JP6196733B2

JP6196733B2 - クーリングモジュール及び車両用冷房システム

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Publication number: JP6196733B2
Application number: JP2016525312A
Authority: JP
Inventors: チョイ，ジュン‐ヨン; シン，ヒョン‐クン; アン，ヨン‐ナム
Original assignee: ハンオンシステムズ
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2034-12-30
Also published as: DE112014003060B4; US10005354B2; KR20150079448A; US20160311311A1; WO2015102362A1; DE112014003060T5; CN105492232A; CN105492232B; JP2016531035A; KR102205848B1

Description

本発明は、クーリングモジュール及び車両用冷房システムに係り、より詳しくは、第１のラジエーターと、第２のラジエーターと、第１の凝縮器及び第２のラジエーターの内部の第２の凝縮器を備えて冷媒の凝縮性能を高めて冷房効率を向上させ、しかも、圧縮器の負荷を低減することのできるクーリングモジュール及び車両用冷房システムに関する。

一般に、内燃機関が取り付けられた車両では、エンジンの起動時に発生する熱がシリンダーヘッド、ピストン、弁などに伝導され、これにより、これらの部品の温度が過度に高くなると、熱の膨張や劣化により部品の強度が低下し、エンジンの寿命が短縮され、燃焼状態も悪くなってノッキングや早期点火が発生してエンジンの出力も低下する。
また、エンジンの冷却が不完全に行われる場合にはシリンダーの内周面の油膜が途切れるなど潤滑機能も低下するとともに、エンジンオイルが変質することによりシリンダーの異常摩耗を引き起こすだけではなく、ピストンがシリンダーの内壁面に融着される現象も発生する。
一方、車両では、エンジンに加えて、モーター、インバーター、バッテリスタックなどをはじめとする電気、電子構成品である電装部品も冷却させなければならないが、エンジンを通過した冷却水と電装部品を通過した冷却水との間には所定の温度差があり、一つの冷却システムでは用をなさない。

図１は、車両用冷却システムを示す図であり、（ａ）は、エンジン冷却システム、（ｂ）は、電装部品冷却システムを示す。
より具体的に、エンジン冷却システム１０は、エンジン１を冷却させるための冷却水を循環させるウォーターポンプ１５と、冷却水を冷却させる第１のラジエーター１１と、第１のラジエーター１１に冷却水を供給するための第１の冷却水貯留タンク１３及び第１の冷却水調節キャップ１２を備える。
このとき、エンジン冷却システム１０は、第１のラジエーター１１と、ウォーターポンプ１５及びエンジン１が第１の連結ライン１４を介して連結される。
また、電装部品冷却システム２０は、電装部品２を冷却させるための冷却水を循環させるウォーターポンプ２５と、冷却水を冷却させる第２のラジエーター２１と、第２のラジエーター２１に冷却水を供給するための第２の冷却水貯留タンク２３及び第２の冷却水調節キャップ２２を備える。
このとき、電装部品冷却システム２０は、電装部品２がインバーター及びスターター兼用ジェネレーターを備える場合を例にとっている。

また、電装部品冷却システム２０もまた、エンジン冷却システム１０と同様に、第２のラジエーター２１と、ウォーターポンプ２５及び電装部品２が第２の連結ライン２４を介して連結される。
このとき、第１のラジエーター１１及び第２のラジエーター２１は、凝縮器３０、及びファン及びシュラウド組立体４０を備えてクーリングモジュール５０を構成し、走行風と、ファン及びシュラウド組立体４０を介して流入する空気と熱交換される。
クーリングモジュール５０の一例を図２に示す。
しかしながら、図２に示すクーリングモジュール５０の場合、第２のラジエーター２１の形成領域に見合う分だけ凝縮器３０が小さくなって十分な凝縮効能が期待し難く、第２のラジエーター２１もまた、内部を流動する冷却水の量を十分に確保し難いという問題がある。

一方、クーリングモジュール５０の他の例を図３に示す。
図３に示すクーリングモジュール５０は、空気の流れ方向に凝縮器３０と、第２のラジエーター２１及び第１のラジエーター１１が並設される。しかしながら、図３に示すクーリングモジュール５０の場合、凝縮器３０を通過しながら加熱された空気が第２のラジエーター２１を通過するため、第２のラジエーター２１の性能に悪影響を及ぼしてしまう。
また、凝縮器３０の負荷量に応じて、第２のラジエーター２１に供給される空気に急激な温度差が生じることにより、安定した第２のラジエーター２１の性能を確保し難いという問題がある。
この理由から、クーリングモジュールを構成する第１のラジエーターと、第２のラジエーター及び凝縮器の各性能を十分に確保しながらも、小型化可能なクーリングモジュールの開発が求められている。

大韓民国公開特許２０１３−００１２９８６号

本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであって、その目的は、第１のラジエーターと、第２のラジエーターと、第１の凝縮器及び第２のラジエーターの内部の第２の凝縮器を備えて冷媒の凝縮性能を高めて冷房効率を向上させ、圧縮器の負荷を低減することのできるクーリングモジュール及び車両用冷房システムを提供することにある。特に、高温・高圧の冷媒が水冷式の第２の凝縮器を通過した後、空冷式の第１の凝縮器を通過することにより冷媒の冷却効率を高めて車両用冷房システムの効率を向上させ、過熱冷媒の比体積を速やかに低減して圧縮器の吐出圧力を下げることができ、これにより、圧縮器の負荷を低減することにより耐久性を高めることができ、冷房のために消耗されるエネルギーを節減することのできるクーリングモジュール及び車両用冷房システムを提供することである。

本発明のクーリングモジュールは、エンジンを冷却させるための第１のラジエーターと、空気の流れ方向に且つ前記第１のラジエーターの前側に配設され、電装部品を冷却させるための第２のラジエーターと、空気の流れ方向に且つ前記第２のラジエーターの前側に配設され、外気と熱交換させて冷媒を凝縮させる第１の凝縮器と、前記第２のラジエーターの内部に配設され、電装部品冷却水と熱交換させて冷媒を凝縮させる第２の凝縮器と、を含み、
前記第１の凝縮器は、第３のヘッダー及び第３のタンクの結合により形成され、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて並設される一対の第３のヘッダータンクと、前記第３のヘッダータンクの一方の側に配設される気液分離器と、前記第３のヘッダータンクに形成されて冷媒を排出する第２の配管と、前記連結配管及び第２の配管が、それぞれ前記第２の凝縮器が配設された側の第３ヘッダータンクの上側及び下側に連結され、前記気液分離器が前記第２の凝縮器が配設されていない側の第３のヘッダータンクに連結され、前記第２の凝縮器に流入した冷媒が電装部品冷却水と熱交換され、連結配管を介して前記第１の凝縮器に流入し、空気と熱交換されて排出されることを特徴とする。
これにより、本発明のクーリングモジュールは、高温・高圧の冷媒が水冷式の第２の凝縮器を通過した後、空冷式の第１の凝縮器を通過することにより冷媒の冷却効率を高めて車両用冷房システムの効率を向上させることができる。

このとき、クーリングモジュールは、第２の凝縮器に流入した冷媒が電装部品冷却水と熱交換され、連結配管を介して第１の凝縮器に流入し、空気と熱交換されて排出される。すなわち、本発明の高温・高圧の冷媒を電装部品冷却水を介して１次的に冷却させ、外気で２次的に冷却させて第１の凝縮器を通過した空気の温度をさらに下げることができて第１のラジエーター及び第２のラジエーターの冷却性能を十分に確保することができる。
また、第１のラジエーターは、第１のヘッダー及び第１のタンク間の結合により形成され、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて並設される一対の第１のヘッダータンクと、第１のヘッダータンクに両端が固定されてエンジン冷却水流路を形成する第１のチューブと、第１のチューブの間に介装される第１のフィンと、を備えることがよい。

さらに、第２のラジエーターは、第２のヘッダー及び第２のタンク間の結合により形成され、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて並設される一対の第２のヘッダータンクと、第２のヘッダータンクに形成されて電装部品冷却水を流入させる入口部及び電装部品冷却水を排出する出口部と、第２のヘッダータンクに両端が固定されて電装部品冷却水流路を形成する第２のチューブと、第２のチューブの間に介装される第２のフィンと、を備えることがよい。
このとき、クーリングモジュールは、第２の凝縮器が第２のヘッダータンクの長手方向に長く形成されるが、車両の高さ方向に、第２の凝縮器の内部の冷媒の流れと、第２の凝縮器が配設される第２のヘッダータンクの内部の電装部品冷却水の流れが互いに反対であることが好ましい。
特に、クーリングモジュールは、第２のラジエーターの入口部が第２の凝縮器が内蔵されていない第２のヘッダータンクの車両の高さ方向の上側に連結され、第２の凝縮器に冷媒を流入させる第１の配管が車両の高さ方向の下側に配設されることにより、配管の構成を単純化させることができ、第２の凝縮器の内部の冷媒が下側から上側に向かって移動し、第２の凝縮器が内蔵される第２のヘッダータンクの内部の電装部品冷却水が上側から下側に向かって移動して互いに流れが反対に形成されて熱交換効率を高めることができる。

また、第２の凝縮器は、所定の距離だけ離れてそれぞれ冷媒を流入及び排出する一対の入出口ボス部と、一対の入出口ボス部に両端が固定される熱交換部と、を備え、このとき、第２の凝縮器の熱交換部は、二重管状または板状であることがよい。
さらに、第１の凝縮器は、第３のヘッダー及び第３のタンクの結合により形成され、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて並設される一対の第３のヘッダータンクと、第３のヘッダータンクに両端が固定されて冷媒流路を形成する第３のチューブと、第３のチューブの間に介装される第３のフィンと、第３のヘッダータンクの一方の側に配設される気液分離器と、第３のヘッダータンクに形成されて冷媒を排出する第２の配管と、を備えることがよい。

このとき、クーリングモジュールは、連結配管及び第２の配管がそれぞれ第２の凝縮器が配設された側の第３のヘッダータンクの上側及び下側に連結され、気液分離器が第２の凝縮器が配設されていない側の第３のヘッダータンクに連結されて、冷媒の流入（第１の配管）と、連結（第１の凝縮器と第２の凝縮器を連結する連結配管）及び排出（第２の配管）のための配管が車両の幅方向に且つ一方の側に配設されて構成を単純化させることができる。
また、第１の凝縮器は、連結配管を介して流入した冷媒が一部の第３のチューブを流動しながら凝縮される凝縮領域と、気液分離器により気液分離される分離領域と、気液分離器を介して分離された液状の冷媒が残りの第３のチューブを流動しながら過冷却される過冷却領域と、を備える。

さらに、クーリングモジュールは、車両の幅方向に第２のラジエーターの長さが第１のラジエーター及び第１の凝縮器よりも大きく形成されることが好ましい。これにより、本発明のクーリングモジュールは３列であり、各熱交換器（第１のラジエーターと、第２のラジエーター及び第１の凝縮器）の冷却効率を高めることができ、第２の凝縮器の凝縮性能を確保しながらも車両の長手方向へのクーリングモジュールの長さを最小化させることができる。
特に、クーリングモジュールは、車両の幅方向に且つ一対の第２のヘッダーの間に一対の第１のヘッダー及び一対の第３のヘッダーが配設されて第１のラジエーターと、第２のラジエーター及び第１の凝縮器の車両の長手方向に最も厚い各ヘッダーを基準として第２のラジエーターの第２のヘッダーの間に第１のラジエーターの第１のヘッダー及び第１の凝縮器の第３のヘッダーが配設されることにより、車両の長手方向へのクーリングモジュールの長さを最小化させることができるメリットがある。

さらに、クーリングモジュールは、車両の幅方向に且つ一対の第２のヘッダーの間に気液分離器が配設されてもよい。
さらにまた、第２のラジエーターは、第２の凝縮器が内蔵されていない第２のヘッダータンクの内部を車両の高さ方向に上側及び下側に仕切るバッフルが配設され、バッフルにより仕切られた上側及び下側にそれぞれ入口部及び出口部が連結され、入口部を介して第２のヘッダータンクの内部に流入した電装部品冷却水が一部の第２のチューブを介して第２の凝縮器が内蔵された第２のヘッダータンクに移動し、再び残りの第２のチューブを介して第２の凝縮器が内蔵されていない第２のヘッダータンクに移動して出口部を介して排出されてもよい。

加えて、第２のラジエーターは、出口部が凝縮器が内蔵された第２のヘッダータンクの車両の高さ方向の下側に連結され、入口部を介して第２のヘッダータンクの内部に流入した電装部品冷却水が第２のチューブを介して凝縮器が内蔵された第２のヘッダータンクに移動して出口部を介して排出されてもよい。
一方、本発明の車両用冷房システムは、冷媒を吸入して圧縮させる圧縮器と、圧縮器において圧縮された冷媒を順次に凝縮させ、上記のクーリングモジュールを構成する第２の凝縮器及び第１の凝縮器と、第２の凝縮器及び第１の凝縮器において凝縮された冷媒を絞縮させる膨張弁と、膨張弁を介して供給された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、これにより、本発明のクーリングモジュール及び車両用冷房システムは、第１のラジエーターと、第２のラジエーターと、第１の凝縮器及び第２のラジエーターの内部の第２の凝縮器を備えて冷媒の凝縮性能を高めて冷房効率を向上させ、圧縮器の負荷を低減することができる。特に、高温・高圧の冷媒が水冷式の第２の凝縮器を通過した後、空冷式の第１の凝縮器を通過することにより冷媒の冷却効率を高めて車両用冷房システムの効率を向上させ、過熱冷媒の比体積を速やかに低減して圧縮器の吐出圧力を下げることができ、これにより、圧縮器の負荷を低減することにより耐久性を高めることができ、冷房のために消耗されるエネルギーを節減することができるというメリットがある。

従来の車両用冷却システムを示す図であり、（ａ）は、エンジン冷却システム、（ｂ）は、電装部品冷却システムを示す。従来のクーリングモジュールの一例を示す概略図である。従来のクーリングモジュールの他の例を示す概略図である。本発明によるクーリングモジュールの斜視図である。本発明によるクーリングモジュールの分解斜視図である。本発明によるクーリングモジュールの縦方向の概略断面図である。本発明によるクーリングモジュールの上側方向の平面図である。本発明によるクーリングモジュールの第２の凝縮器である二重管状熱交換器を示す図である。本発明によるクーリングモジュールの第２の凝縮器である板状熱交換器を示す図である。本発明による第２のラジエーターの内部における冷却水及び冷媒の流れを示す図であり、Ｕフロータイプの流れを有する例である。本発明による第２のラジエーターの内部における冷却水及び冷媒の流れを示す図であり、クロスフロータイプの流れを有する例である。本発明によるクーリングモジュールの冷媒の流れを示す図である。本発明による車両用冷房システムを示す図である。

以下、添付図面に基づき、上述した特徴を有する本発明のクーリングモジュール１０００及び車両用冷房システム２０００について詳細に説明する。
図４乃至図７は、それぞれ本発明によるクーリングモジュール１０００の斜視図、分解斜視図、縦方向の概略断面図及び上側方向の平面図であり、図８及び図９は、それぞれ本発明によるクーリングモジュール１０００の第２の凝縮器４００を示す図であり、図１０及び図１１は、それぞれ本発明によるクーリングモジュール１０００の第２のラジエーター２００内部における冷却水及び冷媒の流れを示す図であり、図１２は、本発明によるクーリングモジュール１０００の冷媒の流れを示す図であり、図１３は、本発明による車両用冷房システム２０００を示す図である。

本発明のクーリングモジュール１０００は、第１のラジエーター１００と、第２のラジエーター２００と、第１の凝縮器３００及び第２の凝縮器４００を備える。
第１のラジエーター１００は、エンジンを冷却させるための構成要素であり、内部にエンジン冷却水が流動して外気と熱交換される。より具体的に、第１のラジエーター１００は、所定の距離だけ離れて並設される一対の第１のヘッダータンク１１０と、第１のヘッダータンク１１０に両端が固定されてエンジン冷却水流路を形成する第１のチューブ１２０と、第１のチューブ１２０の間に介装される第１のフィン１３０と、を備える。このとき、一対の第１のヘッダータンク１１０は、それぞれ第１のヘッダー１１１及び第１のタンク１１２間の結合により形成され、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて形成される。

第２のラジエーター２００は、電装部品を冷却させるための構成要素であり、第２のラジエーター２００は、空気の流れ方向に且つ第１のラジエーター１００の前側に配設され、内部に電装部品冷却水が流動されて外気と熱交換される。電装部品は、エンジンに加えて、モーター、インバーター、バッテリスタックなどをはじめとする電気、電子構成品であり、これらの他に、エンジンよりも低い発熱温度をもって冷却させなければならない電子構成品であってもよい。すなわち、第２のラジエーター２００は、電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ）に設けられてもよい。より具体的に、第２のラジエーター２００は、所定の距離だけ離れて並設される一対の第２のヘッダータンク２１０と、第２のヘッダータンク２１０に形成されて電装部品冷却水を流入させる入口部２４１及び電装部品冷却水を排出する出口部２４２と、第２のヘッダータンク２１０に両端が固定されて電装部品冷却水流路を形成する第２のチューブ２２０と、第２のチューブ２２０の間に介装される第２のフィン２３０と、を備える。一対の第２のヘッダータンク２１０は、それぞれ第２のヘッダー２１１及び第２のタンク２１２間の結合により形成され、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて形成される。第２のヘッダー２１１は、第２のチューブ２２０が嵌入するように第２のチューブ２２０に対応する大きさに中空状に形成されるチューブ嵌入孔（図示せず）を有し、第２のタンク２１２と係合されて内部に電装部品冷却水が流動される空間を形成する。このとき、第２のヘッダータンク２１０のうちのいずれか一方には第２の凝縮器４００が内蔵され、第２の凝縮器４００が内蔵される第２のヘッダータンク２１０の第２のタンク２１２に第２の凝縮器４００を固定し、第２の凝縮器４００に冷媒を供給し且つ第２の凝縮器４００から冷媒を排出するために中空部２１２ａが形成される。

第１の凝縮器３００は、空気の流れ方向に且つ第２のラジエーター２００の前側に配設され、外気と熱交換させて冷媒を凝縮させる。より具体的に、第１の凝縮器３００は、所定の距離だけ離れて並設される一対の第３のヘッダータンク３１０と、第３のヘッダータンク３１０に両端が固定されて冷媒流路を形成する第３のチューブ３２０と、第３のチューブ３２０の間に介装される第３のフィン３３０と、第３のヘッダータンク３１０の一方の側に配設される気液分離器３４０と、を備える。このとき、一対の第３のヘッダータンク３１０は、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて、第３のヘッダー３１１及び第３のタンク３１２間の結合により形成される。
第２の凝縮器４００は、第２のラジエーター２００の内部に配設され、電装部品冷却水と熱交換させて冷媒を凝縮させる。より具体的に、第２の凝縮器４００は、所定の距離だけ離れてそれぞれ冷媒を流入または排出する一対の入出口ボス部４１０と、入出口ボス部４１０に両端が固定されて内部に冷媒が移動する熱交換部４２０と、を備える。熱交換部４２０は、二重管状または板状であってもよく、図８は、内管４２１及び外管４２２を備える二重管状熱交換器であり、内管４２１と外管４２２との間の空間に冷媒が流動される様子を示し、図９は、プレート４２３が積み重ねられる板状熱交換器を示す。このとき、第２の凝縮器４００は、第２のラジエーター２００の第２のヘッダータンク２１０の内部に配設されるが、第２のヘッダータンク２１０が車両の高さ方向に長く形成されるため、第２の凝縮器４００もまた、第２のヘッダータンク２１０の長手方向（車両の高さ方向）に長く形成されて冷媒と電装部品冷却水が熱交換される面積を十分に確保することが好ましい。

すなわち、第２の凝縮器４００は、電装部品冷却水と熱交換される水冷式熱交換器であり、第１の凝縮器３００は、外気と熱交換される空冷式熱交換器であり、本発明のクーリングモジュール１０００は、第２の凝縮器４００に流入した冷媒が電装部品冷却水と熱交換される第１の領域及び第１の領域を通過した冷媒が第１の凝縮器３００に流入して外気と熱交換される第２の領域を通過した後に排出される。これにより、本発明のクーリングモジュール１０００は、冷媒が１次的に第２の凝縮器４００により冷却され、２次的に第１の凝縮器３００により冷却されることにより、過熱冷媒の比体積を速やかに低減して冷房効率を高めることができるというメリットがある。なお、従来の空冷式凝縮器のみを備える場合に比べて本発明の第１の凝縮器３００を通過した空気の温度をさらに下げることができて第２のラジエーター２００の冷却性能をさらに確保することができる。
本発明のクーリングモジュール１０００は、熱交換面積を十分に確保し、且つ、冷媒の冷却性能を高めるように車両の幅方向に第２のラジエーター２００の長さＬ２００が第１のラジエーター１００の長さＬ１００及び第１の凝縮器３００の長さＬ３００よりも大きく形成されることが好ましい（図７を参照）。すなわち、第２の凝縮器４００が内蔵される第２のラジエーター２００を車両の幅方向に最も大きく形成することにより第２の凝縮器４００の冷媒凝縮性能を高めることができる。

このとき、車両長手方向への長さを最小化させるために、一対の第２のヘッダー２１１の間に一対の第１のヘッダー１１１及び一対の第３のヘッダー３１１が配設されることが好ましい。上述したとおり、本発明のクーリングモジュール１０００は、一対の第１のヘッダータンク１１０と、一対の第２のヘッダータンク２１０及び一対の第３のヘッダータンク３１０がそれぞれ車両の幅方向に所定の距離だけ離れるように配設されるため、車両の長手方向に各熱交換器の長さを決定する構成要素は、第１のヘッダー１１１と、第２のヘッダー２１１及び第３のヘッダー３１１である。これにより、本発明のクーリングモジュール１０００は、一対の第２のヘッダー２１１の間に一対の第１のヘッダー１１１及び一対の第３のヘッダー３１１が配設されるので、第１のラジエーター１００と、第２のラジエーター２００及び第１の凝縮器３００が車両の長手方向に密着するように配置されて車両長手方向への幅を最小化させることができるメリットがある。
さらに、本発明のクーリングモジュール１０００は、車両の幅方向に且つ一対の第２のヘッダー２１１の間に気液分離器３４０が配設されてもよい。

一方、本発明のクーリングモジュール１０００は、空気の流れ方向に第１の凝縮器３００と、第２のラジエーター２００及び第１のラジエーター１００が配設される３列の形態であり、電装部品ラジエーター及び凝縮器が同じ列に配設される形態の場合、コア部（チューブ及びフィン）の形成領域は２列に形成されることにより車両の長手方向への長さを短縮することができるが、電装部品ラジエーターの内部に水冷式凝縮器を配設するためには電装部品ラジエーターのヘッダータンクの大きさが車両の長手方向に大きくならざるを得ないため実際の全体の長さを短縮させるのに限界がある。すなわち、本発明のクーリングモジュール１０００は、３列に形成されて各熱交換器（第１の凝縮器３００と、第２のラジエーター２００及び第１のラジエーター１００）の熱交換面積を増大させ、特に、第２のラジエーター２００の内部の第２の凝縮器４００の配設空間を確保することができて冷媒の冷却性能をさらに高めることができ、車両の長手方向に第１の凝縮器３００と、第２のラジエーター２００及び第１のラジエーター１００が密着するように配置されて車両の長手方向への大きさを最小化させることができる。

また、本発明のクーリングモジュール１０００は、第２の凝縮器４００が一対の第２のヘッダータンク２１０のうちのいずれか一方に配設され、第２の凝縮器４００が配設されていない第２のヘッダータンク２１０の車両の高さ方向の上側に第２のラジエーター２００に電装部品冷却水を流入するための入口部２４１が配設され、第２の凝縮器４００に冷媒を流入させる第１の配管５１０が第２のヘッダータンク２１０の車両の高さ方向の下側に配設されることが好ましい。すなわち、第２のラジエーター２００の一方の側の第２のヘッダータンク２１０の内部に第２の凝縮器４００が配設されるが、第２の凝縮器４００下側に冷媒が供給されて上側に移動し、他方の第２のヘッダータンク２１０（第２の凝縮器４００が配設されていない第２のヘッダータンク２１０）の上側に入口部２４１が配設されて一方の側の第２のヘッダータンク２１０の内部において電装部品冷却水が上側から下側に向かって移動するようにする。換言すれば、第２の凝縮器４００が配設される一方の側の第２のヘッダータンク２１０の内部において電装部品冷却水が上側から下側に向かって移動し、第２の凝縮器４００の内部の冷媒が下側から上側に向かって移動することにより、冷媒の冷却効率が高くなる（車両の高さ方向に、第２の凝縮器４００の内部の冷媒の流れと、第２の凝縮器４００が内蔵される第２のヘッダータンク２１０の内部の電装部品冷却水の流れが互いに反対である）。図１０及び図１１は、第２のラジエーター２００の内部の電装部品冷却水及び冷媒の流れを示す図であり、電装部品冷却水の流れを実線で、且つ、冷媒の流れを点線で示す。図１０及び図１１は、図面の左側の第２のヘッダータンク２１０に第２の凝縮器４００が内蔵され、図面の右側の第２のヘッダータンク２１０の上側に入口部２４１が形成された場合を示す例示図であり、図１０は、出口部２４２が第２の凝縮器４００が配設されていない第２のヘッダータンク２１０の下側に形成された場合を示す例示図であり、Ｕフロータイプの流れを有する例を示す。また、図１１は、出口部２４２が第２の凝縮器４００が配設された第２のヘッダータンク２１０の下側に形成された場合を示す例示図であり、クロスフロータイプの流れを有する例を示す。

まず、図１０に基づき、Ｕフロータイプの電装部品冷却水流れについて説明する。この場合、他方の側の第２のヘッダータンク２１０の内部にバッフル２１３が配設されて、入口部２４１を介して他方の側の第２のヘッダータンク２１０の内部に流入した電装部品冷却水は一部の第２のチューブ２２０を介して一方の側の第２のヘッダータンク２１０に移動して一方の側の第２のヘッダータンク２１０の内部の上側から下側に向かって移動し、残りの第２のチューブ２２０を介して他方の側の第２のヘッダータンク２１０に移動した後に出口部２４２を介して排出される。Ｕフロータイプの第２のラジエーター２００は、他方の側の第２のヘッダータンク２１０の上側及び下側にそれぞれ入口部２４１及び出口部２４２が配設されることにより配管を連結しやすくし、一方の側の第２のヘッダータンク２１０の内部の全体を第２の凝縮器４００が配設される空間として活用することができるというメリットがある。
図１１に示すクロスフロータイプにおいて、入口部２４１を介して他方の側の第２のヘッダータンク２１０の内部に流入した電装部品冷却水は第２のチューブ２２０を介して一方の側の第２のヘッダータンク２１０に移動し、一方の側の第２のヘッダータンク２１０の内部の上側から下側に向かって移動した後に出口部２４２を介して排出される。
本発明のクーリングモジュール１０００は、図１０及び図１１に示す形態に加えて、さらに様々な電装部品冷却水の流れを有する。
このとき、本発明のクーリングモジュール１０００は、ファン及びシュラウド組立体６００を備えていてもよく、図４から図７は、空気の流れ方向に且つ第１のラジエーター１００の後側に配設された例を示す。

また、本発明のクーリングモジュール１０００は、第１の配管５１０により第２の凝縮器４００の下側に冷媒が供給され、第２の凝縮器４００を通過した冷媒は、第２の凝縮器４００と第１の凝縮器３００を連結するための連結配管５２０により第１の凝縮器３００に流入し、第１の凝縮器３００を通過した冷媒は、第１の凝縮器３００に形成された第２の配管５３０を介して排出される。このとき、連結配管５２０は、一方の端部が第２の凝縮器４００の上側と連結され、他方の端部が車両の幅方向に第２の凝縮器４００が配設された側の第３のヘッダータンク３１０の上側と連結され、第２の配管５３０は、車両の幅方向に第２の凝縮器４００が配設された側の第３のヘッダータンク３１０の下側に連結され、気液分離器３４０が第２の凝縮器４００が配設されていない側の第３のヘッダータンク３１０に連結されることが好ましい。これにより、本発明のクーリングモジュール１０００は、冷媒の流入、連結及び排出のための各配管が車両の幅方向に且つ第２の凝縮器４００が配設された側に配設されて配管の構成を単純化させることができ、その反対側に気液分離器３４０が配設されることにより設計を一層手軽に行うことができる。

図１２に示す冷媒の流れについて説明すると、第１の配管５１０を介して第２の凝縮器４００に流入した冷媒は、下側から上側に向かって移動しながら電装部品ラジエーターと１次的に熱交換された後、連結配管５２０を介して第１の凝縮器３００に流入する。連結配管５２０を介して流入した冷媒は、一部の第２のチューブ２２０を流動しながら凝縮される凝縮領域Ａ１を経て、気液分離器３４０に移動し、気液分離器３４０により気液分離される分離領域Ａ２を通過して分離された液状冷媒が残りの第３のチューブ３２０を流動しながら過冷却される過冷却領域を経て第２の配管５３０を介して排出される。このとき、第１の凝縮器３００の第３のヘッダータンク３１０の内部には、凝縮領域Ａ１と過冷却領域を仕切るバッフル（図示せず）が配設される。本発明のクーリングモジュール１０００は、図１２に示す冷媒の流れに加えて、第１の配管５１０と、連結配管５２０及び第２の配管５３０の位置及びバッフルの形成数を変更してさらに様々な流れを有することができる。
一方、本発明の車両用冷房システム２０００は、圧縮器２１００と、上述した特徴を有する第２の凝縮器４００と、第１の凝縮器３００と、膨張弁２２００及び蒸発器２３００を備える。
圧縮器２１００は、動力供給源（エンジンまたはモーターなど）から動力を伝達されて駆動されながら蒸発器２３００から吐き出された気相の冷媒を吸入、圧縮して高温・高圧の気体の状態で第２の凝縮器４００に吐き出す。

第２の凝縮器４００に流入した冷媒は水冷式で１次的に冷却された後、第１の凝縮器３００に移動して空冷式で２次的に冷却される。これにより、圧縮器２１００から吐き出された高温・高圧の気相の冷媒が高温・高圧の液体状態で凝縮される。
膨張弁２２００は、第１の凝縮器３００から吐き出された高温・高圧の液状の冷媒を絞縮作用を用いて急速に膨張させて低温・低圧の湿飽和状態で蒸発器２３００に吐き出す。
蒸発器２３００は、膨張弁２２００において絞縮された低圧の液状の冷媒を車両の室内側に送風される空気と熱交換させて蒸発させることにより、冷媒の蒸発潜熱による吸熱作用を用いて車両の室内に吐き出される空気を冷却させる。
これにより、本発明の車両用冷房システム２０００は、第２の凝縮器４００及び第１の凝縮器３００が配設されることにより冷房効率が高くなるだけではなく、過熱冷媒の比体積を速やかに低減して圧縮器２１００の吐出圧力を下げることができるという効果がある。特に、冷媒を速やかに凝縮させて過熱冷媒の比体積を速やかに低減して圧力の損失を極力抑え、冷媒の圧力の降下量を低減することができて圧縮器２１００の吐出圧力を下げることができる。なお、圧縮器２１００の負荷を低減することにより耐久性を高めることができ、冷房のために消耗されるエネルギーを節減することができる。

本発明の上述した実施形態に限定して技術的思想を解釈してはならない。適用範囲が様々であるということはいうまでもなく、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨を逸脱することなく当業者のレベルにおいて種々の変形実施が行える。よって、このような改良及び変更は当業者にとって自明である限り、本発明の保護範囲に属する。

１：エンジン
２：電装部品
１０：エンジン冷却システム
１１，１００：第１のラジエーター
１２：第１の冷却水調節キャップ
１３：第１の冷却水貯留タンク
１４：第１の連結ライン
１５、２５：ウォーターポンプ
２０：電装部品冷却システム
２１、２００：第２のラジエーター
２２：第２の冷却水調節キャップ
２３：第２の冷却水貯留タンク
２４：第２の連結ライン
３０：凝縮器
４０、６００：ファン及びシュラウド組立体
５０、１０００：クーリングモジュール
１１０：第１のヘッダータンク
１１１：第１のヘッダー

１１２：第１のタンク
１２０：第１のチューブ
１３０：第１のフィン
２１０：第２のヘッダータンク
２１１：第２のヘッダー
２１２：第２のタンク
２１２ａ：中空部
２１３：バッフル
２２０：第２のチューブ
２３０：第２のフィン
２４１：入口部
２４２：出口部
３００：第１の凝縮器
３１０：第３のヘッダータンク
３１１：第３のヘッダー
３１２：第３のタンク
３２０：第３のチューブ
３３０：第３のフィン
３４０：気液分離器
４００：第２の凝縮器
４１０：入出口ボス部
４２０：熱交換部

Claims

エンジンを冷却させるための第１のラジエーターと、
空気の流れ方向に且つ前記第１のラジエーターの前側に配設され、電装部品を冷却させるための第２のラジエーターと、
空気の流れ方向に且つ前記第２のラジエーターの前側に配設され、外気と熱交換させて冷媒を凝縮させる第１の凝縮器と、
前記第２のラジエーターの内部に配設され、電装部品冷却水と熱交換させて冷媒を凝縮させる第２の凝縮器と、を含み、
前記第１の凝縮器は、
第３のヘッダー及び第３のタンクの結合により形成され、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて並設される一対の第３のヘッダータンクと、
前記第３のヘッダータンクの一方の側に配設される気液分離器と、
前記第３のヘッダータンクに形成されて冷媒を排出する第２の配管と、
連結配管及び前記第２の配管が、それぞれ前記第２の凝縮器が配設された側の第３ヘッダータンクの上側及び下側に連結され、
前記気液分離器が前記第２の凝縮器が配設されていない側の第３のヘッダータンクに連結され、
前記第２の凝縮器に流入した冷媒が電装部品冷却水と熱交換され、前記連結配管を介して前記第１の凝縮器に流入し、空気と熱交換されて排出されることを特徴とするクーリングモジュール。
前記第１のラジエーターは、
第１のヘッダー及び第１のタンク間の結合により形成され、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて並設される一対の第１のヘッダータンクと、
前記第１のヘッダータンクに両端が固定されてエンジン冷却水流路を形成する第１のチューブと、
前記第１のチューブの間に介装される第１のフィンと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のクーリングモジュール。
前記第２のラジエーターは、
第２のヘッダー及び第２のタンク間の結合により形成され、車両の幅方向に所定の距離だけ離れて並設される一対の第２のヘッダータンクと、
前記第２のヘッダータンクに形成されて電装部品冷却水を流入させる入口部及び電装部品冷却水を排出する出口部と、
前記第２のヘッダータンクに両端が固定されて電装部品冷却水流路を形成する第２のチューブと、
前記第２のチューブの間に介装される第２のフィンと、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のクーリングモジュール。
前記クーリングモジュールは、
前記第２の凝縮器が前記一対の第２のヘッダータンクのうちのいずれか一方の内部に前記第２のヘッダータンクの長手方向に長く形成され、
車両の高さ方向に、前記第２の凝縮器の内部の冷媒の流れと、前記第２の凝縮器が配設される第２のヘッダータンクの内部の電装部品冷却水の流れが互いに反対であることを特徴とする請求項３に記載のクーリングモジュール。
前記クーリングモジュールは、前記第２のラジエーターの入口部が前記第２の凝縮器が内蔵されていない第２のヘッダータンクの車両の高さ方向の上側に連結されることを特徴とする請求項４に記載のクーリングモジュール。
前記クーリングモジュールは、前記第２の凝縮器に冷媒を流入させる第１の配管が車両の高さ方向の下側に配設されることを特徴とする請求項５に記載のクーリングモジュール。
前記第２の凝縮器は、所定の距離だけ離れてそれぞれ冷媒を流入及び排出する一対の入出口ボス部と、前記一対の入出口ボス部に両端が固定される熱交換部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載のクーリングモジュール。
前記第２の凝縮器の熱交換部は、二重管状または板状であることを特徴とする請求項７に記載のクーリングモジュール。
前記第３のヘッダータンクに両端が固定されて冷媒流路を形成する第３のチューブと、
前記第３のチューブの間に介装される第３のフィンと、
を備えることを特徴とする請求項６に記載のクーリングモジュール。
前記第１の凝縮器は、
前記連結配管を介して流入した冷媒が一部の第３のチューブを流動しながら凝縮される凝縮領域と、
前記気液分離器により気液分離される分離領域と、
前記気液分離器により分離された液状の冷媒が残りの第３のチューブを流動しながら過冷却される過冷却領域と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載のクーリングモジュール。
前記クーリングモジュールは、
車両の幅方向に前記第２のラジエーターの長さが前記第１のラジエーター及び第１の凝縮器よりも大きく形成されることを特徴とする請求項９に記載のクーリングモジュール。
前記クーリングモジュールは、車両の幅方向に且つ前記一対の第＋２のヘッダーの間に前記一対の第１のヘッダー及び前記一対の第３のヘッダーが配設されることを特徴とする請求項１１に記載のクーリングモジュール。
前記クーリングモジュールは、車両の幅方向に且つ前記一対の第２のヘッダーの間に前記気液分離器が配設されることを特徴とする請求項１２に記載のクーリングモジュール。
前記第２のラジエーターは、
前記第２の凝縮器が内蔵されていない第２のヘッダータンクの内部を車両の高さ方向に上側及び下側に仕切るバッフルが配設され、
前記バッフルにより仕切られた上側及び下側にそれぞれ前記入口部及び出口部が連結され、
前記入口部を介して第２のヘッダータンクの内部に流入した電装部品冷却水が一部の第２のチューブを介して前記第２の凝縮器が内蔵された第２のヘッダータンクに移動し、再び残りの第２のチューブを介して前記第２の凝縮器が内蔵されていない第２のヘッダータンクに移動して前記出口部を介して排出されることを特徴とする請求項５に記載のクーリングモジュール。
前記第２のラジエーターは、
前記出口部が、前記凝縮器が内蔵された第２のヘッダータンクの車両の高さ方向の下側に連結され、
前記入口部を介して第２のヘッダータンクの内部に流入した電装部品冷却水が前記第２のチューブを介して前記凝縮器が内蔵された第２のヘッダータンクに移動して前記出口部を介して排出されることを特徴とする請求項４に記載のクーリングモジュール。
冷媒を吸入して圧縮させる圧縮器と、
前記圧縮器において圧縮された冷媒を順次に凝縮させ、請求項１から請求項１５のうちのいずれか一項に記載のクーリングモジュールによる第２の凝縮器及び第１の凝縮器と、
前記第２の凝縮器及び第１の凝縮器において凝縮された冷媒を絞縮させる膨張弁と、
前記膨張弁を介して供給された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えることを特徴とする車両用冷房システム。