JP2015113985A - 熱交換器ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器ユニットにおいて、隣接して配置されるコンデンサとラジエータとの接触を防止し、性能低下を防止すると共に耐久性の向上を図る。
【解決手段】熱交換器ユニット１０は、熱交換器であるコンデンサ１２と、該コンデンサ１２に対して車両後方に近接配置されるラジエータ１４とを備え、前記コンデンサ１２と前記ラジエータ１４との間にはスペーサ１６が設けられ、該スペーサ１６のフック５４を介してコンデンサ１２のチューブ２２に装着される。そして、スペーサ１６の弾発部５２の弾発力によってコンデンサ１２が変形した際の前記ラジエータ１４側への変位を抑制している。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に冷媒等を流通させ、空気を通過させることで該冷媒等と熱交換を行って冷却することが可能な熱交換器を含む熱交換器ユニットに関し、一層詳細には、隣接配置される熱交換器同士の接触を防止可能な熱交換器ユニットに関する。

従来から、自動車等の車両において、内部に冷媒や冷却水等の流通するコンデンサやラジエータ等の熱交換器が用いられており、該熱交換器は、前記冷媒等の流通する一組のタンクと、前記タンクの間に接続される複数のチューブとを備える。例えば、車両のエンジンルーム内において、車両前方側にコンデンサが配置され、該コンデンサに対して車両後方側となる位置にラジエータが設けられた熱交換器ユニットが知られている。

このような熱交換器ユニットは、例えば、特許文献１に開示されるように、コンデンサの四隅に設けられたブラケットがラジエータに設けられた係合爪及び支持部材に対して係合されることで、前記コンデンサが前記ラジエータに対して所定間隔離間して固定されている。

また、特許文献２の熱交換器ユニットでは、コンデンサ及びラジエータを並列に配置した状態で、その四隅を断面コ字状のブラケットで側方から挟持するように装着することで、該ブラケットによって前記コンデンサと前記ラジエータとを所定間隔離間させた状態で固定している。

特開２００８−２８１３２５号公報 特開２０１０−２５５８６８号公報

近年、熱交換器の薄型化が進み、それに伴い、車両の走行時に走行風を受けた際に風圧によって撓むように変形することがあり、上述した特許文献１及び２のような熱交換器ユニットでは、車両前方側のコンデンサが変形することで下流側に近接して配置されたラジエータと接触してしまうことが懸念される。特に、コンデンサとラジエータとが、それぞれ四隅で互いに固定されているため、何ら拘束されていない中央部近傍の変形が大きくなり、それに伴って、ラジエータに対して接触しやすくなる。また、ラジエータには、エンジンで加熱された冷却水が循環しているため、コンデンサがラジエータ側へと接近することで、その内部を流通している冷媒が加温されてしまい、該冷媒の冷却性能が低下してしまうという問題が生じる。

さらに、コンデンサの変形に伴ってブラケット近傍に変形応力が生じ、繰り返しの負荷によって耐久性が低下してしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、隣接して配置されるラジエータとの接触を防止し、熱交換性能の低下を防止しつつ、耐久性の向上を図ることが可能な熱交換器ユニットを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、内部を流通する冷媒と空気との熱交換を行うコンデンサと、内燃機関内を循環する冷却水と空気との熱交換を行うラジエータとを有し、車両搭載時においてコンデンサがラジエータに対して車両前方側に所定間隔離間して配置され互いに連結される熱交換器ユニットにおいて、
コンデンサとラジエータとの間には、コンデンサとラジエータとを互いに離間する方向へと付勢する付勢手段を有したスペーサが設けられることを特徴とする。

本発明によれば、コンデンサがラジエータに対して所定間隔離間して配置され互いに連結された熱交換器ユニットにおいて、コンデンサとラジエータとの間に、両者を互いに離間する方向へと付勢する付勢手段を有したスペーサを設けることで、熱交換器ユニットの搭載された車両の走行時に走行風がコンデンサに当たりラジエータ側へと押圧された場合でも、その間に設けられたスペーサの付勢手段によってコンデンサがラジエータから離間する方向へと付勢される。

その結果、コンデンサのラジエータ側への変形がスペーサによって抑制され、両者の間隔が好適に維持されるため、コンデンサがラジエータに対して接触してしまうことが防止され、コンデンサにおける冷却性能の低下を防止することができる。また、コンデンサの変形が抑制されることで、ラジエータに対する固定部位への応力集中が緩和され、固定部位を含むコンデンサの耐久性を向上させることが可能となる。

また、スペーサは、コンデンサに当接する第１当接部と、ラジエータに当接する第２当接部と、を備え、第１当接部と第２当接部との間に付勢手段を設けるとよい。これにより、第１当接部をコンデンサに接触させ、第２当接部をラジエータに接触させた状態で、付勢手段による付勢力を確実にコンデンサへと付与することができるため、コンデンサのラジエータ側への変形を抑制することができる。

さらに、第１当接部又は第２当接部の少なくともいずれか一方に、コンデンサ又はラジエータのチューブに対して係合されるフックを設けることにより、スペーサをコンデンサ又はラジエータに対して容易且つ確実に装着することができる。

さらにまた、第１及び第２当接部は、板状に形成され、コンデンサ及びラジエータに対して略平行となるように当接させることにより、付勢手段の付勢力を風圧によって押圧されたコンデンサに対して効率的に付与して変形を好適に抑制することが可能となる。

またさらに、付勢手段は、波状に複数回折曲された弾発部とするとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、コンデンサがラジエータに対して所定間隔離間して配置され互いに連結された熱交換器ユニットにおいて、コンデンサとラジエータとの間に、両者を互いに離間する方向へと付勢する付勢手段を有したスペーサを設けることで、熱交換器ユニットの搭載された車両の走行時に走行風がコンデンサに当たってラジエータ側へと押圧された場合でも、その間に設けられたスペーサの付勢手段によってコンデンサがラジエータから離間する方向へと付勢される。その結果、コンデンサのラジエータ側への変形がスペーサによって抑制されるため、コンデンサがラジエータに対して接触してしまうことが防止され、コンデンサにおける冷却性能の低下を防止できる。また、コンデンサの変形が抑制されることで、ラジエータに対する固定部位への応力集中が緩和され、固定部位を含むコンデンサの耐久性を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る熱交換器ユニットを示す全体斜視図である。 図１に示す熱交換器ユニットの分解斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったスペーサ近傍の拡大断面図である。 スペーサの外観斜視図である。

本発明に係る熱交換器ユニットについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る熱交換器ユニットを示す。

この熱交換器ユニット１０は、例えば、図１〜図３に示されるように、内部に冷媒が循環するコンデンサ１２と、該コンデンサ１２と略平行に配置されエンジン（内燃機関）内を循環する冷却水を冷却するラジエータ１４と、前記コンデンサ１２と前記ラジエータ１４との間に設けられるスペーサ１６とを含む。なお、熱交換器ユニット１０は、車両のエンジンルーム内に搭載された際、コンデンサ１２が車両前方側（矢印Ａ１方向）、ラジエータ１４が車両後方側（矢印Ａ２方向）となるように配置される。

このコンデンサ１２は、例えば、鉛直方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に延在する一組の第１及び第２タンク１８、２０と、前記第１タンク１８と第２タンク２０との間を接続する複数のチューブ２２と、前記チューブ２２の間に設けられ波状に折曲された複数のフィン２４とを含み、前記チューブ２２が略水平となり第１及び第２タンク１８、２０が水平方向両端部に配置されるように用いられると共に、フィン２４は、例えば、アルミニウム等の薄板を波状に折曲することで形成され、高さ方向に隣接する２つのチューブ２２の間に設けられる。なお、図１においては、スペーサ１６近傍におけるフィン２４の図示を便宜上省略している。

第１及び第２タンク１８、２０は、例えば、両端部の閉塞された管状に形成され、コンデンサ１２の長手方向に沿った一端部側（矢印Ｃ１方向）に設けられる前記第１タンク１８には、外部から冷媒の導入される導入ポート２６と、前記コンデンサ１２の内部を循環した前記冷媒が導出される導出ポート２８が形成される。

また、第１及び第２タンク１８、２０には、それぞれ両端部近傍に一組のブラケット３０が設けられており、前記ブラケット３０は前記第１及び第２タンク１８、２０の延在方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に対して直交し、且つ、チューブ２２から離間する方向に向かって突出して形成される。すなわち、ブラケット３０は４個設けられ、略矩形状に開口した係合孔３２がそれぞれ形成されている。

ラジエータ１４は、図１〜図３に示されるように、コンデンサ１２と同様に熱交換器であり、鉛直方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に延在する一組の第３及び第４タンク３４、３６と、前記第３タンク３４と第４タンク３６との間を接続する複数のチューブ３８と、前記チューブ３８の間に設けられ波状に折曲された複数のフィン４０とを含み、前記チューブ３８が略水平となり第３及び第４タンク３４、３６が水平方向両端部に配置されるように用いられる。

この第３タンク３４には、図示しないエンジンからの冷却水が供給される導入配管４２が接続され、一方、第４タンク３６には、ラジエータ１４内で冷却された冷却水を再び前記エンジンへと循環させる導出配管４４が接続されている。

また、第３及び第４タンク３４、３６には、その両端部近傍でコンデンサ１２側（矢印Ａ１方向）となる側面に係合部４６がそれぞれ形成され、ラジエータ１４と略平行となるようにコンデンサ１２が配置された状態で、該コンデンサ１２の係合孔３２にそれぞれ係合部４６が挿入され係合される。これにより、ラジエータ１４とコンデンサ１２とが、第１〜第４タンク１８、２０、３４、３６の延在方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）と直交する方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に所定間隔Ｌ（図３参照）離間した状態で互いに固定される。

なお、このコンデンサ１２とラジエータ１４との間の間隔Ｌは、例えば、コンデンサ１２内を流れる冷媒が、近接配置されたラジエータ１４のチューブ３８を流れエンジンによって加熱された冷却水の温度の影響を受けることがない距離に設定される。

スペーサ１６は、図１〜図４に示されるように、例えば、樹脂製材料から形成され、板状に形成された第１ベース部（第１当接部）４８と、前記第１ベース部４８と略平行に設けられた第２ベース部（第２当接部）５０と、前記第１ベース部４８と前記第２ベース部５０との間に設けられた弾発部５２と、前記第１ベース部４８に設けられコンデンサ１２のチューブ２２に対して係合される複数のフック５４とを含む。

第１及び第２ベース部４８、５０は、例えば、略矩形状に形成され、その間に設けられる弾発部５２は、波状に複数回折曲され、その一端部が第１ベース部４８の背面に接合され、他端部が前記背面に臨む第２ベース部５０の表面に接合されている。

そして、弾発部５２は、第１ベース部４８と第２ベース部５０とを互いに離間させる方向へと付勢する弾発力を有している。この弾発力の付勢方向は、第１及び第２ベース部４８、５０に対して略直交方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）となる。

フック５４は、第１ベース部４８の表面に形成され、該表面に対して略直交するように所定高さだけ突出した第１アーム部５６ａ、５６ｂ及び第２アーム部５８ａ、５８ｂを有し、第１アーム部５６ａ、５６ｂ及び第２アーム部５８ａ、５８ｂはそれぞれ一組ずつ設けられると共に、前記第１アーム部５６ａ、５６ｂと前記第２アーム部５８ａ、５８ｂとが所定間隔離間して設けられる。

第１アーム部５６ａ、５６ｂは、例えば、スペーサ１６がコンデンサ１２に装着される際、第２アーム部５８ａ、５８ｂに対して上方（矢印Ｂ１方向）となるように形成され、一方の第１アーム部５６ａと他方の第１アーム部５６ｂとが第１ベース部４８の幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って所定間隔離間して設けられている。

また、第１アーム部５６ａ、５６ｂの先端には、前記第２アーム部５８ａ、５８ｂ側とは反対方向（すなわち、上方）に向かって突出した爪部６０がそれぞれ形成される。

第２アーム部５８ａ、５８ｂは、例えば、スペーサ１６がコンデンサ１２に装着される際、第１アーム部５６ａ、５６ｂに対して下方（矢印Ｂ２方向）となるように形成され、一方の第２アーム部５８ａと他方の第２アーム部５８ｂとが第１ベース部４８の幅方向に沿って所定間隔離間して設けられている。なお、第２アーム部５８ａ、５８ｂの幅方向に沿った離間距離と、第１アーム部５６ａ、５６ｂの幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿った離間距離とが略同一となるように形成されている。

また、第２アーム部５８ａ、５８ｂの先端には、前記第１アーム部５６ａ、５６ｂ側とは反対方向（すなわち、下方）に向かって突出した爪部６０がそれぞれ形成される。

そして、スペーサ１６は、図３に示されるように、第１アーム部５６ａ、５６ｂ及び第２アーム部５８ａ、５８ｂがコンデンサ１２におけるチューブ２２の間に挿入され、第１ベース部４８の表面が前記チューブ２２の背面２２ａ側に当接した状態で、爪部６０がそれぞれ前記チューブ２２の表面２２ｂ側に係合される。これにより、スペーサ１６は、フック５４を介してコンデンサ１２の背面１２ａ側に装着され固定された状態となる。

この場合、図３に示されるように、第１アーム部５６ａ、５６ｂは、チューブ２２との間にフィン２４を挟んだ状態で保持され、一方、第２アーム部５８ａ、５８ｂは、各フィン２４が同一ピッチで波状に折曲されているため、該フィン２４が前記チューブ２２の下側となり、該チューブ２２との間にフィン２４を挟まずに直接当接した状態で保持される。

なお、上述したように、スペーサ１６は、第１アーム部５６ａ、５６ｂがフィン２４を挟んだ状態でチューブ２２に保持され、第２アーム部５８ａ、５８ｂが前記チューブ２２に対して直接当接するように保持される場合に限らず、前記スペーサ１６をコンデンサ１２に装着する位置によっては、前記第１アーム部５６ａ、５６ｂが前記フィン２４を挟まずに前記チューブ２２に直接当接するように保持され、前記第２アーム部５８ａ、５８ｂが前記フィン２４を挟んだ状態で前記チューブ２２に対して保持される場合もある。

一方、スペーサ１６の第２ベース部５０は、コンデンサ１２の背面１２ａ側に隣接配置されたラジエータ１４の表面１４ａ（チューブ３８の表面３８ａ）に当接し、弾発部５２の弾発力が第１ベース部４８をコンデンサ１２に対して押し付け、同時に第２ベース部５０をラジエータ１４に対して押し付けている。

また、スペーサ１６は、例えば、コンデンサ１２の高さ方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に沿った略中央、且つ、幅方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿った略中央に装着される。

本発明の実施の形態に係る熱交換器ユニット１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。

先ず、コンデンサ１２では、図示しない配管から導入ポート２６を通じて第１タンク１８内へと冷媒が供給され、複数のチューブ２２を通じて第２タンク２０側へと流通し、再び第１タンク１８側へと流通した後に、導出ポート２８から配管（図示せず）へと導出される。この際、チューブ２２を流れる冷媒とフィン２４を通過する空気との間で熱交換がなされ、該冷媒が冷却されて導出され、図示しない圧縮機へと循環する。

一方、ラジエータ１４では、導入配管４２を通じて図示しないエンジンからの冷却水が第３タンク３４へと供給され、該第３タンク３４から複数のチューブ３８を通って第４タンク３６へと流通して導出配管４４を通じて再びエンジンへと循環される。この際、冷却水はチューブ３８の間を通過する空気との間で熱交換がなされ所定温度に冷却される。

上述した熱交換器ユニット１０は、図３に示されるように、搭載された車両が走行した際に車両前方から走行風Ｆが当たり、その風圧が該車両前方に配置されたコンデンサ１２へと付与されることとなる。この風圧によってコンデンサ１２が車両後方側（矢印Ａ２方向）、すなわち、ラジエータ１４側へと押圧される。具体的には、コンデンサ１２は、その四隅に設けられラジエータ１４に固定されたブラケット３０に対して中央近傍が最も該ラジエータ１４側へと撓むように押圧される。

この場合、コンデンサ１２及びラジエータ１４の略中央部にスペーサ１６が装着されているため、前記コンデンサ１２がラジエータ１４側（車両後方側）へ押圧される力を弾発部５２の弾発力によって吸収して緩和させることができる。その結果、コンデンサ１２の略中央部近傍における変形を抑制することで、コンデンサ１２とラジエータ１４との間隔Ｌが好適に維持され接触してしまうことが防止される。

以上のように、本実施の形態では、コンデンサ１２及びラジエータ１４が平行に近接配置された熱交換器ユニット１０において、例えば、車両のエンジンルーム内で、前記コンデンサ１２が車両前方（矢印Ａ１方向）となるように配置された場合に、前記コンデンサ１２の背面と前記ラジエータ１４の表面との間にスペーサ１６を装着し、該スペーサ１６の弾発部５２によって前記コンデンサ１２と前記ラジエータ１４とが互いに離間させる方向へと押圧している。

これにより、例えば、車両の走行時に走行風の風圧がコンデンサ１２に付与され、ラジエータ１４側へと押圧された場合でも、スペーサ１６の弾発部５２によって前記コンデンサ１２の車両後方側（矢印Ａ２方向）への変形が抑制されるため、該コンデンサ１２が車両後方に設けられた前記ラジエータ１４に対して接触してしまうことが防止され、しかも、加熱された冷却水の流通しているラジエータ１４と接近することが防止されるため、コンデンサ１２内を流れる冷媒が加温されてしまうことがなく、冷却性能が低下せずに維持される。

また、上述したように風圧によるコンデンサ１２の変形が抑制されることで、ラジエータ１４に対して固定されているブラケット３０に付与される応力集中が緩和される。その結果、ブラケット３０を含むコンデンサ１２の耐久性を向上させることができる。

さらに、スペーサ１６は、第１アーム部５６ａ、５６ｂ及び第２アーム部５８ａ、５８ｂからなるフック５４をコンデンサ１２のチューブ２２に対して係合させることで、容易且つ確実に装着することができるため、前記スペーサ１６を装着する際の組付性が良好である。

さらにまた、スペーサ１６を、コンデンサ１２が風圧を受けた際に変形の大きな部位（例えば、高さ方向、幅方向の略中央）に適宜装着することで、前記コンデンサ１２の変形をより一層効果的に抑制し、ラジエータ１４との接触、前記コンデンサ１２の性能低下を防止でき、且つ、ブラケット３０に生じる応力を効果的に低減することが可能となる。

また、スペーサ１６は、フック５４を介してコンデンサ１２の背面１２ａ側に装着される場合に限定されるものではなく、前記フック５４をラジエータ１４のチューブ３８に対して係合させることで、前記ラジエータ１４の表面１４ａ側に装着するようにしてもよい。この場合には、スペーサ１６の第１ベース部４８がラジエータ１４の表面１４ａ側に当接し、第２ベース部５０がコンデンサ１２の背面１２ａ側に当接する。

なお、本発明に係る熱交換器ユニットは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…熱交換器ユニット １２…コンデンサ
１４…ラジエータ １６…スペーサ
２２、３８…チューブ ３０…ブラケット
４８…第１ベース部 ５０…第２ベース部
５２…弾発部 ５４…フック
５６ａ、５６ｂ…第１アーム部 ５８ａ、５８ｂ…第２アーム部
６０…爪部

Claims (5)

1. 内部を流通する冷媒と空気との熱交換を行うコンデンサと、内燃機関内を循環する冷却水と前記空気との熱交換を行うラジエータとを有し、車両搭載時において前記コンデンサが前記ラジエータに対して車両前方側に所定間隔離間して配置され互いに連結される熱交換器ユニットにおいて、
   前記コンデンサと前記ラジエータとの間には、該コンデンサと前記ラジエータとを互いに離間する方向へと付勢する付勢手段を有したスペーサが設けられることを特徴とする熱交換器ユニット。
2. 請求項１記載の熱交換器ユニットにおいて、
   前記スペーサは、前記コンデンサに当接する第１当接部と、
   前記ラジエータに当接する第２当接部と、
   を備え、
   前記第１当接部と前記第２当接部との間に前記付勢手段が設けられることを特徴とする熱交換器ユニット。
3. 請求項２記載の熱交換器ユニットにおいて、
   前記第１当接部又は前記第２当接部の少なくともいずれか一方には、前記コンデンサ又は前記ラジエータのチューブに対して係合されるフックが設けられることを特徴とする熱交換器ユニット。
4. 請求項２又は３記載の熱交換器ユニットにおいて、
   前記第１及び第２当接部は、板状に形成され、前記コンデンサ及び前記ラジエータに対して略平行となるように当接することを特徴とする熱交換器ユニット。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器ユニットにおいて、
   前記付勢手段は、波状に複数回折曲された弾発部からなることを特徴とする熱交換器ユニット。

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