JP2008064455A - Heat exchanger module for cooling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサおよびサブクーラ等の蒸気圧縮式冷凍機用の冷却用熱交換器と、オイルクーラ等の冷媒と異なる流体を冷却する熱交換器からなる冷却用熱交換器モジュールに関するもので、車両用の冷却装置に適用して有効である。 The present invention relates to a cooling heat exchanger module comprising a cooling heat exchanger for a vapor compression refrigerator such as a condenser and a subcooler, and a heat exchanger for cooling a fluid different from a refrigerant such as an oil cooler. It is effective when applied to a cooling device for use.
複数種類の熱交換器を冷却風流れに対して直列に配置すると、冷却用熱交換器モジュールのうち冷却風の通風方向と平行な部位の寸法が大きくなってしまう。 When a plurality of types of heat exchangers are arranged in series with respect to the cooling air flow, the size of the portion of the cooling heat exchanger module that is parallel to the cooling air flow direction becomes large.
このため、従来は、複数種類の熱交換器を冷却風流れと直交する方向に並べて、複数種類の熱交換器を一体化している(例えば、特許文献1または2参照)。 For this reason, conventionally, a plurality of types of heat exchangers are arranged in a direction orthogonal to the cooling air flow, and the plurality of types of heat exchangers are integrated (for example, see Patent Document 1 or 2).
なお、コンデンサ等の冷却用熱交換器モジュールは、通常、車両においては、車両前端部に搭載されるため、複数種類の熱交換器を冷却風流れと直交する方向に並べると、冷却用熱交換器モジュールのうち車両前後方向と平行な部位の寸法を小さくすることができる。 In addition, since a cooling heat exchanger module such as a condenser is usually mounted on the front end of a vehicle in a vehicle, if a plurality of types of heat exchangers are arranged in a direction perpendicular to the cooling air flow, the cooling heat exchange The dimension of the part parallel to the vehicle front-rear direction of the instrument module can be reduced.
また、冷却用熱交換器モジュールのうち車両前後方向と平行な部位の寸法が小さくなると、車両前端部に変形することにより車両前方からの衝撃力を吸収するクラッシャブルゾーン等の衝撃吸収部を容易に確保することができるので、歩行者の保護を図りながら、衝突事故から乗員を保護することができ得る。 Also, if the size of the part of the cooling heat exchanger module that is parallel to the longitudinal direction of the vehicle is reduced, an impact absorbing portion such as a crushable zone that absorbs the impact force from the front of the vehicle is easily deformed by being deformed to the front end of the vehicle. Therefore, it is possible to protect passengers from collision accidents while protecting pedestrians.
因みに、特許文献1に記載の発明は、内燃機関(エンジン)を冷却するためのラジエータと、走行用電動モータおよびこの電動モータを駆動するインバータ回路を冷却するためのラジエータとが一体となった冷却用熱交換器モジュールであり、特許文献2に記載の発明は、空調装置用のコンデンサとオイルクーラとが一体となった冷却用熱交換器モジュールである。
ところで、蒸気圧縮式冷凍機に用いられる高圧側の機器としては、コンデンサに加えて、モジュレータおよびサブクーラ等があり、車両側の冷却用熱交換器としては、エンジンオイルやATF(オートマチックトランスミッションフルード)を冷却するオイルクーラ等がある。 By the way, as a high-pressure side device used in a vapor compression refrigerator, there are a modulator, a subcooler, etc. in addition to a condenser. As a cooling heat exchanger on the vehicle side, engine oil or ATF (automatic transmission fluid) is used. There is an oil cooler to cool.
本発明は、上記点に鑑み、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法を拡大することを抑制することを目的とする。 An object of this invention is to suppress expanding the largest external dimension of the heat exchanger module for cooling in view of the said point.
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、冷媒を凝縮させるコンデンサ(2)と、液相冷媒を冷却するサブクーラ(3)と、コンデンサ(2)から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をサブクーラ(3)に供給するモジュレータ(4)と、冷媒と異なる流体を冷却する熱交換器(5)とを有し、熱交換器(5)とサブクーラ(3)との間にコンデンサ(2)が配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in the invention described in claim 1, the condenser (2) for condensing the refrigerant, the subcooler (3) for cooling the liquid-phase refrigerant, and the condenser (2) flowed out. A modulator (4) for separating the refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant and supplying the liquid-phase refrigerant to the subcooler (3); and a heat exchanger (5) for cooling a fluid different from the refrigerant, A capacitor (2) is arranged between the exchanger (5) and the subcooler (3).
これにより、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法を拡大することを抑制することができる。 Thereby, it can suppress that the largest external dimension of the heat exchanger module for cooling is expanded.
請求項2に記載の発明では、コンデンサ(2)、サブクーラ(3)および熱交換器(5)は、上方側から熱交換器(5)、コンデンサ(2)、サブクーラ(3)の順に並んでいることを特徴とするものである。
In the invention according to
請求項3に記載の発明では、コンデンサ(2)、サブクーラ(3)および熱交換器(5)は、一体化されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項4に記載の発明では、熱交換器(5)は、オイルを冷却するオイルクーラであることを特徴とするものである。 The invention according to claim 4 is characterized in that the heat exchanger (5) is an oil cooler for cooling oil.
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 Incidentally, the reference numerals in parentheses of each means described above are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
(第1実施形態)
本実施形態は、本発明に係る冷却用熱交換器モジュールを車両用の冷却装置に適用したものであり、図1は本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールを冷却風流れ下流側から見た正面図であり、図2は本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの車両搭載状態を示す図である。
(First embodiment)
In this embodiment, the cooling heat exchanger module according to the present invention is applied to a cooling device for a vehicle. FIG. 1 shows the cooling heat exchanger module according to this embodiment as viewed from the downstream side of the cooling air flow. FIG. 2 is a diagram showing a vehicle-mounted state of the cooling heat exchanger module according to the present embodiment.
そして、本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュール1は、図1に示すように、車両用蒸気圧縮式冷凍機、つまり車両用空調装置のコンデンサ2、サブクーラ3およびモジュレータ4と、エンジンオイルやATF(オートマチックトランスミッションフルード)を冷却するオイルクーラ5とが一体となったものである。
As shown in FIG. 1, the cooling heat exchanger module 1 according to this embodiment includes a vehicular vapor compression refrigerator, that is, a
そして、コンデンサ2、サブクーラ3およびオイルクーラ5は、冷却風の流れに対して並列となるように冷却風の流通方向と直交する上下方向において、上方側から順にオイルクーラ5、コンデンサ2、サブクーラ3の順に並んでおり、モジュレータ4は、コンデンサ2、サブクーラ3およびオイルクーラ5からなる熱交換コア部6の水平方向一端側にて、コンデンサ2、サブクーラ3およびオイルクーラ5の並びに方向、つまり上下方向Dに延びている。
The
なお、コンデンサ2は、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機(図示せず。)から吐出した高温・高圧冷媒を冷却凝縮する高圧側熱交換器であり、サブクーラ3は、コンデンサ2にて凝縮した液相冷媒を更に冷却して冷媒の過冷却度を高かめる過冷却器であり、モジュレータ4は、コンデンサ2から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をサブクーラ3に供給するとともに、余剰冷媒を液相冷媒として蓄える筒状の受液器である。
The
因みに、蒸気圧縮式冷凍機は、上記した圧縮機、コンデンサ2、モジュレータ4およびサブクーラ3に加えて、サブクーラ3から流出した高圧の液相冷媒を減圧する減圧器、および減圧された低圧の冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器等から構成されている。
Incidentally, in addition to the compressor, the
また、コンデンサ2およびサブクーラ3は、冷媒が流れる複数本のチューブ(図示せず。)、およびチューブの長手方向両端側に複数本のチューブに連通するヘッダタンク2a、3a等から構成されており、チューブの長手方向は水平方向に一致し、ヘッダタンク2a、3aの長手方向は鉛直方向に一致している。
The
また、オイルクーラ5も、コンデンサ2およびサブクーラ3と同様な構造であり、オイルが流れるチューブ(図示せず。)、およびチューブの長手方向両端側に複数本のチューブに連通するヘッダタンク5a等から構成されており、チューブの長手方向は水平方向に一致し、ヘッダタンク5aの長手方向は鉛直方向に一致している。
The
そして、本実施形態では、コンデンサ2のヘッダタンク2a、サブクーラ3のヘッダタンク3aおよびオイルクーラ5のヘッダタンク5aは、オイルクーラ5の上端側からサブクーラ3の下端側まで連続して延びる筒状のタンク本体内の空間を、セパレータ等の仕切板にて仕切ることにより構成されている。
And in this embodiment, the
つまり、本実施形態では、オイルクーラ5、コンデンサ2およびサブクーラ3は、オイルクーラ5の上端側からサブクーラ3の下端側まで連続して延びる筒状のタンク本体にて一体化されている。なお、チューブ、タンク本体およびセパレータは、ろう接にて一体接合されている。
That is, in this embodiment, the
因みに、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」(東京電機大学出版局)に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を溶融させないように接合する技術を言う。 Incidentally, “brazing” refers to a technique for joining so as not to melt the base material using brazing material or solder, as described in “Connection / Joint Technology” (Tokyo Denki University Press). .
そして、融点が450℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が450℃以下の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。 And when joining using the filler material whose melting | fusing point is 450 degreeC or more is called brazing, the welding material in that case is called brazing material, and when joining using the filler material whose melting | fusing point is 450 degrees C or less Is called soldering, and the filler material at that time is called solder.
また、モジュレータ4は、上下方向に延びる筒状のタンク部およびその上下端を閉塞する蓋部等から構成されたものである。そして、タンク部、つまりモジュレータ4の下端側には、気相冷媒と液相冷媒との密度差を利用して分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口が設けられており、この液相冷媒流出口はサブクーラ3の冷媒入口側に接続されている。
Moreover, the modulator 4 is comprised from the cylindrical tank part extended in an up-down direction, the cover part etc. which block | close the upper and lower ends. The tank portion, that is, the lower end side of the modulator 4 is provided with a liquid-phase refrigerant outlet through which the separated liquid-phase refrigerant flows out using the density difference between the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant. The liquid-phase refrigerant outlet is connected to the refrigerant inlet side of the
また、モジュレータ4のうち液相冷媒流出口より上方側には、コンデンサ2から流出した冷媒が流入する冷媒流入口が設けられている。なお、本実施形態では、モジュレータ4のタンク部をコンデンサ2およびサブクーラ3のヘッダタンク2a、3aに密着させた状態でろう接しているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、コンデンサ2のヘッダタンク2aとモジュレータ4との間に断熱用の空間を設けた状態で、コンデンサ2およびサブクーラ3のヘッダタンク2a、3aとモジュレータ4とを一体化してもよい。
In addition, a refrigerant inlet through which the refrigerant that has flowed out of the
また、本実施形態に係るモジュレータ4は、その下端側がサブクーラ3の下端側、つまり熱交換コア部6の下端と同一高さ又は熱交換コア部6の下端より高い位置に位置しているとともに、上端側がオイルクーラ5に対応する部位まで到達している。
In addition, the modulator 4 according to the present embodiment is located at the lower end side of the
このため、モジュレータ4の長手方向寸法、つまり高さ寸法Hoは、並びの方向Dと平行な方向におけるコンデンサ2の寸法とサブクーラ3の寸法との和、つまりコンデンサ2の高さ寸法H1とサブクーラ3の高さ寸法H2との和より長く、かつ、並びの方向Dと平行な方向におけるコンデンサ2の寸法とサブクーラ3の寸法とオイルクーラ5の寸法との和、つまりコンデンサ2の高さ寸法H1とサブクーラ3の高さ寸法H2とオイルクーラ5の高さ寸法H3との和以下となっている。
For this reason, the longitudinal dimension, that is, the height dimension Ho of the modulator 4 is the sum of the dimension of the
つまり、コンデンサ2の高さ寸法H1、サブクーラ3の高さ寸法H2、オイルクーラ5の高さ寸法H3およびモジュレータ4の高さ寸法Hoは、H1+H2<Ho<H1+H2+H3となる関係がある。
That is, the height dimension H1 of the
また、接続パイプ5bは、オイルクーラ5のオイル入口と外部配管(図示せず。)とを繋ぐものであり、接続パイプ5cは、オイルクーラ5のオイル出口と外部配管(図示せず。)とを繋ぐものであり、本実施形態では、オイルは、紙面左側からオイルクーラ5に流入して紙面右側からオイルクーラ5外に流出する。
The
接続パイプ2bは、コンデンサ2の冷媒入口と外部配管(図示せず。)とを繋ぐものであり、接続パイプ3bは、サブクーラ3の冷媒出口と外部配管(図示せず。)とを繋ぐものである。
The connection pipe 2b connects the refrigerant inlet of the
そして、本実施形態では、圧縮機から吐出してコンデンサ2に流入した冷媒は、コンデンサ2→モジュレータ4→サブクーラ3の順に流れて減圧器に流入する。
In the present embodiment, the refrigerant discharged from the compressor and flowing into the
因みに、冷却用熱交換器モジュール1の空気流れ下流側には、図2に示すように、エンジン冷却水と空気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却するラジエータ7、ラジエータ7および冷却用熱交換器モジュール1に冷却風を送風する送風機8等が搭載されている。
Incidentally, on the downstream side of the air flow of the cooling heat exchanger module 1, as shown in FIG. 2, the radiator 7, the radiator 7 and the cooling heat for exchanging heat between the engine cooling water and the air to cool the engine cooling water. A
次に、本実施形態の作用効果を述べる。 Next, the function and effect of this embodiment will be described.
本実施形態では、モジュレータ4の高さ寸法Hoを、コンデンサ2の高さ寸法H1とサブクーラ3の高さ寸法H2との和より長く、かつ、コンデンサ2の高さ寸法H1とサブクーラ3の高さ寸法H2とオイルクーラ5の高さ寸法H3との和以下として、その上端側をオイルクーラ5に対応する部位まで延ばしているので、モジュレータ4の幅寸法、つまり水平方向寸法を拡大することなく、モジュレータ4の容積を拡大することができる。
In the present embodiment, the height dimension Ho of the modulator 4 is longer than the sum of the height dimension H1 of the
ところで、冷却用熱交換器モジュールの外形寸法、つまり冷却用熱交換器モジュールを搭載するに必要なスペースは、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法で決定される六面体状の空間である。 By the way, the external dimensions of the cooling heat exchanger module, that is, the space necessary for mounting the cooling heat exchanger module, is a hexahedral space determined by the maximum external dimensions of the cooling heat exchanger module.
このとき、冷却用熱交換器モジュールの最大高さ寸法は、コンデンサ2の高さ寸法H1とサブクーラ3の高さ寸法H2とオイルクーラ5の高さ寸法H3との和であり、最大幅寸法は、コンデンサ2の幅法W1とモジュレータ4の幅寸法Woとの和である。なお、本実施形態では、コンデンサ2の幅法W1とサブクーラ3の幅寸法W2とオイルクーラ5の幅寸法W3は全て等しい。
At this time, the maximum height dimension of the cooling heat exchanger module is the sum of the height dimension H1 of the
このとき、モジュレータ4の幅寸法Woを大きくしてモジュレータ4の容積を拡大すれば、冷却用熱交換器モジュールの最大幅寸法が拡大して冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法が大きくなってしまうが、本実施形態のごとく、モジュレータ4の上端側がオイルクーラ5に対応する部位までモジュレータ4の高さ寸法Hoを拡大してモジュレータ4の容積を拡大すれば、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法が拡大してしまうことを防止しながら、モジュレータ4の容積を拡大することができる。
At this time, if the width dimension Wo of the modulator 4 is increased to increase the volume of the modulator 4, the maximum width dimension of the cooling heat exchanger module is increased and the maximum outer dimension of the cooling heat exchanger module is increased. However, as in this embodiment, if the height dimension Ho of the modulator 4 is increased to a portion where the upper end side of the modulator 4 corresponds to the
(第2実施形態)
第1実施形態では、接続パイプ5cとモジュレータ4との干渉を避ける必要があるので、モジュレータ4の高さ寸法Hoを、コンデンサ2の高さ寸法H1とサブクーラ3の高さ寸法H2とオイルクーラ5の高さ寸法H3との和と同等まで拡大することができない。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, since it is necessary to avoid interference between the
そこで、本実施形態では、図3に示すように、接続パイプ5cを冷却風の流通方向と略平行な方向に延びるように突出させることで、接続パイプ5cとモジュレータ4とが干渉しないようにしている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
これにより、モジュレータ4の高さ寸法Hoを、コンデンサ2の高さ寸法H1とサブクーラ3の高さ寸法H2とオイルクーラ5の高さ寸法H3との和と同等まで拡大することができるので、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法が拡大してしまうことを防止しながら、モジュレータ4の容積を更に拡大することができる。
As a result, the height dimension Ho of the modulator 4 can be expanded to be equal to the sum of the height dimension H1 of the
(第3実施形態)
第2実施形態では、接続パイプ5cを冷却風の流通方向と略平行な方向突出させることで、接続パイプ5cとモジュレータ4との干渉を防止したが、本実施形態は、図4に示すように、入口側の接続パイプ部5bおよび出口側の接続パイプ部5cを共にオイルクーラ5を挟んでモジュレータ4と反対側(紙面左側)に設けることにより、接続パイプ5cとモジュレータ4との干渉を防止するものである。
(Third embodiment)
In the second embodiment, the
これにより、本実施形態おいても、第2実施形態と同様に、モジュレータ4の高さ寸法Hoを、コンデンサ2の高さ寸法H1とサブクーラ3の高さ寸法H2とオイルクーラ5の高さ寸法H3との和と同等まで拡大することができるので、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法が拡大してしまうことを防止しながら、モジュレータ4の容積を更に拡大することができる。
Thereby, also in this embodiment, the height dimension Ho of the modulator 4 is set to the height dimension H1 of the
なお、本実施形態では、モジュレータ4と反対側に接続パイプ部5b、5cを設けるものであるので、その突出方向はいずれの方向であってもよい。
In the present embodiment, since the
(その他の実施形態)
また、上述の実施形態では、コンデンサ2、サブクーラ3およびオイルクーラ5は上下方向に並んでいたが、本発明はこれに限定されない。
(Other embodiments)
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the capacitor |
また、上述の実施形態では、オイルクーラ5の上端側からサブクーラ3の下端側まで連続して延びる筒状のタンク本体内の空間をセパレータ仕切ってそれぞれのヘッダタンク5a、2a、3bを構成したが、例えば、セパレータを2枚として、セパレータ間に断熱用の空間を設けてもよい。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the space in the cylindrical tank main body extended continuously from the upper end side of the
また、例えばオイルクーラ5とコンデンサ2との間に流体が流れないダミチューブを配置する等して、異なる熱交換器間を断熱してもよい。
Moreover, you may insulate between different heat exchangers, for example by arrange | positioning the dummy tube which does not flow a fluid between the
また、上述の実施形態では、コンデンサ2、サブクーラ3、モジュレータ4およびオイルクーラ5を一体化したが、本発明はこれに限定されるものではなく、オイルクーラ5以外の熱交換器(例えば、インタークーラ)とコンデンサ2、サブクーラ3およびモジュレータ4とを一体化してもよい。
In the above-described embodiment, the
なお、インタークーラとは、過給器にて加圧された吸気を冷却する熱交換器である。 The intercooler is a heat exchanger that cools the intake air pressurized by the supercharger.
また、上述の実施形態では、コンデンサ2、サブクーラ3およびオイルクーラ5を一体化したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンデンサ2、サブクーラ3およびオイルクーラ5を、冷却風の流れに対して並列となるように冷却風の流通方向と直交する方向に並ぶようにそれそれを車両に組み付け固定してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as it matches the gist of the invention described in the claims.
1 冷却用熱交換器モジュール
2 コンデンサ
3 サブクーラ
4 モジュレータ
5 オイルクーラ
1 Cooling
Claims (4)
液相冷媒を冷却するサブクーラ(3)と、
前記コンデンサ(2)から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を前記サブクーラ(3)に供給するモジュレータ(4)と、
冷媒と異なる流体を冷却する熱交換器(5)とを有し、
前記熱交換器(5)と前記サブクーラ(3)との間に前記コンデンサ(2)が配置されていることを特徴とする冷却用熱交換器モジュール。 A condenser (2) for condensing the refrigerant;
A subcooler (3) for cooling the liquid-phase refrigerant;
A modulator (4) for separating the refrigerant flowing out of the capacitor (2) into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant and supplying the liquid-phase refrigerant to the subcooler (3);
A heat exchanger (5) for cooling a fluid different from the refrigerant,
The cooling heat exchanger module, wherein the condenser (2) is disposed between the heat exchanger (5) and the subcooler (3).
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