数の第1の流れガイド26cの第3の構成が図示されている。複数の第1の流れガイド26cは、ここに他であることが図示されるか記述される場合を除き、第1の流れガイド26a、26b(図1から図3)と同様である。したがって、ここに他であることが図示されるか記述される場合を除き、図1から図4で同じ符号は、同じ要素を示している。
この例において、複数の第1の流れガイド26cの基部78cは、図2および図3の距離Laまたは距離Lbと同様にできる距離Lcだけ、第1端部材30から一般的に見て長手方向軸86と平行な外方向へ向かって延び出すことができる。ファンネル部分82cは、距離Hcだけ基部78cの反対側から延び出すことがき、頂部90cへ向けて角度付けることができる。この例において、距離Hcは、距離Hcが第1流れガイド26cのすべてと同じであるように、図2の距離Haと同様にできる。代替的な構成において、図示されていないが、距離Hcが第1ポート54からの距離によって変わることができるように、距離Hcは図3の距離Hbと同様にできる。
隣接しているファンネル部分82cの反対側の部分は、一般的に見て、合計ファンネル角としてθcをもつひとつのファンネルを形成している。隣接しているファンネル部分82cの反対側の部分は、ファンネルが傾くことができるように、異なる長さを有する。一例では、隣接したファンネル部分82cの対向側面は、合計ファンネル角度θcが斜めになるように、あるいは角度付けられるように、全体的に第1ポート54に向かうように、角度付けられている。言い換えると、合計ファンネル角度θcは、長手方向軸86により非均等に分割される。分割された大きいほうの合計ファンネル角度θcは、第1ポート54に向かう角度に近くなりえる。この例において、第1ポート54に近接している合計ファンネル角度θcは、第1ポート54からの増加する距離に応じて増加することができる。複数の合計ファンネル角度θcの分布は、比例的である。ひとつの合計ファンネル角度θcは、第1ポート54からの距離に応じた角度である。合計ファンネル角度θcは、さらに、第1ポート54に対する位置に依存する、異なる全面的な角度でありえる。
図5への追加的な参照により、複数の第1流れガイド26dの第4の構成例が図示されている。複数の流れガイド26dは、ここに他であることが図示されるか記述される場合を除き、図1から図4の第1の流れガイド26aから26cと同じであってもよい。したがって、ここに他であることが図示されるか記述される場合を除き、図1から図5で同じ符号は、同じ要素を示している。
この例において、複数の第1の流れガイド26dの基部78dは、距離Ldだけ、第1端部材30から一般的に見て長手方向軸86と平行な外方向へ向かって延び出すことができる。それぞれの第1の流れガイド26dの距離Ldは、第1ポート54に対する位置に依存して異なることがある。この例において、一般的に見て、距離Ldは第1ポート54からの増加した距離につれて増加する。ただし、他の構成を使用可能である。
ファンネル部分82dは、距離Hdだけ、基部78dの対向面から延び出すことができ、頂部90dを形成するように角度付けられる。この例において、距離Hdは、距離Hdが複数の第1の流れガイド26dのすべてについて同じであるように、図2の距離Haと同じであることもできる。代替的な構成において、図示はされていないが、第1ポート54からの距離に応じて変化する距離Hdのように、距離Hdは図3の距離Hbと同じであることもできる。
隣接したファンネル部分82dの反対側は、一般的にみて、図2の合計ファンネル角度θaと同様の合計ファンネル角度θdを有するファンネルを形成することもできる。合計ファンネル角度θdは、すべての隣接した第1の流れガイド26dの間において、同じであり得る。そして、合計ファンネル角度θdは、一般的に見て、長手方向軸86によって二分することができる。ただし、他の構成が用いられる場合を除く。代替的な構成において、特に示されないが、ファンネル部分82dは、指向性および/または第1ポート54に関する位置に応じて変えることができる合計ファンネル角度θeの全面的角度のようにファンネル部分82cと同じように構成することができる。
図6への追加的な参照において、複数の第1の流れガイド26eの5番目の構成が図示される。第1の流れガイド26eは、ここに他の構成が図示されるか説明される場合を除いて、第1の流れガイド26a−26d(図1から図5)と同様でもよい。したがって、図1から図6の間の同様の参照数字は、ここに他の構成が図示されるか説明される場合を除いて、同様の要素を示している。
この例において、複数の第1の流れガイド26eの基部78eは、図2の距離Laと同様にできる距離Leだけ、第1端部材30から一般的に見て長手方向軸86と平行な外方向へ向かって延び出すことができる。代替的な構成において、特に図示されていないが、距離Leが第1ポート54に対する位置に応じて変化するように、距離Leは、距離Ldと同様でも良い。
ファンネル部分82eは、距離Heだけ基部78eの反対側から延び出すことがき、頂部90eへ向けて角度付けることができる。この例において、距離Heは、距離Heが複数の第1の流れガイド26eのすべてについて同じであるように、図2の距離Haと同じであることもできる。代替的な構成において、図示されていないが、距離Heが第1ポート54からの距離によって変わることができるように、距離Heは図3の距離Hbと同様にできる。
隣接したファンネル部分82eの対向側面は、図2における合計ファンネル角度θaと同様の合計ファンネル角度θeを有するファンネルを一般に形成する。合計ファンネル角度θeは、すべての隣接した第1の流れガイド26eの間において、同じであり得る。そして、合計ファンネル角度θeは、一般的に見て、長手方向軸86によって二分することができる。ただし、他の構成が用いられる場合を除く。代替的な構成において、特に示されないが、ファンネル部分82eは、指向性および/または第1ポート54に関する位置に応じて変えることができる合計ファンネル角度θeの全面的角度のようなものに関して、ファンネル部分82cと同じように構成することができる。
この例において、いくつかの第1の流れガイド26eは、複数のベーン94を備えることも可能である。それぞれのベーン94は、複数の頂部90eのひとつに固定的に結合することができ、距離Vだけ、第1端部材30から一般的には離れるように頂部90eから離れることができる。距離Vは、第1ポート54からの距離が大きくなるにつれて大きくなることができる。ただし、他の構成を使用可能である。複数のベーン94は、具体的に図示されていないが、第1ポート54から第1流体の流れを仕向けるように第1ポート54に向かって一般的に曲げることができる。ベーン94のサイズ、位置、そして形は、望まれる流れ特性に基いて設定可能と理解される。この例において、第1ポート54の近くにある複数の第1の流れガイド26eは、ベーン94を持たないように構成され、第1ポート54から遠い複数の第1の流れガイド26eは、ベーン94を有する。ただし、他の構成が使用可能である。
図7の追加的な参照において、複数の第1の流れガイド26fの第6構成が図示されている。複数の第1の流れガイド26fは、ここに他の構成が図示され説明される場合を除いて、第1の流れガイド26a−26e(図1から図6)と同様でもよい。したがって、ここに他であることが図示されるか記述される場合を除き、図1から図7で同じ符号は、同じ要素を示している。
この例において、複数の第1の流れガイド26fの基部78fは、図2の距離Laと同様にできる距離Lfだけ、第1端部材30から一般的に見て長手方向軸86と平行な外方向へ向かって延び出すことができる。代替的な構成において、特に図示されていないが、距離Lfが第1ポート54(図1から図6に示されている)に対する位置に応じて変化するように、距離Lfは、距離Ldと同様でも良い。
ファンネル部分82fは、距離Hfだけ、基部78fの対向面から延び出すことができ、頂部90fを形成するために角度付けることができる。この例において、距離Hfは、距離Hfが複数の第1の流れガイド26fのすべてについて同じであるように、図2の距離Haと同じであることもできる。代替的な構成において、特に示されないが、距離Hfは、第1ポート54(図1から図6には図示されている)からの距離に応じて変化する距離Hfのように、図3における距離Hbに似ているかもしれない。この例において、他の構成を使用可能であるが、ファンネル部分82fは、一般的に見て楕円か卵形の形に曲げられることができる。隣接するファンネル部分82fの対向側面は、第1端部材30からの距離が増加するにつれて膨張するファンネルを一般的に形成している。特に示されなかったが、第1の流れガイド26fは、さらに図6のベーン94と同様の複数のベーンを含むことができる。
図8および図9への追加的な参照において、複数の第1の流れガイド26gの7番目の構成が図示されている。図9は第1の流れガイド26gの断面図を図示しているが、第1の流れガイド26a−26fは、図9に図示されるそれに対して同様の断面を持つことができることが理解される。第1の流れガイド26gは、ここに他の構成が図示されるか説明される場合を除いて、第1の流れガイド26a−26f(図1から図7)と同様でもよい。したがって、ここに他であることが図示されるか記述される場合を除き、図1から図9で同じ符号は、同じ要素を示している。
この例において、複数の第1の流れガイド26gの基部78gは、図2の距離Laと同様にできる距離Lgだけ、第1端部材30から一般的に見て長手方向軸86と平行な外方向へ向かって延び出すことができる。代替的な構成において、特に図示されていないが、距離Lgが第1ポート54(図1から図6に示されている)に対する位置に応じて変化するように、距離Lgは、距離Ldと同様でも良い。
ファンネル部分82gは、距離Hgだけ、基部78gの対向面から延び出すことができ、頂部90gを形成するために角度付けることができる。この例において、頂部90gは、一般的に見て平面と呼ぶことができる。ただし、例えば、尖った頂部、または丸い頂部のような他の構成を用いることができる。この例において、距離Hgは、距離Hgがすべての第1の流れガイド26gについて同一であるように、図2における距離Haと同一でもよい。代替的な構成において、特に示されないが、距離Hgは、第1ポート54(図1から図6には図示されている)からの距離に応じて変化する距離Hgのように、図3における距離Hbに似ているかもしれない。
この例において、ファンネル部分82gは、基部78gとファンネル部分82gとの間に半径Rを形成するように曲げられることができる。具体的に図示されていないが、半径Rは、適用対象に応じて変化することができ、かつ、図1から図6に図示したように、第1ポート54に対する距離に依存して変化することができる。この例において、半径Rの曲面は、チューブ38の接線から頂部90gの接線へ曲がっている。よって、距離Hgは、半径Rに依存している。隣接するファンネル部分82gの対向側面は、第1端部材30からの距離が増加するにつれて膨張するファンネルを一般的に形成している。具体的に図示されていないが、第1の流れガイド26gは、図6の複数のベーン94と同様に、複数のベーンを備えることができる。
図10への追加的な参照において、熱交換器1010の一部の破断図が示されている。熱交換器1010は、ここに他の構成が図示され説明される場合を除いて、図1−図9の熱交換器10と同様である。熱交換器1010は、第1タンク1014と、熱交換器1010のコア1022の第1端部材1030の間に位置させることができる挿入部品1024を含むことができる。第1タンク1014、コア1022および第1端部材1030は、図1から図9に図示された、第1タンク14、コア22および第1端部材30と同様である。挿入部品1024は、周囲1028を持つ一体物であることができ、複数の第1の流れガイド1026を含むことができる。挿入部品1024は、第1タンク1014に、および/または、第1端部材1030に、例えばろう付け、溶接、接着、ファスナー、あるいは圧迫適合のような任意の適切な方法によって、固定的に結合することができる。代替的に、第1タンク1014および第1端部材1030は、挿入部品1024をそれらの間にはさみ込み、かつ複数のチューブ1038に関連のある場所に、挿入部品1024を保持するように協力することができる。
周囲1028は、第1の流れガイド1026の周りに延びることができ、複数のチューブ1038と第1端部材1030の周囲1032との間に、一般的に見て、位置付けられることができる。第1の流れガイド1026は、一般的に見て、第1の流れガイド26a−26g(図1−9)と同様であり、図2−9に示されたと同様の断面を有する。このように、基部78a−78g(図2−9)、ファンネル部分82a−82g(図2−9)、および頂部90a−90g(図2−9)と同様に、第1の流れガイド1026は、複数の基部(図示されていない)と、複数の頂部1090を形成する複数のファンネル部分1082をもつ。特に示されなかったが、第1の流れガイド1026はさらに、図6を参照して上述された複数のベーン94と同様に、複数のベーンを有することができる。隣接する複数の第1の流れガイド2026は、周囲1028に、およびともに固定的に結合でき、そして、複数のチューブ1038の個々のひとつに第1流体(特に図示されていない)を集めるように、位置付けることができる。
図11および図12への追加的な参照において、隣接する第1の流れガイド26g(図8および図9を参照して上述された)と、対応する複数のチューブ38の複数の終端42との間における、インターフェース部分の代替的な構成が図示されている。第1の流れガイド26gを参照して図示されたが、インターフェース部分は、複数の第1の流れガイド26a−26g,又は1026(図1から図10)のうちのどの場合でもありうると理解される。図11は、チューブ38の内面44が基部78gおよびファンネル部分82gと滑らかでないように、チューブ38の外面40の外側に基部78gが着座する、第1の構成を示す。この構成では、チューブ38はファンネル部分82gへ滑らかに移行してゆかない。図12は、チューブ38の内面44がファンネル部分82gへ滑らかに移行してゆくように、そして、滑らかであるように、基部78gに対して部分的に切り込まれたチューブ38に基部78gが着座する、第2の構成を示す。
図13の追加的な参照において、第1流れガイド26aの代替的な構成が示されている。第1流れガイド26aは図2に図示され、説明されている。この構成において、複数のファンネル部分82aの対向する側面は、第1の流れガイド26aを通して隣接する複数のファンネルを流体的に連通させることができる開口84、86を区画することができる。このように、複数のチューブ38のひとつの圧力が、そのチューブ38への流れを妨げても、そのチューブ38に対応するファンネル部分の中に流れ込む流体は、複数のチューブ38の隣接する他に、開口84、88を通ることができる。したがって、開口84、88は、隣接した第1の流れガイド26aの間の液体の沈滞を防ぐ。第1の流れガイド26aを参照して図示され、説明されているが、第1の流れガイド26b−26g、および1026は、同様の開口84、88を備えることができることが理解される。
図14への追加的な参照において、挿入部品1024の代替的な構成が示されている。挿入部品1024は図10に図示され、説明されている。この構成において、周囲1028は、第1端部材1030の周囲1032と第1タンク1014の周囲1448との間に延びるシール部分1436を有する。第1端部材1030の周囲1032は、第1端部材1030と第1タンク1014とを固定的に結合するように、第1タンク1014の周囲1448の3つの側面の周囲を包み込むことができる。この実施例では、周囲1032は、周囲1448にかしめ固定される。ただし、他の構成が使用される場合を除く。シール部分1436は、周囲1032と周囲1448との間にサンドイッチされることによってそれらの間にシールを形成している。第1の流れガイド1026を参照して、ここに図示され、記述されるように、第1の流れガイド26a−26gは同様にして構成できると理解されるべきである。
周囲1028およびシール部分1436は、流れガイド1026として同一材料の一体的に成形されたものとして図示されているが、つまり、挿入部品1024は材料の単一部品であるが、他の構成を使用することができる。例えば、周囲1028および/またはシール部分1436は、挿入部品1024の残りの部分とは異なる材料で構成することができる。ひとつのそのような構成の中で、周囲1028および/または、シール部分1436は、単一の組立体を形成するように、挿入部品1024の残り部分に、かしめ固定されるか、上につくようにモールドされるか、または、共同的にモールドされることができる。
図15を追加的に参照することによって、図9の断面図と同様な断面図は、挿入部品1024の代替的な構成をもつ熱交換器1010の一部を図示している。この構造では、挿入部品1024は、さらに、複数の支援ピン1580を含むことができる。この例において、ふたつの支援ピン1580は、挿入部品1024から、第1の流れガイド1026の隣接したものの間に、延び出している。支援ピン1580は、一般的に、基部1078から、そして、チューブ1038の内部へ延びている。支援ピン1580は、チューブ1038の内部の対向している2面に接する、あるいは整列することができる。支援ピン1580は、チューブ1038と挿入部品1024とを整列させるように、そして、複数のチューブ1038の終端1042の崩壊を防ぐように、複数のチューブ1038の中に延びることができる。支援ピン1580の数および位置は、適用例に基づいて決定することができる。例えば、一対の支援ピン1580は、それぞれのチューブ1038、または選択されたチューブ1038にのみ受け入れられることができる。
ここには、以下に述べる熱交換器が開示されている。第1に熱交換器は、第1端部材、第2端部材、および第1および第2端部材の間に縦方向に延在する複数のチューブを含むコア体と、第1端部材に固定してつながれ、第1ポートを含む第1タンクであって、第1端部材とともに複数のチューブおよび第1ポートと流体的に連通状態にある第1容積室を区画する第1タンクと、第2端部材に固定してつながれ、第2ポートを含む第2タンクであって、第2端部材とともに複数のチューブおよび第2ポートと流体的に連通状態にある第2容積室を区画する第2タンクと、第1端部材に連結され、複数の第1ファンネル部を区画するように協働する第1群の複数のガイド部材であって、第1ファンネル部の狭い端部が複数のチューブのそれぞれに開口し、第1ファンネル部の広い端部が第1容積室に開口している第1群の複数のガイド部材とを備える。
上記熱交換器は、例えば、好適には以下の構成を備えることができる。第2に、第1群をなす複数のガイド部材は、第1のガイド部材、および第2のガイド部材を含み、第1のガイド部材は、第2のガイド部材より大きな距離だけ、第1端部材から第1タンクの中へ延びている。
第3に、第1群をなす複数のガイド部材は、頂部でつながる第1の壁、および第2の壁を有する第1のガイド部材を有し、この第1のガイド部材は複数のチューブと平行な頂部を通る軸に関して対称的ではない。
第4に、第1群をなす複数のガイド部材は、第1のガイド部材および第2のガイド部材を含み、第1のガイド部材および第2のガイド部材は複数のチューブと平行な一対の基部壁と、頂部において第1または第2のガイド部材の基部壁をつなぐファンネル部分とを有し、第1のガイド部材の基部壁は第2のガイド部材の基部壁よりも長い。
第5に、第1群をなす複数のガイド部材のそれぞれは、一対の基部壁、およびそれぞれのガイド部材の基部壁を頂部でつなぐファンネル部分とを有し、少なくともファンネル部分の頂部から基部壁まで曲がっている。
第6に、第1群をなす複数のガイド部材のそれぞれは、一対の基部壁、およびそれぞれのガイド部材の基部壁を頂部でつなぐファンネル部分とを有し、基部壁はチューブの内面と滑らかである。
第7に、さらに、第2群をなす複数のガイド部材を有し、第2群をなすガイド部材のそれぞれは、複数の第2ファンネル部を区画するように協働しており、第2ファンネル部の狭い端部が複数のチューブのそれぞれに開口し、第2ファンネル部の広い端部が第2容積室に開口している。
第8に、第1群をなす複数のガイド部材は、各々は、第1ポートへ向かうそれぞれのガイド部材の頂部から延び出すベーンを有する。
第9に、第1群をなす複数のガイド部材の各々のガイド部材は、第1ファンネル部の狭い端部と広い端部との間の開口であって、第1ファンネル部の隣接するふたつを流体的に連結する開口を区画する。
第10に、さらに、第1群をなす複数のガイド部材と固定的に結合され、第1群をなす複数のガイド部材の周囲を囲んで延びているシール部材であって、第1タンクと第1端部材とを連結してそれらの間にシールを形成するためのシール部材を備える。
第11に、さらに、第1群をなす複数のガイド部材と固定的に結合された複数のピンであって、それぞれのピンは、対応する第1のファンネル部分の狭い端部から、複数のチューブの対応するひとつの中に延びている。
ここには、以下に述べる熱交換器のための挿入部品が開示されている。第12に、第1タンク、第2タンク、および、第1タンクと第2タンクとの間に延在する複数のチューブを有するコアとを備える熱交換器のための挿入部品において、複数のファンネル部分を区画しており、第1タンクとコアとの間の熱交換器に受け入れられるように構成されている本体であって、それぞれのファンネル部分は、複数のチューブのひとつに整列するように、そして、複数のチューブのひとつに近接した小さい開口から、タンクに近接した大きい開口へ、複数のチューブをタンクに流体的に結合するように、拡大するように形成されている。
第13に、本体は、ファンネル部分と、複数のファンネル部分の間の頂部とを区画するために協働する複数のガイド部材を有し、複数のガイド部材の第1のひとつの頂部は、複数のガイド部材の第2のひとつの頂部よりも、小さい開口からの距離が大きい。
第14に、本体は、ファンネル部分を区画するために協働する複数のガイド部材を有し、それぞれのガイド部材は、頂部でつながる第1壁と第2壁とを有し、複数のガイド部材の第1のひとつの第1壁は、複数のガイド部材の第2のひとつの第2壁よりも長い。
第15に、第1群をなす複数のガイド部材は、第1のガイド部材および第2のガイド部材を含み、第1のガイド部材および第2のガイド部材のそれぞれは、一対の基部壁と、ファンネル部分とを有し、複数の基部壁は実質的に複数のチューブと平行であり、ファンネル部分は頂部において複数の基部壁をつないでおり、第1のガイド部材の基部壁は第2のガイド部材の基部壁よりも長い。
第16に、本体は、複数のガイド部材と複数のベーンとを有しており、複数のガイド部材は、ファンネル部分を区画するように協働しており、複数のファンネル部分のそれぞれの間の頂部を区画しており、そして、複数のベーンのそれぞれは、複数の頂部の対応するひとつに固定的に結合され、そこから複数のファンネル部分から離れるように延び出している。
第17に、本体は、ファンネル部分を区画するために協働する複数のガイド部材を有し、それぞれのガイド部材は、頂部でつながる第1壁と第2壁とを有し、第1と第2壁は、一対の隣接するふたつのファンネル部分をガイド部材を通して流体的に連通する一対の開口を区画している。
第18に、さらに、本体に固定的に結合され、本体の周囲のまわりに延びているシール部を備え、シール部は、第1タンクとコアとを、それらの間にシールを形成しながら、組み合わせるように形成されている。
ここには、以下に述べる熱交換器の挿入部品が開示されている。第19に、第1タンク、第2タンク、および、第1タンクと第2タンクとの間に延びる複数のチューブを有するコアを有する熱交換器の挿入部品において、第1タンクとコアとの間の熱交換器に受け入れられるように構成されている複数のガイド部を有している本体であって、隣り合うガイド部材は、複数のチューブのひとつの中に開口する狭い開口と、タンクへ複数のチューブを流体的に結合させるようにタンクの中へ開口する大きい開口とを有するファンネル部分を区画するように協働しており、狭い開口と広い開口との間の距離が、第1タンクの入口/出口への接近度が小さくなるにつれて、増加するように形成されている。
第20に、それぞれのガイド部材は、基部、曲った部分、および頂部を有し、基部は頂部へ曲った部分を経由して移行する。
以上に述べた実施形態の説明は、図示と説明のために与えられたものである。そこには、発明を限定する意図や、網羅的にする意図はない。それぞれの個別の構成要素、または特定の実施形態の特徴は、その特定の実施形態に限定されない。しかし、具体的に図示され説明されていない限り、適用可能であれば、それらは互いに入れ替え可能であり、特定の選ばれた実施形態において利用可能である。それぞれの個別の構成要素、または特定の実施形態の特徴は、多くの手法に変形可能でもある。それらの変形例は発明からの派生物として考慮されるべきではなく、すべてのそれらの変形例は発明の技術的範囲に属するべきものとして意図されている。
例示された実施形態は、この開示が完全になるように、そして、この開示が当業者に技術的範囲を完全に伝えるように提供されている。特定の成分、装置、および方法の例示のような多数の特定の詳細な説明は、この開示の実施形態についての完全な理解を提供するために述べられている。特定の詳細が採用される必要がない場合があること、例示された実施形態が多数の異なる形態によって実施可能であること、そして、何も開示の範囲を限定するように解釈されるべきではないことは当業者には明白である。いくつかの例示された実施形態では、周知の方法、周知の装置構造、および周知の技術は、詳細に記述されない。
ここに使用される用語は、特別の例示された実施形態だけを記述するためのものであり、制限的な意図はない。ここに使用されるように、文脈が明確に反対のことを示さない限り、ひとつを示す語は複数形をも含むように意図されている。用語「備える」「有する」「含む」「もつ」は、包括的であって、したがって記述された特徴、整数、ステップ、操作、要素、および/または部品の存在を述べており、しかし、ひとつまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、部品、および/またはそれらの組み合わせの追加または存在を除外しない。ここに説明された方法の工程、処理、および操作は、実行の順序として特別に指定されない限り、説明され、または図示された特定の順序での実行を要求するものとして解釈されない。さらに、追加的な、または代替的な工程が採用可能であるとも理解されるべきである。
ここでは、様々な要素、部品、領域、層、および/または区分について記述するために、第1、第1、第3などの用語が使用されることがあるが、それらの要素、部品、領域、層、および/または区分はそれらの用語では限定されない。これらの用語はひとつの要素、部品、領域、層、また区分を他の要素、部品、領域、層、また区分から区別するために単純に使用される。文脈によって明示されない限り、「第1」、「第2」および他の数詞は使用された場合に順序または順番を意味しない。したがって、例示された実施形態の教示から外れずに、ここに記述の第1要素、第1部品、第1領域、第1層、および第1区分は、第2要素、第2部品、第2領域、第2層、および第2区分としても記述可能である。
10、1010 熱交換器、14、1014 第1タンク、18 第2タンク、
22 コア、1024 挿入部品、
26、26a−26g、1026、2026 第1流れガイド、
28 第2流れガイド、30、1030 第1端部材、34 第2端部材、
38 チューブ、42、46 終端、50 フィン、
54 第1ポート、62 第1容積室、66 第2ポート、74 第2容積室、
78a−78g、1078 基部、
82a−82g、1082 ファンネル部分、
86 長手方向軸、 90a−90g、1090 頂部、 94 ベーン。

Claims (4)

  1. 第1端部材、第2端部材、および第1および第2端部材の間に延在する複数のチューブを含むコア体と、
    前記第1端部材に固定してつながれ、第1ポートを含む第1タンクであって、前記第1端部材とともに複数の前記チューブおよび前記第1ポートと流体的に連通状態にある第1容積室を区画する第1タンクと、
    前記第2端部材に固定してつながれ、第2ポートを含む第2タンクであって、前記第2端部材とともに複数の前記チューブおよび前記第2ポートと流体的に連通状態にある第2容積室を区画する第2タンクと、
    前記第1端部材に連結され、複数の第1ファンネル部を区画するように協働する第1群の複数のガイド部材であって、前記第1ファンネル部の狭い端部が複数の前記チューブのそれぞれに開口し、前記第1ファンネル部の広い端部が前記第1容積室に開口している第1群の複数のガイド部材とを備え、
    前記第1群をなす複数のガイド部材の前記ガイド部材は、各々は、前記第1ポートへ向かうそれぞれの前記ガイド部材の頂部から延び出すベーンを有する熱交換器
  2. 第1端部材、第2端部材、および第1および第2端部材の間に延在する複数のチューブを含むコア体と、
    前記第1端部材に固定してつながれ、第1ポートを含む第1タンクであって、前記第1端部材とともに複数の前記チューブおよび前記第1ポートと流体的に連通状態にある第1容積室を区画する第1タンクと、
    前記第2端部材に固定してつながれ、第2ポートを含む第2タンクであって、前記第2端部材とともに複数の前記チューブおよび前記第2ポートと流体的に連通状態にある第2容積室を区画する第2タンクと、
    前記第1端部材に連結され、複数の第1ファンネル部を区画するように協働する第1群の複数のガイド部材であって、前記第1ファンネル部の狭い端部が複数の前記チューブのそれぞれに開口し、前記第1ファンネル部の広い端部が前記第1容積室に開口している第1群の複数のガイド部材とを備え、
    前記第1群をなす複数のガイド部材の各々の前記ガイド部材は、前記第1ファンネル部の狭い端部と広い端部との間の開口であって、前記第1ファンネル部の隣接するふたつを流体的に連結する開口を区画する熱交換器
  3. 第1タンク、第2タンク、および、前記第1タンクと第2タンクとの間に延在する複数のチューブを有するコアとを備える熱交換器のための挿入部品において、
    複数のファンネル部分を区画しており、前記第1タンクと前記コアとの間の前記熱交換器に受け入れられるように構成されている本体であって、
    それぞれの前記ファンネル部分は、複数の前記チューブのひとつに整列するように、そして、複数の前記チューブのひとつに近接した小さい開口から、前記第1タンクに近接した大きい開口へ、複数の前記チューブを前記第1タンクに流体的に結合するように、拡大するように形成されており、
    前記本体は、複数のガイド部材と複数のベーンとを有しており、複数の前記ガイド部材は、前記ファンネル部分を区画するように協働しており、複数の前記ファンネル部分のそれぞれの間の頂部を区画しており、そして、複数の前記ベーンのそれぞれは、複数の前記頂部の対応するひとつに固定的に結合され、そこから複数の前記ファンネル部分から離れるように延び出している熱交換器の挿入部品。
  4. 第1タンク、第2タンク、および、前記第1タンクと第2タンクとの間に延在する複数のチューブを有するコアとを備える熱交換器のための挿入部品において、
    複数のファンネル部分を区画しており、前記第1タンクと前記コアとの間の前記熱交換器に受け入れられるように構成されている本体であって、
    それぞれの前記ファンネル部分は、複数の前記チューブのひとつに整列するように、そして、複数の前記チューブのひとつに近接した小さい開口から、前記第1タンクに近接した大きい開口へ、複数の前記チューブを前記第1タンクに流体的に結合するように、拡大するように形成されており、
    前記本体は、前記ファンネル部分を区画するために協働する複数のガイド部材を有し、それぞれの前記ガイド部材は、頂部でつながる第1壁と第2壁とを有し、前記第1壁と前記第2壁は、一対の隣接するふたつの前記ファンネル部分を前記ガイド部材を通して流体的に連通する一対の開口を区画している熱交換器の挿入部品。
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