| 【発明の名称】 |
熱交換装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】久保田 悦郎
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| 【要約】 |
【課題】障害物を回避して凝縮器に受液器を連結可能にし、設置スペースの有効利用を図れるようにした熱交換装置を提供すること。
【解決手段】一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂと、これらヘッダーパイプ２ａ，２ｂに接続される複数の熱交換管３を有する凝縮器１と、この凝縮器１で液化した熱媒体の気液分離を行う受液器１０とを具備する熱交換装置において、受液器１０は、ヘッダーパイプ２ａにろう付により連結するためのステー１７を有し、ステー１７に、ヘッダーパイプ２ａに設けられた熱媒体の流出孔９ａ、流入孔９ｂとそれぞれ連通する貫通孔（流入口１２，流出口１３）を設けると共に、この貫通孔１２，１３を受液器１０の中心から偏心した位置に設けるようにする。これにより、障害物Ａ，Ｂを回避して凝縮器１に受液器１０を連結可能にし、設置スペースの有効利用を図ることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一対のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプに接続される複数の熱交換管を有する凝縮器と、この凝縮器で液化した熱媒体の気液分離を行う受液器とを具備する熱交換装置において、上記受液器は、上記ヘッダーパイプにろう付により連結するためのステーを有し、上記ステーに、上記ヘッダーパイプに設けられた熱媒体の流出孔、流入孔とそれぞれ連通する貫通孔を設けると共に、この貫通孔を受液器の中心から偏心した位置に設けるようにした、ことを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】 一対のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプに接続される複数の熱交換管を有する凝縮器と、この凝縮器で液化した熱媒体の気液分離を行う受液器とを具備する熱交換装置において、上記受液器は、上記ヘッダーパイプにろう付により連結するためのステーを有し、上記ステーは、上記ヘッダーパイプの半径延長方向に延びる第１の腕部と、この第１の腕部と交差すると共に、上記受液器の半径延長方向に延びる第２の腕部を有し、かつ、第１の腕部及び第２の腕部に、上記ヘッダーパイプに設けられた熱媒体の流出孔、流入孔とそれぞれ連通する貫通孔を設けた、ことを特徴とする熱交換装置。
【請求項３】 請求項２記載の熱交換装置において、上記貫通孔は、第１の腕部を貫通する第１の貫通孔と、第２の腕部を貫通する第２の貫通孔とで構成され、上記第１及び第２の貫通孔の開口部は栓体にて塞がれている、ことを特徴とする熱交換装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、熱交換装置に関するもので、更に詳細には、例えば自動車や家屋等に設置する空調設備に適用されたものであって、凝縮器と受液器とを具備する熱交換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車や家屋等の冷暖房機に使用される空調システムは、図１０に示すように、圧縮機ａ、凝縮器ｂ、受液器ｃ、膨張弁ｄ及び蒸発器ｅを、配管ｆを介して接続してなるものが知られている。このように構成される空調システムＡＣにおいて、圧縮機ａから吐出された高温高圧のガス状熱媒体は、凝縮器ｂを通過する間に、被熱交換流体例えば空気との間で熱交換を行って潜熱を放出することにより、凝縮して液化し始める。このようにして液化した高温の熱媒体は、一旦受液器ｃに貯留されながら気液分離されて、液体のみが膨張弁ｄに送られ、膨張弁ｄにて図示しない小孔から噴射させることにより、断熱膨張されて低温低圧の霧状となって蒸発器ｅに送られる。
【０００３】この蒸発器ｅ内で、熱媒体は被熱交換流体例えば空気と熱交換を行って潜熱を吸収することにより、蒸発して気化する。このようにして気化した低温低圧の熱媒体は、上記圧縮機ａに送られて断熱圧縮され、高温高圧のガス状熱媒体となって再び凝縮器ｂへ送られる。このような一連のサイクルを繰り返すことによって、空調システムＡＣを冷房・暖房に供することができる。
【０００４】上記空調システムＡＣにおいて、凝縮器ｂは、図１１に示すように、一対のヘッダーパイプｇ１，ｇ２間に複数の熱交換管ｈを架設すると共に、各熱交換管ｈ間に例えばコルゲートフィンｉを介在してなり、一方のヘッダーパイプｇ１（図１１では左側）に受液器ｃがろう付によって連結されている。この場合、図１２に示すように、受液器ｃには、ヘッダーパイプｇ１に連結するためのステーｊが突設されており、ステーｊの先端に形成された円弧状の取付面ｋをヘッダーパイプｇ１の外側面の適宜位置に当接してろう付により連結している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に、受液器ｃは、気液分離効率を高めるためにヘッダーパイプｇ１より大径に形成されているため、ヘッダーパイプｇ１に連結された受液器ｃがヘッダーパイプｇ１すなわち凝縮器ｂより外方に突出してしまう。したがって、例えば自動車の車体のような障害物がある狭いスペースにおいては、受液器ｃが障害物と干渉して設置することができないという問題があった。
【０００６】この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、障害物を回避して凝縮器に受液器を連結可能にし、設置スペースの有効利用を図れるようにした熱交換装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、一対のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプに接続される複数の熱交換管を有する凝縮器と、この凝縮器で液化した熱媒体の気液分離を行う受液器とを具備する熱交換装置において、 上記受液器は、上記ヘッダーパイプにろう付により連結するためのステーを有し、 上記ステーに、上記ヘッダーパイプに設けられた熱媒体の流出孔、流入孔とそれぞれ連通する貫通孔を設けると共に、この貫通孔を受液器の中心から偏心した位置に設けるようにした、ことを特徴とする。
【０００８】このように構成することにより、ヘッダーパイプより大径の受液器をヘッダーパイプすなわち凝縮器の外側に突出させずにヘッダーパイプに連結することができる。したがって、凝縮器の外方に障害物がある場合や設置幅が狭い場合においても、凝縮器と受液器を連結した状態で設置することができる。
【０００９】請求項２記載の発明は、一対のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプに接続される複数の熱交換管を有する凝縮器と、この凝縮器で液化した熱媒体の気液分離を行う受液器とを具備する熱交換装置において、 上記受液器は、上記ヘッダーパイプにろう付により連結するためのステーを有し、 上記ステーは、上記ヘッダーパイプの半径延長方向に延びる第１の腕部と、この第１の腕部と交差すると共に、上記受液器の半径延長方向に延びる第２の腕部を有し、かつ、第１の腕部及び第２の腕部に、上記ヘッダーパイプに設けられた熱媒体の流出孔、流入孔とそれぞれ連通する貫通孔を設けた、ことを特徴とする。この場合、上記貫通孔は、第１の腕部を貫通する第１の貫通孔と、第２の腕部を貫通する第２の貫通孔とで構成され、上記第１及び第２の貫通孔の開口部は栓体にて塞がれている（請求項３）。
【００１０】このように構成することにより、凝縮器の前後左右に障害物がある場合においても、障害物を回避して凝縮器と受液器を連結した状態で設置することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは自動車等の空調機器に使用される、パラレルフロー型の凝縮器と受液器とを一体にろう付接合した熱交換装置について説明する。
【００１２】◎第一実施形態図１は、この発明に係る熱交換装置の第一実施形態を示す正面図、図２は図１の概略平面図、図３は図２の要部を拡大して示す縦断面図である。
【００１３】熱交換装置を構成する凝縮器１は、一対のヘッダーパイプ（熱媒体流通管）２ａ、２ｂと、これらへッダーパイプ２ａ、２ｂ間に架設される複数の熱交換管３と、各熱交換管３の間に介設されると共に、一体に接合される熱交換用フィン例えばコルゲートフィン４とで主に構成されている。
【００１４】ヘッダーパイプ２ａ、２ｂは、アルミニウム製の例えば押出形材にて略円筒状に形成されており、その上下端部にはキャップ部材５が被着固定されている。また、一方のヘッダーパイプ２ａ（図１では左側）の例えば外方側上端付近には熱媒体の流入口７が設けられており、他方のヘッダーパイプ２ｂ（図１では右側）の外方側下端付近には、熱媒体の流出口８が設けられている。更に、ヘッダーパイプ２ａの側面には、受液器１０と連通するために、熱媒体の流出孔９ａ及び流入孔９ｂが穿設されており（図３参照）、これら流出孔９ａ及び流入孔９ｂと連通するように、後述するステー１６，１７を介して受液器１０が一体にろう付接合されている。なお、ヘッダーパイプ２ａにおける流出孔９ａと流入孔９ｂとの間には仕切板９０が介設されている。
【００１５】熱交換管３は、アルミニウム製の押出形材にて例えば偏平な板状に形成されており、その内部には長手方向に向かって貫通する複数に区画された熱媒体の流路（図示せず）が形成されている。このように形成される熱交換管３の両端部は、両ヘッダーパイプ２ａ、２ｂ側面の対向する側に、適宜間隔をおいて互いに平行に配列される複数のスリット（図示せず）に挿入固着されている。
【００１６】熱交換用フィンすなわちコルゲートフィン４は、アルミニウム製の板材を屈曲することにより連続波形状に形成されており、各熱交換管３の間に介設されてろう付されている。この場合、最上段及び最下段に配設された熱交換管３の外方側にもコルゲートフィン４がろう付接合されており、これらの両コルゲートフィン４を保護するために、両コルゲートフィン４の更に外方側にはサイドプレート６がろう付接合されている。
【００１７】受液器１０は、図３に示すように、受液器本体１１と、この受液器本体１１内に収容されるフィルタ３０と、受液器本体１１の一端（上端開口部）を閉塞するキャップ部材（盲栓）１５と、受液器本体１１の他端開口部（下端開口部）に挿着される栓体（盲栓）２０とで主に構成されている。
【００１８】受液器本体１１は、例えばアルミニウム製の押出形材にて略円筒状（後述するステー１６、１７を除く部分は円筒形状）に形成されており、受液器本体１１における栓体２０側の開口部近傍の対向位置には取付孔１４が設けられている。また、受液器本体１１の側面には、上記凝縮器１におけるへッダーパイプ２ａの側面（外周面）と接合されるステー１６及び１７が受液器本体１１と一体に形成されている。このステー１６、１７には、それぞれヘッダーパイプ２ａの側面に一致する円弧状の曲面を有するろう付面（取付面）１６ａ、１７ａが形成されている。そして、これらのステー１６、１７は、受液器本体１１と一体に押出成形された後、その一部、すなわち上下の端部の部分を残し、他の部分を円筒状に切除（切削）することによって形成されている。
【００１９】また、下部側のステー１７には、そのろう付面１７ａに、ヘッダーパイプ２ａの外周面から突出する仕切板９０の頭部と嵌合する凹状の溝１７ｂが形成されている。更に、下側のステー１７には、溝１７ｂの一方及び他方の位置（上下の位置）に熱媒体の流入口（貫通孔）１２と流出口（貫通孔）１３が設けられている。この貫通孔１２，１３は、受液器１０（具体的には受液器本体１１）の中心Ｏから偏心した位置に設けられている（図２及び図４（ａ），（ｂ）参照）。そして、ステー１６、１７は、受液器本体１１の流入口１２とへッダーパイプ２ａの流出孔９ａとが連通し、受液器本体１１の流出口１３とヘッダーパイプ２ａの流入孔９ｂとが連通するように位置合わせした状態で、ヘッダーパイプ２ａにろう付接合されている。各ステー１６、１７とヘッダーパイプ２ａとのろう付は、この間にろう材を挟んで加熱することにより行われている。
【００２０】なお、ステー１６、１７のろう付面１６ａ、１７ａにろう材をクラッドしておいてもよい。また、ステー１６、１７は必ずしも２箇所に形成する必要はなく、例えば上下方向に連なった１つのステーを形成してもよいし、あるいは３箇所以上に形成してもよい。
【００２１】上記のように、貫通孔１２，１３を、受液器１０すなわち受液器本体１１の中心Ｏから偏心した位置に設けることにより、図２に示すように、凝縮器１の左右方向外方と前後方向外方に存在する障害物Ａ，Ｂを回避して受液器１０をヘッダーパイプ２ａに連結（ろう付）することができる。したがって、凝縮器１の外方に障害物Ａ，Ｂがある場合や設置幅が狭い場合においても、凝縮器１と受液器１０を連結した状態で設置することができる。
【００２２】なお、フィルタ３０は、例えばアルミニウム製の有底略円筒状に形成された筒体３１と、この筒体３１内に充填されるフィルタ素子（図示せず）とで主に構成されている。この場合、筒体３１の側面には、例えば金属製のメッシュにて形成される通気部３２が設けられている（図３参照）。また、受液器本体１１内におけるフィルタ３０の上部には、図３で想像線で示すように、例えば略円柱状に形成される乾燥剤３５が挿入されており、熱媒体中に含まれた水分を吸収除去できるようになっている。
【００２３】キャップ部材１５は例えばアルミニウム製部材にて略ハット状に形成されており、その一部を受液器本体１１における一端（図３では上側）の開口部に嵌合し、同開口部を閉塞すべく被着固定（ろう付）されている。この場合、受液器本体１１における一端の開口部を閉塞できればよいので、例えば受液器本体１１の一端部を閉塞すべく上部を一体に設ける等、キャップ部材１５以外の手段を用いてもよい。ただし、キャップ部材１５を用いた場合には、受液器本体１１の内面が円筒面状に形成されているから、キャップ部材１５の一部を受液器本体１１の一端開口部に容易かつ確実に嵌合して、ろう付により固定することができる。
【００２４】栓体２０は、例えばアルミニウム製の押出形材にて略円柱状に形成されており、受液器本体１１の開口部に着脱可能に挿着されている。栓体２０における側面の例えば２箇所には、凹溝２４が周設されており、これら凹溝２４内にはシール部材例えばＯリング２５が、それぞれ嵌着されて、受液器本体１１と栓体２０との隙間を気水密に維持している。なお、凹溝２４は必ずしも２箇所である必要はなく、１箇所あるいは３箇所であってもよい。
【００２５】また、栓体２０における端部（図３では下端）近傍に、受液器本体１１の取付孔１４と連なるねじ孔２１が設けられており、取付孔１４を貫通する固定部材例えば固定ねじ２６がねじ孔２１にねじ結合されている。なおこの場合、栓体２０の固定は必ずしもねじ止めである必要はなく、例えば上記ねじ孔２１に代えて貫通孔を設け、この貫通孔と、受液器本体１１の対向する位置に設けられた取付孔１４とを貫通する固定ピンの突出部を止め具例えばＥリング等にて固定するようにしてもよく、あるいは、固定ピンとＥリングに代えて、例えば固定ボルトとナット等を使用してもよい。すなわち、貫通孔と取付孔１４内に固定ボルトを貫通し、固定ボルトの突出部にナットを止着すなわちねじ結合してもよい。
【００２６】上記のように構成される受液器１０によれば、図３の矢印付き一点鎖線で示すように、凝縮器１におけるへッダーパイプ２ａの流出孔９ａから受液器本体１１の流入口（貫通孔）１２を通って熱媒体が流入し、この熱媒体が乾燥剤３５とフィルタ３０を浸透・通過することにより、熱媒体中に含まれる夾雑物及び水分を除去することができる。このようにして浄化された熱媒体のうち、液化部分のものが流出口（貫通孔）１３からへッダーパイプ２ａの流入孔９ｂを通過してへッダーパイプ２ａ内に流入し、気体部分のものが受液器１０内の上部に残る。この場合、貫通孔１２，１３を、図４（ｂ）に示すように、受液器本体１１の内周円の接線方向に設けることにより、熱媒体が受液器本体１１の内周円を旋回して流れるので、気液分離を促進することができる。
【００２７】フィルタ３０及び乾燥剤３５を交換する場合は、まず、固定ねじ２６を緩めて、受液器本体１１の取付孔１４及び栓体２０のねじ孔２１から固定ねじ２６を抜き取る。その後、フィルタ３０及び栓体２０を取り外すと共に、乾燥剤３５を取り外し、新しい乾燥剤３５を取り付ける。このようにして、フィルタ３０及び栓体２０を、受液器本体１１内に収容し、取付孔１４を貫通する固定ねじ２６をねじ孔２１にねじ結合することにより、フィルタ３０を交換することができる。なお、上記のようにフィルタ３０全体を交換する場合に限らず、筒体３１から使用済みのフィルタ素子（図示せず）を取り出し、筒体３１を洗浄乾燥した後、新しいフィルタ素子を充填してもよい。
【００２８】◎第二実施形態図５は、この発明の熱交換装置の第二実施形態を示す概略平面図、図６は第二実施形態における受液器及びステーの拡大断面図、図７は第二実施形態における貫通孔の閉塞部を示す拡大断面図、図８は第二実施形態の別の例を示す概略平面図、図９は図８の要部である受液器及びステーの拡大断面図である。
【００２９】第二実施形態は、受液器１０の取付部に、２つの障害物Ｃ，Ｄ又はＥ，Ｆが交差した状態で存在する場合に対応させて、凝縮器１と受液器１０とを連結した場合である。
【００３０】この場合、受液器１０に突設されるステー１６，１７（以下に符号１７で代表する）は、ヘッダーパイプ２ａの半径延長方向に延びる第１の腕部４１と、この第１の腕部４１と交差すると共に、受液器１０（具体的には受液器本体１１）の半径延長方向に延びる第２の腕部４２とで構成されており、第１の腕部４１の先端に円弧状のろう付面（取付面）４３が形成されて、上記第一実施形態と同様に、ヘッダーパイプ２ａにろう付接合されている。
【００３１】また、第１の腕部４１及び第２の腕部４２に、ヘッダーパイプ２ａに設けられた熱媒体の流出孔９ａ，流入孔９ｂとそれぞれ連通する流入口（貫通孔）１２，流出口（貫通孔）１３が設けられている。この貫通孔１２，１３は、第１の腕部４１を貫通する第１の貫通孔５１と、第２の腕部４２を貫通する第２の貫通孔５２とで構成されており、これら第１及び第２の貫通孔５１，５２の開口部５１ａ，５２ａは栓体６０にて塞がれている。この場合、第１の貫通孔５１は、第１の腕部４１の先端からヘッダーパイプ取付側に向かって図示しないドリル等で穿設され、また、第２の貫通孔５２は、第２の腕部４２の先端から受液器本体１１側に向かって図示しないドリル等で穿設され、そして、第１及び第２の貫通孔５１，５２の開口部５１ａ，５２ａを栓体６０にて塞ぐことで、貫通孔１２，１３が形成される。
【００３２】この場合、栓体６０は、図７に示すように、側面の例えば１箇所には、凹溝６１が周設されており、この凹溝６１内にはシール部材例えばＯリング６２が、それぞれ嵌着されて、第１及び第２の貫通孔５１，５２の開口部５１ａ，５２ａを気水密に閉塞している。なお、凹溝６１を２箇所設けてもよい。また、栓体６０は、必ずしもこのような構造である必要はなく、側面に雄ねじ部を刻設して、第１及び第２の貫通孔５１，５２の開口部５１ａ，５２ａに設けた雌ねじ部に螺合するようにしてもよい。更には、栓体６０を開口部５１ａ、５２ａにろう付するようにしてもよい。
【００３３】なお、第二実施形態において、その他の部分は上記第一実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して、説明は省略する。
【００３４】上記のように、ステー１７を、ヘッダーパイプ２ａの半径延長方向に延びる第１の腕部４１と、この第１の腕部４１と交差すると共に、受液器１０（具体的には受液器本体１１）の半径延長方向に延びる第２の腕部４２とで構成し、第１の腕部４１及び第２の腕部４２に、ヘッダーパイプ２ａに設けられた熱媒体の流出孔９ａ，流入孔９ｂとそれぞれ連通する貫通孔（流入口１２，流出口１３）を設けることにより、図５又は図８に示すように、２つの障害物Ｃ，Ｄ又はＥ，Ｆが交差した状態で存在する場合においても、凝縮器１と受液器１０を連結した状態で設置することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような優れた効果が得られる。
【００３６】１）請求項１記載の発明によれば、ヘッダーパイプより大径の受液器をヘッダーパイプすなわち凝縮器の外側に突出させずにヘッダーパイプに連結することができるので、凝縮器の外方に障害物がある場合や設置幅が狭い場合においても、凝縮器と受液器を連結した状態で設置することができる。したがって、熱交換装置の設置を容易にすることができると共に、スペースの有効利用を図ることができる。
【００３７】２）請求項２記載の発明によれば、凝縮器の前後左右に障害物がある場合においても、障害物を回避して凝縮器と受液器を連結した状態で設置することができる。したがって、上記１）に加えて更に熱交換装置の設置を容易にすることができると共に、スペースの有効利用を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４７４３
【氏名又は名称】日本軽金属株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月３０日（１９９９．３．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６６４４
【弁理士】
【氏名又は名称】中本 菊彦
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２８３６０４（Ｐ２０００−２８３６０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８８０６２ |
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