JP2014055735A - 冷媒放熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒と熱交換して吹き出される空気の温度分布を抑制できる冷媒放熱器を提供する。
【解決手段】送風空気の流れ方向に対して直列に配置された２つの放熱部１０、２０を備え、２つの放熱部１０、２０のうち、風下側放熱部１０においては、上方側に配置されたタンク部１２に冷媒流入口１２ｂが設けられており、かつ、複数のチューブ１１１の全てが、冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成されており、風上側放熱部２０における複数のチューブ２１１には、冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群２１ａ、および冷媒が上方側から下方側へ向かって流れる第２チューブ群２１ｂが設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにて冷媒を放熱させる冷媒放熱器に関する。

従来、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにて、圧縮機から吐出された高温高圧冷媒を空気と熱交換させて放熱させる冷媒放熱器が知られている。例えば、特許文献１の冷媒放熱器は、車両用空調装置に適用されており、圧縮機吐出冷媒と空調対象空間である車室内へ送風される車室内送風空気とを熱交換させて、車室内送風空気を加熱する加熱手段としての機能を果たしている。

さらに、この冷媒放熱器では、送風空気の流れ方向の風上側に配置される熱交換領域と風下側に配置される熱交換領域とを有し、風下側の熱交換領域では、圧縮機吐出冷媒を一端側から他端側へ流通させ、風上側の熱交換領域では、風下側の熱交換領域流出冷媒を他端側から一端側へ流通させている。

特開２０１１−２３０６５５号公報

ここで、上記特許文献１に記載の冷媒放熱器が、圧縮機吐出冷媒が水平方向に流れるクロスフロー型の熱交換器である場合、２つの熱交換領域それぞれの一端側における冷媒の状態がスーパーヒートまたはサブクールとなる一方、２つの熱交換領域それぞれの他端側における冷媒が気液二相状態となる。このため、冷媒放熱器を送風空気の流れ方向から見たときに、熱交換コア部（熱交換領域）の左右方向に温度分布が生じる。

また、上記特許文献１に記載の冷媒放熱器が、圧縮機吐出冷媒が鉛直方向に流れるダウンフロー型の熱交換器である場合、風下側の熱交換領域および風上側の熱交換領域のうち一方の熱交換領域の冷媒流れが、冷媒が凝縮しながら上方側に向かって流れる上昇流となる。液相冷媒は密度が大きいので重力に大きく影響を受ける。

したがって、冷媒流れが上昇流となる領域においては、液相冷媒を重力に逆らって上側に押し上げなければならず、熱交換領域を構成する複数のチューブのうち一部のチューブに冷媒流れが集中し、他のチューブには冷媒が流れ難くなる。このため、当該一方の熱交換領域を送風空気の流れ方向から見たときに、熱交換コア部の左右方向（チューブの積層方向）に温度分布が生じる。

以上のように、上記特許文献１に記載の冷媒放熱器が、クロスフロー型、ダウンフロー型のいずれの熱交換器であったとしても、熱交換コア部の左右方向に温度分布が生じてしまう。これにより、冷媒放熱器から吹き出される送風空気に温度分布が発生するという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、冷媒と熱交換して吹き出される空気の温度分布を抑制できる冷媒放熱器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、送風空気の流れ方向に対して直列に配置された少なくとも２つの放熱部（１０、２０）を備え、少なくとも２つの放熱部（１０、２０）それぞれは、冷媒が流れる複数のチューブ（１１１、２１１）を積層して構成されたコア部（１１、２１）と、複数のチューブ（１１１、２１１）の両端部に接続されるとともに、複数のチューブ（１１１、２１１）を流れる冷媒の集合あるいは分配を行う一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）とを有し、タンク部（１２、１３、２２、２３）がコア部（１１、２１）の鉛直方向両端部に配置されるとともに、冷媒が鉛直方向に流れるように構成されており、かつ、一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）のうちいずれか一方のタンク部（１２、２３）に冷媒を流入させる冷媒流入口（１２ｂ、２４）が設けられており、少なくとも２つの放熱部（１０、２０）のうち、送風空気流れの最下流側に配置される放熱部（１０）においては、一対のタンク部（１２、１３）のうち上方側に配置されたタンク部（１２）に冷媒流入口（１２ｂ）が設けられており、少なくとも２つの放熱部（１０、２０）のうち、一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）のうち上方側に配置されたタンク部（１２）に冷媒流入口（１２ｂ）が設けられている放熱部（１０）においては、複数のチューブ（１１１）の全てが、冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成されており、少なくとも２つの放熱部（１０、２０）のうち、一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）のうち下方側に配置されたタンク部（２３）に冷媒流入口（２４）が設けられている放熱部（２０）における複数のチューブ（２１１）には、冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群（２１ａ）、および冷媒が上方側から下方側へ向かって流れる第２チューブ群（２１ｂ）が設けられていることを特徴としている。

これによれば、一対のタンク部（１２、１３）のうち上方側に配置されたタンク部（１２）に冷媒流入口（１２ｂ）が設けられている放熱部（１０）においては、複数のチューブ（１１１）の全てが、冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成することで、当該放熱部（１０）では、チューブ（１１１）を流れる液相冷媒にかかる重力の方向と、液相冷媒の流れ方向とが一致するため、全チューブ（１１１）へ冷媒が良好に分配される。

一方、一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）のうち下方側に配置されたタンク部（２３）に冷媒流入口（２４）が設けられている放熱部（２０）における複数のチューブ（２１１）には、冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群（２１ａ）、および冷媒が上方側から下方側へ向かって流れる第２チューブ群（２１ｂ）を設けることで、第１チューブ群（２１ａ）では、チューブ（２１１）を流れる液冷媒にかかる重力の方向と、液冷媒の流れ方向とが反対になるので、第１チューブ群（２１ａ）に属するチューブ（２１１）の冷媒分配性が悪化する。

しかし、当該放熱部（２０）には、第１チューブ群（２１ａ）および第２チューブ群（２１ｂ）の双方が設けられており、少なくとも１回は冷媒流れがターンする構成になっているので、流路断面積が減少して冷媒の流速が上昇する。このため、冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群（２１ａ）を設けることによる冷媒分配性の悪化の影響を最小限に留めることができる。

ところで、送風空気の流れ方向に対して直列に配置された少なくとも２つの放熱部（１０、２０）では、送風空気流れ上流側に配置された放熱部（２０）で空気温度分布が生じたとしても、送風空気流れ下流側に配置された放熱部（１０）にてその温度差が緩和される。しかしながら、送風空気流れ最下流側に配置された放熱部（１０）にて空気温度差が生じると、その温度差が緩和されることなく、そのまま車室内に送風される。また、送風空気流れ最下流側に配置された放熱部（１０）のコア部（１１）における送風空気と冷媒との熱交換量が、他の放熱部（２０）のコア部（２１）における送風空気と冷媒との熱交換量よりも大きくなる。したがって、送風空気流れ最下流側に配置された放熱部（１０）のコア部（１１）は、冷媒放熱器全体としての吹出空気の温度分布に与える影響が最も大きい。

このため、上述した２種類の放熱部（１０、２０）を送風空気の流れ方向に対して直列に配置するとともに、複数のチューブ（１１１）の全てにおいて冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成された放熱部（１０）を送風空気流れ最下流側に配置することで、冷媒分配性の良い放熱部（１０）において、温度分布を緩和させることができる。このため、冷媒放熱器全体として、冷媒と熱交換して吹き出される空気の温度分布を抑制できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。

第１実施形態のヒートポンプサイクルの暖房運転時の冷媒流路等を示す全体構成図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの冷房運転時の冷媒流路等を示す全体構成図である。 第１実施形態に係る冷媒放熱器の正面図である。 図３に示す冷媒放熱器の分解斜視図である。 第１実施形態における連通部を示す斜視図である。 第１実施形態に係る冷媒放熱器における冷媒流れを説明するための説明図である。 冷媒放熱器の温度分布の調査結果を示す図表である。 第２実施形態に係る冷媒放熱器の連通部近傍を示す拡大斜視図である。 第３実施形態に係る冷媒放熱器の連通部近傍を示す拡大斜視図である。 第４実施形態に係る冷媒放熱器における冷媒流れを説明するための説明図である。 第５実施形態に係る冷媒放熱器における冷媒流れを説明するための説明図である。 第６実施形態に係る冷媒放熱器における冷媒流れを説明するための説明図である。 第７実施形態に係る冷媒放熱器における冷媒流れを説明するための説明図である。 第８実施形態に係る冷媒放熱器を上方側から見た平面図である。 第８実施形態に係る冷媒放熱器を下方側から見た平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１〜図７により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の冷媒放熱器１を備えるヒートポンプサイクル１００（蒸気圧縮式の冷凍サイクル）を、車両用空調装置に適用している。なお、車両用空調装置は、エンジン（内燃機関）から走行用駆動力を得る通常のエンジン車両のみならず、ハイブリッド車両や電気自動車等種々の車両に適用可能である。

ヒートポンプサイクル１００は、車両用空調装置において、空調対象空間である車室内へ送風される車室内送風空気を加熱あるいは冷却する機能を果たす。従って、このヒートポンプサイクル１００は、冷媒流路を切り替えて、熱交換対象流体である車室内送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房運転（加熱運転）、車室内送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房運転（冷却運転）を実行できる。

なお、図１および図２のヒートポンプサイクル１００に示す全体構成図では、それぞれ暖房運転時における冷媒の流れ、および、冷房運転時における冷媒の流れを実線矢印で示している。

まず、圧縮機１１０は、エンジンルーム内に配置されて、ヒートポンプサイクル１００において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機１１０ａを電動モータ１１０ｂにて駆動する電動圧縮機である。固定容量型圧縮機１１０ａとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。

電動モータ１１０ｂは、後述する空調制御装置から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機１１０の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータ１１０ｂが圧縮機１１０の吐出能力変更手段を構成する。

圧縮機１１０の冷媒吐出口には、冷媒放熱器１の冷媒入口側が接続されている。冷媒放熱器１は、後述する車両用空調装置１の室内空調ユニット３０のケーシング３１内に配置されて、圧縮機１１０から吐出された高温高圧冷媒と後述する冷媒蒸発器４０通過後の車室内送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器である。なお、冷媒放熱器１および室内空調ユニット３０の詳細構成については後述する。

冷媒放熱器１の冷媒出口側には、暖房運転時に冷媒放熱器１から流出した冷媒を減圧膨張させる暖房運転用の減圧手段としての暖房用固定絞り１３０が接続されている。この暖房用固定絞り１３０としては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用できる。暖房用固定絞り１３０の出口側には、室外熱交換器１６０の冷媒入口側が接続されている。

さらに、冷媒放熱器１の冷媒出口側には、冷媒放熱器１から流出した冷媒を、暖房用固定絞り１３０を迂回させて室外熱交換器１６０側へ導く固定絞り迂回用通路１４０が接続されている。この固定絞り迂回用通路１４０には、固定絞り迂回用通路１４０を開閉する開閉弁１５ａが配置されている。開閉弁１５ａは、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。

また、冷媒が開閉弁１５ａを通過する際に生じる圧力損失は、暖房用固定絞り１３０を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、冷媒放熱器１から流出した冷媒は、開閉弁１５ａが開いている場合には固定絞り迂回用通路１４０側を介して室外熱交換器１６０へ流入し、開閉弁１５ａが閉じている場合には暖房用固定絞り１３０を介して室外熱交換器１６０へ流入する。

これにより、開閉弁１５ａは、ヒートポンプサイクル１００の冷媒流路を切り替えることができる。従って、本実施形態の開閉弁１５ａは、冷媒流路切替手段としての機能を果たす。なお、このような冷媒流路切替手段としては、冷媒放熱器１出口側と暖房用固定絞り１３０入口側とを接続する冷媒回路および冷媒放熱器１出口側と固定絞り迂回用通路１４０入口側とを接続する冷媒回路を切り替える電気式の三方弁等を採用してもよい。

室外熱交換器１６０は、内部を流通する低圧冷媒と送風ファン１７０から送風された外気とを熱交換させるものである。この室外熱交換器１６０は、エンジンルーム内に配置されて、暖房運転時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する熱交換器である。

また、送風ファン１７０は、空調制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。室外熱交換器１６０の出口側には、電気式の三方弁１５ｂが接続されている。この三方弁１５ｂは、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御されるもので、上述した開閉弁１５ａとともに、冷媒流路切替手段を構成している。

より具体的には、三方弁１５ｂは、暖房運転時には、室外熱交換器１６０の出口側と後述するアキュムレータ１８０の入口側とを接続する冷媒流路に切り替え、冷房運転時には、室外熱交換器１６０の出口側と冷房用固定絞り１９０の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。

冷房用固定絞り１９０は、冷房運転時に室外熱交換器１６０から流出した冷媒を減圧膨張させる冷房運転用の減圧手段であり、その基本的構成は、暖房用固定絞り１３０と同様である。冷房用固定絞り１９０の出口側には、室内蒸発器としての冷媒蒸発器４０の冷媒入口側が接続されている。

冷媒蒸発器４０は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内のうち、冷媒放熱器１よりも空気流れの上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と車室内送風空気とを熱交換させ、車室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。冷媒蒸発器４０の冷媒出口側には、アキュムレータ１８０の入口側が接続されている。

アキュムレータ１８０は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える低圧側冷媒用の気液分離器である。アキュムレータ１８０の気相冷媒出口には、圧縮機１１０の吸入側が接続されている。従って、このアキュムレータ１８０は、圧縮機１１０に液相冷媒が吸入されてしまうことを抑制して、圧縮機１１０の液圧縮を防止する機能を果たす。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、前述の冷媒放熱器１、冷媒蒸発器４０等を収容したものである。

ケーシング３１は、車室内に送風される車室内送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケーシング３１内の車室内送風空気流れ最上流側には、車室内空気（内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３には、ケーシング３１内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口が形成されている。さらに、内外気切替装置３３の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入された空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

送風機３２の空気流れ下流側には、冷媒蒸発器４０および冷媒放熱器１が、車室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、冷媒蒸発器４０は、冷媒放熱器１に対して、車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。

さらに、冷媒蒸発器４０の空気流れ下流側であって、かつ、冷媒放熱器１の空気流れ上流側には、冷媒蒸発器４０通過後の送風空気のうち、冷媒放熱器１を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。また、冷媒放熱器１の空気流れ下流側には、冷媒放熱器１にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と冷媒放熱器１を迂回して加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間３５が設けられている。

ケーシング３１の空気流れ最下流部には、混合空間３５にて混合された空調風を、冷却対象空間である車室内へ吹き出す開口穴が配置されている。具体的には、この開口穴としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴、および、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴（いずれも図示せず）が設けられている。

従って、エアミックスドア３４が冷媒放熱器１を通過させる風量の割合を調整することによって、混合空間３５にて混合された空調風の温度が調整され、各開口穴から吹き出される空調風の温度が調整される。つまり、エアミックスドア３４は、車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整手段を構成している。

換言すると、エアミックスドア３４は、冷媒放熱器１において、圧縮機１１０吐出冷媒と車室内送風空気との熱交換量を調整する熱交換量調整手段としての機能を果たす。なお、エアミックスドア３４は、空調制御装置から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。

さらに、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス開口穴の開口面積を調整するフェイスドア、フット開口穴の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ開口穴の開口面積を調整するデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、開口穴モードを切り替える開口穴モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、空調制御装置から出力される制御信号によってその作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。

一方、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴の空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口に接続されている。例えば、フェイス開口穴については、インストルメントパネルの左右方向中央部に設けられたフロントフェイス吹出口、左右方向端部側に設けられたサイドフェイス吹出口（いずれも図示せず）に接続されている。

また、これらのフロントフェイス吹出口、サイドフェイス吹出口は、それぞれ運転席用および助手席用に複数箇所に設けられており、例えば、暖房運転時に冷媒放熱器１のうち運転席側の熱交換領域で加熱された送風空気は主に運転席側に吹き出され、助手席側の熱交換領域で加熱された送風空気は主に助手席側に吹
き出される。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種空調制御機器１１０、１５ａ、１５ｂ、１７０、３２等の作動を制御する。

また、空調制御装置の入力側には、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、冷媒蒸発器４０の吹出空気温度（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度センサ、圧縮機１１０吐出冷媒温度を検出する吐出冷媒温度センサ、室外熱交換器１６０出口側冷媒温度を検出する出口冷媒温度センサ等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。

さらに、空調制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、車両用空調装置の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、運転モードの選択スイッチ等が設けられている。

なお、空調制御装置は、圧縮機１１０の電動モータ１１０ｂ、開閉弁１５ａ、三方弁１５ｂ等を制御する制御手段が一体に構成され、これらの作動を制御するものであるが、本実施形態では、空調制御装置のうち、圧縮機１１０の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が冷媒吐出能力制御手段を構成し、冷媒流路切替手段を構成する各種機器１５ａ、１５ｂの作動を制御する構成が冷媒流路制御手段を構成している。

次に、図３および図４を用いて、冷媒放熱器１の詳細構成を説明する。なお、図３および図４における上下の各矢印は、冷媒放熱器１を室内空調ユニット３０のケーシング３１内に搭載した状態における上下の各方向を示している。このことは、以下の図面においても同様である。

冷媒放熱器１は、送風空気の流れ方向（被冷却流体の流れ方向）に対して直列に配置された２つの放熱部１０、２０を備えて構成されている。ここで、本実施形態では、２つの放熱部１０、２０のうち、送風空気の空気流れ方向の風下側（下流側）に配置される放熱部を風下側放熱部１０と称し、送風空気の流れ方向の風上側（上流側）に配置される放熱部を風上側放熱部２０と称する。なお、本実施形態における風下側放熱部１０が、特許請求の範囲の「第１放熱部」を構成し、風上側放熱部２０が、特許請求の範囲の「第２放熱部」を構成している。

風下側放熱部１０および風上側放熱部２０の基本的構成は同一であり、それぞれコア部１１、２１と、コア部１１、２１の上下両側に配置された一対のタンク部１２、１３、２２、２３を有して構成されている。

なお、本実施形態では、風下側放熱部１０におけるコア部を風下側コア部１１と称し、風上側放熱部２０におけるコア部を風上側コア部２１と称する。また、風下側放熱部１０における一対のタンク部１２、１３のうち、上方側に配置されるタンク部を第１風下側タンク部１２と称し、下方側に配置されるタンク部を第２風下側タンク部１３と称する。同様に、風上側放熱部２０における一対のタンク部２２、２３のうち、上方側に配置されるタンク部を第１風上側タンク部２２と称し、下方側に配置されるタンク部を第２風上側タンク部２３と称する。

本実施形態の風下側コア部１１および風上側コア部２１それぞれは、上下方向（鉛直方向）に延びる複数のチューブ１１１、２１１と、隣り合うチューブ１１１、２１１の間に接合されるフィン１１２、２１２とが交互に積層配置された積層体で構成されている。なお、以下、複数のチューブ１１１、２１１および複数のフィン１１２、２１２の積層体における積層方向をチューブ積層方向と称する。

風下側コア部１１のチューブ１１１は、長手方向の一端側（上端側）が第１風下側タンク部１２に接続されると共に、長手方向の他端側（下端側）が第２風下側タンク部１３に接続されている。また、風上側コア部２１のチューブ２１１は、長手方向の一端側（上端側）が第１風上側タンク部２２に接続されると共に、長手方向の他端側（下端側）が第２風上側タンク部２３に接続されている。

ここで、風下側放熱部１０においては、風下側コア部１１を構成する複数のチューブ１１１の全てが、冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成されている。また、風上側放熱部２０においては、風上側コア部２１を構成する複数のチューブ２１１には、冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群２１ａ、および冷媒が上方側から下方側へ向かって流れる第２チューブ群２１ｂが設けられている。

本実施形態では、風上側コア部２１を送風空気流れ上流側から見たときに、チューブ積層方向の右側に第１チューブ群２１ａが配置されており、チューブ積層方向の左側に第２チューブ群２１ｂが配置されている。各チューブ１１１、２１１は、内部に冷媒が流れる冷媒通路が形成されると共に、その断面形状が送風空気の流れ方向に沿って延びる扁平形状となる扁平チューブで構成されている。

各フィン１１２、２１２は、薄板材を波状に曲げて成形したコルゲートフィンであり、チューブ１１１、２１１における平坦な外面側に接合され、送風空気と冷媒との伝熱面積を拡大させるための熱交換促進手段を構成する。

チューブ１１１、２１１およびフィン１１２、２１２の積層体には、チューブ積層方向の両端部に、各コア部１１、１２を補強するサイドプレート１１３、２１３が配置されている。なお、サイドプレート１１３、２１３は、チューブ積層方向の最も外側に配置されたフィン１１２、２１２に接合されている。

第１風下側タンク部１２は、一端側（送風空気流れ上流側から見たときの左側端部）が閉塞されると共に、他端側（送風空気流れ上流側から見たときの右側端部）に圧縮機１１０から吐出された冷媒を導入するための冷媒導入部１２ａが接続された筒状の部材で構成されている。この第１風下側タンク部１２は、底部に各チューブ１１１の一端側（上端側）が挿入接合される貫通穴（図示せず）が形成されている。つまり、第１風下側タンク部１２は、その内部空間が風下側コア部１１の各チューブ１１１に連通するように構成されており、風下側コア部１１の各チューブ１１１へ冷媒を分配する冷媒分配部として機能する。

第２風下側タンク部１３は、両端側が閉塞された筒状の部材で構成されている。この第２風下側タンク部１３は、天井部に各チューブ１１１の他端側（下端側）が挿入接合される貫通穴（図示せず）が形成されている。つまり、第２風下側タンク部１３は、その内部空間が各チューブ１１１に連通するように構成されており、風下側コア部１１の各チューブ１１１からの冷媒を集合させる冷媒集合部として機能する。

第２風上側タンク部２３は、一端側が閉塞されると共に、他端側にタンク内部にタンク内部から開閉弁１５ａまたは暖房用固定絞り１３０側に冷媒を導出するための冷媒導出部２３ａが接続された筒状の部材で構成されている。この第２風上側タンク部２３は、天井部に各チューブ２１１の他端側（下端側）が挿入接合される貫通穴（図示せず）が形成されている。つまり、第２風上側タンク部２３は、その内部空間が風上側コア部２１の各チューブ２１１に連通するように構成されている。

第２風上側タンク部２３の内部には、長手方向の中央位置に仕切部２３１が配置されており、この仕切部２３１によって、タンク内部空間が第１チューブ群２１ａに属する各チューブ２１１が連通する空間と、第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１が連通する空間とに仕切られている。

第１チューブ群２１ａに属する各チューブ２１１が連通する空間には、後述する連通部５０が接続されている。また、第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１が連通する空間には、冷媒導出部２３ａが接続されている。

ここで、第２風上側タンク部２３の内部のうち、第１チューブ群２１ａに属する各チューブ２１１が連通する空間が、第１チューブ群２１ａに属する各チューブ２１１に冷媒を分配する冷媒分配部２３２として機能し、第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１が連通する空間が、第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１から冷媒を集合させる冷媒集合部２３３として機能する。

第１風上側タンク部２２は、両端側が閉塞された筒状の部材で構成されている。この第１風上側タンク部２２は、底部に各チューブ２１１の一端側（上端側）が挿入接合される貫通穴（図示せず）が形成されている。つまり、第１風上側タンク部２２は、その内部空間が風上側コア部２１の各チューブ２１１に連通するように構成されている。第１風上側タンク部２２は、風上側コア部２１の第１チューブ群２１ａに属する各チューブ２１１から冷媒を集合させるとともに、第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１へ冷媒を分配する冷媒集合分配部として機能する。

第２風下側タンク部１３のタンク内空間と第２風上側タンク部２３の冷媒分配部２３２とは、連通部５０を介して接続されている。連通部５０は、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３とは別体として構成されている。

本実施形態では、図５に示すように、連通部５０は複数の冷媒通路を有する多穴チューブにて構成されている。連通部５０は、その冷媒流れ方向（送風空気の流れ方向）両端部が、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３それぞれに形成された貫通孔１４、２４（図４参照）に挿入された状態で、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３に固定されている。

連通部５０の冷媒流れ方向両端部には、切り欠き５１が形成されている。また、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３それぞれの貫通孔１４、２４の幅方向の長さは、連通部５０の冷媒流れ方向両端部（切り欠き５１が形成されている部位）の幅方向の長さより若干大きく、連通部５０の冷媒流れ方向中央部（切り欠き５１が形成されていない部位）の幅方向の長さより短い。なお、貫通孔１４、２４および連通部５０における「幅方向」とは、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３の長手方向（チューブ積層方向）と平行な方向のことを意味する。

したがって、連通部５０を第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３それぞれの貫通孔１４、２４に挿入した際に、連通部５０の冷媒流れ方向両端部のみが貫通孔１４、２４内部に入り込み、連通部５０の冷媒流れ方向中央部が貫通孔１４、２４内部に入り込まない。これにより、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３に対する連通部５０の位置決めを容易に行うことができる。

ここで、本第１実施形態の冷媒放熱器における冷媒流れについて説明する。図４および図６の実線矢印に示すように、冷媒導入部１２ａから風下側放熱部１０の第１風下側タンク部１２に流入した冷媒は、風下側コア部１１を構成するチューブ１１１内を上方側から下方側に向かって流れて、第２風下側タンク部１３に集合する。その後、第２風下側タンク部１３に集合した冷媒は、連通部５０を介して、風上側放熱部２０の第２風上側タンク部２３の冷媒分配部２３２に流入する。

第２風上側タンク部２３の冷媒分配部２３２に流入した冷媒は、風上側コア部２１の第１チューブ群２１ａに属する各チューブ２１１を流れて、第１風上側タンク部２２に流入する。そして、第１風上側タンク部２２に流入した冷媒は、風上側コア部２１の第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１を流れて、第２風上側タンク部２３の冷媒集合部２３３に集合し、冷媒導出部２３ａから外部に流出する。

上述したように、圧縮機１１０吐出冷媒は、冷媒導入部１２ａを介して風下側放熱部１０の第１風下側タンク部１２に流入する。また、連通部５０から流出した冷媒は、貫通孔２４を介して風上側放熱部２０の第２風上側タンク部２３に流入する。したがって、第１風下側タンク部１２における冷媒導入部１２ａが接続されている部位１２ｂ、および第２風上側タンク部２３の貫通孔２４が、特許請求の範囲の「冷媒流入口」を構成している。

また、冷媒放熱器１内を流通した冷媒は、第２風上側タンク部２３に接続された冷媒導出部２３ａから外部に流出する。したがって、第２風上側タンク部２３における冷媒導出部２３ａが接続されている部位２３ｂが、特許請求の範囲の「冷媒流出口」を構成している。

次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置の作動を説明する。本実施形態の車両用空調装置では、前述の如く、車室内を暖房する暖房運転および車室内を冷房する冷房運転を実行することができる。以下に各運転における作動を説明する。

（ａ）暖房運転
暖房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。暖房運転時には、空調制御装置が、開閉弁１５ａを閉じるとともに、三方弁１５ｂを室外熱交換器１６０の出口側とアキュムレータ１８０の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。これにより、ヒートポンプサイクル１００は、図１の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

この冷媒流路の構成で、空調制御装置が上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。さらに、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。

例えば、圧縮機１１０の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１０の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置に記憶された制御マップを参照して、冷媒蒸発器４０の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。

そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器温度センサによって検出された冷媒蒸発器４０からの吹出空気温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて冷媒蒸発器４０からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１０の電動モータに出力される制御信号が決定される。

また、エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度ＴＡＯ、冷媒蒸発器４０からの吹出空気温度および吐出冷媒温度センサによって検出された圧縮機１１０吐出冷媒温度等を用いて、車室内へ吹き出される空気の温度が車室内温度設定スイッチによって設定された乗員の所望の温度となるように決定される。

なお、暖房運転時には、図１に図示するように、送風機３２から送風された車室内送風空気の全風量が、冷媒放熱器１を通過するようにエアミックスドア３４の開度を制御してもよい。

そして、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、冷房運転時にも基本的に同様に行われる。

また、暖房運転時のヒートポンプサイクル１００では、圧縮機１１０から吐出された高圧冷媒が冷媒放熱器１へ流入する。冷媒放熱器１へ流入した冷媒は、送風機３２から送風されて冷媒蒸発器４０を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。

冷媒放熱器１から流出した高圧冷媒は、開閉弁１５ａが閉じているので、暖房用固定絞り１３０へ流入して減圧膨張される。そして、暖房用固定絞り１３０にて減圧膨張された低圧冷媒は、室外熱交換器１６０へ流入する。室外熱交換器１６０へ流入した低圧冷媒は、送風ファン１７０によって送風された外気から吸熱して蒸発する。

室外熱交換器１６０から流出した冷媒は、三方弁１５ｂが、室外熱交換器１６０の出口側とアキュムレータ１８０の入口側とを接続する冷媒流路に切り替えられているので、アキュムレータ１８０へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ１８０にて分離された気相冷媒が、圧縮機１１０に吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、暖房運転時には、冷媒放熱器１にて圧縮機１１０から吐出された冷媒の有する熱量によって車室内送風空気が加熱されて、空調対象空間である車室内の暖房を行うことができる。

（ｂ）冷房運転
冷房運転は、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。この冷房運転時には、空調制御装置が、開閉弁１５ａを開くとともに、三方弁１５ｂを室外熱交換器１６０の出口側と冷房用固定絞り１９０の入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。これにより、ヒートポンプサイクル１００は、図２の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

冷房運転時のヒートポンプサイクル１００では、圧縮機１１０から吐出された高圧冷媒が冷媒放熱器１へ流入して、送風機３２から送風されて冷媒蒸発器４０を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する、あるいは冷媒放熱器１に空気が通らない場合はほとんど放熱することなく通過する。冷媒放熱器１から流出した高圧冷媒は、開閉弁１５ａが開いているので、固定絞り迂回用通路１４０を介して室外熱交換器１６０へ流入する。

室外熱交換器１６０へ流入した高圧冷媒は、送風ファン１７０によって送風された外気にさらに放熱する。室外熱交換器１６０から流出した冷媒は、三方弁１５ｂが、室外熱交換器１６０の出口側と冷房用固定絞り１９０の入口側とを接続する冷媒流路に切り替えられているので、冷房用固定絞り１９０にて減圧膨張される。

冷房用固定絞り１９０から流出した冷媒は、冷媒蒸発器４０へ流入して、送風機３２によって送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内送風空気が冷却される。冷媒蒸発器４０から流出した冷媒は、アキュムレータ１８０へ流入して気液分離される。

そして、アキュムレータ１８０にて分離された気相冷媒が、圧縮機１１０に吸入されて再び圧縮される。上記の如く、冷房運転時には、冷媒蒸発器４０にて低圧冷媒が車室内送風空気から吸熱して蒸発することによって、車室内送風空気が冷却されて車室内の冷房を行うことができる。

なお、冷房運転時に、乗員が車室内温度設定スイッチによって車室内温度よりも高い温度を設定すると、車室内送風空気の温度が車室内温度よりも高い温度となるようにエアミックスドア３４の開度が調整される。このような場合であっても、冷媒蒸発器４０では、車室内送風空気が冷却され、その絶対湿度を低下させるので、車室内の除湿暖房を実現することができる。

以上、説明したように、本実施形態の車両用空調装置では、ヒートポンプサイクル１００の冷媒流路を切り替えることによって、暖房運転、冷房運転、除湿暖房運転を実行することができる。

次に、図７を用いて冷媒放熱器の温度分布の検討結果について説明する。図７において、（ａ）、（ｃ）が比較例の冷媒放熱器の結果を示しており、（ｂ）、（ｄ）が本実施形態の冷媒放熱器の結果を示している。また、図７において、（ａ）、（ｂ）は冷媒流量が高流量（８０ｋｇ／ｈ）の場合を示しており、（ｃ）、（ｄ）は冷媒流量が低流量（３０ｋｇ／ｈ）の場合を示している。

なお、比較例の冷媒放熱器は、冷媒が鉛直方向に流れるダウンフロー型の放熱部を送風空気の流れ方向に対して直列に２つ配置したものである。比較例の冷媒放熱器では、２つの放熱部のうち一方の放熱部の下方側タンク部から冷媒が流入し、その冷媒はコア部を下方側から上方側に向かって流れて上方側タンク部に集合する。そして、一方の放熱部の上方側タンク部に集合した冷媒は、他方の放熱部の上方側のタンク部に流入し、コア部を上方側から下方側に向かって流れて下方側タンク部に集合し、外部へ流出する。

図７（ａ）、（ｃ）に示すように、比較例の冷媒放熱器では、特に冷媒流量が低流量の場合（図７（ｃ）参照）において、冷媒流入口側近傍に冷媒流れが集中し、冷媒流入口から遠い側のチューブまで冷媒が行き渡らず、冷媒放熱器から吹き出される空気の左右温度分布が大きくなってしまう。

この理由は次の通りである。冷媒放熱器は、内部で冷媒が凝縮する凝縮器として機能するため、気相冷媒は凝縮しながら液化して、外部へ放熱する。つまり、冷媒入口側から徐々に冷媒の乾き度が低下し、液相冷媒の割合が増加していく。ここで、液相冷媒は気相冷媒よりも密度が大きいため、重力に大きな影響を受ける。

ダウンフロー型の熱交換器の場合、冷媒が上方側から下方側に向かって流れる下降流においては、重力方向と冷媒の流れ方向とは一致するため、冷媒はスムーズに流れる。一方、冷媒が下方側から上方側に向かって流れる上昇流においては、重力方向と冷媒の流れ方向とが逆になり、冷媒は重力に逆らって流れることになる。このため、凝縮した液相冷媒は、流れ方向と逆向きの力を受ける。

したがって、冷媒流量が低流量の場合、冷媒流れが上昇流となる領域においては、液相冷媒を押し上げる流速とバランスする断面積分にのみ、冷媒流れが集中してしまう。この結果、冷媒放熱器から吹き出される左右の温度分布が大きくなる。

これに対し、本実施形態の冷媒放熱器は、図７（ｂ）、（ｄ）から明らかなように、冷媒流量が低流量の場合（図７（ｄ）参照）であっても、冷媒放熱器から吹き出される左右の温度分布が小さくなる。

この理由は次の通りである。一対のタンク部１２、１３のうち上方側に配置されたタンク部１２に冷媒流入口１２ｂが設けられている風下側放熱部１０においては、複数のチューブ１１１の全てを、冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成している。このため、風下側放熱部１０では、チューブ１１１を流れる液冷媒にかかる重力の方向と、液冷媒の流れ方向とが一致するため、全チューブ１１１へ冷媒が良好に分配される。

一方、一対のタンク部２２、２３のうち下方側に配置されたタンク部２３に冷媒流入口２４が設けられている風上側放熱部２０における複数のチューブ２１１に、冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群２１ａ、および冷媒が上方側から下方側へ向かって流れる第２チューブ群２１ｂを設けている。このため、第１チューブ群２１ａでは、チューブ２１１を流れる液相冷媒にかかる重力の方向と、液相冷媒の流れ方向とが反対になるので、第１チューブ群２１ａに属するチューブ２１１の冷媒分配性が悪化する。

しかし、風上側放熱部２０には、第１チューブ群２１ａおよび第２チューブ群２１ｂの双方が設けられており、冷媒流れがターンする構成になっているので、風上側放熱部２０全体としての流路断面積が減少して、冷媒の流速が上昇する。このため、冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群２１ａを設けることによる冷媒分配性の悪化の影響を最小限に留めることができる。また、冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群２１ａに多少の冷媒分布が生じ、空気温度分布が悪化したとしても、送風空気が風下側放熱部１０を通過する際に温度分布は緩和されるため、冷媒放熱器１全体としての吹出空気の温度分布に与える影響を小さくできる。

ところで、送風空気の流れ方向に対して直列に配置された２つの放熱部１０、２０では、送風空気流れ最下流側に配置された風下側放熱部１０のコア部１１における送風空気と冷媒との熱交換量が、風上側放熱部２０のコア部２１における送風空気と冷媒との熱交換量よりも大きくなる。つまり、送風空気流れ最下流側に配置された風下側放熱部１０のコア部１１は、冷媒放熱器１全体としての吹出空気の温度分布に与える影響が最も大きい。

したがって、上述した２つの放熱部１０、２０を送風空気の流れ方向に対して直列に配置するとともに、複数のチューブ１１１の全てにおいて冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成された風下側放熱部１０を送風空気流れ最下流側に配置することで、冷媒分配性の良い風下側放熱部１０において、温度分布が緩和される。このため、冷媒放熱器１全体として、冷媒と熱交換して吹き出される空気の温度分布を抑制できる。

ところで、第２風下側タンク部１３と第２風上側タンク部２３とが熱的に接触している場合、第２風下側タンク部１３から第２風上側タンク部２３の冷媒流出口２３ｂ近傍に熱が伝わる。これにより、第２風上側タンク部２３の冷媒集合部２３３内の冷媒に再沸騰が起こり、第２チューブ群２１ｂを構成するチューブ２１１において、冷媒が流れ方向と逆向き（下方側から上方側）に押し返されてしまう。その結果、風上側放熱部２０において、左右温度分布の悪化や、放熱性能低下を招いてしまう。

これに対し、本実施形態では、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３を別体として構成するとともに、第１冷媒集合部１３の冷媒を冷媒分配部２３２に導く連通部５０を介して連結している。これによれば、コア部１１、２１の下方側に配置されたタンク部２２、２３同士を、連通部５０以外の部位において熱的に遮断することができる。したがって、第２風下側タンク部１３から第２風上側タンク部２３の冷媒流出口２３ｂ近傍に熱が伝わることを抑制できる。

さらに、本実施形態では、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３を別体として構成している。これにより、２つの放熱部１０、２０における、コア部１１、２１の上方側に配置されたタンク部１２、２２同士を熱的に遮断することができるので、第１風下側タンク部１２から第１風上側タンク部２２に熱が伝わることを抑制できる。

さらに、本実施形態では、風上側放熱部２０における第２風上側タンク部２３の、チューブ積層方向における冷媒流入口１２ｂに近い側の端部に、冷媒流出口２３ｂを設けている。このため、風下側コア部１１においては、冷媒導入部１２ａに近い側（図６における左側）は、冷媒導入部１２ａから遠い側（図６における右側）より温度が高くなる。一方、風上側コア部２１においては、冷媒導入部１２ａに近い側はサブクール状態となるため、冷媒導入部１２ａから遠い側よりも温度が低くなる。

そして、２つの放熱部１０、２０を送風空気流れに対して直列に配置した際に、２つのコア部１１、２１において吹出空気の温度が相殺されるので、左右の温度分布が生じ難くなる。さらに、冷媒導入部１２ａや冷媒導出部２３ａに接続される冷媒配管（図示せず）を、冷媒放熱器１の同一の側面にまとめることができるので、冷媒配管の取り回し性を向上させることができる。これにより、冷媒放熱器１の室内空調ユニット３０への搭載性を向上させることができる。

ところで、本実施形態のように、本発明の冷媒放熱器１をヒートポンプサイクル１００に適用した場合、冷房運転時には、冷媒放熱器１はサイクルを構成する冷媒配管として機能し、冷媒を放熱させない。このため、冷媒放熱器１における冷媒の圧力損失を低減させる必要がある。具体的には、冷媒流れがターンする前後の冷媒流路断面積を同等にする、つまり第１チューブ群２１ａに属するチューブ２１１の本数と第２チューブ群２１ｂに属するチューブ２１１の本数とを等しくすることで、冷媒の圧力損失を最も低減できる。

ここで、風上側放熱部２０の第１チューブ群２１ａに属するチューブ２１１では、冷媒流れが上昇流になるので、第２チューブ群２１ｂに属するチューブ２１１と比較して、冷媒の圧力損失が大きくなる。したがって、風上側放熱部２０を構成するチューブ２１１のうち、第１チューブ群２１ａに属するチューブ２１１の合計本数が多すぎると、暖房運転時において第１チューブ群２１ａに属するチューブ２１１の冷媒流速が低下し、冷媒分配性が悪化することにより、左右温度分布が大きくなってしまう。

これに対し、本実施形態では、風上側放熱部２０において、風上側コア部２１を構成する複数のチューブ２１１の総本数をｎ、風上側コア部２１が有する第１チューブ群２１ａの個数および第２チューブ群２１ｂの個数の合計である合計チューブ群数をｘ（本例ではｘ＝２）としたとき、第１チューブ群２１ａを構成するチューブ２１１の合計本数ｍが、ｍ≦ｎ／ｘ（但し、ｍは自然数）の関係を満たすように、風上側コア部２１を構成している。これによれば、風上側コア部２１の冷媒分配性を向上、および冷房運転時の圧力損失の低減の両立を図ることができる。

さらに、本実施形態では、連通部５０を、複数の冷媒通路を有する多穴チューブとしている。これによれば、連通部５０の冷媒出口部から、風上側コア部２１のチューブ２１１入口部までの距離の差を小さくすることができる。このため、風上側放熱部２０の冷媒分配部２３２における冷媒再分配性を向上できる。

また、連通部５０を多穴チューブとすることで、連通部５０の内部に複数の内柱部を容易に設けることができる。これにより、連通部５０の耐圧性を向上できる。

さらに、本実施形態では、連通部５０に位置決め用の切り欠き５１を形成している。これによれば、切り欠き５１により良好に位置決めを行うことができるので、連通部５０をタンク部１３、２３の貫通孔１４、２４に挿入する際に、タンク部１３、２３内部に入り込む部分の長さ（突き出し量）を短くすることができる。このため、連通部５０における冷媒の圧力損失を低減するとともに、冷媒の分配性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８に基づいて説明する。本第２実施形態では、上記第１実施形態と比較して、連通部５０の構成が異なるものである。なお、図８の上下方向は製造時の上下方向と一致しており、図８は図３に対して上下逆さに図示している。

図８に示すように、本実施形態では、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３それぞれの底部（コア部１１、２１から最も離れている部位）に、貫通孔（図示せず）が形成されている。そして、これら２つの貫通孔の双方を覆うように、カップ状に形成された連通部５０を配置することで、第２風下側タンク部１３の冷媒集合部と第２風上側タンク部２３の冷媒分配部２３２とが連通するように構成されている。

本実施形態によれば、製造時に連通部５０を第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３の上方側から組み付けることができるので、組付性を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図９に基づいて説明する。本第３実施形態では、上記第１実施形態と比較して、連通部５０の構成が異なるものである。

図９に示すように、本実施形態では、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３それぞれの、チューブ積層方向における冷媒流入口１２ｂから遠い側の端部に、貫通孔（図示せず）が形成されている。そして、これら２つの貫通孔の双方を覆うように、カップ状に形成された連通部５０を配置することで、第２風下側タンク部１３の冷媒集合部と第２風上側タンク部２３の冷媒分配部２３２とが連通するように構成されている。

本実施形態によれば、製造時に連通部５０を第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３の側方から組み付けることができるので、組付性を向上させることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１０に基づいて説明する。本第４実施形態では、上記第１実施形態と比較して、風上側放熱部２０の流路構成として、冷媒流れが２回ＵターンするＮターン式の流路構成を採用している点が異なるものである。

図１０に示すように、本実施形態の風上側放熱部２０は、２つの第１チューブ群２１ａと１つの第２チューブ群２１ｂを有している。また、第２チューブ群２１ｂは、２つの第１チューブ群２１ａの間に配置されている。ここで、２つの第１チューブ群２１ａのうち、冷媒流れ上流側に配置されるものを上流側第１チューブ群２１１ａといい、冷媒流れ下流側に配置されるものを下流側第１チューブ群２１２ａという。

第２風上側タンク部２３の内部には、チューブ積層方向における冷媒導入部１２ａから遠い側の端部寄りに、仕切部２３１が配置されている。そして、この仕切部２３１によって、第２風上側タンク部２３のタンク内部空間が、上流側第１チューブ群２１１ａに属する各チューブ２１１が連通する空間と、第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１および下流側第１チューブ群２１２ａの双方が連通する空間とに仕切られている。上流側第１チューブ群２１１ａに属する各チューブ２１１が連通する空間には、連通部５０が接続されている。

ここで、第２風上側タンク部２３の内部のうち、上流側第１チューブ群２１１ａに属する各チューブ２１１が連通する空間が、上流側第１チューブ群２１１ａに属する各チューブ２１１に冷媒を分配する冷媒分配部２３２として機能し、第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１および下流側第１チューブ群２１２ａの双方が連通する空間が、第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１からの冷媒を集合させるとともに、下流側第１チューブ群２１２ａに属する各チューブ２１１に冷媒を分配する冷媒集合分配部２３４として機能する。

第１風上側タンク部２２の内部には、チューブ積層方向における冷媒導入部１２ａに近い側の端部寄りに、仕切部２２１が配置されている。そして、この仕切部２２１によって、第１風上側タンク部２２のタンク内部空間が、上流側第１チューブ群２１１ａに属する各チューブ２１１および第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１の双方が連通する空間と、下流側第１チューブ群２１２ａが連通する空間とに仕切られている。下流側第１チューブ群２１２ａが連通する空間には、冷媒導出部２３ａが接続されている。

ここで、第１風上側タンク部２２の内部のうち、上流側第１チューブ群２１１ａに属する各チューブ２１１および第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１の双方が連通する空間が、上流側第１チューブ群２１１ａに属する各チューブ２１１からの冷媒を集合させるとともに、第２チューブ群２１ｂに属する各チューブ２１１に冷媒を分配する冷媒集合分配部２２２として機能し、下流側第１チューブ群２１ａが連通する空間が、下流側第１チューブ群２１２ａに属する各チューブ２１１からの冷媒を集合させる冷媒集合部２２３として機能する。

本実施形態によれば、第１風下側タンク部２２に冷媒導出部２３ａを接続しているので、冷媒導入部１２ａと冷媒導出部２３ａとを冷媒放熱器の上方側に集約することができる。したがって、冷媒導入部１２ａや冷媒導出部２３ａに接続される冷媒配管（図示せず）の取り回し性を向上させることができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１１に基づいて説明する。本第５実施形態では、上記第１実施形態と比較して、風下側放熱部１０および風上側放熱部２０の流路構成として、ともに、冷媒流れがＵターンしない全パス式の流路構成を採用している点が異なるものである。

図１１に示すように、本実施形態の風上側放熱部２０においては、風上側コア部２１を構成する複数のチューブ２１１の全てが、冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成されている。

風下側放熱部１０の第２風下側タンク部１３の、チューブ積層方向における冷媒導入部１２ａに近い側の端部には、第２風下側タンク部１３に集合した冷媒を流出させる冷媒流出口１５が形成されている。風上側放熱部２０の第１風上側タンク部２２の、チューブ積層方向における冷媒導入部１２ａに近い側の端部には、第１風上側タンク部２２に冷媒を流入させる冷媒流入口２５が形成されている。

冷媒流出口１５および冷媒流入口２５は、管状の連通部５０によって連結されている。つまり、連通部５０は、第２風下側タンク部１３に集合した冷媒が、連通部５０を介して第１風上側タンク部２２に流入するように構成されている。

本実施形態によれば、風下側放熱部１０および風上側放熱部２０の双方においうて、複数のチューブ１１１、２１１の全てが、冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成することで、チューブ１１１、２１１を流れる液冷媒にかかる重力の方向と、液冷媒の流れ方向とが一致するため、風下側放熱部１０および風上側放熱部２０の双方において全チューブ１１１、２１１へ冷媒が良好に分配される。したがって、冷媒放熱器全体として、冷媒と熱交換して吹き出される空気の温度分布をより確実に抑制できる。

なお、本実施形態において、冷媒流出口１５および冷媒流入口２５を、冷媒放熱器１における冷媒導入部１２ａおよび冷媒導出部２３ａと反対側の側面に配置してもよい。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図１２に基づいて説明する。本第６実施形態では、上記第１実施形態と比較して、３つの放熱部１０、２０、６０を送風空気の流れ方向に対して直列に配置した点が異なるものである。

図１２に示すように、風下側放熱部１０と風上側放熱部２０との間には、中間放熱部６０が設けられている。中間放熱部６０の基本的な構成は、第１実施形態で説明した風上側放熱部２０と同様であるため、詳細な説明は省略する。

中間放熱部６０の複数のチューブ（図示せず）には、冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群６１ａ、および冷媒が上方側から下方側へ向かって流れる第２チューブ群６１ｂが設けられている。中間放熱部６０を送風空気流れ下流側から見たときに、チューブ積層方向の左側に第１チューブ群６１ａが配置されており、チューブ積層方向の右側に第２チューブ群６１ｂが配置されている。

中間放熱部６０のタンク部６２、６３のうち下方側に配置された第２中間タンク部６３の内部には、長手方向の中央位置に仕切部６３１が配置されている。第２中間タンク部６３は、この仕切部６３１によって、タンク内部空間が第１チューブ群６１ａに属する各チューブが連通する空間と、第２チューブ群６１ｂに属する各チューブが連通する空間とに仕切られている。

第１チューブ群６１ａに属する各チューブが連通する空間には、後述する第１連通部５０ａが接続されている。また、第２チューブ群６１ｂに属する各チューブが連通する空間には、後述する第２連通部５０ｂが接続されている。

ここで、第２中間タンク部６３の内部のうち、第１チューブ群６１ａに属する各チューブが連通する空間が、第１チューブ群６１ａに属する各チューブに冷媒を分配する冷媒分配部６３２として機能し、第２チューブ群６１ｂに属する各チューブが連通する空間が、第２チューブ群６１ｂに属する各チューブから冷媒を集合させる冷媒集合部６３３として機能する。

中間放熱部６０のタンク部６２、６３のうち上方側に配置された第１中間タンク部６２は、第１チューブ群６１ａに属する各チューブから冷媒を集合させるとともに、第２チューブ群６１ｂに属する各チューブへ冷媒を分配する冷媒集合分配部として機能する。

ところで、本実施形態では、風上側放熱部２０を送風空気流れ下流側から見たときに、チューブ積層方向の右側に第１チューブ群２１ａが配置されており、チューブ積層方向の左側に第２チューブ群２１ｂが配置されている。

第２風下側タンク部１３のタンク内空間と第２中間タンク部６３の冷媒分配部６３２とは、第１連通部５０ａを介して接続されている。第２中間タンク部６３の冷媒集合部６３３と第２風上側タンク部２３の冷媒分配部２３２とは、第２連通部５０ｂを介して接続されている。第１連通部５０ａおよび第２連通部５０ｂの構成は、第１実施形態で説明した連通部５０と同様である。第１連通部５０ａは、チューブ積層方向における冷媒導入部１２ａに近い側に配置されており、第２連通部５０ｂは、チューブ積層方向における冷媒導入部１２ａから遠い側に配置されている。

本実施形態によれば、３つの放熱部１０、２０、６０を送風空気流れに対して直列に配置し、さらに送風空気流れ最下流側に配置した風下側放熱部１０の冷媒流れを上方側から下方側に流す全パス式とするとともに、それ以外の放熱部１０、２０の冷媒流れをＵターン式とすることで、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図１３に基づいて説明する。本第７実施形態では、上記第５実施形態と比較して、風下側放熱部１０と風上側放熱部２０との冷媒流れが独立している点が異なるものである。

図１３に示すように、本実施形態では、風下側放熱部１０および風上側放熱部２０は、それぞれ独立した熱交換器として構成されている。具体的には、風下側放熱部１０の第１風下側タンク部１２および風上側放熱部２０の第１風上側タンク部２２には、それぞれ、冷媒導入部１２ａ、２２ａが接続されている。風下側放熱部１０の第２風下側タンク部１３および風上側放熱部２０の第２風上側タンク部２３には、それぞれ、冷媒導出部１３ａ、２３ａが接続されている。

冷媒導入部１２ａ、２２ａおよび冷媒導出部１３ａ、２３ａは、冷媒放熱器１の同一の側面に配置されている。これによれば、冷媒導入部１２ａ、２２ａや冷媒導出部１３ａ、２３ａに接続される冷媒配管（図示せず）の取り回し性を向上させることができる。

本実施形態によれば、２つの放熱部１０、２０を送風空気流れに対して直列に配置するとともに、これら２つの放熱部１０、２０の冷媒流れを上方側から下方側に流す全パス式とすることで、上記第５実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について図１４および図１５に基づいて説明する。本第８実施形態では、上記第１実施形態と比較して、タンク部１２、１３、２２、２３の構造が異なるものである。

図１４に示すように、本実施形態では、第１風下側タンク部１２および第１風上側タンク部２２が一体として形成されている。ここで、第１風下側タンク部１２および第１風上側タンク部２２が一体として構成されたタンク部を上方側タンク部１２０という。

上方側タンク部１２０における第１風下側タンク部１２と第１風上側タンク部２２との間の部位には、チューブ積層方向と平行に延びるスリット１２０ａが形成されている。このスリット１２０ａは、上方側タンク部１２０を、チューブ積層方向における冷媒導入部１２ａに近い側の端部から、冷媒導入部１２ｂから遠い側の端部に向かって切り欠くことにより形成されている。

同様に、図１５に示すように、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３が一体として形成されている。ここで、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３が一体として構成されたタンク部を下方側タンク部１３０という。

下方側タンク部１３０における第２風下側タンク部１３と第２風上側タンク部２３との間の、連通部５０以外の部位には、チューブ積層方向と平行に延びるスリット１３０ａが形成されている。このスリット１３０ａは、下方側タンク部１３０を、チューブ積層方向両端部から連通部５０に向かってそれぞれ切り欠くことにより形成されている。

本実施形態によれば、上方側タンク部１２０における第１風下側タンク部１２と第１風上側タンク部２２との間の部位にスリット１２０ａを設けることで、第１風下側タンク部１２および第１風上側タンク部２２間の熱移動を遮断できる。同様に、下方側タンク部１３０における第２風下側タンク部１３と第２風上側タンク部２３との間の部位にスリット１３０ａを設けることで、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３間の熱移動を遮断できる。

さらに、本実施形態では、第１風下側タンク部１２および第１風上側タンク部２２を一体として形成するとともに、第２風下側タンク部１３および第２風上側タンク部２３を一体として形成しているので、２つのコア部１１、２１、上方側タンク部１２０および下方側タンク部１３０を一度に組み付けることができる。したがって、冷媒放熱器１の製造時間を短縮できる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態（第４実施形態を除く）では、風上側放熱部２０において、第１チューブ群２１ａと第２チューブ群２１ｂとを１つずつ設けた例について説明したが、これに限らず、第１チューブ群２１ａおよび第２チューブ群２１ｂの少なくとも一方のチューブ群を複数設け、第１チューブ群２１ａと第２チューブ群２１ｂを交互に配置してもよい。

（２）上述の実施形態の冷媒放熱器１では、冷媒と車室内送風空気とを熱交換させる構成のものを採用した例を説明したが、本発明の冷媒放熱器１の構成は、これに限定されない。例えば、冷媒、車室内送風空気、他の熱媒体等の複数種の流体の熱交換を可能に構成されたものであってもよい。

このような複数種の流体の熱交換を実現可能に構成された熱交換器としては、冷媒を流通させる冷媒用チューブと熱媒体を流通させる熱媒体用チューブとを順次積層配置し、隣り合う冷媒用チューブと熱媒体用チューブとの間に送風空気を流通させる空気通路を形成し、さらに、この空気通路に冷媒用チューブおよび熱媒体用チューブの双方に接合されて、冷媒と送風空気および熱媒体と送風空気との熱交換を促進するとともに、冷媒と熱媒体との熱移動を可能とするフィンを配置した構成を採用できる。

（３）上述の実施形態では、本発明の冷媒放熱器１を備えるヒートポンプサイクル１００を車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明の冷媒放熱器１を備えるヒートポンプサイクル１００の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。

１０ 風下側放熱部（第１放熱部）
２０ 風上側放熱部（第２放熱部）
１１、２１ コア部
１２、１３、２２、２３ タンク部
２１ａ 第１チューブ群
２１ｂ 第２チューブ群
５０ 連通部
１１１、２１１ チューブ

Claims (6)

1. 蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１００）に適用されて、圧縮機（１１０）で圧縮された冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させて、前記冷媒を放熱させる冷媒放熱器であって、
   前記送風空気の流れ方向に対して直列に配置された少なくとも２つの放熱部（１０、２０）を備え、
   前記少なくとも２つの放熱部（１０、２０）それぞれは、前記冷媒が流れる複数のチューブ（１１１、２１１）を積層して構成されたコア部（１１、２１）と、前記複数のチューブ（１１１、２１１）の両端部に接続されるとともに、前記複数のチューブ（１１１、２１１）を流れる前記冷媒の集合あるいは分配を行う一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）とを有し、前記タンク部（１２、１３、２２、２３）が前記コア部（１１、２１）の鉛直方向両端部に配置されるとともに、前記冷媒が鉛直方向に流れるように構成されており、かつ、前記一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）のうちいずれか一方のタンク部（１２、２３）に前記冷媒を流入させる冷媒流入口（１２ｂ、２４）が設けられており、
   前記少なくとも２つの放熱部（１０、２０）のうち、前記送風空気流れの最下流側に配置される放熱部（１０）においては、前記一対のタンク部（１２、１３）のうち上方側に配置されたタンク部（１２）に前記冷媒流入口（１２ｂ）が設けられており、
   前記少なくとも２つの放熱部（１０、２０）のうち、前記一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）のうち上方側に配置されたタンク部（１２）に前記冷媒流入口（１２ｂ）が設けられている放熱部（１０）においては、前記複数のチューブ（１１１）の全てが、前記冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成されており、
   前記少なくとも２つの放熱部（１０、２０）のうち、前記一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）のうち下方側に配置されたタンク部（２３）に前記冷媒流入口（２４）が設けられている放熱部（２０）における前記複数のチューブ（２１１）には、前記冷媒が下方側から上方側へ向かって流れる第１チューブ群（２１ａ）、および前記冷媒が上方側から下方側へ向かって流れる第２チューブ群（２１ｂ）が設けられていることを特徴とする冷媒放熱器。
2. 前記少なくとも２つの放熱部として、第１放熱部（１０）、および前記第１放熱部（１０）の前記送風空気流れの上流側に配置された第２放熱部（２０）が設けられており、
   前記第１放熱部（１０）においては、前記一対のタンク部（１２、１３）のうち上方側に配置されたタンク部（１２）に前記冷媒流入口（１２ｂ）が設けられているとともに、前記複数のチューブ（１１１）の全てが、前記冷媒が上方側から下方側へ向かって流れるように構成されており、
   前記第２放熱部（２０）における前記複数のチューブ（２１１）には、前記第１チューブ群（２１ａ）および前記第２チューブ群（２１ｂ）が設けられており、
   前記第１放熱部（１０）における前記一対のタンク部（１２、１３）のうち下方側に配置されたタンク部（１３）は、前記第１放熱部（１０）の前記複数のチューブ（１１１）から前記冷媒を集合させる第１冷媒集合部（１３）を含んで構成されており、
   前記第２放熱部（２０）における前記一対のタンク部（２２、２３）のうち下方側に配置されたタンク部（２３）は、前記第１チューブ群（２１ａ）に前記冷媒を分配させる冷媒分配部（２３２）、および前記第２チューブ群（２１ｂ）から前記冷媒を集合させる第２冷媒集合部（２３３）を含んで構成されており、
   前記第１放熱部（１０）および前記第２放熱部（２０）は、前記第１冷媒集合部（１３）の前記冷媒を前記冷媒分配部（２３２）に導く連通部（５０）を介して連結されていることを特徴とする請求項１に記載の冷媒放熱器。
3. 前記第１放熱部（１０）における前記一対のタンク部（１２、１３）のうち上方側に配置されたタンク部（１２）の、前記チューブ（１１１）の積層方向における一方の端側に、前記冷媒流入口（１２ｂ）が設けられており、
   前記第２放熱部（２０）における前記一対のタンク部（２２、２３）のうちいずれか一方のタンク部（２３）の、前記チューブ（２１１）の積層方向における前記冷媒流入口（１２ｂ）に近い側の端部に、前記冷媒を流出させる冷媒流出口（２３ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の冷媒放熱器。
4. 前記第１放熱部（１０）および前記第２放熱部（２０）における、前記コア部（１１、２１）の上方側に配置された前記タンク部（１２、２２）同士、および前記コア部（１１、２１）の下方側に配置された前記タンク部（２２、２３）同士は、前記連通部（５０）以外の部位において熱的に遮断されていることを特徴とする請求項２または３に記載の冷媒放熱器。
5. 前記少なくとも２つの放熱部（１０、２０）のうち、前記複数のチューブ（２１１）に前記第１チューブ群（２１ａ）および前記第２チューブ群（２１ｂ）が設けられている放熱部（２０）においては、
   前記第１チューブ群（２１ａ）と前記第２チューブ群（２１ｂ）とが交互に配置されており、
   前記コア部（２１）を構成する前記複数のチューブ（２１１）の総本数をｎ、前記コア部（２１）が有する前記第１チューブ群（２１ａ）の個数および前記第２チューブ群（２１ｂ）の個数の合計である合計チューブ群数をｘとしたとき、
   前記第１チューブ群（２１ａ）を構成する前記チューブ（２１１）の合計本数ｍは、ｍ≦ｎ／ｘ（但し、ｍは自然数）の関係を満たしていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷媒放熱器。
6. 前記連通部（５０）は、複数の冷媒通路を有する多穴チューブであることを特徴とする請求項２に記載の冷媒放熱器。

Images