JP2016031203A - 凝縮器 - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮器において、隣接するヘッダ間の熱移動を防止しつつ、より一層確実に互いに連結して振動を抑制する。
【解決手段】凝縮器１０における幅方向に沿った一端部側には、鉛直方向に延在し、且つ、互いに所定間隔離間して配置された第１及び第３ヘッダ１２、２０を備え、前記第３ヘッダ２０の上端部近傍には、第１ヘッダ１２と該第３ヘッダ２０とを接続する第１スペーサ３８が設けられる。この第１スペーサ３８は、第１ヘッダ１２の外周面に当接する第１当接部４２と、第３ヘッダ２０の外周面に当接する第２当接部４４と、前記第１当接部４２と前記第２当接部４４とを接続する接続部４６とを有し、前記接続部４６には、凝縮器１０を通過する空気の流通方向に沿って貫通した一組の通風孔４８ａ、４８ｂを備えている。そして、通風孔４８ａ、４８ｂを空気が通過することで接続部４６近傍が好適に冷却され、第１ヘッダ１２から第３ヘッダ２０側への熱移動が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に冷媒を流通させ、空気を通過させることで該冷媒との熱交換を行って凝縮させることが可能な凝縮器に関する。

従来から、自動車等の車両に搭載される車両用空調装置に用いられ、内部に流通する冷媒の熱交換を行う凝縮器が知られている。

この凝縮器は、例えば、特許文献１に開示されるように、冷媒の導入される一組の第１及び第２ヘッダと、前記第１ヘッダに隣接して配置される第３ヘッダと、前記第１〜第３ヘッダの間に接続される複数のチューブとを備える。

そして、第１ヘッダに供給された冷媒が、互いに等間隔離間して接続された複数のチューブへとそれぞれ流通した後、第２ヘッダを経て再び前記第１ヘッダへと循環することで冷却されて凝縮され、前記第２ヘッダからチューブを通じて第３ヘッダへと循環させ、気液分離して貯留させた後に、前記第２ヘッダへと戻すことで過冷却させ導出している。このように高温高圧の冷媒を第１〜第３ヘッダへ順番に循環させることで、チューブの間に設けられたフィンを通過する空気と熱交換され、ガス状の冷媒が冷却され凝縮されることで液化される。

また、隣接配置された第１ヘッダと第３ヘッダとの間には、お互いを接続するためのスペーサが複数設けられている。

このスペーサは、例えば、凝縮器が車両に搭載され走行中の振動等によって第１ヘッダと第３ヘッダが振動してしまうことを防止する目的、並びに、ロウ付けを行って接続する際の前記第１ヘッダと前記第２ヘッダとの位置ずれを防止する目的で設けられており、前記第１ヘッダの上端部近傍に設けることで振動をより抑制したいという要請がある。

特開２０１１−２３７１６３号公報

しかしながら、スペーサを第１ヘッダの上端部近傍に設けた場合、該第１ヘッダへ供給される冷媒の熱がスペーサを通じて第３ヘッダ側へと伝わり、チューブを循環することで冷却され液化した第３ヘッダ内の冷媒が前記熱によって再び加熱され気化してしまうことが懸念される。そのため、スペーサを第１ヘッダの上端部近傍に設けることが難しい。

本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、隣接するヘッダ間の熱移動を防止しつつ、より一層確実に互いに連結して振動を抑制することが可能な凝縮器を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、互いに間隔をおいて配置され内部に冷媒の導入される第１及び第２ヘッダと、冷媒が導入される供給部を有した第１ヘッダと隣接配置される第３ヘッダと、第１ヘッダと第３ヘッダとを接続するスペーサと、第１〜第３ヘッダの延在方向と略直交方向に延在し両端部がそれぞれ第２ヘッダと第１又は第３ヘッダへ接続される複数のチューブと、隣接するチューブの間に設けられる複数のフィンとを有し、チューブ及びフィンから第１〜第３ヘッダの長手方向に沿った複数の熱交換パスが構成され、熱交換パスにおいて冷媒の熱交換を行う凝縮器において、
スペーサは、少なくとも供給部から第１ヘッダへ供給された冷媒を第２ヘッダへと流通させる熱交換パスに臨むように設けられ、スペーサには、チューブの延在方向と略直交方向に貫通した通風部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒が導入される供給部を有した第１ヘッダと、第１ヘッダと隣接配置された第３ヘッダとを有する凝縮器において、少なくとも第１ヘッダと第３ヘッダとの間にスペーサが設けられ、スペーサが供給部から第１ヘッダへ供給された冷媒を第２ヘッダへと流通させる熱交換パスに臨むように設けられ、チューブの延在方向と略直交方向に貫通した通風部を備えている。

従って、熱交換パスに臨む第１及び第３ヘッダの端部同士をスペーサによって接続することで振動を確実に抑制できると共に、凝縮器の搭載される車両が走行する際に生じる走行風（空気）が通風部に流れることで、第１ヘッダ内に供給される高温の冷媒の熱がスペーサへ伝わった場合でも好適に冷却されるため、スペーサを通じた第３ヘッダ側への熱移動が確実に防止される。その結果、通風部を有したスペーサを用いて第１ヘッダと隣接する第３ヘッダとを接続することで、第１ヘッダから第３ヘッダへの熱移動を防止しつつ、振動を確実に抑制することが可能となる。

また、通風部を、第１ヘッダに当接する当接部と第３ヘッダに当接する当接部との間に設けられた接続部に形成することにより、通風部を通過する空気によって接続部が冷却されることで、第１ヘッダから冷媒の熱が接続部を介して第３ヘッダ側へと伝わる際、接続部において好適に冷却されるため、第３ヘッダ側への熱移動が確実に防止される。

さらに、通風部を、少なくとも１つ以上設けるとよい。

さらにまた、接続部は、通風部を除いた第１及び第３ヘッダの長手方向に沿った長さを、スペーサ全体の長手方向に沿った長さの半分以下とするとよい。

またさらに、スペーサの長手方向に沿った長さを２０ｍｍ以下とし、通風部の延在方向に沿った接続部の厚さ寸法を５ｍｍ以下とするとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、冷媒が導入される供給部を有した第１ヘッダと、第１ヘッダと隣接配置される第３ヘッダとを有する凝縮器において、少なくとも第１ヘッダと第３ヘッダとの間にスペーサが設けられ、スペーサが、供給部から第１ヘッダへ供給された冷媒を第２ヘッダへと流通させる熱交換パスに臨むように設けられ、チューブの延在方向と略直交方向に貫通した通風部を備えることで、熱交換パスに臨む第１及び第３ヘッダの端部同士をスペーサによって接続することで振動をスペーサによって確実に抑制できると共に、凝縮器の搭載される車両が走行する際に生じる走行風が通風部に流れることで、第１ヘッダ内の高温の冷媒の熱がスペーサへ伝わった場合でも好適に冷却されるため、第３ヘッダ側への熱移動を確実に防止することができる。

本発明の実施の形態に係る凝縮器の全体正面図である。 図１の凝縮器における第１スペーサ近傍を示す拡大正面図である。 図１の凝縮器における第１スペーサ近傍を示す拡大斜視図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 変形例に係る第１スペーサの用いられた凝縮器の拡大斜視図である。

本発明に係る凝縮器について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る凝縮器を示す。

この凝縮器１０は、図１に示されるように、一組の第１及び第２ヘッダ１２、１４と、前記第１ヘッダ１２と第２ヘッダ１４との間に設けられる複数のチューブ１６と、前記チューブ１６の間に設けられ波状に折曲された複数のフィン１８と、前記第１ヘッダ１２と隣接して略平行に設けられた第３ヘッダ２０とを含む。そして、凝縮器１０は、チューブ１６が略水平となり第１及び第２ヘッダ１２、１４、第３ヘッダ２０がチューブ１６の両端部において鉛直方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に延在するように配置されると共に、フィン１８は、例えば、アルミニウム等の薄板を波状に折曲することで形成され、高さ方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に隣接する２本のチューブ１６の間に設けられる。

また、凝縮器１０では、鉛直方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に隣接するように並んで配置された複数のチューブ１６からなる複数の熱交換パスＰが設けられている。例えば、この凝縮器１０は、５つの熱交換パスを有し、前記熱交換パスＰは、最も上部に設けられ第１ヘッダ１２から第２ヘッダ１４へと冷媒が流れる第１パスＰ１と、該第１パスＰ１の下方に配置され前記第１パスＰ１を通じて第２ヘッダ１４へと流通した冷媒を前記第１ヘッダ１２側（矢印Ｂ１方向）へと戻す第２パスＰ２と、該第２パスＰ２の下方に配置され前記第２パスＰ２を通じて第１ヘッダ１２へと流通した冷媒を前記第２ヘッダ１４側へと再び戻す第３パスＰ３と、該第３パスＰ３の下方に配置され前記第３パスＰ３を通じて第２ヘッダ１４へと流通した冷媒を前記第３ヘッダ２０へと戻す第４パスＰ４と、最も下部に設けられ前記第４パスＰ４を通じて第３ヘッダ２０へと流通した冷媒を前記第２ヘッダ１４へと戻す第５パスＰ５とから構成される。

すなわち、第１パスＰ１、第３パスＰ３及び第５パスＰ５における冷媒の流通方向が同一方向（矢印Ｂ２方向）となり、第２パスＰ２及び第４パスＰ４における冷媒の流通方向が、第１パスＰ１、第３パスＰ３及び第５パスＰ５とは反対方向（矢印Ｂ１方向）となる。換言すれば、熱交換パスＰにおける隣接するパスの冷媒流れ方向がそれぞれ反対方向となるように形成されている。

第１及び第２ヘッダ１２、１４は、例えば、中空円筒状で凝縮器１０の高さ方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って所定長さを有している。この第１ヘッダ１２は、凝縮器１０の幅方向に沿った一端部側（矢印Ｂ１方向）に設けられ、その上端部近傍には、外部から冷媒の導入される入口接続部２２が接続される。そして、入口接続部２２は、第１ヘッダ１２の内部と連通したポートに図示しない供給配管が接続され、該供給配管を通じて供給された高温高圧の冷媒が前記第１ヘッダ１２の内部へと供給される。

また、第１ヘッダ１２の内部には、その長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿った略中央となる位置に第１仕切壁２４が設けられ、前記第１仕切壁２４によって内部空間が、入口接続部２２と連通した上部側空間２６ａと、下部側空間２８ａとに分離される。そして、上部側空間２６ａには、第１パスＰ１を構成する複数のチューブ１６が接続され、下部側空間２８ａには、第２及び第３パスＰ２、Ｐ３を構成する複数のチューブ１６が接続される。

一方、第２ヘッダ１４は、凝縮器１０の幅方向に沿った他端部側（矢印Ｂ２方向）に設けられ、その下端部近傍には、前記凝縮器１０の内部を循環した前記冷媒の導出される出口接続部３０が接続される。そして、出口接続部３０は、第２ヘッダ１４の内部と連通したポートに図示しない排出配管が接続され、該排出配管を通じて前記第２ヘッダ１４から冷媒が外部へと排出される。

また、第２ヘッダ１４の内部には、長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿った略中央部より下方に設けられる第２仕切壁３２と、該第２仕切壁３２と前記出口接続部３０との間に設けられる第３仕切壁３４とが設けられる。この第２仕切壁３２は、第１及び第２パスＰ１、Ｐ２を構成する複数のチューブ１６と接続される上部側空間２６ｂと、該上部側空間２６ｂの下方に設けられ第３及び第４パスＰ３、Ｐ４と接続される中間空間３６とを分離する。

また、第３仕切壁３４は、第４パスＰ４を構成する複数のチューブ１６が接続された中間空間３６と、該中間空間３６の下方に設けられ第５パスＰ５を構成する複数のチューブ１６及び出口接続部３０と接続される下部側空間２８ｂとを分離する。

第３ヘッダ２０は、第１ヘッダ１２に対して所定間隔離間して幅方向外側に略平行に設けられ、長手方向に沿って所定長さだけ下方（矢印Ａ２方向）へとオフセットしている。そして、第３ヘッダ２０の下端部近傍において、第２ヘッダ１４に接続されたチューブ１６の端部が接続されると共に、隣接する第１ヘッダ１２との間に一組の第１及び第２スペーサ３８、４０が設けられる。

第１スペーサ３８は、図１〜図４に示されるように、例えば、金属製材料から形成され、第１ヘッダ１２と第３ヘッダ２０との間において、該第３ヘッダ２０の上端部近傍に設けられる。この第１スペーサ３８は、第１ヘッダ１２の外周面に当接する第１当接部（当接部）４２と、第３ヘッダ２０の外周面に当接する第２当接部（当接部）４４と、前記第１当接部４２と前記第２当接部４４とを接続する接続部４６とを有する。すなわち、第１スペーサ３８は、第１ヘッダ１２において第１パスＰ１に隣接した位置に設けられる。例えば、第１スペーサ３８は、アルミニウムからなる断面Ｈ字状の押し出し材から形成される。

第１当接部４２は、例えば、第１ヘッダ１２の外周面に対応した半径で断面半円状に形成され、溶接やロウ付け等の接合によって前記外周面に固定される。一方、第２当接部４４は、例えば、第３ヘッダ２０の外周面に対応した半径で断面半円状に形成され、溶接やロウ付け等の接合によって前記外周面に固定される。この第１当接部４２と第２当接部４４とは、接続部４６を挟んで互いに離間する方向に向かって開口した形状で形成される。

接続部４６は、第１及び第３ヘッダ１２、２０と略平行、且つ、断面矩形状に形成され、第１当接部４２の外周面と第２当接部４４の外周面との間に設けられ、前記第１ヘッダ１２と前記第３ヘッダ２０との間の空間内に配置される（図４参照）。

この接続部４６には、第１及び第３ヘッダ１２、２０の長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）と直交方向（図４中、矢印Ｃ方向）に開口した一組の通風孔（通風部）４８ａ、４８ｂが形成されている。この通風孔４８ａ、４８ｂは、例えば、断面略長方形状に開口し、前記第１及び第３ヘッダ１２、２０の長手方向に沿って互いに所定間隔離間するように並列に配置され、略水平方向（矢印Ｃ方向）に向かって貫通している。

換言すれば、通風孔４８ａ、４８ｂは、凝縮器１０を通過する空気の流通方向（図４中、矢印Ｄ方向）に沿って貫通するように形成されている。

また、この第１スペーサ３８は、例えば、第１及び第３ヘッダ１２、２０の長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿った通風孔４８ａ、４８ｂを除く接続部４６の長さが、前記第１スペーサ３８の全体長さの半分以下となるように形成されると共に、前記第１スペーサ３８の全体長さが２０ｍｍ以下に形成され、且つ、通風孔４８ａ、４８ｂの延在方向（矢印Ｃ方向）に沿った前記接続部４６の厚さが５ｍｍ以下に形成される。

第２スペーサ４０は、図１に示されるように、第１ヘッダ１２の下端部近傍と第３ヘッダ２０との間に設けられ、断面湾曲形状で形成され前記第１ヘッダ１２の外周面に固定され、且つ、その外周面に前記第３ヘッダ２０が接合される第３当接部５０と、断面湾曲形状で形成され前記第３ヘッダ２０の外周面に固定され、且つ、その外周面に前記第１ヘッダ１２が接合される第４当接部５２とを有し、前記第３当接部５０と前記第４当接部５２とが、前記第１及び第３ヘッダ１２、２０の長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って互いにオフセットするように配置された状態で連結されている。これにより、第２スペーサ４０によって第１ヘッダ１２と第３ヘッダ２０とが互いに固定される。

本発明の実施の形態に係る凝縮器１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しない圧縮機で圧縮され高温高圧となったガス状の冷媒が図示しない供給配管を通じて入口接続部２２へと供給され、該入口接続部２２から第１ヘッダ１２の上部側空間２６ａへと流入し、第１パスＰ１を構成するチューブ１６を通じて第２ヘッダ１４側（矢印Ｂ２方向）へと流通することで、フィン１８の間を流通する空気によって前記冷媒が冷却され凝縮されて前記第２ヘッダ１４の上部側空間２６ｂへと導入される。

この場合、第１ヘッダ１２に導入された冷媒は高温であるため、第１スペーサ３８を介して第３ヘッダ２０側（矢印Ｂ１方向）へと熱が伝わることが懸念されるが、前記第１スペーサ３８には一組の通風孔４８ａ、４８ｂに車両の走行風が通過することで接続部４６が好適に冷却されるため、前記第１ヘッダ１２から第１当接部４２へと伝わった熱が接続部４６へと移動した際に冷却され、第２当接部４４側へと伝わることが防止される。その結果、第１パスＰ１に臨む位置に第１スペーサ３８を配置した場合でも、第１ヘッダ１２における冷媒の熱が第３ヘッダ２０側へ伝わることを確実に防止することができる。

そして、第２ヘッダ１４の上部側空間２６ｂへ導入された冷媒は、第２パスＰ２を構成する複数のチューブ１６を通じて再び第１ヘッダ１２側へと流れることで冷却され凝縮された後、第１ヘッダ１２の下部側空間２８ａから第３パスＰ３を通じて第２ヘッダ１４側へと流れることでさらに凝縮される。

この冷媒が、さらに第２ヘッダ１４の中間空間３６から第４パスＰ４のチューブ１６を通じて第３ヘッダ２０側へと流れることでさらに凝縮され、前記第３ヘッダ２０内へと導入される。この際、冷媒は気液混合状態にあり、液化した冷媒は重力作用下に第３ヘッダ２０の下部へと溜り、気化した冷媒は前記第３ヘッダ２０の上部へと溜まる。

そして、第３ヘッダ２０の下方に溜まった液体状態にある冷媒が、第５パスＰ５を構成する複数のチューブ１６を通じて再び第２ヘッダ１４側へと流れることで過冷却された後、前記第２ヘッダ１４の下部側空間２８ｂへ導入され、出口接続部３０を通じて図示しない排出配管から排出される。この第５パスＰ５は、過冷却パスとして機能する。

以上のように、本実施の形態では、第１ヘッダ１２と第３ヘッダ２０との間に設けられる第１スペーサ３８を該第３ヘッダ２０の上端部近傍となる第１パスＰ１に臨む位置に設けることで、前記第１ヘッダ１２に対する前記第３ヘッダ２０の上端部側における振動を確実に抑制できると共に、凝縮器１０の搭載される車両が走行する際に走行風が流れる方向（図４中、矢印Ｄ方向）に貫通した一組の通風孔４８ａ、４８ｂを設けることで、高温の冷媒が供給される第１ヘッダ１２側から第１スペーサ３８を通じた第３ヘッダ２０側への熱移動を確実に防止することができる。

すなわち、一組の通風孔４８ａ、４８ｂを有した第１スペーサ３８を用いることで、第１ヘッダ１２から第３ヘッダ２０へと伝達される冷媒の熱によって、液化された第３ヘッダ２０内の冷媒が再び気化してしまうことを防止しつつ、前記第３ヘッダ２０の振動を効果的に抑制することが可能となる。

換言すれば、第１及び第３ヘッダ１２、２０において、振動しやすい上端部同士を第１スペーサ３８によって接続できるため振動の抑制に効果的である。

また、第１スペーサ３８は、熱伝導率の小さな金属製材料から形成することで、第１ヘッダ１２から第３ヘッダ２０への熱の伝達を好適に抑制することができる。

さらに、第１スペーサ３８における通風孔４８ａ、４８ｂの形状及び数量は、上述した実施の形態におけるものに限定されるものではなく、例えば、図５に示される第１スペーサ６０のように、通風孔４８ａ、４８ｂと略同一の開口面積で形成された単一の通風孔６２を設けるようにしてもよい。この場合にも、第１スペーサ６０の接続部４６を効果的に冷却することが可能であるため、第１ヘッダ１２から第３ヘッダ２０への熱移動を防止しつつ、前記第１ヘッダ１２と前記第３ヘッダ２０との振動を抑制することができる。

さらにまた、通風孔は、接続部４６の内部に孔状で設けられる場合に限定されるものではなく、例えば、第１及び第３ヘッダ１２、２０の長さ方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿った接続部４６の一端部及び／又は他端部側に開口するように切り欠かれた切欠形状としてもよい。すなわち、通風孔は、空気の流通方向（矢印Ｄ方向）に沿って接続部４６を貫通するように形成されていれば、前記接続部４６の長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿ったどの位置に設けられていてもよい。

なお、本発明に係る凝縮器は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…凝縮器 １２…第１ヘッダ
１４…第２ヘッダ １６…チューブ
２０…第３ヘッダ ２２…入口接続部
３０…出口接続部 ３８、６０…第１スペーサ
４０…第２スペーサ ４２…第１当接部
４４…第２当接部 ４６…接続部
４８ａ、４８ｂ、６２…通風孔

Claims (5)

1. 互いに間隔をおいて配置され内部に冷媒の導入される第１及び第２ヘッダと、冷媒が導入される供給部を有した前記第１ヘッダと隣接配置される第３ヘッダと、前記第１ヘッダと前記第３ヘッダとを接続するスペーサと、前記第１〜第３ヘッダの延在方向と略直交方向に延在し両端部がそれぞれ前記第２ヘッダと前記第１又は第３ヘッダへ接続される複数のチューブと、隣接する前記チューブの間に設けられる複数のフィンとを有し、前記チューブ及び前記フィンから前記第１〜第３ヘッダの長手方向に沿った複数の熱交換パスが構成され、前記熱交換パスにおいて前記冷媒の熱交換を行う凝縮器において、
   前記スペーサは、少なくとも前記供給部から前記第１ヘッダへ供給された冷媒を前記第２ヘッダへと流通させる熱交換パスに臨むように設けられ、前記スペーサには、前記チューブの延在方向と略直交方向に貫通した通風部を備えることを特徴とする凝縮器。
2. 請求項１記載の凝縮器において、
   前記通風部は、前記第１ヘッダに当接する当接部と前記第３ヘッダに当接する当接部との間に設けられた接続部に形成されることを特徴とする凝縮器。
3. 請求項１又は２記載の凝縮器において、
   前記通風部は、少なくとも１つ以上設けられることを特徴とする凝縮器。
4. 請求項２記載の凝縮器において、
   前記接続部は、前記通風部を除いた前記第１及び第３ヘッダの長手方向に沿った長さが、前記スペーサ全体の前記長手方向に沿った長さの半分以下であることを特徴とする凝縮器。
5. 請求項４記載の凝縮器において、
   前記スペーサの長手方向に沿った長さが２０ｍｍ以下で、前記通風部の延在方向に沿った接続部の厚さ寸法が５ｍｍ以下となるように形成されることを特徴とする凝縮器。

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