JP7542382B2 - 熱交換器、及び車両用空調装置 - Google Patents

Description

本開示は、熱交換器、及び車両用空調装置に関する。

車両用空調装置の一例として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に係る装置は、圧縮機と、室内凝縮器と、室外熱交換器と、室内蒸発器と、複数の減圧手段と、を主に備えている。このうち、室外熱交換器は、暖房運転モード時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転モード時等には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する。さらに、この室外熱交換器では、暖房運転モード時／冷房運転モード時を問わず、常に同一の入口、及び出口から冷媒が流出入する。

特開２０１２－２３３６７６号公報

しかしながら、上記のように室外熱交換器の冷媒の流れ方向が常に変わらない場合、冷房運転モード時と暖房運転モード時とで、それぞれ効率が最適化できない虞がある。ここで、入口側と出口側とで異なる数の伝熱管を有し、これら伝熱管同士が１つのヘッダ管で接続されている熱交換器を考える。この場合、例えば、冷房運転モード時に効率が最大となるようにするためには、冷媒の特性上、熱交換器の入口側の伝熱管の数（パス数）を増やし、出口側のパス数を減らすことが望ましい。一方で、暖房運転モード時に効率が最大となるようにするためには、入口側のパス数を減らし、出口側のパス数を増やすことが望ましい。このように、異なる運転モード同士の間で最適な熱交換器の構成が相反しており、そのために熱交換器の効率向上が阻害される虞があった。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、運転状態によらず熱交換効率がさらに向上した熱交換器、及び車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る熱交換器は、冷媒が流通する１つの第一導出入部、及び、一端が該第一導出入部に接続されている複数の第一伝熱管を有する第一熱交換部と、前記複数の第一伝熱管の他端に接続されているヘッダ管と、２以上設けられ、冷媒が流通する第二導出入部、及び、一端が前記ヘッダ管に接続され、他端が前記第二導出入部に接続されている複数の第二伝熱管を有する第二熱交換部と、を備え、暖房時には前記第一熱交換部側から前記第二熱交換部側に向かって冷媒が流通し、冷房時には前記第二熱交換部側から前記第一熱交換部側に向かって冷媒が流通し、前記第一熱交換部に比べて前記第二熱交換部の方が、冷媒と空気との熱交換に供される面積である熱交換面積が大きく、前記ヘッダ管の内部に複数設けられ、該ヘッダ管の内径よりも小さな径の開口を有する流速調整部をさらに備え、複数の前記流速調整部同士の間の間隔は、上方に向かうに従って次第に小さくなっている。

本開示に係る熱交換器は、冷媒が流通する１つの第一導出入部、及び、一端が該第一導出入部に接続されている複数の第一伝熱管を有する第一熱交換部と、前記複数の第一伝熱管の他端に接続されているヘッダ管と、２以上設けられ、冷媒が流通する第二導出入部、及び、一端が前記ヘッダ管に接続され、他端が前記第二導出入部に接続されている複数の第二伝熱管を有する第二熱交換部と、を備え、暖房時には前記第一熱交換部側から前記第二熱交換部側に向かって冷媒が流通し、冷房時には前記第二熱交換部側から前記第一熱交換部側に向かって冷媒が流通し、前記第一熱交換部に比べて前記第二熱交換部の方が、前記第一伝熱管、及び前記第二伝熱管の流路断面積の総和が大きく、前記ヘッダ管の内部に複数設けられ、該ヘッダ管の内径よりも小さな径の開口を有する流速調整部をさらに備え、複数の前記流速調整部同士の間の間隔は、上方に向かうに従って次第に小さくなっている。

本開示によれば、運転状態によらず熱交換効率がさらに向上した熱交換器、及び車両用空調装置を提供することができる。

本開示の実施形態に係る車両用空調装置の構成を示す系統図である。 本開示の実施形態に係る車両用空調装置の構成を示す系統図であって、暖房時の冷媒の流れを示している。 本開示の実施形態に係る車両用空調装置の構成を示す系統図であって、冷房時の冷媒の流れを示している。 本開示の実施形態に係る室外熱交換器（熱交換器）の構成を示す断面図であって、暖房時の冷媒の流れを示している。 本開示の実施形態に係る室外熱交換器（熱交換器）の構成を示す断面図であって、冷房時の冷媒の流れを示している。

（車両用空調装置の構成）
以下、本開示の実施形態に係る車両用空調装置、及び熱交換器について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態の車両用空調装置は、ＥＶ車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ車（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＥＶ車（Ｐｌｕｇ-ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等に搭載される。

この車両用空調装置は、図１に示すように、ＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット１０と、圧縮機２０、室外熱交換器２１（熱交換器）、第一膨張弁２２、第二膨張弁２３、三方弁２５、二方弁２６、バッファタンク２７、これら相互を接続する冷媒ライン４０、膨張弁制御用検知器３０、及び制御器５０を備える。

（ＨＶＡＣユニットの構成）
ＨＶＡＣユニット１０は、ユニットダクト１１、送風機１２、室内蒸発器１３、室内凝縮器１４、エアミックスダンパ１５、及び補助ヒータ１６を有する。

ユニットダクト１１は、車両のインストルメントパネル内に配置されている。このユニットダクト１１は、空気入口１１ａと空気出口１１ｂとを有する。送風機１２は、外気と室内空気とのうち一方の空気を選択的に吸い込んで、これを室内空気として、ユニットダクト１１の空気入口１１ａからユニットダクト１１内に送り込む。室内蒸発器１３は、ユニットダクト１１内に配置されている。この室内蒸発器１３は、冷媒が流入する入口１３ａと、冷媒が流出する出口１３ｂと、を有する。室内蒸発器１３は、送風機１２からの室内空気と冷媒とを熱交換させて、冷媒を加熱して蒸発させる一方で、室内空気を冷却する。室内凝縮器１４は、ユニットダクト１１内で、室内蒸発器１３よりも空気出口１１ｂ側の位置に配置されている。この室内凝縮器１４は、冷媒が流入する入口１４ａと、冷媒が流出する出口１４ｂと、を有する。室内凝縮器１４は、送風機１２からの室内空気と冷媒とを熱交換させて、冷媒を冷却して凝縮させる一方で、室内空気を加熱する。エアミックスダンパ１５は、ユニットダクト１１内で、室内蒸発器１３と室内凝縮器１４との間に、室内凝縮器１４に沿って配置されている。エアミックスダンパ１５は、制御器５０からの指示に応じて、ユニットダクト１１内に流入した空気のうち、室内凝縮器１４を通過させる空気の量と、室内凝縮器１４を通過させずにバイパスさせる空気の量とを調節する。補助ヒータ１６は、ユニットダクト１１内で、室内凝縮器１４よりも空気出口１１ｂ側に配置されている。この補助ヒータ１６は、室内凝縮器１４で空気を加熱しても、この空気の温度が目的の温度まで上がらない場合に、制御器５０からの指示に応じて、この空気を加熱する。ユニットダクト１１の空気出口１１ｂは、インストルメントパネル等に設けられていう吹き出し口に接続されている。

（圧縮機の構成）
圧縮機２０は、冷媒を吸い込む吸込口２０ａと、冷媒を吐出すると吐出口２０ｂと、を有する。圧縮機２０は、吸込口２０ａから吸い込んだ冷媒を圧縮して吐出口２０ｂから吐出させる。この圧縮機２０は、制御器５０からの指示に応じて、駆動量である回転数を変更することができる。

（室外熱交換器の概要）
室外熱交換器２１は、冷媒が出入りする第一口２１ａ及び第二口２１ｂを有する。室外熱交換器２１は、冷媒と外気とを熱交換させる。室外熱交換器２１の構成については後述する。

（第一膨張弁、第二膨張弁、三方弁、二方弁の構成）
第一膨張弁２２及び第二膨張弁２３は、いずれも電磁弁である。これらの膨張弁は、いずれも、弁ケースと、弁ケース内に配置されている弁体と、弁ケース内で弁体を移動させて弁開度を変化させる電磁駆動機構と、を有する。弁ケースは、冷媒が出入りする第一口２２ａ，２３ａ及び第二口２２ｂ，２３ｂを有する。

三方弁２５及び二方弁２６は、いずれも電磁弁である。三方弁２５は、弁ケースと、弁ケース内に配置されている弁体と、弁ケース内で弁体を移動させる電磁駆動機構と、を有する。弁ケースは、冷媒が流入する入口２５aと、冷媒が流出する第一出口２５ｂ及び第二出口２５ｃと、を有する。弁体は、入口２５ａと第一出口２５ｂとが連通している冷房状態と、入口２５ａと第二出口２５ｃとが連通している暖房状態と、に変位可能である。電磁駆動機構は、制御器５０からの指示に応じて、弁体を暖房状態又は冷房状態に変位させる。

バッファタンク２７は、冷媒を一時的に溜めておくタンクである。

（膨張弁制御用検知器の構成）
膨張弁制御用検知器３０は、冷媒ライン４０に設けれ、冷媒ライン４０内の冷媒の状態量を検知する。この膨張弁制御用検知器３０は、冷媒の温度を検知する一つの温度計３１、及び冷媒の圧力を検知する一つの圧力計３２を有する一組のみの検知器で構成される。温度計３１及び圧力計３２は、いずれも、冷媒ライン４０に設けられている。

（冷媒ラインの構成）
冷媒ライン４０は、吐出ライン４１、熱交換器第一口ライン４２、熱交換器第二口ライン４３、膨張弁間ライン４４、吸込ライン４５、第一暖房専用ライン４６、及び第二暖房専用ライン４７、を有する。

吐出ライン４１は、圧縮機２０の吐出口２０ｂと三方弁２５の入口２５ａとを接続する。この吐出ライン４１は、第一吐出ライン４１ａ及び第二吐出ライン４１ｂを有する。第一吐出ライン４１ａは、圧縮機２０の吐出口２０ｂと室内凝縮器１４の入口１４ａとを接続する。第二吐出ライン４１ｂは、室内凝縮器１４の出口１４ｂと三方弁２５の入口２５ａとを接続する。よって、室内凝縮器１４は、吐出ライン４１に設けられている。

熱交換器第一口ライン４２は、三方弁２５の第一出口２５ｂと室外熱交換器２１の第一口２１ａとを接続する。熱交換器第二口ライン４３は、室外熱交換器２１の第二口２１ｂと第二膨張弁２３の第一口２３ａとを接続する。膨張弁間ライン４４は、第二膨張弁２３の第二口２３ｂと第一膨張弁２２の第一口２２ａとを接続する。

吸込ライン４５は、第一膨張弁２２の第二口２２ｂと、圧縮機２０の吸込口２０ａとを接続する。この吸込ライン４５は、第一吸込ライン４５ａ、第二吸込ライン４５ｂ、及び第三吸込ライン４５ｃを有する。第一吸込ライン４５ａは、第一膨張弁２２の第二口２２ｂと室内蒸発器１３の入口１３ａとを接続する。第二吸込ライン４５ｂは、室内蒸発器１３の出口１３ｂとバッファタンク２７の入口２７ａとを接続する。第三吸込ライン４５ｃは、バッファタンク２７の出口２７ｂと圧縮機２０の吸込口２０ａとを接続する。よって、室内蒸発器１３及びバッファタンク２７は、吸込ライン４５に設けられている。

第一暖房専用ライン４６は、三方弁２５の第二出口２５ｃと膨張弁間ライン４４とを接続する。第二暖房専用ライン４７は、室外熱交換器２１の第一口２１ａと第二吸込ライン４５ｂとを接続する。この第一暖房専用ライン４６は、弁を含む機器を介さずに膨張弁間ライン４４に直接接続され、暖房時及び冷房時に液相の冷媒が存在する膨張弁間接続ラインを成す。

二方弁２６は、第二暖房専用ライン４７に設けられている。膨張弁制御用検知器３０は、膨張弁間ライン４４内で、第二膨張弁２３の第二口２３ｂと、第一暖房専用ライン４６との接続位置との間に設けられ、これらの間の冷媒の状態量を検知する。

（制御器の構成）
制御器５０は、車両搭乗者等からモードを受け付け、受け付けたモードに応じて、圧縮機２０、三方弁２５、二方弁２６、第一膨張弁２２、第二膨張弁２３、送風機１２、エアミックスダンパ１５、及び補助ヒータ１６を制御する。ここで、制御器５０が受け付けるモードとしては、暖房モードと冷房モードとがある。

次に、以上で説明した車両用空調装置の動作について説明する。

まず、制御器５０が車両搭乗者等から暖房モードを受け付けた場合（つまり、暖房時）の車両用空調装置の動作について説明する。

制御器５０は、車両搭乗者等から暖房モードを受け付けると、三方弁２５に対して暖房状態になるよう指令を与え、二方弁２６に対して開指令を与える。制御器５０は、第一膨張弁２２に対して閉指令を与え、第二膨張弁２３に対して膨張弁制御用検知器３０で検知された冷媒の状態量に応じた開度を示す開度指令を与える。制御器５０は、ＨＶＡＣユニット１０の送風機１２に対して駆動指令を与える。制御器５０は、ＨＶＡＣユニット１０のエアミックスダンパ１５に対して、ユニットダクト１１内に流入した空気のうち、室内凝縮器１４を通過させずにバイパスさせる空気の量よりも、室内凝縮器１４を通過させる空気の量が大きくするダンパ開度指令を与える。さらに、制御器５０は、圧縮機２０に駆動指令も与える。

この結果、図２に示すように、三方弁２５は、暖房状態になり、三方弁２５の入口２５ａと第二出口２５ｃとが連通状態になる。二方弁２６は、開状態になる。第一膨張弁２２は、閉状態になる。ＨＶＡＣユニット１０の送風機１２は、駆動し始める。エアミックスダンパ１５の開度は、ユニットダクト１１内に流入した空気のうち、室内凝縮器１４を通過させずにバイパスさせる空気の量よりも、室内凝縮器１４を通過させる空気の量が大きくなる開度になる。圧縮機２０は、駆動回転し始める。

車両用空調装置が以上の状態になると、圧縮機２０で圧縮された気相の冷媒が、第一吐出ライン４１ａを経て、室内凝縮器１４に流入する。この室内凝縮器１４には、ＨＶＡＣユニット１０の送風機１２によりユニットダクト１１内に送られてきた空気が通る。室内凝縮器１４では、気相の冷媒と空気とが熱交換されて、冷媒が冷却されて凝縮し、空気が加熱される。加熱された空気は、ユニットダクト１１からインストルメントパネル等に設けられている吹き出し口から車両内の搭乗者空間に流入する。

室内凝縮器１４で凝縮した冷媒、つまり液相の冷媒は、第二吐出ライン４１ｂを経て、三方弁２５の入口２５ａから三方弁２５内に流入する。なお、図２において、冷媒ライン４０中ではハッチングが施されている部分は、液相の冷媒が存在する部分である。三方弁２５は、暖房状態で、入口２５ａと第二出口２５ｃとが連通状態であるため、三方弁２５に流入した液相の冷媒は、第一暖房専用ライン４６、膨張弁間ライン４４の一部、第二膨張弁２３を経て、室外熱交換器２１の第二口２１ｂからこの室外熱交換器２１内に流入する。液相の冷媒は、第二膨張弁２３を通っている過程で、減圧されて膨張し、一部が気相になる。室外熱交換器２１では、外気と冷媒とが熱交換されて、冷媒が加熱されて蒸発し、外気が冷却される。すなわち、暖房時、室外熱交換器２１は、蒸発器として機能する。

蒸発した冷媒、つまり気相の冷媒は、室外熱交換器２１の第一口２１ａから流出する。この気相の冷媒は、第二暖房専用ライン４７、第二吸込ライン４５ｂの一部、バッファタンク２７、第三吸込ライン４５ｃを経て、圧縮機２０に流入する。

気相の冷媒は、この圧縮機２０で圧縮されてから、前述したように、第一吐出ライン４１ａを経て、室内凝縮器１４に流入する。

制御器５０には、圧縮機２０の回転数とサブクール度に関する閾値との関係が記憶されている。なお、サブクール度とは、冷媒の飽和温度と冷媒の実際の温度との偏差である。制御器５０に記憶されている関係は、圧縮機２０の回転数が大きくなるに連れて、閾値が大きくなる関係である。制御器５０は、この関係を用いて、現時点の圧縮機２０の回転数に応じた閾値を定める。閾値は、以上で説明したように、圧縮機２０の回転数に応じて変わるものの、５～２０℃で、好ましくは、５～１５℃である。

制御器５０には、圧力計３２で検知された液相冷媒の圧力が入力する。制御器５０は、この圧力に基づいて、この冷媒の飽和温度を求める。さらに、制御器５０は、この飽和温度と、温度計３１で検知された液冷媒の温度との偏差であるサブクール度を求める。制御器５０は、このサブクール度と閾値とを比較し、サブクール度が閾値より大きい場合に、開度を現時点よりも大きくする方向の開度指令を第二膨張弁２３に与える。また、制御器５０は、サブクール度が閾値より小さい場合に、開度を現時点よりも小さくする方向の開度指令を第二膨張弁２３に与える。

冷媒の減圧量及び膨張量は、膨張弁の開度が小さくほど、大きくなる。このため、膨張弁の開度が小さくなるほど、車両用空調装置の冷暖房能力が高くなる。しかしながら、膨張弁の開度が小さくなるほど、冷媒ライン４０での冷媒の圧力損失が大きくなり、冷暖房効率が低下する。すなわち、膨張弁の開度が小さくなるほど、冷暖房能力が高くなる一方で、冷暖房効率が低下する。逆に、膨張弁の開度が大きくなるほど、冷暖房能力が低くなる一方で、冷暖房効率が向上する。

次に、制御器５０が車両搭乗者等から冷房モードを受け付けた場合の車両用空調装置の動作について説明する。

制御器５０は、車両搭乗者等から冷房モードを受け付けると、三方弁２５に対して冷房状態になるよう指令を与え、二方弁２６に対して閉指令を与える。制御器５０は、第二膨張弁２３に対して開指令を与え、第一膨張弁２２に対して膨張弁制御用検知器３０で検知された冷媒の状態量に応じた開度を示す開度指令を与える。制御器５０は、ＨＶＡＣユニット１０の送風機１２に対して駆動指令を与える。制御器５０は、ＨＶＡＣユニット１０のエアミックスダンパ１５に対して、ユニットダクト１１内に流入した空気のほとんどが室内凝縮器１４を通過させずにバイパスするダンパ開度指令を与える。さらに、制御器５０は、圧縮機２０に駆動指令も与える。

この結果、図３に示すように、三方弁２５は、冷房状態になり、三方弁２５の入口２５ａと第一出口２５ｂとが連通状態になる。二方弁２６は、閉状態になる。第二膨張弁２３は、開状態になる。ＨＶＡＣユニット１０の送風機１２は、駆動し始める。エアミックスダンパ１５の開度は、ユニットダクト１１内に流入した空気のほとんどが、室内凝縮器１４を通過させずにバイパスする開度になる。圧縮機２０は、駆動回転し始める。

車両用空調装置が以上の状態になると、圧縮機２０で圧縮された気相の冷媒が、第一吐出ライン４１ａを経て、室内凝縮器１４に流入する。この室内凝縮器１４には、ＨＶＡＣユニット１０のエアミックスダンパ１５の存在により、送風機１２でユニットダクト１１内に送られてきた空気がほとんど通らない。このため、室内凝縮器１４では、気相の冷媒と空気との熱交換量が少なく、冷媒はほとんど凝縮せず、空気はほとんど加熱されない。よって、室内凝縮器１４に流入した気相の冷媒は、気相の冷媒のまま、室内凝縮器１４から流出する。

室内凝縮器１４から流出した気相の冷媒は、第二吐出ライン４１ｂを経て、三方弁２５の入口２５ａから三方弁２５内に流入する。この三方弁２５は、冷房状態で、入口２５ａと第一出口２５ｂとが連通状態であるため、三方弁２５に流入した気相の冷媒は、熱交換器第一口ライン４２を経て、室外熱交換器２１の第一口２１ａからこの室外熱交換器２１内に流入する。室外熱交換器２１では、外気と気相の冷媒とが熱交換されて、冷媒が冷却されて凝縮し、外気が加熱される。すなわち、冷房時、室外熱交換器２１は、凝縮器として機能する。

凝縮した冷媒、つまり液相の冷媒は、室外熱交換器２１の第二口２１ｂから流出する。なお、図３において、冷媒ライン４０中ではハッチングが施されている部分は、液相の冷媒が存在する部分である。この液相の冷媒は、熱交換器第二口ライン４３、開状態の第二膨張弁２３、及び膨張弁間ライン４４を経て、第一膨張弁２２に流入する。この液相の冷媒は、第一膨張弁２２を通っている過程で、減圧されて膨張し、一部が気相になる。この冷媒は、第一吸込ライン４５ａを経て、室内蒸発器１３内に流入する。

室内蒸発器１３では、ＨＶＡＣユニット１０の送風機１２によりユニットダクト１１内に送られてきた空気と液相の冷媒とが熱交換されて、冷媒が加熱されて蒸発し、空気が冷却される。冷却された空気のほとんどは、エアミックスダンパ１５の存在により、室内凝縮器１４を通過させずにバイパスし、ユニットダクト１１から流出する。そして、この冷却された空気は、インストルメントパネル等に設けられていう吹き出し口から車両内の搭乗者空間に流入する。

室内蒸発器１３で蒸発した冷媒、つまり気相の冷媒は、室内蒸発器１３から、第二吸込ライン４５ｂ、バッファタンク２７、第三吸込ライン４５ｃを経て、圧縮機２０に流入する。

気相の冷媒は、この圧縮機２０で圧縮されてから、前述したように、第一吐出ライン４１ａを経て、室内凝縮器１４に流入する。

制御器５０には、暖房モード時と同様、圧力計３２で検知された液相冷媒の圧力が入力する。制御器５０は、この圧力に基づいて、この冷媒の飽和温度を求める。さらに、制御器５０は、この飽和温度と、温度計３１で検知された液冷媒の温度との偏差であるサブクール度を求める。制御器５０は、このサブクール度と閾値とを比較し、サブクール度が閾値より大きい場合に、開度を現時点よりも大きくする方向の開度指令を第一膨張弁２２に与える。また、制御器５０は、サブクール度が閾値より小さい場合に、開度を現時点よりも小さくする方向の開度指令を第一膨張弁２２に与える。

（室外熱交換器の構成）
次いで、図４と図５を参照して、室外熱交換器２１の構成について詳述する。上述したように室外熱交換器２１では、暖房モード時と冷房モード時とで、第一口２１ａ、及び第二口２１ｂを通じて流出入する冷媒の流れ方向が異なっている。以下では、室外熱交換器２１の構成を説明した上で、暖房モード時と冷房モード時のそれぞれにおける冷媒の流れについて個別に説明する。

図４に示すように、室外熱交換器２１は、第一ヘッダ管６１と、仕切板６１Ｓと、第一伝熱管７０Ａと、第二伝熱管７０Ｂと、第二ヘッダ管６２（ヘッダ管）と、流速調整部６５と、を備えている。

（第一ヘッダ管の構成）
第一ヘッダ管６１は、上下方向に延びる有底筒状の部材であり、その延在方向の中途には、上述した第一口２１ａ、及び第二口２１ｂがそれぞれ上下方向に間隔をあけて配列されている。より具体的には、第一ヘッダ管６１の下部には、１つの第二口２１ｂが形成され、その上方には２つの第一口２１ａが形成されている。また、第一ヘッダ管６１の内部には、円盤状の仕切板６１Ｓが配置されている。仕切板６１Ｓは、第一ヘッダ管６１の内部を２つの空間に区画している。仕切板６１Ｓよりも下方の空間は、第二口２１ｂが連通する第一導出入部６３とされている。仕切板６１Ｓよりも上方の空間は、２つの第一口２１ａが連通する第二導出入部６４とされている。上下方向における第二導出入部６４の寸法は、第一導出入部６３の寸法よりも大きい。なお、ここで言う「上下方向」とは、実質的な上下方向を指すものであって、設計上の公差や製造上の誤差は許容される。

（第一伝熱管、第二伝熱管の構成）
第一ヘッダ管６１には、複数の第一伝熱管７０Ａ、及び複数の第二伝熱管７０Ｂの一端側がそれぞれ接続されている。より詳細には、第一ヘッダ管６１の第一導出入部６３には、複数（図４、図５の例では３つ）の第一伝熱管７０Ａの一端が接続されている。第一ヘッダ管６１の第二導出入部６４には、複数（図４、図５の例では５つ）の第二伝熱管７０Ｂの一端が接続されている。つまり、第二伝熱管７０Ｂの数は、第一伝熱管７０Ａの数よりも多い。なお、図４、図５に示す各伝熱管の数、比率は一例であり、設計や仕様に応じて変更することが可能である。

第一伝熱管７０Ａ、及び第二伝熱管７０Ｂはそれぞれ同等の構成を有している。具体的には、これら第一伝熱管７０Ａ、及び第二伝熱管７０Ｂは、内部に冷媒が流通する管状の管本体７０Ｈと、この管本体７０Ｈの外周面に設けられた複数のフィンＦと、を有する。管本体７０Ｈは、第一ヘッダ管６１の側面から水平方向に延びている。各フィンＦは、管本体７０Ｈの外周面上で周方向に延びる環状をなしている。このようなフィンＦが、管本体７０Ｈの延在方向に間隔をあけて複数配列されている。なお、ここで言う「水平方向」とは、実質的な水平方向を指すものであって、設計上の公差や製造上の誤差は許容される。

上記の第一導出入部６３と、複数の第一伝熱管７０Ａは、第一熱交換部２１Ａを構成する。また、第二導出入部６４と、複数の第二伝熱管７０Ｂは、第二熱交換部２１Ｂを構成する。上述のように第二伝熱管７０Ｂの数は、第一伝熱管７０Ａの数よりも多いことから、第二熱交換部２１Ｂの熱交換面積（つまり、冷媒と空気の熱交換に供される面積）は、第一熱交換部２１Ａの熱交換面積よりも大きい。これは、第二熱交換部２１Ｂは気液二相冷媒のうち、気相成分の割合が大きく、圧力損失が大きくなるためである。一方で、第一熱交換部２１Ａでは液相成分の割合が大きいことから圧力損失は小さい。

（第二ヘッダ管の構成）
上記の第一伝熱管７０Ａの他端、及び第二伝熱管７０Ｂの他端には、第二ヘッダ管６２が接続されている。第二ヘッダ管６２は、第一ヘッダ管６１と同様に上下方向に延びる有底筒状の部材である。第二ヘッダ管６２の内部には、流速調整部６５としての円盤が複数（一例として２つ）設けられている。流速調整部６５は、第二ヘッダ管６２の内径よりも小さな径の開口を有する。この開口を通じて、冷媒が上下方向に流通することが可能とされている。特に、開口の径が第二ヘッダ管６２の内径よりも小さいことから、流速調整部６５が絞り（又はノズル）として機能し、当該流速調整部６５を通過した冷媒の流速は通過前に比べて上昇する。つまり、流速調整部６５を通過する前に比べて、より遠方にまで冷媒が到達するようになる。図４と図５の例では、これら流速調整部６５は、第二ヘッダ管６２の内部における上部に偏った位置に２つ設けられている。

（暖房モード時の室外熱交換器の動作）
図４に示すように、暖房モード時には、第二口２１ｂから気液混相状態の冷媒が室外熱交換器２１に流入する。第一ヘッダ管６１の第一導出入部６３を通じて冷媒は第一伝熱管７０Ａ内を流通する。その中途で空気と熱交換することによって冷媒の温度が上がり、やがて冷媒は気相状態となる。その後、第二ヘッダ管６２を経て冷媒は第二伝熱管７０Ｂに流入する。その中途で冷媒の温度はさらに上昇し、所定の温度・圧力となって第二導出入部６４に流入する。その後、冷媒は第一口２１ａのいずれか一方から外部に取り出される。本実施形態では一例として、冷媒は下側の第一口２１ａのみから外部に取り出される。

（冷房モード時の室外熱交換器の動作）
図５に示すように、冷房モード時には、第一口２１ａのいずれか一方から気相状態の冷媒が室外熱交換器２１に流入する。本実施形態では一例として、冷媒は上側の第一口２１ａのみから室外熱交換器２１に流入する。第一ヘッダ管６１の第二導出入部６４を通じて冷媒は第二伝熱管７０Ｂ内を流通する。その中途で空気と熱交換することによって冷媒の温度は下がり、やがて冷媒は気液混相状態となる。その後、第二ヘッダ管６２を経て冷媒は第一伝熱管７０Ａに流入する。その中途で冷媒の温度はさらに低下し、所定の温度・圧力となって第一導出入部６３に流入する。その後、冷媒は第二口２１ｂから外部に取り出される。

（作用効果）

ここで、暖房時には、熱交換器の内部では、冷媒は入口側では気液混相状態で流通し、出口側では気相となって流通する。つまり、冷媒と空気の熱交換は主として出口側で進行する。したがって、暖房時には出口側の熱交換面積を大きく確保することが肝要となる。上記構成では、暖房時には第一熱交換部２１Ａが入口側となり、第二熱交換部２１Ｂが出口側となる。第二熱交換部２１Ｂでは、第一熱交換部２１Ａに比べて、冷媒と空気との熱交換に供される面積である熱交換面積が大きい。これにより、出口側となる第二熱交換部２１Ｂで支配的に熱交換を進めることができる。一方で、冷房時には、熱交換器の内部では、冷媒は入口側では気相状態で流通し、出口側では気液混相状態で流通する。つまり、冷媒と空気の熱交換は主として入口側で進行する。したがって、冷房時には入口側の熱交換面積を大きく確保することが肝要となる。上記構成では、冷房時には第二熱交換部２１Ｂが入口側となり、第一熱交換部２１Ａが出口側となる。第二熱交換部２１Ｂでは、第一熱交換部２１Ａに比べて、冷媒と空気との熱交換に供される面積である熱交換面積が大きい。これにより、入口側となる第二熱交換部２１Ｂで支配的に熱交換を進めることができる。このように、上記構成によれば、冷房時と暖房時とで、それぞれの冷媒の状態に応じて、最適な熱交換面積の分配を実現することができる。その結果、冷房モード時と暖房モード時とを問わず、熱交換器の性能を最大化することができる。

また、暖房時には、熱交換器の内部では、冷媒は入口側では気液混相状態で流通し、出口側では気相となって流通する。つまり、冷媒と空気の熱交換は主として出口側で進行する。したがって、暖房時には出口側で冷媒を流れやすくする（つまり、圧力損失を小さく抑える）ことが肝要となる。上記構成では、暖房時には第一熱交換部２１Ａが入口側となり、第二熱交換部２１Ｂが出口側となる。第二熱交換部２１Ｂでは、第一熱交換部２１Ａに比べて、第二熱交換部２１Ｂの方が流路断面積の総和が大きくなるように構成されている。これにより、例えば第一熱交換部２１Ａと第二熱交換部２１Ｂとの間で、流路断面積が等しい場合と比較して、出口側となる第二熱交換部２１Ｂで支配的に熱交換を進めることができる。一方で、冷房時には、熱交換器の内部では、冷媒は入口側では気相状態で流通し、出口側では液状態で流通する。つまり、冷媒と空気の熱交換は主として入口側で進行する。したがって、冷房時には入口側で冷媒を流れやすくする（つまり、圧力損失を小さくする）ことが肝要となる。上記構成では、冷房時には第二熱交換部２１Ｂが入口側となり、第一熱交換部２１Ａが出口側となる。第二熱交換部２１Ｂでは、第一熱交換部２１Ａに比べて、第二熱交換部２１Ｂの方が流路断面積の総和が大きくなるように構成されている。これにより、例えば第一熱交換部２１Ａと第二熱交換部２１Ｂとの間で、流路断面積が等しい場合と比較して、入口側となる第二熱交換部２１Ｂで支配的に熱交換を進めることができる。このように、上記構成によれば、冷房時と暖房時とで、それぞれの冷媒の状態に応じて、最適な流れやすさ（圧力損失）の分布を実現することができる。その結果、冷房モード時と暖房モード時とを問わず、熱交換器の性能を最大化することができる。

さらに、上記構成によれば、第一伝熱管７０Ａ、及び第二伝熱管７０Ｂが水平方向に延び、上下方向に配列されている。これにより、例えばこれら伝熱管が上下方向に延びている場合に比べて、冷媒が伝熱管内部で偏ってしまう可能性を低減することができる。その結果、熱交換効率をさらに高めることができる。

加えて、上記構成によれば、第二伝熱管７０Ｂの数を第一伝熱管７０Ａの数よりも多くすることのみによって、容易に第二熱交換部２１Ｂの熱交換面積を相対的に大きくし、かつ圧力損失を相対的に小さくすることができる。

また、上記構成によれば、ヘッダ管の内部に流速調整部６５が設けられている。流速調整部６５の開口はヘッダ管の内径よりも小さい。これにより、当該開口を冷媒が通過する際に、その流速が上昇して噴流となる。その結果、ヘッダ管内部の下流側にまで冷媒を十分に行き渡らせることが可能となり、冷媒をより均一に熱交換器内部に分配することができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

＜付記＞
各実施形態に記載の熱交換器（室外熱交換器２１）、及び車両用空調装置は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る熱交換器は、冷媒が流通する１つの第一導出入部６３、及び、一端が該第一導出入部６３に接続されている複数の第一伝熱管７０Ａを有する第一熱交換部２１Ａと、前記複数の第一伝熱管７０Ａの他端に接続されているヘッダ管（第二ヘッダ管６２）と、２以上設けられ、冷媒が流通する第二導出入部６４、及び、一端が前記ヘッダ管に接続され、他端が前記第二導出入部６４に接続されている複数の第二伝熱管７０Ｂを有する第二熱交換部２１Ｂと、を備え、暖房時には前記第一熱交換部２１Ａ側から前記第二熱交換部２１Ｂ側に向かって冷媒が流通し、冷房時には前記第二熱交換部２１Ｂ側から前記第一熱交換部２１Ａ側に向かって冷媒が流通し、前記第一熱交換部２１Ａに比べて前記第二熱交換部２１Ｂの方が、冷媒と空気との熱交換に供される面積である熱交換面積が大きい。

ここで、暖房時には、熱交換器の内部では、冷媒は入口側では気液混相状態で流通し、出口側では気相となって流通する。つまり、冷媒と空気の熱交換は主として出口側で進行する。したがって、暖房時には出口側の熱交換面積を大きく確保することが肝要となる。上記構成では、暖房時には第一熱交換部２１Ａが入口側となり、第二熱交換部２１Ｂが出口側となる。第二熱交換部２１Ｂでは、第一熱交換部２１Ａに比べて、冷媒と空気との熱交換に供される面積である熱交換面積が大きい。これにより、出口側となる第二熱交換部２１Ｂで支配的に熱交換を進めることができる。一方で、冷房時には、熱交換器の内部では、冷媒は入口側では気相状態で流通し、出口側では気液混相状態で流通する。つまり、冷媒と空気の熱交換は主として入口側で進行する。したがって、冷房時には入口側の熱交換面積を大きく確保することが肝要となる。上記構成では、冷房時には第二熱交換部２１Ｂが入口側となり、第一熱交換部２１Ａが出口側となる。第二熱交換部２１Ｂでは、第一熱交換部２１Ａに比べて、冷媒と空気との熱交換に供される面積である熱交換面積が大きい。これにより、入口側となる第二熱交換部２１Ｂで支配的に熱交換を進めることができる。このように、上記構成によれば、冷房時と暖房時とで、それぞれの冷媒の状態に応じて、最適な熱交換面積の分配を実現することができる。その結果、冷房時と暖房時とを問わず、熱交換器の性能を最大化することができる。

（２）第２の態様に係る熱交換器は、冷媒が流通する１つの第一導出入部６３、及び、一端が該第一導出入部６３に接続されている複数の第一伝熱管７０Ａを有する第一熱交換部２１Ａと、前記複数の第一伝熱管７０Ａの他端に接続されているヘッダ管（第二ヘッダ管６２）と、２以上設けられ、冷媒が流通する第二導出入部６４、及び、一端が前記ヘッダ管に接続され、他端が前記第二導出入部６４に接続されている複数の第二伝熱管７０Ｂを有する第二熱交換部２１Ｂと、を備え、暖房時には前記第一熱交換部２１Ａ側から前記第二熱交換部２１Ｂ側に向かって冷媒が流通し、冷房時には前記第二熱交換部２１Ｂ側から前記第一熱交換部２１Ａ側に向かって冷媒が流通し、前記第一熱交換部２１Ａに比べて前記第二熱交換部２１Ｂの方が、前記第一伝熱管７０Ａ、及び前記第二伝熱管７０Ｂの流路断面積の総和が大きい。

ここで、暖房時には、熱交換器の内部では、冷媒は入口側では気液混相状態で流通し、出口側では気相となって流通する。つまり、冷媒と空気の熱交換は主として出口側で進行する。したがって、暖房時には出口側で冷媒を流れやすくする（つまり、圧力損失を小さく抑える）ことが肝要となる。上記構成では、暖房時には第一熱交換部２１Ａが入口側となり、第二熱交換部２１Ｂが出口側となる。第二熱交換部２１Ｂでは、第一熱交換部２１Ａに比べて、第二熱交換部２１Ｂの方が流路断面積の総和が大きい。これにより、出口側となる第二熱交換部２１Ｂで支配的に熱交換を進めることができる。一方で、冷房時には、熱交換器の内部では、冷媒は入口側では気相状態で流通し、出口側では気液混相状態で流通する。つまり、冷媒と空気の熱交換は主として入口側で進行する。したがって、冷房時には入口側で冷媒を流れやすくする（つまり、圧力損失を小さくする）ことが肝要となる。上記構成では、冷房時には第二熱交換部２１Ｂが入口側となり、第一熱交換部２１Ａが出口側となる。第二熱交換部２１Ｂでは、第一熱交換部２１Ａに比べて、第二熱交換部２１Ｂの方が流路断面積の総和が大きい。これにより、入口側となる第二熱交換部２１Ｂで支配的に熱交換を進めることができる。このように、上記構成によれば、冷房時と暖房時とで、それぞれの冷媒の状態に応じて、最適な流れやすさ（圧力損失）の分布を実現することができる。その結果、冷房時と暖房時とを問わず、熱交換器の性能を最大化することができる。

（３）第３の態様に係る熱交換器では、前記複数の第一伝熱管７０Ａ、及び前記複数の第二伝熱管７０Ｂは、水平方向に延びるとともに、上下方向に間隔をあけて配列され、前記第一導出入部６３は、前記第二導出入部６４の下方に配置されている。

上記構成によれば、第一伝熱管７０Ａ、及び第二伝熱管７０Ｂが水平方向に延び、上下方向に配列されている。これにより、例えばこれら伝熱管が上下方向に延びている場合に比べて、冷媒が伝熱管内部で偏ってしまう可能性を低減することができる。その結果、熱交換効率をさらに高めることができる。

（４）第４の態様に係る熱交換器では、前記第二伝熱管７０Ｂの数は、前記第一伝熱管７０Ａの数よりも多い。

上記構成によれば、第二伝熱管７０Ｂの数を第一伝熱管７０Ａの数よりも多くすることのみによって、容易に第二熱交換部２１Ｂの熱交換面積を相対的に大きくし、かつ圧力損失を小さく抑えることができる。

（５）第５の態様に係る熱交換器は、前記ヘッダ管（第二ヘッダ管６２）の内部に設けられ、該ヘッダ管の内径よりも小さな径の開口を有する流速調整部６５を有する。

上記構成によれば、ヘッダ管の内部に流速調整部６５が設けられている。流速調整部６５の開口はヘッダ管の内径よりも小さい。これにより、当該開口を冷媒が通過する際に、その流速が上昇して噴流となる。その結果、ヘッダ管内部の下流側にまで冷媒を十分に行き渡らせることが可能となり、冷媒をより均一に熱交換器内部に分配することができる。

（６）第６の態様に係る車両用空調装置は、上記いずれか一態様に係る熱交換器を備える。

上記構成によれば、より高い熱交換効率を有する熱交換器を備えることから、車両用空調装置としての性能をさらに高めることができる。

１０：ＨＶＡＣユニット
１１：ユニットダクト
１１ａ：空気入口
１１ｂ：空気出口
１２：送風機
１３：室内蒸発器
１３ａ：入口
１３ｂ：出口
１４：室内凝縮器
１４ａ：入口
１４ｂ：出口
１５：エアミックスダンパ
１６：補助ヒータ
２０：圧縮機
２０ａ：吸込口
２０ｂ：吐出口
２１：室外熱交換器（熱交換器）
２１ａ：第一口
２１ｂ：第二口
２１Ａ：第一熱交換部
２１Ｂ：第二熱交換部
２２：第一膨張弁
２２ａ：第一口
２２ｂ：第二口
２３：第二膨張弁
２３ａ：第一口
２３ｂ：第二口
２４：第三膨張弁
２４ａ：第一口
２４ｂ：第二口
２５：三方弁
２５ａ：入口
２５ｂ：第一出口
２５ｃ：第二出口
２６：二方弁
２７：バッファタンク
２７ａ：入口
２７ｂ：出口
３０：膨張弁制御用検知器
３１：温度計
３２：圧力計
３５：補助熱交換器
３６：バッテリークーラー
３６ａ：入口
３６ｂ：出口
４０：冷媒ライン
４１：吐出ライン
４１ａ：第一吐出ライン
４１ｂ：第二吐出ライン
４２：熱交換器第一口ライン
４３：熱交換器第二口ライン
４４：膨張弁間ライン
４５：吸込ライン
４５ａ：第一吸込ライン
４５ｂ：第二吸込ライン
４５ｃ：第三吸込ライン
４６：第一暖房専用ライン
４７：第二暖房専用ライン
４８：クーラー入口ライン
４９：クーラー出口ライン
５０：制御器
６１：第一ヘッダ管
６１Ｓ：仕切板
６２：第二ヘッダ管（ヘッダ管）
６３：第一導出入部
６４：第二導出入部
６５：流速調整部
７０Ａ：第一伝熱管
７０Ｂ：第二伝熱管
７０Ｈ：管本体
Ｆ：フィン

Claims (5)

1. 冷媒が流通する１つの第一導出入部、及び、一端が該第一導出入部に接続されている複数の第一伝熱管を有する第一熱交換部と、
   前記複数の第一伝熱管の他端に接続されているヘッダ管と、
   ２以上設けられ、冷媒が流通する第二導出入部、及び、一端が前記ヘッダ管に接続され、他端が前記第二導出入部に接続されている複数の第二伝熱管を有する第二熱交換部と、
   を備え、
   暖房時には前記第一熱交換部側から前記第二熱交換部側に向かって冷媒が流通し、
   冷房時には前記第二熱交換部側から前記第一熱交換部側に向かって冷媒が流通し、
   前記第一熱交換部に比べて前記第二熱交換部の方が、冷媒と空気との熱交換に供される面積である熱交換面積が大きく、
   前記ヘッダ管の内部に複数設けられ、該ヘッダ管の内径よりも小さな径の開口を有する流速調整部をさらに備え、複数の前記流速調整部同士の間の間隔は、上方に向かうに従って次第に小さくなっている熱交換器。
2. 冷媒が流通する１つの第一導出入部、及び、一端が該第一導出入部に接続されている複数の第一伝熱管を有する第一熱交換部と、
   前記複数の第一伝熱管の他端に接続されているヘッダ管と、
   ２以上設けられ、冷媒が流通する第二導出入部、及び、一端が前記ヘッダ管に接続され、他端が前記第二導出入部に接続されている複数の第二伝熱管を有する第二熱交換部と、
   を備え、
   暖房時には前記第一熱交換部側から前記第二熱交換部側に向かって冷媒が流通し、
   冷房時には前記第二熱交換部側から前記第一熱交換部側に向かって冷媒が流通し、
   前記第一熱交換部に比べて前記第二熱交換部の方が、前記第一伝熱管、及び前記第二伝熱管の流路断面積の総和が大きく、
   前記ヘッダ管の内部に複数設けられ、該ヘッダ管の内径よりも小さな径の開口を有する流速調整部をさらに備え、複数の前記流速調整部同士の間の間隔は、上方に向かうに従って次第に小さくなっている熱交換器。
3. 前記複数の第一伝熱管、及び前記複数の第二伝熱管は、水平方向に延びるとともに、上下方向に間隔をあけて配列され、
   前記第一導出入部は、前記第二導出入部の下方に配置されている請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記第二伝熱管の数は、前記第一伝熱管の数よりも多い請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器を備える車両用空調装置。

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