JPH06137779A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換媒体出入口管６、７の配管接続部７ａ
の配設位置の如何に関わらず、ヘッダー周辺に無駄なス
ペースが生じることないようにした熱交換器を提供す
る。 【構成】 熱交換器本体に対する熱交換媒体の流出入を
司る熱交換媒体出入口管６、７の少なくともいずれか一
方を、側面視略Ｌ字状に曲成された管材によって構成す
る。そしてその曲成部を境にして一端側をヘッダー４内
にその長手方向に沿って挿入配置する一方、他端側をヘ
ッダー４外に導いて外部配管接続部７ａを構成せしめ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は熱交換器、特に空気調
和器用の凝縮器あるいは蒸発器等として好適に使用され
る熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばカークーラー用の凝縮器と
して使用される熱交換器としては、ハーモニカチューブ
と称されるような多孔押出偏平チューブを蛇行状に曲
げ、その平行状部間にフィンを配置してコア部を構成し
たサーペンタイン型と称される型式のものに代えて、い
わゆるマルチフロー型と称される型式の熱交換器の使用
が提案され実用化されるに至っている。

【０００３】このマルチフロー型の熱交換器は、左右一
対のパイプ製ヘッダー（３）（４）間に多数本の偏平チ
ューブ（１）を連通接続し、隣接するチューブ（１）間
にフィン（２）を配置し、かつ必要に応じてヘッダー内
を長さ方向の適宜位置において仕切部材（９）で仕切る
ことにより、冷媒入口から冷媒出口にかけて蛇行状の冷
媒回路を形成したものである。

【０００４】かかるマルチフロー型の熱交換器における
冷媒入口（６）および同出口（７）は、ヘッダー（４）
に形成された孔部に管材の一端部を挿入した状態でろう
付固定し、他端に配管用コネクタ（７ｃ）を固定するこ
とにより構成されるのが一般的である。

【０００５】ところで、例えば凝縮器の場合にあっては
冷媒入口（６）から流入したガス化状態の熱交換媒体が
チューブ（１）で構成される冷媒通路を通過したのち冷
媒出口（７）から外部に排出されるものであるが、その
間に空気との間で熱交換されて液化状態となる。従っ
て、冷媒出口管（７）はヘッダー（４）の下端部に連通
接続する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の熱交換器は例えばエンジンルーム内等の限定された空
間に設置して使用されるものであるため、その設置場所
の如何によっては冷媒出口管の配管コネクタ（７ｃ）を
ヘッダー（４）の下端部より上方の位置に配置しなけれ
ばならない場合がある。このような場合、図１６に示す
ように、冷媒出口管（７）として長尺の管材を用い、そ
の下端部をヘッダー（４）下部に連通接続してヘッダー
（４）に沿わせるように配置して上端の配管コネクタ
（７ｃ）を所定の高さ位置に持ってくるようにして行わ
れる。

【０００７】ところが、冷媒出口管（７）を構成する管
材は、これを余りに小さな曲率半径で曲成すると該曲成
部が潰れて通路断面積が著しく小さくなって冷媒通路抵
抗が増大してしまう。従って、ある程度以上の曲率半径
で曲成しなければならない。このため冷媒出口管（７）
は、特にその曲成部分がヘッダー（４）から離間した状
態となって配管されるため、その分、実質的な設置スペ
ース増を招いてしまう。 一方、設置スペースは限られ
ていることより、結局、限られたスペースに収納配置し
うる小形の熱交換器すなわち熱交換容量の小さいものを
採用せざるをえないという問題点があった。

【０００８】この発明は、上述の問題点を解消すべくな
されたものであって、熱交換媒体出入口管の配管接続部
の配設位置の如何に関わらず、ヘッダー周辺に無駄なス
ペースが生じることなく、しかも熱交換媒体の流出入を
従来どおり支障なく行いうるようにした熱交換器を提供
することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】而して、この発明におい
ては、熱交換媒体出入口管をヘッダー内にその長さ方向
に沿って配設すると共に、該出入口管の外部配管接続部
をヘッダーの所望位置から外部に引き出すようにしたも
のである。

【００１０】即ち、この発明は、相互間にフィンを介在
させた状態で互いに平行状に配置された複数本のチュー
ブと、これらチューブの端部に連通接続されたヘッダー
と、前記チューブとヘッダーとで構成される熱交換器本
体に対する熱交換媒体の流出入を司る熱交換媒体出入口
管とを備えた熱交換器であって、前記出入口管の少なく
ともいずれか一方が、側面視略Ｌ字状に曲成された管材
によって構成され、その曲成部を境にして一端側がヘッ
ダー内にその長手方向に沿って挿入配置される一方、他
端側がヘッダー外に導かれて外部配管接続部を構成する
ものとなされていることを特徴とする熱交換器を要旨と
するものである。ヘッダーへの配管を容易に行い得るよ
うにする目的で、ヘッダーの側方にその長手方向に沿っ
て出入口管挿入用の長孔を形成しておき、出入口管挿入
後に該長孔をヘッダーの外側面に対応する形状に曲成さ
れたの閉塞板あるいは対応内周面を有するブロック部材
にて閉塞するようにしても良い。

【００１１】

【実施例】以下、この発明をカーエアコン用凝縮器に適
用した熱交換器の実施例に基づいて説明する。

【００１２】図示実施例にかかる熱交換器は、図１およ
び図２に示すように、多数本の偏平チューブ（１）が相
互間にコルゲートフィン（２）を介在せしめた水平状態
で上下方向に配置され、チューブ（１）の両端部にヘッ
ダー（３）（４）が連通接続されており、右側ヘッダー
（４）に冷媒入口管（６）及び同出口管（７）が配設固
定されてなるものである。

【００１３】前記チューブ（１）はアルミニウム材によ
る偏平押出型材からなるものである。このチューブ
（１）は耐圧力を向上させる等の目的でいわゆるハモニ
カチューブと称されるような多孔型のものを用いること
が望ましい。

【００１４】もっともチューブ（１）厚さをより一層薄
くして熱交換性能の向上を図るために押出型材に代えて
電縫管等を用いても良い。電縫管を用いる場合には、管
内に別途、幅方向に波形に成形したインナーフィン材を
挿入し、管壁内面にろう付接合することにより該フィン
材を補強部材として機能させ、所要の耐圧力を得るもの
とすることが望ましい。

【００１５】前記チューブ間に介在配置されたコルゲー
トフィン（２）はいずれもチューブ（１）と略同じ幅を
有し、チューブ（１）の表面あるいはフィン（２）の表
面に被覆形成されたろう材をもってチューブ（１）にろ
う付接合一体化されている。コルゲートフィン（２）も
アルミニウム製であり、望ましくはルーバーを切り起こ
したものを用いるのが良い。なお、コルゲートフィンに
代えて、一側縁にチューブ嵌合用切欠部を有する板状フ
ィンを用い、これらをヘッダーと平行状に所定間隔ごと
にチューブ（１）に嵌合配置するようにしても良い。

【００１６】上記チューブ（１）の左右両端には、それ
ぞれヘッダー（３）（４）が連通接続されている。

【００１７】これらのヘッダー（３）（４）は断面円形
のアルミニウム製中空押出型材をもって耐圧強度の高い
ものに形成されている。なお、かかる押出型材に代えて
両面または片面ブレージングシートを筒状に成形して突
き合わせ部を電縫溶接ないしはろう付接合した成形パイ
プを用いても良い。

【００１８】各ヘッダー（３）（４）には、長さ方向に
沿って所定間隔ごとにチューブ挿入孔（５）が穿設さ
れ、これら挿入孔（５）に対応するチューブ（１）の対
応端部がそれぞれ挿入され、かつろう付により強固に接
合連結されている。各ヘッダー（３）（４）の上下端は
それぞれ蓋体（８）により閉塞されている。右側のヘッ
ダー（４）には、図３に示すように、その外側上部に短
尺の冷媒入口管（６）がその基端雄ネジ部（６ａ）を同
ヘッダー（４）に形成された孔部（４ａ）にねじ込まれ
た状態でろう付により接合一体化されている。

【００１９】なお、かかるろう付接合は、冷媒入口管
（６）またはヘッダー（４）としてブレージングシート
からなるものを用い、そのろう材をもって行うようにし
ても良いし、あるいはリング状のろう材を用いて行うよ
うにしても良い。いずれにしてもこのように冷媒出入口
用のパイプ（６）の基端部をヘッダーに連通状態に接続
固定する場合には、パイプ（６）の基端部に雄ネジ部
（６ａ）を形成してその基端雄ネジ部（６ａ）をヘッダ
ー（４）に形成された孔部（４ａ）にねじ込んで仮固定
するようにすることが生産性向上および取付強度向上の
観点からして好ましいものである。

【００２０】更なる生産性向上および取付強度向上を図
るために、例えば図４（イ）および（ロ）に示すよう
に、パイプ（４）の孔部（４ａ）周縁に内方突出状ある
いは外方突出状のバーリング（４ｂ）を形成し、かつそ
の内周面に雌ネジ部（４ｃ）を形設し、該雌ネジ部（４
ｃ）にパイプ（６）の基端雄ネジ部（６ａ）をねじ込む
ようにしても良い。

【００２１】前記右側ヘッダー（４）は、図１に示すよ
うに、その長手方向中間部において内部が仕切部材
（９）により長手方向に仕切られている。しかして、冷
媒入口管（６）からヘッダー（４）の上部に流入した冷
媒は、仕切部材（９）より上部に位置するチューブ群
（１）を流通して左ヘッダー（３）に流入した後、該ヘ
ッダー（３）の下部に導かれたのち反転して仕切部材
（９）より下部に位置するチューブ群（１）を流通して
右側ヘッダー（４）に流入する。この間に、チューブ
（１）（１）間に形成されたコルゲートフィン（２）を
含む空気流通間隙を流通する空気と熱交換を行い凝縮す
るものとなされている。

【００２２】このように熱交換を完了し凝縮された冷媒
は、右側ヘッダー（４）内で合流し、冷媒出口管（７）
を通じて外部に排出されるが、従来、かかる冷媒出口管
はその一端側の基端接続部をヘッダー（４）の下部に側
方突出状に連通接続され、他端側の外部配管接続部を所
定の位置に配設すべく例えばヘッダー（４）に沿わせた
状態にして配管されることが多い。しかしながら、かか
る配管方法では、冷媒出口管がヘッダーの側方へ大きく
突出するものとなってしまう。このためこの実施例で
は、特に図１及び図５に示すように、冷媒出口管（７）
をヘッダー（４）内にその長さ方向に沿って配設すると
共に、該出口管（７）の外部配管接続部（７ａ）をヘッ
ダー（４）の仕切部材（９）よりやや下方位置から外部
に引き出すようにしている。

【００２３】即ち、出口管（７）として、ヘッダー
（４）内に配設される冷媒吸上管部（７ｂ）とその上端
から所定の曲率半径で直角方向に屈曲されて延設された
外部配管接続部（７ａ）とで構成される側面視略Ｌ字状
の管材が用いられている。この外部配管接続部（７ａ）
の先端にはユニオン（７ｃ）が接続されると共に、同基
端部側にはヘッダー（４）の外周面に対応する曲面に形
成された閉塞板（１０）が挿通状態に配設固定されてい
る。そして、出口管（７）は、図５に示すように、ヘッ
ダー（４）の側面に形成された長手方向に沿う長孔（４
ｄ）を通じて、冷媒吸上管部（７ｂ）がヘッダー内に挿
入配置され、前記閉塞板（１０）が長孔（４ｄ）を閉塞
した状態でヘッダー（４）にろう付接合一体化されてい
る。

【００２４】かかる冷媒出口管（７）を採用することに
より、その外部配管接続部（７ａ）をヘッダー（４）か
らこれに直交する態様で外部に導くことができるので、
ヘッダー側方への無駄なスペースを生じることがなくな
るという利点がある。

【００２５】このように上記出口管（７）がヘッダー
（４）に挿入配置された状態にあっては、右側ヘッダー
（４）に流入した液化状態の冷媒は、出口管（７）の吸
上管部（７ｂ）の下端から吸い上げられて外部配管接続
部（７ａ）を介してこれに接続された図示しない外部配
管へと流通するものである。

【００２６】ところで、従前のこの種の凝縮器における
冷媒流出側ヘッダー（４）の下端の蓋体としては、その
端面がフラットなものが専ら用いられていたが、この実
施例においては、特に図６に示すように、中央部に窪み
を有する蓋体（８）を採用し、この窪みに溜まる冷媒を
上記吸上管部（７ｂ）の下端より吸い上げるようにして
いる。しかして、冷媒がチューブ（１）に滞留すること
がなくなり、過冷却部が小さくなるため熱交換効率が向
上するばかりか、液化された冷媒のみが排出されるため
泡切れが良好となり、冷媒封入量を少なくすることがで
きるという利点がある。

【００２７】なお、上述のヘッダー下端を閉塞するため
の蓋体としては、上記実施例に示したものに代えて、図
７に示すように、中央部に窪みを有するブロック状の閉
塞部材（１１）を採用しても良い。

【００２８】上記実施例においては、ヘッダー（４）に
対する冷媒出口管（７）の挿入配置を、ヘッダー（４）
に形成した長孔（４ｄ）を通じて行うようにしたが、こ
れに代えて、図８（イ）（ロ）に示すように、上端部
（７ａ’）を曲成したパイプ（７’）をヘッダー
（４’）の下端から挿入してその上端部（７ａ’）をヘ
ッダー（４’）に形成した対応形状の孔部（４ｄ’）よ
り外部に引き出すようにし、その先端に外部配管接続部
材（７ｃ）を接続固定するようにしても良い。

【００２９】あるいは更に、図９（イ）（ロ）に示すよ
うに、仕切部材（９）を境にして上下一対の冷媒入口管
（６”）及び同出口管（７”）をそれぞれ配設固定し、
両管の外部配管接続部（６ｂ”）（７ａ”）を共通のブ
ロック状連結部材（１２）の対応接続孔（１２ｂ）（１
２ｃ）に連通接続し、該ブロック状連結部材（１２）を
ヘッダー（４）に沿接固定するようにしても良い。この
ようにすると、部品点数の減少を図ることができて生産
性を向上することができるという利点がある。なお、上
記ブロック状連結部材（１２）の外側面には雌ネジ孔
（１２ａ）が形成されており、外部配管接続用の対応す
る図示しないブロック状連結部材を容易かつ確実に連結
しうるようになされている。

【００３０】最外側のチューブ（１）（１）の上下両端
には、それぞれコルゲートフィン（２）を介して上下両
側サイドプレート（１３）（１３）が配設固定されてい
る。これら両サイドプレート（１３）（１３）には、図
１および１０に示すように、その前後両側縁の左右両端
側にそれぞれ上向きの係止片（１３ａ）（１３ａ）が延
設されている。そして、これらサイドプレート（１３）
（１３）の上方および下方から断面コ字状のブラケット
（１４）（１４）が嵌め込まれている。

【００３１】このサイドプレート（１３）（１３）は、
図１、２および１０に示すように、長手方向の中間部２
カ所にチューブ（１）とフィン（２）とで構成されるコ
ア部をその前後両側から挟持する挟持片（１４ａ）（１
４ａ）を有すると共に、両端部にヘッダー（３）（４）
をその両側から挟持する挟持片（１４ｂ）（１４ｂ）を
有する。しかして、前後の対応する挟持片（１４ａ）
（１４ａ）にボルト等の締結部材（１５）を挿通して締
結固定することにより、熱交換器本体に対して固定され
ており、両側の挟持片（１４ａ）（１４ａ）に穿設され
た取付孔（１４ｃ）を利用して熱交換器本体を車体等の
取付側に取付けたりすることができるようになってい
る。

【００３２】ところで、この種のブラケット（１４）を
熱交換器本体に対して取り付ける場合にその位置ズレが
問題となることがあるが、この実施例にあっては、上述
のように、サイドプレート（１３）に上向きの係止片
（１３ａ）を延設すると共に、これに対応する係止孔
（１４ｄ）を前記ブラケット（１４）に形成しておき、
該係止孔（１４ｄ）に前記係止片（１３ａ）を嵌め合わ
せるようにブラケット（１４）を取り付けることによ
り、所望位置にブラケット（１４）を位置ズレせしめる
ことなく配置することができるようになっている。

【００３３】この種の熱交換器本体に対するブラケット
（１４）の位置決め手段としては、他に例えば図１１に
示すように、サイドプレート（１３）に係止孔（１３
ｂ）を形成しておく一方、ブラケット（１４）に前記係
止孔（１３ｂ）に対応する下向き撓曲状の切り起こし部
（１６）を形成しておき、係止孔（１３ｂ）に切り起こ
し部（１６）を嵌め合わせるようにしても良い。あるい
は図１２に示すように、サイドプレート（１３）に上向
きコ字状の係止部材（１７）を固着しておく一方、これ
に対応する係止孔（１４ｄ）をブラケット（１４）の対
応位置に形成しておき、係止孔（１４ｄ）に係止部材
（１７）を嵌め合わせるようにしても良い。他の構成は
図１０に示す実施例と同様であるので、対応箇所に同一
符号を付してその説明を省略する。

【００３４】なお、上記のような構造のブラケットに代
えて、例えば図１３および図１４に示すようにヘッダー
（４）に沿接固定されるような構造のブラケットを採用
しても良い。このブラケット（２０）は、ヘッダー
（４）の外周面にしっくりと沿接される対応形状の沿接
部（２１）とその一側縁から延設された取付部（２２）
とを有するものである。そして、その取付部（２２）に
はその先端縁側からボルト等の締結部材を嵌め込みうる
切り込み部（２２ａ）が形成され、また沿接部（２１）
には隣接するチューブ（１）（１）がしっくりと挿入さ
れる大きさに設定されたチューブ挿入孔（２１ａ）が形
成されている。

【００３５】しかして、このブラケット（２０）は、ヘ
ッダー（４）のチューブ挿入側に沿接配置した状態でチ
ューブ（１）（１）を前記チューブ挿入孔（２１ａ）に
挿入することによりチューブ（１）によって自己保持状
態となされる。この挿入作業を容易かつ確実に行いうる
ようにする目的で、このブラケット（２０）にあっては
前記挿入孔（２１ａ）の上下両側縁にそれぞれ外向き上
下方向に向かう折り返し状のガイド片（２３）（２３）
が形成されている。上記自己保持状態で熱交換器構成部
材を一括ろう付すればブラケット（２０）をヘッダー
（４）に対してろう付一体化することができるので、位
置ズレを起こすことなく所望位置に確実にセッテイング
することができ、生産性の向上を図ることができる。

【００３６】なお、上記ろう付一体化に際して、ブラケ
ット（２０）によるろう引け現象を防止してチューブ
（１）とヘッダー（４）とを確実にろう付する目的で、
図１５に示すように、チューブ挿入孔（２１ａ）のチュ
ーブ外側面との当接部に小さな突起（２４）（２４）を
形成しておくようにしても良い。

【００３７】

【発明の効果】この発明にかかる熱交換器は、上述のと
おり、相互間にフィンを介在させた状態で互いに平行状
に配置された複数本のチューブと、これらチューブの端
部に連通接続されたヘッダーと、前記チューブとヘッダ
ーとで構成される熱交換器本体に対する熱交換媒体の流
出入を司る熱交換媒体出入口管とを備えた熱交換器であ
って、前記出口または入口管の少なくともいずれか一方
が、側面視略Ｌ字状に曲成された管材によって構成さ
れ、その曲成部を境にして一端側がヘッダー内にその長
手方向に沿って挿入配置される一方、他端側がヘッダー
外に導かれて外部配管接続部を構成するものとなされて
いることを特徴とするものであるから、熱交換媒体出入
口管の外部配管接続部の配設位置の如何に関わらず、ヘ
ッダー周辺に無駄なスペースを生ぜしめる不都合を回避
することができる。従って、限られた熱交換器設置スペ
ースに、従来よりも熱交換器本体の大きなものを設置す
ることができるので、より大きな熱交換容量を得ること
ができる。

【００３８】しかも、出入口管の外部配管接続部をヘッ
ダーの任意の位置に設定することができるのでこの種の
熱交換器の設計の自由度を増大せしめることができる．

【図面の簡単な説明】

【図１】熱交換器の全体正面図である。

【図２】同右側面である。

【図３】同熱交換器の熱交換媒体入口管をヘッダーから
分離した状態を示す側面図である。

【図４】ヘッダーの熱交換媒体入口管接続部の変形例を
示す断面図である。

【図５】熱交換器本体から熱交換媒体出口管を分離した
状態を示す斜視図である。

【図６】熱交換媒体出口管付近の縦断面図である。

【図７】右ヘッダー下側の蓋体の変形例を示す断面図で
ある。

【図８】熱交換媒体出口管の変形例を示すもので、図８
（イ）はヘッダーと出口管とを分離した状態の縦断面
図、同図（ロ）はヘッダーに出口管を挿入配置した状態
を示す縦断面図である。

【図９】熱交換媒体出入口管の他の変形例を示すもの
で、図９（イ）はヘッダーと出入口管の接続部付近の縦
断面図、同図（ロ）は同出入口管付近の右側面図であ
る。

【図１０】サイドプレートとブラケットの部分斜視図で
ある。

【図１１】サイドプレートとブラケットの変形例を示す
部分斜視図である。

【図１２】サイドプレートとブラケットの他の変形例を
示す部分斜視図である。

【図１３】ブラケットの変形例を示すもので、ブラケッ
ト、ヘッダーおよびチューブを分離した状態を示す斜視
図である。

【図１４】図１３に示すブラケットを取り付けた状態に
おける縦断面図である。

【図１５】ブラケットの他の変形例を示す全体斜視図で
ある。

【図１６】従来の熱交換器の全体正面図である。

【符号の説明】

１…チューブ ２…フィン ３…ヘッダー ４…ヘッダー ６…熱交換媒体（冷媒）入口管 ７…熱交換媒体（冷媒）出口管 ７ａ…外部配管接続部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互間にフィン（２）を介在させた状態
   で互いに平行状に配置された複数本のチューブ（１）
   と、これらチューブ（１）の端部に連通接続されたヘッ
   ダー（４）と、前記チューブ（１）とヘッダー（４）と
   で構成される熱交換器本体に対する熱交換媒体の流出入
   を司る熱交換媒体出入口管（６）（７）とを備えた熱交
   換器であって、 前記入口管（６）または出口管（７）の少なくともいず
   れか一方が、側面視略Ｌ字状に曲成された管材によって
   構成され、その曲成部を境にして一端側がヘッダー
   （４）内にその長手方向に沿って挿入配置される一方、
   他端側がヘッダー（４）外に導かれて外部配管接続部
   （７ａ）を構成するものとなされていることを特徴とす
   る熱交換器。