JP2021139509A - レシーバタンクの支持構造 - Google Patents

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Etsuro Kubota
悦郎 久保田
宥軌 須村
Yuki Sumura
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Abstract

【課題】部品のコストの低減が図れると共に、ヘッダーパイプからの伝熱により、レシーバタンク内の凝縮冷媒が再蒸発するのを防止し、かつ、寸法不具合の発生要因をなくすことができるレシーバタンクの支持構造を提供すること。【解決手段】それぞれがアルミニウム製の一対のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプ間に互いに平行に架設される複数の熱交換チューブとを具備する熱交換器本体と、上記ヘッダーパイプの一方に冷媒の流入路及び流出路を介してろう付け接合されるレシーバタンクと、を具備するレシーバタンク付き熱交換器において、レシーバタンク10の上側部分と、ヘッダーパイプ2bとの間に介在される支持部材60を、断熱性を有する、ゴム又はプラスチック製部材にて形成し、支持部材60をヘッダーパイプ2bの側面に沿わせて当接した状態で、支持部材60をレシーバタンク10に固定してレシーバタンク10を支持する。【選択図】 図2

Description

この発明は、レシーバタンクの支持構造に関するもので、更に詳細には、例えば、自動車や家屋等に設置する空調設備に組み込まれる熱交換器用レシーバタンクの支持構造に関するものである。
従来、それぞれがアルミニウム(アルミニウム合金を含む)製の一対のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプ間に互いに平行に架設される複数の熱交換チューブとを具備する、特に過冷却部を併設するオールアルミニウム製のパラレルフロー型熱交換器は、冷媒を気液分離し、余剰の冷媒を備蓄するためのレシーバタンクがヘッダーパイプの一方に冷媒の流入路及び流出路を介してろう付け接合されている。
この種のレシーバタンク付き熱交換器をコンデンサとして使用した場合、ヘッダーパイプからの伝熱により、レシーバタンク内の凝縮冷媒が再蒸発する虞がある。これを回避するために、ヘッダーパイプとレシーバタンクとの間に隙間が設けられている。
一方、ヘッダーパイプとレシーバタンクとの間に隙間があると、レシーバタンクの上側部分の支持が不安定となるため、従来、レシーバタンクの上側部分はアルミニウム製部材、例えばブラケットを使用してヘッダーパイプとろう付けされていた (例えば、特許文献1,2参照)。
特開平10−2692号公報 特開2004−101180号公報
しかしながら、特許文献1,2に記載のものにおいては、ヘッダーパイプの側面に当接する接合面とヘッダーパイプの側面に当接する接合面を有するアルミニウム製部材(ブラケット)を使用するため、部品が高価になる。しかも、アルミニウムは高熱伝導であるため、ヘッダーパイプからの伝熱により、レシーバタンク内の凝縮冷媒が再蒸発する虞があった。
また、上記アルミニウム製部材(ブラケット)は、ヘッダーパイプの側面に沿う接合面とレシーバタンクの側面に沿う接合面を有するため、寸法不良で接合された場合、不具合改修は困難となる懸念があった。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、部品のコストの低減が図れると共に、ヘッダーパイプからの伝熱により、レシーバタンク内の凝縮冷媒が再蒸発するのを防止し、かつ、寸法不具合の発生要因をなくすことができるレシーバタンクの支持構造を提供することを課題とする。
上記課題を達成するために、この発明は、それぞれがアルミニウム製の一対のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプ間に互いに平行に架設される複数の熱交換チューブとを具備する熱交換器本体と、上記ヘッダーパイプの一方に冷媒の流入路及び流出路を介してろう付け接合されるレシーバタンクと、を具備するレシーバタンク付き熱交換器において、 上記レシーバタンクの上側部分と、上記ヘッダーパイプとの間に介在される支持部材を、断熱性を有する、ゴム又はプラスチック製部材にて形成し、上記支持部材を上記ヘッダーパイプの側面に当接した状態で、上記支持部材を上記レシーバタンクに固定して上記レシーバタンクを支持する、ことを特徴とする(請求項1)。
この発明において、上記支持部材は、上記レシーバタンクの頂部に被着されるタンク固定部と、上記タンク固定部から突設されて上記ヘッダーパイプの側面に沿う当接面を有するパイプ当接部とを一体に形成してなるのがよい(請求項2)。
また、この発明において、上記支持部材は、上記レシーバタンクの外周面に嵌着されるタンク固定部と、上記タンク固定部から突設されて上記ヘッダーパイプの側面に沿う当接面を有するパイプ当接部とを一体に形成したものであってもよい(請求項3)。
また、この発明において、上記支持部材は、上記レシーバタンクの側面に固定されるタンク固定部と、上記ヘッダーパイプの側面に沿う当接面を有するパイプ当接部とを一体に形成してなり、上記レシーバタンクと上記ヘッダーパイプを包囲する断熱性を有する結束バンドを締結して、上記パイプ当接部を上記ヘッダーパイプの側面に当接した状態で、上記タンク固定部を上記レシーバタンクに固定して上記レシーバタンクを支持するようにしてもよい(請求項4)。
この発明によれば、断熱性を有する、ゴム又はプラスチック製部材にて形成された支持部材をヘッダーパイプの側面に当接した状態で、支持部材をレシーバタンクに固定してレシーバタンクを支持することで、部品のコストの低減が図れると共に、ヘッダーパイプからの伝熱により、レシーバタンク内の凝縮冷媒が再蒸発するのを防止し、かつ、寸法不具合の発生要因をなくすことができる。
この発明に係るレシーバタンク付き熱交換器の使用状態の一部を断面で示す概略正面図である。 この発明におけるヘッダーパイプとレシーバタンクの接合状態を示す断面図(a)及び(a)のI部拡大断面図(b)である。 この発明におけるフィルタとキャップの取付状態を示す拡大断面図(a)及び(a)の底面図(b)である。 この発明におけるレシーバタンクとヘッダーパイプを接合する接続部材を示す分解斜視図である。 図2のII−II線に沿う断面図(a)及びIII−III線に沿う断面図(b)である。 この発明における支持部材の第1実施形態を示す一部断面斜視図である。 この発明における支持部材の第2実施形態の取付状態を示す正面図である。 第2実施形態の支持部材を示す斜視図である。 この発明における支持部材の第3実施形態の取付状態を示す正面図である。 図7のIV−IV線に沿う断面図である。 第3実施形態の支持部材を示す分解斜視図である。
以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
この発明に係る熱交換器用レシーバタンクは、図1及び図2に示すように、それぞれがアルミニウム製の一対の略円筒状のヘッダーパイプ2a,2bと、これらヘッダーパイプ2a,2b間に架設される互いに平行な複数の熱交換チューブ3と、隣接する熱交換チューブ3間に介在されるコルゲートフィン4とを具備する熱交換器本体1と、冷媒中の水分を除去する袋入り乾燥剤20と冷媒中の不純物を除去するフィルタ30を具備するアルミニュウム製の略円筒状のレシーバタンク10と、を具備し、ヘッダーパイプ2a,2bのうちの一方2bとレシーバタンク10を接続部材50を介してろう付けにより一体接合してなる。
また、レシーバタンク10の上側部分とヘッダーパイプ2bとの間には断熱性を有する支持部材60が介在され、支持部材60をヘッダーパイプ2bの側面に当接した状態で、支持部材60をレシーバタンク10に固定してレシーバタンク10を支持している。
上記ヘッダーパイプ2a,2bは、例えばアルミニウム製の押出形材にて略円筒状に形成されており、その上下端部にはキヤップ部材2cが被着固定されている。また、一方のヘッダーパイプ2a(図1において左側)の例えば外方側上端付近には、冷媒流入管6aが接続されており、外方側下端付近には、冷媒流出管6bが接続されている。
また、ヘッダーパイプ2bの側壁には、図2に示すように、レシーバタンク10と連通するために、冷媒流出口7及び冷媒流入口8が上下の2箇所に穿設されており、これらの冷媒流出口7及び冷媒流入口8と連通するようにして、冷媒流入路52及び冷媒流出路53を有するアルミニウム製の接続部材50を介してレシーバタンク10がヘッダーパイプ2bに一体的にろう付されている。
ヘッダーパイプ2bの下部側には、冷媒流出口7側と、冷媒流入口8側とを区切る仕切板2dが設けられており、他方のヘッダーパイプ2aの下部側の仕切板2dと同位置に設けられる仕切板2eとで区画される下段側の熱交換チューブ3によって過冷却部(過冷却域)が形成されている。
なお、ヘッダーパイプ2bには、ヘッダーパイプ2bの上端側と冷媒流出口7側とを区切る仕切板2fが設けられ、ヘッダーパイプ2aには、仕切板2fより上方に位置して冷媒流入管6a側と仕切板2e側とを仕切る仕切板2gが設けられている。
また、熱交換チューブ3は、アルミニウム製の押出形材にて例えば扁平な板状に形成されており、その内部には長手方向に向かって貫通する複数に区画された冷媒の流路(図示せず)が形成されている。このように形成される熱交換チューブ3の両端部は、両ヘッダーパイプ2a,2b側面の対向する側に、適宜間隔をおいて互いに平行に配列される複数のスリット(図示せず)に挿入固着されている。
コルゲートフィン4は、図1に示すように、アルミニウム製の板材を屈曲することにより連続波形状に形成されており、各熱交換チューブ3の間に介設されてろう付されている。この場合、最上段及び最下段に配設された熱交換チューブ3の外方側にもコルゲートフィン4がろう付接合されており、これらの両コルゲートフィン4を保護するために、両コルゲートフィン4の更に外方側にはサイドプレート5がろう付接合されている。
レシーバタンク10は、インパクト加工により、上端が閉塞し、下端が開口すると共に、下端開口側に外周面側が膨隆する肉厚部11を有する略円筒状に形成されている。
レシーバタンク10の開口の開口側端部には拡径状のフレア内面12が形成され、フレア内面12より内方側の内周面には雌ねじ部13が形成されている。また、レシーバタンク10の下部側の一側部には、冷媒の流入路を形成するタンク流入口14と冷媒の流出路を形成するタンク流出口15が上下に形成されている。
上記のように形成されるレシーバタンク10内の上部に乾燥剤20が収容され、乾燥剤20の下方側には、後述するキャップ40によってフィルタ30が収容される。
なお、乾燥剤には例えばモレキュラシーブが使用され、ポリエチレン−テレフタレート(PET)製の袋内に収容されている。
フィルタ30は、周方向に等間隔の側部開口を形成すべく互いに交差する垂直仕切片31と、垂直仕切片31の上端部から外方に向かって延在する、レシーバタンク内に嵌挿される上部鍔部32とを有するフィルタ本体35と、側部開口に張設されるフィルタメッシュ36とを具備している。
キャップ40は、フィルタ30と一体に形成され、図2及び図2Aに示すように、レシーバタンク10の開口の内周面に形成された雌ねじ部13にねじ結合する雄ねじ部41と、開口の開口側端部に形成された拡径状のフレア内面12に当接可能な、雄ねじ部41側に向かって縮径状のフレア外面42を有するシール部43と、開口の肉厚部11の外周面に被着されるタンク開口補強部44とを具備している。
なお、キャップ40のフィルタ30と反対側の表面側には、中心部に穴部33aを設けた六角隆起部33を有する円形凹部34が設けられている。
このように形成することにより、六角隆起部33にレンチ等の工具(図示せず)を係合させて、キャップ40の雄ねじ部41をレシーバタンク10の雌ねじ部13にねじ結合することができる。
上記のように形成されるフィルタ30とキャップ40は、吸水性を有する合成樹脂、例えばガラス入りのポリアミド樹脂にて一体に形成されている。
上記のように形成されたキャップ40の六角隆起部33にレンチ等の工具(図示せず)を係合させて、キャップ40の雄ねじ部41とレシーバタンク10の雌ねじ部13とをねじ結合することにより、レシーバタンク10に形成されたフレア内面12とキャップ40に形成されたフレア外面42を密接すると共に、開口の肉厚部11の外周面にタンク開口補強部44を被着してシールすることができる。
レシーバタンク10にキャップ40を装着した後に、キャップ40に水分が付着した場合、例えば、熱交換器を自動車に搭載した実車において、路面からの水分付着がある場合、キャップ40が水分を吸収して膨張し、シール部43のフレア外面42がフレア内面13に密着してシール性を向上する。
接続部材50は、図2及び図2Bに示すように、レシーバタンク10の接合面に当接する接続部材本体51と、ヘッダーパイプ2bに設けられた冷媒流出口7とレシーバタンク10のタンク流入口14とを連通する冷媒流入路52と、ヘッダーパイプ2bに設けられた冷媒流入口8とレシーバタンク10のタンク流出口15とを連通する冷媒流出路53と、接続部材本体51の長手方向の両端部から接続部材本体51に対して略直交状に屈曲され、ヘッダーパイプ2aに設けられた上部係止スリット9a及び下部係止スリット9bに差し込み可能な上部係止片54及び下部係止片55と、を具備している。
この場合、接続部材50は、両面にろう材が被着されたクラッド材にて形成されており、接続部材本体51は、断面円弧状(レシーバタンク10の曲率に相似する円弧状)にされ、上部係止片54と下部係止片55は、先端が凹円弧状(ヘッダーパイプ2bの内周の曲率に相似する円弧状)に形成されている。また、冷媒流入路52と冷媒流出路53は、接続部材本体51にバーリング加工によって形成されている。
支持部材60は、図2,図3及び図4に示すように、レシーバタンク10の頂部に被着されるキャップ状のタンク固定部61と、タンク固定部61の側方から突設されてヘッダーパイプ2bの側面に沿う円弧状の当接面62aを有するパイプ当接部62とを一体に形成してなる。この場合、支持部材60は、断熱性を有する部材、例えばエチレン・プロピレン・ジエン・メチレンゴム(EPDM)にて形成されている。なお、支持部材60は必ずしもEPDM等の合成ゴムである必要はなく、断熱性を有するプラスチック、例えばポリプロピレン(PP),ポリアミド(PA)等の合成樹脂であってもよい。
上記のように形成される支持部材60を用いてレシーバタンク10を支持する場合は、パイプ当接部62の円弧状の当接面62aをヘッダーパイプ2bの側面に沿わせて当接した状態で、キャップ状のタンク固定部61をレシーバタンク10の頂部10aに被着(固定)してレシーバタンク10を支持する。
このようにして、レシーバタンク10を支持した状態では、支持部材60のパイプ当接部62の円弧状の当接面62aがヘッダーパイプ2bの側面に沿って当接し、キャップ状のタンク固定部61がレシーバタンク10の頂部10aに被着(固定)されるので、高度の寸法精度が要求されることなく、レシーバタンク10の上側部分を容易に支持することができる。
また、円弧状の当接面62aがヘッダーパイプ2bの円弧状側面に沿って当接しているので、ヘッダーパイプ2bの熱がレシーバタンク10に伝わりにくくなり、ヘッダーパイプ2bからの伝熱により、レシーバタンク10内の凝縮冷媒が再蒸発するのを防止することができる。
次に、熱交換器を製造する手順について説明する。
まず、接続部材50をレシーバタンク10とヘッダーパイプ2bの間にセットし、上部係止片54と下部係止片55を、ヘッダーパイプ2aに設けられた上部係止スリット9a及び下部係止スリット9bに差し込み固定した後、炉内に搬入して、所定温度例えば600℃の温度で加熱して、熱交換器本体1とレシーバタンク10を一体ろう付け接合する。
熱交換器本体1とレシーバタンク10を一体ろう付け接合した後、上述したように、支持部材60のパイプ当接部62の円弧状の当接面62aをヘッダーパイプ2bの側面に沿わせて当接した状態で、キャップ状のタンク固定部61をレシーバタンク10の頂部10aに被着(固定)してレシーバタンク10を支持する。
熱交換器本体1に一体ろう付け接合されたレシーバタンク10内に、袋入り乾燥剤20を収容した後、レシーバタンク10の開口にキャップ40に連結されたフィルタ30を挿入し、キャップ40の雄ねじ部41をレシーバタンク10の雌ねじ部13にねじ結合して、レシーバタンク10に形成されたフレア内面12とキャップ40に形成されたフレア外面42を密接すると共に、開口の肉厚部11の外周面にタンク開口補強部44を被着して熱交換器用レシーバタンクの製造を終了する。
<第2実施形態>
第2実施形態は、図5及び図6に示すように、支持部材60Aを用いてレシーバタンク10を支持する場合である。
支持部材60Aは、レシーバタンク10の外周面に嵌着されるリング状のタンク固定部61Aと、リング状のタンク固定部61Aの側面から突設されてヘッダーパイプ2bの側面に沿う円弧状の当接面62aを有するパイプ当接部62とを一体に形成してなる。なお、この場合、支持部材60Aは、支持部材60と同様に、断熱性を有する部材、EPDM等の合成ゴム、あるいは、PP,PA等の合成樹脂にて形成されている。
上記のように形成される支持部材60Aを用いてレシーバタンク10を支持する場合は、パイプ当接部62の円弧状の当接面62aをヘッダーパイプ2bの側面に沿わせて当接した状態で、リング状のタンク固定部61Aをレシーバタンク10の外周面に嵌着(固定)してレシーバタンク10を支持する。
なお、第2実施形態において、その他の部分は第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
第2実施形態において、レシーバタンク10を支持した状態では、支持部材60Aのパイプ当接部62の円弧状の当接面62aがヘッダーパイプ2bの側面に沿って当接し、リング状のタンク固定部61Aがレシーバタンク10の外周面に嵌着(固定)されるので、高度の寸法精度が要求されることなく、レシーバタンク10の上側部分を容易に支持することができる。
また、第1実施形態と同様に、円弧状の当接面62aがヘッダーパイプ2bの円弧状側面に沿って当接しているので、ヘッダーパイプ2bの熱がレシーバタンク10に伝わりにくくなり、ヘッダーパイプ2bからの伝熱により、レシーバタンク10内の凝縮冷媒が再蒸発するのを防止することができる。
<第3実施形態>
第3実施形態は、図7及び図8に示すように、断熱性を有する支持部材60Bと結束バンド63を用いてレシーバタンク10を支持する場合である。
この場合、支持部材60Bは、レシーバタンク10の側面に固定される円弧状のタンク固定部61Bと、ヘッダーパイプ2bの側面に沿う円弧状の当接面62aを有するパイプ当接部62とを一体に形成してなる。なお、支持部材60Bは、断熱性を有する部材、EPDM等の合成ゴム、あるいは、PP,PA等の合成樹脂によって形成されている。
結束バンド63は、帯状のバンド本体64と、バンド本体64の一端(基端)を繋着して、ループ状に結束するバンド係止具65とで形成されている。
この場合、バンド本体64は、先端側に長手方向に沿って等間隔の複数の係止スリット64aが列設され、バンド係止具65には、係止スリット64aを係止する係止爪(図示せず)を有する結束用スリット65aが設けられている。なお、結束バンド63は、断熱性を有する合成樹脂、例えばポリアミド樹脂にて形成されている。
上記のように形成される支持部材60Bと結束バンド63を用いてレシーバタンク10を支持する場合は、パイプ当接部62の円弧状の当接面62aをヘッダーパイプ2bの側面に沿わせて当接し、タンク固定部61Bをレシーバタンク10に当接した状態で、レシーバタンク10とヘッダーパイプ2bを包囲する結束バンド63の係止スリット64aをバンド係止具65の結束用スリット65aに係止させて結束することで、タンク固定部61Bをレシーバタンク10に固定してレシーバタンク10を支持する。
なお、第3実施形態において、その他の部分は第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
第3実施形態において、レシーバタンク10を支持した状態では、支持部材60Bのパイプ当接部62の円弧状の当接面62aがヘッダーパイプ2bの側面に沿って当接し、タンク固定部61Bをレシーバタンク10に当接した状態で、レシーバタンク10とヘッダーパイプ2bを包囲する結束バンド63の係止スリット64aをバンド係止具65の結束用スリット65aに係止させて結束することで、タンク固定部61Bをレシーバタンク10に固定してレシーバタンク10を支持するので、高度の寸法精度が要求されることなく、レシーバタンク10の上側部分を容易に支持することができる。
また、第1実施形態と同様に、円弧状の当接面62aがヘッダーパイプ2bの円弧状側面に沿って当接しているので、ヘッダーパイプ2bの熱がレシーバタンク10に伝わりにくくなり、ヘッダーパイプ2bからの伝熱により、レシーバタンク10内の凝縮冷媒が再蒸発するのを防止することができる。
上記のように構成される実施形態のレシーバタンク10の支持構造によれば、断熱性を有する、EPDM等の合成ゴム、あるいは、PP,PA等の合成樹脂によって形成された支持部材60,60A,60Bの円弧状の当接面62aをヘッダーパイプ2bの側面に沿わせて当接した状態で、支持部材60,60A,60Bをレシーバタンク10に固定してレシーバタンク10を支持することができる。
したがって、アルミニウム製の支持部材を用いるものに比べて、部品のコストの低減が図れると共に、ヘッダーパイプ2bからの伝熱により、レシーバタンク10内の凝縮冷媒が再蒸発するのを防止することができる。
また、支持部材60,60A,60BがEPDM等の合成ゴム、あるいは、PP,PA等の合成樹脂によって形成されており、支持部材60,60A,60Bの取り付けに際して、高度の寸法精度が要求されないため、寸法不具合の発生要因をなくすことができる。
1 熱交換器本体
2a,2b ヘッダーパイプ
3 熱交換チューブ
10 レシーバタンク
60,60A,60B 支持部材
61,61A,61B タンク固定部
62 パイプ当接部
62a 当接面
63 結束バンド
64 バンド本体
64a 係止スリット
65 バンド係止具
65a 結束用スリット

Claims (4)

  1. それぞれがアルミニウム製の一対のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプ間に互いに平行に架設される複数の熱交換チューブとを具備する熱交換器本体と、上記ヘッダーパイプの一方に冷媒の流入路及び流出路を介してろう付け接合されるレシーバタンクと、を具備するレシーバタンク付き熱交換器において、
    上記レシーバタンクの上側部分と、上記ヘッダーパイプとの間に介在される支持部材を、断熱性を有する、ゴム又はプラスチック製部材にて形成し、上記支持部材を上記ヘッダーパイプの側面に当接した状態で、上記支持部材を上記レシーバタンクに固定して上記レシーバタンクを支持する、
    ことを特徴とするレシーバタンクの支持構造。
  2. 請求項1に記載のレシーバタンクの支持構造において、
    上記支持部材は、上記レシーバタンクの頂部に被着されるタンク固定部と、上記タンク固定部から突設されて上記ヘッダーパイプの側面に沿う当接面を有するパイプ当接部とを一体に形成してなる、ことを特徴とするレシーバタンクの支持構造。
  3. 請求項1に記載のレシーバタンクの支持構造において、
    上記支持部材は、上記レシーバタンクの外周面に嵌着されるタンク固定部と、上記タンク固定部から突設されて上記ヘッダーパイプの側面に沿う当接面を有するパイプ当接部とを一体に形成してなる、ことを特徴とするレシーバタンクの支持構造。
  4. 請求項1に記載のレシーバタンクの支持構造において、
    上記支持部材は、上記レシーバタンクの側面に固定されるタンク固定部と、上記ヘッダーパイプの側面に沿う当接面を有するパイプ当接部とを一体に形成してなり、上記レシーバタンクと上記ヘッダーパイプを包囲する断熱性を有する結束バンドを締結して、上記パイプ当接部を上記ヘッダーパイプの側面に当接した状態で、上記タンク固定部を上記レシーバタンクに固定して上記レシーバタンクを支持する、ことを特徴とするレシーバタンクの支持構造。
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