WO2017164098A1 - 車両用空調装置の蒸発器 - Google Patents

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Definitions

  • This invention relates to an evaporator of a vehicle air conditioner provided with a heat storage material container.
  • a refrigeration cycle is known in which a compressor is driven using the driving force of an engine, a refrigerant of a refrigeration cycle is allowed to flow through an evaporator, and air that is blown into the passenger compartment is cooled.
  • a vehicle having an idling stop mechanism that temporarily stops driving the engine when the vehicle stops is also known in order to improve fuel consumption.
  • the drive of the compressor is also temporarily stopped, and there is a problem that the vehicle interior cannot be cooled.
  • Patent Document 1 for a refrigeration cycle, even if the circulation of the refrigerant is temporarily stopped, Technologies that can continue cooling have been proposed.
  • the cool storage heat exchanger of the said patent document 1 has many tubes 111 through which a refrigerant
  • the cold storage heat exchanger 100 of Patent Document 1 is based on a configuration in which the tubes 111 and the outer fins 112 are alternately stacked, and the heat storage material container 120 cannot be detached between the tubes 111 instead of the outer fins 112. It is arranged.
  • the space which accommodates a thermal storage material is provided as a part of evaporator, there exists a problem which cannot change the position of the thermal storage material arrange
  • an evaporator is one in which an evaporator with one specification is mounted on many types of air conditioners in order to improve productivity. Therefore, a mismatch between the position of the heat storage material and the position where the temperature rises locally is more likely to occur.
  • the evaporator generates a part where the temperature is likely to be lowered and a part where it is difficult to be lowered depending on the way the refrigerant is flowed.
  • This is a process in which the refrigerant flowing into the evaporator as a gas-liquid confusion state flows while gradually changing to a gaseous state, and the portion through which the liquid refrigerant having a supercooling degree flows is heated.
  • This is a phenomenon that occurs because the temperature is more likely to be lower than the portion through which the gaseous refrigerant having the flow passes.
  • the heat storage material is cooled at a portion where the temperature is likely to be lowered, and is allowed to cool at a portion where the temperature is high (cooling the flowing air).
  • the effect of uniform distribution can be expected.
  • the position of the heat storage material container 120 is fixed, it has been difficult to appropriately arrange the heat storage material with respect to the temperature distribution that fluctuates according to the operating state of the refrigeration cycle.
  • An object of the present invention is to provide an evaporator of a vehicle air conditioner provided with a heat storage material container that can easily change the position of the heat storage material in order to make the temperature distribution of the evaporator uniform.
  • the evaporator (1) of the vehicle air conditioner according to the present invention includes a plurality of alternately stacked tubes (11) and outer fins (12), and an element portion (13) for exchanging heat between the refrigerant and the air.
  • One tank portion (14) provided at one end portion in the longitudinal direction of the tube, the other tank portion (15) provided at the other end portion in the longitudinal direction of the tube,
  • a heat storage material container (20) attached to the element portion along the longitudinal direction, and the heat storage material container includes the heat storage material storage portion (21) and the heat storage material stored in the heat storage material storage portion.
  • the heat storage material container storing the heat storage material can be attached to the element portion of the evaporator using the attachment portion, the position of the heat storage material can be easily changed.
  • the heat storage material container is mounted on the downstream side in the flow direction of the air in the element portion (Claim 2).
  • the air cooled by the evaporator can efficiently cool the heat storage material container and the heat storage material accommodated in the heat storage material container.
  • the evaporator of the vehicle air conditioner according to the present invention is mounted on the downstream side of the tube in the flow direction of the air in the element portion (Claim 3). Since the heat storage material container is attached to the tube on the downstream side, it is possible to suppress an increase in the airflow resistance of the air flowing through the element portion.
  • the heat storage material accommodation portion and the mounting portion are made of a material that is more corrosive than the element portion. Condensate is generated in the evaporator, and corrosion resistance is required.
  • an evaporator of a vehicle air conditioner including a heat storage material container that can easily change the location of the heat storage material.
  • FIG. 1A and 1B show an evaporator according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a schematic front view, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line XX of FIG.
  • the thermal storage material container which concerns on embodiment of this invention is shown,
  • Fig.2 (a) shows a cross-sectional schematic diagram,
  • FIG.2 (b) shows the side schematic diagram which looked at Fig.2 (a) from the arrow Y.
  • FIG. 1 shows an evaporator of a vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (a) is a schematic front view
  • FIG. 1 (b) is a schematic cross-sectional view taken along the line XX of FIG. is there.
  • the evaporator 1 includes a plurality of alternately stacked tubes 11 and outer fins 12, and includes an element portion 13 for exchanging heat between the refrigerant and air, and one tank provided at one end portion in the longitudinal direction of the tube.
  • Part 14 the other tank part 15 provided at the other end part in the longitudinal direction of the tube, and the heat storage material container 20 attached to the element part along the longitudinal direction of the tube.
  • the tube 11, the outer fin 12, the one tank portion 14, and the other tank portion 15 are all aluminum alloys and are joined by a brazing method.
  • a refrigerant supplied from a refrigeration cycle (not shown) mounted on the vehicle is supplied to one tank portion 14 or the other tank portion 15, passes through the inside of the tube 11, and passes through the one tank portion 14 or the other tank portion 14. It flows out from the tank unit 15 to the refrigeration cycle.
  • the air A before cooling shown in FIG. 1B flows through the element portion 13, exchanges heat with the refrigerant, and flows out as cooled air B.
  • the heat storage material container 20 includes the heat storage material accommodation portion 21, the heat storage material (M) accommodated in the heat storage material accommodation portion, and the heat storage material container. And a mounting part (30) to be mounted on the part.
  • the heat storage material accommodation portion 21 and the mounting portion 30 are formed by processing an aluminum plate material which is a base material.
  • convex portions 31a, 32a and concave portions are formed on the end side of the base material to be the mounting portion 30 (one end side 31 of the mounting portion and the other end side 32 of the mounting portion). 31b and 32b are formed, and flexibility is ensured so as to be suitable for mounting to the element portion 13.
  • the heat storage material container 20 is detachably attached to the element portion 13.
  • the heat storage material container 20 is mounted on the downstream side of the element portion 13 in the air flow direction.
  • the heat storage material container 20 includes the first heat transfer path from the element part 13 to the heat storage material M via the mounting part 30, the cooled air B flowing out from the element part 13, and the mother of the heat storage material container 20.
  • the heat transfer material M and the second heat transfer path toward the heat storage material M are formed, and the heat (cold heat) of the refrigerant can be efficiently transmitted to the heat storage material M.
  • the heat storage material container 20 is mounted so as to extend along the longitudinal direction of the tube 11, when the air flowing through the element portion 13 flows out, the downstream side of the outer fin that is the outflow region is opened. And increase in ventilation resistance can be suppressed.
  • the base material of the heat storage material container 20 is made of a metal material that is more corrosive than the element portion 13.
  • the effect of sacrificial corrosion can be exhibited and the progress of corrosion of the element portion 13 can be suppressed.
  • a material having a large amount of added zinc is used.
  • the convex portions 31a and 32a of the mounting portion are formed with a constant interval D in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 2B), and this interval D is the same as the fin pitch of the outer fin 12. Is preferred. When attaching the heat storage material container 20 to the element part 13, damage to the outer fin can be suppressed.
  • the air flowing through the element portion 13 can be continuously cooled even if the refrigeration cycle is temporarily stopped. That is, when the refrigeration cycle is operating, the heat (cold heat) of the refrigerant is stored in the heat storage material M accommodated in the heat storage material container 20 through the first heat transfer path and the second heat transfer path. Heat is transferred and accumulated. Next, when the refrigeration cycle is temporarily stopped, the heat (cold heat) accumulated in the heat storage material M is transferred to the element portion 13 via the mounting portion 30 to cool the air flowing therethrough.
  • the evaporator 1 can uniformly cool the flowing air even if the temperature distribution is not uniform. That is, in the element part 13 where the temperature tends to decrease, the heat (cold heat) of the refrigerant is transferred to the heat storage material M and accumulated through the first path and the second path. On the other hand, in the portion of the element portion 13 where the temperature is difficult to decrease, the heat (cold heat) accumulated in the heat storage material M is transferred to the element portion 13 via the mounting portion 30 and cools the flowing air.
  • the heat storage material container 20 can be arranged at a position suitable for each vehicle or air conditioner on which the evaporator is mounted to achieve uniform temperature distribution. it can.
  • the base material of the heat storage material container 20 is an aluminum alloy
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • a resin material such as polypropylene or ABS may be used as the base material of the heat storage material container 20. The weight can be reduced.
  • vehicle air conditioner according to the present invention can be manufactured industrially and can be used for commercial transactions, it is an invention that can be used industrially with economic value.

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Abstract

【課題】本発明の目的は、蓄熱材の位置を容易に変更できる蓄熱材容器を備えた車両用空調装置の蒸発器を提供する。 【解決手段】交互に複数積層されたチューブ11およびアウタフィン12により構成され、冷媒と空気との熱を交換するエレメント部13と、チューブの長手方向の一方の端部に設けられた一方のタンク部14と、チューブの長手方向の他方の端部に設けられた他方のタンク部15と、チューブの長手方向に沿って、エレメント部に装着された蓄熱材容器20と、を備え、蓄熱材容器は、蓄熱材収容部21と、前記蓄熱材収容部に収容された蓄熱材Mと、当該蓄熱材容器を前記エレメント部に装着する装着部30とを有する。

Description

車両用空調装置の蒸発器
 この発明は、蓄熱材容器を備えた車両用空調装置の蒸発器に関する。
 エンジンの駆動力を用いて圧縮機を駆動し、冷凍サイクルの冷媒を蒸発器に流し、車室内へ送風する空気を冷却する冷凍サイクルが知られている。また、燃費の向上のため、停車時にエンジンの駆動を一時的に停止するアイドリングストップ機構を有する車両も知られている。そして、アイドリングストップ機構によりエンジンが一時的に停止されると、圧縮機の駆動も一時的に停止され、車室内を冷却できない問題があった。そこで、例えば冷凍サイクルに、特許文献1に記載される蓄熱材(蓄冷材)を備えた蒸発器を用いることで、冷媒の循環が一時的に停止されたとしても、車室内へ送風する空気の冷却を継続できる技術が提案されている。
 当該特許文献1の蓄冷熱交換器は、図3(当該特許文献1の図24)に示すように、冷媒が流れる多数のチューブ111と、チューブの間にそれぞれ配置される多数のフィン112と、チューブに冷媒を分配するタンクと、チューブを通過した冷媒を集約するタンクとを備えている。そして、積層された多数のフィンのうち所定の箇所に、蓄熱材(蓄冷材)を収容する蓄熱材容器120が配置されている。これにより、冷凍サイクルの冷媒が循環すると、チューブによって蓄熱材が冷却される。そして冷凍サイクルの冷媒の循環が一時的に停止されたときには、冷却された蓄熱材の熱(冷熱)がチューブを介してフィンに伝わり、車室内へ送風する空気の冷却を継続することができる。
特開2011-012947号公報
 しかしながら特許文献1の蓄冷熱交換器100は、チューブ111とアウタフィン112とを交互に積層する構成を基本としつつ、アウタフィン112の代わりにチューブ111の間に蓄熱材容器120が脱着不可能な態様で配置されたものである。このように、蓄熱材を収容する空間が蒸発器の一部として設けてられているので、蒸発器に配置する蓄熱材の位置を変更できない問題がある。
 一般に、車両用空調装置の蒸発器は、ユニットケースの内部に配置される。ここで、車両や空調装置ごとにユニットケースの内部を流れる空気の流れ方が異なる。すなわち、車両や空調装置ごとに、蒸発器を通過する空気の流速が早い部位や遅い部位の分布が異なる。このため、流速の早い部位に蓄熱材を配置し、冷媒の循環が一時的に停止された場合に蒸発器の局部的な温度上昇を防止したいところ、予め蓄熱材が収容される空間が定められていると、蓄熱材の位置と局部的に温度上昇する位置とが異なり、温度分布の少ない冷風の吹き出しが困難となる。
 そして蒸発器は、生産性の向上のため、ある一つの仕様の蒸発器が多くの種類の空調装置に搭載されるものである。よって、蓄熱材の位置と、局部的に温度上昇する位置との不一致が、ますます発生しやすい状況にある。
 一方、ユニットケースの内部を流れる空気の流れ方とは別に、蒸発器は、冷媒の流れ方によっても、温度の低下しやすい部位と低下しにくい部位とが発生することが知られている。これは、気液混同状態として蒸発器に流入される冷媒が、徐々に気体状態へと相変化しつつ通流する過程で、過冷却度を有する液状の冷媒が通流する部位が、加熱度を有する気体状の冷媒が通流する部位よりも温度が低下しやすいために発生する現象である。さらに、圧縮機の回転数、凝縮器における放熱の状況等、冷凍サイクルの稼働状況によって冷媒の循環量や気液混合状態が変化するので、蒸発器における温度分布が変動する。このため、蒸発器の温度分布を均一化することが望まれていた。
 ここで、特許文献1の蓄冷熱交換器を利用することで、蓄熱材が、温度の低下しやすい部位で冷却され、温度の高い部位で放冷(通流する空気を冷却)して、温度分布の均一化の効果を期待できる。しかしながら、蓄熱材容器120の位置が固定化されているから、冷凍サイクルの稼働状況に応じて変動する温度分布に対し、適切に蓄熱材を配置することが困難であった。
 本発明の目的は、蒸発器の温度分布を均一化するために、蓄熱材の位置を容易に変更できる蓄熱材容器を備えた車両用空調装置の蒸発器を提供することである。
 本発明に係る車両用空調装置の蒸発器(1)は、交互に複数積層されたチューブ(11)およびアウタフィン(12)により構成され、冷媒と空気との熱を交換するエレメント部(13)と、前記チューブの長手方向の一方の端部に設けられた一方のタンク部(14)と、前記チューブの長手方向の他方の端部に設けられた他方のタンク部(15)と、前記チューブの長手方向に沿って、前記エレメント部に装着された蓄熱材容器(20)と、を備え、前記蓄熱材容器は、蓄熱材収容部(21)と、前記蓄熱材収容部に収容された蓄熱材(M)と、当該蓄熱材容器を前記エレメント部に装着する装着部(30)と、を有することを特徴とする(請求項1)。
 このように、蓄熱材を収納した蓄熱材容器を、装着部を用いて蒸発器のエレメント部に装着を可能としたので、蓄熱材の位置を容易に変更することができる。
 本発明に係る車両用空調装置の蒸発器は、前記蓄熱材容器は、前記エレメント部のうち、前記空気が通流方向における下流側に装着されることが好ましい(請求項2)。蒸発器により冷却された空気によって、効率的に蓄熱材容器および、この蓄熱材容器に収容された蓄熱材を冷却することができる。
 本発明に係る車両用空調装置の蒸発器は、前記エレメント部のうち、前記空気が通流方向において前記チューブの下流側に装着されることが好ましい(請求項3)。蓄熱材容器がチューブに下流側に装着されるので、エレメント部を通流する空気の通気抵抗の上昇を抑制することができる。
 本発明に係る車両用空調装置の蒸発器は、前記蓄熱材収容部と前記装着部は、前記エレメント部よりも腐食性の高い材料であることが好ましい(請求項4)。蒸発器は凝縮水が発生し、耐腐食性が求められるところ、蓄熱材収容部と装着部とを蒸発器のエレメント部よりも腐食性の高い材料で構成することで、犠牲腐食の効果により、エレメント部の腐食の進行を抑制することができる。
 本発明により、蓄熱材の場所を容易に変更できる蓄熱材容器を備えた車両用空調装置の蒸発器を提供することができる。
本発明の実施形態に係る蒸発器を示し、図1(a)は正面概略図、図1(b)は図1(a)のX-X断面概略図である。 本発明の実施形態に係る蓄熱材容器を示し、図2(a)は断面概略図、図2(b)は図2(a)を矢視Yから見た側面概略図を示す。 従来技術として示した蒸発器の正面概略図である。
 以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。
 図1は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置の蒸発器を示し、図1(a)は正面概略図、図1(b)は図1(a)のX-X断面概略図である。蒸発器1は、交互に複数積層されたチューブ11およびアウタフィン12により構成され、冷媒と空気との熱を交換するエレメント部13と、チューブの長手方向の一方の端部に設けられた一方のタンク部14と、チューブの長手方向の他方の端部に設けられた他方のタンク部15と、チューブの長手方向に沿って、エレメント部に装着された蓄熱材容器20と、を備える。
 チューブ11、アウタフィン12、一方のタンク部14、および他方のタンク部15は、いずれもアルミニウム合金であり、ろう付け工法によって接合されている。車両に搭載された冷凍サイクル(図示せず)から供給された冷媒は、一方のタンク部14または他方のタンク部15に供給され、チューブ11の内部を通過し、一方のタンク部14または他方のタンク部15より冷凍サイクルへと流出される。このとき、図1(b)で示される冷却前の空気Aは、エレメント部13を通流し、冷媒と熱の交換が行われ、冷却された空気Bとなって流出する。
 蓄熱材容器20は、図2(a)、図2(b)で示されるように、蓄熱材収容部21と、蓄熱材収容部に収容された蓄熱材(M)と、蓄熱材容器をエレメント部に装着する装着部(30)と、を有している。蓄熱材収容部21と装着部30とは、母材であるアルミニウムの板材を加工することで成形される。まず、図2(b)に示されるように、装着部30となる母材の端辺(装着部の一方の端辺31、装着部の他方の端辺32)に凸部31a、32aと凹部31b、32bを形成し、エレメント部13への装着に好適となるように柔軟性を確保する。次いで、母材の一部を折りたたんで壁部Fを形成し、筒状とされた空間である収容部21を形成する。蓄熱材は流動パラフィンなど、常温で流動性を示すもので、収容部21の端部(図2(a)における、紙面の手前側)から流入する。その後、収容部21の長手方向の両端部をカシメ等の加工や、接着剤を充填するなどし、蓄熱材を収容部21の内部に収容する。
 蓄熱材容器20は、図1(b)に示されるように、エレメント部分13に脱着が可能に装着される。蓄熱材容器20は、エレメント部13のうち空気の通流方向の下流側に装着される。これにより、蓄熱材容器20は、エレメント部13から装着部30を介して蓄熱材Mに向かう第一の伝熱経路と、エレメント部13から流出する冷却された空気B、蓄熱材容器20の母材、蓄熱材Mに向かう第二の伝熱経路とが形成され、効率的に冷媒の熱(冷熱)を蓄熱材Mに伝えることができる。また、蓄熱材容器20は、チューブ11の長手方向に沿うとともに跨ぐように装着されているので、エレメント部13を通流する空気が流出するときに、流出領域であるアウタフィンの下流側を開放することができ、通気抵抗の上昇を抑制することができる。
 また、蓄熱材容器20は、図2(a)に示されるように、長手方向の長さを所望する寸法に設定することができる。この例では、寸法の長い蓄熱材容器20aと、寸法の短い20bとが示されている。冷凍サイクルの冷媒の循環が一時的に停止された場合に局部的に温度が上昇する部位に、寸法の長い蓄熱材容器20aや寸法の短い蓄熱材容器20bを装着し、蒸発器1の温度分布の均一化をはかることができる。
 また、蓄熱材容器20の母材は、エレメント部13よりも腐食性の高い金属材料で構成される。蒸発器の表面には凝縮水が発生し、耐腐食性が求められるところ、犠牲腐食の効果を発揮して、エレメント部13の腐食の進行を抑制することができる。たとえば、エレメント部13に用いられるアルミニウム合金に対し、蓄熱材容器20の母材に用いられるアルミニウム合金について、添加される亜鉛の量が多い材料が用いられる。
 装着部の凸部31a、32aは、長手方向(図2(b)の上下方向)において、一定の間隔Dを設けて形成されており、この間隔Dはアウタフィン12のフィンピッチと同じであることが好ましい。蓄熱材容器20をエレメント部13へ装着する際、アウタフィンの破損を抑制することができる。
 このように蒸発器1は、蓄熱材容器20を装着されているので、一時的に冷凍サイクルが停止されたとしても、エレメント部13を通流する空気を継続して冷却することができる。すなわち、冷凍サイクルが稼働しているときに、前記した第一の伝熱経路および第二の伝熱経路を介して、冷媒の熱(冷熱)が蓄熱材容器20に収容された蓄熱材Mに伝熱し、蓄積される。次いで、冷凍サイクルが一時的に停止すると、蓄熱材Mに蓄積されていた熱(冷熱)が、装着部30を介してエレメント部13に伝熱し、通流する空気を冷却する。
 また蒸発器1は、温度分布が不均一であったとしても、通流する空気を均一的に冷却することができる。すなわち、エレメント部13のうち温度の低下しやすい部位では、第一の経路および第二の経路を介して、冷媒の熱(冷熱)が蓄熱材Mに伝熱し、蓄積される。一方、エレメント部13のうち温度の低下しにくい部位では、蓄熱材Mに蓄積されていた熱(冷熱)が、装着部30を介してエレメント部13に伝熱し、通流する空気を冷却する。
 そして、蓄熱材容器20の装着位置を容易に変更できるので、蒸発器が搭載される車両や空調装置ごとに適した位置に蓄熱材容器20を配置して、温度分布の均一化をはかることができる。
 ここまで、蓄熱材容器20の母材をアルミニウム合金とした例を挙げ、説明してきたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、蓄熱材容器20の母材をポリプロピレンやABSなどの樹脂材を採用してもよい。軽量化をはかることができる。
 本発明に係る車両用空調装置は、工業的に製造することができ、また商取引の対象とすることができるから、経済的価値を有して産業上利用することが出来る発明である。
1 蒸発器
10 ケーシング
11 チューブ
12 アウタフィン
13 エレメント部
14 一方のタンク部
15 他方のタンク部
20 蓄熱材容器
20a 寸法の長い蓄熱材容器
20b 寸法の短い蓄熱材容器
21 蓄熱材収容部
30 装着部
31 装着部の一方の端辺
31a 凸部
31b 凹部
32 装着部の他方の端辺
32a 凸部
32b 凹部
A 冷却前の空気
B 冷却された空気
D 間隔
F 壁部
M 蓄熱材
100 蒸発器
111 チューブ
112 アウタフィン
120 蓄熱材容器

Claims (4)

  1.  交互に複数積層されたチューブ(11)およびアウタフィン(12)により構成され、冷媒と空気との熱を交換するエレメント部(13)と、
     前記チューブの長手方向の一方の端部に設けられた一方のタンク部(14)と、前記チューブの長手方向の他方の端部に設けられた他方のタンク部(15)と、前記チューブの長手方向に沿って、前記エレメント部に装着された蓄熱材容器(20)と、を備え、
     前記蓄熱材容器は、蓄熱材収容部(21)と、前記蓄熱材収容部に収容された蓄熱材(M)当該蓄熱材容器を前記エレメント部に装着する装着部(30)と、を有することを特徴とする車両用空調装置の蒸発器(1)。
  2.  前記蓄熱材容器(20)は、前記エレメント部(13)のうち、前記空気が通流方向における下流側に装着されたことを特徴とする請求項1に記載の蒸発器。
  3.  前記蓄熱材容器(20)は、前記エレメント部(13)のうち、前記空気が通流方向において前記チューブ(11)の下流側に装着されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蒸発器。
  4.  前記蓄熱材収容部と前記装着部は、前記エレメント部よりも腐食性の高い材料であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の蒸発器。
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