(57)【要約】【課題】ヒートポンプ装置の室外熱交換器の冷媒蒸発性能及び凝縮性能の両方を高めることができるようにする。【解決手段】熱交換器１は、冷媒凝縮時における冷媒流れ方向上流側から下流側に、第１パスＰ１、第２パスＰ２及び第３パスＰ３を備えている。冷媒が下側から上側へ流れる第３パスＰ３を構成するチューブ２への外部空気の流れを阻害するようにしている。【選択図】図１
2014126220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延びる複数のチューブが並設されたコアと、
上記チューブの上端部に連通するとともに、該チューブの並設方向に延びる上側ヘッダタンクと、
上記チューブの下端部に連通するとともに、該チューブの並設方向に延びる下側ヘッダタンクとを備え、
上記上側及び下側ヘッダタンクの少なくとも一方の内部を上記チューブの並設方向に仕切ることによって複数の上記チューブ群からなるパスが冷媒流れ方向に連なるように形成されたヒートポンプ装置用熱交換器において、
冷媒凝縮時における冷媒流れ方向上流側から下流側に、第１パス、第２パス及び第３パスが少なくとも形成されており、
上記第１〜第３パスのうち、冷媒が下側から上側へ流れる上昇流パスを構成するチューブ群への外部空気の流れを阻害する通風阻害部を備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、
上記通風阻害部が設けられるパスは第３パスであり、
上記第３パスを構成するチューブ群の合計流路断面積は、上記第２パスを構成するチューブ群の合計流路断面積よりも小さく設定されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器において、
上記通風阻害部は、上記コアの外部空気流れ方向上流側を覆うように配設された遮風板であることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置の熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば空調装置としてヒートポンプ装置が用いられており、ヒートポンプ装置では、室外熱交換器が冷房時には凝縮器として作用する一方、暖房時には蒸発器として作用する（例えば、特許文献１参照）。室外熱交換器の構造として、暖房運転時の暖房性能を考慮すると、ヘッダタンクを上下にそれぞれ配置し、上下方向に延びるチューブを上下のヘッダタンクの間に配置して該ヘッダタンクに連通するように設ける構造が好ましい。これにより、チューブ外面に発生した凝縮水を下方へスムーズに排水することが可能になって熱交換性能が向上するとともに、熱交換器内部での各チューブへの冷媒分流性も向上する。
【０００３】
また、室外熱交換器には、複数のチューブ群で構成されたパスを冷媒流れ方向に連なるように複数形成することが行われている。これにより、チューブ内を流れる冷媒の流速が高くなり、伝熱性能が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４１３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ヒートポンプ装置の室外熱交換器は、上述のように凝縮器として作用する場合と、蒸発器として作用する場合とがある。蒸発器として作用する場合には、チューブを上下方向に延びるように設け、かつ、複数のパスを形成するように分けることで蒸発性能の向上を図ることができる。
【０００６】
しかしながら、室外熱交換器が凝縮器として作用する場合を考えると、蒸発性能向上のための構造が凝縮性能の向上を阻害する原因となることがある。すなわち、室外熱交換器を凝縮器として作用させると、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒は室外熱交換器の上流パスを流通した後、その下流に連なる中間パス、中間パスの下流に連なる下流側パスを順に流通することになる。冷媒は各パスを構成するチューブ内を流通する間に外部空気と熱交換して温度低下していき、次第に凝縮する。例えば、中間パスでの冷媒の流れが下から上に向かう流れである場合には、冷媒が中間パスを流れる間に凝縮して液冷媒の割合が中間パスの上側へ行くほど増加していく。液冷媒の割合が増加すると、冷媒が全体的に上昇しにくくなって中間パス内で滞留し、ひいては凝縮性能を低下させてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒートポンプ装置の室外熱交換器の冷媒蒸発性能及び凝縮性能の両方を高めることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、冷媒が上昇流となるパスに外部空気が流れにくくなるようにした。
【０００９】
第１の発明は、下方向に延びる複数のチューブが並設されたコアと、
上記チューブの上端部に連通するとともに、該チューブの並設方向に延びる上側ヘッダタンクと、
上記チューブの下端部に連通するとともに、該チューブの並設方向に延びる下側ヘッダタンクとを備え、
上記上側及び下側ヘッダタンクの少なくとも一方の内部を上記チューブの並設方向に仕切ることによって複数の上記チューブ群からなるパスが冷媒流れ方向に連なるように形成されたヒートポンプ装置用熱交換器において、
冷媒凝縮時における冷媒流れ方向上流側から下流側に、第１パス、第２パス及び第３パスが少なくとも形成されており、
上記第１〜第３パスのうち、冷媒が下側から上側へ流れる上昇流パスを構成するチューブ群への外部空気の流れを阻害する通風阻害部を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
この構成によれば、熱交換器が凝縮器として作用する場合、冷媒が上昇流となる上昇流パスを構成するチューブ群への外部空気の流れが通風阻害部によって阻害されるので、上昇流パスを流れる冷媒が外部空気と熱交換しにくくなり、上昇流パスのチューブ内での液冷媒の割合増加を抑制することが可能になる。これにより、上昇流パス内で冷媒が滞留しにくくなるので、凝縮性能が高まる。
【００１１】
一方、熱交換器が蒸発器として作用する場合には、ヘッダタンクを上下に配置し、チューブが上下方向に延びているので、凝縮水の排水性が良好になるとともに、冷媒の分流性も高まり、よって、蒸発性能が高まる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、
上記通風阻害部が設けられるパスは第３パスであり、
上記第３パスを構成するチューブ群の合計流路断面積は、上記第２パスを構成するチューブ群の合計流路断面積よりも小さく設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によれば、外部空気の流れを阻害するパスの合計流路断面積が小さいので、通風阻害部を設けたことによる冷媒蒸発性能の低下を抑制することが可能になる。
【００１４】
第３の発明は、第１または２の発明において、
上記通風阻害部は、上記コアの外部空気流れ方向上流側を覆うように配設された遮風板であることを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、簡単な構成としながら、上昇流パスへの外部空気の流れを確実に抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、上下方向に延びるチューブを有するコアの上下にそれぞれヘッダタンクを配置し、冷媒が下側から上側へ流れる上昇流パスを構成するチューブ群への外部空気の流れを阻害するようにしたので、冷媒蒸発性能及び凝縮性能の両方を高めることができる。
【００１７】
第２の発明によれば、通風阻害部が設けられるパスの合計流路断面積を小さくしたので、冷媒蒸発性能の低下を抑制することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、上昇流パスの外部空気流れ方向上流側を遮風板で覆うようにしたので、コスト増を抑制しながら上昇流パスへの外部空気の流れを確実に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器を外部空気流れ方向上流側から見た正面図である。
【図２】熱交換器の側面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器１を外部空気の流れ方向上流側から見た正面図である。この熱交換器１は、例えば車両用空調装置のヒートポンプ装置の車室外熱交換器として使用されるものであり、従って、熱交換器１は、蒸発器として作用する場合と、凝縮器として作用する場合とがある。尚、この実施形態の説明では、図１の右側を熱交換器１の右側とし、図１の左側を熱交換器１の左側とする。
【００２２】
ヒートポンプ装置（図示せず）は、従来周知の構成であるので詳細な説明は省略するが、車室外に配設される上記熱交換器１の他に、車室内に配設される車室内熱交換器、圧縮機、四方弁、膨張弁等で構成されている。車室内熱交換器は、車室に搭載される空調ケーシング（図示せず）内に収容されて空調用空気と熱交換して空調風を生成するものである。尚、本発明は、車両用空調装置の熱交換器以外にも、家庭用等、一般の空調装置の熱交換器として使用することもできる。
【００２３】
熱交換器１は、複数のチューブ２及びフィン３が交互に並設されてなるコア４と、コア４の上端部に配設される上側ヘッダタンク１０と、コア４の下端部に配設される下側ヘッダタンク２０とを備えている。
【００２４】
チューブ２は、図３に示すように外部空気の流れ方向（白抜き矢印で示す方向）に長い流路断面形状を有する扁平チューブであり、例えばアルミニウム合金で構成されている。図３の符号Ｒは、チューブ２の流路を示す。チューブ２の両側面は略平坦に形成されて互いに平行に延びている。
【００２５】
フィン３は、図１に示すように外部空気の流れ方向上流側から見て、上下方向に連続する波形に成形されたコルゲートフィンである。このフィン３もアルミニウム合金で構成されている。フィン３はチューブ２の側面にろう付けされている。
【００２６】
コア４は、チューブ２及びフィン３の他に、チューブ２及びフィン３の並び方向両外端部に配設されたエンドプレート５を備えている。エンドプレート５は、コア４の外端部のフィン３を側方から覆うように形成された平板状のものである。エンドプレート５もアルミニウム合金で構成されており、フィン３にろう付けされている。
【００２７】
上側ヘッダタンク１０は、アルミニウム合金からなり、チューブ２及びフィン３の並設方向に延びる筒状に形成されている。上側ヘッダタンク１０の下壁部には、チューブ２の上端部が挿入されるチューブ挿入孔（図示せず）がチューブ２の間隔に対応して形成されている。チューブ２の上端部は上側ヘッダタンク１０のチューブ挿入孔に挿入された状態で、上側ヘッダタンク１０に連通し、かつ、チューブ挿入孔の周縁部にろう付けされている。
【００２８】
上側ヘッダタンク１０の内部には、上側仕切板１１が配設されている。上側仕切板１１は、上側ヘッダタンク１０の内部を、チューブ２の並設方向（ヘッダタンク１０の長手方向）に２つの空間（左側空間Ｓ１と右側空間Ｓ２）に仕切るためのものであり、上側ヘッダタンク１０にろう付けされている。上側仕切板１１は上側ヘッダタンク１０の左右方向中央部近傍に配置されている。
【００２９】
下側ヘッダタンク２０も上側ヘッダタンク１０と同様にチューブ２及びフィン３の並設方向に延びる筒状に形成されている。下側ヘッダタンク２０の上壁部には、チューブ２の下端部が挿入されるチューブ挿入孔（図示せず）がチューブ２の間隔に対応して形成されている。チューブ２の下端部は下側ヘッダタンク２０のチューブ挿入孔に挿入された状態で、下側ヘッダタンク２０に連通し、かつ、チューブ挿入孔の周縁部にろう付けされている。
【００３０】
下側ヘッダタンク２０の内部には、下側第１仕切板２１と下側第２仕切板２２とが配設されている。下側第１仕切板２１及び下側第２仕切板２２は、下側ヘッダタンク２０の内部を、長手方向に３つの空間（左側空間Ｔ１と中央空間Ｔ２と右側空間Ｔ２）に仕切るためのものであり、下側ヘッダタンク２０にろう付けされている。下側第１仕切板２１は上記上側仕切板１１よりも左寄りに配置されている。また、下側第２仕切板２２は上側仕切板１１よりも右寄りに配置されている。
【００３１】
下側ヘッダタンク２０には、冷媒供給用の左側冷媒配管２３と、冷媒排出用の右側冷媒配管２４とが設けられている。左側冷媒配管２３は、下側ヘッダタンク２０の左側空間Ｔ１に連通する配管であり、ヒートポンプ装置を構成する他の機器に接続されている。右側冷媒配管２４は、下側ヘッダタンク２０の右側空間Ｔ３に連通する配管であり、ヒートポンプ装置を構成する他の機器に接続されている。
【００３２】
上側仕切板１１、下側第１仕切板２１及び下側第２仕切板２２により熱交換器１に第１〜第４パスＰ１〜Ｐ４が形成される。第１〜第４パスＰ１〜Ｐ４は、直列に接続されて冷媒の流れ方向に連なっている。第１パスＰ１は熱交換器１の最も左側に位置し、第２パスＰ２は第１パスＰ１の右側に隣接し、第３パスＰ３は第２パスＰ２の右側に隣接し、第４パスＰ４は第３パスＰ３の右側に隣接して熱交換器１の最も右側に位置している。
【００３３】
第１〜第４パスＰ１〜Ｐ４の各流路断面積は、各パスＰ１〜Ｐ４を構成するチューブ２の本数によって変更することが可能である。各パスＰ１〜Ｐ４を構成するチューブ２の本数は、上側仕切板１１、下側第１仕切板２１及び下側第２仕切板２２の位置によって変更することができ、この実施形態では、第３パスＰ３を構成するチューブ２の合計流路断面積が、第１パスＰ１、第２パスＰ２及び第４パスＰ４の各チューブ２の合計流路断面積よりも小さく設定されている。
【００３４】
また、この熱交換器１は、第３パスＰ３を構成するチューブ２への外部空気の流れを阻害する遮風板（通風阻害部）３０を備えている。遮風板３０は、コア４における第３パスＰ３を覆うことが可能な大きさとされており、第３パスＰ３を外部空気の流れ方向上流側から覆うように配置されてコア４に固定されている。遮風板３０の上部は、コア４の上端近傍まで延びており、また、遮風板３０の下部は、コア４の下端近傍まで延びている。遮風板３０の左縁部は、第３パス３の左縁部近傍に位置し、また、遮風板３０の右縁部は、第３パス３の右縁部近傍に位置している。これにより、第３パスＰ３の略全体を遮風板３０で覆うことができるようになっている。
【００３５】
遮風板３０は、例えばアルミニウム合金製の板材で構成することができ、この場合、コア４のチューブ２やフィン３にろう付け固定することができる。また、遮風板３０は、例えば溶接や締結部材等を用いて、コア４やヘッダタンク１０、２０に固定するようにしてもよい。さらに、遮風板３０は、例えば樹脂材で構成してもよい。
【００３６】
次に、上記のように構成された熱交換器１を車両用空調装置の車室外熱交換器として使用する場合について説明する。
【００３７】
暖房時には、熱交換器１が蒸発器として作用する。すなわち、左側冷媒配管２３には膨張弁を通過して減圧された冷媒が流入し、この冷媒は、下側ヘッダタンク２０の左側空間Ｔ１に流入する。左側空間Ｔ１に流入した冷媒は、第１パスＰ１を構成するチューブ２を下側から上側へ流れて上側ヘッダタンク１０の左側空間Ｓ１に流入した後、第２パスＰ２を構成するチューブ２を上側から下側へ流れて下側ヘッダタンク２０の中央空間Ｔ２に流入する。中央空間Ｔ２に流入した冷媒は、第３パスＰ３を構成するチューブ２を下側から上側へ流れて上側ヘッダタンク１０の右側空間Ｓ２に流入した後、第４パスＰ４を構成するチューブ２を上側から下側へ流れて下側ヘッダタンク２０の右側空間Ｔ３に流入した後、右側冷媒配管２４から外部に排出される。
【００３８】
熱交換器１が蒸発器として作用する場合、冷媒は第１〜第４パスＰ１〜Ｐ４のチューブ２を流れる間に外部空気と熱交換しながら蒸発していく。このとき、チューブ２の外面には凝縮水が発生する。チューブ２は上下方向に延びているので、発生した凝縮水がチューブ２の外面を伝って下へ流れていく。よって、排水性が良好になり、熱交換効率が高まる。また、上側ヘッダタンク１０から各チューブ２への冷媒の分流性及び下側ヘッダタンク２０から各チューブ２への冷媒の分流性が高く、よって、蒸発性能が高まる。
【００３９】
尚、熱交換器１が蒸発器として作用する場合、第３パスＰ３は遮風板３０で覆われているので、第３パスＰ３においては外部空気と殆ど熱交換しないことになるが、上述のとおり第３パスＰ３のチューブ２の合計断面積は他のパスＰ１、Ｐ２、Ｐ４に比べて小さいものなので、その影響は小さくて済む。
【００４０】
一方、冷房時には、熱交換器１が凝縮器として作用する。すなわち、左側冷媒配管２３には圧縮機から吐出された高温高圧冷媒が流入し、この冷媒は、下側ヘッダタンク２０の左側空間Ｔ１に流入する。左側空間Ｔ１に流入した冷媒は、蒸発器として作用する場合と同様に、第１〜第４パスＰ１〜Ｐ４を流れた後、右側冷媒配管２４から外部に排出される。
【００４１】
熱交換器１が凝縮器として作用する場合、冷媒は第１〜第４パスＰ１〜Ｐ４のチューブ２を流れる間に外部空気と熱交換しながら凝縮していく。このとき、冷媒が上昇流となる第３パスＰ３（上昇流パス）を構成するチューブ２への外部空気の流れを遮風板３０によって阻害するようにしているので、第３パスＰ３を流れる冷媒が外部空気と熱交換しにくくなり、第３パスＰ３のチューブ２内での液冷媒の割合増加を抑制することが可能になる。これにより、第３パスＰ３内で冷媒が滞留しにくくなるので、凝縮性能が高まる。また、外部空気の流れを阻害する第３パスＰ３の合計流路断面積が他のパスＰ１、Ｐ２、Ｐ４よりも小さいので、遮風板３０を設けたことによる冷媒凝縮性能の低下を抑制することが可能になる。
【００４２】
以上説明したように、この実施形態に係る熱交換器１によれば、上下方向に延びるチューブ２を有するコア４の上下にそれぞれヘッダタンク１０，２０を配置し、冷媒が下側から上側へ流れる第３パスＰ３を構成するチューブ２への外部空気の流れを阻害するようにしたので、冷媒蒸発性能及び凝縮性能の両方を高めることができる。
【００４３】
また、遮風板３０が設けられる第３パスＰ３の合計流路断面積を小さくしたので、冷媒蒸発性能の低下を抑制することができる。
【００４４】
また、第３パスＰ３の外部空気流れ方向上流側を遮風板３０で覆うようにしたので、コスト増を抑制しながら第３パスＰ３への外部空気の流れを確実に抑制できる。
【００４５】
尚、上記実施形態では、通風阻害部として遮風板３０を使用しているが、これに限らず、第３パスＰ３を構成するチューブ２への外部空気の流れを阻害することができるものであればよく、例えば網等であってもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、第３パスＰ３の略全体を遮風板３０で覆うようにしているが、これに限らず、第３パスＰ３の一部のみを遮風板３０で覆うようにしてもよい。
【００４７】
また、パスの数は、上記した数に限られるものではなく、３つ以上の任意の数に設定することができる。
【００４８】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上説明したように、本発明に係る熱交換器は、例えば車両用空調装置の室外熱交換器として使用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１          熱交換器
２          チューブ
３          フィン
４          コア
１０        上側ヘッダタンク
２０        下側ヘッダタンク
３０        遮風板（通風阻害部）
Ｐ１        第１パス
Ｐ２        第２パス
Ｐ３        第３パス（上昇流パス）
Ｐ４        第４パス
【図１】
2014126220.tif 000003
【図２】
2014126220.tif 000004
【図３】
2014126220.tif 000005