JP2013231573A - 熱交換器及びそれを用いたヒートポンプシステム - Google Patents

熱交換器及びそれを用いたヒートポンプシステム Download PDF

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Abstract

【課題】凝縮器及び蒸発器の双方の機能を有し、熱交換効率を大幅に高めるとともに、圧損を低下させ、ヒートポンプシステムの室外熱交換器に好適な熱交換器及びそれを用いたヒートポンプシステムを提供する。
【解決手段】メインコア部６、サブクールコア部１０及びレシーバタンク８を有するヒートポンプシステム２の室外熱交換器１において、メインコア部６及びサブクールコア部１０は、上下方向に離間して配置された一対のヘッダタンク１２と、ヘッダタンク１２間において上下方向に延びるように配置され一対のヘッダタンク１２を連通する複数のチューブ１４と、隣接するチューブ１４間に配置されたフィン１６と、から構成されるとともに、メインコア部６、レシーバタンク８、サブクールコア部１０の順番に冷媒を通過させる第１の流路と、第１の流路と反対方向にメインコア部６のみ冷媒を通過させる第２の流路とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器及びそれを用いたヒートポンプシステムに関し、凝縮器及び蒸発器の双方の機能を有し、空調ヒートポンプシステムの室外熱交換器として用いられる熱交換器及びそれを用いたヒートポンプシステムに関する。
車両空調用ヒートポンプシステム等に用いられる室外熱交換器として、空気との熱交換により冷媒を凝縮するメインコア（コンデンサコア）部と、メインコア部を通過した冷媒が流入されるレシーバタンクと、レシーバタンクを通過した気液混合冷媒を空気との熱交換により過冷却して液化するサブクールコア部とを備えたサブクールシステムコンデンサが開示されている（例えば特許文献１参照）。
上記メインコア部及びサブクールコア部は、例えば互いに平行を成した状態で間隔をおいて配置された一対のヘッダタンク間を連通する複数のチューブと、隣接するチューブ間に配置されたフィンとから構成されている。
特許第４０５２７０６号公報
しかしながら、上記特許文献１のようにメインコア部及びサブクールコア部を備えた熱交換器を冷房及び暖房の両方が可能なヒートポンプ方式の空調装置の室外熱交換器として使用すると、例えば冷房運転時に凝縮器として用いる場合には、サブクールコア部により充分に冷媒を冷却することが可能となるものの、暖房運転時に蒸発器として用いる場合には、メインコア部にて充分に気化できるに拘わらず、メインコア部及びサブクールコア部の両方に冷媒を通過させるため、冷媒通過時の圧損が大きく、暖房能力の低下を招く虞がある。
本発明は上述の事情に基づいてなされ、その目的とするところは、凝縮器及び蒸発器の双方の機能を有し、熱交換効率を大幅に高めるとともに、冷媒通過時の圧損を抑えたヒートポンプシステムの室外熱交換器に好適な熱交換器と、その熱交換器を用いたヒートポンプシステムとを提供することにある。
上記の目的を達成するため、請求項１の熱交換器は、空気と冷媒との熱交換を行うメインコア部と、前記メインコア部を通過した冷媒が流入されるレシーバタンクと、前記レシーバタンクを通過した冷媒を空気との熱交換により過冷却するサブクールコア部と、を有し、冷房及び暖房が可能なヒートポンプシステムに用いられる熱交換器であって、前記メインコア部及び前記サブクールコア部は、上下方向に離間して配置された一対のヘッダタンクと、前記ヘッダタンク間において上下方向に延びるように配置され前記一対のヘッダタンクを連通する複数のチューブと、前記チューブに設けられたフィンと、から構成されるとともに、前記メインコア部、前記レシーバタンク、前記サブクールコア部の順番に冷媒を通過させる第１の流路と、第１の流路と反対方向に前記メインコア部のみ冷媒を通過させる第２の流路とを有することを特徴とする。
一方、請求項２の熱交換器は、空気と冷媒との熱交換を行うメインコア部と、メインコア部を通過した冷媒が流入されるレシーバタンクと、レシーバタンクを通過した冷媒を空気との熱交換により過冷却するサブクールコア部と、を有し、冷房及び暖房が可能なヒートポンプシステムに用いられる熱交換器であって、メインコア部及びサブクールコア部は、上下方向に離間して配置された一対のヘッダタンクと、ヘッダタンク間において上下方向に延びるように配置され一対のヘッダタンクを連通する複数のチューブと、チューブに設けられたフィンと、から構成されるとともに、メインコア部、レシーバタンク、サブクールコア部の順番に冷媒を通過させる第１の流路と、第１の流路と同一方向にメインコア部のみ冷媒を通過させる第２の流路とを有することを特徴とする。
請求項３の熱交換器は、請求項１または２において、前記サブクールコア部は、冷媒が前記一対のヘッダタンク間を少なくとも上下方向に１回ずつ通過可能な複数のパスを有し、前記メインコア部よりも冷媒の流路断面積が小さく設定されていることを特徴とする。
請求項４の熱交換器は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記メインコア部及び前記サブクールコア部は、互いに隣接して配置されることを特徴とする。
請求項５のヒートポンプシステムは、請求項１〜４のいずれかに記載の前記熱交換器を凝縮器又は蒸発器に切り換えて使用するヒートポンプシステムであって、前記熱交換器を凝縮器として使用するときには、前記第１の流路に冷媒を流通させ、前記熱交換器を蒸発器として使用するときには、前記第２の流路に冷媒を流通させることを特徴とする。
請求項６のヒートポンプシステムは、請求項５において、前記熱交換器は、車両用空調装置の室外熱交換器として用いられることを特徴とする。
本発明の請求項１の熱交換器によれば、第１の流路に冷媒を通過させることで、メインコア部及びサブクールコア部を冷媒が通過するので、外気との熱交換を充分に確保することができ、ヒートポンプシステムの凝縮器として好適な熱交換器を得ることができる。また、第２の流路に冷媒を通過させることで、メインコア部のみ冷媒が通過するので、サブクールコア部及びレシーバタンクの冷媒通過時の圧損を抑制することができ、ヒートポンプシステムの蒸発器として好適な熱交換器を得ることができる。
更に、熱交換器のメインコア部及びサブクールコア部の両方において、上下方向に冷媒を通過させる縦流れ方向の冷媒流れとすることができる。これにより、熱交換器を室外熱交換器として使用する場合、チューブ表面における着霜及び着氷現象の発生を抑制することができ、メインコア部及びサブクールコア部における空気と冷媒との熱交換を長時間に亘って継続させることが可能となり、熱交換器の熱交換効率を大幅に向上させることができる。
本発明の請求項２の熱交換器によれば、メインコア部、レシーバタンク、サブクールコア部の順番に冷媒を通過させる第１の流路と、第１の流路と同一方向にメインコア部のみ冷媒を通過させる第２の流路とを有することにより、メインコア部における冷媒の流れ方向を変更しないで熱交換器を凝縮器又は蒸発器に切り換えて使用することができ、また、暖房時入口ポートを冷房時入口ポートとをメインコア部の同側において共用することができる。これにより、メインコア部における冷媒の流れ方向を変更することで熱交換器を凝縮器又は蒸発器に切り換えて使用する場合に比して、冷媒配管の引き回し箇所が減少し、総配管長を短くすることができ、ひいては冷媒回路の回路構成を簡素化することができるため、ヒートポンプシステムにおける室外熱交換器の蒸発器と凝縮器との切り換えをより一層簡単な構成で行うことができる。
本発明の請求項３の熱交換器によれば、サブクールコア部が複数のコアを有し、冷媒の流路断面積が小さく設定されるので、サブクールコア部を通過する冷媒の流速を増加させることできる。したがって、サブクールコア部において冷媒が液体状に近くかつ縦流れであっても冷媒の上方への通過を確実に行なうことができ、熱交換効率を向上させることができる。よって、サブクールコア部においてメインコア部通過後にサブクールコア部により冷媒を過冷却した場合でも充分に冷却性能を確保することができる。
本発明の請求項４の熱交換器によれば、サブクールコア部は、メインコア部とサブクールコア部とが隣接して一体的に構成されているので、熱交換器をコンパクトにかつ容易に製作することが可能となる。
本発明の請求項５のヒートポンプシステムによれば、熱交換器を凝縮器として使用するときには第１の流路に冷媒を通過させるので、メインコア部、レシーバタンク、サブクールコア部を冷媒が通過し、放熱効果の高い凝縮器とすることができる。また、熱交換器を蒸発器として使用するときには第２の流路に冷媒を通過させるので、メインコア部を冷媒が通過し、サブクールコア部及びレシーバタンクの冷媒通過時に圧損を抑制することができる。そして、このように冷媒の流路を切換えることで、ヒートポンプシステムにおける蒸発器と凝縮器とを１つの熱交換器で切り換えて使用することができる。
また、請求項６のヒートポンプシステムによれば、熱交換器を車両空調用の室外熱交換器として用いるので、例えば冷房運転時には室外凝縮器として使用できるとともに、暖房運転時には室外蒸発器として使用可能であり、車両用空調装置として好適なヒートポンプシステムを提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係る車両空調用ヒートポンプシステム、及びＨＶＡＣユニットの概略構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係る室外熱交換器の構造を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両空調用ヒートポンプシステム、及びＨＶＡＣユニットの概略構成を示した図である。 他の実施形態に係る室外熱交換器の構造を示す正面図である。 本発明の第３の実施形態に係る車両空調用ヒートポンプシステム、及びＨＶＡＣユニットの概略構成を示した図である。
以下に本発明の一実施形態に係る熱交換器及びそれを用いたヒートポンプシステムについて図面を参照して説明する。
図１は、室外熱交換器１(熱交換器)が組み込まれる本発明の第１の実施形態に係る車両空調用のヒートポンプシステム２、及びヒートポンプシステム２が接続されるＨＶＡＣ（Heating Ventilation & Air Conditioning）ユニット４の概略構成を示している。図２は室外熱交換器１の構造を示す正面図である。
図１、２に示すように、室外熱交換器１は、空気と冷媒との熱交換を行うメインコア部６と、メインコア部６を通過した冷媒が流入されるレシーバタンク８と、レシーバタンク８を通過した液冷媒を空気との熱交換により過冷却するサブクールコア部１０とを備えている。
メインコア部６及びサブクールコア部１０は、互いに平行を成した状態で上下方向に離間して配置された一対のヘッダタンク１２，１２と、当該ヘッダタンク１２，１２間において上下方向に延びるように配置されて該上下のヘッダタンク１２，１２の双方と連通する複数のチューブ１４と、隣接するチューブ１４間に配置されたフィン１６とから構成されている。サブクールコア部１０はメインコア部６の図面上右側に並べて配置されている。メインコア部６の左端部及びサブクールコア部１０の右端部に位置するフィン１６はカバー部材１８に接合されることで、メインコア部６及びサブクールコア部１０の剛性が確保されている。
レシーバタンク８は、サブクールコア部１０の右側のカバー部材１８に固定されている。
したがって、メインコア部６とサブクールコア部１０とが隣接して一体的に構成され、サブクールコア部１０の右側に固定されたレシーバタンク８とともに、室外熱交換器１が一体的に構成されている。
ＨＶＡＣユニット４は、車両の車室内前方側に搭載され、車両のエンジンルームと車室内とを区画するダッシュパネルＤＢの車室内側に固定されている。ＨＶＡＣユニット４には、空気の流通方向から順に送風ファン２８、室内蒸発器３０、室内凝縮器３２が内設されている。室内凝縮器３２における空気流の上流側には、室内凝縮器３２への空気入口を開閉するダンパ３４が設けられ、図１中に破線で示すようにしてダンパ３４を閉じることで室内凝縮器３２をバイパスして空気を流すことができる。
ヒートポンプシステム２は、メインコア部６における冷媒の流れ方向を変更することで、室外熱交換器１を凝縮器又は蒸発器に切り換えて使用可能な構成となっており、室外熱交換器１は、ヒートポンプシステム２の暖房運転時には蒸発器として使用され、冷房運転時には凝縮器として使用される。
詳しくは、ヒートポンプシステム２は、冷媒が循環する冷媒回路３６を備え、冷媒回路３６のうちの暖房運転時流路３６ａには、図１中に実線矢印で示す冷媒流れ方向の順に、室外熱交換器１、第１開閉弁３８、アキュムレータ４０、圧縮機４２、室内凝縮器３２、第１膨張弁４４、逆止弁４６が介挿されている。逆止弁４６は、室外熱交換器１が凝縮器として機能する場合、室外熱交換器１から第１膨張弁４４への冷媒の通過を阻止するように配置されている。
一方、冷媒回路３６のうちの冷房運転時流路３６ｂには、図１中に破線矢印で示す冷媒流れ方向の順に、室外熱交換器１、第２膨張弁５０、室内蒸発器３０、第２開閉弁４８、アキュムレータ４０、圧縮機４２、室内凝縮器３２、第３開閉弁５２が介挿されている。
冷房運転時流路３６ｂは、アキュムレータ４０から、圧縮機４２、室内凝縮器３２を経て、第３開閉弁５２と第１膨張弁４４との分岐路３６ｃまでは暖房運転時流路３６ａと共用の共用路３６ｄを有して形成されている。
また、室外熱交換器１のメインコア部６の右下側のヘッダタンク１２には暖房時入口ポート５４が設けられ、メインコア部の左上側のヘッダタンク１２には暖房時出口ポート５６及び冷房時入口ポート６０が共用で設けられている。
更に、メインコア部６の右下側のヘッダタンク１２には、暖房時入口ポート５４の近傍で、入口連通管６２の一端が接続され、入口連通管６２の他端は、レシーバタンク８に接続されている。入口連通管６２には、第４開閉弁６３が介装されている。
また、レシーバタンク８の下側端部とサブクールコア部１０の右下側端部とを接続する出口連通管６４が設けられている。更に、サブクールコア部１０の下左側のヘッダタンク１２には冷房運転時流路３６ｂの室外熱交換器１に対する冷房時出口ポート６６が設けられている。
ダンパ３４、及び第１〜第４開閉弁３８，４８，５２、６３の駆動部は、車両を総合的に制御する図示しないＥＣＵ（電気制御ユニット）に電気的に接続されている。ＥＣＵは、暖房運転時流路３６ａを使用する暖房運転時には、ダンパ３４を開くことで、送風ファン２８から送風される空気を室内凝縮器３２へ導入させ、冷房運転時流路３６ｂを使用する冷房運転時には、ダンパ３４を閉じることで、送風ファン２８から送風される空気が室内凝縮器３２をバイパスさせる。そして、圧縮機４２を作動させるとともに、第１〜第４開閉弁３８，４８，５２、６３を適宜開閉制御することにより、暖房運転及び冷房運転を選択的に作動可能としている。詳しくは、暖房運転時には、第１開閉弁３８を開弁させ、第２開閉弁〜第４開閉弁４８，５２、６３を閉弁させる。冷房運転時には、第２開閉弁〜第４開閉弁４８，５２、６３を開弁させ、第１開閉弁３８を閉弁させる。
以上のような構成のヒートポンプシステム２では、暖房運転時流路３６ａのメインコア部６入口側に、メインコア部６から暖房運転時流路３６ａ側への冷媒流れを阻止する逆止弁４６が介挿されているため、冷房運転時における暖房運転時流路３６ａへの冷媒流入が防止される。
一方、入口連通管６２に第４開閉弁６３を介装しており、暖房運転時には第４開閉弁６３を閉じることで、レシーバタンク８、サブクールコア部１０への冷媒流入が阻止される。
暖房運転時には、暖房時入口ポート５４からメインコア部６に流入した冷媒は、各ヘッダタンク１２を内部で仕切る複数の仕切り板５８を境界としてダウンフロー又はアップフローの縦流れを繰り返し、メインコア部６に対する通風によって周囲の空気と熱交換を行いながら、図１の実線矢印で示すように全体として右側から左側に通過し、暖房時出口ポート５６から暖房運転時流路３６ａに送出される。このように、暖房運転時における冷媒は室外熱交換器１においてはメインコア部６のみを通過する。なお、室外熱交換器の暖房時入口ポート５４からメインコア部６を通過して暖房時出口ポート５６までの冷媒の流路が本願発明の第２の流路に該当する。
冷房運転時には、冷房時入口ポート６０からメインコア部６に流入した冷媒は、上述したようにダウンフロー又はアップフローを繰り返し、メインコア部６に対する通風によって周囲の空気と熱交換を行いながら、図１の破線矢印で示すように全体として左側から右側に通過し、入口連通管６２を介してレシーバタンク８に流入し気液混合冷媒となった後、出口連通管６４を介してサブクールコア部１０に優先的に液冷媒が流入される。
サブクールコア部１０に流入した冷媒は、サブクールコア部１０に対する通風によって周囲の空気と熱交換を行いながら、図１の破線矢印で示すようにアップフロー及びダウンフローを行なって右側から左側に通過することで過冷却により完全に液化された後、冷房時出口ポート６６から冷房運転時流路３６ｂに送出される。すなわち、冷房運転時における冷媒は室外熱交換器１においてメインコア部６及びサブクールコア部１０の両方を通過する。なお、室外熱交換器１の冷房時入口ポート６０からメインコア部６、レシーバタンク８、サブクールコア部１０を通過して冷房時出口ポート６６までの冷媒の流路が本願発明の第１の流路に該当する。
以上のように、本実施形態では、各開閉弁３８，４８，５２、６３を切換えることで、室外熱交換器１に対する冷媒の流入及び出口が切換わり、暖房運転時ではメインコア部６のみ冷媒が通過し、冷房運転時ではメインコア部６、レシーバタンク８及びサブクールコア部１０を冷媒が通過する。更に、暖房運転と冷房運転とでは、メインコア部６において冷媒の通過方向が逆になる。
室外熱交換器１を蒸発器として使用するときは、レシーバタンク８による冷媒の気液分離、サブクールコア部１０における冷媒の過冷却は不要であるため、冷媒がサブクール部１０を通過することによる冷媒の無用な圧力損失の増大、延いては冷媒の無用な流動損失を防止することができ、室外熱交換器１の熱交換効率を向上させることができる。
また、室外熱交換器１を蒸発器として使用するときは、暖房運転時流路３６ａによってメインコア部６を通過する冷媒をレシーバタンク８及びサブクールコア部１０をバイパスして流通させ、一方、室外熱交換器１を凝縮器として使用するときは、逆止弁４６によって第１膨張弁４４側への冷媒流れを阻止することができるため、ヒートポンプシステム２における室外熱交換器１の蒸発器と凝縮器との切り換えを簡単な構成で確実に行うことができる。
そして、メインコア部６及びサブクールコア部１０のチューブ１４は上下方向に延びており、冷媒が縦流れ方向となるので、チューブ１４表面に水滴が溜まりにくくなる。したがって、着霜及び着氷現象の発生を抑制することができ、メインコア部６及びサブクールコア部１０における空気Ａと冷媒との熱交換効率の低下を抑えることができる。また、チューブ１４に着霜したときに、高温の冷媒を通過させることで、霜を溶かす融霜機能を有する場合、この融霜時にチューブ１４の表面に発生する水滴を重力によってチューブ１４から効率よく除去し、融霜機能終了後に低温雰囲気や低温の冷媒を通過させたときに、チューブ１４に着氷することを抑制することができ、熱交換効率を効果的に維持することができる。
また、サブクールコア部１０では、その幅を抑えた上で２パス化しており、冷媒が通過する流路断面積を減少させている。したがって、サブクールコア部１０での冷媒の流速を上昇させることができる。サブクールコア部１０では、メインコア部６通過後の冷媒を過冷却させることから液体状の冷媒が多く通過するため、サブクールコア部１０が縦流れであるとアップフローし難く冷却効率が低下する虞がある。しかしながら、上記のように２パス化して流速を上昇させることでアップフローし易くし、かつ流路長を拡大することで冷却効率を充分に確保することができ、充分に過冷却を可能にすることができる。
また、本実施形態では、メインコア部６とサブクールコア部１０を隣接して配置しており、レシーバタンク８をサブクールコア部１０の右側外方に配置している。これにより、特に、メインコア部とサブクールコア部とを隣接して一体的に構成することで、室外熱交換器１をコンパクトに構成することができるとともに、室外熱交換器１の製作を容易にして、部品コストを低減させることができる。
次に、図３を用いて本発明の第２の実施形態のヒートポンプシステムについて説明する。
第２の実施形態のヒートポンプシステム７０は、第２の実施形態のヒートポンプシステム２に対して、更に除湿運転が可能となっている。
図３は、本発明の第２実施形態に係るヒートポンプシステム７０の概略構成図である。なお、図３中には、除湿運転時の冷媒流れ方向のみを矢印にて示している。暖房運転時及び冷房運転時における冷媒の流れは、第１の実施形態と同様である。
本実施形態のヒートポンプシステム７０は、図３に示すように、第１実施形態のヒートポンプシステム２に対して、更にバイパス路７１を設けている。
バイパス路７１は、一端がレシーバタンク８と第４開閉弁６３との間の入口連通管６２に接続され、他端が分岐路３６cに接続されている。バイパス路７１には、入口連通管６２から分岐路３６cへの冷媒の通過を阻止する逆止弁７２と、第５開閉弁７３とが介装されている。また、バイパス路７１の接続部とメインコア部６との間の入口連通管６２には、バイパス路７１からメインコア部６への冷媒の流通を阻止する逆止弁７５が設けられている。第５開閉弁７３は、冷房運転時及び暖房運転時には閉弁するよう制御される。
このような構成のヒートポンプシステム７０では、除湿運転時には、第１開閉弁３８、第２開閉弁４８、第５開閉弁７３を開弁し、第３開閉弁５２及び第４開閉弁６３を閉弁する。また、ダンパ３４を開いて室内蒸発器３０通過後の送風を室内凝縮器３２にも通過させるようにする。
これにより、室内凝縮器３２通過後の冷媒の一部が第１膨張弁４４へ流入し、メイン暖房時入口ポート５４からメインコア部６に流入する。残りの冷媒がバイパス路７１を通過してレシーバタンク８を介し、サブクールコア部１０に流入する。
したがって、室外熱交換器１のメインコア部６を用いた暖房と、サブクールコア部１０を用いた冷房の両方を同時に可能とし、送風ファン２８から送風される空気を室内蒸発器３０で冷却してから、室内凝縮器３２で加熱することで除湿を可能としている。
そして、このようなヒートポンプシステム７０においても、第１の実施形態と同様に１つの室外熱交換器１を有するヒートポンプシステムにおいて、熱交換率の高い冷房及び暖房が可能となるとともに、除湿も可能となる。特に除湿運転では、サブクールコア部１０を用いて冷房流路を構成しており、室外熱交換器１を効率よく利用して、除湿運転の効率化を図ることができる。また、サブクールコア部１０は２パスであるので、除湿運転時における冷房流路でメインコア部６を使用しなくとも充分に冷媒を冷却することができ、室内蒸発器３０における冷却性能を向上させ、除湿運転時における除湿能力を充分に確保することができる。
次に、図５を用いて本発明の第３の実施形態のヒートポンプシステムについて説明する。
図５は、本発明の第３実施形態に係るヒートポンプシステム７６の概略構成図である。なお、図５中には、暖房運転時及び冷房運転時における冷媒の流れ方向のみを示しており、除湿運転時については説明を省略し、第１の実施形態と共通する構成については同符号を付して説明を省略する。
本実施形態のヒートポンプシステム７６は、メインコア部６における冷媒の流れ方向を変更しないで室外熱交換器１を凝縮器又は蒸発器に切り換えて使用可能な構成となっており、室外熱交換器１は、ヒートポンプシステム７６の暖房運転時には蒸発器として使用され、冷房運転時には凝縮器として使用される。
ヒートポンプシステム７６は、冷媒回路３６とは異なる冷媒回路７８を備え、冷媒回路７８のうちの暖房運転時流路（第２の流路）７８ａには、図５中に実線で示す冷媒流れ方向の順に、室外熱交換器１、第１開閉弁３８、アキュムレータ４０、圧縮機４２、室内凝縮器３２、第１膨張弁４４が介挿されている。
なお、本実施形態では逆止弁４６は不要であるとともに、共用路３６ａに相当する共用路７８ｄは、分岐路７８ｃにおいて分岐されて第３開閉弁５２と第１膨張弁４４とが並列配置され、合流路７８ｅにおいて合流された後にメインコア部６の図５で見て左下側のヘッダタンク１２に設けられた共用の冷暖房時入口ポート８０に至るまで延設されている。
また、メインコア部６の図５で見て右下側のヘッダタンク１２には暖房時出口ポート８２が設けられている。そして、暖房運転時に、冷暖房時入口ポート８０からメインコア部６に流入された冷媒は、上述したようにダウンフロー又はアップフローを繰り返し、メインコア部６に対する通風によって周囲の空気と熱交換を行いながら、全体として左側から右側に流通し、暖房時出口ポート８２から暖房運転時流路７８ａに流出される。
一方、冷媒回路７８のうちの冷房運転時流路（第１の流路）７８ｂには、図５中に破線で示す冷媒流れ方向の順に、室外熱交換器１、逆止弁８４、第２膨張弁５０、室内蒸発器３０、第２開閉弁４８、アキュムレータ４０、圧縮機４２、室内凝縮器３２、第３開閉弁５２が介挿されている。なお、上述した共用路７８ｄは、アキュムレータ４０から、圧縮機４２、室内凝縮器３２を経て冷暖房時入口ポート８０に至るまで、暖房運転時流路７８ａ及び冷房運転時流路７８ｂとして共用されている。
また、メインコア部６の図５で見て右上側のヘッダタンク１２には冷房時出口ポート８６が設けられている。そして、冷房運転時に、冷暖房時入口ポート８０からメインコア部６に流入された冷媒は、上述したようにダウンフロー又はアップフローを繰り返し、メインコア部６に対する通風によって周囲の空気と熱交換を行いながら、全体として左側から右側に流通し、入口連通管６２を介してレシーバタンク８に流入し気液混合冷媒となった後、出口連通管６４を介してサブクールコア部１０に優先的に液冷媒が流入され、冷房時出口ポート８６から冷房運転時流路７８ｂに流出される。
ここで、本実施形態のヒートポンプシステム７６は、メインコア部６における冷媒の流れ方向は暖房運転時及び冷房運転時において同じであり、室外熱交換器１を蒸発器として使用する暖房運転時には、メインコア部６を流通した冷媒をレシーバタンク８及びサブクールコア部１０をバイパスして流通させる構成を採用し、暖房運転時における冷媒は室外熱交換器１においてはメインコア部６のみを流通する。
冷房運転時に室外熱交換器１を凝縮器として使用するときには、第４開閉弁６３を開にし、第１開閉弁３８を閉にすることにより、冷房運転時流路７８ｂでは入口連通管６２においてメインコア部６とレシーバタンク８とが連通される。一方、暖房運転時に室外熱交換器１を蒸発器として使用するときには、第４開閉弁６３を閉にし、第１開閉弁３８を開にすることにより、暖房運転時流路７８ａではレシーバタンク８及びサブクールコア部１０をバイパスすることができる。
以上のように本実施形態では、第１の実施形態の場合と同様に、室外熱交換器１を蒸発器として使用する暖房運転時には、レシーバタンク８による冷媒の気液分離、サブクールコア部１０における冷媒の過冷却は不要であるため、冷媒がサブクール部１０を通過することによる冷媒の無用な圧力損失の増大、ひいては冷媒の無用な流動損失を防止することができ、室外熱交換器１の熱交換効率を向上させることができる。
特に本実施形態では、冷暖房時においてメインコア部６における冷媒の流れ方向を変更せず、また、メインコア部６の左下側のヘッダタンク１２に共用の冷暖房時入口ポート８０を設けることにより、第１の実施形態の場合に比して、冷媒配管の引き回し箇所が減少し、総配管長を短くすることができる。従って、冷媒回路７８の回路構成を簡素化することができるため、ヒートポンプシステム７６における室外熱交換器１の蒸発器と凝縮器との切り換えをより一層簡単な構成で行うことができる。
以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、メインコア部６やサブクールコア部１０のパス数を適宜変更してもよい。また、図４に示すように、入口連通管６２のメインコア部６側の端部をヘッダタンク１２に接続するのではなく、暖房時入口ポート５４と逆止弁４６との間の暖房運転時流路３６ａに接続してもよい。
また、上記実施形態では、本発明を車両空調用のＨＶＡＣユニット４外に設けた室外熱交換器１について用いる場合について説明したが、他の用途の熱交換器及びヒートポンプシステムにも適用可能である。
１ 室外熱交換器（熱交換器）
２ ヒートポンプシステム
６ メインコア部
８ レシーバタンク
１０ サブクールコア部
１２ ヘッダタンク
１４ チューブ
１６ フィン

Claims (6)

  1. 空気と冷媒との熱交換を行うメインコア部と、
    前記メインコア部を通過した冷媒が流入されるレシーバタンクと、
    前記レシーバタンクを通過した冷媒を空気との熱交換により過冷却するサブクールコア部と、を有し、
    冷房及び暖房が可能なヒートポンプシステムに用いられる熱交換器であって、
    前記メインコア部及び前記サブクールコア部は、上下方向に離間して配置された一対のヘッダタンクと、前記ヘッダタンク間において上下方向に延びるように配置され前記一対のヘッダタンクを連通する複数のチューブと、前記チューブに設けられたフィンと、から構成されるとともに、
    前記メインコア部、前記レシーバタンク、前記サブクールコア部の順番に冷媒を通過させる第１の流路と、
    前記第１の流路と反対方向に前記メインコア部のみ冷媒を通過させる第２の流路とを有することを特徴とする熱交換器。
  2. 空気と冷媒との熱交換を行うメインコア部と、
    前記メインコア部を通過した冷媒が流入されるレシーバタンクと、
    前記レシーバタンクを通過した冷媒を空気との熱交換により過冷却するサブクールコア部と、を有し、
    冷房及び暖房が可能なヒートポンプシステムに用いられる熱交換器であって、
    前記メインコア部及び前記サブクールコア部は、上下方向に離間して配置された一対のヘッダタンクと、前記ヘッダタンク間において上下方向に延びるように配置され前記一対のヘッダタンクを連通する複数のチューブと、前記チューブに設けられたフィンと、から構成されるとともに、
    前記メインコア部、前記レシーバタンク、前記サブクールコア部の順番に冷媒を通過させる第１の流路と、
    前記第１の流路と同一方向に前記メインコア部のみ冷媒を通過させる第２の流路とを有することを特徴とする熱交換器。
  3. 前記サブクールコア部は、冷媒が前記一対のヘッダタンク間を少なくとも上下方向に１回ずつ通過可能な複数のパスを有し、前記メインコア部よりも冷媒の流路断面積が小さく設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
  4. 前記メインコア部及び前記サブクールコア部は、互いに隣接して配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載の前記熱交換器を凝縮器又は蒸発器に切り換えて使用するヒートポンプシステムであって、
    前記熱交換器を前記凝縮器として使用するときには、前記第１の流路に冷媒を流通させ、
    前記熱交換器を前記蒸発器として使用するときには、前記第２の流路に冷媒を流通させることを特徴とするヒートポンプシステム。
  6. 前記熱交換器は、車両用空調装置の室外熱交換器として用いられることを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプシステム。
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