JP5290490B2 - 車両用の暖房、換気及び空調の設備 - Google Patents

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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、上述の空調機用ハウジングにおける熱交換器の収容スペースは、大きめに確保される。このように、ハウジングにおいて熱交換器の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。
この熱交換器は、空気流入面、空気流出面、上端面、下端面、ならびに貯水器(特にI字状のもの)が設置される第1および第2の突出壁を備えている。貯水器の前面には、冷媒循環路と接続するためのオリフィスが設けられている。
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。また、ハウジングは、熱交換用の導管を横断する方向に、熱交換器を挿入しまたは取り出すための開口を有する前壁を有している。熱交換用の導管は、前壁を貫通している。
ハウジングにおける熱交換器の収容スペースを大きめに確保してあるために、熱交換器の空気流入面まで到達した冷たい空気流の一部は、突出壁によって区画されているスペースを通って、ハウジングの外へ向かう。このため、空気流の熱交換効率に損失が生じ、特に運転者の脚の近く、やがては助手席にいる乗員の脚の近くの室温が不快なものになることがある。
さらに、ハウジングにおいて熱交換器の収容スペースを大きめに確保すると、熱交換器がハウジングの内部、特に突出壁の近傍で振動するという問題も生ずる。
このような熱交換効率の損失と熱交換器の振動の問題を解消するため、圧縮可能な弾性ガスケットを、貯水器の収容スペースに設けるとともに、ハウジングの突出壁の近傍に区画される空気流の通路の周囲に、気密を保つ手段を設けることが提案されている。このようなガスケットと気密手段には、通常、ポリウレタン製のジョイントが用いられている。
このようなジョイントを設けると、ハウジングには、真新しい状態と同様に、良好な気密性と、十分な振動防止効果が実現される。しかし、ジョイントが古くなると、この特性が劣化し(押しつぶされて扁平になったり、脆くなったりする)、当初の気密性と振動防止効果を奏しえなくなって、熱交換効率が低下し、車室の室温が不快なものとなる。
また、ラジエータにこのようなジョイントを設けるには、人手によらなければならないが、その作業は非常に複雑であり、コストがかかる。
ハウジングの通路を遮蔽するため、カバーを用いることも提案されている。しかし、このようなカバーは、熱交換器の空気流入面と空気流出面が振動するため、ハウジングの気密性を実現することができない。また、この気密性は、貯水器が取り付けられるハウジングが、熱交換器製造時の許容誤差を考慮して大きめに製造されていることによっても、実現することができない。さらに、カバーを取り付ける際には、上記ポリウレタン製のジョイントを手で固定するために、人力を用いなければならないという欠点もある。
本発明は、特に熱交換器がI字状の場合に、熱交換器を収容する自動車の車室空調機用ハウジングにおいて、気密性を確保し、熱交換器の振動を防止することを目的とする。
本発明に係るハウジングは、カバーを備え、このカバーは、熱交換器のオリフィスと連通する少なくとも2つの通路を有し、前記熱交換器の前面と対向するように、ハウジングの前壁に連結され、かつ前記ハウジングの開口部または前記通路を通る空気の流出を制限(可能ならば防止)しうる気密手段が二重成形されている。
さらに、本発明に係るハウジングは、以下の付随的な特徴を、単独で、または複数組み合わせて備えることができる。
・カバーは、気密手段の少なくとも一部を構成する気密バンドを内面に備えた周縁部を有する。
・気密手段の一部は、前記各オリフィスの少なくとも一部を包囲する形状を有する。この場合、気密手段は、弾性材料から形成される。
・前記第1の通路は、熱交換器の前面に通じており、前記気密手段の一部は、この第1の通路、および貯水器のオリフィスを気密に包囲する第1の円錐形状を有する。
・前記第2の通路は、熱交換器の前面に通じており、前記気密手段の一部は、この第2の通路、および貯水器のオリフィスを気密に包囲する第2の円錐形状を有する。
・第2の通路の接続部は、熱交換器の前面の側に突部を有しており、前記気密手段の一部は、この第2の通路の接続部の少なくとも一部を気密に包囲しうる気密バンドとなっている。
・前記通路は、それぞれ、熱交換器の前面の側に突出した接続部を有しており、前記気密手段の一部は、前記通路の接続部の少なくとも一部を気密に包囲しうる少なくとも2つの気密バンドとなっている。
・前記気密手段は、少なくとも1つの補助的な直線状の気密バンドを備えている。
・カバーは、剛質または半剛質の第1の材料から形成される殻状部を有し、前記気密手段は、この第1の材料を上回る弾性と圧縮性を有する第2の材料から形成され、かつ前記カバーの殻状部に二重成形されている。
・カバーは、剛質または半剛質の第1の材料から形成される第1および第2の半殻状部と、前記第1の材料を上回る弾性と圧縮性を有する第2の材料から形成され、前記気密手段を区画し、かつ前記第1および第2の半殻状部の内面に接合された第1の殻状部とを有する。
・カバーは、前記通路を少なくとも部分的に包囲する第1および第2の延出部が設けられた外面を有し、かつ冷媒循環路のコネクタをこのカバーに固定する補助的な固定手を備えている。
・カバーは、ハウジングへの接続手段を固定するための第2の固定手段を備えている。このために、カバーは、正の温度係数をもつ電気抵抗を備えた補助的なラジエータの前面に開放する第2の開口部を有し、この第2の開口部が前記接続手段を構成している。
本発明によれば、空調機用熱交換器の製造時の許容誤差を考慮して、この熱交換器を収容しるよう、大きめの寸法で製造されるハウジングにおいて、空気流が熱交換器を通過せずにハウジング外に流出することによる熱交換効率の損失を抑え、かつ熱交換器の振動を防止することができる。
上記以外の本発明の特徴と効果は、添付の図面を参照して行う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われる。
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、空気流に対して熱交換を行うためのものである。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、または車室から流入する空気を再加熱して、車室に暖気を供給するために用いられる。ハウジングの壁体(一部のみを図示してある)は、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。
・加熱される空気の流れF1が入り込む空気流入面8。
・加熱された空気の流れF2が抜け出る空気流出面9。
・前面10と後面11(図1は、正面から視た断面図であり、前面10は、後面11に重なっているため、後面11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12(図1においては、紙面と直交する方向に延びている)。
・貯水器5の下方に位置する第2の側面13(図1においては、紙面と直交する方向に延びている)。
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1の外へ開放されている吸水口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は、ラジエータ3の前面10に設けられ、排水口7は、空気流入面8よりも空気流の上流側で、ほぼ前面10の位置に設けられている。より正確にいうと、排水口7は、ラジエータの空気流入面8に平行な面と、前面10に平行な面とに挟まれる一定の方向に向かって延びている(換言すれば、排水口(または排水管)7は、斜面を形成している)。ただし、この方向は、逆向きでもよい。
なお、吸水口6と排水口7の両方を、ラジエータの前面10に設けるか、またはラジエータの空気流入面8または空気流出面9よりも空気流の上流側で、ほぼ前面10の位置に設けることもできる。
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には、前壁15、ならびに一方の側の突出壁16,17,18、および他方の側の突出壁19,20,21によって、開口部14が区画されている。開口部14には、貯水器4と5の一方の少なくとも一部を収容しうる2つのスペースが仕切られている。
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の後壁22と接するまで、それぞれの収容スペース内を移動させ、ハウジング1の後面23の側に配置することができる。
図2に示すように、ラジエータ3を暖気管2に設置すると、ラジエータ3の前面10は、概ね、開口部14が区画されているハウジングの前壁15と揃う。
貯水器4,5の収容スペースと開口部14は、ラジエータ3の製造時の許容誤差を考慮して、寸法を大きめにしてある。このため、ラジエータに流入する空気の流れF1の一部は、ラジエータ3とこれを包囲する壁体との間のスペースを通って、暖気管2から抜け出る。このように、この種のハウジングにおいては、ラジエータ製造時の許容誤差を考慮しなければならないため、容易に装着しうるカバーが必要となる。
本発明は、独自の態様で、ラジエータの収容スペースにおいて、持続的な気密を確保するものである。このため、本発明においては、ハウジング1に、図3と図4に示すようなカバー24を取り付けてある。このカバー24は、暖気管2に設置されたラジエータ3の前面10と対向し、ラジエータ3を固定するために、ハウジングの前壁15と連結される。
より正確にいうと、カバー24には、ラジエータ3の空気流入面6および空気流出面7と連通する少なくとも2つの通路25,26が区画されており、またこのカバー24は、気密手段が設けられる内面27を有している。カバーは、ハウジングの前壁15に取り付けられた場合には、開口部14を通って空気が流出するのを防止する。
カバー24は、種々の態様で、ハウジングの前壁15に取り付けることができる。例えば、図2〜図4に示すように、ハウジングの開口部14は、第1の固定ラグ29を有する周縁部28によって区画されている。第1の固定ラグ29は、それぞれが、例えば、カバー24の外面30を固定しうる頭部を備えている。(または、変形例として、カバーは、第1の固定ラグの頭部と類似の形状を有する貯水器収容スペースとの協働によって固定することもできる。)
この実施形態においては、斜面が形成された頭部を有する4つの固定ラグ29が設けられている。しかし、固定ラグの数は、これより多くても少なくてもよい。また、カバーと他の態様で共働しうる固定手段を設けることもできる。
ハウジングとカバーとの連結を強固なものにするため、補完的な固定手段を用いることもできる。すなわち、図2〜図4に示すように、カバー24に、1つまたは複数の第2の固定ラグ31を設けることができる。この第2の固定ラグ31は、暖気管2を横断する方向に延びる孔を有している。他方、ハウジングの前壁15(例えば周縁部28)には、第2の固定ラグと同じ数の孔32を設けてある。各孔32は、ねじ等の締着手段(図示せず)のねじ山が設けられた部分を収容しうるよう、対応する第2の固定ラグ31の孔と整列させる。
ただし、この第2の固定ラグ31、ハウジングの対応する孔32、およびねじのような固定手段は、用いなくてもよい。
図2〜図4に示すように、カバー24、好ましくはその内面30に、カバー24を介してハウジング1の前壁15に連結される要素を固着するための補助的な固定手段33を設けることができる。
他方、ハウジングの前壁15における開口部14の側には、正の温度係数を有する電気ラジエータ(図示せず)等の加熱補助手段を、暖気管2内でラジエータ3の下流側に設置しうるようにするための第2の開口部34を設けることができる。
なお、カバー24を介してハウジング1の前壁15に連結される要素を固着するには、上記以外の補助的な固定手段を用いることもできる。
カバー24は、開口部14において、少なくともラジエータ3の気密を確保し、かつ、暖気管2内でのラジエータ3の振動防止を自動的に行いうるよう、図示したもの以外のものにすることもできる。例えば、図4に示すように、カバー24の周縁部35の内面27に、気密バンド36を設けてもよい。
図4に示すように、カバー24の内面27において2つの通路37,38を区画する部分の周りには、気密手段が設けられている。ラジエータ3が、暖気管の軸方向と直交する方向を向く円錐形状の吸水口6と、暖気管の軸方向を向く排水口7とを有する場合には、吸水口6に対向する通路(または開口)37を区画する部分に固定される気密手段は、概ね円錐形のフランジ39であるのが好ましい。
他方、排水口7に対向する通路(または開口)38を区画する部分に固定される気密手段は、バンド、好ましくは半円錐形のフランジ40とするのがよい。フランジ39が円錐形であると、熱交換器の寸法に誤差があっても、良好な気密を維持することができる。
吸水口6と排水口7が、ともに暖気管の軸方向を向く半円錐形の場合、これらの気密手段は、ともにバンド、好ましくは半円錐形のフランジ40とするのがよい。同様に、吸水口6と排水口7が、ともに暖気管の軸方向と直交する方向を向く円錐形の場合、これらの気密手段は、ともに円錐形のフランジ39とするのが好ましい。
これら円錐形および半円錐形のフランジは、カバー24がハウジングの前壁15と対向して装着されたときに、ラジエータ3の吸水口6と排水口7に良好な気密性を与える。
特に、吸水口6と排水口7の気密維持に関して、カバー24とハウジング1が共働することにより、ラジエータ3の振動が防止される。すなわち、ラジエータ3は、強固に固定され、振動しない。
このほか、図4に示すように、カバー24における内面27の中央を長手方向に延びる少なくとも1本の気密バンド41を設けることによって、気密性を強化することができる。
ハウジングの前壁15に区画される開口部14の気密性を高めるため、上記以外の気密手段、特に、気密バンド41と直交する方向に延びる1本または複数本の気密バンドを設けることもできる。この気密バンドの形状は、主として、ラジエータ3の前面10における区画のレイアウトによって決まる。
ラジエータの気密性を確保するだけでなく、その横方向の振動(ハウジング1の突出壁16と19の間の振動)と、縦方向の振動(ハウジング1の後壁22とカバー24の内面27との間の振動)を防止するため、カバー24をハウジング1の前壁15に装着した後に、所望の弾性と圧縮性を有する材料からなる気密手段を設けるのが好ましい(図5参照)。
横方向の振動の防止は、どちらかといえば、固定手段29,31,32、ならびに圧縮された円錐形フランジ39および半円錐形フランジ40の協働によって実現される。
他方、縦方向の振動の防止は、固定手段29,31,32、ならびに圧縮された気密バンド36,41、圧縮された円錐形フランジ39および半円錐形フランジ40の協働によって実現される。
気密手段の材料には、SEBSまたはEPDM型熱可塑性エラストマーのような使用寿命の長いエラストマーを用いるのが好ましい。この気密手段は、PVC(ポリ塩化ビニル),PE(ポリエチレン),PA(ポリアミド)またはPP(ポリプロピレン)のような、剛質または半剛質の内面27の壁体、または殻状部42の全部または一部の上に二重成形する。
円錐形フランジ39または半円錐形フランジ40、カバー周縁部の気密バンド36、およびカバー中央部の気密バンド41は、この方法によって製造することができる。
気密バンドの二重成形は、軟質の材料を、局所的に、単一の操作で、複数の帯状に注入することによって行う。気密手段の装着は、機械的な方法、または熱による融着によって行うことができる。二重成形は、人手を要しないので有利である。
二重成形を行う場合は、まず、第1の圧縮機において、型に剛質の材料を注入し、部品を成形する。ついで、こうして得られた部品を、ロボットが取り上げ、軟質の材料を、気密が要求されるすべての領域に注入されるようになっている他の型に入れる。こうして、通常は4回または5回の操作(型とり、接着、ポリウレタン製ジョイントの周縁部の組立て、オリフィスを形成するための第2のジョイントの組立て等)を要するカバーを、2回の操作によって成形することができる。
上述の手順によれば、気密手段(および振動防止手段)は、カバー24の内面27における所定の箇所のみに設けられる。しかし、他の手順によって、気密手段が、カバー24の内面27(または外面)の全体を覆いつくすようにすることもできる。
図6と図7に示す実施形態においては、カバー24は、所定の弾性と圧縮性を有する第1の材料からなる殻状部43、ならびに剛質または半剛質の第2の材料からなる半殻状の第1の気密手段44と第2の気密手段45とからなる気密アセンブリを備えている。この気密アセンブリは、殻状部43の外面(または上面)に接合されている。第1の材料は、弾性と圧縮性において、第2の材料を上回るものを選択する。
この実施形態においては、カバー24は、殻状部43、ならびに半殻状の第1の気密手段44および第2の気密手段45の組合せからなっている。
2つの気密手段44と45は、軟質の殻状部43によって接合されている。カバー24の中央部は、2つの貯水器4および5の前面の高さの差、ならびに吸水口6と排水口7の位置の大きな差を補償しうるように、可撓性と弾性を有する。
L字状のカバー24はこのような構成を有するため、まず延出部46(これについては後述する)を固定し、ついで第1の気密手段44を有するカバーの一部を通路25に向けて引き戻すようにして、回動させることができる。
殻状部43に接合される2つの気密手段の代わりに、剛質または半剛質で、第状部43に接合される単一の気密手段を用いることができる。しかし、この場合には、気密手段の中央部は、可撓性と弾性を有しない。
上記気密手段の2つの態様においては、殻状部43は、接着または二重成形によって、2つの気密手段44,45に接合される。
図6と図7に示すように、カバー24の外面47には、通路25と26を少なくとも部分的に包囲する2つの延出部48と46が設けられている。これらの延出部48と46は、冷媒循環路における2つのコネクタ49と50の一方をカバー24に連結するための補助的な固定手段を有している。
例えば、図示のように、各延出部48,46は、半円形の壁体を構成しており、これら延出部における可撓性の両端部は、第1の固定手段51を備えている。第1の固定手段51は、コネクタ49,50のそれぞれに装着される2つの第2の固定手段52と協働しうる形状を有している。
上述の気密手段は、カバー24の内面に二重成形を施すことによって形成するのが好ましい。しかし、この二重成形は、カバーの外面、または区画された部分に施すこともできる。
本発明は、上述のハウジングに限られるものではなく、特許請求の範囲内において当業者が想到しうるすべての変形例を包含する。
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。 本発明に係るハウジングに収容されている熱交換器を、カバーを取り付ける前に、前面側から視た斜視図である。 本発明に係るハウジング用カバーの外面の斜視図である。 図3に示すカバーの内面の斜視図である。 図3と図4に示すカバーを取り付けた図2に示すハウジングの斜視図である。 冷媒循環サイクルのコネクタへ接続する前の本発明の他の実施形態に係るカバーの外面の斜視図である。 冷媒循環サイクルのコネクタへ接続した後の図6に示すカバーの斜視図である。
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 空気流入面
9 空気流出面
14開口部
15 ハウジングの前壁
16,17,18,19,20,21 ハウジングの突出壁
22 ハウジングの後壁
24 カバー
25,26 通路
29,31 固定ラグ
36 気密バンド
39 円錐形フランジ
40 半円錐形フランジ
41 気密バンド
46,48 延出部
F1 加熱される空気の流れ
F2 加熱された空気の流れ

Claims (11)

  1. 空気流入面(8)、空気流出面(9)、後面(11)、前面(10)、冷媒循環路に接続するためのオリフィス(6)(7)が設けられた前記前面(10)を有する貯水器(4)(5)を覆う第1の突出面(12)及び第2の突出面(13)を有する熱交換機(3)と、
    前壁(15)を備え、前記熱交換器の前面(10)に対向する開口部(14)を画定する前記熱交換器(3)を収容するハウジング(1)と、
    前記オリフィス(6)(7)に適合し、前記熱交換器の前面(10)に対向して設置され、前記前壁(15)に取り付けられている少なくとも2つの通路(37)(38)を画定するカバー(24)とを備え、
    前記カバー(24)は、 オーバーモールド成形された弾性材料から構成された気密手段(39)(40)(36)(41)を備え、
    前記気密手段(39)(40)の少なくとも一部は、前記各通路(37)(38)の少なくとも一部の外形を支持するように配置され、
    前記気密手段(39)(40)(36)(41)は、前記開口部(14)又は前記通路(37)(38)の少なくとも一部を介して空気の流出を制限するように配置され、
    前記カバー(24)は、前記通路(37)(38)を少なくとも部分的に包囲する第1及び第2の進む延出部(48)(46)が設けられた外面を有し、且つ冷媒循環路のコネクタ(49)(50)をこのカバー(24)に固定する補助的な固定手段(51)を備えていることを特徴とする車両用の暖房、換気及び空調の設備。
  2. 前記第1の通路(37)は、前記熱交換器(3)の前面(10)に通じており、前記気密手段(39)(40)の一部は、この第1の通路(37)およびオリフィス(6)を気密に包囲する第1の円錐形状を有することを特徴とする請求項1記載の暖房、換気及び空調の設備。
  3. 前記第2の通路(38)は、前記熱交換機(3)の前面(10)に通じており、前記気密手段(39)(40)の一部は、この第2の通路(38)及びオリフィス(7)を気密に包囲する第2の円錐形状を有することを特徴とする請求項2記載の暖房、換気及び空調の設備。
  4. 第2の通路(38)の接続部は、前記熱交換機(3)の前面(10)の側にと粒を有しており、前記気密手段(39)(40)の一部は、前記第2の通路(38)の接続部の少なくとも一部を気密に包囲しうる気密バンドとなっていることを特徴とする請求項1または2記載の暖房、換気及び空調の設備。
  5. 前記通路(37)(38)は、それぞれ、前記熱交換機(3)の前面(10)の側に突出する接続部を有し、且つ前記気密手段の一部は、前記通路(37)(38)の接続部の少なくとも一部を気密に包囲しうる少なくとも2つの気密バンドとなっていることを特徴とする請求項1記載の暖房、換気及び空調の設備。
  6. 前記カバー(24)は、前記気密手段(36)の少なくとも一部を構成する気密バンドを備えた周縁部(35)を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の暖房、換気及び空調の設備。
  7. 前記気密手段は、少なくとも1つの補助的な気密バンド(41)を備え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暖房、換気及び空調の設備。
  8. 前記カバー(24)は、剛質又は半剛質の材料から形成されたから状部(42)を有し、前記気密手段(39)(40)(36)(41)は、前記材料を上回る弾性と圧縮性を有する別の材料から形成され、かつ前記カバーの殻状部(42)に二重成形されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の暖房、換気及び空調の設備。
  9. 前記カバー(24)は、剛質の材料から形成された第1の半殻状部(44)と、半剛質の材料から形成された第2の半殻状部(45)と、前記材料を上回る弾性と圧縮性を有する別の材料から形成された第1の殻状部(43)とを備え、
    前記第1の半殻状部(44)及び前記第2の半殻状部(45)は、別々に離間しており、前記第1の殻状部(43)は、前記気密手段(39)(40)(36)(41)を区画し、前記第1及び第2の半殻状部(44)(45)の内面に接合されることで、前記カバー(24)の中央部において前記第1及び第2の半殻状部(44)(45)を連結することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の暖房、換気及び空調の設備。
  10. 前記カバー(24)は、ハウジングへの接続手段を固定するための第2の固定手段(33)を備えていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の暖房、換気及び空調の設備。
  11. 正の温度係数をもつ電気抵抗を有する補助的なラジエータの前面に開放する第2の開口部(34)を更に有し、この第2の開口部(34)が、前記接続手段を構成していることを特徴とする請求項10記載の暖房、換気及び空調の設備。
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