(57)【要約】【課題】軽量化を図ると共に異種金属接触腐食の発生を防止することのできる熱交換器を提供する。【解決手段】本実施形態の熱交換器によれば、第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０及び熱媒体流通ユニット７０は、アルミニウム合金からなる。これにより、第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０及び熱媒体流通ユニット７０を含む加熱用熱交換器２２及び冷却用熱交換器２３の質量を小さくすることで軽量化を図ることができ、車両の燃費性能及び運動性能を向上させることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用空気調和装置の冷媒回路に接続された冷媒流通路と、
冷媒流通路を流通する冷媒と熱交換する液体の熱媒体が流通する熱媒体流通路と、を備え、
冷媒流通路及び熱媒体流通路を構成する部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
熱交換器。
【請求項２】
熱媒体流通路に接続された熱媒体回路を備え、
冷媒回路は、車両における車室外に設けられ、
熱媒体回路は、車両における車室外及び車室内にわたって設けられている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
熱媒体流通路を構成する部材の少なくとも熱媒体が接する部分は、亜鉛を含むアルミニウム合金からなる
請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
冷媒は、二酸化炭素である
請求項１乃至３のいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空気調和装置に適用される熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば給湯器等の熱源機器では、冷媒回路を流通する冷媒と水等の液体の熱媒体とを熱交換するための熱交換器を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この熱交換器は、冷媒が流通する冷媒流通路と、冷媒と熱交換する熱媒体が流通する熱媒体流通路と、を備えている。
【０００３】
また、車両用空気調和装置では、冷媒と不凍液等の液体の熱媒体とを熱交換する熱交換器を採用し、熱交換器において加熱または冷却された液体の熱媒体を介して車室内の冷房や暖房を行うものが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−８８０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記熱源機器で用いられる熱交換器では、熱媒体流通路を水が流通するため、冷媒流通路及び熱媒体流通路等の熱交換器を構成する部材について耐食性を考慮し、構成部材を銅または銅合金によって形成している。
【０００６】
車両用空気調和装置に対して冷媒と液体の熱媒体を熱交換する熱交換器を適用する場合には、車両の燃費性能や運動性能の観点から軽量化が求められる。また、車両用空気調和装置では、他の構成部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるため、異なる金属からなる部材を接合した場合に、異なる種類の金属を接合することによる腐食が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的とするところは、軽量化を図ると共に異種金属接触腐食の発生を防止することのできる熱交換器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、前記目的を達成するために、車両用空気調和装置の冷媒回路に接続された冷媒流通路と、冷媒流通路を流通する冷媒と熱交換する液体の熱媒体が流通する熱媒体流通路と、を備え、冷媒流通路及び熱媒体流通路を構成する部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。
【０００９】
これにより、冷媒流通路及び熱媒体流通路を構成する部材を含む熱交換器の質量が小さくなる。また、冷媒流通路及び熱媒体流通路を構成する部材が車両用空気調和装置の他の構成部材と同様の材質によって形成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷媒流通路及び熱媒体流通路を構成する部材を含む熱交換器の質量を小さくすることで軽量化を図ることができ、車両の燃費性能及び運動性能を向上させることが可能となる。また、冷媒流通路及び熱媒体流通路を構成する部材を車両用空気調和装置の他の構成部材と同様の材質によって形成することで、異なる種類の金属を接続することによる腐食の発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図２】熱交換器の全体斜視図である。
【図３】熱交換器の側面断面図である。
【図４】熱交換器の平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１乃至図４は、本発明の一実施形態を示すものである。
【００１３】
本発明の熱交換器を備えた車両用空気調和装置１は、図１に示すように、車室Ａ内に設けられた空調ユニット１０と、車室Ａ外に設けられた冷媒回路２０と、車室Ａ内及び車室Ａ外にわたって構成された熱媒体回路としての加熱用熱媒体回路３０及び冷却用熱媒体回路４０と、を備えている。
【００１４】
空調ユニット１０は、車室Ａ内に供給する空気を流通させるための空気流通路１１を有し、空気流通路１１の一端側に空気吸入口１１ａが設けられ、空気流通路１１の他端側に空気吐出口１１ｂが設けられている。空気流通路１１の一端側には、シロッコファン等の送風機１２が設けられている。送風機１２は、車室Ａ外の空気及び車室Ａ内の空気の一方または両方を空気吸入口１１ａから流入させ、空気流通路１１を流通した空気を空気吐出口１１ｂから車室Ａ内に向けて流出させる。
【００１５】
また、空気流通路１１における送風機１２の空気流通方向下流側には、空気流通路１１を流通する空気を冷却するための冷却器１３が設けられている。さらに、空気流通路１１における冷却器１３の空気流通方向下流側には、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための加熱器１４が設けられている。冷却器１３及び加熱器１４は、それぞれ加熱用熱媒体回路３０及び冷却用熱媒体回路４０を流通する熱媒体と、空気流通路１１を流通する空気と、を熱交換するためのフィンとチューブとからなる熱交換器である。
【００１６】
冷媒回路２０は、冷媒を圧縮して吐出するための圧縮機２１と、冷媒と加熱用熱媒体回路３０を流通する熱媒体とを熱交換するための加熱用熱交換器２２と、冷媒と冷却用熱媒体回路４０を流通する熱媒体とを熱交換するための冷却用熱交換器２３と、冷媒と車室Ａ外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２４と、冷却用熱交換器２３に流入する冷媒と冷却用熱交換器２３から流出した冷媒とを熱交換するための内部熱交換器２５と、冷媒の流路を切り替えるための三方弁２６と、複数の電磁弁２７と、複数の逆止弁２８と、複数の膨張弁２９と、を有し、これらはアルミニウム合金製の管によって接続されている。
【００１７】
冷媒回路２０には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。冷媒回路２０には、三方弁２６の流路と複数の電磁弁２７のそれぞれの開閉を切り替えることによって、冷媒の流路が設定される。冷媒回路２０は、冷房・除湿冷房用流路と、暖房用流路と、第１除湿暖房用流路と、第２除湿暖房用流路と、の切り替えが可能である。冷房・除湿冷房用流路は、圧縮機２１から吐出された冷媒を、加熱用熱交換器２２、室外熱交換器２４、膨張弁２９、冷却用熱交換器２３、の順に流通させて圧縮機２１に吸入させる流路である。暖房用流路は、圧縮機２１から吐出された冷媒を、加熱用熱交換器２２、膨張弁２９、室外熱交換器２４の順に流通させて圧縮機２１に吸入させる流路である。第１除湿暖房用流路は、圧縮機２１から吐出された冷媒を、加熱用熱交換器２２に流入させ、加熱用熱交換器２２から流出した冷媒の一部を、膨張弁２９、室外熱交換器２４の順に流通させて圧縮機２１に吸入させるとともに、加熱用熱交換器２２から流出したその他の冷媒を、膨張弁２９、冷却用熱交換器２３の順に流通させて圧縮機２１に吸入させる流路である。第２除湿暖房用流路は、圧縮機２１から吐出された冷媒を、加熱用熱交換器２２、膨張弁２９、冷却用熱交換器２３の順に流通させて圧縮機２１に吸入させる流路である。
【００１８】
加熱用熱媒体回路３０は、加熱器１４の熱媒体流路と加熱用熱交換器２２の熱媒体流路とをアルミニウム合金製の管によって接続することで構成されている。加熱用熱媒体回路３０には、加熱器１４と加熱用熱交換器２２との間で熱媒体を循環させるための第１ポンプ３１が接続されている。加熱用熱媒体回路３０には、熱媒体として、例えば、エチレングリコール等の不凍液が充填されている。
【００１９】
冷却用熱媒体回路４０は、冷却器１３の熱媒体流路と冷却用熱交換器２３の熱媒体流路とをアルミニウム合金製の管によって接続することで構成されている。冷却用熱媒体回路４０には、冷却器１３と冷却用熱交換器２３との間で熱媒体を循環させるための第２ポンプ４１が接続されている。冷却用熱媒体回路４０には、熱媒体として、例えば、エチレングリコール等の不凍液が充填されている。
【００２０】
この車両用空気調和装置１では、加熱用熱交換器２２において、冷媒回路２０を流通する冷媒が放熱して加熱用熱媒体回路３０を流通する不凍液が加熱される。加熱用熱交換器２２において加熱された不凍液は、加熱器１４において放熱し、空気流通路１１を流通する空気を加熱する。また、冷却用熱交換器２３においては、冷媒回路２０を流通する冷媒が吸熱して冷却用熱媒体回路４０を流通する不凍液が冷却される。冷却用熱交換器２３において冷却された不凍液は、冷却器１３において吸熱し、空気流通路１１を流通する空気を冷却する。図１の矢印では、冷媒回路２０を冷房・除湿冷房用流路に設定し、圧縮機２１、第１ポンプ３１及び第２ポンプ４１を駆動することで、空気流通路１１を流通する空気を冷却して除湿し、目標の温度に加熱して車室Ａ内に供給する除湿冷房運転を示している。
【００２１】
本発明の熱交換器としての加熱用熱交換器２２及び冷却用熱交換器２３は、アルミニウム合金製の部材からなる。加熱用熱交換器２２及び冷却用熱交換器２３は、図２に示すように、冷媒が流通する冷媒流通路を構成する部材としての第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０と、熱媒体が流通する熱媒体流通路を構成する部材としての熱媒体流通ユニット７０と、を有している。
【００２２】
第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０は、冷媒流入ヘッダ５１，６１と、冷媒流出ヘッダ５２，６２と、冷媒流入ヘッダ５１，６１と冷媒流出ヘッダ５２，６２とを互いに連通する複数の冷媒チューブ５３，６３（図では３つ）と、を有している。
【００２３】
冷媒流入ヘッダ５１，６１及び冷媒流出ヘッダ５２，６２は、押出成型によって円筒状に形成されるとともに、両端部が閉鎖された部材である。冷媒流入ヘッダ５１，６１と冷媒流出ヘッダ５２，６２は、互いに間隔をおいて配置されている。
【００２４】
冷媒チューブ５３，６３は、押出成型によって扁平形状に形成された直線状に延びる部材であり、内部に図示しない複数の冷媒流路が設けられている。冷媒チューブ５３，６３は、厚さ方向の両側に平坦部５３ａ，６３ａが設けられている。複数の冷媒チューブ５３，６３は、平坦部５３ａ，６３ａ同士を対向させて互いに間隔をおいて配置され、一端が冷媒流入ヘッダ５１，６１に接続され、他端が冷媒流出ヘッダ５２，６２に接続されている。
【００２５】
第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０は、冷媒流入ヘッダ５１と冷媒流出ヘッダ６２とを対向させ、冷媒流出ヘッダ５２と冷媒流入ヘッダ６１とを対向させることで、冷媒チューブ５３，６３が互いに間隔をおいて平行に延びるように配置されている。冷媒流出ヘッダ５２と冷媒流入ヘッダ６１とは、互いに連通管５０ａによって接続されている。冷媒流入ヘッダ５１の外周部には、冷媒を流入させるための冷媒流入管５４が接続されている。また、冷媒流出ヘッダ６２の外周部には、第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０を流通した冷媒を流出させるための冷媒流出管６４が接続されている。
【００２６】
熱媒体流通ユニット７０は、図２及び図３に示すように、複数の熱媒体チューブ７１（図では２つ）と、熱媒体チューブ７１の内部に熱媒体を流入させるための熱媒体流入管７２と、熱媒体チューブ７１の内部から熱媒体を流出させるための熱媒体流出管７３と、を有している。
【００２７】
熱媒体チューブ７１は、熱媒体が接する部分である内面側に、Ａｌ−Ｚｎ系合金等、亜鉛を含むアルミニウム合金の層を有するクラッド材からなる。熱媒体チューブ７１は、扁平形状に形成した電縫管の両端部を潰すことにより閉鎖したものであり、厚さ方向の両側に平坦部７１ａが設けられている。熱媒体チューブ７１は、一体に構成された第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０の幅方向寸法よりも大きい幅方向寸法を有しており、平坦部７１ａの幅方向両側に冷媒チューブ５３,６３の平坦部５３ａ，６３ａが当接した状態でロウ付け接合されている。即ち、複数の冷媒チューブ５３，６３と複数の熱媒体チューブ７１は、熱媒体チューブ７１の幅方向両側において、交互に平坦部５３ａ，６３ａと平坦部７１ａとを対向させて積層されている。熱媒体チューブ７１の内部空間には、図３に示すように、波形状に形成されたインナーフィン７１ｂが設けられている。
【００２８】
熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３は、それぞれ、熱媒体が接する部分である内面側に、Ａｌ−Ｚｎ系合金等、亜鉛を含むアルミニウム合金の層を有するクラッド材を円筒状に形成した部材からなる。熱媒体流入管７２は、図２に示すように、熱媒体チューブ７１の平坦部７１ａにおける冷媒チューブ５３，６３の間、且つ、冷媒流出ヘッダ５２及び冷媒流入ヘッダ６１側に接続されている。熱媒体流出管７３は、熱媒体チューブ７１の平坦部７１ａにおける冷媒チューブ５３，６３の間、且つ、冷媒流入ヘッダ５１及び冷媒流出ヘッダ６２側に接続されている。熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３は、図３に示すように、複数の熱媒体チューブ７１を厚さ方向の一方から他方に向かって平坦部７１ａを貫通して延びている。熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３の先端部は、それぞれ厚さ方向の最も他方側に位置する熱媒体チューブ７１の内面に当接して閉鎖されている。
【００２９】
複数の熱媒体チューブ７１のそれぞれの内部空間には、図３及び図４に示すように、熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３のそれぞれの外周部が位置している。それぞれの熱媒体チューブ７１の内部空間における熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３の外周部には、熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３と熱媒体チューブ７１とを連通する複数の連通孔７２ａ，７３ａ（図では５つ）が設けられている。複数の連通孔７２ａ，７３ａは、それぞれ同一の径寸法を有し、熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３の周方向にわたって互いに周方向に間隔をおいて配置されている。
【００３０】
以上のように構成された熱交換器としての加熱用熱交換器２２及び冷却用熱交換器２３では、冷媒回路２０を流通する冷媒と加熱用熱媒体回路３０及び冷却用熱媒体回路４０を流通する熱媒体との熱交換を行う。
【００３１】
冷媒回路２０を流通する冷媒は、図２に示すように、第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０において、冷媒流入管５４、冷媒流入ヘッダ５１、複数の冷媒チューブ５３、冷媒流出ヘッダ５２、連通管５０ａ、冷媒流入ヘッダ６１、複数の冷媒チューブ６３、冷媒流出ヘッダ６２、冷媒流出管６４の順に流通する。
【００３２】
また、加熱用熱媒体回路３０及び冷却用熱媒体回路４０を流通する熱媒体は、図２に示すように、熱媒体流通ユニット７０において、熱媒体流入管７２、複数の熱媒体チューブ７１、熱媒体流出管７３の順に流通する。
【００３３】
このとき、熱媒体流通ユニット７０において、熱媒体流入管７２を流通する熱媒体は、外周部に周方向にわたって互いに周方向に間隔をおいて設けられた複数の連通孔７２ａを介して熱媒体チューブ７１内に流入する。このため、熱媒体チューブ７１に流入する熱媒体は、図４に示すように、熱媒体チューブ７１の内部空間における、熱媒体流通方向だけでなく、熱媒体流通方向上流側の全体に行き渡る。また、熱媒体チューブ７１における熱媒体流出管７３の近傍の熱媒体は、外周部に周方向にわたって互いに周方向に間隔をおいて設けられた複数の連通孔７３ａを介して熱媒体流出管７３内に流入する。このため、熱媒体チューブ７１から流出する熱媒体は、図４に示すように、熱媒体チューブ７１の内部空間における、熱媒体流通方向上流側からだけでなく、熱媒体流通方向下流側の全体から熱媒体流出管７３に流入する。
【００３４】
このように、本実施形態の熱交換器によれば、第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０及び熱媒体流通ユニット７０は、アルミニウム合金からなる。
【００３５】
これにより、第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０及び熱媒体流通ユニット７０を含む加熱用熱交換器２２及び冷却用熱交換器２３の質量を小さくすることで軽量化を図ることができ、車両の燃費性能及び運動性能を向上させることが可能となる。また、第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０及び熱媒体流通ユニット７０を車両用空気調和装置１の他の構成部材と同様の材質によって形成することで、異なる種類の金属を接続することによる腐食の発生を防止することが可能となる。
【００３６】
また、冷媒回路２０は、車室Ａ外に設けられ、加熱用熱媒体回路３０及び冷却用熱媒体回路４０は、車両における車室Ａ外及び車室Ａ内にわたって設けられている。
【００３７】
これにより、高圧となる冷媒回路２０が車室Ａ内に位置しないため、冷媒回路２０の破損等が生じた場合における搭乗者の安全性を向上させることが可能となる。
【００３８】
また、熱媒体チューブ７１、熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３の少なくとも内面側は、亜鉛を含むアルミニウム合金からなる。
【００３９】
これにより、熱媒体の流通によって熱媒体チューブ７１、熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３が腐食することによる穴開きの発生を防止することが可能となる。
【００４０】
また、冷媒は、二酸化炭素である。
【００４１】
これにより、環境に与える影響を最小限とすることができるとともに、冷媒回路２０から冷媒が漏洩した場合等における安全性を向上させることが可能となる。
【００４２】
尚、前記実施形態では、加熱用熱交換器２２及び冷却用熱交換器２３において冷媒と熱交換する熱媒体として不凍液を示したが、これに限られるものではない。冷媒と熱交換する熱媒体としては、水等の液体を適用することが可能である。
【００４３】
また、前記実施形態では、熱媒体流通ユニット７０に対して第１及び第２冷媒流通ユニット５０，６０を組み付けた熱交換器を示したが、これに限られるものではない。熱媒体流通ユニット７０に対して１つの冷媒流通ユニットを組み付けた熱交換器や、熱媒体流通ユニット７０に対して３以上の冷媒流通ユニットを組み付けた熱交換器であっても、本発明を適用することが可能である。
【００４４】
また、前記実施形態では、２つの熱媒体チューブ７１と、熱媒体チューブ７１の間と両外面側の平坦部にそれぞれに当接する３つの冷媒チューブ５３，６３と、からなる熱交換器を示したが、これに限られるものではない。例えば、１つの熱媒体チューブの一方の平坦部に当接する１つの冷媒チューブを有する熱交換器や、１つの熱媒体チューブの両方の平坦部に当接する２つの冷媒チューブを有する熱交換器であっても、本発明を適用することが可能である。また、３つ以上の熱媒体チューブのそれぞれの間と外側に当接する複数の冷媒チューブを有する熱交換器であっても、本発明を適用することが可能である。
【００４５】
また、前記実施形態では、加熱用熱交換器２２及び冷却用熱交換器２３を、アルミニウム合金から形成したものを示したが、アルミニウムのみから形成するようにしてもよい。
【００４６】
また、前記実施形態では、熱媒体チューブ７１、熱媒体流入管７２及び熱媒体流出管７３の熱媒体が接する内面側を、亜鉛を含むアルミニウム合金の層を有するクラッド材から形成したものを示したが、これに限られるものではない。熱媒体チューブ、熱媒体流入管及び熱媒体流出管は、少なくとも熱媒体が接する部分が、亜鉛を含むアルミニウム合金から形成されていればよい。例えば、熱媒体チューブ、熱媒体流入管及び熱媒体流出管の全体を、亜鉛を含むアルミニウム合金から形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１…車両用空気調和装置、２０…冷媒回路、２２…加熱用熱交換器、２３…冷却用熱交換器、５０…第１冷媒流通ユニット、６０…第２冷媒流通ユニット、７０…熱媒体流通ユニット、７１…熱媒体チューブ、７２…熱媒体流入管、７３…熱媒体流出管、Ａ…車室。
【図１】
2017219296.tif 000003
【図２】
2017219296.tif 000004
【図３】
2017219296.tif 000005
【図４】
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