(57)【要約】【課題】簡単かつ確実な方法で冷熱貯蔵を可能にする冷媒蒸発器、特に自動車の空調設備のための冷媒蒸発器を提供する。【解決手段】冷媒蒸発器（１）は、空気から熱を冷媒へ伝達するために設けられている熱伝達面（３）と、冷媒を収容するために設けられている、幾つかの流れ通路部分（２）とを有している。隣接し合う流れ通路部分（２）の間に、蓄熱媒体を充填するために設けられている貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）が配置されている。冷媒蒸発器（１）は、特に、アイドルストップ機能を備えた自動車に適している。
2006503253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気から冷媒へ熱を伝達するために設けられている熱伝達面（３）と、冷媒を収容するために設けられている、幾つかの互いに対してほぼ平行に配置された、高さ（Ｈ）の流れ通路部分（２）とを有する冷媒蒸発器（１）において、
２つの隣接し合う流れ通路部分（２）の間に配置された、蓄熱媒体を充填するために設けられている、流れ通路（２）の高さ（Ｈ）の一部にわたって延びる貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）を特徴とする冷媒蒸発器。
【請求項２】
貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）が、熱伝達面（３）の少なくとも２つの面部分（３ａ、３ｂ）によって保持されていることを特徴とする請求項１に記載の冷媒蒸発器。
【請求項３】
貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）を保持する、熱伝達面（３）の２つの互いに対向する面部分（３ａ、３ｂ）が、それぞれ流れ通路部分（２）によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の冷媒蒸発器。
【請求項４】
１つまたは各々の貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）が、貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）に隣接する流れ通路部分（２）の高さ（Ｈ）の最大で２５％にわたって延びていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷媒蒸発器。
【請求項５】
隣接し合う流れ通路部分（２）の間に形成された、冷媒に熱を伝達する空気のための流れ断面（Ｑ）が、１つまたは複数の貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）によって最大で半分まで覆われていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の冷媒蒸発器。
【請求項６】
流れ通路部分（２）の、少なくとも１つの貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）が配置されている部分（５）への空気の供給が、阻止可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の冷媒蒸発器。
【請求項７】
貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）内の蓄熱媒体の相遷移温度が、流れ通路部分（２）内の冷媒の蒸発温度よりも高いことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の冷媒蒸発器。
【請求項８】
複数の貯蔵器カプセル（６ａ、６ｂ）が流れ技術的に、その中に収容された蓄熱媒体に関して、互いに接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の冷媒蒸発器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気から熱を蒸発する冷媒へ熱伝達するために設けられている熱伝達面、特にフィンとして形成されている幾つかの熱伝達面と、蒸発する冷媒を収容するために設けられている、互いに対してほぼ平行に配置された、特にパイプとして形成されている、幾つかの流れ通路部分とを有する、冷媒蒸発器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冒頭で挙げた特徴を有する蒸発器、（すなわち空気から熱を蒸発する冷媒へ熱伝達するために設けられている熱伝達面、特にフィンとして形成されている幾つかの熱伝達面と、蒸発する冷媒を収容するために設けられている、互いに対してほぼ平行に配置された、特にパイプとして形成されている、幾つかの流れ通路部分とを有する、冷媒蒸発器）は、たとえば自動車の空調設備内で使用される。自動車の空調設備は、通常、ベルトを介して車両エンジンによって駆動されるコンプレッサによって作動する。消費削減の理由から、車両の停止状態、たとえば信号機において、そのエンジンが自動的にオフにされる車両が使用される。この措置は、アイドルストップとも称される。従ってエンジンをオフにすることにより、空調設備も機能しなくなる。それにもかかわらずエンジンの停止状態において過渡的な冷却機能を可能にするために、たとえば欧州公開公報ＥＰ０９９５６２１Ａ１においては、復水を車両空調設備の冷媒蒸発器によって所望に冷凍することが提案されており、従ってそれによって氷貯蔵器を形成して、それを空調装置のコンプレッサの停止状態においても冷熱貯蔵器として利用することができる。しかし復水の形成とそれに伴って冷媒蒸発器を所望に凍結させる可能性は、著しく気候条件に依存している。さらに、激しい凍結によって熱伝達に必要な空気流が著しく制限され、あるいはほぼ阻止される危険が存在する。
【特許文献１】欧州公開公報ＥＰ０９９５６２１Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、簡単かつ確実な方法で冷熱貯蔵を可能にする、特に自動車の空調設備のための、冷媒蒸発器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する、（すなわち２つの隣接し合う流れ通路部分の間に配置された、蓄熱媒体を充填するために設けられている、流れ通路の高さの一部にわたって延びる貯蔵器カプセルを特徴とする）冷媒蒸発器によって、解決される。その場合に冷媒蒸発器は、空気から熱を冷媒へ伝達するための熱伝達面、特にフィンとして形成された複数の熱伝達面を有している。蒸発する冷媒は、冷媒蒸発器内で、互いに対してほぼ平行に配置された、好ましくは冷媒パイプとして形成されている幾つかの流れ通路部分内を流れる。流れ通路部分の少なくとも一部は、蒸発器内で、−場合によっては設けられているフィンに加えて−空気から冷媒へエネルギを伝達するための熱伝達面を形成することができる。隣接し合う流れ通路部分の間に、蓄熱媒体、好ましくはいわゆる潜在媒体によって充填された貯蔵器カプセルが配置されており、その貯蔵器カプセルは貯蔵器カプセルに隣接する流れ通路部分の高さの一部にわたって延びている。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
好ましい形態によれば、２つの隣接する流れ通路部分の間に複数の、好ましくは少なくとも４つの、貯蔵器カプセルが配置されている。個々の貯蔵器カプセルは、流れ通路部分の高さの、好ましくは２５％を越えずに、特に１５％を越えずに延びている。それによって比較的小さい貯蔵器カプセルが、その体積に関して大きい全体表面を有している。このようにして貯蔵器カプセルと流れ通路部分内を流れる冷媒との間においても、貯蔵器カプセルと蒸発器を流れる空気との間においても、極めて効果的な熱伝達が可能である。
【０００６】
好ましくは全体として大きい数の、たとえば１０から１００の、特に３０から５０の貯蔵器カプセルが、個々の流れ通路部分の間に形成された複数の間隙内に配置されている。その場合に貯蔵器カプセルは、好ましくは冷媒蒸発器の一部の中だけに分配されており、冷媒蒸発器の残りの部分には貯蔵器カプセルは設けられておらず、その機能は従来の冷媒蒸発器と変わらない。それに対して冷媒蒸発器の、貯蔵器カプセルを支持する第２の部分は、いわゆる貯蔵器蒸発器として作用する。
【０００７】
冷媒蒸発器は、好ましくは種々の駆動モードで駆動することができ、その場合に冷媒蒸発器の−貯蔵器カプセルを有する、ないしは持たない−個々の部分への空気供給を、個別に制御することができる。
【０００８】
第１の駆動モード、平均的な冷媒需要の、ノーマルな走行駆動においては、貯蔵器カプセルを持たない、冷媒蒸発器の第１の部分への空気供給が開放されており、冷媒蒸発器の、貯蔵器カプセルが配置されている、第２の部分への空気供給は、絞られ、または阻止されている。蒸発器の第２の部分内の、貯蔵器カプセル内に収容されている蓄熱媒体は、このようにして冷却され、蒸発器の第２の部分は周囲の空気から最大でわずかな範囲で熱を吸収する。
【０００９】
コンプレッサが−空調設備の第２の駆動モードにおいて−停止している場合に、冷媒蒸発器のこの第２の部分への空気供給が開放され、冷媒蒸発器の、貯蔵器カプセルを持たない第１の部分への空気供給は閉鎖される。従って流れ通路部分の間を流れる空気の冷却は、しばらく、たとえば数百秒まで、維持されたままとなる。
【００１０】
空調装置の第３の駆動モードにおいて、一時的に極めて高い冷熱出力が必要とされた場合には、冷媒蒸発器全体への空気供給が開放される。従ってこの駆動モードにおいては、蒸発器表面全体を、空気冷却に利用することができる。
【００１１】
製造技術的に特に好ましい方法で、１つまたは複数の貯蔵器カプセルは、熱伝達面の好ましくは少なくとも２つの面部分によって保持されている。その場合に熱伝達面の面部分は、特に、たとえばパイプとして形成されている流れ通路部分の表面と、流れ通路部分に熱的に結合されているフィンから形成されており、そのフィンは好ましくはそれぞれ隣接し合う流れ通路部分の間に延びている。その場合に貯蔵器カプセルの幅は、好ましくは、２つの隣接し合う流れ通路部分の間の間隔にほぼ相当する。このようにして、冷媒蒸発器の構造を、従来の貯蔵器カプセルなしの冷媒蒸発器にほぼ一致させることが可能である。貯蔵器カプセルは、好ましくは冷媒蒸発器の隣接し合う流れ通路および／または隣接し合うフィン間に、付加的な固定手段なしで挟持されている。このようにして冷媒を案内する流れ通路部分への、貯蔵器カプセルの良好な熱的結合も得られる。
【００１２】
貯蔵器カプセルによって、好ましくはパイプとして形成されている流れ通路部分間の空気の流れが著しく制限されることはない。これは、好ましくは、隣接し合う流れ通路部分の間に形成された、蒸発器を貫流する空気のための流れ通路部分が、１つまたは複数の貯蔵器カプセルによって最大で半分まで覆われることによって、保証されている。これは、隣接し合う流れ通路部分間の、空気のための流れ断面を形成する、唯一の、特にギャップ形状の間隙にも、蒸発器が貯蔵器カプセルを持たない部分と持つ部分とに分割されている限りにおいて、蒸発器の端面の、貯蔵器カプセルが配置されている部分にも関する。
【００１３】
貯蔵器カプセル内に封入されている蓄熱媒体は、好ましくは、冷媒蒸発器内の冷媒の蒸発温度よりも高い、相遷移温度、特に氷点または露点を有している。従って貯蔵器カプセルは、潜在貯蔵器として利用可能である。同様に蓄熱媒体は、潜在媒体とも称される。
【００１４】
冷媒蒸発器が複数の貯蔵器カプセルを有している場合には、これらの貯蔵器カプセルの少なくとも幾つか、たとえば、２つの隣接し合う冷媒パイプ間に配置されているすべての貯蔵器カプセルが、好ましい展開によれば、流れ技術的に、貯蔵器カプセルに充填されている蓄熱媒体に関して、互いに接続されており、従って簡単な方法で共通に充填することができる。
【００１５】
本発明の利点は、特に、製造技術的に特に簡単な方法において、蓄熱媒体を充填された貯蔵器カプセルを冷媒蒸発器の隣接し合う流れ通路部分の間に挿入することによって、その中に冷熱貯蔵装置が内蔵されることにある。
【実施例】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１７】
２つの図において、互いに相当する部分は、同一の参照符号を有している。
【００１８】
図１と図２は、詳しく図示されていない車両の空調設備の冷媒蒸発器１ａ、１ｂを、それぞれ概略的な正面図で示している。各冷媒蒸発器１ａ、１ｂは、幾つかの互いに対して整合された、流れ通路部分とも称される冷媒パイプ２を有している。隣接し合う冷媒パイプ２の間には、それぞれ多数の、フィン３として形成されている熱伝達面が配置されている。フィン３は、冷媒パイプ２の間を流れる空気の熱エネルギを冷媒パイプ内で蒸発する冷媒、特にＲ１３４ａへ伝達するために用いられる。フィン３に加えて、直接冷媒パイプ２の表面においても、冷媒と、冷媒蒸発器１ａ、１ｂを貫流する空気との間で熱が交換される。冷媒蒸発器１ａ、１ｂの図示されている端面の、個々の冷媒パイプ２とフィン３との間に形成される部分は、流れ断面Ｑと称される。図示の実施例において、隣接し合う冷媒パイプ２の間の間隔は、冷媒パイプ２の直径にほぼ相当するので、流れ断面Ｑは冷媒蒸発器１ａ、１ｂの端面のほぼ半分になる。
【００１９】
各冷媒蒸発器１ａ、１ｂは、表示において左側の、蒸発器部分として形成されている第１の部分４と、蒸発器および貯蔵器部分として形成されている第２の部分５から構成されている。貯蔵器および蒸発器部分５内には、それぞれ幾つかの貯蔵器カプセル６ａ、６ｂが配置されている。図１に示す実施例において設けられている貯蔵器カプセル６ａは、矩形の断面を有しており、図２に示す実施例において設けられている貯蔵器カプセル６ｂは、円形の断面を有している。一般的に、貯蔵器カプセルは様々な構造、たとえば円筒状、方形、円錐状、バレル形またはピラミッド形状を有することができる。２つの実施例において、第１の部分５は、冷媒蒸発器１ａ、１ｂの端面のぎりぎり半分を占めている。
【００２０】
図１に示す実施例において、２つの隣接する流れ通路部分２の間に、それぞれ４つの貯蔵器カプセル６ａが、特にしっかりと挟持されて、配置されており、その場合に貯蔵器カプセル６ａの各々は、冷媒蒸発器１ａの高さＨの約１０％にわたって延びている。それとは異なり、図２に示す実施例においては、２つの隣接し合う流れ通路部分２の間には、それぞれ７つの貯蔵器カプセル６ｂが挟持されており、その場合に貯蔵器カプセル６ｂの各々は冷媒蒸発器１ａの高さＨの約５％のみにわたって延びている。貯蔵器カプセル６ａ、６ｂ内に収容されている蓄熱媒体と、流れ通路部分２内を流れる冷媒との間の特に良好な熱伝達を可能にし、かつ機械的に特に安定した結合を得るために、貯蔵器カプセル６ａ、６ｂとそれに隣接する熱伝達面３との間に材料による結合、たとえば半田結合を設けることもできる。
【００２１】
特に、図２に示す貯蔵器カプセル６ｂの場合におけるように、貯蔵器カプセルの寸法が小さい場合には、貯蔵器カプセルを−フィンの十分な柔軟性を前提として−組み立ての際にフィン間へ圧入することができる。図１に示す貯蔵器カプセル６ａの場合におけるように、貯蔵器カプセルの寸法が大きい場合には、フィン３が貯蔵器カプセル６ａを収容するために設けられている領域において切り開かれ、あるいは除去されている場合に、貯蔵器カプセルを隣接し合う冷媒パイプ２間へ滑らせて入れることができる。実施例の各々において、貯蔵器カプセル６ａ、６ｂはそれぞれ２つの隣接し合う冷媒パイプ２の間および２つの隣接し合うフィン３の間に挟持されている。貯蔵器カプセル６ａ、６ｂの固定および冷媒と貯蔵器カプセル６ａ、６ｂの間の熱伝達に用いられる、冷媒パイプ２ないしフィン３の貯蔵器カプセル６ａ、６ｂに対するの接触面は、面部分３ａ、３ｂと称される。
【００２２】
貯蔵器カプセル６ａ、６ｂを有する冷媒蒸発器１ａ、１ｂは、その基本的な構造において、車両のための冷熱貯蔵部材を持たない空調設備の従来の蒸発器にほぼ相当する。場合によっては必要とされる、冷媒を案内する構成部分と熱を伝達する構成部分の修正は、蒸発器形成中またはその後に簡単な方法で行うことができる。実施例においては、この修正は、−冷媒蒸発器１ａ、１ｂへ至る、図示されていない空気ガイドを別にして−熱伝達面３のみに関する。冷媒蒸発器１ａ、１ｂは、特に、アイドルストップシステムを備えた車両に適しており、アイドルストップ機能を持つ車両にも持たない車両にも、同様な基本構造によって使用することができる。その場合にアイドルストップ機能を持たない実施変形例においては、貯蔵器カプセルが省かれる。というのは、この場合においては空調設備の回転するコンプレッサによって中断のない冷熱供給が与えられているからである。
【００２３】
多数の、あるいはすべての貯蔵器カプセル６ａ、６ｂは、好ましくは流れ技術的に、たとえば図示されていない導管によって、互いに接続されているので、接続されている貯蔵器カプセル６ａ、６ｂを共通に蓄熱媒体によって充填することができる。蓄熱媒体は、冷媒パイプ２内を流れる冷媒の蒸発温度の上にある氷点を有しているので、冷媒蒸発器１ａ、１ｂを駆動する場合に、蓄熱媒体は貯蔵器カプセル６ａ、６ｂ内で凍結する。迅速な凍結を保証するために、貯蔵器カプセル６ａ、６ｂは冷媒パイプ２に良好に熱を案内するように結合されている。
【００２４】
車両が適度な冷却需要を有する正常な駆動状態にある場合には、たとえば図示されていないフラップによって、冷媒蒸発器１ａ、１ｂの貯蔵器カプセルのない部分４への自由な空気の流れが可能とされ、冷媒蒸発器１ａ、１ｂの貯蔵器カプセル６ａ、６ｂを有する部分５への空気供給は絞られ、あるいは阻止される。従って冷媒蒸発器１ａ、１ｂの第１の部分４は、車両室内を流れる空気の冷却に用いられ、第２の部分５内では貯蔵器カプセル６ａ、６ｂが「充電され」、すなわち冷却される。
【００２５】
貯蔵器カプセル６ａ、６ｂが冷却されている場合に、冷風需要が大きい時には、第２の部分５への空気供給をさらに開放することができる。その他において、冷却需要が中ぐらいである場合には、第２の部分５への空気供給は、車両エンジンと冷媒コンプレッサが停止状態にある場合にのみ、必要とされる。この場合において、第１の部分４への空気供給は閉鎖され、第２の部分５を通って流れる空気は貯蔵器カプセル６ａ、６ｂによって冷却される。その場合に貯蔵器カプセル６ａ、６ｂ内に封入されている、潜在媒体とも称される熱伝達媒体が解けて、従って空気の冷却を維持する。
【００２６】
冷媒蒸発器１ａ、１ｂの第２の部分５内に設けられた、多数の個別貯蔵カプセル６ａ、６ｂは、それによって与えられる、貯蔵器カプセル６ａ、６ｂの大きな表面全体および冷媒パイプ２とフィン３への良好な熱結合によって、冷媒蒸発器１ａ、１ｂを貫流する空気への極めて効果的な熱伝達が保証されている、という利点を有している。同時に第２の部分５を流れる空気流が貯蔵器カプセル６ａ、６ｂによって著しく制限されることがない。貯蔵器カプセル６ａ、６ｂは流れ断面Ｑを、冷媒蒸発器１ａ、１ｂの第２の部分５に関してのみ、図１に示す実施例においてはほぼ半分、図２に示す実施例においては約４分の１だけ覆っている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】貯蔵器カプセルを有する冷媒蒸発器の第１の実施例を示している。
【図２】貯蔵器カプセルを有する冷媒蒸発器の第２の実施例を示している。
【符号の説明】
【００２８】
１ａ、１ｂ  冷媒蒸発器
１  流れ通路部分
２  熱伝達面
３ａ、３ｂ  面部分
４  第１の部分
５  第２の部分
６ａ、６ｂ  貯蔵器カプセル
Ｈ  高さ
【図１】
2006503253.tif 000003
【図２】
2006503253.tif 000004
【国際調査報告】
2006503253.tif 000005
2006503253.tif 000006
2006503253.tif 000007
2006503253.tif 000008
2006503253.tif 000009
2006503253.tif 000010