JP4934379B2 - 熱交換器 - Google Patents

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Description

この発明は、熱交換器に関する。
この明細書において、図１の上下、左右を上下、左右というものとする。
たとえば車両のカーエアコンのコンデンサに適用される熱交換器として、左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の扁平状熱交換管と、隣接する熱交換管間に配置されたフィンと、一方のヘッダにろう付され、かつ当該一方のヘッダの内部に通じる冷媒流路を有する入口側配管部材と、当該一方のヘッダまたは他方のヘッダにろう付され、かつ当該一方のヘッダまたは他方のヘッダの内部に通じる冷媒流路を有する出口側配管部材とを備えており、両配管部材が、それぞれヘッダの外周面に面接触状態で接合された接合面、および接合面とは反対側を向くように形成され、かつ配管接続用継手部材が取り付けられる垂直状の取付面を有し、冷媒流路の一端が取付面に開口しているものが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１記載の熱交換器は、全部品を組み立てるとともに必要箇所にフラックス懸濁液を塗布し、その後全部品を炉中において一括ろう付することにより製造される。ここで、配管部材をヘッダにろう付する部分においては、過剰なフラックス懸濁液が塗布されないように、通常、ヘッダおよび配管部材に跨ってフラックス懸濁液を筆塗りするようになっている。
ところで、特許文献１記載の熱交換器においては、配管部材における管接続用継手部材が取り付けられる取付面は垂直状であり、かつヘッダ外周面への接合面とは反対側を向くように形成されているが、車両の種類によっては、配管の都合上、配管部材の取付面が斜め上方に向くように形成され、かつ斜め上方を向いた取付面の一側縁がヘッダ外周面への接合面の一側縁に連なる場合がある。しかしながら、この場合、ヘッダおよび配管部材に跨ってフラックス懸濁液を筆塗りすると、配管部材の取付面における冷媒流路の開口側にフラックス懸濁液が流れることがある。その結果、ろう付後に、配管部材の取付面における冷媒流路の開口の近傍や冷媒流路内にフラックス残渣が発生し、配管部材の取付面に配管接続用継手部材を取り付けた際に、配管部材と配管接続用継手部材との間のシール性が低下するという問題がある。
特開２００６−５７９５０号公報
この発明の目的は、上記問題を解決し、配管部材の取付面に配管接続用継手部材を取り付けた際の配管部材と配管接続用継手部材との間のシール性の低下を防止しうる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)左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の扁平状熱交換管と、隣接する熱交換管間に配置されたフィンとを備えており、一方のヘッダに、その内部に通じる冷媒流路を有する入口側配管部材がろう付されるとともに、当該一方のヘッダまたは他方のヘッダに、その内部に通じる冷媒流路を有する出口側配管部材がろう付されており、両配管部材のうち少なくともいずれか一方が、配管接続用継手部材を取り付ける取付面を有しているとともに、冷媒流路の一端が取付面に開口している熱交換器において、
取付面を有する配管部材が、ヘッダの外周面に接合された接合面、および当該接合面の一側縁に連なりかつ斜め上方に向いた傾斜面を有しており、当該傾斜面におけるヘッダ寄りの側縁部を除いた部分が斜め上方に突出しているとともに、当該斜め上方への突出部の突出端面が、斜め上方を向きかつ冷媒流路の一端が開口するとともに配管接続用継手部材を取り付ける取付面となっており、配管部材の斜め上方への突出部とヘッダとの間に、前記傾斜面の傾斜方向に伸びかつ前記冷媒流路の一端開口と同方向に開口した溝部が形成され、溝部の長さ方向の両端が長さ方向外方に向かって開放させられている熱交換器。
2)配管部材の斜め上方を向いた取付面に、配管接続用継手部材をねじ止めするのに用いられるめねじ穴が形成されている上記1)記載の熱交換器。
3)圧縮機、コンデンサ、減圧器およびエバポレータを備えており、かつフロン系冷媒を使用する冷凍サイクルであって、コンデンサが上記1)または2)記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。
4)上記3)記載の冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
上記1)の熱交換器のように、配管部材の取付面が斜め上方を向いている場合、ヘッダおよび配管部材のろう付すべき部分にフラックス懸濁液を筆塗りすると、配管部材の取付面にフラックス懸濁液が流れやすくなるが、この場合であっても、前記傾斜面における前記取付面に開口した冷媒流路の一端よりもヘッダ側の部分に、前記傾斜面の傾斜方向に伸びる溝部が形成されているので、フラックス懸濁液が溝部内に入るとともに、溝部内を流れて排出される。したがって、配管部材の取付面における冷媒流路の開口の近傍にフラックス懸濁液が流れたり、あるいは冷媒流路内にフラックス懸濁液が流入したりすることが防止され、ろう付後に、配管部材の取付面における冷媒流路の開口の近傍、および冷媒流路内にフラックス残渣が発生することが防止される。その結果、配管部材の取付面に配管接続用継手部材を取り付けた際の配管部材と配管接続用継手部材との間のシール性の低下を防止することができる。
上記1)の熱交換器のように、前記傾斜面を有する配管部材における傾斜面の一側縁が、配管部材におけるヘッダの外周面に接合された接合面の一側縁に連なっている場合、ヘッダおよび配管部材に跨ってフラックス懸濁液を筆塗りすると、特に、配管部材の取付面にフラックス懸濁液が流れやすくなるが、この場合であっても、上記1)の熱交換器のように構成されていると、フラックス懸濁液が溝部内に入るとともに、溝部内を流れて排出されるので、配管部材の取付面における冷媒流路の開口の近傍にフラックス懸濁液が流れたり、あるいは冷媒流路内にフラックス懸濁液が流入したりすることが防止され、ろう付後に、配管部材の取付面における冷媒流路の開口の近傍、および冷媒流路内にフラックス残渣が発生することが防止される。
また、上記1)の熱交換器によれば、ヘッダおよび配管部材のろう付すべき部分にフラックス懸濁液を筆塗りする際、筆の先端部を溝部内に入るようにして行うことができる。したがって、フラックス懸濁液が溝部外に流れにくくなり、配管部材の取付面における冷媒流路の開口の近傍にフラックス懸濁液が流れたり、あるいは冷媒流路内にフラックス懸濁液が流入したりすることが効果的に防止される。
上記2)の熱交換器のように、配管部材の斜め上方を向いた取付面に、配管接続用継手部材をねじ止めするのに用いられるめねじ穴が形成されている場合、ヘッダおよび配管部材に跨ってフラックス懸濁液を筆塗りすると、配管部材の取付面にフラックス懸濁液が流れてめねじ穴内に流入し、ろう付後にめねじ穴内にフラックス残渣が発生して、配管部材の取付面への配管接続用継手部材のねじ止めに支障を来すことがある。しかしながら、上記1)のように構成されていると、フラックス懸濁液が溝部内に入るとともに、溝部内を流れて排出されるので、配管部材の取付面のめねじ穴内にフラックス懸濁液が流入することが防止され、その結果ろう付後にめねじ穴内にフラックス残渣が発生することが防止される。
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、カーエアコンのコンデンサに適用したものである。
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。また、以下の説明において、隣り合う熱交換管間を流れる通風方向下流側（図１に矢印Ｘで示す方向）を前、これと反対側を後というものとする。
図１はこの発明による熱交換器を適用したコンデンサの全体構成を示し、図２および図３はその要部の構成を示す。
図１において、コンデンサ(1)は、上下方向にのびかつ左右方向に間隔をおいて配置された１対のアルミニウム製ヘッダ(2)(3)と、両ヘッダ(2)(3)間において上下方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダ(2)(3)に接続された複数のアルミニウム製熱交換管(4)と、隣り合う熱交換管(4)どうしの間、および上下両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(5)と、上下両端のコルゲートフィン(5)の外側に配置されてコルゲートフィン(5)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)とを備えている。
右側ヘッダ(2)は、高さ方向の中央部よりも上方においてアルミニウム製仕切部材(7)により上下２つのヘッダ部(2a)(2b)に仕切られ、左側ヘッダ(3)は、高さ方向の中央部よりも下方において仕切部材(7)により上下２つのヘッダ部(3a)(3b)に仕切られている。右側ヘッダ(2)の上ヘッダ部(2a)に流体入口（図示略）が形成され、流体入口を介して上ヘッダ部(2a)内に通じる冷媒流路(8a)を有するアルミニウム入口側配管部材(8)が、上ヘッダ部(2a)にろう付されている。左側ヘッダ(3)の下ヘッダ部(3b)に流体出口(20)（図２および図３参照）が形成され、流体出口(20)を介して下ヘッダ部(3b)内に通じる冷媒流路(9a)を有するアルミニウム製出口側配管部材(9)が、下ヘッダ部(3b)にろう付されている。
両ヘッダ(2)(3)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる素板が筒状に成形されるとともに両側縁部が部分的に重ね合わされて相互にろう付されたろう付パイプからなる筒状のヘッダ本体(10)と、ヘッダ本体(10)の両端にろう付されてその両端開口を閉鎖するアルミニウム製閉鎖部材(11)とからなる。なお、ヘッダ本体(10)としては、ろう付パイプに代えて、外周面にろう材層を有する押出パイプからなるものを用いてもよい。
熱交換管(4)は、図３に示すように、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなるとともに、２つの平坦壁形成部と、両平坦壁形成部を連結しかつ一方の側壁を形成する連結部と、両平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁より上方隆起状に一体成形されかつ他方の側壁を形成する側壁用凸条と、両平坦壁形成部に一体成形された複数の補強壁用凸条とを備えた金属板を、連結部の両側でヘアピン状に曲げることにより、側壁用凸条どうしおよび補強壁用凸条どうしを当接させてろう付したものである。そして、熱交換管(4)は両ヘッダ(2)(3)の管挿通穴(12)に挿通させられて両ヘッダ(2)(3)にろう付されている。なお、熱交換管(4)として、複数の流体通路が並列状に形成されたアルミニウム押出形材からなるものを用いてもよい。
入口側配管部材(8)はアルミニウムベア材からなる直方体状であり、右側ヘッダ(2)の上ヘッダ部(2a)外周面に、右方に突出するようにろう付されている。入口側配管部材(8)の後面は垂直状であるとともに、入口側配管部材(8)の後面における左側縁部を除いた部分が後方に突出している。そして、入口側配管部材(8)の後方突出部(21)の後面が、配管接続用継手部材（図示略）を取り付ける垂直状の取付面(22)となっており、冷媒流路(8a)の一端が取付面(22)に開口している。入口側配管部材(8)の取付面(22)における冷媒流路(8a)の一端開口よりも上方の部分に、有底状のめねじ穴(23)が形成されており、このめねじ穴(23)を利用して、入口側配管（図示略）の先端に取り付けられた配管接続用継手部材が、入口側配管部材(8)の取付面(22)にねじ止めされるようになっている。また、入口側配管部材(8)の後方突出部(21)と右側ヘッダ(2)との間に、上下方向に伸びる垂直状の溝部(24)が形成されている。
出口側配管部材(9)はアルミニウムベア材からなる直方体状であり、左側ヘッダ(3)の下ヘッダ部(3b)外周面に、左方に突出するようにろう付されている。図２および図３に示すように、出口側配管部材(9)の後面は、上端部が前方に傾斜するように後斜め上方を向いた傾斜面(25)となっている。出口側配管部材(9)における傾斜面(25)の右側縁は、出口配管部材(9)における左側ヘッダ(3)の外周面に密着状態で接合された接合面(26)の後側縁に連なっている。また、出口側配管部材(9)の傾斜面(25)における左側ヘッダ(3)寄りの右側縁部を除いた部分が後斜め上方に突出しているとともに、斜め上方への突出部(27)の後面（突出端面）が、配管接続用継手部材（図示略）を取り付ける後斜め上方を向いた取付面(28)となっており、冷媒流路(9a)の一端が取付面(28)に開口している。なお、冷媒流路(9a)の他端は接合面(26)に、冷媒出口(20)と通じるように形成されている。出口側配管部材(9)の取付面(28)における冷媒流路(9a)の一端開口よりも上方の部分に、有底状のめねじ穴(29)が形成されており、このめねじ穴(29)を利用して、出口側配管（図示略）の先端に取り付けられた配管接続用継手部材が、出口側配管部材(9)の取付面(28)にねじ止めされるようになっている。また、出口側配管部材(9)の突出部(27)と、左側ヘッダ(3)との間に、取付面(28)の傾斜方向に伸びる溝部(30)が形成されている。
コンデンサ(1)は、すべての部品を組み立てて仮止めした後、必要箇所にフラックス懸濁液を塗布し、その後全部品を炉中において一括ろう付することにより製造される。ここで、出口側配管部材(9)の場合には、左側ヘッダ(3)の外周面と、出口配管部材(9)の傾斜面(25)の右側縁部とに跨ってフラックス懸濁液を筆塗りする。このとき、筆の先端部を溝部(30)に入るようにして筆塗りを行うことができるので、フラックス懸濁液が溝部(30)外に流れにくくなり、出口側配管部材)9)の取付面(28)における冷媒流路(8a)の開口の近傍にフラックス懸濁液が流れたり、あるいは冷媒流路(8a)内およびめねじ穴(29)内にフラックス懸濁液が流入したりすることが効果的に防止され、その結果、ろう付後に、出口側配管部材(9)の取付面(28)における冷媒流路(8a)の開口の近傍、および冷媒流路(8a)内およびめねじ穴(29)内にフラックス残渣が発生することが防止される。したがって、出口側配管部材(9)の取付面(28)に配管接続用継手部材を取り付けた際の出口側配管部材(9)と配管接続用継手部材との間のシール性の低下を防止することができる。
なお、入口側配管部材(8)の場合には、右側ヘッダ(2)の外周面と、入口配管部材(8)の後面の左側縁部とに跨ってフラックス懸濁液を筆塗りする。このとき、筆の先端部を溝部(24)に入るようにして筆塗りを行うことができるので、フラックス懸濁液が溝部(24)外に流れにくくなる。仮に、溝部(24)が形成されていない場合であっても、入口側配管部材(8)の取付面(22)が垂直状であるから、フラックス懸濁液は下方に流れやすくなり、冷媒流路(8a)の開口側には流れにくくなる。
コンデンサ(1)は、たとえば圧縮機、減圧器およびエバポレータとともに、フロン系冷媒を使用する冷凍サイクルを構成する。この冷凍サイクルは、カーエアコンとして車両に搭載される。
上記実施形態においては、入口側配管部材(8)の取付面(22)は垂直状であるが、これに代えて、出口側配管部材(9)の取付面(28)と同様に斜め上方を向いていてもよい。
また、上記実施形態においては、入口側配管部材(8)および出口側配管部材(9)が、それぞれ配管接続用継手部材を取り付ける取付面を有しているが、これに限定されるものではなく、いずれか一方の配管部材だけが配管接続用継手部材を取り付ける取付面を有していてもよい。この場合、当該取付面が後斜め上方を向く。また、この場合、取付面を持たない配管部材としては、たとえばユニオン継手状のものが用いられる。
さらに、上記実施形態においては、両ヘッダ(2)(3)が同数のヘッダ部(2a)(2b)(3a)(3b)に仕切られているので、右側ヘッダ(2)に入口側配管部材(8)がろう付され、左側ヘッダ(3)に出口側配管部材(9)がろう付されているが、これに限定されるものではなく、一方のヘッダが複数のヘッダ部に仕切られ、他方のヘッダがこれよりも１つ少ない数のヘッダ部を有していてもよい。この場合、前記一方のヘッダに入口側および出口側の両配管部材(8)(9)がろう付される。
さらに、上記実施形態においては、この発明による熱交換器が、フロン系冷媒を使用する冷凍サイクルのコンデンサに適用されているが、これに限定されるものではなく、他の熱交換器、たとえばフロン系冷媒を使用する冷凍サイクルのエバポレータや、ＣＯ２などの超臨界冷媒を使用する超臨界冷凍サイクルのガスクーラおよびエバポレータなどにも適用可能である。
この発明による熱交換器を適用したコンデンサの実施形態を示す全体斜視図である。 図１の右側ヘッダの下ヘッダ部における部分拡大水平断面図である。 出口側配管部材の部部を示す部分拡大分解斜視図である。
(1)：コンデンサ（熱交換器）
(2)(3)：ヘッダ
(4)：熱交換管
(5)：コルゲートフィン
(8)：入口側配管部材
(8a)：冷媒流路
(9)：出口側配管部材
(9a)：冷媒流路
(22)：取付面
(25)：傾斜面
(26)：接合面
(27)：突出部
(28)：取付面
(29)：めねじ穴
(30)：溝部

Claims (4)

  1. 左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の扁平状熱交換管と、隣接する熱交換管間に配置されたフィンとを備えており、一方のヘッダに、その内部に通じる冷媒流路を有する入口側配管部材がろう付されるとともに、当該一方のヘッダまたは他方のヘッダに、その内部に通じる冷媒流路を有する出口側配管部材がろう付されており、両配管部材のうち少なくともいずれか一方が、配管接続用継手部材を取り付ける取付面を有しているとともに、冷媒流路の一端が取付面に開口している熱交換器において、
    取付面を有する配管部材が、ヘッダの外周面に接合された接合面、および当該接合面の一側縁に連なりかつ斜め上方に向いた傾斜面を有しており、当該傾斜面におけるヘッダ寄りの側縁部を除いた部分が斜め上方に突出しているとともに、当該斜め上方への突出部の突出端面が、斜め上方を向きかつ冷媒流路の一端が開口するとともに配管接続用継手部材を取り付ける取付面となっており、配管部材の斜め上方への突出部とヘッダとの間に、前記傾斜面の傾斜方向に伸びかつ前記冷媒流路の一端開口と同方向に開口した溝部が形成され、溝部の長さ方向の両端が長さ方向外方に向かって開放させられている熱交換器。
  2. 配管部材の斜め上方を向いた取付面に、配管接続用継手部材をねじ止めするのに用いられるめねじ穴が形成されている請求項１記載の熱交換器。
  3. 圧縮機、コンデンサ、減圧器およびエバポレータを備えており、かつフロン系冷媒を使用する冷凍サイクルであって、コンデンサが請求項１または２記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。
  4. 請求項３記載の冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
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