JP5501493B2 - 蓄冷機能付きエバポレータ - Google Patents

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車両が提案されている。

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、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と、冷媒流通管部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、冷媒流通管部と蓄冷材容器とからなる組がヘッダ部の長さ方向に間隔をおいて設けられるとともに、隣り合う冷媒流通管部と蓄冷材容器とからなる組間にフィンが配置された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、冷媒流通管部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、有効コア面積を同一とした場合、蓄冷材容器を持たない通常のエバポレータに比較して冷媒流通管部の数が少なくなり、冷却性能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、特許文献１記載の蓄冷機能付きエバポレータと有効コア面積が等しくした場合であっても、冷却性能の低下を抑制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)複数の扁平状冷媒流通管部が、幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置されることによって冷媒流通管列が構成され、当該冷媒流通管列が通風方向に間隔をおいて２列設けられ、両冷媒流通管列の冷媒流通管部が左右方向の同一位置にあり、両冷媒流通管列の隣り合う冷媒流通管部間にそれぞれ通風間隙が形成され、両冷媒流通管列の全通風間隙のうち左右方向に同一位置にある一部の複数の通風間隙に跨るように、蓄冷材が封入された蓄冷材容器が配置され、両冷媒流通管列の全通風間隙のうち左右方向に同一位置にある残りの通風間隙に跨るようにフィンが配置され、蓄冷材容器の両側面に、外方に突出した複数の凸部が設けられ、両冷媒流通管列の冷媒流通管部に、蓄冷材容器の両側面に設けられた複数の凸部の突出端部が接合されており、蓄冷材容器の両側面における凸部が設けられた部分の水平断面において、蓄冷材容器の両側面が凹凸形状となっている蓄冷機能付きエバポレータ。

2)冷媒流通管部と当該冷媒流通管部に接合された凸部を有する蓄冷材容器との間に、複数の隙間が上下方向に並んで形成されている上記1)記載の蓄冷機能付きエバポレータ。

3)風上側冷媒流通管列の冷媒流通管部と、当該冷媒流通管部に接合された凸部を有する蓄冷材容器との間に形成された隙間が、上方に向かって風下側に傾斜している上記2)記載の蓄冷機能付きエバポレータ。

4)蓄冷材容器の一方の側面に設けられた凸部の突出端部と、他方の側面に設けられた凸部の突出端部との左右方向の最短距離が５〜１１ｍｍである上記1)〜3)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、両冷媒流通管列の全通風間隙のうち左右方向に同一位置にある一部の複数の通風間隙に跨るように、蓄冷材が封入された蓄冷材容器が配置され、両冷媒流通管列の全通風間隙のうち左右方向に同一位置にある残りの通風間隙に跨るようにフィンが配置されているので、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。

また、蓄冷材容器の両側面に、外方に突出した複数の凸部が設けられ、両冷媒流通管列の冷媒流通管部に、蓄冷材容器の両側面に設けられた複数の凸部の突出端部が接合されており、蓄冷材容器の両側面における凸部が設けられた部分の水平断面において、蓄冷材容器の両側面が凹凸形状となっているので、蓄冷材容器が配置されている通風間隙においても、凸部の存在により冷媒流通管部と蓄冷材容器との間に隙間が形成され、当該隙間を通って風が流れる。したがって、通気抵抗の上昇を抑制することができる。また、冷媒流通管部の外側面に発生する凝縮水を、凸部の存在により冷媒流通管部と蓄冷材容器との間に形成される隙間を通して排水することができる。

さらに、蓄冷材容器の凸部が冷媒流通管部に接合されているので、冷媒流通管部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ことになり、蓄冷材に効率良く冷熱を蓄えることができる。

上記4)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、蓄冷材容器内に封入される蓄冷材の量が不足することによる蓄冷効果の低下を抑制するとともに、通気抵抗の著しい上昇を抑制することができる。

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す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。 蓄冷材容器および連通部材を示す斜視図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

以下の説明において、通風方向下流側（図１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、前方から後方を見た際の上下、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)間に前後方向に間隔をおいて設けられた前後２列の冷媒流通管列(4A)(4B)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)（冷媒用ヘッダ部）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)（冷媒用ヘッダ部）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)（冷媒用ヘッダ部）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)（冷媒用ヘッダ部）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。

前側の冷媒流通管列(4A)は、第１ヘッダタンク(2)の冷媒入口ヘッダ部(5)と第２ヘッダタンク(3)の第１中間ヘッダ部(9)との間に、幅方向を前後方向に向けるとともに左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下両端部が上下両ヘッダタンク(2)(3)にろう付された複数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。後側の冷媒流通管列(4B)は、第１ヘッダタンク(2)の冷媒出口ヘッダ部(6)と第２ヘッダタンク(3)の第２中間ヘッダ部(11)との間に、幅方向を前後方向に向けるとともに左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下両端部が上下両ヘッダタンク(2)(3)にろう付された複数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。両冷媒流通管列(4A)(4B)の冷媒流通管(12)は、左右方向に同一位置にある。そして、前側の冷媒流通管列(4A)の左右方向に隣り合う冷媒流通管(12)どうしの間、および後側の冷媒流通管列(4B)の左右方向に隣り合う冷媒流通管(12)どうしの間にそれぞれ通風間隙(13)(13A)が形成されている。

前側冷媒流通管列(4A)および後側冷媒流通管列(4B)の全通風間隙(13)(13A)のうち左右方向に同一の位置にある一部の複数の通風間隙(13A)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(14)が、前後両冷媒流通管列(4A)(4B)の通風間隙(13A)に跨るように配置されて前後両冷媒流通管列(4A)(4B)の左右両側の冷媒流通管(12)にろう付（接合）され、残りの通風間隙(13)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(15)が配置されて冷媒流通管(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(15)が配置されて冷媒流通管(12)にろう付（接合）され、さらに左右両端のコルゲートフィン(15)の外側にアルミニウム製サイドプレート(16)が配置されてコルゲートフィン(15)にろう付されている。

図２および図３に示すように、蓄冷材容器(14)は、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にプレス加工が施されることにより形成され、かつ前後両側縁部どうしが全長にわたってろう付された左右両側板(17)と、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にプレス加工が施されることにより形成され、かつ左右両側板(17)の上端にろう付された頂板(18)と、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にプレス加工が施されることにより形成され、かつ左右両側板(17)の下端にろう付された底板(19)とよりなる。左右両側板(17)の相互にろう付された前後両側縁部を除いた部分には、上下方向にのびるとともに左右方向外方に膨出した外方膨出部(21)が形成されており、これにより左右両側板(17)間に上下方向にのびるとともに上下両端が開口した蓄冷材封入空間(22)が形成されている。蓄冷材封入空間(22)の上端開口は頂板(18)により閉鎖され、同下端開口は底板(19)により閉鎖されている。蓄冷材容器(14)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３〜７℃程度に調整されたものを用いることが好ましい。なお、蓄冷材容器(14)内に封入された蓄冷材のみにより冷房を行う際の吐気温のばらつきを抑制するとともに、全蓄冷材容器(14)に封入される蓄冷材の量を多くする目的で、左右方向に隣り合う蓄冷材容器(14)どうしの間には、３〜７つの通風間隙(13)（コルゲートフィン(15)）が存在していることが好ましい。

ここで、蓄冷材容器(14)が配置されている複数の通風間隙(13A)における通風方向上流側（後側）の開口面積の合計は、有効コア面積の５〜３０％であることが好ましい。なお、この明細書および特許請求の範囲において、有効コア面積とは、第１および第２ヘッダタンク(2)(3)間の上下方向の最短距離と、左右両端のコルゲートフィン(15)の外側縁部間の左右方向の最短距離との積を意味するものとする。蓄冷材容器(14)が配置されている複数の通風間隙(13A)における通風方向上流側の開口面積の合計が有効コア面積の５％未満であると、蓄冷材容器(14)内に封入される蓄冷材の量が不足して蓄冷効果が十分ではなく、同じく３０％を超えると通気抵抗が著しく上昇するおそれがある。

蓄冷材容器(14)の左右両側板(17)における外方膨出部(21)の膨出側頂壁(21a)には、外方に突出した複数の凸部(23)が、前記膨出側頂壁(21a)を変形させることにより形成されている。凸部(23)は、上下方向にのびるとともに上方に向かって前方に傾斜しており、上下方向および前後方向に並んで形成されている。凸部(23)の突出端部は平坦面となっている。そして、蓄冷材容器(14)の前端部に位置する上下方向に並んだ複数の凸部(23)の突出端部が、前側冷媒流通管列(4A)の冷媒流通管(12)の外側面にろう付され、同じく後端部に位置する上下方向に並んだ複数の凸部(23)の突出端部が、後側冷媒流通管列(4B)の冷媒流通管(12)の外側面にろう付されている。したがって、蓄冷材容器(14)と冷媒流通管(12)とのろう付部において、両者(14)(12)間に通気兼排水用隙間(24)が形成される。また、蓄冷材容器(14)の両側面における凸部(23)が設けられた部分の水平断面において、蓄冷材容器(14)の両側面が凹凸形状となっており、凹(14a)および凸(14b)が通風方向に交互に並んでいる。

なお、左側板(17)の凸部(23)の突出端部と、右側板(17)の凸部(23)の突出端部との左右方向の最短距離は５〜１１ｍｍであることが好ましい。当該最短距離が５ｍｍ未満であると、蓄冷材容器(14)内に封入される蓄冷材の量が不足して蓄冷効果が十分ではなく、同じく１１ｍｍを超えると通気抵抗が著しく上昇するおそれがあるからである。

すべての蓄冷材容器(14)の内部は、全体に密閉された中空状のアルミニウム製連通部材(25)を介して相互に通じさせられている。連通部材(25)は、左右方向にのびる幹部(26)と、幹部(26)に左右方向に間隔をおいて蓄冷材容器(14)と同数設けられて後方にのびる枝部(27)とよりなる。各枝部(27)の後端部の下壁に貫通穴（図示略）が形成されており、当該貫通穴が蓄冷材容器(14)の頂板(18)に形成された貫通穴（図示略）に通じるように、枝部(27)の下壁が頂板(18)にろう付されている。連通部材(25)の幹部(26)には蓄冷材注入口(28)が設けられ、蓄冷材注入口(28)は、全蓄冷材容器(14)内へ蓄冷材を充填した後に閉じられている。

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、前側冷媒流通管列(4A)の冷媒流通管(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、後側冷媒流通管列(4B)の冷媒流通管(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、全通風間隙(13)(13A)のうち蓄冷材容器(14)が配置されていない通風間隙(13)を通過する空気（図１および図２矢印Ｘ参照）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(14)が配置された通風間隙(13A)を形成する両側の冷媒流通管(12)内を流れる冷媒によって蓄冷材容器(14)内に封入されている蓄冷材が冷却され、その結果蓄冷材が凝固して冷熱が蓄えられる。このとき、蓄冷材容器(14)が配置された通風間隙(13A)を形成する両側の冷媒流通管(12)の蓄冷材容器(14)側を向いた面に生じる凝縮水は、蓄冷材容器(14)と両側の冷媒流通管(12)との間に形成された隙間(24)を通って排水される。

圧縮機が停止した場合には、蓄冷材容器(14)内の蓄冷材の有する冷熱が、両側の冷媒流通管(12)を介して、コルゲートフィン(15)が存在する通風間隙(13)を通過する風に伝えられる。また、蓄冷材容器(14)内の蓄冷材の有する冷熱は、蓄冷材容器(14)と両側の冷媒流通管(12)との間の隙間(24)を流れる風にも伝えられる。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、当該風は蓄冷材容器(14)により冷却されるので、冷房能力の急激な低下が防止される。

上記実施形態において、蓄冷機能付きエバポレータとして、所謂積層型エバポレータ、すなわち１対の皿状プレートを対向させて周縁部どうしをろう付してなる複数の扁平中空体が並列状に配置されてなり、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冷媒流通管部と、冷媒流通管部の両端部に通じる冷媒用ヘッダ部とを有するもの、すなわち冷媒流通管部と冷媒用ヘッダ部とが一体に設けられたもの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に用いられる。

(1)：蓄冷機能付きエバポレータ
(4A)(4B)：冷媒流通管列
(12)：冷媒流通管（冷媒流通管部）
(13)(13A)：通風間隙
(14)：蓄冷材容器
(14a)：凹
(14b)：凸
(15)：コルゲートフィン
(23)：凸部
(25)：連通部材
(28)：蓄冷材注入口

Claims (4)

1. 複数の扁平状冷媒流通管部が、幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置されることによって冷媒流通管列が構成され、当該冷媒流通管列が通風方向に間隔をおいて２列設けられ、両冷媒流通管列の冷媒流通管部が左右方向の同一位置にあり、両冷媒流通管列の隣り合う冷媒流通管部間にそれぞれ通風間隙が形成され、両冷媒流通管列の全通風間隙のうち左右方向に同一位置にある一部の複数の通風間隙に跨るように、蓄冷材が封入された蓄冷材容器が配置され、両冷媒流通管列の全通風間隙のうち左右方向に同一位置にある残りの通風間隙に跨るようにフィンが配置され、蓄冷材容器の両側面に、外方に突出した複数の凸部が設けられ、両冷媒流通管列の冷媒流通管部に、蓄冷材容器の両側面に設けられた複数の凸部の突出端部が接合されており、蓄冷材容器の両側面における凸部が設けられた部分の水平断面において、蓄冷材容器の両側面が凹凸形状となっている蓄冷機能付きエバポレータ。
2. 冷媒流通管部と当該冷媒流通管部に接合された凸部を有する蓄冷材容器との間に、複数の隙間が上下方向に並んで形成されている請求項１記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
3. 風上側冷媒流通管列の冷媒流通管部と、当該冷媒流通管部に接合された凸部を有する蓄冷材容器との間に形成された隙間が、上方に向かって風下側に傾斜している請求項２記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
4. 蓄冷材容器の一方の側面に設けられた凸部の突出端部と、他方の側面に設けられた凸部の突出端部との左右方向の最短距離が５〜１１ｍｍである請求項１〜３のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。

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