(57)【要約】【課題】ラジエータおよびコンデンサが互いに別体に形成されて上下方向に並列配置されてなるとともに、ラジエータとコンデンサとの結合強度を確保するための構造が簡易な車両用複式熱交換器を提供する。【解決手段】ラジエータ１０は、コア１１の左右両端にタンク１２，１３が設けられてなり、コンデンサ２０は、コア２１の左右両端にタンク２２，２３が設けられてなる。ラジエータ１０およびコンデンサ２０は、互いに別体に形成されて上下方向に並列配置される。ラジエータ１０の左右のタンク１２，１３には、それぞれ冷却水用配管３１，３２が接続される。左右一対の冷却水用配管３１，３２は、それぞれ非可撓性とされるとともにコンデンサ２０の左右のタンク２２，２３に固定支持され、ラジエータ１０とコンデンサ２０とを結合する強度部材として用いられる。【選択図】図１
2006257962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を冷却するラジエータと空調装置の冷媒を冷却するコンデンサとが結合されてなる車両用複式熱交換器において、
前記ラジエータおよび前記コンデンサは、それぞれコアの左右両端にタンクが設けられてなるとともに、互いに別体に形成されて上下方向に並列配置され、
前記ラジエータの左右のタンクには、それぞれ冷却水用の配管が接続され、
前記左右一対の冷却水用の配管は、それぞれ非可撓性とされるとともに前記コンデンサの左右のタンクに固定支持され、前記ラジエータと前記コンデンサとを結合する強度部材として用いられることを特徴とする車両用複式熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用複式熱交換器において、
前記冷却水用の配管は、上下方向に延びるステンレスパイプであることを特徴とする車両用複式熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用複式熱交換器において、
前記ラジエータのタンクと前記冷却水用の配管とは、フレア管継手により接続されることを特徴とする車両用複式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジエータとコンデンサとが結合されてなる車両用複式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジン（内燃機関）および電動モータを駆動源とするハイブリッド自動車においては、エンジンを冷却するためのエンジン用ラジエータ、電動モータやインバータを冷却するためのモータシステム用ラジエータ、および空調装置の冷媒を冷却するためのエアコンコンデンサが熱交換器として必要とされる。そして、これらの熱交換器は、一体化されたクーリングモジュールとして車両に搭載される。
【０００３】
このクーリングモジュールとしては、エンジン用ラジエータとモータ用ラジエータとを上下方向に結合したものをエアコンコンデンサの後方に配置したものが実用化されている。ただし、この配置は一例であり、例えば、エンジン冷却性能を十分に確保するため、モータシステム用ラジエータとエアコンコンデンサとを上下方向に並列配置したい場合もある。
【０００４】
特許文献１には、図６に示されるとおり、ラジエータ１１０とコンデンサ１２０とが上下方向に一体化されてなる複式熱交換器１００が開示されている。図６において、ラジエータ１１０およびコンデンサ１２０の両側には、ラジエータ１１０上端からコンデンサ１２０下端まで延びる円筒形状のタンク１３０，１４０が配設されている。そして、タンク１３０，１４０の内部は、それぞれ仕切り壁１３１，１４１によって仕切られており、タンク１３０，１４０のうち仕切り壁１３１，１４１より上方部分がラジエータタンクとされ、下方部分がコンデンサタンクとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７４１９０号公報
【特許文献２】実開昭６３−３０７６９号公報
【特許文献３】特開平１１−７８５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、ラジエータとコンデンサとでは、内部に流通する冷媒が全く異なるので、内部圧力が桁違いに異なり、必要とされる材料特性が異なる。このため、ラジエータとコンデンサとで同じコアやタンクを使用することには無理があり、特許文献１に記載されている複式熱交換器の実用化は非常に困難である。したがって、ラジエータとコンデンサとは、互いに別体に形成されることが好ましい。
【０００７】
ラジエータとコンデンサとを別体とする場合、これらの結合強度を確保するための構造が必要となるが、この構造は簡易であることが好ましい。
【０００８】
そこで、本発明は、ラジエータおよびコンデンサが互いに別体に形成されて上下方向に並列配置されてなるとともに、ラジエータとコンデンサとの結合強度を確保するための構造が簡易な車両用複式熱交換器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る車両用複式熱交換器は、冷却水を冷却するラジエータと空調装置の冷媒を冷却するコンデンサとが結合されてなる車両用複式熱交換器において、前記ラジエータおよび前記コンデンサは、それぞれコアの左右両端にタンクが設けられてなるとともに、互いに別体に形成されて上下方向に並列配置され、前記ラジエータの左右のタンクには、それぞれ冷却水用の配管が接続され、前記左右一対の冷却水用の配管は、それぞれ非可撓性とされるとともに前記コンデンサの左右のタンクに固定支持され、前記ラジエータと前記コンデンサとを結合する強度部材として用いられることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好適な態様では、前記冷却水用の配管は、上下方向に延びるステンレスパイプである。
【００１１】
また、本発明の好適な態様では、前記ラジエータのタンクと前記冷却水用の配管とは、フレア管継手により接続される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ラジエータおよびコンデンサが互いに別体に形成されて上下方向に並列配置されてなるとともに、ラジエータとコンデンサとの結合強度を確保するための構造が簡易な車両用複式熱交換器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る車両用複式熱交換器（以下、複式熱交換器と略す）１を空気流れ上流側から見た概略正面図である。この複式熱交換器１は、エンジン（内燃機関）および電動モータを駆動源とするハイブリッド自動車に好適に利用されるものである。複式熱交換器１は、車両に対し、図１手前側が車両前方を向き、図１上方側が車両上方を向くように設置される。本件明細書では、複式熱交換器１について前後、左右、上下と言うときは、図１に示されるように、車両に設置された状態において車両の前後、左右、上下方向にそれぞれ一致した方向を言うものとする。
【００１５】
図１において、複式熱交換器１は、冷却水を冷却するラジエータ１０と空調装置の冷媒を冷却するエアコンコンデンサ（以下、コンデンサと略す）２０とが結合されてなる。ラジエータ１０およびコンデンサ２０は、互いに別体に形成されて上下方向に並列配置されている。なお、図１ではラジエータ１０の下方にコンデンサ２０が配置されているが、これらは上下逆であってもよい。
【００１６】
本実施の形態では、複式熱交換器１はハイブリッド自動車用であり、ラジエータ１０は、電動モータや当該電動モータの制御を行うインバータ等の電子部品用の冷却水を冷却するモータシステム用（ハイブリッドシステム用）ラジエータである。そして、図２に示されるように、複式熱交換器１の後方には、エンジン用の冷却水を冷却するエンジン用ラジエータ２が並列配置される。好適には、複式熱交換器１およびエンジン用ラジエータ２は、左右幅および高さが互いに略同一であり、適宜の結合構造により互いに結合され、一体化されたクーリングモジュール３として車両に搭載される。
【００１７】
以下、ラジエータ１０およびコンデンサ２０の構成について簡単に説明した後、ラジエータ１０とコンデンサ２０との結合構造について説明する。
【００１８】
［ラジエータ］
図３は、ラジエータ１０の構成を示す概略正面図である。図３において、ラジエータ１０は、コア１１の左右両端にタンク１２，１３が設けられてなる。具体的には、コア１１は、モータシステム用の冷却水（ＬＬＣ）が流通する左右方向に延びる複数本のチューブ１１ａと、チューブ１１ａ間に配設されて冷却水と空気との熱交換を促進する波形状のフィン１１ｂとから構成されており、チューブ１１ａおよびフィン１１ｂは上下方向に交互に積層されている。チューブ１１ａおよびフィン１１ｂの左右両端にはそれぞれタンク１２，１３が配設されており、チューブ１１ａの左右両端はそれぞれタンク１２，１３に接続されている。ここで、ラジエータ１０のコア１１やタンク１２，１３の材料や構造は、内部に流通する冷却水や内部圧力に応じて適宜に設定される。
【００１９】
左右のタンク１２，１３のうち一方のタンク（ここではタンク１３）には、その前面の上端付近に冷却水入口１４が設けられている。一方、他方のタンク（ここではタンク１２）には、その前面の下端付近に冷却水出口１５が設けられている。冷却水入口１４および冷却水出口１５には、それぞれ後述する冷却水用配管が接続される。
【００２０】
上記構成を有するラジエータ１０における冷却水の流れを説明すると、モータシステム（不図示）からの高温の冷却水は、冷却水入口１４からタンク１３に流入し（図３の矢印Ａ１）、チューブ１１ａを流通してタンク１２に流入し（図３の矢印Ａ２）、冷却水出口１５からモータシステムに向かって流出する（図３の矢印Ａ３）。
【００２１】
［コンデンサ］
図４は、コンデンサ２０の構成を示す概略正面図である。図４において、コンデンサ２０は、コア２１の左右両端にタンク２２，２３が設けられてなる。具体的には、コア２１は、空調装置の冷媒（代替フロンＲ１３４ａ等）が流通する左右方向に延びる複数本のチューブ２１ａと、チューブ２１ａ間に配設されて冷媒と空気との熱交換を促進する波形状のフィン２１ｂとから構成されており、チューブ２１ａおよびフィン２１ｂは上下方向に交互に積層されている。チューブ２１ａおよびフィン２１ｂの左右両端にはそれぞれタンク２２，２３が配設されており、チューブ２１ａの左右両端はそれぞれタンク２２，２３に接続されている。ここで、コンデンサ２０のコア２１やタンク２２，２３の材料や構造は、内部に流通する冷媒や内部圧力に応じて適宜に設定される。
【００２２】
左側のタンク２２内の空間は、仕切り壁（セパレータ）２２ａにより、上側空間２２ｂと下側空間２２ｃとに上下に仕切られている。そして、タンク２２の前面には、上側空間２２ｂに対応する位置に冷媒入口２４が設けられており、下側空間２２ｃに対応する位置に冷媒出口２５が設けられている。冷媒入口２４および冷媒出口２５には、それぞれ後述する冷媒用配管が接続される。
【００２３】
上記構成を有するコンデンサ２０における冷媒の流れを説明すると、冷凍サイクルの圧縮機（不図示）から吐出される高温の冷媒は、冷媒入口２４からタンク２２の上側空間２２ｂに流入し（図４の矢印Ｂ１）、チューブ２１ａを流通してタンク２３に流入する（図４の矢印Ｂ２）。そして、冷媒は、タンク２３内にて略１８０度Ｕターンしてチューブ２１ａに流入し、チューブ２１ａを流通してタンク２２の下側空間２２ｃに流入し（図４の矢印Ｂ３）、冷媒出口２５から冷凍サイクルの気液分離器（不図示）に向かって流出する（図４の矢印Ｂ４）。
【００２４】
［ラジエータとコンデンサとの結合構造］
図１において、ラジエータ１０の左右のタンク１２，１３には、それぞれ冷却水用配管３１，３２が接続されている。具体的には、右側のタンク１３の冷却水入口１４には、当該タンク１３に冷却水を流入させる冷却水用配管３２が接続されており、左側のタンク１２の冷却水出口１５には、当該タンク１２から冷却水を流出させる冷却水用配管３１が接続されている。
【００２５】
本実施の形態では、上記左右一対の冷却水用配管３１，３２を、ラジエータ１０とコンデンサ２０とを結合する強度部材として利用する。以下、これについて詳しく説明することとする。
【００２６】
冷却水用配管３１，３２は、ラジエータ１０とコンデンサ２０とを固定的に結合するため、それぞれ非可撓性とされる。ここでは、冷却水用配管３１，３２は、強度および流量確保の観点より、比較的大口径（外径１７ｍｍ、内径１５．４ｍｍ）のステンレスパイプ（ＳＵＳ管）が用いられる。
【００２７】
冷却水用配管３１は、タンク１２，２２に沿って上下方向に延びる形状とされ、上端部がラジエータ１０のタンク１２に接続されるとともに、中途部がコンデンサ２０のタンク２２に固定支持される。一方、冷却水用配管３２は、タンク１３，２３に沿って上下方向に延びる形状とされ、上端部がラジエータ１０のタンク１３に接続されるとともに、中途部がコンデンサ２０のタンク２３に固定支持される。
【００２８】
冷却水用配管３１，３２とラジエータ１０との接続構造について説明すると、冷却水用配管３１，３２の上端部とタンク１２，１３とは、それぞれフレアナット３３，３４を用いて接続される。具体的には、冷却水用配管３１とタンク１２とは、冷却水用配管３１の上端部に設けられたフレアナット３３と、タンク１２の冷却水出口１５部分に設けられたジョイント部とが螺合することにより接続される。一方、冷却水用配管３２とタンク１３とは、冷却水用配管３２の上端部に設けられたフレアナット３４と、タンク１３の冷却水入口１４部分に設けられたジョイント部とが螺合することにより接続される。ただし、冷却水用配管３１，３２とタンク１２，１３との接続構造は、上記に限定されない。
【００２９】
冷却水用配管３１，３２をコンデンサ２０に固定支持する固定構造について説明すると、冷却水用配管３１，３２の中途部は、それぞれクランプ３５，３６によりコンデンサのタンク２２，２３に固定される。ただし、冷却水用配管３１，３２をタンク２２，２３に固定支持する固定構造は、上記に限定されない。
【００３０】
冷却水用配管３１，３２は、それぞれコンデンサのタンク２２，２３の下端近傍まで延びている。冷却水用配管３１，３２の下端部には、それぞれ可撓性の冷却水用ホースが接続されることとなる。
【００３１】
以下、上記以外の構成について説明する。ラジエータ１０のタンク１３には、その前面の下端付近にドレーン３７が設けられる。このドレーン３７は、ドレーンプラグを含んで構成され、ラジエータ１０から冷却水を排出するための排出機構である。
【００３２】
また、コンデンサ２０のタンク２２の冷媒入口２４には、適宜の接続構造により、エアコンディスチャージチューブと呼ばれるアルミニウム製の冷媒用配管３８が接続される。また、タンク２２の冷媒出口２５には、適宜の接続構造により、エアコンリキッドチューブと呼ばれるアルミニウム製の冷媒用配管３９が接続される。この冷媒用配管３９の中途には、冷媒充填用のチャージバルブ４０が設けられる。このチャージバルブ４０は、コンデンサのタンク２２に取り付けられたブラケット４１により支持される。ここでは、チャージバルブのブラケット４１と冷却水用配管３１とを両立させるため、ブラケット４１とクランプ３５とは、一体的に構成されている。
【００３３】
図５は、比較例に係る複式熱交換器１’の概略正面図である。この複式熱交換器１’は、本実施の形態の効果を分かり易く説明するための比較例である。以下、図５に従って、複式熱交換器１’について簡単に説明する。なお、図５において、冷媒用配管の図示は省略されている。
【００３４】
ラジエータとコンデンサとを互いに別体に形成して上下方向に並列配置しようとする場合、一般的な構成として、両者をブラケットにより接続する構成が考えられる。そこで、複式熱交換器１’では、ラジエータ１０’のタンク１２’，１３’とコンデンサ２０’のタンク２２’，２３’とは、それぞれブラケット５１，５２により結合されている。
【００３５】
また、ラジエータ１０’のタンク１２’，１３’には、それぞれ、その前面の上端付近に出口エルボ５３，５４が設けられている。出口エルボ５３，５４には、それぞれ可撓性の冷却水用ホース５５，５６が被せられて接続される。冷却水用ホース５５，５６は、それぞれ、ホースクリップ５７，５８により出口エルボ５３，５４に確実に固定されるとともに、ホースクランプ５９，６０により、コンデンサ２０’のタンク２２’，２３’に固定支持される。
【００３６】
本実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
【００３７】
（１）本実施の形態では、ラジエータ１０およびコンデンサ２０を互いに別体として上下方向に並列配置するとともに、左右一対の冷却水用配管３１，３２を、ラジエータ１０とコンデンサ２０とを結合する強度部材として利用する。このため、本実施の形態によれば、ラジエータおよびコンデンサが互いに別体に形成されて上下方向に並列配置されてなるとともに、ラジエータとコンデンサとの結合強度を確保するための構造が簡易な車両用複式熱交換器を提供することができる。具体的には、本実施の形態では、図５のブラケット５１，５２のような結合用部品を省略することができる。あるいは、本実施の形態においてブラケット５１，５２のような結合用部品を併用する場合においては、結合用部品に必要とされる結合強度を小さくすることができ、結合用部品やタンクの構成の簡易化を図ることができる。
【００３８】
（２）コア１１，２１の前に配管が通ると、冷却性能が悪くなる。このため、コア１１，２１と配管との重複面積は小さいことが好ましい。本実施の形態では、左右一対の冷却水用配管３１，３２は上下方向に延びる形状であるので、上記重複面積を小さくすることができる。
【００３９】
（３）図５の比較例では、冷却水用ホース５５，５６は出口エルボ５３，５４に被せられて接続され、その内径は出口エルボ５３，５４の外径と同一となる。このため、比較的径の太いホースがコアの前を通ることとなる。これに対し、本実施の形態では、冷却水用配管３１，３２とタンク１２，１３とをフレア管継手により接続するので、冷却水用配管３１，３２の径を比較的細くすることができ、コアと冷却水用配管との重複面積を小さくすることができる。
【００４０】
（４）図５の比較例では、コアの前に冷却水用ホースが通される。この冷却水用ホースは、上述したとおり径が太い。また、可撓性であるが故に経路が定まらない。このため、複式熱交換器を車両に搭載する際、冷却水用ホースがエアコンのリキッドチューブ等と干渉しやすい。これに対し、本実施の形態では、ＳＵＳ管などの非可撓性の冷却水用配管をタンクに固定してコアの前に通す。このため、上述したとおり配管の径を比較的細くすることができるとともに、経路を定めることができる。これにより、車両搭載時における冷却水用配管とリキッドチューブ等との干渉を回避することができる。
【００４１】
（５）図５の比較例では、タンク１２’，１３’とタンク２２’，２３’とをそれぞれブラケット５１，５２により結合するので、タンクのうちブラケットが取り付けられた部分については冷却水入口、冷却水出口、冷媒入口、または冷媒出口（以下、適宜「冷却水入口等」と総称する）を設定することができない。このため、冷却水入口等を適切な箇所に設定できない場合がある。例えば、図５において、ラジエータの機能上、冷却水出口はタンク１２’の下端に設けられることが好ましいが、当該箇所にはブラケット５１が取り付けられているので冷却水出口を設けることができない。これに対し、本実施の形態では、冷却水用配管３１，３２を用いてタンク同士を結合するので、上記問題を回避することが可能である。
【００４２】
（６）冷却水用配管３１，３２とタンク１２，１３とをフレア管継手により接続するので、配管としての冷却水用配管とタンクとの接続と、強度部材としての冷却水用配管とタンクとの接続とを同一接続構造により同時に行うことができる。
【００４３】
（７）冷却水用配管３１，３２とタンク１２，１３とをフレア管継手により接続するので、タンクの共通化を図ることができる。
【００４４】
（８）図５の比較例では、ラジエータのタンクの下端にはブラケットが取り付けられるので、当該箇所にドレーンを設定することができない。これに対し、本実施の形態では、ラジエータのタンクの下端にドレーン３７を設定することができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態に係る車両用複式熱交換器を空気流れ上流側から見た概略正面図である。
【図２】実施の形態に係る車両用複式熱交換器を含むクーリングモジュールを空気流れ上流側から見た概略斜視図である。
【図３】ラジエータの構成を示す概略正面図である。
【図４】コンデンサの構成を示す概略正面図である。
【図５】比較例に係る複式熱交換器１’の概略正面図である。
【図６】特許文献１に開示されている複式熱交換器の斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  車両用複式熱交換器、１０  ラジエータ、１１，２１  コア、１２，１３，２２，２３  タンク、１４  冷却水入口、１５  冷却水出口、２０  コンデンサ、２４  冷媒入口、２５  冷媒出口、３１，３２  冷却水用配管、３３，３４  フレアナット、３５，３６  クランプ、３７  ドレーン、３８，３９  冷媒用配管、４０  チャージバルブ、４１  ブラケット。
【図１】
2006257962.tif 000003
【図２】
2006257962.tif 000004
【図３】
2006257962.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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