JP2005186879A

JP2005186879A - 車両用熱交換器システム

Info

Publication number: JP2005186879A
Application number: JP2003433760A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Iwasaki; 充岩崎
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP4323307B2

Abstract

【課題】コンデンサをサブラジエータの冷却水及びエバポレータの出口の冷媒で冷却することにより、熱交換器全体の高効率、コンパクト化、及びコストダウンを図れる車両用熱交換器システムの提供。
【解決手段】エンジン１の冷却水を冷却するラジエータ２と、前記ラジエータ２の冷却水よりも低い冷却水を冷却するサブラジエータ３と、空調用の冷媒を冷却するコンデンサ４を備え、前記コンデンサ４を第１コンデンサ８及び第２コンデンサ９で構成すると共に、該第１コンデンサ８、第２コンデンサ９、膨張弁１０、エバポレータ１１、コンプレッサ１３の順に連環して配設し、前記サブラジエータ３の冷却水で第１コンデンサ８の冷媒を冷却し、前記エバポレータ１１とコンプレッサ１３との間の冷媒で第２コンデンサ９の冷媒を冷却することとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、空調用冷媒を冷却するコンデンサと、電動機等を冷却するサブラジエータを備えた車両用熱交換器システムに関する。

従来、車両用熱交換器システムは、車体前方にエンジン用のラジエータ、その前方に空調用のコンデンサ、さらにその前方に電動機用のサブラジエータを順次配設した構造となっている（特許文献１参照）。
特開２００２−２７６３６４号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明においては、前述のラジエータ、コンデンサ、サブラジエータが車速風またはファンの風による空冷で熱交換を行うため、フロントグリルに近接して車体前方に配設しなければならず、広い搭載スペースが必要になるという問題点があった。

また、近年ではサブラジエータの前方に空冷インタークーラ用のラジエータを備える車両が開発され、現状の車両用熱交換器システムでは冷却仕様要求に応えることができないばかりでなく、熱交換器が大型化して車両への搭載が困難な状況になっている。

さらに、上記課題に加えて、水冷式のコンデンサを使用するだけでは、冷媒出口温度が高く、エアコンの効率が悪くなり、燃費が大幅に悪化して実際には使用できない状況にあった。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、コンデンサをサブラジエータの冷却水及びエバポレータの出口の冷媒で冷却することにより、コンデンサの冷媒の出口温度を下げてエアコンの効率悪化を防止すると同時に、熱交換器システム全体の性能向上、コンパクト化、及びコストダウンを図れる車両用熱交換器システムを提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明では、エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、前記ラジエータの冷却水よりも低い冷却水を冷却するサブラジエータと、空調用の冷媒を冷却するコンデンサを備え、前記コンデンサを第１コンデンサ及び第２コンデンサで構成すると共に、該第１コンデンサ、第２コンデンサ、膨張弁、エバポレータ、コンプレッサの順に連環して配設し、前記サブラジエータの冷却水で第１コンデンサの冷媒を冷却し、前記エバポレータとコンプレッサとの間の冷媒で第２コンデンサの冷媒を冷却することを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の車両用熱交換器システムにおいて、前記ラジエータ及びサブラジエータを車体前方に配設し、前記コンデンサをエンジンに近接して配設したことを特徴とする。

請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の車両用熱交換器システムにおいて、前記サブラジエータの冷却水がインバータを冷却することを特徴とする。

請求項４記載の発明では、請求項１〜３のうちいずれかに記載の車両用熱交換器システムにおいて、前記サブラジエータの冷却水がモータを冷却することを特徴とする。

請求項５記載の発明では、請求項１〜４のうちいずれかに記載の車両用熱交換器システムにおいて、前記サブラジエータの冷却水がインタークーラを冷却することを特徴とする。

請求項６記載の発明では、請求項１〜５のうちいずれかに記載の車両用熱交換器システムにおいて、前記サブラジエータの冷却水がオルタネータを冷却することを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、サブラジエータの冷却水で第１コンデンサの冷媒を冷却することができると同時に、エバポレータとコンプレッサとの間の冷媒で第２コンデンサの冷媒を冷却することができ、これによりコンデンサの効率的な熱交換を実現して、コンデンサの冷媒の出口温度を下げてエアコンの効率悪化を防止して燃費を向上できると同時に、コンデンサ、エバポレータ、コンプレッサの負担が減り、車両用熱交換器システムにおける全体の小型化及びコストダウンが図れる。

請求項２記載の発明にあっては、ラジエータ及びサブラジエータを車体前方に配設し、前記コンデンサをエンジンに近接して配設したため、従来の発明に比べて車体前部にスペースが確保され周辺の設計自由度が広がり、例えば、サブラジエータを大型化して性能向上を図ることも可能になる。

また、コンデンサがエンジンに近接して配設されることにより、該コンデンサ、膨張弁、エバポレータ、コンプレッサを連環する高価な冷媒配管を短くでき、コストダウンを図れる上、熱損失を減少させて効率的な熱交換が可能になる。

請求項３記載の発明にあっては、サブラジエータの冷却水がインバータを冷却するため、電動機の熱対策として課題となっているインバータを効率良く冷却することができる。

請求項４記載の発明にあっては、サブラジエータの冷却水がモータを冷却するため、特にハイブリッド車両の熱対策として課題となっているモータを効率良く冷却することができる。

請求項５記載の発明にあっては、サブラジエータの冷却水がインタークーラを冷却するため、過給機を備えるターボ車両の熱対策として課題となっているインタークーラを効率良く冷却することができる。

請求項６記載の発明にあっては、サブラジエータの冷却水がオルタネータを冷却するため、ハイブリッド車両及びターボ車両を含む一般的な車両の熱対策として課題となっているオルタネータを効率良く冷却することができる。

以下、本発明の車両用熱交換器システムの実施例を説明する。

なお、本発明の実施例では、車両用熱交換器システムが採用される車両の一例としてエンジンに駆動アシスト用のモータが組み合わされるハイブリッド車両について説明するが、本発明の車両用熱交換器システムが適用される車両はハイブリッド車両に限定するものではなく、一般的な車両に適用できる。

以下、本発明の実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の車両用熱交換器システムの全体図、図２は実施例１のコンデンサの例を説明する図である。

図１に示すように、本実施例１の車両用熱交換器システムは、エンジン１と、ラジエータ２と、サブラジエータ３と、コンデンサ４を主要な構成としている。

また、前記ラジエータ２とサブラジエータ３は、エンジン１の前方側、換言すると車体前方の図外のフロントグリルに近接して配設され、一方、コンデンサ４はエンジン１に近接して配設されている。

前記ラジエータ２は車両走行風またはファンの風による空冷でエンジン１の冷却水を冷却するためのものであって、入り口ポート２ａと出口ポート２ｂとを備えており、エンジン１から排出された１０５℃前後の冷却水が、入り口ポート２ａからラジエータ２に流入して９０℃前後まで冷却された後、電動ポンプＰ１で出口ポート２ｂからエンジン１へ再び還流するエンジン用冷凍サイクルを構成している。

前記サブラジエータ３は、インバータ５、モータ６等の動力回路７を冷却するためのものであって、入り口ポート３ａと出口ポート３ｂとを備えており、動力回路７から排出した７０℃前後の冷却水が、入り口ポート３ａからサブラジエータ３に流入して５０℃前後まで冷却された後、出口ポート３ｂから電動ポンプＰ２で後述するコンデンサ４の冷媒を冷却し、６５℃前後で動力回路７を冷却して再びサブラジエータ３へ還流する電動機冷凍サイクルを構成している。

前記コンデンサ４は空調用の冷媒を冷却するためのものであって、第１コンデンサ８と第２コンデンサ９を備えており、該第１コンデンサ８、第２コンデンサ９、膨張弁１０、エバポレータ１１、流量調整弁１２、コンプレッサ１３は連環されて空調用冷凍サイクルを構成している。

前記第１コンデンサ８と第２コンデンサ９は連通路１４によって連通されると共に、該第１コンデンサ８の連通路１４を通過する冷媒はサブラジエータ３の冷却水によって冷却されるようになっている。

また、前記第２コンデンサ９は流量調整弁１２を介したパイパス通路１５に接続され、該第２コンデンサ９の連通路１４を通過する冷媒はバイパス通路１５の冷媒によって冷却されるようになっている。

即ち、本実施例１のコンデンサ４は、空調用冷凍サイクルを循環する冷媒を、従来の発明のように車速風やファンの風による空冷ではなく、サブラエジータ３の冷却水による水冷とエバポレータ１１の出口側の冷媒による空冷でもって冷却するため、熱交換率が非常に高く、コンデンサ４自体の小型化が達成できる。

図２に示すように、本実施例１のコンデンサ４は第１コンデンサ８と第２コンデンサ９がそれぞれ一般的な変速機用オイルクーラの構造を２つ合わせたような構造となっている。

具体的には、第１コンデンサの入り口ポート８ａから流入した冷媒が、連通路１４を介してシェル本体８ｂ内部を循環する間に、冷却水の入り口ポート８ｃからシェル本体８ｂ内に流入して連通路１４の周囲に充満したサブラジエータ３の冷却水と熱交換を行って冷却される。
なお、第１コンデンサ８で熱交換を行ったサブラジエータ３の冷却水は、冷却水の出口ポート８ｄから動力回路７へ流入する。

また、前記連通路１４は第２コンデンサ９に接続されており、該第２コンデンサ９に流入した冷媒が、シェル本体９ａ内部を循環する間に、冷媒の入り口ポート９ｂからシェル本体９ａ内に流入して連通路１４の周囲に充満したバイパス通路１５の冷媒と熱交換を行って冷却された後、出口ポート９ｅから排出される。
なお、第２コンデンサで熱交換を行ったパイパス通路１５の冷媒は、冷媒の出口ポート９ｃからコンプレッサ１３へ流入する。

このように構成されたコンデンサ４は、コンプレッサ１３で圧縮された９０℃前後の冷媒ガスが、入り口ポート８ａから第１コンデンサ８に流入して５０℃前後のサブラジエータ３の冷却水で冷却され、次いで第２コンデンサ９において５℃前後のバイパス通路１５の冷媒ガスによって冷却された後、５０℃前後になって出口ポート９ｅから排出されて凝縮するようになっている。

従って、本実施例１のコンデンサ４は簡便かつ小型な構成で形成でき、少ないスペースでエンジンに近接して搭載することが可能になる。

なお、本実施例のコンデンサ４の構造は一例であり、その他の構造を採用することもできるし、第１コンデンサ８のシェル部本体８ｂと第２コンデンサ９のシェル部本体９ａを一体に構成した構造にしても良い。

前記膨張弁１０は、出口ポート９ｅから排出された液冷媒の流量を調整しながらエバポレータ１１に給送するものである。

前記エバポレータ１１は液冷媒を蒸発させて熱交換するためのものであって、蒸発した冷媒ガスの一部は流量調整弁１２で流量を調整されながらパイパス管１５を介して７℃前後でコンプレッサ１３に送られる。

なお、補足ではあるが前記流量調整弁１２の流量調整はコンデンサ４の冷媒及びサブラジエータ３の冷却水の温度等に応じて適宜決定される。

従って、本実施例１の車両用熱交換器システムにあっては、サブラジエータ３の冷却水を利用して第１コンデンサ８の冷媒を冷却できると同時に、エバポレータ１１とコンプレッサ１３との間の冷媒で第２コンデンサ９の冷媒を冷却することができ、これによりコンデンサ４の冷媒の出口温度を下げてエアコンの効率悪化を防止して燃費を向上できると同時に、コンデンサ４、エバポレータ１１、コンプレッサ１３の要求性能を下げることができ、車両熱交換器システムにおける全体の小型化及びコストダウンが図れる。

また、ラジエータ２及びサブラジエータ３を車体前方に配設し、コンデンサ４をエンジン１に近接して配設したため、従来の発明に比べて車体前部の設計自由度が広がり、例えばサブラジエータ３を大型化して動力回路７の冷却性能を向上させることもできる。

また、コンデンサ４がエンジンに近接して配設されることにより、該コンデンサ４、膨張弁１０、エバポレータ１１、コンプレッサ１３を連環する高価な冷媒配管を短くでき、コストダウンを図れる上、熱損失を減少させて効率的な熱交換が可能になる。

以下、本発明の実施例２を説明する。
図３は本発明の実施例２の車両用熱交換器システムの全体図である。
なお、本実施例において前記実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施例２の車両用熱交換器システムは、実施例１で説明した電動機冷凍サイクルにおいて、冷却水を電動ポンプＰ２から動力回路７に給送した後、第１コンデンサ８を介して再びサブラジエータ３の入り口ポート３ａに還流させた点が、前記実施例１とは相違したものである。

即ち、現状のハイブリッド車両におけるインバータ５またはモータ６は、一時的にエンジン１の駆動をアシストするタイプものが大半であるため、常時フル稼動しているわけではなく、動力回路７を介した後の７０℃前後の冷却水で第１コンデンサ９の冷媒（９０℃）を十分に冷却して対応可能である。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、本実施例ではサブラジエータ３が動力回路７を冷却して電動機冷凍サイクルを構成するものについて説明したが、サブラジエータ３はラジエータ２の冷却水よりも低い温度の冷却水を冷却するものであれば、その冷却水が冷却する対象は動力回路７以外にも様々考えられ、例えば、図４に示すように、電動機冷凍サイクルに水冷インタークーラ２０、水冷オルタネータ２１、コンバータ回路２２等を介在させて冷却させても良い。

本発明の実施例１の車両用熱交換器システムの全体図である。実施例１のコンデンサを説明する図である。本発明の実施例２の車両用熱交換器システムの全体図である。その他の実施例の車両用熱交換器システムの全体図である。

符号の説明

Ｐ１、Ｐ２電動ポンプ
１エンジン
２ラジエータ
２ａ、３ａ、８ａ入り口ポート
２ｂ、３ｂ、９ｅ出口ポート
３サブラジエータ
４コンデンサ
５インバータ
６モータ
７動力回路
８第１コンデンサ
８ｂ、９ａシェル本体
８ｃ冷却水の入り口ポート
８ｄ冷却水の出口ポート
９第２コンデンサ
９ｂ冷媒の入り口ポート
９ｃ冷媒の出口ポート
１０膨張弁
１１エバポレータ
１２流量調整弁
１３コンプレッサ
１４連通路
１５バイパス通路

Claims

エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、
前記ラジエータの冷却水よりも低い冷却水を冷却するサブラジエータと、
空調用の冷媒を冷却するコンデンサを備え、
前記コンデンサを第１コンデンサ及び第２コンデンサで構成すると共に、該第１コンデンサ、第２コンデンサ、膨張弁、エバポレータ、コンプレッサの順に連環して配設し、
前記サブラジエータの冷却水で第１コンデンサの冷媒を冷却し、
前記エバポレータとコンプレッサとの間の冷媒で第２コンデンサの冷媒を冷却することを特徴とする車両用熱交換器システム。
請求項１記載の車両用熱交換器システムにおいて、
前記ラジエータ及びサブラジエータを車体前方に配設し、
前記コンデンサをエンジンに近接して配設したことを特徴とする車両用熱交換器システム。
請求項１または２記載の車両用熱交換器システムにおいて、
前記サブラジエータの冷却水がインバータを冷却することを特徴とする車両用熱交換器システム。
請求項１〜３のうちいずれかに記載の車両用熱交換器システムにおいて、
前記サブラジエータの冷却水がモータを冷却することを特徴とする車両用熱交換器システム。
請求項１〜４のうちいずれかに記載の車両用熱交換器システムにおいて、
前記サブラジエータの冷却水がインタークーラを冷却することを特徴とする車両用熱交換器システム。
請求項１〜５のうちいずれかに記載の車両用熱交換器システムにおいて、
前記サブラジエータの冷却水がオルタネータを冷却することを特徴とする車両用熱交換器システム。