DE112012005065T5 - Wärmetauscher und mit diesem versehener Wärmepumpenkreislauf - Google Patents

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Abstract

Ein Wärmetauscher umfasst ein Kältemittelrohr (16a), durch das ein Kältemittel (RF) zum Aufnehmen von Wärme aus Luft (AR) strömt, und ein Entfrostungsmediumrohr (43a), durch das ein Kühlmittel (WT) zum Liefern von Wärme für das Entfrosten strömt. Zwei Rippen (50), die auf beiden Seiten des Kältemittelrohrs angeordnet sind, umfassen einen Vorsprung (50b), der in Richtung einer strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung (AR) in Bezug auf das Kältemittelrohr vorsteht. Der Vorsprung (50b) ist mit einem Spielraum (50d) versehen, der zulässt, dass bei dem Entfrosten erzeugtes Schmelzwasser auf der strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs strömt. Die Kältemittelrohre (16a) und die Entfrostungsmediumrohre (43a) können in der strömungsaufwärtigen Leitung abwechselnd angeordnet sein. Der Vorsprung (50b) steht derart vor, dass die Luft von dem Seitenabschnitt des Vorsprungs (50b) in einen Luftdurchgang eingeleitet werden kann, selbst wenn ein Ende (50c), das der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung (AR) zugewandt ist, mit dem Frostkern verschlossen ist.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2011-266139 , eingereicht am 5. Dezember 2011 und Nr. 2012-250454 , eingereicht am 14. November 2012, deren Inhalte hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden sind.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wärmetauscher, der zum Entfrosten geeignet ist, und einen Wärmepumpenkreislauf, der den Wärmetauscher umfasst.
  • Hintergrundtechnik
  • Das Patentdokument 1 offenbart einen Wärmepumpenkreislauf und eine Entfrostungssteuerung eines Verdampfers in dem Wärmepumpenkreislauf.
  • Dokument der verwandten Technik
  • Patentdokument
    • Patentdokument 1: JP-A-2008-221997
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben durch Untersuchungen herausgefunden, dass das in dem Patentdokument 1 offenbarte Verfahren nicht genügend Aufmerksamkeit auf die Abgabeleistung von Schmelzwasser legt, das durch das Entfrosten erzeugt wird. Somit könnte es schwierig sein, das Schmelzwasser schnell abzugeben. Das Schmelzwasser unterbricht häufig den Entfrostungsfortschritt. Zum Beispiel nimmt das Schmelzwasser die Wärme für das Entfrosten an. Wenn das Schmelzwasser nach einem anderen Aspekt auf der Oberfläche eines Wärmetauschers verbleibt, könnte das Wasser wieder einfrieren.
  • In dem in dem Patentdokument 1 offenbarten Verfahren könnte der Frostkern direkt von einem Rohr zum anderen anwachsen, wodurch ein Luftdurchgang des Wärmetauschers in einem frühen Stadium verschlossen wird.
  • Aus der anderen Perspektive könnte das in dem Patentdokument 1 offenbarte Verfahren die Wärme von einer Wärmequelle nicht effizient nutzen. Folglich wird es manchmal schwierig, das Entfrosten schnell zu durchzuführen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Wärmetauscher mit einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen die Bildung von Frost und einen Wärmepumpenkreislauf mit diesem bereitzustellen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Wärmetauscher mit einer verbesserten Entfrostungsleistung und einen Wärmepumpenkreislauf mit diesem bereitzustellen.
  • Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Wärmetauscher mit einer verbesserten Entfrostungsleistung und mit einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen die Bildung von Frost und einen Wärmepumpenkreislauf mit diesem bereitzustellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Wärmetauscher für die Verwendung in einem Wärmepumpenkreislauf geeignet ist, der von den Erfindern in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-123199 vorgeschlagen wird, und einen Wärmepumpenkreislauf, der diesen verwendet, bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Wärmetauscher einen Rohrabschnitt mit mehreren Kältemittelrohren, in denen ein Kältemittel zum Austauschen von Wärme mit Luft strömt, und mehreren Mediumrohren, in denen ein Medium zum Austauschen von Wärme mit dem Kältemittel strömt, mehrere Luftdurchgänge, die zwischen benachbarten Rohren des Rohrabschnitts bereitgestellt sind, und mehrere Rippen, die in den Luftdurchgängen bereitgestellt sind und mit den benachbarten Rohren des Rohrabschnitts verbunden sind. In dem Wärmetauscher sind eine erste Gruppe der Kältemittelrohre und eine erste Gruppe der Mediumrohre auf einer Zuströmungsseite der Luft des Rohrabschnitts angeordnet, und jede der Rippen umfasst einen Vorsprung, der sich wenigstens in die Nachbarschaft des benachbarten Mediumrohrs erstreckt und in Richtung einer strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung in Bezug auf das Mediumrohr vorsteht.
  • Mit dieser Struktur lässt das Kältemittelrohr zu, dass das Kältemittel, das Wärme aus Luft aufnimmt, durch es strömt. Das Kältemittelrohr hat eine niedrige Temperatur, so dass sich an dem Kältemittelrohr und der Rippe Frost bildet. Der Frost wächst in der Nachbarschaft des Kältemittelrohrs stark. Die Rippe umfasst einen Vorsprung, der in Richtung einer strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung auf der Mediumrohrseite vorsteht. Das Mediumrohr lässt zu, dass das Medium zum Zuführen von Wärme an das Kältemittel durch es hindurch strömt. Der Seitenabschnitt des Vorsprungs ist in der Nachbarschaft des Mediumrohrs positioniert, und es ist somit weniger wahrscheinlich, dass er von dem Frost bedeckt wird. Wenngleich in der vorliegenden Offenbarung der Frost erzeugt wird, kann die Luft von dem Seitenabschnitt des Vorsprungs eingeleitet werden. Mit dieser Struktur kann das Verschließen des Luftdurchgangs durch die Frostbildung unterdrückt werden, wodurch der Wärmetauscher mit hervorragender Widerstandsfähigkeit gegen Frostbildung bereitgestellt werden kann.
  • In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Vorsprung ein Ende haben, das einer strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung zugewandt ist. Selbst wenn ein Raum in der Nachbarschaft des Endes durch einen Frostkern verschlossen ist, kann der Vorsprung vorstehen, so dass die Luft von einem Seitenabschnitt des Vorsprungs in den Luftdurchgang eingeleitet werden kann. Selbst wenn in diesem Fall der Frost in einem derartigen Maß wächst, dass das Ende der strömungsaufwärtsseitigen Rippe verschlossen ist, kann die Luft von dem Seitenabschnitt eingeleitet werden.
  • In einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Rohrabschnitt eine strömungsaufwärtige Leitung, in der die Rohre in einer Leitung angeordnet sind, und eine strömungsabwärtige Leitung, in der die Rohre in einer Leitung angeordnet sind, und die in Bezug auf die strömungsaufwärtige Leitung auf einer strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung positioniert ist, umfassen.
  • Die strömungsaufwärtige Leitung kann eine zweite Gruppe der Mediumrohre umfassen und die strömungsabwärtige Leitung kann eine zweite Gruppe der Kältemittelrohre umfassen. Die zweite Gruppe der Mediumrohre in der strömungsaufwärtigen Leitung kann auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung in Bezug auf die zweite Gruppe der Kältemittelrohre in der strömungsabwärtigen Leitung positioniert sein. Selbst wenn in diesem Fall ein Teil der Wärme des Mediums in der strömungsaufwärtigen Leitung an die Luft geliefert wird, kann die Wärme von der Luft an das Kältemittelrohr in der strömungsabwärtigen Leitung geliefert werden. Folglich kann die Wärme des Mediums effizient an das Kältemittel geliefert werden.
  • In einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das Kältemittel, das durch die Mediumrohre strömt, ein Entfrostungsmedium zum Zuführen von Wärme zum Entfrosten sein. Eines der ersten Gruppe von Kältemittelrohre kann auf einer Zuströmungsseite für die Luft des Rohrabschnitts zwischen zwei der ersten Gruppe von Mediumrohren positioniert sein, und die Kältemittelrohre und die Mediumrohre können parallel angeordnet sein. Der Vorsprung kann in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung in Bezug auf die Kältemittelrohre angeordnet sein. Die zwei Vorsprünge, wobei eines der Kältemittelrohre dazwischen angeordnet ist, können einen Spielraum dazwischen bilden, der zulässt, dass bei dem Entfrosten erzeugtes Schmelzwasser in den Spielraum auf einer strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs strömt.
  • In diesem Fall lässt das Kältemittelrohr zu, dass das Kältemittel, das Wärme von Luft aufnimmt, darin strömt. Das Kältemittelrohr hat eine niedrige Temperatur, so dass an dem Kältemittelrohr und der Rippe Frost gebildet wird. Der Frost wächst weitgehend in der Nachbarschaft des Kältemittelrohrs. Die zwei Rippen, die auf beiden Seiten des Kältemittelrohrs angeordnet sind, können jeweils einen Vorsprung haben. Der Vorsprung kann einen Spielraum bilden, der zulässt, dass beim Entfrosten erzeugtes Schmelzwasser in den Spielraum auf der strömungsaufwärtigen Seite des Luftstroms in Bezug auf das Kältemittelrohr strömt. Das Mediumrohr lässt zu, dass das Medium zum Entfrosten durch es hindurch strömt. Zu dieser Zeit wird der auf dem Wärmetauscher erzeugte Frost zu Schmelzwasser geschmolzen. Das Schmelzwasser wird nahe den Kältemittelrohren in einer großen Menge erzeugt. Der Spielraum wird auf der strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs ausgebildet, und dadurch kann das Schmelzwasser effektiv davon weg strömen. Folglich kann die Entfrostungsleistung verbessert werden.
  • In einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Rohrabschnitt eine strömungsaufwärtige Leitung, in der die Rohre in einer Leitung angeordnet sind, und eine strömungsabwärtige Leitung, in der die Rohre in einer Leitung angeordnet sind, und die auf einer strömungsabwärtigen Seite des Luftstroms in Bezug auf die strömungsaufwärtige Leitung positioniert ist, umfassen. Die strömungsaufwärtige Leitung kann eine zweite Gruppe der Mediumrohre und eine zweite Gruppe der Kältemittelrohre umfassen. Die zweite Gruppe der Kältemittelrohre und die zweite Gruppe der Mediumrohre können wenigstens in der strömungsaufwärtigen Leitung abwechselnd angeordnet sein, so dass eines der zweiten Gruppe der Kältemittelrohre zwischen zwei der zweiten Gruppe der Mediumrohre positioniert ist. In diesem Fall können die Kältemittelrohre in einem großen Bereich verteilt sein. Das heißt, die Kältemittelrohre können über einem großen Bereich des Rohrabschnitts bereitgestellt sein. Als ein Ergebnis kann Frost in dem großen Bereich des Rohrabschnitts verteilt sein. Ferner kann das Mediumrohr benachbart zu dem Kältemittelrohr positioniert sein. Folglich kann die Wärme zum Entfrosten wirksam an den Kern des Frosts übertragen werden, der nahe dem Kältemittelrohr gewachsen ist. Der Spielraum kann zwischen den Vorsprüngen auf der strömungsaufwärtigen Seite der in der strömungsaufwärtigen Leitung positionierten Kältemittelrohre ausgebildet sein. Als ein Ergebnis kann das Schmelzwasser, das durch den Kern des Frosts, der wahrscheinlich in der strömungsaufwärtigen Leitung wächst, bewirkt wird, wirksam strömen.
  • In einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die Kältemittelrohre und die Mediumrohre derart angeordnet sein, dass sie sich in die Richtung der Schwerkraft erstrecken, und der Spielraum kann sich entlang des Kältemittelrohrs erstrecken. In diesem Fall erstreckt sich der Spielraum entlang des Kältemittelrohrs, das heißt, vertikal in der Richtung der Schwerkraft. Folglich ist das Schmelzwasser fähig, durch die Schwerkraft zu strömen.
  • In einem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die Rippen aus einer gewellten Rippe ausgebildet sein, und jede der Rippen kann mehrere Spitzenabschnitte haben, die mit dem Kältemittelrohr verbunden sind. Ein Paar der Spitzenabschnitte der zwei der Rippen, wobei eines der Kältemittelrohre dazwischen angeordnet ist, kann derart angeordnet sein, dass einer des Paars der Spitzenabschnitte und des anderen des Paars der Spitzenabschnitte in der Richtung der Schwerkraft abwechselnd angeordnet sind. In diesem Fall sind die Spitzenabschnitte abwechselnd auf beiden Seiten des Kältemittelrohrs vertikal entlang der Richtung der Schwerkraft angeordnet. Das Schmelzwasser, das von der Oberseite zu der Unterseite strömt, fällt, während es quer abwechselnd in Kontakt mit den auf beiden Seiten positionierten Spitzenabschnitten ist. Folglich kann verhindert werden, dass das Schmelzwasser in der Form von Wassertropfen gelagert wird.
  • In einem achten Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die Rippen aus einer gewellten Rippe ausgebildet sein, und jede der Rippen kann mehrere Spitzenabschnitte haben, die mit dem Kältemittelrohr verbunden sind. Die Breite des Kältemittelrohrs kann kleiner als eine Hälfte der Breite des Abstandsmaßes der Rippe sein. In diesem Fall entspricht die Breite des Spielraums, der zwischen den Vorsprüngen ausgebildet wird, der Breite des Kältemittelrohrs, was die Breite des Spielraums auf weniger als die Hälfte des Rippenabstandsmaßes verringern kann. Als ein Ergebnis strömt das Schmelzwasser leicht in den Spielraum. Folglich kann unterdrückt werden, dass das Schmelzwasser zwischen den Falten der gewellten Rippe gelagert wird.
  • In einem neunten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Breite des Kältemittelrohrs kleiner als die des Mediumrohrs sein. In diesem Fall ist der Spielraum zwischen den Rippen auf der strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs eng ausgebildet, wodurch der Spielraum zwischen den Rippen auf der strömungsaufwärtigen Seite des Mediumrohrs breit ausgebildet werden kann.
  • In einem zehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Wärmepumpenkreislauf umfassen: einen Wärmetauscher; einen Kältemittelkreis, um ein Kältemittel zu dem Kältemittelrohr strömen zu lassen, wodurch Wärme, die in dem Kältemittel aufgenommen ist, an einen nuterzseitigen Wärmetauscher geliefert wird; einen Mediumkreis, um das Medium zu dem Mediumrohr strömen zu lassen; und eine Steuerung zum Steuern einer Temperatur des Mediums in dem Wärmetauscher auf eine höhere Temperatur als eine Temperatur des Kältemittels, wenn das Kältemittel Wärme in dem Kältemittelrohr aufnimmt. In diesem Fall kann das Verschließen des Luftdurchgangs durch die Forstbildung unterdrückt werden, womit der Wärmepumpenkreislauf mit hervorragender Widerstandsfähigkeit gegen die Frostbildung erzeugt wird. Die Temperatur des Mediums in dem Wärmetauscher wird derart gesteuert, dass sie höher als die des Kältemittels in dem Wärmetauscher ist, was die Frostbildung auf dem Seitenabschnitt des Vorsprungs unterdrücken kann.
  • In einem elften Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die Temperatur des Mediums auf eine Temperatur zwischen der Temperatur der Luft und der Temperatur des Kältemittels steuern. In diesem Fall kann die Wärme der Luft an das Kältemittel geliefert werden. Die Wärme des Mediums kann ebenfalls an das Kältemittel geliefert werden. Ferner kann ein Teil der Wärme der Luft über das Medium an das Kältemittel geliefert werden.
  • In einem zwölften Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die Temperatur des Mediums auf eine Temperatur steuern, die höher als die Temperatur der Luft und die Temperatur des Kältemittels ist. In diesem Fall kann die Wärme der Luft an das Kältemittel geliefert werden. Die Wärme des Mediums kann an das Kältemittel geliefert werden. Ferner kann ein Teil der Wärme der Luft über die Luft an das Kältemittel geliefert werden.
  • Der Wärmepumpenkreislauf ist für einen Wärmetauscher geeignet, der die Mediumrohre in der strömungsaufwärtigen Leitung und die Kältemittelrohre in der strömungsabwärtigen Leitung umfasst, die in der Strömungsrichtung der Luft überlagert sind. Obwohl in diesem Fall ein Teil der Wärme des Mediums in der strömungsaufwärtigen Leitung an die Luft geliefert wird, kann die Wärme von der Luft an das Kältemittelrohr in der strömungsabwärtigen Leitung geliefert werden.
  • Folglich kann die Wärme des Mediums wirksam an das Kältemittel geliefert werden.
  • In einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Wärmepumpenkreislauf umfassen: einen Wärmetauscher; einen Kältemittelkreis, um ein Kältemittel zu dem Kältemittelrohr strömen zu lassen, wodurch Wärme, die in dem Kältemittel aufgenommen ist, an einen nutzerseitigen Wärmetauscher geliefert wird; und einen Mediumkreis, um das Medium zu dem Mediumrohr strömen zu lassen. Das Medium, das durch das Mediumrohr strömt, kann ein Wärmespeichermedium zum Speichern von Wärme von einer externen Wärmequelle darin sein. Der Mediumkreis kann die Temperatur der externen Wärmequelle auf einer höheren Temperatur als der Temperatur, bei der das Kältemittel in dem Kältemittelrohr Wärme aufnimmt, halten. In diesem Fall kann der Wärmepumpenkreislauf mit dem Wärmetauscher mit hervorragender Entfrostungsleistung bereitgestellt werden. Die Temperatur des Mediums, das durch das Mediumrohr strömt, kann höher als die Temperatur sein, bei der das Kältemittel Wärme in dem Kältemittelrohr aufnimmt. Ferner kann die Wärme für das Entfrosten in dem Wärmespeichermedium gespeichert werden. Als ein Ergebnis kann von dem Mediumrohr eine große Wärmemenge an den Frost geliefert werden. Auch wenn aufgrund einer großen Wärmemenge zum starken Entfrosten eine große Menge an Schmelzwasser erzeugt wird, dient der Spielraum als der Durchgang für das Entfrosten, so dass das Schmelzwasser schnell abgegeben werden kann. Folglich kann die Entfrostungsleistung durch einen großen Wärmebetrag für das Entfrosten verbessert werden und durch schnelles Abgeben des Schmelzwassers verbessert werden.
  • In einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das Medium Wärme liefern, die in dem durch das Kältemittelrohr strömenden Kältemittel aufgenommen werden soll. In diesem Fall kann das durch das Entfrostungsmediumrohr strömende Medium die Aufnahme von Wärme in dem Kältemittel des Kältemittelrohrs fördern. Als ein Ergebnis kann eine große Wärmemenge in dem Kältemittel des Kältemittelrohrs aufgenommen werden.
  • In einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Kältemittelkreis beim Entrosten unter Verwendung des durch das Kältemittelrohr strömenden Kältemittels Wärme zum Entfrosten liefern. In diesem Fall kann die Wärme für das Entfrosten von dem Entfrostungsmediumrohr geliefert werden, und die Wärme für das Entfrosten kann auch von dem Kältemittelrohr geliefert werden. Somit kann die Entfrostungsleistung verbessert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Heizbetrieb eines Wärmepumpenkreislaufs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Entfrostungsbetrieb des Wärmepumpenkreislaufs in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm, das einen Abwärmerückgewinnungsbetrieb des Wärmepumpenkreislaufs in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 4 ist ein schematisches Diagramm, das einen Kühlbetrieb des Wärmepumpenkreislaufs in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Entfrostungssteuerung des Wärmepumpenkreislaufs in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 6 ist eine Perspektivansicht eines Wärmetauschers in der ersten Ausführungsform.
  • 7 ist eine Explosionsansicht des Wärmetauschers in der ersten Ausführungsform.
  • 8 ist eine entlang der Linie VIII-VIII von 6 genommene Querschnittansicht.
  • 9 ist eine schematische Perspektivansicht, die die Fluidströmung in dem Wärmetauscher der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 10 ist eine entlang der Linie X-X von 6 genommene schematische Querschnittansicht.
  • 11 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils des entlang der Linie XI-XI von 10 genommenen Schnitts.
  • 12 ist ein schematisches Diagramm, das das Wachstum von Frost auf dem Wärmetauscher in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 13 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Teils des Wärmetauschers in der ersten Ausführungsform.
  • 14 ist eine andere vergrößerte Perspektivansicht des Teils des Wärmetauschers in der ersten Ausführungsform.
  • 15 ist ein schematisches Diagramm, das die Änderung in der Form des Frosts auf einem Wärmetauscher in einem ersten Vergleichsbeispiel zeigt.
  • 16 ist ein schematisches Diagramm, das die Änderung in der Form des Frosts auf einem Wärmetauscher in einem zweiten Vergleichsbeispiel zeigt.
  • 17 ist ein schematisches Diagramm, das das Schrumpfen des Frosts auf dem Wärmetauscher in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 18 ist ein schematisches Diagramm, das einen Entfrostungsbetrieb des Wärmepumpenkreislaufs in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 19 ist ein schematisches Diagramm, das das Schrumpfen des Frosts auf dem Wärmetauscher in der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • 20 ist eine schematische Querschnittansicht eines Wärmetauschers in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 21 ist eine schematische Querschnittansicht eines Wärmetauschers in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 22 ist ein schematisches Diagramm, das das Wachstum des Frosts auf dem Wärmetauscher in der vierten Ausführungsform zeigt.
  • 23 ist ein schematisches Diagramm, das einen Abwärmerückgewinnungsbetrieb eines Wärmepumpenkreislaufs in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 24 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerverarbeitung eines Wärmepumpenkreislaufs in der fünften Ausführungsform zeigt.
  • 25 ist ein schematisches Diagramm, das Wärmeströme auf dem Wärmetauscher in der fünften Ausführungsform zeigt.
  • 26 ist ein anderes schematisches Diagramm, das andere Wärmeströme auf dem Wärmetauscher in der fünften Ausführungsform zeigt.
  • 27 ist eine schematische Querschnittansicht eines Wärmetauschers in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 28 ist ein schematisches Diagramm, das ein anderes Beispiel des Wachstums von Frost auf dem Wärmetauscher in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Mehrere Ausführungsformen zum Implementieren der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsformen sind Teile, die in den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebenen Elementen entsprechen, durch die gleichen Bezugssymbole bezeichnet, und eine wiederholende Beschreibung davon kann weggelassen werden. Wenn in den jeweiligen Ausführungsformen nur ein Teil des Aufbaus beschrieben wird, kann eine vorher beschriebene andere Ausführungsform auf die anderen Teile des Aufbaus angewendet werden. Auch in den anschließenden Ausführungsformen werden Teile, die den in der vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Elementen entsprechen, durch Bezugssymbole, die sich nur in der Hunderter- oder einer höheren Stelle unterscheiden, bezeichnet, um eine Entsprechungsbeziehung auszudrücken, und eine wiederholende Beschreibung davon kann weggelassen werden. In den jeweiligen Ausführungsformen können neben den Kombinationen der jeweiligen Teile, die explizit spezifisch miteinander kombiniert werden können, die jeweiligen Ausführungsformen, wenn nicht ausdrücklich beschrieben, teilweise miteinander kombiniert werden, wenn kein Problem insbesondere in der Kombination auftritt.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Bezug nehmend auf 1 wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Klimaanlage 1 umfasst einen Wärmepumpenkreislauf 2, auf den die vorliegende Offenbarung angewendet wird. Der Wärmepumpenkreislauf 2 umfasst einen Wärmetauscher 70, auf den die vorliegende Offenbarung angewendet wird. Der Wärmepumpenkreislauf 2 umfasst einen Kältemittelkreis 10 und einen Kühlmittelkreis 40.
  • Die Klimaanlage 1 ist für das sogenannte Hybridauto verwendbar, das Leistung zum Fahren sowohl von einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) als auch einem elektrischen Motorgenerator erhält. Der Wärmepumpenkreislauf 2 verwendet den Verbrennungsmotor und/oder den elektrischen Motorgenerator und/oder eine Inverterschaltung und/oder eine Batterie und/oder eine Steuerschaltung für das Hybridauto als eine externe Wärmequelle HS. Die externe Wärmequelle HS kann eine der fahrzeugmontierten Vorrichtungen, die im Betrieb Wärme erzeugen, verwenden. Der Kühlmittelkreis 40 dient auch als ein Kühlsystem, das die externe Wärmequelle HS kühlt, um die Wärmequelle auf einer angemessenen Temperatur zu halten. Die Klimaanlage 1 kann beliebig für ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor als die Antriebsquelle verwendet, das Hybridauto und ein Fahrzeug, das nur einen Elektromotor als die Antriebsquelle verwendet, verwendet werden. In den letzten Jahren wird an die meisten Fahrzeuge weniger Abwärme von der Antriebsquelle geliefert. Folglich ist es schwierig, nur unter Verwendung der Abwärme von der Antriebsquelle die Frostbildung auf einem Außenwärmetauscher 16 zu unterdrücken und/oder einen Entfrostungsbetrieb zu erreichen. Diese Ausführungsform stellt den Wärmepumpenkreislauf 2 bereit, der die Abwärme von der Antriebsquelle effektiv nutzen kann, um die Frostbildung auf dem Außenwärmetauscher 16 zu unterdrücken und/oder den Entfrostungsbetrieb zu erreichen.
  • Die Klimaanlage 1 umfasst eine Klimatisierungseinheit 30 zum Blasen der Luft UR in Richtung eines Fahrzeuginneren als einem Raum, der klimatisiert werden soll. Die Klimaanlage 1 umfasst eine Steuerung (STRG) 100 zum Steuern der Wärmepumpenkreislaufs 2 und der Klimatisierungseinheit 30.
  • Die Klimatisierungseinheit 30 ist in dem Fahrzeuginneren angeordnet. Die Klimatisierungseinheit 30 umfasst ein Gehäuse 31 zum Bereitstellen eines Kanals für Luft UR, die in das Fahrzeuginnere eingeleitet werden soll. Die Klimatisierungseinheit 30 umfasst Teile, wie etwa ein Gebläse 32, einen Innenkondensator 12 und einen Innenverdampfer 20 in dem Gehäuse 31. Ein Innen-/Außenluftumschaltabschnitt 33 ist auf der strömungsaufwärtigsten Seite des Gehäuses 31 angeordnet, um wahlweise oder gemischt Luft aus dem Fahrzeuginneren und Luft außerhalb des Fahrzeuginneren einzuleiten. Das Gebläse 32 zum Blasen der Luft UR ist auf der strömungsabwärtigen Seite des Innen-/Außenluftumschaltabschnitts 33 angeordnet. Der Innenverdampfer 20 und der Innenkondensator 12 sind in Bezug auf die Luftströmung UR in dieser Reihenfolge auf der strömungsabwärtigen Seite des Gebläses 32 angeordnet. Der Innenverdampfer 20 ist in Bezug auf den Innenkondensator 12 auf der strömungsaufwärtigen Seite angeordnet. Der Innenverdampfer 20 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen der Luft UR durch Austauschen von Wärme zwischen der Luft UR und dem durch ihn strömenden Kältemittel. Der Innenkondensator 12 ist ein Wärmetauscher zum Heizen, der Wärme zwischen dem durch ihn strömenden Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel und der Luft UR, die den Innenverdampfer 20 durchlaufen hat, austauscht. Eine Luftmischklappe 34 ist auf der strömungsabwärtigen Seite des Innenverdampfers 20 und auf der strömungsaufwärtigen Seite des Innenkondensators 12 angeordnet. Die Luftmischklappe 34 stellt ein Verhältnis von Luft, die den Innenkondensator 12 durchläuft, zu der Luft UR, die den Innenverdampfer 20 durchlaufen hat, ein. Ein Mischraum 35 ist auf der strömungsabwärtigen Seite des Innenkondensators 12 angeordnet. Der Mischraum 35 dient dazu, die von dem Innenkondensator 12 geheizte Luft UR und die Luft UR, die den Innenkondensator 12 umgeht, ohne geheizt zu werden, zu mischen. Die strömungsabwärtige Seite des Mischraums 35 steht über Luftauslässe mit dem Fahrzeuginneren in Verbindung.
  • Der Kältemittelkreis 10 ist durch einen reversiblen Dampfkompressionskältekreislauf bereitgestellt. Der Kältemittelkreis 10 ist ein Kältemittelkreislauf zum Heizen der Klimaanlage 1. Der Kältemittelkreis 10 kann zusätzlich als ein Kältekreislauf zum Kühlen dienen. Der Kältemittelkreis 10 stellt den Wärmepumpenkreislauf, der die Luft AR außerhalb des Fahrzeugraums als eine Wärmequelle verwendet, als eng definiert bereit. Der Kältemittelkreis 10 wird als ein Kältemittelsystem bezeichnet. Der Kältemittelkreis 10 lässt zu, dass das Kältemittel RF zu Kältemittelrohren 16a strömt, die später beschrieben werden sollen, wodurch die in dem Kältemittel RF aufgenommene Wärme an den Innenkondensator 12 geliefert wird.
  • Der Kältemittelkreis 10 heizt oder kühlt die Luft UR, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll. Der Kältemittelkreis 10 kann zwischen Strömungswegen umschalten, um einen Heizbetrieb zum Heizen des Fahrzeuginneren durch Heizen der Luft UR oder einen Kühlbetrieb zum Kühlen des Fahrzeuginneren durch Kühlen der Luft UR umschalten. Der Kältemittelkreis 10 kann einen Entfrostungsbetrieb durchführen, der das Schmelzen und Entfernen von Frost, der an dem Außenwärmetauscher 16 haftet, der als ein Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels dient, während des Heizbetriebs mit sich bringt. Ferner kann der Kältemittelkreis 10 einen Abwärmerückgewinnungsbetrieb durchführen, der das Aufnehmen von Wärme aus der externen Wärmequelle HS in dem Kältemittel während des Heizbetriebs mit sich bringt. Die Steuerung 100 führt das Umschalten zwischen den Betriebsarten durch.
  • Der Kompressor 11 ist in einem Motorraum angeordnet. Der Kompressor 11 komprimiert das in den Kältemittelkreis 10 gesaugte Kältemittel und stößt es aus. Der Kompressor 11 umfasst einen Spiralkompressionsmechanismus oder einen Flügelzellenkompressionsmechanismus 11a und einen Elektromotor 11b zum Antreiben des Kompressionsmechanismus 11a. Der Elektromotor 11b wird von der Steuerung 100 gesteuert. Der Innenkondensator 12 ist als ein nutzerseitiger Wärmetauscher auf der Abgabeseite des Kompressors 11 bereitgestellt.
  • Eine feste Drossel 13 zum Heizen ist auf der strömungsabwärtigen Seite des Innenkondensators 12 bereitgestellt. Die feste Drossel 13 dekomprimiert und expandiert das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel während des Heizbetriebs. Die feste Drossel 13 dient als Dekompressionseinrichtung für den Heizbetrieb. Die feste Drossel 13 kann in der Form einer Mündung, eines Kapillarrohrs oder ähnlichem bereitgestellt sein. Der Außenwärmetauscher 16 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der festen Drossel 13 bereitgestellt. Ferner ist ein Durchgang 14 zum Umgehen der festen Drossel 13 auf der strömungsabwärtigen Seite des Innenkondensators 12 bereitgestellt. Der Durchgang 14 lässt zu, dass das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel zu dem Außenwärmetauscher 16 strömt, während es die feste Drossel 13 umgeht. Ein Öffnungs-/Schließventil 15a zum Öffnen und Schließen des Durchgangs 14 ist in dem Durchgang 14 angeordnet. Das Öffnungs-/Schließventil 15a ist ein elektromagnetisches Ventil. Der Druckabfall an dem Öffnungs-/Schließventil 15a ist viel kleiner als der an der festen Drossel 13. Wenn folglich das Öffnungs-/Schließventil 15a geöffnet ist, strömt das Kältemittel selbst durch den Durchgang 14. Wenn im Gegensatz dazu das Öffnungs-/Schließventil 15a geschlossen ist, strömt das Kältemittel selbst durch die feste Drossel 13. Folglich schaltet das Öffnungs-/Schließventil 15a zwischen den Strömungswegen in dem Kältemittelkreis 10 um. Das Öffnungs-/Schließventil 15a dient als eine Schalteinrichtung für einen Kältemittelströmungsweg. Die Schalteinrichtung kann aus einem Dreiwegeventil ausgebildet sein.
  • Der Außenwärmetauscher 16 tauscht Wärme zwischen dem durch ihn strömenden Kältemittel und der Luft AR aus. Der Außenwärmetauscher 16 ist in dem Motorraum angeordnet. Der Außenwärmetauscher 16 dient als ein Verdampfer zum Verdampfen des Niederdruckkältemittels, um während des Heizbetriebs eine Wärmeaufnahmewirkung zu zeigen. Der Außenwärmetauscher 16 dient als ein Strahler zum Abführen von Wärme von dem Hochdruckkältemittel in dem Kühlbetrieb. Der Außenwärmetauscher 16 ist integral mit einem Strahler 43. Der Strahler 43 tauscht Wärme zwischen der Luft AR und dem Kühlmittel in dem Kühlmittelkreis 40 aus.
  • Der Gebläseventilator 17 ist ein elektrisches Gebläse zum Blasen der Luft AR in den Außenwärmetauscher 16. Der Gebläseventilator 17 stellt eine Außenluftblaseinrichtung zum Blasen der Luft AR sowohl an den Außenwärmetauscher 16 als auch den Strahler 43 bereit. Der Außenwärmetauscher 16 und der Strahler 43 werden als ein Wärmetauscher 70 oder ein zusammengesetzter Wärmetauscher 70 bezeichnet.
  • Ein elektrisches Dreiwegeventil 15b ist mit der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmungsrichtung des Außenwärmetauschers 16 verbunden. Das Dreiwegeventil 15b wird von der Steuerung 100 gesteuert. Das Dreiwegeventil 15b dient zusammen mit dem Öffnungs-/Schließventil 15a als Schalteinrichtung für den Kältemittelströmungsweg. Das Dreiwegeventil 15b verbindet in dem Heizbetrieb einen Auslass des Außenwärmetauschers 16 ohne einen Wärmetauscher direkt mit einem Einlass eines Akkumulators 18. Das Dreiwegeventil 15b dient dazu, in dem Kühlbetrieb den Auslass des Außenwärmetauschers 16 mit einem Einlass einer festen Drossel 19 zu verbinden. Die feste Drossel 19 ist eine Dekompressionseinrichtung zum Kühlen. Die feste Drossel 19 dekomprimiert und expandiert das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel in dem Kühlbetrieb. Die feste Drossel 19 hat die gleiche Struktur wie die der festen Drossel 13.
  • Der Innenverdampfer 20 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der festen Drossel 19 bereitgestellt. Der Akkumulator 18 ist auf der strömungsabwärtigen Seite des Innenverdampfers 20 bereitgestellt. Ein Strömungsweg, der durch das Dreiwegeventil 15b in dem Heizbetrieb ausgebildet wird und das Dreiwegeventil 15b direkt in Verbindung mit dem Akkumulator 18 bringt, bildet einen Durchgang 20a, um die Strömung des Kältemittels auf der strömungsabwärtigen Seite des Außenwärmetauschers 16 zuzulassen, während der Innenverdampfer 20 umgangen wird. Der Akkumulator 18 ist ein Gas-Flüssigkeitsabscheider für das Niederdruckkältemittel, der das zu ihm strömende Kältemittel in gasförmige und flüssige Phasen abscheidet, um ein überschüssiges Kältemittel in dem Kreislauf zu lagern. Der Kompressor 11 ist an dem Auslass für die Gasphase des Akkumulators 18 bereitgestellt. Der Akkumulator 18 dient dazu, die Flüssigkeitskompression des Kompressors 11 durch Unterdrücken des Sogs des flüssigphasigen Kältemittels in den Kompressor 11 zu verhindern.
  • Der Kühlmittelkreis 40 ist eine Wärmequellenvorrichtung, um Wärme von der externen Wärmequelle HS an den Kältemittelkreis 10 zu liefern. Der Kühlmittelkreis 40 lässt zu, dass ein Kühlmittel, das als ein Wärmeübertragungsmedium und ein Wärmespeichermedium verwendet wird, durch ihn strömt. Der Kühlmittelkreis 40 dient auch als eine Wärmequellenvorrichtung zum Entfrosten, die Wärme für das Entfrosten des Wärmetauschers 70 bereitstellt. Der Kühlmittelkreis 40 einschließlich der externen Wärmequelle HS wird als ein Wassersystem oder ein externes Wärmequellensystem bezeichnet. Der Kühlmittelkreis 40 wird auch als der Entfrostungsmediumkreis 40 bezeichnet, der zulässt, dass ein Entfrostungsmedium durch ihn strömt, wodurch Wärme für das Entfrosten geliefert wird. Der Kühlmittelkreis 40 lässt zu, dass das Medium zum Entfrosten zu einem Wasserrohr 43a strömt, das später beschrieben werden soll. Das durch das Wasserrohr 43a strömende Medium ist ein Wärmespeichermedium, um Wärme von der externen Wärmequelle HS darin zu speichern, um die Wärme für das Entfrosten bereitzustellen. Der Kühlmittelkreis 40 hält die Temperatur des Außenwärmetauschers HS höher als die des Kältemittels, das Wärme in den Kältemittelrohren 16a aufnimmt. Der Kühlmittelkreis 40 ist auch eine Wärmequellenvorrichtung, die Wärme liefert, um die Frostbildung auf dem Wärmetauscher 70 zu unterdrücken. Der Kühlmittelkreis 40 wird auch als ein Mediumkreis 40 zum Zirkulieren des Mediums, um die Frostbildung zu unterdrücken, bezeichnet.
  • Der Kühlmittelkreis 40 ist ein Mediumzirkulationskreis, um zuzulassen, dass das Kühlmittel durch die externe Wärmequelle HS zirkuliert, wodurch die externe Wärmequelle HS gekühlt wird. Der Kühlmittelkreis 40 umfasst Teile, wie etwa eine Pumpe 41, ein elektrisches Dreiwegeventil 42, einen Strahler 43 und einen Umleitungsdurchgang 44, um zuzulassen, dass das Kühlmittel unter Umgehung des Strahlers 43 strömt. Die Pumpe 41 ist eine elektrische Pumpe zur Druckspeisung des Kühlmittels an den Kühlmittelkreis 40. Das Dreiwegeventil 42 führt das Umschalten zwischen Strömungswegen in dem Kühlmittelkreis 40 durch. Das Dreiwegeventil 42 schaltet zwischen einem Strömungsweg, der von der externen Wärmequelle HS zu dem Strahler 43 führt, und einem anderen Strömungsweg, der von der externen Wärmequelle HS zu dem Umleitungsdurchgang 44 führt, durch. Wenn das Kühlmittel durch das Dreiwegeventil 42 zu dem Umleitungsdurchgang 44 strömt, um den Strahler 43 zu umgehen, wird die Temperatur des Kühlmittels erhöht, ohne Wärme an dem Strahler 43 abzuführen. Mit anderen Worten wird zu dieser Zeit die Wärme in dem Kühlmittel gespeichert. Der Strahler 43 ist in dem Motorraum angeordnet. Der Strahler 43 ist ein Wärmetauscher für das Abführen von Wärme, der Wärme zwischen dem Kühlmittel und der von dem Gebläseventilator 17 geblasenen Luft AR austauscht. Der Strahler 43 ist integral mit dem Außenwärmetauscher 16 aufgebaut, um den Wärmetauscher 70 auszubilden. Wenn das Kühlmittel durch das Dreiwegeventil 42 zu dem Strahler 43 strömt, führt das Kühlmittel an dem Strahler 43 Wärme ab. Das Kühlmittel überträgt Wärme an die Luft UR und/oder das Kältemittel.
  • Der Wärmetauscher 70 tauscht Wärme zwischen zwei Elementen aus der Luft AR, dem Kältemittel RF und dem Kühlmittel WT aus. Das heißt, der Wärmetauscher 70 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel RF und dem Kühlmittel WT, zwischen dem Kältemittel RF und der Luft AR und zwischen dem Kühlmittel WT und der Luft AR aus. Der Wärmetauscher 70 umfasst mehrere Rohre zum Strömenlassen des Kältemittels oder Kühlmittels und andere Teile einschließlich eines Sammelbehälters und eines Verteilungsbehälters, die auf beiden Enden der Rohre angeordnet sind.
  • Der Außenwärmetauscher 16 hat mehrere Kältemittelrohre 16a, um zuzulassen, dass das Kältemittel durch sie strömt. Das Kältemittelrohr 16a ist ein Rohr für den Wärmeaustausch, durch welches das Kältemittel RF, das Wärme mit der Luft austauscht, strömt. Das Kältemittelrohr 16a ist ein Flachrohr mit einer flachen Querschnittform in seinem Querschnitt senkrecht zu der Längsrichtung. Der Strahler 43 hat mehrere Wasserrohre 43a, um zuzulassen, dass das Kühlmittel darin strömt. Das Wasserrohr 43a ist ein Rohr für den Wärmeaustausch, welches das Medium strömen lässt, um zum Beispiel Wärme zum Einfrieren zu liefern. Das Wasserrohr 43a wird auch als ein Frostmediumrohr bezeichnet, das zulässt, dass das Medium zum Entfrosten strömt. Das Wasserrohr 43a ist ein Flachrohr mit einer flachen Querschnittform in ihrer Querschnittansicht senkrecht zu der Längsrichtung. Im Folgenden wird hier nachstehend auf das Kältemittelrohr 16a und das Wasserrohr 43a als Rohre 16a und 43a Bezug genommen. Das Kältemittelrohr 16a und das Wasserrohr 43a können mittels eines Teils des Rohrabschnitts verwendet werden.
  • Die Rohre 16a und 43a sind derart angeordnet, dass breite flache Oberflächen ihrer Außenoberflächen im Wesentlichen parallel zu der Strömung der Luft AR sind. Die Rohre 16a und 43a sind mit einem vorgegebenen Abstandsmaß dazwischen angeordnet. Luftdurchgänge 16b und 43b, durch welche die Luft AR strömt, sind um die Rohre 16a und 43a herum angeordnet.
  • Die Luftdurchgänge 16b und 43b werden als ein Luftdurchgang für die Wärmeabführung und/oder ein Luftdurchgang für die Wärmeaufnahme verwendet.
  • Die Rohre 16a und 43a sind derart angeordnet, dass sie Leitungen in der Richtung senkrecht zu der Luftströmung AR erzeugen. Ferner sind die Rohre 16a und 43a in einer Anzahl von Leitungen in der Strömungsrichtung der Luft AR angeordnet. Wie in der Figur gezeigt, können die Rohre 16a und 43a in zwei Leitungen angeordnet sein. Die Rohre 16a und 43a sind angeordnet, um eine strömungsaufwärtige Leitung auf der strömungsaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft AR und eine strömungsabwärtige Leitung, die eher auf der strömungsabwärtigen Seite als die strömungsaufwärtige Leitung angeordnet ist, zu bilden.
  • In der strömungsaufwärtigen Leitung sind wenigstens Teile des Kältemittelrohrs 16a und des Wasserrohrs 43a benachbart zueinander. In der strömungsaufwärtigen Leitung können wenigstens Teile der Wasserrohre 43a auf beiden Seiten der Kältemittelrohre 16a positioniert werden. In der strömungsaufwärtigen Leitung können wenigstens Teile der Kältemittelrohre 16a auf beiden Seiten der Wasserrohre 43a positioniert werden. Ferner können in der strömungsaufwärtigen Leitung wenigstens Teile des Kältemittelrohrs 16a und des Wasserrohrs 43a abwechselnd positioniert werden. Die Kältemittelrohre 16a und die Wasserrohre 43a werden abwechselnd derart angeordnet, dass das Wasserrohr 43a wenigstens in der strömungsaufwärtigen Leitung auf beiden Seiten des Kältemittelrohres 16a positioniert ist. Das heißt, in dem Wärmetauscher 70 auf der Zuströmungsseite der Luft AR sind die Wasserrohre 43a auf beiden Seiten des Kältemittels positioniert und parallel angeordnet. Diese Struktur kann die Kältemittelrohre in einem großen Bereich verteilen. Als ein Ergebnis kann die Frostbildung über einen großen Bereich verteilt werden. Ferner ist das Entfrostungsmediumrohr benachbart zu dem Kältemittelrohr positioniert. Somit kann die Wärme für das Entfrosten effektiv an einen Frostkern übertragen werden, der nahe dem Kältemittelrohr gewachsen ist.
  • Auch in der strömungsabwärtigen Leitung sind die Kältemittelrohre 16a und die Wasserrohre 43a auf die gleiche Weise wie in der strömungsaufwärtigen Leitung angeordnet. Stattdessen können nur die Kältemittelrohre 16a oder nur die Wasserrohre 43a in der strömungsabwärtigen Leitung angeordnet werden.
  • Die Rohre 16a und 43a können derart angeordnet werden, dass eine Anzahl von Wasserrohren 43a in der strömungsaufwärtigen Leitung angeordnet ist und dass eine kleine Anzahl von Wasserrohren 43a in der strömungsabwärtigen Leitung angeordnet ist. Alternativ können die Rohre 16a und 43a derart angeordnet sein, dass die Wasserrohre 43a nur in der strömungsaufwärtigen Leitung positioniert sind. Somit ist der Strahler 43 hauptsächlich auf der strömungsaufwärtigen Seite der Strömung der Luft AR positioniert, und der Wärmetauscher 16 ist hauptsächlich auf ihrer strömungsabwärtigen Seite positioniert.
  • Rippen 50 sind in den Luftdurchgängen 16b und 43b angeordnet. Die Rippen 50 sind Außenrippen, um den Wärmeaustausch zwischen der Luft AR und den Rohren 16a und 43a zu fördern. Jede Rippe 50 ist mit zwei Rohren 16a und 43a verbunden, die in der Leitung benachbart zueinander sind. Ferner ist die Rippe 50 mit anderen zwei Rohren 16a und 43a verbunden, die in der Strömungsrichtung der Luft AR positioniert sind. Folglich ist die eine Rippe 50 mit wenigstens vier Rohren 16a und 43a verbunden. Die Rippen 50 sind integral mit dem Außenwärmetauscher 16 und dem Strahler 43 aufgebaut. Die Rippe 50 ist aus einer dünnen Metallplatte mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit ausgebildet. Jede Rippe 50 besteht aus einer gewellten Rippe, die ausgebildet wird, indem eine dünne Platte in einer wellenähnlichen Form gebogen wird. Die Rippen 50 fördern den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel RF und der Luft AR. Die Rippen 50 fördern auch den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel WT und der Luft AR. Ferner fördern die Rippen 50 den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel RF und dem Kühlmittel WT. Wenigstens ein Teil der Rippen 50 ist sowohl mit dem Kältemittelrohr 16a als auch dem Wasserrohr 43a verbunden. Folglich ermöglichen die Rippen 50 die Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittelrohr 16a und dem Wasserrohr 43a. Die zwei Rippen 50, die auf beiden Seiten eines Kältemittelrohrs 16a angeordnet sind, sind jeweils aus der gewellten Rippe ausgebildet, deren Spitzenabschnitte mit beiden Seiten des Kältemittelrohrs 16a verbunden sind.
  • Ein Behälter des Außenwärmetauschers 16 und ein Behälter des Strahlers 43 können wenigstens teilweise aus dem gleichen Element ausgebildet werden. Die Kältemittelrohre 16a, die Wasserrohre 43a, die Behälter und die Rippen 50 sind aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Diese Teile sind hartgelötet.
  • Der Wärmetauscher 70 umfasst einen Kernabschnitt, in dem die Rohre 16a und 43a und die Rippen 50 angeordnet sind, und Behälterabschnitte, die auf beiden Enden des Kernabschnitts angeordnet sind. Die Rohre 16a und 43a, die in dem Kernabschnitt angeordnet sind, bilden mehrere Leitungen, die wenigstens die strömungsaufwärtige Leitung und die strömungsabwärtige Leitung in der Strömungsrichtung der Luft AR bilden. Die zwei Behälterabschnitte umfassen jeweils einen Innenbehälter benachbart zu dem Kernabschnitt und einen Außenbehälter, der entfernt von dem Kernabschnitt positioniert ist. Der Innenbehälter und der Außenbehälter sind an den Enden des Kernabschnitts erweitert, um im Wesentlichen die gesamten Enden des Kernabschnitts zu bedecken. Folglich sind an einem Ende des Kernabschnitts der Innenbehälter und der Außenbehälter gestapelt, während an dem anderen Ende des Kernabschnitts ebenfalls der Innenbehälter und er Außenbehälter gestapelt sind.
  • Teile der Rohre 16a und 43a sind mit dem Inneren des Innenbehälters in Verbindung stehend verbunden, und die restlichen Teile der Rohre 16a und 43a sind mit dem Inneren des Außenbehälters in Verbindung stehend verbunden. Die restlichen Teile erstrecken sich, um die Wand des Innenbehälters zu durchdringen. Die Rohre 16a und 43b sind im Inneren des Kernabschnitts verteilt. Die Rohre 16a oder 43a können derart angeordnet sein, dass sie innerhalb des Kernabschnitts nicht gleichmäßig verteilt sind. Die Anordnung der Rohre 16a und 43a in dem Kernabschnitt ist derart festgelegt, dass sie der Leistung des Wärmeaustauschs entspricht, die für den Außenwärmetauscher 16 und den Strahler 43 erforderlich ist. Der Wärmetauscher 70 ermöglicht eine relativ flexible Anordnung der Rohre 16a und 43a. Zum Beispiel sind die Rohre 16a oder die Rohre 43a entlang der Strömungsrichtung der Luft AR auf die strömungsaufwärtige Leitung und die strömungsabwärtige Leitung verteilt. Mit anderen Worten können die Rohre 16a und die Rohre 43a in der strömungsaufwärtigen Leitung oder strömungsabwärtigen Leitung gemischt werden.
  • Die Steuerung 100 ist durch einen Mikrocomputer bereitgestellt, der ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium umfasst. Das Aufzeichnungsmedium speichert darin ein computerlesbares Programm nicht vorübergehend. Das Aufzeichnungsmedium kann in der Form eines Halbleiterspeichers oder einer Magnetplatte bereitgestellt werden. Das Programm wird von der Steuerung 100 ausgeführt, so dass die Steuerung 100 als die in der Spezifikation beschriebene Vorrichtung arbeiten kann, und dient auch dazu, ein in der Spezifikation beschriebenes Steuerverfahren auszuführen. Einrichtungen, die von der Steuerung 100 bereitgestellt werden, können als ein Funktionsblock oder Modul bezeichnet werden, der/das eine vorgegebene Funktion erreicht.
  • Die Steuerung 100 steuert die Betriebe der Vorrichtungen 11, 15a, 15b, 17, 41 und 42. Die Steuerung 100 ist mit mehreren Sensoren verbunden. Die Sensoren können einen Innenluftensor, der als Innenlufttemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Innenlufttemperatur dient, einen Außenluftensor zum Erfassen einer Außenlufttemperatur, einen Sonnenstrahlungssensor zum Erfassen einer Menge an Sonnenstrahlung in dem Fahrzeuginneren, einen Verdampfertemperatursensor zum Erfassen einer Temperatur von geblasener Luft (Verdampfertemperatur) von dem Innenverdampfer 20 und einen Abgabekältemitteltemperatursensor zum Erfassen der Temperatur von Kältemittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird, umfassen. Außerdem können die Sensoren auch einen Auslasskältemittel-Temperatursensor 51 zum Erfassen einer auslassseitigen Kältemitteltemperatur Te des Außenwärmetauschers 16 und einen Kühlmitteltemperatursensor 52, der als Kühlmitteltemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Kühlmitteltemperatur Tw des in die externe Wärmequelle HS strömenden Kühlmittels dient, umfassen.
  • Die Steuerung 100 stellt eine Steuereinrichtung zum Steuern einer Menge des in dem Kältemittelkreis 10 strömenden Kältemittels und der Strömungswege bereit. Die Kältemittelmenge wird gesteuert, indem eine Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11 eingestellt wird. Der Strömungsweg für das Kältemittel wird gesteuert, indem die Vorrichtungen 15a und 15b gesteuert werden. Ferner stellt die Steuerung auch eine andere Steuereinrichtung zum Steuern der Strömung des Kühlmittels und der Strömungswege in dem Kältemittelkreis bereit. Die Strömung des Kühlmittels wird durch Steuern der Pumpe 41 gesteuert. Der Strömungsweg für das Kühlmittel wird durch Steuern eines Dreiwegeventils 422 gesteuert.
  • Die Steuerung 100 stellt die Frostbildungsbestimmungseinrichtung bereit, um basierend auf Erfassungssignalen von den Sensoren und/oder einem Zeitmesser zu bestimmen, ob sich der Frost auf dem Außenwärmetauscher 16 bildet oder nicht. Wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit während des Fahrens niedriger als eine vorgegebene Referenzfahrzeuggeschwindigkeit, zum Beispiel 20 km/h, ist, während die auslassseitige Kältemitteltemperatur Te des Außenwärmetauschers 16 niedriger als eine vorgegebene Referenztemperatur, zum Beispiel 0°C, ist, bestimmt die Frostbildungsbestimmungseinrichtung, dass der Frost auf dem Außenwärmetauscher 16 gebildet wird. Die Steuerung 100 stellt auch eine Entfrostungssteuereinrichtung zum Durchführen der Entfrostungssteuerung zum Entfernen des auf dem Außenwärmetauscher 16 haftenden Frosts bereit. Die Entfrostungssteuereinrichtung steuert den Wärmepumpenkreislauf 2.
  • Die Steuerung 100 steuert den Kühlmittelkreis 40, so dass die Temperatur des Kühlmittels niedriger als eine vorgegebene obere Grenztemperatur und höher als eine vorgegebene untere Grenztemperatur wird. Die Steuerung 100 führt die Steuerung derart durch, dass eine Temperatur T2 des Kühlmittels WT in dem Wärmetauscher 70 höher als eine Temperatur T1 des Kältemittels RF ist, wenn von dem Kältemittel RF in den Kältemittelrohren 16 Wärme aufgenommen wird (T2 > T1). Die Steuerung 100 steuert die Klimaanlage 1 derart, dass die Klimaanlage 1 wahlweise den Kühlbetrieb (Kühlen) oder den Heizbetrieb durchführt. Ferner steuert die Steuervorrichtung 100 die Klimaanlage 1 derart, dass ein normaler Heizbetrieb (Heizen 1), ein Entfrostungsbetrieb (Entfrosten) und ein Abwärmerückgewinnungsbetrieb (Heizen 2) in dem Heizbetrieb bereitgestellt werden. Wenn die Frostbildungsbestimmungseinrichtung während dem normalen Heizbetrieb bestimmt, dass der Frost gebildet wird, geht der Betrieb weiter zu dem Entfrostungsbetrieb. Wenn die von dem Kühlmitteltemperatursensor 52 erfasste Kühlmitteltemperatur Tw in dem normalen Heizbetrieb höher als eine vorgegebene Referenztemperatur, zum Beispiel 60°C, ist, wechselt der Betrieb auf den Abwärmerückgewinnungsbetrieb. Wenn die Rückkehrbedingungen erfüllt sind, kehrt der Betrieb zu dem normalen Heizbetrieb zurück.
  • (a) Normaler Heizbetrieb (Heizen 1)
  • In einem normalen Heizbetrieb wird die Luft UR von dem Innenkondensator 12 unter Verwendung der Luft AR außerhalb des Fahrzeugraums als eine Wärmequelle geheizt, wodurch das Heizen des Fahrzeuginneren durchgeführt wird. Der normale Heizbetrieb wird durch die Bedienung eines Schalters durch einen Benutzer des Fahrzeugs gestartet. Der Kältemittelkreis 10 wird derart gesteuert, dass der Kompressor 11 betrieben wird, wobei das Öffnungs-/Schließventil 15a geschlossen ist, während das Dreiwegeventil 15b den Außenwärmetauscher 16 über den Strömungsweg 20a mit dem Akkumulator 18 verbindet. Folglich führt der Kältemittelkreis 10 das Umschalten auf einen Kältemittelströmungsweg durch, durch den das Kältemittel, wie durch den durchgezogenen Pfeil in 1 angezeigt, strömt. Der Kühlmittelkreis 40 wird derart gesteuert, dass die Pumpe 41 das Kühlmittel mit einem vorgegebenen Durchsatz druckspeist und dass das Dreiwegeventil 42 das Kühlmittel zu dem Umleitungsdurchgang 44 strömen lässt. Der Kühlmittelkreis 40 führt das Umschalten auf einen Kreis durch, um zuzulassen, dass das Kühlmittel, wie durch den gestrichelten Pfeil von 1 angezeigt, durch ihn strömt.
  • In dem Kältemittelkreis 10 strömt in dem normalen Heizbetrieb ein von dem Kompressor 11 abgegebenes Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12. Das in den Innenkondensator 12 strömende Kältemittel tauscht Wärme mit der von dem Gebläse 32 geblasenen Luft UR, die den Innenverdampfer 20 durchläuft, aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich wird die Luft UR geheizt. Das Hochdruckkältemittel, das aus dem Innenkondensator 12 strömt, strömt in die feste Drossel 13, um dekomprimiert und expandiert zu werden.
  • Ein Niederdruckkältemittel, das von der festen Drossel 13 dekomprimiert und expandiert ist, strömt in den Außenwärmetauscher 16. Das in den Außenwärmetauscher 16 strömende Niederdruckkältemittel nimmt Wärme aus der von dem Gebläseventilator 17 geblasenen Luft AR auf, um sich selbst zu verdampfen. Zu dieser Zeit lässt der Kühlmittelkreis 40 zu, dass das Kühlmittel zu dem Umleitungsdurchgang 44 strömt, was die Wärmeabfuhr von dem Kühlmittel an das Kältemittel in dem Wärmetauscher 70 und die Wärmeaufnahme von dem Kältemittel an das Kühlmittel unterdrückt. Mit anderen Worten wird die thermische Korrelation zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel unterdrückt.
  • Das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel strömt in den Akkumulator 18, um dadurch in gasförmige und flüssige Phasen abgeschieden zu werden. Das von dem Akkumulator 18 abgeschiedene dampfphasige Kältemittel wird erneut in den Kompressor 11 gesaugt und komprimiert.
  • (b) Entfrostungsbetrieb (Entfrosten)
  • Während eines Entfrostungsbetriebs wird der an dem Außenwärmetauscher 16 haftende Frost durch Wärme, die von dem Kühlmittelkreis 40 erhalten wird, geschmolzen. In dem Entfrostungsbetrieb stoppt die Steuerung 100 den Betrieb des Kompressors 11 und stoppt auch den Betrieb des Gebläseventilators 17. Folglich wird in dem Entfrostungsbetrieb der Durchsatz des in den Außenwärmetauscher 16 strömenden Kältemittels im Vergleich zu dem normalen Heizbetrieb verringert, was das Volumen der in den Wärmetauscher 70 strömenden Luft AR verringert. Ferner schaltet die Steuerung 100 das Dreiwegeventil 42 derart, dass es das Kühlmittel, wie durch den gestrichelten Pfeil von 2 angezeigt, durch den Strahler 43 strömen lässt. Folglich wird die Wärme, die in dem Kühlmittel enthalten ist, das das Wasserrohr 43a des Strahlers 43 durchläuft, über die Rippen 50 auf den Außenwärmetauscher 16 übertragen, wodurch der Außenwärmetauscher 16 entfrostet wird. Das heißt, das Entfrosten wird durchgeführt, indem die Abwärme von der externen Wärmequelle HS effektiv genutzt wird.
  • Der Wärmetauscher 70 umfasst die Rippen 50, die aus Metallmaterial gefertigt sind, und kann Wärme zwischen den Kältemittelrohren 16a und den Wasserrohren 43a übertragen. Folglich kann während des Entfrostungsbetriebs die in dem Kühlmittel enthaltene Wärme über die Rippen 50 an den Außenwärmetauscher 16 übertragen werden. Als ein Ergebnis kann die Zeit für den Entfrostungsbetrieb verkürzt werden.
  • Zu der Zeit des Entfrostungsbetriebs wird der Betrieb des Kompressors 11 gestoppt, was den Durchsatz des in den Außenwärmetauscher 16 strömenden Kältemittels im Vergleich zu vor dem Wechsel auf den Entfrostungsbetrieb zum Beispiel auf 0 (null) verringert. Folglich kann verhindert werden, dass die Wärme in dem durch das Kältemittelrohr 16a strömenden Kältemittel auf genommen wird. Mit anderen Worten wird der Betrieb des Kompressors 11 in dem Entfrostungsbetrieb gestoppt, um die in dem Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 16 aufgenommene Wärmemenge zu verringern, welcher die Wärme des Kühlmittelkreises 40 einschließlich der externen Wärmequelle HS effektiv für das Entfrosten verwenden kann. Ferner wird in dem Entfrostungsbetrieb der Betrieb des Gebläseventilators 17 gestoppt, was das Volumen der in den Wärmetauscher 70 strömenden Luft AR zum Beispiel auf 0 (null) verringert. Folglich kann die Aufnahme von Wärme in der Luft AR unterdrückt werden. Außerdem speichert der Kältemittelkreis 10 Wärme von der externen Wärmequelle HS in dem Kühlmittelkreis 40. Folglich kann die gespeicherte Wärme das Entfrosten in einer kurzen Zeit abschließen.
  • (c) Abwärmerückgewinnungsbetrieb (Heizen 2)
  • In einem Abwärmerückgewinnungsbetrieb wird das Heizen des Fahrzeuginneren unter Verwendung der externen Wärmequelle HS als eine Wärmequelle durchgeführt. Die Wärme des Kühlmittelkreises 40 kann in die Luft AR abgeführt werden. Wenn vorgegebene Bedingungen erfüllt sind, wird die Wärme des Kühlmittelkreises 40 durch den Kältemittelkreis 10 strömen gelassen, wodurch der Abwärmerückgewinnungsbetrieb durchgeführt wird, um das Heizvermögen zu verbessern. Wenn die Kühlmitteltemperatur Tw in dem Heizbetrieb zum Beispiel eine vorgegebene Referenztemperatur, zum Beispiel 60°C, übersteigt, kann der Abwärmerückgewinnungsbetrieb durchgeführt werden.
  • In dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb wird das Dreiwegeventil 15b auf die gleiche Weise wie der in dem normalen Heizbetrieb gesteuert. Das Dreiwegeventil 42 wird auf die gleiche Weise wie in dem Entfrostungsbetrieb gesteuert. Folglich heizt das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruck- und Hochtemperaturkältemittel, wie durch den durchgezogenen Pfeil von 3 angezeigt, die Luft UR an dem Innenkondensator 12 und wird von der festen Drossel 13 dekomprimiert und expandiert, um in den Außenwärmetauscher 16 zu strömen. Das in den Außenwärmetauscher 16 strömende Niederdruckkältemittel nimmt sowohl die in der Luft AR enthaltene Wärme als auch die in dem Kühlmittel enthaltene Wärme, die über die Rippen 50 übertragen wird, auf, um sich selbst zu verdampfen. Auf diese Weise liefert der Kühlmittelkreis 40 die Wärme, die in dem durch die Kältemittelrohre 16a strömenden Kältemittel RF aufgenommen werden soll. Mit dieser Struktur fördert das durch die Wasserrohre 43a strömende Kühlmittel WT die Wärmeaufnahme in dem Kältemittel RF in den Kältemittelrohren 16a. Als ein Ergebnis kann das Kältemittel RF innerhalb der Kältemittelrohre 16a viel Wärme aufnehmen. Folglich kann das Heizen erreicht werden, indem die Abwärme von der externen Wärmequelle HS effektiv verwendet wird.
  • (d) Kühlbetrieb (Kühlen)
  • In einem Kühlbetrieb wird das Kühlen des Fahrzeuginneren durchgeführt. Der Kühlbetrieb wird durch die Bedienung eines Schalters durch einen Benutzer des Fahrzeugs gestartet. Der Kältemittelkreis 10 wird derart gesteuert, dass der Kompressor 11 betrieben wird, wobei das Öffnungs-/Schließventil 15a geöffnet ist, während das Dreiwegeventil 15b den Außenwärmetauscher 16 mit der festen Drossel 19 verbindet. Der Kältemittelkreis 10 lässt das Kältemittel, wie durch den durchgezogenen Pfeil von 4 angezeigt, strömen. Der Kühlmittelkreis 40 wird derart gesteuert, dass das Dreiwegeventil 42, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw höher als die Referenztemperatur ist, zulässt, dass das Kühlmittel in den Strahler 43 strömt, und das Dreiwegeventil 42, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw niedriger als die Referenztemperatur ist, bewirkt, dass das Kühlmittel den Umleitungsdurchgang 44 umgeht. 4 zeigt, wie durch den gestrichelten Pfeil angezeigt, die Strömung des Kühlmittels, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw höher als die Referenztemperatur ist.
  • In dem Kältemittelkreis 10 strömt das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12, um Wärme mit der Luft UR auszutauschen, wodurch Wärme davon abgeführt wird. Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel strömt über den Durchgang 14 in den Außenwärmetauscher 16. Das in den Außenwärmetauscher 16 strömende Hochdruckkältemittel führt Wärme in die von dem Gebläseventilator 17 geblasene Luft AR ab. Das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel wird von der festen Drossel 19 dekomprimiert und expandiert. Das aus der festen Drossel 19 strömende Kältemittel strömt in den Innenverdampfer 20, um Wärme aus der Luft UR aufzunehmen, wodurch es selbst verdampft. Folglich wird die Luft UR gekühlt. Das aus dem Innenverdampfer 20 strömende Kältemittel strömt in den Akkumulator 18, um in flüssige und gasförmige Phasen abgeschieden zu werden, und wird dann wieder in den Kompressor 11 gesaugt und komprimiert.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das die Steuerung für den Wechsel auf die Entfrostungssteuerung zeigt, die während des Heizbetriebs durchgeführt werden soll. In dem Schritt S100 wird bestimmt, ob der auf dem Außenwärmetauscher 16 gebildete Frost durch Entfrosten entfernt wird oder nicht. In dem Schritt S200 wird eine Klimatisierungsbetriebsart der Klimatisierungseinheit 30 derart gesteuert, dass eine Änderung des Klimatisierungszustands unter der Entfrostungssteuerung unterdrückt wird. In dem Schritt S300 wird die Entfrostungssteuerung durchgeführt. In dem Schritt S300 werden der Start und das Ende der Entfrostungssteuerung gesteuert. In dem Schritt S400 wird die Klimatisierungseinheit 30 in eine Klimatisierungsbetriebsart zurück gebracht, die vor dem Start des Entfrostungsbetriebs erhalten wird. In dem Schritt S500 wird bestimmt, ob das Stoppen der Klimaanlage 1 erforderlich ist oder nicht. Wenn das Stoppen der Klimaanlage 1 nicht erforderlich ist, kehrt der Betrieb zu dem Schritt S100 zurück. Wenn das Stoppen der Klimaanlage 1 nicht erforderlich ist, kehrt der Betrieb zu Schritt S100 zurück. Wenn das Stoppen der Klimaanlage 1 erforderlich ist, wird die Steuerung beendet.
  • Bezug nehmend auf 6 bis 10 ist der Wärmetauscher 70 der sogenannte Behälter- und Rohrwärmetauscher. Wie in 6 und 7 gezeigt, sind die Kältemittelrohre 16a und die Wasserrohre 43a in zwei Leitungen entlang der Strömungsrichtung der Luft AR angeordnet. Die Kältemittelrohre 16a und die Wasserrohre 43a sind sowohl in der strömungsaufwärtigen Leitung als auch der strömungsabwärtigen Leitung abwechselnd angeordnet. Folglich werden die Luftdurchgänge 16b für die Wärmeaufnahme und die Luftdurchgänge 43a für die Wärmeabführung gemeinsam genutzt. In den gemeinsam genutzten Durchgängen 16b und 43b sind die Rippen 50 angeordnet. Die Rippen 50 sind mit den zueinander benachbarten Rohren 16a und 43a verbunden. Die Rohre 16a, die Rohre 43a und die Rippen 50 sind aufeinander gestapelt und verbunden, um einen Wärmeaustauschabschnitt zu bilden. Der Wärmeaustauschabschnitt dient dazu, Wärme zwischen mehreren Fluiden, zum Beispiel drei Fluiden, einschließlich des Kältemittels RF, des Kühlmittels WT und der Luft AR, auszutauschen.
  • Ein erster Behälter 16c zum Sammeln oder Verteilen des Kühlmittels und des Kältemittels ist auf einer Endseite in der Längsrichtung jedes der Rohre 16a und 43a, insbesondere auf der Unterseite der Figur, angeordnet. Der erste Behälter dient dazu, das Kältemittel aufzunehmen und abzugeben, und kann somit als ein Kältemittelbehälter bezeichnet werden. Der erste Behälter stellt einen Verbindungsabschnitt zum Leiten des Kühlmittels von einem Wasserrohr 43a zu einem anderen Wasserrohr 43a bereit.
  • Der erste Behälter 16c umfasst eine Verbindungsplatte 161, die mit den Kältemittelrohren 16a und den Wasserrohren 43a verbunden ist, die in zwei Leitungen angeordnet sind, eine an der Verbindungsplatte 161 fixierte Zwischenplatte 162 und ein erstes Behälterelement 163. Das Verbindungsplattenelement 161 ist mit Durchgangslöchern versehen, die von der Vorderseite zu der Rückseite durchdringen und entsprechend den Rohren 16a und 43a positioniert sind. Die Rohre 16a und 16b durchdringen das Plattenelement über die Durchgangslöcher und sind daran fixiert.
  • Durchgangslöcher 162a sind an Positionen, die den Kältemittelrohren 16a entsprechen, bereitgestellt, so dass sie die Zwischenplatte 162 von der Vorderseite zu ihrer Rückseite durchringen. Jedes Kältemittelrohr 16a durchdringt die Platte durch das Durchgangsloch 162a. In dem ersten Behälter 16c steht das Kältemittelrohr 16a eher in Richtung des ersten Behälters 16 vor als das Wasserrohr 43a. Der erste Behälter 163 ist an der Verbindungsplatte 161 und der Zwischenplatte 162 fixiert, um darin einen Sammelraum 163a zum Sammeln des Kältemittels und einen Verteilungsraum 163b zum Verteilen des Kältemittels zu bilden. Der erste Behälter 163 wird in der Längsrichtung gesehen in einer W-ähnlichen Form ausgebildet, indem eine flache Metallplatte gepresst wird. Die Mitte des ersten Behälters 163 ist mit dem Zwischenplattenelement 162 verbunden. Der Sammelraum 163a und der Verteilungsraum 163b sind unabhängig voneinander unterteilt. Der Sammelraum 163a ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luft AR positioniert, und der Verteilungsraum 163b ist auf seiner strömungsabwärtigen Seite positioniert.
  • Plattenähnliche Deckel sind an beiden Enden des ersten Behälters 163 in der Längsrichtung fixiert. Eine Einlassleitung 164 zum Einleiten des Kältemittels in ihn ist mit einem Ende des Verteilungsraums 163b verbunden. Eine Auslassleitung 165 zum Ausströmen des Kältemittels ist mit einem Ende des Sammelraums 163a verbunden.
  • Ein zweiter Behälter 43c zum Sammeln oder Verteilen des Kühlmittels und des Kältemittels ist auf der anderen Seite in der Längsrichtung jedes der Rohre 16a und 43a, insbesondere auf der Oberseite der Figur, bereitgestellt. Der zweite Behälter dient dazu, das Kühlmittel aufzunehmen und abzugeben und kann somit als ein Wasserbehälter bezeichnet werden. Der zweite Behälter stellt einen Verbindungsabschnitt zum Leiten des Kältemittels von einem Kältemittelrohr 16a zu einem anderen Kältemittelrohr 16a bereit.
  • Der zweite Behälter 43c hat im Wesentlichen die gleiche Struktur wie die des ersten Behälters 16c. Der zweite Behälter 43c umfasst ein Verbindungsplattenelement 431, ein Zwischenplattenelement 432 und ein zweites Behälterelement 433. Durchgangslöcher 432a sind in Positionen, die den Wasserrohren 43a entsprechen, derart bereitgestellt, dass sie das Zwischenplattenelement 432 von der Vorderseite zu seiner Rückseite durchdringen. Jedes Wasserrohr 43a durchdringt das entsprechende Durchgangsloch 432a und ist daran fixiert. In dem zweiten Behälter 43c steht das Wasserrohr 43a eher in Richtung des zweiten Behälters 43c vor als das Kältemittelrohr 16a. Das zweite Behälterelement 433 hat einen Sammelraum 433a zum Sammeln des Kühlmittels und einen Verteilungsraum 433b zum Verteilen des Kühlmediums. Der Verteilungsraum 433b ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luft AR positioniert, und der Sammelraum 433a ist auf dessen strömungsabwärtiger Seite positioniert.
  • Plattenähnliche Deckel sind an beiden Enden des zweiten Behälterelements 433 in der Längsrichtung fixiert. Eine Einlassleitung 434 zum Einleiten des Kühlmittels in ihn ist mit einem Ende des Verteilungsraums 433b verbunden. Eine Auslassleitung 435 zum Ausströmen des Kältemittels ist mit einem Ende des Sammelraums 433a verbunden.
  • Wie in 8 gezeigt, ist ein Raum CNC zwischen der Zwischenplatte 162, 432 und der Verbindungsplatte 161, 431 ausgebildet, um einen Verbindungsabschnitt bereitzustellen. Mehrere konkave Abschnitte 162b und 432b sind in den Zwischenplatten 162 und 432 ausgebildet. Die konkaven Abschnitte 162b und 432b bilden mehrere Räume CNC, die mit den Rohren 43a und 16a in Verbindung stehen, zwischen den Zwischenplatten 162 und 432 und den Verbindungsplatten 161 und 431, indem die Zwischenplatten 162 und 432 an den Verbindungsplatten 161 und 431 fixiert sind. Der zwischen dem Zwischenplattenelement 162 und der Verbindungsplatte 161 ausgebildete Raum CNC bewirkt, dass zwei Wasserrohre 43a, die in zwei Leitungen in der Strömungsrichtung der Luft AR angeordnet sind, miteinander in Verbindung stehen. Der zwischen dem Zwischenplattenelement 432 und der Verbindungsplatte 431 ausgebildete Raum CNC bewirkt, dass zwei Kältemittelrohre 16a, die in zwei Leitungen in der Strömungsrichtung der Luft AR angeordnet sind, miteinander in Verbindung stehen.
  • Wie in 9 gezeigt, strömen das Kältemittel RF und das Kühlmittel WT innerhalb des größten Teils des Wärmetauschers 70 in entgegengesetzte Richtungen. Der durchgezogene Pfeil zeigt die Strömung des Kühlmittels WT an.
  • Das Kältemittel RF strömt über die Einlassleitung 164 in den Verteilungsraum 163b des ersten Behälters 16c und dann in die Kältemittelrohre 16a in die strömungsabwärtige Leitung. Das Kältemittel strömt von der Unterseite zu der Oberseite der Kältemittelrohre 16a in der strömungsabwärtigen Leitung. Die aus den Kältemittelrohren 16a in der strömungsabwärtigen Leitung strömenden Kältemittel strömen über den Raum CNC des zweiten Behälters 43c in die Kältemittelrohre 16a in der strömungsaufwärtigen Leitung. Das Kältemittel strömt durch die Kältemittelrohre 16a in der strömungsaufwärtigen Leitung von der Oberseite zu der Unterseite der Figur. Die aus den Kältemittelrohren 16a in der strömungsabwärtigen Leitung strömenden Kältemittel werden in dem Sammelraum 163a des ersten Behälters 16c gesammelt, um aus der Auslassleitung 165 zu strömen. Somit lässt der Wärmetauscher 70 zu, dass das Kältemittel von der strömungsabwärtigen Leitung zu der strömungsaufwärtigen Leitung eine Kehrtwendung macht.
  • Das Kühlmittel WT strömt über die Einlassleitung 434 in den Verteilungsraum 433b des zweiten Behälters 43c und dann in die Wasserrohre 43a in der strömungsaufwärtigen Leitung. Das Kühlmittel strömt durch die Wasserrohre 43a in der strömungsaufwärtigen Leitung von der Oberseite zu der Unterseite der Figur. Die aus den Wasserrohren 43a in der strömungsaufwärtigen Leitung strömenden Kältemittel strömen über den Raum CNC des ersten Behälters 16c in die Wasserrohre 43a in der strömungsabwärtigen Leitung. Das Kühlmittel strömt durch die Wasserrohre 43a in der strömungsabwärtigen Leitung von der Unterseite zu der Oberseite der Figur. Die aus den Wasserrohren 43a in der strömungsabwärtigen Leitung strömenden Kühlmittel werden in dem Sammelraum 433a des zweiten Behälters 43c gesammelt, um zu der Auslassleitung 435 zu strömen. Folglich lässt der Wärmetauscher 70 zu, dass das Kühlmittel von der strömungsaufwärtigen Leitung zu der strömungsabwärtigen Leitung eine Kehrtwendung macht.
  • Die Kältemittelrohre 16a und die Wasserrohre 43a sind derart angeordnet, dass ein Kältemittelrohr 16a über die Rippe 50 benachbart zu einem Wasserrohr 43a angeordnet ist. Diese Anordnung ist wirksam für die effektive Übertragung von Wärme von den Wasserrohren 43a an den Frost, der nahe den Kältemittelrohren 16a wächst. Ein Kältemittelrohr 16a ist wenigstens in einem Teil der strömungsaufwärtigen Leitung des Wärmetauschers 70 zwischen zwei Wasserrohren 43a angeordnet. Ferner ist ein Wasserrohr 43a wenigstens in einem Teil der strömungsaufwärtigen Leitung des Wärmetauschers 70 zwischen zwei Kältemittelrohren 16a angeordnet. Mit anderen Worten sind die Kältemittelrohre 16a und die Wasserrohre 43 in der strömungsaufwärtigen Leitung abwechselnd angeordnet. Ferner können die Kältemittelrohre 16a und die Wasserrohre 43a auch in der strömungsabwärtigen Leitung abwechselnd angeordnet werden.
  • Der Luftdurchang 16b, um zu bewirken, dass das Kältemittelrohr 16a Wärme darin aufnimmt, und der Luftdurchgang 43b, um zu bewirken, dass das Wasserrohr 43a Wärme davon abführt, werden durch einen gemeinsamen Luftdurchgang bereitgestellt. Folglich kann der Frost, der nahe dem Kältemittelrohr 16a wächst, durch Wärme von dem Wasserrohr 43a wirksam entfernt werden.
  • Wie in 10 gezeigt, umfassen die Rippen 50 Luftschlitze 50a zum Fördern des Wärmeaustauschs mit der Luft AR. Die Luftschlitze 50a können in einem Bereich ausgebildet sein, der einer Lücke zwischen den Rohren 16a und 43a entspricht. Die Rippe 50 umfasst einen Vorsprung 50b, der in Bezug auf das strömungsaufwärtige Ende FD jedes der Rohre 16a und 43a, die die strömungsaufwärtige Leitung bilden, in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR vorsteht. Der Vorsprung 50b kann durch einen Plattenteil ohne irgendeinen Luftschlitz bereitgestellt werden. Die Rippen 50 umfassen ein strömungsaufwärtiges Ende 50c auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR. Die Rippen 50 können derart angeordnet sein, dass sie in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR vorstehen.
  • Die Rippe 50 wenigstens auf der Seite des Wasserrohrs 43a umfasst einen anderen Vorsprung 50b, der eher in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR vorsteht als das Wasserrohr 43a. Der Vorsprung 50b hat seinen Seitenabschnitt auf der Seite des Wasserrohrs 43a. Der Seitenabschnitt umfasst eine Spitzenoberfläche eines Spitzenabschnitts und eine Öffnung eines Muldenabschnitts der Rippe 50. Der Seitenabschnitt des Vorsprungs 50b ist nahe dem Wasserrohr 43a positioniert, und somit ist es unwahrscheinlich, dass er mit Frost bedeckt ist. Folglich kann die Luft AR, selbst wenn Frost auftritt, von dem Seitenabschnitt eingeleitet werden. Die Struktur kann das Verschließen des Luftdurchgangs durch die Frostbildung unterdrücken, wodurch der Wärmetauscher 70 mit hervorragender Widerstandsfähigkeit gegen Frostbildung bereitgestellt wird.
  • Die zwei Rippen 50, die auf beiden Seiten des Kältemittelrohrs 16a angeordnet sind, stehen in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR in Bezug auf das Kältemittelrohr 16a vor, um einen Spielraum 50d zu bilden. Der Spielraum 50d ist zwischen den zwei Rippen 50 auf der strömungsaufwärtigen Seite in Bezug auf die Rohre 16a und 43a dazwischen ausgebildet. Mit anderen Worten haben die zwei Rippen 50 auf der strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs 16a jeweils die Vorsprünge 50b, die den Spielraum 50d dazwischen bilden, um das Strömen von Schmelzwasser DW, das durch Entfrosten erzeugt wird, zuzulassen. Die Rippe 50 steht derart vor, dass der Spielraum 50d einen Abgabedurchgang für das Schmelzwasser DW bereitstellen kann, das durch Schmelzen des an dem Vorsprung 50b haftenden Frosts erzeugt wird. Die Spielräume 50d, die auf der strömungsaufwärtigen Seite aller Kältemittelrohre 16a ausgebildet sind, sind in der strömungsaufwärtigen Leitung angeordnet. Die Spielräume 50d sind auch auf der strömungsaufwärtigen Seite aller Wasserrohre 43a angeordnet, die in der strömungsaufwärtigen Leitung angeordnet sind.
  • Wie in 11 gezeigt, sind die Rohre 16a und 43a derart angeordnet, dass sie sich vertikal in der Richtung der Schwerkraft erstrecken. Der Spielraum 50d erstreckt sich entlang der Kältemittelrohre 16a. Folglich erstreckt sich der Spielraum 50d vertikal in der Richtung der Schwerkraft, wobei der Wärmetauscher 70 auf dem Fahrzeug eingerichtet ist. Es ist wahrscheinlich, dass durch die Schwerkraft Schmelzwasser strömt. Der Spielraum 50d erstreckt sich in der Form eines Grabens im Wesentlichen entlang der gesamten Länge der Rohre 16a und 43a.
  • Der Spielraum 50d hat eine Breite, die jeder der Breiten Thr und Thw des Rohrs 16a und 43a entspricht. Das Kältemittelrohr 16a hat die Breite Thr. Das Wasserrohr 43a hat die Breite Thw. In dieser Ausführungsform ist die Breite Thr die gleiche wie die Breite Thw. Jede Breite Thr oder Thw des Rohrs 16a oder 43a ist kleiner als eine Hälfte eines mittleren Abstandsmaßes Fp der Rippe 50. Die Breite Thr des Kältemittelrohrs 16a ist kleiner als eine Hälfte eines Abstandsmaßes Fp der Rippe 50 (Thr < Fp/2). In dieser Ausführungsform sind die folgenden Beziehungen festgelegt: Thr < Fp/2 und Thw < Fp/2. Ein Wert Fp/2 entspricht einer Breite einer Falte der Rippe 50. Diese Struktur trägt dazu bei, die Abgabe des Schmelzwassers DW von der Falte der Rippe 50 in den Spielraum 50d zu fördern. Mit dieser Struktur entspricht die Breite des Spielraums 50d, der zwischen den Vorsprüngen 50b ausgebildet wird, der Breite Thr des Kältemittelrohrs 16a, und dadurch kann die Breite des Spielraums 50d kleiner als eine Hälfte des Rippenabstandsmaßes Fp sein. Als ein Ergebnis neigt das Schmelzwasser dazu, durch den Spielraum 50d zu strömen. Folglich kann verhindert werden, dass das Schmelzwasser zwischen den Falten der gewellten Rippe 50 gelagert wird.
  • Mehrere Spitzenabschnitte und Muldenabschnitte der Rippen 50 sind auf beiden Seiten des Spielraums 50d entgegengesetzt zueinander positioniert. Zum Beispiel entsprechen der Muldenabschnitt der rechten Rippe 50 und der Spitzenabschnitt der linken Rippe 50 einander vertikal. Das Schmelzwasser DW strömt und fällt über die Spitzenabschnitte. Das Schmelzwasser DW bildet manchmal durch Oberflächenspannung einen Wassertropfen über der Oberfläche der Rippe 50. Die Spitzenabschnitte, die auf beiden Seiten des Spielraums 50d positioniert sind, sind dicht aneinander positioniert, so dass der Wassertropfen des Schmelzwassers DW sich von einem Spitzenabschnitt zu einem anderen bewegt.
  • Die zwei Rippen 50, die auf beiden Seiten des Kältemittelrohrs 16a positioniert sind, haben die Spitzenabschnitte der Rippe 50 in einem großen Bereich auf beiden Seiten des Kältemittelrohrs 16a im Wesentlichen abwechselnd aufeinander angeordnet. Die Spitzenabschnitte sind entlang der Vertikalrichtung abwechselnd auf beiden Seiten des Kältemittelrohrs 16a angeordnet. Die Rippen 50 werden wahrscheinlich verformt, und dadurch ist es schwierig, die abwechselnde Anordnung in dem gesamten Bereich der Kältemittelrohre 16a zu erreichen. Durch Festlegen der Anzahl von Spitzenabschnitten der Rippen 50 und Festlegen der Positionen der Rippen 50 kann die vorstehend erwähnte abwechselnde Anordnung in vielen Bereichen des Kältemittelrohrs 16a in der Längsrichtung, zum Beispiel in einem Bereich, der größer als eine Hälfte von ihm ist, erreicht werden. Die Struktur trägt dazu bei, die Strömung des Schmelzwassers DW von der Oberseite zu der Unterseite innerhalb des Spielraums 50d zu fördern. Das Schmelzwasser, das von der Oberseite zu der Unterseite strömt, fällt und tropft, während es quer in Kontakt mit den Spitzenabschnitten ist, die auf seinen beiden Seiten positioniert sind. Als ein Ergebnis kann unterdrückt werden, dass das Schmelzwasser als ein Wassertropfen in dem Spielraum 50d gelagert wird.
  • 12 zeigt den Wachstumsvorgang eines Forstkerns FR auf der Rippe 50 von einer Phase 0 bis zu einer Phase 4. In der Phase 0 haftet kein Frost an. 13 ist eine Perspektivansicht, die der Phase 0 entspricht. In der Phase 0 strömt die Luft AR gerade aus einer zwischen den oberen Enden 50c der Rippen 50 ausgebildeten Öffnung. Folglich können in der Phase 0 die gesamten Rippen 50 zu dem Wärmeaustausch beitragen, ohne von dem Frost unterbrochen zu werden.
  • Wenn das Kältemittelrohr 16a in dem Heizbetrieb gekühlt wird, wächst der Frostkern FR allmählich. Wie in den Phasen 1 bis 4 gezeigt, wächst der Frostkern FR allmählich von der Oberfläche der Rippe 50. Der Frostkern FR beginnt von der Nachbarschaft des Kältemittelrohrs 16a zu wachsen. Der Frostkern FR wächst allmählich von dem Kältemittelrohr 16a in Richtung des dazu benachbarten Wasserrohrs 43a. Als ein Ergebnis wird während eines Wachstumsvorgangs des Frostkerns FR der Forstkern FR derart ausgebildet, dass er nahe dem Kältemittelrohr 16a dick ist und nahe dem Wasserrohr 43a dünn ist. Als ein Ergebnis verschließt der Frostkern FR allmählich den Luftdurchgang über der Rippe 50 von der Nachbarschaft des Kältemittelrohrs 16a in Richtung des Wasserrohrs 43a.
  • Der Frostkern FR wächst eher auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luft AR dick und ausgedehnt als auf ihrer strömungsabwärtigen Seite. Dies liegt daran, dass die Luft AR mit hoher Feuchtigkeit von der strömungsaufwärtigen Seite bereitgestellt wird. Als ein Ergebnis verschießt der Frostkern FR allmählich den Luftdurchgang auf der Rippe 50 von der strömungsaufwärtigen Seite zu der strömungsabwärtigen Seite. Ferner erstreckt sich der Frostkern FR von dem strömungsaufwärtigen Ende 50c der Rippe 50 in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luft AR. Als ein Ergebnis wächst der Forstkern FR dick um das strömungsaufwärtige Ende 50c der Rippe 50.
  • In den Phasen 1 und 2 ist der dicke Frostkern FR über dem strömungsaufwärtigen Ende 50c ausgebildet. Die Luft AR kann immer noch zwischen den strömungsaufwärtigen Enden 50c strömen. Der Muldenabschnitt zwischen den Spitzenabschnitten der Rippen 50 ist auf der Seitenoberfläche der Rippe 50 geöffnet. Mit anderen Worten ist die Rippe 50 in der Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Luft AR, das heißt, in der Leitungsrichtung der Rohre 16a und 43a, auf der strömungsaufwärtigen Seite der Rohre 16a und 43a angeordnet. Folglich strömt ein Teil der Luft AR von den Seitenabschnitten der Rippen 50 in die Luftdurchgänge 16b und 43b. Als ein Ergebnis wird nach der Bildung des Frostkerns FR ein Einlass für die Luft AR in die Luftdurchgänge 16b und 43b groß gehalten. Folglich wird, selbst wenn der Frostkern FR wächst, die Abnahme des Durchsatzes der Luft AR verringert, wodurch die Verschlechterung in der Wärmeaustauschleistung des Wärmetauschers 70 aufgrund des Anhaftens des Frosts unterdrückt wird.
  • Wenn der Frostkern FR weiter wächst, wird eine Lücke zwischen den strömungsaufwärtigen Enden 50c vollständig geschlossen. Obwohl der Frostkern FR die Lücke zwischen den strömungsaufwärtigen Enden 50c schließt, kann die Luft AR über die Seitenabschnitte der Rippen 50 auf der strömungsaufwärtigen Seite des Wasserrohrs 43a in die Luftdurchgänge 16b und 43b strömen. 14 zeigt eine Perspektivansicht, die der Phase 3 entspricht. Wie in der Figur gezeigt, verschließt der Frostkern FR die Lücke zwischen den strömungsaufwärtigen Enden 50c, wenn die Frostbildung einmal fortschreitet. In einigen Fällen sind die Öffnungen der Enden der Rippen 50 im Wesentlichen vollständig geschlossen. Auch in diesem Zustand wird der Einlass der Luft AR auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR in Bezug auf das Wasserrohr 43a benachbart zu dem Kältemittelrohr 16a aufrecht erhalten. Folglich wird selbst wenn der Frostkern FR wächst, die Verringerung in dem Durchsatz der Luft AR unterdrückt, wodurch die Verschlechterung der Wärmeaustauschleistung des Wärmepumpenkreislaufs 70 aufgrund des Anhaftens des Frosts unterdrückt wird.
  • Wenn der Frost FR weiter wächst, erreicht der Frostkern FR das benachbarte Wasserohr 43a, wodurch die Luftdurchgänge 16b und 43b vollständig verschlossen werden. Die Phase 4 zeigt den Zustand an, in dem die Luftdurchgänge vollständig verschlossen sind.
  • Die Größe des Vorsprungs der Rippe 50 ist festgelegt, um die Luft AR, wie in der Phase 3 gezeigt, von dem Seitenabschnitt der Rippe 50 in ihn strömen zu lassen. Das heißt, obwohl das der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung zugewandte Ende durch den Frostkern FR verschlossen wird, steht die Rippe 50 derart vor, dass die Luft AR von dem Ende des Vorsprungs 50b zu dem Luftdurchgang 16b und 43b eingeleitet werden kann. Mit anderen Worten steht die Rippe 50 derart vor, dass der Frostkern FR den strömungsaufwärtigen Endraum 80 verschließt, der nahe dem strömungsaufwärtigen Ende 50c durch Wellen der Rippen 50 bereitgestellt ist, bevor der Frostkern FR das benachbarte Wasserrohr 43a während des Wachstumsvorgangs des Frostkerns FR erreicht. Wenn der Frost wächst, um die Enden der strömungsaufwärtigen Seiten der Rippen zu bedecken, kann als ein Ergebnis die Luft von ihrem Seitenabschnitt eingeleitet werden.
  • Auf diese Weise kann diese Ausführungsform die Verringerung in der Wärmeaustauschleistung des Wärmetauschers 70 aufgrund des Anhaftens des Frosts unterdrücken. Mit anderen Worten wird der Widerstand gegen Frostbildung verbessert.
  • 15 zeigt ein erstes Vergleichsbeispiel Vergleichsbeispiel 1 zum Vergleich mit der ersten Ausführungsform. In dem ersten Vergleichsbeispiel wird die Rippe 50m verwendet. Die Rippe 50m hat keinen Vorsprung. Wenn der Frostkern FR wächst, erreicht der Frostkern FR in der Phase 3 das benachbarte Wasserrohr 43a. In dem ersten Vergleichsbeispiel steht das strömungsaufwärtige Ende 50n jedoch nicht vor. Folglich verschließt der Frostkern FR das strömungsaufwärtige Ende 50n, und gleichzeitig erreicht der Frostkern FR das Wasserrohr 43a. Folglich wird der Zustrom der Luft AR in die Luftdurchgänge 16b und 43b unterbunden. Wie aus dem Vergleich zwischen 12 und 15 zu sehen, steht in dieser Ausführungsform das strömungsaufwärtige Ende 50c der Rippe 50 in der strömungsaufwärtigen Leitung von den Rohren 16a und 43a vor. Als ein Ergebnis kann sie das Verschließen der Luftdurchgänge 16b und 43b verringern.
  • 16 zeigt ein zweites Vergleichsbeispiel Vergleichsbeispiel 2 für den Vergleich mit der ersten Ausführungsform. In dem zweiten Vergleichsbeispiel wird die Rippe 50 verwendet. Jedoch ist in dem zweiten Vergleichsbeispiel die strömungsaufwärtige Leitung nur aus den Kältemittelrohren 16a zusammengesetzt. Der Frostkern FR wächst in dem Vergleichsbeispiel auf beiden Seiten der Rippe. Folglich werden in der Phase 1 alle Luftdurchgänge 16b auf den Rippen 50 verschlossen. Wenn die strömungsaufwärtige Leitung ferner nur die Kältemittelrohre 16a umfasst, tritt der Frost nur auf der strömungsaufwärtigen Leitung auf und konzentriert sich dort. Folglich wird der Luftdurchgang 16b früher verschlossen. Wie aus dem Vergleich zwischen 12 und 16 zu erkennen, wird das Verschließen des Luftdurchgangs 16b unterdrückt, indem das Kältemittelrohr 16a und das Wasserrohr 43a in wenigstens einem Teil der strömungsaufwärtigen Leitung benachbart zueinander angeordnet werden. Außerdem sind die Kältemittelrohre 16a über einen großen Bereich des Wärmetausches 70 verteilt, so dass der erzeugte Frost weit über den Wärmetauscher 70 verteilt wird. Als ein Ergebnis wird das Verschließen des Luftdurchgangs 16b und 43b unterdrückt.
  • 17 zeigt den Vorgang des Schrumpfens des Frostkerns FR auf der Rippe 50 von der Phase 0 bis zu der Phase 2. In der Phase 0 sind die Luftdurchgänge 16b und 43b durch den Frostkern FR verschlossen. Wenn in dem Entfrostungsbetrieb warmes Wasser an die Wasserrohre 43a geliefert wird, schrumpft der Frostkern FR allmählich. Wie in der Phase 1 gezeigt, schrumpft der Frostkern FR in Richtung der Nachbarschaft des Kältemittelrohrs 16a. Die Phase 2 zeigt den Abschlusszustand des Entfrostens.
  • Die Wärme von dem Wasserrohr 43a wird auf die Rippe 50 übertragen. Folglich geht das Entfrosten von der Nachbarschaft des Wasserrohrs 43a entlang der Rippe 50 weiter. Die Nachbarschaft des Kältemittelrohrs 16a hat eine hohe Wärmekapazität und wird durch restliches Kältemittel auf einer niedrigen Temperatur gehalten, so dass der Frostkern FR wahrscheinlich hinterlassen wird. Ferner wird die Wärme von dem Wasserrohr 43a auch durch den Frostkern FR übertragen. Als ein Ergebnis wird die Temperatur des Frostkerns FR relativ schnell über den Vorsprung 50b vergrößert, an dem der Frostkern FR stark gewachsen ist. Folglich schrumpft der Frostkern FR über dem Vorsprung 50b schnell. In dieser Ausführungsform unterstützt der Vorsprung 50b das Wachstum des Frostkerns FR in der Position weit weg von dem Wasserrohr 43a. Jedoch wird der Frostkern FR auf dem Vorsprung 50b auch, nachdem der Frostkern FR weithin über den Vorsprung 50b gewachsen ist, schnell geschrumpft und führt dadurch nicht zu der Verlängerung der Entfrostungszeit aufgrund des Vorsprungs 50b.
  • In dieser Ausführungsform ist die Menge der von der externen Wärmequelle HS pro Zeiteinheit erzeugten Wärme klein. Die Wärme von der externen Wärmequelle HS wird jedoch in dem Kühlmittelkreis 40 gespeichert. Der Kühlmittelkreis 40 kann aufgrund einer Wärmekapazität des als das Wärmemedium verwendeten Kühlmittels und einer Wärmekapazität von Teilen des Kreises eine große Wärmemenge speichern. Das Kühlmittel wird in dem Entfrostungsbetrieb an den Strahler 43 geliefert, und kann dadurch die große Wärmemenge für das Entfrosten liefern. Der Kühlmittelkreis 40 dient dazu, den Verbrennungsmotor und/oder einen elektrischen Generator und/oder eine Inverterschaltung und/oder eine Batterie und/oder eine Steuerschaltung auf einer passenden Temperatur zu halten. Der Kühlmittelkreis 40 kann die große Wärmemenge pro Zeiteinheit für das Entfrosten liefern. Zum Beispiel erreicht die von dem Kühlmittelkreis 40 bereitgestellte Wärmemenge häufig etwa das Zehnfache der an die Kältemittelrohre 16a bereitgestellten, indem der Kältemittelkreis 10 als ein Heißgaskreislauf betrieben wird. In dieser Ausführungsform kann das Entfrosten abhängig von der in dem Kühlmittelkreis 40 gespeicherten Wärmemenge unter Verwendung der großen Menge durchgeführt werden. Selbst wenn der Vorsprung 50b bereitgestellt ist, kann das schnelle Entfrosten durchgeführt werden.
  • Wenn der Frostkern FR geschrumpft wird, strömt und tropft das durch das Schmelzen erzeugte Schmelzwasser DW über die Oberfläche eines Elements, das den Wärmetauscher 70 bildet. Wenigstens ein Teil des Schmelzwassers DW strömt und tropft durch den Spielraum 50d. Der Spielraum 50d ist benachbart zu dem Vorsprung 50b ausgebildet, an dem viel Frostkern FR anhaftet. Folglich stellt der Spielraum 50d einen Strömungsweg zum effektiven Strömenlassen des Schmelzwassers DW in der Nachbarschaft des Vorsprungs 50b bereit.
  • In dieser Ausführungsform ist die Wärmemenge, die, wie vorstehend erwähnt, pro Zeiteinheit zum Entfrosten geliefert wird, so groß, dass die Menge des pro Zeiteinheit erzeugten Schmelzwassers DW groß wird. Der Spielraum 50d stellt einen Strömungsweg zum effizienten Strömenlassen des Schmelzwassers DW in einer derartig großen Menge bereit.
  • Es ist wahrscheinlich, dass das Entfrosten an dem Vorsprung 50b voranschreitet, und somit dient der Spielraum 50d ab der Anfangszeitspanne des Entfrostens als eine Entwässerung. Der auf der strömungsaufwärtigen Seite des Wasserrohrs 43a positionierte Spielraum 50d stellt in der Anfangszeitspanne des Entfrostens eine effektive Entwässerung bereit. Ferner stellt der auf der strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs 16a positionierte Spielraum 50d von der Zwischenzeitspanne bis in die spätere Zeitspanne des Entfrostens eine andere effektive Entwässerung bereit.
  • Die von dem Wasserrohr 43a gelieferte Wärme wird verwendet, um den Frost zu schmelzen. Jedoch wird die von dem Wasserrohr 43a gelieferte Wärme auch von dem Schmelzwasser DW aufgenommen, nachdem der Frost geschmolzen ist. In dieser Ausführungsform fördert der Spielraum 50d das Ausströmen des Schmelzwassers DW, wodurch verhindert wird, dass das Schmelzwasser DW die von den Wasserrohren 43a gelieferte Wärme entfernt. Folglich wird das Fortschreiten des Entfrostens weiter gefördert. Als ein Ergebnis kann der Entfrostungsbetrieb in einer früheren Phase beendet werden. Ferner kann der Heizbetrieb in der frühen Phase neu gestartet werden. Es wird verhindert, dass die Wasserstropfen auf dem Wärmetauscher 70 bleiben, und dadurch kann eine Verkleinerung des Luftdurchgangs 16b oder 43b aufgrund des Wiedereinfrierens der Wassertropfen verhindert werden.
  • Folglich kann diese Ausführungsform den Frost schnell entfernen, und sie kann die Zeit verkürzen, die für das Entfrosten benötigt wird, und/oder die Wärmemenge, die für das Entfrosten benötigt wird, klein halten. Mit anderen Worten wird die Entfrostungsleistung verbessert.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Diese Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der vorhergehenden Ausführungsform als eine grundlegende Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird der Entfrostungsbetrieb nur mit Wärme von dem Kühlmittelkreis 40 durchgeführt. Außerdem kann Hochtemperaturkältemittel durch die Kältemittelrohre 16a strömen. Ein derartiger Entfrostungsbetrieb wird als ein Heißgasentfrostungsbetrieb bezeichnet. In dieser Ausführungsform liefert der Kältemittelkreis 10 während des Entfrostungsbetriebs unter Verwendung des Kältemittels RF, das durch das Kältemittelrohr 16a strömt, Wärme für das Entfrosten.
  • 18 zeigt die Strömung des Kältemittels in einem Heißgasentfrostungsbetrieb. Die Luftmischklappe 34 schließt einen Luftdurchgang zu dem Innenkondensator 12, um den Wärmeaustausch an dem Innenkondensator 12 zu unterdrücken. Das von dem Kompressor 11 abgegebene Kältemittel strömt mit einer hohen Temperatur durch das Ventil 15a in den Außenwärmetauscher 16. Ein Heißgasdurchgang kann hinzugefügt werden, der geeignet ist, das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochtemperaturkältemittel direkt in den Außenwärmetauscher 16 einzuleiten.
  • 19 zeigt den Schrumpfvorgang des Frostkerns FR, wenn in dem Entfrostungsbetrieb das Hochtemperaturwasser an die Wasserrohre 43a geliefert wird und das Hochtemperaturkältemittel an das Kältemittelrohr 16a geliefert wird. In dieser Ausführungsform schrumpft der Frostkern FR von dem Wasserrohr 43a zu dem Kältemittelrohr 16a, und gleichzeitig schrumpft der Frostkern FR von dem Kältemittelrohr 16a in Richtung des Wasserrohrs 43a. Auch in dieser Struktur dient der Spielraum 50d als ein Strömungsweg zum Abgeben des Schmelzwassers DW. Mit dieser Struktur wird die Wärme für das Entfrosten von den Wasserrohren 43a geliefert, während die Wärme für das Entfrosten auch von dem Kältemittelrohr 16a geliefert wird. Folglich wird die Entfrostungsleistung verbessert.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Diese Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der vorhergehenden Ausführungsform als eine grundlegende Ausführungsform. In dieser Ausführungsform erfüllen die Breiten der Rohre 16a und 43a die folgende Beziehung: Thr = Thw. Anstatt dessen kann die Breite Thr des Kältemittelrohrs 16a, wie in 20 gezeigt, kleiner als die Breite Thw des Wasserrohrs 43a sein (Thr < Thw). Mit dieser Struktur kann der Spielraum 50d zwischen den Rippen auf der strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs 16a schmal ausgebildet sein, während der Spielraum 50d zwischen den Rippen auf der strömungsaufwärtigen Seite des Wasserrohrs 43a breit ausgebildet sein kann. Diese Struktur verändert etwas zwischen den Entwässerungseigenschaften vor dem Kältemittelrohr 16a und vor dem Wasserrohr 43a. Folglich kann die Verteilung der Entwässerungseigenschaften entsprechend der Verteilung des Schmelzwassers DW über dem Wärmetauscher 70 ausgebildet werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Diese Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der vorhergehenden Ausführungsform als eine grundlegende Ausführungsform. 21 ist eine Querschnittansicht eines Wärmetauschers 70 dieser Ausführungsform. In dieser Ausführungsform werden anstelle der Rippen 50 Rippen 450 verwendet. Die Rippe 450 dieser Ausführungsform steht auf der Seite des Wasserrohrs 43a in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR in Bezug auf das Wasserrohr 43a vor. In dieser Ausführungsform stehen die Rippen 450 in Bezug auf die Seite des Kältemittelrohrs 16a nicht von dem Kältemittelrohr 16a vor. Folglich haben die Rippen 450 keine Spielräume 50d für die Entwässerungen, die auf der strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs 16a unterteilt sind.
  • Die Rippe 450 hat ein strömungsaufwärtiges Ende 450c, das in Bezug auf die Strömung der Luft AR geneigt ist. Das strömungsaufwärtige Ende 450c passt zu dem strömungsaufwärtigen Ende FD auf der Seite des Kältemittelrohrs 16a. Das strömungsaufwärtige Ende 450c steht eher in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR vor als das strömungsaufwärtige Ende FD auf der Seite des Wasserrohrs 43a.
  • 22 zeigt den Wachstumsvorgang des Frosts FR in dieser Ausführungsform Ausführungsform 4. Auch in dieser Ausführungsform kann die Luft AR wie in den vorhergehenden Ausführungsformen von dem Seitenabschnitt der Rippe 450 eingeleitet werden. Wie in der Figur gezeigt, kann die Luft AR, nachdem der Frost FR auf der Rippe 450 wächst, durch den Seitenabschnitt der Rippe 450 auf der strömungsaufwärtigen Seite des Wasserrohrs 43a in die Luftdurchgänge 16b und 43b strömen.
  • Wie in der Phase 2 gezeigt, ist T1 eine Temperatur des Kältemittels RF, T2 ist eine Temperatur des Kühlmittels WT, und T3 ist eine Temperatur der Luft AR. In vielen Betriebszuständen des Wärmepumpenkreislaufs 2 werden die folgenden Beziehungen erhalten: T2 > T1 und T3 > T1. Außerdem ist der Vorsprung 450b ein Teil, der am weitesten von dem Kältemittelrohr 16a entfernt ist. Im Gegensatz dazu ist der Vorsprung 450b näher an dem Wasserrohr 43a als das Kältemittelrohr 16a. Folglich hat der Vorsprung 450b eine hohe Temperatur nahe der Temperatur T2. Insbesondere hat der Seitenabschnitt der Rippe 450 auf der Seite des Wasserrohrs 43a eine Temperatur um die Temperatur T2. Als ein Ergebnis wird das Wachstum des Frosts FR in den Phasen 2 und 3 gering. Es dauert eine lange Zeit, bis der Frost FR sich ausdehnt und das strömungsaufwärtige Ende 450c bedeckt. Folglich kann das Verschließen der Luftdurchgänge 16b und 43b aufgrund des Frosts FR unterdrückt werden, um die Widerstandsfähigkeit gegen die Frostbildung zu verbessern. Diese Vorteile werden erreicht, indem die Rippe 450 in Bezug auf das Wasserrohr 43a wenigstens auf der Seite des Wasserrohrs 43a in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Strömung der Luft AR vorsteht.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Diese Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der vorhergehenden Ausführungsform als eine grundlegende Ausführungsform. 23 zeigt einen Strömungsweg in einem Abwärmerückgewinnungsbetrieb in dieser Ausführungsform.
  • Der Wärmepumpenkreislauf 2 umfasst einen Temperatursensor 551 zum Erfassen der Temperatur T1 des Kältemittels RF in dem Wärmetauscher 70. Der Wärmepumpenkreislauf 2 umfasst einen Temperatursensor 552 zum Erfassen der Temperatur T2 des Kühlmittels WT in dem Wärmetauscher 70. Der Wärmepumpenkreislauf 2 umfasst einen Temperatursensor 553 zum Erfassen der Temperatur T3 der Luft AR in dem Wärmetauscher 70.
  • Die Steuerung 100 umfasst eine Temperatursteuerung (T2-Steuerung) 500 zum Steuern der Temperatur T2 auf eine Zieltemperatur. Die Temperatursteuerung 500 steuert die Vorrichtung einschließlich des Kühlmittelkreises 40, so dass die Temperatur T2 des Kühlmittels WT auf die Zieltemperatur gesteuert wird. Insbesondere kann die Temperatursteuerung 500 die Pumpe 41 und/oder das Dreiwegeventil 42 steuern. Die Temperatursteuerung 500 empfängt die Eingabe der Temperaturen T1, T2 und T3 von den Temperatursensoren 551, 552 und 553. Die Temperatursteuerung 500 legt die Zieltemperatur der Temperatur T2 derart fest, dass die Abwärmerückgewinnungsmenge eingestellt wird. Die Zieltemperatur ist derart festgelegt, dass sie die folgenden Beziehungen erfüllt: eine erste Beziehung von T3 > T2 > T1, eine zweite Beziehung von T3 = T2 > T1 oder eine dritte Beziehung von T2 > T3 > T1. Die Steuerung 100 legt die Zieltemperatur fest, um die erste Beziehung oder die zweite Beziehung zu erreichen, wenn die Abwärme nicht aus dem Kühlmittel WT zurückgewonnen wird oder wenn eine kleine Abwärmemenge zurückgewonnen wird. Die Steuerung 100 legt die Zieltemperatur fest, um die dritte Beziehung zu erreichen, wenn eine große Abwärmemenge aus dem Kühlmittel WT zurückgewonnen wird.
  • 24 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren S1 zeigt, das von der Steuerung 100 ausgeführt wird. Das Steuerverfahren S1 wird von der Temperatursteuerung 500 durchgeführt. In dem Schritt S2 gibt die Steuerung 100 die Temperatur T1 des Kältemittels RF in dem Wärmetauscher 70, die Temperatur T2 des Kühlmittels WT in dem Wärmetauscher 70 und die Temperatur T3 der Luft AR in dem Wärmetauscher 70 ein. Die Temperaturen T1, T2 und T3 werden von den Sensoren 551, 552 und 553 eingegeben. In dem Schritt S3 führt die Steuerung 100 die Rückkopplungssteuerung des Kühlmittelkreises 40 derart durch, dass die Temperatur T2 sich der Zieltemperatur nähert oder identisch mit dieser ist.
  • Die Steuerung 100 führt die Steuerung derart durch, dass die Temperatur T2 des Mediums (Kühlmittel WT) in dem Wärmetauscher 70 höher als die Temperatur T1 des Kältemittels RF ist, wenn das Kältemittel RF Wärme in den Kältemittelrohren 16a und 516a aufnimmt (T2 > T1). Die Frostbildung auf dem Seitenwandabschnitt des Vorsprungs 50b wird unterdrückt, indem die Temperatur T2 des Mediums des Wärmetauschers 70 derart gesteuert wird, dass die Temperatur T2 höher als die Temperatur T1 des Kältemittels RF in dem Wärmetauscher 70 ist. Als ein Ergebnis kann das Verschließen des Luftdurchgangs aufgrund der Frostbildung unterdrückt werden, wodurch der Wärmepumpenkreislauf 2 mit hervorragender Widerstandsfähigkeit gegen die Frostbildung erzeugt wird.
  • Die Steuerung 100 steuert die Temperatur T2 des Mediums derart, dass die Temperatur T2 in einem Bereich zwischen der Temperatur T3 der Luft AR und der Temperatur T1 des Kältemittels RF ist (T3 > T2 > T1). In diesem Fall wird die Wärme der Luft AR an das Kältemittel RF geliefert. Die Wärme des Mediums (Kühlmittel WT) wird an das Kältemittel RF geliefert. Ferner wird ein Teil der Wärme der Luft AR über das Medium an das Kältemittel RF geliefert.
  • Die Steuerung 100 steuert häufig die Temperatur T2 des Mediums derart, dass die Temperatur T2 höher als die Temperatur T3 der Luft AR und die Temperatur T1 des Kältemittels RF ist (T2 > T3 > T1). In diesem Fall wird die Wärme der Luft an das Kältemittel RF geliefert. Die Wärme des Mediums wird an das Kältemittel RF geliefert. Ferner wird ein Teil der Wärme des Mediums über die Luft AR an das Kältemittel RF geliefert.
  • Wie in 25 gezeigt, sind die Rohre 16a, 43a und 516a derart angeordnet, dass sie eine strömungsaufwärtige Leitung, die auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR positioniert ist, und eine strömungsabwärtige Leitung, die in Bezug auf die strömungsaufwärtige Leitung auf der strömungsabwärtigen Seite positioniert ist, bilden. Das Wasserrohr 43a in der strömungsaufwärtigen Leitung und das Kältemittelrohr 516a in der strömungsabwärtigen Leitung werden einander in der Strömungsrichtung der Luft AR überlagert. Kurz gesagt ist das Kältemittelrohr 516a in der Strömungsrichtung der Luft AR auf der strömungsabwärtigen Seite des Wasserrohrs 43a angeordnet. Mit dieser Struktur wird die Wärme, selbst wenn ein Teil der Wärme des Kühlmittels WT an die Luft AR in der strömungsaufwärtigen Leitung geliefert wird, von der Luft AR an das Kältemittelrohr 516a in der strömungsabwärtigen Leitung geliefert. Folglich wird die Wärme des Kühlmittels WT effektiv an das Kältemittel RF geliefert.
  • Wenn die Temperaturbeziehung T3 > T2 > T1 ist, werden ein Wärmestrom Qar, ein Wärmestrom Qaw und ein Wärmestrom Qwrf erzeugt. Da T3 > T1, wird die in der Luft AR enthaltene Wärme durch den Wärmestrom Qar in das Kältemittel RF abgeführt. Da T3 > T2, wird die in der Luft AR enthaltene Wärme gleichzeitig durch den Wärmestrom Qaw auch in das Kühlmittel WT abgeführt. Da ferner T2 > T1 wird die in dem Kühlmittel WT enthaltene Wärme durch den Wärmestrom Qwrf über die Rippen 50 in das Kältemittel RF abgeführt. Folglich werden die Wärme, die in der Luft AR als die Wärmequelle enthalten ist, und die Wärme, die in der Luft WT enthalten ist, durch das Kältemittel zurückgewonnen.
  • Da die Temperatur der Luft AR verringert wird, während die Luft AR über den Wärmetauscher 70 strömt, tritt häufig ein Teil über dem Wärmetauscher 70 auf, der T2 > T3 erfüllt. In diesem Fall wird die in dem Kühlmittel WT enthaltene Wärme durch den Wärmestrom Qwra, der die Luft AR durchläuft, in das Kältemittel RF abgeführt. Die in dem Kühlmittel WT enthaltene Wärme wird in die Luft AR abgeführt. Die Luft AR, die Wärme aus dem Kühlmittel WT erhält, strömt in der Nachbarschaft der Kältemittelrohre 516a in der strömungsabwärtigen Leitung. Folglich wird die in der Luft AR enthaltene Wärme in das Kältemittel RT abgeführt, das durch das Kältemittelrohr 516a strömt. Wenn die in dem Kühlmittel WT enthaltene Wärme einmal in die Luft AR abgeführt ist, wird das meiste der abgeführten Wärme in dem Kältemittel RF aufgenommen und zurückgewonnen. Daher wird die Wärme der Luft AR, die als eine Wärmequelle dient, effektiv zurückgewonnen.
  • Wenn die Temperaturbeziehung, wie in 26 gezeigt, T2 > T3 > T1 ist, wird kein Wärmestrom Qaw von der Luft AR zu dem Kühlmittel WT erzeugt. Da in diesem Fall T2 > T3, trägt der Wärmestrom Qwra, der das Kältemittel RF von dem Kühlmittel WT über die Luft AR erreicht, zu der effektiven Rückgewinnung der Wärme des Kühlmittels WT als eine Wärmequelle bei. Der Wärmepumpenkreislauf 2 ist geeignet für den Wärmetauscher 70, in dem Mediumrohre 43a in der strömungsaufwärtigen Leitung und der Kältemittelrohre 516a in der strömungsabwärtigen Leitung einander in der Luftströmungsrichtung überlagert sind. Selbst wenn in der strömungsaufwärtigen Leitung ein Teil der Wärme des Mediums an die Luft AR geliefert wird, wird die Wärme mit dieser Struktur von der Luft AR in der strömungsabwärtigen Leitung an das Kältemittelrohr 516a geliefert. Folglich wird die Wärme des Mediums effektiv an das Kältemittel RF geliefert.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Diese Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der vorhergehenden Ausführungsform als eine grundlegende Ausführungsform. Wie in 27 gezeigt, steht die Rippe 50 auch in dieser Ausführungsform wenigstens auf der Seite des Wasserrohrs 643a in Bezug auf das Wasserrohr 643a in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR vor. Auch in dieser Ausführungsform steht die Rippe 50 auf der Seite des Kältemittelrohrs 616a in Bezug auf das Kältemittelrohr 616a in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR vor.
  • Die Breite des Kältemittelrohrs 616a in der Strömungsrichtung der Luft AR ist größer als die des Wasserrohrs 643a. Mit anderen Worten ist die Breite des Wasserrohrs 643a in der Strömungsrichtung der Luft AR kleiner als die des Kältemittelrohrs 616a. Das strömungsaufwärtige Ende des Kältemittelrohrs 616a in der Strömungsrichtung der Luft AR steht in Bezug auf das strömungsaufwärtige Ende des Wasserrohrs 643a in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR vor. Mit anderen Worten ist das strömungsaufwärtige Ende des Wasserrohrs 643a in der Strömungsrichtung der Luft AR in Bezug auf das strömungsaufwärtige Ende des Kältemittelrohrs 616a in Richtung der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung AR zurückgezogen. Die Kältemittelrohre 616a, die die strömungsaufwärtige Leitung bilden, definieren ein strömungsaufwärtiges Ende FDR. Die Wasserrohre 643a, die die strömungsaufwärtige Leitung bilden, definieren ein strömungsaufwärtiges Ende FDW.
  • Die Rippe 50 umfasst einen Vorsprung 50b, der wenigstens in Bezug auf das strömungsaufwärtige Ende FDW in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Strömungsrichtung der Luft AR vorsteht. Der Vorsprung 50b steht in Bezug auf das strömungsaufwärtige Ende FDR in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR vor. Als ein Ergebnis sind die Spielräume 50d für die Entwässerung auf der strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs 616a unterteilt.
  • In dieser Ausführungsform sind das Kältemittelrohr 616a und das Wasserrohr 643a mit verschiedenen Breiten, wie in der Figur gezeigt, angeordnet. Anstatt dessen können das Kältemittelrohr und das Wasserrohr, die die gleiche oder unterschiedliche Breite haben können, in der Strömungsrichtung der Luft verschoben sein. Auch mit dieser Struktur können die Rippen 50 auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung von dem Wasserrohr positioniert sein, um in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung vorzustehen.
  • In dieser Ausführungsform ist das strömungsaufwärtige Ende 50c der Rippe 50 in Bezug auf das strömungsaufwärtige Ende FDR des Kältemittelrohrs 616a auf der strömungsaufwärtigen Seite positioniert. Anstatt dessen kann das strömungsaufwärtige Ende 50c mit dem strömungsaufwärtigen Ende FDR ausgerichtet sein. In diesem Fall stehen die Rippen 50 nur auf der Seite des Wasserrohrs 643a in Bezug auf das Wasserrohr 643a in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung AR vor. Auch in diesem Fall ist der Spielraum 50d nicht ausgebildet. Selbst mit dieser Struktur können die Rippen 50 auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung von dem Wasserrohr positioniert sein, so dass die Rippen 50 in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung vorstehen.
  • Nachdem der Frost auf den Rippen 50 wächst, kann die Luft AR mit dieser Struktur durch die Seitenabschnitte der Rippen 50 auf der strömungsaufwärtigen Seite des Wasserrohrs 643a in den Luftdurchgang 16b und 43b strömen.
  • (Andere Ausführungsformen)
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurden vorstehend beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können vorgenommen werden, ohne von dem Bereich und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Strukturen der vorstehenden Ausführungsformen sind nur veranschaulichend, und der Bereich der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf diese Beschreibung beschränkt. Der Bereich der vorliegenden Offenbarung kann alle Modifikationen innerhalb äquivalenter Bedeutungen und Bereiche wie in den beigefügten Patentansprüchen enthalten.
  • Zum Beispiel können Einrichtungen und Funktionen, die von der Steuerung bereitgestellt werden, nur durch eine Software, nur durch eine Hardware oder eine Kombination davon bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung aus einer analogen Schaltung bestehen.
  • Die Rippe 50 kann in Richtung der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung AR vorstehen. Anstelle der Rippe 50 kann eine Rippe ohne den Luftschlitz 50a verwendet werden. Der Vorsprung 50b kann mit dem Luftschlitz 50a versehen sein.
  • In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird der Kühlmittelkreis 40 nur als eine Wärmequelle zum Anwenden von Wärme auf den Kältemittelkreis 10 verwendet. Anstatt dessen kann der Kühlmittelkreis 40 als ein Hilfsstrahler verwendet werden, um Wärme von dem Kältemittelkreis 10 abzunehmen. Zum Beispiel kann die Wärme in dem Kühlbetrieb von dem Kältemittelkreis 10 in den Kühlmittelkreis 40 abgegeben werden. Der Kühlmittelkreis 40 kann neben dem Strahler 43 einen Wärmetauscher zum Abführen von Wärme von dem Kühlmittel durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und Luft AR umfassen.
  • In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird die Wärmequellenvorrichtung für das Entfrosten durch den Kühlmittelkreis 40 bereitgestellt. Anstatt dessen kann ein Fluidkreis verwendet werden, der das Wärmemedium strömen lässt, das die Wärmemenge zum Entfrosten darin strömen lässt. Zum Beispiel kann anstelle des Kühlmittelkreises 40 ein Kreis, um zuzulassen, dass das Kältemittel durch ihn strömt, verwendet werden.
  • Der Frost auf dem Wärmetauscher 70 der vorstehenden Ausführungsformen wächst häufig wie in 28 gezeigt. In dem Beispiel beginnt der Frost, wie in der ersten Phase der Figur gezeigt, von einem strömungsaufwärtigen Ende der Rippe 50 in der Strömungsrichtung zu wachsen. Der Frost beginnt auch, von der Mitte der Rippe 50 in der Breitenrichtung zu wachsen. Ein derartiges Wachstum des Frosts liegt an der hohen Feuchtigkeit der Luft in dem strömungsaufwärtigen Teil der Rippe 50 und an der hohen Wärmeaustauschleistung, die durch den Luftschlitz 50a bereitgestellt wird. Selbst wenn der Frost auf diese Weise wächst, bildet die Struktur, wie in der Figur gezeigt, lange Zeit einen Durchgang für Luft AR an dem Seitenabschnitt der Rippe.

Claims (15)

  1. Wärmetauscher, der umfasst: einen Rohrabschnitt mit mehreren Kältemittelrohren (16a, 616a), in denen ein Kältemittel zum Austauschen von Wärme mit Luft strömt, und mehreren Mediumrohren (43a, 643a), in denen ein Medium zum Austauschen von Wärme mit dem Kältemittel strömt; mehrere Luftdurchgänge (16b, 43b), die zwischen benachbarten Rohren des Rohrabschnitts bereitgestellt sind; und mehrere Rippen (50, 450), die in den Luftdurchgängen (16b, 43b) bereitgestellt sind und mit den benachbarten Rohren des Rohrabschnitts verbunden sind, wobei eine erste Gruppe der Kältemittelrohre und eine erste Gruppe der Mediumrohre auf einer Zuströmungsseite der Luft des Rohrabschnitts angeordnet sind, und jede der Rippen (50, 450) einen Vorsprung (50b, 450b) umfasst, der sich wenigstens in die Nachbarschaft des benachbarten Mediumrohrs erstreckt und in Richtung einer strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung in Bezug auf das Mediumrohr vorsteht.
  2. Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei der Vorsprung (50b) ein Ende (50c, 450c) hat, das einer strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung zugewandt ist, und der Vorsprung vorsteht, um fähig zu sein, die Luft von einem Seitenabschnitt des Vorsprungs in den Luftdurchgang einzuleiten, selbst wenn ein Raum (80) in der Nachbarschaft des Endes (50c, 450c) durch einen Frostkern verschlossen ist.
  3. Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das durch die Mediumrohre (43a, 643a) strömende Kältemittel ein Entfrostungsmedium zum Liefern von Wärme für ein Entfrosten ist, eines der ersten Gruppe der Kältemittelrohre zwischen zwei der ersten Gruppe der Mediumrohre auf einer Zuströmungsseite für die Luft des Rohrabschnitts positioniert ist, wobei die Kältemittelrohre und die Mediumrohre parallel angeordnet sind, der Vorsprung (50b) in Richtung der strömungsaufwärtigen Seite der Strömung der Luft (AR) in Bezug auf die Kältemittelrohre (16a, 616a) vorsteht, und die zwei Vorsprünge (50b) in Bezug auf eines der dazwischen angeordneten Kältemittelrohre einen Spielraum (50d) dazwischen bilden, der zulässt, dass bei dem Entfrosten erzeugtes Schmelzwaser durch den Spielraum (50d) auf einer strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittelrohrs strömt.
  4. Kältemitteltauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rohrabschnitt eine strömungsaufwärtige Leitung, in der die Rohre in einer Leitung angeordnet sind, und eine strömungsabwärtige Leitung, in der die Rohre in einer Leitung angeordnet sind, und die in Bezug auf die strömungsaufwärtige Leitung auf einer strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung positioniert ist, umfasst, die strömungsaufwärtige Leitung eine zweite Gruppe der Mediumrohre umfasst, und die strömungsabwärtige Leitung eine zweite Gruppe der Kältemittelrohre umfasst, und die zweite Gruppe der Mediumrohre in der strömungsaufwärtigen Leitung auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung in Bezug auf die zweite Gruppe der Kältemittelrohre in der strömungsabwärtigen Leitung positioniert ist.
  5. Wärmetauscher gemäß Anspruch 3, wobei wobei der Rohrabschnitt eine strömungsaufwärtige Leitung, in der die Rohre in einer Leitung angeordnet sind, und eine strömungsabwärtige Leitung, in der die Rohre in einer Leitung angeordnet sind, und die in Bezug auf die strömungsaufwärtige Leitung auf einer strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung positioniert ist, umfasst, die strömungsaufwärtige Leitung eine zweite Gruppe der Mediumrohre und eine zweite Gruppe de Kältemittelrohre umfasst, und die zweite Gruppe der Kältemittelrohre und die zweite Gruppe der Mediumrohre wenigstens in der strömungsaufwärtigen Leitung abwechselnd derart angeordnet sind, dass eines der zweiten Gruppe der Kältemittelrohre zwischen zwei der zweiten Gruppe der Mediumrohre positioniert ist.
  6. Wärmetauscher gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Kältemittelrohre und die Mediumrohre derart angeordnet sind, dass sie sich in die Richtung der Schwerkraft erstrecken, und der Spielraum (50d) sich entlang des Kältemittelrohrs (16a) erstreckt.
  7. Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 3, 5 und 6, wobei die Rippen aus einer gewellten Rippe ausgebildet sind, jede der Rippen mehrere Spitzenabschnitte hat, die mit dem Kältemittelrohr verbunden sind, und ein Paar der Spitzenabschnitte der zwei der Rippen in Bezug auf eines der Kältemittelrohre, das zwischen dem Paar der Spitzenabschnitte angeordnet ist, derart angeordnet ist, dass einer des Paars der Spitzenabschnitte und des anderen des Paars der Spitzenabschnitte in der Richtung der Schwerkraft abwechselnd angeordnet sind.
  8. Wärmetauscher gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Rippen aus einer gewellten Rippe ausgebildet sind, jede der Rippen mehrere Spitzenabschnitte hat, die mit dem Kältemittelrohr verbunden sind, und eine Breite (Thr) des Kältemittelrohrs kleiner als eine Hälfte einer Breite eines Abstandsmaßes (Fp) der Rippe ist (Th < Fp/2).
  9. Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei eine Breite (Thr) des Kältemittelrohrs kleiner als eine Breite (Thw) des Mediumrohrs (Thr < Thw) ist.
  10. Wärmepumpenkreislauf, der umfasst: einen Wärmetauscher (70) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; einen Kältemittelkreis (10), um ein Kältemittel zu dem Kältemittelrohr strömen zu lassen, wodurch Wärme, die in dem Kältemittel aufgenommen ist, an einen nuterzseitigen Wärmetauscher (12) geliefert wird; einen Mediumkreis (40), um das Medium zu dem Mediumrohr strömen zu lassen; und eine Steuerung (100) zum Steuern einer Temperatur (T2) des Mediums in dem Wärmetauscher auf eine höhere Temperatur als eine Temperatur (T1) des Kältemittels, die erhalten wird, wenn das Kältemittel Wärme in dem Kältemittelrohr aufnimmt.
  11. Wärmepumpenkreislauf gemäß Anspruch 10, wobei die Steuerung die Temperatur (T2) des Mediums auf eine Temperatur (T3) zwischen einer Temperatur (T3) der Luft und der Temperatur (T1) des Kältemittels steuert (T3 > T2 > T1).
  12. Wärmepumpenkreislauf gemäß Anspruch 11, wobei die Steuerung die Temperatur (T2) des Mediums auf eine Temperatur steuert, die höher als die Temperatur (T3) der Luft und die Temperatur (T1) des Kältemittels ist (T2 > T3 > T1).
  13. Wärmepumpenkreislauf, der umfasst: einen Wärmetauscher (70) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9; einen Kältemittelkreis (10), um ein Kältemittel zu dem Kältemittelrohr strömen zu lassen, wodurch Wärme, die in dem Kältemittel aufgenommen ist, an einen nutzerseitigen Wärmetauscher (12) geliefert wird; und einen Mediumkreis (40), um das Medium zu dem Mediumrohr strömen zu lassen, wobei das Medium, das durch das Mediumrohr (43a) strömt, ein Wärmespeichermedium zum Speichern von Wärme von einer externen Wärmequelle (HS) darin ist, und der Mediumkreis die Temperatur einer externen Wärmequelle (HS) auf einer höheren Temperatur als der Temperatur, bei der das Kältemittel in dem Kältemittelrohr Wärme aufnimmt, hält.
  14. Wärmepumpenkreislauf gemäß Anspruch 13, wobei das Medium Wärme liefert, die in dem durch das Kältemittelrohr (16a) strömenden Kältemittel aufgenommen werden soll.
  15. Wärmepumpenkreislauf gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der Kältemittelkreis beim Entrosten unter Verwendung des durch das Kältemittelrohr (16a) strömenden Kältemittels Wärme zum Entfrosten liefert.
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