JP2008064455A

JP2008064455A - 冷却用熱交換器モジュール

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Publication number: JP2008064455A
Application number: JP2007303807A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Sanada; 良一真田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法を拡大することを抑制する。
【解決手段】冷媒を凝縮させるコンデンサ２と、液相冷媒を冷却するサブクーラ３と、コンデンサ２から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をサブクーラ３に供給するモジュレータ４と、冷媒と異なる流体を冷却する熱交換器５とを有する冷却用熱交換器モジュールにおいて、熱交換器５とサブクーラ３との間にコンデンサを配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサおよびサブクーラ等の蒸気圧縮式冷凍機用の冷却用熱交換器と、オイルクーラ等の冷媒と異なる流体を冷却する熱交換器からなる冷却用熱交換器モジュールに関するもので、車両用の冷却装置に適用して有効である。

複数種類の熱交換器を冷却風流れに対して直列に配置すると、冷却用熱交換器モジュールのうち冷却風の通風方向と平行な部位の寸法が大きくなってしまう。

このため、従来は、複数種類の熱交換器を冷却風流れと直交する方向に並べて、複数種類の熱交換器を一体化している（例えば、特許文献１または２参照）。

なお、コンデンサ等の冷却用熱交換器モジュールは、通常、車両においては、車両前端部に搭載されるため、複数種類の熱交換器を冷却風流れと直交する方向に並べると、冷却用熱交換器モジュールのうち車両前後方向と平行な部位の寸法を小さくすることができる。

また、冷却用熱交換器モジュールのうち車両前後方向と平行な部位の寸法が小さくなると、車両前端部に変形することにより車両前方からの衝撃力を吸収するクラッシャブルゾーン等の衝撃吸収部を容易に確保することができるので、歩行者の保護を図りながら、衝突事故から乗員を保護することができ得る。

因みに、特許文献１に記載の発明は、内燃機関（エンジン）を冷却するためのラジエータと、走行用電動モータおよびこの電動モータを駆動するインバータ回路を冷却するためのラジエータとが一体となった冷却用熱交換器モジュールであり、特許文献２に記載の発明は、空調装置用のコンデンサとオイルクーラとが一体となった冷却用熱交換器モジュールである。
特開２００１−１７４１６８号公報米国特許第６３９４１７６号明細書

ところで、蒸気圧縮式冷凍機に用いられる高圧側の機器としては、コンデンサに加えて、モジュレータおよびサブクーラ等があり、車両側の冷却用熱交換器としては、エンジンオイルやＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）を冷却するオイルクーラ等がある。

本発明は、上記点に鑑み、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法を拡大することを抑制することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、冷媒を凝縮させるコンデンサ（２）と、液相冷媒を冷却するサブクーラ（３）と、コンデンサ（２）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をサブクーラ（３）に供給するモジュレータ（４）と、冷媒と異なる流体を冷却する熱交換器（５）とを有し、熱交換器（５）とサブクーラ（３）との間にコンデンサ（２）が配置されていることを特徴とする。

これにより、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法を拡大することを抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、コンデンサ（２）、サブクーラ（３）および熱交換器（５）は、上方側から熱交換器（５）、コンデンサ（２）、サブクーラ（３）の順に並んでいることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明では、コンデンサ（２）、サブクーラ（３）および熱交換器（５）は、一体化されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明では、熱交換器（５）は、オイルを冷却するオイルクーラであることを特徴とするものである。

因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る冷却用熱交換器モジュールを車両用の冷却装置に適用したものであり、図１は本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールを冷却風流れ下流側から見た正面図であり、図２は本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの車両搭載状態を示す図である。

そして、本実施形態に係る冷却用熱交換器モジュール１は、図１に示すように、車両用蒸気圧縮式冷凍機、つまり車両用空調装置のコンデンサ２、サブクーラ３およびモジュレータ４と、エンジンオイルやＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）を冷却するオイルクーラ５とが一体となったものである。

そして、コンデンサ２、サブクーラ３およびオイルクーラ５は、冷却風の流れに対して並列となるように冷却風の流通方向と直交する上下方向において、上方側から順にオイルクーラ５、コンデンサ２、サブクーラ３の順に並んでおり、モジュレータ４は、コンデンサ２、サブクーラ３およびオイルクーラ５からなる熱交換コア部６の水平方向一端側にて、コンデンサ２、サブクーラ３およびオイルクーラ５の並びに方向、つまり上下方向Ｄに延びている。

なお、コンデンサ２は、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機（図示せず。）から吐出した高温・高圧冷媒を冷却凝縮する高圧側熱交換器であり、サブクーラ３は、コンデンサ２にて凝縮した液相冷媒を更に冷却して冷媒の過冷却度を高かめる過冷却器であり、モジュレータ４は、コンデンサ２から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をサブクーラ３に供給するとともに、余剰冷媒を液相冷媒として蓄える筒状の受液器である。

因みに、蒸気圧縮式冷凍機は、上記した圧縮機、コンデンサ２、モジュレータ４およびサブクーラ３に加えて、サブクーラ３から流出した高圧の液相冷媒を減圧する減圧器、および減圧された低圧の冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器等から構成されている。

また、コンデンサ２およびサブクーラ３は、冷媒が流れる複数本のチューブ（図示せず。）、およびチューブの長手方向両端側に複数本のチューブに連通するヘッダタンク２ａ、３ａ等から構成されており、チューブの長手方向は水平方向に一致し、ヘッダタンク２ａ、３ａの長手方向は鉛直方向に一致している。

また、オイルクーラ５も、コンデンサ２およびサブクーラ３と同様な構造であり、オイルが流れるチューブ（図示せず。）、およびチューブの長手方向両端側に複数本のチューブに連通するヘッダタンク５ａ等から構成されており、チューブの長手方向は水平方向に一致し、ヘッダタンク５ａの長手方向は鉛直方向に一致している。

そして、本実施形態では、コンデンサ２のヘッダタンク２ａ、サブクーラ３のヘッダタンク３ａおよびオイルクーラ５のヘッダタンク５ａは、オイルクーラ５の上端側からサブクーラ３の下端側まで連続して延びる筒状のタンク本体内の空間を、セパレータ等の仕切板にて仕切ることにより構成されている。

つまり、本実施形態では、オイルクーラ５、コンデンサ２およびサブクーラ３は、オイルクーラ５の上端側からサブクーラ３の下端側まで連続して延びる筒状のタンク本体にて一体化されている。なお、チューブ、タンク本体およびセパレータは、ろう接にて一体接合されている。

因みに、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を溶融させないように接合する技術を言う。

そして、融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃以下の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。

また、モジュレータ４は、上下方向に延びる筒状のタンク部およびその上下端を閉塞する蓋部等から構成されたものである。そして、タンク部、つまりモジュレータ４の下端側には、気相冷媒と液相冷媒との密度差を利用して分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口が設けられており、この液相冷媒流出口はサブクーラ３の冷媒入口側に接続されている。

また、モジュレータ４のうち液相冷媒流出口より上方側には、コンデンサ２から流出した冷媒が流入する冷媒流入口が設けられている。なお、本実施形態では、モジュレータ４のタンク部をコンデンサ２およびサブクーラ３のヘッダタンク２ａ、３ａに密着させた状態でろう接しているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、コンデンサ２のヘッダタンク２ａとモジュレータ４との間に断熱用の空間を設けた状態で、コンデンサ２およびサブクーラ３のヘッダタンク２ａ、３ａとモジュレータ４とを一体化してもよい。

また、本実施形態に係るモジュレータ４は、その下端側がサブクーラ３の下端側、つまり熱交換コア部６の下端と同一高さ又は熱交換コア部６の下端より高い位置に位置しているとともに、上端側がオイルクーラ５に対応する部位まで到達している。

このため、モジュレータ４の長手方向寸法、つまり高さ寸法Ｈｏは、並びの方向Ｄと平行な方向におけるコンデンサ２の寸法とサブクーラ３の寸法との和、つまりコンデンサ２の高さ寸法Ｈ１とサブクーラ３の高さ寸法Ｈ２との和より長く、かつ、並びの方向Ｄと平行な方向におけるコンデンサ２の寸法とサブクーラ３の寸法とオイルクーラ５の寸法との和、つまりコンデンサ２の高さ寸法Ｈ１とサブクーラ３の高さ寸法Ｈ２とオイルクーラ５の高さ寸法Ｈ３との和以下となっている。

つまり、コンデンサ２の高さ寸法Ｈ１、サブクーラ３の高さ寸法Ｈ２、オイルクーラ５の高さ寸法Ｈ３およびモジュレータ４の高さ寸法Ｈｏは、Ｈ１＋Ｈ２＜Ｈｏ＜Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３となる関係がある。

また、接続パイプ５ｂは、オイルクーラ５のオイル入口と外部配管（図示せず。）とを繋ぐものであり、接続パイプ５ｃは、オイルクーラ５のオイル出口と外部配管（図示せず。）とを繋ぐものであり、本実施形態では、オイルは、紙面左側からオイルクーラ５に流入して紙面右側からオイルクーラ５外に流出する。

接続パイプ２ｂは、コンデンサ２の冷媒入口と外部配管（図示せず。）とを繋ぐものであり、接続パイプ３ｂは、サブクーラ３の冷媒出口と外部配管（図示せず。）とを繋ぐものである。

そして、本実施形態では、圧縮機から吐出してコンデンサ２に流入した冷媒は、コンデンサ２→モジュレータ４→サブクーラ３の順に流れて減圧器に流入する。

因みに、冷却用熱交換器モジュール１の空気流れ下流側には、図２に示すように、エンジン冷却水と空気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却するラジエータ７、ラジエータ７および冷却用熱交換器モジュール１に冷却風を送風する送風機８等が搭載されている。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

本実施形態では、モジュレータ４の高さ寸法Ｈｏを、コンデンサ２の高さ寸法Ｈ１とサブクーラ３の高さ寸法Ｈ２との和より長く、かつ、コンデンサ２の高さ寸法Ｈ１とサブクーラ３の高さ寸法Ｈ２とオイルクーラ５の高さ寸法Ｈ３との和以下として、その上端側をオイルクーラ５に対応する部位まで延ばしているので、モジュレータ４の幅寸法、つまり水平方向寸法を拡大することなく、モジュレータ４の容積を拡大することができる。

ところで、冷却用熱交換器モジュールの外形寸法、つまり冷却用熱交換器モジュールを搭載するに必要なスペースは、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法で決定される六面体状の空間である。

このとき、冷却用熱交換器モジュールの最大高さ寸法は、コンデンサ２の高さ寸法Ｈ１とサブクーラ３の高さ寸法Ｈ２とオイルクーラ５の高さ寸法Ｈ３との和であり、最大幅寸法は、コンデンサ２の幅法Ｗ１とモジュレータ４の幅寸法Ｗｏとの和である。なお、本実施形態では、コンデンサ２の幅法Ｗ１とサブクーラ３の幅寸法Ｗ２とオイルクーラ５の幅寸法Ｗ３は全て等しい。

このとき、モジュレータ４の幅寸法Ｗｏを大きくしてモジュレータ４の容積を拡大すれば、冷却用熱交換器モジュールの最大幅寸法が拡大して冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法が大きくなってしまうが、本実施形態のごとく、モジュレータ４の上端側がオイルクーラ５に対応する部位までモジュレータ４の高さ寸法Ｈｏを拡大してモジュレータ４の容積を拡大すれば、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法が拡大してしまうことを防止しながら、モジュレータ４の容積を拡大することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、接続パイプ５ｃとモジュレータ４との干渉を避ける必要があるので、モジュレータ４の高さ寸法Ｈｏを、コンデンサ２の高さ寸法Ｈ１とサブクーラ３の高さ寸法Ｈ２とオイルクーラ５の高さ寸法Ｈ３との和と同等まで拡大することができない。

そこで、本実施形態では、図３に示すように、接続パイプ５ｃを冷却風の流通方向と略平行な方向に延びるように突出させることで、接続パイプ５ｃとモジュレータ４とが干渉しないようにしている。

これにより、モジュレータ４の高さ寸法Ｈｏを、コンデンサ２の高さ寸法Ｈ１とサブクーラ３の高さ寸法Ｈ２とオイルクーラ５の高さ寸法Ｈ３との和と同等まで拡大することができるので、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法が拡大してしまうことを防止しながら、モジュレータ４の容積を更に拡大することができる。

（第３実施形態）
第２実施形態では、接続パイプ５ｃを冷却風の流通方向と略平行な方向突出させることで、接続パイプ５ｃとモジュレータ４との干渉を防止したが、本実施形態は、図４に示すように、入口側の接続パイプ部５ｂおよび出口側の接続パイプ部５ｃを共にオイルクーラ５を挟んでモジュレータ４と反対側（紙面左側）に設けることにより、接続パイプ５ｃとモジュレータ４との干渉を防止するものである。

これにより、本実施形態おいても、第２実施形態と同様に、モジュレータ４の高さ寸法Ｈｏを、コンデンサ２の高さ寸法Ｈ１とサブクーラ３の高さ寸法Ｈ２とオイルクーラ５の高さ寸法Ｈ３との和と同等まで拡大することができるので、冷却用熱交換器モジュールの最大外形寸法が拡大してしまうことを防止しながら、モジュレータ４の容積を更に拡大することができる。

なお、本実施形態では、モジュレータ４と反対側に接続パイプ部５ｂ、５ｃを設けるものであるので、その突出方向はいずれの方向であってもよい。

（その他の実施形態）
また、上述の実施形態では、コンデンサ２、サブクーラ３およびオイルクーラ５は上下方向に並んでいたが、本発明はこれに限定されない。

また、上述の実施形態では、オイルクーラ５の上端側からサブクーラ３の下端側まで連続して延びる筒状のタンク本体内の空間をセパレータ仕切ってそれぞれのヘッダタンク５ａ、２ａ、３ｂを構成したが、例えば、セパレータを２枚として、セパレータ間に断熱用の空間を設けてもよい。

また、例えばオイルクーラ５とコンデンサ２との間に流体が流れないダミチューブを配置する等して、異なる熱交換器間を断熱してもよい。

また、上述の実施形態では、コンデンサ２、サブクーラ３、モジュレータ４およびオイルクーラ５を一体化したが、本発明はこれに限定されるものではなく、オイルクーラ５以外の熱交換器（例えば、インタークーラ）とコンデンサ２、サブクーラ３およびモジュレータ４とを一体化してもよい。

なお、インタークーラとは、過給器にて加圧された吸気を冷却する熱交換器である。

また、上述の実施形態では、コンデンサ２、サブクーラ３およびオイルクーラ５を一体化したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンデンサ２、サブクーラ３およびオイルクーラ５を、冷却風の流れに対して並列となるように冷却風の流通方向と直交する方向に並ぶようにそれそれを車両に組み付け固定してもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの正面図である。本発明の第２実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの車両搭載状態を示す図である。本発明の第２実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの正面図である。本発明の第５実施形態に係る冷却用熱交換器モジュールの正面図である。

符号の説明

１冷却用熱交換器モジュール
２コンデンサ
３サブクーラ
４モジュレータ
５オイルクーラ

Claims

冷媒を凝縮させるコンデンサ（２）と、
液相冷媒を冷却するサブクーラ（３）と、
前記コンデンサ（２）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を前記サブクーラ（３）に供給するモジュレータ（４）と、
冷媒と異なる流体を冷却する熱交換器（５）とを有し、
前記熱交換器（５）と前記サブクーラ（３）との間に前記コンデンサ（２）が配置されていることを特徴とする冷却用熱交換器モジュール。
前記コンデンサ（２）、前記サブクーラ（３）および前記熱交換器（５）は、上方側から前記熱交換器（５）、前記コンデンサ（２）、前記サブクーラ（３）の順に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の冷却用熱交換器モジュール。
前記コンデンサ（２）、前記サブクーラ（３）および前記熱交換器（５）は、一体化されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却用熱交換器モジュール。
前記熱交換器（５）は、オイルを冷却するオイルクーラであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却用熱交換器モジュール。