JP2006162189A - 熱交換器用レシーバタンク - Google Patents

Abstract

【課題】 強度を維持すると共に、軽量化が図れ、かつ、気液分離性能の向上が図れる熱交換器用レシーバタンクを提供すること。
【解決手段】 パラレルフロー型熱交換器に熱媒体の流入管７及び流出管８を介して接続され、熱媒体中の水分を除去する乾燥剤３０と熱媒体中の不純物を濾過するフィルタ４０とを具備するレシーバタンクにおいて、側部に上記流入管及び流出管の接続部１１を有すると共に、下端に乾燥剤及びフィルタの挿入口１２を有する下部筒状部材１５と、この下部筒状部材の上端に接合され、上端が閉塞される上部筒状部材１３とで構成する。この際、下部筒状部材に対して上部筒状部材の肉厚を薄く形成し、上部筒状部材の下端又は下部筒状部材の上端に、先端に向かって拡開テーパ部１６を有する嵌合部１８を形成し、嵌合部に介在されるろう材５０を介在して上部筒状部材と下部筒状部材とを嵌合すると共に、ろう付け接合する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、熱交換器用レシーバタンクに関するもので、更に詳細には、例えば大型車両や産業機械等に設置する空調設備に組み込まれるパラレルフロー型の熱交換器用レシーバタンクに関するものである。

従来、車両用の熱交換器として、アルミニウム製のレシーバタンクとサブクール域を持たせたコンパクトで高性能の熱交換器、特に熱媒体の冷却凝縮用の熱交換チューブが並行し、これらチューブの間に伝熱面積の広いコルゲートフィンを配設した、いわゆるパラレルフロー型コンデンサ（ＰＦＣ）が広く生産使用されている。

ところで、近年、ＰＦＣの性能が広く認められるに従い、用途がこれまで多く搭載されてきた乗用車用から大型車両用や産業機械用への適用にも広がりを見せるようになり、これにしたがって熱交換器の容量も大型化が要求されるようになってきた。

ＰＦＣの大型化に当って、熱交換面の拡大は熱交換チューブの本数や長さを拡大することで対応が可能であるが、産業用等の熱交換器中に使用される場合、熱媒体だけでなく、冷凍サイクル内に設置される乾燥剤の量も大幅に増加する。その結果、乾燥剤がセットされ、熱媒体の気液分離を行うレシーバタンクも大型にすることが要求され、従来の数倍以上の容積になるため、レシーバタンクの長さ、径とも拡大せざるを得ない。

また、この種のレシーバタンクは、アルミニウム製の円筒部材にて形成されており、コンデンサや周辺部品と一体に組み立てられ、ろう付け固定されるものや、コンデンサと別体に組み立てられ、熱媒体の流入及び流出用配管を介してコンデンサに接続されるものなどが知られている。

しかし、レシーバタンクが大型のものにおいては、コンデンサと一体ろう付けするには、組立上の問題や設置スペース上の問題等があるため、この種の大型化された熱交換器においては、コンデンサと別体にレシーバタンクを組み立てた後、熱媒体の流入及び流出用配管を介してコンデンサに接続されている。例えば、乾燥剤とフィルタを収容するレシーバタンクの上端と下端に熱媒体の流入及び流出用配管を接続するものや、乾燥剤とフィルタを収容するレシーバタンクの上端又は下端に熱媒体の流入及び流出用配管を接続するものが知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
特開平９−２７２３３１号公報（特許請求の範囲、図１，図２） 特開２００２−７１２４２（特許請求の範囲、図）

しかしながら、特開平９−２７２３３１号公報及び特開２００２−７１２４２に記載のレシーバタンクは、いずれも筒状のレシーバタンク本体が一体に形成されているため、レシーバタンクの肉厚を強度を必要とする部位に合わせて厚くすると、筒全体の肉厚が厚くなるため、重量が嵩むという問題があり、逆に、肉薄部に肉厚を合わせると、強度が不足するという二律背反性の問題があった。

また、レシーバタンクの上端及び又は下端に熱媒体の流入及び流出用配管を接続する構造においては、熱媒体の流入，流出が上下方向となるため、レシーバタンク内に貯留される熱媒体の液面が不安定となり、ガスの発生等が生じるので、レシーバタンク内での熱媒体の気液分離性能が低下するという問題もあった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、強度を維持すると共に、軽量化が図れ、かつ、気液分離性能の向上が図れる熱交換器用レシーバタンクを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、パラレルフロー型熱交換器に熱媒体の流入及び流出用配管を介して接続され、熱媒体中の水分を除去する乾燥剤と熱媒体中の不純物を濾過するフィルタとを具備するレシーバタンクであって、 側部に上記配管の接続部を有すると共に、下端に上記乾燥剤及びフィルタの挿入口を有する下部筒状部材と、この下部筒状部材の上端に接合され、上端が閉塞される上部筒状部材とからなり、 上記下部筒状部材に対して上記上部筒状部材の肉厚を薄く形成し、 上記上部筒状部材の下端又は上記下部筒状部材の上端に、先端に向かって拡開テーパ部を有する嵌合部を形成し、 上記嵌合部に介在されるろう材を介在して上記上部筒状部材と下部筒状部材とを嵌合すると共に、ろう付け接合してなる、ことを特徴とする。

この発明において、上記嵌合部に、拡開テーパ部の先端に延在して、下部筒状部材の上端部又は上部筒状部材の下端部を嵌挿する筒部を設ける方が好ましい（請求項２）。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の熱交換器用レシーバタンクにおいて、 上記上部筒状部材内から下部筒状部材の上部側に渡って乾燥剤を配設すると共に、下部筒状部材内にフィルタを配設し、かつ、下部筒状部材の挿入口部に上記フィルタを支持する栓体を嵌合・固定してなり、 上記下部筒状部材における上記フィルタより上方部位に熱媒体の流入口を設けると共に、フィルタの下部側近傍部位に熱媒体の流出口を設けてなる、ことを特徴とする。

（１）請求項１記載の発明によれば、レシーバタンクを、側部に熱媒体の配管の接続部を有すると共に、下端に乾燥剤及びフィルタの挿入口を有する下部筒状部材と、この下部筒状部材の上端に接合され、上端が閉塞される上部筒状部材とで構成することにより、強度を有する下部筒状部材を肉厚にし、強度の要求度合いが少ない上部筒状部材の肉厚を薄くすることができるので、強度の維持が図れると共に、全体の重量の低減化（軽量化）が図れる。また、上部筒状部材の下端又は上記下部筒状部材の上端に、先端に向かって拡開テーパ部を有する嵌合部を形成し、嵌合部に介在されるろう材を介在して上部筒状部材と下部筒状部材とを嵌合すると共に、ろう付け接合するので、上部筒状部材と下部筒状部材とを簡単かつ気水密に接合することができる。また、テーパ部を設けない場合に比べて上部筒状部材と下部筒状部材の接続部を長くすることができ、かつ、ろうにかかる力を水平方向の成分に分散することができるので、ろうの流れ込みを低減することができると共に、ろうの垂れを低減することができる。また、テーパ部を設けることにより、上部筒状部材と下部筒状部材のテーパ部を形成する側の部材の小径側テーパ開始部位に鋭利な突出部ができないので、袋体等内に収容される乾燥剤が引っ掛かって損傷する虞がない。また、テーパ部を設けることにより、曲げ部の延びが緩やかになるので、上部筒状部材，下部筒状部材に延び難い高強度材を使用する場合に有効である。

また、下部筒状部材の側部に熱媒体の流入及び流出用配管の接続部を設けることにより、レシーバタンク内に流入する熱媒体の液分を貯留熱媒体の液部分に流入し、ガス気相分を上部に導くことができるので、気液分離性能の向上を図ることができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、嵌合部に、拡開テーパ部の先端に延在して、下部筒状部材の上端部又は上部筒状部材の下端部を嵌挿する筒部を設けることにより、上部筒状部材と下部筒状部材とを簡単かつ確実に嵌合・固定することができる。したがって、請求項１記載の発明に加えて、更に上部筒状部材と下部筒状部材とを簡単かつ気水密に接合することができる。

（３）請求項３記載の発明によれば、上部筒状部材内から下部筒状部材の上部側に渡って乾燥剤を配設すると共に、下部筒状部材内にフィルタを配設し、下部筒状部材の挿入口部にフィルタを支持する栓体をシール部材を介して嵌合し、該栓体を挿入口部に係合される係止部材により固定することにより、乾燥剤及びフィルタを気水密に内蔵することができる。

また、下部筒状部材におけるフィルタより上方部位に熱媒体の流入口を設けると共に、フィルタの下部側近傍部位に熱媒体の流出口を設けることにより、レシーバタンク内に流入する熱媒体の液分を貯留熱媒体の液部分に流入し、ガス気相分を上部に導くことができるので、気液分離を確実に行うことができ、レシーバタンクからコンデンサのサブクール部には熱媒体の液分のみを安定して供給することができる。

以下に、この発明に係る熱交換器用レシーバタンクの最良の実施形態例について詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、この発明に係るレシーバタンクを具備するパラレルフロー型熱交換器の一例を示す正面図、図２及び図３は、それぞれ図１の平面図及び側面図である。

上記パラレルフロー型熱交換器である凝縮器１（以下にコンデンサ１という）は、アルミニウム製の一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂと、これらのへッダーパイプ２ａ，２ｂ間に互いに平行に架設される複数のアルミニウム製の熱交換管３と、各熱交換管３の間に介設されると共に、一体に接合されるアルミニウム製の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。このコンデンサ１の一方のヘッダーパイプ２ｂには熱媒体（冷媒）の流入及び流出用配管である流入管７と流出管８を介してアルミニウム製の受液器であるレシーバタンク１０が接続されている。このレシーバタンク１０内には、後述する乾燥剤３０とフィルタ４０が挿入されている。

上記ヘッダーパイプ２ａ，２ｂは、例えばアルミニウム製の押出形材にて略円筒状に形成されており、その上下端部にはアルミニウム製のエンドキャップ５がろう付けにより被着固定されている。また、一方のヘッダーパイプ２ａ（図１において左側）の例えば外方側上端付近には高温の熱媒体の流入ロ２ｃが設けられ、外方側下端付近には、熱媒体の流出口２ｄが設けられている。更に、ヘッダーパイプ２ｂの下部側面には、図３に示すように、上記レシーバタンク１０と連通するために、熱媒体の流出用及び流入用の連通口を構成する流出孔６ａ及び流入孔６ｂが穿設されており、これらの流出孔６ａ及び流入孔６ｂと連通するようにして、流入管７と流出管８を介してレシーバタンク１０が接続されている。

なお、ヘッダーパイプ２ａにおける上部側の約１／３の箇所と下部側の約１／６の箇所に仕切板２ｅ，２ｆが配設されている。また、ヘッダーパイプ２ｂにおける約中間部の箇所と仕切板２ｆと対応する箇所には、仕切板２ｇ，２ｈが配設されている。

このように、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂに仕切板２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈを配設することにより、流入孔２ｃからヘッダーパイプ２ａ内に流入する高温高圧の熱媒体が仕切板２ｅより上方の過熱域１Ａ（高温領域）の熱交換管３内を流れて、ヘッダーパイプ２ｂ内へ流れる。この際、気体状態で熱交換が行われ、熱媒体の温度が降下する。ヘッダーパイプ２ｂ内へ流れた熱媒体は、仕切板２ｅ及び２ｆと２ｇの間の凝縮域１Ｂ（気液２相領域）の熱交換管３内を流れて再びヘッダーパイプ２ｂ内へ流れる。この際、潜熱の熱交換が行われ、１００％気体状態から１００％液体状態に変化する。なお、この領域では相変化に伴う温度変化はない。ヘッダーパイプ２ａ内に流れた液体状態の熱媒体は流出孔６ａ及び流入管７を介してレシーバタンク１０内に流れ、レシーバタンク１０によって気液分離された後、液体状態の熱媒体は流入孔６ｂ及び流出管８を介して仕切板２ｆ，２ｈより下方の過冷却域１Ｃ（サブクール域）の熱交換管３内を流れてヘッダーパイプ２ａ内へ流れる。この際、熱媒体は液体状態で熱交換が行われ、温度が降下する。

上記熱交換管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。

上記熱交換用フィンすなわちコルゲートフィン４は、図１に示すように、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４ａがろう付接合されている。

一方、上記レシーバタンク１０は、図４及び図５に示すように、側部に流入管７及び流出管８の接続部１１を有すると共に、下端に乾燥剤３０及びフィルタ４０の挿入口１２を有する下部筒状部材１５と、この下部筒状部材１５の上端に接合され、上端がアルミニウム製のエンドキャップ１４がろう付けによって閉塞される上部筒状部材１３とで構成されている。

この場合、下部筒状部材１５に対して上部筒状部材１３の肉厚が薄く形成されている。例えば、レシーバタンク１０の内径を４０ｍｍとした場合、下部筒状部材１５の肉厚ｔ１が３．７ｍｍに対して上部筒状部材１３の肉厚ｔ２は２．７ｍｍに設定されている。

また、上部筒状部材１３の下端に、先端（下端）に向かって拡開テーパ部１６と、該拡開テーパ部１６の先端から垂下状に延在する筒部１７とを有する嵌合部１８が形成されている。この嵌合部１８の筒部１７には、ろう材例えばリングろう材５０を介して下部筒状部材１５の上端部が嵌挿され、ろう付けによって接合されるようになっている。なお、リングろう材５０は、上部筒状部材１３と下部筒状部材１５を嵌合後、筒部１７の端部にセットし、上部筒状部材１３と下部筒状部材１５の嵌合面をろう付けするようにしてもよい。

また、下部筒状部材１５の下端部の挿入口１２は、下方に向かって拡径されており、拡径された内周面に周溝１９が形成されている。このように形成される下部筒状部材１５の挿入口１２を介して乾燥剤３０（袋体内に収容されている）が下部筒状部材１５及び上部筒状部材１３内に挿入されて、下部筒状部材１５内の上部側から上部筒状部材１３内に渡って配設されると共に、下部筒状部材１５内にフィルタ４０が配設され、そして、下部筒状部材１５の挿入口部に、シール部材例えばＯリング２１を介して栓体２０を嵌合してフィルタ４０を支持した状態で、周溝１９に係合する係止部材であるＣリング２２によって栓体２０が固定されている。

下部筒状部材１５に設けられる接続部１１は、レシーバタンク１０内に内蔵された乾燥剤３０の下端部からフィルタ４０の下端部に渡って設けられており、フィルタ４０より上方部位に熱媒体の流入口１１ａが設けられると共に、フィルタ４０の下部側近傍部位に熱媒体の流出口１１ｂが設けられている。なお、接続部１１には取付用ねじ孔１１ｃが穿設されており、流入管７及び流出管８を取り付けた接続部材９を図示しない取付ねじをねじ孔１１ｃに螺合することで、流入口１１ａに流入管７が接続され、流出口１１ｂに流出管８が接続されている。

上記のように形成される上部筒状部材１３は、アルミニウム製押出形材によって形成されており、下端部は例えばプレス加工によって拡開テーパ部１６と筒部１７が形成されている。また、下部筒状部材１５は、接続部１１を形成する凸条部を一体に有するアルミニウム製押出形材にて形成されており、凸条部における接続部１１以外の部分が切削され、また、下端部は例えばプレス加工によって拡径された挿入口１２が形成されている。なお、接続部１１は必ずしも下部筒状部材１５と一体に形成する必要はなく、下部筒状部材１５と別体に形成して、ろう付け接合するようにしてもよい。

上記のように構成されるレシーバタンク１０を組み立てるには、まず、天地逆にして起立状態に設置された上部筒状部材１３の嵌合部１８にリングろう材５０をセットすると共に、フラックスを塗布した状態で、嵌合部１８の筒部１７内に下部筒状部材１５の下端部を挿入嵌合する。そして、例えばトーチろう付けによって下部筒状部材１５と上部筒状部材１３をろう付け接合する。このろう付けによって、ろう材は毛管現象によって下部筒状部材１５と上部筒状部材１３の嵌合部全周に渡って均一なろう付けが行われる。この際、上部筒状部材１３と下部筒状部材１５に合った温度条件に設定すればよい。上部筒状部材１３と下部筒状部材１５をろう付けした後、あるいは、下部筒状部材１５と上部筒状部材１３のろう付けの前に、上部筒状部材１３の上端開口部にエンドキャップ１４をろう付けする。

次に、下部筒状部材１５の挿入口１２から乾燥剤３０を挿入すると共に、乾燥剤３０の挿入に引き続いてフィルタ４０を挿入し、フィルタ４０を支持するように栓体２０を挿入すると共に、挿入口１２内に設けられた周溝１９内にＣリング２２を係合させて、栓体２０を気水密に嵌合固定する。

上記のようにして組み立てられたレシーバタンク１０は、別の工程で一体ろう付けされたコンデンサ１に、流入管７及び流出管８を介して接続される。この際、車両の設置スペースを考慮して、レシーバタンク１０は、ヘッダーパイプ２ｂの車両前後方向の適宜位置に配置することができる。このように、レシーバタンク１０をヘッダーパイプ２ｂの車両前後方向に位置させることにより、車両の所定位置にコンデンサ１とレシーバタンク１０を配置することができる。

なお、コンデンサ１とレシーバタンク１０とはループ帯状の取付部材６０によって連結されている。また、コンデンサ１のヘッダーパイプ２ａ，２ｂの上下位置には、熱交換器を例えば車両内に固定保持するための取付ブラケット６１が装着されている。

＜第２実施形態＞
上記実施形態では、レシーバタンク１０を構成する上部筒状部材１３の下端部に拡開テーパ部１６と筒部１７とを有する嵌合部１８を形成した場合について説明したが、下部筒状部材１５の上端部に嵌合部１８Ａを形成し、上部筒状部材１３の下端部をストレートの円筒状にしてもよい。すなわち、下部筒状部材１５の上端部に先端（上端）に向かって拡開するテーパ部１６Ａを形成すると共に、拡開テーパ部１６Ａの先端に起立状に延在する筒部１７Ａを設けて嵌合部１８Ａを形成して、この嵌合部１８Ａの筒部１７Ａ内にリングろう材５０を介して上部筒状部材１３の下端部を嵌合し、ろう付け接合するようにしてもよい。

なお、第２実施形態において、その他の部分は第１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。

この発明に係るレシーバタンクを具備するパラレルフロー型熱交換器用の一例を示す正面図である。 図１の平面図である。 図１の側面図である。 この発明に係るレシーバタンクの第１実施形態を示す断面図（ａ）、（ａ）のＩ部拡大断面図（ｂ）及び（ａ）のII部拡大断面図（ｃ）である。 第１実施形態のレシーバタンクの要部の分解断面図である。 この発明に係るレシーバタンクの第２実施形態を示す断面図（ａ）及び（ａ）のIII部拡大断面図である。 第２実施形態のレシーバタンクの要部の分解断面図である。

符号の説明

１ コンデンサ（凝縮器）
２ａ，２ｂ ヘッダーパイプ
３ 熱交換管
４ コルゲートフィン
７ 流入管
８ 流出管
１０ レシーバタンク
１１ 接続部
１２ 挿入口
１３ 上部筒状部材
１４ エンドキャップ
１５ 下部筒状部材
１６，１６Ａ 拡開テーパ部
１７，１７Ａ 筒部
１８，１８Ａ 嵌合部
１９ 周溝
２０ 栓体
２１ Ｏリング
２２ Ｃリング（係止部材）
３０ 乾燥剤
４０ フィルタ
５０ リングろう材
ｔ１ 下部筒状部材の肉厚
ｔ２ 上部筒状部材の肉厚

Claims (3)

1. パラレルフロー型熱交換器に熱媒体の流入及び流出用配管を介して接続され、熱媒体中の水分を除去する乾燥剤と熱媒体中の不純物を濾過するフィルタとを具備するレシーバタンクであって、
   側部に上記配管の接続部を有すると共に、下端に上記乾燥剤及びフィルタの挿入口を有する下部筒状部材と、この下部筒状部材の上端に接合され、上端が閉塞される上部筒状部材とからなり、
   上記下部筒状部材に対して上記上部筒状部材の肉厚を薄く形成し、
   上記上部筒状部材の下端又は上記下部筒状部材の上端に、先端に向かって拡開テーパ部を有する嵌合部を形成し、
   上記嵌合部に介在されるろう材を介在して上記上部筒状部材と下部筒状部材とを嵌合すると共に、ろう付け接合してなる、ことを特徴とする熱交換器用レシーバタンク。
2. 請求項１記載の熱交換器用レシーバタンクにおいて、
   上記嵌合部は、拡開テーパ部の先端に延在して、下部筒状部材の上端部又は上部筒状部材の下端部を嵌挿する筒部を有する、ことを特徴とする熱交換器用レシーバタンク。
3. 請求項１又は２記載の熱交換器用レシーバタンクにおいて、
   上記上部筒状部材内から下部筒状部材の上部側に渡って乾燥剤を配設すると共に、下部筒状部材内にフィルタを配設し、かつ、下部筒状部材の挿入口部に上記フィルタを支持する栓体をシール部材を介して嵌合し、該栓体を挿入口部に係合される係止部材により固定してなり、
   上記下部筒状部材における上記フィルタより上方部位に熱媒体の流入口を設けると共に、フィルタの下部側近傍部位に熱媒体の流出口を設けてなる、ことを特徴とする熱交換器用レシーバタンク。
   

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