(57)【要約】【課題】２つの流体間の熱交換効率を向上しうる熱交換装置を提供する。【解決手段】熱交換装置１は、内部に第１の流体が流される筐体２と、筐体２内に配置された熱交換器３とを備えている。熱交換器３は、第１の流体と、第１の流体とは種類の異なる第２の流体との間で熱交換する。筐体２は、内殻４および内殻４の外側に間隔をおいて設けられた外殻５とからなる２重殻構造である。熱交換器３を、支持部材９を介して筐体２の内殻４から離隔した状態で筐体２に固定する。支持部材９を、筐体２の内殻４を貫通した状態で内外両殻4,5および熱交換器３に固定する。筐体２内に流される水からなる第１の流体を流し、熱交換器３において、水からなる第１の流体と高温高圧冷媒からなる第２の流体との間で熱交換させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１の流体が流される筐体と、筐体内に配置された熱交換器とを備えており、熱交換器が、第１の流体と、第１の流体とは種類の異なる第２の流体との間で熱交換するようになされている熱交換装置であって、
筐体が、内殻および内殻の外側に間隔をおいて設けられた外殻とからなる２重殻構造であり、熱交換器が、支持部材を介して筐体の内殻から離隔した状態で筐体に固定され、支持部材が、筐体の内殻を貫通した状態で内外両殻および熱交換器に固定されている熱交換装置。
【請求項２】
筐体内に流される第１の流体が水であり、熱交換器において水と熱交換される第２の流体が高温高圧冷媒である請求項１記載の熱交換装置。
【請求項３】
筐体の内外両殻間に、断熱部が設けられている請求項１または２記載の熱交換装置。
【請求項４】
筐体の内外両殻間に断熱材が充填されることによって断熱部が設けられている請求項３記載の熱交換装置。
【請求項５】
筐体の内外両殻間が真空状態とされることによって断熱部が設けられている請求項３記載の熱交換装置。
【請求項６】
支持部材が、熱交換器の前後両側に配置されており、前側支持部材の上下両端部および前側縁部が外殻に固定されるとともに、後側縁部が熱交換器に固定され、後側支持部材の上下両端部および後側縁部が外殻に固定されるとともに、前側縁部が熱交換器に固定されている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項７】
熱交換器が、前後両端が開口しかつ第１の流体が前後方向に流れる第１流体通路と、第２の流体が左右方向に流れる第２流体通路とを有しており、支持部材によって第１の流体が熱交換器の第１流体通路を蛇行状に流れるようになされている請求項６記載の熱交換装置。
【請求項８】
熱交換器に、筐体の内外両殻を貫通して筐体外にのびかつ熱交換器の第２流体通路に第２流体を送り込む第２流体供給管と、筐体の内外両殻を貫通して筐体外にのびかつ熱交換器の第２流体通路から第２流体を送り出す第２流体排出管とが接続されており、第２流体供給管および第２流体排出管が、熱交換器および内外両殻に固定されている請求項７記載の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえばヒートポンプ式給湯装置に用いられる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の上下、左右を上下、左右といい、図２の紙面表側（図１の下側）を前、これと反対側を後というものとする。
【背景技術】
【０００３】
ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両においては、車室内を暖房するための熱源が不足することがあるので、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水を、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒の有する熱を利用して熱交換装置により加熱することが考えられている。
【０００４】
高温高圧の冷媒により水を加熱する熱交換装置として、互いに平行に配置された２枚の平坦状金属板、および両金属板間に配置されて両金属板にろう付された波状のフィンよりなり、かつ内部に水通路が設けられた水流通部材と、水流通部材の回りに巻き付けられた横断面円形の冷媒流通管とを備えており、冷媒流通管の外周面の一部が水流通部材の金属板の外面に接触した状態でろう付された熱交換装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の熱交換装置においては、冷媒流通管の外周面と水流通部材の金属板の外面との接触面積が比較的小さくなって冷媒と水との間の伝熱性が不足し、十分な熱交換効率が得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２１７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、２つの流体間の熱交換効率を向上しうる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)内部に第１の流体が流される筐体と、筐体内に配置された熱交換器とを備えており、熱交換器が、第１の流体と、第１の流体とは種類の異なる第２の流体との間で熱交換するようになされている熱交換装置であって、
筐体が、内殻および内殻の外側に間隔をおいて設けられた外殻とからなる２重殻構造であり、熱交換器が、支持部材を介して筐体の内殻から離隔した状態で筐体に固定され、支持部材が、筐体の内殻を貫通した状態で内外両殻および熱交換器に固定されている熱交換装置。
【００１０】
2)筐体内に流される第１の流体が水であり、熱交換器において水と熱交換される第２の流体が高温高圧冷媒である上記1)記載の熱交換装置。
【００１１】
3)筐体の内外両殻間に、断熱部が設けられている上記1)または2)記載の熱交換装置。
【００１２】
4)筐体の内外両殻間に断熱材が充填されることによって断熱部が設けられている上記3)記載の熱交換装置。
【００１３】
5)筐体の内外両殻間が真空状態とされることによって断熱部が設けられている上記3)記載の熱交換装置。
【００１４】
6)支持部材が、熱交換器の前後両側に配置されており、前側支持部材の上下両端部および前側縁部が外殻に固定されるとともに、後側縁部が熱交換器に固定され、後側支持部材の上下両端部および後側縁部が外殻に固定されるとともに、前側縁部が熱交換器に固定されている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の熱交換装置。
【００１５】
7)熱交換器が、前後両端が開口しかつ第１の流体が前後方向に流れる第１流体通路と、第２の流体が左右方向に流れる第２流体通路とを有しており、支持部材によって第１の流体が熱交換器の第１流体通路を蛇行状に流れるようになされている上記6)記載の熱交換装置。
【００１６】
8)熱交換器に、筐体の内外両殻を貫通して筐体外にのびかつ熱交換器の第２流体通路に第２流体を送り込む第２流体供給管と、筐体の内外両殻を貫通して筐体外にのびかつ熱交換器の第２流体通路から第２流体を送り出す第２流体排出管とが接続されており、第２流体供給管および第２流体排出管が、熱交換器および内外両殻に固定されている上記7)記載の熱交換装置。
【発明の効果】
【００１７】
上記1)〜8)の熱交換装置によれば、筐体内に流される第１の流体と、熱交換器において高温高圧冷媒と熱交換される第２の流体との間の熱交換効率が向上する。また、熱交換器を固定する支持部材を利用して、筐体の内外両殻間の間隔を一定に保つことが可能になる。
【００１８】
上記1)の熱交換装置によれば、内外両殻および熱交換器に固定された支持部材の働きによって筐体の内圧に対する耐圧性が向上する。
【００１９】
上記2)の熱交換装置によれば、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両に用いると、電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水を、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒の有する熱を利用して加熱すること可能となり、車室内を暖房するための熱源の不足を補うことができる。
【００２０】
上記3)〜5)の熱交換装置によれば、筐体外への熱損失を低減することができる。
【００２１】
上記7)の熱交換装置によれば、筐体内に流される第１の流体と、熱交換器において高温高圧冷媒と熱交換される第２の流体との間の熱交換効率を、効果的に向上させることができる。
【００２２】
上記8)の熱交換装置によれば、内外両殻および熱交換器に固定された第２流体供給管および第２流体排出管の働きによって筐体の内圧に対する耐圧性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明による熱交換装置を概略的に示す水平断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２５】
以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２６】
図１および図２はこの発明の熱交換装置の全体構成を概略的に示す。
【００２７】
図１および図２において、熱交換装置(1)は、内部に第１の流体が流される筐体(2)と、筐体(2)内に配置された熱交換器(3)とを備えており、熱交換器(3)が、第１の流体と、第１の流体とは種類の異なる第２の流体との間で熱交換するようになされているものである。
【００２８】
熱交換装置(1)の筐体(2)は、内殻(4)および内殻(4)の外側に間隔をおいて設けられた外殻(5)とからなる２重殻構造である。筐体(2)における内外両殻(4)(5)の後壁部分(4a)(5a)の右側下端部に、両後壁部分(4a)(5a)を貫通して筐体(2)外にのびかつ筐体(2)の内殻(4)内に第１の流体を送り込む第１流体供給管(6)が接続され、同じく内外両殻(4)(5)の前壁部分(4b)(5b)の左側上端部に、両後壁部分(4a)(5a)を貫通して筐体(2)外にのびかつ筐体(2)の内殻(4)内から第１の流体を送り出す第１流体排出管(7)が接続されている。また、筐体(2)の内外両殻(4)(5)間に断熱材(8)が充填されており、これにより内外両殻(4)(5)間に断熱部が設けられている。
【００２９】
熱交換器(3)は、熱交換器(3)の前後に複数、ここでは２個ずつ配置された垂直板状支持部材(9)を介して内殻(4)から離隔した状態で筐体(2)に固定されている。図示は省略したが、熱交換器(3)には、前後方向にのびるとともに前後両端が開口した複数の第１流体通路と、左右方向にのびる複数の第２流体通路とが上下方向に交互に並んで設けられている。熱交換器(3)の全ての第２流体通路は、適当な手段、たとえばヘッダによって通じさせられており、熱交換器(3)に送り込まれた第２流体が、全ての第２流体通路を通って排出されるようになっている。熱交換器(3)の下側左端部に、筐体(2)の内外両殻(4)(5)を貫通して筐体(2)外にのびかつ熱交換器(3)の第２流体通路に第２流体を送り込む第２流体供給管(11)が接続され、熱交換器(3)の上側右端部に、内外両殻(4)(5)を貫通して筐体(2)外にのびかつ熱交換器(3)の第２流体通路から第２流体を送り出す第２流体排出管(12)が接続されている。第２流体供給管(11)および第２流体排出管(12)は、熱交換器(3)および内外両殻(4)(5)に固定されている。このような第２流体供給管(11)および第２流体排出管(12)の固定は、たとえば機械的接合法や、溶接、ろう付などの金属的接合法により行われる。
【００３０】
前側の支持部材(9)は、筐体(2)の内殻(4)の前壁部分(4b)および上下両壁部分(4c)(4d)を貫通するとともに、前壁部分(4b)および上下両壁部分(4c)(4d)に固定されており、さらに後側縁部が熱交換器(3)の前端部、前側縁部が外殻(5)の前壁部分(5b)、および上下両端部が外殻(5)の上下両壁部分(5c)(5d)に固定されている。後側の支持部材(9)は、筐体(2)の内殻(4)の後壁部分(4a)および上下両壁部分(4c)(4d)を貫通するとともに、後壁部分(4a)および上下両壁部分(4c)(4d)に固定されており、さらに前側縁部が熱交換器(3)の後端部、後側縁部が外殻(5)の後壁部分(5a)、および上下両端部が外殻(5)の上下両壁部分(5c)(5d)に固定されている。上述した仕切部材(9)の固定は、たとえば機械的接合法や、溶接、ろう付などの金属的接合法により行われる。
【００３１】
前側の支持部材(9)と後側の支持部材(9)とは左右方向にずれており、第１流体供給管(6)を通って筐体(2)の内殻(4)内に送り込まれた第１流体が、図１に矢印Xで示すように、熱交換器(3)の第１流体通路を通って内殻(4)内を蛇行状に流れ、第１流体排出管(7)を通って内殻(4)内から送り出される。
【００３２】
上述した熱交換装置(1)は、たとえばハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得る目的で用いられる。すなわち、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水が、第１流体供給管(6)を通って筐体(2)の内殻(4)内に送り込まれ、図１に矢印Xで示すように、熱交換器(3)の第１流体通路を通って内殻(4)内を蛇行状に流れ、第１流体排出管(7)を通って筐体(2)外に送り出される。一方、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、第２流体供給管(11)を通って熱交換器(3)に送り込まれ、全ての第２流体通路を通った後に第２流体排出管(12)を通って排出される。そして、水が熱交換器(3)の第１流体通路を流れる間に、第２流体通路を流れる冷媒の有する熱により加熱される。
【００３３】
上記実施形態において、筐体(2)の内殻(4)内に高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が送り込まれ、熱交換器(3)の第２流体通路にＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水が送り込まれるようになっていてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態において、筐体(2)の内外両殻(4)(5)間に断熱材(8)が充填されており、これにより内外両殻(4)(5)間に断熱部が設けられているが、これに代えて、筐体(2)の内外両殻(4)(5)間が大気圧より低い真空状態となされ、これにより内外両殻(4)(5)間に断熱部が設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
この発明による熱交換装置は、水と高温高圧の冷媒とを熱交換するものであり、比較的廃熱の少ないハイブリッド自動車や電気自動車に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３６】
(1)：熱交換装置
(2)：筐体
(3)：熱交換器
(4)：内殻
(5)：外殻
(8)：断熱材
(9)：支持部材
【図１】
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【図２】
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