JP2017020680A - Heat exchanger - Google Patents

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JP2017020680A
JP2017020680A JP2015136960A JP2015136960A JP2017020680A JP 2017020680 A JP2017020680 A JP 2017020680A JP 2015136960 A JP2015136960 A JP 2015136960A JP 2015136960 A JP2015136960 A JP 2015136960A JP 2017020680 A JP2017020680 A JP 2017020680A
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裕之 大野
Hiroyuki Ono
裕之 大野
哲 佐久間
Satoru Sakuma
哲 佐久間
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To downsize a heat exchanger.SOLUTION: A heat exchanger 50 comprises: a condensing part 52 condensing a cooling medium; an evaporation part 51 evaporating the cooling medium; and an expansion part 53 decompressing and expanding the cooling medium passing through the condensing part 52 and feeding the resultant cooling medium into the evaporation part 51, the heat exchanger 50 being an integral heat exchanger 50 in which the condensing part 52, the expansion part 53, and the evaporation part 51 are stacked, and the expansion part 53 being provided between the condensing part 52 and the evaporation part 51.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は熱交換器に関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger.

従来、上部熱交換部と下部熱交換部とを上下方向に配置し、冷房運転時に上部熱交換部を蒸発器として機能させ、下部熱交換部を凝縮器として機能させた熱交換器が特許文献1に開示されている。   Conventionally, a heat exchanger in which an upper heat exchange part and a lower heat exchange part are arranged in the vertical direction, the upper heat exchange part functions as an evaporator during cooling operation, and the lower heat exchange part functions as a condenser is disclosed in Patent Literature 1 is disclosed.

特開2012−117751号公報JP 2012-117751 A

しかし、上記の熱交換器においては、上部熱交換部と下部熱交換部との外部に膨張装置が設けられており、膨張装置を配置するスペースを確保しなければならず、膨張装置の分、熱交換器が大型になる。   However, in the above heat exchanger, an expansion device is provided outside the upper heat exchange unit and the lower heat exchange unit, and a space for disposing the expansion device must be secured. The heat exchanger becomes large.

本発明はこのような点に鑑みて発明されたもので、熱交換器を小型化することを目的とする。   This invention is invented in view of such a point, and it aims at miniaturizing a heat exchanger.

本発明のある態様に係る熱交換器は、冷却媒体を凝縮させる凝縮部と、冷却媒体を蒸発させる蒸発部と、凝縮部を通った冷却媒体を減圧膨張させて蒸発部に流入させる膨張部とを備えた熱交換器であって、熱交換器は、凝縮部と膨張部と蒸発部とを積層した一体型熱交換器であり、膨張部は、凝縮部と蒸発部との間に設けられる。   A heat exchanger according to an aspect of the present invention includes a condensing unit that condenses a cooling medium, an evaporating unit that evaporates the cooling medium, an expansion unit that decompresses and expands the cooling medium that has passed through the condensing unit, and flows into the evaporating unit. The heat exchanger is an integrated heat exchanger in which a condensing unit, an expansion unit, and an evaporation unit are stacked, and the expansion unit is provided between the condensing unit and the evaporation unit. .

この態様によると、膨張部が凝縮部と蒸発部との間に設けられ、凝縮部、膨張部及び蒸発部を積層することで、外部回路を用いることなく、凝縮部と蒸発部と膨張部とを一体化することができ、熱交換器を小型化することができる。   According to this aspect, the expansion unit is provided between the condensing unit and the evaporation unit, and the condensing unit, the expansion unit, and the expansion unit are stacked without stacking the condensing unit, the expansion unit, and the evaporation unit. Can be integrated, and the heat exchanger can be downsized.

車両空調装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a vehicle air conditioner. 一体型熱交換器の斜視図である。It is a perspective view of an integrated heat exchanger. 図2のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 図2のIV−IV断面図である。It is IV-IV sectional drawing of FIG. 図2のV−V断面図である。FIG. 5 is a VV cross-sectional view of FIG. 2. 膨張部をチラー側から見た図である。It is the figure which looked at the expansion part from the chiller side. 絞りプレートの斜視図である。It is a perspective view of an aperture plate.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本発明の実施形態の構成について図1を用いて説明する。図1は、本実施形態の車両用空調装置100の全体構成図である。   The configuration of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle air conditioner 100 according to the present embodiment.

車両用空調装置100は、ハイブリッド車両(Hybrid Electric Vehicle:HEV)など、停車時や走行時にエンジン9を停止するエンジン停止機能を有する車両1に搭載される空調装置である。車両1は、車輪の駆動や発電に用いられるエンジン9と、循環する冷却水によってエンジン9を冷却するラジエータ8と、を備える。   The vehicle air conditioner 100 is an air conditioner mounted on a vehicle 1 having an engine stop function for stopping the engine 9 when the vehicle stops or travels, such as a hybrid vehicle (HEV). The vehicle 1 includes an engine 9 that is used for driving wheels and generating electric power, and a radiator 8 that cools the engine 9 with circulating cooling water.

車両用空調装置100は、風路2を流れる空気を冷却するとともに除湿する冷凍サイクルとしてのヒートポンプユニット4と、風路2を流れる空気を温めるヒータユニット6とを備える。   The vehicle air conditioner 100 includes a heat pump unit 4 as a refrigeration cycle that cools and dehumidifies air flowing through the air passage 2, and a heater unit 6 that warms the air flowing through the air passage 2.

風路2には、空気導入口から吸い込まれた空気が流れる。風路2には、車室外の外気と車室内の内気とを吸い込むことができる。風路2を通過した空気は、車室内に導かれる。   The air sucked from the air inlet flows through the air passage 2. The air path 2 can suck outside air outside the passenger compartment and inside air inside the passenger compartment. The air that has passed through the air passage 2 is guided into the passenger compartment.

ヒートポンプユニット4は、冷媒が循環する冷媒循環回路41と、電動モータ(図示省略)によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機としての電動コンプレッサ42と、冷房時において電動コンプレッサ42によって圧縮された冷媒を放熱させて凝縮させる室外熱交換器43と、凝縮した冷媒を減圧して膨張させる膨張弁44と、膨張して温度が下がった冷媒によって風路2を流れる空気を冷却するエバポレータ45と、を有する。   The heat pump unit 4 includes a refrigerant circulation circuit 41 that circulates refrigerant, an electric compressor 42 that is driven by an electric motor (not shown) and compresses the refrigerant, and refrigerant that is compressed by the electric compressor 42 during cooling. An outdoor heat exchanger 43 that dissipates heat and condenses, an expansion valve 44 that decompresses and expands the condensed refrigerant, and an evaporator 45 that cools the air flowing through the air passage 2 using the refrigerant that has expanded and the temperature has decreased. .

電動コンプレッサ42は、例えばベーン形の回転式電動コンプレッサであるが、スクロール形の電動コンプレッサを用いてもよい。電動コンプレッサ42は、コントローラ(図示省略)からの指令信号によって回転速度が制御される。   The electric compressor 42 is, for example, a vane-type rotary electric compressor, but a scroll-type electric compressor may be used. The rotational speed of the electric compressor 42 is controlled by a command signal from a controller (not shown).

電動コンプレッサ42の上流には、アキュムレータ46が設けられる。アキュムレータ46は、エバポレータ45から送られてきた冷媒のうち余剰分を一時的に溜めると共に、気体冷媒のみを電動コンプレッサ42に送る。   An accumulator 46 is provided upstream of the electric compressor 42. The accumulator 46 temporarily accumulates the surplus of the refrigerant sent from the evaporator 45 and sends only the gaseous refrigerant to the electric compressor 42.

冷房時の室外熱交換器43は、外気との熱交換によって冷媒を冷却して液化させる。室外熱交換器43は、気体冷媒を液化させる主室外熱交換器43aと、液体冷媒が溜められるリキッドタンク43bと、液体冷媒を更に冷却する過冷却室外熱交換器43cと、を有する。   The outdoor heat exchanger 43 during cooling cools and liquefies the refrigerant by exchanging heat with the outside air. The outdoor heat exchanger 43 includes a main outdoor heat exchanger 43a that liquefies gaseous refrigerant, a liquid tank 43b that stores liquid refrigerant, and a supercooling outdoor heat exchanger 43c that further cools the liquid refrigerant.

膨張弁44は、室外熱交換器43によって冷却された液体冷媒を膨張させる。膨張弁44は、エバポレータ45の出口側に取り付けられた感温筒部(図示省略)を有し、エバポレータ45の出口側における冷媒の過熱度を所定値に維持するように開度が自動的に調整される。   The expansion valve 44 expands the liquid refrigerant cooled by the outdoor heat exchanger 43. The expansion valve 44 has a temperature sensing cylinder (not shown) attached to the outlet side of the evaporator 45, and the opening degree is automatically adjusted so that the degree of superheat of the refrigerant on the outlet side of the evaporator 45 is maintained at a predetermined value. Adjusted.

エバポレータ45は、膨張弁44によって減圧された液体冷媒と風路2を流れる空気との間で熱交換を行う。エバポレータ45は、風路2内に設けられ、風路2を流れる空気を冷却及び除湿する。エバポレータ45では、風路2を流れる空気の熱によって液体冷媒が蒸発して気体冷媒になる。エバポレータ45によって蒸発した気体冷媒は、アキュムレータ46を介して再び電動コンプレッサ42に供給される。   The evaporator 45 performs heat exchange between the liquid refrigerant decompressed by the expansion valve 44 and the air flowing through the air passage 2. The evaporator 45 is provided in the air passage 2 and cools and dehumidifies the air flowing through the air passage 2. In the evaporator 45, the liquid refrigerant evaporates by the heat of the air flowing through the air passage 2, and becomes a gaseous refrigerant. The gaseous refrigerant evaporated by the evaporator 45 is supplied again to the electric compressor 42 via the accumulator 46.

また、ヒートポンプユニット4は、一体型熱交換器50を有する。一体型熱交換器50について図1〜図7を用いて詳しく説明する。   Further, the heat pump unit 4 has an integrated heat exchanger 50. The integrated heat exchanger 50 will be described in detail with reference to FIGS.

図2は一体型熱交換器50の斜視図である。図3は図2のIII−III断面図である。図4は図2のIV−IV断面図である。図5は図2のV−V断面図である。図6はチラー側プレート53aを外して膨張部53をチラー51側から見た図である。図7は絞りプレート59の斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view of the integrated heat exchanger 50. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. FIG. 6 is a view of the inflating portion 53 viewed from the chiller 51 side with the chiller side plate 53a removed. FIG. 7 is a perspective view of the diaphragm plate 59.

一体型熱交換器50は、箱形の熱交換器である。一体型熱交換器50は、冷媒が後述するエンジン冷却回路60内の冷却水から吸熱するチラー51と、チラー51にて吸熱し、電動コンプレッサ42によって圧縮された冷媒から後述するヒータ回路70内の冷却水に放熱するコンデンサ52と、コンデンサ52を通過した冷媒を減圧膨張する膨張部53とを積層して構成される。   The integrated heat exchanger 50 is a box-shaped heat exchanger. The integrated heat exchanger 50 includes a chiller 51 that absorbs heat from cooling water in an engine cooling circuit 60 to be described later, and a refrigerant that absorbs heat in the chiller 51 and is compressed by the electric compressor 42 in a heater circuit 70 to be described later. A capacitor 52 that radiates heat to the cooling water and an expansion portion 53 that decompresses and expands the refrigerant that has passed through the capacitor 52 are stacked.

一体型熱交換器50は、電動コンプレッサ42から排出された冷媒をコンデンサ52に流入する冷媒流入管52aと、チラー51から冷媒を排出する冷媒排出管51aと、コンデンサ52に冷却水を流入する第1冷却水流入管52bと、コンデンサ52から冷却水を排出する第1冷却水排出管52cと、チラー51に冷却水を流入する第2冷却水流入管51bと、チラー51から冷却水を排出する第2冷却水排出管51cとを有する。   The integrated heat exchanger 50 includes a refrigerant inflow pipe 52 a for flowing the refrigerant discharged from the electric compressor 42 into the condenser 52, a refrigerant discharge pipe 51 a for discharging the refrigerant from the chiller 51, and a first flow through which cooling water flows into the condenser 52. 1st cooling water inflow pipe 52b, 1st cooling water discharge pipe 52c which discharges cooling water from condenser 52, 2nd cooling water inflow pipe 51b which flows cooling water into chiller 51, and 2nd which discharges cooling water from chiller 51 And a cooling water discharge pipe 51c.

コンデンサ52は、図3に示すように、複数のプレート54aを、スペーサ55aを介して積層して構成される。コンデンサ52の上端には冷媒流入管52a、第1冷却水流入管52b及び第1冷却水排出管52cが取り付けられる端部プレート56が配置される。   As shown in FIG. 3, the capacitor 52 is formed by laminating a plurality of plates 54a via spacers 55a. An end plate 56 to which the refrigerant inflow pipe 52a, the first cooling water inflow pipe 52b, and the first cooling water discharge pipe 52c are attached is disposed at the upper end of the condenser 52.

コンデンサ52では、プレート54a、スペーサ55aを積層し、上端に端部プレート56を配置することで、冷媒が流れる第1冷媒流路52dと、冷却水が流れる第1冷却水流路52eとが積層方向に沿って交互に形成される。また、コンデンサ52には、図4に示すように、冷媒流入管52aから第1冷媒流路52dに冷媒を流入する第1冷媒流入孔52fと、第1冷媒流路52dから後述する膨張部53に冷媒を排出する第1冷媒排出孔52gとが形成され、図3に示すように、第1冷却水流入管52bから第1冷却水流路52eに冷却水を流入する第1冷却水流入孔52hと、第1冷却水流路52eから第1冷却水排出管52cに冷却水を排出する第1冷却水排出孔52iとが形成される。   In the capacitor 52, the plate 54a and the spacer 55a are stacked, and the end plate 56 is disposed at the upper end, so that the first coolant channel 52d through which the coolant flows and the first coolant channel 52e through which the coolant flows are stacked in the stacking direction. Are formed alternately. Further, as shown in FIG. 4, the capacitor 52 includes a first refrigerant inflow hole 52f through which refrigerant flows from the refrigerant inflow pipe 52a into the first refrigerant flow path 52d, and an expansion section 53 to be described later from the first refrigerant flow path 52d. A first refrigerant discharge hole 52g for discharging the refrigerant is formed in the first cooling water inflow hole 52h through which cooling water flows from the first cooling water inflow pipe 52b to the first cooling water flow path 52e, as shown in FIG. A first cooling water discharge hole 52i for discharging cooling water from the first cooling water flow path 52e to the first cooling water discharge pipe 52c is formed.

なお、第1冷媒流入孔52f及び第1冷媒排出孔52gは、第1冷却水流路52eとは連通しない。また、第1冷却水流入孔52h及び第1冷却水排出孔52iは、第1冷媒流路52dとは連通しない。これら連通を防ぐ方法としては、スペーサをプレート間に挟み接合する方法や、プレス成型などによりプレートに凹凸を付けて接合する方法などがある。   The first refrigerant inflow hole 52f and the first refrigerant discharge hole 52g do not communicate with the first cooling water flow path 52e. Further, the first cooling water inflow hole 52h and the first cooling water discharge hole 52i do not communicate with the first refrigerant flow path 52d. As a method for preventing such communication, there are a method in which a spacer is sandwiched between plates, a method in which unevenness is applied to a plate by press molding, and the like.

コンデンサ52は、第1冷媒流路52dを流れる冷媒と第1冷却水流路52eを流れる冷却水との間で熱交換を行い、冷媒によって冷却水を加熱する。   The condenser 52 exchanges heat between the refrigerant flowing through the first refrigerant flow path 52d and the cooling water flowing through the first cooling water flow path 52e, and heats the cooling water with the refrigerant.

チラー51は、図3に示すように、複数のプレート54bを、スペーサ55bを介して積層して構成される。チラー51の下端には冷媒排出管51a、第2冷却水流入管51b及び第2冷却水排出管51cが取り付けられる端部プレート57が配置される。   As shown in FIG. 3, the chiller 51 is configured by laminating a plurality of plates 54b via spacers 55b. An end plate 57 to which the refrigerant discharge pipe 51a, the second cooling water inflow pipe 51b, and the second cooling water discharge pipe 51c are attached is disposed at the lower end of the chiller 51.

チラー51では、プレート54b、スペーサ55bを積層し、下端に端部プレート57を配置することで、冷媒が流れる第2冷媒流路51dと、冷却水が流れる第2冷却水流路51eとが積層方向に沿って交互に形成される。また、チラー51には、図4に示すように、膨張部53によって減圧膨張された冷媒を第2冷媒流路51dに流入する第2冷媒流入孔51fと、第2冷媒流路51dから冷媒排出管51aに冷媒を排出する第2冷媒排出孔51gとが形成され、図3に示すように、第2冷却水流入管51bから第2冷却水流路51eに冷却水を流入する第2冷却水流入孔51hと、第2冷却水流路51eから第2冷却水排出管51cに冷却水を排出する第2冷却水排出孔51iとが形成される。   In the chiller 51, the plate 54b and the spacer 55b are stacked, and the end plate 57 is disposed at the lower end, whereby the second coolant channel 51d through which the coolant flows and the second coolant channel 51e through which the coolant flows are stacked in the stacking direction. Are formed alternately. In addition, as shown in FIG. 4, the chiller 51 has a second refrigerant inflow hole 51f through which the refrigerant decompressed and expanded by the expansion portion 53 flows into the second refrigerant flow path 51d, and a refrigerant discharge from the second refrigerant flow path 51d. A second coolant discharge hole 51g for discharging the coolant is formed in the pipe 51a, and as shown in FIG. 3, a second coolant inlet hole for allowing the coolant to flow into the second coolant channel 51e from the second coolant inlet pipe 51b. 51h and the 2nd cooling water discharge hole 51i which discharges a cooling water from the 2nd cooling water flow path 51e to the 2nd cooling water discharge pipe 51c are formed.

なお、第2冷媒流入孔51f及び第2冷媒排出孔51gは、第2冷却水流路51eとは連通しない。また、第2冷却水流入孔51h及び第2冷却水排出孔51iは、第2冷媒流路51dとは連通しない。これら連通を防ぐ方法としては、スペーサをプレート間に挟み接合する方法や、プレス成型などによりプレートに凹凸を付けて接合する方法などがある。   The second refrigerant inflow hole 51f and the second refrigerant discharge hole 51g do not communicate with the second cooling water flow path 51e. Further, the second cooling water inflow hole 51h and the second cooling water discharge hole 51i do not communicate with the second refrigerant flow path 51d. As a method for preventing such communication, there are a method in which a spacer is sandwiched between plates, a method in which unevenness is applied to a plate by press molding, and the like.

チラー51は、第2冷媒流路51dを流れる冷媒と第2冷却水流路51eを流れる冷却水との間で熱交換を行い、冷媒で吸熱させ、冷媒を蒸発させる。   The chiller 51 performs heat exchange between the refrigerant flowing through the second refrigerant channel 51d and the cooling water flowing through the second cooling water channel 51e, absorbs heat with the refrigerant, and evaporates the refrigerant.

膨張部53は、図5に示すようにコンデンサ52とチラー51とによって挟まれている。膨張部53は、チラー側プレート53aにスペーサ58を配置し、スペーサ58の内側に絞りプレート59を配置し、その上にコンデンサ側プレート53bを重ねて形成される。   The inflating part 53 is sandwiched between a capacitor 52 and a chiller 51 as shown in FIG. The inflating portion 53 is formed by disposing a spacer 58 on the chiller side plate 53a, disposing a diaphragm plate 59 inside the spacer 58, and overlapping a capacitor side plate 53b thereon.

絞りプレート59には、図6、図7に示すようにチラー51側の面に直線状の絞り溝59aが形成され、絞り溝59aの周囲に複数の孔59bが形成される。   As shown in FIGS. 6 and 7, the diaphragm plate 59 is formed with a linear diaphragm groove 59a on the surface on the chiller 51 side, and a plurality of holes 59b are formed around the diaphragm groove 59a.

膨張部53では、絞り溝59aとチラー側プレート53aとによって絞り部53cが形成される。絞り部53cは、幅が長さよりも短くなるように形成されたオリフィス構造であり、絞り部53cを長くすることで絞り部53cを流れる冷媒に圧損を与える。   In the expansion part 53, the throttle part 53c is formed by the throttle groove 59a and the chiller side plate 53a. The throttle part 53c is an orifice structure formed so that the width is shorter than the length, and the refrigerant flowing through the throttle part 53c is subjected to pressure loss by making the throttle part 53c longer.

膨張部53には、絞り溝59aの延設方向における両端側にコンデンサ側プレート53b、スペーサ58、チラー側プレート53a及び絞りプレート59によって、冷媒流入部53d及び冷媒排出部53eが形成される。   In the expansion portion 53, a refrigerant inflow portion 53d and a refrigerant discharge portion 53e are formed by the capacitor side plate 53b, the spacer 58, the chiller side plate 53a, and the throttle plate 59 on both ends in the extending direction of the throttle groove 59a.

冷媒流入部53dは、コンデンサ52の第1冷媒排出孔52gに連通し、第1冷媒排出孔52gから冷媒が流入する。また、冷媒流入部53dは、絞り部53cに連通し、冷媒を絞り部53cに流入させる。   The refrigerant inflow portion 53d communicates with the first refrigerant discharge hole 52g of the capacitor 52, and the refrigerant flows in from the first refrigerant discharge hole 52g. The refrigerant inflow portion 53d communicates with the throttle portion 53c and allows the refrigerant to flow into the throttle portion 53c.

冷媒排出部53eは、絞り部53cに連通し、絞り部53cから冷媒が流入する。絞り部53cを通った冷媒は、冷媒排出部53eにおいて減圧膨張する。また、冷媒排出部53eは、チラー51の第2冷媒流入孔51fに連通し、冷媒を第2冷媒流入孔51fに流入させる。   The refrigerant discharge part 53e communicates with the throttle part 53c, and the refrigerant flows from the throttle part 53c. The refrigerant that has passed through the throttle portion 53c expands under reduced pressure in the refrigerant discharge portion 53e. The refrigerant discharge part 53e communicates with the second refrigerant inflow hole 51f of the chiller 51, and causes the refrigerant to flow into the second refrigerant inflow hole 51f.

膨張部53では、絞りプレート59、コンデンサ側プレート53b及びスペーサ58が密着しており、また絞りプレート59、チラー側プレート53a及びスペーサ58が密着しており、冷媒流入部53dと冷媒排出部53eとは絞り部53cのみを介して連通する。   In the expansion part 53, the diaphragm plate 59, the capacitor side plate 53b, and the spacer 58 are in close contact, and the diaphragm plate 59, the chiller side plate 53a, and the spacer 58 are in close contact, and the refrigerant inflow part 53d and the refrigerant discharge part 53e Communicates only through the aperture 53c.

絞りプレート59は、孔59bの内壁、コンデンサ側プレート53b及びチラー側プレート53aによって、閉塞された空間53fを形成し、この空間53fがコンデンサ52とチラー51との間の断熱機能を有する。従って、コンデンサ52とチラー51との熱伝導が抑制される。また、絞り部53cを流れる冷媒への熱伝導も抑制される。   The aperture plate 59 forms a closed space 53f by the inner wall of the hole 59b, the capacitor side plate 53b, and the chiller side plate 53a, and this space 53f has a heat insulating function between the capacitor 52 and the chiller 51. Therefore, heat conduction between the capacitor 52 and the chiller 51 is suppressed. Further, heat conduction to the refrigerant flowing through the throttle portion 53c is also suppressed.

なお、絞り溝59aの形状を直線状としているが、これに限られず冷媒に圧損を与え、冷媒排出部53eにおいて減圧膨張可能な形状であればよく、例えば蛇行するように絞り溝59aを形成してもよい。   The shape of the throttle groove 59a is a straight line. However, the shape is not limited to this, and any shape may be used as long as it causes pressure loss to the refrigerant and can be decompressed and expanded in the refrigerant discharge portion 53e. For example, the throttle groove 59a is formed to meander. May be.

図1に戻り、ヒートポンプユニット4は、電動コンプレッサ42によって圧縮された冷媒を一体型熱交換器50に導く状態とエバポレータ45に導く状態とに切り換える三方弁48を有する。   Returning to FIG. 1, the heat pump unit 4 includes a three-way valve 48 that switches between a state in which the refrigerant compressed by the electric compressor 42 is guided to the integrated heat exchanger 50 and a state in which the refrigerant is guided to the evaporator 45.

三方弁48は、コントローラからの指令信号によって切り換えられる。三方弁48が、電動コンプレッサ42によって圧縮された冷媒をエバポレータ45に導くように切り換えられると、冷媒は室外熱交換器43と膨張弁44とエバポレータ45とアキュムレータ46とを通過して再び電動コンプレッサ42に供給される。一方、三方弁48が、電動コンプレッサ42によって圧縮された冷媒を一体型熱交換器50に導く状態に切り換えられると、冷媒はコンデンサ52とチラー51とを通過した後、戻り流路49を通り、アキュムレータ46を介して再び電動コンプレッサ42に供給される。   The three-way valve 48 is switched by a command signal from the controller. When the three-way valve 48 is switched so as to guide the refrigerant compressed by the electric compressor 42 to the evaporator 45, the refrigerant passes through the outdoor heat exchanger 43, the expansion valve 44, the evaporator 45, and the accumulator 46 and again becomes the electric compressor 42. To be supplied. On the other hand, when the three-way valve 48 is switched to a state in which the refrigerant compressed by the electric compressor 42 is guided to the integrated heat exchanger 50, the refrigerant passes through the condenser 52 and the chiller 51 and then passes through the return flow path 49. The electric compressor 42 is supplied again via the accumulator 46.

ヒータユニット6は、エンジン9を冷却水によって冷却するエンジン冷却回路60と、風路2を通じて車両1の車室内に導かれる空気を加熱するヒータコア75を冷却水によって温めるヒータ回路70と、遮断状態に切り換えられた場合にエンジン冷却回路60とヒータ回路70との連通を遮断する三方弁7と、を有する。   The heater unit 6 includes an engine cooling circuit 60 that cools the engine 9 with cooling water, a heater circuit 70 that heats the heater core 75 that heats the air guided to the passenger compartment of the vehicle 1 through the air passage 2, and the shut-off state. And a three-way valve 7 that shuts off the communication between the engine cooling circuit 60 and the heater circuit 70 when switched.

エンジン冷却回路60は、冷却水が循環する冷却水循環通路63と、冷却水循環通路63内の冷却水を循環させるウォーターポンプ61と、チラー51とを有する。冷却水循環通路63は、車両1のエンジン9に冷却水を循環させる。また、冷却水循環通路63は、車両1のラジエータ8にも冷却水を循環させることが可能である。なお、エンジン冷却回路60は、エンジン9の排熱によって冷却水を温める排熱回収器を含んでもよい。   The engine cooling circuit 60 includes a cooling water circulation passage 63 through which cooling water circulates, a water pump 61 that circulates the cooling water in the cooling water circulation passage 63, and a chiller 51. The coolant circulation passage 63 circulates coolant in the engine 9 of the vehicle 1. The cooling water circulation passage 63 can also circulate cooling water to the radiator 8 of the vehicle 1. The engine cooling circuit 60 may include an exhaust heat recovery device that warms the cooling water using the exhaust heat of the engine 9.

ヒータ回路70は、冷却水が循環する冷却水循環通路73と、冷却水循環通路73内の冷却水を循環させるウォーターポンプ71と、コンデンサ52と、風路2内に配設されるヒータコア75と、を有する。   The heater circuit 70 includes a cooling water circulation passage 73 through which the cooling water circulates, a water pump 71 that circulates the cooling water in the cooling water circulation passage 73, a condenser 52, and a heater core 75 disposed in the air passage 2. Have.

三方弁7は、コントローラからの指令信号によって切り換えられる。三方弁7が連通状態に切り換えられると、連通通路65が連通して冷却水循環通路63と冷却水循環通路73とが連通する。この場合、エンジン9にて加熱された冷却水が、三方弁7を通過してヒータコア75に導かれる。一方、三方弁7が遮断状態に切り換えられると、連通通路65が遮断されて冷却水循環通路63と冷却水循環通路73との連通が遮断される。この場合、冷却水循環通路63内と冷却水循環通路73内とでは、各々独立して冷却水が循環する。三方弁7に代えて、連通通路65を連通状態と遮断状態とに切り換える開閉弁を遮断機構として用いてもよい。   The three-way valve 7 is switched by a command signal from the controller. When the three-way valve 7 is switched to the communication state, the communication passage 65 communicates and the cooling water circulation passage 63 and the cooling water circulation passage 73 communicate. In this case, the cooling water heated by the engine 9 passes through the three-way valve 7 and is guided to the heater core 75. On the other hand, when the three-way valve 7 is switched to the shut-off state, the communication passage 65 is shut off, and the communication between the coolant circulation passage 63 and the coolant circulation passage 73 is shut off. In this case, the cooling water circulates independently in the cooling water circulation passage 63 and the cooling water circulation passage 73. Instead of the three-way valve 7, an on-off valve that switches the communication passage 65 between a communication state and a cutoff state may be used as a cutoff mechanism.

風路2内におけるヒータコア75の上流には、風路2を流れる空気のうちヒータコア75に導かれる空気とヒータコア75をバイパスする空気との流量を調整するミックスドア76が設けられる。ミックスドア76は、コントローラの指令信号によって動作する。   A mix door 76 is provided upstream of the heater core 75 in the air path 2 to adjust the flow rate of the air flowing through the air path 2 between the air guided to the heater core 75 and the air bypassing the heater core 75. The mix door 76 operates in response to a command signal from the controller.

次に本実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

車両用空調装置100では、三方弁7が冷却水循環通路63と冷却水循環通路73とを遮断すると共に、ヒートポンプユニット4が稼働するヒートポンプ暖房モードと、三方弁7が冷却水循環通路63と冷却水循環通路73とを連通させるエンジン暖房モードと、のいずれかによって暖房運転が行われる。   In the vehicle air conditioner 100, the three-way valve 7 blocks the cooling water circulation passage 63 and the cooling water circulation passage 73, and the heat pump heating mode in which the heat pump unit 4 operates, and the three-way valve 7 includes the cooling water circulation passage 63 and the cooling water circulation passage 73. The heating operation is performed in any one of the engine heating mode for communicating with the engine.

<ヒートポンプ暖房モード>
ヒートポンプ暖房モードによる運転は、エンジン9の温度が比較的低温の状態で行われる。ヒートポンプ暖房モードでは、三方弁48は、一体型熱交換器50に冷媒を導く状態に切り換えられる。三方弁7は、遮断状態に切り換えられる。
<Heat pump heating mode>
The operation in the heat pump heating mode is performed in a state where the temperature of the engine 9 is relatively low. In the heat pump heating mode, the three-way valve 48 is switched to a state in which the refrigerant is guided to the integrated heat exchanger 50. The three-way valve 7 is switched to the cutoff state.

ヒートポンプ暖房モードにおいては、冷却水循環通路63内と冷却水循環通路73内とでは独立して冷却水が循環する。従って、一体型熱交換器50のチラー51にはエンジン9を冷却する冷却水が流れ、一体型熱交換器50のコンデンサ52にはヒータコア75に流れる冷却水が流れる。   In the heat pump heating mode, the cooling water circulates independently in the cooling water circulation passage 63 and the cooling water circulation passage 73. Accordingly, cooling water for cooling the engine 9 flows through the chiller 51 of the integrated heat exchanger 50, and cooling water flowing through the heater core 75 flows through the condenser 52 of the integrated heat exchanger 50.

また、ヒートポンプユニット4では、電動コンプレッサ42から排出される冷媒は、一体型熱交換器50を通過した後、戻り流路49を通り、アキュムレータ46を介して電動コンプレッサ42に戻される。   In the heat pump unit 4, the refrigerant discharged from the electric compressor 42 passes through the integrated heat exchanger 50, passes through the return channel 49, and is returned to the electric compressor 42 through the accumulator 46.

一体型熱交換器50のコンデンサ52では、電動コンプレッサ42から排出された高温の冷媒が冷媒流入管52aを介して第1冷媒流路52dに流入し、ヒータコア75に流れる冷却水が第1冷却水流入管52bを介して第1冷却水流路52eに流入する。コンデンサ52では、冷却水が冷媒から吸熱し、冷却水が加熱され、冷媒が冷却される。加熱された冷却水は第1冷却水排出管52cを介してヒータコア75に排出される。冷却された冷媒は、第1冷媒排出孔52gを介して膨張部53に流入する。   In the condenser 52 of the integrated heat exchanger 50, the high-temperature refrigerant discharged from the electric compressor 42 flows into the first refrigerant flow path 52d via the refrigerant inflow pipe 52a, and the cooling water flowing through the heater core 75 flows into the first cooling water flow. It flows into the first cooling water flow path 52e through the inlet pipe 52b. In the condenser 52, the cooling water absorbs heat from the refrigerant, the cooling water is heated, and the refrigerant is cooled. The heated cooling water is discharged to the heater core 75 through the first cooling water discharge pipe 52c. The cooled refrigerant flows into the expansion part 53 through the first refrigerant discharge hole 52g.

一体型熱交換器50は、膨張部53をコンデンサ52とチラー51とによって挟むように、コンデンサ52と膨張部53とチラー51とを積層して構成されている。従って、コンデンサ52から排出された冷媒は外部回路を経由することなく膨張部53に流入し、膨張部53から排出される冷媒は外部回路を経由することなくチラー51に流入する。   The integrated heat exchanger 50 is configured by stacking the capacitor 52, the expansion unit 53, and the chiller 51 so that the expansion unit 53 is sandwiched between the capacitor 52 and the chiller 51. Accordingly, the refrigerant discharged from the capacitor 52 flows into the expansion unit 53 without going through the external circuit, and the refrigerant discharged from the expansion unit 53 flows into the chiller 51 without going through the external circuit.

チラー51では、膨張部53によって減圧膨張された冷媒が第2冷媒流入孔51fを介して第2冷媒流路51dに流入し、エンジン9を通った冷却水が第2冷却水流入管51bを介して第2冷却水流路51eに流入する。チラー51では、冷媒が冷却水から吸熱し、蒸発する。蒸発した冷媒は冷媒排出管51aから排出される。冷却水は第2冷却水排出管51cから排出される。   In the chiller 51, the refrigerant decompressed and expanded by the expansion portion 53 flows into the second refrigerant flow path 51d via the second refrigerant inflow hole 51f, and the cooling water passing through the engine 9 passes through the second cooling water inflow pipe 51b. It flows into the second cooling water channel 51e. In the chiller 51, the refrigerant absorbs heat from the cooling water and evaporates. The evaporated refrigerant is discharged from the refrigerant discharge pipe 51a. The cooling water is discharged from the second cooling water discharge pipe 51c.

このように、ヒートポンプ暖房モードでは、冷却水循環通路63を流れる冷却水の熱をチラー51によって回収し、回収した熱を用いてコンデンサ52によって冷却水循環通路73を流れる冷却水を加熱する。そして、加熱された冷却水を用いてヒータコア75で風路2内の空気を温める。   Thus, in the heat pump heating mode, the heat of the cooling water flowing through the cooling water circulation passage 63 is recovered by the chiller 51, and the cooling water flowing through the cooling water circulation passage 73 is heated by the condenser 52 using the recovered heat. And the air in the air path 2 is warmed with the heater core 75 using the heated cooling water.

<エンジン暖房モード>
エンジン暖房モードによる運転は、ヒートポンプ暖房モードと比較して冷却水の温度が高温の状態で行われる。エンジン暖房モードでは、電動コンプレッサ42の運転が停止され、ヒートポンプユニット4内を冷媒は循環しない。三方弁7は、連通状態に切り換えられる。
<Engine heating mode>
The operation in the engine heating mode is performed in a state where the temperature of the cooling water is higher than that in the heat pump heating mode. In the engine heating mode, the operation of the electric compressor 42 is stopped, and the refrigerant does not circulate in the heat pump unit 4. The three-way valve 7 is switched to the communication state.

これにより、冷却水循環通路63と冷却水循環通路73とが連通し、エンジン9にて温められた冷却水がヒータコア75に導かれる。そして、エンジン9の熱が伝達された冷却水を用いてヒータコア75で風路2内の空気を温める。   Thereby, the cooling water circulation passage 63 and the cooling water circulation passage 73 communicate with each other, and the cooling water heated by the engine 9 is guided to the heater core 75. And the air in the air path 2 is warmed with the heater core 75 using the cooling water to which the heat of the engine 9 was transmitted.

本発明の実施形態の効果について説明する。   The effect of the embodiment of the present invention will be described.

コンデンサ52と膨張部53とチラー51とを積層して一体型熱交換器50を構成し、コンデンサ52とチラー51との間に膨張部53を設ける。これにより、外部回路を介することなくコンデンサ52からチラー51に冷媒を減圧膨張して供給することができる。従って、熱交換器を小型化することができる。   The condenser 52, the expansion part 53, and the chiller 51 are stacked to constitute the integrated heat exchanger 50, and the expansion part 53 is provided between the capacitor 52 and the chiller 51. As a result, the refrigerant can be decompressed and expanded and supplied from the capacitor 52 to the chiller 51 without using an external circuit. Therefore, the heat exchanger can be reduced in size.

絞り部53cを形成する絞り溝59aが形成された絞りプレート59を、コンデンサ52とチラー51との間に配置して、膨張部53を形成する。これにより、一体型熱交換器50を容易に組み立てることができ、熱交換器を小型化することができる。   The expansion plate 53 is formed between the condenser 52 and the chiller 51 by forming the diaphragm plate 59 in which the diaphragm groove 59a for forming the diaphragm 53c is formed. Thereby, the integrated heat exchanger 50 can be assembled easily and a heat exchanger can be reduced in size.

絞りプレート59に形成した孔59bの内壁、コンデンサ側プレート53b及びチラー側プレート53aによって空間53fを形成する。空間53fが断熱機能を有することで、コンデンサ52とチラー51との間の熱伝導を抑制することができる。また、絞りプレート59に孔59bを形成して空間53fを形成することで、簡易な構成によって断熱機能を絞りプレート59に付与することができる。   A space 53f is formed by the inner wall of the hole 59b formed in the aperture plate 59, the capacitor side plate 53b, and the chiller side plate 53a. Since the space 53f has a heat insulating function, heat conduction between the capacitor 52 and the chiller 51 can be suppressed. Further, by forming the hole 59b in the aperture plate 59 to form the space 53f, a heat insulating function can be imparted to the aperture plate 59 with a simple configuration.

絞り部53cを形成する絞り溝59aの周囲に孔59bを設け、空間53fを形成することで、絞り部53cを流れる冷媒への熱伝導を抑制し、絞り部53cを流れる冷媒の温度が高くなることを抑制し、チラー51における冷媒の吸熱効率を向上することができる。   By providing a hole 59b around the throttle groove 59a that forms the throttle part 53c and forming the space 53f, heat conduction to the refrigerant flowing through the throttle part 53c is suppressed, and the temperature of the refrigerant flowing through the throttle part 53c increases. This can be suppressed and the heat absorption efficiency of the refrigerant in the chiller 51 can be improved.

絞り溝59aをチラー51側の絞りプレート59に設ける。仮にチラー51を流れる冷却水に、絞り溝59aを流れる冷媒から放熱された場合であっても、その冷却水と第2冷媒流路51dを流れる冷媒とが熱交換を行い、冷媒が吸熱する。即ち、絞り溝59aを流れる冷媒から放熱された場合であっても、その熱は再度冷媒に吸熱される。このように、絞り溝59aをチラー51側の絞りプレート59に設けることで、熱損失、つまりエネルギー損失を少なくすることができる。   An aperture groove 59a is provided in the aperture plate 59 on the chiller 51 side. Even if heat is radiated from the coolant flowing through the throttle groove 59a to the coolant flowing through the chiller 51, the coolant and the coolant flowing through the second coolant channel 51d exchange heat, and the coolant absorbs heat. That is, even when heat is radiated from the refrigerant flowing through the throttle groove 59a, the heat is again absorbed by the refrigerant. Thus, by providing the throttle groove 59a in the throttle plate 59 on the chiller 51 side, heat loss, that is, energy loss can be reduced.

絞り溝59aを直線状に設けることで、絞り部53cの長さを短くすることができ、コンデンサ52及びチラー51から絞り部53cを流れる冷媒への熱伝導を抑制し、絞り部53cを流れる冷媒の温度が高くなることを抑制し、チラー51における冷媒の吸熱効率を向上することができる。   By providing the throttle groove 59a in a straight line, the length of the throttle portion 53c can be shortened, the heat conduction from the condenser 52 and the chiller 51 to the refrigerant flowing through the throttle portion 53c is suppressed, and the refrigerant flowing through the throttle portion 53c. It is possible to suppress the temperature of the chiller 51 from increasing, and to improve the heat absorption efficiency of the refrigerant in the chiller 51.

チラー51において、エンジン9を冷却した冷却水と冷媒とを間で熱交換を行うことで、暖房時にエンジンの温度が低い場合であっても、冷却水の熱を暖房に使用することができる。   In the chiller 51, by performing heat exchange between the cooling water that has cooled the engine 9 and the refrigerant, the heat of the cooling water can be used for heating even when the temperature of the engine is low during heating.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

絞り溝59aの背面側、即ちコンデンサ52側に凹部を設け、コンデンサ52から絞り部53cを流れる冷媒への熱伝導を抑制してもよい。   A recess may be provided on the back side of the throttle groove 59a, that is, on the capacitor 52 side to suppress heat conduction from the capacitor 52 to the refrigerant flowing through the throttle portion 53c.

上記実施形態では、絞り溝59aをチラー51側の絞りプレート59に形成したが、これに限られることはなく、コンデンサ52側の絞りプレート59に形成してもよい。   In the above embodiment, the diaphragm groove 59a is formed in the diaphragm plate 59 on the chiller 51 side. However, the present invention is not limited to this, and may be formed in the diaphragm plate 59 on the capacitor 52 side.

4 :ヒートポンプユニット
6 :ヒータユニット
9 :エンジン
50 :一体型熱交換器
51 :チラー(蒸発部)
52 :コンデンサ(凝縮部)
53 :膨張部
53a :チラー側プレート
53b :コンデンサ側プレート
53c :絞り部
53f :空間(断熱部)
59 :絞りプレート(プレート)
59a :絞り溝(溝)
59b :孔
60 :エンジン冷却回路(冷却水回路)
4: Heat pump unit 6: Heater unit 9: Engine 50: Integrated heat exchanger 51: Chiller (evaporator)
52: Condenser (condensing part)
53: Expansion part 53a: Chiller side plate 53b: Capacitor side plate 53c: Restriction part 53f: Space (heat insulation part)
59: Aperture plate (plate)
59a: throttle groove (groove)
59b: Hole 60: Engine cooling circuit (cooling water circuit)

Claims (9)

冷却媒体を凝縮させる凝縮部と、前記冷却媒体を蒸発させる蒸発部と、前記凝縮部を通った前記冷却媒体を減圧膨張させて前記蒸発部に流入させる膨張部とを備えた熱交換器であって、
前記熱交換器は、前記凝縮部と前記膨張部と前記蒸発部とを積層した一体型熱交換器であり、
前記膨張部は、前記凝縮部と前記蒸発部との間に設けられる、
ことを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger comprising a condensing unit for condensing a cooling medium, an evaporating unit for evaporating the cooling medium, and an expansion unit for expanding the cooling medium passing through the condensing unit under reduced pressure and flowing into the evaporating unit. And
The heat exchanger is an integrated heat exchanger in which the condensing unit, the expansion unit, and the evaporation unit are stacked.
The expansion part is provided between the condensing part and the evaporation part.
A heat exchanger characterized by that.
請求項1に記載の熱交換器であって、
前記膨張部は、前記冷却媒体を減圧膨張させる絞り部を形成する溝が形成されるプレートを備える、
ことを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1,
The expansion portion includes a plate in which a groove that forms a throttle portion that decompresses and expands the cooling medium is formed.
A heat exchanger characterized by that.
請求項2に記載の熱交換器であって、
前記膨張部は、前記凝縮部と前記蒸発部との間の熱伝導を抑制する断熱部を備える、
ことを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 2,
The expansion part includes a heat insulating part that suppresses heat conduction between the condensing part and the evaporation part,
A heat exchanger characterized by that.
請求項3に記載の熱交換器であって、
前記プレートには、積層方向に孔または凹部が形成され、
前記断熱部は、前記孔または前記凹部の内壁を用いて形成される空間である、
ことを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 3,
The plate is formed with holes or recesses in the stacking direction,
The heat insulating portion is a space formed by using the hole or the inner wall of the concave portion.
A heat exchanger characterized by that.
請求項4に記載の熱交換器であって、
前記溝の周囲に前記空間が形成される、
ことを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 4,
The space is formed around the groove;
A heat exchanger characterized by that.
請求項2から5のいずれか1つに記載の熱交換器であって、
前記溝は、前記蒸発部側の前記プレートに形成される、
ことを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger according to any one of claims 2 to 5,
The groove is formed in the plate on the evaporation unit side,
A heat exchanger characterized by that.
請求項2から6のいずれか1つに記載の熱交換器であって、
前記溝は直線状に形成される、
ことを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to any one of claims 2 to 6,
The groove is formed in a straight line,
A heat exchanger characterized by that.
請求項1から7のいずれか1つに記載の熱交換器であって、
前記凝縮部及び前記蒸発部は、前記冷却媒体と水との間で熱交換を行う、
ことを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger according to any one of claims 1 to 7,
The condensing unit and the evaporating unit perform heat exchange between the cooling medium and water.
A heat exchanger characterized by that.
請求項8に記載の熱交換器であって、
前記水は、エンジンを冷却する冷却水回路を流れる冷却水である、
ことを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger according to claim 8,
The water is cooling water that flows through a cooling water circuit that cools the engine.
A heat exchanger characterized by that.
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