JP6191493B2 - 熱交換システム - Google Patents

Description

本発明は、熱交換システムに関し、特に、三流体熱交換器を備える熱交換システムに関する。

従来、ヒートポンプサイクルの冷媒が流れる冷媒用チューブと、モータの冷却水が流れる冷却媒体用チューブとを互いに交互に積層配置し、隣り合う冷媒用チューブと冷却媒体用チューブとの間に外気通路が形成され、冷媒、冷却水、外気の３種類の流体間での熱交換が可能に構成された、熱交換器が提案されている（たとえば、特開２０１２−１１７８０２号公報（特許文献１）参照）。

特開２０１２−１１７８０２号公報

特許文献１に記載のヒートポンプサイクルを流れる冷媒は、熱交換器において、暖房時には吸熱し、冷房時には放熱する。冷房時に熱交換器に高温の冷媒が流入すると、冷媒の熱が冷却水に伝達されて、冷却水を用いて冷却される熱源の冷却性能が低下してしまう問題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、冷房時および暖房時の両方において、熱源を効率よく安定的に冷却できる、熱交換システムを提供することである。

本発明に係る熱交換システムは、空調用冷媒が循環する空調用冷媒回路と、熱源を冷却するための冷却用冷媒が循環する冷却用冷媒回路と、空調用冷媒、冷却用冷媒および空気の間で熱交換を行なう熱交換器とを備えている。熱交換器は、空調用冷媒が流れる複数の第１チューブと、複数の第１チューブを連通する第１ヘッダタンクと、冷却用冷媒が流れる複数の第２チューブと、複数の第２チューブを連通する第２ヘッダタンクと、第１チューブと第２チューブとの間に配置されたフィンとを有している。第１チューブと第２チューブとは交互に積層されて配置されている。第１ヘッダタンクの近傍に、空調用冷媒と冷却用冷媒との熱交換を抑制する熱交換抑制部が形成されている。

このように構成された熱交換システムによれば、第１ヘッダタンクの近傍に熱交換抑制部を設けることにより、高温の空調用冷媒と冷却用冷媒との熱交換が抑制されるので、冷却用冷媒の受熱を抑制できる。したがって、冷房時においても熱源を効率よく安定的に冷却することができる。

上記の熱交換システムにおいて、第１チューブは、第１ヘッダタンクから第１チューブへ空調用冷媒が流入する冷媒流入部を有している。熱交換抑制部は、冷媒流入部を含んでいる。この場合は、空調用冷媒の温度が最も高い部位において空調用冷媒から冷却用冷媒への熱伝達を抑制する構成とすることで、より効率的に冷却用冷媒の加熱を抑制することができる。

上記の熱交換システムにおいて、熱交換抑制部は、第１チューブと第２チューブとの間にフィンが配置されていないフィン非配置部を含んでいる。この場合は、簡単な構成で、第１チューブと第２チューブとを熱的に非連結とすることができ、空調用冷媒から冷却用冷媒への熱伝達を抑制する構成を容易に実現することができる。

上記の熱交換システムにおいて、熱交換抑制部では、第１チューブおよび第２チューブのうち、第１チューブのみが積層されている。熱交換抑制部において空調用冷媒のみが流れる構成とすることで、空調用冷媒と冷却用冷媒との熱交換が抑制されるので、冷房運転時に冷却用冷媒の加熱を抑制でき、熱源を効率よく安定的に冷却することができる。

本発明の熱交換システムによると、冷房時および暖房時の両方において、熱源を効率よく安定的に冷却することができる。

実施の形態１に係る空調用冷媒回路と冷却用冷媒回路とを示す作動説明図である。 図１に示す空調用冷媒回路の冷房運転時の作動説明図である。 実施の形態１の熱交換器における空調用冷媒および冷却用冷媒の流れを説明する模式的な斜視図である。 実施の形態１の熱交換器に含まれるチューブの一部構成を示す分解斜視図である。 実施の形態１の熱交換器を一方側から側方視した模式図である。 実施の形態１の熱交換器を他方側から側方視した模式図である。 実施の形態２の熱交換器を他方側から側方視した模式図である。 実施の形態３の熱交換器に含まれるチューブの一部構成を示す分解斜視図である。 実施の形態３の熱交換器における空調用冷媒および冷却用冷媒の流れを説明する模式的な斜視図である。 実施の形態３の熱交換器を他方側から側方視した模式図である。 実施の形態４の熱交換器に含まれるチューブの一部構成を示す分解斜視図である。 実施の形態４の熱交換器における空調用冷媒および冷却用冷媒の流れを説明する模式的な斜視図である。 実施の形態４の熱交換器を他方側から側方視した模式図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る空調用冷媒回路１００ｃと冷却用冷媒回路１００ａとを示す作動説明図である。図１に示す熱交換システム１００は、たとえば走行用モータを走行用駆動源として備えている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、またはプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）などの車両に搭載され得る。熱交換システム１００は、冷却用冷媒回路１００ａによる機器５（インバータ、電動発電機、または電池などの発熱する機器のことであり、熱源５ともいう）の冷却を行なうと共に、空調用冷媒回路１００ｃによる冷房暖房運転を可能としている。

空調用冷媒回路１００ｃは、車室内の暖房または冷房を行なうための、蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。空調用冷媒回路１００ｃは、圧縮機６、室内放熱器１１、電磁弁７、電磁弁７に並列に接続された電気式膨張弁１７による暖房絞り、室外熱交換器となる熱交換器（液冷熱交換器）５１、三方弁１３、およびアキュムレータ１０を備えている。加えて、空調用冷媒回路１００ｃは、三方弁１３から分岐する分岐流路に設けられた冷房絞り１４および蒸発器９を備えている。三方弁１３に替えて、周知のように電磁弁を使用してもよい。矢印Ｙ１にて示す空調用冷媒Ｙ１は、空調用冷媒回路１００ｃを循環して流れる。

冷却用冷媒回路１００ａは、熱源５側の冷却回路である。矢印Ｙ２にて示す冷却用冷媒Ｙ２は、熱源５、ポンプ３、熱交換器５１、三方弁２、熱源５の順に、冷却用冷媒回路１００ａを循環して流れる。熱源５を通って流れるとき熱源５から伝熱された冷却用冷媒Ｙ２が、熱交換器５１で外気へ放熱することにより、熱源５は冷却される。

空調用冷媒回路１００ｃおよび冷却用冷媒回路１００ａを構成する各機器のうち、室内放熱器１１、および蒸発器９は、車室内（インストルメントパネル内）の空調ケース２１内に配設されている。圧縮機６、熱交換器５１、送風機１６、熱源５などは、エンジンルーム内に配設されている。

圧縮機６は、図示しない電動モータによって駆動されて、冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する電動式の流体機械であり、作動回転数によって冷媒の吐出量を調節可能としている。

室内放熱器１１は、内部に冷媒流路が形成された放熱用の熱交換器であり、空調ケース内の空調用空気流の下流側に配設されている。室内放熱器１１内の冷媒流路には、圧縮機６から吐出された高温高圧の冷媒が流れ、室内放熱器１１は、空調ケース内を流通して、室内放熱器１１自身を通過する空調用空気流に放熱して、空調用空気流を加熱するようになっている。

電磁弁７は、全開と全閉との切替が可能な仕様とされている。制御絞りを成す電気式膨張弁１７による暖房絞りは、所定開度の絞りを構成し、室内放熱器１１から流出される冷媒を減圧する減圧手段である。

熱交換器５１の車両後方側には、空気流Ｙ３を供給する送風機１６が設けられている。送風機１６は、ファンの回転数が増減されることで、空気流Ｙ３の送風量が調節されるようになっている。なお、送風機１６は、熱交換器５１の車両前方側に設けられて、空気流Ｙ３を車両の前方側から後方側に供給する押し込み式の空気流供給手段としても良い。

熱交換器５１は、送風機１６によって矢印Ｙ３のように流れる空気流Ｙ３と、空調用冷媒Ｙ１と、冷却用冷媒Ｙ２とに係る三流体が流れる三流体熱交換器として構成されている。熱交換器５１は、空調用冷媒Ｙ１、冷却用冷媒Ｙ２および空気流Ｙ３の間で熱交換を行なう。

三方弁１３は、冷媒が冷房絞り（減圧弁）１４側を流通する場合と、冷媒を主としてアキュムレータ１０側に流通させる場合とに切替えることができる。三方弁１３は、電磁弁７および電気式膨張弁１７と共に、冷暖房切替え手段を形成している。

冷房絞り１４は、減圧手段であり、所定開度の絞りを備え、冷媒を減圧するようになっている。蒸発器９は、冷房絞り１４の下流側に設けられた熱交換器であり、冷房絞り１４で減圧された冷媒と空調ケース２１内を流通する空調用空気流との間で熱交換して、空調用空気流を冷却するようになっている。蒸発器９は、空調ケース２１内で流路全体を横断するように設けられている。蒸発器９は、空調ケース２１内で室内放熱器１１よりも空調用空気流の上流側に配設されている。

アキュムレータ１０は、気液分離手段であり、三方弁１３を介して熱交換器５１から流出された冷媒、または冷房絞り１４を通って蒸発器９から流出された冷媒を受け入れる。アキュムレータ１０は、圧縮機６の吸入側に設置されており、冷媒の気液を分離して底部に液冷媒を溜め、ガス冷媒を圧縮機６へ吸入させるようになっている。

室内ユニットは、空調用空気流の温度を、乗員が設定する設定温度に調節して車室内に吹出すユニットであり、空調ケース２１内にブロワ２５、蒸発器９、室内放熱器１１、およびエアミックスドア１２などが設けられている。

ブロワ２５は、内外気切替えドア２７の切替えによって車室内または車室外から空調用空気流を空調ケース２１内に取り入れて、最下流側となる各種吹出口から車室内へ吹出す送風手段である。ブロワ２５の空調用空気流の下流側には、上記で説明した蒸発器９、および室内放熱器１１が配設されている。また、室内放熱器１１と空調ケース２１との間には、空調用空気流が室内放熱器１１をバイパスして流通可能となるバイパス通路２６が形成されている。

エアミックスドア１２は、室内放熱器１１、およびバイパス通路２６を通過する空調用空気流量を調節する調節手段である。エアミックスドア１２は、室内放熱器１１の空調用空気流通部、またはバイパス通路２６を開閉する回動式のドアである。エアミックスドア１２の開度に応じて、室内放熱器１１を流通する加熱空気流と、蒸発器９で冷却されてバイパス通路２６を流通する冷却空気流との流量割合が調節されて、室内放熱器１１の下流側の空調用空気温度が調節されるようになっている。

暖房運転時には、電磁弁７が閉じられ、電気式膨張弁１７は暖房絞りとして流路を絞り、空調用冷媒Ｙ１が減圧されて熱交換器５１から成る液冷熱交換器に流入するようになっている。暖房運転時に電気式膨張弁１７による暖房絞りから空調用冷媒Ｙ１が流出される場合、空調用冷媒Ｙ１は低温低圧に減圧されているので、熱交換器５１は空気流から吸熱する吸熱用熱交換器（吸熱器）として機能する。

暖房運転時においては、空調用冷媒Ｙ１は、圧縮機６、室内放熱器１１、電気式膨張弁（絞り）１７、熱交換器（暖房時は吸熱器として機能する）５１、三方弁１３、アキュムレータ１０、圧縮機６の順に、空調用冷媒回路１００ｃを循環して流れる。なお、除湿暖房時は、冷房絞り（減圧弁）１４、蒸発器９側にも空調用冷媒Ｙ１が流入するように、三方弁１３の開閉設定が調整される。

冷却用冷媒回路１００ａは、蓄熱用バイパス流路１５を有している。空調用冷媒回路１００ｃの暖房運転中に熱交換器５１の表面に霜が付着して除霜運転が必要になるときには、三方弁２の開閉設定を制御して、熱源５、ポンプ３、蓄熱用バイパス流路１５、熱源５の順に通るように、冷却用冷媒Ｙ２が循環し、冷却用冷媒Ｙ２への蓄熱が行なわれる。蓄熱された冷却用冷媒Ｙ２が、霜が付着した熱交換器５１に流入し、さらに送風機１６を作動状態とすることにより、短時間除霜が行なわれる。

図２は、図１に示す空調用冷媒回路１００ｃの冷房運転時の作動説明図である。冷房運転時には、電気式膨張弁１７は閉じられて、室内放熱器１１から流出される空調用冷媒Ｙ１は開状態の電磁弁７を経由して、減圧を受けずに室外熱交換器を成す熱交換器５１に流入するようになっている。冷房運転時に、空調用冷媒Ｙ１は減圧されずに高温高圧のままであるので、熱交換器５１は空調用冷媒Ｙ１が冷却される液冷放熱器として機能する。

冷房運転時においては、矢印Ｙ１にて示す空調用冷媒Ｙ１は、圧縮機６から室内放熱器１１、電磁弁（開）７、室外の熱交換器（冷房時は水冷凝縮器として機能する）５１、三方弁１３、冷房絞り１４、蒸発器９、アキュムレータ１０、圧縮機６の順に、空調用冷媒回路１００ｃを循環して流れる。室内放熱器１１には、エアミックスドア１２が閉じられることで、空調用空気流が流れない。

以下、本実施の形態の熱交換システム１００における熱交換器５１の構成について詳細に説明する。図３は、実施の形態１の熱交換器５１における空調用冷媒および冷却用冷媒の流れを説明する模式的な斜視図である。図４は、実施の形態１の熱交換器５１に含まれる第１チューブ６１および第２チューブ７１の一部構成を示す分解斜視図である。図３および図４を参照して、熱交換器５１は、所定の間隔をおいて対向配置された第１ヘッダタンク６２および第２ヘッダタンク７２と、第１ヘッダタンク６２に連結された複数の第１チューブ６１と、第２ヘッダタンク７２に連結された複数の第２チューブ７１とを有している。

第１チューブ６１には、空調用冷媒Ｙ１が流れる。第２チューブ７１には、冷却用冷媒Ｙ２が流れる。第１チューブ６１および第２チューブ７１は、互いに平行に、所定の間隔を空けて交互に積層されて配置されている。第１チューブ６１は、２つの第２チューブ７１の間に配置されている。第２チューブ７１は、２つの第１チューブ６１の間に配置されている。

図４に示すように、第１チューブ６１および第２チューブ７１は、長手方向に垂直な断面が扁平な扁平チューブ形状に形成されている。第１チューブ６１および第２チューブ７１は、扁平な断面形状の短辺が、その積層方向に沿って延びるように、配列されている。第１チューブ６１および第２チューブ７１は、扁平チューブの厚み方向に間隔を隔てて積層されている。

第１ヘッダタンク６２は、複数の第１チューブ６１の積層方向に延びている。第１ヘッダタンク６２は、複数の第１チューブ６１の長手方向の一端側に配置されており、複数の第１チューブ６１を連通している。第１ヘッダタンク６２は、複数の第１チューブ６１を流通する空調用冷媒Ｙ１の集合または分配を行なう。第２ヘッダタンク７２は、複数の第１チューブ６１の長手方向の他端側に配置されている。第１チューブ６１は、第１ヘッダタンク６２と第２ヘッダタンク７２とを結ぶ方向に延びており、第１ヘッダタンク６２と第２ヘッダタンク７２との間に配置されている。

第１ヘッダタンク６２の長手方向の一端側には、図３に示すように、第１ヘッダタンク６２へ空調用冷媒Ｙ１を導入させる導入配管６４ｂが接続されているとともに、第１ヘッダタンク６２から空調用冷媒Ｙ１を導出させる導出配管６４ｃが接続されている。第１ヘッダタンク６２の長手方向の他端側は、閉塞部材によって閉塞されている。

第２ヘッダタンク７２は、複数の第２チューブ７１の積層方向に延びている。第１ヘッダタンク６２は、複数の第２チューブ７１の長手方向の一端側に配置されている。第２ヘッダタンク７２は、複数の第２チューブ７１の長手方向の他端側に配置されており、複数の第２チューブ７１を連通している。第２ヘッダタンク７２は、複数の第２チューブ７１を流通する冷却用冷媒Ｙ２の集合または分配を行なう。第２チューブ７１は、第１ヘッダタンク６２と第２ヘッダタンク７２とを結ぶ方向に延びており、第１ヘッダタンク６２と第２ヘッダタンク７２との間に配置されている。

第２ヘッダタンク７２の長手方向の一端側には、図３に示すように、第２ヘッダタンク７２へ冷却用冷媒Ｙ２を導入させる導入配管７４ｂが接続されているとともに、第２ヘッダタンク７２から冷却用冷媒Ｙ２を導出させる導出配管７４ｃが接続されている。第２ヘッダタンク７２の長手方向の他端側は、閉塞部材によって閉塞されている。

第１ヘッダタンク６２は、第１チューブ６１および第２チューブ７１の長手方向の一端側に配置されている。第２ヘッダタンク７２は、第１チューブ６１および第２チューブ７１の長手方向の他端側に配置されている。第１チューブ６１および第２チューブ７１は、いずれも長手方向の一端側が第１ヘッダタンク６２に固定されており、長手方向の他端側が第２ヘッダタンク７２に固定されている。第１チューブ６１は、第２ヘッダタンク７２とは連通することなく、長手方向の他端側が第２ヘッダタンク７２に固定されている。第２チューブ７１は、第１ヘッダタンク６２とは連通することなく、長手方向の一端側が第１ヘッダタンク６２に固定されている。

熱交換器５１は、第１チューブ６１を流れる空調用冷媒Ｙ１と、第１チューブ６１の周囲を流れる空気流Ｙ３とを熱交換させる。熱交換器５１はまた、第２チューブ７１を流れる冷却用冷媒Ｙ２と、第２チューブ７１の周囲を流れる空気流Ｙ３とを熱交換させる。熱交換器５１はさらに、第１チューブ６１を流れる空調用冷媒Ｙ１と、第２チューブ７１を流れる冷却用冷媒Ｙ２とを熱交換させる。熱交換器５１は、空調用冷媒Ｙ１、冷却用冷媒Ｙ２、および空気流Ｙ３の３種類の流体間での熱交換が可能に構成されている。

第１チューブ６１と第２チューブ７１との間に形成される空間は、送風機１６から送風された空気流Ｙ３が流れる経路を形成している。空気流Ｙ３は、交互に離隔して積層された第１チューブ６１および第２チューブ７１間の隙間を流れ、空調用冷媒Ｙ１および冷却用冷媒Ｙ２と熱交換する。空気流Ｙ３は、第１チューブ６１および第２チューブ７１の扁平な断面形状の長辺に沿って流れる。空気流Ｙ３は、第１チューブ６１および第２チューブ７１の長手方向に直交する方向に沿って、熱交換器５１内を流れる。扁平チューブ形状の第１チューブ６１および第２チューブ７１は、空気流Ｙ３の流れ方向に沿って、交互に並んで配列されている。

図４を参照して、第１チューブ６１は、上流部６１１と、下流部６１２と、折り返し部６１４とを有している。第１チューブ６１内を流れる空調用冷媒Ｙ１の流れにおいて、折り返し部６１４よりも上流側の部位が上流部６１１を構成しており、折り返し部６１４よりも下流側の部位が下流部６１２を構成している。

上流部６１１と下流部６１２とは、第１チューブ６１の長手方向の一方側の端部６１３において、外部に開口している。上流部６１１および下流部６１２が開口する側の端部６１３に第１ヘッダタンク６２を配置することで、第１ヘッダタンク６２の内部空間と第１チューブ６１とが連通している。

上流部６１１と下流部６１２とは、第１チューブ６１の長手方向の他方側の端部において、外部に開口することなく、折り返し部６１４によって接続されている。これにより、第２ヘッダタンク７２の内部空間と第１チューブ６１とが連通することなく、上流部６１１と下流部６１２とが互いに連通している。

空調用冷媒Ｙ１は、第１チューブ６１内を、上流部６１１、折り返し部６１４、および下流部６１２の順に流れる。第１ヘッダタンク６２から上流部６１１へ流入した空調用冷媒Ｙ１は、折り返し部６１４においてその流れ方向を転換して下流部６１２へ流入し、第１ヘッダタンク６２へ戻る。第１チューブ６１は、第１ヘッダタンク６２から第１チューブ６１の上流部６１１へ空調用冷媒Ｙ１が流入する冷媒流入部６１１ｅと、第１チューブ６１の下流部６１２から第１ヘッダタンク６２へ空調用冷媒Ｙ１が流出する冷媒流出部６１２ｅとを有している。

図３の模式的な斜視図中の実線矢印は、空調用冷媒Ｙ１の流れを示している。より詳細には、空調用冷媒Ｙ１は、導入配管６４ｂを経由して第１ヘッダタンク６２へ導入され、第１ヘッダタンク６２から第２ヘッダタンク７２へ向かう方向に流れ、第２ヘッダタンク７２の手前でＵターンし、第２ヘッダタンク７２から第１ヘッダタンク６２へ戻る方向に流れ、第１ヘッダタンク６２から導出配管６４ｃを経由して導出される。

第２チューブ７１は、上流部７１１と、下流部７１２と、折り返し部７１４とを有している。第２チューブ７１内を流れる冷却用冷媒Ｙ２の流れにおいて、折り返し部７１４よりも上流側の部位が上流部７１１を構成しており、折り返し部７１４よりも下流側の部位が下流部７１２を構成している。

上流部７１１と下流部７１２とは、第２チューブ７１の長手方向の一方側の端部７１３において、外部に開口している。上流部７１１および下流部７１２が開口する側の端部７１３に第２ヘッダタンク７２を配置することで、第２ヘッダタンク７２の内部空間と第２チューブ７１とが連通している。

上流部７１１と下流部７１２とは、第２チューブ７１の長手方向の一方側の端部において、外部に開口することなく、折り返し部７１４によって接続されている。これにより、第２ヘッダタンク７２の内部空間と第１チューブ６１とが連通することなく、上流部７１１と下流部７１２とが互いに連通している。

冷却用冷媒Ｙ２は、第２チューブ７１内を、上流部７１１、折り返し部７１４、および下流部７１２の順に流れる。第２ヘッダタンク７２から上流部７１１へ流入した冷却用冷媒Ｙ２は、折り返し部７１４においてその流れ方向を転換して下流部７１２へ流入し、第２ヘッダタンク７２へ戻る。第２チューブ７１は、第２ヘッダタンク７２から第２チューブ７１の上流部７１１へ空調用冷媒Ｙ１が流入する冷媒流入部７１１ｅと、第２チューブ７１の下流部７１２から第２ヘッダタンク７２へ冷却用冷媒Ｙ２が流出する冷媒流出部７１２ｅとを有している。

図３の模式的な斜視図中の点線矢印は、冷却用冷媒Ｙ２の流れを示している。より詳細には、冷却用冷媒Ｙ２は、導入配管７４ｂを経由して第２ヘッダタンク７２へ導入され、第２ヘッダタンク７２から第１ヘッダタンク６２へ向かう方向に流れ、第１ヘッダタンク６２の手前でＵターンし、第１ヘッダタンク６２から第２ヘッダタンク７２へ戻る方向に流れ、第２ヘッダタンク７２から導出配管７４ｃを経由して導出される。

第１チューブ６１の上流部６１１と、第２チューブ７１の下流部７１２とは、第１チューブ６１および第２チューブ７１の積層方向に並ぶように配置されている。第１チューブ６１の下流部６１２と、第２チューブ７１の上流部７１１とは、第１チューブ６１および第２チューブ７１の積層方向に並ぶように配置されている。空気流Ｙ３の風上側に、第１チューブ６１の下流部６１２と第２チューブ７１の上流部７１１とが配置されている。空気流Ｙ３の風下側に、第１チューブ６１の上流部６１１と第２チューブ７１の下流部７１２とが配置されている。

空気流Ｙ３の流れ方向の上流側において、空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２とは、いずれも、第２ヘッダタンク７２から第１ヘッダタンク６２へ向かう方向である、図３，４中の下向き方向へ流れている。空気流Ｙ３の流れ方向の下流側において、空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２とは、いずれも、第１ヘッダタンク６２から第２ヘッダタンク７２へ向かう方向である、図３，４の上向き方向に流れている。

図５は、実施の形態１の熱交換器５１を一方側から側方視した模式図である。図５には、図３に模式的に示す熱交換器５１を、その厚み方向に沿って図３中の手前側から見た側面図が図示されている。図５には、第１チューブ６１および第２チューブ７１の扁平な断面形状の長辺に沿って、下流部６１２および上流部７１１が配置されている側から、熱交換器５１を側方視した模式図が図示されている。図５には、図３に示す空気流Ｙ３の流れ方向に沿って、風上側から側方視した熱交換器５１が図示されている。

図５中の実線矢印は、第１チューブ６１の下流部６１２内を流れる空調用冷媒Ｙ１の流れを示している。空調用冷媒Ｙ１は、第１ヘッダタンク６２へ流入する方向へ流れている。図５中の点線矢印は、第２チューブ７１の上流部７１１内を流れる冷却用冷媒Ｙ２の流れを示している。冷却用冷媒Ｙ２は、第２ヘッダタンク７２から離れる方向へ流れている。空調用冷媒Ｙ１および冷却用冷媒Ｙ２は、図５中の下向き方向に沿って、第２ヘッダタンク７２から第１ヘッダタンク６２へ向かう方向へ流れている。

第１チューブ６１と第２チューブ７１との間には、フィン８０が配置されている。フィン８０は、互いに対向する第１チューブ６１の扁平面と第２チューブ７１の扁平面とに双方に接合された状態で、配置されている。フィン８０は、薄板状金属を波状に曲げ成形したコルゲートフィンであってもよい。フィン８０は、熱交換器５１における、空調用冷媒Ｙ１と空気流Ｙ３との熱交換、および、冷却用冷媒Ｙ２と空気流Ｙ３との熱交換を促進する機能を有している。フィン８０はさらに、第１チューブ６１を流通する空調用冷媒Ｙ１と第２チューブ７１を流通する冷却用冷媒Ｙ２との間の熱交換を促進する機能を有している。

図６は、実施の形態１の熱交換器５１を他方側から側方視した模式図である。図６には、図３に模式的に示す熱交換器５１を、その厚み方向に沿って図３中の奥側から見た側面図が図示されている。図６には、第１チューブ６１および第２チューブ７１の扁平な断面形状の長辺に沿って、上流部６１１および下流部７１２が配置されている側から、熱交換器５１を側方視した模式図が図示されている。図６には、図３に示す空気流Ｙ３の流れ方向に沿って、風下側から側方視した熱交換器５１が図示されている。

図６中の実線矢印は、第１チューブ６１の上流部６１１内を流れる空調用冷媒Ｙ１の流れを示している。空調用冷媒Ｙ１は、第１ヘッダタンク６２から離れる方向へ流れている。図６中の点線矢印は、第２チューブ７１の下流部７１２内を流れる冷却用冷媒Ｙ２の流れを示している。冷却用冷媒Ｙ２は、第２ヘッダタンク７２へ流入する方向へ流れている。空調用冷媒Ｙ１および冷却用冷媒Ｙ２は、図６中の上向き方向に沿って、第１ヘッダタンク６２から第２ヘッダタンク７２へ向かう方向へ流れている。

図６に示すように、第１ヘッダタンク６２の近傍において、フィン８０が設けられていない領域が存在している。第１チューブ６１と第２チューブ７１との間には、フィン８０が配置されていないフィン非配置部８９が形成されている。上述した通り、フィン８０は、空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２との熱交換を促進する機能を有している。フィン非配置部８９においては、フィン８０による空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２との熱交換が妨げられている。フィン非配置部８９は、空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２との熱交換を抑制する熱交換抑制部９０として、設けられている。

第１チューブ６１の上流部６１１と、第２チューブ７１の下流部７１２との間の、第１ヘッダタンク６２の近傍の領域に、熱交換抑制部９０が設けられている。熱交換抑制部９０は、第１チューブ６１のうち、第１ヘッダタンク６２から第１チューブ６１へ空調用冷媒Ｙ１が流入する冷媒流入部６１１ｅ（図４参照）を含んで構成されている。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の熱交換システム１００によれば、図６に示すように、熱交換器５１の第１ヘッダタンク６２の近傍に、第１チューブ６１を流れる空調用冷媒Ｙ１と、第２チューブ７１を流れる冷却用冷媒Ｙ２との熱交換を抑制する、熱交換抑制部９０が形成されている。

図２を参照して説明した通り、冷房運転時に熱交換器５１に流入する空調用冷媒Ｙ１は、圧縮機６で圧縮された後の高温高圧の状態である。熱源５を冷却するための冷却用冷媒Ｙ２が、高温の空調用冷媒Ｙ１からの熱伝達を受けると、冷却用冷媒Ｙ２が加熱されてしまい、熱源５の冷却性能が低下する。そこで、第１ヘッダタンク６２の近傍に熱交換抑制部９０を設けることにより、高温の空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２との熱交換が抑制されるので、冷却用冷媒Ｙ２の受熱を抑制できる。したがって、冷房時においても熱源５を効率よく安定的に冷却することができる。

また図４，６に示すように、熱交換抑制部９０は、第１チューブ６１のうち、第１ヘッダタンク６２から第１チューブ６１へ空調用冷媒Ｙ１が流入する冷媒流入部６１１ｅを含んで構成されている。冷房運転時に第１チューブ６１を流れる空調用冷媒Ｙ１は、冷媒流入部６１１ｅにおいて、最も温度が高く、過熱蒸気の状態である。空調用冷媒Ｙ１の温度が最も高い部位において空調用冷媒Ｙ１から冷却用冷媒Ｙ２への熱伝達を抑制する構成とすることで、より効率的に冷却用冷媒Ｙ２の加熱を抑制することができる。

図３〜６に示すように、第１チューブ６１のうち、第１チューブ６１へ空調用冷媒Ｙ１が流入する冷媒流入部６１１ｅは、第１チューブ６１から空調用冷媒Ｙ１が流出する冷媒流出部６１２ｅよりも、空気流Ｙ３の流れ方向の下流側に配置されている。

第１チューブ６１のうち最上流の冷媒流入部６１１ｅを流れる空調用冷媒Ｙ１は、第１チューブ６１のうち最下流の冷媒流出部６１２ｅを流れる空調用冷媒Ｙ１よりも、温度が高い。冷媒流入部６１１ｅを空気流Ｙ３の風上側に配置すると、冷媒流入部６１１ｅからの放熱を受けた空気流Ｙ３が冷媒流出部６１２ｅの周囲を流れることになり、冷媒流出部６１２ｅにおける空気流Ｙ３への伝熱効率が低下する。そのため、冷媒流入部６１１ｅを空気流Ｙ３の風下側に配置することで、冷媒流出部６１２ｅにおける放熱性能を確保でき、熱交換器５１における空調用冷媒Ｙ１の放熱性能を向上することができる。

また図６に示すように、熱交換抑制部９０は、第１チューブ６１と第２チューブ７１との間にフィン８０が配置されていないフィン非配置部８９を含んでいる。このようにすれば、第１チューブ６１と第２チューブ７１との間の一部箇所にフィン８０を配置しない簡単な構成で、第１チューブ６１と第２チューブ７１とが熱的に非連結となる。これにより、空調用冷媒Ｙ１から冷却用冷媒Ｙ２への熱伝達を抑制する構成を容易に実現することができる。

第１チューブ６１の延びる方向（図６中の上下方向）における、第１チューブ６１の端部６１３（図４参照）から所定の距離までの領域にフィン８０を配置しないことで、図６に示すように、熱交換抑制部９０が形成されている。冷房運転時に空調用冷媒Ｙ１から冷却用冷媒Ｙ２への熱伝達を十分に抑制できるようにするために、端部６１３から、第１チューブ６１の延びる方向における第１チューブ６１の寸法の１／４以上に亘る領域に、熱交換抑制部９０を形成してもよい。一方、暖房運転時などにおける空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２との熱交換効率を十分に確保するために、端部６１３から、第１チューブ６１の延びる方向における第１チューブ６１の寸法の１／２以下に亘る領域に、熱交換抑制部９０を形成してもよい。

（実施の形態２）
図７は、実施の形態２の熱交換器５１を他方側から側方視した模式図である。図７には、実施の形態１で説明した図６に対応する、熱交換器５１の側面図が図示されている。

図７に示すように、第１ヘッダタンク６２から離れる領域においては、互いに対向する第１チューブ６１と第２チューブ７１との両方に接合されたフィン８０が設けられている。第１ヘッダタンク６２の近傍の熱交換抑制部９０においては、第１チューブ６１の周辺にフィン８６が設けられており、第２チューブ７１の周辺にフィン８７が設けられている。フィン８６，８７は、互いに分離されている。第１チューブ６１と第２チューブ７１との間の、フィン８６の先端とフィン８７の先端との間には、フィンが配置されていないフィン非配置部８９が形成されている。

このような構成を備えている実施の形態２によれば、第１チューブ６１の周辺のフィン８６と第２チューブ７１の周辺のフィン８７とが一体化されず分離されていることで、実施の形態１と同様に、フィンが配置されていないフィン非配置部８９が形成されている。これにより、空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２との熱交換が抑制されるので、冷房時においても熱源５を効率よく安定的に冷却することができる。また、第１チューブ６１にフィン８６を接合することで空調用冷媒Ｙ１と空気流Ｙ３との熱交換をより促進することができ、第２チューブ７１にフィン８７を接合することで冷却用冷媒Ｙ２と空気流Ｙ３との熱交換をより促進することができる。

（実施の形態３）
図８は、実施の形態３の熱交換器５１に含まれる第１チューブ６１および第２チューブ７１の一部構成を示す分解斜視図である。図９は、実施の形態３の熱交換器５１における空調用冷媒および冷却用冷媒の流れを説明する模式的な斜視図である。図１０は、実施の形態３の熱交換器５１を他方側から側方視した模式図である。図８には、実施の形態１で説明した図４に対応する、第１チューブ６１および第２チューブ７１の分解斜視図が図示されている。図９には、実施の形態１で説明した図３に対応する、熱交換器５１の模式的な斜視図が図示されている。図１０には、実施の形態１で説明した図６に対応する、熱交換器５１の側面図が図示されている。

実施の形態３の熱交換器５１は、実施の形態１と同様の第１チューブ６１を有している。実施の形態３の熱交換器５１は、第２チューブ７１の構成において、実施の形態１と異なっている。より詳細には、実施の形態３の第２チューブ７１は、その延びる方向（図８〜１０中の上下方向）における寸法が、第１チューブ６１よりも小さい。実施の形態３の第２チューブ７１は、端部７１３において第２ヘッダタンク７２に連通しており、折り返し部７１４が実施の形態１よりも第２ヘッダタンク７２に近く第１ヘッダタンク６２から離れる位置に配置されている。

図１０に示す、空気流Ｙ３（図９参照）の風下側から見た側面視において、第１ヘッダタンク６２の近傍には、第２チューブ７１が配置されていない領域が形成されている。第１チューブ６１および第２チューブ７１の積層方向（図１０中の左右方向）において、第１チューブ６１および第２チューブ７１のうち、第２チューブ７１が配置されておらず第１チューブ６１のみが積層されている領域が、実施の形態３の熱交換抑制部９０を構成している。

図９中の点線矢印は、冷却用冷媒Ｙ２の流れを示している。冷却用冷媒Ｙ２は、第１ヘッダタンク６２から離れた位置でＵターンしている。そのため、第１ヘッダタンク６２の近傍の熱交換抑制部９０には、冷却用冷媒Ｙ２は流れていない。

以上のような構成を備えている実施の形態３によれば、第１ヘッダタンク６２の近傍に、第２チューブ７１が配置されずに第１チューブ６１のみが積層されて、その結果冷却用冷媒Ｙ２の流れが発生しない、熱交換抑制部９０が形成されている。熱交換抑制部９０において、第１チューブ６１が第２チューブ７１と熱的に切り離され、空調用冷媒Ｙ１のみが流れる構成とすることで、熱交換抑制部９０における空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２との熱交換が抑制される。したがって、冷房運転時に冷却用冷媒Ｙ２の加熱を抑制でき、熱源５を効率よく安定的に冷却することができる。

図１０に示す側面図では、第１ヘッダタンク６２の近傍の熱交換抑制部９０にもフィン８０が設けられており、フィン８０が第１チューブ６１のみに接合されている構成が例示されている。第１チューブ６１にフィン８０が接合することで、空調用冷媒Ｙ１と空気流Ｙ３との熱交換をより促進できるので望ましい。他方、実施の形態１と同様に、熱交換抑制部９０にはフィン８０を配置しない構成としてもよい。

（実施の形態４）
図１１は、実施の形態４の熱交換器５１に含まれるチューブの一部構成を示す分解斜視図である。図１２は、実施の形態４の熱交換器５１における空調用冷媒および冷却用冷媒の流れを説明する模式的な斜視図である。図１３は、実施の形態４の熱交換器５１を他方側から側方視した模式図である。図１１には、実施の形態１で説明した図４に対応する、第１チューブ６１、第２チューブ７１および第３チューブ６３の分解斜視図が図示されている。図１２には、実施の形態１で説明した図３に対応する、熱交換器５１の模式的な斜視図が図示されている。図１３には、実施の形態１で説明した図６に対応する、熱交換器５１の側面図が図示されている。

実施の形態４の熱交換器５１は、実施の形態３と同様の第１チューブ６１および第２チューブ７１を有している。実施の形態４の熱交換器５１はさらに、第２チューブ７１と同数の、複数の第３チューブ６３を有している。第３チューブ６３には、第１チューブ６１と同様に、空調用冷媒Ｙ１が流れる。第３チューブ６３は、長手方向に垂直な断面が扁平な扁平チューブ形状に形成されている。第２チューブ７１の扁平面と、第３チューブ６３の扁平面とは、同一平面上に配置されている。第１チューブ６１および第３チューブ６３は、互いに平行に、所定の間隔を空けて交互に積層されて配置されている。第３チューブ６３は、２つの第１チューブ６１の間に配置されている。

第３チューブ６３は、上流部６３１と、下流部６３２と、折り返し部６３４とを有している。第３チューブ６３内を流れる空調用冷媒Ｙ１の流れにおいて、折り返し部６３４よりも上流側の部位が上流部６３１を構成しており、折り返し部６３４よりも下流側の部位が下流部６３２を構成している。上流部６３１と下流部６３２とは、第３チューブ６３の長手方向の一方側の端部６３３において、外部に開口している。端部６３３に第１ヘッダタンク６２を配置することで、第１ヘッダタンク６２の内部空間と第３チューブ６３咎連通している。

空調用冷媒Ｙ１は、第３チューブ６３内を、上流部６３１、折り返し部６３４、および下流部６３２の順に流れる。第１ヘッダタンク６２から上流部６３１へ流入した空調用冷媒Ｙ１は、折り返し部６３４においてその流れ方向を転換して下流部６３２へ流入し、第１ヘッダタンク６２へ戻る。図１２中の実線矢印は、第１チューブ６１および第３チューブ６３を経由して流れる、空調用冷媒Ｙ１の流れを示している。

以上のような構成を備えている実施の形態４によれば、第１ヘッダタンク６２の近傍に、第２チューブ７１が配置されず、その結果冷却用冷媒Ｙ２の流れが発生しない、熱交換抑制部９０が形成されている。熱交換抑制部９０では、第１チューブ６１および第２チューブ７１のうち、第１チューブ６１のみが積層されている。これにより、熱交換抑制部９０では空調用冷媒Ｙ１のみが流れ、熱交換抑制部９０における空調用冷媒Ｙ１と冷却用冷媒Ｙ２との熱交換が抑制される。したがって、冷房運転時に冷却用冷媒Ｙ２の加熱を抑制でき、熱源５を効率よく安定的に冷却することができる。

熱交換抑制部９０における、空調用冷媒Ｙ１の流路として、第１チューブ６１に加えて第３チューブ６３を設けることにより、熱交換器５１における空調用冷媒Ｙ１の熱交換性能を向上することができる。第２チューブ７１の延在長さを小さくすることによって生じたスペースに第３チューブ６３を配置して、空調用冷媒Ｙ１の流路が形成されているので、熱交換器５１を大型化する必要なく、熱交換器５１の性能を向上することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態を適宜組み合わせてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２，１３ 三方弁、３ ポンプ、５ 熱源、６ 圧縮機、７ 電磁弁、９ 蒸発器、１０ アキュムレータ、１１ 室内放熱器、１２ エアミックスドア、１５ 蓄熱用バイパス流路、１６ 送風機、１７ 電気式膨張弁、２１ 空調ケース、２５ ブロワ、２６ バイパス通路、２７ 内外気切替えドア、５１ 熱交換器、６１ 第１チューブ、６２ 第１ヘッダタンク、６３ 第３チューブ、６４ｂ，７４ｂ 導入配管、６４ｃ，７４ｃ 導出配管、７１ 第２チューブ、７２ 第２ヘッダタンク、８０，８６，８７ フィン、８９ フィン非配置部、９０ 熱交換抑制部、１００ 熱交換システム、１００ａ 冷却用冷媒回路、１００ｃ 空調用冷媒回路、６１１，６３１，７１１ 上流部、６１１ｅ，７１１ｅ 冷媒流入部、６１２，６３２，７１２ 下流部、６１２ｅ，７１２ｅ 冷媒流出部、６１３，６３３，７１３ 端部、６１４，６３４，７１４ 折り返し部、Ｙ１ 空調用冷媒、Ｙ２ 冷却用冷媒、Ｙ３ 空気流。

Claims (3)

1. 空調用冷媒が循環する空調用冷媒回路と、
   熱源を冷却するための冷却用冷媒が循環する冷却用冷媒回路と、
   前記空調用冷媒、前記冷却用冷媒および空気の間で熱交換を行なう熱交換器とを備える、熱交換システムにおいて、
   前記熱交換器は、
   前記空調用冷媒が流れる複数の第１チューブと、
   複数の前記第１チューブを連通する第１ヘッダタンクと、
   前記冷却用冷媒が流れる複数の第２チューブと、
   複数の前記第２チューブを連通する第２ヘッダタンクと、
   前記第１チューブと前記第２チューブとの間に配置されたフィンとを有し、
   前記第１チューブと前記第２チューブとは交互に積層されて配置されており、
   前記第１ヘッダタンクの近傍に、前記空調用冷媒と前記冷却用冷媒との熱交換を抑制する熱交換抑制部が形成されており、
   前記熱交換抑制部では、前記第１チューブおよび前記第２チューブのうち、前記第１チューブのみが積層されている、熱交換システム。
2. 前記第１チューブは、前記第１ヘッダタンクから前記第１チューブへ前記空調用冷媒が流入する冷媒流入部を有し、
   前記熱交換抑制部は、前記冷媒流入部を含む、請求項１に記載の熱交換システム。
3. 前記熱交換抑制部は、前記第１チューブと前記第２チューブとの間に前記フィンが配置されていないフィン非配置部を含む、請求項１または２に記載の熱交換システム。

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