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JP6186253B2 - 蓄冷機能付きエバポレータ - Google Patents

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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。
この明細書および特許請求の範囲において、図２の上下、左右を上下、左右というものとする。
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。
しかしながら、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放冷して車室内を冷却することが考えられている。
この種の蓄冷機能付きエバポレータとして、本出願人は、先に、上下方向に間隔をおいて配置された１対のタンク間に、長手方向を上下方向に向けるとともに幅方向を通風方向に向けた複数の扁平状冷媒流通管が冷媒流通管の厚み方向に間隔をおいて配置され、隣り合う冷媒流通管どうしの間に間隙が形成され、全間隙のうち一部の複数の間隙に、蓄冷材が封入された蓄冷材容器が配置され、残りの間隙にフィンが配置されており、蓄冷材容器が、冷媒流通管に接合された容器本体部と、容器本体部の風下側縁部の上下方向の全長に連なるとともに冷媒流通管よりも通風方向外側に張り出すように設けられた外方張り出し部とを備えており、蓄冷材容器の外方張り出し部に、容器本体部に対して左右両方向に膨らみかつ左右方向の寸法が容器本体部および外方張り出し部の左右方向の寸法よりも大きくなった膨張部が設けられ、蓄冷材容器が配置された間隙の隣の間隙に配置されたフィンが、冷媒流通管に接合されたフィン本体部と、フィン本体部の風下側縁部に連なるとともに冷媒流通管よりも通風方向外側に張り出すように設けられた外方張り出し部とを備えており、蓄冷材容器の外方張り出し部の膨張部の左右両側壁外面に、フィンの外方張り出し部が接した状態でろう付されている蓄冷機能付きエバポレータを提案した（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、圧縮機が作動している通常の冷房時には、冷媒流通管内を流れる冷媒の有する冷熱が、蓄冷材容器内の蓄冷材に伝わって蓄冷材に蓄えられ、圧縮機が停止した際には、蓄冷材容器内の蓄冷材に蓄えられた冷熱が、容器本体部がろう付された冷媒流通管を通って間隙に配置されたフィンに伝えられ、フィンから当該間隙を流れる空気に放冷されるようになっている。
ところで、この種の蓄冷機能付きエバポレータの蓄冷材容器内に封入される蓄冷材としては、融点が３〜１０℃に調整されたパラフィン系の潜熱蓄冷材を用いるのが一般的である。
また、蓄冷材容器の強度は、通常の使用環境温度範囲、たとえば−４０〜９０℃の範囲内においては、液相状態の蓄冷材が密度変化するとともに、蓄冷材容器内に残存している空気が熱膨張することにより内圧が上昇したとしても、破損しないような強度に設計されている。しかしながら、周囲の温度が通常の使用環境温度範囲よりも高温になると、液相状態の蓄冷材の密度変化および蓄冷材容器内に残存している空気の熱膨張が顕著になり、蓄冷材容器の内容積に対する封入された蓄冷材の体積の比率である蓄冷材充填率によっては、蓄冷材容器が内圧により破損し、その結果冷媒流通管も破損するおそれがある。特に、蓄冷材容器が、冷媒流通管にろう付されている容器本体部と、フィンがろう付されている外方張り出し部とよりなるので、内圧が異常に上昇した場合にも蓄冷材容器は内圧の上昇を吸収するように変形しにくく、蓄冷材容器の内圧による破損が起こりやすくなる。
しかも、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、蓄冷材容器およびフィンの上下方向の全長にわたって冷媒流通管よりも外側に張り出した外方張り出し部が設けられ、蓄冷材容器の外方張り出し部に設けられた膨張部の左右両側壁外面にフィンの外方張り出し部がろう付されているので、比較的大型になるとともに重量が大きくなる。また、蓄冷材容器内の蓄冷材は、蓄冷材容器における冷媒流通管にろう付されている部分で効果的に冷却されるが、特許文献１記載の蓄冷機能付きエバポレータによれば、蓄冷材容器の外方張り出し部は冷媒流通管にろう付されていないので、内部の蓄冷材を冷却する効果は、容器本体部に比べて劣る。そして、外方張り出し部が蓄冷材容器の上下方向の全長にわたって設けられているので、効果的に冷却されない蓄冷材の量が多くなるという問題がある。
そこで、蓄冷材容器の内圧の異常上昇による破損を防止しうる蓄冷機能付きエバポレータとして、本出願人は、先に、特許文献１記載の蓄冷機能付きエバポレータにおいて、蓄冷材容器の容器本体部に、容器本体部の両側壁を部分的に内方に変形させることによって、蓄冷材容器の内容積を減少させる内容積減少部が設けられている蓄冷機能付きエバポレータを提案した（特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献２記載の蓄冷機能付きエバポレータにおいても、特許文献１記載の蓄冷機能付きエバポレータが抱えている問題のうち、比較的大型になるとともに重量が大きくなるという問題、および効果的に冷却されない蓄冷材の量が多くなるという問題を解決することはできない。却って、蓄冷材容器の容器本体部に、容器本体部の両側壁を部分的に内方に変形させることによって、蓄冷材容器の内容積を減少させる内容積減少部が設けられているので、内容積減少部も冷媒流通管とは接触しなくなり、内容積減少部内の蓄冷材も効果的に冷却されなくなって、効果的に冷却されない蓄冷材の量が増加する。
特開２０１２−４２１６７号公報 特開２０１２−１３７１９９号公報
この発明の目的は、上記問題を解決し、蓄冷材容器内の内圧が異常に上昇した際の蓄冷材容器の破損を防止するとともに小型軽量化を図ることができ、しかも蓄冷材容器内に封入された多くの蓄冷材を効果的に冷却することができ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)長手方向が上下方向を向くとともに幅方向が通風方向を向いた複数の扁平状冷媒流通管が、冷媒流通管の厚み方向に間隔をおいて並列状に配置されており、隣り合う冷媒流通管どうしの間に間隙が形成され、全間隙のうち一部の複数の間隙に蓄冷材が封入された蓄冷材容器が配置され、残りの間隙にフィンが配置されて冷媒流通管に接合されている蓄冷機能付きエバポレータであって、
蓄冷材容器が、冷媒流通管に接合された容器本体部と、容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上下方向の全長のうちの一部分のみに連なって冷媒流通管よりも通風方向外側に張り出すように設けられ、かつ上下方向の長さが容器本体部の上下方向の長さよりも短くなっている外方張り出し部とを備え、外方張り出し部が、容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上端から一定の長さにわたって設けられ、外方張り出し部に、容器本体部に対して左右両方向のうち少なくとも一方向に膨らみ、かつ左右方向の寸法が容器本体部の左右方向の寸法よりも大きくなっている膨張部が設けられ、当該膨張部がフィンよりも通風方向外側に位置し、膨張部の左右両側壁のうち少なくともいずれか一方が、蓄冷材容器の内圧の異常上昇時に変形するようになっている蓄冷機能付きエバポレータ。
2)外方張り出し部の上下方向の長さが、蓄冷材容器の上下方向の長さの３０％以下である上記1)記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
3)外方張り出し部の膨張部の左右両側壁のうち少なくともいずれか一方が平坦となっている上記1)または2)記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
4)外方張り出し部の膨張部の左右両側壁が平坦となっている上記3)記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
5)外方張り出し部の下縁部が、容器本体部に向かって下方に傾斜している上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
6)外方張り出し部の膨張部の周壁における容器本体部に対して膨らんだ側の部分の高さ方向中間部に、内側または外側に屈曲した屈曲部が設けられている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
7)外方張り出し部に、蓄冷材を蓄冷材容器内に注入するのに用いられた蓄冷材注入口を閉じることにより形成された封止部が存在している上記1)〜6)のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
8)前記封止部が、外方張り出し部の上端から上方に突出して形成され、当該封止部が、通風面に対して、上方に向かって容器本体部から離れる方向に傾斜している上記7)記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
9)外方張り出し部の膨張部が、容器本体部に対して左右両方向に膨らんでいる上記1)〜8)のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
10)蓄冷材容器の内部空間の内容積に対する封入された蓄冷材の体積の比率である蓄冷材充填率が７０〜９０％である上記1)〜9)のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
11)長手方向が上下方向を向くとともに幅方向が通風方向を向き、かつ通風方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状冷媒流通管からなる管組が、冷媒流通管の厚み方向に間隔をおいて複数配置され、隣り合う管組どうしの間に間隙が形成されている上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
12)蓄冷材容器が配置された間隙の左右両側に隣り合う間隙に、それぞれフィンが配置されている上記1)〜11)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)〜12)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、蓄冷材容器が、冷媒流通管に接合された容器本体部と、容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上下方向の全長のうちの一部分のみに連なって冷媒流通管よりも通風方向外側に張り出すように設けられ、かつ上下方向の長さが容器本体部の上下方向の長さよりも短くなっている外方張り出し部とを備え、外方張り出し部が、容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上端から一定の長さにわたって設けられ、外方張り出し部に、容器本体部に対して左右両方向のうち少なくとも一方向に膨らみ、かつ左右方向の寸法が容器本体部の左右方向の寸法よりも大きくなっている膨張部が設けられ、当該膨張部がフィンよりも通風方向外側に位置し、膨張部の左右両側壁のうち少なくともいずれか一方が、蓄冷材容器の内圧の異常上昇時に変形するようになっているので、蓄冷材容器の内圧が異常上昇した場合に、外方張り出し部の膨張部の左右両側壁のうち少なくともいずれか一方が変形し、蓄冷材容器の内圧の異常上昇による破損が防止される。なお、蓄冷材容器の内圧が異常に上昇するのは、たとえば通常の使用環境温度範囲の上限である９０℃を超えるような場合である。
しかも、蓄冷材容器の外方張り出し部が、容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上下方向の全長のうちの一部分のみに連なるとともに容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上端から一定の長さにわたって設けられているだけであるので、全蓄冷材容器およびフィンの上下方向の全長にわたって冷媒流通管よりも外側に張り出した外方張り出し部が設けられ、外方張り出し部に、左右方向に膨らみかつ左右方向の寸法が容器本体部および外方張り出し部の左右方向の寸法よりも大きくなっている膨張部が設けられ、外方張り出し部の膨張部の左右両側面にフィンの外方張り出し部がろう付されている特許文献１および２記載の蓄冷機能付きエバポレータに比較して小型軽量化を図ることができる。
また、蓄冷材容器の外方張り出し部が、容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上下方向の全長のうちの一部分のみに連なるとともに容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上端から一定の長さにわたっって設けられているだけであるので、蓄冷材容器における冷媒流通管に接していない部分が、特許文献１および２記載の蓄冷機能付きエバポレータに比較して少なくなり、蓄冷材容器内に封入された多くの蓄冷材を効果的に冷却することができる。さらに、冷媒流通管に直接には接していない外方張り出し部内に存在する蓄冷材の量を少なくすることが可能になって、蓄冷材容器内に封入された全蓄冷材のうち効果的に冷却されない蓄冷材の量を低減することができる。すなわち、蓄冷材容器の強度、および蓄冷材容器の内部空間の内容積に対する封入された蓄冷材の体積の比率である蓄冷材充填率は、通常の使用環境温度範囲、たとえば−４０〜９０℃の範囲内において、液相状態の蓄冷材が密度変化するとともに、蓄冷材容器内に残存している空気が熱膨張することにより内圧が上昇したとしても、破損しないような強度および蓄冷材充填率に設計されている。このような蓄冷材充填率は、当然１００％未満であるから、蓄冷材容器内の上端寄りの部分には、蓄冷材の存在しない空間が存在することになり、容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上端から一定の長さにわたって設けられている外方張り出し部内の全てが蓄冷材で満たされることはなくなる。その結果、蓄冷材容器内に封入された全蓄冷材のうち効果的に冷却されない蓄冷材の量を低減することができる。
上記2)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た全蓄冷材のうち効果的に冷却されない蓄冷材の量を低減する効果が一層優れたものになる。
上記3)および4)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、蓄冷材容器の内圧が異常上昇した場合に、外方張り出し部の膨張部の平坦な左右両側壁が外方に膨らむように変形し、蓄冷材容器の内圧の異常上昇による破損が防止されるので、比較的簡単な構成になる。
上記5)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、たとえば上記7)のように、外方張り出し部に設けれた蓄冷材注入口を通して蓄冷材容器内に蓄冷材を注入する際に、蓄冷材が容器本体部側に流れやすくなり、蓄冷材を速やかに蓄冷材容器内に注入することができる。
上記6)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、蓄冷材容器の内圧が異常上昇した場合に、外方張り出し部の膨出部の平坦な頂壁の変形に加えて周壁が伸びるように変形し、蓄冷材容器の内圧の異常上昇による破損が効果的に防止される。
上記8)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、蓄冷材注入口を通して蓄冷材を蓄冷材容器内に注入する際の作業性、および蓄冷材注入口を封止する際の作業性が向上する。
上記9)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、蓄冷材容器内への蓄冷材の封入を容易に行うことができる。
上記10)の蓄冷機能付きエバポレータによれば、使用環境温度、たとえば−４０〜９０℃の範囲において、液相状態の蓄冷材が密度変化するとともに、蓄冷材容器内に残存している空気が熱膨張したとしても、蓄冷材容器の内圧による破損が防止される。
この発明の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。 この発明の蓄冷機能付きエバポレータの全体構成を示す通風方向下流側から見た正面図である。 図１および図２の蓄冷機能付きエバポレータに用いられる蓄冷材容器を示す左側面図である。 図３のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図１および図２の蓄冷機能付きエバポレータに用いられる蓄冷材容器の上部を示し、左側の金属板を切除して示す図３の一部分に相当する図である。 図１および図２の蓄冷機能付きエバポレータに用いられる蓄冷材容器を示す分解斜視図である。 図１および図２の蓄冷機能付きエバポレータに用いられる蓄冷材容器の内圧が異常上昇した状態を示す図４の一部分に相当する図である。 図１および図２の蓄冷機能付きエバポレータに用いられる蓄冷材容器の変形例を示す図３に相当する図である。 図１および図２の蓄冷機能付きエバポレータに用いられる蓄冷材容器の外方張り出し部の設けられた膨出部の変形例を示す図４の一部分に相当する図である。
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〜図３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する。したがって、前方から後方を見た際の上下、左右が図２の上下、左右となる。
さらに、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機能付きエバポレータの全体構成を示し、図３〜図７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、長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム製第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)間に設けられた熱交換コア部(4)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）に位置する風下側上ヘッダ部(5)と、後側（通風方向上流側）に位置しかつ風下側上ヘッダ部(5)に一体化された風上側上ヘッダ部(6)とを備えている。風下側上ヘッダ部(5)の左端部に冷媒入口(7)が設けられ、風上側上ヘッダ部(6)の左端部に冷媒出口(8)が設けられている。第２ヘッダタンク(3)は、前側に位置する風下側下ヘッダ部(9)と、後側に位置しかつ風下側下ヘッダ部(9)に一体化された風上側下ヘッダ部(11)とを備えている。
熱交換コア部(4)には、長手方向が上下方向を向くとともに幅方向が通風方向（前後方向）を向いた複数のアルミニウム押出形材製扁平状冷媒流通管(12)が、左右方向（冷媒流通管(12)の厚み方向）に間隔をおいて並列状に配置されている。ここでは、前後方向に間隔をおいて配置された２つの冷媒流通管(12)からなる複数の組(13)が左右方向に間隔をおいて配置されており、前後の冷媒流通管(12)よりなる組(13)の隣り合うものどうしの間に間隙(14)が形成されている。前側の冷媒流通管(12)の上端部は風下側上ヘッダ部(5)に接続されるとともに、同下端部は風下側下ヘッダ部(9)に接続されている。また、後側の冷媒流通管(12)の上端部は風上側上ヘッダ部(6)に接続されるとともに、同下端部は風上側下ヘッダ部(11)に接続されている。
熱交換コア部(4)における全間隙(14)のうち一部の複数の間隙(14)でかつ隣接していない間隙(14)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(15)が、前後両冷媒流通管(12)に跨るように配置されている。また、残りの間隙(14)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り、かつ前後方向にのびる波頂部、前後方向にのびる波底部、および波頂部と波底部とを連結する連結部よりなるコルゲート状のアウターフィン(16)が、前後両冷媒流通管(12)に跨るように配置されて間隙(14)を形成する左右両側の組(13)を構成する前後両冷媒流通管(12)にろう付されている。ここでは、蓄冷材容器(15)が配置された間隙(14)の左右両側に隣り合う間隙(14)にはそれぞれアウターフィン(16)が配置されており、左右方向に隣り合う蓄冷材容器(15)間には２つのアウターフィン(16)が位置している。なお、左右方向に隣り合う蓄冷材容器(15)間に３以上のアウターフィン(16)が位置していてもよい。また、左右両端の冷媒流通管(12)の組(13)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アウターフィン(16)が配置されて前後両冷媒流通管(12)にろう付され、さらに左右両端のアウターフィン(16)の外側にアルミニウム製サイドプレート(17)が配置されてアウターフィン(16)にろう付されている。
この実施形態のエバポレータ(1)の場合、冷媒は、冷媒入口(7)を通ってエバポレータ(1)の風下側上ヘッダ部(5)内に入り、全冷媒流通管(12)を通って風上側上ヘッダ部(6)の冷媒出口(8)から流出する。
図３〜図６に示すように、蓄冷材容器(15)は、長手方向を上下方向に向けるとともに幅方向を前後方向に向けた扁平中空状であり、前側冷媒流通管(12)の前側縁よりも後方に位置し、かつ各組(13)の前後２つの冷媒流通管(12)にろう付された容器本体部(18)と、容器本体部(18)の前側縁部（風下側縁部）の一部分、ここでは上部のみに連なるとともに前側冷媒流通管(12)の前側縁よりも前方（通風方向外側）に張り出すように設けられた外方張り出し部(19)とよりなる。蓄冷材容器(15)の内部には、その周縁部を除いて中空状の蓄冷材封入部(15a)が、容器本体部(18)および外方張り出し部(19)に跨るように形成されている。外方張り出し部(19)は、容器本体部(18)の前側縁部の上端から一定の長さにわたって設けられており、外方張り出し部(19)の上下方向の長さは容器本体部(18)の上下方向の長さよりも短くなっている。また、蓄冷材容器(15)の外方張り出し部(19)は、アウターフィン(16)よりも通風方向外側に位置しており、外方張り出し部(19)の下縁部(19a)は、容器本体部(18)（通風方向上流側）に向かって下方に傾斜している。なお、ここでは、容器本体部(18)および外方張り出し部(19)の左右方向の厚みは等しくなっている。
蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の左右両側壁(18a)外面に、それぞれ上端から下端に向かって漸次低くなった複数の凝縮水排水路(21)(22)が間隔をおいて形成されている。ここでは、全体が上方から下方に向かって風上側に傾斜した第１凝縮水排水路(21)と、上下方向に間隔をおいて形成されかつ上方から下方に向かって風上側に傾斜した上下両傾斜部(22a)、および上傾斜部(22a)の下端と下傾斜部(22a)の上端とを通じさせる鉛直部(22b)よりなる第２凝縮水排水路(22)とが設けられている。第２凝縮水排水路(22)は、容器本体部(18)の上下方向の中央部を含むように、上部から下部にかけて形成されている。全凝縮水排水路(21)(22)の上端は容器本体部(18)の上縁または風下側縁部に開口し、同じく下端は容器本体部(18)の下縁または風上側縁部に開口している。各凝縮水排水路(21)(22)は、蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の左右両側壁(18a)に設けられて外方に膨出した２つの凸部(23)の間に形成されており、１つの凝縮水排水路(21)(22)を形成する２つの凸部(23)のうち少なくともいずれか一方の凸部(23)の長さは、蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の通風方向の幅よりも長くなっている。なお、隣り合う２つの凝縮水排水路(21)(22)は、両凝縮水排水路(21)(22)間に位置する凸部(23)を共有している。すべての凸部(23)の膨出頂壁は平坦であるとともに同一平面上に位置しており、凸部(23)の平坦な膨出頂壁が冷媒流通管(12)に接触した状態でろう付されている。容器本体部(18)の左側壁(18a)の凝縮水排水路(21)(22)および凸部(23)と、右側壁(18a)の凝縮水排水路(21)(22)および凸部(23)とは、一部分が重複するが全体に重複しないように通風方向に若干ずれて設けられている。
蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)内には、オフセット状のアルミニウム製インナーフィン(24)が、上下方向のほぼ全体にわたって配置されている。インナーフィン(24)は、上下方向にのびる波頂部(25a)、上下方向にのびる波底部(25b)、および波頂部(25a)と波底部(25b)とを連結する連結部(25c)からなる波状帯板(25)が、上下方向に複数並べられるとともに相互に一体に連結されることにより形成され、上下方向に隣り合う２つの波状帯板(25)の波頂部(25a)どうしおよび波底部(25b)どうしが前後方向に位置ずれしているものである。インナーフィン(24)は、蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の左右両側壁(18a)内面、すなわち容器本体部(18)の左右両側壁(18a)の凸部(23)が形成されていない部分にろう付されている。凸部(23)の膨出頂壁は、冷媒流通管(12)に接触するが、インナーフィン(24)には接触しないので、蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の各側壁(18a)に、インナーフィン(24)に接触する接触部分と、インナーフィン(24)に接触しない非接触部分とが設けられていることになる。
蓄冷材容器(15)の外方張り出し部(19)には、通風方向内側寄り（後側寄り）の狭幅部分を除いて、左右両方向に膨らみ、かつ左右方向の寸法が容器本体部(18)の左右方向の寸法よりも大きくなっている膨張部(26)が設けられており、膨張部(26)がアウターフィン(16)よりも通風方向外側（通風方向下流側）に位置しているとともに、膨張部(26)の左右両側壁(26a)が平坦となっている。
蓄冷材容器(15)内へ充填される蓄冷材としては、凝固点が５〜１０℃程度に調整されたパラフィン系潜熱蓄冷材が用いられる。具体的には、ペンタデカン、テトラデカンなどが用いられる。蓄冷材容器(15)の内部空間の内容積に対する封入された蓄冷材の体積の比率である蓄冷材充填率が７０〜９０％であることが好ましい。蓄冷材は、外方張り出し部(19)の上端部に設けられて上方に開口した蓄冷材注入口(27)を通して蓄冷材容器(15)内に注入されている。蓄冷材注入口(27)は、外方張り出し部(19)の上端部に固定されて外方張り出し部(19)を外部に通じさせる円筒状注入部材(32)の内部に設けられている。蓄冷材注入口(27)は、蓄冷材の蓄冷材容器(15)内への注入後に、注入部材(32)の上部を圧潰することによって閉鎖されている。その結果、外方張り出し部(19)の上端部に、蓄冷材注入口(27)を閉じることにより形成された封止部(28)が存在している。封止部(28)は、外方張り出し部(19)の上端から上方に突出しており、蓄冷機能付きエバポレータ(1)の通風面(F)（通風方向と直交する面、たとえば熱交換コア部(4)の前面）に対して、上方に向かって容器本体部(18)から離れる方向、ここでは風下側に傾斜している（図３参照）。
蓄冷材容器(15)の強度は、通常の使用環境温度範囲、たとえば−４０〜９０℃の範囲内においては、液相状態の蓄冷材が密度変化するとともに、蓄冷材容器(15)内に残存している空気が熱膨張することにより内圧が上昇したとしても、破損しないような強度に設計されている。
図６に詳細に示すように、蓄冷材容器(15)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、かつ周縁部どうしが互いにろう付された２枚の略縦長方形状アルミニウム板(29)(31)よりなる。各アルミニウム板(29)(31)には、帯状の周縁部を除いた部分を外方に膨出させることによって、容器本体部(18)および外方張り出し部(19)を形成する膨出高さの等しい第１膨出部(29a)(31a)と、第１膨出部(29a)(31a)における容器本体部(18)となる部分の膨出頂壁に形成されかつ凸部(23)となる第２膨出部(29b)(31b)と、第１膨出部(29a)(31a)における外方張り出し部(19)となる部分の膨出頂壁に形成されかつ膨張部(26)となる第３膨出部(29c)(31c)と、第３膨出部(29c)(31c)の上端に連なって上方に延びるように形成されかつ第３膨出部(29c)(31c)内を外部に通じさせる半円筒状の第４膨出部(29d)(31d)とが設けられている。そして、２枚のアルミニウム板(29)(31)を、インナーフィン(24)を間に挟んで第１膨出部(29a)(31a)の開口どうしが対向するとともに、第４膨出部(29d)(31d)間に注入部材(32)の下部に設けられた小径部(32a)が挟まれるように組み合わせ、この状態で両アルミニウム板(29)(31)の周縁部どうし、および両アルミニウム板(29)(31)と注入部材(32)とをろう付することによって蓄冷材容器(15)が形成されている。蓄冷材は、上部が圧潰される前の注入部材(32)内の蓄冷材注入口(27)を通して蓄冷材容器(15)内に注入され、蓄冷材注入口(27)は注入部材(32)の上部を圧潰することにより封止され、これにより封止部(28)が形成されている。蓄冷材注入口(27)を通して蓄冷材容器(15)内に注入される蓄冷材は、外方張り出し部(19)内に入った後、容器本体部(18)に入る。そして、外方張り出し部(19)の下縁部(19a)が、容器本体部(18)に向かって下方に傾斜しているので、蓄冷材注入口(27)を通して蓄冷材容器(15)の外方張り出し部(19)内に注入された蓄冷材は、容器本体部(18)側に流れやすくなる。
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）とともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして、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、たとえば自動車に搭載される。そして、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)の風下側上ヘッダ部(5)内に入り、全冷媒流通管(12)を通って風上側上ヘッダ部(6)の冷媒出口(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、間隙(14)を通過する空気と熱交換をし、冷媒は気相となって流出する。
圧縮機の作動時には、冷媒流通管(12)内を流れる冷媒の有する冷熱が、蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の左右両側壁(18a)における冷媒流通管(12)にろう付されている凸部(23)の膨出頂壁を経て直接蓄冷材容器(15)内の蓄冷材に伝わるとともに、凸部(23)の膨出頂壁から左右両側壁(18a)における冷媒流通管(12)にろう付されていない部分およびインナーフィン(24)を経て蓄冷材容器(15)内の蓄冷材の全体に伝わって蓄冷材に冷熱が蓄えられる。
このとき、蓄冷材容器(15)表面に発生した凝縮水は、蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の左右両側壁(18a)外面に形成された凝縮水排水路(21)(22)内に入り、下方に排水される。
圧縮機が停止した場合には、蓄冷材容器(15)内の蓄冷材に蓄えられた冷熱が、蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の左右両側壁(18a)における冷媒流通管(12)にろう付されている凸部(23)の膨出頂壁を経て直接冷媒流通管(12)に伝わるとともに、インナーフィン(24)から左右両側壁(18a)における冷媒流通管(12)にろう付されていない部分および凸部(23)の膨出頂壁を経て冷媒流通管(12)に伝わり、さらに冷媒流通管(12)を通過して当該冷媒流通管(12)における蓄冷材容器(15)とは反対側にろう付されているアウターフィン(16)に伝わる。そして、アウターフィン(16)を介して蓄冷材容器(15)が配置されている間隙(14)の両隣の間隙(14)を通過する空気に伝えられる。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、当該風は冷却されるので、冷房能力の急激な低下が防止される。
周囲の温度が通常の使用環境温度範囲よりも高温、たとえば１００℃になると、液相状態の蓄冷材の密度変化および蓄冷材容器(15)内に残存している空気の熱膨張が顕著になって、蓄冷材容器(15)の内圧が異常に上昇するが、この場合、図７に示すように、蓄冷材容器(15)の外方張り出し部(19)に設けられた膨張部(26)の左右両側壁(26a)が外側に膨らむように変形し、蓄冷材容器(15)の内圧上昇による破損が防止される。しかも、アウターフィン(16)よりも風下側に張り出している外方張り出し部(19)の強度は、冷媒流通管(12)にろう付されている容器本体部(18)の強度よりも低いので、周囲の温度がさらに高温になった場合には、外方張り出し部(19)において蓄冷材容器(15)が破損して蓄冷材が洩れることがあるが、冷媒流通管(12)は蓄冷材容器(15)の破損の影響を受けないので、冷媒流通管(12)の破損が防止される。しかも、蓄冷材の洩れる箇所が決まっているので、洩れた蓄冷材に対応する対策を比較的簡単に講じることができる。
図８はこの発明による蓄冷機能付きエバポレータに用いられる蓄冷材容器の変形例を示す。
図８に示す蓄冷材容器(40)の場合、容器本体部(18)の左右両側壁(18a)外面に、間隔をおいて形成されかつ上端から下端に向かって漸次低くなった複数の凝縮水排水路(41)は、全体が上方から下方に向かって風上側に傾斜している。全凝縮水排水路(41)の上端は容器本体部(18)の上縁または風下側縁部に開口し、同じく下端は容器本体部(18)の下縁または風上側縁部に開口している。各凝縮水排水路(41)は、蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の左右両側壁(18a)に設けられて外方に膨出した２つの凸部(42)の間に形成されており、１つの凝縮水排水路(41)を形成する２つの凸部(42)のうち少なくともいずれか一方の凸部(42)の長さは、蓄冷材容器(15)の容器本体部(18)の通風方向の幅よりも長くなっている。なお、隣り合う２つの凝縮水排水路(41)は、両凝縮水排水路(41)間に位置する凸部(42)を共有している。すべての凸部(42)の膨出頂壁は平坦であるとともに同一平面上に位置しており、凸部(42)の平坦な膨出頂壁が冷媒流通管(12)に接触した状態でろう付されている。図示は省略したが、容器本体部(18)の左側壁(18a)の凝縮水排水路(41)および凸部(42)と、右側壁の凝縮水排水路および凸部とは、一部分が重複するが全体に重複しないように通風方向に若干ずれて設けられている。
その他の構成は、上述した蓄冷材容器(15)と同様であり、同一部分には同一符号を付す。なお、蓄冷材容器(40)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にプレス加工が施されることにより形成され、かつ周縁部どうしが互いにろう付された２枚の略縦長方形状アルミニウム板(29)(31)よりなる。各アルミニウム板(29)(31)は、容器本体部(18)および外方張り出し部(19)を形成する膨出高さの等しい第１膨出部(29a)(31a)と、第１膨出部(29a)(31a)における容器本体部(18)を形成する部分の膨出頂壁に設けられかつ凸部(42)となる第２膨出部(29b)(31b)と、第１膨出部(29a)(31a)における外方張り出し部(19)を形成する部分の膨出頂壁に設けられかつ膨張部(26)となる第３膨出部(29c)(31c)と、第３膨出部(29c)(31c)の上端に連なって上方に延びるように設けられかつ第３膨出部(29c)(31c)内を上方に通じさせる半円筒状の第４膨出部(29d)(31d)とを備えている。
図９はこの発明による蓄冷機能付きエバポレータに用いられる蓄冷材容器の外方張り出し部に設けられる膨張部の変形例を示す。
図９に示す蓄冷材容器の外方張り出し部(19)に設けられる膨張部(45)の場合、左右両側壁(45a)が平坦となっているとともに、膨張部(45)の周壁(45b)における容器本体部(18)に対して膨らんだ側、ここでは左右両側部分の高さ方向中間部に、内側に屈曲した屈曲部(46)が設けられている。なお、膨張部(45)の周壁(45b)における容器本体部(18)に対して膨らんだ左右両側部分の高さ方向中間部に、外側に屈曲した屈曲部が設けられていてもよい。図９に示す膨張部(45)が設けられていると、蓄冷材容器(15)の内圧が異常に上昇した場合、図９に鎖線で示すように、蓄冷材容器(15)の膨張部(45)の周壁(45b)が左右方向外側にのびるように変形するとともに、左右両側壁(45a)が外側に膨らむように変形し、蓄冷材容器(15)の内圧上昇による破損が防止される
上記において、蓄冷材容器(15)(40)の外方張り出し部(19)に設けられた膨張部(26)(45)は、容器本体部(18)に対して左右両方向に膨らんでいるが、これに限定されるものではなく、左右両方向のうちいずれか一方にのみ膨らんでいてもよい。
また、上記において、蓄冷材容器(15)(40)の容器本体部(18)の風下側縁部に外方張り出し部(19)が設けられているが、これに代えて、容器本体部(18)の風上側縁部に、冷媒流通管(12)よりも通風方向外側に張り出した外方張り出し部(19)が設けられていてもよい。
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を構成する冷凍サイクルに好適に用いられる。
(1)：蓄冷機能付きエバポレータ
(12)：冷媒流通管
(13)：管組
(14)：間隙
(15)(40)：蓄冷材容器
(16)：アウターフィン
(18)：容器本体部
(19)：外方張り出し部
(19a)：下縁部
(26)(45)：膨張部
(27)：蓄冷材注入口
(28)：封止部
(26a)(45a)：左右両側壁
(45b)：周壁
(46)：屈曲部
(F)：通風面

Claims (12)

  1. 長手方向が上下方向を向くとともに幅方向が通風方向を向いた複数の扁平状冷媒流通管が、冷媒流通管の厚み方向に間隔をおいて並列状に配置されており、隣り合う冷媒流通管どうしの間に間隙が形成され、全間隙のうち一部の複数の間隙に蓄冷材が封入された蓄冷材容器が配置され、残りの間隙にフィンが配置されて冷媒流通管に接合されている蓄冷機能付きエバポレータであって、
    蓄冷材容器が、冷媒流通管に接合された容器本体部と、容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上下方向の全長のうちの一部分のみに連なって冷媒流通管よりも通風方向外側に張り出すように設けられ、かつ上下方向の長さが容器本体部の上下方向の長さよりも短くなっている外方張り出し部とを備え、外方張り出し部が、容器本体部の風下側縁部または風上側縁部の上端から一定の長さにわたって設けられ、外方張り出し部に、容器本体部に対して左右両方向のうち少なくとも一方向に膨らみ、かつ左右方向の寸法が容器本体部の左右方向の寸法よりも大きくなっている膨張部が設けられ、当該膨張部がフィンよりも通風方向外側に位置し、膨張部の左右両側壁のうち少なくともいずれか一方が、蓄冷材容器の内圧の異常上昇時に変形するようになっている蓄冷機能付きエバポレータ。
  2. 外方張り出し部の上下方向の長さが、蓄冷材容器の上下方向の長さの３０％以下である請求項１記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  3. 外方張り出し部の膨張部の左右両側壁のうち少なくともいずれか一方が平坦となっている請求項１または２記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  4. 外方張り出し部の膨張部の左右両側壁が平坦となっている請求項３記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  5. 外方張り出し部の下縁部が、容器本体部に向かって下方に傾斜している請求項１〜４のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  6. 外方張り出し部の膨張部の周壁における容器本体部に対して膨らんだ側の部分の高さ方向中間部に、内側または外側に屈曲した屈曲部が設けられている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  7. 外方張り出し部に、蓄冷材を蓄冷材容器内に注入するのに用いられた蓄冷材注入口を閉じることにより形成された封止部が存在している請求項１〜６のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  8. 前記封止部が、外方張り出し部の上端から上方に突出して形成され、当該封止部が、通風面に対して、上方に向かって容器本体部から離れる方向に傾斜している請求項７記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  9. 外方張り出し部の膨張部が、容器本体部に対して左右両方向に膨らんでいる請求項１〜８のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  10. 蓄冷材容器の内部空間の内容積に対する封入された蓄冷材の体積の比率である蓄冷材充填率が７０〜９０％である請求項１〜９のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  11. 長手方向が上下方向を向くとともに幅方向が通風方向を向き、かつ通風方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状冷媒流通管からなる管組が、冷媒流通管の厚み方向に間隔をおいて複数配置され、隣り合う管組どうしの間に間隙が形成されている請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の蓄冷機能付きエバポレータ。
  12. 蓄冷材容器が配置された間隙の左右両側に隣り合う間隙に、それぞれフィンが配置されている請求項１〜１１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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