JP4216451B2 - 車両用熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両におけるエンジン冷却水用のラジエータおよびエアコンディショナ冷媒のコンデンサとを併設した熱交換器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のエンジンルーム前部には、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータと、エアコンディショナの冷媒を凝縮させるためのコンデンサとが設けられているが、エンジンルーム内のレイアウト効率を上げるため、また冷却ファンの共用化のため、これらのラジエータとコンデンサを前後に重ねて設置する例が多い。
【０００３】
ここで、図９に示すように、コンデンサ１０の構造としては、左右に第１ギャラリ１４と第２ギャラリ１６に冷却通路１８を備えて冷媒を横方向に流すものとするとともに、熱交換領域１１を上下に２分割している。これは、上部を通風面積の大きな上流側冷却部１２、下部を通風面積の小さな下流側冷却部１３とし、冷媒がまず上流側冷却部１２を矢示Ａのように流れたあと折り返して下流側冷却部１３を矢示Ｂのように逆方向に流れるようにして、冷媒の熱交換距離を延ばすことにより冷媒の確実な凝縮を図るものである。下流側冷却部１３において冷媒は約５０℃近くまで冷却される。
一方、ラジエータ６０は、上下のタンク６２、６３間に冷却通路６４を備えて冷媒を矢示Ｇのように上下方向に流すようにしており、冷却されて下側のタンク６３に入る冷却水はおよそ８０℃になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
コンデンサ１０およびラジエータ６０を通過してエンジンルーム内部へ入る空気の温度はコンデンサ１０あるいはラジエータ６０の各冷却通路１８、６４を流れる冷媒あるいは冷却水の温度に対応する。したがって、通風領域のどの部分を通過したかによって空気温度は変化するが、ラジエータ６０とコンデンサ１０を前後に重ねて配置した場合には、ラジエータ６０を流れる冷却水の温度とコンデンサ１０を流れる温度が言わば混合されて、結局高温化された空気がエンジンルーム内の種々の機器を包むこととなる。
【０００５】
このような高温空気がたとえば元来高温のターボチャージャ付近に供給されると、種々の機器部品に対する熱害を引き起こすおそれがある。
同様の問題は、ラジエータとコンデンサを重ねて一体化した複合型熱交換器においても生じる。またとくに複合型熱交換器の場合は、冷却水の冷却通路と冷媒の冷却通路を共通の放熱フィンでつなげているので、コンデンサ側で折角５０℃近くまで冷却された冷媒がラジエータ側の冷却水の高温によって再度暖められる可能性があり、これによってエアコンディショナの性能低下を招くおそれもある。
【０００６】
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、前後に重ねて配置したラジエータとコンデンサからなる車両用熱交換器において、熱交換してエンジンルーム内に入る空気の温度を顕著に低下させて熱害のおそれをなくした熱交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の本発明は、冷却通路を横方向に配した熱交換領域が上下の上流側冷却部と下流側冷却部とに区画され、冷媒が上流側冷却部を流れたあと折り返して下流側冷却部における逆方向の流れを含むエアコンディショナのコンデンサと、冷却通路を横方向に配した熱交換領域を上下の主冷却部と副冷却部とに分割して、冷却水が主冷却部における一方向への流れのあと折り返して副冷却部における逆方向への流れを含むエンジン冷却用のラジエータとからなり、コンデンサの熱交換領域とラジエータの熱交換領域を重ねて配置し、ラジエータの副冷却部とコンデンサの下流側冷却部を対向させる。
【０００８】
そして、ラジエータがとくに冷却通路の一端を第１タンクに接続し、冷却通路の他端を第２タンクに接続して構成され、第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画され、第２タンク内は、絞り穴を備えるバイパス板により主冷却部に連通する第３室と副冷却部に連通する第４室とに区画され、その第３室には第１の冷却水出口が設けられ、第１タンクの第１室には冷却水入口が設けられ、第２室には第２の冷却水出口が設けられているものとした。
これにより、ラジエータの副冷却部における冷却水とコンデンサの下流側冷却部における冷媒が同一の流れ方向の部分を含み、重ねて配置された両副冷却部を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度を顕著に低下させることができる。
また、主冷却部を流れた冷却水の多くは第１の冷却水出口から排出され、残部が絞り穴で流速を下げて副冷却部で顕著に冷却される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１のものに対して、ラジエータが冷却通路の一端を第１タンクに接続し、冷却通路の他端を第２タンクに接続して構成され、第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画されて、第１室には冷却水入口が設けられ、第２タンク内は隔板により、副冷却部の一部と主冷却部とに連通する第５室と副冷却部の残部に連通する第６室とに区画され、第５室に第１の冷却水出口が設けられるとともに、第６室には第２の冷却水出口が設けられているものとした。
副冷却部に流れる冷却水が第１タンクの第２室で折り返されるので、副冷却部での冷却水の流路長が２倍になる。
この際、請求項４のように、副冷却部における第５室に連通する冷却通路の断面積を第６室に連通する冷却通路の断面積よりも小さく設定して、流量を調整するのが好ましい。
【００１０】
また請求項１および２の発明では、請求項３のように、上記ラジエータの主冷却部と副冷却部の境界を、コンデンサの上流側冷却部と下流側冷却部の境界と同一高さに設定するのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態におけるラジエータとコンデンサの配置を示す平面図である。図２は、ラジエータにおける冷却水の流れ方向とコンデンサにおける冷媒の流れ方向を示すため、ラジエータとコンデンサを離間させて示す斜視図である。コンデンサ１０とラジエータ３０は、図１に示すように、それぞれの熱交換領域１１、３１を前後に重ねて、互いにごく接近させ、エンジンルーム前端部に配置されている。
【００１２】
コンデンサ１０は、熱交換領域１１の左右両側に第１ギャラリ１４と第２ギャラリ１６を備え、第１ギャラリ１４と第２ギャラリ１６間を複数の冷却通路１８で接続し、冷却通路間にはフィン１９が設けられている。
コンデンサ１０の熱交換領域１１は、上部の通風面積の大きな上流側冷却部１２と、下部の通風面積の小さな下流側冷却部１３とに区画されている。図２の破線ａは上流側冷却部１２と下流側冷却部１３の区画線を示している。
【００１３】
図３に示すように、第１ギャラリ１４内は、隔板１５により上流側冷却部１２に連通する第１室２１と下流側冷却部１３に連通する第２室２２とに区画されている。コネクタ２３に接続された図示しない配管から第１ギャラリ１４の第１室２１に入った冷媒は、まず上流側冷却部１２を矢示Ａのように図中左側の第１ギャラリ１４から右側の第２ギャラリ１６へ流れ、その後第２ギャラリ１６から折り返して下流側冷却部１３を矢示Ｂのように上流側冷却部１２における向きと逆方向に流れる。そして、第１ギャラリ１４に戻った冷媒は第２室２２のコネクタ２４から図示しない配管へ送出される。
【００１４】
図２に戻って、ラジエータ３０は、熱交換領域３１の左右両側に第１タンク３４と第２タンク３６を備え、その熱交換領域３１を、上部の通風面積の大きな主冷却部３２と、下部の通風面積の小さな副冷却部３３とに区画されている。図２の破線ｂは主冷却部３２と副冷却部３３の区画線を示している。
主冷却部３２および副冷却部３３はそれぞれ第１タンク３４と第２タンク３６間に複数の冷却通路３８を接続して構成されている。冷却通路３８間にはフィン３９が設けられている。主冷却部３２および副冷却部３３における冷却水の流路面積はそれぞれの冷却通路３８の総断面積で求められる。
コンデンサ１０の場合と同様に、冷却水はまず主冷却部３２を矢示Ｃのように左側の第１タンク３４から右側の第２タンク３６へ流れ、その後第２タンク３６から折り返して副冷却部３３を矢示Ｄのように主冷却部３２における向きと逆方向に流れる。
【００１５】
図４はラジエータ３０の第１タンク３４と第２タンク３６内の構造を示す。
第１タンク３４内は、隔板３５により主冷却部３２に連通する第１室４１と副冷却部３３に連通する第２室４２とに区画されている。第２タンク３６内は、主冷却部３２に連通する第３室４４と副冷却部３３に連通する第４室４５が絞り穴４７を備えるバイパス板４６により区画されている。絞り穴４７は副冷却部３３に連通する第４室４５への冷却水の流量が全流量の約１／１０〜１／３０となるように設定するのが好ましい。
第２タンク３６の第３室４４の下部には第１の冷却水出口４８が設けられている。
第１タンク３４の主冷却部３２に連通する第１室４１の上部には冷却水入口４３が設けられ、副冷却部３３に連通する第２室４２の下部には第２の冷却水出口４９が設けられている。
【００１６】
冷却水入口４３に接続された図示しないホースから第１タンク３４の第１室４１に入った冷却水は、前述のように、主冷却部３２を矢示Ｃのように流れる。第２タンク３６の第３室４４に入った冷却水の大部分は当該室の第１の冷却水出口４８から図示しないホースでウォータポンプへ導かれる。
残りの冷却水はバイパス板４６の絞り穴４７を経て第４室４５に入り、そこから副冷却部３３を矢示Ｄのように主冷却部３２における向きと逆方向に流れて第１タンク３４に入る。第１タンク３４の第２室４２に入った冷却水は第２の冷却水出口４９から排出される。この第２の冷却水出口４９から排出される冷却水は図示しないホースにより例えばオイル冷却器へ導かれて、オイルの冷却に用いられる。
【００１７】
ラジエータ３０とコンデンサ１０がエンジンルームに設置された状態において、ラジエータ３０の主冷却部３２と副冷却部３３間の区画線ｂは、コンデンサ１０における上流側冷却部１２と下流側冷却部１３間の区画線ａと略同一高さとなるように設定されている。すなわち、ラジエータ３０の主冷却部３２とコンデンサ１０の上流側冷却部１２が互いに整合して重なり、またラジエータ３０の副冷却部３３とコンデンサ１０の下流側冷却部１３も互いに整合して重なっている。そして、コンデンサ１０の上流側冷却部１２とラジエータ３０の主冷却部３２では冷媒および冷却水が図中左側から右方向へながれ、下流側冷却部１３と副冷却部３３では冷媒および冷却水がともに右側から左方向へ流れる。
【００１８】
コンデンサ１０の下流側冷却部１３では冷媒が約５０℃近くまで冷却される。一方、ラジエータ３０では冷却水が主冷却部３２で約８０℃まで冷却される。そして第１の冷却水出口４８から排出された以外の冷却水は副冷却部３３へ流れてさらに冷却される。ここで、副冷却部３３へ入る冷却水はバイパス板４６の絞り穴４７を通過することによって流量を減じられているので、副冷却部３３では冷却効果が大きく、冷却水も６０〜５０℃位まで冷却される。
【００１９】
コンデンサ１０の下流側冷却部１３とラジエータ３０の副冷却部３３では冷媒および冷却水は同一方向に流れるので、下流側冷却部１３および副冷却部３３を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度は、上流側の左側から下流側へ、通過部位にしたがって順次に低下していく。これにより、低い側では５０℃台前半の通過空気温度が得られる。
【００２０】
本実施の形態は以上のように構成され、それぞれの熱交換領域１１、３１を前後に重ねて配置したコンデンサ１０とラジエータ３０において、ラジエータ３０の熱交換領域３１を、コンデンサ１０の熱交換領域１１の上流側冷却部１２と下流側冷却部１３に対応させて、主冷却部３２と副冷却部３３に区画し、上部では上流側冷却部１２と主冷却部３２における冷却水と冷媒の流れ方向を同一とするとともに、下部では下流側冷却部１３と副冷却部３３における冷却水と冷媒の流れ方向を同一とし、またラジエータ３０においてその副冷却部３３への冷却水の流速を絞り穴４７によって低下させるものとしたので、コンデンサ１０の下流側冷却部１３とラジエータ３０の副冷却部３３を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度を顕著に低下させることができる。これにより、低温度の空気をエンジンルーム内の高熱機器付近へ向けることにより熱害が防止される。
【００２１】
また、上流側冷却部１２および主冷却部３２と下流側冷却部１３および副冷却部３３の区画線ａ、ｂの高さをラジエータ３０とコンデンサ１０の両者で一致させたので、一方の主冷却部または上流側冷却部を通過した高温側空気と他方の副冷却部または下流側冷却部を通過した低温側空気の混合が皆無となって、通過空気の可能な最低温度を実現できる。
【００２２】
図５は実施の形態の変形例を示す。これは、ラジエータ３０とコンデンサ１０を一体化させて複合型熱交換器１としたものである。
この複合型熱交換器１では、熱交換領域の断面図である図６に示すように、コンデンサ１０とラジエータ３０の両冷却通路１８、３８にわたって延びるフィン４が設けられ、このフィン４で冷却通路１８、３８が連結されている。
とくに図示しないが、コンデンサ１０およびラジエータ３０における各熱交換領域がそれぞれ上部の上流側冷却部１２および主冷却部３２と下部の下流側冷却部１３および副冷却部３３に区画されている点を含めてその他の構成は変わらない。
【００２３】
この変形例においても、コンデンサ１０の下流側冷却部１３とラジエータ３０の副冷却部３３を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度を顕著に低下させることができ、その低温度の空気をエンジンルーム内の高熱機器付近へ向けることにより熱害が防止される。
また、コンデンサの下流側冷却部とラジエータの副冷却部における流れの向きが同一で、流れにそって冷却水と冷媒の温度が同レベルで推移するので、両冷却通路１８、３８がフィン４で連結されていても冷媒が冷却水によって温められてエアコンディショナの性能低下を招くこともない。
【００２４】
図７は第２の実施の形態を示す。この図は第１の実施の形態におけるラジエータを示す図４に対応する図である。
ラジエータ３０’は、第１タンク３４と第２タンク３６間に複数の冷却通路３８を接続した熱交換領域３１を、上部の通風面積の大きな主冷却部３２と、下部の通風面積の小さな副冷却部３３とに区画されている。
【００２５】
第１タンク３４内は、隔板３５により主冷却部３２に連通する第１室４１と副冷却部３３に連通する第２室４２とに区画されている。
第２タンク３６内は、熱交換領域３１における主冷却部３２と副冷却部３３の区画線ｂよりも低くしたがって副冷却部３３を２分する位置に隔板５０を設けて、副冷却部３３の一部と主冷却部３２とに連通する第５室５１と、副冷却部３３の残部に連通する第６室５２に区画されている。
第５室５１の上記区画線ｂより高い位置には第１の冷却水出口４８が設けられ、第６室５２には第２の冷却水出口４９が設けられている。
【００２６】
これにより、ラジエータ３０’の副冷却部３３においては、第５室５１から副冷却部３３に矢示Ｄのように流れた冷却水は、第１タンク３４の第２室４２で折り返されて、再び副冷却部３３を矢示Ｅのように流れて第２タンク３６の第６室５２に至り、それから第２の冷却水出口４９から排出される。上記折り返しにより副冷却部３３での冷却水の流路長が２倍になり、その流路抵抗により副冷却部３３での冷却水の流速は低下する。
【００２７】
副冷却部３３の、第５室５１に接続する冷却通路３８の数は、下側の第６室５２に接続する冷却通路３８の数よりも小さく設定してある。これにより、主冷却部３２と副冷却部３３における冷却水路の流路抵抗が調整され、好ましい流量配分となり、冷却効率が向上する。
コンデンサ１０を含むその他の構成は、第１の実施の形態と同じである。ラジエータ３０’の副冷却部３３とコンデンサ１０の下流側冷却部１３は互いに整合して重なるように配置される。
【００２８】
本実施の形態は以上のように構成され、ラジエータ３０’の副冷却部３３における冷却水の流路長を折り返しにより長くしたので、副冷却部３３での冷却水の温度を一層低下させることができる。
【００２９】
なお、コンデンサとして、図８のように、リキッドタンクを備えたコンデンサ１０’を用いた場合には、熱交換領域のうちリキッドタンクからの冷媒を流すサブクール部を下流側冷却部として、これにラジエータの副冷却部３３を重ねるのが好ましい。
コンデンサ１０’では、第１ギャラリ１４の第１室２１からの冷媒が上流側冷却部第２ギャラリ１６の第１室１６ａ、第１ギャラリ１４の第２室２２を経て、熱交換領域１１を矢示Ａ、Ｂ、Ｊのように１往復半して第２ギャラリ１６の第２室１６ｂへ流れ、液化された冷媒はその後一旦第２ギャラリ１６に付設されたリキッドタンク５５に入る。それから冷媒はリキッドタンク５５から第２ギャラリ１６の第３室１６ｃを経て、熱交換領域のサブクール部６０を矢示Ｋのように第１ギャラリ１４の第３室２７へ流れる。
この例では、サブクール部６０を発明における下流側冷却部とし、冷媒が矢示Ａ、Ｂ、Ｊで流れる領域が上流側冷却部となる。
【００３０】
また、各実施の形態では、ラジエータ３０、３０’とコンデンサ１０をエンジンルーム前端部に配置した例について説明したが、これに限定されず、必要に応じて側部に配置することも可能である。
また、各図においてコンデンサおよびラジエータへの冷却水や冷媒の入り口（２３、４３）を左側としてあるが、これもエンジンルーム内の配管レイアウトに合わせて右側に変更できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、それぞれの熱交換領域を前後に重ねて配置したラジエータとコンデンサからなる車両用熱交換器において、コンデンサの熱交換領域が上流側冷却部と下流側冷却部とに区画され、ラジエータは熱交換領域が主冷却部と副冷却部とに区画されて、冷却水が主冷却部から副冷却部へ折り返して主冷却部での流れと逆方向の流れを含み、コンデンサの熱交換領域とラジエータの熱交換領域を重ねて配置し、ラジエータの副冷却部とコンデンサの下流側冷却部を対向させたので、コンデンサの下流側冷却部を通過した空気がラジエータで暖められることなく、下流側冷却部と副冷却部を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度を低下させることができる。したがって、低温度の空気を高熱機器付近へ向けることによりエンジンルーム内の熱害が防止される。
【００３２】
そしてとくに、ラジエータの冷却通路の両端に第１タンクと第２タンクを接続し、第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画して、第１室に冷却水入口を、第２室には第２の冷却水出口を設け、第２タンク内は、絞り穴を備えるバイパス板により主冷却部に連通する第３室と副冷却部に連通する第４室とに区画して、第３室に第１の冷却水出口を設けているため、主冷却部を流れた冷却水の多くは第１の冷却水出口から排出され、残部が絞り穴で流速を下げて副冷却部に入るので、この副冷却部でとくに顕著に冷却される。
【００３３】
なお、ラジエータの主冷却部と副冷却部の境界を、コンデンサの上流側冷却部と下流側冷却部の境界と同一高さに設定すれば、一方の主冷却部または上流側冷却部を通過した高温側空気と他方の副冷却部または下流側冷却部を通過した低温側空気の混合が皆無となって、最低通過空気温度を実現できる。
【００３４】
あるいはまた、ラジエータの第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画して、第１室に冷却水入口を設け、第２タンク内は隔板により、副冷却部の一部と主冷却部とに連通する第５室と副冷却部の残部に連通する第６室とに区画して、第５室に第１の冷却水出口を、第６室に第２の冷却水出口を設けることにより、副冷却部では冷却水が第５室から第２室へ流れたあと折り返されてさらに第６室へ流れ、冷却水の流路長が２倍になるので、副冷却部での冷却水の温度を一層低下させることができる。
【００３５】
この際、副冷却部における第５室に連通する冷却通路の断面積を第６室に連通する冷却通路の断面積よりも小さく設定することにより、主冷却部と副冷却部における冷却水路の流路抵抗が調整され、好ましい流量配分となり、冷却効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す平面図である。
【図２】ラジエータとコンデンサを離間させて示す実施の形態の斜視図である。
【図３】コンデンサの構造を示す一部断面正面図である。
【図４】ラジエータの構造を示す一部断面正面図である。
【図５】実施の形態の変形例を示す横断面図である。
【図６】図５におけるＦ−Ｆ部断面図である。
【図７】第２の実施の形態を示す図である。
【図８】コンデンサの変形例を示す図である。
【図９】従来例を示す図である。
【符号の説明】
４、１９、３９ フィン
１０ コンデンサ
１１、３１ 熱交換領域
１２、３２ 主冷却部
１３、３３ 副冷却部
１４ 第１ギャラリ
１５ 隔板
１６ 第２ギャラリ
１６ａ 第１室
１６ｂ 第２室
１６ｃ 第３室
１８、３８ 冷却通路
２１ 第１室
２２ 第２室
２７ 第３室
２３、２４ コネクタ
３０、３０’ ラジエータ
３１ 熱交換領域
３４ 第１タンク
３５、５０ 隔板
３６ 第２タンク
４１ 第１室
４２ 第２室
４３ 冷却水入口
４４ 第３室
４５ 第４室
４６ バイパス板
４７ 絞り穴
４８ 第１の冷却水出口
４９ 第２の冷却水出口
５１ 第５室
５２ 第６室
５５ リキッドタンク
６０ サブクール部
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両におけるエンジン冷却水用のラジエータおよびエアコンディショナ冷媒のコンデンサとを併設した熱交換器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のエンジンルーム前部には、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータと、エアコンディショナの冷媒を凝縮させるためのコンデンサとが設けられているが、エンジンルーム内のレイアウト効率を上げるため、また冷却ファンの共用化のため、これらのラジエータとコンデンサを前後に重ねて設置する例が多い。
【０００３】
ここで、図９に示すように、コンデンサ１０の構造としては、左右に第１ギャラリ１４と第２ギャラリ１６に冷却通路１８を備えて冷媒を横方向に流すものとするとともに、熱交換領域１１を上下に２分割している。これは、上部を通風面積の大きな上流側冷却部１２、下部を通風面積の小さな下流側冷却部１３とし、冷媒がまず上流側冷却部１２を矢示Ａのように流れたあと折り返して下流側冷却部１３を矢示Ｂのように逆方向に流れるようにして、冷媒の熱交換距離を延ばすことにより冷媒の確実な凝縮を図るものである。下流側冷却部１３において冷媒は約５０℃近くまで冷却される。
一方、ラジエータ６０は、上下のタンク６２、６３間に冷却通路６４を備えて冷媒を矢示Ｇのように上下方向に流すようにしており、冷却されて下側のタンク６３に入る冷却水はおよそ８０℃になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
コンデンサ１０およびラジエータ６０を通過してエンジンルーム内部へ入る空気の温度はコンデンサ１０あるいはラジエータ６０の各冷却通路１８、６４を流れる冷媒あるいは冷却水の温度に対応する。したがって、通風領域のどの部分を通過したかによって空気温度は変化するが、ラジエータ６０とコンデンサ１０を前後に重ねて配置した場合には、ラジエータ６０を流れる冷却水の温度とコンデンサ１０を流れる温度が言わば混合されて、結局高温化された空気がエンジンルーム内の種々の機器を包むこととなる。
【０００５】
このような高温空気がたとえば元来高温のターボチャージャ付近に供給されると、種々の機器部品に対する熱害を引き起こすおそれがある。
同様の問題は、ラジエータとコンデンサを重ねて一体化した複合型熱交換器においても生じる。またとくに複合型熱交換器の場合は、冷却水の冷却通路と冷媒の冷却通路を共通の放熱フィンでつなげているので、コンデンサ側で折角５０℃近くまで冷却された冷媒がラジエータ側の冷却水の高温によって再度暖められる可能性があり、これによってエアコンディショナの性能低下を招くおそれもある。
【０００６】
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、前後に重ねて配置したラジエータとコンデンサからなる車両用熱交換器において、熱交換してエンジンルーム内に入る空気の温度を顕著に低下させて熱害のおそれをなくした熱交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の本発明は、冷却通路を横方向に配した熱交換領域が上下の上流側冷却部と下流側冷却部とに区画され、冷媒が上流側冷却部を流れたあと折り返して下流側冷却部における逆方向の流れを含むエアコンディショナのコンデンサと、冷却通路を横方向に配した熱交換領域を上下の主冷却部と副冷却部とに分割して、冷却水が主冷却部における一方向への流れのあと折り返して副冷却部における逆方向への流れを含むエンジン冷却用のラジエータとからなり、コンデンサの熱交換領域とラジエータの熱交換領域を重ねて配置し、ラジエータの副冷却部とコンデンサの下流側冷却部を対向させる。
【０００８】
そして、ラジエータがとくに冷却通路の一端を第１タンクに接続し、冷却通路の他端を第２タンクに接続して構成され、第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画され、第２タンク内は、絞り穴を備えるバイパス板により主冷却部に連通する第３室と副冷却部に連通する第４室とに区画され、その第３室には第１の冷却水出口が設けられ、第１タンクの第１室には冷却水入口が設けられ、第２室には第２の冷却水出口が設けられているものとした。
これにより、ラジエータの副冷却部における冷却水とコンデンサの下流側冷却部における冷媒が同一の流れ方向の部分を含み、重ねて配置された両副冷却部を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度を顕著に低下させることができる。
また、主冷却部を流れた冷却水の多くは第１の冷却水出口から排出され、残部が絞り穴で流速を下げて副冷却部で顕著に冷却される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１のものに対して、ラジエータが冷却通路の一端を第１タンクに接続し、冷却通路の他端を第２タンクに接続して構成され、第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画されて、第１室には冷却水入口が設けられ、第２タンク内は隔板により、副冷却部の一部と主冷却部とに連通する第５室と副冷却部の残部に連通する第６室とに区画され、第５室に第１の冷却水出口が設けられるとともに、第６室には第２の冷却水出口が設けられているものとした。
副冷却部に流れる冷却水が第１タンクの第２室で折り返されるので、副冷却部での冷却水の流路長が２倍になる。
この際、請求項４のように、副冷却部における第５室に連通する冷却通路の断面積を第６室に連通する冷却通路の断面積よりも小さく設定して、流量を調整するのが好ましい。
【００１０】
また請求項１および２の発明では、請求項３のように、上記ラジエータの主冷却部と副冷却部の境界を、コンデンサの上流側冷却部と下流側冷却部の境界と同一高さに設定するのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態におけるラジエータとコンデンサの配置を示す平面図である。図２は、ラジエータにおける冷却水の流れ方向とコンデンサにおける冷媒の流れ方向を示すため、ラジエータとコンデンサを離間させて示す斜視図である。コンデンサ１０とラジエータ３０は、図１に示すように、それぞれの熱交換領域１１、３１を前後に重ねて、互いにごく接近させ、エンジンルーム前端部に配置されている。
【００１２】
コンデンサ１０は、熱交換領域１１の左右両側に第１ギャラリ１４と第２ギャラリ１６を備え、第１ギャラリ１４と第２ギャラリ１６間を複数の冷却通路１８で接続し、冷却通路間にはフィン１９が設けられている。
コンデンサ１０の熱交換領域１１は、上部の通風面積の大きな上流側冷却部１２と、下部の通風面積の小さな下流側冷却部１３とに区画されている。図２の破線ａは上流側冷却部１２と下流側冷却部１３の区画線を示している。
【００１３】
図３に示すように、第１ギャラリ１４内は、隔板１５により上流側冷却部１２に連通する第１室２１と下流側冷却部１３に連通する第２室２２とに区画されている。コネクタ２３に接続された図示しない配管から第１ギャラリ１４の第１室２１に入った冷媒は、まず上流側冷却部１２を矢示Ａのように図中左側の第１ギャラリ１４から右側の第２ギャラリ１６へ流れ、その後第２ギャラリ１６から折り返して下流側冷却部１３を矢示Ｂのように上流側冷却部１２における向きと逆方向に流れる。そして、第１ギャラリ１４に戻った冷媒は第２室２２のコネクタ２４から図示しない配管へ送出される。
【００１４】
図２に戻って、ラジエータ３０は、熱交換領域３１の左右両側に第１タンク３４と第２タンク３６を備え、その熱交換領域３１を、上部の通風面積の大きな主冷却部３２と、下部の通風面積の小さな副冷却部３３とに区画されている。図２の破線ｂは主冷却部３２と副冷却部３３の区画線を示している。
主冷却部３２および副冷却部３３はそれぞれ第１タンク３４と第２タンク３６間に複数の冷却通路３８を接続して構成されている。冷却通路３８間にはフィン３９が設けられている。主冷却部３２および副冷却部３３における冷却水の流路面積はそれぞれの冷却通路３８の総断面積で求められる。
コンデンサ１０の場合と同様に、冷却水はまず主冷却部３２を矢示Ｃのように左側の第１タンク３４から右側の第２タンク３６へ流れ、その後第２タンク３６から折り返して副冷却部３３を矢示Ｄのように主冷却部３２における向きと逆方向に流れる。
【００１５】
図４はラジエータ３０の第１タンク３４と第２タンク３６内の構造を示す。
第１タンク３４内は、隔板３５により主冷却部３２に連通する第１室４１と副冷却部３３に連通する第２室４２とに区画されている。第２タンク３６内は、主冷却部３２に連通する第３室４４と副冷却部３３に連通する第４室４５が絞り穴４７を備えるバイパス板４６により区画されている。絞り穴４７は副冷却部３３に連通する第４室４５への冷却水の流量が全流量の約１／１０〜１／３０となるように設定するのが好ましい。
第２タンク３６の第３室４４の下部には第１の冷却水出口４８が設けられている。
第１タンク３４の主冷却部３２に連通する第１室４１の上部には冷却水入口４３が設けられ、副冷却部３３に連通する第２室４２の下部には第２の冷却水出口４９が設けられている。
【００１６】
冷却水入口４３に接続された図示しないホースから第１タンク３４の第１室４１に入った冷却水は、前述のように、主冷却部３２を矢示Ｃのように流れる。第２タンク３６の第３室４４に入った冷却水の大部分は当該室の第１の冷却水出口４８から図示しないホースでウォータポンプへ導かれる。
残りの冷却水はバイパス板４６の絞り穴４７を経て第４室４５に入り、そこから副冷却部３３を矢示Ｄのように主冷却部３２における向きと逆方向に流れて第１タンク３４に入る。第１タンク３４の第２室４２に入った冷却水は第２の冷却水出口４９から排出される。この第２の冷却水出口４９から排出される冷却水は図示しないホースにより例えばオイル冷却器へ導かれて、オイルの冷却に用いられる。
【００１７】
ラジエータ３０とコンデンサ１０がエンジンルームに設置された状態において、ラジエータ３０の主冷却部３２と副冷却部３３間の区画線ｂは、コンデンサ１０における上流側冷却部１２と下流側冷却部１３間の区画線ａと略同一高さとなるように設定されている。すなわち、ラジエータ３０の主冷却部３２とコンデンサ１０の上流側冷却部１２が互いに整合して重なり、またラジエータ３０の副冷却部３３とコンデンサ１０の下流側冷却部１３も互いに整合して重なっている。そして、コンデンサ１０の上流側冷却部１２とラジエータ３０の主冷却部３２では冷媒および冷却水が図中左側から右方向へながれ、下流側冷却部１３と副冷却部３３では冷媒および冷却水がともに右側から左方向へ流れる。
【００１８】
コンデンサ１０の下流側冷却部１３では冷媒が約５０℃近くまで冷却される。一方、ラジエータ３０では冷却水が主冷却部３２で約８０℃まで冷却される。そして第１の冷却水出口４８から排出された以外の冷却水は副冷却部３３へ流れてさらに冷却される。ここで、副冷却部３３へ入る冷却水はバイパス板４６の絞り穴４７を通過することによって流量を減じられているので、副冷却部３３では冷却効果が大きく、冷却水も６０〜５０℃位まで冷却される。
【００１９】
コンデンサ１０の下流側冷却部１３とラジエータ３０の副冷却部３３では冷媒および冷却水は同一方向に流れるので、下流側冷却部１３および副冷却部３３を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度は、上流側の左側から下流側へ、通過部位にしたがって順次に低下していく。これにより、低い側では５０℃台前半の通過空気温度が得られる。
【００２０】
本実施の形態は以上のように構成され、それぞれの熱交換領域１１、３１を前後に重ねて配置したコンデンサ１０とラジエータ３０において、ラジエータ３０の熱交換領域３１を、コンデンサ１０の熱交換領域１１の上流側冷却部１２と下流側冷却部１３に対応させて、主冷却部３２と副冷却部３３に区画し、上部では上流側冷却部１２と主冷却部３２における冷却水と冷媒の流れ方向を同一とするとともに、下部では下流側冷却部１３と副冷却部３３における冷却水と冷媒の流れ方向を同一とし、またラジエータ３０においてその副冷却部３３への冷却水の流速を絞り穴４７によって低下させるものとしたので、コンデンサ１０の下流側冷却部１３とラジエータ３０の副冷却部３３を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度を顕著に低下させることができる。これにより、低温度の空気をエンジンルーム内の高熱機器付近へ向けることにより熱害が防止される。
【００２１】
また、上流側冷却部１２および主冷却部３２と下流側冷却部１３および副冷却部３３の区画線ａ、ｂの高さをラジエータ３０とコンデンサ１０の両者で一致させたので、一方の主冷却部または上流側冷却部を通過した高温側空気と他方の副冷却部または下流側冷却部を通過した低温側空気の混合が皆無となって、通過空気の可能な最低温度を実現できる。
【００２２】
図５は実施の形態の変形例を示す。これは、ラジエータ３０とコンデンサ１０を一体化させて複合型熱交換器１としたものである。
この複合型熱交換器１では、熱交換領域の断面図である図６に示すように、コンデンサ１０とラジエータ３０の両冷却通路１８、３８にわたって延びるフィン４が設けられ、このフィン４で冷却通路１８、３８が連結されている。
とくに図示しないが、コンデンサ１０およびラジエータ３０における各熱交換領域がそれぞれ上部の上流側冷却部１２および主冷却部３２と下部の下流側冷却部１３および副冷却部３３に区画されている点を含めてその他の構成は変わらない。
【００２３】
この変形例においても、コンデンサ１０の下流側冷却部１３とラジエータ３０の副冷却部３３を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度を顕著に低下させることができ、その低温度の空気をエンジンルーム内の高熱機器付近へ向けることにより熱害が防止される。
また、コンデンサの下流側冷却部とラジエータの副冷却部における流れの向きが同一で、流れにそって冷却水と冷媒の温度が同レベルで推移するので、両冷却通路１８、３８がフィン４で連結されていても冷媒が冷却水によって温められてエアコンディショナの性能低下を招くこともない。
【００２４】
図７は第２の実施の形態を示す。この図は第１の実施の形態におけるラジエータを示す図４に対応する図である。
ラジエータ３０’は、第１タンク３４と第２タンク３６間に複数の冷却通路３８を接続した熱交換領域３１を、上部の通風面積の大きな主冷却部３２と、下部の通風面積の小さな副冷却部３３とに区画されている。
【００２５】
第１タンク３４内は、隔板３５により主冷却部３２に連通する第１室４１と副冷却部３３に連通する第２室４２とに区画されている。
第２タンク３６内は、熱交換領域３１における主冷却部３２と副冷却部３３の区画線ｂよりも低くしたがって副冷却部３３を２分する位置に隔板５０を設けて、副冷却部３３の一部と主冷却部３２とに連通する第５室５１と、副冷却部３３の残部に連通する第６室５２に区画されている。
第５室５１の上記区画線ｂより高い位置には第１の冷却水出口４８が設けられ、第６室５２には第２の冷却水出口４９が設けられている。
【００２６】
これにより、ラジエータ３０’の副冷却部３３においては、第５室５１から副冷却部３３に矢示Ｄのように流れた冷却水は、第１タンク３４の第２室４２で折り返されて、再び副冷却部３３を矢示Ｅのように流れて第２タンク３６の第６室５２に至り、それから第２の冷却水出口４９から排出される。上記折り返しにより副冷却部３３での冷却水の流路長が２倍になり、その流路抵抗により副冷却部３３での冷却水の流速は低下する。
【００２７】
副冷却部３３の、第５室５１に接続する冷却通路３８の数は、下側の第６室５２に接続する冷却通路３８の数よりも小さく設定してある。これにより、主冷却部３２と副冷却部３３における冷却水路の流路抵抗が調整され、好ましい流量配分となり、冷却効率が向上する。
コンデンサ１０を含むその他の構成は、第１の実施の形態と同じである。ラジエータ３０’の副冷却部３３とコンデンサ１０の下流側冷却部１３は互いに整合して重なるように配置される。
【００２８】
本実施の形態は以上のように構成され、ラジエータ３０’の副冷却部３３における冷却水の流路長を折り返しにより長くしたので、副冷却部３３での冷却水の温度を一層低下させることができる。
【００２９】
なお、コンデンサとして、図８のように、リキッドタンクを備えたコンデンサ１０’を用いた場合には、熱交換領域のうちリキッドタンクからの冷媒を流すサブクール部を下流側冷却部として、これにラジエータの副冷却部３３を重ねるのが好ましい。
コンデンサ１０’では、第１ギャラリ１４の第１室２１からの冷媒が上流側冷却部第２ギャラリ１６の第１室１６ａ、第１ギャラリ１４の第２室２２を経て、熱交換領域１１を矢示Ａ、Ｂ、Ｊのように１往復半して第２ギャラリ１６の第２室１６ｂへ流れ、液化された冷媒はその後一旦第２ギャラリ１６に付設されたリキッドタンク５５に入る。それから冷媒はリキッドタンク５５から第２ギャラリ１６の第３室１６ｃを経て、熱交換領域のサブクール部６０を矢示Ｋのように第１ギャラリ１４の第３室２７へ流れる。
この例では、サブクール部６０を発明における下流側冷却部とし、冷媒が矢示Ａ、Ｂ、Ｊで流れる領域が上流側冷却部となる。
【００３０】
また、各実施の形態では、ラジエータ３０、３０’とコンデンサ１０をエンジンルーム前端部に配置した例について説明したが、これに限定されず、必要に応じて側部に配置することも可能である。
また、各図においてコンデンサおよびラジエータへの冷却水や冷媒の入り口（２３、４３）を左側としてあるが、これもエンジンルーム内の配管レイアウトに合わせて右側に変更できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、それぞれの熱交換領域を前後に重ねて配置したラジエータとコンデンサからなる車両用熱交換器において、コンデンサの熱交換領域が上流側冷却部と下流側冷却部とに区画され、ラジエータは熱交換領域が主冷却部と副冷却部とに区画されて、冷却水が主冷却部から副冷却部へ折り返して主冷却部での流れと逆方向の流れを含み、コンデンサの熱交換領域とラジエータの熱交換領域を重ねて配置し、ラジエータの副冷却部とコンデンサの下流側冷却部を対向させたので、コンデンサの下流側冷却部を通過した空気がラジエータで暖められることなく、下流側冷却部と副冷却部を通過してエンジンルーム内へ入る空気の温度を低下させることができる。したがって、低温度の空気を高熱機器付近へ向けることによりエンジンルーム内の熱害が防止される。
【００３２】
そしてとくに、ラジエータの冷却通路の両端に第１タンクと第２タンクを接続し、第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画して、第１室に冷却水入口を、第２室には第２の冷却水出口を設け、第２タンク内は、絞り穴を備えるバイパス板により主冷却部に連通する第３室と副冷却部に連通する第４室とに区画して、第３室に第１の冷却水出口を設けているため、主冷却部を流れた冷却水の多くは第１の冷却水出口から排出され、残部が絞り穴で流速を下げて副冷却部に入るので、この副冷却部でとくに顕著に冷却される。
【００３３】
なお、ラジエータの主冷却部と副冷却部の境界を、コンデンサの上流側冷却部と下流側冷却部の境界と同一高さに設定すれば、一方の主冷却部または上流側冷却部を通過した高温側空気と他方の副冷却部または下流側冷却部を通過した低温側空気の混合が皆無となって、最低通過空気温度を実現できる。
【００３４】
あるいはまた、ラジエータの第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画して、第１室に冷却水入口を設け、第２タンク内は隔板により、副冷却部の一部と主冷却部とに連通する第５室と副冷却部の残部に連通する第６室とに区画して、第５室に第１の冷却水出口を、第６室に第２の冷却水出口を設けることにより、副冷却部では冷却水が第５室から第２室へ流れたあと折り返されてさらに第６室へ流れ、冷却水の流路長が２倍になるので、副冷却部での冷却水の温度を一層低下させることができる。
【００３５】
この際、副冷却部における第５室に連通する冷却通路の断面積を第６室に連通する冷却通路の断面積よりも小さく設定することにより、主冷却部と副冷却部における冷却水路の流路抵抗が調整され、好ましい流量配分となり、冷却効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す平面図である。
【図２】ラジエータとコンデンサを離間させて示す実施の形態の斜視図である。
【図３】コンデンサの構造を示す一部断面正面図である。
【図４】ラジエータの構造を示す一部断面正面図である。
【図５】実施の形態の変形例を示す横断面図である。
【図６】図５におけるＦ−Ｆ部断面図である。
【図７】第２の実施の形態を示す図である。
【図８】コンデンサの変形例を示す図である。
【図９】従来例を示す図である。
【符号の説明】
４、１９、３９ フィン
１０ コンデンサ
１１、３１ 熱交換領域
１２、３２ 主冷却部
１３、３３ 副冷却部
１４ 第１ギャラリ
１５ 隔板
１６ 第２ギャラリ
１６ａ 第１室
１６ｂ 第２室
１６ｃ 第３室
１８、３８ 冷却通路
２１ 第１室
２２ 第２室
２７ 第３室
２３、２４ コネクタ
３０、３０’ ラジエータ
３１ 熱交換領域
３４ 第１タンク
３５、５０ 隔板
３６ 第２タンク
４１ 第１室
４２ 第２室
４３ 冷却水入口
４４ 第３室
４５ 第４室
４６ バイパス板
４７ 絞り穴
４８ 第１の冷却水出口
４９ 第２の冷却水出口
５１ 第５室
５２ 第６室
５５ リキッドタンク
６０ サブクール部
Claims (4)
- 冷却通路を横方向に配した熱交換領域が上下の上流側冷却部と下流側冷却部とに区画され、冷媒が上流側冷却部を流れたあと折り返して下流側冷却部における逆方向の流れを含むエアコンディショナのコンデンサと、
冷却通路を横方向に配した熱交換領域を上下の主冷却部と副冷却部とに分割して、冷却水が主冷却部における一方向への流れのあと折り返して副冷却部における逆方向への流れを含むエンジン冷却用のラジエータとからなり、
該ラジエータは、前記冷却通路の一端を第１タンクに接続し、冷却通路の他端を第２タンクに接続して構成され、前記第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画され、前記第２タンク内は、絞り穴を備えるバイパス板により主冷却部に連通する第３室と副冷却部に連通する第４室とに区画され、その第３室には第１の冷却水出口が設けられ、前記第１タンクの第１室には冷却水入口が設けられ、第２室には第２の冷却水出口が設けられており、
前記コンデンサの熱交換領域とラジエータの熱交換領域を重ねて配置し、ラジエータの副冷却部とコンデンサの下流側冷却部を対向させたことを特徴とする車両用熱交換器。 - 冷却通路を横方向に配した熱交換領域が上下の上流側冷却部と下流側冷却部とに区画され、冷媒が上流側冷却部を流れたあと折り返して下流側冷却部における逆方向の流れを含むエアコンディショナのコンデンサと、
冷却通路を横方向に配した熱交換領域を上下の主冷却部と副冷却部とに分割して、冷却水が主冷却部における一方向への流れのあと折り返して副冷却部における逆方向への流れを含むエンジン冷却用のラジエータとからなり、
該ラジエータは、前記冷却通路の一端を第１タンクに接続し、冷却通路の他端を第２タンクに接続して構成され、前記第１タンクは隔板により主冷却部に連通する第１室と副冷却部に連通する第２室とに区画されて、前記第１室には冷却水入口が設けられ、前記第２タンク内は隔板により、副冷却部の一部と主冷却部とに連通する第５室と副冷却部の残部に連通する第６室とに区画され、前記第５室に第１の冷却水出口が設けられるとともに、第６室には第２の冷却水出口が設けられていることを特徴とする車両用熱交換器。 - 前記ラジエータの主冷却部と副冷却部の境界が前記コンデンサの上流側冷却部と下流側冷却部の境界と同一高さに設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の車両用熱交換器。
- 前記副冷却部における前記第５室に連通する冷却通路の断面積は、前記第６室に連通する冷却通路の断面積よりも小さく設定してあることを特徴とする請求項２記載の車両用熱交換器。
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