車両用空調装置
【課題】伝熱管同士の間の風路が着霜によって閉塞されることを抑制でき、かつ、着霜が生じたとしても暖房能力の低下を抑制できる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置１０Ａは、室外熱交換器１３を含むヒートポンプ回路２と、ヒートポンプ回路３に流れる冷媒の流れ方向を冷房運転時と暖房運転時とで切り換える切換手段１２Ａと、室外熱交換器１３を介して外気を吸い込むファン１７と、を備えている。室外熱交換器１３は、水平方向に延びる一対のヘッダおよびそれらの間に配列された複数本の伝熱管を有している。前記一対のヘッダのそれぞれの内部には、前記複数本の伝熱管を冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群に分ける１つまたは複数の仕切り板が設けられている。ファン１７は、前記複数の伝熱管群のうちの蒸発下流伝熱管群の占有領域内に当該ファン１７の中心が位置するように、配置されている。
【解決手段】車両用空調装置１０Ａは、室外熱交換器１３を含むヒートポンプ回路２と、ヒートポンプ回路３に流れる冷媒の流れ方向を冷房運転時と暖房運転時とで切り換える切換手段１２Ａと、室外熱交換器１３を介して外気を吸い込むファン１７と、を備えている。室外熱交換器１３は、水平方向に延びる一対のヘッダおよびそれらの間に配列された複数本の伝熱管を有している。前記一対のヘッダのそれぞれの内部には、前記複数本の伝熱管を冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群に分ける１つまたは複数の仕切り板が設けられている。ファン１７は、前記複数の伝熱管群のうちの蒸発下流伝熱管群の占有領域内に当該ファン１７の中心が位置するように、配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内の冷房および暖房を行う車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばガソリンエンジンを備える自動車では、冷房にヒートポンプが用いられる一方、暖房にエンジンの廃熱が利用されていた。近年では、エンジンの廃熱量が少ないハイブリッド車、およびエンジンの廃熱が利用できない電気自動車が普及してきており、これに合わせて冷房だけでなく暖房にもヒートポンプを用いるようにした車両用空調装置が開発されてきている。
【０００３】
例えば特許文献１には、図７に示すような、ヒートポンプを用いつつ、暖房にエンジン１５０の廃熱を利用する車両用空調装置１００が開示されている。具体的に、車両用空調装置１００は、圧縮機１１１、四方弁１１２、室外熱交換器１１３、膨張弁１１４および室内熱交換器１１５を含むヒートポンプ回路１１０を備えている。圧縮機１１１は、エンジン１５０によって駆動される。冷房運転時には、圧縮機１１１で圧縮された冷媒が破線矢印Ｃの向きに流され、室外熱交換器１１３が凝縮器として機能し、室内熱交換器１１５が蒸発器として機能する。一方、暖房運転時には、圧縮機１１１で圧縮された冷媒が実線矢印Ｈの向きに流され、室内熱交換器１１５が凝縮器として機能し、室外熱交換器１１３が蒸発器として機能する。
【０００４】
室外熱交換器１１３には、ファン１２１によって車室外の空気が供給される。一般的に、ファン１２１は、室外熱交換器１１３に車両の走行によって生じる風が直接的に当たるように室外熱交換器１１３の裏側に配置される。すなわち、ファン１２１は、室外熱交換器１１３を介して車室外の空気を吸い込む。
【０００５】
ところで、特許文献２には、車両用の凝縮器として、縦型であって水平方向に引き延ばされた形状の凝縮器が開示されている。この凝縮器は、当該凝縮器の長手方向に延びる一対のヘッダと、この一対のヘッダの間に配列された、鉛直方向に延びる複数本の伝熱管とを有している。一対のヘッダのそれぞれの内部には１つまたは複数の仕切り板が設けられており、これにより複数本の伝熱管が冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群に分けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２７６３２号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示された凝縮器は冷媒の流れ方向が一方向であることを前提としたものであるが、この凝縮器を冷媒の流れ方向が暖房運転と冷房運転とで反転する室外熱交換器１１３として用いることが考えられる。この場合、通常の設計思想からすれば、伝熱管同士の間の風路を通過する車室外空気の風速を均一化するために、ファン１２１は室外熱交換器１１３の中央に配置される。
【０００８】
しかしながら、室外熱交換器１１３には暖房運転時に霜が付着することがあるため、この着霜によって伝熱管同士の間の風路が閉塞されることがある。その結果、ファン１２１による車室外空気の吸い込みが阻害されて、暖房能力が大きく低下する。特に、エンジンの廃熱が利用できない場合には、室外熱交換器１１３での熱交換量（吸熱量）が増大するため、そのような傾向が顕著になる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、伝熱管同士の間の風路が着霜によって閉塞されることを抑制でき、かつ、着霜が生じたとしても暖房能力の低下を抑制できる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、車室内の冷房および暖房を行う車両用空調装置であって、水平方向に延びる一対のヘッダおよびそれらの間に配列された複数本の伝熱管によって第１流通口から第２流通口に至る流路が形成された室外熱交換器を含むヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路に流れる冷媒の流れ方向を、冷房運転時には冷媒が前記室外熱交換器内を前記第１流通口から前記第２流通口に流れる第１方向に切り換え、暖房運転時には冷媒が前記室外熱交換器内を前記第２流通口から前記第１流通口に流れる第２方向に切り換える切換手段と、前記室外熱交換器を介して車室外の空気を吸い込むファンと、を備え、前記室外熱交換器は、前記一対のヘッダが延びる方向に引き延ばされた形状を有しており、前記一対のヘッダのそれぞれの内部には、前記複数本の伝熱管を冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群に分ける１つまたは複数の仕切り板が設けられており、前記ファンは、前記複数の伝熱管群のうちの前記第１流通口に最も近い蒸発下流伝熱管群の占有領域内に当該ファンの中心が位置するように、配置されている、車両用空調装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成によれば、ファンによって伝熱管同士の間の風路を通過させられる車室外空気の風速を、暖房運転時に冷媒が過熱（スーパーヒート）される蒸発下流伝熱管群で最大とすることができる。この速い風速とスーパーヒートの相乗効果により、蒸発下流伝熱管群には霜が付着し難くなるため、蒸発下流伝熱管群では伝熱管同士の間の風路が着霜によって閉塞されることを抑制することができる。その結果、他の伝熱管群に着霜が生じたとしても、蒸発下流伝熱管群では依然として良好な熱交換を実現できるため、暖房能力の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の構成図
【図２】（ａ）は図１の車両用空調装置に用いられる室外熱交換器の模式的な縦断面図、（ｂ）は同室外熱交換器とファンとの位置関係を示す図
【図３】（ａ）は熱交換器ユニットのモデルＡにおける室外熱交換器とファンとの位置関係を示す図、（ｂ）は熱交換器ユニットのモデルＢにおける室外熱交換器とファンとの位置関係を示す図
【図４】本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置の構成図
【図５】本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置の構成図
【図６】（ａ）および（ｂ）は代替案の切換手段の構成図
【図７】従来の車両用空調装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置１０Ａの構成図である。この車両用空調装置１０Ａは、図略の車室内の冷房および暖房を行うものであり、冷媒を循環させるヒートポンプ回路２を備えている。なお、冷媒としては、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０Ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＣＯ2などに加え、他のＨＦＣ系、ＨＣ系などが利用できる。
【００１５】
ヒートポンプ回路２は、圧縮機１１、四方弁１２Ａ、室外熱交換器１３、膨張弁１４、および室内熱交換器１５を含んでいる。これらの機器１１〜１５は、第１流路２１〜第６流路２６によって循環的に接続されている。
【００１６】
四方弁１２Ａは、本発明の切換手段として機能するものであり、ヒートポンプ回路２に流れる冷媒の流れ方向を、冷房運転時には破線矢印Ｃで示す第１方向に切り換え、暖房運転時には実線矢印Ｈで示す第２方向に切り換える。第１方向は、圧縮機１１から吐出された冷媒が室外熱交換器１３、膨張弁１４および室内熱交換器１５をこの順に通過して圧縮機１１に戻る方向であり、第２方向は、圧縮機１１から吐出された冷媒が室内熱交換器１５、膨張弁１４および室外熱交換器１３をこの順に通過して圧縮機１１に戻る方向である。
【００１７】
圧縮機１１は、図略の電動モータにより駆動されるものであり、吸入口１１ａから吸入した冷媒を圧縮して吐出口１１ｂから吐出する。電動モータは、圧縮機１１の内部に配置されていてもよいし、外部に配置されていてもよい。圧縮機１１の吐出口１１ｂは第１流路２１を介して四方弁１２Ａの第１ポートに接続されており、圧縮機１１の吸入口１１ａは第６流路２６を介して四方弁１２Ａの第４ポートに接続されている。また、四方弁１２Ａの第２ポートは第２流路２２を介して室外熱交換器１３に接続されており、四方弁１２Ａの第３ポートは第５流路２５を介して室内熱交換器１５に接続されている。
【００１８】
室外熱交換器１３は、例えば自動車のフロントに配置され、車両の走行およびファン１７により供給される外気（車室外の空気）と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、第３流路２３を介して膨張弁１４に接続されている。
【００１９】
室外熱交換器１３は、当該室外熱交換器１３の裏側に配置されたシュラウド１８およびファン１７と共に熱交換器ユニット６を構成する。シュラウド１８は、ファン３１の周囲で室外熱交換器１３の背面を覆っており、ファン３１は、室外熱交換器１３を介して外気を吸い込む。換言すれば、シュラウド１８は、室外熱交換器１３の全域からファン３１に外気を導く役割を果たす。
【００２０】
膨張弁１４は、冷媒を膨張させる膨張機構の一例である。なお、膨張機構としては、膨張する冷媒から動力を回収する容積型の膨張機等を採用してもよい。膨張弁１４は、第４流路２４を介して室内熱交換器１５に接続されている。
【００２１】
室内熱交換器１５は、ダクト３２内に配置され、ブロワ３１によって車室内に送られる空気と冷媒との間で熱交換を行う。本実施形態では、ダクト３２内に、ブロワ３１により車室内の空気が流される。すなわち、車室内の空気は、ダクト３２を通じて循環する。なお、ブロワ３１によりダクト３２内に流される空気は、必ずしも車室内空気１００％である必要はなく、車室内換気用の外気をある程度含んでいてもよいし、全て外気としてもよい。
【００２２】
ブロワ３１は、図１に示すようにダクト３２の入口側に配置されていてもよいし、ダクト３２の出口側に配置されていてもよい。また、ブロワ３１としては、ファンを用いてもよい。
【００２３】
次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照して、熱交換器ユニット６の構成を詳細に説明する。
【００２４】
室外熱交換器１３は、水平方向に引き延ばされた形状を有している。具体的に、室外熱交換器１３は、当該室外熱交換器１３の長手方向に延びる一対のヘッダ４Ａ，４Ｂと、この一対のヘッダ４Ａ，４Ｂの間に配列された複数本の伝熱管５とを有している。なお、図示は省略するが、伝熱管５同士の間の風路には、複数のフィンが配置されている。
【００２５】
伝熱管５は、水平方向に対して角度を持つ方向に延びていることが好ましい。例えば、その角度は３０度であってもよい。本実施形態では、その角度が９０度になっている。換言すれば、伝熱管５が鉛直方向に延びていて、室外熱交換器１３が縦型になっている。
【００２６】
また、室外熱交換器１３は、一対の外部接続口である第１流通口４１および第２流通口４２を有している。これらの第１流通口４１および第２流通口４２は、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂのどちらかに、一方が室外熱交換器１３の長手方向（換言すれば、伝熱管５の配列方向）の一方側に位置し、他方が室外熱交換器１３の長手方向の他方側に位置するように設けられている。すなわち、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂおよび伝熱管５は、第１流通口４１から第２流通口４２に至る流路を形成する。本実施形態では、第１流通口４１が上方に位置するヘッダ４Ａに設けられており、第２流通口４２が下方に位置するヘッダ４Ｂに設けられている。なお、第１流通口４１および第２流通口４２は、ヘッダ（４Ａまたは４Ｂ）に、鉛直方向に開口するように設けられていてもよいし、水平方向に開口するように設けられていてもよい。
【００２７】
第１流通口４１には第２流路２２が接続されており、第２流通口４２には第３流路２３が接続されている。このため、室外熱交換器１３が凝縮器として機能する冷房運転時には、第１流通口４１が流入口の役割を果たすとともに第２流通口４２が流出口の役割を果たし、室外熱交換器４１内を冷媒が第１流通口４１から第２流通口４２に流れる。一方、室外熱交換器１３が蒸発器として機能する暖房運転時には、第２流通口４２が流入口の役割を果たすとともに第１流通口４１が流出口の役割を果たし、室外熱交換器４１内を冷媒が第２流通口４２から第１流通口４１に流れる。
【００２８】
一対のヘッダ４Ａ，４Ｂのそれぞれの内部には１つまたは複数の仕切り板４５が設けられており、これにより伝熱管５が冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群５１〜５３に分けられている。なお、図２（ａ）では、暖房運転時の冷媒の流れ方向のみを実線矢印で示している。
【００２９】
複数の伝熱管群５１〜５３は、第１流通口４１に最も近い蒸発下流伝熱管群５１と、第２流通口４２に最も近い蒸発上流伝熱管群５２と、それらの間にある１つまたは複数の中間伝熱管群５３とからなる。上述した第２流通口４２は、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂが延びる方向において蒸発上流伝熱管群５２の略中央に配置されている。伝熱管群５１〜５３の数は、例えば３以上６以下である。
【００３０】
本実施形態では、第１流通口４１と第２流通口４２とが異なるヘッダに設けられているために、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂの内部に仕切り板４５が１つずつ設けられていて、伝熱管群５１〜５３の数が奇数の３つになっている。ただし、伝熱管群５１〜５３の数が偶数になっていて、第１流通口４１と第２流通口４２とが同じヘッダに設けられていてもよい。
【００３１】
伝熱管群５１〜５３のそれぞれを構成する伝熱管５の本数は、蒸発上流伝熱管群５２から蒸発下流伝熱管群５１にかけて段階的に増加することが好ましい。例えば、本実施形態のように伝熱管群５１〜５３の数を３つとする場合は、蒸発上流伝熱管群５２を１９本の伝熱管５で構成し、中間伝熱管群５３を２１本の伝熱管５で構成し、蒸発下流伝熱管群５１を２２本の伝熱管で構成することができる。なお、図２（ａ）は、室外熱交換器１３を僅かな本数の伝熱管５で模式的に表したものである。
【００３２】
さらに、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、室外熱交換器１３に外気を供給するファン１７が、蒸発下流伝熱管群５１の占有領域Ｒ１内に当該ファン１７の中心Ｃが位置するように、配置されている。ここで、「伝熱管群の占有領域」とは、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂ間の熱交換面積Ａ（ヘッダの離間距離Ｄ×ヘッダの長さＬ）が隣り合う伝熱管群の間の中央で区切られた個々の領域Ｒ１〜Ｒ３のことをいう。
【００３３】
例えば、ファン１７の投影面積と蒸発下流伝熱管群５１の占有領域Ｒ１とのラップ率（図２（ｂ）中のハッチング面積）は、ファン１７の投影面積の６０％以上８２％以下である。
【００３４】
以上説明した本実施形態の車両用空調装置１Ａでは、ファン１７の中心が蒸発下流伝熱管群５１の占有領域Ｒ１内に位置しているので、ファン１７によって伝熱管５同士の間の風路を通過させられる外気の風速を、暖房運転時に冷媒が過熱（スーパーヒート）される蒸発下流伝熱管群５１で最大とすることができる。この速い風速とスーパーヒートの相乗効果により、蒸発下流伝熱管群５１には霜が付着し難くなるため、蒸発下流伝熱管群５１では伝熱管５同士の間の風路が着霜によって閉塞されることを抑制することができる。その結果、他の伝熱管群５２，５３に着霜が生じたとしても、蒸発下流伝熱管群５１では依然として良好な熱交換を実現できるため、暖房能力の低下を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、暖房運転時に流出口の役割を果たす第１流通口４１が上方に位置するヘッダ４Ａに設けられているので、冷媒のスーパーヒートが蒸発下流伝熱管群５１内で始まる条件下では、蒸発下流伝熱管群５１の下方に液相冷媒が溜まるプール沸騰によって熱交換効率を向上させることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂが延びる方向において蒸発上流伝熱管群５２の略中央に第２流通口４２が配置されているので、蒸発上流伝熱管群５２を構成する伝熱管５に均一に冷媒を流すことができる。
【００３７】
次に、ファン１７の位置による効果を確認するために行ったシミュレーション結果を説明する。まず、図３（ａ）に示すような熱交換器ユニットのモデルＡと、図３（ｂ）に示すような熱交換器ユニットのモデルＢを設定した。
【００３８】
モデルＡおよびモデルＢは、同一の構成の縦型の室外熱交換器１３を有する。この室外熱交換器１３では、伝熱管群の数が４である。蒸発上流伝熱管群５１は、２８本の伝熱管５で構成され、その隣の中間伝熱管群５３は、１５本の伝熱管５で構成されている。蒸発下流伝熱管群５２およびその隣の中間伝熱管群５３は、それぞれ１４本の伝熱管５で構成されている。また、第１流通口４１および第２流通口４２は、下方に位置するヘッダ４Ｂに設けられている。
【００３９】
モデルＡでは、ファン１７の中心Ｃが蒸発下流伝熱管群５１の占有領域Ｒ１内に位置しており、ファン１７の投影面積と蒸発下流伝熱管群５１のラップ率がファン１７の投影面積の７０％となっている。一方、モデルＢでは、ファン１７の中心Ｃが熱交換面積Ａの中心に位置している。
【００４０】
シミュレーションでは、外気温度条件を２℃／１℃とし、伝熱管５同士の間の風路が着霜によって７０％閉塞されたときの暖房能力を算出した。
【００４１】
シミュレーションの結果、モデルＢでは、冷媒の蒸発温度が一定であるときの暖房能力が約５０％低下した。暖房能力を着霜前と同程度に保つには、冷媒の高圧と低圧の圧力差を大きくして冷媒の蒸発温度を低下させればよいが、その場合には低圧に対する高圧の圧力比を約２９％上昇させる必要がある。
【００４２】
これに対し、モデルＡでは、冷媒の蒸発温度が一定であるときの暖房能力の低下を約２８％と、モデルＢに比べて約２２％改善できた。また、冷媒の高圧と低圧の圧力差を大きして暖房能力を着霜前と同程度に保つためには、低圧に対する高圧の圧力比を約１６％上昇させればよく、モデルＢに比べて上昇させる圧力比を約１３％低減可能である。
【００４３】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置１０Ｂの構成図である。なお、本実施形態では、第１実施形態と同じ構成部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。この点は、後述する第３実施形態でも同様である。
【００４４】
本実施形態では、第１流路２１に、ブロワ３１によって車室内に送られる空気と冷媒との熱交換を行う副室内熱交換器１６が設けられている。この副室内熱交換器１６は、ダクト３２内で室内熱交換器１５の風下側に配置されている。なお、車両用空調装置１０Ｂのその他の構成は、第１実施形態の車両用空調装置１０Ａと同じである。
【００４５】
具体的に、副室内熱交換器１６は、ダクト３２内で当該副室内熱交換器１６を経由する第１風路と当該副室内熱交換器１６を経由しない第２風路とが層をなすように配置されている。これを実現するには、例えば、副室内熱交換器１６の脇から室内熱交換器１５がダクト３２の出口側に露出するように、換言すれば副室内熱交換器１６の脇に副室内熱交換器１６をバイパスする空気が流れる一定の空間が確保されるように、副室内熱交換器１６をダクト５２の壁面近くに片寄せて配置してもよい。あるいは、ダクト３２における副室内熱交換器１６を取り囲む部分の一部を膨らませて、その膨らませた部分に副室内熱交換器１６をバイパスする空気を流すようにしてもよい。
【００４６】
なお、本実施形態では、ダクト３２内に、上記第１風路と上記第２風路とを仕切る仕切り板、および上記第１風路を流れる風量と上記第２風路を流れる風量の比率を調整するダンパが設けられていることが好ましい。
【００４７】
このような構成では、室内熱交換器１５で加熱された車室内循環空気を副室内熱交換器１６でさらに加熱することができるので、暖房能力を高める効果を得ることができる。なお、車両用空調装置１０Ｂでも、第１実施形態の車両用空調装置１０Ａと同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４８】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置１０Ｃの構成図である。本実施形態では、第６流路２６に、ブロワ３１によって車室内に送られる空気と冷媒との熱交換を行う副室内熱交換器１６が設けられている。この副室内熱交換器１６は、ダクト３２内で室内熱交換器１５の風上側に配置されている。なお、車両用空調装置１０Ｃのその他の構成は、第１実施形態の車両用空調装置１０Ａと同じである。
【００４９】
具体的に、副室内熱交換器１６は、ダクト３２内で当該副室内熱交換器１６を経由する第１風路と当該副室内熱交換器１６を経由しない第２風路とが層をなすように配置されている。これを実現するには、例えば、副室内熱交換器１６の脇から室内熱交換器１５がダクト３２の入口側に露出するように、換言すれば副室内熱交換器１６の脇に副室内熱交換器１６をバイパスする空気が流れる一定の空間が確保されるように、副室内熱交換器１６をダクト３２の壁面近くに片寄せて配置してもよい。あるいは、ダクト３２における副室内熱交換器１６を取り囲む部分の一部を膨らませて、その膨らませた部分に副室内熱交換器１６をバイパスする空気を流すようにしてもよい。
【００５０】
なお、本実施形態では、ダクト３２内に、上記第１風路と上記第２風路とを仕切る仕切り板、および上記第１風路を流れる風量と上記第２風路を流れる風量の比率を調整するダンパが設けられていることが好ましい。
【００５１】
このような構成では、冷房運転時には２つの熱交換器１５，１６で車室内循環空気を冷却することができ、暖房運転時には副室内熱交換器１６で車室内循環空気を除湿することができる。なお、車両用空調装置１０Ｃでも、第１実施形態の車両用空調装置１０Ａと同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５２】
（その他の実施形態）
前記各実施形態では、切換手段として四方弁１２Ａが用いられていたが、本発明の切換手段はこれに限られるものではない。例えば、切換手段は、図６（ａ）に示すような、第１流路２１および第６流路２６と接続された２つの三方弁１２１が一対の配管１２２によってループ状に接続され、それらの配管１２２に第２流路２２および第５流路２５が接続された回路１２Ｂであってもよい。あるいは、切換手段は、図６（ｂ）に示すようないわゆるブリッジ回路１２Ｃであってもよい。
【００５３】
また、圧縮機１１は、必ずしも電動機によって駆動されるものである必要はなく、エンジンによって駆動されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ〜１Ｃ 車両用空調装置
１２Ａ 四方弁（切換手段）
１２Ｂ 回路（切換手段）
１２Ｃ ブリッジ回路（切換手段）
１３ 室外熱交換器
１７ ファン
２ ヒートポンプ回路
４Ａ，４Ｂ ヘッダ
４１ 第１流通口
４２ 第２流通口
４５ 仕切り板
５ 伝熱管
５１ 蒸発下流伝熱管群
５２ 蒸発上流伝熱管群
５３ 中間伝熱管群
Ｒ１〜Ｒ３ 占有領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内の冷房および暖房を行う車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばガソリンエンジンを備える自動車では、冷房にヒートポンプが用いられる一方、暖房にエンジンの廃熱が利用されていた。近年では、エンジンの廃熱量が少ないハイブリッド車、およびエンジンの廃熱が利用できない電気自動車が普及してきており、これに合わせて冷房だけでなく暖房にもヒートポンプを用いるようにした車両用空調装置が開発されてきている。
【０００３】
例えば特許文献１には、図７に示すような、ヒートポンプを用いつつ、暖房にエンジン１５０の廃熱を利用する車両用空調装置１００が開示されている。具体的に、車両用空調装置１００は、圧縮機１１１、四方弁１１２、室外熱交換器１１３、膨張弁１１４および室内熱交換器１１５を含むヒートポンプ回路１１０を備えている。圧縮機１１１は、エンジン１５０によって駆動される。冷房運転時には、圧縮機１１１で圧縮された冷媒が破線矢印Ｃの向きに流され、室外熱交換器１１３が凝縮器として機能し、室内熱交換器１１５が蒸発器として機能する。一方、暖房運転時には、圧縮機１１１で圧縮された冷媒が実線矢印Ｈの向きに流され、室内熱交換器１１５が凝縮器として機能し、室外熱交換器１１３が蒸発器として機能する。
【０００４】
室外熱交換器１１３には、ファン１２１によって車室外の空気が供給される。一般的に、ファン１２１は、室外熱交換器１１３に車両の走行によって生じる風が直接的に当たるように室外熱交換器１１３の裏側に配置される。すなわち、ファン１２１は、室外熱交換器１１３を介して車室外の空気を吸い込む。
【０００５】
ところで、特許文献２には、車両用の凝縮器として、縦型であって水平方向に引き延ばされた形状の凝縮器が開示されている。この凝縮器は、当該凝縮器の長手方向に延びる一対のヘッダと、この一対のヘッダの間に配列された、鉛直方向に延びる複数本の伝熱管とを有している。一対のヘッダのそれぞれの内部には１つまたは複数の仕切り板が設けられており、これにより複数本の伝熱管が冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群に分けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２７６３２号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示された凝縮器は冷媒の流れ方向が一方向であることを前提としたものであるが、この凝縮器を冷媒の流れ方向が暖房運転と冷房運転とで反転する室外熱交換器１１３として用いることが考えられる。この場合、通常の設計思想からすれば、伝熱管同士の間の風路を通過する車室外空気の風速を均一化するために、ファン１２１は室外熱交換器１１３の中央に配置される。
【０００８】
しかしながら、室外熱交換器１１３には暖房運転時に霜が付着することがあるため、この着霜によって伝熱管同士の間の風路が閉塞されることがある。その結果、ファン１２１による車室外空気の吸い込みが阻害されて、暖房能力が大きく低下する。特に、エンジンの廃熱が利用できない場合には、室外熱交換器１１３での熱交換量（吸熱量）が増大するため、そのような傾向が顕著になる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、伝熱管同士の間の風路が着霜によって閉塞されることを抑制でき、かつ、着霜が生じたとしても暖房能力の低下を抑制できる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、車室内の冷房および暖房を行う車両用空調装置であって、水平方向に延びる一対のヘッダおよびそれらの間に配列された複数本の伝熱管によって第１流通口から第２流通口に至る流路が形成された室外熱交換器を含むヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路に流れる冷媒の流れ方向を、冷房運転時には冷媒が前記室外熱交換器内を前記第１流通口から前記第２流通口に流れる第１方向に切り換え、暖房運転時には冷媒が前記室外熱交換器内を前記第２流通口から前記第１流通口に流れる第２方向に切り換える切換手段と、前記室外熱交換器を介して車室外の空気を吸い込むファンと、を備え、前記室外熱交換器は、前記一対のヘッダが延びる方向に引き延ばされた形状を有しており、前記一対のヘッダのそれぞれの内部には、前記複数本の伝熱管を冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群に分ける１つまたは複数の仕切り板が設けられており、前記ファンは、前記複数の伝熱管群のうちの前記第１流通口に最も近い蒸発下流伝熱管群の占有領域内に当該ファンの中心が位置するように、配置されている、車両用空調装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成によれば、ファンによって伝熱管同士の間の風路を通過させられる車室外空気の風速を、暖房運転時に冷媒が過熱（スーパーヒート）される蒸発下流伝熱管群で最大とすることができる。この速い風速とスーパーヒートの相乗効果により、蒸発下流伝熱管群には霜が付着し難くなるため、蒸発下流伝熱管群では伝熱管同士の間の風路が着霜によって閉塞されることを抑制することができる。その結果、他の伝熱管群に着霜が生じたとしても、蒸発下流伝熱管群では依然として良好な熱交換を実現できるため、暖房能力の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の構成図
【図２】（ａ）は図１の車両用空調装置に用いられる室外熱交換器の模式的な縦断面図、（ｂ）は同室外熱交換器とファンとの位置関係を示す図
【図３】（ａ）は熱交換器ユニットのモデルＡにおける室外熱交換器とファンとの位置関係を示す図、（ｂ）は熱交換器ユニットのモデルＢにおける室外熱交換器とファンとの位置関係を示す図
【図４】本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置の構成図
【図５】本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置の構成図
【図６】（ａ）および（ｂ）は代替案の切換手段の構成図
【図７】従来の車両用空調装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置１０Ａの構成図である。この車両用空調装置１０Ａは、図略の車室内の冷房および暖房を行うものであり、冷媒を循環させるヒートポンプ回路２を備えている。なお、冷媒としては、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０Ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＣＯ2などに加え、他のＨＦＣ系、ＨＣ系などが利用できる。
【００１５】
ヒートポンプ回路２は、圧縮機１１、四方弁１２Ａ、室外熱交換器１３、膨張弁１４、および室内熱交換器１５を含んでいる。これらの機器１１〜１５は、第１流路２１〜第６流路２６によって循環的に接続されている。
【００１６】
四方弁１２Ａは、本発明の切換手段として機能するものであり、ヒートポンプ回路２に流れる冷媒の流れ方向を、冷房運転時には破線矢印Ｃで示す第１方向に切り換え、暖房運転時には実線矢印Ｈで示す第２方向に切り換える。第１方向は、圧縮機１１から吐出された冷媒が室外熱交換器１３、膨張弁１４および室内熱交換器１５をこの順に通過して圧縮機１１に戻る方向であり、第２方向は、圧縮機１１から吐出された冷媒が室内熱交換器１５、膨張弁１４および室外熱交換器１３をこの順に通過して圧縮機１１に戻る方向である。
【００１７】
圧縮機１１は、図略の電動モータにより駆動されるものであり、吸入口１１ａから吸入した冷媒を圧縮して吐出口１１ｂから吐出する。電動モータは、圧縮機１１の内部に配置されていてもよいし、外部に配置されていてもよい。圧縮機１１の吐出口１１ｂは第１流路２１を介して四方弁１２Ａの第１ポートに接続されており、圧縮機１１の吸入口１１ａは第６流路２６を介して四方弁１２Ａの第４ポートに接続されている。また、四方弁１２Ａの第２ポートは第２流路２２を介して室外熱交換器１３に接続されており、四方弁１２Ａの第３ポートは第５流路２５を介して室内熱交換器１５に接続されている。
【００１８】
室外熱交換器１３は、例えば自動車のフロントに配置され、車両の走行およびファン１７により供給される外気（車室外の空気）と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、第３流路２３を介して膨張弁１４に接続されている。
【００１９】
室外熱交換器１３は、当該室外熱交換器１３の裏側に配置されたシュラウド１８およびファン１７と共に熱交換器ユニット６を構成する。シュラウド１８は、ファン３１の周囲で室外熱交換器１３の背面を覆っており、ファン３１は、室外熱交換器１３を介して外気を吸い込む。換言すれば、シュラウド１８は、室外熱交換器１３の全域からファン３１に外気を導く役割を果たす。
【００２０】
膨張弁１４は、冷媒を膨張させる膨張機構の一例である。なお、膨張機構としては、膨張する冷媒から動力を回収する容積型の膨張機等を採用してもよい。膨張弁１４は、第４流路２４を介して室内熱交換器１５に接続されている。
【００２１】
室内熱交換器１５は、ダクト３２内に配置され、ブロワ３１によって車室内に送られる空気と冷媒との間で熱交換を行う。本実施形態では、ダクト３２内に、ブロワ３１により車室内の空気が流される。すなわち、車室内の空気は、ダクト３２を通じて循環する。なお、ブロワ３１によりダクト３２内に流される空気は、必ずしも車室内空気１００％である必要はなく、車室内換気用の外気をある程度含んでいてもよいし、全て外気としてもよい。
【００２２】
ブロワ３１は、図１に示すようにダクト３２の入口側に配置されていてもよいし、ダクト３２の出口側に配置されていてもよい。また、ブロワ３１としては、ファンを用いてもよい。
【００２３】
次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照して、熱交換器ユニット６の構成を詳細に説明する。
【００２４】
室外熱交換器１３は、水平方向に引き延ばされた形状を有している。具体的に、室外熱交換器１３は、当該室外熱交換器１３の長手方向に延びる一対のヘッダ４Ａ，４Ｂと、この一対のヘッダ４Ａ，４Ｂの間に配列された複数本の伝熱管５とを有している。なお、図示は省略するが、伝熱管５同士の間の風路には、複数のフィンが配置されている。
【００２５】
伝熱管５は、水平方向に対して角度を持つ方向に延びていることが好ましい。例えば、その角度は３０度であってもよい。本実施形態では、その角度が９０度になっている。換言すれば、伝熱管５が鉛直方向に延びていて、室外熱交換器１３が縦型になっている。
【００２６】
また、室外熱交換器１３は、一対の外部接続口である第１流通口４１および第２流通口４２を有している。これらの第１流通口４１および第２流通口４２は、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂのどちらかに、一方が室外熱交換器１３の長手方向（換言すれば、伝熱管５の配列方向）の一方側に位置し、他方が室外熱交換器１３の長手方向の他方側に位置するように設けられている。すなわち、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂおよび伝熱管５は、第１流通口４１から第２流通口４２に至る流路を形成する。本実施形態では、第１流通口４１が上方に位置するヘッダ４Ａに設けられており、第２流通口４２が下方に位置するヘッダ４Ｂに設けられている。なお、第１流通口４１および第２流通口４２は、ヘッダ（４Ａまたは４Ｂ）に、鉛直方向に開口するように設けられていてもよいし、水平方向に開口するように設けられていてもよい。
【００２７】
第１流通口４１には第２流路２２が接続されており、第２流通口４２には第３流路２３が接続されている。このため、室外熱交換器１３が凝縮器として機能する冷房運転時には、第１流通口４１が流入口の役割を果たすとともに第２流通口４２が流出口の役割を果たし、室外熱交換器４１内を冷媒が第１流通口４１から第２流通口４２に流れる。一方、室外熱交換器１３が蒸発器として機能する暖房運転時には、第２流通口４２が流入口の役割を果たすとともに第１流通口４１が流出口の役割を果たし、室外熱交換器４１内を冷媒が第２流通口４２から第１流通口４１に流れる。
【００２８】
一対のヘッダ４Ａ，４Ｂのそれぞれの内部には１つまたは複数の仕切り板４５が設けられており、これにより伝熱管５が冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群５１〜５３に分けられている。なお、図２（ａ）では、暖房運転時の冷媒の流れ方向のみを実線矢印で示している。
【００２９】
複数の伝熱管群５１〜５３は、第１流通口４１に最も近い蒸発下流伝熱管群５１と、第２流通口４２に最も近い蒸発上流伝熱管群５２と、それらの間にある１つまたは複数の中間伝熱管群５３とからなる。上述した第２流通口４２は、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂが延びる方向において蒸発上流伝熱管群５２の略中央に配置されている。伝熱管群５１〜５３の数は、例えば３以上６以下である。
【００３０】
本実施形態では、第１流通口４１と第２流通口４２とが異なるヘッダに設けられているために、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂの内部に仕切り板４５が１つずつ設けられていて、伝熱管群５１〜５３の数が奇数の３つになっている。ただし、伝熱管群５１〜５３の数が偶数になっていて、第１流通口４１と第２流通口４２とが同じヘッダに設けられていてもよい。
【００３１】
伝熱管群５１〜５３のそれぞれを構成する伝熱管５の本数は、蒸発上流伝熱管群５２から蒸発下流伝熱管群５１にかけて段階的に増加することが好ましい。例えば、本実施形態のように伝熱管群５１〜５３の数を３つとする場合は、蒸発上流伝熱管群５２を１９本の伝熱管５で構成し、中間伝熱管群５３を２１本の伝熱管５で構成し、蒸発下流伝熱管群５１を２２本の伝熱管で構成することができる。なお、図２（ａ）は、室外熱交換器１３を僅かな本数の伝熱管５で模式的に表したものである。
【００３２】
さらに、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、室外熱交換器１３に外気を供給するファン１７が、蒸発下流伝熱管群５１の占有領域Ｒ１内に当該ファン１７の中心Ｃが位置するように、配置されている。ここで、「伝熱管群の占有領域」とは、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂ間の熱交換面積Ａ（ヘッダの離間距離Ｄ×ヘッダの長さＬ）が隣り合う伝熱管群の間の中央で区切られた個々の領域Ｒ１〜Ｒ３のことをいう。
【００３３】
例えば、ファン１７の投影面積と蒸発下流伝熱管群５１の占有領域Ｒ１とのラップ率（図２（ｂ）中のハッチング面積）は、ファン１７の投影面積の６０％以上８２％以下である。
【００３４】
以上説明した本実施形態の車両用空調装置１Ａでは、ファン１７の中心が蒸発下流伝熱管群５１の占有領域Ｒ１内に位置しているので、ファン１７によって伝熱管５同士の間の風路を通過させられる外気の風速を、暖房運転時に冷媒が過熱（スーパーヒート）される蒸発下流伝熱管群５１で最大とすることができる。この速い風速とスーパーヒートの相乗効果により、蒸発下流伝熱管群５１には霜が付着し難くなるため、蒸発下流伝熱管群５１では伝熱管５同士の間の風路が着霜によって閉塞されることを抑制することができる。その結果、他の伝熱管群５２，５３に着霜が生じたとしても、蒸発下流伝熱管群５１では依然として良好な熱交換を実現できるため、暖房能力の低下を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、暖房運転時に流出口の役割を果たす第１流通口４１が上方に位置するヘッダ４Ａに設けられているので、冷媒のスーパーヒートが蒸発下流伝熱管群５１内で始まる条件下では、蒸発下流伝熱管群５１の下方に液相冷媒が溜まるプール沸騰によって熱交換効率を向上させることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、一対のヘッダ４Ａ，４Ｂが延びる方向において蒸発上流伝熱管群５２の略中央に第２流通口４２が配置されているので、蒸発上流伝熱管群５２を構成する伝熱管５に均一に冷媒を流すことができる。
【００３７】
次に、ファン１７の位置による効果を確認するために行ったシミュレーション結果を説明する。まず、図３（ａ）に示すような熱交換器ユニットのモデルＡと、図３（ｂ）に示すような熱交換器ユニットのモデルＢを設定した。
【００３８】
モデルＡおよびモデルＢは、同一の構成の縦型の室外熱交換器１３を有する。この室外熱交換器１３では、伝熱管群の数が４である。蒸発上流伝熱管群５１は、２８本の伝熱管５で構成され、その隣の中間伝熱管群５３は、１５本の伝熱管５で構成されている。蒸発下流伝熱管群５２およびその隣の中間伝熱管群５３は、それぞれ１４本の伝熱管５で構成されている。また、第１流通口４１および第２流通口４２は、下方に位置するヘッダ４Ｂに設けられている。
【００３９】
モデルＡでは、ファン１７の中心Ｃが蒸発下流伝熱管群５１の占有領域Ｒ１内に位置しており、ファン１７の投影面積と蒸発下流伝熱管群５１のラップ率がファン１７の投影面積の７０％となっている。一方、モデルＢでは、ファン１７の中心Ｃが熱交換面積Ａの中心に位置している。
【００４０】
シミュレーションでは、外気温度条件を２℃／１℃とし、伝熱管５同士の間の風路が着霜によって７０％閉塞されたときの暖房能力を算出した。
【００４１】
シミュレーションの結果、モデルＢでは、冷媒の蒸発温度が一定であるときの暖房能力が約５０％低下した。暖房能力を着霜前と同程度に保つには、冷媒の高圧と低圧の圧力差を大きくして冷媒の蒸発温度を低下させればよいが、その場合には低圧に対する高圧の圧力比を約２９％上昇させる必要がある。
【００４２】
これに対し、モデルＡでは、冷媒の蒸発温度が一定であるときの暖房能力の低下を約２８％と、モデルＢに比べて約２２％改善できた。また、冷媒の高圧と低圧の圧力差を大きして暖房能力を着霜前と同程度に保つためには、低圧に対する高圧の圧力比を約１６％上昇させればよく、モデルＢに比べて上昇させる圧力比を約１３％低減可能である。
【００４３】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置１０Ｂの構成図である。なお、本実施形態では、第１実施形態と同じ構成部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。この点は、後述する第３実施形態でも同様である。
【００４４】
本実施形態では、第１流路２１に、ブロワ３１によって車室内に送られる空気と冷媒との熱交換を行う副室内熱交換器１６が設けられている。この副室内熱交換器１６は、ダクト３２内で室内熱交換器１５の風下側に配置されている。なお、車両用空調装置１０Ｂのその他の構成は、第１実施形態の車両用空調装置１０Ａと同じである。
【００４５】
具体的に、副室内熱交換器１６は、ダクト３２内で当該副室内熱交換器１６を経由する第１風路と当該副室内熱交換器１６を経由しない第２風路とが層をなすように配置されている。これを実現するには、例えば、副室内熱交換器１６の脇から室内熱交換器１５がダクト３２の出口側に露出するように、換言すれば副室内熱交換器１６の脇に副室内熱交換器１６をバイパスする空気が流れる一定の空間が確保されるように、副室内熱交換器１６をダクト５２の壁面近くに片寄せて配置してもよい。あるいは、ダクト３２における副室内熱交換器１６を取り囲む部分の一部を膨らませて、その膨らませた部分に副室内熱交換器１６をバイパスする空気を流すようにしてもよい。
【００４６】
なお、本実施形態では、ダクト３２内に、上記第１風路と上記第２風路とを仕切る仕切り板、および上記第１風路を流れる風量と上記第２風路を流れる風量の比率を調整するダンパが設けられていることが好ましい。
【００４７】
このような構成では、室内熱交換器１５で加熱された車室内循環空気を副室内熱交換器１６でさらに加熱することができるので、暖房能力を高める効果を得ることができる。なお、車両用空調装置１０Ｂでも、第１実施形態の車両用空調装置１０Ａと同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４８】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置１０Ｃの構成図である。本実施形態では、第６流路２６に、ブロワ３１によって車室内に送られる空気と冷媒との熱交換を行う副室内熱交換器１６が設けられている。この副室内熱交換器１６は、ダクト３２内で室内熱交換器１５の風上側に配置されている。なお、車両用空調装置１０Ｃのその他の構成は、第１実施形態の車両用空調装置１０Ａと同じである。
【００４９】
具体的に、副室内熱交換器１６は、ダクト３２内で当該副室内熱交換器１６を経由する第１風路と当該副室内熱交換器１６を経由しない第２風路とが層をなすように配置されている。これを実現するには、例えば、副室内熱交換器１６の脇から室内熱交換器１５がダクト３２の入口側に露出するように、換言すれば副室内熱交換器１６の脇に副室内熱交換器１６をバイパスする空気が流れる一定の空間が確保されるように、副室内熱交換器１６をダクト３２の壁面近くに片寄せて配置してもよい。あるいは、ダクト３２における副室内熱交換器１６を取り囲む部分の一部を膨らませて、その膨らませた部分に副室内熱交換器１６をバイパスする空気を流すようにしてもよい。
【００５０】
なお、本実施形態では、ダクト３２内に、上記第１風路と上記第２風路とを仕切る仕切り板、および上記第１風路を流れる風量と上記第２風路を流れる風量の比率を調整するダンパが設けられていることが好ましい。
【００５１】
このような構成では、冷房運転時には２つの熱交換器１５，１６で車室内循環空気を冷却することができ、暖房運転時には副室内熱交換器１６で車室内循環空気を除湿することができる。なお、車両用空調装置１０Ｃでも、第１実施形態の車両用空調装置１０Ａと同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５２】
（その他の実施形態）
前記各実施形態では、切換手段として四方弁１２Ａが用いられていたが、本発明の切換手段はこれに限られるものではない。例えば、切換手段は、図６（ａ）に示すような、第１流路２１および第６流路２６と接続された２つの三方弁１２１が一対の配管１２２によってループ状に接続され、それらの配管１２２に第２流路２２および第５流路２５が接続された回路１２Ｂであってもよい。あるいは、切換手段は、図６（ｂ）に示すようないわゆるブリッジ回路１２Ｃであってもよい。
【００５３】
また、圧縮機１１は、必ずしも電動機によって駆動されるものである必要はなく、エンジンによって駆動されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ〜１Ｃ 車両用空調装置
１２Ａ 四方弁（切換手段）
１２Ｂ 回路（切換手段）
１２Ｃ ブリッジ回路（切換手段）
１３ 室外熱交換器
１７ ファン
２ ヒートポンプ回路
４Ａ，４Ｂ ヘッダ
４１ 第１流通口
４２ 第２流通口
４５ 仕切り板
５ 伝熱管
５１ 蒸発下流伝熱管群
５２ 蒸発上流伝熱管群
５３ 中間伝熱管群
Ｒ１〜Ｒ３ 占有領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内の冷房および暖房を行う車両用空調装置であって、
水平方向に延びる一対のヘッダおよびそれらの間に配列された複数本の伝熱管によって第１流通口から第２流通口に至る流路が形成された室外熱交換器を含むヒートポンプ回路と、
前記ヒートポンプ回路に流れる冷媒の流れ方向を、冷房運転時には冷媒が前記室外熱交換器内を前記第１流通口から前記第２流通口に流れる第１方向に切り換え、暖房運転時には冷媒が前記室外熱交換器内を前記第２流通口から前記第１流通口に流れる第２方向に切り換える切換手段と、
前記室外熱交換器を介して車室外の空気を吸い込むファンと、を備え、
前記室外熱交換器は、前記一対のヘッダが延びる方向に引き延ばされた形状を有しており、前記一対のヘッダのそれぞれの内部には、前記複数本の伝熱管を冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群に分ける１つまたは複数の仕切り板が設けられており、
前記ファンは、前記複数の伝熱管群のうちの前記第１流通口に最も近い蒸発下流伝熱管群の占有領域内に当該ファンの中心が位置するように、配置されている、車両用空調装置。
【請求項２】
前記ファンの投影面積と前記蒸発下流伝熱管群の占有領域とのラップ率は、前記ファンの投影面積の６０％以上８２％以下である、請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記複数本の伝熱管は、水平方向に対して角度を持つ方向に延びており、
前記第１流通口は、前記一対のヘッダのうちの上方に位置するヘッダに設けられている、請求項１または２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記複数本の伝熱管は、水平方向に対して角度を持つ方向に延びており、
前記第２流通口は、前記一対のヘッダのうちの下方に位置するヘッダに設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記第２流通口は、前記一対のヘッダが延びる方向において、前記複数の伝熱管群のうちの前記第２流通口に最も近い蒸発上流伝熱管群の略中央に配置されている、請求項４に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記複数の伝熱管群の数は、３以上６以下である、請求項１〜５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記複数の伝熱管群のそれぞれを構成する伝熱管の本数は、前記複数の伝熱管群のうちの前記第２流通口に最も近い蒸発上流伝熱管群から前記蒸発下流伝熱管群にかけて段階的に増加する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記ヒートポンプ回路は、電動モータによって駆動される圧縮機を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項１】
車室内の冷房および暖房を行う車両用空調装置であって、
水平方向に延びる一対のヘッダおよびそれらの間に配列された複数本の伝熱管によって第１流通口から第２流通口に至る流路が形成された室外熱交換器を含むヒートポンプ回路と、
前記ヒートポンプ回路に流れる冷媒の流れ方向を、冷房運転時には冷媒が前記室外熱交換器内を前記第１流通口から前記第２流通口に流れる第１方向に切り換え、暖房運転時には冷媒が前記室外熱交換器内を前記第２流通口から前記第１流通口に流れる第２方向に切り換える切換手段と、
前記室外熱交換器を介して車室外の空気を吸い込むファンと、を備え、
前記室外熱交換器は、前記一対のヘッダが延びる方向に引き延ばされた形状を有しており、前記一対のヘッダのそれぞれの内部には、前記複数本の伝熱管を冷媒の流れ方向が交互に逆になる複数の伝熱管群に分ける１つまたは複数の仕切り板が設けられており、
前記ファンは、前記複数の伝熱管群のうちの前記第１流通口に最も近い蒸発下流伝熱管群の占有領域内に当該ファンの中心が位置するように、配置されている、車両用空調装置。
【請求項２】
前記ファンの投影面積と前記蒸発下流伝熱管群の占有領域とのラップ率は、前記ファンの投影面積の６０％以上８２％以下である、請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記複数本の伝熱管は、水平方向に対して角度を持つ方向に延びており、
前記第１流通口は、前記一対のヘッダのうちの上方に位置するヘッダに設けられている、請求項１または２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記複数本の伝熱管は、水平方向に対して角度を持つ方向に延びており、
前記第２流通口は、前記一対のヘッダのうちの下方に位置するヘッダに設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記第２流通口は、前記一対のヘッダが延びる方向において、前記複数の伝熱管群のうちの前記第２流通口に最も近い蒸発上流伝熱管群の略中央に配置されている、請求項４に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記複数の伝熱管群の数は、３以上６以下である、請求項１〜５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記複数の伝熱管群のそれぞれを構成する伝熱管の本数は、前記複数の伝熱管群のうちの前記第２流通口に最も近い蒸発上流伝熱管群から前記蒸発下流伝熱管群にかけて段階的に増加する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記ヒートポンプ回路は、電動モータによって駆動される圧縮機を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２５４７２５（Ｐ２０１２−２５４７２５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９０３５（Ｐ２０１１−１２９０３５）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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