JP2018021725A - 蓄冷エバポレータ - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機が停止したときの冷房性能を高めるとともに、蓄冷性能を高め、しかも、通気抵抗を抑制する。
【解決手段】外部空気の通過方向と交差する方向に順に、フィン６、冷媒管５、蓄冷材容器７、冷媒管５が積層された熱交換ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３、…を有している。蓄冷材容器７の積層方向の寸法がフィン６の積層方向の寸法よりも短く設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒の冷熱を蓄えることができる蓄冷機能付きの蓄冷エバポレータに関し、特に、蓄冷材を収容する蓄冷材容器を備えた構造の技術分野に属する。

一般に、例えば車両用空調装置には冷凍サイクル装置が搭載されている。すなわち、エンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒は、凝縮器によって凝縮された後、膨張弁を介してエバポレータに導入されてエバポレータを流通し、その間に外部を流れる空調用空気と熱交換する。これにより所望の冷房性能が得られるようになっている。

ところで、近年、二酸化炭素の排出削減等を目的として、信号待ち等の停車時にエンジンのアイドリングを自動的に停止させるアイドリングストップ機能を搭載した車両が増えている。アイドリングストップ機能を搭載した車両では、アイドリングストップ時には冷凍サイクル装置の圧縮機も停止することから冷媒の循環も停止してしまう。このことで冷房性能の不足を招き、空調の要求によってエンジンの再始動が頻繁に行われてしまうという問題ある。そこで、エバポレータに蓄冷機能を付与した蓄冷機能付きのエバポレータが使用されることがある（例えば特許文献１、２参照）。

特許文献１、２のエバポレータは、冷媒が流通する複数の冷媒管、フィン及び蓄冷材容器が外部空気の流れ方向と交差する方向に積層されたコアを備えており、このコアの上端部及び下端部に冷媒管と連通するヘッダタンクが設けられている。冷媒管、フィン及び蓄冷材容器の並びは、フィンと冷媒管を２つずつ交互に配置した後、冷媒管の隣に蓄冷材容器、その蓄冷材容器の隣に冷媒管という並びになっている。そして、圧縮機が作動していて冷媒が循環している時には冷媒の冷熱が冷媒管の側面から蓄冷器の側面に伝達して蓄冷器内部の蓄冷材に蓄えられる。圧縮機が停止すると、しばらくの間は、蓄冷材の冷熱が放出されて外部空気が冷却される。

また、特許文献２では、蓄冷材容器の積層方向の寸法が、フィンの積層方向の寸法よりも短く設定されている。

特開２０１０−９１２５０号公報 特開２０１６−３５３８２号公報

ところで、特許文献１、２ではコアに複数の蓄冷材容器を配置することができる構造になっているが、蓄冷材容器は、フィンと冷媒管を２つずつ交互に配置した後、その冷媒管の隣に配置するようにしているので、蓄冷材容器と蓄冷材容器との間には、少なくとも２つのフィンが介在しており、１つの冷媒管を介してフィンに隣接する蓄冷材容器がフィンの片側のみにしか配置できないため、圧縮機が停止したときの冷房性能を確保しにくい。

また、特許文献２には、蓄冷材容器の積層方向の寸法をフィンの積層方向の寸法よりも短く設定することが開示されているが、特許文献２では、上述したようにフィンと冷媒管を２つずつ交互に配置した後、その冷媒管の隣に蓄冷材容器を配置するようにしているので、フィンの片側のみに１つの冷媒管を介して蓄冷材容器が配置されるのは避けられず、圧縮機が停止したときの冷房性能を確保しにくいと考えられる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機が停止したときの冷房性能を向上するとともに、蓄冷性能を高め、しかも、通気抵抗を抑制できるようにして高性能な蓄冷エバポレータにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、フィン、冷媒管、蓄冷材容器を順に並べるようにし、かつ、蓄冷材容器の積層方向の寸法をフィンの積層方向の寸法よりも短く設定ようにした。

第１の発明は、冷媒が流通する複数の冷媒管と、外部空気が通過する複数のフィンと、蓄冷材が収容された複数の蓄冷材容器とが積層されたコアを備えた蓄冷エバポレータにおいて、外部空気の通過方向と交差する方向に順に、上記フィン、上記冷媒管、上記蓄冷材容器、上記冷媒管が積層された熱交換ユニットを複数有し、上記熱交換ユニットは、外部空気の通過方向と交差する方向に並ぶように配置されており、上記蓄冷材容器の積層方向の寸法が上記フィンの積層方向の寸法よりも短く設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、コアを構成しているフィン、冷媒管及び蓄冷材容器が、フィン、冷媒管、蓄冷材容器、冷媒管、フィン、冷媒管、蓄冷材容器、…の順に積層されるので、蓄冷材容器と蓄冷材容器の間にフィンが２つ以上介在することはなく、蓄冷材容器同士の間隔が広くなり過ぎない。これにより、圧縮機が停止して蓄冷材から冷熱が放出されている時の冷房性能を高めることができる。

また、蓄冷材容器の積層方向の寸法がフィンの積層方向の寸法よりも短いので、蓄冷材容器を設けたことによる通気抵抗の悪化が軽減される。また、蓄冷材容器の積層方向の寸法が短いので、コアの積層方向の寸法を長くすることなく、冷媒管の数を増やすことが可能になり、冷房性能が向上する。さらに、蓄冷材容器の積層方向の寸法が短いので、同様に蓄冷材容器の数も増やすことが可能になり、蓄冷性能も向上する。

第２の発明は、第１の発明において、上記蓄冷材容器の積層方向の寸法をＡとし、上記フィンの積層方向の寸法をＢとしたとき、Ａ／Ｂが０．４５以上０．７５以下の範囲であることを特徴とする。

すなわち、Ａ／Ｂが０．４５未満になると冷房性能が低下し、また、Ａ／Ｂが０．７５を超えると冷房性能が低下する。従って、Ａ／Ｂが上記範囲内にあることで、冷房性能の低下が抑制される。

第３の発明は、第２の発明において、上記Ａ／Ｂが０．６５以下であることを特徴とする。

第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、上記冷媒管の積層方向の寸法をＣとしたとき、Ｃが１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。

すなわち、冷媒管の積層方向の寸法が１．５ｍｍ未満になると冷房性能が低下し、また、２．５ｍｍを超えると冷房性能が低下する。従って、冷媒管の積層方向の寸法が上記範囲内にあることで、冷房性能の低下が抑制される。

第５の発明は、第４の発明において、上記Ｃが２．２５ｍｍ以下であることを特徴とする。

第６の発明は、第１から５のいずれか１つの発明において、上記フィンの積層方向の寸法をＢとし、上記冷媒管の積層方向の寸法をＣとしたとき、Ｂ／Ｃが２．０以上４．５以下の範囲であることを特徴とする。

この構成によれば、すなわち、Ｂ／Ｃが２．０未満になると冷房性能が低下し、また、Ｂ／Ｃが４．５を超えると冷房性能が低下する。従って、Ｂ／Ｃが上記範囲内にあることで、冷房性能の低下が抑制される。

第７の発明は、第６の発明において、上記Ｂ／Ｃが２．５以上４．０以下の範囲であることを特徴とする。

第８の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、上記蓄冷材容器の積層方向の寸法をＡとしたとき、Ａが２．５ｍｍ以上４．５ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。

すなわち、蓄冷材容器の積層方向の寸法が２．５ｍｍ未満になると冷房性能が低下し、また、４．５ｍｍを超えると冷房性能が低下する。従って、冷媒管の積層方向の寸法が上記範囲内にあることで、冷房性能の低下が抑制される。

第９の発明は、第８の発明において、上記Ａが４．０ｍｍ以下であることを特徴とする。

第１０の発明は、第１から９のいずれか１つの発明において、上記蓄冷材容器には、該蓄冷材容器の内方へ向けて窪む凹部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、蓄冷材容器に収容されている蓄冷材の冷熱吸収速度及び冷熱放出速度が速まる。また、蓄冷材容器の積層方向の寸法がフィンの積層方向の寸法よりも短く設定されているので、蓄冷材容器の内部にインナーフィン等の別部材を設けることなく、凹部の形成のみであっても蓄冷材の冷熱吸収速度及び冷熱放出速度が十分に速まる。

第１の発明によれば、フィン、冷媒管、蓄冷材容器、冷媒管の順に積層した複数の熱交換ユニットを外部空気の通過方向と交差する方向に並ぶように配置し、蓄冷材容器の積層方向の寸法をフィンの積層方向の寸法よりも短く設定したので、圧縮機が停止したときの冷房性能を高めることができるとともに、蓄冷性能を高めることができ、しかも、通気抵抗を抑制できる。

第２の発明によれば、蓄冷材容器の積層方向の寸法をＡとし、フィンの積層方向の寸法をＢとしたとき、Ａ／Ｂが０．４５以上０．７５以下の範囲となるようにしたので、冷房性能を十分に高めることができる。

第３の発明によれば、Ａ／Ｂの上限を０．６５以下としたので、冷房性能をより一層高めることができる。

第４の発明によれば、冷媒管の積層方向の寸法が１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲となるようにしたので、冷房性能を十分に高めることができる。

第５の発明によれば、冷媒管の積層方向の寸法の上限を２．２５ｍｍ以下としたので、冷房性能をより一層高めることができる。

第６の発明によれば、フィンの積層方向の寸法をＢとし、冷媒管の積層方向の寸法をＣとしたとき、Ｂ／Ｃが２．０以上４．５以下の範囲となるようにしたので、冷房性能を十分に高めることができる。

第７の発明によれば、Ｂ／Ｃが２．５以上４．０以下の範囲となるようにしたので、冷房性能をより一層高めることができる。

第８の発明によれば、蓄冷材容器の積層方向の寸法が２．５ｍｍ以上４．５ｍｍ以下の範囲となるようにしたので、冷房性能を十分に高めることができる。

第９の発明によれば、蓄冷材容器の積層方向の寸法の上限を４．０ｍｍ以下としたので、冷房性能をより一層高めることができる。

第１０の発明によれば、蓄冷材容器に凹部を形成したので、インナーフィン等の別部材を設けることなく、蓄冷材の冷熱吸収速度及び冷熱放出速度を十分に速めることができ、蓄冷性能及び圧縮機が停止したときの冷房性能を高めることができる。

実施形態に係る蓄冷エバポレータを外部空気の流れ方向下流側から見た図である。 図１におけるII−II線断面図である。 図２におけるIII−III線断面図である。 コアの上部の縦断面図である。 蓄冷材容器の積層方向の寸法とフィンの積層方向の寸法との比と、冷房性能との関係を示すグラフである。 フィンの積層方向の寸法と冷媒管の積層方向の寸法との比と、冷房性能との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、蓄冷エバポレータ１を外部空気の流れ方向下流側から見た斜視図である。図２における白抜きの矢印は外部空気の流れ方向を示している。この蓄冷エバポレータ１は、自動車に搭載される車両用空調装置（図示せず）が有する冷凍サイクル装置の蒸発器を構成するものである。冷凍サイクル装置は、蓄冷エバポレータ１の他、図示しないが、車両に搭載されているエンジンによって駆動される圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを備えており、これらが冷媒配管によって接続されてなるものである。圧縮機から吐出された冷媒は、凝縮器に流入して凝縮された後、膨張弁を経て膨張してから蓄冷エバポレータ１に流入し、外部空気と熱交換した後、蓄冷エバポレータ１から流出して圧縮機に吸入されるようになっている。

この蓄冷エバポレータ１が搭載される車両は、アイドリングストップ機能を有している。アイドリングストップ機能は、従来から周知の構成のものであり、所定のアイドリングストップ条件を満たす場合、例えば、車速が０、かつ、ブレーキペダル踏み込み状態が検出された場合にはエンジンのアイドリングを自動停止し、所定のアイドリングストップ条件を満たさない場合、例えば、ブレーキペダルが踏み込まれていない場合にはエンジンのアイドリングを自動停止させないように構成されている。また、車両側のアイドリングストップ条件（車速、ブレーキペダル踏み込み状態）を満たしていても、空調装置側のアイドリングストップ条件が優先されるように構成されており、空調装置側のアイドリングストップ条件を満たさない場合には、エンジンのアイドリングを自動停止させない。空調装置側のアイドリングストップ条件としては、例えば、冷房時で吹出空気温度が冷房性能を維持できる場合には空調装置側のアイドリングストップ条件を満たすと判定する一方、吹出空気温度が冷房性能を維持できない場合には空調装置側のアイドリングストップ条件を満たさないと判定する等を挙げることができる。

蓄冷エバポレータ１は、図示しない空調ケーシングに収容される。空調ケーシングには、車室外の空気と車室内の空気の一方が選択されて導入される。この導入空気が蓄冷エバポレータ１に向けて送風機によって送風される。また、空調ケーシングの内部には、ヒータコア等からなる加熱用熱交換器及びエアミックスダンパも収容されており、蓄冷エバポレータ１を通過した空気のうち、加熱用熱交換器を通過する空気量をエアミックスダンパで調整することによって所望温度の空調風を得るようにしている。得られた空調風は、車室の各部、例えばフロントウインド内面、乗員の上半身、足下等に供給される。

蓄冷エバポレータ１は、コア２と上側ヘッダタンク３と下側ヘッダタンク４とを備えている。コア２は、冷媒が流通する複数の冷媒管５と、外部空気が通過する複数のフィン６と、蓄冷材が収容された複数の蓄冷材容器７とが外部空気の流れ方向と交差する方向に積層されてなるものであり、外部空気を冷却するための部分である。コア２の積層方向両側には、それぞれエンドプレート８が設けられている。

冷媒管５は、外部空気の通過方向に長い断面を有する扁平チューブからなるものであり、上下方向に延びている。図２に示すように、冷媒管５における上記積層方向一側に位置する一側壁部５ａと、冷媒管５における上記積層方向他側に位置する他側壁部５ｂとは互いに略平行に延びている。冷媒管５における外部空気流れ方向上流側に位置する上流側壁部５ｃは、一側壁部５ａにおける外部空気流れ方向上流側の端部と、他側壁部５ｂにおける外部空気流れ方向上流側の端部とを繋ぐように延びており、上流側へ向けて湾曲するように形成されている。冷媒管５における外部空気流れ方向下流側に位置する下流側壁部５ｄは、一側壁部５ａにおける外部空気流れ方向下流側の端部と、他側壁部５ｂにおける外部空気流れ方向下流側の端部とを繋ぐように延びており、下流側へ向けて湾曲するように形成されている。

冷媒管５の内部には冷媒が上下方向に流通する冷媒通路Ｒが形成されている。さらに、冷媒管５の内部には、複数の中間壁部５ｅが設けられている。中間壁部５ｅは、一側壁部５ａの内面から他側壁部５ｂの内面まで延びており、一側壁部５ａと他側壁部５ｂとを連結する連結部である。中間壁部５ｅは、外部空気の流れ方向に互いに間隔をあけて配置されている。これにより、冷媒通路Ｒが複数に区画されるとともに、一側壁部５ａと他側壁部５ｂとの複数箇所同士が連結されることになり、冷媒管５の耐圧性が向上する。中間壁部５ｅは省略してもよい。

図４に示すように、冷媒管５の上端部は、フィン６及び蓄冷材容器７の上端部よりも上方へ突出している。また、図示しないが、冷媒管５の下端部は、フィン６及び蓄冷材容器７の下端部よりも下方へ突出している。これは、冷媒管５の上端部及び下端部をそれぞれ上側ヘッダタンク３及び下側ヘッダタンク４に挿入するためである。

また、図２に示すように、冷媒管５は、外部空気の流れ方向に２つ並ぶように、コア２の上流側と下流側とにそれぞれ設けられている。上流側の冷媒管５は、コア２における外部空気の流れ方向中央部よりも上流側に配置され、下流側の冷媒管５は、コア２における外部空気の流れ方向中央部よりも下流側に配置されており、上流側の冷媒管５と下流側の冷媒管５との間には所定の間隔が設けられている。この実施形態では、上流側の冷媒管５と下流側の冷媒管５とが同じである場合について説明するが、上流側の冷媒管５と下流側の冷媒管５とで形状や構造を変えてもよい。

尚、冷媒管５は、例えばアルミニウム合金等で形成されているが、これに限られるものではなく、伝熱性の良好な各種材料で形成することができる。また、冷媒管５の製造方法としては、例えば押出成形法を挙げることができるが、これに限られるものではなく、材料として板材を用意してロール成形法で製造するようにしてもよい。

図３や図４に示すように、フィン６は、冷媒管５に沿って上下方向に延びており、外部空気の流れ方向から見たときに上下方向に連続する波形に近い形状を持ったコルゲートフィンである。図２に示すように、フィン６は、コア２の外部空気流れ方向上流側から下流側まで連続しており、上記積層方向に並ぶ冷媒管５、５の間に設けられている。また、フィン６には、該フィン６を構成する板材を切り起こしてなる切り起こし部６ａ（図３及び図４にのみ示す）が設けられている。尚、フィン６は、例えばアルミニウム合金製の薄板材を成形して得ることができる。また、フィン６は、冷媒管５の外面にろう付けにより接合することができる。

蓄冷材容器７は、全体として上下方向に延びており、図２に示すように該蓄冷材容器７の上記積層方向一側を構成する一側プレート７０と、該蓄冷材容器７の上記積層方向他側を構成する他側プレート７１とを組み合わせることによって形成されている。蓄冷材容器７の水平断面は、外部空気の流れ方向に長い断面となっている。蓄冷材容器７は、フィン６と同様にコア２の外部空気流れ方向上流側から下流側まで連続している。そして、蓄冷材容器７は、上記積層方向に並ぶ冷媒管５、５の間に設けられている。

一側プレート７０と他側プレート７１との間に蓄冷材を収容するための蓄冷材収容空間Ｓが形成されている。蓄冷材収容空間Ｓに収容される蓄冷材は、例えば流動性を有する蓄冷材を使用することができる。蓄冷材は従来から周知のものであるため、詳細な説明は省略する。

一側プレート７０及び他側プレート７１は、例えばアルミニウム合金製の板材を成形してなるものである。一側プレート７０の周縁部には、全周に亘って一側接合板部７０ａが上下方向に延びるように設けられている。他側プレート７１の周縁部には、一側接合板部７０ａに接合される他側接合板部７１ａが全周に亘って上下方向に延びるように設けられている。一側接合板部７０ａと他側接合板部７１ａとは例えばろう付けによって接合することができる。

一側プレート７０における一側接合板部７０ａよりも内側部分は、上記積層方向一側へ膨出するように形成された一側膨出部７０ｂとされている。一側膨出部７０ｂの膨出方向先端面が冷媒管５の外面にろう付けによって接合されるようになっている。また、他側プレート７１における他側接合板部７１ａよりも内側部分は、上記積層方向他側へ膨出するように形成された他側膨出部７１ｂとされている。他側膨出部７１ｂの膨出方向先端面が冷媒管５の外面にろう付けによって接合されるようになっている。

蓄冷材収容空間Ｓは、一側膨出部７０ｂの内面と他側膨出部７１ｂの内面との間に形成される。また、一側膨出部７０ｂには、蓄冷材容器７の内方、即ち上記積層方向他側へ向けて窪む複数の一側凹部７０ｃが形成されている。複数の一側凹部７０ｃは、外部空気の流れ方向に互いに間隔をあけて配置され、また、上下方向にも互いに間隔をあけて配置されている。また、他側膨出部７１ｂには、蓄冷材容器７の内方、即ち上記積層方向一側へ向けて窪む複数の他側凹部７１ｃが形成されている。他側凹部７１ｃも外部空気の流れ方向に互いに間隔をあけて配置されるとともに、上下方向にも互いに間隔をあけて配置されている。

この実施形態では、一側凹部７０ｃ及び他側凹部７１ｃは、互いに対向する部分に形成されている。従って、蓄冷材容器７の水平断面において一側凹部７０ｃ及び他側凹部７１ｃが形成された部分の上記積層方向の寸法は短くなっている。一側凹部７０ｃ及び他側凹部７１ｃは、ディンプル形状であってもよいし、上下方向や外部空気の流れ方向に延びる溝状であってもよく、ディンプル形状と溝状とを組み合わせてもよい。

図２に示すように、コア２は、複数の熱交換ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３、…からなり、これら熱交換ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３、…は外部空気の通過方向と交差する方向に並ぶように配置されてろう付けによって接合され、一体化されている。熱交換ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３、…は全て同じものであるため、以下、熱交換ユニットＵ１の構成について説明する。

熱交換ユニットＵ１は、４つの冷媒管５と、１つのフィン６と、１つの蓄冷材容器７とで構成されている。すなわち、フィン６は、熱交換ユニットＵ１の上記積層方向他側に配置されている。そのフィン６の上記積層方向一側には、２つの冷媒管５が外部空気の流れ方向に並ぶように配置されている。これら２つの冷媒管５の他側壁部５ｂがフィン６に接合されている。これら冷媒管５の上記積層方向一側には、蓄冷材容器７が配置されている。この蓄冷材容器７の他側膨出部７１ｂの膨出方向先端面が冷媒管５の一側壁部５ａに接合されている。この蓄冷材容器７の上記積層方向一側には、２つの冷媒管５が外部空気の流れ方向に並ぶように配置されている。これら２つの冷媒管５の他側壁部５ｂが蓄冷材容器７の一側膨出部７０ｂの膨出方向先端面に接合されている。つまり、熱交換ユニットＵ１は、外部空気の通過方向と交差する方向に順に、フィン６、冷媒管５、蓄冷材容器７、冷媒管５が積層されてなるものである。

尚、この実施形態では、冷媒管５が外部空気の流れ方向に２つ設けられている場合について説明しているが、冷媒管５は外部空気の流れ方向に１つだけ設けられていてもよく、また、３つ以上設けられていてもよい。

図１に示す上側ヘッダタンク３は、該ヘッダタンク３の下側部分を構成するヘッダプレート３ａと、該ヘッダタンク３の上側部分を構成するタンクプレート３ｂと、両端部にそれぞれ設けられるキャップ部材３ｃとを有している。ヘッダプレート３ａには冷媒管５の上端部が挿入される挿入孔（図示せず）が形成されており、挿入孔に挿入された冷媒管５の上端部は上側ヘッダタンク３の内部に連通している。ヘッダプレート３ａとタンクプレート３ｂとで上記積層方向に延びる筒体が構成され、この筒体の両端部がキャップ部材３ｃで閉塞されている。積層方向他側に位置するキャップ部材３ｃには、上側ヘッダタンク３に連通する冷媒給排管Ｐが取り付けられている。冷媒給排管Ｐにより上側ヘッダタンク３に冷媒が供給され、また、上側ヘッダタンク３から冷媒が排出されるようになっている。尚、図１に示す冷媒給排管Ｐは冷媒供給用のものであり、その向こう側に冷媒排出用の管が設けられている。

下側ヘッダタンク４もヘッダプレート４ａとタンクプレート４ｂとキャップ部材４ｃとを有している。ヘッダプレート４ａには冷媒管５の下端部が挿入される挿入孔（図示せず）が形成されており、挿入孔に挿入された冷媒管５の下端部は下側ヘッダタンク４の内部に連通している。

上側ヘッダタンク３及び下側ヘッダタンク４の内部構造によって冷媒管５を複数のパスに分けることができ、この内部構造については従来から周知のものであることから詳細な説明は省略するが、例えば、仕切板や連通孔等を組み合わせることで冷媒管５を複数のパスに分けることができる。この実施形態では、上側ヘッダタンク３における外部空気の流れ方向上流側に流入した冷媒を、外部空気の流れ方向上流側の冷媒管５に流入させて下方へ流通させて下側ヘッダタンク４まで流し、その後、外部空気の流れ方向下流側の冷媒管５に流入させて上方へ流通させて上側ヘッダタンク３まで流し、外部に排出するようにしている。尚、冷媒の流れはこれに限られるものではない。

次に、フィン６、冷媒管５、蓄冷材容器７の寸法について説明する。図４に示すように、蓄冷材容器７の上記積層方向の寸法を「Ａ」とする。Ａは、蓄冷材容器７の上記積層方向一側の外面と他側の外面との離間寸法である。フィン６の上記積層方向の寸法を「Ｂ」とする。Ｂは、フィン６の上記積層方向一側の面と他側の面との離間寸法である。冷媒管５の上記積層方向の寸法を「Ｃ」とする。Ｃは、冷媒管５の上記積層方向一側の外面と他側の外面との離間寸法である。

ＡはＢよりも短く設定されている。具体的には、Ａ／Ｂが０．４５以上０．７５以下の範囲に設定されており、より好ましくは、Ａ／Ｂが０．４５以上０．６５以下である。また、ＢはＣよりも長く設定されている。具体的には、Ｂ／Ｃが２．０以上４．５以下の範囲に設定されており、より好ましくは、Ｂ／Ｃが２．５以上４．０以下である。ＣはＡよりも短く設定されている。

また、Ｃは例えば１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲にするのが好ましく、より好ましくは、２．２５ｍｍ以下である。また、Ａは、２．５ｍｍ以上４．５ｍｍ以下の範囲にするのが好ましく、より好ましくは、４．０ｍｍ以下である。

次に、上記のように構成された蓄冷エバポレータ１によって外部空気を冷却する場合について説明する。エンジンの運転中には冷凍サイクル装置の圧縮機が作動しているので、蓄冷エバポレータ１には冷媒が流入して冷媒管５を流通する。冷媒管５を流通する冷媒は、主にフィン６を介して外部空気と熱交換して外部空気を冷却する。また、冷媒の冷熱は、蓄冷材容器７に収容されている蓄冷材に伝達して蓄冷材に冷熱が蓄えられる。このとき、蓄冷材容器７には一側凹部７０ｃ及び他側凹部７１ｃが形成されているので、冷媒の冷熱を蓄冷材に伝達するための伝熱面積が十分に広く確保されている。よって、冷媒の冷熱が効率よく蓄冷材に伝達する。

一方、エンジンのアイドリングが停止すると圧縮機も停止するので、蓄冷エバポレータ１には冷媒が流入しなくなる。この状態で冷房を行う必要がある場合には、蓄冷エバポレータ１に外部空気が送風され、この外部空気は蓄冷材の冷熱によって冷却される。

コア２を構成しているフィン６、冷媒管５及び蓄冷材容器７が、フィン６、冷媒管５、蓄冷材容器７、冷媒管５、フィン６、冷媒管５、蓄冷材容器７、…の順に積層されるので、蓄冷材容器７と蓄冷材容器７の間にフィン６が２つ以上介在することはなく、蓄冷材容器７、７同士の間隔が広くなり過ぎない。これにより、圧縮機が停止して蓄冷材から冷熱が放出されている時の冷房性能を高めることができる。

また、蓄冷材容器７の積層方向の寸法がフィン６の積層方向の寸法よりも短いので、蓄冷材容器７を設けたことによる通気抵抗の悪化が軽減される。また、蓄冷材容器７の積層方向の寸法が短いので、コア２の積層方向の寸法を長くすることなく、冷媒管５の数を増やすことが可能になり、冷房性能が向上する。さらに、蓄冷材容器７の積層方向の寸法が短いので、同様に蓄冷材容器７の数も増やすことが可能になり、蓄冷性能も向上する。

次に、上記蓄冷エバポレータ１の冷房性能について図５、図６に基づいて説明する。図５は、ＡとＢの比（Ａ／Ｂ）と冷房性能との関係を示しており、横軸がＡ／Ｂを表し、縦軸が冷房性能を表している。図６は、ＢとＣの比（Ｂ／Ｃ）と冷房性能との関係を示しており、横軸がＢ／Ｃを表し、縦軸が冷房性能を表している。

図５及び図６における冷房性能は、コンピュータソフトウェアによってシミュレーションした結果である。シミュレーションに用いたモデルは、上記実施形態で説明した図１に示す構造の蓄冷エバポレータ１である。コア２のサイズは、有効高さＨを１８０ｍｍとし、有効幅Ｗを２３２ｍｍとし、有効厚さＤ（図２に示す）を３５ｍｍとした。有効高さＨとは、上側ヘッダタンク３の下面から下側ヘッダタンク４の上面までの距離である。有効幅Ｗとは、左右のエンドプレート８、８間距離である。有効厚さＤとは、コア２の外部空気の流れ方向の寸法である。シミュレーション時の風量は４５０ｍ^３／時である。尚、有効高さＨ、有効幅Ｗ、有効厚さＤ、風量を、一般の自動車用空調装置に適用できる範囲で変更しても同様なシミュレーション結果が得られる。

図５では、冷媒管５の上記積層方向の寸法Ｃが、１．２５ｍｍ、１．５ｍｍ、１．７５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．２５ｍｍ、２．５ｍｍ、２．７５ｍｍである蓄冷エバポレータ１を想定し、各々についてＡ／Ｂを変化させた結果を示している。フィン６のピッチ（フィン間の距離）はコア２の通気抵抗が一定となるように調整した。

図５に示すシミュレーション結果より、Ａ／Ｂが０．４５未満になると冷房性能が低下し、また、Ａ／Ｂが０．７５を超えると冷房性能が低下することが分かる。従って、Ａ／Ｂが上記範囲内にあることで、冷房性能の低下が抑制される。また、Ａ／Ｂが０．６５以下の場合には冷房性能がより一層高まる。また、Ｃが１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲で冷房性能が高まり、Ｃが２．２５ｍｍ以下の場合に冷房性能がより一層高まる。

図６では、蓄冷材容器７の上記積層方向の寸法Ａが、２．２５ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．０ｍｍ、４．５ｍｍ、５．０ｍｍである蓄冷エバポレータ１を想定し、各々についてＢ／Ｃを変化させた結果を示している。フィン６のピッチ（フィン間の距離）はコア２の通気抵抗が一定となるように調整した。

図６に示すシミュレーション結果より、Ｂ／Ｃが２．０未満になると冷房性能が低下し、また、Ｂ／Ｃが４．５を超えると冷房性能が低下することが分かる。従って、Ｂ／Ｃが上記範囲内にあることで、冷房性能の低下が抑制される。また、Ｂ／Ｃが２．５以上４．０以下の場合には冷房性能がより一層高まる。また、Ａが２．５ｍｍ以上４．５ｍｍ以下の範囲で冷房性能が高まり、Ａが４．０ｍｍ以下の場合に冷房性能がより一層高まる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る蓄冷エバポレータは、例えばアイドリングストップ機能を備えた車両用空調装置に適用することができる。

１ 蓄冷エバポレータ
２ コア
５ 冷媒管
６ フィン
７ 蓄冷材容器
７０ｃ、７１ｃ 凹部
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、… 熱交換ユニット

Claims (10)

1. 冷媒が流通する複数の冷媒管と、外部空気が通過する複数のフィンと、蓄冷材が収容された複数の蓄冷材容器とが積層されたコアを備えた蓄冷エバポレータにおいて、
   外部空気の通過方向と交差する方向に順に、上記フィン、上記冷媒管、上記蓄冷材容器、上記冷媒管が積層された熱交換ユニットを複数有し、
   上記熱交換ユニットは、外部空気の通過方向と交差する方向に並ぶように配置されており、
   上記蓄冷材容器の積層方向の寸法が上記フィンの積層方向の寸法よりも短く設定されていることを特徴とする蓄冷エバポレータ。
2. 請求項１に記載の蓄冷エバポレータにおいて、
   上記蓄冷材容器の積層方向の寸法をＡとし、上記フィンの積層方向の寸法をＢとしたとき、Ａ／Ｂが０．４５以上０．７５以下の範囲であることを特徴とする蓄冷エバポレータ。
3. 請求項２に記載の蓄冷エバポレータにおいて、
   上記Ａ／Ｂが０．６５以下であることを特徴とする蓄冷エバポレータ。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄冷エバポレータにおいて、
   上記冷媒管の積層方向の寸法をＣとしたとき、Ｃが１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする蓄冷エバポレータ。
5. 請求項４に記載の蓄冷エバポレータにおいて、
   上記Ｃが２．２５ｍｍ以下であることを特徴とする蓄冷エバポレータ。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄冷エバポレータにおいて、
   上記フィンの積層方向の寸法をＢとし、上記冷媒管の積層方向の寸法をＣとしたとき、Ｂ／Ｃが２．０以上４．５以下の範囲であることを特徴とする蓄冷エバポレータ。
7. 請求項６に記載の蓄冷エバポレータにおいて、
   上記Ｂ／Ｃが２．５以上４．０以下の範囲であることを特徴とする蓄冷エバポレータ。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄冷エバポレータにおいて、
   上記蓄冷材容器の積層方向の寸法をＡとしたとき、Ａが２．５ｍｍ以上４．５ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする蓄冷エバポレータ。
9. 請求項８に記載の蓄冷エバポレータにおいて、
   上記Ａが４．０ｍｍ以下であることを特徴とする蓄冷エバポレータ。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄冷エバポレータにおいて、
    上記蓄冷材容器には、該蓄冷材容器の内方へ向けて窪む凹部が形成されていることを特徴とする蓄冷エバポレータ。

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