JP2016534935A - エバポレータを膨張弁に結合する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、エバポレータ（１０）等の熱交換器を、特には車両用の膨張弁（２６）に結合する装置（２８）に関し、前記交換器及び前記膨張弁は流体の入る／出るためのポート（１８、２０、２２、２４）を有し、膨張弁のポートのうちの少なくとも１つのポート（２４）は交換器のポートのうちの１つのポート（１８）と整列しておらず、前記装置は、交換器及び／又はエバポレータに取付固定されることが意図された第１部品（３０）を含み、前記第１部品（３０）は、少なくとも１つの隣接する部品とともに、前記整列していないポート（１８、２４）同士を接続することが意図された第１流体流路の少なくとも一つを画成可能であり、前記隣接する部品は、前記装置、前記交換器及び／又は前記膨張弁の第２部品（３２）から選択される。

Description

本発明は、エバポレータ等の熱交換器を、特には車両用の膨張弁に結合する装置に関する。

車両内部の空調装置のための、バンドルを備えたエバポレータが知られている。積み重なったプレートからなるバンドルは、バンドルを通過する空気流とバンドル内を循環する冷媒との間の熱交換を可能とする。バンドルは、２つの端プレートの間に配設されている。このようなタイプのエバポレータは、出願人のＦＲ−Ａ１−２ ８２６ ４３７号に記載されており、当業者にとって周知である。

エバポレータの端プレートの一方は、冷媒をエバポレータに入れるため及びこの流体を出すための２つのポートを備えている。

エバポレータを膨張弁に、金属ブロックから通常構成されている結合装置を介して連結することは周知の慣行である。膨張弁は、流体入口ポートと流体出口ポートとを備え、これらのポートは、結合装置の内部流路によって、それぞれエバポレータの入口ポートと出口ポートとに連結されることが意図されている。膨張弁の入口ポートの軸と出口ポートの軸とは平行であり、膨張弁のバルブを実質的に通過する平面内に延在している。

実用において、エバポレータのバンドルは全体的に直立（鉛直／垂直）方向に配設されて、これによりエバポレータの入口ポートと出口ポートは水平方向に出現する。

膨張弁が水平方向に配置されて、エバポレータのポート間の中央距離が膨張弁のポートの中央距離と略同一である場合、結合装置に関して何ら設計上の問題はない。なぜならば、その内部流体流路は直線状であり得るため、比較的製造が簡単だからである。ＥＰ−Ａ２−１ ５１５１０４号は、このようなタイプの結合装置について記載している。

しかしながら、膨張弁のバルブの動作を最適化するためには、これを高い位置に置くことが好適であり、これは、前述のポートの平面が直立位置又は直立位置に対してわずかに傾斜するように、膨張弁が配置されるということを意味している。しかしながら、これにより結合装置に関して設計上の問題が生じる。実際に、装置の流路の一方は、エバポレータ及び膨張弁の整列したポートを連結するために略直線状とされ得るが、他方の流路は製造がより複雑である。なぜならば、この流路は、エバポレータのポートと整列する１つの開口部と、膨張弁のポートと整列する別の開口部と、これらの開口部を連結するダクトと、を有する必要があるからである。このようなダクトを製造する第１の解決法は、これを傾斜した態様で配向し、機械加工中に装置のブロック内部の本体を穿孔することにより製造することである。しかしながら、このような方法の実施は複雑であり、形成されるべき屈曲部のためにブロックの過剰な寸法決め（ｏｖｅｒｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｎｇ）を伴うおそれがある。

本発明の目的は、特にこのような問題に対して、簡単でありながら効果的且つ経済的な解決法を提供することである。

本発明は、エバポレータ等の熱交換器を、特には車両用の膨張弁に結合する装置であって、前記交換器及び前記膨張弁は流体入口／出口ポートを有し、前記膨張弁のポートのうちの少なくとも１つのポートは前記交換器のポートのうちの１つのポートと整列しておらず、前記装置は、前記交換器及び／又は前記蒸発器に接合固定されることが意図された第１部品を備え、前記第１部品は、少なくとも１つの隣接する部品とともに、前記整列していないポート同士を結合することが意図された第１流体流路を画成するのに適しており、前記隣接する部品は、前記装置、前記交換器及び／又は前記膨張弁の第２部品から選択される、装置を提案する。

本発明は、特に膨張弁が水平に配置されていない場合、すなわち、ポートのうちの少なくとも１つが交換器のポートと整列していない場合でも、結合装置の製造を簡単なものとし得る。本発明によれば、実際に、多くの互いに協働する部品、特に交換器及び／又は膨張弁等の周囲部品を作成することによってダクトが形成される。したがって、単独ブロックの本体に屈曲流路を穿孔することで製造する場合と比較して、結合装置の１つ又は複数の部品におけるダクトの形成が簡易なものとなる。

本発明の有利な実施形態によれば、前記第１部品は前記交換器に対して平坦に圧接されることが意図されており、前記交換器のポートとそれぞれ協働することが意図された貫通孔を備えている。前記第２部品は第１部品に対して平坦に圧接されることが意図されており、前記膨張弁のポートとそれぞれ協働することが意図された貫通孔を備えている。前記部品の前記孔は流体連通して、前記第１流路、並びに前記交換器の他方のポートと前記エバポレータの他方のポートに連結することが意図された第２流路を画成する。

実際に、例えば機械加工により部品に貫通孔を形成したり、例えば鋳造により孔を直接的に有する部品を形成することは容易となる。装置の部品は好適には金属であり、例えばアルミニウム及び／又はアルミニウム合金からなる。

本出願において、「貫通孔」という概念は、部品を通過する孔を意味するものとして理解されるべきであり、すなわちその両端部が部品の両面に出現しており、好適には、これら通路は交換器及び／又は膨張弁のポートの軸と略平行であることを意図される方向において延びている。

部品は重ねられて、例えばろう付けにより交換器に対して固定される。組み立てられた状態において、部品の孔は交換器のポートを膨張弁のポートに結合する流路を画成する。第１部品が、交換器、例えば当該交換器の端プレートに平坦に圧接して固定されるという事実により、第１流路が交換器の側で密封的に閉鎖されることが可能となる。第２部品が第１部品に平坦に圧接して固定されるという事実により、第１流路が第２部品の側で密封的に閉鎖されることが可能となる。更に、部品の孔は、互いに、及び交換器及び膨張弁のポートに密封的に連結される。

本発明の好適な実施形態において、前記第１部品の孔は、前記交換器及び／又は前記第２部品とともに前記第１流路を画成する細長い形状の孔又はスリットと、前記第２流路を画成する開口部とにより、それぞれ形成されている。

前記スリットの少なくとも一部は、前記第１部品の開口部の軸を中心とする湾曲形状を有し得る。この湾曲部は、前記スリットの略中央で計測される曲率半径であって、前記第２部品の前記孔間の中央距離に略等しい曲率半径を有し得る。これにより、第１部品に対する第２部品の、第１部品の開口部の軸に関する角度配置の調整が可能とされる。スリットの湾曲部が延在する角度範囲は、第１部品に対する第２部品の位置調整の角度範囲と略一致する。これにより、第１部品に対して単一の参照或いは基準（標準部品と呼ばれる）を提供することができ、この参照は、第２部品に対する多数の異なる参照に関連付けられることが可能であり、第２部品の参照は、孔の配置により互いに異なることを可能とする。

前記スリットは直線部を備えていてもよく、その一端部が前記スリットの湾曲部に連結されるとともに、反対側の端部が前記交換器のポートと協働することが意図されてもよい。

前記第２部品の孔の一方の孔は、前記第１部品のスリットの湾曲部に出現し得る。

前記第１部品は、プレート又はシートにより形成され得る。

前記シートが使用される場合、シートは型押され得るとともに、少なくとも２つの窪んだ領域を備え、それらの底部に孔が例えば穿孔により形成されている。

前記第２部品は金属ブロックから形成され得て、その孔は開口部により形成され得る。

前記装置は管状ブッシュを備え得て、前記第２部品の孔のうちのいくつかが管状ブッシュ内に出現している。

前記第２部品の、前記第１部品の反対側に位置する面において前記管状ブッシュのうちのいくつかのブッシュが突出し、前記膨張弁のポートに挿入されることが意図され得る。これらブッシュは、組立及び結合装置における膨張弁の配置を簡素化する。

前記第２部品の、第１部品の側に位置する面において前記管状ブッシュの他のいくつかのブッシュが突出し、前記第１部品の孔に挿入されることが意図され得る。これらブッシュは、組立及び互いへの配置を簡素化する。

また、本発明は、エバポレータ等の熱交換器と、膨張弁と、上述の結合装置と、を備えたアセンブリに関する。

また、本発明は、上述の装置を取り付ける方法であって、膨張弁の所望の角度位置に応じて、１つ又は複数の部品が、例えばろう付けによって、互いに及び／又は前記交換器と前記膨張弁との間で平坦に圧接して固定される方法に関する。

有利には、膨張弁の所望の配向を得るために、第２部品の孔のうちの１つが第１部品の対応する孔の軸に略整列しつつ、第２部品が第１部品に対して上述の整列軸に関して角度を以て配置されるようにして、第２部品が第１部品に対して配置される。

非制限的な例として挙げる以下の説明を読み且つ添付図面を参照することにより、本発明はよりよく理解され、本発明の他の詳細、特徴及び利点が明らかになるであろう。

本発明によるエバポレータと、膨張弁と、本発明によるエバポレータを膨張弁に結合する装置と、を備えたアセンブリの部分分解概略斜視図。 図１の膨張弁及び結合装置の拡大図。 本発明の変形例を示す、図２と同様の図。 本発明の変形例を示す、図２と同様の図。 本発明の変形例を示す、図２と同様の図。 本発明の変形例を示す、図２と同様の図。

まず、特に自動車内部の空調装置用の、エバポレータ型の交換器１０を示す図１を参照する。この交換器１０は、例えば、２つの端プレート１４、１６の間に配設された、積み重ねられた交換プレート１２を備えている。

プレートは、２つずつグループ化されて、一対の同一のプレートからなる各プレートの間の冷媒の流れを許容するチューブを形成し得る。隣接する２つのチューブの間に、前記交換器は、チューブ間を通過することで、交換器を通過する空気流に対する交換表面積を増大させ得るセパレータを備え得る。前記プレートは、少なくともその端部の一方に追加の型押部品又はフランジ等の接続手段を備えており、この接続手段は、冷媒が一対のプレートから別のプレート対へ移動することを可能にするマニホルドを形成するとともに、少なくとも前記端プレートの一方のプレート１６に出現している。

プレート１６は、前記マニホルドと連通している、交換器における流体入口ポート１８と、交換器の流体出口ポート２０と、を備えている。図１から理解されるように、交換器の使用配置（直立）において、ポート１８、２０の軸は平行であって、水平面Ｐ１内に延在している。

交換器１０のポート１８、２０は、膨張弁２６のポート２２、２４に、本発明の結合装置２８を介して連結される。

図２に示す例において、膨張弁２６は直立に配置されて、そのポート２２、２４の軸は互いに平行であり、且つポート１８、２０の軸に平行であるとともに、膨張弁のバルブ３０を通過する直立平面Ｐ２内に延在し、ここで、バルブ３０は高い位置にある。

膨張弁２６のポート２２は交換器１０のポート２０と整列しているが、膨張弁２６のポート２４は交換器のポート１８と整列していない。

本発明による結合装置２８は、ポート２０とポート２２との間の流体連通を確保する一方、他方でポート１８とポート２４との流体連通を確保し、本例では、結合装置２８は、２つの部品３０、３２からなるアセンブリ又はスタックを備えている。

装置２８の第１の部品３０は、端プレート１６に対して平坦に圧接され、交換器のポート１８、２０に流体連結する２つの貫通孔３４、３６を備えている。ここで、この部品３０は、略矩形の輪郭を有する、厚さの小さい（例えば１ｍｍ乃至１０ｍｍ）プレートにより形成されている。ここで、孔３４、３６の通路はポート１８乃至２４に平行な方向において製造されている。

孔３４は、交換器のポート２０の軸に整列する円筒形状の開口部により形成されている。孔３６は、細長い略Ｌ字形状スリットにより形成されている。このスリットは、第１直線直立部３８を備え、第１直線直立部３８の頂端は交換器のポート１８に面して配置されるとともに平面Ｐ１内に位置して、当該ポートとの流体連結を果たしている。直線部３８は、その底端により、スリットの湾曲部４０の頂端に連結され、湾曲部４０の底端は膨張バルブのポート２４に実質的に面して配置されるとともに平面Ｐ２内に位置している。湾曲部４０は、孔３４及びポート２０の軸である軸Ａを中心として、図示例においておよそ４５°の角度範囲に亘って湾曲している。湾曲部４０の曲率半径Ｒは、軸Ａとスリットの中間部との間で計測される。

部品３０が、例えばろう付けにより端プレート１６に当接固定されると、ポート１８、２０が孔３６の頂端及び孔３４にそれぞれ流体連通する。端プレート１６は、孔３６の残りの部分を交換器の側において密封的に閉鎖する。

装置の第２部品３２は、第１部品３０に対して平坦に圧接され、膨張弁のポート２２、２４に流体連結する２つの貫通孔４２、４４を備えている。ここで、この部品３２は、例えばおよそ５ｍｍ乃至２０ｍｍの厚さを有する、略平行六面体の金属ブロックから形成されている。ここで、孔４２、４４の通路は、ポート１８乃至２４に平行な方向において製造されている。

孔４２、４４のそれぞれは、円筒形状の開口部により形成されている。開口部４２は軸Ａに整列しており、すなわち、第１プレート３０の孔３４並びにポート２０及び２２に整列している。開口部４４は、膨張弁のポート２４の軸Ｂに整列しており、第１部品３０の孔３６の湾曲部４０の底端に面している。貫通孔４２、４４間の中央距離は、上述の半径Ｒに略等しい。したがって、貫通孔４２が孔３４とポート２２との間の流体連通を確実なものとするとともに、貫通孔４４が孔３６とポート２４との間の流体連通を確保している。

部品３２は、その膨張バルブ２６に向かって配向された面に、孔４２、４４の対応する端部を取り囲む、２つの突出する円筒形状のブッシュ４６を備えている。これらのブッシュ４６は、膨張弁２６のポート２２、２４に挿入されてその位置決めや取付を簡易にすることが意図されている。

更に、部品３２は、前述と同じ面に、膨張弁２６用の固定スクリュー（図示せず）を受容することが意図された２つのねじ穴４８を備えており、膨張弁は、これらのスクリューを通過させる２つの開口部５０を備えている。

部品３２が、例えばろう付けにより部品３０に当接固定されると、孔３４と孔４２が流体連通するとともに、孔４４が孔３６とその底端によって流体連通し、孔３６の残りの部分は、プレート３２によりプレート３０が覆われることによって密封的に閉鎖される。

ここで、交換器の端プレート１６と隣接する部品３２とによって横方向から閉鎖される部品３０のスリット３６は、２つの整列していないポート１８とポート２４との間における流体用のダクトを画成する。多数の部品を共に組み合わせることにより、屈曲ダクトの大量生産に通常付随する複雑な機械加工や鋳造工程を伴う必要なく、これらのポートの間に流路が形成される。

プレート３２の両ブッシュ４６を膨張弁のポート３２、２４内に挿入することにより、膨張弁がプレート３２に取り付けられ、次いで上述のスクリューを開口部５０に嵌入させて貫通孔４８にねじ止めしてアセンブリが接合される。

矢印ｆ１乃至ｆ９は、装置の孔３４、４２を通過することにより交換器の出口ポート２０から膨張弁の入口ポート２２に至り、装置の孔４４、３６を通過することにより膨張弁の出口ポート２４から交換器の入口ポート１８に至る経路を示している。変形例として、この経路は反転され得る。

図１及び２に示す例示的な実施形態において、膨張弁２６は直立して配置されている。図３及び４に示す変形例において、膨張弁２６は傾斜して配置されている。これらの変形例において、部品３０は上述の部品と同一であり、したがって本発明の多数の実施例に対して使用され得る標準部品を構成している。

図３に示す変形例において、部品３２’は、孔４４の位置において上述の部品３２と異なっている。孔４４は、組み立てられた状態において、部品３０の孔３６の傾斜部分の頂端に面することが意図されている。この場合、膨張弁の配向方向である平面Ｐ２、すなわち部品３２’の孔４２、４４の軸が延在する平面Ｐ２は、本例においておよそ４５°の角度で傾斜している。組み立てられた状態において、部品３０、３２’の周縁部は互いに略整列する。

図２及び３に示す実施形態は、多数の異なる部品３２、３２’の参照が、いわゆる標準部品３０の単一の参照或いは基準に関連付けられ得ることを示している。

図４に示す変形例において、部品３２が図１及び２に示す部品３２と同一であるが、部品３０に対して異なる態様で配置されている。部品３２は、孔４４が部品３０の孔３６の傾斜部の頂端に面するように、軸Ａを中心として４５°回転されている。

図２及び４に示す実施形態は、第２部品３２が横方向から貫通孔３６を閉鎖する限り、２つの標準部品３０、３２が、あらゆる配向を有する膨張弁に対する交換器の結合を生じるよう使用され得ることを示している。

図５及び６は、第１部品１３０、１３０’が型押シートから形成されて略矩形状の輪郭を有している、本発明の結合装置の他の変形実施形態を示している。

図５の部品１３０は、型押により窪んだ２つの領域１５２、１５４を備えている。これらの領域１５２、１５４の底部は略平坦であり、シートの平面に対して平行且つ距離を置い平面において延在している。第１孔１３４が第１領域１５２の底部に形成され、略円形の輪郭を有している。第２孔１３６は、上述の孔３６の形状に類似するＬ字形状を有して、同じく概してＬ字形状の第２領域の底部に形成されている。

孔１３４、１３６は、型押工程において、又はその後に形成され得る。

図５の第２部品１３２は、第１部品１３０に向かって配向された面に、部品１３２の孔１４２、１４４の対応する端部を取り囲む、２つの突出する円筒形状のブッシュ１５６を更に備えているという点において、図２の部品３２と本質的に異なっている。これらのブッシュ１５６は、第１部品１３０の孔１３４、１３６に挿入されてその位置決めや取付を簡易にすることが意図されており、部品１３２に固定されることが意図されている膨張弁が直立して配置されるように、孔１４２のブッシュ１５６は孔１３４に挿入されることが意図されており、孔１４４のブッシュ１５６は孔１３６の湾曲部の底端に挿入されることが意図されている。

このために、孔１３４は、孔１４２のブッシュ１５６の外径よりもわずかに大きい直径を有しているとともに、孔１３６の湾曲部の底端は孔１４４のブッシュ１５６の外径よりわずかに大きい横方向寸法を有している。

第２部品１３２は、孔１３６を横方向から閉鎖するように構成されている。

図６の部品１３０’は、領域１５４の底部に形成された孔１３６’が円形の輪郭を有して図５の孔１３６の湾曲部の頂端の高さに配置されているという点において、図５の部品１３０と異なっている。この孔１３６’は、ブッシュ１５６の直径よりわずかに大きい直径を有している。図６の部品１３２は、その機能がもはやポート１８を孔１３６’に連結するダクトを横方向から閉鎖することではないため、より小さい範囲を有し得るという点を除き図５の部品１３２と同一であり、ここで、ダクトは型押部品の底部により、第２部品１３２の側において横方向から閉鎖されている。

特に交換器の異なる部品をろう付けする場合、部品１３０、１３２及び部品１３０’、１３２は、互いに固定されてろう付けにより交換器に固定され得る。

Claims (15)

1. エバポレータ（１０）等の熱交換器を、特には車両用の膨張弁（２６）に結合する装置（２８）であって、前記交換器及び前記膨張弁は流体入口／出口ポート（１８、２０、２２、２４）を有し、前記膨張弁のポートのうちの少なくとも１つのポート（２４）は前記交換器のポートのうちの１つのポート（１８）と整列しておらず、
   前記装置は、前記交換器及び／又は前記蒸発器に接合固定されることが意図された第１部品（３０）を備え、
   前記第１部品（３０）は、少なくとも１つの隣接する部品とともに、前記整列していないポート（１８、２４）同士を結合することが意図された第１流体流路を画成するのに適しており、
   前記隣接する部品は、前記装置、前記交換器及び／又は前記膨張弁の第２部品（３２）から選択される、
   装置。
2. 前記第１部品は前記交換器に対して平坦に圧接されることが意図されており、前記交換器のポートとそれぞれ協働することが意図された貫通孔（３４、３６）を備え、
   前記第２部品は第１部品に対して平坦に圧接されることが意図されており、前記膨張弁のポートとそれぞれ協働することが意図された貫通孔（４２、４４）を備え、
   前記部品の前記孔は流体連通して、前記第１流路、並びに前記交換器の他方のポートと前記エバポレータの他方のポートに連結することが意図された第２流路を画成する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記第１部品（３０）の孔（３４、３６）は、前記交換器及び／又は前記第２部品とともに前記第１流路を画成する細長い形状の孔又はスリットと、前記第２流路を画成する開口部とにより、それぞれ形成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記スリットの少なくとも一部（４０）は、前記第１部品（３０）の開口部（３４）の軸（Ａ）を中心とする湾曲形状を有している、請求項３に記載の装置。
5. 前記スリットの湾曲部（４０）は、前記スリットの略中央で計測される曲率半径であって、前記第２部品（３２）の前記孔（４２、４４）間の中央距離に略等しい曲率半径を有している、請求項４に記載の装置。
6. 前記スリットは直線部（３８）を備え、その一端部が前記スリットの湾曲部（４０）に連結されるとともに、反対側の端部が前記交換器（１０）のポート（１８）と協働することが意図されている、請求項４又は５に記載の装置。
7. 前記第２部品（３２）の孔の一方の孔（４４）は、前記第１部品（３０）の前記スリットの湾曲部（４０）に出現する、請求項４乃至６の一項に記載の装置。
8. 前記第１部品（３０、１３０）は、プレート又はシートにより形成されている、請求項１乃至７の一項に記載の装置。
9. 前記シートは型押されているとともに、少なくとも２つの窪んだ領域（１５２、１５４）を備え、それらの底部に孔（１３４、１３６）が例えば穿孔により形成されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記第２部品（３２）は金属ブロックから形成され、その孔（４２、４４）は開口部により形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
11. 管状ブッシュ（４６、１５６）を備え、前記第２部品（３２、１３２）の孔（４２、４４、１４２、１４４）のうちのいくつかが前記管状ブッシュ（４６、１５６）内に出現している、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記第２部品（３２）の、前記第１部品（３０）の反対側に位置する面において前記管状ブッシュのうちのいくつかのブッシュ（４６）が突出し、前記膨張弁（２６）のポート（２２、２４）に挿入されることが意図されている、請求項１１に記載の装置。
13. 前記第２部品（１３２）の、前記第１部品（１３０）の側に位置する面において前記管状ブッシュのいくつかのブッシュ（１５６）が突出し、前記第１部品の孔（１３４、１３６）に挿入されることが意図されている、請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 前記エバポレータ（１０）等の熱交換器と、膨張弁（２６）と、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の結合装置（２８）と、を備えたアセンブリ。
15. 請求項１乃至１３の一項に記載の装置を取り付ける方法であって、前記膨張弁（２６）の所望の角度位置に応じて、１つ又は複数の部品（３０、３２）が、互いに及び／又は前記交換器と前記膨張弁との間で平坦に圧接されて固定される、方法。

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