JP6541219B2 - 受液器付き熱交換器 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用空調装置において主にコンデンサとして用いられる受液器(レシーバタンク)付き熱交換器に関する。
特許文献1、2に受液器付き熱交換器(コンデンサ)が開示されている。コンデンサは、コンプレッサから吐出された高温高圧のガス状冷媒を外部空気との熱交換により温度低下させて、凝縮液化する。受液器(レシーバタンク)は、コンデンサを通過した冷媒を一時的に貯留させて、液状冷媒のみを送り出す。
特許文献1、2に記載のコンデンサは、横流れ方式で、冷媒を横方向に通流させて外部空気と熱交換するコア部と、コア部の左右端に上下方向に配置される左右一対のヘッダタンクと、コア部の上下端に水平方向に配置される上下一対の端板と、を備える。
ここにおいて、特許文献1では、上下方向に配置される一般的な縦型の受液器を用い、この受液器は、一方のヘッダタンクに沿わせて、これに固定している。
特許文献2では、水平方向に配置される特殊な横型の受液器を用い、この受液器は、上側の端板に沿わせて、これに固定している。
特開平04−103973号公報 特開平08−075317号公報
車両用空調装置のためのヒートポンプサイクルの開発が行われている。ヒートポンプサイクルでは、室外熱交換器はコンデンサとしてだけでなくエバポレータとしての機能を果たす場合もあり、排水性等の観点から、縦流れ方式の熱交換器が主流となりつつある。縦流れ方式の熱交換器は、冷媒を上下方向に通流させて外部空気と熱交換するコア部と、コア部の上下端に水平方向に配置される上下一対のヘッダタンクと、コア部の左右端に上下方向に配置される左右一対の端板と、を備える。
受液器は、気液分離等の観点から、縦型が望ましく、下端部側を熱交換器と連結し、上端部側は、車両からの振動を吸収するため、固定用バンドで抱き締め固定するのが一般的である。
従って、横流れ方式の熱交換器では、受液器を抱き締めた固定用バンドをヘッダタンクに取付ければよいが、縦流れ方式の熱交換器では、受液器を抱き締めた固定用バンドを端板に取付ける必要がある。
端板は、その前後の端縁から左右方向外側に突出する一対の補強リブ(立上がり部)を有する断面コ字状(チャンネル形状)に形成されており、前記固定用バンドは補強リブに取付けられる。
しかしながら、ヘッダタンクに比べ、端板は強度的に弱いので、固定用バンドの取付けにより、補強リブが変形してしまうなど、強度的に問題があった。
本発明は、このような実状に鑑み、縦流れ方式の熱交換器において、縦型の受液器を好適に支持することができ、しかも生産効率的にも優れる、受液器付き熱交換器を提供することを課題とする。
本発明に係る受液器付き熱交換器は、冷媒を上下方向に通流させて外部空気と熱交換するコア部と、前記コア部の上下端に水平方向に配置される上下一対のヘッダタンクと、前記コア部の左右端に上下方向に配置される左右一対の端板と、左右いずれか一方の端板に沿って配置される円筒状の受液器と、前記受液器を前記端板に固定する固定用バンドと、を備える。
前記端板は、前後の端縁から左右方向外側に突出する一対の補強リブを有する断面コ字状に形成される。
前記固定用バンドは、前記受液器をループ状に抱き締める抱き締め部と、前記抱き締め部に連なって形成される前記端板への取付部と、前記取付部と一体に形成されて前記一対の補強リブ間に嵌合する補強部と、を含んで構成される。
本発明によれば、縦型の受液器を抱き締めた固定用バンドの端板への取付部がこれと一体に端板の一対の補強リブ間に嵌合する補強部を有する。これにより、端板の補強リブと固定用バンドの取付部とをボルト等で固定すると、取付部と一体の補強部が一対の補強リブの間に嵌合していて、補強リブを補強しているため、補強リブの変形等が抑制される。従って、縦型の受液器を好適に支持することができる。
また、ボルト等で固定する際は、固定用バンドの取付部と一体の補強部を一対の補強リブ間に嵌合させた状態で行うので、位置決め等も容易となり、生産効率的にも優れた構造となる。
本発明の一実施形態を示す受液器付き熱交換器の全体図 受液器固定部の拡大図 受液器固定部の断面図(図2のA−A断面図) 固定用バンドの部品図 本発明の他の実施形態を示す受液器固定部の断面図 同上他の実施形態での固定用バンドの部品図 参考例を示す図
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す受液器付き熱交換器の全体図である。
本実施形態の熱交換器1は、ヒートポンプサイクルの室外熱交換器であり、冷房運転時にはコンデンサ(凝縮器)として機能し、暖房運転時にはエバポレータ(蒸発器)として機能する。
熱交換器1は、冷媒を上下方向に通流させて外部空気と熱交換するコア部2と、コア部2の上下端に水平方向に配置される上下一対のヘッダタンク3、4と、コア部2の左右端に上下方向に配置される左右一対の端板(サイドプレート)5、6と、下側のヘッダタンク4の一方の端部に接続されるコネクタ7と、を備える。これらは炉中ろう付けにより一体に接合される。
コア部2は、上下方向に延びる多数の扁平チューブ10を有し、これらは左右方向に所定の間隔で配置される。各扁平チューブ10は、空気の通流方向である前後方向(紙面と直交する方向)に長い扁平な断面形状を有し、隣合う扁平チューブ10、10間、すなわち扁平面間に、波形形状のフィン(図示省略)が配置される。フィンは、空気の通流方向に空気流路を形成する。
上下一対のヘッダタンク3、4は、水平方向に延びる円筒状のタンクであり、上側のヘッダタンク3は扁平チューブ10の上端と、下側のヘッダタンク4は扁平チューブ10の下端とそれぞれ連通する。言い換えれば、多数の扁平チューブ10は、上下一対のヘッダタンク3、4を並列に連通する。
上側のヘッダタンク3は、内部に設けた仕切壁11、12により、3つの室a、b、cに仕切られる。
そして、上側のヘッダタンク3には、最も右側の室aに連通させて冷媒入口13が設けられ、最も左側の室cに連通させて冷媒出口14が設けられる。
下側のヘッダタンク4は、内部に設けた2つの仕切壁15、16により、3つの室d、e、fに仕切られる。
そして、下側のヘッダタンク4には、中間の室eに連通させて、冷媒出口17が設けられ、最も左側の室fに連通させて、前記コネクタ7が設けられる。
左右一対の端板5、6は、コア部2の扁平チューブ10の列の両端に配置されて、上下端がヘッダタンク3、4に一体に固定される。
端板5、6は、前後の端縁から左右方向外側に突出する一対の補強リブ(立上がり部)18A、18Bを有する断面コ字状(チャンネル形状)に形成されている(図3参照)。
受液器(レシーバタンク)20は、一方の端板5に沿って配置される縦型の円筒状のタンクであり、その底部が、下側のヘッダタンク4の一方の端部に一体に固定されるコネクタ7の上部にセットされて、ボルト8で固定される。
受液器20は、底部に冷媒入口と冷媒出口とを有して、タンク内に冷媒を一時的に貯留する。受液器20はまた、タンク内の上部に乾燥剤を収納保持しており、冷媒中の水分を除去する機能を持っている。
コネクタ7は、外部から流入する冷媒を受液器20の冷媒入口に供給する入口通路21と、受液器20の冷媒出口から流出する冷媒を下側のヘッダタンク4の室fに供給する出口通路22とを有している。
受液器20の上部は、車両からの振動を吸収するため、固定用バンド30を用いて、端板5に固定する。すなわち、固定用バンド30の一端側で受液器20の上部を抱き締め、固定用バンド30の他端側を端板5にボルト35で固定する。
かかる受液器20付き熱交換器1での冷媒の流れについて説明する。
上側のヘッダタンク3の冷媒入口13から室aに流入した冷媒(冷房運転時にはコンプレッサにて圧縮された高温高圧のガス状冷媒)は、室aに連通する扁平チューブ10を下向きに流れ、ここで外部空気との熱交換がなされ、下側のヘッダタンク4の室dに流入する。
下側のヘッダタンク4の室dに流入した冷媒は、室dの左側の領域と連通する扁平チューブ10を上向きに流れ、ここでも外部空気との熱交換がなされ、上側のヘッダタンク3の室bに流入する。
上側のヘッダタンク3の室bに流入した冷媒は、室bの左側の領域に連通する扁平チューブ10を下向きに流れ、ここでも外部空気との熱交換がなされ、下側のヘッダタンク4の室eに流入する。
冷房運転時には、図示しないコンプレッサにて圧縮された高温高圧のガス状冷媒が冷媒入口13から流入し、上記のように流れる。従って、高温高圧のガス状冷媒は、扁平チューブ10を流れる過程で外部空気に放熱し、凝縮液化される。従って、熱交換器1はコンデンサとして機能する。
冷房運転時に下側のヘッダタンク4の室eに流入した冷媒は、冷媒出口17より外に出て、冷房運転時に開となるバルブV1を経て、コネクタ7の入口通路21に流入し、受液器20に供給されて一時的に貯留される。
受液器20に貯留されることで、液状冷媒のみが、コネクタ7の出口通路22より、下側のヘッダタンク4の室fに流入する。
下側のヘッダタンク4の室fに流入した冷媒は、室fに連通する扁平チューブ10を上向きに流れ、ここで外部空気との熱交換により更に冷却(過冷却)され、上側のヘッダタンク3の室cに流入する。
上側のヘッダタンク3の室cに流入した冷媒は、冷媒出口14より流出して、図示しない膨張弁等の減圧手段に向かう。
従って、熱交換器1にて凝縮され、過冷却された冷媒は、膨張弁等の減圧手段で断熱膨張し、減圧された後、気液二相冷媒となって室内エバポレータに流入し、空調用空気との熱交換により加熱されて蒸発ガス化される。このとき、室内エバポレータにて冷却された空気は、適宜の吹出し口から吹出されて、室内の冷房に供される。
暖房運転時には、室内コンデンサにて凝縮された冷媒が、膨張弁等の減圧手段で断熱膨張し、減圧された後、気液二相冷媒となって、上側のヘッダタンク3の冷媒入口13から流入し、上記のように流れる。従って、気液二相冷媒は、扁平チューブ10を流れる過程で外部空気から吸熱して、蒸発ガス化する。従って、熱交換器1はエバポレータとして機能する。
暖房運転時に下側のヘッダタンク4の室eに流入した冷媒は、冷媒出口17より外に出て、暖房運転時に開となるバルブV2を経て、図外のコンプレッサに向かう。
コンプレッサにて圧縮された高温高圧のガス冷媒は、室内コンデンサに流入し、空調用空気との熱交換により冷却されて凝縮液化される。このとき、空気はコンデンサにて加熱され、適宜の吹出し口から吹出されて、室内の暖房に供される。
次に、受液器20の固定構造について、図2〜図4を参照して、更に詳しく説明する。
図2は図1中の受液器固定部の拡大図、図3は受液器固定部の断面図(図2のA−A断面図)、図4は固定用バンドの部品図である。
固定用バンド30は、受液器20をループ状に抱き締める抱き締め部31と、抱き締め部31に連なって形成される端板5への取付部32と、取付部32と一体に形成されて一対の補強リブ18A、18B間に嵌合する補強部33と、を含んで構成される。
固定用バンド30の抱き締め部31、取付部32及び補強部33は、受液器20の軸方向の幅(図2のW)が同一である。
取付部32は、抱き締め部31の両端から延びる一対の取付片32A、32Bであり、補強部33は、一方の取付片32Aに一体に形成される。
補強部33は、本実施形態では、一方の取付片32Aの先端から他方の取付片32Bの側に屈曲して延びる第1補強部33aと、第1補強部33aの先端から外側に向かって屈曲し他方の取付片32Bと平行に延びる第2補強部33bと、第2補強部33bの先端から屈曲して第1補強部33aと平行に延びる第3補強部33cと、を含んで構成される。
言い換えれば、補強部33は、一方の取付片32Aに、当該取付片32Aを柄部とする柄杓状に屈曲形成されている。
第1補強部33a及び第3補強部33cの長さは、端板5の補強リブ18A、18B間の寸法とほぼ等しい。第1補強部33a及び第3補強部33cは、端板5の補強リブ18A、18B間に嵌合し、これによって補強リブ18A、18Bを補強することができる。
また、第3補強部33cは、端板5の板面(チャンネル形状の底面)に対し平行に配置される。
固定用バンド30の一方の取付片32A及びこれに一体に形成された補強部33(第1補強部33a、第2補強部33b及び第3補強部33c)は、端板5の補強リブ18A、18B間に配置され、他方の取付片32Bが補強リブ18Bの外側に配置され、これらを貫通させたボルト35とナット36とにより固定される。
従って、端板5の補強リブ18A、18Bには、固定用バンド30の取付位置に、ボルト挿通孔が予め形成されている。
固定用バンド30の取付片32A側の第2補強部33b、及び取付片32Bの対応位置にも、ボルト挿通孔が予め形成されている。
前記ナット36は、固定用バンド30の取付片32Bのボルト挿通孔の外側に配置されるが、本実施形態では、ウェルドナットを用い、取付片32Bに予め溶接により固定してある。
本実施形態では、受液器20を抱き締めたループ状の固定用バンド30の両端の取付片32A、32Bのうち、一方の取付片32Aに一体に形成された補強部33(第1補強部33a、第2補強部33b及び第3補強部33c)を、端板5の補強リブ18A、18B間に嵌合させ、他方の取付片32Bを補強リブ18Bの背方に位置させる。従って、一方の取付片32A側の第2補強部33bと他方の取付片32Bとで、補強リブ18Bを挟み込む。
この状態で、ボルト35を前側の補強リブ18Aに挿通し、更に取付片32A側の第2補強部33b、後側の補強リブ18B、取付片32Bに挿通し、取付片32Bに溶着されたナット36に螺合して締め付けることで、固定用バンド30を端板5に固定する。
ここにおいて、取付片32Aと一体の補強部33(第1補強部33a、第2補強部33b及び第3補強部33c)が一対の補強リブ18A、18の間に嵌合していて、補強リブ18A、18Bを補強しているため、補強リブ18A、18Bの変形等が抑制される。従って、縦型の受液器20を好適に支持することができる。しかも、固定用バンド30の板金加工のみで補強構造を実現できる。
また、ボルト35等で固定する際は、固定用バンド30の取付部32と一体の補強部33を一対の補強リブ18A、18B間に嵌合させた状態で行うので、位置決め等も容易となり、生産効率的にも優れた構造となる。
また、ナット36を取付片32Bに予め溶着してあるので、組立作業が極めて容易となる。
次に、本発明の他の実施形態について、図5及び図6を参照して説明する。
図5は受液器固定部の断面図(図2のA−A断面図に相当)、図6は固定用バンドの部品図である。
固定用バンド30は、受液器20をループ状に抱き締める抱き締め部31と、抱き締め部31に連なって形成される端板5への取付部32と、取付部32と一体に形成されて一対の補強リブ18A、18B間に嵌合する補強部34と、を含んで構成される。
固定用バンド30の抱き締め部31、取付部32及び補強部34は、受液器20の軸方向の幅(図2のW)が同一である。
取付部32は、抱き締め部31の両端から延びる一対の取付片32A、32Bであり、補強部34は、一方の取付片32Aに一体に形成される。
補強部34は、本実施形態では、一方の取付片32Aの先端から他方の取付片32Bの側に屈曲して延びる第1補強部34aと、第1補強部34aの先端から内側に向かって屈曲し他方の取付片32Bと平行に延びる第2補強部34bと、第2補強部34bの先端から屈曲して第1補強部33aと平行に延びて一方の取付片32Aに突き当たる第3補強部34cと、を含んで構成される。
従って、本実施形態では、第1補強部34aが第3補強部34cより外側にある。
言い換えれば、補強部34は、一方の取付片32Aの先端からコ字状に折り返されるように屈曲形成されている。
第1補強部34a及び第3補強部34cの長さは、端板5の補強リブ18A、18B間の寸法とほぼ等しい。第1補強部34a及び第3補強部34cは、端板5の補強リブ18A、18B間に嵌合し、これによって補強リブ18A、18Bを補強することができる。
また、第3補強部34cは、端板5の板面(チャンネル形状の底面)に対し平行に配置される。
固定用バンド30の一方の取付片32A及びこれに一体に形成された補強部34(第1補強部34a、第2補強部34b及び第3補強部34c)は、端板5の補強リブ18A、18B間に配置され、他方の取付片32Bが補強リブ18Bの外側に配置され、これらを貫通させたボルト35とナット36とにより固定される。
従って、端板5の補強リブ18A、18Bには、固定用バンド30の取付位置に、ボルト挿通孔が予め形成されている。
固定用バンド30の取付片32A、32B及び第2補強部34bの対応位置にも、ボルト挿通孔が予め形成されている。
前記ナット36は、固定用バンド30の取付片32Bのボルト挿通孔の外側に配置されるが、本実施形態では、ウェルドナットを用い、取付片32Bに予め溶接により固定してある。
本実施形態では、受液器20を抱き締めたループ状の固定用バンド30の両端の取付片32A、32Bのうち、一方の取付片32Aに一体に形成された補強部34(第1補強部34a、第2補強部34b及び第3補強部34c)を、端板5の補強リブ18A、18B間に嵌合させ、他方の取付片32Bを補強リブ18Bの背方に位置させる。従って、一方の取付片32A側の第2補強部34bと他方の取付片32Bとで、補強リブ18Bを挟み込む。
この状態で、ボルト35を前側の補強リブ18Aに挿通し、更に取付片32A、取付片32A側の第2補強部34b、後側の補強リブ18B、取付片32Bに挿通し、取付片32Bに溶着されたナット36に螺合して締め付けることで、固定用バンド30を端板5に固定する。
ここにおいて、取付片32Aと一体の補強部34(第1補強部34a、第2補強部34b及び第3補強部34c)が一対の補強リブ18A、18の間に嵌合していて、補強リブ18A、18Bを補強しているため、補強リブ18A、18Bの変形等が抑制される。従って、縦型の受液器20を好適に支持することができる。しかも、固定用バンド30の板金加工のみで補強構造を実現できる。特に本実施形態の構造は座屈に対しても強くなる。
また、ボルト35等で固定する際は、固定用バンド30の取付部32と一体の補強部34を一対の補強リブ18A、18B間に嵌合させた状態で行うので、位置決め等も容易となり、生産効率的にも優れた構造となる。
また、ナット36を取付片32Bに予め溶着してあるので、組立作業が極めて容易となる。
参考例について、図7により説明する。
図7の参考例は、端板5の一対の補強リブ18A、18Bの間に、円筒状のカラー41を入れて補強するようにしたものである。
この場合、ボルト35は、取付片32A、32B、補強リブ18A、カラー41、補強リブ18Bに、これらの順で、挿通し、ナット42で固定している。
補強構造としては合格であるが、固定用バンド30とカラー41とが別体であるため、一対の補強リブ18A、18Bの間に、側方からカラー41を挿入して、孔位置を合わせる作業が必要で、また、この作業のための治具が必要となることから、生産効率が悪いと考えられる。
この点、前述の実施形態の構造であれば、固定用バンド30の取付部32と補強部33(又は34)とが一体であるので、特殊な治具を用いずに組立作業を行うことができ、生産効率の向上を期待できる。
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
例えば、図3及び図4の実施形態、又は、図5及び図6の実施形態において、第3補強部33c又は34cの先端を更に適宜の方向に折り曲げる等して、補強構造を更に強固なものとすることも有効である。
1 熱交換器
2 コア部
3、4 ヘッダタンク
5、6 端板
7 コネクタ
8 ボルト
10 扁平チューブ
11、12 仕切壁
13 冷媒入口
14 冷媒出口
15、16 仕切壁
17 冷媒出口
18A、18B 補強リブ
20 受液器(レシーバタンク)
21 入口通路
22 出口通路
30 固定用バンド
31 抱き締め部
32 取付部
32A、32B 取付片
33、34 補強部
33a、34a 第1補強部
33b、34b 第2補強部
33c、34c 第3補強部
34 補強部
35 ボルト
36 ナット

Claims (8)

  1. 冷媒を上下方向に通流させて外部空気と熱交換するコア部と、前記コア部の上下端に水平方向に配置される上下一対のヘッダタンクと、前記コア部の左右端に上下方向に配置される左右一対の端板と、左右いずれか一方の端板に沿って配置される円筒状の受液器と、前記受液器を前記端板に固定する固定用バンドと、を備える、受液器付き熱交換器であって、
    前記端板は、前後の端縁から左右方向外側に突出する一対の補強リブを有する断面コ字状に形成され、
    前記固定用バンドは、前記受液器をループ状に抱き締める抱き締め部と、前記抱き締め部に連なって形成される前記端板への取付部と、前記取付部と一体に形成されて前記一対の補強リブ間に嵌合する補強部と、を含んで構成されることを特徴とする、受液器付き熱交換器。
  2. 前記取付部は、前記抱き締め部の両端から延びる一対の取付片であり、
    前記補強部は、前記一対の取付片のうち、いずれか一方の取付片に一体に形成されることを特徴とする、請求項1記載の受液器付き熱交換器。
  3. 前記一方の取付片及びこれに一体に形成された前記補強部が前記端板の前記一対の補強リブ間に配置され、他方の取付片がいずれか一方の補強リブの外側に配置され、これらを貫通させたボルトとナットとにより固定されることを特徴とする、請求項2記載の受液器付き熱交換器。
  4. 前記ナットは、前記他方の取付片に予め溶着されていることを特徴とする、請求項3記載の受液器付き熱交換器。
  5. 前記補強部は、前記一方の取付片の先端から他方の取付片の側に屈曲して延びる第1補強部と、第1補強部の先端から外側に向かって屈曲し前記他方の取付片と平行に延びる第2補強部と、第2補強部の先端から屈曲して第1補強部と平行に延びる第3補強部と、を含んで構成されることを特徴とする、請求項2〜請求項4のいずれか1つに記載の受液器付き熱交換器。
  6. 前記補強部は、前記一方の取付片の先端から他方の取付片の側に屈曲して延びる第1補強部と、第1補強部の先端から内側に向かって屈曲し前記他方の取付片と平行に延びる第2補強部と、第2補強部の先端から屈曲して第1補強部と平行に延びて前記一方の取付片に突き当たる第3補強部と、を含んで構成されることを特徴とする、請求項2〜請求項4のいずれか1つに記載の受液器付き熱交換器。
  7. 前記第3補強部は、前記端板の板面に対し平行に配置されることを特徴とする、請求項5又は請求項6記載の受液器付き熱交換器。
  8. 前記固定用バンドの前記抱き締め部、前記取付部及び前記補強部は、前記受液器の軸方向の幅が同一であることを特徴とする、請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の受液器付き熱交換器。
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