JP2006256512A - Cold and heat accumulator, cold and heat accumulation capsule, and vehicular air-conditioner using the same - Google Patents

Cold and heat accumulator, cold and heat accumulation capsule, and vehicular air-conditioner using the same Download PDF

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Taiichi Aikawa
泰一 相川
Kotaro Tsuri
弘太郎 釣
Shoji Kitamura
省治 北村
Koji Yamamoto
孝司 山本
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Furukawa Electric Co Ltd
Denso Corp
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Furukawa Electric Co Ltd
Denso Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lightweight and compact cold and heat accumulator capable of storing a sufficient amount of a cold-and-heat accumulating agent, and promoting its dissolution (the latent heat travel speed), and superior in cooling capacity. <P>SOLUTION: The cold-and-heat accumulating agent stored in the cold-and-heat accumulator is stored with the shortest distance of ≤ 3 mm from a heat transfer surface on which ≥ 95% of its volume is brought into contact with the cold-and-heat accumulating agent. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、空調装置に使用される蓄冷熱器、蓄冷熱カプセルおよびその蓄冷熱器を用いる車両空調装置に関するものである。   The present invention relates to a regenerator used in an air conditioner, a regenerator heat capsule, and a vehicle air conditioner using the regenerator.

最近、環境保護の観点から、各種の工業製品に対して省エネルギーを目的とした取り組みが行われている。特に、自動車などの車両用エンジンは、信号待ち等の停車時に車両エンジンを自動的に停止する技術の発展が目覚しい。今後は、一般的にいうハイブリッド車なども含めて、こうした車両エンジンが一時停止する車両が増加する傾向にある。
ところで、車両用空調装置においては、冷凍サイクルの圧縮機を車両エンジンにより駆動しているので、上記エンジンが一時停止する車両、特にハイブリッド車のような信号待ちで停車して、車両エンジンが停止される毎に、圧縮機も停止して冷房用蒸発器の温度が上昇するので、車内の空調が利かないという不具合が発生する。そのため、現在は車両の保有するバッテリーにより圧縮機を稼動させることで、車両の一時停止時にも空調サイクルを運転している。
Recently, from the viewpoint of environmental protection, various industrial products have been undertaken to save energy. In particular, a vehicular engine such as an automobile is remarkably developed in a technology for automatically stopping the vehicular engine when the vehicle is stopped such as waiting for a signal. In the future, there will be an increase in the number of vehicles that temporarily stop such vehicle engines, including hybrid vehicles.
By the way, in the vehicle air conditioner, since the compressor of the refrigeration cycle is driven by the vehicle engine, the vehicle is stopped by waiting for a signal such as a vehicle in which the engine is temporarily stopped, particularly a hybrid vehicle, and the vehicle engine is stopped. Each time the compressor stops, the temperature of the cooling evaporator rises, causing a problem that the air conditioning in the vehicle does not work. Therefore, at present, the compressor is operated by the battery of the vehicle, and the air conditioning cycle is operated even when the vehicle is temporarily stopped.

しかしながら、上記のような技術は、比較的大型のバッテリー能力を有するハイブリッド車ではそのバッテリー能力に余裕をもっているのである程度可能であるが、比較的バッテリー容量の小さい一般の鉛バッテリーを搭載した車両でも、今後アイドリングストップ車の普及が進むことを考えれば、車両エンジン停止時に圧縮機を稼動させるためのバッテリー能力を保有することは難しい。
また、従来の蓄冷式ではない車両空調装置では、凝縮された液冷媒は膨張弁などの減圧手段によって低圧冷媒となり、蒸発器に送られる。そして液冷媒は車室内に送られる送風によって加熱熱交換され気相冷媒となり、同時に送風は冷却されて車室内の空調を行う。その気相冷媒は再度圧縮機に送られて圧縮され、車両空調を行うためのサイクルを形成している。
However, the above-mentioned technology is possible to some extent because a hybrid vehicle having a relatively large battery capacity has a margin in the battery capacity, but even in a vehicle equipped with a general lead battery having a relatively small battery capacity, Given the widespread use of idling stop vehicles in the future, it is difficult to have battery capacity to operate the compressor when the vehicle engine is stopped.
In a conventional vehicle air conditioner that is not a regenerative type, the condensed liquid refrigerant becomes low-pressure refrigerant by a decompression means such as an expansion valve and is sent to the evaporator. The liquid refrigerant is heated and exchanged by air sent to the vehicle interior to become a gas phase refrigerant, and at the same time, the air is cooled to air-condition the vehicle interior. The gas-phase refrigerant is sent again to the compressor and compressed to form a cycle for performing vehicle air conditioning.

そこで、車両エンジン(圧縮機)の稼動時に蓄冷される蓄冷手段を備え、車両エンジン(圧縮機)が停止して蒸発器の冷却作用が停止したときには蓄冷手段の蓄冷熱量を使用して車室内への吹出空気を冷却できる蓄冷式の車両用空調装置の必要性が高まっている。
この種の蓄冷式の車両空調装置として、特に自動車の信号待ちで一時的にエンジンを停止させるような場合にも、蓄冷器を保有する車両空調装置が稼動して車内を快適に保持する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
In view of this, a cold storage means for storing cold during operation of the vehicle engine (compressor) is provided, and when the vehicle engine (compressor) stops and the cooling action of the evaporator stops, the cold storage heat amount of the cold storage means is used to enter the vehicle interior. There is an increasing need for a regenerative vehicle air conditioner that can cool the blown air.
As this type of regenerative vehicle air conditioner, there is a technology that comfortably holds the interior of a vehicle by operating a vehicle air conditioner that has a regenerator, especially when the engine is temporarily stopped waiting for a car signal. It is disclosed (for example, see Patent Document 1).

この特許文献1に示された蓄冷式の車両空調装置のサイクルにおいては、車両エンジンにより駆動する圧縮機を有し、圧縮機で圧縮された高圧冷媒が凝縮器に送られ凝縮される。そして、高圧液冷媒は減圧弁などの減圧手段が行われた後で、蒸発器の前に、蓄冷器と液冷媒タンクが備えられており、車両走行時に車両エンジン駆動による冷媒の循環で蓄冷器に冷熱を蓄えておき、信号待ち等の一時車両停止時に車両エンジン(圧縮機)が停止すると同時に別に備えられた電動遠心ポンプなどによって液冷媒タンクから蒸発器に冷媒が送られるようにして、車室内の空調を行う。   In the cycle of the cold storage type vehicle air conditioner disclosed in Patent Document 1, a high-pressure refrigerant compressed by the compressor is sent to a condenser to be condensed. The high-pressure liquid refrigerant is provided with a regenerator and a liquid refrigerant tank in front of the evaporator after the pressure reducing means such as a pressure reducing valve is provided. The vehicle engine (compressor) stops when the vehicle is temporarily stopped, such as waiting for a signal, and at the same time the refrigerant is sent from the liquid refrigerant tank to the evaporator by a separate electric centrifugal pump. Perform indoor air conditioning.

一方、前述の特許文献1には蓄冷器の構造の実施例として、カプセル方式の例が記載されている。蓄冷熱カプセル自体の、蓄冷熱剤の凝固あるいは融解促進(潜熱移動速度の向上)を目的とする形状の改善に関する公知例としては、例えば特許文献2がある。
ここには、円筒状の蓄(冷)熱カプセルについて、熱交換特性を高めるためにカプセルの内壁にフィンを設ける例が記載されており、このカプセルを蓄冷式の車両空調装置に使用することは、蓄冷熱剤の溶解凝固(蓄冷熱剤の潜熱移動速度)促進に有効と思われる。
特開2003−285634号公報 特開平11−270975号公報
On the other hand, Patent Document 1 described above describes an example of a capsule system as an example of the structure of a regenerator. For example, Patent Document 2 discloses a known example of improving the shape of the cold storage capsule itself for the purpose of solidifying or melting the cold storage agent (improving the latent heat transfer rate).
Here, an example in which fins are provided on the inner wall of a capsule to improve heat exchange characteristics for a cylindrical storage (cold) heat capsule is described, and this capsule is used in a cold storage type vehicle air conditioner. It seems to be effective for promoting the dissolution and solidification of the regenerator (the latent heat transfer rate of the regenerator).
JP 2003-285634 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-270975

前述のように蓄冷式の車両空調装置においては、車両エンジン(圧縮機)の停止時に蓄冷熱器において冷媒の凝縮が行われるためには、蓄冷熱器での凝縮能力の安定が重要である。さらに、蓄冷熱器、液冷媒タンクおよび電動遠心ポンプなどの冷媒循環装置を新たに追加する必要があるので、車両の搭載上の制約も考慮する必要があり、コンパクトに収められるものでなければならない。   As described above, in the regenerative vehicle air conditioner, in order for the refrigerant to condense in the regenerator when the vehicle engine (compressor) is stopped, it is important to stabilize the condensing capacity in the regenerator. Furthermore, since it is necessary to newly add a refrigerant circulation device such as a regenerator, a liquid refrigerant tank, and an electric centrifugal pump, it is necessary to consider restrictions on mounting the vehicle, and it must be compact. .

また、フィン付の伝熱媒体は、フィンの無い伝熱媒体に比べて、蓄冷熱剤の溶解(潜熱移動速度)を速める効果が認められる。しかしながら、単にフィンの枚数を増やしてさらに蓄冷熱剤の溶解(潜熱移動速度)を促進させようとしても、ある一定数以上になるとフィン枚数を増やしても、蓄冷熱剤の溶解(潜熱移動速度)はほとんど変化しないことが判明した。そしてまた、蓄冷熱カプセルの場合にはフィン枚数の増加によって、蓄冷熱カプセルに保有される蓄冷熱剤の量が減少してしまい、さらに蓄冷熱カプセルの母材がアルミニウムのような金属である場合は、必要以上にフィンの部分の重量増加となり、これは車両重量の増加による燃費の増加を引き起こす要因となる問題が発生する。
したがって本発明は、充分な蓄冷熱剤を保持し、しかもその溶解(潜熱移動速度)を促進させ、冷却能力の優れた蓄冷熱器であり、且つ軽量でコンパクトなものを提供することを目的とする。
In addition, the heat transfer medium with fins has an effect of accelerating the dissolution of the regenerator (latent heat transfer speed) as compared with the heat transfer medium without fins. However, even if the number of fins is simply increased to further promote the melting of the regenerative heat agent (latent heat transfer rate), the melting of the regenerative heat agent (latent heat transfer rate) is increased even if the number of fins is increased when the number of fins exceeds a certain number. Turned out to be almost unchanged. And in the case of a cold storage heat capsule, the amount of cold storage heat agent held in the cold storage heat capsule decreases due to an increase in the number of fins, and the base material of the cold storage heat capsule is a metal such as aluminum This increases the weight of the fin portion more than necessary, which causes a problem that causes an increase in fuel consumption due to an increase in vehicle weight.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a lightweight and compact regenerator that retains sufficient regenerator and promotes its dissolution (latent heat transfer rate) and has an excellent cooling capacity. To do.

本発明では、このような問題点は以下の手段により解決された。
(1)蓄冷熱器に保有される蓄冷熱剤について、その体積の95%以上が該蓄冷熱剤と接する伝熱面からの最短距離3mm以内に保有されることを特徴とする蓄冷熱器、
(2)前記蓄冷熱器が蓄冷熱剤と熱交換するために管状体の伝熱部材を使用するシェルアンドチューブ式の蓄冷熱器であって、管状体の内側に冷媒流体が流通され、管状体の外側に蓄冷熱剤が保有されることを特徴とする(1)記載の蓄冷熱器、
(3)管状体の両端が閉口された内部に蓄冷熱剤が保有される筒状カプセルであって、その蓄冷熱剤の体積の95%以上が、カプセルの伝熱面からの最短距離3mm以内に保有されることを特徴とする蓄冷熱カプセル、
(4)前記(3)記載の蓄冷熱カプセルを使用することを特徴とする蓄冷熱器、
(5)前記(1)、(2)又は(4)のいずれか1項に記載の蓄冷熱器を使用することを特徴とする車両用空調装置、および、
(6)前記(1)、(2)又は(4)のいずれか1項に記載の蓄冷熱器が冷媒サイクル内に取り付けられていることを特徴とする車両用空調装置。
In the present invention, such a problem has been solved by the following means.
(1) About the regenerator heat agent retained in the regenerator heat exchanger, 95% or more of the volume is retained within the shortest distance of 3 mm from the heat transfer surface in contact with the regenerator heat agent,
(2) A shell-and-tube type regenerator that uses a tubular heat transfer member for heat exchange between the regenerator and the regenerator agent, wherein the refrigerant fluid is circulated inside the tubular member, The regenerative heat generator according to (1), wherein the regenerator heat agent is held outside the body,
(3) A tubular capsule in which the regenerator agent is held inside the both ends of the tubular body, and 95% or more of the regenerator agent volume is within a shortest distance of 3 mm from the heat transfer surface of the capsule Cold storage heat capsule, characterized by being held in
(4) A regenerative heat generator using the regenerative heat capsule according to (3),
(5) A vehicle air conditioner using the regenerator of any one of (1), (2) or (4), and
(6) A vehicular air conditioner, wherein the regenerator according to any one of (1), (2), and (4) is installed in a refrigerant cycle.

本発明による蓄冷熱器は、蓄冷熱剤のもつ潜熱移動速度が速く、冷却能力に優れたものである。そして、この蓄冷熱器を蓄冷式の車両用空調装置に使用すると、車両エンジン(圧縮機)の停止時の放冷冷房モードにおける蓄冷熱交換器での気相冷媒の凝縮能力を向上させることができ、車両搭載性を考慮した設計によってコンパクトで実用性に適した蓄冷熱器を提供できる。   The regenerative heat storage device according to the present invention has a high latent heat transfer speed of the regenerative heat storage agent and is excellent in cooling capacity. And if this cool storage heat exchanger is used for a cool storage type vehicle air conditioner, it is possible to improve the condensing capacity of the gas phase refrigerant in the cool storage heat exchanger in the cooling cooling mode when the vehicle engine (compressor) is stopped. In addition, it is possible to provide a regenerator that is compact and suitable for practical use by designing for vehicle mounting.

本発明に係る蓄冷熱器および蓄冷熱カプセルについて、添付図面に基づき実施形態の種々の例について説明する。尚、各図において同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
先ず、蓄冷熱器として、シェルアンドチューブ式の蓄冷熱器を例にとって説明する。
図1(a)にその一例の斜視図を示すように、シェルアンドチューブ式の蓄冷熱器1は、容器(シェル)2内に熱交換するための媒体である管状体3が平行に複数本配列されており、図1(b)に示すように管状体3の外側にあたる容器(シェル)2内にパラフィン等の蓄冷熱剤4が充填されている。管状体3の内部には蓄冷熱剤4を溶解・凝固させるための冷媒流体5、例えばフロン(R134a)等が流通される。車両用空調装置で言えば、この冷媒流体5が気相で蓄冷器に入って凝縮し、液相として蒸発器に送られる。
Various examples of embodiments of a regenerator and a regenerator capsule according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
First, a shell and tube type regenerator will be described as an example of a regenerator.
As shown in a perspective view of an example in FIG. 1A, a shell-and-tube regenerator 1 has a plurality of parallel tubular bodies 3 that are media for exchanging heat in a container (shell) 2. As shown in FIG. 1 (b), a cold storage heat agent 4 such as paraffin is filled in a container (shell) 2 corresponding to the outside of the tubular body 3. Inside the tubular body 3, a refrigerant fluid 5 for dissolving and solidifying the cold storage heat agent 4, for example, chlorofluorocarbon (R134a) or the like is circulated. In the case of a vehicle air conditioner, the refrigerant fluid 5 enters the regenerator in the gas phase, condenses, and is sent to the evaporator as a liquid phase.

本発明における熱交換媒体である管状体3の伝熱面から容器(シェル)2内に充填された蓄冷熱剤4の距離について説明する。
管状体が等間隔に配列された平滑管の場合、蓄冷熱剤4の内で熱交換媒体である平滑管3a(管状体3のうち、平滑管は3a、後述のフィンつき管は3bとする)の伝熱面から最も離れているのは、図1(c)に示す●点であり、本発明ではその●点から熱交換媒体である管状体の伝熱面までの最短距離xの値が3mm以下に設定される。xの値が3mm以下では蓄冷熱剤の溶解速度(すなわち潜熱移動速度)はほとんど変りがないが、3mmより大きくなると溶解速度が徐々に遅くなっていく。したがって、xの値は3mm以下とする必要があり、実用上、好ましくは1mm以上2.5mm以下である。これは、あまり小さくなりすぎると蓄冷熱剤を封入する容積が小さくなり、所望とする蓄冷熱量を確保できず、また、xを3mm以下に確実に設定するには、製造上の誤差を含めて考えてもxを2.5mmで設計しておけば十分である。
The distance of the cold storage heat agent 4 filled in the container (shell) 2 from the heat transfer surface of the tubular body 3 which is a heat exchange medium in the present invention will be described.
In the case of a smooth tube in which the tubular bodies are arranged at equal intervals, the smooth tube 3a which is a heat exchange medium in the cold storage heat agent 4 (of the tubular body 3, the smooth tube is 3a, and the finned tube described later is 3b. ) Is the most distant from the heat transfer surface shown in FIG. 1 (c). In the present invention, the value of the shortest distance x from the point ● to the heat transfer surface of the tubular body, which is a heat exchange medium. Is set to 3 mm or less. When the value of x is 3 mm or less, the dissolution rate of the regenerative heat storage agent (that is, the latent heat transfer rate) is hardly changed, but when the value is larger than 3 mm, the dissolution rate gradually decreases. Therefore, the value of x needs to be 3 mm or less, and is practically preferably 1 mm or more and 2.5 mm or less. This is because if the volume is too small, the volume for storing the regenerator heat agent is reduced, and the desired amount of regenerator heat cannot be ensured, and in order to reliably set x to 3 mm or less, including manufacturing errors. Even if it thinks, it is enough if x is designed with 2.5 mm.

同様に、シェルアンドチューブ式の蓄冷熱器に使用する管状体が図1(d)に示すように管外面に管の軸方向に平行なフィン6が設けられているフィン付き管3bである場合は、熱交換媒体の伝熱面から最も離れている蓄冷熱剤の●点までの最短距離xは、管外面ではなくフィンまでの距離で設計できるために、シェル内に配置される管の使用本数を減らせるなどの効果がある。また、蓄冷熱剤と熱交換する冷媒流体が流通する管の内側にもフィンや溝を設けると、冷媒の凝縮がさらに向上する効果を得ることができる。   Similarly, when the tubular body used for the shell-and-tube regenerator is a finned tube 3b in which fins 6 parallel to the axial direction of the tube are provided on the outer surface of the tube as shown in FIG. 1 (d). The minimum distance x to the point ● of the regenerator that is farthest from the heat transfer surface of the heat exchange medium can be designed with the distance to the fins, not the outer surface of the tube. The effect is that the number can be reduced. Further, if fins or grooves are provided inside the pipe through which the refrigerant fluid that exchanges heat with the cold storage heat agent flows, an effect of further improving the condensation of the refrigerant can be obtained.

xの値を小さくすると、同じ蓄冷熱剤量であれば高さ方向に大きくしていく必要があり、その結果、蓄冷熱器全体の容積でみると、大きくなる傾向がある。車両用空調装置のように、実用化に当たってその搭載性が重要となる場合には、蓄冷熱剤の溶解速度の最大化とともに、蓄冷熱器の設置に必要なスペースを小さくする必要がある。このような場合、図1(d)に示す、外面8フィン付管のような、適宜枚数のフィン部を設けると、蓄冷熱剤の●部から伝熱面までのxの値は、フィン先端部までの距離となって、シェルの高さ方向にフィン部形成による容積増加分だけわずかに大きくすることで、蓄冷熱剤の溶解速度の最大化を図ることができる。その結果、シェルアンドチューブ式の蓄冷熱器の容積は平滑管を使用する場合に比べて十分に小さくすることでき、車両への搭載性を確保するのに有効である。なお、フィン付管を使用した場合にも、xの値を3mmよりも小さくしても、蓄冷熱剤の溶解速度の最大化にはほとんど影響を及ぼさない。
なお、図1(a)では容器(シェル)2は直方形であるが、その形状は円筒形でも角筒形でも適宜の形状のものが使用できるのはいうまでもない。
If the value of x is reduced, it is necessary to increase in the height direction if the amount of the regenerative heat storage agent is the same, and as a result, the total regenerative heat exchanger tends to increase in volume. When the mountability is important for practical use as in a vehicle air conditioner, it is necessary to maximize the dissolution rate of the regenerator and reduce the space required for installing the regenerator. In such a case, when an appropriate number of fin portions, such as a tube with 8 fins on the outer surface shown in FIG. 1 (d), are provided, the value of x from the ● portion of the regenerator agent to the heat transfer surface is It is possible to maximize the dissolution rate of the regenerative heat storage agent by increasing the distance to the portion slightly larger by the increase in volume due to the fin portion formation in the height direction of the shell. As a result, the volume of the shell-and-tube regenerator can be made sufficiently smaller than when a smooth tube is used, and this is effective for ensuring mountability on a vehicle. Even when a finned tube is used, even if the value of x is smaller than 3 mm, it has little effect on maximizing the dissolution rate of the regenerative heat storage agent.
In FIG. 1A, the container (shell) 2 has a rectangular shape, but it is needless to say that a cylindrical shape or a rectangular tube shape can be used.

次に、本発明の蓄冷熱器として、カプセル式の蓄冷熱器を例にして図2に基づいて説明する。
図2(a)(b)にその一例の斜視図および断面説明図で示すように、カプセル式蓄冷熱器では容器2内部に多数本のカプセル7が設けられ、カプセル7内部に蓄冷熱剤4が封入されており、カプセルの隙間に冷媒流体5が流される。
図2(c)に示すようにカプセル7が円筒状のカプセル7aの場合、熱交換媒体の伝熱面であるカプセルの内壁から蓄冷熱剤の内の最も離れているところは断面円の中心であり、そこから伝熱面までの最短距離xは、カプセル断面円の半径と同じ値(図2(d)参照)になる。本発明では、xの値は3mm以下に設定されるようにする。先に記載したと同様にxが3mm以下では蓄冷熱剤の溶解速度、すなわち潜熱移動速度はほとんど変りがないが、3mmより大きくなると溶解速度が徐々に遅くなっていく。実用上はxの値が1mm以上2.5mm以下が好ましい。これは、あまり小さくなりすぎると蓄冷熱剤を封入する容積が小さくなり、所望とする蓄冷熱量を確保できず、また、xの値を3mm以下に確実に設定するには、製造上の誤差を含めて考えてもxを2.5mmで設計しておけば十分である。
Next, as a regenerator of the present invention, a capsule regenerator will be described as an example with reference to FIG.
As shown in FIG. 2A and FIG. 2B with a perspective view and an explanatory cross-sectional view of an example thereof, in the capsule regenerator, a large number of capsules 7 are provided inside the container 2, and the regenerator agent 4 is provided inside the capsule 7. Is sealed, and the refrigerant fluid 5 is caused to flow through the gap between the capsules.
When the capsule 7 is a cylindrical capsule 7a as shown in FIG. 2 (c), the farthest part of the cold storage heat agent from the inner wall of the capsule which is the heat transfer surface of the heat exchange medium is the center of the cross-sectional circle. The shortest distance x from there to the heat transfer surface is the same value as the radius of the capsule cross-section circle (see FIG. 2D). In the present invention, the value of x is set to 3 mm or less. As described above, when x is 3 mm or less, the dissolution rate of the regenerative heat agent, that is, the latent heat transfer rate, hardly changes, but when it exceeds 3 mm, the dissolution rate gradually decreases. Practically, the value of x is preferably 1 mm or more and 2.5 mm or less. This is because if the volume is too small, the volume for enclosing the regenerative heat agent will be small, so that the desired amount of regenerative heat can not be secured, and in order to set the value of x to 3 mm or less, there is a manufacturing error. Even if it considers including it, it is enough if x is designed with 2.5 mm.

図2(e)、(f)は蓄冷熱カプセルのうち内面にその軸方向に平行なフィン6が設けられているフィン付きカプセル7bの例である。もちろん、このフィン6は螺旋状に形成されていても問題はないが、蓄冷熱剤のどの部分でも熱交換媒体の伝熱面であるカプセル内壁面又はフィン面までの最短距離xの値が3mm以下に設定される必要がある。内面にフィンを設けることによって、カプセルの内径を大きくしても、蓄冷熱剤のどの部分でも熱交換媒体の伝熱面であるカプセルの内壁面またはフィン面までの最短距離xを3mm以下に設定することが可能となり、カプセル1本当りの蓄冷熱剤の封入量が多くなるので、カプセルの使用本数を減らせるなどの効果が得られる。但し、xの値を小さくしすぎても、蓄冷熱剤の封入できる量(容積)が小さくなってしまって、所望とする蓄冷熱量(潜熱)を確保できなくなるばかりでなく、不必要なフィンが形成されるためにその部分の重量増加という、車両用としては燃費の悪化につながる問題を引き起こすことになる。したがって、xの値は1.5mm以上であるのが好ましい。
また、カプセルの外側には蓄冷熱剤と熱交換する冷媒流体が流通されるが、冷媒流体の凝縮を促進するためカプセル外面にフィンや溝を設けることも有効である。
FIGS. 2E and 2F are examples of the capsule 7b with fins in which the fin 6 parallel to the axial direction is provided on the inner surface of the regenerative heat capsule. Of course, there is no problem even if the fin 6 is formed in a spiral shape, but the value of the shortest distance x to the inner wall surface of the capsule or the fin surface, which is the heat transfer surface of the heat exchange medium, is 3 mm in any part of the regenerator agent. Must be set to: By providing fins on the inner surface, the shortest distance x to the inner wall surface or fin surface of the capsule, which is the heat transfer surface of the heat exchange medium, is set to 3 mm or less even if the inner diameter of the capsule is increased. This makes it possible to increase the amount of the cold storage heat agent per capsule, so that the number of capsules used can be reduced. However, even if the value of x is made too small, the amount (volume) of the regenerative heat agent that can be enclosed becomes small, and not only the desired amount of regenerative heat (latent heat) cannot be secured, but also unnecessary fins As a result, it causes a problem that the weight of the portion increases, resulting in deterioration of fuel consumption for vehicles. Therefore, the value of x is preferably 1.5 mm or more.
Moreover, although the refrigerant | coolant fluid which heat-exchanges with a cool storage heat agent distribute | circulates the outer side of a capsule, in order to accelerate | stimulate condensation of a refrigerant | coolant fluid, it is also effective to provide a fin and a groove | channel on the capsule outer surface.

カプセルには円筒状のもののほかに、多角筒状、球状あるいは楕円球状であってもよい。カプセル内部に封入される蓄冷熱剤がどの部分でも熱交換媒体の伝熱面であるカプセルの内面との最短距離xが3mm以下であれば、蓄冷熱剤の溶解速度を有効に利用できることはいうまでもない。但し、球状あるいは楕円球状のカプセルは、筒状カプセルに比べて蓄冷熱剤の保有効率が悪い。また、蓄冷熱器内にカプセルを封入しておくときに、カプセル同士の間に隙間があれば、車両走行時の振動によって騒音が発生し、車内の快適性を損なう可能性もある。そのため、カプセルを固定しておく必要があるが、球状あるいは楕円球状のカプセルの固定は筒状カプセルに比べて手間もかかり、蓄冷熱器の製造コストを上昇させる要因となる。このようなことから、カプセルの形状としては筒状カプセルが望ましい。また、冷媒流体は通常高圧で作動するので、耐圧性の観点からは円筒状が望ましい。ここで円筒状とは長手方向に対し垂直な断面が円であることを示す。また、車両用空調装置に使用することを目的に考えれば、その搭載性や所望とする蓄冷熱剤量を封入すること考慮して、カプセルは長さが50〜300mm、直径が4〜30mm程度のものが好ましい。   In addition to a cylindrical capsule, the capsule may have a polygonal cylindrical shape, a spherical shape, or an elliptical spherical shape. If the shortest distance x from the inner surface of the capsule, which is the heat transfer surface of the heat exchange medium, is 3 mm or less at any part of the regenerator agent enclosed in the capsule, the dissolution rate of the regenerator agent can be used effectively. Not too long. However, spherical or oval spherical capsules have a lower efficiency of holding the regenerator agent than cylindrical capsules. Further, when a capsule is encapsulated in the regenerator, if there is a gap between the capsules, noise may be generated due to vibration during vehicle travel, which may impair the comfort in the vehicle. Therefore, it is necessary to fix the capsule, but fixing the spherical or oval spherical capsule is more time-consuming than the cylindrical capsule, which increases the manufacturing cost of the regenerator. Therefore, a cylindrical capsule is desirable as the capsule shape. Further, since the refrigerant fluid normally operates at a high pressure, a cylindrical shape is desirable from the viewpoint of pressure resistance. Here, “cylindrical” means that the cross section perpendicular to the longitudinal direction is a circle. Moreover, if it considers for the purpose of using it for a vehicle air conditioner, the length of the capsule is about 50 to 300 mm and the diameter is about 4 to 30 mm in consideration of enclosing the mountability and the desired amount of the regenerative heat storage agent. Are preferred.

さらに、蓄冷熱器に使用する管状体あるいはカプセルについて記載すると、図3に示すような横断面形状を星型にしている星型管状体又は星型カプセル8がある。この形状であれば、管部の凹凸部がフィンの代わりとなって、例えばカプセルとして蓄冷熱剤を内部に封入しても、xの値を3mm以下に容易に設定できる。また、カプセル外側の冷媒の凝縮が行われる側においても、凹凸部がそれを促進して蓄冷熱器全体としての効率を向上できる。またこの形状の管状体をシェルアンドチューブ式蓄冷熱器に使用する場合も、同様の効果を得ることができる。   Further, when describing a tubular body or capsule used in a regenerator, there is a star tubular body or star capsule 8 having a star-shaped cross section as shown in FIG. If it is this shape, even if the uneven | corrugated | grooved part of a pipe part replaces a fin and encloses a cool storage heat agent inside as a capsule, for example, the value of x can be easily set to 3 mm or less. Further, even on the side where the refrigerant on the outside of the capsule is condensed, the concavo-convex portion can promote it and improve the efficiency of the entire regenerator. Moreover, the same effect can be acquired also when using the tubular body of this shape for a shell and tube type regenerator.

図4〜図6は、冷媒と接する側に冷媒の凝縮を促進する効果が得られることを目的とした例である。カプセル式蓄冷熱器の場合、カプセル外面で冷媒と接触するが、図4に示すようにカプセル7の外面にフィン6を設けたり、図5に示すようにローレット加工によりカプセル7にローレット溝9を施すのも好ましく、被冷却(加熱)流体である冷媒との接触面積を増加させるので、冷媒の凝縮あるいは蒸発の相変化が促進される。また、蓄冷熱器内で冷媒は凝縮して液体となるので、カプセル外面にローレット加工を施すことによって、そのローレット溝が凝縮液体の通り道となって、カプセル外面から早く離脱するので、乾いた面でさらに被冷却流体の凝縮を促進できる効果もある。
図6は、図1(d)に示した外面8フィン付管3bの内側に溝10を設けた例である。この管状体をシェルアンドチューブ式蓄冷熱器に使用すれば、管内部を流通する冷媒の凝縮が溝によって促進される。なお、図3〜図6に示す場合において、蓄冷熱剤と接する側の制約条件として、xの値が3mm以下に設定されなければ、本発明の効果を得られないことはいうまでもない。
シェルアンドチューブ式およびカプセル式のいずれの蓄冷熱器であっても、蓄冷熱剤の溶解速度を決める重要な因子は、蓄冷熱剤と蓄冷熱剤が接する伝熱媒体の伝熱面までの最短距離xの値である。
4 to 6 are examples intended to obtain an effect of promoting the condensation of the refrigerant on the side in contact with the refrigerant. In the case of a capsule-type regenerative regenerator, the outer surface of the capsule comes into contact with the refrigerant. As shown in FIG. 4, fins 6 are provided on the outer surface of the capsule 7, or knurled grooves 9 are formed in the capsule 7 by knurling as shown in FIG. It is also preferable to apply it, and since the contact area with the refrigerant that is the fluid to be cooled (heated) is increased, the phase change of refrigerant condensation or evaporation is promoted. In addition, since the refrigerant condenses into a liquid in the regenerator, the knurling process is performed on the outer surface of the capsule, so that the knurled groove becomes a passage for the condensed liquid and quickly leaves the outer surface of the capsule. Further, there is an effect that the condensation of the fluid to be cooled can be promoted.
FIG. 6 shows an example in which a groove 10 is provided inside the outer surface 8-fin tube 3b shown in FIG. If this tubular body is used in a shell-and-tube regenerator, the condensation of the refrigerant flowing inside the tube is promoted by the grooves. In addition, in the case shown in FIGS. 3-6, it cannot be overemphasized that the effect of this invention is not acquired unless the value of x is set to 3 mm or less as a constraint condition of the side which contact | connects a cool storage heat agent.
In both the shell-and-tube and capsule-type regenerators, the important factor that determines the dissolution rate of the regenerator is the shortest distance to the heat transfer surface of the heat transfer medium that contacts the regenerator and the regenerator. The value of the distance x.

さて、シェルアンドチューブ式あるいはカプセル式のどちらの場合でも、実用上、本発明の述べる伝熱面と最も離れている蓄冷熱剤から熱交換媒体の伝熱面までの最短距離xの値が、設計した寸法以下に収まらない例外部分が生じる場合が想定される。例えば、図7に示すシェルアンドチューブ式蓄冷熱器1で管状体に外面フィン付き管3bを使用する場合、管状体を容器(シェル)2に取り付けるには、取り付け部分のフィンを取り除くほうが、容器(シェル)に管状体を固定し易くなり、その結果、蓄冷熱器の製造コストを下げるメリットがある。そして、実用上図7に示すように、xの値が設計値(本発明でいう3mm以下)よりも大きくなってしまう箇所Aが蓄冷熱剤内に若干存在することになる。
また、図8に示すように、カプセル式の場合にも、例えばカプセル端部にキャップ11を設けた場合など、キャップ部位は伝熱面に相当しないので、上記と同様にxが3mmよりも大きくなってしまう箇所Aが蓄冷熱剤内に存在することもある。しかし、保有される蓄冷熱剤の95(体積)%以上の部分が、x=3mm以下に設定された範囲内にあれば、蓄冷熱剤の溶解速度の促進に与える影響は小さい。さらに望ましくは、実験を行った結果、蓄冷熱剤の98(体積)%以上について、x=3mm以下にあれば、蓄冷熱剤の溶解促進に対してはほとんど影響を与えない。
Now, in either case of the shell-and-tube type or the capsule type, the value of the shortest distance x from the cold storage heat agent most distant from the heat transfer surface described in the present invention to the heat transfer surface of the heat exchange medium is practically used. It is assumed that there may be exceptions that do not fit below the designed dimensions. For example, when the shell and tube type regenerator 1 shown in FIG. 7 uses a tube 3b with external fins for the tubular body, in order to attach the tubular body to the container (shell) 2, it is better to remove the fins at the attachment portion. It becomes easy to fix the tubular body to the (shell), and as a result, there is an advantage of lowering the manufacturing cost of the regenerator. In practice, as shown in FIG. 7, there are some locations A in the regenerator that cause the value of x to be larger than the design value (3 mm or less in the present invention).
Also, as shown in FIG. 8, in the case of the capsule type, for example, when the cap 11 is provided at the end of the capsule, the cap part does not correspond to the heat transfer surface, so that x is larger than 3 mm as described above. The location A which becomes may exist in a cool storage heat agent. However, if the portion of 95 (volume)% or more of the stored regenerative heat agent is within the range set to x = 3 mm or less, the influence on the promotion of the dissolution rate of the regenerative heat agent is small. More desirably, as a result of the experiment, if 98 (volume)% or more of the cold storage heat agent is x = 3 mm or less, the dissolution of the cold storage heat agent is hardly affected.

なお、空調装置に使用する蓄冷熱器や蓄冷熱カプセルあるいは管状体は、公知の方法で作製でき、その材質は適宜選択できるが、金属製であることが好ましい。特に、自動車用の空調装置に使用するには、自動車は使用時において温度の変動が大きいこと、走行中の振動に耐えうる部品を使用する必要があることから、プラスチックなどはこれに耐えられないから、金属製であることが好ましい。具体的には、鉄、銅、アルミニウム、あるいはステンレスなどそれらの合金が適用できるが、材料コスト、加工性、軽量性の観点からはアルミニウムあるいはアルミニウム合金が好ましい。   In addition, although the cool storage heater, cool storage heat capsule, or tubular body used for an air conditioner can be produced by a well-known method and the material can be selected suitably, it is preferable that it is metal. In particular, when used in an air conditioner for automobiles, plastics and the like cannot withstand this because of the large fluctuations in temperature during use and the need to use parts that can withstand vibration during travel. Therefore, it is preferably made of metal. Specifically, iron, copper, aluminum, or an alloy thereof such as stainless steel can be applied, but aluminum or an aluminum alloy is preferable from the viewpoint of material cost, workability, and lightness.

以下に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
実施例1 (シェルアンドチューブ式蓄冷熱器の実施例)
この実験では、蓄冷熱剤としてパラフィンC14を使用した。パラフィンC14は凝固点として5.9℃を有する物質であり、5.9℃以下で固体、それ以上で液体となる。相変化の潜熱は229kJ/kgである。
最初に、図1(a)に示すシェルアンドチューブ式の蓄冷熱器を製作し実験を行った。実験を行ったシェルアンドチューブ式の蓄冷熱器のシェル2の寸法は表1に示す。伝熱媒体となる伝熱管にはアルミニウム製の外径5mm肉厚0.5mm(管の内径が4mm)の平滑管225本(15×15本)を使用した。また、図1(d)に示す外面8フィン付き管(上記平滑管と同様で、さらに高さ2mmのフィン8枚を円周方向に均等に付けたもの)についてもアルミニウム製で225本を同様に使用して蓄冷熱器を製作し(表1に示す3種類)実験を行った。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
Example 1 (Example of shell-and-tube regenerator)
In this experiment, paraffin C14 was used as a cold storage heat agent. Paraffin C14 is a substance having a freezing point of 5.9 ° C., and becomes solid at 5.9 ° C. or lower and becomes liquid at higher temperature. The latent heat of phase change is 229 kJ / kg.
First, a shell-and-tube regenerative heat storage device shown in FIG. Table 1 shows the dimensions of the shell 2 of the shell-and-tube regenerator that was tested. As the heat transfer tube serving as the heat transfer medium, 225 smooth tubes (15 × 15) made of aluminum and having an outer diameter of 5 mm and a thickness of 0.5 mm (the inner diameter of the tube was 4 mm) were used. Moreover, the outer surface 8 finned tube shown in FIG. 1 (d) (similar to the above-mentioned smooth tube, and further having 8 fins with a height of 2 mm equally attached in the circumferential direction) is also made of aluminum and has 225 pieces similarly. Were used to manufacture a regenerator (three types shown in Table 1) and an experiment was conducted.

この実験では、保有される蓄冷熱剤のうちで、その接する伝熱面と最も離れている蓄冷熱剤から電熱面までの最短距離xの影響について実験した。したがって、図1(c)、(d)に示す●の部分の蓄冷熱剤が伝熱面から最も離れた場所に存在するので、この距離xを表1に示す値に設定し、その影響について実験した。蓄冷熱剤はそのすべてがxの値以下の範囲内に保有されている。
シェルのサイズは、蓄冷熱剤(パラフィンC14)を550g保有できるよう、シェル内寸法を設定して製作している。したがって、製作した蓄冷熱器は、0.55kg×229kJ/kg≒126kJの冷熱量を保有する(なお、顕熱は、潜熱に比較して十分小さいので無視した)。
In this experiment, it experimented about the influence of the shortest distance x from the cool storage heat agent which is the most distant from the heat transfer surface which touches among the stored cool storage heat agents. Accordingly, since the regenerator agent of the portion marked with ● shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d) exists in the most distant place from the heat transfer surface, this distance x is set to the value shown in Table 1 Experimented. All of the regenerative heat storage agent is held within the range of the value of x or less.
As for the size of the shell, the dimensions in the shell are set so that 550 g of the regenerative heat agent (paraffin C14) can be held. Therefore, the manufactured regenerator has a cooling amount of 0.55 kg × 229 kJ / kg≈126 kJ (note that the sensible heat is negligible because it is sufficiently smaller than the latent heat).

実験の方法は、蓄冷熱器全体を最初に3.0℃に冷却しておき、図9に示す温度計、流量計を備えた実験装置に取り付けた後、直ちに10.0℃の水をポンプ12から管内側に流通する。流通量は17リットル/分とした。そして水の流通時間の経過とともに、蓄冷熱器1の出口での水の温度を計測する。このとき、蓄冷熱剤が初期状態で3.0℃の固体であるので、10.0℃の水と熱交換し徐々に溶解して蓄冷熱を放出していくので、水の蓄冷熱器出口での温度は徐々に10℃まで上昇してくる。本実験では、蓄冷熱剤の溶解速度を測定することを目的としているので、水の蓄冷熱器出口での温度が7.0℃になれば、融点5.9℃の蓄冷熱剤(パラフィンC14)が完全に液体になっているものと仮定して、水流通開始時から蓄冷熱器出口での温度が7.0℃になるまでの時間を測定した。得られた結果を表1に示す。   The experiment method was as follows. First, the entire regenerator was cooled to 3.0 ° C., attached to the experimental device equipped with the thermometer and flow meter shown in FIG. 12 circulates inside the tube. The flow rate was 17 liters / minute. And the temperature of the water in the exit of the regenerator 1 is measured with progress of the distribution | circulation time of water. At this time, since the regenerative heat agent is solid at 3.0 ° C. in the initial state, heat exchange with 10.0 ° C. water is gradually dissolved to release the regenerative heat. The temperature at the temperature gradually rises to 10 ° C. The purpose of this experiment is to measure the dissolution rate of the regenerator, so if the water temperature at the outlet of the regenerator is 7.0 ° C, the regenerator (paraffin C14 with a melting point of 5.9 ° C) ) Was completely liquid, and the time from the start of water flow until the temperature at the outlet of the regenerator was 7.0 ° C. was measured. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2006256512
Figure 2006256512

表1から明らかなように、xの値が小さいと、水の蓄冷熱器出口温度が7℃になるまでの時間を短縮できる傾向があるが、xが3mmよりも小さくなっても、その時間はほとんど短縮されない。言い換えれば、xの値が3mm以下になるように、蓄冷熱器の形状を設定しておけば、蓄冷熱剤の溶解速度を最大限に速める(蓄冷熱剤の溶解効率を最大化する)ことができるこが分かった。   As apparent from Table 1, when the value of x is small, there is a tendency that the time until the water regenerator outlet temperature reaches 7 ° C. can be shortened, but even if x is smaller than 3 mm, the time Is hardly shortened. In other words, if the shape of the regenerator is set so that the value of x is 3 mm or less, the dissolution rate of the regenerator is maximized (the dissolution efficiency of the regenerator is maximized). I understood that I can do it.

実施例2 (カプセル式蓄冷熱器の実施例)
図2(a)に示すようなカプセル式蓄冷熱器であるが、その容器2は図1(a)と同様の立方形のものを製作し実験を行った。
この実験では図2(c)に示す内面が平滑で外径が4〜10.6mm(5種類)、肉厚0.5mm、長手方向200mmの長さのアルミニウム製円筒状カプセル7aを使用した。カプセルは表中に示す本数を縦横の内側寸法が68.5mm、高さ200mmの容器2に、縦横均等に所定数配置して蓄冷熱器1を製作した。また、カプセル内部には実施例1と同様の蓄冷熱剤(パラフィンC14)4を封入し、封入される蓄冷熱剤は各例とも同量の272gに設定した。したがって、保有する潜熱量は0.272kg×229kJ/kg≒62kJである(顕熱は、潜熱に比べて十分小さいので無視する)。
この実験では、保有される蓄冷熱剤と、その蓄冷熱剤が接する熱媒体の伝熱面からの距離xの値は、円筒カプセルであるのでカプセルの内半径に等しくなる(図2(d)に示す●の部分を参照)。表2に、xの値を記載する。
Example 2 (Example of a capsule regenerator)
The capsule type regenerator as shown in FIG. 2 (a), the container 2 having the same cubic shape as in FIG. 1 (a) was manufactured and tested.
In this experiment, an aluminum cylindrical capsule 7a having a smooth inner surface, an outer diameter of 4 to 10.6 mm (five types), a thickness of 0.5 mm, and a length of 200 mm in the longitudinal direction was used as shown in FIG. The regenerator 1 was manufactured by arranging a predetermined number of capsules as shown in the table in a container 2 having a vertical and horizontal inner dimension of 68.5 mm and a height of 200 mm evenly in the vertical and horizontal directions. In addition, the same regenerator agent (paraffin C14) 4 as in Example 1 was enclosed inside the capsule, and the encapsulated regenerator agent was set to the same amount of 272 g in each example. Therefore, the amount of latent heat to be held is 0.272 kg × 229 kJ / kg≈62 kJ (sensible heat is negligible because it is sufficiently smaller than latent heat).
In this experiment, the value of the distance x from the stored heat storage heat agent and the heat transfer surface of the heat medium in contact with the heat storage heat agent is equal to the inner radius of the capsule because it is a cylindrical capsule (FIG. 2D). (See the part marked with ●). Table 2 lists the value of x.

実験の方法は、カプセルの封入された蓄冷熱器1全体を最初に3℃に冷却しておき、図9に示す実験装置に取り付けた後、直ちに10.0℃の水を容器内に下から上にカプセル同士の隙間を通して流通する。流量は17リットル/分とした。そして水の流通時間の経過とともに、蓄冷熱器1の出口での水の温度を計測した。そして、実施例1と同様に水流通開始時から蓄冷熱器出口での温度が7.0℃になるまでの時間を測定し、これを蓄冷熱剤の溶解終了と判断して得られた結果を表2に示し評価を行った。   In the experiment method, the entire regenerator 1 encapsulated in the capsule is first cooled to 3 ° C. and attached to the experimental apparatus shown in FIG. It circulates through the gap between capsules. The flow rate was 17 liters / minute. And the temperature of the water in the exit of the cool storage heat | heater 1 was measured with progress of the distribution | circulation time of water. And the result obtained by measuring the time until the temperature at the cool storage heat | heater exit from the time of a water distribution start to 7.0 degreeC similarly to Example 1, and judging this as the completion | finish of melt | dissolution of a cool storage heat agent. Table 2 shows the evaluation.

Figure 2006256512
Figure 2006256512

表2に記載した5種類のカプセル式蓄冷熱器の実験結果について検討すると、シェルアンドチューブ式蓄冷熱器の実験と同様に、xの値が3mm以下になると蓄冷熱剤の溶解速度はほとんど変わらないが、3mmよりも大きいと蓄冷熱剤の溶解に要する時間は、その距離に比例する以上に大幅に増加している。   Examining the experimental results of the five capsule-type regenerators shown in Table 2, as in the case of the shell-and-tube regenerator, when the value of x is 3 mm or less, the dissolution rate of the regenerator is almost the same. However, if it is larger than 3 mm, the time required for dissolving the regenerator agent is greatly increased in proportion to the distance.

実施例3 (フィン付きカプセル式蓄冷熱器の実施例)
次に、図2(e)に示すような内面にフィンを設けた外径10.6mm、肉厚0.5mmのアルミニウム製カプセル7bを適用した場合についても実験を行った。内面フィン付きカプセルを使用した以外は蓄冷熱器は実施例2と同様なものである。
この実験では、カプセル内部にフィンを設けた分だけカプセル内部に保有できる蓄冷熱剤の量が減少するので、その分、カプセルの長さを210mmに、またカプセルを封入する容器は縦横の内寸法は68.5mmで実施例2のままにし、高さを210mmに大きくして実験用のカプセル式蓄冷熱器を製作した。カプセル本数は等間隔に25本(5×5本)とし、フィン数及びフィン高さは表3に示したとおりである。その他の蓄冷熱剤、その保有量、実験方法等は実施例2と同様である。
内面にフィンを設けたカプセルの場合、蓄冷熱剤と伝熱媒体の伝熱面との最短距離xを考慮する位置は、フィンの高さ・形状によって変化する。例えば、図2(f)のような場合は、2枚のフィンとカプセル内壁によって囲まれる中間位置を考慮しなければならない。
表3に得られた結果を示す。
Example 3 (Example of Capsule Type Regenerator with Fins)
Next, an experiment was also conducted in the case of applying an aluminum capsule 7b having an outer diameter of 10.6 mm and a wall thickness of 0.5 mm provided with fins on the inner surface as shown in FIG. The regenerator is the same as in Example 2 except that a capsule with an internal fin is used.
In this experiment, the amount of the regenerative heat agent that can be held inside the capsule is reduced by the amount of fins provided inside the capsule, so that the length of the capsule is 210 mm, and the container that encloses the capsule has vertical and horizontal internal dimensions. Was 68.5 mm, the same as in Example 2, and the height was increased to 210 mm to produce an experimental capsule regenerator. The number of capsules is 25 (5 × 5) at regular intervals, and the number of fins and fin height are as shown in Table 3. Other regenerative heat storage agents, their holding amounts, experimental methods, etc. are the same as in Example 2.
In the case of a capsule provided with fins on the inner surface, the position considering the shortest distance x between the cold storage heat agent and the heat transfer surface of the heat transfer medium varies depending on the height and shape of the fins. For example, in the case of FIG. 2F, an intermediate position surrounded by two fins and the capsule inner wall must be considered.
Table 3 shows the results obtained.

Figure 2006256512
Figure 2006256512

表3から明らかなように、フィンを設けることでフィンのない場合に比べて蓄冷熱剤(パラフィン4C)の溶解速度が促進される傾向は認められるが、その傾向はxの値が3mmよりも小さい場合に限られることが分かった。
なお、本実施例のようなカプセル式蓄冷熱器の利点としては、シェルアンドチューブ式蓄冷熱器では管をシェルに取り付ける製作工程に費用を要するのに対して、蓄冷熱剤を封入したカプセルを容器内に配置して、その容器を冷媒配管として用いることができ、製造工程を簡略することができる。
車両用空調装置では、機器の製造コストの低減も大きな課題であり、この点でカプセル式蓄冷熱器の方がシェルアンドチューブ式蓄冷熱器よりも好ましい。
As can be seen from Table 3, the tendency to accelerate the dissolution rate of the regenerative heat storage agent (paraffin 4C) by providing fins is observed compared to the case without fins, but the tendency is that the value of x is less than 3 mm. It was found that it was limited to small cases.
In addition, as an advantage of the capsule regenerator as in this embodiment, the shell and tube regenerator requires a cost for the manufacturing process of attaching the tube to the shell, whereas the capsule enclosing the regenerator is used. It can arrange | position in a container and can use the container as refrigerant | coolant piping, and can simplify a manufacturing process.
In the vehicle air conditioner, reduction of the manufacturing cost of equipment is also a big problem, and in this respect, the capsule regenerator is more preferable than the shell-and-tube regenerator.

実施例4 (xの値の例外部分(端部処理)が在る実施例)
次に、実用上では、xの値が3mm以上である例外部分が一部ある場合があるので、その影響について実験した。
この例では、長さ210mm、外径10.6mm、肉厚0.5mm、内面にフィン高さ2mmを円周方向に均等に4枚備えたカプセルについて、その両端部にフィンの形成されない部分を設け(図8参照)、xの値が3mmより大きい例外部分Aを意図的に作り出してその影響を検討した。なお、容器内に設けるカプセル本数は実施例3と同様に等間隔に25本とした。
その他の蓄冷熱剤、その保有量、実験方法等は実施例3と同様である。
得られた実験結果を表4に示す。
Example 4 (Example in which there is an exceptional part (end processing) of the value of x)
Next, in practice, there may be some exceptional portions where the value of x is 3 mm or more.
In this example, for a capsule having a length of 210 mm, an outer diameter of 10.6 mm, a wall thickness of 0.5 mm, and an inner surface with four fin heights of 2 mm evenly in the circumferential direction, portions where fins are not formed at both ends thereof. Provided (see FIG. 8), an exceptional part A having a value of x larger than 3 mm was intentionally created, and the influence thereof was examined. The number of capsules provided in the container was 25 at regular intervals, as in Example 3.
Other regenerative heat storage agents, their holding amounts, experimental methods, etc. are the same as in Example 3.
The experimental results obtained are shown in Table 4.

Figure 2006256512
Figure 2006256512

表4の結果から明らかなように、カプセル内に保有される蓄冷熱剤の体積の95%以上が、xの値が3mm以下であれば7℃到達時間は優れている。しかし、xの値が3mmよりも大きくなる部分の体積が10%以上では、7℃到達時間は遅くなってしまい、熱移動速度が遅いことが判明した。   As is apparent from the results in Table 4, when 95% or more of the volume of the regenerative heat agent held in the capsule and x value is 3 mm or less, the 7 ° C. arrival time is excellent. However, when the volume of the portion where the value of x is larger than 3 mm is 10% or more, it has been found that the 7 ° C. arrival time becomes slow and the heat transfer rate is slow.

本発明に係るシェルアンドチューブ式蓄冷熱器の一例で、(a)はその斜視図、(b)はその断面説明図、(c)は平滑管を使用した場合の伝熱面までの最短距離xを説明する図、(d)はフィン付き管を使用した場合の伝熱面までの最短距離xを説明する図である。1 is an example of a shell-and-tube regenerator according to the present invention, where (a) is a perspective view thereof, (b) is a cross-sectional explanatory diagram thereof, and (c) is a shortest distance to a heat transfer surface when a smooth tube is used. The figure explaining x, (d) is a figure explaining the shortest distance x to the heat-transfer surface at the time of using a pipe | tube with a fin. 本発明に係るカプセル式蓄冷熱器の一例で、(a)はその斜視図、(b)はその断面説明図、(c)は蓄冷カプセルの外観図、(d)は蓄冷カプセルを使用した場合の伝熱面までの最短距離xを説明する図、(e)は内面フィン付き蓄冷カプセルの斜視図、(f)は内面フィン付き蓄冷カプセルを使用した場合の伝熱面までの最短距離xを説明する図である。1 is an example of a capsule regenerator according to the present invention, (a) is a perspective view thereof, (b) is a cross-sectional explanatory view thereof, (c) is an external view of a regenerator capsule, and (d) is a case where a regenerator capsule is used. The figure explaining the shortest distance x to the heat-transfer surface of (a) is a perspective view of the cold storage capsule with an internal fin, (f) is the shortest distance x to the heat transfer surface when using the cold-storage capsule with an internal fin. It is a figure explaining. 本発明で好ましく使用できる一実施態様としての管状体またはカプセルの例である。It is an example of the tubular body or capsule as one embodiment which can be preferably used in the present invention. 本発明で好ましく使用できる一実施態様としてのカプセルの一例である。It is an example of the capsule as one embodiment which can be preferably used in the present invention. 本発明で好ましく使用できる一実施態様としてのカプセルの一例である。It is an example of the capsule as one embodiment which can be preferably used in the present invention. 本発明で好ましく使用できる一実施態様としての管状体の一例である。It is an example of the tubular body as one embodiment which can be preferably used in the present invention. xの値が3mm以上になる部分が存在するシェルアンドチューブ式蓄冷熱器の説明図である。It is explanatory drawing of the shell and tube type cool storage heat | fever which the part from which the value of x becomes 3 mm or more exists. xの値が3mm以上になる部分が存在するカプセルの説明図である。It is explanatory drawing of the capsule in which the part from which the value of x becomes 3 mm or more exists. 実施例で用いた実験装置の概略図である。It is the schematic of the experimental apparatus used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 蓄冷熱器
2 容器(シェル)
3 管状体
4 蓄冷熱剤
5 冷媒流体
6 フィン
7 カプセル
8 星型管状体又は星型カプセル
9 ローレット溝
10 溝
11 キャップ
12 ポンプ
1 Regenerator 2 Container (shell)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Tubular body 4 Cold storage heat agent 5 Refrigerant fluid 6 Fin 7 Capsule 8 Star tubular body or star capsule 9 Knurled groove 10 Groove 11 Cap 12 Pump

Claims (6)

蓄冷熱器に保有される蓄冷熱剤について、その体積の95%以上が該蓄冷熱剤と接する伝熱面からの最短距離3mm以内に保有されることを特徴とする蓄冷熱器。   About 95% or more of the volume of the regenerative heat agent retained in the regenerator, the regenerator is characterized by being retained within a shortest distance of 3 mm from the heat transfer surface in contact with the regenerator. 前記蓄冷熱器が蓄冷熱剤と熱交換するために管状体の伝熱部材を使用するシェルアンドチューブ式の蓄冷熱器であって、管状体の内側に冷媒流体が流通され、管状体の外側に蓄冷熱剤が保有されることを特徴とする請求項1記載の蓄冷熱器。   The regenerator is a shell-and-tube regenerator that uses a tubular heat transfer member to exchange heat with a regenerator agent, wherein a refrigerant fluid is circulated inside the tubular body, and the outside of the tubular body The regenerator of claim 1, wherein a regenerator is stored. 管状体の両端が閉口された内部に蓄冷熱剤が保有される筒状カプセルであって、その蓄冷熱剤の体積の95%以上が、カプセルの伝熱面からの最短距離3mm以内に保有されることを特徴とする蓄冷熱カプセル。   A tubular capsule in which a cold storage heat agent is held in the inside of which both ends of the tubular body are closed, and 95% or more of the volume of the cold storage heat agent is held within a minimum distance of 3 mm from the heat transfer surface of the capsule. Cold storage heat capsule characterized by that. 前記請求項3記載の蓄冷熱カプセルを使用することを特徴とする蓄冷熱器。   A regenerative heat storage device using the regenerative heat storage capsule according to claim 3. 前記請求項1、2又は4のいずれか1項に記載の蓄冷熱器を使用することを特徴とする車両用空調装置。   An air conditioner for a vehicle using the regenerator according to any one of claims 1, 2, or 4. 前記請求項1、2又は4のいずれか1項に記載の蓄冷熱器が冷媒サイクル内に取り付けられていることを特徴とする車両用空調装置。
The vehicle air conditioner, wherein the regenerator according to any one of claims 1, 2, and 4 is attached in a refrigerant cycle.
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