JP5920175B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、本発明は、3種類の流体間で熱交換可能に構成された複合型の熱交換器に関する。 The present invention relates to a composite heat exchanger configured to be able to exchange heat between three kinds of fluids.
従来、3種類の流体間で熱交換可能に構成された複合型の熱交換器が知られている。例えば、特許文献1には、冷凍サイクルの圧縮機から吐出された吐出冷媒(第1流体)と送風空気(第3流体)とを熱交換させて吐出冷媒の有する熱を送風空気に放熱させる冷媒放熱器、および、エンジンを冷却する冷却水(第2流体)と送風空気とを熱交換させて冷却水の有する熱を送風空気に放熱させるラジエータを、1つの熱交換器として一体的に構成した複合型の熱交換器が開示されている。 Conventionally, a composite heat exchanger configured to be able to exchange heat between three kinds of fluids is known. For example, Patent Document 1 discloses a refrigerant that causes heat exchange between the discharged refrigerant (first fluid) discharged from the compressor of the refrigeration cycle and the blown air (third fluid) to dissipate the heat of the discharged refrigerant to the blown air. The radiator and the radiator that cools the cooling water (second fluid) that cools the engine and the blown air to dissipate the heat of the cooling water to the blown air are integrally configured as one heat exchanger. A combined heat exchanger is disclosed.
具体的には、特許文献1には、吐出冷媒が流れる冷媒用チューブと冷却水が流れる冷却水用チューブとを積層配置するとともに、隣り合う冷媒用チューブと冷却水用チューブとの間に形成されて外気を流通させる外気通路に、冷媒用チューブと冷却水用チューブとの間の熱移動を可能とするアウターフィンを配置した熱交換器が開示されている。これにより、冷媒と送風空気との間の熱交換、冷却水と送風空気との間の熱交換だけでなく、冷媒と冷却水との間の熱交換も実現できる。 Specifically, in Patent Document 1, a refrigerant tube through which discharged refrigerant flows and a cooling water tube through which cooling water flows are stacked and formed between adjacent refrigerant tubes and cooling water tubes. A heat exchanger is disclosed in which outer fins that allow heat transfer between a refrigerant tube and a cooling water tube are arranged in an outside air passage through which outside air flows. Thereby, not only heat exchange between the refrigerant and the blown air and heat exchange between the cooling water and the blown air, but also heat exchange between the refrigerant and the cooling water can be realized.
ところで、通常、冷凍サイクルでは、冷媒放熱器から流出する冷媒の過冷却度を制御して、サイクルの成績係数(COP)が最大となるようにしている。 By the way, normally, in the refrigeration cycle, the degree of coefficient of performance (COP) of the cycle is maximized by controlling the degree of supercooling of the refrigerant flowing out from the refrigerant radiator.
ここで、上記特許文献1に記載された複合型の熱交換器では、冷媒放熱器のうち凝縮した冷媒を過冷却する過冷却部においては、過冷却部を形成する冷媒チューブと、当該冷媒チューブに隣り合う冷却水チューブとの間に配置されたアウターフィンのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される領域が過剰に大きくなり、吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させるために利用される領域が小さくなってしまう。このため、冷媒放熱器出口側の冷媒が所望の過冷却度を持つようにするためには、過冷却部を形成する冷媒チューブの長さを長くして、当該冷媒チューブに接続されているアウターフィンの総面積を大きくする必要がある。 Here, in the composite heat exchanger described in Patent Document 1, in the supercooling unit that supercools the condensed refrigerant in the refrigerant radiator, the refrigerant tube that forms the supercooling unit, and the refrigerant tube Of the outer fins arranged between the cooling water tubes adjacent to each other, the area used for radiating the heat of the cooling water to the outside air becomes excessively large, and the heat of the discharged refrigerant is radiated to the outside air. Therefore, the area used for the purpose is reduced. For this reason, in order for the refrigerant at the outlet side of the refrigerant radiator to have a desired degree of supercooling, the length of the refrigerant tube forming the supercooling portion is increased and the outer tube connected to the refrigerant tube is increased. It is necessary to increase the total area of the fins.
しかしながら、冷媒放熱器における過冷却部は、凝縮部(冷媒放熱器における過冷却部以外の放熱部)と比較して、チューブ壁面の熱伝達率が極めて低い。一方、凝縮部を形成する冷媒チューブは、チューブ壁面における熱伝達率が高く、熱交換性能が高い。このため、過冷却部を形成する冷媒チューブの長さを長くすると、凝縮部を形成する冷媒チューブの長さが短くなり、冷媒放熱器全体としての熱交換性能が悪化するという問題がある。 However, the supercooling part in the refrigerant radiator has an extremely low heat transfer coefficient of the tube wall surface compared to the condensing part (a heat radiation part other than the supercooling part in the refrigerant radiator). On the other hand, the refrigerant tube forming the condensing part has a high heat transfer coefficient on the tube wall surface and high heat exchange performance. For this reason, when the length of the refrigerant | coolant tube which forms a supercooling part is lengthened, the length of the refrigerant | coolant tube which forms a condensation part will become short, and there exists a problem that the heat exchange performance as the whole refrigerant | coolant heat radiator deteriorates.
本発明は上記点に鑑みて、3種類の流体間で熱交換可能に構成された複合型の熱交換器において、熱交換器全体としての熱交換性能の低下を抑制することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to suppress a decrease in heat exchange performance of the heat exchanger as a whole in a composite heat exchanger configured to be able to exchange heat between three types of fluids.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、内部に第1流体が流通する複数の第1チューブ(12a)と、内部に第2流体が流通する複数の第2チューブ(43a)と、第1チューブ(12a)および第2チューブ(43a)を積層配置して構成されて第1流体および第2流体の有する熱を第3流体に放熱させる熱交換部(71、72)とを備え、第1流体の温度および第2流体の温度は、いずれも第3流体の温度よりも高くなっており、第1チューブ(12a)および第2チューブ(43a)の周囲には、第3流体を流通させる第3流体用通路(70a)が形成されており、第3流体用通路(70a)には、第1流体と第3流体との熱交換および第2流体と第3流体との熱交換を促進するアウターフィン(70b)が配置されており、アウターフィン(70b)は、第1チューブ(12a)同士を熱的に接続する第1流体側熱接続部(71b)、および第1チューブ(12a)と第2チューブ(43a)とを熱的に接続する第2流体側熱接続部(72b)を有しており、複数の第1チューブ(12a)のうち同一空間から分配された第1流体を同一の方向へ流すチューブ群によって形成される流体経路をパスとし、さらに、第1流体流れの最下流側のパスである最終パスを形成する第1チューブ(12a)を最下流側第1チューブ(121a)としたときに、最下流側第1チューブ(121a)によって構成される熱交換部(701)では、第1流体側熱接続部(71b)の数が第2流体側熱接続部(72b)の数よりも多くなっていることによって、第1流体から第3流体への放熱性能の低下が抑制されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of first tubes (12a) through which the first fluid flows and a plurality of second tubes (43a) through which the second fluid flows are provided. And a heat exchanging portion (71, 72) configured to stack and arrange the first tube (12a) and the second tube (43a) and radiating the heat of the first fluid and the second fluid to the third fluid. The temperature of the first fluid and the temperature of the second fluid are both higher than the temperature of the third fluid, and the third fluid is disposed around the first tube (12a) and the second tube (43a). are third fluid passage Ru is circulated (70a) is formed, and the third fluid passage (70a), the heat exchanger and the second fluid and the third fluid between the first fluid and the third fluid Outer fin (70b) that promotes heat exchange is arranged Ri, outer fin (70b) comprises a first fluid-side heat connecting portion connecting the first tube (12a) between thermally (71b), and the first tube and (12a) and a second tube (43a) thermal A second fluid-side heat connection part (72b) that is connected to the first tube (12a), and a plurality of first tubes (12a) are formed by a tube group that allows the first fluid distributed from the same space to flow in the same direction. When the first tube (12a) forming the final path which is the most downstream path of the first fluid flow is the most downstream first tube (121a), the most downstream side the heat exchange section configured (701) by a first tube (121a), a first fluid-side heat connecting portions in the number of (71b) are multi Kuna' than the number of the second fluid-side heat connecting portion (72b) From the first fluid to the first Wherein the reduction of the heat radiation performance of the fluid is suppressed.
これによれば、最下流側第1チューブ(121a)によって構成される熱交換部(701)では、第1流体側熱接続部(71b)の数を第2流体側熱接続部(72b)の数よりも多くすることで、最下流側第1チューブ(121a)によって構成される熱交換部(701)に配置されるアウターフィン(70b)において、第1流体の有する熱を第3流体に放熱させるために利用される領域が、第2流体の有する熱を第3流体に放熱させるために利用される領域よりも大きくなる。このため、最下流側第1チューブ(121a)内を流通する第1流体の有する熱を第3流体に充分に放熱することができる。 According to this, in the heat exchange part (701) comprised by the most downstream 1st tube (121a), the number of the 1st fluid side heat connection parts (71b) is the number of the 2nd fluid side heat connection parts (72b). By increasing the number, the heat of the first fluid is radiated to the third fluid in the outer fin (70b) arranged in the heat exchange part (701) constituted by the most downstream first tube (121a). The region used for making the second fluid larger than the region used for releasing the heat of the second fluid to the third fluid. For this reason, the heat which the 1st fluid which distribute | circulates the inside of the most downstream 1st tube (121a) can fully radiate | emit to the 3rd fluid.
したがって、熱交換器(70)出口側の第1流体の温度を所望の温度にするために、最下流側第1チューブ(121a)を長くする必要がない、すなわち最終パスを形成しない第1チューブ(12a)を短くする必要がないので、熱交換器(70)全体としての熱交換性能の低下を抑制できる。 Therefore, in order to set the temperature of the first fluid on the outlet side of the heat exchanger (70) to a desired temperature, it is not necessary to lengthen the most downstream first tube (121a), that is, the first tube that does not form the final path. Since it is not necessary to shorten (12a), the fall of the heat exchange performance as the whole heat exchanger (70) can be suppressed.
なお、本請求項における「第1チューブ(12a)および第2チューブ(43a)を積層配置して」とは、第1チューブ(12a)および第2チューブ(43a)を任意の順序で積層配置していることを意味しており、第1チューブ(12a)および第2チューブ(43a)の配置順序を限定するものではない。また、本請求項における「第1流体側熱接続部(71b)の数が第2流体側熱接続部(72b)の数よりも多い」とは、第2流体側熱接続部(72b)の数が0である場合を含む意味である。 In this claim, “the first tube (12a) and the second tube (43a) are stacked and arranged” means that the first tube (12a) and the second tube (43a) are stacked and arranged in an arbitrary order. The arrangement order of the first tube (12a) and the second tube (43a) is not limited. Further, “the number of the first fluid-side heat connection portions (71b) is larger than the number of the second fluid-side heat connection portions (72b)” in the present claims means that the second fluid-side heat connection portions (72b) This means that the number is 0.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
図1〜図7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、本発明の熱交換システムを、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の車両用空調装置1に適用している。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the heat exchange system of the present invention is applied to a so-called hybrid vehicle air conditioner 1 that obtains driving force for traveling from an internal combustion engine (engine) and a traveling electric motor MG.
ハイブリッド車両は、車両の走行負荷等に応じてエンジンを作動あるいは停止させて、エンジンおよび走行用電動モータMGの双方から駆動力を得て走行する走行状態や、エンジンを停止させて走行用電動モータMGのみから駆動力を得て走行する走行状態等を切り替えることができる。これにより、ハイブリッド車両では、車両走行用の駆動力をエンジンのみから得る通常の車両に対して車両燃費を向上させることができる。 The hybrid vehicle operates or stops the engine in accordance with the traveling load of the vehicle, etc., obtains driving force from both the engine and the traveling electric motor MG, or travels when the engine is stopped. It is possible to switch the running state where the driving force is obtained only from the MG. Thereby, in a hybrid vehicle, vehicle fuel consumption can be improved compared to a normal vehicle that obtains driving force for vehicle travel only from the engine.
本実施形態の車両用空調装置1に適用される熱交換システムは、蒸気圧縮式の冷凍サイクルであるヒートポンプサイクル10、および、走行用電動モータMGを冷却する冷却水が循環する冷却水循環回路40等によって構成されている。
The heat exchange system applied to the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment includes a
まず、ヒートポンプサイクル10は、車両用空調装置1において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。このヒートポンプサイクル10では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。なお、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
First, the
圧縮機11は、エンジンルーム内に配置されて、ヒートポンプサイクル10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機11aを電動モータ11bにて駆動する電動圧縮機である。固定容量型圧縮機11aとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。
The
電動モータ11bは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータ11bが圧縮機11の吐出能力変更手段を構成している。
The operation (rotation speed) of the
圧縮機11の冷媒吐出口には、冷媒放熱器12の冷媒入口側が接続されている。冷媒放熱器12は、エンジンルーム内に配置されて、圧縮機から吐出された吐出冷媒(第1流体)と送風ファン13から送風された熱交換対象流体としての外気(第3流体)とを熱交換させて、吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させる放熱用熱交換器である。
The refrigerant outlet side of the
また、送風ファン13は、制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。さらに、本実施形態の冷媒放熱器12は、走行用電動モータMGを冷却する熱媒体である冷却水(第2流体)と送風ファン13から送風された外気とを熱交換させる後述するラジエータ(熱媒体放熱器)43と一体的に構成されている。
The blower fan 13 is an electric blower in which the operation rate, that is, the rotation speed (the amount of blown air) is controlled by a control voltage output from the control device. Further, the
このため、本実施形態の送風ファン13は、冷媒放熱器12およびラジエータ43の双方に向けて外気を送風する室外送風手段を構成している。なお、一体化された冷媒放熱器12およびラジエータ43(以下、複合型の熱交換器70という)の詳細構成については後述する。
For this reason, the blower fan 13 of the present embodiment constitutes an outdoor blower that blows outside air toward both the
冷媒放熱器12の冷媒出口側には、冷媒放熱器12から流出した冷媒の気液を分離して、余剰液相冷媒を蓄えるレシーバ14が配置されている。さらに、レシーバ14の液相冷媒出口には、温度式膨張弁15の入口側が接続され、温度式膨張弁15の出口側には、冷媒蒸発器16の冷媒入口側が接続されている。
On the refrigerant outlet side of the
温度式膨張弁15は、冷媒蒸発器16出口側の冷媒通路に配置された図示しない感温部を有し、冷媒蒸発器16出口側冷媒の温度と圧力とに基づいて、冷媒蒸発器16出口側冷媒の過熱度を検知し、冷媒蒸発器16出口側冷媒の過熱度が予め設定された所定範囲の値となるように機械的機構により弁開度(冷媒流量)を調整する減圧手段である。
The temperature
冷媒蒸発器16は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されて、温度式膨張弁15によって減圧膨張された低圧冷媒と車室内へ送風される送風空気と熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。冷媒蒸発器16の冷媒出口側には、圧縮機11の冷媒吸入口が接続されている。
The
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング31内に送風機32、前述の冷媒蒸発器16、電気ヒータ36等を収容したものである。
Next, the indoor
ケーシング31は、その内部に車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。ケーシング31内の送風空気流れ最上流側には、車室内空気(内気)と外気とを切替導入する内外気切替装置33が配置されている。
The
内外気切替装置33には、ケーシング31内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口が形成されている。さらに、内外気切替装置33の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。
The inside / outside
内外気切替装置33の空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して吸入された空気を車室内へ向けて送風する送風機32が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機であって、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風量)が制御される。
On the downstream side of the air flow of the inside / outside
送風機32の空気流れ下流側には、冷媒蒸発器16および電気ヒータ36が、送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、冷媒蒸発器16は、電気ヒータ36に対して、送風空気の流れ方向上流側に配置されている。電気ヒータ36は、PTC素子(正特性サーミスタ)を有し、制御装置がPTC素子に電力を供給することによって発熱して、冷媒蒸発器16通過後の空気を加熱する加熱手段である。
On the downstream side of the air flow of the
さらに、冷媒蒸発器16の空気流れ下流側であって、かつ、電気ヒータ36の空気流れ上流側には、冷媒蒸発器16通過後の送風空気のうち、電気ヒータ36を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア34が配置されている。また、電気ヒータ36の空気流れ下流側には、電気ヒータ36にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と電気ヒータ36を迂回して加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間35が設けられている。
Further, on the downstream side of the air flow of the
ケーシング31の空気流れ最下流部には、混合空間35にて混合された空調風を、冷却対象空間である車室内へ吹き出す吹出口が配置されている。具体的には、この吹出口としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、および、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口(いずれも図示せず)が設けられている。
An air outlet that blows the conditioned air mixed in the mixing
従って、エアミックスドア34が電気ヒータ36を通過させる風量の割合を調整することによって、混合空間35にて混合された空調風の温度が調整され、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。つまり、エアミックスドア34は、車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整手段を構成している。なお、エアミックスドア34は、制御装置から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
Therefore, the temperature of the conditioned air mixed in the mixing
さらに、フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア(いずれも図示せず)が配置されている。 Further, on the upstream side of the air flow of the face outlet, the foot outlet, and the defroster outlet, a face door for adjusting the opening area of the face outlet, a foot door for adjusting the opening area of the foot outlet, and the defroster outlet, respectively. A defroster door (none of which is shown) for adjusting the opening area is arranged.
これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、制御装置から出力される制御信号によってその作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。 These face doors, foot doors, and defroster doors constitute the outlet mode switching means for switching the outlet mode, and their operation is controlled by a control signal output from the control device via a link mechanism or the like. It is driven by a servo motor (not shown).
次に、冷却水循環回路40について説明する。冷却水循環回路40は、作動時に発熱を伴う車載機器である走行用電動モータMGの内部に形成された冷却水通路に、熱媒体としての冷却水(例えば、エチレングリコール水溶液)を流通させて走行用電動モータMGを冷却する熱媒体循環回路である。この冷却水循環回路40には、冷却水ポンプ41、ラジエータ43が配置されている。
Next, the cooling
冷却水ポンプ41は、冷却水循環回路40において、冷却水を走行用電動モータMGの内部に形成された冷却水通路へ圧送する電動式の水ポンプであり、制御装置から出力される制御信号によって回転数(流量)が制御される。
The cooling
そして、制御装置が冷却水ポンプ41を作動させると、冷却水は、冷却水ポンプ41→走行用電動モータMG→ラジエータ43→冷却水ポンプ41の順に循環する。従って、冷却水ポンプ41は、ラジエータ43へ流入する冷却水の流入流量を調整する熱媒体流量調整手段(第2流体流量調整手段)を構成している。
When the control device activates the cooling
ラジエータ43は、エンジンルーム内に配置されて、走行用電動モータMGの内部に形成された冷却水通路から流出した冷却水(第2流体)と送風ファン13から送風された外気(第3流体)とを熱交換させて、冷却水の有する熱を外気に放熱させる放熱用熱交換器である。
The
従って、この冷却水循環回路40では、制御装置が冷却水ポンプ41を作動させると、冷却水が走行用電動モータMGを通過する際に、走行用電動モータMGの廃熱を吸熱して走行用電動モータMGを冷却する。さらに、走行用電動モータMGの廃熱を吸熱して昇温した冷却水は、ラジエータ43へ流入して外気に放熱して冷却される。換言すると、走行用電動モータMGは、冷却水を加熱する外部熱源としての機能を果たしている。
Therefore, in this cooling
次に、図2〜図6を用いて、複合型の熱交換器70の詳細構成について説明する。まず、複合型の熱交換器70は、冷媒放熱器12およびラジエータ43を1つの熱交換器として一体的に構成した複合型の熱交換器である。冷媒放熱器12およびラジエータ43は、それぞれ冷媒または冷却水を流通させる複数本のチューブ12a、43a、この複数本のチューブの両端側に配置されてそれぞれのチューブを流通する冷媒または冷却水の集合あるいは分配を行う一対の集合分配用タンク73、74等を有する、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器として構成されている。
Next, a detailed configuration of the
複合型の熱交換器70は、内部に第1流体としての冷媒が流通する冷媒用チューブ12aと、内部に第2流体としての冷却水が流通する冷却水用チューブ43aとを備えている。
The
ここで、複数の冷媒用チューブ12aのうち同一空間から分配された冷媒を同一の方向へ流すチューブ群によって形成される流体経路をパスとする。また、冷媒流れの最下流側のパスである最終パスを形成する冷媒用チューブ12aを最下流側冷媒用チューブ121aとする。
Here, let the fluid path formed by the tube group which flows the refrigerant | coolant distributed from the same space among the some refrigerant |
複合型の熱交換器70は、最下流側冷媒用チューブ121aのみによって構成される専用コア部701と、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの双方によって構成される一般コア部702とを有している。つまり、複合型の熱交換器70には、最下流側冷媒用チューブ121aのみによって構成された熱交換部である専用コア部701が、他の熱交換部である一般コア部702と独立して設けられている。
The
本実施形態では、一般コア部702は、冷媒用チューブ12a内を流通する高圧冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部を構成し、専用コア部701は、一般コア部702(凝縮部)から流出した液相冷媒を過冷却する過冷却部を構成している。
In the present embodiment, the
より具体的には、複合型の熱交換器70は、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aを積層配置して構成された上流側熱交換部71を備えている。上流側熱交換部71は、冷媒用チューブ12aを流通する冷媒と冷媒用チューブ12aの周囲を流れる第3流体としての空気(送風ファン13から送風された外気)とを熱交換させるとともに、冷却水用チューブ43aを流通する冷却水と冷却水用チューブ43aの周囲を流れる空気(送風ファン13から送風された外気)とを熱交換させる熱交換部である。
More specifically, the
上流側熱交換部71における専用コア部701を構成する部位は、最下流側冷媒用チューブ121aのみを積層配置して構成されている。一方、上流側熱交換部71における一般コア部702を構成する部位は、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aを交互に積層配置して構成されている。
The portion constituting the
上流側熱交換部71の外気流れ下流側には、冷媒用チューブ12aを積層配置して構成された下流側熱交換部72が設けられている。つまり、下流側熱交換部72は、冷媒用チューブ12aのみで構成されている。下流側熱交換部72は、冷媒用チューブ12aを流通する冷媒と冷媒用チューブ12aの周囲を流れる空気(送風ファン13から送風された外気)とを熱交換させる熱交換部である。
On the downstream side of the upstream air flow of the upstream
冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aとしては、長手方向垂直断面の形状が扁平形状の扁平チューブが採用されている。より具体的には、冷媒用チューブ12aとしては、押出加工により成形された偏平多穴形状の断面形状を有するチューブが採用されている。また、冷却水用チューブ43aとしては、1枚の板材を折り曲げることによって形成された扁平二穴形状の断面形状を有するチューブが採用されている。
As the
上流側熱交換部71の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aは、その外表面のうち平坦面同士が互いに平行に、かつ、対向するように所定の間隔を開けて交互に積層配置されている。同様に、上流側熱交換部71の専用コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121a、および下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aについても、それぞれ、所定の間隔を開けて積層配置されている。
The
上流側熱交換部71における一般コア部702を構成する冷媒用チューブ12aは、冷却水用チューブ43aの間に配置され、冷却水用チューブ43aは、冷媒用チューブ12aの間に配置されている。また、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aと、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aまたは冷却水用チューブ43aとは、送風ファン13によって送風された外気の流れ方向から見たときに、互いに重合配置されている。
The
熱交換器70において、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aとの間に形成される空間、および下流側熱交換部72を構成する隣り合う冷媒用チューブ12a間に形成される空間は、送風ファン13によって送風された外気が流通する外気通路70a(第3流体用通路)を形成している。
In the
そして、この外気通路70aには、冷媒と外気との熱交換および冷却水と外気との熱交換を促進するとともに、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aを流通する冷媒と冷却水用チューブ43aを流通する冷却水との間の熱移動、および下流側熱交換部72を構成する隣り合う冷媒用チューブ12aを流通する冷媒同士の熱移動を可能とするアウターフィン70bが配置されている。
In the
このアウターフィン70bとしては、伝熱性に優れる金属の薄板を波状に曲げ成形したコルゲートフィンが採用されており、本実施形態では、このアウターフィン70bが、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの双方に接合されていることによって、冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aとの間の熱移動を可能としている。さらには、アウターフィン70bが、下流側熱交換部72を構成する隣り合う冷媒用チューブ12a同士に接合されていることによって、隣り合う冷媒用チューブ12a間の熱移動を可能としている。
As this
アウターフィン70bは、冷媒用チューブ12a同士を熱的に接続する冷媒側熱接続部(第1流体側熱接続部)71bと、冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aとを熱的に接続する冷却水側熱接続部(第2流体側熱接続部)72bとを有している。具体的には、冷媒用チューブ12a同士の間に配置されるアウターフィン70bは、冷媒側熱接続部71bを有している。一方、冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aとの間に配置されるアウターフィン70bは、冷媒側熱接続部71bおよび冷却水側熱接続部72bの双方を有している。
The
上述したように、本実施形態の専用コア部701は、最下流側冷媒用チューブ121aのみを有している。このため、専用コア部701では、冷却水側熱接続部72bの数は0となる。したがって、専用コア部701では、冷媒側熱接続部71bの数が、冷却水側熱接続部72bの数よりも多くなっている。
As described above, the
専用コア部701を形成する最下流側冷媒用チューブ121aと一般コア部702を形成する冷却水用チューブ43aとの間には、冷媒および冷却水のいずれもが流通しないダミーチューブ77が配置されている。このダミーチューブ77は、中空筒形状であってもよいし、中実の(つまり、中空でない)柱状であってもよい。
Between the most downstream
次に、上流側タンク部73および下流側タンク部74について説明する。複合型の熱交換器70は、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの積層方向に延びる上流側タンク部73と、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aの積層方向に延びる下流側タンク部74を備えている。
Next, the
上流側タンク部73には、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の集合あるいは分配を行う上流側冷却水空間731が形成されている。また、下流側タンク部74には、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aの集合あるいは分配を行う下流側冷媒空間741が形成されている。
The upstream
上流側タンク部73および下流側タンク部74は、一体に形成されている。以下、上流側タンク部73と下流側タンク部74が一体化されたものを、ヘッダタンク75という。
The
ヘッダタンク75は、外気の流れ方向に2列に配置された冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの双方が固定されるヘッダプレート751、ヘッダプレート751に固定される中間プレート部材752、並びに、タンク形成部材753を有している。
The
タンク形成部材753は、ヘッダプレート751および中間プレート部材752に固定されることによって、その内部に上述した上流側冷却水空間731および下流側冷媒空間741を形成するものである。具体的には、タンク形成部材753は、平板金属にプレス加工を施すことにより、その長手方向から見たときに、二山状(W字状)に形成されている。
The
そして、タンク形成部材753の二山状の中央部753cが中間プレート部材752に接合されることによって、上流側冷却水空間731および下流側冷媒空間741が区画されている。
Then, the upstream
中間プレート部材752には、図4および図5の断面図に示すように、ヘッダプレート751に固定されることによって、ヘッダプレート751との間に冷却水用チューブ43aに連通する複数の連通用空間76を形成する複数の凹み部752aが形成されている。
As shown in the cross-sectional views of FIGS. 4 and 5, the
凹み部752aにおける外気流れ下流側、すなわち下流側タンク部74の下流側冷媒空間741と対応する部位には、その表裏を貫通する第1貫通穴752bが形成されている。これにより、連通用空間76と下流側タンク部74の下流側冷媒空間741とが連通している。
A first through
このため、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aから連通用空間76に流入した冷媒は、第1貫通穴752bから下流側冷媒空間741に流出する。したがって、この連通用空間76は、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aと下流側タンク部74の下流側冷媒空間741とを連通させる連通路としての機能を果たす。
For this reason, the refrigerant that has flowed into the
連通用空間76は、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aおよび下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aのうち、外気の流れ方向から見たときに、互いに重合配置された冷媒用チューブ12aの端部同士を結ぶ方向に延びている。より具体的には、連通用空間76は、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aおよび下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aの端部において、外気の流れ方向に延びている。
The
また、中間プレート部材752における、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aに対応する部位には、その表裏を貫通する第2貫通穴752cが設けられている。この第2貫通穴752cには、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aが貫通している。これにより、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aが、タンク形成部材753内に形成される上流側冷却水空間731に連通している。
The
さらに、図3に示すように、上流側熱交換部71におけるヘッダタンク75側の端部では、冷却水用チューブ43aが冷媒用チューブ12aよりも、ヘッダタンク75側へ突出している。つまり、冷媒用チューブ12aのヘッダタンク75側の端部と冷却水用チューブ43aのヘッダタンク75側の端部は、不揃いに配置されている。
Further, as shown in FIG. 3, at the end of the upstream
一方、中間プレート部材752における、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aのうち連通用空間76と連通しない冷媒用チューブ12aに対応する部位には、その表裏を貫通する第3貫通穴752dが設けられている。この第3貫通穴752dには、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aのうち連通用空間76と連通しない冷媒用チューブ12aが貫通している。これにより、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aのうち連通用空間76と連通しない冷媒用チューブ12aが、タンク形成部材753内に形成される下流側冷媒空間741に連通している。
On the other hand, a portion of the
さらに、図3に示すように、下流側熱交換部72におけるヘッダタンク75側の端部では、連通用空間76と連通しない冷媒用チューブ12aが、連通用空間76と連通する冷媒用チューブ12aよりも、ヘッダタンク75側へ突出している。つまり、隣り合う冷媒用チューブ12aの端部同士は、不揃いに配置されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
ところで、タンク形成部材753の中央部753cは、中間プレート部材752に形成された凹み部752aに適合する形状に形成されており、上流側冷却水空間731と下流側冷媒空間741は、ヘッダプレート751および中間プレート部材752の接合部位から内部の冷却水または冷媒が漏れないように区画されている。
By the way, the
また、図2に示すように、冷却水用チューブ43aの長手方向一端側(図の紙面上側)に配置される上流側タンク部73(以下、第1上流側タンク部730aという)の長手方向一端側(図の紙面左側)には、上流側冷却水空間731から冷却水を流出させる冷却水流出配管435が接続されている。冷却水用チューブ43aの長手方向他端側(図の紙面下側)に配置される上流側タンク部73(以下、第2上流側タンク部730bという)の長手方向他端側(図の紙面右側)には、上流側冷却水空間731へ冷却水を流入させる冷却水流入配管434が接続されている。
Further, as shown in FIG. 2, one end in the longitudinal direction of an upstream tank portion 73 (hereinafter referred to as a first
また、冷媒用チューブ12aの長手方向一端側(図の紙面上側)に配置される下流側タンク部74(以下、第1下流側タンク部740aという)の長手方向一端側(図の紙面左側)には、下流側冷媒空間741から冷媒を流出させる冷媒流出配管125が接続されている。冷媒用チューブ12aの長手方向他端側(図の紙面下側)に配置される下流側タンク部74(以下、第2下流側タンク部740bという)の長手方向他端側(図の紙面右側)には、下流側冷媒空間741へ冷媒を流入させる冷媒流入配管124が接続されている。
Further, on one end side in the longitudinal direction (left side in the drawing) of the downstream tank portion 74 (hereinafter referred to as the first
また、図6の模式的な斜視図に示すように、第1下流側タンク部740aには、下流側冷媒空間741を、第1下流側タンク部740aの長手方向に2つに仕切る第1下流側仕切部材742aが配置されている。
As shown in the schematic perspective view of FIG. 6, the first
以下、第1下流側仕切部材742aにより仕切られた2つの下流側冷媒空間741のうち、最下流側冷媒用チューブ121a以外の冷媒用チューブ12aと連通する空間を第1下流側冷媒空間741bといい、冷媒流出配管125と直接連通するとともに、最下流側冷媒用チューブ121aと連通する空間を第2下流側冷媒空間741bという。
Hereinafter, of the two downstream
また、第2下流側タンク部740bには、下流側冷媒空間741を、第2下流側タンク部740bの長手方向に2つに仕切る第2下流側仕切部材742bが配置されている。
Further, a second
以下、第2下流側仕切部材742bにより仕切られた2つの下流側冷媒空間741のうち、冷媒流入配管124と直接連通する空間を第3下流側冷媒空間741cといい、最下流側冷媒用チューブ121aおよびそれ以外の冷媒用チューブ12aの双方と連通する空間を第4下流側冷媒空間741dという。
Hereinafter, of the two downstream
ここで、外気の流れ方向Xから見た際に、第1下流側仕切部材742aは、第2下流側仕切部材742bよりも、冷媒流出配管125に近い側に配置されている。
Here, when viewed from the outside air flow direction X, the first
従って、本実施形態の熱交換器70では、図6の模式的な斜視図に示すように、冷媒流入配管124を介して第2下流側タンク部740bの第3下流側冷媒空間741cへ流入した冷媒の一部が、下流側熱交換部72の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ12aへ流入し、当該冷媒用チューブ12a内を図の下側から上側に向かって流れる。また、第2下流側タンク部740bの第3下流側冷媒空間741cへ流入した冷媒の他の一部は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、上流側熱交換部71の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ12aへ流入し、当該冷媒用チューブ12a内を図の下側から上側に向かって流れる。
Therefore, in the
下流側熱交換部72の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ12aから流出した冷媒は、第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合する。また、上流側熱交換部71の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合する。
The refrigerant that has flowed out of the
第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れる。その後、第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合した冷媒の一部は、下流側熱交換部72の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の上側から下側に向かって流れる。また、第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合した冷媒の他の一部は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、上流側熱交換部71の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の上側から下側に向かって流れる。
The refrigerant gathered in the first
下流側熱交換部72の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合する。また、上流側熱交換部71の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合する。
The refrigerant that has flowed out of the refrigerant tube 16a that constitutes the
第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れる。その後、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合した冷媒の一部は、下流側熱交換部72の専用コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aへ流入し、当該最下流側冷媒用チューブ121a内を図の下側から上側に向かって流れる。また、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合した冷媒の他の一部は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、上流側熱交換部71の専用コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aへ流入し、当該最下流側冷媒用チューブ121a内を図の下側から上側に向かって流れる。
The refrigerant gathered in the fourth downstream
下流側熱交換部72の専用コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒は、第1下流側タンク部740aの第2下流側冷媒空間741bにて集合する。また、上流側熱交換部71の専用コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、第1下流側タンク部740aの第2下流側冷媒空間741bにて集合する。
The refrigerant that has flowed out of the most downstream
第1下流側タンク部740aの第2下流側冷媒空間741bにて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れ、冷媒流出配管125から流出していく。
The refrigerant gathered in the second downstream side
一方、本実施形態の熱交換器70では、図6の模式的な斜視図に示すように、冷却水流入配管434を介して第2上流側タンク部730bの上流側冷却水空間731へ流入した冷却水が、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aへ流入し、当該冷却水用チューブ43a内を図の下側から上側に向かって流れる。
On the other hand, in the
上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aから流出した冷却水は、第1上流側タンク部730aの上流側冷却水空間731にて集合する。そして、 第1上流側タンク部730aの上流側冷却水空間731にて集合した冷却水は、図の右側から左側に向かって流れ、冷却水流出配管435から流出していく。
The cooling water that has flowed out of the cooling
本実施形態では、冷媒流れの最終パス(専用コア部701)を形成する複数の最下流側冷媒用チューブ121aの流路総断面積が、最終パスの直前のパスを形成する複数の最下流直前側冷媒用チューブ122aの流路総断面積よりも小さい。すなわち、熱交換器70を外気の流れ方向Xから見た際に、専用コア部701は、最終パスの直前のパスを構成する熱交換部(複数の最下流直前側冷媒用チューブ122aが積層配置された部位)よりも、チューブ12aの積層方向の長さが短い。
In the present embodiment, the total cross-sectional area of the plurality of most downstream-
上述した熱交換器70では、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ16aの双方により冷媒放熱器12が構成されており、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aによりラジエータ43が構成されている。
In the
また、上述した熱交換器70の冷媒用チューブ16a、冷却水用チューブ43a、ヘッダタンク75の各構成部品およびアウターフィン70bは、いずれも同一の金属材料(本実施形態では、アルミニウム合金)で形成されている。そして、中間プレート部材752を挟み込んだ状態でヘッダプレート751とタンク形成部材753がかしめによって固定されている。
In addition, each of the refrigerant tube 16a, the cooling
さらに、かしめ固定された状態の熱交換器70全体を加熱炉内へ投入して加熱し、各構成部品表面に予めクラッドされたろう材を融解させ、さらに、再びろう材が凝固するまで冷却することで、各構成部品が一体にろう付けされる。これにより、冷媒放熱器12とラジエータ43とが一体化されている。
Further, the
なお、上記の説明から明らかなように、本実施形態の冷媒は、特許請求の範囲に記載された第1流体に対応し、冷却水は第2流体に対応し、空気(外気)は第3流体に対応し、冷媒用チューブ16aは第1チューブに対応し、冷却水用チューブ43aは第2チューブに対応している。
As is clear from the above description, the refrigerant of the present embodiment corresponds to the first fluid described in the claims, the cooling water corresponds to the second fluid, and the air (outside air) is the third. Corresponding to the fluid, the refrigerant tube 16a corresponds to the first tube, and the cooling
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成 され、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種空調制御機器11、15a、15b、17、 41、42等の作動を制御する。
Next, the electric control unit of this embodiment will be described. The air conditioning control device is composed of a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc. and its peripheral circuits, performs various calculations and processing based on an air conditioning control program stored in the ROM, and is connected to the output side. The operation of the various air
また、空調制御装置の入力側には、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器20 の吹出空気温度(蒸発器温度)を検出する蒸発器温度センサ、圧縮機11吐出冷媒温度を検出する吐出冷媒温度センサ、冷媒放熱器12出口側冷媒温度Teを検出する出口冷媒温度センサ14等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。
Further, on the input side of the air conditioning control device, an inside air sensor that detects the temperature inside the vehicle, an outside air sensor that detects the outside air temperature, a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation in the vehicle interior, and the temperature of the air blown from the indoor evaporator 20 (evaporator) Temperature sensor), an outlet refrigerant temperature sensor for detecting the refrigerant temperature discharged from the
さらに、空調制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作ス イッチからの操作信号が入力される。操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、車両用空調装置の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温 度設定スイッチ、運転モードの選択スイッチ等が設けられている。 Further, an operation panel (not shown) disposed near the instrument panel in the front of the passenger compartment is connected to the input side of the air conditioning control device, and operation signals from various air conditioning operation switches provided on the operation panel are input. The As various air conditioning operation switches provided on the operation panel, there are provided an operation switch for a vehicle air conditioner, a vehicle interior temperature setting switch for setting the vehicle interior temperature, an operation mode selection switch, and the like.
なお、空調制御装置は、圧縮機11の電動モータ11b、開閉弁15a等を制御する制御手段が一体に構成され、これらの作動を制御するものであるが、本実 施形態では、空調制御装置のうち、圧縮機11の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が冷媒吐出能力制御手段を構成し、冷媒流路切替手段 を構成する各種機器15a、15bの作動を制御する構成が冷媒流路制御手段を構成し、冷却水の回路切替手段を構成する三方弁42の作動を制御する構成が冷 却水回路制御手段を構成している。
In the air conditioning control device, control means for controlling the
さらに、本実施形態の空調制御装置は、上述した空調制御用のセンサ群の検出信号に基づいて、冷媒放熱器12に着霜が生じているか否かを判定する構成 (着霜判定手段)を有している。具体的には、本実施形態の着霜判定手段では、車両の車速が予め定めた基準車速(本実施形態では、20km/h)以下であっ て、かつ、冷媒放熱器12出口側冷媒温度Teが0℃以下のときに、冷媒放熱器12に着霜が生じていると判定する。
Furthermore, the air conditioning control device of the present embodiment has a configuration for determining whether or not frost formation has occurred in the
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動を説明する。図示しない車両起動スイッチが投入(ON)された状態で、操作パネルの車両用空調装置の作動スイッチが投入(ON)されると、制御装置が予め記憶回路に記憶されている空調制御用のプログラムを実行する。このプログラムが実行されると、制御装置が上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。 Next, the operation of the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment having the above configuration will be described. When an operation switch of a vehicle air conditioner on the operation panel is turned on (ON) in a state where a vehicle start switch (not shown) is turned on (ON), a program for air conditioning control stored in the storage circuit in advance by the control device Execute. When this program is executed, the control device reads the detection signal of the above-described sensor group for air conditioning control and the operation signal of the operation panel.
そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度TAOを算出する。さらに、算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群の検出信号に基づいて、制御装置の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。 And the target blowing temperature TAO which is the target temperature of the air which blows off into a vehicle interior is calculated based on the value of a detection signal and an operation signal. Furthermore, based on the calculated target blowing temperature TAO and the detection signal of the sensor group, the operating states of various air conditioning control devices connected to the output side of the control device are determined.
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して、冷媒蒸発器16の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。
For example, the refrigerant discharge capacity of the
そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと蒸発器温度センサによって検出された冷媒蒸発器16からの吹出空気温度Teとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて冷媒蒸発器16からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。
And based on the deviation of this target evaporator blowing temperature TEO and the blowing air temperature Te from the
また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度TAOおよび冷媒蒸発器16からの吹出空気温度に基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して、車室内へ吹き出される空気の温度が車室内温度設定スイッチによって設定された乗員の所望の温度となるように決定される。
For the control signal output to the servo motor of the
そして、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。 Then, the control signal determined as described above is output to various air conditioning control devices. After that, until the operation of the vehicle air conditioner is requested by the operation panel, the above detection signal and operation signal are read at every predetermined control cycle → the target blowout temperature TAO is calculated → the operating states of various air conditioning control devices are determined -> Control routines such as control voltage and control signal output are repeated.
従って、ヒートポンプサイクル10では、圧縮機11から吐出された吐出冷媒が冷媒放熱器12へ流入して、送風ファン13から送風された外気と熱交換して放熱する。なお、本発明者の試験検討によれば、このヒートポンプサイクル10では、通常運転時には、吐出冷媒の圧力が基準冷媒圧力P1(具体的には、約1.5MPa)以上となり、この際の冷媒放熱器12の冷媒用チューブ12aの表面温度(壁面温度)は、圧縮機11から吐出された高温冷媒によって、60℃〜65℃程度まで上昇することが判っている。
Therefore, in the
冷媒放熱器12から流出した冷媒は、レシーバ14にて気液分離される。レシーバ14から流出した液相冷媒は、温度式膨張弁15にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。この際、温度式膨張弁15では、冷媒蒸発器16出口側冷媒の過熱度が予め設定された所定範囲の値となるように弁開度が調整される。
The refrigerant that has flowed out of the
温度式膨張弁15にて減圧膨張された低圧冷媒は、冷媒蒸発器16へ流入して、送風機32によって送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される送風空気が冷却される。冷媒蒸発器16から流出した冷媒は、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
The low-pressure refrigerant decompressed and expanded by the temperature
一方、冷媒蒸発器16にて冷却された送風空気(冷風)は、エアミックスドア34の開度に応じた風量の送風空気(冷風)が電気ヒータ36にて加熱され、混合空間35にて電気ヒータ36を迂回して流れた送風空気と混合されて温度調整される。そして、温度調整された空調風が、混合空間35から各吹出口を介して車室内に吹き出される。
On the other hand, the blown air (cold air) cooled by the
この車室内に吹き出される空調風によって車室内の内気温が外気温より低く冷やされる場合には、車室内の冷房が実現され、内気温が外気温より高く加熱される場合には、車室内の暖房が実現されることになる。 When the inside air temperature in the passenger compartment is cooled below the outside air temperature by the conditioned air blown into the inside of the passenger compartment, cooling of the inside of the passenger compartment is realized, and when the inside air temperature is heated higher than the outside air temperature, Heating will be realized.
以上説明したように、本実施形態では、冷媒流れの最終パスを、最下流側冷媒用チューブ121aのみによって形成される専用コア部701とし、この専用コア部701によって過冷却部を構成している。このため、専用コア部701に配置されるアウターフィン70bには、冷却水側熱接続部72bが設けられておらず、冷媒側熱接続部71bの数が冷却水側熱接続部72bの数よりも多くなっている。これにより、専用コア部701に配置されるアウターフィン70bは、その全域が吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させるために利用される。
As described above, in the present embodiment, the final path of the refrigerant flow is the
このため、本実施形態によれば、専用コア部701において、最下流側冷媒用チューブ121a内を流通する吐出冷媒の有する熱を外気に充分に放熱し、冷媒放熱器12出口側の冷媒が所望の過冷却度を有するようにできる。
For this reason, according to this embodiment, in the
したがって、熱伝達率が極めて小さい過冷却部(専用コア部701)を構成する最下流側冷媒用チューブ121aを長くする必要がない、すなわち熱伝達率が大きい凝縮部(一般コア部702)を構成する冷媒用チューブ12aを短くする必要がないので、熱交換器70全体としての熱交換性能の低下を抑制できる。
Therefore, it is not necessary to lengthen the most downstream-
ここで、複合型の熱交換器における、過冷却度と冷媒側の放熱性能との関係を図7に示す。図7において、本実施形態の複合型の熱交換器70の実験結果を四角プロットで示し、従来の複合型の熱交換器、つまり専用コア部701が設けられておらず、熱交換器の全域において冷却水用チューブ43aが配置されている熱交換器の実験結果を三角プロットで示している。
Here, FIG. 7 shows the relationship between the degree of supercooling and the heat radiation performance on the refrigerant side in the composite heat exchanger. In FIG. 7, the experimental result of the
図7に示すように、複合型の熱交換器において、所定の過冷却度を得ようとした場合、従来の熱交換器では、冷却水側の放熱の影響を受けるため冷媒側の放熱性能が低下していた。これに対し、本実施形態のように、専用コア部701を設けることで、冷媒側の放熱性能を上昇させることができる。
As shown in FIG. 7, in a composite heat exchanger, when a predetermined degree of supercooling is to be obtained, the conventional heat exchanger is affected by the heat radiation on the cooling water side, so the heat radiation performance on the refrigerant side is low. It was falling. On the other hand, the heat dissipation performance on the refrigerant side can be increased by providing the
また、本実施形態では、一般コア部702を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aを交互に積層配置し、冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aをアウターフィン70bによって熱的に接続している。このため、冷却水用チューブ43aの表面温度と冷媒用チューブ12aの表面温度との差がある場合、アウターフィン70bのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される範囲と冷媒の有する熱を外気に放熱させる範囲が温度差に応じて調整されて、冷却水の有する熱および吐出冷媒の有する熱が適切に外気に放熱される。
In the present embodiment, the
例えば、冷却水と吐出冷媒のうち冷却水の有する熱を放熱する必要がある場合、冷却水用チューブ43a表面温度が高くなり、外気との温度差が冷媒用チューブ12aと比較して大きくなる。このとき、アウターフィン70bのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される範囲が、冷媒の有する熱を外気に放熱させる範囲よりも大きくなり、冷却水の有する熱が外気に放熱される。
For example, when it is necessary to radiate the heat of the cooling water out of the cooling water and the discharged refrigerant, the surface temperature of the cooling
したがって、冷媒放熱器12では、吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させることができ、ラジエータ43では、冷却水の有する熱を外気に放熱させることができる。その結果、複数種の流体の流体間で適切な熱交換を行うことが可能となる。
Therefore, the
ここで、上流側熱交換部71と下流側熱交換部72のうち、下流側熱交換部72の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aにおいては、両チューブ12a、43aの表面温度と外気温度との差が小さくなり、上述したような、アウターフィン70bのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される範囲と冷媒の有する熱を外気に放熱させる範囲が温度差に応じて調整される効果が小さくなる。
Here, among the upstream
これに対し、本実施形態では、上流側熱交換部71と下流側熱交換部72のうち、少なくとも上流側熱交換部71の一般コア部702を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aを交互に積層配置している。これにより、アウターフィン70bのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される範囲と冷媒の有する熱を外気に放熱させる範囲が温度差に応じて調整されて、冷却水の有する熱および吐出冷媒の有する熱を適切に外気に放熱させることができる。
On the other hand, in this embodiment, the
また、本実施形態では、専用コア部701を形成する最下流側冷媒用チューブ121aと一般コア部702を形成する冷却水用チューブ43aとの間に冷媒および冷却水のいずれもが流通しないダミーチューブ77を配置している。このため、最下流側冷媒用チューブ121a内を流れる冷媒と冷却水用チューブ43a内を流れる冷却水との温度差に起因する熱膨張量の違いにより、チューブ12a、43aまたはヘッダタンク75に熱歪みに伴う熱応力が発生し、チューブ12a、43aまたはヘッダタンク75が破損してしまうことを抑制できる。
Further, in the present embodiment, a dummy tube in which neither refrigerant nor cooling water flows between the most downstream
ところで、過冷却部を構成する専用コア部701では、最下流側冷媒用チューブ121a内に液相冷媒が流れるため、冷媒の圧力損失は小さいが、流速が遅く、熱伝達率が小さい。
By the way, in the
これに対し、本実施形態では、冷媒流れの最終パス(専用コア部701)を形成する複数の最下流側冷媒用チューブ121aの流路総断面積を、最終パスの直前のパスを形成する複数の最下流直前側冷媒用チューブ122aの流路総断面積よりも小さくしている。これによれば、専用コア部701における冷媒の流速を速くし、専用コア部701の熱交換性能を向上させることができる。したがって、所望の過冷却度を得るために専用コア部701の面積を大きくする必要がなくなるため、一般コア部702の面積を大きくし、熱交換器70全体としての熱交換性能を向上させることができる。
On the other hand, in this embodiment, the flow path total cross-sectional area of the plurality of most downstream-
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図8に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、専用コア部701が冷却水用チューブ43aをも有している点が異なるものである。なお、図8では、図示の明確化のために、冷媒用チューブ12aを斜線ハッチングで示し、冷却水用チューブ43aを点ハッチングで示している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in that the
図8に示すように、本実施形態における複合型の熱交換器70の専用コア部701には、冷却水用チューブ43aが設けられている。本実施形態では、専用コア部701において、冷媒用チューブ12aの本数(本例では9本)は、冷却水用チューブ43aの本数(本例では1本)よりも多い。また、アウターフィン70bの表面には、外気の流れ方向に沿って複数の鎧窓状のルーバ700が切り起こし形成されている。
As shown in FIG. 8, a cooling
アウターフィン70bにおける、チューブ12a、43aの積層方向に隣り合う最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43aの間には、アウターフィン70bの表裏を貫通するとともに、外気の流れ方向に延びる第1スリット孔70cが形成されている。この第1スリット孔70cによって、チューブ12a、43aの積層方向に隣り合う最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43a間の熱移動が抑制される。
Between the outermost downstream
また、隣り合う最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43aの間に配置されるアウターフィン70bにおける、外気の流れ方向の中央部には、チューブ12a、43aの積層方向に延びる第2スリット孔70dが形成されている。この第2スリット孔70dによって、外気の流れ方向に隣り合う最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43a間の熱移動が抑制される。
In addition, a second slit extending in the stacking direction of the
したがって、本実施形態の第1スリット孔70cおよび第2スリット孔70dが、本発明の断熱手段に相当している。なお、第1スリット孔70cおよび第2スリット孔70dは、互いに接続されていてもよい。
Therefore, the
本実施形態では、専用コア部701に冷却水用チューブ43aを設けた場合であっても、最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43aの間に配置されるアウターフィン70bに、第1スリット孔70cおよび第2スリット孔70dを設けて、最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43a間の熱移動を抑制している。つまり、専用コア部701に配置されるアウターフィン70bには、冷媒側熱接続部71bのみが設けられており、冷却水側熱接続部72bが設けられていない。
In the present embodiment, even when the cooling
したがって、専用コア部701に配置されるアウターフィン70bにおいては、冷媒側熱接続部71bの数が冷却水側熱接続部72bの数よりも多くなっているので、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Accordingly, in the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図9に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、専用コア部701における冷媒の流れが異なるものである。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in the refrigerant flow in the
図9に示すように、第2上流側タンク部730bには、上流側冷却水空間731を、第2上流側タンク部730bのタンク内部空間を長手方向に2つに仕切る上流側仕切部材732aが配置されている。上流側仕切部材732aにより仕切られた2つのタンク内部空間のうち、専用コア部701に近い側(紙面左側)の空間(以下、上流側冷媒空間731aという)は、最下流側冷媒用チューブ121aと連通し、冷却水用チューブ43aと連通していない。この上流側冷媒空間731aには、冷媒流出配管125が接続されている。
As shown in FIG. 9, the second
本実施形態では、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合した冷媒は、下流側熱交換部72の専用コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aへ流入し、当該最下流側冷媒用チューブ121a内を図の下側から上側に向かって流れる。下流側熱交換部72の専用コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、上流側熱交換部71の専用コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aへ流入し、当該最下流側冷媒用チューブ121a内を図の上側から下側に向かって流れる。
In the present embodiment, the refrigerant gathered in the fourth downstream
上流側熱交換部71の専用コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒は、第2上流側タンク部730bの上流側冷媒空間731aにて集合する。第2上流側タンク部730b上流側冷媒空間731aにて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れ、冷媒流出配管125から流出していく。
The refrigerant that has flowed out of the most downstream
以上説明したように、本実施形態では、専用コア部701において、下流側熱交換部72を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒が上流側熱交換部71を構成する最下流側冷媒用チューブ121aに流入している。つまり、専用コア部701における冷媒の流れ方向と外気の流れ方向とが対向流となっている。したがって、専用コア部701において、最下流側冷媒用チューブ121aを流れる冷媒の有する熱を、効率良く外気に放熱させることができる。
As described above, in the present embodiment, in the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図10に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、熱交換器70における冷却水流れが異なるものである。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in the cooling water flow in the
図10に示すように、第2上流側タンク部730bの長手方向一端側(図の紙面左側)には、上流側冷却水空間731から冷却水を流出させる冷却水流出配管435が接続されている。第1上流側タンク部730aの長手方向他端側(図の紙面右側)には、上流側冷却水空間731へ冷却水を流入させる冷却水流入配管434が接続されている。
As shown in FIG. 10, a cooling
このため、本実施形態の熱交換器70では、冷却水流入配管434を介して第1上流側タンク部730aの上流側冷却水空間731へ流入した冷却水が、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aへ流入し、当該冷却水用チューブ43a内を図の上側から下側に向かって流れる。
For this reason, in the
上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aから流出した冷却水は、第2上流側タンク部730bの上流側冷却水空間731にて集合する。そして、 第2上流側タンク部730bの上流側冷却水空間731にて集合した冷却水は、図の右側から左側に向かって流れ、冷却水流出配管435から流出していく。
The cooling water that has flowed out of the cooling
本実施形態では、最下流直前側冷媒用チューブ122aを流通する冷媒の流れ方向と、最下流直前側冷媒用チューブ122aに隣り合って配置される冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の流れ方向とが、同一方向となる。つまり、最下流直前側冷媒用チューブ122aを流通する冷媒の流れと、最下流直前側冷媒用チューブ122aに隣り合って配置される冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の流れとが、並行流となる。
In this embodiment, the flow direction of the refrigerant flowing through the most downstream immediately upstream
本実施形態によれば、冷媒流れの最終パスの直前のパスにおいて、最下流直前側冷媒用チューブ122aを流通する冷媒と、冷却水用チューブ43aを流通する冷却水とが、アウターフィン70bを介して熱交換することを抑制できる。このため、専用コア部701に流入する直前の冷媒が、冷却水の有する熱により加熱されることを抑制できる。
According to the present embodiment, in the path immediately before the final path of the refrigerant flow, the refrigerant flowing through the most downstream immediately upstream
(第5実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図11〜図13に基づいて説明する。本実施形態では、図11〜図13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および冷却水循環回路40の構成を変更した例を説明する。
(Fifth embodiment)
Next, 4th Embodiment of this invention is described based on FIGS. 11-13. In the present embodiment, an example in which the configurations of the
本実施形態のヒートポンプサイクル10は、車両用空調装置1において、空調対象空間である車室内へ送風される車室内送風空気を加熱あるいは冷却する機能を果たす蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。従って、このヒートポンプサイクル10は、冷媒流路を切り替えて、熱交換対象流体である車室内送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房運転(加熱運転)、車室内送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房運転(冷却運転)を実行できる。
The
さらに、このヒートポンプサイクル10では、暖房運転時に冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する後述する複合型の熱交換器70の室外熱交換器160に着いた霜を融解させて取り除く除霜運転を実行することもできる。なお、図11〜図13のヒートポンプサイクル10に示す全体構成図では、各運転時における冷媒の流れを実線矢印で示している。
Further, in the
圧縮機11の冷媒吐出口には、利用側熱交換器としての室内凝縮器120の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器120は、車両用空調装置1の室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されて、その内部を流通する高温高圧冷媒と後述する室内蒸発器20通過後の車室内送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器である。なお、室内空調ユニット30の詳細構成については後述する。
The refrigerant outlet side of the
室内凝縮器120の冷媒出口側には、暖房運転時に室内凝縮器120から流出した冷媒を減圧膨張させる暖房運転用の減圧手段としての暖房用固定絞り130が接続されている。この暖房用固定絞り130としては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用できる。暖房用固定絞り130の出口側には、複合型の熱交換器70の室外熱交換器160の冷媒入口側が接続されている。
On the refrigerant outlet side of the
さらに、室内凝縮器120の冷媒出口側には、室内凝縮器120から流出した冷媒を、暖房用固定絞り130を迂回させて室外熱交換器160側へ導く固定絞り迂回用通路140が接続されている。この固定絞り迂回用通路140には、固定絞り迂回用通路140を開閉する開閉弁15aが配置されている。開閉弁15aは、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。
Furthermore, a fixed
また、冷媒が開閉弁15aを通過する際に生じる圧力損失は、固定絞り130を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、室内凝縮器120から流出した冷媒は、開閉弁15aが開いている場合には固定絞り迂回用通路140側を介して室外熱交換器160へ流入し、開閉弁15aが閉じている場合には暖房用固定絞り130を介して室外熱交換器160へ流入する。
Further, the pressure loss that occurs when the refrigerant passes through the on-off
これにより、開閉弁15aは、ヒートポンプサイクル10の冷媒流路を切り替えることができる。従って、本実施形態の開閉弁15aは、冷媒流路切替手段としての機能を果たす。なお、このような冷媒流路切替手段としては、室内凝縮器120出口側と暖房用固定絞り130入口側とを接続する冷媒回路および室内凝縮器120出口側と固定絞り迂回用通路140入口側とを接続する冷媒回路を切り替える電気式の三方弁等を採用してもよい。
Thereby, the on-off
室外熱交換器160は、熱交換器70において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熱交換部である。この室外熱交換器160は、エンジンルーム内に配置されて、暖房運転時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発用熱交換器(蒸発器)として機能し、冷房運転時には、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器(放熱器)として機能する。
The
また、送風ファン17は、空調制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
The
さらに、本実施形態の熱交換器70では、上述の室外熱交換器160および走行用電動モータMGを冷却する冷却水と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる後述するラジエータ43と一体的に構成している。
Furthermore, in the
このため、本実施形態の送風ファン17は、室外熱交換器160およびラジエータ43の双方に向けて外気を送風する室外送風手段を構成している。なお、室外熱交換器160およびラジエータ43とを一体的に構成した複合型の熱交換器70の詳細構成は、上記第1実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略するが、具体的には、複合型の熱交換器70のうち、第1実施形態の冷媒放熱器12を室外熱交換器160として機能させている。
For this reason, the
室外熱交換器160の出口側には、電気式の三方弁15bが接続されている。この三方弁15bは、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御されるもので、上述した開閉弁15aとともに、冷媒流路切替手段を構成している。
An electrical three-
より具体的には、三方弁15bは、暖房運転時には、室外熱交換器160の出口側と後述するアキュムレータ18の入口側とを接続する冷媒流路に切り替え、冷房運転時には、室外熱交換器160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。
More specifically, the three-
冷房用固定絞り19は、冷房運転時に室外熱交換器160から流出した冷媒を減圧膨張させる冷房運転用の減圧手段であり、その基本的構成は、暖房用固定絞り130と同様である。冷房用固定絞り19の出口側には、室内蒸発器20の冷媒入口側が接続されている。
The cooling fixed
室内蒸発器20は、室内空調ユニット30のケーシング31内のうち、室内凝縮器120よりも空気流れの上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と車室内送風空気とを熱交換させ、車室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。室内蒸発器20の冷媒出口側には、アキュムレータ18の入口側が接続されている。
The
アキュムレータ18は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える低圧側冷媒用の気液分離器である。アキュムレータ18の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入側が接続されている。従って、このアキュムレータ18は、圧縮機11に液相冷媒が吸入されてしまうことを抑制して、圧縮機11の液圧縮を防止する機能を果たす。
The
本実施形態のヒートポンプサイクル10では、冷房運転時に、熱交換器70のラジエータ43から流出する冷却水の温度が、熱交換器70の室外熱交換器160から流出する冷媒の温度より低くなっている。これにより、室外熱交換器160が高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換部として機能する冷房運転時において、室外熱交換器160から流出する冷媒の過冷却度を上昇させることができるので、サイクル効率を向上できる。
In the
一方、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、暖房運転時に、熱交換器70のラジエータ43内部の冷却水の温度が、熱交換器70の室外熱交換器160から流出する冷媒の温度より高くなっている。これにより、室外熱交換器160が低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発用熱交換器として機能する暖房運転時において、冷却水の有する熱量を吸熱することによって冷媒が加熱されて、冷媒の蒸発が促進される。
On the other hand, in the
次に、室内空調ユニット30について、上記第1実施形態と異なる部分のみ説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング31内に送風機32、前述の室内凝縮器120、室内蒸発器20等を収容したものである。
Next, only the portions of the indoor
送風機32の空気流れ下流側には、室内蒸発器20および室内凝縮器120が、車室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器20は、室内凝縮器120に対して、車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。
On the downstream side of the air flow of the
さらに、室内蒸発器20の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器120の空気流れ上流側には、室内蒸発器20通過後の送風空気のうち、室内凝縮器120を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア34が配置されている。また、室内凝縮器120の空気流れ下流側には、室内凝縮器120にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と室内凝縮器120を迂回して加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間35が設けられている。
Further, on the downstream side of the air flow of the
次に、冷却水循環回路40について、上記第1実施形態と異なる部分のみ説明する。この冷却水循環回路40には、冷却水ポンプ41、電気式の三方弁42、複合型の熱交換器70のラジエータ43、このラジエータ43を迂回させて冷却水を流すバイパス通路44等が配置されている。
Next, only the portions of the cooling
三方弁42は、冷却水ポンプ41の入口側とラジエータ43の出口側とを接続して冷却水をラジエータ43へ流入させる冷却水回路、および、冷却水ポンプ41の入口側とバイパス通路44の出口側とを接続して冷却水をラジエータ43を迂回させて流す冷却水回路を切り替える。この三方弁42は、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御されるもので、冷却水回路の回路切替手段を構成している。なお、三方弁42は、冷却水回路を切り替えることで、ラジエータ43への冷却水の流入量を制御する冷却水流入量制御手段としての機能も果たす。
The three-
つまり、本実施形態の冷却水循環回路40では、図11等の破線矢印に示すように、冷却水ポンプ41→走行用電動モータMG→ラジエータ43→冷却水ポンプ41の順に冷却水を循環させる冷却水回路と、冷却水ポンプ41→走行用電動モータMG→バイパス通路44→冷却水ポンプ41の順に冷却水を循環させる冷却水回路とを切り替えることができる。
That is, in the cooling
従って、走行用電動モータMGの作動中に、三方弁42が、冷却水をラジエータ43を迂回させて流す冷却水回路に切り替えると、冷却水はラジエータ43にて放熱することなく、その温度を上昇させる。つまり、三方弁42が、冷却水をラジエータ43を迂回させて流す冷却水回路に切り替えた際には、走行用電動モータMGの有する熱量(発熱量)が冷却水に蓄熱されることになる。
Therefore, when the three-
本実施形態の冷却水循環回路40では、熱交換器70のラジエータ43から流出する冷却水の温度が予め定めた基準温度(本実施形態では65℃)以下となっている。これにより、走行用電動モータMGのインバータを高熱から保護することができる。
In the cooling
室外熱交換器160は、エンジンルーム内に配置されて、冷却水と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる放熱用熱交換器として機能する。前述の如く、ラジエータ43は、室外熱交換器160とともに複合型の熱交換器70を構成している。
The
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動を説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、車室内を暖房する暖房運転、車室内を冷房する冷房運転を実行することができるとともに、暖房運転時に、除霜運転を実行することができる。以下に各運転における作動を説明する。 Next, the operation of the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment having the above configuration will be described. In the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment, a heating operation for heating the vehicle interior and a cooling operation for cooling the vehicle interior can be performed, and a defrosting operation can be performed during the heating operation. The operation in each operation will be described below.
(a)暖房運転
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器160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る。
(A) Heating operation Heating operation is started when the heating operation mode is selected by the selection switch while the operation switch of the operation panel is turned on. Then, during the heating operation, the defrosting operation is performed when it is determined by the frost determination unit that the
まず、通常の暖房運転時には、空調制御装置が、開閉弁15aを閉じるとともに、三方弁15bを室外熱交換器160の出口側とアキュムレータ18の入口側とを接続する冷媒流路に切り替え、さらに、冷却水ポンプ41を予め定めた所定流量の冷却水を圧送するように作動させるとともに、冷却水循環回路40の三方弁42を冷却水がラジエータ43を迂回して流れる冷却水回路に切り替える。
First, during normal heating operation, the air conditioning control device closes the on-off
これにより、ヒートポンプサイクル10は、図11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、冷却水循環回路40は、図11の破線矢印に示すように冷却水が流れる冷却水回路に切り替えられる。
Thereby, the
この冷媒流路および冷却水回路の構成で、空調制御装置が上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度TAOを算出する。 With the configuration of the refrigerant flow path and the cooling water circuit, the air conditioning control device reads the detection signal of the above-described air conditioning control sensor group and the operation signal of the operation panel. And the target blowing temperature TAO which is the target temperature of the air which blows off into a vehicle interior is calculated based on the value of a detection signal and an operation signal.
さらに、算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。 Furthermore, based on the calculated target blowing temperature TAO and the detection signal of the sensor group, the operating states of various air conditioning control devices connected to the output side of the air conditioning control device are determined.
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器20の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。
For example, the refrigerant discharge capacity of the
そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと蒸発器温度センサによって検出された室内蒸発器20からの吹出空気温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器20からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。
And based on the deviation of this target evaporator blowing temperature TEO and the blowing air temperature from the
また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度TAO、室内蒸発器20からの吹出空気温度および吐出冷媒温度センサによって検出された圧縮機11吐出冷媒温度等を用いて、車室内へ吹き出される空気の温度が車室内温度設定スイッチによって設定された乗員の所望の温度となるように決定される。
For the control signal output to the servo motor of the
なお、通常の暖房運転時および除霜運転時には、送風機32から送風された車室内送風空気の全風量が、室内凝縮器120を通過するようにエアミックスドア34の開度を制御してもよい。
It should be noted that during normal heating operation and defrosting operation, the opening degree of the
そして、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。 Then, the control signal determined as described above is output to various air conditioning control devices. After that, until the operation of the vehicle air conditioner is requested by the operation panel, the above detection signal and operation signal are read at every predetermined control cycle → the target blowout temperature TAO is calculated → the operating states of various air conditioning control devices are determined -> Control routines such as control voltage and control signal output are repeated.
なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転時にも基本的に同様に行われる。 Such a control routine is basically repeated in the same manner during other operations.
通常の暖房運転時のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器120へ流入する。室内凝縮器120へ流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。
In the
室内凝縮器120から流出した高圧冷媒は、開閉弁15aが閉じているので、暖房用固定絞り130へ流入して減圧膨張される。そして、暖房用固定絞り130にて減圧膨張された低圧冷媒は、室外熱交換器160へ流入する。室外熱交換器160へ流入した低圧冷媒は、送風ファン17によって送風された外気から吸熱して蒸発する。
Since the on-off
この際、冷却水循環回路40では、冷却水がラジエータ43を迂回して流れる冷却水回路に切り替えられているので、冷却水が室外熱交換器160を流通する冷媒に放熱することや、冷却水が室外熱交換器160を流通する冷媒から吸熱することはない。つまり、冷却水が室外熱交換器160を流通する冷媒に対して熱的な影響を及ぼすことはない。
At this time, in the cooling
室外熱交換器160から流出した冷媒は、三方弁15bが、室外熱交換器160の出口側とアキュムレータ18の入口側とを接続する冷媒流路に切り替えられているので、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18にて分離された気相冷媒が、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
The refrigerant flowing out of the
以上の如く、通常の暖房運転時には、室内凝縮器120にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱量によって車室内送風空気が加熱されて、車室内の暖房を行うことができる。
As described above, during normal heating operation, the vehicle interior air can be heated by the amount of heat of the refrigerant discharged from the
(b)除霜運転
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、室外熱交換器160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、室外熱交換器160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器160に着霜が生じるおそれがある。
(B) Defrosting operation Next, the defrosting operation will be described. Here, as in the
このような着霜が生じると、熱交換器70の外気通路70aが霜によって閉塞されてしまうので、室外熱交換器160の熱交換能力が著しく低下してしまう。そこで、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、暖房運転時に、着霜判定手段によって室外熱交換器160の着霜が生じていると判定された際に除霜運転を実行する。
When such frost formation occurs, the
この除霜運転では、空調制御装置が圧縮機11の作動を停止させるとともに、送風ファン17の作動を停止させる。従って、除霜運転時には、通常の暖房運転時に対して、室外熱交換器160へ流入する冷媒流量が減少し、外気通路70aへ流入する外気の風量が減少することになる。
In this defrosting operation, the air conditioning controller stops the operation of the
さらに、空調制御装置が冷却水循環回路40の三方弁42を、図12の破線矢印に示すように、冷却水をラジエータ43へ流入させる冷却水回路に切り替える。これにより、ヒートポンプサイクル10に冷媒は循環することはなく、冷却水循環回路40は、図12の破線矢印に示すように冷媒が流れる冷却水回路に切り替えられる。
Further, the air-conditioning control device switches the three-
従って、ラジエータ43の冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の有する熱量がアウターフィン70bを介して、室外熱交換器160に伝熱されて、室外熱交換器160の除霜がなされる。つまり、走行用電動モータMGの廃熱を有効に利用した除霜が実現される。
Accordingly, the heat quantity of the cooling water flowing through the cooling
(c)冷房運転
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を室外熱交換器160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13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。
(C) Air-cooling operation Air-cooling operation is started when the air-cooling operation mode is selected by the selection switch while the operation switch of the operation panel is turned on. During this cooling operation, the air conditioning control device opens the on-off
この際、冷却水循環回路40の三方弁42については、冷却水温度Twが基準温度以上になった際には、冷却水をラジエータ43へ流入させる冷却水回路に切り替え、冷却水温度Twが予め定めた基準温度未満になった際には、冷却水がラジエータ43を迂回して流れる冷却水回路に切り替えられる。なお、図13では、冷却水温度Twが基準温度以上になった際の冷却水の流れを破線矢印で示している。
At this time, for the three-
冷房運転時のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器120へ流入して、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。室内凝縮器120から流出した高圧冷媒は、開閉弁15aが開いているので、固定絞り迂回用通路140を介して室外熱交換器160へ流入する。室外熱交換器160へ流入した低圧冷媒は、送風ファン17によって送風された外気にさらに放熱する。
In the
室外熱交換器160から流出した冷媒は、三方弁15bが、室外熱交換器160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られているので、冷房用固定絞り19にて減圧膨張される。冷房用固定絞り19から流出した冷媒は、室内蒸発器20へ流入して、送風機32によって送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内送風空気が冷却される。
Since the refrigerant flowing out of the
室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18にて分離された気相冷媒が、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。以上の如く、冷房運転時には、室内蒸発器20にて低圧冷媒が車室内送風空気から吸熱して蒸発することによって、車室内送風空気が冷却されて車室内の冷房を行うことができる。
The refrigerant flowing out of the
本実施形態の車両用空調装置1では、上記の如く、ヒートポンプサイクル10の冷媒流路および冷却水循環回路40の冷却水回路を切り替えることによって、種々の運転を実行することができる。さらに、本実施形態では、上述した特徴的な熱交換器70を採用しているので、冷媒、冷却水、外気の3種類の流体間の熱交換量を適切に調整することができる。
In the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment, various operations can be performed by switching the refrigerant flow path of the
もちろん、本実施形態のヒートポンプサイクル10に、第2〜第4実施形態に記載した熱交換器70を適用してもよい。
Of course, you may apply the
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について図14〜図16に基づいて説明する。本第5実施形態では、第5実施形態に対して、ヒートポンプサイクル10および冷却水循環回路40の構成を変更した例を説明する。なお、図14〜図16では、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。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the fifth embodiment, an example in which the configurations of the
具体的には、本実施形態の冷却水循環回路40は、作動時に発熱を伴う車載機器の一つであるエンジンEGの内部に形成された冷却水通路に、冷却媒体(熱媒体)としての冷却水を循環させて、エンジンEGを冷却する冷却水循環回路である。すなわち、本実施形態では、第5実施形態の走行用電動モータMGが廃止されており、代わりにエンジンEGを配置している。
Specifically, the cooling
さらに、本実施形態では、第5実施形態の室内凝縮器120が廃止されており、室内空調ユニット30のケーシング31内に第5実施形態の複合型の熱交換器70を配置している。そして、この熱交換器70のうち、第5実施形態の室外熱交換器160を室内凝縮器120として機能させている。
Furthermore, in this embodiment, the
また、熱交換器70のうち、第5実施形態のラジエータ43を、冷媒の有する熱により冷却水を加熱する熱回収用熱交換部45として機能させている。これにより、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、冷媒の熱により冷却水を加熱してエンジンの暖機を行う暖機運転を実行することもできる。熱回収用熱交換部45は、冷却水循環回路40におけるバイパス通路44に配置されている。
Moreover, the
一方、室外熱交換器160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。同様に、ラジエータ43については、内部を流通する冷却水と送風ファン46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。
On the other hand, the
その他の構成は、第5実施形態と同様である。また、本実施形態では、除霜運転に代えて暖機運転が実行されるものの、その他の作動は、第5実施形態と同様である。 Other configurations are the same as those of the fifth embodiment. In the present embodiment, the warm-up operation is executed instead of the defrosting operation, but the other operations are the same as in the fifth embodiment.
以下、暖機運転について説明する。ここで、エンジンEG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、エンジンEG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。 Hereinafter, the warm-up operation will be described. Here, in order to suppress overheating of the engine EG, the temperature of the cooling water is maintained at a predetermined upper limit temperature or less, and the friction loss due to the increase in the viscosity of the lubricating oil enclosed in the engine EG is reduced. Therefore, it is desirable that the temperature of the cooling water is maintained at a predetermined lower limit temperature or higher.
そこで、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、暖房運転時に、冷却水温度Twが予め定めた基準温度以下になった際に暖機運転が実行される。この暖機運転では、ヒートポンプサイクル10の三方弁15bについては、通常の暖房運転時と同様に作動させ、冷却水循環回路40の三方弁42については、冷却水を図15の破線矢印に示すようにラジエータ43を迂回させる、すなわち熱回収用熱交換部45へ流入させる冷却水回路に切り替える。
Therefore, in the
従って、図15の実線矢印に示すように、圧縮機11から吐出された高圧高温冷媒は、通常の暖房運転時と同様に、室内凝縮器120に流入する。室内凝縮器120へ流入した高温高圧冷媒の有する熱量は、三方弁42が冷却水を熱回収用熱交換部45へ流入させる冷却水回路に切り替えているので、送風機32によって送風された送風空気に伝熱するとともに、アウターフィン70bを介して冷却水に伝熱する。その他の作動は、通常の暖房運転時と同様である。
Therefore, as indicated by the solid line arrow in FIG. 15, the high-pressure and high-temperature refrigerant discharged from the
以上の如く、暖機運転時には、室内凝縮器120にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱量によって車室内送風空気が加熱されて、車室内の暖房を行うことができる。さらに、室内凝縮器120にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱量は、アウターフィン70bを介して冷却水にも伝熱されるので、冷却水の温度が上昇する。したがって、冷媒の有する熱量を利用して、エンジンEGの暖機を実現できる。
As described above, during the warm-up operation, the air blown into the vehicle interior is heated by the amount of heat of the refrigerant discharged from the
もちろん、本実施形態のヒートポンプサイクル10に、第2〜第4実施形態に記載した熱交換器70を適用してもよい。
Of course, you may apply the
(他の実施形態)
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。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、熱交換器70において、冷媒用チューブ12aから構成される専用コア部701を、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの双方から構成される一般コア部702よりも、冷媒流れ下流側に配置した例について説明したが、専用コア部を複数設けてもよい。
(1) In the above-described embodiment, in the
例えば、図17に示すように、一般コア部702よりも冷媒流れ上流側(具体的には、冷媒流れの最上流側のパス)に、冷媒用チューブ12aから構成される専用コア部703を設けてもよい。
For example, as shown in FIG. 17, a
(2)上述の実施形態では、上流側熱交換部71の一般コア部702において、冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aとを一本ずつ交互に配置した例について説明したが、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの配置はこれに限定されない。
(2) In the above embodiment, the example in which the
例えば、上流側熱交換部71の一般コア部702において、冷却水用チューブ43aを、冷媒用チューブ12a二本おきに配置してもよい。すなわち、上流側熱交換部71において、隣り合う冷却水用チューブ43aの間に、二本の冷媒用チューブ12aを配置してもよい。
For example, in the
(3)上述の第1実施形態では、第1流体としてヒートポンプサイクル10の冷媒を採用し、第2流体として冷却水循環回路40の冷却水を採用し、さらに、第3流体として送風ファン17によって送風された外気を採用した例を説明したが、第1〜第3流体はこれに限定されない。例えば、第6実施形態のように、第3流体として車室内送風空気を採用してもよい。また、第3流体は、冷却水であってもよい。
(3) In the first embodiment described above, the refrigerant of the
例えば、第2流体は、エンジン、走行用電動モータMGに電力を供給するインバータ等の電気機器等を冷却する冷却水を採用してもよい。また、第2流体として、冷却用のオイルを採用し、第2熱交換部をオイルクーラとして機能させてもよいし、第2流体として、蓄熱剤、蓄冷剤等を採用してもよい。 For example, the second fluid may employ cooling water that cools electric devices such as an inverter that supplies electric power to the engine and the traveling electric motor MG. Moreover, the oil for cooling may be employ | adopted as a 2nd fluid, a 2nd heat exchange part may be functioned as an oil cooler, and a heat storage agent, a cool storage agent, etc. may be employ | adopted as a 2nd fluid.
さらに、本発明の熱交換器70が適用されたヒートポンプサイクル10を据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用する場合は、第2流体として、ヒートポンプサイクル10の圧縮機の駆動減としてのエンジン、電動モータおよびその他の電気機器等を冷却する冷却水を採用してもよい。
Further, when the
さらに、上述の実施形態では、ヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)に本発明の熱交換器70を適用した例を説明したが、本発明の熱交換器70の適用はこれに限定されない。すなわち、3種類の流体間で熱交換を行う装置等に幅広く適用可能である。
Furthermore, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which applied the
例えば、車両用冷却システムに適用される熱交換器として適用することができる。そして、第1流体は、作動時に発熱を伴う第1車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体とし、第2流体は、作動時に発熱を伴う第2車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体とし、第3流体は、室外空気としてもよい。 For example, it can be applied as a heat exchanger applied to a vehicle cooling system. The first fluid is a heat medium that absorbs the heat amount of the first in-vehicle device that generates heat during operation, and the second fluid is a heat medium that absorbs the heat amount of the second in-vehicle device that generates heat during operation, The third fluid may be outdoor air.
より具体的には、ハイブリッド車両に適用する場合には、第1車載機器をエンジンEGとし、第1流体をエンジンEGの冷却水とし、第2車載機器を走行用電動モータとし、第2流体を走行用電動モータの冷却水としてもよい。 More specifically, when applied to a hybrid vehicle, the first in-vehicle device is the engine EG, the first fluid is the cooling water of the engine EG, the second in-vehicle device is the traveling electric motor, and the second fluid is It is good also as the cooling water of the electric motor for driving | running | working.
これらの車載機器の発熱量は、車両の走行状態(走行負荷)に応じてそれぞれ変化するので、エンジンEGの冷却水の温度および走行用電動モータの冷却水の温度も車両の走行状態によって変化する。従って、この例によれば、発熱量の大きい車載機器にて生じた熱量を、空気のみならず、発熱量の小さい車載機器側へ放熱させることが可能となる。 Since the amount of heat generated by these in-vehicle devices changes according to the running state (running load) of the vehicle, the temperature of the cooling water of the engine EG and the temperature of the cooling water of the electric motor for running also vary depending on the running state of the vehicle. . Therefore, according to this example, it is possible to dissipate the heat generated in the in-vehicle device having a large calorific value not only to the air but also to the in-vehicle device side having a small calorific value.
また、第1車載機器または第2車載機器として、排気還流装置(EGR)、過給器、パワーステアリング装置、バッテリ等を採用してもよい。また、熱交換部を、EGRクーラ、インタークーラ、パワーステアリングオイル冷却用のオイルクーラ等として機能させてもよい。 Moreover, you may employ | adopt an exhaust gas recirculation apparatus (EGR), a supercharger, a power steering apparatus, a battery, etc. as a 1st vehicle equipment or a 2nd vehicle equipment. Further, the heat exchange unit may function as an EGR cooler, an intercooler, an oil cooler for cooling power steering oil, or the like.
(4)上述の実施形態では、冷却水循環回路40の冷却媒体回路を切り替える回路切替手段として、電気式の三方弁42を採用した例を説明したが、回路切替手段はこれに限定されない。例えば、サーモスタット弁を採用してもよい。サーモスタット弁は、温度によって体積変化するサーモワックス(感温部材)によって弁体を変位させて冷却媒体通路を開閉する機械的機構で構成される冷却媒体温度応動弁である。従って、サーモスタット弁を採用することで、冷却水温度センサ52を廃止することもできる。
(4) In the above-described embodiment, the example in which the electric three-
(5)上述の実施形態では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を採用してもよい。さらに、ヒートポンプサイクル10が、圧縮機11吐出冷媒が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
(5) In the above-described embodiment, an example in which a normal chlorofluorocarbon refrigerant is employed as the refrigerant has been described. However, the type of refrigerant is not limited to this. Natural refrigerants such as carbon dioxide, hydrocarbon refrigerants, and the like may be employed. Furthermore, the
(6)上述の第5実施形態では、室内凝縮器120にて高圧冷媒と送風空気とを熱交換させることによって送風空気を加熱した例を説明したが、室内凝縮器120に代えて、例えば、熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を設け、この熱媒体循環回路に高圧冷媒と熱媒体とを熱交換させる水−冷媒熱交換器、および水−冷媒熱交換器にて加熱された熱媒体と送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する加熱用熱交換器等を配置してもよい。
(6) In the fifth embodiment described above, the example in which the blown air is heated by exchanging heat between the high-pressure refrigerant and the blown air in the
つまり、高圧冷媒を熱源として、熱媒体を介して間接的に送風空気を加熱するようにしてもよい。さらに、内燃機関を有する車両に適用する場合は、内燃機関の冷却水を熱媒体として、熱媒体循環回路を流通させるようにしてもよい。また、電気自動車においては、バッテリや電気機器を冷却する冷却水を熱媒体として、熱媒体循環回路を流通させるようにしてもよい。 In other words, the blown air may be indirectly heated through the heat medium using the high-pressure refrigerant as a heat source. Furthermore, when applied to a vehicle having an internal combustion engine, the heat medium circulation circuit may be circulated using cooling water of the internal combustion engine as a heat medium. Moreover, in an electric vehicle, you may make it distribute | circulate a heat-medium circulation circuit by using the cooling water which cools a battery and an electric equipment as a heat medium.
(7)上記第2実施形態では、専用コア部701に冷却水用チューブ43aを設けた場合において、最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43aの間に配置されるアウターフィン70bに、断熱手段としての第1スリット孔70cおよび第2スリット孔70dを設けた例について説明したが、これに限らず、断熱手段を設けなくてもよい。
(7) In the second embodiment, in the case where the cooling
断熱手段を設けない場合、専用コア部701のアウターフィン70bは、冷却水側熱接続部72bを有することになるが、冷却水側熱接続部72bの数が冷媒側熱接続部71bの数よりも少ないので、専用コア部701に配置されるアウターフィン70bにおいて、吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させるために利用される領域が、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される領域よりも大きくなる。このため、最下流側冷媒用チューブ121a内を流通する冷媒の有する熱を外気に充分に放熱することができる。
When the heat insulating means is not provided, the
(8)上記第2実施形態では、断熱手段として、スリット孔70c、70dを採用した例について説明したが、断熱手段はこれに限定されない。例えば、スリット孔70c、70dに代えてルーバを形成してもよいし、アウターフィン70bを切断してもよい。
(8) In the second embodiment, the example in which the slit holes 70c and 70d are employed as the heat insulating means has been described. However, the heat insulating means is not limited to this. For example, a louver may be formed in place of the slit holes 70c and 70d, or the
12a 冷媒用チューブ(第1チューブ)
43a 冷却水用チューブ(第2チューブ)
70b アウターフィン
70c、70d スリット孔(断熱手段)
71b 冷媒側熱接続部(第1流体側熱接続部)
72b 冷却水側熱接続部(第2流体側熱接続部)
121a 最下流側冷媒用チューブ(最下流側第1チューブ)
701 専用コア部
12a Refrigerant tube (first tube)
43a Cooling water tube (second tube)
71b Refrigerant-side thermal connection (first fluid-side thermal connection)
72b Cooling water side thermal connection (second fluid side thermal connection)
121a The most downstream side refrigerant tube (the most downstream side first tube)
701 Dedicated core part
Claims (10)
内部に第2流体が流通する複数の第2チューブ(43a)と、
前記第1チューブ(12a)および前記第2チューブ(43a)を積層配置して構成されて前記第1流体および前記第2流体の有する熱を第3流体に放熱させる熱交換部(71、72)とを備え、
前記第1流体の温度および前記第2流体の温度は、いずれも前記第3流体の温度よりも高くなっており、
前記第1チューブ(12a)および前記第2チューブ(43a)の周囲には、前記第3流体を流通させる第3流体用通路(70a)が形成されており、
前記第3流体用通路(70a)には、前記第1流体と前記第3流体との熱交換および前記第2流体と前記第3流体との熱交換を促進するアウターフィン(70b)が配置されており、
前記アウターフィン(70b)は、前記第1チューブ(12a)同士を熱的に接続する第1流体側熱接続部(71b)、および前記第1チューブ(12a)と前記第2チューブ(43a)とを熱的に接続する第2流体側熱接続部(72b)を有しており、
前記複数の第1チューブ(12a)のうち同一空間から分配された前記第1流体を同一の方向へ流すチューブ群によって形成される流体経路をパスとし、さらに、前記第1流体流れの最下流側の前記パスである最終パスを形成する前記第1チューブ(12a)を最下流側第1チューブ(121a)としたときに、
前記最下流側第1チューブ(121a)によって構成される熱交換部(701)では、前記第1流体側熱接続部(71b)の数が前記第2流体側熱接続部(72b)の数よりも多くなっていることによって、前記第1流体から前記第3流体への放熱性能の低下が抑制されていることを特徴とする熱交換器。 A plurality of first tubes (12a) through which the first fluid flows;
A plurality of second tubes (43a) through which the second fluid flows;
A heat exchanging portion (71, 72) configured by laminating and arranging the first tube (12a) and the second tube (43a) to dissipate heat of the first fluid and the second fluid to the third fluid. And
The temperature of the first fluid and the temperature of the second fluid are both higher than the temperature of the third fluid,
Wherein the periphery of the first tube (12a) and said second tube (43a), a third fluid passage Ru by circulating the third fluid (70a) is formed,
Outer fins (70b) that promote heat exchange between the first fluid and the third fluid and heat exchange between the second fluid and the third fluid are disposed in the third fluid passage (70a). And
The outer fin (70b) includes a first fluid-side thermal connection (71b) that thermally connects the first tubes (12a) , and the first tube (12a) and the second tube (43a). A second fluid-side thermal connection (72b) for thermally connecting
Among the plurality of first tubes (12a), a fluid path formed by a tube group that flows the first fluid distributed from the same space in the same direction is a path, and further, the most downstream side of the first fluid flow When the first tube (12a) that forms the final path, which is the path, is the most downstream first tube (121a),
In the heat exchange part (701) constituted by the most downstream first tube (121a), the number of the first fluid side heat connection parts (71b) is more than the number of the second fluid side heat connection parts (72b). heat exchanger also by being multi Kuna', characterized in that reduction of the heat radiation performance to the third fluid from the first fluid is suppressed.
前記熱交換部(71、72)は、前記冷媒を凝縮させるものであ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。 The first fluid is a refrigerant of a vapor compression refrigeration cycle,
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat exchange section (71, 72) condenses the refrigerant.
前記最下流直前側第1チューブ(122a)を流通する前記第1流体の流れ方向と、
前記最下流直前側第1チューブ(122a)に隣り合って配置される前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体の流れ方向とが同一であ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。 When the first tube (12a) that forms the path immediately before the final path is the most downstream immediately upstream first tube (122a),
A flow direction of the first fluid flowing through the most downstream immediately preceding first tube (122a);
The flow direction of the second fluid flowing through the second tube (43a) disposed adjacent to the first tube (122a) immediately downstream is the same as the flow direction of the second fluid. The heat exchanger as described in any one of these.
前記最下流側第1チューブ(121a)は前記下流側熱交換部(71)を形成しており、
前記上流側熱交換部(72)を形成する前記第1チューブ(12a)と前記第2チューブ(43a)とは、互いに交互に積層配置さ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1つに記載の熱交換器。 As the heat exchange part, it is arranged on the downstream side in the flow direction of the third fluid of the upstream heat exchange part (71) arranged on the upstream side in the flow direction of the third fluid and the upstream heat exchange part (71). A downstream heat exchange section (72) is provided,
The most downstream first tube (121a) forms the downstream heat exchange section (71),
The first tube (12a) and the second tube (43a) forming the upstream heat exchange section (72) are alternately stacked on each other. The heat exchanger as described in any one.
前記最終パスを形成する前記最下流側第1チューブ(121a)の流路総断面積が、前記直前のパスを形成する前記最下流直前側第1チューブ(122a)の流路総断面積よりも小さいことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の熱交換器。 When the first tube (12a) that forms the path immediately before the final path is the most downstream immediately upstream first tube (122a),
A total cross-sectional area of the most downstream first tube (121a) forming the final path is larger than a total cross-sectional area of the most downstream immediately first tube (122a) forming the immediately preceding path. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 8, wherein the heat exchanger is small.
前記最下流側第1チューブ(121a)によって構成される熱交換部(701)において、前記下流側熱交換部(72)を構成する前記最下流側第1チューブ(121a)から流出した前記第2流体が、前記上流側熱交換部(71)を構成する前記最下流側第1チューブ(121a)に流入することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の熱交換器。 As a heat exchange part (701) constituted by the most downstream first tube (121a), an upstream heat exchange part (71) arranged on the upstream side in the flow direction of the third fluid, and the third fluid A downstream heat exchange section (72) disposed downstream of the upstream heat exchange section (71) in the flow direction of
In the heat exchanging part (701) constituted by the most downstream first tube (121a), the second outflowing from the most downstream first tube (121a) constituting the downstream heat exchanging part (72). The heat exchanger according to any one of claims 1 to 9, wherein a fluid flows into the most downstream first tube (121a) constituting the upstream heat exchange section (71).
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