JP5058456B2

JP5058456B2 - 自動車の車室用空調機に用いられる気密箇所を有するラビリンス型ケーシング

Info

Publication number: JP5058456B2
Application number: JP2005178895A
Authority: JP
Inventors: ヴァンサンフィリップ; テラノヴァジルベール; カルトントーマス
Original assignee: ヴァレオシステムテルミク
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2025-06-20
Also published as: US8333234B2; DE602005005900T2; US20050279484A1; CN100458350C; FR2871738A1; DE602005005900D1; EP1609639B1; US7841384B2; MXPA05006806A; CN1712878A; ATE391621T1; BRPI0502223B1; FR2871738B1; JP2006008117A; US20110100596A1; EP1609639A1; BRPI0502223A

Description

本発明は、自動車の車室用空調機の技術分野に属し、より詳しくは、熱交換器を収容する空調機用ハウジングに関する。

公知のように、熱交換器の製造時における許容誤差を考慮して、上述の空調機用ケーシングの内部における熱交換器の収容スペースは、大きめに定められている。このように収容スペースを大きめに確保することは、熱交換器がいわゆるＩ字状の場合、すなわち、熱交換器が、冷媒を一定の方向へ循環させる導管の束によって互いに離間された２つの貯水器を備えている場合には、特に重要である。

貯水器の収容スペースを大きめとしてあるため、熱交換器の空気流入面まで到達した空気流の一部は、熱交換器の各貯水器と、この収容スペースを区画しているハウジングの突出壁との間のスペースに入り込んで、貯水器の周りを迂回する。すなわち、この空気流の一部は、熱交換器による熱交換を受けず、また、熱交換されて熱交換器の空気流出面を抜け出た空気流と合流する際に、これを乱流とする。

このような熱交換効率の損失を軽微とするため、特に貯水器が設けられる領域に、例えば発泡体（一般にポリウレタン）を用いたパッキンを設けることにより、貯水器の収容スペースを気密にすることが提案されている。

このパッキンを設けると、ハウジングには、真新しい状態と同様の良好な気密性が確保される。しかし、パッキンが古くなると、この特性は劣化し（押しつぶされて扁平になったり、脆くなったりする）、所期の気密性を保てなくなって、熱交換効率が低下し、車室内部の温度についての快適性が損なわれる。

貯水器をハウジングの外に設ける場合には、貯水器の製造時の許容誤差、および貯水器と導管の束とを連結することに関連する許容誤差が、熱交換器の固定にとって支障となることはない。しかし、１つまたは２つの貯水器をハウジングの内部に設ける場合には、もう１回または２回、許容誤差を考慮しなければならなくなる。

本発明は、特に熱交換器がＩ字状の場合に、空気流の熱交換効率を改善しうる空調機用ハウジングを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、自動車の空調機内に設けられて、熱交換器を収容するハウジングを提供する。この熱交換器は、空気流入面、空気流出面、前面、後面、および貯水器の下方に位置する側面を有する。一方、ハウジングは、前記貯水器の少なくとも一部を収容しうるスペースを区画する突出壁を有する。

本発明に係るハウジングの特徴は、突出壁が、熱交換器の空気流入面または空気流出面と概ね平行な貯水器の側面に対応する第１の部分および第２の部分を有し、他方、貯水器の側面には、突部を形成する第１の部分および第２の部分が区画され、この貯水器の第１の部分および第２の部分が、突出壁の第１の部分および第２の部分と協働して、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させる迂回路を区画する形状を有することにある。

迂回路における空気流の速度は、この迂回路が狭隘で、しかも空気流が何度も進行方向を変えるために、「ラビリンス（迷路）」効果によって非常に遅くなる。したがって、流速の速い大部分の空気流は、ラビリンスを通過するよりも、熱交換器を迅速に横断し、概ね一定の気密性が確保された状態で熱交換が行われることとなる。

本発明については、次のような特徴を有する多くの実施形態が可能である。
・前記突出壁の第１の部分、およびこれに対応する貯水器の第１の部分だけが、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させる迂回路を区画する形状を有する。
・前記突出壁の第２の部分、およびこれに対応する貯水器の第２の部分だけが、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させる迂回路を区画する形状を有する。
・前記突出壁の第１の部分および第２の部分、ならびにこれに対応する貯水器の第１の部分および第２の部分が、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させる迂回路を区画する形状を有する。
・前記突出壁の第１の部分および第２の部分は、概ね、前記熱交換器の空気流入面または空気流出面の長手方向に延びている。
・貯水器の第１の部分および第２の部分は、概ね、前記熱交換器の空気流入面または空気流出面の長手方向に延びている。
・前記ハウジングは、貯水器の後面の一部を収容する２つのスペースが区画されている底壁を有し、貯水器の後面の一部は、前記熱交換器の後面と対応する形状を有し、前記ハウジングの底壁と貯水器の後面は、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させる迂回路を区画する形状を有する。
・前記貯水器は、周縁部を有し、この貯水器の第１の部分および第２の部分、または貯水器の後面に、前記周縁部の突部が設けられている。この場合、前記周縁部の突部は、概ね、貯水器の側面と直交して延びる第１の部分と、概ね、貯水器の側面と平行に延びる第２の部分とを有する。

本発明の方法によれば、自動車の空調機における熱交換器を収容するハウジングにおいて、空気流が熱交換器を通過しないことによる熱交換効率の損失を抑えることができる。

上記以外の本発明の特徴と効果は、添付の図面と、以下の詳細な説明から明らかになると思う。添付の図面は、本発明の理解の一助となるだけでなく、本明細書における用語の意義を解釈する上でも役に立つものと思う。

図１と図２は、自動車の車室用空調機に用いられる、本発明の第１の実施形態に係るハウジング１を示す。このハウジング１は、空気流を熱交換するためのものである。ハウジング１は、自動車のどの部分（前部、後部、またはこれ以外の部分）にも、設置することができる。

ハウジング１（一部のみを図示してある）は、車室の外から流入する空気流を加熱するか、または車室内の空気を再加熱して、車室に暖気を供給するために用いられる。ハウジングの外壁と内壁（一部のみを図示してある）は、内部に熱交換器（冷媒循環用のラジエータ等）３が設置された暖気管２を区画している。以下の説明においては、熱交換器３は、Ｉ字状のラジエータとする。

Ｉ字状のラジエータ３は、冷媒が一定の方向にのみ循環するようになっているチューブＴの束によって互いに離間された２つの貯水器４と５を備えている。一方の貯水器、例えば貯水器４は、外部の冷媒循環路と連結された吸水口６を有しており、もう一方の貯水器、例えば貯水器５は、外部の冷媒循環路と連結された排水口７を有している。

図１と図２に示すように、貯水器４と５は、それぞれ、２つの室８，９および10,11から構成されている。ただし、各貯水器は、単一の室から構成することもできる。

ラジエータ３は、以下の構成要素を備えている。
・加熱される空気流Ｆ１が入り込む空気流入面12
・加熱された空気流Ｆ２が抜け出る空気流出面13
・前面14と後面15（図１は、正面から視た断面図であり、前面14は、後面15に重なっているため、後面15を直接視ることはできない）
・貯水器４の下方に位置する第１の側面16（図１においては紙面と直交して延びている）
・貯水器５の下方に位置する第２の側面17（図１においては紙面と直交して延びている）

ラジエータ３は、ハウジングの暖気管２を横断する方向に設置されている。貯水器４と５の端部には、冷媒の外部循環路と接続する断面において、ハウジングの外部へ開放された吸水口６と排水口７が設けられている。この実施形態においては、吸水口６と排水口７は、ラジエータ３の前面14において、全部で２つ設けられているが、必ずこうしなければならないわけではない。吸水口６または排水口７は、ラジエータ３の前面14において、空気流入面12または空気流出面13よりも上方に設けることができる。

ラジエータ３を、暖気管２を横断する方向に設置しうるよう、ハウジング１の突出壁18と19は、貯水器４と５の一方の少なくとも一部を収容しうるスペースを区画している。ラジエータ３を暖気管２に設置する際には、貯水器４と５を、ハウジング１の底壁20と接するまで、それぞれの収容スペース内を移動させ、ラジエータの後面14の側に配置することもできる。

貯水器４と５を収容するためのスペースは、ラジエータ製造時の許容誤差を考慮して、寸法を大きめにとってある。このため、ラジエータに流入する空気流Ｆ１の一部は、矢印Ｆ３で示すように、ハウジングの突出壁18,19と貯水器４，５の間のスペースに入り込む。

本発明は、このようなスペースを独自の態様において気密とし、かつこの気密を持続させることを企図している。

より正確にいうと、突出壁18,19は、それぞれ、貯水器の側面に、ラジエータ３の空気流入面12または空気流出面13と概ね平行な第１の部分21,22および第２の部分23,24を有している。一方、貯水器４，５は、それぞれ、ラジエータ３の空気流入面12または空気流出面13と概ね平行な側面に、第１の部分25,26および第２の部分27,28を有している。

突出壁18,19の第１の部分21,22、およびこれに対応する貯水器４，５の第１の部分25,26、ならびに突出壁18,19の第２の部分23,24、およびこれに対応する貯水器４，５の第２の部分27,28は、協働して迂回路29,30および31,32を区画し、空気流の進行方向が、少なくとも３回変化するようにしている。この結果、空気流の大部分は、冷媒が循環する導管の束の間を通過し、貯水器の周りを迂回することによる流速の低下はなくなる。

上述のように、この実施形態においては、突出壁18,19の第１の部分21,22および第２の部分23,24、ならびにこれに対応する貯水器４，５の第１の部分25,26および第２の部分27,28は協働している。このため、突出壁18または19と、貯水器４または５との間のスペースを通過する空気流は、矢印Ｆ３で示すように、空気流入面12の側において、第１の迂回路29または30（第１のラビリンスを形成している）に入り込み、ついで第２の迂回路31または32（第２のラビリンスを形成している）を通って、矢印Ｆ４で示すように、空気流出面13の側において、暖気管２に至る。

しかし、突出壁18,19の第１の部分21,22、およびこれに対応する貯水器４，５の第１の部分25,26だけが、上述のように協働するようになっている（空気流は迂回路29または30のみを通る）第１の変形例、ならびに突出壁18,19の第２の部分23,24、およびこれに対応する貯水器４，５の第２の部分27,28だけが、上述のように協働するようになっている（空気流は迂回路31または32のみを通る）第２の変形例も可能である。

迂回路29,30および31,32を形成する突出壁18,19の第１の部分21,22および第２の部分23,24、ならびにこれに対応する貯水器４，５の第１の部分25,26および第２の部分27,28については、多くの異なる形状が可能である。

貯水器４，５の第１の部分25,26および第２の部分27,28は、貯水器４，５の周縁部、より正確にいうと、貯水器の側面側における周縁部の特別な形状を有する部分によって形成するのが望ましい。

貯水器４，５は、それぞれ、２つの部品８，９および10,11によって構成されており、これらの部品は、周縁部33,34および35,36を有している。各貯水器の２つの周縁部の少なくとも一方に、貯水器の側面（空気流入面12または空気流出面13と概ね平行である）から突出する突部を形成することにより、ハウジング１の突出壁18,19の第１の部分21,22および第２の部分23,24との協働によって、空気流の進行方向を複数回変化させうる障害物を設けることができる。

貯水器の部品８，９の周縁部33,34は、特別な形状を有している。より正確にいうと、各貯水器４，５の２つの周縁部33,34および35,36には、貯水器の２つの側面において、概ね同一の高さの突部が形成されている。

各貯水器の２つの周縁部の突部を合わせることによって生ずる厚みが、空気流の進行方向を効率的に変化させることに寄与する。

突出壁18,19の第１の部分21,22および第２の部分23,24は、迂回路29,30,31,32を区画するよう、特別の形状を有している。

各貯水器４，５は、このような形状を有するため、それぞれ、２つの迂回路29,31および30,32を区画することができ、空気流は、４回（または各貯水器について８回）進行方向を変化させることとなる。

しかし、空気流の迂回路については、図示したもの以外にも、多くの形状が可能である。この形状は、突出壁18,19の第１の部分21,22および第２の部分23,24、ならびに貯水器４，５の第１の部分25,26および第２の部分27,28によって定まる。

図３に示す実施形態は、図１と図２に示す実施形態の変形例である。この実施形態においては、各貯水器４，５は、周縁部37,38を有する単一の部品から構成されており、この周縁部の厚さを調整することにより、空気流の進行方向を効果的に変化させることができる。

図４と図５に示す実施形態においては、貯水器４，５の各周縁部33,34および35,36は、第１の部分39,40および41,42を有している。この第１の部分39,40および41,42は、貯水器の側面において、空気流入面12と空気流出面13を含む各平面と概ね直交して延びる、所定の高さの突部を有している。また、この第１の部分からは、空気流入面12と空気流出面13を含む各平面と概ね平行に、第２の部分43,44および45,46が所定の距離だけ延びている。

突出壁18,19の第１の部分21,22および第２の部分23,24は、迂回路29,30,31,32を区画しうる形状となっている。より正確にいうと、突出壁18,19の第１の部分21,22は、貯水器４，５の周縁部33,35における第２の部分43,45に概ね対応する第２の延出部49,50と、この第２の延出部49,50から空気流入面12を含む平面と概ね直交して延びる第１の延出部47,48と、第２の延出部49,50と概ね直交して延びる第３の部分51,52と、この第３の部分51,52と概ね直交して延びる第４の部分53,54とを有している。

同様に、突出壁18,19の第２の部分23,24は、貯水器４，５の周縁部34,36における第２の部分44,46に概ね対応する第２の延出部57,58と、この第２の延出部57,58から、ラジエータ３の空気流出面13を含む平面と概ね直交して延びる第１の延出部55,56と、第２の延出部57,58と概ね直交して延び、貯水器４，５の周縁部34,36における第１の部分４０,42に概ね対応する第３の部分59,60と、この第３の部分59,60と概ね直交して延びる第４の部分61,62とを有している。

各貯水器４，５がこのような形状を有するため、それぞれ、２つの迂回路29,31および30,32を区画することができ、空気流は、４回（または各貯水器について８回）進行方向を変化させることとなる。

ハウジングの気密性を最適なものにするため、突出壁18,19の第１の部分21,22および第２の部分23,24は、ラジエータの前面14と後面14の間において、概ね、ラジエータ３の空気流入面12および空気流出面13の長さ方向に延びているのが好ましい。他方、貯水器４，５の第１の部分25,26および第２の部分27,28も、概ね、ラジエータ３の空気流入面12および空気流出面13の長さ方向に延びているのが好ましい。

しかし、突出壁18,19の第１の部分21,22、および貯水器４，５の第１の部分25,26だけが、概ね、ラジエータ３の空気流入面12および空気流出面13の長さ方向に延びるようにすることもできる。同様に、気密性を強化するため、ラジエータ３の空気流入面12および空気流出面13と貯水器４，５との関係だけでなく、ラジエータ３の後面14と貯水器４，５との関係についても、本発明の原理を適用することができる。この場合（図示はしていない）、ハウジング１の底壁20（吸水口６と排水口７が位置する側と反対側に位置する）は、貯水器４と５を収容する２つのスペースを区画しなければならない。また、後面14の側における貯水器４，５の面も、対応する形状を有するようにしなければならない。

ハウジングの底壁20の貯水器４，５に対向する部分は、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させうる迂回路を区画する形状を有しなければならない。その結果、貯水器４，５の周りを迂回する空気流の速度は低下する。

本発明は、上述の単なる例示としての実施形態に挙げたハウジングと熱交換器に限られるものではなく、特許請求の範囲内で当業者が想起しうるあらゆる変形例を包含する。

以上、貯水器を備えた熱交換器を収容するハウジングについて説明してきたが、本発明は、熱交換器が貯水器を備えていない場合にも適用することができる。

Ｉ字状熱交換器を備えた空調機に用いられる、本発明の第１の実施形態に係るハウジングの一部の模式的断面図である。図１のハウジングの一部をさらに詳細に示す模式的断面図である。図１の変形例に係るハウジングの一部の模式的断面図である。Ｉ字状熱交換器を備えた空調機に用いられる、本発明の第２の実施形態に係るハウジングの一部の模式的断面図である。図４のハウジングの一部をさらに詳細に示す模式的断面図である。

符号の説明

１ハウジング
２暖気管
３熱交換器（ラジエータ）
４，５貯水器
６吸水口
７排水口
８，９，10,11 室
12 空気流入面
13 空気流出面
18,19 ハウジングの突出壁
20 ハウジングの底壁
29,30,31,32 迂回路
37,38 貯水器の周縁部
Ｆ１加熱される空気流
Ｆ２加熱された空気流

Claims

暖房・換気・空調のための装置の中に熱交換器（３）収容するためのハウジング（１）であって、
前記熱交換器（３）は、空気流入面（１２）と、空気流出面（１３）と、前面（１４）と、後面（１５）と、貯水器(４)(５)によって覆われる少なくとも１つの側面（１６）（１７）とを有し、
前記ハウジング（１）は、複数の側壁（１８）（１９）を有し、前記複数の側壁は、貯水器（４）（５）の少なくとも一部を収容するスペースを少なくとも一つ画成し、
前記ハウジングの前記側壁は、前記貯水器の側面にそれぞれ対向して配置される第１の一次部分（２１）（２２）と第２の一次部分(２３)（２４）の一方または双方を有する空間を画成し、前記第１の一次部分と前記第２の一次部分は、熱交換器の前記空気流入面と前記空気流出面の一方または双方と略平行であり、
前記貯水器は、その両側面に、凸状の第１の二次部分(２５)(２６)および第２の二次部分(２７)(２８)を有し、
前記第１の一次部分および前記第２の一次部分と、前記第１の二次部分および前記第２の二次部分とが、空気流を制約してその方向を少なくとも３回変える迂回路(２９)(３０)(３１)(３２)を、画成するような形状を、それぞれ有することにより、前記空気流の循環を前記迂回路の全体の中に制限することを特徴とするハウジング。
前記第１の一次部分(２１)(２２)と、これに対応する前記第１の二次部分(２５)(２６)とは、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させる迂回路(２９)(３０)を画成する形状を有することを特徴とする請求項１記載のハウジング。
前記第２の一次部分(２３)(２４)と、これに対応する前記第２の二次部分(２７)(２８)とは、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させる迂回路(３１)(３２)を画成する形状を有することを特徴とする請求項１記載のハウジング。
前記第１の一次部分(２１)(２２)及び第２の一次部分(２３)(２４)、並びにこれに対応する前記第１の二次部分(２５)(２６)及び前記第２の二次部分(２７)(２８)は、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させる迂回路(29)(30)(31)(32)を２本ずつ画成するよう、それぞれ形状を有することを特徴とする請求項１記載のハウジング。
前記第１の一次部分(２１)(２２)と第２の一次部分(２３)(２４)とは、概ね、前記熱交換器の空気流入面(１２)または空気流出面(１３)の長手方向に延び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ハウジング。
前記第１の二次部分(２５)(２６)と前記第２の二次部分(２７)(２８)とは、概ね、前記熱交換器の空気流入面(１２)または空気流出面(１３)の長手方向に延びていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハウジング。
前記ハウジングは底壁(２０)を有し、前記底壁（２０）は、それぞれが前記貯水器(４)(５)の後面を収容する２つの空間を画成し、貯水器(４)(５)の後面の一部は、前記熱交換器(３)の後面(１５)と対応する形状を有し、前記ハウジングの底壁(２０)と貯水器(４)(５)の後面は、空気流の進行方向を少なくとも３回変化させる迂回路を画成する形状を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のハウジング。
前記貯水器(４)(５)は、それぞれ、周縁部(３３)(３４)(３５)(３６)を有し、この貯水器(４)(５)の第１の部分(２５)(２６)および第２の部分(２７)(２８)、または貯水器(４)(５)の後面に、前記周縁部(３３)(３４)(３５)(３６)の突部が設けられていることを特徴とする請求項７記載のハウジング。
前記周縁部(３３)(３４)(３５)(３６)の突部は、概ね、貯水器(４５)の側面と直交して延びる第１の部分(３９)(４０)(４１)(４２)と、概ね、貯水器(４５)の側面と平行に延びる第２の部分(４３)(４４)(４５)(４６)とを有することを特徴とする請求項８記載のハウジング。