JP2020133991A - 複合型熱交換器 - Google Patents
複合型熱交換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020133991A JP2020133991A JP2019026846A JP2019026846A JP2020133991A JP 2020133991 A JP2020133991 A JP 2020133991A JP 2019026846 A JP2019026846 A JP 2019026846A JP 2019026846 A JP2019026846 A JP 2019026846A JP 2020133991 A JP2020133991 A JP 2020133991A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heat
- fins
- fin
- tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/30—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means being attachable to the element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
【課題】熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることにより、エネルギー効率を高めることのできる複合型熱交換器、を提供する。【解決手段】複合型熱交換器10は、冷却水と空気との間で熱交換を行うラジエータ100と、冷媒と空気との間で熱交換を行うコンデンサ200と、を備える。ラジエータ100が有するフィン310と、コンデンサ200が有するフィン320とは、接続部330を介して互いに接続され、全体が一体のフィン300として構成されたものである。接続部330には、フィン310とフィン320との間における熱伝導を促進するための熱伝導促進部350が形成されている。【選択図】図1
Description
本開示は複合型熱交換器に関する。
複合型熱交換器とは、複数の熱交換器を組み合わせて1つのユニットとしたものであり、例えば車両に搭載されるものである。複合型熱交換器が備えるそれぞれの熱交換器では、空気と流体との間で熱交換が行われる。下記特許文献1には、空調装置用のコンデンサと、エンジン冷却用のラジエータとを組み合わせた構成の複合型熱交換器が記載されている。コンデンサでは、空気との熱交換によって冷媒が冷却される。ラジエータでは、やはり空気との熱交換によって冷却水が冷却される。
複合型熱交換器を構成するそれぞれの熱交換器は、流体が内部を通るチューブと、互いに隣り合うチューブの間に配置されたフィンと、を備えている。複合型熱交換器では、それぞれの熱交換器が備えるフィンを一体のものとし、これにより部品点数を削減することが行われている。このような構成においては、一方の熱交換器が備えるフィンと、他方の熱交換器が備えるフィンと、の間が接続された状態となっている。
ところで、エンジン冷却用のラジエータに流入する冷却水の温度は、コンデンサに流入する冷媒の温度に比べて高温となっていることが多い。このため、ラジエータからの熱が、フィンの接続部分を介した熱伝導によってコンデンサに伝えられ、コンデンサにおける放熱が十分には行われなくなってしまうことが懸念される。
そこで、下記特許文献1に記載されている複合型熱交換器においては、比較的幅の狭い結合部のみにおいて2つのフィンが接続されており、他の部分においては2つのフィンが分離された構成となっている。これにより、ラジエータからの熱が、フィンを介してコンデンサに伝えられてしまうことを防止している。
近年では、エンジンを備えない電動車両の普及が始まっている。このような電動車両においては、ラジエータに流入する冷却水の温度が、コンデンサに流入する冷媒の温度に比較的近くなる。そこで、本発明者らは、複合型熱交換器が備える複数の熱交換器の間で、フィンを介して積極的に熱伝導を行わせることについて検討を進めている。例えば、冷却水の温度が冷媒の温度よりも低くなるような場合には、コンデンサからの熱が、フィンを介した熱伝導によりラジエータへと伝えられるようにすることで、冷媒を循環させるためのコンプレッサの動作負荷を低減することができる。その結果、複合型熱交換器が設けられた冷凍サイクルのエネルギー効率を高めることが可能となる。
一方、フィンには空気との熱交換、具体的には熱伝達を促進するため複数のルーバーが形成されている。しかし、ルーバーは熱伝導を阻害してしまうため、熱伝導を優先させるとルーバーの数を低減する必要が生じ、結果的にフィンにおける熱伝達が低減し、複合型熱交換器全体の熱交換器性能が低下してしまう。
本開示は、熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることにより、エネルギー効率を高めることのできる複合型熱交換器、を提供することを目的とする。
本開示に係る複合型熱交換器(10)は、第1流体と空気との間で熱交換を行う第1熱交換器(100)と、第2流体と空気との間で熱交換を行う第2熱交換器(200)と、を備える。第1熱交換器は、第1流体が通る複数の第1チューブ(130)と、互いに隣り合う第1チューブの間に配置された第1フィン(310)と、を有するものである。第2熱交換器は、第2流体が通る複数の第2チューブ(230)と、互いに隣り合う第2チューブの間に配置された第2フィン(320)と、を有するものである。第1フィン及び第2フィンは、接続部(330)を介して互いに接続され、全体が一体のフィン(300)として構成されたものである。接続部には、第1フィンと第2フィンとの間における熱伝導を促進するための熱伝導促進部(350)が形成されている。
上記構成の複合型熱交換器では、第1熱交換器が有する第1フィンと、第2熱交換器が有する第2フィンとの間が、接続部を介して互いに接続されている。また、接続部には熱伝導促進部が形成されており、これにより第1フィンと第2フィンとの間における熱伝導が促進される。
上記のような構成においては、第1熱交換器と第2熱交換器との間で、フィンを介した熱伝導が従来に比べて効率的に行われる。その結果、一方の熱交換器において流体からの放熱をより効果的に行うこと等が可能となるので、複合型熱交換器が設けられたシステムのエネルギー効率を高めることが可能となる。
尚、以上に述べたような複合型熱交換器の構成は、ラジエータとコンデンサを組み合わせてなる複合型熱交換器に限らず、他の複合型熱交換器にも適用することができる。例えば、モータジェネレータ冷却用のラジエータと、電池冷却用の熱交換器と、を組み合わせてなる複合型熱交換器にも適用することができる。
本開示によれば、熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることにより、エネルギー効率を高めることのできる複合型熱交換器、が提供される。
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
第1実施形態について説明する。本実施形態に係る複合型熱交換器10は、不図示の車両に搭載されるものであり、当該車両において循環する各種流体の温度調整を行うためのものである。複合型熱交換器10が搭載される車両は、モータジェネレータの駆動力によって走行する電動車両である。図1に示されるように、複合型熱交換器10は、ラジエータ100と、コンデンサ200とを備えている。複合型熱交換器10は、これら2つの熱交換器を組み合わせて一体とすることにより構成されている。
ラジエータ100は、冷却水と空気との間で熱交換を行うための熱交換器である。当該冷却水は、モータジェネレータやインバータ、電池等の車載電気機器と、ラジエータ100との間を循環している。車載電気機器を通り高温となった冷却水は、ラジエータ100を通る際において空気により冷却され、その温度を低下させる。冷却水が循環する経路の途中には、不図示の冷却水用ポンプが設けられている。冷却水用ポンプは、車両に搭載されたバッテリから供給される電力により動作する。
ラジエータ100は、上記のように複合型熱交換器10が備える熱交換器の1つであって、本実施形態における「第1熱交換器」に該当する。また、ラジエータ100における熱交換に供される冷却水は、本実施形態における「第1流体」に該当する。
コンデンサ200は、冷媒と空気との間で熱交換を行うための熱交換器である。コンデンサ200は、車両に搭載される空調装置の一部であって、空調装置を構成するヒートポンプシステムの一部として設けられている。空調装置によって車室内の冷房が行われる際には、コンデンサ200では、冷媒から空気への放熱が行われる。ヒートポンプシステムにおいて冷媒が循環する経路の途中には、不図示の冷媒用コンプレッサが設けられている。冷媒用コンプレッサは、車両に搭載されたバッテリから供給される電力により動作する。
コンデンサ200は、上記のように複合型熱交換器10が備える熱交換器の1つであって、本実施形態における「第2熱交換器」に該当する。また、コンデンサ200における熱交換に供される冷媒は、本実施形態における「第2流体」に該当する。
ラジエータ100及びコンデンサ200の具体的な構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。
ラジエータ100は、タンク110、120と、チューブ130と、フィン310と、を備えている。タンク110は、外部から供給される冷却水を受け入れて、これをそれぞれのチューブ130へと分配するための容器である。タンク110は、上下方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。
タンク110の内部のうち、その上下方向に沿った略中央となる位置には、不図示のセパレータが配置されている。タンク110の内部空間は、当該セパレータによって上下2つの空間に分けられている。後に説明するように、タンク120の内部空間にもこれと同様のセパレータ410が配置されている。タンク110の内部に配置されるセパレータの形状は、図2に示されるセパレータ410の形状と同じである。
タンク110のうちセパレータよりも上方側の部分には、供給口141が設けられている。また、タンク110のうちセパレータよりも下方側の部分には、供給口143が設けられている。供給口141、143はいずれも、外部から供給される冷却水の入口である。
タンク120は、チューブ130を通った冷却水を受け入れて、これを外部へと排出するための容器である。タンク120は、タンク110と同様に、上下方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。尚、図1及び図2においては、タンク120の内部構造を示すため、後述のタンク220と共にタンク120を分解した状態が示されている。
タンク120の内部のうち、その上下方向に沿った略中央となる位置には、セパレータ410が配置されている。タンク120の内部空間は、セパレータ410によって上下2つの空間に分けられている。セパレータ410は、タンク110の内部に配置されたセパレータと同じ高さの位置に配置されている。
タンク120のうちセパレータ420よりも上方側の部分には、排出口142が設けられている。また、タンク120のうちセパレータ420よりも下方側の部分には、排出口144が設けられている。排出口142、144はいずれも、タンク120から外部へと排出される冷却水の出口である。
チューブ130は、冷却水の通る流路が内部に形成された管状の部材である。チューブ130は、その長手方向に対して垂直な断面の形状が扁平形状となっている。チューブ130は、その主面の法線方向を上下方向に沿わせた状態で、タンク110とタンク120との間に配置されている。チューブ130は複数設けられており、これらがタンク110の長手方向に沿って並ぶように配置されている。
それぞれのチューブ130は、その長手方向に沿った一端がタンク110に接続されており、他端がタンク120に接続されている。タンク110の内部空間とタンク120の内部空間との間は、それぞれのチューブ130によって連通されている。チューブ130は、その内部を第1流体である冷却水が通るものであり、本実施形態における「第1チューブ」に該当する。
フィン310は、金属板を波状に折り曲げることにより形成されたコルゲートフィンである。図2に示されるように、フィン310は、互いに隣り合うチューブ130の間となる位置に配置されている。つまり、ラジエータ100においては、チューブ130とフィン310とが上下方向に沿って交互に並ぶように配置されている。尚、図1においてはフィン310の図示が省略されている。
フィン310は、その山部及び谷部の頂点が、隣にあるチューブ130に対してろう接されている。フィン310が設けられていることにより、空気との接触面積が大きくなっており、ラジエータ100における熱交換の効率が高められている。フィン310は、本実施形態における「第1フィン」に該当する。フィン310の具体的な構成については後に説明する。
供給口141からタンク110に供給された冷却水は、タンク110内のセパレータよりも上方側にある各チューブ130へと分配される。当該冷却水は、それぞれのチューブ130を通った後、タンク120の内部のうちセパレータ410よりも上方側の空間へと流入し、排出口142から外部へと排出される。
冷却水は、セパレータよりも上方側にある各チューブ130の内部を通る際に、外部を通る空気との熱交換によって冷却される。当該空気は、複合型熱交換器10の近傍に配置された不図示のファンによって送り込まれるものである。複合型熱交換器10を空気が通過する方向は、タンク110の長手方向、及びチューブ130の長手方向のいずれに対しても垂直な方向であって、図1においては紙面手前側から奥側へと向かう方向である。
供給口143からタンク110に供給された冷却水は、タンク110内のセパレータよりも下方側にある各チューブ130へと分配される。当該冷却水は、それぞれのチューブ130を通った後、タンク120の内部のうちセパレータ410よりも下方側の空間へと流入し、排出口144から外部へと排出される。
冷却水は、セパレータよりも下方側にある各チューブ130の内部を通る際に、外部を通る空気との熱交換によって冷却される。当該空気は、上記のように不図示のファンによって送り込まれるものである。
以上のように、ラジエータ100においては、セパレータよりも上方側の部分及び下方側の部分のそれぞれが、別々の熱交換器として機能する構成となっている。例えば、モータジェネレータを通過した後の冷却水が供給口141から供給され、電池を通過した後の冷却水が供給口143から供給されることとすれば、それぞれの冷却対象を互いに異なる温度に維持することが可能となる。
図1においては、ラジエータ100を空気が通過する方向をx方向としており、同方向に沿ってx軸を設定している。また、x方向に垂直な方向であって、タンク110からタンク120へと向かう方向をy方向としており、同方向に沿ってy軸を設定している。更に、x方向及びy方向のいずれに対しても垂直な方向であって、タンク110の長手方向に沿って下方から上方へと向かう方向をz方向としており、同方向に沿ってz軸を設定している。以下においては、以上のように定義されたx方向、y方向、及びz方向を用いて説明を行う。
コンデンサ200は、タンク210、220と、チューブ230と、フィン320と、を備えている。後に説明するように、タンク210は、一部のチューブ230から流入する冷媒を受け入れて、これを他のチューブ230へと分配するための容器である。タンク210は、z方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。タンク210は、ラジエータ100のタンク110に対し、x方向側において隣り合う位置に配置されている。タンク210とタンク110とは互いに一体となっている。
タンク220は、外部から供給される冷媒を受け入れて、これをそれぞれのチューブ230へと分配するための容器である。また、タンク220は、それぞれのチューブ230を通った冷媒を受け入れて、これを外部へと排出するための容器としても機能する。タンク220は、タンク210と同様に、z方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。タンク220は、ラジエータ100のタンク120に対し、x方向側において隣り合う位置に配置されている。タンク220とタンク120とは互いに一体となっている。
タンク220の内部のうち、その上下方向に沿った中央よりも下方側となる位置には、セパレータ420が配置されている。タンク220の内部空間は、セパレータ420によって上下2つの空間に分けられている。
タンク220のうちセパレータ420よりも上方側の部分には、供給口241が設けられている。供給口241は、外部から供給される冷媒の入口である。タンク220のうちセパレータ420よりも下方側の部分には、排出口242が設けられている。排出口242は、タンク220から外部へと排出される冷媒の出口である。
チューブ230は、冷媒の通る流路が内部に形成された管状の部材である。チューブ230は、その長手方向に対して垂直な断面の形状が扁平形状となっている。チューブ230は、その主面の法線方向を上下方向に沿わせた状態で、タンク210とタンク220との間に配置されている。チューブ230は複数設けられており、これらがタンク210の長手方向に沿って並ぶように配置されている。
それぞれのチューブ230は、その長手方向に沿った一端がタンク210に接続されており、他端がタンク220に接続されている。タンク210の内部空間とタンク220の内部空間との間は、それぞれのチューブ230によって連通されている。チューブ230は、その内部を第2流体である冷媒が通るものであり、本実施形態における「第2チューブ」に該当する。チューブ230の本数は、チューブ130の本数と同じである。また、各チューブ230が配置されている位置の高さは、各チューブ130が配置されている位置の高さと同じである。
フィン320は、金属板を波状に折り曲げることにより形成されたコルゲートフィンである。図3に示されるように、フィン320は、互いに隣り合うチューブ230の間となる位置に配置されている。つまり、コンデンサ200においては、チューブ230とフィン320とが上下方向に沿って交互に並ぶように配置されている。
フィン320は、その山部及び谷部の頂点が、隣にあるチューブ230に対してろう接されている。フィン320が設けられていることにより、空気との接触面積が大きくなっており、コンデンサ200における熱交換の効率が高められている。フィン320は、本実施形態における「第2フィン」に該当する。フィン320の具体的な構成については後に説明する。
供給口241からタンク220に供給された冷媒は、タンク220内のセパレータ420よりも上方側にある各チューブ230へと分配される。当該冷媒は、それぞれのチューブ230を通り、タンク210へと供給される。
タンク210に供給された冷媒は、タンク220内のセパレータ420よりも下方側にある各チューブ230へと分配される。冷媒は、これらのチューブ230を通り、タンク220のうちセパレータ420よりも下方側の空間へと流入した後、排出口242から外部へと排出される。
冷媒は、セパレータ420よりも上方側にある各チューブ230の内部を通る際に、外部を通る空気との熱交換によって冷却され、気相から液相へと変化する。当該空気は、ラジエータ100を通過した後の空気である。複合型熱交換器10では、ラジエータ100とコンデンサ200とが並んでいる方向が、x方向、すなわち空気の流れ方向となっている。
上記の熱交換によって液相へと変化した冷媒は、セパレータ420よりも下方側にある各チューブ230の内部を通る際に、再び空気との熱交換によって冷却される。これにより、冷媒の過冷却度が高められる。ラジエータ100のうちセパレータ420よりも下方側の部分は、所謂「サブクール部」として機能する部分となっている。
図3を参照しながら、フィン310及びフィン320の構成について説明する。図3では、互いに同じ高さとなる位置に配置された一対のフィン310及びフィン320を、y方向に沿って見た状態が描かれている。また、図3では、上記のフィン310が接合されている上下一対のチューブ130、及び、上記のフィン320が接合されている上下一対のチューブ230、も描かれている。
図3に示されるように、同じ高さの位置に配置されたフィン310及びフィン320は、接続部330を介して互いに接続されており、その全体が一体のフィン300として構成されている。当該構成は、全てのフィン310及びフィン320についても同様となっている。つまり、複合型熱交換器10においては、ラジエータ100とコンデンサ200との間で、フィン300が互いに共有された状態となっている。
図3においては、フィン300のうち、x方向に沿ってチューブ130に接合されている部分と接合されていない部分との境界が、点線DL21により示されている。また、フィン300のうち、x方向に沿ってチューブ230に接合されている部分と接合されていない部分との境界が、点線DL22により示されている。上記の接続部330とは、フィン300のうち点線DL21と点線DL22との間の部分のことである。図3では、このような接続部330の範囲が矢印AR2で示されている。
図4(A)には、図3のA−A断面の一部が模式的に示されている。図4(B)には、図3のB−B断面の一部が模式的に示されている。これらの図及び図3に示されるように、フィン300には複数のルーバー341、342が形成されている。ルーバー341、342は、フィン300にz方向った切り込みCTを複数形成した上で、フィン300のうち互いに隣り合う切り込みCTの間の短冊状の部分を捩じって変形させたものである。ルーバー341、342では、通過する空気の流れが乱されることにより熱伝達率が向上し、空気との間における伝熱が促進される。
z方向に沿ったルーバー341、342の寸法のことを、以下では「ルーバー長さ」とも称する。z方向は、複数のチューブ130又はチューブ230が並んでいる方向である。当該方向のことを「積層方向」と定義すると、上記のルーバー長さは、この積層方向に沿ったルーバー341、342の寸法、ということができる。
図3に示されるように、フィン300のうち接続部330及びその近傍においては、他の部分に比べてルーバー長さが短くなっている。図3では、このように短くなっているルーバーが「ルーバー342」として表記されており、それ以外のルーバーが「ルーバー341」として表記されている。
図3においては、ルーバー342が形成されている範囲のうち−x方向側の端部の位置が、点線DL11により示されている。また、ルーバー342が形成されている範囲のうちx方向側の端部の位置が、点線DL12により示されている。
ところで、ルーバー341、342が形成されている部分では、切り込みCTで分断されていることにより、ルーバー長さが長いほどx方向に沿った熱伝導が阻害されることとなる。換言すれば、ルーバー長さが短くなっている部分では、他の部分に比べて上記の熱伝導が促進されることとなる。
従って、フィン300のうち点線DL11と点線DL12との間の部分では、x方向に沿った熱伝導が促進される。その結果、フィン310とフィン320との間における熱伝導が促進されることとなる。そこで、点線DL11と点線DL12との間の部分のことを、以下では「熱伝導促進部350」とも表記する。図3では、このような熱伝導促進部350の範囲が矢印AR1で示されている。
熱伝導促進部350は、第1フィンであるフィン310と、第2フィンであるフィン320と、の間における熱伝導を促進するために形成されている。熱伝導促進部350では上記のように、他の部分に比べてルーバー長さが短くなっており、これによりフィン310とフィン320との間における熱伝導が促進されている。
尚、ルーバー341が形成されている部分では、切り込みCTによって熱伝導が阻害されてしまうため、熱伝導のみを優先させる場合にはルーバー341の数を低減する必要が生じる。その結果、フィン300における熱伝達が低減し、複合型熱交換器10の全体の熱交換器性能が低下してしまうこととなってしまう。しかしながら、本実施形態では、接続部330にルーバー341を設けながらも熱伝導を促進する構成となっているので、熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることが可能となっている。
熱伝導促進部350が形成されていることの効果について、図5を参照しながら説明する。図5(A)には、比較例に係る複合型熱交換器10の構成が模式的に示されている。この比較例では、複合型熱交換器10が搭載されている車両が、本実施形態のような電動車両ではなく、エンジンを備えた車両となっている。このため、この比較例においては、エンジンを通過した後の高温の冷却水がラジエータ100に供給される。その結果、ラジエータ100に流入する冷却水の温度は、コンデンサ200に流入する冷媒の温度に比べて著しく高温となっている。
このような構成においては、ラジエータ100からの熱が、フィン300の接続部330を介した熱伝導によってコンデンサ200に伝えられ、コンデンサ200における放熱が十分には行われなくなってしまう可能性がある。このため、この比較例においては、フィン300に切り込み390を形成することにより、z方向に沿った接続部330の幅寸法を小さくしている。これにより、接続部330を介した熱伝導を抑制し、上記のような問題が生じないようにしている。
図5(B)には、本実施形態に係る複合型熱交換器10の構成が模式的に示されている。本実施形態では、複合型熱交換器10が電動車両に搭載されていることにより、ラジエータ100に供給される冷却水の温度が低温となっている。この場合、コンデンサ200からの熱がフィン300を介して低温のラジエータ100へと伝えられると、コンデンサ200における冷媒の冷却がより効率的に行われることとなる。その結果、冷凍サイクルに設けられた冷媒用コンプレッサの動作負荷を低減することが可能となる。
そこで、本実施形態に係る複合型熱交換器10では、フィン300における熱伝導をより積極的に行わせるために、接続部330に上記の熱伝導促進部350を形成することとしている。これにより、ラジエータ100とコンデンサ200との間における伝熱量を増加させ、上記のように冷媒用コンプレッサの動作負荷を低減している。
尚、室外機であるコンデンサ200が、暖房時において蒸発器として用いられるような場合には、熱伝導促進部350を介してラジエータ100からコンデンサ200へと熱が移動することとなる。この場合、低温となったチューブ230やフィン320に付着した霜を、ラジエータ100からの伝熱によって除去できるという利点が得られる。
図3に示されるように、本実施形態における熱伝導促進部350は、接続部330のみならず、接続部330の外側に亘る範囲にまで形成されている。換言すれば、熱伝導促進部350は、空気流れ方向であるx方向に沿って、フィン300のうちチューブ130やチューブ230に接合されている部分にまで亘るように形成されている。チューブ130に接合されている部分とは、図3において点線DL21よりも−x方向側の部分である。チューブ230に接合されている部分とは、図3において点線DL22よりもx方向側の部分である。
熱伝導促進部350が上記のような範囲に形成されていることの理由について、図6を参照しながら説明する。図6(A)の横軸に示される「L」とは、図3に示されるように、点線DL22から点線DL12までのx軸に沿った距離のことである。図6(A)は、上記のLを変化させていった場合において、コンデンサ200から熱伝導によりラジエータ100へと伝えられる熱量がどのように変化するかを示している。当該熱量のことを、以下では「熱伝導量」と表記する。図6(A)に示されるように、Lが大きくなるほど、フィン300における熱伝導が阻害されにくくなるので、上記の熱伝導量は大きくなる。
図6(B)は、上記のLを変化させていった場合において、コンデンサ200からフィン300を介して空気へと伝えられる熱量がどのように変化するかを示している。当該熱量のことを、以下では「熱伝達量」と表記する。図6(B)に示されるように、Lが大きくなるほど、ルーバー342等による熱伝達率向上の効果が小さくなるので、上記の熱伝達量は小さくなる。
図6(C)は、上記のLを変化させていった場合において、上記の熱伝導量と熱伝達量との合計値がどのように変化するかを示している。当該合計値のことを、以下では「放熱量」と表記する。図6(C)に示されるように、放熱量は、Lが大きくなるに従って上昇するのであるが、更にLが大きくなると下降する。このため、放熱量は、Lの値が概ね0からx1までの範囲において最大となっている。本発明者らが実験などにより確認したところによれば、上記のx1の値は約3mmであった。
そこで、本実施形態では、Lの値を3mmとすることで、コンデンサ200からの放熱量が最大化されている。これにより、冷媒用コンプレッサの動作負荷を更に低減している。Lの値は、0mmから3mmの範囲で適宜調整すればよい。Lの値を0mmとした場合には、熱伝導促進部350の範囲は接続部330の範囲に一致することとなる。尚、放熱量が十分に確保される場合には、熱伝導促進部350の範囲を、接続部330の範囲よりも狭くしてもよい。
その他の工夫点について説明する。図3に示されるように、本実施形態では、熱伝導促進部350に形成されているそれぞれのルーバー342が、フィン300のうち積層方向に沿った中央となる位置に形成されている。これにより、熱伝導促進部350においては、ルーバー342よりもz方向側の部分、及びルーバー342よりも−z方向側の部分のそれぞれが、広く確保されている。このような構成においては、フィン300のうち、チューブ130及びチューブ230の近傍となる位置において、熱伝導の経路が広く確保されるので、フィン300を介した熱伝導を更に促進することが可能となっている。
第1実施形態の変形例について、図7を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器10は、フィン300に形成されたルーバー342等の配置においてのみ第1実施形態と異なっている。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
本実施形態では、熱伝導促進部350が形成されている範囲のうち−x方向側の端部の位置、すなわち点線DL11で示される位置が、第1実施形態の場合よりもx方向側の位置となっている。一方、ルーバー342が形成されている範囲のうちx方向側の端部の位置、すなわち点線DL12で示される位置については、第1実施形態の場合と同様である。
このように、本実施形態の熱伝導促進部350は、フィン320側の部分においてのみ、x方向に沿ってチューブ230に接合されている部分にまで亘るように形成されている。このような態様でも、第1実施形態で説明したものと同様の効果が得られる。
第2実施形態について、図8を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器10は、熱伝導促進部350の態様においてのみ第1実施形態と異なっている。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
本実施形態では、フィン310の全体にルーバー341が形成されており、フィン320の全体にもルーバー341が形成されている。一方、接続部330には、ルーバー341及びルーバー342のいずれも形成されていない。本実施形態の接続部330は、その全体が平坦な板状の部分となっており、切り込みCTが一切形成されていない。
接続部330では、x方向に沿った熱伝導がルーバー341等によっては一切阻害されないので、当該部分においては熱伝導が最大限に促進されている、ということができる。本実施形態では、矢印AR2で示される接続部330の全体が熱伝導促進部350となっている。このような態様でも、第1実施形態で説明したものと同様の効果が得られる。接続部330にルーバー341やルーバー342が形成されていなくても熱伝達が十分に行われる場合には、このような構成としても、熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることができる。
第3実施形態について、図9を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器10は、接続部330の態様においてのみ、上記の第2実施形態と異なっている。以下では、第2実施形態と異なる点について主に説明し、第2実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
本実施形態では、図8の第2実施形態と同様に、接続部330の全体が熱伝導促進部350となっている。本実施形態では更に、接続部330の一部にディンプル360が形成されている。ディンプル360は、接続部330の一部を、y方向側又は−y方向側に突出するように変形させたものである。
このような構成においては、フィン300に沿ってx方向側へと流れている空気の一部が、ディンプル360に当たってその流れが乱される。これにより、ディンプル360及びその近傍における熱伝達率が向上し、空気との間の伝熱が促進される。ディンプル360は、空気との間の伝熱を促進するための「熱伝達促進部」に該当する。このような構成においては、第1実施形態で説明した効果に加えて、空気との間の伝熱が促進されるという効果も得られる。
第4実施形態について、図10を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器10は、接続部330に形成された熱伝達促進部の態様においてのみ、上記の第3実施形態と異なっている。以下では、第3実施形態と異なる点について主に説明し、第3実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
本実施形態では、図9のディンプル360に換えて突出部370が形成されている。突出部370は、接続部330に図10の切り込みCT1を形成した上で、CT1の内側の部分を点線DL3においてy方向側へと曲げることにより斜めに突出させたものである。
このような構成においては、フィン300に沿ってx方向側へと流れている空気の一部が、突出部370に当たってその流れが乱される。これにより、突出部370及びその近傍における熱伝達率が向上し、空気との間の伝熱が促進される。このように、突出部370は、本実施形態における「熱伝達促進部」に該当する。このような構成においても、第3実施形態で説明したものと同様の効果が得られる。
第5実施形態について、図11を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器10は、接続部330の態様においてのみ、図8の第2実施形態と異なっている。以下では、第2実施形態と異なる点について主に説明し、第2実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
本実施形態では、接続部330のうち−z方向側の端部となる位置に、開口である排水穴380が複数形成されている。排水穴380は、フィン300に付着した水を外部に排出するためのものである。
このような構成においては、外部から侵入した水や結露水などがフィン300に付着しても、当該水は速やかに排水穴380を通じて外部へと排出される。このため、フィン300に付着した水により空気の流れが阻害されてしまうことが防止される。
以上においては、複合型熱交換器10が、ラジエータ100とコンデンサ200とを組み合わせた構成である例について説明した。しかしながら、複合型熱交換器10の構成はこのようなものに限定されない。例えば、コンデンサ200に換えて、車両に搭載された電池を冷却するための熱交換器が用いられることとしてもよい。この場合、冷却器で冷却された冷却水などの冷媒が、電池を直接又は間接的に冷却することとすればよい。電池は比較的発熱量が大きいので、以上に説明した各実施形態の構成を採用することの効果がより大きくなる。
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
10:複合型熱交換器
100:ラジエータ
200:コンデンサ
130,230:チューブ
300,310,320:フィン
330:接続部
350:熱伝導促進部
100:ラジエータ
200:コンデンサ
130,230:チューブ
300,310,320:フィン
330:接続部
350:熱伝導促進部
Claims (7)
- 複合型熱交換器(10)であって、
第1流体と空気との間で熱交換を行う第1熱交換器(100)と、
第2流体と空気との間で熱交換を行う第2熱交換器(200)と、を備え、
前記第1熱交換器は、
前記第1流体が通る複数の第1チューブ(130)と、互いに隣り合う前記第1チューブの間に配置された第1フィン(310)と、を有するものであり、
前記第2熱交換器は、
前記第2流体が通る複数の第2チューブ(230)と、互いに隣り合う前記第2チューブの間に配置された第2フィン(320)と、を有するものであり、
前記第1フィン及び前記第2フィンは、接続部(330)を介して互いに接続され、全体が一体のフィン(300)として構成されたものであり、
前記接続部には、
前記第1フィンと前記第2フィンとの間における熱伝導を促進するための熱伝導促進部(350)が形成されている複合型熱交換器。 - 前記フィンには、空気との間の伝熱を促進するための複数のルーバー(341,342)が形成されており、
複数の前記第1チューブ又は前記第2チューブが並んでいる方向を積層方向とし、前記積層方向に沿った前記ルーバーの寸法をルーバー長さとしたときに、
前記熱伝導促進部においては、他の部分に比べて前記ルーバー長さが短くなっている、請求項1に記載の複合型熱交換器。 - 前記第1熱交換器と前記第2熱交換器とが並んでいる方向を空気流れ方向としたときに、
前記熱伝導促進部は、
前記空気流れ方向に沿って、前記フィンのうち前記第1チューブ又は前記第2チューブに接合されている部分にまで亘るように形成されている、請求項2に記載の複合型熱交換器。 - 前記熱伝導促進部に形成されているそれぞれの前記ルーバーは、
前記フィンのうち前記積層方向に沿った中央となる位置に形成されている、請求項2又は3に記載の複合型熱交換器。 - 前記フィンには、空気への伝熱を促進するための複数のルーバーが形成されており、
前記熱伝導促進部においては前記ルーバーが形成されていない、請求項2に記載の複合型熱交換器。 - 前記接続部には、空気との間の伝熱を促進するための熱伝達促進部(360,370)が形成されている、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の複合型熱交換器。
- 前記接続部には、前記フィンに付着した水を外部に排出するための排水穴(380)が形成されている、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の複合型熱交換器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019026846A JP2020133991A (ja) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 複合型熱交換器 |
PCT/JP2020/000822 WO2020170651A1 (ja) | 2019-02-18 | 2020-01-14 | 複合型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019026846A JP2020133991A (ja) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 複合型熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020133991A true JP2020133991A (ja) | 2020-08-31 |
Family
ID=72144025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019026846A Pending JP2020133991A (ja) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 複合型熱交換器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020133991A (ja) |
WO (1) | WO2020170651A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022219919A1 (ja) * | 2021-04-13 | 2022-10-20 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器および冷凍サイクル装置 |
WO2023203640A1 (ja) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び空気調和装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11294984A (ja) * | 1998-04-09 | 1999-10-29 | Zexel:Kk | 並設一体型熱交換器 |
JP4173959B2 (ja) * | 2001-05-21 | 2008-10-29 | カルソニックカンセイ株式会社 | 一体型熱交換器のコア部構造 |
FR2853052B1 (fr) * | 2003-03-31 | 2017-07-21 | Valeo Thermique Moteur Sa | Module d'echange de chaleur a fonctionnement optimise, notamment pour vehicule automobile |
JP2006162136A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Denso Corp | 複合式熱交換器 |
JP6589790B2 (ja) * | 2016-08-26 | 2019-10-16 | 株式会社デンソー | 複合型熱交換器 |
-
2019
- 2019-02-18 JP JP2019026846A patent/JP2020133991A/ja active Pending
-
2020
- 2020-01-14 WO PCT/JP2020/000822 patent/WO2020170651A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022219919A1 (ja) * | 2021-04-13 | 2022-10-20 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器および冷凍サイクル装置 |
WO2023203640A1 (ja) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器及び空気調和装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020170651A1 (ja) | 2020-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4078766B2 (ja) | 熱交換器 | |
US10962307B2 (en) | Stacked heat exchanger | |
WO2010061808A1 (ja) | 複合熱交換器 | |
JP6094261B2 (ja) | 積層型熱交換器 | |
JP6271226B2 (ja) | 車両用クーリングモジュール | |
JP2003232582A (ja) | 空気調和装置 | |
WO2020170651A1 (ja) | 複合型熱交換器 | |
US7243710B2 (en) | Vehicle heat exchanger | |
JP6589790B2 (ja) | 複合型熱交換器 | |
JP4175918B2 (ja) | 車両用マルチタイプ熱交換器 | |
CN113412407A (zh) | 热交换器 | |
WO2018037838A1 (ja) | 複合型熱交換器 | |
WO2020184315A1 (ja) | 熱交換器 | |
KR101170689B1 (ko) | 오일쿨러 | |
JP2010018151A (ja) | 車両用熱交換器 | |
JP2015010606A (ja) | 車両用ラジエータ | |
JP2014118140A (ja) | 車両用クーリングモジュール | |
JP5772608B2 (ja) | 熱交換器 | |
CN113557403B (zh) | 热交换器 | |
US20210039470A1 (en) | Heat exchanger | |
CN213261867U (zh) | 冷凝器和空调 | |
KR102654846B1 (ko) | 차량용 쿨링모듈 | |
US20240102745A1 (en) | Heat exchanger | |
JP3861787B2 (ja) | 複合熱交換器及びこれを備える自動車 | |
JP2005257104A (ja) | 一体型熱交換器 |