JP2012225638A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aのうち少なくとも一方のチューブを積層配置して構成されて、冷媒および冷却水のうち少なくとも一方と空気とを熱交換させる熱交換部71、72を備え、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの隣り合うチューブ16a、43a間に形成される空間に、空気が流通する空気用通路70aを形成し、熱交換部71、72として、空気の流れ方向の上流側に配置される上流側熱交換部71、および、空気の流れ方向における上流側熱交換部71の下流側に配置される下流側熱交換部72を設け、上流側熱交換部71を構成するチューブの総チューブ本数に対する冷媒用チューブ16aの本数割合と、下流側熱交換部72を構成するチューブの総チューブ本数に対する冷媒用チューブ16aの本数割合とが異なるようにする。
【選択図】図7
Description
図1〜図10により、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の熱交換器70を、車両用空調装置1において車室内送風空気の温調を行うヒートポンプサイクル10に適用している。図1〜図3は、本第1実施形態の車両用空調装置1の全体構成図である。
暖房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。そして、暖房運転時に、着霜判定手段によって室外熱交換部16の着霜が生じていると判定された際には除霜運転が実行される。
次に、除霜運転について説明する。ここで、本実施形態のヒートポンプサイクル10のように、室外熱交換部16にて冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる冷凍サイクル装置では、室外熱交換部16における冷媒蒸発温度が着霜温度(具体的には、0℃)以下になってしまうと室外熱交換部16に着霜が生じるおそれがある。
冷房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。この冷房運転時には、空調制御装置が、開閉弁15aを開くとともに、三方弁15bを室外熱交換部16の出口側と冷房用固定絞り19の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図3の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
次に、本発明の第2実施形態について図11に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、ヘッダタンク75の形状が異なるものである。図11は、本第2実施形態に係る熱交換器70を示す斜視断面図である。
次に、本発明の第3実施形態について図12に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第2実施形態と比較して、ヘッダタンク75の形状が異なるものである。図12は、本第3実施形態に係る熱交換器70を示す斜視断面図である。
次に、本発明の第4実施形態について図13〜図15に基づいて説明する。本実施形態では、図13〜図15の全体構成図に示すように、第1実施形態に対して、ヒートポンプサイクル10および冷却水循環回路40の構成を変更した例を説明する。なお、図13〜図15では、ヒートポンプサイクル10における冷媒の流れを実線で示し、冷却水循環回路40における冷却水の流れを破線矢印で示している。
次に、本発明の第5実施形態について図16、図17に基づいて説明する。本第5実施形態は、上記第1実施形態と比較して、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aと下流側タンク部74の下流側冷媒空間741とを連通させる連通路(連通用空間)を、上流側タンク部73および下流側タンク部74とは別体として構成した点が異なるものである。
次に、本発明の第6実施形態について図18、図19に基づいて説明する。本第6実施形態は、上記第1実施形態と比較して、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aと下流側タンク部74の下流側冷媒空間741とを連通させる連通路(連通用空間)を、上流側タンク部73および下流側タンク部74とは別体として構成するとともに、当該連通路をタンク部73、74よりもチューブ16a、24aに近い側に配置した点が異なるものである。
次に、本発明の第7実施形態について図20に基づいて説明する。本第7実施形態は、上記第2実施形態と比較して、熱交換器70内の冷却水流れおよび冷媒流れが異なるものである。
次に、本発明の第8実施形態について図21に基づいて説明する。本第8実施形態は、上記第7実施形態と比較して、熱交換器70内の冷媒流れが異なるものである。
次に、本発明の第9実施形態について図22に基づいて説明する。本第8実施形態は、上記第1実施形態と比較して、アウターフィンにルーバを形成した点が異なるものである。なお、図22では、図示の明確化のために、冷媒用チューブ16aを点ハッチングで示し、冷却水用チューブ43aを網掛けハッチングで示している。
次に、本発明の第10実施形態について図23〜図25に基づいて説明する。本第10実施形態では、上記第1実施形態の中間プレート部材752を、複数枚のプレート部材の積層構造としている。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
43a 冷却水用チューブ(第2チューブ)
50 アウターフィン
70a 外気通路(第3流体用通路)
71 上流側熱交換部
72 下流側熱交換部
73 上流側タンク部
731 上流側冷却水空間(上流側第2流体空間)
733 上流側冷媒空間(上流側第1流体空間)
74 下流側タンク部
741 下流側冷媒空間(下流側第1流体空間)
76 連通用空間(連通路)
Claims (22)
- 内部に第1流体が流通する第1チューブ(16a)と、
内部に第2流体が流通する第2チューブ(43a)と、
前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)のうち少なくとも一方のチューブ(16a)を積層配置して構成されて、前記第1流体および前記第2流体のうち少なくとも一方と第3流体とを熱交換させる熱交換部(71、72)とを備え、
前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の隣り合うチューブ(16a、43a)間に形成される空間は、前記第3流体が流通する第3流体用通路(70a)を形成しており、
前記熱交換部(71、72)として、前記第3流体の流れ方向の上流側に配置される上流側熱交換部(71)、および、前記第3流体の流れ方向における前記上流側熱交換部(71)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)が設けられ、
前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の積層配置の順序と、前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の積層配置の順序とが異なっていることを特徴とする熱交換器。 - 内部に第1流体が流通する第1チューブ(16a)と、
内部に第2流体が流通する第2チューブ(43a)と、
前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)のうち少なくとも一方のチューブ(16a)を積層配置して構成されて、前記第1流体および前記第2流体のうち少なくとも一方と第3流体とを熱交換させる熱交換部(71、72)とを備え、
前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の隣り合うチューブ(16a、43a)間に形成される空間は、前記第3流体が流通する第3流体用通路(70a)を形成しており、
前記熱交換部(71、72)として、前記第3流体の流れ方向の上流側に配置される上流側熱交換部(71)、および、前記第3流体の流れ方向における前記上流側熱交換部(71)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)が設けられ、
前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)と、前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)のうち、前記第3流体の流れ方向から見たときに同種類のチューブ同士が互いに重合配置された部分と、前記第3流体の流れ方向から見たときに異なる種類のチューブが互いに重合配置された部分とが存在することを特徴とする熱交換器。 - 内部に第1流体が流通する第1チューブ(16a)と、
内部に第2流体が流通する第2チューブ(43a)と、
前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)のうち少なくとも一方のチューブ(16a)を積層配置して構成されて、前記第1流体および前記第2流体のうち少なくとも一方と第3流体とを熱交換させる熱交換部(71、72)とを備え、
前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の隣り合うチューブ(16a、43a)間に形成される空間は、前記第3流体が流通する第3流体用通路(70a)を形成しており、
前記熱交換部(71、72)として、前記第3流体の流れ方向の上流側に配置される上流側熱交換部(71)、および、前記第3流体の流れ方向における前記上流側熱交換部(71)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)が設けられ、
前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対する前記第1チューブ(16a)の本数割合と、前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対する前記第1チューブ(16a)の本数割合とが異なっていることを特徴とする熱交換器。 - 前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対する前記第2チューブ(43a)の本数割合が、前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対する前記第2チューブ(43a)の本数割合よりも多いことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記上流側熱交換部(71)は、前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の双方により構成されており、
前記下流側熱交換部(72)は、前記第1チューブ(16a)により構成されていることを特徴とする請求項4に記載の熱交換器。 - 前記第3流体用通路(70a)には、前記第1流体と前記第3流体との熱交換および前記第2流体と前記第3流体との熱交換を促進するとともに、前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体と前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記上流側熱交換部(71)は、前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の双方によって構成され、
前記下流側熱交換部(72)は、前記第1チューブ(16a)によって構成され、
さらに、前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の積層方向に延びて、前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体の集合あるいは分配を行う上流側第2流体空間(731)が形成された上流側タンク部(73)と、
前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)の積層方向に延びて、前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体の集合あるいは分配を行う下流側第1流体空間(741)が形成された下流側タンク部(74)と、
前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)と前記下流側第1流体空間(741)とを連通させる連通路(76)とを備えることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記上流側熱交換部(71)は、前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の双方によって構成され、
前記下流側熱交換部(72)は、前記第1チューブ(16a)によって構成され、
さらに、前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の積層方向に延びて、前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体の集合あるいは分配を行う上流側第1流体空間(738)が形成された上流側タンク部(73)と、
前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)の積層方向に延びて、前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体の集合あるいは分配を行う下流側第2流体空間(748)が形成された下流側タンク部(74)と、
前記下流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)と前記上流側第1流体空間(738)とを連通させる第1の連通路(761)と、
前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第2チューブ(43a)と前記下流側第2流体空間(748)とを連通させる第2の連通路(762)とを備えることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記上流側熱交換部(71)は、前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の双方によって構成され、
前記下流側熱交換部(72)は、前記第1チューブ(16a)によって構成され、
さらに、前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の積層方向に延びて、前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体の集合あるいは分配を行う上流側第1流体空間(733)および前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体の集合あるいは分配を行う上流側第2流体空間(731)が形成された上流側タンク部(73)と、
前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)の積層方向に延びて、前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体の集合あるいは分配を行う下流側第1流体空間(741)が形成された下流側タンク部(74)と、
前記上流側第1流体空間(733)と前記下流側第1流体空間(741)とを連通させる連通路(76)とを備えることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記連通路(76、761、762)は、前記上流側タンク部(73)および前記下流側タンク部(74)と一体に構成されていることを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記連通路(76、761、762)は、前記上流側タンク部(73)および前記下流側タンク部(74)と別体として構成されていることを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記連通路(76、761、762)は、前記上流側タンク部(73)および前記下流側タンク部(74)と別体として構成されているとともに、前記上流側タンク部(73)および前記下流側タンク部(74)よりも前記熱交換部(71、72)に近い側に配置されていることを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記連通路(76)は、前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)のうち、前記第3流体の流れ方向から見たときに、互いに重合配置された前記第1チューブ(16a)の端部同士を結ぶ方向に延びていることを特徴とする請求項7ないし12のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記連通路(76、761)は、前記第3流体の流れ方向から見たときに互いに重合配置された前記第1チューブ(16a)に対して前記第1チューブ(16a)の積層方向に隣り合う他の前記第1チューブ(16a)と連通するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載の熱交換器。
- 前記第3流体の流れ方向から見たときに互いに重合配置された前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)において、前記第1チューブ(16a)を流れる前記第1流体の流れ方向と前記第2チューブ(43a)を流れる前記第2流体の流れ方向とが同一となる部分と、前記第1チューブ(16a)を流れる前記第1流体の流れ方向と前記第2チューブ(43a)を流れる前記第2流体の流れ方向とが逆方向となる部分とが存在することを特徴とする請求項7ないし14のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記上流側熱交換部(71)は、前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の双方により構成されており、
前記下流側熱交換部(72)は、前記第1チューブ(16a)により構成されており、
外部から流入した前記第1流体が前記下流側熱交換部(72)側へ分岐することなく、外部から流入した前記第1流体の全流量が前記上流側熱交換部(71)を通過するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記上流側熱交換部(71)は、前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の双方により構成されており、
前記下流側熱交換部(72)は、前記第1チューブ(16a)により構成されており、
外部から流入した前記第1流体が、前記第1チューブ(16a)に流入する前に、前記上流側熱交換部(71)側と前記下流側熱交換部(72)側とに分岐するように構成されており、
前記第1チューブ(16a)に流入する前に前記上流側熱交換部(71)側に分岐した前記第1流体が、前記下流側熱交換部(72)側へ分岐することなく、前記上流側熱交換部(71)側に分岐した前記第1流体の全流量が前記上流側熱交換部(71)を通過するように構成されており、
前記第1チューブ(16a)に流入する前に前記下流側熱交換部(72)側に分岐した前記第1流体が前記上流側熱交換部(71)へ分岐することなく、前記下流側熱交換部(72)側に分岐した前記第1流体の全流量が前記下流側熱交換部(72)を通過するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 外部から流入した直後の前記第1流体が前記第1チューブ(16a)を流れる方向と、外部から流入した直後の前記第2流体が前記第2チューブ(43a)を流れる方向とが同じ方向であることを特徴とする請求項16または17に記載の熱交換器。
- 外部へ流出する直前の前記第1流体が前記第1チューブ(16a)を流れる方向と、外部へ流出する直前の前記第2流体が前記第2チューブ(43a)を流れる方向とが同じ方向であることを特徴とする請求項16ないし18のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記第3流体用通路(70a)には、前記第1流体と前記第3流体との熱交換および前記第2流体と前記第3流体との熱交換を促進するとともに、前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体と前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置されており、
前記アウターフィン(50)には、前記アウターフィン(50)の表面の一部を切り起こすことにより形成されたルーバ(500)が設けられており、
前記アウターフィン(50)のうち、前記上流側熱交換部(71)を構成する2つの隣り合う前記チューブ(16a、43a)間に配置される部分に形成される前記ルーバ(500)の形状と、前記下流側熱交換部(72)を構成する2つの隣り合う前記チューブ(16a、43a)間に配置される部分に形成される前記ルーバ(500)の形状とが異なっていることを特徴とする請求項1ないし19のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて冷媒を蒸発させる蒸発器として用いられる熱交換器であって、
前記第1流体は、前記冷凍サイクルの冷媒であり、
前記第2流体は、外部熱源の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
前記第3流体は、空気であることを特徴とする請求項1ないし20のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて圧縮機吐出冷媒を放熱させる放熱器として用いられる熱交換器であって、
前記第1流体は、前記冷凍サイクルの冷媒であり、
前記第2流体は、外部熱源の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
前記第3流体は、空気であることを特徴とする請求項1ないし20のいずれか1つに記載の熱交換器。
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