JP2003207234A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乾燥剤収容体への乾燥剤等の挿入作業性を向
上でき、装置全体としての組み付け作業性を向上しつ
つ、優れた熱交換効率を発揮する熱交換器を提供する。 【解決手段】 対向する一対のヘッダパイプ間を並行に
延びる複数のチューブで連通するとともに、少なくとも
一方のヘッダパイプ内に乾燥剤が収納された乾燥剤収容
体が内挿される熱交換器において、前記乾燥剤収容体
を、長手方向に連続的に延びる開口部を有する筒状体か
ら構成するとともに、前記開口部を、熱交換チューブか
ら流出される流体が乾燥剤収容体の外周面とヘッダパイ
プの内周面との間を回り込んだ後乾燥剤収容体内へ流入
する方向に配置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、車両用空調装置等
に用いられる熱交換器に関し、とくにヘッダパイプ内に
乾燥剤が収納された乾燥剤収容体が内挿される熱交換
器、たとえば受液器一体型凝縮器等に好適な熱交換器の
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器、たとえば受液器を凝縮器に一
体化した受液器一体型凝縮器においては、いずれか一方
のヘッダパイプ内に乾燥剤が収納された筒状の乾燥剤収
容体が内挿されている。たとえば、図６に示すように、
複数のチューブ１０１が挿入されたヘッダパイプ１０２
内には、通液性を有す袋体１０３に充填された乾燥剤が
収納された乾燥剤収容体１０５が内挿されている。乾燥
剤収容体１０５は支持部材１０６、１０７に支持されて
いる。乾燥剤収容体１０５の下部はストレーナ部１０８
に挿入されている。ヘッダパイプ１０２の端部には蓋体
１１０、１１１が設けられており、ストレーナ部１０８
は蓋体１１１に支持されている。なお、図６において、
１１２はチューブ１０１間に配設されたフィンを示して
いる。

【０００３】上記のような熱交換器１００においては、
支持部材１０７の上部に接続されたチューブ１０１から
ヘッダパイプ１０２内に流入した冷媒は、乾燥剤収容体
１０５に設けられた開口部１１３から該収容体１０５内
に流入し乾燥剤１０４により水分が除去された後、ヘッ
ダパイプ１０２の支持部材１０７の下部に形成された液
溜め部１１４に一時的に貯留され該液溜め部１１４に連
通されたサブクールコアを形成する各チューブ１０１に
流入するようになっている。

【０００４】しかし、上記のような熱交換器において
は、乾燥剤１０４が収納される乾燥剤収容体１０５は、
周面に複数の独立した不連続の開口部１１３が形成され
た樹脂または金属（たとえば、純アルミニウムまたはア
ルミニウム合金）からなる筒状体から構成されているの
で、乾燥剤１０４が充填された袋体１０３（以下、単に
乾燥剤等と言うこともある。）を収容体１０５へ挿入す
る際の作業性が著しく低下するおそれがある。

【０００５】このため、本出願人により未だ出願未公開
の段階ではあるが、乾燥剤収容体を長手方向に連続して
延びる開口部を有する筒状体から構成することにより、
乾燥剤収容体への乾燥剤等の挿入作業性を向上した提案
がなされている（特願２００１−３７８７５２号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先の提
案においては乾燥剤収容体は、長手方向に連続的に延び
る開口部を有する筒状体から構成されているので、以下
のような問題が生ずるおそれがある。つまり、図７に示
すようにチューブ１１５が連通されるヘッダパイプ１１
６内に、袋体１１７に充填された乾燥剤１１８が収納さ
れた乾燥剤収容体１１９を挿入する際に、開口部１２０
をチューブ１１５の挿入側に向けて配置すると、チュー
ブ１１５から流出する冷媒が直接開口部１２０を介して
乾燥剤収容体１１９内へ流入するため、乾燥剤収容体１
１９内における冷媒の流れに乱れが生じるおそれがあ
る。また、開口部１２０をチューブ１１５の挿入側に向
けて配置した場合には、液溜め部１１４において開口部
１２０から流出した液冷媒が直接サブクール部を構成す
るチューブ１１５へ流入するおそれがある。このため、
気泡が発生し易くなり気液分離が不完全になる結果、サ
ブクールコア部に気相が混入し易くなり冷却効果が低下
するおそれがある。

【０００７】本発明の課題は、乾燥剤収容体への乾燥剤
等の挿入作業性を向上することにより、装置全体として
の組み付け作業性を向上しつつ、熱交換効率の低下のお
それを解消できる熱交換器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る熱交換器は、対向する一対のヘッダパ
イプ間を並行に延びる複数のチューブで連通するととも
に、少なくとも一方のヘッダパイプ内に乾燥剤が収納さ
れた乾燥剤収容体が内挿される熱交換器において、前記
乾燥剤収容体を、長手方向に連続的に延びる開口部を有
する筒状体から構成するとともに、前記開口部を、熱交
換チューブから流出される流体が乾燥剤収容体の外周面
とヘッダパイプの内周面との間を回り込んだ後乾燥剤収
容体内へ流入する方向に配置したことを特徴とするもの
からなる。

【０００９】上記開口部は、ヘッダパイプへの熱交換チ
ューブの挿入側と反対側２７０°の円周角範囲内に配置
することが好ましい。上記範囲を外れて開口部を配する
と、該開口部から直接乾燥剤収容体内へ流入する冷媒量
が増大するため、乾燥剤収容体内における液冷媒の液面
や流れが乱され気泡が発生し易くなる。

【００１０】上記乾燥剤収容体を構成する筒状体は、横
断面を略Ｃ字状に形成することができる。たとえば、一
枚の平板を長手方向に連続的に延びる開口部を形成する
ようにロール成形したり、あるいは横断面が円形、だ円
形、一部に平面を有するトラック形、多角形等の直管状
パイプに長手方向に連続的に延びる切欠きを設ければ簡
単に上記のような乾燥剤収容体を構成することができ
る。

【００１１】上記乾燥剤収容体の開口部開口寸法は、筒
状体の横断面中心を中心とする円周角の１０°以上、９
０°以下の範囲にすることが好ましい。１０°未満にな
り開口寸法が小さくなると乾燥剤収容体内部への通液抵
抗が著しく増大するおそれがある。一方、９０°を越え
開口寸法が大きくなり過ぎると乾燥剤収容体による乾燥
剤等の保持強度が低下するおそれがある。

【００１２】また、上記乾燥剤収容体を構成する筒状体
は、樹脂または純アルミニウム、アルミニウム合金等の
金属から構成することができる。

【００１３】本発明に係る熱交換器は、ヘッダパイプ内
に乾燥剤を収納した乾燥剤収容体が挿入されるタイプの
熱交換器に広く適用することができるが、とくにヘッダ
パイプの下部に液溜め部が形成され、冷却コアとサブク
ールコアとを有するサブクールタイプコンデンサに好適
なものである。

【００１４】上記のような熱交換器においては、乾燥剤
収容体は長手方向に連続的に延びる開口部を有する筒状
体から構成されている。このような筒状体は、たとえ
ば、一枚の平板の両端部に隙間をあけてロール成形する
ことにより、また、市販の直管状パイプに長手方向に連
続的に延びる切り欠きを設けることにより、あるいは射
出成形、押し出し成形等により一つの工程で簡単に成形
することができる。また、上記のような開口部を設けれ
ば、乾燥剤等を挿入する際には開口部を両側に拡げ筒状
体を弾性変形させることができるので、乾燥剤等の挿入
作業性を向上できる。また、乾燥剤等の挿入後は筒状体
が弾性復元することにより乾燥剤等を確実に保持するこ
とができる。

【００１５】また、上記のような熱交換器においては、
熱交換チューブから流出した流体（冷媒）は、乾燥剤収
容体の外周面に当たり、その後乾燥剤収容体の外周面と
ヘッダパイプの内周面との間を回り込む。これにより冷
媒を整流し安定した流れで開口部から乾燥剤収容体内へ
流入させることができる。したがって、乾燥剤収容体内
における液面や冷媒の流れの乱れを防止でき、気液分離
効果を向上しサブクールコアへの気相の混入を確実に防
止できる。また、液溜め部において開口部から流出した
液冷媒が直接サブクールを構成するチューブへ流入する
こともなくなるので、一層確実にサブクールコアへの気
相の混入を防止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る熱交換器の
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３は、本発明の一実施態様に係る熱交
換器を示している。本実施態様においては、主として受
液器一体型凝縮器、中でもとくにサブクールタイプコン
デンサに本発明を適用した場合について説明する。

【００１７】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。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。

【００１８】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のヘッダパイプ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。

【００１９】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。

【００２０】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
するヘッダ部分が、液溜め部１１に構成されている。冷
媒凝縮コア９からの冷媒、つまり、第１のヘッダ３の上
部側からの冷媒は乾燥剤１２により水分が除去された
後、この液溜め部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。

【００２１】また、第１のヘッダパイプ３内には、乾燥
剤ユニット１３が挿入されている。乾燥剤ユニット１３
は、乾燥剤１２が充填された通液性を有する袋体１７と
これらが収納される乾燥剤収容体１８とを有している。

【００２２】本実施態様においては、乾燥剤収容体１８
は図５に示すように長手方向に連続的に延びる開口部１
９を有する筒状体から構成されており、横断面は略Ｃ字
状になっている。また、本実施態様においては、乾燥剤
収容体１８の開口部１９は、図２、図３に示すように冷
媒凝縮コア９を構成する熱交換チューブ群４から流出し
た冷媒が乾燥剤収容体１８の外周面とヘッダパイプ３の
内周面との間を回り込んだ後に乾燥剤収容体１８内へ流
入する方向、換言すれば開口部１９はチューブ４から流
出した冷媒が乾燥剤収容体１８内へ直接流入しない方向
に向けられている。本実施態様においては、開口部１９
はチューブ４の挿入側と略反対側に配置されているが、
図４に示すように配置することも可能である。つまり、
開口部１９はヘッダパイプ３へのチューブ４の挿入側と
反対側２７０°の円周角の範囲内に開口することができ
る。また、開口部１９の開口寸法Ｃｒは横断面中心を中
心とする円周角の１０°以上、９０°以下の範囲にする
ことが好ましい。

【００２３】乾燥剤収容体１８は、樹脂または金属から
構成することができる。長手方向に連続的に延びる開口
部１９を有する乾燥剤収容体１８は、たとえば樹脂等か
らなる一枚の平板の両端部に隙間をあけてロール成形す
ることにより、また市販の直間状のパイプに長手方向に
連続的に延びる切り欠きを設けることにより、あるいは
射出成形、押し出し成形等により一つの工程で簡単に成
形することができる。

【００２４】また、乾燥剤収容体１８は環状の支持部材
１５、１６に支持されている。乾燥剤収容体１８の下部
は冷媒中に混入した異物等を捕捉するストレーナ１４に
挿入されている。ストレーナ１４は、ヘッダパイプ３の
一端に螺合された蓋体２０に支持されている。ヘッダパ
イプ３の他端には蓋体２１がろう付けされている。

【００２５】本実施態様においては、乾燥剤収容体１８
は長手方向に連続的に延びる開口部１９を有する筒状体
から構成されているので、乾燥剤収容体１８内に、乾燥
剤等を挿入する際には、開口部１９を両側に拡げ乾燥剤
収容体１８を弾性変形させれば乾燥剤等を内部に容易に
収納させることができ乾燥剤等の挿入作業性を向上でき
る。また、乾燥剤等の挿入作業終了後は乾燥剤収容体１
８が弾性復元され乾燥剤等が確実に保持される。

【００２６】また、本実施態様のようなサブクールタイ
プコンデンサ１においては、チューブ４から流出した冷
媒は、図３、図４の矢印に示すように乾燥剤収容体１８
の外周面に当たり、その後乾燥剤収容体１８の外周面と
ヘッダパイプ３の内周面との間を回り込み開口部１９か
ら乾燥剤収容体１８の内部へ流入する。したがって、冷
媒を整流しながら安定した流れで開口部１９から乾燥剤
収容体１８内へ流入させることができるので、乾燥剤収
容体１８内における冷媒の液面や流れの乱れを防止で
き、気液分離効果を向上しサブクールコア１０への気相
の混入を確実に防止できる。また、液溜め部１１におい
ては、開口部１９から流出する液冷媒が直接サブクール
コア１０を構成するチューブ４内へ流入することがなく
なるので、一層確実にサブクールコア１０への気相の混
入を防止できる。

【００２７】また、本実施態様においては、開口部１９
の開口寸法Ｃｒは乾燥剤収容体１８の横断中心を中心と
する円周角の１０°以上９０°以下の範囲に設定されて
いるので、乾燥剤収容体１８内への冷媒の流路抵抗の増
大を防止しつつ、乾燥剤収容体１８による乾燥剤等の保
持強度が十分確保されるようになっている。

【００２８】

【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、乾燥剤収容体を一つの工程で容易にしか
も低コストで製造できるとともに、乾燥剤収容体への乾
燥剤等の挿入作業性を向上することができるので、装置
全体としての組み付け作業性を向上しコストダウンを図
ることができる。

【００２９】また、チューブから流出した冷媒を整流し
て安定した流れで乾燥剤収容体内へ流入させることがで
きるので、乾燥剤収容体内における冷媒液面等の乱れを
防止できる。したがって、気液分離効果を向上しサブク
ールコアへの気相の混入を防止でき、冷却性能を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係る熱交換器の正面図で
ある。

【図２】図１の熱交換器の第１のヘッダパイプの拡大縦
断面図である。

【図３】図１の熱交換器の第１のヘッダパイプの拡大横
断面図である。

【図４】図１の熱交換器とは、別の態様の熱交換器の第
１のヘッダパイプの拡大横断面図である。

【図５】図１の熱交換器の乾燥剤収容体の斜視図であ
る。

【図６】従来の熱交換器の乾燥剤収容体が内挿されるヘ
ッダパイプの縦断面図である。

【図７】本出願人の先の提案に係る熱交換器のヘッダパ
イプの拡大横断面図である。

【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 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 液溜め部 １２ 乾燥剤 １３ 乾燥剤ユニット １４ ストレーナ １５、１６ 支持部材 １７ 袋体 １８ 乾燥剤収容体 １９ 開口部 ２０、２１ 蓋体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｆ 17/00 ５０１ Ｆ２８Ｆ 17/00 ５０１Ｄ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対のヘッダパイプ間を並行に
   延びる複数のチューブで連通するとともに、少なくとも
   一方のヘッダパイプ内に乾燥剤が収納された乾燥剤収容
   体が内挿される熱交換器において、前記乾燥剤収容体
   を、長手方向に連続的に延びる開口部を有する筒状体か
   ら構成するとともに、前記開口部を、熱交換チューブか
   ら流出される流体が乾燥剤収容体の外周面とヘッダパイ
   プの内周面との間を回り込んだ後乾燥剤収容体内へ流入
   する方向に配置したことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 前記開口部がヘッダパイプへの熱交換チ
   ューブの挿入側と反対側２７０°の円周角範囲内に配置
   されている、請求項１の熱交換器。
3. 【請求項３】 前記熱交換器が、冷媒を凝縮する冷媒凝
   縮コアと、該冷媒凝縮コアで凝縮された冷媒をさらに凝
   縮するサブクールコアとを有するサブクールタイプコン
   デンサからなる、請求項１または２の熱交換器。