JP3854381B2 - 熱交換器の接続構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用冷凍サイクルに用いられる熱交換器と、内部に熱交換媒体を貯留するレシーバタンクとの接続構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用の冷凍サイクルには、熱交換媒体凝集装置として、例えば、積層型の熱交換器が知られている。この種の熱交換器は、複数のチューブとフィンが交互に積層され、これら積層されたチューブの両端がヘッダパイプに形成された挿入孔に挿入して接合されている。これらのヘッダパイプの所要箇所には、ヘッダパイプの長手方向に区画する仕切り板が配設され、ヘッダパイプに設けられた入口継手から流入した熱交換媒体がヘッダパイプの間を複数回蛇行して通流する構成を備えている。
【0003】
前記熱交換器は、冷房能力の低下を防止するためにレシーバタンクが連結される場合がある。レシーバタンクは、熱交換器において、外部空気と熱交換されて気液二相状態となった熱交換媒体を、レシーバタンク内部のドライヤ及びフィルタ等によって気液分離し、液体単相の熱交換媒体とし、再び熱交換器に流入して冷房サイクルを循環させるための装置である。このように、熱交換器にレシーバタンクが連結されていると、気液二相の状態の冷媒が、ガス媒体を含まない液体単相の液冷媒体に分離されて、再び冷凍サイクルを循環するため、冷媒の循環量が低下することなく、冷房能力の低下を防止することができる。また、熱交換媒体がレシーバタンク内部を通流することにより、フィルタ等によって媒体中の異物が除去され、清浄な状態で熱交換媒体を通流することができる。
【0004】
従来この種のレシーバタンクは、特開平4ー131667号公報、特開平4ー320771号公報等に示されるように、ヘッダパイプに隣接して一体型に取り付けられている。
【0005】
例えば、特開平4ー131667号公報に記載されているように、熱交換器とレシーバタンクの接続構造は、図9に示すように熱交換器1のヘッダパイプ6の長手方向と平行となるように隣接して、すなわち、レシーバタンク30が、水平に積層されている熱交換器のチューブの延長線上に位置して、取り付けブラケット31を介してろう付け又はボルト止め等により接続されている
また、特開平4ー131667号公報には、図10に示すように、ヘッダパイプ6の下端部とレシーバタンク30の下端部をユニオン32を介して接続し、ヘッダパイプ6の上部に前記接続部分を中心として円弧を描く形状の長溝部34が形成された取り付けブラケット33を設け、レシーバタンク30に前記長溝部34に係合するピン35を設け、前記ピン35位置を前記取り付けブラケット33の長溝部34内で変化させることにより、ヘッダパイプ6に対してレシーバタンク30が傾斜し、接続位置を変化することができるように接続されている接続構造も開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、熱交換器のヘッダパイプに、別体のレシーバタンクを設けると、このレシーバタンクによって、熱交換器の通風面積が削減され、熱交換器の性能が低下するという不都合が生じていた。
【0007】
すなわち、これらのレシーバタンクは、気液二相からなる熱交換媒体の分離を行うため、フィルタや乾燥剤等を内部に保持しており、ある程度の体積を必要としている。また、これらのレシーバタンクは、通常ヘッダタンクの真横に取り付けられる場合が多く、車両搭載用の熱交換器は、その搭載スペースから最大の正面面積が限定されており、従って、レシーバタンクの分だけ熱交換器の正面面積を小さくせざるを得ないため、熱交換器の性能が低下してしまうという問題が生じていた。また、車両の搭載スペース上の問題から、取り付け自由度が制限されるという問題が生じていた。
【0008】
また、図10で示した構造の場合、すなわち、ヘッダパイプ6とレシーバタンク30の長手方向の一部を接続して、前記接続部(ユニオン32)を中心として円弧を描く形状の長溝が形成されたブラケット33を取り付け、レシーバタンク30をヘッダパイプ6に対して前方向(或いは後方向)に傾斜させて車体に取り付けられるようにした場合であっても、熱交換器にレシーバタンクを取り付けた場合の熱交換器とレシーバータンク全体の正面面積は変化せずに、車体の限られたスペースに搭載するため、熱交換器自体の正面積を小さくせざるを得ないという問題は解決されていなかった。
【0009】
そこで、本発明は、前記問題的に鑑みて、熱交換器とレシーバタンクを自由な角度で接続することができ、全体の表面積を縮小して、車体取り付け自由度を向上することのできる熱交換器の接続構造を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願第1請求項に記載した発明は、積層された複数のチューブの間にフィンを介装し、前記チューブの端部が接合された一対のヘッダパイプを設けた熱交換器と、内部に液冷媒を貯留するレシーバタンクとを接続する熱交換器の接続構造であって、
前記熱交換器のヘッダパイプは、ヘッダパイプ内部の熱交換媒体が流出入する2つの連通孔が形成され、
前記レシーバタンクは、前記ヘッダパイプの2つの連通孔とそれぞれ対応する位置に、熱交換媒体をレシーバタンク内部に流出入する2つの貫通孔が形成され、
前記ヘッダパイプの各連通孔及びこれらと対応するレシーバタンクの各貫通孔は、それぞれ接続部材によって連結され、
前記接続部材は、所定長さを有し、内部が中空状に形成され、両端部が前記各連通孔及び各貫通孔と係合する段部が形成され、且つ、前記段部には突起部が形成されるとともに、前記突起部には、外周方向に突出し、ヘッダパイプ及びレシーバータンク内部で接続部材を係止する抜け止め部が形成され、
更に、前記熱交換器、レシーバタンク及び接続部材が、一体ろう付けにより接合される構成の熱交換器の接続構造である。
【0011】
このように、ヘッダパイプに形成された出入口連通孔と、レシーバタンクに形成された出入口貫通孔を対応させ、前記各連通孔及び貫通孔に、所定形状の接続部材の両端に形成された段部を係合し、ヘッダパイプとレシーバタンクを連結するため、ヘッダパイプの中心部に対して自由な角度でレシーバタンクを連結することが可能となり、熱交換器の正面面積を削減させずに、熱交換性能を維持できるとともに、車体への取り付け自由度を向上することができる。加えて、ヘッダパイプの各連結孔及びレシーバタンクの各貫通孔に係合する接続部材の段部の突起部に、抜け止め部が形成されていると、ヘッダパイプ及びレシーバタンクに仮止めされた接続部材の傾きや、外れを防止することができ、組付け性を向上し、ろう付け強度を確保することできる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の参考例を図面に基づいて説明する。尚、前記従来例で図示して説明したものと共通の構成要素は、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0019】
図1は熱交換器1及びレシーバタンク2の正面図、図2は熱交換器1及びレシーバタンク2の接続構造を示す平面図、図3は熱交換器1及びレシーバタンク2を接続部材で接続した構造を示す縦断面図、図4は図2のX−X断面図である。
【0020】
図1に示すように、この熱交換器1は、複数の偏平チューブ4と波状フィン5が交互に積層され、これらの積層された偏平チューブ4,4の各両端が、それぞれヘッダパイプ6,7のチューブ挿入孔8,8に挿入されて接続されている。前記積層された偏平チューブ4の上端側及び下端側には、横断面コ字状のサイドプレート9が配設されている。前記ヘッダパイプ6,7は、ろう材がクラッドされた所定の大きさのプレートをロール成形等により丸めて形成されている。ヘッダパイプ6,7の上下端部の開口はキャップ10によって閉塞されている。また、ヘッダパイプ6,7の所要箇所には仕切り板11が配設され、レシーバタンク2と連結されないヘッダパイプ7には入口継手部材12及び出口継手部材13が設けられている。また、レシーバタンク2と連結されるヘッダパイプ6には、図3に示すように、熱交換媒体を通流するための出口連通孔14及び入口連通孔15が形成されている。
【0021】
次に、熱交換器1及びレシーバタンク2の接続構造及び接続部材を説明する。
【0022】
図3及び図4に示すように、本例のレシーバタンク2は、縦長状の密閉容器であり、この密閉容器は、主に内管16及び外管17の二重管により構成されている。外管17は、ろう材がクラッドされた所定の大きさのプレートをプレス成形等により丸めたもの、或いは予め成形されたパイプにより製作されている。
【0023】
内管16は、その下端部に、外管17方向に膨出する膨出部18が形成されており、膨出部18の外径が、外管17の内径と同径となるように形成されている。また、内管16の前記膨出部18より上の部分は、外管17の内径よりも一回り小さい径となるように形成されている。
【0024】
従って、外管17に内管16を挿入すると内管16の前記膨出部18が外管17の内壁に圧入又は圧接されて、外管17と内管16の間に流通路19が形成された二重管構造となる。
【0025】
内管16と外管17は、レシーバタンク2の上部において、相互に連通するように形成され、外管17の上下端部開口は閉塞部材20,21によって閉塞されている。また、内管16の内部にはフィルタ機能を有するフィルタ部材22が設けられ、このフィルタ部材22に乾燥剤の入った袋体23が保持されている。また、前記流通路19と連通する入口貫通孔24が外管17に形成され、前記膨出部18部分には、外管17と内管16を挿通し該内管内部と連通する出口貫通孔25が形成されている。前記入口貫通孔24は、ヘッダパイプ6に形成された出口連通孔14と後述する接続部材26によって連結され、また、前記出口貫通孔25は、ヘッダパイプ6に形成された入口連通孔15と同じく後述する接続部材27によって連結されている。
本例においては、ヘッダパイプ6の出口連通孔14にレシーバタンク2の入口貫通孔24、及び、ヘッダパイプ6の入口連通孔15にレシーバタンク2の出口貫通孔25を対応させて、ヘッダパイプ6とレシーバタンク2を後述する短管形状の接続部材26,27によって連結するため、ヘッダパイプ6に対してレシーバタンク2を任意角度αで取り付けることができる(図2参照)。
【0026】
次に、前記図2乃至図4に示す接続部材26,27を図5に基づいて詳細に説明する。図5は、前記接続部材26の斜視図である。
【0027】
図5に示すように、前記接続部材26は、所定長さを有し、熱交換媒体を通流するために内部が中空状に形成された短管状に形成され、前記接続部材26の外表面はろう材が被覆されている。
【0028】
前記接続部材26は、その両端部に突起部26a,26bを有する段部26A,26Bが形成されている。接続部材26の一端に形成された段部26Aは、突起部26aを有し、前記突起部26aがヘッダパイプ6の出口連通孔14に係合する構造となっている。前記突起部26aは、ヘッダパイプ6の入口連通孔14に係合された際に、ヘッダパイプ6の内部に突出しないように、ヘッダパイプ6の壁厚と同程度の幅に形成されている。
【0029】
また、前記段部26Aの座面26c、すなわち、前記突起部26aがヘッダパイプ6の出口連通孔14に係合された際にヘッダパイプ6と当接する当接面は、ヘッダパイプ6の外周曲面形状に適合する凹面形を呈している。
【0030】
また、接続部材26の他端に形成された段部26Bは、突起部26bを有し、前記突起部26bがレシーバタンク2の入口貫通孔24に係合する構造となっている。前記突起部26bは、レシーバタンク2の入口貫通孔24に係合された際に、レシーバタンク2の内部に突出しないように、レシーバタンク2の外管17の壁厚と同程度の幅に形成されている。
【0031】
また、前記段部26Bの座面26d、すなわち、前記突起部26bがレシーバタンク2の入口貫通孔24に係合された際にレシーバタンク2と当接する面が、レシーバタンク2の外周曲面形状に適合する凹面形を呈している。
【0032】
また、図示を省略したが、ヘッダパイプ2の入口連通孔15とレシーバタンク2の出口貫通孔25を連結する接続部材27においても、その両端部に形成される段部が同様に形成されている。
【0033】
従って、ヘッダパイプ6の出口連通孔14に接続部材26の段部26Aを係合し、レシーバタンク2の入口貫通孔24と接続部材26Bを係合して前記出口連通孔14と入口貫通孔24を連結し、同様に、ヘッダパイプ6の入口連通孔15とレシーバタンク2の出口貫通孔25を接続部材27によって連結すると、本例の接続部材26,27は、熱交換器1及びレシーバタンク2を連結するとともに、ヘッダパイプ6とレシーバタンク2の冷媒流通路を構成する構造となる。
【0034】
このように、本例においては、ヘッダパイプ6の出口連通孔14にレシーバタンク2の入口貫通孔24、及び、ヘッダパイプ6の入口連通孔15にレシーバタンク2の出口貫通孔25を対応させて、ヘッダパイプ6とレシーバタンク2を継手部材26,27によって連結するため、ヘッダパイプ6に対してレシーバタンク2を任意角度αで取り付けることができ、熱交換器1の正面面積を削減させずに、熱交換性能を維持できるとともに、車体への取り付け自由度を向上することができる。
【0035】
また、接続部材26,27の両端部に形成される両段部において、両段部の座面がヘッダパイプ6及びレシーバタンク2の外周面形状に適合する凹面形を呈していると、各段部の突起部をヘッダパイプ6の出入口連通孔14,15及びレシーバタンク2の出入口貫通孔24,25を連結した際に、前記各段部の座面がヘッダパイプ6及びレシーバタンク2の外周面曲面に沿って密接するため、外れたり、傾いたりすることを防止することができ、その結果、組付け性を向上することができる。また、接続部材26,27の段部の座面が、ヘッダパイプ6及びレシーバタンク2の外周曲面と密接してろう付けされるため、ろう付け強度を向上することができる。
【0036】
次に、本発明の接続部材の具体例を説明する。
【0037】
図6は、熱交換器1及びレシーバタンク2の接続構造を示す平面図である。
【0038】
図6に示すように、接続部材28は、所定長さを有し、熱交換媒体を通流するために内部が中空状に形成された短管状に形成されている。前記接続部材28は、その両端部に突起部28a,28bを有する段部28A,28Bが形成されている。接続部材28の一端に形成された段部28Aは、突起部28aを有し、前記突起部28aがヘッダパイプ6の出口連通孔14に係合する構造となっている。前記突起部28aは、ヘッダパイプ6の出口連通孔14に係合された際に、ヘッダパイプ6の内部に突出する所定幅となるように形成されている。前記突起部28aには、突起部28a端部から所定位置に外周方向に突出する抜け止め部28eが形成されている。また、前記段部28Aの座面28cは、ヘッダパイプ6の外周曲面形状に適合する凹面形を呈している。
【0039】
一方、接続部材28の他端に形成された段部28Bは、突起部28bを有し、前記突起部28bがレシーバタンク2の入口貫通孔24に係合する構造となっている。前記突起部28bは、レシーバタンク2の入口貫通孔24に係合された際に、レシーバタンク2の内部に突出する所定幅となるように形成されている。前記突起部28bには、突起部28b端部から所定位置に外周方向に突出する抜け止め部28fが形成されている。また、前記段部28Bの座面28dは、レシーバタンク2の外周曲面形状に適合する凹面形を呈している。
【0040】
このように、接続部材28の両端部に形成される両段部28A,28Bの突起部に外周方向に突出する抜け止め部28e,28fが形成されていると、前記抜け止め部28e,28fによって接続部材28がヘッダパイプ6及びレシーバタンク2に係止されるため、確実に接続部材28をヘッダパイプ6及びレシーバタンク2に組み付けることができ、接続部材28の傾きや、外れを確実に防止して、ろう付け強度を確保することできる。
【0041】
また、図7は、熱交換器1及びレシーバタンク2を前記接続部材で接続した場合に、熱交換器1のヘッダパイプ6及びレシーバタンク2の上部にユニオン29を取り付けた場合を示す平面図である。
【0042】
すなわち、ヘッダパイプ6の出入口連通孔14,15及びレシーバタンク2の出入口貫通孔24,25を接続部材26,27で連結し、ヘッダパイプ6及びレシーバタンク2の上部を、図7に示すように、ユニオン29を介して接続している。
【0043】
このユニオン29は、ヘッダパイプ6の外周面形状に沿った凹面形を有する接合部29Aと、レシーバタンク2の外円周と合致する筒部29Bとが形成されている。このユニオン29の接合部29Aをヘッダパイプ6に当接し、筒部29Bにレシーバタンク2を嵌入してヘッダパイプ6にレシーバタンク2を固定し、ヘッダパイプ6,レシーバタンク2及びユニオン29を一体的にろう付けしている。
【0044】
従って、レシーバタンク2は、上部において前記ユニオン29によってヘッダパイプ6に固定され、下部において、接続部材26,27でヘッダパイプ6に連結固定されるため、レシーバタンク2が、傾いたりすることなく、ヘッダパイプ6に組付けられて、安定な熱交換器1及びレシーバタンク2の接続構造とすることができる。
【0045】
このように、レシーバタンク2が上下部において固定されていると、熱交換器1及びレシーバタンク2の接続構造の耐振性を向上することができ、トラック等のように耐振性が要求される車体においても、本例の熱交換器及びレシーバタンクを用いることができる。
【0046】
次に、前述した接続部材を用いずに、ヘッダパイプ6にレシーバタンク2を接続する参考例を示す。
【0047】
図8は、別製の接続部材を用いることなく、ヘッダパイプ6及びレシーバタンク2を接続する接続構造を示すヘッダパイプ6及びレシーバタンク2の一部縦断面図である。
【0048】
図8に示すように、外管17に形成された入口貫通孔24には、レシーバタンク2の外部に突出するバーリング24aが形成されている。前記バーリング24aは、例えば、レシーバタンク2に入口連通孔24を形成した後、前記貫通孔24から入口貫通孔24の孔径よりもやや大きい直径の球体を有する治具を用いて、前記入口貫通孔24から前記治具を引出すことにより簡単に形成することができる。このバーリング24aの外周は、ヘッダパイプ6の出口連通孔14の内径よりもやや小さい径に形成されている。
【0049】
従って、レシーバタンク2のバーリング24aをヘッダパイプ6の出口連通孔14に嵌入し、ろう付けすることによりレシーバタンク2及びヘッダパイプ6は、熱交換媒体流路が確保された状態で接続される。
【0050】
尚、図示を省略したが、レシーバタンク2の出口連通孔においても同様に出口連通孔から外部に突出するバーリングが形成され、このバーリングをレシーバタンク2の入口連通孔に嵌入されて、ろう付け接合により接続される構造となっている。
【0051】
このように、本例の接続構造によれば、別製の接続部材を用いることなく、レシーバタンク2の出入口貫通孔及びヘッダパイプ6の出入口連通孔を出入口貫通孔に形成されたバーリングが接続部材となってこれにより連結することができ、部品点数を削減して製造コストの低減を図ることができる。
【0052】
また、本例においては、2重管構造のレシーバタンクと熱交換器を接続する構造を記載したが、単管構造のレシーバタンクと熱交換器を接続する場合であっても、当然本例の接続構造を用いることが可能である。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第1請求項に記載した発明は、積層された複数のチューブの間にフィンを介装し、前記チューブの端部が接合された一対のヘッダパイプを設けた熱交換器と、内部に液冷媒を貯留するレシーバタンクとを接続する熱交換器の接続構造であって、
前記熱交換器のヘッダパイプは、ヘッダパイプ内部の熱交換媒体が流出入する2つの連通孔が形成され、
前記レシーバタンクは、前記ヘッダパイプの2つの連通孔とそれぞれ対応する位置に、熱交換媒体をレシーバタンク内部に流出入する2つの貫通孔が形成され、
前記ヘッダパイプの各連通孔及びこれらと対応するレシーバタンクの各貫通孔は、それぞれ接続部材によって連結され、
前記接続部材は、所定長さを有し、内部が中空状に形成され、両端部が前記各連通孔及び各貫通孔と係合する段部が形成され、且つ、前記段部には突起部が形成されるとともに、前記突起部には、外周方向に突出し、ヘッダパイプ及びレシーバータンク内部で接続部材を係止する抜け止め部が形成され、
更に、前記熱交換器、レシーバタンク及び接続部材が、一体ろう付けにより接合される構成の熱交換器の接続構造である。
【0054】
このように、ヘッダパイプに形成された出入口連通孔と、レシーバタンクに形成された出入口貫通孔を対応させ、前記各連通孔及び貫通孔に、所定形状の接続部材の両端に形成された段部を係合し、ヘッダパイプとレシーバタンクを連結するため、ヘッダパイプの中心部に対して自由な角度でレシーバタンクを連結することが可能となり、熱交換器の正面面積を削減させずに、熱交換性能を維持できるとともに、車体への取り付け自由度を向上することができる。加えて、ヘッダパイプの各連結孔及びレシーバタンクの各貫通孔に係合する接続部材の段部の突起部に、抜け止め部が形成されていると、ヘッダパイプ及びレシーバタンクに仮止めされた接続部材の傾きや、外れを防止することができ、組付け性を向上し、ろう付け強度を確保することできる。
【0061】
このように、本発明によれば、熱交換器とレシーバタンクを自由な角度で接続することができ、全体の表面積を縮小して、車体取り付け自由度を向上することができる熱交換器の接続構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例に係る熱交換器の正面図である。
【図2】 本発明の参考例に係り、ヘッダパイプとレシーバタンクを接続部材で接続した構造を示す平面図である。
【図3】 本発明の参考例に係り、ヘッダパイプとレシーバタンクを接続部材で接続した構造を示す縦断面図である。
【図4】 本発明の参考例に係り、ヘッダパイプとレシーバタンクを接続部材で接続した構造を示す平面図である。
【図5】 本発明の参考例に係り、接続部材の斜視図である。
【図6】 本発明の具体例に係り、ヘッダパイプとレシーバタンクを接続部材で接続した構造を示す平面図である。
【図7】 本発明の参考例に係り、ヘッダパイプとレシーバタンクをユニオンを介して接続した状態を示す平面図である。
【図8】 本発明の参考例に係り、ヘッダパイプの出口連通孔とレシーバタンクの入口貫通孔をバーリングによって接続した構造を示す一部縦断面図である。
【図9】 従来例に係り、熱交換器とレシーバタンクを示す平面図である。
【図10】 従来例に係り、円弧を描く長溝部を有する取り付けブラケットを介してヘッダパイプと接続されたレシーバタンクを示す側面図である。
Claims (1)
- 積層された複数のチューブの間にフィンを介装し、前記チューブの端部が接合された一対のヘッダパイプを設けた熱交換器と、内部に液冷媒を貯留するレシーバタンクとを接続する熱交換器の接続構造であって、
前記熱交換器のヘッダパイプは、ヘッダパイプ内部の熱交換媒体が流出入する2つの連通孔が形成され、
前記レシーバタンクは、前記ヘッダパイプの2つの連通孔とそれぞれ対応する位置に、熱交換媒体をレシーバタンク内部に流出入する2つの貫通孔が形成され、
前記ヘッダパイプの各連通孔及びこれらと対応するレシーバタンクの各貫通孔は、それぞれ接続部材によって連結され、
前記接続部材は、所定長さを有し、内部が中空状に形成され、両端部が前記各連通孔及び各貫通孔と係合する段部が形成され、且つ、前記段部には突起部が形成されるとともに、前記突起部には、外周方向に突出し、ヘッダパイプ及びレシーバータンク内部で接続部材を係止する抜け止め部が形成され、
更に、前記熱交換器、レシーバタンク及び接続部材が、一体ろう付けにより接合されることを特徴とする熱交換器の接続構造。
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