JP2014149097A - 蓄冷熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換機と蓄冷器とを一体とする蓄冷熱交換器において、蓄冷材の封止の専用工程を追加することなく、簡単な構造で蓄冷材の封止が可能な蓄冷熱交換器を提供する。
【解決手段】冷媒を気化するエバポレータ２と、エバポレータ２に隣接して配置され内部に蓄冷材が封入された蓄冷器３とを備えた蓄冷熱交換器１において、エバポレータ２に流入出する冷媒を案内する配管１３とを締結するエバポレータ側締結部材１１と配管側締結部材１２から成る締結部材１０を有し、エバポレータ２は、冷媒タンク４を備え、蓄冷器３は、蓄冷材タンク５と、蓄冷材タンク５の側面から蓄冷器３の長手方向に延伸した蓄冷材封入部６を有し、締結部材１０の締結と同時に蓄冷材を封止可能にするように、エバポレータ側締結部材１１と蓄冷材封入部６とを一体化した。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒で冷却可能な蓄冷材を備え、冷凍サイクル停止時にその蓄冷材の冷熱を利用して冷房可能な蓄冷熱交換器に関する。

車両の一部には、信号待ちなどの車両の一旦停止時にエンジンを一停止することで燃費の向上を図る、いわゆるアイドル・ストップ機能が設けられたものがある。

このような車両にあっては、空調装置を作動していると、アイドル・ストップ機能によりエンジンが一時停止することから、エンジンの動力により駆動されている空調システムの圧縮機の駆動も停止する。そうすると、そのシステムで使用されている冷媒の循環も停止し、冷房能力が発揮されなくなる。

そこで、このエンジンの一時停止中であっても冷気を車室内に供給可能にするため、蓄冷材を備えてこの蓄冷材と冷媒との間で熱交換可能にして蓄冷材に冷熱を蓄えておき、アイドル・ストップ時の蓄冷材の冷熱を冷房に利用するようにした蓄冷熱交換器が用いられる。このような従来の蓄冷熱交換器としては、特許文献１に記載のものが知られている。

この特許文献１の従来の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を有し、隣り合う冷媒流通管どうしの間に通風間隙を形成し、全通風間隙のうち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を配置して両側の冷媒流通管にろう付けしている。

特開２０１０―１４９８１４号公報

しかしながら、上記従来の蓄冷機能付きエバポレータには、以下に説明するような問題がある。すなわち、一部の通風隙間に配置した複数の蓄冷材容器を、連通部材を介して連通させ、連通部材に蓄冷材の注入口を設けているが、この注入口を封止する工程が増加する問題がある。

また、空調ケースにエバポレータを搭載する方法として、空調ケースの側面にエバポレータ側面の投影面積と同等の挿入用開口部を設け、空調ケースの側面からエバポレータを挿入する方法があるが、特許文献１に記載の蓄冷機能付きエバポレータでは、連通部材と注入口がエバポレータの外方に突出しているため、空調ケースの側面に設けた挿入用開口部が複雑になってしまう問題がある。

上記課題を解決するために、本発明の目的は、熱交換機と蓄冷器とを一体とする蓄冷熱交換器において、蓄冷材の封止の専用工程を追加することなく、簡単な構造で蓄冷材の封止が可能であり、かつ蓄冷熱交換器の空調ケースへの挿入時に挿入の邪魔にならず、空調ケース側面の挿入口の複雑化が不要な蓄冷熱交換器を提供することにある。

この目的のため、請求項１に記載の本発明による蓄冷熱交換器は、冷媒を気化するエバポレータと、該エバポレータに隣接して配置され内部に蓄冷材が封入された蓄冷器と、を備えた蓄冷熱交換器において、エバポレータに流入出する冷媒を案内する配管とを締結するエバポレータ側締結部材と配管側締結部材から成る締結部材を有し、エバポレータは、冷媒タンクを備え、蓄冷器は、蓄冷材タンクと、蓄冷材タンクの側面から蓄冷器の長手方向に延伸した蓄冷材封入部を有し、配管側締結部材の締結と同時に蓄冷材を封止可能にするように、エバポレータ側締結部材と蓄冷材封入部とを一体化した事を特徴としている。この発明によれば、蓄冷材の封止のための専用工程を必要とせず、かつ簡単な構造でエバポレータ側締結部材と案内管側締結部材の締結と同時に蓄冷材を封止することができる。また、蓄冷熱交換器を空調ケースへの挿入する際に挿入の邪魔にならず、空調ケース側面の挿入口の複雑化が不要となる。

請求項２に記載の発明では、エバポレータ側締結部材と配管側締結部材との間であり、かつ蓄冷材封入部の周囲にシール部材を設けた事を特徴としている。この発明によれば、より確実に蓄冷材を封止することが可能となる。

請求項３に記載の発明では、エバポレータ側締結部材または配管側締結部材の締結面であって、かつ蓄冷材封入部の周囲に凹部を設け、締結部材の締結時に、エバポレータ側締結部材と配管側締結部材とに圧接するように、凹部にＯリングが配置されている事を特徴としている。この発明によれば、エバポレータの冷媒タンクと案内管とのシール性に影響を与えないように蓄冷材を封止する事が可能となる。

請求項４に記載の発明では、蓄冷材タンクの長手方向の側面に筒状に開口した筒状開口部を設け、中空の連通部材と筒状開口部とが嵌合する事により、蓄冷材封入部が形成されていることを特徴としている。この発明によれば、エバポレータとエバポレータ側締結部材との距離が離れている場合や、蓄冷材タンクとエバポレータ側締結部材とがオフセットして配置されている場合でも、連通部材を蓄冷材タンクとエバポレータ側締結部材との位置に合せて設計変更するだけで、請求項１と同等の効果が得られる。

本発明を適用した第１実施形態にかかる蓄冷熱交換器の全体を示す斜視図である。 第１実施形態のエバポレータ側締結部材を示す斜視図である。 第１実施形態の配管側締結部材を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面の一部を示す拡大断面図である。 第２実施形態にかかる蓄冷熱交換において、図１に示したＡ−Ａ断面に相当する拡大断面図である。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態としての蓄冷熱交換器１の全体の構成を示す斜視図である。蓄冷熱交換器１は、エンジンのアイドル・ストップ機能を備えた車両用の空調装置に用いられる。蓄冷熱交換器１は、エバポレータ２、および蓄冷器３を有する。また、蓄冷熱交換器１の側面上方にエバポレータ側締結部材１１を有している。

図１において、エバポレータ２は、空調システム内を循環する冷媒を蒸発させてその気化熱で車室に供給する空気を冷却するもので、周知の構成を有している。したがって、ここでは、その詳細な構造の説明および図示を省略する。

蓄冷器３は、エバポレータ２の車両後方側の位置、すなわち空調装置内の送風機からの送風を受ける際エバポレータ２の下流側の位置に、エバポレータ２と並列に配列された状態で、それらの長手方向が車両幅方向に沿う向きで空調装置内に搭載される。

蓄冷器３は、一対の蓄冷材タンク５が上下方向に一定の距離を置いて配置され、蓄冷材タンク５の間には、蓄冷材が封入される蓄冷器チューブ７とフィン８とが蓄冷熱交換器１の幅方向に積層されたコア部が形成されている。

図２に、エバポレータ側締結部材１１の斜視図を示す。エバポレータ側締結部材１１は、冷媒入出口１５と、後述する配管側締結図材１２と締結するための締結穴１６と、後述する連通部材３０と嵌合する連通穴１４とを有している。

図３に配管側締結部材１２の斜視図を示す。配管側締結部材１２は、冷媒入出口１５と、エバポレータ側締結部材１１と締結するための締結穴１６と、後述する連通部材３０を封止する封止部１７とを有している。

図４に、図１のＡ−Ａ断面の一部を示す拡大断面図を示す。エバポレータ２の冷媒タンク４と蓄冷器３側の蓄冷材タンク５とが並び、その側方にエバポレータ側締結部材１１が配置され、冷媒タンク４には冷媒流入口１５が接続されている。

蓄冷材タンク５には、その側方に筒状開口部３３が開口し、筒状開口部３３に連通部材３０が接続され、連通部材３０とエバポレータ側締結部材１１が嵌合している。

配管側締結部材１２には、エバポレータ２に流入出する冷媒を案内する配管１３が接続され、エバポレータ側締結部材１１と締結されると、配管１３と冷媒入出口１５とが連通され、冷媒の流入出が可能となる。配管側締結部材１２とエバポレータ側締結部材１１との締結は、それぞれに設けられた締結穴１６に締結ボルト（図示せず）を挿通する事によって締結される。

蓄冷タンク５内の蓄冷材は、連通部材３０が、配管側締結部材１２に設けた封止部１７と嵌合する事により封止され、さらに、エバポレータ側締結部材１１と配管側締結部材１２との間に配置されるシール部材２０により、外部に漏れ出すことなく封止される。

上記のように構成される蓄冷熱交換器１は、全部品がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、ろう付けにより一体化される。但し、シール部材２０としては、弾性を有する部材を使用してもよい。また、冷媒としてはたとえばHFC-134aなどが用いられ、蓄冷材としてはたとえばパラフィンなどが用いられる。

次に、第1実施形態の蓄冷熱交換器１の作用について以下に説明する。エンジンの稼動中に乗員からの空調要求、特に冷房の要求があると、圧縮機はエンジンによって駆動され、冷媒を圧縮し凝縮器へ圧送する。凝縮器へ送り込まれた冷媒は、凝縮器を通過する走行風と熱交換し、冷却され、凝縮される。凝縮された冷媒は膨張弁によって減圧され、蓄冷熱交換器１に送られる。蓄冷熱交換器１に送られた冷媒は、エバポレータ２、蓄冷器３内を循環し、空調装置の内部に配置された送風機から送風された空気と熱交換する。その際、冷媒は空気の持つ熱を受けて蒸発し、その気化熱で空気が冷却される。また、その際に発生する冷熱の一部が蓄冷材に伝えられ、蓄冷材が冷熱を蓄える。

車両が一時停止すると、アイドル・ストップ機能によりエンジンが停止され、エンジンによって駆動されている圧縮機も停止される。その後、蓄冷器３に蓄えられた冷熱が放冷され、空気を冷却し、冷房を維持することができる。その後、再びエンジンが稼働し、圧縮機が作動すれば、アイドル・ストップ時に空気との熱交換で冷熱を失った蓄冷材も、再度冷却されて冷熱を貯留することで、次のアイドル・ストップに備える。

以上の説明から分かるように、第1実施形態の蓄冷熱交換器１にあっては、以下の効果を有する。すなわち、第1実施形態の蓄冷熱交換器１は、その材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、個々の部品をろう付けによって接合している。アルミニウムのろう付け温度は高温であるため、ろう付け工程の後に蓄冷材を封入する必要がある。予め別体部品に蓄冷材を封入しておき、ろう付け工程後に別体部品を組み付けることは作業工程の煩雑化や熱交換効率の問題などにより好ましくない。本発明の第1実施形態の蓄冷熱交換器１によれば、エバポレータ２と蓄冷器３を一体にした状態でろう付け接合ができ、蓄冷材を封入後に、蓄冷材の封止と配管１３との締結を一度に為し得るため、蓄冷材の封止のための専用工程も発生せず、作業工程が簡略化される。

また、本発明の第1実施形態の蓄冷熱交換器１は、エバポレータの側面側にある締結部材と蓄冷材の封入部を一体化したため、空調ケースの側面からエバポレータを挿入する際に挿入の邪魔にならず、空調ケース側面の挿入口の複雑化が不要となり、空調ケースの設計、製造性にも影響を与えない。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る蓄冷熱交換器について、図５を用いて説明する。図５は、シール部材としてＯリング２２を使用するものであり、第１実施形態とシール部材の形状が異なるだけで他はすべて同じなので、それらの説明や図示を省略する。

図５に示したように、エバポレータ側締結部材１１の蓄冷材封入部６の周囲に凹部２１を設け、締結部材１０を締結した際に、エバポレータ側締結部材１１と配管側締結部材１２とに圧接するようにＯリング２２を配置している。

第２実施形態の蓄冷熱交換器１にあっては、以下の効果を有する。すなわち、シール部材としてＯリング２２を用いた事により、エバポレータ２側の冷媒入出口１５と配管１３のシール性に影響を与えることなく、蓄冷材を確実に封止できる。

（他の実施形態）
以上、本発明を上記各実施形態に基づき説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。

たとえば、上記実施形態の蓄冷器チューブ７は、蓄冷材のみが封止されていてもよいし、複数の流路を持つ多穴構造のチューブとして、蓄冷材とエバポレータを循環する冷媒とをそれぞれの流路に配置してもよい。

１ 蓄冷熱交換器
２ エバポレータ
３ 蓄冷器
４ 冷媒タンク
５ 蓄冷材タンク
６ 蓄冷材封入部
７ 蓄冷器チューブ
８ フィン
１０ 締結部材
１１ エバポレータ側締結部材
１２ 配管側締結部材
１３ 配管
１４ 連通穴
１５ 冷媒入出口
１６ 締結穴
１７ 封止部
２０ シール部材
２１ 凹部
２２ Ｏリング
３０ 連通部材
３１ 筒状開口部

Claims (4)

1. 冷媒を気化するエバポレータ（２）と、
   該エバポレータ（２）に隣接して配置され内部に蓄冷材が封入された蓄冷器（３）と、
   を備えた蓄冷熱交換器（１）において、
   前記エバポレータ（２）に流入出する冷媒を案内する配管（１３）を締結するエバポレータ側締結部材（１１）と配管側締結部材（１２）から成る締結部材（１０）を有し、
   前記エバポレータ（２）は、
   冷媒タンク（４）を備え、
   前記蓄冷器（３）は、
   蓄冷材タンク（５）と、
   前記蓄冷材タンク（５）の側面から前記蓄冷器（３）の長手方向に延伸した蓄冷材封入部（６）を有し、
   前記配管側締結部材（１２）の締結と同時に前記蓄冷材を封止可能にするように、前記エバポレータ側締結部材（１１）と前記蓄冷材封入部（６）とを一体化した事を特徴とする蓄冷熱交換器（１）。
2. 前記エバポレータ側締結部材（１１）と前記配管側締結部材（１２）との間であり、かつ前記蓄冷材封入部（６）の周囲にシール部材（２０）を設けた事を特徴とする請求項１に記載の蓄冷熱交換器（１）。
3. 前記エバポレータ側締結部材（１１）または前記配管側締結部材（１２）の締結面であって、
   かつ前記蓄冷材封入部（６）の周囲に凹部（２１）を設け、前記締結部材（１０）の締結時に、
   前記エバポレータ側締結部材（１１）と前記配管側締結部材（１２）とに圧接するように、前記凹部（２１）にＯリング（２２）が配置されている事を特徴とする請求項１または２に記載の蓄冷熱交換器（１）。
4. 前記蓄冷材タンク（５）の長手方向の側面に筒状に開口した筒状開口部（３１）を設け、
   中空の連通部材（３０）と前記筒状開口部（３１）とが嵌合する事により、前記蓄冷材封入部（６）が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄冷熱交換器（１）。