JPH09329372A - 冷却機能付配管継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温の流体が流れる配管１６からの熱が中低
温の流体が流れる配管１７に熱影響を及ぼさないように
した「冷却機能付配管継手」１５を提供することを目的
とする。 【解決手段】 高温の流体が流通する配管１６と中温あ
るいは低温の流体が流通する配管１７が連結された本体
ブロック１５ａに放熱部材３１を設けたことを特徴とす
る冷却機能付配管継手１５。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車用
空気調和装置の冷媒配管を接続するための配管継手、特
に、内部を流れる流体の熱を放熱し得る冷却機能付配管
継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の自動車用空気調和装置に対して
は、熱交換性能が高くかつ省スペースであることという
要請が強いことから、ここに組み込まれるコンデンサ
も、高性能化、小形化されている。

【０００３】一般的な周知の冷房サイクルでは、図５に
示すように、コンプレッサ１から吐出された高温高圧の
気化冷媒が、コンデンサ２で凝縮され、この液冷媒は一
部がリキッドタンク３に貯溜され、残りが膨脹弁４を介
してエバポレータ５に導かれ、ここで空気と熱交換を行
ない、冷却された空気を、例えば車室内に吹出すという
構成となっている。

【０００４】最近の自動車用空気調和装置は、リキッド
タンク３をコンデンサ２に組み込むことにより装置全体
の小形化を図り、またこのコンデンサ自体を、いわゆる
多パス式マルチフロータイプのコンデンサとし、高性能
化を図っている。

【０００５】ここに、多パス式マルチフロータイプのコ
ンデンサ２とは、図６に示すように、平行に対設された
一対のヘッダパイプ１１，１２と連通するように、多数
の扁平管１３を設け、これら扁平管１３相互間に伝熱フ
ィンｆを固着してコア部１４を形成し、一方のヘッダパ
イプ１１に取付けられた配管継手１５には入口管１６と
出口管１７を接続したものであり、この入口管１６から
流入した冷媒がコア部１４を蛇行して流れて出口管１７
より流出するように、前記ヘッダパイプ１１，１２内に
は仕切板１８が設けられている。

【０００６】つまり、このコンデンサ２は、１群の扁平
管１３内を流れる冷媒流が一方のヘッダパイプ１１から
他方のヘッダパイプ１２に向かって流れる経路（以下パ
スと称す）が多数形成された、いわゆる多パス式のマル
チフロータイプで、多量の冷媒を複数の扁平管１３によ
り一括して流すと共にこれをコア１４内で蛇行させて流
す多パス式であるので、小型であっても熱交換性能の高
く高性能であり、しかもリキッドタンクの機能も合わせ
持つ小型のものとなっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このコンデ
ンサ２では、過冷却された中温の液冷媒が流れる下部の
過冷却部ＳＣと、高温のガス冷媒が流れる凝縮部Ｃとの
境界面ＢＬ（図中２点鎖線で示す）で熱伝達が起こり、
過冷却部ＳＣで冷却された冷媒が再加熱され、サブクー
ル（過冷却）が取れなくなる虞れがある。例えば、冷媒
封入量が適正に近いかやや少ない場合には、コンデンサ
２の出口部分で冷媒は液化するのみで、サブクールを十
分とることができず、ここでさらに熱伝達が起こると、
冷媒はガス化するという不安定な状態になる。なお、
「サブクール」とは、図７のモリエル線図において、凝
縮線ａが飽和曲線ｂを越え、断熱膨張線ｃと交差するま
での部分ＳＣをいう。

【０００８】このような不安定な状態になると、膨脹弁
４に流入する冷媒は、液状態とガス状態とを交互に繰返
す、いわゆるハンチング状態となり、エバポレータ５の
冷却性能も低くなり、車室内に吹出される空気の温度も
変動する虞れがある。

【０００９】特に、最近では、地球環境保護の観点から
使用冷媒量の小量化という要請があるが、このために、
使用冷媒量を低減すると、前述した高性能コンデンサ２
を用いて少量の冷媒を流すと、僅かな熱負荷の変動に対
してもコンデンサ２内の冷媒状態は変動し、前記不具合
がさらに助長されることになる。

【００１０】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たもので、高温の流体が流れる配管からの熱が中低温の
流体に熱影響を及ぼさないようにした冷却機能付配管継
手を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１にかかる発明は、高温の流体が流通する配
管と中温あるいは低温の流体が流通する配管が連結され
た本体ブロックに放熱部材を設けたことを特徴とする。

【００１２】このようにようにすれば、高温流体が流通
する配管の熱が本体ブロックの放熱部材により外部に放
熱されるので、中低温の流体に熱影響を及ぼさず、所望
の流体状態で中低温側の流体を流すことができる。特
に、配管継手は、配管の出入口部分に設けられるので、
両配管を近接配置しても両流体相互の熱影響を防止で
き、これによりスペース的にも有利になる。

【００１３】請求項２にかかる発明は、前記本体ブロッ
クを、熱交換器のヘッダパイプにロー付けにより取付け
るようにしたことを特徴とする。

【００１４】このようにすれば、熱交換器のヘッダパイ
プに本体ブロックをロー付け接合する場合の熱が放熱部
材により本体ブロック内部に取り込みやすくなり、本体
ブロックが速やかに温度上昇し、ロー付け性を向上さ
せ、生産性も向上する。

【００１５】請求項３にかかる発明は、前記放熱部材
を、前記高温流体の熱を外部に放出するように前記本体
ブロックより一体的に突出された放熱フィンにより構成
したことを特徴とする。

【００１６】このようにすれば、熱交換器のヘッダパイ
プに本体ブロックをロー付け接合する場合のロー付け
性、生産性の向上に加え、当該熱交換器使用時に本体ブ
ロックからの放熱性能も優れたものとなる。

【００１７】請求項４にかかる発明は、前記放熱部材
を、前記高温流体の熱が中低温の流体側に伝達されない
ように前記本体ブロックの前記入口管と出口管との間に
スリットを形成したことを特徴とする。

【００１８】このようにすれば、熱交換器のヘッダパイ
プに本体ブロックをロー付け接合する場合のロー付け
性、生産性の向上に加え、高温流体側の熱が中低温流体
側に影響させないようにすることができる。また、これ
により放熱部材の成形も簡単になる。

【００１９】請求項５にかかる発明は、前記本体ブロッ
クが取付けられる相手である前記熱交換器が、一対のヘ
ッダパイプ相互を多数の扁平管により連通し、各扁平管
の間に伝熱フィンが介装したコア部を有し、前記ヘッダ
パイプ内に仕切板を設けることにより入口管から流入し
た冷媒が前記コア部内を蛇行しつつ流下するように構成
した多パス式マルチフロータイプのコンデンサであっ
て、前記入口管から流入した冷媒を凝縮する凝縮部と、
当該凝縮された冷媒をさらに冷却する過冷却部とを有
し、当該過冷却部により過冷却された冷媒を流出する前
記出口管と前記入口管とを前記本体ブロックに並列的に
近接して連結したことを特徴とする。

【００２０】このようにすれば、高温のガス冷媒が流入
するときに、当該高温冷媒を１次冷却でき、コンデンサ
の凝縮性能をより高めることができる。また、コンデン
サで過冷却された中温の液冷媒が流れる過冷却部と、高
温のガス冷媒が流れる凝縮部との間で熱伝達が起き、冷
媒の温度や圧力が上昇しサブクールが減少したとして
も、出口部分で冷媒は再度過冷却されるので、サブクー
ルの低下を防止でき、冷媒がガス化し冷房サイクルの状
態がハンチングするような不安定になるのを防止し、エ
バポレータの冷却性能低下、車室内への吹出し空気温度
の変動も防止することができる。

【００２１】請求項６にかかる発明は、前記本体ブロッ
クが取付けられる相手である前記熱交換器が、前記ヘッ
ダパイプのいずれか一方若しくは両方に液化した前記冷
媒が貯溜されるタンク部を有し、当該タンク部内の液冷
媒が前記過冷却部より出口管を通って流出するようにし
たことを特徴とする。

【００２２】このようにすれば、別途リキッドタンクを
設ける場合に比し、スペース的に有利となり、また、過
剰冷媒封入時でもこれを吸収し、常に安定した冷媒をエ
バポレータに導くことができ、エバポレータの性能低下
等を防止できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
冷却機能付配管継手を多パス式マルチフロータイプのコ
ンデンサのヘッダパイプ分に取付けた状態を示す概略斜
視図、図２は同コンデンサの概略断面図、図３は同コン
デンサの概念図、図４は本発明の他の実施の形態に係る
冷却機能付配管継手の斜視図であり、以下の説明に当た
り、図５〜７に示す部材と同一部材には同一符号を使用
し、説明を一部省略することもある。

【００２４】図１に示すコンデンサ３０は、小型高性能
のコンデンサで、いわゆる多パス式のマルチフロータイ
プであり、アルミニウムあるいはアルミニウム合金（以
下アルミニウム合金等と称す）からなる一対のヘッダパ
イプ１１，１２相互を、同アルミニウム合金等からなる
多数の扁平管１３により連通し、各扁平管１３の間に同
アルミニウム合金プレート等からなる伝熱フィンｆが介
装されたコア部１４を有している。

【００２５】このコア部１４は、図２に示すように、ヘ
ッダパイプ１１と１２内に仕切板１８が設けられ、入口
管１６からヘッダパイプ１１に流入した冷媒が複数本の
扁平管１３内を通ってヘッダパイプ１２内に入り、Ｕタ
ーンした後にヘッダパイプ１１に戻り、再度Ｕターンし
てヘッダパイプ１２内に入るように構成された凝縮部Ｃ
と、凝縮された液冷媒の一部が貯溜されるタンク部Ｔ
と、液冷媒がさらに冷却される過冷却部ＳＣとを有して
いる。つまり、このコンデンサ３０は、概念的に示す
と、図３に示すように凝縮部Ｃと、タンク部Ｔと、過冷
却部ＳＣが直列に設けられた状態となっている。

【００２６】そして、この過冷却部ＳＣにより過冷却さ
れた冷媒が流出する出口管１７と前記入口管１６とは、
前記ヘッダパイプ１１にロー付けにより固着された配管
継手１５に並列的に近接して連結されている。この配管
継手１５は、アルミニウム合金等からなる本体ブロック
１５ａに通孔を開設し、この通孔に前記入口管１６と出
口管１７の端部を挿入し、ロー付けにより固着してい
る。

【００２７】特に、本実施の形態では、このように高温
の流体が流通する入口管１６と、中温あるいは低温の流
体が流通する出口管１７が連結された本体ブロック１５
ａに入口管１６側の高温流体の熱を外部に放出する放熱
部材３１を設けている。

【００２８】図１に示す放熱部材３１は、アルミニウム
合金等からなる本体ブロック１５ａより一体的に突出す
るように形成された波形状の放熱フィン３１ａにより構
成されているが、入口管１６から本体ブロック１５ａに
伝達された熱を速やかに外部に放出する放熱機能を有す
るものであればどのようなものであっても良く、例え
ば、図４Ａに示すように凹凸が繰り返された平行プレー
トフィン３１ｂにルーバを切起したもの、図４Ｂに示す
ように本体ブロック１５ａの全周に薄肉プレート３１ｃ
を固着することにより形成したもの、図４Ｃに示すよう
に当該薄肉プレート３１ｃに通孔Ｏを開設し、軽量化し
たもの、図４Ｄに示すように本体ブロック１５ａに連結
された入口管１６と出口管１７との間に熱伝達を防止す
るスリットＳを形成したもの等が好適に使用される。な
お、このスリットＳを形成した本体ブロック１５ａに前
記凹凸が繰り返された平行プレートフィン３１ｂや薄肉
プレート３１ｃを取付けても良い。また、前述した本体
ブロック１５ａに薄肉プレートを波形状に形成した、い
わゆるコルゲートフィン（図示せず）を固着しても良
い。

【００２９】また、前記コンデンサ３０には、ヘッダパ
イプ１２に液化した冷媒が貯溜されるタンク部Ｔが設け
られている。このようにすれば、別途リキッドタンクを
設ける場合に比し、スペース的に有利となり、また、過
剰冷媒封入時でもこれを吸収し、常に安定した冷媒をエ
バポレータ５に導くことができ、エバポレータ５の性能
低下等を防止できる。なお、タンク部Ｔが取付けられて
いるヘッダパイプは、ヘッダパイプ１１又は１２のいず
れでも良く、また両方に設けても良い。

【００３０】次に、上記実施の形態の作用を説明する。
まず、コンデンサ３０を製造する場合には、炉中ロー付
けにより全体を一体に成形する。つまり、両ヘッダパイ
プ１１，１２間に多数の扁平管１３を設け、各扁平管１
３の間に伝熱フィンｆを介装し、さらに、ヘッダパイプ
１１に本体ブロック１５ａ及び出入口管１６，１７を、
他方のヘッダパイプ１２にタンク部Ｔを取付けた状態で
炉内に入れ、加熱し全体を一体的にロー付けする。

【００３１】この場合、本体ブロック１５ａにも熱が加
わり、ヘッダパイプ１１，１２、扁平管１３、フィンｆ
に比べてブロック１５は熱容量が大きいため、温度上昇
が遅くなり、温度分布が異なり易いが、この本体ブロッ
ク１５ａには、放熱部材３１が設けられているので、外
部からの熱がこの放熱部材３１を介して内部に伝達さ
れ、本体ブロック１５ａの温度上昇を促進させ、他の部
分の温度上昇と同じになりロー付け性を良くし、生産性
も向上する。

【００３２】そして、このようにして成形されたコンデ
ンサ３０を用いて通常の冷房運転を行うと、コンプレッ
サ１から吐出された高温高圧の気化冷媒は、コンデンサ
３０の入口管１６よりヘッダパイプ１１に入り、凝縮部
Ｃを構成する複数の扁平管１３内を流れ、ここで凝縮さ
れつつ流下し、液冷媒となる。この場合、高温のガス冷
媒が流入するときに、当該高温冷媒は、本体ブロック１
５ａの放熱部材３１により１次冷却されることになるの
で、コンデンサ３０の凝縮性能はより高められる。

【００３３】この液冷媒は、タンク部Ｔに一部が貯溜さ
れた状態で、コンデンサ３０の下部域の過冷却部ＳＣを
流通するとき、外部の冷却空気と熱交換して、さらに冷
却されサブクールがとられる。通常の自動車用空気調和
装置の場合には、サブクールは５〜８度程度である。サ
ブクールがとられた液冷媒は、ヘッダパイプ１１内に戻
り出口管１７より膨張弁４に導かれる。

【００３４】ところが、入口管１６内を流通する冷媒は
高温であり、出口管１７より流出する冷媒はサブクール
がとられた中低温の冷媒であるために、入口管１６の高
温冷媒の熱が本体ブロック１５ａを介して出口管１７の
中低温の冷媒に伝達され、冷媒の温度や圧力が上昇しサ
ブクールが減少することになる。

【００３５】しかし、この本体ブロック１５ａには、放
熱部材３１が設けられているので、外部を流れている空
気流により本体ブロック１５ａは冷却され、出口部分で
冷媒は再度過冷却されることになるので、冷媒はサブク
ールの低下が防止される。

【００３６】例えば、冷媒封入量が適正に近いかやや少
ない場合には、通常のコンデンサ３０では、出口部分で
冷媒は液化するが、十分サブクールをとることができな
いことがあるが、このような場合でも本実施の形態のコ
ンデンサ３０は、冷媒出口の本体ブロック１５ａで、さ
らに冷媒を冷却することになるので、ここで再び冷媒が
ガス化し、これが下流の膨張弁、エバポレータに流れて
冷房サイクルが不安定な状態になるのを防止できる。

【００３７】その後、コンプレッサの回転数の上昇にと
もない循環冷媒量も増大すると、コンデンサ３０内に生
じる液冷媒の量も増大し、液冷媒がタンク部Ｔ内に蓄え
られ、サブクール量もコンプレッサの回転数如何に拘ら
ず一定となり、膨脹弁４には所定のサブクールがとられ
た液冷媒を安定的に供給される。

【００３８】したがって、出口管１７が受熱や多少の圧
損を受けても、冷媒はハンチング状態とならず、エバポ
レータ５の冷却性能も向上し、サイクルの安定性、冷力
確保の面からも好ましい状態となる。

【００３９】本発明は、上述した実施の形態のみに限定
されるものではなく、特許請求の範囲内において種々改
変することができる。例えば、前記実施の形態は、コン
デンサ３０について説明したが、本発明は、コンデンサ
のみに限定されるものではなく、高温流体と中低温流体
が流れる配管が連結される熱交換器に取付けられるもの
であれば、どのようなものでも良く、エバポレータ等に
も使用することができるものである。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように請求項１に記載の発明
は、高温流体が流通する配管の熱が本体ブロックの放熱
部材により外部に放熱されるので、中低温の流体に熱影
響を及ぼさず、所望の流体状態で中低温側の流体を流す
ことができる。特に、配管継手は、配管の出入口部分に
設けられるので、両配管を近接配置しても両流体相互の
熱影響を防止できる。また、これによりスペース的にも
有利になる。

【００４１】請求項２にかかる発明は、熱交換器のヘッ
ダパイプに本体ブロックをロー付け接合する場合の熱が
放熱部材から多量に吸熱され、ブロックが早急に温度上
昇し、ロー付け温度になるため、ロー付け性を向上さ
せ、生産性も向上する。

【００４２】請求項３にかかる発明は、放熱部材を本体
ブロックより一体的に突出した放熱フィンにより構成し
たので、熱交換器のヘッダパイプに本体ブロックをロー
付け接合する場合のロー付け性、生産性の向上に加え、
当該熱交換器使用時に本体ブロックからの放熱性能も優
れたものとなる。

【００４３】請求項４にかかる発明は、熱交換器のヘッ
ダパイプに本体ブロックをロー付け接合する場合のロー
付け性、生産性の向上に加え、高温流体の熱が中低温流
体に影響せず、また放熱部材の成形も簡単になる。

【００４４】請求項５にかかる発明は、多パス式マルチ
フロータイプのコンデンサのヘッダパイプに、並列的に
近接して連結された出入口管を有する本体ブロックをロ
ー付け固着するようにしたので、高温のガス冷媒が流入
するときに、当該高温冷媒を１次冷却でき、コンデンサ
の凝縮性能をより高めることができ、また、コンデンサ
で過冷却された中温の液冷媒が流れる過冷却部と、高温
のガス冷媒が流れる凝縮部との間で熱伝達が起き、冷媒
の温度や圧力が再び上昇しサブクールが減少したとして
も、出口部分で冷媒は再度過冷却されるので、冷媒の状
態は元に戻され、サブクールの低下を防止でき、冷媒が
再度ガス化し冷房サイクルが不安定になるのを防止し、
エバポレータの冷却性能低下、車室内等への吹出し空気
温度の変動も防止することができる。

【００４５】請求項６にかかる発明は、ヘッダパイプに
タンク部を設けたので、別途リキッドタンク部を設ける
場合に比し、スペース的に有利となり、また、過剰冷媒
封入時でもこれを吸収し、常に安定した冷媒をエバポレ
ータに導くことができ、エバポレータの性能低下等を防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す概略斜視図であ
る。

【図２】 同実施の形態の概略断面図である。

【図３】 同実施の形態の概念図である。

【図４】 本発明の他の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図５】 一般的な冷房サイクルを示す説明図である。

【図６】 従来のコンデンサの断面図である。

【図７】 一般的なモリエル線図である。

【符号の説明】

１１，１２…ヘッダパイプ、 １３…扁平管、１
４…コア部、 １５…配管継手、１
５ａ…本体ブロック、 １６…配管（入口
管）、１７…配管（出口管）、 １８…仕切
板、３０…熱交換器、 ３１…放熱部
材、３１ａ…放熱フィン、 Ｃ…凝縮部、
ｆ…伝熱フィン、 Ｓ…スリット、Ｓ
Ｃ…過冷却部、 Ｔ…タンク部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温の流体が流通する配管(16)と中温あ
   るいは低温の流体が流通する配管(17)が連結された本体
   ブロック(15a）に放熱部材(31)を設けたことを特徴とす
   る冷却機能付配管継手。
2. 【請求項２】 前記本体ブロック(15a）は、熱交換器(3
   0)のヘッダパイプ(11,12) にロー付けにより取付けられ
   たことを特徴とする請求項１に記載の冷却機能付配管継
   手。
3. 【請求項３】 前記放熱部材(31)は、前記高温流体の熱
   を外部に放出するように前記本体ブロック(15a）より一
   体的に突出された放熱フィン(31a) により構成したこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の冷却機能付配管継
   手。
4. 【請求項４】 前記放熱部材(31)は、前記高温流体の熱
   が中低温の流体側に伝達されないように前記本体ブロッ
   ク(15a）の前記入口管(16)と出口管(17)との間にスリッ
   ト(S）を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記
   載の冷却機能付配管継手。
5. 【請求項５】 前記熱交換器(30)は、一対のヘッダパイ
   プ(11,12) 相互を多数の扁平管(13)により連通し、各扁
   平管(13)の間に伝熱フィン(f) が介装したコア部(14)を
   有し、前記ヘッダパイプ(11,12) 内に仕切板(18)を設け
   ることにより入口管(16)から流入した冷媒が前記コア部
   (14)内を蛇行しつつ流下するように構成した多パス式マ
   ルチフロータイプのコンデンサであって、前記入口管(1
   6)から流入した冷媒を凝縮する凝縮部(C）と、当該凝縮
   された冷媒をさらに冷却する過冷却部(SC)とを有し、当
   該過冷却部(SC)により過冷却された冷媒を流出する前記
   出口管(17)と前記入口管(16)とを前記本体ブロック(15
   a）に並列的に近接して連結したことを特徴とする請求
   項２に記載の冷却機能付配管継手。
6. 【請求項６】 前記熱交換器(30)は、前記ヘッダパイプ
   (11,12) のいずれか一方若しくは両方に液化した前記冷
   媒が貯溜されるタンク部(T) を設け、当該タンク部(T)
   内の液冷媒が前記過冷却部(SC)より出口管(17)を通って
   流出するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の
   冷却機能付配管継手。