JP2006207920A - 熱交換器の接続構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】 接続部に応力を掛けないように接続部材を配設させることで、接続部における応力の集中を軽減するとともに気液分離特性の良好な熱交換器の接続構造を実現する。
【解決手段】 レシーバタンク140は、筒状に形成され、ヘッダータンク120の空気流れの上流側前方の近傍に配設され、ヘッダータンク120とレシーバタンク140との間に接続する往き管210、戻り管220は、内部に流れる冷媒をコア部110、130の流れ方向と略同一方向、およびその略同一方向にユーターンする流れとなるように形成している。これにより、応力の集中を軽減するとともに気液分離特性の向上を図る。
【選択図】 図1
【解決手段】 レシーバタンク140は、筒状に形成され、ヘッダータンク120の空気流れの上流側前方の近傍に配設され、ヘッダータンク120とレシーバタンク140との間に接続する往き管210、戻り管220は、内部に流れる冷媒をコア部110、130の流れ方向と略同一方向、およびその略同一方向にユーターンする流れとなるように形成している。これにより、応力の集中を軽減するとともに気液分離特性の向上を図る。
【選択図】 図1
Description
本発明は、熱交換器として、例えば凝縮部とサブクール部とが一体に形成された熱交換器、その凝縮部から流出する冷媒を気液分離して貯えるレシーバタンク、およびそれらを接続する接続部材を備える熱交換器の接続構造に関するものであり、特に、接続部材の接続構成に関する。
従来、この種の熱交換器の接続構造として、例えば、特許文献1に示すように、一方の熱交換器のヘッダータンクは、レシーバタンクとの間で冷媒が流出入する2つの連通孔が形成され、また、もう一方のレシーバタンクは、ヘッダータンクから流出された冷媒を流出入する2つの貫通孔を形成している。
そして、熱交換器とレシーバタンクとを接続する接続部材は、板状部材を重ね合せて内部が中空状となる2つの管路を形成するとともに、ヘッダータンクの各貫通孔に各管路を合致させて、ヘッダータンクに当接し、このヘッダータンクと接続部材を一体的に形成するとともに、各管路とレシーバタンクの各貫通孔を合致させて連通し、熱交換器とレシーバタンクを連結した構成にしている。
これにより、レシーバタンクの底部に接続部材が設けられることで、その接続部材を簡素な形状で形成できるため重量低減を図ることができる。また、接続部材に支持部材を介してレシーバタンクと連結するように構成したことで、支持部材によりレシーバタンクが安定に支持される(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−270927号公報
しかしながら、上記特許文献1によれば、レシーバタンクにおいて、貫通穴の一方はタンク上方で開口しているので、底部から流入した冷媒は気液分離層内を上方から下方に向けて滴下されることで冷媒液面をかき乱すことになる。これにより、気液分離特性が低下することで封入冷媒量が増加する問題がある。
また、建設機械などのように冷媒配管となるゴムホースが長い冷凍サイクル装置に用いるレシーバタンクでは乾燥剤の容量が大となるため大容量のレシーバタンクが要求されるが、上記のように気液分離特性が低下する構造のレシーバタンクでは小型化が図れない問題がある。
しかも、上記構成ではレシーバタンクの固定が底部のみであるため、建設機械などのように車両振動の大きい車両の冷凍サイクル装置に用いる場合には、レシーバタンクの振れにより接続部材の接合部であるヘッダータンクに応力が集中して、稀に亀裂が生ずる不具合を起こす問題がある。
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、接続部に応力を掛けないように接続部材を配設させることで、接続部における応力の集中を軽減するとともに気液分離特性の良好な熱交換器の接続構造を提供することにある。
上記、目的を達成するために、請求項1ないし請求項6に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、垂直方向に沿う一対のヘッダータンク(120)間に、両端を両ヘッダータンク(120)に連通接続する複数の熱交換管路が並列状に配置されたコア部(110、130)を有し、そのコア部(110、130)の上方側に凝縮部(110)が設けられるとともに、下方側にサブクール部(130)が設けられた熱交換器(100)と、
一方のヘッダータンク(120)の近傍に併設され、熱交換器(100)から流出する熱交換媒体を気液分離して貯えるレシーバタンク(140)と、
レシーバタンク(140)と一方のヘッダータンク(120)とを接続する接続部材(210、220)とを備える熱交換器の接続構造において、
接続部材(210、220)は、内部に流れる熱交換媒体をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向、およびその略同一方向にユーターンする流れとなるように形成していることを特徴としている。
一方のヘッダータンク(120)の近傍に併設され、熱交換器(100)から流出する熱交換媒体を気液分離して貯えるレシーバタンク(140)と、
レシーバタンク(140)と一方のヘッダータンク(120)とを接続する接続部材(210、220)とを備える熱交換器の接続構造において、
接続部材(210、220)は、内部に流れる熱交換媒体をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向、およびその略同一方向にユーターンする流れとなるように形成していることを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、レシーバタンク(140)に流入する熱交換媒体がコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に流入することで、レシーバタンク(140)内の冷媒液面がかき乱されることがないので気液分離特性が向上する。これにより、レシーバタンク(140)を小型化することができる。
さらに、接続部材(210、220)がコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に冷媒が流れることで両端の接続部に掛かる応力の集中を軽減できる。因みに、ろう付けなどの接合材料で接合した接続部において、応力集中による冷媒漏れなどの不具合が発生することはない。
請求項2に記載の発明では、レシーバタンク(140)は、筒状に形成され、一方のヘッダータンク(120)の空気流れの上流側前方の近傍に配設され、一方のヘッダータンク(120)とレシーバタンク(140)との間に接続する接続部材(210、220)の配置形態を真上から見ると、接続部材(210、220)は、略S字状に形成していることを特徴としている。
請求項2に記載の発明によれば、具体的には、略S字状に形成していることにより、接続部材(210、220)に応力が掛かっても接続部材(210、220)全体で吸収することができるため両端の接続部に応力が集中することはない。
請求項3に記載の発明では、接続部材(210、220)は、凝縮部(110)で凝縮された気液混合状態の冷媒を一方のヘッダータンク(120)からレシーバタンク(140)に導く往き管(210)と、レシーバタンク(140)で気液分離された液相冷媒をレシーバタンク(140)から一方のヘッダータンク(120)に戻す戻し管(220)とから構成され、
レシーバタンク(140)は、気液分離された液相冷媒が貯まる下方側の側面に戻し管(220)を接続する導出部(142)をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に液相冷媒が流れるように形成し、その導出部(142)の上方近傍に往き管(210)を接続する導入部(141)をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に気液混合状態の冷媒が流れるように形成していることを特徴としている。
レシーバタンク(140)は、気液分離された液相冷媒が貯まる下方側の側面に戻し管(220)を接続する導出部(142)をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に液相冷媒が流れるように形成し、その導出部(142)の上方近傍に往き管(210)を接続する導入部(141)をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に気液混合状態の冷媒が流れるように形成していることを特徴としている。
請求項3に記載の発明によれば、具体的には、気液混合状態の冷媒が流入される導入部(141)がコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に冷媒が流れるように形成されるので、冷媒液面を乱すことはない。これにより、気液分離特性が向上することでレシーバタンク(140)の小型化が図れる。つまり、乾燥剤の容量が大きい車両用冷凍サイクル装置に搭載することが可能である。
なお、導出部(142)においても、戻り管(220)に流出する液相冷媒をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に冷媒が流れるように形成されている。これにより、接続部に応力の集中が掛かることはない。
請求項4に記載の発明では、一方のヘッダータンク(120)には、凝縮部(110)の出口側と連通する凝縮部冷媒出口(121)をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に気液混合状態の冷媒が流れるように形成しているとともに、サブクール部(130)の入口側と連通するサブクール部冷媒入口(122)をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に液相冷媒が流れるように形成し、
往き管(210)は、凝縮部冷媒出口(121)および導入部(141)に金属接合により接続されるとともに、戻り管(220)は、サブクール部冷媒入口(122)および導出部(142)に金属接合により接続されていることを特徴としている。
往き管(210)は、凝縮部冷媒出口(121)および導入部(141)に金属接合により接続されるとともに、戻り管(220)は、サブクール部冷媒入口(122)および導出部(142)に金属接合により接続されていることを特徴としている。
請求項4に記載の発明によれば、凝縮部冷媒出口(121)およびサブクール部冷媒入口(122)においても、それぞれ流出する冷媒がコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に流れるように形成している。これにより、接続部を金属接合するときに、接続部に応力の集中が掛かることはない。
請求項5に記載の発明では、コア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に固定穴位置を調整可能な固定穴(145a)を有し、レシーバタンク(140)を支持するバンド状からなる固定部材(145)と、
一方のヘッダータンク(120)に配設され、固定穴(145a)に螺合される螺子部(125a)を有し、固定部材(145)を支持するブラケット(125)とが設けられ、
固定部材(145)を介して、一方のヘッダータンク(120)のブラケット(125)に支持されるレシーバタンク(140)の配置形態を空気流れの上流側に立って真上から見ると、
ブラケット(125)は、固定穴(145a)の合わせ面がコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に対して、逆時計回りの方向に約1/8回転程度傾いた位置に配設されていることを特徴としている。
一方のヘッダータンク(120)に配設され、固定穴(145a)に螺合される螺子部(125a)を有し、固定部材(145)を支持するブラケット(125)とが設けられ、
固定部材(145)を介して、一方のヘッダータンク(120)のブラケット(125)に支持されるレシーバタンク(140)の配置形態を空気流れの上流側に立って真上から見ると、
ブラケット(125)は、固定穴(145a)の合わせ面がコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に対して、逆時計回りの方向に約1/8回転程度傾いた位置に配設されていることを特徴としている。
請求項5に記載の発明によれば、レシーバタンク(140)をヘッダータンク(120)に固定する組み立てのときに、レシーバタンク(140)とヘッダータンク(120)とが左右、前後方向にずれが生じても固定穴(145a)で固定穴位置を左右方向に調整できる。これにより、接続部に応力を掛けないように組み付けができる。また、レシーバタンク(140)が上下方向にずれが生じても固定部材(145)がバンド状に形成しているので容易に固定穴位置を調整できる。
請求項6に記載の発明では、熱交換器(100)、レシーバタンク(140)および往き管(210)と戻り管(220)からなる接続構造は、建設機械用車両におけるキャビン内を空調する冷凍サイクル装置に用いられることを特徴としている。
請求項6に記載の発明によれば、建設機械用車両用の冷凍サイクル装置では、冷媒配管となるゴムホースが長いため冷媒回路内に水分が浸入する。従って、レシーバタンク(140)に乾燥剤の容量を多量に収容する必要がある。
そこで、本発明では、冷媒液面をかき乱すこともなく流入可能な構成の接続部材(210、220)を配設してレシーバタンク(140)の小型化を図ることできるため建設機械用車両用の冷凍サイクル装置に好適である。
さらに、建設機械用車両用の冷凍サイクル装置では、車両の振動が大であるため、接続部に応力を掛けることのない構成の接続部材を配設させることで、建設機械用車両用の冷凍サイクル装置に好適である。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、本発明の一実施形態における熱交換器の接続構造を図1および図2に基づいて説明する。図1は熱交換器の接続構造の全体構成を示す正面図であり、図2は、図1に示すA矢視図である。
本実施形態では、油圧ショベルなど建設機械のキャビンを空調する建機車両向けの冷凍サイクル装置に本発明を適用したものである。つまり、この種の冷凍サイクル装置の特徴は、冷媒配管に比較的長めのゴムホースが用いられることで、レシーバタンクに設けられる乾燥剤の容量が大となるため大容量のレシーバタンクが要求される。しかも、一般的な車両向けの冷凍サイクル装置よりも振動が大きいために揺れが大きい特徴がある。
本実施形態の熱交換器の接続構造は、図1および図2に示すように、マルチフロー型の熱交換器である凝縮器100と、レシーバタンク140と、往き管210と戻り管220とからなる接続部材とから構成している。
凝縮器100は、図1に示すように、冷媒が流通する扁平状の複数本のチューブ111が長手方向(水平方向)に設けられ、その各チューブ111間には、冷媒と空気との熱交換を促進する波状のフィン112が配設されており、このフィン112およびチューブ111により冷媒と空気とを熱交換させる熱交換管路が並列状に配置されたコア部110、130を形成している。
また、チューブ111の両端側には、チューブの長手方向(水平方向)と直交する方向(垂直方向)に延びて複数本のチューブ111と連通するヘッダータンク120が配設している。そして、一方のヘッダータンク120には、冷媒入口部120a、冷媒出口部12bが設けられるとともに、両方のヘッダータンク120内には図示しない仕切り板が設けられ、冷媒入口部120aから流入した冷媒が、図中に示す矢印aから矢印hの順に流れて、冷媒出口部12bに流出するように構成している。
因みに、上述したコア部110、130は、上述した仕切り板(図示せず)によって、凝縮部110(図中に示す矢印bから矢印dまで)とサブクール部130(図中に示す矢印g)とに区分している。そして、もう一方のヘッダータンク120には、凝縮部110の出口側と連通する凝縮部冷媒出口121とサブクール部130の入口側と連通するサブクール部冷媒入口122とが設けられている。
そして、凝縮部冷媒出口121側が後述する往き管210に接続され、サブクール部冷媒入口122側が後述する戻り管220に接続される。より具体的には、凝縮部冷媒出口121およびサブクール部冷媒入口122は、コア部110、130の流れ方向と同一方向に向けて冷媒が流れるように開口させ、この開口にそれぞれ往き管210もしくは戻り管220の一端を差し込んでロー材を用いた金属接合により接続するようにしている。
従って、凝縮部110で凝縮された気液混合状態の冷媒が凝縮部冷媒出口121を介してコア部110、130の流れ方向と同一方向に向けて往き管210内に流入される。そして、レシーバタンク140から流出される液相冷媒がサブクール部冷媒入口122を介してコア部110、130の流れ方向と同一方向に向けてサブクール部130に流出される。
次に、レシーバタンク140は、凝縮部110で凝縮された気液混合状態の冷媒を往き管210で導いて、タンク内で気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷凍サイクル中の余剰の冷媒を貯えるとともに、液相冷媒をサブクール部130に向けて流出する受液器である。
レシーバタンク140は、断面が略円形状の筒状に形成した中空状の容器であって、底板(図示せず)が螺合によりレシーバタンク140に締結されるように形成し、中空状の内部に冷媒中の水分を除去する乾燥剤143と冷媒中の塵を除去するフィルタ144とがメインテナンス可能なように配設している。なお、乾燥剤143は、不織布袋に充填して気液分離層内に配設し、フィルタ144は、液相冷媒が貯まる層内に配設している。
そして、レシーバタンク140には、気液分離された液相冷媒が貯まる下方側の側面に後述する戻し管220が接続されるように導出部142を形成し、その導出部142の上方近傍に後述する往き管210が接続されるように導入部141を形成している。ここで、導入部141の配設位置は、フィルタ144の上方近傍が望ましい。
さらに、導出部142および導入部141は、図2に示すように、コア部110、130の流れ方向と同一方向に向けて冷媒が流れるように開口させ、この開口にそれぞれ往き管210もしくは戻り管220の他端を差し込んでロー材を用いた金属接合で接続するようにしている。
従って、往き管210から導入される気液混合状態の冷媒が導入部141を介してコア部110、130の流れ方向と同一方向に向けてレシーバタンク140内に流入される。そして、液相冷媒が導出部142を介してコア部110、130の流れ方向と同一方向に向けて戻り管220内に流出される。
次に、ヘッダータンク120とレシーバタンク140との間を接続する往き管210および戻り管220は、両端の接続部に応力が集中して掛からないようにするために、本発明では、全体の形状をコア部110、130の流れ方向と略同一方向、およびその略同一方向にユーターンする流れとなるように形成し、そして、ヘッダータンク120にレシーバタンク140を固定した後に、接続部の接続を行なうようにしている。
まず、往き管210および戻り管220の全体の形状は、図2に示すように、ヘッダータンク120とレシーバタンク140との間に接続する往き管210および戻り管220の配置形態を空気流れの上流側に立って、空気流れ方向と垂直に、かつ真上から見ると、略S字状に形成している。
この全体形状をより具体的に説明すると、往き管210および戻り管220は、ヘッダータンク120から延びだす第1直線部と、この第1直線部とほぼ平行に配置されレシーバタンク140から延びだす第2直線部と、これら2つの直線部とほぼ平行に延びる第3直線部と、第1直線部と第3直線部とを滑らかな曲線状の曲がりで接続する第1曲線部と、第2直線部と第3直線部とを滑らかな曲線状の曲がりで接続する第2曲線部とを有する。
ここで、第1直線部は、ヘッダータンク120のチューブ111接合側とは反対側から、それらチューブ111の延在方向とほぼ平行に延び出させて比較的短い所定長さだけ真っ直ぐに延びる。第1曲線部は、第1直線部の端部から空気流れ方向の上流側へ向かって曲がってゆく曲線を呈し、約180度曲がって、コア部110、130の空気入口側の面よりさらに空気流れ上流側に到達して、第1直線部とは反対方向を指向する端部を提供する。
第3直線部は、コア部110、130の空気入口側の面と平行に、チューブ111の延在方向とほぼ平行に延びている。第2曲線部は、第3直線部の端部から、空気流れ方向の上流側へ、かつ上方へ向かって曲がってゆく曲線を呈し、約180度曲がって、第3直線部とは反対方向を指向する端部を提供する。
第2曲線部は、上下方向に関しては、2つの曲がり部とそれらの間の上下方向延在部とを形成する。また、第2曲線部は、空気流れ方向に関しては、円弧状の曲線を形成する。第2直線部は、第2曲線部の端部から所定長さ真っ直ぐに延び、レシーバタンク140の円筒状側壁面に達している。また、第2直線部は、レシーバタンク140の円筒状側壁面から、その径方向に沿って延び出している。
なお、戻り管220は、往き管210よりやや長くなるように、その第2直線部および第3直線部が長く形成されている。また、レシーバタンク140は、空気流れ方向の上流側から見て、少なくともその一部がヘッダータンク120の上流側に重複して位置しており、その一部はチューブ111が配列されたコア部110、130にまで達するように配置されている。
以上のように形成した略S字状の往き管210および戻り管220は、応力の集中を防止しながら、ヘッダータンク120の所定位置とレシーバタンク140の所定位置との間の流体的な連結を提供するとともに、レシーバタンク140を図示のような位置に配置することを可能とする。
なお、往き管210と戻り管220とは、ヘッダータンク120側の両管210、220の接続部の間隔と、レシーバタンク140側の両管210、220の接続部の間隔とが異なることも許容する。この結果、ヘッダータンク120に設けられる往き管210と戻り管220との2つの接続部は、ヘッダータンク120側の構造上、機能上の制約の基で設定される。
一方、レシーバタンク140に設けられる往き管210と戻り管220との2つの接続部は、レシーバタンク140側の構造上、機能上の制約、例えば気液分離性能などへの配慮の基で設定される。これにより、往き管210および戻り管220に応力が掛かっても往き管210および戻り管220全体で吸収することができるため両端の接続部に応力が集中することはない。
ところで、往き管210および戻り管220の両端の接続部は、一方のヘッダータンク120にレシーバタンク140を組み付けるときに、ヘッダータンク120とレシーバタンク140との固定で位置ずれなどが発生して強引に組み付けると接続部に応力の集中が起こりやすいため、ヘッダータンク120とレシーバタンク140との固定において、左右方向、前後方向、上下方向の位置ずれを吸収するように固定している。
より具体的には、図2に示すように、まず、バンド状からなる固定部材145を介してヘッダータンク120にレシーバタンク140を固定するようにしている。つまり、バンド状からなる固定部材145を用いることで、上下方向の位置ずれを調整もしくは吸収することができる。また、固定部材145に形成する固定穴145aを、コア部110、130の流れ方向と略同一方向に固定穴位置を調整可能な長穴形状で形成する。
さらに、ヘッダータンク120に、上記固定穴145aに螺合される螺子部125aを有するブラケット125とを固定穴145aの合わせ面がコア部110、130の流れ方向と略同一方向に対して、逆時計回りの方向に約1/8回転(約45度)程度傾いた位置になるように配設させる。これによれば、上述した左右方向、前後方向の位置ずれが容易に吸収できる。
そして、ヘッダータンク120にレシーバタンク140を固定部材145で固定した後に往き管210および戻り管220の接続部を接続させる。これにより、接続部に応力が集中して掛かることはない。なお、図2はヘッダータンク120とレシーバタンク140との配置形態を空気流れの上流側に立って真上から見ている平面図である。
また、本実施形態では、固定部材145を上下方向に少なくとも2ヶ所、設けることで、レシーバタンク140の振動による揺れを小さくすることができるので概して振動の大きい建機車両向けの冷凍サイクル装置に好適である。
次に、以上の構成による熱交換器の接続構造の作用を説明する。図示しない圧縮機で圧縮された高圧冷媒は、冷媒入口部120aを介して凝縮器100に流入する。そして、凝縮部110において、図1に示す矢印bから矢印dの方向に冷媒が流れるとともに空気と熱交換されて凝縮された気液混合状態の冷媒が凝縮部冷媒出口121を介してコア部110、130の流れ方向と同一方向に向けて往き管210に流入する。
そして、往き管210では、冷媒がコア部110、130の流れ方向と略同一方向、およびその略同一方向にユーターンする方向に流れて導入部141を介してコア部110、130の流れ方向と同一方向に向けてレシーバタンク140内に流入される。そして、レシーバタンク140内では、比重の違いにより、気相冷媒が上方に移動して、液相冷媒が下方側に貯まって冷媒液面が形成される。
このときに、冷媒はレシーバタンク140に水平方向成分の速度が与えられ、冷媒液面の乱れを小さくすることができる。これにより、気液分離特性が低下することはない。そして、液相冷媒が導出部142を介してコア部110、130の流れ方向と略同一方向に向けて戻り管220に流入する。
そして、戻り管220では、冷媒がコア部110、130の流れ方向と略同一方向、およびその略同一方向にユーターンする方向に流れてサブクール部冷媒入口122を介してコア部110、130の流れ方向と同一方向に向けてサブクール部130内に流入される。そして、サブクール部130において、図1に示す矢印gに示す方向に冷媒が流れるとともに空気と熱交換されて過冷却が行なわれる。
そして、過冷却された冷媒が冷媒出口部120bを介して図示しない減圧手段に流出される。このときに、往き管210および戻り管220では、全体形状を略S字状に形成しているので、往き管210および戻り管220に応力が掛かっても往き管210および戻り管220全体で吸収することができるため両端の接続部に応力が集中することはない。
以上の一実施形態による熱交換器の接続構造によれば、接続部材である往き管210および戻り管220は、内部に流れる冷媒をコア部110、130の流れ方向と略同一方向、およびその略同一方向にユーターンする流れとなるように形成していることにより、レシーバタンク140に流入する冷媒がコア部110、130の流れ方向と略同一方向に流入することで、レシーバタンク140内の冷媒液面がかき乱されることがないので気液分離特性が向上する。これにより、レシーバタンク140を小型化することができる。
さらに、往き管210および戻り管220がコア部110、130の流れ方向と略同一方向に冷媒が流れることで両端の接続部に掛かる応力の集中を軽減できる。因みに、ロー付けなどの接合材料で接合した接続部において、応力集中による冷媒漏れなどの不具合が発生することはない。
また、レシーバタンク140は、筒状に形成され、ヘッダータンク120の空気流れの上流側前方の近傍に配設され、ヘッダータンク120とレシーバタンク140との間に接続する往き管210および戻り管220の配置形態を真上から見ると、往き管210および戻り管220は、略S字状に形成していることにより、往き管210および戻り管220に応力が掛かっても往き管210および戻り管220全体で吸収することができるため両端の接続部に応力が集中することはない。
また、レシーバタンク140は、気液分離された液相冷媒が貯まる下方側の側面に戻し管220を接続する導出部142をコア部110、130の流れ方向と略同一方向に液相冷媒が流れるように形成し、その導出部142の上方近傍に往き管210を接続する導入部141をコア部110、130の流れ方向と略同一方向に気液混合状態の冷媒が流れるように形成していることにより、気液混合状態の冷媒が流入される導入部141がコア部110、130の流れ方向と略同一方向に冷媒が流れるように形成されるので、冷媒液面を乱すことはない。これにより、気液分離特性が向上することでレシーバタンク140の小型化が図れる。つまり、乾燥剤の容量が大きい車両用冷凍サイクル装置に搭載することが可能である。
なお、導出部142においても、戻り管220に流出する液相冷媒をコア部110、130の流れ方向と略同一方向に冷媒が流れるように形成されている。これにより、接続部に応力の集中が掛かることはない。
また、一方のヘッダータンク120には、凝縮部110の出口側と連通する凝縮部冷媒出口121をコア部110、130の流れ方向と略同一方向に気液混合状態の冷媒が流れるように形成しているとともに、サブクール部130の入口側と連通するサブクール部冷媒入口122をコア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に液相冷媒が流れるように形成している。
そして、往き管210は、凝縮部冷媒出口121および導入部141に金属接合により接続されるとともに、戻り管220は、サブクール部冷媒入口122および導出部142に金属接合により接続されていることにより、それぞれ流出する冷媒がコア部110、130の流れ方向と略同一方向に流れるように形成している。これにより、接続部を金属接合するときに、接続部に応力の集中が掛かることはない。
また、コア部110、130の流れ方向と略同一方向に固定穴位置を調整可能な固定穴145aを有し、レシーバタンク140を支持するバンド状からなる固定部材145を設ける。そして、固定穴145aに螺合される螺子部125aを有し、固定部材145を支持するブラケット125をヘッダータンク120に設けられている。
そして、そのブラケット125を固定穴145aの合わせ面がコア部110、130の流れ方向と略同一方向に対して、逆時計回りの方向に約1/8回転程度傾いた位置に配設されていることにより、レシーバタンク140をヘッダータンク120に固定する組み立てのときに、レシーバタンク140とヘッダータンク120とが左右、前後方向にずれが生じても固定穴145aで固定穴位置を左右方向に調整できる。
これにより、接続部に応力を掛けないように組み付けができる。また、レシーバタンク140が上下方向にずれが生じても固定部材145がバンド状に形成しているので容易に固定穴位置を調整できる。
また、凝縮器100、レシーバタンク140および往き管210と戻り管220からなる接続構造は、建設機械用車両におけるキャビン内を空調する冷凍サイクル装置に用いられることにより、この種の冷凍サイクル装置では、冷媒配管となるゴムホースが長いため冷媒回路内に水分が浸入する。従って、レシーバタンク140に乾燥剤143の容量を多量に収容する必要がある。
そこで、本発明では、冷媒液面をかき乱すこともなく流入可能な構成の往き管210と戻り管220を配設してレシーバタンク140の小型化を図ることできるため建設機械用車両用の冷凍サイクル装置に好適である。
さらに、建設機械用車両用の冷凍サイクル装置では、車両の振動が大であるため、接続部に応力を掛けることのない構成の接続部材を配設させることで、建設機械用車両用の冷凍サイクル装置に好適である。
(他の実施形態)
以上の一実施形態では、導出部142および導入部141をレシーバタンク140に形成し、その導出部142および導入部141に、往き管210もしくは戻り管220の他端を差し込んで金属接合で接続するように構成したが、これに限らず、具体的には、図3に示すように、集合フランジ146を設けて、この集合フランジ146に導出部142および導入部141を形成し、この導出部142および導入部141に往き管210もしくは戻り管220の他端を差し込んで金属接合で接続した後に、集合フランジ146をレシーバタンク140に螺子により締結するようにしても良い。
以上の一実施形態では、導出部142および導入部141をレシーバタンク140に形成し、その導出部142および導入部141に、往き管210もしくは戻り管220の他端を差し込んで金属接合で接続するように構成したが、これに限らず、具体的には、図3に示すように、集合フランジ146を設けて、この集合フランジ146に導出部142および導入部141を形成し、この導出部142および導入部141に往き管210もしくは戻り管220の他端を差し込んで金属接合で接続した後に、集合フランジ146をレシーバタンク140に螺子により締結するようにしても良い。
また、ロー材を用いた金属接合の他に、ユニオン螺子、ユニオンナットなどの接続部材を用いて螺合により締結するようにしても良い。また、以上の実施形態では、往き管210および戻り管220の全体形状を略S字状に形成しているが、これに限らず、冷媒を滑らかに流すように多数の曲げ部を組み合わせて形成しても良い。
また、以上の実施形態では、固定部材145を2ヶ所配設させたが、これに限らず、1ヶ所でも良い。また、本発明を建設機械用車両におけるキャビン内を空調する冷凍サイクル装置に適用させたがこれに限定するものではない。
100…凝縮器(熱交換器)
110…凝縮部、コア部
120…ヘッダータンク
121…凝縮部冷媒出口
122…サブクール部冷媒入口
125…ブラケット
125a…螺子部
130…サブクール部、コア部
140…レシーバタンク
141…導入部
142…導出部
145…固定部材
145a…固定穴
210…往き管(接続部材)
220…戻り管(接続部材)
110…凝縮部、コア部
120…ヘッダータンク
121…凝縮部冷媒出口
122…サブクール部冷媒入口
125…ブラケット
125a…螺子部
130…サブクール部、コア部
140…レシーバタンク
141…導入部
142…導出部
145…固定部材
145a…固定穴
210…往き管(接続部材)
220…戻り管(接続部材)
Claims (6)
- 垂直方向に沿う一対のヘッダータンク(120)間に、両端を両ヘッダータンク(120)に連通接続する複数の熱交換管路が並列状に配置されたコア部(110、130)を有し、そのコア部(110、130)の上方側に凝縮部(110)が設けられるとともに、下方側にサブクール部(130)が設けられた熱交換器(100)と、
一方のヘッダータンク(120)の近傍に併設され、前記熱交換器(100)から流出する熱交換媒体を気液分離して貯えるレシーバタンク(140)と、
前記レシーバタンク(140)と前記一方のヘッダータンク(120)とを接続する接続部材(210、220)とを備える熱交換器の接続構造において、
前記接続部材(210、220)は、内部に流れる熱交換媒体を前記コア部(110、130)の流れ方向と略同一方向、およびその略同一方向にユーターンする流れとなるように形成していることを特徴とする熱交換器の接続構造。 - 前記レシーバタンク(140)は、筒状に形成され、前記一方のヘッダータンク(120)の空気流れの上流側前方の近傍に配設され、
前記一方のヘッダータンク(120)と前記レシーバタンク(140)との間に接続する前記接続部材(210、220)の配置形態を真上から見ると、
前記接続部材(210、220)は、略S字状に形成していることを特徴とする請求項2に記載の熱交換器の接続構造。 - 前記接続部材(210、220)は、前記凝縮部(110)で凝縮された気液混合状態の冷媒を前記一方のヘッダータンク(120)から前記レシーバタンク(140)に導く往き管(210)と、
前記レシーバタンク(140)で気液分離された液相冷媒を前記レシーバタンク(140)から前記一方のヘッダータンク(120)に戻す戻し管(220)とから構成され、
前記レシーバタンク(140)は、気液分離された液相冷媒が貯まる下方側の側面に前記戻し管(220)を接続する導出部(142)を前記コア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に液相冷媒が流れるように形成し、その導出部(142)の上方近傍に前記往き管(210)を接続する導入部(141)を前記コア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に気液混合状態の冷媒が流れるように形成していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換器の接続構造。 - 前記一方のヘッダータンク(120)には、前記凝縮部(110)の出口側と連通する凝縮部冷媒出口(121)を前記コア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に気液混合状態の冷媒が流れるように形成しているとともに、前記サブクール部(130)の入口側と連通するサブクール部冷媒入口(122)を前記コア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に液相冷媒が流れるように形成し、
前記往き管(210)は、前記凝縮部冷媒出口(121)および前記導入部(141)に金属接合により接続されるとともに、
前記戻り管(220)は、前記サブクール部冷媒入口(122)および前記導出部(142)に金属接合により接続されていることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器の接続構造。 - 前記コア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に固定穴位置を調整可能な固定穴(145a)を有し、前記レシーバタンク(140)を支持するバンド状からなる固定部材(145)と、
前記一方のヘッダータンク(120)に配設され、前記固定穴(145a)に螺合される螺子部(125a)を有し、前記固定部材(145)を支持するブラケット(125)とが設けられ、
前記固定部材(145)を介して、前記一方のヘッダータンク(120)の前記ブラケット(125)に支持される前記レシーバタンク(140)の配置形態を空気流れの上流側に立って真上から見ると、
前記ブラケット(125)は、前記固定穴(145a)の合わせ面が前記コア部(110、130)の流れ方向と略同一方向に対して、逆時計回りの方向に約1/8回転程度傾いた位置に配設されていることを特徴とする請求項2に記載の熱交換器の接続構造。 - 前記熱交換器(100)、前記レシーバタンク(140)および前記往き管(210)と前記戻り管(220)からなる接続構造は、建設機械用車両におけるキャビン内を空調する冷凍サイクル装置に用いられることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の熱交換器の接続構造。
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