(57)【要約】【課題】電気部品ラジエータを省スペース化するとともに、冷却効率を向上させて十分な冷却性能を得ることのできる車両用熱交換装置を提供する。【解決手段】本発明の車両用熱交換装置１は、走行用エンジンと走行用モータとを備えたハイブリッド自動車に搭載され、車室内を空調するための冷凍サイクルを循環する冷媒を空冷する室外熱交換器２と、走行用エンジンを冷却するためのエンジン冷却水を空冷するエンジンラジエータ３と、走行用モータに関連する電気部品を冷却するための電気部品冷却水を空冷する電気部品ラジエータ４とを備え、エンジンラジエータ３を室外熱交換器２の冷却風が流れる方向の下流側に配置し、電気部品ラジエータ４を室外熱交換器２の厚さ方向に設けられた切り欠き部５に収納したことを特徴とする。【選択図】      図１
2007276649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用エンジンと走行用モータとを備えたハイブリッド自動車の車両用熱交換装置において、
前記走行用エンジンを冷却した第１温度域の第１冷却水を空冷する第１ラジエータ（３）と、
圧縮機により第２温度域（＜第１温度域）に昇温された冷凍サイクル内を循環する冷媒を空冷する室外熱交換器（２）と、
前記走行用モータに関連する電気部品を冷却した第３温度域（＜第２温度域）の第２冷却水を空冷する第２ラジエータ（４）とを備え、
前記第１ラジエータ（３）を前記室外熱交換器（２）の冷却風が流れる方向の最下流側に配置し、前記室外熱交換器（２）の冷却風流通方向において厚みを薄くした部分を設けるとともに、この厚みを薄くした部分の空間に前記第２ラジエータ（４）を収納し、当該第２ラジエータ（４）に流入する冷却風の温度が前記室外熱交換器（２）へ流入する冷媒の温度よりも低くなるようにしたことを特徴とする車両用熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用エンジンと走行用モータとを備えたハイブリッド自動車の車両用熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車室内の空調を行なうための冷凍サイクルの冷媒として、環境への影響が少ない二酸化炭素（ＣＯ２）などの自然冷媒が注目されている。このＣＯ２を冷媒とする冷凍サイクルでは臨界温度が低く、冷房時における室外熱交換器の冷媒は超臨界となり、高温高圧の冷媒は室外熱交換器で冷却され、低温高圧となって流出する。従来のフロンを用いた冷凍サイクルの室外熱交換器はほとんどが凝縮器として作用するものであり、冷媒の温度変化はＣＯ２を用いた場合と比べて小さいものとなっていた。
【０００３】
また、ハイブリッド自動車の車両用熱交換装置では、車室内の空調を行なうための室外熱交換器だけではなく、走行用エンジンを冷却するためのラジエータと、走行用モータに関連する電気部品を冷却するためのラジエータとを設置しなければならないので、省スペースが課題となっていた。
【０００４】
このようなハイブリット自動車に搭載された空冷式熱交換装置の従来例として、特開２００４−２０４７９３号公報（特許文献１）が開示されている。
【０００５】
ここで、従来のハイブリット自動車に搭載された空冷式熱交換装置の構成を図８に基づいて説明する。図８に示すように、従来の空冷式熱交換装置８１では、冷凍サイクルの冷媒を冷却する室外熱交換器８２と、走行用エンジン８３を冷却するための第１ラジエータ８４と、走行用モータに関連する電気部品８５を冷却するための第２ラジエータ８６とを備え、室外熱交換器８２を第１ラジエータ８４の前方のみに設けることによって、第２ラジエータ８６には室外熱交換器８２による放熱を受けていない空冷風のみを流入させるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−２０４７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の空冷式熱交換装置８１では、第２ラジエータ８６へ直接空冷風を供給するために、室外熱交換器８２の大きさが制限されてしまうので、十分な冷却性能が得られないという問題点があった。
【０００７】
一方、冷却性能を向上させるために室外熱交換器８２のサイズを大きくしていくと、第２ラジエータ８６へ直接空冷風を供給するために、一体化した第１ラジエータ８４と第２ラジエータ８６のサイズも大きくする必要が生じ、省スペース化が難しくなるという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は、十分な冷却性能の確保と省スペース化とを両立させることの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】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明に係わる車両用熱交換装置は、走行用エンジンと走行用モータとを備えたハイブリッド自動車の車両用熱交換装置において、前記走行用エンジンを冷却した第１温度域の第１冷却水を空冷する第１ラジエータと、圧縮機により第２温度域（＜第１温度域）に昇温された冷凍サイクル内を循環する冷媒を空冷する室外熱交換器と、前記走行用モータに関連する電気部品を冷却した第３温度域（＜第２温度域）の第２冷却水を空冷する第２ラジエータとを備え、前記第１ラジエータを前記室外熱交換器の冷却風が流れる方向の最下流側に配置し、前記室外熱交換器の冷却風流通方向において厚みを薄くした部分を設けるとともに、この厚みを薄くした部分の空間に前記第２ラジエータを収納し、当該第２ラジエータに流入する冷却風の温度が前記室外熱交換器へ流入する冷媒の温度よりも低くなるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、第１温度域、第２温度域、第３温度域は相対的な温度差をもつ範囲を示しており、特定の温度域に限定されるものではない。すなわち、第１温度域＞第２温度域＞第３温度域の関係を満たしていれば、各温度域はどのように設定されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係わる車両用熱交換装置によれば、第１ラジエータを室外熱交換器の冷却風が流れる方向の下流側に配置し、第２ラジエータを室外熱交換器の冷却風流通方向において厚みを薄くした部分に収納したので、第２ラジエータのスペースを省スペース化することができるとともに、冷却効率を向上させてより十分な冷却性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係わる車両用熱交換装置を、車室内の空調を行なうための室外熱交換器と、走行用エンジンを冷却するためのラジエータと、走行用モータに関連する電気部品を冷却するためのラジエータとを備えたハイブリッド自動車に適用した場合について説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞ 
本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る車両用熱交換装置の構造を示す斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の車両用熱交換装置１は、車室内の空調を行なうための冷凍サイクルを循環する冷媒を空冷する室外熱交換器２と、走行用エンジンを冷却するためのエンジン冷却水（第１冷却水）を空冷するエンジンラジエータ（第１ラジエータ）３と、走行用モータに関連する電気部品を冷却するための電気部品冷却水（第２冷却水）を空冷する電気部品ラジエータ（第２ラジエータ）４とを備えている。以下、各部について説明する。
【００１５】
室外熱交換器２は、車両前方から導入された冷却風によって冷凍サイクルを循環する冷媒を冷却しており、電気部品ラジエータ４を収納するための切り欠き部５が厚さ方向に設けられている。本実施形態では、切り欠き部５を室外熱交換器２の後側に設けているが、前面側に設けてもよい。この室外熱交換器２を含む冷凍サイクルでは、図示しない冷媒圧縮機によって冷媒を圧縮して高温高圧にし、この高温高圧の冷媒を室外熱交換器２で空冷した後に膨張させて低温低圧にすることによって車室内の冷却及び除湿を行っている。
【００１６】
また、本実施形態では、冷凍サイクルで利用される冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）を例として説明するが、その他の超臨界で使用される冷媒であっても同様の効果を得ることができる。
【００１７】
エンジンラジエータ３は、室外熱交換器２の冷却風が流れる方向の下流側に配置され、室外熱交換器２を通過してきた冷却風によって走行用エンジンを冷却するためのエンジン冷却水を空冷している。このエンジンラジエータ３の出口におけるエンジン冷却水の許容温度は１００℃程度である。
【００１８】
電気部品ラジエータ４は、室外熱交換器２に設けられた切り欠き部５に収納されており、ハイブリット自動車の走行用モータに関連する電気部品を冷却するための電気部品冷却水を空冷している。この電気部品ラジエータ４の出口における電気部品冷却水の許容温度は６０℃程度である。また、走行用モータに関連する電気部品としては、走行用モータに電力を供給する走行モータ用インバータや、補機類を作動させるための補機バッテリに充電するＤＣＤＣコンバータ、補機バッテリの直流電力を三相交流電力に変換して冷媒圧縮機の駆動モータに出力するエアコン用インバータなどがある。
【００１９】
次に、上記のように構成された室外熱交換器２における冷媒の流れを図２に基づいて説明する。図２に示すように、本実施形態の室外熱交換器２では冷媒を後側の右端にある冷媒入口から流入させ、左端で冷媒を前面へターンさせて室外熱交換器２の前面上側を流れるようにしている。そして、再び右端へ到達した冷媒を下へターンさせて室外熱交換器２の前面下側を流れるようにし、さらに左端にある冷媒出口から排出する。ただし、冷媒を流入させる方向は右端から流入させても、左端から流入させてもよい。
【００２０】
このとき室外熱交換器２へ流入する冷媒の温度は入口で１００℃程度、出口では流入する冷却風の温度程度まで冷却される。一方、室外熱交換器２を通過した冷却風の温度は、冷媒の入口付近と出口付近で温度差がある。ここで、室外熱交換器２を通過した冷却風の位置による温度変化を図３に基づいて説明する。図３に示すように、冷媒の入口付近を通過した冷却風は温度が１００℃程度と高いのに対して、冷媒の出口付近を通過した冷却風は６０℃以下となる。
【００２１】
したがって、室外熱交換器２の下側を通過した冷却風は、上側を通過した冷却風よりも温度が低くなっている。そして、室外熱交換器２の下側を通過した冷却風は、電気部品ラジエータ４へ流入する。ここで、電気部品ラジエータ４の冷却水出口における電気部品冷却水の許容温度は６０℃程度であり、室外熱交換器２の下側を通過した冷却風は図３に示すように６０℃以下まで冷却されているので、電気部品冷却水を６０℃以下まで冷却することが可能となる。
【００２２】
さらに、室外熱交換器２の上側を通過した冷却風と、電気部品ラジエータ４を通過した冷却風はエンジンラジエータ３へ流入する。ここで、エンジンラジエータ３の冷却水出口におけるエンジン冷却水の許容温度は１００℃程度であるが、室外熱交換器２の上側を通過した冷却風も、電気部品ラジエータ４を通過した冷却風も温度はともに１００℃以下なので、エンジン冷却水を１００℃以下まで冷却することができる。
【００２３】
また、本実施形態の室外熱交換器２では、冷媒を室外熱交換器２の後側から流入させ、室外熱交換器２の前面へターンさせて前面上側を流れるようにしているが、図４に示すように冷媒を室外熱交換器２の上側に流入させて下側へターンさせるだけでもよい。このとき、室外熱交換器２の上側では前面だけでなく、後側にも冷媒が流れるようになっている。すなわち、室外熱交換器２の上側は厚みの大きな熱交換器となっており、下側は薄い熱交換器となっている。
【００２４】
さらに、図１及び図４では切り欠き部５を室外熱交換器２の下側に設けているが、切り欠き部を上側に設けて冷媒を下から流入させるようにしてもよい。
【００２５】
このように、本実施形態の車両用熱交換装置１では、エンジンラジエータ３を室外熱交換器２の冷却風が流れる方向の下流側に配置し、電気部品ラジエータ４を室外熱交換器２の厚さ方向に設けられた切り欠き部５に収納したので、電気部品ラジエータ４のスペースを省スペース化することができるとともに、冷却効率を向上させて十分な冷却性能を得ることができる。したがって、エンジンルームを有効に使うことができるので、車両の全長を長くせずに乗員のスペースを広くすることが可能となる。
【００２６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。図５は本実施形態に係る車両用熱交換装置の構造を示す斜視図である。
【００２７】
図５に示すように、本実施形態の車両用熱交換装置５１は、電気部品ラジエータ４を収納するための切り欠き部５２を室外熱交換器２の前面に設けたことが第１実施形態と異なっている。その他の構成は第１実施形態と同様なので詳しい説明を省略する。
【００２８】
次に、上記のように構成された室外熱交換器２における冷媒の流れを図６に基づいて説明する。図６に示すように、本実施形態の室外熱交換器２では冷媒を後側の左端にある冷媒入口から流入させ、右端で冷媒を下側へターンさせて室外熱交換器２の下側後面を流れるようにしている。そして、再び左端へ到達した冷媒を前面へターンさせて室外熱交換器２の下側前面を流れるようにして、右端にある冷媒出口から排出する。ただし、冷媒を流入させる方向は右端から流入させても、左端から流入させてもよい。
【００２９】
ここで、室外熱交換器２の上側において、車両前方から流入した冷却風は、まず電気部品ラジエータ４へ流入する。電気部品ラジエータ４の出口における電気部品冷却水の許容温度は６０℃程度であるが、流入した冷却風の温度は外気温なので、電気部品冷却水を６０℃以下まで十分に冷却することができる。そして、電気部品ラジエータ４を通過した冷却風は室外熱交換器２へ流入する。
【００３０】
一方、室外熱交換器２の下側では車両前方から直接冷却風が流入する。ここで、室外熱交換器２へ流入する冷媒の温度は入口で１００℃程度なので、室外熱交換器２の上側では電気部品ラジエータ４を通過した冷却風であっても十分に冷却することが可能である。また、室外熱交換器２の下側では、冷却風が直接外部から流入するので、出口付近において冷媒を冷却風の温度程度にまで冷却することができる。
【００３１】
そして、室外熱交換器２を通過した冷却風の温度には、図３で説明したように冷媒の入口付近と出口付近で温度差があるが、冷却風の温度は１００℃以下となっている。したがって、室外熱交換器２を通過した冷却風をエンジンラジエータ３へ流入させれば、第１実施形態と同様にエンジン冷却水の許容温度１００℃以下までエンジン冷却水を冷却することができる。
【００３２】
また、本実施形態の室外熱交換器２では、冷媒を室外熱交換器２の上側から流入させ、室外熱交換器２の下側へターンさせて下側後面から下側前面へ流れるようにしているが、図７に示すように冷媒を室外熱交換器２の上側に流入させて下側へターンさせるだけでもよい。このとき、室外熱交換器２の下側では前面だけでなく、後側にも冷媒が流れるようになっている。すなわち、室外熱交換器２の上側は薄い熱交換器となっており、下側は厚みの大きな熱交換器となっている。
【００３３】
さらに、図５及び図７では切り欠き部５２を上側に設けているが、切り欠き部を下側に設けて冷媒を下から流入させるようにしてもよい。
【００３４】
このように本実施形態の車両用熱交換装置５１では、電気部品ラジエータ４を収納するための切り欠き部５２を室外熱交換器２の前面に設けたので、電気部品ラジエータ４を優先して冷却することができるとともに、省スペース化と冷却効率の向上を両立することができる。したがって、エンジンルームを有効に使うことができるので、車両の全長を長くせずに乗員のスペースを広くすることが可能となる。
【００３５】
また、暖房運転時には室外熱交換器２はエバポレータとして作用するが、本実施形態では電気部品ラジエータ４において冷却風へ放熱された熱を、エバポレータである室外熱交換器２で吸熱し、暖房性能を向上させることができる。ただし、暖房運転時には冷媒を流す方向を冷房時と逆方向にしてもよい。
【００３６】
以上、本発明の車両用熱交換装置について、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用熱交換装置の構造を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る室外熱交換器における冷媒の循環を説明するための図である。
【図３】室外熱交換器を通過した冷却風の位置による温度変化を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係る室外熱交換器における冷媒の別の循環を説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る車両用熱交換装置の構造を示す斜視図である。
【図６】第２実施形態に係る室外熱交換器における冷媒の循環を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る室外熱交換器における冷媒の別の循環を説明するための図である。
【図８】従来の空冷式熱交換装置の構造を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、５１  車両用熱交換装置
２、８２  室外熱交換器
３  エンジンラジエータ（第１ラジエータ）
４  電気部品ラジエータ（第２ラジエータ）
５、５２  切り欠き部
８１  空冷式熱交換装置
８３  走行用エンジン
８４  第１ラジエータ
８５  電気部品
８６  第２ラジエータ
【図１】
2007276649.tif 000003
【図２】
2007276649.tif 000004
【図３】
2007276649.tif 000005
【図４】
2007276649.tif 000006
【図５】
2007276649.tif 000007
【図６】
2007276649.tif 000008
【図７】
2007276649.tif 000009
【図８】
2007276649.tif 000010