特許 6097065 ヒートポンプシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6097065

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】ヒートポンプシステム

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/32 20060101AFI20170306BHJP

   F25B 39/04 20060101ALI20170306BHJP

   F25B 47/02 20060101ALI20170306BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20170306BHJP

   F28F 9/26 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   B60H1/32 624H

   F25B39/04 S

   F25B47/02 530M

   B60H1/22 651C

   B60H1/32 613E

   F28F9/26

   F25B39/04 Y

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-271309(P2012-271309)

(22)【出願日】2012年12月12日

(65)【公開番号】特開2014-113975(P2014-113975A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2015年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデンホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(74)【代理人】

【識別番号】100174366

【弁理士】

【氏名又は名称】相原 史郎

(72)【発明者】

【氏名】松元 雄一

(72)【発明者】

【氏名】河野 真治

【審査官】 関口 勇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１１４３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２５６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００６７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３３２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１６０７３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−３３２８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１１２７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｈ １／３２

Ｂ６０Ｈ １／２２

Ｆ２５Ｂ ３９／０４

Ｆ２５Ｂ ４７／０２

Ｆ２８Ｆ ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器を凝縮器又は蒸発器に切り換えて使用する室外熱交換器と、室内蒸発器とを車両用空調装置に備えるヒートポンプシステムであって、
前記熱交換器は、
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流通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流通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と、
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、前記室内蒸発器の順に冷媒を流通させる第１の流路と、
前記レシーバタンクをバイパスして、前記メインコア部、前記サブクールコア部の順に冷媒を流通させる第２の流路と、
前記第１の流路と前記第２の流路とを切り換える流路切換手段と
を備え、
前記熱交換器を前記凝縮器として使用するときには、前記流路切換手段により前記第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、前記流路切換手段により前記第２の流路に冷媒を流通させ、
前記メインコア部及び前記サブクールコア部を除霜するときには、前記流路切換手段により前記第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。

【請求項2】

前記第１の流路及び前記第２の流路の前記メインコア部及び前記サブクールコア部における冷媒の流通方向は同一であることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。

【請求項3】

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
を有することを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプシステム。

【請求項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３に記載のヒートポンプシステム。

【請求項5】

前記レシーバタンクは、前記ヘッダタンクに連通される第１の連通孔と、前記第１の流路に連通される第２の連通孔とを有した１つの連結部材を具備することを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒートポンプシステムに関し、例えば、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を用いたヒートポンプシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

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、メインコア部を流通した冷媒が流入されるレシーバタンクと、レシーバタンクを流通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）。

【0003】

前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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４０５２７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記従来技術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した場合、冷房運転時に凝縮器として用いるときには、サブクールコア部において冷媒を充分に冷却することが可能である。
しかし、前記熱交換器を暖房運転時に蒸発器として用いるときには、メインコア部における吸熱により冷媒の気化が可能であるが、メインコア部及びサブクールコア部の両方に冷媒を流通させることとなるため、冷媒流通時の圧損が大きく、暖房能力の低下を招くおそれがあった。

【0006】

そこで、暖房運転時にはサブクールコア部をバイパスしてメインコア部のみに冷媒を流通させることが考えられる。しかし、この場合にはサブクールコア部における冷媒から外気への吸熱面積がゼロとなり、換言すると、暖房時の室外熱交換器における熱交換面積が減少してしまうため、暖房能力の向上には依然として課題が残されていた。
また、上記従来技術の熱交換器は、あくまでも凝縮器としてのみ使用され、凝縮器及び蒸発器の双方の機能を有する熱交換器を想定していない。従って、メインコア部及びサブクールコア部における冷媒の流れ方向やメインコア部及びサブクールコア部を除霜する運転については格別な配慮がなされておらず、熱交換器及びそれが組み込まれる冷媒回路の簡素化及びエネルギー効率の高い除霜運転の実現については依然として課題が残されていた。

【0007】

本発明の目的は、凝縮器及び蒸発器の双方の機能を有し、暖房時における冷媒流通時の圧損及び吸熱ロスの双方を改善することにより暖房性能を高め、熱交換器及びそれが組み込まれる冷媒回路の簡素化を図っ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を用い、エネルギー効率の高い除霜運転を実現したヒートポンプシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するため、本発明のヒートポンプシステムは、熱交換器を凝縮器又は蒸発器に切り換えて使用する室外熱交換器と、室内蒸発器とを車両用空調装置に備えるヒートポンプシステムであって、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、メインコア部を流通した冷媒が流入されるレシーバタンクと、レシーバタンクを流通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と、メインコア部、レシーバタンク、サブクールコア部、室内蒸発器の順に冷媒を流通させる第１の流路と、レシーバタンクをバイパスして、メインコア部、サブクールコア部の順に冷媒を流通させる第２の流路と、第１の流路と第２の流路とを切り換える流路切換手段とを備え、熱交換器を凝縮器として使用するときには、流路切換手段により第１の流路に冷媒を流通させ、熱交換器を蒸発器として使用するときには、流路切換手段により第２の流路に冷媒を流通させ、メインコア部及びサブクールコア部を除霜するときには、流路切換手段により第２の流路に冷媒を流通させる。

【0009】

好ましくは、第１の流路及び第２の流路のメインコア部及びサブクールコア部における冷媒の流通方向は同一である。
好ましくは、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を有する。

【0010】

好ましくは、メインコア部及びサブクールコア部は、互いに隣接して配置される。
好ましくは、レシーバタンクは、ヘッダタンクに連通される第１の連通孔と、第１の流路に連通される第２の連通孔とを有した１つの連結部材を具備する。

【発明の効果】

【0012】

本発明のヒートポンプシステムによれば、第２の流路に切り換え、熱交換器においてレシーバタンクのみをバイパスし、メインコア部、サブクールコア部の順に冷媒を流通させることにより、サブクールコア部における冷媒と空気との熱交換面積を確保しながら、冷媒の流動に伴う圧力損失を効果的に抑制することができるため、熱交換器の熱交換効率を大幅に向上することができる。
また、前記した熱交換器を凝縮器として使用するときには、流路切換手段により第１の流路に冷媒を流通させ、熱交換器を蒸発器として使用するときには、流路切換手段により第２の流路に冷媒を流通させる。
また、メインコア部及びサブクールコア部を除霜するときに流路切換手段により第２の流路に冷媒を流通させることにより、熱交換器においてレシーバタンクがバイパスされるため、除霜運転時のレシーバタンクにおける冷媒の熱エネルギーロスが防止され、熱交換器の熱交換効率の更なる向上に寄与する。
また、このような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のが好ましい。

【0013】

また、第１の流路及び第２の流路のメインコア部及びサブクールコア部における冷媒の流通方向を同一としたことにより、熱交換器及び熱交換器が組み込まれる冷媒回路を大幅に簡素化することができる。
また、メインコア部及びサブクールコア部は、具体的に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を有する構成である。これにより、チューブ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効率の低下を抑えることができる。

【0014】

また、メインコア部及びサブクールコア部が互いに隣接して配置されることにより、熱交換器の製作を容易にし、部品コストを低減することができ、熱交換器の構造を簡素化することができる。
また、レシーバタンクがヘッダタンクに連通される第１の連通孔と、第１の流路に連通される第２の連通孔とを有した１つの連結部材を具備することにより、１部材でヘッダタンク及び第１の流路をレシーバタンクに連通させることができるため、熱交換器の製作を更に容易にし、部品コストを更に低減することができ、熱交換器の構造を更に簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施例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。

【図2】図１の室外熱交換器の構造を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に本発明の一実施例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 (熱交換器)１が組み込まれ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、図２は室外熱交換器１の構造を示す正面図を示す。

【0019】

図１及び図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を流通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を流通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、メインコア部６及びサブクールコア部１０は隣接して一体的な構造の熱交換コアを構成している。

【0020】

レシーバタンク８は、図１及び図２で見て、サブクールコア部１０の左端前方に隣接して配置、固定され、メインコア部６及びサブクールコア部１０から構成された熱交換コアは、レシーバタンク８とともに一体的な構造の室外熱交換器１を構成している。
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。

【0021】

ヒートポンプシステム２は、メインコア部６及びサブクールコア部１０における冷媒の流通方向は同一とし、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冷媒回路構成となっており、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（第２の流路）３６ａは、図１中に破線矢印で示す冷媒流れ方向に、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を順に流通して室外熱交換器１に戻る冷媒流路を形成している。

【0022】

一方、冷媒回路３６のうちの冷房運転時流路（第１の流路）３６ｂは、図１中に実線矢印で示す冷媒流れ方向に、室外熱交換器１、第１逆止弁４６、内部熱交換器４８、第２膨張弁５０、室内蒸発器３０、第２開閉弁５２、内部熱交換器４８、アキュムレータ４０、圧縮機４２、室内凝縮器３２を順に流通して室外熱交換器１に戻る冷媒流路を形成している。なお、第１逆止弁４６は、後述する除湿専用流路３６ｈから室外熱交換器１への冷媒の逆流を阻止するために配置されている。

【0023】

一方、冷媒回路３６のうちの除湿運転時流路３６ｃは、図１中に一点鎖線矢印で示す冷媒流れ方向に、室外熱交換器１、第１逆止弁４６、内部熱交換器４８、第２膨張弁５０、室内蒸発器３０、第２開閉弁５２、内部熱交換器４８、アキュムレータ４０、圧縮機４２、室内凝縮器３２、第１膨張弁４４を順に流通して室外熱交換器１に戻る冷房運転時流路３６ｂと同じ冷媒流路を形成している。

【0024】

また、除湿運転時流路３６ｃは、室外熱交換器１から流出した直後に分流路３６ｅにおいて分流され、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を順に流通して室外熱交換器１に戻る暖房運転時流路３６ａと同じ冷媒流路をも形成している。
更に、除湿運転時流路３６ｃは、室外熱交換器１、第１逆止弁４６、内部熱交換器４８、第２膨張弁５０、室内蒸発器３０、第２開閉弁５２、内部熱交換器４８、アキュムレータ４０、圧縮機４２、室内凝縮器３２を順に流通した後、分流路３６ｆにおいて分流され第３開閉弁５４を流通した後に合流路３６ｇにおいて合流して最終的にアキュムレータ４０に至る除湿専用流路３６ｈを形成している。

【0025】

一方、冷媒回路３６のうちの除霜運転時流路（第２の流路）３６ｄは、図１中に二点鎖線矢印で示す冷媒流れ方向に、室外熱交換器１から流出した直後に分流路３６ｅにおいて分流され、第１開閉弁３８、アキュムレータ４０、圧縮機４２を順に流通した後、分流路３６ｉにおいて分流され第４開閉弁５６、第２逆止弁５８を順に流通して室外熱交換器１に戻る高温冷媒ガス供給路３６ｊを形成している。

【0026】

なお、第２逆止弁５８は、暖房、冷房及び除湿運転時に第４開閉弁５６側への冷媒の逆流を阻止するために配置されている。
このように、暖房、冷房及び除湿運転時の各流路３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、アキュムレータ４０から、圧縮機４２、室内凝縮器３２、第１膨張弁４４を順に流通して室外熱交換器１に至るまでは共用されている。

【0027】

また、冷房及び除湿運転時の各流路３６ｂ，３６ｃは、合流路３６ｇから、内部熱交換器４８、第２膨張弁５０、室内蒸発器３０、第２開閉弁５２、内部熱交換器４８を順に流通してアキュムレータ４０に至るまでは共用されている。
また、室外熱交換器１のサブクールコア部１０の上側のヘッダタンク１２には、室外熱交換器１からの冷媒の出口ポート６０が設けられ、出口ポート６０は暖房、冷房、除湿及び除霜運転時において共用されている。

【0028】

また、メインコア部６の上側のヘッダタンク１２には、室外熱交換器１への冷媒の入口ポート６２が設けられ、入口ポート６２は暖房、冷房、除湿及び除霜運転時において共用されている。
ダンパ３４、及び第１〜第４開閉弁３８，５２，５４、５６の各駆動部は、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又は除湿運転時流路３６ｃを使用する除湿運転時にダンパ３４を開くことで、送風ファン２８から送風される空気が室内凝縮器３２に導入される。

【0029】

一方、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をバイパスして導入される。そして、圧縮機４２を作動させるとともに、第１〜第４開閉弁３８，５２，５４、５６を適宜開閉制御することにより、暖房運転、冷房運転、除湿運転、及び除霜運転の何れかが行われる。

【0030】

詳しくは、ＥＣＵは、暖房運転時には第１開閉弁３８を開弁し、第２〜第４開閉弁５２，５４，５６を閉弁する。
一方、冷房運転時には第１開閉弁３８を閉弁し、第２開閉弁５２の開度を調整することにより室内蒸発器３０において気化された冷媒ガスの蒸発圧力を適宜調整し、第３及び第４開閉弁５４，５６を閉弁する。一方、除湿運転時には第１開閉弁３８を開弁し、第２開閉弁５２の開度を調整することにより室内蒸発器３０において気化された冷媒ガスの蒸発圧力を適宜調整し、第３開閉弁５４の開度を適宜調整し、第４開閉弁５６を閉弁する。

【0031】

一方、除霜運転時には第１及び第４開閉弁３８，５６を開弁し、第２及び第３開閉弁５２，５４を閉弁することにより室外熱交換器１に高温冷媒ガスを供給する。
そして、暖房、冷房、除湿及び除霜運転時に入口ポート６２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６４を境界として同一方向に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、全体として図１及び図２で見て右から左に流通する。

【0032】

メインコア部６の下側のヘッダタンク１２の左端には、冷媒のメインコア部出口ポート６６が設けられ、メインコア部出口ポート６６には暖房、冷房及び除霜運転時の各流路３６ａ，３６ｂ，３６ｃの一部として共用される第１共用流路（第１の流路、第２の流路）６８が接続されている。
また、サブクールコア部１０の下側のヘッダタンク１２には、冷媒のサブクールコア部入口ポート７０が設けられ、サブクールコア部入口ポート７０には暖房及び除湿運転時の各流路３６ａ，３６ｃの一部として共用される第２共用流路（第２の流路）７２が接続されている。

【0033】

また、レシーバタンク８の下端には１部材から構成された連結部材７４が設けられている。連結部材７４にはレシーバタンク８内と下側のヘッダタンク１２内とを連通するタンク間連通孔（第１の連通孔）７６と、冷房運転時流路３６ｂの一部として使用される冷房専用流路（第１の流路）７８が接続される冷房用連通孔（第２の連通孔）８０とが穿孔されている。

【0034】

これら第１共用流路６８，第２共用流路７２，冷房専用流路７８は、ＥＣＵに電気的に接続された三方弁（流路切換手段）８２の入口ポート８２ａ，第１出口ポート８２ｂ，第２出口ポート８２ｃに各々接続されている。
以下、三方弁８２による流路切換制御について詳しく説明する。先ず、ヒートポンプシステム２の暖房運転時には、入口ポート６２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の仕切り板６４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に破線矢印で示すように全体として右から左に流通し、メインコア部出口ポート６６から第１共用流路６８に流出される。

【0035】

第１共用流路６８の冷媒は、三方弁８２が第１出口ポート８２ｂを開放する方向に切り換えられることにより、入口ポート８２ａと第１出口ポート８２ｂとが連通され、第１共用流路６８を流れてサブクールコア部入口ポート７０からサブクールコア部１０に流入する。サブクールコア部１０に流入した冷媒は、アップフローの縦流れ中にサブクールコア部１０に対する通風によって周囲の空気と熱交換を行うことで更に吸熱され、出口ポート６０から冷媒回路３６に流出される。このように、暖房運転時における冷媒は室外熱交換器１においてはレシーバタンク８をバイパスして、メインコア部６、サブクールコア部１０の順に流通する。なお、除湿及び除霜運転時の室外熱交換器１における冷媒流れは暖房運転時と同様である。

【0036】

一方、ヒートポンプシステム２の冷房運転時には、入口ポート６２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に実線矢印で示すように全体として右から左に流通し、メインコア部出口ポート６６から第１共用流路６８に流出される。

【0037】

第１共用流路６８の冷媒は、三方弁８２が第２出口ポート８２ｃを開放する方向に切り換えられることにより、入口ポート８２ａと第２出口ポート８２ｃとが連通され、第２共用流路６８を流れて連結部材７４の冷房用連通孔８０からレシーバタンク８に流入する。レシーバタンク８に流入した冷媒は、タンク間連通孔７６を流通してサブクールコア部１０の下側のヘッダタンク１２に流入されサブクールコア部１０に流入される。

【0038】

サブクールコア部１０に流入した液冷媒は、アップフローの縦流れ中にサブクールコア部１０に対する通風によって周囲の空気と熱交換を行い、過冷却された後、出口ポート６０から冷媒回路３６に流出される。このように、冷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、レシーバタンク８、サブクールコア部１０の順に流通する。

【0039】

以上のように本実施例では、三方弁８２を切換えることで、室外熱交換器１を蒸発器として使用する暖房及び除湿運転時、並びに除霜運転時には、室外熱交換器１においてレシーバタンク８をバイパスして、メインコア部６、サブクールコア部１０の順に冷媒が流通する。また、室外熱交換器１を凝縮器として使用する冷房運転時には、室外熱交換器１においてメインコア部６、レシーバタンク８、サブクールコア部１０の順に冷媒が流通する。

【0040】

ここで本願発明は、室外熱交換器１を蒸発器として使用する暖房及び除湿運転時には、レシーバタンク８による冷媒の気液分離は本来不要であり、また、冷媒がサブクールコア部１０を流通することによる冷媒の圧力損失は、冷媒がレシーバタンク８を流通する際の損失が最も大きいことに着目したものである。そして、暖房及び除湿運転時に、室外熱交換器１においてレシーバタンク８のみをバイパスし、メインコア部６、サブクールコア部１０の順に冷媒を流通させることにより、サブクールコア部１０における冷媒から外気への吸熱面積を確保しながら、冷媒の流動に伴う圧力損失を効果的に抑制することができるため、暖房及び除湿運転時における室外熱交換器１の熱交換効率を大幅に向上することができる。

【0041】

また、レシーバタンク８は一般に冷媒を効率的に液化するためにアルミニウム等の熱容量の大きな材料から形成され、例えば除霜運転時に低温を帯びたレシーバタンク８に高温冷媒ガスが流通した場合、レシーバタンク８における冷媒の熱エネルギーロスが顕著となる。しかし、本実施例の場合には除霜運転時に室外熱交換器１においてレシーバタンク８をバイパスすることで、これを回避することができるため、除霜時の熱エネルギーロスを低減し、室外熱交換器１の熱交換効率の更なる向上に寄与する。

【0042】

また、暖房、冷房、除湿及び除霜運転時の各流路３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄのメインコア部６及びサブクールコア部１０における冷媒の流通方向を同一としたことにより、室外熱交換器１及び室外熱交換器１が組み込まれる冷媒回路３６の回路構成を大幅に簡素化することができる。
具体的には、室外熱交換器１を蒸発器として使用する暖房及び除湿運転時と、室外熱交換器１を凝縮器として使用する冷房運転時とで、メインコア部６及びサブクールコア部１０の熱交換コアにおける冷媒の流通方向を逆流れにした場合には、冷媒回路３６中に各運転時専用の配管や弁の数が必然的に増大し、回路構成が複雑になる。また、専用配管が増えると、冷媒回路３６の総配管長が長くなるため、冷媒回路３６の冷媒封入量が増大し、室外熱交換器１の熱交換効率低下の要因となるが、本実施例の場合にはこれらを回避することができる。

【0043】

また、熱交換コアにおける冷媒の流通方向を逆流れにした場合には、冷媒回路３６における回路切り換えポイントも増えることから、弁の前後に冷媒の低圧側回路と高圧側回路とが生じ易い。このため、配管内の弁前後の差圧が弁作動の可能な差圧に低下するまで弁の開閉及び切り換えを行うことができず、冷媒回路３６の切換制御にタイムラグを生じるおそれがあるが、本実施例の場合にはこれを回避することができる。

【0044】

また、熱交換コアにおける冷媒の流通方向を逆流れにした場合には、室外熱交換器１に対する冷媒の入口及び出口ポートが冷媒入口用と冷媒出口用とに兼用されることとなる。従って、これら入口及び出口ポートに接続する配管口径を大口径側の口径に合わせる必要があり、全体的に冷媒回路３６を構成する配管の口径を大きくせざるを得ないが、本実施例の場合にはこれを回避することができる。

【0045】

また、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難い。従って、チューブ１４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６及びサブクールコア部１０における空気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に着霜したときには、ヒートポンプシステム２を除霜運転に移行することにより、高温冷媒の熱により融霜され、融霜後にチューブ１４の表面に発生する水滴を重力によりチューブ１４に沿って下に垂らすことで効率的に除去可能である。

【0046】

更には、除霜運転終了後に室外熱交換器１が低温雰囲気に曝されたり、或いは室外熱交換器１に低温冷媒を流通させたりした場合であっても、チューブ１４の表面に発生した水滴が除去されているため、チューブ１４に着氷することを抑制することもでき、室外熱交換器１の熱交換効率を効果的に維持することができる。
また、メインコア部６とサブクールコア部１０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、部品コストを低減することができ、室外熱交換器１の構造を簡素化することができる。

【0047】

また、レシーバタンク８がタンク間連通孔７６及び冷房用連通孔８０を有する連結部材７４を備えることにより、１部材でヘッダタンク１２及び冷房専用流路７８をレシーバタンク８に連通させることができるため、室外熱交換器１の製作を更に容易にし、部品コストを更に低減することができ、室外熱交換器１の構造を更に簡素化することができる。

【0048】

本発明は前記実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、メインコア部６及びサブクールコア部１０のパス数を適宜変更しても良い。
また、室外熱交換器１を蒸発器として使用する暖房及び除湿運転時に、室外熱交換器１においてレシーバタンク８をバイパスして、メインコア部６、サブクールコア部１０の順に冷媒が流通するのであれば、室外熱交換器１の構成は前記実施例に限定されない。

【0049】

具体的には、メインコア部６及びサブクールコア部１０を左右方向に沿ってそれぞれ配置された左右のヘッダタンク間において左右方向に沿って配置されて該左右のヘッダタンクの双方と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室外熱交換器１を構成しても良い。この場合であっても、暖房及び除湿運転時に、サブクールコア部１０における冷媒から外気への吸熱面積を確保しながら、冷媒の流動に伴う圧力損失を効果的に抑制することができるため、室外熱交換器１の熱交換効率を大幅に向上することができる。

【0050】

また、前記実施例の室外熱交換器１は、除湿及び除霜運転を行わず、暖房及び冷房運転のみを行うヒートポンプシステム２にも適用可能である。
また、前記実施例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。但し、室外熱交換器１を車両用空調装置に用いることにより、前記したようなエネルギー効率の高い除霜運転が可能となるため好適である。

【符号の説明】

【0051】

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
３６ａ 暖房運転時流路（第２の流路）
３６ｂ 冷房運転時流路（第１の流路）
３６ｄ 除霜運転時流路（第２の流路）
６８ 第１共用流路（第１の流路、第２の流路）
７２ 第２共用流路（第２の流路）
７４ 連結部材
７６ タンク間連通孔（第１の連通孔）
７８ 冷房専用流路（第１の流路）
８０ 冷房用連通孔（第２の連通孔）
８２ 三方弁（流路切換手段）

【図1】

【図2】