JP2010139201A - 蓄冷器およびこれを用いた車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄冷性能が向上した蓄冷器を提供する。
【解決手段】蓄冷器４は、互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の蓄冷材封入管19と、隣り合う蓄冷材封入管19どうしの間に配置されたコルゲートフィン21とを備えている。蓄冷材封入管19における蓄冷材封入管19の並び方向の寸法である管高さを、コルゲートフィン21における蓄冷材封入管19の並び方向の寸法であるフィン高さ以上とする。たとえば、管高さを６〜１０ｍｍとし、フィン高さを３〜６ｍｍとする。
【選択図】図４

Description

この発明は、たとえば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に使用される蓄冷器およびこれを用いた車両用空調装置に関する。

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自動車が提案されている。

ところで、コンプレッサ、コンプレッサから吐出された冷媒を冷却する冷媒冷却器、冷媒冷却器を通過した冷媒を減圧する減圧器、および減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータを備えた冷媒循環経路を有する通常の車両用空調装置においては、エンジンを停止させると、エンジンを駆動源とするコンプレッサが停止するので、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した車両用空調装置として、コンプレッサ、コンプレッサから吐出された冷媒を冷却する冷媒冷却器、冷媒冷却器を通過した冷媒を減圧する減圧器、およびケース内の通風路に配置され、かつ減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータと、エバポレータの通風方向下流側においてケース内の通風路に配置された蓄冷器とを備えており、蓄冷器が、蛇行状に曲げられた蓄冷材封入管と、蛇行状蓄冷材封入管の隣り合う直管部どうしの間に配置されたフィンとからなるものが知られている（特許文献１参照）。

通常、特許文献１記載の車両用空調装置の蓄冷器に封入される蓄冷材としては、パラフィン等の３〜７℃で凝固および融解するものが用いられるが、必要な蓄冷性能を確保するには、蓄冷器内に多くの蓄冷材を封入する必要がある。

ところで、特許文献１記載の車両用空調装置では、エバポレータと蓄冷器とが、ケース内の１つの通風路内に配置されるので、エバポレータおよび蓄冷器の有効コア面積がほぼ等しくなるように設定される。しかしながら、蓄冷材封入管は真っ直ぐな管を曲げることにより形成されているので、屈曲部の曲げ半径を小さくすることには限界があるために、エバポレータおよび蓄冷器の有効コア面積をほぼ等しくした場合、蓄冷材封入管の直管部の数は比較的少なくなり、その結果蓄冷器に封入される蓄冷材の量が不足して、必要な蓄冷性能が得られない。

また、蓄冷器として、エバポレータと同様に、互いに間隔をおいて並列状に配置された複数のチューブと、隣り合うチューブどうしの間に配置されたフィンとを備えたものを用いることが考えられる。ところが、エバポレータにおいては、冷却性能を確保するために、チューブにおけるチューブの並び方向の寸法であるチューブ高さを１．５〜３．０ｍｍとし、フィンにおけるチューブの並び方向の寸法であるフィン高さを４．０〜７．５ｍｍ以上とすることが一般的である（特許文献２参照）。しかしながら、特許文献２記載のエバポレータを蓄冷器として用いた場合、チューブ高さがフィン高さよりも低いので、エバポレータおよび蓄冷器の有効コア面積をほぼ等しくした場合、蓄冷器の蓄冷材封入チューブの数は比較的少なくなり、その結果蓄冷器に封入される蓄冷材の量が不足して、やはり必要な蓄冷性能が得られない。
特開２００２−３３７５３７号公報 特開２００１−３２４２９０号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、特許文献１記載の蓄冷器に比較して蓄冷性能が向上した蓄冷器およびこれを用いた車両用空調装置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)互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の蓄冷材封入管部と、隣り合う蓄冷材封入管部どうしの間に配置されたフィンとを備えており、蓄冷材封入管部における蓄冷材封入管部の並び方向の寸法である管部高さが、フィンにおける蓄冷材封入管部の並び方向の寸法であるフィン高さ以上となっている蓄冷器。

2)前記管部高さが６〜１０ｍｍであり、前記フィン高さが３〜６ｍｍである上記1)記載の蓄冷器。

3)ケース内の通風路に配置されたエバポレータと、エバポレータの通風方向下流側において前記通風路に配置された蓄冷器とを備えており、蓄冷器が、上記1)または2)記載の蓄冷器からなり、エバポレータの有効コア面積と、蓄冷器の有効コア面積とが等しくなっている車両用空調装置。

上記1)および2)の蓄冷器によれば、有効コア面積を特許文献１記載の蓄冷器のコア面積と等しくした場合、内部に封入される蓄冷材の量を、特許文献１記載の蓄冷器に封入される蓄冷材の量よりも多くすることができる。したがって、特許文献１記載の蓄冷器に比較して蓄冷性能が向上する。

上記3)の車両用空調装置によれば、蓄冷器の有効コア面積をエバポレータの有効コア面積と等しくした場合であっても、蓄冷器内に封入される蓄冷材の量を、特許文献２記載のエバポレータと同一チューブ高さおよび同一フィン高さを有する蓄冷器に比較して多くすることができる。したがって、特許文献１記載の蓄冷器を用いた車輌用空調装置に比較して蓄冷性能が向上する。

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および図２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（図１、図３および図４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および図２はこの発明による蓄冷器を用いた車両用空調装置の一部の構成を示し、図３はエバポレータを示し、図４および図５は蓄冷器を示す。

図１および図２において、車両用空調装置は、ケース(1)内の通風路(2)に配置されたエバポレータ(3)と、エバポレータ(3)の通風方向下流側（前側）においてケース(1)内の通風路(2)に配置され、かつ蓄冷材（図示略）が封入された蓄冷器(4)とを備えている。なお、図示は省略したが、エバポレータ(3)は、車両のエンジンを駆動源とするコンプレッサ、コンプレッサ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）とともに冷凍サイクルを構成する。

図１〜図３に示すように、エバポレータ(3)は、上下方向に間隔をおいて設けられた１対の前ヘッダタンク部(5)(6)と、上下方向に間隔をおくとともに、両前ヘッダタンク部(5)(6)の後側に並んで設けられた１対の後ヘッダタンク部(7)(8)と、両前ヘッダタンク部(5)(6)間および両後ヘッダタンク部(7)(8)間にそれぞれ左右方向に間隔をおいて設けられ、かつ上下両端部が上下両ヘッダタンク部に通じさせられた複数の冷媒流通管部(9)と、隣り合う冷媒流通管部(9)間に配置されたアルミニウム製コルゲートフィン(11)とを備えている。上側の前ヘッダタンク部(5)の右端部に冷媒入口(12)が形成され、上側の後ヘッダタンク部(7)の右端部に冷媒出口(13)が形成されている。

エバポレータ(3)のヘッダタンク部(5)(6)(7)(8)および冷媒流通管部(9)は、左右方向に並んで配置された複数の扁平中空体(14)をろう付することにより形成されている。扁平中空体(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からなるプレート(15)の周縁部どうしをろう付することにより形成されたものであり、前後方向に間隔をおいて形成された上下方向にのびる２つの膨出状冷媒流通管部(9)と、各冷媒流通管部(9)の両端に連なって形成されかつ冷媒流通管部(9)よりも膨出高さの高い膨出状ヘッダタンク形成部(16)とを備えている。そして、全扁平中空体(14)が、ヘッダタンク形成部(16)の外面どうしが当接するとともに、隣り合う扁平中空体(14)のヘッダタンク形成部(16)内どうしが通じるように積層されて相互にろう付することによって、ヘッダタンク部(5)(6)(7)(8)および冷媒流通管部(9)が形成されている。なお、冷媒入口(12)から流入した冷媒が、全ヘッダタンク部(5)(6)(7)(8)および全冷媒流通管部(9)を通って冷媒出口(13)から流出するように、ヘッダタンク部(5)(6)(7)(8)は必要箇所において、仕切部材により左右方向に並んだ区画に仕切られている。コルゲートフィン(11)は、隣り合う扁平中空体(14)の冷媒流通管部(9)間に配置されて扁平中空体(14)にろう付されている。

図１、図２、図４および図５に示すように、蓄冷器(4)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１対のアルミニウム製ヘッダタンク(17)(18)と、両ヘッダタンク(17)(18)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(16)(17)にろう付された複数のアルミニウム製扁平状蓄冷材封入管(19)（蓄冷材封入管部）と、隣り合う蓄冷材封入管(19)間および左右両端の蓄冷材封入管(19)の外側に配置されて蓄冷材封入管(19)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(21)と、左右両端のコルゲートフィン(21)の外側に配置されてコルゲートフィン(21)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(22)とからなる。蓄冷器(4)内へ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。また、蓄冷器(4)内への蓄冷材の封入量は、全蓄冷材封入管(19)内を上端部まで満たすような量とするのがよい。

ここで、蓄冷器(4)の蓄冷材封入管(19)の左右方向の寸法（蓄冷材封入管(19)の並び方向の寸法）である管高さHt（管部高さ）は、コルゲートフィン(21)の左右方向の寸法（蓄冷材封入管(19)の並び方向の寸法）であるフィン高さHf以上となっている。たとえば、管高さHt：６〜１０ｍｍ、フィン高さHf：３〜６ｍｍであることが好ましい。なお、管高さHt６〜１０ｍｍ、フィン高さHf３〜６ｍｍが好ましいのは、蓄冷器(4)のコア幅Ｗ：１６０〜３００ｍｍ、コア高さＬ：１５０〜２５０、蓄冷材封入管(19)の前後方向の幅：１６ｍｍ、蓄冷材封入管(19)の周壁の肉厚：０．５ｍｍ、コルゲートフィン(21)の肉厚０．１ｍｍの条件を満たす場合である。

また、蓄冷器(4)の有効コア面積、すなわちコア高さＬ（コルゲートフィン(21)の上下方向の長さＬ）×コア幅Ｗ（左右両端のコルゲートフィン(21)の外側縁部間の距離Ｗ）は、エバポレータ(3)の有効コア面積、すなわちコア高さＬ１（コルゲートフィン(11)の上下方向の長さＬ１）×コア幅Ｗ１（左右両端の冷媒流通管部(9)の左右方向外面間の距離Ｗ１）と等しくなっていることが好ましい。なお、エバポレータ(3)の左右両端の冷媒流通管部(9)の外側にコルゲートフィン(11)が配置される場合もあり、この場合には、エバポレータ(3)の有効コア面積は、（コルゲートフィン(11)の上下方向の長さＬ１）×（左右両端のコルゲートフィン(11)の外側縁部間の距離）となる。

上述した車輌用空調装置おいて、コンプレッサが作動している場合には、コンプレッサ、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(12)を通ってエバポレータ(3)の上側の前ヘッダタンク部(5)内に入り、全ヘッダタンク部(5)(6)(7)(8)および全冷媒流通管部(9)を通って上側の後ヘッダタンク部(6)の冷媒出口(13)から流出する。そして、冷媒が冷媒流通管部(9)内を流れる間に、隣り合う冷媒流通管部(9)どうしの間の通風間隙を通過する空気（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、エバポレータ(3)を通過した冷却風により蓄冷器(4)内に封入されて蓄冷材封入管(19)内に存在す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。

コンプレッサが停止した場合には、蓄冷器(4)内の蓄冷材の有する冷熱が、コルゲートフィン(21)を介してエバポレータ(3)および蓄冷器(4)を通過する風に伝えられる。したがって、エバポレータ(3)を通過した風の温度が上昇したとしても、当該風は蓄冷器(4)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、蓄冷器として、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、互いに間隔をおいて配置されたヘッダタンク部と、両ヘッダタンク部間に、幅方向を前後方向に向けるとともにヘッダタンク部の長さ方向に間隔をおいて設けられ、かつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンク部に通じさせられた複数の扁平状蓄冷材封入管部とを有するもの、すなわちヘッダタンク部と蓄冷材封入管部とが一体に設けられたものが用いられてもよい。また、エバポレータとして、互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に、幅方向を前後方向に向けるとともにヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の扁平状蓄冷材封入管とを有するもの、すなわちヘッダタンクと蓄冷材封入管とが別個に形成されたものが用いられてもよい。

この発明による蓄冷器を用いた車両用空調装置の一部の構成を、エバポレータと蓄冷器とを離して示す斜視図である。 この発明による蓄冷器を用いた車両用空調装置の一部の構成を示す右側面図である。 この発明による蓄冷器を用いた車両用空調装置のエバポレータを示す正面図である。 この発明による蓄冷器を示す正面図である。 図４の一部分を拡大して示す垂直断面図である。

符号の説明

(1)：ケース
(2)：通風路
(3)：エバポレータ
(4)：蓄冷器
(19)：蓄冷材封入管（蓄冷材封入管部）
(21)：コルゲートフィン
Ht：管高さ（管部高さ）
Hf：フィン高さ

Claims (3)

1. 互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の蓄冷材封入管部と、隣り合う蓄冷材封入管部どうしの間に配置されたフィンとを備えており、蓄冷材封入管部における蓄冷材封入管部の並び方向の寸法である管部高さが、フィンにおける蓄冷材封入管部の並び方向の寸法であるフィン高さ以上となっている蓄冷器。
2. 前記管部高さが６〜１０ｍｍであり、前記フィン高さが３〜６ｍｍである請求項１記載の蓄冷器。
3. ケース内の通風路に配置されたエバポレータと、エバポレータの通風方向下流側において前記通風路に配置された蓄冷器とを備えており、蓄冷器が、請求項１または２記載の蓄冷器からなり、エバポレータの有効コア面積と、蓄冷器の有効コア面積とが等しくなっている車両用空調装置。

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