(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向し整列した複数の管受容穴を有する１対の互いに離隔したヘッダーと、
それらのヘッダーの間に延設され、両端を両ヘッダーの整列した管受容穴に密封状態に受容された複数の細長管と、
各隣接する前記管と管の間に介設されて該管に固定され、該管と協同してラジエータのコアを構成するフィンと、
該コアを挟むようにコアの両側に配置され、前記ヘッダーとヘッダーの間に延設された１対の側部部材と、
前記コアに前記管の長手方向に対してほぼ横断方向の拘束及び圧力抵抗を付与するために前記１対の側部部材の間に延設された少なくとも１つのタイバーと、
該タイバーの一端に設けられ、該タイバーと一方の側部部材を結合するように該タイバーと一方の側部部材に嵌合させた少なくとも１つのクリップと、
から成るラジエータであって、
前記各側部部材は、前記コアのある側とは反対側の外方へ開口した溝形部材であり、前記各タイバーは、該溝形部材の互いに離隔した両フランジのうちの一方のフランジを被って嵌合させる横断方向の端部を有し、前記クリップは、該タイバーを溝形部材の該一方のフランジに固定するために該タイバーと溝形部材の該一方のフランジを被って嵌合する第１部分を有し、該クリップは、該第１部分を振動、圧力サイクル又は熱サイクル等により動くのを防止するように所定位置に保持するために該タイバーを被って嵌合し、タイバーを握持する保持手段を備えた第２部分を有することを特徴とするラジエータ。
【請求項２】
前記タイバーの両端及びそれに対応する前記側部部材に１つづつ２つのクリップを設けたことを特徴とする請求項１に記載のラジエータ。
【請求項３】
前記コアの両面にそれぞれ１つづつ２つのタイバーを設け、該各タイバーに少なくとも１つの前記クリップを設けたことを特徴とする請求項１に記載のラジエータ。
【請求項４】
前記クリップは、弾性で、Ｕ字形であり、前記第１部分は、該Ｕ字形クリップの中央ベースと両側脚部から成り、該Ｕ字形クリップの一方の脚部は、前記タイバーの横断方向の端部を受容することができるように該端部の対応する寸法とほぼ同じ幅のスロットを有し、該クリップを該タイバーの横断方向の端部に保持させるために該横断方向の端部に係合するための少なくとも１つの保持切欠きが前記スロットの一側部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のラジエータ。
【請求項５】
前記スロットの両側部に１つづつ互いに整合した２つの前記保持切欠きが形成されており、該スロットは、該保持切欠きが形成されている部位において前記タイバーの対応する寸法より多少狭くされていることを特徴とする請求項４に記載のラジエータ。
【請求項６】
前記各切欠きは、前記Ｕ字形クリップの中央ベースに面する保持表面を有し、前記スロットは、該保持表面にまで延長したテーパ側部を有することを特徴とする請求項５に記載のラジエータ。
【請求項７】
互いに対向し整列した複数の管受容穴を有する１対の互いに離隔したヘッダーと、
それらのヘッダーの間に延設され、両端を両ヘッダーの整列した管受容穴に密封状態に受容された複数の細長管と、
各隣接する前記管と管の間に介設されて該管に固定され、該管と協同してラジエータのコアを構成するフィンと、
該コアを挟むようにコアの両側に配置され、前記ヘッダーとヘッダーの間に延設された１対の側部部材とから成るラジエータにおいて、
１対のタイバーが、前記コアの両面にそれぞれ１つづつ配置されて、各々、前記１対の側部部材の間に延設されており、各タイバーは、それぞれ対応する該側部部材の最外端を抱持する両脚部を有する浅いＵ字形であり、
複数の一体構造の弾性クリップが、該各タイバーの各端に１つづつ設けられており、各クリップは、対応する該タイバーの脚部を対応する前記側部部材に固定するための固定部分と、該クリップを離脱させようとする力に抗して所定位置に保持されるように該側部部材の対応する１つとタイバーを握持する保持部分とを有することを特徴とするラジエータ。
【請求項８】
前記各クリップは、弾性材で形成されており、中央ベースと、その両側に連結した両側脚部から成り、該クリップの一方の脚部にはその長手に沿って、前記タイバーの対応する寸法とほぼ同じ幅のスロットが形成されており、該スロットは、前記中央ベースに近づくにつれて幅狭になっており、該スロットは、その両端の間に横断方向の保持表面を有し、該保持表面のところで前記タイバーの対応する寸法より多少幅狭になっていることを特徴とする請求項７に記載のラジエータ。
【請求項９】
前記各側部部材は、前記コアのある側とは反対方向に延長した両側フランジを有する溝形部材であり、前記タイバーの各脚部は、それぞれ対応する該側部部材の最外端に係合し、前記各クリップの中央ベースを該溝形部材の対応するフランジの外側にして該クリップの１対の脚部の間に該タイバーの対応する脚部と該溝形部材の対応するフランジを挟みつけ、該タイバーの脚部を該クリップの一方の脚部の前記スロット内に嵌合させ、前記保持表面を前記中央ベースと対向させて該タイバーの脚部に係合させたことを特徴とする請求項８に記載のラジエータ。
【請求項１０】
前記保持部分は、前記タイバーを握持するようになされていることを特徴とする請求項７に記載のラジエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、内燃エンジンに使用される冷却液のためのラジエータ等の熱交換器に関し、特に、そのような熱交換器に使用するのに適したタイバークリップの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用ラジエータのような今日の多くの熱交換器は、対向したヘッダー間に延設されたいわゆる扁平管を使用している。それらの扁平管の間に蛇行フィンが延設され、扁平管の扁平側壁に接合されている。
作動において、熱交換器内の流体、典型的な例では冷却液は、内燃エンジン等の熱源から放出された熱を受け取り、その結果として昇温される。このことは、熱交換器内の内部圧力も上昇することを意味する。管は扁平であるため、内部圧力は管の扁平側壁の平坦な内面に作用し、周知のように、その圧力のために管が丸くなってしまう傾向がある。
【０００３】
プレートフィン付き熱交換器の場合は、プレートフィンが、管の側壁を積極的に拘束することによって内部圧力に対向する所要の圧力抵抗を提供する。しかしながら、蛇行フィンは、管が内部圧力を受けて膨脹するのを防止するために管を拘束するだけの強度を有していない。その結果、熱交換器は、内部圧力を受けると、管の長手方向に対して横断方向に「膨脹」する傾向がある。
【０００４】
この問題を回避するために、従来、熱交換器には、その管及び蛇行フィンを両側から挟みつける側部部材が設けられている。これらの側部部材は、通常、管と同様にヘッダーとヘッダーの間に延設され、多くの場合剛性を高めるために溝形部材とされている。管の長手方向に対して横断方向の膨脹力は、熱交換器のコア（多数の管とそれらの間に介設されたフィンから成る熱交換器の本体部分）の側部部材に伝達される。そのような膨脹力は、側部部材の強度と、大抵の熱交換器構造において側部部材の両端を繋留する働きをするヘッダー自体の強度によって受け止めなければならない。
【０００５】
この種の拘束（側部部材とヘッダーとによる拘束）は、ある種の用例では良好に機能するが、それは、比較的短い管及び側部部材を有する比較的小型の熱交換器に限られる。比較的長い管及び側部部材を有する比較的大型の熱交換器の場合には、熱交換器の内部圧力による変形作用に抵抗するために側部部材の剛性を高める必要がある。そのために、使用する材料の量が増えるので、熱交換器の重量を重くするとともに、製造コストの増大を招く。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決することを課題とする。
従って、本発明の目的は、管の内部厚り力の結果として生じる、管の長手方向に対して横断方向の変形に抵抗するための改良された手段を有するエンジン冷却液のためのラジエータ等の改良型熱交換器を提供することである。
より特定的にいえば、本発明の目的は、熱交換器に容易に適用することができ、作動上の信頼性が極めて高い上記抵抗手段を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一実施例によれば、互いに対向し整列した複数の管受容穴を有する１対の互いに離隔したヘッダーと、それらのヘッダーの間に延設され、両端を両ヘッダーの整列した管受容穴に密封状態に受容された複数の細長管と、各隣接する管と管の間に介設されて管に固定され、管と協同して熱交換器即ちラジエータのコアを構成するフィンと、該コアの両側に配置され、前記ヘッダーとヘッダーの間に延設された１対の側部部材とから成る熱交換器において、前記コアに該管の長手方向に対してほぼ横断方向の拘束及び圧力抵抗を付与するために前記１対の側部部材の間に少なくとも１つのタイバーを延設し、少なくとも１つのクリップを該タイバーの一端に設け、タイバーと一方の側部部材を結合するようにクリップをタイバーと一方の側部部材に嵌合させる。
好ましい実施例では、タイバーの両端とそれぞれ対応する側部部材に１つづつ２つのクリップを設ける。
特に好ましい実施例では、コアの両面にそれぞれ１つづつ２つのタイバーを設ける。
【０００８】
本発明の一実施例においては、各側部部材は、コアのある側とは反対側の外方へ開口した溝形部材とする。上記各タイバーは、溝形部材の互いに離隔した両フランジのうちの一方のフランジを被って嵌合させる横断方向の脚又は端部を有し、上記クリップは、タイバーを溝形部材の一方のフランジに固定するためにタイバーと溝形部材の一方のフランジを被って嵌合する第１部分を有する。このクリップは、又、該第１部分を振動、圧力サイクル又は熱サイクル等により動区のを防止するように所定位置に保持するためにタイバーを被って嵌合し、タイバーを握持する保持手段を備えた第２部分を有する。
【０００９】
特に好ましい実施例では、上記クリップは、弾性で、総体的にＵ字形とする。上記第１部分は、Ｕ字形クリップの中央ベースと両側脚部から成る。Ｕ字形クリップの一方の脚部は、タイバーの横断方向の端部を受容することができるように該端部の対応する寸法とほぼ同じ幅のスロットを有する。クリップをタイバーの横断方向の端部に保持させるために該横断方向の端部に係合するための少なくとも１つの保持切欠きを上記スロットの一側部に形成する。
特に好ましい実施例では、スロットの両側部に１つづつ互いに整合した２つの保持切欠きを形成する。スロットは、保持切欠きが形成されている部位おいてタイバーの対応する寸法より多少狭くされており、それによって、クリップの弾性によりスロットを閉鎖し、切欠きをタイバーに係合させるようにする。
【００１０】
一実施例においては、各切欠きは、Ｕ字形クリップの中央ベースに面する保持表面を有し、上記スロットは、該保持表面にまで延長したテーパ側部を有する。
特に好ましい実施例では、タイバーを上記スロットに挿入するのを容易にするために、該スロットをＵ字形クリップの中央ベースを横切ってＵ字形クリップの他方の脚部にまで進入させる。
【００１１】
【実施例】
本発明に従って構成された熱交換器の一実施例を添付図を参照して説明する。ここに例示した熱交換器は、自動車等に使用される内燃エンジンの冷却液のためのラジエータである。
【００１２】
図１及び２を参照して説明すると、コアの両端間でヘッダー１０と１２の間のほぼ中間の部位にタイバー３０が設けられている。タイバー３０は、高い引張強度を有する材料で形成され、溝形部材２２のフランジ２４の対応する１つの最外縁に被さりそれを抱持する横断方向の脚又は端部３２を有する浅いＵ字形の形に形成されている。図３にみられるように、横断方向の端部３２は、熱交換器を製造する際、熱交換器が内部圧力を受ける前に、溝形部材２２のフランジ２４の外端（即ち、中央ベース２６から最も遠い端部）を被って嵌合させる。その結果として、側部部材２２は、それらの両端間に追加の支持を付与されるので、側部部材２２のための支持がヘッダー１０，１２だけによって与えられている場合に可能なよりはるかに長い管１８を用いることができる。通常、特に熱交換器が多重管列から成るものである場合（図３は二重管列の熱交換器を示す）、図２及び３にみられるように、コアの両面に１つづつタイバー３０を設けることが望ましい。
【００１３】
タイバー３０の優れた引張強度の結果として、熱交換器の、管１８の長手方向に対して横断方向の膨脹に対する大きな抵抗が与えられる。従って、周知のように反復圧力サイクルにより破断し易い管とヘッダー間の継手を含むいろいろな熱交換金部品の疲労を最少限にする。もちろん、コアの両面に１つ以上のタイバー３０を設けることが望ましい場合もある。例えば、非常に長いコアの場合には、コアの各面に２つ以上のタイバーを用いることができる。
【００１４】
タイバー３０の取り付けを簡単にするために、タイバー３０の横断方向の端部３２をタイバー３０の本体に対して９０°又は約９０°の角度に屈曲させておくことが肝要である。タイバー３０の横断方向の端部３２と本体との角度をえいかくにすると、溝形部材２２のフランジ２４に対してフック状の掛止を可能にするが、その場合、取り付け作業を困難にするので実際的ではない。
【００１５】
一方、タイバー３０の横断方向の端部３２を本体に対して９０°の角度にしておくと、使用中熱交換器内に生じるいろいろな応力のために、横断方向の端部３２が、それが係合している溝形部材２２のフランジ２４からずれ落ちる可能性が高い。もちろん、横断方向の端部３２がフランジ２４から外れれば、その瞬間に熱交換器の内部圧力に対する支持が失われる。従って、タイバーを所定位置に保持するための何らかの保持手段を設けることが望ましい。その目的のためにいろいろな種類のファスナーを用いることができるが、それは、取り付け易く、しかも、熱交換器の製造コストを最少限にするように安価なものであることが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、保持クリップを用いることにより、タイバー３０の確実な保持を保証するとともに、保持手段の上述した望ましい特性が得られる。そのような保持クリップの一実施例が図４に示される。図１及び２から分かるように、本発明の図示の実施例においては、２つのタイバー３０の各端に１つづつ４つの保持クリップ４０が用いられる。
【００１７】
図４〜７を参照して、クリップ４０の構造を詳述する。クリップ４０は、総体的にＵ字形であり、平坦な脚４２と、脚４２からそれとほぼ平行に離隔した、スロット４５を有する脚４４と、両脚４２と４４を連結する中央ベース４６から成る。スロット４５は、中央ベース４６をも貫通している。各クリップ４０は、必ずしもそうでなくてもよいが、通常は金属のような弾性材で形成される。脚４２と４４とは、同じ長さであってもよいが、必ずしも同じ長さでなくてもよく、好ましい実施例では、脚４４の方を脚４２より短くする。又、脚４２は、平面状であるのに対して、脚４４は脚４２から離れる方向に屈曲したつま先５０を有している。つま先５０は、後述するように案内表面として機能する。スロット４５の、脚４４に形成されている部分は、図５に示されるように対向した側部５２を有している。スロット４５は、中央ベース４６の方に向かってテーパしている。即ち、その対向した側部５２は、それぞれの側部に形成された保持切欠き５４に達するまで互いに収斂している。各保持切欠き５４は、中央ベース４６に平行に対面する保持表面５６を有している。
【００１８】
スロット４５は、つま先５０に近接したところではタイバー３０の幅より僅かに幅広であるが、保持切欠き５４の保持表面５６のところではタイバー３０の対応する部分の幅より多少狭くなっている。切欠き５４自体は、タイバーとほぼ同じ幅である。
【００１９】
図４及び５にみられるように、脚４４及び中央ベース４６に形成するスロット４５は、一部分脚４２にまで延長させ、端部５８に終端させることができる。このようにスロット４５を、中央ベース４６を貫通して一部分脚４２にまで延長させるのは、スロット４５の両側に分離された脚４４のセクション６０と６２を互いに十分に押し広げることができるようにするためであり、それによって、タイバー３０を脚４４のセクション６０と６２の間のスロット４５に容易に通すことができ、クリップ４０をタイバーに嵌着させることができるようにする。
【００２０】
図３及び８を参照すれば、各クリップ４０を装着する態様を容易に理解することができる。各タイバー３０をコアの対応する面にあてがい、横断方向の端部３２を溝形部材２２の対応するフランジ２４の最外端７０にそれを被って抱持するように係合させる。次いで、クリップ４０を、その短い方の脚４４が溝形部材２２の溝内に位置するように向ける（図３参照）。この場合、クリップが図６に示されるように弛緩状態にあるときは、その脚４４は脚４２の方に向かって多少内向きに傾いており、つま先５０の基部のところの凸部７２と脚４２との間隔がタイバー３０と溝形部材のフランジ２４との合計厚みより狭くなっている。しかしながら、つま先５０の先端と脚４２との間隔は、タイバー３０と溝形部材のフランジ２４との合計厚みより広くなっているので、クリップ４０の脚４４のセクション６０と６２の間のスロットをタイバー３０の横断方向の端部３２に整合させてクリップ４０を図３でみて右から左へ押し込めば、クリップの脚４２と４４が多少押し広げられてクリップ４０は図３に示される位置をとることができる。その際、クリップ４０の脚４４のセクション６０と６２は、タイバー３０の横断方向の端部３２によって多少押し広げられ、クリップ４０が溝形部材のフランジ２４上に完全に嵌合する。クリップ４０が図３に示されるように溝形部材のフランジ２４上に完全に嵌着されるとき、スロット４５の切欠き５４の保持表面５６がタイバーの横断方向の端部３２の内側面７４（図８参照）のところを通り過ぎるように、切欠き５４の位置をタイバーの横断方向の端部３２の厚さとの関連で選定しておく。次いで、クリップの弾性によりその脚のセクション６０と６２が弾発的に狭められ、保持表面５６がタイバーの横断方向の端部３２の内側面７４に係合するので、クリップ４０の離脱が防止される。かくして、クリップ４０の脚４２，４４は、その中央ベース４６と協同して固定手段として機能し、タイバー３０をその端部３２において側部部材２２に固定する。クリップのスロットの側部に形成された切欠き５４は、タイバー３０の横断方向の端部３２を握持する保持手段として機能するので、クリップ４０が、振動や、圧力サイクル又は熱サイクル等により緩んだり外れたりするのを防止する。
【００２１】
別法として、最初にクリップ４０の一端をタイバー３０の横断方向の端部３２にあてがってから、クリップを溝形部材のフランジ２４上に弾発的に嵌合させるようにしてもよい。
場合によっては、溝形部材２２の溝の開口部がコアの方に向けて配置されている場合がある。その場合本発明のクリップを使用するには、溝形部材２２の中央ベース４６にクリップ受容開口を形成すればよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、タイバーとそのためのクリップの独特の組み合わせにより、熱交換器の扁平管の長手に対して横断方向に作用する扁平管内の内部圧力に抗して熱交換器を支持するための簡単で、安価な、容易に使用することができる手段を提供する。タイバー及びクリップを装着するのに何ら特殊な工具を必要としない。
タイバーは簡単に製造することができ、熱交換器の側部部材のフランジ２４に装着する操作を面倒にするようなフック状の端部を有していない。
更に、クリップ４０は、タイバーの端部を熱交換器の側部部材２２に固定する手段を提供するとともに、作動中の熱交換器及びその作動環境に通常生じる力を受けても、タイバーから離脱することがなく、熱交換器のコアに対して常に確実な支持を付与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による熱交換器、特にラジエータの正面図である。
【図２】図２は、図１のラジエータの側面図である。
【図３】図３は、図１のラジエータの拡大部分断面図であり、一部分解図として示す。
【図４】図４は、本発明に使用される保持クリップの好ましい形態の拡大透視図である。
【図５】図５は、図４の保持クリップの一側からみた立面図である。
【図６】図６は、図５にみられる位置からほぼ９０°変位した位置からみたクリップの側面図である。
【図７】図７は、クリップの下からみた図である。
【図８】図８は、図３の線８−８に沿ってみた断面図である。
【符号の説明】
１０，１２：ヘッダー
１８：管
２０：フィン
２２：側部部材（溝形部材）
２４：フランジ
２６：中央ベース
３０：タイバー
３２：横断方向の脚又は端部
４０：クリップ
４２：脚
４４：脚
４５：スロット
４６：中央ベース
５０：つま先
５４：保持切欠き
５６：保持表面
６０，６２：セクション
７０：最外端
７２：凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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