JP2008527306A - 特に自動車空調装置用の蒸発器 - Google Patents

Abstract

【課題】高い冷却能力を可能とする特に自動車内の熱を放出する負荷用、電子部品用の冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却装置、特に自動車空調装置用の蒸発器が、冷媒用流れ通路と流れ通路の外側に配置されて空気を付加可能なフィンとを有する。冷却材を流通可能な少なくとも１つの冷却要素（５、１１、２１、２１０、５１０、５２０、７１０）が蒸発器（１、１０、２０、２７０、５７０、７７０）と伝熱結合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車空調装置用の蒸発器に関し、とくに、冷媒用流れ通路と流れ通路の外側に配置されて空気を付加可能なフィンとを有する自動車空調装置用蒸発器に関する。

自動車空調装置用蒸発器はさまざまな構造様式において、しかも機械的に接合された丸管系として、また蝋付扁平管形、プレート形またはディスク形熱交換器として知られている。本出願人の特許文献１によって蝋付２列扁平管形蒸発器が公知であり、扁平管の間に配置される波形フィンが周囲空気を付加され、この周囲空気が蒸発器内で冷却され、車室内に供給される。蒸発器は空調装置の冷媒サイクルに組み込まれており、冷媒（Ｒ１３４ａ）を流通させる。蝋付ディスク形蒸発器は例えば特許文献２により公知であり、そこでも周囲空気を付加可能な波形フィンがディスクの間に配置されている。蒸発器は空調装置の空気通路の内部に配置されている。

自動車内には多数の電子部品または構造ユニットがあり、これらが熱を発生し、それゆえに冷却されねばならない。このためしばしば周囲空気が冷却媒体として利用される。本出願人の特許文献３では電子構造ユニットが送風機の吸入空気流によって冷却され、送風機の蓋は冷却体として構成されている。電子部品を冷却するための他の可能性が本出願人の特許文献４により公知であり、冷却体を構成する本体は素材接合式に結合されたフィン束を備えており、このフィン束が冷却空気を付加される。冷却体はその本体が電子ユニットと伝熱結合されている。

対流によって電子部品を冷却するための他の冷却装置が本出願人の特許文献５で提案されており、冷却体は冷却空気流を付加される波形フィンを有する。

冷却効果を高めるために特許文献６で提案された冷却機構は空洞を有し、この空洞は排熱のために冷却液を流通させる。空洞は熱伝達を高めるために乱流挿入材を有し、台板を介して電子ユニットと伝熱結合されている。

電子部品用の類似の冷却装置が本出願人の特許文献７によって提案されており、空洞を流通する液状冷却材は自動車冷却サイクルの冷却材冷却器から取り出され、また再びそこに供給される。

最後に、本出願人の特許文献８で電子部品用冷却装置が提案されており、部品は自動車の冷却材冷却器と直接伝熱結合され、例えば冷却器の側部品または冷却材箱に配置されている。それとともに、排出されるべき熱は伝熱を介して冷却器の冷却材内に直接流れる。

上で触れた公知の提案では欠点として、排出されるべき熱は、空気流にしろ液体流にしろ冷却媒体の既存温度によって限定されている。特に外気温度が高いとき冷却空気流も、冷却材冷却器から取り出される冷却材流も、温度が比較的高い。それとともに冷却能力も限定されている。
独国特許出願公開第１９８２６８８１号明細書 独国特許発明第１９８１４０５０号明細書 独国実用新案第８９１４５２５号明細書 独国特許出願公開第３７０３８７３号明細書 独国特許出願公開第１９８０６９７８号明細書 独国特許出願公開第４１３１７３９号明細書 独国特許出願公開第１９９１１２０５号明細書 独国特許出願公開第１９９１１２０４号明細書 独国特許出願公開第１０２６００３０号明細書 独国特許出願公開第１００２５３６２号明細書

本発明の課題は、高い冷却能力を可能とする特に自動車内の熱を放出する負荷用、電子部品用の冷却装置を提供することである。

この課題は、冷却材を流通可能な少なくとも１つの冷却要素が蒸発器と伝熱結合されていることによって解決される。

発明の実施の形態

本発明によれば、特に自動車空調装置の蒸発器が冷却目的に利用され、蒸発器内に実装される少なくとも１つの冷却要素が冷却材を流通可能である。冷却要素は蒸発器、特に冷媒を送るその流れ通路と伝熱接触しており、冷却材によって吸収された熱は冷媒に放出することができ、冷媒は蒸発器内で比較的低い温度を有する。冷却要素は冷却材を送る冷却サイクル、いわゆる二次サイクルと結合されており、二次サイクルは冷却されるべき負荷から熱を吸収して蒸発器へと輸送し、蒸発器はヒートシンクとして機能する。蒸発器自体はその動作に変化がなく、それとともに空調装置の冷媒サイクルへの介入も起きない。本発明に係る冷却用のヒートシンクとして基本的にあらゆる構造様式の蒸発器が可能であるが、しかしながら本発明に係る冷却要素と結合するための平らな面を提供する扁平管形、プレート形またはディスク形蒸発器が好ましい。冷却要素と蒸発器諸部分との蝋接が有利であり、これにより特別良好な熱通過が達成される。蒸発器を流通する冷媒も任意であり、すなわちＲ１３４ａ等の従来の冷媒も、Ｒ７４４（二酸化炭素）等の代替冷媒も使用することができる。ＣＯ_２蒸発器も、少なくとも１つの本発明に係る冷却要素を統合する十分な可能性を提供する。

本発明の有利な構成において、蒸発器に統合される単数もしくは複数の冷却要素は冷却材、主に水‐グリサンチン（登録商標）混合物を流通可能であり、個別の冷却サイクル、二次サイクルに接続されている。熱を放出する個々の負荷、例えば電子部品がこの二次サイクルに付設されており、二次サイクルの冷却材が熱排出を目的に負荷の脇に通される。その際、先行技術により公知の冷却体を使用することができる。本発明に係る冷却要素は主に長方形管として、すなわち箱状に構成され、主に２つの隣接する扁平管、プレートまたはディスクの間の空間を占める。この空間は標準蒸発器の場合波形フィンによって占められる。つまり冷却要素は波形フィンの代わりとなり、その空間を満たす。伝熱は‐触れたように‐蝋付によって著しく高めることができる。冷却要素は選択的に２つの波形フィンの間または扁平管（ディスクまたはプレート）と波形フィンとの間に配置してこれと蝋付しておくことができる。

本発明の他の有利な構成において冷却要素は単路または多路、すなわち１方向にまたは方向転換部を有して２方向以上に冷却材を流通させることができ、これにより冷却能力は影響を及ぼすことができる。熱通過を高めるために乱流挿入材を設けておくことができ、これらの乱流挿入材は冷却要素の壁とやはり蝋付可能である。冷却要素は入口短管および出口短管を介して冷却材側で二次サイクルと結合されており、冷却材はポンプによって循環可能である。

他の１実施において蒸発器が少なくとも１つの冷却要素を有し、この冷却要素は少なくとも１つの外側扁平管と素材接合式に特に蝋付、溶接、接着等によって、および／または特に形状接合式にクリップ止め、ねじ止め等によって結合されている。これにより、有利なことに蒸発器の１つの側部品、特に２つの側部品が節約され、費用が低下する。有利には冷却要素の幅は所要の冷却能力に従って任意に選択可能であり、管、特に扁平管、および／またはフィン、特に波形フィンのラスタ寸法に左右されない。

他の１実施において蒸発器は少なくとも１つの第１冷却要素と少なくとも１つの第２冷却要素とを有し、これらの冷却要素は特別有利には直列に流通可能である。

他の１実施において蒸発器は、並行して流通可能な少なくとも１つの第１冷却要素と少なくとも１つの第２冷却要素とを有する。

他の有利な１実施において少なくとも１つの冷却要素は蒸発器の少なくとも１つの側部品の代わりとなり、特に管ブロックを限定する。これにより特別有利なことに少なくとも１つの部品、特に２つの部品が節約され、こうして費用は有利なことに低下する。冷却要素は他の有利な１実施において集合箱の少なくとも１つと同一平面で成端し、特に集合箱の少なくとも１つと素材接合式に特に蝋付、溶接、接着等によって結合されている。別の有利な１実施において冷却要素は少なくとも１つの集合箱と同一平面で成端しておらず、少なくとも１つの集合箱と結合されていない。

他の有利な１構成において蒸発器は前記少なくとも１つの冷却要素の幅を有し、この幅は少なくとも１つの管、特に扁平管、および／または少なくとも１つのフィン、特に波形フィンの少なくとも１つのラスタ寸法に依存していない。

他の有利な１構成において蒸発器は前記少なくとも１つの冷却要素の幅を有し、この幅は少なくとも１つの管、特に扁平管、および／または少なくとも１つのフィン、特に波形フィンの少なくとも１つのラスタ寸法に依存している。

本発明の有利な１展開によれば、二次サイクルを有する冷却装置が設けられており、この二次サイクルは選択的に自動車のエンジン冷却サイクルに、もしくはエンジン冷却サイクル内に配置される加熱体に接続可能である。こうして達成される利点として二次冷却サイクルは空調装置の故障時に冗長である。二次サイクルの冷却材はその場合、空気を流通させる加熱体内で冷却される。それとともに電子装置の冷却は維持することができる。有利な構成において加熱体の投入もしくは遮断はサーモスタット弁または電気制御可能な多路弁を介して行われる。他の有利な構成において二次サイクルの送り部と戻り部との間に可制御短絡部が設けられており、これにより凝縮は避けることができる。

本発明の他の有利な１構成において自動車空調装置の蒸発器の下流で空気側に補助熱交換器が設けられており、この補助熱交換器は負荷、特に電子部品を冷却するための二次サイクルに接続されている。補助熱交換器、主にサーペンタイン形熱交換器は蒸発器から流出する冷空気によって冷やされ、それとともに二次冷却サイクル用ヒートシンクとして働く。有利には、空気流れ方向で比較的僅かな奥行を有する補助熱交換器は従来型空調装置の蒸発器と加熱体との間に組み込まれ、そのために付加的構造空間が要求されることはない。

本発明の実施例が図面に示してあり、以下で詳しく説明される。

図１に示す２列扁平管形蒸発器１は冷媒側で、図示しない自動車空調装置の冷媒サイクル２に接続されている。冷媒サイクル中に蒸発器１の他に凝縮器３と圧縮機が配置されている。蒸発器１はその構造様式が実質的に先行技術（本出願人の特許文献１）に一致しており、従来の冷媒（Ｒ１３４ａ）を流通させる。それとともに蒸発器１は図示しない扁平管と波形フィンとからなるブロック１ａと上側および下側集合箱１ｂ、１ｃとを有する。ブロック１ａの中央領域で冷却要素５が蒸発器１に実装されて二次サイクル６に接続されている。二次サイクル６中に例えば負荷用に冷却体７が配置されており、この冷却体は冷却されるべき電子部材８と伝熱結合されている。冷却要素５と二次サイクル６と冷却体７は冷却媒体、主に液状冷却材、水‐グリサンチン混合物を流通させ、冷却材は図示しないポンプによって循環可能である。それとともに冷却サイクルとして働く二次サイクル６中に他の図示しない負荷を配置しておくことができ、これらの負荷は同様に冷却材流によって冷却することができる。冷却要素５は冷却材によって吸収された熱を蒸発器もしくは冷媒に放出し、すなわち蒸発器１は冷却サイクル６用ヒートシンクとして働く。車室内用空気を冷却するとの蒸発器の主要機能は二次サイクル６の接続によって損なわれることがなく、冷媒サイクル２への介入も行われない。

図２と図２ａは扁平管形蒸発器１０を正面図と三次元図とで示す。蒸発器１０が扁平管１０ａを有し、扁平管の間に配置される波形フィン１０ｂが周囲空気を付加される。蒸発器１０の中央領域で２つの扁平管１０ａの間に配置される冷却要素１１が扁平管１０ａと主に蝋付によって伝熱結合されている。冷却要素１１はその（図面で）下側の領域に、ここに図示しない二次サイクルまたは冷却材サイクルに接続するための入口短管１１ａおよび出口短管１１ｂを有する（図１の二次サイクル６参照）。扁平管形蒸発器１０が有する冷媒接続フランジ１０ｃは一方で自動車空調装置の図示しない冷媒サイクルと結合され、他方で接続管１０ｄ、１０ｅを介して蒸発器１０もしくはその集合箱と結合されている。蒸発器１０は矢印Ｌの方向で空気を流通させ、この空気は蒸発器内で冷却され、自動車の図示しない車室内に供給される。

図３と図３ａは扁平管形蒸発器２０の態様の本発明の他の実施例を正面図と斜視図とで示す。扁平管形蒸発器２０の構造は実質的に図２、図２ａによる蒸発器の構造に一致するが、違いとしてここでは２つの冷却要素２１、２２が蒸発器ブロックに、すなわちそれぞれ２つの隣接する扁平管の間で一体化されている。冷却要素２１、２２はその構造が図２、図２ａによる冷却要素１１に一致し、すなわちやはり接続短管２１ａ、２１ｂおよび２２ａ、２２ｂを有する。両方の冷却要素２１、２２はやはり、ここに図示しない二次サイクルに接続されている。冷却要素の多重化によって二次サイクルの冷却能力は‐但し蒸発器の二次側伝熱面（波形フィン）を犠牲にして‐相応に高まる。

図４と図４ａは蒸発器３０の態様の本発明の他の実施例を正面図と三次元図とで示す。蒸発器３０は実質的に先行技術にも一致しており、代替冷媒、ＣＯ_２もしくはＲ７４４で作動される。これは個々の蒸発器コンポーネントにとって耐圧実施を意味する。蒸発器３０はＵ形またはサーペンタイン状に配置される扁平管３１（主に多室管）を有し、ここに図示しない波形フィンが扁平管の間に配置されている。蒸発器３０が接続管３２、３３を介して自動車空調装置の図示しないＣＯ_２冷凍サイクルと結合されており、接続管３２、３３はそれぞれ分配管もしくは集合管３２’、３３’に移行する。冷媒の分配は、図４ａに展開図で示した集合箱３４内で行われる。この蒸発器形式も、先行技術、例えば本出願人の特許文献９により公知である。ＣＯ_２で作動する蒸発器の別の構造態様が特許文献１０により公知である。蒸発器３０にほぼ中央領域で冷却要素３５が一体化され、２つの隣接する扁平管３１の間に配置され、すなわち主に隣接扁平管と蝋付されている。冷却要素３５はその下側領域に、熱を放出する負荷を冷却するための上記二次サイクルに接続するための接続短管３５ａ、３５ｂを有する。

図５、図５ａ、図５ｂ、図５ｃは、上記冷却要素５、１１、２１、２２、３５に一致した冷却要素６０を個別部品として示す。前記蒸発器と同様に冷却要素６０もアルミニウム素材からなり、それとともに蒸発器と蝋付可能である。冷却要素６０は長方形管６１として構成され、そのなかに押し込まれる保持枠６２が管６１を正面側で閉鎖する。長方形管６０の短辺側に両方の接続短管６０ａ、６０ｂが配置されている。図５ａは長方形管６０の内部を示し、冷却材入口６０ａと冷却材出口６０ｂとの間にＬ形に構成される隔壁６３が配置されている。それとともに両方の接続短管６０ａ、６０ｂの間に概ねＵ形の流れ通路が生じる。すなわち冷却要素６０は２路で流通させる。冷却材の入口用流れ矢印Ｅと冷却材の方向転換用流れ矢印Ｕが図５ｃに示してある。Ｕ形流れ通路に充填された乱流薄板６４が図５ｃに横断面で示してある。乱流薄板は長方形管６０と蝋付することができる。入口短管６０ａ、出口短管６０ｂの領域で自由空間６５、６６が、すなわち乱流薄板を設けることなく、しかも冷却材の分配もしくは集合用に切欠かれている。冷却材は主に液体熱媒体、特に水‐グリサンチン混合物である。

図６と図６ａは単路で流通可能な冷却要素７０の他の実施例を示す。冷却要素７０はやはり長方形管７１として構成されており、短辺側の下側領域に、ここに図示しない二次サイクルに接続するための入口短管７０ａと、同じ側の上側領域には出口短管７０ｂを有する。図６ａには冷却要素７０内の内部、すなわち冷却材流れ通路が、しかも入口側流れ矢印Ｅと出口側流れ矢印Ａによって示してある。入口短管７０ａと出口短管７０ｂとの間に配置される乱流薄板７２は冷却要素７０の内部に冷却材分配および集合用自由空間７３、７４を残す。乱流薄板７２によって冷却材から長方形管への、それとともに冷媒への熱通過が改善される。２路流通式の図５〜図５ｃによる実施例と比較して単路流通では冷却材側圧力降下が僅かとなり、但し冷却能力も僅かである。乱流薄板７２の代わりに、熱通過を高める別の手段、例えば単純な内部フィン付も可能である。

図７ａ、図７ｂ、図７ｃ、図７ｄは冷却要素の他の実施例を示す。同じ特徴には先行する図と同じ符号が付けてある。

図７ａは図５ｂに一致している。

図７ｂは単路で流通可能な冷却要素９０の他の実施例を示す。冷却要素９０はやはり長方形管として構成され、短辺側の下側領域に、ここに図示しない二次サイクルに接続するための入口短管９０ａと上側領域には出口短管９０ｂを有する。冷却要素９０内の内部、すなわち冷却材流れ通路が、しかも入口側流れ矢印Ｅと出口側流れ矢印Ａによって示してある。入口短管９０ａと出口短管９０ｂとの間に配置される乱流薄板９２は冷却要素９０の内部に冷却材分配および集合用自由空間を残す。乱流薄板９２によって冷却材から長方形管への、それとともに冷媒への熱通過が改善される。図５と比較して入口短管９０ａと出口短管９０ｂは反対側に配置されている。

図７ｃは図６ａに一致している。

図７ｄは単路で流通可能な冷却要素１００の他の実施例を示す。冷却要素１００はやはり長方形管として構成され、ここに図示しない二次サイクルに接続するために短辺側の下側領域に入口短管１００ａを有し、図６、図７ｃとは異なり冷却要素１００の反対側では上側領域に出口短管１００ｂを有する。

図８ａ、図８ｂ、図８ｃ、図８ｄ、図８ｅは冷却要素を蒸発器内に配置もしくは統合するさまざまな可能性を示す。同じ特徴には先行する図と同じ符号が付けてある。

図８ａでは冷却要素８０が２列扁平管形蒸発器の隣接する扁平管８１の間に配置されている。つまり冷却要素８０の壁は扁平管８１に直接当接し、主にこれと蝋付されており、これにより、優れた熱通過が得られる。つまり冷却要素８０内の冷却材から放出される熱は冷媒を流す扁平管８１内に直接流れる。冷却要素８０から離れた方の扁平管８１の側に波形フィン８２が配置されており、波形フィンはやはり扁平管８１と蝋付されている。

図８ｂは他の実施例、しかも２つの冷却要素８０を示しており、冷却要素はそれぞれ隣接扁平管８１の間に配置されている。つまり両方の冷却要素８０はその熱を一方で中央扁平管に放出し、他方で両方の外側扁平管８１に放出する。

図８ｃは他の非対称な配置を示し、冷却要素８０は一方で、すなわち一方の幅広側で扁平管８１に当接し、他方で、すなわち別の幅広側で波形フィン８２に当接する。すべての部品が互いに蝋付されており、冷却要素８０からの熱は一方で扁平管８１内に、他方で波形フィン８２を介してその上を擦過する空気に対して、矢印Ｌで示唆したように放出される。

図８ｄは他の実施例を示しており、冷却要素８０は隣接する波形フィン８２の間に直接配置されており、他方で波形フィンは扁平管８１と伝熱接触している。つまり冷却要素８０から放出される熱は伝熱によって波形フィン８２内に直接流れ、両側で、波形フィン８２を介して流れる周囲空気に放出される。

図８ｅは他の実施例を示す。扁平管形蒸発器は少なくとも１つの扁平管８１、特に複数の扁平管８１と少なくとも１つの外側扁平管８３、特に２つの外側扁平管とを有する。外側扁平管８３が有する第１内側８４は波形フィン８２に隣接して配置され、または図示しない別の実施例では扁平管８１に隣接して配置されている。第１内側８４の他に外側扁平管８３はこれと実質平行に配置される第２外側８５を有する。外側扁平管８３の第２外側８５は素材接合式に冷却要素８０と特に蝋付、溶接、接着等によって結合されており、これにより、優れた熱通過が得られる。つまり冷却要素８０内の冷却材から放出される熱は冷媒を流す外側扁平管８３内に直接流れる。特別有利には、特に管ブロックを外側で限定する少なくとも１つの側部品は冷却要素８０に取り替えられ、特にそれぞれ管ブロックを外側で限定する両方の側部品は２つの冷却要素に取り替えられる。こうして少なくとも１つの側部品が節約され、費用が低下する。

図示しない別の１実施例において外側扁平管８３の第２外側８５は形状接合式に特にクリップ結合、ねじ結合等によって、または形状接合式および素材接合式に冷却要素８０と結合されている。図示実施例において冷却要素８０は外側扁平管８３の少なくとも１つの第２外側８５と結合されている。

別の１実施形態において扁平管形蒸発器は２つの外側扁平管８３を、それぞれ各外側に１つ有する。それぞれ１つの冷却要素８０はそれぞれ１つの外側扁平管８３と特に素材接合式に蝋付、溶接、接着等によって結合されており、扁平管形蒸発器は合計２つの冷却要素８０を有する。

図示しない別の実施例において扁平管形蒸発器は３つ以上の冷却要素を有する。１つの冷却要素８０は外側扁平管と結合されており、少なくとも１つの他の冷却要素８０、特に複数の他の冷却要素８０は第１変更態様では２つの扁平管８１の間に配置され、または第２変更態様では２つの波形フィン８２の間に配置され、または第３変更態様では扁平管と波形フィンとの間に配置され、これと結合され、または３つの変更態様の組合せとして配置されている。

図９ａは蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を有する扁平管形蒸発器を正面図で示す。図９ｂは蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を有する扁平管形蒸発器の付属する等角図である。図９ｃは付属する冷却要素を示す。同じ特徴には先行する図と同じ符号が付けてある。

図９ａ、図９ｂが示す扁平管形蒸発器２７０は冷媒側で図示しない自動車空調装置の冷媒サイクル３００に接続されている。冷媒サイクル中に蒸発器２７０の他に凝縮器２８０と圧縮機２９０が配置されている。蒸発器２７０はその構造様式が前記先行技術（本出願人の特許文献１）に実質一致しており、従来の冷媒（Ｒ１３４ａ）を流通させる。さらに蒸発器は別の実施において代替冷媒、ＣＯ_２もしくはＲ７４４で作動される。それとともに蒸発器２７０は扁平管２３０と外側扁平管２２０と符号なしの波形フィンと上側および下側集合箱２３０、３２０とを有する。ブロック３７０は扁平管２３０と２つの外側扁平管２２０と符号なしの波形フィンとを有する。ブロック３７０は相反する２つの側で各１つの冷却要素２１０によって限定される。少なくとも１つの冷却要素２１０、特に各冷却要素２１０は、二次サイクル３８０に接続されている。二次サイクル３８０は少なくとも１つの送り部３５０と少なくとも１つの戻り部３６０とを有する。二次サイクルが有する少なくとも１つの負荷は少なくとも１つの冷却体３３０を有し、この冷却体は冷却されるべき少なくとも１つの電子部材３４０と伝熱結合されている。戻り部３６０は冷却体３３０の上流側に配置され、冷却要素２１０の少なくとも１つの出口接続部２６０と結合されている。送り部は冷却体３３０の下流側に配置され、冷却要素２１０の少なくとも１つの入口接続部２５０と結合されている。冷却要素２１０と二次サイクル３８０と冷却体３３０は冷却媒体、主に液状冷却材、特に水‐グリサンチン混合物を流通させ、冷却媒体は図示しないポンプによって循環可能である。それとともに冷却サイクルとして働く二次サイクル３８０中に図示しない他の負荷を配置しておくことができ、これらの負荷はやはり冷却媒体流によって冷却される。前記少なくとも１つの冷却要素２１０は冷却媒体によって吸収された熱を少なくとも１つの外側扁平管２２０に、それとともに蒸発器２７０もしくは冷媒に放出する。すなわち、蒸発器２７０は冷却サイクル３８０用ヒートシンクとして作用する。前記少なくとも１つの冷却要素２１０は蒸発器２７０の外側扁平管２２０に隣接し、特に平行に配置され、特に扁平管の外面と伝導式、特に伝熱式、素材接合式に特に蝋付、溶接、接着等によって、および／または形状接合式に特にクリップ止め、ねじ止め等によって結合されている。所要の冷却能力に応じて、単に１つの冷却要素２１０を外側扁平管２２０と結合しておくことができる。一層多くの冷却能力が必要とされる場合、それぞれ１つの冷却要素は両方の外側扁平管２２０のうち各１つと結合されており、蒸発器２７０には少なくとも２つの冷却要素２１０が結合されている。図１、図３、図４の実施と比較して冷却要素の幅３９０は所要の冷却能力に従って一層大きくまたは小さく実施することができる。図１、図３、図４において冷却要素の幅３９０は扁平管もしくは波形フィンのラスタ寸法に調整することができる。この実施例において冷却要素２１０の幅３９０は無段選択可能である。この実施形態でもって冷却要素の数およびそれらの各幅３９０は二次サイクル３８０内で必要な冷却能力に従ってモジュラーシステム内のように組み合わせることができる。前記少なくとも１つの入口接続部２５０と前記少なくとも１つの出口接続部２６０は実質的に互いに平行に、実施例では後側集合管３２０に実質隣接して配置されている。冷却要素２１０は第１外面３９０と第２外面４００と第３外面４１０とを含む。さらに冷却要素は、実質的に第１外面３９０の寸法を有しかつこれと実質平行に配置される他の第４外面と、実質的に第２外面４００の寸法を有しかつこれと実質平行に配置される他の第５外面と、実質的に第３外面４１０の寸法を有しかつこれと実質平行に配置される他の第６外面とを含む。他の実施形態において前記少なくとも１つの入口接続部２５０と前記少なくとも１つの出口接続部は少なくとも前記第１外面３９０および／または第２外面４００および／または第３外面４１０および／または第４外面および／または第６外面に配置されており、入口接続部２５０と出口接続部２６０は同じ冷却要素２１０の同じ外面に配置しおくことができ、または入口接続部２５０は出口接続部２６０の冷却要素と同じ冷却要素２１０の別の外面上に配置しておくことができる。図９ｃは図７ａに一致しており、冷却要素２１０の断面を示す。同じ要素には先行する図と同じ符号が付けてある。しかし冷却要素２１０は図７ｂ、図７ｃまたは図７ｄに示すように構成しておくこともできる。

図１０ａは蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を有する扁平管形蒸発器を正面図で示す。図１０ｂは蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を有する扁平管形蒸発器の付属する等角図である。図１０ｃは蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を有する扁平管形蒸発器の別の実施形態の等角図である。図１０ｄは単路で流通可能な冷却要素を示す。同じ構成には先行する図と同じ符号が付けてある。

図９ａとは異なり図１０ａ、図１０ｂが示す冷却要素５１０では、冷却要素５１０の下側領域で入口接続部５５０が下側集合箱３２０に実質隣接して配置され、冷却要素５１０の上側領域で出口接続部５６０が上側集合箱３１０に実質隣接して配置されている。第２冷却要素５２０は冷却要素５２０の上側領域で上側集合箱３１０に実質隣接して入口接続部５５０を有し、また冷却要素５２０の下側領域で下側集合箱３２０に実質隣接して出口接続部５６０を有する。二次冷却サイクル６８０は送り部６５０と戻り部６６０とを有する。冷却材は第１冷却要素５１０と第２冷却要素５２０を直列に流通する。二次冷却サイクル６８０の冷却材は送り側６５０で入口接続部５５０を介して冷却要素５１０に流入し、そこを流通し、出口接続部５６０を介して冷却要素５１０から進出し、図示しない管路を介して第２冷却要素５２０の入口接続部５５０へと流れ、そこを流通し、出口接続部を介して第２冷却要素５２０から進出する。しかし逆の流通も可能である。

図１０ｃは他の実施形態を示す。蒸発器７７０の２つの冷却要素７１０は、冷却要素７１０の下側領域で下側集合箱３２０に実質隣接して配置される各１つの入口接続部７５０と、冷却要素７１０の上側領域で上側集合箱３１０に実質隣接して配置される各１つの出口接続部７６０とを含む。二次冷却サイクル８８０は送り部８５０と戻り部８６０を有する。冷却材は第１冷却要素７１０と第２冷却要素７１０を並行して流通する。二次サイクル８８０の冷却材は送り側８５０の図示しない個所で分岐し、それぞれ入口接続部７５０を介して各冷却要素７１０に流入し、そこを流通し、それぞれ出口接続部７６０を介して各冷却要素５１０から進出する。進出する２つの冷却材流は戻り部８６０に至る図示しない個所で合流する。しかし逆の流通も可能である。

図１０ｄは図７ｃに一致しており、冷却要素５１０、５２０、７１０を断面で示す。同じ要素には先行する図と同じ符号が付けてある。しかし冷却要素５１０、５２０、７１０は図７ａ、図７ｂまたは図７ｄに示すように構成しておくこともできる。

図１１ａは蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を有する扁平管形蒸発器の裏面図である。図１１ｂは蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を有する扁平管形蒸発器の等角図である。図１１ｃは単路で流通可能な冷却要素を示す。同じ特徴には先行する図と同じ符号が付けてある。先行する図とは異なり、冷却要素９１０は入口接続部９５０と出口接続部９６０を、前側にではなく裏側に有する。図１１ｃは図１０ｄに一致しており、冷却要素９１０を示す。

別の諸構成、例えば集合箱に冷却要素を配置することも考えられる。

図１２が本発明の他の実施例として示す冷却装置１１０は図示しない自動車の冷媒サイクル１１２中に配置される蒸発器１１１と、二次サイクル１１３と、図示しない自動車内燃機関の冷却サイクル１１５中に配置される加熱体１１４とからなる。蒸発器１１１と冷媒サイクル１１２と二次サイクル１１３は図１および後続の図による実施例に一致している。それとともに二次サイクル１１３は‐上で述べたように‐熱を放出する負荷、特に図示しない電子部材を冷却するのに役立ち、蒸発器はここに図示しない少なくとも１つの冷却要素を用いてヒートシンクとして利用される。二次サイクル１１３は送り部１１３ａと戻り部１１３ｂを有し、結合管路１１６、１１７を介して加熱体１１４と結合され、蒸発器１１１に配置される図示しない冷却要素と並行に接続される。内燃機関の冷却サイクル１１５（エンジン冷却サイクル）と二次サイクル１１３は両方とも同じ冷却材を有する。自動車内の空調装置、それとともに蒸発器１１１がその機能を故障する場合、加熱体１１４が選択的に、すなわち冷却要素の代わりに投入される。この投入は送り部１１３ａまたは戻り部１１３ｂ内の図示しないサーモスタット制御または電子制御可能な弁を介して行われる。やはり図示しない空調装置の一部である加熱体１１４が二次側で空気を付加され、冷却材、それとともに二次サイクル１１３の冷却は行うことができる。それとともに加熱体１１４は蒸発器１１１の代わりに二次サイクル１１３用ヒートシンクとして役立つ。送り部１１３ａと戻り部１１３ｂとの間に有利には短絡管路１１８を設けておくことができ、この短絡管路は図示しないサーモスタット弁を介して制御可能であり、凝縮を避ける目的で戻り部１１３ｂの温度を特定温度に調整する。

図１３が本発明の他の実施例として示す冷却装置１１９は蒸発器１２０と、矢印Ｌで示す空気流れ方向で蒸発器１２０の下流側に配置される補助熱交換器１２１とを有する。蒸発器１２０は図示しない自動車空調装置の一部であり、冷媒サイクル１２２に接続されている。蒸発器１２０の構造は先行技術に一致している。ここに示された扁平管形蒸発器１２０は詳しくは図示しないその扁平管が冷媒サイクル１２２の冷媒を流通させ、扁平管の間のやはり図示しないフィンは矢印Ｌの方向で空気を流通させる。それとともに空気は蒸発器１２０内で冷却され、蒸発器１２０から進出後に補助熱交換器１２１に衝突する。この補助熱交換器は主に、多重に方向転換する扁平管１２３を有するサーペンタイン形熱交換器として構成されている。サーペンタイン形熱交換器１２３は２つの接続部１２３ａ、１２３ｂを有し、これらの接続部を介して二次サイクル１２４と結合されている。この二次サイクルは上記二次サイクルに一致しており、熱を放出する負荷、特に自動車内の電子部品を冷却するのに役立つ。補助熱交換器１２１は蒸発器１２０内で冷却される空気によって冷却され、それとともに二次サイクル１２４用ヒートシンクとして役立つ。蒸発器１２０は間接的に‐空気を介して‐ヒートシンクとして機能する。有利には補助熱交換器１２１は空気流れ方向Ｌに見て比較的僅かな奥行を有し、蒸発器１２０と加熱体１２５との間に配置されている。この加熱体は内燃機関の冷却サイクルに接続されている。補助熱交換器１２１の正面は蒸発器１２０の正面に概ね一致することができる。補助熱交換器１２１内での冷却材の体積流量は比較的僅かである。その限りで、個々の管を例えば図示したサーペンタイン形熱交換器１２３の態様で直列に接続すると有利である。それとともに冷却作用も比較的強くなる。補助熱交換器１２１は機械的にまたは素材接合式に（例えば蝋付によって）蒸発器１２０または加熱体１２５と結合し、それとともに標準空調装置に一体化することができる。

特に補助熱交換器１２１によって比較的大きな冷却材処理量が与えられている場合、それぞれ複数の管が群に群成され、これらの群内で冷却材がそれぞれ統一的方向に流れることも有意義であると実証できる。その場合、管は好適な分配機構もしくは集合機構によって、例えばそれ自体公知の集合管によって、相応する冷却材結合管路と結合される。実務においてブロックの数は２、３、４、５または６が実証された。このような構成によって特に、冷却水の流れ抵抗を減らすことが可能である。

当然に、‐特に冷却材処理量が特別高い場合‐補助熱交換器１２１のすべての管内で冷却材が同じ方向に流れることも可能である。

二次サイクルを備えた本発明に係る蒸発器を有する冷媒サイクルを示す。 冷却要素を一体化した本発明に係る扁平管形蒸発器を示す。 冷却要素を一体化した本発明に係る扁平管形蒸発器を示す。 ２つの冷却要素を一体化した扁平管形蒸発器を示す。 ２つの冷却要素を一体化した扁平管形蒸発器を示す。 冷却要素を一体化した代替冷媒（ＣＯ_２）用蒸発器を示す。 冷却要素を一体化した代替冷媒（ＣＯ_２）用蒸発器を示す。 ２路で流通可能な冷却要素を示す。 ２路で流通可能な冷却要素を示す。 ２路で流通可能な冷却要素を示す。 ２路で流通可能な冷却要素を示す。 単路で流通可能な冷却要素を示す。 単路で流通可能な冷却要素を示す。 ２路で流通可能な冷却要素を示す。 単路で流通可能な冷却要素を示す。 単路で流通可能な冷却要素を示す。 単路で流通可能な冷却要素を示す。 蒸発器内での冷却要素のさまざまな配置を示す。 蒸発器内での冷却要素のさまざまな配置を示す。 蒸発器内での冷却要素のさまざまな配置を示す。 蒸発器内での冷却要素のさまざまな配置を示す。 蒸発器内での冷却要素のさまざまな配置を示す。 蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を備えた扁平管形蒸発器の正面図である。 蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を備えた扁平管形蒸発器の等角図である。 ２路で流通可能な冷却要素を示す。 蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を備えた扁平管形蒸発器の正面図である。 蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を備えた扁平管形蒸発器の等角図である。 蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を備えた扁平管形蒸発器の等角図である。 単路で流通可能な冷却要素を示す。 蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を備えた扁平管形蒸発器の裏面図である。 蒸発器ブロックに外側で配置される冷却要素を備えた扁平管形蒸発器の等角図である。 単路で流通可能な冷却要素を示す。

Claims (38)

1. 特に自動車空調装置用の蒸発器であって、冷媒用流れ通路と流れ通路の外側に配置されて空気を付加可能なフィンとを有するものにおいて、冷却材を流通可能な少なくとも１つの冷却要素（５、１１、２１、２１０、５１０、５２０、７１０）が蒸発器（１、１０、２０、２７０、５７０、７７０）と伝熱結合されていることを特徴とする蒸発器。
2. 蒸発器が、扁平管（１０ａ、３１、８１、２２０、２３０）と波形フィン（１０ｂ、８２）とを備えた扁平管形蒸発器（１０、２０、３０、２７０、５７０、７７０）として構成されていることを特徴とする、請求項１記載の蒸発器。
3. 蒸発器がプレート形またはディスク形蒸発器として構成されていることを特徴とする、請求項１記載の蒸発器。
4. 冷媒がＲ１３４ａまたはＲ１５２であることを特徴とする、請求項１、２または３記載の蒸発器。
5. 冷媒がＲ７４４（二酸化炭素）であることを特徴とする、請求項１、２または３記載の蒸発器。
6. 前記少なくとも１つの冷却要素（５、１１、２１、２２、３５、８０）が２つの隣接する扁平管（１０ａ、８１）もしくはディスクまたはプレートの間に配置されていることを特徴とする、請求項２〜５の少なくとも１項記載の蒸発器。
7. 前記少なくとも１つの冷却要素（５、１１、２１、２２、３５、８０、２１０、５１０、５２０、７１０、９１０）が少なくとも１つの流れ通路（１０ａ、３１、８１、２２０）と素材接合式に特に蝋付、溶接、接着等によって、または特に形状接合式にクリップ止め、ねじ止め等によって結合されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の蒸発器。
8. 冷却要素（５、１１、２１、２２、３５、６０、７０、８０）が冷却材側で個別の冷却サイクル（二次サイクル６）と結合されていることを特徴とする、請求項１〜７の少なくとも１項記載の蒸発器。
9. 二次サイクル（６）が、熱を放出する負荷、特に電子部品の冷却に役立つことを特徴とする、請求項８記載の蒸発器。
10. 二次サイクル（６）中の冷却材が水とグリサンチンとの混合物であることを特徴とする、請求項１〜９の少なくとも１項記載の蒸発器。
11. 前記少なくとも１つの冷却要素（５、１１、２１、２２、３５、６０、７０、８０、２１０、５１０、５２０、７１０、９１０）が長方形管（６１、７１）として構成され、隣接する流れ通路（８１）の間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１０の少なくとも１項記載の蒸発器。
12. 前記少なくとも１つの冷却要素（８０）が両方の幅側で流れ通路（８１）に当接することを特徴とする、請求項１〜１１の少なくとも１項記載の蒸発器。
13. 前記少なくとも１つの冷却要素（８０）が流れ通路（８１）と波形フィン（８２）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１１の少なくとも１項記載の蒸発器。
14. 前記少なくとも１つの冷却要素（８０）が２つの隣接する波形フィン（８２）の間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１１の少なくとも１項記載の蒸発器。
15. 前記少なくとも１つの冷却要素（７０）が単路で冷却材を流通可能であることを特徴とする、請求項１〜１４の少なくとも１項記載の蒸発器。
16. 冷却要素（６９）が２路で（方向転換部Ｕで）流通可能であることを特徴とする、請求項１〜１５の少なくとも１項記載の蒸発器。
17. 前記少なくとも１つの冷却要素（６０、７０）が冷却材用に入口短管（６０ａ、７０ａ）と出口短管（６０ｂ、７０ｂ）を有することを特徴とする、請求項１〜１６の少なくとも１項記載の蒸発器。
18. 冷却要素（６０、７０）の内部に乱流挿入材（６４、７２）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜１７の少なくとも１項記載の蒸発器。
19. 少なくとも１つの冷却要素（２１０、４１０、５２０、７１０、９１０）が少なくとも１つの外側扁平管（２２０）と素材接合式に特に蝋付、溶接、接着等によって、および／または特に形状接合式にクリップ止め、ねじ止め等によって結合されていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項記載の蒸発器。
20. 少なくとも１つの第１冷却要素（５１０）と少なくとも１つの第２冷却要素（５２０）が直列に流通可能であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項記載の蒸発器。
21. 少なくとも１つの第１冷却要素（７１０）と少なくとも１つの第２冷却要素（７１０）が並行して流通可能であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項記載の蒸発器。
22. 少なくとも１つの冷却要素（２１０、５１０、５２０、７１０、９１０）が蒸発器（２７０、５７０、７７０）の少なくとも１つの側部品の代わりとなり、特に管ブロック（３７０）を限定することを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項記載の蒸発器。
23. 前記少なくとも１つの冷却要素（２１０、５１０、５２０、７１０、９１０）の幅（３９０）が、少なくとも１つの管、特に扁平管および／または少なくとも１つのフィン、特に波形フィンの少なくとも１つのラスタ寸法に依存しないことを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項記載の蒸発器。
24. 前記少なくとも１つの冷却要素（２１０、５１０、５２０、７１０、９１０）の幅（３９０）が、少なくとも１つの管、特に扁平管および／または少なくとも１つのフィン、特に波形フィンの少なくとも１つのラスタ寸法に依存していることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項記載の蒸発器。
25. 特に自動車内で熱を放出する負荷を冷却するための冷却装置において、冷却材を流通可能な少なくとも１つの冷却要素と特に自動車空調装置の蒸発器とを伝熱結合し、冷却材を流通可能な二次サイクルを先行請求項のいずれか１項記載の前記少なくとも１つの冷却要素に接続することを特徴とする冷却装置。
26. 二次サイクル（１１３）が自動車内燃機関の冷却サイクル（１１５）に選択的に接続可能であることを特徴とする、請求項２５記載の冷却装置。
27. 冷却サイクル（１１５）中に配置される空気冷却式加熱体（１１４）に二次サイクル（１１３）が接続可能であることを特徴とする、請求項２６記載の冷却装置。
28. 前記少なくとも１つの冷却要素の代わりに加熱体（１１４）が投入可能であることを特徴とする、請求項２７記載の冷却装置。
29. 二次サイクル（１１３）中に多路弁が配置されており、これらの多路弁を介して前記少なくとも１つの冷却要素が遮断可能、また加熱体（１１４）が投入可能であることを特徴とする、請求項２６、２７または２８記載の冷却装置。
30. 多路弁と結合された結合管路（１１６、１１７）を介して加熱体（１１４）が投入可能であることを特徴とする、請求項２５記載の冷却装置。
31. 多路弁が電気制御可能またはサーモスタット制御可能であることを特徴とする、請求項２９または３０記載の冷却装置。
32. 二次サイクル（１１３）が送り部（１１３ａ）と戻り部（１１３ｂ）とを有し、送り部（１１３ａ）と戻り部（１１３ｂ）との間に可制御短絡管路（１１８）が配置されていることを特徴とする、請求項２６〜３１のいずれか１項記載の冷却装置。
33. 蒸発器（１２０）を有する空調装置を備えた自動車内で熱を放出する負荷を冷却するための冷却装置において、空気流れ方向（Ｌ）で蒸発器（１２０）の下流側に補助熱交換器（１２１）が配置されており、この補助熱交換器が二次側で、蒸発器（１２０）から流出する空気を付加可能、一次側では負荷を冷却するための二次サイクル（１２４）に接続可能であることを特徴とする冷却装置。
34. 補助熱交換器（１２１）が、直列に接続される冷却管を有することを特徴とする、請求項３３記載の冷却装置。
35. 補助熱交換器（１２１）がサーペンタイン形熱交換器（１２３）として構成されていることを特徴とする、請求項３４記載の冷却装置。
36. 空気流れ方向（Ｌ）で蒸発器（１２０）および補助熱交換器（１２１）の下流側に加熱体（１２５）が配置されていることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項記載の冷却装置。
37. 補助熱交換器（１２１、１２３）が空気流れ方向で比較的浅い、主に５〜１５ｍｍの奥行を有することを特徴とする、請求項３３〜３６のいずれか１項記載の冷却装置。
38. 特に自動車空調装置の蒸発器の、熱を放出する負荷の冷却用ヒートシンクとしての使用。

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