WO2021002288A1

WO2021002288A1 - 空気調和ユニット、熱交換器、および空気調和機

Info

Publication number: WO2021002288A1
Application number: PCT/JP2020/025205
Authority: WO
Inventors: 知樹羽瀬; 秀哲立野井; 中川　信也; 片山　康雄
Original assignee: 三菱重工サーマルシステムズ株式会社
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-01-07
Also published as: JP2021008981A; EP3995774A4; CN114072297B; EP3995774A1; US20220364762A1; JP7329373B2; CN114072297A

Abstract

空気調和ユニットの複数の吹出口への適温の空気の供給を実現可能な熱交換器、その熱交換器を備えた空気調和ユニットおよび空気調和機を提供すること。　本発明の空気調和ユニット１０は、空気とクーラントとを熱交換させる熱交換器２０と、送風機１１と、空気流出部１２とを備える。熱交換器２０は、クーラントが流れる複数のチューブ２１と、入口ヘッダ２３と、出口ヘッダ２４と、フィン２２とを備える。入口ヘッダ２３は、相対的に温度が低いクーラントが流入可能な低温側クーラント流入部２３１と、相対的に温度が高いクーラントが流入可能な高温側クーラント流入部２３２とを含む。低温側クーラント流入部２３１と高温側クーラント流入部２３２とは、熱交換器を通過する空気の流れの方向Ｄ１において互いにシフトし、かつ、空気の流れの方向Ｄ１に対して交差した交差方向Ｄ２において互いにシフトしている。

Description

空気調和ユニット、熱交換器、および空気調和機

　本発明は、空気調和ユニット、熱交換器、および空気調和機に関する。

　車両に搭載される空気調和機は、車室内に設置されるＨＶＡＣ（Heating, Ventilating, Air Conditioning）と呼ばれる空気調和ユニットを含んで構成されている。
　ＨＶＡＣは、例えば特許文献１に記載されているように、外気または内気を吸入し、ダクトを通じて空気吹出口から空気を吹き出す送風機と、冷媒系から冷媒が供給される第１の熱交換器（エバポレータ）と、クーラント系から温水であるエンジン冷却水が熱源として供給される第２の熱交換器（ヒータコア）とを備えている。エバポレータは、冷媒と空気とを熱交換させることにより空気を冷却および除湿する。ヒータコアは、温水と空気とを熱交換させることにより空気を加熱する。ＨＶＡＣは、これらの熱交換器を経た空気を混合させることで温度調整し、デフロスト、フェイス、およびフットの各空気吹出口から吹き出す。

　ＨＶＡＣのダクト内には、エバポレータを通過した空気をヒータコアに流入させる流路が設定されており、この流路を流れる空気の流量が、エバポレータとヒータコアとの間に配置されるエアミックスダンパの開度調整により調整される。エバポレータのみを経た相対的に低温の空気と、エバポレータおよびヒータコアを経た相対的に高温の空気とが、ダクト内の所定領域で混合され、各吹出口へと分配される。

特開２００６－１４３０８１号公報

　特許文献１に記載されたＨＶＡＣユニットのように２つの熱交換器を備える場合は、図９に示すように、エアミックスダンパ９３を設置するためのスペースや、エバポレータ９１およびヒータコア９２よりも下流で空気が混合される領域９４がユニットの内部に必要となる。
　ここで、ダクトの終端の近傍に位置する混合領域９４から、フェイス（FACE）、デフロスト（DEF）、およびフット（FOOT）の各吹出口に向けて空気を導く必要があるため、各吹出口に適温の空気を供給することが難しい場合がある。混合領域９４を広く確保することができなければ、混合領域９４から、異なる温度域の空気がそれぞれ各吹出口に向けて流れる流路を適切に設定することが難しい。

　以上より、本発明は、ＨＶＡＣユニット等の空気調和ユニットにおいて複数の吹出口への適温の空気の供給を実現可能な熱交換器、その熱交換器を備えた空気調和ユニットおよび空気調和機を提供することを目的とする。

　本発明の空気調和ユニットは、空気とクーラントとを熱交換させる熱交換器と、熱交換器に空気を供給する送風機と、熱交換器を経た空気を空気調和ユニットから流出させる空気流出部と、を備え、熱交換器は、積層されてそれぞれの内部をクーラントが流れる複数のチューブと、クーラントが流れる方向における複数のチューブの上流側の端部に連通する入口ヘッダと、クーラントが流れる方向における複数のチューブの下流側の端部に連通する出口ヘッダと、複数のチューブに熱的に結合したフィンと、を備える。
　そして、本発明においては、入口ヘッダは、相対的に温度が低いクーラントが流入可能な低温側クーラント流入部と、相対的に温度が高いクーラントが流入可能な高温側クーラント流入部と、を含み、低温側クーラント流入部と高温側クーラント流入部とは、熱交換器を通過する空気の流れの方向において互いにシフトし、かつ、空気の流れの方向に対して交差した交差方向において互いにシフトしていることを特徴とする。

　本発明の空気調和ユニットにおいて、低温側クーラント流入部は、高温側クーラント流入部に対して、空気の流れの上流側にシフトしていることが好ましい。

　本発明の空気調和ユニットにおいて、空気流出部は、相対的に温度が低い空気を流出させる低温側空気流出部と、相対的に温度が高い空気を流出させる高温側空気流出部と、を含むことが好ましい。

　本発明の空気調和ユニットは、車両の室内の空調に用いられ、空気流出部は、低温側空気流出部と、高温側空気流出部と、相対的に中間の温度の空気を流出させる中温空気流出部と、を含み、低温側空気流出部、中温空気流出部、および高温側空気流出部は、空気流に対する前記交差方向にシフトしており、低温側空気流出部は、顔用の空気吹出口に対応し、中温空気流出部は、窓用の空気吹出口に対応し、高温側空気流出部は、足用の空気吹出口に対応していることが好ましい。

　本発明の空気調和ユニットにおいて、熱交換器は、空気の流れの方向において、一部が相対的に上流側に位置し、他の部分が相対的に下流側に位置するように湾曲した形状を呈することが好ましい。

　本発明の空気調和ユニットにおいて、入口ヘッダおよび出口ヘッダは、空気の流れの方向に配列された複数列のチューブと連通し、入口ヘッダの内部は、低温側クーラント流入部からクーラントが流入可能な低温側区画と、高温側クーラント流入部からクーラントが流入可能な高温側区画とに区分され、低温側区画は、空気の流れの方向の上流側または下流側の列のチューブと連通し、高温側区画は、他の列のチューブと連通し、低温側区画と高温側区画との間のクーラントの移動が許容されていることが好ましい。

　また、本発明は、空気とクーラントとを熱交換させる熱交換器であって、積層されてそれぞれの内部をクーラントが流れる複数のチューブと、クーラントが流れる方向における複数のチューブの上流側の端部に連通する入口ヘッダと、クーラントが流れる方向における複数のチューブの下流側の端部に連通する出口ヘッダと、複数のチューブに熱的に結合したフィンと、を備え、入口ヘッダは、相対的に温度が低いクーラントが流入する低温側クーラント流入部と、相対的に温度が高いクーラントが流入する高温側クーラント流入部と、を含み、低温側クーラント流入部と高温側クーラント流入部とは、熱交換器を通過する空気の流れの方向において互いにシフトし、かつ、空気の流れの方向に対して交差した交差方向において互いにシフトしていることを特徴とする。

　さらに、本発明の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、減圧部、および蒸発器を含む冷媒回路と、クーラントと凝縮器を流れる冷媒とを熱交換させる高温側熱交換器を含む高温側クーラント回路と、クーラントと蒸発器を流れる冷媒とを熱交換させる低温側熱交換器を含む低温側クーラント回路と、高温側クーラント回路および低温側クーラント回路の少なくとも一方からクーラントが供給される第１熱交換器と、高温側クーラント回路および低温側クーラント回路の少なくとも一方からクーラントが供給される第２熱交換器と、を備え、第１熱交換器は、上述の空気調和ユニットの熱交換器であり、低温側クーラント流入部には、低温側クーラント回路からクーラントが流入可能であり、高温側クーラント流入部には、高温側クーラント回路からクーラントが流入可能であることを特徴とする。

　本発明の空気調和機は、車両の室内の空調に用いられ、空気調和ユニットの空気流出部は、室内に空気を吹き出す吹出口に対応していることが好ましい。

　本発明によれば、相対的に温度が異なるクーラントをそれぞれ流入させる低温側クーラント流入部と高温側クーラント流入部とを熱交換器の入口ヘッダに備え、それらのクーラント流入部が空気の流れの方向においてシフトしていることにより、低温側クーラント流入部および高温側クーラント流入部のそれぞれから入口ヘッダ内に流入したクーラントが、流入した流入部から近いチューブに偏って流れ込む。
　そのため、各チューブを流れるクーラントにチューブの段方向における温度の勾配が与えられるので、熱交換器に供給されて各チューブを流れるクーラントとの間で熱を授受する空気にも、同様の温度勾配が与えられることとなる。
　そうすると、熱交換器の下流側に隣接した領域から、適切な位置を選択可能な空気流出部を通じて適温の空気を流出させ、温調空気が供給される複数の供給先へ、各供給先に適した温度域の空気を容易にかつ確実に分配することができる。

本発明の第１実施形態に係る空気調和ユニットの内部を示す図である。図１に示す熱交換器を風上側から模式的に示す斜視図である。（ａ）は、図２に示す熱交換器を単純化された形状に示すと共に、熱交換器を経て空気調和ユニットから流出する空気の流れと、車室内の空気の吹出口との対応を模式的に示す図である。（ｂ）は、熱交換器の入口ヘッダに流入する低温側クーラント流入部および高温側クーラント流入部の位置に基づいて熱交換器に与えられる温度勾配の一例を示す模式図である。図１に示す空気調和ユニットを含む車両用の空気調和機の回路構成の一例を示す図である。（ａ）および（ｂ）は、図４に示す空気調和機の各運転モードに対応するクーラントの流れを説明するための図である。（ａ）は強冷房モードを示し、（ｂ）は弱冷房モードを示している。（ａ）および（ｂ）は、図４に示す空気調和機の各運転モードに対応するクーラントの流れを説明するための図である。（ａ）は弱暖房・除湿暖房モードを示し、（ｂ）は強暖房モードを示している。（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る熱交換器を示す図である。（ａ）は、熱交換器を風上側から示す斜視図であり、（ｂ）は、熱交換器を上方から示す平面図である。第２実施形態の熱交換器を経て空気調和ユニットから流出する空気の流れと、車室内の空気の吹出口との対応を模式的に示す図である。この熱交換器に与えられる温度勾配の一例を等温線により示している。従来の車両用の空気調和ユニットの内部を示す図である。

　以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
　図１～図６を参照し、空気調和ユニット１０、および空気調和ユニット１０を構成する熱交換器２０について説明する。空気調和ユニット１０および熱交換器２０は、以下に説明するように、例えば、車両の室内の空調に用いることができる。空気調和ユニット１０を備える空気調和機１（図４）は、例えば、車両に搭載される。空気調和ユニット１０は、車室内Ｉｎ（図４）に設けられる。

　図１に示す空気調和ユニット１０は、図４に示す空気調和機１を構成することができる。まず、空気調和ユニット１０について説明した後、空気調和機１について説明する。

＜空気調和ユニット＞
　空気調和ユニット１０（図１）は、空気とクーラントとを熱交換させる熱交換器２０（第１熱交換器）と、熱交換器２０に空気を供給する送風機１１と、熱交換器２０を経た空気を空気調和ユニット１０から流出させる空気流出部１２（１２１～１２３）と、内側に熱交換器２０が配置されるダクト１３とを備えている。ダクト１３は、空気調和ユニット１０のケースを兼ねている。

　空気調和ユニット１０に備えられる熱交換器２０は、１つで足りる。図９に示す従来例のＨＶＡＣユニットが２つの熱交換器（９１，９２）を備えているのとは異なり、空気調和ユニット１０は、１つの熱交換器２０のみを備えている。空気調和ユニット１０は、図９に示すＨＶＡＣユニットが備えているエアミックスダンパ９３および混合領域９４に相当する要素を備えていない。

　空気調和ユニット１０は、所謂ＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）と称されるものであり、車室内部の冷房、暖房、除湿、および換気の機能を有している。この空気調和ユニット１０は、車両のインストゥルメントパネル等の室内パネルの内側に設置することができる。設置された空気調和ユニット１０の姿勢に関し、例えば、図１の上側および下側がそれぞれ、鉛直方向における空気調和ユニット１０の上側および下側に該当し、図１の左側が車両進行方向における前側に該当し、図１の右側が車両進行方向における後側に該当する。但し、これに限らず、空気調和ユニット１０を適宜な姿勢で設置することができる。

　空気調和ユニット１０は、送風機１１により吸入した空気を熱交換器２０に供給し、熱交換器２０を経ることで温度が調整された空気を空気流出部１２から流出させる。図１に、送風機１１から空気流出部１２までの空気の流れを実線の矢印で模式的に示している。空気流出部１２から流出した空気は、室内パネル等に設けられた複数の吹出口３１～３３（図３）まで図示しない流路を通り、車室の内部に吹き出される。

　吹出口３１～３３（図３）は、例えば、乗員の顔に向けて空気を吹き出す顔用の吹出口３１と、車両の窓に向けて空気を吹き出す窓用の吹出口３２と、乗員の足に向けて空気を吹き出す足用の吹出口３３とからなる。これらの吹出口３１～３３は、顔、窓、足等の供給先に向けて温調空気が効率よく供給されるように、車室のパネル等における設置位置が定められることが好ましい。

　空気調和ユニット１０によれば、各吹出口３１～３３を通じて、供給先毎に適温の空気を供給することができる。顔用の吹出口３１から吹き出される空気の適温をＴ１、窓用の吹出口３２から吹き出される空気の適温をＴ２、足用の吹出口３３から吹き出される空気の適温をＴ３とすると、これらの相対的な関係は、典型的には、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３である。空調を行う上で好ましいとされる頭寒足熱に照らすと、Ｔ１＜Ｔ３である。

（送風機）
　送風機１１（ブロワ）は、図示しないモータの駆動力により回転駆動されることで、吸入部１１Ａ（図４）から、空気調和ユニット１０の外気／内気モードの選択に応じて、車外の空気（外気）または車内の空気（内気）を吸入する。送風機１１により吸入された空気は、吐出部１１Ｂ（図１）からダクト１３の内側へ吐出され、熱交換器２０に供給される。

（熱交換器）
　熱交換器２０（図１～図３）は、送風機１１から供給される空気と、図４に示すクーラント回路ＣＬから供給されるクーラントとを熱交換させることで、温調された空気を得る。
　後述するように、冷媒を圧縮し、外気を熱源として冷媒を熱負荷に搬送するヒートポンプサイクルである冷媒回路４０（図４）を循環する冷媒との熱交換により、高温側クーラントおよび低温側クーラントが得られ、熱交換器２０に供給される。
　クーラントは、例えば純水、ブライン等の熱媒体用液体であり、クーラントとして、車両に搭載されたエンジンを冷却する水を利用することができる。

　熱交換器２０は、図１および図２に示すように、積層された複数の扁平なチューブ２１と、複数のフィン２２と、入口ヘッダ２３と、出口ヘッダ２４とを備えている。
　各チューブ２１の内部には、クーラントが流れる。各チューブ２１は、クーラントが流れる方向における上流側の上流端部２１Ａから下流側の下流端部２１Ｂまで互いに平行に延びている。各チューブ２１は、図１の紙面に対して直交する方向に延びている。

　チューブ２１は、例えば、銅または銅合金、あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金等の熱伝導性に優れる金属材料を用いて、押出し成形、ロール成形等により形成することができる。フィン２２およびヘッダ２３，２４も、チューブ２１と同様の金属材料を用いて適宜な方法で成形することができる。

　フィン２２は、チューブ２１に熱的に結合し、空気とクーラントとの伝熱面積を増大させるために適宜な形状に形成され、チューブ２１と組付けられている。フィン２２は、例えば、波状に形成されてチューブ２１と交互に積層されるコルゲートタイプであってもよいし、積層された各チューブ２１に対して直交して配置されるプレートタイプであってもよい。
　ｎ本のチューブ２１と、これらのチューブ２１に組付けられた複数のフィン２２とから、第１～第ｎ段を有する熱交換コア２０Ｃが構成される。この熱交換コア２０Ｃの空気供給面２０Ａに対して、送風機１１により、チューブ２１をクーラントが流れる方向Ｄ３（図２）と交差する方向Ｄ１に空気が供給される。空気供給面２０Ａに供給された空気は、フィン２２間の隙間を通過しつつ、チューブ２１を流れるクーラントと熱交換される。
　熱交換器２０に供給された空気が熱交換器２０を通過する方向Ｄ１のことを空気流方向Ｄ１と称し、チューブ２１をクーラントが流れる方向Ｄ３のことをクーラント流方向Ｄ３と称するものとする。

　入口ヘッダ２３および出口ヘッダ２４は、チューブ２１が積層される方向（Ｄ２）に延在している。
　積層された各チューブ２１には、入口ヘッダ２３を通じてクーラントが流入し、各チューブ２１を流れたクーラントは出口ヘッダ２４を通じてクーラント回路ＣＬ（図４）へと流出する。

　入口ヘッダ２３は、第１段のチューブ２１から第ｎ段のチューブ２１までのそれぞれの上流端部２１Ａと連通する空間を内包している。入口ヘッダ２３には、各チューブ２１の上流端部２１Ａが挿入される開口が形成されている。
　出口ヘッダ２４は、第１段のチューブ２１から第ｎ段のチューブ２１までのそれぞれの下流端部２１Ｂと連通する空間を内包している。出口ヘッダ２４には、各チューブ２１の下流端部２１Ｂが挿入される開口が形成されている。
　チューブ２１、フィン２２、入口ヘッダ２３、および出口ヘッダ２４は、例えばろう付けにより相互に接合される。

　本実施形態の熱交換器２０は、全体として、熱交換器２０を空気が通過する空気流方向Ｄ１に対して湾曲した形状を呈する。具体的には、熱交換コア２０Ｃは、第１～第ｎ段の方向（積層方向）の中央部が両端部に対して空気の流れの方向の下流に向けて凸である向きに湾曲した形状を呈しており、入口ヘッダ２３および出口ヘッダ２４も同様の向きに湾曲した形状を呈している。
　熱交換器２０が湾曲していることで、空気調和ユニット１０に許容される車両等における設置スペースの制約の下、ダクト１３の内部に熱交換器２０を収まり良く配置することができる。熱交換器２０が、他の車載機器を避けるために図１に示す向きとは逆向きに湾曲していてもよい。
　但し、熱交換器２０が必ずしも湾曲している必要はない。

　熱交換器２０は、入口ヘッダ２３にクーラントが流入可能なクーラント流入部２３１，２３２（図１～図３）に主要な特徴を有している。
　入口ヘッダ２３は、温度の異なるクーラントにそれぞれ対応する低温側クーラント流入部２３１と高温側クーラント流入部２３２とを備えている。入口ヘッダ２３には、これらのクーラント流入部２３１，２３２の少なくとも一方を通じてクーラントが流入する。
　低温側クーラント流入部２３１には、後述する低温側クーラント回路６０から、相対的に温度が低いクーラントＬＣ（低温側クーラント）が流入可能である。高温側クーラント流入部２３２は、低温側クーラント流入部２３１とは独立して、後述する高温側クーラント回路５０から、相対的に温度が高いクーラントＨＣ（高温側クーラント）が流入可能である。
　クーラント流入部２３１，２３２の少なくとも一方から入口ヘッダ２３に流入したクーラントは、チューブ２１をそれぞれ流れて出口ヘッダ２４に流入し、出口ヘッダ２４に設けられたクーラント流出部２４１からクーラント回路ＣＬへと流出する。

　低温側クーラント流入部２３１と高温側クーラント流入部２３２とは、例えば図３（ａ）に模式的に示すように、空気流方向Ｄ１において互いにシフトし、かつ、空気流方向Ｄ１に対して交差した交差方向Ｄ２においても互いにシフトしている。低温側クーラント流入部２３１と高温側クーラント流入部２３２との位置のシフトに基づいて、送風機１１により熱交換器２０に供給され、チューブ２１を流れるクーラントと熱交換された空気に、交差方向Ｄ２における温度勾配が与えられる。これについては後述する。
　交差方向Ｄ２は、空気流方向Ｄ１と、クーラント流方向Ｄ３との双方に対して交差している。

　空気流方向Ｄ１のシフトに関し、空気の除湿を図るため、低温側クーラント流入部２３１が、高温側クーラント流入部２３２に対して、空気流方向Ｄ１における上流側にシフトしていることが好ましい。

（空気流出部）
　空気流出部１２（図１）は、空気が流れるダクト１３の壁に設けられた開口に相当する。熱交換器２０に供給された空気は、熱交換器２０を経ることで、空気流方向Ｄ１に対して交差した交差方向Ｄ２に温度の勾配が与えられる。そのため、熱交換器２０の下流側に隣接した交差方向Ｄ２に延在する領域１３１（図３）における吹出口３１～３３のそれぞれに適した温度域の位置から、各吹出口３１～３３に向けて、吹出口３１～３３のそれぞれに適した温度の空気を流出させることが可能である。
　空気流出部１２は、熱交換器２０を経た相対的に異なる温度域の空気をそれぞれ、顔用の吹出口３１、窓用の吹出口３２、および足用の吹出口３３に向けて流出させる。

　空気流出部１２は、複数の吹出口３１～３３に個別に対応する複数の空気流出部１２１～１２３からなる。具体的に、空気流出部１２は、相対的に温度が低い空気を流出させる低温側空気流出部１２１と、相対的に中間の温度の空気を流出させる中温空気流出部１２２と、相対的に温度が高い空気を流出させる高温側空気流出部１２３とからなる。これらの空気流出部１２１～１２３は、それぞれ相互に独立した開口であり、対応する吹出口に適した温度の空気を領域１３１から取り出せる位置を選択してダクト１３に設けられている。なお、空気流出部１２１～１２３は、必ずしも相互に独立していなくてもよく、位置の近接するものに関しては、一つの開口に統合することも許容される。
　空気流出部１２１～１２３のそれぞれが対応する吹出口は、頭寒足熱等を考慮して適宜に定めることができる。

　本実施形態において、低温側空気流出部１２１は顔用の吹出口３１に対応し、中温空気流出部１２２は窓用の吹出口３２に対応し、高温側空気流出部１２３は足用の吹出口３３に対応している。
　本実施形態における熱交換器２０の設置姿勢、および空気流出部１２１～１２３の位置によれば、熱交換器２０における顔用吹出口３１に近い側の温度を相対的に低く、熱交換器２０における足用吹出口３３に近い側の温度を相対的に高くできるため、頭寒足熱を実現して乗員快適性を向上させることができる。

　なお、空気流出部１２１～１２３がそれぞれ対応する吹出口は、本実施形態には限られない。

　図１に示す例では、熱交換器２０からダクト１３の終端１３Ａに向かう空気の流れの最も上流側に高温側空気流出部１２３が位置し、最も下流側に低温側空気流出部１２１が位置している。低温側空気流出部１２１および高温側空気流出部１２３がそれぞれ流出させる空気の温度域の中間の温度域の空気を流出させる中温空気流出部１２２は、高温側空気流出部１２３と低温側空気流出部１２１との間に位置している。
　ダクト１３や熱交換器２０の形状、ダクト１３における熱交換器２０の位置等に応じて、空気流出部１２１～１２３のそれぞれの位置を適切に定めることが好ましい。

　各空気流出部１２１～１２３の開口の大きさや向きは、対応する吹出口まで、圧力損失を抑えて空気がスムーズに流れるように適宜に定めることができる。

（空気調和ユニットの作用および効果）
　熱交換器２０（図１～図３）の構成に基づく空気調和ユニット１０の作用を説明する。
　熱交換器２０の入口ヘッダ２３に、低温側クーラント流入部２３１からは相対的に温度が低いクーラントＬＣが流入し、高温側クーラント流入部２３２からは相対的に温度が高いクーラントＨＣが流入する。
　上述したように、低温側クーラント流入部２３１と高温側クーラント流入部２３２とのそれぞれの位置が空気の流れの方向Ｄ１において互いにシフトし、かつ交差方向Ｄ２においても互いにシフトしているため、低温側クーラント流入部２３１および高温側クーラント流入部２３２のそれぞれから入口ヘッダ２３内に流入したクーラントは、流入した流入部２３１または２３２から近いチューブ２１に偏って流れ込む。

　例えば、図３（ａ）に示すように、低温側クーラント流入部２３１は、空気流方向Ｄ１の上流側でかつ交差方向Ｄ２の一方側（図３（ａ）の上側）に位置しているため、低温側クーラント流入部２３１から流入したクーラントＬＣは、積層されたチューブ２１のうち、主として、第１段側に配置されたチューブ２１へと流入する。
　一方、高温側クーラント流入部２３２は、低温側クーラント流入部２３１とは逆に、空気流方向Ｄ１の下流側でかつ交差方向Ｄ２の他方側（図３（ａ）の下側）に位置しているため、高温側クーラント流入部２３２から流入したクーラントＨＣは、積層されたチューブ２１のうち、主として、第ｎ段側に配置されたチューブ２１へと流入する。
　各チューブ２１をクーラント流方向Ｄ３に流れるクーラントには、段方向に温度の勾配が与えられる。そのため、送風機１１により熱交換器２０に供給され、各チューブ２１を流れるクーラントとの間で熱を授受する空気にも、同様の温度勾配が与えられることとなる。

　図３（ｂ）は、熱交換器２０において、各段のチューブ２１を流れるクーラントに存在する温度勾配を温度域毎に異なるパターンにより示している。温度域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５のそれぞれの温度の高低関係は、Ｂ１＜Ｂ２＜Ｂ３＜Ｂ４＜Ｂ５である。こうした温度勾配が、クーラントと熱を授受する空気に、熱交換器２０を通過する間に与えられるため、熱交換器２０を第１～第ｎ段までに亘り通過した直後の空気の流れＦにも、図３（ｂ）に示す温度勾配と同様の温度勾配が存在している。

　本実施形態では、上述したように、低温側クーラント流入部２３１が高温側クーラント流入部２３２に対して空気流方向Ｄ１の上流側に位置するように、クーラント流入部２３１，２３２のシフトの向きが設定されている。そのため、図３（ｂ）に示すように、熱交換器２０に供給された空気の多くが、熱交換器２０への流入時に、クーラントの温度が相対的に低い温度域Ｂ１，Ｂ２等を通過する。温度域Ｂ１，Ｂ２等におけるクーラントとの熱交換により空気が十分に冷却されることで露点温度を下げて空気から効率よく除湿した後、それよりもクーラントの温度が高い温度域Ｂ３～Ｂ５等を空気が通過することで昇温された空気が供給先に供給される。そのため、窓の曇りの防止や車室内の快適性向上に寄与することができる。

　なお、図３（ａ）および（ｂ）では、熱交換器２０を直方体状に単純化した形状に示しているが、図１および図２に示すように、湾曲している熱交換器２０についても、低温側クーラント流入部２３１と高温側クーラント流入部２３２とのそれぞれの位置が互いにシフトしていることに基づいて、図３（ｂ）に示すものと同様の温度勾配が熱交換器２０を経た空気に与えられる。
　なお、熱交換器２０は、実際に、直方体状に形成されていてもよい。

　上述したように、低温側クーラント流入部２３１と高温側クーラント流入部２３２とが空気流方向Ｄ１および交差方向Ｄ２においてシフトしていると、熱交換器２０の下流側に隣接した領域１３１に温度勾配が与えられている。第１～第ｎ段までの段方向、つまり、交差方向Ｄ２の広い範囲に亘る領域１３１において、空気温度が分布している。

　例えば、図９に示すように、２つの熱交換器（９１，９２）を備えたＨＶＡＣユニットにおいては、ユニットの体積の制約から、ダクトの終端近傍に位置する混合領域９４を拡大することが難しい。こうした混合領域９４から、熱交換器９１のみを得た空気と熱交換器９１，９２の両方を経た空気との混合により得られた異なる温度域の空気を各吹出口へと分配せざるを得ないとすれば、適温の空気を各吹出口に分配することが難しい場合がある。
　それに対して、本実施形態の領域１３１からは、適切な位置を選択してダクト１３に設けられた空気流出部１２（１２１～１２３）を通じて適温の空気を流出させ、温調空気が供給される複数の供給先へ、供給先毎に適した温度域の空気を容易にかつ確実に分配することができる。

　また、図９に示す構成では、ＨＶＡＣユニットにおける上端に位置する混合領域９４から、車室における下方に位置する足用の吹出口までが遠いので、吹出口に必要な風量に見合う流路の確保が難しい場合がある。
　それに対して本実施形態でのように、図１の紙面の上下方向に従って、熱交換器２０が概ね上下方向に延在するように配置されている場合は、高温側空気流出部１２３が、空気流出部１２１～１２３のうち最も下方に位置しており、車室において通常は下方に位置する足用の吹出口３３の位置と近い。そのため、圧力損失を抑えて、高温側空気流出部１２３から足用の吹出口３３に十分な風量の空気を供給することができる。

＜空気調和機＞
　次に、図４を参照し、空気調和ユニット１０を備える空気調和機１の構成の一例を説明する。空気調和機１によれば、以下に説明するように、空気調和ユニット１０の熱交換器２０に低温側クーラント（例えば冷水）および高温側クーラント（例えば温水）を供給可能であることにより、空気調和ユニット１０に１つの熱交換器２０のみを与えて、冷房および暖房の機能を具備することができる。

　空気調和機１においては、蒸気圧縮式冷凍サイクルの凝縮器４３と蒸発器４９のそれぞれがクーラントと熱交換する。空気調和機１は、図４に示すように、冷媒回路４０と、高温側クーラント回路５０および低温側クーラント回路６０を含むクーラント回路ＣＬと、上述の空気調和ユニット１０と、車室外熱交換器ＣＬ１（第２熱交換器）およびファンＣＬ２と、空気調和機１の動作を制御するコントローラ７０とを備えている。また、空気調和機１には、第１調整弁Ｖ１、第２調整弁Ｖ２、第３調整弁Ｖ３、第１電磁弁ＳＶ１、および第２電磁弁ＳＶ２が設けられている。これらの弁は、コントローラ７０により制御される。

　高温側クーラント回路５０は、凝縮器４３により高温冷媒と熱交換された高温のクーラントを送液し、第１調整弁Ｖ１により、車室外熱交換器ＣＬ１と空気調和ユニット１０の熱交換器２０（車室内熱交換器）との各々に送る流量の配分を、空調負荷に応じて調整する。
　低温側クーラント回路６０は、蒸発器４９により低温冷媒と熱交換された低温のクーラントを送液し、第２調整弁Ｖ２により、車室外熱交換器ＣＬ１と熱交換器２０との各々に送る流量の配分を、空調負荷に応じて調整する。
　空気調和機１は、以上の機能を実現するために、以下に説明する構成を備える。

（冷媒回路）
　冷媒回路４０は、図４に示すように、車室外Ｏｕｔに設けられる。
　冷媒回路４０は、冷媒を圧縮する圧縮機４１と、圧縮機４１で圧縮された高温・高圧のガス冷媒と高温側クーラント回路５０を流れる高温側クーラントとの間の熱交換を行う熱交換器である凝縮器４３と、受液器４５と、受液器４５から流出する冷媒を減圧する減圧部である膨張弁４７と、膨張弁４７により減圧された冷媒と低温側クーラント回路６０を流れる低温側クーラントとの間の熱交換を行う熱交換器である蒸発器４９とを備える。

　凝縮器４３では高温・高圧となったガス冷媒が高温側クーラントと熱交換され凝縮される。このとき、ガス冷媒は凝縮熱を放出するため、冷却に使われた高温側クーラントの温度が上昇する。凝縮により冷媒は気体から液体に状態が変化し、高温・高圧の液体となる。この液冷媒は、受液器４５に流入する。

　膨張弁４７において、高温・高圧の液冷媒の流れを制限したのちに冷媒が開放されるため、冷媒の圧力が急激に下がる。そのため、蒸発器４９における冷媒の蒸発が容易となる。蒸発器４９において、冷媒は低温側クーラントから蒸発熱を奪って蒸発する。このため、低温側クーラントの温度は低下する。蒸発器４９を経た低温・低圧のガス冷媒が圧縮機４１に流入し、高温・高圧のガス冷媒に圧縮される。ガス冷媒の圧縮に加え、上述と同様に、凝縮器４３による凝縮、膨張弁４７による減圧、蒸発器４９による蒸発の各過程から冷凍サイクルが繰り返される。

（高温側クーラント回路）
　高温側クーラント回路５０は、冷媒回路４０の凝縮器４３と併設され、凝縮器４３を流れる冷媒と高温側クーラントとの間で熱交換する高温側熱交換器５１と、高温側クーラントを循環させる高温側循環ポンプ５３とを備える。

　第１調整弁Ｖ１は、高温側クーラントが熱交換器２０および車室外熱交換器ＣＬ１のいずれか一方または双方に流れるのを調整する。第１調整弁Ｖ１は、いわゆる三方弁から構成することができ、熱交換器２０および車室外熱交換器ＣＬ１に流れる高温側クーラントの配分を調整可能である。なお、調整弁は、流量を調整可能である。

　第３調整弁Ｖ３は、熱交換器２０から流出されるクーラントが高温側クーラント回路５０および低温側クーラント回路６０のいずれか一方または双方に流れるのを調整する。

　第１電磁弁ＳＶ１および第２電磁弁ＳＶ２は、高温側クーラントと低温側クーラントのいずれか一方を選択的に車室外熱交換器ＣＬ１に流入させる。
　第１電磁弁ＳＶ１は、車室外熱交換器ＣＬ１からクーラントが排熱回収器６８を介して高温側熱交換器５１に流入することを許容する又は阻止する。
　第２電磁弁ＳＶ２は、車室外熱交換器ＣＬ１からクーラントが排熱回収器６７に流入することを許容する又は阻止する。

　高温側循環ポンプ５３は、一端が高温側熱交換器５１の下流側に接続され、他端が第１調整弁Ｖ１に接続される配管ＬＨ１の流路上に設けられる。なお、この下流とは高温側クーラントが高温側熱交換器５１を流れる向きを基準としている。
　第１調整弁Ｖ１には、配管ＬＨ２の一端および配管ＬＨ３の一端が接続されている。配管ＬＨ２の他端は、車室外熱交換器ＣＬ１に接続管２７を介して接続される。配管ＬＨ３の他端は、熱交換器２０の入口ヘッダ２３（図２）に接続管２５２を介して接続される。

　高温側熱交換器５１の上流側には配管ＬＨ６の一端が接続されており、配管ＬＨ６の他端には合流点Ｃ３が設けられている。合流点Ｃ３には、配管ＬＨ４の一端および配管ＬＨ５の一端が接続されている。配管ＬＨ４の他端は、車室外熱交換器ＣＬ１に接続管２８を介して接続されるとともに、低温側クーラント回路６０の配管ＬＬ２にも接続される。配管ＬＨ４の流路上には上述した第１電磁弁ＳＶ１が設けられている。配管ＬＨ５の他端は、第３調整弁Ｖ３に接続される。第３調整弁Ｖ３は、熱交換器２０の出口ヘッダ２４（図２）に接続管２６を介して接続される。

　なお、図４において、配管ＬＨ１～配管ＬＨ６に示される矢印は、高温側クーラントが流れる向きを示している。図４においては、配管ＬＨ１～配管ＬＨ６の全てについて高温側クーラントが流れる向きを示しているが、空気調和機１の運転モードによっては、配管ＬＨ１～配管ＬＨ６のうち高温側クーラントが流れない配管も存在する。後述する配管ＬＬ１～配管ＬＬ６についても同様である。

（低温側クーラント回路）
　低温側クーラント回路６０は、冷媒回路４０の蒸発器４９と併設され、蒸発器４９を流れる冷媒と低温側クーラントとの間で熱交換する低温側熱交換器６１と、低温側クーラントを循環させる低温側循環ポンプ６３と、車室内Ｉｎより外部に排出される空気から熱を回収する排熱回収器６７，６８とを備える。
　排熱回収器６７，６８に代えて、車両機器排熱や換気排熱を回収する熱交換器や、電気ヒータを設けることもできる。

　第２調整弁Ｖ２は、低温側クーラントが熱交換器２０および車室外熱交換器ＣＬ１のいずれか一方または双方に流れるのを調整する。第２調整弁Ｖ２は、いわゆる三方弁から構成することができ、熱交換器２０および車室外熱交換器ＣＬ１に流れる低温側クーラントの配分を調整可能である。

　低温側循環ポンプ６３は、一端が低温側熱交換器６１の下流側に接続され、他端が第２調整弁Ｖ２に接続される配管ＬＬ１の流路上に設けられる。
　第２調整弁Ｖ２には、配管ＬＬ２の一端および配管ＬＬ３の一端が接続されている。配管ＬＬ２の流路上には、排熱回収器６８および第１電磁弁ＳＶ１が設けられている。配管ＬＬ２の他端は、車室外熱交換器ＣＬ１に接続管２８を介して接続される。配管ＬＬ３の他端は、熱交換器２０に接続管２５１を介して接続される。

　低温側熱交換器６１の上流側には配管ＬＬ６の一端が接続されており、配管ＬＬ６の他端には合流点Ｃ５が設けられている。合流点Ｃ５には、配管ＬＬ４の一端および配管ＬＬ５の一端が接続されている。配管ＬＬ４の他端は第３調整弁Ｖ３に接続される。また、配管ＬＬ５の他端は、車室外熱交換器ＣＬ１に接続管２７を介して接続されるとともに、高温側クーラント回路５０の配管ＬＨ２にも接続される。配管ＬＬ５の流路上には、排熱回収器６７および第２電磁弁ＳＶ２が設けられている。

（空気調和機の動作）
　空気調和機１が運転している間、高温側熱交換器５１において、高温・高圧のガス冷媒と高温側クーラントとの間の熱交換が継続して行われるとともに、低温側熱交換器６１において、膨張弁４７により減圧された冷媒と低温側クーラントとの間の熱交換が継続して行われる。
　空気調和機１は、高温側クーラントおよび低温側クーラントを熱交換器２０と車室外熱交換器ＣＬ１とに配分することにより、複数の運転モードを実現する。

　空気調和機１の運転モード毎の動作を図５および図６を参照して説明する。
　本実施形態の空気調和機１は、図５（ａ）に示す強冷房モードおよび図５（ｂ）に示す弱冷房モード、並びに、図６（ａ）に示す弱暖房・除湿暖房モードおよび図６（ｂ）に示す強暖房モードの４つのモードのいずれかで動作する。

（強冷房モード）
　強冷房モードでは、図５（ａ）に示すように、低温側クーラント回路６０により低温側クーラントだけが熱交換器２０に送られ、高温側クーラント回路５０を流れる高温側クーラントは高温側熱交換器５１と車室外熱交換器ＣＬ１との間を循環する。

　強冷房モードを実現するために、第１調整弁Ｖ１、第３調整弁Ｖ３、第２調整弁Ｖ２、第１電磁弁ＳＶ１、および第２電磁弁ＳＶ２は下記のように制御される。
　ＯＮは、流路が開いていることを意味し、ＯＦＦは、流路が閉じていることを意味する。

　第１調整弁Ｖ１：配管ＬＨ２への流路；ＯＮ　　　配管ＬＨ３への流路；ＯＦＦ
　第３調整弁Ｖ３：配管ＬＨ５への流路；ＯＦＦ　　配管ＬＬ４への流路；ＯＮ
　第２調整弁Ｖ２：配管ＬＬ２への流路；ＯＦＦ　　配管ＬＬ３への流路；ＯＮ
　第１電磁弁ＳＶ１：ＯＮ
　第２電磁弁ＳＶ２：ＯＦＦ
　図５および図６において、弁のＯＦＦによりクーラントが流れない流路区間を破線で示す。

　強冷房モードにおいて、高温側クーラントは、高温側熱交換器５１、高温側循環ポンプ５３、第１調整弁Ｖ１、および車室外熱交換器ＣＬ１をこの順序で循環する。つまり、高温側クーラントは熱交換器２０には送られず、閉じた高温側クーラント回路５０を循環する。
　強冷房モードにおいて、低温側クーラントは、低温側熱交換器６１、低温側循環ポンプ６３、第２調整弁Ｖ２、熱交換器２０、および第３調整弁Ｖ３をこの順序で循環する。低温側クーラントは車室外熱交換器ＣＬ１には送られない。
　以上より、強冷房モードでは、低温側クーラントだけが熱交換器２０に送られ、車室内Ｉｎの冷房が実現される。

（弱冷房モード）
　強冷房モードと比べて冷房の程度が弱い弱冷房モードでは、図５（ｂ）に示すように、低温側クーラント回路６０により低温側クーラントが熱交換器２０に送られるとともに、高温側クーラント回路５０により高温側クーラントの一部が熱交換器２０に送られ、高温側クーラントの残りは車室外熱交換器ＣＬ１に送られる。

　弱冷房モードを実現するために、第１調整弁Ｖ１、第３調整弁Ｖ３、第２調整弁Ｖ２、第１電磁弁ＳＶ１、および第２電磁弁ＳＶ２は下記のように制御される。
　第１調整弁Ｖ１および第３調整弁Ｖ３におけるＯＮは、空調負荷に応じてクーラントの流量を適切に配分するため、所定の開度が与えられることを意味している。

　第１調整弁Ｖ１：配管ＬＨ２への流路；ＯＮ　　　配管ＬＨ３への流路；ＯＮ
　第３調整弁Ｖ３：配管ＬＨ５への流路；ＯＮ　　　配管ＬＬ４への流路；ＯＮ
　第２調整弁Ｖ２：配管ＬＬ２への流路；ＯＦＦ　　配管ＬＬ３への流路；ＯＮ
　第１電磁弁ＳＶ１：ＯＮ
　第２電磁弁ＳＶ２：ＯＦＦ

　弱冷房モードにおいて、高温側クーラントは、高温側熱交換器５１、高温側循環ポンプ５３、第１調整弁Ｖ１、熱交換器２０、および第３調整弁Ｖ３をこの順序で循環するとともに、高温側熱交換器５１、高温側循環ポンプ５３、第１調整弁Ｖ１、および車室外熱交換器ＣＬ１をこの順序で循環する。
　弱冷房モードにおいて、低温側クーラントは、強冷房モード時と同様に循環する。

（弱暖房・除湿暖房モード）
　弱暖房・除湿暖房モードでは、図６（ａ）に示すように、高温側クーラント回路５０により高温側クーラントが熱交換器２０に送られるとともに、低温側クーラント回路６０を流れる低温側クーラントの一部が熱交換器２０に送られ、低温側クーラントの残りは車室外熱交換器ＣＬ１に送られる。

　弱暖房・除湿暖房モードでも、弱冷房モードと同様に、熱交換器２０に低温側クーラントおよび高温側クーラントの双方が供給される。但し、弱暖房・除湿暖房モードでは、弱冷房モードと比べて熱交換器２０に供給される低温側クーラントの流量が少なく、逆に、高温側クーラントの流量は多い。弱暖房・除湿暖房モードでは、低温側クーラントが熱交換器２０に供給されない強暖房モード（図６（ｂ））と比べて暖房の程度が弱い。

　弱暖房・除湿暖房モードを実現するために、第１調整弁Ｖ１、第３調整弁Ｖ３、第２調整弁Ｖ２、第１電磁弁ＳＶ１、および第２電磁弁ＳＶ２は下記のように制御される。
　第２調整弁Ｖ２および第３調整弁Ｖ３におけるＯＮは、空調負荷に応じてクーラントの流量を適切に配分するため、所定の開度が与えられることを意味している。

　第１調整弁Ｖ１：配管ＬＨ２への流路；ＯＦＦ　　配管ＬＨ３への流路；ＯＮ
　第３調整弁Ｖ３：配管ＬＨ５への流路；ＯＮ　　　配管ＬＬ４への流路；ＯＮ
　第２調整弁Ｖ２：配管ＬＬ２への流路；ＯＮ　　　配管ＬＬ３への流路；ＯＮ
　第１電磁弁ＳＶ１：ＯＦＦ
　第２電磁弁ＳＶ２：ＯＮ

　弱暖房・除湿暖房モードにおいて、高温側クーラントは、高温側熱交換器５１、高温側循環ポンプ５３、第１調整弁Ｖ１、熱交換器２０、および第３調整弁Ｖ３をこの順序で循環する。
　弱暖房・除湿暖房モードにおいて、低温側クーラントは、低温側熱交換器６１、低温側循環ポンプ６３、第２調整弁Ｖ２、熱交換器２０、および第３調整弁Ｖ３をこの順序で循環するとともに、低温側熱交換器６１、低温側循環ポンプ６３、第２調整弁Ｖ２、排熱回収器６８、車室外熱交換器ＣＬ１、および排熱回収器６７をこの順序で循環する。

（強暖房モード）
　強暖房モードでは、図６（ｂ）に示すように、高温側クーラント回路５０により高温側クーラントだけが熱交換器２０に送られ、低温側クーラント回路６０を流れる低温側クーラントは低温側熱交換器６１と車室外熱交換器ＣＬ１との間を循環する。

　強暖房モードを実現するために、第１調整弁Ｖ１、第３調整弁Ｖ３、第２調整弁Ｖ２、第１電磁弁ＳＶ１、および第２電磁弁ＳＶ２は下記のように制御される。

　第１調整弁Ｖ１：配管ＬＨ２への流路；ＯＦＦ　　配管ＬＨ３への流路；ＯＮ
　第３調整弁Ｖ３：配管ＬＨ５への流路；ＯＮ　　　配管ＬＬ４への流路；ＯＦＦ
　第２調整弁Ｖ２：配管ＬＬ２への流路；ＯＮ　　　配管ＬＬ３への流路；ＯＦＦ
　第１電磁弁ＳＶ１：ＯＦＦ
　第２電磁弁ＳＶ２：ＯＮ

　強暖房モードにおいて、高温側クーラントは、高温側熱交換器５１、高温側循環ポンプ５３、第１調整弁Ｖ１、熱交換器２０、および第３調整弁Ｖ３をこの順序で循環する。
　強暖房モードにおいて、低温側クーラントは、低温側熱交換器６１、低温側循環ポンプ６３、第２調整弁Ｖ２、排熱回収器６８、車室外熱交換器ＣＬ１、および排熱回収器６７をこの順序で循環する。
　以上より、強暖房モードでは、高温側クーラントだけが熱交換器２０に送られ、車室内Ｉｎの暖房が実現される。

（空気調和機による効果）
　本実施形態の空気調和機１によれば、高温側クーラント回路５０により冷媒回路４０の冷媒と熱交換されることで加熱された高温側クーラントと、低温側クーラント回路６０により冷媒回路４０の冷媒と熱交換されることで冷却された低温側クーラントとの一方または双方が熱交換器２０に供給される。空気調和機１によれば、空気調和ユニット１０に熱交換器２０が１つだけしか設けられていなくても、上述したように冷房および暖房を行うことができる。
　つまり、空気調和機１によれば、暖房および冷房の機能を備えつつ、空気調和ユニット１０に必要な熱交換器２０を１つに抑えることができるため、空気調和ユニット１０を小型化することができる。図１に示す空気調和ユニット１０と、図９に示すＨＶＡＣユニットとを比較すれば明らかであるように、空気調和ユニット１０の体積は、２つの熱交換器（９１，９２）を備えたＨＶＡＣユニットの体積と比べて、図９に網掛けパターンで示す領域の分だけ小さい。

　また、空気調和機１によれば、熱交換器２０が１つだけであるから、エアミックスダンパ（図９の９３）を備える必要がない。これにより、以下の効果が得られる。
　エアミックスダンパの特に開度が小さいときに発生する風切音をなくすことができる。
　また、エアミックスダンパを駆動するモータ等の駆動源が必要なく、エアミックスダンパをなくすことで空気調和ユニット１０において可動部をなくすことができる。そのため、空気調和ユニット１０の重量およびコストを低減し、信頼性を向上させることができる。
　熱交換器２０が１つだけであって、かつ、エアミックスダンパがなくなれば、ダクト１３内の空気の流路の断面積を大きく確保することができる。そのため、空気流量の一定下において、流速を下げることができるので、騒音を低減することができる。

　さらに、空気調和ユニット１０に備わる熱交換器２０が１つだけであることにより、ダクト１３を流れる空気の圧力損失が低減するため送風機１１に入力する動力を低減することができる。

　加えて、空気調和機１によれば、冷媒回路４０を冷媒が流れる向きが一定であるから、四方弁等の流路切替弁を設ける必要がない。したがって、この流路切替弁による冷媒圧力損失に起因する空調性能の低下や、弁通過時に発生する冷媒流動音の発生を回避することができる。

　また、空気調和機１によれば、冷媒回路４０が車室外Ｏｕｔに設けられているので、車室内Ｉｎへ冷媒が漏洩するリスクが低い。したがって、冷媒回路４０を構成する機器の大型化により必ずしも冷媒漏洩を防止しなくとも、少なからず燃焼性を有する冷媒（Ｒ４５４Ｃ）やＣＯ_２等の高圧冷媒を使用して暖房能力を増大させることができる。
　また、クーラントに水が用いられることで、冷媒漏洩時の燃焼リスクを下げることができるので、この点でも、燃焼性を有する冷媒の使用が可能となる。

　暖房時には、蒸発器４９を流れる冷媒の温度を外気温度よりも低くして外気から吸熱しているため、蒸発器４９における蒸発温度（低圧圧力）は外気温度に依存する。低温側熱交換器６１により冷媒と熱交換され、除湿に用いる熱交換器２０に供給される低温側クーラントの温度も蒸発温度相当になる。
　しかし、空気調和機１によれば、外気温度が低いため冷媒温度が０℃を下回る着霜発生条件においても、熱交換器２０に流入する低温側クーラントの温度を、クーラント回路ＣＬにおける低温側クーラントと高温側クーラントとの混合により０℃以上に保つことができる。このため、熱交換器２０への着霜を防止して、暖房性能を維持することができる。

　上述した空気調和機１の各運転モードは、あくまで一例であり、上記には限られない。
　例えば、強冷房モードにおいて、熱交換器２０の入口ヘッダ２３に、低温側クーラントを供給しつつ、若干量の高温側クーラントをも供給したり、強暖房モードにおいて、熱交換器２０の入口ヘッダ２３に、高温側クーラントを供給しつつ、若干量の低温側クーラントをも供給したりすることが許容される。その場合は、強冷房モードや強暖房モードにおいても、熱交換器２０を経た空気に温度勾配を与え、頭寒足熱を図ることができる。

〔第２実施形態〕
　次に、図７および図８を参照し、本発明の第２実施形態に係る熱交換器８０について説明する。以下、第１実施形態と相違する事項を中心に述べる。
　第２実施形態に係る熱交換器８０は、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、空気流方向Ｄ１に配列された複数列（８０１，８０２）のチューブ２１と、チューブ２１に適宜に設けられるフィン２２と、入口ヘッダ８３と、出口ヘッダ２４とを備えている。
　熱交換器８０は、第１実施形態の熱交換器２０と同様に、例えば図４に示す空気調和機１を構成することができる。

　空気流方向Ｄ１の上流側に配置される熱交換コアを風上列８０１と称し、空気流方向Ｄ１の下流側に配置される熱交換コアを風下列８０２と称するものとする。
　風上列８０１は、空気流方向Ｄ１に対して交差した交差方向Ｄ２に積層された複数のチューブ２１と、複数のフィン２２とからなる。風下列８０２も同様である。
　なお、上述した第１実施形態の熱交換器２０が、風上列８０１および風下列８０２を含んで構成されていてもよい。

　風上列８０１のチューブ２１の数と、風下列８０２のチューブ２１の数とは同じｎであり、第１～ｎ段における同一段の風上列８０１のチューブ２１と風下列８０２のチューブ２１とは、交差方向Ｄ２における同じ位置に配置されている。
　但し、本実施形態に限らず、チューブ２１の数が風上列８０１と風下列８０２とで異なっていたり、風上列８０１と風下列８０２との同一段のチューブ２１の位置を交差方向Ｄ２においてシフトさせていたりしてもよい。

　入口ヘッダ８３の内部は、風上列８０１の全てのチューブ２１および風下列８０２の全てのチューブ２１のいずれとも連通している。出口ヘッダ２４の内部も同様である。

　第２実施形態は、入口ヘッダ８３の内部が、低温側クーラント流入部２３１から低温側クーラントが流入可能な低温側区画Ａ１と、高温側クーラント流入部２３２から高温側クーラントが流入可能な高温側区画Ａ２とに区分されていることに主要な特徴を有する。
　図７（ａ）および（ｂ）に示す例では、入口ヘッダ８３の内部が、段方向に沿って配置された板状の仕切部材８５により低温側区画Ａ１と高温側区画Ａ２とに区分されている。

　第２実施形態では、第１実施形態と同様に、低温側クーラント流入部２３１が、高温側クーラント流入部２３２に対して空気流方向Ｄ１の上流側（風上側）にシフトしている。そのため、低温側クーラントが流入可能な低温側区画Ａ１は、入口ヘッダ８３の内部における空気流方向Ｄ１の上流側（風上側）に位置し、高温側クーラントが流入可能な高温側区画Ａ２は、入口ヘッダ８３の内部における空気流方向Ｄ１の下流側（風下側）に位置している。
　そのため、低温側区画Ａ１は、風上列８０１のチューブ２１と連通し、高温側区画Ａ２は、風下列８０２のチューブ２１と連通している。

　図７（ａ）および（ｂ）に示すように、入口ヘッダ８３の内部は、隙間８５１を通じて低温側区画Ａ１と高温側区画Ａ２との間のクーラントの移動が許容された状態で、低温側区画Ａ１と高温側区画Ａ２とに区分されている。つまり、入口ヘッダ２３の内部は完全には仕切られていない。
　そのため、仕切部材８５は、その端縁と入口ヘッダ２３の内壁との間に隙間８５１をあけて、入口ヘッダ２３の内部に配置されている。

　図８に、第２実施形態の熱交換器８０の各チューブ２１を流れるクーラントの温度勾配を模式的に示している。
　低温側クーラント流入部２３１から低温側区画Ａ１に流入したクーラントＬＣは、主として、風上列８０１の特に第１段側に配置されたチューブ２１へと流入する。
　一方、高温側クーラント流入部２３２から高温側区画Ａ２に流入したクーラントＨＣは、主として、風下列８０２の特に第ｎ段側に配置されたチューブ２１へと流入する。
　第２実施形態において、各チューブ２１を流れるクーラントに与えられる温度勾配は、風上側と風下側との温度差が強調される。

　したがって、第２実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果に加えて、風上側のチューブ２１に低温側クーラントが行き渡りやすくなるため、車室内の空気を除湿する能力が高まり、窓の曇りをより十分に防止することができる。

　低温側区画Ａ１と高温側区画Ａ２との間でクーラントの移動が許容されていることで、強冷房モードのようにクーラントが低温側区画Ａ１だけにしか供給されなかったり、あるいは、強暖房モードのようにクーラントが高温側区画Ａ２だけにしか供給されなかったりする場合でも、隙間８５１を通じて、低温側区画Ａ１および高温側区画Ａ２の双方にクーラントが流入し、風上列８０１および風下列８０２のいずれのチューブ２１にもクーラントが流れることとなる。そのため、熱交換器８０に備わる全てのチューブ２１を熱交換に寄与させることができる。

　クーラントの移動を許容しつつ低温側区画Ａ１と高温側区画Ａ２とに区分するための構成は、本実施形態には限られない。例えば、仕切部材８５の端縁と入口ヘッダ８３の内壁との間に隙間８５１を設定する代わりに、仕切部材に、クーラントの出入りが可能な孔があいていてもよい。
　あるいは、入口ヘッダ８３が別体の２つの筒体からなり、これらの筒体がクーラントの通る経路を介して連通するように構成されていてもよい。

　なお、熱交換器８０は、３列以上に配列されたチューブ２１を備えていてもよい。その場合は、例えば、風上側に位置する第１列のチューブ２１が低温側区画Ａ１と連通し、残りの第２列および第３列のチューブ２１が高温側区画Ａ２と連通している。

　上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
　本発明の熱交換器、空気調和ユニット、および空気調和機は、車両用に限られることなく、建物等の空調に適用することもできる。

　上記実施形態では、空気調和ユニット１０が３つの空気流出部１２１～１２３を備えているが、本発明の空気調和ユニットが２つの空気流出部だけを備えていてもよい。
　その場合、例えば、２つの空気流出部が、顔用吹出口と窓用吹出口とに対応していてもよいし、窓用吹出口と足用吹出口とに対応していてもよいし、顔用吹出口と足用吹出口とに対応していてもよい。
　また、顔用吹出口、窓用吹出口、および足用吹出口の他に吹出口があってもよく、その場合、本発明の空気調和ユニットが４つ以上の空気流出部を備えていてもよい。

１　　　　空気調和機
１０　　　空気調和ユニット
１１　　　送風機
１１Ａ　　吸入部
１１Ｂ　　吐出部
１２　　　空気流出部
１３　　　ダクト
１３Ａ　　終端
２０　　　熱交換器（第１熱交換器）
２０Ａ　　空気供給面
２０Ｃ　　熱交換コア
２１　　　チューブ
２１Ａ　　上流端部
２１Ｂ　　下流端部
２２　　　フィン
２３　　　入口ヘッダ
２４　　　出口ヘッダ
２５１，２５２，２６，２７，２８　　　接続管
３１～３３　　　吹出口（空気吹出口）
４０　　　冷媒回路
４１　　　圧縮機
４３　　　凝縮器
４５　　　受液器
４７　　　膨張弁（減圧部）
４９　　　蒸発器
５０　　　高温側クーラント回路
５１　　　高温側熱交換器
５３　　　高温側循環ポンプ
６０　　　低温側クーラント回路
６１　　　低温側熱交換器
６３　　　低温側循環ポンプ
６７，６８　　　排熱回収器
７０　　　コントローラ
８０　　　熱交換器
８３　　　入口ヘッダ
８５　　　仕切部材
９１　　　エバポレータ
９２　　　ヒータコア
９３　　　エアミックスダンパ
９４　　　混合領域
１２１　　低温側空気流出部
１２２　　中温空気流出部
１２３　　高温側空気流出部
１３１　　領域
２３１　　低温側クーラント流入部
２３２　　高温側クーラント流入部
２４１　　クーラント流出部
８０１　　風上列
８０２　　風下列
８５１　　隙間
Ａ１　　　低温側区画
Ａ２　　　高温側区画
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５　　　温度域
ＣＬ　　　クーラント回路
ＣＬ１　　車室外熱交換器（第２熱交換器）
ＣＬ２　　ファン
Ｃ３，Ｃ５　　　合流点
Ｄ１　　　空気流方向（空気の流れの方向）
Ｄ２　　　交差方向
Ｄ３　　　クーラント流方向（クーラントが流れる方向）
Ｉｎ　　　車室内
Ｏｕｔ　　車室外
ＬＣ　　　低温側クーラント
ＨＣ　　　高温側クーラント
ＬＨ１～ＬＨ６　　　配管
ＬＬ１～ＬＬ６　　　配管
ＳＶ１　　第１電磁弁
ＳＶ２　　第２電磁弁
Ｖ１　　　第１調整弁
Ｖ２　　　第２調整弁
Ｖ３　　　第３調整弁

Claims

　空気調和ユニットであって、
　空気とクーラントとを熱交換させる熱交換器と、
　前記熱交換器に前記空気を供給する送風機と、
　前記熱交換器を経た前記空気を前記空気調和ユニットから流出させる空気流出部と、を備え、
　前記熱交換器は、
　積層されてそれぞれの内部を前記クーラントが流れる複数のチューブと、
　前記クーラントが流れる方向における前記複数のチューブの上流側の端部に連通する入口ヘッダと、
　前記クーラントが流れる方向における前記複数のチューブの下流側の端部に連通する出口ヘッダと、
　前記複数のチューブに熱的に結合したフィンと、を備え、
　前記入口ヘッダは、相対的に温度が低い前記クーラントが流入可能な低温側クーラント流入部と、相対的に温度が高い前記クーラントが流入可能な高温側クーラント流入部と、を含み、
　前記低温側クーラント流入部と前記高温側クーラント流入部とは、前記熱交換器を通過する前記空気の流れの方向において互いにシフトし、かつ、前記空気の流れの方向に対して交差した交差方向において互いにシフトしている、
ことを特徴とする空気調和ユニット。
　前記低温側クーラント流入部は、前記高温側クーラント流入部に対して、前記空気の流れの上流側にシフトしている、
請求項１に記載の空気調和ユニット。
　前記空気流出部は、相対的に温度が低い前記空気を流出させる低温側空気流出部と、相対的に温度が高い前記空気を流出させる高温側空気流出部と、を含む、
請求項１または２に記載の空気調和ユニット。
　車両の室内の空調に用いられ、
　前記空気流出部は、前記低温側空気流出部と、前記高温側空気流出部と、相対的に中間の温度の前記空気を流出させる中温空気流出部と、を含み、
　前記低温側空気流出部、前記中温空気流出部、および前記高温側空気流出部は、前記交差方向にシフトしており、
　前記低温側空気流出部は、顔用の空気吹出口に対応し、
　前記中温空気流出部は、窓用の空気吹出口に対応し、
　前記高温側空気流出部は、足用の空気吹出口に対応している、
請求項３に記載の空気調和ユニット。
　前記熱交換器は、
　前記空気の流れの方向において、一部が相対的に上流側に位置し、他の部分が相対的に下流側に位置するように湾曲した形状を呈する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の空気調和ユニット。
　前記入口ヘッダおよび前記出口ヘッダは、前記空気の流れの方向に配列された複数列の前記チューブと連通し、
　前記入口ヘッダの内部は、前記低温側クーラント流入部から前記クーラントが流入可能な低温側区画と、前記高温側クーラント流入部から前記クーラントが流入可能な高温側区画とに区分され、
　前記低温側区画は、前記空気の流れの方向の上流側または下流側の列の前記チューブと連通し、
　前記高温側区画は、他の列の前記チューブと連通し、
　前記低温側区画と前記高温側区画との間の前記クーラントの移動が許容されている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の空気調和ユニット。
　空気とクーラントとを熱交換させる熱交換器であって、
　積層されてそれぞれの内部を前記クーラントが流れる複数のチューブと、
　前記クーラントが流れる方向における前記複数のチューブの上流側の端部に連通する入口ヘッダと、
　前記クーラントが流れる方向における前記複数のチューブの下流側の端部に連通する出口ヘッダと、
　前記複数のチューブに熱的に結合したフィンと、を備え、
　前記入口ヘッダは、相対的に温度が低い前記クーラントが流入する低温側クーラント流入部と、相対的に温度が高い前記クーラントが流入する高温側クーラント流入部と、を含み、
　前記低温側クーラント流入部と前記高温側クーラント流入部とは、前記熱交換器を通過する前記空気の流れの方向において互いにシフトし、かつ、前記空気の流れの方向に対して交差した交差方向において互いにシフトしている、
ことを特徴とする熱交換器。
　圧縮機、凝縮器、減圧部、および蒸発器を含む冷媒回路と、
　クーラントと前記凝縮器を流れる冷媒とを熱交換させる高温側熱交換器を含む高温側クーラント回路と、
　クーラントと前記蒸発器を流れる冷媒とを熱交換させる低温側熱交換器を含む低温側クーラント回路と、
　前記高温側クーラント回路および前記低温側クーラント回路の少なくとも一方から前記クーラントが供給される第１熱交換器と、
　前記高温側クーラント回路および前記低温側クーラント回路の少なくとも一方から前記クーラントが供給される第２熱交換器と、を備え、
　前記第１熱交換器は、請求項１から６のいずれか一項に記載の空気調和ユニットの前記熱交換器であり、
　前記低温側クーラント流入部には、前記低温側クーラント回路から前記クーラントが流入可能であり、
　前記高温側クーラント流入部には、前記高温側クーラント回路から前記クーラントが流入可能である、
ことを特徴とする空気調和機。
　車両の室内の空調に用いられ、
　前記空気調和ユニットの前記空気流出部は、前記室内に前記空気を吹き出す吹出口に対応している、
請求項８に記載の空気調和機。