JP2002052923A - 複式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝縮器とラジエータとが一体となった複式熱
交換器において、簡便な手段で熱交換器（特に、凝縮
器）の能力を調節する。 【解決手段】 凝縮器１００の第１フィン１１２のうち
過冷却コア１１０ｂにおけるフィンピッチを、凝縮コア
１１０ａにおけるフィンピッチより小さくする。これに
より、簡便な手段にて凝縮器１００のコア面積を増大さ
せることなく、冷凍サイクルの能力を増大させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凝縮器とラジエー
タとが一体となった複式熱交換器に関するもので、車両
用空調装置の凝縮器とエンジン冷却用のラジエータとが
一体となったものに適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】凝縮器とラジエータとが一体となった複
式熱交換器は、例えば特開平１１−１４８７９５号公報
に記載のごとく、両者が一体となっているので、通常、
凝縮器のコア面積がラジエータのコア面積と等しくなっ
てしまう。なお、コア面積とは、チューブ及びフィン等
からなる熱交換コア部を空気流通方向に投影したときの
面積を言う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ラジエータ
や凝縮器によらず熱交換器の熱交換能力は、概略、熱交
換器の体格（表面積）が大きくなるほど、大きくなる。
このため、例えばラジエータにて必要とされる熱交換能
力（放熱能力）に基づいて、コア面積やフィンピッチ等
のコア部の諸元を決定すると、凝縮器において必要な熱
交換能力（冷却能力）を確保することができなくなる、
又は逆に必要以上の冷却能力が発生するおそれがある。

【０００４】本発明は、上記点に鑑み、凝縮器等の冷凍
サイクル用の熱交換器とラジエータとのように異種の熱
交換器が一体となった複式熱交換器において、簡便な手
段で熱交換器の能力を調節することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、冷媒が流通
する複数本の第１チューブ（１１１）、及び第１チュー
ブ（１１１）間に配設されて冷媒と空気との熱交換を促
進する第１フィン（１１２）を有し、冷媒を凝縮させる
凝縮コア（１１０ａ）及び凝縮コア（１１０ａ）にて凝
縮された冷媒の過冷却度を増大させる過冷却コア（１１
０ｂ）が一体となった凝縮器（１００）と、冷却液が流
通する複数本の第２チューブ（２１１）、及び第２チュ
ーブ（２１１）間に配設されて冷却液と空気との熱交換
を促進する第２フィン（２１２）を有して構成されたラ
ジエータコア（２１０）を備え、凝縮器（１００）と一
体化されたラジエータ（２００）とを具備し、第１フィ
ン（１１２）のうち凝縮コア（１１０ａ）におけるフィ
ンピッチ（Ｐ）と過冷却コア（１１０ｂ）におけるフィ
ンピッチ（Ｐ）とが相違していることを特徴とする。

【０００６】そして、後述するように、凝縮器（１０
０）においては、過冷却コア（１１０ｂ）での放熱能力
が冷凍サイクルの能力に対して大きな影響を与えるの
で、本発明のごとく、第１フィン（１１２）のうち凝縮
コア（１１０ａ）におけるフィンピッチ（Ｐ）と過冷却
コア（１１０ｂ）におけるフィンピッチ（Ｐ）とを相違
させれば、簡単に凝縮器（１００）の能力を調整するこ
とができる。

【０００７】なお、凝縮器（１００）の能力（冷凍サイ
クルの能力）を調整するには、過冷却コア（１１０ｂ）
の冷却能力を高めた方がよいので、請求項２に記載の発
明のごとく、過冷却コア（１１０ｂ）におけるフィンピ
ッチ（Ｐ）は、凝縮コア（１１０ａ）におけるフィンピ
ッチ（Ｐ）より小さくすることが望ましい。

【０００８】請求項３に記載の発明では、冷媒が流通す
る複数本の第１チューブ（１１１）、及び第１チューブ
（１１１）間に配設されて冷媒と空気との熱交換を促進
する第１フィン（１１２）を有し、冷媒を凝縮させる凝
縮コア（１１０ａ）及び凝縮コア（１１０ａ）にて凝縮
された冷媒の過冷却度を増大させる過冷却コア（１１０
ｂ）が一体となった凝縮器（１００）と、車両走行用エ
ンジンの冷却液が流通する複数本の第２チューブ（２１
１）、及び第２チューブ（２１１）間に配設されて冷却
液と空気との熱交換を促進する第２フィン（２１２）を
有して構成されたラジエータコア（２１０）を備え、凝
縮器（１００）と一体化されたラジエータ（２００）と
を具備し、凝縮コア（１１０ａ）、過冷却コア（１１０
ｂ）及びラジエータコア（２１０）のいずれかの一部に
は、空気の流通方向に測ったコア幅寸法（Ｗ）が、その
他の部位に比べて相違していることを特徴とする。

【０００９】これにより、簡便な手段で熱交換器（凝縮
器（１００）又はラジエータ（２００））の能力を調節
することができる。

【００１０】なお、車両においては、一般的に、請求項
４に記載の発明のごとく、コア幅寸法（Ｗ）が相違する
部位を凝縮器（１００）に設けることが望ましい。

【００１１】また、請求項５に記載の発明のごとく、第
１フィン（１１２）と第２フィン（２１２）とは、一枚
の板材から一体形成してもよい。

【００１２】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る複式熱交換器を車両用空調装置（車両用蒸
気圧縮式冷凍サイクル）の高圧側熱交換器（凝縮器）１
００とエンジン冷却用のラジエータ２００とが一体とな
った複式熱交換器（以下、熱交換器と略す。）に適用し
たものである。

【００１４】そして、図１は本実施形態に係る熱交換器
を空気流れ上流側から見た斜視図であり、図２は図１の
Ａ部拡大図である。なお、凝縮器１００は、図１に示す
ように、車両搭載時にはラジエータ２００より空気流れ
上流側に配設される。

【００１５】１１１は冷媒が流通する扁平状に押し出し
又は引き抜き成形されたアルミニウム製の第１チューブ
であり、これら複数本の第１チューブ１１１間には、空
気と冷媒との熱交換を促進する波状の第１フィン１１２
に配設されており、第１チューブ１１１及び第１フィン
１１２により冷媒と空気とを熱交換する第１コア部１１
０が構成されている。

【００１６】そして、第１チューブ１１１の長手方向両
端側には、各第１チューブ１１１と連する第１ヘッダタ
ンク１２１、１２２が配設されており、紙左側の第１ヘ
ッダタンク１２１には冷媒流入口１２３が設けられ、一
方、紙右側の第１ヘッダタンク１２２には冷媒流出口１
２４が設けられている。

【００１７】そして、紙左側の第１ヘッダタンク１２１
内の空間は、セパレータ１２５、１２６により３個の空
間１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃに仕切られ、紙面右側
の第１ヘッダタンク１２２内は、セパレータ１２７によ
り２個の空間１２２ａ、１２２ｂに仕切られている。

【００１８】ここで、セパレータ１２６とセパレータ１
２７とは、凝縮器１００の上下方向において等しい位置
に設けられており、第１コア部１１０のうちセパレータ
１２６とセパレータ１２７とより上方側の部位１１０ａ
では、気相冷媒が冷却されて凝縮し、一方、第１コア部
１１０のうちセパレータ１２６とセパレータ１２７とよ
り下方側の部位１１０ｂでは、液相冷媒が冷却されて冷
媒の過冷却度が増大する。そこで、以下、部位１１０ａ
を凝縮コアと呼び、部位１１０ｂを過冷却コアと呼ぶ。

【００１９】また、１３０は凝縮コア１１０ａ（空間１
２１ｂ）から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分
離して液相冷媒を過冷却コア１１０ｂ（空間１２１ｃ）
に流出させるとともに、冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄
えるレシーバ（気液分離手段）であり、凝縮コア１１０
ａ（空間１２１ｂ）と過冷却コア１１０ｂ（空間１２１
ｃ）とはレシーバ１３０を介して連通している。

【００２０】なお、冷媒流入口１２３から空間１２１ａ
に流入した冷媒は、空間１２１ａと連通する第１チュー
ブ１１１を流通して空間１２２ａに流入し、空間１２２
ａにてその流通の向きを略１８０°転向した後、空間１
２１ｂと連通する第１チューブ１１１を流通して空間１
２１ｂに流れる。

【００２１】そして、空間１２１ｂからレシーバ１３０
内に流入した冷媒のうち液相冷媒が、空間１２１ｃに供
給されて過冷却コア１１０ｂ内（空間１２１ｃと連通す
る第１チューブ１１１）を流通して空間１２２ｂに至
り、冷媒流出口１２４から凝縮器１００外に流出する。

【００２２】一方、ラジエータ２００は、図２に示すよ
うに、エンジン冷却水（冷却液）が流通するとともに、
第１チューブ１１１と平行な方向に延びる複数本の第２
チューブ２１１、及び第２チューブ２１１間に配設され
てエンジン冷却水と空気との熱交換を促進する波状の第
２フィン１１２を有して構成されたラジエータコア２１
０と、第２チューブ２１１の長手方向両端側に配設され
て各第２チューブ２１１と連通する第２ヘッダタンク２
２１、２２２等から構成されている。

【００２３】なお、図１において紙面左側の第２ヘッダ
タンク２２１は、各第２チューブ２１１にエンジン冷却
水を分配供給するもので、紙面右側の第２ヘッダタンク
２２２は、各第２チューブ２１１から流出したエンジン
冷却水を集合回収するものである。

【００２４】ところで、本実施形態では、図２に示すよ
うに、第１フィン１１２と第２フィン２１２とを一体化
成形し、その一体化されたフィン（以下、一体フィンｆ
と記す。）を第１チューブ１１１及び第２チューブ２１
１にろう付け接合することにより凝縮器１００とラジエ
ータ２００とが一体化されており、この一体フィンｆ
は、図３に示すように、歯車状の成形ローラｒ１、ｒ２
を有するローラ成形機により１枚の板材ｗから一体成形
されている。

【００２５】なお、一体化フィンｆは、全域に渡って第
１フィン１１２と第２フィン２１２とが一体化されてい
るのではなく、図４に示すように、結合部ｆ１により部
分的に繋くことによって、第１、２フィン１１２、２１
２間の熱移動（特に、第２フィン２１２から第１フィン
１１２への熱移動）量を抑制している。

【００２６】そして、本実施形態では、第１フィン１１
２（一体フィンｆ）のうち過冷却コア１１０ｂにおける
フィンピッチＰが、凝縮コア１１０ａにおけるフィンピ
ッチＰより小さくなるように、過冷却コア１１０ｂにお
けるフィンピッチＰと凝縮コア１１０ａにおけるフィン
ピッチＰとが相違している。

【００２７】なお、本実施形態におけるフィンピッチＰ
とは、図４に示すように、波状に形成されたフィンのう
ち隣り合う山部ｆ２と山部ｆ２との距離、又は隣り合う
谷部ｆ３と谷部ｆ３との距離を言う。

【００２８】因みに、図１、２においては、サイドプレ
ートが省略されているが、熱交換器はサイドプレートに
設けられたブラケットを介して車両に組み付けられる。
なお、サイドプレートとは、ラジエータコア２１０及び
凝縮器１００のコア（凝縮コア１１０ａ＋過冷却コア１
１０ｂ）の端部に配設されて、ラジエータコア２１０及
び凝縮器１００のコアを補強するものである。

【００２９】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【００３０】ところで、冷凍サイクルの能力（冷凍能
力）を増大させるには、高圧側における放熱量を増大さ
せる必要があるが、凝縮コア１１０ａでは、図５に示す
モリエル線図において、Ｂ−Ｄ間の比エンタルピ差に相
当する熱量を放熱し、過冷却コア１１０ｂではＤ−Ｅ間
の比エンタルピ差に相当する熱量を放熱する。

【００３１】したがって、既に、凝縮コア１１０ａにお
いて気相冷媒を凝縮させるに十分な放熱能力が確保され
ている場合には、凝縮コア１１０ａの放熱能力を現状以
上に高める必要はなく、むしろ、過冷却コア１１０ｂで
の放熱能力を高めて過冷却コア１１０ｂの冷媒出口側
（Ｅ点）における比エンタルピを高めた方が、冷凍サイ
クルの能力（Ｆ−Ａ間の比エンタルピ差）が増大する。

【００３２】そこで、本実施形態では、第１フィン１１
２（一体フィンｆ）のうち過冷却コア１１０ｂにおける
フィンピッチＰを、凝縮コア１１０ａにおけるフィンピ
ッチＰより小さくするといった簡便な手段にて熱交換器
（特に、凝縮器１００）のコア面積を増大させることな
く、冷凍サイクルの能力を増大させている。

【００３３】なお、第１フィン１１２と第２フィン２１
２とが一体化されているので、第２フィン２１２のうち
過冷却コア１１０ｂに対応する部位のフィンピッチＰ
が、その他の部位に比べて小さくなってしまうが、ラジ
エータ２００ではエンジン冷却水が相変化することなく
流通する（冷却される）ので、その放熱能力は平均フィ
ンピッチＰで決定され、部分的なフィンピッチＰの相違
は殆ど影響がない。

【００３４】ところで、本実施形態では、第１フィン１
１２と第２フィン２１２とを一体化したが、両フィン１
１２、２１２とを別体としてもよい。なお、この場合に
は、サイドプレートやヘッダタンク１２１、１２２、２
２１、２２２にて凝縮器１００とラジエータ２００とを
一体化してもよい。

【００３５】また、凝縮器１００とラジエータ２００と
をそれぞれ独立に製造し、両者１００、２００を車両に
組み付ける際に共通のブラケット介して車両に固定する
ことにより、凝縮器１００とラジエータ２００とを一体
化してもよい。なお、この場合、凝縮器１００のみが、
過冷却コア１１０ｂにおけるフィンピッチＰと凝縮コア
１１０ａにおけるフィンピッチＰとが相違し、ラジエー
タコア２１０は全域等しいフィンピッチとしてもよい。

【００３６】（第２実施形態）第１実施形態では、過冷
却コア１１０ｂにおけるフィンピッチＰと凝縮コア１１
０ａにおけるフィンピッチＰとを相違させることによ
り、主に凝縮器１００の放熱能力を調節したが、本実施
形態は、凝縮コア１１０ａ、過冷却コア１１０ｂ及びラ
ジエータコア２１０のいずれかの一部にコア幅寸法Ｗ
が、その他の部位に比べて相違するコア幅相違部３００
を設けたものである。

【００３７】ここで、コア幅寸法Ｗとは、コア１１０
ａ、１１０ｂ、１２０のうち空気の流通方向に測った寸
法のうち最大寸法を言い、本実施形態では、チューブ１
１１、２１１の幅寸法（扁平断面の長径寸法）が全て同
一であるため、図６に示すように、フィン１１２、２１
２の幅寸法（山部又は谷部を連ねた尾根部の寸法）ｈ
１、ｈ２が相違している。

【００３８】なお、本実施形態では、過冷却コア１１０
ｂにおけるコア幅Ｗ（第１フィン１１２の幅寸法ｈ１）
をその他の部位より大きくして、第１実施形態と同様に
冷凍サイクルの能力を増大させている。

【００３９】ところで、本実施形態では、過冷却コア１
１０ｂにおけるコア幅Ｗをその他の部位より大きくした
が、本実施形態はこれに限定されるものではなく、凝縮
コア１１１０ｂのコア幅Ｗ又はラジエータコア２１０の
コア幅Ｗをその他の部位に比べて相違させてもよい。

【００４０】因みに、セダン（３ボックス）タイプの車
両では、凝縮器１００のコア（特に、過冷却コア１１０
ｂ）のコア幅Ｗをその他の部位より大きくすることが望
ましい。

【００４１】また、本実施形態では、フィン１１２、２
１２の幅寸法ｈ１、ｈ２を相違させてコア幅Ｗを相違さ
せたが、チューブ１１１、２１１の幅寸法（長径寸法）
を相違させてコア幅Ｗを相違させてもよい。

【００４２】また、フィン１１２、２１２を別体として
もよい。

【００４３】（その他の実施形態）第１実施形態では、
過冷却コア１１０ｂにおけるフィンピッチＰを凝縮コア
１１０ａにおけるフィンピッチＰより小さくし、また、
第２実施形態では、過冷却コア１１０ｂにおけるコア幅
Ｗをその他の部位より大きくすることにより放熱能力を
調節したが、例えば図７に示すように、送風用ファン４
００に対応する部位のフィンピッチＰを小さくする、又
はｈコア幅Ｗを大きくする等してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る複式熱交換器の斜
視図である。

【図２】図１のＡ部拡大図である。

【図３】フィンの製造装置を示す模式図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る複式熱交換器に採
用されたフィンの斜視図である。

【図５】フロン（Ｒ１３４ａ）のモリエル線図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る複式熱交換器に採
用されたフィンの斜視図である。

【図７】（ａ）は本発明の変形例に係る複式熱交換器の
上面図であり、（ｂ）は本発明の変形例に係る複式熱交
換器の正面図である。

【符号の説明】

１００…凝縮器、１１０…第１コア部、１１０ａ…凝縮
コア、１１０ｂ…過冷却コア、１１１…第１チューブ、
１１２…第２フィン、２００…ラジエータ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒が流通する複数本の第１チューブ
   （１１１）、及び前記第１チューブ（１１１）間に配設
   されて冷媒と空気との熱交換を促進する第１フィン（１
   １２）を有し、冷媒を凝縮させる凝縮コア（１１０ａ）
   及び前記凝縮コア（１１０ａ）にて凝縮された冷媒の過
   冷却度を増大させる過冷却コア（１１０ｂ）が一体とな
   った凝縮器（１００）と、 冷却液が流通する複数本の第２チューブ（２１１）、及
   び前記第２チューブ（２１１）間に配設されて冷却液と
   空気との熱交換を促進する第２フィン（２１２）を有し
   て構成されたラジエータコア（２１０）を備え、前記凝
   縮器（１００）と一体化されたラジエータ（２００）と
   を具備し、 前記第１フィン（１１２）のうち前記凝縮コア（１１０
   ａ）におけるフィンピッチ（Ｐ）と前記過冷却コア（１
   １０ｂ）におけるフィンピッチ（Ｐ）とが相違している
   ことを特徴とする複式熱交換器。
2. 【請求項２】 前記過冷却コア（１１０ｂ）におけるフ
   ィンピッチ（Ｐ）は、前記凝縮コア（１１０ａ）におけ
   るフィンピッチ（Ｐ）より小さいことを特徴とする請求
   項１に記載の複式熱交換器。
3. 【請求項３】 冷媒が流通する複数本の第１チューブ
   （１１１）、及び前記第１チューブ（１１１）間に配設
   されて冷媒と空気との熱交換を促進する第１フィン（１
   １２）を有し、冷媒を凝縮させる凝縮コア（１１０ａ）
   及び前記凝縮コア（１１０ａ）にて凝縮された冷媒の過
   冷却度を増大させる過冷却コア（１１０ｂ）が一体とな
   った凝縮器（１００）と、 車両走行用エンジンの冷却液が流通する複数本の第２チ
   ューブ（２１１）、及び前記第２チューブ（２１１）間
   に配設されて冷却液と空気との熱交換を促進する第２フ
   ィン（２１２）を有して構成されたラジエータコア（２
   １０）を備え、前記凝縮器（１００）と一体化されたラ
   ジエータ（２００）とを具備し、 前記凝縮コア（１１０ａ）、前記過冷却コア（１１０
   ｂ）及び前記ラジエータコア（２１０）のいずれかの一
   部には、空気の流通方向に測ったコア幅寸法（Ｗ）が、
   その他の部位に比べて相違していることを特徴とする複
   式熱交換器。
4. 【請求項４】 前記コア幅寸法（Ｗ）が相違する部位
   は、前記凝縮器（１００）に設けられていることを特徴
   とする請求項３に記載の複式熱交換器。
5. 【請求項５】 前記第１フィン（１１２）と前記第２フ
   ィン（２１２）とは、一枚の板材から一体形成されてい
   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
   記載の複式熱交換器。