(57)【要約】【課題】冷凍サイクルにおける暖房効率を向上させる複合型熱交換器を提供する。【解決手段】複合型熱交換器５２は、冷却媒体の熱を外気へ放熱する放熱部５２ｂの一端に接続し、冷却媒体が流れる第１タンク部５２ａと、放熱部５２ｂの他端に接続し、冷却媒体が流れる第２タンク部５２ｃと、第２タンク部５２ｃ内に設けられ、冷凍サイクル２の冷媒が流れ、冷却媒体と冷媒とが熱交換する熱交換部２２とを備え、第１タンク部５２ｂには、冷却媒体を流入可能な第１流入部６１ｃ、冷却媒体を排出可能な第１排出部６２ｃのうち何れか一方のみが設けられ、第２タンク部５２ｃには、冷却媒体を流入可能な第２流入部６１ａ、６２ａと、冷却媒体を排出可能な第２排出部６１ｂ、６２ｂとが設けられる。【選択図】図３
2016161186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体の熱を外気へ放熱する放熱部と、
前記放熱部の一端に接続し、前記冷却媒体が流れる第１タンク部と、
前記放熱部の他端に接続し、前記冷却媒体が流れる第２タンク部と、
前記第２タンク部内に設けられ、冷凍サイクルの冷媒が流れ、前記冷却媒体と前記冷媒とが熱交換する熱交換部とを備え、
前記第１タンク部には、前記冷却媒体を流入可能な第１流入部、前記冷却媒体を排出可能な第１排出部のうち何れか一方のみが設けられ、
前記第２タンク部には、前記冷却媒体を流入可能な第２流入部と、前記冷却媒体を排出可能な第２排出部とが設けられる、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の複合型熱交換器であって、
前記熱交換部は、冷房時には凝縮器として機能し、暖房時には蒸発器として機能する、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の複合型熱交換器であって、
前記熱交換部は、前記第２流入部と前記第２排出部との間に設けられる、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の複合型熱交換器であって、
前記第１流入部、または前記第１排出部から前記放熱部に至る通水抵抗は、前記第２流入部から前記第２排出部に至る通水抵抗よりも大きい、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１つに記載の複合型熱交換器であって、
前記第１流入部は前記第１タンク部の下部に設けられ、
前記第２排出部は前記第２タンク部の上部に設けられる、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１つに記載の複合型熱交換器であって、
前記第１流入部は前記第１タンク部の上部に設けられ、
前記第２排出部は前記第２タンク部の下部に設けられる、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか１つに記載の複合型熱交換器であって、
前記第１排出部は前記第１タンク部の上部に設けられ、
前記第２流入部は前記第２タンク部の下部に設けられる、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか１つに記載の複合型熱交換器であって、
前記第１排出部は前記第１タンク部の下部に設けられ、
前記第２流入部は前記第２タンク部の下部に設けられる、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項９】
請求項１から３のいずれか１つに記載の複合型熱交換器であって、
前記第１流入部は、前記第２流入部よりも小径である、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項１０】
請求項１から３のいずれか１つに記載の複合型熱交換器であって、
前記第１排出部は、前記第２排出部よりも小径である、
ことを特徴とする複合型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合型熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サブラジエータの流入側タンク内に水冷コンデンサを設け、強電系機器を冷却した冷却水と空調用冷媒との間で熱交換を行う複合型熱交換器が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７３７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記技術によれば、空冷コンデンサへ流入する前の空調用冷媒を水冷コンデンサで冷却することができ、冷房効率を向上させることができる。
【０００５】
しかし、上記の技術では、冷房効率の向上のみが考慮されており、暖房効率については検討の余地がある。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みて発明されたもので、複合型熱交換器において、暖房効率を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様に係る複合型熱交換器は、冷却媒体の熱を外気へ放熱する放熱部と、放熱部の一端に接続し、冷却媒体が流れる第１タンク部と、放熱部の他端に接続し、冷却媒体が流れる第２タンク部と、第２タンク部内に設けられ、冷凍サイクルの冷媒が流れ、冷却媒体と冷媒とが熱交換する熱交換部とを備え、第１タンク部には、冷却媒体を流入可能な第１流入部、冷却媒体を排出可能な第１排出部のうち何れか一方のみが設けられ、第２タンク部には、冷却媒体を流入可能な第２流入部と、冷却媒体を排出可能な第２排出部とが設けられる。
【発明の効果】
【０００８】
この態様によると、冷房時、暖房時に複合型熱交換器に流入する冷却媒体の流入方向を切り替えることができ、冷凍サイクルの暖房効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の車両用空調装置のブロック図である。
【図２】第１実施形態のパワーモジュールサイクルのブロック図である。
【図３】第１実施形態のラジエータの概略図である。
【図４Ａ】第１実施形態の冷房時における冷媒、冷却水の流れを説明する図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の暖房時における冷媒、冷却水の流れを説明する図である。
【図５Ａ】第１実施形態のパワーモジュールサイクルにおいて、冷房時における冷却水の流れを説明する図である。
【図５Ｂ】第１実施形態のパワーモジュールサイクルにおいて、暖房時における冷却水の流れを説明する図である。
【図６】第２実施形態のパワーモジュールサイクルのブロック図である。
【図７】第２実施形態のラジエータの概略図である。
【図８Ａ】第２実施形態の冷房時における冷却水の流れを説明する図である。
【図８Ｂ】第２実施形態の暖房時における冷却水の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
本発明の第１実施形態について図１を用いて説明する。図１は、車両用空調装置１のブロック図である。
【００１２】
車両用空調装置１は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、冷却水が循環する高水温サイクル４と、冷却水が循環するパワーモジュールサイクル５と、各サイクルにおける弁の動作などを制御するコントローラ１０とから構成される。冷却水は、例えば不凍液で構成される。車両用空調装置１は、冷暖房可能なヒートポンプシステムである。
【００１３】
冷凍サイクル２は、コンプレッサ２０と、コンデンサ２１と、水−冷媒熱交換器２２と、室外熱交換器２３と、エバポレータ２４と、第１三方弁２５と、第１開閉弁２６と、第１膨張弁２７と、第２膨張弁２８と、アキュムレータ２９と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路３０とから構成される。
【００１４】
コンプレッサ２０は、気体の冷媒を加圧する。これにより、冷媒は高温、高圧の気体となる。
【００１５】
コンデンサ２１は、暖房時に冷媒と、高水温サイクル４を循環する冷却水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を冷却水に伝達する。
【００１６】
水−冷媒熱交換器２２は、後述するパワーモジュールサイクル５の第２ラジエータタンク５２ｃ内に設けられ、パワーモジュールサイクル５を循環する冷却水と冷媒との間で熱交換を行う。水−冷媒熱交換器２２は、冷房時には凝縮器として機能し、暖房時には蒸発器として機能する。
【００１７】
室外熱交換器２３は、エンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置され、水−冷媒熱交換器２２を通過した冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２３は、冷房時には凝縮器として機能し、暖房時には蒸発器として機能する。
【００１８】
エバポレータ２４は、風路６内に配置され、第１膨張弁２７によって減圧されて噴射された冷媒と、風路６を流れる空気との間で熱交換を行い、冷媒が蒸発する際に空気を冷却する。エバポレータ２４によって冷却された空気は、冷房（除湿）時の車内空調に使用される。
【００１９】
第１三方弁２５は、室外熱交換器２３を通過した冷媒の流れ方向を切り替える。第１三方弁２５によって冷媒の流れ方向を切り替えることで、冷媒は、第１膨張弁２７を介してエバポレータ２４に流れ、またはエバポレータ２４をバイパスして流れる。
【００２０】
アキュムレータ２９は、冷媒を一時的に溜めるとともに、気体の冷媒のみをコンプレッサ２０に供給する。
【００２１】
第１開閉弁２６は、コンデンサ２１と第２膨張弁２８とをバイパスする冷媒流路３０に設けられる。第１開閉弁２６が閉じると、コンデンサ２１、及び第２膨張弁２８に冷媒が流れ、第１開閉弁２６が開くと、冷媒はコンデンサ２１と第２膨張弁２８とをバイパスして流れる。
【００２２】
高水温サイクル４は、第１ウォーターポンプ４０と、ヒーター４１と、コンデンサ２１と、ヒーターコア４２と、これらを冷却水が循環可能となるように接続する冷却水流路４３とから構成される。
【００２３】
ヒーター４１は、バッテリ（図示せず）から供給される電力によって発熱し、冷却水を加熱する。
【００２４】
ヒーターコア４２は、風路６内に配置され、ヒーター４１やコンデンサ２１により加熱された冷却水とヒーターコア４２周囲の空気との間で熱交換を行い、空気を加熱する。ヒーターコア４２によって加熱された空気は、暖房時の車内空調に使用される。暖房がＯＦＦとなっている場合には、エアミックスドア７によってヒーターコア４２に空気が当たることを防ぎ、空気が加熱されることを防止する。なお、ヒーターコア４２をバイパスするようにバイパス通路を設けてもよい。
【００２５】
次にパワーモジュールサイクル５について図２、図３を用いて説明する。図２は、パワーモジュールサイクル５のブロック図である。図３は、ラジエータ５２の概略図である。図３においては、暖房時における冷却水の流れを矢印で示す。
【００２６】
パワーモジュールサイクル５は、第２ウォーターポンプ５０と、冷却器５１と、ラジエータ５２と、第２開閉弁５６と、これらを冷却水が循環するように形成された冷却水流路５７とから構成される。
【００２７】
冷却器５１は、インバータやモータなどの作動時に発熱するパワーモジュールやバッテリを冷却水によって冷却する。
【００２８】
ラジエータ５２は、コア部５２ａと、第１ラジエータタンク５２ｂと、第２ラジエータタンク５２ｃとを備える。ラジエータ５２は、エンジンルーム内に配置され、室外熱交換器２３と車幅方向に並んで配置される。つまりラジエータ５２と、室外熱交換器２３とは、車両の前後方向において略同じ位置となるように配置される。
【００２９】
第１ラジエータタンク５２ｂは、コア部５２ａの一方の端部に接続される。第１ラジエータタンク５２ｂには、鉛直方向下側となる下部に冷房時冷却水導入口６１ｃが形成される。
【００３０】
第２ラジエータタンク５２ｃは、コア部５２ａのもう一方の端部に接続される。第２ラジエータタンク５２ｃは、図３に示すように、水−冷媒熱交換器２２が内部に配置された二重配管である。第２ラジエータタンク５２ｃでは、冷凍サイクル２を循環する冷媒が水−冷媒熱交換器２２の内を流れ、パワーモジュールサイクル５を循環する冷却水が水−冷媒熱交換器２２の外を流れる。
【００３１】
第２ラジエータタンク５２ｃには、図３に示すように、冷媒の流れ方向と冷却水の流れ方向とが対向するように冷媒導入口６０ａ、冷媒排出口６０ｂ、暖房時冷却水導入口６１ａ、及び冷却水排出口６１ｂが形成される。具体的には、冷媒導入口６０ａが冷媒排出口６０ｂよりも鉛直方向上側に形成され、暖房時冷却水導入口６１ａが冷却水排出口６１ｂよりも鉛直方向下側に形成される。第２ラジエータタンク５２ｃでは、暖房時冷却水導入口６１ａと冷却水排出口６１ｂとの間に、水−冷媒熱交換器２２が配置される。水−冷媒熱交換器２２では、冷媒導入口６０ａから冷凍サイクル２の冷媒が流入し、冷媒排出口６０ｂから冷媒が排出される。
【００３２】
第２ラジエータタンク５２ｃには、鉛直方向下側となる下部に暖房時冷却水導入口６１ａが形成され、鉛直方向上側となる上部に冷却水排出口６１ｂが形成される。また、冷却水排出口６１ｂは、第１ラジエータタンク５２ｂの冷房時冷却水導入口６１ｃに対して対角となる位置に形成される。また、暖房時冷却水導入口６１ａは冷房時冷却水導入口６１ｃとほぼ同じ高さとなる位置に形成される。
【００３３】
コア部５２ａは、複数のチューブを並列に配置し、各チューブ間にフィンを設けて形成される。各チューブの一方の端部は第１ラジエータタンク５２ｂに連通しており、もう一方の端部は第２ラジエータタンク５２ｃに連通している。チューブの流路断面積は、第２ラジエータタンク５２ｃの断面積よりも小さく、コア部５２ａの通水抵抗は、第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きい。
【００３４】
ラジエータ５２では、冷房時冷却水導入口６１ｃの径は暖房時冷却水導入口６１ａの径よりも小さく、コア部５２ａの通水抵抗は、第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きい。また、冷房時冷却水導入口６１ｃを第１ラジエータタンク５２ｂの下部に形成し、冷却水排出口６１ｂを第２ラジエータタンク５２ｃの上部に形成することで、冷房時冷却水導入口６１ｃから冷却水排出口６１ｂまでの流路が長くなっている。このようにして、ラジエータ５２では、冷房時冷却水導入口６１ｃからコア部５２ａに至る通水抵抗が、暖房時冷却水導入口６１ａから冷却水排出口６１ｂに至る第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きくなっている。
【００３５】
パワーモジュールサイクル５では、冷却器５１と暖房時冷却水導入口６１ａとの間の冷却水流路５７であり、暖房時に冷却水を第２ラジエータタンク５２ｃに流入させる第２冷却水流路５７ｂ（図５Ｂ参照）に第２開閉弁５６が設けられる。また、冷却器５１と第２開閉弁５６との間の冷却水流路５７から、第２ラジエータタンク５２ｃをバイパスし、第１ラジエータタンク５２ｂを介してコア部５２ａに接続し、冷房時に第１ラジエータタンク５２ｂに冷却水を流入させる第１冷却水流路５７ａ（図５参照）を形成する冷却水流路が分岐している。
【００３６】
第２開閉弁５６は、ラジエータ５２に対する冷却水の流入方向を切り替える。第２開閉弁５６が開いている場合には、冷却水は主に暖房時冷却水導入口６１ａから第２ラジエータタンク５２ｃに流入し、第２開閉弁５６が閉じている場合には、冷却水は冷房時冷却水導入口６１ｃから第１ラジエータタンク５２ｂに流入する。
【００３７】
コントローラ１０は、例えば搭乗者の操作に応じて第１三方弁２５、コンプレッサ２０などを制御する。
【００３８】
次に、第１実施形態の作用について説明する。
【００３９】
［冷房時］
冷房時には、冷凍サイクル２では、図４Ａに示すように、コンプレッサ２０、第１開閉弁２６、水−冷媒熱交換器２２、室外熱交換器２３、第１三方弁２５、第１膨張弁２７、エバポレータ２４、アキュムレータ２９の順に冷媒が流れる第１冷媒流路３０ａが形成されるように第１開閉弁２６、及び第１三方弁２５が制御される。図４Ａにおいては、冷媒、または冷却水が流れる流路を実線で示し、冷媒、及び冷却水が流れない流路を破線で示す。コンプレッサ２０によって圧縮され温度が高くなった冷媒は、水−冷媒熱交換器２２において冷却水、及び室外熱交換器２３の周囲の空気と熱交換を行う。冷房時においては、水−冷媒熱交換器２２及び室外熱交換器２３が凝縮器として機能し、水−冷媒熱交換器２２及び室外熱交換器２３において、冷媒が凝縮し、さらには過冷却される。その後、冷媒は、第１膨張弁２７によって減圧され、エバポレータ２４において風路６を流れる空気と熱交換を行い蒸発する。その際、風路６を流れる空気が冷却され、この空気が車室内に吹き出される。
【００４０】
高水温サイクル４では、第１ウォーターポンプ４０が停止しており、冷却水は循環しない。また、エアミックスドア７によってヒーターコア４２に風路６の空気が当たらないようになっている。
【００４１】
パワーモジュールサイクル５では、第２開閉弁５６を閉じる。これにより、パワーモジュールサイクル５では、図５Ａに示すように、第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第１ラジエータタンク５２ｂ、コア部５２ａ、第２ラジエータタンク５２ｃの順に冷却水が流れる第１冷却水流路５７ａが形成される。図５Ａにおいて、冷却水が流れる第１冷却水流路５７ａを実線で示し、冷却水が流れない冷却水流路５７を破線で示す。冷却器５１によってパワーモジュールなどを冷却することで温度が高くなった冷却水は、まず第１ラジエータタンク５２ｂに流入し、コア部５２ａによって空気と熱交換を行うことで冷却される。その後、冷却水は、第２ラジエータタンク５２ｃに流入し、水−冷媒熱交換器２２において冷凍サイクル２の冷媒と熱交換を行い、冷媒を冷却する。
【００４２】
ラジエータ５２では、鉛直方向下側に位置する第１ラジエータタンク５２ｂの冷房時冷却水導入口６１ｃから冷却水が流入し、鉛直方向上側に位置する第２ラジエータタンク５２ｃの冷却水排出口６１ｂから冷却水が排出される。これにより、鉛直方向上側に位置するコア部５２ａのチューブにも冷却水が流れ、コア部５２ａ全体に冷却水を流すことができる。つまり、コア部５２ａで冷却水が偏って流れることが抑制される。また、第２ラジエータタンク５２ｃにおいて、鉛直方向下側から上側への冷却水の流れが発生し、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の放熱量が大きくなる。
【００４３】
このように、冷房時には、コア部５２ａによって冷却され、温度が低くなった冷却水を第２ラジエータタンク５２ｃに流入させることで、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の放熱量を大きくすることができる。すなわち、水−冷媒熱交換器２２において、冷媒の凝縮を促進させ、または凝縮した冷媒を過冷却させることができるので、冷凍サイクル２の冷房効率を向上させることができる。
【００４４】
［暖房時］
暖房時には、冷凍サイクル２では、図４Ｂに示すように、コンプレッサ２０、コンデンサ２１、第２膨張弁２８、水−冷媒熱交換器２２、室外熱交換器２３、第１三方弁２５、アキュムレータ２９の順に冷媒が流れる第２冷媒流路３０ｂが形成されるように、第１開閉弁２６、及び第１三方弁２５が制御される。コンプレッサ２０によって圧縮され温度が高くなった冷媒は、コンデンサ２１によって高水温サイクル４を循環する冷却水と熱交換を行う。これにより、冷媒が凝縮され、一方で、冷却水が加熱される。その後、冷媒は、第２膨張弁２８によって減圧されて、水−冷媒熱交換器２２に導入される。冷媒は、水−冷媒熱交換器２２、室外熱交換器２３を通過する際に、パワーモジュールサイクル５を循環する冷却水、及び室外熱交換器２３の周囲の空気から吸熱して、蒸発する。すなわち、暖房時において、水−冷媒熱交換器２２及び室外熱交換器２３は蒸発器として機能する。
【００４５】
高水温サイクル４では、第１ウォーターポンプ４０によって循環する冷却水が、コンデンサ２１によって加熱され、加熱された冷却水と風路６を流れる空気とがヒーターコア４２によって熱交換を行う。これにより、風路６を流れる空気が加熱され、温かい空気が車室内に吹き出される。なお、コンデンサ２１における熱交換のみで、車室内に吹き出される空気を所望する温度まで温めることができない場合には、ヒーター４１によって冷却水は加熱される。
【００４６】
パワーモジュールサイクル５では、第２開閉弁５６を開く。これにより、第１冷却水流路５７ａと第２冷却水流路５７ｂの両方が開通する状態になるが、第１冷却水流路５７ａの下流にある冷房時冷却水導入口６１ｃからコア部５２ａに至る通水抵抗は、第２冷却水流路５７ｂの下流にある暖房時冷却水導入口６１ａから冷却水排出口６１ｂに至る第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きいため、冷却水の多くは図５Ｂに示すように第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第２開閉弁５６、第２ラジエータタンク５２ｃの順に流れる。図５Ｂにおいて、多くの冷却水が流れる第２冷却水流路５７ｂを実線で示し、冷却水が流れない、または流量が少ない冷却水流路５７を破線で示す。このように、冷却水がコア部５２ａをバイパスして流れることで、冷却器５１で回収したパワーモジュールの廃熱を室内暖房に有効に利用しようとした場合に、外気への放熱ロスを防ぐことができる。
【００４７】
ちなみに、冷房時冷却水導入口６１ｃからコア部５２ａに至る通水抵抗が、暖房時冷却水導入口６１ａから冷却水排出口６１ｂに至る第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きいのは、コア部５２ａ内の流路断面積が小さいことや、冷房時冷却水導入口６１ｃから冷却水排出口６１ｂまでの流路長が、暖房時冷却水導入口６１ａから冷却水排出口６１ｂまでの流路長よりも長いことや、冷房時冷却水導入口６１ｃの径が暖房時冷却水導入口６１ａの径よりも小さいことに基づくものである。
【００４８】
暖房時には、パワーモジュールサイクル５の冷却器５１において熱交換を行い温度が高くなった冷却水を第２ラジエータタンク５２ｃに流入させ、水−冷媒熱交換器２２において冷凍サイクル２の冷媒に吸熱させることで、パワーモジュールなどの熱を暖房に利用する。これにより、冷凍サイクル２の暖房効率を向上させることができる。
【００４９】
本発明の第１実施形態の効果について説明する。
【００５０】
ラジエータ５２の第１ラジエータタンク５２ｂに冷房時冷却水導入口６１ｃを形成し、第２ラジエータタンク５２ｃに暖房時冷却水導入口６１ａと冷却水排出口６１ｂとを形成し、第２ラジエータタンク５２ｃ内に冷凍サイクル２の水−冷媒熱交換器２２を設ける。暖房時には第２ラジエータタンク５２ｃに形成した暖房時冷却水導入口６１ａから温度の高くなった冷却水を第２ラジエータタンク５２ｃに流入させる。これにより、コア部５２ａへの冷却水の流入を抑制し、冷却水の外気への放熱ロスを防ぐことができ、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の吸熱量が大きくなり、冷凍サイクル２の暖房効率を向上させることができる。また、冷房時には第１ラジエータタンク５２ｂに形成した冷房時冷却水導入口６１ｃから冷却水を流入させ、コア部５２ａによって冷却された冷却水を第２ラジエータタンク５２ｃに流入させる。これにより、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の放熱量が大きくなり、冷凍サイクル２の冷房効率を向上させることができる。
【００５１】
水−冷媒熱交換器２２が暖房時には蒸発器として機能し、冷房時には凝縮器として機能することで、車両用空調装置１を小型化することができる。
【００５２】
第２ラジエータタンク５２ｃにおいて、暖房時冷却水導入口６１ａと冷却水排出口６１ｂとの間に水−冷媒熱交換器２２を設ける。これにより、暖房時、及び冷房時における冷却水と冷媒との熱交換量を大きくすることができ、暖房効率、及び冷房効率を向上させることができる。
【００５３】
冷房時冷却水導入口６１ｃを第１ラジエータタンク５２ｂの下部に形成し、冷却水排出口６１ｂを第２ラジエータタンク５２ｃの上部に形成する。これにより、冷房時に冷却水が鉛直方向上側に位置するコア部５２ａのチューブにも流入し、冷房時にコア部５２ａ全体に冷却水を流すことができ、コア部５２ａにおける冷却水の冷却効率を向上させることができる。また、第２ラジエータタンク５２ｃにおいて、鉛直方向下側から上側に向かう流れが発生し、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の放熱量が大きくなり、冷房効率を向上させることができる。
【００５４】
冷房時冷却水導入口６１ｃの径を、暖房時冷却水導入口６１ａの径よりも小さくする。また、冷房時冷却水導入口６１ｃを第１ラジエータタンク５２ｂの下部に形成し、冷却水排出口６１ｂを第２ラジエータタンク５２ｃの上部に形成することで、冷房時冷却水導入口６１ｃから冷却水排出口６１ｂまでの流路が長くする。このようにして、冷房時冷却水導入口６１ｃからコア部５２ａに至る通水抵抗を、暖房時冷却水導入口６１ａから冷却水排出口６１ｂに至る通水抵抗よりも大きくする。これにより、暖房時に第１ラジエータタンク５２ｂに冷却水が流入することを抑制することができ、第２ラジエータタンク５２ｃに流入する冷却水の流量を多くすることができ、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の吸熱量を大きくすることができ、暖房効率を向上させることができる。
【００５５】
次に本発明の第２実施形態について図６、７を用いて説明する。ここでは、第１実施形態と異なる箇所について説明し、第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。図６は、第２実施形態のパワーモジュールサイクル５のブロック図である。図７は、第２実施形態のラジエータ５２の概略図である。図７においては、暖房時における冷却水の流れを矢印で示す。
【００５６】
パワーモジュールサイクル５は、第２ウォーターポンプ５０と、冷却器５１と、ラジエータ５２と、第３開閉弁５８と、これらを冷却水が循環するように形成された冷却水流路５９とから構成される。
【００５７】
ラジエータ５２の第１ラジエータタンク５２ｂには、鉛直方向上側となる上部に冷房時冷却水排出口６２ｃが形成される。
【００５８】
ラジエータ５２の第２ラジエータタンク５２ｃには、図７に示すように冷媒の流れ方向と冷却水の流れ方向とが対向するように冷媒導入口６０ａ、冷媒排出口６０ｂ、冷却水導入口６２ａ、及び暖房時冷却水排出口６２ｂが形成される。第２ラジエータタンク５２ｃでは、冷却水導入口６２ａと暖房時冷却水排出口６２ｂとの間に、水−冷媒熱交換器２２が配置される。
【００５９】
第２ラジエータタンク５２ｃには、鉛直方向下側となる下部に冷却水導入口６２ａが形成され、鉛直方向上側となる上部に暖房時冷却水排出口６２ｂが形成される。また、冷却水導入口６２ａは、第１ラジエータタンク５２ｂの冷房時冷却水排出口６２ｃに対して対角となる位置に形成される。また、暖房時冷却水排出口６２ｂは、冷房時冷却水排出口６２ｃとほぼ同じ高さとなる位置に形成される。
【００６０】
ラジエータ５２では、冷房時冷却水排出口６２ｃの径は暖房時冷却水排出口６２ｂの径よりも小さく、コア部５２ａの通水抵抗は、第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きい。また、冷却水導入口６２ａを第２ラジエータタンク５２ｃの下部に形成し、冷房時冷却水排出口６２ｃを第１ラジエータタンク５２ｂの上部に形成することで、冷却水導入口６２ａから冷房時冷却水排出口６２ｃまでの流路が長くなっている。このようにして、ラジエータ５２では、冷房時冷却水排出口６２ｃからコア部５２ａに至る第１ラジエータタンク５２ｂの通水抵抗が、冷却水導入口６２ａから暖房時冷却水排出口６２ｂに至る第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きくなるように設けられている。
【００６１】
パワーモジュールサイクル５では、暖房時冷却水排出口６２ｂと冷却器５１との間の冷却水流路５９であり、暖房時に冷却水が流れる第４冷却水流路５９ｂ（図８Ｂ参照）に第３開閉弁５８が設けられる。また、第３開閉弁５８と冷却器５１との間の冷却水流路５９に、第１ラジエータタンク５２ｂを介してコア部５２ａに接続し、冷房時に冷却水が流れる第３冷却水流路５９ａ（図８Ａ参照）を形成する冷却水流路が合流する。
【００６２】
次に、第２実施形態の作用について説明する。
【００６３】
［冷房時］
冷房時には、パワーモジュールサイクル５では、第３開閉弁５８を閉じる。これにより、パワーモジュールサイクル５では、図８Ａに示すように、第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第２ラジエータタンク５２ｃ、コア部５２ａ、第１ラジエータタンク５２ｂの順に冷却水が流れる第３冷却水流路５９ａが形成される。図８Ａにおいて、冷却水が流れる第３冷却水流路５９ａを実線で示し、冷却水が流れない冷却水流路５９を破線で示す。
【００６４】
ラジエータ５２では、鉛直方向下側に位置する第２ラジエータタンク５２ｃの冷却水導入口６２ａから冷却水が流入し、鉛直方向上側に位置する第１ラジエータタンク５２ｂの冷房時冷却水排出口６２ｃから冷却水が排出される。これにより、コア部５２ａの鉛直方向上側に位置するチューブにも冷却水が流れ、コア部５２ａ全体に冷却水を流すことができる。また、第２ラジエータタンク５２ｃにおいて、鉛直方向下側から上側への冷却水の流れが発生し、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の放熱量が大きくなる。
【００６５】
［暖房時］
暖房時には、パワーモジュールサイクル５では、第３開閉弁５８を開く。これにより、パワーモジュールサイクル５では、第３冷却水流路５９ａと第４冷却水流路５９ｂとの両方が開通する状態になるが、第３冷却水流路５９ａの上流にあるコア部５２ａから冷房時冷却水排出口６２ｃに至る通水抵抗は、第４冷却水流路５９ｂの上流にある冷却水導入口６２ａから暖房時冷却水排出口６２ｂに至る第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きいため、冷却水の多くは図８Ｂに示すように、第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第２ラジエータタンク５２ｃ、第３開閉弁５８の順に流れる。図８Ｂにおいて、多くの冷却水が流れる第４冷却水流路５９ｂを実線で示し、冷却水が流れない、または流量が少ない冷却水流路５７を破線で示す。
【００６６】
次に第２実施形態の効果について説明する。
【００６７】
冷却水導入口６２ａを第２ラジエータタンク５２ｃの下部に形成し、冷房時冷却水排出口６２ｃを第１ラジエータタンク５２ｂの上部に形成する。これにより、冷房時に冷却水が鉛直方向上側に位置するコア部５２ａのチューブにも流入し、冷房時にコア部５２ａ全体に冷却水を流すことができ、コア部５２ａにおける冷却水の冷却効率を向上させることができる。また、第２ラジエータタンク５２ｃにおいて、鉛直方向下側から上側に向かう流れが発生し、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の放熱量が大きくなり、冷房効率を向上させることができる。
【００６８】
冷房時冷却水排出口６２ｃの径を、暖房時冷却水排出口６２ｂの径よりも小さくする。また、冷房時冷却水排出口６２ｃを第１ラジエータタンク５２ｂの上部に形成し、冷却水導入口６２ａを第２ラジエータタンク５２ｃの下部に形成することで、冷却水導入口６２ａから冷房時冷却水排出口６２ｃまでの流路が長くする。このようにして、コア部５２ａから冷房時冷却水排出口６２ｃに至る通水抵抗を、冷却水導入口６２ａから暖房時冷却水排出口６２ｂに至る通水抵抗よりも大きくする。これにより、暖房時に、コア部５２ａに流入する冷却水の流量を少なくし、暖房時冷却水排出口６２ｂから排出される冷却水、つまり水−冷媒熱交換器２２の周囲を流れる冷却水の流量を多くすることができ、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の吸熱量を大きくすることができ、暖房効率を向上させることができる。
【００６９】
冷房時に、パワーモジュールサイクル５の冷却水が、水−冷媒熱交換器２２を流通した後、コア部５２ａによって冷却された冷却水が冷却器５１に流入するので、冷却器５１を流通する冷却水の温度を低くすることができ、例えばインバータなどのパワーモジュールをより冷却することができる。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００７１】
上記実施形態では、パワーモジュールサイクル５において冷却水を用いたが、これに限定されず、冷却媒体として冷媒、気体を使用してもよい。
【００７２】
冷凍サイクル２において、室外熱交換器２３と水−冷媒熱交換器２２との位置を逆にしてもよく、室外熱交換器２３を通過した冷媒が水−冷媒熱交換器２２に流入するようにしてもよい。
【００７３】
また、暖房時に、水−冷媒熱交換器２２で加熱された冷媒が室外熱交換器２３を通過することで冷却される場合には、室外熱交換器２３をバイパスするように流路、弁を設けてもよい。これにより、暖房時に、冷凍サイクル２の冷媒の温度が低くなることを防止し、暖房効率を向上させることができる。
【００７４】
また、第１実施形態の第２開閉弁５６に代えて、流路の分岐箇所に三方弁を設けてもよい。これにより、暖房時にコア部５２ａにパワーモジュールサイクル５の冷却水が流通することを防ぐことができ、コア部５２ａによって冷却された冷却水が第２ラジエータタンク５２ｃに流入することを防止し、第２ラジエータタンク５２ｃを流れる冷却水の温度を高くすることができる。これにより、水−冷媒熱交換器２２の吸熱量を大きくすることができ、暖房効率を向上させることができる。また、上記実施形態において、パワーモジュールサイクル５に代えて、バッテリ（燃料電池を含む）温調用の冷却水サイクルを適用させてもよい。
【００７５】
第１実施形態において、冷房時冷却水導入口６１ｃを第１ラジエータタンク５２ｂの上部に形成し、冷却水排出口６１ｂを第２ラジエータタンク５２ｃの下部に形成し、暖房時冷却水導入口６１ａを第２ラジエータタンク５２ｃの上部に形成してもよい。これによっても、冷房時冷却水導入口６１ｃから冷却水排出口６１ｂまでの流路が長くなり、通水抵抗を大きくすることができ、暖房時に、冷房時冷却水導入口６１ｃに流入する冷却水の流量を少なくし、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の吸熱量を大きくすることができ、暖房効率を向上させることができる。なお、この場合、冷媒導入口６０ａは冷媒排出口６０ｂよりも鉛直方向上側に形成される。
【００７６】
第２実施形態において、冷房時冷却水排出口６２ｃを第１ラジエータタンク５２ｂの下部に形成し、冷却水導入口６２ａを第２ラジエータタンク５２ｃの上部に形成し、暖房時冷却水排出口６２ｂを第２ラジエータタンク５２ｃの下部に形成してもよい。これによっても、冷却水導入口６２ａから冷房時冷却水排出口６２ｃまでの流路が長くなり、通水抵抗を大きくすることができ、暖房時に、コア部５２ａに流入する冷却水の流量を少なくし、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の吸熱量を大きくすることができ、暖房効率を向上させることができる。なお、この場合、冷媒導入口６０ａは冷媒排出口６０ｂよりも鉛直方向上側に形成される。
【符号の説明】
【００７７】
１      車両用空調装置
２      冷凍サイクル
４      高水温サイクル
５      パワーモジュールサイクル
２２    水−冷媒熱交換器（熱交換部）
５２    ラジエータ（複合型熱交換器）
５２ａ  第１ラジエータタンク（第１タンク部）
５２ｂ  コア部（放熱部）
５２ｃ  第２ラジエータタンク（第２タンク部）
６１ａ  暖房時冷却水導入口（第２流入部）
６１ｂ  冷却水排出口（第２排出部）
６１ｃ  冷房時冷却水導入口（第１流入部）
６２ａ  冷却水導入口（第２流入部）
６２ｂ  暖房時冷却水排出口（第２排出部）
６２ｃ  冷房時冷却水排出口（第１排出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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