JP5413433B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
第1チューブ(61)および第2チューブ(71)は、第1タンク部(62)と第2タンク部(72)との間に配置され、複数の第1チューブ(61)のうち少なくとも1つは、複数の第2チューブ(71)の間に配置され、複数の第2チューブ(71)のうち少なくとも1つは、複数の第1チューブ(61)の間に配置され、第1チューブ(61)と第2チューブ(71)との間に形成される空間は、第3流体が流通する第3流体用通路(16a)を形成しており、第3流体用通路(16a)には、双方の熱交換部(60、70)における熱交換を促進するとともに、第1チューブ(61)を流通する第1流体と第2チューブ(71)を流通する第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置され、
第1チューブ(61)には、第1流体の流れ方向を転換させる第1ターン部(61e)が設けられ、第2チューブ(71)には、第2流体の流れ方向を転換させる第2ターン部(71e)が設けられ、第1ターン部(61e)は、第1タンク部(62)よりも第2タンク部(72)に近い位置に位置付けられ、第2ターン部(71e)は、第2タンク部(72)よりも第1タンク部(62)に近い位置に位置付けられている熱交換器を特徴とする。
図1〜11により、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の熱交換器16を、車両用空調装置1において車室内送風空気の温度調節を行うヒートポンプサイクル10に適用している。図1〜4は、本実施形態の車両用空調装置1の全体構成図である。この車両用空調装置1は、内燃機関(エンジン)および走行用電動モータMGから車両走行用の駆動力を得る、いわゆるハイブリッド車両に適用されている。
暖房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。そして、暖房運転時に、着霜判定手段によって室外熱交換部60の着霜が生じていると判定された際には除霜運転が実行され、冷却水温度センサ52によって検出された冷却水温度Twが予め定めた基準温度(本実施形態では、60℃)度以上になった際には廃熱回収運転が実行される。
次に、除霜運転について説明する。ここで、本実施形態のヒートポンプサイクル10のように、室外熱交換部60にて冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる冷凍サイクル装置では、室外熱交換部60における冷媒蒸発温度が着霜温度(具体的には、0℃)以下になってしまうと室外熱交換部60に着霜が生じるおそれがある。
次に、廃熱回収運転について説明する。ここで、走行用電動モータMGのオーバーヒートを抑制するためには、冷却水の温度は所定の上限温度以下に維持されるとともに、走行用電動モータMGの内部に封入された潤滑用オイルの粘度増加によるフリクションロスを低減するためには、冷却水の温度は所定の下限温度以上に維持されることが望ましい。
冷房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。この冷房運転時には、空調制御装置が、開閉弁15aを開くとともに、三方弁15bを室外熱交換部60の出口側と冷房用固定絞り19の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図4の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
本実施形態では、第1実施形態に対して、熱交換器16の構成を変更した例を説明する。本実施形態の熱交換器16の詳細構成については、図12〜図14を用いて説明する。
第2実施形態では、冷媒用チューブ61および冷却媒体用チューブ71として、その偏平面同士を互いに対向するように折り曲げた偏平チューブを採用した例を説明したが、本実施形態では、図15に示すように、各ターン部61e、71eの上流側の偏平面と下流側の偏平面が外気の流れ方向Xに沿って同一平面上に2列に並べて配置されるように折り曲げられている。
本実施形態では、図16の全体構成図に示すように、第1実施形態に対して、ヒートポンプサイクル10の構成を変更した例を説明する。なお、図16は、本実施形態における廃熱回収運転時の冷媒流路等を示す全体構成図であり、ヒートポンプサイクル10における冷媒の流れを実線で示し、冷却水循環回路40における冷却水の流れを破線矢印で示している。
一方、室外熱交換部60については、内部を流通する冷媒と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる単一の熱交換器として構成されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。また、本実施形態では、除霜運転は実行されないものの、その他の作動は、第1実施形態と同様である。
本実施形態では、第1実施形態に対して、熱交換器16の構成を変更した例を説明する。本実施形態の熱交換器16の詳細構成については、図17、図18を用いて説明する。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
16a 外気通路
50 アウターフィン
60 室外熱交換部
61 冷媒用チューブ
61a、61b 板状部材
61e 冷媒側ターン部
62 冷媒側ヘッダタンク部
65 インナーフィン
70 ラジエータ部
71 冷却媒体用チューブ
71a、71b 板状部材
71e 冷却媒体側ターン部
72 冷却媒体側ヘッダタンク部
75 インナーフィン
Claims (15)
- 第1流体が流通する複数本の第1チューブ(61)および前記複数本の第1チューブ(61)の積層方向に延びて前記第1チューブ(61)を流通する前記第1流体の集合あるいは分配を行う第1タンク部(62)を有し、前記第1流体と前記第1チューブ(61)の周囲を流れる第3流体とを熱交換させる第1熱交換部(60)と、
第2流体が流通する複数本の第2チューブ(71)および前記複数本の第2チューブ(71)の積層方向に延びて前記第2チューブ(71)を流通する前記第2流体の集合あるいは分配を行う第2タンク部(72)を有し、前記第2流体と前記第2チューブ(71)の周囲を流れる第3流体とを熱交換させる第2熱交換部(70)とを備え、
前記第1チューブ(61)および前記第2チューブ(71)は、前記第1タンク部(62)と前記第2タンク部(72)との間に配置され、
前記複数の第1チューブ(61)のうち少なくとも1つは、前記複数の第2チューブ(71)の間に配置され、
前記複数の第2チューブ(71)のうち少なくとも1つは、前記複数の第1チューブ(61)の間に配置され、
前記第1チューブ(61)と前記第2チューブ(71)との間に形成される空間は、前記第3流体が流通する第3流体用通路(16a)を形成しており、
前記第3流体用通路(16a)には、双方の熱交換部(60、70)における熱交換を促進するとともに、前記第1チューブ(61)を流通する前記第1流体と前記第2チューブ(71)を流通する前記第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置され、
前記第1チューブ(61)には、前記第1流体の流れ方向を転換させる第1ターン部(61e)が設けられ、
前記第2チューブ(71)には、前記第2流体の流れ方向を転換させる第2ターン部(71e)が設けられ、
前記第1ターン部(61e)は、前記第1タンク部(62)よりも前記第2タンク部(72)に近い位置に位置付けられ、
前記第2ターン部(71e)は、前記第2タンク部(72)よりも前記第1タンク部(62)に近い位置に位置付けられていることを特徴とする熱交換器。 - 前記第1熱交換部(60)に導入される前記第1流体の温度は、前記第2熱交換部(70)に導入される前記第2流体の温度と異なっており、
前記アウターフィン(50)は、前記第1、第2チューブ(61、71)と、これに隣り合って配置される前記第1、第2チューブ(61、71)の間に形成される空間に配置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。 - 前記第1チューブ(61)および前記第2チューブ(71)は、いずれも前記第1タンク部(62)および前記第2タンク部(72)の双方に固定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。
- 前記第1熱交換部(60)に導入される前記第1流体および前記第2熱交換部(70)に導入される前記第2流体のうち、温度が高い方の流体を高温側流体とし、
前記第1チューブ(61)および前記第2チューブ(71)のうち、前記高温側流体が流通する高温側チューブの前記第1、第2ターン部(61e、71e)よりも上流側を高温側チューブ上流部とし、
前記第1チューブ(61)および前記第2チューブ(71)のうち、前記高温側流体が流通する高温側チューブの前記第1、第2ターン部(61e、71e)よりも下流側を高温側チューブ下流部としたときに、
前記第3流体の温度は、前記高温側流体の温度よりも低く、
前記複数の高温側チューブのうち、少なくとも一部の前記高温側チューブ上流部は、前記高温側チューブ下流部に対して、前記第3流体の流れ方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記第1熱交換部(60)に導入される前記第1流体および前記第2熱交換部(70)に導入される前記第2流体のうち、温度が低い方の流体を低温側流体とし、
前記第1チューブ(61)および前記第2チューブ(71)のうち、前記低温側流体が流通する低温側チューブの前記第1、第2ターン部(61e、71e)よりも上流側を低温側チューブ上流部とし、
前記第1チューブ(61)および前記第2チューブ(71)のうち、前記低温側流体が流通する低温側チューブの前記第1、第2ターン部(61e、71e)よりも下流側を低温側チューブ下流部としたときに、
前記第3流体の温度は、前記低温側流体の温度よりも低く、
前記複数の低温側チューブのうち、少なくとも一部の前記低温側チューブ上流部は、前記低温側チューブ下流部に対して、前記第3流体の流れ方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の熱交換器。 - 前記第3流体の温度は、前記第1熱交換部(60)に導入される前記第1流体および前記第2熱交換部(70)に導入される前記第2流体のうち、温度が高い方の流体の温度よりも低く、かつ、温度が低い方の流体の温度よりも高くなっていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記第1チューブ(61)の前記第1ターン部(61e)よりも上流側を第1チューブ上流部(611)とし、
前記第1チューブ(61)の前記第1ターン部(61e)よりも下流側を第1チューブ下流部(612)とし、
さらに、前記第2チューブ(71)の前記第2ターン部(71e)よりも上流側を第2チューブ上流部(711)とし、
前記第2チューブ(71)の前記第2ターン部(71e)よりも下流側を第2チューブ下流部(712)としたときに、
前記第1チューブ上流部(611)および前記第2チューブ上流部(711)は、前記第1、第2チューブ(61、71)の積層方向に並ぶように配置され、
前記第1チューブ下流部(612)および前記第2チューブ下流部(712)は、前記第1、第2チューブ(61、71)の積層方向に並ぶように配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記第1チューブ上流部(611)および前記第2チューブ上流部(711)は、前記第1チューブ下流部(612)および前記第2チューブ下流部(712)に対して、前記第3流体の流れ方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の熱交換器。
- 前記複数の第1チューブ(61)は、前記第1熱交換部(60)に導入される前記第1流体が流通する上流側第1チューブ群(60a)、および前記上流側第1チューブ群(60a)から流出して前記第1熱交換部(60)から導出される前記第1流体が流通する下流側第1チューブ群(60b)を有し、
前記複数の第2チューブ(71)は、前記第2熱交換部(70)に導入される前記第2流体が流通する上流側第2チューブ群(70a)、および前記上流側第2チューブ群(70a)から流出して前記第2熱交換部(70)から導出される前記第2流体が流通する下流側第2チューブ群(70b)を有し、
前記上流側第1チューブ群(60a)および前記上流側第2チューブ群(70a)における前記第1チューブ上流部(611)および前記第2チューブ上流部(711)は、前記第1チューブ下流部(612)および前記第2チューブ下流部(712)に対して、前記第3流体の流れ方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の熱交換器。 - 前記下流側第1チューブ群(60b)および前記下流側第2チューブ群(70b)における前記第1チューブ上流部(611)および前記第2チューブ上流部(711)は、前記第1チューブ下流部(612)および前記第2チューブ下流部(712)に対して、前記第3流体の流れ方向下流側に配置されていることを特徴とする請求項9に記載の熱交換器。
- 前記アウターフィン(50)は、前記第1、第2チューブ(61、71)に接合されると共に、局部的に剛性を弱めるための複数のスリット(50a)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記第1ターン部(61e)および前記第2ターン部(71e)の少なくとも一方の中間部の冷媒通路面積は、その流体流入部および流体流出部の流体通路面積よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記第1チューブ(61)および前記第2チューブ(71)の少なくとも一方の内部には、内部を流通する第1流体あるいは第2流体と前記第3流体との熱交換を促進するインナーフィン(65、75)が配置されており、
前記インナーフィン(65、75)の端部は、前記第1ターン部(61e)あるいは前記第2ターン部(71e)の内部空間に突出していることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記第1チューブ(61)および前記第2チューブ(71)は、一対の板状部材(61a、61b、71a、71b)を貼り合わせて形成されたプレートチューブで構成されていることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記第1チューブ(61)および前記第2チューブ(71)は、長手方向垂直断面が偏平形状に形成された偏平チューブを折り曲げることによって形成されたものであることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の熱交換器。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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