(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気側フィン（４６）、冷媒管（４５）、及び、蓄冷体（４７）を具備する蓄冷熱交換器であって、前記蓄冷体（４７）の一方側又は両側に、前記冷媒管（４５）を接触させた連結構造ユニット（Ｕ１、Ｕ２）を有し、
該連結構造ユニット（Ｕ１、Ｕ２）の両側に、それぞれ前記空気側フィン（４６）を接触させた蓄冷熱交換器において、
前記蓄冷体（４７）に溜められた冷熱の前記空気側フィン（４６）に至る熱抵抗が、前記冷熱の前記冷媒管（４５）に至る熱抵抗より、大きくなるようにし、
前記蓄冷体（４７）の一方側に前記冷媒管（４５）が接触し、他方側に前記空気側フィン（４６）が接触し、前記蓄冷体（４７）内部には、蓄冷体内フィン（４７−２）が挿入されており、蓄冷体内フィン（４７−２）のフィンピッチが、前記冷媒管（４５）側より、前記他方側の空気側フィン（４６）側において大きいことを特徴とする蓄冷熱交換器。
【請求項２】
空気側フィン（４６）、冷媒管（４５）、及び、蓄冷体（４７）を具備する蓄冷熱交換器であって、前記蓄冷体（４７）の一方側又は両側に、前記冷媒管（４５）を接触させた連結構造ユニット（Ｕ１、Ｕ２）を有し、
該連結構造ユニット（Ｕ１、Ｕ２）の両側に、それぞれ前記空気側フィン（４６）を接触させた蓄冷熱交換器において、
前記蓄冷体（４７）に溜められた冷熱の前記空気側フィン（４６）に至る熱抵抗が、前記冷熱の前記冷媒管（４５）に至る熱抵抗より、大きくなるようにし、
前記蓄冷体（４７）の両側に、それぞれ前記冷媒管（４５）が接触し、前記冷媒管（４５）内部には、冷媒流路内フィン（４５−２、４５−３）が挿入されており、前記冷媒流路内フィン（４５−２、４５−３）のフィンピッチが、前記蓄冷体（４７）側より、前記空気側フィン（４６）側において大きいことを特徴とする蓄冷熱交換器。
【請求項３】
空気側フィン（４６）、冷媒管（４５）、及び、蓄冷体（４７）を具備する蓄冷熱交換器であって、前記蓄冷体（４７）の一方側又は両側に、前記冷媒管（４５）を接触させた連結構造ユニット（Ｕ１、Ｕ２）を有し、
該連結構造ユニット（Ｕ１、Ｕ２）の両側に、それぞれ前記空気側フィン（４６）を接触させた蓄冷熱交換器において、
前記蓄冷体（４７）に溜められた冷熱の前記空気側フィン（４６）に至る熱抵抗が、前記冷熱の前記冷媒管（４５）に至る熱抵抗より、大きくなるようにし、
前記蓄冷体（４７）の両側に、それぞれ前記冷媒管（４５）が接触し、前記空気側フィン（４６）のフィンピッチが、前記冷媒管（４５）側より、前記冷媒管（４５）側と反対側において小さいことを特徴とする蓄冷熱交換器。
【請求項４】
前記冷媒管（４５）が、プレス・板金加工、又は、押し出し成形加工で作製されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄冷熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用室内熱交換器に蓄冷機能を持たせ、この冷気を車両停止中に用いる蓄冷機能付き車両用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号待ち等の車両停止中にエンジンを停止することで、燃費の向上を図るアイドルストップ車が増加してきている。車両停車中（エンジン停止中）に空調用コンプレッサが停止することで、空調の快適性を損なったり、逆に、空調感を維持するために、車両停止中においても、エンジンを再起動させてしまうような場合が発生している。そこで、エンジン停止中においても空調感を維持するため、室内用熱交換器に蓄冷機能を持たせることで車両走行中に冷熱を蓄え、この冷気を車両停止中に用いる蓄冷機能付きエバポレータが、特許文献１、２等に見られるように、提案されてきている。
【０００３】
このような蓄冷機能付きエバポレータは、空調用コンプレッサの運転中に蓄冷容器内の蓄冷材が凝固することで、冷気を蓄冷材に溜める。一方、アイドルストップ中には、逆に固体蓄冷材が融解しながら冷気を空気中に放出することで、蓄冷材が完全に融解するまでは吸込み空気の温度変化が抑え、空調感を維持するものである。図１に示すように、アイドルストップ開始直後、吹出し温度がすぐに上昇しても、蓄冷剤の冷熱の放出により、乗客が空調感を感じる上限温度付近を維持することができるので、アイドルストップ時間を延長させることができる。
【０００４】
しかしながら、従来技術では、図１の線Ｌのように、蓄冷材の融点や吸込み空気の湿球温度等、空調感を感じる上限温度よりも、低く吹出し温度が維持されてしまうことから、単位時間あたりに消費する冷熱が多くなってしまう。この現象は、蓄冷材と空気間の熱抵抗が小さいため、蓄冷材から空気に単位時間あたりに過剰に冷熱が移動するということに起因し、アイドルストップ時間を充分延長させることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９１２５０号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑み、蓄冷材と空気間の熱抵抗を意図的に高める構造にして、アイドルストップ中の空調感を最低限維持しながらも蓄冷材から空気への冷熱の移動を抑制し、アイドルストップ可能時間を延長させる車両用熱交換器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、空気側フィン（４６）、冷媒管（４５）、及び、蓄冷体（４７）を具備する蓄冷熱交換器であって、前記蓄冷体（４７）の一方側又は両側に、前記冷媒管（４５）を接触させた連結構造ユニット（Ｕ１、Ｕ２）を有し、該連結構造ユニット（Ｕ１、Ｕ２）の両側に、それぞれ前記空気側フィン（４６）を接触させた蓄冷熱交換器において、前記蓄冷体（４７）に溜められた冷熱の前記空気側フィン（４６）に至る熱抵抗が、前記冷熱の前記冷媒管（４５）に至る熱抵抗より、大きくなるようにし、前記蓄冷体（４７）の一方側に前記冷媒管（４５）が接触し、他方側に前記空気側フィン（４６）が接触し、前記蓄冷体（４７）内部には、蓄冷体内フィン（４７−２）が挿入されており、蓄冷体内フィン（４７−２）のフィンピッチが、前記冷媒管（４５）側より、前記他方側の空気側フィン（４６）側において大きいことを特徴とする蓄冷熱交換器である。
【０００８】
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】アイドルストップ中における蓄冷機能付きエバポレータの機能を説明する説明図である。
【図２】本発明の第３実施形態のエバポレータの全体構成を示す概略図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態の平面断面説明図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態の正面断面説明図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態の平面断面説明図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態の正面断面説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態の正面断面説明図である。
【図６】本発明の第４実施形態の正面断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
車両用空調装置を構成する冷凍サイクル装置においては、圧縮機、凝縮器（コンデンサ）、減圧器、及び、蒸発器（エバポレータ）４０を有する。蒸発器４０は、二層に配置された第１熱交換部４８と第２熱交換部４９とを有する。そして、第２熱交換部４９が空気流れ上流側に配置され、第１熱交換部４８が空気流れ下流側に配置されている。本実施形態は、このような二層配置に限定されることなく、広く車両用のエバポレータに適用可能である。
【００１１】
冷媒通路部材は、組をなして位置づけられた第１〜第４ヘッダ４１〜４４と、それらヘッダ４１〜４４の間を連結する複数の冷媒管４５によって構成されている。第１ヘッダ４１と第２ヘッダ４２とは、組をなしており、互いに所定距離れて平行に配置されている。第３ヘッダ４３と第４ヘッダ４４も組をなしており、互いに所定距離れて平行に配置されている。第１ヘッダ４１と第２ヘッダ４２との間には、複数の冷媒管４５が等間隔に配列されている。各冷媒管４５は、その端部において対応するヘッダ４１、４２内に連通している。これら第１ヘッダ４１と、第２ヘッダ４２と、それらの間に配置された複数の冷媒管４５によって第１熱交換部４８が形成されている。
【００１２】
第３ヘッダ４３と第４ヘッダ４４との間には、複数の冷媒管４５が等間隔に配列されている。各冷媒管４５は、その端部において対応するヘッダ４３、４４内に連通している。これら第３ヘッダ４３と、第４ヘッダ４４と、それらの間に配置された複数の冷媒管４５によって第２熱交換部４９が形成されている。
【００１３】
冷媒管４５は、扁平状に形成され、内部に冷媒通路を有する管である。プレス、打ち抜きなどの板金加工により形成されている。熱伝導を良好にするため、後述するようにフィン４５−１が挿入されている。また、この冷媒管４５は、押出成形によっても得ることができる。複数の冷媒通路は、冷媒管４５の長手方向に沿って延びており、冷媒管４５の両端で開口している。複数の冷媒管４５は、列をなして並べられている。各列において、複数の冷媒管４５は、その扁平面が対向するように配置されている。
【００１４】
蒸発器４０には、空気側フィン４６は、隣接する２つの冷媒管４５の間に区画された空気通路に配置されている。空気側フィン４６は、ろう材によって、隣接する２つの冷媒管４５に接合されている。空気側フィン４６は、薄いアルミニウム等の金属板を、３〜４ｍｍピッチ程度で波状に曲げることにより形成されている。蒸発器４０は、複数の蓄冷体４７を有している蓄冷熱交換器である。蓄冷体４７は、アルミニウム等の金属で、扁平な筒状に形成されており、内部に蓄冷材（パラフィン系など）を収容するための部屋を区画している。蓄冷体４７は、広い扁平面を両面に有し、それぞれが冷媒管４５と平行に配置されている。図２の全体構成は、後述する図５の第３実施形態を示している。その他の実施形態においては、蓄冷体４７と冷媒管４５の配列が、それぞれの実施形態に即して変更される。
【００１５】
このような蓄冷機能付きエバポレータは、空調用コンプレッサの運転中に蓄冷容器内の蓄冷材が凝固することで冷気を蓄冷材に溜め、アイドルストップ中には逆に固体蓄冷材が融解しながら冷気を空気中に放出することで、蓄冷材が完全に融解するまでは吸込み空気の温度変化が抑えられ、空調感を維持することができるものである。そして、アイドルストップ開始直後、吹出し温度がすぐに上昇し、乗客が空調感を感じる上限温度付近を維持しながら蓄冷剤の冷熱を放出する。本実施形態では、蓄冷材と空気間の熱抵抗を意図的に高める構造により、アイドルストップ中の空調感を最低限維持しながらも蓄冷材から空気への冷熱の移動を抑制（時間あたりの冷熱の消費を抑える）し、アイドルストップ可能時間を延長させるものである。すなわち、図１の線Ｍのように、従来技術の線Ｌより蓄冷剤の冷熱の放出を緩やかにするものである。ここで、熱抵抗が大きいとは、伝熱速度（伝熱面積あたりの単位時間に通過する熱量）が遅いことを意味し、熱抵抗が小さいとは、伝熱速度が速いことを意味する。
【００１６】
（第１実施形態）
図３Ａ、３Ｂを参照して、第１実施形態について詳説する。図３ＢのＹ軸方向（通風方向）から冷媒で冷却された冷却風が通過する。図３Ａは、上から見た断面図である。中央隔壁１の図３Ａの左側に、冷媒管４５と蓄冷体４７とがＹ軸方向に交互に配列されており、同様に、右側に蓄冷体４７と冷媒管４５とがＹ軸方向に交互に配列されている。Ａ−Ａ線の断面が、図３Ｂである。本実施形態では、右側と左側の冷媒管４５と蓄冷体４７のそれぞれの列をプレス・板金加工して、中央隔壁１を挟んで、溶接やろう付けなどで気密に接合すると良い。なお、この実施形態では、左右の蓄冷体４７と冷媒管４５とがＹ軸方向に交互に配列しているが、交互に配列しない場合であって、片側に全て蓄冷体４７、反対側に全て冷媒管４５を配置しても良い。冷媒管４５と蓄冷体４７の組み合わせを、連結構造ユニットＵ１という。
【００１７】
伝熱速度を早くするために、冷媒管４５内には、薄いアルミニウム等の金属板を波状（蛇腹状）に曲げた冷媒流路内フィン４５−１が挿入されている。ここで、フィンの繰り返し断面が図３Ｂでは、Ｚ軸方向に発生しているが、Ｙ軸方向であっても良い。断面がＺ軸方向の場合は、冷媒の通過を阻害しないような冷媒のＺ軸方向貫通路を設けるとよい。図５、６の実施形態の冷媒管おいても同様である。図３Ｂにおいて、冷媒流路内フィン４５−１の、左側の空気側フィン４６側のピッチと、蓄冷体４７側のピッチは等しくなされている。
【００１８】
一方、蓄冷体４７内においては、蓄冷体内フィン４７−２が挿入されている。図３Ｂにおいて、蓄冷体内フィン４７−２においては、空気側フィン４６側のピッチ（フィンが粗）が、冷媒管４５側のピッチ（フィンが密）より大きくなっている。すなわち、蓄冷体４７と、右側の空気側フィン４６間の熱抵抗を、フィンの粗密により意図的に大きくする構造としている。ここでフィンピッチとは、図３Ｂの蓄冷体内フィン４７−２で説明すると、図上左側の最も高い山と山の間隔を、冷媒管４５側のフィンピッチと呼び、図上右側の最も高い山と山の間隔を、空気側フィン４６側のフィンピッチと呼ぶ。概ね、２〜４ｍｍ程度であり、空気側フィン４６側のフィンには高低が繰り返される（規則的、不規則的な繰り返し）ので、空気側フィン４６側のフィンピッチ（図上右側の最も高い山と山の間隔）が大きくなる。不規則な場合は平均値で比較すればよいので、以下同様にフィンピッチとは平均値を含むものとする。
【００１９】
これにより、走行中に蓄冷体４７に冷熱を溜める時間は従来と同等であり、アイドルストップ中においては、図１の線Ｍに示すように、乗客が冷房感を感じられる範囲で冷熱をゆっくり放出する。その結果、単位時間当たりに消費する冷熱は最小限となり、アイドルストップ時間を従来技術よりも延長させることができる。
【００２０】
（第２実施形態）
第２実施形態を図４Ａ、４Ｂを参照して説明する。第２実施形態は、基本的技術思想は、第１実施形態と同様である。第２実施形態では、冷媒管４５を押し出し成形によって作製している。特許文献１の冷媒管と同様に、冷媒管４５は、扁平状に形成され、内部に複数の冷媒通路を有する多穴管である。冷媒管４５は、押し出し製法によって作製されるので、片側の列は、全て冷媒管４５となる（なお、冷媒管４５は、特許文献２の図８のようなものであっても良い）。他方の列は、全て蓄冷体４７となる。蓄冷体４７は、第１実施形態と同様に、板金加工により形成して、蓄冷体内フィン４７−２においては、空気側フィン４６側のピッチ（フィンが粗）が、冷媒管４５側のピッチ（フィンが密）より大きくなっている。もちろん、蓄冷体４７の外形枠を押し出し成形によって作製して、板金加工により形成した粗密のある蓄冷体内フィン４７−２を挿入しても良い。第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、図１の線Ｍに示すように、乗客が冷房感を感じられる範囲で冷熱をゆっくり放出する。
【００２１】
（第３実施形態）
第３実施形態を、図５を参照して説明する。第３実施形態は、蓄冷体４７の両側に、それぞれ冷媒管４５が接触し、さらに２つの左右の冷媒管４５の両側に空気側フィン４６が配置された形態である。ここで、２つの冷媒管４５と、蓄冷体４７の組み合わせを、連結構造ユニットＵ２という。冷媒管４５内部には、冷媒流路内フィン４５−２、４５−３が挿入されており、冷媒流路内フィン４５−２、４５−３のフィンピッチが、蓄冷体４７側より、空気側フィン４６側において大きい場合の実施形態である。
【００２２】
第１、２実施形態は、蓄冷体４７を片側から冷却する構造であったが、本実施形態では蓄冷体４７を両側から冷却する。蓄冷体４７に隣接する冷媒流路内のフィン４５−２、４５−３において、蓄冷体４７側フィンピッチを密に、空気側フィンピッチを粗にすることで、蓄冷体４７と空気間の熱抵抗を増加させることが可能にした。本実施形態においても、第１、２実施形態と同等の効果が期待できる。冷媒流路内のフィン４５−２、４５−３のフィンピッチを粗密にする代わりに、特許文献２の図３（冷媒管＋蓄冷体）を全て冷媒管として、冷媒通路面積が大小２種類の押し出し冷媒管を２枚張り合わせて、熱抵抗の差を作り出しても良い。その他、冷媒管内面にキサゲ加工施して、キサゲ加工の密度（爪密度）を調整して、熱抵抗の差を作り出しても良い。これらは、第２実施形態においても適用可能である。
【００２３】
（第４実施形態）
第４実施形態を、図６を参照して説明する。第４実施形態においても、蓄冷体４７の両側に、それぞれ冷媒管４５が接触し、さらに２つの左右の冷媒管４５にそれぞれ空気側フィン４６−２、４６−３が配置された形態である。第３実施形態と同様に、２つの冷媒管４５と、蓄冷体４７の組み合わせを、連結構造ユニットＵ２という。冷媒管４５内部には、冷媒流路内フィン４５−１が挿入されている。蓄冷体４７にも蓄冷体内フィン４７−１が挿入されている。冷媒流路内フィン４５−１、蓄冷体内フィン４７−１は、左右のフィンピッチに粗密はない。第４実施形態では、それぞれの冷媒管４５が接触する空気側フィン４６−２、４６−３のフィンピッチが、冷媒管４５側より、冷媒管４５側と反対側において小さい。全体的には、蓄冷体４７の両側に、それぞれ冷媒管４５が接触し、さらに２つの左右の冷媒管４５に空気側フィン４６がそれぞれ配置された形態が、接続冷媒管４５’を介在して、同じ繰り返しで接続している。接続冷媒管４５’に相当する部分は、１本の冷媒管４５’に限らず、冷媒管４５と空気側フィン４６の繰り返しパターンであっても良い。
【００２４】
第４実施形態においても蓄冷体４７を両側から冷却する。冷媒管４５に隣接する空気側フィン４６−２、４６−３において、冷媒管４５側フィンピッチを粗に、その反対側フィンピッチを密にすることで、蓄冷体４７と空気間の熱抵抗を増加させることが可能にして、第１、２実施形態と同等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２５】
４５    冷媒管
４６    空気側フィン
４７    蓄冷体
【図１】
0005796531.tif 000002
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
0005796531.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５】
0005796531.tif 000008
【図６】
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