JP4167397B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、レシーバタンク接続用のコネクタをヘッダパイプにろう付けして設けるとともに、レシーバタンクとコネクタとを雄ねじ部品を用いて接合する熱交換器に関する。
背景技術
一般に、車両用空調装置の蒸気圧縮式冷凍サイクル等に用いられる熱交換器としては、冷媒の熱交換を行うチューブと、冷媒を分配及び集合するヘッダパイプとを接続するとともに、凝集された冷媒を一時蓄えるレシーバタンクをヘッダパイプに接続して構成されたものが知られている。（例えば、特開平９−２１７９６７号に記載のコンデンサ。）
また特に、この種の熱交換器としては、レシーバタンクに蓄えられた冷媒を直接エバポレータへ送給するように構成されたものの他に、レシーバタンクに蓄えられた冷媒を再びヘッダパイプへ送り返し、これを更にチューブで冷却した後にエバポレータへ送給するように構成された所謂サブクールコンデンサが知られている。このようなサブクールコンデンサによると、冷媒の冷却効率を向上することができる。
更に、こうした熱交換器について、ヘッダパイプとレシーバタンクとの接続は、例えば図４（Ａ）乃至図４（Ｂ）に示すようなコネクタ８を、それらの間に介在してなされている。
同図に示すコネクタ８は、前述したサブクールコンデンサに用いられるものであって、ヘッダパイプに対しては、ろう付けして設けられるとともに、前記レシーバタンクに対しては、ボルト等の雄ねじ部品を用いて接合される。
すなわち、ヘッダパイプとのろう付け面８ａ及びレシーバタンクとの接合面８ｂとの間には、冷媒をレシーバタンクへ流出する流出路８１と、冷媒をレシーバタンクから流入する流入路８２とが設けられ、更にその接合面８ｂには、前記雄ねじ部品を螺合する孔部８３が設けられている。
ところで従来、前述したような熱交換器のコネクタは、雄ねじ部品を挿通又は螺合する孔部を設ける必要から、ある程度大きく形成せざるを得ず、その結果として、熱交換器の大型化及び重量化を招いてしまうという不都合があった。
特に、熱交換器を車両へ搭載する場合、大型で重いコネクタを用いるのは、その他の装置とのレイアウトの点で非常に不利であった。
また、コネクタが大きくなると、ヘッダパイプとコネクタとのろう付けに要する熱容量も増加するので、それらのろう付けが困難になるという不都合もあった。
更に、サブクールコンデンサに用いられるコネクタにあっては、前述したように、レシーバタンクとの接合面に、冷媒をレシーバタンクへ流出する流出路と、冷媒をレシーバタンクから流入する流入路とが位置することになる。従って、雄ねじ部品によるレシーバタンクとコネクタとの支持強度について、バランスをとるのが難しくなるという不都合もあった。
また、ヘッダパイプとコネクタとのろう付け面においては、ろう付け不良により、流出路と流入路とのバイパス洩れが生じる場合がある。このようなバイパス洩れは、熱交換器の機能を著しく低下させる原因となるものの、外部洩れを伴わないので、検出するのは極めて困難であった。
そこで本発明は、以上の諸問題に鑑み、ヘッダパイプとレシーバタンクとを効率よく接続できる熱交換器を提供することを目的としている。
発明の開示
本願第１請求項に記載した発明は、冷媒の熱交換を行うチューブと、前記チューブに接続されて前記冷媒を分配及び集合するヘッダパイプと、前記ヘッダパイプに接続されて前記冷媒を一時蓄えるレシーバタンクとを備え、前記ヘッダパイプには、前記レシーバタンク接続用のコネクタをろう付けして設けるとともに、前記レシーバタンクと前記コネクタとは、雄ねじ部品を用いて接合する熱交換器において、
前記コネクタは、前記ヘッダパイプの長手方向に沿うろう付け面であって且つ該ヘッダパイプに外嵌する曲率を有するろう付け面と、前記レシーバタンクに接続される接合面とを備え、
前記コネクタは、前記冷媒を前記ヘッダパイプから前記レシーバタンクへ流出する流出路と、前記冷媒を前記レシーバタンクから前記ヘッダパイプへ流入する流入路と、複数の前記雄ねじ部品をそれぞれ挿通又は螺合する複数の孔部とを有し、
前記コネクタは、前記ヘッダパイプとのろう付け面を、前記レシーバタンクとの接合面よりも狭く形成するとともに、前記コネクタの、前記ろう付け面よりも大きい部位の前記接合面の箇所に、前記雄ねじ部品を挿通又は螺合する複数の孔部を設け、
更に、前記コネクタは、前記ヘッダパイプとのろう付け面における前記流入路と前記流出路との間に、前記ろう付け面を分割する溝部を設けた熱交換器である。
このように、本発明の熱交換器によると、コネクタは、ヘッダパイプとのろう付け面を、レシーバタンクとの接合面よりも狭く形成したので、コネクタの大きさ及び重さが削減されるとともに、ヘッダパイプとコネクタとのろう付け性が向上される。
すなわち、雄ねじ部品を用いてレシーバタンクと接合するコネクタは、雄ねじ部品を挿通又は螺合する孔部を設けたりする必要から、ある程度大きく形成せざるを得ず、熱交換器の大型化及び重量化を招く不都合を生じるが、本発明のコネクタによれば、ヘッダパイプとのろう付け面を、レシーバタンクとの接合面よりも狭く形成することにより、コネクタを比較的小型で軽いものとすることが可能であり、そのような不都合が軽減される。
特に、熱交換器を車両へ搭載する場合等においては、比較的小型で軽いコネクタを用いることから、その他の装置とのレイアウトの不利が軽減される。
また、コネクタが大きくなると、ヘッダパイプとコネクタとのろう付けに要する熱容量が増加するものの、本発明によれば、ヘッダパイプとのろう付け面が、レシーバタンクとの接合面よりも狭く形成されているので、そのような熱容量の増加が回避されて、ろう付け性が向上される。
本願第２請求項に記載した発明は、冷媒の熱交換を行うチューブと、前記チューブに接続されて前記冷媒を分配及び集合するヘッダパイプと、前記ヘッダパイプに接続されて前記冷媒を一時蓄えるレシーバタンクとを備え、前記ヘッダパイプには、前記レシーバタンク接続用のコネクタをろう付けして設けるとともに、前記レシーバタンクと前記コネクタとは、雄ねじ部品を用いて接合する熱交換器において、前記コネクタは、前記冷媒を前記レシーバタンクへ流出する流出路と、前記冷媒を前記レシーバタンクから流入する流入路と、複数の前記雄ねじ部品をそれぞれ挿通又は螺合する複数の孔部とを有し、前記複数の孔部は、前記レシーバタンクとの接合面において、前記流出路の中心と前記流入路の中心とを結ぶ直線に対し、対称的又はほぼ対称的に設けた構成の熱交換器である。
このように、本発明の熱交換器によると、コネクタは、冷媒をレシーバタンクへ流出する流出路と、冷媒をレシーバタンクから流入する流入路と、複数の雄ねじ部品をそれぞれ挿通又は螺合する複数の孔部とを有し、複数の孔部は、レシーバタンクとの接合面において、流出路の中心と流入路の中心とを結ぶ直線に対し、対称的又はほぼ対称的に設けたので、複数の雄ねじ部品によるレシーバタンクとコネクタとの支持強度がバランス良く確保される。
本願第３請求項に記載した発明は、請求項２において、前記コネクタの孔部は、前記コネクタの側部に突出している構成の熱交換器である。
このように、本発明の熱交換器によると、コネクタの孔部は、コネクタの側部に突出しているので、コネクタの大きさ及び重さが削減される。
すなわち、孔部を突出させることにより、孔部を設けることによるコネクタの大型化及び重量化が軽減される。
特に、コネクタの接合面の外形は、略十字形であるとよい。
本願第４請求項に記載した発明は、冷媒の熱交換を行うチューブと、前記チューブに接続されて前記冷媒を分配及び集合するヘッダパイプと、前記ヘッダパイプに接続されて前記冷媒を一時蓄えるレシーバタンクとを備え、前記ヘッダパイプには、前記レシーバタンク接続用のコネクタをろう付けして設けるとともに、前記レシーバタンクと前記コネクタとは、雄ねじ部品を用いて接合する熱交換器において、前記コネクタは、前記冷媒を前記レシーバタンクへ流出する流出路と、前記冷媒を前記レシーバタンクから流入する流入路とを有し、前記ヘッダパイプとのろう付け面における前記流入路及び前記流出路の間には、前記ろう付は面を分割する溝部を設けた構成の熱交換器である。
このように、本発明の熱交換器によると、コネクタは、冷媒をレシーバタンクへ流出する流出路と、冷媒をレシーバタンクから流入する流入路とを有し、ヘッダパイプとのろう付け面における流出路及び流入路の間には、ろう付け面を分割する溝部を設けたので、ヘッダパイプとコネクタとのろう付け面において、ろう付け不良による流出路と流入路とのバイパス洩れが生じると、溝部を通じて外部洩れとなるので、これを容易に検出することが可能である。
すなわち、流出路と流入路とのバイパス洩れは、熱交換器の機能を著しく低下させる原因となるものの、その検出は極めて困難であった。しかし本発明によれば、そのようなバイパス洩れであっても、溝部を設けたことにより、外部洩れとして検出される。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明の具体例を図面に基いて詳細に説明する。
図１に示すように、本例の熱交換器１は、冷媒の熱交換を行う複数のチューブ２，２と、これらのチューブ２，２の両端にそれぞれ接続されて冷媒を分配及び集合する一対のヘッダパイプ３，３と、片方のヘッダパイプ３に接続されて冷媒を一時蓄えるレシーバタンク４とを備えたサブクールコンデンサである。
各チューブ２，２は積層して設けられており、これらのチューブ２，２の間には、冷媒の熱交換率を向上するフィン５，５が介装されている。更に、チューブ２，２及びフィン５，５からなる層の上下には、端部をそれぞれヘッダパイプ３，３に支持されたサイドプレート６，６が設けられている。
各ヘッダパイプ３，３は、円管状の部材からなり、冷媒受給用の入口継手及３１び冷媒送給用の出口継手３２が設けられるとともに、上下の端部をキャップ３３，３３にて閉鎖されている。また、それらの内部は、仕切板３４，３４にて所定の間隔に区画されている。
このような構成によると、冷媒は、ヘッダパイプ３，３の入口継手３１から熱交換器１内部に取入れられて、熱交換をしつつチューブ２，２を流通して各ヘッダパイプ３，３の間を複数回往復した後、ヘッダパイプ３，３の出口継手３２から外部に排出される。また冷媒は、このように内部に取入れられてから外部に排出されるまでの間に凝集して、レシーバタンク４に一時蓄えられる。レシーバタンク４に蓄えられた冷媒は、再びヘッダパイプ３に送り返されて、更に所定のチューブ２，２を通過して冷却される。
尚、レシーバタンク４の内部には乾燥剤を配設しており、冷媒は、レシーバタンク４内を通過する際に、前記乾燥剤によって脱水される。
ヘッダパイプ３とレシーバタンク４とは、図２乃至図３（Ｂ）に示すようなコネクタ７を介在して接続されている。
本例のコネクタ７は、ヘッダパイプ３にろう付けして設けられるとともに、レシーバタンク４に対しては、雄ねじ部品を用いて接合するように構成している。
一方、レシーバタンク４の下部には、コネクタ７と対応するブロック４１を設けている。
このブロック４１は、冷媒を流通する通路を設けた部材であり、後述するコネクタ７の流出孔７１及び流入孔７２に嵌合する嵌合部４１ａ，４１ｂと、前記雄ねじ部品を螺合又は挿通する孔部（図示は省略）とを有する。そして、図２中の矢印で示すように、流出孔７１からレシーバタンク４へ流出した冷媒は、レシーバタンク４の内部中心に配置された吸上げ管４２にて吸上げられ、その後下降してレシーバタンク４の底に溜められる。また更に、レシーバタンク４の底に溜められた冷媒は、コネクタ７の流入孔７１からヘッダパイプ４へと流入される。
前記コネクタ７は、押出し成形部材に加工を施したものであって、ヘッダパイプ３とのろう付け面３ａは、ヘッダパイプ３に外嵌する曲率を有するとともに、その周縁部を切削することにより、レシーバタンク４との接合面３ｂよりも狭く形成されている。また、前記ろう付は面７ａと前記接合面７ｂとの間には、冷媒をヘッダパイプ３からレシーバタンク４へ流出する流出路７１と、冷媒をレシーバタンク４からヘッダパイプ３へ流入する流入路７２とを設けている。
更に、コネクタ７の要所には、前記雄ねじ部品をそれぞれ挿通又は螺合する複数の孔部７３，７３を設けている。
これらの複数の孔部７３，７３は、レシーバタンク４との接合面３ｂにおいて、流出路７１の中心と流入路７２の中心とを結ぶ直線に対し、対称的又はほぼ対称的に設け、且つ、コネクタ７の側部に突出させている。
本例の場合、この接合面７ｂの外形は、略十字形に形成している。すなわち、小さな面積の接合面７ｂに対して、流出孔７１、流入孔７２、及び孔部７３，７３を効率良く配置するように構成している。
また、ろう付け面７ａにおける流入路７１及び流出路７２の間には、ろう付け面７ａを分割する溝部７４を設けている。
すなわち、この溝部７４によると、ヘッダパイプ３とのろう付け面７ａにおいて、ろう付け不良による流出路７１と流入路７２とのバイパス洩れが生じた場合、溝部７４を通じて外部洩れとなるので、これが容易に検出される。
尚、ヘッダパイプ３とコネクタ７とのろう付けは、治具を用いてチューブ２，２、ヘッダパイプ３，３、フィン５，５、サイドプレート６，６、入口継手３１，３１、出口継手３２，キャップ３３，３３、仕切板３４，３４、及びコネクタ７を一体に組み付けて、この組み付け体を炉内で加熱処理して行うようにしている。すなわち、ヘッダパイプ３とコネクタ７とは、熱交換器１におけるその他のろう付け箇処とともに、一括してろう付けするようにしている。また、熱交換器１を構成するこれらの各部材の要所には、適宜、ろう材のクラッド及びフラックスの塗布を施している。
また、熱交換器１の外部洩れの検査は、各部材をろう付けの後にレシーバタンク４を組み付けて、その内部に検査用のガスを注入して行うようにしている。
以上説明した本例の熱交換器によると、コネクタは、ヘッダパイプとのろう付け面を、レシーバタンクとの接合面よりも狭く形成したので、コネクタの大きさ及び重さを削減できるとともに、ヘッダパイプとコネクタとのろう付け性を向上できる。
すなわち、雄ねじ部品を用いてレシーバタンクと接合するコネクタは、雄ねじ部品を挿通又は螺合する孔部を設けたりする必要から、ある程度大きく形成せざるを得ず、熱交換器の大型化及び重量化を招く不都合を生じるが、本例のコネクタによれば、ヘッダパイプとのろう付け面を、レシーバタンクとの接合面よりも狭く形成することにより、コネクタを比較的小型で軽いものとすることができ、そのような不都合を軽減できる。
特に、熱交換器を車両へ搭載する場合等においては、比較的小型で軽いコネクタを用いることから、その他の装置とのレイアウトの不利を軽減できる。
また、コネクタが大きくなると、ヘッダパイプとコネクタとのろう付けに要する熱容量が増加するものの、本例によれば、ヘッダパイプとのろう付け面が、レシーバタンクとの接合面よりも狭く形成されているので、そのような熱容量の増加を回避することができ、ろう付け性を向上できる。
更に、本例の熱交換器によると、コネクタは、冷媒をレシーバタンクへ流出する流出路と、冷媒をレシーバタンクから流入する流入路と、複数の雄ねじ部品をそれぞれ挿通又は螺合する複数の孔部とを有し、複数の孔部は、レシーバタンクとの接合面において、流出路の中心と流入路の中心とを結ぶ直線に対し、対称的又はほぼ対称的に設けたので、複数の雄ねじ部品によるレシーバタンクとコネクタとの支持強度をバランス良く確保することができ、延いては、それらの接合面における冷媒の洩出を確実に防止できる。
更に、本例の熱交換器によると、コネクタの孔部は、コネクタの側部に突出しているので、コネクタの大きさ及び重さを削減できる。
すなわち、孔部を突出させることにより、孔部を設けることによるコネクタの大型化及び重量化を軽減できる。
特に、コネクタの接合面の外形は、略十字形であるとよい。
また、本発明の熱交換器によると、コネクタは、冷媒をレシーバタンクへ流出する流出路と、冷媒をレシーバタンクから流入する流入路とを有し、ヘッダパイプとのろう付け面における流出路及び流入路の間には、ろう付け面を分割する溝部を設けたので、ヘッダパイプとコネクタとのろう付け面において、ろう付け不良による流出路と流入路とのバイパス洩れが生じると、溝部を通じて外部洩れとなるので、これを容易に検出することが可能である。
すなわち、流出路と流入路とのバイパス洩れは、熱交換器の機能を著しく低下させる原因となるものの、その検出は極めて困難であった。しかし本発明によれば、そのようなバイパス洩れであっても、溝部を設けたことにより、外部洩れとして検出される。
産業上の利用可能性
本発明は、レシーバタンク接続用のコネクタをヘッダパイプにろう付けして設けるとともに、レシーバタンクとコネクタとを雄ねじ部品を用いて接合する熱交換器であり、ヘッダパイプとレシーバタンクとを効率よく接続できるので、とりわけ媒体圧力が比較的高いタイプの熱交換器に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の具体例に係り、熱交換器を示す正面図である。
【図２】 本発明の具体例に係り、ヘッダパイプ、レシーバタンク、及びコネクタを示す断面図である。
【図３】 本発明の具体例に係り、（Ａ）はヘッダパイプとのろう付け面側から見たコネクタを示す外観図であり、（Ｂ）はレシーバタンクとの接合面側から観たコネクタを示す外観図である。
【図４】 従来例に係り、（Ａ）はヘッダパイプとのろう付け面側から見たコネクタを示す外観図であり、（Ｂ）はレシーバタンクとの接合面側から見たコネクタを示す外観図である。

Claims (1)

1. 冷媒の熱交換を行うチューブと、前記チューブに接続されて前記冷媒を分配及び集合するヘッダパイプと、前記ヘッダパイプに接続されて前記冷媒を一時蓄えるレシーバタンクとを備え、前記ヘッダパイプには、前記レシーバタンク接続用のコネクタをろう付けして設けるとともに、前記レシーバタンクと前記コネクタとは、雄ねじ部品を用いて接合する熱交換器において、
   前記コネクタは、前記ヘッダパイプの長手方向に沿うろう付け面であって且つ該ヘッダパイプに外嵌する曲率を有するろう付け面と、前記レシーバタンクに接続される接合面とを備え、
   前記コネクタは、前記冷媒を前記ヘッダパイプから前記レシーバタンクへ流出する流出路と、前記冷媒を前記レシーバタンクから前記ヘッダパイプへ流入する流入路と、複数の前記雄ねじ部品をそれぞれ挿通又は螺合する複数の孔部とを有し、
   前記コネクタは、前記ヘッダパイプとのろう付け面を、前記レシーバタンクとの接合面よりも狭く形成するとともに、前記コネクタの、前記ろう付け面よりも大きい部位の前記接合面の箇所に、前記雄ねじ部品を挿通又は螺合する複数の孔部を設け、
   更に、前記コネクタは、前記ヘッダパイプとのろう付け面における前記流入路と前記流出路との間に、前記ろう付け面を分割する溝部を設けたことを特徴とする熱交換器。

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