JP2013505873A - 自動車用の熱交換ブロック - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの熱交換器（２，３，４）を含んでいる、自動車用の熱交換ブロック（１）に関する。当該ブロック（１）は、車両のフロントグリルパネル（６）の後ろに配置されるように、またグリルの開口から生じる空気によって横切られるように企図されている。当該ブロックは、熱交換器（２，３，４）を通過する空気（Ａ）の流れを調節するために開放位置と閉鎖位置との間で動くことのできるルーバ（１３）の群と、グリルの開口と当該熱交換ブロック（１）との間に配置することのできる導管（９）とを備えている。本発明は、如何なる自動車にも適しているが、特にハイブリッド自動車や電気自動車に適している。

Description

本発明は、自動車用の熱交換ブロックに関し、このブロックは、フロントグリルパネルの高さに設けられた対応する開口から生じる空気によって横切られるようなやり方で、前記自動車の前面の背後に取り付けられるように企図されている。

自動車の前面に取り付けられる交換器は一般的に、車両のパワートレイン構成部品を冷却するのに利用される熱ブロックの一部を構成する。前記熱ブロックは、フレーム上に支持された熱交換器と、開放位置と閉鎖位置との間で動くことのできるルーバとから成る。

前記熱ブロックは、客室内部の空気を冷却するための空調回路の一部である、もう一つの熱交換器をも含んでいるかもしれない。

パワートレイン構成部品の冷却を確保する交換器に備え付けられたルーバは、当該交換器（この場合はラジエータ）を通過する、グリルパネルの開口から生じる空気の流れの、作動条件に応じた調節を可能とする。

エンジンが冷えているときには、パワートレインの温度上昇をできるだけ急速にするために、無冷却状態を得るようなやり方でルーバが閉じられる。一方、高温のパワートレインが大きな負荷の下にあるときには、空気の流れを最大にし、かくして冷却の効率を増大させるようなやり方でルーバが開かれる。

ルーバがそれらの閉鎖位置にあるときであってもなお、熱交換器内部を循環する伝熱液は冷やされ、その影響はパワートレイン構成部品の温度が上昇するのに掛かる時間を遅らせるものである、ということが既に一般的に確立されている。

本発明の目的は、ルーバが閉じられているときに、熱交換器内部を循環する伝熱液によって維持される冷却状態をできる限り低減させるための解決策を提案することである。

この目的のために本発明は、その対象として、少なくとも１つの熱交換器を含む自動車用の熱交換ブロックであって、当該ブロックは、車両のフロントグリルパネルの背後（後ろ）に配置されるように企図されると共に、前記グリルパネルの開口から生じる空気によって横切られるように企図されており、当該ブロックは、１つないし複数の熱交換器を通過する空気の流れを調節するために開放位置と閉鎖位置との間で動くことのできるルーバの群と、グリルパネルの開口と当該熱交換ブロックとの間に配置することのできる導管とを備えている、熱交換ブロックを有するものである。

この解決策を用いれば、ルーバが閉じられているとき、グリルパネルの開口から生じる空気は、１つないし複数の熱交換器の内部を循環する伝熱液の望ましくない冷却を生じさせる当該交換器の後ろや周囲の乱れを引き起こすために当該１つないし複数の交換器の周囲を流れることはできない。

本発明はまた、グリルパネルの開口と１つないし複数の熱交換器との間に導管を配置することのできる、上記で定義したような熱交換ブロックにも関する。

本発明はまた、導管の延長部を構成する共通の支持フレームによって交換器が取り囲まれている、上記で定義したような熱交換ブロックにも関する。

本発明はまた、グリルパネルの開口から生じる空気によって連続的に横切られるために逐次配置された複数の熱交換器を備えている、上記で定義したような熱交換ブロックにも関する。

本発明はまた、ルーバが閉鎖位置にある状態で、開口および１つないし複数の熱交換器を通過する空気の流れが本質的にゼロになることを保証するために、グリルパネルに対して導管を固定するための気密式固定手段が導管に設けられている、上記で定義したような熱交換ブロックにも関する。

本発明はまた、車両の速度が不十分なときに１つないし複数の交換器を通過する空気の流れを増加させるためのファンを更に備えている、上記で定義したような熱交換ブロックにも関する。

本発明はまた、車両のフロントグリルパネルの背後に配置されるように企図されると共に、前記グリルパネルの開口から生じる空気によって横切られるように企図された複数の熱交換器を備え、前記熱交換器は、グリルパネルの開口から生じる空気によって連続的に横切られるために逐次配置されている、熱交換ブロックにも関する。この実施形態において、前記ブロックは、熱交換器を通過する空気の流れを調節するために開放位置と閉鎖位置との間で動くことのできるルーバの群と、グリルパネルの開口と当該熱交換ブロックとの間に配置することのできる導管とを更に備え、前記ブロックは、車両の速度が不十分なときに交換器を通過する空気の流れを増加させるためのファンをも備えている。

本発明はまた、前記ファンが、前記可動式ルーバの群と前記熱交換器との間に配置されている、上記で定義したような熱交換ブロックにも関する。

本発明はまた、導管が歩行者衝撃吸収体を構成するような寸法にされている、上記で定義したような熱交換ブロックにも関する。

本発明はまた、更に、可動式ルーバの群と熱交換器との間に配置された少なくとも１つの空気力学的コンベアから成る、上記で定義したような熱交換ブロックにも関する。

本発明の第１実施形態の、ルーバが開いて示された側面図としての模式的表示である。 本発明の第１実施形態の、ルーバが閉じて示された側面図としての模式的表示である。 本発明の第２実施形態の、ルーバが開いて示された側面図としての模式的表示である。 本発明の第２実施形態の、ルーバが閉じて示された側面図としての模式的表示である。 本発明の第３実施形態の、ルーバが開いて示された側面図としての模式的表示である。 本発明の第４実施形態の、ルーバが開いて示された側面図としての模式的表示である。

本発明は、既知のシステムにおいて、前面に位置する交換器のルーバが閉じられたときに、グリルパネルの開口を通じて進入する冷却空気が、交換器の周囲を流れて、その後ろに乱流を発生させ、この乱流が、前記交換器の内部を通過ないし循環する伝熱液の望ましくない冷却を引き起こす、という観測に基づくものである。

本発明において提案されるのは、ルーバが閉じられたときに開口を通じて進入し得る空気が遮られて交換器の周囲を流れられないようなやり方で、熱ブロック（特定の一例においては交換器）とグリルパネルの開口との間に配置される導管である。

図１および図２に描かれた本発明の第１実施形態において、熱交換ブロック１は、符号２、３、および４で示す３つの熱交換器を備えている。これらの熱交換器は、車両の進行方向順に逐次配置されている。

前記熱交換ブロック１は、自動車のフロントグリルパネル（これは、符号６で示されて図に表わされている）の後ろに取り付けられて、前記グリルパネルの開口と向かい合って位置するように企図されている。前記開口には、グリル７が備え付けられている。

稼働時、例えば車両が前進しているときには、空気Ａは、グリル７を通過してから、交換器２、３、および４が逐次配置されていることの結果として、それらの交換器を連続的に通過するために、それぞれの交換器へ到達する。

図１および図２に描かれ、この実施形態で述べた構成において、空気Ａの流れは、グリル７から始り、車両の進行方向に従って、初めにコンデンサ（凝縮器）である交換器２を通過し、次に吸気冷却器である交換器３を通過してから、車両の推進手段を冷却するためのラジエータである交換器４を通過する。

実際には、コンデンサ２は、状況に応じて客室を冷却によって空調するのに利用される空調回路の一部である。

車両の進行方向に逐次取り付けられた前記３つの熱交換器２、３、および４は、符号８で示す同じ共通のフレームないし支持体上に支持されている。そのフレームないし支持体は、前記３つの熱交換器同士を一緒に取り囲み、ないしは包囲している。前記の取り囲んでいるフレーム８は、この場合、空気の流れを導く気密な囲いを構成している。これは、第１の交換器２を通過する空気の流れ全体が、必ず他の交換器２，３をも通過することを保証するためである。

空気Ａの流れを調節するために、熱交換ブロックには、開放状態と閉鎖状態との間で動くことのできるルーバ１３の群が備え付けられている。図１に例示されたものに対応する開放状態において、それらのルーバ１３は、空気Ａの流れ全体がそれぞれの交換器を通過することを可能とする。図２に対応する閉鎖状態においては、それらのルーバ１３は、ブロック１のそれぞれの交換器２，３，４を空気が通過することを妨げる。

前記ルーバ１３は例えば、第１の交換器２と第２の交換器３との間で、フレーム８の中に、或いはフレーム８の高さに取り付けられる。この場所で、それらのルーバ１３は、当該ルーバ１３が閉じられたときに、フレーム８によって画成される内部流路を完全に塞ぐことができるようなやり方で、前記フレームの内側断面全体に渡って延びている。それらのルーバ１３は、電動装置１４によって、それらの開放位置と閉鎖位置との間で変位させられる。前記電動装置１４それ自体は、図示しない制御ユニットによって操作される。

熱交換ブロック１には更に、導管９が備え付けられている。この導管９は、グリルパネルの開口、この例では、その吸気口グリル７と、熱交換器を取り囲むフレーム８との間に配置されており、その導管９がフレーム８の延長部となっている。前記導管９は、車両のおおよその進行方向に延びると共に、前記進行方向に垂直な平面での断面で見たときに閉じた輪郭を呈している。

この導管９のおかげで、ルーバが閉じられたときに空気が交換器の周囲を流れることができない。その結果、ルーバを閉じることが、交換器内部を循環する伝熱液の冷却を止めるのに、ほぼ完全に十分なものとなる。

ルーバが閉じられたとき、グリルパネルの開口を通過する空気の流れが本質的にゼロになることを保証するためには、開口周囲のグリルパネルに対して導管の前端部を気密式に固定するのを可能とする手段を、その導管の前端部に設けることが有利である。

車両の速度が低すぎるときに十分な空気Ａの流れを生じさせるため、図１および図２の熱交換ブロック１には、その後面側にファン１１およびシュラウド１２が備え付けられている。前記ファンは、かくして第３の熱交換器４と向かい合って位置すると共に、包囲フレーム８を延長するシュラウド１２によって取り囲まれている。このシュラウド１２のおかげで、ファンによって移動される空気の殆ど全てが、交換器２，３，４を既に有効に通過した空気ということになる。

一般的に、本発明は互いに異なる構造の熱ブロックに適用可能であり、当該熱ブロックは：図１および図２の場合には３つの交換器２、３、および４から成るが、交換器３および／または交換器４のみから成っていても同じく適切である。

図３および図４に描かれたもう一つの実施形態において、符号１’で示す熱交換ブロックは、図１および図２の熱ブロックと同様の構成部品から成る。相違点は、その熱交換ブロック１’が３つではなく２つの交換器から成ることと、そのフレームによって支持される各要素の配置が異なることである。

かくして全般的には、この第２実施形態において、熱交換ブロック１’は、フロントグリルパネル６’の後ろに、前記グリルパネルのグリル７’と向かい合って取り付けられている。また、その熱交換ブロック１’は、複数の要素を支持してそれらを取り囲むフレーム８’を、導管（チャネル、channel）ないし導管（コンジット、conduit）９’と共に備えている。その導管（チャネル）ないし導管（コンジット）９’は、グリルパネルとフレーム８’との間に位置しており、それがフレーム８’の延長部となっている。

この別の実施形態において、フレーム８’は、この場合にはエバポレータ（蒸発器）−コンデンサである交換器３’と、車両のパワートレイン構成部品を冷却するためのラジエータである交換器４’とを支持している。これらの交換器３’および４’は、この場合も、車両の進行方向に逐次配置されている。その結果、導管９’内への進入を許された空気は、交換器３’および４’を連続的に通過する。

熱ブロック１’にはまた、アクチュエータ１４’によって操作されるルーバ１３’が備え付けられてもいる。前記ルーバ１３’は、フレーム８’の内側部分内に取り付けられているが、ファン１１’の前に、即ち前記ファン１１’と導管９’との間に位置している。

図３および図４から正しく認識できるように、ルーバ１３’はこの場合も、図３に示すような開放位置と、図４に示すような閉鎖位置との間で動くことができる。ルーバ１３’は、全ての空気Ａ’が各交換器を通過するのを可能とするために開放位置へ動き、閉鎖位置においては空気Ａ’が各交換器を通過するのを防ぐ。

本発明の第１実施形態の場合のように、導管９’は、ルーバが閉じられたときに空気Ａ’が、交換器内部を循環する伝熱液を冷却するために交換器の周囲を流れることはできない、ということを保証する。換言すれば、導管９’の存在のおかげで、グリルパネルを通過する空気をルーバによって完全に遮ることが可能となる。

前記熱ブロック１にはまた、ファン１１’およびシュラウド１２’が備え付けられてもいる。これらのファン１１’およびシュラウド１２’は、この場合、パワートレイン構成部品を冷却するためのラジエータの後面側に取り付けられる代わりに、交換器３’の前面側、即ち交換器３’と導管９’でフレーム８’上に取り付けられている。換言すれば、この実施形態において、ファン１１’は、可動式ルーバの群と熱交換器との間に定置されている。言い換えれば、ファン１１’は、可動式ルーバの群と熱交換器との間で熱ブロック１’内へ一体に組み込まれている。

この場合のシュラウド１２’の機能は、ファンの出力を最適化するようなやり方で、前記ファンによって移動させられる全ての空気が交換器を通過するのを保証することでもある。

ファン１１’と、それに関連したシュラウド１２’とは、車両の速度が不十分なときに、交換器３’および４’を通る十分な空気の流れを確保する。

図５に描かれた第３実施形態において、符号１''で示す熱交換ブロックは、図１および図２の熱ブロック１と同様の構成部品から成る。相違点は、そのブロックが、３つではなく（この場合、互いに異なる寸法を有する）２つの交換器から成ることと、導管９''が、図１から図４に描かれたのとは異なる全体形状を呈していることである。

かくして全般的には、この第３実施形態において、熱交換ブロック１''は、図示しないフロントグリルパネルの後ろに、前記グリルパネルに装備させた図示しないグリルと向かい合って取り付けられている。また、そのブロック１''は、複数の要素を支持してそれらを取り囲むフレーム８''を、導管９''と共に備えている。その導管９''は、図示しないグリルパネルと、フレーム８''との間に位置しており、それがフレーム８''の延長部となっている。

フレーム８''は、２つの交換器３''および４''を支持している。交換器３''は、交換器４''よりもかなり小さい。これらの交換器３''および４''は、この場合も、車両の進行方向に逐次配置されている。その結果、導管９''内への進入を許された空気は、それらの交換器３''および４''を連続的に通過する。

熱ブロック１''には、アクチュエータ１４''によって操作されるルーバ１３''が備え付けられている。前記ルーバ１３''は、この場合も、フレーム８''の内側部分内に取り付けられている。ルーバ１３''はこの場合も、開放位置と閉鎖位置との間で動くことができる。ルーバ１３''はこの場合も、全ての空気Ａ''が通過するのを可能とするために開放位置へ動き、空気Ａ''が各交換器を通過するのを防ぐために閉鎖位置へ動く。

導管９''はこの場合、フレーム８''を延長する後方部分を備えると共に、互いに別個の２つの分岐部、即ち導管９''ａおよび９''ｂにて前方へ延びている、進歩的な形態を有している。

かくして、上方の分岐部９''ａがグリルパネルの上方のグリルから生じる空気を集めるのに対して、下方の分岐部９''ｂは前記グリルパネルの下方のグリルから生じる空気を集める。かくして前記導管９''は、その後方部分においては１つの閉じた輪郭を成す断面を呈すると共に、その前方部分においては２つの閉じた輪郭の境界を定める断面を呈している。

また、ブロック１''には、状況によって必要とされるとき強制的に空気を流通させるために、ファンが備え付けられていてもよい。前記ファンはこの場合、第１実施形態のように、或いは第２実施形態のように取り付けられ得る。

一般的には、異なる実施形態において、車両のグリルパネルと交換器との間に置かれる導管の位置を考慮すれば、その導管は歩行者衝撃吸収体を構成するような寸法にされるのが有利かもしれない、ということに留意されたい。換言すれば、車両のフロントグリルパネルと衝突する歩行者の衝撃吸収に寄与するように、導管の縦方向での機械的な剛性を選択してもよい。

図６は、本発明の第４実施形態を描いている。符号１'''で示すこの場合の熱交換ブロックは、図１および図２の熱ブロックと同様の構成部品から成る。相違点は、その熱交換ブロック１'''は３つの交換器から成っているが、そのうち２つ交換器の一方が他方の上に定置されていることである。

熱交換ブロック１'''は、図示しないフロントグリルパネルの後ろに、前記グリルパネルに装備させた図示しないグリルと向かい合って取り付けられている。ブロック１'''は、グリルとフレーム（図示せず）との間に位置する導管９'''からも成っており、その導管９'''がフレームの延長部となっている。フレームは、複数の要素、その中でも交換器３'''および４'''を支持してそれらを取り囲んでいる。交換器３'''は、空気Ａ'''の流通方向において交換器４'''および５'''の後ろに位置している。ここで、交換器４'''および５'''は、一方が他方の上に位置している。

熱ブロック１'''は更に、図示しないアクチュエータによって操作されるルーバ１３'''から成る。前記ルーバ１３'''は、この場合もフレーム８'''の内側部分内に取り付けられている。ルーバ１３'''はこの場合も、全ての空気Ａ'''の通過を可能とする開放位置と、空気Ａ'''が各交換器を通過するのを防ぐための閉鎖位置との間で動くことができる。

この場合、ブロック１'''には、状況によって必要とされるとき強制的に空気を流通させるために、シュラウド１２'''と相互作用するファン１１'''が備え付けられている。前記ファンはこの場合、ブロック１'''の前方に取り付けられている。

デフレクタないし空気力学的コンベア２０が、この実施形態では提案される。この実施形態において、コンベア２０は熱ブロック１’内へと組み込まれている。ここに例示した実施形態において、熱ブロック１'''は３つの空気力学的コンベア２０から成る。

空気力学的コンベアは、熱交換器と可動式ルーバ１３'''との間に配置されている。
前記空気力学的コンベア２０の目的は、フェンダービーム２２によって覆い隠された熱交換器の範囲に向かって空気の流れが入って行くように、その流れを案内することである。

ここに例示した実施形態においては、自動車のフェンダービーム２２自体に、ここではカウルの形状に作成されたデフレクタ２４が備え付けられている。そのカウルは、空気Ａ'''の流通方向においてビーム２２の後部に定置されている。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの熱交換器（２，３，４；３’，４’；３''，４''）を含む自動車用の熱交換ブロック（１；１’；１''）であって、当該ブロック（１；１’；１''）は、車両のフロントグリルパネル（６；６’；６''）の後ろに配置されるように企図されると共に、前記グリルパネルの開口から生じる空気によって横切られるように企図されており、当該ブロックは、熱交換器（２，３，４；３’，４’；３''，４''）を通過する空気（Ａ；Ａ’；Ａ''）の流れを調節するために開放位置と閉鎖位置との間で動くことのできるルーバ（１３；１３’；１３''）の群と、グリルパネルの開口と当該熱交換ブロック（１；１’；１''）との間に配置することのできる導管（９；９’；９''）とを備えている、熱交換ブロック。
2. 熱交換器（２，３，４；３’，４’；３''，４''）は、導管（９；９’；９''）の延長部を構成する支持フレーム（８；８’；８''）によって取り囲まれている、請求項１記載の熱交換ブロック。
3. グリルパネルの開口から生じる空気によって連続的に横切られるために逐次配置された複数の熱交換器（２，３，４；３’，４’；３''，４''）を備えている熱交換ブロック（１；１’；１''）。
4. ルーバ（１３；１３’；１３''）が閉鎖位置にある状態で、開口（７；７’；７''）および１つないし複数の熱交換器（２，３，４；３’，４’；３''，４''）を通過する空気（Ａ；Ａ’；Ａ''）の流れが本質的にゼロになることを保証するために、グリルパネルに対して導管を気密的な方式で固定するための気密式固定手段が、導管に設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換ブロック。
5. 車両の速度が不十分なときに交換器（２，３，４；３’，４’）を通過する空気（Ａ；Ａ’）の流れを増加させるためのファン（１１；１１’）を更に備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換ブロック。
6. 導管（９；９’；９''）は、歩行者衝撃吸収体を構成するような寸法にされている、前記請求項のうちいずれか一項に記載の熱交換ブロック。
7. 可動式ルーバ（１３'''）の群と熱交換器（３'''；４'''；５'''）との間に配置された少なくとも１つの空気力学的コンベア（２０）を更に備えている、前記請求項のうちいずれか一項に記載の熱交換ブロック。

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