JP2004243935A

JP2004243935A - 車両用熱交換器

Info

Publication number: JP2004243935A
Application number: JP2003036770A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Watanabe; 年春渡辺; Naohisa Kamiyama; 直久神山
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】コンデンサと空調サイクルとの接続作業の効率向上を図ることができる車両用熱交換器を提供する。
【解決手段】冷媒通路８を冷媒Ｂの向流が可能な構造にすることにより、冷媒通路８の左右方向一端側Ｒに入口１０と出口１１の両方を形成することができる。従って、冷媒通路８と空調サイクルとの接続作業は、コンデンサ５の左右方向一端側Ｒで行うだけで済み、作業効率の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ラジエータの前方にコンデンサを配置した車両用熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンルームの前方には、エンジン冷却水を循環して冷却するためのラジエータが設置されている。また、その前方には、空調冷媒を凝縮させるためのコンデンサが近接状態で設置されている。そして、車両の前方から導入した空気を、これらラジエータ及びコンデンサの熱交領域であるコア部に通過させて、コア部内を循環する冷却水や冷媒を放熱により冷却するようになっている。
【０００３】
コンデンサとラジエータとでは、コンデンサが内部の冷媒を気相から液相に相変化させるだけで良いのに対して、ラジエータ内では内部の冷却水を相変化させずに、冷却水の顕熱分を通過空気により強制的に奪いとる方式のため、一般的にラジエータ内を循環する冷却水の流量を大きくする必要があり、ラジエータの上下サイズの方が、コンデンサよりも大きめに形成される。また、ラジエータの上下に位置するタンクも、なるべく大きく形成した方が内部を流れる冷却水の通水抵抗が小さくなるため、この点も、ラジエータの上下サイズを、コンデンサよりも大きくする要因となっている。
【０００４】
そして、コンデンサの構造としては、上下に冷媒通路となる管状のヘッダーを横方向に備え、上下のヘッダーの間に、冷媒が縦方向に通過する断面扁平状のチューブを複数形成し、各チューブの間に放熱用のフィンを設けている。コア部で液化された冷媒はリキッドタンクにいったん貯められた後に、コンデンサから空調サイクルへと循環される。
【０００５】
空調サイクルからコンデンサのヘッダーへの接続口は、冷媒をコンデンサのコア部における左右方向一端側から他方側へ循環させるために、ヘッダーの左右両側に、それぞれ入口及び出口として設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１８８８０号公報（図６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の構造にあっては、コンデンサへの冷媒の入口と出口が、コンデンサの左右両側にそれぞれ設けられていたため、作業者はコンデンサの左右両側において、作業位置を変えて空調サイクルとの接続作業を行う必要があり、作業効率の面で不利であった。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、コンデンサと空調サイクルとの接続作業の効率向上を図ることができる車両用熱交換器を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にあっては、エンジン冷却水用のラジエータの前方に、熱交換領域であるコア部の上下サイズがラジエータの上下サイズよりも小さい空調冷媒用のコンデンサを配置した車両用熱交換器であって、前記コンデンサにおけるコア部の上方又は下方で且つラジエータの前方に位置するスペースに、冷媒の向流が可能な冷媒通路を形成すると共に、該冷媒通路における左右方向一端側に冷媒の入口と出口を形成し、該冷媒通路によりコア部の内部へ冷媒を循環可能にしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明にあっては、冷媒通路の一部を上下で区分することにより、冷媒通路内での冷媒の向流を可能にしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明にあっては、冷媒通路を、上下に並設したパイプ部材で形成し、これらのパイプ部材の一部に上下連通する連通部を設けることにより、冷媒通路内での向流を可能にしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明にあっては、冷媒通路により、冷媒をコンデンサのコア部の左右方向他端部側から一端部側へ向けて循環させると共に、コンデンサのコア部の左右方向他端部側にオイルクーラのコア部を一体化させ、且つオイルをオイルクーラのコア部におけるコンデンサとは反対側の端部から循環させることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明にあっては、オイルクーラにおけるコア部の上方又は下方で且つラジエータの前方に位置するスペースに、オイルの向流が可能なオイル通路を形成すると共に、該オイル通路におけるコンデンサとは反対側の端部にオイルの入口と出口を形成したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ラジエータよりも上下サイズの小さいコンデンサの上下にデッドスペースが存在しているため、そのスペースを利用してコンデンサの上方又は下方に位置する冷媒通路を拡大形成し、その内部を冷媒の向流が可能な構造した。そして、冷媒通路を向流可能な構造にすることにより、冷媒通路の左右方向一端側に冷媒の入口と出口の両方を形成することができる。従って、空調サイクルとの接続作業は、コンデンサの左右方向一端側で行うだけで済み、接続作業の効率向上を図ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、コンデンサの上下のスペースは上下方向で余裕があるため、その余裕を利用して、冷媒通路を上下に拡大し、冷媒通路の一部を上下に区分することで、冷媒通路内を容易に向流構造にすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、コンデンサの上下のスペースの余裕を利用して、パイプ部材を並設できるので、製造容易な向流構造にすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、コンデンサのコア部における左右方向他端部側は、入口から最初に冷媒が導入される温度の高い上流側であり、その温度が高い冷媒の上流側に、コンデンサよりも相対的に温度の高いオイルクーラを一体化させたため、温度が下がった冷媒の下流側を一体化させる場合に比べて、オイルクーラとの温度差が小さくなり、オイルクーラによる熱影響が少なくなる。オイルクーラ側も、温度が下がった下流側をコンデンサに一体化させているため、更にオイルクーラによる冷媒への熱影響が少なくなる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、オイルクーラにおけるコア部の上方又は下方におけるオイル通路も向流構造にして、そのコンデンサとは反対側の端部にオイルの入口と出口の両方を形成したため、オイルクーラとトランスミッション機構との接続作業の効率向上も図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。尚、図１中、矢示Ｒ側が「左右方向一端側」としての車両進行方向右側で、矢示Ｌ側が「左右方向他端部側」としての車両進行方向左側である。
【００２０】
ラジエータ１は、車両の前方に配置された図示しない周知のエンジンルームの前方に設置され、上下のタンク２、３と、その間に形成される熱交換領域としてのコア部４とから形成されている。図示しない周知のエンジンユニットから送られてきた温度の高いエンジン冷却水Ａは、上部のタンク２に供給された後、コア部４を通過する間に空気Ｅにより冷却されて、下部のタンク３よりエンジンユニットに戻される。
【００２１】
また、ラジエータ１の前方位置には、空調サイクル用の冷媒Ｂを冷却するコンデンサ５と、オートマテイック車のトランスミッション用のオイルＣを冷却するオイルクーラ６とが、一体化された状態で配置されている。オイルクーラ６はコンデンサ５の左側Ｌに一体化されている。
【００２２】
まず、コンデンサ５の構造を説明する。コンデンサ５は、冷媒Ｂを循環させる複数のチューブの間に放熱用のフィンを形成したコア部７と、その上下に設けられた冷媒通路８、９とから構成される。コア部７は、タンク２、３を含めたラジエータ１全体の上下サイズよりも小さく、上下の冷媒通路８、９は、コア部７の上下で且つラジエータ１のタンク２、３の前方に存在するスペースＳに形成されている。
【００２３】
本来、このスペースＳには、ヘッダーと称される上下寸法の小さい冷媒用の管が通されるだけであったが、この実施形態では、前記冷媒通路８、９がスペースＳいっぱいに拡大された状態で形成されている。
【００２４】
上方の冷媒通路８は、上部通路８ａと下部通路８ｂに上下で区分されている。上部通路８ａの右端が冷媒Ｂの入口１０で、下部通路８ｂの右端が冷媒Ｂの出口１１になっている。入口１０及び出口１１は、空調装置の空調サイクルに配管により接続される。その際の接続作業は、入口１０と出口１１が、両方とも右側Ｒの同じ位置に形成されているため、作業者は同じ位置でしかも上方で入口１０と出口１１の接続作業を行うことができ、作業効率が良い。
【００２５】
上側の冷媒通路８における下部通路８ｂは、コア部７の上辺部におけるオイルクーラ６側部分を残した状態で、コア部７を形成するチューブの上端に接続されている。また、下部通路８ｂは仕切壁１２により２つに分割されている。また、上部通路８ａは下部通路８ｂの上側を越えて、コア部７の上辺部に残されたオイルクーラ６側部分に接続されている。
【００２６】
一方、下方の冷媒通路９も、上部通路９ａと下部通路９ｂに分割されている。上部通路９ａはコア部７の下辺部における右側Ｒの部分だけに接続され、コア部７の下辺部におけるそれ以外は、上部通路９ａを越えて延びる下部通路９ｂに接続されている。下部通路９ｂは仕切壁１３により２つに分割されている。そして、上部通路９ａ及び下部通路９ｂの右端にはリキッドタンク１４が接続されている。
【００２７】
従って、上方の冷媒通路８における入口１０から導入された冷媒Ｂは、入口１０から一番遠い左側Ｌの端部からコア部７に入り、そのまま下へ流れる。そして、下方の下部通路９ｂで折り返されて、コア部７内を上側に流れ、再度、上側の下部通路８ｂにて折り返された後、コア部７を下降して、下方の下部通路９ｂよりリキッドタンク１４内に入る。
【００２８】
冷媒Ｂはリキッドタンク１４の手前で気体から液体に相変化するため、リキッドタンク１４へは液状の冷媒Ｂが入り込む。そして、リキッドタンク１４から下方の上部通路９ａを経て、コア部７の右側Ｒの端部を上昇した冷媒Ｂは、上方の下部通路８ｂを通過して出口１１より空調サイクルへ戻される。このように、入口１０から導入した冷媒Ｂを、入口１０から最も遠い位置よりコア部７内に入れ、コア部７内を循環させながら、最終的に入口１０と同じ位置にある出口１１より取り出すことができる。
【００２９】
上下の冷媒通路８、９において、上部通路８ａ、９ａと下部通路８ｂ、９ｂとが上下で重なっている部分では、冷媒Ｂの流れる方向が逆になっている（向流状態になっている）。このように、冷媒通路８、９を上下に拡大して、その内部で冷媒Ｂを向流させる構造にしたことにより、上方の冷媒通路８においては、入口１０と出口１１とを同じ位置に形成することができ、下方の冷媒通路９においては、リキッドタンク１４を冷媒Ｂの下流側部分に設置することができた。
【００３０】
次に、オイルクーラ６の説明をする。コンデンサ５の左側Ｌに一体化されているオイルクーラ６のコア部１５は、冷媒ＢもオイルＣも何も流れない疑似チューブ１６を間に挟んだ状態で、コンデンサ５のコア部７と一体化される。このような疑似チューブ１６を介在させているのは、少しでもオイルクーラ６による熱影響を緩和させるためである。コア部７、１５の上下の冷媒通路８、９、１７、１８同士も、仕切壁１９、２０にてそれぞれ区画されている。即ち、コンデンサ５用の冷媒通路８とオイルクーラ６用の冷媒通路１７とは、仕切壁１９を介して仕切られているものの、外形は一体連続に形成されており、同様に下方の冷媒通路９，１８も外形が一体連続に形成されたものを仕切壁２０によって左右に区画されている。
【００３１】
オイルクーラ６における下方の冷媒通路１８は、ラジエータ１における下側のタンク３の前方のスペースＳ内へ拡大することにより、上部通路１８ａと下部通路１８ｂに区分され、上部通路１８ａの左端がオイルＣの入口２１で、下部通路１８ｂの左端が出口２２になっている。オイルクーラ６の場合も、入口２１と出口２２が同じ側で且つトランスミッションに近い下方に形成されているため、トランスミッションとの接続作業の効率が良い。
【００３２】
下方の冷媒通路１８における上部通路１８ａは、コア部１５の下辺部の左側部分だけに接続され、下部通路１８ｂは上部通路１８ａを越えて、コア部１５の下辺部の右側部分（コンデンサ５側）に接続されている。また、上方の冷媒通路１７は上下に区分されていない一体構造で、コア部１５の上辺部全体に接続されている。
【００３３】
従って、入口２１から導入されたはオイルＣは、上部通路１８ａからコア部１５の左側部分を上昇した後、上方の冷媒通路１７で折り返されて、コア部１５の右側（コンデンサ５側）を下降する。そして、下部通路１８ｂを通って出口２２よりトランスミッションに戻される。
【００３４】
このように、オイルクーラ６が一体化されるコンデンサ５の左側Ｌは、コンデンサ５において、入口１０から最初に冷媒Ｂが導入される温度の高い上流側であり、その温度が高い冷媒Ｂの上流側に、相対的に冷媒Ｂよりも温度の高いオイルＣを流すオイルクーラ６を一体化させたため、コア部７を通過することにより温度が下がった冷媒Ｂの下流側を一体化させる場合に比べて、オイルクーラ６との温度差が小さくなり、オイルクーラ６側の熱により、コンデンサ５側の冷媒Ｂが加熱される影響が少ない。つまり、せっかくコア部７で温度が下げられた冷媒Ｂが、オイルクーラ６側の熱により再加熱されることはない。
【００３５】
更に、オイルクーラ６側も、オイルＣの温度が下がる下流側（右側Ｒ）をコンデンサ５に一体化させているため、温度の高い上流側を一体化させる場合に比べて、更にオイルクーラ６による冷媒Ｂへの熱影響が少なくなる。
【００３６】
図３及び図４に示すものは、この発明の第２実施形態であり、ラジエータ１やコンデンサ５やオイルクーラ６の基本構造は、第１実施形態と同様であり、コンデンサ５及びオイルクーラ６における上下の冷媒通路８，９，１７，１８部分の構成が異なっている。
【００３７】
上方の冷媒通路８及び１７は、上下に並設された左右方向に延びるパイプ部材８Ａ、８Ｂで形成されており、下方の冷媒通路９及び１８も、同様にパイプ部材９Ａ、９Ｂで形成されている。これらパイプ部材８Ａ、８Ｂ、９Ａ、９Ｂは、仕切壁１９、２０により、コンデンサ５部分とオイルクーラ６部分とに区画されている。
【００３８】
パイプ部材８Ａ内のコンデンサ５側の上部通路８ａは、右側Ｒに入口１０がある一方でオイルクーラ６に隣接する部分で連通部８ｃを介して、仕切壁１２、１２ａで３つの区画に分割形成されたパイプ部材８Ｂのオイルクーラ６に隣接する通路８ｂ１に繋がる。入口１０から入った冷媒Ｂは、上部通路８ａから連通部８ｃを経由して通路８ｂ１からコア部７に下方へ流れる。パイプ部材９Ａのコンデンサ５側は仕切壁１３、１３ａで３つの通路９ａ１、９ａ２，９ａ３に分割形成されており、パイプ部材９Ｂのコンデンサ５側は仕切壁１３により２つの通路９ｂ１、９ｂ２に分割形成されている。パイプ部材８Ｂの通路８ｂ１からコア部７へ流れた冷媒Ｂはオイルクーラ６側のパイプ部材９Ａの通路９ａ１に入り、ここでオイルクーラ６から遠ざかるように上方へ折り返し、コア部７を通って通路８ｂ２へ流れる。パイプ部材８Ａの通路８ｂ２ではさらに下方に折り返し、コア部７を通りパイプ部材９Ａの通路９ｂ２に流れる。パイプ部材９Ａの通路９ａ２とパイプ部材９Ｂの通路９ｂ２とは連通部９ｃで繋がっており、通路９ａ２に入った冷媒Ｂは通路９ｂ２に連通部９ｃを介して入り、その右側Ｒに繋がったリキッドタンク１４を経由して、ここからパイプ部材９Ａの通路９ａ３に入り、コア部７を通って通路８ｂ３を通過して、出口１１に至る。なお、パイプ部材９Ｂの左右中央部分の通路９ｂ１は閉ざされており冷媒等が入らない部分である。
【００３９】
下方のパイプ部材９Ａのオイルクーラ６側は、仕切壁１３ｂにより２つの通路１８ａ１と１８ａ２とに分割され、オイルＣの入口２１が通路１８ａ１に繋がっている。パイプ部材９Ｂのオイルクーラ６側の通路１８ｂはコンデンサ５に隣接する通路１８ａ２に連通部９ｄを介して繋がっている。入口２１から入ったオイルＣは、通路１８ａ１からコア部１５の左側Ｌを上方へ流れパイプ部材８Ｂの通路１７ｂに入り、ここで下方へ折り返し、コア部１５のコンデンサ５側部分を経由して、下方のパイプ部材９Ａの通路１８ａ２に入る。ここから連通部９ｄを介してパイプ部材９Ｂの通路１８ｂに入ったオイルＣは、通路１８ｂの左側Ｌに形成された出口２２に至る。なお、パイプ部材８Ａの左側Ｌの通路１７ａは閉ざされており冷媒等が入らない部分である。
【００４０】
この第２の実施形態によれば、２つのパイプ部材を上下に並設してあるので、基本的に上下のパイプで通路は分離しており、上下で連通が必要な部分に連通部を設け、また、パイプ部材を内部を適宜仕切壁によって区画分割すればよいので、比較的製造が容易である。
【００４１】
更に、図５に示すものはコンデンサ５とオイルクーラ６間の擬似チューブ１６配設近傍の拡大図であり、この図から判るようにコンデンサ５のオイルクーラ側チューブ７ａと擬似チューブ１６間のバイプ部材８Ａ、８Ｂ内に仕切り板１９ａを、オイルクーラ６のコンデンサ側チューブ１５ａと擬似チューブ１６間のバイプ部材８Ａ、８Ｂ内に仕切り板１９ｂを設けることで、バイプ部材８Ａ、８Ｂ内に冷媒ＢやオイルＣが入らない上下２つの空間Ｓ１、Ｓ２を介在させオイルクーラ６からコンデンサ５への熱の影響を更に低減できる。同様に下部のパイプ部材９Ａａ、９Ｂｂ内にも同様に仕切り板２０ａ、２０ｂを追加することで、同様の効果を得られる。
【００４２】
尚、以上の実施形態では、上下にタンク２、３を有する構造のラジエータ１を例にしたが、タンクを左右に有するタイプのラジエータでも良い。要は、コンデンサの上下サイズがラジエータよりも小さく、コンデンサの上下で且つラジエータの上端部又は下端部の前方に、冷媒の向流が可能な冷媒通路を形成できるデッドスペースが存在していれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るラジエータ及びコンデンサを示す正面図。
【図２】図１のラジエータ及びコンデンサを示す側面図。
【図３】この発明の第２の実施形態に係るラジエータ及びコンデンサを示す正面図。
【図４】図３のラジエータ及びコンデンサを示す側面図。
【図５】図３における疑似チューブ配設近傍における部分拡大図。
【符号の説明】
１ラジエータ
４コア部（ラジエータ）
５コンデンサ
６オイルクーラ
７コア部（コンデンサ）
８、９冷媒通路（コンデンサ）
８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂパイプ部材
８Ｃ連通部
１０入口（冷媒）
１１出口（冷媒）
１４リキッドタンク
１５コア部（オイルクーラ）
１７、１８冷媒通路（オイルクーラ）
２１入口（オイル）
２２出口（オイル）
Ａ冷却水
Ｂ冷媒
Ｃオイル
Ｅ空気
Ｒ右側（左右方向一端側）
Ｌ左側（左右方向他端側）
Ｓスペース

Claims

エンジン冷却水用のラジエータ（１）の前方に、熱交換領域であるコア部（７）の上下サイズがラジエータ（１）の上下サイズよりも小さい空調冷媒用のコンデンサ（５）を配置した車両用熱交換器であって、
前記コンデンサ（５）におけるコア部（７）の上方又は下方で且つラジエータ（１）の前方に位置するスペース（Ｓ）に、冷媒（Ｂ）の向流が可能な冷媒通路（８）を形成すると共に、該冷媒通路（８）における左右方向一端側（Ｒ）に冷媒（Ｂ）の入口（１０）と出口（１１）を形成し、該冷媒通路（８）によりコア部（７）の内部へ冷媒（Ｂ）を循環可能にしたことを特徴とする車両用熱交換器。
請求項１に記載の車両用熱交換器であって、
冷媒通路（８）の一部を上下で区分することにより、冷媒通路（８）内での冷媒（Ｂ）の向流を可能にしたことを特徴とする車両用熱交換器。
請求項１に記載の車両用熱交換器であって、
冷媒通路（８）を、上下に並設したパイプ部材で形成し、これらのパイプ部材の一部に上下連通する連通部（８ｃ）を設けることにより、冷媒通路（８）内での向流を可能にしたことを特徴とする車両用熱交換器。
請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用熱交換器であって、
冷媒通路（８）により、冷媒（Ｂ）をコンデンサ（５）のコア部（７）の左右方向他端部側（Ｌ）から一端部側（Ｒ）へ向けて循環させると共に、コンデンサ（５）のコア部（７）の左右方向他端部側（Ｌ）にオイルクーラ（６）のコア部（１５）を一体化させ、且つオイル（Ｃ）をオイルクーラ（６）のコア部（１５）におけるコンデンサ（５）とは反対側の端部から循環させることを特徴とする車両用熱交換器。
請求項４に記載の車両用熱交換器であって、
オイルクーラ（６）におけるコア部（１５）の上方又は下方で且つラジエータ（１）の前方に位置するスペース（Ｓ）に、オイル（Ｃ）の向流が可能なオイル通路（１８）を形成すると共に、該オイル通路（１８）におけるコンデンサ（５）とは反対側の端部にオイル（Ｃ）の入口（２１）と出口（２２）を形成したことを特徴とする車両用熱交換器。