WO2020170651A1 - 複合型熱交換器 - Google Patents

Abstract

本開示は、熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることにより、エネルギー効率を高めることのできる複合型熱交換器、を提供することを目的とする。　複合型熱交換器（１０）は、第１流体と空気との間で熱交換を行う第１熱交換器（１００）と、第２流体と空気との間で熱交換を行う第２熱交換器（２００）と、を備える。前記第１熱交換器が有する第１フィン、及び前記第２熱交換器が有する第２フィンは、接続部（３３０）を介して互いに接続され、全体が一体のフィン（３００）として構成されている。前記接続部には、前記第１フィンと前記第２フィンとの間における熱伝導を促進するための熱伝導促進部（３５０）が形成されている。前記熱伝導促進部は、前記接続部のうち、空気流れ方向に沿った少なくとも一方側の端部となる位置まで伸びるように形成されている。

Description

複合型熱交換器 関連出願の相互参照

　本出願は、2019年2月18日に出願された日本国特許出願2019-026846号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。

　本開示は複合型熱交換器に関する。

　複合型熱交換器とは、複数の熱交換器を組み合わせて１つのユニットとしたものであり、例えば車両に搭載されるものである。複合型熱交換器が備えるそれぞれの熱交換器では、空気と流体との間で熱交換が行われる。下記特許文献１には、空調装置用のコンデンサと、エンジン冷却用のラジエータとを組み合わせた構成の複合型熱交換器が記載されている。コンデンサでは、空気との熱交換によって冷媒が冷却される。ラジエータでは、やはり空気との熱交換によって冷却水が冷却される。

　複合型熱交換器を構成するそれぞれの熱交換器は、流体が内部を通るチューブと、互いに隣り合うチューブの間に配置されたフィンと、を備えている。複合型熱交換器では、それぞれの熱交換器が備えるフィンを一体のものとし、これにより部品点数を削減することが行われている。このような構成においては、一方の熱交換器が備えるフィンと、他方の熱交換器が備えるフィンと、の間が接続された状態となっている。

　ところで、エンジン冷却用のラジエータに流入する冷却水の温度は、コンデンサに流入する冷媒の温度に比べて高温となっていることが多い。このため、ラジエータからの熱が、フィンの接続部分を介した熱伝導によってコンデンサに伝えられ、コンデンサにおける放熱が十分には行われなくなってしまうことが懸念される。

　そこで、下記特許文献１に記載されている複合型熱交換器においては、比較的幅の狭い結合部のみにおいて２つのフィンが接続されており、他の部分においては２つのフィンが分離された構成となっている。これにより、ラジエータからの熱が、フィンを介してコンデンサに伝えられてしまうことを防止している。

特開２００１－１７４１７９号公報

　近年では、エンジンを備えない電動車両の普及が始まっている。このような電動車両においては、ラジエータに流入する冷却水の温度が、コンデンサに流入する冷媒の温度に比較的近くなる。そこで、本発明者らは、複合型熱交換器が備える複数の熱交換器の間で、フィンを介して積極的に熱伝導を行わせることについて検討を進めている。例えば、冷却水の温度が冷媒の温度よりも低くなるような場合には、コンデンサからの熱が、フィンを介した熱伝導によりラジエータへと伝えられるようにすることで、冷媒を循環させるためのコンプレッサの動作負荷を低減することができる。その結果、複合型熱交換器が設けられた冷凍サイクルのエネルギー効率を高めることが可能となる。

　一方、フィンには空気との熱交換、具体的には熱伝達を促進するため複数のルーバーが形成されている。しかし、ルーバーは熱伝導を阻害してしまうため、熱伝導を優先させるとルーバーの数を低減する必要が生じ、結果的にフィンにおける熱伝達が低減し、複合型熱交換器全体の熱交換器性能が低下してしまう。

　本開示は、熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることにより、エネルギー効率を高めることのできる複合型熱交換器、を提供することを目的とする。

　本開示に係る複合型熱交換器は、第１流体と空気との間で熱交換を行う第１熱交換器と、第２流体と空気との間で熱交換を行う第２熱交換器と、を備える。第１熱交換器は、第１流体が通る複数の第１チューブと、互いに隣り合う第１チューブの間に配置された第１フィンと、を有するものである。第２熱交換器は、第２流体が通る複数の第２チューブと、互いに隣り合う第２チューブの間に配置された第２フィンと、を有するものである。第１フィン及び第２フィンは、接続部を介して互いに接続され、全体が一体のフィンとして構成されたものである。接続部には、第１フィンと第２フィンとの間における熱伝導を促進するための熱伝導促進部が形成されている。第１熱交換器と第２熱交換器とが並んでいる方向を空気流れ方向としたときに、熱伝導促進部は、接続部のうち、空気流れ方向に沿った少なくとも一方側の端部となる位置まで伸びるように形成されている。

　上記構成の複合型熱交換器では、第１熱交換器が有する第１フィンと、第２熱交換器が有する第２フィンとの間が、接続部を介して互いに接続されている。また、接続部には熱伝導促進部が形成されており、これにより第１フィンと第２フィンとの間における熱伝導が促進される。

　上記のような構成においては、第１熱交換器と第２熱交換器との間で、フィンを介した熱伝導が従来に比べて効率的に行われる。その結果、一方の熱交換器において流体からの放熱をより効果的に行うこと等が可能となるので、複合型熱交換器が設けられたシステムのエネルギー効率を高めることが可能となる。

　尚、以上に述べたような複合型熱交換器の構成は、ラジエータとコンデンサを組み合わせてなる複合型熱交換器に限らず、他の複合型熱交換器にも適用することができる。例えば、モータジェネレータ冷却用のラジエータと、電池冷却用の熱交換器と、を組み合わせてなる複合型熱交換器にも適用することができる。

　本開示によれば、熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることにより、エネルギー効率を高めることのできる複合型熱交換器、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る複合型熱交換器の全体構成を示す図である。 図２は、図１のＡ部を拡大して示す図である。 図３は、図１の複合型熱交換器が備えるフィンの構成を示す図である。 図４は、図３のＡ－Ａ断面の一部、及びＢ－Ｂ断面の一部を、それぞれ模式的に示す図である。 図５は、フィンに熱伝導促進部を形成したことの効果について説明するための図である。 図６は、フィンの形状と放熱量との関係について説明するための図である。 図７は、第１実施形態の変形例に係る複合型熱交換器、が備えるフィンの構成を示す図である。 図８は、第２実施形態に係る複合型熱交換器、が備えるフィンの構成を示す図である。 図９は、第３実施形態に係る複合型熱交換器、が備えるフィンの構成を示す図である。 図１０は、第４実施形態に係る複合型熱交換器、が備えるフィンの構成を示す図である。 図１１は、第５実施形態に係る複合型熱交換器、が備えるフィンの構成を示す図である。

　以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

　第１実施形態について説明する。本実施形態に係る複合型熱交換器１０は、不図示の車両に搭載されるものであり、当該車両において循環する各種流体の温度調整を行うためのものである。複合型熱交換器１０が搭載される車両は、モータジェネレータの駆動力によって走行する電動車両である。図１に示されるように、複合型熱交換器１０は、ラジエータ１００と、コンデンサ２００とを備えている。複合型熱交換器１０は、これら２つの熱交換器を組み合わせて一体とすることにより構成されている。

　ラジエータ１００は、冷却水と空気との間で熱交換を行うための熱交換器である。当該冷却水は、モータジェネレータやインバータ、電池等の車載電気機器と、ラジエータ１００との間を循環している。車載電気機器を通り高温となった冷却水は、ラジエータ１００を通る際において空気により冷却され、その温度を低下させる。冷却水が循環する経路の途中には、不図示の冷却水用ポンプが設けられている。冷却水用ポンプは、車両に搭載されたバッテリから供給される電力により動作する。

　ラジエータ１００は、上記のように複合型熱交換器１０が備える熱交換器の１つであって、本実施形態における「第１熱交換器」に該当する。また、ラジエータ１００における熱交換に供される冷却水は、本実施形態における「第１流体」に該当する。

　コンデンサ２００は、冷媒と空気との間で熱交換を行うための熱交換器である。コンデンサ２００は、車両に搭載される空調装置の一部であって、空調装置を構成するヒートポンプシステムの一部として設けられている。空調装置によって車室内の冷房が行われる際には、コンデンサ２００では、冷媒から空気への放熱が行われる。ヒートポンプシステムにおいて冷媒が循環する経路の途中には、不図示の冷媒用コンプレッサが設けられている。冷媒用コンプレッサは、車両に搭載されたバッテリから供給される電力により動作する。

　コンデンサ２００は、上記のように複合型熱交換器１０が備える熱交換器の１つであって、本実施形態における「第２熱交換器」に該当する。また、コンデンサ２００における熱交換に供される冷媒は、本実施形態における「第２流体」に該当する。

　ラジエータ１００及びコンデンサ２００の具体的な構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。

　ラジエータ１００は、タンク１１０、１２０と、チューブ１３０と、フィン３１０と、を備えている。タンク１１０は、外部から供給される冷却水を受け入れて、これをそれぞれのチューブ１３０へと分配するための容器である。タンク１１０は、上下方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。

　タンク１１０の内部のうち、その上下方向に沿った略中央となる位置には、不図示のセパレータが配置されている。タンク１１０の内部空間は、当該セパレータによって上下２つの空間に分けられている。後に説明するように、タンク１２０の内部空間にもこれと同様のセパレータ４１０が配置されている。タンク１１０の内部に配置されるセパレータの形状は、図２に示されるセパレータ４１０の形状と同じである。

　タンク１１０のうちセパレータよりも上方側の部分には、供給口１４１が設けられている。また、タンク１１０のうちセパレータよりも下方側の部分には、供給口１４３が設けられている。供給口１４１、１４３はいずれも、外部から供給される冷却水の入口である。

　タンク１２０は、チューブ１３０を通った冷却水を受け入れて、これを外部へと排出するための容器である。タンク１２０は、タンク１１０と同様に、上下方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。尚、図１及び図２においては、タンク１２０の内部構造を示すため、後述のタンク２２０と共にタンク１２０を分解した状態が示されている。

　タンク１２０の内部のうち、その上下方向に沿った略中央となる位置には、セパレータ４１０が配置されている。タンク１２０の内部空間は、セパレータ４１０によって上下２つの空間に分けられている。セパレータ４１０は、タンク１１０の内部に配置されたセパレータと同じ高さの位置に配置されている。

　タンク１２０のうちセパレータ４２０よりも上方側の部分には、排出口１４２が設けられている。また、タンク１２０のうちセパレータ４２０よりも下方側の部分には、排出口１４４が設けられている。排出口１４２、１４４はいずれも、タンク１２０から外部へと排出される冷却水の出口である。

　チューブ１３０は、冷却水の通る流路が内部に形成された管状の部材である。チューブ１３０は、その長手方向に対して垂直な断面の形状が扁平形状となっている。チューブ１３０は、その主面の法線方向を上下方向に沿わせた状態で、タンク１１０とタンク１２０との間に配置されている。チューブ１３０は複数設けられており、これらがタンク１１０の長手方向に沿って並ぶように配置されている。

　それぞれのチューブ１３０は、その長手方向に沿った一端がタンク１１０に接続されており、他端がタンク１２０に接続されている。タンク１１０の内部空間とタンク１２０の内部空間との間は、それぞれのチューブ１３０によって連通されている。チューブ１３０は、その内部を第１流体である冷却水が通るものであり、本実施形態における「第１チューブ」に該当する。

　フィン３１０は、金属板を波状に折り曲げることにより形成されたコルゲートフィンである。図２に示されるように、フィン３１０は、互いに隣り合うチューブ１３０の間となる位置に配置されている。つまり、ラジエータ１００においては、チューブ１３０とフィン３１０とが上下方向に沿って交互に並ぶように配置されている。尚、図１においてはフィン３１０の図示が省略されている。

　フィン３１０は、その山部及び谷部の頂点が、隣にあるチューブ１３０に対してろう接されている。フィン３１０が設けられていることにより、空気との接触面積が大きくなっており、ラジエータ１００における熱交換の効率が高められている。フィン３１０は、本実施形態における「第１フィン」に該当する。フィン３１０の具体的な構成については後に説明する。

　供給口１４１からタンク１１０に供給された冷却水は、タンク１１０内のセパレータよりも上方側にある各チューブ１３０へと分配される。当該冷却水は、それぞれのチューブ１３０を通った後、タンク１２０の内部のうちセパレータ４１０よりも上方側の空間へと流入し、排出口１４２から外部へと排出される。

　冷却水は、セパレータよりも上方側にある各チューブ１３０の内部を通る際に、外部を通る空気との熱交換によって冷却される。当該空気は、複合型熱交換器１０の近傍に配置された不図示のファンによって送り込まれるものである。複合型熱交換器１０を空気が通過する方向は、タンク１１０の長手方向、及びチューブ１３０の長手方向のいずれに対しても垂直な方向であって、図１においては紙面手前側から奥側へと向かう方向である。

　供給口１４３からタンク１１０に供給された冷却水は、タンク１１０内のセパレータよりも下方側にある各チューブ１３０へと分配される。当該冷却水は、それぞれのチューブ１３０を通った後、タンク１２０の内部のうちセパレータ４１０よりも下方側の空間へと流入し、排出口１４４から外部へと排出される。

　冷却水は、セパレータよりも下方側にある各チューブ１３０の内部を通る際に、外部を通る空気との熱交換によって冷却される。当該空気は、上記のように不図示のファンによって送り込まれるものである。

　以上のように、ラジエータ１００においては、セパレータよりも上方側の部分及び下方側の部分のそれぞれが、別々の熱交換器として機能する構成となっている。例えば、モータジェネレータを通過した後の冷却水が供給口１４１から供給され、電池を通過した後の冷却水が供給口１４３から供給されることとすれば、それぞれの冷却対象を互いに異なる温度に維持することが可能となる。

　図１においては、ラジエータ１００を空気が通過する方向をｘ方向としており、同方向に沿ってｘ軸を設定している。また、ｘ方向に垂直な方向であって、タンク１１０からタンク１２０へと向かう方向をｙ方向としており、同方向に沿ってｙ軸を設定している。更に、ｘ方向及びｙ方向のいずれに対しても垂直な方向であって、タンク１１０の長手方向に沿って下方から上方へと向かう方向をｚ方向としており、同方向に沿ってｚ軸を設定している。以下においては、以上のように定義されたｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向を用いて説明を行う。

　コンデンサ２００は、タンク２１０、２２０と、チューブ２３０と、フィン３２０と、を備えている。後に説明するように、タンク２１０は、一部のチューブ２３０から流入する冷媒を受け入れて、これを他のチューブ２３０へと分配するための容器である。タンク２１０は、ｚ方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。タンク２１０は、ラジエータ１００のタンク１１０に対し、ｘ方向側において隣り合う位置に配置されている。タンク２１０とタンク１１０とは互いに一体となっている。

　タンク２２０は、外部から供給される冷媒を受け入れて、これをそれぞれのチューブ２３０へと分配するための容器である。また、タンク２２０は、それぞれのチューブ２３０を通った冷媒を受け入れて、これを外部へと排出するための容器としても機能する。タンク２２０は、タンク２１０と同様に、ｚ方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。タンク２２０は、ラジエータ１００のタンク１２０に対し、ｘ方向側において隣り合う位置に配置されている。タンク２２０とタンク１２０とは互いに一体となっている。

　タンク２２０の内部のうち、その上下方向に沿った中央よりも下方側となる位置には、セパレータ４２０が配置されている。タンク２２０の内部空間は、セパレータ４２０によって上下２つの空間に分けられている。

　タンク２２０のうちセパレータ４２０よりも上方側の部分には、供給口２４１が設けられている。供給口２４１は、外部から供給される冷媒の入口である。タンク２２０のうちセパレータ４２０よりも下方側の部分には、排出口２４２が設けられている。排出口２４２は、タンク２２０から外部へと排出される冷媒の出口である。

　チューブ２３０は、冷媒の通る流路が内部に形成された管状の部材である。チューブ２３０は、その長手方向に対して垂直な断面の形状が扁平形状となっている。チューブ２３０は、その主面の法線方向を上下方向に沿わせた状態で、タンク２１０とタンク２２０との間に配置されている。チューブ２３０は複数設けられており、これらがタンク２１０の長手方向に沿って並ぶように配置されている。

　それぞれのチューブ２３０は、その長手方向に沿った一端がタンク２１０に接続されており、他端がタンク２２０に接続されている。タンク２１０の内部空間とタンク２２０の内部空間との間は、それぞれのチューブ２３０によって連通されている。チューブ２３０は、その内部を第２流体である冷媒が通るものであり、本実施形態における「第２チューブ」に該当する。チューブ２３０の本数は、チューブ１３０の本数と同じである。また、各チューブ２３０が配置されている位置の高さは、各チューブ１３０が配置されている位置の高さと同じである。

　フィン３２０は、金属板を波状に折り曲げることにより形成されたコルゲートフィンである。図３に示されるように、フィン３２０は、互いに隣り合うチューブ２３０の間となる位置に配置されている。つまり、コンデンサ２００においては、チューブ２３０とフィン３２０とが上下方向に沿って交互に並ぶように配置されている。

　フィン３２０は、その山部及び谷部の頂点が、隣にあるチューブ２３０に対してろう接されている。フィン３２０が設けられていることにより、空気との接触面積が大きくなっており、コンデンサ２００における熱交換の効率が高められている。フィン３２０は、本実施形態における「第２フィン」に該当する。フィン３２０の具体的な構成については後に説明する。

　供給口２４１からタンク２２０に供給された冷媒は、タンク２２０内のセパレータ４２０よりも上方側にある各チューブ２３０へと分配される。当該冷媒は、それぞれのチューブ２３０を通り、タンク２１０へと供給される。

　タンク２１０に供給された冷媒は、タンク２２０内のセパレータ４２０よりも下方側にある各チューブ２３０へと分配される。冷媒は、これらのチューブ２３０を通り、タンク２２０のうちセパレータ４２０よりも下方側の空間へと流入した後、排出口２４２から外部へと排出される。

　冷媒は、セパレータ４２０よりも上方側にある各チューブ２３０の内部を通る際に、外部を通る空気との熱交換によって冷却され、気相から液相へと変化する。当該空気は、ラジエータ１００を通過した後の空気である。複合型熱交換器１０では、ラジエータ１００とコンデンサ２００とが並んでいる方向が、ｘ方向、すなわち空気の流れ方向となっている。

　上記の熱交換によって液相へと変化した冷媒は、セパレータ４２０よりも下方側にある各チューブ２３０の内部を通る際に、再び空気との熱交換によって冷却される。これにより、冷媒の過冷却度が高められる。ラジエータ１００のうちセパレータ４２０よりも下方側の部分は、所謂「サブクール部」として機能する部分となっている。

　図３を参照しながら、フィン３１０及びフィン３２０の構成について説明する。図３では、互いに同じ高さとなる位置に配置された一対のフィン３１０及びフィン３２０を、ｙ方向に沿って見た状態が描かれている。また、図３では、上記のフィン３１０が接合されている上下一対のチューブ１３０、及び、上記のフィン３２０が接合されている上下一対のチューブ２３０、も描かれている。

　図３に示されるように、同じ高さの位置に配置されたフィン３１０及びフィン３２０は、接続部３３０を介して互いに接続されており、その全体が一体のフィン３００として構成されている。当該構成は、全てのフィン３１０及びフィン３２０についても同様となっている。つまり、複合型熱交換器１０においては、ラジエータ１００とコンデンサ２００との間で、フィン３００が互いに共有された状態となっている。

　図３においては、フィン３００のうち、ｘ方向に沿ってチューブ１３０に接合されている部分と接合されていない部分との境界が、点線ＤＬ２１により示されている。また、フィン３００のうち、ｘ方向に沿ってチューブ２３０に接合されている部分と接合されていない部分との境界が、点線ＤＬ２２により示されている。上記の接続部３３０とは、フィン３００のうち点線ＤＬ２１と点線ＤＬ２２との間の部分のことである。図３では、このような接続部３３０の範囲が矢印ＡＲ２で示されている。

　図４（Ａ）には、図３のＡ－Ａ断面の一部が模式的に示されている。図４（Ｂ）には、図３のＢ－Ｂ断面の一部が模式的に示されている。これらの図及び図３に示されるように、フィン３００には複数のルーバー３４１、３４２が形成されている。ルーバー３４１、３４２は、フィン３００にｚ方向った切り込みＣＴを複数形成した上で、フィン３００のうち互いに隣り合う切り込みＣＴの間の短冊状の部分を捩じって変形させたものである。ルーバー３４１、３４２では、通過する空気の流れが乱されることにより熱伝達率が向上し、空気との間における伝熱が促進される。

　ｚ方向に沿ったルーバー３４１、３４２の寸法のことを、以下では「ルーバー長さ」とも称する。ｚ方向は、複数のチューブ１３０又はチューブ２３０が並んでいる方向である。当該方向のことを「積層方向」と定義すると、上記のルーバー長さは、この積層方向に沿ったルーバー３４１、３４２の寸法、ということができる。

　図３に示されるように、フィン３００のうち接続部３３０及びその近傍においては、他の部分に比べてルーバー長さが短くなっている。図３では、このように短くなっているルーバーが「ルーバー３４２」として表記されており、それ以外のルーバーが「ルーバー３４１」として表記されている。

　図３においては、ルーバー３４２が形成されている範囲のうち－ｘ方向側の端部の位置が、点線ＤＬ１１により示されている。また、ルーバー３４２が形成されている範囲のうちｘ方向側の端部の位置が、点線ＤＬ１２により示されている。

　ところで、ルーバー３４１、３４２が形成されている部分では、切り込みＣＴで分断されていることにより、ルーバー長さが長いほどｘ方向に沿った熱伝導が阻害されることとなる。換言すれば、ルーバー長さが短くなっている部分では、他の部分に比べて上記の熱伝導が促進されることとなる。

　従って、フィン３００のうち点線ＤＬ１１と点線ＤＬ１２との間の部分では、ｘ方向に沿った熱伝導が促進される。その結果、フィン３１０とフィン３２０との間における熱伝導が促進されることとなる。そこで、点線ＤＬ１１と点線ＤＬ１２との間の部分のことを、以下では「熱伝導促進部３５０」とも表記する。図３では、このような熱伝導促進部３５０の範囲が矢印ＡＲ１で示されている。

　熱伝導促進部３５０は、第１フィンであるフィン３１０と、第２フィンであるフィン３２０と、の間における熱伝導を促進するために形成されている。熱伝導促進部３５０では上記のように、他の部分に比べてルーバー長さが短くなっており、これによりフィン３１０とフィン３２０との間における熱伝導が促進されている。

　尚、ルーバー３４１が形成されている部分では、切り込みＣＴによって熱伝導が阻害されてしまうため、熱伝導のみを優先させる場合にはルーバー３４１の数を低減する必要が生じる。その結果、フィン３００における熱伝達が低減し、複合型熱交換器１０の全体の熱交換器性能が低下してしまうこととなってしまう。しかしながら、本実施形態では、接続部３３０にルーバー３４１を設けながらも熱伝導を促進する構成となっているので、熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることが可能となっている。

　熱伝導促進部３５０が形成されていることの効果について、図５を参照しながら説明する。図５（Ａ）には、比較例に係る複合型熱交換器１０の構成が模式的に示されている。この比較例では、複合型熱交換器１０が搭載されている車両が、本実施形態のような電動車両ではなく、エンジンを備えた車両となっている。このため、この比較例においては、エンジンを通過した後の高温の冷却水がラジエータ１００に供給される。その結果、ラジエータ１００に流入する冷却水の温度は、コンデンサ２００に流入する冷媒の温度に比べて著しく高温となっている。

　このような構成においては、ラジエータ１００からの熱が、フィン３００の接続部３３０を介した熱伝導によってコンデンサ２００に伝えられ、コンデンサ２００における放熱が十分には行われなくなってしまう可能性がある。このため、この比較例においては、フィン３００に切り込み３９０を形成することにより、ｚ方向に沿った接続部３３０の幅寸法を小さくしている。これにより、接続部３３０を介した熱伝導を抑制し、上記のような問題が生じないようにしている。

　図５（Ｂ）には、本実施形態に係る複合型熱交換器１０の構成が模式的に示されている。本実施形態では、複合型熱交換器１０が電動車両に搭載されていることにより、ラジエータ１００に供給される冷却水の温度が低温となっている。この場合、コンデンサ２００からの熱がフィン３００を介して低温のラジエータ１００へと伝えられると、コンデンサ２００における冷媒の冷却がより効率的に行われることとなる。その結果、冷凍サイクルに設けられた冷媒用コンプレッサの動作負荷を低減することが可能となる。

　そこで、本実施形態に係る複合型熱交換器１０では、フィン３００における熱伝導をより積極的に行わせるために、接続部３３０に上記の熱伝導促進部３５０を形成することとしている。これにより、ラジエータ１００とコンデンサ２００との間における伝熱量を増加させ、上記のように冷媒用コンプレッサの動作負荷を低減している。

　尚、室外機であるコンデンサ２００が、暖房時において蒸発器として用いられるような場合には、熱伝導促進部３５０を介してラジエータ１００からコンデンサ２００へと熱が移動することとなる。この場合、低温となったチューブ２３０やフィン３２０に付着した霜を、ラジエータ１００からの伝熱によって除去できるという利点が得られる。

　図３に示されるように、本実施形態における熱伝導促進部３５０は、接続部３３０のみならず、接続部３３０の外側に亘る範囲にまで形成されている。換言すれば、熱伝導促進部３５０は、空気流れ方向であるｘ方向に沿って、フィン３００のうちチューブ１３０やチューブ２３０に接合されている部分にまで亘るように形成されている。チューブ１３０に接合されている部分とは、図３において点線ＤＬ２１よりも－ｘ方向側の部分である。チューブ２３０に接合されている部分とは、図３において点線ＤＬ２２よりもｘ方向側の部分である。

　熱伝導促進部３５０が上記のような範囲に形成されていることの理由について、図６を参照しながら説明する。図６（Ａ）の横軸に示される「Ｌ」とは、図３に示されるように、点線ＤＬ２２から点線ＤＬ１２までのｘ軸に沿った距離のことである。図６（Ａ）は、上記のＬを変化させていった場合において、コンデンサ２００から熱伝導によりラジエータ１００へと伝えられる熱量がどのように変化するかを示している。当該熱量のことを、以下では「熱伝導量」と表記する。図６（Ａ）に示されるように、Ｌが大きくなるほど、フィン３００における熱伝導が阻害されにくくなるので、上記の熱伝導量は大きくなる。

　図６（Ｂ）は、上記のＬを変化させていった場合において、コンデンサ２００からフィン３００を介して空気へと伝えられる熱量がどのように変化するかを示している。当該熱量のことを、以下では「熱伝達量」と表記する。図６（Ｂ）に示されるように、Ｌが大きくなるほど、ルーバー３４２等による熱伝達率向上の効果が小さくなるので、上記の熱伝達量は小さくなる。

　図６（Ｃ）は、上記のＬを変化させていった場合において、上記の熱伝導量と熱伝達量との合計値がどのように変化するかを示している。当該合計値のことを、以下では「放熱量」と表記する。図６（Ｃ）に示されるように、放熱量は、Ｌが大きくなるに従って上昇するのであるが、更にＬが大きくなると下降する。このため、放熱量は、Ｌの値が概ね０からｘ１までの範囲において最大となっている。本発明者らが実験などにより確認したところによれば、上記のｘ１の値は約３ｍｍであった。

　そこで、本実施形態では、Ｌの値を３ｍｍとすることで、コンデンサ２００からの放熱量が最大化されている。これにより、冷媒用コンプレッサの動作負荷を更に低減している。Ｌの値は、０ｍｍから３ｍｍの範囲で適宜調整すればよい。Ｌの値を０ｍｍとした場合には、熱伝導促進部３５０の範囲は接続部３３０の範囲に一致することとなる。尚、放熱量が十分に確保される場合には、熱伝導促進部３５０の範囲を、接続部３３０の範囲よりも狭くしてもよい。

　Ｌの値が０である場合には、熱伝導促進部３５０は、接続部３３０のうち空気流れ方向に沿った端部となる位置まで伸びていることとなる。熱伝導促進部３５０は、接続部３３０のうち、空気流れ方向に沿った少なくとも一方側の端部となる位置まで伸びるように形成されていることが好ましい。つまり、熱伝導促進部３５０のｘ方向側の端部が、点線ＤＬ２２の位置又は更にｘ方向側となる位置まで伸びているという条件、及び、熱伝導促進部３５０の－ｘ方向側の端部が点線ＤＬ２１の位置又は更に－ｘ方向側となる位置まで伸びているという条件、のいずれかもしくは両方の条件を満たしていることが好ましい。

　その他の工夫点について説明する。図３に示されるように、本実施形態では、熱伝導促進部３５０に形成されているそれぞれのルーバー３４２が、フィン３００のうち積層方向に沿った中央となる位置に形成されている。これにより、熱伝導促進部３５０においては、ルーバー３４２よりもｚ方向側の部分、及びルーバー３４２よりも－ｚ方向側の部分のそれぞれが、広く確保されている。このような構成においては、フィン３００のうち、チューブ１３０及びチューブ２３０の近傍となる位置において、熱伝導の経路が広く確保されるので、フィン３００を介した熱伝導を更に促進することが可能となっている。

　第１実施形態の変形例について、図７を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器１０は、フィン３００に形成されたルーバー３４２等の配置においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

　本実施形態では、熱伝導促進部３５０が形成されている範囲のうち－ｘ方向側の端部の位置、すなわち点線ＤＬ１１で示される位置が、第１実施形態の場合よりもｘ方向側の位置となっている。一方、ルーバー３４２が形成されている範囲のうちｘ方向側の端部の位置、すなわち点線ＤＬ１２で示される位置については、第１実施形態の場合と同様である。

　このように、本実施形態の熱伝導促進部３５０は、フィン３２０側の部分においてのみ、ｘ方向に沿ってチューブ２３０に接合されている部分にまで亘るように形成されている。このような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果が得られる。

　第２実施形態について、図８を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器１０は、熱伝導促進部３５０の態様においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

　本実施形態では、フィン３１０の全体にルーバー３４１が形成されており、フィン３２０の全体にもルーバー３４１が形成されている。一方、接続部３３０には、ルーバー３４１及びルーバー３４２のいずれも形成されていない。本実施形態の接続部３３０は、その全体が平坦な板状の部分となっており、切り込みＣＴが一切形成されていない。

　接続部３３０では、ｘ方向に沿った熱伝導がルーバー３４１等によっては一切阻害されないので、当該部分においては熱伝導が最大限に促進されている、ということができる。本実施形態では、矢印ＡＲ２で示される接続部３３０の全体が熱伝導促進部３５０となっている。このような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果が得られる。接続部３３０にルーバー３４１やルーバー３４２が形成されていなくても熱伝達が十分に行われる場合には、このような構成としても、熱交換器間における熱伝導と熱伝達を両立させることができる。

　第３実施形態について、図９を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器１０は、接続部３３０の態様においてのみ、上記の第２実施形態と異なっている。以下では、第２実施形態と異なる点について主に説明し、第２実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

　本実施形態では、図８の第２実施形態と同様に、接続部３３０の全体が熱伝導促進部３５０となっている。本実施形態では更に、接続部３３０の一部にディンプル３６０が形成されている。ディンプル３６０は、接続部３３０の一部を、ｙ方向側又は－ｙ方向側に突出するように変形させたものである。

　このような構成においては、フィン３００に沿ってｘ方向側へと流れている空気の一部が、ディンプル３６０に当たってその流れが乱される。これにより、ディンプル３６０及びその近傍における熱伝達率が向上し、空気との間の伝熱が促進される。ディンプル３６０は、空気との間の伝熱を促進するための「熱伝達促進部」に該当する。このような構成においては、第１実施形態で説明した効果に加えて、空気との間の伝熱が促進されるという効果も得られる。

　第４実施形態について、図１０を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器１０は、接続部３３０に形成された熱伝達促進部の態様においてのみ、上記の第３実施形態と異なっている。以下では、第３実施形態と異なる点について主に説明し、第３実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

　本実施形態では、図９のディンプル３６０に換えて突出部３７０が形成されている。突出部３７０は、接続部３３０に図１０の切り込みＣＴ１を形成した上で、ＣＴ１の内側の部分を点線ＤＬ３においてｙ方向側へと曲げることにより斜めに突出させたものである。

　このような構成においては、フィン３００に沿ってｘ方向側へと流れている空気の一部が、突出部３７０に当たってその流れが乱される。これにより、突出部３７０及びその近傍における熱伝達率が向上し、空気との間の伝熱が促進される。このように、突出部３７０は、本実施形態における「熱伝達促進部」に該当する。このような構成においても、第３実施形態で説明したものと同様の効果が得られる。

　第５実施形態について、図１１を参照しながら説明する。本変形例に係る複合型熱交換器１０は、接続部３３０の態様においてのみ、図８の第２実施形態と異なっている。以下では、第２実施形態と異なる点について主に説明し、第２実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

　本実施形態では、接続部３３０のうち－ｚ方向側の端部となる位置に、開口である排水穴３８０が複数形成されている。排水穴３８０は、フィン３００に付着した水を外部に排出するためのものである。

　このような構成においては、外部から侵入した水や結露水などがフィン３００に付着しても、当該水は速やかに排水穴３８０を通じて外部へと排出される。このため、フィン３００に付着した水により空気の流れが阻害されてしまうことが防止される。

　以上においては、複合型熱交換器１０が、ラジエータ１００とコンデンサ２００とを組み合わせた構成である例について説明した。しかしながら、複合型熱交換器１０の構成はこのようなものに限定されない。例えば、コンデンサ２００に換えて、車両に搭載された電池を冷却するための熱交換器が用いられることとしてもよい。この場合、冷却器で冷却された冷却水などの冷媒が、電池を直接又は間接的に冷却することとすればよい。電池は比較的発熱量が大きいので、以上に説明した各実施形態の構成を採用することの効果がより大きくなる。

　以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (6)

1. 　複合型熱交換器（１０）であって、
   　第１流体と空気との間で熱交換を行う第１熱交換器（１００）と、
   　第２流体と空気との間で熱交換を行う第２熱交換器（２００）と、を備え、
   　前記第１熱交換器は、
   　前記第１流体が通る複数の第１チューブ（１３０）と、互いに隣り合う前記第１チューブの間に配置された第１フィン（３１０）と、を有するものであり、
   　前記第２熱交換器は、
   　前記第２流体が通る複数の第２チューブ（２３０）と、互いに隣り合う前記第２チューブの間に配置された第２フィン（３２０）と、を有するものであり、
   　前記第１フィン及び前記第２フィンは、接続部（３３０）を介して互いに接続され、全体が一体のフィン（３００）として構成されたものであり、
   　前記接続部には、
   　前記第１フィンと前記第２フィンとの間における熱伝導を促進するための熱伝導促進部（３５０）が形成されており、
   　前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とが並んでいる方向を空気流れ方向としたときに、
   　前記熱伝導促進部は、前記接続部のうち、前記空気流れ方向に沿った少なくとも一方側の端部となる位置まで伸びるように形成されている複合型熱交換器。
2. 　前記熱伝導促進部は、
   　前記空気流れ方向に沿って、前記フィンのうち前記第１チューブ又は前記第２チューブに接合されている部分にまで亘るように形成されている、請求項１に記載の複合型熱交換器。
3. 　前記フィンには、空気との間の伝熱を促進するための複数のルーバー（３４１，３４２）が形成されており、
   　複数の前記第１チューブ又は前記第２チューブが並んでいる方向を積層方向とし、前記積層方向に沿った前記ルーバーの寸法をルーバー長さとしたときに、
   　前記熱伝導促進部においては、他の部分に比べて前記ルーバー長さが短くなっている、請求項１又は２に記載の複合型熱交換器。
4. 　前記熱伝導促進部に形成されているそれぞれの前記ルーバーは、
   　前記フィンのうち前記積層方向に沿った中央となる位置に形成されている、請求項３に記載の複合型熱交換器。
5. 　前記接続部には、空気との間の伝熱を促進するための熱伝達促進部（３６０，３７０）が形成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合型熱交換器。
6. 　前記接続部には、前記フィンに付着した水を外部に排出するための排水穴（３８０）が形成されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合型熱交換器。

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