(57)【要約】【課題】暖房運転時において隣り合う熱交換管どうしの間に比較的多くの凝縮水が溜まることを抑制しうるとともに、製造作業が容易なヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器を提供する。【解決手段】室外熱交換器１は、上下方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状熱交換管３と、隣り合う熱交換管３どうしの間に配置されたコルゲートフィン４とよりなる管−フィン集合体2A,2Bを、通風方向に並んで複数備えている。通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体2A,2Bのコルゲートフィン４を、上下方向にずれた位置に配置する。通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体2A,2Bのうちの一方の管−フィン集合体2Bの上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン４と、当該２つのコルゲートフィン４の間に位置する同他方の管−フィン集合体2Bの１つのコルゲートフィン４とを接触させる。【選択図】図１
2015081689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を横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複数の扁平状熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間に配置されたフィンとよりなる管−フィン集合体が、通風方向に並んで複数設けられているヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器において、
通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のフィンが、上下方向にずれた位置に配置されており、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの一方の管−フィン集合体の上下方向に隣接する２つのフィンと、当該２つのフィンの間に位置する同他方の管−フィン集合体の１つのフィンとの間で凝縮水が移動するようになされているヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【請求項２】
通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの一方の管−フィン集合体の上下方向に隣接する２つのフィンのうちの少なくともいずれか一方と、当該２つのフィンの間に位置する同他方の管−フィン集合体の１つのフィンとが接触している請求項１記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【請求項３】
通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの少なくともいずれか一方の管−フィン集合体のフィンにおける他方の管−フィン集合体側の端部が、前記一方の管−フィン集合体の熱交換管における他方の管−フィン集合体側の端部よりも他方の管−フィン集合体側に突出している請求項２記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【請求項４】
接触したフィンどうしがろう付されている請求項２または３記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【請求項５】
通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの一方の管−フィン集合体の上下方向に隣接する２つのフィンのうちの少なくともいずれか一方と、当該２つのフィンの間に位置する同他方の管−フィン集合体の１つのフィンとが近接し、隣接する２つの管−フィン集合体のフィンどうしの近接部において、表面張力および重力によって両管−フィン集合体のフィンの間で凝縮水が移動するようになされている請求項１記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、図１〜図３の上下を上下といい、通風方向上流側から通風方向下流側（図面に矢印Ｘで示す方向）を見た際の左右（図１の左右）を左右というものとする。
【背景技術】
【０００３】
ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両の車両用空調装置に用いられるヒートポンプ式冷凍サイクルとしては、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、冷房時に室外熱交換器を通過した冷媒を減圧する第１減圧器、車室内に配置されかつ冷房時に第１減圧器で減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータ、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して冷媒を凝縮させる室内熱交換器、および暖房時に室内熱交換器を通過した冷媒を減圧する第２減圧器としての膨張弁を備えたものが知られている。
【０００４】
上述したヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、冷房時には、冷媒は、圧縮機で圧縮された後、室内側熱交換器を通過してから室外側熱交換器で熱を放熱し、ついで第１減圧機により減圧された後にエバポレータで熱を奪って蒸発し、その後圧縮機に戻される。暖房時には、冷媒は、圧縮機で圧縮された後に室内側熱交換器で熱を放熱し、ついでレシーバで気液分離された後に第２減圧器としての膨張弁により減圧され、ついで室外側熱交換器で熱を奪って蒸発した後に圧縮機に戻される。除湿時には、冷媒は、圧縮機で圧縮された後に室内側熱交換器で熱を放熱し、ついで膨張弁により減圧された後にエバポレータで熱を奪って蒸発し、その後圧縮機に戻される。
【０００５】
上述した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としては、幅方向を通風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複数の扁平状熱交換管と、通風方向にのびる波頂部、通風方向にのびる波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部よりなりかつ隣り合う熱交換管どうしの間に配置されたコルゲートフィンとを備えており、コルゲートフィンの風上側縁部および風下側縁部のうち少なくとも風上側縁部が熱交換管よりも風上側に突出したものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の室外熱交換器においては、暖房時に、コルゲートフィンの表面に発生した凝縮水の下方への排水性が十分ではなく、隣り合う熱交換管どうしの間において比較的多くの凝縮水が溜まり、当該凝縮水が早期に凍結し、通風を阻害する。したがって、凍結した凝縮水を解氷するために、冷房運転時と同様な解氷運転を頻繁に行う必要が生じ、暖房効率が低下する。
【０００７】
そこで、凝縮水の下方への排水性を向上させたヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器として、扁平状熱交換管の幅方向を、通風方向である水平方向に対して傾斜させたものが提案されている（特許文献２）。
【０００８】
しかしながら、特許文献２記載の室外熱交換器においては、扁平状熱交換管の幅方向を通風方向である水平方向に対して傾斜させた状態で互いに間隔をおいて配置するとともに、隣り合う熱交換管どうしの間にフィンを配置する作業が困難であり、室外熱交換器の製造作業が面倒であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２９０１６号公報
【特許文献２】特開２００４−６９２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明の目的は、上記問題を解決し、暖房運転時において隣り合う熱交換管どうしの間に比較的多くの凝縮水が溜まることを抑制しうるとともに、製造作業の容易なヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
1)幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を横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複数の扁平状熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間に配置されたフィンとよりなる管−フィン集合体が、通風方向に並んで複数設けられているヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器において、
通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のフィンが、上下方向にずれた位置に配置されており、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの一方の管−フィン集合体の上下方向に隣接する２つのフィンと、当該２つのフィンの間に位置する同他方の管−フィン集合体の１つのフィンとの間で凝縮水が移動するようになされているヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【００１３】
2)通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの一方の管−フィン集合体の上下方向に隣接する２つのフィンのうちの少なくともいずれか一方と、当該２つのフィンの間に位置する同他方の管−フィン集合体の１つのフィンとが接触している上記1)記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【００１４】
3)通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの少なくともいずれか一方の管−フィン集合体のフィンにおける他方の管−フィン集合体側の端部が、前記一方の管−フィン集合体の熱交換管における他方の管−フィン集合体側の端部よりも他方の管−フィン集合体側に突出している上記2)記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【００１５】
4)接触したフィンどうしがろう付されている上記2)または3)記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【００１６】
5)通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの一方の管−フィン集合体の上下方向に隣接する２つのフィンのうちの少なくともいずれか一方と、当該２つのフィンの間に位置する同他方の管−フィン集合体の１つのフィンとが近接し、隣接する２つの管−フィン集合体のフィンどうしの近接部において、表面張力および重力によって両管−フィン集合体のフィンの間で凝縮水が移動するようになされている上記1)記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
【発明の効果】
【００１７】
上記1)〜5)の室外熱交換器によれば、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のフィンが、上下方向にずれた位置に配置されており、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの一方の管−フィン集合体の上下方向に隣接する２つのフィンと、当該２つのフィンの間に位置する同他方の管−フィン集合体の１つのフィンとの間で凝縮水が移動するようになされているので、いずれかのフィンの表面に発生した凝縮水は、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のフィン間で、重力および表面張力により交互に移動しながら下方に排水される。したがって、冷房運転時と同様な解氷運転を頻繁に行う必要がなく、暖房効率の低下が抑制される。しかも、扁平状熱交換管の幅方向を通風方向に向けた状態で水平状態に配置することができるので、熱交換管を互いに間隔をおいて配置するとともに、隣り合う熱交換管どうしの間にフィンを配置する作業が簡単になり、その結果室外熱交換器の製造作業が容易になる。
【００１８】
上記3)の室外熱交換器によれば、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体のうちの一方の管−フィン集合体の上下方向に隣接する２つのフィンと、当該２つのフィンの間に位置する同他方の管−フィン集合体の１つのフィンとを、比較的簡単に接触させることができる。
【００１９】
上記4)の室外熱交換器によれば、室外熱交換器の振動を抑制することが可能となり、振動による弊害、たとえば強度低下や異音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明によるヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器を示す簡略化した斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】この発明によるヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器の他の実施形態を示す図２相当の図である。
【図４】図３のヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
なお、全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
図１はこの発明によるヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器の全体構成を示し、図２は図１の室外熱交換器の要部の構成を示す。
【００２４】
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。
【００２５】
図１および図２において、ヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器(1)は、幅方向を通風方向に向けるとともに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複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(3)と、通風方向にのびる波頂部、通風方向にのびる波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部よりなり、かつ隣り合う熱交換管(3)どうしの間に配置されて熱交換管(3)にろう付されたアルミニウム製ルーバ付きコルゲートフィン(4)とよりなる管−フィン集合体(2A)(2B)を、通風方向に並んで複数、ここでは２つ備えている。
【００２６】
室外熱交換器(1)の左端側および右端側には、それぞれ管−フィン集合体(2A)(2B)の数と同数のアルミニウム製ヘッダタンク(5)が、長手方向を上下方向に向けた状態で通風方向に間隔をおいて配置されている。通風方向下流側の２つのヘッダタンク(5)に、通風方向下流側の管−フィン集合体(2A)の熱交換管(3)の左右両端部が接続され、同じく通風方向上流側の２つのヘッダタンク(5)に、通風方向上流側の管−フィン集合体(2B)の熱交換管(3)の左右両端部が接続されている。また、一方、ここでは右側の２つのヘッダタンク(5)のうち通風方向下流側のヘッダタンク(5)に冷媒入口(6)が設けられ、同じく通風方向上流側のヘッダタンク(5)に冷媒出口(7)が設けられている。さらに、左側の２つのヘッダタンク(5)どうしは、アルミニウム製連通パイプ(8)により通じさせられている。
【００２７】
通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体(2A)(2B)のコルゲートフィン(4)は、上下方向にずれた位置、ここでは１／２ピッチずれた位置に配置されている。また、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体(2A)(2B)のうちの少なくともいずれか一方、ここでは風上側管−フィン集合体(2B)のコルゲートフィン(4)の風下側（他方の管−フィン集合体(2A)側）の端部が、風上側管−フィン集合体(2B)の熱交換管(3)の風下側端部よりも風下側に突出しており、風上側管−フィン集合体(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)と、風下側管−フィン集合体(2A)における当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する１つのコルゲートフィン(4)とが接触し、この状態でろう付されている。両管−フィン集合体(2A)(2B)のコルゲートフィン(4)どうしは、必ずしもろう付されている必要はない。その結果、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体(2A)(2B)のうちの一方の管−フィン集合体(2A)(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)と、当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する同他方の管−フィン集合体(2A)(2B)の１つのコルゲートフィン(4)との間で凝縮水が移動するようになっている。なお、風上側管−フィン集合体(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)のうちの少なくともいずれか一方と、風下側管−フィン集合体(2A)における当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する１つのコルゲートフィン(4)とが接触していればよい。
【００２８】
図１および図２に示す室外熱交換器(1)を備えているヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、冬季などの暖房時には、上述したように、冷媒は、圧縮機で圧縮された後に室内側熱交換器で熱を放熱し、ついでレシーバで気液分離された後に膨張弁により減圧され、ついで室外熱交換器(1)で熱を奪って蒸発した後に圧縮機に戻される。このとき室外熱交換器(1)の熱交換管(3)内を流れる冷媒により冷却されて、各コルゲートフィン(4)の表面に凝縮水が発生する。
【００２９】
各コルゲートフィン(4)の表面に発生した凝縮水は、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体(2A)(2B)のコルゲートフィン(4)間で、重力および表面張力により交互に移動しながら下方に排水される。したがって、冷房運転時と同様な解氷運転を頻繁に行う必要がなく、暖房効率の低下が抑制される。
【００３０】
図１および図２に示す実施形態においては、風上側管−フィン集合体(2B)のコルゲートフィン(4)の風下側の端部が、風上側管−フィン集合体(2B)の熱交換管(3)の風下側端部よりも風下側に突出しており、風上側管−フィン集合体(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)と、風下側管−フィン集合体(2A)における当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する１つのコルゲートフィン(4)とが接触し、この状態でろう付されているが、これに限定されるものではなく、風上側管−フィン集合体(2B)のコルゲートフィン(4)の風下側端部が、風上側管−フィン集合体(2B)の熱交換管(3)の風下側端部よりも風下側に突出することに加えて、あるいはこれと同様に突出することに代えて、風下側管−フィン集合体(2A)のコルゲートフィン(4)の風上側端部が、風下側管−フィン集合体(2A)の熱交換管(3)の風上側端部よりも風上側に突出し、風上側管−フィン集合体(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)と、風下側管−フィン集合体(2A)における当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する１つのコルゲートフィン(4)とが接触し、この状態でろう付されていてもよい。
【００３１】
さらに、図１および図２に示す実施形態においては、室外熱交換器(1)の左端側および右端側には、それぞれ管−フィン集合体(2A)(2B)の数と同数のアルミニウム製ヘッダタンク(5)が、長手方向を上下方向に向けた状態で通風方向に間隔をおいて配置されているが、これに限定されるものではなく、室外熱交換器(1)の左端側および右端側に、それぞれ長手方向を上下方向に向けたタンクが配置され、当該タンク内が、仕切部材によって管−フィン集合体(2A)(2B)の数と同数のヘッダタンク(5)部に区画され、各管−フィン集合体(2A)(2B)の熱交換管(3)の両端部が両タンクのヘッダタンク(5)部に接続されていてもよい。
【００３２】
図３および図４はこの発明によるヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器(1)の他の実施形態を示す。
【００３３】
図３および図４において、ヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器(10)の通風方向に隣接する各管−フィン集合体(2A)(2B)のコルゲートフィン(4)における他の管−フィン集合体(2B)(2A)側の端部は、各管−フィン集合体(2A)(2B)の熱交換管(3)よりも他の管−フィン集合体(2B)(2A)側には突出しておらず、両者の前記端部は通風方向の同一位置にある。そして、風上側管−フィン集合体(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)と、風下側管−フィン集合体(2A)における当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する１つのコルゲートフィン(4)とが接触し、この状態でろう付されている。両管−フィン集合体(2A)(2B)のコルゲートフィン(4)どうしは、必ずしもろう付されている必要はない。その結果、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体(2A)(2B)のうちの一方の管−フィン集合体(2A)(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)と、当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する同他方の管−フィン集合体(2B)(2A)の１つのコルゲートフィン(4)との間で凝縮水が移動するようになっている。なお、図３および図４に示す室外熱交換器(10)の場合にも、風上側管−フィン集合体(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)のうちの少なくともいずれか一方と、風下側管−フィン集合体(2A)における当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する１つのコルゲートフィン(4)とが接触していればよい。
【００３４】
また、両管−フィン集合体(2A)(2B)の熱交換管(3)およびコルゲートフィン(4)の左右両端部は、通風方向の外側、すなわち風下側管−フィン集合体(2A)の熱交換管(3)およびコルゲートフィン(4)の左右両端部は風下側に曲げられ、風上側管−フィン集合体(2B)の熱交換管(3)およびコルゲートフィン(4)の左右両端部は風上側に曲げられている。したがって、各管−フィン集合体(2A)(2B)の熱交換管(3)およびコルゲートフィン(4)における他の管−フィン集合体(2A)(2B)側の端部が通風方向の同一位置にあったとしても、熱交換管(3)の両端部のヘッダタンク(5)への接続作業を容易に行うことができる。
【００３５】
その他の構成は、図１および図２に示す実施形態の室外熱交換器(1)と同様である。
【００３６】
図３および図４に示す実施形態においては、室外熱交換器(1)の左端側および右端側には、それぞれ管−フィン集合体(2A)(2B)の数と同数のアルミニウム製ヘッダタンク(5)が、長手方向を上下方向に向けた状態で通風方向に間隔をおいて配置されており、両管−フィン集合体(2A)(2B)の熱交換管(3)およびコルゲートフィン(4)の左右両端部は、通風方向の外側、すなわち風下側管−フィン集合体(2A)の熱交換管(3)およびコルゲートフィン(4)の左右両端部は風下側に曲げられ、風上側管−フィン集合体(2B)の熱交換管(3)およびコルゲートフィン(4)の左右両端部は風上側に曲げられているが、これに限定されるものではなく、室外熱交換器(1)の左端側および右端側に、それぞれ長手方向を上下方向に向けたタンクが配置され、当該タンク内が、仕切部材によって管−フィン集合体(2A)(2B)の数と同数のヘッダタンク(5)部に区画され、各管−フィン集合体(2A)(2B)の熱交換管(3)の両端部が両タンクのヘッダタンク(5)部に接続されていてもよい。
【００３７】
上述した２つの実施形態において、管−フィン集合体(2A)(2B)の数は２つに限定されるものではなく、複数である限り適宜変更可能であり、３以上であってもよい。
【００３８】
また、上述した２つの実施形態において、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体(2A)(2B)のうちの一方の管−フィン集合体(2A)(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)と、当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する同他方の管−フィン集合体(2B)(2A)の１つのコルゲートフィン(4)とが接触しているが、これに限定されるものではなく、通風方向に隣接する２つの管−フィン集合体(2A)(2B)のうちの一方の管−フィン集合体(2B)の上下方向に隣接する２つのコルゲートフィン(4)のうちの少なくともいずれか一方と、当該２つのコルゲートフィン(4)の間に位置する同他方の管−フィン集合体(2A)の１つのコルゲートフィン(4)とが近接していてもよい。この場合、隣接する２つの管−フィン集合体(2A)(2B)のコルゲートフィン(4)どうしの近接部において、近接するコルゲートフィン(4)どうしの間隔は、表面張力および重力によって両管−フィン集合体(2A)(2B)のコルゲートフィン(4)の間で凝縮水が移動するような距離、たとえば１ｍｍ以下になされていることが好ましい。
【００３９】
さらに、上述した２つの実施形態において、熱交換管(3)の高さおよび通風方向の幅、熱交換管(3)の通路数、コルゲートフィン(4)の高さ、コルゲートフィン(4)のフィンピッチ、コルゲートフィン(4)の連結部に形成されるルーバの形状などは、管−フィン集合体(2A)(2B)毎に異なっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明によるヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器は、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冷凍サイクルに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４１】
(1)(10)：ヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器
(2A)(2B)：管−フィン集合体
(3)：熱交換管
(4)：コルゲートフィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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