JPWO2017208760A1 - 蓄冷熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
冷媒が流れる冷媒通路を有する冷媒管と、
冷媒管を流れる冷媒と熱交換して冷媒の熱を蓄冷する蓄冷材、および蓄冷材を収容する蓄冷材ケースを有する蓄冷器と、
冷媒管および蓄冷器の外側に形成される空気通路に設けられ、蓄冷器と直接または冷媒管を介して熱的に接続する空気通路フィンと、を備え、
蓄冷器および空気通路フィンの少なくとも一方は、空気通路の空気流れ方向上流側に位置する蓄冷材と空気通路を流れる空気との間の熱抵抗が、空気通路の空気流れ方向下流側に位置する蓄冷材と空気通路を流れる空気との間の熱抵抗より大きくなるように構成されている。
第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の蓄冷熱交換器は、車両用の空調装置を構成する冷凍サイクル装置に用いられる。
まず、冷凍サイクル装置の構成について説明する。図1に示すように、冷凍サイクル装置1は、圧縮機2、凝縮器3、膨張弁4、および蓄冷熱交換器としての蒸発器10などを備えている。これら構成部品は、配管によって環状に接続され、冷媒の循環路を構成する。
次に、蓄冷熱交換器としての蒸発器10の構成について説明する。
第1実施形態の蒸発器10は、空気通路フィン30の構成に特徴を有する。
上述した冷凍サイクル装置1は、乗員から空調要求として例えば冷房要求があると、エンジン5からのトルク伝達により圧縮機2が駆動する。これにより、冷凍サイクル装置1を冷媒が循環する。蒸発器10は、冷媒通路12を流れる低圧冷媒を蒸発させ、冷媒管11の外壁および空気通路フィン30を介して空気通路を流れる空気を冷却すると共に、蓄冷器20に収容された蓄冷材22を冷却する。蓄冷材22は、冷媒の蒸発潜熱により、凝固点よりも温度が低下すると凝固する。
ここで、第1実施形態の蒸発器10と比較例の蒸発器100について、アイドリングストップ時における空気の冷却能力を比較する。
第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対して空気通路フィン30の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第3実施形態について説明する。第3実施形態の蒸発器10は、蓄冷器20の構成に特徴を有するものである。
第4実施形態について説明する。第4実施形態は、第3実施形態の変形例である。
第5実施形態について説明する。第5実施形態は、第4実施形態の変形例である。
第6実施形態について説明する。第6実施形態は、第3実施形態の変形例である。
第7実施形態について説明する。
第8実施形態について説明する。
第9実施形態について説明する。
第10実施形態について、図20を参照して説明する。第10実施形態では、冷媒管11および蓄冷器20の外側に形成される空気通路には、空気通路フィン30より上流側に、空気通路フィン30が設けられていないフィンレス領域FLが形成されている。図20では、フィンレス領域FLの範囲を、符号FLを付した両矢印で示している。なお、第10実施形態の空気通路フィン30は、上流側アウターフィンと下流側アウターフィンとが一体に形成された構成である。ただし、空気通路フィン30は、上流側アウターフィンと下流側アウターフィンとが別部材で構成されたものであってもよい。また、上流側アウターフィンのフィンピッチより下流側アウターフィンのフィンピッチを細かくしてもよい。
第11実施形態について、図21を参照して説明する。第11実施形態では、空気通路フィン30は、上流側アウターフィン31と下流側アウターフィン32を含んで構成されている。このうち、上流側アウターフィン31には、1つまたは複数の上流側フィンレス領域FLUが形成されている。図21では、上流側フィンレス領域FLUの範囲を、符号FLUを付した両矢印で示している。したがって、上流側アウターフィン31は、間欠的に設けられている。
第12実施形態について、図22を参照して説明する。第12実施形態でも、空気通路フィン30は、上流側アウターフィン31と下流側アウターフィン32を含んで構成されている。このうち、上流側アウターフィン31には、1つまたは複数の上流側フィンレス領域FLUが形成されている。したがって、上流側アウターフィン31は、間欠的に設けられている。下流側アウターフィン32にも、1つまたは複数の下流側フィンレス領域FLDが形成されている。図22では、上流側フィンレス領域FLUの範囲を、符号FLUを付した両矢印で示し、下流側フィンレス領域FLDの範囲を、符号FLDを付した両矢印で示している。したがって、下流側アウターフィン32も、間欠的に設けられている。
第13実施形態について、図23を参照して説明する。第13実施形態では、蓄冷器20が、外郭を構成する蓄冷材ケース21の内側に、インナーフィン230を有している構成である。この蓄冷材ケース21の内側には、インナーフィン230より上流側に、インナーフィン230が設けられていないインナーフィンレス領域IFLが形成されている。図23では、インナーフィンレス領域IFLが形成された範囲を、符号IFLを付した両矢印で示している。
第14実施形態について、図24を参照して説明する。第14実施形態では、蓄冷材ケース21の内側には、インナーフィン230より上流側に、インナーフィン230が設けられていないインナーフィンレス領域IFLが形成されている。また、インナーフィン230のうち上流側に位置する部位に、1つまたは複数の上流側インナーフィンレス領域IFLUが形成されている。図24では、インナーフィンレス領域IFLの範囲を、符号IFLを付した両矢印で示し、上流側インナーフィンレス領域IFLUの範囲を、符号IFLUを付した両矢印で示している。したがって、インナーフィン230のうち上流側に位置する部位は、間欠的に設けられている。一方、インナーフィン230のうち下流側に位置する部位には、フィンレス領域が形成されていない。したがって、インナーフィン230のうち上流側に位置する部位の総面積は、インナーフィン230のうち下流側に位置する部位の総面積よりも小さいものとなっている。
第15実施形態について、図25を参照して説明する。第15実施形態では、上述したインナーフィンレス領域IFLおよび上流側インナーフィンレス領域IFLUに加えて、インナーフィン230のうち下流側に位置する部位に、1つまたは複数の下流側インナーフィンレス領域IFLDが形成されている。図25では、下流側インナーフィンレス領域IFLDの範囲を、符号IFLDを付した両矢印で示している。すなわち、第15実施形態では、インナーフィン230のうち上流側に位置する部位に、1つまたは複数の上流側インナーフィンレス領域IFLUが形成されている。また、インナーフィン230のうち下流側に位置する部位に、1つまたは複数の下流側インナーフィンレス領域IFLDが形成されている。
第16実施形態について、図26および図27を参照して説明する。なお、図26では、空気通路フィン30の図示を一部省略している。以下に説明する第16〜第18実施形態は、蓄冷器20と空気通路フィン30とが直接接続される構成を例示したものである。
第17実施形態について、図28および図29を参照して説明する。第17実施形態では、冷媒管11は、蓄冷器20の内側の中間位置に設けられている。また、図29に示すように、蓄冷器20は、第1〜第4ヘッダタンク41〜44の空気通路フィン30側の部位にも設けられている。この構成により、蓄冷器20と空気通路フィン30とが直接接続する。第17実施形態も、第1−16実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第17実施形態では、蓄冷材22の量を増やすことができる。
第18実施形態について、図30および図31を参照して説明する。第18実施形態は、冷媒管11と蓄冷器20とが同一のケース13により一体に構成されている。そのケース13内に形成された冷媒通路12に冷媒が流れ、蓄冷材封入部分に蓄冷材22が封入されている。また、図31に示すように、蓄冷器20は、第1〜第4ヘッダタンク41〜44のうち空気通路フィン30側の部位にも設けられている。この構成により、蓄冷器20と空気通路フィン30とが直接接続し、冷媒管11と空気通路フィン30も直接接続する。第18実施形態も、第1−17実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第18実施形態では、冷媒管11と蓄冷器20の構成を簡素にすると共に、通気抵抗を低下させることなく、蓄冷材22の量を増やすことができる。
本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
上述の実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、蓄冷熱交換器は、冷媒管、蓄冷器および空気通路フィンを備える。冷媒管は、冷媒が流れる冷媒通路を有する。蓄冷器は、冷媒管を流れる冷媒と熱交換して冷媒の熱を蓄冷する蓄冷材、およびその蓄冷材を収容する蓄冷材ケースを有する。空気通路フィンは、冷媒管および蓄冷器の外側に形成される空気通路に設けられ、前記蓄冷器と直接または前記冷媒管を介して熱的に接続する。ここで、蓄冷器および空気通路フィンの少なくとも一方は、上流側に位置する蓄冷材と空気通路を流れる空気との間の熱抵抗が、下流側に位置する蓄冷材と空気通路を流れる空気との間の熱抵抗より大きくなるように構成されている。
冷媒が流れる冷媒通路を有する冷媒管と、
冷媒管を流れる冷媒と熱交換して冷媒の熱を蓄冷する蓄冷材、および蓄冷材を収容する蓄冷材ケースを有する蓄冷器と、
冷媒管および蓄冷器の外側に形成される空気通路に設けられ、蓄冷器と直接または冷媒管を介して熱的に接続する空気通路フィンと、を備え、
蓄冷器および空気通路フィンの少なくとも一方は、空気通路の空気流れ方向上流側に位置する蓄冷材と空気通路を流れる空気との間の熱抵抗が、空気通路の空気流れ方向下流側に位置する蓄冷材と空気通路を流れる空気との間の熱抵抗より大きくなるように構成されており、
蓄冷器は、蓄冷材ケースの内側に設けられたインナーフィン(23−29、230、231、241)をさらに有するものであり、
インナーフィンは、空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位(211、23、25、27、231)と空気通路を流れる空気との間の熱抵抗が、空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位(212、24、26、28、241)と空気通路を流れる空気との間の熱抵抗より大きくなるように構成されている。
Claims (18)
- 蓄冷熱交換器であって、
冷媒が流れる冷媒通路(12)を有する冷媒管(11)と、
前記冷媒管を流れる冷媒と熱交換して冷媒の熱を蓄冷する蓄冷材(22)、および前記蓄冷材を収容する蓄冷材ケース(21、211、212)を有する蓄冷器(20)と、
前記冷媒管および前記蓄冷器の外側に形成される空気通路に設けられ、前記蓄冷器と直接または前記冷媒管を介して熱的に接続する空気通路フィン(30、31、32)と、を備え、
前記蓄冷器および前記空気通路フィンの少なくとも一方は、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する前記蓄冷材と前記空気通路を流れる空気との間の熱抵抗が、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する前記蓄冷材と前記空気通路を流れる空気との間の熱抵抗より大きくなるように構成されている蓄冷熱交換器。 - 前記空気通路フィンは、前記空気通路フィンのうち前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位(31)と前記空気通路を流れる空気との間の熱抵抗が、前記空気通路フィンのうち前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位(32)と前記空気通路を流れる空気との間の熱抵抗より大きくなるように構成されている請求項1に記載の蓄冷熱交換器。
- 前記空気通路フィンは、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位のピッチが、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位のピッチよりも広い請求項1または2に記載の蓄冷熱交換器。
- 前記空気通路フィンは、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位の総面積が、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位の総面積よりも小さい請求項1ないし3のいずれか1つに記載の蓄冷熱交換器。
- 前記冷媒管および前記蓄冷器の外側に形成される前記空気通路には、前記空気通路フィンより空気流れ方向上流側に、前記空気通路フィンが設けられていないフィンレス領域(FL)が形成されている請求項1ないし4のいずれか1つに記載の蓄冷熱交換器。
- 前記空気通路フィンのうち、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位に、1つまたは複数の上流側フィンレス領域(FLU)が形成されている請求項1ないし5のいずれか1つに記載の蓄冷熱交換器。
- 前記空気通路フィンのうち前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位に、1つまたは複数の下流側フィンレス領域(FLD)が形成されており、
1つまたは複数の前記上流側フィンレス領域を合わせた空間容積は、1つまたは複数の前記下流側フィンレス領域を合わせた空間容積より大きいものとなっている請求項6に記載の蓄冷熱交換器。 - 前記空気通路フィンは、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位に設けられたルーバ(33)の面積が、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位に設けられたルーバ(34)の面積よりも小さい請求項1ないし7のいずれか1つに記載の蓄冷熱交換器。
- 前記蓄冷器は、前記蓄冷材ケースの内側に設けられたインナーフィン(23−29、230、231、241)をさらに有するものであり、
前記蓄冷材ケースおよび前記インナーフィンの少なくとも一方は、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位(211、23、25、27、231)と前記空気通路を流れる空気との間の熱抵抗が、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位(212、24、26、28、241)と前記空気通路を流れる空気との間の熱抵抗より大きくなるように構成されている請求項1ないし8のいずれか1つに記載の蓄冷熱交換器。 - 前記インナーフィンは、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位(23、25、27)のピッチが、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位(24、26、28)のピッチよりも広い請求項9に記載の蓄冷熱交換器。
- 前記インナーフィン(29)は、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位から、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位に向かい、ピッチが次第に狭くなるように構成されている請求項9または10に記載の蓄冷熱交換器。
- 前記インナーフィンは、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位(231)の板厚が、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位(241)の板厚よりも薄い請求項9ないし11のいずれか1つに記載の蓄冷熱交換器。
- 前記蓄冷材ケースの内側には、前記インナーフィンより空気流れ方向上流側に、前記インナーフィンが設けられていないインナーフィンレス領域(IFL)が形成されている請求項9ないし12のいずれか1つに記載の蓄冷熱交換器。
- 前記インナーフィンのうち前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位に、1つまたは複数の上流側インナーフィンレス領域(IFLU)が形成されている請求項9ないし13のいずれか1つに記載の蓄冷熱交換器。
- 前記インナーフィンのうち空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位に、1つまたは複数の下流側インナーフィンレス領域(IFLD)が形成されており、
1つまたは複数の前記上流側インナーフィンレス領域を合わせた空間容積は、1つまたは複数の前記下流側インナーフィンレス領域を合わせた空間容積より大きいものとなっている請求項14に記載の蓄冷熱交換器。 - 前記蓄冷材ケースは、前記蓄冷材ケースの外郭を構成する外郭部(201)と、前記外郭部の内側の空間を仕切る複数の仕切部(202)とを有しており、
複数の前記仕切部は、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する前記蓄冷材と前記空気通路を流れる空気との間の熱抵抗が、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する前記蓄冷材と前記空気通路を流れる空気との間の熱抵抗より大きくなるように構成されている請求項1ないし15のいずれか1つに記載の蓄冷熱交換器。 - 複数の前記仕切部は、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位のピッチが、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位のピッチよりも広い請求項16に記載の蓄冷熱交換器。
- 複数の前記仕切部は、前記空気通路の空気流れ方向上流側に位置する部位の総面積が、前記空気通路の空気流れ方向下流側に位置する部位の総面積よりも小さい請求項16または17に記載の蓄冷熱交換器。
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