JP6115896B2 - 蓄冷材容器 - Google Patents

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Description

本発明は、カーエアコンなどの冷凍サイクルに蒸発器（エバポレータ）として使用できる蓄冷熱交換器の一部を構成する蓄冷材容器に関する。
蓄冷熱交換器は、一般に、扁平部を向かい合わせにして所定の間隔で並設される複数の扁平状冷媒管と、隣り合う冷媒管の扁平部間の空隙に配置され該空隙を通流する空気と接触するフィンと、これら冷媒管及びフィンの列に組み込まれ蓄冷材が収容される蓄冷材容器と、を含んで構成される。
蓄冷熱交換器は、通常は、カーエアコンなどの冷凍サイクルにて蒸発器として使用される。従って、エンジン駆動される圧縮機により凝縮器及び膨張弁を介して供給される冷媒が冷媒管内を流れ、ここで蒸発する。そして、隣合う冷媒管の扁平部間の空隙を流れる空気から蒸発熱を奪って、冷房用空気を冷却する。このとき同時に蓄冷材容器内の蓄冷材に蓄冷する。その後、エンジンがアイドルストップなどで停止して圧縮機が停止したときは、蓄冷材に蓄えた冷熱を利用して空気を冷却し、冷房能力を確保する。
特開２０１１−１４９６８４号公報
ところで、従来の蓄冷熱交換器において、蓄冷材容器は、特許文献１等に示されるように、強度を向上させるために、一対の容器部材の間にコルゲート状のインナーフィンを配置して前記部材の周縁部相互をろう付け接合し、蓄冷材を充填していた。
しかしながら、このような従来の蓄冷材容器にあっては、蓄冷材を充填する際に、容器内部でのインナーフィンの位置によっては、インナーフィンが障害となって蓄冷材がスムーズに蓄冷材容器内部に充填されにくく、蓄冷材の充填に時間を要して生産効率を低下させ、十分に充填されにくいこともあった。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、蓄冷材を蓄冷材容器内にスムーズかつ確実に充填して、生産性を向上させることのできる蓄冷材容器を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明は、蓄冷熱交換器の冷媒管とろう付けにて接して冷媒の持つ冷熱を蓄える蓄冷材を封入した蓄冷材容器において、以下の構成を有したことを特徴とする。
一対の容器部材の周縁部相互がろう付け接合されて一端部に蓄冷材充填口を有した容器本体が形成され、該容器本体内部にインナーフィンを備えると共に、前記蓄冷材充填口から蓄冷材が充填され、前記容器本体の内部側に突出して前記インナーフィンの波形状を有した両側端面の一部にそれぞれ係合し、前記インナーフィンを前記容器本体内に位置決めする係合部を形成し、前記位置決めされたインナーフィンの前記両側端面と前記容器本体の内壁との間に間隙を設け、前記容器本体の内部側に突出する係合部は、前記インナーフィンの波形状を有した両側端面に沿って前記容器の底面が張り出されたものであり、前記インナーフィンの波形状を有した両側端面は、一対の方形状容器部材により形成される蓄冷材容器の短辺と平行に形成されていること、を特徴とする。
本発明によれば、蓄冷材容器本体内でインナーフィンが適切な位置に配置され、インナーフィンの波形状を有した両側端面と容器本体の内壁との間に形成された間隙が、蓄冷材を充填する際の蓄冷材通路となって、蓄冷材をスムーズかつ確実に充填して生産性を向上させることができる。
本発明の実施形態を示す蓄冷熱交換器の全体斜視図 同上の蓄冷熱交換器での冷媒の流れを示す概略斜視図 第１実施形態を示す蓄冷材容器の分解斜視図 第１実施形態を示す蓄冷材容器の分解正面図 第２実施形態を示す蓄冷材容器の分解正面図 第２実施形態を示す蓄冷材容器の部分断面斜視図 第３実施形態を示す蓄冷材容器の分解正面図 第４実施形態を示す蓄冷材容器の分解正面図
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態を示す蓄冷熱交換器（蓄冷エバポレータ）の全体斜視図、図２は、蓄冷熱交換器での冷媒の流れを示す概略斜視図である。尚、熱交換器に対する空気の通流方向上流側を前側、下流側を後側という。
本実施形態の蓄冷熱交換器は、上側ヘッダタンク１と下側ヘッダタンク２とを連通する複数の扁平状冷媒管３と、隣合う冷媒管３，３間の空隙に配置されるフィン４と、一部の空隙にフィン４に代えて配置される蓄冷材容器５と、両側のサイドプレート６とを含んで構成される。
上側ヘッダタンク１は、水平方向に延在し、また延在方向と直交する前後方向に２つのタンク１Ａ，１Ｂに分割されている。ここで、後側のタンク１Ａの一端部に冷媒入口が形成され、これと隣合う前側のタンク１Ｂの一端部に冷媒出口が形成されている。
下側ヘッダタンク２は、上側ヘッダタンク１の下方に、上側ヘッダタンク１と同様、水平方向に延在し、また延在方向と直交する前後方向に２つのタンク２Ａ，２Ｂに分割されている。
冷媒管３は、扁平状であり、扁平部を向かい合わせにして所定の間隔で並設される。そして、冷媒管３は、ここでは、前後２列に配置され、後側の１列目は上側タンク１Ａと下側タンク２Ａとを連通し、前側の２列目は上側タンク１Ｂと下側タンク２Ｂとを連通する。また、前記並設方向に隣合う冷媒管３，３の扁平部間には、冷媒管３，３内の冷媒と熱交換する空気が通る空隙が形成される。
フィン４は、コルゲートフィンであり、前記空隙、すなわち、隣合う冷媒管３，３の扁平部間に、熱効率向上のために配置される。
蓄冷材容器５は、蓄冷材を封入した方形状の容器であり、下端部に蓄冷材充填口２０（蓄冷材封入後に閉塞される）が形成され、一部の隣合う冷媒管３、３の扁平部間の空隙に、前記フィン４に代えて、配置される。なお、フィン４と蓄冷材容器５は、前後２個の冷媒管３に跨って形成される。
本実施形態では、冷媒管３は、前側の列と後側の列とに分けられる他、前側の列は更に２つの群に分けられ、後側の列も更に２つの群に分けられる。従って、熱交換器全体では、図２の概略図に示されるように、冷媒流通方向に沿って後側の第１、第２パス（Ｐ１，Ｐ２）と、前側の第３、第４パス（Ｐ３，Ｐ４）とに分けられる。
このような第１〜第４パス（Ｐ１〜Ｐ４）を実現するため、上側ヘッダタンク１（１Ａ，１Ｂ）及び下側ヘッダタンク２（２Ａ，２Ｂ）は次のように区画されている。
図２を参照し、タンク１Ａと１Ｂとは互いに長手方向図示右側部分が仕切り７により仕切られているが、同左側部分の連通部２１にて連通している。そして、各タンク１Ａ，１Ｂにはそれぞれ長手方向中央部に仕切り８が設けられている。
一方、下側ヘッダタンクのタンク２Ａ，２Ｂとは互いに仕切り９により仕切られて非連通となっている。
このような４パス方式では、冷媒は、エンジン駆動される圧縮機により凝縮器及び膨張弁を介して供給されて、冷媒入口より上側タンク１Ａに流入し、仕切り８手前の長手方向図示右側半分から第１パスＰ１の冷媒管３群を下向きに流れて、下側タンク２Ａに至る。そして、下側タンク２Ａの同左側半分から第２パスＰ２の冷媒管３群を上向きに流れ、上側タンク１Ａに至り、上側タンク１Ａから連通部２１を経て前側の上側タンク１Ｂに至る。
そして、前側の上側タンク１Ｂの同左側部分から第３パスＰ３の冷媒管３群を下向きに流れて、前側の下側タンク２Ｂに至る。そして、下側タンク２Ｂの同右側部分から第４パスＰ４の冷媒管３群を上向きに流れ、前側の上側タンク１Ｂに至り、冷媒出口から流出する。
ここにおいて、冷媒が冷媒管３内を流れるときに、フィン４を介し、空隙を通過する空気を冷却する。このとき同時に一部の隣合う冷媒管３、３の扁平部間に配置された蓄冷材容器５内の蓄冷材に蓄冷する。その後、エンジンがアイドルストップなどで停止して圧縮機が停止したときは、蓄冷材容器５内の蓄冷材に蓄えた冷熱を利用して空気を冷却し、冷房能力を確保する。
次に、一部の隣合う冷媒管３，３間に配置される蓄冷材容器５の詳細構造について、図３〜８により説明する。
図３は、本発明の第１実施形態を示す蓄冷材容器の分解斜視図、図４は、第１実施形態を示す蓄冷材容器の分解正面図である。蓄冷材容器５は、一対の方形状容器部材（第１側板１０及び第２側板１２）の周縁部相互がろう付け接合されることで、一端部に蓄冷材充填口２０を有した容器本体が形成される。
また、蓄冷材容器は、内部が中空であると、外圧及び内圧に対し形状を維持できなくなってしまうおそれがあり、十分な強度を持たせる必要がある。したがって、本実施形態の蓄冷材容器５は、第１側板１０及び第２側板１２の間に補強用の方形コルゲート状のインナーフィン１１が介装される。
第１側板１０は、平坦面１０ａを有する方形状容器部材で、該平坦面１０ａにて冷媒管３とろう付け接合される。
第２側板１２は、平坦面１２ａから外側に突出する半円形状の凸部１２ｂを複数有し、凸部の頂壁にて冷媒管３とろう付け接合される。
これにより、第２側板１２の平坦面１２ａと冷媒管３との間には、前記凸部１２ｂの高さ分、空気通路が形成される。
このように、内部にインナーフィン１１を備えた各蓄冷材容器５は、上記のように冷媒管３，３間にろう付けして配置され、内部を真空状態にした後、蓄冷材充填口２０から蓄冷材が充填される。
ここで、一対の容器部材の間に配置されるインナーフィンの容器内部での位置によっては、インナーフィンの波形端面が容器内壁によって閉塞されたり、インナーフィンにより蓄冷材注入口が閉塞されたりしてしまうことがあった。そのため、蓄冷材の充填に時間を費やして生産効率が悪化したり、蓄冷材が容器全体に行き渡りにくいことがあった。
そこで、以下の実施形態では、蓄冷材をスムーズに充填できるように、インナーフィン１１を、蓄冷材容器５本体内の適切な位置に位置決めする構成とする。
図３及び図４に示すように、インナーフィン１１の波目が、インナーフィン１１及び蓄冷材容器５の短辺と平行に形成されている。そして、インナーフィン１１を蓄冷材容器５本体内に位置決めするように、容器５本体の内部側に突出してインナーフィン１１の波形状を有した両側端面の一部にそれぞれ係合する係合部１３としてエンボス状の突起を形成する。すなわち、蓄冷材容器５の短辺と平行に波目が形成されたインナーフィン１１の波形状を有する両側端面の一部に係合するように、係合部１３を蓄冷材容器５底面の短辺方向に沿った部分に形成する。これにより、インナーフィン１１を蓄冷材容器５本体内に位置決めし、インナーフィン１１の波形状を有する両側端面と蓄冷材容器５本体の内壁との間に間隙を形成する。
本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
インナーフィン１１の波形状を有する両側端面と蓄冷材容器５本体の内壁との間隙が、蓄冷材充填時に蓄冷材の通路として機能することにより、インナーフィン１１の波形状を有する両側端面に蓄冷材が周り込んで容器全体に行き渡りやすくなるので、蓄冷材充填口２０から充填された蓄冷材がスムーズかつ確実に蓄冷材容器５内部に充填され、生産性が向上する。
図５は、第２実施形態を示す蓄冷材容器の分解正面図、図６は、第２実施形態を示す蓄冷材容器の部分断面斜視図である。図５及び図６に示すように、第１実施形態と同様なインナーフィン１１の波形状を有する両側端面の一部にそれぞれ係合する係合部１３として、インナーフィン１１の波形状を有した両側端面の略全面に沿って第１側板１０の底面が容器５内部側に突出するように張り出されている。
図７は、第３実施形態を示す蓄冷材容器の分解正面図である。図７に示すように、第１実施形態と同様なインナーフィン１１の波形状を有する両側端面の一部にそれぞれ係合する係合部１３として、インナーフィンの波形状を有する両側端面に沿って第１側板の底面が容器５内部に張り出されている。ここで、第２実施形態においては、インナーフィンの両側端面に沿って略全面に第１側板の底面が張り出されていたが、第３実施形態のように、第１側板の底面の一部を張り出して形成してもよい。
図８は、第４実施形態を示す蓄冷材容器の分解正面図である。ここでは、インナーフィン１１の波目が、インナーフィン１１及び蓄冷材容器５の長辺と平行に形成されている。図３〜７に示す第１〜第３実施形態において、蓄冷材容器５の短辺と平行な波形状を有するインナーフィン１１を用いていたが、図８の第４実施形態に示すように、蓄冷材容器５の長辺と平行な波形状を有するインナーフィン１１を用いてもよく、この場合、インナーフィン１１の波形状を有する両側端面の一部に係合するように、係合部１３としてエンボス状の突起を、蓄冷材容器５底面の長辺方向に沿った部分に形成する。これにより、インナーフィン１１の波形状を有する両側端面と蓄冷材容器５の長辺方向の内壁との間に間隙が形成される。また、第４実施形態において、係合部１３は、エンボス状の突起だけでなく、第２及び第３実施形態のように第１側板１０の底面を内側に張り出して形成してもよい。
なお、以上の実施形態では、容器本体の内部側に突出する係合部１３が、第１側板１０の底面に形成されるものとしたが、これに限らず、インナーフィン１１を蓄冷材容器１０本体内に位置決めするように容器本体の側面に形成されてもよい。
１（１Ａ，１Ｂ）…上側ヘッダタンク
２（２Ａ，２Ｂ）…下側ヘッダタンク
３…冷媒管
４…フィン
５…蓄冷材容器
６…サイドプレート
７，８，９…仕切り
１０…方形状容器部材（第１側板）
１０ａ…平坦面
１１…インナーフィン
１２…方形状容器部材（第２側板）
１２ａ…平坦面
１２ｂ…凸部
１３…係合部
２０…蓄冷材充填口
Ｐ１…第１パス
Ｐ２…第２パス
Ｐ３…第３パス
Ｐ４…第４パス

Claims (1)

  1. 蓄冷熱交換器の冷媒管とろう付けにて接して冷媒の持つ冷熱を蓄える蓄冷材を封入した蓄冷材容器であって、
    一対の容器部材の周縁部相互がろう付け接合されて一端部に蓄冷材充填口を有した容器本体が形成され、該容器本体内部にインナーフィンを備えると共に、前記蓄冷材充填口から前記蓄冷材が充填され、
    前記容器本体の内部側に突出して前記インナーフィンの波形状を有した両側端面の一部にそれぞれ係合し、前記インナーフィンを前記容器本体内に位置決めする係合部を形成し、
    前記位置決めされたインナーフィンの前記両側端面と前記容器本体の内壁との間に間隙を設け、
    前記容器本体の内部側に突出する係合部は、前記インナーフィンの波形状を有した両側端面に沿って前記容器の底面が張り出されたものであり、
    前記インナーフィンの波形状を有した両側端面は、一対の方形状容器部材により形成される蓄冷材容器の短辺と平行に形成されていること、を特徴とする蓄冷材容器。
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