JP2007055272A

JP2007055272A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2007055272A
Application number: JP2003414307A
Authority: JP
Inventors: Takashi Igami; 多加司伊神; Takenori Sakamoto; 武則坂本; Yusuke Iino; 祐介飯野
Original assignee: Sanden Corp; T Rad Co Ltd
Current assignee: Sanden Corp; T Rad Co Ltd
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2007-03-08
Also published as: WO2005056319A1

Abstract

【課題】性能を高く維持しつつ、コンパクト化が可能な熱交換器設備を提供する。
【解決手段】本発明は、個別に製造される車両用ラジエータ１２と空調用コンデンサ１３，２２とを有する熱交換器１１，２１であって、コンデンサ１３，２２の上方且つ同一平面内にラジエータ１２を配置し、コンデンサ１３，２２は空気の流れに対して前後方向に直列に接続された複数列の冷媒流路１５，２５を有し、冷媒流路１５，２５の入口を空気の流れの最下流側に設けると共に、冷媒流路１５，２５の出口を空気の流れの最上流側に設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器に関し、特に、自動車等の車両に設置されるラジエータと空調用コンデンサとを有する熱交換器に関する。

従来、自動車等の車両には、図８に示されているように、エンジンを冷却するためにダウンフロー型ラジエータ１が設けられており、そのラジエータ１の前方に空気調和設備用のクロスフロー型コンデンサ２が設けられている。また、ラジエータ１の後方車室側にはファン３が設けられ、ファン３により前方から後方に向かって（図７中の矢印方向に）強制気流が発生可能なようになっている。そして、ファン３の作動により発生した強制気流及び車両の走行により発生した自然気流がそれぞれ前方から、コンデンサ２、ラジエータ１を順次通過し、コンデンサ２及びラジエータ１が冷却されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５８−６７９１８号公報

しかしながら、上記した従来の熱交換器では、ラジエータ１の前方にコンデンサ２が配置されており、コンデンサ２を通過して温度の上昇した空気がラジエータ１に流入するようになっているため、ラジエータ１の冷却性能は本来の性能より２５％程度低下する。そのため、ラジエータ１は、その性能低下分を見込んだ大きさにしなければならならず、熱交換器をコンパクトに納めることが難しいといった問題があった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、性能を高く維持しつつ、コンパクト化及び薄型化が可能な熱交換器を提供するものである。

本発明は、個別に製造される車両用ラジエータと空調用コンデンサとを有する熱交換器であって、前記コンデンサの上方且つ同一平面内に前記ラジエータを配置し、前記コンデンサは空気の流れに対して前後方向に直列に接続された複数列の冷媒流路を有し、該冷媒流路の入口を前記空気の流れの最下流側に設けると共に、前記冷媒流路の出口を前記空気の流れの最上流側に設けたことを特徴とする。

好ましくは、前記コンデンサは、凝縮コア部と、冷媒をさらに過冷却するサブクールコア部とを備え、冷媒の入口を前記空気の流れ方向の最下流側に設けると共に、冷媒の出口を前記空気の流れの最上流側下部に設ける。

また、前記ラジエータ及び前記コンデンサと並列にファンを設け、前記ラジエータ及び前記コンデンサに対して強制気流を発生させるように構成してもよい。

本発明によれば、コンデンサの上方且つ同一平面内にラジエータが配置されているため、コンデンサは車両走行中の自然気流を取り入れ易くなり、また、ラジエータは冷却水系統のエア抜け性を向上させることができる。したがって、コンデンサ及びラジエータの熱交換性能を向上させることができる。

また、ラジエータ及びコンデンサと並列にファンが設けられているため、ファン抵抗が減少すると共にファンの送風量が増加し、また、各熱交換器に外気が直接流入するようになる。したがって、それぞれの熱交換器の性能を向上させることができる。また、熱交換器をコンパクトに、かつ厚みを縮小することができるため、車両エンジンルーム内の有効スペースが増え、車両エンジンルームの縮小化ひいては車室内空間の増大に寄与できるとともに、車両自体のコンパクト化も期待できる等、種々の優れた効果を得ることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

図１〜図３は本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器１１を示している。この熱交換器１１は、自動車等の車両に設けられるものであり、クロスフロー型のラジエータ１２とクロスフロー型の空気調和設備用コンデンサ１３とを備えており、ラジエータ１２とコンデンサ１３はそれぞれ別々に製造後、ボルト、ブッシュ等により一体化されるようになっている。ラジエータ１２とコンデンサ１３は、同一平面内において上下に配置され、後述するファン１４対して並列に設置されており、ラジエータ１２はコンデンサ１３より上方に配置されている。なお、同一平面内とは、図１のようにラジエータ１２とコンデンサ１３の前後方向の厚みが等しい場合だけに限らず、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように両者の厚みが異なる場合をも含む意味である。

コンデンサ１３には、空気の流れに対して前後方向に複数列（図２及び図３では２列）の冷媒流路１５が直列に接続されており、冷媒流路１５の入口が空気の流れの最下流側に設けられていると共に、冷媒流路１５の出口が空気の流れの最上流側に設けられている。これにより、冷媒が複数列の流路を折り返しながら、空気流れ下流から上流に向かって流れるようになるので、熱交換効率を高めることができる。また、図３（ａ）に良く示されているように、各冷媒流路１５には、それぞれ内部に冷媒が流通するチューブ１６が設けられていると共に、チューブ１６の周りにフィン１７が配設されており、チューブ１６とフィン１７は前後の冷媒流路１５毎に別体で形成されている。なお、各冷媒流路１５のチューブ１６とフィン１７は、例えば、図３（ｂ）に示すように、チューブ１６を一体、フィン１７を別体に形成させたり、図３（ｃ）に示すように、チューブ１６とフィン１７を共に一体に形成させたり、或いは、図３（ｄ）に示すように、チューブ１６を別体、フィン１７を一体に形成させたりしてもよい。

また、ラジエータ１２とコンデンサ１３の後方車室側にはファン１４が配置され、ファン１４の作動によりラジエータ１２とコンデンサ１３の両方に対して前方から後方に向かって（図１の矢印方向に）強制気流が発生するようになっている。

次に、本発明の実施の形態に係る熱交換器１１の作用を説明する。

車両のエンジンが駆動されると、冷却水はエンジンから熱を吸収し、温度上昇した冷却水はラジエータ１２に送出される。一方、車室内の熱を吸収し、高温高圧となった冷媒は冷媒流路１５の入口からコンデンサ１３のチューブ１６内に送られる。そして、ラジエータ１２に送出された冷却水又はコンデンサ１３に送られた冷媒が所定の温度又は圧力に達すると、ファン１４が駆動し、前方から後方に向かって強制気流が発生する。また、車両の走行に伴い、前記強制気流と同様の方向に自然気流が発生する。この結果、ラジエータ１２内の冷却水及びコンデンサ１３のチューブ１６内の冷媒はそれぞれ前記強制気流及び自然気流により冷却され、所定の状態に保持される。

このように、ラジエータ１２には外気が直接流入するため、ラジエータ１２は本来の性能を発揮することができる。また、コンデンサ１３は下側に配置されており、車両走行中の自然気流を取り入れ易くなっているため、その性能を向上させることができる。さらに、この時、ラジエータ１２はコンデンサ１３の上方に配置されているため、冷却水系統のエア抜け性を向上させることができ、また、ラジエータ１２側を通過した後の空気とコンデンサ１３側を通過した後の空気との間に温度差が生じるため、ラジエータ１２とコンデンサ１３との間の風抜け性も向上し、気流は円滑且つ安定する。したがって、ラジエータ１２及びコンデンサ１３の熱交換性能を高く維持することができる。

次に、図４を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態に係る熱交換器２１について説明する。なお、説明の簡略化のため、上記した第１の実施の形態に係る熱交換器１１と同様の構成については、図４中、図１〜図３と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

この熱交換器２１におけるコンデンサ２２は、凝縮コア部２３と、空気流れの最上流側に位置し、上部に凝縮コア、下部にサブクールコア部を有する最上流側コア部２４とから構成され、それぞれの冷媒流路２５は前後に直列に接続されている。そして、凝縮コア部２３の冷媒流路２５の空気の流れ方向の最下流側に冷媒の入口が設けられ、最上流側コア部の冷媒流路２５の空気の流れの最上流側下部に冷媒の出口が設けられている。

そして、車室内の熱を吸収し、高温高圧となった冷媒は冷媒流路２５の入口から凝縮コア部２３のチューブ１６内に送られ、最上流側コア部２４のチューブ１６内を流通し、冷媒流路２５の出口からコンデンサ２２外部に排出される。この間、凝縮コア部２３内及び最上流側コア部２４内の冷媒は、ファン１４により発生した強制気流及び車両の走行により発生した自然気流によって、冷却され、凝縮される。

上記した第１及び第２の実施の形態によれば、ラジエータ１２とコンデンサ１３，２２を同一平面内に配置することにより、ラジエータ１２とコンデンサ１３，２２の前後方向の厚み寸法は従来の１／２〜２／３程度に縮小され、また、ラジエータ１２の開口面積は従来の２／５〜３／５程度に縮小される。さらに、ラジエータとコンデンサを合わせた熱交換器１１，２２全体の開口面積は、上記したように冷媒流路１５，２５を前後２列に設けることにより、従来程度に抑えることができるため、従来と同一の性能を確保しつつ、熱交換器のコンパクト化、薄型化を図ることが可能となる。さらにまた、冷媒流路１５，２５を前後２列に設けることにより、図５に示すように、ラジエータ１２の開口面積をコンデンサ１３，２２の開口面積以下とすることもできる。

また、ラジエータ１２とコンデンサ１３，２２はそれぞれ別々に製造された後に一体化されるように構成されているため、ラジエータ１２、コンデンサ１３，２２のいずれか一方が故障した場合、その一方のみを点検、交換等すればよく、メンテナンスに要する時間、コストを削減することが可能となる。さらに、生産工程において不良等が発生した場合にも、熱交換器を一体で回収、ラインアウトする必要がなく、車種毎の管理工数等が低減でき、コストダウンを図ることができる。

なお、コンデンサ１３，２２には、冷媒流路１５，２５を３列以上設置してもよく、或いは、１列としてその分厚みを増やしてもよい。また、ラジエータ１２の開口面積は、図６に示すように、コンデンサ１３，２２の開口面積以上とすることもできる。

さらに、上記実施の形態においては、車両に設置されるラジエータ１２とコンデンサ１３，２２を有する熱交換器１１について説明したが、これは単なる例示であり、本発明は、他の用途の熱交換器にも適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器を示す概略図である。本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器を示す斜視図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施の形態におけるコンデンサの冷媒流路を示す側面図である。本発明の第２の実施の形態に係る熱交換器を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る熱交換器を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る熱交換器を示す斜視図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器の別の例を示す概略図である。従来例を示す概略図である。

符号の説明

１１熱交換器
１２ラジエータ
１３コンデンサ
１４ファン
１５冷媒流路
２１熱交換器
２２コンデンサ
２３凝縮コア部
２４最上流側コア部
２５冷媒流路

Claims

個別に製造される車両用ラジエータと空調用コンデンサとを有する熱交換器であって、
前記コンデンサの上方且つ同一平面内に前記ラジエータを配置し、前記コンデンサは空気の流れに対して前後方向に直列に接続された複数列の冷媒流路を有し、該冷媒流路の入口を前記空気の流れの最下流側に設けると共に、前記冷媒流路の出口を前記空気の流れの最上流側に設けたことを特徴とする熱交換器。
前記コンデンサは、凝縮コア部と、冷媒をさらに過冷却するサブクールコア部とを備え、冷媒の入口を前記空気の流れ方向の最下流側に設けると共に、冷媒の出口を前記空気の流れの最上流側下部に設けた請求項１に記載の熱交換器。
前記ラジエータ及び前記コンデンサと並列にファンを設け、前記ラジエータ及び前記コンデンサに対して強制気流を発生させるように構成した請求項１又は２に記載の熱交換器。