(57)【要約】【課題】  アングルに作用する衝撃力がチューブに直接的に伝達されてしまうことを防止しつつ、熱交換ユニットが大きく振動してしまうことを抑制する。【解決手段】  コア部４側に陥没した溝部５ａにアングル９の取付部９ａを嵌め込んだ状態でアングル９をインサート５に固定する。これにより、アングル９や連結バーに作用する衝撃力がチューブ２に直接的に伝達されてしまうことはなく、チューブ２に亀裂（クラック）等の損傷が発生する可能性を低減することができる。したがって、アングル９に作用する衝撃力がチューブ２に直接的に伝達されてしまうことを防止しつつ、熱交換ユニット７が大きく振動してしまうことを抑制することができる。【選択図】        図３
2005156140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる複数本のチューブ（２）からなるコア部（４）、および前記コア部（４）の両端部に設けられて前記チューブ（２）の長手方向と平行に延びて前記コア部（４）を補強するインサート（５）を有して構成された複数個の熱交換ユニット（７）と、
前記インサート（５）のうち前記チューブ（２）の長手方向中間部に対応する部位にて前記熱交換ユニット（７）に固定されたアングル（９）と、
前記複数個の熱交換ユニット（７）それぞれに固定された前記アングル（９）が連結された連結バー（９ｄ）とを備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記アングル（９）は、前記インサート（５）のうち前記チューブ（２）の長手方向中間部に対応する部位に形成された溝部（５ａ）に嵌め込まれた状態で前記熱交換ユニット（７）に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記溝部（５ａ）は、前記コア部（４）側に陥没した状態で前記流体と熱交換する外部流体の流通方向と略平行な方向に延びていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記アングル（９）は、前記溝部（５ａ）に嵌め込まれた取付部（９ａ）、および前記コア部（４）間を渡すように２つの取付部（９ａ）を繋ぐ連結部（９ｂ）を有して略コの字状に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記溝部（５ａ）は、前記連結部（９ｂ）側の開口部に前記取付部（９ａ）を嵌め込む溝幅よりも広い溝幅の段差部（５ｂ）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記連結部（９ｂ）と前記コア部（４）との間には、前記外部流体が流通することができる隙間（９ｃ）が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数個の熱交換ユニット（７）は、前記外部流体の流通方向において互いに並列に配置されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記複数個のアングル（９）と前記連結バー（９ｄ）とは、着脱可能な締結手段（９ｅ）により連結されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項９】
前記チューブ（２）の外表面には、前記外部流体の流通方向から見て、波状になるように形成されたフィン（３）が接合されていることを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１つに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関するもので、ブルドーザやショベルカー等の大型建機及びトラクタ等の農業用機械のラジエータに適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
大型建機や農業用機械等の特殊車両用のラジエータは、小さな複数個のラジエータ、つまり冷却水が流れる複数本のチューブ等からなる通常のラジエータと同一構造を有する複数個の熱交換ユニットを冷却風流れに並列に並べて構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２１５４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、熱交換ユニットのうちチューブの長手方向と平行な部位の寸法、つまり熱交換ユニット単体の高さ寸法は、熱交換ユニット単体の幅寸法、つまり熱交換ユニットのうちチューブの長手方向と直交する部位の寸法に比べて大きいので、熱交換ユニット単体は、細長い長柱形状となる。
【０００４】
また、各熱交換ユニットは、各熱交換ユニットと連通するヘッダタンクを介して建機等の特殊車両に組み付けられるので、長柱形状の熱交換ユニットは、その長手方向両端側にて支持された構造となる。このため、熱交換ユニットは、長手方向両端側を節とした大きな振幅を有する一次振動数にて共振し易い。
【０００５】
これに対しては、熱交換ユニットを構成する複数本のチューブの長手方向略中央部にて各チューブを連結するアングルを設けるとともに、各熱交換ユニットに固定されたアングルが連結された連結バーを車両に固定するといった手段が考えられるが、この手段では、以下に述べる問題点を有している。
【０００６】
すなわち、上記手段では、チューブにアングルが直接固定されているので、アングルに作用する衝撃力がチューブに直接的に伝達されてしまい、チューブに亀裂（クラック）等の損傷が発生するおそれが高い。
【０００７】
また仮に、波状のフィンをチューブの外表面に接合した場合には、アングルに挿入穴を設け、この挿入穴にチューブを挿入するといった手段で各チューブを連結することができない。
【０００８】
さらに、熱交換ユニット（コア部）のうちアングルが設けられた部位は、アングルが障害となって冷却風がコア部に流れ込み難くなるので、ラジエータの放熱能力を十分に発揮させることができない。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な熱交換器を提供し、第２には、少なくともアングルに作用する衝撃力がチューブに直接的に伝達されてしまうことを防止しつつ、熱交換ユニットが大きく振動してしまうことを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、流体が流れる複数本のチューブ（２）からなるコア部（４）、およびコア部（４）の両端部に設けられてチューブ（２）の長手方向と平行に延びてコア部（４）を補強するインサート（５）を有して構成された複数個の熱交換ユニット（７）と、インサート（５）のうちチューブ（２）の長手方向中間部に対応する部位にて熱交換ユニット（７）に固定されたアングル（９）と、複数個の熱交換ユニット（７）それぞれに固定されたアングル（９）が連結された連結バー（９ｄ）とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、アングル（９）や連結バー（９ｄ）に作用する衝撃力がチューブ（２）に直接的に伝達されてしまうことを防止できるので、チューブ（２）に亀裂（クラック）等の損傷が発生する可能性を低減することができる。
【００１２】
また、熱交換ユニット（７）のうちチューブ（２）の長手方向中間部は、アングル（９）および連結バー（９ｄ）を介して固定され得るので、熱交換ユニット（７）は、長手方向両端側およびアングル（９）が設けられた部位を節として振動することとなる。このため、節間の距離がアングル（９）が無い場合に比べて小さくなるので、これに呼応して最大振幅が小さくなる。
【００１３】
したがって、アングル（９）に作用する衝撃力がチューブ（２）に直接的に伝達されてしまうことを防止しつつ、熱交換ユニット（７）が大きく振動してしまうことを抑制することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、アングル（９）は、インサート（５）のうちチューブ（２）の長手方向中間部に対応する部位に形成された溝部（５ａ）に嵌め込まれた状態で熱交換ユニット（７）に固定されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、アングル（９）がインサート（５）、つまり熱交換ユニット（７）に対してずれてしまうことを防止しながら、アングル（９）を確実にインサート（５）に組み付け固定することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、溝部（５ａ）は、コア部（４）側に陥没した状態で流体と熱交換する外部流体の流通方向と略平行な方向に延びていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、アングル（９）が隣り合う熱交換ユニット（７）のインサート（５）に干渉してしまうことを防止できるので、各熱交換ユニット（７）間の隙間寸法を小さくすることができ、熱交換器全体の小型化を図ることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、アングル（９）は、溝部（５ａ）に嵌め込まれた取付部（９ａ）、およびコア部（４）間を渡すように２つの取付部（９ａ）を繋ぐ連結部（９ｂ）を有して略コの字状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、溝部（５ａ）は、連結部（９ｂ）側の開口部に取付部（９ａ）を嵌め込む溝幅よりも広い溝幅の段差部（５ｂ）を備えていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、アングルの位置決め精度を高くすることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、連結部（９ｂ）とコア部（４）との間には、外部流体が流通することができる隙間（９ｃ）が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、熱交換器の放熱能力を十分に発揮させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、複数個の熱交換ユニット（７）は、外部流体の流通方向において互いに並列に配置されていることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、複数個のアングル（９）と連結バー（９ｄ）とは、着脱可能な締結手段（９ｅ）により連結されていることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、チューブ（２）の外表面には、外部流体の流通方向から見て、波状になるように形成されたフィン（３）が接合されていることを特徴とするものである。
【００２６】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１実施形態）
本実施形態は、ブルドーザやショベルカー等の大型建機用のラジエータに本発明を適用したものであって、図１は本実施形態に係るラジエータ１の外観斜視図であり、図２はラジエータ１の搭載状態を示す模式図であり、図３は本実施形態の要部を示す図である。
【００２８】
なお、ラジエータ１は、図２に示すように、空気流れ下流側に搭載された送風機１０から送風される冷却風が当たるように設置されており、この送風機１０はエンジンＥ／Ｇから動力を得て稼動する。
【００２９】
ラジエータ１は、図１に示すように、長柱状に構成された複数個の熱交換ユニット７を組み合わせることにより１台の放熱器を構成したものであって、本実施形態では、１つの熱交換ユニット７の放熱能力を約１００〜２００Ｗ程度としている。
【００３０】
また、各熱交換ユニット７は、図３に示すように、コア部４を構成する複数本のチューブ２およびフィン３、コア部４を補強するインサート５、並びにヘッダタンク６（図１参照）等から構成されたもので、本実施形態では、チューブ２、フィン３、インサート５およびヘッダタンク６をアルミニウム合金等の金属製として、これらをろう接にて接合している。
【００３１】
なお、ろう接とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を溶融させないように接合する技術を言い、融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃以下の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。
【００３２】
ここで、チューブ２は、エンジン冷却水が流通する扁平状に形成された管であり、その扁平状の外表面にフィン３が接合されている。なお、本実施形態に係るフィン３は、エンジン冷却水と熱交換する冷却用空気の流通方向、つまりラジエータ１の正面から見て正弦波状または矩形波状となるように波状に形成されている。
【００３３】
また、インサート５は、コア部４の両端部に設けられてチューブ２の長手方向と平行に延びて前記コア部４を補強する補強部材であり、ヘッダタンク６は、チューブ２の長手方向両端部に配設されて複数本のチューブ２と連通しており、チューブ２の長手方向上端側のヘッダタンク６は複数本のチューブ２にエンジン冷却水を分配供給するものであり、チューブ２の長手方向下端側のヘッダタンク６は、空気との熱交換を終えたエンジン冷却水を回収するものである。
【００３４】
そして、各熱交換ユニット７各熱交換ユニット７は、図１に示すように、第２のヘッダタン８にて連結さており、紙面上方側のヘッダタンク８は、各熱交換ユニット７のヘッダタンク６にエンジンＥ／Ｇから流出した冷却水を分配供給し、紙面下側のヘッダタンク８は、熱交換を終えたエンジン冷却水を各熱交換ユニット７のヘッダタンク６から回収してエンジンＥ／Ｇに戻す。
【００３５】
なお、紙面上方側のヘッダタンク８には冷却水導入口８ａが設けられ、紙面下側のヘッダタンク８には冷却水導出口８ｂが設けられている。
【００３６】
ところで、各熱交換ユニット７にはアングル９が固定されており、このアングル９は、図３に示すように、インサート５に固定された取付部９ａ、およびコア部４間を渡すように２つの取付部９ａを繋ぐ連結部９ｂを有して略コの字状に形成されたもので、連結部９ｂとコア部４との間には、冷却用の空気が流通することができる隙間９ｃが設けられている。
【００３７】
そして、アングル９、つまり取付部９ａは、インサート５のうちチューブ２の長手方向中間部に対応する部位に設けられた溝部５ａに嵌め込まれた状態でチューブ２等のろう接と同時にインサート５にろう接固定されている。因みに、本実施形態では、アルミニウム合金等の金属材にてアングル９を構成している。
【００３８】
また、溝部５ａは、コア部４側に陥没した状態で空気の流通方向と略平行な方向に延びるもので、本実施形態では、インサート５のプレス成形と同時に溝部５ａを成形している。
【００３９】
なお、本実施形態では、図１に示すように、インサート５のうちチューブ２の長手方向略中央部に一カ所アングル９を固定しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、チューブ２の長手方向寸法に応じて複数箇所にアングル９を設けてもよい。
【００４０】
そして、各熱交換ユニット７に固定されたそれぞれのアングル９は、第２のヘッダタンク８の長手方向の平行な方向に延びる連結バー９ｄに固定されており、本実施形態では、アングル９の連結部９ｂをボルト９ｅ等の着脱可能な締結手段にて連結バー９ｄに固定することにより各アングル９を連結バー９ｄに固定している。
【００４１】
なお、連結バー９ｄおよび第２のヘッダタンク８は、ボルトやピン９ｅの締結手段にて車両に固定されている。
【００４２】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４３】
本実施形態では、アングル９をインサート５に固定しているので、アングル９や連結バー９ｄに作用する衝撃力がチューブ２に直接的に伝達されてしまうことはなく、チューブ２に亀裂（クラック）等の損傷が発生する可能性を低減することができる。
【００４４】
また、長柱状の熱交換ユニット７のうちチューブ２の長手方向中間部は、アングル９および連結バー９ｄを介して車両に固定されることとなるので、熱交換ユニット７は、長手方向両端側およびアングル９が設けられた部位を節として振動することとなる。このため、節間の距離がアングル９が無い場合に比べて小さくなるので、これに呼応して最大振幅が小さくなる。
【００４５】
したがって、アングル９に作用する衝撃力がチューブ２に直接的に伝達されてしまうことを防止しつつ、熱交換ユニット７が大きく振動してしまうことを抑制することができる。
【００４６】
また、連結部９ｂとコア部４との間に冷却用空気が流通することができる隙間９ｃを設けているので、熱交換ユニット７（コア部４）のうちアングル９が設けられた部位にも冷却用の空気を供給することができ、ラジエータ１の放熱能力を十分に発揮させることができる。
【００４７】
また、インサート５に溝部５ａを設け、この溝部５ａにアングル９の取付部９ａを嵌め込んでいるので、アングル９がインサート５（熱交換ユニット７）に対してずれてしまうことを防止しながら、アングル９を確実にインサート５（熱交換ユニット７）に組み付け固定することができる。
【００４８】
また、溝部５ａは、コア部４側に陥没するように形成されているので、アングル９、つまり取付部９ａが隣り合う熱交換ユニット７のインサート５に干渉してしまうことを防止できるので、各熱交換ユニット７間の隙間寸法を小さくすることができ、ラジエータ１全体の小型化を図ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
第１実施形態に係るアングル９は平板状のものであったが、本実施形態は、図４および図５に示すように、アングル９の一部に曲げ部を設けることによりアングル９自体の曲げ剛性を高めたものである。
【００５０】
なお、図４は連結部９ｂに対して取付部９ａを略９０°曲げ起こすようにして曲げ部を形成したものであり、図５は取付部９ａに対して連結部９ｂを略９０°曲げ起こすようにして曲げ部を形成したものである。
【００５１】
（第３実施形態）
本実施形態は、図６に示すように、溝部５ａの長手方向端部のうちアングル９の挿入口側に、連結部９ｂ側に突出してアングル９（取付部９ａ）を支える立て壁補強部５ｂを設けたものである。
【００５２】
なお、本実施形態に係る立て壁補強部５ｂは、プレス加工等の塑性加工にてインサート５に一体成形しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。
【００５３】
（第４実施形態）
第１〜３実施形態においては、連結部９ｂと連結バー９ｄとは、チューブ２の長手方向と平行な方向において重なった状態でボルト９ｅ等の締結手段にて固定されていたが、本実施形態は、図７に示すように、連結部９ｂと連結バー９ｄとが、冷却用空気の流通方向において重なった状態で両者をボルト等の締結手段にて固定したものである。
【００５４】
なお、図７はチューブ２の長手方向と平行な方向から熱交換ユニット７および連結バー９ｄを見た状態を示す図である。
【００５５】
（第５実施形態）
本第５実施形態は、図８に示すように、インサート５の溝部５ａの連結部９ｂ側の開口部に、アングル９の取付部９ａを嵌め込む溝幅ｄ１よりも広い溝幅ｄ２の段差部５ｂを設けたことに特徴がある。
【００５６】
ここで、図８（ａ）は第５実施形態の要部を示す図、同（ｂ）はインサート５の（ａ）におけるＢ矢視図、同（ｃ）はインサート５の（ａ）におけるＡ矢視図、同（ｄ）はインサート５の斜視図、および同（ｅ）はインサート５にアングル９を嵌め込んだ状態を示す（ａ）におけるＢ矢視図である。
【００５７】
本第５実施形態で用いるアングル５は、上記第２実施形態と同様、連結部９ｂに対して取付部９ａを略９０°曲げ起こすようにして曲げ部を形成したものである。このように、加工されるアングル５等の成形部品では、寸法などが変化する部位に、応力が集中しないように角にアール部９ｅが設けられている。
【００５８】
ところで、本第５実施形態のように、インサート５の溝部５ａに段差部５ｂを設けず、溝部５ａの溝幅が一定（ｄ１）のままである場合には、アングル９をインサート５に差し込む場合に、アール部９ｅと溝部５ａの端部の角部とが干渉して、アングル９のインサート５に対する位置決め精度が低下する。
【００５９】
これに対して、本第５実施形態では、インサート５の溝部５ａの端部に取り付け部９ａの溝幅ｄ１よりも幅広（溝幅ｄ２＞ｄ１）の段差部５ｂを設けることにより、この段差部５ｂ内にアングル９のアール部９ｅを収納することができるので、アール部９ｅと溝部５ａの端部の角部とは干渉することがない。また、アングル９の連結部９ｂに形成されている平行部９ｆとインサート５の端部の辺５ｃとを線状で密着させることができる。
【００６０】
これにより、インサート５に対するアングル９の位置決めを正確かつ容易に行うことができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態に係る熱交換ユニット７では、冷却用空気の流通方向にチューブ２が直列に並んだ多段コアを採用していたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６２】
また、上述の実施形態では、フィン３として波状のコルゲートフィンを採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６３】
また、上述の実施形態では、インサート５とアングル９とをろう接したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインサート５とアングル９とを溶接にて接合してもよい。
【００６４】
また、上述の実施形態では、アングル９と連結バー９ｄとをボルト等の着脱可能な締結手段にて固定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばろう接や溶接等にて接合してもよい。
【００６５】
また、上述の実施形態では、インサート５の溝部５ａにアングル９を嵌め込んだが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６６】
また、上述の実施形態では、コア部４側に陥没した溝部５ａであったが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６７】
また、上述の実施形態では、コア部４の空気流れ下流側に連結部９ｂが位置するようにアングル９を配置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コア部４の空気流れ上流側に連結部９ｂが位置するようにアングル９を配置してもよい。
【００６８】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るラジエータの外観斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るラジエータの搭載状態を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態の要部を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態の要部を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【図５】（ａ）は本発明の第３実施形態の要部を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【図６】（ａ）は本発明の第４実施形態の要部を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【図７】本発明の第５実施形態の要部を示す図である。
【図８】（ａ）は第５実施形態の要部を示す図、（ｂ）はインサート５の（ａ）におけるＢ矢視図、（ｃ）はインサート５の（ａ）におけるＡ矢視図、（ｄ）はインサート５の斜視図、および（ｅ）はインサート５にアングル９を嵌め込んだ状態を示す（ａ）におけるＢ矢視図である。
【符号の説明】
【００７０】
２…チューブ、３…フィン、４…コア部、５…インサート、５ａ…溝部、
５ｂ…段差部、９…アングル、９ａ…取付部、９ｂ…連結部。
【図１】
2005156140.tif 000003
【図２】
2005156140.tif 000004
【図３】
2005156140.tif 000005
【図４】
2005156140.tif 000006
【図５】
2005156140.tif 000007
【図６】
2005156140.tif 000008
【図７】
2005156140.tif 000009
【図８】
2005156140.tif 000010