JPH01219466A - 蓄冷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷熱を蓄える蓄冷材を使用して冷房または冷
蔵を行なう蓄冷装置に関するもので例えば車両用として
用いることができる。

（従来の技′４！Ｉ４） 従来より、ポリアクリル酸とアクリルアマイドなどから
なる蓄冷材を封入した扁平状の容器を熱交換器チューブ
間に付設し、この熱交換器デユープ内を流れる冷媒によ
り蓄冷材に冷熱を蓄えるようにした蓄冷装置が知られて
いる。

この場合の蓄冷材は、常温で高い弾性をもつプリン状の
固形材であるので、何らかの原因で容器が破損した場合
にもこの容器内から蓄冷材が外部に流出しにくいように
なっている。

そして蓄冷材に冷熱を蓄えるときには、熱交換器チュー
ブ内に冷媒を流すことにより、蓄冷材から熱を奪って蓄
冷材を冷却凝固し、蓄冷材から冷熱を開放するときには
、蓄冷材の周囲に例えば空気を流して蓄冷材から冷熱を
奪って空気を冷却し、この冷却された空気を利用して冷
房または冷蔵を行なっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の蓄冷材を用いた蓄冷装置において
は、蓄冷材の温度変化に応じて蓄冷材が体積変化するた
め、例えば蓄冷材の冷却凝固時には蓄冷材が５〜１０％
程度体積膨張するため蓄冷材容器を挟持する熱交換器チ
ューブに過大応力が生じて熱交換器チューブが破損する
おそれがあり、逆に蓄冷材の加熱融解時には蓄冷材が体
積収縮するため蓄冷材容器と熱交換器チューブの間に隙
間ができて熱伝導が十分に行なわれないという問題があ
る。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、その目的とするところは、蓄冷材が融解状態か
ら凝固状態に至る過程で、蓄冷材と熱交換器チューブ等
の冷却手段とが常に良好に接触して熱伝導効率を最良に
保ち、蓄冷材が凝固したときにはその体積膨張を吸収し
て熱交換器チューブの破損を防止することにある。

（課題を達成するための手段） そのため、本発明の蓄冷装置は、冷熱を蓄える蓄冷材を
内蔵した扁平面をもつ蓄冷材包囲手段と、この扁平面に
接触しかつこの接触面で前記蓄冷材を冷却する冷却手段
と、前記蓄冷材が冷却手段により冷却され凝固するとき
生じる蓄冷材の膨張体積を吸収する逃し空間とを有する
ことを特徴とする。

前記蓄冷材容器を複数個積層して熱交換器チューブ間に
配設し、この複数の積層される蓄冷材容器の中間に配設
する波形プレートにより前記逃し空間を形成するのが望
ましい、また、蓄冷材自体に設けられる貫通穴により前
記逃し空間を形成してもよい、さらに前述した蓄冷材包
囲手段の周囲に空気通路を設け、この空気通路内の空気
を流通させる送風手段を備えてもよい。

（作用） 本発明の蓄冷装置によれば、冷媒により冷却された蓄冷
材が凝固して体積膨張するときには、蓄冷材の膨張体積
を逃し空間により吸収し、蓄冷材と冷却手段とが常に良
好に接触し、また冷却手段に過大応力が生じるのを回避
し、冷却手段の破損を未然に防止する。また、凝固した
蓄冷材が融解して体積収縮するときには、蓄冷材包囲手
段と冷却手段の前記扁平面での接触面積を減少させずに
その分前２逃し空間の容積を増大し、温度変化の高低が
あっても蓄冷材と冷却手段との間に可能な限り広面積の
熱交換接触面を確保することにより、融解時に蓄冷材の
もつ冷熱容量が減少することに伴う熱交換効率の低下を
補填し、良好な熱交換作用を長期にわたり発揮させる。

（実施例） 本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図と第２図は、本発明を適用した蓄冷装置の第１の
実施例を示している。この蓄冷袋ｒａＩは、扁平面をも
つ熱交換器チューブ２と、蓄冷材を封入した２個の蓄冷
材容器３．４と、これらの蓄冷材容器３と４を仕切る２
枚の波形プレート５．６とから成っている。

冷却手段である熱交換器チューブ２は、冷媒を流す２枚
の巨いに対向する扁平通路２ａ、２ｂと、これらの通路
の一端を互いに接続する断面Ｕ字状通路２ｃから成って
いる。熱交換器チューブ２の一端には、冷媒を取り入れ
る入口バイブ１２が設けられ、他端には熱交換器チュー
ブ２内を循環した冷媒を排出する出口バイブ１３が設け
られている。

蓄冷材包囲手段である蓄冷材容器３．４は弾力性のある
樹脂からなる薄膜袋状のもので、第３図に示すように、
熱交換面としての扁平面７を有しており、その内部に常
温で高い弾性をもつプリン状の蓄冷材例えばポリアクリ
ル酸とアクリルアマイドなどからなる蓄冷材を内蔵して
いる。蓄冷材容器３．４は、この蓄冷材を包装する袋状
の容器であり、この場合、蓄冷材は常温で固形状である
から何らかの原因で容器が破損した場合であっても容器
内から蓄冷材が外部に流出しにくい。

波形プレート５．６は、第４図に示すように、蓄冷材容
器３．４を受は入れるための凹部空間を有するコ字状に
曲折された構成になっている。波形プレート５と６の波
形面５ｂ、６ｂは、はぼ同・形状のもので、波形面５ｂ
、６ｂが第２図に示す如くほぼ嵌合するように重ね合わ
さった状態で熱交換器チューブ２の扁平面８につば部５
ａ、６ａがろう付または図示しない固定用金具により固
定されている。

そして第１図では、蓄冷材容器３．４に封入された蓄冷
材が融解して体積収縮した状態を示しており、蓄冷材容
器３．４の扁平面７ａは熱交換器チューブ２の扁平面８
と密着して接触しているが、反対側の扁平面７ｂは、波
形プレート５．６の波形面５ｂ、６ｂとの隙間に逃し空
間１１を形成している。これに対し第２図では、蓄冷材
容器３．４に封入された蓄冷材が凝固した状態にあり、
蓄冷材の体積膨張により逃し空間１１は塞がれ、蓄冷材
容器３．４と波形プレート５．６の波形面５ｂ、６ｂと
はほぼ密着状態にある。

蓄冷材に冷熱を蓄えるときには、入口バイブ１２から冷
媒を取り入れ、この冷媒を熱交換器チューブ２内の扁平
通路２ｂ、断面Ｕ字状通路２Ｃ１扁平通路２ａを経て循
環させ、出口バイブ１３から冷媒を外部に排出する。こ
のとき熱交換器チューブ２内の冷媒は、熱交換器チュー
ブ２と扁平面７ａで接触する蓄冷材容器３，４内の蓄冷
材から熱を奪い、この熱交換作用により蓄冷材は冷却さ
れて凝固し体積膨張する。この膨張体積は逃し空間１１
により吸収され、第２図に示すように、逃し空間１１の
容積が減少した状態になり、蓄冷材容器３と４はそれぞ
れ波形プレート５と６の波形面５ｂ、６ｂにほぼ密着し
た状態になる。

このように蓄冷材の凍結による体積膨張が逃し空間１１
により吸収されるので、熱交換器チューブ２に過大な応
力が生じるのを回避し、熱交換器チューブ２の破損が防
止される。

凝固した蓄冷材が融解するときには、蓄冷材の放冷によ
り蓄冷材容器３．４内の蓄冷材の容積は減少するが、こ
の場合の体積収縮は波形面５ｂ、６ｂにより形成される
逃し空間１１の容積の増大に代わるので、冷房や冷蔵に
利用される空気との伝熱面積が増大し、冷却能力の低下
を防止する。

したがって、蓄冷材の凍結後蓄冷材が融解する体積収縮
過程においても、蓄冷材のもつ小熱容量の冷熱を有効に
利用して冷風を効率よく得ることができる。しかも蓄冷
材が融解して収縮する過程にわたって蓄冷材容器３．４
と熱交換器チューブ２とは扁平面７ａで広い接触面積が
確保されるので、蓄冷材容器３．４はほぼ定位置に保持
される。

第５図および第６図は、前述した第１の実施例の蓄冷装
置を−・・つの単位（ユニット）として、このユニット
を積層することにより、冷却装置に応用したものである
。

この冷却装置の構造について説明すると、Ｕ字状断面を
もつ熱交換器チューブ２０の各扁平チューブ間に前述し
た蓄冷材容器３．４および波形プレート５．６が挿入さ
れ、波形プレート５．６が熱交換器チューブ２０にろう
付または固定用金具等の固定手段により固定されている
。このように構成される複数の蓄冷材容器３．４が積層
された蓄冷装置２１は、ハウジング２２内に収納されて
いる。ハウジング２２にはフィルタ２８が取り付けられ
る空気取入口２３が形成され、蓄冷袋ｇ１２１の下流側
には送風ファン２６が設けられ、さらに下流側には空気
排出口２７が形成されている。

フィルタ２８からハウジング２２内に取り入れられた空
気は、蓄冷装置ｉ２１の周囲両側に形成される空気通路
２４と２５を通って送風ファン２６を経て空気排出口２
７から外部に排出される。このとき空気取入０２８から
図示矢印六方向にハウジング２２内に入った空気は、蓄
冷材３．４により熱を奪われて、冷却された空気となっ
て送風ファン２６により空気排出口２７から図示矢印Ｂ
方向に排出され、排出された空気は、低温空気となって
カー冷蔵庫、仮眠クーラ等に利用される。

第７図は、本発明を適用した蓄冷装置の第２の実施例を
示している。

第２の実施例では、熱交換器チューブ２間に固定プレー
ト３０と３１をろう付または図示しない固定用金具によ
り固定し、固定プレート３ｏ、３１の挿入隙間３０ａ、
３１ａに波形プレート３２の両端３２ａ、３２ｂがかし
めまたはろう付で固定されている。波形プレート３２の
波形面３２ｃは凹凸状に形成されているので、第７図に
示すように、高温で蓄冷材容器３．４内部の蓄冷材が融
解しているときには、扁平面７ｂと波形プレート３２の
波形面３２ｃとの隙間に逃し空間３６が形成される。他
の構成部分について第１の実施例と同一の構成部分であ
るものについては同一符号を付し、その説明を省略する
。

この実施例によれば、波形プレート３２が一枚で構成さ
れることから、蓄冷材容器３．４の取付作業性が向上す
るという利点がある。なお、波形プレート３２は固定プ
レート３０．３１の挿入隙間３０ａと３１ａに固定した
が、この挿入隙間３０ａ、３１ａに波形プレート３２を
スライド可能に取付けるようにしてもよい。

第８図は、本発明を適用した蓄冷袋この第３の実施例を
示している。

第３の実施例は、常温でプリン状の蓄冷材の片面を扁平
面９ａ、反対面を凹凸面９ｂに形成し、この凹凸面９ｂ
に沿って包装被膜４０を被覆した蓄冷材容器３８．３９
を用いた例である。蓄冷材容器３８と３９を重ね合わせ
た面はそれぞれの包装被膜４０の凹凸面４０ｂと４０ｂ
が対面し、この凹６而４０ｂと４０ｂの凹面隙間に逃し
空間４２が形成される。なお包装被膜４０の扁平面４０
ａは熱交換器チューブ２の扁平面８に常時密着している
。

この実施例では、蓄冷材容器３８．３９の間に固定プレ
ートが不要となるので取付性が向上するとともに、蓄冷
材の放冷時に逃し空間４２が空気の流通路となって放冷
能力を増大する効果もある。

上述した第１ないし第３の実施例では、蓄冷材の加熱融
解時に蓄冷材が体積収縮しても前記逃し空間の容積が増
大するだけで蓄冷材容器と熱交換器チューブの接触面積
は減少しないので、蓄冷材が固体から液体に状態変化す
る長期間にわたり熱伝導効率を良好に保持することがで
きる。従って、常温に近い比較的高温で蓄冷材が体積収
縮している状態であっても、蓄冷材のもつ僅かな冷熱を
有効に活かし、冷熱を冷風等に効率良く熱交換させるこ
とができる。

第９図、第１０図および第１１図は、本発明を適用した
蓄冷装置の第４の実施例を示している。

第４の実施例では、隣接する熱交換器チューブ２間に１
個の蓄冷材容器５ｏを挿入し、この蓄冷材容器５０の蓄
冷材自体に逃し空間としての貫通穴５１を形成したもの
である。この場合の貫通穴５１の総体積は蓄冷材が凍結
したときに膨張する体積にほぼ設定しである。蓄冷材５
３の外周は包装被膜５２により包装されている。

第１０図は、蓄冷材５３が融解して体積収縮し、逃し空
間５１が形成されている状態を示しており、第１１図は
、蓄冷材５３が凝固しその体積膨張により逃し空間５１
が塞がれた状態を示している。

このようにして蓄冷材５３の温度変化があっても熱交換
器チューブ２と蓄冷材容器５０の扁平面５０ａとは常時
密着した接触面を保持した状態にあり、常温に近い比較
的高温域でも高い熱交換効率を維持する。

なお、本発明においては、前述した実施例の熱交換器チ
ューブ２、各プレート５，６．３１．３２等に放熱用の
フィンを設け、熱交換面の拡大による放熱効果の向上を
はかるようにしてもよく、また扁平チューブ式熱交換器
に代えてペルチェ式平板状熱交換器を用いてもよいこと
は勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、熱交換チューブ間
に挿入される蓄冷材の内部または外部に蓄冷材の体積膨
張を吸収する逃し空間を形成したので、蓄冷材が融解状
態から凝固状態に至る過程で、蓄冷材と冷却手段とが常
に良好に接触して熱伝導効率を最良に保つことができ、
また蓄冷材の凝固時に体積膨張が生じたとき熱交換器チ
ューブに過大な応力負荷が作用するのを阻止して熱交換
器の破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蓄冷装置の第１の実施例を表わす概略
斜視図、第２図は第１図に示す蓄冷装置を表わす概略断
面図、第３図は蓄冷材容器を表わす斜視図、第４図は波
形プレートを表わす斜視図、第５図は第１図に示す蓄冷
装置を冷却装置に応用した実施例を示す概略断面図、第
６図は第５図のＶｌ−１／１線断面図、第７図は本発明
の第２の実施例を表わす概略断面図、第８図は本発明の
第３の実施例を表わす概略断面図、第９図は本発明の第
４の実施例を表わす斜視図、第１０図および第１１図は
第９図に示す実施例の作用を説明するための図である。 ｌ　　・・・蓄冷装置、 ２　　・・・熱交換器チューブ、 ３．４・・・蓄冷材容器、 ５．６・・・波形プレート、 ７．７ａ・・・扁平面、 １１．３６．４２．５１・・・逃し空間、２４．２５・
・・空気通路、 ２６　　　・・・送風ファン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷熱を蓄える蓄冷材を内蔵した扁平面をもつ蓄冷
   材包囲手段と、この扁平面に接触しかつこの接触面で前
   記蓄冷材を冷却する冷却手段と、前記蓄冷材が冷却手段
   により冷却され凝固するとき生じる蓄冷材の膨張体積を
   吸収する逃し空間とを有することを特徴とする蓄冷装置
   。
2. （２）前記蓄冷材包囲手段は、複数個積層されて熱交換
   器チューブ間に配設され、前記逃し空間は、前記複数の
   積層される蓄冷材包囲手段の中間に配設される波形プレ
   ートにより形成されることを特徴とする請求項１に記載
   の蓄冷装置。
3. （３）前記逃し空間は、蓄冷材に設けられる貫通穴であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の蓄冷装置。
4. （４）前記蓄冷材容器の周囲に設けられる空気通路と、
   この空気通路内の空気を流通させる送風手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一
   項に記載の蓄冷装置。