JP2003106792A

JP2003106792A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2003106792A
Application number: JP2001293969A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Wada; 賢一和田; Minoru Yoshizumi; 実吉住
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】乾燥剤等の交換を要する内挿物が収容される
部位の両端部に蓋体を容易かつ確実に着脱でき、乾燥剤
等の内挿物の交換作業性を向上できる熱交換器を提供す
る。【解決手段】交換を要する内挿物を収容する部位の両
端部にシール材付きの蓋体を設け、両蓋体を芯棒を介し
て結合したことを特徴とする熱交換器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばヘッダパ
イプ等の部位に乾燥剤等の交換を要する内挿物が収容さ
れる熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ヘッダパイプと該ヘッダパイ
プに並設された受液器とを有する熱交換器はよく知られ
ている。このような熱交換器においては、冷媒中に混入
した水分除去を目的に受液器内に乾燥剤が収容されてい
る。しかし、乾燥剤の水分除去機能は経時的に徐々に低
下する。このため、定期的にあるいは必要に応じた乾燥
剤の交換が必要になる。

【０００３】したがって、受液器の少なくとも乾燥剤を
出し入れする側の端部は、開閉可能な構造にする必要が
ある。たとえば、図６に示すように受液器７０の端部
に、ねじ溝が螺刻された孔７１を有するフランジ７２を
接合し、ねじ７３を介して蓋材７４で受液器７０の端部
を閉塞する方法。あるいは、図７に示すように受液器７
５の端部に、内周にねじ溝７７が螺刻された円筒状のフ
ランジ７６を接合し、該フランジ７６にねじ山７９が螺
刻された蓋材７８を螺合する方法がある。また、特開平
１１−３２５６６６号公報には、図８に示すような蓋体
の固定構造が開示されている。該提案においては、ヘッ
ダパイプ８３に並設された受液器８４の一端に栓体（蓋
体）８５が設けられ、他端にはキャップ８６がろう付け
されている。キャップ８６上にはフィルタ８７が設けら
れている。また、栓体８５に固着された支持棒８８には
乾燥剤８９が取り付けられており、支持棒８８はフィル
タ８７の係合部９０に着脱可能に係合されている。そし
て、栓体８５に設けられた挿通孔９１およびヘッダパイ
プ８３に設けられた挿通孔９２に固定部材９３を挿入す
ることにより栓体８５が所定の位置に着脱自在に固定さ
れるようになっている。このような熱交換器において
は、栓体８５の着脱と同時に乾燥剤８９の挿入や取り出
しが可能となるため、乾燥剤８９等の交換作業性が向上
されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記図６
のような方法においては、蓋材７４およびフランジ７２
の双方をねじ７３で螺合する必要があるため、フランジ
７２に穴７１が設けられた接合部８０を形成するととも
に、フランジ７２にもねじ７３が挿入される穴８２を有
する接合部８１を形成する必要があるため、接合部の占
有スペースが増大するおそれがある。一方、図７のよう
な蓋材の固定方法においては、蓋材７８をねじにより螺
合しているが、十分な接合強度を確保するためには、ね
じ部を受液器７５の軸方向に長くする必要があるため、
その分受液器自体、ひいては、コンデンサ自体の長さが
増大してしまうおそれがある。

【０００５】また、特開平１１−３２５６６６号公報の
構成においても、同様に栓体８５を固定部材９３で固定
するための貫通孔９１を栓体８５に設ける必要があるた
め、栓体８５自体を大きくしなくてはならない。そのた
め、材料費が嵩むとともに、部品の軽量化、ひいては、
製品自体の軽量化及び小型化を満足することができなく
なるおそれがある。さらに、上記提案においては、栓体
８５側の端部からのみ乾燥剤８９等の交換が可能となっ
ているが、このような態様においては、熱交換器が車両
の車室内のような狭いスペースに、設置された場合には
乾燥剤８９等の交換作業が著しく困難になるおそれがあ
る。つまり、乾燥剤８９等の交換が栓体８５側の端部か
らのみ可能であるため、仮に誤組付をした場合には、交
換作業が著しく困難になるおそれもある。

【０００６】本発明の課題は、装置の大型化やコストア
ップを防止しつつ、乾燥剤等の交換を要する内挿物が収
容される部位の両端を容易かつ確実に蓋体で閉塞でき、
しかも内挿物の交換作業性を大幅に向上した熱交換器を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の熱交換器は、交換を要する内挿物を収容す
る部位の両端部にシール材付きの蓋体を設け、両蓋体を
芯棒を介して結合したことを特徴とするものからなる。

【０００８】上記芯棒と蓋体との結合は、とくに螺合結
合であることが好ましい。螺合結合によれば、両者の結
合および解除を確実かつ迅速に行うことができる。

【０００９】上記蓋体のうちいずれか一方の蓋体と芯棒
とは一体に形成することもできる。一方の蓋体と芯棒と
を一体に形成すれば、蓋体の着脱とともに芯棒の着脱も
可能になるので、乾燥剤等の内挿物の交換作業性を向上
することができる。また、部品点数の増加を防止でき
る。たとえば蓋体に孔を設け、該孔に芯棒を圧入すれば
蓋体と芯棒とを容易に一体に構成することかできる。

【００１０】上記内挿物としては、乾燥剤および冷媒中
に混入した異物等を捕捉するフィルタを挙げることがで
きる。また、上記内挿物は芯棒に着脱自在に取り付けら
れていることが好ましい。内挿物を芯棒に着脱自在に取
り付けておけば、一方の蓋体の着脱と同時に芯棒の着脱
を行うことができ、あわせて乾燥剤等の内挿物の挿入や
取り出しを行うことができる。

【００１１】上記内挿物を収容する部位としては、ヘッ
ダパイプあるいはヘッダパイプに並設された受液器を挙
げることができる。すなわち、本発明は、ヘッダパイプ
内に乾燥剤等の内挿物が収容されるタイプの熱交換器、
あるいはヘッダパイプに並設された受液器内に乾燥剤等
の内挿物が収容されるタイプの熱交換器の双方に適用で
きる。

【００１２】本発明の熱交換器は、とくに冷媒を凝縮す
る冷媒凝縮コアと、該冷媒凝縮コアで凝縮された冷媒を
さらに過冷却するサブクールタイプコアとを有するサブ
クールタイプコンデンサとして最適なものである。

【００１３】上記のような熱交換器おいては、内挿物を
収容する部位（以下、単に収容部位と言うこともあ
る。）の端部には蓋体が設けられているが、該蓋体は蓋
体の一部が収容部位の端部に係合され挿入代が一定量に
規制されるように挿入されている。つまり、両蓋体は収
容部位の端部における位置が規制された状態で芯棒に結
合されるので、両蓋体は互いに芯棒を介して引っ張り合
う。この引っ張り力は蓋体を収容部位の端部により深く
挿入する方向に作用する。したがって、収容部位の両端
部に蓋体を強固に固定することができる。また、蓋体と
芯棒との結合に螺合結合を採用すれば、蓋体と芯棒との
結合および解除を容易に行うことができるので、内挿物
の交換作業性を向上できる。

【００１４】また、上記のような熱交換器においては、
芯棒との結合により両蓋体を端部に強固に固定できるの
で、両蓋体を着脱可能な構成としても十分な固定強度を
確保できる。したがって、ヘッダパイプの両端から内挿
物の交換を可能にすることができるので、車室内等にお
ける設置の自由度を向上できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の熱交換器の望ま
しい実施の形態について、図面を参照して説明する。図
１ないし図４は、本発明の第１実施態様に係る熱交換器
としてのサブクールタイプコンデンサを示している。図
において、１はサブクールタイプコンデンサを示してい
る。サブクールタイプコンデンサ１は、上下方向に互い
に並行に延びる第２のヘッダパイプ２および第１のヘッ
ダパイプ３と、両ヘッダパイプ２、３間を連通する、並
行に延びる複数の熱交換チューブ４を有している。各熱
交換チューブ４間およびそれらの最外層部には、フィン
５が設けられている。第２のヘッダパイプ２の上部に
は、冷媒の入口パイプ６が、下部には冷媒の出口パイプ
７が、それぞれ設けられている。

【００１６】第２のヘッダパイプ２内には仕切板８が設
けられており、該仕切板８により、第２のヘッダパイプ
２内が上部空間と下部空間とに区画されている。この仕
切板８により、上記複数の熱交換チューブ４の配設領域
が、コンデンサ１に導入されてきた冷媒を凝縮する冷媒
凝縮コア９と、該冷媒凝縮コア９で凝縮された冷媒をさ
らに過冷却するサブクールコア１０とに区画されてい
る。すなわち、一体に形成された第２のヘッダ２内に仕
切板８を設けることにより、コンデンサ１のコア全体
が、冷媒凝縮コア９とサブクールコア１０とに区画され
ている。そして本実施態様では、冷媒凝縮コア９におけ
る、並行に延びる複数の熱交換チューブ４によって形成
される冷媒通路が１パス通路に形成されている。したが
って、入口パイプ６から第２のヘッダパイプ２内に導入
された冷媒は、冷媒凝縮コア９の各熱交換チューブ４を
１パス通路形態で通過して第１のヘッダパイプ３内に流
入し、第１のヘッダパイプ３内を下方に流動した後、直
接、サブクールコア１０への入口側に導入されてサブク
ールコア１０の各熱交換チューブ４を通過し、出口パイ
プ７から流出される。ただし、冷媒凝縮コア９部を２パ
ス以上の通路に構成することも可能である。

【００１７】なお、本実施態様においては、サブクール
タイプコンデンサコア全体に対する、サブクールコア部
の占有率を約１０％程度にしている。本出願人による実
験によれば、占有率は、５〜１２％程度が好ましく、こ
の範囲内に設定することにより、車両エンジンルーム内
のコンデンサ設置スペースの制限、すなわち、限られた
コンデンササイズ内におけるサブクール化から生じる、
高圧側圧力の上昇、それに伴う、車両燃費の低下を抑制
しつつ、最適な過冷却度を実現できる。

【００１８】そして、本実施態様では、第１のヘッダパ
イプ３における、サブクールコア１０への入口側に相当
するヘッダ部分３ａが、液冷媒一時貯留部１１に構成さ
れている。図２に示すように、冷媒凝縮コア９からの冷
媒、つまり、第１のヘッダ３の上部側からの冷媒は、こ
の液冷媒一時貯留部１１に溜められ、そこからサブクー
ルコア１０の各熱交換チューブ４へと流入されることに
なる。

【００１９】本実施態様では、上記第１のヘッダパイプ
３および第２のヘッダパイプ２のうち、第１のヘッダパ
イプ３内に、乾燥剤１３が充填された通液性の容器１４
が内挿されている。通液性の乾燥剤容器１４内には、粒
状の乾燥剤１３が保持され、容器内外間での通液性が確
保されているとともに、乾燥剤１３中を通液できるよう
になっている。乾燥剤容器１４には、メッシュ状のフィ
ルタ１２が設けられている。乾燥剤１３は、直接容器１
４内に充填することもでき、通水性の袋内（図示略）に
充填し、それを容器１４内に収納するようにしてもよ
い。

【００２０】この乾燥剤容器１４は、本実施態様では、
とくに図２に明確に示すように、実質的に第１のヘッダ
パイプ３の内部全長にわたって収容されている。第１の
ヘッダパイプ３内の液冷媒一時貯留部１１には液冷媒が
溜められるようになっている。

【００２１】また本実施態様では、乾燥剤容器１４の中
心は、第１のヘッダパイプ３内の略軸心上に設けられて
いるが、図３に示すように、熱交換チューブ４の先端と
反対側の位置に少し偏心した位置に配置することもでき
る。乾燥剤容器１４をこのように配置すれば、第１のヘ
ッダ３内まで突出された各熱交換チューブ４の先端と、
横断面略円形の乾燥剤容器１４との間には、適当な隙間
が形成され、熱交換チューブ４の先端と乾燥剤容器１４
との物理的な干渉が回避できる。また、第１のヘッダパ
イプ３内における冷媒の流動性および乾燥剤容器１４お
よびそれに充填されている乾燥剤１３に対する冷媒の出
入りの容易性が確保できる。上記乾燥剤容器１４の略中
心には、ヘッダパイプ３の軸方向に延びる芯棒１５が貫
通されており、乾燥剤容器１４は芯棒１５に着脱自在に
取り付けられている。

【００２２】第１のヘッダパイプ３内の冷媒凝縮コア９
とサブクールコア１０との境界に相当する位置には、図
２にも示すように、支持部材２５が設けられており、乾
燥剤容器１４は、この支持部材２５に形成された穴２６
に挿通されて支持部材２５を貫通して延びている。支持
部材２５に形成された穴２６は、乾燥剤容器１４の横断
面形状と同様に略円形の穴に形成されている。穴２６の
大きさは、図２に示すように、乾燥剤容器１４の横断面
面積と略同じ、あるいはそれよりも若干大き目とし、そ
の穴２６に案内されながら乾燥剤容器１４を挿入できる
ようにしておくことが好ましい。

【００２３】ヘッダパイプ３の両端部には蓋体１６、１
７が挿入されており、該蓋体１６、１７によりヘッダパ
イプ３の両端部が閉塞されている。蓋体１６、１７には
鍔部１８、１９が設けられており、該鍔部１８、１９が
ヘッダパイプ３の端部に係合することにより、蓋体１
６、１７のヘッダパイプ３内への挿入代が一定に規制さ
れるようになっている。また、蓋体１６、１７には、シ
ール材としてＯリング２０が取り付けられており、ヘッ
ダパイプ３の端部のシール性が確保されるようになって
いる。

【００２４】蓋体１６、１７には、ねじ穴２１、２２が
設けられており、該ねじ穴２１、２２には芯棒１５の端
部に螺刻されたねじ部２３、２４が螺合されている。つ
まり、蓋体１６、１７は芯棒１５を介して螺合結合され
ている。たとえば、図４に示すようにヘッダパイプ３の
端部から乾燥剤１３が収納された乾燥剤容器１４を挿入
し（図４（ａ））、次に乾燥剤容器１４に芯棒１５を挿
入する（図４（ｂ））。さらに、芯棒１５の両端のねじ
部２３、２４に蓋体１６、１７を螺合させることにより
（図４（ｃ））、ヘッダパイプ３の端部に蓋体１６、１
７が固定される。なお、図４に示す組み付け方法は、あ
くまで一例を示すものであり、これに限定されるもので
はない。たとえば、乾燥剤容器１４に芯棒１５を取り付
け、これをヘッダパイプ３内に挿入してもよい。また、
蓋体１６、１７のいずれか一方を乾燥剤１３の取り付け
られた芯棒１５に予め螺合結合させておくようにしても
よい。

【００２４】なお、本実施態様においては、蓋体１６、
１７と芯棒１５とは螺合結合されているが、たとえば蓋
体１６、１７に芯棒１５の端部が嵌合される嵌合穴を形
成し両蓋体１６、１７と芯棒とを嵌合して結合すること
もできる。

【００２５】本実施態様のようなサブクールタイプコン
デンサ１においては、交換を要する乾燥剤１３等が内挿
されるヘッダパイプ３の端部には蓋体１６、１７が設け
られているが、蓋体１６、１７の鍔部１８、１９はヘッ
ダパイプ３の端部に係合されており挿入代が一定に規制
されている。つまり、両蓋体１６、１７はヘッダパイプ
３の端部における位置が規制された状態で芯棒１５に螺
合結合されるので、蓋体１６、１７は互いに芯棒１５を
介して引っ張り合う。この引張力は蓋体１６、１７を乾
燥剤１３等の収容部位であるヘッダパイプ３の端部に挿
入する方向に作用する。したがって、ヘッダパイプ３の
両端部に蓋体１６、１７を強固に固定することができ
る。また、蓋体１６、１７と芯棒１５とは螺合結合され
ているので、両者の結合、解除を容易に行うことがで
き、内挿物の交換作業性を向上することができる。

【００２６】また、本実施態様においては、乾燥剤１３
が収容される乾燥剤容器１４は芯棒１５に着脱自在に取
り付けられているので、乾燥剤容器１４と芯棒１５とを
一体的にヘッダパイプ３内に挿入できるとともに、両者
を同時にヘッダパイプ３の外に取り出すこともできる。
したがって、組み付け作業性や乾燥剤１３の交換等のメ
ンテナンス作業性を向上することができる。また、本実
施態様においては、蓋体１６、１７の双方を容易にヘッ
ダパイプ３の端部に着脱できるので、ヘッダパイプ３の
いずれの端部からも乾燥剤１３等の交換作業を行うこと
ができる。したがって、乾燥剤１３等の交換作業性のさ
らなる向上が期待できるとともに、サブクールタイプコ
ンデンサ１の設置場所の自由度を向上できる。

【００２７】図５は、本発明の第２実施態様に係るサブ
クールタイプコンデンサの第１のヘッダパイプを示して
いる。なお、上記第１実施態様と同一の部材には同一の
番号を付しその説明を省略する。本実施態様において
は、ヘッダパイプ３の端部を閉塞する蓋体２７、２８の
うちの一つの蓋体２７と芯棒２９とは一体に形成されて
いる。蓋体２７、２８には鍔部３２、３３が設けられて
おり、鍔部３２、３３がヘッダパイプ３の端部に係合す
ることにより、蓋体２７、２８のヘッダパイプ３内への
挿入代が規制されるようになっている。そして、芯棒２
９の端部のねじ部３０を蓋体２８のねじ穴３１に螺合結
合することにより両蓋体２７、２８が芯棒２９を介して
結合されるようになっている。また、蓋体２７、２８に
はＯリング３４、３５が取り付けられている。

【００２８】なお、図５においては蓋体２７と芯棒２９
とを同一部材から一体に構成したものを示しているが、
たとえば蓋体２７と芯棒２９とを別々の部材から構成
し、蓋体２７に芯棒２９の挿入穴を設け該挿入穴に芯棒
２９を圧入し両者を一体に構成するようにしてもよい。

【００２９】本実施態様においても、上記第１実施態様
の作用に準じてヘッダパイプ３の端部に容易かつ確実に
蓋体２７、２８を固定することができる。また、蓋体２
８と芯棒２９との螺合結合は簡単に解除することができ
るので、内挿物である乾燥剤１３等の交換作業性を向上
することができる。さらに、本実施態様においては、蓋
体２７と芯棒２９とが一体に構成されているので、部品
点数の増加を防止することができる。また、芯棒２９に
乾燥剤１３等を取り付けておけば、蓋体２７、芯棒２
９、乾燥剤１３等（以下、蓋体等と言うこともある。）
を同時にヘッダパイプ３に挿入することができるととも
に、蓋体２８と芯棒２９との螺合結合を解除すれば蓋体
等を同時に取り出すこともできるので、乾燥剤１３等の
交換作業性を一層向上することができる。

【００３０】なお、上記第１、第２実施態様において
は、ヘッダパイプ内に乾燥剤１３等が内挿されるサブク
ールタイプコンデンサについて説明しているが、本発明
はこれに限定されるものではない。たとえば、図８に示
したようにヘッダパイプに乾燥剤等が内挿される受液器
が並設されるタイプのサブクールタイプコンデンサにも
適用できる。すなわち、乾燥剤等の内挿物を収容する部
位がヘッダパイプに並設される受液器となるサブクール
タイプコンデンサであってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換器
によるときは、乾燥剤等の交換を要する内挿物を収容す
る部位の両端部に蓋体を設け、両蓋体を芯棒を介して結
合したので、蓋体を収容部位の両端部に強固にしかも容
易に固定することができる。また、蓋体と芯棒とを螺合
結合すれば、結合と解除を容易に行うことができるの
で、乾燥剤等の交換作業性を向上することができる。さ
らに、いずれか一方の蓋体と芯棒とを一体に構成すれ
ば、部品点数の低減が可能になるとともに、一方の蓋体
等を収容部位に同時に着脱することができるので、乾燥
剤等の交換作業性を一層向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様に係る熱交換器（サブク
ールタイプコンデンサ）の正面図である。

【図２】図１のサブクールタイプコンデンサのヘッダパ
イプの縦断面図である。

【図３】図２とは別の態様のヘッダパイプの縦断面図で
ある。

【図４】図１のサブクールタイプコンデンサのヘッダパ
イプに乾燥剤等を収容する際の工程図である。

【図５】本発明の第２実施態様に係る熱交換器（サブク
ールタイプコンデンサ）のヘッダパイプの縦断面図であ
る。

【図６】従来の熱交換器の受液器端部の蓋体の固定構造
を示す分解断面図である。

【図７】図６とは別の従来の熱交換器の受液器端部の蓋
体の固定構造を示す分解断面図である。

【図８】図６、図７とは別の従来の熱交換器の受液器端
部の蓋体の固定構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１サブクールタイプコンデンサ２第２のヘッダパイプ３第１のヘッダパイプ３ａサブクールコアの入口側に相当するヘッダ部分４熱交換チューブ５フィン６入口パイプ７出口パイプ８仕切板９冷媒凝縮コア１０サブクールコア１１液冷媒一時貯留部１２フィルタ１３乾燥剤１４乾燥剤容器１５、２９芯棒１６、１７、２７、２８蓋体１８、１９、３２、３３鍔部２０、３５Ｏリング２１、２２、３１ねじ穴２３、２４、３０ねじ部２５支持部材２６穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交換を要する内挿物を収容する部位の両
端部にシール材付きの蓋体を設け、両蓋体を芯棒を介し
て結合したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】前記芯棒と少なくとも一方の蓋体とが螺
合結合されている、請求項１の熱交換器。
【請求項３】前記蓋体のうちいずれか一方の蓋体と芯
棒とが一体に構成されている、請求項１または２の熱交
換器。
【請求項４】前記内挿物が乾燥剤および／またはフィ
ルタである、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交
換器。
【請求項５】前記内挿物が芯棒に着脱自在に取り付け
られている、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交
換器。
【請求項６】前記内挿物を収容する部位がヘッダパイ
プである、請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換
器。
【請求項７】前記内挿物を収容する部位がヘッダパイ
プに並設された受液器である、請求項１ないし５のいず
れかに記載の熱交換器。
【請求項８】前記熱交換器が冷媒を凝縮する冷媒凝縮
コアと、該冷媒凝縮コアで凝縮された冷媒をさらに過冷
却するサブクールコアとを有している、請求項１ないし
６のいずれかに記載の熱交換器。