(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアを備える熱交換器であり、
前記コアは、
（ａ）積層されて互いに平行関係に配置される複数のフラットチューブであり、前記複数のフラットチューブの隣接する複数組の間に複数の空間が画定され、前記複数のフラットチューブは、長軸に平行な方向において画定される長さと、前記長軸を横断する幅とを有し、前記コアは、前記長軸に沿って離間される第１端部および第２端部を有し、前記複数のフラットチューブの各々は、第１流体流路を画定する中空内部を有し、前記複数のフラットチューブは、前記コアの前記第１端部で閉じられる、前記複数のフラットチューブと、
（ｂ）前記複数のフラットチューブの隣接する組の間の空間に各々が設けられる複数の波形冷却フィンであり、
複数の前記空間の各々は第２流体流路を画定し、前記複数のフィンの各々は、内部で複数の平行ベンドが一連の波形を画定する金属シートを有し、複数の前記波形は、複数の側壁、複数の上部壁及び複数の下部壁を含み、前記複数の側壁は、互いに並列関係で、前記複数の上部壁のうちの１つ又は前記複数の下部壁のうちの１つと共に接合されている複数の隣接する側壁と離間して配置され、
前記複数の上部壁及び前記複数の下部壁は各々、前記複数のフラットチューブの隣接する組のうちの１つのフラットチューブと接しており、前記複数の側壁は、前記複数のフラットチューブの前記幅に沿って、横断して延伸し、
前記複数のフィンの各々のエッジは、前記コアの前記第１端部に沿って延伸し、前記第１端部から内側に離間され、前記複数のフィンの各々の前記エッジは、前記複数の波形のうちの最端のものによって画定される、
前記複数のフィンと、
（ｃ）複数の支持壁および複数の軸壁を備えるフィン支持構造であり、前記複数の支持壁の各々は、前記複数の軸壁の少なくとも１つと一体的に接合され、前記複数の支持壁の各々は、前記コアの前記第１端部に沿って横方向に延伸して前記複数のフィンのうちの１つの最端波形と接しており、前記複数の軸壁の各々は、前記複数のフラットチューブの１つと接している、前記フィン支持構造と
を備え、
前記フィン支持構造は波形構造を備え、前記フィン支持構造の前記複数の支持壁の各々は、その上部エッジにおいて、前記複数の軸壁のうちの第１軸壁と一体的に接合され、その下部エッジにおいて、前記複数の軸壁のうちの第２軸壁と一体的に接合され、
前記フィン支持構造は更に複数の接続壁を備え、それらの各々は、その上部エッジにおいて、前記複数の軸壁のうちの第１軸壁と一体的に接合され、その下部エッジにおいて、前記複数の軸壁のうちの第２軸壁と一体的に接合され、前記複数の接続壁は、前記コアの前記第１端部を超えて設置され、前記複数の支持壁から長手方向に離間され、
前記熱交換器は、前記コアの前記第１端部から延伸するブラケット取り付けピンを更に備え、前記フィン支持構造は、前記ブラケット取り付けピンを支えるべく、その複数の接続壁のうちの１つの中に切り欠きを有する、
熱交換器。
【請求項２】
前記複数の支持壁の各々は、前記複数のフィンのうちの１つの前記最端波形に蝋付けされ、前記複数の軸壁の各々は、前記複数のフラットチューブのうちの１つに蝋付けされる、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記フィン支持構造の前記複数の支持壁の各々は、その上部エッジにおいて、前記複数の軸壁のうちの第１軸壁と一体的に接合され、その下部エッジにおいて、前記複数の軸壁のうちの第２軸壁と一体的に接合され、これによって、前記複数の支持壁の各々、及び、それが接合される前記複数の軸壁は、Ｕ字型チャンネルを形成し、
前記フィン支持構造は、複数の前記Ｕ字型チャンネルを備える、
請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記ブラケット取り付けピン上に取り付けられ、前記フィン支持構造の極めて近くに鉛直プレート部分を有する取り付けブラケットを更に備え、前記フィン支持構造の前記複数の接続壁は、共に前記鉛直プレート部分の形状及びサイズに対応する複数の切り欠きを有する、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記フィン支持構造は、その高さに沿って離間された複数の開口を有するプレートを備え、前記複数の開口の各々は、前記複数のフラットチューブのうちの１つの閉端部を近くで支えるべく、寸法付けられて形付けられ、
前記フィン支持構造の前記複数の支持壁は、前記複数の開口のうちの隣接する複数組の間に延伸する、前記プレートの複数の部分を有し、
前記フィン支持構造の前記複数の軸壁は、前記複数の開口の複数のエッジから延伸する複数の軸方向フランジを有する、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記複数の開口は、前記プレートにおける複数の横方向スリットを切断することによって形成され、前記複数の軸方向フランジは、前記複数の横方向スリットに隣接する、前記プレートの複数の部分を外側に曲げることによって形成される、
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数の軸方向フランジは、前記複数の開口の各々の上部エッジ及び下部エッジに沿って設けられる、
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記複数の軸方向フランジの各々は、前記複数の開口のうちの１つの上部エッジ又は下部エッジのいずれかに沿って形成される、
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記複数の開口のうちの少なくとも幾つかは各々、その上部エッジに沿って前記複数の軸方向フランジのうちの第１軸方向フランジを設けられ、その下部エッジに沿って前記複数の軸方向フランジのうちの第２軸方向フランジを設けられ、及び／又は、前記複数の開口うちの少なくとも幾つかは各々、その上部エッジ又は下部エッジに沿って設けられた、前記複数の軸方向フランジのうちの単一の軸方向フランジを設けられる、
請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記複数の開口は、前記プレートの複数のエッジから離間されている複数のエッジを有し、これによって、複数の連続エッジ部分は、実質的に前記フィン支持構造の全体高さに沿って延伸し、前記複数の連続エッジ部分は、複数の軸方向補強フランジを形成すべく、それらの長さに沿って曲げられる、
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記複数のフラットチューブの各々は、各々が立ち上がり中央部を囲む平坦な周辺フランジを有する、複数のコアプレートの組を備え、各々の前記組の前記複数のコアプレートは、互いに対面関係で配置され、前記複数のコアプレートの複数の前記周辺フランジは、共に接合され、前記フラットチューブの前記中空内部を画定すべく離間された前記立ち上がり中央部と接合される、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
上部プレート及び下部プレートを更に備え、前記上部プレートと隣接するフラットチューブとの間には空間が画定され、前記下部プレートと隣接するフラットチューブとの間には空間が画定され、前記コアは２つの追加波形冷却フィンを有し、これらの一方は前記上部プレートと前記隣接するフラットチューブとの間の前記空間に設けられ、これらの他方は前記下部プレートと前記隣接するフラットチューブとの間の前記空間に設けられる、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記複数の波形冷却フィンの各々の幅は、それが接触している各々の前記フラットチューブの前記幅より小さく、前記複数の波形冷却フィンの各々の前記幅は、前記フィン支持構造の幅より小さい、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記フィン支持構造は、前記フィン支持構造の前記幅によって分離された複数のエッジの組を有し、前記フィン支持構造の前記複数のエッジの少なくとも１つのエッジは、前記複数の波形冷却フィンのエッジを超えて延伸する、
請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記複数の波形冷却フィンの各々の幅は、それが接触している各々の前記フラットチューブの前記幅よりも小さく、前記複数の波形冷却フィンの各々の前記幅は、前記フィン支持構造の幅より小さく、
前記フィン支持構造は、前記フィン支持構造の前記幅によって分離された複数のエッジの組を有し、前記複数のエッジのうちの１つは、前記取り付けブラケットの極めて近くにあり、
前記フィン支持構造の前記１つのエッジは、前記複数の波形冷却フィンのエッジを超えて延伸し、
前記フィン支持構造の前記１つのエッジは、間隙によって前記取り付けブラケットから分離される、
請求項４に記載の熱交換器。
【請求項１６】
コアを備える熱交換器であり、
前記コアは、
（ａ）積層されて互いに平行関係に配置される複数のフラットチューブであり、前記複数のフラットチューブの隣接する複数組の間に複数の空間が画定され、前記複数のフラットチューブは、長軸に平行な方向において画定される長さと、前記長軸を横断する幅とを有し、前記コアは、前記長軸に沿って離間される第１端部および第２端部を有し、前記複数のフラットチューブの各々は、第１流体流路を画定する中空内部を有し、前記複数のフラットチューブは、前記コアの前記第１端部で閉じられる、前記複数のフラットチューブと、
（ｂ）前記複数のフラットチューブの隣接する組の間の空間に各々が設けられる複数の波形冷却フィンであり、
複数の前記空間の各々は第２流体流路を画定し、前記複数のフィンの各々は、内部で複数の平行ベンドが一連の波形を画定する金属シートを有し、複数の前記波形は、複数の側壁、複数の上部壁及び複数の下部壁を含み、前記複数の側壁は、互いに並列関係で、前記複数の上部壁のうちの１つ又は前記複数の下部壁のうちの１つと共に接合されている複数の隣接する側壁と離間して配置され、
前記複数の上部壁及び前記複数の下部壁は各々、前記複数のフラットチューブの隣接する組のうちの１つのフラットチューブと接しており、前記複数の側壁は、前記複数のフラットチューブの前記幅に沿って、横断して延伸し、
前記複数のフィンの各々のエッジは、前記コアの前記第１端部に沿って延伸し、前記第１端部から内側に離間され、前記複数のフィンの各々の前記エッジは、前記複数の波形のうちの最端のものによって画定される、
前記複数のフィンと、
（ｃ）複数の支持壁および複数の軸壁を備えるフィン支持構造であり、前記複数の支持壁の各々は、前記複数の軸壁の少なくとも１つと一体的に接合され、前記複数の支持壁の各々は、前記コアの前記第１端部に沿って横方向に延伸して前記複数のフィンのうちの１つの最端波形と接しており、前記複数の軸壁の各々は、前記複数のフラットチューブの１つと接している、前記フィン支持構造と、
（ｄ）前記コアの前記第１端部から延伸するブラケット取り付けピンと、
（ｅ）前記ブラケット取り付けピン上に取り付けられた取り付けブラケットと
を備え、
前記取り付けブラケットは、
前記フィン支持構造の極めて近くにあって、前記コアの前記第１端部に沿って横方向に延伸し、前記ブラケットが内部を通って前記取り付けピン上に取り付けられる第１壁部と、
前記第１壁部から約９０度の角度で突出し、前記コアの一部の後方に延伸する第２壁部と
を有し、
前記第２壁部は、前記複数のフラットチューブのうちの隣接する複数組の間の前記複数の空間の各々の一部を覆い、前記コアの前記第１端部に沿って延伸する各々の前記複数の波形冷却フィンの各々の前記エッジに対して縦方向に重複する、
熱交換器。
【請求項１７】
前記第２壁部は、離間された複数の歯を有する櫛配置を備え、前記複数の歯の各々は、前記複数のフラットチューブの隣接する組の間にある前記複数の空間のうちの１つの中へと延伸する、
請求項１６に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記ブラケット取り付けピンは、前記複数のフラットチューブのうちの第１フラットチューブの端部上に取り付けられ、
前記第１フラットチューブの前記第１流体流路は、他の前記複数のフラットチューブ内の前記コアの前記第１端部と前記第１流体流路との間の距離より大きい距離だけ、前記コアの前記第１端部から離間され、
前記第１フラットチューブに隣接する前記複数の空間内の前記複数の波形冷却フィンは、前記第１フラットチューブの前記第１流体流路と前記コアの前記第１端部との間の距離と、少なくとも同程度に大きい距離だけ、前記コアの前記第１端部から離間され、
前記コアの前記第１フラットチューブと複数の隣接するフラットチューブとの間の前記複数の空間の中へと延伸する前記櫛配置における前記複数の歯は、前記複数の空間における前記複数の波形冷却フィンの複数の前記エッジと重複すべく、他の前記複数の歯に比べて、前記長軸に沿って細長い、
請求項１７に記載の熱交換器。
【請求項１９】
前記フィン支持構造の前記複数の支持壁の各々は、その上部エッジにおいて、前記複数の軸壁のうちの第１軸壁と一体的に接合され、その下部エッジにおいて、前記複数の軸壁のうちの第２軸壁と一体的に接合され、これによって、前記複数の支持壁の各々、及び、それが接合される前記複数の軸壁は、Ｕ字型チャンネルを形成し、
前記フィン支持構造は、複数の前記Ｕ字型チャンネルを備え、
前記複数のＵ字型チャンネルの各々は、個々に形成される、
請求項１６に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
本出願は、２０１３年４月２４日に出願された米国仮特許出願第６１／８１５，６２１号明細書の優先権及び利益を主張する。これらのコンテンツは、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は概して、給気冷却器のようなプレート及びフィン型熱交換器に関する。具体的には、フィンの露出エッジ周りを流れる空気によって引き起こされる、冷却フィンのエッジに対する損傷を防止するための支持構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
複数のプレート及びフィン型熱交換器は、典型的には、液体冷却剤を運ぶための複数のフラットチューブを有するコアを備える。複数のチューブは、複数のチューブ間に設けられる空気循環用の複数の空間と共に、積層されて配置される。冷却剤から空中への熱伝達を向上すべく、複数の隣接するプレートの組の間に複数の波形冷却フィンが設けられ得る。複数の冷却フィンは、非常に薄い金属シート材料又はホイルから作られ、損傷を受けやすい。そして、多くの場合において、複数の冷却フィンの複数の側壁に、それらの性能を向上すべく複数の穴またはルーバーが設けられるけれども、これらの穴の存在によって冷却フィンがより壊れやすくされ、その損傷の受けやすさが増大され得る。
【０００４】
１つの特定の出願において、複数の発明者は、熱交換器コアの複数の端部周りで、複数のフィンの複数の側面と接するバイパス流のような空気流ストリームの存在によって、複数のフィンの複数の部分におけるクラック又は部分的破壊並びに損失という結果がもたらされ得ることを見出した。熱交換器コアの複数の端部周りでのバイパス流又は他の空気流を除去することが所望され得るが、その一方で、必ずしもそうすることが適しているとは限らない。従って、バイパス空気流の除去に完全に依存はしない、複数の冷却フィンに対する損傷を防止するための手段への必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００５】
一態様において、以下の複数の構成を有するコアを備える熱交換器が提供される。（ａ）積層されて互いに平行関係に配置される複数のフラットチューブであり、前述の複数のチューブの隣接する複数組の間に複数の空間が画定され、複数のチューブは、長軸に平行な方向において画定される長さと、長軸を横断する幅とを有する。コアは、長軸に沿って離間される第１端部および第２端部を有する。複数のチューブの各々は、第１流体流路を画定する中空内部を有する。（ｂ）前述の複数のチューブの隣接する組の間の空間に各々が設けられる複数の波形冷却フィンであり、複数の空間の各々は第２流体流路を画定する。複数のフィンの各々は、内部で複数の平行ベンドが一連の波形を画定する金属シートを有し、複数の波形は、複数の側壁、複数の上部壁及び複数の下部壁を含む。複数の側壁は、互いに並列関係で、前述の複数の上部壁のうちの１つ又は前述の複数の下部壁のうちの１つと共に接合されている複数の隣接する側壁と離間して配置される。複数の上部壁及び複数の下部壁は各々、複数のチューブの隣接する組のうちの１つのチューブと接しており、複数の側壁は、複数のチューブの幅に沿って、横断して延伸する。フィンのエッジは、コアの第１端部に沿って延伸し、第１端部から内側に離間される。フィンのエッジは、複数の前述の波形のうちの最端のものによって画定される。（ｃ）複数の支持壁および複数の軸壁を備えるフィン支持構造であり、複数の支持壁の各々は、複数の軸壁の少なくとも１つと一体的に接合され、複数の支持壁の各々は、複数のフィンのうちの１つの最端波形と接しており、複数の軸壁の各々は、複数のプレートの組の１つと接している。
【０００６】
別の態様において、複数の支持壁の各々は、複数のフィンのうちの１つの最端波形に蝋付けされ、複数の軸壁の各々は、複数のチューブのうちの１つに蝋付けされる。
【０００７】
更に別の態様において、フィン支持構造の複数の支持壁の各々は、その上部エッジにおいて、前述の複数の軸壁のうちの第１のものと一体的に接合され、その下部エッジにおいて、前述の複数の軸壁のうちの第２のものと一体的に接合され、これによって、複数の支持壁の各々、及び、それが接合される複数の軸壁は、Ｕ字型チャンネルを形成する。フィン支持構造は、複数の前述のＵ字型チャンネルを備える。例えば、前述の複数のＵ字型チャンネルの各々は、個々に形成されてもよい。
【０００８】
更に別の態様において、フィン支持構造は、波形構造を備える。フィン支持構造の複数の支持壁の各々は、その上部エッジにおいて、前述の複数の軸壁のうちの第１のものと一体的に接合され、その下部エッジにおいて、前述の複数の軸壁のうちの第２のものと一体的に接合される。フィン支持構造は更に、複数の接続壁を備える。それらの各々は、その上部エッジにおいて、前述の複数の軸壁のうちの第１のものと一体的に接合され、その下部エッジにおいて、前述の複数の軸壁のうちの第２のものと一体的に接合される。複数の接続壁は、コアの第１端部を超えて設置され、複数の支持壁から長手方向に離間される。
【０００９】
更に別の態様において、熱交換器は更に、コアの第１端部から延伸するブラケット取り付けピンを備える。フィン支持構造は、ブラケット取り付けピンを支えるべく、その複数の接続壁のうちの１つの中に切り欠きを有する。
【００１０】
更に別の態様において、熱交換器は更に、前述の取り付けピン上に取り付けられた、フィン支持構造の極めて近くに鉛直プレート部分を有する取り付けブラケットを備える。フィン支持構造の複数の接続壁は、共に鉛直プレート部分の形状及びサイズに対応する複数の切り欠きを有する。
【００１１】
更に別の態様において、フィン支持構造は、その高さに沿って離間された複数の開口を有するプレートを備える。複数の開口の各々は、複数のチューブのうちの１つの閉端部を近くで支えるべく、寸法付けられ、形付けられる。フィン支持構造の複数の支持壁は、前述の複数の開口のうちの隣接する複数組の間に延伸する、前述のプレートの複数の部分を有する。フィン支持構造の複数の軸壁は、複数の開口の複数のエッジから延伸する複数の軸方向フランジを有する。複数の開口は、プレートにおける複数の横方向スリットを切断することによって形成されてもよい。複数の軸方向フランジは、複数のスリットに隣接する、プレートの複数の部分を外側に曲げることによって形成される。複数の軸方向フランジは、複数の開口の各々の上部エッジ及び下部エッジに沿って設けられてもよく、又は、前述の複数の開口のうちの１つの上部エッジ又は下部エッジのいずれかに沿って形成されてもよい。前述の複数の開口のうちの少なくとも幾つかは各々、その上部エッジに沿って前述の複数の軸方向フランジのうちの第１のものを設けられ、その下部エッジに沿って前述の複数の軸方向フランジのうちの第２のものを設けられてもよく、及び／又は、前述の複数の開口のうちの少なくとも幾つかは各々、その上部エッジ又は下部エッジに沿って設けられた、前述の複数の軸方向フランジのうちの単一のものを設けられる。
【００１２】
更に別の態様において、複数の開口は、プレートの複数のエッジから離間されている複数のエッジを有し、これによって、複数の連続エッジ部分は、実質的にフィン支持構造の全体高さに沿って延伸する。複数の連続エッジ部分は、複数の軸方向補強フランジを形成すべく、それらの長さに沿って曲げられる。
【００１３】
更に別の態様において、複数のフラットチューブの各々は、各々が立ち上がり中央部を囲む平坦な周辺フランジを有する、複数のコアプレートの組を備える。各々の前述の組の複数のコアプレートは、互いに対面関係で配置される。複数のプレートの複数の周辺フランジは、共に接合され、フラットチューブの前述の中空内部を画定すべく離間された立ち上がり中央部と接合される。
【００１４】
更に別の態様において、熱交換器は更に、上部プレート及び下部プレートを備える。上部プレートと隣接するプレートとの組の間には空間が画定され、下部プレートと隣接するプレートとの組の間には空間が画定される。コアは２つの追加波形冷却フィンを有し、これらの一方は上部プレートと前述の隣接するプレートとの組の間の空間に設けられ、これらの他方は下部プレートと前述の隣接するプレートとの組の間の空間に設けられる。
【００１５】
更に別の態様において、複数のフラットチューブは、コアの第１端部で閉じられる。
【００１６】
更に別の態様において、各々の前述の波形冷却フィンの幅は、それが接触している各々の前述のフラットチューブの幅より小さい。各々の前述の波形冷却フィンの幅は、フィン支持構造の幅より小さい。フィン支持構造は、フィン支持構造の幅によって分離された複数のエッジの組を有してもよい。フィン支持構造の複数のエッジの少なくとも１つのエッジは、波形冷却フィンのエッジを超えて延伸する。
【００１７】
更に別の態様において、各々の前述の波形冷却フィンの幅は、それが接触している各々の前述のフラットチューブの幅よりも小さい。各々の前述の波形冷却フィンの幅は、フィン支持構造の幅より小さい。フィン支持構造は、フィン支持構造の幅によって分離された複数のエッジの組を有する。前述の複数のエッジのうちの１つは、前述の取り付けブラケットの極めて近くにある。フィン支持構造の前述の１つのエッジは、波形冷却フィンのエッジを超えて延伸する。フィン支持構造の前述の１つのエッジは、間隙によって取り付けブラケットから分離される。
【００１８】
更に別の態様において、熱交換器は更に、コアの第１端部から延伸するブラケット取り付けピンと、前述の取り付けピン上に取り付けられた取り付けブラケットとを備える。取り付けブラケットは、フィン支持構造の極めて近くにあって、コアの第１端部に沿って横方向に延伸し、ブラケットが内部を通って前述の取り付けピン上に取り付けられる第１壁部と、第１壁部から約９０度の角度で突出し、熱交換器コアの一部の上方に延伸する第２壁部とを備える。第２壁部は、前述の複数のフラットチューブのうちの隣接する複数組の間の複数の空間の各々の一部を覆い、コアの第１端部に沿って延伸する各々の前述の波形冷却フィンのエッジに対して長手方向に重複する。第２壁は、複数の離間された歯を有する櫛配置を備えてもよい。複数の歯の各々は、前述の複数のフラットチューブの隣接する組の間にある前述の複数の空間のうちの１つの中へと延伸する。ブラケット取り付けピンは、前述の複数のフラットチューブのうちの第１のものの端部上に取り付けられてもよい。前述の第１フラットチューブの第１流体流路は、ある距離だけコアの第１端部から離間される。当該距離は、複数の他のフラットチューブ内のコアの第１端部と第１流体流路との間の距離より大きい距離である。前述の第１フラットチューブに隣接する複数の空間内の複数の波形冷却フィンは、ある距離だけコアの第１端部から遠くに離間される。当該距離は、第１フラットチューブの第１流体流路とコアの第１端部との間の距離と、少なくとも同程度に大きい。コアの第１フラットチューブと複数の隣接するチューブとの間の複数の空間の中へと延伸する櫛配置における複数の歯は、前述の複数の空間における複数の波形冷却フィンの複数のエッジと重複すべく、他の複数の歯に比べて、長軸に沿って細長い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明は、添付の複数の図面を参照し、単に例示することによって、これから説明される。
【００２０】
【図１】従来技術による熱交換器の斜視図である。
【００２１】
【図２】図１のライン２―２´に沿う断面図である。
【００２２】
【図３】本発明の第１実施形態によるフィン支持構造を備える熱交換器の斜視図である。
【００２３】
【図４】図３の熱交換器の一部の詳細な図である。
【００２４】
【図５】図３のライン５―５´に沿う長手方向断面図である。
【００２５】
【図６】図５のライン６―６´に沿う部分的長手方向断面図である。
【００２６】
【図７】図５のライン７―７´に沿う部分的長手方向断面図である。
【００２７】
【図８】図３の熱交換器の第１端部の拡大後方斜視図である。
【００２８】
【図９】図３の熱交換器におけるコアの第１端部の部分的拡大側面図である。
【００２９】
【図１０】図３の熱交換器におけるフィン支持構造の第１変形例の分離された図である。
【００３０】
【図１１】図３の熱交換器におけるフィン支持構造の第２変形例の分離された図である。
【００３１】
【図１２】本発明の第２実施形態によるフィン支持構造を備える熱交換器の第１端部の部分的拡大断面図である。
【００３２】
【図１３】本発明の第３実施形態によるフィン支持構造を備える熱交換器の部分的斜視図である。
【００３３】
【図１４】図１３の熱交換器におけるフィン支持構造の第１変形例の分離された図である。
【００３４】
【図１５】図１３の熱交換器におけるフィン支持構造の第２変形例の分離された図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本明細書で説明される複数の熱交換器は、スーパーチャージされた若しくはターボチャージされた内燃エンジンにおける、又は、燃料セルエンジンにおける、圧縮給気を冷却するための複数の気液熱交換器である。
【００３６】
図１および図２は、米国２０１２／０２５５７０９Ａ１として２０１２年１０月１１日に公開されている、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１３／４４０，０６４号明細書で説明された従来技術による、熱交換器１を示している。これは、その全体が参照として本明細書に組み込まれている。
【００３７】
従来の熱交換器１は、具体的には、スーパーチャージされた内燃エンジンで使用することを目的として構成され、エンジンの中で、一列の複数の円筒に吸気を供給すべく、比較的細長い矩形形状を有する。当該熱交換器１は、筐体（不図示）内に取り囲まれることを意図されており、エアーコンプレッサ（不図示）とエンジンの吸気マニホールド（不図示）との間の空気流路内に設置される。
【００３８】
従来の熱交換器１は、プレート及びフィン型のものであり、積層されて互いに平行関係に配置される複数のフラットチューブ１４を有するコア１２を備える。複数の図面に示される実施形態において、複数のフラットチューブ１４は各々、複数のコアプレートの組１８から形成される。従って、複数のフラットチューブ１４は、本明細書において、場合により複数のプレート組１４と呼ばれる。複数のプレート組１４および複数のコアプレート１８は各々、長軸Ｚに平行な方向において画定される長さＬ１（図１）を有する。各プレート組１４およびコア１２の幅Ｗ１（図２）は、Ｘ軸に沿って画定され、コア１２の高さＨ１（図１）は、Ｙ軸に沿って画定され、Ｘ軸及びＹ軸は共に、Ｚ軸を横断する（Ｚ軸に直角に交わる）。コア１２は、Ｚ軸に沿って離間される、第１端部３３および第２端部３４を有する。
【００３９】
コア１２は更に、複数の冷却フィン１３を備える。便宜的に、複数の冷却フィン１３は図１において不図示としてあるが、冷却フィン１３の輪郭は図２において複数の点線で示されている。複数の冷却フィン１３は、図５、８、９、１２および１３を含む、本発明の複数の実施形態を示している複数の図面においても示されている。複数の冷却フィン１３の各々は、複数のプレート組１４の隣接する組の間の空間に設けられる。複数の空間の各々は、空気流路１９を画定する。複数の冷却フィン１３が、コア１２における全ての空気流路１９の（Ｚ軸に沿う）長さの全体に亘って設けられてもよいことが理解されるだろう。
【００４０】
各プレート組１４を形成する複数のコアプレート１８は、例えば蝋付けによって、それらの複数の周辺エッジにおいて、対面関係で共に接合される。複数のプレート１８の複数の中央部分１７は、複数の周辺エッジに比して立ち上っている。これにより、各プレート組１４は、流入開口と流出開口との間で液体冷却剤が内部を通って流れる内部冷却剤流路２０を画定する中空内部を有する。複数の冷却剤流路２０は、複数の乱流増強インサート（不図示）を設けられてもよい。複数のプレート１８の複数の周辺エッジは、複数の立ち上がり中央部１７を囲み、複数の平坦フランジ１６の形である。複数のプレート１８は、これらフランジ１６に沿って共に接合される。これらの詳細のうちの幾つかは、図９のような、本発明の複数の実施形態を示している複数の図面においても示されている。
【００４１】
この特定のプレート構成において、冷却剤流路２０はＵ字型であり、各プレート１８は、コア１２の第２端部３４に近接するプレート組１４の１つの端部において、互いに隣接する一組の立ち上がり開口ボス２２、２４を有する。複数のプレート組１４が組み立てられ、積層されてコア１２を形成する場合、複数の隣接するプレートの組１４の複数の立ち上がりボス２２、２４は、熱交換器コアの高さ１２の全体に亘って冷却剤が分散することを可能にする流入口マニホールド及び流出口マニホールドを提供すべく、例えば蝋付けによって共に接合される。従って、複数のプレートの複数の立ち上がりボスにおける複数の開口は各々、本明細書において、複数の流入口マニホールド開口、及び、複数の流出口マニホールド開口と呼ばれる。この構成において、コア１２の第１端部３３に近接する複数のプレート組１４の複数の端部が、複数のプレート１８の複数の周辺フランジ１６に沿って完全にシールされることが見受けられ得る。再度、これらの詳細のうちの幾つかは、図５のように、本発明の複数の実施形態を示している複数の図面においても示されている。
【００４２】
複数の他のプレート構成が可能であり、例えば、流入口マニホールド開口及び流出口マニホールド開口と関連する複数のボス２２、２４とが複数のプレート組１４の複数の対向端部に設置され、冷却剤流路２０がプレート組１４の長さに沿って延伸する単一チャンネルを含んでもよいことが理解されるだろう。
【００４３】
熱交換器コア１２は、流入口フィッティング及び流出口フィッティング３０、３２も提供され、これらは各々の流入口マニホールド及び流出口マニホールドと連通する。複数のフィッティング３０、３２は、コア１２の第２端部３４から外に延伸し、本明細書において、第２端部３４は場合により、「フィッティング端部」３４と呼ばれる。複数のフィッティング３０、３２をプレート及びフィン型熱交換器１のコア１２の第２端部３４に取り付ける多数の方法が存在する。上述の米国特許出願第１３／４４０，０６４号明細書でより完全に説明されるように、複数のフィッティング３０、３２は共に、おおよそコア１２の中間に設置される、複数のプレート組１４Ａのうちの１つのエッジに取り付けられてもよい。これは、当該プレート組１４Ａ内の各プレート１８Ａに、そのエッジにおいて、複数の半円形バルジの組を提供することによって成される。各バルジは、冷却剤の流入開口又は流出開口の１／２を形成する。これらのバルジは、各々のマニホールド開口が内部に設けられる各々の立ち上がりボス２２、２４と流れ連通している。それにより、流入口フィッティング及び流出口フィッティング３０、３２と各々のマニホールドとの間に流れ連通を提供する。従来の熱交換器１における複数のフィッティング３０、３２はコア１２の第２端部３４から延伸するが、これに代えて、複数のフィッティングはコア１２の複数の側面に設けられてもよいことが理解されるだろう。また、複数のフィッティング３０、３２の両方が単一のプレート組１４Ａのエッジから延伸するが、異なる複数のプレート組１４に、流入開口および流出開口と複数のフィッティング３０、３２とを設けることが可能である。
【００４４】
２つの最端プレート組１４の複数のマニホールド開口を閉じて、複数の取り付けブラケットが固定され得る複数の表面を提供する上部プレート及び下部プレート４２、４４が、熱交換器コア１２の複数の端部に設けられる。例示された実施形態において、各プレート４２、４４は、各々、上部又は下部取り付けブラケット４６、４８を設けられる。各取り付けブラケット４６、４８は、例えば蝋付けによって側面プレートに固定される鉛直プレート部分と、筐体（不図示）内に熱交換器１を取り付けるための外側延伸フランジ５０、５２（図１ではフランジ５２だけが見えている）とを含む。複数のフランジ５０、５２の各々は、例えば複数のボルト（不図示）により熱交換器１が内部を通って筐体に強固に固定される開口５４、５６（図１では開口５６だけが見えている）を設けられる。上部及び下部ブラケット４６、４８における複数の開口５４、５６は共に、熱交換器１のフィッティング端部３４に隣接して設置され、筐体内に熱交換器１のフィッティング端部３４を強固に取り付けるように機能する。
【００４５】
従来の熱交換器１の第１端部３３は、フィッティング端部３４の反対側にあり、筐体内に熱交換器１を取り付けるための端部取り付けブラケット１５２が設けられる。端部取り付けブラケット１５２は、コア１２の第１端部３３に沿って横方向に（Ｘ軸と平行に）延伸する第１壁部を含む。本実施形態において、第１壁部は、熱交換器コア１２の第１端部３３に取り付けられる鉛直プレート部分６０を備える。コア１２の第１端部３３から外側遠くに延伸するフランジ６２は、プレート部分６０の上方エッジにあり、ボルト（不図示）のような締結具によって端部取り付けブラケット１５２が内部を通って筐体に強固に固定される開口６４を有する。
【００４６】
端部取り付けブラケット１５２の上方エッジは、フランジ６２から後方に延伸するように成形され、本実施形態においては、バイパス空気流を最小化する櫛配置８２を提供することを含めて、第２壁部を提供する。複数の図面に示されるように、第１壁部は、約９０度の角度で第１壁部（鉛直プレート部分６０）から内側に突出し、コア１２の一部の上方に延伸する。当該櫛配置８２は、複数の離間された歯８４を含み、これらは共に接合され、２つの隣接プレート組１４の複数のエッジ間の複数の空間の中へと延伸する。ブラケット１５２は、剛性を向上すべく、複数のリブ８７も有する。
【００４７】
端部ブラケット取り付け配置は、熱交換器コア１２に強固に固定されて、端部取り付けブラケット１５２の第１壁部（プレート部分６０）内に設けられる開口６８の中へと延伸するブラケット取り付けピン６６を含む。これにより、ブラケット１５２はピン６６上に取り付けられる。端部取り付けブラケット１５２は、複数のピン６６が熱交換器コア１２に取り付けられる複数の場合には、複数の開口６８を有するように修正されてもよいことが理解されるだろう。端部取り付けブラケット１５２は、典型的には固い耐熱プラスチックから作られる。ブラケット１５２を含むプラスチック材料の固有の弾性のため、振動低減を目的として開口６８内に弾性グロメットを提供する必要はない。
【００４８】
プレート組１４Ａのエッジは、コア１２の第１端部３３に設置され、ピン６６を近くで支えるように寸法付けられるピン開口８０を設けられる。開口８０は、クラムシェル構成によって形成され、これによって、プレート組１４Ａの各プレート１８Ａは、ピン開口８０の１／２を形成すべく、そのエッジにおいて半円形バルジ８１を有する。ピン開口８０は、コア１２の中央に設置されるプレート組１４Ａ内に設置されてもよい。当該プレート組１４Ａは、冷却剤流入開口および流出開口が設けられ、複数のフィッティング３０、３２が取り付けられるものと同じである。当該構成は、コア１２内で要求される複数の特別なプレート組１４の数を最小化するという点で、複数の費用効果を提供し得る。また、プレート組１４Ａは任意に複数の他のプレートの組１４より厚くてもよく、当該余剰の厚さによって、ピン６６のためのより良い支持が提供され得る。図２のピン取り付け配置に対する代替案として、ピン６６が、米国特許出願第１３／４４０，０６４号明細書に開示されている任意の構成を使用して、プレート組１４Ａの端部に取り付けられてもよいことが理解されるだろう。
【００４９】
熱交換器筐体は、比較的高温の空気用の少なくとも１つの流入開口と、低温の空気用の少なくとも１つの流出開口とを有する。流入開口および流出開口は、空気が流入口から流出口へと通過する際に複数の空気流路１９を通って流れるように配置される。図１に示される方向の熱交換器１を用いて、空気は、Ｘ軸に平行な熱交換器コア１２の幅Ｗ１の全体に亘る複数の空気流路１９を通って流れる。
【００５０】
冷却フィン１３は、複数の隣接するプレートの組１４の間に設けられる。また、コア１２における最上部プレート組１４と上部プレート４２との間には空間が存在する。コア１２における最下部プレート組１４と下部プレート４４との間には空間が存在する。これらの空間はまた、複数の空気流路１９を形成し、複数の冷却フィン１３を設けられる。ここで、複数の冷却フィン１３の構造及び方向が、本発明の実施形態を示している図９を部分的に参照して、以下で説明される。
【００５１】
冷却剤からの熱は、複数のコアプレート１８の複数の壁を通って、複数の冷却フィン１３へと移動され、それから、複数の通路１９を通って流れる空気へと移動される。各冷却フィン１３は、内部で複数の平行ベンドによって概して矩形、三角形または丸みを帯びた形状である一連の波形が画定される、薄い金属シート又はホイルを備える。当該一連の波形は、複数の波形のストリップ又はバンクの形で配置される。複数の波形は、上部壁９６又は下部壁９８によって共に接合されている複数の隣接する側壁９４と離間されて、互いに並列関係で配置された一連の側壁９４を含む。本明細書で使用されるように、「フィン」という単数形の用語は、空気流路１９における複数の波形が複数の波形の１又は複数のストリップ又はバンクから構成されるかどうかに関わらず、別個の複数の波形を指すよりもむしろ、単一の空気流路１９における全ての波形を指している。本明細書で使用される「複数のフィン」という複数形の用語は、２つ又はそれより多くの空気流路１９における複数のストリップ若しくはバンクまたは複数の波形を指している。
【００５２】
空気がフィン１３を通って流れることを可能にすべく、各フィン１３の複数の隣接する側壁９４の間において、複数の開口１００が画定される。複数のフィン１３は、空気流の方向に平行（すなわちＸ軸に平行）な、コア１２の幅Ｗ１に沿って延伸する、それらの複数の側壁９４、複数の上部壁９６及び複数の下部壁９８と共に方向付けられる。複数の開口１００は、Ｘ軸に沿う空気流の方向に面する。
【００５３】
複数のコアプレート１８から複数のフィン１３への効率的な熱伝導を提供する目的で、上部壁及び下部壁９６、９８は、複数のコアプレート１８、上部プレート４２及び下部プレート４４と密接に接触しており、それらに蝋付けされてもよい。複数のフィン１３の複数の側壁９４は、複数の空気流路１９を通って流れる空気の乱流を増大させる目的で、穴が開けられ、ひだを付けられ、又は、遮られてもよい。例えば、複数のフィン１３の複数の側壁は、米国２００７／００１２４３０Ａ１として２００７年１月１８日に公開された、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／１８３，６８７号明細書で、又は、米国特許第４,９４５,９８１号（Joshi）で説明されるような、複数のルーバーを設けられてもよい。代替的に、複数のフィン１３は、全体が参照として本明細書に組み込まれている、米国特許第Ｒｅ．３５，８９０号明細書（Ｓｏ）および米国特許第６,２７３,１８３号明細書（Ｓｏ他）において説明されているもののような、オフセットされ若しくはランスされた複数のストリップフィン、又は、複数のタービュライザーを備えてもよい。
【００５４】
複数の冷却フィン１３は、内部に複数の冷却剤流路２０が設けられている、複数のプレート組１４の複数の領域だけを覆い、複数のプレート１８の複数の周辺フランジ１６が共に接合されてブラケット１５２のプレート部分６０が設置されている、複数のプレート組１４の複数のエッジまでは延伸しない。従って、複数の冷却フィン１３は、複数のコアプレート１８の複数の立ち上がり中央部１７と実質的に同じ、又は、それよりも僅かに小さい大きさを有する。これに関して、複数の冷却フィンは、コア１２の長さＬ１より僅かに小さい、Ｚ軸に沿って測定される長さＬ２（図２において部分的に示されている）と、コア１２の幅Ｗ１より僅かに小さい、Ｘ軸に沿って測定される幅Ｗ２（図２）とを有する。Ｗ１とＷ２との差は、周辺フランジ１６の幅の約２倍である。また、複数のプレート組１４の殆どにおいて、Ｌ１とＬ２との差は、周辺フランジ１６の幅の約２倍に対応するだろう。しかしながら、中央プレート組１４Ａにおいては、冷却剤流路２０（複数のプレート１８Ａの複数の立ち上がり部１７によって形成され、本明細書において第１流体流路とも呼ばれる）は、ピン６６の存在に起因して、プレート組１４Ａのエッジから遠く後方に離間される。従って、フィン１３のエッジは同様に、図２に示される通り、プレート組１４Ａのエッジから遠く後方に設置されるだろう。これによって、フィン１３のエッジは、その全幅に沿ってプレート１８Ａの立ち上がり部１７に接合されるだろう。その結果として、例示された実施形態においては、中央プレート組１４ＡにおけるＬ１とＬ２との差は、周辺フランジ１６の幅の２倍より大きい。
【００５５】
追加して、複数の冷却フィン１３は、複数の隣接するプレートの組１４における、複数のプレート１８の複数の立ち上がり中央部１７間の距離に等しい、Ｙ軸に沿って測定される高さＨ２（図９）を有する。これにより、冷却フィン１３の上部壁及び下部壁９６、９８は、複数の隣接する立ち上がり中央部１７と接している。
【００５６】
端部取り付けブラケット１５２の櫛配置８２の存在にも拘らず、高温空気は、例えば図２において複数の矢印Ｂによって示されるように、複数のプレート１８の複数の周辺エッジが共に接合されて端部取り付けブラケット１５２に向かって外方に延伸する領域において、熱交換器コア１２の第１端部３３で複数の冷却フィン１３をバイパスし、従来の熱交換器１のブラケット１５２と熱交換器コア１２との間を流れ得る。複数の矢印Ｂによって示されるように、（Ｘ軸に沿う）複数の空気流路１９の複数のフロントに衝突する高温空気の一部は、櫛配置８２のリアエッジの近くで、横に向いて、複数の冷却フィン１３の上部エッジに沿ってＺ軸に平行に流れる傾向があるだろう。複数の冷却フィン１３の複数の表面の上方を流れる高温バイパス空気は、高速で移動し、複数のフィンの複数の部分１３におけるクラック又は部分的破壊及び損失を導く、複数のフィン１３に損傷を与える影響を有し得る。複数のフィン１３の複数の対向端部は、熱交換器１の下部において、高温バイパス空気の流れによって同様に損傷を受け得る。複数の本発明者は、理論によって拘束されることを所望しないが、例えば図２において矢印Ｒによって示されているように、フィン損傷は、給気が送られる複数の円筒と熱交換器１との間に設置されたプレナムでの回旋空気流によって、少なくとも部分的に引き起こされ得ると考えている。
【００５７】
ブラケット１５２の櫛配置８２と熱交換器コア１２との間に弾性シーリング材を設けることによって、熱交換器コア１２と端部取り付けブラケット１５２との間におけるバイパス流を低減することは可能である。弾性シーリング材は、弾性ガスケット又は他のシーリング材の形であり得る。しかしながら、複数の本発明者は、弾性シールの存在では、特に熱交換器１の下部におけるフィン損傷を除去するには不十分であることを見出した。
【００５８】
バイパス流を除去しようと努めるよりもむしろ、本発明は、端部取り付けブラケット１５２に近接する、熱交換器コア１２の端部における複数のフィン１３を支持する複数の構造を提供する。ここから、フィン支持構造２００を含む熱交換器１０の第１実施形態が、図３から１１を参照して説明される。以下で説明される熱交換器１０は、フィン支持構造２００を含む点を除いて、上記で説明した熱交換器１と一致し、取り付けブラケット１５２の櫛構造８２は、バイパス流を最小化すべく向上されている。従って、複数の熱交換器１および１０の複数の類似する要素は、複数の類似する参照文字によって識別され、熱交換器１の複数の類似する要素についての上記の説明は、熱交換器１０の複数の要素についての説明にも同様に適用され、繰り返されないだろう。
【００５９】
熱交換器１０における取り付けブラケット１５２の櫛構造８２は、複数の冷却剤流路２０の複数のリーディングエッジと複数の冷却フィン１３の複数のリーディングエッジとを重複させるのに十分な距離だけ、ブラケット１５２の鉛直プレート部分６０から後方に延伸する複数の歯８４を含む、従来の熱交換器１のものと類似する。それにより、バイパス空気が流れ得る、櫛構造８２と複数の冷却フィン１３との間における空間を最小化することを助長できる。上記で言及されたように、中央プレート組１４Ａに隣接する複数の空気流路１９において、複数の冷却フィン１３の複数のリーディングエッジは、他の複数の空気流路１９におけるものに比べて、プレート組１４Ａのリーディングエッジから遠く後方に設置される。この差異は、例えば図５において見受けられ得る。中央プレート組１４Ａに隣接する複数の空気流路１９において、櫛構造８２と複数の冷却フィン１３との間における重複を提供する目的で、櫛構造８２の中央範囲は、中央プレート組１４に隣接する複数の冷却フィン１３の複数のリーディングエッジと重複すべく、鉛直プレート部分６０から遠く後方に延伸する（すなわち、Ｚ軸に沿って細長い）複数の細長い歯８４Ａを含む。
【００６０】
フィン支持構造２００は、上部プレート及び下部プレート４２、４４の間の距離として画定される、熱交換器コア１２の高さＨ１と実質的に同じ、高さＨ３を有する（図９および図１０を参照）。フィン支持構造２００はまた、コア１２の幅Ｗ１と実質的に同じ又はそれより僅かに小さく、複数のフィン１３の幅Ｗ２より大きい、幅Ｗ３（図１０）を有する。従って、フィン支持構造２００は、各フィン１３の実質的に全幅Ｗ２に沿って支持を提供し、各フィン１３の複数のエッジを超えて延伸する。
【００６１】
フィン支持構造２００は、複数のベンドが必ずしも角張っていないことが理解されるだろうが、内部で複数の平行ベンドが概して矩形形状の一連の波形を画定する金属シートを含む、波形フィンと類似する外観を有する一体構造である。フィン支持構造２００が形成される元となる金属シートは、複数のフィン１３を含む金属より厚い標準厚さであってもよい。フィン支持構造２００は、本明細書において複数の軸壁２０４とも呼ばれる複数の軸方向延伸壁部２０４によって共に接続された、複数の横方向延伸壁部２０２を含む。複数の軸方向延伸壁部２０４は実質的にＺ軸に平行である一方で、複数の横方向延伸壁部２０２は長軸Ｚを実質的に横断する。
【００６２】
第１の複数の横方向延伸壁部２０２は、複数のプレート組１４の複数の端部の内側に設置され、本明細書において場合により複数の支持壁２０２ａと呼ばれる。複数の支持壁２０２ａの各々は、２つの隣接プレート組１４の間に、又は、プレート組１４と上部又は下部プレート４２、４４との間に延伸し、複数のフィン１３のうちの１つの最端波形と接している。これらは、最端波形の側壁９４と接触していてもよい。図９から見受けられ得るように、支持構造２００の複数の軸方向延伸壁部２０４は、周辺フランジ１６の幅より大きい量だけコア１２のエッジの内側に延伸し、複数のプレート１８の複数の立ち上がり中央部１７の複数のエッジと重複する。従って、複数の支持壁２０２ａは、複数の隣接するプレートの組１４における複数のプレート１８の複数の立ち上がり中央部１７の間に延伸し、複数のフィン１３の高さＨ２より僅かに小さい高さを有する。互いに接している、複数のフィン１３の複数の最端波形と複数の支持壁２０２ａとを共に蝋付けすることによって、支持が強められてもよい。図９は、各フィン１３の最端側壁９４を複数の支持壁２０２ａのうちの１つに接合する蝋付けフィレット１０４を示している。
【００６３】
第２の複数の横方向延伸壁部２０２は、複数のプレート組１４の複数の端部に、より正確には、複数のプレート組１４の複数の端部と取り付けブラケット１５２の鉛直プレート部分６０との間に設置される。これらの壁部は、本明細書において場合により複数の接続壁２０２ｂと呼ばれ、これらの壁２０２ｂは、（Ｙ軸に沿って測定される）プレート組１４の厚さより僅かに大きい高さを有する。
【００６４】
複数の支持壁２０２ａと複数の接続壁２０２ｂとは、複数の軸壁２０４によって共に接合される。複数の軸壁２０４の各々は、プレート組１４のコアプレート１８、又は、上部プレート４２若しくは下部プレート４４と接している。複数の蝋付けジョイントは、各軸方向延伸壁部２０４と、それが接している、コアプレート１８の立ち上がり部１７、上部プレート４２又は下部プレート４４との間に提供されてもよい。図９は、複数の軸壁２０４の各々を、コアプレート１８の立ち上がり部１７または上部プレート４２のいずれかに接合する複数の蝋付けフィレット１０４を示している。図９は、複数のコアプレート１８および上部プレート４２から離間された複数の軸壁２０４を示しているが、当該複数の空間は示されるものより小さくてもよく、又は、複数の軸壁２０４は複数のコアプレート１８並びに／若しくは上部プレートと接していてもよいことが理解されるだろう。離間することによって前後の蝋付けを異ならせてもよく、又は、これが複数のフィン１３の複数の高さにおける不一致に起因し得ることも理解されるだろう。
【００６５】
上記で言及されたように、支持構造２００の複数の軸壁２０４は、コア１２のエッジの内側に延伸し、複数のプレート１８の複数の立ち上がり部１７に重複する。これは、図６および図７においても見受けられ得る。図６は、ピン６６を支えていない複数のプレート組１４のうちの１つの側面を示しており、支持構造２００の軸壁２０４がプレート１８の立ち上がり部１７に重複する範囲を示している。図６における支持壁２０２ａの位置は、点線によって画定される近接する大きさである、フィン１３のエッジを画定する。図７は、ピン６６を支える中央プレート組１４Ａの側面を示している。ピン６６はプレート組の中へと延伸するので、冷却剤流路２０は、ピン６６の近くでプレート組１４Ａのエッジから遠く後方に離間される。従って、フィン１３のエッジは、プレート組１４のエッジから遠く後方に設置され、これにより、その全幅に沿ってプレート１８Ａの立ち上がり部１７に接合されるだろう。その結果として、軸壁２０４は、図６におけるものより大きな量だけプレート１８Ａの立ち上がり部１７に重複し、支持構造２０２の他の複数の部分における複数の軸壁２０４の複数の長さより大きい（Ｚ軸に沿う）長さを有する。長さにおける当該差異は、図９および図１０においても見受けられ得る。
【００６６】
フィン支持構造２００は、内部を通って取り付けピン６６が突出する中央切り欠き１０６を有する。図１０において示されるように、支持構造２００は、取り付けブラケット１５２の鉛直プレート部分６０の複数の輪郭に倣う、より大きい切り込み１０８も含む。切り欠き１０８によって、フィン支持構造２００の全幅に沿って複数の支持壁２０２ａを保持しつつ、取り付けブラケット１５２とコア１２の第１端部３３との間を密着させることが可能になる。
【００６７】
図１１は、より大きい切り込み１０８が除去され、中央切り欠き１０６が唯一の切り欠きである、フィン支持構造２００の変更バージョンを示している。
【００６８】
フィン支持構造２００により、複数のフィン１３の複数のエッジに沿って、具体的には、複数の支持壁２０２ａ及び複数の軸壁２０４が、それらが接している、複数のフィン１３、複数のコアプレート１８、上部プレート４２、及び／又は、下部プレート４４の複数の表面に蝋付けされている場所に、追加の支持が提供されることが見受けられ得る。フィン支持構造２００の存在によって複数のフィン１３の複数のエッジ周りにおけるバイパス流は除去されはしないが、その一方で、フィン支持構造２００によって、バイパス空気が複数のフィン１３の複数のエッジの上方を流れることを防止し、それにより、バイパス空気流における複数の損傷を与える影響を低減できることが見受けられ得る。フィン支持構造２００は、コア１２の全幅の全体に亘って延伸するので、複数のフィン１３をそれらの全幅Ｗ３に沿って保護する。それにより、バイパス流、及び、熱交換器１０と給気が送られる複数の円筒との間のプレナムにおける回旋空気流によって引き起こされる損傷に対する保護を提供できる。これに加えて、熱交換器の上部プレート及び下部プレート４２、４４の両方に対して複数の軸壁２０４を蝋付けすることによって、複数のフィン１３によって支持されていない複数の領域における上部プレート及び下部プレート４２、４４の複数の端部に対し、追加の支えを提供できる。
【００６９】
ここで、フィン支持構造２００の複数の利点をより詳細に説明すべく、図６から図８を具体的に参照する。上記で説明されたように、支持構造２００の幅Ｗ３は、複数のフィン１３の幅Ｗ２より大きく、コア１２及び複数のプレート組１４の幅Ｗ１と実質的に同じであってもよい。製造を容易にする目的で、ブラケット１５２から遠位の支持構造２００のエッジ（すなわち、図６及び図７を参照。本明細書において「下部エッジ」とも呼ばれる。）は、コア１２およびプレート組１４の下部エッジと実質的に同じ高さである。これは、熱交換器１０のアセンブリを簡略化することに役立ち得る。ブラケット１５２に近接する支持構造２００のエッジ（すなわち、図６から図８を参照。本明細書において「上部エッジ」とも呼ばれる。）は、内部を通って空気がコア１２の第１端部３３周りを流れる任意の間隙のサイズを最小化する目的で、ブラケット１５２の近くに設置される。図６から図８に示されている実施形態において、端部取り付けブラケット１５２の上方エッジは、複数のプレート組１４の間における複数の空間１９の中へと延伸する複数の歯８４を含む櫛配置８２を有し、支持構造２００の幅Ｗ３が、コア１２の幅Ｗ１より小さくなるようにするが、それでもなお、複数のフィン１３の幅Ｗ２よりは大きい。ブラケット１５２に近接する支持構造２００のエッジは、ブラケットの櫛配置８２との密着を形成すべくスプライン加工されてもよく、及び／又は、櫛配置８２は、支持構造２００の幅Ｗ３がコア１２の幅Ｗ１と実質的に同じになる場合には、除去されてもよいことが理解されるだろう。
【００７０】
支持構造２００とブラケット１５２との間の密着の近さに関わらず、これら２つのコンポーネント間には、熱交換器１０を通って流れる空気の一部が通過して複数のガス流路１９をバイパスし得る、間隙２１０（図８）が必然的に存在するだろう。これは、複数の製造許容値に部分的に起因し、取り付けブラケット１５２は典型的にはプラスチックから作られ、コア１２はアルミニウムを含み、取り付けブラケット１５２及び熱交換器コア１２が非類似の材料から作られるという事実にも部分的に起因する。更に、複数の冷却フィン１３の上部エッジを横切って横に（Ｚ軸と平行に）流れる空気の速度は、間隙サイズが低減されるに連れて増大し、複数のフィン１３に対するせん断損傷の可能性を増大させるので、単に支持構造２００と取り付けブラケット１５２との間の間隙を最小化することは不十分である。
【００７１】
しかしながら、任意の間隙の存在にも拘らず、支持構造２００の幅Ｗ３は複数のガス流路１９の各々においてフィン１３の幅Ｗ２より大きいので、支持構造２００は、フィン１３の上部エッジに沿うせん断損傷から複数のフィン１３を保護するだろう。これに関して、図６から図８は、支持構造２００の上部エッジがフィン１３の上部エッジの上まで延伸していることを示している。従って、支持構造２００の上部エッジとブラケット１５２の下部表面との間に間隙２１０が存在すると仮定すれば、（Ｘ軸に沿う）複数の空気流路１９の複数のフロントに衝突する空気は、櫛配置８２のリアエッジの近くで、フィン１３の上部エッジに沿って横に（Ｚ軸と平行に）、間隙２１０に向かって流れる傾向があるだろう。しかしながら、空気は、支持構造２００の直立する上部エッジに衝突し、フィン１３の上部エッジから上方遠くに、間隙に向かって流れる傾向があるだろう。換言すると、支持構造の突出する上部エッジの存在によって、結果として空気が上昇して冷却フィン１３の上部エッジの上方を流れる再循環効果が引き起こされる。これは、図８において、矢印Ｃによって示されている。当該ヘッド空間内の空気の拡散及び再循環によって、複数の冷却フィン１３の複数の上部エッジの上方で、Ｚ軸と平行な高い横方向の空気速度が生成されることを防止する。従って、当該特徴は、フィン１３の上部エッジに沿うせん断損傷を最小化することに役立つ。支持構造２００の上部エッジがフィン１３の上部エッジの上まで延伸する程度は可変であり、約０．５ｍｍから約５ｍｍのオーダーであってもよい。
【００７２】
また、複数の図面から理解され得るように、間隙２１０を通過することに成功する任意の空気は、コア１２の第１端部３３に沿ってＸ軸に平行に流れる際に、支持構造２００の比較的厚い金属と接しているだろう。従って、Ｘ軸と平行に延伸するフィン１３のエッジに対する損傷を防止できる。
【００７３】
最後に、空気は、一旦、Ｘ軸に沿って流れて支持構造２００の下部エッジに到達すると、再び、流出口に向かって、Ｚ軸に沿って流れるだろう。フィン１３の下部エッジに対する如何なるせん断損傷も、フィン１３の下部エッジより下まで延伸する、支持構造２００の下部エッジによって防止できる。
【００７４】
フィン支持構造２００の波形構造によって、ある量の柔軟性が許容され、支持構造２００が、複数のフィン、及び、複数のコアプレート１８、上部プレート４２並びに／若しくは下部プレート４４との十分な接触を維持しつつ、前後に蝋付けされる熱交換器コアの高さ１２の変化に適合すること、又は、複数のフィン１３の高さの変動に適合することが可能になる。
【００７５】
図１２は、上記で説明されたフィン支持構造２００と共通する多数の特徴を共有する、フィン支持構造３００の代替的形態を備える熱交換器１０を示している。従って、フィン支持構造２００および３００における複数の類似する要素は、複数の類似する参照数字によって識別される。
【００７６】
フィン支持構造３００は、多数の個別的なＵ字型要素３０２で構成され、各々は、その端部において複数の軸壁２０４の組に接合される支持壁２０２ａを備える。複数の支持壁２０２ａは複数のプレート組１４の長手によって画定される長軸を実質的に横断し、その一方で、複数の軸壁２０４は当該軸と実質的に平行である。
【００７７】
フィン支持構造３００の複数の支持壁２０２ａは、複数のプレート組１４の複数の端部の内側に設置される。各支持壁２０２ａは、２つの隣接プレート組１４の間に、又は、プレート組１４と上部若しくは下部プレート４２、４４との間に延伸し、複数のフィン１３のうちの１つの最端波形の側壁９４と接している。互いに接している複数の最端波形と複数の支持壁２０２ａとを共に蝋付けすることによって支持が強められてもよく、複数の蝋付けフィレット１０２が図１２において示されている。
【００７８】
複数の軸壁２０４の各々は、プレート組１４のコアプレート１８、又は、上部プレート４２若しくは下部プレート４４と接している。複数の蝋付けジョイントは、各軸方向延伸壁部２０４と、これが接している、コアプレート１８、上部プレート４２又は下部プレート４４との間に提供されてもよく、複数の蝋付けフィレット１０４が図１２において示されている。
【００７９】
フィン支持構造３００は、複数の接続壁２０２ｂが無い点を除いて、フィン支持構造２００と実質的に同じであることが見受けられるだろう。複数の支持壁２０２ａ及び複数の軸壁２０４の間における柔軟性に起因して、フィン支持構造３００は、熱交換器コアの高さ１２の変動にも適合可能である。
【００８０】
ここで、本発明の実施形態によるフィン支持構造１１０の代替的形態が、図１３から図１５を参照して説明される。便宜的に、図１３は取り付けブラケット１５２を除去している。しかしながら、図１３の取り付けブラケットは上記で説明されたブラケット１５２と同じであってもよいことが理解されるだろう。
【００８１】
フィン支持構造１１０は、複数の端部プレート４２、４４の間の距離と実質的に同じ高さＨと、熱交換器コア１２の幅より大きい幅Ｗとを有する矩形プレート１１２を備える。フィン支持構造１１０は、その高さに沿って離間された複数の矩形開口１１４を有し、複数の開口１１４の各々は、複数のプレート組１４のうちの１つの端部を近くで支えている。プレート１１２の上部エッジ及び下部エッジは、上部フランジ１１６および下部フランジ１１８を形成すべく、約９０度の角度で曲げられる。上部フランジ１１６は上部プレート４２に接触していて、下部フランジは下部プレート４４に接触している。上部及び下部フランジ１１６、１１８は、コア１２の端部に向かって複数のフィン１３から遠くに延伸するように形成され、各々、上部プレート及び下部プレート４２、４４に蝋付けされてもよい。
【００８２】
プレート１１２は、複数の隣接する開口１１４の間、及び、フランジ１１６、１１８の間における複数の支持壁部１２０と、複数の隣接する開口１１４とを含む。これらの支持壁部１２０は、機能面において、フィン支持構造２００の複数の支持壁２０２ａに対応し、複数のプレート組１４の複数の端部の内側に設置される。複数の支持壁部１２０の各々は、支持構造２００および３００を参照して上記で説明された態様で、複数のフィン１３のうちの１つの最端波形の側壁９４と接しており、これに蝋付けされてもよい。
【００８３】
複数の開口１１４は、プレート１１２における複数の横方向スリットを切断し、複数の軸方向フランジ１２２を形成すべく、外側で複数のスリットに隣接する金属を曲げることによって形成されてもよい。複数の軸方向フランジ１２２は、長軸と実質的に平行であり、コア１２の端部に向かって複数のフィン１３から遠くに延伸するように形成される。複数の軸方向フランジ１２２の各々は、コアプレート１８と接しており、そのコアプレート１８に蝋付けされてもよい。
【００８４】
例示された実施形態において、複数の軸方向フランジ１２２は、各開口１１４の上部エッジ及び下部エッジに沿って設けられる。従って、各プレート組１４は、複数の軸方向フランジ１２２のうちの１つと接している、その上部及び下部コアプレート１８の両方を有する。
【００８５】
取り付けピン６６を支えるプレート組１４Ａは複数の他のプレートの組より厚くてもよいので、当該プレート組１４Ａを支える開口１１４は他よりも高く、従って、当該開口１１４に隣接する複数の軸方向フランジ１２２は、他の複数の開口の複数の軸方向フランジより長くてもよい。これに加えて、プレート組１４Ａ用の開口１１４は、取り付けピン６６用の切り欠き１２８によって拡大される。
【００８６】
この実施形態の複数の支持壁部１２０および複数の軸方向フランジ１２２によって、複数のフィン１３の複数のエッジに沿う、具体的には、複数の支持壁部１２０および複数の軸方向フランジ１２２が、それらが接している、複数のフィン１３、複数のコアプレート１８、上部プレート４２、及び／又は、下部プレート４４の複数の表面に蝋付けされる場所に、追加の支えが提供されることが見受けられ得る。
【００８７】
複数の開口１１４の複数のエッジは、プレート１１２の複数のエッジから離間される。これにより、連続エッジ部分１２４、１２６は、フィン支持構造１１０の全体高さに沿って延伸する。
【００８８】
図１５は、プレート組１４Ａを支えるより大きな開口１１４を除いて、全ての開口１１４が、複数の開口１１４の複数のエッジのうちの１つだけに沿って軸方向フランジ１２２を設けられる、フィン支持構造１１０の変形例を示している。複数の単一軸方向フランジ１２２および関連する複数の開口１１４は、軸方向フランジ１２２を形成すべく、外側で各スリットの片側に隣接する金属を曲げることによって形成される。この実施形態による複数の単一フランジ１２２は、図１３の変形例における複数のフランジ１２２の約２倍の高さである。
【００８９】
図１４の変形例における複数のフランジ１２２の柔軟性を向上すべく、複数の切り欠きが複数の軸方向フランジ１２２の複数の側面に沿って設けられる。複数の軸方向フランジ１２２の向上された柔軟性によって、フィン支持構造の、上記で説明されたコア高さの変動に適合する能力が改善される。
【００９０】
プレートの高さに沿う剛性を向上すべく、複数のエッジ部分１２４、１２６は、複数の軸方向補強フランジ１３２を形成すべく曲げられてもよい。
【００９１】
本発明は、特定の複数の実施形態に関連して説明されたが、これらに限られない。むしろ、本発明は、以下の特許請求の範囲内に入り得る全ての実施形態を含む。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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