JP3797692B2

JP3797692B2 - 受液部一体型凝縮器

Info

Publication number: JP3797692B2
Application number: JP33712095A
Authority: JP
Inventors: 啓司山崎
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1995-12-25
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JPH09178299A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用の冷房装置等の空気調和器に用いられる凝縮器に関し、より詳細には、受液部を一体に有し、かつ過冷却器の機能をも併せ持つ受液部一体型凝縮器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の冷房装置は、圧縮機、凝縮器、受液器、減圧装置及び蒸発器等の各機器が冷媒配管により接続されて構成されている。従来このような冷房装置を自動車等に取り付ける場合、各機器をばらばらに車体に取り付けた後、冷媒配管で各機器を接続していた。
【０００３】
また最近では、受液器と減圧装置の間に過冷却器を設け、凝縮器で凝縮された液相冷媒を過冷却器で更に冷却し、より温度の低い液相冷媒を作成して蒸発器に送ることで冷房能力の向上を図ったり、冷媒回路中で冷媒を濾過してごみ等の固形物を除去したり、乾燥剤に通して冷媒中の水分を除去したりして、冷房能力の向上を図る冷房装置が出現している。
【０００４】
以上のように、冷房装置に関する部品点数は増加の傾向にあり、これに応じて各機器を車体に取り付けるための取り付け部品や、各機器を接続するための冷媒配管等の部品も増加する傾向にあった。また、部品点数の増加にともない、取り付け作業や配管作業にかかる工程も増加するため、部品コストや作業コストの低減が課題となっていた。
【０００５】
そこで、凝縮器に受液器や過冷却器等を取り付けて一体とし、部品点数と取り付け工程を減少させ、コストの低減を図る試みがなされている。
【０００６】
例えば、所定長の偏平チュ−ブとフィンとが交互配置に積層されると共に、前記チュ−ブの両端に一対の中空ヘッダ−が連通接続されたマルチフロータイプの凝縮器に、同様にマルチフロータイプの過冷却器を前記凝縮器のヘッダーの間隔と同じ間隔としてヘッダー同士をそれぞれ接続して一体とし、凝縮器のヘッダーの下端と過冷却器のヘッダーの上端を、該熱交換器の空気入口側面に設けられた略三角形に曲成された細長いパイプ形状の受液器で連通状態に接続されると共に、該受液器内部に乾燥剤を配置して、各機器を一体に接続した凝縮器が特開平６−１９１２６２号公報に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記構成の凝縮器は、過冷却器に関しては完全に接合され一体となされているものの、その間に設けられた受液器は、熱交換器の外部に別部品として取り付けられた態様となされている。したがって、該受液器を凝縮器等に固定する部品や、それぞれのヘッダーに接続するための部品等が必要となるため、部品点数の減少が期待されるほど多くなく、それぞれを取り付ける工程が必要であるため、コスト低減効果に乏しいものであった。
【０００８】
また、パイプ状の受液器は凝縮器や過冷却器に通風される空気の流通を妨げる態様で取り付けられているため、熱交換に寄与する空気流の圧力損失を招き、凝縮器や過冷却器の熱交換効率が低下するという別の問題も発生していた。
【０００９】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、凝縮器、受液器、過冷却器を完全に一体化し、部品点数及び取付の手間を減少させ、かつ、熱交換効率を低下させることのない凝縮器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る受液部一体型凝縮器は、（１）並列状に配置された複数本の偏平チューブの両端が、間隔を開けて平行状に対向配置された一対の中空ヘッダーに連通接続されるとともに、隣接チューブ間にフィンが配置されてなる凝縮部と、前記両ヘッダーの長さ方向の一端部が延設され、延設されたヘッダー間に、複数本のチュ−ブが並列状に配置されると共に、各チュ−ブの両端が前記延設された各ヘッダ−に連通接続され、かつ隣接チューブ間にフィンが配置され、さらに冷媒流路内に、濾過具または乾燥剤またはその両方が配置されてなる受液部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記の構成によれば、ヘッダーを共有する態様で凝縮部と受液部が一体化されているから、凝縮部で液相となされた冷媒がヘッダーを通じて直接受液部に流入し、かつ受液部はチューブとフィンを有して過冷却部の機能をも有するため、凝縮器と過冷却器間を受液部用接続部材で接続する必要はない。したがって、凝縮器、受液器、過冷却器を接続する接続部材や冷媒配管等の部品を削減できる他、凝縮器、受益器、過冷却器をそれぞれ別個に自動車の車体等に取り付ける必要がないため、取付部材等の部品も削減することができる。
【００１２】
また、凝縮部と受液部とは共通のヘッダーで接続されているから、流通空気を妨げるような態様の接続部品が必要ないため、凝縮器や過冷却器の熱交換効率を高く維持することができる。
【００１３】
更にまた、（２）受液部における少なくとも一方のヘッダーの開口端部が、着脱自在なキャップ部材で閉塞されてなる場合には、該受液部一体型凝縮器を製造する際やメンテナンスを施す際に、該キャップ部材を外すことによって極めて容易に濾過具や乾燥剤を受液部内に挿入でき、また、取り出すことができるため、組み立て作業やメンテナンス作業を簡略化することができる。
【００１４】
また、（３）受液部におけるチューブとフィンが、凝縮部におけるチューブとフィンと同一である場合には、凝縮部と受液部との部品を共通化できるため、部品コストの低減が図られる。
【００１５】
また、（４）受液部におけるチューブが断面円形であり、フィンが、チューブを挿通してチューブ長さ方向に平行状に配置された複数枚のプレートフィンからなるものである場合には、受液部内に液相冷媒をストックする容量が大きくなり、作動状況によって液相冷媒が枯渇するのを防止することができる。
【００１６】
本発明は、以下の（５）〜（１０）項の構成を採用できる。
【００１７】
（５）濾過具または乾燥剤またはその両方が受液部のヘッダー内に配置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の受液部一体型凝縮器。
【００１８】
（６）ヘッダーの下端開口部に、周面にねじ部を有する筒状のブッシングが接合され、このブッシングに冷媒出口管が密着状態に接続されていることを特徴とする（１）〜（５）に記載の受液部一体型凝縮器。
【００１９】
（７）ヘッダー内に仕切り板を設けて冷媒を蛇行状態に流通させることを特徴とする（１）〜（６）に記載の受液部一体型凝縮器。
【００２０】
（８）過冷却器の機能を備えたことを特徴とする（１）〜（７）に記載の受液部一体型凝縮器。
【００２１】
（９）（１）〜（８）に記載の受液部一体型凝縮器を備えた自動車用空気調和装置。
【００２２】
（１０）受液部のヘッダ内に、フィルター、乾燥剤、ストレーナーを挿入し、キャップ部材をブッシングに取り付けてなる受液部一体型凝縮器の製造方法。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を、自動車用の冷房装置に用いられる凝縮器に適用した場合について、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１に示される凝縮器は、図示１点鎖線より上側の凝縮部（１）と、下側の受液部（６）とからなる。前記凝縮部（１）は、上下方向に向けて交互並列状態に配置された偏平チューブ（２）とコルゲートフィン（３）、最外側のコルゲートフィンを保護するサイドプレート（４）、そして偏平チューブ（２）の両端に連通状態に接続される左右１対のヘッダー（５ａ）（５ｂ）で構成されている。一方、前記受液部（６）は、前記凝縮部（１）より下方に延設されたヘッダー（５ａ）（５ｂ）、凝縮部（１）と同じ偏平チューブ（２）、コルゲートフィン（３）、及びサイドプレート（４）で構成されている。
【００２５】
前記偏平チューブ（２）は、アルミニウム製の押出形材によるもので、内部が仕切り壁により複数個の室に区画されて耐圧性能、伝熱性能が高められた、いわゆるハモニカチューブが使用されている。なお、押出形材によらず電縫管を用いても良い。
【００２６】
前記コルゲートフィン（３）は、偏平チューブ（２）と略同じ幅のシート材をコルゲート状に成形されたものであり、熱交換効率を向上させるためルーバーが切り起されている。このシート材として、ろう材層がクラッドされたアルミニウムブレージングシートが使用されている。
【００２７】
前記ヘッダー（５ａ）（５ｂ）は、片面または両面にろう材層がクラッドされた１枚のアルミニウムブレージングシートを両側縁部突き合わせ状態に曲成することによりパイプ状となされたものであり、上端開口部はアルミニウム製ヘッダーキャップ（７）によって閉塞されている。また、ヘッダー（５ａ）（５ｂ）の下端開口部には、図２に詳しく示されるように、外周にねじ山が刻設された筒状のアルミニウム製ブッシング（８ａ）が一体に接合されるとともに、該ねじ山に、有底筒状のアルミニウム製キャップ部材（８）がその内周面に設けられたねじ溝を介して着脱自在に螺着されることによって、ヘッダー（５ａ）（５ｂ）の下端開口部はキャップ部材（８）によって閉塞されている。また、前記キャップ部材（８）をブッシング（８ａ）に装着した状態で、ヘッダー（５ａ）（５ｂ）とキャップ部材（８）との液密性を確保できるように、ブッシング（８ａ）とキャップ部材（８）の間にはＯリング（８ｂ）が設けられている。
【００２８】
また、右ヘッダー（５ａ）には凝縮部（１）から受液部（６）への冷媒の流通を遮断する態様で仕切板（９ａ）が設けられている。これは、凝縮部（１）で液相となされた冷媒を左ヘッダー（５ｂ）へと反転させるために設けられたものである。なお、凝縮部（１）において、左ヘッダー（５ｂ）内部にも仕切板（９ｂ）が設けられており、凝縮部（１）の内部において、冷媒を蛇行状態に流通させ得るものとなされている。また、左ヘッダー（５ｂ）の上部周面には、凝縮部（１）へ冷媒を流入させる冷媒入口管（１０）が、右ヘッダー（５ａ）の下部周面には、液状冷媒を受液部（６）から流出させる冷媒出口管（１１）がそれぞれ取付けられている。
【００２９】
また、受液部（６）における左右両ヘッダー（５ａ）（５ｂ）の内部には、フィルター（１７ａ）やストレーナー（１７ｂ）等の濾過具（１７）や乾燥剤（１８）が挿入されている。これらは、液状冷媒中に含まれるごみ等の固形物や水分等を取り除き、蒸発器等の熱交換効率を維持するために設けられるものである。
【００３０】
この実施の形態に係る熱交換器の製造は、キャップ部材（８）以外の上記各構成部材を仮組状態に組み立て、そしてこの組み立て体に一括ろう付を施すことにより行われる。
【００３１】
即ち、所定本数の偏平チューブ（２）を凝縮部（１）から受液部（６）に渡って等間隔に並列状態に配置すると共に、凝縮部（１）及び受液部（６）において共用する一対のヘッダー（５ａ）（５ｂ）に、偏平チューブ（２）の両端部を所定深さまで挿入し仮組みする。また、ヘッダー（５ａ）（５ｂ）の上端開口部にヘッダーキャップ（７）、下端開口部にはブッシング（８ａ）をそれぞれ組み付ける。そして隣接偏平チューブ（２）の間及び最外側のチューブの外側にコルゲートフィン（３）を配置すると共に、最外側のコルゲートフィン（３）の外側にサイドプレート（４）を配置するとともに、入口管（１０）、出口管（１１）、仕切板（９ａ）（９ｂ）等を所定の場所に組み付ける。
【００３２】
こうして仮組した凝縮器組立体を加熱して、各部材同士を一括してろう付けする。その後フィルター（１７ａ）、乾燥剤（１８）、ストレーナー（１７ｂ）を、ヘッダー（５）の下端開口部より受液部（６）内に挿入し、キャップ部材（８）をブッシング（８ａ）に螺着することにより、凝縮部（１）と受液部（６）を一体に有する凝縮器の完成品を得る。
【００３３】
この凝縮器は、所定の冷媒回路内に組み込まれて使用される。そして、凝縮器には圧縮器で圧縮された高温高圧の気相冷媒が、左ヘッダー（５ｂ）に設けられた入口管（１０）より流入し、凝縮部（１）内を蛇行しつつ流通する。そして、凝縮部（１）におけるチューブ（１）を流通する間に、外部空気と熱交換をすることによって凝縮され、液相冷媒となる。次いで、該冷媒は左ヘッダー（５ａ）の下部を通って受液部（６）に流入したのち、受液部のチューブ（１）を通って右ヘッダー（５ａ）へと至る。そして、チューブ（１）を通過する間に、更に外部空気と熱交換することによってより低温となされたのち、出口管（１１）より器外へと排出される。而して、液状冷媒が受液部（６）を通過する間に、受液部（６）のヘッダー（５ａ）（５ｂ）に収容されたフィルター（１７ａ）、ストレーナー（１７ｂ）によりごみなどの異物や固形物が除去されるとともに、乾燥剤（１８）により乾燥され水分が除去される。
【００３４】
また、上記濾過具（１７）や乾燥剤（１８）が性能劣化した場合には、キャップ部材（８）をブッシング（８）から取り外すことにより、新たなものと交換すれば良い。
【００３５】
図３、図４はこの発明の他の実施の形態を示すものである。なお、図１、図２に示した実施の形態と同一名称の部材には同一符号を付し、同一態様で構成されている部分は説明を省略する。
【００３６】
図３に示すように、一点鎖線より上部の凝縮部（１）は図１、図２の実施の形態とまったく同様である。また、下部の受液部（６）は、凝縮部（１）より下方に延設されたヘッダー（５ａ）（５ｂ）、上下に並列状に配置され、両端を前記左右のヘッダー（５ｂ）（５ａ）に連通状態に接続された断面円形のチューブ（１２）、及びこれらチューブ（１２）が挿通し、垂直状配置でチューブの長さ方向に等間隔で平行状に配置された複数枚の板状のプレートフィン（１３）で構成されている。また、この実施の形態では、右ヘッダー（５ａ）にはストレーナー（１７ｂ）のみを配し、左ヘッダー（５ｂ）にはフィルター（１７ａ）、ストレーナー（１７ｂ）、乾燥剤（１８）が配置されている。さらに、チューブ（１２）内にも乾燥剤が収容されている。
【００３７】
前記断面円形のチューブ（１２）は、アルミニウム製の押出形材によって製作されている。このような断面円形のチューブ（１２）を受液部（６）に採用することによって、受液部（６）内部に保持し得る液相冷媒の量を増加させることができ、冷房運転等の状況によっては生じることのある液相冷媒の枯渇を防止することができる。
【００３８】
前記プレートフィン（１３）は、凝縮部（１）における偏平チューブ（２）と略同じ幅を有したブレージングシートからなり、上下各段のチューブ（１２）を厚さ方向に挿通し得るように、上下方向に複数個の挿通孔が設けられたものである。
【００３９】
また、この実施の形態では右ヘッダー（５ａ）の下端開口部に、周面にねじ部を有する筒状のブッシング（８ａ）が接合されるとともに、一端近傍にフランジ（１６）が設けられた冷媒出口管（１５）が、ブッジンク（８ａ）との間にＯリング（８ｂ）を介在させた状態で、先端をブッシング（８ａ）を貫通して右ヘッダー（５ａ）の下端開口部まで延出せしめられている。そして、筒状のキャップ部材（８）の底部を冷媒出口管（１５）に挿通し、かつキャップ部材の内周面のねじ部をブッシング（８ａ）のねじ部に螺合前進させることによって、フランジ（１５ａ）がＯリング（８ｂ）をブッシング（８ａ）の方向に押圧し、もって冷媒出口管（１５）が受液部（６）におけるヘッダー（５ａ）の下端開口部に密着状態に接続され得るようになされている。
【００４０】
上記の接続方法を採用することによって、冷媒出口管（１５）の接続とヘッダー（５ａ）の閉塞を同時に実現することができるため、部品点数を削減することができ、冷媒出口管（１５）の受液部（６）への取り付けも簡便に行えるため、取り付け作業の負担軽減にも寄与することができる。
【００４１】
図３及び４に示した凝縮器の製造は、図１及び図２に示した凝縮器と同様の方法で製造され、使用方法も同様である。
【００４２】
なお、この発明は以上の実施形態に限定されるわけではなく、例えば、受液部（６）に用いられるチューブは、ハモニカチューブや断面円形のものに限定されることはなく、任意の断面形状を採用でき、また、濾過具（１７）、乾燥剤（１８）の配置の組み合わせ等も任意に採用し得る。
【００４３】
【発明の効果】
この発明は上述の次第で、並列状に配置された複数本の偏平チューブの両端が、間隔を開けて平行状に対向配置された一対の中空ヘッダーに連通接続されるとともに、隣接チューブ間にフィンが配置されてなる凝縮部と、前記両ヘッダーの長さ方向の一端部が延設され、延設されたヘッダー間に、複数本のチュ−ブが並列状に配置されると共に、各チュ−ブの両端が前記延設された各ヘッダ−に連通接続され、かつ隣接チューブ間にフィンが配置され、さらに冷媒流路内に、濾過具または乾燥剤またはその両方が配置されてなる受液部とを備えたことを特徴とするものであるから、凝縮部で液相となされた冷媒がヘッダーを通じて直接受液部に流入し、かつ受液部はチューブとフィンを有して過冷却部の機能をも有するため、凝縮器と過冷却器間を受液部用接続部材で接続する必要はない。したがって、凝縮器、受液器、過冷却器を接続する接続部材や冷媒配管等の部品を削減できる他、凝縮器、受益器、過冷却器をそれぞれ別個に自動車の車体等に取り付ける必要がないため、取付部材等の部品も削減することができる。したがって、部品等にかかるコストを低減させることができ、更に、それらを取り付ける手間が不要となるため、製造コストも低減することができる。
【００４４】
また、凝縮部と受液部とは共通のヘッダーで接続されているから、流通空気を妨げるような態様の接続部品が必要ないため、凝縮器や過冷却器の熱交換効率を高く維持することができる。
【００４５】
更にまた、受液部における少なくとも一方のヘッダーの開口端部が、着脱自在なキャップ部材で閉塞されてなる場合には、該受液部一体型凝縮器を製造する際やメンテナンスを施す際に、該キャップ部材を外すことによって極めて容易に濾過具や乾燥剤を受液部内に挿入でき、また、取り出すことができるため、組み立て作業やメンテナンス作業を簡略化することができる。
【００４６】
また、受液部におけるチューブとフィンが、凝縮部におけるチューブとフィンと同一である場合には、凝縮部と受液部との部品を共通化できるため、部品コストの低減を図ることができる。
【００４７】
また、受液部におけるチューブが断面円形であり、フィンが、チューブを挿通してチューブ長さ方向に平行状に配置された複数枚のプレートフィンからなるものである場合には、受液部内に液相冷媒をストックする容量を大きくでき、作動状況によって液相冷媒が枯渇するのを防止することができる。しかも、チューブ内にも乾燥剤等を配置することができるから、除湿機能、異物除去機能を益々高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はこの発明の一実施の形態に係る凝縮器の一部を切り欠いて示した正面図、（ｂ）は同じく側面図である。
【図２】図１の凝縮器の右側ヘッダー下端部を拡大し、一部を切り欠いて示した正面図である。
【図３】（ａ）は、この発明の他の実施の形態に係る凝縮器の一部を切り欠いて示した正面図、（ｂ）は同じく側面図である。
【図４】図３の凝縮器の右側ヘッダー下端部を拡大し、一部を切り欠いて示した正面図である。
【符号の説明】
１…凝縮部
２…偏平チューブ
３…フィン
5a,5b …ヘッダー
６…受液部
８…キャップ部材
17…濾過具
18…乾燥剤

Claims

水平状態で上下に並列状に配置された複数本の偏平チューブ（２）の両端が、左右に間隔を開けて平行状に対向配置された上下に長い一対の中空ヘッダー（５ａ）（５ｂ）に連通接続されるとともに、隣接チューブ間にフィン（３）が配置されてなる凝縮部（１）と、
前記両ヘッダー（５ａ）（５ｂ）の長さ方向の一端部が延設され、延設されたヘッダー間に、複数本のチューブ（１２）が並列状に配置されると共に、各チューブの両端が前記延設された各ヘッダーに連通接続され、かつ隣接チューブ間にフィン（１３）が配置され、さらに前記延設された両ヘッダー内に、濾過具（１７）または乾燥剤（１８）またはその両方が配置されてなる受液部（６）とを備え、
過冷却器の機能を備えたことを特徴とする受液部一体型凝縮器。
受液部（６）における少なくとも一方のヘッダー（５ａ）（５ｂ）の開口端部が、着脱自在なキャップ部材（８）で閉塞されてなる請求項１に記載の受液部一体型凝縮器。
受液部（６）におけるチューブ（１２）及びフィン（１３）が、凝縮部（１）におけるチューブ（２）及びフィン（３）と同一である請求項１または２に記載の受液部一体型凝縮器。
受液部（６）におけるチューブ（１２）が断面円形であり、フィン（１３）が、チューブ（１２）を挿通してチューブ長さ方向に平行状に配置された複数枚のプレートフィンからなるものである請求項１または２に記載の受液部一体型凝縮器。
ヘッダー（５ａ）（５ｂ）の下端開口部に、周面にねじ部を有する筒状のブッシング（８ａ）が接合され、このブッシング（８ａ）に冷媒出口管（１５）が密着状態に接続されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の受液部一体型凝縮器。
ヘッダー（５ａ）（５ｂ）内に仕切り板（９ａ）を設けて冷媒を蛇行状態に流通させることを特徴とする請求項１〜５に記載の受液部一体型凝縮器。
請求項１〜６に記載の受液部一体型凝縮器を備えた自動車用空気調和装置。