JP2005532222A - 熱交換器支持システムおよびそれに関連させた熱交換器モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の熱交換要素を、簡単に１つの熱交換モジュールに固定できるようにする。
【解決手段】 熱交換器支持システム（３４）（３６）（４０）は、熱交換構成要素、例えば凝縮器（３４）、エンジン冷却ラジエータ（３６）、モータファンユニット（３８）および過給空気ラジエータ（４０）を固定するための固定手段（４２）（５０）（７２）（７４）（８０）が設けられた水平面（４）（６）および垂直面（８）（１０）を備えたフレーム（２）から成り、各構成要素は、他の構成要素とは独立して前記フレーム（２）に直接固定されており、フレームは、可撓性振動ダンピング手段を介して、自動車のシャーシに取り付けできるようにする取り付け要素（２８）（３２）も備えている。

Description

本発明は、熱交換器に関し、より詳細には、自動車用熱交換器に関する。

自動車には、数個の熱交換器が取り付けられている。これら熱交換器には、自動車のエンジンを冷却するための少なくとも１つの熱交換器が含まれる。またこれらの熱交換器には、他のいくつかの別の加熱交換器、例えば自動車の乗員コンパートメントのための空調回路の一部を構成する凝縮器または過給空気冷却器が含まれることが多い。これらの熱交換器は、熱交換モジュールと称されるいくつかの熱交換器のアセンブリを構成するように、ひとまとめにされることが多い。

現在知られている従来技術では、通常、可撓性固定要素、例えば振動を減衰できるゴムブロックを介して、自動車のシャーシに自動車のエンジンを冷却するためのラジエータを取り付け、次に、このエンジン冷却用ラジエータに、凝縮器または過給空気冷却器のような熱交換モジュールの他の部品を取り付けている。

この公知の解決方法には、多くの欠点がある。

まず第１に、自動車のシャーシに冷却ラジエータを固定するための要素が、熱交換モジュールの全重量を支持しており、従って、これらの固定要素にかかる応力は大きく、これら固定要素または取り付け要素が破壊される危険性があるということである。

熱交換モジュールの各構成要素には、このモジュールを冷却用ラジエータに固定するためのラグのような固定手段を設けなけれならないので、その分製造コストが増す。また、冷却用ラジエータの両側に空調用回路の凝縮器およびモータファンユニットを固定するので、熱交換モジュールの組み立てが複雑となるという欠点がある。その理由は、ラジエータの両面にアクセスしなければならないからである。

また、熱交換器の間の空間を通って、空気の一部が逃げることができるよう、モジュールの異なる熱交換器の間に空気シールを設けていないので、熱交換器の効率が低下する。

最後に、過給空気用ラジエータは、通常別個に取り付けられており、熱交換モジュールの一部とはなっていないことがある。

本発明の目的は、これらの欠点を克服した熱交換器支持システムを得ることにある。本発明の別の目的は、かかる支持システムを備える熱交換モジュールを得ることにある。

本発明によれば、支持システムは、少なくとも１つの第１熱交換構成要素、および第２熱交換構成要素を固定するための固定手段が設けられた面を有するフレームを備え、各構成要素は、他の構成要素とは独立して、前記フレームに直接固定されており、前記フレームは、可撓性振動ダンピング手段を介して、自動車のシャーシにフレームを取り付けできるようにする取り付け要素を備えている。

「熱交換構成要素」なる用語は、熱交換器自身、例えばエンジンを冷却するためのラジエータまたは空調回路の凝縮器だけではなく、モータファンユニットおよびその空気スクープなどのような他の機器も意味するものとする。

これらの特徴により、熱交換器の構成要素を、フレームに取付けて、固定するのが容易となっている。特に熱交換器の構成要素を固定するための手段は、フレーム自体にしか設けられない。これらの構成要素自身、例えば熱交換器には、特にプラスチックから製造されるとき、固定手段が設けられない。従って、これらの構成要素の設計および製造は容易である。

各熱交換器、および各熱交換器の構成要素は、構成要素固有の固定手段におけるフレームに直接取り付けられる。従って、熱交換モジュールのすべての熱交換構成要素に対して、フレームの振動ダンピング手段が設けられる。しかし各熱交換構成要素毎に、別個の振動ダンピング手段を設ける必要はない。

本発明によると、ある範囲に亘る標準熱交換構成要素を開発することが可能となる。各車両のための異なるフレームを有する異なる自動車に対しも、各構成要素を適用できる。フレームは、各構成要素の異なる細部、例えばラジエータの異なるサイズおよび厚さに対処することができるので、自動車のプラットフォーム用の１個のフレームに、複数のパワートレインを取り付けることが可能となる。

設けられている固有の取り付け要素により、構成要素を、互いに独立してフレームに固定すると仮定した場合、自動車の寿命が到来した時に、リサイクルのために、熱交換モジュールを容易に分解することができる。

最後に、フレームは、熱交換モジュールの全体の剛性を大とする。

各熱交換構成要素は、３つの直交方向（Ｘ）（Ｙ）（Ｚ）に、独立して所定位置に維持される。

この構造によって、構成要素の位置を固定すること、および構成要素に加えられる応力を良好に制御することが可能となる。これによって、サービス寿命中に構成要素が破損する危険性を小さくすることができる。更に、３つの直交する方向Ｘ、Ｙ、Ｚの各々での製造公差を補償できる。

フレームは、熱交換構成要素に対するフェアリング（整形板）を形成していることが好ましい。各構成要素の周辺とフレームとの間に、空気シールが設けられ、フレームは、空気を各構成要素に向かって流す。

前記構成要素のいずれもを、前記フレームの同じ側に、前後に並べて取付けるようにするのがよい。

この特徴によると、異なる構成要素を取付けるのに、フレームを回転させる作業を省くことができる。従って、取付けた作業を、迅速かつ容易に行うことができる。

前記フレームの側面形は、フレームを入れ子状に嵌合できるようにするのがよい。

このようにすることにより、フレームを積み重ねた場合の高さを低くし、コンテナごとの数を増やして、運搬コストを低減できる。

ある特定の実施例においては、固定手段は、クリップとされている。

この固定クリップは、非線形の変形を可能にするようにＳ字状となっているのがよい。

このようにすると、構成要素の取り付けを可能にするために、ある程度変形させた後には、固定要素を変形するのに必要な力がかなり大きくなるので、塑性変形および破壊は防止される。

別の実施例では、固定手段を、可撓性成形体とする。

この可撓性成型体は、構成要素の製造公差に適応させるのに使用される。

更に別の実施例によれば、固定手段は、キャッチとされている。

このキャッチは固定される。キャッチは、例えばフレームの一側に設けられ、反対側には、可撓性固定手段、例えばクリップが設けられる。

更に本発明は、熱交換構成要素が設けられた本発明に係わる支持システムを備える熱交換モジュールにも関する。これらの構成要素は、エンジン冷却ラジエータ、空調回路凝縮器、過給空気冷却器などとすることができる。

これらの構成要素自身は、固定手段を備えておらず、そのため、上で指摘したように、製造を簡略化できる。

好ましい実施例では、熱交換モジュールは、少なくとも１つの第１の構成要素および第２の構成要素を備え、前記第２の構成要素は、設置後、フレーム内に第１構成要素をロックする。

例えば、第１の構成構成要素が凝縮器であり、第２の構成構成要素が、エンジン冷却用ラジエータである場合、ラジエータが所定位置にあるときに、凝縮器をハウジングから引き出すことはできない。

熱交換モジュールは、モザイクタイプのアーキテクチャ、または、表面タイプのアーキテクチャを有することができる。

添付図面に基づき、説明のために記載した実施例の次の説明を読めば、本発明の上記以外の特徴および利点が更に明らかとなると思う。

図１は、本発明に係わる支持フレーム２を備える熱交換モジュールの分解斜視図、図２は、このフレームの斜視正面図である。

形状が四角形であるフレーム２は、２つの長辺と２つの短辺を備えている。頂部の長辺は、横方向水平面４を備え、底部の長辺は、横方向水平面６を備えている。短辺は、垂直側面８および１０を備え、長辺も、正面１２および１４も備えているが、他方、短辺は、正面１６および１８をそれぞれ備えている。

フレームの頂部の長辺は、横方向水平面４と正面１２との間に位置する傾斜面１９を備えている。フレームの断面を示す図３から判るように、水平面１０には、強化リブ２０が設けられている。

フレームは、垂直アップライト２２により、２つの部分に分割されている。アップライト２２は、大きい開口部２４および小さい開口部２６の境界を定めている。フレームは、これを自動車のシャーシに固定するのに使用される固定手段も備えている。

図示の例では、この固定手段は、両側のフレームの底部部分に設けられた２つの固定ピン２８と、フレームの頂部部分に設けられた２つの固定ラグ３０とから成り、固定ラグは、可撓性振動ダンピング手段（図示せず）と組み合わせることができるスピンドル、またはボルトのような固定手段を通過できる切り欠き部３２を備えている。

フレーム２は、熱交換モジュールに属する種々の構成要素を保持し、かつ固定するための手段を備えている。図示の例では、これら構成要素として、自動車の空調回路の一部を形成する凝縮器３４と、２つのコレクタタンク３７を有するエンジン冷却用ラジエータ３６と、凝縮器３４およびラジエータを通して強制的に空気を循環させるためのモータファンユニット３８とをあげることができる。最後に、これら構成要素の１つとして、エンジンの燃焼室に吸引される空気を冷却するようになっている過給空気ラジエータ４０を挙げることができる。

当然ながら、これら構成要素の例は、本発明を限定するものではなく、熱交換モジュールは、他の構成要素または追加構成要素を含むことができる。

図示の例では、熱交換モジュールは、モザイクタイプのアーキテクチャとなっている。大きい開口部２４に対応する（図１による）フレーム２の左側部分は、熱交換器３６の凝縮器３４、およびモータファンユニット３８のハウジングに割り当てられているが、小さい開口部２６に対応するフレームの右側部分は、過給空気冷却器４０を収納しおよび取り付けるのに割り当てられている。

本発明の図示されている例では、フレームの背面から、フレーム２内にすべての構成要素が挿入される。

まず最初に、凝縮器３４を挿入し、固定し、次にラジエータ３６およびモータファンユニット３８を挿入し、固定する。

次に、過給空気冷却器４０を固定する。熱交換モジュールがモザイクタイプのアーキテクチャとなっていると仮定した場合、設ける順序を逆にすることができる。換言すれば、まず最初に、過給空気冷却器４０を固定し、次に、凝縮器３４と、熱交換器３６と、モータファンユニット３８とを順に固定できる。

構成要素３４、３６、３８および４０の各々は、他の構成要素とは無関係に、各要素を直接フレーム２に固定するための自己の固定手段を備えている。

フレーム２と自動車のシャーシとの間の取り付け手段２８、３０と、自動車のシャーシとの間に、可撓性振動ダンピング手段（図示せず）を設けた場合には、種々の構成要素３４、３６、３８および４０とフレーム２との間に、振動ダンピング手段を設けなくてもよい。従って、構成要素を製造し、かつそれらをフレームに設けることが簡単となり、熱交換モジュールのコストを下げることができる。

次に、熱交換モジュールの構成要素の個々の固定手段について説明する。フレーム２の平面に直角な方向Ｘ（図１）の所定位置に、凝縮器３４の底部部分を保持するのに使用されるキャッチ４２（図６）が、正面１４に取り付けられる。頂部正面１２は、クリップ４４から成る固定手段を備えている。

このクリップは、非線形の強度の特性を有し、凝縮器３４の頂部エッジの挿入を可能にするように容易に変形しうるが、この弾性変形を越えると、クリップの強度は大幅に増加する。

この性質は、クリップ４４が特殊なＳ字形状となっていることによって得られる（図７および図９参照）。更にクリップ４４は、後述するように、熱交換器３６を設置した後に、凝縮器３４をロックするのに使用されるタング４６を備えている。

更に正面１４は、大きい開口部２４の各端部にキャッチ４８を有し、このキャッチは、フレーム２の長辺と平行な方向Ｙへの凝縮器３４の水平運動を制限する。従って、凝縮器３４は、３つの直交する方向Ｘ、Ｙ、Ｚと無関係に、所定の位置に維持され、この構成要素にかかる応力の制御を容易できると共に、製造公差をより大きくすることができる。

冷却ラジエータ３６を固定する手段は、大きい開口部１４のフレームの両側の底部水平長辺に設けられた２つのクリップ５０を備えている。フレーム２の頂部部分には、上で述べたように、非線形強度の性質を有するよう、凝縮器３４を固定するためのクリップ４４の形状と同様のＳ字形状の２つのクリップ５２が設けられている。

フレームの平面に直角な方向Ｘには、冷却ラジエータ３６の底部エッジが、キャッチ５４（図６）およびクリップ５０のリップ５６により、所定位置に保持されている。前方水平面１２にかかる圧力により、また、クリップ５２のリップ５８により、冷却ラジエータ３６がＸ方向に保持されている。

Ｙ方向には、冷却ラジエータ３６が、開口部２４の各端部に位置する可撓性成形品（図示せず）により、所定位置に保持されている。

更に垂直方向Ｚには、冷却ラジエータ３６が、製造公差を補償する２つの可撓性形状６０により、所定位置に保持されている。

ラジエータ３６は、その底部部分では、大きい開口部２４の底部水平開口部に当接しているだけである。従って、ラジエータの成形品は、極めて簡単である。特にタンク３７の成形品は極めて簡単である。そのため、タンクを製造できるプラスチックを型から自然に離型でき、更にラジエータ３６の製造コストを低減できる。

特に図３から判るように、ラジエータ３６がフレームに挿入され、固定されると、凝縮器３４をロックする。ラジエータ３６のコレクタタンク３７は、クリップ４４が移動するのを防止するとともに、凝縮器３４が解放されるのを防止するクリップ４４のタング４６（図７）に当接している。

フレーム２には、異なる大きさのラジエータを挿入できる。例えば図示の例では、４つのサイズのラジエータ３６を設置できる。すなわち、高さを同じにした、２つの異なる長さのラジエータと、２つの異なる厚さのラジエータを取り付けることができる。

モータファンユニット３８は、インペラ６４を囲む空気スクープ６２を備え、このインペラ６４は、インペラの中心に位置する電動モータ６６によって回転させられる。

空気スクープ６２は、支持体も構成し、この支持体によって、モータファンユニットはフレーム２に設置されている。従って、空気スクープ６２は、２つの頂部ラグ６８と２つの底部ラグ７２とを備えている。

底部ラグ７０は、フレーム２の横方向水平面６に形成された適当な形状の孔７２に挿入されている。従って、このラグ７２は、モータファンユニットを方向ＸおよびＹの所定位置に維持するのに使用されている。

頂部ラグ６８は、大きい寸法の開口部２４（図１および図１０参照）の頂部部分に設けられた取り付け要素７４に固定されている。こうして、モータファンユニットは、３つの方向Ｘ、ＹおよびＺに移動しないようになっている。

異なる環境で空気スクープ６２を使用できるようにするために、空気スクープ６２は、ファンの軸線を中心として１８０度回転すれば、２つの異なる態様で、モータファンユニットを固定するように使用できる対称的な固定要素を備えている。従って、頂部タング６８は、底部ラグ７０の位置をとり、底部ラグ７０は、頂部ラグの位置をとる。

特に図３から判るように、これら各構成要素の間、特に凝縮器３４と熱交換器３６とモータファンユニット３６との間には、シールされた接続部が設けられており、空気の損失を防止し、熱交換モジュールの最大可能な熱効率を保証している。フレーム２により、空気をこのように流すには、２つの増設部品を使用しなければならない。

過給空気ラジエータ４０は、モータファンユニット３８と同じように固定されている。特にこの空気ラジエータは、底部部分に固定ピン７８を備え、更に頂部部分に固定ラグ８２を備えている。

固定ピン７８は、フレーム２に形成された対応する孔８０に嵌合され、固定ラグ８２は、フレーム２の頂部水平長辺に設けられた取り付け要素８４に固定されている。こうして、過給空気ラジエータ４は、３つの方向Ｘ、ＹおよびＺの所定位置に保持される。

図１２から判るように、フレームのスタックの嵩を相当に小さくできるように、内外に入れ子式とすることがある。このようにすると、運搬コンテナ内に、より多数のフレームをはめ込み、この運搬方法のコストを低減することが可能となる。

特に、フレーム２の横方向の小さい垂直面８および１０には、別のフレームの固定ラグ３０を嵌合できる切り欠き８８を設けてある。フレームの頂部水平長辺の両側にも、切り欠き９０を設け、これによって、フレームを互いに入れ子式にすることができる。

図１１は、図１〜図１０を参照して、これまで説明した熱交換モジュールの変形例を示す。

この熱交換モジュールは、その表面アーキテクチャを有し、他方、図１〜１０の熱交換モジュールは、モザイクタイプのアーキテクチャを有する。図１〜図１０では、過給空気ラジエータ４０は、熱交換モジュールの厚さに実質的に対応する厚さを有し、このラジエータ４は、凝縮器およびエンジン冷却ラジエータに対して横方向に設置される。

他方、図１１の実施例では、凝縮器１３４、冷却ラジエータ１３６および過給空気クーラー１４０は、フレーム２の全面を横断するように延びている。しかし、フレーム２は同じである。モータファンユニット１３４は、同じようにフレームの全面を横断するように延びている。

最初に、前と同じように凝縮器１３４を挿入し、次に、過給空気ラジエータ１４０を設置し、次に、エンジン冷却ラジエータ１３６を設置する。こうして、冷却ラジエータ１３６の正面に、過給空気ラジエータ１４０を設置する。

これらの構成要素を固定する手段および原理は、第１変形例について説明した手段および原理と同じであるが、特にこれら固定手段の設置に関して、変更が必要である。

特に大きい開口部２４と、小さい開口部２６とは、別の機能を有していない。しかし、これらの開口部は、フレーム２の製造を標準化するように保持される。

前に説明したように、モータファンユニットは、インペラ６４の軸線を中心として、１８０度回転されている。

本発明に係わる支持フレームを備えた熱交換モジュールの分解斜視図である。 図１の熱交換モジュールのフレームの正面斜視図である。 図１に示されている熱交換モジュールの断面図である。 図１および図３に示されている熱交換モジュールの部分斜視図である。 完全に組み立てられた熱交換モジュールの斜視背面図である。 構成要素を支持フレームに固定するための特別な手段の詳細図である。 構成要素を支持フレームに固定するための特別な手段の詳細図である。 構成要素を支持フレームに固定するための特別な手段の詳細図である。 構成要素を支持フレームに固定するための特別な手段の詳細図である。 構成要素を支持フレームに固定するための特別な手段の詳細図である。 本発明に係わる熱交換モジュールの変形例の分解斜視図である。 互いに入れ子式となっている本発明に係わる３つのフレームの斜視図である。

符号の説明

２ 支持フレーム
４ 横方向水平面
６ 横方向水平面
８、１０ 横方向垂直面
１２、１４、１６、１８ 前方面
１９ 傾斜面
２０ 強化リブ
２２ アップライト
２４、２６ 開口部
２８ 固定ピン
３０ 固定ラグ
３２ 切り欠き
３４ 凝縮器
３６ ラジエータ
３８ モータファンユニット
４０ 過給空気ラジエータ
４２ キャッチ
４４ クリップ
４６ タング
４８ キャッチ
５０ クリップ
５２ クリップ
５４ キャッチ
５６、５８ リップ
６０ 成形品
６２ 空気スクープ
６４ ィンペラ
６８、７０ ラグ
７２ 孔
７４ 取り付け要素
７８ 固定ピン
８０ 孔
８２ 固定ラグ
８４ 取り付け要素
９０ 切り欠き

Claims (16)

1. 少なくとも１つの第１熱交換構成要素（３４）および第２熱交換構成要素（３６）を固定するための固定手段が設けられた面（４）（６）（８）（１０）（１２）（１４）（１６）（１８）を有するフレーム（２）を備え、各構成要素は、他の構成要素とは独立して、前記フレーム（２）に直接固定されており、かつ前記フレーム（２）は、可撓性振動ダンピング手段を介して、自動車のシャーシにフレームを取り付けできるようにする取り付け要素（２８）（３２）を備えていることを特徴とする熱交換支持システム。
2. 前記各構成要素（３４）（３６）（３８）（４０）は、３つの直交方向（Ｘ）（Ｙ）（Ｚ）に、独立して所定位置に保持されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記構成要素（３４）（３６）（３８）（４０）のためのフェアリングを形成していることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記構成要素（３４）（３６）（３８）（４０）が、前記フレームの同じ面から前後に並べて設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記フレームの横方向の面のプロフィルは、フレームを入れ子状に嵌合できるようなものとなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
6. 固定手段は、クリップ（４４）（５２）から成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記固定クリップ（４４）（５２）は、非線形の変形を可能にするように、Ｓ字状となっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記所定の固定手段は、可撓性成形品（６０）から成っていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のシステム。
9. 前記所定の固定手段は、キャッチ（４２）（５０）から成っていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のシステム。
10. 熱交換構成要素（３４）（３６）（３８）（４０）（１３４）（１３６）（１３８）（１４０）を設けた請求項１〜９のいずれかに記載の支持システム（２）を含むことを特徴とする熱交換モジュール。
11. 前記構成要素（３４）（３６）（１３４）（１３６）自身は、固定手段を含まないことを特徴とする請求項１０記載のモジュール。
12. 少なくとも１つの第１の構成要素（３４）（１３４）、および第２の構成要素（３６）（１３６）を備え、前記第２の構成要素は、設置後、前記フレーム（１０）内に前記第１構成要素をロックするようになっていることを特徴とする請求項１０または１１に記載のモジュール。
13. 前記構成要素は、少なくとも１つの凝縮器（３４）（１３４）およびエンジン冷却ラジエータ（３６）（１３６）を含むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載のモジュール。
14. 前記構成要素は、過給空気ラジエータ（４０）（１４０）をも含むことを特徴とする、請求項１３記載のモジュール。
15. モザイクタイプのアーキテクチャを有することを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれかに記載のモジュール。
16. 表面タイプのアーキテクチャを有することを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれかに記載のモジュール。

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