JP2007003183A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】仕切部材を仮止めする際の作業性を向上しうる熱交換器を提供する。
【解決手段】コンデンサとして好適に用いられる熱交換器は、互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダ２と、両ヘッダ２間に配置されて両端部が両ヘッダ２に接続された複数の熱交換管４とを備えている。少なくともいずれか一方のヘッダ２を、仕切部材８によりヘッダ２の長さ方向に並んだ複数のヘッダ部2b、2cに仕切る。複数のヘッダ部2b、2cに仕切られているヘッダ２に、冷媒出口9に通じる冷媒通路15を有しかつ冷媒出口管を接続する出口側ジョイント部材14を固定する。出口側ジョイント部材14に、仕切部材8を一体に形成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、たとえばカーエアコンを構成する冷凍サイクルに使用される熱交換器に関する。

冷凍サイクルに使用される熱交換器として、互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダと、両ヘッダ間に配置されて両端部が両ヘッダに接続された複数の熱交換管とを備えており、一方のヘッダが、仕切部材によりヘッダの長さ方向に並んだ２つのヘッダ部に仕切られている熱交換器が知られている（特許文献１参照）。特許文献１記載の熱交換器において、仕切部材は、他の部材とは独立して形成されているとともにヘッダの長手方向と直交する方向に伸びる２つの突起部を有しており、ヘッダに形成されたスリットに外側から挿入され、両突起部がヘッダの長手方向と直交する方向からヘッダを挟むように折り曲げられることにより、仕切部材がヘッダにかしめ固定された状態でろう付されている。

しかしながら、特許文献１記載の熱交換器の場合、仕切部材をヘッダに形成されたスリットに挿入した後突起部を折り曲げてヘッダにかしめ固定する必要があり、仕切部材の仮止め作業が面倒である。
特開２００２−２６７３８８号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、仕切部材を仮止めする際の作業性を向上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)互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダと、両ヘッダ間に配置されて両端部が両ヘッダに接続された複数の熱交換管とを備えており、少なくともいずれか一方のヘッダが、仕切部材によりヘッダの長さ方向に並んだ複数のヘッダ部に仕切られている熱交換器であって、
複数のヘッダ部に仕切られているヘッダに他部品取付部材が固定され、他部品取付部材に仕切部材が一体に形成されている熱交換器。

2)他部品取付部材が、冷凍サイクルの配管を接続するジョイント部材であり、ジョイント部材が、１つのヘッダ部内に通じる冷媒通路を有している上記1)記載の熱交換器。

3)ジョイント部材の冷媒通路の一端開口が、ヘッダ部に形成された冷媒通過穴に直接通じさせられている上記2)記載の熱交換器。

4)ジョイント部材の冷媒通路の一端開口と、ヘッダ部に形成された冷媒通過穴とが、管状連通部材を介して通じさせられている上記2)記載の熱交換器。

5)第１のヘッダが仕切部材により複数のヘッダ部に仕切られており、第２のヘッダが、第１ヘッダのヘッダ部の数よりも１つ少ない数でかつ第１ヘッダの隣り合う２つのヘッダ部に跨るように配置されたヘッダ部を備え、すべての熱交換管が、ヘッダの長さ方向に並んだ複数の熱交換管からなる複数のパスに区分されており、１つの仕切部材がジョイント部材に一体に形成されている上記2)〜4)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

6)第１のヘッダおよび第２のヘッダがそれぞれ仕切部材により同数のヘッダ部に仕切られ、各ヘッダのヘッダ部が他方のヘッダの隣り合う２つのヘッダ部に跨るように配置され、すべての熱交換管が、ヘッダの長さ方向に並んだ複数の熱交換管からなる複数のパスに区分されており、１つの仕切部材がジョイント部材に一体に形成されている上記2)〜4)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

7)各パスを構成する熱交換管における冷媒の流れ方向が同一であるとともに、隣り合う２つのパスを構成する熱交換管における冷媒の流れ方向が逆向きになっている上記5)または6)記載の熱交換器。

8)各パスを構成する熱交換管の数が、ヘッダの長さ方向の一端側から他端側に向かって少なくなっている上記7)記載の熱交換器。

9)最も熱交換管の数が少ないパスと、これに隣り合うパスとの間に、ジョイント部材に一体に形成された仕切部材が配置されている上記8)記載の熱交換器。

10)ジョイント部材が、冷媒出口管を接続するものである上記9)記載の熱交換器。

11)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)〜10)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。

12)圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる冷凍サイクルであって、ガスクーラが上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。

13)上記11)または12)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)の熱交換器によれば、他部品取付部材をヘッダに仮止めすることにより仕切部材をヘッダに仮止めすることが可能になり、仕切部材のヘッダへの仮止め作業性が向上する。すなわち、他部品取付部材は、通常、ヘッダに仮止めされた状態で、ヘッダ、熱交換管、フィンなどと同時にヘッダにろう付されるので、他部品取付部材の仮止めは、熱交換器の製造にあたっての通常の作業である。そして、他部品取付部材に仕切部材が一体に形成されていると、他部品取付部材を仮止めするだけで、仕切部材を仮止めすることが可能になり、特許文献１記載の熱交換器のように、仕切部材単独で仮止めすることが不要になって、作業性が向上する。

上記2)〜10)の熱交換器によれば、部品点数が少なくなり、製造の際の作業性が向上する。すなわち、ジョイント部材は熱交換器において不可欠の部品であり、このジョイント部材に仕切部材が一体に形成されていると、ジョイント部材と仕切部材とを別個に形成した場合に比べて部品点数が少なくなる。

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フロン系冷媒を用いる冷凍サイクル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、図１の上下、左右を上下、左右といい、図１の紙面裏側（通風方向下流側）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、左右方向に互いに間隔をおいて並列状に配置されかつ上下方向にのびるアルミニウム製第１および第２ヘッダ(2)(3)と、両ヘッダ(2)(3)間に、幅方向を前後方向に向けるとともに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)にそれぞれ接続された複数のアルミニウム製偏平状熱交換管(4)と、隣接する熱交換管(4)間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)とを備えている。上下両端の熱交換管(4)の外方には、それぞれこの熱交換管(4)と間隔をおいてアルミニウム製サイドプレート(6)が配置され、サイドプレート(6)と熱交換管(4)との間にもアルミニウム製コルゲートフィン(5)が配置されてサイドプレート(6)および熱交換管(4)にろう付されている。

第１ヘッダ(2)は、複数、ここでは２つの板状仕切部材(7)(8)により上中下３つのヘッダ部(2a)(2b)(2c)に区画されており、上ヘッダ部(2a)の上端部に冷媒入口（冷媒通過穴）（図示略）が形成されている。第１ヘッダ(2)の３つのヘッダ部(2a)(2b)(2c)の長さは、上のものから順に短くなっている。また、下ヘッダ部(2c)の上端部に冷媒出口(9)（冷媒通過穴）が形成されている（図２参照）。第２ヘッダ(3)は、第１ヘッダ(2)の仕切部材(7)(8)よりも１つ少ない数、ここでは１つの板状仕切部材(11)により上下２つのヘッダ部(3a)(3b)に区画されており、これにより第２ヘッダ(3)のヘッダ部(3a)(3b)の数は第１ヘッダ(2)のヘッダ部(2a)(2b)(2c)の数よりも１つ少なくなっている。第２ヘッダ(3)の仕切部材(11)は、第１ヘッダ(2)の２つの仕切部材(7)(8)間の高さの中程よりも若干下方に位置している。

そして、コンデンサ(1)には、第１ヘッダ(2)の上仕切部材(7)よりも上方の部分、第１ヘッダ(2)の上仕切部材(7)と第２ヘッダ(3)の仕切部材(11)との間の部分、第２ヘッダ(3)の仕切部材(11)と第１ヘッダ(2)の下仕切部材(8)との間の部分、および第１ヘッダ(2)の下仕切部材(8)よりも下方の部分において、それぞれ上下に連続して並んだ複数の熱交換管(4)からなる複数、ここでは第１〜第４の４つのパス(12A)(12B)(12C)(12D)が設けられている。各パス(12A)〜(12D)を構成する熱交換管(4)の数は、両ヘッダ(2)(3)の長さ方向の一端側、ここでは上側から下側に向かって少なくなっている。また、各パス(12A)〜(12D)を構成する熱交換管(4)における冷媒の流れ方向は同一であるとともに、隣り合う２つのパス(12A)(12B)、(12B)(12C)および(12C)(12D)を構成する熱交換管(4)における冷媒の流れ方向は逆向きとなっている。したがって、冷媒入口からコンデンサ(1)に流入した気相の冷媒は、冷媒出口(9)から液相となって流出するまでに、コンデンサ(1)内を各パス(12A)〜(12D)単位に蛇行状に流れるようになっている。

第１ヘッダ(2)の上ヘッダ部(2a)の上端部に、アルミニウム製入口側ジョイント部材(13)がろう付されており、図示しない冷媒入口管が、アルミニウム製固定部材を用いて入口側ジョイント部材(13)に接続されるようになっている。入口側ジョイント部材(13)は、冷媒入口に通じる冷媒通路（図示略）を有している。第１ヘッダ(2)の中ヘッダ部(2b)と下ヘッダ部(2c)とに跨るように、他部品取付部材としてのアルミニウム製出口側ジョイント部材(14)がろう付されており、図示しない冷媒出口管が、アルミニウム製固定部材を用いて出口側ジョイント部材(14)に接続されるようになっている。そして、出口側ジョイント部材(14)に、第１ヘッダ(2)の下仕切部材(8)が一体に形成されている。

図２および図３に示すように、出口側ジョイント部材(14)に、第１ヘッダ(2)の下ヘッダ部(2c)の冷媒出口(9)に通じる冷媒通路(15)が形成されている。冷媒通路(15)は、下仕切部材(8)の若干上方の高さ位置において、出口側ジョイント部材(14)の左側面から右方に水平に伸びる有底状の第１部分(15a)と、第１部分(15a)の右端部に連なり、かつ冷媒出口(9)に向かって右斜め下方に伸びるとともに出口側ジョイント部材(14)の右面に開口した貫通状の第２部分(15b)とよりなる。第２部分(15b)における出口側ジョイント部材(14)の右面側開口が冷媒出口(9)に直接通じさせられている。出口側ジョイント部材(14)に一体に形成された下仕切部材(8)は、第１ヘッダ(2)に形成され、かつ冷媒出口(9)の上端に連なるスリット(16)を通して第１ヘッダ(2)に挿入され、第１ヘッダ(2)にろう付されている。

上述したコンデンサ(1)は、圧縮機、減圧器（膨張弁）、エバポレータおよび気液分離器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ようになっている。このような冷凍サイクルは、たとえば自動車のような車両のカーエアコンとして用いられる。

コンデンサ(1)において、冷媒入口管から入口側ジョイント部材(13)の冷媒通路および冷媒入口を通って第１ヘッダ(2)の上ヘッダ部(2a)内に流入した冷媒は、第１パス(12A)を通って第２ヘッダ(3)の上ヘッダ部(3a)内に流入し、第２パス(12B)を通って第１ヘッダ(2)の中ヘッダ部(2b)内に流入し、第３パス(12C)を通って第２ヘッダ(3)の下ヘッダ部(3b)内に流入し、さらに第４パス(12D)を通って第１ヘッダ(2)の下ヘッダ部(2c)内に流入する。下ヘッダ部(2c)内に流入した冷媒は、冷媒出口(9)および出口側ジョイント部材(14)の冷媒通路(15)を通って冷媒出口管に流出する。

図４は、この発明による熱交換器を適用したコンデンサの他の実施形態を示す。

図４に示すコンデンサの場合、第１ヘッダ(2)の下仕切部材(8)を挿入するためのスリット(16)は、下ヘッダ部(2c)の冷媒出口(9)の上方に間隔をおいて形成されている。また、他部品取付部材としての出口側ジョイント部材(20)における第１ヘッダ(2)の下ヘッダ部(2c)の冷媒出口(9)に通じる冷媒通路(21)は、下仕切部材(8)の若干上方の高さ位置において、出口側ジョイント部材(20)の左側面から右方に水平に伸びる有底状の第１部分(21a)と、第１部分(21a)の右端部に連なって下方に伸び、かつ出口側ジョイント部材(20)の下面に開口した貫通状の第２部分(21b)とよりなる。そして、アルミニウム製管状連通部材(22)の一端部が第２部分(21b)の内に挿入されて出口側ジョイント部材(20)にろう付されるとともに、同じく他端部が冷媒出口(9)に挿入されて第１ヘッダ(2)にろう付されており、これにより出口側ジョイント部材(20)の冷媒通路(21)における第２部分(21b)の下端開口が、管状連通部材(22)を介して冷媒出口(9)に通じさせられている。

その他の構成は上述した第１の実施形態のコンデンサ(1)と同様であり、同一物および同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態のコンデンサも、第１の実施形態のコンデンサ(1)と同様に、圧縮機、減圧器（膨張弁）、エバポレータおよび気液分離器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ようになっている。このような冷凍サイクルは、たとえば自動車のような車両のカーエアコンとして用いられる。

上述した２つの実施形態において、この発明による熱交換器は、圧縮機、コンデンサ、減圧器（膨張弁）、エバポレータおよび気液分離器を備え、かつ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、たとえば圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器、気液分離器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつＣＯ_２などの超臨界冷媒を用いる冷凍サイクルにおいて、ガスクーラとして用いられることもある。この超臨界冷媒を用いる冷凍サイクルは、たとえば自動車のような車両のカーエアコンとして用いられる。

また、上述した２つの実施形態において、第１ヘッダ(2)の下仕切部材(8)が出口側ジョイント部材(14)(20)に一体に形成されているが、これに限定されるものではなく、他の他部品取付部材、たとえば入口側ジョイント部材(13)や、図示しないコンデンサ取付用ブラケットなどに、他の仕切部材(7)(11)が一体に形成されていてもよい。

さらに、上述した２つの実施形態において、第２ヘッダ(3)のヘッダ部(3a)(3b)の数が第１ヘッダ(2)のヘッダ部(2a)(2b)(2c)の数よりも１つ少なくなっているが、これに限定されるものではなく、両ヘッダ(2)(3)はヘッダ部の数が同数となるように仕切部材により区画されていてもよい。この場合、一方のヘッダに冷媒入口が形成され、他方のヘッダに冷媒出口が形成される。

この発明による熱交換器を適用したコンデンサの第１の実施形態の全体構成を示す正面図である。 図１に示すコンデンサの一部分を示す部分拡大垂直断面図である。 図１に示すコンデンサにおける第１ヘッダの中ヘッダ部および下ヘッダ部の一部と出口側ジョイント部材を拡大して示す分解斜視図である。 この発明による熱交換器を適用したコンデンサの第２の実施形態を示す図２相当の図である。

符号の説明

(1)：コンデンサ（熱交換器）
(2)：第１ヘッダ
(2a)(2b)(2c)：ヘッダ部
(3)：第２ヘッダ
(3a)(3b)：ヘッダ部
(4)：熱交換管
(7)：仕切部材
(8)：仕切部材
(9)：冷媒出口（冷媒通過穴）
(11)：仕切部材
(12A)(12B)(12C)(12D)：パス
(14)(20)：出口側ジョイント部材（他部品取付部材）
(15)(21)：冷媒通路
(22)：管状連通部材

Claims (13)

1. 互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダと、両ヘッダ間に配置されて両端部が両ヘッダに接続された複数の熱交換管とを備えており、少なくともいずれか一方のヘッダが、仕切部材によりヘッダの長さ方向に並んだ複数のヘッダ部に仕切られている熱交換器であって、
   複数のヘッダ部に仕切られているヘッダに他部品取付部材が固定され、他部品取付部材に仕切部材が一体に形成されている熱交換器。
2. 他部品取付部材が、冷凍サイクルの配管を接続するジョイント部材であり、ジョイント部材が、１つのヘッダ部内に通じる冷媒通路を有している請求項１記載の熱交換器。
3. ジョイント部材の冷媒通路の一端開口が、ヘッダ部に形成された冷媒通過穴に直接通じさせられている請求項２記載の熱交換器。
4. ジョイント部材の冷媒通路の一端開口と、ヘッダ部に形成された冷媒通過穴とが、管状連通部材を介して通じさせられている請求項２記載の熱交換器。
5. 第１のヘッダが仕切部材により複数のヘッダ部に仕切られており、第２のヘッダが、第１ヘッダのヘッダ部の数よりも１つ少ない数でかつ第１ヘッダの隣り合う２つのヘッダ部に跨るように配置されたヘッダ部を備え、すべての熱交換管が、ヘッダの長さ方向に並んだ複数の熱交換管からなる複数のパスに区分されており、１つの仕切部材がジョイント部材に一体に形成されている請求項２〜４のうちのいずれかに記載の熱交換器。
6. 第１のヘッダおよび第２のヘッダがそれぞれ仕切部材により同数のヘッダ部に仕切られ、各ヘッダのヘッダ部が他方のヘッダの隣り合う２つのヘッダ部に跨るように配置され、すべての熱交換管が、ヘッダの長さ方向に並んだ複数の熱交換管からなる複数のパスに区分されており、１つの仕切部材がジョイント部材に一体に形成されている請求項２〜４のうちのいずれかに記載の熱交換器。
7. 各パスを構成する熱交換管における冷媒の流れ方向が同一であるとともに、隣り合う２つのパスを構成する熱交換管における冷媒の流れ方向が逆向きになっている請求項５または６記載の熱交換器。
8. 各パスを構成する熱交換管の数が、ヘッダの長さ方向の一端側から他端側に向かって少なくなっている請求項７記載の熱交換器。
9. 最も熱交換管の数が少ないパスと、これに隣り合うパスとの間に、ジョイント部材に一体に形成された仕切部材が配置されている請求項８記載の熱交換器。
10. ジョイント部材が、冷媒出口管を接続するものである請求項９記載の熱交換器。
11. 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１〜１０のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。
12. 圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる冷凍サイクルであって、ガスクーラが請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。
13. 請求項１１または１２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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