JP2018169147A - 蓄冷熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄冷ケースに蓄えた冷熱の放冷時に、空気への放熱を有効に行うことができる蓄冷熱交換器を提供する。【解決手段】蒸発器としての蓄冷熱交換器１は、冷媒チューブ２と、蓄冷材が収容された蓄冷ケース４とを有し、蓄冷ケースの両面に冷媒チューブが当接し、一方の冷媒チューブ２Ａ内には遮蔽部２６を設け、冷媒を流さない。蓄冷ケースに蓄熱された冷熱は、冷媒チューブの温度上昇時（冷媒が流れない時期）に両側の冷媒チューブに放冷されるが、冷媒への放冷が一方の冷媒チューブで少なく、若しくは無くなるため、蓄冷材へ蓄えた冷熱が空気の冷却に有効に使われる。【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒チューブとともに蓄冷ケースを備えた蓄冷熱交換器に関する。

この種の蓄冷熱交換器としては、特許文献１に開示されたものがある。この蓄冷熱交換器は、間隔を置いて平行配置された複数の冷媒チューブと、隣り合う冷媒チューブの間の隙間に配置された複数のアウターフィンと、隣り合う冷媒チューブの間の隙間で、アウターフィンが介在されない隙間に配置された複数の蓄冷ケースとを備えている。

この蓄冷熱交換器は、冷媒チューブ内を流れる冷媒と冷媒チューブの外を流れる空気とが熱交換し、空気を冷却する。アウターフィンは、冷媒と空気との間の熱交換を促進する。蓄冷ケースは、冷媒チューブより伝達される冷媒の冷熱を蓄熱する。蓄熱された冷熱は、冷媒チューブの温度上昇時（冷媒が流れない時期）に冷媒チューブに放冷される。これにより、蓄冷熱交換器は、車両空調に使用された場合にあって、冷媒チューブ内を冷媒が流れない時（例えば、車両のアイドルストップ時）でも空気を冷やし、冷えた空気を車室内に供給できる。

特許第５４４４７８２号公報

しかしながら、前記従来の蓄冷熱交換器では、蓄冷ケースの両側が冷媒チューブに当接しているため、放冷時には両側の冷媒チューブ内の冷媒にも放冷することになる。蓄冷材へ蓄えた冷熱が空気の冷却に有効に使われないという問題があった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、蓄冷ケースに蓄えた冷熱の放冷時に、空気への放熱を有効に行うことができる蓄冷熱交換器を提供することを目的とする。

本発明は、周囲を流れる空気との間で熱交換する冷媒が流れる冷媒チューブと、冷熱を蓄積する蓄冷材が収容された蓄冷ケースとを有し、前記蓄冷ケースの両面に前記冷媒チューブが当接し、一方の前記冷媒チューブ内を流れる冷媒量が、他方の前記冷媒チューブ内を流れる冷媒量よりも制限されたことを特徴とする蓄冷熱交換器である。

本発明によれば、蓄冷ケースに蓄熱された冷熱は、冷媒チューブの温度上昇時（冷媒が流れない時期）に両側の冷媒チューブに放冷されるが、冷媒への放冷が一方の冷媒チューブ側で少なく、若しくは、無くなるため、蓄冷材へ蓄えた冷熱が空気の冷却に有効に使われる。

本発明の第１実施形態を示し、蓄冷熱交換器の一部分解された斜視図である。 本発明の第１実施形態を示し、蓄冷熱交換器の冷媒パスを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、一方の冷媒チューブの分解斜視図である。 本発明の第２実施形態を示し、一方の冷媒チューブの分解斜視図である。 本発明の第３実施形態を示し、一方の冷媒チューブの分解斜視図である。 本発明の第４実施形態を示し、一方の冷媒チューブの要部の斜視図である。 本発明の第４実施形態を示し、図７のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第４実施形態を示し、積層方向の支持構造を示す断面図である。 本発明の第４実施形態の変形例を示し、一方の冷媒チューブの要部の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４は本発明の第１実施形態を示す。蒸発器としての蓄冷熱交換器１は、図示しないコンプレッサ、凝縮器、膨張弁等と共に冷凍サイクルを構成している。冷凍サイクルは、車両の空気調和装置に適用されている。コンプレッサは、エンジンの回転力によって駆動し、エンジンが停止すると停止する。つまり、アイドルストップ時には、コンプレッサが停止し、蓄冷熱交換器１への冷媒流れも停止する。蓄冷熱交換器１は、空調ユニット（図示せず）の送風路内に配置されている。送風路に供給された空気は、蓄冷熱交換器１等を通って車室内に吹き出される。以下、蓄冷熱交換器１の構成を説明する。

図１に示すように、蓄冷熱交換器１は、間隔を置いて平行配置された複数の冷媒チューブ２，２Ａと、隣り合う冷媒チューブ２，２Ａの間の隙間に配置された複数のアウターフィン３と、隣り合う冷媒チューブ２，２Ａの間の隙間で、アウターフィン３が介在されない隙間に配置された複数の蓄冷ケース４とを備えている。蓄冷熱交換器１は、冷媒チューブ２内を冷媒が上下方向に流れる向きに設置されている（図２に示す向きに設置）。各部品同士は、互いに接触している箇所でロー付け接合されている。

冷媒チューブ２は、アルミニューム材より形成されている。冷媒チューブ２は、２枚の伝熱プレート２１を重ね合わせて形成されている。冷媒チューブ２は、両端部にそれぞれ２つの連通孔２２を有する。尚、一部の冷媒チューブ２は、連通孔２２を有さず、端部が閉塞されたものも含まれる。冷媒流れを下記するように複数パスとするためである。

冷媒チューブ２は、両端部の２つの連通孔２２間を連通する２つの冷媒通路２３を内部に有する。２つの冷媒通路２３は、各伝熱プレート２１の外壁の窪み壁部２４で仕切ることによって完全に分割されている。各冷媒通路２３は、空気流れの直交方向に沿って延びている。各冷媒通路２３には、伝熱部材であるインナーフィン２５が配置されている。

冷媒チューブ２の積層群は、図２に示すように、空気流れの上流側（冷媒通路群）が第１熱交換部１１とされ、空気流れの下流側（冷媒通路群）が第２熱交換部１２とされている。第１熱交換部１１の出口と第２熱交換部１２の入口は、例えば連通管１３をよって連通されている。外部から流入した冷媒は、図２にて矢印のごとく冷媒チューブ２の積層体内をジグザグに流れ、第２熱交換部１２（例えば３パス）を流れた後に第１熱交換部１１（例えば３パス）を流れて外部に流出する。尚、図２で符号１４は、冷媒チューブ２に連通孔２２が形成されていない位置を示している。

蓄冷ケース４の一方側の冷媒チューブ２Ａは、それ以外の冷媒チューブ２と構成が異なる。下記に詳述する。

アウターフィン３は、アルミニューム材より形成されている。アウターフィン３は、空気流れの方向から見て、波形状である。アウターフィン３が配置された隣り合う冷媒チューブ２の間を通る空気は、アウターフィン３と冷媒チューブ２によって形成された隙間を通る。

蓄冷ケース４は、積層された冷媒チューブ２の数に較べて少なく（この実施形態では冷媒チューブ２，２Ａの５、６本に１本の割合）、等間隔に配置されている。蓄冷ケース４は、アルミニューム材より形成されている。蓄冷ケース４は、内部に蓄冷材（図示せず）が充填されている。蓄冷ケース４は、２枚のケースプレート４１を重ね合わせて形成されている。蓄冷ケース４は、両側の冷媒チューブ２，２Ａに当接されている。従って、蓄冷ケース４と冷媒チューブ２，２Ａの間には空気が通過しない。蓄冷ケース４は、その側面のほぼ全域で冷媒チューブ２，２Ａに面接触されている。双方の熱伝導効率を可能な限り高めるためである。

蓄冷ケース４の一方の冷媒チューブ２Ａは、図４に詳しく示すように、冷媒通路２３内に冷媒を完全に流さない遮蔽部２６を有する。遮蔽部２６は、一方の冷媒チューブ２Ａの冷媒通路２３の上端位置に配置されている。遮蔽部２６は、各伝熱プレート２１をプレス成形することで形成されている。双方の伝熱プレート２１の遮蔽部２６は、その頂点箇所同士がロー付け接合されている。遮蔽部２６は、縦壁部２６ａとこの縦壁部２６ａの両端から左右斜め方向にそれぞれ延びる２箇所の横壁部２６ｂ，２６ｃとを有する。遮蔽部２６は、２箇所の横壁部２６ｂ，２６ｃによって冷媒通路２３を２重に仕切っている。これにより、一方の横壁部２６ｂ（又は２６ｃ）にロー付け不良が発生しても冷媒通路２３に冷媒が流れるのを阻止できる。

尚、蓄冷ケース４の他方の冷媒チューブ２は、冷媒通路２３内に遮蔽部２６を有しておらず、冷媒が流れる。

このように構成された蓄冷熱交換器１は、冷媒チューブ２内を流れる冷媒と冷媒チューブ２の外を流れる空気とが熱交換し、空気を冷却する。アウターフィン３は、冷媒と空気との間の熱交換を促進する。蓄冷ケース４は、冷媒チューブ２より伝達される冷媒の冷熱を蓄熱する。蓄熱された冷熱は、冷媒チューブ２の温度上昇時（冷媒が流れない時期）に冷媒チューブ２に放熱される。これにより、蓄冷熱交換器１は、車両空調に使用された場合にあって、冷媒チューブ２内を冷媒が流れない時（例えば、車両のアイドルストップ時）でも空気を冷やし、冷えた空気を車室内に供給できる。

以上説明したように、蓄冷熱交換器１は、蓄冷ケース４の両面に冷媒チューブ２が当接し、一方の冷媒チューブ２Ａ内を冷媒が全く流さないよう形成されている。従って、蓄熱された冷熱は、冷媒チューブ２，２Ａの温度上昇時（冷媒が流れない時期）に冷媒チューブ２，２Ａに放冷されるが、冷媒への放冷が一方の冷媒チューブ２Ａには行われず、冷媒への放冷が他方の冷媒チューブ２のものに限られ、蓄冷材へ蓄えた冷熱が空気の冷却に有効に使われる。

遮蔽部２６は、一方の冷媒チューブ２Ａの上端位置に配置されている。従って、冷媒チューブ２Ａの上方の連通路２２より冷媒が冷媒通路２３に入り込むことを防止できる。これによっても、蓄熱された冷熱の冷媒への放冷防止に寄与する。

一方の冷媒チューブ２は、内部の冷媒通路２３内にインナーフィン２５を有する。蓄冷ケース４に蓄冷された冷熱がインナーフィン２５を介しても空気側に伝熱されるため、空気の冷却に寄与する。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態を示す。第２実施形態の蓄冷熱交換器は、前記第１実施形態のものと比較して、蓄冷ケース４の一方の冷媒チューブ２Ｂの構成のみが相違する。

つまり、遮蔽部２６は、一方の冷媒チューブ２Ｂの冷媒通路２３の上端位置と下端位置の両側に配置されている。各遮蔽部２６の構成は、前記第１実施形態のものと同様であるため、図面の同一構成箇所に同一符号を付して説明を省略する。

この第２実施形態でも、蓄熱された冷熱は、冷媒チューブ２，２Ｂの温度上昇時（冷媒が流れない時期）に冷媒チューブ２，２Ｂに放冷されるが、冷媒への放冷が他方の冷媒チューブ２のものに限られ、蓄冷材へ蓄えた冷熱が空気の冷却に有効に使われる。

遮蔽部２６は、一方の冷媒チューブ２Ｂの上端位置と下端位置に配置されている。従って、いずれか一方の遮蔽部２６に漏洩箇所が発生しても冷媒が冷媒チューブ２内を流れるのを防止できる。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態を示す。第３実施形態の蓄冷熱交換器は、前記第２実施形態のものと比較して、蓄冷ケース４の一方の冷媒チューブ２Ｃの構成のみが相違する。

つまり、一方の冷媒チューブ２Ｃは、上端位置と下端位置に遮蔽部２６が配置されているが、２つの遮蔽部２６の間の冷媒チューブ２の箇所に切欠き部２７が形成されている。この切欠き部２７によって一方の冷媒通路２３が大気に解放されている。

この第３実施形態でも、蓄熱された冷熱は、冷媒チューブ２，２Ｃの温度上昇時（冷媒が流れない時期）に冷媒チューブ２，２Ｃに放冷されるが、冷媒への放冷が他方の冷媒チューブ２のものに限られ、蓄冷材へ蓄えた冷熱が空気の冷却に有効に使われる。

一方の冷媒チューブ２Ｃは、２つの遮蔽部２６の間の一方の冷媒通路２３が大気に解放されている。従って、一方の冷媒チューブ２Ｃの１つの冷媒通路２３に対して冷媒への放冷を確実に阻止できると共に蓄冷された冷熱が一方の冷媒チューブ２Ｃ内の大気を冷却、つまり、空気の冷却に用いられる。又、蓄冷熱交換器１をロー付けした後に、冷媒チューブ２、２Ｃ内に冷媒を注入するが、その際に遮蔽部２６のロー付けが不十分であれば冷媒漏れが発生し、不良品を容易に見つけることができる。

（第４実施形態）
図７〜図１０は、第４実施形態を示す。第４実施形態の蓄冷熱交換器は、前記第１実施形態に係る蓄冷熱交換器と比較して、伝熱部材であるインナーフィン２５に代えて、積層方向に突出した複数のディンプル部２５０を有する伝熱部を設けた点である。

即ち、前記第１実施形態に係る蓄冷熱交換器では、一方の冷媒チューブ２は、内部の冷媒通路２３内にインナーフィン２５を有していたが、第４実施形態に係る蓄冷熱交換器では、これに代えて図７に示すように、伝熱プレート２１Ａの底部の表面に積層方向に突出した複数のディンプル部２５０を形成している。

より具体的には、図７および図８に示す例では、伝熱プレート２１Ａの縁部側の壁部２６１ａと窪み壁部２６２ａとの間および縁部側の壁部２６１ｂと窪み壁部２６２ｂとの間には、長手方向に沿って各１列、窪み壁部２６２ａ、２６２ｂ間には、長手方向に沿って２列に亘ってディンプル部２５０が等間隔で形成されている。

なお、各ディンプル部２５０は、連通孔２２等を形成する際に、プレス加工により同時に成形することができる。

また、各ディンプル部２５０の高さは、各ディンプル部２５０の端部（図７では上端部）２５０ａが、対向する部材（例えば、他方の冷媒チューブのディンプル部）と接触する高さとされている。

これにより、蓄冷ケース４に蓄冷された冷熱がディンプル部２５０を介しても空気側に伝熱されるため、空気の冷却に寄与することができる。

また、図９に示すように、ディンプル部２５０Ａ、２５０Ｂの積層方向に延びる柱部２５０ｂの位置は、蓄冷ケース４１の積層方向に延びる柱部４１ｂの位置と対向するように配置するとよい。これにより、積層方向の剛性を高めることができる。

また、図７に示すように、遮蔽部としての壁部２６０が、冷媒チューブ２１Ａの端部に形成される連通孔２２の近傍位置に形成されている。これにより、冷媒が連通孔２２から冷媒通路２３内に流れないように堰き止めることができる。

また、図１０に示す変形例では、伝熱プレート２１Ｂの縁部側の壁部２６１ａと窪み壁部２６２との間および窪み壁部２６２と縁部側の壁部２６１ｂとの間には、長手方向に沿って各２列に亘ってディンプル部２５０が等間隔で形成されている。

また、伝熱プレート２１Ｂの縁部側の壁部２６１ａと窪み壁部２６２との間および窪み壁部２６２と縁部側の壁部２６１ｂとの間であって、２つの連通孔２２の近傍位置には、遮蔽部としての壁部２６０ａが形成されている。

このように、第４実施形態の蓄冷熱交換器によれば、伝熱部材であるインナーフィン２５を用いないので、部品点数を減らしてコストを低廉化することができる。

また、壁部２６０、２６０ａにより冷媒通路２３に冷媒が流れるのを阻止して、冷媒による不具合の発生を未然に防止することができる。

（変形例）
前記各実施形態では、一方の冷媒チューブ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、冷媒の流通を完全に遮蔽（冷媒チューブ２Ｃは、一方の冷媒通路２３のみ遮蔽）するよう構成されているが、一方の冷媒チューブ２を流れる冷媒量が、他方の冷媒チューブ２内を流れる冷媒量よりも少なくするよう構成しても良い。

つまり、本発明は、一方の冷媒チューブ２Ａ，２Ｂを流れる冷媒量が、他方の冷媒チューブ２内を流れる冷媒量よりも制限するよう構成すれば良く、従来例に較べて、蓄冷材へ蓄えた冷熱が空気の冷却に有効に使われる。

前記各実施形態では、蓄冷熱交換器１は、その構成部品である冷媒チューブ２が両端部の連通孔２２とその間を連通する冷媒通路２３とを内部に有する構造である。しかし、冷媒通路を有する冷媒チューブと、冷媒チューブとは別体で、連通路を形成するタンク部材とを有する構造の蓄冷熱交換器にも本発明は適用できる。

前記各実施形態では、蓄冷熱交換器１は、第１熱交換部１１と第２熱交換部１２から構成したが、３つ以上の熱交換部より構成したものであっても良い。又、１つの熱交換部より構成したものであっても本発明は適用できる。

１…蓄冷熱交換器
２…他方の冷媒チューブ、冷媒チューブ
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…一方の冷媒チューブ
４…蓄冷ケース
２１、２１Ａ、２１Ｂ…伝熱プレート
２３…冷媒通路
２５…インナーフィン（伝熱部材）
２６…遮蔽部
４１…ケースプレート
４１ｂ…柱部
２５０、２５０Ａ、２５０Ｂ…ディンプル部
２５０ａ…端部
２５０ｂ…柱部
２６０…壁部
２６２ａ…窪み壁部

Claims (10)

1. 周囲を流れる空気との間で熱交換する冷媒が流れる冷媒チューブと、
   冷熱を蓄積する蓄冷材が収容された蓄冷ケースと、を有し、
   前記蓄冷ケースの両面に前記冷媒チューブが当接し、一方の前記冷媒チューブ内を流れる冷媒量が、他方の前記冷媒チューブ内を流れる冷媒量よりも制限されたことを特徴とする蓄冷熱交換器。
2. 請求項１記載の蓄冷熱交換器であって、
   一方の前記冷媒チューブは、冷媒を全く流さない遮蔽部を有することを特徴とする蓄冷熱交換器。
3. 請求項２記載の蓄冷熱交換器であって、
   前記冷媒チューブは、冷媒が上下方向に流れる向きに設置され、
   前記遮蔽部は、一方の前記冷媒チューブの冷媒通路の上端位置に配置されたことを特徴とする蓄冷熱交換器。
4. 請求項２記載の蓄冷熱交換器であって、
   前記冷媒チューブは、冷媒が上下方向に流れる向きに設置され、
   前記遮蔽部は、一方の前記冷媒チューブの冷媒通路の上端位置と下端位置に配置されたことを特徴とする蓄冷熱交換器。
5. 請求項４記載の蓄冷熱交換器であって、
   一方の前記冷媒チューブは、２つの前記遮蔽部の間の冷媒通路が大気に解放されていることを特徴とする蓄冷熱交換器。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の蓄冷熱交換器であって、
   一方の前記冷媒チューブは、内部に伝熱部材を有することを特徴とする蓄冷熱交換器。
7. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の蓄冷熱交換器であって、
   一方の前記冷媒チューブは、内部に伝熱部を有し、
   該伝熱部は、積層方向に突出した複数のディンプル部を有することを特徴とする蓄冷熱交換器。
8. 前記各ディンプル部の高さは、当該各ディンプル部の端部が、対向する部材と接触する高さとされたことを特徴とする請求項７に記載の蓄冷熱交換器。
9. 前記ディンプル部の積層方向に延びる柱部の位置は、前記蓄冷ケースの積層方向に延びる柱部の位置と対向するように配置されたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の蓄冷熱交換器。
10. 前記冷媒チューブは、両端部に連通孔を有し、
    前記遮蔽部は、前記連通孔の近傍に形成される壁部で構成されることを特徴とする請求項２から請求項９のいずれか１項に記載の蓄冷熱交換器。

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