JP4103751B2 - 熱交換器の車両搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、２種類の熱交換器が一体となった熱交換器モジュールの車両搭載構造に関するものである。

従来の熱交換器モジュールでは、ヘッダタンク内の空間を２枚のセパレータにて３つの空間に区画するとともに、２枚のセパレータ間に挟まれて形成された空間に穴を設け、この穴からセパレータの接合不良を検査確認、または不良箇所を補修していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２８５９２号公報

しかし、特許文献１の発明では、ヘッダタンクに穴を開けているので、この穴から雨水やゴミ等の腐食生成物が２枚のセパレータ間に形成された空間に進入し易いので、空間に溜まった腐食生成物によりセパレータ等が早期に腐食してしまうおそれがある。

本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な熱交換器の搭載構造を提供し、第２には、２枚のセパレータ間に形成された空間内に腐食生成物が溜まり難くすることを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、第１流体が流通する複数本の第１チューブ（５ａ）と、第２流体が流通する複数本の第２チューブ（２ａ）と、第１チューブ（５ａ）および第２チューブ（２ａ）の長手方向両端部に配設され、第１チューブ（５ａ）および第２チューブ（２ａ）と連通するヘッダタンク（６）と、ヘッダタンク（６）内の空間を第１チューブ（５ａ）に連通する第１空間（５ｃ）と第２チューブ（２ａ）に連通する第２空間（２ｃ）とに仕切るとともに、第１空間（５ｃ）と第２空間（２ｃ）との間に第３空間（６ｂ）を構成する少なくとも２枚のセパレータ（６ａ）とを有し、ヘッダタンク（６）のうち第３空間（６ｂ）に対応する部位には、第３空間（６ｂ）とヘッダタンク（６）外とを連通させる穴部（６ｃ）が設けられている熱交換器モジュール（１）の車両搭載構造であって、熱交換器モジュール（１）は、穴部（６ｃ）が熱交換器モジュール（１）を通過する空気の流れの下流側に向けて開口するように車両に搭載されており、第１チューブ（５ａ）および第２チューブ（２ａ）のうちいずれか一方は、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機から吐出した冷媒を冷却するコンデンサ（２）を構成するチューブであることを特徴とする。

これにより、空気と共に雨水やゴミ等の腐食生成物が２枚のセパレータ（６ａ）間に形成された第３空間（６ｂ）に進入し難いので、第３空間（６ｂ）に腐食生成物が溜まり難くく、セパレータ（６ａ）やヘッダタンク（６）等が早期に腐食してしまうことを未然に防止でき得る。

因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
本実施形態は、普通乗用車に本発明に係る熱交換器の搭載構造を適用したものであり、図１は本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールを冷却風流れ下流側から見た正面図であり、図２は本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの車両搭載状態を示す図であり、図３はセパレータ部分の拡大断面図である。

そして、本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュール１は、図１に示すように、車両用蒸気圧縮式冷凍機、つまり車両用空調装置のコンデンサ２、サブクーラ３およびモジュレータ４と、エンジンオイルやＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）を冷却するオイルクーラ５とが一体となったものである。

なお、本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュール１は、コンデンサ２、サブクーラ３およびモジュレータ４とオイルクーラ５とが一体となった熱交換器に限定されるものではなく、例えばモジュレータ４とコンデンサ２およびサブクーラ３とが配管で接続されてモジュレータ４が冷却用熱交換器モジュール１に一体化されていなくてもよい。

そして、コンデンサ２、サブクーラ３およびオイルクーラ５は、冷却風の流れに対して並列となるように冷却風の流通方向と直交する上下方向において、上方側から順にオイルクーラ５、コンデンサ２、サブクーラ３の順に並んでおり、モジュレータ４は、コンデンサ２、サブクーラ３およびオイルクーラ５からなる熱交換コア部６の水平方向一端側にて、コンデンサ２、サブクーラ３およびオイルクーラ５の並びに方向、つまり上下方向に延びている。

なお、コンデンサ２は、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機（図示せず。）から吐出した高温・高圧冷媒を冷却凝縮する高圧側熱交換器であり、サブクーラ３は、コンデンサ２にて凝縮した液相冷媒を更に冷却して冷媒の過冷却度を高かめる過冷却器であり、モジュレータ４は、コンデンサ２から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をサブクーラ３に供給するとともに、余剰冷媒を液相冷媒として蓄える筒状の受液器である。

因みに、蒸気圧縮式冷凍機は、上記した圧縮機、コンデンサ２、モジュレータ４およびサブクーラ３に加えて、サブクーラ３から流出した高圧の液相冷媒を減圧する減圧器、および減圧された低圧の冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器等から構成されている。

また、コンデンサ２およびサブクーラ３は、冷媒が流れる扁平状に形成された複数本のチューブ２ａ、３ａ、これらチューブ２ａ、３ａの扁平面にろう接等の接合方法にて接合された波状のフィン２ｂ、３ｂ、およびチューブ２ａ、３ａの長手方向両端側に複数本のチューブに連通するヘッダタンク２ｃ、３ｃ等から構成されており、チューブの長手方向は水平方向に一致し、ヘッダタンク２ｃ、３ｃの長手方向は鉛直方向に一致している。

また、オイルクーラ５も、コンデンサ２およびサブクーラ３と同様な構造であり、オイルが流れる扁平状に形成された複数本のチューブ５ａ、チューブ５ａの扁平面にろう接等の接合方法にて接合された波状のフィン５ｂ、およびチューブ５ａの長手方向両端側に複数本のチューブに連通するヘッダタンク５ｃ等から構成されており、チューブ５ａの長手方向は水平方向に一致し、ヘッダタンク５ｃの長手方向は鉛直方向に一致している。

因みに、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を溶融させないように接合する技術を言う。

そして、融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃以下の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。

また、本実施形態では、コンデンサ２のヘッダタンク２ｃ、サブクーラ３のヘッダタンク３ｃおよびオイルクーラ５のヘッダタンク５ｃは、オイルクーラ５の上端側からサブクーラ３の下端側まで連続して延びる筒状のヘッダタンク本体６内の空間を、セパレータにて仕切ることにより構成されている。

このため、本実施形態では、オイルクーラ５、コンデンサ２およびサブクーラ３は、オイルクーラ５の上端側からサブクーラ３の下端側まで連続して延びる筒状のヘッダタンク本体６にて一体化されている。

具体的には、図３に示すように、２枚のセパレータ６ａにてヘッダタンク本体６をチューブ５ａと連通する空間、つまりオイルクーラ５のヘッダタンク５ｃと、チューブ２と連通する空間、つまりコンデンサ２のヘッダタンク２ｃとに仕切るとともに、２枚のセパレータ６ａを所定の寸法にて離隔させることにより、ヘッダタンク本体６にヘッダタンク５ｃおよびヘッダタンク２ｃの両者に連通していない断熱用の空間６ｂを設けている。

そして、ヘッダタンク本体６のうち空間６ｂに対応する部位には、空間６ｂとヘッダタンク本体６外とを連通させる穴部６ｃが設けられているとともに、オイルおよび冷媒のいずれの流体も流れないダミチューブ６ｄが接続されている。

因みに、本実施形態では、オイルクーラ５のチューブ５ａ、コンデンサ２のチューブ２ａ、サブクーラ３のチューブ３ａおよびダミーチューブ６ｄは共に、少なくとも外形寸法が同一のアルミニウム合金等の金属製のものであり、これらのチューブ２ａ、３ａ、５ａ、６ａは同一ピッチ寸法にてアルミニウム合金等の金属製のヘッダタンク本体６にろう接にて接合されている。

なお、本実施形態では、コンデンサ２のヘッダタンク２ｃとサブクーラ３のヘッダタンク３ｃとの仕切構造も、オイルクーラ５のヘッダタンク５ｃとコンデンサ２のヘッダタンク２ｃとの仕切構造、つまりを特許文献１に記載の発明と同様な構造としているが、コンデンサ２のヘッダタンク２ｃとサブクーラ３のヘッダタンク３ｃとの温度差は、オイルクーラ５のヘッダタンク５ｃとコンデンサ２のヘッダタンク２ｃとの温度差に比べて小さく、かつ、同一の流体、つまり冷媒が流れているので、セパレータ６ａを１枚として空間６ｂおよび穴部６ｃを廃止してもよい。

また、モジュレータ４は、上下方向に延びる筒状のタンク部およびその上下端を閉塞する蓋部等から構成されたものである。そして、タンク部、つまりモジュレータ４の下端側には、気相冷媒と液相冷媒との密度差を利用して分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口が設けられており、この液相冷媒流出口はサブクーラ３の冷媒入口側に接続されている。

また、モジュレータ４のうち液相冷媒流出口より上方側には、図１に示すように、コンデンサ２から流出した冷媒が流入する冷媒流入口が設けられている。なお、本実施形態では、モジュレータ４のタンク部をコンデンサ２およびサブクーラ３のヘッダタンク２ｃ、３ｃに密着させた状態でろう接しているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、コンデンサ２のヘッダタンク２ｃとモジュレータ４との間に断熱用の空間を設けた状態で、コンデンサ２およびサブクーラ３のヘッダタンク２ｃ、３ｃとモジュレータ４とを一体化してもよい。

また、接続パイプ５ｄは、オイルクーラ５のオイル入口と外部配管（図示せず。）とを繋ぐものであり、接続パイプ５ｅは、オイルクーラ５のオイル出口と外部配管（図示せず。）とを繋ぐものであり、本実施形態では、オイルは、紙面左側からオイルクーラ５に流入して紙面右側からオイルクーラ５外に流出する。

接続パイプ２ｄは、コンデンサ２の冷媒入口と外部配管（図示せず。）とを繋ぐものであり、接続パイプ３ｄは、サブクーラ３の冷媒出口と外部配管（図示せず。）とを繋ぐものである。

そして、本実施形態では、圧縮機から吐出してコンデンサ２に流入した冷媒は、コンデンサ２→モジュレータ４→サブクーラ３の順に流れて減圧器に流入する。

また、本実施形態では、冷却用熱交換器モジュール１の空気流れ下流側には、図２に示すように、エンジン冷却水と空気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却するラジエータ７、ラジエータ７および冷却用熱交換器モジュール１に冷却風を送風する送風機８等が搭載されており、冷却用熱交換器モジュール１は、穴部６ｃが熱交換器モジュール１を通過する空気の流れの下流側、つまりラジエータ７側に向けて開口するように車両に搭載されている。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

本実施形態では、冷却用熱交換器モジュール１は、穴部６ｃが熱交換器モジュール１を通過する空気の流れの下流側に向けて開口するように車両に搭載されているので、冷却風と共に雨水やゴミ等の腐食生成物が２枚のセパレータ６ａ間に形成された空間６ｂに進入し難い。

したがって、空間６ｂに腐食生成物が溜まり難いので、セパレータ６ａやヘッダタンク本体６等が早期に腐食してしまうことを未然に防止でき得る。

（第２実施形態）
本実施形態は、ハイブリッド自動車用のラジエータ７を冷却用熱交換器モジュールとした場合における冷却用熱交換器モジュールの搭載構造である。

なお、ハイブリッド自動車用のラジエータとは、走行用の内燃機関を冷却する第１ラジエータ７ａと、走行用の電動モータおよびこの電動モータに駆動電流を供給するインバータ回路等を冷却する第２ラジエータ７ｂとが一体となった熱交換器で、その構造は、特許文献１に記載の冷却用熱交換器モジュール（熱交換器）と同じである。

そして、ハイブリッド自動車用のラジエータ７の冷却風流れ上流側には、図４に示すように、コンデンサ２が搭載されているとともに、このラジエータ７、つまり本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールは、ラジエータ７を通過する空気の流通方向から見て穴部６ｃと重なる位置にラジエータ７以外の物、つまりコンデンサ２が位置するように穴部６ｃをコンデンサ２側に向けて車両に搭載されている。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

本実施形態では、ラジエータ７を通過する空気の流通方向から見て穴部６ｃと重なる位置にラジエータ７以外の物が位置しているので、冷却風と共に雨水やゴミ等の腐食生成物が２枚のセパレータ６ａ間に形成された空間６ｂに進入し難い。

したがって、空間６ｂに腐食生成物が溜まり難いので、セパレータ６ａやヘッダタンク本体６等が早期に腐食してしまうことを未然に防止でき得る。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、熱交換器モジュール１、７が車両の前端側に搭載された車両であったが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、第２実施形態において、熱交換器モジュール７の前面側に穴部６ｃを塞ぐような物が無い場合には、穴部６ｃが空気流れ下流側を向くように熱交換器モジュール７を搭載することが望ましい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの正面図である。 本発明の第１実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの車両搭載状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールにおける、オイルクーラとコンデンサとの仕切部分の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの車両搭載状態を示す図である。

符号の説明

２…コンデンサ、２ａ…チューブ、２ｂ…フィン、２ｃ…ヘッダタンク、
５…オイルクーラ、５ａ…チューブ、５ｂ…フィン、５ｃ…ヘッダタンク、
６…ヘッダタンク本体、６ａ…セパレータ、６ｂ…空間、６ｃ…穴部

Claims (1)

1. 第１流体が流通する複数本の第１チューブ（５ａ）と、
   第２流体が流通する複数本の第２チューブ（２ａ）と、
   前記第１チューブ（５ａ）および前記第２チューブ（２ａ）の長手方向両端部に配設され、前記第１チューブ（５ａ）および前記第２チューブ（２ａ）と連通するヘッダタンク（６）と、
   前記ヘッダタンク（６）内の空間を前記第１チューブ（５ａ）に連通する第１空間（５ｃ）と前記第２チューブ（２ａ）に連通する第２空間（２ｃ）とに仕切るとともに、前記第１空間（５ｃ）と前記第２空間（２ｃ）との間に第３空間（６ｂ）を構成する少なくとも２枚のセパレータ（６ａ）とを有し、前記ヘッダタンク（６）のうち前記第３空間（６ｂ）に対応する部位には、前記第３空間（６ｂ）と前記ヘッダタンク（６）外とを連通させる穴部（６ｃ）が設けられている熱交換器モジュール（１）の車両搭載構造であって、
   前記熱交換器モジュール（１）は、前記穴部（６ｃ）が前記熱交換器モジュール（１）を通過する空気の流れの下流側に向けて開口するように車両に搭載されており、
   前記第１チューブ（５ａ）および前記第２チューブ（２ａ）のうちいずれか一方は、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機から吐出した冷媒を冷却するコンデンサ（２）を構成するチューブであることを特徴とする熱交換器の車両搭載構造。

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