JP4175918B2

JP4175918B2 - 車両用マルチタイプ熱交換器

Info

Publication number: JP4175918B2
Application number: JP2003054376A
Authority: JP
Inventors: 充岩崎; 一憲生井; 正剛新濱
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2004262330A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン冷却水を冷却するラジエータ、空調用冷媒を冷却するコンデンサおよび電動機等を冷却するサブラジエータをそなえた車両用マルチタイプ熱交換器の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用マルチタイプ熱交換器はエンジンの前方にエンジン用のラジエータを、その前方に空調用のコンデンサを、さらにその前方のフロントグリル側に電動機用のサブラジエータを順次配設した構造となっていた。（特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２７６３６４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両用マルチタイプ熱交換器にあっては、これら３つの熱交換器を車両の前後方向に並べて配設するため、最前方のサブラジエータはフロントグリル下部に突出して配設されることとなり、軽衝突でも破損しやすいというような問題点を有するものであった。
また、コンデンサは上部の入口側においてフロントグリル側からの直接の冷却風にて冷却されて、冷媒はある程度温度を下げてコンデンサ下部にてさらに熱交換を行うが、ここでは、フロントグリル側からの冷却風はサブラジエータとの熱交換で昇温しており、一方、コンデンサの冷媒は温度低下しているため、冷媒と冷却風の温度差が小さくなっており、コンデンサ下部での熱交換能力が低下することとなり、これを補うためにはコンデンサが大型化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その第一の目的とするところは、コンデンサを大型化することのない、また、軽衝突時に破損しにくい複数の熱交換器の配置を提供することにあり、さらに第二の目的はコンデンサを含むマルチタイプの熱交換器を小型コンパクトに提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、空調用の高温の冷媒を冷却するコンデンサの後方に高温のエンジン冷却水を冷却するラジエータを配置すると共に、該ラジエータよりも前方に電動機等を冷却する前記冷媒よりも低温の冷却水が循環するサブラジエータを備えてなる車両用マルチタイプ熱交換器において、前記サブラジエータを前記コンデンサと同一平面内に隣接して配置すると共に、コンデンサタンクの入口側の高温の冷媒をサブラジエータタンクの出口側の低温の冷却水によって冷却する熱交換部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明では、空調用の高温の冷媒を冷却するコンデンサの後方に高温のエンジン冷却水を冷却するラジエータを配置すると共に、該ラジエータよりも前方に電動機等を冷却する前記冷媒よりも低温の冷却水が循環するサブラジエータを備えてなる車両用マルチタイプ熱交換器において、前記サブラジエータを前記コンデンサと同一平面内に一体に形成すると共に、コンデンサタンクの入口側の高温の冷媒をサブラジエータタンクの出口側の低温の冷却水によって冷却する熱交換部をコンデンサタンクまたはサブラジエータタンクに一体に設けたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の発明にあっては、サブラジエータを前記コンデンサと同一平面内に隣接して配置したことによって、フロントグリルからの冷却風はこれらコンデンサとサブラジエータのそれぞれに直接に作用してコンデンサの冷却能力の低下を招来することはない。
また、サブラジエータがフロントグリル方向に突出しないので、軽衝突程度では破損しにくくなる。
【００１０】
また、コンデンサタンクの入口通路の冷媒をサブラジエータタンクの出口側の冷却水によって冷却する熱交換部を設けたことによって、コンデンサタンクの入口側の高温の冷媒をサブラジエータタンクの出口側の低温の冷却水によって冷却するので、空気よりもはるかに熱伝達係数の大きい冷却水によって冷媒は効果的に冷却されることとなり、これによってコンデンサを小型化することが可能となって、車両用マルチタイプ熱交換器のコンパクト化を達成することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１の発明と同様の作用効果を奏すると共に、サブラジエータをコンデンサと同一平面内に一体に形成すると共に、コンデンサタンクの入口側の高温の冷媒をサブラジエータタンクの出口側の低温の冷却水によって冷却する熱交換部をコンデンサタンクまたはサブラジエータタクに一体に設けたことによって、車両の前後および左右方向に対してもコンパクトにすることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
【００１３】
まず、実施例の構成を説明する。
図1は第１実施例が適用されたシステム図、図2は第1実施例の斜視図、図3は第1実施例のタンクの詳細図、図4は第2実施例の斜視図、図5は第2実施例のタンクの詳細図である。
【００１４】
本発明の第１実施例が適用されたシステムを図１に基づいて説明する。
1はラジエータで、冷却水の出口ポート1aと入口ポート1bを備えており、冷却水は電動ポンプ2によって出口ポート1aからエンジン3に給送されてエンジン3を冷却し、100℃前後の高温の冷却水が入口ポート1bからラジエータ1に送られて冷却され再び出口ポート1aからエンジン3に送られるエンジン冷却水循環回路4を構成している。
【００１５】
前記ラジエータ1の車両前方側にはコンデンサ5とサブラジエータ6が一体的に結合配置されている。
本実施例においてはコンデンサ5の上部に隣接してサブラジエータ6が一体的に形成されていて、これらコンデンサ5とサブラジエータ6が一体的にラジエータ1と一体結合されてマルチタイプ熱交換器7を構成している。
【００１６】
前記コンデンサ5の出口ポート5aから液化した冷媒が図外のエバポレータへ送給され、高温の冷媒ガスが図外のコンプレッサから入口ポート5bを介してコンデンサ5に送られて空調用冷凍サイクル8が構成されている。
【００１７】
前記サブラジエータ6の出口ポート6aは第二電動ポンプ9に接続され、該電動ポンプ9の駆動に伴って冷却水は出口ポート6aからインバータ、コンバータ、電動機等の動力回路10に送り込まれて熱交換し60℃程度のやや高温となって入口ポート6bからサブラジエータ6に帰還する電動機冷却水回路11が構成されている。
【００１８】
次に第1実施例の具体的な構成を図2に基づいて説明する。
コンデンサ5のコア5cの上部に隣接してサブラジエータ6のコア6cが配設され,これらコア5c、6cの左右両側に一体に形成されたコンデンサ5とサブラジエータ6のタンク5d,6d、5e,6eが固設されている。
【００１９】
右側のタンク5e,6eは内部が仕切板によって上下に仕切られてコンデンサ右タンク5eとサブラジエータ右タンク6eに隔成されており、該サブラジエータ右タンク6eには冷却水の入口ポート6bが取り付けられている。
【００２０】
また、左側のタンク5d,6dは図3のように縦方向に分割して形成され、内寄りのＵ字断面をした内側タンク5fが外寄りに接続角窓12aを有するデバイドジョイント12によって内寄りの部分が上下に仕切られている。
この仕切られた下側部分のＵ字開口部を覆うように外側タンク5ｇが取り付けられ、前記内側タンク5fおよびデバイドジョイント12と一体的にろう付され、さらに上下端部もキャップ16等によって閉塞されてコンデンサ左タンク5dを構成している。
該コンデンサ左タンク5dの下端部には冷媒の出口ポート5aが取り付けられている。
【００２１】
また、上側部分のＵ字開口部を覆うようにポートブロック13が取り付けられ、前記内側タンク5fおよびデバイドジョイント12と後のろう付によって一体にされ、さらに上端部も閉塞されてサブラジエータ左タンク6dを構成している。
該サブラジエータ左タンク6dの側面には冷却水の出口ポート6aが取り付けられている。この出口ポート6aの取り付け位置は本実施例ではサブラジエータ左タンク6dの下方であるが上方に設けても良い。
【００２２】
前記ポートブロック13には上下に貫通すると共に内部で互いに連通する複数の角孔13aが設けられ、該角孔13aの下端は前記接続角窓12aに開口する。
なお、これら角孔13a、接続角窓12aは断面積に対して周長を長く設定するためであり、他の形状、例えば円形や楕円形の断面形状でもよい。
また、前記ポートブロック13の側面には冷媒の入口ポート5bが固設されていて、該入口ポート5bからの冷媒は複数の角孔13a、接続角窓12aを通ってコンデンサ左タンク5dに流入するようになっている。
かくして、冷媒と冷却水の熱交換部がサブラジエータ左タンク6dに一体に形成される。
【００２３】
以上のように各構成部材が結合された状態で炉内でろう付けされて、コンデンサ5とサブラジエータ6が一体の熱交換器が構成される。
【００２４】
次に、第一実施例の作用を説明する。
電動機冷却水回路11では電動機10を冷却して約60℃の温度の冷却水はサブラジエータ6の入口ポート6bからサブラジエータ右タンク6eに流入し、コア6c内で車両前方からの冷却風によって冷却されて約55℃の温度にてサブラジエータ左タンク6dの内寄りの部分に流入し、ここから出口ポート6aを介して再び電動機に向けて送出される。
【００２５】
次に空調用冷凍サイクル8では図外のコンプレッサから130〜110℃の高温高圧のガス状の冷媒がサブラジエータ6の左タンク6dの外寄りの部分の入口ポート5b、複数の角孔13a、接続角窓12aを通ってコンデンサ左タンク5dに流入する。
【００２６】
ここで複数の角孔13aより内側のサブラジエータ左タンク6dの内寄り部分は約55℃の冷却水が流通しているので、熱伝達係数の大きい冷却水によって角孔13aの壁面から効果的に冷媒の熱が伝達され、約80℃前後まで冷却されて少なくとも一部は液化されてコンデンサ左タンク5dに流入する。ここからコア5c内で車両前方からの冷却風によってさらに50〜45℃まで冷却されて液体の状態で出口ポート5aから図外のエバポレータに送出される。
【００２７】
以上のように、本実施例の車両用マルチタイプ熱交換器にあっては、コンデンサ5とサブラジエータ6が車両前方からの冷却風で直接冷却されるので冷却風の温度差を最大に活用して効果的に冷却できる。
また、コンデンサ5の高温の冷媒はサブラジエータ6の出口側の低温の冷却水で予め冷却されて少なくとも一部が液化されて体積を減少させてからコア5cにて冷却風で冷却されるので、冷媒の低温化と体積減少によって、コア5cを小型にすることができてコンデンサ5が小型にできる。
本実施例の場合には、この小型化の分を高さ寸法の縮小とすると、上部にサブラジエータ6を配置しても全体の高さ寸法は大きくなることはない。
【００２８】
次に第2実施例を図4、5に基づいて説明する。
この第2実施例の構成のうち第1実施例と共通の構成には同一の符番を付して重複した説明を省略する。
【００２９】
この第2実施例が第1実施例に対する主な変更点は、サブラジエータ6をコンデンサ5の下方に配設した点と、サブラジエータ右タンク6gおよびコンデンサ右タンク5gを図5の構成にした点であり、この変更点を中心に説明し他は省略する。
【００３０】
まず図4において、サブラジエータ6の入口ポート6bはサブラジエータ左タンク6fに、出口ポート6aはサブラジエータ右タンク6gに設けられ、この出口ポート6aが設けられているサブラジエータ右タンク6gに冷媒の入口ポート5bが設けられており、冷媒の出口ポート5aはコンデンサ右タンク5gに設けられている。
【００３１】
次に図5に基づいて変更点の詳細を説明する。
コンデンサ右タンク5jとサブラジエータ右タンク6jの共通のＵ字断面をした内側タンク5hの側面には、冷媒の出口ポート5aおよび冷却水の出口ポート6aが形成されており、これら出口ポート5aと冷却水の出口ポート6aの間に仕切板14が固設されてコンデンサ右タンク5j部分とサブラジエータ右タンク6j部分とに隔成されている。このサブラジエータ右タンク6jに隣接して第一実施例と同様に冷媒と冷却水の熱交換部が一体に形成される。
これら両部分のＵ字断面の開口を覆ってポートブロック15が固設されて上下端をキャップ16等にて閉塞してコンデンサ右タンク5jとサブラジエータ右タンク6jが形成される。
なお、上側のキャップ16の内面には冷媒のUターン通路が形成されている。
【００３２】
前記ポートブロック15には第1実施例と同様に、内部で互いに連通する複数の角孔13aが形成され、該角孔13aの下端部には冷媒の入口ポート5bが設けられ、上端は前記キャップ16部からコンデンサ右タンク5g内に開口する。
この後第1実施例と同様にろう付けされてコンデンサ5とサブラジエータ6が一体の熱交換器が形成される。
【００３３】
この第２実施例の作用については第１実施例と同様なので説明を省略する。
【００３４】
以上本発明の実施例を説明したが、本発明の構成は実施例のみではなく、例えば、コンデンサ等の熱交換器を縦流れタイプに適用することも可能である。
また、本発明を適用したシステムを２つの電動ポンプを使用して別々の冷却水回路を構成しているが、特許文献１のように電動ポンプ１つのシステムに適用することもできる。
【００３５】
さらにラジエータとコンデンサおよびサブラジエータを一体のマルチタイプ熱交換器として説明したが、これらを別体として配置してもよい。
また、冷媒と冷却水の熱交換部をサブラジエータタンクおよびコンデンサタンクと別体に独立して形成してもよい。
【００３６】
またポートブロックの内面を凹凸形状に形成して冷却水と冷媒との伝熱面積を拡大する等の些少の改善を含む変更は本発明の範疇であり、要は本発明の目的を逸脱しない限りにおける構造の変更は本発明の範疇にある。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】図1は第１実施例が適用されたシステム図である。
【図２】図2は第1実施例の斜視図である。
【図３】図3は第1実施例のタンクの詳細図である。
【図４】図4は第2実施例の斜視図である。
【図５】図5は第2実施例のタンクの詳細図である。
【符号の説明】
1 ラジエータ
2、９電動ポンプ
3 エンジン
5 コンデンサ
5a 出口ポート（コンデンサ）
5b 入口ポート（コンデンサ）
5d,5e コンデンサタンク
6 サブラジエータ
6a 出口ポート（サブラジエータ）
6b 入口ポート（サブラジエータ）
6d,6e,6f,6g サブラジエータタンク
7 マルチタイプ熱交換器
10 動力回路

Claims

空調用の高温の冷媒を冷却するコンデンサの後方に高温のエンジン冷却水を冷却するラジエータを配置すると共に、該ラジエータよりも前方に電動機等を冷却する前記冷媒よりも低温の冷却水が循環するサブラジエータを備えてなる車両用マルチタイプ熱交換器において、前記サブラジエータを前記コンデンサと同一平面内に隣接して配置すると共に、コンデンサタンクの入口側の高温の冷媒をサブラジエータタンクの出口側の低温の冷却水によって冷却する熱交換部を設けたことを特徴とする車両用マルチタイプ熱交換器。
空調用の高温の冷媒を冷却するコンデンサの後方に高温のエンジン冷却水を冷却するラジエータを配置すると共に、該ラジエータよりも前方に電動機等を冷却する前記冷媒よりも低温の冷却水が循環するサブラジエータを備えてなる車両用マルチタイプ熱交換器において、前記サブラジエータを前記コンデンサと同一平面内に一体に形成すると共に、コンデンサタンクの入口側の高温の冷媒をサブラジエータタンクの出口側の低温の冷却水によって冷却する熱交換部をコンデンサタンクまたはサブラジエータタンクに一体に設けたことを特徴とする車両用マルチタイプ熱交換器。