JP2019099137A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄冷材容器に中央凸部を形成した構成としながらも、排水性能の高い熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１０は、内部を冷媒が通るチューブ１００と、チューブ１００と隣り合うように配置されたフィン２００と、内部に蓄冷材ＨＭを収容する蓄冷材容器３００と、を備える。チューブ１００は、空気が通過する方向に沿って並ぶように配置された第１チューブ１１０と第２チューブ１２０とを有している。蓄冷材容器３００には、チューブ１００に向けて突出する複数のリブ３３０と、第１チューブ１１０と第２チューブ１２０との間となる部分に向けて突出する中央凸部３２０と、が形成されている。中央凸部３２０と第１チューブ１１０との間、中央凸部３２０と第２チューブ１２０との間、及び、中央凸部３２０とフィン２００との間には、いずれも隙間が形成されている。【選択図】図２

Description

本開示は、冷媒との熱交換によって空気を冷却する熱交換器に関する。

冷媒との熱交換によって空気を冷却する熱交換器としては、例えば、冷凍サイクルの一部として用いられる蒸発器が挙げられる。蒸発器では、チューブの内側において蒸発し温度を低下させる冷媒と、チューブの外側を通過する空気との間で熱交換が行われることにより、当該空気が冷却される。

近年では、蓄冷材容器を備えた構成の熱交換器が提案されており、既に実用化されている（例えば、下記特許文献１を参照）。蓄冷材容器は、内部にパラフィン等の蓄冷材が収容された容器であって、熱交換器のうち冷媒が通るチューブに接した状態で配置されるものである。蓄冷材容器を備えた熱交換器では、冷媒の循環が停止した後においても、チューブ等の温度がしばらくの間は低温に保たれる。このため、このような熱交換器が車両用空調装置に搭載された場合には、アイドルストップの状態においても低温の空気を車室内に吹き出し続けることが可能となる。

下記特許文献１に記載されているように、蓄冷材容器の表面には複数のリブ（凸部）が形成されており、それぞれのリブの先端がチューブの表面に接合されている。その結果、蓄冷材容器とチューブとの間（つまりリブの周囲）には隙間空間が形成されている。蓄冷材容器の表面で生じた結露水は、この隙間空間を通って外部へと排出される。

また、下記特許文献１に記載された熱交換器では、空気の通過する方向に沿って２つのチューブが並ぶように配置されている。これら２つのチューブのそれぞれと隣り合う位置に配置された蓄冷材容器には、上記２つのチューブの間となる部分に入り込むような中央凸部（遮断部）が更に形成されている。このような中央凸部が形成された構成においては、蓄冷材容器の容積が大きくなるので、蓄冷性能を更に高めることが可能となる。

特許第５９２００８７号公報

上記特許文献１に記載された熱交換器では、中央凸部の側面が２つのチューブのそれぞれに当接した状態となっている。また、中央凸部の先端は、チューブを挟んで反対側となる位置に設けられたフィンに当接した状態となっている。

このような構成においては、蓄冷材容器の近傍における空気の流れが、中央凸部によって妨げられてしまう。その結果、蓄冷材容器の表面で生じた結露水は、熱交換器を通過する空気の流れによっては排出されにくくなっていると考えられる。つまり、中央凸部を設けたことにより、熱交換器の排水性能が低下してしまう可能性がある。

本開示は、蓄冷材容器に中央凸部を形成した構成としながらも、排水性能の高い熱交換器を提供することを目的とする。

本開示に係る熱交換器は、冷媒との熱交換によって空気を冷却する熱交換器（１０）であって、内部を冷媒が通るチューブ（１００）と、チューブと隣り合うように配置されたフィン（２００）と、フィンとは反対側となる位置において、チューブと隣り合うように配置された容器であって、内部に蓄冷材を収容する蓄冷材容器（３００）と、を備える。チューブは、空気が通過する方向に沿って並ぶように配置された第１チューブ（１１０）と第２チューブ（１２０）とを有している。蓄冷材容器には、チューブに向けて突出する複数のリブ（３３０）と、第１チューブと第２チューブとの間となる部分に向けて突出する中央凸部（３２０）と、が形成されている。中央凸部と第１チューブとの間、中央凸部と第２チューブとの間、及び、中央凸部とフィンとの間には、いずれも隙間が形成されている。

このような構成の熱交換器では、中央凸部と第１チューブとの間、中央凸部と第２チューブとの間、及び、中央凸部とフィンとの間の、いずれにも隙間が形成された状態となるように、蓄冷材容器の中央凸部が形成されている。熱交換器を通過する空気は、上記それぞれの隙間を通って蓄冷材容器の近傍を流れることができる。その結果、蓄冷材容器の表面で生じた結露水は、上記のような空気の流れによって外部に排出されやすくなる。このように、上記構成の熱交換器では、蓄冷材容器の中央凸部によって空気の流れが妨げられないため、その排水性能を十分に確保することができる。

本開示によれば、蓄冷材容器に中央凸部を形成した構成としながらも、排水性能の高い熱交換器が提供される。

図１は、第１実施形態に係る熱交換器の全体構成を示す図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面の一部を示す図である。 図３は、図１の熱交換器が備える蓄冷材容器の構成を示す図である。 図４は、第２実施形態に係る熱交換器が備える、蓄冷材容器の構成を示す図である。 図５は、第３実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図６は、第４実施形態に係る熱交換器が備える、蓄冷材容器の構成を示す図である。 図７は、第４実施形態の変形例に係る熱交換器が備える、蓄冷材容器の構成を示す図である。 図８は、第４実施形態の他の変形例に係る熱交換器が備える、蓄冷材容器の構成を示す図である。 図９は、第５実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図１０は、第６実施形態に係る熱交換器が備える、蓄冷材容器の構成を示す図である。 図１１は、第６実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図１２は、リブの周囲で凍結が生じ始めた状態を模式的に示す図である。 図１３は、図１０の一部を拡大して示す図である。 図１４は、チューブと蓄冷材容器との位置関係を模式的に示す図である。 図１５は、第７実施形態に係る熱交換器が備える、蓄冷材容器の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。本実施形態に係る熱交換器１０は、車両の空調システムとして構成された冷凍サイクル（不図示）の一部を成す蒸発器として構成されている。熱交換器１０には、冷凍サイクルの一部に配置された不図示のコンプレッサにより冷媒が送り込まれる。コンプレッサは、車両に備えられた内燃機関の駆動力により動作する。熱交換器１０は、送り込まれた冷媒を内部で蒸発させながら、冷媒と空気との熱交換を行うことにより空気を冷却するものである。

図１を参照しながら、熱交換器１０の構成について説明する。熱交換器１０は、上部タンク１１と、下部タンク１２と、チューブ１００と、フィン２００と、蓄冷材容器３００と、を備えている。

上部タンク１１は、熱交換器１０に対して供給された冷媒を一時的に貯留し、当該冷媒をそれぞれのチューブ１００に供給するための容器である。上部タンク１１は、細長い棒状の容器として形成されている。上部タンク１１は、その長手方向を水平方向に沿わせた状態で、熱交換器１０のうち上方側部分に配置されている。

下部タンク１２は、上部タンク１１と略同一形状の容器である。下部タンク１２は、上部タンク１１からチューブ１００を通って来た冷媒を受け入れるものである。下部タンク１２は、上部タンク１１と同様にその長手方向を水平方向に沿わせた状態で、熱交換器１０のうち下方側部分に配置されている。

チューブ１００は、扁平形状の断面を有する細長い管であって、熱交換器１０に複数備えられている。チューブ１００の内部には、その長手方向に沿った流路ＦＰ（図１では不図示、図２を参照）が複数形成されている。それぞれのチューブ１００は、その長手方向を鉛直方向に沿わせており、互いの主面を対向させた状態で積層配置されている。積層された複数のチューブ１００が並ぶ方向は、上部タンク１１の長手方向と同じである。

それぞれのチューブ１００は、その一端が上部タンク１１に接続されており、その他端が下部タンク１２に接続されている。このような構成により、上部タンク１１の内部空間と、下部タンク１２の内部空間とは、それぞれのチューブ１００内の流路ＦＰによって連通されている。

冷媒は、チューブ１００の内部（つまり流路ＦＰ）を通って上部タンク１１から下部タンク１２へと移動する。その際、チューブ１００の外側を通過する空気との間で熱交換が行われ、これにより冷媒は液相から気相へと変化する。また、空気は冷媒との熱交換により熱を奪われて、その温度を低下させる。尚、熱交換の対象となる上記の空気は、熱交換器１０の近傍に配置された不図示のファンによって、熱交換器１０へと送り込まれるものである。空気が送り込まれる方向は、図１の紙面奥側から手前側に向かう方向（後に述べるｙ方向）となっている。

フィン２００は、金属板を波状に折り曲げることにより形成されたものであって、それぞれのチューブ１００の間に配置されている。つまり、チューブ１００と隣り合うように配置されている。フィン２００は、所謂「コルゲートフィン」と称されるものである。波状であるフィン２００のそれぞれの頂部は、チューブ１００の外表面に対して当接しており、且つろう接されている。このため、熱交換器１０を通過する空気の熱は、チューブ１００を介して冷媒に伝達されるだけでなく、フィン２００及びチューブ１００を介しても冷媒に伝達される。つまり、フィン２００によって空気との接触面積が大きくなっており、冷媒と空気との熱交換が効率よく行われる。

フィン２００は、図１の左右方向に沿って互いに隣り合う２本のチューブ１００の間に形成された空間（後述の蓄冷材容器３００が配置されている部分を除く）の全体、すなわち、上部タンク１１から下部タンク１２に至るまでの全範囲に亘って配置されている。ただし、図１においてはその一部のみが図示されており、他の部分については図示が省略されている。

尚、上部タンク１１の内部空間、及び下部タンク１２の内部空間が仕切り板によって複数に区分された構成とした上で、上部タンク１１と下部タンク１２との間を冷媒が往復しながら（つまり双方向に）流れるような態様としてもよい。以下に説明する熱交換器１０の構成上の工夫を実現するにあたっては、冷媒が通る方向や経路は特に限定されない。

図１においては、上部タンク１１の長手方向であって、図１の左側から右側に向かう方向をｘ方向としてｘ軸を設定している。また、熱交換器１０を空気が通過する方向であって、図１の紙面奥側から手前側に向かう方向をｙ方向としてｙ軸を設定している。更に、下部タンク１２から上部タンク１１へと向かう方向、すなわち下方側から上方側に向かう方向をｚ方向としてｚ軸を設定している。以降の図面においても、同様にしてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を設定している。

蓄冷材容器３００は、ｘ軸に沿ってチューブ１００と隣り合うように配置された容器であって、内部に蓄冷材ＨＭ（図１では不図示、図２を参照）を収容するものである。蓄冷材容器３００の隣にあるチューブ１００から見た場合には、蓄冷材容器３００は、フィン２００とは反対側となる位置において、当該チューブ１００と隣り合うように配置されている。

蓄冷材容器３００は、熱交換器１０を含む冷凍サイクルを冷媒が循環しているときに蓄冷を行い、冷媒の循環が停止した後においてもチューブ１００等を低温に保つためのものである。蓄冷材容器３００は、細長い板状の容器として形成されている。蓄冷材容器３００は、その長手方向をｚ方向に沿わせた状態で、互いに隣り合う２本のチューブ１００の間となる位置に配置されている。蓄冷材容器３００は、その両側にあるそれぞれのチューブ１００に対して接合され保持されている。

図１に示されるように、チューブ１００とチューブ１００との間に形成された複数の空間には、その一部にフィン２００が配置されており、他の一部に蓄冷材容器３００が配置されている。本実施形態では、左側からフィン２００、フィン２００、蓄冷材容器３００、の順となるよう、これらが規則的に配置されている。しかしながら、フィン２００と蓄冷材容器３００との相対的な位置関係や、これらの配置における規則性の有無は特に限定されない。

冷媒が循環しているときには、チューブ１００によって蓄冷材容器３００が冷却される。このとき、蓄冷材容器３００の内部に収容された蓄冷材ＨＭは、冷却されてその温度を低下させ、凝固した状態となる。

その後、車両がアイドルストップの状態になると、冷凍サイクルのコンプレッサが停止した状態となる。このため、冷凍サイクルにおける冷媒の循環は行われなくなり、熱交換器１０における冷媒の蒸発も行われなくなる。

しかしながら、このときの蓄冷材ＨＭは凝固した状態となっているので、蓄冷材容器３００、及びその近傍に配置されているチューブ１００やフィン２００は、いずれも低温に維持される。このため、冷媒の循環が停止していても、熱交換器１０を通過する空気は冷却される。このように、蓄冷材容器３００が配置されていることにより、アイドルストップの状態に移行した後においても、熱交換器１０はその冷却性能をしばらくの間維持することができる。

チューブ１００及び蓄冷材容器３００の更に具体的な構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面の一部を示すものであり、具体的には、一つの蓄冷材容器３００と、その両側にあるチューブ１００と、のそれぞれの断面を示す図である。図２においては、上記チューブ１００の更に両側にあるフィン２００についても図示されている。図３は、蓄冷材容器３００をｘ軸に沿って見た場合の外観を示す図である。

図２に示されるように、ｘ軸に沿って並ぶそれぞれのチューブ１００は、第１チューブ１１０と第２チューブ１２０とを有している。一対の第１チューブ１１０及び第２チューブ１２０は、蓄冷材容器３００の片面に沿って、ｙ方向（すなわち、熱交換器１０を空気が通過する方向）に沿って並ぶように配置されている。図２では、蓄冷材容器３００のｘ方向側の面に沿って並ぶ一対の第１チューブ１１０及び第２チューブ１２０と、−ｘ方向側の面に沿って並ぶ一対の第１チューブ１１０及び第２チューブ１２０と、がそれぞれ示されている。

蓄冷材容器３００の片面に沿って並ぶ第１チューブ１１０と第２チューブ１２０との間は、互いに離間している。蓄冷材容器３００のうち、第１チューブ１１０と第２チューブ１２０との間となる空間と対向する部分は、当該空間に向けて突出している。このように外側に向けて突出した部分のことを、以下では「中央凸部３２０」とも称する。中央凸部３２０は、第１チューブ１１０と第２チューブ１２０との間となる部分に向けて突出する部分、ということができる。

中央凸部３２０は、蓄冷材容器３００のうちｙ方向における中央となる位置（つまり、空気の通過する方向に沿った中央となる位置）において、ｘ方向側の面及び−ｘ方向側の面のそれぞれに形成されている。また、図３に示されるように、中央凸部３２０はｚ軸に沿って（つまり上下方向に沿って）伸びるように形成されている。

中央凸部３２０は、蓄冷材容器３００を構成する板材の一部を、外側に突出させることにより形成されている。このため、中央凸部３２０の内側の空間は蓄冷材ＨＭで満たされている。蓄冷材容器３００では、このような中央凸部３２０が形成されていることにより、チューブ１００間の空間を無駄にすることなく、その容積（つまり蓄冷材ＨＭの量）が十分に確保されている。

また、中央凸部３２０が形成されていることにより、蓄冷材容器３００とチューブ１００との間の空間（つまり、後に述べる隙間空間ＧＰ）をｙ方向に沿って空気が過剰に流れ過ぎてしまうことを抑制するという効果も得られる。これにより、蓄冷材容器３００の内側で凝固している蓄冷材ＨＭが、空気によって加熱され過ぎて早期に融解してしまうことを防止することができる。この点に鑑みれば、ｘ軸に沿った中央凸部３２０の突出高さは、次に述べるリブ３３０の突出高さよりも大きいことが好ましい。

図３に示されるように、蓄冷材容器３００には上記の中央凸部３２０の他、複数のリブ３３０も形成されている。それぞれのリブ３３０は、蓄冷材容器３００と対向するチューブ１００に向けて、ｘ軸に沿って突出するように形成されている。リブ３３０は、中央凸部３２０と同様に、蓄冷材容器３００を構成する板材の一部を、外側に突出させることにより形成されている。このため、リブ３３０の内側の空間も蓄冷材ＨＭで満たされている。

それぞれのリブ３３０の先端面は、チューブ１００の表面に対して接合されている。これにより、チューブ１００に対して蓄冷材容器３００が固定されている。このような構成により、互いに隣り合う蓄冷材容器３００とチューブ１００との間、すなわちリブ３３０の周囲には空間が形成されている。以下では、この空間のことを「隙間空間ＧＰ」とも称する。ｘ方向に沿った隙間空間ＧＰの高さは、同方向に沿ったリブ３３０の突出高さに等しい。

図３に示されるように、複数のリブ３３０は、中央凸部３２０のｙ方向側と−ｙ方向側のそれぞれにおいて、上下方向に沿って並ぶように形成されている。

中央凸部３２０のｙ方向側に形成されているそれぞれのリブ３３０は、中央凸部３２０から、蓄冷材容器３００のうちｙ方向側の端部に向けて伸びるように形成されている。同様に、中央凸部３２０の−ｙ方向側に形成されているそれぞれのリブ３３０は、中央凸部３２０から、蓄冷材容器３００のうち−ｙ方向側の端部に向けて伸びるように形成されている。いずれのリブ３３０も、中央凸部３２０から蓄冷材容器３００の端部に近づくほど、下方側に向かう方向に伸びている。

それぞれのリブ３３０と中央凸部３２０とは互いに繋がっている。ここでいう「繋がっている」というのは、リブ３３０と中央凸部３２０との間に隙間が形成されておらず、且つ、蓄冷材容器３００のうちリブ３３０と中央凸部３２０との境界部分が、ｘ軸に沿ってリブ３３０等と同じ方向に突出していることを意味する。

それぞれのリブ３３０は、ｚ軸に沿って並ぶように配置されている。本実施形態では、蓄冷材容器３００の端部に向かってそれぞれのリブ３３０の伸びる方向が、互いに平行となっている。

図２に示されるように、本実施形態では、ｘ軸に沿った中央凸部３２０の突出高さが、同方向に沿ったリブ３３０の突出高さよりも大きくなっている。ただし、中央凸部３２０は、ｙ軸に沿った両側にある第１チューブ１１０及び第２チューブ１２０のいずれに対しても当接していない。また、中央凸部３２０は、その先端と対向する位置に配置されたフィン２００とも当接していない。このため、中央凸部３２０と第１チューブ１１０との間、中央凸部３２０と第２チューブ１２０との間、及び、中央凸部３２０とフィン２００との間には、いずれも、空気の通る隙間が形成されている。

尚、図３においては、蓄冷材容器３００のｘ方向側の面に形成された中央凸部３２０及びリブ３３０のみが示されているのであるが、蓄冷材容器３００の−ｘ方向側の面にも、図３に示されるものと同様の中央凸部３２０及びリブ３３０が形成されている。

蓄冷材容器３００が以上のように形成されていることの効果について説明する。熱交換器１０において冷媒の蒸発及び空気の冷却が行われると、蓄冷材容器３００の表面などで結露が生じることにより、隙間空間ＧＰでは結露水が発生する。結露水ＷＴは、蓄冷材容器３００やチューブ１００の表面に滞留し、空気の流れを阻害してしまうことがある。その結果、熱交換器１０における熱交換の効率が低下してしまうことがある。このような現象を防止するためには、熱交換器１０の排水性能は高い方が好ましい。

そこで、本実施形態では上記のように、中央凸部３２０と第１チューブ１１０との間、中央凸部３２０と第２チューブ１２０との間、及び、中央凸部３２０とフィン２００との間のそれぞれに、空気の通る隙間を形成することとしている。このような構成においては、隙間空間ＧＰをｙ方向に流れる空気が、上記それぞれの隙間を通って、中央凸部３２０の近傍を通過することができる。図２においては、このように空気が通過する経路が矢印によって示されている。尚、当該経路を示す矢印の一部はリブ３３０を貫くように描かれているのであるが、これは、互いに隣り合うリブ３３０の間を通る経路を示している。

隙間空間ＧＰにおいて蓄冷材容器３００等の表面に滞留している結露水は、上記のような空気の流れによって外部に排出されることとなる。このように、本実施形態に係る熱交換器１０では中央凸部３２０によって空気の流れが妨げられない、このため、中央凸部３２０を形成して蓄冷材容器３００の容積を十分に確保した構成としながらも、熱交換器１０の排水性能を十分に確保することが可能となっている。

このような効果を十分に得るためには、上下方向に沿って伸びる中央凸部３２０の範囲を、チューブ１００の上端から下端に至るまでの範囲を包含するような範囲とすることが好ましい。つまり、中央凸部３２０の上端のｚ座標が、チューブ１００の上端のｚ座標以上となっており、中央凸部３２０の下端のｚ座標が、チューブ１００の下端のｚ座標以下となっていることが好ましい。

中央凸部３２０を上下方向に沿って伸びるように形成したことのもう一つの効果について説明する。図２に示されるように、本実施形態の蓄冷材容器３００の内部には、インナーフィン３１０が収容されている。インナーフィン３１０によって、蓄冷材容器３００と、蓄冷材ＨＭとの間の熱伝達がより効率的に行われる。図２のようにｚ軸に沿って見た場合には、インナーフィン３１０は、蓄冷材容器３００の内部に形成された空間ＳＰのうち、略全体に亘るような範囲に配置されている。

ただし、空間ＳＰのうち中央凸部３２０の内側の部分には、インナーフィン３１０は存在していない。このため、中央凸部３２０の内側の空間は、ｚ軸に沿って直線状に伸びる空間となっており、その途中はインナーフィン３１０によって分断されていない。

同様に、空間ＳＰのうちリブ３３０の内側の部分にも、インナーフィン３１０は存在していない。このため、それぞれのリブ３３０の内側の空間は、リブ３３０の長手方向に沿って直線状に伸びる空間となっており、その途中はインナーフィン３１０によって分断されていない。

図３において符号３０１が付されているのは、蓄冷材容器３００の製造時において、蓄冷材容器３００の内部に蓄冷材ＨＭを注入するための注入口となる部分である。以下では、当該部分のことを「注入口３０１」とも称する。注入口３０１は、中央凸部３２０のｚ方向側端部よりも、更にｚ方向側となる位置に形成されている。

注入口３０１から蓄冷材容器３００の内部に注入された冷媒は、その一部が、中央凸部３２０の内側の経路を通って下方側へと移動する。当該経路は、上記のようにインナーフィン３１０によって分断されていないので、冷媒は蓄冷材容器３００の下端までスムーズに流入することができる。

先に述べたように、本実施形態では、それぞれのリブ３３０と中央凸部３２０とは互いに繋がっている。このため、中央凸部３２０の内側の経路を通って下方側へと移動する冷媒の一部は、リブ３３０の内側の空間に流入し、リブ３３０の長手方向に沿った経路を移動する。当該経路は、やはりインナーフィン３１０によって分断されていないので、冷媒は、蓄冷材容器３００のｙ方向側端部及び−ｙ方向側端部までスムーズに流入することができる。図３においては、以上のように冷媒の流入する経路の一部が矢印によって示されている。

以上のように冷媒の流入する経路は、蓄冷材容器３００の内部においてインナーフィン３１０の位置ずれ等が生じた場合であっても、インナーフィン３１０によって分断されることなく常に確保される。このため、蓄冷材容器３００の内部への冷媒の注入を常にスムーズに行い、短時間のうちに完了させることが可能となる。

上記の例においては、それぞれのリブ３３０が直線状に伸びるような形状の突起として形成されていた。このような態様に替えて、それぞれのリブ３３０が、例えば円形の突起として形成されているような態様であってもよい。

第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図４では、本実施形態に係る蓄冷材容器３００の一部が、図３と同様にｘ方向側から見て描かれている。同図に示されるように、本実施形態では、中央凸部３２０の−ｙ方向側に形成されているそれぞれのリブ３３０が、中央凸部３２０から−ｙ方向側の端部に近づくほど、上方側に向かう方向に伸びるように形成されている。一方、中央凸部３２０のｙ方向側に形成されているそれぞれのリブ３３０は、第１実施形態（図３）と同様に、中央凸部３２０からｙ方向側の端部に近づくほど、下方側に向かう方向に伸びるように形成されている。

このように、一部のリブ３３０が、端部に近づくほど下方側に向かう方向、とは異なる方向に伸びるように形成されている場合でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

本実施形態では、中央凸部３２０よりも−ｙ方向側の部分においても、傾斜したリブ３３０の表面に沿って、重力により結露水はｙ方向側へと移動する。このような結露水の移動は、ｙ方向に沿った空気の流れによって促進されやすい。このため、熱交換器１０の排水性能を更に高めることが可能となっている。

第３実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図５は、本実施形態に係る熱交換器１０の構成を、図２と同様の視点で描かれた断面図によって示すものである。同図に示されるように、本実施形態では、ｘ軸に沿ったリブ３３０の突出高さと、同方向に沿った中央凸部３２０の突出高さとが互いに同じとなっている。このような構成においても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。更に本実施形態では、中央凸部３２０の突出高さを第１実施形態の場合よりも低くすることで、隙間空間ＧＰを通過する空気の流れが、中央凸部３２０によって更に妨げられにくくなる。その結果、熱交換器１０の排水性能が更に高くなるという効果も得られる。

第４実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図６は、本実施形態に係る蓄冷材容器３００を、ｘ軸に沿って見た場合の外観を示す図である。同図に示されるように、本実施形態に係る蓄冷材容器３００には、中央凸部３２０とは別に、端部側凸部３２１が形成されている。端部側凸部３２１は、中央凸部３２０やリブ３３０と同様に、蓄冷材容器３００を構成する板材の一部を、ｘ軸に沿って外側に突出させることにより形成されている。端部側凸部３２１は、中央凸部３２０と同様にｚ軸に沿って伸びるように形成されている。また、端部側凸部３２１は、中央凸部３２０よりもｙ方向側に形成されたそれぞれのリブ３３０の、ｙ方向側の端部同士を繋ぐように形成されている。

図示は省略するが、空間ＳＰのうち端部側凸部３２１の内側の部分には、インナーフィン３１０は存在していない。このため、端部側凸部３２１の内側の空間は、ｚ軸に沿って直線状に伸びる空間となっており、その途中はインナーフィン３１０によって分断されていない。

このため、注入口３０１から蓄冷材容器３００の内部に注入された冷媒は、その一部が、端部側凸部３２１の内側の経路を通って下方側へと移動する。当該経路は、上記のようにインナーフィン３１０によって分断されていないので、冷媒は蓄冷材容器３００の下端までスムーズに流入することができる。

このように、本実施形態では、端部側凸部３２１を形成することにより、蓄冷材容器３００の内部に注入された冷媒の通る経路が更に増加している。このため、蓄冷材容器３００の内部への冷媒の注入をよりスムーズに行うことが可能となる。

本実施形態の変形例について、図７を参照しながら説明する。同図に示される変形例のように、端部側凸部３２１を−ｙ方向側となる位置に形成してもよい。つまり、端部側凸部３２１を、中央凸部３２０よりも−ｙ方向側に形成されたそれぞれのリブ３３０の、−ｙ方向側の端部同士を繋ぐように形成してもよい。

本実施形態の他の変形例について、図８を参照しながら説明する。同図に示される変形例のように、端部側凸部３２１を、ｙ方向側となる位置及び−ｙ方向側となる位置の両方に形成してもよい。つまり、中央凸部３２０よりもｙ方向側に形成されたそれぞれのリブ３３０の、ｙ方向側の端部同士を繋ぐ端部側凸部３２１と、中央凸部３２０よりも−ｙ方向側に形成されたそれぞれのリブ３３０の、−ｙ方向側の端部同士を繋ぐ端部側凸部３２１と、の両方を有する構成としてもよい。

第５実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図９は、本実施形態に係る熱交換器１０の構成を、図２と同様の視点で描かれた断面図によって示すものである。同図に示されるように、本実施形態では、ｙ軸に沿って並ぶ一対の第１チューブ１１０と第２チューブ１２０とが、板状の接続部１３０を介して互いに繋がっている。このような第１チューブ１１０、第２チューブ１２０、及び接続部１３０を有するチューブ１００は、例えば押出成形によって一体に形成することができる。このように、第１チューブ１１０と第２チューブ１２０とが互いに分離していないような構成であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第６実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１０に示されるのは、本実施形態に係る蓄冷材容器３００を、ｘ軸に沿って見た場合の外観を示す図である。図１１に示されるのは、本実施形態に係る熱交換器１０の構成を、図２と同様の視点で描かれた断面図によって示すものである。

図１０に示されるように、蓄冷材容器３００のうち、空気の通過する方向（つまりｙ方向）に沿った端部となる位置のことを、以下では「端部Ｅ１」及び「端部Ｅ２」と表記する。尚、上記における「空気の通過する方向に沿った端部」には、空気の流れ方向における上流側の端部と、下流側の端部との両方が含まれる。

端部Ｅ１は、蓄冷材容器３００のうちｙ方向側、すなわち空気の通過する方向に沿った下流側の端部である。また、端部Ｅ２は、蓄冷材容器３００のうち−ｙ方向側、すなわち空気の通過する方向に沿った上流側の端部である。

中央凸部３２０のｙ方向側に形成されているそれぞれのリブ３３０は、中央凸部３２０から端部Ｅ１に向けて伸びるように形成されている。これらのリブ３３０は、端部Ｅ１に近づくほど、その上下方向に沿った幅が小さくなっている。

同様に、中央凸部３２０の−ｙ方向側に形成されているそれぞれのリブ３３０は、中央凸部３２０から端部Ｅ２に向けて伸びるように形成されている。これらのリブ３３０は、端部Ｅ２に近づくほど、その上下方向に沿った幅が小さくなっている。

本実施形態では、中央凸部３２０のｙ方向側に配置されたリブ３３０の形状及び配置と、中央凸部３２０の−ｙ方向側に配置されたリブ３３０の形状及び配置とが、互いに対称となっている。また、図１０においては、蓄冷材容器３００のｘ方向側の面に形成された中央凸部３２０及びリブ３３０のみが示されているのであるが、蓄冷材容器３００の−ｘ方向側の面にも、図１０に示されるものと同様の中央凸部３２０及びリブ３３０が形成されている。

説明の便宜上、互いに隣り合う一対のリブ３３０の、上下方向に沿った間隔のことを、以下では「上下間隔」と称する。本実施形態では、それぞれのリブ３３０の幅が、上記のように中央凸部３２０側から端部Ｅ１（又は端部Ｅ２）側に行くほど次第に小さくなっていることにより、上記の上下間隔は、中央凸部３２０側から端部Ｅ１（又は端部Ｅ２）側に行くほど次第に大きくなっている。

このような形状のリブ３３０が蓄冷材容器３００に形成されていることの効果について、図１２を参照しながら説明する。図１２（Ａ）に示されるのは、本実施形態における複数のリブ３３０のうち、互いに隣り合う一対のリブ３３０の間において、結露水の凍結が生じる様子である。図１２（Ｂ）に示されるのは、比較例における複数のリブ３３０のうち、互いに隣り合う一対のリブ３３０の間において、結露水の凍結が生じる様子である。

図１２（Ｂ）に示される比較例では、それぞれのリブ３３０の上下方向に沿った幅が、全体で一様となっている。このため、互いに隣り合うリブ３３０間の間隔である上下間隔も、中央凸部３２０側から端部Ｅ１側に至るまで全体で一様となっている。

このような構成の蓄冷材容器３００を備えた熱交換器１０において、冷媒の蒸発が行われると、蓄冷材容器３００の表面などで結露が生じることにより、隙間空間ＧＰでは（液体の）結露水ＷＴが発生する。冷媒の温度が０℃以下まで低下すると、結露水ＷＴが凍結することにより、隙間空間ＧＰでは氷Ｃが発生する。

氷Ｃは、蓄冷材容器３００とチューブ１００とが接合されている部分、すなわちリブ３３０の先端部分を起点として発生し、そこから周囲へと広がって行くように成長する傾向がある。図１２（Ｂ）には、このように氷Ｃが成長していく過程の途中の状態が模式的に示されている。

こ比較例においては、上記のように、中央凸部３２０側から端部Ｅ１側に至るまで上下間隔が一様となっている。このような構成においては、リブ３３０の先端部分で発生した氷Ｃが成長していく過程において、図１２（Ｂ）に示されるように、氷Ｃの内側に液体の結露水ＷＴが閉じ込められてしまうことがある。

氷Ｃの内側に閉じ込められた結露水ＷＴも、その後は冷却されて凍結することとなる。ただし、当該結露水ＷＴの凍結は閉じられた空間内で行われるので、結露水ＷＴの凍結時における膨張により、周囲にあるチューブ１００や蓄冷材容器３００に対して大きな体積膨張力が加えられてしまうことがある。その結果、チューブ１００や蓄冷材容器３００等の一部が破損してしまう可能性がある。

このような破損を防止するためには、各リブ３３０の突出高さをある程度高くして、隙間空間ＧＰの排水性能を十分に高めておくことも考えられる。しかしながら、各リブ３３０の突出高さを高くすると、限られたスペースに配置された蓄冷材容器３００の容積が小さくなってしまう。この場合、蓄冷材容器３００に収容される蓄冷材ＨＭの量が少なくなり、蓄冷の機能が短時間しか発揮されないこととなるので、好ましくない。

そこで、本実施形態においては、リブ３３０の形状を工夫することによって、上記のような凍結に伴う蓄冷材容器３００の破損を防止することとしている。

図１２（Ａ）に示される本実施形態においては、中央凸部３２０側から端部Ｅ１側（又は端部Ｅ２側）に行くほど上下間隔が次第に大きくなっている。このため、氷Ｃの成長が始まった後においても、端部Ｅ１側は氷Ｃによっては閉じられておらず、当該部分から外側へと結露水ＷＴが排出され得る状態となっている。

図１２（Ａ）に示される構成においては、氷Ｃは、中央凸部３２０側から端部Ｅ１側に向けて成長していくこととなる。その結果、端部Ｅ１側の結露水ＷＴは、他の部分よりも後において（つまり最後に）氷Ｃとなるので、これによって内側の結露水ＷＴが閉じ込められてしまうことが無い。このため、図１２（Ｂ）の比較例のように、凍結による体積膨張力がチューブ１００等の部材に働いてしまうことが無い。

このように、本実施形態に係る熱交換器１０では、それぞれのリブ３３０の上下方向に沿った幅が、端部Ｅ１（又は端部Ｅ２）に近づくほど小さくなっていることにより、結露水ＷＴの凍結に伴う部材の破損が防止されている。尚、リブ３３０の高さを必要以上に高くする必要が無いので、蓄冷材容器３００の容積が犠牲になってしまうことが無い。

尚、以上のような構成、すなわち、それぞれのリブ３３０の上下方向に沿った幅が、端部Ｅ１（又は端部Ｅ２）に近づくほど小さくなっている構成は、これまでに説明した第１実施形態から第５実施形態までのいずれの熱交換器１０にも採用することができる。

図１３の拡大図に示されるように、本実施形態においては、最も端部Ｅ１（又は端部Ｅ２）に近い位置における上下間隔Ｌ１２が、空気の流れ方向に沿って最も中央側となる位置における上下間隔Ｌ１１の１．５倍となっている。本発明者らが実験等によって確認したところによれば、端部側の上下間隔Ｌ１２を、中央側の上下間隔Ｌ１１の１．５倍以上確保しておけば、結露水ＷＴが氷Ｃの内側に閉じ込められてしまう現象を確実に防止し得ることが判明している。

尚、上記のような構成、すなわち、端部側の上下間隔Ｌ１２を、中央側の上下間隔Ｌ１１の１．５倍以上とした構成は、これまでに説明した第１実施形態から第５実施形態までのいずれの熱交換器１０にも採用することができる。

図１０及び図１３に示されるように、本実施形態におけるリブ３３０はいずれも、中央凸部３２０側から端部Ｅ１（又は端部Ｅ２）側に近づくに従って、下方側に向かう方向に伸びている。このような構成においては、リブ３３０間に存在する液体の結露水ＷＴが、重力によって端部側へと排出されやすくなる。このため、結露水ＷＴが氷Ｃの内側に閉じ込められてしまう現象が更に防止される。尚、複数のリブ３３０のうち、端部側に近づくほど下方側に向かう方向に伸びるように形成されているものは、本実施形態のように全てのリブ３３０であってよく、一部のリブ３３０のみであってもよい。

図１０及び図１３に示されるように、本実施形態におけるリブ３３０はいずれも、中央凸部３２０に繋がっている。このため、リブ３３０が中央凸部３２０に繋がっていない構成に比べて、蓄冷材容器３００の容積が更に大きく確保されている。これにより、蓄冷材容器３００の冷却性能をより長時間に亘って発揮することができる。

その他の構成について説明する。図１４には、本実施形態に係る熱交換器１０のうち、中央凸部３２０の近傍の部分における構成が模式的に示されている。同図においては、リブ３３０の図示が省略されている。

同図において符号１０１が付されているのは、チューブ１００（具体的には第２チューブ１２０）のうち中央凸部３２０側の端部である。以下では、当該端部のことを「端部１０１」とも称する。端部１０１と中央凸部３２０との間の距離が、図１４では「Ｌ１３」として示されている。このＬ１３は、中央凸部３２０とチューブ１００との間の最短距離ということができる。尚、中央凸部３２０とチューブ１００との間に形成されている隙間のことを、以下では「隙間ＧＰａ」とも称する。

図１４では、不図示のリブ３３０の突出高さ、すなわち隙間空間ＧＰのｘ軸に沿った高さが、「Ｌ１４」として示されている。本実施形態では、中央凸部３２０とチューブ１００との間の距離であるＬ１３が、リブ３３０の突出高さであるＬ１４よりも大きくなっている。

仮に、Ｌ１３がＬ１４よりも小さい場合には、端部１０１と中央凸部３２０との間となる部分で、比較的早い段階で凍結が完了してしまう可能性がある。この場合、端部１０１の近傍であり且つ隙間空間ＧＰの内側に存在する結露水（液体）が、端部１０１と中央凸部３２０との間に生じた氷によって閉じ込められてしまう可能性がある。つまり、図１２（Ａ）を参照しながら説明したような結露水ＷＴの排出が、氷によって妨げられてしまう可能性がある。

しかしながら、本実施形態ではＬ１３がＬ１４よりも大きくなっているので、端部１０１と中央凸部３２０との間が、早い段階で氷により塞がれてしまうことが無い。このため、端部１０１の近傍においても、閉じ込められた結露水の体積膨張力により部材が破損してしまう現象が確実に防止される。

以上のように、本実施形態では、中央凸部３２０とチューブ１００との間に隙間ＧＰａが形成されている。これにより、リブ３３０のうち中央凸部３２０側の部分においても、隙間ＧＰａから外部へと結露水が排出される。また、中央凸部３２０とチューブ１００との間の距離であるＬ１３が、リブ３３０の突出高さであるＬ１４よりも大きくなっていることにより、隙間ＧＰａが氷によって塞がれてしまうことが防止されている。

尚、上記のような構成、すなわち、Ｌ１３をＬ１４よりも大きくした構成は、これまでに説明した第１実施形態から第５実施形態までのいずれの熱交換器１０にも採用することができる。

第７実施形態について、図１５を参照しながら説明する。以下では、上記の第６実施形態と異なる点について主に説明し、第６実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１５では、本実施形態に係る蓄冷材容器３００の一部が、図１３と同様にｘ方向側から見て描かれている。同図に示されるように、本実施形態では、中央凸部３２０の−ｙ方向側に形成されているそれぞれのリブ３３０が、中央凸部３２０から端部Ｅ２に近づくほど、上方側に向かう方向に伸びるように形成されている。一方、中央凸部３２０のｙ方向側に形成されているそれぞれのリブ３３０は、第６実施形態（図１３）と同様に、中央凸部３２０から端部Ｅ１に近づくほど、下方側に向かう方向に伸びるように形成されている。

このように、一部のリブ３３０が、端部に近づくほど下方側に向かう方向、とは異なる方向に伸びるように形成されている場合でも、第６実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：熱交換器
１００：チューブ
１１０：第１チューブ
１２０：第２チューブ
２００：フィン
ＨＭ：蓄冷材
３００：蓄冷材容器
３２０：中央凸部
３３０：リブ

Claims (8)

1. 冷媒との熱交換によって空気を冷却する熱交換器（１０）であって、
   内部を冷媒が通るチューブ（１００）と、
   前記チューブと隣り合うように配置されたフィン（２００）と、
   前記フィンとは反対側となる位置において、前記チューブと隣り合うように配置された容器であって、内部に蓄冷材（ＨＭ）を収容する蓄冷材容器（３００）と、を備え、
   前記チューブは、空気が通過する方向に沿って並ぶように配置された第１チューブ（１１０）と第２チューブ（１２０）とを有しており、
   前記蓄冷材容器には、
   前記チューブに向けて突出する複数のリブ（３３０）と、
   前記第１チューブと前記第２チューブとの間となる部分に向けて突出する中央凸部（３２０）と、が形成されており、
   前記中央凸部と前記第１チューブとの間、前記中央凸部と前記第２チューブとの間、及び、前記中央凸部と前記フィンとの間には、いずれも隙間が形成されている熱交換器。
2. 前記リブと前記中央凸部とが繋がっている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記リブの突出高さと、前記中央凸部の突出高さとが互いに同じである、請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. それぞれの前記リブは、
   前記蓄冷材容器のうち空気が通過する方向に沿った端部に向けて伸びるように形成されており、前記端部に近づくほど、その上下方向に沿った幅が小さくなっている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 互いに隣り合う一対の前記リブの、上下方向に沿った間隔を上下間隔としたときに、
   最も前記端部に近い位置における前記上下間隔が、空気の流れ方向に沿って最も中央側となる位置における前記上下間隔の１．５倍以上である、請求項４に記載の熱交換器。
6. 少なくとも一部の前記リブは、前記端部に近づくほど下方側に向かう方向に伸びている、請求項４又は５に記載の熱交換器。
7. 前記中央凸部と前記チューブとの間の距離が、前記リブの突出高さよりも大きい、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. 前記中央凸部は上下方向に沿って伸びるように形成されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱交換器。

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