JP5796564B2 - 熱交換器 - Google Patents

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Description

本発明は、3種類の流体間で熱交換可能に構成された複合型の熱交換器に関する。
従来、3種類の流体間で熱交換可能に構成された複合型の熱交換器が知られている。例えば、特許文献1に開示された熱交換器では、冷凍サイクル装置の冷媒と室外空気(外気)との間での熱交換、および、冷媒とエンジンを冷却する冷却水との間での熱交換が可能に構成された複合型の熱交換器が開示されている。
特開平11−157326号公報
この種の複合型の熱交換器においては、構成が複雑化しやすく大型化しやすいことから、本出願人は先に特願2010−145011号および特願2010−251119号にて、チューブを空気(第3流体)の流れ方向に2列に配置して、2列に配置されたチューブを利用して冷媒(第1流体)および冷却水(第2流体)の流れをUターンさせる構造を提案している。
さらに、本出願人は先に特願2011−82759号(以下、先願例と言う。)にて、一部のUターン構造を廃止することで、第1流体が流通する第1チューブと第2流体が流通する第2チューブの本数割合とが異なるようにし、これにより3種類の流体間における熱交換量の調整を行うことを提案している。
しかしながら、この先願例では、第3流体の上流側に配置されたチューブと、第3流体の下流側に配置されたチューブとに対する流体の分配に偏りが生じてしまうため、3種類の流体間における熱交換量の調整に限界があった。
具体的には、第3流体の上流側に配置された複数のチューブ全体における内部流体の圧力損失と、第3流体の下流側に配置された複数のチューブ全体における内部流体の圧力損失とが異なる場合、圧力損失の大きい方のチューブに流体が流れにくくなるので流体の分配に偏りが生じることとなる。
本発明は上記点に鑑みて、3種類の流体間の熱交換量を適切に調整可能な熱交換器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、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(16a)、および第2流体が流通する複数本の第2チューブ(43a)が積層配置され、第1流体および第2流体と第3流体とを熱交換させる熱交換部(71、72)と、
第1チューブ(16a)を流通する第1流体の集合あるいは分配を行う第1タンク空間(77)、および第2チューブ(43a)を流通する第2流体の集合あるいは分配を行う第2タンク空間(76)が形成されたタンク部(75)とを備え、
第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)のうち隣り合うチューブ(16a、43a)間に形成される空間は、第3流体が流通する第3流体用通路(70a)を形成しており、
第3流体用通路(70a)には、第1流体と第3流体との熱交換および第2流体と第3流体との熱交換を促進するとともに、第1チューブ(16a)を流通する第1流体と第2チューブ(43a)を流通する第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置され、
熱交換部(71、72)として、第3流体の流れ方向(X)の上流側に配置される上流側熱交換部(71)と、第3流体の流れ方向(X)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)とを有し、
第1チューブ(16a)は、上流側熱交換部(71)および下流側熱交換部(72)の双方に配置され、
第2チューブ(43a)は、上流側熱交換部(71)および下流側熱交換部(72)のうち少なくとも一方に配置され、
上流側熱交換部(71)および下流側熱交換部(72)は、第3流体の流れ方向(X)から見たときに第1チューブ(16a)同士が重なっている部位、および第3流体の流れ方向(X)から見たときに第1チューブ(16a)と第2チューブ(43a)とが重なっている部位の両方が存在するように構成され、
タンク部(75)は、第1タンク空間(77)および第2タンク空間(76)を第1、第2チューブ(16a、43a)側から閉塞するように配置されたプレート部材(752)を有し、
プレート部材(752)には、第1タンク空間(77)と第1チューブ(16a)とを連通させる第1流体用連通路(752a、752b、752d)、および第2タンク空間(76)と第2チューブ(43a)とを連通させる第2流体用連通路(752c)が貫通孔によって形成され、
上流側熱交換部(71)の複数本の第1チューブ(16a)で構成される上流側第1チューブ群(16b)と下流側熱交換部(72)の複数本の第1チューブ(16a)で構成される下流側第1チューブ群(16c)とのうち、第1流体の圧力損失が大きくなる方を高圧損側第1チューブ群(16b)とすると共に、第1流体の圧力損失が小さくなる方を低圧損側第1チューブ群(16c)としたとき、
高圧損側第1チューブ群(16b)と第1タンク空間(77)との間の流路抵抗が、低圧損側第1チューブ群(16c)と第1タンク空間(77)との間の流路抵抗よりも小さくなっていることを特徴とする。
これによると、第1タンク空間(77)と第1チューブ(16a)との間の流路において、低圧損側第1チューブ群(16c)よりも高圧損側第1チューブ群(16b)へ第1流体を流れやすくすることができるので、流体の分配に偏りが生じることを抑制でき、ひいては3種類の流体間の熱交換量を適切に調整することができる。
ちなみに、上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)と下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)とで圧力損失の差が生じる理由としては、個々の第1チューブ(16a)についてみた場合、上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)を流通する第1流体の状態と下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)を流通する第1流体の状態とが異なることが挙げられる。例えば、第1チューブ(16a)を流通する第1流体が気液2相状態になっている場合、第1チューブ(16a)を流通する第1流体が液相状態である場合よりも圧力損失が大きくなる。
また、当該圧力損失の差は、上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)と下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)の構造(形状、全長、流路面積等)が異なることによっても生じうる。
具体的には、上流側第1チューブ群(16b)全体での流路面積と下流側第1チューブ群(16c)全体での流路面積との差、すなわち、個々の第1チューブ(16a)内の流路面積を合計したもの同士の差が、上流側、下流側第1チューブ群(16b、16c)における第1流体の圧力損失の差に最も大きく影響する。従って、上流側第1チューブ群(16b)を構成する第1チューブ(16a)の本数が、例えば下流側第1チューブ群(16c)よりも少なければ、上流側第1チューブ群(16b)は高圧損側第1チューブ群であり、下流側第1チューブ群(16c)は低圧損側第1チューブ群である。逆に、上流側第1チューブ群(16b)を構成する第1チューブ(16a)の本数が、下流側第1チューブ群(16c)よりも多ければ、上流側第1チューブ群(16b)は低圧損側第1チューブ群であり、下流側第1チューブ群(16c)は高圧損側第1チューブ群である。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の熱交換器において、第1タンク空間(77)は、第1チューブ(16a)の入口側に接続され第1流体の分配を行う第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)と、第1チューブ(16a)の出口側に接続され第1流体の集合を行う第1チューブ出口側の第1タンク空間(772)とから構成され、
高圧損側第1チューブ群(16b)と第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)との間の流路抵抗は、低圧損側第1チューブ群(16c)と第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)との間の流路抵抗よりも小さくなっており、
第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、第3流体の流れ方向(X)において、低圧損側第1チューブ群(16c)よりも高圧損側第1チューブ群(16b)側に配置され、
第1流体用連通路(752a、752b、752d)のうち第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)と高圧損側第1チューブ群(16b)とを連通させる連通路(752a)の第1チューブ(16a)に向けて開口する開口部(752e)は、その少なくとも一部が第1チューブ(16a)の開口端面(16d)に垂直な方向にその開口端面(16d)と重ねて設けられている。
これによると、第1流体の動圧を利用して、高圧損側第1チューブ群(16b)を構成する第1チューブ(16a)へ第1流体を勢いよく流入させることができる。そのため、例えば、第1流体が低圧損側第1チューブ群(16c)へ偏って多く流れることを抑制することが可能である。
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の熱交換器において、第1チューブ(16a)は、その第1チューブ(16a)内を流通する第1流体が重力方向の流速成分を有するように配置されるものであり、
第1流体は冷媒であり、
第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)へは、熱交換部(71、72)にて第3流体と少なくとも1回は熱交換した第1流体が導入され、
第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、高圧損側第1チューブ群(16b)の上に配置される。
熱交換器が蒸発器と凝縮器との何れとして機能していても、上記のように第1流体は、熱交換部(71、72)にて第3流体と1回の熱交換をしていれば、気体及び液体の2相で構成された状態になっている。そして、そのような気液2相の第1流体は、第1流体に含まれる液体成分が気体よりも重力の影響を受け易いので、その第1流体の多くは、第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)内での第1流体流れ方向において上流側に連結された第1チューブ(16a)に流れ込み易い。しかし、請求項3に記載の発明によれば、第1流体が流れ込み易い低圧損側第1チューブ群(16c)の上に第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)がある場合と比較して、第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)内での第1流体流れにおける上流側で第1流体が偏って多く第1チューブ(16a)に流れ込むことが抑制される。その結果、第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)に接続された複数の第1チューブ(16a)に満遍なく第1流体を供給することが可能である。
請求項4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(16a)、および第2流体が流通する複数本の第2チューブ(43a)が積層配置され、第1流体および第2流体と第3流体とを熱交換させる熱交換部(71、72)と、
第1チューブ(16a)を流通する第1流体の集合あるいは分配を行う第1タンク空間(77)、および第2チューブ(43a)を流通する第2流体の集合あるいは分配を行う第2タンク空間(76)が形成されたタンク部(75)とを備え、
第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)のうち隣り合うチューブ(16a、43a)間に形成される空間は、第3流体が流通する第3流体用通路(70a)を形成しており、
第3流体用通路(70a)には、第1流体と第3流体との熱交換および第2流体と第3流体との熱交換を促進するとともに、第1チューブ(16a)を流通する第1流体と第2チューブ(43a)を流通する第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置され、
熱交換部(71、72)として、第3流体の流れ方向(X)の上流側に配置される上流側熱交換部(71)と、第3流体の流れ方向(X)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)とを有し、
第1チューブ(16a)は、上流側熱交換部(71)および下流側熱交換部(72)の双方に配置され、
第2チューブ(43a)は、上流側熱交換部(71)および下流側熱交換部(72)のうち少なくとも一方に配置され、
上流側熱交換部(71)および下流側熱交換部(72)は、第3流体の流れ方向(X)から見たときに第1チューブ(16a)同士が重なっている部位、および第3流体の流れ方向(X)から見たときに第1チューブ(16a)と第2チューブ(43a)とが重なっている部位の両方が存在するように構成され、
タンク部(75)は、第1タンク空間(77)および第2タンク空間(76)を第1、第2チューブ(16a、43a)側から閉塞するように配置されたプレート部材(752)を有し、
プレート部材(752)には、第1タンク空間(77)と第1チューブ(16a)とを連通させる第1流体用連通路(752a、752b)、および第2タンク空間(76)と第2チューブ(43a)とを連通させる第2流体用連通路(752c)が貫通孔によって形成され、
上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)および下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)のうち、第1流体の圧力損失が大きくなる方の第1チューブ(16a)を高圧損側第1チューブ(16a)とし、第1流体の圧力損失が小さくなる方の第1チューブ(16a)を低圧損側第1チューブ(16a)としたとき、
高圧損側第1チューブ(16a)と第1タンク空間(77)との間の流路抵抗が、低圧損側第1チューブ(16a)と第1タンク空間(77)との間の流路抵抗よりも小さくなっていることを特徴とする。
これによると、高圧損側第1チューブ(16a)へ第1流体を流れやすくすることができるので、流体の分配に偏りが生じることを抑制でき、ひいては3種類の流体間の熱交換量を適切に調整することができる。
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の熱交換器において、前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対する前記第1チューブ(16a)の本数割合と、前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対する前記第1チューブ(16a)の本数割合とが異なっている。
請求項6に記載の発明では、請求項4または5に記載の熱交換器において、第1タンク空間(77)および第2タンク空間(76)は、第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)の積層方向に延びて形成され、第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
第1タンク空間(77)は、第3流体の流れ方向(X)において、高圧損側第1チューブ(16a)よりも低圧損側第1チューブ(16a)に近い側に配置され、
第2タンク空間(76)は、第3流体の流れ方向(X)において、低圧損側第1チューブ(16a)よりも高圧損側第1チューブ(16a)に近い側に配置され、
プレート部材(752)には、第1流体用連通路(752a、752b)として、高圧損側第1チューブ(16a)と第1タンク空間(77)とを連通させる高圧損側連通路(752a)、および低圧損側第1チューブ(16a)と第1タンク空間(77)とを連通させる低圧損側連通路(752b)が形成され、
高圧損側連通路(752a)の流路抵抗が低圧損側連通路(752b)の流路抵抗よりも小さくなっていることによって、高圧損側第1チューブ(16a)と第1タンク空間(77)との間の流路抵抗が、低圧損側第1チューブ(16a)と第1タンク空間(77)との間の流路抵抗よりも小さくなっている。
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の熱交換器において、プレート部材(812)には、高圧損側連通路(752a)を構成する貫通孔(812a)と、低圧損側連通路(752b)を構成する貫通孔(812b)とが形成され、
高圧損側連通路(752a)を構成する貫通孔(812a)の孔面積が低圧損側連通路(752b)を構成する貫通孔(812b)の孔面積よりも大きくなっていることによって、高圧損側連通路(752a)の流路抵抗が低圧損側連通路(752b)の流路抵抗よりも小さくなっている。
請求項8に記載の発明では、請求項4または5に記載の熱交換器において、第1タンク空間(77)および第2タンク空間(76)は、第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)の積層方向に延びて形成され、第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
第1タンク空間(77)が第3流体の流れ方向(X)において低圧損側第1チューブ(16a)よりも高圧損側第1チューブ(16a)に近い側に配置され、且つ第2タンク空間(76)が第3流体の流れ方向(X)において高圧損側第1チューブ(16a)よりも低圧損側第1チューブ(16a)に近い側に配置されていることによって、高圧損側第1チューブ(16a)と第1タンク空間(77)との間の流路抵抗が、低圧損側第1チューブ(16a)と第1タンク空間(77)との間の流路抵抗よりも小さくなっている。
請求項9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(16a)、および第2流体が流通する複数本の第2チューブ(43a)が積層配置され、第1流体および第2流体と第3流体とを熱交換させる熱交換部(71、72)と、
第1チューブ(16a)を流通する第1流体の集合あるいは分配を行う第1タンク空間(77)、および第2チューブ(43a)を流通する第2流体の集合あるいは分配を行う第2タンク空間(76)が形成されたタンク部(75)とを備え、
第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)のうち隣り合うチューブ(16a、43a)間に形成される空間は、第3流体が流通する第3流体用通路(70a)を形成しており、
第3流体用通路(70a)には、第1流体と第3流体との熱交換および第2流体と第3流体との熱交換を促進するとともに、第1チューブ(16a)を流通する第1流体と第2チューブ(43a)を流通する第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置され、
熱交換部(71、72)として、第3流体の流れ方向(X)の上流側に配置される上流側熱交換部(71)と、第3流体の流れ方向(X)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)とを有し、
第1チューブ(16a)は、上流側熱交換部(71)および下流側熱交換部(72)の双方に配置され、
第2チューブ(43a)は、上流側熱交換部(71)および下流側熱交換部(72)のうち少なくとも一方に配置され、
上流側熱交換部(71)および下流側熱交換部(72)は、第3流体の流れ方向(X)から見たときに第1チューブ(16a)同士が重なっている部位、および第3流体の流れ方向(X)から見たときに第1チューブ(16a)と第2チューブ(43a)とが重なっている部位の両方が存在するように構成され、
第1タンク空間(77)および第2タンク空間(76)は、第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)の積層方向に延びて形成され、第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
第1タンク空間(77)は、第3流体の流れ方向(X)における位置が、上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)と下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)とから等距離にある仮想直線(CL)と重合する位置となるように配置されており、
上流側熱交換部(71)を構成する第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対してその上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)が占めるチューブ本数割合と、下流側熱交換部(72)を構成する第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対してその下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)が占めるチューブ本数割合とが異なっていることを特徴とする。
これによると、第1タンク空間(77)が仮想直線(CL)と重合しない位置に配置されている場合に比べて高圧損側第1チューブ(16a)へ第1流体を流れやすくすることができるので、流体の分配に偏りが生じることを抑制でき、ひいては3種類の流体間の熱交換量を適切に調整することができる。
請求項10に記載の発明では、請求項9に記載の熱交換器において、第1タンク空間(77)は、第1チューブ(16a)の入口側に接続され第1流体の分配を行う第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)と、第1チューブ(16a)の出口側に接続され第1流体の集合を行う第1チューブ出口側の第1タンク空間(772)とから構成され、
第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、第3流体の流れ方向(X)における位置が、上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)と下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)とから等距離にある仮想直線(CL)と重合する位置となるように配置されており、
第3流体の流れ方向(X)において、第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、上流側熱交換部(71)の複数本の第1チューブ(16a)で構成される上流側第1チューブ群(16b)と下流側熱交換部(72)の複数本の第1チューブ(16a)で構成される下流側第1チューブ群(16c)とのうち第1流体の圧力損失が小さくなる方の低圧損側第1チューブ群(16c)よりも、第1流体の圧力損失が大きくなる方の高圧損側第1チューブ群(16b)側に配置され、
第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)と高圧損側第1チューブ群(16b)とを連通させる連通路(752a)の第1チューブ(16a)に向けて開口する開口部(752e)は、その少なくとも一部が第1チューブ(16a)の開口端面(16d)に垂直な方向にその開口端面(16d)と重ねて設けられており、
第1チューブ(16a)は、その第1チューブ(16a)内を流通する第1流体が重力方向の流速成分を有するように配置されるものであり、
第1流体は冷媒であり、
第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)へは、第3流体用通路(70a)にて第3流体と少なくとも1回は熱交換した第1流体が導入され、
第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、高圧損側第1チューブ群(16b)の上に配置される。
これにより、前述の請求項2および請求項3に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
請求項11に記載の発明では、請求項2、3、10のいずれか1つに記載の熱交換器において、第1流体を蒸発させる蒸発器として用いられる熱交換器であって、
第1チューブ出口側の第1タンク空間(772)は、第3流体の流れ方向(X)において、高圧損側第1チューブ群(16b)よりも低圧損側第1チューブ群(16c)側に配置されている。
このようにすれば、高圧損側第1チューブ群(16b)に比して第1流体が流れ易い低圧損側第1チューブ群(16c)から、第1流体が第1チューブ出口側の第1タンク空間(772)へ流れ込み易いように、タンク部(75)を構成し易い。
例えば、高圧損側第1チューブ群(16b)と低圧損側第1チューブ群(16c)との間における第1流体の圧力損失差が、各第1チューブ群(16b、16c)での第1チューブ(16a)の積層本数の差異に起因して生じているとすれば、その積層本数が多い低圧損側第1チューブ群(16c)から第1チューブ出口側の第1タンク空間(772)までの流路断面積を全体として大きくし易い。そして、その流路断面積を全体として大きくすることで、第1流体が第1チューブ出口側の第1タンク空間(772)へ流れ込み易いように、タンク部(75)を構成できる。そのようにタンク部(75)が構成されれば、熱交換器全体として第1流体の圧損を低減でき、熱交換器の熱交換性能を向上させることが可能である。
請求項12に記載の発明では、請求項1、2、3、10、11のいずれか1つに記載の熱交換器において、高圧損側第1チューブ群(16b)に含まれる第1チューブ(16a)の本数は、低圧損側第1チューブ群(16c)と比較して少ない。
請求項13に記載の発明では、請求項12に記載の熱交換器において、高圧損側第1チューブ群(16b)は上流側第1チューブ群(16b)であり、低圧損側第1チューブ群(16c)は下流側第1チューブ群(16c)である。
このようにすれば、第1流体と第3流体との温度差は上流側熱交換部(71)の方が下流側熱交換部(72)よりも大きくなり易いので、上流側熱交換部(71)での熱交換量と下流側熱交換部(72)での熱交換量とが適切に調整される。
請求項14に記載の発明では、請求項1ないし13のいずれか1つに記載の熱交換器において、第1タンク空間(77)は、一対をなして構成されており、
熱交換部(71、72)は、一対をなす第1タンク空間(77)の間に介装された1本又は2本以上の第1チューブ(16a)からなる第1流体パス(161a、161b、161c)を3つ以上有して構成され、
第1流体パス(161a、161b、161c)は、各々が第1流体の流通経路において直列的に連結にされ、その流通経路にて隣り合う他の第1流体パスに対し第1流体が重力方向において逆向きに流れるものであり、
第1チューブ(16a)の積層方向において、第1流体パス(161a、161b、161c)を構成する第1チューブ(16a)の積層幅は、3つ以上の第1流体パス(161a、161b、161c)に含まれ第1流体が重力方向上側へ流れる上昇流第1流体パスが、その上昇流第1流体パスに対して第1流体の流通経路にて隣り合う何れの第1流体パスよりも小さい。
このようにすれば、上昇流第1流体パスでは、その上昇流第1流体パスを構成する第1チューブ(16a)の積層幅が小さいことに応じて、第1流体の流路が絞られることになる。そのため、第1流体が第1チューブ(16a)内で重力方向上側へ流れる上昇流の流速が高くなり、例えば第1流体に含まれる液成分の自重に対抗して第1流体を勢い良く上昇させることが可能である。その結果として、第1流体を各第1チューブ(16a)に満遍なく流し易くなる。特に、熱交換器(70)が例えば凝縮器として機能するときには第1チューブ(16a)内の第1流体は高圧であり流速が低いので、この請求項14に記載の発明の効果は顕著になる。
請求項15に記載の発明では、請求項9または10に記載の熱交換器において、タンク部(75)には、第2チューブ(43a)の積層方向に延びる第3タンク空間(78)が形成され、
第1タンク空間(77)、第2タンク空間(76)および第3タンク空間(78)は、第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
タンク部(75)の内部には、第1タンク空間(77)と第3タンク空間(78)とを連通するタンク内連通路(91)が形成されている。
請求項16に記載の発明では、請求項15に記載の熱交換器において、タンク部(75)の外部であってそのタンク部(75)に対して第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)の反対側の部位には、冷媒配管接続用のコネクタ(92)が配置され、
コネクタ(92)には、そのコネクタ(92)の内部空間(921)を第1タンク空間(77)と連通させるコネクタ連通路(922)が形成されている。
請求項17に記載の発明では、請求項9または10に記載の熱交換器において、タンク部(75)には、第2チューブ(43a)の積層方向に延びる第3タンク空間(78)が形成され、
第1タンク空間(77)、第2タンク空間(76)および第3タンク空間(78)は、第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
タンク部(75)の外部であってそのタンク部(75)に対して第1チューブ(16a)および第2チューブ(43a)の反対側の部位には、冷媒配管接続用のコネクタ(92)が配置され、
コネクタ(92)には、そのコネクタ(92)の内部空間(921)を第1タンク空間(77)と連通させる第1のコネクタ連通路(922)と、内部空間(921)を第3タンク空間(78)と連通させる第2のコネクタ連通路(923)とが形成されている。
請求項18に記載の発明では、請求項1ないし17のいずれか1つに記載の熱交換器において、第1流体および第2流体は互いに異なる流体循環回路に流通する熱媒体である。
このようにすれば、熱交換器(70)を複数の流体循環回路にて共用でき、熱交換器(70)の設置空間を削減することが容易となる。
請求項19に記載の発明では、請求項1ないし18のいずれか1つに記載の熱交換器において、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて冷媒を蒸発させる蒸発器として用いられる熱交換器であって、
第1流体は、冷凍サイクルの冷媒であり、
第2流体は、外部熱源の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
第3流体は、空気であることを特徴とする。
このように熱交換器を蒸発器として用いた場合、上流側熱交換部(71)では、下流側熱交換部(72)に比べて冷媒と空気との温度差が大きくなって冷媒の気化が促進されるので圧力損失が大きくなり、ひいては上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)へ冷媒が分配されにくくなる。
この点、本発明によれば、冷媒の気化によって圧力損失が大きくなる上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)に対して、冷媒を流れやすくすることができるので、冷媒の分配に、第3流体の流れ方向(X)における第1チューブ(16a)の配置に起因した偏りが生じることを抑制でき、ひいては冷媒、熱媒体および空気の3種類の流体間の熱交換量を適切に調整することができる。
請求項20に記載の発明では、請求項1ないし18のいずれか1つに記載の熱交換器において、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて冷媒を凝縮させる凝縮器として用いられる熱交換器であって、
第1流体は、冷凍サイクルの冷媒であり、
第2流体は、外部熱源の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
第3流体は、空気であることを特徴とする。
このように熱交換器を凝縮器として用いた場合、熱媒体の温度が高くなると、第1チューブ(16a)における冷媒の凝縮(液化)が損なわれて気相状態のままで流れる冷媒が多くなるので、冷媒の圧力損失が大きくなり、ひいては上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)と下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)とで冷媒の分配に偏りが生じやすくなる。
この点、本発明によれば、上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)および下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)のうち、冷媒の圧力損失が大きくなる方の第1チューブ(16a)に対して冷媒を流れやすくすることができるので、冷媒の分配に、第3流体の流れ方向(X)における第1チューブ(16a)の配置に起因した偏りが生じることを抑制でき、ひいては冷媒、熱媒体および空気の3種類の流体間の熱交換量を適切に調整することができる。
請求項21に記載の発明では、請求項1ないし18のいずれか1つに記載の熱交換器において、車両用冷却システムに適用される熱交換器であって、
第1流体は、作動時に発熱を伴う第1車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
第2流体は、作動時に発熱を伴う第2車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
第3流体は、空気である。
請求項22に記載の発明では、請求項1ないし19、21のいずれか1つに記載の熱交換器において、第1流体を蒸発させる蒸発器として用いられる熱交換器であって、
上流側熱交換部(71)に含まれる第2チューブ(43a)の本数は下流側熱交換部(72)に比して多く、
第1流体よりも高温である第2流体を第2チューブ(43a)及び第2タンク空間(76)内に流通させることにより除霜が行われる。
このようにすれば、熱交換器(70)への着霜が第2流体の熱によって抑えられる。そして、第2流体は、着霜し易い第3流体の流れ方向(X)の上流側に下流側よりも重点的に流されるので、例えば第2流体が上流側と下流側とに均等に流される構成と比較して、着霜を一層抑えることができ、効率の良い熱交換を実現できる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。
第1実施形態のヒートポンプサイクルの暖房運転時の冷媒流路等を示す全体構成図である。 第1実施形態のヒートポンプサイクルの除霜運転時の冷媒流路等を示す全体構成図である。 第1実施形態のヒートポンプサイクルの冷房運転時の冷媒流路等を示す全体構成図である。 第1実施形態の熱交換器の外観斜視図である。 第1実施形態の熱交換器の分解斜視図である。 第1実施形態の熱交換器における冷媒および冷却水の流れを説明する模式的な斜視図である。 第1実施形態の熱交換器における冷媒流れ等を示す断面図である。 第1実施形態の熱交換器における冷却水流れ等を示す断面図である。 図7の断面図である。 第2実施形態の熱交換器の断面図である。 第3実施形態の熱交換器の断面図である。 第3実施形態の第1プレート部材の斜視図である。 第4実施形態の熱交換器の断面図である。 第4実施形態の第1プレート部材の斜視図である。 第5実施形態の熱交換器の断面図である。 第6実施形態の熱交換器の断面図である。 第7実施形態の熱交換器の断面図である。 第8実施形態の熱交換器の断面図である。 第9実施形態の熱交換器の断面図である。 第10実施形態の熱交換器の断面図である。 第11実施形態の熱交換器の断面図である。 第12実施形態の熱交換器の断面図である。 第13実施形態の熱交換器に含まれるヘッダタンクの分解斜視図である。 図23のヘッダタンクの第1の断面図である。 図23のヘッダタンクの第2の断面図である。 第14実施形態の熱交換器における冷媒および冷却水の流れを説明する模式的な斜視図である。 第15実施形態の熱交換器における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。 第16実施形態の熱交換器における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。 第17実施形態の熱交換器における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。 第18実施形態の熱交換器における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。 第19実施形態の熱交換器における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。 第20実施形態の熱交換器における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。 第21実施形態の熱交換器における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。 第22実施形態の熱交換器における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。 第23実施形態の熱交換器における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。 第24実施形態の熱交換器の断面図である。 第24実施形態の第1プレート部材の斜視図である。 図36(a)と対比される熱交換器の断面を示した図である。 第25実施形態の熱交換器の断面図である。 第26実施形態の熱交換器に含まれるヘッダタンクの分解斜視図である。 第27実施形態における廃熱回収運転時の冷媒流路等を示す全体構成図である。 図40のヘッダタンクの変形例を示した分解斜視図である。
(第1実施形態)
第1実施形態を図1〜図9に基づいて説明する。本実施形態では、熱交換器70を、車両用空調装置1において車室内送風空気の温調を行うヒートポンプサイクル10に適用している。図1〜図3は、本第1実施形態の車両用空調装置1の全体構成図である。
この車両用空調装置1は、内燃機関(エンジン)および走行用電動モータMGから車両走行用の駆動力を得る、いわゆるハイブリッド車両に適用されている。
ハイブリッド車両は、車両の走行負荷等に応じてエンジンを作動あるいは停止させて、エンジンおよび走行用電動モータMGの双方から駆動力を得て走行する走行状態や、エンジンを停止させて走行用電動モータMGのみから駆動力を得て走行する走行状態等を切り替えることができる。これにより、ハイブリッド車両では、車両走行用の駆動力をエンジンのみから得る通常の車両に対して車両燃費を向上させることができる。
ヒートポンプサイクル10は、車両用空調装置1において、空調対象空間である車室内へ送風される車室内送風空気を加熱あるいは冷却する機能を果たす蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。従って、このヒートポンプサイクル10は、冷媒流路を切り替えて、熱交換対象流体である車室内送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房運転(加熱運転)、車室内送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房運転(冷却運転)を実行できる。
さらに、このヒートポンプサイクル10では、暖房運転時に冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する後述する複合型の熱交換器70の室外熱交換部16に着いた霜を融解させて取り除く除霜運転を実行することもできる。なお、図1〜図3のヒートポンプサイクル10に示す全体構成図では、各運転時における冷媒の流れを実線矢印で示している。
また、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。この冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
まず、圧縮機11は、エンジンルーム内に配置されて、ヒートポンプサイクル10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機11aを電動モータ11bにて駆動する電動圧縮機である。固定容量型圧縮機11aとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。
電動モータ11bは、後述する空調制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータ11bが圧縮機11の吐出能力変更手段を構成する。
圧縮機11の冷媒吐出口には、利用側熱交換器としての室内凝縮器12の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器12は、車両用空調装置1の室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されて、その内部を流通する高温高圧冷媒と後述する室内蒸発器20通過後の車室内送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器である。なお、室内空調ユニット30の詳細構成については後述する。
室内凝縮器12の冷媒出口側には、暖房運転時に室内凝縮器12から流出した冷媒を減圧膨張させる暖房運転用の減圧手段としての暖房用固定絞り13が接続されている。この暖房用固定絞り13としては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用できる。暖房用固定絞り13の出口側には、複合型の熱交換器70の室外熱交換部16の冷媒入口側が接続されている。
さらに、室内凝縮器12の冷媒出口側には、室内凝縮器12から流出した冷媒を、暖房用固定絞り13を迂回させて室外熱交換部16側へ導く固定絞り迂回用通路14が接続されている。この固定絞り迂回用通路14には、固定絞り迂回用通路14を開閉する開閉弁15aが配置されている。開閉弁15aは、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。
また、冷媒が開閉弁15aを通過する際に生じる圧力損失は、固定絞り13を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、室内凝縮器12から流出した冷媒は、開閉弁15aが開いている場合には固定絞り迂回用通路14側を介して室外熱交換部16へ流入し、開閉弁15aが閉じている場合には暖房用固定絞り13を介して室外熱交換部16へ流入する。
これにより、開閉弁15aは、ヒートポンプサイクル10の冷媒流路を切り替えることができる。従って、本実施形態の開閉弁15aは、冷媒流路切替手段としての機能を果たす。なお、このような冷媒流路切替手段としては、室内凝縮器12出口側と暖房用固定絞り13入口側とを接続する冷媒回路および室内凝縮器12出口側と固定絞り迂回用通路14入口側とを接続する冷媒回路を切り替える電気式の三方弁等を採用してもよい。
室外熱交換部16は、熱交換器70において内部を流通する冷媒と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる熱交換部である。この室外熱交換部16は、エンジンルーム内に配置されて、暖房運転時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発用熱交換部として機能し、冷房運転時には、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換部として機能する。
また、送風ファン17は、空調制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
さらに、本実施形態の熱交換器70では、上述の室外熱交換部16と、走行用電動モータMGを冷却する冷却水と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる後述するラジエータ部43とを一体的に構成している。
このため、本実施形態の送風ファン17は、室外熱交換部16およびラジエータ部43の双方に向けて外気を送風する室外送風手段を構成している。なお、室外熱交換部16およびラジエータ部43とを一体的に構成した複合型の熱交換器70の詳細構成については後述する。
室外熱交換部16の出口側には、電気式の三方弁15bが接続されている。この三方弁15bは、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御されるもので、上述した開閉弁15aとともに、冷媒流路切替手段を構成している。
より具体的には、三方弁15bは、暖房運転時には、室外熱交換部16の出口側と後述するアキュムレータ18の入口側とを接続する冷媒流路に切り替え、冷房運転時には、室外熱交換部16の出口側と冷房用固定絞り19の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。
冷房用固定絞り19は、冷房運転時に室外熱交換部16から流出した冷媒を減圧膨張させる冷房運転用の減圧手段であり、その基本的構成は、暖房用固定絞り13と同様である。冷房用固定絞り19の出口側には、室内蒸発器20の冷媒入口側が接続されている。
室内蒸発器20は、室内空調ユニット30のケーシング31内のうち、室内凝縮器12よりも空気流れの上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と車室内送風空気とを熱交換させ、車室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。室内蒸発器20の冷媒出口側には、アキュムレータ18の入口側が接続されている。
アキュムレータ18は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える低圧側冷媒用の気液分離器である。アキュムレータ18の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入側が接続されている。従って、このアキュムレータ18は、圧縮機11に液相冷媒が吸入されてしまうことを抑制して、圧縮機11の液圧縮を防止する機能を果たす。
本実施形態のヒートポンプサイクル10では、冷房運転時に、熱交換器70のラジエータ部43から流出する冷却水の温度が、熱交換器70の室外熱交換部16から流出する冷媒の温度より低くなっている。これにより、室外熱交換部16が高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換部として機能する冷房運転時において、室外熱交換部16から流出する冷媒の過冷却度を上昇させることができるので、サイクル効率を向上できる。
一方、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、暖房運転時に、熱交換器70のラジエータ部43内部の冷却水の温度が、熱交換器70の室外熱交換部16から流出する冷媒の温度より高くなっている。これにより、室外熱交換部16が低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発用熱交換部として機能する暖房運転時において、冷却水の有する熱量を吸熱することによって冷媒が加熱されて、冷媒の蒸発が促進される。
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング31内に送風機32、前述の室内凝縮器12、室内蒸発器20等を収容したものである。
ケーシング31は、車室内に送風される車室内送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。ケーシング31内の車室内送風空気流れ最上流側には、車室内空気(内気)と外気とを切替導入する内外気切替装置33が配置されている。
内外気切替装置33には、ケーシング31内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口が形成されている。さらに、内外気切替装置33の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。
内外気切替装置33の空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して吸入された空気を車室内へ向けて送風する送風機32が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風量)が制御される。
送風機32の空気流れ下流側には、室内蒸発器20および室内凝縮器12が、車室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器20は、室内凝縮器12に対して、車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。
さらに、室内蒸発器20の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器12の空気流れ上流側には、室内蒸発器20通過後の送風空気のうち、室内凝縮器12を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア34が配置されている。また、室内凝縮器12の空気流れ下流側には、室内凝縮器12にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と室内凝縮器12を迂回して加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間35が設けられている。
ケーシング31の空気流れ最下流部には、混合空間35にて混合された空調風を、冷却対象空間である車室内へ吹き出す吹出口が配置されている。具体的には、この吹出口としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、および、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口(いずれも図示せず)が設けられている。
従って、エアミックスドア34が室内凝縮器12を通過させる風量の割合を調整することによって、混合空間35にて混合された空調風の温度が調整され、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。つまり、エアミックスドア34は、車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整手段を構成している。
換言すると、エアミックスドア34は、利用側熱交換器を構成する室内凝縮器12において、圧縮機11吐出冷媒と車室内送風空気との熱交換量を調整する熱交換量調整手段としての機能を果たす。なお、エアミックスドア34は、空調制御装置から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
さらに、フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア(いずれも図示せず)が配置されている。
これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、空調制御装置から出力される制御信号によってその作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
次に、ヒートポンプサイクル10で用いられる冷媒とは異なる種類の物質である第2流体としての冷却水が循環する冷却水循環回路40について説明する。この冷却水循環回路40は、図1〜3に示されているように、ヒートポンプサイクル10とは異なる流体循環回路である。具体的に、冷却水循環回路40は、作動時に発熱を伴う車載機器の一つである前述の走行用電動モータMG(外部熱源)の内部に形成された冷却水通路に、冷却媒体(熱媒体)としての冷却水(例えば、エチレングリコール水溶液)を循環させて、走行用電動モータMGを冷却する冷却水循環回路である。
この冷却水循環回路40には、冷却水ポンプ41、電気式の三方弁42、複合型の熱交換器70のラジエータ部43、このラジエータ部43を迂回させて冷却水を流すバイパス通路44等が配置されている。
冷却水ポンプ41は、冷却水循環回路40において冷却水を走行用電動モータMGの内部に形成された冷却水通路へ圧送する電動式のポンプであり、空調制御装置から出力される制御信号によって回転数(流量)が制御される。従って、冷却水ポンプ41は、走行用電動モータMGを冷却する冷却水の流量を変化させて冷却能力を調整する冷却能力調整手段としての機能を果たす。
三方弁42は、冷却水ポンプ41の入口側とラジエータ部43の出口側とを接続して冷却水をラジエータ部43へ流入させる冷却水回路、および、冷却水ポンプ41の入口側とバイパス通路44の出口側とを接続して冷却水をラジエータ部43を迂回させて流す冷却水回路を切り替える。この三方弁42は、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御されるもので、冷却水回路の回路切替手段を構成している。なお、三方弁42は、冷却水回路を切り替えることで、ラジエータ部43への冷却水の流入量を制御する冷却水流入量制御手段としての機能も果たす。
つまり、本実施形態の冷却水循環回路40では、図1等の破線矢印に示すように、冷却水ポンプ41→走行用電動モータMG→ラジエータ部43→冷却水ポンプ41の順に冷却水を循環させる冷却水回路と、冷却水ポンプ41→走行用電動モータMG→バイパス通路44→冷却水ポンプ41の順に冷却水を循環させる冷却水回路とを切り替えることができる。
従って、走行用電動モータMGの作動中に、三方弁42が、冷却水をラジエータ部43を迂回させて流す冷却水回路に切り替えると、冷却水はラジエータ部43にて放熱することなく、その温度を上昇させる。つまり、三方弁42が、冷却水をラジエータ部43を迂回させて流す冷却水回路に切り替えた際には、走行用電動モータMGの有する熱量(発熱量)が冷却水に蓄熱されることになる。
本実施形態の冷却水循環回路40では、熱交換器70のラジエータ部43から流出する冷却水の温度が予め定めた基準温度(本実施形態では65℃)以下となっている。これにより、走行用電動モータMGのインバータを高熱から保護することができる。
ラジエータ部43は、エンジンルーム内に配置されて、冷却水と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる放熱用熱交換部として機能する。前述の如く、ラジエータ部43は、室外熱交換部16とともに複合型の熱交換器70を構成している。
ここで、図4〜図9を用いて、本実施形態の複合型の熱交換器70の詳細構成について説明する。図4は本第1実施形態の熱交換器70の外観斜視図であり、図5は熱交換器70の分解斜視図である。
図6は熱交換器70における冷媒流れおよび冷却水流れを説明するための模式的な斜視図である。なお、図6では、ヒートポンプサイクル10における冷媒の流れを実線で示し、冷却水循環回路40における冷却水の流れを破線矢印で示している。
図7(a)および図8(a)は図6のA−A断面図であり、図7(b)および図8(b)は図6のB−B断面図であり、図7(c)および図8(c)は図6のC−C断面図であり、図7(d)および図8(d)は図6のD−D断面図である。なお、図7の破線矢印は冷媒流れを示しており、図8の破線矢印は冷却水流れを示している。また、図9(a)は図7のE−E断面図であり、図9(b)は図7のF−F断面図である。
まず、図4、5に示すように、複合型の熱交換器70は、冷媒または冷却水を流通させる複数本のチューブ、この複数本のチューブの両端側に配置されてそれぞれのチューブを流通する冷媒または冷却水の集合あるいは分配を行う一対の集合分配用タンク等を有する、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器構造に構成されている。熱交換器70の設置方向に特に限定はないが、例えば図4の紙面下側が重力方向の下側になる。
より具体的には、複合型の熱交換器70は、内部に第1流体としての冷媒が流通する冷媒用チューブ16a(第1チューブ)と、内部に第2流体としての冷却水が流通する冷却水用チューブ43a(第2チューブ)とを備えている。
また、複合型の熱交換器70は、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aを交互に積層配置して構成された上流側熱交換部71を備えている。上流側熱交換部71は、冷媒用チューブ16aを流通する冷媒と冷媒用チューブ16aの周囲を流れる第3流体としての空気(送風ファン17から送風された外気)とを熱交換させるとともに、冷却水用チューブ43aを流通する冷却水と冷却水用チューブ43aの周囲を流れる空気(送風ファン17から送風された外気)とを熱交換させる熱交換部である。
上流側熱交換部71の外気流れ下流側には、冷媒用チューブ16aを積層配置して構成された下流側熱交換部72が設けられている。下流側熱交換部72は、冷媒用チューブ16aを流通する冷媒と冷媒用チューブ16aの周囲を流れる空気(送風ファン17から送風された外気)とを熱交換させる熱交換部である。
冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aとしては、長手方向垂直断面の形状が扁平形状の扁平チューブが採用されている。より具体的には、冷媒用チューブ16aとしては、押出加工により成形された偏平多穴形状の断面形状を有するチューブが採用されている。また、冷却水用チューブ43aとしては、1枚の板材を折り曲げることによって形成された扁平二穴形状の断面形状を有するチューブが採用されている。
上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aは、その外表面のうち平坦面同士が互いに平行に、かつ、対向するように所定の間隔を開けて交互に積層配置されている。同様に、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ16aについても、所定の間隔を開けて積層配置されている。この所定の間隔は、上流側熱交換部71と下流側熱交換部72との何れでも互いに等しい大きさとなっている。
上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aは、冷却水用チューブ43aの間に配置され、冷却水用チューブ43aは、冷媒用チューブ16aの間に配置されている。また、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ16aと、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aまたは冷却水用チューブ43aとは、送風ファン17によって送風された外気の流れ方向から見たときに、互いに重合配置されている。
ここで、上流側熱交換部71においては、冷媒用チューブ16aと冷却水用チューブ43aとが1本ずつ交互に配置されているので、冷媒用チューブ16aの合計本数と冷却水用チューブ43aの合計本数とが同じになっている。このため、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの総チューブ本数に対してその上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aが占めるチューブ本数割合(以下、上流側本数割合という)は0.5である。要するに、上流側熱交換部71に含まれる冷却水用チューブ43aの合計本数は下流側熱交換部72に比して多くなっている。
一方、下流側熱交換部72は、冷媒用チューブ16aのみで構成されている。このため、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの総チューブ本数に対してその下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aが占めるチューブ本数割合(以下、下流側本数割合という)は1である。
したがって、本実施形態の複合型の熱交換器70では、上流側本数割合が下流側本数割合より小さくなっている。
熱交換器70において、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aと冷却水用チューブ43aとの間に形成される空間、および下流側熱交換部72を構成する隣り合う冷媒用チューブ16a間に形成される空間は、送風ファン17によって送風された外気が流通する外気通路70a(第3流体用通路)を形成している。
そして、この外気通路70aには、冷媒と外気との熱交換および冷却水と外気との熱交換を促進するとともに、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aを流通する冷媒と冷却水用チューブ43aを流通する冷却水との間の熱移動、および下流側熱交換部72を構成する隣り合う冷媒用チューブ16aを流通する冷媒同士の熱移動を可能とするアウターフィン50が配置されている。
このアウターフィン50としては、伝熱性に優れる金属の薄板を波状に曲げ成形したコルゲートフィンが採用されており、本実施形態では、このアウターフィン50が、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの双方に接合されていることによって、冷媒用チューブ16aと冷却水用チューブ43aとの間の熱移動を可能としている。さらには、アウターフィン50が、下流側熱交換部72を構成する隣り合う冷媒用チューブ16a同士に接合されていることによって、隣り合う冷媒用チューブ16a間の熱移動を可能としている。
次に、上流側タンク部73および下流側タンク部74について説明する。積層型の熱交換部70は、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの積層方向に延びる上流側タンク部73と、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ16aの積層方向に延びる下流側タンク部74を備えている。
上流側タンク部73および下流側タンク部74は、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの長手方向両端側に配置されている。
上流側タンク部73には、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の集合あるいは分配を行う冷却水用空間76(第2タンク空間)が形成されている。また、下流側タンク部74には、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ16aを流通する冷媒の集合あるいは分配を行う冷媒用空間77(第1タンク空間)が形成されている。
詳細には、冷媒用チューブ16aの一端(チューブ入口側、図5の下側)に接続された冷媒用空間77は、冷媒の分配を行う冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771(第1チューブ入口側の第1タンク空間)である。一方で、冷媒用チューブ16aの他端(チューブ出口側、図5の上側)に接続された冷媒用空間77は、冷媒の集合を行う冷媒用チューブ出口側の冷媒用空間772(第1チューブ出口側の第1タンク空間)である。
上流側タンク部73および下流側タンク部74は、一体に形成されている。以下、上流側タンク部73と下流側タンク部74が一体化されたものを、ヘッダタンク75(タンク部)という。
ヘッダタンク75は、外気の流れ方向に2列に配置された冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの双方が固定されるヘッダプレート751、ヘッダプレート751に固定される中間プレート部材752(プレート部材)、並びにタンク形成部材753を有している。
タンク形成部材753は、ヘッダプレート751および中間プレート部材752に固定されることによって、その内部に上述した冷却水用空間76および冷媒用空間77を形成するものである。具体的には、タンク形成部材753は、平板金属にプレス加工を施すことにより、その長手方向から見たときに、二山状(W字状)に形成されている。
そして、タンク形成部材753の二山状の中央部753cが中間プレート部材752に接合されることによって、冷却水用空間76および冷媒用空間77が区画されている。
図9は、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの長手方向一端側(図4の下側)に配置されているヘッダタンク75の断面図である。冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの長手方向他端側(図4の上側)に配置されているヘッダタンク75の構成は図9と同様であるので図示を省略している。
図9(a)は、外気の流れ方向Xから見たときに、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとが重合している断面を示している。
図9(b)は、外気の流れ方向Xから見たときに、上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとが重合している断面を示している。
中間プレート部材752は、冷却水用空間76および冷媒用空間77を冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの側から閉塞するようにヘッダタンク75内に配置されている。
図9(a)に示すように、外気の流れ方向Xから見たときに冷媒用チューブ16a同士が重合している断面においては、中間プレート部材752には、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと冷媒用空間77とを連通させる上流側冷媒連通路752a(第1流体用連通路)、および下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと冷媒用空間77とを連通させる下流側冷媒連通路752b(第1流体用連通路)が形成されている。
例えば、本実施形態では、上流側熱交換部71の複数本の冷媒用チューブ16aで構成される上流側冷媒用チューブ群16b(上流側第1チューブ群)と、下流側熱交換部72の複数本の冷媒用チューブ16aで構成される下流側冷媒用チューブ群16c(下流側第1チューブ群)との間で比較すると、上流側冷媒用チューブ群16bを構成する冷媒用チューブ16aの積層本数は、下流側冷媒用チューブ群16cよりも少ない。そのため、上流側冷媒用チューブ群16bにおける冷媒の流路面積合計は下流側冷媒用チューブ群16cよりも小さいので、上流側冷媒用チューブ群16bを流通する冷媒の圧力損失は下流側冷媒用チューブ群16cよりも大きい。
従って、上流側冷媒用チューブ群16bと下流側冷媒用チューブ群16cとのうち、冷媒の圧力損失が大きくなる方を高圧損側冷媒用チューブ群(高圧損側第1チューブ群)と呼ぶと共に、冷媒の圧力損失が小さくなる方を低圧損側冷媒用チューブ群(低圧損側第1チューブ群)と呼ぶとすれば、上流側冷媒用チューブ群16bは高圧損側冷媒用チューブ群に該当し、下流側冷媒用チューブ群16cは低圧損側冷媒用チューブ群に該当する。
また、上述したように、上流側冷媒用チューブ群16bが下流側冷媒用チューブ群16cに対して高圧損側となるのは、上流側冷媒用チューブ群16bを構成する冷媒用チューブ16aの積層本数が下流側冷媒用チューブ群16cよりも少ないことに起因する。従って、上流側冷媒用チューブ群16bを、冷媒用チューブ16aの積層本数が少ない側である少積層本数側冷媒用チューブ群(少積層本数側第1チューブ群)と呼んでもよい。そして、下流側冷媒用チューブ群16cを、冷媒用チューブ16aの積層本数が多い側である多積層本数側冷媒用チューブ群(多積層本数側第1チューブ群)と呼んでもよい。また、本実施形態では、各冷媒用チューブ群16b、16cはそれぞれ冷媒用チューブ16aが1列に並んだものであるので、冷媒用チューブ列(第1チューブ列)と呼んでもよい。
なお、例えば、室外熱交換部16で冷媒が蒸発する場合、上流側熱交換部71では、下流側熱交換部72に比べて冷媒と空気との温度差が大きくなって冷媒の気化が促進されるので、個々の冷媒用チューブ16aでみれば冷媒の圧力損失が大きくなる。但し、冷媒の流路面積の差異の方が、冷媒用チューブ16a内を流れる冷媒の状態の差異よりも、はるかに大きく冷媒の圧力損失に影響する。
また、個々の冷媒用チューブ16aに着目したとすれば、例えば室外熱交換部16で冷媒が蒸発する場合、上流側熱交換部71では、下流側熱交換部72に比べて冷媒と空気との温度差が大きくなって冷媒の気化が促進されるので圧力損失が大きくなる。したがって、この場合、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aを高圧損側第1チューブと表現することができ、下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aを低圧損側第1チューブと表現することができる。また、上流側冷媒連通路752aを高圧損側連通路と表現することができ、下流側冷媒連通路752bを低圧損側連通路と表現することができる。
上流側冷媒連通路752aは、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと冷媒用空間77との間に直線状に形成されている。具体的には、上流側冷媒連通路752aは、中間プレート部材752の厚さ方向(図9(a)の上下方向)に対して斜めの直線状に形成されている。これに対して下流側冷媒連通路752bは、下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと冷媒用空間77との間で屈曲する形状に形成されている。したがって、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗は、下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくなっている。
図9(b)に示すように、外気の流れ方向Xから見たときに冷却水用チューブ43aと冷媒用チューブ16aとが重合している断面においては、中間プレート部材752には、上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと冷媒用空間77とを連通させる冷却水連通路752c(第2流体用連通路)、および下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと冷媒用空間77とを連通させる冷媒連通路752dが形成されている。
これらの連通路752a〜752dの具体的構成例を説明する。本例では、中間プレート部材752は、図9の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図9の上方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図9の下方側)に向かって、第1プレート部材801、第2プレート部材802および第3プレート部材803の3枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図9(a)の断面では、第1プレート部材801には、その表裏を貫通する2つの貫通孔801a、801bが形成され、第2プレート部材802には、その表裏を貫通する1つの貫通孔802aが形成され、第3プレート部材803には、その表裏を貫通する1つの貫通孔803aが形成されている。
第1プレート部材801の2つの貫通孔801a、801bのうち、一方の貫通孔801aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと連通し、他方の貫通孔801bは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材802の貫通孔802aは、第1プレート部材801の2つの貫通孔801a、801bの両方と連通している。
第3プレート部材803の貫通孔803aは、第2プレート部材802の貫通孔802aと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1プレート部材801の一方の貫通孔801aと第2、第3プレート部材802、803の貫通孔802a、803aとによって上流側冷媒連通路752aが構成され、第1プレート部材801の他方の貫通孔801bと第2、第3プレート部材802、803の貫通孔802a、803aとによって下流側冷媒連通路752bが構成されることとなる。
図9(b)の断面では、第1プレート部材801には、その表裏を貫通する2つの貫通孔801c、801dが形成され、第2プレート部材802には、その表裏を貫通する2つの貫通孔802c、802dが形成され、第3プレート部材803には、その表裏を貫通する2つの貫通孔803c、803dが形成されている。
第1プレート部材801の2つの貫通孔801c、801dのうち、一方の貫通孔801cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔801dは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材802の2つの貫通孔802c、802dのうち、一方の貫通孔802cは第1プレート部材801の一方の貫通孔801cと連通し、他方の貫通孔802dは第1プレート部材801の他方の貫通孔801dと連通している。
第3プレート部材803の貫通孔803c、803dのうち、一方の貫通孔803cは、第2プレート部材802の一方の貫通孔802cと冷却水用空間76とに連通し、他方の貫通孔803dは第2プレート部材802の他方の貫通孔802dと冷媒用空間77とに連通している。
したがって、第1〜第3プレート部材801〜803の貫通孔801c、802c、803cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1〜第3プレート部材801〜803の貫通孔801d、802d、803dによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
また、図4に示すように、冷却水用チューブ43aの長手方向一端側(図4の下側)に配置される上流側タンク部73の長手方向一端側(図4の右側)には、冷却水用空間76へ冷却水を流入させる冷却水流入配管434が接続されている。冷却水用チューブ43aの長手方向一端側に配置される上流側タンク部73の長手方向他端側(図4の左側)は、閉塞部材によって閉塞されている。
冷却水用チューブ43aの長手方向他端側(図4の上側)に配置される上流側タンク部73の長手方向一端側(図4の右側)には、冷却水用空間76から冷却水を流出させる冷却水流出配管435が接続されている。冷却水用チューブ43aの長手方向他端側に配置される上流側タンク部73の長手方向他端側(図4の左側)は、閉塞部材によって閉塞されている。
また、冷媒用チューブ16aの長手方向一端側(図4の下側)に配置される下流側タンク部74の長手方向一端側(図4の右側)には、冷媒用空間77へ冷媒を流入させる冷媒流入配管164が接続されている。冷媒用チューブ16aの長手方向一端側に配置される下流側タンク部74の長手方向他端側(図4の左側)は、閉塞部材によって閉塞されている。
冷媒用チューブ16aの長手方向他端側(図4の上側)に配置される下流側タンク部74の長手方向一端側(図4の右側)には、冷媒用空間77から冷媒を流出させる冷媒流出配管165が接続されている。冷媒用チューブ16aの長手方向他端側に配置される下流側タンク部74の長手方向他端側(図4の左側)は、閉塞部材によって閉塞されている。
以下、冷却水用チューブ43aの長手方向一端側(図4の下側)に配置される上流側タンク部73を第1上流側タンク部730aと言い、冷却水用チューブ43aの長手方向他端側(図4の上側)に配置される上流側タンク部73を、第2上流側タンク部730bと言う。
また、冷媒用チューブ16aの長手方向一端側(図4の下側)に配置される下流側タンク部74を第1下流側タンク部740aと言い、冷媒用チューブ16aの長手方向他端側(図4の上側)に配置される下流側タンク部74を第2下流側タンク部740bと言う。
従って、本実施形態の熱交換器70では、図6、図7および図9に示すように、冷媒流入配管164を介して第1下流側タンク部740aの冷媒用空間77へ流入した冷媒の一部は、中間プレート部材752に形成された冷媒連通路752b、752dを介して、下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の下側から上側に向かって流れる。また、第1下流側タンク部740aの第1冷媒用空間77aへ流入した冷媒の他の一部は、中間プレート部材752に形成された上流側冷媒連通路752aを介して、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の下側から上側に向かって流れる。
下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、中間プレート部材752に形成された冷媒連通路752b、752dを介して、第2下流側タンク部740bの冷媒用空間77に集合する。また、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、中間プレート部材752に形成された冷媒連通路752aを介して、第2下流側タンク部740bの冷媒用空間77にて集合する。
第2下流側タンク部740bの冷媒用空間77に集合した冷媒は、図の左側から右側に向かって流れ、冷媒流出配管165から流出していく。
一方、本実施形態の熱交換器70では、図6、図8および図9に示すように、冷却水流入配管434を介して第1上流側タンク部730aの冷却水用空間76へ流入した冷却水は、中間プレート部材752に形成された冷却水連通路752cを介して、上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aへ流入し、当該冷却水用チューブ43a内を図の下側から上側に向かって流れる。
上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aから流出した冷却水は、中間プレート部材752に形成された冷却水連通路752cを介して、第2上流側タンク部730bの冷却水用空間76に集合する。そして、第2上流側タンク部730bの冷却水用空間76に集合した冷却水は、図の左側から右側に向かって流れ、冷却水流出配管435から流出していく。
上述した熱交換器70では、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの双方により室外熱交換部16が構成されており、上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aによりラジエータ部43が構成されている。
また、上述した熱交換器70の冷媒用チューブ16a、冷却水用チューブ43a、ヘッダタンク75の各構成部品およびアウターフィン50は、いずれも同一の金属材料(本実施形態では、アルミニウム合金)で形成されている。そして、中間プレート部材752を挟み込んだ状態でヘッダプレート751とタンク形成部材753がかしめによって固定されている。
さらに、かしめ固定された状態の熱交換器70全体を加熱炉内へ投入して加熱し、各構成部品表面に予めクラッドされたろう材を融解させ、さらに、再びろう材が凝固するまで冷却することで、各構成部品が一体にろう付けされる。これにより、室外熱交換部16とラジエータ部43とが一体化されている。
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種空調制御機器11、15a、15b、17、41、42等の作動を制御する。
また、空調制御装置の入力側には、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器20の吹出空気温度(蒸発器温度)を検出する蒸発器温度センサ、圧縮機11吐出冷媒温度を検出する吐出冷媒温度センサ、室外熱交換部16出口側冷媒温度Teを検出する出口冷媒温度センサ51、走行用電動モータMGへ流入する冷却水温度Twを検出する冷却水温度検出手段としての冷却水温度センサ52等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。
なお、本実施形態では、冷却水温度センサ52によって、冷却水ポンプ41から圧送された冷却水温度Twを検出しているが、もちろん冷却水ポンプ41に吸入される冷却水温度Twを検出してもよい。
さらに、空調制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、車両用空調装置の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、運転モードの選択スイッチ等が設けられている。
なお、空調制御装置は、圧縮機11の電動モータ11b、開閉弁15a等を制御する制御手段が一体に構成され、これらの作動を制御するものであるが、本実施形態では、空調制御装置のうち、圧縮機11の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が冷媒吐出能力制御手段を構成し、冷媒流路切替手段を構成する各種機器15a、15bの作動を制御する構成が冷媒流路制御手段を構成し、冷却水の回路切替手段を構成する三方弁42の作動を制御する構成が冷却水回路制御手段を構成している。
さらに、本実施形態の空調制御装置は、上述した空調制御用のセンサ群の検出信号に基づいて、室外熱交換部16に着霜が生じているか否かを判定する構成(着霜判定手段)を有している。具体的には、本実施形態の着霜判定手段では、車両の車速が予め定めた基準車速(本実施形態では、20km/h)以下であって、かつ、室外熱交換部16出口側冷媒温度Teが0℃以下のときに、室外熱交換部16に着霜が生じていると判定する。
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動を説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、車室内を暖房する暖房運転、車室内を冷房する冷房運転を実行することができるとともに、暖房運転時に、除霜運転を実行することができる。以下に各運転における作動を説明する。
(a)暖房運転
暖房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。そして、暖房運転時に、着霜判定手段によって室外熱交換部16の着霜が生じていると判定された際には除霜運転が実行される。
まず、通常の暖房運転時には、空調制御装置が、開閉弁15aを閉じるとともに、三方弁15bを室外熱交換部16の出口側とアキュムレータ18の入口側とを接続する冷媒流路に切り替え、さらに、冷却水ポンプ41を予め定めた所定流量の冷却水を圧送するように作動させるとともに、冷却水循環回路40の三方弁42を冷却水がラジエータ部43を迂回して流れる冷却水回路に切り替える。
これにより、ヒートポンプサイクル10は、図1の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられ、冷却水循環回路40は、図1の破線矢印に示すように冷却水が流れる冷却水回路に切り替えられる。
この冷媒流路および冷却水回路の構成で、空調制御装置が上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度TAOを算出する。
さらに、算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器20の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。
そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと蒸発器温度センサによって検出された室内蒸発器20からの吹出空気温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器20からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。
また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度TAO、室内蒸発器20からの吹出空気温度および吐出冷媒温度センサによって検出された圧縮機11吐出冷媒温度等を用いて、車室内へ吹き出される空気の温度が車室内温度設定スイッチによって設定された乗員の所望の温度となるように決定される。
なお、通常の暖房運転時および除霜運転時には、送風機32から送風された車室内送風空気の全風量が、室内凝縮器12を通過するようにエアミックスドア34の開度を制御してもよい。
そして、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。
なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転時にも基本的に同様に行われる。
通常の暖房運転時のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12へ流入する。室内凝縮器12へ流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した高圧冷媒は、開閉弁15aが閉じているので、暖房用固定絞り13へ流入して減圧膨張される。そして、暖房用固定絞り13にて減圧膨張された低圧冷媒は、室外熱交換部16へ流入する。室外熱交換部16へ流入した低圧冷媒は、送風ファン17によって送風された外気から吸熱して蒸発する。
この際、冷却水循環回路40では、冷却水がラジエータ部43を迂回して流れる冷却水回路に切り替えられているので、冷却水が室外熱交換部16を流通する冷媒に放熱することや、冷却水が室外熱交換部16を流通する冷媒から吸熱することはない。つまり、冷却水が室外熱交換部16を流通する冷媒に対して熱的な影響を及ぼすことはない。
室外熱交換部16から流出した冷媒は、三方弁15bが、室外熱交換部16の出口側とアキュムレータ18の入口側とを接続する冷媒流路に切り替えられているので、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18にて分離された気相冷媒が、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
以上の如く、通常の暖房運転時には、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱量によって車室内送風空気が加熱されて、車室内の暖房を行うことができる。
(b)除霜運転
次に、除霜運転について説明する。ここで、本実施形態のヒートポンプサイクル10のように、室外熱交換部16にて冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる冷凍サイクル装置では、室外熱交換部16における冷媒蒸発温度が着霜温度(具体的には、0℃)以下になってしまうと室外熱交換部16に着霜が生じるおそれがある。
このような着霜が生じると、熱交換器70の外気通路70aが霜によって閉塞されてしまうので、室外熱交換部16の熱交換能力が著しく低下してしまう。そこで、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、暖房運転時に、着霜判定手段によって室外熱交換部16の着霜が生じていると判定された際に除霜運転を実行する。
この除霜運転では、空調制御装置が圧縮機11の作動を停止させるとともに、送風ファン17の作動を停止させる。従って、除霜運転時には、通常の暖房運転時に対して、室外熱交換部16へ流入する冷媒流量が減少し、外気通路70aへ流入する外気の風量が減少することになる。
さらに、空調制御装置が冷却水循環回路40の三方弁42を、図2の破線矢印に示すように、冷却水をラジエータ部43へ流入させる冷却水回路に切り替える。これにより、ヒートポンプサイクル10に冷媒は循環することはなく、冷却水循環回路40は、図2の破線矢印に示すように冷媒が流れる冷却水回路に切り替えられる。
従って、ラジエータ部43の冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の有する熱量がアウターフィン50を介して、室外熱交換部16に伝熱されて、室外熱交換部16の除霜がなされる。つまり、走行用電動モータMGの廃熱を有効に利用した除霜が実現される。
(c)冷房運転
冷房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。この冷房運転時には、空調制御装置が、開閉弁15aを開くとともに、三方弁15bを室外熱交換部16の出口側と冷房用固定絞り19の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図3の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
この際、冷却水循環回路40の三方弁42については、冷却水温度Twが基準温度以上になった際には、冷却水をラジエータ部43へ流入させる冷却水回路に切り替え、冷却水温度Twが予め定めた基準温度未満になった際には、冷却水がラジエータ部43を迂回して流れる冷却水回路に切り替えられる。なお、図3では、冷却水温度Twが基準温度以上になった際の冷却水の流れを破線矢印で示している。
冷房運転時のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12へ流入して、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。室内凝縮器12から流出した高圧冷媒は、開閉弁15aが開いているので、固定絞り迂回用通路14を介して室外熱交換部16へ流入する。室外熱交換部16へ流入した高圧冷媒は、送風ファン17によって送風された外気にさらに放熱する。
室外熱交換部16から流出した冷媒は、三方弁15bが、室外熱交換部16の出口側と冷房用固定絞り19の入口側とを接続する冷媒流路に切り替えられているので、冷房用固定絞り19にて減圧膨張される。冷房用固定絞り19から流出した冷媒は、室内蒸発器20へ流入して、送風機32によって送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内送風空気が冷却される。
室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18にて分離された気相冷媒が、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。以上の如く、冷房運転時には、室内蒸発器20にて低圧冷媒が車室内送風空気から吸熱して蒸発することによって、車室内送風空気が冷却されて車室内の冷房を行うことができる。
本実施形態の車両用空調装置1では、上記の如く、ヒートポンプサイクル10の冷媒流路および冷却水循環回路40の冷却水回路を切り替えることによって、種々の運転を実行することができる。さらに、本実施形態では、上述した特徴的な熱交換器70を採用しているので、冷媒、冷却水、外気の3種類の流体間の熱交換量を適切に調整することができる。
より詳細には、本実施形態の熱交換器70では、上流側熱交換部71を構成するチューブの総チューブ本数に対してその上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aが占めるチューブ本数割合である上流側本数割合が、下流側熱交換部72を構成するチューブの総チューブ本数に対してその下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aが占めるチューブ本数割合である下流側本数割合より小さくなっている。
具体的には、上流側熱交換部71を、冷媒用チューブ16aと冷却水用チューブ43aとを交互に配置することにより構成している。そして、除霜運転時には、冷媒よりも高温である冷却水を冷却水用チューブ43a及び冷却水用空間76内に流通させることにより除霜が行われる。従って、除霜を行う熱源として機能する冷却水は、着霜し易い外気の流れ方向Xの上流側に下流側よりも重点的に流されるので、例えばその冷却水が上流側と下流側とに均等に流される構成と比較して、着霜を一層抑えることができ、効率の良い熱交換を実現できる。
更に、除霜運転時に、アウターフィン50を介して冷却水の有する熱量を冷媒用チューブ16aに伝熱することができるので、走行用電動モータMGの廃熱を冷媒用チューブ16aの除霜のために、有効に利用することができる。
一方、下流側熱交換部72を、冷媒用チューブ16aのみで構成している。このため、下流側熱交換部72においては、冷媒と外気との熱交換量を充分に確保することができる。したがって、熱交換器70全体として冷媒と外気との熱交換量を適切に確保することができる。
このとき、上流側熱交換部71および下流側熱交換部72のうち、冷媒用チューブ16aに霜が付着しやすい上流側熱交換部71のみ、冷媒用チューブ16aと冷却水用チューブ43aとを交互に配置することにより構成することで、冷媒用チューブ16aの除霜を効率よく行いつつ、熱交換器70全体として冷媒と外気との熱交換量を適切に確保することができる。
さらに、本実施形態の熱交換器70では、室外熱交換部16の冷媒用チューブ16aとラジエータ部43の冷却水用チューブ43aとの間に形成される外気通路70aにアウターフィン50を配置している。そして、このアウターフィン50により、冷媒用チューブ16aと冷却水用チューブ43aとの間の熱移動を可能としている。
これにより、除霜運転時に、アウターフィン50を介して冷却水の有する熱量を冷媒用チューブ16aにより確実に伝熱することができるので、走行用電動モータMGの廃熱を冷媒用チューブ16aの除霜のために、より一層有効に利用することができる。
さらに、本実施形態の熱交換器70では、ヘッダタンク75において、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗が下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくなっているので、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとに対する冷媒の分配性を適切に調整することができる。
すなわち、例えば暖房運転時のように室外熱交換部16で冷媒が蒸発する場合、個々の冷媒用チューブ16aに着目すれば、上流側熱交換部71では、下流側熱交換部72に比べて冷媒と空気との温度差が大きくなって冷媒の気化が促進されるので圧力損失が大きくなる。そのため、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aは、下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aに比べて冷媒が分配されにくくなる。
その点に鑑みて、本実施形態では、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗を下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくすることによって、上流側熱交換部71の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗を下流側熱交換部72の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗よりも小さくしているので、圧力損失の大きい上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aへ冷媒が流れやすくなり、ひいては冷媒の分配性を適切に調整することができる。
さらに、本実施形態の熱交換器70では、ヘッダタンク75において、上流側冷媒用チューブ群16bと1つの冷媒用空間77との間の流路抵抗が、下流側冷媒用チューブ群16cとその1つの冷媒用空間77との間の流路抵抗よりも小さくなっている。すなわち、上流側冷媒用チューブ群16bとその1つの冷媒用空間77とをつなぐ複数の上流側冷媒連通路752a全体での流路抵抗が、下流側冷媒用チューブ群16cとその1つの冷媒用空間77とをつなぐ複数の下流側冷媒連通路752b、752d全体での流路抵抗よりも小さくなっている。従って、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとに対する冷媒の分配性を一層適切に調整することができる。なお、例えば下流側冷媒連通路752dはチューブ積層方向(図9の紙面奥行き方向)の幅が狭いことにより流路断面積が小さくなり、下流側冷媒連通路752dの流路抵抗が上流側冷媒連通路752aに比して大きくなっている。
すなわち、冷媒用空間77と冷媒用チューブ16aとの間の冷媒流路において、下流側冷媒用チューブ群16cよりも上流側冷媒用チューブ群16bへ冷媒を流れやすくすることができるので、冷媒の分配に偏りが生じることを抑制でき、ひいては3種類の流体間の熱交換量を適切に調整することができる。
また、第1流体である冷媒と第2流体である冷却水とは互いに異なる流体循環回路に流通する熱媒体であり、熱交換器70は、複数の流体循環回路10、40にて共用されている。従って、流体循環回路毎に個別に熱交換器を設ける場合と比較して、熱交換器70の設置空間を削減することが容易となる。
また、上流側冷媒用チューブ群16bは前述した高圧損側冷媒用チューブ群に該当し、下流側冷媒用チューブ群16cは前述した低圧損側冷媒用チューブ群に該当する。そして、上流側冷媒用チューブ群16bに含まれる冷媒用チューブ16aの本数(積層本数)は、下流側冷媒用チューブ群16cと比較して少ない。従って、外気と冷媒との温度差は上流側熱交換部71の方が下流側熱交換部72よりも大きくなり易いことから、上流側熱交換部71での熱交換量と下流側熱交換部72での熱交換量とが適切に調整される。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、上流側冷媒連通路752aが下流側冷媒連通路752bに比べて直線的に形成されていることによって、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗を下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくしているが、本第2実施形態では、図10に示すように、上流側冷媒連通路752aの流路面積が下流側冷媒連通路752bの流路面積よりも大きくなっていることによって、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗を下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくしている。
更に、本第2実施形態では、複数の上流側冷媒連通路752a全体の流路面積が複数の下流側冷媒連通路752b、752d全体の流路面積よりも大きくなっていることによって、複数の上流側冷媒連通路752a全体での流路抵抗を下流側冷媒連通路752b、752d全体での流路抵抗よりも小さくしている。
図10(a)は図9(a)に対応する断面図であり、図10(b)は図9(b)に対応する断面図である。なお、図10では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面においても同様である。
図10に示すように、中間プレート部材752は、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図10の上方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図10の下方側)に向かって、第1プレート部材811、第2プレート部材812および第3プレート部材813の3枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図10(a)の断面では、第1プレート部材801には2つの貫通孔811a、811bが形成され、第2プレート部材802には2つの貫通孔812a、812bが形成され、第3プレート部材813には1つの貫通孔813aが形成されている。
第1プレート部材811の2つの貫通孔811a、811bのうち、一方の貫通孔811aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと連通し、他方の貫通孔811bは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材802の2つの貫通孔812a、812bのうち、一方の貫通孔812aは第1プレート部材811の一方の貫通孔811aと連通し、他方の貫通孔812bは第1プレート部材811の他方の貫通孔811bと連通している。
第2プレート部材802の一方の貫通孔812aの孔面積は、第2プレート部材802の他方の貫通孔812bの孔面積よりも大きくなっている。
第3プレート部材813の貫通孔813aは、第2プレート部材802の2つの貫通孔812a、812bの両方と連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1プレート部材811の一方の貫通孔811aと第2プレート部材812の一方の貫通孔812aと第3プレート部材813の貫通孔813aとによって上流側冷媒連通路752aが構成され、第1プレート部材801の他方の貫通孔801bと第2プレート部材812の他方の貫通孔812bと第3プレート部材813の貫通孔813aとによって下流側冷媒連通路752bが構成されることとなる。
そして、第2プレート部材802の一方の貫通孔812aの孔面積が、第2プレート部材802の他方の貫通孔812bの孔面積よりも大きくなっているので、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗は下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくなっている。
図10(b)の断面では、上記第1実施形態の図9(b)の断面と同様に、第1プレート部材811には2つの貫通孔811c、811dが形成され、第2プレート部材812には2つの貫通孔812c、812dが形成され、第3プレート部材813には2つの貫通孔813c、813dが形成されている。
第1プレート部材811の2つの貫通孔811c、811dのうち、一方の貫通孔811cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔811dは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材812の2つの貫通孔812c、812dのうち、一方の貫通孔812cは第1プレート部材811の一方の貫通孔811cと連通し、他方の貫通孔812dは第1プレート部材811の他方の貫通孔811dと連通している。
第3プレート部材813の貫通孔813c、813dのうち、一方の貫通孔813cは、第2プレート部材812の一方の貫通孔812cと冷却水用空間76とに連通し、他方の貫通孔813dは第2プレート部材812の他方の貫通孔812dと冷媒用空間77とに連通している。
したがって、第1〜第3プレート部材811〜813の貫通孔811c、812c、813cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1〜第3プレート部材811〜813の貫通孔811d、812d、813dによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
なお、上流側冷媒連通路752aの開口面積を下流側冷媒連通路752bの開口面積よりも大きくすることによって、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗を下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくしてもよい。
また、下流側冷媒連通路752bを流通する冷媒に抵抗を与える抵抗体を下流側冷媒連通路752bに配置することによって、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗を下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくしてもよい。
(第3実施形態)
上記第1、第2実施形態では、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗を下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくすることによって、上流側熱交換部71の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗を下流側熱交換部72の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗よりも小さくしているが、本第3実施形態では、図11に示すように、上記第1、第2実施形態に対して冷却水用空間76と冷媒用空間77の配置を逆にすることによって、上流側熱交換部71の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗を下流側熱交換部72の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗よりも小さくしている。
更に、本第3実施形態では、図11に示すように、上記第1、第2実施形態に対して冷却水用空間76と冷媒用空間77の配置を逆にすることによって、上流側冷媒用チューブ群16bと冷媒用空間77との間の流路抵抗を下流側冷媒用チューブ群16cと冷媒用空間77との間の流路抵抗よりも小さくしている。
すなわち、本実施形態では、冷媒用空間77を冷却水用空間76よりも外気の流れ方向Xの上流側(図11の左側)に配置している。換言すれば、冷媒用空間77を外気の流れ方向Xにおいて冷却水用空間76よりも上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aに近い側に配置し、冷却水用空間76を外気の流れ方向Xにおいて冷媒用空間77よりも下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aに近い側に配置している。
本実施形態における連通路752a〜752dの具体的構成例を説明する。図11(a)は、外気の流れ方向Xから見たときに、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとが重合している断面を示している。
図11(b)は、外気の流れ方向Xから見たときに、上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとが重合している断面を示している。
中間プレート部材752は、図11の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図11の上方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図11の下方側)に向かって、第1プレート部材821、第2プレート部材822、第3プレート部材823および第4プレート部材824の4枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図11(a)の断面では、第1プレート部材821には2つの貫通孔821a、821bが形成され、第2プレート部材822には1つの貫通孔822aが形成され、第3プレート部材823には1つの貫通孔823aが形成され、第4プレート部材824には1つの貫通孔824aが形成されている。
第1プレート部材821の2つの貫通孔821a、821bのうち、一方の貫通孔821aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと連通し、他方の貫通孔821bは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材822の貫通孔822aは、第1プレート部材821の2つの貫通孔821a、821bの両方と連通している。
第3プレート部材823の貫通孔823aは、第2プレート部材822の貫通孔822aと連通している。
第4プレート部材824の貫通孔824aは、第3プレート部材823の貫通孔823aと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1プレート部材821の一方の貫通孔821aと第2〜第4プレート部材822〜824の貫通孔822a、823a、824aとによって上流側冷媒連通路752aが構成され、第1プレート部材821の他方の貫通孔821bと第2〜第4プレート部材822〜824の貫通孔822a、823a、824aとによって下流側冷媒連通路752bが構成されることとなる。
図11(b)の断面では、第1プレート部材821には2つの貫通孔821c、821bが形成され、第2プレート部材822には1つの貫通孔822cが形成され、第3プレート部材823には1つの貫通孔823cが形成され、第4プレート部材824には1つの貫通孔824cが形成されている。
第1プレート部材821の2つの貫通孔821c、821bのうち、一方の貫通孔821cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔821bは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。他方の貫通孔821bは、上述の図11(a)の断面に形成されていた貫通孔821bと同一のものであり、図12に示すようにチューブ積層方向に延びて形成されている。
第2プレート部材822の貫通孔822cは第1プレート部材821の一方の貫通孔821cと連通している。
第3プレート部材823の貫通孔823cは、第2プレート部材822の貫通孔822cと連通している。
第4プレート部材824の貫通孔824cは、第3プレート部材823の貫通孔822cと連通し、さらに冷却水用空間76とも連通している。
したがって、第1〜第4プレート部材821〜824の貫通孔821c、822c、823c、824cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1プレート部材821の貫通孔821bと図11(a)に示す第2〜第4プレート部材822〜824の貫通孔822a、823a、824aとによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
(第4実施形態)
上記第3実施形態では、中間プレート部材752を4枚のプレート部材821〜824の積層によって構成しているが、本第4実施形態では、図13に示すように、中間プレート部材752を2枚のプレート部材831、832の積層によって構成している。
図13(a)は図11(a)に対応する断面図であり、図13(b)は図11(b)に対応する断面図である。
中間プレート部材752は、図13の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図13の上方側)の第1プレート部材831と、冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図13の下方側)の第2プレート部材832とによって構成されている。
図13(a)の断面では、第1プレート部材831には1つの貫通孔831aが形成され、第2プレート部材832には1つの貫通孔832aが形成されている。
第1プレート部材831の貫通孔831aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの両方と連通している。
第2プレート部材832の貫通孔832aは、第1プレート部材831の貫通孔831aと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1プレート部材831の貫通孔831aと第2プレート部材832の貫通孔832aとによって上流側冷媒連通路752aと下流側冷媒連通路752bとが構成されることとなる。
図13(b)の断面では、第1プレート部材831には2つの貫通孔831c、831aが形成され、第2プレート部材832には1つの貫通孔832cが形成されている。
第1プレート部材831の2つの貫通孔831c、831aのうち、一方の貫通孔831cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔831aは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。他方の貫通孔831aは、上述の図13(a)の断面に形成されていた貫通孔831aと同一のものであり、図14に示すように外気流れ方向Xの下流側の部位がチューブ積層方向に延びて形成されている。
第2プレート部材832の貫通孔832cは、第1プレート部材821の一方の貫通孔831cと冷却水用空間76とを連通するように、第2プレート部材832の厚さ方向に対して斜めに延びて形成されている。
したがって、第1、第2プレート部材831、832の貫通孔831c、832cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1プレート部材831の貫通孔831aと図13(a)に示す第2プレート部材832の貫通孔832aとによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
(第5実施形態)
上記第4実施形態では、中間プレート部材752を2枚のプレート部材831、832の積層によって構成しているが、本第5実施形態では、図15に示すように、中間プレート部材752を3枚のプレート部材841、842、843の積層によって構成している。
図15(a)は図13(a)に対応する断面図であり、図15(b)は図13(b)に対応する断面図である。
中間プレート部材752は、図15の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図15の上方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図15の下方側)に向かって、第1プレート部材841、第2プレート部材842および第3プレート部材843の3枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図15(a)の断面では、第1プレート部材841には1つの貫通孔841aが形成され、第2プレート部材842には1つの貫通孔842aが形成され、第3プレート部材843には1つの貫通孔843aが形成されている。
第1プレート部材841の貫通孔841aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの両方と連通している。
第2プレート部材842の貫通孔842aは、第1プレート部材841の貫通孔841aと連通している。
第3プレート部材843の貫通孔843aは、第2プレート部材842の貫通孔842aと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1プレート部材841の貫通孔841aと第2プレート部材842の貫通孔842aと第3プレート部材843の貫通孔843aとによって上流側冷媒連通路752aと下流側冷媒連通路752bとが構成されることとなる。
図15(b)の断面では、第1プレート部材841には2つの貫通孔841c、841aが形成され、第2プレート部材842には1つの貫通孔842cが形成され、第3プレート部材843には1つの貫通孔843cが形成されている。
第1プレート部材841の2つの貫通孔841c、841aのうち、一方の貫通孔841cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔841aは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。他方の貫通孔841aは、上述の図15(a)の断面に形成されていた貫通孔841aと同一のものであり、上述の図14に示す貫通孔831aと同様に外気流れ方向Xの下流側の部位がチューブ積層方向に延びて形成されている。
第2プレート部材842の貫通孔842cは、第1プレート部材841の一方の貫通孔841cと連通している。
第3プレート部材843の貫通孔843cは、第1プレート部材841の一方の貫通孔841cと連通し、さらに冷却水用空間76とも連通している。
したがって、第1〜第3プレート部材841〜843の貫通孔841c、842c、843cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1プレート部材841の貫通孔841aと図15(a)に示す第2、第3プレート部材842、843の貫通孔842a、843aとによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
(第6実施形態)
本第6実施形態では、図16に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの長手方向一端側(図16の下側)では冷媒用空間77を冷却水用空間76よりも外気の流れ方向Xの上流側に配置し、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの長手方向他端側(図16の上側)では冷媒用空間77を冷却水用空間76よりも外気の流れ方向Xの下流側に配置している。換言すれば、2つの冷媒用空間77を対角配置している。
図16(a)は、外気の流れ方向Xから見たときに、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとが重合している断面を示している。
図16(b)は、外気の流れ方向Xから見たときに、上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとが重合している断面を示している。
冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの長手方向一端側(図16の下側)におけるヘッダタンク75の構成は、上記第5実施形態と同様であるので説明を省略する。
以下、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの長手方向他端側(図16の下側)におけるヘッダタンク75の構成を説明する。
中間プレート部材752は、図16の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図16の下方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図16の上方側)に向かって、第1プレート部材851および第2プレート部材852の2枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図16(a)の断面では、第1プレート部材851には1つの貫通孔851aが形成され、第2プレート部材852には1つの貫通孔852aが形成されている。
第1プレート部材851の貫通孔851aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの両方と連通している。
第2プレート部材852の貫通孔852aは、第1プレート部材851の貫通孔851aと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1プレート部材851の貫通孔851aと第2プレート部材852の貫通孔852aとによって上流側冷媒連通路752aと下流側冷媒連通路752bとが構成されることとなる。
図16(b)の断面では、第1プレート部材851には2つの貫通孔851c、851dが形成され、第2プレート部材852には2つの貫通孔852c、852dが形成されている。
第1プレート部材851の2つの貫通孔851c、851dのうち、一方の貫通孔851cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔851dは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材852の2つの貫通孔852c、852dのうち、一方の貫通孔852cは第1プレート部材851の一方の貫通孔851cと連通し、さらに冷却水用空間76とも連通しており、他方の貫通孔852dは第1プレート部材851の他方の貫通孔851dと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1、第2プレート部材851、852の一方の貫通孔851c、852cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1、第2プレート部材851、852の他方の貫通孔851d、852dによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
(第7実施形態)
本第7実施形態では、図17に示すように、冷媒用空間77を、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとから等距離にある仮想直線CLと重合する位置に配置することによって、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとに対する冷媒の分配性を適切化している。
図17の例では、冷媒用空間77は、外気の流れ方向Xにおける幅寸法が冷却水用空間76よりも大きく形成されている。そして、冷媒用空間77は、冷却水用空間76よりも外気の流れ方向Xの下流側に配置され、冷媒用チューブ16aの長手方向から見たときに上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの両方に重合している。
本実施形態によると、冷媒用空間77が仮想直線CLと重合する位置に配置されているので、冷媒用空間77が仮想直線CLと重合せず上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aのうちいずれか一方寄りに配置されている場合と比較して、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとに対する冷媒の分配の偏りを抑制することができる。このため、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとに対する冷媒の分配性を適切化することができる。
以下、本実施形態における連通路752a〜752dの具体的構成例を説明する。図17(a)は、外気の流れ方向Xから見たときに、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとが重合している断面を示している。
図17(b)は、外気の流れ方向Xから見たときに、上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとが重合している断面を示している。
中間プレート部材752は、図17の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図17の上方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図17の下方側)に向かって、第1プレート部材861および第2プレート部材862の2枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図17(a)の断面では、第1プレート部材861には1つの貫通孔861aが形成され、第2プレート部材862には1つの貫通孔862aが形成されている。
第1プレート部材861の貫通孔861aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの両方と連通している。
第2プレート部材862の貫通孔862aは、第1プレート部材861の貫通孔861aと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1プレート部材861の貫通孔861aと第2プレート部材862の貫通孔862aとによって上流側冷媒連通路752aと下流側冷媒連通路752bとが構成されることとなる。
図17(b)の断面では、第1プレート部材861には2つの貫通孔861c、861dが形成され、第2プレート部材862には2つの貫通孔862c、862dが形成されている。
第1プレート部材861の2つの貫通孔861c、861dのうち、一方の貫通孔861cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔861dは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材862の2つの貫通孔862c、862dのうち、一方の貫通孔862cは第1プレート部材861の一方の貫通孔861cと連通し、さらに冷却水用空間76とも連通しており、他方の貫通孔862dは第1プレート部材861の他方の貫通孔861dと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1、第2プレート部材861、862の一方の貫通孔861c、862cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1、第2プレート部材861、862の他方の貫通孔861d、862dによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
(第8実施形態)
上記第7実施形態では、冷媒用空間77は、外気の流れ方向Xにおける幅寸法が冷却水用空間76よりも大きく形成されているが、本第8実施形態では、図18に示すように、冷媒用空間77は、外気の流れ方向Xにおける幅寸法が冷却水用空間76と同等に形成されている。
これにより、冷媒用空間77よりも外気の流れ方向Xの下流側に空いた空間Sができる。この空間Sは、コネクタやモジュレータ等の機器を配置するための空間として有効利用することができる。
以下、本実施形態における連通路752a〜752dの具体的構成例を説明する。図18(a)は図17(a)に対応する断面図であり、図18(b)は図17(b)に対応する断面図である。
中間プレート部材752は、図18の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図18の上方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図18の下方側)に向かって、第1プレート部材871および第2プレート部材872の2枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図18(a)の断面では、第1プレート部材871には2つの貫通孔871a、871bが形成され、第2プレート部材872には1つの貫通孔872aが形成されている。
第1プレート部材871の2つの貫通孔871a、871bのうち一方の貫通孔871aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと連通し、他方の貫通孔871bは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材872の貫通孔872aは、第1プレート部材871の2つの貫通孔871a、871bの両方と連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1プレート部材871の一方の貫通孔871aと第2プレート部材872の貫通孔872aとによって上流側冷媒連通路752aが構成され、第1プレート部材871の他方の貫通孔871bと第2プレート部材872の貫通孔872aとによって下流側冷媒連通路752bが構成されることとなる。
図18(b)の断面では、第1プレート部材871には2つの貫通孔871c、871dが形成され、第2プレート部材872には2つの貫通孔872c、872dが形成されている。
第1プレート部材871の2つの貫通孔871c、871dのうち、一方の貫通孔871cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔871dは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材872の2つの貫通孔872c、872dのうち、一方の貫通孔872cは第1プレート部材871の一方の貫通孔871cと連通し、さらに冷却水用空間76とも連通しており、他方の貫通孔872dは第1プレート部材871の他方の貫通孔861dと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1、第2プレート部材871、872の一方の貫通孔871c、872cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1、第2プレート部材871、872の他方の貫通孔871d、872dによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
(第9実施形態)
上記第8実施形態では、冷媒用空間77は、冷却水用空間76よりも外気の流れ方向Xの下流側かつ仮想直線CLと重合する位置に配置されているが、本第9実施形態では、図19に示すように、冷媒用空間77は、冷却水用空間76よりも外気の流れ方向Xの上流側に配置され、冷却水用空間76が仮想直線CLと重合する位置に配置されている。
これによると、冷却水用空間76よりも外気の流れ方向Xの下流側に空いた空間Sができる。この空間Sは、コネクタやモジュレータ等の機器を配置するための空間として有効利用することができる。
以下、本実施形態における連通路752a〜752dの具体的構成例を説明する。図19(a)は図18(a)に対応する断面図であり、図19(b)は図18(b)に対応する断面図である。
中間プレート部材752は、図19の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図19の上方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図19の下方側)に向かって、第1プレート部材881および第2プレート部材882の2枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図19(a)の断面では、第1プレート部材881には1つの貫通孔881aが形成され、第2プレート部材882には1つの貫通孔882aが形成されている。
第1プレート部材881の貫通孔881aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの両方と連通している。
第2プレート部材882の貫通孔882aは、第1プレート部材881の貫通孔881aと連通し、さらに冷媒用空間77とも連通している。
したがって、第1プレート部材881の貫通孔881aと第2プレート部材882の貫通孔882aとによって上流側冷媒連通路752aおよび下流側冷媒連通路752bが構成されることとなる。
図19(b)の断面では、第1プレート部材881には2つの貫通孔881c、881aが形成され、第2プレート部材882には1つの貫通孔882cが形成されている。
第1プレート部材881の2つの貫通孔881c、881aのうち、一方の貫通孔881cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔881aは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。他方の貫通孔881aは、上述の図19(a)の断面に形成されていた貫通孔881aと同一のものであり、上述の図14の貫通孔831aと同様に外気流れ方向Xの下流側の部位がチューブ積層方向に延びて形成されている。
第2プレート部材882の貫通孔882cは、第1プレート部材881の一方の貫通孔881cと連通し、さらに冷却水用空間76とも連通している。
したがって、第1、第2プレート部材881、882の貫通孔881c、882cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1プレート部材881の貫通孔881aと図19(a)に示す第2プレート部材882の貫通孔882aとによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
(第10実施形態)
本第10実施形態では、図20に示すように、上記第9実施形態において空間Sが形成されている領域に第2の冷媒用空間78(第3タンク空間)を形成している。
具体的には、タンク形成部材753はその長手方向から見たときに三山状に形成され、タンク形成部材753の山同士の中央部が中間プレート部材752に接合されることによって、第1の冷媒用空間77、冷却水用空間76および第2の冷媒用空間78が区画されている。
第1の冷媒用空間77、冷却水用空間76および第2の冷媒用空間78は、この順番で外気の流れ方向Xに配置されており、冷却水用空間76は仮想直線CLと重合している。
以下、本実施形態における連通路752a〜752dの具体的構成例を説明する。図20(a)は図19(a)に対応する断面図であり、図20(b)は図19(b)に対応する断面図である。
中間プレート部材752は、図20の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図20の上方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図20の下方側)に向かって、第1プレート部材891および第2プレート部材892の2枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図20(a)の断面では、第1プレート部材891には1つの貫通孔891aが形成され、第2プレート部材892には2つの貫通孔892a、892bが形成されている。
第1プレート部材891の貫通孔891aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの両方と連通している。
第2プレート部材892の2つの貫通孔892a、892bのうち、一方の貫通孔882aは、第1プレート部材891の貫通孔891aと連通し、さらに第1の冷媒用空間77とも連通している。したがって、第1プレート部材891の貫通孔891aと第2プレート部材892の一方の貫通孔892aとによって上流側冷媒連通路752aおよび下流側冷媒連通路752bが構成されることとなる。
第2プレート部材892の2つの貫通孔892a、892bのうち、他方の貫通孔892bは、第1プレート部材891の貫通孔891aと連通し、さらに第2の冷媒用空間78とも連通している。したがって、第2の冷媒用空間78は第2プレート部材892の他方の貫通孔892bを介して下流側冷媒連通路752bと連通している。
図20(b)の断面では、第1プレート部材891には2つの貫通孔891c、891dが形成され、第2プレート部材892には2つの貫通孔892c、892dが形成されている。
第1プレート部材891の2つの貫通孔891c、891dのうち、一方の貫通孔891cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔891dは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材892の2つの貫通孔892c、892dのうち、一方の貫通孔892cは、第1プレート部材891の一方の貫通孔891cと連通し、さらに冷却水用空間76とも連通している。
第2プレート部材892の他方の貫通孔892dは、第1プレート部材891の他方の貫通孔891dと連通し、さらに第2の冷媒用空間78とも連通している。
したがって、第1、第2プレート部材891、892の一方の貫通孔891c、892cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1、第2プレート部材891、892の他方の貫通孔891d、892dと第2の冷媒用空間78とによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
本実施形態によると、図20(a)の断面から図20(b)の断面への冷媒の流通路が第2の冷媒用空間78によって構成されるので、上記第9実施形態のように当該流通路が第1プレート部材881の貫通孔881aによって構成される場合と比較して当該流通路の流路面積を大きくすることができ、ひいては下流側冷媒連通路752dにおける冷媒の圧力損失を低減することができる。
(第11実施形態)
本第11実施形態では、図21に示すように、上記第10実施形態に対して、第1の冷媒用空間77と冷却水用空間76の配置を逆にしている。
具体的には、外気の流れ方向Xの配置の順番が冷却水用空間76、第1の冷媒用空間77および第2の冷媒用空間78になっており、第1の冷媒用空間77が仮想直線(CL)と重合している。
以下、本実施形態における連通路752a〜752dの具体的構成例を説明する。図21(a)は図20(a)に対応する断面図であり、図21(b)は図20(b)に対応する断面図である。また、図21(c)は、冷媒配管接続用のコネクタ92が配置されている断面を示している。
中間プレート部材752は、図21の断面図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aに近い側(図21の上方側)から冷却水用空間76および冷媒用空間77に近い側(図21の下方側)に向かって、第1プレート部材901および第2プレート部材902の2枚のプレート部材が積層されることによって構成されている。
図21(a)の断面では、第1プレート部材901には2つの貫通孔901a、901bが形成され、第2プレート部材902には2つの貫通孔902a、902bが形成されている。
第1プレート部材901の2つの貫通孔901a、902bのうち、一方の貫通孔901aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと連通し、他方の貫通孔901aは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材902の2つの貫通孔902a、902bのうち、一方の貫通孔902aは、第1プレート部材901の一方の貫通孔901aと連通し、さらに第1の冷媒用空間77とも連通している。
第2プレート部材902の2つの貫通孔902a、902bのうち、他方の貫通孔902bは、第1プレート部材901の他方の貫通孔901bと連通し、さらに第2の冷媒用空間78とも連通している。
したがって、第1プレート部材901の一方の貫通孔901aと第2プレート部材902の一方の貫通孔902aとによって上流側冷媒連通路752aが構成され、第1プレート部材901の他方の貫通孔901bと第2プレート部材902の他方の貫通孔902bとによって下流側冷媒連通路752bが構成されることとなる。
本例では、第2プレート部材902の一方の貫通孔902aの孔径(孔面積)は、第2プレート部材902の他方の貫通孔902bの孔径(孔面積)よりも小さくなっている。
図21(b)の断面では、第1プレート部材901には2つの貫通孔901c、901dが形成され、第2プレート部材902には2つの貫通孔902c、902dが形成されている。
第1プレート部材901の2つの貫通孔901c、901dのうち、一方の貫通孔901cは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通し、他方の貫通孔901dは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材902の2つの貫通孔902c、902dのうち、一方の貫通孔902cは、第1プレート部材901の一方の貫通孔901cと連通し、さらに冷却水用空間76とも連通している。
第2プレート部材902の他方の貫通孔902dは、第1プレート部材901の他方の貫通孔901dと連通し、さらに第2の冷媒用空間78とも連通している。
したがって、第1、第2プレート部材901、902の一方の貫通孔901c、902cによって上流側冷却水連通路752cが構成され、第1、第2プレート部材901、902の他方の貫通孔901d、902dと第2の冷媒用空間78とによって下流側冷媒連通路752dが構成されることとなる。
図21(a)、(b)に示すように、三山状のタンク形成部材753は、第1の冷媒用空間77と第2の冷媒用空間78との間の部位が第2プレート部材902(中間プレート部材752)から離間している。これにより、タンク形成部材753と第2プレート部材902(中間プレート部材752)との間に、第1の冷媒用空間77と第2の冷媒用空間78とを連通するタンク内連通路91が形成されている。
図20(c)に示すように、タンク形成部材753の外側には、コネクタ92が取り付けられている。詳細には、そのコネクタ92は、ヘッダタンク75に対して上流側熱交換部71及び下流側熱交換部72の反対側の外部部位に配置されている。コネクタ92には、その内部空間921を第1の冷媒用空間77と連通させるコネクタ連通路922が形成されている。
本実施形態においても、上記第10実施形態と同様に、図21(a)の断面から図21(b)の断面への冷媒の流通路が第2の冷媒用空間78によって構成されるので、下流側冷媒連通路752dにおける冷媒の圧力損失を低減することができる。
さらに、本実施形態によると、タンク形成部材753のうち第1の冷媒用空間77と第2の冷媒用空間78との間の部位の凹み形状の設計を変えてタンク内連通路91の幅を変えることによって、下流側熱交換部72の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗を調整することができる。
また、第2プレート部材902の2つの貫通孔902a、902bの孔径(孔面積)の設計を変えて上流側冷媒連通路752aおよび下流側冷媒連通路752bの流路抵抗を変えることによっても、下流側熱交換部72の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗を調整することができる。
また、タンク形成部材753のうち第1、第2の冷媒用空間77、78を形成する部位の形状の設計を変えて第1、第2の冷媒用空間77、78の大きさ(断面積)を変えることによっても、下流側熱交換部72の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗を調整することができる。
(第12実施形態)
本第12実施形態では、図22に示すように、上記第11実施形態に対して、タンク内連通路91が廃止され、コネクタ92には、その内部空間921を第2の冷媒用空間78と連通させる第2のコネクタ連通路923が形成されている。
本実施形態によると、第1のコネクタ連通路922および第2のコネクタ連通路923の孔径(孔面積)の設計を変えることによって、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの冷媒の流れやすさを変えることができるので、冷媒の分配性を適切に調整することができる。
また、上記第11実施形態と同様に、第2プレート部材902の2つの貫通孔902a、902bの孔径(孔面積)の設計や、第1、第2の冷媒用空間77、78の大きさ(断面積)を変えることによって、下流側熱交換部72の第1チューブ16aと冷媒用空間77との間の流路抵抗を調整することができる。
(第13実施形態)
本第13実施形態は、上記第12実施形態とは異なり、図23〜25に示すように、第1の冷媒用空間77が、冷却水用空間76及び第2の冷媒用空間78を形成するタンク形成部材753とは別のタンク形成部材753d、753eにより形成されている。本実施形態では、便宜上、タンク形成部材753を第1タンク形成部材753と呼び、タンク形成部材753dを第2タンク形成部材753dと呼び、タンク形成部材753eを第3タンク形成部材753eと呼ぶものとする。本実施形態の熱交換器70において、図23はヘッダタンク75の分解斜視図であり、図24は図22(a)に相当する断面図であり、図25は図22(b)に相当する断面図である。
図23〜25に示すように、タンク形成部材753は冷却水用空間76及び第2の冷媒用空間78を形成するが、第1の冷媒用空間77を形成しない。その代わりに、第2タンク形成部材753dと第3タンク形成部材753eとが設けられており、第2タンク形成部材753dと第3タンク形成部材753eとが、外気の流れ方向Xにおいて冷却水用空間76と第2の冷媒用空間78との間に第1の冷媒用空間77を形成する。
具体的には、第2タンク形成部材753dおよび第3タンク形成部材753eは何れもU字状の断面形状を有しており、その第2タンク形成部材753dおよび第3タンク形成部材753eは、互いの凹面側を対向させて組み合わされることによって第1の冷媒用空間77を形成する。
また、第2タンク形成部材753dは、第2プレート部材902に対向する側に突き出た流路接続部753fを備え、第2プレート部材902の貫通孔902aと重合する貫通孔753gがその流路接続部753fに形成されている。そして、流路接続部753fがその流路接続部753fに対向する第2プレート部材902の板面と当接し接合されることにより、第2タンク形成部材753dの貫通孔753gと第2プレート部材902の貫通孔902aとが互いに連通する。なお、第1タンク形成部材753には、流路接続部753fとの干渉を回避するために、逃げ孔753hが形成されている。
このように構成されたヘッダタンク75では、上流側冷媒連通路752aは、第1プレート部材901の貫通孔901aと第2プレート部材902の貫通孔902aと第2タンク形成部材753dの貫通孔753gとによって構成される。下流側冷媒連通路752b、752d、及び上流側冷却水連通路752cの構成は、前述の第12実施形態と同様である。
なお、前述の第12実施形態の図22(c)に相当する図は省略されているが、例えばコネクタ92が設けられており、図23〜25に示す第1、第2の冷媒用空間77、78は、コネクタ92を介して互いに連通している。
(第14実施形態)
本第14実施形態は、上記第1実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図26は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れおよび冷却水流れを説明するための模式的な斜視図である。
冷却水流入配管434は、冷却水用チューブ43aの長手方向一端側(図26の上側)に配置される第2上流側タンク部730bの長手方向一端側(図26の左側)に接続されている。冷却水流出配管435は、第2上流側タンク部730bの長手方向他端側(図26の右側)に接続されている。第2上流側タンク部730bの長手方向両端側は、閉塞部材によって閉塞されている。
冷媒流出配管165は、冷媒用チューブ16aの長手方向一端側(図26の上側)に配置される第2下流側タンク部740bの長手方向一端側(図26の左側)に接続されている。冷媒流入配管164は、第2下流側タンク部740bの長手方向他端側(図26の右側)に接続されている。第2下流側タンク部740bの長手方向両端側は、閉塞部材によって閉塞されている。
第2上流側タンク部730bには、冷却水用空間76を第2上流側タンク部730bの長手方向に2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。
以下、本実施形態では、上流側仕切部材732により仕切られた2つの冷却水用空間76のうち、冷却水流入配管434と連通する空間を第1冷却水用空間76aといい、冷却水流出配管435と連通する空間を第2冷却水用空間76bという。
一方、第2下流側タンク部740bには、冷媒用空間77を第1下流側タンク部740aの長手方向に2つに仕切る下流側仕切部材742が配置されている。
以下、本実施形態では、下流側仕切部材742により仕切られた2つの冷媒用空間77のうち、冷媒流入配管164と連通する空間を第1冷媒用空間77aといい、冷媒流出配管165と連通する空間を第2冷媒用空間77bという。
従って、本実施形態の熱交換器70では、冷媒流入配管164を介して第2下流側タンク部740bの第1冷媒用空間77aへ流入した冷媒の一部は、中間プレート部材752に形成された冷媒連通路752b、752dを介して、下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の上側から下側に向かって流れる。また、第2下流側タンク部740bの第1冷媒用空間77aへ流入した冷媒の他の一部は、中間プレート部材752に形成された上流側冷媒連通路752aを介して、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の上側から下側に向かって流れる。
下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、中間プレート部材752に形成された冷媒連通路752b、752dを介して、第1下流側タンク部740aの冷媒用空間77にて集合する。また、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、中間プレート部材752に形成された上流側冷媒連通路752aを介して、第1下流側タンク部740aの冷媒用空間77にて集合する。
第1下流側タンク部740aの冷媒用空間77にて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れる。その後、第1下流側タンク部740aの冷媒用空間77にて集合した冷媒の一部は、中間プレート部材752に形成された冷媒連通路752b、752dを介して、下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の下側から上側に向かって流れる。また、第1下流側タンク部740aの冷媒用空間77にて集合した冷媒の他の一部は、中間プレート部材752に形成された上流側冷媒連通路752aを介して、上流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の下側から上側に向かって流れる。
下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、中間プレート部材752に形成された冷媒連通路752b、752dを介して、第2下流側タンク部740bの第2冷媒用空間77bにて集合する。また、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、中間プレート部材752に形成された上流側冷媒連通路752aを介して、第2下流側タンク部740bの第2冷媒用空間77bにて集合する。
第2下流側タンク部740bの第2冷媒用空間77bにて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れ、冷媒流出配管165から流出していく。
一方、本実施形態の熱交換器70では、冷却水流入配管434を介して第2上流側タンク部730bの第1冷却水用空間76aへ流入した冷却水が、中間プレート部材752に形成された冷却水連通路752cを介して、上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aへ流入し、当該冷却水用チューブ43a内を図の上側から下側に向かって流れる。
上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aから流出した冷却水は、中間プレート部材752に形成された冷却水連通路752cを介して、第1上流側タンク部730aの冷却水用空間76にて集合する。そして、第1上流側タンク部730aの冷却水用空間76にて集合した冷却水は、図の左側から右側に向かって流れる。
その後、第1上流側タンク部730aの冷却水用空間76にて集合した冷却水は、中間プレート部材752に形成された冷却水連通路752cを介して、上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aへ流入し、当該冷却水用チューブ43a内を図の下側から上側に向かって流れる。上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aから流出した冷却水は、中間プレート部材752に形成された冷却水連通路752cを介して、第2上流側タンク部730bの第2冷却水用空間76bにて集合する。
第2上流側タンク部730bの第2冷却水用空間76bにて集合した冷却水は、図の左側から右側に向かって流れ、冷却水流出配管435から流出していく。
本実施形態の熱交換器70に対して、前述した各実施形態および後述する各実施形態に記載したヘッダタンク75の構造のうち、外気の流れ方向Xにおいて冷却水用空間76および冷媒用空間77の配置関係が本実施形態と共通するものを適用することができる。後述する図27〜35にて説明される各実施形態のヘッダタンク75の構造に対しても同様である。
(第15実施形態)
本第15実施形態は、上述した第1、第14実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図27は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れを説明するための模式的な斜視図である。図27では熱交換器70内の冷媒流れが太い実線矢印で示されており、後述する図28〜35でも同様である。
図27に示すように、第1上流側タンク部730a及び第1下流側タンク部740aは、上流側熱交換部71及び下流側熱交換部72(図9等を参照)に対して重力方向下側に配置されている。このことは、後述の第16〜26実施形態でも同じである。
第1下流側タンク部740aには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る下流側仕切部材742が配置されている。そのため、第1下流側タンク部740aには、それの長手方向他端側(図27の右側)から直列に配置された第1冷媒用空間77aと第2冷媒用空間77bとが形成されている。
冷媒流入配管164は、第1下流側タンク部740aに形成された第1冷媒用空間77aに接続されている。冷媒流出配管165は、第1下流側タンク部740aに形成された第2冷媒用空間77bに接続されている。また、第2下流側タンク部740bは、その長手方向両側が閉塞部材によって閉塞されており、内部には冷媒用空間77が形成されている。
第2下流側タンク部740bに形成された冷媒用空間77は、冷媒用チューブ16aからの冷媒を集合させると共に、冷媒用チューブ16aへ冷媒を分配するものである。具体的には、この第2下流側タンク部740bの冷媒用空間77では、第1冷媒用空間77aとの間に介装された冷媒用チューブ16aが接続された部位が冷媒用チューブ出口側の冷媒用空間772として機能する。それと共に、第2冷媒用空間77bとの間に介装された冷媒用チューブ16aが接続された部位が冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771として機能する。要するに、第2下流側タンク部740bでは、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と冷媒用チューブ出口側の冷媒用空間772とが一体として1つの冷媒用空間77を形成している。
また、第1上流側タンク部730aは、その長手方向一端側(図27の左側)が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側(図27の右側)には冷却水流入配管434が接続されている。また、第2上流側タンク部730bは、その長手方向一端側が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側には冷却水流出配管435が接続されている。第1上流側タンク部730aおよび第2上流側タンク部730bの何れも、内部には冷却水用空間76が形成されている。
このような構成から、冷媒流入配管164から熱交換器70へ流入した冷媒は、図27の太い実線矢印で示すように、第1下流側タンク部740aに形成された第1冷媒用空間77aから、その第1冷媒用空間77aに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから、第2下流側タンク部740bに形成された冷媒用空間77へ流れ、その冷媒用空間77内で第2下流側タンク部740bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。更に、その冷媒は、第2下流側タンク部740bに形成された冷媒用空間77から、その冷媒用空間77と第2冷媒用空間77bとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れ、その冷媒用チューブ16aから第2冷媒用空間77bへ流れる。
また、冷却水流入配管434から熱交換器70へ流入した冷却水は、第1上流側タンク部730aに形成された冷却水用空間76から、その冷却水用空間76に連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷却水は、その冷却水用チューブ43aから、第2上流側タンク部730bに形成された冷却水用空間76へ流れる。なお、図27では見易い図とするために冷却水流れを図示しておらず、後述する図28〜35でも同様である。
(第16実施形態)
本第16実施形態は、上述した第1、第14、第15実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図28は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れ説明するための模式的な斜視図である。
図28に示すように、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向他端側(図28の右側)から直列に配置された第1冷媒用空間77aと第2冷媒用空間77bとが形成されている。
冷媒流入配管164は、第1上流側タンク部730aに形成された第1冷媒用空間77aに接続されている。冷媒流出配管165は、第1上流側タンク部730aに形成された第2冷媒用空間77bに接続されている。また、第2下流側タンク部740bは、その長手方向両側が閉塞部材によって閉塞されており、内部には冷媒用空間77が形成されている。
また、第1下流側タンク部740aは、その長手方向一端側(図28の左側)が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側(図28の右側)には冷却水流入配管434が接続されている。また、第2上流側タンク部730bは、その長手方向一端側が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側には冷却水流出配管435が接続されている。第1下流側タンク部740aおよび第2上流側タンク部730bの何れも、内部には冷却水用空間76が形成されている。
このような構成から、冷媒流入配管164から熱交換器70へ流入した冷媒は、図28の太い実線矢印で示すように、第1上流側タンク部730aに形成された第1冷媒用空間77aから、その第1冷媒用空間77aに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから、第2下流側タンク部740bに形成された冷媒用空間77へ流れ、その冷媒用空間77内で第2下流側タンク部740bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。更に、その冷媒は、第2下流側タンク部740bに形成された冷媒用空間77から、その冷媒用空間77と第2冷媒用空間77bとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れ、その冷媒用チューブ16aから第2冷媒用空間77bへ流れる。
また、冷却水流入配管434から熱交換器70へ流入した冷却水は、第1下流側タンク部740aに形成された冷却水用空間76から、その冷却水用空間76に連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷却水は、その冷却水用チューブ43aから、第2上流側タンク部730bに形成された冷却水用空間76へ流れる。
(第17実施形態)
本第17実施形態は、上述した第1、第14〜16実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図29は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れ説明するための模式的な斜視図である。
図29に示すように、第1下流側タンク部740aには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る下流側仕切部材742が配置されている。そのため、第1下流側タンク部740aには、それの長手方向他端側(図29の右側)から直列に配置された第1冷媒用空間77aと第2冷媒用空間77bとが形成されている。
冷媒流入配管164は、第1下流側タンク部740aに形成された第1冷媒用空間77aに接続されている。冷媒流出配管165は、第1下流側タンク部740aに形成された第2冷媒用空間77bに接続されている。また、第2上流側タンク部730bは、その長手方向両側が閉塞部材によって閉塞されており、内部には冷媒用空間77が形成されている。
また、第1上流側タンク部730aは、その長手方向一端側(図29の左側)が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側(図29の右側)には冷却水流入配管434が接続されている。また、第2下流側タンク部740bは、その長手方向一端側が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側には冷却水流出配管435が接続されている。第1上流側タンク部730aおよび第2下流側タンク部740bの何れも、内部には冷却水用空間76が形成されている。
このような構成から、冷媒流入配管164から熱交換器70へ流入した冷媒は、図29の太い実線矢印で示すように、第1下流側タンク部740aに形成された第1冷媒用空間77aから、その第1冷媒用空間77aに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから、第2上流側タンク部730bに形成された冷媒用空間77へ流れ、その冷媒用空間77内で第2上流側タンク部730bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。更に、その冷媒は、第2上流側タンク部730bに形成された冷媒用空間77から、その冷媒用空間77と第2冷媒用空間77bとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れ、その冷媒用チューブ16aから第2冷媒用空間77bへ流れる。
また、冷却水流入配管434から熱交換器70へ流入した冷却水は、第1上流側タンク部730aに形成された冷却水用空間76から、その冷却水用空間76に連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷却水は、その冷却水用チューブ43aから、第2下流側タンク部740bに形成された冷却水用空間76へ流れる。
(第18実施形態)
本第18実施形態は、上述した第1、第14〜17実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図30は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れ説明するための模式的な斜視図である。
図30に示すように、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向他端側(図30の右側)から直列に配置された第1冷媒用空間77aと第2冷媒用空間77bとが形成されている。
冷媒流入配管164は、第1上流側タンク部730aに形成された第1冷媒用空間77aに接続されている。冷媒流出配管165は、第1上流側タンク部730aに形成された第2冷媒用空間77bに接続されている。また、第2上流側タンク部730bは、その長手方向両側が閉塞部材によって閉塞されており、内部には冷媒用空間77が形成されている。
また、第1下流側タンク部740aは、その長手方向一端側(図30の左側)が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側(図30の右側)には冷却水流入配管434が接続されている。また、第2下流側タンク部740bは、その長手方向一端側が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側には冷却水流出配管435が接続されている。第1下流側タンク部740aおよび第2下流側タンク部740bの何れも、内部には冷却水用空間76が形成されている。
このような構成から、冷媒流入配管164から熱交換器70へ流入した冷媒は、図30の太い実線矢印で示すように、第1上流側タンク部730aに形成された第1冷媒用空間77aから、その第1冷媒用空間77aに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから、第2上流側タンク部730bに形成された冷媒用空間77へ流れ、その冷媒用空間77内で第2上流側タンク部730bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。更に、その冷媒は、第2上流側タンク部730bに形成された冷媒用空間77から、その冷媒用空間77と第2冷媒用空間77bとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れ、その冷媒用チューブ16aから第2冷媒用空間77bへ流れる。
また、冷却水流入配管434から熱交換器70へ流入した冷却水は、第1下流側タンク部740aに形成された冷却水用空間76から、その冷却水用空間76に連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷却水は、その冷却水用チューブ43aから、第2下流側タンク部740bに形成された冷却水用空間76へ流れる。
(第19実施形態)
本第19実施形態は、上述した第1、第14〜18実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図31は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れ説明するための模式的な斜視図である。
図31に示すように、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。これにより、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向他端側(図31の右側)から直列に配置された第1冷媒用空間77aと第2冷却水用空間76bとが形成されている。
また、第1下流側タンク部740aには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る下流側仕切部材742が配置されている。これにより、第1下流側タンク部740aには、それの長手方向他端側から直列に配置された第1冷却水用空間76aと第2冷媒用空間77bとが形成されている。
冷媒流入配管164は、第1上流側タンク部730aに形成された第1冷媒用空間77aに接続されている。冷媒流出配管165は、第1下流側タンク部740aに形成された第2冷媒用空間77bに接続されている。また、第2上流側タンク部730bは、その長手方向両側が閉塞部材によって閉塞されており、内部には冷媒用空間77が形成されている。
また、冷却水流入配管434は、第1下流側タンク部740aに形成された第1冷却水用空間76aに接続されている。冷却水流出配管435は、第1上流側タンク部730aに形成された第2冷却水用空間76bに接続されている。また、第2下流側タンク部740bは、その長手方向両側が閉塞部材によって閉塞されており、内部には冷却水用空間76が形成されている。
このような構成から、冷媒流入配管164から熱交換器70へ流入した冷媒は、図31の太い実線矢印で示すように、第1上流側タンク部730aに形成された第1冷媒用空間77aから、その第1冷媒用空間77aに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから、第2上流側タンク部730bに形成された冷媒用空間77へ流れ、その冷媒用空間77内で第2上流側タンク部730bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。更に、その冷媒は、第2上流側タンク部730bに形成された冷媒用空間77から、その冷媒用空間77と第2冷媒用空間77bとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れ、その冷媒用チューブ16aから第2冷媒用空間77bへ流れる。
また、冷却水流入配管434から熱交換器70へ流入した冷却水は、第1下流側タンク部740aに形成された第1冷却水用空間76aから、その第1冷却水用空間76aに連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷却水は、その冷却水用チューブ43aから、第2下流側タンク部740bに形成された冷却水用空間76へ流れ、その冷却水用空間76内で第2下流側タンク部740bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。更に、その冷却水は、第2下流側タンク部740bに形成された冷却水用空間76から、その冷却水用空間76と第2冷却水用空間76bとに連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向下側に流れ、その冷却水用チューブ43aから第2冷却水用空間76bへ流れる。
(第20実施形態)
本第20実施形態は、上述した第1、第14〜19実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図32は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れ説明するための模式的な斜視図である。
図32に示すように、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向他端側(図32の右側)から直列に配置された第1冷媒用空間77aと第3冷媒用空間77cとが形成されている。
また、第2上流側タンク部730bにも、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第2上流側タンク部730bには、それの長手方向他端側から直列に配置された第4冷媒用空間77dと第2冷媒用空間77bとが形成されている。
また、第2上流側タンク部730bに設けられた上流側仕切部材732は、第1上流側タンク部730aに設けられた上流側仕切部材732よりも、第2上流側タンク部730bの長手方向一端側(図32の左側)に配置されている。そのため、第2上流側タンク部730bの長手方向すなわち冷媒用チューブ16aの積層方向において、第2上流側タンク部730bに設けられた上流側仕切部材732と第1上流側タンク部730aに設けられた上流側仕切部材732との間に配置された冷媒用チューブ16aは、第3冷媒用空間77cと第4冷媒用空間77dとの両方に連通している。
冷媒流入配管164は、第1上流側タンク部730aに形成された第1冷媒用空間77aに接続されている。冷媒流出配管165は、第2上流側タンク部730bに形成された第2冷媒用空間77bに接続されている。また、第1上流側タンク部730aはその長手方向一端側が閉塞部材によって閉塞されており、第2上流側タンク部730bはその長手方向他端側が閉塞部材によって閉塞されている。
また、第1下流側タンク部740aは、その長手方向一端側が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側には冷却水流入配管434が接続されている。また、第2下流側タンク部740bは、その長手方向一端側が閉塞部材によって閉塞されている一方で、長手方向他端側には冷却水流出配管435が接続されている。第1下流側タンク部740aおよび第2下流側タンク部740bの何れも、内部には冷却水用空間76が形成されている。
このような構成から、冷媒流入配管164から熱交換器70へ流入した冷媒は、図32の太い実線矢印で示すように、第1上流側タンク部730aに形成された第1冷媒用空間77aから、その第1冷媒用空間77aに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れる。次に、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから、第2上流側タンク部730bに形成された第4冷媒用空間77dへ流れ、その第4冷媒用空間77d内で第2上流側タンク部730bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。次に、その冷媒は、第4冷媒用空間77dから、その第4冷媒用空間77dと第3冷媒用空間77cとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れ、その冷媒用チューブ16aから第3冷媒用空間77cへ流れる。次に、その冷媒は、その第3冷媒用空間77c内で第1上流側タンク部730aの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れ、その第3冷媒用空間77cと第2冷媒用空間77bとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れる。更に、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから第2冷媒用空間77bへ流れる。
また、冷却水流入配管434から熱交換器70へ流入した冷却水は、第1下流側タンク部740aに形成された冷却水用空間76から、その冷却水用空間76に連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷却水は、その冷却水用チューブ43aから、第2下流側タンク部740bに形成された冷却水用空間76へ流れる。
図32に示すように、熱交換器70は、冷媒の流通経路において、一対をなす冷媒用空間77(77a、77b、77c、77dを含む)の間に介装された複数の冷媒用チューブ16aからなる冷媒パス161a、161b、161c(第1流体パス)を3つ有して構成されている。具体的には、第1冷媒用空間77aと第4冷媒用空間77dとの間に介装されその第1冷媒用空間77aと第4冷媒用空間77dとの両方に接続された複数の冷媒用チューブ16aから、第1冷媒パス161aが構成されている。また、第4冷媒用空間77dと第3冷媒用空間77cとの間に介装されその第4冷媒用空間77dと第3冷媒用空間77cとの両方に接続された複数の冷媒用チューブ16aから、第2冷媒パス161bが構成されている。また、第3冷媒用空間77cと第2冷媒用空間77bとの間に介装されその第3冷媒用空間77cと第2冷媒用空間77bとの両方に接続された複数の冷媒用チューブ16aから、第3冷媒パス161cが構成されている。
そして、第1冷媒パス161a、第2冷媒パス161b、および第3冷媒パス161cは、図32の実線矢印で示すように、冷媒の流通経路(冷媒流通経路)において冷媒用空間77を介して直列的に連結にされている。更に、冷媒は、第1冷媒パス161aでは上向きに流れ、第2冷媒パス161bでは下向きに流れ、第3冷媒パス161cでは上向きに流れる。要するに、第1冷媒パス161a、第2冷媒パス161b、および第3冷媒パス161cはそれぞれ、冷媒流通経路にて隣り合う他の冷媒パスに対し冷媒が重力方向において逆向きに流れるものである。なお、その冷媒流通経路にて隣り合う他の冷媒パスとは、図32から判るように、冷媒用チューブ16aの積層方向にて隣り合う他の冷媒パスを意味することになる。
例えば、第1冷媒パス161aは、冷媒流通経路にてその第1冷媒パス161aに隣り合う他の冷媒パスすなわち第2冷媒パス161bに対し冷媒が重力方向において逆向きに流れるものである。また、第2冷媒パス161bは、冷媒流通経路にてその第2冷媒パス161bに隣り合う他の冷媒パスすなわち第1冷媒パス161a及び第3冷媒パス161cに対し冷媒が重力方向において逆向きに流れるものである。また、第3冷媒パス161cは、冷媒流通経路にてその第3冷媒パス161cに隣り合う他の冷媒パスすなわち第2冷媒パス161bに対し冷媒が重力方向において逆向きに流れるものである。
また、図32に示すように、第1冷媒パス161aおよび第3冷媒パス161cは、冷媒が重力方向上側(上向き)に流れる上昇流冷媒パス(上昇流第1流体パス)である。そして、冷媒用チューブ16aの積層方向において、第1冷媒パス161aを構成する冷媒用チューブ16aのチューブ積層幅L1は、冷媒流通経路にて隣り合う第2冷媒パス161bを構成する冷媒用チューブ16aのチューブ積層幅L2に比して小さくなっている(L2>L1)。
また、第3冷媒パス161cを構成する冷媒用チューブ16aのチューブ積層幅L3も、冷媒流通経路にて隣り合う第2冷媒パス161bのチューブ積層幅L2に比して小さくなっている(L3<L2)。すなわち、第1冷媒パス161aと第3冷媒パス161cとの何れの上昇流冷媒パスに着目しても、冷媒用チューブ16aのチューブ積層幅は、上昇流冷媒パスが、冷媒流通経路にてその上昇流冷媒パスに対して隣り合う何れの冷媒パス(第2冷媒パス161b)よりも小さくなっている。なお、各冷媒パス161a、161b、161cを構成する冷媒用チューブ16aのチューブ積層本数が多くなるほどチューブ積層幅L1、L2、L3は大きくなり、そのチューブ積層本数とチューブ積層幅L1、L2、L3とは互いに一対一の関係で対応する。
このように各チューブ積層幅L1、L2、L3が設定されていることにより、第1冷媒パス161aおよび第3冷媒パス161cでは、そのチューブ積層幅L1、L3が小さいことに応じて、冷媒の流路が第2冷媒パス161bに比して絞られることになる。そのため、冷媒が冷媒用チューブ16a内で重力方向上側へ流れる上昇流の流速が高くなり、例えば冷媒に含まれる液成分の自重に対抗して冷媒を勢い良く上昇させることが可能である。その結果として、冷媒を各冷媒用チューブ16aに満遍なく流し易くなる。特に、熱交換器70が例えば凝縮器として機能するときには、冷媒用チューブ16a内の冷媒は高圧であり流速が低いので、この効果は顕著になる。
(第21実施形態)
本第21実施形態は、上述した第1、第14〜20実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図33は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れ説明するための模式的な斜視図である。
図33に示すように、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向他端側(図33の右側)から直列に配置された第1冷媒用空間77aと第3冷媒用空間77cとが形成されている。
また、第2上流側タンク部730bにも、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第2上流側タンク部730bには、それの長手方向他端側から直列に配置された第4冷媒用空間77dと第2冷却水用空間76bとが形成されている。
また、第2下流側タンク部740bには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る下流側仕切部材742が配置されている。そのため、第2下流側タンク部740bには、それの長手方向他端側から直列に配置された第1冷却水用空間76aと第2冷媒用空間77bとが形成されている。また、第1下流側タンク部740aには冷却水用空間76が形成されている。
また、図33に示す第1上流側タンク部730aと第2上流側タンク部730bとにそれぞれ設けられた上流側仕切部材732は、上述した図32と同じ位置に配置されている。また、第2下流側タンク部740bに設けられた下流側仕切部材742は、冷媒用チューブ16aの積層方向において、第2上流側タンク部730bに設けられた上流側仕切部材732と同じ位置に配置されている。
冷媒流入配管164は第1冷媒用空間77aに接続され、冷媒流出配管165は第2冷媒用空間77bに接続されている。また、冷却水流入配管434は第1冷却水用空間76aに接続され、冷却水流出配管435は第2冷却水用空間76bに接続されている。また、第1上流側タンク部730aの長手方向一端側、第2上流側タンク部730bの長手方向他端側、及び、第1下流側タンク部740aの長手方向両端はそれぞれ、閉塞部材によって閉塞されている。
このような構成から、冷媒流入配管164から熱交換器70へ流入した冷媒は、図33の太い実線矢印で示すように、第1冷媒用空間77aから、その第1冷媒用空間77aに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れる。次に、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから第4冷媒用空間77dへ流れ、その第4冷媒用空間77d内で第2上流側タンク部730bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。次に、その冷媒は、第4冷媒用空間77dから、その第4冷媒用空間77dと第3冷媒用空間77cとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れ、その冷媒用チューブ16aから第3冷媒用空間77cへ流れる。次に、その冷媒は、その第3冷媒用空間77c内で第1上流側タンク部730aの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れ、その第3冷媒用空間77cと第2冷媒用空間77bとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れる。更に、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから第2冷媒用空間77bへ流れる。
また、冷却水流入配管434から熱交換器70へ流入した冷却水は、第1冷却水用空間76aから、その第1冷却水用空間76aに連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向下側に流れる。次に、その冷却水は、その冷却水用チューブ43aから、第1下流側タンク部740aに形成された冷却水用空間76へ流れ、その冷却水用空間76内で第1下流側タンク部740aの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。次に、その冷却水は、第1下流側タンク部740aに形成された冷却水用空間76から、その冷却水用空間76と第2冷却水用空間76bとに連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向上側に流れ、その冷却水用チューブ43aから第2冷却水用空間76bへ流れる。
図33の熱交換器70は、前述した図32と同様の第1冷媒パス161a、第2冷媒パス161b、および第3冷媒パス161cを有して構成されている。例えば、第1冷媒パス161aおよび第3冷媒パス161cは上昇流冷媒パスである。そして、第1冷媒パス161aのチューブ積層幅L1は第2冷媒パス161bのチューブ積層幅L2に比して小さくなっており(L2>L1)、第3冷媒パス161cのチューブ積層幅L3も第2冷媒パス161bのチューブ積層幅L2に比して小さくなっている(L3<L2)。従って、本実施形態でも、前述した第20実施形態と同様の効果が得られる。
(第22実施形態)
本第22実施形態は、上述した第1、第14〜21実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図34は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れ説明するための模式的な斜視図である。
図34に示すように、第2上流側タンク部730bには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第2上流側タンク部730bには、それの長手方向他端側(図34の右側)から直列に配置された第1冷媒用空間77aと第3冷媒用空間77cとが形成されている。
また、第1上流側タンク部730aにも、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向他端側から直列に配置された第4冷媒用空間77dと第2冷却水用空間76bとが形成されている。
また、第1下流側タンク部740aおよび第2下流側タンク部740bには、それぞれ冷却水用空間76が形成されている。
また、第2上流側タンク部730bに設けられた上流側仕切部材732は、第1上流側タンク部730aに設けられた上流側仕切部材732よりも、第2上流側タンク部730bの長手方向他端側(図32の右側)に配置されている。
冷媒流入配管164は第1冷媒用空間77aに接続され、冷媒流出配管165は第2冷媒用空間77bに接続されている。また、冷却水流入配管434は、第1下流側タンク部740aに形成された冷却水用空間76に接続されている。冷却水流出配管435は第2下流側タンク部740bに形成された冷却水用空間76に接続されている。また、第1上流側タンク部730aの長手方向他端側、第2上流側タンク部730bの長手方向一端側、第1下流側タンク部740aの長手方向一端側、及び、第2下流側タンク部740bの長手方向一端側はそれぞれ、閉塞部材によって閉塞されている。
このような構成から、冷媒流入配管164から熱交換器70へ流入した冷媒は、図34の太い実線矢印で示すように、第1冷媒用空間77aから、その第1冷媒用空間77aに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れる。次に、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから第4冷媒用空間77dへ流れ、その第4冷媒用空間77d内で第1上流側タンク部730aの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。次に、その冷媒は、第4冷媒用空間77dから、その第4冷媒用空間77dと第3冷媒用空間77cとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れ、その冷媒用チューブ16aから第3冷媒用空間77cへ流れる。次に、その冷媒は、その第3冷媒用空間77c内で第2上流側タンク部730bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れ、その第3冷媒用空間77cと第2冷媒用空間77bとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れる。更に、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから第2冷媒用空間77bへ流れる。
また、冷却水流入配管434から熱交換器70へ流入した冷却水は、第1下流側タンク部740aに形成された冷却水用空間76から、その冷却水用空間76に連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向上側に流れる。そして、その冷却水は、その冷却水用チューブ43aから、第2下流側タンク部740bに形成された冷却水用空間76へ流れる。
図34の熱交換器70は、前述した図32と同様に、第1冷媒パス161a、第2冷媒パス161b、および第3冷媒パス161cを有しているが、それら冷媒パス161a、161b、161cにおける冷媒の流れ方向と、各チューブ積層幅L1、L2、L3とが異なっている。
具体的に、図34の熱交換器70では、第2冷媒パス161bは上昇流冷媒パスである一方で、第1冷媒パス161aおよび第3冷媒パス161cは上昇流冷媒パスには該当しない。また、第2冷媒パス161bのチューブ積層幅L2は、第1冷媒パス161aのチューブ積層幅L1と第3冷媒パス161cのチューブ積層幅L3との何れと比較しても小さくなっている(L1>L2、L3>L2)。すなわち、冷媒用チューブ16aのチューブ積層幅は、上昇流冷媒パスである第2冷媒パス161bが、冷媒流通経路にてその第2冷媒パス161bに対して隣り合う何れの冷媒パス(第1冷媒パス161aおよび第3冷媒パス161c)よりも小さくなっている。従って、本実施形態でも、前述した第20実施形態と同様の効果が得られる。
(第23実施形態)
本第23実施形態は、上述した第1、第14〜22実施形態に対して、熱交換器70の流路構成を変更したものである。図35は、本実施形態の熱交換器70における冷媒流れ説明するための模式的な斜視図である。
図35に示すように、第2上流側タンク部730bには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第2上流側タンク部730bには、それの長手方向他端側(図35の右側)から直列に配置された第1冷媒用空間77aと第3冷媒用空間77cとが形成されている。
また、第1上流側タンク部730aにも、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る上流側仕切部材732が配置されている。そのため、第1上流側タンク部730aには、それの長手方向他端側から直列に配置された第4冷媒用空間77dと第2冷却水用空間76bとが形成されている。
また、第1下流側タンク部740aには、それの長手方向に内部空間を2つに仕切る下流側仕切部材742が配置されている。そのため、第1下流側タンク部740aには、それの長手方向他端側から直列に配置された第1冷却水用空間76aと第2冷媒用空間77bとが形成されている。また、第2下流側タンク部740bには冷却水用空間76が形成されている。
また、図35に示す第1上流側タンク部730aと第2上流側タンク部730bとにそれぞれ設けられた上流側仕切部材732は、上述した図34と同じ位置に配置されている。また、第1下流側タンク部740aに設けられた下流側仕切部材742は、冷媒用チューブ16aの積層方向において、第1上流側タンク部730aに設けられた上流側仕切部材732と同じ位置に配置されている。
冷媒流入配管164は第1冷媒用空間77aに接続され、冷媒流出配管165は第2冷媒用空間77bに接続されている。また、冷却水流入配管434は第1冷却水用空間76aに接続され、冷却水流出配管435は第2冷却水用空間76bに接続されている。また、第1上流側タンク部730aの長手方向他端側、第2上流側タンク部730bの長手方向一端側、及び、第2下流側タンク部740bの長手方向両端はそれぞれ、閉塞部材によって閉塞されている。
このような構成から、冷媒流入配管164から熱交換器70へ流入した冷媒は、図35の太い実線矢印で示すように、第1冷媒用空間77aから、その第1冷媒用空間77aに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れる。次に、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから第4冷媒用空間77dへ流れ、その第4冷媒用空間77d内で第1上流側タンク部730aの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。次に、その冷媒は、第4冷媒用空間77dから、その第4冷媒用空間77dと第3冷媒用空間77cとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向上側に流れ、その冷媒用チューブ16aから第3冷媒用空間77cへ流れる。次に、その冷媒は、その第3冷媒用空間77c内で第2上流側タンク部730bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れ、その第3冷媒用空間77cと第2冷媒用空間77bとに連通している複数本の冷媒用チューブ16a内を重力方向下側に流れる。更に、その冷媒は、その冷媒用チューブ16aから第2冷媒用空間77bへ流れる。
また、冷却水流入配管434から熱交換器70へ流入した冷却水は、第1冷却水用空間76aから、その第1冷却水用空間76aに連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向上側に流れる。次に、その冷却水は、その冷却水用チューブ43aから、第2下流側タンク部740bに形成された冷却水用空間76へ流れ、その冷却水用空間76内で第2下流側タンク部740bの長手方向他端側から長手方向一端側へと流れる。次に、その冷却水は、第2下流側タンク部740bに形成された冷却水用空間76から、その冷却水用空間76と第2冷却水用空間76bとに連通している複数本の冷却水用チューブ43a内を重力方向下側に流れ、その冷却水用チューブ43aから第2冷却水用空間76bへ流れる。
図35の熱交換器70は、前述した図34と同様の第1冷媒パス161a、第2冷媒パス161b、および第3冷媒パス161cを有して構成されている。例えば、第2冷媒パス161bは上昇流冷媒パスである。そして、第2冷媒パス161bのチューブ積層幅L2は第1冷媒パス161aのチューブ積層幅L1に比して小さくなっており(L1>L2)、且つ、第3冷媒パス161cのチューブ積層幅L3に比して小さくなっている(L3>L2)。従って、本実施形態でも、前述した第20実施形態と同様の効果が得られる。
(第24実施形態)
本実施形態では、前述した第18実施形態の図30において、第2上流側タンク部730bおよび第2下流側タンク部740bの構成が図36のようになっている。例えば、図36は図30のG部分のタンク断面図を表している。図36(a)は図13(a)に対応する断面図であり、図36(b)は図13(b)に対応する断面図であるが、図36(a)(b)はそれぞれ図13(a)(b)に対して上下方向が逆になっている。
図36に示すように、中間プレート部材752は、上流側熱交換部71及び下流側熱交換部72に近い側(図36の下方側)から順に、第1プレート部材911と第2プレート部材912と第3プレート部材913とが板厚方向に積層され、互いに接合されることによって構成されている。
図36(a)に示すように、第1プレート部材911には、上流側熱交換部71および下流側熱交換部72の両方の冷媒用チューブ16aに跨るように、第2プレート部材912側から板厚方向に凹んだ凹穴である冷媒流通部911aが形成されている。
そして、その冷媒流通部911aの底面には、2つの貫通孔911b、911cが外気流れ方向Xに並んで形成されている。上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aは、その一方の貫通孔911bを貫通し、その冷媒用チューブ16aの先端が冷媒流通部911a内に突き出している。また、下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aは、他方の貫通孔911cを貫通し、その冷媒用チューブ16aの先端が冷媒流通部911a内に突き出している。これにより、冷媒流通部911aは、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの両方と連通している。
第2プレート部材912には貫通孔912aが形成されており、その貫通孔912aは冷媒流通部911aと連通している。また、第3プレート部材913には、貫通孔913aが形成されており、その貫通孔913aは第2プレート部材912の貫通孔912aと連通していると共に、冷媒用空間77にも連通している。なお、図36に図示されている冷媒用空間77は、冷媒用チューブ16aの入口側に接続され冷媒の分配を行う冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771である。
このようにして、第2プレート部材912の貫通孔912aと第3プレート部材913の貫通孔913aとにより、上流側冷媒連通路752aが構成されている。そして、第1プレート部材911の冷媒流通部911aと第2プレート部材912の貫通孔912aと第3プレート部材913の貫通孔913aとにより、下流側冷媒連通路752bが構成されている。
図36(b)に示すように、第1プレート部材911には、第2プレート部材912側から板厚方向に凹んだ凹穴である冷却水流通部911dと冷媒流通部911aとが外気流れ方向Xの上流側から並んで形成されている。そして、その冷却水流通部911dの底面には貫通孔911eが形成され、その冷媒流通部911aの底面には貫通孔911fが形成されている。
上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aは一方の貫通孔911eを貫通し、その冷却水用チューブ43aの先端が冷却水流通部911d内に突き出している。これにより、その冷却水流通部911dは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと連通している。また、下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aは、他方の貫通孔911fを貫通し、その冷媒用チューブ16aの先端が冷媒流通部911a内に突き出している。これにより、その冷媒流通部911aは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材912には貫通孔912cが形成されており、その貫通孔912cは、冷媒流通部911aとは連通せずに冷却水流通部911dと連通している。また、第3プレート部材913には、貫通孔913cが形成されており、その貫通孔913cは第2プレート部材912の貫通孔912cと連通している。更に、その第3プレート部材913の貫通孔913cは、冷媒用空間77とは連通せずに冷却水用空間76と連通している。
図36(b)に示す冷媒流通部911aは、上述の図36(a)に示す冷媒流通部911aと同一のものであり、図37に示すように外気流れ方向Xの下流側の部位がチューブ積層方向に延びて形成されている。
このようにして、第2プレート部材912の貫通孔912cと第3プレート部材913の貫通孔913cとにより、上流側冷却水連通路752cが構成されている。そして、第1プレート部材911の冷媒流通部911aと第2プレート部材912の貫通孔912aと第3プレート部材913の貫通孔913aとにより、下流側冷媒連通路752dが構成されている。すなわち、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と上流側冷媒用チューブ群16bとの間の冷媒流路(上流側冷媒連通路752a)と、その冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と下流側冷媒用チューブ群16cとの間の冷媒流路(下流側冷媒連通路752b、752d)とが、並列的に設けられている。
図36(a)に示すように、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771は、外気流れ方向Xにおいて、下流側冷媒用チューブ群16c(低圧損側冷媒用チューブ群)よりも上流側冷媒用チューブ群16b(高圧損側冷媒用チューブ群)側に配置されている。要するに、その冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771は上流側タンク部73内に形成されている。そのため、主として冷媒流路の長さの差異により、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と上流側冷媒用チューブ群16bとの間の流路抵抗は、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と下流側冷媒用チューブ群16cとの間の流路抵抗よりも小さくなっている。冷媒流路の流路長が長いほどその冷媒流路の流路抵抗は大きくなるからである。
そして、図36(a)の2本の破線L01で示すように、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と上流側冷媒用チューブ群16bとを互いに連通させる上流側冷媒連通路752aの開口部752eは、上流側冷媒用チューブ群16bに含まれる冷媒用チューブ16aに向けて開口している。更に、その上流側冷媒連通路752aの開口部752eは、冷媒用チューブ16aの開口端面16dに垂直な方向にその開口端面16dと重ねて設けられている。すなわち、その上流側冷媒連通路752aは、その冷媒用チューブ16aの開口端面16dに対向するように開口している。これにより、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771を流れる冷媒の動圧を利用して、高圧損側である上流側冷媒用チューブ群16bへ冷媒を勢いよく流入させることができる。そのため、例えば、冷媒が下流側冷媒用チューブ群16cへ偏って多く流れることを抑制することが可能である。
なお、第2プレート部材912の貫通孔912aと第3プレート部材913の貫通孔913aとが、例えば図38に示すように形成されていたとすれば、図38の破線L02で示すように、上流側冷媒連通路752aの開口部752eは、冷媒用チューブ16aの開口端面16dに垂直な方向にその開口端面16dと重ねて設けられていないことになる。
図30に示すように、熱交換器70は、冷媒用チューブ16a及び冷却水用チューブ43aの長手方向が上下方向を向くように配置されるので、その冷媒用チューブ16a内を流通する冷媒は重力方向の流速成分を有する。また、図36の断面図が示す冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771へは、この冷媒用空間771と第1上流側タンク部730aに形成された第1冷媒用空間77aとの間に介装された冷媒用チューブ16aを流通した冷媒が流れ込むので、上流側、下流側熱交換部71、72にて外気(第3流体)と少なくとも1回は熱交換した冷媒が導入されている。
ここで、熱交換器70が蒸発器と凝縮器との何れとして機能していても、冷媒は、上流側、下流側熱交換部71、72にて外気と1回の熱交換をしていれば、気体及び液体の2相で構成された状態になっている。そして、そのような気液2相の冷媒は、その冷媒に含まれる液体成分が気体よりも重力の影響を受け易いので、その冷媒の多くは、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771内での冷媒流れ方向において上流側に連結された冷媒用チューブ16aに流れ込み易い。
この点、本実施形態によれば、図36の断面図が示す冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771は、下流側冷媒用チューブ群16cではなく上流側冷媒用チューブ群16bの上に配置されている。従って、冷媒が比較的流れ込み易い下流側冷媒用チューブ群16cの上にその冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771があると仮定した場合と比較して、その冷媒用空間771内での冷媒流れにおける上流側で冷媒が偏って多く冷媒用チューブ16aに流れ込むことが抑制される。その結果、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771に接続された複数の冷媒用チューブ16aに満遍なく冷媒を供給することが可能である。
(第25実施形態)
本実施形態では、前述した第24実施形態における第2上流側タンク部730bおよび第2下流側タンク部740bの構成が、図36(a)に替えて図39のようになっている。本実施形態において、図36(b)に相当する断面図は第24実施形態と同じであるので、その図示を省略する。但し、図36(b)に示される冷媒流通部911aは冷媒流通部911gに読み替えて、図36(b)が用いられる。
図39に示すように、中間プレート部材752は、上流側熱交換部71及び下流側熱交換部72に近い側(図39の下方側)から順に、第1プレート部材911と第2プレート部材912と第3プレート部材913とが板厚方向に積層され、互いに接合されることによって構成されている。
第1プレート部材911には、第2プレート部材912側から板厚方向に凹んだ凹穴である冷媒流通部911a、911gが外気流れ方向Xに並んで形成されている。その一方の冷媒流通部911aの底面には貫通孔911bが形成され、他方の冷媒流通部911gの底面には貫通孔911cが形成されている。
そして、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aは、その一方の冷媒流通部911aに連通する貫通孔911bを貫通し、その冷媒用チューブ16aの先端が冷媒流通部911a内に突き出している。また、下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aは、他方の冷媒流通部911gに連通する貫通孔911cを貫通し、その冷媒用チューブ16aの先端が冷媒流通部911g内に突き出している。これにより、一方の冷媒流通部911aは上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと連通し、他方の冷媒流通部911gは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aと連通している。
第2プレート部材912には2つの貫通孔912a、912dが形成されており、その一方の貫通孔912aは一方の冷媒流通部911aと連通し、他方の貫通孔912dは他方の冷媒流通部911gと連通している。また、第3プレート部材913には2つの貫通孔913a、913dが形成されており、その一方の貫通孔913aは第2プレート部材912の一方の貫通孔912aと連通していると共に、冷媒用空間77にも連通している。また、第3プレート部材913の他方の貫通孔913dは、第2プレート部材912の他方の貫通孔912dと連通していると共に、冷媒用空間77にも連通している。なお、第3プレート部材913の2つの貫通孔913a、913dは何れも冷却水用空間76に連通していない。
このようにして、第2プレート部材912の貫通孔912aと第3プレート部材913の貫通孔913aとにより、上流側冷媒連通路752aが構成されている。そして、第1プレート部材911の冷媒流通部911dと第2プレート部材912の貫通孔912dと第3プレート部材913の貫通孔913dとにより、下流側冷媒連通路752bが構成されている。
図36(b)の冷媒流通部911gは、図39に示す上述の冷媒流通部911gと同一のものであり、前述の第24実施形態と同様に、その冷媒流通部911gはチューブ積層方向に延びて形成されている。従って、図36(b)の下流側冷媒連通路752dは、第1プレート部材911の冷媒流通部911gと第2プレート部材912の貫通孔912dと第3プレート部材913の貫通孔913dとにより構成されている。
本実施形態でも、前述の第24実施形態と同様に、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と上流側冷媒用チューブ群16bとの間の流路抵抗は、主として冷媒流路の長さの差異により、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と下流側冷媒用チューブ群16cとの間の流路抵抗よりも小さくなっている。
また、冷媒流路の流路抵抗は、流路長が長くなるほど大きくなる一方で、流路の開口面積が大きくなるほど小さくなるので、例えば図39では、その流路長および開口面積を調節して定めることで、上流側冷媒連通路752aおよび下流側冷媒連通路752b、752dの流路抵抗をそれぞれ増減して設定することが可能である。従って、図39では、冷媒流路の開口面積(流路断面積)の差異によっても、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と上流側冷媒用チューブ群16bとの間の流路抵抗は、冷媒用チューブ入口側の冷媒用空間771と下流側冷媒用チューブ群16cとの間の流路抵抗よりも小さくなっている。なお、本実施形態でも、前述の第24実施形態と同様の効果が得られる。
(第26実施形態)
本実施形態において、冷媒用チューブ16aの長手方向一端側(図5の下側)に配置されているヘッダタンク75の構成は前述の第1実施形態と同じである。すなわち、図9の通りである。しかし、冷媒用チューブ16aの長手方向他端側(図5の上側)に配置されているヘッダタンク75は、図40のように構成されている。なお、図40では、冷媒の流れは太い実線矢印で示されており、冷却水の流れは太い破線矢印で示されている。
図40に示すように、中間プレート部材752は、上流側熱交換部71及び下流側熱交換部72に近い側(図40の下方側)から順に、第1プレート部材931と第2プレート部材932とが板厚方向に積層され、互いに接合されることによって構成されている。
上流側熱交換部71および下流側熱交換部72にて冷媒用チューブ16a同士が外気流れ方向Xから見て重合しているヘッダタンク75内の部位において、貫通孔931aが、第1プレート部材931に形成されている。そして、その貫通孔931aは、第1プレート部材931にて、上流側熱交換部71および下流側熱交換部72の両方の冷媒用チューブ16aに対応した部位に跨るように形成されている。この貫通孔931aは、上流側熱交換部71および下流側熱交換部72の双方の冷媒用チューブ16aに連通している。
そして、第2プレート部材932には貫通孔932aが形成されており、その貫通孔912aは第1プレート部材931の貫通孔931aと連通している。更に、その第2プレート部材932の貫通孔932aは、冷却水用空間76には連通せずに冷媒用空間77に連通している。
このようにして、第1プレート部材931の貫通孔931aと第2プレート部材932の貫通孔932aとにより、上流側冷媒連通路752aと下流側冷媒連通路752bとが構成されている。
上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとが外気流れ方向Xから見て重合しているヘッダタンク75内の部位において、2つの貫通孔931b、931cが、外気流れ方向Xの上流側から並んで第1プレート部材931に形成されている。その一方の貫通孔931bは上流側熱交換部71の冷却水用チューブ43aに連通し、他方の貫通孔931cは下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aに連通している。
そして、第2プレート部材932には2つの貫通孔932b、932cが外気流れ方向Xの上流側から並んで形成されている。その一方の貫通孔932bは第1プレート部材931の一方の貫通孔931bと連通すると共に冷却水用空間76とも連通しているが、冷媒用空間77には連通していない。また、他方の貫通孔932cは第1プレート部材931の他方の貫通孔931cと連通すると共に冷媒用空間77とも連通しているが、冷却水用空間76には連通していない。
このようにして、第1プレート部材931の貫通孔931bと第2プレート部材932の貫通孔932bとにより、上流側冷却水連通路752cが構成されている。そして、第1プレート部材931の貫通孔931cと第2プレート部材932の貫通孔932cとにより、下流側冷媒連通路752dが構成されている。
本実施形態によれば、図40に図示されている冷媒用空間77は、冷媒用チューブ16aの出口側に接続され冷媒の集合を行う冷媒用チューブ出口側の冷媒用空間772である。その冷媒用チューブ出口側の冷媒用空間772は外気流れ方向Xにおいて、上流側冷媒用チューブ群16bよりも下流側冷媒用チューブ群16c側に配置されている。具体的には、その冷媒用チューブ出口側の冷媒用空間772は第2下流側タンク部740bに形成されている。従って、高圧損側である上流側冷媒用チューブ群16bに比して冷媒が流れ易い下流側冷媒用チューブ群16cから、冷媒がその冷媒用チューブ出口側の冷媒用空間772へ流れ込み易いように、ヘッダタンク75を構成し易い。
例えば、上流側冷媒用チューブ群16bよりも下流側冷媒用チューブ群16cの方が冷媒用チューブ16aの積層本数が多いので、下流側冷媒用チューブ群16cから冷媒用チューブ出口側の冷媒用空間772までの流路断面積を全体として大きくし易い。そして、その流路断面積を全体として大きくすることで、冷媒がその冷媒用チューブ出口側の冷媒用空間772へ流れ込み易いように、ヘッダタンク75を構成できる。
そのようにヘッダタンク75が構成されれば、熱交換器70全体として冷媒の圧損を低減でき、熱交換器70の熱交換性能を向上させることが可能である。特に熱交換器70が蒸発器として機能する際にその効果は大きい。
(第27実施形態)
本実施形態では、図41の全体構成図に示すように、第1実施形態に対して、ヒートポンプサイクル10の構成を変更した例を説明する。なお、図41は、本実施形態における廃熱回収運転時の冷媒流路等を示す全体構成図であり、ヒートポンプサイクル10における冷媒の流れを実線で示し、冷却水循環回路40における冷却水の流れを破線矢印で示している。
具体的には、本実施形態では、第1実施形態の室内凝縮器12が廃止されており、室内空調ユニット30のケーシング31内に第1実施形態の複合型の熱交換器70を配置している。そして、この熱交換器70のうち、第1実施形態の室外熱交換部16を室内凝縮器12として機能させている。以下、熱交換器70のうち室内凝縮器12として機能する部位を室内凝縮部と表記する。
一方、室外熱交換部16については、内部を流通する冷媒と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる単一の熱交換器として構成されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。また、本実施形態では、除霜運転は実行されないものの、その他の作動は、第1実施形態と同様である。
従って、本実施形態の廃熱回収運転時には、車室内送風空気を、熱交換器70の室内蒸発部にて圧縮機11吐出冷媒と熱交換させて加熱し、さらに、室内凝縮部にて加熱された車室内送風空気を熱交換器70のラジエータ部43にて冷却水と熱交換させて加熱することができる。
さらに、本実施形態のヒートポンプサイクル10の構成によれば、冷却水と車室内送風空気とを熱交換させることができるので、ヒートポンプサイクル10(具体的には、圧縮機11)の作動を停止させたときであっても車室内の暖房を実現することができる。また、圧縮機11吐出冷媒の温度が低く、ヒートポンプサイクル10の加熱能力が低いときであっても車室内の暖房を実現することができる。
熱交換器70において、ラジエータ部43の冷却水の温度が高くなると、室内凝縮部の冷媒用チューブ16aにおける冷媒の凝縮(液化)が損なわれて冷媒が気相状態のままで流れるので、冷媒の圧力損失が大きくなり、ひいては上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとで冷媒の分配に偏りが生じやすくなるという現象が起こりうる。
そこで、本実施形態のヒートポンプサイクル10に、上記第1実施形態に記載した熱交換器70を適用することによって、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとの圧力損失の差の影響を排除して冷媒の分配性を適切に調整することができる。
もちろん、本実施形態のヒートポンプサイクル10に、第2〜第26実施形態に記載した熱交換器70を適用してもよい。
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上述の実施形態では、上述した上流側本数割合を下流側本数割合よりも小さくした例について説明したが、これに限らず、その上流側本数割合を下流側本数割合より大きくしてもよい。
また、上流側本数割合と下流側本数割合とが同じであってもよい。すなわち、上流側熱交換部71および下流側熱交換部72は、外気の流れ方向Xから見たときに冷媒用チューブ16a同士が重なっている部位、および外気の流れ方向Xから見たときに冷媒用チューブ16aと冷却水用チューブ43aとが重なっている部位の両方が存在するように構成されていればよい。
(2)上述の実施形態では、上流側熱交換部71において、冷媒用チューブ16aと冷却水用チューブ43aとを一本ずつ交互に配置した例について説明したが、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの配置はこれに限定されない。
例えば、上流側熱交換部71において、冷却水用チューブ43aを、冷媒用チューブ16a二本おきに配置してもよい。すなわち、上流側熱交換部71において、隣り合う冷却水用チューブ43aの間に、二本の冷媒用チューブ16aを配置してもよい。
これによれば、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの総チューブ本数に対してその上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aが占めるチューブ本数割合である上流側本数割合を増やすことができる。したがって、上流側熱交換部71において、冷媒と外気との熱交換量をより確実に確保することができる。
(3)上述の第1実施形態では、第1流体としてヒートポンプサイクル10の冷媒を採用し、第2流体として冷却水循環回路40の冷却水を採用し、さらに、第3流体として送風ファン17によって送風された外気を採用した例を説明したが、第1〜第3流体はこれに限定されない。例えば、第27実施形態のように、第3流体として車室内送風空気を採用してもよい。
例えば、第1流体は、ヒートポンプサイクル10の高圧側冷媒であってもよいし、低圧側冷媒であってもよい。
例えば、第2流体は、エンジン、走行用電動モータMGに電力を供給するインバータ等の電気機器等を冷却する冷却水を採用してもよい。また、第2流体として、冷却用のオイルを採用し、第2熱交換部をオイルクーラとして機能させてもよいし、第2流体として、蓄熱剤、蓄冷剤等を採用してもよい。
さらに、本発明の熱交換器70が適用されたヒートポンプサイクル10を据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用する場合は、第2流体として、ヒートポンプサイクル10の圧縮機の駆動源としてのエンジン、電動モータおよびその他の電気機器等を冷却する冷却水を採用してもよい。
さらに、上述の実施形態では、ヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)に本発明の熱交換器70を適用した例を説明したが、本発明の熱交換器70の適用はこれに限定されない。すなわち、3種類の流体間で熱交換を行う装置等に幅広く適用可能である。
例えば、車両用冷却システムに適用される熱交換器として適用することができる。そして、第1流体は、作動時に発熱を伴う第1車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体とし、第2流体は、作動時に発熱を伴う第2車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体とし、第3流体は、室外空気としてもよい。
より具体的には、ハイブリッド車両に適用する場合には、第1車載機器をエンジンEGとし、第1流体をエンジンEGの冷却水とし、第2車載機器を走行用電動モータとし、第2流体を走行用電動モータの冷却水としてもよい。
これらの車載機器の発熱量は、車両の走行状態(走行負荷)に応じてそれぞれ変化するので、エンジンEGの冷却水の温度および走行用電動モータの冷却水の温度も車両の走行状態によって変化する。従って、この例によれば、発熱量の大きい車載機器にて生じた熱量を、空気のみならず、発熱量の小さい車載機器側へ放熱させることが可能となる。
なお、3種類の流体とは、それぞれ物性や成分が異なる流体を意味するだけでなく、同じ物性や成分の流体であっても、温度や、気相、液相といった流体の状態が異なる流体が含まれる意味である。従って、本発明における第1〜第3流体は、互いに物性や成分が異なる流体に限定されない。
(4)上述の実施形態では、冷却水循環回路40の冷却媒体回路を切り替える回路切替手段として、電気式の三方弁42を採用した例を説明したが、回路切替手段はこれに限定されない。例えば、サーモスタット弁を採用してもよい。サーモスタット弁は、温度によって体積変化するサーモワックス(感温部材)によって弁体を変位させて冷却媒体通路を開閉する機械的機構で構成される冷却媒体温度応動弁である。従って、サーモスタット弁を採用することで、冷却水温度センサ52を廃止することもできる。
(5)上述の実施形態では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を採用してもよい。さらに、ヒートポンプサイクル10が、圧縮機11吐出冷媒が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
(6)熱交換器70の流路構成は図6および図26〜35に示した構成に限定されるものでなく、熱交換器70の流路構成を種々変更可能である。
例えば、チューブ積層方向一方側のチューブ群と他方側のチューブ群とで冷媒流れがUターンするUターン式、冷媒流れが2回UターンするSターン式、冷媒流れがUターンしない全パス式等の流路構成を採用することができる。また、冷却水流れについても同様に、Uターン式、Sターン式、全パス式等の流路構成を採用することができる。
また、冷媒流れ方向と冷却水流れ方向とが同じになる並行流式、冷媒流れ方向と冷却水流れ方向とが反対になる対向流式等の流路構成を採用することができる。例えば、冷媒用チューブ16aにおける冷媒の流れを外気の流れ方向Xの下流側から外気の流れ方向Xの上流側にUターンさせるようにし、冷却水用チューブ43aにおける冷却水の流れを外気の流れ方向Xの上流側から外気の流れ方向Xの下流側にUターンさせるようにして、隣り合う冷媒用チューブ16aを流通する冷媒と冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の流れを、巨視的に見て外気の流れ方向Xに逆方向の流れ(対向流)としてもよい。
(7)上述の実施形態では、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aとで圧力損失の差が生じる理由として、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aを流通する冷媒の状態と下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aを流通する冷媒の状態とが異なることを挙げたが、当該圧力損失の差は、上流側熱交換部71の冷媒用チューブ16aと下流側熱交換部72の冷媒用チューブ16aの構造(形状、全長、流路面積等。換言すれば流路抵抗)が異なることによっても生じうる。
(8)上述の第26実施形態の図40では、冷媒用空間77に連通する2つの貫通孔932a、932cが第2プレート部材932に各々独立して形成されているが、その貫通孔932a、932cは、複数の貫通孔932a、932cがつなぎ合わされた大きな貫通孔に置き換えられていてもよい。例えば、図40の第2プレート部材932の貫通孔932a、932cは、図42に示すように、その貫通孔932a、932cを複数包含する貫通孔932d、932eに置き換えられていてもよい。
(9)上述の第24実施形態の図36では、上流側冷媒連通路752aの開口部752eの全体が、冷媒用チューブ16aの開口端面16dに垂直な方向にその開口端面16dと重ねて設けられているように図示されているが、その開口部752の少なくとも一部がその開口端面16dと重ねて設けられていればよい。
(10)上述の実施形態の図32〜35では、熱交換器70は、3つの冷媒パス161a、161b、161cを有しているが、その冷媒パスは4つ以上であっても差し支えない。
(11)上述の実施形態では、上流側冷媒連通路752aの流路抵抗が下流側冷媒連通路752bの流路抵抗よりも小さくなっているという第1の関係と、上流側冷媒用チューブ群16bと1つの冷媒用空間77との間の流路抵抗が下流側冷媒用チューブ群16cとその1つの冷媒用空間77との間の流路抵抗よりも小さくなっているという第2の関係との両方が成立しているが、それらの流路抵抗に関して、その第1および第2の関係の一方は成立し他方は成立していなくても差し支えない。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
16a 冷媒用チューブ(第1チューブ)
16d 開口端面
43a 冷却水用チューブ(第2チューブ)
50 アウターフィン
70a 外気通路(第3流体用通路)
71 上流側熱交換部(熱交換部)
72 下流側熱交換部(熱交換部)
75 ヘッダタンク(タンク部)
752 中間プレート部材(プレート部材)
752a 上流側冷媒連通路(第1流体用連通路)
752b 下流側冷媒連通路(第1流体用連通路)
752c 冷却水連通路(第2流体用連通路)
752e 開口部
76 冷却水用空間(第2タンク空間)
77 冷媒用空間(第1タンク空間)

Claims (22)

  1. 第1流体が流通する複数本の第1チューブ(16a)、および第2流体が流通する複数本の第2チューブ(43a)が積層配置され、前記第1流体および前記第2流体と第3流体とを熱交換させる熱交換部(71、72)と、
    前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体の集合あるいは分配を行う第1タンク空間(77)、および前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体の集合あるいは分配を行う第2タンク空間(76)が形成されたタンク部(75)とを備え、
    前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)のうち隣り合うチューブ(16a、43a)間に形成される空間は、前記第3流体が流通する第3流体用通路(70a)を形成しており、
    前記第3流体用通路(70a)には、前記第1流体と前記第3流体との熱交換および前記第2流体と前記第3流体との熱交換を促進するとともに、前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体と前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置され、
    前記熱交換部(71、72)として、前記第3流体の流れ方向(X)の上流側に配置される上流側熱交換部(71)と、前記第3流体の流れ方向(X)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)とを有し、
    前記第1チューブ(16a)は、前記上流側熱交換部(71)および前記下流側熱交換部(72)の双方に配置され、
    前記第2チューブ(43a)は、前記上流側熱交換部(71)および前記下流側熱交換部(72)のうち少なくとも一方に配置され、
    前記上流側熱交換部(71)および前記下流側熱交換部(72)は、前記第3流体の流れ方向(X)から見たときに前記第1チューブ(16a)同士が重なっている部位、および前記第3流体の流れ方向(X)から見たときに前記第1チューブ(16a)と前記第2チューブ(43a)とが重なっている部位の両方が存在するように構成され、
    前記タンク部(75)は、前記第1タンク空間(77)および前記第2タンク空間(76)を前記第1、第2チューブ(16a、43a)側から閉塞するように配置されたプレート部材(752)を有し、
    前記プレート部材(752)には、前記第1タンク空間(77)と前記第1チューブ(16a)とを連通させる第1流体用連通路(752a、752b、752d)、および前記第2タンク空間(76)と前記第2チューブ(43a)とを連通させる第2流体用連通路(752c)が貫通孔によって形成され、
    前記上流側熱交換部(71)の複数本の前記第1チューブ(16a)で構成される上流側第1チューブ群(16b)と前記下流側熱交換部(72)の複数本の前記第1チューブ(16a)で構成される下流側第1チューブ群(16c)とのうち、前記第1流体の圧力損失が大きくなる方を高圧損側第1チューブ群(16b)とすると共に、前記第1流体の圧力損失が小さくなる方を低圧損側第1チューブ群(16c)としたとき、
    前記高圧損側第1チューブ群(16b)と前記第1タンク空間(77)との間の流路抵抗が、前記低圧損側第1チューブ群(16c)と前記第1タンク空間(77)との間の流路抵抗よりも小さくなっていることを特徴とする熱交換器。
  2. 前記第1タンク空間(77)は、前記第1チューブ(16a)の入口側に接続され前記第1流体の分配を行う第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)と、前記第1チューブ(16a)の出口側に接続され前記第1流体の集合を行う第1チューブ出口側の第1タンク空間(772)とから構成され、
    前記高圧損側第1チューブ群(16b)と前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)との間の流路抵抗は、前記低圧損側第1チューブ群(16c)と前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)との間の流路抵抗よりも小さくなっており、
    前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、前記第3流体の流れ方向(X)において、前記低圧損側第1チューブ群(16c)よりも前記高圧損側第1チューブ群(16b)側に配置され、
    前記第1流体用連通路(752a、752b、752d)のうち前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)と前記高圧損側第1チューブ群(16b)とを連通させる連通路(752a)の前記第1チューブ(16a)に向けて開口する開口部(752e)は、その少なくとも一部が前記第1チューブ(16a)の開口端面(16d)に垂直な方向に該開口端面(16d)と重ねて設けられていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
  3. 前記第1チューブ(16a)は、該第1チューブ(16a)内を流通する前記第1流体が重力方向の流速成分を有するように配置されるものであり、
    前記第1流体は冷媒であり、
    前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)へは、前記熱交換部(71、72)にて前記第3流体と少なくとも1回は熱交換した前記第1流体が導入され、
    前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、前記高圧損側第1チューブ群(16b)の上に配置されることを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。
  4. 第1流体が流通する複数本の第1チューブ(16a)、および第2流体が流通する複数本の第2チューブ(43a)が積層配置され、前記第1流体および前記第2流体と第3流体とを熱交換させる熱交換部(71、72)と、
    前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体の集合あるいは分配を行う第1タンク空間(77)、および前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体の集合あるいは分配を行う第2タンク空間(76)が形成されたタンク部(75)とを備え、
    前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)のうち隣り合うチューブ(16a、43a)間に形成される空間は、前記第3流体が流通する第3流体用通路(70a)を形成しており、
    前記第3流体用通路(70a)には、前記第1流体と前記第3流体との熱交換および前記第2流体と前記第3流体との熱交換を促進するとともに、前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体と前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置され、
    前記熱交換部(71、72)として、前記第3流体の流れ方向(X)の上流側に配置される上流側熱交換部(71)と、前記第3流体の流れ方向(X)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)とを有し、
    前記第1チューブ(16a)は、前記上流側熱交換部(71)および前記下流側熱交換部(72)の双方に配置され、
    前記第2チューブ(43a)は、前記上流側熱交換部(71)および前記下流側熱交換部(72)のうち少なくとも一方に配置され、
    前記上流側熱交換部(71)および前記下流側熱交換部(72)は、前記第3流体の流れ方向(X)から見たときに前記第1チューブ(16a)同士が重なっている部位、および前記第3流体の流れ方向(X)から見たときに前記第1チューブ(16a)と前記第2チューブ(43a)とが重なっている部位の両方が存在するように構成され、
    前記タンク部(75)は、前記第1タンク空間(77)および前記第2タンク空間(76)を前記第1、第2チューブ(16a、43a)側から閉塞するように配置されたプレート部材(752)を有し、
    前記プレート部材(752)には、前記第1タンク空間(77)と前記第1チューブ(16a)とを連通させる第1流体用連通路(752a、752b)、および前記第2タンク空間(76)と前記第2チューブ(43a)とを連通させる第2流体用連通路(752c)が貫通孔によって形成され、
    前記上流側熱交換部(71)の前記第1チューブ(16a)および前記下流側熱交換部(72)の前記第1チューブ(16a)のうち、前記第1流体の圧力損失が大きくなる方の第1チューブ(16a)を高圧損側第1チューブ(16a)とし、前記第1流体の圧力損失が小さくなる方の第1チューブ(16a)を低圧損側第1チューブ(16a)としたとき、
    前記高圧損側第1チューブ(16a)と前記第1タンク空間(77)との間の流路抵抗が、前記低圧損側第1チューブ(16a)と前記第1タンク空間(77)との間の流路抵抗よりも小さくなっていることを特徴とする熱交換器。
  5. 前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対する前記第1チューブ(16a)の本数割合と、前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対する前記第1チューブ(16a)の本数割合とが異なっていることを特徴とする請求項4に記載の熱交換器。
  6. 前記第1タンク空間(77)および前記第2タンク空間(76)は、前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の積層方向に延びて形成され、前記第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
    前記第1タンク空間(77)は、前記第3流体の流れ方向(X)において、前記高圧損側第1チューブ(16a)よりも前記低圧損側第1チューブ(16a)に近い側に配置され、
    前記第2タンク空間(76)は、前記第3流体の流れ方向(X)において、前記低圧損側第1チューブ(16a)よりも前記高圧損側第1チューブ(16a)に近い側に配置され、
    前記プレート部材(752)には、前記第1流体用連通路(752a、752b)として、前記高圧損側第1チューブ(16a)と前記第1タンク空間(77)とを連通させる高圧損側連通路(752a)、および前記低圧損側第1チューブ(16a)と前記第1タンク空間(77)とを連通させる低圧損側連通路(752b)が形成され、
    前記高圧損側連通路(752a)の流路抵抗が前記低圧損側連通路(752b)の流路抵抗よりも小さくなっていることによって、前記高圧損側第1チューブ(16a)と前記第1タンク空間(77)との間の流路抵抗が、前記低圧損側第1チューブ(16a)と前記第1タンク空間(77)との間の流路抵抗よりも小さくなっていることを特徴とする請求項4または5に記載の熱交換器。
  7. 前記プレート部材(812)には、前記高圧損側連通路(752a)を構成する貫通孔(812a)と、前記低圧損側連通路(752b)を構成する貫通孔(812b)とが形成され、
    前記高圧損側連通路(752a)を構成する貫通孔(812a)の孔面積が前記低圧損側連通路(752b)を構成する貫通孔(812b)の孔面積よりも大きくなっていることによって、前記高圧損側連通路(752a)の流路抵抗が前記低圧損側連通路(752b)の流路抵抗よりも小さくなっていることを特徴とする請求項6に記載の熱交換器。
  8. 前記第1タンク空間(77)および前記第2タンク空間(76)は、前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の積層方向に延びて形成され、前記第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
    前記第1タンク空間(77)が前記第3流体の流れ方向(X)において前記低圧損側第1チューブ(16a)よりも前記高圧損側第1チューブ(16a)に近い側に配置され、且つ前記第2タンク空間(76)が前記第3流体の流れ方向(X)において前記高圧損側第1チューブ(16a)よりも前記低圧損側第1チューブ(16a)に近い側に配置されていることによって、前記高圧損側第1チューブ(16a)と前記第1タンク空間(77)との間の流路抵抗が、前記低圧損側第1チューブ(16a)と前記第1タンク空間(77)との間の流路抵抗よりも小さくなっていることを特徴とする請求項4または5に記載の熱交換器。
  9. 第1流体が流通する複数本の第1チューブ(16a)、および第2流体が流通する複数本の第2チューブ(43a)が積層配置され、前記第1流体および前記第2流体と第3流体とを熱交換させる熱交換部(71、72)と、
    前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体の集合あるいは分配を行う第1タンク空間(77)、および前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体の集合あるいは分配を行う第2タンク空間(76)が形成されたタンク部(75)とを備え、
    前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)のうち隣り合うチューブ(16a、43a)間に形成される空間は、前記第3流体が流通する第3流体用通路(70a)を形成しており、
    前記第3流体用通路(70a)には、前記第1流体と前記第3流体との熱交換および前記第2流体と前記第3流体との熱交換を促進するとともに、前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体と前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体との間の熱移動を可能とするアウターフィン(50)が配置され、
    前記熱交換部(71、72)として、前記第3流体の流れ方向(X)の上流側に配置される上流側熱交換部(71)と、前記第3流体の流れ方向(X)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)とを有し、
    前記第1チューブ(16a)は、前記上流側熱交換部(71)および前記下流側熱交換部(72)の双方に配置され、
    前記第2チューブ(43a)は、前記上流側熱交換部(71)および前記下流側熱交換部(72)のうち少なくとも一方に配置され、
    前記上流側熱交換部(71)および前記下流側熱交換部(72)は、前記第3流体の流れ方向(X)から見たときに前記第1チューブ(16a)同士が重なっている部位、および前記第3流体の流れ方向(X)から見たときに前記第1チューブ(16a)と前記第2チューブ(43a)とが重なっている部位の両方が存在するように構成され、
    前記第1タンク空間(77)および前記第2タンク空間(76)は、前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の積層方向に延びて形成され、前記第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
    前記第1タンク空間(77)は、前記第3流体の流れ方向(X)における位置が、前記上流側熱交換部(71)の前記第1チューブ(16a)と前記下流側熱交換部(72)の前記第1チューブ(16a)とから等距離にある仮想直線(CL)と重合する位置となるように配置されており、
    前記上流側熱交換部(71)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対して該上流側熱交換部(71)の第1チューブ(16a)が占めるチューブ本数割合と、前記下流側熱交換部(72)を構成する前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の総チューブ本数に対して該下流側熱交換部(72)の第1チューブ(16a)が占めるチューブ本数割合とが異なっていることを特徴とする熱交換器。
  10. 前記第1タンク空間(77)は、前記第1チューブ(16a)の入口側に接続され前記第1流体の分配を行う第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)と、前記第1チューブ(16a)の出口側に接続され前記第1流体の集合を行う第1チューブ出口側の第1タンク空間(772)とから構成され、
    前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、前記第3流体の流れ方向(X)における位置が、前記上流側熱交換部(71)の前記第1チューブ(16a)と前記下流側熱交換部(72)の前記第1チューブ(16a)とから等距離にある仮想直線(CL)と重合する位置となるように配置されており、
    前記第3流体の流れ方向(X)において、前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、前記上流側熱交換部(71)の複数本の前記第1チューブ(16a)で構成される上流側第1チューブ群(16b)と前記下流側熱交換部(72)の複数本の前記第1チューブ(16a)で構成される下流側第1チューブ群(16c)とのうち前記第1流体の圧力損失が小さくなる方の低圧損側第1チューブ群(16c)よりも、前記第1流体の圧力損失が大きくなる方の高圧損側第1チューブ群(16b)側に配置され、
    前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)と前記高圧損側第1チューブ群(16b)とを連通させる連通路(752a)の前記第1チューブ(16a)に向けて開口する開口部(752e)は、その少なくとも一部が前記第1チューブ(16a)の開口端面(16d)に垂直な方向に該開口端面(16d)と重ねて設けられており、
    前記第1チューブ(16a)は、該第1チューブ(16a)内を流通する前記第1流体が重力方向の流速成分を有するように配置されるものであり、
    前記第1流体は冷媒であり、
    前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)へは、前記第3流体用通路(70a)にて前記第3流体と少なくとも1回は熱交換した前記第1流体が導入され、
    前記第1チューブ入口側の第1タンク空間(771)は、前記高圧損側第1チューブ群(16b)の上に配置されることを特徴とする請求項9に記載の熱交換器。
  11. 前記第1流体を蒸発させる蒸発器として用いられる熱交換器であって、
    前記第1チューブ出口側の第1タンク空間(772)は、前記第3流体の流れ方向(X)において、前記高圧損側第1チューブ群(16b)よりも前記低圧損側第1チューブ群(16c)側に配置されていることを特徴とする請求項2、3、10のいずれか1つに記載の熱交換器。
  12. 前記高圧損側第1チューブ群(16b)に含まれる前記第1チューブ(16a)の本数は、前記低圧損側第1チューブ群(16c)と比較して少ないことを特徴とする請求項1、2、3、10、11のいずれか1つに記載の熱交換器。
  13. 前記高圧損側第1チューブ群(16b)は前記上流側第1チューブ群(16b)であり、前記低圧損側第1チューブ群(16c)は前記下流側第1チューブ群(16c)であることを特徴とする請求項12に記載の熱交換器。
  14. 前記第1タンク空間(77)は、一対をなして構成されており、
    前記熱交換部(71、72)は、一対をなす前記第1タンク空間(77)の間に介装された1本又は2本以上の前記第1チューブ(16a)からなる第1流体パス(161a、161b、161c)を3つ以上有して構成され、
    前記第1流体パス(161a、161b、161c)は、各々が前記第1流体の流通経路において直列的に連結にされ、該流通経路にて隣り合う他の第1流体パスに対し前記第1流体が重力方向において逆向きに流れるものであり、
    前記第1チューブ(16a)の積層方向において、前記第1流体パス(161a、161b、161c)を構成する前記第1チューブ(16a)の積層幅は、前記3つ以上の第1流体パス(161a、161b、161c)に含まれ前記第1流体が重力方向上側へ流れる上昇流第1流体パスが、該上昇流第1流体パスに対して前記第1流体の流通経路にて隣り合う何れの第1流体パスよりも小さいことを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の熱交換器。
  15. 前記タンク部(75)には、前記第2チューブ(43a)の積層方向に延びる第3タンク空間(78)が形成され、
    前記第1タンク空間(77)、前記第2タンク空間(76)および前記第3タンク空間(78)は、前記第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
    前記タンク部(75)の内部には、前記第1タンク空間(77)と前記第3タンク空間(78)とを連通するタンク内連通路(91)が形成されていることを特徴とする請求項9または10に記載の熱交換器。
  16. 前記タンク部(75)の外部であって該タンク部(75)に対して前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の反対側の部位には、冷媒配管接続用のコネクタ(92)が配置され、
    前記コネクタ(92)には、該コネクタ(92)の内部空間(921)を前記第1タンク空間(77)と連通させるコネクタ連通路(922)が形成されていることを特徴とする請求項15に記載の熱交換器。
  17. 前記タンク部(75)には、前記第2チューブ(43a)の積層方向に延びる第3タンク空間(78)が形成され、
    前記第1タンク空間(77)、前記第2タンク空間(76)および前記第3タンク空間(78)は、前記第3流体の流れ方向(X)に互いに並んで配置され、
    前記タンク部(75)の外部であって該タンク部(75)に対して前記第1チューブ(16a)および前記第2チューブ(43a)の反対側の部位には、冷媒配管接続用のコネクタ(92)が配置され、
    前記コネクタ(92)には、該コネクタ(92)の内部空間(921)を前記第1タンク空間(77)と連通させる第1のコネクタ連通路(922)と、前記内部空間(921)を前記第3タンク空間(78)と連通させる第2のコネクタ連通路(923)とが形成されていることを特徴とする請求項9または10に記載の熱交換器。
  18. 前記第1流体および前記第2流体は互いに異なる流体循環回路に流通する熱媒体であることを特徴とする請求項1ないし17のいずれか1つに記載の熱交換器。
  19. 蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて冷媒を蒸発させる蒸発器として用いられる熱交換器であって、
    前記第1流体は、前記冷凍サイクルの冷媒であり、
    前記第2流体は、外部熱源の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
    前記第3流体は、空気であることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1つに記載の熱交換器。
  20. 蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて冷媒を凝縮させる凝縮器として用いられる熱交換器であって、
    前記第1流体は、前記冷凍サイクルの冷媒であり、
    前記第2流体は、外部熱源の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
    前記第3流体は、空気であることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1つに記載の熱交換器。
  21. 車両用冷却システムに適用される熱交換器であって、
    前記第1流体は、作動時に発熱を伴う第1車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
    前記第2流体は、作動時に発熱を伴う第2車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体であり、
    前記第3流体は、空気であることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1つに記載の熱交換器。
  22. 前記第1流体を蒸発させる蒸発器として用いられる熱交換器であって、
    前記上流側熱交換部(71)に含まれる前記第2チューブ(43a)の本数は前記下流側熱交換部(72)に比して多く、
    前記第1流体よりも高温である前記第2流体を前記第2チューブ(43a)及び前記第2タンク空間(76)内に流通させることにより除霜が行われることを特徴とする請求項1ないし19、21のいずれか1つに記載の熱交換器。
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