JP2011075156A - 熱交換ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッダと外管との間の溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能な熱交換ユニットを提供する。
【解決手段】内管６および外管７を有する二重管式の熱交換器２には、内管６の内外に第１流路８および第２流路９が形成されている。ヘッダ３は、外管７の端部に連結されている。ヘッダ３は、第２流路９と連通する空間部１０を有する。ヘッダ３には、内管６の先端部分１６が通って空間部１０の外へ出る貫通孔１１が形成されている。外管７の端部の外周面とヘッダ３の空間部１０の内周面とは平坦に接していることにより、連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保される。しかも、空間部１０の内部における内管６の外周面には、貫通孔１１の内径よりも大きい外径を有する段差部３１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内管と外管を有する二重管式熱交換器を備えた熱交換ユニットに関する。

従来より、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ等において、ＣＯ２超臨界エコノマイザサイクルに用いられるエコノマイザ熱交換器として種々の熱交換ユニットが提案されているが、とくに低コストでかつコンパクトに形成しやすい熱交換ユニットとして、例えば、特許文献１（特開２００８−１７５４４９号）に記載されるように、内管と外管を有する二重管式熱交換器をヘッダに取り付けた熱交換ユニットが用いられている。

この熱交換ユニットでは、内管内部に水（または他の冷媒）を通し、外管の管壁内部に形成された複数の冷媒流路にＣＯ２冷媒を通すことにより、ＣＯ２冷媒と水との間で熱交換を行っている。

二重管式熱交換器をヘッダに接続する場合、外管の端部をヘッダに挿入して外管の冷媒流路をヘッダ内部の空間部に連通させ、一方、内管の端部をヘッダの壁を貫通させて外部の水配管と接続している。このような状態で、二重管式熱交換器とヘッダとの継ぎ目部分に溶接を行うことにより、冷媒等の漏洩を防止している。

ここで、ヘッダ内部における外管の端部が挿入される部分には、通常、外管の位置決め用に段差部が形成されている。

しかし、このように従来の熱交換ユニットでは、ヘッダ内部における外管の端部が挿入される部分において、外管の位置決め用に段差部が形成されているので、溶接時に溶接箇所周辺の空気が膨張しても、かかる段差部と外管との間の空気がその間隙から抜けにくくなっている。

このため、加熱膨張した空気が、溶接された部分の方へ噴出して、その溶接された部分へ微細な孔を開けるおそれがあり、ヘッダと外管との間の溶接箇所における気密性が低下するおそれがある。

本発明の課題は、ヘッダと外管との間の溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能な熱交換ユニットを提供することにある。

第１発明の熱交換ユニットは、熱交換器と、ヘッダとを備えている。熱交換器は、内管と、内管の外周に配置された外管とを有し、内管が外管よりも長い。熱交換器には、第１流路および第２流路が形成されている。第１流路は、内管の内部に内管の長手方向に延びる。第２流路は、内管と外管との間に内管の長手方向に延びる。ヘッダは、外管の端部に連結されている。ヘッダは、第２流路と連通する空間部を有する。ヘッダには、内管の先端部分が通って空間部の外へ出る貫通孔が形成されている。外管の端部とヘッダとの間は溶接またはロウ付けによって連結されている。しかも、外管の端部とヘッダとの連結部分において、溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保された構造を有している。

ここでは、熱交換器の外管の端部とヘッダとの間は溶接またはロウ付けによって連結されている場合でも、外管の端部とヘッダとの連結部分において、溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保された構造を有しているので、加熱膨張した空気が、溶接された部分の方へ噴出して、その部分へ微細な孔を開けるおそれがない。そのため、ヘッダと外管との間の溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能である。

第２発明の熱交換ユニットは、第１発明の熱交換ユニットであって、外管の端部の外周面とヘッダの空間部の内周面とは平坦に接していることにより、連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保されている。しかも、空間部内部における内管の外周面には、貫通孔の内径よりも大きい外径を有する段差部が形成されている。

ここでは、外管の端部の外周面とヘッダの空間部の内周面とは平坦に接していることにより、連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保されているので、上記と同様に、溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能である。しかも、空間部内部における内管の外周面に形成された段差部をヘッダの貫通孔周囲に当接することにより、熱交換器の位置決めが可能である。

第３発明の熱交換ユニットは、第１発明の熱交換ユニットであって、ヘッダの空間部の内周面には、外管の端部を位置決めする段差部が形成されている。しかも、外管の端部に外管の外周面と前記第２流路とを連通させる空気抜き溝が形成されている。これにより、連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保されている。

ここでは、ヘッダの空間部の内周面に外管の端部を位置決めする段差部が形成されているが、外管の端部に外管の外周面と前記第２流路とを連通させる空気抜き溝が形成されているので、連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れを確保することが可能である。このため、上記と同様に、溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能である。

第４発明の熱交換ユニットは、第１発明の熱交換ユニットであって、外管の端部の外周面とヘッダの空間部の内周面とは平坦に接していることにより、連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保されている。しかも、空間部内部における内管の外周面には、貫通孔の内径よりも大きい外径を有する筒状部材が取り付けられている。

ここでは、外管の端部の外周面とヘッダの空間部の内周面とは平坦に接していることにより、連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保されているので、上記と同様に、溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能である。しかも、空間部内部における内管の外周面には、貫通孔の内径よりも大きい外径を有する筒状部材が取り付けられているので、筒状部材をヘッダの貫通孔周囲に当接することにより、熱交換器の位置決めが可能である。

第１発明によれば、熱交換器の外管の端部とヘッダとの間は溶接またはロウ付けによって連結されている場合でも、ヘッダと外管との間の溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能である。

第２発明によれば、外管とヘッダとの連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保されているので、溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能である。しかも、内管の外周面に形成された段差部により、熱交換器の位置決めが可能である。

第３発明によれば、外管の外周面と前記第２流路とを連通させる空気抜き溝によって、外管とヘッダとの連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保されているので、溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能である。

第４発明によれば、外管とヘッダとの連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保されているので、溶接箇所における気密性の低下を防止することが可能である。しかも、筒状部材により、熱交換器の位置決めが可能である。

本発明の第１実施形態に係わる熱交換ユニットの断面図。 図１の熱交換器の端部付近における拡大斜視図。 図１の熱交換器の端部の正面図。 本発明の第２実施形態に係わる熱交換ユニットの断面図。 図４の熱交換器の端部付近における拡大斜視図。 本発明の第２実施形態の変形例に係わる外管とヘッダとの接合部分の拡大断面図。 本発明の第３実施形態に係わる熱交換ユニットの縦断面図。 図７の熱交換ユニットの横断面図。 図７の筒状部材における（ａ）正面図と（ｂ）端部の側面図。 本発明の第３実施形態の変形例である周方向に延びるリブを有する筒状部材における（ａ）正面図と（ｂ）端部の側面図。 本発明の第３実施形態の他の変形例である長手方向に延びるリブを有する筒状部材における（ａ）正面図と（ｂ）端部の側面図。 本発明の第３実施形態の参考例に係わる熱交換ユニットの断面図。 図１２の耐圧補強部材における（ａ）正面図と（ｂ）端部の断面図。 本発明の第３実施形態の他の参考例に係わる耐圧補強部材における（ａ）正面図と（ｂ）端部の断面図。

つぎに本発明の熱交換ユニットの各実施形態を図面を参照しながら説明する。

〔第１実施形態〕
図１に示される熱交換ユニット１は、二重管式の熱交換器２と、ヘッダ３とを備えている。また、この熱交換ユニット１には、第１接続管４および第２接続管５が接続されている。

熱交換器２は、図１〜３に示されるように、内管６と、内管６の外周に配置された外管７とを有する二重管構造である。内管６は、外管７よりも長くなっている。

また、熱交換器２には、２つの冷媒流路、すなわち、第１流路８および第２流路９が形成されている。第１流路８は、内管６の内部に内管６の長手方向に延びるように形成されている。第２流路９は、内管６と外管７との間に内管６の長手方向に延びるように、内管６の周囲に等間隔に複数本互いに平行に形成されている。

さらに、図１〜３に示されるように、ヘッダ３の空間部１０の内部に配置される内管６の外周面６ａには、貫通孔１１の内径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ２を有する段差部３１が形成されている。このため、熱交換器２をヘッダ３に連結したとき、空間部１０内部における内管６の外周面に形成された段差部３１をヘッダ３の貫通孔１１の周囲に当接することにより、熱交換器２の位置決めが可能である。

熱交換器２は、アルミニウムなどの材料を用いて、内管６と外管７とを一体化させて押出成形することにより製造されており、製造が容易である。

なお、外管７から突出している内管６の先端部分６を形成する場合、たとえば、内管６と外管７とを一体化させて押出成形した後、外管７の端部付近を切削加工により除去して内管６の先端部分１６を露出させることによって形成する。

このとき、内管６の先端部分１６のうち、ヘッダ３の空間部１０内部に配置される円筒リブ状の段差部３１を残すように加工する。さらに、第１実施形態では、内管６の段差部３１の表面において、複数本の溝３２を内管６の長手方向に沿って形成している。

ヘッダ３は、図１に示されるように、外管７の端部に連結された第２流路９と連通する空間部１０を有している。また、ヘッダ３の壁には、内管６の先端部分１６が通って空間部１０の外へ出る貫通孔１１が形成されている。ヘッダ３は、例えば、アルミニウム合金などで製造される。

内管６の先端部分１６のうちヘッダ３の貫通孔１１から空間部１０の外へ出た部分１７には、その外周を覆うように第１接続管４が嵌合されている。

図１に示されるように、ヘッダ３は、その外周面において、３箇所の溶接部分２１〜２３で熱交換器２の内管６、外管７および第２接続管５と溶接によって接合されている。すなわち、ヘッダ３の貫通孔１１の周辺部と熱交換器２の内管６との間は溶接部分２１で溶接されている。そして、ヘッダ３の内壁と熱交換器２の外管７の外周面との間は溶接部分２２で溶接されている。そして、ヘッダ３の上側の貫通孔１２の周辺部と第２接続管５との間は溶接部分２３で溶接されている。

さらに、内管６の先端部分１６のうちヘッダ３の貫通孔１１から空間部１０の外へ出た部分１７と第１接続管４との間は、溶接部分２４で溶接されている。

ここで、外管７の端部の外周面７ａとヘッダ３の空間部１０の内周面３ａとは、平坦に接している。そのため、外管７とヘッダ３との連結部分において溶接時に空気の流れが確保されている。外管７とヘッダ３との連結部分近傍の空気は、溶接時に加熱膨張しても、ヘッダ３の空間部１０へ逃げることが可能であり、溶接部分２２の方へ噴出することがない。

また、内管６の段差部３１の表面には、複数本の溝３２が内管６の長手方向に沿って形成されているので、溶接時に内管６の先端部分１６とヘッダ３の貫通孔１１の周辺部との間の空気が加熱膨張しても、溝３２を通って空間部１０へ逃げることが可能であり、溶接部分２１の方へ噴出することがない。

＜第１実施形態の特徴＞
（１）
第１実施形態の熱交換ユニット１では、外管７の端部の外周面７ａとヘッダ３の空間部１０の内周面３ａとは、平坦に接している。そのため、外管７とヘッダ３との連結部分において溶接時に空気の流れが確保されているので、溶接部分２２における気密性の低下を防止することが可能である。

しかも、空間部１０内部における内管６の外周面に形成された段差部３１をヘッダ３の貫通孔１１の周囲に当接することにより、熱交換器２の位置決めが可能である。

（２）
また、内管６の先端部分１６には、ヘッダ３の空間部１０の内部に配置される円筒リブ状の段差部３１が形成されているので、内管６の先端部分１６の耐圧強度の不足を解消することが可能である。

＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態の熱交換ユニット１では、溶接により熱交換器２とヘッド３とを接合しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロウ付けで接合してもよい。この場合も、上記の第１実施形態のように、外管７の端部の外周面７ａとヘッダ３の空間部１０の内周面３ａとを平坦に接するようにし、しかも、空間部１０内部における内管６の外周面には、貫通孔１１の内径よりも大きい外径を有する段差部３１を形成することにより、外管７の端部とヘッダ３との間をロウ付けで連結しても、外管７の端部とヘッダ３との連結部分において、ロウ付け時に空気の流れが確保することが可能である。このため、ロウ付け部分における気密性の低下を防止することが可能である。

＜第１実施形態の参考例＞
なお、円筒リブ状の段差部３１は、例えば、その周辺の先端部分１６の外周面から０．５ｍｍ以下の高さにして、貫通孔１１を通してヘッダ３の外部まで伸ばしてもよい。この場合、溶接部分２１が形成されるヘッダ３と内管６の先端部分１６の隙間を０．５ｍｍ以下にギャップ管理することが可能である。

〔第２実施形態〕
図４〜５に示される熱交換ユニット４１では、図１の熱交換ユニット１と異なり、ヘッダ３の空間部１０の内周面３ａには、外管７の端部を位置決めする段差部４２が形成されている。しかも、外管７の端部に外管７の外周面７ａと第２流路９とを連通させる空気抜き溝４３が形成されている。

この空気抜け溝４３により、外管７の端部とヘッダ３の段差部４３との間に形成される隙間の空気が溶接時に加熱膨張しても、ヘッダ３の空間部１０へ逃げることが可能であり、溶接部分２２の方へ噴出することがない。

熱交換ユニット４１におけるその他の構成は、図１の熱交換ユニット１の構成と共通しており、図４〜５における図１中の符号と同一の符号については、図１と同じ部分を示すものとする。

すなわち、図４〜５に示される熱交換ユニット４１は、二重管式の熱交換器２と、ヘッダ３とを備えている。また、この熱交換ユニット４１には、第１接続管４および第２接続管５が接続されている。

熱交換器２は、図４〜５に示されるように、内管６と、内管６の外周に配置された外管７とを有する二重管構造である。内管６は、外管７よりも長くなっている。

また、熱交換器２には、２つの冷媒流路、すなわち、第１流路８および第２流路９が形成されている。第１流路８は、内管６の内部に内管６の長手方向に延びるように形成されている。第２流路９は、内管６と外管７との間に内管６の長手方向に延びるように、内管６の周囲に等間隔に複数本互いに平行に形成されている。

熱交換器２は、アルミニウムなどの材料を用いて、内管６と外管７とを一体化させて押出成形することにより製造されており、製造が容易である。

なお、外管７から突出している内管６の先端部分６を形成する場合、たとえば、内管６と外管７とを一体化させて押出成形した後、外管７の端部付近を切削加工により除去して内管６の先端部分１６を露出させることによって形成する。

ヘッダ３は、図５に示されるように、外管７の端部に連結された第２流路９と連通する空間部１０を有している。また、ヘッダ３の壁には、内管６の先端部分１６が通って空間部１０の外へ出る貫通孔１１が形成されている。ヘッダ３は、例えば、アルミニウム合金などで製造される。

内管６の先端部分１６のうちヘッダ３の貫通孔１１から空間部１０の外へ出た部分１７には、その外周を覆うように第１接続管４が嵌合されている。

図５に示されるように、ヘッダ３は、その外周面において、３箇所の溶接部分２１〜２３で熱交換器２の内管６、外管７および第２接続管５と溶接によって接合されている。すなわち、ヘッダ３の貫通孔１１の周辺部と熱交換器２の内管６との間は溶接部分２１で溶接されている。そして、ヘッダ３の内壁と熱交換器２の外管７の外周面との間は溶接部分２２で溶接されている。そして、ヘッダ３の上側の貫通孔１２の周辺部と第２接続管５との間は溶接部分２３で溶接されている。

さらに、内管６の先端部分１６のうちヘッダ３の貫通孔１１から空間部１０の外へ出た部分１７と第１接続管４との間は、溶接部分２４で溶接されている。

＜第２実施形態の特徴＞
（１）
第２実施形態の熱交換ユニット４１では、ヘッダ３の空間部１０の内周面３ａには、外管７の端部を位置決めする段差部４２が、外管７の端部に外管７の外周面７ａと第２流路９とを連通させる空気抜き溝４３が形成されているので、外管７の端部とヘッダ３との連結部分である段差部４２において溶接時に空気の流れを確保することが可能である。このため、上記第１実施形態の場合と同様に、溶接箇所２２における気密性の低下を防止することが可能である。

＜第２実施形態の変形例＞
（Ａ）
第２実施形態の熱交換ユニット４１では、溶接により熱交換器２とヘッド３とを接合しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロウ付けで接合してもよい。この場合も、上記の第２実施形態のように、ヘッダ３の空間部１０の内周面３ａに外管７の端部を位置決めする段差部４２が形成し、かつ、外管７の端部に外管７の外周面７ａと第２流路９とを連通させる空気抜き溝４３を形成することにより、外管７の端部とヘッダ３との間をロウ付けで連結しても、外管７の端部とヘッダ３との連結部分において、ロウ付け時に空気の流れが確保することが可能である。このため、ロウ付け部分における気密性の低下を防止することが可能である。

（Ｂ）
第２実施形態の熱交換ユニット４１では、ヘッダ３の空間部１０の内周面３ａには、外管７の端部を位置決めする段差部４２が形成されているが、ヘッダ３の耐圧強度を保ちつつ熱交換器２とヘッダ３との溶接部分２２の気密性をさらに高めるために、ヘッダ３の形状を種々変更しても良い。

ここで、熱交換器２の第２流路９から高圧のＣＯ２冷媒等が流入するヘッダ３の空間部１０内での耐圧強度を確保するために，ヘッダ３は厚肉（８ｍｍ程度）に形成されているが、厚肉のヘッダ３では，溶接時にヘッダ３への入熱が逃げてしまい、母材が溶融しにくく、溶融しない箇所で気密が悪くなるおそれがある。

また，ヘッダ３側の母材を溶融するべく溶接条件を設定すると、アルミニウム製の熱交換器２の外管７の肉厚ｔ２（図６参照）が１〜２ｍｍ程度と薄肉であるため、溶融により穴あきや，熱交換器２の外側の第２流路９の閉塞をもたらすおそれがある。

そこで、熱影響を均等化し、ヘッダ３側の母材を効率よく溶融でき、それにより気密性を高めることができるために、第２実施形態の変形例として、図６に示されるように、ヘッダ３の段差部４２周辺を部分的に薄肉にして薄肉部３ｂを形成して、熱交換器２の外管７の肉厚に近づけるようにして、溶接時の入熱がヘッダ３に逃げにくくするようにしてもよい。

薄肉部３ｂの寸法は、以下のように設定するのが好ましい。

すなわち、図６に示されるヘッダ３の肉薄部３ｂの長さＬ１を熱交換器２の外管７の挿し込み長さＬ２以下にするのが好ましく（Ｌ１≦Ｌ２）、および／またはヘッダ３の肉薄部３ｂの厚さｔ１を熱交換器２の外管７の最小厚さｔ２の２〜４倍にするのが好ましい（２×ｔ２≦ｔ１≦４×ｔ２）（外管７の最小厚さｔ２が１〜２ｍｍのとき）。

このような寸法条件に設定することにより、ヘッダ３と外管７との間の熱影響をより良好に均等化することが可能になり、ヘッダ３側の母材をより効率よく溶融でき、それにより気密性をより高めることができる。

〔第３実施形態〕
図７に示される熱交換ユニット５１では、図１の熱交換ユニット１と異なり、内管６と別体で段差を形成する部材として、ヘッダ３の空間部１０の内部における内管６の外周面には、貫通孔１１の内径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ３を有する筒状部材５２が取り付けられている。このため、熱交換器２をヘッダ３に連結したとき、空間部１０内部における内管６の外周面に取り付けられた筒状部材５２をヘッダ３の貫通孔１１の周囲に当接することにより、熱交換器２の位置決めが可能である。

すなわち、筒状部材５２は、ヘッダ３の貫通孔１１の周囲の部分と熱交換器２の内管６と外管７との段差部分との間に挟まれることによって、熱交換器２がヘッダ３内部への挿入深さを規制することが可能である。

筒状部材５２の材質は、本発明ではとくに限定されるものではないが、アルミニウム合金等を押出成形した熱交換器２と同じまたは性状が近いアルミニウム合金製が望ましい。

図７〜８、および図９（ａ）〜（ｂ）に示される筒状部材５２は、アルミニウムその他の金属等で製造された、表面が滑らかな薄肉の円筒である。

熱交換ユニット５１におけるその他の構成は、図１の熱交換ユニット１の構成と共通しており、図７における図１中の符号と同一の符号については、図１と同じ部分を示すものとする。

すなわち、図７に示される熱交換ユニット５１は、二重管式の熱交換器２と、ヘッダ３とを備えている。また、この熱交換ユニット５１には、第１接続管４および第２接続管５が接続されている。

熱交換器２は、図７〜８に示されるように、内管６と、内管６の外周に配置された外管７とを有する二重管構造である。内管６は、外管７よりも長くなっている。

また、熱交換器２には、２つの冷媒流路、すなわち、第１流路８および第２流路９が形成されている。第１流路８は、内管６の内部に内管６の長手方向に延びるように形成されている。第２流路９は、内管６と外管７との間に内管６の長手方向に延びるように、内管６の周囲に等間隔に複数本互いに平行に形成されている。

熱交換器２は、アルミニウムなどの材料を用いて、内管６と外管７とを一体化させて押出成形することにより製造されており、製造が容易である。

なお、外管７から突出している内管６の先端部分６を形成する場合、たとえば、内管６と外管７とを一体化させて押出成形した後、外管７の端部付近を切削加工により除去して内管６の先端部分１６を露出させることによって形成する。

ヘッダ３は、図７に示されるように、外管７の端部に連結された第２流路９と連通する空間部１０を有している。また、ヘッダ３の壁には、内管６の先端部分１６が通って空間部１０の外へ出る貫通孔１１が形成されている。ヘッダ３は、例えば、アルミニウム合金などで製造される。

内管６の先端部分１６のうちヘッダ３の貫通孔１１から空間部１０の外へ出た部分１７には、その外周を覆うように第１接続管４が嵌合されている。

図７に示されるように、ヘッダ３は、その外周面において、３箇所の溶接部分２１〜２３で熱交換器２の内管６、外管７および第２接続管５と溶接によって接合されている。すなわち、ヘッダ３の貫通孔１１の周辺部と熱交換器２の内管６との間は溶接部分２１で溶接されている。そして、ヘッダ３の内壁と熱交換器２の外管７の外周面との間は溶接部分２２で溶接されている。そして、ヘッダ３の上側の貫通孔１２の周辺部と第２接続管５との間は溶接部分２３で溶接されている。

さらに、内管６の先端部分１６のうちヘッダ３の貫通孔１１から空間部１０の外へ出た部分１７と第１接続管４との間は、溶接部分２４で溶接されている。

ここで、外管７の端部の外周面７ａとヘッダ３の空間部１０の内周面３ａとは、平坦に接している。そのため、外管７とヘッダ３との連結部分において溶接時に空気の流れが確保されている。外管７とヘッダ３との連結部分近傍の空気は、溶接時に加熱膨張しても、ヘッダ３の空間部１０へ逃げることが可能であり、溶接部分２２の方へ噴出することがない。

＜第３実施形態の特徴＞
（１）
第３実施形態の熱交換ユニット５１では、第１実施形態と同様に、外管７の端部の外周面７ａとヘッダ３の空間部１０の内周面３ａとは、平坦に接している。そのため、外管７とヘッダ３との連結部分において溶接時に空気の流れが確保されているので、溶接部分２２における気密性の低下を防止することが可能である。

（２）
しかも、第３実施形態の熱交換ユニット５１では、ヘッダ３の空間部１０の内部における内管６の外周面に取り付けられた貫通孔１１の内径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ３を有する筒状部材５２をヘッダ３の貫通孔１１の周囲に当接することにより、熱交換器２の位置決めが可能である。

（３）
しかも、第３実施形態の熱交換ユニット５１では、ヘッダ３内部における内管６の先端部分１６の外側に筒状部材５２を挿入することにより、内管６の先端部分１６についての耐圧強度不足を解消することができる。

＜第３実施形態の変形例＞
（Ａ）
第３実施形態の熱交換ユニット５１では、溶接により熱交換器２とヘッド３とを接合しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロウ付けで接合してもよい。この場合も、上記の第３実施形態のように、外管７の端部の外周面７ａとヘッダ３の空間部１０の内周面３ａとを平坦に接するようにし、しかも、ヘッダ３の空間部１０の内部における内管６の外周面に貫通孔１１の内径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ３を有する筒状部材５２を取り付けることにより、外管７の端部とヘッダ３との間をロウ付けで連結しても、外管７の端部とヘッダ３との連結部分において、ロウ付け時に空気の流れが確保することが可能である。このため、ロウ付け部分における気密性の低下を防止することが可能である。

（Ｂ）
上記の第３実施形態では、図７〜８および図９（ａ）〜（ｂ）に示されるように、筒状部材５２として、アルミニウムその他の金属等で製造された、表面が滑らかな薄肉の円筒を用いた例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の形状の筒状部材を採用してもよい。

例えば、第２実施形態の変形例として、図１０（ａ）〜（ｂ）に示されるように、筒状部材５２の外周面において周方向に延びるリブ５３を形成してもよく、この場合、筒状部材５２および内管６の先端部分１６の補強効果をさらに向上させることが可能である。

また、第２実施形態の他の変形例として、図１１（ａ）〜（ｂ）に示されるように、筒状部材５２の外周面において長手方向に延びるリブ５４を形成してもよく、この場合、空間部１０の内部を流れる冷媒の変流を防止することが可能である。

＜第３実施形態の参考例＞
（Ｉ）
本発明の第３実施形態の熱交換ユニット５１では、ヘッダ３内部における内管６の先端部分１６の外側に筒状部材５２を挿入することにより、内管６の先端部分１６についての耐圧強度不足を解消することができるが、耐圧強度不足の解消という点だけに着目すれば、図１２に示される第３実施形態の参考例のように、外側の筒状部材５１に代えて、内管６の先端部分１６の内側に筒状部材６２を挿入することにより、内管６の先端部分１６についての耐圧強度不足を解消することが可能である。

この図１２〜１３に示される内側挿入用の筒状部材６２は、内管６の先端部分１６の開口端から挿入でき、先端部分１６の内壁に密に接触できる形状であればよい。

筒状部材６２の材質も、とくに限定されるものではないが、アルミニウム合金等を押出成形した熱交換器２と同じまたは性状が近いアルミニウム合金製が望ましい。

また、筒状部材６２の先端には、図１３（ａ）〜（ｂ）に示されるようにリング状のつば６２ａが一体形成されているので、筒状部材６２が内管６の奥まで入りすぎて取れなくなる不具合を防止できる。また、リング状のつば６２ａにより、筒状部材６２の先端付近の耐圧強度を高めている。

（II）
さらに、第３実施形態の他の参考例として、図１４（ａ）〜（ｂ）に示されるように、内側挿入用の筒状部材６２の内部に、さらに、冷媒の変流防止用の十字型に配置された４枚のリブ６２ｂを配置してもよい。４枚のリブ６２ｂも筒状部材６２と一体形成すればよい。

この場合、４枚のリブ６２ｂにより、筒状部材６２の内部を流れる冷媒の変流を防止できるとともに、筒状部材６２の胴部の耐圧強度をさらに高めることが可能である。

（III）
なお、以上の内側挿入用の筒状部材６２を、上記第３実施形態の外側挿入用の筒状部材５２とともに内管６に取り付けてもよく、この場合、内管６の先端部分１６の耐圧強度をさらに向上させることが可能である。

（IV）
同様に、内側挿入用の筒状部材６２を、前述の第１実施形態の外側に段差部３１を有する内管６の内部に取り付けてもよく、この場合も、内管６の先端部分１６の耐圧強度をさらに向上させることが可能である。

本発明は、内管と外管を有する二重管式熱交換器を備えた熱交換ユニットであれば、種々の熱交換ユニットに適用することが可能である。

例えば、空調機・給湯器用のＣＯ２冷凍サイクルの効率向上のためのエコノマイザ回路の熱交換器として用いる熱交換ユニットに好適に適用することが可能である。

また、ＣＯ２冷凍サイクルの効率向上のための液ガス熱交換器（内部熱交換器）として用いる熱交換ユニットにも好適に適用することが可能である。

さらに、ＨＦＣ用液ガス熱交換器、ＨＦＣ−ＣＯ２用またはＨＦＣ−ＨＦＣ用カスケード熱交換器にも好適に適用することが可能である。なお、この場合、高温側流体は凝縮するが、凝縮した液を伝熱面から排除するために本発明を用いればよい。

また、内側に水、外側に冷媒を流通させて使用する水−冷媒熱交換用の熱交換器にも好適に適用することが可能である。

１、４１、５１ 熱交換ユニット
２ 熱交換器
３ ヘッダ
３ｂ 肉薄部
６ 内管
７ 外管
１０ 空間部
１１ 貫通孔
１３ 拡管受け部
１６ 先端部分
１７ 空間部の外に出た部分
２１、２２、２３、２４ 溶接部分
３１ 段差部
４２ 段差部
４３ 空気抜け溝
５２ 筒状部材

特開２００８−１７５４４９号

Claims (4)

1. 内管（６）と、前記内管（６）の外周に配置された外管（７）とを有する熱交換器（２）であって、前記内管（６）が前記外管（７）よりも長く、前記内管（６）の内部に前記内管（６）の長手方向に延びる第１流路（８）が形成され、前記内管（６）と外管との間に前記内管（６）の長手方向に延びる第２流路（９）が形成された熱交換器（２）と、
   前記外管（７）の端部に連結されたヘッダ（３）であって、前記第２流路（９）と連通する空間部（１０）を有し、前記内管（６）の先端部分が通って前記空間部（１０）の外へ出る貫通孔（１１）が形成されたヘッダ（３）と
   を備えており、
   前記外管（７）の端部と前記ヘッダ（３）との間は溶接またはロウ付けによって連結され、かつ、
   前記外管（７）の端部と前記ヘッダ（３）との連結部分において、溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保された構造を有している、
   熱交換ユニット（１、４１、５１）。
2. 前記外管（７）の端部の外周面と前記ヘッダ（３）の空間部（１０）の内周面とは平坦に接していることにより、前記連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保され、かつ、
   前記空間部（１０）内部における前記内管（６）の外周面には、前記貫通孔（１１）の内径よりも大きい外径を有する段差部（３１）が形成されている、
   請求項１に記載の熱交換ユニット（１）。
3. 前記ヘッダ（３）の空間部（１０）の内周面には、前記外管（７）の端部を位置決めする段差部（４２）が形成され、かつ、
   前記外管（７）の端部に前記外管（７）の外周面と前記第２流路（９）とを連通させる空気抜き溝（４３）が形成され、これにより、前記連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保されている、
   請求項１に記載の熱交換ユニット（４１）。
4. 前記外管（７）の端部の外周面と前記ヘッダ（３）の空間部（１０）の内周面とは平坦に接していることにより、前記連結部分において溶接またはロウ付け時に空気の流れが確保され、かつ、
   前記空間部（１０）内部における前記内管（６）の外周面には、前記貫通孔（１１）の内径よりも大きい外径を有する筒状部材（５２）が取り付けられている、
   請求項１に記載の熱交換ユニット（５１）。

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