(57)【要約】【課題】原動機室内で省スペース化を図ることができる車両用熱交換装置を提供する。【解決手段】車両用熱交換装置１は、凝縮部11、過冷却部12および受液器13を有するとともに、冷凍サイクルの冷媒を冷却するコンデンサ10と、入口ヘッダタンク21、出口ヘッダタンク22、および両ヘッダタンク21,22間に設けられた熱交換コア部23を有するとともに、被冷却機器を冷却した冷却液を熱交換コア部23で冷却するラジエータ20とからなる。コンデンサ10とラジエータ20とを通風方向に並んで配置する。コンデンサ10の受液器13を、ラジエータ20の出口ヘッダタンク22内に配置する。ラジエータ20は、熱交換コア部23において冷却液をコンデンサ10の受液器13内の冷媒よりも低温となるまで冷却する。【選択図】図１
2020111103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮部、過冷却部および受液器を有するとともに、冷凍サイクルの冷媒を冷却するコンデンサと、入口ヘッダタンク、入口ヘッダタンクと間隔をおいて配置された出口ヘッダタンク、および両ヘッダタンク間に設けられた熱交換コア部を有するとともに、被冷却機器を冷却した冷却液を熱交換コア部で冷却するラジエータとからなり、コンデンサとラジエータとが通風方向に並んで配置されている車両用熱交換装置であって、
コンデンサの受液器が、ラジエータの出口ヘッダタンク内に配置されており、ラジエータの熱交換コア部が、冷却液をコンデンサの受液器内の冷媒よりも低温となるまで冷却するようになされている車両用熱交換装置。
【請求項２】
コンデンサの凝縮部が凝縮部出口ヘッダを有するとともに過冷却部が過冷却部入口ヘッダを有しており、コンデンサの受液器と凝縮部出口ヘッダおよび過冷却部入口ヘッダとが、それぞれ連通パイプにより通じさせられており、両連通パイプがラジエータの出口ヘッダタンクの周壁を貫通している請求項１記載の車両用熱交換装置。
【請求項３】
コンデンサが、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクを備えており、コンデンサの受液器、ならびにラジエータの入口ヘッダタンクおよび出口ヘッダタンクがそれぞれ長手方向を上下方向に向けて配置され、コンデンサの一方のヘッダタンクとラジエータの出口ヘッダタンクとが通風方向に並んでおり、ラジエータの出口ヘッダタンクと通風方向に並んだコンデンサのヘッダタンクに、凝縮部出口ヘッダ部および過冷却部入口ヘッダが設けられ、前記両連通パイプが通風方向に延びている請求項１または２記載の車両用熱交換装置。
【請求項４】
被冷却機器が、電気系被冷却機器である請求項１〜３のうちのいずれかに記載の車両用熱交換装置。
【請求項５】
被冷却機器が、ターボチャージャーで圧縮された吸気温度を下げる液冷式チャージエアクーラである請求項１〜３のうちのいずれかに記載の車両用熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用熱交換装置に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、図２の左右を左右といい、図３の上下を上下というものとする。
【背景技術】
【０００３】
原動機として液冷式エンジンが用いられている車両に適用される車両用熱交換装置として、凝縮部、過冷却部および受液器を有するとともに、冷凍サイクルの冷媒を冷却するコンデンサと、入口ヘッダタンク、入口ヘッダタンクと間隔をおいて配置された出口ヘッダタンク、および両ヘッダタンク間に設けられた熱交換コア部を有するとともに、被冷却機器である液冷式エンジンを冷却した冷却液を熱交換コア部で冷却するラジエータとからなり、コンデンサとラジエータとが通風方向に並んで配置され、コンデンサの受液器が、ラジエータの一方のヘッダタンクの左右方向外側に並んで配置された熱交換装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、場合によっては、冷却すべき被冷却機器として、液冷式エンジンの他に、ターボチャージャーで圧縮された吸気温度を下げる液冷式チャージエアクーラ（インタークーラ）が搭載されることがある。車両走行時のインタークーラの温度は液冷式エンジンの温度よりも低くなるので、両者は別々の冷却液を用いて冷却されるようになっている。そして、冷凍サイクルの冷媒を冷却するコンデンサ、インタークーラを冷却した第１冷却液を冷却する低温ラジエータ、およびエンジンを冷却しかつインタークーラを冷却した後の第１冷却液の温度よりも高温である第２冷却液を冷却する高温ラジエータが、コンデンサが最も前側に位置するように前記順序で通風方向に並んで配置された車両用熱交換装置が知られている（特許文献２参照）。特許文献２には明記されていないが、コンデンサは、特許文献１記載の車両用熱交換装置と同様に、通常、凝縮部、過冷却部および受液器を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６６１１４号公報
【特許文献２】特開平７−３０１１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および２記載の車両用熱交換装置の小型化には限界があり、車両の原動機室内で省スペース化を図ることが困難である。
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、原動機室内で省スペース化を図ることができる車両用熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【０００９】
1)凝縮部、過冷却部および受液器を有するとともに、冷凍サイクルの冷媒を冷却するコンデンサと、入口ヘッダタンク、入口ヘッダタンクと間隔をおいて配置された出口ヘッダタンク、および両ヘッダタンク間に設けられた熱交換コア部を有するとともに、被冷却機器を冷却した冷却液を熱交換コア部で冷却するラジエータとからなり、コンデンサとラジエータとが通風方向に並んで配置されている車両用熱交換装置であって、
コンデンサの受液器が、ラジエータの出口ヘッダタンク内に配置されており、ラジエータの熱交換コア部が、冷却液をコンデンサの受液器内の冷媒よりも低温となるまで冷却するようになされている車両用熱交換装置。
【００１０】
2)コンデンサの凝縮部が凝縮部出口ヘッダを有するとともに過冷却部が過冷却部入口ヘッダを有しており、コンデンサの受液器と凝縮部出口ヘッダおよび過冷却部入口ヘッダとが、それぞれ連通パイプにより通じさせられており、両連通パイプがラジエータの出口ヘッダタンクの周壁を貫通している上記1)記載の車両用熱交換装置。
【００１１】
3)コンデンサが、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクを備えており、コンデンサの受液器、ならびにラジエータの入口ヘッダタンクおよび出口ヘッダタンクがそれぞれ長手方向を上下方向に向けて配置され、コンデンサの一方のヘッダタンクとラジエータの出口ヘッダタンクとが通風方向に並んでおり、ラジエータの出口ヘッダタンクと通風方向に並んだコンデンサのヘッダタンクに、凝縮部出口ヘッダ部および過冷却部入口ヘッダが設けられ、前記両連通パイプが通風方向に延びている上記1)または2)記載の車両用熱交換装置。
【００１２】
4)被冷却機器が、電気系被冷却機器である上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の車両用熱交換装置。
【００１３】
5)被冷却機器が、ターボチャージャーで圧縮された吸気温度を下げる液冷式チャージエアクーラである上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の車両用熱交換装置。
【発明の効果】
【００１４】
上記1)〜5)の車両用熱交換装置によれば、コンデンサの受液器が、ラジエータの出口ヘッダタンク内に配置されているので、特許文献１および２記載の車両用熱交換装置に比べて小型化を図ることが可能になり、原動機室内で省スペース化を図ることができる。
【００１５】
また、ラジエータの熱交換コア部が、冷却液をコンデンサの受液器内の冷媒よりも低温となるまで冷却するようになされているので、受液器内の冷媒を、ラジエータの熱交換コア部で冷却された冷却液によって冷却することが可能になり、コンデンサの過冷却部から流出する冷媒の過冷却度を高めて、冷凍サイクルの冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明による車両用熱交換装置を示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】図１の車両用熱交換装置の平面図である。
【図３】図１の車両用熱交換装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１８】
以下の説明において、図２の下側（車両用熱交換装置が搭載された車両の前方）を前、これと反対側を後というものとする。
【００１９】
図１〜図３はこの発明による車両用熱交換装置を、原動機としてモータを用いる電気自動車に適用した実施形態を示す。
【００２０】
図１〜図３において、電気自動車に適用される車両用熱交換装置(1)は、冷凍サイクルの冷媒を冷却するコンデンサ(10)と、コンデンサ(10)の後方、すなわち通風方向の下流側に並んで配置され、かつ被冷却機器を冷却した冷却液を冷却するラジエータ(20)とからなり、走行風導入口を通して原動機室内へ導入された空気が図１に矢印Ｘで示す方向に流れるようになっている。電気自動車において、被冷却機器は、たとえば原動機としてのモータ（図示略）を制御するＰＣＵ（図示略）である。
【００２１】
コンデンサ(10)は、凝縮部(11)と、凝縮部(11)の下方に設けられた過冷却部(12)と、長手方向を上下方向に向けた状態で凝縮部(11)と過冷却部(12)との間に設けられ、かつ凝縮部(11)で凝縮した液相主体冷媒を貯留するとともに液相主体冷媒を過冷却部(12)に供給する液溜部の機能を有するアルミニウム製タンク状受液器(13)とからなり、幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置された複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(14)と、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置されるとともに熱交換管(14)の長手方向両端部が接続された２つのアルミニウム製ヘッダタンク(15)(16)と、隣り合う熱交換管(14)どうしの間および上下両端の熱交換管(14)の外側に配置されて熱交換管(14)にろう材により接合されたアルミニウム製コルゲートフィン(17)と、上下両端のコルゲートフィン(17)の外側に配置されてコルゲートフィン(17)にろう材により接合されたアルミニウム製サイドプレート(18)とを備えている。以下、ろう材による接合をろう付というものとする。
【００２２】
コンデンサ(10)の両ヘッダタンク(15)(16)内は、下側の同一高さ位置に設けられたアルミニウム製仕切部材(19)により上下方向に並んだ２つの区画に仕切られており、コンデンサ(10)における両仕切部材(19)よりも上方に位置する部分が凝縮部(11)となり、両仕切部材(19)よりも下方に位置する部分が過冷却部(12)となっている。そして、右側ヘッダタンク(15)の仕切部材(19)よりも上方の区画が凝縮部入口ヘッダ(11a)となり、左側ヘッダタンク(16)の仕切部材(19)よりも上方の区画が凝縮部出口ヘッダ(11b)となり、左側ヘッダタンク(16)の仕切部材(19)よりも下方の区画が過冷却部入口ヘッダ(12a)となり、右側ヘッダタンク(15)の仕切部材(19)よりも下方の区画が過冷却部出口ヘッダ(12b)となっている。図示は省略したが、凝縮部入口ヘッダ(11a)に冷媒入口が設けられ、過冷却部出口ヘッダ(12b)に冷媒出口が設けられている。
【００２３】
受液器(13)は、長手方向を上下方向に向けるとともに上下両端が閉鎖された円筒状であり、左側ヘッダタンク(16)の後方に間隔をおいて平行となるように配置されている。凝縮部出口ヘッダ(11b)内の下部と受液器(13)内、および過冷却部入口ヘッダ(12a)内と受液器(13)内とは、それぞれ前後方向に延びる直管状であり、かつ左側ヘッダタンク(16)および受液器(13)に接続されたアルミニウム製連通パイプ(13a)(13b)により通じさせられており、凝縮部出口ヘッダ(11b)から流出した冷媒が、上側連通パイプ(13a)を通って受液器(13)内に入り、下側連通パイプ(13b)を通って過冷却部入口ヘッダ(12a)内に流入するようになされている。
【００２４】
コンデンサ(10)は、圧縮機、膨張弁（減圧器）およびエバポレータとともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして電気自動車に搭載される。
【００２５】
ラジエータ(20)は、長手方向を上下方向に向けて配置されたアルミニウム製入口ヘッダタンク(21)と、長手方向を上下方向に向けた状態で入口ヘッダタンク(21)と左右方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム製出口ヘッダタンク(22)と、両ヘッダタンク(21)(22)間に設けられた熱交換コア部(23)とからなる。入口ヘッダタンク(21)はコンデンサ(10)の右側ヘッダタンク(15)と通風方向に並び、出口ヘッダタンク(22)はコンデンサ(10)の左側ヘッダタンク(16)と通風方向に並んでいる。ラジエータ(20)の出口ヘッダタンク(22)内にコンデンサ(10)の受液器(13)が配置されており、両連通パイプ(13a)(13b)は出口ヘッダタンク(22)の周壁を貫通している。図示は省略したが、入口ヘッダタンク(21)に冷却液入口が設けられ、出口ヘッダタンク(22)に冷却液出口が設けられている。
【００２６】
ラジエータ(20)の熱交換コア部(23)は、幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置され、かつ長手方向の両端部が両ヘッダタンク(21)(22)に接続された複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(24)と、隣り合う熱交換管(24)どうしの間および上下両端の熱交換管(24)の外側に配置されて熱交換管(24)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(25)と、上下両端のコルゲートフィン(25)の外側に配置されてコルゲートフィン(25)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(26)とからなる。ラジエータ(20)の左右方向の寸法は、コンデンサ(10)の左右方向の寸法よりも大きくなっている。
【００２７】
ラジエータ(20)の熱交換コア部(23)は、ＰＣＵを冷却した冷却液を、コンデンサ(10)の受液器(13)内の冷媒の温度よりも低温となるまで冷却するようになっている。なお、ＰＣＵの温度は、通常の液冷式エンジンの温度よりも低温であり、熱交換コア部(23)は、ＰＣＵを冷却した冷却液をコンデンサ(10)の受液器(13)内の冷媒の温度よりも低温となるまで冷却することが可能になる。
【００２８】
上述した構成の車両用熱交換装置(1)を搭載した電気自動車の冷房時に走行が開始された際に、ＰＣＵを冷却して高温になった冷却液がラジエータ(20)の入口ヘッダタンク(21)内に流入し、熱交換コア部(23)の熱交換管(24)を通って出口ヘッダタンク(22)内に流入する。冷却液が熱交換管(24)内を流れる間に、冷却液の有する温熱が、コルゲートフィン(25)を介して、走行風導入口を通して原動機室内へ導入されかつ熱交換コア部(23)の隣り合う熱交換管(24)どうしの間隙を通過する空気に放熱されることによって、冷却液がコンデンサ(10)の受液器(13)内の冷媒の温度よりも低温となるまで冷却される。冷却された冷却液は出口ヘッダタンク(22)内に流入し、ＰＣＵに送られてＰＣＵの冷却に供される。
【００２９】
電気自動車の冷房時には、圧縮機により圧縮された高温高圧の気相冷媒が、冷媒入口を通ってコンデンサ(10)の凝縮部入口ヘッダ(11a)内に流入し、凝縮部入口ヘッダ(11a)に接続された熱交換管(14)内に入るとともに当該熱交換管(14)内を左方に流れて凝縮部出口ヘッダ(11b)内に流入する。凝縮部出口ヘッダ(11b)内に流入した冷媒は、上側連通パイプ(13a)を通って受液器(13)内に流入する。
【００３０】
受液器(13)内に流入した冷媒は、気液混相冷媒であり、当該気液混相冷媒のうち液相主体冷媒は重力により受液器(13)内の下部に溜まり、下側連通パイプ(13b)を通って過冷却部入口ヘッダ(12a)内に入る。過冷却部入口ヘッダ(12a)内に入った冷媒は過冷却部入口ヘッダ(12a)に接続された熱交換管(14)内に入り、当該熱交換管(14)内を右方に流れる間に過冷却された後、過冷却部出口ヘッダ(12b)内に入り、冷媒出口を通って流出し、膨張弁を経てエバポレータに送られる。
【００３１】
冷媒が、凝縮部入口ヘッダ(11a)および凝縮部出口ヘッダ(11b)に接続された熱交換管(14)内と、過冷却部入口ヘッダ(12a)および過冷却部出口ヘッダ(12b)に接続された熱交換管(14)内を流れる間に、コルゲートフィン(17)を介して、走行風導入口を通して原動機室内へ導入されかつ隣り合う熱交換管(14)どうしの間隙を通過する空気に放熱されることによって、冷媒が冷却される。
【００３２】
ここで、コンデンサ(10)の受液器(13)が、ラジエータ(20)の出口ヘッダタンク(22)内に配置されており、ラジエータ(20)の熱交換コア部(23)が、冷却液をコンデンサ(10)の受液器(13)内の冷媒よりも低温となるまで冷却するようになされているので、受液器(13)内の冷媒を冷却液によって冷却することが可能になり、コンデンサ(10)の過冷却部(12)から流出する冷媒の過冷却度を高めて、冷凍サイクルの冷却効率を向上させることができる。
【００３３】
上述した実施形態においては、コンデンサ(10)は、走行風導入口を通して原動機室内へ導入された空気により冷却される空冷式であるが、適当な冷却液により冷却される液冷式であってもよい。
【００３４】
また、上述した実施形態においては、この発明による車両用熱交換装置が原動機としてモータを用いる電気自動車に適用されており、被冷却機器は、原動機としてのモータを制御するＰＣＵであるが、これに限定されるものではない。
【００３５】
この発明による車両用熱交換装置は、原動機としてエンジンおよびモータを用いるハイブリッド自動車に適用されてもよい。この場合、被冷却機器は、原動機としてのモータを制御するＰＣＵである。また、この発明による車両用熱交換装置は、原動機としてエンジンを用いるとともにターボチャージャーが搭載されている自動車に適用されてもよい。この場合、被冷却機器は、ターボチャージャーで圧縮された吸気温度を下げる液冷式チャージエアクーラ（インタークーラ）である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
この発明による車両用熱交換装置は、液冷式エンジンの温度よりも低温の電気系被冷却機器を備えている電気自動車およびハイブリッド自動車や、ターボチャージャーおよびチャージエアクーラを備えた自動車に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３７】
(1)：車両用熱交換装置
(10)：コンデンサ
(11)：凝縮部
(11b)：凝縮部出口ヘッダ
(12)：過冷却部
(12a)：過冷却部入口ヘッダ
(13)：受液器
(13a)(13b)：連通パイプ
(15)(16)：ヘッダタンク
(20)：ラジエータ
(21)：入口ヘッダタンク
(22)：出口ヘッダタンク
(23)：熱交換コア部
【図１】
2020111103.tif 000003
【図２】
2020111103.tif 000004
【図３】
2020111103.tif 000005