JP2003106709A

JP2003106709A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2003106709A
Application number: JP2001293968A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Wada; 賢一和田
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の大型化やコストアップを防止しつつ、
ヘッダパイプ内に収納される乾燥剤の交換作業性を向上
できる熱交換器を提供する。【解決手段】２本のヘッダパイプと、該２本のヘッダ
パイプを互いに連通する複数の熱交換チューブと、該熱
交換チューブ間に配設されるフィンとを有し、一方のヘ
ッダパイプ内に乾燥剤を交換可能に収納する熱交換器に
おいて、前記一方のヘッダパイプの少なくとも乾燥剤を
出し入れする側の端部に周方向に延びる長穴を設けると
ともに、該長穴に蓋体と係合し蓋体の抜けを防止するス
リーブを挿入したことを特徴とする熱交換器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２本のヘッダパイ
プ間を並行に延びる複数の熱交換チューブで連通し、一
方のヘッダパイプ内に乾燥剤を交換可能に収納する受液
器一体型の熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ヘッダパイプに並設された受
液器内に冷媒中に含まれる水分除去を目的として乾燥剤
が収納された熱交換器はよく知られている。しかし、乾
燥剤は経時等の原因により水分除去機能が徐々に低下す
る。このため、定期的にあるいは必要に応じて乾燥剤の
交換が必要になる。

【０００３】このため、受液器の少なくとも乾燥剤を出
し入れする側の端部は、着脱可能な蓋体により開閉可能
になっている。たとえば、特開平９−３３１３９号公報
においては、受液器の乾燥剤を出し入れする側の端部に
ブロック材を切削加工し、内周にねじ溝が設けられた円
筒体のフランジが接合されており、該フランジにねじ山
が設けられた蓋体を螺合することにより、端部の気密性
を確保しつつ、乾燥剤の交換容易性の要求に対応可能な
熱交換器が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような提案においては、円筒体のフランジの内周にねじ
溝を刻設する必要があるため、ねじ溝加工が煩雑になり
製造コストが上昇するおそれがある。したがって、熱交
換器のコストダウンの要請に十分対応できなくなるおそ
れもある。

【０００５】さらに、未だ出願未公開の段階ではあるが
先に本出願人により、乾燥剤をヘッダパイプ内に収納し
たいわゆる受液器一体型の熱交換器の提案がなされてい
るが、上記蓋体固定構造を受液器一体型の熱交換器に適
用した場合には、以下のような問題が生ずるおそれがあ
る。つまり、受液器に比べ内圧の高いヘッダパイプの端
部に蓋体を確実に固定するためには、フランジに設けら
れるねじ溝を該フランジの軸方向にある程度長く設ける
必要があるため、その分フランジが軸方向に大型化する
おそれがある。フランジの大型化はさらなるコストアッ
プを招来するのみならず熱交換器を大型化させるおそれ
もある。また、蓋体をヘッダパイプの端部に締めつけた
のではヘッダパイプに過大な応力が加わり、熱交換器の
耐久性に悪影響をおよぼすおそれがある。

【０００６】本発明の課題は、装置の大型化やコストア
ップを抑制しつつ、ヘッダパイプの端部を蓋体で確実に
密閉でき、しかも蓋体の着脱作業性を向上し容易に乾燥
剤の交換を行うことのできる熱交換器を提供することに
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、本発明の熱交換器は、２本のヘッダパイプと、該２
本のヘッダパイプを互いに連通する複数の熱交換チュー
ブと、該熱交換チューブ間に配設されるフィンとを有
し、一方のヘッダパイプ内に乾燥剤を交換可能に収納す
る熱交換器において、前記一方のヘッダパイプの少なく
とも乾燥剤を出し入れする側の端部に周方向に延びる長
穴を設けるとともに、該長穴に蓋体と係合し蓋体の抜け
を防止するスリーブを挿入したことを特徴とするものか
らなる。

【０００８】前記スリーブは蓋体に溝部を形成し、該溝
部に係合させることができる。また前記スリーブと蓋体
の頭頂部とを係合するようにしてもよい。

【０００９】上記長穴は、ヘッダパイプの端部に接合さ
れるフランジに設けてもよい。本発明のフランジには煩
雑なねじ溝加工を施す必要はないので、その分コストダ
ウンを図ることができる。

【００１０】上記スリーブの形状はとくに限定されるも
のではないが、たとえば断面略コ字状、Ｕ字状に形成す
ることが好ましい。スリーブをこのような形状に形成す
れば、ヘッダパイプの端部に２箇所の長穴を穿設した場
合においても、一つのスリーブを長穴に挿入するだけで
蓋体との係合を完了することができる。

【００１１】また、上記スリーブには、ヘッダパイプの
端部を挟持する折り曲げ部を設けることが好ましい。折
り曲げ部を設ければスリーブの抜けを確実に防止するこ
とができる。また、上記スリーブの端部を、たとえば最
外層のフィンに接合されるサイドプレートにねじ止めす
れば、上記と同様にスリーブの抜けを確実に防止でき
る。したがって、蓋体の固定構造の信頼性をより向上す
ることができる。

【００１２】本発明は、受液器一体型の熱交換器に対し
て広く適用できるが、とくに熱交換器のコア部が冷媒凝
縮部とサブクール部とに区画されるいわゆるサブクール
タイプの熱交換器に用いて最適なものである。

【００１３】上記のような熱交換器においては、ヘッダ
パイプの端部に周方向に延びる長穴が設けられるととも
に、たとえばヘッダパイプの端部に挿入される蓋体には
長穴と連通する溝部が設けられているので、ヘッダパイ
プの端部に蓋体を挿入しスリーブをヘッダパイプの径方
向から溝部に挿入すれば、該スリーブと溝部の内壁およ
び長穴の周縁とが係合されるので、蓋体のヘッダパイプ
の軸方向への移動が規制され、蓋体の抜けを確実に防止
することができる。一方、スリーブを溝部から引き抜け
ば上記蓋体の固定構造を簡単に解除することができる。
したがって、ヘッダパイプの乾燥剤を出し入れする側の
端部の蓋体を容易に着脱することができるので、乾燥剤
の交換作業性を向上できる。また、上記のような熱交換
器においては、ヘッダパイプの端部に接合されるフラン
ジにねじ溝を刻設することなくヘッダパイプの内圧に抗
して蓋体を確実に固定することができるので、フランジ
ひいては熱交換器のコストアップや大型化を防止するこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の熱交換器の望まし
い実施の形態について、図面を参照して説明する。図１
ないし図４は、本発明の第１実施態様に係る熱交換器を
示している。図において、１は熱交換器、本実施態様で
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２のヘッダパイプ２および第１のヘッダパイプ３
と、両ヘッダパイプ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。最外側のフィン５にはサ
イドプレート１５、１６が接合されている。第２のヘッ
ダ２の上部には、冷媒の入口パイプ６が、下部には冷媒
の出口パイプ７が、それぞれ設けられている。

【００１５】第２のヘッダパイプ２内には仕切板８が設
けられており、該仕切板８により第２のヘッダパイプ２
内が上部空間と下部空間とに区画されている。この仕切
板８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９と、該冷媒凝縮コア９で凝縮された冷媒をさ
らに過冷却するサブクールコア１０とに区画されてい
る。すなわち、一体に形成された第２のヘッダパイプ２
内に仕切板８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９とサブクールコア１０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９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２のヘッダ２内に導入さ
れた冷媒は、冷媒凝縮コア９の各熱交換チューブ４を１
パス通路形態で通過して第１のヘッダパイプ３内に流入
し、第１のヘッダパイプ３内を下方に流動した後、直
接、サブクールコア１０への入口側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９部を２パ
ス以上の通路に構成することも可能である。

【００１６】なお、本実施態様においては、サブクール
タイプコンデンサコア全体に対する、サブクールコア部
の占有率を約１０％程度にしている。本出願人による実
験によれば、占有率は、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。

【００１７】そして、本実施態様では、第１のヘッダパ
イプ３における、サブクールコア１０への入口側に相当
するヘッダ部分３ａが、液冷媒一時貯留部１１に構成さ
れている。図２に示すように、冷媒凝縮コア９からの冷
媒、つまり、第１のヘッダ３の上部側からの冷媒は、こ
の液冷媒一時貯留部１１に溜められ、そこからサブクー
ルコア１０の各熱交換チューブ４へと流入されることに
なる。

【００１８】上記第１のヘッダパイプ３内には、乾燥剤
１３が充填された容器１４が設けられている。乾燥剤１
３は、通水性の袋（図示略）内に充填されており、該袋
が枠状の容器１４内に収納されるようになっている。乾
燥剤容器１４は、第１のヘッダパイプの内部全長にわた
って収容されている。

【００１９】また本実施態様では、乾燥剤容器１４は、
第１のヘッダパイプ３内において、熱交換チューブ４の
先端と反対側の位置に少し偏心した位置に配置されてお
り、乾燥剤容器１４の横断面は、略円形の形状に形成さ
れている。第１のヘッダパイプ３内まで突出された各熱
交換チューブ４の先端と、横断面略円形の乾燥剤容器１
４との間には、適当な隙間が形成されており、熱交換チ
ューブ４の先端と乾燥剤容器１４との物理的な干渉が回
避されているとともに、第１のヘッダパイプ３内におけ
る冷媒の流動性および乾燥剤容器１４およびそれに充填
されている乾燥剤１３に対する冷媒の出入りの容易性が
確保されている。

【００２０】第１のヘッダパイプ３内の冷媒凝縮コア９
とサブクールコア１０との境界に相当する位置には、支
持部材１７が設けられている。乾燥剤容器１４は、支持
部材１７を貫通して下方に延びている。支持部材１７よ
りも下方の乾燥剤容器１４には、メッシュ状のフィルタ
１８が設けられており、該フィルタ１８により冷媒中に
混入した異物が捕捉されるようになっている。なお、上
記支持部材１７は、フィルタ１８をバイパスする冷媒の
流れを防止するとともに、支持材２９と共働して乾燥剤
容器１４を支持する機能を有している。

【００２１】ヘッダパイプ３の乾燥剤容器１４すなわち
乾燥剤１３を出し入れする側の端部１９には、円筒体の
フランジ２０が接合（ろう付け）されている。フランジ
２０の孔２１の中心は、該フランジ２０、ヘッダパイプ
３の中心からは偏心した位置に設けられており、ヘッダ
パイプ３の中心から偏心して設けられた乾燥剤容器１４
が挿入されるようになっている。フランジ２０は、ヘッ
ダパイプ３内に挿入される小径部２２を有している。小
径部２２にはチューブ４の端部との干渉を防止する逃し
部２３が形成されている。また、フランジ２０には、該
フランジ２０の周方向に延びる長穴２４が設けられてい
る。本実施態様においてはフランジ２０には、略対向す
る位置に２つの長穴２４が穿設されている。

【００２２】ヘッダパイプ３の乾燥剤の出し入れする側
の端部１９には蓋体２５が挿入されている。本実施態様
では蓋体２５は、フランジ２０の孔２１に挿入され端部
１９を閉塞するようになっている。蓋体２５には、端部
１９に挿入された際に長穴２４と連通する溝部２６が設
けられている。本実施態様においては溝部２６は蓋体２
５の周方向の全周に設けられているが、長穴２４に相当
する部分にのみ設けるようにしてもよい。

【００２３】蓋体２５の溝部２６には、断面略コ字状に
形成されたスリーブ２７が挿入されている。スリーブ２
７が蓋体２５の溝部２６に挿入されると、該スリーブ２
７と溝部２６の内壁および長穴２４の周縁とが係合され
る。したがって、蓋体２５のヘッダパイプ３の軸方向へ
の移動が規制され、蓋体２５の抜けが防止されるように
なっている。なお、蓋体２５とフランジ２０の孔２１の
内面との間にはＯリング２８が介装されており該部分の
気密性が保持されるようになっている。

【００２４】本実施態様の蓋２５の固定構造は、図４に
示すように簡単に構成することができる。まず、ヘッダ
パイプ３の端部１９にフランジ２０をろう付けする。そ
して、長穴２４が設けられたフランジ２０に軸方向から
蓋体２５を挿入する。次に、ヘッダパイプ３の径方向か
ら断面略コ字状のスリーブ２７を蓋体２５の溝部２６に
挿入する。溝部２６にスリーブ２７が挿入された状態で
は、蓋体２５のヘッダパイプ３の軸方向への移動が規制
され、蓋体２５の抜けが確実に防止される。一方、スリ
ーブ２７を溝部２６から引き抜けば蓋体２５の固定構造
は簡単に解除できる。したがってヘッダパイプ３の乾燥
剤１３を出し入れする側の端部１９の蓋体２５を容易に
着脱することができるので、乾燥剤１３の交換作業の容
易性を確保することができる。また、フランジ２０にね
じ溝を刻設することなくヘッダパイプ３の内圧に抗して
蓋体２５を確実に固定することができるので、フランジ
２０ひいては熱交換器１の大型化やコストアップを防止
することができる。

【００２５】図５（ｂ）は、本発明の第２実施態様に係
る熱交換器のヘッダパイプ３の乾燥剤を出し入れする側
の端部１９における蓋体２５の固定構造を示している。
上記第１実施態様と同一の部材には同一番号を付しその
説明を省略する。本実施態様においては、蓋体２５の溝
部２６に挿入されるスリーブ３０の端部には折り曲げ部
３１が設けられている。折り曲げ部３１で乾燥剤を出し
入れする側の端部１９、本実施態様においては該端部１
９に接合されたフランジ２０を挟持するようになってい
る。つまり、図５（ａ）に示すように当初断面が断面略
コ字状に形成されたスリーブ３０を溝部２６にヘッダパ
イプ３の径方向から挿入した後に両端部３２を折り曲げ
ることにより折り曲げ部３１が形成され、該折り曲げ部
３１によりフランジ２０を挟持するようになっている
（図５（ｂ））。

【００２６】本実施態様においても、スリーブ３０をヘ
ッダパイプ３の径方向から蓋体２５の溝部２６に挿入す
れば、上記第１実施態様に準じて蓋体２５の抜けを防止
できる。また、本実施態様においては、スリーブ３０の
端部にはヘッダパイプ３の端部１９を挟持する折り曲げ
部３１が設けられているので、スリーブ３０の径方向へ
の抜けを確実に防止することもできる。したがって、蓋
体２５の一層強固な固定構造を実現することができる。
一方、スリーブ３０に折り曲げ部３１を形成した後であ
っても、端部３２を再度曲げ戻してスリーブ３０を引き
抜けば簡単に蓋体２５の固定構造を解除することができ
る。したがって、折り曲げ部３１を設けても乾燥剤１３
の交換作業性が著しく損なわれるおそれはない。

【００２７】図６は、本発明の第３実施態様に係る熱交
換器のヘッダパイプ３の乾燥剤を出し入れする側の端部
１９における蓋体２５の固定構造を示している。なお、
上記実施態様と同一の部材には同一の部番を付しその説
明を省略することとする。本実施態様においては、スリ
ーブ３３の一方の端部３４にのみ折り曲げ部３５が形成
されている。つまり、図６に示すように一方の端部３４
が他方の端部３６よりも長いスリーブ３３（図６
（ａ））を蓋体２５の溝部２６に挿入してさらに端部３
４を折り曲げて折り曲げ部３５を設けた後に先端部３７
をスリーブ３３の他方の端部３６に向けて折り返すこと
により、スリーブ３３がフランジ２０を挟持するように
なっている（図６（ａ））。

【００２８】本実施態様においても、上記第１、第２実
施態様の作用に準じ蓋体２５の強固な固定構造を容易に
構成でき、かつ解除することができるので、コストアッ
プや装置の大型化を防止しつつ乾燥剤の交換作業性を向
上することができる。

【００２９】図７は、本発明の第４実施態様に係る熱交
換器のヘッダパイプ３の乾燥剤を出し入れする側の端部
１９における蓋体２５の固定構造を示している。なお、
本実施態様においても上記実施態様と同一の部材には同
一の部番を付しその説明を省略することとする。本実施
態様においては、蓋体２５の溝部２６に挿入されるスリ
ーブ３８の端部３９は、熱交換器のサイドプレート１６
に延設された接合部４０にボルト４１を介して接合され
ている。接合部４０にはボルト挿通孔４２が設けられて
いる。

【００３０】本実施態様においては、断面が断面略コ字
状に形成されたスリーブ３８にも図８に示すようにボル
ト挿通孔４３が設けられている。つまり、図８に示すよ
うにスリーブ３８（図８（ａ））をヘッダパイプ３の径
方向から蓋体２５の溝部１５に挿入し、さらにスリーブ
３８の端部を接合部４０にボルト４１を介して接合する
ことにより蓋体２５の固定構造が構成されるようになっ
ている（図８（ｂ））。

【００３１】本実施態様においても、上記実施態様の作
用に準じて蓋体２５のヘッダパイプ３の軸方向への移動
を規制することができるので、蓋体２５の抜けを確実に
防止することができる。また、スリーブ３８の端部は接
合部４０に接合されているので、スリーブ３８の抜けが
確実に防止され一層信頼性の高い蓋体２５の固定構造を
実現することができる。一方、ボルト４１を取り外して
スリーブ３８をヘッダパイプ３の径方向に引き抜けば蓋
体２５の固定構造を簡単に解除することができる。した
がって、ヘッダパイプ３内の乾燥剤の交換作業性が損な
われることはない。

【００３２】図９および図１０は、本発明の第５実施態
様に係る熱交換器のヘッダパイプ３の乾燥剤を出し入れ
する側の端部１９における蓋体４４の固定構造を示して
いる。本実施態様においては、蓋体４４には上記第１〜
第４実施態様に示したような溝部２６は形成されておら
ず、蓋体４４の頭頂部４５にスリーブ４６が係合するよ
うになっている。つまり、蓋体４４は、フランジ４７に
設けられる長穴４８よりもさらに奥まで挿入されてお
り、該長穴４８にスリーブ４６を挿入することにより該
スリーブ４６と蓋体４４の頭頂部４５とが係合し、蓋体
４４の抜けが防止されるようになっている。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換器
によるときは、フランジにねじ溝を加工することなく、
蓋体の着脱が容易でしかも耐久性、信頼性に優れた蓋体
の固定構造を実現することができるので、装置の大型化
やコストアップを防止しつつ、乾燥剤の交換作業性に優
れた熱交換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様に係る熱交換器（サブク
ールタイプコンデンサ）の正面図である。

【図２】図１の熱交換器のヘッダパイプの乾燥剤を出し
入れする側の端部の縦断面図である。

【図３】図１の熱交換器のヘッダパイプのＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ線に沿う断面図である。

【図４】図１の熱交換器のヘッダパイプの乾燥剤を出し
入れする側の端部の分解斜視図である。

【図５】本発明の第２実施態様に係る熱交換器のヘッダ
パイプの乾燥剤を出し入れする側の端部に蓋体を挿入し
固定する際の工程図である。

【図６】本発明の第３実施態様に係る熱交換器のヘッダ
パイプの乾燥剤を出し入れする側の端部に蓋体を挿入し
固定する際の工程図である。

【図７】本発明の第４実施態様に係る熱交換器のヘッダ
パイプの乾燥剤を出し入れする側の端部の部分正面図で
ある。

【図８】本発明の第４実施態様に係る熱交換器のヘッダ
パイプの乾燥剤を出し入れする側の端部に蓋体を挿入し
固定する際の工程図である。

【図９】本発明の第５実施態様に係る熱交換器のヘッダ
パイプの乾燥剤を出し入れする側の端部の縦断面図であ
る。

【図１０】本発明の第５実施態様に係る熱交換器のヘッ
ダパイプの乾燥剤を出し入れする側の端部の横断面図で
ある。

【符号の説明】

１サブクールタイプコンデンサ２第２のヘッダパイプ３第１のヘッダパイプ３ａサブクールコアの入口側に相当するヘッダ部分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仕切板９冷媒凝縮コア１０サブクールコア１１液冷媒一時貯留部１３乾燥剤１４乾燥剤容器１５、１６サイドプレート１７支持部材１８フィルタ１９乾燥剤を出し入れする側の端部２０、４７フランジ２１孔２２小径部２３逃し部２４、４８長穴２５、４４蓋体２６溝部２７、３０、３３、３８、４６スリーブ２８Ｏリング２９支持材３１、３５折り曲げ部３２、３４スリーブの端部３６他方の端部３７先端部４０接合部４１ボルト４２、４３ボルト挿通孔４５頭頂部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２本のヘッダパイプと、該２本のヘッダ
パイプを互いに連通する複数の熱交換チューブと、該熱
交換チューブ間に配設されるフィンとを有し、一方のヘ
ッダパイプ内に乾燥剤を交換可能に収納する熱交換器に
おいて、前記一方のヘッダパイプの少なくとも乾燥剤を
出し入れする側の端部に周方向に延びる長穴を設けると
ともに、該長穴に蓋体と係合し蓋体の抜けを防止するス
リーブを挿入したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】前記スリーブが蓋体に形成された溝部に
係合されている、請求項１の熱交換器。
【請求項３】前記スリーブが蓋体の頭頂部に係合され
ている、請求項１の熱交換器。
【請求項４】前記長穴がヘッダパイプの端部に接合さ
れる円筒体のフランジに設けられている、請求項１ない
し３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】前記スリーブが断面略コ字状に形成され
ている、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換
器。
【請求項６】前記スリーブにヘッダパイプの端部を挟
持する折り曲げ部が設けられている、請求項１ないし５
のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】前記スリーブの端部が、最外側のフィン
に接合されたサイドプレートにねじ止めされている、請
求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】前記チューブが、冷媒を凝縮する冷媒凝
縮部と、該冷媒凝縮部で凝縮された冷媒をさらに過冷却
するサブクール部とに区画されており、サブクール部の
入口側のヘッダパイプに乾燥剤が交換可能に収納されて
いる、請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器。