JP5983387B2 - Heat exchanger - 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。 The present invention relates to a composite heat exchanger configured to be able to exchange heat between three types of fluids.
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には、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの冷媒(第1流体)、エンジンを冷却する冷却水(第2流体)、および室外空気(第3流体)の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開示されている。
Conventionally, a composite heat exchanger configured to be able to exchange heat between three kinds of fluids is known. For example, in
具体的には、この特許文献1の熱交換器は、冷媒が流通する冷媒用チューブおよび冷却水が流通する冷却水用チューブが積層配置されることによって構成されて冷媒と室外空気とを熱交換させるとともに冷却水と室外空気とを熱交換させる熱交換部を有している。そして、この熱交換部の隣り合うチューブ間に形成される室外空気用通路に、冷媒用チューブを流通する冷媒と冷却水用チューブを流通する冷却水との熱移動を可能とするアウターフィンを配置することで、冷媒と冷却水との熱交換を実現している。
Specifically, the heat exchanger of
さらに、特許文献1の熱交換器は、熱交換部として室外空気の流れ方向上流側に配置された上流側熱交換部および室外空気の流れ方向下流側に配置された下流側熱交換部を有し、それぞれの熱交換部における冷媒用チューブと冷却水用チューブとの本数割合を異なる値とすることで、3種類の流体間における熱交換量を調整している。
Furthermore, the heat exchanger of
ところが、特許文献1の熱交換器のように、上流側熱交換部および下流側熱交換部における冷媒用チューブと冷却水用チューブとの本数割合が異なっていると、上流側熱交換部における冷媒用チューブおよび冷却水用チューブの積層順序と下流側熱交換部における冷媒用チューブおよび冷却水用チューブの積層順序が異なってしまう。
However, as in the heat exchanger of
このため、同一のタンク部内に、冷媒の集合あるいは分配を行う冷媒用タンク空間および冷却水の集合あるいは分配を行う冷却水用タンク空間の双方の空間を形成すると、タンク部内で各冷媒チューブと冷媒用タンク空間とを連通させる冷媒用流路(冷媒用連通路)や、各冷却水チューブと冷却水用タンク空間とを連通させる冷却水用流路(冷却水用連通路)の構成が複雑化してしまいやすい。 For this reason, when both the refrigerant tank space for collecting or distributing the refrigerant and the cooling water tank space for collecting or distributing the cooling water are formed in the same tank portion, each refrigerant tube and the refrigerant are formed in the tank portion. The structure of the refrigerant flow path (refrigerant communication path) that communicates with the tank space for cooling, and the cooling water flow path (cooling water communication path) that communicates between each cooling water tube and the cooling water tank space are complicated. It is easy to end up.
そこで、特許文献1の熱交換器では、冷媒用チューブおよび冷却水用チューブの長手方向から見たときに、双方のチューブの流体流入出口と重合するように配置されたタンク部内の空間を分割部材で2つの空間に分割する構成を採用している。そして、分割された一方の空間を冷媒用タンク空間として各冷媒用チューブと連通させ、他方の空間を冷却水用タンク空間として各冷却水用チューブと連通させている。
Therefore, in the heat exchanger of
しかしながら、特許文献1のように、単に分割部材で分割された2つの空間を、それぞれ冷媒用タンク空間および冷却水用タンク空間として用いると、冷媒用タンク空間内へ流入した冷媒と冷却水用タンク空間内へ流入した冷却水が、分割部材を介して不必要な熱交換を行ってしまうおそれがある。
However, as in
例えば、特許文献1の熱交換器を、冷媒および冷却水の有する熱を室外空気に放熱させる放熱用熱交換器として用いた場合、冷却された冷媒が分割部材を介して冷却水と不必要な熱交換を行って冷媒のエンタルピが増加してしまうおそれがある。さらに、このような冷媒のエンタルピの増加は、冷凍サイクルの成績係数を悪化させてしまう原因となる。
For example, when the heat exchanger of
上記点に鑑み、本発明は、3種類の流体間で熱交換可能に構成された熱交換器において、タンク部内に形成される流体流路を容易に形成することを第1の目的とする。 In view of the above points, a first object of the present invention is to easily form a fluid flow path formed in a tank portion in a heat exchanger configured to be able to exchange heat between three types of fluids.
また、本発明は、3種類の流体間で熱交換可能に構成された熱交換器において、タンク部内における流体間の不必要な熱交換を抑制することを第2の目的とする。 A second object of the present invention is to suppress unnecessary heat exchange between fluids in a tank part in a heat exchanger configured to be able to exchange heat between three types of fluids.
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明では、第1流体が流通する第1チューブ(16a)および第2流体が流通する第2チューブ(43a)が積層配置されることによって構成され、第1流体と第3流体を熱交換させるとともに第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流体および第2チューブ(43a)を流通する第2流体のうちいずれか一方の集合あるいは分配を行うタンク空間(73a〜73c)が形成されたタンク部(73)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)、および第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)が設けられ、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)同士が重合するように配置される部位および第1チューブ(16a)と第2チューブ(43a)が重合するように配置される部位の双方が存在するように配置され、
タンク部(73)は、第1、第2チューブ(16a、43a)が接合されるプレートヘッダ(731)、内部にタンク空間(73a〜73c)を形成するタンクヘッダ(732)、第1、第2チューブ(16a、43a)とタンク空間(73a〜73c)とを連通させる複数の連通路(733a、733b)が形成された中間プレート(733)、および連通路(733a、733b)とタンク空間(73a〜73c)とを連通させる複数の連通穴(734a〜734c)が形成された仕切りプレート(734)を有し、
さらに、タンク部(73)には、第3流体の流れ方向(X)に並んで配置された3つのタンク空間(73a〜73c)が形成されており、3つのタンク空間(73a〜73c)のうち、第3流体の流れ方向(X)の中央に配置されたものを中央側タンク空間(73c)とし、複数の連通路(733a、733b)のうち、第1、第2チューブ(16a、43a)のいずれか一方と中央側タンク空間(73c)とを連通させるものを中央側連通路(733b)としたときに、中央側連通路(733b)は、中間プレート(733)の表裏を貫通する貫通穴で形成されており、さらに、第1、第2チューブ(16a、43a)の長手方向から見たときに、第1、第2チューブ(16a、43a)と重合する位置から中央側タンク空間(73c)側へ向かって延びる形状に形成されている熱交換器を特徴としている。
The present invention has been devised to achieve the above object. In the invention according to
A space formed between adjacent tubes of the first tube (16a) and the second tube (43a) forms a third fluid passage (70a) through which the third fluid flows, and is used for the third fluid. In the passage (70a), heat exchange between the first fluid and the third fluid and heat exchange between the second fluid and the third fluid are promoted, and the first fluid and the second fluid flowing through the first tube (16a) are provided. Outer fins (50) that enable heat transfer between the second fluid flowing through the tube (43a) are arranged,
As the heat exchange section (71, 72), the upstream heat exchange section (71) disposed on the upstream side in the flow direction (X) of the third fluid and the downstream side in the flow direction (X) of the third fluid The downstream heat exchange section (72) is provided, and the first tube (16a) is disposed in both the upstream heat exchange section (71) and the downstream heat exchange section (72), and the second tube (43a ) Is disposed in at least one of the upstream heat exchange section (71) and the downstream heat exchange section (72), and the upstream heat exchange section (71) and the downstream heat exchange section (72) The part arrange | positioned so that 1st tube (16a) may superpose | polymerize when it sees from a flow direction (X), and the part arrange | positioned so that a 1st tube (16a) and a 2nd tube (43a) may superpose | polymerize Are arranged so that both exist,
The tank part (73) includes a plate header (731) to which the first and second tubes (16a, 43a) are joined, a tank header (732) that forms tank spaces (73a to 73c) therein, The intermediate plate (733) formed with a plurality of communication passages (733a, 733b) for communicating the two tubes (16a, 43a) and the tank spaces (73a-73c), and the communication passages (733a, 733b) and the tank space ( 73a to 73c) and a partition plate (734) in which a plurality of communication holes (734a to 734c) are formed.
Furthermore, in the tank part (73), three tank spaces (73a to 73c) arranged side by side in the flow direction (X) of the third fluid are formed, and the three tank spaces (73a to 73c) Of these, the central tank space (73c) is disposed at the center in the flow direction (X) of the third fluid, and the first and second tubes (16a, 43a) among the plurality of communication paths (733a, 733b). ) And the central tank space (73c) are connected to the central side communication path (733b), the central side communication path (733b) penetrates the front and back of the intermediate plate (733). It is formed by a through-hole, and when viewed from the longitudinal direction of the first and second tubes (16a, 43a), the central tank space from the position where it overlaps with the first and second tubes (16a, 43a). (73c) side It is characterized in heat exchanger formed in towards extending shape.
これによれば、タンク部(73)を、プレートヘッダ(731)、タンクヘッダ(732)、中間プレート(733)および仕切りプレート(734)によって構成している。従って、タンク部(73)内に形成される第1チューブ(16a)と第1流体用のタンク空間(73a、73b)とを連通させる第1流体用の連通路および第2チューブ(43a)と第2流体用のタンク空間(73c)とを連通させる第2流体用の連通路を、中間プレート(733)の表裏を貫通する貫通穴で形成することができる。 According to this, the tank part (73) is comprised by the plate header (731), the tank header (732), the intermediate | middle plate (733), and the partition plate (734). Accordingly, the first fluid communication path and the second tube (43a) for communicating between the first tube (16a) formed in the tank portion (73) and the tank space (73a, 73b) for the first fluid. A communication path for the second fluid that communicates with the tank space (73c) for the second fluid can be formed by a through hole that penetrates the front and back of the intermediate plate (733).
この際、3つのタンク空間(73a〜73c)のうち第3流体の流れ方向(X)の最上流側に位置付けられる上流端側タンク空間(73a)については、上流側熱交換部(71)を構成するチューブと容易に連通させることができる。 At this time, with respect to the upstream end tank space (73a) positioned on the most upstream side in the third fluid flow direction (X) among the three tank spaces (73a to 73c), the upstream heat exchange section (71) is provided. It is possible to easily communicate with the constituting tube.
同様に、3つのタンク空間(73a〜73c)のうち第3流体の流れ方向(X)の最下流側に位置付けられる下流端側タンク空間(73b)については、下流側熱交換部(72)を構成するチューブと容易に連通させることができる。 Similarly, with respect to the downstream end side tank space (73b) positioned on the most downstream side in the third fluid flow direction (X) among the three tank spaces (73a to 73c), the downstream heat exchange section (72) is provided. It is possible to easily communicate with the constituting tube.
さらに、中央側タンク空間(73c)については、上流側熱交換部(71)を構成する第1、第2チューブ(16a、43a)および下流側熱交換部(72)を構成する第1、第2チューブ(16a、43a)のうちいずれのチューブであっても、中央側連通路(733b)を第1、第2チューブ(16a、43a)から中央側に向かって延びる形状に形成することで容易に連通させることができる。 Further, with respect to the central tank space (73c), the first and second tubes (16a, 43a) constituting the upstream heat exchange section (71) and the first and second constituting the downstream heat exchange section (72). Even in any of the two tubes (16a, 43a), the center side communication path (733b) is easily formed by extending the center side from the first and second tubes (16a, 43a). Can be communicated to.
従って、本請求項に記載の発明によれば、3種類の流体間で熱交換可能に構成された熱交換器において、タンク部(73)内に形成される流体流路を容易に形成することができる。延いては、種々のパス構成を容易に実現することができ、熱交換器全体としての熱交換性能を向上させることもできる。なお、パスとは、同一の分配空間から分配された同種の流体を、同一の集合空間へ向けて同一の方向に流すチューブ群を意味している。 Therefore, according to the present invention, in the heat exchanger configured to be able to exchange heat between the three types of fluids, the fluid flow path formed in the tank portion (73) can be easily formed. Can do. As a result, various path configurations can be easily realized, and the heat exchange performance of the entire heat exchanger can also be improved. Note that the path means a group of tubes in which the same kind of fluid distributed from the same distribution space flows in the same direction toward the same collective space.
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、タンクヘッダ(732)は、少なくとも中央側タンク空間(73c)を形成する中央側タンクヘッダ(732a)、および中央側タンク空間(73c)以外のタンク空間(73a、73b)を形成する端側タンクヘッダ(732b)を有し、中央側タンクヘッダ(732a)の外周面と端側タンクヘッダ(732b)の外周面との間には、中央側タンクヘッダ(732a)内の流体と端側タンクヘッダ(732b)内の流体との熱移動を抑制する断熱用空間(73d)が形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the heat exchanger according to the first aspect, the tank header (732) includes at least a central tank header (732a) forming a central tank space (73c), and a central tank. It has an end side tank header (732b) that forms tank spaces (73a, 73b) other than the space (73c), and an outer peripheral surface of the center side tank header (732a) and an outer peripheral surface of the end side tank header (732b). A space for heat insulation (73d) that suppresses heat transfer between the fluid in the center side tank header (732a) and the fluid in the end side tank header (732b) is formed therebetween.
これによれば、中央側タンクヘッダ(732a)内の流体と端側タンクヘッダ(732b)内の流体との熱移動を抑制する断熱用空間(73d)が形成されているので、3種類の流体間で熱交換可能に構成された熱交換器において、各タンク空間(73a〜73c)内の流体間同士の不必要な熱交換を抑制できる。 According to this, since the heat insulation space (73d) which suppresses the heat transfer between the fluid in the center side tank header (732a) and the fluid in the end side tank header (732b) is formed, three kinds of fluid In the heat exchanger configured to be able to exchange heat between them, unnecessary heat exchange between the fluids in the tank spaces (73a to 73c) can be suppressed.
なお、各タンク空間(73a〜73c)内の流体間同士の不必要な熱交換には、異種流体間の不必要な熱交換のみならず、同種流体間の不必要な熱交換も含まれる。 The unnecessary heat exchange between the fluids in the tank spaces (73a to 73c) includes not only unnecessary heat exchange between different kinds of fluids but also unnecessary heat exchange between the same kind of fluids.
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の熱交換器において、タンクヘッダ(732)は、少なくとも中央側タンク空間(73c)を形成する中央側タンクヘッダ(732a)、および中央側タンク空間(73c)以外のタンク空間(73a、73b)を形成する端側タンクヘッダ(732b)を有し、中央側タンクヘッダ(732a)および端側タンクヘッダ(732b)は、互いに異なる部材で構成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the heat exchanger according to the first or second aspect, the tank header (732) includes at least a central tank header (732a) that forms a central tank space (73c), and a central It has an end side tank header (732b) that forms tank spaces (73a, 73b) other than the side tank space (73c), and the center side tank header (732a) and the end side tank header (732b) are members different from each other. It is configured.
これによれば、中央側タンクヘッダ(732a)および端側タンクヘッダ(732b)が、異なる部材で構成されているので、タンク部(73)に、第3流体の流れ方向(X)に並んで配置された3つのタンク空間(73a〜73c)を容易に形成できるとともに、中央側タンクヘッダ(732a)内の流体と端側タンクヘッダ(732b)内の流体との熱移動を抑制する断熱用空間(73d)を容易に形成できる。 According to this, since the center side tank header (732a) and the end side tank header (732b) are composed of different members, they are arranged in the tank portion (73) in the flow direction (X) of the third fluid. Insulating space that can easily form the three disposed tank spaces (73a to 73c) and suppresses heat transfer between the fluid in the central tank header (732a) and the fluid in the end tank header (732b). (73d) can be easily formed.
また、請求項4に記載の発明のように、具体的に、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器を蒸気圧縮式の冷凍サイクル(10)にて冷媒を凝縮させる凝縮器に適用し、3つのタンク空間(73a〜73c)のうち、第3流体の流れ方向(X)の最上流側に配置されたものを上流端側タンク空間(73a)とし、第3流体の流れ方向(X)の最下流側に配置されたものを下流端側タンク空間(73b)としたときに、第1流体は、冷凍サイクル(10)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、室外空気であり、中央側タンク空間(73c)は、熱媒体を集合あるいは分配する空間を形成しており、上流端側タンク空間(73a)および下流端側タンク空間(73b)のうち少なくとも一方は、外部へ流出させる冷媒を集合させる最下流側冷媒集合空間を形成していてもよい。
Further, as in the invention according to claim 4, specifically, the heat exchanger according to any one of
これによれば、冷凍サイクルの冷媒、熱媒体および室外空気の3種類の流体間で熱交換可能に構成された熱交換器において、タンク部(73)内にて冷媒と熱媒体との間で不必要な熱交換が行われてしまうことを抑制できる。従って、冷凍サイクル(10)の成績係数の悪化を抑制できる。 According to this, in the heat exchanger configured to be able to exchange heat between the three types of fluids of the refrigerant, the heat medium, and the outdoor air in the refrigeration cycle, between the refrigerant and the heat medium in the tank unit (73). Unnecessary heat exchange can be suppressed. Therefore, deterioration of the coefficient of performance of the refrigeration cycle (10) can be suppressed.
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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1〜9により、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態の複合型の熱交換器70は、図1〜3に示すように、車両用空調装置1において車室内へ送風される送風空気の温度調節を行うヒートポンプサイクル10(蒸気圧縮式の冷凍サイクル)に適用されている。さらに、本実施形態の車両用空調装置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。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 to 3, the
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。 The hybrid vehicle operates or stops the engine in accordance with the traveling load of the vehicle, etc., obtains driving force from both the engine and the traveling electric motor MG, or travels when the engine is stopped. It is possible to switch the running state where the driving force is obtained only from the MG. Thereby, in a hybrid vehicle, vehicle fuel consumption can be improved compared to a normal vehicle that obtains driving force for vehicle travel only from the engine.
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)、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。
The
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、それぞれ暖房運転時、除霜運転時、さらに冷房運転時における冷媒の流れを実線矢印で示している。
Further, in the
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HFC系冷媒(具体的には、R134a)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。もちろん、冷媒としてHFO系冷媒(具体的には、R1234yf)等を採用してもよい。さらに、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。
In the
ヒートポンプサイクル10の構成機器のうち、圧縮機11は、エンジンルーム内に配置されて、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として構成されている。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。
Among the components of the
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、この電動モータ11b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。
The operation (rotation speed) of the
圧縮機11の冷媒吐出口には、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。
The refrigerant outlet side of the
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。
Connected to the refrigerant outlet side of the
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。
Furthermore, a fixed
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。
Further, the pressure loss that occurs when the refrigerant passes through the on-off
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。
Thereby, the on-off
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(室外空気)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。
The outdoor
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ラジエータ部43とを一体的に構成している。
The
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。
For this reason, the
熱交換器70の室外熱交換部16の出口側には、電気式の三方弁15bが接続されている。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。
An electrical three-
具体的には、この三方弁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の出口側と冷房用膨張弁19の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。
Specifically, the three-
冷房用膨張弁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る。より具体的には、この冷房用膨張弁19は、絞り開度(冷媒通路面積)を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。また、冷房用膨張弁19は、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。
The cooling
冷房用膨張弁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送風空気とを熱交換させ、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。
The refrigerant inlet side of the
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。
The
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。
Next, the indoor
ケーシング31は、車室内に送風される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。
The
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。
The inside / outside
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。
On the downstream side of the air flow of the inside / outside
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、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、送風空気の流れ方向上流側に配置されている。
On the downstream side of the air flow of the
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。
Further, on the downstream side of the air flow of the
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。
An air outlet that blows the conditioned air mixed in the mixing
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。
Therefore, the temperature of the conditioned air mixed in the mixing
換言すると、エアミックスドア34は、室内凝縮器12において、圧縮機11吐出冷媒と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。
In other words, the
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。 Further, on the upstream side of the air flow of the face outlet, the foot outlet, and the defroster outlet, a face door for adjusting the opening area of the face outlet, a foot door for adjusting the opening area of the foot outlet, and the defroster outlet, respectively. A defroster door (none of which is shown) for adjusting the opening area is arranged.
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。 These face doors, foot doors, and defroster doors constitute the outlet mode switching means for switching the outlet mode, and their operation is controlled by a control signal output from the air conditioning controller via a link mechanism or the like. Driven by a servo motor (not shown).
次に、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、作動時に発熱を伴う車載機器の一つである走行用電動モータ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。
Next, the cooling
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。
The cooling
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。
The cooling
三方弁42は、冷却水ポンプ41の吸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の吸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冷却水回路切替手段である。さらに、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。
The three-
つまり、本実施形態の冷却水循環回路40では、図1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→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、図2、図3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を切り替えることができる。
That is, in the cooling
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。
Therefore, when the three-
一方、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を流通するように流す冷却媒体回路に切り替えると、冷却水はラジエータ部43へ流入し、送風ファン17から送風された外気と熱交換する。さらに、本実施形態の熱交換器70では、ラジエータ部43へ流入した冷却水が外気のみならず、室外熱交換部16を流通する冷媒と熱交換することができる。
On the other hand, when the three-
次に、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。なお、図4における上下の各矢印は、複合型の熱交換器70を室内空調ユニット30のケーシング31内に搭載した状態における上下の各方向を示している。
Next, a detailed configuration of the
まず、図4の外観斜視図に示すように、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タンク空間が形成された一対のタンク部73等を有して構成される、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。
First, as shown in the external perspective view of FIG. 4, the
具体的には、熱交換器70は、内部に第1流体である冷媒が流通する複数の冷媒用チューブ16a(第1チューブ)、および内部に第2流体である冷却水が流通する複数の冷却水用チューブ43a(第2チューブ)を有している。さらに、熱交換器70では、これらの冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aが積層配置されることによって、冷媒と外気とを熱交換させるとともに冷却水と外気とを熱交換させる熱交換部が構成されている。
Specifically, the
この熱交換部では、図5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が積層される配列が、第3流体である外気の流れ方向Xに2列設けられている。従って、本実施形態の熱交換部70では、熱交換部として、外気の流れ方向Xの上流側に配置される上流側熱交換部71、および外気の流れ方向Xの下流側に配置される下流側熱交換部72が設けられている。
In this heat exchange section, as shown in the cross-sectional view of FIG. 5, two rows of arrays in which the
また、図5に示すように、本実施形態では、冷媒用チューブ16aとして、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おり、冷却水用チューブ43aとして、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。
In addition, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, a tube having a flat multi-hole cross section formed by extrusion is employed as the
さらに、上流側熱交換部71は、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aが1本ずつ交互に積層配置されることによって構成されている。より詳細には、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。
Further, the upstream
従って、上流側熱交換部71では、冷媒用チューブ16aを流通する冷媒と冷媒用チューブ16aの周囲を流れる外気とを熱交換させることができ、さらに、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の周囲を流れる外気とを熱交換させることができる。
Therefore, in the upstream
下流側熱交換部72は、冷媒用チューブ16aが積層配置されることによって構成されている。より詳細には、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、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積層配置されている。従って、下流側熱交換部72では、冷媒用チューブ16aを流通する冷媒と冷媒用チューブ16aの周囲を流れる外気とを熱交換させることができる。
The downstream
さらに、上流側熱交換部71を構成する各チューブ16a、43aと、下流側熱交換部72を構成する各チューブ16aは、外気の流れ方向Xから見たときに、互いに重合するように配置されている。
Further, the
ここで、本実施形態では、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する冷媒用チューブ16aの本数割合と、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する冷媒用チューブ16aの本数割合が異なっているので、上流側熱交換部71および下流側熱交換部72には、外気の流れ方向Xから見たときに、冷媒用チューブ16a同士が重合するように配置される部位と、冷媒用チューブ16aと冷却水用チューブ43aが重合するように配置される部位が存在することになる。
Here, in the present embodiment, the ratio of the number of the
また、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。
In addition, a space formed between the
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。
In the
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を採用することができる。より詳細には、本実施形態では、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。
As this
次に、タンク部73について説明する。本実施形態のタンク部73の内部には、図6〜図8に示すように、外気の流れ方向Xに並んで配置された3つのタンク空間73a〜73cが形成されている。これらのタンク空間73a〜73cは、いずれも冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの積層方向に延びる形状に形成されている。
Next, the
なお、以下の説明では、外気の流れ方向Xに並んで配置された3つのタンク空間73a〜73cのうち、外気の流れ方向Xの最上流側に配置されたものを上流端側タンク空間73aとし、外気の流れ方向Xの最下流側に配置されたものを下流端側タンク空間73bとし、さらに、外気の流れ方向Xの中央、すなわち上流端側タンク空間73aと下流端側タンク空間73bとの間に配置されたものを中央側タンク空間73cと記載する。
In the following description, among the three
タンク部73は、図6の分解斜視図に示すように、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aが接合されるプレートヘッダ731、内部に各タンク空間73a〜73cを形成するタンクヘッダ732、さらに、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aと各タンク空間73a〜73cとを連通させる複数の連通路(流体流路)733a、733bを形成する中間プレート733および仕切りプレート734を有して構成されている。
As shown in the exploded perspective view of FIG. 6, the
中間プレート733は、その表裏を貫通する複数の貫通穴が設けられた板状部材で形成されている。これらの貫通穴は、中間プレート733の一方の板面がプレートヘッダ731の内側面に接合され、他方の板面が仕切りプレート734に接合されることによって、冷媒用チューブ16aに連通する複数の冷媒用連通路733a、および冷却水用チューブ43aに連通する複数の冷却水用連通路733bを形成している。
The
さらに、これらの貫通穴は、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの長手方向から見たときに、それぞれ連通するチューブ16a、43aの開口端部と重合する位置に設けられている。従って、貫通穴も、上流側熱交換部71を構成する各チューブ16a、43aおよび下流側熱交換部72を構成する各チューブ16aに対応するように、外気の流れ方向Xに2列設けられている。
Furthermore, these through holes are provided at positions where they overlap with the open ends of the
また、貫通穴によって形成される冷媒用連通路733aおよび冷却水用連通路733bのうち中央側タンク空間73cと連通する連通路を中央側連通路とすると、中央側連通路は、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aの長手方向から見たときに、連通するチューブの開口端部と重合する位置から、中央側タンク空間73c側へ向かって延びる形状に形成されている。換言すると、中央側連通路は、他の連通路よりも、外気の流れ方向Xの長さが長く形成されている。
Further, if the communication passage communicating with the
仕切りプレート734は、中間プレート733の板面のうち各タンク空間73a〜73c側の面に接合される板状部材であって、冷媒用連通路733aおよび冷却水用連通路733bと各タンク空間73a〜73cと連通させる複数の第1〜第3連通穴734a〜734cが形成されている。
The
そして、図7、図8に示すように、この第1〜第3連通穴734a〜734cの位置によって、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aが、それぞれ冷媒用連通路733aおよび冷却水用連通路733bを介して連通する各タンク空間73a〜73cが決定される。
As shown in FIGS. 7 and 8, depending on the positions of the first to
具体的には、本実施形態の熱交換器70では、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aが、外気の流れ方向Xの上流側に配置された冷媒用連通路733aおよび第1連通穴734aを介して、上流端側タンク空間73aに連通している。また、下流側熱交換部72を構成する冷却水用チューブ43aが、外気の流れ方向Xの上流側に配置された冷媒用連通路733aおよび第3連通穴734cを介して、下流端側タンク空間73bに連通している。
Specifically, in the
さらに、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aが、冷却水用連通路733bおよび第2連通穴734bを介して、中央側タンク空間73cに連通している。従って、本実施形態では、冷却水用連通路733bが中央側連通路を構成している。
Further, the cooling
次に、タンクヘッダ732は、複数の部材が組み合わされることによって形成されている。具体的には、このタンクヘッダ732は、中央側タンク空間73cを形成する中央側タンクヘッダ732aと、中央側タンク空間73c以外のタンク空間(すなわち、上流端側タンク空間73aおよび下流端側タンク空間73b)を形成する端側タンクヘッダ732bとを組み合わせることによって構成されている。
Next, the
中央側タンクヘッダ732aは、その長手方向から見たときに、断面コの字状に形成された第1部材732cと、その長手方向から見たときに、断面円弧状に形成された第2部材732dとを組み合わせることによって筒状に形成されている。一方、端側タンクヘッダ732bは、その長手方向から見たときに、断面二山状に形成されており、中央の谷部(凹部)に中央側タンクヘッダ732aが配置される。
The center
さらに、タンク部73の長手方向から見たときに、中央側タンクヘッダ732aの外周面と端側タンクヘッダ732bの外周面との間には、図7、図8に示すように、互いに密着することなく隙間が形成されている。この隙間は、中央側タンクヘッダ732a内の流体(本実施形態では、冷却水)と端側タンクヘッダ732b内の流体(本実施形態では、冷媒)との熱移動を抑制する断熱用空間73dを形成している。
Further, when viewed from the longitudinal direction of the
なお、図6〜図8では、図4の上方側のタンク部73の一部の分解斜視図を図示しているが、下方側のタンク部73についても、その基本的構成は上方側のタンク部73と同様である。さらに、下方側のタンク部73には、中間プレート733に形成される連通路として、上流端側タンク空間73aと下流端側タンク空間73bとを連通させるものが設けられている。
6 to 8 show an exploded perspective view of a part of the
また、上方側および下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aには、上流端側タンク空間73aを長手方向に分割する図示しないセパレータが配置されている。そして、図4、図9に示すように、上方側のタンク部73の長手方向一端側には、セパレータにて分割された一方の上流端側タンク空間73aへ冷媒を流入させる冷媒流入ポート161が設けられ、長手方向他端側には、セパレータにて分割された他方の上流端側タンク空間73aから冷媒を流出させる冷媒流出ポート162が設けられている。
Further, a separator (not shown) that divides the upstream end
同様に、上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cには、中央側タンク空間73cを長手方向に分割する図示しないセパレータが配置されている。そして、図4に示すように、タンク部73の長手方向一端側には、セパレータにて分割された一方の空間へ冷媒を流入させる冷却水流入ポート431が設けられ、長手方向他端側には、セパレータにて分割された他方の空間から冷媒を流出させる冷却水流出ポート432が設けられている。
Similarly, a separator (not shown) that divides the
そして、本実施形態の熱交換器70では、図9の太実線矢印に示すように、冷媒流入ポート161から上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ流入した冷媒が、上流側熱交換部71の一部(図9では右側、すなわち冷媒流入ポート161および冷却水流入ポート431側)の冷媒用チューブ16a群へ分配されて、下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ集合する。
And in the
下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ集合した冷媒は、下方側のタンク部73の中間プレートに形成された連通路を介して、下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ流入する。
The refrigerant that has gathered into the upstream end
さらに、下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ流入した冷媒が、下流側熱交換部72の一部(図9では右側)の冷媒用チューブ16a群へ分配されて、上方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ集合する。
Furthermore, the refrigerant that has flowed into the downstream end
上方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ集合した冷媒は、図9の右側から左側へ向かって流れ、下流側熱交換部72の残り(図9では左側、すなわち冷媒流出ポート162および冷却水流出ポート432側)の冷媒用チューブ16a群へ分配されて、下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ集合する。
The refrigerant that has gathered into the downstream end
下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ集合した冷媒は、下方側のタンク部73の中間プレート733に形成された連通路を介して、下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ流入する。
The refrigerant gathered in the downstream end
下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ流入した冷媒は、下流側熱交換部72の残り(図9では左側)の冷媒用チューブ16a群へ分配されて、上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ集合する。上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aに集合した冷媒は、冷媒流出ポート162から流出していく。
The refrigerant that has flowed into the upstream
換言すると、本実施形態の熱交換器70では、冷媒が流通するパス構成として、上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの右側から分配された冷媒を下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの右側へ集合させる第1パス16P1、下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bの右側から分配された冷媒を上方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bの右側へ集合させる第2パス16P2、上方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bの左側から分配された冷媒を下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bの左側へ集合させる第3パス16P3、および下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの左側から分配された冷媒を上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの左側へ集合させる第3パス16P4が形成されている。
In other words, in the
なお、パスとは、同一の分配空間から分配された同種の流体を、同一の集合空間へ向けて同一の方向に流すチューブ群を意味している。 Note that the path means a group of tubes in which the same kind of fluid distributed from the same distribution space flows in the same direction toward the same collective space.
さらに、本実施形態では、上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの左側の空間(冷媒流出ポート162と連通する空間)が、熱交換器70の外部へ流出させる冷媒を集合させる最下流側冷媒集合空間を形成している。
Furthermore, in the present embodiment, the space on the left side of the upstream
また、外気の流れ方向から見たときに、最下流側冷媒集合空間と重合するように配置される空間、すなわち、第3パス16P3へ冷媒を分配する上方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bの左側の空間は、第1、第2パスを通過する際に外気と熱交換することによって、外部から流入した直後の冷媒よりも最下流側冷媒集合空間内の冷媒との温度差が少ない冷媒が流入する中間温度冷媒用空間を形成している。
Further, when viewed from the flow direction of the outside air, the downstream end side tank of the upper
一方、冷却水については、図9の太破線矢印に示すように、冷却水流入ポート431から上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cへ流入した冷却水が、上流側熱交換部71の一部(図9では右側)の冷却水チューブ43aへ分配されて、下方側のタンク部73の中央側タンク空間73cへ集合する。
On the other hand, with respect to the cooling water, as indicated by the thick broken line arrows in FIG. 9, the cooling water flowing into the
下方側のタンク部73の中央側タンク空間73cへ集合した冷却水は、図9の右側から左側へ向かって流れ、上流側熱交換部71の残り(図9では左側)の冷却水チューブ43aへ分配されて、上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cへ集合する。上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cに集合した冷却水は、冷却水流出ポート432から流出していく。
The cooling water gathered in the
換言すると、本実施形態の熱交換器70では、冷却水が流通するパス構成として、上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cの右側から分配された冷媒を下方側のタンク部73の中央側タンク空間73cの右側へ集合させる第1パス43P1、および下方側のタンク部73の中央側タンク空間73cの左側から分配された冷媒を上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cの左側へ集合させる第2パス43P2が形成されている。
In other words, in the
さらに、本実施形態では、上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cの左側の空間(冷却水流出ポート432と連通する空間)が、熱交換器70の外部へ流出させる冷却水を集合させる最下流側熱媒体集合空間を形成している。さらに、外気の流れ方向Xから見たときに、最下流側熱媒体集合空間と最下流側冷媒集合空間が重合するように配置されている。
Further, in the present embodiment, the space on the left side of the
なお、図7、図8の断面図に示された太実線矢印および太破線矢印は、図9の左側の領域(すなわち、冷媒流出ポート162および冷却水流出ポート432側の領域)を構成するタンク部73の断面における冷媒および冷却水の流れを示している。
7 and FIG. 8, the thick solid line arrows and the thick broken line arrows indicate the tanks constituting the left area of FIG. 9 (that is, the area on the
以上の如く、本実施形態の熱交換器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。
As described above, in the
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、タンク部73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、これらの構成部品をろう付け接合することによって、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。
In addition, the
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、19、41、42等の作動を制御する。
Next, the electric control unit of this embodiment will be described. The air conditioning control device is composed of a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc. and its peripheral circuits, performs various calculations and processing based on an air conditioning control program stored in the ROM, and is connected to the output side. The various air
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、圧縮機11吐出冷媒圧力を検出する吐出冷媒圧力センサ、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、室外熱交換部16出口側冷媒圧力を検出する出口冷媒圧力センサ、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センサ等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。
Further, on the input side of the air conditioning control device, an inside air sensor that detects the temperature inside the vehicle, an outside air sensor that detects outside air temperature, a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation in the vehicle interior, and the temperature of the air blown from the indoor evaporator 20 (evaporator) An evaporator temperature sensor for detecting the temperature), a discharge refrigerant temperature sensor for detecting the refrigerant discharge refrigerant temperature, a discharge refrigerant pressure sensor for detecting the
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。 Further, an operation panel (not shown) disposed near the instrument panel in front of the passenger compartment is connected to the input side of the air conditioning control device, and operation signals from various air conditioning operation switches provided on the operation panel are input. . As various air conditioning operation switches provided on the operation panel, there are provided an operation switch of a vehicle air conditioner, a vehicle interior temperature setting switch for setting the vehicle interior temperature, an operation mode selection switch, and the like.
なお、本実施形態の空調制御装置は、その出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器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、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。 In the air conditioning control device of this embodiment, control means for controlling the operation of various control target devices connected to the output side is integrally configured, but controls the operation of each control target device. The configuration (hardware and software) constitutes control means for controlling the operation of each control target device.
例えば、空調制御装置のうち、圧縮機11の作動(冷媒吐出能力)を制御する構成が圧縮機制御手段を構成し、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。もちろん、圧縮機制御手段、冷媒回路制御手段等を空調制御装置に対して別体で構成してもよい。
For example, in the air-conditioning control device, the configuration for controlling the operation (refrigerant discharge capacity) of the
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。
Further, the air conditioning control device of the present embodiment is configured to determine whether or not frost formation has occurred in the outdoor
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。
Next, the operation of the
(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。
(A) Heating operation Heating operation is started when the heating operation mode is selected by the selection switch while the operation switch of the operation panel is turned on. Then, during the heating operation, the defrosting operation is performed when it is determined by the frost determination unit that the outdoor
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。
First, during normal heating operation, the air conditioning controller closes the on-off
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。
Thereby, the
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。 With the configuration of the refrigerant flow path and the cooling water circuit, the air conditioning control device reads the detection signal of the above-described air conditioning control sensor group and the operation signal of the operation panel. And the target blowing temperature TAO which is the target temperature of the air which blows off into a vehicle interior is calculated based on the value of a detection signal and an operation signal. Furthermore, based on the calculated target blowing temperature TAO and the detection signal of the sensor group, the operating states of various air conditioning control devices connected to the output side of the air conditioning control device are determined.
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。
For example, the refrigerant discharge capacity of the
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。
And based on the deviation of this target evaporator blowing temperature TEO and the blowing air temperature from the
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。
For the control signal output to the servo motor of the
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。
Note that, during normal heating operation and defrosting operation, the opening degree of the
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。 Then, the control signal determined as described above is output to various air conditioning control devices. After that, until the operation of the vehicle air conditioner is requested by the operation panel, the above detection signal and operation signal are read at every predetermined control cycle → the target blowout temperature TAO is calculated → the operating states of various air conditioning control devices are determined -> Control routines such as control voltage and control signal output are repeated. Such a control routine is basically repeated in the same manner during other operations.
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を通過した送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。
In the
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。
Since the on-off
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。
At this time, in the cooling
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。
The refrigerant flowing out of the outdoor
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。
As described above, during normal heating operation, the blown air is heated by the amount of heat of the refrigerant discharged from the
(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。
(B) Defrosting operation Next, the defrosting operation will be described. Here, as in the
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。
When such frost formation occurs, the
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。
In this defrosting operation, the air conditioning controller stops the operation of the
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。
Further, the air-conditioning control device switches the three-
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。
Accordingly, the heat quantity of the cooling water flowing through the cooling
(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の出口側と冷房用膨張弁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。
(C) Air-cooling operation Air-cooling operation is started when the air-cooling operation mode is selected by the selection switch while the operation switch of the operation panel is turned on. During this cooling operation, the air conditioning controller opens the on-off
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。
At this time, for the three-
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へ流入した低圧冷媒は、送風ファン17によって送風された外気と熱交換してさらに放熱する。
In the
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の出口側と冷房用膨張弁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、冷房用膨張弁19にて減圧膨張される。この際、冷房用膨張弁19の絞り開度は、室外熱交換部16から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた基準過冷却度となるように制御される。
The refrigerant flowing out of the outdoor
なお、この基準過冷却度は、サイクルの成績係数が略最大となるように決定された値である。従って、本実施形態では、熱交換器70の最下流側冷媒集合空間内の冷媒も過冷却液相状態となる。
The reference supercooling degree is a value determined so that the coefficient of performance of the cycle is substantially maximized. Therefore, in the present embodiment, the refrigerant in the most downstream side refrigerant collecting space of the
冷房用膨張弁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送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、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。
The refrigerant flowing out of the cooling
以上の如く、冷房運転時には、室内蒸発器20にて低圧冷媒が送風空気から吸熱して蒸発することによって、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。
As described above, during the cooling operation, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the blown air and evaporates in the
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、この熱交換器70において、冷媒、冷却水、外気の3種類の流体間の適切な熱交換を実現できる。
In the
つまり、本実施形態の熱交換器70では、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を可能とするアウターフィン50を備えているので、除霜運転時に、アウターフィン50を介して、冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の有する熱を、室外熱交換部16の冷媒用チューブ16aへ伝熱することができる。
In other words, the
従って、走行用電動モータMGの廃熱を室外熱交換部16の除霜のために、有効に利用することができる。この際、本実施形態では、冷却水用チューブ43aを着霜の生じやすい上流側熱交換部71側のみに配置しているので、効率的な除霜を行うことができる。
Therefore, the waste heat of the traveling electric motor MG can be effectively used for defrosting the outdoor
さらに、本実施形態の熱交換器70では、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ので、暖房運転時および冷房運転時に冷媒と外気とを熱交換させる熱交換領域を充分に確保することができる。従って、ヒートポンプサイクル10における冷媒の吸熱不足あるいは放熱不足を抑制して、ヒートポンプサイクル10の成績係数の悪化を抑制できる。
Further, in the
ここで、本実施形態の熱交換器70のように、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する冷媒用チューブ16aの本数割合と、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する冷媒用チューブ16aの本数割合とが異なっていると、タンク空間73a〜73cと各チューブ16a、43aとを連通させるためにタンク部73の内部に形成される連通路(流体流路)の構成が複雑になりやすい。
Here, like the
これに対して、本実施形態の熱交換器70によれば、タンク部73を、プレートヘッダ731、タンクヘッダ732、中間プレート733および仕切りプレート734によって構成しているので、タンク部73内のタンク空間73a〜73cと各チューブ16a、43aとを連通させる連通路を、中間プレート733の表裏を貫通する貫通穴で形成することができる。
On the other hand, according to the
この際、3つのタンク空間73a〜73cのうち、上流端側タンク空間73aについては、上流側熱交換部71を構成するチューブと容易に連通させることができる。同様に、下流端側タンク空間73bについては、下流側熱交換部72を構成するチューブと容易に連通させることができる。
At this time, among the three
さらに、中央側タンク空間73cについては、上流側熱交換部71を構成する各チューブ16a、43aおよび下流側熱交換部72を構成する各チューブ16aのいずれであっても、中央側連通路733bを各チューブ16a、43aから中央側に向かって延びる形状に形成することで容易に連通させることができる。
Further, with respect to the
従って、本実施形態の熱交換器70によれば、3種類の流体間で熱交換可能に構成された熱交換器において、タンク部73内に形成される流体流路を容易に形成することができる。延いては、種々のパス構成を容易に実現することができ、熱交換器70全体としての熱交換性能を向上させることもできる。
Therefore, according to the
また、本実施形態の熱交換器70では、中央側タンクヘッダ732a内の流体と端側タンクヘッダ732b内の流体との熱移動を抑制する断熱用空間73dが形成されているので、各タンク空間73a〜73c内の流体間同士の不必要な熱交換を抑制できる。このことは、本実施形態の冷房運転時のように、ヒートポンプサイクル10にて冷媒を凝縮させる凝縮器として用いられる熱交換器においては、極めて有効である。
Moreover, in the
その理由は、温度低下して凝縮した液相冷媒と外気との熱交換量は、温度低下する前の気相冷媒と外気との熱交換量に対して、大きく減少してしまうからである。つまり、凝縮器として用いられる熱交換器では、熱交換部を構成する冷媒用チューブのうち、凝縮した液相冷媒を流通させる領域が増加してしまうと、熱交換器全体としての熱交換性能が低下してしまう。 The reason is that the amount of heat exchange between the liquid-phase refrigerant condensed at a reduced temperature and the outside air is greatly reduced with respect to the amount of heat exchange between the gas-phase refrigerant and the outside air before the temperature is lowered. In other words, in the heat exchanger used as a condenser, if the region through which the condensed liquid phase refrigerant circulates increases among the refrigerant tubes constituting the heat exchange section, the heat exchange performance of the heat exchanger as a whole is increased. It will decline.
このため、各タンク空間73a〜73c内の流体間同士の不必要な熱交換によって、最下流側冷媒集合空間内の冷媒の過冷却度が低下してしまう場合に、室外熱交換部16から流出する冷媒を基準過冷却度とするためには、冷房用膨張弁19の絞り開度を調整して、最下流側冷媒集合空間内に流入させる冷媒の過冷却度を基準過冷却度よりも増加させておかなければならない。
For this reason, when the supercooling degree of the refrigerant | coolant in the most downstream refrigerant | coolant aggregate space falls by unnecessary heat exchange between the fluid in each
ところが、室外熱交換部16から流出する冷媒を基準過冷却度とするために、最下流側冷媒集合空間内に流入させる冷媒の過冷却度を基準過冷却度よりも増加させてしまうと、熱交換部を構成する冷媒用チューブのうち、凝縮した液相冷媒を流通させる領域が増加してしまい、熱交換器全体としての熱交換性能を低下させてしまうことになる。
However, in order to set the refrigerant flowing out of the
これに対して、本実施形態の熱交換器70によれば、前述の如く、各タンク空間73a〜73c内の流体間同士の不必要な熱交換を抑制できるので、熱交換器全体としての熱交換性能が悪化してしまうことを抑制できる。
In contrast, according to the
また、本実施形態の熱交換器70では、外気の流れ方向Xから見たときに、最下流側熱媒体集合空間と、外部へ流出させる熱媒体を集合させる最下流側熱媒体集合空間が重合するように配置されている。
Further, in the
従って、熱交換器70が凝縮器として機能する冷房運転時に、最下流側熱媒体集合空間内の冷却水と最下流側冷媒集合空間内の冷媒との温度差を縮小することができ、最下流側熱媒体集合空間内の冷却水と最下流側冷媒集合空間内の冷媒との不必要な熱交換を効果的に抑制できる。
Therefore, during the cooling operation in which the
また、本実施形態の熱交換器70では、外気の流れ方向Xから見たときに、最下流側冷媒集合空間と、外部から流入した直後の冷媒よりも最下流側冷媒集合空間内の冷媒との温度差が少ない冷媒を流入させる中間温度冷媒用空間が重合するように配置されている。
Further, in the
従って、熱交換器70が凝縮器として機能する冷房運転時に、中間温度冷媒用空間内の冷媒と最下流側冷媒集合空間内の冷媒との温度差を縮小することができ、中間温度冷媒用空間内の冷媒と最下流側冷媒集合空間内の冷媒との不必要な熱交換を効果的に抑制できる。
Therefore, during the cooling operation in which the
また、本実施形態の熱交換器70では、上流端側タンク空間73aに最下流側冷媒集合空間を形成しているので、熱交換器70が凝縮器として機能する冷房運転時に、最下流側冷媒集合空間に接続される図9の第4パス16P4にて、冷媒あるいは冷却水と熱交換する前の外気によって冷媒を効率的に冷却することができる。
Moreover, in the
また、本実施形態の熱交換器70では、中央側タンクヘッダ732aおよび端側タンクヘッダ732bが、異なる部材で構成されているので、タンク部73内に、外気の流れ方向Xに並んで配置された3つのタンク空間73a〜73cを容易に形成できる。さらに、中央側タンクヘッダ732a内の流体と端側タンクヘッダ732b内の流体との熱移動を抑制する断熱用空間73dを容易に形成できる。
Moreover, in the
これに加えて、中央側タンク空間73cの形状あるいは大きさ(容積)の設計自由度を向上させることができる。このことは、本実施形態の熱交換器70のように、タンク部73内に3つのタンク空間73a〜73cを設け、各タンク空間73a〜73cを配置するスペースが狭くなりやすい構成において極めて有効である。
In addition, the degree of freedom in designing the shape or size (volume) of the
(第2実施形態)
本実施形態では、図10の断面図に示すように、熱交換器70の構成を変更した例を説明する。なお、図10は、第1実施形態の図7に対応する断面をタンク部73の斜め上方側から見た図である。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、以下の図面でも同様である。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, an example in which the configuration of the
具体的には、本実施形態では、図10に示すように、中央側タンクヘッダ732a、端側タンクヘッダ732bおよび断熱用空間73dを一体的に構成したタンクヘッダ732を採用している。このようなタンクヘッダ732は、押出成形あるいは引抜成型によって形成できる。
Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, a
その他の熱交換器70およびヒートポンプサイクル10の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態のように熱交換器70を構成しても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Other configurations and operations of the
なお、図11に変形例に示すように、押出成形あるいは引抜成型によってタンクヘッダ732を形成する場合も、各タンク空間73a〜73cの形状あるいは大きさ(容積)を変更することができる。なお、図11は、第1実施形態の図7に対応する図面である。さらに、図11に示すように、中間プレート733および仕切りプレート734を、平板状金属にプレス加工を施すことによって形成してもよい。
In addition, as shown in a modification in FIG. 11, also when the
(第3実施形態)
本実施形態では、図12の断面図に示すように、熱交換器70の構成を変更した例を説明する。なお、図12は、第2実施形態の図10に対応する図面である。具体的には、本実施形態では、図12に示すように、端側タンクヘッダ732bを、平板状金属にプレス加工を施すことによって断面二山状に折り曲げることによって形成している。
(Third embodiment)
In the present embodiment, an example in which the configuration of the
さらに、本実施形態では、端側タンクヘッダ732bの中央の谷部(凹部)に断面円弧状の中央側タンクヘッダの第2部材732dを直接接合することによって、端側タンクヘッダ732bの中央の谷部(凹部)の外周面と第2部材732dの内周面との間に中央側タンク空間73cを形成している。従って、本実施形態のタンク部73には、上述の実施形態で説明した断熱用空間73dは構成されていない。
Furthermore, in the present embodiment, the central valley of the end-
その他の熱交換器70およびヒートポンプサイクル10の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態のように熱交換器70を構成しても、第1実施形態と同様に、冷媒、冷却水、外気の3種類の流体間の適切な熱交換を実現できる。さらに、タンク部73内に形成される流体流路を容易に形成することができる。
Other configurations and operations of the
なお、本実施形態の熱交換部70のタンク部73には断熱用空間73dが形成されていない。このため、各タンク空間73a〜73c内の流体間同士の不必要な熱交換を抑制する効果を得にくい。
In addition, the
そこで、図13の変形例に示すように、中央側タンクヘッダの第2部材732dに端側タンクヘッダ732b側へ向かって突出する突起部732eを設け、この突起部732eを端側タンクヘッダ732bに接合するようにしてもよい。この突起部732eは、円錐状あるいは半球状に形成されており、端側タンクヘッダ732bに対して点接触している。なお、図13は、第2実施形態の図11に対応する図面である。
Therefore, as shown in the modification of FIG. 13, the
これにより、中央側タンクヘッダの第2部材732dと端側タンクヘッダ732bとの接合面積(接触面積)を縮小させて、各タンク空間73a〜73c内の流体間同士の不必要な熱交換を抑制することができる。
Thereby, the junction area (contact area) of the
(第4実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、熱交換器70内の冷媒および冷却水の流れ態様を、図14に示すように変更した例を説明する。具体的には、本実施形態の熱交換器70では、下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aおよび下流端側タンク空間73bに、それぞれのタンク空間73a、73bを長手方向に分割する図示しないセパレータが配置されている。
(Fourth embodiment)
This embodiment demonstrates the example which changed the flow aspect of the refrigerant | coolant in the
そして、図14に示すように、下方側のタンク部73の長手方向一端側には、セパレータにて分割された一方の下流端側タンク空間73bへ冷媒を流入させる冷媒流入ポート161が設けられ、セパレータにて分割された一方の上流端側タンク空間73aから冷媒を流出させる冷媒流出ポート162が設けられている。
And as shown in FIG. 14, the refrigerant |
同様に、上方側のタンク部73の長手方向他端側には、上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cへ冷却水を流入させる冷却水流入ポート431が設けられ、下方側のタンク部73の長手方向一端側には、下方側のタンク部73の中央側タンク空間73cから冷却水を流出させる冷却水流出ポート432が設けられている。
Similarly, a cooling
そして、本実施形態の熱交換器70では、図14の太実線矢印に示すように、冷媒流入ポート161から下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ流入した冷媒が、下流側熱交換部72の一部(図14では右側、すなわち冷媒流入ポート161、冷媒流出ポート162および冷却水流出ポート432側)の冷媒用チューブ16a群へ分配されて、上方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ集合する。
And in the
上方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ集合した冷媒は、図14の右側から左側へ向かって流れ、下流側熱交換部72の残り(図14では左側、すなわち冷却水流入ポート431側)の冷媒用チューブ16a群へ分配されて、下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ集合する。
The refrigerant that has gathered in the downstream end
下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bへ集合した冷媒は、下方側のタンク部73の中間プレートに形成された連通路を介して、下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ流入する。
The refrigerant collected in the downstream end
さらに、下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ流入した冷媒が、下流側熱交換部72の一部(図14では左側)の冷媒用チューブ16a群へ分配されて、上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ集合する。
Further, the refrigerant that has flowed into the upstream end
上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ集合した冷媒は、図14の左側から右側へ向かって流れ、上流側熱交換部71の残りの冷媒用チューブ16a群へ分配されて、下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ集合する。下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aへ集合した冷媒は、冷媒流出ポート162から流出していく。
The refrigerant that has gathered into the upstream end
換言すると、本実施形態の熱交換器70では、冷媒が流通するパス構成として、下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bの右側から分配された冷媒を上方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bの右側へ集合させる第1パス16P1、上方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bの左側から分配された冷媒を下方側のタンク部73の下流端側タンク空間73bの左側へ集合させる第2パス16P2、下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの左側から分配された冷媒を上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの左側へ集合させる第3パス16P3、および上方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの右側から分配された冷媒を下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの右側へ集合させる第3パス16P4が形成されている。
In other words, in the
従って、本実施形態では、下方側のタンク部73の上流端側タンク空間73aの左側の空間(冷媒流出ポート162と連通する空間)が、熱交換器70の外部へ流出させる冷媒を集合させる最下流側冷媒集合空間を形成している。
Therefore, in the present embodiment, the space on the left side of the upstream end
一方、冷却水については、図14の太破線矢印に示すように、冷却水流入ポート431から上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cへ流入した冷却水が、冷却水チューブ43aへ分配されて、下方側のタンク部73の中央側タンク空間73cへ集合する。下方側のタンク部73の中央側タンク空間73cへ集合した冷却水は、冷却水流出ポート432から流出していく。
On the other hand, with respect to the cooling water, as shown by the thick broken line arrows in FIG. 14, the cooling water flowing into the
換言すると、本実施形態の熱交換器70では、冷却水が流通するパス構成として、上方側のタンク部73の中央側タンク空間73cから分配された冷媒を下方側のタンク部73の中央側タンク空間73cへ集合させる第1パス43P1が形成されている。
In other words, in the
さらに、本実施形態では、下方側のタンク部73の中央側タンク空間73cが、熱交換器70の外部へ流出させる冷却水を集合させる最下流側熱媒体集合空間を形成している。さらに、外気の流れ方向Xから見たときに、最下流側熱媒体集合空間と最下流側冷媒集合空間が重合するように配置されている。
Furthermore, in the present embodiment, the
その他の熱交換器70およびヒートポンプサイクル10の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態のように熱交換器70を構成しても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Other configurations and operations of the
なお、本実施形態の熱交換器70では、外気の流れ方向Xから見たときに、最下流側冷媒集合空間と中間温度冷媒用空間とを重合するように配置していない分、各タンク空間73a〜73c内の流体間同士の不必要な熱交換を抑制する効果が少なくなるものの、熱交換器70を凝縮器として機能させる際に、最も温度の高い冷媒が流れる第1パス16P1と最も温度の高い冷媒が流れる第4パス16P4とを重合するように配置している。
Note that, in the
これにより、熱交換器70にて熱交換した外気の温度分布を抑制できる。このことは、例えば、第5実施形態に示すように、熱交換器70を、第3流体としての送風空気を加熱する加熱用熱交換器として利用した際に有効である。また、本実施形態の熱交換器70に対して、図2、図3で説明したタンク部73の構造を適用してもよい。
Thereby, the temperature distribution of the external air heat-exchanged with the
(第5実施形態)
上述の実施形態では、熱交換器70にて、冷媒、冷却水および外気の3種類の流体間の熱交換を行う例を説明したが、本実施形態では、図15の全体構成図に示すようにヒートポンプサイクル10の構成を変更し、熱交換器70にて、冷媒、冷却水および送風空気の3種類の流体間の熱交換を行うようにした例を説明する。さらに、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、暖房運転および冷房運転に加えて、走行用電動モータMGの廃熱を利用して車室内の暖房を行う廃熱回収運転を行うことができる。
(Fifth embodiment)
In the above-described embodiment, the example in which the
具体的には、このヒートポンプサイクル10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を第1実施形態の室内凝縮器12に相当する構成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120と記載する。
Specifically, in the
さらに、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、第1実施形態の室外熱交換部16に相当する構成として、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単一の熱交換器で構成された室外熱交換器160が設けられている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
Furthermore, in the
次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態のヒートポンプサイクル10では、第1実施形態と同様の暖房運転および冷房運転を行うことができるとともに、廃熱回収運転を行うことができる。廃熱回収運転は、暖房運転の実行時に、冷却水温度Twが予め定めた基準廃熱回収温度(本実施形態では、60℃)度以上になった際に実行される。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. In the
廃熱回収運転時には、通常の暖房運転時と同様に、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る。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へ流入させる冷却水回路に切り替える。
In the waste heat recovery operation, as in the normal heating operation, the air conditioning control device closes the on-off
これにより、ヒートポンプサイクル10は、図15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15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。
As a result, the
従って、圧縮機11から吐出された高圧高温冷媒は、通常の暖房運転時と同様に、熱交換器70の室内凝縮部120へ流入して車室内送風空気と熱交換する。これにより、車室内送風空気が加熱される。さらに、本実施形態では、冷却水循環回路40が熱交換器70のラジエータ部43へ冷却水を流入させる冷却水回路に切り替えられているので、車室内送風空気は、ラジエータ部43へ流入した冷却水と熱交換して加熱される。
Accordingly, the high-pressure and high-temperature refrigerant discharged from the
熱交換器70の室内凝縮部120から流出した車室内送風空気は、暖房用固定絞り13へ流入して減圧膨張され、室外熱交換器160へ流入する。室外熱交換器160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の有する熱を吸熱して蒸発する。以降の作動は、通常の暖房運転時と同様である。
The vehicle interior blown air that has flowed out of the
以上の如く、廃熱回収運転時には、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および冷却水循環回路40を循環する冷却水の有する熱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。つまり、走行用電動モータMGの廃熱を有効に利用した車室内の暖房を実現できる。
As described above, during the waste heat recovery operation, the air blown into the vehicle interior is heated by the heat of the refrigerant discharged from the
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。
Furthermore, according to the configuration of the
もちろん、本実施形態のヒートポンプサイクル10に対して、第2〜第4実施形態にて説明した熱交換器70を適用してもよい。さらに、第4実施形態にて説明した熱交換器70を採用すれば、暖房運転時あるいは廃熱回収運転時に車室内送風空気の温度分布を抑制できる。
Of course, you may apply the
(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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、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する冷媒用チューブ16aの本数割合を、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する冷媒用チューブ16aの本数割合より小さくした例について説明したが、本数割合はこれに限定されない。
(1) In the above-described embodiment, the ratio of the number of the
例えば、上流側熱交換部71における本数割合を下流側熱交換部72における本数割合よりも大きくしてもよいし、上流側熱交換部71における本数割合と下流側熱交換部72における本数割合とを同等をしてもよい。
For example, the number ratio in the upstream
さらに、上述の実施形態では、冷媒用チューブ16aおよび冷却水用チューブ43aを交互に配置することによって、上流側熱交換部71を構成した例を説明したが、各熱交換部71、72における各チューブ16a、43aの配置はこれに限定されることなく、3種類の流体間の熱交換量に応じて適宜決定すればよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the upstream
(2)上述の実施形態では、熱交換器70のパス構成として、図9および図14を用いて説明したものを採用しているが、熱交換器70のパス構成は、これに限定されず種々のパス構成を採用することができる。
(2) In the above-described embodiment, the path configuration of the
この際、各タンク空間73a〜73c内の流体間同士の不必要な熱交換を抑制するために、外気の流れ方向Xから見たときに、最下流側冷媒集合空間と最下流側熱媒体集合空間が重合するように配置され、最下流側冷媒集合空間と中間温度冷媒用空間が重合するように配置されていることが望ましい。
At this time, in order to suppress unnecessary heat exchange between the fluids in the
また、上述の実施形態では、冷媒流入ポート161、冷媒流出ポート162、冷却水流入ポート431、および冷却水流出ポート432を、筒状に形成されるタンク部73の筒状側面、あるいは長手方向端部に設けられて各タンク空間73a〜73cを閉塞する蓋部材に配置した例を説明したが、これらの流入出ポートの配置はこれに限定されない。
In the above-described embodiment, the
(3)上述の第1実施形態のヒートポンプサイクル10では、冷房用膨張弁19として、電気式の可変絞り機構を採用した例を説明したが、冷房用の減圧手段として、オリフィスまたはキャピラリチューブ等からなる冷房用固定絞りを採用してもよい。さらに、この冷房用固定絞りとしては、冷房運転時に熱交換器70の室外熱交換部16から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた基準過冷却度となるように設定されたものが望ましい。
(3) In the
同様に、第5実施形態のヒートポンプサイクルでは、暖房用固定絞り13として、暖房運転時に熱交換器70の室内凝縮部120から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた基準過冷却度となるように設定されたものが望ましい。さらに、暖房用固定絞り13に代えて、冷房用膨張弁19と同様の可変絞り機構を採用し、暖房運転時に熱交換器70の室内凝縮部120から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた基準過冷却度となるように絞り開度を制御してもよい。
Similarly, in the heat pump cycle of the fifth embodiment, as the fixed
もちろん、熱交換器70の室外熱交換部16あるいは室内凝縮部120から流出する冷媒、すなわち最下流側冷媒集合空間内の冷媒は、必ず過冷却度を有する液相状態となっている必要はなく、飽和液相状態になっていてもよいし、乾き度の極めて低い気液二相状態となっていてもよい。
Of course, the refrigerant flowing out of the outdoor
(4)上述の実施形態では、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流体として外気あるは送風空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2流体として内燃機関(エンジン)の冷却水を採用してもよい。この場合は、内燃機関(エンジン)が外部熱源となる。
(4) In the above-described embodiment, the refrigerant of the
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。
Further, when the
また、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。
Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which applied the
例えば、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。 For example, it can be applied as a heat exchanger applied to a cooling system. The first fluid is a heat medium that absorbs the amount of heat of the first device that generates heat during operation, the second fluid is the heat medium that absorbs the amount of heat of the second device that generates heat during operation, and the third fluid The fluid may be outdoor air.
また、上記した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、液相といった状態の異なる流体も含む意味である。従って、第1流体をヒートポンプサイクル10の高圧側冷媒とし、第2流体をヒートポンプサイクル10の低圧側冷媒としてもよい。
The above-mentioned three types of fluids not only mean fluids having different physical properties and components, but also fluids having the same physical properties and components but having different states such as temperature, gas phase, and liquid phase. Including meaning. Therefore, the first fluid may be the high-pressure side refrigerant of the
(5)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。
(5) In the above-described embodiment, the example in which the electric three-
(6)上述の第1実施形態のヒートポンプサイクル10では、室内凝縮器12にて高圧冷媒と送風空気とを熱交換させることによって送風空気を加熱した例を説明したが、室内凝縮器12に代えて、例えば、熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を設け、この熱媒体循環回路に高圧冷媒と熱媒体とを熱交換させる水−冷媒熱交換器、および水−冷媒熱交換器にて加熱された熱媒体と送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する加熱用熱交換器等を配置してもよい。
(6) In the
つまり、高圧冷媒を熱源として、熱媒体を介して間接的に送風空気を加熱するようにしてもよい。さらに、内燃機関を有する車両に適用する場合は、内燃機関の冷却水を熱媒体として、熱媒体循環回路を流通させるようにしてもよい。また、電気自動車においては、バッテリや電気機器を冷却する冷却水を熱媒体として、熱媒体循環回路を流通させるようにしてもよい。 In other words, the blown air may be indirectly heated through the heat medium using the high-pressure refrigerant as a heat source. Furthermore, when applied to a vehicle having an internal combustion engine, the heat medium circulation circuit may be circulated using cooling water of the internal combustion engine as a heat medium. Moreover, in an electric vehicle, you may make it distribute | circulate a heat-medium circulation circuit by using the cooling water which cools a battery and an electric equipment as a heat medium.
16a 冷媒用チューブ(第1チューブ)
43a 冷却水用チューブ(第2チューブ)
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)
73 タンク部
731 プレートヘッダ
732 タンクヘッダ
733 中間プレート
734 仕切プレート
16a Refrigerant tube (first tube)
43a Cooling water tube (second tube)
70a Outside air passage (third fluid passage)
71 Upstream heat exchange section (heat exchange section)
72 Downstream heat exchanger (heat exchanger)
73
Claims (8)
前記第1チューブ(16a)を流通する前記第1流体および前記第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体のうちいずれか一方の集合あるいは分配を行うタンク空間(73a〜73c)が形成されたタンク部(73)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)、および前記第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)が設けられ、
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)同士が重合するように配置される部位および前記第1チューブ(16a)と前記第2チューブ(43a)が重合するように配置される部位の双方が存在するように配置され、
前記タンク部(73)は、前記第1、第2チューブ(16a、43a)が接合されるプレートヘッダ(731)、内部に前記タンク空間(73a〜73c)を形成するタンクヘッダ(732)、前記第1、第2チューブ(16a、43a)と前記タンク空間(73a〜73c)とを連通させる複数の連通路(733a、733b)が形成された中間プレート(733)、および前記連通路(733a、733b)と前記タンク空間(73a〜73c)とを連通させる複数の連通穴(734a〜734c)が形成された仕切りプレート(734)を有し、
さらに、前記タンク部(73)には、前記第3流体の流れ方向(X)に並んで配置された3つのタンク空間(73a〜73c)が形成されており、
前記3つのタンク空間(73a〜73c)のうち、前記第3流体の流れ方向(X)の中央に配置されたものを中央側タンク空間(73c)とし、前記複数の連通路(733a、733b)のうち、前記第1、第2チューブ(16a、43a)のいずれか一方と前記中央側タンク空間(73c)とを連通させるものを中央側連通路(733b)としたときに、
前記中央側連通路(733b)は、前記中間プレート(733)の表裏を貫通する貫通穴で形成されており、さらに、前記第1、第2チューブ(16a、43a)の長手方向から見たときに、前記第1、第2チューブ(16a、43a)と重合する位置から中央側タンク空間(73c)側へ向かって延びる形状に形成されていることを特徴とする熱交換器。 The first tube (16a) through which the first fluid circulates and the second tube (43a) through which the second fluid circulates are stacked, and the first fluid and the third fluid are exchanged in heat and the first fluid is exchanged. A heat exchange section (71, 72) for exchanging heat between two fluids and the third fluid;
Tank spaces (73a to 73c) for collecting or distributing one of the first fluid flowing through the first tube (16a) and the second fluid flowing through the second tube (43a) are formed. A tank part (73),
A space formed between adjacent tubes of the first tube (16a) and the second tube (43a) forms a third fluid passage (70a) through which the third fluid flows,
In the third fluid passage (70a), heat exchange between the first fluid and the third fluid and heat exchange between the second fluid and the third fluid are promoted, and the first tube (16a) is promoted. An outer fin (50) that enables heat transfer between the first fluid flowing through the second tube (43a) and the second fluid flowing through the second tube (43a);
As said heat exchange part (71, 72), the upstream heat exchange part (71) arrange | positioned upstream of the flow direction (X) of the said 3rd fluid, and the downstream of the flow direction (X) of the said 3rd fluid A downstream heat exchange section (72) disposed on the side,
The first tube (16a) is disposed in both the upstream heat exchange section (71) and the downstream heat exchange section (72),
The second tube (43a) is disposed on at least one of the upstream heat exchange section (71) and the downstream heat exchange section (72),
When viewed from the flow direction (X) of the third fluid, the upstream heat exchange section (71) and the downstream heat exchange section (72) are superposed on each other. It is arranged so that there are both a part to be arranged and a part to be arranged so that the first tube (16a) and the second tube (43a) are polymerized,
The tank part (73) includes a plate header (731) to which the first and second tubes (16a, 43a) are joined, a tank header (732) that forms the tank spaces (73a to 73c) inside, An intermediate plate (733) formed with a plurality of communication passages (733a, 733b) for communicating the first and second tubes (16a, 43a) and the tank spaces (73a-73c), and the communication passages (733a, 733b) and a partition plate (734) in which a plurality of communication holes (734a to 734c) for communicating the tank spaces (73a to 73c) are formed,
Furthermore, in the tank part (73), three tank spaces (73a to 73c) arranged side by side in the flow direction (X) of the third fluid are formed,
Of the three tank spaces (73a to 73c), the one disposed in the center in the flow direction (X) of the third fluid is a central tank space (73c), and the plurality of communication passages (733a, 733b). When one of the first and second tubes (16a, 43a) and the central tank space (73c) communicate with each other as a central communication path (733b),
The central side communication path (733b) is formed by a through hole penetrating the front and back of the intermediate plate (733), and when viewed from the longitudinal direction of the first and second tubes (16a, 43a). Further, the heat exchanger is formed in a shape extending from the position where it overlaps with the first and second tubes (16a, 43a) toward the central tank space (73c).
前記中央側タンクヘッダ(732a)の外周面と前記端側タンクヘッダ(732b)の外周面との間には、前記中央側タンクヘッダ(732a)内の流体と前記端側タンクヘッダ(732b)内の流体との熱移動を抑制する断熱用空間(73d)が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 The tank header (732) includes at least a central tank header (732a) that forms the central tank space (73c) and an end that forms tank spaces (73a, 73b) other than the central tank space (73c). Side tank header (732b)
Between the outer peripheral surface of the central tank header (732a) and the outer peripheral surface of the end tank header (732b), the fluid in the central tank header (732a) and the end tank header (732b) The heat exchanger according to claim 1, wherein a heat insulating space (73 d) that suppresses heat transfer with the fluid is formed.
前記中央側タンクヘッダ(732a)および前記端側タンクヘッダ(732b)は、互いに異なる部材で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器。 The tank header (732) includes at least a central tank header (732a) that forms the central tank space (73c) and an end that forms tank spaces (73a, 73b) other than the central tank space (73c). Side tank header (732b)
The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the central tank header (732a) and the end tank header (732b) are formed of different members.
前記3つのタンク空間(73a〜73c)のうち、前記第3流体の流れ方向(X)の最上流側に配置されたものを上流端側タンク空間(73a)とし、前記第3流体の流れ方向(X)の最下流側に配置されたものを下流端側タンク空間(73b)としたときに、
前記第1流体は、前記冷凍サイクル(10)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、室外空気であり、
前記中央側タンク空間(73c)は、前記熱媒体を集合あるいは分配する空間を形成しており、
前記上流端側タンク空間(73a)および前記下流端側タンク空間(73b)のうち少なくとも一方は、外部へ流出させる前記冷媒を集合させる最下流側冷媒集合空間を形成していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。 A heat exchanger used as a condenser for condensing refrigerant in a vapor compression refrigeration cycle (10),
Of the three tank spaces (73a to 73c), the one disposed on the most upstream side in the flow direction (X) of the third fluid is defined as an upstream end side tank space (73a), and the flow direction of the third fluid When the downstream end of (X) is the downstream end tank space (73b),
The first fluid is a refrigerant of the refrigeration cycle (10);
The second fluid is a heat medium that absorbs the amount of heat of the external heat source,
The third fluid is outdoor air;
The central tank space (73c) forms a space for collecting or distributing the heat medium,
At least one of the upstream end side tank space (73a) and the downstream end side tank space (73b) forms a most downstream side refrigerant collecting space for collecting the refrigerant flowing out to the outside. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3.
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