JP2012127568A - 複合熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】レイアウト性が良く、自動車の発熱体用の冷却水を外気との間で熱交換させる第１の熱交換器が熱の影響を受けにくい複合熱交換器を提供する。
【解決手段】サブラジエータ２は、車幅方向の側方に配置される水冷コンデンサ４とサイドタンク５との間を連通する複数段の冷却水連通管６を有し、最下層と最上層の冷却水連通管６０，６１は下部側突通し管と上部側突通し管とで形成され、最下層の冷却水連通管６０は、サイドタンク５側の端部開口６０ｂが閉塞されて冷却水排出口６４を備え、最上層の冷却水連通管６１は、水冷コンデンサ４側の端部開口６１ａが閉塞されて冷却水流入口６６を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車用の冷却システムにおいて複数の冷媒（例えば、ラジエータの冷却水と空調用の冷媒）を扱う複合熱交換器に関する。

従来、自動車用の冷却システムにおいて複数の冷媒を扱う複合熱交換器としてサブラジエータ内に水冷コンデンサを内蔵しているものや、特開２０１０−１２１６０４号公報および特開２０１０−１２７５０８号公報で提案されているように、サブラジエータと空冷コンデンサの側部に水冷コンデンサを配置しているものがある。（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開２０１０−１２１６０４号公報 特開２０１０−１２７５０８号公報

ところで、上述した従来技術にあっては、車両の仕様違いによりサブラジエータを左右逆に取り付けると、水冷コンデンサが車幅方向の逆側に配置されることになり空冷コンデンサとの冷媒配管が複雑になるという問題があった。一方、空冷コンデンサがサブラジエータより高温となった場合、サブラジエータは空冷コンデンサから熱影響を受けやすいという問題もあった。

本発明は、上記事情を考慮し、レイアウト性が良く、かつ自動車の発熱体用の冷却水を外気との間で熱交換させる第１の熱交換器が熱の影響を受けにくい複合熱交換器を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、自動車の発熱体を冷却する冷却水を外気との間で熱交換させる第１の熱交換器と、この第１の熱交換器の車両上下方向の下方側に配置され車室内の空調用の冷媒を外気との間で熱交換させる第２の熱交換器と、前記第１の熱交換器の車幅方向の一側に配置され前記第１の熱交換器と連通されて前記冷却水が流入するとともに前記第２の熱交換器と連通されて前記冷媒が流入し、これらの冷却水と冷媒との間で熱交換させる第３の熱交換器とを有する複合熱交換器であって、前記第１の熱交換器は、前記第３の熱交換器とサイドタンクとの間を連通する複数段の冷却水連通管と、これらの冷却水連通管間に設けられた放熱フィンとを有し、前記複数段の冷却水連通管のうち最下層であって前記第２の熱交換器側の冷却水連通管は、前記第３の熱交換器へ冷却水を排出する排出口の反対側の端部開口を閉塞キャップで閉塞したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された複合熱交換器であって、前記冷却水連通管のうち最下層と最上層の冷却水連通管は、前記第３の熱交換器と前記サイドタンクとの間を連通する下部側突通し管と上部側突通し管とで形成され、これらの間の冷却水流通路は、複数段に積層され間に前記放熱フィンが設けられたチューブであり、前記上部側突通し管に前記冷却水を前記第１の熱交換器内へ流入させる冷却水流入口を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載された複合熱交換器であって、前記上部側突通し管の前記第３の熱交換器側の端部開口を閉塞キャップで閉塞するとともに、前記下部側突通し管の長さ方向の中間部に冷却水排出口を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明において、冷却水を外気との間で熱交換させる第１の熱交換器の下方側に、空調用の冷媒を外気との間で熱交換させる第２の熱交換器を配置するとともに、第１の熱交換器の最下層の冷却水連通管を第２の熱交換器の直上に配置することにより、比較的高熱となった第２の熱交換器から放出される熱が最下層の冷却水連通管および内部の冷却水で吸収されるので、第２の熱交換器から第１の熱交換器全体への熱影響を抑制できるとともに、第１の熱交換器および第２の熱交換器の間の隙間が下層の冷却水連通管により塞がれて、外気が前記隙間を通過することが少なくなり、第１の熱交換器および第２の熱交換器を比較的多くの外気が通過するので、第１の熱交換器および第２の熱交換器の放熱性能を向上させることができる。したがって、第１の熱交換器が熱の影響を受けにくいという効果がある。また、複数段の冷却水連通管のうち最下層の冷却水連通管は、第３の熱交換器へ冷却水を排出する排出口の反対側の端部開口を閉塞キャップで閉塞させることにより、最下層の冷却水連通管内での冷却水の流動方向を設定できる。そして、最下層の冷却水連通管の長さ方向の任意の位置に冷却水流入口または冷却水排出口を設けることができるので、車両の仕様違いに対応するためレイアウト性の向上を図ることができるという効果がある。

本発明の第１実施形態を示し、複合熱交換器の正面図である。 本発明の第１実施形態を示し、第１の熱交換器および第３の熱交換器の説明図である。 本発明の第１実施形態を示し、第１の熱交換器および第３の熱交換器の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１〜図３に示すように、本実施形態の複合熱交換器１は、自動車の発熱体、例えばインバータ（図示せず）を冷却する冷却水を外気との間で熱交換させるサブラジエータ２（第１の熱交換器）と、このサブラジエータ２の車両上下方向の下方側に配置され車室内の空調用の冷媒を外気との間で熱交換させる空冷コンデンサ３（第２の熱交換器）と、サブラジエータ２の車幅方向の一側（図１の左側）に配置され、サブラジエータ２と連通されて前記冷却水が流入するとともに、空冷コンデンサ３と連通されて前記冷媒が流入し、これらの冷却水と冷媒との間で熱交換させる水冷コンデンサ４（第３の熱交換器）とから主として構成されている。

サブラジエータ２は、サブラジエータ２の車幅方向の他側（図１の右側）に配置されるサイドタンク５と、空冷コンデンサ３とサイドタンク５との間を連通する複数段の冷却水連通管６と、これらの冷却水連通管６間に設けられた放熱フィン７とを有している。

複数段の冷却水連通管６は、最下層と最上層の冷却水連通管６０，６１および中間層の冷却水連通管６２から構成されている。これらのうち最下層と最上層の冷却水連通管６０，６１は、空冷コンデンサ３とサイドタンク５との間を連通する下部側突通し管と上部側突通し管とで形成されており、これらの間の冷却水流通路、すなわち中間層の冷却水連通管６２は、複数段に積層されたチューブであり、放熱フィン７と交互に積層されている。

最下層の冷却水連通管６０（下部側突通し管）では、中間層の冷却水連通管６２から水冷コンデンサ４へ冷却水を排出する排出口６２ａの反対側（図１の右側）の端部開口６０ｂが閉塞キャップ６３で閉塞されている。一方、冷却水連通管６０の水冷コンデンサ４側（図１の左側）の端部開口６０ａは水冷コンデンサ４内で開口しているので、水冷コンデンサ４から冷却水が端部開口６０ａを介して冷却水連通管６０内に流入する。また、冷却水連通管６０の長さ方向の中間部に、サブラジエータ２内から冷却水を排出する冷却水排出口６４が設けられている。

最上層の冷却水連通管６１（上部側突通し管）では、水冷コンデンサ４側の端部開口６１ａが閉塞キャップ６５で閉塞され、一方、サイドタンク５側の端部開口６１ｂがサイドタンク５内で開口している。また、冷却水連通管６１の長さ方向の水冷コンデンサ４寄りの位置に、冷却水をサブラジエータ２内へ流入させる冷却水流入口６６が設けられている。

サブラジエータ２および空冷コンデンサ３の車幅方向の一側（図１の左側）には、流入管８０、連通管８１および排出管８２からなる空調冷媒用の配管８が配置されている。

上記構成において、自動車のインバータから送られる高温の冷却水が流入口６６を介して最上層の冷却水連通管６１内に流入すると、冷却水連通管６１内よりサイドタンク５側の端部開口６１ｂを介してサイドタンク５内へ流入して流下するとともに、中間層の冷却水連通管６２の流入口６２ｂから冷却水連通管６２内に流入して、水冷コンデンサ４の方向（図１の左方向）へ流動しつつ外気との間で熱交換を行なった後、排出口６２ａから水冷コンデンサ４へ冷却水が排出される。次いで、冷却水は水冷コンデンサ４内で流下しつつ空調用の冷媒との間で熱交換を行なった後、端部開口６０ａから最下層の冷却水連通管６０内に流入してサイドタンク５の方向へ流動し、冷却水連通管６０の長さ方向の中間部より冷却水排出口６４を介して冷却水がサブラジエータ２内から排出された後、このようにして冷却された冷却水がインバータへ送り戻される。

また、車室空調用のコンプレッサ（図示せず）から送られる冷媒は、流入管８０を介して水冷コンデンサ４の上部側より流入して、水冷コンデンサ４内で流下しながら冷却水との間で熱交換を行なった後、水冷コンデンサ４の下部側より連通管８１を介して流出する。次いで、空冷コンデンサ３の上下方向の中間部に設けられるポート８３より空冷コンデンサ３内に流入して外気との間で熱交換を行なった後、水冷コンデンサ４の下部側より排出管８２を介して流出し、このようにして冷却された冷媒は車室空調用のエバポレータ（図示せず）へ送られる。なお、上記冷却水は図２の実線の矢印で示す方向に流動し、上記冷媒は図２の破線の矢印で示す方向に流動する。

以上のように、本実施形態の複合熱交換器１によれば、自動車の発熱体用の冷却水を外気との間で熱交換させるサブラジエータ２の下方側に、空調用冷媒を外気との間で熱交換させる空冷コンデンサ３を配置するとともに、サブラジエータ２の最下層の冷却水連通管６０を空冷コンデンサ３の直上に配置することによって、比較的高熱となった空冷コンデンサ３から放出される熱が最下層の冷却水連通管６０および内部の冷却水で吸収されるので、サブラジエータ２全体への熱影響を抑制できるとともに、サブラジエータ２および空冷コンデンサ３の間の隙間が最下層の冷却水連通管６０により塞がれて、外気が前記隙間を通過することが少なくなり、比較的多くの外気がサブラジエータ２および空冷コンデンサ３を通過するので、サブラジエータ２および空冷コンデンサ３の放熱性能を向上させることができる。したがって、空冷コンデンサ３が高温となった場合であっても、サブラジエータ２が熱の影響を受けにくくすることができる。

また、本実施形態によれば、最下層の冷却水連通管６０は、水冷コンデンサ４へ冷却水を排出する排出口６２ａの反対側の端部開口６０ｂを閉塞キャップ６３で閉塞することにより、最下層の冷却水連通管６０内での冷却水の流動方向を設定できる。そして、最下層の冷却水連通管６０の長さ方向の任意の位置に冷却水排出口６４を設けるとともに、最上層の冷却水連通管６１の長さ方向の任意の位置に冷却水流入口６６を設けることができる。例えば、最下層の冷却水連通管６０の長さ方向の中間部に冷却水排出口６４を設ける代わりに、水冷コンデンサ４寄りの位置あるいはサイドタンク５寄りの位置に冷却水排出口を設けることができる。同様に、最上層の冷却水連通管６１の水冷コンデンサ４寄りの位置に冷却水流入口６６を設ける代わりに、長さ方向の中央位置あるいはサイドタンク５寄りの位置に冷却水流入口を設けることができる。したがって、本実施形態の複合熱交換器１では、車両の仕様違いに対応するためレイアウト性の向上を図ることができる。

１ 複合熱交換器
２ サブラジエータ（第１の熱交換器）
３ 空冷コンデンサ（第２の熱交換器）
４ 水冷コンデンサ（第３の熱交換器）
５ サイドタンク
６ 冷却水連通管
７ 放熱フィン
６０ 最下層の冷却水連通管（下部側突通し管）
６０ｂ 端部開口
６１ 最上層の冷却水連通管（上部側突通し管）
６１ａ 端部開口
６２ 中間層の冷却水連通管（チューブ）
６２ａ 排出口
６３ 閉塞キャップ
６４ 冷却水排出口
６５ 閉塞キャップ
６６ 冷却水流入口

Claims (3)

1. 自動車の発熱体を冷却する冷却水を外気との間で熱交換させる第１の熱交換器（２）と、この第１の熱交換器（２）の車両上下方向の下方側に配置され車室内の空調用の冷媒を外気との間で熱交換させる第２の熱交換器（３）と、前記第１の熱交換器（２）の車幅方向の一側に配置され前記第１の熱交換器（２）と連通されて前記冷却水が流入するとともに前記第２の熱交換器（３）と連通されて前記冷媒が流入し、これらの冷却水と冷媒との間で熱交換させる第３の熱交換器（４）とを有する複合熱交換器（１）であって、
   前記第１の熱交換器（２）は、前記第３の熱交換器（４）とサイドタンク（５）との間を連通する複数段の冷却水連通管（６）と、これらの冷却水連通管（６）間に設けられた放熱フィン（７）とを有し、
   前記複数段の冷却水連通管（６）のうち最下層であって前記第２の熱交換器（３）側の冷却水連通管（６０）は、前記第３の熱交換器（４）へ冷却水を排出する排出口（６２ａ）の反対側の端部開口（６０ｂ）を閉塞キャップ（６３）で閉塞したことを特徴とする複合熱交換器（１）。
2. 請求項１に記載された複合熱交換器（１）であって、
   前記冷却水連通管（６）のうち最下層と最上層の冷却水連通管（６０，６１）は、前記第３の熱交換器（４）と前記サイドタンク（５）との間を連通する下部側突通し管と上部側突通し管とで形成され、これらの間の冷却水流通路（６２）は、複数段に積層され間に前記放熱フィン（７）が設けられたチューブであり、
   前記上部側突通し管（６１）に前記冷却水を前記第１の熱交換器（２）内へ流入させる冷却水流入口（６６）を設けたことを特徴とする複合熱交換器（１）。
3. 請求項２に記載された複合熱交換器（１）であって、
   前記上部側突通し管（６１）の前記第３の熱交換器（４）側の端部開口（６１ａ）を閉塞キャップ（６５）で閉塞するとともに、
   前記下部側突通し管（６０）の長さ方向の中間部に冷却水流出口（６４）を設けたことを特徴とする複合熱交換器（１）。

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