JP5831390B2 - 熱交換器の固定構造 - Google Patents

Description

この発明は、冷凍サイクルを構成する熱交換器の固定構造に関し、詳しくは、コンプレッサと、このコンプレッサに接続される熱交換器との間の配管をなくした熱交換器の固定構造に関するものである。

自動車には、エンジン系統、電気系統などを冷却するとともに、車室内の空調を行うための冷凍サイクルが搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

そして、コンプレッサからの冷媒を冷却する熱交換器を、他の熱交換器に内蔵させたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１４６９８６号公報 特開２００５−３４３２２１号公報

上記した特許文献１に記載されている冷凍サイクルにおける水冷コンデンサは、取付車両の振動に耐える必要があるため、比較的剛性の高い部分に取り付ける必要があり、結果として配管が必要である。

また、特許文献２に記載されている冷却装置は、電気系冷却器（熱交換器）のタンク部内に水冷凝縮器（熱交換器）を内蔵させているので、電気系冷却器が大きくなることにより、エンジンルームの限られた容積の中でのレイアウトが難しくなる。

この発明は、上記した不都合を解消するためになされたもので、コンプレッサと、このコンプレッサに接続される熱交換器との間の配管をなくすことにより、エンジンルームの限られた容積の中でのレイアウトの自由度を向上させることのできる熱交換器の固定構造を提供するものである。

この発明の熱交換器の固定構造は、第１流路と第２流路とを有し、前記第１流路を流れる第１冷媒と前記第２流路を流れる第２冷媒との間で熱交換する熱交換器の固定構造であって、前記熱交換器の前記第１冷媒を流入させる第１冷媒入口部を、前記第１冷媒を圧縮するコンプレッサの冷媒吐出部に嵌合接続し、前記第１冷媒入口部と異なる前記熱交換器の他の部分を、前記コンプレッサに固定し、前記他の部分を、前記コンプレッサを車両側部品に固定するためのコンプレッサ取付足に固定したことを特徴とする。

この発明の熱交換器の固定構造によれば、熱交換器の第１冷媒入口部を、第１冷媒を圧縮するコンプレッサの冷媒吐出部に嵌合接続したので、コンプレッサと、このコンプレッサに接続される熱交換器との間の配管をなくすことができることにより、エンジンルームの限られた容積の中でのレイアウトの自由度を向上させることができる。

また、第１冷媒入口部と異なる熱交換器の他の部分を、コンプレッサを車両側部品に固定するためのコンプレッサ取付足に固定したので、簡単な構成によって熱交換器をコンプレッサに固定することができる。

この発明の一実施例である熱交換器の固定構造を熱交換器の一方の側から見た斜視図である。 図１に示したコンプレッサを右下側へ回転させた状態の斜視図である。 図１に示したコンプレッサをＩＩＩ方向から見た側面図である。 図３に示したコンプレッサをＩＶ方向から見た平面図である。 図４のＶ−Ｖ線による要部拡大部分断面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線による要部拡大部分断面図である。 この発明の熱交換器の固定構造が適用される車両用熱交換システムの構成図である。 図１に示した熱交換器の部分分解斜視図である。 図５に示した熱交換器の貫通孔部分を示す説明図である。

以下、この発明の一実施例を、図面を参照して説明する。

図１はこの発明の一実施例である熱交換器の固定構造を熱交換器の一方の側から見た斜視図、図２は図１に示したコンプレッサを右下側へ回転させた状態の斜視図、図３は図１に示したコンプレッサをＩＩＩ方向から見た側面図、図４は図３に示したコンプレッサをＩＶ方向から見た平面図、図５は図４のＶ−Ｖ線による要部拡大部分断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線による要部拡大部分断面図、図７はこの発明の熱交換器の固定構造が適用される車両用熱交換システムの構成図、図８は図１に示した熱交換器の部分分解斜視図、図９は図５に示した熱交換器の貫通孔部分を示す説明図である。

なお、図５および図６において、熱交換器の第１流路および第２流路の図示は、省略されている。

この発明の熱交換器の固定構造が適用される車両用熱交換システム１は、図７に示すように、エンジン２の冷却水を冷却するメインラジエータ（熱交換器）３と、水冷チャージエアクーラ（水冷ＣＡＣ）６用の冷媒を冷却するサブラジエータ（熱交換器）７と、水冷コンデンサ（熱交換器）８と、車室内空調用の冷媒を冷却する空冷コンデンサ（熱交換器）１１とを備えている。

メインラジエータ３は、モータファン５の冷却風の上流側に設けられている。

メインラジエータ３は、内部をエンジン２の冷却水が流れる複数のチューブ（図示せず）を有し、チューブの外側を流れる冷却風との間で熱交換を行う。

エンジン用の冷却水は、ポンプ４によって循環される。

サブラジエータ７は、メインラジエータ３の冷却風の上流面側で、かつ、メインラジエータ３の上半分領域に配置されている。

サブラジエータ７は、内部を水冷チャージエアクーラ６用の第２冷媒である冷却水が流れる複数のチューブ（図示せず）を有し、チューブの外側を流れる冷却風との間で熱交換を行う。

水冷チャージエアクーラ６用の冷却水は、ポンプ９によって循環される。

エンジン２に供給する空気（吸気）は、排気を利用してターボ部１２で圧縮するために高温になるので、この高温の圧縮空気を水冷チャージエアクーラ６で冷却する。

これにより、吸気を冷却することでエンジン２に供給する空気密度を向上できるので、エンジン２の燃焼効率が向上する。

つまり、水冷チャージエアクーラ６は、エンジン２に供給する圧縮吸気と冷却水との間で熱交換し、エンジン２の吸気を冷却する。

空冷コンデンサ１１は、メインラジエータ３の冷却風の上流面側で、かつ、メインラジエータ３の下半分領域に配置されている。

空冷コンデンサ１１は、内部を第１冷媒である空調用冷媒が流れる複数のチューブ（図示せず）を有し、チューブの外側を流れる冷却風との間で熱交換を行う。

次に、水冷コンデンサ８について説明する。

水冷コンデンサ８と空冷コンデンサ１１とは、水冷コンデンサ８を上流として冷凍サイクル内に直列に接続されている。

冷凍サイクルの圧縮機（コンプレッサ）１０によって高温高圧とされた第１冷媒である空調用冷媒は、まず、水冷コンデンサ８に流入し、その後、空冷コンデンサ１１へ流出する。

サブラジエータ７で冷却された第２冷媒である冷却水は、水冷コンデンサ８に流入し、空調用冷媒との間で熱交換を行った後、水冷チャージエアクーラ６に流入する。

水冷コンデンサ８は、図８または図９に示すように、交互に積層される第１プレート８１、第２プレート８２と、第１プレート８１と第２プレート８２との間に交互に介在する第１スペーサ８３、第２スペーサ８４と、第２スペーサ８４が介在する第１プレート８１と第２プレート８２との間に介在する第３スペーサ８５と、第１スペーサ８３によって外周が囲まれるインナーフィン８６と、インナーフィン８６の貫通孔８６ａに嵌合する第４スペーサ８７とを備えている。

そして、これらの各部品間は、全ての当接面でロウ付けによって固定されている。

第１プレート８１および第２プレート８２は、積層方向の同一方向に向かって突出する外周壁８１１，８２１をそれぞれ有し、各外周壁８１１，８２１には隣り合うもの同士が互いに当接する段差部８１２，８２２が設けられている。

各プレート８１，８２は、後述する第２流路８ｂ側に突出し、先端が互いに当接する複数のビート（突起）８１３，８２３を備え、これらのビート８１３，８２３同士の当接面もロウ付けされる。

第１プレート８１と第２プレート８２とは、空調用冷媒が流れる一対の第１連通孔８１４，８２４と、冷却水が流れる一対の第２連通孔８１５，８２５とをそれぞれ有する。

そして、第１プレート８１および第２プレート８２は、後述するボルトを挿通するための貫通孔８１６，８２６を有する。

また、インナーフィン８６は、各プレート８１，８２の貫通孔８１６，８２６に対応する位置に、貫通孔８６ａを有する。

交互に積層される状態で隣り合う第１プレート８１と第２プレート８２との間には、図８に実線の矢印で示すように、空調用冷媒が流れる第１流路８ａと、図８に破線の矢印で示すように、冷却水が流れる第２流路８ｂとが交互に設けられている。

第１プレート８１と第２プレート８２との内、第１連通孔８１４，８２４周囲の円環状の各突出縁部８１４ａ，８２４ａは、第２流路８ｂ内に突出し、この第２流路８ｂ内で互いに重なり合う状態でロウ付け結合される。

同様に、第２連通孔８１５，８２５周囲の円環状の各突出縁部８１５ａ，８２５ａは、第１流路８ａ内に突出し、この第１流路８ａ内で互いに重なり合う状態でロウ付け結合される。

また、第１プレート８１と、インナーフィン８６の貫通孔８６ａに嵌合する第４スペーサ８７と、第２プレート８２と、第３スペーサ８５とは、図９に示すように、互いに重なり合う状態でロウ付け結合され、ボルト挿通用に貫通孔８ｃを形成する。

これによって、第１流路８ａには、各第１連通孔８１４，８２４が開口し、かつ、各第２連通孔８１５，８２５が閉口し、冷却水に較べて高圧の空調用冷媒が一方の第１連通孔８１４，８２４から各第１流路８ａにそれぞれ流入し、各第１流路８ａを流れた空調用冷媒が他方の第１連通孔８１４，８２４から流出する。

一方、第２流路８ｂには、各第２連通孔８１５，８２５が開口し、かつ、各第１連通孔８１４，８２４が閉口し、空調用冷媒に較べて低圧の冷却水が一方の第２連通孔８１５，８２５から各第２流路８ｂにそれぞれ流入し、各第２流路８ｂを流れた冷却水が他方の第２連通孔８１５，８２５から流出する。

インナーフィン８６は、第１流路８ａ内に配置され、図９に示すように、貫通孔８６ａの周囲に、貫通孔８６ａに開放する環状の溝が設けられている。

インナーフィン８６と各プレート８１，８２との当接面もロウ付けされる。

第１スペーサ８３は、第１流路８ａ内に配置されている。

第１スペーサ８３は、インナーフィン８６を収容するフィン収容開口部８３１と、各プレート８１，８２の一対の第１連通孔８１４，８２４に対応する位置に設けられた一対の第１連通孔８３２と、各プレート８１，８２の一対の第２連通孔８１５，８２５に対応する位置に設けられた一対の第２連通孔８３３とを有している。

第１スペーサ８３は、インナーフィン８６の全周を囲むように配置されている。

各第１連通孔８３２は、フィン収容開口部８３１に開放している。

これにより、空調用冷媒は、第１流路８ａに流出入できるようになっているが、各第１連通孔８１４，８２４の位置から両端方向に流れないようになっている。

各第２連通孔８３３は、プレート８１，８２の第２連通孔８１５，８２５周囲の各突出縁部８１５ａ，８２５ａより大径に設けられている。

これにより、第１スペーサ８３は、第２連通孔８１５，８２５の突出縁部８１５ａ，８２５ａを囲むように配置される。

第２スペーサ８６は、第２流路８ｂ内に配置されている。

第２スペーサ８６は、円環状である。

第２スペーサ８６は、各プレート８１，８２の一対の第１連通孔８１４，８２４の周囲に対応する位置に配置されている。

第２スペーサ８６の内周径は、プレート８１，８２の第１連通孔８１４，８２４周囲の各突出縁部８１４ａ，８２４ａより大径に設けられている。

これにより、第２スペーサ８６は、第１連通孔８１４，８２４の突出縁部８１４ａ，８２４ａを囲むように配置される。

上記したように、水冷コンデンサ８は、ねじ止め方向に第１プレート８１、第２プレート８２などが積層されているので、剛性の高い締結が可能になる。

上記構成において、冷凍サイクルの圧縮機１０によって高温高圧のガス状態にされた空調用冷媒は、まず、水冷コンデンサ８の第１冷媒入口部を介して水冷コンデンサ８の一方の第１連通孔８１４，８２４，８３２に流入する。

その後、空調用冷媒は、第１プレート８１と第２プレート８２との間の第１流路８ａを流れ、他方の第１連通孔８１４，８２４，８３２から第１冷媒出口部を介して空冷コンデンサ１１へ流出する。

一方、サブラジエータ７で冷却された冷却水は、水冷コンデンサ８の第２冷媒入口部を介して水冷コンデンサ８の一方の第２連通孔８１５，８２５，８３３に流入する。

その後、第１プレート８１と第２プレート８２との間の第２流路８ｂを流れ、他方の第２連通孔８１５，８２５，８３３から第２冷媒出口部を介して流出し、ポンプ９を介して水冷チャージエアクーラ６に流入する。

次に、この発明の一実施例である熱交換器の固定構造について、図１〜図６を参照して説明する。

図１において、コンプレッサ１０は、冷媒吸入部としての冷媒用入口部から第１冷媒を吸入して、圧縮して高温になった第１冷媒を冷媒吐出部としての吐出口１０ｂ（図６参照）から吐出するものである。

そして、コンプレッサ１０には、吐出口１０ｂの近くに、吐出口１０ｂと平行にねじ孔（ねじ穴）１０ｃ（図５参照）が設けられ、吐出口１０ｂから離れた位置に、コンプレッサ取付足１０ｄ（図１〜図４参照）が設けられている。

熱交換器８は、第１流路８ａ（図８参照）と第２流路８ｂ（図８参照）とを有し、第１流路８ａを流れる第１冷媒と第２流路８ｂを流れる第２冷媒との間で熱交換するものである。

そして、熱交換器８には、第１流路へ第１冷媒を流入させる第１冷媒入口部としての第１筒部８ｄ（図６参照）がコンプレッサ１０の吐出口１０ｂと対向する面の左側に設けられ、第１筒部８ｄと反対側の面の左側に、第１流路から第１冷媒を流出させる第１冷媒出口部としての第２筒部８ｅ（図１〜図４参照）が設けられ、この第２筒部８ｅと同じ面の右側に、第２流路へ第２冷媒を流入させる第２冷媒入口部としての第３筒部８ｆ（図１〜図６参照）が設けられるとともに、第２筒部８ｅおよび第３筒部８ｆと同じ面の左側に、第２流路から第２冷媒を流出させる第２冷媒出口部としての第４筒部８ｇ（図１〜図４参照）が設けられている。

さらに、熱交換器８には、コンプレッサ１０のねじ孔１０ｃに対応させて貫通孔８ｃ（図５参照）が設けられるとともに、コンプレッサ１０のコンプレッサ取付足１０ｄに対応させて熱交換器取付用ブラケット８ｈ（図１〜図４参照）がロウ付けによって設けられている。

次に、熱交換器８のコンプレッサ１０への固定について説明する。

なお、コンプレッサ１０は、図示を省略したブラケットなどに固定されているものとする。

まず、熱交換器８の第１筒部８ｄに、シール部材としてのＯリング２１（図６参照）を装着する。

そして、第１筒部８ｄをコンプレッサ１０の吐出口１０ｂ内へ嵌入（嵌合）させた後、図５に示すように、貫通孔８ｃにボルト２２の軸部を挿通してねじ部をねじ孔１０ｃに螺合させて締結するとともに、図１および図３に示すように、熱交換器取付用ブラケット８ｈをボルト２３によってコンプレッサ取付足１０ｄに締結することにより、熱交換器８をコンプレッサ１０に固定することができる。

なお、熱交換器８をコンプレッサ１０に固定する場合、ボルト２２による締結と、熱交換器取付用ブラケット８ｈ、コンプレッサ取付足１０ｄを介した締結とのどちらか一方であってもよい。

熱交換器８の動作については、先に説明したので、省略する。

上述したように、この発明の一実施例である熱交換器８の固定構造によれば、熱交換器８の第１筒部８ｄを、第１冷媒を圧縮するコンプレッサ１０の吐出口１０ｂに嵌合接続したので、コンプレッサ１０と、このコンプレッサ１０に接続される熱交換器８との間の配管をなくすことができることにより、エンジンルームの限られた容積の中でのレイアウトの自由度を向上させることができるとともに、熱交換器８の取付剛性を確保することができる。

また、第１筒部８ｄと異なる熱交換器８の他の部分を、ボルト２２によってコンプレッサ１０に固定したので、簡単な構成によって熱交換器８をコンプレッサ１０に固定することができる。

また、第１筒部８ｄと異なる熱交換器８の他の部分を、コンプレッサ１０を車両側部品に固定するためのコンプレッサ取付足１０ｄに固定したので、簡単な構成によって熱交換器８をコンプレッサ１０に固定することができる。

また、第１筒部８ｄと異なる熱交換器８の他の部分を、熱交換器取付用ブラケット８ｈを介してコンプレッサ１０を車両側部品に固定するためのコンプレッサ取付足１０ｄに固定したので、簡単な構成によって熱交換器８をコンプレッサ１０に固定することができる。

上記した実施例において、コンプレッサ１０と熱交換器８との嵌合接続部分を、一方を筒部とし、他方を開口部とした例を示したが、筒部と開口部との関係を入れ換えてもよい。

また、コンプレッサ１０を取り付ける車両用部品として、エンジン、シャーシなどが考えられるが、一般的に、コンプレッサ１０はエンジンに取り付けられる。

ただし、コンプレッサが電動式（電動コンプレッサ）の場合、コンプレッサの取付場所は任意の場所とすることができる。

８ 熱交換器
８ａ 第１流路
８ｂ 第２流路
８ｃ 貫通孔
８ｄ 第１筒部（第１冷媒入口部）
８ｅ 第２筒部（第１冷媒出口部）
８ｆ 第３筒部（第２冷媒入口部）
８ｇ 第４筒部（第２冷媒出口部）
８ｈ 熱交換器取付用ブラケット
１０ コンプレッサ
１０ｂ 吐出口（冷媒吐出部）
１０ｃ ねじ孔（ねじ穴）
１０ｄ コンプレッサ取付足
２１ Ｏリング（シール部材）
２２ ボルト
２３ ボルト

Claims (1)

1. 第１流路（８ａ）と第２流路（８ｂ）とを有し、前記第１流路（８ａ）を流れる第１冷媒と前記第２流路（８ｂ）を流れる第２冷媒との間で熱交換する熱交換器（８）の固定構造であって、
   前記熱交換器（８）の前記第１冷媒を流入させる第１冷媒入口部（８ｄ）を、前記第１冷媒を圧縮するコンプレッサ（１０）の冷媒吐出部（１０ｂ）に嵌合接続し、
   前記第１冷媒入口部（８ｄ）と異なる前記熱交換器（８）の他の部分を、前記コンプレッサ（１０）に固定し、
   前記他の部分を、前記コンプレッサ（１０）を車両側部品に固定するためのコンプレッサ取付足（１０ｄ）に固定した、
   ことを特徴とする熱交換器（８）の固定構造。

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