(57)【要約】  自動車空調装置用の蒸発器（１２）は、冷媒流体の循環を可能にするように設けられる少なくとも１つの冷媒管（２２，２２Ａ）と、少なくとも１つのハウジング（１６，２０）を含む少なくとも１つの貯蔵部材（１０）と、を備え、当該少なくとも１つのハウジング（１６，２０）は、フリゴリーを蓄えて自動車の内部に向けて循環するように意図された換気流体に対してフリゴリーを放出することが意図された蓄熱材（２１）と呼ばれる材料を含む。ハウジング（１６）は、実質的に半球形状を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒流体の循環を可能にするように意図された少なくとも１つの冷媒管（２２，２２Ａ）と、
蓄熱材（２１）と呼ばれる材料を有する少なくとも１つのハウジング（１６）を含む少なくとも１つの貯蔵部材（１０）と、を備え、
前記蓄熱材（２１）は、フリゴリーを蓄え、車両の内側に向けて循環することが意図された換気流体に対してフリゴリーを放出するように意図されており、
前記ハウジング（１６）は実質的に半球形状を有することを特徴とする、自動車空調装置用の蒸発器（１２）。
【請求項２】
前記換気流体は空気である、請求項１に記載の蒸発器（１２）。
【請求項３】
前記蓄熱材（２１）は相変化材料（２１）を含む、請求項１又は２に記載の蒸発器（１２）。
【請求項４】
前記冷媒管（２２Ａ）の少なくとも１つの壁（２６）が、前記ハウジング（１６，２０）の壁（２６）を形成する、請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸発器（１２）。
【請求項５】
前記部材（１０）は少なくとも２つのハウジング（１６，２０）を有し、前記ハウジング（１６，２０）は流体連通して互いに接続されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の蒸発器（１２）。
【請求項６】
前記ハウジング（１６，２０）は接続ダクト（１８）によって互いに接続されている、請求項５に記載の蒸発器（１２）。
【請求項７】
ハウジング（１６，２０）の半径と、このハウジング（１６，２０）を他のハウジング（１６、２０）に接続する接続ダクト（１８）の寸法との比が、０．５と１との間に含まれる請求項６に記載の蒸発器（１２）。
【請求項８】
各ハウジング（１６，２０）は実質的に半球形状を有する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の蒸発器（１２）。
【請求項９】
１つのハウジング（１６，２０）の半径は別のハウジング（１６，２０）の半径と異なる、請求項１から８のいずれか１項に記載の蒸発器（１２）。
【請求項１０】
前記貯蔵部材（１０）は、規則的な格子の節点に分布された複数のハウジング（１６，２０）を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の蒸発器（１２）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の蒸発器（１２）を備えることを特徴とする自動車用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用空調装置の蒸発器に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸発器は、自動車の空調回路の残りの部分に接続され、車内に吹き出されることが意図された換気流体を冷却する機能を有する。一般に、換気流体は、車両の外部からの空気である。
【０００３】
そのため蒸発器は、その内部において冷媒流体が循環する複数の冷媒管を備えている。これらの冷媒管に接触すると、換気流体はその熱量の一部を冷媒管に放出し、したがって冷却される。流体は、通常自動車のエンジンによって駆動される圧縮機によって空調回路内を循環させられる。
【０００４】
したがって、車両エンジンのスイッチが切られると、装置内の冷媒流体の循環はもはや起こらず、空気と冷媒流体との間の熱交換はもはや起こり得ない。そして、車内に吹き込まれた空気はもはや冷却されない。この状況は、燃料経済システムが、自動車が停止しているときにエンジンが自動的にスイッチオフされ、そのために空調装置が作動しないようにすることを計画している場合には、さらに問題が多い。
【０００５】
蒸発器に蓄熱材のリザーバを設けることは既知の慣行である。エンジン運転中、蒸発器内を循環する冷媒流体は、蓄熱材のリザーバ及び蒸発器を通過する空気を同時に冷却する。エンジンのスイッチが切られると、蓄熱材は、蒸発器を通過する空気を冷却するために予め蓄えられたフリゴリー（ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ）を解放する。フリゴリー（ｆｒｉｇｏｒｙ）は、カロリーと同様に、１グラムの水の温度を標準大気圧下で１４．５℃から１５．５℃に１℃低下させるのに必要な熱量に相当することが想起されるであろう。
【０００６】
また、蓄熱材のために、略語ＰＣＭと呼ばれる相変化材料を使用することも知られた慣行である。ＰＣＭが冷媒流体と接触すると、それは凝固する。エンジンのスイッチが切られると、ＰＣＭは液化し、したがって蒸発器を通過する空気にフリゴリー（ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ）を放出する。
【０００７】
同様にチェッカーボード構成で配置された冷媒管に関連するチェッカーボード形状を有する管内にＰＣＭを配置することは知られた慣行である。しかし、この配置では、チューブ内の圧力の分布は不均質である。したがって、この圧力差に耐えるためにはより厚いチューブを製造することが必要であり、これにより蒸発器がより重くなる。
【０００８】
相変化材料のリザーバを形成する複数のハウジングを備える貯蔵部材が設けられた蒸発器の例は、出願ＵＳ−２０１０  ３０７  １８０、ＪＰ−２０１１  ２０１  ３２８及びＪＰ−２０１２  ０３７  ９００からも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＵＳ−２０１０  ３０７  １８０
【特許文献２】ＪＰ−２０１１  ２０１  ３２８
【特許文献３】ＪＰ−２０１２  ０３７  ９００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
漏出された蒸発器は、乗り物のエンジンが運転されている場合に十分に短い時間間隔でＰＣＭを均一且つ完全には凝固させないという欠点を有する。したがって、例えば赤信号で、乗り物が停止した場合には、ＰＣＭが完全に凝固しないかもしれない可能性があり、内部に吹き込まれた空気を十分長い時間にわたって冷却できないかもしれない可能性がある。さらに、ＰＣＭリザーバは熱伝達の効率を改善する役割のフィンが設けられる必要があるため、冷媒流体とＰＣＭのリザーバを形成するハウジングとの間の熱交換器は幾分非効率的である。これらのフィンは蒸発器をより重くする。さらに、蒸発器内のＰＣＭリザーバの配置のために、換気流体は蒸発器を通過する際に機械的摩擦を受ける。この機械的摩擦により圧力降下が生じる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、これらの不便を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これを達成するために、本発明は、冷媒流体の循環を可能にするように意図された少なくとも１つの冷媒管と、フリゴリー（ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ）を蓄えそしてそれを乗り物の内部に向かって循環するように意図された換気流体に対して放出するようにされた蓄熱材と称される材料を有する少なくとも１つのハウジングを含む少なくとも１つの貯蔵部材と、を含み、ハウジングが実質的に半球形状を有することを特徴とする自動車空調装置用の蒸発器を提供する。
【００１３】
現在認知されている固化の熱力学モデルによれば、球状の固体核が液体中で成長する。これは、半球形状のハウジングでは、蓄熱材の固化が均一かつ迅速に行われる理由である。従って、もはやＰＣＭリザーバにフィンを挿入する必要はない。
【００１４】
好ましくは、換気流体は空気である。
【００１５】
これは、最も一般的に使用される換気流体である。
【００１６】
一実施形態によれば、蓄熱材は相変化材料を含む。
【００１７】
そのような材料では、狭い温度範囲にわたって固／液相変化が起こる。したがって固化を達成するためには、ほとんどエネルギーを供給する必要がない。
【００１８】
有利には、冷媒管の少なくとも１つの壁がハウジングの壁を形成する。
【００１９】
従って、ＰＣＭと冷媒流体とを隔てる壁が１つしかないので、熱伝達がより効率的に行われる。出願ＵＳ−２０１０  ３０７  １８０、ＪＰ−２０１１  ２０１  ３２８及びＪＰ−２０１２  ０３７  ９００に記載されている蒸発器は、ＰＣＭリザーバと部分的に接触して配置された冷媒管を有する。特に、出願ＵＳ−２０１０  ３０７  １８０に記載されている蒸発器は、その断面が可変寸法である蓄熱材のリザーバを含む。従って、リザーバは冷媒管と系統的に接触せず、それ故に熱伝達は次善である。さらに、従来技術の文献の蒸発器では、２つの壁が冷媒流体をＰＣＭから分離し、これにより熱伝達の効率が低下する。
【００２０】
好ましくは、部材は少なくとも２つのハウジングを有し、それらのハウジングは流体連通して互いに接続されている。
【００２１】
したがって、単一のハウジング内の過圧のリスクは制限される。
【００２２】
一実施形態によれば、ハウジングは、接続ダクトによって互いに接続される。
【００２３】
有利には、ハウジングの半径とこのハウジングを他のハウジングに接続する接続ダクトの寸法との間の比は、０．５と１との間に含まれる。
【００２４】
この比が０．５に近いと、固化が迅速に起こることが分かる。
【００２５】
一実施形態によれば、各ハウジングは実質的に半球形状を有する。
【００２６】
好ましくは、一方のハウジングの半径は他方のハウジングの半径と異なる。
【００２７】
有利には、貯蔵部材は、規則的な格子の節点（ｎｏｄｅｓ）に分配された複数のハウジングを含む。従って、ハウジングは空間内で均一な分布を形成する。この均一分布は、その単位セルによって特徴付けられる。単位セルは、貯蔵部材全体にわたって繰り返すハウジングの最も単純な分布である。２次元空間では、直方晶系の、場合によっては中心合わせされた、正方晶タイプまたは六角晶系タイプの格子が特に知られている。
【００２８】
したがって、蒸発器を通過する空気によって受ける圧力降下は、蓄熱材の貯蔵器のない蒸発器と比較して３０％に制限される。
【００２９】
本発明はまた、上述したような蒸発器を備えることを特徴とする自動車の空調装置を提供する。
【００３０】
本発明の一実施形態を、以下の図面を参照して非限定的な例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の貯蔵部材の斜視図である。
【図２】図２は、蓄熱材を含むハウジングの斜視図および断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態の代替形態による貯蔵部材を有する蒸発器の一部の断面図である。
【図４】図４は、本発明によるいくつかの貯蔵部材を含む蒸発器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態による自動車空調装置用の蒸発器１２の貯蔵部材１０を示す。貯蔵部材１０は、プレートの形態をとり、従来の組立手段（図示せず）を用いて蒸発器１２を構成する他の要素に部材１０を接続することを可能にする２つのオリフィス１４を含む。
【００３３】
図１および２に特に見られるように、貯蔵部材１０は、実質的に半球形状の複数のハウジング１６を含み、接続ダクト１８によって流体連通して互いに接続されている。接続ダクト１８は、２つの隣り合うハウジングを流体連通で接続する。貯蔵部材１０に対して横切るように延在する軸（ＸＸ’）に沿って、接続ダクト１８の高さはハウジング１６の半径未満である。この実施形態では、半球状ハウジング１６は、同じ半径（ここでは３．５ミリメートル）を有している。本実施形態の別の形態によれば、少なくとも２つの半球状のハウジングは、異なる半径を有する。ここで、ハウジング１６の半径と軸（ＸＸ’）に沿った接続ダクト１８の寸法との比は０．５であるが、代替形態では、この半径は０．５と１との間に含まれる。さらに、複数のハウジング１６はブラベー格子（Ｂｒａｖａｉｓ  ｌａｔｔｉｃｅｓ）との類推によって単純六方格子（ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ  ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｌａｔｔｉｃｅ）と呼ばれる規則的格子の節点に分布している。別の形態では、ハウジング１６は、別のタイプの１次元、２次元、または３次元の規則的な格子に従って分配される。
【００３４】
ハウジング１６の寸法および分布は、貯蔵部材１０が製造される材料であるアルミニウムの形成に伴う制約を考慮して考案されている。アルミニウムは軽量材料であり、それ故に、ハウジング１６内にフィンがないため、蒸発器１２の重量は比較的小さい。
【００３５】
さらに、ハウジング１６の形状およびそれらが貯蔵部材１０に分配される方法は、蒸発器１２を通過する換気流体によって受けられる圧力降下を制限することを意図している。ここで、圧力降下は、貯蔵部材１０を有さない同様の蒸発器と比較して、又は４本の管ごとに約１つずつ分配された貯蔵部材を含む蒸発器とさえ比較して、３０％を超えない。
【００３６】
本発明のこの例示的な実施形態では、貯蔵部材１０の各ハウジング１６は、実質的に半球形状である。図３に示す別の形態によれば、実質的に半球形状のハウジング１６は、実質的に半楕円形状の他のハウジング２０に接続される。
【００３７】
ハウジング１６または２０は、フリゴリー（ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ）を貯蔵するためのものである。そうするために、ハウジング１６，２０および接続ダクト１８は、蓄熱材と呼ばれる材料で満たされており、その蓄熱材はこの例ではそれ自体が知られているタイプの相変化材料（すなわちＰＣＭ）２１である。
【００３８】
蒸発器１２はまた、冷媒流体が循環する複数の冷媒管２２を含む。この流体は、特に、ＨＦＯ−１２３４ｙｆタイプまたは自動車空調装置に使用可能な他の冷媒流体であってもよい。
【００３９】
蒸発器１２はさらに、複数列のフィン２４を含む。フィン２４の各列は、時には波形中間層と呼ばれ、軸（ＸＸ’）に沿って、少なくとも１つの冷媒管２２に隣り合って配置される。これらのフィンは、貯蔵部材１０のような２つの冷媒流体管２２，２２Ａの間で延在する。
【００４０】
図４は、複数の貯蔵部材１０を含む蒸発器１２を示す。貯蔵部材１０は、２つの冷媒管２２の間の軸（ＸＸ’）に沿って均一に配置されている。
【００４１】
空調装置が作動している場合、換気流体、本ケースでは乗り物の外側からの空気は、フィン２４の列を通過する。乗り物エンジンが作動している場合、冷媒流体は空調装置全体を循環する。従って、冷媒流体は、蒸発器１２に低温で到着し、そのためフィン２４の列を通過する空気に対してフリゴリー（ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ）を引き渡す。そして冷却された空気は、乗り物内に循環し、したがってそれは室内を空調しうる。同時に、冷媒流体は固化するＰＣＭに対してそのフリゴリー（ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ）の一部を放出する。ハウジング１６，２０の形状のために、固化は迅速かつ均一に起こる。加えて、固化は外因性プロセスであるため、ＰＣＭは「フリゴリーリザーバ（ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ  ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）」を構成する。
【００４２】
特に冷媒管２２Ａとハウジング１６，２０との間の、熱の伝達は、図３から分かるように、冷媒管２２Ａを画定する壁２６がハウジング１６，２０を画定する壁でもある場合に一層効果的である。そのため、管２２Ａ及びハウジング１６，２０を分離するたった一つの隔壁がある。さらに壁２６はハウジング１６、２０及び冷媒管２２Ａに共通で有るため、壁２６の全面にわたってＰＣＭは冷媒管２２Ａに接触し、これは管２２Ａの内部の冷媒液体とＰＣＭとの間の熱の伝達の効率を大幅に向上させることもできる。
【００４３】
乗り物エンジンが走行していない場合、乗り物が短時間停止しているので、乗り物の使用者が空調装置を操作すると、ハウジング１６，２０内のＰＣＭが液化する。液化は吸熱反応であるので、ＰＣＭはそれが固化中に蓄積したフリゴリー（ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ）を冷媒管２２，２２Ａ内の冷媒液体に対して放出する。冷媒液体は冷え、フィン２４の列を循環する空気にフリゴリー（ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ）を放出する。その空気は、冷やされ、その後乗り物内に吹き込まれて、それにより空調を行う。
【００４４】
もちろん、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に多くの変更を加えることができる。
【００４５】
特に、フィンの形状または配置を変更することができ、蒸発器１２内での貯蔵部材１０の配置および冷媒管２２の配置を互いに相対的に変更することができる。
【００４６】
また、貯蔵部材１０のハウジング１６，２０のレイアウトに様々な規則的パターンを使用することも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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