JP5421933B2

JP5421933B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP5421933B2
Application number: JP2011003965A
Authority: JP
Inventors: 祐介飯野; 雄一松元
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2031-01-12
Also published as: JP2012145271A; CN103299140B; MX2013008143A; US9464850B2; WO2012096252A1; CN103299140A; CA2823015A1; US20130284400A1

Description

本発明は、熱交換器に関し、例えば車両用空調装置の凝縮器として用いて好適な熱交換器に関する。

この種の熱交換器には、冷媒を凝縮するコンデンサ部、コンデンサ部からレシーバタンクを通過して気液分離された液冷媒を過冷却するサブクール部により熱交換のコア部を形成し、上下に設けた各ヘッダタンクを上下に延びる複数のチューブで連通し、各ヘッダタンクをそれぞれコンデンサ部側のコンデンサヘッダ部とサブクール部側のサブクールヘッダ部とに仕切板で仕切ったサブクールコンデンサが開示されている（例えば特許文献１参照）。

特許第４０５２７０６号公報

上記従来技術の場合には、コンデンサ部とサブクール部との間にレシーバタンクが配置され、コンデンサ部側の上側ヘッダタンクの側端部とサブクール部側の上側ヘッダタンクの側端部とがそれぞれ横蓋で塞がれ、コンデンサ部側の上側ヘッダタンクはレシーバタンクに入口パイプで接続され、レシーバタンクはサブクール部側の上側ヘッダタンクに出口パイプで接続されている。更に、コンデンサ部側の下側ヘッダタンクの側端部とサブクール部側の下側ヘッダタンクの側端部とがカップリング部材で連結されている。

上述したコンデンサは、部品点数が増大して構成が複雑化するため、重量が増大して大型化するとともに、生産コストが増大するとの問題がある。
また、車種変更に伴いサブクール部の伝熱面積を変更する場合には、上側及び下側ヘッダタンクの長さや横蓋の位置等の変更を要し、上側ヘッダタンクに対する入口及び出口パイプの接続箇所も変更を要する。従って、上記従来のコンデンサは全体的に大幅な構造の変更を要して汎用性を著しく欠くとの問題がある。

本発明は上述の事情に基づいてなされ、その目的とするところは、低重量、小型化、高生産性、低コスト、並びに高汎用性を実現することができる熱交換器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の熱交換器は、冷媒を凝縮するコンデンサ部、コンデンサ部からレシーバタンクを通過して気液分離された液冷媒を過冷却するサブクール部により熱交換のコア部を形成し、上下に設けた各ヘッダタンクを上下に延びる複数のチューブで連通し、各ヘッダタンクをそれぞれコンデンサ部側のコンデンサヘッダ部とサブクール部側のサブクールヘッダ部とに仕切板で仕切った熱交換器であって、コンデンサヘッダ部からレシーバタンクに冷媒を導入する１本の冷媒配管と、レシーバタンクをコア部に取り付けるための取付部材とを備え、取付部材は、冷媒配管とレシーバタンク内とを連通する冷媒の入口通路と、レシーバタンク内とサブクールヘッダ部とを連通する冷媒の出口通路とを有し、取付部材は、レシーバタンクの上端部を覆って閉塞するとともに、サブクールヘッダ部の側端部を覆って閉塞することを特徴としている。

請求項２記載の発明は、取付部材は入口通路に冷媒配管の抜け止め手段を有することを特徴としている。

請求項１記載の熱交換器によれば、コンデンサヘッダ部からレシーバタンクに冷媒を導入する１本の冷媒配管と、レシーバタンクをコア部に取り付けるための取付部材とを備え、取付部材は、冷媒配管とレシーバタンク内とを連通する冷媒の入口通路と、レシーバタンク内とサブクールヘッダ部とを連通する冷媒の出口通路とを有する。これにより、ヘッダタンクとレシーバタンクとの間の冷媒流路を１本の冷媒配管と取付部材との２部材で形成することが可能となる。従って、熱交換器の部品点数を低減することができるため、熱交換器の低重量、小型化、高生産性、及び低コストを実現することができる。

しかも、コンデンサヘッダ部に対する冷媒配管の接続箇所と仕切板の位置とを変更するだけでコア部におけるサブクール部の伝熱面積を容易に変更することができるため、熱交換器の汎用性を大幅に高めることができる。
また、取付部材がレシーバタンクの上端部を覆って閉塞することにより、取付部材はレシーバタンクにおける冷媒の入口通路及び出口通路のみならず、レシーバタンクの上蓋としての役割をも担うため、熱交換器の更なる低重量、小型化、高生産性、及び低コストを実現することができる。

また、取付部材がサブクールヘッダ部の側端部を覆って閉塞することにより、取付部材はレシーバタンクにおける冷媒の入口通路及び出口通路、レシーバタンクの上蓋のみならず、ヘッダタンクの横蓋としての役割をも担うため、熱交換器の更なる低重量、小型化、高生産性、及び低コストを実現することができる。
請求項２記載の発明によれば、取付部材が入口通路に冷媒配管の抜け止め手段を有することにより、取付部材は冷媒の入口通路及び出口通路、レシーバタンクの上蓋、ヘッダタンクの横蓋のみならず、冷媒配管を係止する役割をも担うため、熱交換器の更なる低重量、小型化、高生産性、及び低コストを実現することができる。

本発明の一実施形態に係る室外熱交換器の正面図である。図１のレシーバタンクの断面図である。図１の冷媒配管及び上部取付部材を拡大した一部破断図である。

以下に本発明の一実施形態に係る熱交換器である室外熱交換器１について図面を参照して説明する。
図１は室外熱交換器１の正面図を示している。室外熱交換器１は、例えば図示しない車両用空調装置のヒートポンプサイクルに組み込まれ、空調装置の暖房運転時にはエバポレータとして使用される。室外熱交換器１は、冷媒が流れる多数のチューブ２を上下方向に配したマルチフロー構造をなしており、チューブ２の表面に発生した凝縮水の排水性を高めることで低外気温時のチューブ２への着霜を抑制している。各チューブ２間には送風空気との熱交換を促進するフィン４（図３参照）が接合されている。

各チューブ２の上端部は上側ヘッダタンク６に接続され、各チューブ２の下端部は下側ヘッダタンク８に接続されており、上側ヘッダタンク６内と下側ヘッダタンク８内とは各チューブ２を介して連通されている。
室外熱交換器１の熱交換が行われるコア部１０は、コンプレッサ（図示省略）より圧送される高温・高圧のガス冷媒が流入され、外気との熱交換によって気液二相冷媒を形成するコンデンサ部１２と、コンデンサ部１２から後述するレシーバタンク１４を通過して気液分離された液冷媒を過冷却するサブクール部１６とに分割されている。

上側ヘッダダンク６の内部は仕切板１８によって上側コンデンサヘッダ部２０と上側サブクールヘッダ部２２とに仕切られ、下側ヘッダダンク８の内部は仕切板２４によって下側コンデンサヘッダ部２６と下側サブクールヘッダ部２８とに仕切られている。
コンデンサ部１２においては、上側及び下側コンデンサヘッダ部２０，２６にそれぞれ上下方向においてずらした位置に仕切板３０，３２が設けられている。下側ヘッダタンク８の仕切板３２よりも図１で見て右側にはコンデンサ部１２に流入する冷媒の入口ポート３４が突設され、下側ヘッダタンク８の仕切板２４よりも図１で見て左側にはサブクール部１６から流出する冷媒の出口ポート３６が突設されている。

上側及び下側ヘッダタンク６，８の各両端部には室外熱交換器１の車体への取付部３８がそれぞれ突設され、上記したレシーバタンク１４はサブクール部１６の図１で見て左側端部に上側取付部材（取付部材）４０、及び下側取付部材４２によって取り付けられ、室外熱交換器１はいわゆるサブクールコンデンサを構成している。
図２はレシーバタンク１４の断面図を示している。上側コンデンサヘッダ部２０からは１本の冷媒配管４４が分岐して延設され、後で詳述するが、冷媒配管４４はレシーバタンク１４の上端部１４ａに開口された冷媒の入口開口部４６に接続される。レシーバタンク１４内には、フィルタ４８が内蔵されるとともに、レシーバタンク１４の底部１４ｂ近傍に開口された通液管５０が配置され、通液管５０はレシーバタンク１４の上端部１４ａに開口された冷媒の出口開口部５２に接続されている。

コンデンサ部１２で凝縮された気液二相冷媒は、冷媒配管４４を通過して入口開口部４６からレシーバタンク１４に流入され、重力により液冷媒のみがフィルタ４８を通過しながら流下してレシーバタンク１４内に貯留される。貯留された液冷媒はガス冷媒の圧力によって通液管５０内を押し上げられ、出口開口部５２からサブクール部１６に流出される。

図３は冷媒配管４４及び上側取付部材４０を拡大した一部破断図である。上側取付部材４０はボルト５４によってレシーバタンク１４の上端部１４ａに締結固定される。上側取付部材４０内には、上側取付部材４０の側部に形成された図示しないスリット部から冷媒配管４４が挿通される挿通孔（入口通路）５６と、レシーバタンク１４内とサブクールヘッダ部２２とを出口開口部５２を介して連通する冷媒の出口通路５８とが穿設されている。

上側取付部材４０は、挿通孔５６と入口開口部４６、出口通路５８と出口開口部５２をそれぞれろう付け等のシール接続手段によって気密に接続、連通しつつ、レシーバタンク１４の上端部１４ａを覆って閉塞するレシーバタンク１４の上蓋としての役割を担っている。
また、上側取付部材４０は、出口通路５８とサブクールヘッダ部２２とをろう付け等のシール接続手段によって気密に接続、連通しつつ、サブクールヘッダ部２２の側端部６８を覆って閉塞する上側ヘッダタンク６の横蓋としての役割をも担っている。

更に、挿通孔５６には、上端部１４ａとの接合面において拡径された拡径開口部（抜け止め手段）７０が形成されている。拡径開口部７０には、冷媒配管４４の上側取付部材４０側の端部近傍に形成された拡径部７２が係止され、冷媒配管４４の開口端部７４は入口開口部４６に挿入されている。こうして、冷媒配管４４は上側取付部材４０に対して抜け止め措置が施された状態で固定され、上側取付部材４０には冷媒配管４４からレシーバタンク１４内にかけて気密な冷媒の入口通路が形成される。

以上のように本実施形態では、上側ヘッダタンク６とレシーバタンク１４との間の冷媒流路を１本の冷媒配管４４と上側取付部材４０との２部材で形成することが可能となるため、室外熱交換器１の部品点数を大幅に低減することができ、室外熱交換器１の低重量、小型化、高生産性、及び低コストを実現することができる。
しかも、コンデンサヘッダ部２０に対する冷媒配管４４の接続箇所と仕切板１８の位置とを変更するだけでコア部１０におけるサブクール部１６の伝熱面積を容易に変更することができるため、室外熱交換器１の汎用性を大幅に高めることができる。

また、上側取付部材４０はレシーバタンク１４における冷媒配管４４の挿入孔５６たる冷媒の入口通路、及び出口通路５８のみならず、レシーバタンク１４の上蓋、ヘッダタンク６の横蓋、ひいては冷媒配管４４の抜け止めのための係止部材としての役割をも担うため、室外熱交換器１の更なる低重量、小型化、高生産性、及び低コストを実現することができる。
以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

例えば、上記本実施形態では、上側ヘッダタンク６とレシーバタンク１４との間の冷媒流路を１本の冷媒配管４４と上側取付部材４０との２部材で形成することで、室外熱交換器１の低重量、小型化、高生産性、及び低コストを実現し、サブクール部１６の伝熱面積を容易に変更できるようにして設計変更や構造変更が最小限で済むようにしたものであり、これが実現できるのであれば、上記室外熱交換器１の構成及び用途には限定されない。

１室外熱交換器（熱交換器）
２チューブ
６上側ヘッダタンク（ヘッダタンク）
８下側ヘッダタンク（ヘッダタンク）
１０コア部
１２コンデンサ部
１４レシーバタンク
１４ａ上端部
１６サブクール部
１８仕切板
２０上側コンデンサヘッダ部（コンデンサヘッダ部）
２２上側サブクールヘッダ部（サブクールヘッダ部）
２４仕切板
２６下側コンデンサヘッダ部（コンデンサヘッダ部）
２８下側サブクールヘッダ部（サブクールヘッダ部）
４４冷媒配管
４０上側取付部材（取付部材）
５６挿通孔（入口通路）
５８出口通路
６８側端部
７０拡径開口部（抜け止め手段）

Claims

冷媒を凝縮するコンデンサ部、前記コンデンサ部からレシーバタンクを通過して気液分離された液冷媒を過冷却するサブクール部により熱交換のコア部を形成し、上下に設けた各ヘッダタンクを上下に延びる複数のチューブで連通し、前記各ヘッダタンクをそれぞれ前記コンデンサ部側のコンデンサヘッダ部と前記サブクール部側のサブクールヘッダ部とに仕切板で仕切った熱交換器であって、
前記コンデンサヘッダ部から前記レシーバタンクに冷媒を導入する１本の冷媒配管と、
前記レシーバタンクを前記コア部に取り付けるための取付部材とを備え、
前記取付部材は、前記冷媒配管と前記レシーバタンク内とを連通する冷媒の入口通路と、前記レシーバタンク内と前記サブクールヘッダ部とを連通する冷媒の出口通路とを有し、
前記取付部材は、前記レシーバタンクの上端部を覆って閉塞するとともに、サブクールヘッダ部の側端部を覆って閉塞することを特徴とする熱交換器。
前記取付部材は前記入口通路に前記冷媒配管の抜け止め手段を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。