JP2005297961A - 自動車の車室用空調機のための暖房用アセンブリ - Google Patents

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Abstract

【課題】 小型で、かつ電気ラジエータがその性能を効率よく発揮しうる、電気ラジエータと流体循環式の主ラジエータとを組み合わせた、自動車の車室向け暖房用アセンブリを提供する。
【解決手段】 流体循環式主ラジエータ１および電気ラジエータを備える暖房用アセンブリにおいて、電気ラジエータを主熱交換器１の表面に位置させる。電気ラジエータは複数のヒータ６を具備し、また、これらのヒータ６は、それぞれ、電源への接続手段31,31'と、フィン８とを備えるブロック体７からなる。これらのヒータ６を集合させ、電気ラジエータを、主ラジエータ１の表面へ連結しうるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の車室用空調機の技術分野に属し、特に、換気用空気の温度を変化させる装置を備える暖房用ラジエータに関する。
自動車の車室用空調機の内部には、暖房用アセンブリが介在する空気の循環路が設けられている。この暖房用アセンブリは、通常、エンジン冷却用のクーラントが流れる主ラジエータを備えており、主ラジエータには、暖房用の電気ラジエータが付属している。
主ラジエータは、概ね扁平な形状をなしており、クーラントの入口および出口となる複数のオリフィス、およびクーラントを、一のオリフィスから他のオリフィスへ導くために、幾重にも並列された、複数本のチューブを備えている。また、主ラジエータと空気との間の熱交換を促進するため、チューブとチューブの間には複数のフィンが設けられている。このような構成とするのは、換気される空気が、複数のチューブに触れ、かつフィンの間を通過する際に、その温度を変化させるようにするためである。
電気ラジエータの性能を最大に発揮させるためには、電気ラジエータと主ラジエータとの配置を考慮しなければならない。暖房用アセンブリの最適な稼働は、主ラジエータと電気ラジエータとの距離によって決まる。
両ラジエータ間の距離が近すぎると、主ラジエータを流れるクーラントの温度が、電気ラジエータのために上昇する。したがって、空気流の温度を上昇させるという電気ラジエータの本来の性能を発揮させる観点からは、望ましくない。
さらに、主ラジエータと電気ラジエータを並べて配置する場合には、両ラジエータを通過する空気の流量が低下するのを避けるため、空気流の循環にとって、できるだけ障害とならないようにしなければならない。
空気流の障害とならないようにするための対策として、空気の循環路において、電気ラジエータを、主ラジエータの下流側に配置するものがある。電気ラジエータは、通常、主ラジエータにならって、概ね扁平な形状をなしており、かつ電気抵抗材料から形成される発熱体を間に挟んで延びる複数のフィンを備えいる。
電子制御装置は、発熱体と垂直をなす方向に配置される。また、電気ラジエータは、主ラジエータの近傍に、両者に共通の支持部材を介して、平行に配置される（特許文献１参照）。
上記文献によれば、空気と両ラジエータとの間の熱交換効率を最適なものにし、かつ主ラジエータを流れる流体の電気ラジエータによる加熱を制限しつつ、暖房用アセンブリの性能を高めることができる。また、この文献は、電気ラジエータを主ラジエータの近傍に配置しない暖房用アセンブリも紹介している。
しかし、上記文献に記載されている暖房用アセンブリは、大型であり、かつアセンブリの構造、特に主ラジエータと電気ラジエータの連結様式が複雑である。
特許文献２には、主ラジエータにおけるフィンとチューブの間に、導電性の発熱体を組み入れた構造の暖房用アセンブリが開示されている。より正確にいうと、主ラジエータは、各フィンの間に、所々、チューブと入れ替えられ、かつフィンと同じ長さで、正の温度係数をもつ電気抵抗(ＣＴＰ)を備えている。この発明によれば、暖房用アセンブリは、顕著に小型化される。
しかし、フィンの間に、一部のチューブと入れ替えて、ＣＴＰを配置すると、主ラジエータの性能に悪影響が及ぶ。さらに、チューブ、フィン、およびＣＴＰが交互に織り成す構成にすると、電気ラジエータのＣＴＰと主ラジエータのチューブとの間の空間が狭まり、空気の加熱に係るＣＴＰの性能に影響を与える熱交換効率が低下する。
さらに、この文献によれば、強固に連結されるべき暖房用アセンブリ、主ラジエータ、および電気ラジエータの配置に悪影響を与え、所期の効果を奏しえなくなる。
このように、この分野においては、公知の対策によっては、十分に満足のいく結果は得られていない。
フランス国特許第２７７１３４２号明細書 フランス国特許第２７２４８７４号明細書
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、流体循環式の主ラジエータと電気ラジエータを備え、かつこの分野で要求される構成を有する自動車の車室向け暖房用アセンブリを提供することを目的とする。
本発明においては、電気ラジエータによる空気の加熱効率を低下させないよう、空気との間で熱交換を行う面を有する電気ラジエータは、主ラジエータの複数のチューブの間を避けて設置される。電気ラジエータをこのように配置すると、特に正の温度係数を有する少なくとも１つのブロック体と、少なくとも１つのフィンとを有する複数個の発熱体からなる電気ラジエータの構造を簡易なものにすることができる。この結果、電気ラジエータを小型化しうるだけでなく、電気ラジエータと主ラジエータを組み合わせた暖房用アセンブリ全体を小型化し、かつこの暖房用アセンブリの構造を簡単なものにすることができる。
より正確にいうと、電気ラジエータは、電気ラジエータの発熱体を支持する主ラジエータの構造を利用して、複数の発熱体を集合させるための骨組み構造を介するか、または各別に、主ラジエータに組み付けられる。電気ラジエータは、空気が流れる方向の上流側であるか、下流側であるかに拘らず、主ラジエータの面積の大きな面に近い箇所において、上記骨組み構造に対向して、またはその内部に配置するのが好ましい。
電気ラジエータを骨組み構造の内部に配置する場合は、電気ラジエータの発熱体は、クランプによって締着されるか、または主ラジエータの１つの面、特にフィンを取り囲む収容部の内部に配置される。
電気ラジエータのブロック体は、主ラジエータにおけるフィンの複数の延長部の間に配置することもできる。この延長部は、電気ラジエータのブロック体を支持するだけでなく、電気ラジエータのフィンをも構成する。
本発明においては、電気ラジエータを主ラジエータの熱交換面に配置する。電気ラジエータの発熱体は、主ラジエータのチューブに重ねて配置するのではなく、主ラジエータの表面上か、または主ラジエータの内部に配置される。すなわち、本発明に係る暖房用アセンブリにおいては、主ラジエータと電気ラジエータの熱交換面を、空気の循環路の方向において、互いに離間させた状態で配置する。
本発明の他の様相によれば、主ラジエータと、主ラジエータのフィンに接触して配置され、かつ正の温度係数を持つ導電性ブロック体とからなる暖房用アセンブリが提供される。電気ラジエータのブロック体は、空気の循環方向において、主ラジエータの上流側または下流側に、離間して配置される。
この様相の第１の態様によれば、電気ラジエータのブロック体は、主ラジエータのフィンの複数の延長部の間に配置される。この延長部は、電気ラジエータのフィンの一部をも構成し、かつ空気の循環方向において、主ラジエータのチューブの近傍に、電気ラジエータのブロック体を結合させる。
この様相の第２の態様によれば、電気ラジエータのブロック体は、空気循環路の上流側または下流側に位置する主ラジエータの面積の大きな面に対向して、より正確には、主ラジエータのフィンに対向して固着される。この固着は、電気ラジエータのブロック体を支持する骨組み構造体を介して実現される。この骨組み構造体には、電気ラジエータの複数の発熱体を構成するフィンが取り付けられる。
本発明に係る暖房用アセンブリは、自動車の車室用空調機に設置される。この暖房用アセンブリは、流体の入口と出口を有する少なくとも１つの組立式ケーシングを備える流体循環式の主ラジエータを具備する。流体が循環する複数のチューブは、この入口と出口を結んで、幾重にも折り返されつつ延びる。このチューブの各折り返し部は、主ラジエータの複数のフィンの間に位置し、かつ各フィンの長さを有する。
この暖房用アセンブリは、電気ラジエータをも具備する。この電気ラジエータは、複数のフィンの間に、電源および電子制御装置との接続手段を含む、少なくとも１つの電気による発熱体を備えている。
また、この暖房用アセンブリは、主ラジエータと電気ラジエータの間に位置する連結手段をも備えている。
本発明に係る暖房用アセンブリは、配置の構成に特徴がある。電気ラジエータの集合体は、複数の発熱体から構成される。この発熱体は、それぞれが、前記接続手段と、少なくとも１つのフィンとを備える、少なくとも１つの電気によって発熱するブロック体を具備する。複数の発熱体は、主ラジエータの少なくとも１つの面、特に空気流の上流側または下流側に位置する面積の大きな面に連結される、電気ラジエータの連結構造体に集められる。
連結構造体に集められる発熱体は、主ラジエータの面と平行で、そのチューブと離間した、全体として平面的な形状をなすのが好ましい。発熱体は、骨組み構造をなす連結構造体、または主ラジエータの１つの面、とりわけ、フィンの一部をなす連結構造体を介して、主ラジエータに連結される。
本発明によれば、電気ラジエータと主ラジエータを組み合わせた、自動車の車室向け暖房用アセンブリ全体を小型化し、かつ電気ラジエータの性能を効率よく発揮させることができる。
本発明は、添付図面を参照し、実施形態に即して行う以下の詳細な説明から、明瞭に理解されると思う。
図１に示す、自動車の車室用空調機における暖房用アセンブリの主ラジエータ１は、流体循環式ラジエータである。この主ラジエータ１は、エンジン冷却用クーラントの入口オリフィス３と出口オリフィス３'とを有する組立式ケーシング２，２'を備えている。組立式ケーシング２，２'は、複数のフィン５の間に介在し、かつフィン５の全長にわたって延びるチューブ４と接続されている。
この図に示されている主ラジエータ１は、「Ｉ型」と呼ばれているが、他の型の主ラジエータも、本発明の技術的範囲に含まれる。矢印Ａは、空調機内部における空気の流れる方向を示しているが、主ラジエータ１におけるこの空気の流れの下流側に相当する面には、電気ラジエータが備え付けられている。この実施形態においては、電気ラジエータを空気の流れの下流側に位置させているが、これは例示に過ぎない。本発明に係る電気ラジエータは、概ね扁平な形状をなす主ラジエータ１における面積の大きな面に設けることもできる。
電気ラジエータは、複数のヒータ６を備えている。各ヒータ６は、１つのブロック体７と、少なくとも１つのフィン８を含み、電気ラジエータを主ラジエータ１に連結するための連結構造体上に集合している。
図１および図２、ならびに図３〜図５に示す各実施形態においては、この連結用の構造体は、概ね扁平な形状をなす骨組み構造をなしており、この骨組み構造は、ヒータ６の収容部、および空気循環路の下流側に位置する主ラジエータ１の面への固着手段を備えている。この固着手段は、弾性変形可能なプラスチックから形成されるのが好ましい。これらの実施形態においては、固着手段と主ラジエータ１は、固着手段の弾性変形を利用した嵌着によって連結される。しかし、固着手段と主ラジエータ１は、本発明の技術的範囲を逸脱しない他の手段によって連結することもできる。
特に、図１と図２に示す実施形態においては、骨組み構造９は、格子状、またはこれに類似し、かつ空隙を含む、概ね剛質の構造体である。この骨組み構造９は、ヒータ６を収容するための複数の収容部10を備えている。ヒータ６は、収容部10に嵌め込むことによって、骨組み構造９と連結される。主ラジエータ１に連結される骨組み構造９は、下方に延びる可撓性の脚体11を備えている。骨組み構造９は、プラスチック材料を成形して得られる単一の部材であるのが好ましい。
図３〜図５に示す実施形態においては、骨組み構造12は、桟体13,13'を主要な構成要素としている。これらの桟体13,13'は、連結部材によって、離間を保ちつつ連結されている。各ヒータ６は、桟体13と13'の間に締着されている。より正確にいうと、複数のヒータ６は、桟体13と13'の間において、弾性中間部材14,14'を介して、一体のアセンブリとして締着されるのが好ましい。弾性中間部材14,14'は、ヒータのアセンブリを横方向から押圧して締着するため、ヒータのアセンブリと桟体13,13'との間に配置されている。
図４に示すヒータアセンブリの好ましい実施形態においては、ブロック体７と、この両側に配置されたアルミニウム等からなる金属板15,15'とを含む連結部材が、各フィン８の間に設けられており、ヒータは、この連結部材によって、ヒータアセンブリとして組立てられている。金属板15,15'は、好ましくは断熱性のクリップ16、またはこれに類似する締結具によって、両者の間に位置するブロック体７に対して締着されている。
骨組み構造12は、ブラケット17または18を介して、主ラジエータ１に固定されている。図３と図５に示す実施形態においては、ブラケット17は、フックを介して主ラジエータ１の後面に引っ掛けることにより、骨組み構造12と主ラジエータ１とを締着している。
一方、図４に示す実施形態においては、凸部をもつブラケット18によって、骨組み構造12は、主ラジエータ１に押え付けられている。なお、これら単一の部材からなるブラケット17,18は一例であり、ブラケットは、複数の要素を組み立てた部材とすることも可能である。
収容部10または骨組み構造12と主ラジエータ１とを、弾性変形を利用して締着するための固着手段11,17,18は、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で、収容部10または骨組み構造12の形状の変更に合わせて、互いに取り替えて用いることができる。
図６〜図８に示す各実施形態においては、固着手段と主ラジエータとを連結するための連結構造体は、ヒータ６の収容体を複数個備える主ラジエータの一部となっている。
図６に示す実施形態においては、ヒータ６の収容体は、主ラジエータ１の少なくとも１つの平面に受座19として形成されている。
図７に示す実施形態においては、ヒータ６の収容体は、主ラジエータ１の平面に設けられた弾性変形可能なクランプまたはフック20である。
図８に示す実施形態においては、ヒータ６の収容体は、主ラジエータ１に隣接する２つのフィン５の延長部21から形成されている。この延長部21は、ヒータ６の複数のフィン８を構成しており、これらフィン８の間にヒータ６の構成要素であるブロック体７が収容されている。この実施形態においては、２つの延長部21の間のスペースは、電気ラジエータのブロック体７によって充填されていない。このスペースは、断熱性の結合部材22によって充填されるのが好ましい。
再び図１を参照すると、電気ラジエータのヒータ６は、正の温度係数(ＣＴＰ)をもつ電気抵抗であるブロック体7、この両側に配置されタ１対のフィン8,8、およびこれらを収容するケーシング23からなっている。このケーシング23は、ブロック体７へ給電するための導電体であるのが望ましい。
各別の取付装置に集められるヒータ、図示のようなケーシング23、少なくとも１つのブロック体７、および少なくとも１つのフィン８を用いる必要がある場合には、この実施形態におけるヒータ６は、ここで説明した他の実施形態におけるヒータと置き換えることもできる。
図９と図１０は、互いに異なる実施形態に係るブロック体７を示す。これらのブロック体７は、図８に示すような主ラジエータ１におけるフィン５の延長部21と共働する。
図９におけるブロック体７は、１つまたは複数の正の温度係数をもつ電気抵抗24から形成されている。電気抵抗24は、ブロック体７の端から端まで延び、この端部の１つは、端子25に接着されている。
図１０におけるブロック体７は、電気抵抗としての少なくとも１本の導線27と、少なくとも１つの電子制御装置28とを備える金属板26から形成されている。
図１１〜図１３においては、電気ラジエータは、自動車の電源への接続手段と、電子制御装置とを備えている。これらの電子制御装置は、電子制御盤30と接続している少なくとも１つのスイッチ29を備えており、このスイッチ29は、それぞれ、ヒータ６と接続している。ブロック体７における電源への接続手段は、脚体31,31'の対である。これら脚体31,31'の対は、電源と接続している凸部32,32'の対と接続されている。
電子制御盤30は、主ラジエータ１におけるスライス状部分の端部に固定される。スイッチ29は、主ラジエータ１のスライス状部分にも、面積の大きな面にも配置することができる。
図１１における電子制御盤30は、主ラジエータ１の表面積の小さなスライス状部分に配置される。一方、電子制御盤30よりも壊れにくいスイッチ29は、主ラジエータ１の正面に対向して配置される。
図１２と図１３においては、電子制御盤30は、主ラジエータ１における表面積の小さなスライス状部分に配置される。他方、スイッチ29は、主ラジエータ１の正面に配置されるか（図１２）、または主ラジエータ１における表面籍の大きなスライス状部分に配置される（図１３）。脚体31,31'は、図１２と図１３の実施形態においては、ヒータ６の単一の端部に向かって、また、図１１の実施形態においては、ヒータ６の複数の端部に向かって突出している。
本発明の第１の実施形態に係る暖房用アセンブリの分解斜視図である。 同じく、組み立てた状態を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る暖房用アセンブリの正面図である。 同じく、要部拡大断面図である。 図３に示す暖房用アセンブリの要部分解正面図である。 本発明の第３実施例に係る暖房用アセンブリの側面図である。 本発明の第４実施例に係る暖房用アセンブリの側面図である。 本発明の第５実施例に係る暖房用アセンブリの側面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータの側面図である。 本発明の他の実施形態に係るヒータの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電気ラジエータの斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る電気ラジエータの斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電気ラジエータの斜視図である。
符号の説明
１ 主ラジエータ
２，２' 組立式ケーシング
３ 入口オリフィス
３' 出口オリフィス
４ チューブ
５ フィン
６ ヒータ
７ ブロック体
８ フィン
９ 骨組み構造
10 収容部
11 脚体
12 骨組み構造
13,13' 桟体
14,14' 弾性中間部材
15,15' 金属板
16 クリップ
17,18 ブラケット
19 受座
20 クランプ
21 フィンの延長部
22 断熱性結合部材
23 ケーシング
24 電気抵抗
25 端子
26 金属板
27 導線
28 電子制御装置
29 スイッチ
30 電子制御盤
31,31' 脚体
32,32' 凸部

Claims (18)

  1. 少なくとも１つの組立式ケーシング(２)(２')を備える流体循環式の主ラジエータ(１)と、複数のフィン(８)の間に介在し、かつ接続手段(31)(31')を介して電源および電子制御装置(28)(29)(30)と接続された、少なくとも１つの電気による発熱体を備える電気ラジエータの集合体と、これら主ラジエータ(１)および電気ラジエータの連結手段とを具備する自動車の車室用空調機であって、前記主ラジエータは、流体の入口オリフィス(３)および出口オリフィス(３')を有し、これらのオリフィス(３)と(３')に接続された複数のチューブ(４)は、複数のフィン(５)の間にあって、フィン(５)の全長にわたって延びている空調機において、
    前記電気ラジエータの集合体は、少なくとも１つのフィン(８)を含む少なくとも１つのブロック体(７)を備える複数のヒータ(６)と、接続手段(31)(31')とからなり、これら複数のヒータ(６)は、電気ラジエータを主ラジエータ(１)の少なくとも１つの面へ連結するための連結体に組み付けられていることを特徴とする空調機。
  2. 前記連結体は、ヒータ(６)を収容するための収容部(10)(13)(13')と、前記主ラジエータ(１)の表面への固着手段(11)(17)(18)とを備える骨組み構造(９)(12)をなしていることを特徴とする請求項１記載の空調機。
  3. 前記骨組み構造(９)は、前記各ヒータ(６)を収容するための複数の収容部(10)を備え、かつ空隙を含む、概ね剛質の構造体であることを特徴とする請求項２記載の空調機。
  4. 前記収容部(10)は、ヒータ(６)を骨組み構造(９)へ嵌着しうるよう、弾性変形可能であることを特徴とする請求項３記載の空調機。
  5. 前記骨組み構造(12)は、互いに離間している１組の桟体(13)(13')を備え、前記複数のヒータ(６)は、これらの桟体(13)と(13')の間にあって、これらの桟体(13)(13')に固着されていることを特徴とする請求項２記載の空調機。
  6. 前記複数のヒータ(６)は、互いに組み合わされ、かつ弾性的な中間部材(14)(14')を介して、前記桟体(13)(13')に締着されていることを特徴とする請求項５記載の空調機。
  7. 前記複数のヒータ(６)は、１組の金属プレート(15)(15')を含む前記連結手段を介して組み合わされ、これらの金属プレート(15)(15')は、前記ブロック体(７)とともに前記複数のフィン(８)の間に位置し、かつ断熱性のクリップ(16)によってブロック体(７)に接合されていることを特徴とする請求項６記載の空調機。
  8. 前記電気ラジエータを主ラジエータ(１)へ固着するための骨組み構造(９)(12)は、弾性変形可能な固着手段(11)(17)(18)を含み、電気ラジエータは、この固定手段(11)(17)(18)の弾性変形を利用した嵌着によって、主ラジエータ(１)へ連結されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の空調機。
  9. 前記主ラジエータ(１)は、前記各ヒータ(６)を収容する複数の収容手段(19)(20)(21)を備え、前記連結体は、この主ラジエータの一部となっていることを特徴とする請求項１記載の空調機。
  10. 前記ヒータ(６)の収容手段は、前記主ラジエータ(１)の少なくとも１つの面に形成された受座(19)であることを特徴とする請求項９記載の空調機。
  11. 前記ヒータ(６) の収容手段は、前記主ラジエータ(１)の少なくとも１つの面に付設されたフック(20)であることを特徴とする請求項９記載の空調機。
  12. 前記ヒータ(６) の収容手段は、主ラジエータ(１)の２つのフィン(５)の延長部(21)から形成されており、この延長部(21)は、ヒータ(６)の複数のフィン(８)を構成しており、これらフィン(８)の間に、ヒータ(６)の構成要素であるブロック体(７)が収容されるようになっていることを特徴とする請求項９記載の空調機。
  13. 前記電気ラジエータは、自動車の電源への接続手段と、電子制御装置とを備え、この電子制御装置は、電子制御盤(30)と接続している少なくとも１つのスイッチ(29)を具備し、ヒータ(６)における電源への接続手段(31)(31')の対は、自動車の電源と接続している凸部(32)(32')の対と接続されており、前記電子制御盤(30)は、主ラジエータ(１)のスライス状部分の端部に固定され、前記スイッチ(29)は、前記主ラジエータ(１)のスライス状部分、または主ラジエータ(１)のいずれかの面に配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の空調機。
  14. 前記ブロック体(７)の接続手段(31)(31')は、ヒータ(６)の単一の端部、または複数の端部に向かって突出していることを特徴とする請求項１３記載の空調機。
  15. 前記電気ラジエータのヒータ(６)は、ブロック体(７)の両側に配置された１対のフィン(８)を収容するケーシング(23)からなり、このケーシング(23)は、少なくとも１つの導電体を含んでいることを特徴とする、請求項１〜４および請求項８〜１１のいずれかに記載の空調機。
  16. 前記ケーシング(23)は、ブロック体(７)へ給電するための導電体から形成されていることを特徴とする請求項１５記載の空調機。
  17. 前記ブロック体(７)は、正の温度係数をもつ少なくとも１つの電気抵抗(24)から形成され、この電気抵抗(24)の端部の１つは、端子(25)に接着されていることを特徴とする請求項１３記載の空調機。
  18. 前記ブロック体(７)の主たる構成要素は、電気抵抗としての少なくとも１本の導線(27)が設けられた金属板(26)であることを特徴とする請求項１３記載の空調機。
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