特許第5712973号(P5712973)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5712973
(24)【登録日】2015年3月20日
(45)【発行日】2015年5月7日
(54)【発明の名称】車両用熱交換装置
(51)【国際特許分類】
   F28F 9/02 20060101AFI20150416BHJP
   F28F 9/26 20060101ALI20150416BHJP
【FI】
   F28F9/02 301Z
   F28F9/02 301G
   F28F9/26
【請求項の数】3
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2012-145402(P2012-145402)
(22)【出願日】2012年6月28日
(65)【公開番号】特開2014-9848(P2014-9848A)
(43)【公開日】2014年1月20日
【審査請求日】2014年9月19日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004765
【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100100712
【弁理士】
【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦
(74)【代理人】
【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】岩崎 充
(72)【発明者】
【氏名】松平 範光
【審査官】 柿沼 善一
(56)【参考文献】
【文献】 特開平11−148794(JP,A)
【文献】 特開2010−127508(JP,A)
【文献】 特開2010−175094(JP,A)
【文献】 実開平05−034476(JP,U)
【文献】 特開昭63−254301(JP,A)
【文献】 特開2001−056164(JP,A)
【文献】 特開2008−128627(JP,A)
【文献】 特開平08−313189(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F28F 9/02
F28F 9/26
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部を第1冷媒が流れる第1熱交換器(6)と、
前記第1熱交換器(6)のタンク部(64)内に収容され、内部を冷凍サイクルの高圧の第2冷媒が流れ、第2冷媒と第1冷媒の間で熱交換を行う第2熱交換器(7)とを備えた車両用熱交換装置(4C)であって、
前記第1熱交換器(6)の前記タンク部(64)の上部の開口(64a)に設けられ、内部圧力が規定圧力を超えると内部を大気に開放する圧力開放弁(65)と、
前記タンク部(64)の内部に設けられ、前記圧力開放弁(65)が接続される前記タンク部(64)の前記開口(64a)への冷媒流路を狭くする流路規制部とを備え
前記流路規制部は、前記タンク部(64)の前記開口(64a)に対して間隔を置いて配置された第1規制壁(66)と、
前記第1規制壁(66)に固定され、前記タンク部(64)の前記開口(64a)に向かって突出する第2規制壁(68e)と、
前記第2規制壁(68e)と前記タンク部(64)の内壁のいずれか一方に突設され、前記第2規制壁(68e)が前記タンク部(64)の前記開口(64a)側に変位すると、前記第2規制壁(68e)の変位を阻止するストッパ壁(68f)とを有することを特徴とする車両用熱交換装置(4C)
【請求項2】
請求項1記載の車両用熱交換装置(4C)であって、
記第1規制壁(66)は、脆弱部(66b)を有することを特徴とする車両用熱交換装置(4C)
【請求項3】
請求項1または請求項2記載の車両用熱交換装置(4D)であって、
前記圧力開放弁は、前記第1熱交換器(6)の前記タンク部(64)の冷媒用孔(64b)に装着されるキャップ(69)に設けられたことを特徴とする車両用熱交換装置(4D)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の熱交換器を備えた車両用熱交換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の従来の車両用熱交換装置としては、特許文献1に開示されたものがある。この車両用熱交換装置100は、図示しない車両のエンジンルーム内に設けられ、図13及び図14に示すように、サブラジエータ101のタンク部102内に冷凍サイクルの水冷コンデンサ103を収容している。サブラジエータ101は、複数のチューブ104と、この隣り合うチューブ104間に配置された複数のアウターフィン105と、複数のチューブ104の長手方向の両端に配置された一対の入口側タンク部106、及び出口側タンク部102とを備えている。入口側タンク部106には、図示しない制御機器用の冷却水が流入する流入口107が設けられ、出口側タンク部102には、冷却水が流出する流出口108が設けられている。水冷コンデンサ103は、冷却水が流通する間隔を置いて積層された複数のチューブ111を有する。この各チューブ111の両端位置に、車室空調用の冷媒が流出入する流入口109と流出口110が設けられている。
【0003】
上記構成において、流入口107より流入された制御機器用の冷却水は、一方のタンク部106内より複数のチューブ104内を通って他方のタンク部102に流れて流出口108より排出される。このようにサブラジエータ101内を流れる冷媒は、各チューブ104の通過過程でこれらチューブ104外を通る外部空気と積極的に熱交換し、これによって、制御機器用の冷却水の温度が低下される。また、流入口109より流入された車室空調用の冷媒は、水冷コンデンサ103の各チューブ111内を通って流出口110より排出される。この水冷コンデンサ103のチューブ111内の通過過程でタンク部102内を通る冷却水と熱交換し、これによって、車室空調用の冷媒の温度が低下される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−127508号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、サブラジエータ101のタンク部102内に冷凍サイクルの水冷コンデンサ103を収容した車両用熱交換装置100にあって、水冷コンデンサ103が破損して高圧冷媒がサブラジエータ101のタンク部102内に漏れると、タンク部102内の圧力が高圧となってサブラジエータ101などが破損し、冷媒がサブラジエータ101より車両のエンジンルーム内に噴出するというおそれがある。これにより、噴出した冷媒内には冷凍サイクルの気相冷媒及びオイルが含まれているため、このオイルがエンジンルーム内の例えば補機類を駆動するためのベルトに掛かると、ベルトスリップ等の原因になるという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、第1熱交換器から噴出した冷媒がエンジンルーム内の装置に掛かることに起因する不具合を極力防止することができる車両用熱交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、内部を第1冷媒が流れる第1熱交換器と、前記第1熱交換器のタンク部内に収容され、内部を冷凍サイクルの高圧の第2冷媒が流れ、第2冷媒と第1冷媒の間で熱交換を行う第2熱交換器とを備えた車両用熱交換装置であって、前記第1熱交換器の前記タンク部の上部の開口に設けられ、内部圧力が規定圧力を超えると内部を大気に開放する圧力開放弁と、前記タンク部の内部に設けられ、前記圧力開放弁が接続される前記タンク部の前記開口への冷媒流路を狭くする流路規制部とを備え、前記流路規制部は、前記タンク部の前記開口に対して間隔を置いて配置された第1規制壁と、前記第1規制壁に固定され、前記タンク部の前記開口に向かって突出する第2規制壁と、前記第2規制壁と前記タンク部の内壁のいずれか一方に突設され、前記第2規制壁が前記タンク部の前記開口側に変位すると、前記第2規制壁の変位を阻止するストッパ壁とを有することを特徴とする。
【0010】
前記第1規制壁は、脆弱部を有することが好ましい。
【0011】
前記圧力開放弁は、前記第1熱交換器の前記タンク部に装着されるキャップに設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、第1熱交換器のタンク部内に収容される第2熱交換器が破損し、第2熱交換器から第2冷媒が第1熱交換器のタンク部内に漏れてタンク部の内部圧力が規定圧力を超えると、圧力開放弁によりタンク部の内部を大気に開放し、タンク部内の第1冷媒と第2冷媒が流路規制部により狭くされた冷媒流路を通って圧力開放弁に向かう。ここで、第1冷媒及び第2冷媒の内の気相冷媒は、流路規制部によって流れがあまり規制されることなく圧力開放弁より外部に噴出するが、第1冷媒及び第2冷媒の内の液相冷媒(オイルを含む)は、流路規制部によって規制され、スムーズに流れることができないため、主に気相冷媒の噴出によってタンク部内の圧力が開放される。これにより、第2熱交換器から第2冷媒が第1熱交換器のタンク部内に漏れた際に、第1熱交換器などが破損して冷媒が車両のエンジンルーム内に噴出することを防止できると共に、第1冷媒及び第2冷媒の内の液相冷媒やオイルは圧力開放弁より極力噴射されず、冷媒がエンジンルーム内の装置に掛かることに起因する不具合を極力防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明の第1の実施の形態を示し、車両用熱交換装置を備える車両前部の斜視図である。
図2】本発明の第1の実施の形態を示し、フロントエンドモジュールの分解斜視図である。
図3】本発明の第1の実施の形態を示し、車両用熱交換装置の構成図である。
図4】本発明の第1の実施の形態を示し、車両用熱交換装置の概略斜視図である。
図5】本発明の第1の実施の形態を示し、車両用熱交換装置の要部斜視図である。
図6】本発明の第1の実施の形態を示し、サブラジエータのタンク部の断面図である。
図7】本発明の第2の実施の形態を示し、サブラジエータのタンク部の断面図である。
図8】本発明の第2の実施の形態を示し、サブラジエータのタンク部の他の断面図である。
図9】本発明の第3の実施の形態を示し、サブラジエータのタンク部の断面図である。
図10】本発明の第3の実施の形態を示し、第1規制壁の脆弱部が変形した状態を示す断面図である。
図11】本発明の第4の実施の形態を示し、車両用熱交換装置の要部斜視図である。
図12】本発明の第4の実施の形態を示し、サブラジエータのタンク部の断面図である。
図13】従来例の車両用熱交換装置の斜視図である。
図14】従来例の車両用熱交換装置に設けられるサブラジエータのタンク部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
図1図6は本発明の第1の実施の形態を示す。
【0016】
車両1の前部には、図1及び図2に示すように、フロントエンドモジュール2が設けられている。このフロントエンドモジュール2の後方には、原動機であるエンジン3を収容するエンジンルーム30が形成され、上部がボンネットカバー31により覆われている。エンジン3の前側には、補機類(図示せず)を駆動するためのベルト32が装着されている。フロントエンドモジュール2は、バンパーフェーシア21と、このバンパーフェーシア21を補強するバンパーレインフォース22と、このバンパーレインフォース22に取付けられる熱交換類サポート23とから構成される。
【0017】
車両用熱交換装置4Aは、エンジン3の車両前方に設けられ、熱交換類サポート23などに取付けられており、図3及び図4に示すように、内部に第1冷媒(冷却水、不凍液)が流れ、電動駆動部5を冷却するためのサブラジエータ6(第1熱交換器)と、内部に第2冷媒(空調用冷媒)が流れ、車室内を冷却するための、つまり、空気調和装置用の水冷式コンデンサ7(第2熱交換器)とを備えている。
【0018】
車両用熱交換器4Aは、エンジン3を冷却するためのメインラジエータ8と、空気調和装置用の他のコンデンサである空冷式コンデンサ9を備えている。
【0019】
水冷式のコンデンサ7と空冷式のコンデンサ9とは、水冷式のコンデンサ7を上流として冷凍サイクル内に直列に接続されている。圧縮機によって高温高圧とされた第2冷媒は、先ず水冷式のコンデンサ7に流入し、その後、空冷式のコンデンサ9に流入する。
【0020】
サブラジエータ6は、メインラジエータ8の冷却風の上流面側で、且つ、上半分領域に配置されている。サブラジエータ6は、チューブ61とアウターフィン62が交互に積層されたコア部と、このコア部の両端に固定された一対のタンク部63,64とから主に構成されている。
【0021】
空冷式のコンデンサ9は、メインラジエータ8の冷却風の上流面側で、且つ、下半分領域に配置されている。空冷式のコンデンサ9は、チューブ91とアウターフィン92が交互に積層されたコア部と、このコア部の両端に固定された一対のタンク部93、94とから主に構成されている。
【0022】
メインラジエータ8は、チューブ(図示せず)とアウターフィン(図示せず)が交互に積層されたコア部と、このコア部の両端に固定された一対のタンク部83,84とから主に構成されている。そして、前記チューブ(図示せず),61,91内を流れる第1冷媒と、前記チューブ(図示せず),61,91の外側を流れる冷却風との間で熱交換を行うことによって第1冷媒が冷却される。
【0023】
次に、水冷式のコンデンサ7について説明する。水冷式のコンデンサ7は、サブラジエータ6の出口側タンク部64内に配置されている。水冷式のコンデンサ7は、間隔を置いて並列配置された複数のチューブ(図示せず)を有する。このチューブ内の両端位置には、互いのチューブ内を連通する冷媒出入口用連通孔が設けられている。この一対の冷媒出入口用連通孔を介して冷媒がチューブ内に流出入される。
【0024】
このように構成した水冷式のコンデンサ7では、その内部を流れる第2冷媒がコンデンサ7のタンク内を流れる第1冷媒との間で熱交換され、第2冷媒が冷却される。
【0025】
また、図5及び図6に示すように、サブラジエータ6のタンク部64の上部の開口64aには、タンク部64の内部圧力が規定圧力を超えると内部を大気に開放する圧力開放弁65が設けられる。タンク部64の内部で、且つ、開口64aの直ぐ下方位置には、流路規制部としての第1規制壁66が設けられている。第1規制壁66は、開口64aに対して間隔を置いて配置され、タンク部64の開口64aへの冷媒流路を狭くする。
【0026】
以上の構成によって、水冷式のコンデンサ7が破損し、サブラジエータ6のタンク部64内に漏れてタンク部64の内部圧力が規定圧力を超えると、圧力開放弁65によりタンク部64の内部を大気に開放し、タンク部64内の第1冷媒と第2冷媒は、タンク部64上部と第1規制壁66との間の冷媒流路を通ってタンク部64の開口64aに向かう。ここで、第1冷媒及び第2冷媒の内の気相冷媒は、第1規制壁66及び突起66aによって流れがあまり規制されることなく圧力開放弁65より外部に噴出するが、第1冷媒及び第2冷媒の内の液相冷媒(オイルを含む)は、第1規制壁66及び突起66aによってスムーズに流れることができないため、主に気相冷媒の噴出によってタンク部64内の圧力が開放される。
【0027】
以上、この第1の実施の形態では、タンク部64の内部圧力が規定圧力を超えると、圧力開放弁65によりタンク部64の内部を大気に開放し、タンク部64の内部圧力が低下するので、サブラジエータ6などが破損して冷媒が車両1のエンジンルーム30内に噴出することを防止できる。また、第1冷媒の冷却液からなる液相冷媒や第2冷媒に含まれるオイルは、第1規制壁66及び突起66aの規制により圧力開放弁65から極力噴射されないので、冷媒がエンジンルーム30内のエンジン3やベルト32などの装置に掛かることに起因する不具合を極力防止できる。
【0028】
(第2の実施の形態)
図7及び図8は本発明の第2の実施の形態を示す。この第2の実施の形態に係る車両用熱交換装置4Bにおいて、第1の実施の形態のものと同一構成箇所には同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成箇所のみを説明する。
【0029】
図7及び図8に示すように、本実施形態の車両用熱交換装置4Bは、タンク部64の開口64aへの冷媒流路を狭くする流路規制部として、タンク部64の開口64aに対して間隔を置いて配置された第1規制壁66と、第1規制壁66にほぼ直交し、ラビリンス流路67a,67bを形成する第2規制壁68a〜68dとを有する。
【0030】
一方のラビリンス流路67aを形成する第2規制壁68a,68bは、それぞれタンク部64上部の内壁と第1規制壁66より突出し、わずかな間隔を置いて隣り合うように配置される。同様に、他方のラビリンス流路67bを形成する第2規制壁68c,68dは、それぞれ第1規制壁66とタンク部64上部の内壁より突出し、わずかな間隔を置いて隣り合うように配置されている。
【0031】
他の構成は、前記第1の実施の形態と同様であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図面上の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。
【0032】
この第2の実施の形態でも、前記第1の実施の形態と同様に、水冷式のコンデンサ7が破損すると、サブラジエータ6のタンク部64内に漏れてタンク部64内の圧力が上昇して圧力開放弁65が開放し、タンク部64内の第1冷媒と第2冷媒は、第2規制壁68a〜68dで形成されるラビリンス流路67a,67bを通ってタンク部64の開口64aに向かう。ここで、第1冷媒及び第2冷媒の内の気相冷媒は、第1規制壁66及び第2規制壁68a〜68dによって流れがあまり規制されることなく圧力開放弁65より外部に噴出するが、第1冷媒及び第2冷媒の内の液相冷媒(オイルを含む)は、第1規制壁66及び第2規制壁68a〜68dによってスムーズに流れることができないため、主に気相冷媒の噴出によってタンク部64内の圧力が開放される。
【0033】
以上、この第2の実施の形態でも、タンク部64の内部圧力が規定圧力を超えると、圧力開放弁65によりタンク部64の内部を大気に開放し、タンク部64の内部圧力が低下するので、サブラジエータ6などが破損して冷媒が車両1のエンジンルーム30内に噴出することを防止できる。また、第1冷媒の冷却液からなる液相冷媒や第2冷媒に含まれるオイルは、第1規制壁66及び第2規制壁68a〜68dの規制により圧力開放弁65から極力噴射されないので、冷媒がエンジンルーム30内のエンジン3やベルト32などの装置に掛かることに起因する不具合を極力防止できる。
【0034】
(第3の実施の形態)
図9及び図10は本発明の第3の実施の形態を示す。この第3の実施の形態に係る車両用熱交換装置4Cにおいて、第1の実施の形態のものと同一構成箇所には同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成箇所のみを説明する。
【0035】
図9及び図10に示すように、本実施形態の車両用熱交換装置4Cは、タンク部64の開口64aへの冷媒流路を狭くする流路規制部として、第1規制壁66と第2規制壁68eとストッパ壁68fを有する。第1規制壁66は、タンク部64の開口64aに対して間隔を置いて配置され、根元側の脆弱部66bを介してタンク部64と連結されている。第2規制壁68eは、第1規制壁66に固定され、タンク部64の開口64aに向かって突出する。ストッパ壁68fは、第2規制壁68eに突設され、第1規制壁66の根元側の脆弱部66bが変形して第2規制壁68eがタンク部64の開口64a側に変位すると、第2規制壁68eの過剰変位を阻止する。
【0036】
他の構成は、前記第1の実施の形態と同様であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図面上の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。
【0037】
この第3の実施の形態でも、前記第1の実施の形態と同様、サブラジエータ6のタンク部64内に漏れてタンク部64内の圧力が上昇して圧力開放弁65が開放し、タンク部64内の第1冷媒と第2冷媒はタンク部64上部と第2規制壁68eとの間の冷媒流路を通ってタンク部64の開口64aに向かう。このとき、冷媒の圧力により第1規制壁66がタンク部46の開口64a側に付勢されるので、図10に示すように、第1規制壁66の根元側の脆弱部66bが変形して第2規制壁68eがタンク部46の開口64a側に変位し、ストッパ壁68fがタンク部46の内壁に当接することにより第2規制壁68eの変位が阻止される。ここで、第1冷媒及び第2冷媒の内の気相冷媒は、第1規制壁66及び第2規制壁68eによって流れがあまり規制されることなく圧力開放弁65より外部に噴出するが、第1冷媒及び第2冷媒の内の液相冷媒(オイルを含む)は、第1規制壁66及び第2規制壁68eによってスムーズに流れることができないため、主に気相冷媒の噴出によってタンク部64内の圧力が開放される。
【0038】
以上、この第3の実施の形態でも、タンク部64の内部圧力が規定圧力を超えると、圧力開放弁65によりタンク部64の内部を大気に開放し、タンク部64の内部圧力が低下するので、サブラジエータ6などが破損して冷媒が車両1のエンジンルーム30内に噴出することを防止できる。また、第1冷媒の冷却液からなる液相冷媒や第2冷媒に含まれるオイルは、第1規制壁66及び第2規制壁68eの規制により圧力開放弁65から極力噴射されないので、冷媒がエンジンルーム30内のエンジン3やベルト32などの装置に掛かることに起因する不具合を極力防止できる。
【0039】
(第3の実施の形態の変形例)
この第3の実施の形態では、第2規制壁68eの過剰変位を阻止するストッパ壁68fを第2規制壁68eに設けた場合を示したが、ストッパ壁をタンク部の内壁に設けても良い。
【0040】
(第4の実施の形態)
図11及び図12は本発明の第4の実施の形態を示す。この第4の実施の形態に係る車両用熱交換装置4Dにおいて、第1の実施の形態のものと同一構成箇所には同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成箇所のみを説明する。
【0041】
図11及び図12に示すように、本実施形態の車両用熱交換装置4Dでは、圧力開放弁65が、サブラジエータ6のタンク部64上部の冷媒用孔64bに装着されるキャップ69に設けられる。なお、前記冷媒用孔64bは、電動駆動部5などを冷却するための冷却水サイクルに第1冷媒(冷却液)を注入するために設けられており、冷媒用孔64bによってサブラジエータ6のタンク部64の上部の開口が構成されている。
【0042】
他の構成は、流路規制部の構成を含めて前記第1の実施の形態と同様であるため、重複説明を回避するべく説明を省略する。図面上の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。
【0043】
この第4の実施の形態にあっても、前記第1の実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、この第4の実施の形態では、圧力開放弁65がサブラジエータ6のタンク部64上部の冷媒用孔64bに装着されるキャップ69に設けられたので、サブラジエータ6のタンク部64の加工を特に要せずに、圧力開放弁65をサブラジエータ6のタンク部64に設けることができ、コストの低減を図ることができる。
【0044】
又、第4の実施の形態にあって、流路規制部の構成は、第2若しくは第3の実施の形態のものを適用してもよい。
【符号の説明】
【0045】
4A〜4D 車両用熱交換装置
6 サブラジエータ(第1熱交換器)
7 水冷式コンデンサ(第2熱交換器)
64 タンク部
64a 開口
64b 冷媒用孔(開口)
65 圧力開放弁
66 第1規制壁(流路規制部)
66b 脆弱部
67a,67b ラビリンス流路
68a〜68e 第2規制壁(流路規制部)
68f ストッパ壁(流路規制部)
69 キャップ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14