JP2014173747A - Complex type heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車に搭載される複合型熱交換器に関する。 The present invention relates to a composite heat exchanger mounted on an automobile.
従来から、自動車に搭載された複合型熱交換器としては、エンジン用冷却水を冷却するメインラジエータと、車両に搭載された強電系機器用(電動駆動源やインバータ等車載電気機器など)の水冷用冷却水を冷却するサブラジエータと、サブラジエータから流出される水冷用冷却水と空調用冷媒との間で熱交換を行う水冷コンデンサと、水冷コンデンサから流出される空調用冷媒を冷却する空冷コンデンサとを備えたものがある。 Conventionally, composite heat exchangers mounted on automobiles include main radiators that cool engine cooling water, and water cooling for heavy electrical equipment mounted on vehicles (such as on-board electrical equipment such as electric drive sources and inverters). A sub-radiator for cooling the cooling water, a water-cooling condenser for exchanging heat between the water-cooling cooling water flowing out from the sub-radiator and the air-conditioning refrigerant, and an air-cooling condenser for cooling the air-conditioning refrigerant flowing out from the water-cooling condenser There is something with.
この種の複合型熱交換器で使用される水冷コンデンサの一例について、図14を参照しながら説明する(例えば、特許文献1参照)。図14に示すように、水冷コンデンサ110は、サブラジエータ120で熱交換された水冷用冷却水を利用して、空冷コンデンサ130に流入する前に空調用冷媒を冷却すべく、サブラジエータ120の流出側タンク側に設けられている。
An example of a water-cooled condenser used in this type of composite heat exchanger will be described with reference to FIG. 14 (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 14, the water-cooled
具体的には、サブラジエータ120で冷却された水冷用冷却水は、空冷コンデンサ130に流入する前の空調用冷媒と熱交換し、その後、強電系機器140に流入するようになっている。一方で、冷凍サイクルを循環する空調用冷媒は、まず、コンプレッサから水冷コンデンサ110に流入し、その後、空冷コンデンサ130へ流出する。これにより、空冷コンデンサ130へ流入するまでの空調用冷媒を効率的に冷却できる。
Specifically, the water-cooling cooling water cooled by the
しかしながら、上述した従来の複合型熱交換器100では、サブラジエータ120を通過して冷却された水冷用冷却水は、空冷コンデンサ130に流入する前の高温高圧の空調用冷媒を冷却できるものの、この空調用冷媒と熱交換されて温度上昇してしまう。このため、温度上昇した水冷用冷却水が強電系機器140に流入してしまい、強電系機器を効率的に冷却できないおそれがあった。
However, in the conventional combined
そこで、本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、空冷コンデンサに流入する前の空調用冷媒を冷却しつつ、強電系機器を効率的に冷却できる複合型熱交換器の提供を目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a composite heat exchanger that can efficiently cool high-voltage equipment while cooling the air-conditioning refrigerant before flowing into the air-cooled condenser. With the goal.
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第1の特徴は、強電系機器を通過する第1冷媒を冷却する第1熱交換器と、前記第1冷媒と異なる第2冷媒を冷却する第2熱交換器と、前記第1冷媒と前記第2冷媒とを熱交換する第3熱交換器とを備える複合型熱交換器であって、前記第1熱交換部により冷却された前記第1冷媒は、前記第3熱交換器内で前記第2冷媒と熱交換し、前記第3熱交換器内で熱交換した前記第1冷媒は、前記第2熱交換部で熱交換し、前記第2熱交換部により熱交換された前記第1冷媒は、車載機器の冷却に用いられることを要旨とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention has the following features. First, the first feature of the present invention is that a first heat exchanger that cools a first refrigerant that passes through a high-power device, a second heat exchanger that cools a second refrigerant different from the first refrigerant, A combined heat exchanger comprising a third heat exchanger for exchanging heat between the first refrigerant and the second refrigerant, wherein the first refrigerant cooled by the first heat exchanging section is the third heat The first refrigerant that exchanges heat with the second refrigerant in the exchanger and exchanges heat with the third heat exchanger exchanges heat with the second heat exchange unit, and exchanges heat with the second heat exchange unit. The gist of the first refrigerant is used for cooling in-vehicle devices.
その他の特徴として、前記第1熱交換部は、前記第2熱交換部の上側又は下側に設けられ、前記第1熱交換部により冷却される前記第1冷媒は、前記第3熱交換器を経由して前記第2熱交換部に流入することが好ましい。 As another feature, the first heat exchange unit is provided above or below the second heat exchange unit, and the first refrigerant cooled by the first heat exchange unit is the third heat exchanger. It is preferable to flow into the second heat exchange section via
その他の特徴として、前記第2熱交換器は、前記第2熱交換部と隣接して配置され、前記第2熱交換部を通過する前記第1冷媒は、前記第2熱交換器を通過する前記第2冷媒と同一方向に流れることが好ましい。 As another feature, the second heat exchanger is disposed adjacent to the second heat exchange unit, and the first refrigerant passing through the second heat exchange unit passes through the second heat exchanger. It is preferable to flow in the same direction as the second refrigerant.
その他の特徴として、前記第2熱交換器は、前記第1熱交換部と隣接して配置され、、且つ前記第1熱交換部を挟んで前記第2熱交換器と離れた位置に配置されることが好ましい。 As another feature, the second heat exchanger is disposed adjacent to the first heat exchange unit, and is disposed at a position away from the second heat exchanger with the first heat exchange unit interposed therebetween. It is preferable.
その他の特徴として、前記第1熱交換部は、前記第2熱交換部の上側又は下側に設けられ、前記第1熱交換器は、前記第1冷媒を流入及び流出する側に設けられた流入流出用タンクと、前記第1熱交換部を流出した前記第1冷媒を前記第2熱交換部に流入させるUターンタンクとを備え、前記第3熱交換器は、前記Uターンタンク内に設けられることが好ましい。 As another feature, the first heat exchange part is provided on the upper side or the lower side of the second heat exchange part, and the first heat exchanger is provided on the side where the first refrigerant flows in and out. An inflow / outflow tank; and a U-turn tank that allows the first refrigerant that has flowed out of the first heat exchange section to flow into the second heat exchange section, and the third heat exchanger is disposed in the U-turn tank. It is preferable to be provided.
その他の特徴として、前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器を通過する冷却風の下流側に設けられた第4熱交換器をさらに備え、前記第4熱交換器の幅は、前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器の幅と同等であることが好ましい。 As another feature, the apparatus further includes a fourth heat exchanger provided on the downstream side of the cooling air passing through the first heat exchanger and the second heat exchanger, and the width of the fourth heat exchanger is It is preferable that the width is equal to the width of the first heat exchanger and the second heat exchanger.
その他の特徴として、前記第4熱交換器の第4流入側タンクには、前記第1熱交換器の第1流入側タンク、及び前記第2熱交換器の第2流入流出用タンクを近接して配置し、前記第4熱交換器の第4流出側タンクには、前記第1熱交換器の第1流出側タンク、及び前記第2熱交換器の第2ターン用タンクを近接して配置することが好ましい。 As another feature, the first inflow side tank of the first heat exchanger and the second inflow / outflow tank of the second heat exchanger are adjacent to the fourth inflow side tank of the fourth heat exchanger. The first outflow side tank of the first heat exchanger and the second turn tank of the second heat exchanger are arranged close to the fourth outflow side tank of the fourth heat exchanger. It is preferable to do.
その他の特徴として、前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器は、それぞれ固定部を有し、前記第4熱交換器は、前記各固定部がそれぞれ固定される被固定部を有することが好ましい。 As another feature, the first heat exchanger and the second heat exchanger each have a fixed portion, and the fourth heat exchanger has a fixed portion to which the respective fixed portions are fixed. Is preferred.
その他の特徴として、前記第3熱交換器は、前記第1熱交換器の第1流入側タンク内に設けられることが好ましい。 As another feature, it is preferable that the third heat exchanger is provided in a first inflow side tank of the first heat exchanger.
本発明の特徴によれば、第1熱交換器の第2熱交換部で冷却された第1冷媒が強電系機器に直接流れるため、強電系機器を効率的に冷却できる。また、第1熱交換器の第1熱交換部で冷却された第1冷媒により第2冷媒をも冷却できる。以上により、空冷コンデンサに流入する前の空調用冷媒を冷却しつつ、強電系機器を効率的に冷却できる。 According to the feature of the present invention, since the first refrigerant cooled in the second heat exchange part of the first heat exchanger flows directly to the high-power equipment, the high-power equipment can be efficiently cooled. Further, the second refrigerant can also be cooled by the first refrigerant cooled by the first heat exchange part of the first heat exchanger. As described above, the high-voltage equipment can be efficiently cooled while cooling the air-conditioning refrigerant before flowing into the air-cooled condenser.
次に、本発明に係る複合型熱交換器の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。 Next, an embodiment of a composite heat exchanger according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, the part from which the relationship and ratio of a mutual dimension differ also in between drawings may be contained.
(複合型熱交換器の構成)
まず、本実施形態に係る複合型熱交換器1の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る複合型熱交換器1を示す全体斜視図である。図2は、本実施形態に係る複合型熱交換器1を示す正面図である。図3は、本実施形態に係る複合型熱交換器1が適用される熱交換システムを示す構成図である。図4〜図7は、本実施形態に係るサブラジエータ20のUターンタンク23の近傍を示す図である。なお、複合型熱交換器1は、エンジンの他に電気駆動源又はその他の電気機器例えばインバータ等の車載機器としての強電系機器が搭載されたハイブリッド電気自動車(HEV)に使用されるものとする。
(Configuration of combined heat exchanger)
First, the configuration of the
複合型熱交換器1は、第4熱交換器としてのメインラジエータ10(図3及び図8,9参照)と、第1熱交換器としてのサブラジエータ20と、第3熱交換器としての水冷コンデンサ30と、第2熱交換器としての空冷コンデンサ40とを備えている。そして、複合型熱交換器1では、電動駆動源やインバータ等車載電気機器などの強電系機器3を冷却する第1冷媒としての水冷用冷却水と、水冷用冷却水とは異なる第2冷媒としての空調用冷媒とを熱交換させ、熱交換された第1冷媒をサブラジエータ20に流入させるとともに、熱交換した空調用冷媒を空冷コンデンサ40に流入させている。
The
具体的には、メインラジエータ10は、図3に示すように、ポンプ5によって循環されるエンジン2のエンジン用冷却水を冷却するものである。メインラジエータ10は、サブラジエータ20及び空冷コンデンサ40を通過する冷却風の下流側で、且つ、モータファン4の冷却風の上流側に設けられている。メインラジエータ10は、エンジン用冷却水が通過してその外側を流れる冷却風との間で熱交換する複数のラジエータチューブ11と、複数のラジエータチューブ11の両側端がそれぞれ連結されるラジエータタンク(以下、流入側タンク12及び流出側タンク13)とを備えている(図8及び図9参照)。このようなメインラジエータ10の幅は、サブラジエータ20及び空冷コンデンサ40の幅とほぼ同等である(図8及び図9参照)。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
サブラジエータ20は、ポンプ6によって循環される強電系機器3用(電動駆動源やインバータ等車載電気機器など)の水冷用冷却水を冷却するものである。なお、サブラジエータ20は、必ずしも電動駆動源やインバータ等車載電気機器などの強電系機器3である必要はなく、例えば、水冷チャージエアクーラ(水冷CAC)に用いられる冷媒を冷却してもよい。
The sub-radiator 20 cools cooling water for water cooling for the high-powered equipment 3 (such as an electric drive source and an in-vehicle electric equipment such as an inverter) circulated by the
サブラジエータ20は、図1〜図3に示すように、メインラジエータ10の冷却風の上流面側で、且つ、上側領域に配置されている。サブラジエータ20は、第1熱交換部20A及び第2熱交換部20Bを備えている。また、水冷用冷却水が通過してその外側を流れる冷却風との間で熱交換する複数のサブラジチューブ21と、複数のサブラジチューブ21の両側端がそれぞれ連結されるサブラジタンク(以下、流入流出用タンク22及びUターンタンク23)とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the sub-radiator 20 is disposed on the upstream surface side of the cooling air of the
第1熱交換部20Aは、複数のサブラジチューブ21のうちの上側領域を構成している。図3に示すように、第1熱交換部20Aを通過する水冷用冷却水は、流入流出用タンク22からUターンタンク23に向かって流れている。この第1熱交換部20Aにより冷却された水冷用冷却水は、Uターンタンク23内で水冷コンデンサ30と熱交換する。
The first
第2熱交換部20Bは、第1熱交換部20Aの下側に設けられ、複数のサブラジチューブ21のうちの下側領域を構成している。図3に示すように、第2熱交換部20Bを通過する水冷用冷却水は、Uターンタンク23から流入流出用タンク22に向かって流れている。この第2熱交換部20Bにより冷却された水冷用冷却水は、強電系機器3に用いられる。
The second
流入流出用タンク22及びUターンタンク23には、固定部としての略L字状の固定用爪22f,23fが設けられている。流入流出用タンク22は、水冷用冷却水を流入及び流出する側に設けられており、水冷用冷却水が流入する流入部22inと、水冷用冷却水が流出する流出部22outとが形成されている。
The inflow /
Uターンタンク23は、第1熱交換部20Aを流出した水冷用冷却水を第2熱交換部20Bに流入させる。このUターンタンク23には、図4に示すように、水冷コンデンサ30が収容される断面矩形状の収容室23Aが設けられている。本実施形態では、収容室23Aの断面形状が矩形状であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば円形状でもよく、形状については任意に設定できる。
The
収容室23Aの上側には、水冷コンデンサ30を内部に挿入する上側挿入開口部23A1が設けられている。図4〜図6に示すように、上側挿入開口部23A1の周縁には、水冷コンデンサ30の後述するOリング34が配置される段差部23Bが形成されている。また、上側挿入開口部23A1の周囲には、水冷コンデンサ30の後述するキャップ36が取り付けられる取付部23Tが設けられている。この取付部23Tには、水冷コンデンサ30の後述するキャップ36の回転をロック位置までガイドするガイド部23Cが設けられている。
An upper insertion opening 23A1 through which the water-cooled
収容室23Aの下側には、上側挿入開口部23A1と対向する位置に形成された下側支持開口部23A2が設けられている。下側支持開口部23A2は、円筒状の筒部によって形成され、水冷コンデンサ30の後述する冷媒流出部38が挿入される。
A lower support opening 23A2 formed at a position facing the upper insertion opening 23A1 is provided below the
水冷コンデンサ30は、第1熱交換部20Aで冷却された水冷用冷却水と、空冷コンデンサ40へ流入される前の空調用冷媒との間で熱交換を行うものである。水冷コンデンサ30は、図4に示すように、サブラジエータ20のUターンタンク23内に収容され、この水冷コンデンサ30及び空冷コンデンサ40は、水冷コンデンサ30を上流として冷凍サイクル内に直列に接続されている。水冷コンデンサ30の詳細については、後述する。
The water-cooled
空冷コンデンサ40は、水冷コンデンサ30から流出される空調用冷媒を冷却するものである。空冷コンデンサ40は、図1〜図3に示すように、メインラジエータ10の冷却風の上流面側で、且つ、サブラジエータ20(第2熱交換部20B)の下側領域に配置されている。空冷コンデンサ40は、冷却風の流れと直交する方向に沿ってサブラジエータ20とほぼ同一面上で第2熱交換部20Bの下側に隣接して配置されている。空冷コンデンサ40は、空調用冷媒が通過してその外側を流れる冷却風との間で熱交換する空冷チューブ41と、空冷チューブ41の両側端がそれぞれ連結される空冷タンク(以下、流入流出用タンク42及びリキッド側タンク43)とを備えている。
The air-cooled
流入流出用タンク42及びリキッド側タンク43には、固定部としての略L字状の固定用爪42f,43fが設けられている。
The inflow /
流入流出用タンク42には、空冷コンデンサ40で熱交換される前の空調用冷媒が流入する流入部42Aと、空冷コンデンサ40で熱交換された後の空調用冷媒が流出する流出部42Bとが形成されている。流入部42A及び流出部42Bは、流入流出用タンク42の長手方向に対して離間した位置に設けられている。流入部42Aには、流入流出用タンク42に連通する中継配管50が接続されている(図1〜図2及び図7参照)。中継配管50の一端は、水冷コンデンサ30の後述する冷媒流出部38と接続され、中継配管50の他端は、流入流出用タンク42に連通されている。
The inflow /
リキッド側タンク43の側部には、空調用冷媒を気液分離するリキッドタンク60が設けられている(図1及び図2)。このリキッドタンク60から流出される液体冷媒(空調用冷媒)は、空冷チューブ41の下部領域を通過して流出部42Bから流出する。
At the side of the
(水冷コンデンサの構成)
次に、上述した水冷コンデンサ30の構成について、図4及び図5を参照しながら説明する。
(Configuration of water-cooled condenser)
Next, the configuration of the above-described water-cooled
図4及び図5に示すように、上側挿入開口部23A1より挿入された水冷コンデンサ30は、上側挿入開口部23A1の位置と、上側挿入開口部23A1と異なる下側支持開口部23A2の位置との2カ所でUターンタンク23に固定されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the water-cooled
具体的には、水冷コンデンサ30は、複数の水冷チューブ31と、一対の水冷タンク32,33と、Oリング34と、円盤状のシーリングプレート35と、キャップ36と、一対の冷媒流入部37及び冷媒流出部38と、2つの軸シール39とを備えている。
Specifically, the water-cooled
各水冷チューブ31は、内部を通過する空調用冷媒と、その外側のUターンタンク23を通過する水冷用冷却水との間で熱交換する。各水冷チューブ31は、一対の水冷タンク32,33の間に設けられている。各水冷チューブ31は、押し出し成形によって形成されている。
Each
各水冷タンク32,33には、各水冷チューブ31の両端がそれぞれ連結されている。各水冷タンク32,33は、各水冷チューブ31の両端が嵌合する嵌合孔32A1,33A1が形成された内側プレート32A,33Aと、各内側プレート32A,33Aに装着されて空調用冷媒が通過可能な冷媒通過部32B1,33B1が形成された外側プレート32B,33Bとによって構成されている。
The
Oリング34は、Uターンタンク23の上面に形成された段差部23B(図5〜図7参照)に配置される。このOリング34の上側には、シーリングプレート35が配置される。
The O-
シーリングプレート35は、Oリング34の上側で且つUターンタンク23の上側挿入開口部23A1の周縁に当接して上側挿入開口部23A1を塞ぐことで、Uターンタンク23内を通過する水冷用冷却水の流出を防止している。シーリングプレート35には、冷媒流入部37と固定されて空調用冷媒が通過する冷媒通過孔35Aと、キャップ36側に向かって突出して円周方向に沿ったビード部35Bとが設けられている。このようなシーリングプレート35をOリング34に向かって押し付けるように、Uターンタンク23の上面にキャップ36が装着される。
The sealing
キャップ36は、Uターンタンク23の上部の外周面に形成されたガイド部23C(図5及び図6参照)に沿って回転してロック位置でロックされる爪部36Aを有している。キャップ36は、Uターンタンク23に装着されることで、水冷コンデンサ30をUターンタンク23に固定している。
The
冷媒流入部37及び冷媒流出部38は、水冷タンク32,33にそれぞれ固定されており、Uターンタンク23の互いに対向する位置(上面及び下面)に設けられている。
The
具体的には、冷媒流入部37は、水冷コンデンサ30へ空調用冷媒が流入する入口となっており、シーリングプレート35を挟んで上側の外側プレート32B(冷媒通過部32B1の周面)と固定される。そして、この冷媒流入部37及び上述した水冷タンク32が設けられた水冷コンデンサ30の一側(上側)は、上側挿入開口部23A1の位置で固定され、冷媒流入部37が上側挿入開口部23A1の外部に露出されている。
Specifically, the
一方、冷媒流出部38は、水冷コンデンサ30へ空調用冷媒が流出する出口となっており、下側の外側プレート33B(冷媒通過部33B1の周面)と固定される。冷媒流出部38は、円筒状の筒部によって形成されており、サブラジエータ20のUターンタンク23における円筒状の下側支持開口部23A2の内周に配置される。そして、この冷媒流出部38及び上述した水冷タンク33が設けられた水冷コンデンサ30の他側(下側)は、上側挿入開口部23A1と異なる下側支持開口部23A2の位置で固定され、冷媒流出部38が下側支持開口部23A2の外部に露出されている。この露出された冷媒流出部38は、中継配管50を介して流入流出用タンク42に接続されている。
On the other hand, the
このような冷媒流出部38の外周には、軸シール39が挿入される軸シール溝38Aが形成されている。冷媒流出部38は、下側支持開口部23A2内に挿入されて支持される。
A
軸シール39は、冷媒流出部38の軸シール溝38Aに挿入されることによって、冷媒流出部38が下側支持開口部23A2内を貫通した状態で下側支持開口部23A2の外周と下側支持開口部23A2の内周との間に介在されている。
The
(複合型熱交換器の組み立て)
次に、上述した複合型熱交換器1の組み立てについて、図8及び図9を参照しながら説明する。図8(a)は、本実施形態に係る複合型熱交換器1の組み立て過程を示す斜視図であり、図8(b)は、その側面図である。図9(a)は、本実施形態に係る複合型熱交換器1の組み立て後を示す斜視図であり、図9(b)は、その側面図である。
(Assembly of combined heat exchanger)
Next, the assembly of the
まず、サブラジエータ20のUターンタンク23内に水冷コンデンサ30を収容し、このサブラジエータ20の下側に空冷コンデンサ40を取り付けて組立体70とする。そして、図8及び図9に示すように、組立体70をメインラジエータ10に装着する。
First, the water-cooled
メインラジエータ10に組立体70を組み付ける際、図8及び図9に示すように、メインラジエータ10の流入部12Aが設けられた流入側タンク12側に、サブラジエータ20の流入流出用タンク22及び空冷コンデンサ40の流入流出用タンク42を近接して固定し、メインラジエータ10の流出側タンク13側に、サブラジエータ20のUターンタンク23及び空冷コンデンサ40のリキッド側タンク43を近接して固定する。すなわち、サブラジエータ20の流入流出用タンク22における流入部22in、空冷コンデンサ40の流入流出用タンク42における流入部42A及びメインラジエータ10の流入側タンク12における流入部12Aは、メインラジエータ10のコア部(中心部)に対して同じ側に配置される。
When the
そして、メインラジエータ10の流入側タンク12及び流出側タンク13のそれぞれに設けられた被固定部12a,13a(図8参照)に、流入流出用タンク22及びUターンタンク23に形成された固定用爪22f,23fと、流入流出用タンク42及びリキッド側タンク43に形成された固定用爪42f,43fとを挿入する。これにより、組立体70がメインラジエータ10に装着され、複合型熱交換器1の組み立てが完了する。
The fixing
(冷媒の流れ)
次に、上述した複合型熱交換器1での各冷媒の流れについて、図3を参照しながら説明する。
(Refrigerant flow)
Next, the flow of each refrigerant in the
図3に示すように、強電系機器3を冷却するための水冷用冷却水は、サブラジエータ20により冷却される。具体的には、強電系機器3を冷却するための水冷用冷却水は、第1熱交換部20A、水冷コンデンサ30及び第2熱交換部20Bの順に循環している。つまり、第1熱交換部20Aにより冷却される水冷用冷却水は、水冷コンデンサ30内で空調用冷媒と熱交換し、水冷コンデンサ30内で熱交換した水冷用冷却水は、第2熱交換部20Bで熱交換し、第2熱交換部20Bにより熱交換された水冷用冷却水は、車載機器としての強電系機器3の冷却に用いられる。
As shown in FIG. 3, the water-cooling cooling water for cooling the high-
一方、冷凍サイクルの圧縮機(コンプレッサ)8によって高温高圧とされた空調用冷媒は、まず、水冷コンデンサ30に流入して水冷用冷却水と熱交換されて冷却される。その後、水冷コンデンサ30により冷却された空調用冷媒は、空冷コンデンサ40に流入し、空冷コンデンサ40で熱交換された後、エバポレータに流出される。
On the other hand, the high-temperature and high-pressure air-conditioning refrigerant by the compressor (compressor) 8 in the refrigeration cycle first flows into the water-cooled
(比較評価)
次に、比較例としての複合型熱交換器100と、上述した本実施形態の複合型熱交換器1との比較評価について、図10及び図11を参照しながら説明する。図10(a)は、比較例に係る複合型熱交換器100の水冷用冷却水及び空調用冷媒の流れを示す模式図であり、図10(b)は、本実施形態に係る複合型熱交換器1の水冷用冷却水及び空調用冷媒の流れを示す模式図である。図11(a)は、比較例に係る複合型熱交換器100の水冷用冷却水の温度状況を示すグラフであり、図11(b)は、本実施形態に係る複合型熱交換器1の水冷用冷却水の温度状況を示すグラフである。なお、図11のグラフの冷却水温については、目安としての単なる値を示しており、実際の温度とは異なることは勿論である。
(Comparison evaluation)
Next, comparative evaluation between the
ここで、比較例に係る複合型熱交換器100と本実施形態に係る複合型熱交換器1とを比較すると、水冷コンデンサを通過した水冷用冷却水の流れが異なっている。具体的には、比較例に係る複合型熱交換器100では、水冷コンデンサ110がサブラジエータ120の単なる流出側タンクに設けられたもの(図14参照)である。そして、サブラジエータ120により冷却された水冷用冷却水は、水冷コンデンサ110を通過した後、強電系機器140に流入している。一方、コンプレッサからの空調用冷媒は、水冷コンデンサ110に流入して水冷用冷却水と熱交換されて冷却された後、空冷コンデンサ130に流入している。
Here, when the
図10(a)に示すように、比較例に係る複合型熱交換器100では、サブラジエータを通過する水冷用冷却水は、空冷コンデンサ40を通過する空調用冷媒と異なる方向に流れている。この場合、サブラジエータ20で冷却された水冷用冷却水は、空冷コンデンサで冷却される前の空調用冷媒と近接しているため、温度上昇しやすい。
As shown in FIG. 10A, in the
加えて、図11(a)に示すように、サブラジエータ20で冷却された水冷用冷却水(a点の水温「3」)は、圧縮機(コンプレッサ)8によって高温高圧とされた空調用冷媒によって水冷コンデンサ30を通過すると温度上昇する。この温度上昇した水冷用冷却水(b点の水温「4.25」)が強電系機器3に流入している。
In addition, as shown in FIG. 11A, the cooling water for cooling water (water temperature “3” at point a) cooled by the sub-radiator 20 is a high-temperature and high-pressure refrigerant by a compressor (compressor) 8. When the water-cooled
これに対して、図10(b)に示すように、複合型熱交換器1では、空冷コンデンサ40の上側に配置された第2熱交換部20Bを通過する水冷用冷却水は、空冷コンデンサ40を通過する空調用冷媒と同一方向に流れている。この場合、第2熱交換部20Bで冷却された水冷用冷却水は、空冷コンデンサ40で冷却される前の高温高圧の空調用冷媒と離れるため、上記比較例よりも温度上昇しにくい。
On the other hand, as shown in FIG. 10B, in the
加えて、図11(b)に示すように、第1熱交換部20Aで冷却された水冷用冷却水(c点の水温「1.75」)は、水冷コンデンサ30を通過することで温度上昇する。この温度上昇した水冷用冷却水(d点の水温「3.25」)は、第2熱交換部20Bで冷却される。この冷却された水冷用冷却水(e点の水温「2.25」)は、上記b点の水温「4.25」と比較して、水温が低い状態で強電系機器3に流入している。なお、この場合であっても、空冷コンデンサ40で冷却される前の空調用冷媒は、水冷コンデンサ30を通過することで冷却できる。
In addition, as shown in FIG. 11 (b), the cooling water for water cooling (water temperature “1.75” at point c) cooled by the first
(作用・効果)
以上説明した本実施形態では、サブラジエータ20の第2熱交換部20Bで冷却された水冷用冷却水が強電系機器3に直接流れるため、強電系機器3を効率的に冷却できる。また、サブラジエータ20の第1熱交換部20Aで冷却された水冷用冷却水により空調用冷媒をも冷却できる。以上により、空冷コンデンサ40に流入する前の空調用冷媒を冷却しつつ、強電系機器3を効率的に冷却できる。
(Action / Effect)
In the present embodiment described above, the cooling water for water cooling cooled by the second
本実施形態では、第1熱交換部20Aが第2熱交換部20Bの上側に設けられる(すなわち、1つのサブラジエータ20に設けられる)ことによって、第1熱交換部20A及び第2熱交換部20Bのそれぞれが独立した個別のサブラジエータである場合と比較して、レイアウト性に優れる。
In the present embodiment, the first
特に、流入流出用タンク22に流入部22inと流出部22outとが形成されていることによって、図12に示すように、流入流出用タンク22側に強電系機器3(例えば、電気駆動源やその他の電気機器例えばインバータなど)やポンプ6を配設することが可能となる。このため、水冷コンデンサ30が設けられた側のタンクに流出部22outが設けられる場合と比較して、パイプ(図12の点線部分)が不要となる。
In particular, since the inflow portion 22in and the outflow portion 22out are formed in the inflow /
本実施形態では、空冷コンデンサ40の上側に配置された第2熱交換部20Bを通過する水冷用冷却水が空冷コンデンサ40を通過する空調用冷媒と同一方向に流れていることによって、水冷用冷却水と空調用冷媒との互いの熱影響を極力小さくでき、強電系機器3をより効率的に冷却できる。
In the present embodiment, the cooling water for water cooling passing through the second
本実施形態では、メインラジエータ10の幅がサブラジエータ20及び空冷コンデンサ40の幅とほぼ同等であることや、水冷コンデンサ30がサブラジエータ20のUターンタンク23内に設けられることによって、レイアウト性に優れる。
In the present embodiment, the width of the
本実施形態では、メインラジエータ10の流入側タンク12がサブラジエータ20のUターンタンク23及び空冷コンデンサ40の流入流出用タンク42に近接して配置され、メインラジエータ10の流出側タンク13がサブラジエータ20の流入流出用タンク22及び空冷コンデンサ40のリキッド側タンク43に近接して配置される。これにより、エンジン用冷却水と水冷用冷却水や空調用冷媒との互いの熱影響を極力小さくでき、サブラジエータ20の熱交換効率をより増大できる。
In the present embodiment, the
特に、サブラジエータ20の流入流出用タンク22における流入部22in、空冷コンデンサ40の流入流出用タンク42における流入部42A及びメインラジエータ10の流入側タンク12における流入部12Aは、メインラジエータ10のコア部に対して同じ側に配置される。これにより、エンジン用冷却水と水冷用冷却水や空調用冷媒との互いの熱影響を極力小さくでき、メインラジエータ10やサブラジエータ20、空冷コンデンサ40の熱交換効率をより増大できる。
In particular, the
本実施形態では、流入流出用タンク22及びUターンタンク23には固定用爪22f,23fが形成され、流入流出用タンク42及びリキッド側タンク43には固定用爪42f,43fが形成され、これらが固定される被固定部12a,13aがメインラジエータ10の流入側タンク12及び流出側タンク13のそれぞれに設けられる。これにより、被固定部12a,13aに固定用爪22f,23f,42f,43fを挿入するのみで、メインラジエータ10に組立体70(サブラジエータ20、水冷コンデンサ30及び空冷コンデンサ40)を容易に組み付けることができ、レイアウト性をも向上する。
In the present embodiment, fixing
(変更例)
次に、上述した実施形態に係る複合型熱交換器1の変更例について、図面を参照しながら説明する。図13は、変更例に係る複合型熱交換器1の水冷用冷却水及び空調用冷媒の流れを示す模式図である。なお、上述した実施形態に係る複合型熱交換器1と同一部分には同一の符号を付して、相違する部分を主として説明する。
(Example of change)
Next, a modified example of the
上述した実施形態では、第2熱交換部20Bの下側に空冷コンデンサ40が隣接して配置され、第2熱交換部20Bを通過する水冷用冷却水が空冷コンデンサ40を通過する空調用冷媒と同一方向に流れている。
In the above-described embodiment, the air-cooling
これに対して、変更例では、図13に示すように、第1熱交換部20Aの上側に第2熱交換部20Bが隣接して配置され、第1熱交換部20Aの下側に空冷コンデンサ40が隣接して配置されている。つまり、第2熱交換部20Bは、第1熱交換部20Aを挟んで空冷コンデンサ40と離れた位置に配置される。この場合であっても、第2熱交換部20Bを通過する水冷用冷却水が空冷コンデンサ40を通過する空調用冷媒と同一方向に流れている。
On the other hand, in the modified example, as shown in FIG. 13, the second
このような変更例では、第2熱交換部20Bにより冷却される水冷用冷却水が空冷コンデンサ40(高温高圧の空調用冷媒)から離れた位置を流れることによって、水冷用冷却水や空調用冷媒との互いの熱影響を極力小さくでき、第2熱交換部20Bの熱交換効率をより増大できる。
In such a modified example, the cooling water for water cooling cooled by the second
(その他の実施形態)
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
(Other embodiments)
Although the contents of the present invention have been disclosed through the embodiments of the present invention as described above, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、複合型熱交換器1は、エンジンの他に電気駆動源又はその他の電気機器例えばインバータ等の強電系機器が搭載されたハイブリッド電気自動車(HEV)に使用されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、その他の自動車(例えば、電気自動車(EV))であってもよい。
For example, the embodiment of the present invention can be modified as follows. Specifically, the
また、サブラジエータ20及び空冷コンデンサ40は、冷却風の流れと直交する方向に沿ってほぼ同一面上に配置されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、多少ずれた位置に配置されていてもよい。
In addition, the
また、サブラジエータ20が空冷コンデンサ40の上側に配置されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、空冷コンデンサ40がサブラジエータ20の上側に配置されるものであってもよい。
Moreover, although the
また、第1熱交換部20Aは、第2熱交換部20Bの上側又は下側(実施形態では上側、変更例では下側)に設けられるものとして説明したが、これに限定されるものでははなく、それぞれが別体であってもよい。すなわち、第1熱交換部20A及び第2熱交換部20Bは、チューブ及び一対のタンクを備えた個別のサブラジエータであってもよい。
Moreover, although the 1st
また、第2熱交換部20Bを通過する水冷用冷却水は、空冷コンデンサ40を通過する空調用冷媒と同一方向に流れるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、空冷コンデンサ40を通過する空調用冷媒と異なる方向に流れるものであってもよい。
Moreover, although the cooling water for water cooling which passes the 2nd
また、第1熱交換部20A及び第2熱交換部20Bは、それぞれ1つ設けられるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、それそれが交互に複数設けられていてもよい(すなわち、2パス以上(複数のターン))であってもよい。
Moreover, although the 1st
また、第3熱交換器としては、水冷コンデンサ30であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、実施形態以外の水冷コンデンサやオイルクーラなどであってもよい。つまり、実施形態で説明した水冷コンデンサ30は、一例に過ぎないことは勿論であり、例えば、水冷チューブ31は、必ずしも押し出し成形によって形成される必要はなく、インナーフィンチューブや、冷媒通路を有するチューブ、管体などであってもよい。
Further, the third heat exchanger has been described as being the water-cooled
また、水冷コンデンサ30は、サブラジエータ20のUターンタンク23内に収容されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、Uターンタンク23の周囲に取り付けられるものであってもよい。
Moreover, although the water-cooled
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments that are not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is determined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
1…複合型熱交換器
3…強電系機器(車載機器)
10…メインラジエータ(第4熱交換器)
20…サブラジエータ(第1熱交換器)
20A…第1熱交換部
20B…第2熱交換部
21…サブラジチューブ
22…流入流出用タンク
23…Uターンタンク
30…水冷コンデンサ(第3熱交換器)
40…空冷コンデンサ(第2熱交換器)
50…中継配管
60…リキッドタンク
70…組立体
1 ...
10 ... Main radiator (4th heat exchanger)
20 ... Sub-radiator (first heat exchanger)
20A ... 1st
40 ... Air-cooled condenser (second heat exchanger)
50 ... Relay piping 60 ...
Claims (8)
前記第1熱交換器(20)は、第1熱交換部(20A)及び第2熱交換部(20B)を備え、
前記第1熱交換部(20A)により冷却された前記第1冷媒は、前記第3熱交換器(30)内で前記第2冷媒と熱交換し、前記第3熱交換器(30)内で熱交換した前記第1冷媒は、前記第2熱交換部(20B)で熱交換し、前記第2熱交換部(20B)により熱交換された前記第1冷媒は、車載機器の冷却に用いられることを特徴とする複合型熱交換器 (1)。 Heating the first heat exchanger (20) for cooling the first refrigerant, the second heat exchanger (40) for cooling a second refrigerant different from the first refrigerant, the first refrigerant and the second refrigerant. A combined heat exchanger (1) comprising a third heat exchanger (30) to be exchanged,
The first heat exchanger (20) includes a first heat exchange part (20A) and a second heat exchange part (20B),
The first refrigerant cooled by the first heat exchange unit (20A) exchanges heat with the second refrigerant in the third heat exchanger (30), and in the third heat exchanger (30). The heat exchanged first refrigerant exchanges heat in the second heat exchange part (20B), and the first refrigerant exchanged heat by the second heat exchange part (20B) is used for cooling the in-vehicle device. A combined heat exchanger (1).
前記第1熱交換部(20A)は、前記第2熱交換部(20B)の上側又は下側に設けられ、
前記第1熱交換部(20A)により冷却される前記第1冷媒は、前記第3熱交換器(30)を経由して前記第2熱交換部(20B)に流入することを特徴とする複合型熱交換器(1)。 A composite heat exchanger (1) according to claim 1,
The first heat exchange part (20A) is provided above or below the second heat exchange part (20B),
The first refrigerant cooled by the first heat exchange unit (20A) flows into the second heat exchange unit (20B) via the third heat exchanger (30). Mold heat exchanger (1).
前記第2熱交換器(40)は、前記第2熱交換部(20B)と隣接して配置され、
前記第2熱交換部(20B)を通過する前記第1冷媒は、前記第2熱交換器(40)を通過する前記第2冷媒と同一方向に流れることを特徴とする複合型熱交換器(1)。 A composite heat exchanger (1) according to claim 2,
The second heat exchanger (40) is disposed adjacent to the second heat exchange part (20B),
The composite heat exchanger (1), wherein the first refrigerant passing through the second heat exchange part (20B) flows in the same direction as the second refrigerant passing through the second heat exchanger (40). 1).
前記第2熱交換器(40)は、前記第1熱交換部(20A)と隣接して配置され、且つ前記第1熱交換部(20A)を挟んで前記第2熱交換器(40)と離れた位置に配置されることを特徴とする複合型熱交換器(1)。 A composite heat exchanger (1) according to claim 2,
The second heat exchanger (40) is disposed adjacent to the first heat exchange part (20A) and sandwiches the first heat exchange part (20A) with the second heat exchanger (40). A composite heat exchanger (1) characterized in that it is disposed at a distant position.
前記第1熱交換部(20A)は、前記第2熱交換部(20B)の上側又は下側に設けられ、
前記第1熱交換器は、前記第1冷媒を流入及び流出する側に設けられた流入流出用タンク(22)と、前記第1熱交換部(20A)を流出した前記第1冷媒を前記第2熱交換部(20B)に流入させるUターンタンク(23)とを備え、
前記第3熱交換器(30)は、前記Uターンタンク(23)内に設けられることを特徴とする複合型熱交換器(1)。 A composite heat exchanger (1) according to any one of claims 1 to 4,
The first heat exchange part (20A) is provided above or below the second heat exchange part (20B),
The first heat exchanger includes an inflow / outflow tank (22) provided on the inflow and outflow side of the first refrigerant, and the first refrigerant that has flowed out of the first heat exchange section (20A). 2 U-turn tank (23) that flows into the heat exchanger (20B),
The composite heat exchanger (1), wherein the third heat exchanger (30) is provided in the U-turn tank (23).
前記第1熱交換器(20)及び前記第2熱交換器(40)を通過する冷却風の下流側に設けられた第4熱交換器(10)をさらに備え、
前記第4熱交換器(10)の幅は、前記第1熱交換器(20)及び前記第2熱交換器(40)の幅と同等であることを特徴とする複合型熱交換器(1)。 A composite heat exchanger (1) according to claim 1 or 5, wherein
A fourth heat exchanger (10) provided downstream of the cooling air passing through the first heat exchanger (20) and the second heat exchanger (40);
The width of the fourth heat exchanger (10) is equal to the width of the first heat exchanger (20) and the second heat exchanger (40). ).
前記第4熱交換器(10)の第4流入側タンク(12)には、前記第1熱交換器(20)の第1流入側タンク(23)、及び前記第2熱交換器(40)の第2流入流出用タンク(42)を近接して固定し、
前記第4熱交換器(10)の第4流出側タンク(13)には、前記第1熱交換器(20)の第1流出側タンク(22)、及び前記第2熱交換器(40)の第2ターン用タンク(43)を近接して固定することを特徴とする複合型熱交換器(1)。 A composite heat exchanger (1) according to claim 6,
The fourth inflow side tank (12) of the fourth heat exchanger (10) includes the first inflow side tank (23) of the first heat exchanger (20) and the second heat exchanger (40). The second inflow / outflow tank (42) in close proximity,
The fourth outflow side tank (13) of the fourth heat exchanger (10) includes a first outflow side tank (22) of the first heat exchanger (20) and the second heat exchanger (40). A combined heat exchanger (1) characterized in that the second turn tank (43) is fixed in close proximity.
前記第1熱交換器(20)及び前記第2熱交換器(40)は、それぞれ固定部(22f,23f,42f,43f)を有し、
前記第4熱交換器(10)は、前記各固定部(22f,23f,42f,43f)がそれぞれ固定される被固定部(12a,13a)を有することを特徴とする複合型熱交換器(1)。 A composite heat exchanger (1) according to claim 6 or claim 7,
The first heat exchanger (20) and the second heat exchanger (40) each have a fixing portion (22f, 23f, 42f, 43f),
The fourth heat exchanger (10) has a fixed part (12a, 13a) to which the fixing parts (22f, 23f, 42f, 43f) are fixed, respectively. 1).
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