JP2021110511A - ヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房時に、熱交換効率の低下を遅延させうるヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器を提供する。【解決手段】室外熱交換器４は、複数の扁平状冷媒流通管39と、隣り合う冷媒流通管39どうしの間の通風間隙41に配置されたフィン42とを備えている。フィン42は、通風間隙41の通風方向の範囲内に位置するメイン熱交換部44と、メイン熱交換部44に一体に設けられ、かつ冷媒流通管39よりも風上側に突出した突出部45とからなる。メイン熱交換部44および突出部45は、波頂部44a,45a、波底部44b,45b、および波頂部44a,45aと波底部44b,45bとを連結する連結部44c,45cよりなるコルゲート状である。フィン42の突出部45に第１〜第５貫通穴47,48,49,51,52が形成されている。【選択図】図３

Description

この発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図２の上下、左右を上下、左右というものとする。また、図２の紙面表裏方向を通風方向というものとし、同図の紙面表側を風上側、これと反対側を風下側というものとする。

原動機としてエンジンおよびモータが用いられるハイブリッド自動車や、原動機としてモータが用いられる電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両の車両用空調装置に用いられるヒートポンプ式冷凍サイクルとしては、圧縮機と、車室外に配置され、かつ冷房時に圧縮機で圧縮された冷媒から熱を放熱して凝縮させるとともに暖房時に減圧された冷媒に受熱させて蒸発させる室外熱交換器と、車室内に配置されかつ冷房時に減圧された冷媒に受熱させて蒸発させる室内エバポレータと、車室内に配置されかつ暖房時に圧縮機で圧縮された冷媒から熱を放熱して冷媒を凝縮させる室内コンデンサとを備えており、室外熱交換器が、所定間隔をおいて配置された複数の扁平状冷媒流通管と、隣り合う冷媒流通管どうしの間の通風間隙に配置されたフィンとを備えており、フィンが、通風方向に延びかつ前記通風間隙を形成する２つの冷媒流通管のうちのいずれか一方に接合された波頂部、通風方向に延びかつ前記通風間隙を形成する２つの冷媒流通管のうちのいずれか他方に接合された波底部、および通風方向に延びかつ波頂部と波底部とを連結する連結部よりなるとともに、波頂部と波底部とが交互に形成されたコルゲート状であり、各通風間隙に１つのフィンが配置されているヒートポンプ式冷凍サイクルが周知である。

上述した周知のヒートポンプ式冷凍サイクルを用いた車両用空調装置においては、冬季などの暖房時に外気温が低くなると、室外熱交換器のフィンに着霜が発生し、室外熱交換器の隣り合う冷媒流通管どうしの間に形成された通風間隙が塞がれて熱交換効率が短時間で著しく低下し、その結果暖房能力が短時間で低下するという問題があった。

そこで、このような問題を解決したヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器として、長手方向を鉛直方向に向けるとともに幅方向を通風方向に向け、さらに厚み方向を室外熱交換器の幅方向に向けた状態で当該幅方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状冷媒流通管と、隣り合う冷媒流通管どうしの間の各通風間隙に配置された１つのフィンとを備えており、フィンが、通風方向に延びかつ前記通風間隙を形成する２つの冷媒流通管のうちのいずれか一方に接合された波頂部、通風方向に延びかつ前記通風間隙を形成する２つの冷媒流通管のうちのいずれか他方に接合された波底部、および通風方向に延びかつ波頂部と波底部とを連結する連結部よりなるとともに、波頂部と波底部とが交互に形成されたコルゲート状であり、各フィンの全連結部の風上側端部における室外熱交換器の幅方向の中央部よりも波頂部側の部分または波底部側の部分に切り欠きが形成されるとともに、波頂部側の部分の切り欠きと波底部側の部分の切り欠きとが上下方向に交互に配置された室外熱交換器が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１記載の室外熱交換器においては、各フィンの全連結部における室外熱交換器の幅方向の中央部よりも波頂部側の部分または波底部側の部分に切り欠きが形成されるとともに、波頂部側の部分の切り欠きと波底部側の部分の切り欠きとが上下方向に交互に配置されているので、各フィンの風上側の部分に着霜が発生した場合にも、切り欠きが形成されている部分では通風間隙の通風面積の低下が抑制されるようになっている。

国際公開第２０１４／２０７７８５号パンフレット

しかしながら、特許文献１記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器においては、各フィンの全連結部に切り欠きが形成されているので、通風間隙を通過する空気とフィンとの伝熱面積が減少し、冷房時および暖房時において熱交換性能が低下する。

この発明の目的は、上記問題を解決し、暖房時に、通風間隙の通風面積の低下を抑制しうるとともに、冷房時および暖房時に通風間隙を通過する空気とフィンとの伝熱面積の減少を防止しうるヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)長手方向および厚み方向を同方向に向けるとともに幅方向を通風方向に向けた状態で厚み方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状冷媒流通管と、隣り合う冷媒流通管どうしの間に配置されたフィンとを備えているヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器であって、
フィンが、隣接する冷媒流通管どうしの間に形成された通風間隙の通風方向の範囲内に位置するメイン熱交換部と、メイン熱交換部に一体に設けられ、かつ通風間隙よりも風上側に突出した突出部とからなり、フィンのメイン熱交換部が、通風方向に延びかつ通風間隙の両側の冷媒流通管のうちのいずれか一方に接合された波頂部、通風方向に延びかつ通風間隙の両側の冷媒流通管のうちのいずれか他方に接合された波底部、および通風方向に延びかつ波頂部と波底部とを連結する連結部よりなるコルゲート状であり、フィンの突出部が、通風方向に延びかつメイン熱交換部の波頂部に連なった波頂部、通風方向に延びかつメイン熱交換部の波底部に連なった波底部、および通風方向に延びかつ波頂部と波底部とを連結するとともにメイン熱交換部の連結部に連なった連結部よりなるコルゲート状であり、フィンの突出部に複数の貫通穴が形成されているヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。

2)フィンの突出部の波頂部に第１貫通穴が形成され、同波底部に第２貫通穴が形成され、同連結部に第３貫通穴が形成されている上記1)記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。

3)フィンの突出部における第１〜第３貫通穴よりも風下側の部分に、波頂部の両側に位置する２つの連結部のうちの一方の連結部から波頂部を越えて他方の連結部に至る第４貫通穴と、波底部の両側に位置する２つの連結部のうちの一方の連結部から波底部を越えて他方の連結部に至る第５貫通穴とが形成されている上記2)記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。

4)第１〜第３貫通穴の通風方向の寸法が同一であるとともに、第４〜第５貫通穴の通風方向の寸法が同一であり、第１〜第３貫通穴が通風方向の同一位置に形成され、第４〜第５貫通穴が通風方向の同一位置に形成されている上記3)記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。

5)冷媒流通管が厚み方向を上下方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置されており、フィンのメイン熱交換部の波頂部が、前記通風間隙の両側の冷媒流通管のうちの上側の冷媒流通管に接合されるとともに、同波底部が、前記通風間隙の両側の冷媒流通管のうちの下側の冷媒流通管に接合されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。

上記1)〜5)のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器によれば、隣り合う冷媒流通管どうしの間に配置されたフィンが、隣接する冷媒流通管どうしの間に形成された通風間隙の通風方向の範囲内に位置するメイン熱交換部と、メイン熱交換部に一体に設けられ、かつ通風間隙よりも風上側に突出した突出部とからなるので、暖房時には、フィンの突出部に着霜が優先的に発生し、水分量が減らされた空気がメイン熱交換部に触れることになって、水分量の少ない空気と冷媒流通管を流れる冷媒とがメイン熱交換部を介して熱交換を行うことになり、その結果フィンのメイン熱交換部への着霜の発生を抑制することが可能になる。また、フィンの突出部の連結部に複数の貫通穴が形成されているので、暖房時にフィンの突出部に着霜が発生した場合にも、連結部に形成された貫通穴は塞がれにくく、空気が貫通穴を通ってフィンのメイン熱交換部まで流れる。したがって、フィンのメイン熱交換部に発生した着霜により通風間隙が塞がれるまでは、フィンのメイン熱交換部においては、通風間隙を流れる空気と冷媒流通管を流れる冷媒との熱交換が継続される。その結果、暖房時に、フィンのメイン熱交換部で行われる通風間隙を流れる空気と冷媒流通管を流れる冷媒との熱交換効率の低下を遅延させることが可能になり、暖房能力の短時間での低下を抑制することができる。

しかも、フィンのメイン熱交換部の伝熱面積は、特許文献１記載の室外熱交換器に比べて大きくなるので、冷房時および暖房時のいずれにおいても、熱交換性能の低下を防止することができる。

上記3)のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器によれば、フィンの突出部における第１〜第３貫通穴よりも風下側の部分に、波頂部の両側に位置する２つの連結部のうちの一方の連結部から波頂部を越えて他方の連結部に至る第４貫通穴と、波底部の両側に位置する２つの連結部のうちの一方の連結部から波底部を越えて他方の連結部に至る第５貫通穴とが形成されているので、暖房時にフィンの突出部に発生した着霜によって、第１〜第３貫通穴を通りかつメイン熱交換部に流れる空気の流れが遮られた場合にも、空気は、第４〜第５貫通穴を通ってフィンのメイン熱交換部まで流れる。したがって、フィンのメイン熱交換部に発生した着霜により通風間隙が塞がれるまでは、フィンのメイン熱交換部においては、通風間隙を流れる空気と冷媒流通管を流れる冷媒との熱交換が継続され、その結果暖房能力の短時間での低下を効果的に抑制することができる。

この発明による室外熱交換器が用いられているヒートポンプ式冷凍サイクルを備えた車両用空調装置を示す概略図である。 この発明による室外熱交換器の全体構成を示す一部切り欠き正面図である。 図２の室外熱交換器の要部を示す部分拡大斜視図である。 図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図１の車両用空調装置の暖房運転時の初期におけるフィンの突出部への着霜状態を示す図４相当の図である。 図１の車両用空調装置の暖房運転時において図５の状態よりもフィンの突出部への着霜が進んだ状態を示す図４相当の図である。 図１の車両用空調装置の暖房運転時においてフィンの通風間隙に存在するメイン熱交換部への着霜が進んだ状態を示す図４相当の図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１はこの発明による室外熱交換器が用いられているヒートポンプ式冷凍サイクルを備えた車両用空調装置を概略的に示す。図２は図１の車両用空調装置のヒートポンプ式冷凍サイクルに用いられている室外熱交換器の全体構成を示し、図３〜図７は図２の室外熱交換器の要部の構成を示す。

以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１において、ハイブリッド自動車や電気自動車に好適に用いられる車両用空調装置は、ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)と空調ケース(2)とを備えている。

ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)は、圧縮機(3)と、車室外に配置され、かつ冷房時に圧縮機(3)で圧縮された冷媒から熱を放熱させるとともに暖房時に減圧された冷媒に熱を受熱させて蒸発させる室外熱交換器(4)と、車室内に配置され、かつ暖房時に圧縮機(3)で圧縮された冷媒から熱を放熱させる室内コンデンサ(5)と、冷房時に室外熱交換器(4)を通過した冷媒を減圧する第１減圧器としての膨張弁(6)と、車室内に配置され、かつ冷房時に膨張弁(6)で減圧された冷媒に熱を受熱させて蒸発させる室内エバポレータ(7)と、暖房時に室内コンデンサ(5)を通過した冷媒を減圧する第２減圧器としての固定絞り弁(8)と、固定絞り弁(8)と並列に設けられ、かつ冷房時に固定絞り弁(8)への冷媒の流れを阻止するとともに暖房時に固定絞り弁(8)のみに冷媒が流れるようにする開閉弁(9)と、冷房時に室内エバポレータ(7)を通過した冷媒を気液２相に分離するとともに、暖房時に室外熱交換器(4)を通過した冷媒を気液２相に分離する気液分離器(10)とを備えており、これらの機器が配管(11)により接続されている。

配管(11)における室外熱交換器(4)の冷媒流出側と気液分離器(10)の冷媒流入側との間には、冷房時のみに冷媒が流れる第１冷房時冷媒流通部(12)、および暖房時のみに冷媒が流れる第１暖房時冷媒流通部(13)が並列状に設けられており、第１冷房時冷媒流通部(12)に膨張弁(6)および室内エバポレータ(7)が配置されている。室外熱交換器(4)から流出した冷媒が第１冷房時冷媒流通部(12)と第１暖房時冷媒流通部(13)とに分流する部分には三方弁(14)が設けられている。また、配管(11)における室内コンデンサ(5)の冷媒流出側と室外熱交換器(4)の冷媒流入側との間には、冷房時のみに冷媒が流れる第２冷房時冷媒流通部(15)、および暖房時のみに冷媒が流れる第２暖房時冷媒流通部(16)が並列状に設けられており、第２冷房時冷媒流通部(15)に開閉弁(9)が設けられ、第２暖房時冷媒流通部(16)に固定絞り弁(8)が設けられている。

したがって、配管(11)は、開閉弁(9)および三方弁(14)の働きによって、冷房時に冷媒を圧縮機(3)、室内コンデンサ(5)、室外熱交換器(4)、膨張弁(6)、室内エバポレータ(7)および気液分離器(10)の間の冷房用回路で循環させ、暖房時に冷媒を圧縮機(3)、室内コンデンサ(5)、固定絞り弁(8)、室外熱交換器(4)および気液分離器(10)の間の暖房用回路で循環させる。

冷房時には、冷媒は、圧縮機(3)で圧縮されて室内コンデンサ(5)を通過した後に室外熱交換器(4)に送られ、室外熱交換器(4)で熱を放熱して凝縮し、ついで膨張弁(6)により減圧された後に室内エバポレータ(7)で熱を奪って蒸発し、ついで気液分離器(10)で気液分離された後に圧縮機(3)に戻される（図１破線矢印参照）。暖房時には、冷媒は、圧縮機(3)で圧縮された後に室内コンデンサ(5)で熱を放熱して凝縮し、ついで固定絞り弁(8)により減圧された後に室外熱交換器(4)で熱を奪って蒸発し、ついで気液分離器(10)で気液分離された後に圧縮機(3)に戻される（図１実線矢印参照）。

空調ケース(2)は、車室内空気と車室外空気とが適当な比率（０〜１００％）で導入される空気導入部(20)と、空気導入部(20)に連なって設けられた空気通路(21)と、空気通路(21)から分岐して互いに並列状に設けられた第１分岐通路(22)および第２分岐通路(23)とを備えている。空気導入部(20)に送風機(24)が配置され、空気通路(21)に室内エバポレータ(7)が配置され、第２分岐通路(23)に室内コンデンサ(5)が配置されている。また、空調ケース(2)に、第１分岐通路(22)および第２分岐通路(23)の上流端を開閉し、室内エバポレータ(7)を通過した後第１分岐通路(22)を流れる空気量と、室内エバポレータ(7)を通過した後第２分岐通路(23)を流れる空気量とを調節するダンパ(25)が設けられている。

そして、上述した車両用空調装置におけるヒートポンプ式冷凍サイクル(1)の室外熱交換器(4)として、本発明の室外熱交換器が用いられている。

図２に示すように、室外熱交換器(4)は、長手方向を上下方向に向けるとともに左右方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム製右ヘッダタンク(30)およびアルミニウム製左ヘッダタンク(31)と、両ヘッダタンク(30)(31)間に設けられた熱交換コア部(32)とを備えている。

右ヘッダタンク(30)の上部に、冷房時に圧縮機(3)により圧縮された高圧の冷媒が流入するとともに、暖房時に固定絞り弁(8)により減圧された低圧の冷媒が流入する冷媒入口（図示略）が形成されるとともに、冷媒入口に通じるアルミニウム製入口部材(33)がろう材により接合されている。以下、ろう材による接合をろう付というものとする。右ヘッダタンク(30)の下部に、冷房時に冷媒が膨張弁(6)に向かって流出するとともに、暖房時に冷媒が気液分離器(10)に向かって流出する冷媒出口（図示略）が形成されるとともに、冷媒出口に通じる出口部材(34)がろう付されている。

右ヘッダタンク(30)は、右ヘッダタンク(30)の上部に設けられかつ入口部材(33)から冷媒入口を通して冷媒が流入する第１ヘッダ(35)と、第１ヘッダ(35)に対して右ヘッダタンク(30)の長手方向下側に隣接して設けられかつ出口部材(34)から冷媒出口を通して冷媒が流出する第２ヘッダ(36)とを有する。左ヘッダタンク(31)は、左ヘッダタンク(31)の全体に設けられた１つの第３ヘッダ(37)を有する。右ヘッダタンク(30)の第１ヘッダ(35)と第２ヘッダ(36)は、右ヘッダタンク(30)内を仕切部材(38)により上下２つの区画に分割することにより形成されている。

熱交換コア部(32)は、長手方向を左右方向に向けるとともに厚み方向を上下方向に向け、さらに幅方向を通風方向に向けた状態で両ヘッダタンク(30)(31)間に上下方向に間隔をおいて配置され、かつ左右両端部が両ヘッダタンク(30)(31)に接続された複数のアルミニウム製扁平状冷媒流通管(39)と、隣り合う冷媒流通管(39)どうしの間に配置されたアルミニウム製フィン(42)とを備えている。また、上下両端の冷媒流通管(39)の外側に、当該冷媒流通管(39)と間隔をおくようにアルミニウム製サイドプレート(43)が配置されており、上下両端の冷媒流通管(39)と上下両サイドプレート(43)との間にもフィン(42)が配置されている。隣り合う冷媒流通管(39)どうしの間および上下両端の冷媒流通管(39)と上下両サイドプレート(43)との間に通風間隙(41)が形成されている。

熱交換コア部(32)には、連続して並んだ複数の冷媒流通管(39)により構成され、かつ右端部が第１ヘッダ(35)に通じるとともに左端部が第３ヘッダ(37)に通じている第１熱交換パス(H1)と、連続して並んだ複数の冷媒流通管(39)により構成され、かつ左端部が第３ヘッダ(37)に通じるとともに右端部が第２ヘッダ(36)に通じている第２熱交換パス(H2)とが、第２熱交換パス(H2)が第１熱交換パス(H1)の下側に並ぶように設けられている。第１熱交換パス(H1)の冷媒流通管(39)の冷媒流れ方向は右から左となり、第２熱交換パス(H2)の全冷媒流通管(39)の冷媒流れ方向は左から右となって、第１熱交換パス(H1)の冷媒流れ方向と第２熱交換パス(H2)の冷媒流れ方向とは逆向きになる。

図３および図４に示すように、熱交換コア部(32)のフィン(42)はコルゲート状であり、通風間隙(41)の通風方向の範囲内に位置するメイン熱交換部(44)と、メイン熱交換部(44)から通風間隙(41)の風上側に突出するように一体に設けられた突出部(45)とよりなる。

フィン(42)のメイン熱交換部(44)は、通風方向に延びかつ通風間隙(41)の両側の２つの冷媒流通管(39)のうちのいずれか一方、ここでは上側の冷媒流通管(39)にろう付された波頂部(44a)、通風方向に延びかつ通風間隙(41)の両側の２つの冷媒流通管(39)のうちのいずれか他方、ここでは下側の冷媒流通管(39)にろう付された波底部(44b)、および通風方向に延びかつ波頂部(44a)と波底部(44b)とを連結する連結部(44c)よりなるコルゲート状である。フィン(42)のメイン熱交換部(44)の連結部(44c)には、幅方向に延びる複数のルーバ(46)が通風方向に間隔をおいて設けられている。なお、図３においては、ルーバ(46)の図示を省略する。

フィン(42)の突出部(45)は、通風方向に延びかつメイン熱交換部(44)の波頂部(44a)に連なった波頂部(45a)、通風方向に延びかつメイン熱交換部(44)の波底部(44b)に連なった波底部(45b)、および通風方向に延びかつ波頂部(45a)と波底部(45b)とを連結するとともにメイン熱交換部(44)の連結部(44c)に連なった連結部(45c)よりなるコルゲート状である。突出部(45)の波頂部(45a)には第１貫通穴(47)が形成され、波底部(45b)には第２貫通穴(48)が形成され、連結部(45c)には第３貫通穴(49)が形成されている。第１〜第３貫通穴(47)(48)(49)の通風方向の寸法は同一であり、かつ第１〜第３貫通穴(47)(48)(49)は通風方向の同一位置に形成されている。また、フィン(42)の突出部(45)における第１〜第３貫通穴(47)(48)(49)よりも風下側の部分に、波頂部(45a)の両側に位置する２つの連結部(45c)のうちの一方の連結部(45c)から波頂部(45a)を越えて他方の連結部(45c)に至る第４貫通穴(51)と、波底部(45b)の両側に位置する２つの連結部(45c)のうちの一方の連結部(45c)から波底部(45b)を越えて他方の連結部(45c)に至る第５貫通穴(52)とが形成されている。第４〜第５貫通穴(51)(52)の通風方向の寸法は同一であり、かつ第４〜第５貫通穴(51)(52)が通風方向の同一位置に形成されている。第４および第５貫通穴(51)(52)の風下側端部は突出部(45)の風下側端部と同一位置、あるいは突出部(45)の風下側端部の近傍にあることが好ましい。

上述した構成の車両用空調装置において、車室内の冷房時には、ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)では、開閉弁(9)および三方弁(14)の働きにより冷媒が、配管(11)の上述した冷房用回路に流される（図１破線矢印参照）。また、空調ケース(2)では、図１に実線で示すように、ダンパ(25)の働きにより、室内エバポレータ(7)を通過した空気が第１分岐通路(22)に流されるとともに第２分岐通路(23)には流されない。なお、車室内の冷房時にも、室内エバポレータ(7)を通過した空気が両分岐通路(22)(23)を流れることもある。

ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)では、車室内の冷房時には、圧縮機(3)で圧縮されて高圧になった気相冷媒が、室内コンデンサ(5)を通過した後に、室外熱交換器(4)の入口部材(33)を通って冷媒入口から右ヘッダタンク(30)の第１ヘッダ(35)内に入り、ついで第１熱交換パス(H1)の冷媒流通管(39)を通って左ヘッダタンク(31)の第３ヘッダ(37)に入った後、第２熱交換パス(H2)の冷媒流通管(39)を通って右ヘッダタンク(30)の第２ヘッダ(36)に入り、その後冷媒出口から出口部材(34)を通って流出する。

冷媒は、室外熱交換器(4)内を流れる間に熱を放熱して凝縮させられ、凝縮させられた冷媒は、膨張弁(6)により減圧された後に、室内エバポレータ(7)において空気通路(21)を流れる空気から熱を奪って蒸発し、ついで気液分離器(10)において分離された気相冷媒が圧縮機(3)に戻される。室内エバポレータ(7)により熱を奪われた空気は、空気通路(21)から第１分岐通路(22)に入り、車室内に吹き出される。

車室内の暖房時には、ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)では、開閉弁(9)および三方弁(14)の働きにより冷媒が、配管(11)の上述した暖房用回路に流される（図１実線矢印参照）。また、空調ケース(2)では、図１に破線で示すように、ダンパ(25)の働きにより、室内エバポレータ(7)を通過した空気が第２分岐通路(23)に流されるとともに第１分岐通路(22)には流されない。なお、車室内の暖房時にも、室内エバポレータ(7)を通過した空気が両分岐通路(22)(23)を流れることもある。

ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)では、車室内の暖房時には、圧縮機(3)で圧縮されて高圧になった気相冷媒が、室内コンデンサ(5)において第２分岐通路(23)を流れる空気に熱を放熱して凝縮させられる。室内コンデンサ(5)において冷媒から熱を奪った空気は、車室内に吹き出される。

室内コンデンサ(5)において凝縮させられた冷媒は、固定絞り弁(8)により減圧された後に室外熱交換器(4)の入口部材(33)を通って冷媒入口から右ヘッダタンク(30)の第１ヘッダ(35)内に入り、ついで第１熱交換パス(H1)の冷媒流通管(39)を通って左ヘッダタンク(32)の第３ヘッダ(37)に入った後、第２熱交換パス(H2)の冷媒流通管(39)を通って右ヘッダタンク(30)の第２ヘッダ(36)に入り、その後冷媒出口から出口部材(34)を通って流出する。冷媒は、室外熱交換器(4)内を流れる間に車室外の空気から熱を奪って蒸発し、蒸発させられた冷媒は、気液分離器(10)において気液に分離され、気相冷媒が圧縮機(3)に戻される。

車室内の暖房時において、外気温が低温の場合には、室外熱交換器(4)の通風間隙(41)を流れる外気中に含まれる水分により、室外熱交換器(4)の表面、特に通風間隙(41)を流れる空気と熱交換をしているフィン(42)の表面に着霜が発生し熱交換効率が低下する。

このような着霜は、まずフィン(42)の突出部(45)の表面に発生し、水分量が減らされた空気がメイン熱交換部(44)に触れることになって、水分量の少ない空気と冷媒流通管(39)を流れる冷媒とがメイン熱交換部(44)を介して熱交換を行うことになり、その結果メイン熱交換部(44)への着霜の発生を遅らせることが可能になる。

暖房運転を続けることにより着霜が進行すると、図５に示すように、突出部(45)の第１〜第３貫通穴(47)(48)(49)よりも風上側の部分における隣り合う連結部(45c)間の間隙が霜(F)で塞がれる。この場合、空気は第１〜第５貫通穴(47)(48)(49)(51)(52)を通ってフィン(42)のメイン熱交換部(44)に流れてメイン熱交換部(44)に触れることになり、空気と冷媒流通管(39)を流れる冷媒とがメイン熱交換部(44)で熱交換を行う。

暖房運転を続けることによりさらに着霜が進行すると、図６に示すように、突出部(45)の第１〜第３貫通穴(47)(48)(49)よりも風上側および風下側の部分における隣り合う連結部(45c)間の間隙が霜(F)で塞がれる。この場合、空気は第４〜第５貫通穴(51)(52)を通ってフィン(42)のメイン熱交換部(44)に流れてメイン熱交換部(44)に触れることになり、空気と冷媒流通管(39)を流れる冷媒とがメイン熱交換部(44)で熱交換を行う。

したがって、フィン(42)のメイン熱交換部(44)で行われる通風間隙(41)を流れる空気と冷媒流通管(39)を流れる冷媒との熱交換効率の低下を効果的に遅延させることが可能になり、その結果暖房能力の短時間での低下を抑制することができる。

暖房運転を続けることによりさらに着霜が進行すると、図７に示すように、メイン熱交換部(44)の風上側の端部における隣り合う連結部(44c)間の間隙が霜(F)で塞がれる。この場合、空気と冷媒流通管を流れる冷媒との熱交換が行われなくなるので、この霜を除霜する必要がある。室外熱交換器(4)の除霜を行う場合は、空調ケース(2)のダンパ(25)が、第１分岐通路(22)への空気の流れを許容するとともに第２分岐通路(23)への空気の流れを遮断する位置に切り替えられる。また、ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)は、上述した冷房時と同じ動作状態にされる。すなわち、冷媒は、圧縮機(3)で圧縮されて高温高圧とされた後に室内コンデンサ(5)を通過させられ、ついで室外熱交換器(4)に送られて冷媒の有する熱により霜が除霜される。

この発明による室外熱交換器は、比較的廃熱の少ないハイブリッド自動車や電気自動車の車両用空調装置を構成するヒートポンプ式冷凍サイクルに好適に用いられる。

(1)：ヒートポンプ式冷凍サイクル
(4)：室外熱交換器
(39)：冷媒流通管
(41)：通風間隙
(42)：フィン
(44)：メイン熱交換部
(44a)：波頂部
(44b)：波底部
(44c)：連結部
(45)：突出部
(45a)：波頂部
(45b)：波底部
(45c)：連結部
(47)(48)(49)(51)(52)：第１〜第５貫通穴

Claims (5)

1. 長手方向および厚み方向を同方向に向けるとともに幅方向を通風方向に向けた状態で厚み方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状冷媒流通管と、隣り合う冷媒流通管どうしの間に配置されたフィンとを備えているヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器であって、
   フィンが、隣接する冷媒流通管どうしの間に形成された通風間隙の通風方向の範囲内に位置するメイン熱交換部と、メイン熱交換部に一体に設けられ、かつ通風間隙よりも風上側に突出した突出部とからなり、フィンのメイン熱交換部が、通風方向に延びかつ通風間隙の両側の冷媒流通管のうちのいずれか一方に接合された波頂部、通風方向に延びかつ通風間隙の両側の冷媒流通管のうちのいずれか他方に接合された波底部、および通風方向に延びかつ波頂部と波底部とを連結する連結部よりなるコルゲート状であり、フィンの突出部が、通風方向に延びかつメイン熱交換部の波頂部に連なった波頂部、通風方向に延びかつメイン熱交換部の波底部に連なった波底部、および通風方向に延びかつ波頂部と波底部とを連結するとともにメイン熱交換部の連結部に連なった連結部よりなるコルゲート状であり、フィンの突出部に複数の貫通穴が形成されているヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
2. フィンの突出部の波頂部に第１貫通穴が形成され、同波底部に第２貫通穴が形成され、同連結部に第３貫通穴が形成されている請求項１記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
3. フィンの突出部における第１〜第３貫通穴よりも風下側の部分に、波頂部の両側に位置する２つの連結部のうちの一方の連結部から波頂部を越えて他方の連結部に至る第４貫通穴と、波底部の両側に位置する２つの連結部のうちの一方の連結部から波底部を越えて他方の連結部に至る第５貫通穴とが形成されている請求項２記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
4. 第１〜第３貫通穴の通風方向の寸法が同一であるとともに、第４〜第５貫通穴の通風方向の寸法が同一であり、第１〜第３貫通穴が通風方向の同一位置に形成され、第４〜第５貫通穴が通風方向の同一位置に形成されている請求項３記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
5. 冷媒流通管が厚み方向を上下方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置されており、フィンのメイン熱交換部の波頂部が、前記通風間隙の両側の冷媒流通管のうちの上側の冷媒流通管に接合されるとともに、同波底部が、前記通風間隙の両側の冷媒流通管のうちの下側の冷媒流通管に接合されている請求項１〜４のうちのいずれかに記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
   

Images