JP2016095083A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒入口と冷媒入口管、および冷媒出口と冷媒出口管とを同時に良好にろう付することが可能な熱交換器を提供するを提供する。【解決手段】エバポレータは、通風方向に並んで配置された冷媒入口ヘッダ部５および冷媒出口ヘッダ部６と、両ヘッダ部5,6を通じさせる冷媒循環経路とを備えている。冷媒入口ヘッダ部５の一端に円筒状冷媒入口７を形成し、冷媒出口ヘッダ部６における冷媒入口７と同一端に円筒状冷媒出口９を形成する。冷媒入口７内に冷媒入口管８の端部を挿入してろう付し、冷媒出口９内に冷媒出口管11の端部を挿入してろう付する。冷媒入口管８における冷媒入口７内に挿入された挿入部の外周面、および冷媒出口管11における冷媒出口９内に挿入された挿入部の外周面に、それぞれろう材を貯めるろう材貯留部17,18を形成する。【選択図】図２

Description

この発明は、たとえば自動車に搭載される冷凍サイクルであるカーエアコンのエバポレータとして使用される熱交換器に関する。

たとえば、カーエアコンのエバポレータとして、本出願人は、先に、通風方向に並んで配置された冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と、両ヘッダ部を通じさせる冷媒循環経路とを備えており、冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成され、冷媒入口ヘッダ部の冷媒入口および冷媒出口ヘッダ部の冷媒出口がそれぞれ短円筒状であり、冷媒入口内に、冷媒入口管の端部が挿入されてろう付され、冷媒出口内に、冷媒出口管の端部が挿入されてろう付され、冷媒入口管から冷媒入口を通って冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、冷媒循環経路を通って冷媒出口ヘッダ部に戻り、冷媒出口を通って冷媒出口管に送り出されるようになっているものを提案した（特許文献１参照）。

特許文献１記載のエバポレータは、冷媒入口管および冷媒出口管を除いた部品を一括してろう付した後に、冷媒入口と冷媒入口管および冷媒出口と冷媒出口管とを、たとえば置きろう方式によってろう付することにより製造されている。冷媒入口と冷媒入口管および冷媒出口と冷媒出口管との置きろう方式によるろう付は、冷媒入口管および冷媒出口管を除いた部品のろう付体を、冷媒入口および冷媒出口の開口端側が上方を向いた垂直姿勢に配置するとともに、冷媒入口内に冷媒入口管の端部を、冷媒出口内に冷媒出口管の端部をそれぞれ挿入し、２つの環状部が一体となっためがね状の高周波加熱コイルの一方の環状部を冷媒入口の周囲に配置するとともに他方の環状部を冷媒出口の周囲に配置し、冷媒入口および冷媒出口の周囲を全周にわたって加熱して置かれたろう材を溶融させることによって製造されている。

特許文献１記載のエバポレータによれば、冷媒入口と冷媒出口との間隔が比較的大きい場合には、めがね状の高周波加熱コイルにより冷媒入口および冷媒出口の周囲を全周にわたって均一に加熱することが可能になり、溶融ろう材が冷媒入口と冷媒入口管との間、および冷媒出口と冷媒出口管との間の全周に均一に巡りわたり、冷媒入口と冷媒入口管、および冷媒出口と冷媒出口管とを同時に良好にろう付することが可能になる。

ところで、最近では、エバポレータの小型軽量化を目的として、エバポレータの通風方向の幅を狭くすることが要求されており、この場合、冷媒入口と冷媒出口との間隔を小さくすることは避けられない。そして、冷媒入口と冷媒出口との間隔を小さくした場合、特許文献１記載のエバポレータを、上述した方法によって製造する場合には、冷媒入口と冷媒出口との間の部分の加熱が不足することにより、冷媒入口および冷媒出口の周囲を全周にわたって均一に加熱することができなくなるおそれがある。その結果、冷媒入口と冷媒入口管との間、および冷媒出口と冷媒出口管との間に置かれたろう材の全体が均一に溶融しなくなり、先に溶融した溶融ろう材が部分的に下方に流れ落ちてろう付不良が発生するおそれがある。

特開２００５−１６４２２６号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、冷媒入口と冷媒入口管、および冷媒出口と冷媒出口管とを同時に良好にろう付することが可能な熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)通風方向に並んで配置された冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と、両ヘッダ部を通じさせる冷媒循環経路とを備えており、冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成され、冷媒入口ヘッダ部の冷媒入口および冷媒出口ヘッダ部の冷媒出口がそれぞれ短筒状であり、冷媒入口内に、冷媒入口管の端部が挿入されてろう付され、冷媒出口内に、冷媒出口管の端部が挿入されてろう付され、冷媒入口管から冷媒入口を通って冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、冷媒循環経路を通って冷媒出口ヘッダ部に戻り、冷媒出口を通って冷媒出口管に送り出されるようになっている熱交換器であって、
冷媒入口の内周面および冷媒入口管における冷媒入口内に挿入された挿入部の外周面のうちの少なくといずれか一方、ならびに冷媒出口の内周面および冷媒出口管における冷媒出口内に挿入された挿入部の外周面のうちの少なくともいずれか一方に、それぞれろう材を貯めるろう材貯留部が設けられている熱交換器。

2)ろう材貯留部が、冷媒入口および冷媒入口管の挿入部の長手方向、ならびに冷媒出口および冷媒出口管の挿入部の長手方向に並んで複数形成された環状溝からなる上記1)記載の熱交換器。

3)ろう材貯留部が、冷媒入口の内周面および冷媒入口管の挿入部の外周面のうちの少なくともいずれか一方、ならびに冷媒出口の内周面および冷媒出口管の挿入部の外周面のうちの少なくともいずれか一方に形成された螺旋溝からなる上記1)記載の熱交換器。

上記1)〜3)の熱交換器によれば、冷媒入口の内周面および冷媒入口管における冷媒入口内に挿入された挿入部の外周面のうちの少なくといずれか一方、ならびに冷媒出口の内周面および冷媒出口管における冷媒出口内に挿入された挿入部の外周面のうちの少なくともいずれか一方に、それぞれろう材を貯めるろう材貯留部が形成されているので、熱交換器の小型軽量化を目的として通風方向の幅を狭くし、その結果冷媒入口と冷媒出口との間隔が小さくなったとしても、上述したような方法で熱交換器を製造する際に、冷媒入口と冷媒入口管、および冷媒出口と冷媒出口管とを同時に良好にろう付することが可能になる。すなわち、上述したように、めがね状の高周波加熱コイルを用いて冷媒入口および冷媒出口の周囲を全周にわたって加熱する際に、冷媒入口と冷媒出口との間の部分の加熱が不足することにより冷媒入口および冷媒出口の周囲を全周にわたって均一に加熱することができなくなって、置かれたろう材の全体が均一に溶融しなくなった場合であっても、先に溶融した溶融ろう材は、ろう材貯留部内に入ってろう材貯留部の全体に巡りわたり、下方に流れ落ちることが抑制される。したがって、冷媒入口と冷媒入口管、および冷媒出口と冷媒出口管とを同時に良好にろう付することが可能になる。

上記3)の熱交換器によれば、ろう材貯留部の形成が比較的簡単になる。

この発明による熱交換器を適用したエバポレータの全体構成を示す一部省略斜視図である。 図１のエバポレータを製造するにあたり、冷媒入口と冷媒入口管、および冷媒出口と冷媒出口管とをろう付する方法を示す部分拡大垂直断面図である。 図１のエバポレータを製造するにあたり、冷媒入口と冷媒入口管、および冷媒出口と冷媒出口管とをろう付する方法の変形例を示す図２相当の図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器をエバポレータに適用したものである。

以下のエバポレータ全体の説明については、通風方向上流側（図１に矢印Ｘで示す方向）から見た際の上下、左右（図１の上下、左右）を上下、左右というものとする。

また、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１はこの発明による熱交換器を適用したエバポレータの全体構成を示し、図２は図１のエバポレータを製造するにあたり、冷媒入口と冷媒入口管、および冷媒出口と冷媒出口管とをろう付する方法を示す。

図１において、エバポレータ(1)（熱交換器）は、上下方向に間隔をおいて配置された左右方向にのびるアルミニウム製上ヘッダタンク(2)およびアルミニウム製下ヘッダタンク(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間に設けられた熱交換コア部(4)とを備えている。

上ヘッダタンク(2)は、通風方向下流側に位置する風下側上ヘッダ部(5)と、通風方向上流側に位置しかつ風下側上ヘッダ部(5)に一体化された風上側上ヘッダ部(6)とを備えている。風下側上ヘッダ部(5)の右端部に、円筒状冷媒入口(7)が設けられるとともに冷媒入口(7)にアルミニウム製冷媒入口管(8)が接続され、風上側上ヘッダ部(6)の右端部に円筒状冷媒出口(9)が設けられるとともに冷媒出口(9)にアルミニウム製冷媒出口管(11)が接続されている。上ヘッダタンク(2)は、両端が開口するとともに両上ヘッダ部(5)(6)を構成するアルミニウム製タンク本体(12)と、タンク本体(12)の両端部にろう付されて両上ヘッダ部(5)(6)の両端開口を閉鎖するプレート状のアルミニウム製閉鎖部材(13)と、右側閉鎖部材(13)の外面にろう付されたプレート状のアルミニウム製管ジョイント部材(14)とを備えている。

なお、エバポレータ(1)においては、風下側上ヘッダ部(5)の全体が冷媒入口ヘッダ部になる場合と、風下側上ヘッダ部(5)が左右方向に並んだ複数の区画に分割され、その最も右側の区画が冷媒入口ヘッダ部になる場合がある。また、風上側上ヘッダ部(6)の全体が冷媒出口ヘッダ部になる場合と、風上側上ヘッダ部(6)が左右方向に並んだ複数の区画に分割され、その最も右側の区画が冷媒出口ヘッダ部になる場合がある。

図２を参照して説明すると、上ヘッダタンク(2)の右側閉鎖部材(13)に、風下側上ヘッダ部(5)内を外部に通じさせる貫通状の風下側冷媒通過穴(15)と、風上側上ヘッダ部(6)を外部に通じさせる貫通状の風上側冷媒通過穴(16)とが形成されている。管ジョイント部材(14)に、右側閉鎖部材(13)の風下側冷媒通過穴(15)に通じる円筒状冷媒入口(7)および同じく風上側冷媒通過穴(16)に通じる円筒状冷媒出口(9)が、それぞれ右方突出状に設けられている。冷媒入口(7)に、冷媒入口管(8)の一端部に形成された縮径部(8a)が挿入されてろう付され、同じく冷媒出口(9)に、冷媒出口管(11)の一端部に形成された縮径部(11a)が挿入されてろう付されている。そして、冷媒入口(7)の内周面および冷媒入口管(8)の縮経部(8a)（冷媒入口管(8)における冷媒入口(7)内に挿入された挿入部）の外周面のうちの少なくともいずれか一方、ここでは縮経部(8a)の外周面と、冷媒出口(9)の内周面および冷媒出口管(11)の縮経部(11a)（冷媒出口管(11)における冷媒出口(9)内に挿入された挿入部）の外周面のうちの少なくともいずれか一方、ここでは縮経部(11a)の外周面に、それぞれろう材を貯めるろう材貯留部(17)(18)が設けられている。ろう材貯留部(17)(18)は、縮経部(8a)(11a)の外周面に長手方向に並んで複数形成された環状溝(17a)(18a)からなる。また、複数の環状溝(17a)(18a)からなるろう材貯留部(17)(18)は、縮経部(8a)(11a)の外周面に代えて、あるいは縮経部(8a)(11a)の外周面に加えて、冷媒入口(7)および冷媒出口(9)の内周面に形成されていてもよい。

下ヘッダタンク(3)は、風下側に位置する風下側下ヘッダ部(19)と、風上側に位置しかつ風下側下ヘッダ部(19)に一体化された風上側下ヘッダ部(21)とを備えている。下ヘッダタンク(3)は、両端が開口するとともに両下ヘッダ部(19)(21)を構成するアルミニウム製タンク本体(22)と、タンク本体(22)の両端部にろう付されて両下ヘッダ部(19)(21)の両端開口を閉鎖するプレート状のアルミニウム製閉鎖部材(23)とを備えている。なお、風下側下ヘッダ部(19)および風上側下ヘッダ部(21)は、全体が１つのヘッダ部になる場合と、左右方向に並んだ複数の区画に分割される場合とがある。

熱交換コア部(4)は、両上ヘッダ部(5)(6)と両下ヘッダ部(19)(21)との間に、それぞれ長手方向が上下方向を向くとともに幅方向が通風方向を向いた状態で左右方向に間隔をおいて配置された複数のアルミニウム製扁平状冷媒流通管(24)を備えている。風下側に配置されている冷媒流通管(24)の上端部は風下側上ヘッダ部(5)に接続されるとともに、同下端部は風下側下ヘッダ部(19)に接続され、風上側に配置されている冷媒流通管(22)の上端部は風上側上ヘッダ部(6)に接続されるとともに、同下端部は風上側下ヘッダ部(21)に接続されている。また、左右方向に隣り合う冷媒流通管(24)どうしの間には、アルミニウム製コルゲートフィン(25)が、通風方向に並んだ２つの冷媒流通管(24)に跨るように配置されて冷媒流通管(24)にろう付されている。そして、冷媒は、冷媒入口管(8)から冷媒入口(7)および冷媒通過穴(15)を通ってエバポレータ(1)の風下側上ヘッダ部(5)内に入り、全冷媒流通管(22)を通って風上側上ヘッダ部(6)に至り、冷媒通過穴(16)および冷媒出口(9)を通って冷媒出口管(11)に流出するようになっている。

そして、風下側上ヘッダ部(5)の全体が冷媒入口ヘッダ部になるとともに、風上側上ヘッダ部(6)の全体が冷媒出口ヘッダ部になる場合には、全ての冷媒流通管(12)と、下ヘッダタンク(3)の風下側下ヘッダ部(19)および風上側下ヘッダ部(21)とによって、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とを通じさせる冷媒循環経路が構成される。また、風下側上ヘッダ部(5)の最も右側の区画が冷媒入口ヘッダ部になるとともに、風上側上ヘッダ部(6)の最も右側の区画が冷媒出口ヘッダ部になる場合には、両上ヘッダ部(5)(6)の残りの区画と、全ての冷媒流通管(12)と、下ヘッダタンク(3)の風下側下ヘッダ部(19)および風上側下ヘッダ部(21)とによって、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とを通じさせる冷媒循環経路が構成される。

エバポレータ(1)は、冷媒入口管(8)および冷媒出口管(11)を除く各構成部材を組み合わせて仮止めし、すべての構成部材を一括してろう付した後に、冷媒入口管(8)を冷媒入口(7)に接続するとともに、冷媒出口管(11)を冷媒出口(9)に接続することによって製造される。

冷媒入口管(8)および冷媒出口管(11)の管ジョイント部材(14)の冷媒入口(7)および冷媒出口(9)への接続方法について、図２を参照して説明する。なお、以下の説明において、図２の上下を上下というものとする。

まず、冷媒入口管(8)および冷媒出口管(11)を除いた構成部材のろう付体を、冷媒入口(7)および冷媒出口(9)の開口端側が上方を向いた垂直姿勢に配置するとともに、冷媒入口管(8)の縮径部(8a)および冷媒出口管(11)の縮径部(11a)を、それぞれ管ジョイント部材(14)の冷媒入口(7)内および冷媒出口(9)内に挿入する。また、冷媒入口(7)および冷媒出口(9)の先端面上にリング状ろう材(26)を置く。

ついで、高周波加熱コイル（図示略）を冷媒入口(7)および冷媒出口(9)の周囲に配置する。高周波加熱コイルは、２つの環状部が一体となっためがね状であり、２つの環状部の片側の半部を形成する２つの半円部が一体となった第１半体と、２つの環状部の他側の半部を形成する２つの半円部が一体となった第２半体とよりなる。そして、第１半体を、２つの半円部内に冷媒入口(7)および冷媒出口(9)が位置するように配置した後、第２半体を第１半体に合わせるように配置する。その後、高周波加熱コイルを用いて管ジョイント部材(14)の冷媒入口(7)および冷媒出口(9)の周囲を加熱し、リング状ろう材(26)を利用して置きろう方式により、冷媒入口(7)および冷媒出口(9)と、冷媒入口管(8)および冷媒出口管(11)とを同時にろう付する。

このろう付の際に、冷媒入口(7)と冷媒出口(9)との間の部分の加熱が不足することにより冷媒入口(7)および冷媒出口(9)の周囲を全周にわたって均一に加熱することができなくなり、置かれたリング状ろう材(26)の全体が均一に溶融しなくなった場合であっても、先に溶融した溶融ろう材は、ろう材貯留部(17)(18)の各環状溝(17a)(18a)内に入って環状溝(17a)(18a)の全体に巡りわたるので、溶融ろう材が下方に流れ落ちることが抑制される。したがって、冷媒入口(7)と冷媒入口管(8)、および冷媒出口(9)と冷媒出口管(11)とを同時に良好にろう付することが可能になる。

図３は、冷媒入口管(8)および冷媒出口管(11)の管ジョイント部材(14)の冷媒入口(7)および冷媒出口(9)への接続方法の変形例を示す。なお、以下の説明において、図３の上下を上下というものとする。

図３に示す方法の場合、冷媒入口管(8)の縮径部(8a)および冷媒出口管(11)の縮径部(11a)の外周面に、それぞれろう材を貯めるろう材貯留部(30)(31)が設けられており、ろう材貯留部(30)(31)は、縮経部(8a)(11a)の外周面に形成され、かつの全体に連なった螺旋状である１つの螺旋溝(30a)(31a)からなる。なお、ろう材貯留部は、縮経部(8a)(11a)の長手方向に並んで形成された複数の螺旋溝からなるものであってもよい。また、螺旋溝(30a)(31a)からなるろう材貯留部(30)(31)は、縮経部(8a)(11a)の外周面に代えて、あるいは縮経部(8a)(11a)の外周面に加えて、冷媒入口(7)および冷媒出口(9)の内周面に形成されていてもよい。

図３に示す方法におけるその他の構成は、図２に示す方法と同様である。

そして、リング状ろう材(26)を利用して置きろう方式により、冷媒入口(7)および冷媒出口(9)と、冷媒入口管(8)および冷媒出口管(11)とを同時にろう付する際に、冷媒入口(7)と冷媒出口(9)との間の部分の加熱が不足することにより冷媒入口(7)および冷媒出口(9)の周囲を全周にわたって均一に加熱することができなくなり、置かれたリング状ろう材(26)の全体が均一に溶融しなくなった場合であっても、先に溶融した溶融ろう材は、ろう材貯留部(30)(31)の螺旋溝(30a)(31a)内に入って螺旋溝(30a)(31a)のの全体に巡りわたるので、溶融ろう材が下方に流れ落ちることが抑制される。したがって、冷媒入口(7)と冷媒入口管(8)、および冷媒出口(9)と冷媒出口管(11)とを同時に良好にろう付することが可能になる。

上記実施形態においては、この発明による熱交換器がエバポレータに適用されてものであるが、これに限定されるものではなく、この発明による熱交換器は、コンデンサやヒータコアなどの他の機能を持つ熱交換器にも適用可能である。

この発明による熱交換器は、車両のカーエアコンを構成するエバポレータに好適に用いられる。

(1)：エバポレータ（熱交換器）
(7)：冷媒入口
(8)：冷媒出口管
(8a)：縮経部（挿入部）
(9)：冷媒出口
(11)：冷媒出口管
(11a)：縮経部（挿入部）
(17)(18)：ろう材貯留部
(17a)(18a)：環状溝
(30)(31)：ろう材貯留部
(30a)(31a)：螺旋溝

Claims (3)

1. 通風方向に並んで配置された冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と、両ヘッダ部を通じさせる冷媒循環経路とを備えており、冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成され、冷媒入口ヘッダ部の冷媒入口および冷媒出口ヘッダ部の冷媒出口がそれぞれ短筒状であり、冷媒入口内に、冷媒入口管の端部が挿入されてろう付され、冷媒出口内に、冷媒出口管の端部が挿入されてろう付され、冷媒入口管から冷媒入口を通って冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、冷媒循環経路を通って冷媒出口ヘッダ部に戻り、冷媒出口を通って冷媒出口管に送り出されるようになっている熱交換器であって、
   冷媒入口の内周面および冷媒入口管における冷媒入口内に挿入された挿入部の外周面のうちの少なくといずれか一方、ならびに冷媒出口の内周面および冷媒出口管における冷媒出口内に挿入された挿入部の外周面のうちの少なくともいずれか一方に、それぞれろう材を貯めるろう材貯留部が設けられている熱交換器。
2. ろう材貯留部が、冷媒入口および冷媒入口管の挿入部の長手方向、ならびに冷媒出口および冷媒出口管の挿入部の長手方向に並んで複数形成された環状溝からなる請求項１記載の熱交換器。
3. ろう材貯留部が、冷媒入口の内周面および冷媒入口管の挿入部の外周面のうちの少なくともいずれか一方、ならびに冷媒出口の内周面および冷媒出口管の挿入部の外周面のうちの少なくともいずれか一方に形成された螺旋溝からなる請求項１記載の熱交換器。
   

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