(57)【要約】【課題】熱交換器の大型化を抑制しつつ、かつ、加工や組み付けに際して高精度を要求せずに、所望の貯液機能を容易にかつ安価に付加できるようにする。【解決手段】２本のヘッダーパイプ間に並行に延びる複数の熱交換チューブを配設したパラレルフロー型の熱交換器において、少なくとも一方のヘッダーパイプに、ヘッダーパイプ内部との連通部を有しかつ貯液機能を有するタンクを付設してヘッダーパイプとタンクにより貯液機能を有するヘッダーを構成するとともに、前記タンクを、ヘッダーパイプの外面との共働により貯液可能な空間を形成し、前記連通部の位置を覆う大きさを有するタンク形成部材を、ヘッダーパイプの外面に接合することにより構成した熱交換器。【選択図】図１
2005083669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本のヘッダーパイプ間に並行に延びる複数の熱交換チューブを配設したパラレルフロー型の熱交換器において、少なくとも一方のヘッダーパイプに、該ヘッダーパイプ内部との連通部を有しかつ貯液機能を有するタンクを付設して該ヘッダーパイプと該タンクにより貯液機能を有するヘッダーを構成するとともに、前記タンクを、前記ヘッダーパイプの外面との共働により貯液可能な空間を形成し、前記連通部の位置を覆う大きさを有するタンク形成部材を、前記ヘッダーパイプの外面に接合することにより構成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記連通部が前記ヘッダーパイプの長手方向に２箇所以上設けられており、前記タンク形成部材が全連通部を覆う大きさに形成されている、請求項１の熱交換器。
【請求項３】
前記タンク形成部材が板材を湾曲断面を形成するように加工したものからなる、請求項１または２の熱交換器。
【請求項４】
前記タンク形成部材が前記ヘッダーパイプの外面にろう付けされている、請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
熱交換器コア部が、冷媒を凝縮する冷媒凝縮コア部と、該冷媒凝縮コア部で凝縮された冷媒をさらに過冷却するサブクールコア部とに区画されたサブクールタイプコンデンサからなる、請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器の構造に関し、とくに、少なくとも一方のヘッダーパイプに貯液機能を有するタンクを付設して貯液機能を有するヘッダー部を構成した熱交換器の貯液機能部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２本のヘッダーパイプ間に並行に延びる複数の熱交換チューブを配設したパラレルフロー型の熱交換器はよく知られており、たとえば、一方のヘッダに液溜め部が形成されたパラレルフロー型のサブクールタイプコンデンサが知られている（たとえば、特許文献１）。このようなサブクールタイプコンデンサにおいては、液溜め部が設けられるヘッダーパイプの容積は、ヘッダーパイプの径や長手方向の寸法に依存する。とくに、サブクールタイプコンデンサが車両用空調装置に適用される場合には、設置スペース等の観点からコンデンサの幅方向（熱交換チューブの延設方向）の寸法が制約される。また、ヘッダーパイプを大径化しようとすると、成形用金型等を一新する必要がある。したがって、このような場合にはコンデンサの高さ方向、つまりヘッダーパイプをその長手方向に延長することにより、液溜め部が設けられるヘッダーパイプの容積を増大せざるを得ないことになる。
【０００３】
しかし、近年とくに車両自体の小型化に伴い、コンデンサの設置スペースもより厳しく制約を受けるに至っている。したがって、場合によっては、ヘッダーパイプの長手方向の寸法を短縮せざるを得なくなり、結果的に液溜め部が設けられるヘッダーパイプの容積を十分に確保できなくなる場合もある。
【０００４】
このような問題を解決するためには、たとえば図４に示すように液溜め部が設けられるヘッダーパイプに貯液機能を有するタンクを並設するような構造も考えられる。図４において、１００はヘッダーパイプを示しており、ヘッダーパイプ１００の長手方向には、複数の熱交換チューブ１０１が接続、連通されている。また、各熱交換チューブ１０１間にはフィン１０２が配設されている。
【０００５】
ヘッダーパイプ１００の両端は蓋１０３、１０４により閉蓋されている。また、ヘッダーパイプ１００内には、中央部に連通部を有する保持板１０５が設けられており、該保持板１０５により、上部空間１０６と下部空間１０７とを連通しつつ、内蔵物（図示略）が収容される場合にはその内蔵物をヘッダーパイプ１００内に保持できるようになっている。ヘッダーパイプ１００の上部空間１０６は冷媒凝縮コアからの出口部を構成しており、下部空間１０７はサブクールコアへの入口部を構成している。この下部空間１０７を含むヘッダーパイプ１００内の下部側部分は、液溜め部１０８として機能できるようになっている。
【０００６】
上部空間１０６内には、上記内蔵物としての乾燥剤（図示略）が収容される。また、上部空間１０６には、貯液機能を有するタンク１１１を並設する場合の、該タンク１１１との間で冷媒を導入出自在とするための連通孔１０９、１１０が設けられている。連通孔１０９、１１０には、タンク１１１の接続管１１２、１１３が接続される。
【０００７】
上記のような構造によれば、タンク１１１内にも冷媒の貯留が可能となり、液溜め部１０８が設けられるヘッダーパイプ１００の容積を増大でき、タンク１１１とヘッダーパイプ１００とで、容積の拡大された、貯液機能を有するヘッダーを構成することが可能となる。また、タンク１１１はヘッダーパイプ１００に並設されているので、コンデンサの高さはそのままに維持しつつ、幅方向への寸法増加も最小限に抑制できる。
【０００８】
しかし、上記のような構造において連通孔１０９、１１０と接続管１１２、１１３とは、通常ろう付けにより接合するが、接続部の気密性が要求されるため、ろう付けのための嵌合部隙間寸法は小さくせざるを得ず、そのために、連通孔の径寸法Ｂ’および接続管の径寸法Ｂ、並びに、連通孔間のピッチＡ’および接続管間のピッチＡにはかなりの高精度が要求される。しかし現実には、このような要求を満たすだけの高精度化は困難であるため、タンク１１１を図５に示すように複数の部材の分割構成とし、接続管１１２、１１３間寸法を微調整可能として、連通孔１０９、１１０との間の加工寸法誤差を吸収できるようにしている。しかしこのようなタンク１１１の分割構成は、部品点数の増加、部品製造コストおよび組み付け工数の増大を招くこととなる。
【特許文献１】特開２００２−３１４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の課題は、少なくとも一方のヘッダーに貯液機能が要求されるパラレルフロー型の熱交換器において、その貯液機能を増大させるためのタンクを付加する場合に、熱交換器の大型化を抑制しつつ、かつ、加工や組み付けに際して高精度を要求せずに、所望の貯液機能を容易にかつ安価に付加できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、２本のヘッダーパイプ間に並行に延びる複数の熱交換チューブを配設したパラレルフロー型の熱交換器において、少なくとも一方のヘッダーパイプに、該ヘッダーパイプ内部との連通部を有しかつ貯液機能を有するタンクを付設して該ヘッダーパイプと該タンクにより貯液機能を有するヘッダーを構成するとともに、前記タンクを、前記ヘッダーパイプの外面との共働により貯液可能な空間を形成し、前記連通部の位置を覆う大きさを有するタンク形成部材を、前記ヘッダーパイプの外面に接合することにより構成したことを特徴とするものからなる。
【００１１】
この熱交換器においては、上記連通部が前記ヘッダーパイプの長手方向に２箇所以上設けられており、上記タンク形成部材が全連通部を覆う大きさに形成されている構成とすることができる。
【００１２】
また、上記タンク形成部材は、板材を湾曲断面を形成するように加工したものから構成できる。また、タンク形成部材は、上記ヘッダーパイプの外面にろう付けにより接合することができる。
【００１３】
このような本発明に係る熱交換器の構造は、少なくとも一方のヘッダーパイプに貯液機能が要求され、その貯液機能を増大させることが要求されるものであれば、あらゆるパラレルフロー型の熱交換器に適用可能である。とくに、本発明は、熱交換器コア部が、冷媒を凝縮する冷媒凝縮コア部と、該冷媒凝縮コア部で凝縮された冷媒をさらに過冷却するサブクールコア部とに区画されたサブクールタイプコンデンサに適用して好適なものである。
【００１４】
このような本発明に係る熱交換器においては、タンク形成部材を、ヘッダーパイプに設けられたヘッダーパイプ内部との連通部を覆うようにヘッダーパイプの外面に接合するだけで、ヘッダーパイプの側面部に貯液機能を有するタンクを形成できる。タンク形成部材は上記連通部を覆いさえすればよいので、タンク形成部材自身はもちろんのこと、連通部自身、連通部とタンクとの間の寸法関係、位置関係に高精度は要求されない。しかも、タンク形成部材は、基本的には一部材で済む。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本発明に係る熱交換器によれば、加工や組み付けに高精度を要求することなく、かつ、少ない部品点数をもって、貯液機能を有する所望のタンクを、容易にかつ安価に付加することが可能になる。また、図４に示したような完全に別構成のタンクを付加刷る場合に比べ、ヘッダーパイプの外面と共働してタンク形成部材により付加タンクを形成できるようにしたので、タンク付加による熱交換器の幅寸法の増加を最小限に抑えることができる。したがって、設置スペースが限られる車載の空調装置等に対しても、本発明を容易に適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る熱交換器の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１ないし図３は、本発明の一実施態様に係る熱交換器としてのサブクールタイプコンデンサを示している。図において、１はサブクールタイプコンデンサを示している。サブクールタイプコンデンサ１は、上下方向に互いに並行に延びる第１のヘッダーパイプ２および第２のヘッダーパイプ３と、両ヘッダーパイプ２、３間を連通する、並行に延びる複数の熱交換チューブ４を有している。各熱交換チューブ４間およびそれらの最外層部には、コルゲートタイプのフィン５が設けられている。第１のヘッダーパイプ２には、その上下方向上位に冷媒の入口パイプ６が、下部に冷媒の出口パイプ７が、それぞれ設けられている。また、最外層のフィン５の外側にはサイドプレート８、９が設けられている。サイドプレート８にはブラケット１０、１１が、サイドプレート９にはブラケット１２、１３が設けられている。ブラケット１０、１１、１２、１３によりサブクールタイプコンデンサ１が所定の位置（たとえば、車両の車室内等）に固定されるようになっている。
【００１７】
第１のヘッダーパイプ２内には仕切板１４が設けられており、該仕切板１４により、第１のヘッダーパイプ２内が上部空間（上部側ヘッダ部分）と下部空間（下部側ヘッダ部分）とに区画されている。この仕切板１４により、上記複数の熱交換チューブ４の配設領域が、コンデンサ１に導入されてきた冷媒を凝縮する冷媒凝縮コア１５と、該冷媒凝縮コア１５で凝縮された冷媒をさらに過冷却するサブクールコア１６とに区画されている。すなわち、一体に形成された第１のヘッダーパイプ２内に仕切板１４を設けることにより、コンデンサ１のコア全体が、冷媒凝縮コア１５とサブクールコア１６とに区画されている。そして本実施態様では、冷媒凝縮コア１５における、並行に延びる複数の熱交換チューブ４によって形成される冷媒通路が１パス通路に形成されている。したがって、入口パイプ６から第１のヘッダーパイプ２内に導入された冷媒は、冷媒凝縮コア１３の各熱交換チューブ４を１パス通路形態で通過して第２のヘッダーパイプ３内に流入し、第２のヘッダーパイプ３内を下方に流動した後、直接、サブクールコア１６への入口部に導入されてサブクールコア１０の各熱交換チューブ４を通過し、出口パイプ７から流出される。ただし、冷媒凝縮コア１５部を２パス以上の通路に構成することも可能である。
【００１８】
なお、サブクールタイプコンデンサコア全体に対するサブクールコア１６の占有率は、約５〜１２％程度が好ましく、この範囲内に設定することにより、車両エンジンルーム内のコンデンサ設置スペースの制限、すなわち、限られたコンデンササイズ内におけるサブクール化から生じる、高圧側圧力の上昇、それに伴う、車両燃費の低下を抑制しつつ、最適な過冷却度を実現できる。
【００１９】
そして、本実施態様では、第２のヘッダーパイプ３における、少なくとも上記サブクールコア１６への入口部に相当するヘッダ部１７が、冷媒の液溜め部１８に構成されている。冷媒凝縮コア１５からの冷媒、つまり、第２のヘッダーパイプ３の上部側、つまり冷媒凝縮コアの出口部に相当する上部ヘッダ部１９からの冷媒は、この液溜め部１８に溜められ、そこからサブクールコア１６の各熱交換チューブ４へと流入されることになる。ただし、貯液される液冷媒の液面は、後述の付加タンク部まで上昇可能であり、液溜め部１８を含めた第２のヘッダーパイプ３の下部側部分が貯液機能を有することとなっている。
【００２０】
第２のヘッダーパイプ３内には、乾燥剤（図示略）が収納された乾燥剤ユニット２０が収納されており、該ユニット２０は、中央部が連通した保持板２１、２２によりヘッダーパイプ３内に支持されている。
【００２１】
また、第２のヘッダーパイプ３の上部ヘッダ部１９の側壁（外面）には、該側壁面との間に空間２３を形成するタンク形成部材２４がろう付けにより接合されている。タンク形成部材２４はヘッダーパイプ３３の長手方向に延びている。タンク形成部材２４の周縁には、本実施態様では鍔２５が設けられており、該鍔２５を上部ヘッダ部１９の側壁にろう付けすることによりタンク形成部材２４が所定の位置に接合されるようになってる。また、上部ヘッダ部１９の側壁には、該ヘッダ部１９内と空間２３とを連通する冷媒の連通孔２６、２７が穿設されている（図２）。これら連通孔２６、２７の全てを覆うように、タンク形成部材２４がヘッダーパイプ３の外面に接合される。
【００２２】
本実施態様では、タンク形成部材２４は、断面が湾曲した形状、とくに図３に示すように断面アーチ状に形成されている。また、本実施態様においては、タンク形成部材２４は、１枚の板材をプレスして塑性加工したものから形成されており、鍔２５を含め全体が一体に形成されている。
【００２３】
本実施態様においては、液溜め部１８が設けられる第２のヘッダーパイプ３の上部ヘッダ部１９の側壁にはタンク形成部材２４が接合（ろう付け）されており、側壁と部材２４により形成される空間２３とヘッダ部１９内とは冷媒の導入出孔としての連通孔２６、２７により連通されているので、空間２３の分だけ、ヘッダーパイプ３と空間２３（つまり、タンク）とで構成される貯液機能を有するヘッダの容積を増大させることができる。したがって、コンデンサの高さ方向（図１、図２の上下方向）の寸法をそのままに、さらにコンデンサ１の幅方向（図１、図２の左右方向）の増大を最小限に抑制しつつ、貯液機能を有するヘッダの容積を増大できる。また、連通孔２６、２７のピッチＡ”や径Ｂ”の加工の際には、それ程厳格な寸法管理をしなくてもヘッダーパイプ３の所定の位置に連通孔２６、２７を覆うように部材２４を接合すれば所定のタンク空間２３が形成されるので、部品の加工性や組み付け性を大幅に向上できる。
【００２４】
また、タンク形成部材２４は、ヘッダ３ーパイプの長手方向の寸法、つまり、コンデンサ１の高さ方向の寸法の範囲内において、ヘッダ３ーパイプの長手方向に沿って延びているので、コンデンサ１の高さ方向の寸法はそのままに貯液機能を有するヘッダの容積のみ増大させることができる。
【００２５】
また、タンク形成部材２４は、１枚の板剤をプレスにより塑性加工した成形品から形成されているので、図４等に示したタンクをヘッダに並設する場合に比べて部品点数、製造工数を低減することができ、大幅なコストダウンを達成できる。
【００２６】
さらに、タンク形成部材２４は、図３に示すように断面アーチ状に形成されているので、ヘッダーパイプ３の長手方向の寸法はそのままに容積のみを効率よく増大させることができる。また、タンク空間２３内には、冷媒凝縮コア１５からヘッダ部１９に流出された高圧の冷媒が流入出することになるが、タンク形成部材２４を断面アーチ状に形成すれば十分な耐圧強度を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、ヘッダに貯液機能が要求されるあらゆるパラレルフロー型の熱交換器に適用でき、とくに、サブクールタイプコンデンサに好適に適用でき、コンデンサの幅方向の寸法増大を最小限に抑制しつつ、貯液機能が要求されるヘッダの容積を十分に大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施態様に係る熱交換器としてのサブクールタイプコンデンサの概略正面図であるる。
【図２】図１のサブクールタイプコンデンサの貯液機能が要求されるヘッダ部の部分分解正面図である。
【図３】図１のサブクールタイプコンデンサに接合されるタンク形成部材の横断面図である。
【図４】従来のサブクールタイプコンデンサの一つの改良例を示す部分分解正面図である。
【図５】図４のサブクールタイプコンデンサのヘッダに並設されるタンクの一例を示す分解側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  熱交換器としてのサブクールタイプコンデンサ
２  第１のヘッダーパイプ
３  第２のヘッダーパイプ
４  熱交換チューブ
５  フィン
６  入口パイプ
７  出口パイプ
８、９  サイドプレート
１０、１１、１２、１３  ブラケット
１４  仕切板
１５  冷媒凝縮コア
１６  サブクールコア
１７  サブクールコアの入口部に相当するヘッダ部
１８  液溜め部
１９  冷媒凝縮コアの出口部に相当する上部ヘッダ部
２０  乾燥剤ユニット
２１、２２  保持板
２３  空間（タンク空間）
２４  タンク形成部材
２５  鍔
２６、２７  連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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