JP2005257104A

JP2005257104A - 一体型熱交換器

Info

Publication number: JP2005257104A
Application number: JP2004066145A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Iwasaki; 充岩崎
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】ラジエータ、サブラジエータ、コンデンサのコルゲートフィンを有効活用して熱交換器を大型化することなく所望の冷却性能を発揮できる一体型熱交換器の提供。
【解決手段】エンジンの冷却水を冷却するラジエータ２のコア部１１ｂと、該ラジエータ２の冷却水よりも低い冷却水を冷却するサブラジエータ３のコア部１１ａを同一平面上に配置し、コンデンサ４のコア部１１ｃを、前記両コア部11a,11bの各チューブ14a,14bと共に交互に積層されるコルゲートフィン１５を共用として該両コア部に11a,11b併設し、前記両ラジエータ2,3のコア部11a,11bとコンデンサ４のコア部１１ｃとの間に設けられたコルゲートフィン１３ｂにおける結合部21,23に熱遮断部２２と熱伝導部２１ａをそれぞれ部位別に設けた。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、電動機等を冷却するサブラジエータと、空調用冷媒を冷却するコンデンサを備えた一体型熱交換器に関する。

従来、車両前方にエンジン用のラジエータ、その前方に空調用のコンデンサを配置し、両者のコア部の各チューブと交互に積層して配置されるコルゲートフィンを共用とした一体型熱交換器の技術が公知となっている（特許文献１〜３参照）

また、近年のハイブリッド車両等には前記ラジエータ及びコンデンサに加えて、インバータやモータの電動機等の冷却水を冷却するサブラジエータが搭載されている。
特開平９−６１０８１号公報特開平１１−１７３７８４号公報特開２０００−１８８８０号公報

しかしながら、特許文献１〜３記載の発明にあっては、ラジエータとコンデンサが一体となった一体型熱交換器の前方にサブラジエータを配置すると、サブラジエータが一体型熱交換器への車両走行風を遮って冷却能力が低下してしまう上、熱交換器の搭載スペースの確保が困難になるという問題点があった。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ラジエータ、サブラジエータ、コンデンサのコルゲートフィンを有効活用して熱交換器を大型化することなく所望の冷却性能を発揮できる一体型熱交換器を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明では、エンジンの冷却水を冷却するラジエータのコア部と、該ラジエータの冷却水よりも低い水温の冷却水を冷却するサブラジエータのコア部を同一平面上に配置し、コンデンサのコア部を、前記両コア部の各チューブと共に交互に積層されるコルゲートフィンを共用として該両コア部に併設し、前記両ラジエータのコア部とコンデンサのコア部が共用するコルゲートフィンにおける結合部に熱遮断部と熱伝導部をそれぞれ部位別に設けたことを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、エンジンの冷却水を冷却するラジエータのコア部と、該ラジエータの冷却水よりも低い水温の冷却水を冷却するサブラジエータのコア部を同一平面上に配置し、コンデンサのコア部を、前記両コア部の各チューブと共に交互に積層されるコルゲートフィンを共用として該両コア部に併設し、前記両ラジエータのコア部とコンデンサのコア部が共用するコルゲートフィンにおける結合部に熱遮断部と熱伝導部をそれぞれ部位別に設けたため、コンデンサとサブラジエータとの間においては、サブラジエータの冷却水に比べて高温であるコンデンサの冷媒の熱をコルゲートフィンの熱伝導部を介してサブラジエータのコア部に伝達でき、換言すると、サブラジエータでコンデンサの熱を奪ってコンデンサの冷却能力を向上させることができる。
また、コンデンサとラジエータとの間においては、コンデンサの冷媒に比べて高温であるラジエータの冷却水の熱がコルゲートフィンを介してコンデンサのコア部に伝達するのを結合部の熱遮断部で遮断でき、結果、コンデンサがラジエータの熱害を受ける虞がない。

従って、ラジエータ、サブラジエータ、コンデンサを一体的に配置してコンパクト化できると同時に、コルゲートフィンを有効活用して所望の冷却性能を発揮できる一体型熱交換器を実現できる。

以下、本発明の一体型熱交換器の実施例を図面に基づいて説明する。
なお、本発明の実施例では、一体型熱交換器が採用される車両の一例としてエンジンに駆動アシスト用のモータが組み合わされるハイブリッド車両について説明するが、本発明の一体型熱交換器が適用される車両はハイブリッド車両に限定するものではなく、一般的な車両に適用できる。

図１は本発明の実施例の一体型熱交換器が採用されるシステム全体図、図２は本実施例の一体型熱交換器の分解斜視図、図３は本実施例の一体型熱交換器の斜視図、図４は本実施例の一体型熱交換器のコア部の概略図である。
図５は本実施例のコンデンサとサブラジエータが共用する伝熱用のコルゲートフィンを説明する図、図６は本実施例のコンデンサとラジエータが共用する断熱用のコルゲートフィンを説明する図である。

図１に示すように、本実施例の一体型熱交換器が採用される熱交換器システムは、エンジン１と、ラジエータ２と、サブラジエータ３と、コンデンサ４を主要な構成としている。

前記ラジエータ２は、車両走行風またはモータファンの風による空冷でエンジン１の冷却水を冷却するためのものであって、入り口ポート２ａと出口ポート２ｂとを備え、エンジン１から排出された１１０℃前後の冷却水が、入り口ポート２ａからラジエータ２に流入して７０℃前後まで冷却された後、電動ポンプＰ１で出口ポート２ｂからエンジン１へ再び還流するエンジン用冷凍サイクルを構成している。

前記サブラジエータ３は、インバータ５、モータ６等の電動機の動力回路７の冷却水を冷却するためのものであって、入り口ポート３ａと出口ポート３ｂとを備え、インバータ５を介してモータから排出された６０℃前後の冷却水が、入り口ポート３ａからサブラジエータ３に流入して５０℃前後まで冷却された後、出口ポート３ｂから再びインバータ５へ還流する電動機用冷凍サイクルを構成している。

前記コンデンサ４は空調用の冷媒（ＨＦＣ１３４ａ：フロンガス）を冷却するためのものであって、入り口ポート４ａと出口ポート４ｂとを備え、膨張弁８及びエバポレータ９を介してコンプレッサ１０から排出した冷媒が、入り口ポート４ａからコンデンサ４に流入して冷却された後、出口ポート４ｂから再び膨張弁８へ還流する空調用冷凍サイクルを構成している。

図２に示すように、本実施例における一体型熱交換器は、サブラジエータ３のコア部１１ａとラジエータ２のコア部１１ｂが同一平面上に上下に配置され、両者の前方にコンデンサ４のコア部１１ｃが併設されている。

具体的には、前記両コア部11a,11bには後述するチューブ１２とコルゲートフィン１３が交互に積層される他、両者の境となるチューブ１２はその両端部が塞がれたデッドチューブとなっている。

図３、４に示すように、前記両コア部11a,11bの両側には有底箱体形状のタンク14,15が設けられ、両タンク14,15のうち、タンク１４の内部は前記チューブ１２に連通する他、前記デッドチューブに近接して設けられる仕切り板１６によって室14a,14bに区画され、該室14a,14bに接続された入り口ポート3a,2aが設けられている。
一方、タンク１５の内部も対応するチューブ１２に連通する他、前記デッドチューブに近接して設けられる仕切り板１７によって室15a,15bに区画され、該室15a,15bに接続された入り口ポート3b,2aが設けられている。

前記コンデンサ４のコア部１１ｃはチューブ１８と交互に積層されるコルゲートフィン１３を前記コア部11a,11bと共用しており、その両側にチューブ１８と連通した有底円筒形状のヘッダ19,20と該ヘッダ19,20にそれぞれ接続された入り口ポート４ａ、出口ポート４ｂが設けられている。
なお、本実施例では、前記タンク14,15及び後述するヘッダ19,20の上部が一体的に形成されたパッチＰＴで塞がれる。

そして、図５に示すように、コンデンサ４のコア部１１ｃとサブラジエータ３のコア部１１ａが共用するコルゲートフィン１３ａは完全に繋がった熱伝導部２１ａを有する結合部２１によって結合され、これにより両者はコルゲートフィン１３ａを介してその熱伝導を促進できるようになっている。

一方、コンデンサ４のコア部１１ｃとラジエータ２のコア部１１ｂが共用するコルゲートフィン１３ｂは、図６に示すように、コア部１１ｃ側とコア部１１ｂ側に分断される寸前まで切り込みが形成された熱遮断部２２を有する結合部２３によって結合され、これによりコルゲートフィン１３ｂを介して両者の熱伝導を遮断できるようになっている。
また、本実施例のコルゲートフィン１３には一方向に切り起こし成形されたルーバーＲが設けられる他、結合部21,23には突起状のディンプルＴが設けられ、これにより車両走行風またはモータファンの風を乱流化させて拡散し、各コア部１１ａ〜１１ｃにおけるコルゲートフィン１３の熱交換率を高める配慮がなされている。

このように構成された一体型熱交換器にあっては、図１で説明したように、サブラジエータ３の入り口ポート３ａから室１３ａに流入した６０℃前後の冷却水は、コア部１１ａの各チューブ１２を流通する間にコルゲートフィン１３ａを介して外気と熱交換をして５０℃前後まで冷却されて室１４ａに流入した後、出口ポート３ｂから排出される。

一方、ラジエータ２の入り口ポート２ａから室１３ｂに流入した１１０℃前後の冷却水は、コア部１１ｂの各チューブ１２を流通する間にコルゲートフィン１３ｂを介して外気と熱交換をして７０℃前後まで冷却されて室１４ｂに流入した後、出口ポート２ｂから排出される。

そして、コンデンサ４の入り口ポート４ａからヘッダ２０に流入した７０℃前後の冷媒は、コア部１１ｃの各チューブ１８を流通する間にコルゲートフィン１５を介して外気と熱交換をするが、この際、コンデンサ４とサブラジエータ３との間においては、サブラジエータ３の冷却水に比べて高温であるコンデンサ４の冷媒の熱をコルゲートフィン１３ａの結合部２１（熱伝導部２１ａ）を介してサブラジエータ３のコア部１１ａに逃がすことができ、換言すると、サブラジエータ３でコンデンサ４の熱を奪ってコンデンサ４の冷媒を効率良く冷却することができる。
また、コンデンサ４とラジエータ２との間においては、コンデンサ４の冷媒に比べて高温であるラジエータ２の冷却水の熱がコルゲートフィン１３ｂを介してコンデンサ４のコア部１１ｃに伝達するのを結合部２３（熱遮断部２２）で遮断でき、結果、コンデンサ４がラジエータ２の熱害を受けることなく、４５℃前後まで冷却されてヘッダ１９に流入した後、出口ポート４ｂから排出される。

従って、本実施例の一体型熱交換器は、従来の発明のようにラジエータ、コンデンサ、サブラジエータを前後方向に並べて配置した場合、あるいはラジエータとコンデンサを一体的に形成して、その前方に別体のサブラジエータを配置した場合に比べて、特にコンデンサ４のコンパクト化を図ることができ、これにより熱交換器全体のコンパクト化が図れる。

また、コンデンサ４の熱をコルゲートフィン１３ｂを介してサブラジエータ３に効率よく逃がしてコンデンサ４の熱交換率を高めることができ、これにより熱交換器全体の熱効率を向上でき、ひいては自動車の燃費向上にも繋がる。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、本実施例ではコンデンサ４の冷媒をＨＦＣ１３４ａ（フロンガス）に適用した場合について説明したが、炭酸ガス（使用条件１２０℃前後）でも対応可能である。

また、本実施例ではサブラジエータ３の下方にラジエータ２を設けたが、その配置は適宜設定でき、ラジエータ２とサブラジエータ３のコア部11a,11bが同一平面上に配置され、その前後にコンデンサ４のコア部１１ｃが併設される構成であれば本発明を適用できる。
また、熱遮断部２２の形状、形成位置、形成数は適宜設定でき、両コア部１１ｃ、１１ｂの熱影響を遮断するような構成であれば良い。
さらに、サブラジエータ３が冷却する対象物としてインバータ５やモータ６以外にも水冷インタークーラ等が挙げられる。

本発明の実施例の一体型熱交換器が採用されるシステム全体図である。本実施例の一体型熱交換器の分解斜視図である。本実施例の一体型熱交換器の斜視図である。本実施例の一体型熱交換器のコア部の概略図である。本実施例のコンデンサとサブラジエータが共用する伝熱用のコルゲートフィンを説明する図である。本実施例のコンデンサとラジエータが共用する断熱用のコルゲートフィンを説明する図である。

符号の説明

Ｒルーバー
Ｔディンプル
１エンジン
２ラジエータ
３サブラジエータ
４コンデンサ
５インバータ
６モータ
７動力回路
８膨張弁
９エバポレータ
１０コンプレッサ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃコア部
１２、１８チューブ
１３、１３ａ、１３ｂコルゲートフィン
１４、１５タンク
１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ室
１６、１７仕切り板
１９、２０ヘッダ
２１、２３結合部
２１ａ熱伝導部
２２熱遮断部

Claims

エンジンの冷却水を冷却するラジエータのコア部と、該ラジエータの冷却水よりも低い水温の冷却水を冷却するサブラジエータのコア部を同一平面上に配置し、
コンデンサのコア部を、前記両コア部の各チューブと共に交互に積層されるコルゲートフィンを共用として該両コア部に併設し、
前記両ラジエータのコア部とコンデンサのコア部との間に設けられたコルゲートフィンにおける結合部に熱遮断部と熱伝導部をそれぞれ部位別に設けたことを特徴とする一体型熱交換器。