JP2010234974A

JP2010234974A - 蓄冷機能付きエバポレータ

Info

Publication number: JP2010234974A
Application number: JP2009085636A
Authority: JP
Inventors: Hironaka Sasaki; 広仲佐々木
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP5194241B2

Abstract

【課題】蓄冷効率の低下を防止しうる蓄冷機能付きエバポレータを提供する。
【解決手段】蓄冷機能付きエバポレータは、幅方向を通風方向に向けるとともに、互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の扁平状冷媒流通管12を有している。隣り合う冷媒流通管12どうしの間に通風間隙14を形成し、全通風間隙14のうち一部の複数の通風間隙14に、容器高さが通風間隙14の幅に等しく、かつ蓄冷材が封入された蓄冷材容器15を配置して冷媒流通管12に接触させる。残りの通風間隙14にコルゲートフィン16を配置する。蓄冷材容器15の風上側を向いた部分を断熱材18により覆う。
【選択図】図２

Description

この発明は、停車時に圧縮機の駆動源であるエンジンを一時的に停止させる車両のカーエアコンに用いられる蓄冷機能付きエバポレータに関する。

近年、環境保護や自動車の燃費向上などを目的として、信号待ちなどの停車時にエンジンを自動的に停止させる自動車が提案されている。

ところで、通常のカーエアコンにおいては、エンジンを停止させると、エンジンを駆動源とする圧縮機が停止するので、エバポレータに冷媒が供給されなくなり、冷房能力が急激に低下するという問題がある。

そこで、このような問題を解決するために、エバポレータに蓄冷機能を付与し、エンジンが停止して圧縮機が停止した際に、エバポレータに蓄えられた冷熱を利用して車室内を冷却することが考えられている。

蓄冷機能付きエバポレータとして、互いに間隔をおいて配置された１対の冷媒用ヘッダ部と、両冷媒用ヘッダ部間に、幅方向を前後方向に向けるとともに冷媒用ヘッダ部の長さ方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部がそれぞれ両冷媒用ヘッダ部に通じさせられた複数の扁平状冷媒流通管と、幅方向を前後方向に向けて配置されるとともに冷媒流通管の片面に固定状に設けられ、かつ内部に蓄冷材が封入された中空状の蓄冷材容器とを備えており、冷媒流通管および蓄冷材容器よりなる複数の組が間隔をおいて配置され、冷媒流通管および蓄冷材容器よりなる組の隣り合うものどうしの間の部分が通風間隙となされ、通風間隙にフィンが配置されて冷媒流通管および蓄冷材容器に接合されているものが提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１記載の蓄冷機能付きエバポレータによれば、冷媒流通管を流れる低温の冷媒により蓄冷材容器内の蓄冷材に冷熱が蓄えられるようになっている。

しかしながら、特許文献１記載の蓄冷機能付きエバポレータにおいては、空気がエバポレータの通風間隙を通過する際に、蓄冷材容器の風上側を向いた部分に高温の空気が当たるので、蓄冷材容器内の冷却された蓄冷材が加熱されることになり、蓄冷効率が低下するという問題がある。

特許第４０４３７７６号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、蓄冷効率の低下を防止しうる蓄冷機能付きエバポレータを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)幅方向を通風方向に向けるとともに、互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の扁平状冷媒流通管部を有しており、隣り合う冷媒流通管部どうしの間に通風間隙が形成され、全通風間隙のうち少なくとも一部の複数の通風間隙に、蓄冷材が封入された蓄冷材容器が配置されて冷媒流通管部に接触させられ、蓄冷材容器の風上側を向いた部分が断熱材により覆われている蓄冷機能付きエバポレータ。

2)蓄冷材容器の厚み方向の寸法である容器高さが、通風間隙の幅に等しくなっており、全通風間隙のうち一部の複数の通風間隙に蓄冷材容器が配置され、残りの通風間隙にフィンが配置されている上記1)記載の蓄冷機能付きエバポレータ。

3)蓄冷材容器の厚み方向の寸法である容器高さが通風間隙の幅よりも低くなっており、蓄冷材容器の片面が、１つの通風間隙を構成する隣り合う２つの冷媒流通管部のうちのいずれか一方の冷媒流通管部の片面に接触させられ、同他方の冷媒流通管部と蓄冷材容器の他面との間にフィンが配置されている上記1)記載の蓄冷機能付きエバポレータ。

4)全通風間隙に蓄冷材容器とフィンとが配置されている上記3)記載の蓄冷機能付きエバポレータ。

5)複数の冷媒流通管部が通風方向に並んで配置されるとともに、蓄冷材容器が通風方向に並んだ冷媒流通管部に跨って接触させられており、蓄冷材容器の風上側の縁部が、最も風上側に位置する冷媒流通管部の風上側の縁部と合致した位置にあり、断熱材が、最も風上側に位置する冷媒流通管部の風上側の縁部よりも風上側に突出している上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。

上記1)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、全通風間隙のうち少なくとも一部の複数の通風間隙に、蓄冷材が封入された蓄冷材容器が配置されて冷媒流通管部に接触させられ、蓄冷材容器の風上側を向いた部分が断熱材により覆われているので、空気がエバポレータの通風間隙を通過する際に、蓄冷材容器の風上側を向いた部分に高温の空気が当たったとしても、蓄冷材容器内の冷却された蓄冷材が高温の空気により加熱されることが防止される。したがって、蓄冷効率の低下を防止することができる。

上記2)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、有効コア面積を特許文献１記載の蓄冷機能付きエバポレータと等しくした場合であっても、冷媒流通管部の数は減少しない。したがって、冷却性能の低下を抑制することができる。

上記3)および4)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、エンジンが停止して圧縮機が停止した際に、蓄冷材容器内の蓄冷材の有する冷熱が、蓄冷材容器の片面側のフィンを介して通風間隙を通過する空気に伝えられるので、放冷性能が向上する。

上記5)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、断熱材を比較的簡単に蓄冷材容器に取り付けることができる。

この発明の実施形態の蓄冷機能付きエバポレータの全体構成を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。図１の蓄冷機能付きエバポレータの蓄冷材容器を示す斜視図である。蓄冷材容器の変形例を示す図２相当の図である。蓄冷材容器の他の変形例を示す図２相当の図である。冷媒流通管部の変形例を示す図２相当の図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。

以下の説明において、通風方向下流側（図１、図２および図４〜図６に矢印Ｘで示す方向）を前、これと反対側を後というものとし、後方から前方を見た際の上下、左右、すなわち図１の上下、左右を上下、左右というものとする。

また、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１はこの発明による蓄冷機能付きエバポレータの全体構成を示し、図２および図３はその要部の構成を示す。

図１および図２において、蓄冷機能付きエバポレータ(1)は、上下方向に間隔をおいて配置された左右方向にのびるアルミニウム製第１ヘッダタンク(2)およびアルミニウム製第２ヘッダタンク(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間に設けられた熱交換コア部(4)とを備えている。

第１ヘッダタンク(2)は、前側（通風方向下流側）に位置する冷媒入口ヘッダ部(5)と、後側（通風方向上流側）に位置しかつ冷媒入口ヘッダ部(5)に一体化された冷媒出口ヘッダ部(6)とを備えている。冷媒入口ヘッダ部(5)の右端部に冷媒入口(7)が設けられ、冷媒出口ヘッダ部(6)の右端部に冷媒出口(8)が設けられている。第２ヘッダタンク(3)は、前側に位置する第１中間ヘッダ部(9)と、後側に位置しかつ第１中間ヘッダ部(9)に一体化された第２中間ヘッダ部(11)とを備えている。第２ヘッダタンク(3)の第１中間ヘッダ部(9)内と第２中間ヘッダ部(11)内とは、図示しない適当な手段により通じさせられている。

熱交換コア部(4)には、幅方向を前後方向に向けるとともに、前後方向に間隔をおいて配置された複数、ここでは２つのアルミニウム押出形材製扁平状冷媒流通管(12)（冷媒流通管部）からなる複数の組(13)が左右方向に間隔をおいて配置されている。前側の冷媒流通管(12)の上端部は冷媒入口ヘッダ部(5)に接続されるとともに、同下端部は第１中間ヘッダ部(9)に接続されている。また、後側の冷媒流通管(12)の上端部は冷媒出口ヘッダ部(6)に接続されるとともに、同下端部は第２中間ヘッダ部(11)に接続されている。前後の冷媒流通管(12)よりなる組(13)の隣り合うものどうしの間に通風間隙(14)が形成されている。

図１〜図３に示すように、全通風間隙(14)のうち一部の複数の通風間隙(14)において、蓄冷材（図示略）が封入されたアルミニウム製蓄冷材容器(15)が、前後両冷媒流通管(12)に跨るように配置されている。蓄冷材容器(15)の厚み方向の寸法である容器高さは通風間隙(14)の幅に等しくなっており、蓄冷材容器(15)の左右両側面は、通風間隙(14)を形成する左右両側の組(13)をなす前後両冷媒流通管(12)に接触させられてろう付されている。蓄冷材容器(15)内は全体に１つの空間となっている。また、残りの通風間隙(14)に、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなるコルゲートフィン(16)が、前後両冷媒流通管(12)に跨るように配置されて通風間隙(14)を形成する左右両側の組(13)を構成する前後両冷媒流通管(12)にろう付されている。また、左右両端の冷媒流通管(12)の組(13)の外側にも両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなるコルゲートフィン(16)が配置されて前後両冷媒流通管(12)にろう付され、さらに左右両端のコルゲートフィン(16)の外側にアルミニウム製サイドプレート(17)が配置されてコルゲートフィン(16)にろう付されている。

後側（風上側）の冷媒流通管(12)の後側縁部、蓄冷材容器(15)の後側（風上側）の側面、およびコルゲートフィン(16)の後側縁部は同一垂直面上に位置している。そして、蓄冷材容器(15)の後側面（風上側を向いた面）に断熱材(18)が接着されており、蓄冷材容器(15)の後側面の全体が断熱材(18)により覆われている。なお、断熱材(18)は後側冷媒流通管(12)の後側面を覆っていてもよい。断熱材(18)は後側の冷媒流通管(12)の後側縁部よりも後方に突出している。蓄冷材容器(15)内に封入される蓄冷材としては、水系、パラフィン系などの凝固点が３〜１０℃程度に調整されたものを用いることが好ましい。

上述した蓄冷機能付きエバポレータ(1)は、車両のエンジンを駆動源とする圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒を冷却するコンデンサ（冷媒冷却器）、コンデンサを通過した冷媒を減圧する膨張弁（減圧器）とともにカーエアコンを構成する。当該カーエアコンにおいて、圧縮機が作動している場合には、圧縮機で圧縮されてコンデンサおよび膨張弁を通過した低圧の気液混相の２相冷媒が、冷媒入口(7)を通って蓄冷機能付きエバポレータ(1)の入口ヘッダ部(5)内に入り、前側の全冷媒流通管(12)を通って第１中間ヘッダ部(9)内に流入する。第１中間ヘッダ部(9)内に入った冷媒は、第２中間ヘッダ部(11)内に入った後、後側の全冷媒流通管(12)を通って出口ヘッダ部(6)内に流入し、冷媒出口(8)から流出する。そして、冷媒が冷媒流通管(12)内を流れる間に、通風間隙(14)を通過する空気と熱交換をし、冷媒は気相となって流出する。

このとき、蓄冷材容器(15)内の蓄冷材が、蓄冷材容器(15)の左右両側の組(13)をなす前後両冷媒流通管(12)内を流れる冷媒によって冷却され、その結果蓄冷材が凝固して冷熱が蓄えられる。ここで、断熱材(18)の働きによって、高温の空気が蓄冷材容器(15)の後側面に直接当たることが防止されるとともに、高温の空気の有する熱が蓄冷材容器(15)内の蓄冷材に伝わることが防止され、蓄冷材に効率良く冷熱が蓄えられる。

圧縮機が停止した場合には、蓄冷材容器(15)内の蓄冷材の有する冷熱が、蓄冷材容器(15)の左右両側面から冷媒流通管(12)および当該冷媒流通管(12)にろう付されているコルゲートフィン(16)を介して通風間隙(14)を通過する空気に伝えられる。したがって、エバポレータ(1)を通過した風の温度が上昇したとしても、当該風は冷却されるので、冷房能力の急激な低下が防止される。

図４および図５はアルミニウム製蓄冷材容器(15)の変形例を示す。

図４に示す蓄冷材容器(20)の場合、蓄冷材容器(20)の厚み方向の寸法である容器高さは通風間隙(14)の左右方向の幅よりも低くなっており、蓄冷材容器(20)の片面が、１つの通風間隙(14)を形成する左右両側の組(13)のうちいずれか一方の組(13)を構成する前後両冷媒流通管(12)の片面にろう付されている。また、蓄冷材容器(20)の他面と、１つの通風間隙(14)を形成する左右両側の組(13)のうち他方の組(13)を構成する前後両冷媒流通管(12)との間に、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなるコルゲートフィン(21)が配置されて蓄冷材容器(20)および前後両冷媒流通管(12)にろう付されている。

そして、蓄冷材容器(20)の後側面（風上側を向いた面）に断熱材(18)が接着されており、蓄冷材容器(20)の後側面の全体が断熱材(18)により覆われている。なお、断熱材(18)は後側冷媒流通管(12)の後側面を覆っていてもよい。

ここで、全通風間隙(14)に蓄冷材容器(20)とコルゲートフィン(21)とが配置されていてもよいし、一部の複数の通風間隙(14)に蓄冷材容器(20)とコルゲートフィン(21)とが配置されていてもよい。また、蓄冷材容器(20)内は全体に１つの空間となっている。

その他の構成は、上述した蓄冷機能付きエバポレータの蓄冷材容器(20)と同様である。

図５に示す蓄冷材容器(25)の場合、蓄冷材容器(25)内が、長手方向にのびるとともに相互に間隔をおいて設けられた仕切壁(26)により複数の空間(27)に区画されている。

その他の構成は、図４に示す蓄冷材容器(20)と同様である。

図６は冷媒流通管部の変形例を示す。

図６に示す冷媒流通管部(30)は、所謂積層型エバポレータの場合と同様に、２枚のアルミニウム板(31)を対向させて周縁部どうしをろう付することにより形成された扁平中空体(32)に、前後方向に間隔をおいて設けられている。すなわち、２つの冷媒流通管部(30)が、扁平中空体(32)を構成する両アルミニウム板(31)間に、前後方向に並んで膨出状に形成されている。この場合、上下のヘッダタンクも扁平中空体(32)に設けられた複数の膨出状のタンク形成部により構成される。

なお、図６に示す例では、図４に示す蓄冷材容器(20)およびコルゲートフィン(21)が用いられているが、図５に示す蓄冷材容器(25)およびコルゲートフィン(21)が用いられてもよいし、あるいは図２に示す蓄冷材容器(15)およびコルゲートフィン(16)が用いられてもよい。

この発明による蓄冷機能付きエバポレータは、停車時に圧縮機の駆動源であるエンジンを一時的に停止させる車両のカーエアコンを構成する冷凍サイクルに好適に用いられる。

(1)：蓄冷機能付きエバポレータ
(12)：冷媒流通管（冷媒流通管部）
(14)：通風間隙
(15)(20)(25)：蓄冷材容器
(16)(21)：コルゲートフィン
(18)：断熱材
(30)：冷媒流通管部

Claims

幅方向を通風方向に向けるとともに、互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の扁平状冷媒流通管部を有しており、隣り合う冷媒流通管部どうしの間に通風間隙が形成され、全通風間隙のうち少なくとも一部の複数の通風間隙に、蓄冷材が封入された蓄冷材容器が配置されて冷媒流通管部に接触させられ、蓄冷材容器の風上側を向いた部分が断熱材により覆われている蓄冷機能付きエバポレータ。
蓄冷材容器の厚み方向の寸法である容器高さが、通風間隙の幅に等しくなっており、全通風間隙のうち一部の複数の通風間隙に蓄冷材容器が配置され、残りの通風間隙にフィンが配置されている請求項１記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
蓄冷材容器の厚み方向の寸法である容器高さが通風間隙の幅よりも低くなっており、蓄冷材容器の片面が、１つの通風間隙を構成する隣り合う２つの冷媒流通管部のうちのいずれか一方の冷媒流通管部の片面に接触させられ、同他方の冷媒流通管部と蓄冷材容器の他面との間にフィンが配置されている請求項１記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
全通風間隙に蓄冷材容器とフィンとが配置されている請求項３記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
複数の冷媒流通管部が通風方向に並んで配置されるとともに、蓄冷材容器が通風方向に並んだ冷媒流通管部に跨って接触させられており、蓄冷材容器の風上側の縁部が、最も風上側に位置する冷媒流通管部の風上側の縁部と合致した位置にあり、断熱材が、最も風上側に位置する冷媒流通管部の風上側の縁部よりも風上側に突出している請求項１〜４のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。