(57)【要約】【課題】省銅による低コスト化と製作性の改善による低コスト化を図りつつ、分配機能上の信頼性を確保し得るようにした熱交換器の液冷媒配管構造を提案する。【解決手段】多段に配置された複数本の伝熱管２Ａ〜２Ｃに、該各伝熱管２Ａ〜２Ｃに直交するように多数枚のフィン４を取付けて構成される熱交換器１の複数の伝熱管２Ａ〜２Ｃのそれぞれを、接続管３Ａ〜３Ｃを介して、冷媒入口管６に接続されたヘッダー７に直接接続するとともに、各接続管３Ａ〜３Ｃの軸方向中間部３Ａｂ〜３Ｃｂの内径を相互に異ならせている。係る構成によれば、該接続管３Ａ〜３Ｃの長さを熱交換器１とヘッダー７の間隔以上に長くする必要がなく、例えば、従来のように必要以上に長い細管を用いて接続する構成の場合に比して、素材量、即ち、銅管の使用量を少なく抑えることができ、その結果、省銅の促進による低コスト化が図れるとともに、そのコンパクト化が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段に平行配置された複数本の伝熱管（２Ａ〜２Ｃ）に、該各伝熱管（２Ａ〜２Ｃ）に直交するように多数枚のフィン（４）を取付けて構成される熱交換器（１）の上記複数の伝熱管（２Ａ〜２Ｃ）のそれぞれを、直管状の接続管（３Ａ〜３Ｃ）を介して、減圧手段の下流側の冷媒入口管（６）に接続されたヘッダー（７）に直接接続するとともに、上記各接続管（３Ａ〜３Ｃ）の軸方向中間部（３Ａｂ〜３Ｃｂ）の内径を相互に異ならせたことを特徴とする熱交換器の冷媒配管構造。
【請求項２】
請求項１において、
上記各接続管（３Ａ〜３Ｃ）の軸長が同一寸法に設定されていることを特徴とする熱交換器の冷媒配管構造。
【請求項３】
請求項１において、
上記各接続管（３Ａ〜３Ｃ）の軸方向中間部（３Ａｂ〜３Ｃｂ）が、管外からの絞り加工によって製作されることを特徴とする熱交換器の冷媒配管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、空気調和機において、その熱交換器の各伝熱管に冷媒を均等に分配導入するための冷媒配管構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の熱交換器においては、各伝熱管に冷媒を均等に分配するために、図３に示すように、減圧手段の下流側の冷媒入口管３２に分流器３１を取付け、該分流器３１において冷媒を分流させて熱交換器２１の各伝熱管２２Ａ〜２２Ｃに導入するようにしている。
【０００３】
この場合、上記分流器３１は、銅又は真鍮で製作され、またこの分流器３１と熱交換器２１の各伝熱管２２Ａ〜２２Ｃの間はそれぞれ銅製の細管２３Ａ〜２３Ｃを介して連結されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６４４８９号公報
【特許文献２】特開２００７−１９２４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような冷媒分配構造においては、熱交換器２１の各伝熱管２２Ａ〜２２Ｃへの冷媒の均等分配を実現するために、上記各細管２３Ａ〜２３Ｃの長さを同じに設定してこれら相互間の管路抵抗を揃えるようにしているが、係る構成によれば、分流器３１に近い伝熱管（例えば、図３では、伝熱管２２Ｃ）に接続される細管２３Ｃは、本来的には短い細管で事足りるところ、分流器３１から遠い伝熱管（例えば、図３では、伝熱管２２Ａ）に接続される細管２３Ａとの間で管路抵抗を揃えるために、必要以上に長いものとなり、省銅による低コスト化という観点からして好ましくない。
【０００６】
また、長い細管を熱交換器２１と分流器３１の間の比較的狭いスペースにコンパクトにおさめる必要から、該細管を曲げて配置しているが、この場合、細管の長さを同じにして管路抵抗を揃えるようにしたにも拘らず、例えば、各細管間の曲げ形状の違いによって管路抵抗に差が生じ、本来の目的が達成されないおそれもある。
【０００７】
さらに、長い細管は外力を受けて変形し易く、且つ変形した場合には、ロウ付け接合されている分流器３１と細管２３Ａ〜２３Ｃの一端との間に応力が集中し、この接合部に亀裂の発生等の不具合が生じることも懸念される。
【０００８】
そこで本願発明は、省銅による低コスト化と製作性の改善による低コスト化を図りつつ、分配機能上の信頼性を確保し得るようにした熱交換器の液冷媒配管構造を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１０】
本願の第１の発明では、多段に平行配置された複数本の伝熱管２Ａ〜２Ｃに、該各伝熱管２Ａ〜２Ｃに直交するように多数枚のフィン４を取付けて構成される熱交換器１の上記複数の伝熱管２Ａ〜２Ｃのそれぞれを、直管状の接続管３Ａ〜３Ｃを介して、減圧手段の下流側の冷媒入口管６に接続されたヘッダー７に直接接続するとともに、上記各接続管３Ａ〜３Ｃの軸方向中間部３Ａｂ〜３Ｃｂの内径を相互に異ならせたことを特徴としている。
【００１１】
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る熱交換器の冷媒配管構造において、上記各接続管３Ａ〜３Ｃの軸長を同一寸法に設定したことを特徴としている。
【００１２】
本願の第３の発明では、上記第１の発明に係る熱交換器の冷媒配管構造において、上記各接続管３Ａ〜３Ｃの軸方向中間部３Ａｂ〜３Ｃｂを、管外からの絞り加工によって製作することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明では次のような効果が得られる。
【００１４】
（ａ）本願の第１の発明に係る熱交換器の冷媒配管構造によれば、
（ａ−１）  熱交換器１の上記複数の伝熱管２Ａ〜２Ｃとヘッダー７を、直管状の接続管３Ａ〜３Ｃを介して直接接続する構成であることから、該接続管３Ａ〜３Ｃの長さを熱交換器１とヘッダー７の間隔以上に長くする必要がなく、例えば、従来のように必要以上に長い細管を用いて接続する構成の場合に比して、素材量（即ち、銅管の使用量）を少なく抑えることができ、その結果、省銅の促進による低コスト化が図れるとともに、そのコンパクト化が図れる、
（ａ−２）  熱交換器１の上記複数の伝熱管２Ａ〜２Ｃとヘッダー７を、直管状の接続管３Ａ〜３Ｃを介して直接接続する構成であって、該接続管３Ａ〜３Ｃの長さを短くできることから、該接続管３Ａ〜３Ｃに外力が掛かる機会が少なく、且つ例え外力が掛かったとしてもこれによって該接続管３Ａ〜３Ｃが変形することが少なく、この結果、ロウ付け接合されている上記接続管３Ａ〜３Ｃと上記ヘッダー７の接合部に応力が集中して亀裂が発生するというような事態の発生が可及的に防止され、延いては熱交換器１の耐久性及び信頼性が確保される、
（ａ−３）  熱交換器１の上記複数の伝熱管２Ａ〜２Ｃとヘッダー７を、直管状の接続管３Ａ〜３Ｃを介して直接接続する構成であって、従来の細管と分流器の組合せによる分流構成のように長い細管を曲げて狭いスペースに配置する場合に比して、各接続管３Ａ〜３Ｃ同士の間隔を大きくとることができ、例えば、上記接続管３Ａ〜３Ｃの接合作業に際しては各接続管３Ａ〜３Ｃ相互間の作業スペースを大きくとることができ、接合作業における作業性が向上し、また、上記各接続管３Ａ〜３Ｃと上記ヘッダー７のロウ付け接合部分を補修する場合における隣接する接続管に対する熱影響が可及的に抑制され、補修後の信頼性が確保される、
等の極めて有用な効果が得られる。
【００１５】
（ｂ）  本願の第２の発明に係る熱交換器の冷媒配管構造によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、
（ｂ−１）  上記各接続管３Ａ〜３Ｃの軸長を同一寸法に設定しているので、該各接続管３Ａ〜３Ｃと上記ヘッダー７との接合作業に際しては、これら両者のセット作業を一度に且つ簡易迅速に行なうことができ、その結果、製作コストの低廉化が図れ、延いては上記熱交換器１をより安価に提供することができる、
（ｂ−２）  上記各接続管３Ａ〜３Ｃの製作と、該各接続管３Ａ〜３Ｃの上記ヘッダー７への接合作業を同一工程で行なうことができ、生産性が向上する、
等の効果が得られる。
【００１６】
（ｃ）  本願の第３の発明に係る熱交換器の冷媒配管構造によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記各接続管３Ａ〜３Ｃの軸方向中間部３Ａｂ〜３Ｃｂを、管外からの絞り加工によって製作するようにしているので、この絞り部分の縮径度合によって変化する各接続管３Ａ〜３Ｃの管路抵抗の微調整を、絞り加工量の増減調整によって容易に且つ的確に行なうことができ、延いては冷媒の均等分配精度の高い熱交換器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１８】
図１及び図２には、熱交換器１とヘッダー７の間の冷媒配管に、本願発明の実施形態に係る冷媒配管構造を適用したものを示している。
【００１９】
上記熱交換器１は、上下方向に多段に平行配置された複数本の銅製伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・に対して、該各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・に直交するように多数枚のフィン４を所定ピッチで貫通配置して構成される。
【００２０】
上記熱交換器１の上記各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・の端部には、次述する接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・を介して、ヘッダー７が接続されている。このヘッダー７は、上下方向に延設され且つ下端が閉塞された管体で構成され、その上流端に冷媒入口管６が接続されているとともに、その外周壁には、上記熱交換器１の上記伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・の内径寸法と略同径の径寸法をもつ通孔８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、・・が、上記各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・の配置ピッチと同一ピッチをもって形成されている。
【００２１】
上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・は、上記各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・と上記ヘッダー７側の上記通孔８と略同径の内径寸法及び所定長さをもつ直状の銅管を基調形体とするとともに、その軸方向の中間部３Ａｂ、３Ｂｂ、３Ｃｂ、・・を適宜縮径させて該各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・全体としての管路抵抗を調整するようにしている。
【００２２】
ここで、上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・それぞれの管路抵抗を調整するようにしたのは、上記冷媒入口管６から上記ヘッダー７に気液混合状態で流入する冷媒を、該ヘッダー７から上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・を介して上記熱交換器１の上記各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・に分配流入する場合に、上記ヘッダー７に対する上記各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・の接続位置によって冷媒量が異なること、即ち、上記ヘッダー７の冷媒上流側部位は冷媒流量が多く通孔８からの流出量が多くなるが、冷媒下流側に移行するに伴って順次各段の通孔８から冷媒が流出することから次第に冷媒流量が減少し、通孔８からの冷媒流出量も減少することになることから、このような冷媒量の変化に対応させて、上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・それぞれの管路抵抗を調整するようにしたものである。
【００２３】
この実施形態では、図１に示すように、最下段の伝熱管２Ａから順次上段側の伝熱管２Ｂ、２Ｃ、・・・へ移行するに伴って、該各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の中間部３Ａｂ、３Ｂｂ、３Ｃｂ、・・の内径寸法（即ち、冷媒通路面積）が減少し、その管路抵抗が減少変化するように設定している。具体的には、最下段の伝熱管２Ａと上記ヘッダー７の最下段の通孔８Ａの間に接合される接続管３Ａは、その管路抵抗を最少とすべく、その中間部３Ａｂを基調形体のまま保持している（即ち、絞り加工を施していない）。そして、下から二段目以降の通孔８Ｂ、８Ｃ、・・については、上段側へ移行するに伴ってその管路抵抗が次第に増大変化するように、その中間部３Ｂｂ、３Ｃｂ、・・の内径寸法を順次小さく設定している。
【００２４】
ここで、上記各接続管３Ｂ、３Ｃ、・・の中間部３Ｂｂ、３Ｃｂ、・・の成形方法を図４を参照して説明する。先ず、素材管１１として、所定径の直銅管を用いる。そして、この素材管１１内に所定径の直棒体でなる芯金１２を挿入配置し、この状態で上記素材管１１の外側からその軸方向中間部に対して成形ローラを用いて絞り加工を施し、上記芯金１２の外径寸法に対応する内径寸法をもつ段付管体を製作し、これを上記接続管として用いるものである。
【００２５】
この場合、上記芯金１２としてその径寸法の異なる多種類の芯金を用意し、これを選択使用して絞り加工を行なうことで、図１に示すように、中間部３Ｂｂ、３Ｃｂ、・・の内径寸法が順次異なる接続管３Ｂ、３Ｃ、・・を得ることができるとともに、その内径寸法を容易に微調整することができる。なお、各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の内径寸法（即ち、管路抵抗）は、上記熱交換器１の設計段階で、各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・における冷媒流量を測定し、この測定結果に基づいて最適な値に設定される。
【００２６】
以上のようにして製作された上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・は、その一端３Ａｃ、３Ｂｃ、３Ｃｃを上記熱交換器１該の各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・の一端に、またその他端３Ａａ、３Ｂａ、３Ｃａを上記ヘッダー７の上記通孔８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、・・部分に、それぞれロウ付けにより接合することで、図１に示すように、上記熱交換器１及び上記ヘッダー７と一体化される。
【００２７】
このように構成された熱交換器１においては、図１に示すように、上記冷媒入口管６から上記ヘッダー７内に、気液二相冷媒が十分に攪拌混合された気液混合状態で流入すると、この冷媒は、該ヘッダー７から上記各各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・を介して上記熱交換器１の各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・側にそれぞれ分流され、該熱交換器１において熱交換作用を行なう。
【００２８】
この熱交換器１では、以下のような特有の作用効果が得られる。
【００２９】
この熱交換器１では、その各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・と上記ヘッダー７を、直管状の接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・を介して直接接続する構成としている。従って、上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の長さを、該熱交換器１と上記ヘッダー７の間隔以上に長くする必要がなく、例えば、従来のように必要以上に長い細管を用いて接続する構成の場合に比して、銅管の使用量を少なく抑えることができ、その結果、省銅の促進による低コスト化が図られるとともに、そのコンパクト化が促進される。
【００３０】
また、各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・と上記ヘッダー７を、直管状の接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・を介して直接接続する構成であって、該接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の長さを短くできることから、該接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・に外力が掛かる機会が少なく、且つ例え外力が掛かったとしてもこれによって該接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・が変形することも少ない。この結果、ロウ付け接合されている上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・と上記ヘッダー７の上記各通孔８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、・・形成部との接合部に応力が集中し、亀裂が発生するというような事態の発生が可及的に防止され、延いては耐久性及び信頼性の高い熱交換器１を提供することができる。
【００３１】
さらに、この熱交換器１では、その各伝熱管２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・とヘッダー７を、直管状の上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・を介して直接接続する構成としていることから、従来の細管と分流器の組合せによる分流構成のように長い細管を曲げて狭いスペースに配置する場合に比して、該各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・同士の間隔を大きくとることができ、例えば、上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の接合作業に際してはこれら各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・相互間の作業スペースを大きくとることができ、接合作業における作業性が向上する。また、上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・と上記ヘッダー７のロウ付け接合部分を補修する場合においては、隣接する接続管に対する熱影響が可及的に抑制され、補修後の信頼性が確保されることになる。
【００３２】
一方、この実施形態の熱交換器１においては、上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の軸長を同一寸法に設定しているので、該各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・と上記ヘッダー７との接合作業に際しては、これら両者のセット作業を一度に且つ簡易迅速に行なうことができ、その結果、製作コストの低廉化が図れ、延いては上記熱交換器１をより安価に提供することができる。また、上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の製作と、該各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の上記ヘッダー７への接合作業を同一工程で行なうことができ、作業形態の簡略化によって生産性の向上が図れ、延いては上記熱交換器１をより安価に提供できる。
【００３３】
さらに、この実施形態の熱交換器１では、上記各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の軸方向中間部３Ａｂ、３Ｂｂ、３Ｃｂ、・・を、管外からの絞り加工によって製作するようにしているので、この絞り部分の縮径度合によって変化する各接続管３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・の管路抵抗の微調整を、絞り加工量の増減調整によって容易に且つ的確に行なうことができ、延いては冷媒の均等分配精度の高い熱交換器１を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本願発明の実施の形態に係る冷媒配管構造を備えた熱交換器の要部図である。
【図２】図１に示した接続管の製作工程説明図である。
【図３】従来の冷媒配管構造を備えた熱交換器の要部図である。
【符号の説明】
【００３５】
１          ・・熱交換器
２Ａ〜２Ｃ  ・・伝熱管
３Ａ〜３Ｃ  ・・接続管
４  ・・・・・・フィン
５  ・・・・・・管板
６  ・・・・・・冷媒入口管
７  ・・・・・・ヘッダー
８  ・・・・・・通孔
１１  ・・・・・素材管
１２        ・・芯金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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