JP3920099B2

JP3920099B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3920099B2
Application number: JP2002008689A
Authority: JP
Inventors: 賢一和田; 徹山口
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: JP2003207236A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置等に用いられる熱交換器に関し、とくにヘッダパイプ内に、乾燥剤が収納された乾燥剤収容体が内挿される熱交換器、たとえば受液器一体型凝縮器等に好適な熱交換器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器、たとえば受液器を凝縮器に一体化した受液器一体型凝縮器においては、いずれか一方のヘッダパイプ内に、乾燥剤が収納された乾燥剤収容体が内挿されている。たとえば、図８、図９に示すように、複数のチューブ１０１が挿入されたヘッダパイプ１０２内には、通液性を有す袋体１０３に充填された乾燥剤（図示略）が収納された乾燥剤収容体１０５が内挿されている。乾燥剤収容体１０５は、ヘッダパイプ１０２の内面に接合（たとえば、ろう付け）された環状の支持部材１０６、１０７に挿通されている。乾燥剤収容体１０５の下部はストレーナ部１０８に挿入されている。ヘッダパイプ１０２の端部には蓋体１１０、１１１が設けられており、ストレーナ部１０８は蓋体１１１に支持されている。なお、図８において、１１２はチューブ１０１間に配設されたフィンを示している。
【０００３】
上記のような熱交換器においては、支持部材１０７の上部に接続されたチューブ１０１からヘッダパイプ１０２内に流入した冷媒は、乾燥剤収容体１０５に設けられた開口部１１３から該収容体１０５内に流入し乾燥剤により水分が除去された後、ヘッダパイプ１０２の支持部材１０７の下部に形成された液溜め部１１４に一時的に貯留され該液溜め部１１４に連通されたサブクールコアを形成する各チューブ１０１に流入するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような熱交換器においては、乾燥剤収容体１０５をヘッダパイプ１０２に内挿する際の作業性を向上するため、図９に示すように支持部材１０６、１０７の乾燥剤収容体１０５の挿通孔１１５、１１６の径は、乾燥剤収容体１０５の外径よりも若干大きく設定されている。つまり、乾燥剤収容体１０５と挿通孔１１５、１１６の周縁との間には必ずクリアランスが存在する。このため、たとえば熱交換器が自動車等の車両用空調装置の熱交換器として使用された場合には、乾燥剤収容体１０５が振動し騒音が発生したり、あるいは乾燥剤収容体１０５と支持部材１０６、１０７との擦れにより異物が発生し流体中に異物が混入するおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、ヘッダパイプ内に乾燥剤収容体が内挿される熱交換器に関し、とくに車両用空調装置の熱交換器として用いても、騒音の発生や熱交換媒体中への異物の混入を確実に防止できる熱交換器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の熱交換器は、互いに並設された一対のヘッダパイプと、少なくとも一方のヘッダパイプに内挿される乾燥剤収容体と、該乾燥剤収容体が挿通される挿通孔を備えた環状の支持部材とを有する熱交換器において、前記乾燥剤収容体を、長手方向に連続的に延びる開口部を有する筒状体から構成するとともに、該乾燥剤収容体を前記支持部材の挿通孔の周縁に固定したことを特徴とするものからなる。
【０００７】
上記乾燥剤収容体を構成する筒状体は、横断面を略Ｃ字状に形成することができる。たとえば、一枚の平板の両端部に隙間をあけてロール成形したり、あるいは横断面が円形、だ円形、一部に平面を有するトラック形、多角形等の直管状パイプに長手方向に連続的に延びる切欠きを設ければ簡単に上記のような乾燥剤収容体を構成することができる。また、押し出し成形によれば上記のような筒状体を簡単に成形することができる。
【０００８】
上記乾燥剤収容体の開口部は、筒状体の横断面中心を中心とする円周角の１０°以上、９０°以下の範囲に開口することが好ましい。１０°未満になり開口寸法が小さくなると乾燥剤収容体内部への通液抵抗が著しく増大するおそれがある。一方、９０°を越え開口寸法が大きくなり過ぎると乾燥剤収容体による乾燥剤等の保持強度が低下するおそれがある。
【０００９】
また、上記乾燥剤収容体を構成する筒状体は、樹脂または純アルミニウム、アルミニウム合金等の金属から構成することができる。
【００１０】
上記乾燥剤収容体は、支持部材にろう付けすることができる。上記のような熱交換器は、通常、各部材を仮組み状態（アセンブリ状態）にし炉中において各部材が一括してろう付けされるようになっている。したがって、乾燥剤収容体と支持部材とのろう付けも上記炉中におけるろう付けと同時に行うことができる。また、乾燥剤収容体をヘッダパイプに内挿した後に乾燥剤収容体を拡径して、支持部材に接合することもできる。
【００１１】
上記環状の支持部材の外周には、たとえば扇状等の切り欠きを設けることが好ましい。支持部材に上記のような切り欠きを設ければ、ヘッダパイプ中における流体の圧力損失を低減することができる。
【００１２】
上記ヘッダパイプには、支持部材挿入用のスリットが設けられていることが好ましい。このようなスリットを設ければヘッダパイプ内に支持部材を簡単に、しかも位置決め精度よく挿入することができる。
【００１３】
本発明に係る熱交換器は、ヘッダパイプ内に乾燥剤を収納した乾燥剤収容体が挿入されるタイプの熱交換器に広く適用することができるが、とくにヘッダパイプの下部に液溜め部が形成され、冷却コアとサブクールコアとを有するサブクールタイプコンデンサに好適なものである。
【００１４】
上記のような熱交換器においては、乾燥剤収容体は長手方向に連続的に延びる開口部を有する筒状体から構成されている。このような筒状体は、たとえば、一枚の平板の両端部に隙間をあけてロール成形することにより、また、市販の直管状パイプに長手方向に連続的に延びる切り欠きを設けることにより、あるいは射出成形、押し出し成形等により一つの工程で簡単に成形することができる。また、上記のような開口部を設ければ、乾燥剤収容体をヘッダパイプ内に内挿する際には、乾燥剤収容体を弾性変形させて自由状態における径よりも縮径させることができるので、支持部材に乾燥剤収容体を簡単に挿通させることができる。また、乾燥剤収容体がヘッダパイプに挿通された後は、弾性復元力により乾燥剤収容体は自由状態における径にもどろうとするので、乾燥剤収容体の自由状態の径を支持部材の挿通孔の径と同一にするか若干大きめに設定すれば、乾燥剤収容体の外周面が挿通孔の周縁に当接しヘッダパイプ内に乾燥剤収容体を所定の位置に確実に固定することができる。さらに、この状態で乾燥剤収容体を支持部材に対してろう付け等すれば乾燥剤収容体を支持部材に対して位置決め精度よく接合することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る熱交換器の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１ないし図７は、本発明の一実施態様に係る熱交換器を示している。本実施態様においては、主として受液器一体型凝縮器、中でもとくにサブクールタイプコンデンサに本発明を適用した場合について説明する。
【００１６】
図において、１はサブクールタイプコンデンサを示している。サブクールタイプコンデンサ１は、上下方向に互いに並行に延びる第２のヘッダパイプ２および第１のヘッダパイプ３と、両ヘッダパイプ２、３間を連通する、並行に延びる複数の熱交換チューブ４を有している。各熱交換チューブ４間およびそれらの最外層部には、コルゲートタイプのフィン５が設けられている。第２のヘッダ２の上部には冷媒の入口パイプ６が、下部には冷媒の出口パイプ７が、それぞれ設けられている。
【００１７】
第２のヘッダパイプ２内には仕切板８が設けられており、該仕切板８により、第２のヘッダパイプ２内が上部空間と下部空間とに区画されている。この仕切板８により、上記複数の熱交換チューブ４の配設領域が、コンデンサ１に導入されてきた冷媒を凝縮する冷媒凝縮コア９と、該冷媒凝縮コア９で凝縮された冷媒をさらに過冷却するサブクールコア１０とに区画されている。すなわち、一体に形成された第２のヘッダパイプ２内に仕切板８を設けることにより、コンデンサ１のコア全体が、冷媒凝縮コア９とサブクールコア１０とに区画されている。そして本実施態様では、冷媒凝縮コア９における、並行に延びる複数の熱交換チューブ４によって形成される冷媒通路が１パス通路に形成されている。したがって、入口パイプ６から第２のヘッダパイプ２内に導入された冷媒は、冷媒凝縮コア９の各熱交換チューブ４を１パス通路形態で通過して第１のヘッダパイプ３内に流入し、第１のヘッダパイプ３内を下方に流動した後、直接、サブクールコア１０への入口側に導入されてサブクールコア１０の各熱交換チューブ４を通過し、出口パイプ７から流出される。ただし、冷媒凝縮コア９部を２パス以上の通路に構成することも可能である。
【００１８】
なお、本実施態様においては、サブクールタイプコンデンサコア全体に対する、サブクールコア部の占有率を約１０％程度にしている。本出願人による実験によれば、占有率は、５〜１２％程度が好ましく、この範囲内に設定することにより、車両エンジンルーム内のコンデンサ設置スペースの制限、すなわち、限られたコンデンササイズ内におけるサブクール化から生じる、高圧側圧力の上昇、それに伴う、車両燃費の低下を抑制しつつ、最適な過冷却度を実現できる。
【００１９】
そして、本実施態様では、第１のヘッダパイプ３における、サブクールコア１０への入口側に相当するヘッダ部分が、液溜め部１１に構成されている。冷媒凝縮コア９からの冷媒、つまり、第１のヘッダ３の上部側からの冷媒は乾燥剤１２により水分が除去された後、この液冷媒一時貯留部１１に溜められ、そこからサブクールコア１０の各熱交換チューブ４へと流入されることになる。
【００２０】
また、第１のヘッダパイプ３内には、乾燥剤ユニット１３が挿入されている。乾燥剤ユニット１３は、乾燥剤１２が充填された通液性を有する袋体１７とこれらが収納される乾燥剤収容体１８とを有している。
【００２１】
本実施態様においては、図５に示すように乾燥剤収容体１８は長手方向に連続的に延びる開口部１９を有する筒状体から構成されており、横断面は略Ｃ字状になっている。また、本実施態様においては、乾燥剤収容体１８の開口部１９は、図２、図３に示すように冷媒凝縮コア９を構成する熱交換チューブ群４から流出した冷媒が乾燥剤収容体１８の外周面とヘッダパイプ３の内周面との間を回り込んだ後に乾燥剤収容体１８内へ流入する方向、換言すれば開口部１９はチューブ４から流出した冷媒が乾燥剤収容体１８内へ直接流入しない方向に向けられているが、これに限定されるものではなくいずれの方向であってもよい。また、開口部１９の開口寸法Ｃｒは横断面中心を中心とする円周角の１０°以上、９０°以下の範囲に開口されている。このため、乾燥剤収容体１８内への冷媒の流路抵抗の増大を防止しつつ、乾燥剤収容体１８による乾燥剤等の保持強度が十分確保されるようになっている。
【００２２】
乾燥剤収容体１８は、アルミニウム合金等の金属から構成されている。長手方向に連続的に延びる開口部１９を有する乾燥剤収容体１８は、たとえば金属等からなる一枚の平板の両端部に隙間をあけてロール成形することにより、また市販の直間状のパイプに長手方向に連続的に延びる切り欠きを設けることにより、あるいは射出成形、押し出し成形等により一つの工程で簡単に成形することができる。
【００２３】
乾燥剤収容体１８は、環状の支持部材１５、１６の挿通孔２２、２３に挿通されており、乾燥剤収容体１８の外周面と挿通孔２２、２３の周縁部はろう付けされている。挿通孔２２、２３の径は、自由状態における乾燥剤収容体１８の外径寸法と同一または若干小さめに設定されている。支持部材１５、１６はヘッダパイプ３の内周面にろう付けされている。また、支持部材１５、１６の外周には、略扇状の切り欠き２４、２５が設けられており、本実施態様においては切り欠き２４、２５の開口寸法は、乾燥剤収容体１８の開口部１９の開口寸法Ｃｒと略一致するようになっている。
【００２４】
ヘッダパイプ３には、図６、図７に示すように周方向に延びる支持部材挿入用のスリット２６、２７設けられている。
【００２５】
乾燥剤収容体１８の下部は冷媒中に混入した異物等を捕捉するストレーナ１４に挿入されている。ストレーナ１４は、ヘッダパイプ３の一端に螺合された蓋体２０に支持されている。ヘッダパイプ３の他端には蓋体２１がろう付けされている。なお、本実施態様においては、ヘッダパイプ３に乾燥剤収容体１８を内挿し、支持部材１５、１６にろう付けした後、乾燥剤収容体１８内に乾燥剤等が挿入されるようになっている。
【００２６】
本実施態様においては、乾燥剤収容体１８には長手方向に連続的に延びる開口部１９が設けられているので、乾燥剤収容体１８をヘッダパイプ３内に内挿する際には、乾燥剤収容体１８を弾性変形させて自由状態における径よりも縮径することができる。したがって、乾燥剤収容体１８の自由状態の径と同一または若干小径である挿通孔２２、２３に容易に乾燥剤収容体１８を挿入することができる。また、乾燥剤収容体１８が挿通孔２２、２３に挿入された後は、乾燥剤収容体１８の弾性復元力により乾燥剤収容体１８は自由状態における径にもどろうとするので、乾燥剤収容体１８の外周面が挿通孔２２、２３の周縁に当接し乾燥剤収容体１８はヘッダパイプ３内の所定の位置に確実に固定される。さらに、この状態で炉中において各部材を一括してろう付けすれば、支持部材１５、１６に乾燥剤収容体１８を位置決め精度よくろう付けすることができる。したがって、熱交換器１が自動車用熱交換器として用いられる場合においても、乾燥剤収容体１８の振動を抑制することができるので、騒音や擦れにより異物の発生を防止できる。なお、本実施態様においては、支持部材１５、１６に乾燥剤収容体１８がろう付けされているが、乾燥剤収容体１８を支持部材１５、１６の挿通孔２２、２３に挿通した後、乾燥剤収容体１８を治具等を用いて拡径することにより乾燥剤収容体１８と支持部材１５、１６を接合するようにしてもよい。
【００２７】
なお、本実施態様においては、乾燥剤収容体１８を金属から構成して支持部材１５、１６にろう付け等しているが、乾燥剤収容体１８の弾性復元力のみでも支持部材１５、１６に乾燥剤収容体１８を確実にしかも強固に固定できる。したがって、乾燥剤収容体１８には樹脂を用いることも可能である。
【００２８】
また、本実施態様においては、支持部材１５、１６には切り欠き２４、２５が設けられているので、ヘッダパイプ３内の冷媒は、切り欠き２４、２５を通過しヘッダパイプ３の下部へと流通することができる。したがって、熱交換器１内における圧力損失を抑制することができる。ただし、この構成に限らず、支持部材１５、１６に切り欠き２４、２５を設けず、支持部材１５、１６を完全な円環形状とし、該円環形状の挿通孔２２、２３に乾燥剤収容体１８を挿入固定するように構成してもよい。
【００２９】
また、ヘッダパイプ３には、図６に示したように周方向に延びる支持部材挿入用のスリット２６、２７が設けられているので、該スリット２６、２７から支持部材１５、１６をヘッダパイプ３内に挿入し仮固定状態にした後他部材とともに炉中において一括してろう付けすることができる。したがって、熱交換器１の組付け作業性を向上することができる。さらに、本実施例では、乾燥剤収容体１８を支持部材１５、１６に固定したが、支持部材１５の代わりに、例えば、蓋体２１に収容体嵌合凹部を設け、該凹部に前記収容体１８の端部を嵌合固定するようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱交換器によるときは、乾燥剤収容体を支持部材に強固にしかも容易に固定することができるので、熱交換器に振動が加わった場合においても乾燥剤収容体の振動を防止できる。したがって、騒音の発生や擦れによる異物の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る熱交換器の正面図である。
【図２】図１の熱交換器の第１のヘッダパイプの拡大縦断面図である。
【図３】図１の熱交換器の第１のヘッダパイプの拡大横断面図である。
【図４】図１の熱交換器の第１のヘッダパイプに内挿される乾燥剤収容体の支持部材の平面図である。
【図５】図１の熱交換器の第１のヘッダパイプに内挿される乾燥剤収容体の斜視図である。
【図６】図１の熱交換器の第１のヘッダパイプの斜視図である。
【図７】図２の第１のヘッダパイプのＡ部の拡大断面図である。
【図８】従来の熱交換器の部分拡大縦断面図である。
【図９】従来の熱交換器の支持部材による乾燥剤収容体の支持状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１サブクールタイプコンデンサ
２第２のヘッダパイプ
３第１のヘッダパイプ
４熱交換チューブ
５フィン
６入口パイプ
７出口パイプ
８仕切板
９冷媒凝縮コア
１０サブクールコア
１１液冷媒一時貯留部（液溜め部）
１２乾燥剤
１３乾燥剤ユニット
１４ストレーナ
１５、１６支持部材
１７袋体
１８乾燥剤収容体
１９開口部
２０、２１蓋体
２２、２３挿通孔
２４、２５切り欠き
２６、２７スリット

Claims

互いに並設された一対のヘッダパイプと、少なくとも一方のヘッダパイプに内挿される乾燥剤収容体と、該乾燥剤収容体が挿通される挿通孔を備えた環状の支持部材とを有する熱交換器において、前記乾燥剤収容体を、長手方向に連続的に延びる開口部を有する筒状体から構成するとともに、該乾燥剤収容体を前記支持部材の挿通孔の周縁に固定したことを特徴とする熱交換器。
前記乾燥剤収容体が支持部材にろう付けされている、請求項１の熱交換器。
前記乾燥剤収容体が拡径され支持部材に接合されている、請求項１の熱交換器。
前記支持部材に切り欠きが設けられている、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
前記ヘッダパイプに、周方向に延びる支持部材挿入用のスリットが設けられている、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。