JP5712974B2 - 車両用熱交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の熱交換器を備えた車両用熱交換装置に関する。

この種の従来の車両用熱交換装置としては、特許文献１に開示されたものがある。この車両用熱交換装置１００は、図示しない車両のエンジンルーム内に設けられ、図１１及び図１２に示すように、サブラジエータ１０１のタンク部１０２内に冷凍サイクルの水冷コンデンサ１０３を収容している。サブラジエータ１０１は、複数のチューブ１０４と、この隣り合うチューブ１０４間に配置された複数のアウターフィン１０５と、複数のチューブ１０４の長手方向の両端に配置された一対の入口側タンク部１０６，及び出口側タンク部１０２とを備えている。入口側タンク部１０６には、図示しない制御機器用の冷却水が流入する流入口１０７が設けられ、出口側タンク部１０２には、冷却水が流出する流出口１０８が設けられている。水冷コンデンサ１０３は、冷却水が流通する間隔を置いて積層された複数のチューブ１１１を有する。この各チューブ１１１の両端位置に、車室空調用の冷媒が流出入する流入口１０９と流出口１１０が設けられている。

上記構成において、流入口１０７より流入された制御機器用の冷却水は、一方のタンク部１０６内より複数のチューブ１０４内を通って他方のタンク部１０２に流れて流出口１０８より排出される。このようにサブラジエータ１０１内を流れる冷媒は、各チューブ１０４の通過過程でこれらチューブ１０４外を通る外部空気と積極的に熱交換し、これによって、制御機器用の冷却水の温度が低下される。また、流入口１０９より流入された車室空調用の冷媒は、水冷コンデンサ１０３の各チューブ１１１内を通って流出口１１０より排出される。この水冷コンデンサ１０３のチューブ１１１内の通過過程でタンク部１０２内を通る冷却水と熱交換し、これによって、車室空調用の冷媒の温度が低下される。

特開２０１０−１２７５０８号公報

ところで、サブラジエータ１０１のタンク部１０２内に冷凍サイクルの水冷コンデンサ１０３を収容した車両用熱交換装置１００にあって、水冷コンデンサ１０３が破損して高圧冷媒がサブラジエータ１０１のタンク部１０２内に漏れると、タンク部１０２内の圧力が高圧となってサブラジエータ１０１などが破損し、冷媒がサブラジエータ１０１より車両のエンジンルーム内に噴出するというおそれがある。これにより、噴出した冷媒内には冷凍サイクルの気相冷媒及びオイルが含まれているため、このオイルがエンジンルーム内の例えば補機類を駆動するためのベルトに掛かると、ベルトスリップ等の原因になるという問題がある。

そこで、本発明は、第１熱交換器から噴出した冷媒がエンジンルーム内の装置に掛かることに起因する不具合を極力防止することができる車両用熱交換装置を提供することを目的とする。

本発明は、内部を第１冷媒が流れる第１熱交換器と、前記第１熱交換器のタンク部内に収容され、内部を冷凍サイクルの高圧の第２冷媒が流れ、第２冷媒と第１冷媒の間で熱交換を行う第２熱交換器とを備えた車両用熱交換装置であって、前記第１熱交換器の前記タンク部の上部に設けられ、内部圧力が第２規定圧力を超えると内部を大気に開放する圧力調整弁を備え、前記圧力調整弁は、前記内部圧力が第１規定圧力を超えると弁体が変位して第１流路を開き、前記内部圧力が前記第１規定圧力より高い第２規定圧力を超えると前記弁体が変位して前記第１流路と第２流路を開くよう構成され、前記第１流路は、リザーブタンクに連通し、前記第２流路は、エンジンルームの補機類を駆動するためのベルトとは異なる方向で大気に開口していることを特徴とする。

前記第２流路は、前記弁体のフルストローク時における連通孔の面積より大きく設定されることが好ましい。前記第１流路と前記第２流路を共に開く位置まで変位した前記弁体を位置保持するストッパ部を設けることが好ましい。

本発明によれば、外気温の変化などによって第１規定圧力を少し超える程度の内部圧力上昇が発生すると、弁体の変位によって第１流路が開かれ、内部圧力の上昇が抑制される。また、第２熱交換器の破損で第２冷媒がタンク部内に漏れて第１熱交換器のタンク部内の圧力が第２規定圧力を超えるような圧力上昇が発生すると、弁体が第１流路と共に第２流路も開かれ、内部圧力の上昇が抑制される。これにより、タンク部の破損による冷媒のエンジンルーム内への飛散や、圧力調整弁から冷媒が勢いよく噴出することを防止でき、冷媒がエンジンルーム内の装置に掛かることに起因する不具合を極力防止できる。

本発明の一実施形態を示し、車両用熱交換装置を備える車両前部の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、フロントエンドモジュールの分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、車両用熱交換装置の構成図である。 本発明の一実施形態を示し、車両用熱交換装置の概略斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、車両用熱交換装置の要部斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、圧力開放弁に設けられる弁体の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、圧力開放弁の断面図である。 本発明の一実施形態を示し、サブラジエータのタンク部の内圧が第１規定圧以下であるときの圧力開放弁の要部断面図である。 本発明の一実施形態を示し、サブラジエータのタンク部の内圧が第１規定圧を越えて第２規定圧以下であるときの圧力開放弁の要部断面図である。 本発明の一実施形態を示し、サブラジエータのタンク部の内圧が第２規定圧を越えたときの圧力開放弁の要部断面図である。 従来例の車両用熱交換装置の斜視図である。 従来例の車両用熱交換装置に設けられるサブラジエータのタンク部の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図１０は本発明の一実施形態を示す。

車両１の前部には、図１及び図２に示すように、フロントエンドモジュール２が設けられている。このフロントエンドモジュール２の後方には、原動機であるエンジン３を収容するエンジンルーム３０が形成され、上部がボンネットカバー３１により覆われている。エンジン３の前側には、補機類（図示せず）を駆動するためのベルト３２が装着されている。フロントエンドモジュール２は、バンパーフェーシア２１と、このバンパーフェーシア２１を補強するバンパーレインフォース２２と、このバンパーレインフォース２２に取付けられる熱交換類サポート２３とから構成される。

車両用熱交換装置４は、エンジン３の車両前方に設けられ、熱交換類サポート２３などに取付けられており、図３及び図４に示すように、内部に第１冷媒（冷却水、不凍液）が流れ、電動駆動部５を冷却するためのサブラジエータ６（第１熱交換器）と、内部に第２冷媒（空調用冷媒）が流れ、車室内を冷却するための、つまり、空気調和装置用の水冷式コンデンサ７（第２熱交換器）とを備えている。

車両用熱交換器４Ａは、エンジン３を冷却するためのメインラジエータ８と、空気調和装置用の他のコンデンサである空冷式コンデンサ９を備えている。

水冷式のコンデンサ７と空冷式のコンデンサ９とは、水冷式のコンデンサ７を上流として冷凍サイクル内に直列に接続されている。圧縮機によって高温高圧とされた第２冷媒は、先ず水冷式のコンデンサ７に流入し、その後、空冷式のコンデンサ９に流入する。

サブラジエータ６は、メインラジエータ８の冷却風の上流面側で、且つ、上半分領域に配置されている。サブラジエータ６は、チューブ６１とアウターフィン６２が交互に積層されたコア部と、このコア部の両端に固定された一対のタンク部６３，６４とから主に構成されている。

空冷式のコンデンサ９は、メインラジエータ８の冷却風の上流面側で、且つ、下半分領域に配置されている。空冷式のコンデンサ９は、チューブ９１とアウターフィン９２が交互に積層されたコア部と、このコア部の両端に固定された一対のタンク部９３、９４とから主に構成されている。

メインラジエータ８は、チューブ（図示せず）とアウターフィン（図示せず）が交互に積層されたコア部と、このコア部の両端に固定された一対のタンク部８３，８４とから主に構成されている。そして、前記チューブ（図示せず），６１，９１内を流れる第１冷媒と、前記チューブ（図示せず），６１，９１の外側を流れる冷却風との間で熱交換を行うことによって第１冷媒が冷却される。

次に、水冷式のコンデンサ７について説明する。水冷式のコンデンサ７は、サブラジエータ６の出口側タンク部６４内に配置されている。水冷式のコンデンサ７は、間隔を置いて並列配置された複数のチューブ（図示せず）を有する。このチューブ内の両端位置には、互いのチューブ内を連通する冷媒出入口用連通孔が設けられている。この一対の冷媒出入口用連通孔を介して冷媒がチューブ内に流出入される。

このように構成した水冷式のコンデンサ７では、その内部を流れる第２冷媒がコンデンサ７のタンク内を流れる第１冷媒との間で熱交換され、第２冷媒が冷却される。

また、図５に示すように、サブラジエータ６のタンク部６４の上部には、タンク部６４の内部圧力が規定圧力を超えると内部を大気に開放する圧力調整弁６５が設けられる。この圧力調整弁６５は、タンク部６４に固定される略円筒状のフィーラー部６６と、フィーラー部６６に移動可能に収納される有底円筒形の弁体６７と、この弁体６７を閉じる方向に付勢する巻ばね６８と、弁体６７を案内すると共に、巻ばね６８の上端を保持するガイド部６９と、フィーラー部６６の上部に着脱可能に設けられ、ガイド部６９が取付けられるキャップ７０とから主として構成される。

フィーラー部６６の下部には、中央に位置してタンク部６４の内部と連通する連通孔６６ａと、この連通孔６６ａの径方向の外側に形成され、上方に突出する円筒状の弁座６６ｂとが設けられており、この弁座６６ｂの径方向の外側に還流室６６ｃが形成される。また、フィーラー部６６の下部には、還流室６６ｃを冷却水サイクルのリザーブタンク（図示せず）と連通する第１流路６６ｄと、この第１流路６６ｄより上方に位置し、エンジンルーム３０のエンジン３やベルト３２などの装置とは異なる方向で大気に開口する第２流路６６ｅが設けられている。第２流路６６ｅは、フィーラー部６６の周方向に長く延びており、これにより、第２流路６６ｅの流路面積が、弁体６７のフルストローク時における連通孔６６ａの流路面積より大きく設定されている。

弁体６７は、下方の連通孔６６ａ内に突出し、巻ばね６８の下端を保持する突出底部６７ａと、弁体６７より径方向の内側に突出し、ガイド部６９を係止可能なストッパ部６７ｂとを有する。ストッパ部６７ｂがガイド部６９の端部を係止することにより、第１流路６６ｄと第２流路６６ｅを共に開く位置まで変位した弁体６７を位置保持する。

フィーラー部６６の上部には、径方向の外側に突出する一対のつば部６６ｆが設けられている。キャップ７０は、一対のつば部６６ｆに係止可能な一対の係止爪７０ａを有しており、一対のつば部６６ｆの長手方向の端部間には、一対の係止爪７０ａを上方から挿入可能な挿入部６６ｇが形成されている。一対の係止爪７０ａをフィーラー部６６上部のつば部６６ｆ間の挿入部６６ｇに挿入し、キャップ７０の下面をフィーラー部６６の上端に当接させた状態で、キャップ７０を時計方向に回転させることにより、キャップ７０の係止爪７０ａがそれぞれフィーラー部６６のつば部６６ｆに係止されるので、キャップ７０がフィーラー部６６の上部に装着固定される。

サブラジエータ６のタンク部６４の内部圧力が第１規定圧力以下では、図７および図８に示すように、巻ばね６８の付勢により弁座６７の突出底部６７ａより径方向の外側の底面６７ｃがフィーラー部６６の弁座６６ｂに当接することにより、弁体６７が第１流路６６ｄ及び第２流路６６ｅを閉じている。次いで、サブラジエータ６のタンク部６４の内部圧力が第１規定圧力を超えると、図９に示すように、巻ばね６８に抗して弁体６７が変位して、第１流路６６ｄを開く。さらに、サブラジエータ６のタンク部６４の内部圧力が第１規定圧力より高い第２規定圧力を超えると、図１０に示すように、圧力調整弁６５の弁体６７が変位し、第１流路６６ｄと第２流路６６ｅを開くと共に、ストッパ部６７ｂがガイド部６９の端部に係止することにより、第１流路６６ｄと第２流路６６ｅが開いた状態が維持される。

上記構成では、外気温の変化などによって第１規定圧力を少し超える程度の内部圧力上昇がサブラジエータ６のタンク部６４内で発生すると、弁体６７の変位によって第１流路６６ｄが開かれるので、第１流路６６ｄより吐出した冷媒はリザーブタンクに戻されると共に、タンク部６４の内部圧力の上昇が抑制される。

また、水冷式コンデンサ７の破損で第２冷媒がタンク部６４内に漏れてサブラジエータ６のタンク部６４内で第２規定圧力を超えるような圧力上昇が発生すると、弁体６７が第１流路６６ｄと共に第２流路６６ｅも開かれ、タンク部６４の内部圧力の上昇が抑制される。このとき、大気に開口する第２流路６６ｅを介して冷媒がエンジンルーム３０内の装置とは異なる方向に吐出される。

以上、本実施形態では、第１流路６６ｄより吐出した冷媒は、リザーブタンクを介して冷却水サイクルに戻すことが可能であり、サブラジエータ６のタンク部６４内の圧力が第２規定圧力以上に上昇した場合には、大気に開口する第２流路６６ｅを介して冷媒をエンジンルーム３０内の装置とは異なる方向に吐出するので、冷媒がエンジンルーム３０内のエンジン３やベルト３２などの装置に掛かるような事態を極力回避できる。

本実施形態では、サブラジエータ６のタンク部６４内の圧力が第２規定圧力以上に上昇した場合にあって、弁体６７の開口面積より大きく設定される第２流路６６ｅを介して冷媒を吐出するので、流路抵抗が軽減され、冷媒が第１流路６６ｄ及び第２流路６６ｅよりスムーズに抜ける。

また、本実施形態では、サブラジエータ６のタンク部６４内の圧力が第２規定圧力以上に上昇した場合にあって、弁体６７が第１流路６６ｄと第２流路６６ｅを共に開く位置まで変位し、ストッパ部６７ｂにより弁体６７がその位置に保持され、弁体６７が冷媒の噴出を抑える方向に変位しないため、流路抵抗が軽減され、冷媒が第１流路６６ｄ及び第２流路６６ｅよりスムーズに抜ける。

４ 車両用熱交換装置
６ サブラジエータ（第１熱交換器）
７ 水冷式コンデンサ（第２熱交換器）
３０ エンジンルーム
６４ タンク部
６５ 圧力調整弁
６６ｄ 第１流路
６６ｅ 第２流路
６７ 弁体
６７ｂ ストッパ部

Claims (3)

1. 内部を第１冷媒が流れる第１熱交換器（６）と、
   前記第１熱交換器（６）のタンク部（６４）内に収容され、内部を冷凍サイクルの高圧の第２冷媒が流れ、第２冷媒と第１冷媒の間で熱交換を行う第２熱交換器（７）とを備えた車両用熱交換装置（４）であって、
   前記第１熱交換器（６）の前記タンク部（６４）の上部に設けられ、内部圧力が第２規定圧力を超えると内部を大気に開放する圧力調整弁（６５）を備え、
   前記圧力調整弁（６５）は、前記内部圧力が第１規定圧力を超えると弁体（６７）が変位して第１流路（６６ｄ）を開き、前記内部圧力が前記第１規定圧力より高い第２規定圧力を超えると前記弁体（６７）が変位して前記第１流路（６６ｄ）と第２流路（６６ｅ）を開くよう構成され、
   前記第１流路（６６ｄ）は、リザーブタンクに連通し、
   前記第２流路（６６ｅ）は、エンジンルーム（３０）の補機類を駆動するためのベルトとは異なる方向で大気に開口していることを特徴とする車両用熱交換装置（４）。
2. 請求項１記載の車両用熱交換装置（４）であって、
   前記第２流路（６６ｅ）は、前記弁体（６７）のフルストローク時における連通孔（６６ａ）の流路面積より大きく設定されたことを特徴とする車両用熱交換装置（４）。
3. 請求項１又は請求項２記載の車両用熱交換装置（４）であって、
   前記第１流路（６６ｄ）と前記第２流路（６６ｅ）を共に開く位置まで変位した前記弁体（６７）を位置保持するストッパ部（６７ｂ）を設けたことを特徴とする車両用熱交換装置（４）。

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