JP2013234801A - 熱交換器および車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体と高温高圧冷媒とを効率よく熱交換できる小型高性能でかつ耐圧性の高い熱交換器およびその熱交換器で加熱された熱媒体を暖房用熱源として暖房することができる消費電力の少ない車両用空調装置を提供することを目的とする。
【解決手段】冷媒と熱媒体とを互いに熱交換する熱交換器１であって、複数の冷媒が流通される冷媒用扁平チューブ２と、複数の熱媒体が流通される熱媒体用扁平チューブ３とを交互に多層に積層し、互いに接合するとともに、複数の冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３の両端に、それぞれ冷媒および熱媒体を分配および集合する一対の冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒と熱媒体との熱交換に好適な熱交換器およびそれを用いた車両用空調装置に関するものである。

ハイブリッド車（ＨＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）では、暖房用熱源に内燃機関の排熱を利用しているが、内燃機関の効率のアップ等から排熱量が少なくなってきており、電気自動車（ＥＶ）と同様、クーラント等の熱媒体をＰＴＣヒータの発熱で加熱し、それを暖房用熱源とする空調装置が増加している。この場合、ＰＴＣヒータ用の電源が不可欠となり、それに伴って電力消費量が多くなる。空調装置での電力消費量の増大は、車両の航続走行距離の低下を意味し、車本来の性能を損なうことに繋がる。

一方、車両用空調装置にヒートポンプを用い、ＨＶＡＣユニット（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ）内に車内凝縮器を設けるとともに、走行用電動モータ等の冷却水循環回路中に、冷媒とクーラント（冷却水）とを熱交換するラジエータ兼用の冷媒／クーラント熱交換器を設け、これら冷媒／クーラント熱交換器および車内凝縮器を含んでヒートポンプサイクルを構成したヒートポンプ式の車両用空調装置が特許文献１により提供されている。

特開２０１２−７８２１号公報

上記特許文献１に示されたヒートポンプ式の車両用空調装置は、冷媒とクーラント（冷却水）とを熱交換する冷媒／クーラント熱交換器を用いたものである。しかし、この冷媒／クーラント熱交換器は、冷媒が流通される冷媒用扁平チューブと、クーラントが流通されるクーラント用扁平チューブとを、空気を流通させるコルゲートフィンを介して交互に多層に積層した構成としており、冷媒とクーラント間の熱交換をフィンおよび空気を介して行うようにしている。このため、フィンおよび空気を介する分だけロスが生じ、効率が低下する等の課題を有している。

また、上記のヒートポンプ式車両用空調装置は、ＨＶＡＣユニット内の空気流路にヒートポンプサイクルを構成する車内凝縮器を配設する必要がある。このため、ＨＶＡＣユニット内の空気流路に熱媒体が循環される放熱器を設けた構成とされている内燃機関の排熱を利用した現行システムのＨＶＡＣユニットを大幅に変更しなければならず、開発費用が嵩む等の課題を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱媒体と高温高圧冷媒とを効率よく熱交換できる小型高性能でかつ耐圧性の高い熱交換器およびその熱交換器で加熱された熱媒体を暖房用熱源として暖房することができる消費電力の少ない車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の熱交換器および車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱交換器は、冷媒と熱媒体とを互いに熱交換する熱交換器であって、複数の冷媒が流通される冷媒用扁平チューブと、複数の熱媒体が流通される熱媒体用扁平チューブとを交互に多層に積層し、互いに接合するとともに、複数の前記冷媒用扁平チューブおよび前記熱媒体用扁平チューブの両端に、それぞれ冷媒および熱媒体を分配および集合する一対の冷媒側ヘッダタンクおよび熱媒体側ヘッダタンクが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の冷媒用扁平チューブと、複数の熱媒体用扁平チューブとを交互に多層に積層し、互いに接合するとともに、複数の冷媒用扁平チューブおよび熱媒体用扁平チューブの両端に、それぞれ冷媒および熱媒体を分配および集合する一対の冷媒側ヘッダタンクおよび熱媒体側ヘッダタンクが設けられているため、冷媒用扁平チューブおよび熱媒体用扁平チューブ内を流通する冷媒と熱媒体とを互いに接合されている扁平チューブのチューブ壁を介して直接熱交換し、冷媒により熱媒体を加熱または冷却することができるとともに、多層に積層された扁平チューブの扁平面同士が互いに接合された構成とされることから、それぞれの扁平チューブの耐圧性を高めることができる。従って、空気やフィンを介在して２媒体を熱交換するものに比べ、熱交換効率を向上し、熱交換器を小型高性能化することができるとともに、高温高圧の冷媒ガスと熱媒体とを熱交換する暖房熱源用の高圧仕様の冷媒／熱媒体熱交換器にも有効に適用することができる。

さらに、本発明の熱交換器は、上記の熱交換器において、前記冷媒用扁平チューブおよび前記熱媒体用扁平チューブ並びに両チューブがそれぞれ接続される前記冷媒側ヘッダタンクおよび前記熱媒体側ヘッダタンクのうち、少なくとも前記冷媒用扁平チューブおよび前記熱媒体用扁平チューブは、表面にろう材がクラッドされた構成とされ、各々が互いにろう付け接合により一体化されていることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒用扁平チューブおよび熱媒体用扁平チューブ並びに両チューブがそれぞれ接続される冷媒側ヘッダタンクおよび熱媒体側ヘッダタンクのうち、少なくとも冷媒用扁平チューブおよび熱媒体用扁平チューブが、表面にろう材がクラッドされた構成とされ、各々が互いにろう付け接合により一体化されているため、表面にろう材がクラッドされている扁平チューブとヘッダタンクとを仮組み立てし、それを炉中でろう付けすることによって一体的に組み付け接合することができる。従って、ろう材を介して接合された扁平チューブ同士の熱伝導により直接冷媒と熱媒体とを熱交換でき、伝熱ロスを最小化して熱交換効率を向上することができるとともに、冷媒／熱媒体熱交換器を効率よく生産することができる。

さらに、本発明の熱交換器は、上述のいずれかの熱交換器において、前記冷媒側ヘッダタンクおよび前記熱媒体側ヘッダタンクは、仕切りを介して内部が冷媒側ヘッダタンク部と熱媒体側ヘッダタンク部とに区画された一体型ヘッダタンクとされていることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒側ヘッダタンクおよび熱媒体側ヘッダタンクが、仕切りを介して内部が冷媒側ヘッダタンク部と熱媒体側ヘッダタンク部とに区画された一体型ヘッダタンクとされているため、ヘッダタンクの数を一体型ヘッダタンクとすることによって半減することができるとともに、ヘッダタンク内においても両媒体間の熱交換を促進することができる。従って、部品数の低減および伝熱面積の増大により、熱交換器をより高性能化することができる。

さらに、本発明の熱交換器は、上記の熱交換器において、前記一体型ヘッダタンクは、押出し成形品により構成されたヘッダタンクとされていることを特徴とする。

本発明によれば、一体型のヘッダタンクが、押出し成形品により構成されたヘッダタンクとされているため、ヘッダタンクを押出し成形品とすることにより、接合部を極力少なくした耐圧性の高いヘッダタンクとすることができる。従って、耐圧性を確保し易く、特に高温高圧の冷媒ガスと熱媒体とを熱交換する暖房熱源用の高圧仕様の冷媒／熱媒体熱交換器に有効に適用することができる。

さらに、本発明の熱交換器は、上述のいずれかの熱交換器において、前記冷媒用扁平チューブおよび／または前記熱媒体用扁平チューブは、押出し成形品もしくはインナーフィンを挿入した積層プレートタイプの扁平チューブとされている特徴とする。

本発明によれば、冷媒用扁平チューブおよび／または熱媒体用扁平チューブが、押出し成形品もしくはインナーフィンを挿入した積層プレートタイプの扁平チューブとされているため、扁平チューブを押出し成形品もしくはインナーフィンを挿入した積層プレートタイプのチューブとすることにより、それぞれの扁平チューブを耐圧性の高いチューブとすることができる。従って、耐圧性を確保し易く、特に高温高圧の冷媒ガスと熱媒体とを熱交換する暖房熱源用の高圧仕様の冷媒／熱媒体熱交換器に有効に適用することができる。

さらに、本発明の熱交換器は、上述のいずれかの熱交換器において、前記冷媒側ヘッダタンクおよび前記熱媒体側ヘッダタンクには、その長さ方向に沿って複数本のチューブ群毎に冷媒および熱媒体を分配する少なくとも１以上の仕切りが設けられ、冷媒および熱媒体が入口から出口に至る間に１回以上ターンして流通されるようにパス割りされていることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒側ヘッダタンクおよび熱媒体側ヘッダタンクに、その長さ方向に沿って複数本のチューブ群毎に冷媒および熱媒体を分配する少なくとも１以上の仕切りが設けられ、冷媒および熱媒体が入口から出口に至る間に１回以上ターンして流通されるようにパス割りされているため、パス割りされた複数本のチューブ群に対して、冷媒および熱媒体を１回以上ターンさせて蛇行するように流通させることにより、両媒体を互いに十分時間をかけて熱交換させることができる。従って、熱交換率を向上し、熱交換器をより高性能化することができる。

さらに、本発明の熱交換器は、上述のいずれかの熱交換器において、前記熱媒体用扁平チューブおよび前記熱媒体側ヘッダタンクの熱媒体が流通する内部流路側に、犠牲防食層が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、熱媒体用扁平チューブおよび熱媒体側ヘッダタンクにおける熱媒体が流通する内部流路側に、犠牲防食層が設けられているため、熱媒体が流通する熱媒体用扁平チューブおよび熱媒体側ヘッダタンクの内部流路の腐食を犠牲防食層により防止することができる。従って、様々な媒体が用いられ、または混入される可能性がある熱媒体による内部流路の腐食を防止し、熱交換器の耐食性を向上することができる。

さらに、本発明の熱交換器は、上述のいずれかの熱交換器において、前記熱交換器の前記冷媒用扁平チューブ、前記熱媒体用扁平チューブ、前記冷媒側ヘッダタンクおよび前記熱媒体側ヘッダタンクからなるコア部が、断熱性の筐体内部に格納されていることを特徴とする。

本発明によれば、熱交換器の冷媒用扁平チューブ、熱媒体用扁平チューブ、冷媒側ヘッダタンクおよび熱媒体側ヘッダタンクからなるコア部が、断熱性の筐体内部に格納されているため、熱交換器のコア部から周囲空気への熱移動を断熱性の筐体によって遮蔽することができる。従って、熱ロスを低減し、冷媒の熱を有効に利用して効率よく熱媒体を加熱または冷却することができる。

さらに、本発明にかかる車両用空調装置は、車室内空気または外気が流通されるＨＶＡＣユニット内に配設されている放熱器に熱媒体を循環する熱媒体循環回路と、前記ＨＶＡＣユニット内に配設されているエバポレータに冷媒を循環するヒートポンプサイクルとを備え、前記熱媒体循環回路を循環する熱媒体と、前記ヒートポンプサイクル内を循環する高温高圧の冷媒ガスとを熱交換する冷媒／熱媒体熱交換器が、請求項１ないし８のいずれかに記載の熱交換器とされていることを特徴とする。

本発明によれば、放熱器に熱媒体を循環する熱媒体循環回路内を循環する熱媒体と、ヒートポンプサイクル内を循環する高温高圧の冷媒ガスとを熱交換する冷媒／熱媒体熱交換器が、上述のいずれかの熱交換器とされているため、熱媒体循環回路内を循環する熱媒体とヒートポンプサイクル内を循環する高温高圧の冷媒ガスとを、高圧仕様の小型高性能化された冷媒／熱媒体熱交換器で扁平チューブのチューブ壁を介して直接熱交換し、高温高圧の冷媒ガスにより熱媒体を加熱して放熱器に供給することができる。従って、放熱器に供給する熱媒体をＰＴＣヒータ等によって加熱し、それを暖房用熱源とする空調装置に比べ、エネルギー効率を格段に向上させることができ、空調装置での電力消費量を低減して車両の航続走行距離を延ばすことができるとともに、現行システムのＨＶＡＣユニットをそのまま利用することができ、開発費用を節減することができる。

本発明の熱交換器によると、冷媒用扁平チューブおよび熱媒体用扁平チューブ内を流通する冷媒と熱媒体とを互いに接合されている扁平チューブのチューブ壁を介して直接熱交換し、冷媒により熱媒体を加熱または冷却することができるとともに、多層に積層された扁平チューブの扁平面同士が互いに接合された構成とされることから、それぞれの扁平チューブの耐圧性を高めることができるため、空気やフィンを介在して２媒体を熱交換するものに比べ、熱交換効率を向上し、熱交換器を小型高性能化することができるとともに、高温高圧の冷媒ガスと熱媒体とを熱交換する暖房熱源用の高圧仕様の冷媒／熱媒体熱交換器にも有効に適用することができる。

本発明の車両用空調装置によると、熱媒体循環回路内を循環する熱媒体とヒートポンプサイクル内を循環する高温高圧の冷媒ガスとを、高圧仕様の小型高性能化された冷媒／熱媒体熱交換器で扁平チューブのチューブ壁を介して直接熱交換し、高温高圧の冷媒ガスにより熱媒体を加熱して放熱器に供給することができるため、放熱器に供給する熱媒体をＰＴＣヒータ等によって加熱し、それを暖房用熱源とする空調装置に比べ、エネルギー効率を格段に向上させることができ、空調装置での電力消費量を低減して車両の航続走行距離を延ばすことができるとともに、現行システムのＨＶＡＣユニットをそのまま利用することができ、開発費用を節減することができる。

本発明の第１実施形態に係る熱交換器の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る熱交換器の正面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。 図１または２に示す熱交換器を用いた車両用空調装置の構成図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る熱交換器の分解斜視図が示されている。
熱交換器１は、冷媒、特に圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスと、クーラント等の熱媒体とを直接熱交換して、冷媒により熱媒体を加熱する冷媒／熱媒体熱交換器とされたものであり、高温高圧冷媒ガスを流通する冷媒用扁平チューブ２と、熱媒体を流通する熱媒体用扁平チューブ３とを備えている。

冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３は、同一構成の扁平チューブを使用することができ、例えば、チューブ内に仕切り壁によって仕切られた多数の分離された流路が設けられているアルミ合金製の押出し成形チューブ、あるいは薄いアルミ合金製の板材を成形した一対の成形プレートを重ね合わせ、その内部に薄いアルミ合金製の板材を波形に成形したインナーフィンを挿入し、一体に接合することによって多数の分離された流路を形成している積層プレートタイプのチューブ等を使用することができる。

これらの冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３は、例えば厚さが１ｍｍ〜２ｍｍ程度、幅が１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の扁平なチューブとされ、所定の長さに切断されて使用されるようになっており、表面にろう付けするためのろう材がクラッドされた構成とされている。また、所定長さに切断された扁平チューブ２，３の両端には、後述するヘッダタンク６，７および８，９に接続するための挿入部４，５が設けられている。

冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３は、それぞれ複数本の扁平チューブが交互に多層に積層され、後述するように炉中でろう付けされることによって扁平チューブ２，３の扁平面同士が互いに接合されるようになっている。この冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３の両端には、それぞれ一対の冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９が、それぞれ挿入部４，５を介して接続されるようになっている。

冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９は、それぞれパイプ状のヘッダタンクが互いに平行に配置されており、その平行な対向面にそれぞれ冷媒用扁平チューブ２の両端に設けられている挿入部４が挿入される横長のチューブ挿入穴１０および熱媒体用扁平チューブ３の両端に設けられている挿入部５が挿入される横長のチューブ挿入穴１１が設けられた構成とされている。このヘッダタンク６，７および８，９もアルミ合金製とされている。

ここでは、冷媒側ヘッダタンク６が冷媒入口側のヘッダタンクとされ、図示省略の冷媒入口部が設けられており、冷媒側ヘッダタンク７が冷媒出口側のヘッダタンクとされ、図示省略の冷媒出口部が設けられた構成とされている。同様に、熱媒体側ヘッダタンク８が熱媒体入口側のヘッダタンクとされ、図示省略の熱媒体入口部が設けられており、熱媒体側ヘッダタンク９が熱媒体出口側のヘッダタンク部とされ、図示省略の熱媒体出口部が設けられた構成とされており、実線矢印で示されるように、冷媒および熱媒体が流通されるようになっている。

なお、本実施形態では、冷媒側ヘッダタンク６および熱媒体側ヘッダタンク８が冷媒および熱媒体の入口側ヘッダタンク、冷媒側ヘッダタンク７および熱媒体側ヘッダタンク９が冷媒および熱媒体の出口側ヘッダタンクとされた並行流型の冷媒／熱媒体熱交換器（熱交換器）１が示されているが、一方の媒体の出・入口側ヘッダタンクの入口側および出口側を逆、例えば熱媒体をヘッダタンク９からヘッダタンク８側に流通するようにし、対向流型の冷媒／熱媒体熱交換器（熱交換器）１としてもよいことはもちろんである。

上記の冷媒／熱媒体熱交換器（熱交換器）１は、組み立て冶具を用い、冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３を、それぞれ複数本ずつ交互に多層に積層し、その冷媒用扁平チューブ２の両端の挿入部４にチューブ挿入穴１０を介して冷媒側のヘッダタンク６，７を挿し込むとともに、熱媒体用扁平チューブ３の両端の挿入部５にチューブ挿入穴１１を介して熱媒体側のヘッダタンク８，９を挿し込むことによって、冷媒用扁平チューブ２、熱媒体用扁平チューブ３、冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９を仮組み立てすることができる。

この仮組み立てした冷媒／熱媒体熱交換器１を炉中に入れ、所定温度に加熱することにより、冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３の表面にクラッドされているろう材を溶かし、そのろう材で各扁平チューブ２，３の扁平面同士、冷媒用扁平チューブ２と冷媒側ヘッダタンク６，７との間および熱媒体用扁平チューブ３と熱媒体側ヘッダタンク８，９との間をそれぞれろう付けして一体的に密封接合することにより、冷媒／熱媒体熱交換器１を製造することができる。

また、この冷媒／熱媒体熱交換器１は、冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９内に、その長さ方向に沿って、複数本のチューブ群毎に冷媒および熱媒体を分配する１以上の仕切り板１２を設け、入口側ヘッダタンク６，８に流入された冷媒および熱媒体が、出口側ヘッダタンク７，９から流出される間に、両ヘッダタンク間を１回以上ターンして流通されるようにパス割りした構成としてもよい。この場合、仕切り板１２の設置数により偶数にパス割りした場合、同じヘッダタンクに冷媒、熱媒体の出・入口が設けられ、奇数にパス割りした場合、対向する一方のヘッダタンク側に冷媒、熱媒体の入口、他方のヘッダタンク側に冷媒、熱媒体の出口が設けられることになる。

さらに、上記冷媒／熱媒体熱交換器１において、熱媒体が流通する熱媒体用扁平チューブ３および熱媒体側ヘッダタンク８，９の内部流路側に、犠牲防食層を設けた構成としている。このように、内部流路を流通する熱媒体に対する腐食防止対策を施工し、様々な媒体が用いられ、また混入される可能性がある熱媒体に対して耐食性を確保しておくことが望ましい。

斯くして、本実施形態によると、高温高圧の冷媒ガスと熱媒体とを互いに熱交換する冷媒／熱媒体熱交換器１であって、複数の冷媒が流通される冷媒用扁平チューブ２と、複数の熱媒体が流通される熱媒体用扁平チューブ３とを交互に多層に積層し、それを互いにろう付け接合するとともに、これら複数の冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３の両端に、それぞれ冷媒および熱媒体を分配および集合する一対の冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９が設けられた構成とされている。

このため、冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３内を流通する高温高圧冷媒と熱媒体とを互いにろう付け接合されている扁平チューブ２，３のチューブ壁を介して直接熱交換し、高温高圧冷媒により熱媒体を加熱することができるとともに、多層に積層された扁平チューブ２，３の扁平面同士が互いにろう付け接合された構成とされていることから、それぞれの扁平チューブ２，３の耐圧性を高めることができる。

これによって、空気やフィンを介在して２媒体を熱交換するものに比べ、熱交換効率を向上し、冷媒／熱媒体熱交換器１を小型高性能化することができるとともに、高温高圧の冷媒ガスと熱媒体とを熱交換する暖房熱源用の高圧仕様の冷媒／熱媒体熱交換器１にも有効に適用することができる。

また、冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３並びに両チューブ２，３が接続される冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９のうち、少なくとも冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３が、表面にろう材がクラッドされた構成とされ、各々が互いにろう付け接合により一体化されている。

このため、ろう材がクラッドされている扁平チューブ２，３とヘッダタンク６ないし９とを仮組み立てし、それを炉中でろう付けすることによって一体的に組み付け接合することができる。従って、ろう材を介して接合された扁平チューブ２，３同士の熱伝導により直接冷媒と熱媒体とを熱交換でき、伝熱ロスを最小化して熱交換効率を向上することができるとともに、冷媒／熱媒体熱交換器１を効率よく生産することができる。

さらに、上記冷媒用扁平チューブ２および／または熱媒体用扁平チューブ３が、押出し成形品もしくはインナーフィンを挿入した積層プレートタイプの扁平チューブとされているため、扁平チューブ２，３を押出し成形品もしくはインナーフィンを挿入した積層プレートタイプのチューブとすることにより、それぞれの扁平チューブ２，３を耐圧性の高いチューブとすることができる。従って、耐圧性を確保し易く、特に高温高圧の冷媒ガスと熱媒体とを熱交換する暖房熱源用の高圧仕様の冷媒／熱媒体熱交換器１に有効に適用することができる。

また、本実施形態では、冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９に、その長さ方向に沿って複数本のチューブ２，３群毎に冷媒および熱媒体を分配する少なくとも１以上の仕切り板１２を設け、冷媒および熱媒体が入口から出口に至る間に１回以上ターンして流通するようにパス割りしている。このため、パス割りされた複数本のチューブ２，３群に対して、冷媒および熱媒体を１回以上ターンさせて蛇行するように流通させ、両媒体を互いに十分時間をかけて熱交換させることができる。従って、熱交換率を向上し、熱交換器１をより高性能化することができる。

さらに、本実施形態では、熱媒体用扁平チューブ３および熱媒体側ヘッダタンク８，９における熱媒体が流通する内部流路側に、犠牲防食層が設けられているため、熱媒体が流通する熱媒体用扁平チューブ３および熱媒体側ヘッダタンク８，９の内部流路の腐食を犠牲防食層により防止することができる。従って、様々な媒体が用いられ、または混入される可能性がある熱媒体による内部流路の腐食を防止し、熱交換器１の耐食性を向上することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図２（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、ヘッダタンク２１，２２の構成が異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、冷媒用扁平チューブ２および熱媒体用扁平チューブ３の両端に設けられるヘッダタンク２１，２２が、内部に仕切り２３，２４が設けられ、内部が冷媒側ヘッダタンク部２５，２６と熱媒体側ヘッダタンク部２７，２８とに区画された一体型ヘッダタンク２１，２２とされている。この一体型ヘッダタンク２１，２２は、押出し成形品により構成されている。

ここでは、一体型ヘッダタンク２１，２２の外部側が冷媒側ヘッダタンク部２５，２６とされ、内部側が熱媒体側ヘッダタンク部２７，２８とされており、冷媒用扁平チューブ２の両端は、熱媒体側ヘッダタンク部２７，２８および仕切り２３，２４を貫通して冷媒側ヘッダタンク部２５，２６に接続され、また、熱媒体用扁平チューブ３の両端は、熱媒体側ヘッダタンク部２７，２８に接続された構成とされている。ただし、逆に外部側を熱媒体側ヘッダタンク部２７，２８、内部側を冷媒側ヘッダタンク部２５，２６とした構成としてもよいことはもちろんである。

このように、冷媒側のヘッダタンクおよび熱媒体側のヘッダタンクを、仕切り２３，２４を介して内部が冷媒側ヘッダタンク部２５，２６と熱媒体側ヘッダタンク部２７，２８とに区画された一体型ヘッダタンク２１，２２により構成することができるため、ヘッダタンクの数を一体型ヘッダタンク２１，２２とすることによって半減することができるとともに、一体型ヘッダタンク２１，２２内においても両媒体間の熱交換を促進することができる。従って、部品数の低減および伝熱面積の増大により、冷媒／熱媒体熱交換器１をより高性能化することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１および第２実施形態に示された熱交換器（冷媒／熱媒体熱交換器）１を適用したヒートポンプ式の車両用空調装置３０に係るものである。
ヒートポンプ式車両用空調装置３０は、ＨＶＡＣユニット（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１と、熱媒体循環回路３２と、ヒートポンプサイクル３３と、を備えている。また、熱媒体循環回路３２に四方切換弁３４を介して接続されたエンジン、モータ等の冷却水循環回路３５を備えている。

ＨＶＡＣユニット３１は、空気流路３６を形成するケーシング３７内に、車室内の内気または外気を吸気して循環するブロア３８と、暖房補助用のＰＴＣヒータ３９と、エバポレータ４０と、放熱器４１とを順次配設した構成とされ、ブロア３８により循環される内気または外気をＰＴＣヒータ３９、エバポレータ４０、放熱器４１等で冷却、加熱または除湿して車内に吹出す構成とされている。このＨＶＡＣユニット３１には、公知の現行システムのものをそのまま適用することができる。

熱媒体循環回路３２は、冷媒／熱媒体熱交換器１で加熱された熱媒体をＨＶＡＣユニット３１の放熱器４１へと循環するためのものであり、熱媒体循環ポンプ４２、四方切換弁３４、上記冷媒／熱媒体熱交換器１、放熱器４１、バッファタンク４３を順次配管接続した構成とされている。また、熱媒体循環回路３２に上記冷媒／熱媒体熱交換器１を設置するに当たり、熱交換器１のコア部、すなわち冷媒用扁平チューブ２、熱媒体用扁平チューブ３、冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９または一体型ヘッダタンク２１，２２等のコア部を、断熱性の筐体４４内部に格納して設置し、熱交換器１のコア部から周囲空気への熱移動を遮蔽するようにしている。

ヒートポンプサイクル３３は、冷媒圧縮機４５、三方切替え弁４６、車外コンデンサ４７、レシーバ４８、膨張弁４９、エバポレータ４０を順次配管接続して冷房用サイクルを構成するとともに、三方切替え弁４６とレシーバ４８との間に、車外コンデンサ４７と並列に凝縮器（コンデンサ）として機能する冷媒／熱媒体熱交換器１を接続し、冷媒圧縮機４５、三方切替え弁４６、冷媒／熱媒体熱交換器１、レシーバ４８、膨張弁４９、エバポレータ４０により、ヒートポンプ暖房サイクルが構成可能とされたものである。

また、冷却水循環回路３５は、エンジンまたはモータ５０、バッファタンク５１、ラジエータ５２、冷却水ポンプ５３等から構成され、その冷却水循環回路３５に四方切換弁３４を経由するバイパス回路５４が接続された構成とされている。なお、ヒートポンプサイクル３３の車外コンデンサ４７および冷却水循環回路３５のラジエータ５２は、平行に並設されており、共通のファン５５を介して通風可能とされている。

上記のヒートポンプ式車両用空調装置３０によると、冷媒圧縮機４５で圧縮した冷媒を三方切替え弁４６により、車外コンデンサ４７、レシーバ４８、膨張弁４９、エバポレータ４０の順に冷房サイクル内循環させ、エバポレータ４０でブロア３８が送風される空気を冷却することにより冷房に供することができる。また、冷媒圧縮機４５で圧縮した冷媒を三方切替え弁４６により、冷媒／熱媒体熱交換器１、レシーバ４８、膨張弁４９、エバポレータ４０の順にヒートポンプ暖房サイクル内を循環させ、冷媒／熱媒体熱交換器１を凝縮器として機能させて高温高圧の冷媒ガスにより熱媒体を加熱する。そして、その熱媒体を熱媒体循環回路３２により放熱器４１に循環させることにより、エバポレータ４０を経た空気を放熱器４１で加熱し、暖房または除湿に供することができる。

従って、本実施形態によると、熱媒体循環回路３２内を循環する熱媒体とヒートポンプサイクル３３内を循環する高温高圧の冷媒ガスとを、高圧仕様の小型高性能化された冷媒／熱媒体熱交換器１で扁平チューブ２，３のチューブ壁を介して直接熱交換し、高温高圧の冷媒ガスにより熱媒体を加熱して放熱器４１に供給することができる。従って、放熱器４１に供給する熱媒体をＰＴＣヒータ等により加熱し、それを暖房用熱源とする空調装置に比べ、エネルギー効率を格段に向上させることができ、空調装置３０での電力消費量を低減して車両の航続走行距離を延ばすことができるとともに、現行システムのＨＶＡＣユニット３１をそのまま利用することができ、開発費用を節減することができる。

また、熱媒体循環回路３２およびヒートポンプサイクル３３間に、冷媒／熱媒体熱交換器（熱交換器）１を設置するに当たり、熱交換器１の冷媒用扁平チューブ２、熱媒体用扁平チューブ３、冷媒側ヘッダタンク６，７および熱媒体側ヘッダタンク８，９または一体型ヘッダタンク２１，２２等のコア部を、断熱性を有する筐体４４内に格納して設置している。このため、熱交換器１のコア部から周囲空気への熱移動を断熱性の筐体４４によって遮蔽することができる。従って、熱ロスを低減し、冷媒の熱を有効に利用して効率よく熱媒体を加熱または冷却することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、熱交換器１を冷媒／熱媒体熱交換器に適用し、高温高圧冷媒と熱媒体とを熱交換して熱媒体を加熱する熱交換器に適用した場合の例について説明したが、低圧冷媒と熱媒体とを熱交換し、熱媒体を冷却する冷媒／熱媒体熱交換器に適用してもよいことはもちろんである。

１ 熱交換器（冷媒／熱媒体熱交換器）
２ 冷媒用扁平チューブ
３ 熱媒体用扁平チューブ
６，７ 冷媒側ヘッダタンク
８，９ 熱媒体側ヘッダタンク
１２ 仕切り板
２１，２２ 一体型ヘッダタンク
２３，２４ 仕切り
２５，２６ 冷媒側ヘッダタンク部
２７，２８ 熱媒体側ヘッダタンク部
３０ 車両用空調装置
３１ ＨＶＡＣユニット
３２ 熱媒体循環回路
３３ ヒートポンプサイクル
４０ エバポレータ
４１ 放熱器
４４ 断熱性の筐体

Claims (9)

1. 冷媒と熱媒体とを互いに熱交換する熱交換器であって、
   複数の冷媒が流通される冷媒用扁平チューブと、複数の熱媒体が流通される熱媒体用扁平チューブとを交互に多層に積層し、互いに接合するとともに、
   複数の前記冷媒用扁平チューブおよび前記熱媒体用扁平チューブの両端に、それぞれ冷媒および熱媒体を分配および集合する一対の冷媒側ヘッダタンクおよび熱媒体側ヘッダタンクが設けられていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記冷媒用扁平チューブおよび前記熱媒体用扁平チューブ並びに両チューブがそれぞれ接続される前記冷媒側ヘッダタンクおよび前記熱媒体側ヘッダタンクのうち、少なくとも前記冷媒用扁平チューブおよび前記熱媒体用扁平チューブは、表面にろう材がクラッドされた構成とされ、各々が互いにろう付け接合により一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記冷媒側ヘッダタンクおよび前記熱媒体側ヘッダタンクは、仕切りを介して内部が冷媒側ヘッダタンク部と熱媒体側ヘッダタンク部とに区画された一体型ヘッダタンクとされていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記一体型ヘッダタンクは、押出し成形品により構成されたヘッダタンクとされていることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記冷媒用扁平チューブおよび／または前記熱媒体用扁平チューブは、押出し成形品もしくはインナーフィンを挿入した積層プレートタイプの扁平チューブとされている特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
6. 前記冷媒側ヘッダタンクおよび前記熱媒体側ヘッダタンクには、その長さ方向に沿って複数本のチューブ群毎に冷媒および熱媒体を分配する少なくとも１以上の仕切りが設けられ、冷媒および熱媒体が入口から出口に至る間に１回以上ターンして流通されるようにパス割りされていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器。
7. 前記熱媒体用扁平チューブおよび前記熱媒体側ヘッダタンクの熱媒体が流通する内部流路側に、犠牲防食層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の熱交換器。
8. 前記熱交換器の前記冷媒用扁平チューブ、前記熱媒体用扁平チューブ、前記冷媒側ヘッダタンクおよび前記熱媒体側ヘッダタンクからなるコア部が、断熱性の筐体内部に格納されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の熱交換器。
9. 車室内空気または外気が流通されるＨＶＡＣユニット内に配設されている放熱器に熱媒体を循環する熱媒体循環回路と、
   前記ＨＶＡＣユニット内に配設されているエバポレータに冷媒を循環するヒートポンプサイクルと、を備え、
   前記熱媒体循環回路を循環する熱媒体と、前記ヒートポンプサイクル内を循環する高温高圧の冷媒ガスとを熱交換する冷媒／熱媒体熱交換器が、請求項１ないし８のいずれかに記載の熱交換器とされていることを特徴とする車両用空調装置。
   

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