JP2021196122A

JP2021196122A - 室外熱交換器

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Publication number: JP2021196122A
Application number: JP2020103498A
Authority: JP
Inventors: 智哉小池; Tomoya Koike; 晃一井上; Koichi Inoue; 純孝渡辺; Sumitaka Watanabe
Original assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-12-27

Abstract

【課題】解霜水の排水性が優れているとともに、製造コストの増加、冷媒封入量の増大および熱交換性能の低下を抑制しうる室外熱交換器を提供する。【解決手段】室外熱交換器11は、左右方向に間隔をおいて配置されたヘッダタンク30,31と、両ヘッダタンク30,31間に設けられた熱交換コア部40とからなる。熱交換コア部40が、複数の扁平状冷媒流通管41およびフィン42を備えている。冷媒流通管41が、左右両端部から左右方向の中間部に向かって斜め下方に傾斜した左右両傾斜部411,412を有し、かつ左右両傾斜部411,412の連接部分が最も下方に位置する略Ｖ形である。冷媒流通管41の上面の前端寄りの部分に、上方に開口しかつ左端部から右端部に至る排水溝416が形成されている。冷媒流通管41に、排水溝416を冷媒流通管41の下方に通じさせる開口部が左右方向に間隔をおいて複数形成されている。【選択図】図２

Description

この発明は、冷房運転モード、暖房運転モードおよび除霜運転モードを有する車両用空調装置のヒートポンプ式冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、前記３つの運転モードにおいて風が室外熱交換器を通過する際の通風方向（図１に矢印Ｘで示す方向）の風上側、たとえば車両用空調装置が搭載される車両の前側、（図２の紙面表側、図３の右側）を前、これと反対側を後といい、前方から後方を見た際の上下、左右（図２の上下、左右）を上下、左右というものとする。

原動機としてエンジンおよびモータが用いられるハイブリッド自動車や、原動機としてモータが用いられる電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両に用いられる車両用空調装置として、圧縮機、車室外に配置され、かつ冷房時に圧縮機で圧縮された冷媒から熱を放熱させて凝縮させるとともに暖房時に減圧された冷媒に熱を受熱させて蒸発させる室外熱交換器、車室内に配置され、かつ冷房時に減圧された冷媒に受熱させて蒸発させる室内エバポレータ、および車室内に配置され、かつ暖房時に圧縮機で圧縮された冷媒から熱を放熱させて凝縮させる室内コンデンサを有するヒートポンプ式冷凍サイクルを備えており、室外熱交換器に、長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置された複数の冷媒流通管および隣り合う冷媒流通管どうしの間の通風間隙に配置されたフィンを有する熱交換コア部が設けられている車両用空調装置が周知である。

上述した周知の車両用空調装置においては、冬季などの暖房運転モードでの暖房時に外気温が低くなると、ヒートポンプ式冷凍サイクルの室外熱交換器のフィンおよび冷媒流通管に着霜が発生し、室外熱交換器の熱交換コア部の通風間隙が塞がれて熱交換効率が短時間で著しく低下し、その結果暖房能力が短時間で低下する。その場合、車両用空調装置は除霜運転モードに切り替えられ、室外熱交換器に高温の冷媒が流されて冷媒の有する熱によりフィンおよび冷媒流通管に付着した霜が溶かされるようになっている。しかしながら、除霜運転モードにおいて霜が溶かされることにより生じた解霜水がフィンおよび冷媒流通管に残り、再度暖房運転モードに切り替えられると、残存した解霜水が凍結して室外熱交換器の通風間隙を塞ぎ、熱交換性能を短時間で低下させるという問題があった。

このような問題を解決した室外熱交換器として、長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置された上下１対の水平状ヘッダタンクと、長手方向を上下方向に向けるとともに幅方向を前後方向に向けた状態で両ヘッダタンク間に左右方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状冷媒流通管と、隣り合う冷媒流通管どうしの間に配置されたフィンとを備えており、冷媒流通管の左右両側面に、上下方向に延びる排水溝が前後方向に間隔をおいて複数形成された室外熱交換器が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１記載の室外熱交換器によれば、全ての冷媒流通管が上下両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ているので、車両用空調装置の除霜運転モードにおいて、フィンおよび冷媒流通管の表面に発生した解霜水が、冷媒流通管に沿って下方に排水される際の排水性が向上する。

特開平９−２８０７５４号公報

ところで、車両用空調装置のヒートポンプ式冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器においては、熱交換性能を向上させるためには十分な伝熱面積を確保する必要があるが、車両によっては室外熱交換器の設置スペースの上下方向の寸法に制約があり、左右方向の寸法を大きくする必要がある。

しかしながら、特許文献１記載の室外熱交換器において左右方向の寸法を大きくすると、上下両ヘッダタンクが長くなって内容積が大きくなるとともに、冷媒流通管およびフィンの数が多くなり、製造コストの増加、冷媒封入量の増大、および全冷媒流通管への冷媒分流の不均一化による熱交換性能の低下などの問題が生じるおそれがある。

このような問題を解決するには、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された左右１対の鉛直状ヘッダタンクと、長手方向を左右方向に向けるとともに幅方向を前後方向に向けた状態で両ヘッダタンク間に上下方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状冷媒流通管と、隣り合う冷媒流通管どうしの間に配置されたフィンとを備えた室外熱交換器を用いればよいが、この場合、車両用空調装置の除霜運転モードにおいて、フィンおよび冷媒流通管の表面に発生した解霜水の排水性が十分ではなくなる。

この発明の目的は、上記問題を解決し、ヒートポンプ式冷凍サイクルに使用した場合に、解霜水の排水性が優れているとともに、特許文献１記載の室外熱交換器に比べて製造コストの増加、冷媒封入量の増大および熱交換性能の低下を抑制しうる室外熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)冷房および暖房に利用されるヒートポンプ式冷凍サイクルの室外熱交換器であって、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置されたヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に設けられた熱交換コア部とからなり、熱交換コア部が、幅方向を前後方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置されかつ左右両端部がヘッダタンクに接続された複数の扁平状冷媒流通管、および隣り合う冷媒流通管どうしの間に配置されたフィンを備えている室外熱交換器において、
冷媒流通管が、左右両端部から左右方向の中間部に向かって斜め下方に傾斜した左右両傾斜部を有し、かつ左右両傾斜部の連接部分が最も下方に位置する略Ｖ形であり、冷媒流通管の上面の前端寄りの部分に、上方に開口しかつ左端部から右端部に至る排水溝が形成され、冷媒流通管に、排水溝を冷媒流通管の下方に通じさせる開口部が左右方向に間隔をおいて複数形成されている室外熱交換器。

2)冷媒流通管の左傾斜部および右傾斜部の水平線に対する傾斜角度がそれぞれ５〜４５度である上記1)記載の室外熱交換器。

3)冷媒流通管の前端と排水溝の前端との距離が１．０〜３．０ｍｍであり、排水溝の前後方向の幅が２．０ｍｍ以上であるとともに、深さが０．５〜０．８ｍｍである上記1)または2)記載の室外熱交換器。

4)前記複数の開口部のうちの１つの開口部が、冷媒流通管における左傾斜部と右傾斜部との連接部分に形成されている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の室外熱交換器。

5)熱交換コア部のフィンが、前後方向に延びる波頂部、前後方向に延びる波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部よりなるコルゲート状であり、上下にフィンが配置されている冷媒流通管における左右両傾斜部の連接部分に形成された開口部の左右方向の範囲内に、当該冷媒流通管の上側に配置されたフィンの１つの波底部の少なくとも一部分が存在するとともに、当該冷媒流通管の下側に配置されたフィンの１つの波頂部の少なくとも一部分が存在している上記4)記載の室外熱交換器。

6)冷媒流通管が、前後方向に一定の幅を有しかつ冷媒通路が形成された本体部と、本体部の前端に一体に設けられて前方に突出しかつ冷媒通路が形成されていない突出部とを備えており、突出部の上面に排水溝が形成され、前記開口部が突出部の前端から排水溝に至る切り欠きからなる上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の室外熱交換器。

7)前記切り欠きが、冷媒流通管の突出部の前端から排水溝の後側面まで延びている上記6)記載の室外熱交換器。

8)熱交換コア部が、下端の冷媒流通管の下方に配置された端部フィンと、端部フィンの下方に配置された下サイドプレートとを備えており、下サイドプレートに排水用開口部が形成されている上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の室外熱交換器。

9)下サイドプレートが、左右両端部から左右方向の中間部に向かって斜め下方に傾斜した左右両傾斜部を有し、かつ左右両傾斜部の連接部分が最も下方に位置する略Ｖ形であり、当該連接部分に排水用開口部が形成されている上記8)記載の室外熱交換器。

上記1)〜9)の室外熱交換器によれば、ヒートポンプ式冷凍サイクルに用いられた場合、暖房時に付着した霜を除霜した際に発生した解霜水は、各冷媒流通管上に集まって排水溝内に入り、排水溝内を通って左右両傾斜部の傾斜下方に向かって流れるとともに、排水溝を流れる間に開口部を通過し、各冷媒流通管の下側に配置されたフィンに沿って流れて下方に隣接する冷媒流通管上に移行する。このような動作を繰り返すことによって、解霜水は下端の冷媒流通管上に集まって排水溝内に入り、排水溝内を通って左右両傾斜部の傾斜下方に向かって流れるとともに、排水溝を流れる間に開口部を通過して下方に流下することによって排水される。特に、暖房時の着霜は冷媒流通管およびフィンの風上側、すなわち前端側に多く発生しやすく、冷媒流通管上の前端寄りに多くの解霜水が集まりやすいが、冷媒流通管の前端寄りに排水溝が形成されているので、冷媒流通管上の前端寄りの部分に集まった多くの解霜水は上述のようにして効率良く排水される。したがって、解霜水の排水性が優れたものとなり、解霜水が氷結することによる着氷が短時間で発生することを抑制することができる。

また、左右方向の寸法を大きくした場合にも、水平状のヘッダタンクと鉛直状の冷媒流通管を備えた特許文献１記載の室外熱交換器に比べて、製造コストの増加、冷媒封入量の増大および熱交換性能の低下を抑制することが可能になる。

しかも、真っ直ぐな冷媒流通管が、一端側が上、他端側が下に位置するように全体に傾斜状態で用いられる場合に比べて、室外熱交換器の上下方向の寸法を小さくすることができる。

上記2)および3)の室外熱交換器によれば、前記解霜水を、排水溝内を通して左右両傾斜部の傾斜下方に向かって効率良く流すことが可能になる。

上記4)の室外熱交換器によれば、前記解霜水が前記排水溝内を通って左右両傾斜部の傾斜下方に向かって流れる際に、冷媒流通管の最も下方に位置する部分に至るまでの間に開口部を通って下方に流下しきれなかったとしても、左傾斜部と右傾斜部との連接部分に形成され開口部を通して確実に下方に流下させることができる。したがって、冷媒流通管上に解霜水が残ることを効果的に抑制することができる。

上記5)の室外熱交換器によれば、冷媒流通管における左傾斜部と右傾斜部との連接部分に形成された開口部を通過した解霜水は、冷媒流通管の下側に配置されたフィンに沿って下方に流れ、フィンの下方に位置する冷媒流通管の左右両傾斜部の連接部分に形成された開口部を通過することを繰り返して、室外熱交換器の下方に排水される。したがって、冷媒流通管上に解霜水が残ることを効果的に抑制することができる。

上記6)の室外熱交換器によれば、排水溝と冷媒通路とが冷媒流通管の幅方向に干渉することがないので、排水溝の幅および深さと、冷媒通路の通路断面積とを、それぞれ最適な寸法にすることが可能になる。さらに、排水溝を冷媒流通管の下方に通じさせる開口部を容易に形成することができる。

上記8)および9)の室外熱交換器によれば、下端の冷媒流通管まで到達して排水溝内に入り、排水溝内を通って左右両傾斜部の傾斜下方に向かって流れるとともに、排水溝を流れる間に開口部を通過した解霜水は、端部フィンに沿って流れて下サイドプレート上に移行し、排水用開口部を通過して室外熱交換器の下方に排水される。したがって、室外熱交換器に解霜水が残ることを効果的に抑制することができる。

この発明による室外熱交換器が用いられているヒートポンプ式冷凍サイクルを備えた車両用空調装置を示す概略図である。図１の車両用空調装置のヒートポンプ式冷凍サイクルに用いられているこの発明による室外熱交換器を示す正面図である。図２の室外熱交換器の冷媒流通管の横断面図である。図２の室外熱交換器の一部分を拡大して示す斜視図である。図２の室外熱交換器の部分拡大図である。図２の室外熱交換器の変形例を示す図５相当の図である。図５とは異なる部分を示す図２の室外熱交換器の部分拡大図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１はこの発明による室外熱交換器が用いられているヒートポンプ式冷凍サイクルを備えており、かつ冷房運転モード、暖房運転モードおよび除霜運転モードを有する車両用空調装置を概略的に示す。図２は図１の車両用空調装置のヒートポンプ式冷凍サイクルに用いられているこの発明による室外熱交換器の全体構成を示し、図３〜図７は図２の室外熱交換器の要部の構成を示す。

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

また、以下の説明において、ろう材による接合をろう付というものとする。

図１において、車両用空調装置は冷房運転モード、暖房運転モードおよび除霜運転モードを有するものであって、圧縮機(10)、車室外に配置され、かつ冷房時および除霜時に圧縮機(10)で圧縮された冷媒から熱を放熱して凝縮させるとともに暖房時に減圧された冷媒に受熱させて蒸発させる室外熱交換器(11)、車室内に配置され、かつ冷房時および除霜時に室外熱交換器(11)で凝縮させられた後に減圧された冷媒に受熱させて蒸発させる室内エバポレータ(12)、ならびに車室内に配置され、かつ冷房時および除霜時に圧縮機(10)で圧縮された冷媒を通過させるとともに暖房時に圧縮機(10)で圧縮された冷媒から放熱させて凝縮させる室内コンデンサ(13)を有するヒートポンプ式冷凍サイクル(1)と、内部に空調用空気が流れる空気通路(20)を有しかつ空気通路(20)に室内エバポレータ(12)および室内コンデンサ(13)が配置された空調ケース(2)とを備えている。

ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)は、圧縮機(10)、室外熱交換器(11)、室内エバポレータ(12)および室内コンデンサ(13)の他に、冷房時に室外熱交換器(11)で放熱して凝縮させられた冷媒を減圧する第１減圧器としての第１可変オリフィス(14)と、暖房時に室内コンデンサ(13)で放熱した冷媒を減圧する第２減圧器としての第２可変オリフィス(15)と、第２可変オリフィス(15)と並列に設けられ、かつ冷房時および除霜時に第２可変オリフィス(15)への冷媒の流れを遮断するとともに暖房時に第２可変オリフィス(15)のみに冷媒が流れるようにする開閉弁(16)と、冷房時および除霜時に室内エバポレータ(12)を通過した冷媒を気液２相に分離するとともに、暖房時のみに室外熱交換器(11)を通過した冷媒を気液２相に分離する気液分離器(17)と、これらの機器を接続し、かつこれらの機器の間で冷媒を循環させる冷媒循環路(18)とを備えている。

冷媒循環路(18)における室外熱交換器(11)の冷媒流出側と気液分離器(17)の冷媒流入側との間には、冷房時および除霜時に冷媒が流れる第１冷媒流通部(18a)と、暖房時のみに冷媒が流れる第２冷媒流通部(18b)とが並列状に設けられており、第１冷媒流通部(18a)に第１可変オリフィス(14)および室内エバポレータ(12)が配置されている。冷媒循環路(18)における室外熱交換器(11)から流出した冷媒が第１冷媒流通部(18a)と第２冷媒流通部(18b)とに分流する部分には三方弁(19)が設けられている。また、冷媒循環路(18)における室内コンデンサ(13)の冷媒流出側と室外熱交換器(11)の冷媒流入側との間には、冷房時および除霜時に冷媒が流れる第３冷媒流通部(18c)と、暖房時のみに冷媒が流れる第４冷媒流通部(18d)とが並列状に設けられており、第３冷媒流通部(18c)に開閉弁(16)が設けられ、第４冷媒流通部(18d)に第２可変オリフィス(15)が設けられている。

したがって、冷媒循環路(18)は、開閉弁(16)および三方弁(19)の働きによって、冷房時および除霜時に冷媒を圧縮機(10)、室内コンデンサ(13)、室外熱交換器(11)、第１可変オリフィス(14)、室内エバポレータ(12)および気液分離器(17)の間の冷房用回路で循環させ、暖房時に冷媒を圧縮機(10)、室内コンデンサ(13)、第２可変オリフィス(15)、室外熱交換器(11)および気液分離器(17)の間の暖房用回路で循環させる。

車両用空調装置の冷房運転モードおよび除霜運転モードにおいては、冷媒は、圧縮機(10)で圧縮された後に室内コンデンサ(13)を通過し、ついで室外熱交換器(11)に送られて室外熱交換器(11)で車両走行時に走行風として前方から後方（図１に矢印Ｘで示す方向）に流れる車室外空気に熱を放熱して凝縮し、ついで第１可変オリフィス(14)により減圧された後に室内エバポレータ(12)で空調用空気から熱を奪って蒸発し、ついで気液分離器(17)で気液分離された後に圧縮機(10)に戻される（図１の破線矢印参照）。なお、除霜運転モードにおいては、冷媒は、室外熱交換器(11)を流れる際に、自身の有する熱により室外熱交換器(11)に付着した霜を溶かす。車両用空調装置の暖房運転モードにおいては、冷媒は、圧縮機(10)で圧縮された後に室内コンデンサ(13)で空調用空気に熱を放熱して凝縮し、ついで第２可変オリフィス(15)により減圧された後に室外熱交換器(11)で車両走行時に走行風として前方から後方（図１に矢印Ｘで示す方向）に流れる車室外空気から熱を奪って蒸発し、ついで気液分離器(17)で気液分離された後に圧縮機(10)に戻される（図１の実線矢印参照）。

空調ケース(2)は、空調用空気が空調ケース(2)内の空気通路(20)に導入される空気導入部(21)と、空気導入部(21)に空調用空気を送り込む空気入口(22)と、空気通路(20)の空気流れ方向の中間部分に並列状に設けられた第１通路部分(23)および第２通路部分(24)と、空気通路(20)の２つの通路部分(23)(24)のうちのいずれか一方を流れる空調用空気量と同他方を流れる空調空気量とを調整するダンパ(25)とを備えている。さらに、図示は省略したが、空調ケース(2)には、フェイス吹き出し口、フット吹き出し口およびデフロスタ吹き出し口（いずれも図示略）が形成されている。

空調ケース(2)の空気通路(20)における第１通路部分(23)および第２通路部分(24)よりも空気導入部(21)側にヒートポンプ式冷凍サイクル(1)の室内エバポレータ(12)が配置され、第１通路部分(23)に室内コンデンサ(13)が配置されている。また、空調ケース(2)の空気導入部(21)に、空調用空気を空気入口(22)から導入するとともに空気通路(20)を通してフェイス吹き出し口、フット吹き出し口およびデフロスタ吹き出し口のうちの少なくともいずれか１つから車室内に吹き出す室内ファン(26)が配置されている。

図２に示すように、ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)の室外熱交換器(11)は、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された左右１対のアルミニウム製の鉛直状ヘッダタンク(30)(31)と、両ヘッダタンク(30)(31)間に設けられた熱交換コア部(40)とからなる。

室外熱交換器(11)において、左ヘッダタンク(30)全体が冷媒入口ヘッダ(301)になっており、左ヘッダタンク(30)の上端寄りの部分に冷媒入口ヘッダ(301)内に通じるアルミニウム製入口部材(32)がろう付されている。また、右ヘッダタンク(31)全体が冷媒出口ヘッダ(311)になっており、右ヘッダタンク(31)の下端寄りの部分に冷媒出口ヘッダ(311)内に通じるアルミニウム製出口部材(33)がろう付されている。

熱交換コア部(40)は、幅方向を前後方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置されかつ左右両端部がヘッダタンク(30)(31)に接続された複数のアルミニウム製扁平状冷媒流通管(41)と、隣り合う冷媒流通管(41)どうしの間に配置されたアルミニウム製フィン(42)と、上下両端の冷媒流通管(41)の外側に配置されたアルミニウム製端部フィン(43)と、端部フィン(43)の外側に配置されたアルミニウム製サイドプレート(44)とを備えている。

冷媒流通管(41)は、左右両端部から左右方向の中間部に向かって斜め下方に傾斜した左右両傾斜部(411)(412)を有し、かつ左右両傾斜部(411)(412)の連接部分が最も下方に位置する略Ｖ形である。冷媒流通管(41)の左傾斜部(411)および右傾斜部(412)の水平線に対する傾斜角度はそれぞれ５〜４５度で、かつ相互に等しいことが好ましい。

図３および図４に示すように、冷媒流通管(41)は、長手方向に延びる少なくとも１つ、図示の例では複数の冷媒通路(414)が形成されているとともに前後方向に一定の幅を有する本体部(413)と、本体部(413)の前端に一体に設けられて前方に突出しかつ冷媒通路が形成されていない突出部(415)とからなり、１つの真っ直ぐな扁平管を曲げることにより形成されている。冷媒流通管(41)の前端寄りの部分の上面、図示の例では突出部(415)の上面に、冷媒流通管(41)の長手方向に延びかつ上方に開口した排水溝(416)が形成されている。排水溝(416)の左右両端部は、左右両側に向かって開口している。冷媒流通管(41)の前端と排水溝(416)の前端との距離(L)は１．０〜３．０ｍｍであることが好ましく、排水溝(416)の前後方向の幅(W)が２．０ｍｍ以上であるとともに、深さ(D)が０．５〜０．８ｍｍであることが好ましい。排水溝(416)の前後方向の幅の上限は、３．０ｍｍ程度であることが好ましい。

冷媒流通管(41)に、突出部(415)の前端から排水溝(416)の後側面に至る切り欠きからなり、かつ排水溝(416)を冷媒流通管(41)の下方に通じさせる方形状の開口部(417)が左右方向に間隔をおいて複数形成されている。複数の開口部(417)のうちの１つの開口部(417)は、冷媒流通管(41)における左傾斜部(411)と右傾斜部(412)との連接部分に形成されている（図５および図６参照）。開口部(417)の左右方向の長さは３ｍｍ程度であることが好ましく、隣り合う２つの開口部(417)間の間隔は７ｍｍ程度であることが好ましい。

図４〜図６に示すように、フィン(42)は、前後方向に延びる波頂部(421)、前後方向に延びる波底部(422)、および波頂部(421)と波底部(422)とを連結する連結部(423)よりなるコルゲート状である。ここで、冷媒流通管(41)の開口部(417)の左右方向の長さと、隣り合う２つの開口部(417)間の間隔と、フィン(42)における冷媒流通管(41)の左右両傾斜部(411)(412)に位置している箇所での隣り合う波頂部(421)間のピッチとの関係は、たとえば３：７：２．８であることが好ましい。

フィン(42)は左右方向の中央部で略Ｖ形に曲げられており、フィン(42)における冷媒流通管(41)の左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に位置している箇所では、図５に示すように、隣り合う波頂部(421)間のピッチが、他の部分の隣り合う波頂部(421)間のピッチよりも狭くなっている。この場合、上下にフィン(42)が配置されている冷媒流通管(41)における左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に形成された開口部(417)の左右方向の範囲内に、当該冷媒流通管(41)の上側に配置されたフィン(42)の１つの波底部(422)が存在するとともに、当該冷媒流通管(41)の下側に配置されたフィン(42)の２つの波頂部(421)が存在する。

また、フィン(42)における冷媒流通管(41)の左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に位置している箇所では、図６に示すように、フィン(42)における冷媒流通管(41)の左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に位置している箇所では、隣り合う波底部(422)間のピッチが、他の部分の隣り合う波底部(422)間のピッチよりも広くなっていることもある。この場合、上下にフィン(42)が配置されている冷媒流通管(41)における左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に形成された開口部(417)の左右方向の範囲内に、当該冷媒流通管(41)の上側に配置されたフィン(42)の２つの波底部(422)のそれぞれ一部分が存在するとともに、当該冷媒流通管(41)の下側に配置されたフィン(42)の１つの波頂部(421)が存在する。

図７に示すように、端部フィン(43)は、フィン(42)と同様な構成であり、前後方向に延びる波頂部(431)、前後方向に延びる波底部(432)、および波頂部(431)と波底部(432)とを連結する連結部(433)よりなるコルゲート状である。

端部フィン(43)は左右方向の中央部で略Ｖ形に曲げられており、端部フィン(43)における冷媒流通管(41)の左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に位置している箇所では、図７に示すように、隣り合う波頂部(431)間のピッチが、他の部分の隣り合う波頂部(431)間のピッチよりも狭くなっている。この場合、下端の冷媒流通管(41)における左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に形成された開口部(417)の左右方向の範囲内に、端部フィン(43)の２つの波頂部(431)が存在する。また、図示は省略したが、端部フィン(42)における冷媒流通管(41)における左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に位置している箇所では、端部フィン(43)における冷媒流通管(41)の左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に位置している箇所では、隣り合う波底部(432)間のピッチが、他の部分の隣り合う波底部(432)間のピッチよりも広くなっていることもある。この場合、下端の媒流通管(41)における左右両傾斜部(411)(412)の連接部分に形成された開口部(417)の左右方向の範囲内に、端部フィン(43)の１つの波頂部(431)が存在する。

上下のサイドプレート(44)は、冷媒流通管(41)と同様に、左右両端部から左右方向の中間部に向かって斜め下方に傾斜した左右両傾斜部(441)(442)を有し、かつ左右両傾斜部(441)(442)の連接部分が最も下方に位置する略Ｖ形である。下側のサイドプレート(44)における左傾斜部(441)と右傾斜部(442)との連接部分に、前端から前後方向の中間部に至る切り欠き(443)が形成されている。そして、下サイドプレート(44)における左右両傾斜部(441)(442)の連接部分に形成された開口部(443)の左右方向の範囲内に、端部フィン(43)の１つの波底部(432)が存在するする。また、図示は省略したが、端部フィン(43)における下サイドプレート(44)の左右両傾斜部(441)(442)の連接部分に位置している箇所において、隣り合う波底部(432)間のピッチが、他の部分の隣り合う波底部(432)間のピッチよりも広くなっている場合、下サイドプレート(44)における左右両傾斜部(441)(442)の連接部分に形成された開口部(443)の左右方向の範囲内に、端部フィン(43)の２つの波底部(432)のそれぞれ一部分が存在する。

上述した構成の車両用空調装置において、車室内冷房時の冷房運転モードでは、ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)においては、三方弁(19)および開閉弁(16)の働きによって、冷媒は第１および第３冷媒流通部(18a)(18c)を通って冷媒循環路(18)を流れる。さらに、空調ケース(2)のダンパ(25)が、第１通路部分(23)への空気の流れを遮断するとともに第２通路部分(24)への空気の流れを許容する位置に切り替えられる（図１鎖線参照）。なお、車室内の冷房時にも、空調用空気が両通路部分(23)(24)を流れるようにダンパ(25)の位置が調整されることもある。このとき、車両のグリルの開口部から入った走行風（車室外空気）が、室外熱交換器(11)の熱交換コア部(40)を通過し、冷媒流通管(41)内を流れる冷媒から熱を奪う。

冷媒は、図１に破線矢印で示すように、圧縮機(10)で圧縮されて高温高圧とされた後に室内コンデンサ(13)を通過し、ついで室外熱交換器(11)で車室外空気に熱を放熱して凝縮し、ついで第１可変オリフィス(14)により減圧された後に室内エバポレータ(12)で空調ケース(2)の空気通路(20)を流れる空調用空気から熱を奪って蒸発し、ついで気液分離器(17)で分離された気相冷媒が圧縮機(10)に戻される。室内エバポレータ(12)で熱を奪われた空調用空気は、第２通路部分(24)を通って車室内に吹き出される。

また、上述した構成の車両用空調装置において、車室内暖房時の暖房運転モードでは、ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)においては、三方弁(19)および開閉弁(16)の働きによって、冷媒は第２および第４冷媒流通部(18b)(18d)を通って冷媒循環路(18)を流れる。さらに、空調ケース(2)のダンパ(25)が、第２通路部分(24)への空気の流れを遮断するとともに第１通路部分(23)への空気の流れを許容する位置に切り替えられる（図１実線参照）。なお、車室内の暖房時にも、空調用空気が両通路部分(23)(24)を流れるようにダンパ(25)の位置が調整されることもある。このとき、車両のグリルの開口部から入った走行風（車室外空気）が、室外熱交換器(11)の熱交換コア部(40)を通過して冷媒流通管(41)内を流れる冷媒に熱を与える。

冷媒は、図１に実線で示すように、圧縮機(10)で圧縮されて高温高圧とされた後に室内コンデンサ(13)内に流入し、高温高圧の冷媒が有する温熱は、室内コンデンサ(13)を流れる間に空気通路(20)の第１通路部分(23)を流れる空調用空気に放熱され、冷媒が凝縮させられる。室内コンデンサ(13)を通過して冷媒から温熱を奪った空調用空気は、第１通路部分(23)を通って車室内に吹き出される。室内コンデンサ(13)において放熱した冷媒は、第２可変オリフィス(15)により減圧された後に、室外熱交換器(11)において車室外空気から熱を奪って蒸発し、ついで気液分離器(17)において分離された気相冷媒が圧縮機(10)に戻される。

このような車室内の暖房時において、車室外空気の温度が低温の場合に、室外熱交換器(11)に着霜が発生して冷媒流通管(41)およびフィン(42)に霜が付着し、霜が成長することにより室外熱交換器(11)を通過する車室外空気に対する通気抵抗が上昇し、室外熱交換器(11)の熱交換性能が著しく低下する。

このような着霜が発生した場合、車両用空調装置は除霜運転モードに切り替えられる。除霜運転モードでは、ヒートポンプ式冷凍サイクル(1)においては、上述した冷房運転モードの場合と同様に、三方弁(19)および開閉弁(16)の働きによって、冷媒は第１および第３冷媒流通部(18a)(18c)を通って冷媒循環路(18)を流れる。また、空調ケース(2)のダンパ(25)が、第２通路部分(24)への空気の流れを遮断するとともに第１通路部分(23)への空気の流れを許容する位置に切り替えられる。なお、車両用空調装置の除霜運転モードにおいても、空調用空気が両通路部分(23)(24)を流れるようにダンパ(25)の位置が調整されることもある。

冷媒は、冷房運転モードの場合と同様に、圧縮機(10)で圧縮されて高温高圧とされた後に室内コンデンサ(13)を通過し、ついで室外熱交換器(11)で車室外空気に熱を放熱して凝縮し、ついで第１可変オリフィス(14)により減圧された後に室内エバポレータ(12)で空調ケース(2)の空気通路(20)を流れる空調用空気から熱を奪って蒸発し、ついで気液分離器(17)で分離された気相冷媒が圧縮機(10)に戻される。室内エバポレータ(12)において空調用空気から熱を奪うとともに、圧縮機(10)で圧縮された冷媒が、室外熱交換器(11)の冷媒流通管(41)を流れる間に、冷媒の有する熱により冷媒流通管(41)およびフィン(42)に付着した霜が溶かされる。

霜が溶けることにより発生した解霜水は、冷媒流通管(41)の上面に集まって排水溝(416)内に入り、排水溝(416)内を通って左右両傾斜部(411)(412)の傾斜下方に向かって流れるとともに、排水溝(416)を流れる間に開口部(417)を通過し、各冷媒流通管(41)の下側に配置されたフィン(42)に沿って流れて下方に隣接する冷媒流通管(41)上に移行する。また、排水溝(416)内を流れる間に開口部(417)を通過しきれなかった解霜水は、左右両傾斜部(411)(412)の連接部分の開口部(417)を通過し、各冷媒流通管(41)の下側に配置されたフィン(42)に沿って流れて下方に隣接する冷媒流通管(41)上に移行する。このような動作を繰り返すことによって、解霜水は下端の冷媒流通管(41)上に集まる。下端の冷媒流通管(41)上に集まった解霜水は排水溝(416)内に入り、排水溝(416)内を通って左右両傾斜部(411)(412)の傾斜下方に向かって流れるとともに、排水溝(416)を流れる間に開口部(417)を通過し、端部フィン(43)に沿って流れて下サイドプレート(44)上に移行する。下サイドプレート(44)上に移行した解霜水は、左右両傾斜部(441)(442)の傾斜下方に向かって流れ、開口部(443)を通過して室外熱交換器(11)の下方に排水される。特に、暖房時の着霜は冷媒流通管(41)およびフィン(42)の風上側、すなわち前端側に多く発生しやすく、冷媒流通管上(41)の前端寄りに多くの解霜水が集まりやすいが、冷媒流通管(41)の前端寄りに排水溝(416)が形成されているので、冷媒流通管(41)上の前端寄りの部分に集まった多くの解霜水は上述のようにして効率良く排水される。こうして、室外熱交換器(11)の除霜が行われる。

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

(1)：ヒートポンプ式冷凍サイクル
(11)：室外熱交換器
(30)(31)：ヘッダタンク
(40)：熱交換コア部
(41)：冷媒流通管
(411)(412)：傾斜部
(413)：本体部
(414)：冷媒通路
(415)：突出部
(416)：排水溝
(417)：開口部
(42)：フィン
(421)：波頂部
(422)：波底部
(423)：連結部
(43)：端部フィン
(44)：下サイドプレート
(441)(442)：傾斜部
(443)：開口部

Claims

冷房および暖房に利用されるヒートポンプ式冷凍サイクルの室外熱交換器であって、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置されたヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に設けられた熱交換コア部とからなり、熱交換コア部が、幅方向を前後方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置されかつ左右両端部がヘッダタンクに接続された複数の扁平状冷媒流通管、および隣り合う冷媒流通管どうしの間に配置されたフィンを備えている室外熱交換器において、
冷媒流通管が、左右両端部から左右方向の中間部に向かって斜め下方に傾斜した左右両傾斜部を有し、かつ左右両傾斜部の連接部分が最も下方に位置する略Ｖ形であり、冷媒流通管の上面の前端寄りの部分に、上方に開口しかつ左端部から右端部に至る排水溝が形成され、冷媒流通管に、排水溝を冷媒流通管の下方に通じさせる開口部が左右方向に間隔をおいて複数形成されている室外熱交換器。
冷媒流通管の左傾斜部および右傾斜部の水平線に対する傾斜角度がそれぞれ５〜４５度である請求項１記載の室外熱交換器。
冷媒流通管の前端と排水溝の前端との距離が１．０〜３．０ｍｍであり、排水溝の前後方向の幅が２．０ｍｍ以上であるとともに、深さが０．５〜０．８ｍｍである請求項１または２記載の室外熱交換器。
前記複数の開口部のうちの１つの開口部が、冷媒流通管における左傾斜部と右傾斜部との連接部分に形成されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の室外熱交換器。
熱交換コア部のフィンが、前後方向に延びる波頂部、前後方向に延びる波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部よりなるコルゲート状であり、上下にフィンが配置されている冷媒流通管における左右両傾斜部の連接部分に形成された開口部の左右方向の範囲内に、当該冷媒流通管の上側に配置されたフィンの１つの波底部の少なくとも一部分が存在するとともに、当該冷媒流通管の下側に配置されたフィンの１つの波頂部の少なくとも一部分が存在している請求項４記載の室外熱交換器。
冷媒流通管が、前後方向に一定の幅を有しかつ冷媒通路が形成された本体部と、本体部の前端に一体に設けられて前方に突出しかつ冷媒通路が形成されていない突出部とを備えており、突出部の上面に排水溝が形成され、前記開口部が突出部の前端から排水溝に至る切り欠きからなる請求項１〜５のうちのいずれかに記載の室外熱交換器。
前記切り欠きが、冷媒流通管の突出部の前端から排水溝の後側面まで延びている請求項６記載の室外熱交換器。
熱交換コア部が、下端の冷媒流通管の下方に配置された端部フィンと、端部フィンの下方に配置された下サイドプレートとを備えており、下サイドプレートに排水用開口部が形成されている請求項１〜７のうちのいずれかに記載の室外熱交換器。
下サイドプレートが、左右両端部から左右方向の中間部に向かって斜め下方に傾斜した左右両傾斜部を有し、かつ左右両傾斜部の連接部分が最も下方に位置する略Ｖ形であり、当該連接部分に排水用開口部が形成されている請求項８記載の室外熱交換器。