WO2014076874A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2014076874A1
WO2014076874A1 PCT/JP2013/005997 JP2013005997W WO2014076874A1 WO 2014076874 A1 WO2014076874 A1 WO 2014076874A1 JP 2013005997 W JP2013005997 W JP 2013005997W WO 2014076874 A1 WO2014076874 A1 WO 2014076874A1
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downstream
tube
heat
cooling water
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PCT/JP2013/005997
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加藤 吉毅
充克 斉藤
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株式会社デンソー
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    • F28F9/0251Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors

Definitions

  • This disclosure relates to a composite heat exchanger configured to be able to exchange heat between three types of fluids.
  • Patent Document 1 discloses a refrigerant that causes heat exchange between the discharged refrigerant (first fluid) discharged from the compressor of the refrigeration cycle and the blown air (third fluid) to dissipate the heat of the discharged refrigerant to the blown air.
  • the radiator and the radiator that cools the cooling water (second fluid) that cools the engine and the blown air to dissipate the heat of the cooling water to the blown air are integrally configured as one heat exchanger.
  • a combined heat exchanger is disclosed.
  • Patent Document 1 a refrigerant tube through which discharged refrigerant flows and a cooling water tube through which cooling water flows are stacked and formed between adjacent refrigerant tubes and cooling water tubes.
  • a heat exchanger is disclosed in which outer fins that allow heat transfer between a refrigerant tube and a cooling water tube are arranged in an outside air passage through which outside air flows.
  • the degree of coefficient of performance (COP) of the cycle is maximized by controlling the degree of supercooling of the refrigerant flowing out from the refrigerant radiator.
  • the supercooling part in the composite heat exchanger described in Patent Document 1, in the supercooling part that supercools the condensed refrigerant in the refrigerant radiator, the supercooling part is Of the outer fins arranged between the refrigerant tube to be formed and the cooling water tube adjacent to the refrigerant tube, the area used to dissipate the heat of the cooling water to the outside air becomes excessively large and discharged. The area used for dissipating the heat of the refrigerant to the outside air becomes small.
  • the length of the refrigerant tube forming the supercooling portion is increased and the outer tube connected to the refrigerant tube is increased. It is necessary to increase the total area of the fins.
  • the supercooling part in the refrigerant radiator has an extremely low heat transfer coefficient of the tube wall surface as compared with the condensing part (heat radiation part other than the supercooling part in the refrigerant radiator).
  • the refrigerant tube forming the condensing part has a high heat transfer coefficient on the tube wall surface and high heat exchange performance. For this reason, if the length of the refrigerant tube which forms a supercooling part is lengthened, the length of the refrigerant tube which forms a condensing part will become short, and there exists a possibility that the heat exchange performance as the refrigerant radiator whole may deteriorate.
  • the present disclosure aims to suppress a decrease in heat exchange performance of the heat exchanger as a whole in a composite heat exchanger configured to be able to exchange heat between three types of fluids.
  • the heat exchanger includes a plurality of first tubes in which the first fluid flows, a plurality of second tubes in which the second fluid flows, a plurality of first tubes, and a plurality of first tubes.
  • the second tube is disposed in a stack, and is provided around the heat exchanging portion that dissipates heat of the first fluid and the second fluid to the third fluid, and around the plurality of first tubes and the plurality of second tubes, A third fluid passage through which three fluids circulate, and an outer fin disposed in the third fluid passage to promote heat exchange between the first fluid and the third fluid and heat exchange between the second fluid and the third fluid And comprising.
  • the outer fin includes a first thermal connection portion that thermally connects the plurality of first tubes, and a second thermal connection portion that thermally connects the plurality of first tubes and the plurality of second tubes. ing.
  • the plurality of first tubes are divided into a plurality of groups, and each of the plurality of groups of the plurality of first tubes is a path for flowing the first fluid distributed from the same space in the same direction.
  • the plurality of first tubes have a most downstream first tube that forms a final path that is a most downstream path in the first fluid flow direction, and the heat exchange section includes a first downstream tube including the most downstream first tube. It has a core part. In the first core part, the number of first heat connection parts is larger than the number of second heat connection parts.
  • the number of the first heat connection parts is made larger than the number of the second heat connection parts, thereby being constituted by the most downstream first tube.
  • the region used for radiating the heat of the first fluid to the third fluid is used for radiating the heat of the second fluid to the third fluid. Larger than the region. For this reason, the heat which the 1st fluid which distribute
  • first tube and the second tube laminated and arranged means that the first tube and the second tube are laminated in an arbitrary order, and the first tube and the second tube are arranged.
  • the arrangement order is not limited.
  • the number of first thermal connection portions is greater than the number of second thermal connection portions means that the number of second thermal connection portions is zero.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a VV cross-sectional view of FIG. 2. It is a typical perspective view for demonstrating the refrigerant
  • coolant coolant.
  • 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.
  • the heat exchange system applied to the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment includes a heat pump cycle 10 that is a vapor compression refrigeration cycle, a cooling water circulation circuit 40 that circulates cooling water that cools the traveling electric motor MG, and the like. It is constituted by.
  • the heat pump cycle 10 fulfills the function of cooling the blown air blown into the vehicle interior, which is the air conditioning target space, in the vehicle air conditioner 1.
  • the heat pump cycle 10 employs a normal chlorofluorocarbon refrigerant as the refrigerant, and constitutes a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant.
  • the refrigerant is mixed with refrigerating machine oil for lubricating the compressor 11, and a part of the refrigerating machine oil circulates in the cycle together with the refrigerant.
  • the compressor 11 is disposed in the engine room, sucks the refrigerant in the heat pump cycle 10, compresses it, and discharges it.
  • the electric motor 11b drives a fixed displacement compressor 11a having a fixed discharge capacity. It is an electric compressor.
  • various compression mechanisms such as a scroll compression mechanism and a vane compression mechanism can be employed as the fixed capacity compressor 11a.
  • the electric motor 11b has its operation (the number of rotations) controlled by a control signal output from a control device to be described later, and may adopt either an AC motor or a DC motor. And the refrigerant
  • the refrigerant outlet side of the compressor 11 is connected to the refrigerant inlet side of the refrigerant radiator 12.
  • the refrigerant radiator 12 is disposed in the engine room and heats the discharged refrigerant (first fluid) discharged from the compressor and the outside air (third fluid) as the heat exchange target fluid blown from the blower fan 13.
  • a heat exchanger for heat dissipation that exchanges and dissipates heat of discharged refrigerant to the outside air.
  • the blower fan 13 is an electric blower in which the operation rate, that is, the rotation speed (the amount of blown air) is controlled by a control voltage output from the control device.
  • the refrigerant radiator 12 of the present embodiment is a radiator (heat) described later that exchanges heat between cooling water (second fluid) that is a heat medium for cooling the electric motor MG for traveling and the outside air blown from the blower fan 13. It is configured integrally with (medium radiator) 43.
  • the blower fan 13 of the present embodiment constitutes an outdoor blower that blows outside air toward both the refrigerant radiator 12 and the radiator 43.
  • the detailed configuration of the integrated refrigerant radiator 12 and radiator 43 (hereinafter referred to as a composite heat exchanger 70) will be described later.
  • a receiver 14 for separating the gas-liquid refrigerant flowing out from the refrigerant radiator 12 and storing excess liquid phase refrigerant is disposed on the refrigerant outlet side of the refrigerant radiator 12. Furthermore, the inlet side of the temperature type expansion valve 15 is connected to the liquid phase refrigerant outlet of the receiver 14, and the refrigerant inlet side of the refrigerant evaporator 16 is connected to the outlet side of the temperature type expansion valve 15.
  • the temperature type expansion valve 15 has a temperature sensing unit (not shown) arranged in the refrigerant passage on the refrigerant evaporator 16 outlet side, and based on the temperature and pressure of the refrigerant on the refrigerant evaporator 16 outlet side, the refrigerant evaporator 16 outlet This is a pressure reducing means that detects the degree of superheat of the refrigerant on the side and adjusts the valve opening (refrigerant flow rate) by a mechanical mechanism so that the degree of superheat of the refrigerant on the outlet side of the refrigerant evaporator 16 falls within a predetermined range. .
  • the refrigerant evaporator 16 is disposed in the casing 31 of the indoor air conditioning unit 30 and exchanges heat between the low-pressure refrigerant decompressed and expanded by the temperature type expansion valve 15 and the blown air blown into the vehicle interior to evaporate the low-pressure refrigerant. It is a heat exchanger for cooling which cools blowing air by.
  • a refrigerant suction port of the compressor 11 is connected to the refrigerant outlet side of the refrigerant evaporator 16.
  • the indoor air conditioning unit 30 is arranged inside the instrument panel (instrument panel) at the foremost part of the vehicle interior, and includes a blower 32, the refrigerant evaporator 16, the electric heater 36, and the like in a casing 31 that forms the outer shell thereof. It is what was contained.
  • the casing 31 forms an air passage for the blown air that is blown into the passenger compartment, and is formed of a resin (for example, polypropylene) that has a certain degree of elasticity and is excellent in strength.
  • An inside / outside air switching device 33 for switching and introducing vehicle interior air (inside air) and outside air is arranged on the most upstream side of the blown air flow in the casing 31.
  • the inside / outside air switching device 33 is formed with an inside air introduction port for introducing inside air into the casing 31 and an outside air introduction port for introducing outside air. Furthermore, inside / outside air switching device 33 is provided with an inside / outside air switching door that continuously adjusts the opening area of the inside air introduction port and the outside air introduction port to change the air volume ratio between the inside air volume and the outside air volume. Has been.
  • a blower 32 that blows air sucked through the inside / outside air switching device 33 toward the vehicle interior is disposed on the downstream side of the air flow of the inside / outside air switching device 33.
  • the blower 32 is an electric blower that drives a centrifugal multiblade fan (sirocco fan) with an electric motor, and the number of rotations (air flow rate) is controlled by a control voltage output from the control device.
  • the refrigerant evaporator 16 and the electric heater 36 are arranged in this order with respect to the flow of the blown air.
  • the refrigerant evaporator 16 is disposed upstream of the electric heater 36 in the flow direction of the blown air.
  • the electric heater 36 is a heating unit that has a PTC element (positive characteristic thermistor), generates heat when the control device supplies power to the PTC element, and heats the air that has passed through the refrigerant evaporator 16.
  • the ratio of the amount of air passing through the electric heater 36 in the blown air after passing through the refrigerant evaporator 16 is adjusted.
  • An air mix door 34 is disposed. Further, on the downstream side of the air flow of the electric heater 36, a mixing space 35 that mixes the blown air heated by exchanging heat with the refrigerant in the electric heater 36 and the blown air that is not heated by bypassing the electric heater 36. Is provided.
  • an air outlet is arranged for blowing the conditioned air mixed in the mixing space 35 into the vehicle interior that is the space to be cooled.
  • this air outlet there are a face air outlet that blows air-conditioned air toward the upper body of the passenger in the vehicle interior, a foot air outlet that blows air-conditioned air toward the feet of the passenger, and the inner surface of the front window glass of the vehicle A defroster outlet (both not shown) is provided to blow air-conditioned air toward the front.
  • the temperature of the conditioned air mixed in the mixing space 35 is adjusted by adjusting the ratio of the air volume that the air mix door 34 passes through the electric heater 36, and the temperature of the conditioned air blown out from each outlet is adjusted. Adjusted. That is, the air mix door 34 constitutes a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the conditioned air blown into the vehicle interior.
  • the air mix door 34 is driven by a servo motor (not shown) whose operation is controlled by a control signal output from the control device.
  • 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.
  • 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 control device via a link mechanism or the like. It is driven by a servo motor (not shown).
  • the cooling water circulation circuit 40 is used for running by circulating cooling water (for example, an ethylene glycol aqueous solution) as a heat medium through a cooling water passage formed inside a running electric motor MG that is an in-vehicle device that generates heat during operation. It is a heat medium circulation circuit that cools the electric motor MG.
  • the cooling water circulation circuit 40 is provided with a cooling water pump 41 and a radiator 43.
  • the cooling water pump 41 is an electric water pump that pumps cooling water to a cooling water passage formed in the electric motor MG for traveling in the cooling water circulation circuit 40, and is rotated by a control signal output from the control device. The number (flow rate) is controlled.
  • the cooling water pump 41 constitutes a heat medium flow rate adjusting means (second fluid flow rate adjusting means) that adjusts the flow rate of cooling water flowing into the radiator 43.
  • the radiator 43 is disposed in the engine room, and the cooling water (second fluid) flowing out from the cooling water passage formed in the electric motor MG for traveling and the outside air (third fluid) blown from the blower fan 13.
  • the heat exchanger for radiating heat to radiate the heat of the cooling water to the outside air.
  • this cooling water circulation circuit 40 when the control device operates the cooling water pump 41, when the cooling water passes through the traveling electric motor MG, the waste heat of the traveling electric motor MG is absorbed and the traveling electric motor is driven. The motor MG is cooled. Further, the cooling water heated by absorbing the waste heat of the traveling electric motor MG flows into the radiator 43 and dissipates heat to the outside air to be cooled. In other words, the traveling electric motor MG functions as an external heat source for heating the cooling water.
  • the composite heat exchanger 70 is a composite heat exchanger in which the refrigerant radiator 12 and the radiator 43 are integrally configured as one heat exchanger.
  • the refrigerant radiator 12 and the radiator 43 are each composed of a plurality of tubes 12a and 43a through which refrigerant or cooling water flows, and a set of refrigerant or cooling water that is arranged on both ends of the plurality of tubes and flows through the tubes. It is configured as a so-called tank and tube type heat exchanger having a pair of collective distribution tanks 12b and 43b for performing distribution.
  • the composite heat exchanger 70 includes a refrigerant tube 12a through which a refrigerant as a first fluid flows, and a cooling water tube 43a through which cooling water as a second fluid flows.
  • the plurality of refrigerant tubes 12a are divided into a plurality of groups, and each of the plurality of groups of refrigerant tubes 12a is a path for flowing the refrigerant distributed from the same space in the same direction.
  • coolant tube 12a has the most downstream refrigerant
  • the composite heat exchanger 70 includes a first core portion 701 composed only of the most downstream refrigerant tube 121a, and a second core portion 702 composed of both the refrigerant tube 12a and the cooling water tube 43a. have. That is, in the composite heat exchanger 70, the first core part 701 that is a heat exchange part constituted only by the most downstream side refrigerant tube 121a is independent of the second core part 702 that is another heat exchange part. Is provided.
  • the 2nd core part 702 comprises the condensation part which dissipates and condenses the high pressure refrigerant
  • the 1st core part 701 is the 2nd core part 702 (condensation part).
  • coolant which flowed out from is comprised.
  • the composite heat exchanger 70 includes an upstream heat exchanging portion 71 configured by laminating and arranging the refrigerant tubes 12a and the cooling water tubes 43a.
  • the upstream heat exchanging unit 71 exchanges heat between the refrigerant flowing through the refrigerant tube 12a and the air as the third fluid flowing around the refrigerant tube 12a (outside air blown from the blower fan 13). It is a heat exchange part which heat-exchanges the cooling water which distribute
  • the part which comprises the 1st core part 701 in the upstream heat exchange part 71 is comprised by laminating
  • the part which comprises the 2nd core part 702 in the upstream heat exchange part 71 is comprised by laminating
  • the downstream side heat exchange part 72 constituted by laminating and arranging the refrigerant tubes 12a is provided on the downstream side of the upstream air flow of the upstream side heat exchange part 71. That is, the downstream heat exchanging section 72 is configured only by the refrigerant tube 12a.
  • the downstream heat exchange unit 72 is a heat exchange unit that exchanges heat between the refrigerant that flows through the refrigerant tube 12a and the air that flows around the refrigerant tube 12a (outside air blown from the blower fan 13).
  • a flat tube having a flat shape in a vertical cross section in the longitudinal direction is employed. More specifically, as the refrigerant tube 12a, a tube having a flat multi-hole cross-sectional shape formed by extrusion is employed. Further, as the cooling water tube 43a, a tube having a flat two-hole cross section formed by bending a single plate material is employed.
  • the refrigerant tube 12a and the cooling water tube 43a constituting the second core portion 702 of the upstream heat exchanging portion 71 have a predetermined interval so that the flat surfaces of the outer surfaces are parallel to each other and face each other. Opened and stacked alternately.
  • the most downstream refrigerant tube 121a constituting the first core portion 701 of the upstream heat exchange section 71 and the refrigerant tube 12a constituting the downstream heat exchange section 72 are each provided with a predetermined interval. Are stacked.
  • the refrigerant tube 12a constituting the second core part 702 in the upstream heat exchange unit 71 is disposed between the cooling water tubes 43a, and the cooling water tube 43a is disposed between the refrigerant tubes 12a.
  • the refrigerant tube 12a constituting the downstream heat exchange part 72 and the refrigerant tube 12a or the cooling water tube 43a constituting the upstream heat exchange part 71 are flow directions of the outside air blown by the blower fan 13. When viewed from the above, they are arranged in a polymerized manner.
  • the space formed therebetween forms an outside air passage 70a (a third fluid passage) through which the outside air blown by the blower fan 13 circulates.
  • outside air passage 70a heat exchange between the refrigerant and the outside air and heat exchange between the cooling water and the outside air are promoted, and the refrigerant and the cooling water flowing through the refrigerant tube 12a constituting the upstream heat exchanging portion 71 are promoted.
  • Outer fins 70b that allow heat transfer between the cooling water flowing through the tubes 43a and heat transfer between the refrigerants flowing through the adjacent refrigerant tubes 12a constituting the downstream heat exchange section 72 are arranged. Yes.
  • this outer fin 70b a corrugated fin formed by bending a metal thin plate having excellent heat conductivity into a wave shape is adopted.
  • this outer fin 70b is used for the refrigerant constituting the upstream heat exchange section 71.
  • the outer fins 70b are joined to the adjacent refrigerant tubes 12a constituting the downstream heat exchanging portion 72, thereby enabling heat transfer between the adjacent refrigerant tubes 12a.
  • the outer fin 70b is a coolant that thermally connects the refrigerant side heat connection part (first heat connection part) 71b that thermally connects the refrigerant tubes 12a, and the refrigerant tube 12a and the cooling water tube 43a. And a side heat connection part (second heat connection part) 72b.
  • the outer fin 70b disposed between the refrigerant tubes 12a has a refrigerant-side heat connection portion 71b.
  • the outer fin 70b disposed between the refrigerant tube 12a and the cooling water tube 43a has both the refrigerant side heat connection portion 71b and the cooling water side heat connection portion 72b.
  • the first core portion 701 of the present embodiment has only the most downstream side refrigerant tube 121a. For this reason, in the 1st core part 701, the number of the cooling water side heat connection parts 72b becomes zero. Therefore, in the 1st core part 701, the number of the refrigerant
  • the dummy tube 77 may have a hollow cylindrical shape or a solid (that is, not hollow) columnar shape.
  • the composite heat exchanger 70 includes an upstream tank portion 73 extending in the stacking direction of the refrigerant tube 12a and the cooling water tube 43a constituting the upstream heat exchange portion 71, and a refrigerant constituting the downstream heat exchange portion 72.
  • the downstream tank part 74 extended in the lamination direction of the tube 12a for an operation is provided.
  • the upstream tank section 73 is formed with an upstream cooling water space 731 for collecting or distributing the cooling water flowing through the cooling water tubes 43a constituting the upstream heat exchange section 71.
  • the downstream tank section 74 is formed with a downstream refrigerant space 741 for collecting or distributing the refrigerant tubes 12a constituting the downstream heat exchange section 72.
  • the upstream tank portion 73 and the downstream tank portion 74 are integrally formed.
  • a unit in which the upstream tank unit 73 and the downstream tank unit 74 are integrated is referred to as a header tank 75.
  • the header tank 75 includes a header plate 751 to which both the refrigerant tubes 12a and the cooling water tubes 43a are arranged in two rows in the flow direction of the outside air, an intermediate plate member 752 to be fixed to the header plate 751, and A tank forming member 753 is provided.
  • the tank forming member 753 is fixed to the header plate 751 and the intermediate plate member 752, thereby forming the above-described upstream cooling water space 731 and downstream refrigerant space 741 therein.
  • the tank forming member 753 is formed in a double mountain shape (W shape) when viewed from the longitudinal direction by pressing a flat metal.
  • upstream cooling water space 731 and the downstream side refrigerant space 741 are partitioned by joining the two mountain-shaped central portions 753c of the tank forming member 753 to the intermediate plate member 752.
  • the intermediate plate member 752 is fixed to the header plate 751 to thereby communicate with the cooling water tube 43 a between the header plate 751 and a plurality of communication spaces.
  • a plurality of indentations 752a forming 76 are formed.
  • a first through hole 752b penetrating through the front and back is formed at a portion corresponding to the downstream air space 741 of the downstream tank portion 74 on the downstream side of the outside air flow in the recess 752a.
  • the communication space 76 and the downstream side refrigerant space 741 of the downstream side tank portion 74 communicate with each other.
  • the communication space 76 functions as a communication path that connects the refrigerant tube 12 a constituting the upstream heat exchange section 71 and the downstream refrigerant space 741 of the downstream tank section 74.
  • the communication space 76 is superposed on each other when viewed from the outside air flow direction among the refrigerant tube 12a constituting the upstream heat exchange section 71 and the refrigerant tube 12a constituting the downstream heat exchange section 72.
  • the refrigerant tubes 12a extend in the direction connecting the ends. More specifically, the communication space 76 extends in the flow direction of the outside air at the ends of the refrigerant tube 12a constituting the upstream heat exchange section 71 and the refrigerant tube 12a constituting the downstream heat exchange section 72. ing.
  • a second through hole 752c penetrating the front and back of the intermediate plate member 752 is provided at a portion corresponding to the cooling water tube 43a constituting the upstream heat exchange section 71.
  • the cooling water tube 43a constituting the upstream heat exchanging portion 71 passes through the second through hole 752c. Thereby, the cooling water tube 43a constituting the upstream heat exchange section 71 communicates with the upstream cooling water space 731 formed in the tank forming member 753.
  • the cooling water tube 43a protrudes from the refrigerant tube 12a to the header tank 75 side. That is, the end on the header tank 75 side of the refrigerant tube 12a and the end on the header tank 75 side of the cooling water tube 43a are arranged unevenly.
  • a portion of the intermediate plate member 752 corresponding to the refrigerant tube 12a that does not communicate with the communication space 76 in the refrigerant tube 12a constituting the downstream heat exchange section 72 has a third through-hole penetrating the front and back surfaces thereof. 752d is provided.
  • the refrigerant tube 12a that does not communicate with the communication space 76 among the refrigerant tubes 12a constituting the downstream heat exchange section 72 passes through the third through hole 752d. Accordingly, the refrigerant tube 12a that does not communicate with the communication space 76 among the refrigerant tubes 12a constituting the downstream heat exchange section 72 communicates with the downstream refrigerant space 741 formed in the tank forming member 753. .
  • the refrigerant tube 12 a that does not communicate with the communication space 76 at the end on the header tank 75 side in the downstream heat exchange unit 72 is more than the refrigerant tube 12 a that communicates with the communication space 76. Also protrudes to the header tank 75 side. That is, the ends of the adjacent refrigerant tubes 12a are arranged unevenly.
  • the central portion 753c of the tank forming member 753 is formed in a shape that fits into a recessed portion 752a formed in the intermediate plate member 752, and the upstream side cooling water space 731 and the downstream side refrigerant space 741 are formed of the header plate 751. And it is divided so that an internal cooling water or refrigerant
  • one end in the longitudinal direction of an upstream tank portion 73 (hereinafter referred to as a first upstream tank portion 730a) disposed on one end side in the longitudinal direction of the cooling water tube 43a (the upper side in the drawing).
  • a cooling water outflow pipe 435 for flowing out the cooling water from the upstream side cooling water space 731 is connected to the side (the left side in the drawing).
  • the other end in the longitudinal direction (the right side of the drawing in the drawing) of the upstream tank portion 73 (hereinafter referred to as the second upstream tank portion 730b) disposed on the other end in the longitudinal direction of the cooling water tube 43a (the lower side in the drawing). ) Is connected to a cooling water inflow pipe 434 through which cooling water flows into the upstream side cooling water space 731.
  • the downstream tank portion 74 (hereinafter referred to as the first downstream tank portion 740a) disposed on one end side in the longitudinal direction (upper side in the drawing) of the refrigerant tube 12a. Is connected to a refrigerant outflow pipe 125 for flowing out the refrigerant from the downstream side refrigerant space 741.
  • the other end in the longitudinal direction (the right side in the drawing) of the downstream tank 74 (hereinafter referred to as the second downstream tank portion 740b) disposed on the other end in the longitudinal direction (the lower side in the drawing) of the refrigerant tube 12a. Is connected to a refrigerant inflow pipe 124 through which the refrigerant flows into the downstream side refrigerant space 741.
  • the first downstream tank portion 740a includes a first downstream partitioning the downstream refrigerant space 741 into two in the longitudinal direction of the first downstream tank portion 740a.
  • a side partition member 742a is disposed.
  • a space communicating with the refrigerant tube 12a other than the most downstream refrigerant tube 121a is referred to as a first downstream refrigerant space 741a.
  • a space communicating directly with the refrigerant outflow pipe 125 and communicating with the most downstream refrigerant tube 121a is referred to as a second downstream refrigerant space 741b.
  • a second downstream partition member 742b that partitions the downstream refrigerant space 741 into two in the longitudinal direction of the second downstream tank portion 740b is disposed in the second downstream tank portion 740b.
  • a space directly communicating with the refrigerant inflow pipe 124 is referred to as a third downstream refrigerant space 741c, and the most downstream refrigerant tube 121a.
  • a space communicating with both the refrigerant tubes 12a and the other refrigerant tubes 12a is referred to as a fourth downstream refrigerant space 741d.
  • the first downstream partition member 742a when viewed from the flow direction X of the outside air, the first downstream partition member 742a is disposed closer to the refrigerant outflow pipe 125 than the second downstream partition member 742b.
  • the refrigerant flows into the third downstream refrigerant space 741c of the second downstream tank portion 740b via the refrigerant inflow pipe 124.
  • a part of the refrigerant flows into the refrigerant tube 12a constituting the second core portion 702 of the downstream heat exchange unit 72, and flows in the refrigerant tube 12a from the lower side to the upper side in the drawing.
  • the other part of the refrigerant that has flowed into the third downstream side refrigerant space 741c of the second downstream side tank portion 740b is connected via a communication space 76 formed between the header plate 751 and the intermediate plate member 752. Then, the refrigerant flows into the refrigerant tube 12a constituting the second core portion 702 of the upstream heat exchange unit 71, and flows in the refrigerant tube 12a from the lower side to the upper side in the drawing.
  • the refrigerant that has flowed out of the refrigerant tube 12a constituting the second core part 702 of the downstream heat exchange part 72 is collected in the first downstream refrigerant space 741a of the first downstream tank part 740a.
  • the refrigerant that has flowed out of the refrigerant tube 16a that constitutes the second core part 702 of the upstream heat exchange unit 71 passes through the communication space 76 that is formed between the header plate 751 and the intermediate plate member 752.
  • the first downstream tank section 740a collects in the first downstream refrigerant space 741a.
  • the refrigerant gathered in the first downstream refrigerant space 741a of the first downstream tank portion 740a flows from the right side to the left side in the drawing. Thereafter, a part of the refrigerant gathered in the first downstream refrigerant space 741a of the first downstream tank part 740a flows into the refrigerant tube 16a constituting the second core part 702 of the downstream heat exchange part 72, The refrigerant flows in the refrigerant tube 16a from the upper side to the lower side in the figure. Further, another part of the refrigerant gathered in the first downstream side refrigerant space 741a of the first downstream side tank portion 740a is passed through a communication space 76 formed between the header plate 751 and the intermediate plate member 752. Then, the refrigerant flows into the refrigerant tube 16a constituting the second core portion 702 of the upstream heat exchange unit 71, and flows in the refrigerant tube 16a from the upper side to the lower side in the drawing.
  • the refrigerant that has flowed out of the refrigerant tube 16a constituting the second core part 702 of the downstream heat exchange part 72 is collected in the fourth downstream refrigerant space 741d of the second downstream tank part 740b.
  • the refrigerant that has flowed out of the refrigerant tube 16a that constitutes the second core part 702 of the upstream heat exchange unit 71 passes through the communication space 76 that is formed between the header plate 751 and the intermediate plate member 752.
  • the second downstream side tank portion 740b collects in the fourth downstream side refrigerant space 741d.
  • the refrigerant gathered in the fourth downstream refrigerant space 741d of the second downstream tank portion 740b flows from the right side to the left side in the drawing. Thereafter, a part of the refrigerant gathered in the fourth downstream refrigerant space 741d of the second downstream tank part 740b is transferred to the most downstream refrigerant tube 121a constituting the first core part 701 of the downstream heat exchange part 72. Flows in and flows in the most downstream refrigerant tube 121a from the lower side to the upper side in the figure.
  • the other part of the refrigerant gathered in the fourth downstream side refrigerant space 741d of the second downstream side tank portion 740b passes through the communication space 76 formed between the header plate 751 and the intermediate plate member 752.
  • the refrigerant flows into the most downstream refrigerant tube 121a constituting the first core portion 701 of the upstream heat exchange unit 71, and flows in the most downstream refrigerant tube 121a from the lower side to the upper side in the drawing.
  • the refrigerant that has flowed out of the most downstream refrigerant tube 121a that constitutes the first core part 701 of the downstream heat exchange part 72 gathers in the second downstream refrigerant space 741b of the first downstream tank part 740a.
  • the refrigerant that has flowed out of the most downstream refrigerant tube 121a that constitutes the first core portion 701 of the upstream heat exchange unit 71 passes through the communication space 76 that is formed between the header plate 751 and the intermediate plate member 752. Via the second downstream refrigerant space 741b of the first downstream tank portion 740a.
  • the refrigerant gathered in the second downstream side refrigerant space 741b of the first downstream side tank unit 740a flows from the right side to the left side in the drawing and flows out from the refrigerant outflow pipe 125.
  • the heat exchanger 70 flows into the upstream side cooling water space 731 of the second upstream side tank portion 730 b via the cooling water inflow pipe 434.
  • the cooling water flows into the cooling water tube 43a constituting the upstream heat exchanging portion 71, and flows in the cooling water tube 43a from the lower side to the upper side in the drawing.
  • the cooling water that has flowed out of the cooling water tube 43a that constitutes the upstream heat exchange section 71 is collected in the upstream cooling water space 731 of the first upstream tank section 730a. And The cooling water gathered in the upstream side cooling water space 731 of the first upstream side tank portion 730a flows from the right side to the left side in the drawing and flows out from the cooling water outflow pipe 435.
  • the total cross-sectional area of the plurality of most downstream-side refrigerant tubes 121a forming the final path (first core portion 701) of the refrigerant flow is a plurality of paths forming the path immediately before the refrigerant flow of the final path. It is smaller than the total cross-sectional area of the flow path of the most downstream immediately upstream refrigerant tube 122a (the most downstream immediately preceding first tube). That is, when the heat exchanger 70 is viewed from the flow direction X of the outside air, the first core portion 701 has a heat exchange portion (a plurality of the most downstream immediately upstream refrigerant tubes 122a stacked in a path immediately before the final pass). The length of the tube 12a in the stacking direction is shorter than the disposed portion.
  • the refrigerant radiator 12 is constituted by both the refrigerant tube 16a constituting the upstream heat exchange section 71 and the refrigerant tube 16a constituting the downstream heat exchange section 72, and the upstream side
  • the radiator 43 is configured by a cooling water tube 43 a that constitutes the heat exchange unit 71.
  • each of the refrigerant tube 16a, the cooling water tube 43a, the header tank 75, and the outer fin 70b of the heat exchanger 70 described above are formed of the same metal material (in this embodiment, an aluminum alloy). Has been.
  • the header plate 751 and the tank forming member 753 are fixed by caulking with the intermediate plate member 752 sandwiched therebetween.
  • the entire heat exchanger 70 in the caulking and fixing state is put into a heating furnace and heated, the brazing material clad in advance on the surface of each component is melted, and further cooled until the brazing material is solidified again.
  • the components are brazed together.
  • coolant heat radiator 12 and the radiator 43 are integrated.
  • the refrigerant tube 16a may be used as an example of a first tube through which the first fluid flows, and the cooling water tube 43a may be used as an example of a second tube through which the second fluid flows.
  • a refrigerant is used as an example of the first fluid, and cooling water is used as an example of the second fluid.
  • 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 operation of various air conditioning control devices 11, 13, 41, etc. is controlled.
  • an inside air sensor that detects the temperature inside the vehicle
  • an outside air sensor that detects the outside air temperature
  • a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation in the vehicle interior
  • the temperature of the air blown from the refrigerant evaporator 16 (evaporator) Sensor group for various air conditioning control such as an evaporator temperature sensor that detects the temperature), a discharge refrigerant temperature sensor that detects the refrigerant temperature discharged from the compressor 11, and an outlet refrigerant temperature sensor that detects the refrigerant temperature Te on the refrigerant radiator 12 outlet side.
  • 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.
  • various air conditioning operation switches provided on the operation panel an operation switch of the vehicle air conditioner 1, a vehicle interior temperature setting switch for setting the vehicle interior temperature, an operation mode selection switch, and the like are provided.
  • control means for controlling the electric motor 11b and the like of the compressor 11 is integrally configured to control these operations.
  • the compressor is included in the air conditioning control device.
  • the configuration (hardware and software) for controlling the operation of 11 constitutes the refrigerant discharge capacity control means.
  • the air conditioning control device of the present embodiment has a configuration (frosting determination means) that determines whether or not frost formation has occurred in the refrigerant radiator 12 based on the detection signal of the above-described air conditioning control sensor group.
  • frost determination unit of the present embodiment the vehicle speed of the vehicle is equal to or lower than a predetermined reference vehicle speed (20 km / h in the present embodiment), and the refrigerant radiator 12 outlet-side refrigerant temperature Te. When the temperature is 0 ° C. or less, it is determined that frost formation has occurred in the refrigerant radiator 12.
  • the control device When the operation switch of the vehicle air conditioner 1 on the operation panel is turned on (ON) in a state where a vehicle start switch (not shown) is turned on (ON), the control device is used for air conditioning control stored in the storage circuit in advance. Run the program. When this program is executed, the control device reads the detection signal of the above-described sensor group for air conditioning control and the operation signal of the operation panel.
  • a target blowing temperature TAO that is a target temperature of the air blown into the vehicle interior is calculated. 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 control device are determined.
  • the refrigerant discharge capacity of the compressor 11, that is, the control signal output to the electric motor of the compressor 11 is determined as follows. First, based on the target blowing temperature TAO, a target evaporator blowing temperature TEO of the refrigerant evaporator 16 is determined with reference to a control map stored in the control device in advance.
  • the blowing air temperature from the refrigerant evaporator 16 is used using a feedback control method. Is determined so as to approach the target evaporator outlet temperature TEO.
  • the temperature of the air blown into the passenger compartment is determined to be a passenger's desired temperature set by the passenger compartment temperature setting switch.
  • control signals determined as described above are output to various air conditioning control devices. Thereafter, until the operation stop of the vehicle air conditioner 1 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 A control routine such as decision-> output of control voltage and control signal is repeated.
  • the discharged refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the refrigerant radiator 12 and exchanges heat with the outside air blown from the blower fan 13 to dissipate heat.
  • the pressure of the discharged refrigerant becomes equal to or higher than the reference refrigerant pressure P1 (specifically, about 1.5 MPa). It has been found that the surface temperature (wall surface temperature) of the refrigerant tube 12 a of the vessel 12 rises to about 60 ° C. to 65 ° C. by the high temperature refrigerant discharged from the compressor 11.
  • the refrigerant that has flowed out of the refrigerant radiator 12 is gas-liquid separated by the receiver 14.
  • the liquid-phase refrigerant flowing out from the receiver 14 is decompressed and expanded at the temperature type expansion valve 15 until it becomes a low-pressure refrigerant.
  • the valve opening degree is adjusted so that the degree of superheat of the refrigerant on the outlet side of the refrigerant evaporator 16 becomes a value within a predetermined range set in advance.
  • the low-pressure refrigerant decompressed and expanded by the temperature type expansion valve 15 flows into the refrigerant evaporator 16 and absorbs heat from the blown air blown by the blower 32 to evaporate. Thereby, the blowing air blown into the passenger compartment is cooled. The refrigerant flowing out of the refrigerant evaporator 16 is sucked into the compressor 11 and compressed again.
  • the blown air (cold air) cooled by the refrigerant evaporator 16 is heated by the electric heater 36 in the amount of air (cold air) according to the opening degree of the air mix door 34, and is electrically supplied in the mixing space 35.
  • the temperature is adjusted by mixing with the blown air flowing around the heater 36.
  • the conditioned air whose temperature has been adjusted is blown out from the mixing space 35 into the vehicle compartment via each outlet.
  • the final path of the refrigerant flow is the first core portion 701 formed only by the most downstream side refrigerant tube 121a, and the first core portion 701 constitutes a supercooling portion. ing.
  • the outer fins 70b arranged in the first core part 701 are not provided with the cooling water side heat connection parts 72b, and the number of the refrigerant side heat connection parts 71b is the number of the cooling water side heat connection parts 72b. More than that.
  • positioned at the 1st core part 701 is utilized in order that the whole area may radiate the heat which discharge refrigerant has to external air.
  • the heat of the discharged refrigerant flowing in the most downstream refrigerant tube 121a is sufficiently radiated to the outside air, and the refrigerant on the outlet side of the refrigerant radiator 12 It can have a desired degree of supercooling.
  • FIG. 7 shows the relationship between the degree of supercooling and the heat radiation performance on the refrigerant side in the composite heat exchanger.
  • the experimental result of the composite heat exchanger 70 of the present embodiment is shown as a square plot.
  • positioned in the whole region of a heat exchanger is shown by the triangular plot.
  • the heat exchanger of the comparative example is affected by the heat radiation on the cooling water side, so the heat radiation performance on the refrigerant side Had fallen.
  • the heat radiation performance on the refrigerant side can be increased.
  • the refrigerant tubes 12a and the cooling water tubes 43a constituting the second core portion 702 are alternately stacked, and the refrigerant tubes 12a and the cooling water tubes 43a are thermally formed by the outer fins 70b. Connected. For this reason, when there is a difference between the surface temperature of the cooling water tube 43a and the surface temperature of the refrigerant tube 12a, the range and the refrigerant used for dissipating the heat of the cooling water to the outside air in the outer fin 70b. The range in which the heat of the heat is radiated to the outside air is adjusted according to the temperature difference, and the heat of the cooling water and the heat of the discharged refrigerant are appropriately radiated to the outside air.
  • the surface temperature of the cooling water tube 43a becomes higher, and the temperature difference from the outside air becomes larger than that of the refrigerant tube 12a.
  • the range used for dissipating the heat of the cooling water to the outside air is larger than the range of dissipating the heat of the refrigerant to the outside air, and the heat of the cooling water is transferred to the outside air. Heat is dissipated.
  • the refrigerant radiator 12 can radiate the heat of the discharged refrigerant to the outside air, and the radiator 43 can radiate the heat of the cooling water to the outside air. As a result, it is possible to perform appropriate heat exchange between a plurality of types of fluids.
  • the refrigerant tube 12a and the cooling water tube 43a constituting the second core section 702 of the downstream heat exchange section 72 are both tubes 12a.
  • the difference between the surface temperature of 43a and the outside air temperature is reduced, and the heat used by the refrigerant and the range used to dissipate the heat of the cooling water to the outside air among the outer fins 70b and the heat of the refrigerant to the outside air as described above.
  • the effect of adjusting the heat dissipation range according to the temperature difference is reduced.
  • the refrigerant tube 12a and the cooling water tube constituting at least the second core portion 702 of the upstream heat exchange unit 71 out of the upstream heat exchange unit 71 and the downstream heat exchange unit 72. 43a are alternately stacked.
  • the range used for dissipating the heat of the cooling water to the outside air and the range of dissipating the heat of the refrigerant to the outside air are adjusted according to the temperature difference to have the cooling water.
  • the heat and heat of the discharged refrigerant can be appropriately radiated to the outside air.
  • neither the refrigerant nor the cooling water flows between the most downstream refrigerant tube 121a forming the first core portion 701 and the cooling water tube 43a forming the second core portion 702.
  • a dummy tube 77 is arranged.
  • the tubes 12a, 43a or the header tank 75 are thermally strained due to the difference in thermal expansion caused by the temperature difference between the refrigerant flowing in the most downstream refrigerant tube 121a and the cooling water flowing in the cooling water tube 43a. It is possible to suppress the occurrence of thermal stress accompanying the breakage of the tubes 12a, 43a or the header tank 75.
  • the pressure loss of the refrigerant is small, but the flow rate is slow and the heat transfer coefficient is small.
  • the flow path total cross-sectional area of the plurality of most downstream side refrigerant tubes 121a forming the final path (first core portion 701) of the refrigerant flow is formed as a path immediately before the final path. It is made smaller than the flow-path total cross-sectional area of the some downstream most downstream side refrigerant
  • the area of the second core part 702 is increased and the heat exchange performance of the heat exchanger 70 as a whole is improved. be able to.
  • a second embodiment of the present disclosure will be described based on FIG.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the first core portion 701 also has a cooling water tube 43a.
  • the refrigerant tube 12a is indicated by hatching
  • the cooling water tube 43a is indicated by point hatching.
  • a cooling water tube 43a is provided in the first core portion 701 of the composite heat exchanger 70 in the present embodiment.
  • the number of refrigerant tubes 12a (9 in this example) is larger than the number of cooling water tubes 43a (1 in this example).
  • a plurality of armor window-like louvers 700 are cut and formed on the surface of the outer fin 70b along the flow direction of the outside air.
  • the outer fin 70b passes through the front and back of the outer fin 70b and extends in the flow direction of the outside air.
  • One slit hole 70c is formed. The first slit hole 70c suppresses heat transfer between the most downstream refrigerant tube 121a and the cooling water tube 43a adjacent to each other in the stacking direction of the tubes 12a and 43a.
  • a second slit extending in the stacking direction of the tubes 12a and 43a in the center portion in the flow direction of the outside air in the outer fin 70b disposed between the adjacent downstreammost refrigerant tube 121a and the cooling water tube 43a.
  • a hole 70d is formed. The second slit hole 70d suppresses heat transfer between the most downstream refrigerant tube 121a and the cooling water tube 43a adjacent to each other in the flow direction of the outside air.
  • the first slit hole 70c and the second slit hole 70d of the present embodiment are used as an example of the heat insulating portion of the present disclosure. Note that the first slit hole 70c and the second slit hole 70d may be connected to each other.
  • the outer fin 70b disposed between the most downstream refrigerant tube 121a and the cooling water tube 43a is provided with the first The 1st slit hole 70c and the 2nd slit hole 70d are provided, and the heat transfer between the most downstream side refrigerant
  • the number of refrigerant side heat connection parts 71b is larger than the number of cooling water side heat connection parts 72b, and thus the same as in the first embodiment.
  • the effect of can be obtained.
  • the second upstream tank portion 730b includes an upstream partition member 732a that partitions the upstream cooling water space 731 into two in the longitudinal direction of the tank internal space of the second upstream tank portion 730b. Has been placed.
  • the space hereinafter referred to as the upstream refrigerant space 731a
  • the upstream refrigerant space 731a closer to the first core portion 701 (hereinafter referred to as the upstream refrigerant space 731a) is the most downstream refrigerant tube 121a.
  • a refrigerant outflow pipe 125 is connected to the upstream refrigerant space 731a.
  • the refrigerant gathered in the fourth downstream refrigerant space 741d of the second downstream tank portion 740b is transferred to the most downstream refrigerant tube 121a constituting the first core portion 701 of the downstream heat exchange unit 72. Flows in and flows in the most downstream refrigerant tube 121a from the lower side to the upper side in the figure.
  • the refrigerant that has flowed out of the most downstream refrigerant tube 121a that constitutes the first core portion 701 of the downstream heat exchange unit 72 passes through the communication space 76 that is formed between the header plate 751 and the intermediate plate member 752. Then, it flows into the most downstream refrigerant tube 121a constituting the first core portion 701 of the upstream heat exchange unit 71, and flows in the most downstream refrigerant tube 121a from the upper side to the lower side in the drawing.
  • the refrigerant that has flowed out of the most downstream refrigerant tube 121a that constitutes the first core portion 701 of the upstream heat exchange unit 71 gathers in the upstream refrigerant space 731a of the second upstream tank unit 730b.
  • the refrigerant gathered in the second upstream tank portion 730b upstream refrigerant space 731a flows from the right side to the left side in the drawing and flows out from the refrigerant outflow pipe 125.
  • the refrigerant that has flowed out from the most downstream refrigerant tube 121 a constituting the downstream heat exchange unit 72 constitutes the most downstream side constituting the upstream heat exchange unit 71.
  • the refrigerant flows into the side refrigerant tube 121a. That is, the flow direction of the refrigerant and the flow direction of the outside air in the first core portion 701 are counterflows. Therefore, in the first core portion 701, the heat of the refrigerant flowing through the most downstream refrigerant tube 121a can be efficiently radiated to the outside air.
  • a fourth embodiment of the present disclosure will be described based on FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in the cooling water flow in the heat exchanger 70.
  • a cooling water outflow pipe 435 for flowing out the cooling water from the upstream side cooling water space 731 is connected to one end side in the longitudinal direction of the second upstream tank portion 730b (left side in the drawing).
  • a cooling water inflow pipe 434 through which cooling water flows into the upstream side cooling water space 731 is connected to the other end in the longitudinal direction of the first upstream tank portion 730a (the right side in the drawing).
  • the cooling water that has flowed into the upstream cooling water space 731 of the first upstream tank portion 730a via the cooling water inflow piping 434 constitutes the upstream heat exchange portion 71. It flows into the cooling water tube 43a and flows in the cooling water tube 43a from the upper side to the lower side in the figure.
  • the cooling water that has flowed out of the cooling water tube 43a that constitutes the upstream heat exchange section 71 is collected in the upstream cooling water space 731 of the second upstream tank section 730b. Then, the cooling water gathered in the upstream side cooling water space 731 of the second upstream side tank unit 730b flows from the right side to the left side in the drawing and flows out from the cooling water outflow pipe 435.
  • the flow direction of the refrigerant flowing through the most downstream immediately upstream refrigerant tube 122a and the flow direction of the cooling water flowing through the cooling water tube 43a arranged adjacent to the most downstream immediately upstream refrigerant tube 122a are in the same direction. That is, the flow of the refrigerant flowing through the most downstream immediately upstream refrigerant tube 122a and the flow of the cooling water flowing through the cooling water tube 43a arranged adjacent to the most downstream immediately before refrigerant tube 122a are parallel flow. It becomes.
  • the refrigerant flowing through the most downstream immediately upstream refrigerant tube 122a and the cooling water flowing through the cooling water tube 43a pass through the outer fin 70b. Heat exchange can be suppressed. For this reason, it can suppress that the refrigerant
  • FIGS. 11 to 13 Next, a fourth embodiment of the present disclosure will be described based on FIGS. 11 to 13. In the present embodiment, an example in which the configurations of the heat pump cycle 10 and the cooling water circulation circuit 40 are changed with respect to the first embodiment as shown in the overall configuration diagrams of FIGS. 11 to 13 will be described.
  • the heat pump cycle 10 of the present embodiment is a vapor compression refrigeration cycle that functions in the vehicle air conditioner 1 to heat or cool vehicle interior air that is blown into the vehicle interior, which is the air conditioning target space. Therefore, the heat pump cycle 10 switches the refrigerant flow path, heats the vehicle interior blown air that is a heat exchange target fluid to heat the vehicle interior, and heats the vehicle interior blown air.
  • a cooling operation (cooling operation) for cooling the room can be executed.
  • a defrosting operation is performed to melt and remove frost attached to the outdoor heat exchanger 160 of the composite heat exchanger 70 (to be described later) that functions as an evaporator that evaporates the refrigerant during the heating operation.
  • frost attached to the outdoor heat exchanger 160 of the composite heat exchanger 70 to be described later
  • the refrigerant discharge port of the compressor 11 is connected to the refrigerant inlet side of the indoor condenser 120 as a use side heat exchanger.
  • the indoor condenser 120 is disposed in the casing 31 of the indoor air conditioning unit 30 of the vehicle air conditioner 1, and heats the high-temperature and high-pressure refrigerant that circulates in the casing 31 and the air blown into the vehicle interior after passing through the indoor evaporator 20 described later. It is a heat exchanger for heating to be exchanged.
  • the detailed configuration of the indoor air conditioning unit 30 will be described later.
  • a heating fixed throttle 130 is connected to the refrigerant outlet side of the indoor condenser 120 as decompression means for heating operation for decompressing and expanding the refrigerant flowing out of the indoor condenser 120 during the heating operation.
  • the heating fixed throttle 130 an orifice, a capillary tube or the like can be adopted.
  • the refrigerant inlet side of the outdoor heat exchanger 160 of the composite heat exchanger 70 is connected to the outlet side of the heating fixed throttle 130.
  • a fixed throttle bypass passage 140 is connected to the refrigerant outlet side of the indoor condenser 120 to guide the refrigerant flowing out of the indoor condenser 120 to the outdoor heat exchanger 160 side by bypassing the heating fixed throttle 130. Yes.
  • the fixed throttle bypass passage 140 is provided with an on-off valve 15a for opening and closing the fixed throttle bypass passage 140.
  • the on-off valve 15a is an electromagnetic valve whose opening / closing operation is controlled by a control voltage output from the air conditioning control device.
  • the pressure loss that occurs when the refrigerant passes through the on-off valve 15a is extremely small compared to the pressure loss that occurs when the refrigerant passes through the fixed throttle 130. Accordingly, the refrigerant flowing out of the indoor condenser 120 flows into the outdoor heat exchanger 160 via the fixed throttle bypass passage 140 side when the on-off valve 15a is open, and when the on-off valve 15a is closed. Flows into the outdoor heat exchanger 160 through the heating fixed throttle 130.
  • the on-off valve 15a can switch the refrigerant flow path of the heat pump cycle 10. Accordingly, the on-off valve 15a of the present embodiment functions as a refrigerant flow path switching unit.
  • Such refrigerant flow switching means includes a refrigerant circuit connecting the outlet side of the indoor condenser 120 and the inlet side of the fixed throttle 130 for heating, the outlet side of the indoor condenser 120 and the inlet side of the fixed throttle bypass passage 140.
  • An electric three-way valve or the like that switches the refrigerant circuit that connects the two may be employed.
  • the outdoor heat exchanger 160 is a heat exchange unit that exchanges heat between the refrigerant circulating in the heat exchanger 70 and the outside air blown from the blower fan 17.
  • This outdoor heat exchanger 160 is disposed in the engine room, and functions as an evaporating heat exchanger (evaporator) that evaporates low-pressure refrigerant and exerts an endothermic effect during heating operation, and high-pressure refrigerant during cooling operation. It functions as a heat exchanger (heat radiator) for radiating heat.
  • the blower fan 17 is an electric blower in which the operating rate, that is, the rotation speed (the amount of blown air) is controlled by a control voltage output from the air conditioning control device.
  • a radiator 43 (described later) that exchanges heat between the cooling water that cools the outdoor heat exchanger 160 and the traveling electric motor MG and the outside air blown from the blower fan 17 is integrated. It is structured.
  • the blower fan 17 of the present embodiment constitutes an outdoor blower that blows outside air toward both the outdoor heat exchanger 160 and the radiator 43.
  • the detailed configuration of the composite heat exchanger 70 in which the outdoor heat exchanger 160 and the radiator 43 are integrally formed is the same as that in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the refrigerant radiator 12 of the first embodiment functions as the outdoor heat exchanger 160.
  • An electrical three-way valve 15b is connected to the outlet side of the outdoor heat exchanger 160.
  • the operation of the three-way valve 15b is controlled by a control voltage output from the air-conditioning control device, and constitutes a refrigerant flow path switching unit together with the above-described on-off valve 15a.
  • the configuration for controlling the operation of the various devices 15a and 15b constituting the refrigerant flow switching means constitutes the refrigerant flow control means, and the operation of the three-way valve 42 constituting the cooling water circuit switching means.
  • the structure to control comprises the cooling water circuit control means.
  • An outlet refrigerant temperature sensor 51 that detects the outlet side refrigerant temperature Te of the outdoor heat exchanger 160 is provided.
  • the three-way valve 15b switches to a refrigerant flow path that connects an outlet side of the outdoor heat exchanger 160 and an inlet side of an accumulator 18 described later during heating operation, and the outdoor heat exchanger 160 during cooling operation. Is switched to a refrigerant flow path connecting the outlet side of the cooling and the inlet side of the cooling fixed throttle 19.
  • the cooling fixed throttle 19 is a pressure reducing means for cooling operation that decompresses and expands the refrigerant that flows out of the outdoor heat exchanger 160 during the cooling operation, and the basic configuration thereof is the same as that of the heating fixed throttle 130.
  • the refrigerant inlet side of the indoor evaporator 20 is connected to the outlet side of the cooling fixed throttle 19.
  • the indoor evaporator 20 is disposed in the casing 31 of the indoor air conditioning unit 30 on the upstream side of the air flow with respect to the indoor condenser 120, and exchanges heat between the refrigerant circulating in the interior and the air blown into the vehicle interior, It is a heat exchanger for cooling which cools vehicle interior blowing air.
  • the inlet side of the accumulator 18 is connected to the refrigerant outlet side of the indoor evaporator 20.
  • the accumulator 18 is a gas-liquid separator for a low-pressure side refrigerant that separates the gas-liquid refrigerant flowing into the accumulator 18 and stores excess refrigerant in the cycle.
  • the suction side of the compressor 11 is connected to the gas-phase refrigerant outlet of the accumulator 18. Accordingly, the accumulator 18 functions to prevent the compressor 11 from being compressed by suppressing the suction of the liquid phase refrigerant into the compressor 11.
  • the temperature of the cooling water flowing out from the radiator 43 of the heat exchanger 70 is lower than the temperature of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 160 of the heat exchanger 70 during the cooling operation. .
  • the degree of supercooling of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 160 can be increased. Can be improved.
  • the temperature of the cooling water inside the radiator 43 of the heat exchanger 70 becomes higher than the temperature of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 160 of the heat exchanger 70 during the heating operation. Yes.
  • the outdoor heat exchanger 160 functions as an evaporation heat exchanger that evaporates the low-pressure refrigerant and exerts an endothermic effect
  • the refrigerant is heated by absorbing the amount of heat of the cooling water, and the refrigerant Evaporation is promoted.
  • the indoor air-conditioning unit 30 is disposed inside the instrument panel (instrument panel) at the foremost part of the vehicle interior, and a blower 32, the above-described indoor condenser 120, the indoor evaporator 20 and the like in a casing 31 that forms the outer shell thereof. Is housed.
  • the indoor evaporator 20 and the indoor condenser 120 are arranged in this order with respect to the flow of the air blown into the vehicle interior.
  • the indoor evaporator 20 is disposed upstream of the indoor condenser 120 in the flow direction of the vehicle interior blown air.
  • the ratio of the amount of air passing through the indoor condenser 120 in the blown air after passing through the indoor evaporator 20 An air mix door 34 for adjusting the air pressure is disposed. Further, on the downstream side of the air flow of the indoor condenser 120, the blown air heated by exchanging heat with the refrigerant in the indoor condenser 120 and the blown air not heated while bypassing the indoor condenser 120 are mixed. A mixing space 35 is provided.
  • the cooling water circulation circuit 40 is provided with a cooling water pump 41, an electric three-way valve 42, a radiator 43 of a combined heat exchanger 70, a bypass passage 44 for bypassing the radiator 43 and flowing cooling water, and the like. Yes.
  • a cooling water temperature sensor 52 for detecting the cooling water temperature is disposed on the outlet side of the cooling water pump 41.
  • the three-way valve 42 is connected to the inlet side of the cooling water pump 41 and the outlet side of the radiator 43 so that the cooling water flows into the radiator 43, and the inlet side of the cooling water pump 41 and the outlet of the bypass passage 44.
  • the cooling water circuit which connects the side and flows the cooling water around the radiator 43 is switched.
  • the operation of the three-way valve 42 is controlled by a control voltage output from the air conditioning control device, and constitutes a circuit switching means of the cooling water circuit.
  • the three-way valve 42 also functions as a cooling water inflow control means for controlling the inflow of cooling water to the radiator 43 by switching the cooling water circuit.
  • the circuit and the cooling water circuit that circulates the cooling water in the order of the cooling water pump 41, the traveling electric motor MG, the bypass passage 44, and the cooling water pump 41 can be switched.
  • the temperature of the cooling water flowing out from the radiator 43 of the heat exchanger 70 is equal to or lower than a predetermined reference temperature (65 ° C. in the present embodiment).
  • a predetermined reference temperature 65 ° C. in the present embodiment
  • the outdoor heat exchanger 160 is disposed in the engine room and functions as a heat dissipation heat exchanger that exchanges heat between the cooling water and the outside air blown from the blower fan 17. As described above, the radiator 43 constitutes the composite heat exchanger 70 together with the outdoor heat exchanger 160.
  • the operation of the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment having the above configuration will be described.
  • a heating operation for heating the vehicle interior and a cooling operation for cooling the vehicle interior can be performed, and a defrosting operation can be performed during the heating operation.
  • the operation in each operation will be described below.
  • 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 heat exchanger 160 is frosted.
  • the air conditioning control device closes the on-off valve 15a and switches the three-way valve 15b to a refrigerant flow path that connects the outlet side of the outdoor heat exchanger 160 and the inlet side of the accumulator 18,
  • the cooling water pump 41 is operated to pump a predetermined flow rate of cooling water, and the three-way valve 42 of the cooling water circulation circuit 40 is switched to a cooling water circuit in which the cooling water flows around the radiator 43.
  • the heat pump cycle 10 is switched to the refrigerant flow path through which the refrigerant flows as shown by the solid line arrows in FIG. 11, and the cooling water circulation circuit 40 is changed to the cooling water circuit through which the cooling water flows as shown by the broken line arrows in FIG. Can be switched.
  • 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 with the configuration of the refrigerant flow path and the cooling water circuit. 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.
  • the operating state of various air conditioning control devices connected to the output side of the air conditioning control device is determined.
  • the refrigerant discharge capacity of the compressor 11, that is, the control signal output to the electric motor of the compressor 11 is determined as follows. First, based on the target blowing temperature TAO, the target evaporator blowing temperature TEO of the indoor evaporator 20 is determined with reference to a control map stored in advance in the air conditioning control device.
  • the blowing air temperature from the indoor evaporator 20 is changed using a feedback control method.
  • a control signal output to the electric motor of the compressor 11 is determined so as to approach the target evaporator outlet temperature TEO.
  • the target blowing temperature TAO For the control signal output to the servo motor of the air mix door 34, the target blowing temperature TAO, the blowing air temperature from the indoor evaporator 20, the discharge refrigerant temperature detected by the compressor 11 detected by the discharge refrigerant temperature sensor, and the like are used.
  • the temperature of the air blown into the passenger compartment is determined so as to be a desired temperature for the passenger set by the passenger compartment temperature setting switch.
  • the opening degree of the air mix door 34 may be controlled so that the total air volume of the vehicle interior air blown from the blower 32 passes through the indoor condenser 120. .
  • control signals determined as described above are output to various air conditioning control devices. Thereafter, until the operation stop of the vehicle air conditioner 1 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 A control routine such as decision-> output of control voltage and control signal is repeated.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the indoor condenser 120.
  • the refrigerant that has flowed into the indoor condenser 120 exchanges heat with the vehicle interior blown air that has been blown from the blower 32 and passed through the indoor evaporator 20 to dissipate heat. Thereby, vehicle interior blowing air is heated.
  • the high-pressure refrigerant flowing out of the indoor condenser 120 flows into the heating fixed throttle 130 and is decompressed and expanded because the on-off valve 15a is closed.
  • the low-pressure refrigerant decompressed and expanded by the heating fixed throttle 130 flows into the outdoor heat exchanger 160.
  • the low-pressure refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 160 absorbs heat from the outside air blown by the blower fan 17 and evaporates.
  • the cooling water circulation circuit 40 since the cooling water is switched to the cooling water circuit that flows around the radiator 43, the cooling water radiates heat to the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 160, and the cooling water No heat is absorbed from the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 160. That is, the cooling water does not have a thermal effect on the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 160.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 160 flows into the accumulator 18 because the three-way valve 15b is switched to the refrigerant flow path connecting the outlet side of the outdoor heat exchanger 160 and the inlet side of the accumulator 18. Gas-liquid separation. The gas-phase refrigerant separated by the accumulator 18 is sucked into the compressor 11 and compressed again.
  • the vehicle interior air can be heated by the amount of heat of the refrigerant discharged from the compressor 11 by the indoor condenser 120 to heat the vehicle interior.
  • the defrosting operation is performed when the outdoor heat exchanger 160 is determined to be frosting by the frosting determination unit during the heating operation.
  • the air conditioning control device stops the operation of the compressor 11 and stops the operation of the blower fan 17. Accordingly, during the defrosting operation, the refrigerant flow rate flowing into the outdoor heat exchanger 160 is reduced and the air volume of the outside air flowing into the outside air passage 70a is reduced as compared with the normal heating operation.
  • the air-conditioning control device switches the three-way valve 42 of the cooling water circulation circuit 40 to a cooling water circuit that allows the cooling water to flow into the radiator 43 as shown by the broken line arrows in FIG.
  • coolant does not circulate through the heat pump cycle 10
  • the cooling water circulation circuit 40 is switched to the cooling water circuit through which a refrigerant
  • the heat quantity of the cooling water flowing through the cooling water tube 43a of the radiator 43 is transferred to the outdoor heat exchanger 160 through the outer fins 70b, and the outdoor heat exchanger 160 is defrosted. That is, defrosting that effectively uses the waste heat of the traveling electric motor MG is realized.
  • 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.
  • the air conditioning control device opens the on-off valve 15 a and switches the three-way valve 15 b to a refrigerant flow path that connects the outlet side of the outdoor heat exchanger 160 and the inlet side of the cooling fixed throttle 19.
  • the heat pump cycle 10 is switched to the refrigerant
  • the cooling water circuit T is switched to a cooling water circuit that allows the cooling water to flow into the radiator 43.
  • the coolant is switched to a coolant circuit that flows around the radiator 43.
  • the flow of the cooling water when the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the reference temperature is indicated by a broken line arrow.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the indoor condenser 120 and exchanges heat with the vehicle interior blown air that is blown from the blower 32 and passes through the indoor evaporator 20. Dissipate heat.
  • the high-pressure refrigerant that has flowed out of the indoor condenser 120 flows into the outdoor heat exchanger 160 through the fixed throttle bypass passage 140 because the on-off valve 15a is open.
  • the low-pressure refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 160 further radiates heat to the outside air blown by the blower fan 17.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 160 is switched to the refrigerant flow path in which the three-way valve 15b connects the outlet side of the outdoor heat exchanger 160 and the inlet side of the cooling fixed throttle 19, it is fixed for cooling.
  • the diaphragm 19 is expanded under reduced pressure.
  • the refrigerant that has flowed out of the cooling fixed throttle 19 flows into the indoor evaporator 20, absorbs heat from the vehicle interior air blown by the blower 32, and evaporates. Thereby, vehicle interior blowing air is cooled.
  • the refrigerant that has flowed out of the indoor evaporator 20 flows into the accumulator 18 and is separated into gas and liquid.
  • the gas-phase refrigerant separated by the accumulator 18 is sucked into the compressor 11 and compressed again.
  • the low-pressure refrigerant absorbs heat from the vehicle interior blown air and evaporates in the room evaporator 20, thereby cooling the vehicle interior blown air and cooling the vehicle interior.
  • various operations can be performed by switching the refrigerant flow path of the heat pump cycle 10 and the cooling water circuit of the cooling water circulation circuit 40 as described above. Furthermore, in this embodiment, since the characteristic heat exchanger 70 mentioned above is employ
  • the heat exchanger 70 described in the second to fourth embodiments may be applied to the heat pump cycle 10 of the present embodiment.
  • a sixth embodiment of the present disclosure will be described based on FIGS. 14 to 16.
  • the flow of the refrigerant in the heat pump cycle 10 is indicated by a solid line
  • the flow of the cooling water in the cooling water circulation circuit 40 is indicated by a broken line arrow.
  • the cooling water circulation circuit 40 of the present embodiment has cooling water as a cooling medium (heat medium) in a cooling water passage formed inside an engine EG that is one of in-vehicle devices that generate heat during operation. Is a cooling water circulation circuit for cooling the engine EG. That is, in the present embodiment, the traveling electric motor MG of the fifth embodiment is abolished, and an engine EG is arranged instead.
  • the indoor condenser 120 of 5th Embodiment is abolished and the composite heat exchanger 70 of 5th Embodiment is arrange
  • the outdoor heat exchanger 160 of 5th Embodiment is functioned as the indoor condenser 120.
  • the radiator 43 according to the fifth embodiment is functioned as the heat recovery heat exchanging portion 45 that heats the cooling water by the heat of the refrigerant.
  • the warm-up operation which heats a cooling water with the heat
  • the heat recovery heat exchanger 45 is disposed in the bypass passage 44 in the cooling water circulation circuit 40.
  • the outdoor heat exchanger 160 is configured as a single heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant circulating inside and the outside air blown from the blower fan 17.
  • the radiator 43 is configured as a single heat exchanger that exchanges heat between the cooling water flowing inside and the outside air blown from the blower fan 46.
  • the warm-up operation is executed instead of the defrosting operation, but the other operations are the same as in the fifth embodiment.
  • the warm-up operation will be described.
  • the temperature of the cooling water is maintained at a predetermined upper limit temperature or less, and the friction loss due to the increase in the viscosity of the lubricating oil enclosed in the engine EG is reduced. Therefore, it is desirable that the temperature of the cooling water is maintained at a predetermined lower limit temperature or higher.
  • the warm-up operation is executed when the cooling water temperature Tw becomes equal to or lower than a predetermined reference temperature during the heating operation.
  • the three-way valve 15b of the heat pump cycle 10 is operated in the same way as during normal heating operation, and the three-way valve 42 of the cooling water circulation circuit 40 has cooling water as indicated by the broken line arrows in FIG. Switching to a cooling water circuit that bypasses the radiator 43, that is, flows into the heat recovery heat exchanging unit 45.
  • the high-pressure and high-temperature refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the indoor condenser 120 in the same manner as during normal heating operation.
  • the amount of heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant flowing into the indoor condenser 120 is changed to the blown air blown by the blower 32 because the three-way valve 42 switches to the cooling water circuit that allows the cooling water to flow into the heat recovery heat exchanger 45. Heat is transferred to the cooling water through the outer fin 70b.
  • Other operations are the same as in normal heating operation.
  • the air blown into the vehicle interior is heated by the amount of heat of the refrigerant discharged from the compressor 11 by the indoor condenser 120, so that the vehicle interior can be heated. Furthermore, the amount of heat of the refrigerant discharged from the compressor 11 by the indoor condenser 120 is also transferred to the cooling water through the outer fin 70b, so that the temperature of the cooling water rises. Therefore, the engine EG can be warmed up by using the heat quantity of the refrigerant.
  • heat exchanger 70 described in the second to fourth embodiments may be applied to the heat pump cycle 10 of the present embodiment.
  • the first core portion 701 composed of the refrigerant tube 12a is replaced with the second core portion composed of both the refrigerant tube 12a and the cooling water tube 43a.
  • coolant flow downstream rather than 702 was demonstrated, you may provide multiple 1st core parts.
  • the first core portion 703 configured with the refrigerant tube 12a on the upstream side of the refrigerant flow from the second core portion 702 (specifically, the path on the most upstream side of the refrigerant flow). May be provided.
  • the cooling water tubes 43a may be arranged every two refrigerant tubes 12a. That is, in the upstream heat exchanging portion 71, two refrigerant tubes 12a may be disposed between adjacent cooling water tubes 43a.
  • the refrigerant of the heat pump cycle 10 is adopted as the first fluid
  • the cooling water of the cooling water circulation circuit 40 is adopted as the second fluid
  • air is blown by the blower fan 17 as the third fluid.
  • the first to third fluids are not limited to this.
  • vehicle interior air may be employed as the third fluid.
  • the third fluid may be cooling water.
  • the first fluid may be a high-pressure side refrigerant of the heat pump cycle 10 or a low-pressure side refrigerant.
  • the second fluid may employ cooling water that cools an electric device such as an inverter that supplies electric power to the engine and the traveling electric motor MG.
  • the oil for cooling may be employ
  • a 2nd heat exchange part may be functioned as an oil cooler, and a heat storage agent, a cool storage agent, etc. may be employ
  • the heat pump cycle 10 to which the heat exchanger 70 of the present disclosure is applied is applied to a stationary air conditioner, a cold storage, a vending machine cooling heating device, etc.
  • the heat pump cycle 10 is compressed as the second fluid.
  • the example in which the heat exchanger 70 of the present disclosure is applied to the heat pump cycle (refrigeration cycle) has been described, but the application of the heat exchanger 70 of the present disclosure is not limited to this. That is, the present invention can be widely applied to devices that exchange heat between three types of fluids.
  • the first fluid is a heat medium that absorbs the heat amount of the first in-vehicle device that generates heat during operation
  • the second fluid is a heat medium that absorbs the heat amount of the second in-vehicle device that generates heat during operation
  • the third fluid may be outdoor air.
  • the first in-vehicle device is the engine EG
  • the first fluid is the cooling water of the engine EG
  • the second in-vehicle device is the traveling electric motor
  • the second fluid is It is good also as the cooling water of the electric motor for driving
  • the temperature of the cooling water of the engine EG and the temperature of the cooling water of the electric motor for running also vary depending on the running state of the vehicle. Therefore, according to this example, it is possible to dissipate the heat generated in the in-vehicle device having a large calorific value not only to the air but also to the in-vehicle device side having a small calorific value.
  • an exhaust gas recirculation device EGR
  • a supercharger a power steering device, a battery, or the like
  • the heat exchange unit may function as an EGR cooler, an intercooler, an oil cooler for cooling power steering oil, or the like.
  • the circuit switching unit is not limited thereto.
  • a thermostat valve may be employed.
  • the thermostat valve is a cooling medium temperature responsive valve configured by a mechanical mechanism that opens and closes a cooling medium passage by displacing a valve body by a thermo wax (temperature-sensitive member) whose volume changes with temperature. Therefore, the cooling water temperature sensor 52 can be abolished by adopting a thermostat valve.
  • the type of refrigerant is not limited to this.
  • Natural refrigerants such as carbon dioxide, hydrocarbon refrigerants, and the like may be employed.
  • the heat pump cycle 10 may constitute a supercritical refrigeration cycle in which the refrigerant discharged from the compressor 11 is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant.
  • a heat medium circulation circuit for circulating the heat medium for example, a water-refrigerant heat exchanger for exchanging heat between the high-pressure refrigerant and the heat medium in the heat medium circulation circuit, and a heat medium heated in the water-refrigerant heat exchanger;
  • a heat exchanger for heating that heats the blown air by exchanging heat with the blown air may be disposed.
  • the blown air may be indirectly heated through a heat medium using a high-pressure refrigerant as a heat source.
  • the heat medium circulation circuit may be circulated using cooling water of the internal combustion engine as a heat medium.
  • the outer fin 70b of the 1st core part 701 When not providing a heat insulation part, the outer fin 70b of the 1st core part 701 will have the cooling water side heat connection part 72b, but the number of the cooling water side heat connection parts 72b is the number of the refrigerant side heat connection parts 71b. Therefore, in the outer fin 70b disposed in the first core portion 701, the region used for dissipating the heat of the discharged refrigerant to the outside air is used to dissipate the heat of the cooling water to the outside air. It will be larger than the area that is For this reason, the heat
  • the heat insulating portion is not limited thereto.
  • a louver may be formed in place of the slit holes 70c and 70d, or the outer fin 70b may be cut.
  • the most downstream refrigerant tube 121a may form the downstream heat exchange part 72, and the refrigerant tube 12a and the cooling water tube 43a forming the upstream heat exchange part 71 are alternately stacked. May be.

Abstract

 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おいて、冷媒用チューブ(12a)および冷却水用チューブ(43a)の周囲には、外気が流通する外気通路(70a)を形成しており、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アウターフィン(70b)が配置されている。アウターフィン(70b)は、冷媒用チューブ(12a)同士を熱的に接続する冷媒側熱接続部(71b)と、冷媒用チューブ(12a)と冷却水用チューブ(43a)とを熱的に接続する冷却水側熱接続部(72b)とを有している。冷媒流れの最下流側のパスである最終パスを形成する最下流側冷媒用チューブ(121a)によって構成される第1コア部(701)では、冷媒側熱接続部(71b)の数が冷却水側熱接続部(72b)の数よりも多い。これにより、熱交換器全体としての熱交換性能の低下を抑制する。

Description

熱交換器 関連出願の相互参照
 本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2012年11月13日に出願された日本特許出願2012-249441を基にしている。
 本開示は、3種類の流体間で熱交換可能に構成された複合型の熱交換器に関する。
 従来、3種類の流体間で熱交換可能に構成された複合型の熱交換器が知られている。例えば、特許文献1には、冷凍サイクルの圧縮機から吐出された吐出冷媒(第1流体)と送風空気(第3流体)とを熱交換させて吐出冷媒の有する熱を送風空気に放熱させる冷媒放熱器、および、エンジンを冷却する冷却水(第2流体)と送風空気とを熱交換させて冷却水の有する熱を送風空気に放熱させるラジエータを、1つの熱交換器として一体的に構成した複合型の熱交換器が開示されている。
 具体的には、特許文献1には、吐出冷媒が流れる冷媒用チューブと冷却水が流れる冷却水用チューブとを積層配置するとともに、隣り合う冷媒用チューブと冷却水用チューブとの間に形成されて外気を流通させる外気通路に、冷媒用チューブと冷却水用チューブとの間の熱移動を可能とするアウターフィンを配置した熱交換器が開示されている。これにより、冷媒と送風空気との間の熱交換、冷却水と送風空気との間の熱交換だけでなく、冷媒と冷却水との間の熱交換も実現できる。
特開2012-144245号公報
 ところで、通常、冷凍サイクルでは、冷媒放熱器から流出する冷媒の過冷却度を制御して、サイクルの成績係数(COP)が最大となるようにしている。
 ここで、本願の発明者の検討によると、上記特許文献1に記載された複合型の熱交換器では、冷媒放熱器のうち凝縮した冷媒を過冷却する過冷却部においては、過冷却部を形成する冷媒チューブと、当該冷媒チューブに隣り合う冷却水チューブとの間に配置されたアウターフィンのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される領域が過剰に大きくなり、吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させるために利用される領域が小さくなってしまう。このため、冷媒放熱器出口側の冷媒が所望の過冷却度を持つようにするためには、過冷却部を形成する冷媒チューブの長さを長くして、当該冷媒チューブに接続されているアウターフィンの総面積を大きくする必要がある。
 しかしながら、冷媒放熱器における過冷却部は、凝縮部(冷媒放熱器における過冷却部以外の放熱部)と比較して、チューブ壁面の熱伝達率が極めて低い。一方、凝縮部を形成する冷媒チューブは、チューブ壁面における熱伝達率が高く、熱交換性能が高い。このため、過冷却部を形成する冷媒チューブの長さを長くすると、凝縮部を形成する冷媒チューブの長さが短くなり、冷媒放熱器全体としての熱交換性能が悪化するおそれがある。
 本開示は上記点に鑑みて、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おいて、熱交換器全体としての熱交換性能の低下を抑制することを目的とする。
 本開示の一態様によると、熱交換器は、内部に第1流体が流通する複数の第1チューブと、内部に第2流体が流通する複数の第2チューブと、複数の第1チューブおよび複数の第2チューブが積層配置され、第1流体および第2流体の有する熱を第3流体に放熱させる熱交換部と、複数の第1チューブおよび複数の第2チューブの周囲に設けられて、第3流体が流通する第3流体用通路と、第3流体用通路に配置されて、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アウターフィンと、を備える。アウターフィンは、複数の第1チューブ同士を熱的に接続する第1熱接続部と、複数の第1チューブと複数の第2チューブとを熱的に接続する第2熱接続部とを有している。複数の第1チューブは、複数の群に分けられ、複数の第1チューブの複数の群はそれぞれ、同一空間から分配された第1流体を同一の方向へ流すパスである。複数の第1チューブは、第1流体流れ方向において最下流側のパスである最終パスを形成する最下流側第1チューブを有し、熱交換部は、最下流側第1チューブを含む第1コア部を有している。第1コア部では、第1熱接続部の数が第2熱接続部の数よりも多い。
 これによれば、最下流側第1チューブを含む熱交換部では、第1熱接続部の数を第2熱接続部の数よりも多くすることで、最下流側第1チューブによって構成される熱交換部に配置されるアウターフィンにおいて、第1流体の有する熱を第3流体に放熱させるために利用される領域が、第2流体の有する熱を第3流体に放熱させるために利用される領域よりも大きくなる。このため、最下流側第1チューブ内を流通する第1流体の有する熱を第3流体に充分に放熱することができる。
 したがって、熱交換器出口側の第1流体の温度を所望の温度にするために、最下流側第1チューブを長くする必要がない、すなわち最終パスを形成しない第1チューブを短くする必要がないので、熱交換器全体としての熱交換性能の低下を抑制できる。
 なお、「第1チューブおよび第2チューブを積層配置して」とは、第1チューブおよび第2チューブを任意の順序で積層配置していることを意味しており、第1チューブおよび第2チューブの配置順序を限定するものではない。また、「第1熱接続部の数が第2熱接続部の数よりも多い」とは、第2熱接続部の数が0である場合を含む意味である。
本開示の第1実施形態の車両用空調装置の概略図である。 第1実施形態の複合型の熱交換器の斜視図である。 第1実施形態の複合型の熱交換器の分解斜視図である。 図2のIV-IV断面図である。 図2のV-V断面図である。 第1実施形態の複合型の熱交換器における冷媒流れおよび冷却水流れを説明するための模式的な斜視図である。 過冷却度と冷媒側の放熱性能との関係を示す特性図である。 本開示の第2実施形態に係る複合型の熱交換器の第1コア部における熱交換部長手方向の模式的な断面図である。 本開示の第3実施形態の複合型の熱交換器における冷媒流れおよび冷却水流れを説明するための模式的な斜視図である。 本開示の第4実施形態の複合型の熱交換器における冷媒流れおよび冷却水流れを説明するための模式的な斜視図である。 本開示の第5実施形態のヒートポンプサイクルおよび冷却水回路の暖房運転時の流路等を示す概略図である。 第5実施形態のヒートポンプサイクルおよび冷却水回路の除霜運転時の流路等を示す概略図である。 第5実施形態のヒートポンプサイクルおよび冷却水回路の冷房運転時の流路等を示す概略図である。 本開示の第6実施形態のヒートポンプサイクルおよび冷却水回路の暖房運転時の流路等を示す概略図である。 第6実施形態のヒートポンプサイクルおよび冷却水回路の暖機運転時の流路等を示す概略図である。 第6実施形態のヒートポンプサイクルおよび冷却水回路の冷房運転時の流路等を示す概略図である。 本開示の変形例の複合型の熱交換器における冷媒流れおよび冷却水流れを説明するための模式的な斜視図である。
 以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
 図1~図7により、本開示の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本開示の熱交換システムを、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の車両用空調装置1に適用している。
 ハイブリッド車両は、車両の走行負荷等に応じてエンジンを作動あるいは停止させて、エンジンおよび走行用電動モータMGの双方から駆動力を得て走行する走行状態や、エンジンを停止させて走行用電動モータMGのみから駆動力を得て走行する走行状態等を切り替えることができる。これにより、ハイブリッド車両では、車両走行用の駆動力をエンジンのみから得る通常の車両に対して車両燃費を向上させることができる。
 本実施形態の車両用空調装置1に適用される熱交換システムは、蒸気圧縮式の冷凍サイクルであるヒートポンプサイクル10、および、走行用電動モータMGを冷却する冷却水が循環する冷却水循環回路40等によって構成されている。
 まず、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冷却する機能を果たす。このヒートポンプサイクル10では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。なお、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。
 圧縮機11は、エンジンルーム内に配置されて、ヒートポンプサイクル10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機11aを電動モータ11bにて駆動する電動圧縮機である。固定容量型圧縮機11aとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。
 電動モータ11bは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータ11bが圧縮機11の吐出能力変更手段を構成している。
 圧縮機11の冷媒吐出口には、冷媒放熱器12の冷媒入口側が接続されている。冷媒放熱器12は、エンジンルーム内に配置されて、圧縮機から吐出された吐出冷媒(第1流体)と送風ファン13から送風された熱交換対象流体としての外気(第3流体)とを熱交換させて、吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させる放熱用熱交換器である。
 また、送風ファン13は、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、本実施形態の冷媒放熱器12は、走行用電動モータMGを冷却する熱媒体である冷却水(第2流体)と送風ファン13から送風された外気とを熱交換させる後述するラジエータ(熱媒体放熱器)43と一体的に構成されている。
 このため、本実施形態の送風ファン13は、冷媒放熱器12およびラジエータ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、一体化された冷媒放熱器12およびラジエータ43(以下、複合型の熱交換器70という)の詳細構成については後述する。
 冷媒放熱器12の冷媒出口側には、冷媒放熱器12から流出した冷媒の気液を分離して、余剰液相冷媒を蓄えるレシーバ14が配置されている。さらに、レシーバ14の液相冷媒出口には、温度式膨張弁15の入口側が接続され、温度式膨張弁15の出口側には、冷媒蒸発器16の冷媒入口側が接続されている。
 温度式膨張弁15は、冷媒蒸発器16出口側の冷媒通路に配置された図示しない感温部を有し、冷媒蒸発器16出口側冷媒の温度と圧力とに基づいて、冷媒蒸発器16出口側冷媒の過熱度を検知し、冷媒蒸発器16出口側冷媒の過熱度が予め設定された所定範囲の値となるように機械的機構により弁開度(冷媒流量)を調整する減圧手段である。
 冷媒蒸発器16は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されて、温度式膨張弁15によって減圧膨張された低圧冷媒と車室内へ送風される送風空気と熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。冷媒蒸発器16の冷媒出口側には、圧縮機11の冷媒吸入口が接続されている。
 次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング31内に送風機32、前述の冷媒蒸発器16、電気ヒータ36等を収容したものである。
 ケーシング31は、その内部に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。
 内外気切替装置33には、ケーシング31内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口が形成されている。さらに、内外気切替装置33の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。
 内外気切替装置33の空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して吸入された空気を車室内へ向けて送風する送風機32が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機であって、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風量)が制御される。
 送風機32の空気流れ下流側には、冷媒蒸発器16および電気ヒータ36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、冷媒蒸発器16は、電気ヒータ36に対して、送風空気の流れ方向上流側に配置されている。電気ヒータ36は、PTC素子(正特性サーミスタ)を有し、制御装置がPTC素子に電力を供給することによって発熱して、冷媒蒸発器16通過後の空気を加熱する加熱手段である。
 さらに、冷媒蒸発器16の空気流れ下流側であって、かつ、電気ヒータ36の空気流れ上流側には、冷媒蒸発器16通過後の送風空気のうち、電気ヒータ36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、電気ヒータ36の空気流れ下流側には、電気ヒータ36にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と電気ヒータ36を迂回して加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間35が設けられている。
 ケーシング31の空気流れ最下流部には、混合空間35にて混合された空調風を、冷却対象空間である車室内へ吹き出す吹出口が配置されている。具体的には、この吹出口としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、および、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口(いずれも図示せず)が設けられている。
 従って、エアミックスドア34が電気ヒータ36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。なお、エアミックスドア34は、制御装置から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
 さらに、フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア(いずれも図示せず)が配置されている。
 これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、制御装置から出力される制御信号によってその作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
 次に、冷却水循環回路40について説明する。冷却水循環回路40は、作動時に発熱を伴う車載機器である走行用電動モータMGの内部に形成された冷却水通路に、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)を流通させて走行用電動モータMGを冷却する熱媒体循環回路である。この冷却水循環回路40には、冷却水ポンプ41、ラジエータ43が配置されている。
 冷却水ポンプ41は、冷却水循環回路40において、冷却水を走行用電動モータMGの内部に形成された冷却水通路へ圧送する電動式の水ポンプであり、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。
 そして、制御装置が冷却水ポンプ41を作動させると、冷却水は、冷却水ポンプ41→走行用電動モータMG→ラジエータ43→冷却水ポンプ41の順に循環する。従って、冷却水ポンプ41は、ラジエータ43へ流入する冷却水の流入流量を調整する熱媒体流量調整手段(第2流体流量調整手段)を構成している。
 ラジエータ43は、エンジンルーム内に配置されて、走行用電動モータMGの内部に形成された冷却水通路から流出した冷却水(第2流体)と送風ファン13から送風された外気(第3流体)とを熱交換させて、冷却水の有する熱を外気に放熱させる放熱用熱交換器である。
 従って、この冷却水循環回路40では、制御装置が冷却水ポンプ41を作動させると、冷却水が走行用電動モータMGを通過する際に、走行用電動モータMGの廃熱を吸熱して走行用電動モータMGを冷却する。さらに、走行用電動モータMGの廃熱を吸熱して昇温した冷却水は、ラジエータ43へ流入して外気に放熱して冷却される。換言すると、走行用電動モータMGは、冷却水を加熱する外部熱源としての機能を果たしている。
 次に、図2~図6を用いて、複合型の熱交換器70の詳細構成について説明する。まず、複合型の熱交換器70は、冷媒放熱器12およびラジエータ43を1つの熱交換器として一体的に構成した複合型の熱交換器である。冷媒放熱器12およびラジエータ43は、それぞれ冷媒または冷却水を流通させる複数本のチューブ12a、43a、この複数本のチューブの両端側に配置されてそれぞれのチューブを流通する冷媒または冷却水の集合あるいは分配を行う一対の集合分配用タンク12b、43b等を有する、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器として構成されている。
 複合型の熱交換器70は、内部に第1流体としての冷媒が流通する冷媒用チューブ12aと、内部に第2流体としての冷却水が流通する冷却水用チューブ43aとを備えている。
 ここで、複数の冷媒用チューブ12aは複数群に分けられ、冷媒用チューブ12aの複数群はそれぞれ、同一空間から分配された冷媒を同一の方向へ流すパスである。また、冷媒用チューブ12aは、冷媒流れ方向の最下流側のパスである最終パスを形成する最下流側冷媒用チューブ121a(最下流側第1チューブ)を有する。
 複合型の熱交換器70は、最下流側冷媒用チューブ121aのみによって構成される第1コア部701と、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの双方によって構成される第2コア部702とを有している。つまり、複合型の熱交換器70には、最下流側冷媒用チューブ121aのみによって構成された熱交換部である第1コア部701が、他の熱交換部である第2コア部702と独立して設けられている。
 本実施形態では、第2コア部702は、冷媒用チューブ12a内を流通する高圧冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部を構成し、第1コア部701は、第2コア部702(凝縮部)から流出した液相冷媒を過冷却する過冷却部を構成している。
 より具体的には、複合型の熱交換器70は、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aを積層配置して構成された上流側熱交換部71を備えている。上流側熱交換部71は、冷媒用チューブ12aを流通する冷媒と冷媒用チューブ12aの周囲を流れる第3流体としての空気(送風ファン13から送風された外気)とを熱交換させるとともに、冷却水用チューブ43aを流通する冷却水と冷却水用チューブ43aの周囲を流れる空気(送風ファン13から送風された外気)とを熱交換させる熱交換部である。
 上流側熱交換部71における第1コア部701を構成する部位は、最下流側冷媒用チューブ121aのみを積層配置して構成されている。一方、上流側熱交換部71における第2コア部702を構成する部位は、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aを交互に積層配置して構成されている。
 上流側熱交換部71の外気流れ下流側には、冷媒用チューブ12aを積層配置して構成された下流側熱交換部72が設けられている。つまり、下流側熱交換部72は、冷媒用チューブ12aのみで構成されている。下流側熱交換部72は、冷媒用チューブ12aを流通する冷媒と冷媒用チューブ12aの周囲を流れる空気(送風ファン13から送風された外気)とを熱交換させる熱交換部である。
 冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aとしては、長手方向垂直断面の形状が扁平形状の扁平チューブが採用されている。より具体的には、冷媒用チューブ12aとしては、押出加工により成形された偏平多穴形状の断面形状を有するチューブが採用されている。また、冷却水用チューブ43aとしては、1枚の板材を折り曲げることによって形成された扁平二穴形状の断面形状を有するチューブが採用されている。
 上流側熱交換部71の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aは、その外表面のうち平坦面同士が互いに平行に、かつ、対向するように所定の間隔を開けて交互に積層配置されている。同様に、上流側熱交換部71の第1コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121a、および下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aについても、それぞれ、所定の間隔を開けて積層配置されている。
 上流側熱交換部71における第2コア部702を構成する冷媒用チューブ12aは、冷却水用チューブ43aの間に配置され、冷却水用チューブ43aは、冷媒用チューブ12aの間に配置されている。また、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aと、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aまたは冷却水用チューブ43aとは、送風ファン13によって送風された外気の流れ方向から見たときに、互いに重合配置されている。
 熱交換器70において、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12a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12a間に形成される空間は、送風ファン13によって送風された外気が流通する外気通路70a(第3流体用通路)を形成している。
 そして、この外気通路70aには、冷媒と外気との熱交換および冷却水と外気との熱交換を促進するとともに、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12a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12a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70bが配置されている。
 このアウターフィン70bとしては、伝熱性に優れる金属の薄板を波状に曲げ成形したコルゲートフィンが採用されており、本実施形態では、このアウターフィン70bが、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12a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12aと冷却水用チューブ43aとの間の熱移動を可能としている。さらには、アウターフィン70bが、下流側熱交換部72を構成する隣り合う冷媒用チューブ12a同士に接合されていることによって、隣り合う冷媒用チューブ12a間の熱移動を可能としている。
 アウターフィン70bは、冷媒用チューブ12a同士を熱的に接続する冷媒側熱接続部(第1熱接続部)71bと、冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aとを熱的に接続する冷却水側熱接続部(第2熱接続部)72bとを有している。具体的には、冷媒用チューブ12a同士の間に配置されるアウターフィン70bは、冷媒側熱接続部71bを有している。一方、冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aとの間に配置されるアウターフィン70bは、冷媒側熱接続部71bおよび冷却水側熱接続部72bの双方を有している。
 上述したように、本実施形態の第1コア部701は、最下流側冷媒用チューブ121aのみを有している。このため、第1コア部701では、冷却水側熱接続部72bの数は0となる。したがって、第1コア部701では、冷媒側熱接続部71bの数が、冷却水側熱接続部72bの数よりも多くなっている。
 第1コア部701を形成する最下流側冷媒用チューブ121aと第2コア部702を形成する冷却水用チューブ43aとの間には、冷媒および冷却水のいずれもが流通しないダミーチューブ77が配置されている。このダミーチューブ77は、中空筒形状であってもよいし、中実の(つまり、中空でない)柱状であってもよい。
 次に、上流側タンク部73および下流側タンク部74について説明する。複合型の熱交換器70は、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの積層方向に延びる上流側タンク部73と、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aの積層方向に延びる下流側タンク部74を備えている。
 上流側タンク部73には、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の集合あるいは分配を行う上流側冷却水空間731が形成されている。また、下流側タンク部74には、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aの集合あるいは分配を行う下流側冷媒空間741が形成されている。
 上流側タンク部73および下流側タンク部74は、一体に形成されている。以下、上流側タンク部73と下流側タンク部74が一体化されたものを、ヘッダタンク75という。
 ヘッダタンク75は、外気の流れ方向に2列に配置された冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの双方が固定されるヘッダプレート751、ヘッダプレート751に固定される中間プレート部材752、並びに、タンク形成部材753を有している。
 タンク形成部材753は、ヘッダプレート751および中間プレート部材752に固定されることによって、その内部に上述した上流側冷却水空間731および下流側冷媒空間741を形成するものである。具体的には、タンク形成部材753は、平板金属にプレス加工を施すことにより、その長手方向から見たときに、二山状(W字状)に形成されている。
 そして、タンク形成部材753の二山状の中央部753cが中間プレート部材752に接合されることによって、上流側冷却水空間731および下流側冷媒空間741が区画されている。
 中間プレート部材752には、図4および図5の断面図に示すように、ヘッダプレート751に固定されることによって、ヘッダプレート751との間に冷却水用チューブ43aに連通する複数の連通用空間76を形成する複数の凹み部752aが形成されている。
 凹み部752aにおける外気流れ下流側、すなわち下流側タンク部74の下流側冷媒空間741と対応する部位には、その表裏を貫通する第1貫通穴752bが形成されている。これにより、連通用空間76と下流側タンク部74の下流側冷媒空間741とが連通している。
 このため、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aから連通用空間76に流入した冷媒は、第1貫通穴752bから下流側冷媒空間741に流出する。したがって、この連通用空間76は、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aと下流側タンク部74の下流側冷媒空間741とを連通させる連通路としての機能を果たす。
 連通用空間76は、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aおよび下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aのうち、外気の流れ方向から見たときに、互いに重合配置された冷媒用チューブ12aの端部同士を結ぶ方向に延びている。より具体的には、連通用空間76は、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ12aおよび下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aの端部において、外気の流れ方向に延びている。
 また、中間プレート部材752における、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aに対応する部位には、その表裏を貫通する第2貫通穴752cが設けられている。この第2貫通穴752cには、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aが貫通している。これにより、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aが、タンク形成部材753内に形成される上流側冷却水空間731に連通している。
 さらに、図3に示すように、上流側熱交換部71におけるヘッダタンク75側の端部では、冷却水用チューブ43aが冷媒用チューブ12aよりも、ヘッダタンク75側へ突出している。つまり、冷媒用チューブ12aのヘッダタンク75側の端部と冷却水用チューブ43aのヘッダタンク75側の端部は、不揃いに配置されている。
 一方、中間プレート部材752における、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aのうち連通用空間76と連通しない冷媒用チューブ12aに対応する部位には、その表裏を貫通する第3貫通穴752dが設けられている。この第3貫通穴752dには、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aのうち連通用空間76と連通しない冷媒用チューブ12aが貫通している。これにより、下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ12aのうち連通用空間76と連通しない冷媒用チューブ12aが、タンク形成部材753内に形成される下流側冷媒空間741に連通している。
 さらに、図3に示すように、下流側熱交換部72におけるヘッダタンク75側の端部では、連通用空間76と連通しない冷媒用チューブ12aが、連通用空間76と連通する冷媒用チューブ12aよりも、ヘッダタンク75側へ突出している。つまり、隣り合う冷媒用チューブ12aの端部同士は、不揃いに配置されている。
 ところで、タンク形成部材753の中央部753cは、中間プレート部材752に形成された凹み部752aに適合する形状に形成されており、上流側冷却水空間731と下流側冷媒空間741は、ヘッダプレート751および中間プレート部材752の接合部位から内部の冷却水または冷媒が漏れないように区画されている。
 また、図2に示すように、冷却水用チューブ43aの長手方向一端側(図の紙面上側)に配置される上流側タンク部73(以下、第1上流側タンク部730aという)の長手方向一端側(図の紙面左側)には、上流側冷却水空間731から冷却水を流出させる冷却水流出配管435が接続されている。冷却水用チューブ43aの長手方向他端側(図の紙面下側)に配置される上流側タンク部73(以下、第2上流側タンク部730bという)の長手方向他端側(図の紙面右側)には、上流側冷却水空間731へ冷却水を流入させる冷却水流入配管434が接続されている。
 また、冷媒用チューブ12aの長手方向一端側(図の紙面上側)に配置される下流側タンク部74(以下、第1下流側タンク部740aという)の長手方向一端側(図の紙面左側)には、下流側冷媒空間741から冷媒を流出させる冷媒流出配管125が接続されている。冷媒用チューブ12aの長手方向他端側(図の紙面下側)に配置される下流側タンク部74(以下、第2下流側タンク部740bという)の長手方向他端側(図の紙面右側)には、下流側冷媒空間741へ冷媒を流入させる冷媒流入配管124が接続されている。
 また、図6の模式的な斜視図に示すように、第1下流側タンク部740aには、下流側冷媒空間741を、第1下流側タンク部740aの長手方向に2つに仕切る第1下流側仕切部材742aが配置されている。
 以下、第1下流側仕切部材742aにより仕切られた2つの下流側冷媒空間741のうち、最下流側冷媒用チューブ121a以外の冷媒用チューブ12aと連通する空間を第1下流側冷媒空間741aといい、冷媒流出配管125と直接連通するとともに、最下流側冷媒用チューブ121aと連通する空間を第2下流側冷媒空間741bという。
 また、第2下流側タンク部740bには、下流側冷媒空間741を、第2下流側タンク部740bの長手方向に2つに仕切る第2下流側仕切部材742bが配置されている。
 以下、第2下流側仕切部材742bにより仕切られた2つの下流側冷媒空間741のうち、冷媒流入配管124と直接連通する空間を第3下流側冷媒空間741cといい、最下流側冷媒用チューブ121aおよびそれ以外の冷媒用チューブ12aの双方と連通する空間を第4下流側冷媒空間741dという。
 ここで、外気の流れ方向Xから見た際に、第1下流側仕切部材742aは、第2下流側仕切部材742bよりも、冷媒流出配管125に近い側に配置されている。
 従って、本実施形態の熱交換器70では、図6の模式的な斜視図に示すように、冷媒流入配管124を介して第2下流側タンク部740bの第3下流側冷媒空間741cへ流入した冷媒の一部が、下流側熱交換部72の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ12aへ流入し、当該冷媒用チューブ12a内を図の下側から上側に向かって流れる。また、第2下流側タンク部740bの第3下流側冷媒空間741cへ流入した冷媒の他の一部は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、上流側熱交換部71の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ12aへ流入し、当該冷媒用チューブ12a内を図の下側から上側に向かって流れる。
 下流側熱交換部72の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ12aから流出した冷媒は、第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合する。また、上流側熱交換部71の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合する。
 第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れる。その後、第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合した冷媒の一部は、下流側熱交換部72の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の上側から下側に向かって流れる。また、第1下流側タンク部740aの第1下流側冷媒空間741aにて集合した冷媒の他の一部は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、上流側熱交換部71の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ16aへ流入し、当該冷媒用チューブ16a内を図の上側から下側に向かって流れる。
 下流側熱交換部72の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合する。また、上流側熱交換部71の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ16aから流出した冷媒は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合する。
 第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れる。その後、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合した冷媒の一部は、下流側熱交換部72の第1コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aへ流入し、当該最下流側冷媒用チューブ121a内を図の下側から上側に向かって流れる。また、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合した冷媒の他の一部は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、上流側熱交換部71の第1コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aへ流入し、当該最下流側冷媒用チューブ121a内を図の下側から上側に向かって流れる。
 下流側熱交換部72の第1コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒は、第1下流側タンク部740aの第2下流側冷媒空間741bにて集合する。また、上流側熱交換部71の第1コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、第1下流側タンク部740aの第2下流側冷媒空間741bにて集合する。
 第1下流側タンク部740aの第2下流側冷媒空間741bにて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れ、冷媒流出配管125から流出していく。
 一方、本実施形態の熱交換器70では、図6の模式的な斜視図に示すように、冷却水流入配管434を介して第2上流側タンク部730bの上流側冷却水空間731へ流入した冷却水が、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aへ流入し、当該冷却水用チューブ43a内を図の下側から上側に向かって流れる。
 上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aから流出した冷却水は、第1上流側タンク部730aの上流側冷却水空間731にて集合する。そして、
 第1上流側タンク部730aの上流側冷却水空間731にて集合した冷却水は、図の右側から左側に向かって流れ、冷却水流出配管435から流出していく。
 本実施形態では、冷媒流れの最終パス(第1コア部701)を形成する複数の最下流側冷媒用チューブ121aの流路総断面積が、最終パスの冷媒流れ直前のパスを形成する複数の最下流直前側冷媒用チューブ122a(最下流直前側第1チューブ)の流路総断面積よりも小さい。すなわち、熱交換器70を外気の流れ方向Xから見た際に、第1コア部701は、最終パスの直前のパスを構成する熱交換部(複数の最下流直前側冷媒用チューブ122aが積層配置された部位)よりも、チューブ12aの積層方向の長さが短い。
 上述した熱交換器70では、上流側熱交換部71を構成する冷媒用チューブ16aおよび下流側熱交換部72を構成する冷媒用チューブ16aの双方により冷媒放熱器12が構成されており、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aによりラジエータ43が構成されている。
 また、上述した熱交換器70の冷媒用チューブ16a、冷却水用チューブ43a、ヘッダタンク75の各構成部品およびアウターフィン70bは、いずれも同一の金属材料(本実施形態では、アルミニウム合金)で形成されている。そして、中間プレート部材752を挟み込んだ状態でヘッダプレート751とタンク形成部材753がかしめによって固定されている。
 さらに、かしめ固定された状態の熱交換器70全体を加熱炉内へ投入して加熱し、各構成部品表面に予めクラッドされたろう材を融解させ、さらに、再びろう材が凝固するまで冷却することで、各構成部品が一体にろう付けされる。これにより、冷媒放熱器12とラジエータ43とが一体化されている。
 冷媒用チューブ16aは内部に第1流体が流通する第1チューブの一例として用いられてもよく、冷却水用チューブ43aは内部に第2流体が流通する第2チューブの一例として用いられてもよい。本実施形態では、第1流体の一例として冷媒が用いられ、第2流体の一例として冷却水が用いられている。
 次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種空調制御機器11、13、41等の作動を制御する。
 また、空調制御装置の入力側には、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、冷媒蒸発器16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、冷媒放熱器12出口側冷媒温度Teを検出する出口冷媒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。
 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1の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、運転モードの選択スイッチ等が設けられている。
 なお、空調制御装置は、圧縮機11の電動モータ11b等を制御する制御手段が一体に構成され、これらの作動を制御するものであるが、本実施形態では、空調制御装置のうち、圧縮機11の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が冷媒吐出能力制御手段を構成している。
 さらに、本実施形態の空調制御装置は、上述した空調制御用のセンサ群の検出信号に基づいて、冷媒放熱器12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、冷媒放熱器12出口側冷媒温度Teが0℃以下のときに、冷媒放熱器12に着霜が生じていると判定する。
 次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動を説明する。図示しない車両起動スイッチが投入(ON)された状態で、操作パネルの車両用空調装置1の作動スイッチが投入(ON)されると、制御装置が予め記憶回路に記憶されている空調制御用のプログラムを実行する。このプログラムが実行されると、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、制御装置の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
 例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して、冷媒蒸発器16の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。
 そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと蒸発器温度センサによって検出された冷媒蒸発器16からの吹出空気温度Teとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて冷媒蒸発器16からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。
 また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度TAOおよび冷媒蒸発器16からの吹出空気温度に基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して、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。
 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1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。
 従って、ヒートポンプサイクル10では、圧縮機11から吐出された吐出冷媒が冷媒放熱器12へ流入して、送風ファン13から送風された外気と熱交換して放熱する。なお、本発明者の試験検討によれば、このヒートポンプサイクル10では、通常運転時には、吐出冷媒の圧力が基準冷媒圧力P1(具体的には、約1.5MPa)以上となり、この際の冷媒放熱器12の冷媒用チューブ12aの表面温度(壁面温度)は、圧縮機11から吐出された高温冷媒によって、60℃~65℃程度まで上昇することが判っている。
 冷媒放熱器12から流出した冷媒は、レシーバ14にて気液分離される。レシーバ14から流出した液相冷媒は、温度式膨張弁15にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。この際、温度式膨張弁15では、冷媒蒸発器16出口側冷媒の過熱度が予め設定された所定範囲の値となるように弁開度が調整される。
 温度式膨張弁15にて減圧膨張された低圧冷媒は、冷媒蒸発器16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、車室内へ送風される送風空気が冷却される。冷媒蒸発器16から流出した冷媒は、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
 一方、冷媒蒸発器16にて冷却された送風空気(冷風)は、エアミックスドア34の開度に応じた風量の送風空気(冷風)が電気ヒータ36にて加熱され、混合空間35にて電気ヒータ36を迂回して流れた送風空気と混合されて温度調整される。そして、温度調整された空調風が、混合空間35から各吹出口を介して車室内に吹き出される。
 この車室内に吹き出される空調風によって車室内の内気温が外気温より低く冷やされる場合には、車室内の冷房が実現され、内気温が外気温より高く加熱される場合には、車室内の暖房が実現されることになる。
 以上説明したように、本実施形態では、冷媒流れの最終パスを、最下流側冷媒用チューブ121aのみによって形成される第1コア部701とし、この第1コア部701によって過冷却部を構成している。このため、第1コア部701に配置されるアウターフィン70bには、冷却水側熱接続部72bが設けられておらず、冷媒側熱接続部71bの数が冷却水側熱接続部72bの数よりも多くなっている。これにより、第1コア部701に配置されるアウターフィン70bは、その全域が吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させるために利用される。
 このため、本実施形態によれば、第1コア部701において、最下流側冷媒用チューブ121a内を流通する吐出冷媒の有する熱を外気に充分に放熱し、冷媒放熱器12出口側の冷媒が所望の過冷却度を有するようにできる。
 したがって、熱伝達率が極めて小さい過冷却部(第1コア部701)を構成する最下流側冷媒用チューブ121aを長くする必要がない、すなわち熱伝達率が大きい凝縮部(第2コア部702)を構成する冷媒用チューブ12aを短くする必要がないので、熱交換器70全体としての熱交換性能の低下を抑制できる。
 ここで、複合型の熱交換器における、過冷却度と冷媒側の放熱性能との関係を図7に示す。図7において、本実施形態の複合型の熱交換器70の実験結果を四角プロットで示している。第1コア部701が設けられておらず、熱交換器の全域において冷却水用チューブ43aが配置されている比較例の熱交換器の実験結果を三角プロットで示している。
 図7に示すように、複合型の熱交換器において、所定の過冷却度を得ようとした場合、比較例の熱交換器では、冷却水側の放熱の影響を受けるため冷媒側の放熱性能が低下していた。これに対し、本実施形態のように、第1コア部701を設けることで、冷媒側の放熱性能を上昇させることができる。
 また、本実施形態では、第2コア部702を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aを交互に積層配置し、冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aをアウターフィン70bによって熱的に接続している。このため、冷却水用チューブ43aの表面温度と冷媒用チューブ12aの表面温度との差がある場合、アウターフィン70bのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される範囲と冷媒の有する熱を外気に放熱させる範囲が温度差に応じて調整されて、冷却水の有する熱および吐出冷媒の有する熱が適切に外気に放熱される。
 例えば、冷却水と吐出冷媒のうち冷却水の有する熱を放熱する必要がある場合、冷却水用チューブ43a表面温度が高くなり、外気との温度差が冷媒用チューブ12aと比較して大きくなる。このとき、アウターフィン70bのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される範囲が、冷媒の有する熱を外気に放熱させる範囲よりも大きくなり、冷却水の有する熱が外気に放熱される。
 したがって、冷媒放熱器12では、吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させることができ、ラジエータ43では、冷却水の有する熱を外気に放熱させることができる。その結果、複数種の流体の流体間で適切な熱交換を行うことが可能となる。
 ここで、上流側熱交換部71と下流側熱交換部72のうち、下流側熱交換部72の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aにおいては、両チューブ12a、43aの表面温度と外気温度との差が小さくなり、上述したような、アウターフィン70bのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される範囲と冷媒の有する熱を外気に放熱させる範囲が温度差に応じて調整される効果が小さくなる。
 これに対し、本実施形態では、上流側熱交換部71と下流側熱交換部72のうち、少なくとも上流側熱交換部71の第2コア部702を構成する冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aを交互に積層配置している。これにより、アウターフィン70bのうち、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される範囲と冷媒の有する熱を外気に放熱させる範囲が温度差に応じて調整されて、冷却水の有する熱および吐出冷媒の有する熱を適切に外気に放熱させることができる。
 また、本実施形態では、第1コア部701を形成する最下流側冷媒用チューブ121aと第2コア部702を形成する冷却水用チューブ43aとの間に冷媒および冷却水のいずれもが流通しないダミーチューブ77を配置している。このため、最下流側冷媒用チューブ121a内を流れる冷媒と冷却水用チューブ43a内を流れる冷却水との温度差に起因する熱膨張量の違いにより、チューブ12a、43aまたはヘッダタンク75に熱歪みに伴う熱応力が発生し、チューブ12a、43aまたはヘッダタンク75が破損してしまうことを抑制できる。
 ところで、過冷却部を構成する第1コア部701では、最下流側冷媒用チューブ121a内に液相冷媒が流れるため、冷媒の圧力損失は小さいが、流速が遅く、熱伝達率が小さい。
 これに対し、本実施形態では、冷媒流れの最終パス(第1コア部701)を形成する複数の最下流側冷媒用チューブ121aの流路総断面積を、最終パスの直前のパスを形成する複数の最下流直前側冷媒用チューブ122aの流路総断面積よりも小さくしている。これによれば、第1コア部701における冷媒の流速を速くし、第1コア部701の熱交換性能を向上させることができる。したがって、所望の過冷却度を得るために第1コア部701の面積を大きくする必要がなくなるため、第2コア部702の面積を大きくし、熱交換器70全体としての熱交換性能を向上させることができる。
(第2実施形態)
 次に、本開示の第2実施形態について図8に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、第1コア部701が冷却水用チューブ43aをも有している点が異なるものである。なお、図8では、図示の明確化のために、冷媒用チューブ12aを斜線ハッチングで示し、冷却水用チューブ43aを点ハッチングで示している。
 図8に示すように、本実施形態における複合型の熱交換器70の第1コア部701には、冷却水用チューブ43aが設けられている。本実施形態では、第1コア部701において、冷媒用チューブ12aの本数(本例では9本)は、冷却水用チューブ43aの本数(本例では1本)よりも多い。また、アウターフィン70bの表面には、外気の流れ方向に沿って複数の鎧窓状のルーバ700が切り起こし形成されている。
 アウターフィン70bにおける、チューブ12a、43aの積層方向に隣り合う最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43aの間には、アウターフィン70bの表裏を貫通するとともに、外気の流れ方向に延びる第1スリット孔70cが形成されている。この第1スリット孔70cによって、チューブ12a、43aの積層方向に隣り合う最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43a間の熱移動が抑制される。
 また、隣り合う最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43aの間に配置されるアウターフィン70bにおける、外気の流れ方向の中央部には、チューブ12a、43aの積層方向に延びる第2スリット孔70dが形成されている。この第2スリット孔70dによって、外気の流れ方向に隣り合う最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43a間の熱移動が抑制される。
 したがって、本実施形態の第1スリット孔70cおよび第2スリット孔70dが、本開示の断熱部の一例として用いられている。なお、第1スリット孔70cおよび第2スリット孔70dは、互いに接続されていてもよい。
 本実施形態では、第1コア部701に冷却水用チューブ43aを設けた場合であっても、最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43aの間に配置されるアウターフィン70bに、第1スリット孔70cおよび第2スリット孔70dを設けて、最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43a間の熱移動を抑制している。つまり、第1コア部701に配置されるアウターフィン70bには、冷媒側熱接続部71bのみが設けられており、冷却水側熱接続部72bが設けられていない。
 したがって、第1コア部701に配置されるアウターフィン70bにおいては、冷媒側熱接続部71bの数が冷却水側熱接続部72bの数よりも多くなっているので、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
 次に、本開示の第3実施形態について図9に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、第1コア部701における冷媒の流れが異なるものである。
 図9に示すように、第2上流側タンク部730bには、上流側冷却水空間731を、第2上流側タンク部730bのタンク内部空間を長手方向に2つに仕切る上流側仕切部材732aが配置されている。上流側仕切部材732aにより仕切られた2つのタンク内部空間のうち、第1コア部701に近い側(紙面左側)の空間(以下、上流側冷媒空間731aという)は、最下流側冷媒用チューブ121aと連通し、冷却水用チューブ43aと連通していない。この上流側冷媒空間731aには、冷媒流出配管125が接続されている。
 本実施形態では、第2下流側タンク部740bの第4下流側冷媒空間741dにて集合した冷媒は、下流側熱交換部72の第1コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aへ流入し、当該最下流側冷媒用チューブ121a内を図の下側から上側に向かって流れる。下流側熱交換部72の第1コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒は、ヘッダプレート751と中間プレート部材752との間に形成された連通用空間76を介して、上流側熱交換部71の第1コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aへ流入し、当該最下流側冷媒用チューブ121a内を図の上側から下側に向かって流れる。
 上流側熱交換部71の第1コア部701を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒は、第2上流側タンク部730bの上流側冷媒空間731aにて集合する。第2上流側タンク部730b上流側冷媒空間731aにて集合した冷媒は、図の右側から左側に向かって流れ、冷媒流出配管125から流出していく。
 以上説明したように、本実施形態では、第1コア部701において、下流側熱交換部72を構成する最下流側冷媒用チューブ121aから流出した冷媒が上流側熱交換部71を構成する最下流側冷媒用チューブ121aに流入している。つまり、第1コア部701における冷媒の流れ方向と外気の流れ方向とが対向流となっている。したがって、第1コア部701において、最下流側冷媒用チューブ121aを流れる冷媒の有する熱を、効率良く外気に放熱させることができる。
(第4実施形態)
 次に、本開示の第4実施形態について図10に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、熱交換器70における冷却水流れが異なるものである。
 図10に示すように、第2上流側タンク部730bの長手方向一端側(図の紙面左側)には、上流側冷却水空間731から冷却水を流出させる冷却水流出配管435が接続されている。第1上流側タンク部730aの長手方向他端側(図の紙面右側)には、上流側冷却水空間731へ冷却水を流入させる冷却水流入配管434が接続されている。
 このため、本実施形態の熱交換器70では、冷却水流入配管434を介して第1上流側タンク部730aの上流側冷却水空間731へ流入した冷却水が、上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aへ流入し、当該冷却水用チューブ43a内を図の上側から下側に向かって流れる。
 上流側熱交換部71を構成する冷却水用チューブ43aから流出した冷却水は、第2上流側タンク部730bの上流側冷却水空間731にて集合する。そして、第2上流側タンク部730bの上流側冷却水空間731にて集合した冷却水は、図の右側から左側に向かって流れ、冷却水流出配管435から流出していく。
 本実施形態では、最下流直前側冷媒用チューブ122aを流通する冷媒の流れ方向と、最下流直前側冷媒用チューブ122aに隣り合って配置される冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の流れ方向とが、同一方向となる。つまり、最下流直前側冷媒用チューブ122aを流通する冷媒の流れと、最下流直前側冷媒用チューブ122aに隣り合って配置される冷却水用チューブ43aを流通する冷却水の流れとが、並行流となる。
 本実施形態によれば、冷媒流れの最終パスの直前のパスにおいて、最下流直前側冷媒用チューブ122a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が、アウターフィン70bを介して熱交換することを抑制できる。このため、第1コア部701に流入する直前の冷媒が、冷却水の有する熱により加熱されることを抑制できる。
(第5実施形態)
 次に、本開示の第4実施形態について図11~図13に基づいて説明する。本実施形態では、図11~図13の全体構成図に示すように、第1実施形態に対して、ヒートポンプサイクル10および冷却水循環回路40の構成を変更した例を説明する。
 本実施形態のヒートポンプサイクル10は、車両用空調装置1において、空調対象空間である車室内へ送風される車室内送風空気を加熱あるいは冷却する機能を果たす蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。従って、このヒートポンプサイクル10は、冷媒流路を切り替えて、熱交換対象流体である車室内送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房運転(加熱運転)、車室内送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房運転(冷却運転)を実行できる。
 さらに、このヒートポンプサイクル10では、暖房運転時に冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する後述する複合型の熱交換器70の室外熱交換器160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11~図13のヒートポンプサイクル10に示す全体構成図では、各運転時における冷媒の流れを実線矢印で示している。
 圧縮機11の冷媒吐出口には、利用側熱交換器としての室内凝縮器120の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器120は、車両用空調装置1の室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されて、その内部を流通する高温高圧冷媒と後述する室内蒸発器20通過後の車室内送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器である。なお、室内空調ユニット30の詳細構成については後述する。
 室内凝縮器120の冷媒出口側には、暖房運転時に室内凝縮器120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130が接続されている。この暖房用固定絞り130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130の出口側には、複合型の熱交換器70の室外熱交換器160の冷媒入口側が接続されている。
 さらに、室内凝縮器120の冷媒出口側には、室内凝縮器120から流出した冷媒を、暖房用固定絞り130を迂回させて室外熱交換器160側へ導く固定絞り迂回用通路140が接続されている。この固定絞り迂回用通路140には、固定絞り迂回用通路140を開閉する開閉弁15aが配置されている。開閉弁15aは、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。
 また、冷媒が開閉弁15aを通過する際に生じる圧力損失は、固定絞り130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120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140側を介して室外熱交換器160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130を介して室外熱交換器160へ流入する。
 これにより、開閉弁15aは、ヒートポンプサイクル10の冷媒流路を切り替えることができる。従って、本実施形態の開閉弁15aは、冷媒流路切替手段としての機能を果たす。なお、このような冷媒流路切替手段としては、室内凝縮器120出口側と暖房用固定絞り130入口側とを接続する冷媒回路および室内凝縮器120出口側と固定絞り迂回用通路140入口側とを接続する冷媒回路を切り替える電気式の三方弁等を採用してもよい。
 室外熱交換器160は、熱交換器70において内部を流通する冷媒と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる熱交換部である。この室外熱交換器160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器(蒸発器)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器(放熱器)として機能する。
 また、送風ファン17は、空調制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
 さらに、本実施形態の熱交換器70では、上述の室外熱交換器160および走行用電動モータMGを冷却する冷却水と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる後述するラジエータ43と一体的に構成している。
 このため、本実施形態の送風ファン17は、室外熱交換器160およびラジエータ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、室外熱交換器160およびラジエータ43とを一体的に構成した複合型の熱交換器70の詳細構成は、上記第1実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略するが、具体的には、複合型の熱交換器70のうち、第1実施形態の冷媒放熱器12を室外熱交換器160として機能させている。
 室外熱交換器160の出口側には、電気式の三方弁15bが接続されている。この三方弁15bは、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御されるもので、上述した開閉弁15aとともに、冷媒流路切替手段を構成している。空調制御装置のうち、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。室外熱交換器160出口側冷媒温度Teを検出する出口冷媒温度センサ51が設けられている。
 より具体的には、三方弁15bは、暖房運転時には、室外熱交換器160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、室外熱交換器160の出口側と冷房用固定絞り19の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。
 冷房用固定絞り19は、冷房運転時に室外熱交換器160から流出した冷媒を減圧膨張させる冷房運転用の減圧手段であり、その基本的構成は、暖房用固定絞り130と同様である。冷房用固定絞り19の出口側には、室内蒸発器20の冷媒入口側が接続されている。
 室内蒸発器20は、室内空調ユニット30のケーシング31内のうち、室内凝縮器120よりも空気流れの上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と車室内送風空気とを熱交換させ、車室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。室内蒸発器20の冷媒出口側には、アキュムレータ18の入口側が接続されている。
 アキュムレータ18は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える低圧側冷媒用の気液分離器である。アキュムレータ18の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入側が接続されている。従って、このアキュムレータ18は、圧縮機11に液相冷媒が吸入されてしまうことを抑制して、圧縮機11の液圧縮を防止する機能を果たす。
 本実施形態のヒートポンプサイクル10では、冷房運転時に、熱交換器70のラジエータ43から流出する冷却水の温度が、熱交換器70の室外熱交換器160から流出する冷媒の温度より低くなっている。これにより、室外熱交換器160が高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換部として機能する冷房運転時において、室外熱交換器160から流出する冷媒の過冷却度を上昇させることができるので、サイクル効率を向上できる。
 一方、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、暖房運転時に、熱交換器70のラジエータ43内部の冷却水の温度が、熱交換器70の室外熱交換器160から流出する冷媒の温度より高くなっている。これにより、室外熱交換器160が低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発用熱交換器として機能する暖房運転時において、冷却水の有する熱量を吸熱することによって冷媒が加熱されて、冷媒の蒸発が促進される。
 次に、室内空調ユニット30について、上記第1実施形態と異なる部分のみ説明する。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120、室内蒸発器20等を収容したものである。
 送風機32の空気流れ下流側には、室内蒸発器20および室内凝縮器120が、車室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器20は、室内凝縮器120に対して、車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。
 さらに、室内蒸発器20の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器120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120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120の空気流れ下流側には、室内凝縮器120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120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。
 次に、冷却水循環回路40について、上記第1実施形態と異なる部分のみ説明する。この冷却水循環回路40には、冷却水ポンプ41、電気式の三方弁42、複合型の熱交換器70のラジエータ43、このラジエータ43を迂回させて冷却水を流すバイパス通路44等が配置されている。冷却水ポンプ41の出口側には、冷却水温度を検出する冷却水温度センサ52が配置されている。
 三方弁42は、冷却水ポンプ41の入口側とラジエータ43の出口側とを接続して冷却水をラジエータ43へ流入させる冷却水回路、および、冷却水ポンプ41の入口側とバイパス通路44の出口側とを接続して冷却水をラジエータ43を迂回させて流す冷却水回路を切り替える。この三方弁42は、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御されるもので、冷却水回路の回路切替手段を構成している。なお、三方弁42は、冷却水回路を切り替えることで、ラジエータ43への冷却水の流入量を制御する冷却水流入量制御手段としての機能も果たす。
 つまり、本実施形態の冷却水循環回路40では、図11等の破線矢印に示すように、冷却水ポンプ41→走行用電動モータMG→ラジエータ43→冷却水ポンプ41の順に冷却水を循環させる冷却水回路と、冷却水ポンプ41→走行用電動モータMG→バイパス通路44→冷却水ポンプ41の順に冷却水を循環させる冷却水回路とを切り替えることができる。
 従って、走行用電動モータMGの作動中に、三方弁42が、冷却水をラジエータ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43を迂回させて流す冷却水回路に切り替えた際には、走行用電動モータMGの有する熱量(発熱量)が冷却水に蓄熱されることになる。
 本実施形態の冷却水循環回路40では、熱交換器70のラジエータ43から流出する冷却水の温度が予め定めた基準温度(本実施形態では65℃)以下となっている。これにより、走行用電動モータMGのインバータを高熱から保護することができる。
 室外熱交換器160は、エンジンルーム内に配置されて、冷却水と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる放熱用熱交換器として機能する。前述の如く、ラジエータ43は、室外熱交換器160とともに複合型の熱交換器70を構成している。
 次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動を説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、車室内を暖房する暖房運転、車室内を冷房する冷房運転を実行することができるとともに、暖房運転時に、除霜運転を実行することができる。以下に各運転における作動を説明する。
 (a)暖房運転
 暖房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。そして、暖房運転時に、着霜判定手段によって室外熱交換器160の着霜が生じていると判定された際には除霜運転が実行される。
 まず、通常の暖房運転時には、空調制御装置が、開閉弁15aを閉じるとともに、三方弁15bを室外熱交換器160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43を迂回して流れる冷却水回路に切り替える。
 これにより、ヒートポンプサイクル10は、図11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11の破線矢印に示すように冷却水が流れる冷却水回路に切り替えられる。
 この冷媒流路および冷却水回路の構成で、空調制御装置が上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度TAOを算出する。
 さらに、算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
 例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器20の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。
 そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと蒸発器温度センサによって検出された室内蒸発器20からの吹出空気温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器20からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。
 また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度TAO、室内蒸発器20からの吹出空気温度および吐出冷媒温度センサによって検出された圧縮機11吐出冷媒温度等を用いて、車室内へ吹き出される空気の温度が車室内温度設定スイッチによって設定された乗員の所望の温度となるように決定される。
 なお、通常の暖房運転時および除霜運転時には、送風機32から送風された車室内送風空気の全風量が、室内凝縮器120を通過するようにエアミックスドア34の開度を制御してもよい。
 そして、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置1の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。
 なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転時にも基本的に同様に行われる。
 通常の暖房運転時のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器120へ流入する。室内凝縮器120へ流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。
 室内凝縮器120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130へ流入して減圧膨張される。そして、暖房用固定絞り130にて減圧膨張された低圧冷媒は、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から吸熱して蒸発する。
 この際、冷却水循環回路40では、冷却水がラジエータ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器160を流通する冷媒に放熱することや、冷却水が室外熱交換器160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器160を流通する冷媒に対して熱的な影響を及ぼすことはない。
 室外熱交換器160から流出した冷媒は、三方弁15bが、室外熱交換器160の出口側とアキュムレータ18の入口側とを接続する冷媒流路に切り替えられているので、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18にて分離された気相冷媒が、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
 以上の如く、通常の暖房運転時には、室内凝縮器120にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱量によって車室内送風空気が加熱されて、車室内の暖房を行うことができる。
 (b)除霜運転
 次に、除霜運転について説明する。ここで、本実施形態のヒートポンプサイクル10のように、室外熱交換器160にて冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる冷凍サイクル装置では、室外熱交換器160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器160に着霜が生じるおそれがある。
 このような着霜が生じると、熱交換器70の外気通路70aが霜によって閉塞されてしまうので、室外熱交換器160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器160の着霜が生じていると判定された際に除霜運転を実行する。
 この除霜運転では、空調制御装置が圧縮機11の作動を停止させるとともに、送風ファン17の作動を停止させる。従って、除霜運転時には、通常の暖房運転時に対して、室外熱交換器160へ流入する冷媒流量が減少し、外気通路70aへ流入する外気の風量が減少することになる。
 さらに、空調制御装置が冷却水循環回路40の三方弁42を、図12の破線矢印に示すように、冷却水をラジエータ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12の破線矢印に示すように冷媒が流れる冷却水回路に切り替えられる。
 従って、ラジエータ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70bを介して、室外熱交換器160に伝熱されて、室外熱交換器160の除霜がなされる。つまり、走行用電動モータMGの廃熱を有効に利用した除霜が実現される。
 (c)冷房運転
 冷房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。この冷房運転時には、空調制御装置が、開閉弁15aを開くとともに、三方弁15bを室外熱交換器160の出口側と冷房用固定絞り19の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図13の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
 この際、冷却水循環回路40の三方弁42については、冷却水温度Twが基準温度以上になった際には、冷却水をラジエータ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13では、冷却水温度Twが基準温度以上になった際の冷却水の流れを破線矢印で示している。
 冷房運転時のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器120へ流入して、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。室内凝縮器120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140を介して室外熱交換器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にさらに放熱する。
 室外熱交換器160から流出した冷媒は、三方弁15bが、室外熱交換器160の出口側と冷房用固定絞り19の入口側とを接続する冷媒流路に切り替えられているので、冷房用固定絞り19にて減圧膨張される。冷房用固定絞り19から流出した冷媒は、室内蒸発器20へ流入して、送風機32によって送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内送風空気が冷却される。
 室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18にて分離された気相冷媒が、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。以上の如く、冷房運転時には、室内蒸発器20にて低圧冷媒が車室内送風空気から吸熱して蒸発することによって、車室内送風空気が冷却されて車室内の冷房を行うことができる。
 本実施形態の車両用空調装置1では、上記の如く、ヒートポンプサイクル10の冷媒流路および冷却水循環回路40の冷却水回路を切り替えることによって、種々の運転を実行することができる。さらに、本実施形態では、上述した特徴的な熱交換器70を採用しているので、冷媒、冷却水、外気の3種類の流体間の熱交換量を適切に調整することができる。
 もちろん、本実施形態のヒートポンプサイクル10に、第2~第4実施形態に記載した熱交換器70を適用してもよい。
(第6実施形態)
 次に、本開示の第6実施形態について図14~図16に基づいて説明する。本第5実施形態では、第5実施形態に対して、ヒートポンプサイクル10および冷却水循環回路40の構成を変更した例を説明する。なお、図14~図16では、ヒートポンプサイクル10における冷媒の流れを実線で示し、冷却水循環回路40における冷却水の流れを破線矢印で示している。
 具体的には、本実施形態の冷却水循環回路40は、作動時に発熱を伴う車載機器の一つであるエンジンEGの内部に形成された冷却水通路に、冷却媒体(熱媒体)としての冷却水を循環させて、エンジンEGを冷却する冷却水循環回路である。すなわち、本実施形態では、第5実施形態の走行用電動モータMGが廃止されており、代わりにエンジンEGを配置している。
 さらに、本実施形態では、第5実施形態の室内凝縮器120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5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5実施形態の室外熱交換器160を室内凝縮器120として機能させている。
 また、熱交換器70のうち、第5実施形態のラジエータ43を、冷媒の有する熱により冷却水を加熱する熱回収用熱交換部45として機能させている。これにより、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、冷媒の熱により冷却水を加熱してエンジンの暖機を行う暖機運転を実行することもできる。熱回収用熱交換部45は、冷却水循環回路40におけるバイパス通路44に配置されている。
 一方、室外熱交換器160については、内部を流通する冷媒と送風ファン17から送風された外気とを熱交換させる単一の熱交換器として構成されている。同様に、ラジエータ43については、内部を流通する冷却水と送風ファン46から送風された外気とを熱交換させる単一の熱交換器として構成されている。
 その他の構成は、第5実施形態と同様である。また、本実施形態では、除霜運転に代えて暖機運転が実行されるものの、その他の作動は、第5実施形態と同様である。
 以下、暖機運転について説明する。ここで、エンジンEGのオーバーヒートを抑制するためには、冷却水の温度は所定の上限温度以下に維持されるとともに、エンジンEGの内部に封入された潤滑用オイルの粘度増加によるフリクションロスを低減するためには、冷却水の温度は所定の下限温度以上に維持されることが望ましい。
 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、冷却水温度Twが予め定めた基準温度以下になった際に暖機運転が実行される。この暖機運転では、ヒートポンプサイクル10の三方弁15bについては、通常の暖房運転時と同様に作動させ、冷却水循環回路40の三方弁42については、冷却水を図15の破線矢印に示すようにラジエータ43を迂回させる、すなわち熱回収用熱交換部45へ流入させる冷却水回路に切り替える。
 従って、図15の実線矢印に示すように、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、室内凝縮器120に流入する。室内凝縮器120へ流入した高温高圧冷媒の有する熱量は、三方弁42が冷却水を熱回収用熱交換部45へ流入させる冷却水回路に切り替えているので、送風機32によって送風された送風空気に伝熱するとともに、アウターフィン70bを介して冷却水に伝熱する。その他の作動は、通常の暖房運転時と同様である。
 以上の如く、暖機運転時には、室内凝縮器120にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱量によって車室内送風空気が加熱されて、車室内の暖房を行うことができる。さらに、室内凝縮器120にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱量は、アウターフィン70bを介して冷却水にも伝熱されるので、冷却水の温度が上昇する。したがって、冷媒の有する熱量を利用して、エンジンEGの暖機を実現できる。
 もちろん、本実施形態のヒートポンプサイクル10に、第2~第4実施形態に記載した熱交換器70を適用してもよい。
 本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示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。
 (1)上述の実施形態では、熱交換器70において、冷媒用チューブ12aから構成される第1コア部701を、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの双方から構成される第2コア部702よりも、冷媒流れ下流側に配置した例について説明したが、第1コア部を複数設けてもよい。
 例えば、図17に示すように、第2コア部702よりも冷媒流れ上流側(具体的には、冷媒流れの最上流側のパス)に、冷媒用チューブ12aから構成される第1コア部703を設けてもよい。
 (2)上述の実施形態では、上流側熱交換部71の第2コア部702において、冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aとを一本ずつ交互に配置した例について説明したが、冷媒用チューブ12aおよび冷却水用チューブ43aの配置はこれに限定されない。
 例えば、上流側熱交換部71の第2コア部702において、冷却水用チューブ43aを、冷媒用チューブ12a二本おきに配置してもよい。すなわち、上流側熱交換部71において、隣り合う冷却水用チューブ43aの間に、二本の冷媒用チューブ12aを配置してもよい。
 (3)上述の第1実施形態では、第1流体としてヒートポンプサイクル10の冷媒を採用し、第2流体として冷却水循環回路40の冷却水を採用し、さらに、第3流体として送風ファン17によって送風された外気を採用した例を説明したが、第1~第3流体はこれに限定されない。例えば、第6実施形態のように、第3流体として車室内送風空気を採用してもよい。また、第3流体は、冷却水であってもよい。
 例えば、第1流体は、ヒートポンプサイクル10の高圧側冷媒であってもよいし、低圧側冷媒であってもよい。
 例えば、第2流体は、エンジン、走行用電動モータMGに電力を供給するインバータ等の電気機器等を冷却する冷却水を採用してもよい。また、第2流体として、冷却用のオイルを採用し、第2熱交換部をオイルクーラとして機能させてもよいし、第2流体として、蓄熱剤、蓄冷剤等を採用してもよい。
 さらに、本開示の熱交換器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の圧縮機の駆動減としてのエンジン、電動モータおよびその他の電気機器等を冷却する冷却水を採用してもよい。
 さらに、上述の実施形態では、ヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)に本開示の熱交換器70を適用した例を説明したが、本開示の熱交換器70の適用はこれに限定されない。すなわち、3種類の流体間で熱交換を行う装置等に幅広く適用可能である。
 例えば、車両用冷却システムに適用される熱交換器として適用することができる。そして、第1流体は、作動時に発熱を伴う第1車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体とし、第2流体は、作動時に発熱を伴う第2車載機器の有する熱量を吸熱した熱媒体とし、第3流体は、室外空気としてもよい。
 より具体的には、ハイブリッド車両に適用する場合には、第1車載機器をエンジンEGとし、第1流体をエンジンEGの冷却水とし、第2車載機器を走行用電動モータとし、第2流体を走行用電動モータの冷却水としてもよい。
 これらの車載機器の発熱量は、車両の走行状態(走行負荷)に応じてそれぞれ変化するので、エンジンEGの冷却水の温度および走行用電動モータの冷却水の温度も車両の走行状態によって変化する。従って、この例によれば、発熱量の大きい車載機器にて生じた熱量を、空気のみならず、発熱量の小さい車載機器側へ放熱させることが可能となる。
 また、第1車載機器または第2車載機器として、排気還流装置(EGR)、過給器、パワーステアリング装置、バッテリ等を採用してもよい。また、熱交換部を、EGRクーラ、インタークーラ、パワーステアリングオイル冷却用のオイルクーラ等として機能させてもよい。
 (4)上述の実施形態では、冷却水循環回路40の冷却媒体回路を切り替える回路切替手段として、電気式の三方弁42を採用した例を説明したが、回路切替手段はこれに限定されない。例えば、サーモスタット弁を採用してもよい。サーモスタット弁は、温度によって体積変化するサーモワックス(感温部材)によって弁体を変位させて冷却媒体通路を開閉する機械的機構で構成される冷却媒体温度応動弁である。従って、サーモスタット弁を採用することで、冷却水温度センサ52を廃止することもできる。
 (5)上述の実施形態では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を採用してもよい。さらに、ヒートポンプサイクル10が、圧縮機11吐出冷媒が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
 (6)上述の第5実施形態では、室内凝縮器120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120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。
 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。
 (7)上記第2実施形態では、第1コア部701に冷却水用チューブ43aを設けた場合において、最下流側冷媒用チューブ121aおよび冷却水用チューブ43aの間に配置されるアウターフィン70bに、断熱部としての第1スリット孔70cおよび第2スリット孔70dを設けた例について説明したが、これに限らず、断熱部を設けなくてもよい。
 断熱部を設けない場合、第1コア部701のアウターフィン70bは、冷却水側熱接続部72bを有することになるが、冷却水側熱接続部72bの数が冷媒側熱接続部71bの数よりも少ないので、第1コア部701に配置されるアウターフィン70bにおいて、吐出冷媒の有する熱を外気に放熱させるために利用される領域が、冷却水の有する熱を外気に放熱させるために利用される領域よりも大きくなる。このため、最下流側冷媒用チューブ121a内を流通する冷媒の有する熱を外気に充分に放熱することができる。
 (8)上記第2実施形態では、断熱部として、スリット孔70c、70dを採用した例について説明したが、断熱部はこれに限定されない。例えば、スリット孔70c、70dに代えてルーバを形成してもよいし、アウターフィン70bを切断してもよい。
 また、最下流側冷媒用チューブ121aは下流側熱交換部72を形成してもよく、上流側熱交換部71を形成する冷媒用チューブ12aと冷却水用チューブ43aとは、互いに交互に積層配置されてもよい。

Claims (12)

  1.  内部に第1流体が流通する複数の第1チューブ(12a)と、
     内部に第2流体が流通する複数の第2チューブ(43a)と、
     前記複数の第1チューブ(12a)および前記複数の第2チューブ(43a)が積層配置され、前記第1流体および前記第2流体の有する熱を第3流体に放熱させる熱交換部と、
     前記複数の第1チューブ(12a)および前記複数の第2チューブ(43a)の周囲に設けられて、前記第3流体が流通する第3流体用通路(70a)と、
     前記第3流体用通路(70a)に配置されて、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アウターフィン(70b)と、を備え、
     前記アウターフィン(70b)は、前記複数の第1チューブ(12a)同士を熱的に接続する第1熱接続部(71b)と、前記複数の第1チューブ(12a)と前記複数の第2チューブ(43a)とを熱的に接続する第2熱接続部(72b)とを有しており、
     前記複数の第1チューブ(12a)は、複数の群に分けられ、
     前記複数の第1チューブ(12a)の前記複数の群はそれぞれ、同一空間から分配された前記第1流体を同一の方向へ流すパスであり、
     前記複数の第1チューブ(12a)は、前記第1流体流れ方向において最下流側のパスである最終パスを形成する最下流側第1チューブ(121a)を有し、
     前記熱交換部は、前記最下流側第1チューブ(121a)を含む第1コア部(701)を有し、
     前記第1コア部(701)では、前記第1熱接続部(71b)の数が前記第2熱接続部(72b)の数よりも多い熱交換器。
  2.  前記第1コア部(701)は、前記最下流側第1チューブ(121a)および少なくとも1つの前記複数の第2チューブによって構成されており、
     前記第1コア部(701)では、前記アウターフィン(70b)のうち前記第2熱接続部(72b)に対応する部位に、前記最下流側第1チューブ(121a)を流通する前記第1流体と前記複数の第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抑制する断熱部(70c、70d)が設けられている請求項1に記載の熱交換器。
  3.  前記断熱部は、前記アウターフィン(70b)の表裏を貫通するスリット孔(70c、70d)を含んでいる請求項2に記載の熱交換器。
  4.  前記第1流体は蒸気圧縮式の冷凍サイクルの冷媒であり、
     前記熱交換部は、前記冷媒を凝縮させる請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。
  5.  前記複数の第1チューブ(12a)は、前記最終パスの第1流体の流れ方向直前のパスを形成する最下流直前側第1チューブ(122a)を有し、
     前記最下流直前側第1チューブ(122a)を流通する前記第1流体の流れ方向と、
     前記最下流直前側第1チューブ(122a)に隣り合って配置される前記複数の第2チューブ(43a)を流通する前記第2流体の流れ方向とが同一である請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱交換器。
  6.  前記最終パスを形成しない前記複数の第1チューブ(12a)と前記複数の第2チューブ(43a)は互いに交互に積層配置されている請求項1ないし5のいずれか1つに記載の熱交換器。
  7.  前記熱交換部は、上流側熱交換部(71)および前記上流側熱交換部(71)の前記第3流体の流れ方向下流側に配置される下流側熱交換部(72)を有しており、
     前記最下流側第1チューブ(121a)は前記下流側熱交換部(72)を形成しており、
     前記上流側熱交換部(71)を形成する前記第1チューブ(12a)と前記第2チューブ(43a)とは、互いに交互に積層配置されている請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱交換器。
  8.  前記熱交換部はさらに、前記最下流側第1チューブ(121a)以外の前記複数の第1チューブ(12a)と前記複数の第2チューブを含む第2コア部(702)を有し、
     前記第2コア部(702)では、前記複数の第1チューブ(12a)と前記複数の第2チューブ(43a)とが交互に積層配置されている請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱交換器。
  9.  前記最下流側第1チューブ(121a)と前記複数の第2チューブ(43a)との間に、少なくとも前記第1流体および前記第2流体が流通しないダミーチューブ(77)が配置されている請求項1ないし8のいずれか1つに記載の熱交換器。
  10.  前記複数の第1チューブ(12a)は、前記最終パスの第1流体の流れ方向直前のパスを形成する最下流直前側第1チューブ(122a)を有し、
     前記最終パスを形成する前記最下流側第1チューブ(121a)の流路総断面積が、前記最下流直前側第1チューブ(122a)の流路総断面積よりも小さい請求項1ないし9のいずれか1つに記載の熱交換器。
  11.  前記熱交換部は、上流側熱交換部(71)、および前記第3流体の流れ方向における前記上流側熱交換部(71)の下流側に配置される下流側熱交換部(72)を有しており、
     前記上流側熱交換部(71)は前記第1コア部(701)の前記最下流側第1チューブ(121a)の一部を含み、
     前記下流側熱交換部(72)前記第1コア部(701)の前記最下流側第1チューブ(121a)の一部を含み、、
     前記下流側熱交換部(72)を構成する前記最下流側第1チューブ(121a)から流出した前記第1流体が、前記上流側熱交換部(71)を構成する前記最下流側第1チューブ(121a)に流入する請求項1ないし10のいずれか1つに記載の熱交換器。
  12.  前記第2熱接続部(72b)の数は0であり、
     前記コア部(701)は前記最下流側第1チューブ(121a)のみで構成されている請求項1および4ないし11のいずれか1つに記載の熱交換器。
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