JP5050857B2

JP5050857B2 - 熱交換器およびその製造方法

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Publication number: JP5050857B2
Application number: JP2007551973A
Authority: JP
Inventors: 啓司山崎; 寛彦渡辺; 善彦瀬野
Original assignee: Keihin Thermal Technology Corp
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2026-12-26
Also published as: JPWO2007074796A1; DE112006002854T5; WO2007074796A1

Description

この発明は、たとえばカーエアコンを構成する冷凍サイクルに用いられる熱交換器およびその製造方法に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図１の上下、左右を上下、左右というものとする。

近年、車体への組み付け性の向上や、設置スペースの節約を図ることを目的とし、カーエアコンを構成する冷凍サイクルのコンデンサとして、ヘッダに受液器が固定されたものが使用されるようになってきている。また、冷凍サイクルの冷凍能力の向上を図るために、コンデンサで凝縮された液状冷媒を、さらに凝縮温度よりも５〜１５℃程度低い温度まで過冷却する過冷却器が用いられるようになってきており、コンデンサの機能を有する凝縮部と、過冷却器の機能を有する過冷却部とが一体に設けられた一体型熱交換器が使用されるようになってきている。

この種の一体型熱交換器として、互いに間隔をおいて配置された上下方向に伸びる１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダタンクにそれぞれ接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管間に配置されたフィンと、いずれか一方のヘッダタンクに固定されかつ内部に乾燥剤が入れられた受液器とを備えており、第１ヘッダタンク内および第２ヘッダタンク内がそれぞれ同一高さ位置において区画されることにより、コンデンサとしての機能を有する凝縮部と、凝縮部の下方に位置しかつ過冷却器としての機能を有する過冷却部とが設けられ、第１ヘッダタンクの周壁に、凝縮部から流出した冷媒が受液器内を通過して過冷却部に流入するような流路を有する受液器接続ブロックがろう付されるとともに、受液器接続ブロックに受液器がねじ止めされているものが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１記載の一体型熱交換器においては、乾燥剤に多くの水分が吸着されて乾燥剤の性能が低下した場合、受液器を受液器接続ブロックから取り外すことにより、乾燥剤に吸着された水分を除去したり、乾燥剤を交換したりすることができるようになっている。

ところで、特許文献１記載の一体型熱交換器においては、受液器接続ブロックと受液器との間がＯリングなどのシール部材を用いてシールされることにより冷媒の漏れが防止されている。

しかしながら、受液器接続ブロックと受液器との間がＯリングなどのシール部材を用いてシールされている場合、冷媒の微小漏れを完全に防止することはできない。最近では、冷凍サイクルからの冷媒の微少漏れの基準値は、地球温暖化防止プログラムに基づいて年々厳しくなっており、特許文献１記載の一体型熱交換器においては、将来的には、受液器接続ブロックおよび受液器間からの冷媒の漏れが、冷媒の微少漏れの基準値を満たすことができなくなる可能性もある。
特開２００４−２１１９２１号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、受液器がヘッダタンクに固定された熱交換器において、受液器とヘッダタンクとの間からの冷媒の漏れを完全に防止しうる熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のアルミニウム製ヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダタンクにそれぞれ接続された複数のアルミニウム製熱交換管と、隣り合う熱交換管間に配置されたアルミニウム製フィンと、第１のヘッダタンクに固定された受液器とを備えており、第１ヘッダタンクが冷媒流出口および冷媒流入口を有しているとともに、受液器が第１および第２の連通口を有しており、第１連通口が冷媒流出口に、第２連通口が冷媒流入口にそれぞれ通じた状態で、受液器が第１ヘッダタンクに固定されている熱交換器において、
受液器が、上下方向にのびかつ上下両端が開口したアルミニウム製筒状受液器本体と、受液器本体の上下両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップと、受液器本体内に配置されかつ受液器本体内を複数の室に区画するアルミニウム製仕切部材と、仕切部材により受液器本体内に形成された室のうちの１つの室内に入れられ合成ゼオライトからなる乾燥剤と、受液器本体内に配置されかつ乾燥剤の流出を防止するステンレス鋼製ストレーナとを備えており、
受液器本体の周壁に第１および第２連通口が形成され、受液器本体の周壁外周面における２つの連通口の周囲の部分が、第１ヘッダタンクの周壁外周面における冷媒流出口および冷媒流入口の周囲の部分にろう付されるように、受液器本体と第１ヘッダタンクとがろう付され、両キャップがそれぞれ受液器本体の上下両端部にろう付され、仕切部材が多穴板からなるとともにその周縁部が受液器本体の周壁内周面にろう付されている熱交換器。

2)乾燥剤となる合成ゼオライトの細孔径が３〜５オングストロームである上記１記載の熱交換器。

3)上記1)記載の熱交換器を製造する方法であって、
１対のアルミニウム製ヘッダタンクと、複数のアルミニウム製熱交換管と、複数のアルミニウム製フィンと、上下方向にのびかつ上下両端が開口したアルミニウム製筒状受液器本体と、受液器本体の上下両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップと、受液器本体内を複数の室に区画するアルミニウム製仕切部材と、合成ゼオライトからなる乾燥剤と、ステンレス鋼製ストレーナとを用意すること、
第１ヘッダタンクに冷媒流出口および冷媒流入口を形成すること、
受液器本体の周壁に第１および第２連通口を形成すること、
両ヘッダタンクを相互に間隔をおいて配置するとともに、両ヘッダタンク間に熱交換管とフィンとを交互に配置すること、
受液器本体内に複数の室を形成するように、仕切部材を受液器本体内に配置すること、
受液器本体のいずれか１つの室内に乾燥剤を配置するとともに、受液器本体内にストレーナを配置すること、
受液器本体の上下両端部にキャップを配置すること、
受液器本体の２つの連通口と第１ヘッダタンクの冷媒流出口および冷媒流入口とが合致するように、受液器本体を配置すること、
すべての部材を治具により仮止めすること、
仮止め体をろう付温度に加熱し、両ヘッダタンクと熱交換管、熱交換管とフィン、第１ヘッダタンクと受液器本体、ならびに受液器本体と仕切部材およびキャップとを同時にろう付するとともに、乾燥剤に吸着していた水分を除去することを含む熱交換器の製造方法。

上記1)の熱交換器によれば、第１ヘッダタンクが冷媒流出口および冷媒流入口を有しているとともに、受液器が第１および第２の連通口を有しており、第１連通口が冷媒流出口に、第２連通口が冷媒流入口にそれぞれ通じた状態で、受液器が第１ヘッダタンクに直接的または間接的に金属接合されているので、受液器と第１ヘッダタンクとの間からの冷媒の漏れを完全に防止することが可能になる。

上記1)の熱交換器によれば、受液器が、上下方向にのびかつ上下両端が開口した筒状受液器本体と、受液器本体の上下両端開口を閉鎖するキャップと、受液器本体内に配置されかつ受液器本体内を複数の室に区画する仕切部材と、仕切部材により受液器本体内に形成された室のうちの１つの室内に入れられた乾燥剤とを備えており、受液器本体の周壁に第１および第２連通口が形成され、受液器本体の周壁外周面における２つの連通口の周囲の部分が、第１ヘッダタンクの周壁外周面における冷媒流出口および冷媒流入口の周囲の部分にろう付されるように、受液器本体と第１ヘッダタンクとがろう付されているので、受液器と第１ヘッダタンクとの間からの冷媒の漏れを完全に防止することが可能になる。

また、両ヘッダタンクと熱交換管、熱交換管とフィン、第１ヘッダタンクと受液器本体、ならびに受液器本体と仕切部材およびキャップとを同時にろう付することにより製造することができるので、特許文献１記載の一体型熱交換器のように、受液器をねじ止めする必要はなく、製造作業が比較的簡単になる。しかも、上記ろう付と同時に、乾燥剤に吸着していた水分を除去することができる。さらに、冷凍サイクルに組み込まれた使用され、乾燥剤に多くの水分が吸着されて乾燥剤の性能が低下した場合、熱交換器を冷凍サイクルから取り外し、たとえば真空雰囲気中において加熱して分子ふるい作用以上の熱エネルギを加えることにより、乾燥剤に吸着されていた水分を放出させることができ、再利用が可能になる。

上記2)の熱交換器によれば、熱交換管の製造時のろう付温度への加熱によって、吸着されている水分を放出させることができる。しかも、水分の吸着、および加熱による水分の放出を繰り返した場合にも性能は低下しない。また、冷凍サイクルに使用される冷媒中に圧縮機の潤滑油が混入している場合、潤滑油は吸着せず、水分のみを吸着することが可能になる。

上記3)の方法によれば、両ヘッダタンクと熱交換管、熱交換管とフィン、第１ヘッダタンクと受液器本体、ならびに受液器本体と仕切部材およびキャップとを同時にろう付することにより製造することができるので、特許文献１記載の一体型熱交換器のように、受液器をねじ止めする必要はなく、製造作業が比較的簡単になる。しかも、上記ろう付と同時に、乾燥剤に吸着していた水分を除去することができる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。

なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。また、以下の説明において、通風方向下流側（図１の紙面裏側、図２および図６の上側）を前、これと反対側を後というものとする。

実施形態１
この実施形態は図１〜図４に示すものであり、この発明を、コンデンサの機能を有する凝縮部と、過冷却器の機能を有する過冷却部とが一体化された一体型熱交換器に適用したものである。

図１および図２は一体型熱交換器の全体構成を示し、図３および図４はその要部の構成を示す。

図１において、一体型熱交換器(1)は、互いに間隔をおいて配置された上下方向に伸びる左右１対のアルミニウム製ヘッダタンク(2)(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ左右両端部が両ヘッダタンク(2)(3)にそれぞれろう付により接続された複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(4)と、隣り合う熱交換管(4)間に配置されて熱交換管(4)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(5)と、左側のヘッダタンク(2)に直接ろう付することにより固定された受液器(6)とを備えている。以下、左側のヘッダタンク(2)を第１ヘッダタンク、右側のヘッダタンク(3)を第２ヘッダタンクというものとする。上端の熱交換管(4)の上方および下端の熱交換管(4)の下方には、それぞれ熱交換管(4)と間隔をおいてアルミニウム製サイドプレート(8)が配置され、サイドプレート(8)と熱交換管(4)との間にもアルミニウム製コルゲートフィン(5)が配置されてサイドプレート(8)および熱交換管(4)にろう付されている。

熱交換管(4)およびコルゲートフィン(5)により熱交換コア部(7)が形成され、図２に示すように、熱交換コア部(7)は、平面から見て左右方向にのびる直線状であり、両ヘッダタンク(2)(3)および受液器(6)の後述する受液器本体(17)の中心線が、熱交換コア部(7)の左右両端部における通風方向の中心線を左右方向外方に延長した延長線上に位置している。この場合、一体型熱交換器(1)全体の製造にあたって、全部品を一括ろう付する際に、受液器本体(17)を比較的簡単な構成の治具を用いて仮止めすることが可能になり、製造プロセスの簡略化に繋がる。

両ヘッダタンク(2)(3)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを筒状に成形して突き合わせ縁部どうしをろう付することにより形成された本体(2A)(3A)と、本体(2A)(3A)の上下両端開口を閉鎖する閉鎖部材(2B)(3B)とよりなる。また、熱交換管(4)はアルミニウムベア材であるアルミニウム押出形材により形成され、コルゲートフィン(5)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにより形成されている。なお、熱交換管(4)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを曲げて必要箇所をろう付することにより形成されていてもよい。

一体型熱交換器(1)の両ヘッダタンク(2)(3)内は、下部の同一高さ位置において、アルミニウム製仕切板(12)により上下に区画されており、これにより気相の冷媒を凝縮させて液相とするコンデンサの機能を有する凝縮部(10)と、凝縮部(10)で凝縮された液状冷媒を凝縮温度よりも５〜１５℃程度低い温度まで過冷却する過冷却器の機能を有する過冷却部(11)とが同一垂直面内において上下に並んで一体に設けられている。

ここで、第１ヘッダタンク(2)における仕切板(12)よりも上方の部分を凝縮部左ヘッダ部(2a)、同じく下方の部分を過冷却部左ヘッダ部(2b)、第２ヘッダタンク(3)における仕切板(12)よりも上方の部分を凝縮部右ヘッダ部(3a)、同じく下方の部分を過冷却部右ヘッダ部(3b)とそれぞれいうものとする。

第１ヘッダタンク(2)の左側部分には上下方向にのびかつ内周面が円筒面状となっている凹み(9)が形成されており、凹み(9)の底壁における凝縮部左ヘッダ部(2a)の下端部と対応する部分に冷媒流出口(13)が形成され、同じく過冷却部左ヘッダ部(2b)の上端部と対応する部分に冷媒流入口(14)が形成されている（図３および図４参照）。

凝縮部右ヘッダ部(3a)の上端部に、冷媒入口部材(15)が、凝縮部右ヘッダ部(3a)内に通じるようにろう付されている。また、過冷却部右ヘッダ部(3b)には、冷媒出口部材(16)が、過冷却部右ヘッダ部(3b)内に通じるようにろう付されている。

なお、凝縮部(10)において、凝縮部右ヘッダ部(3a)における高さ方向の中程の内部にアルミニウム製第１仕切板が設けられ、同じく凝縮部第１ヘッダ部(2a)の下部の内部にアルミニウム製第２仕切板が設けられており、凝縮部(10)に、第１仕切板よりも上方の部分、両仕切板間の部分および第２仕切板よりも下方の部分において、それぞれ上下に連続して並んだ熱交換管(4)からなる通路群が設けられていてもよい。この場合、各通路群を構成する熱交換管(4)の本数は、上から順次減少している。また、各通路群を構成する全ての熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの通路群の熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が異なっている。

図３および図４に示すように、受液器(6)は、上下方向にのびかつ上下両端が開口したアルミニウムベア材製円筒状受液器本体(17)と、受液器本体(17)の上下両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップ(18)と、受液器本体(17)内に上下方向に間隔をおいて配置され、かつ受液器本体(17)内を複数、ここでは３つの室(17A)(17B)(17C)に区画する複数、ここでは上下２つのアルミニウム製仕切部材(19)と、上下の仕切部材(19)間に形成された室(17B)内に入れられた乾燥剤(21)と、受液器本体(17)の室(17B)内からの乾燥剤(21)の流出を防止するストレーナ(22)と、受液器本体(17)内から過冷却部左ヘッダ部(2b)内への異物および乾燥剤(21)の流出を防止するストレーナ(23)とを備えている。

受液器本体(17)はアルミニウムベア材により形成されており、その周壁に、第１ヘッダタンク(2)の冷媒流出口(13)および冷媒流入口(14)と合致するように、第１および第２連通口(24)(25)が上下方向に間隔をおいて形成されている。そして、受液器本体(17)は、その周壁外周面における２つの連通口(24)(25)の周囲の部分が、第１ヘッダタンク(2)の周壁外周面における冷媒流出口(13)および冷媒流入口(14)の周囲の部分にろう付されるように、第１ヘッダタンク(2)の凹み(9)内に嵌め入れられて凹み(9)の内周面にろう付されている。

キャップ(18)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなり、その周縁部に一体に形成された円筒状部分が受液器本体(17)の周壁内周面にろう付されている。

仕切部材(19)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる多穴板で形成されており、その周縁部に一体に形成された円筒状部分が受液器本体(17)の周壁内周面にろう付されている。上仕切部材(19)と上キャップ(18)および下仕切部材(19)と下キャップ(18)とはそれぞれ間隔をおいて配置されており、これにより上下の室(17A)(17B)が形成されている。

乾燥剤(21)は、ここでは細孔径が３〜５オングストロームである合成ゼオライトからなる。

受液器本体(17)の室(17B)内からの乾燥剤(21)の流出を防止するストレーナ(22)は、６５０℃以下の温度範囲内において固相状態を保つ材料、ここではステンレス鋼からなり、上仕切部材(19)の下面および下仕切部材(19)の上面を覆うように配置されている。受液器本体(17)内から過冷却部左ヘッダ部(2b)内への異物および乾燥剤(21)の流出を防止するストレーナ(23)は、６５０℃以下の温度範囲内において固相状態を保つ材料、ここではステンレス鋼からなり、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる枠(26)内に張設されるとともに、枠(26)が受液器本体(17)の内周面における第１ヘッダタンク(2)の冷媒流入口(14)に通じる第２連通口(25)の周囲の部分にろう付されており、これによりストレーナ(23)が第２連通口(25)を覆っている。

次に、一体型熱交換器(1)の製造方法について説明する。

まず、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを筒状に成形してなるヘッダタンク(2)(3)用の１対の本体(2A)(3A)と、各本体(2A)(3A)の上下両端開口を閉鎖する閉鎖部材(2B)(3B)と、複数の熱交換管(4)と、複数のコルゲートフィン(5)と、１対のサイドプレート(8)と、１対の仕切板(12)と、受液器本体(17)と、１対のキャップ(18)と、１対の仕切部材(19)と、乾燥剤(21)と、ストレーナ(22)(23)とを用意する。第１ヘッダタンク(2)用の本体(2A)の周壁には凹み(9)と、冷媒流出口(13)および冷媒流入口(14)とを形成しておく。また、受液器本体(17)の周壁には第１および第２連通口(24)(25)を形成しておく。

ついで、ヘッダタンク(2)(3)用の本体(2A)(3A)を左右方向に間隔をおいて配置するとともに、本体の上下両端に閉鎖部材(2B)(3B)を配置し、さらに仕切板(12)を配置する。また、両本体(2A)(3A)間に熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)とをコルゲートフィン(5)が上下両端に位置するように交互に配置し、さらに両端のコルゲートフィン(5)の上下方向外側にサイドプレート(8)を配置する。

また、受液器本体(17)内に３つの室(17A)(17B)(17C)を形成するように、両仕切部材(19)を受液器本体(17)内に配置するとともに、両仕切部材(19)間に乾燥剤(21)を配置する。また、受液器本体(17)内には、室(17B)からの乾燥剤(21)の流出および過冷却部左ヘッダ部(2b)内への異物および乾燥剤(21)の流出を防止するストレーナ(22)(23)を配置しておく。さらに、受液器本体(17)の上下両端部にキャップ(18)を配置する。

ついで、受液器本体(17)の２つの連通口(24)(25)と第１ヘッダタンク(2)用の本体(2A)の冷媒流出口(13)および冷媒流入口(14)とが合致するように、受液器本体(17)を本体(2A)に沿って配置する。そして、すべての部材を治具により仮止めする。

その後、仮止め体をろう付温度に加熱し、両本体(2A)(3A)と閉鎖部材(2B)(3B)とをろう付するとともに、仕切板(12)を本体(2A)(3A)にろう付して両ヘッダタンク(2)(3)を形成し、さらに両ヘッダタンク(2)(3)と熱交換管(4)、熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)、コルゲートフィン(5)とサイドプレート(8)、第１ヘッダタンク(2)と受液器本体(17)、受液器本体(17)と両キャップ(18)および両仕切部材(19)、ならびに受液器本体(17)とストレーナ(23)の枠(26)とを同時にろう付する。そして、このろう付と同時に、乾燥剤(21)に吸着していた水分を除去する。こうして、一体型熱交換器(1)が製造される。

一体型熱交換器(1)は、圧縮機、膨張弁（減圧器）およびエバポレータとともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両に搭載される。

そして、圧縮機により圧縮された高温高圧のガス状冷媒が冷媒入口部材(15)を通って凝縮部右ヘッダ部(3a)内に流入し、凝縮部(10)の熱交換管(4)内を流れる間に凝縮して凝縮部左ヘッダ部(2a)内に流入し、冷媒流出口(13)および第１連通口(24)を通って受液器(6)内に流入し、ここで異物および水分が除去された後、第２連通口(25)および冷媒流入口(14)を通って過冷却部左ヘッダ部(2b)内に流入し、冷媒流通管(4)内を右方に流れる間に５〜１５℃過冷却され、過冷却部右ヘッダ部(3b)内に流入した後、冷媒出口部材(16)を通って流出し、膨張弁を経て蒸発器に送られる。

実施形態２
この実施形態は図５に示すものである。

この実施形態の一体型熱交換器(30)の場合、受液器(31)の受液器本体(17)内には、実施形態１のような両仕切部材(19)、両仕切部材(19)間の乾燥剤(21)およびストレーナ(22)は配置されておらず、乾燥剤(21)を収容した乾燥剤収容袋(32)が配置されている。乾燥剤収容袋(32)は、６５０℃以下の温度範囲内において固相状態を保つ材料、ここではステンレス鋼からなり、かつ目の大きさが、乾燥剤(21)が通過しないような大きさとなされているメッシュにより形成されている。

その他の構成は実施形態１の一体型熱交換器(1)と同じである。

一体型熱交換器(30)の製造方法は、ろう付前に、受液器本体(17)内に両仕切部材(19)、両仕切部材(19)間の乾燥剤(21)およびストレーナ(22)を配置する代わりに、乾燥剤(21)を収容した乾燥剤収容袋(32)を配置しておくことを除いては、実施形態１の一体型熱交換器(1)の製造方法と同じである。

実施形態１および２において、熱交換コア部(7)が平面から見て左右方向にのびる直線状となっている代わりに、図６に示すように、熱交換コア部(7)の左右両端部が、通風方向上流側（後側）に傾斜していてもよい。すなわち、熱交換管(4)、コルゲートフィン(5)およびサイドプレート(8)の左右両端部が通風方向上流側に傾斜するように曲げられている。この場合にも、両ヘッダタンク(2)(3)および受液器(6)の受液器本体(17)の中心線は、熱交換コア部(7)の左右両端部における傾斜部分の通風方向の中心線を左右方向外方に延長した延長線上に位置している。この場合、自動車などの車両搭載時に、ラジエータ用熱交換器のヘッダ部との干渉を防ぐことができる。また、車両前面の通風グリルに対し、左右両端部が通風グリルに向かうように傾斜するので、効果的に通風させることができ、熱交換性能が向上する。

実施形態３
この実施形態は図７に示すものである。

この実施形態の一体型熱交換器(40)の場合、第１ヘッダタンク(2)の外面に受液器支持部材(41)がろう付されるとともに、受液支持部材(41)に受液器(42)がろう付されている。

受液器支持部材(41)はアルミニウムベア材からなり、その上面から下方にのび、かつ大径部(43a)および大径部(43a)の下端に連なった小径部(43b)からなる段付き有底穴(43)と、右側面と段付き有底穴(43)の大径部(43a)内周面とを通じさせる第１の穴(44)と、右側面と段付き有底穴(43)の小径部(43b)の下端部内周面とを通じさせる第２の穴(45)とを有している。受液器支持部材(41)は、その右側面における第１および第２の穴(44)(45)の周囲の部分が、第１ヘッダタンク(2)の周壁外周面における冷媒流出口(13)および冷媒流入口(14)の周囲の部分にろう付されるように、第１ヘッダタンク(2)の周壁にろう付されている。

受液器(42)は、上端が閉鎖されるとともに下端が開口したアルミニウム製円筒状受液器本体(46)と、多穴板からなりかつ受液器本体(46)内の上部に固定された仕切部材(47)と、受液器本体(46)内における仕切部材(47)よりも上方の室(48)内に入れられた乾燥剤(21)と、仕切部材(47)の上面を覆うように配置されかつ室(48)内からの乾燥剤(21)の流出を防止するストレーナ(22)と、受液器本体(46)の下端開口を覆うようにその内部に配置されかつ受液器本体(46)内から第１ヘッダタンク(2)への乾燥剤(21)および異物の流出を防止するストレーナ(49)とを備えている。

受液器本体(46)はアルミニウムベア材により形成されており、その下端部に、受液器支持部材(41)の段付き有底穴(43)の大径部(43a)における第１の穴(44)よりも上方の部分内に嵌入される第１の縮径部(51)と、第１縮径部(51)の下端に連なりかつ下方に向かって徐々に縮径されたテーパ部(52)と、テーパ部(52)の下端に連なりかつ段付き有底穴(43)の小径部(43b)内に嵌入される第２の縮径部(53)が設けられている。テーパ部(52)に第１ヘッダタンク(2)の冷媒流出口(13)に通じる第１連通口(54)が形成されている。また、第２縮径部(53)の下端開口が第１ヘッダタンク(2)の冷媒流入口(14)に通じる第２連通口(55)となされている。そして、第１縮径部(51)が受液器支持部材(41)の段付き有底穴(43)の大径部(43a)内に、第２縮径部(53)が小径部(43b)内にそれぞれ嵌入された状態で、受液器支持部材(41)の上面における段付き有底穴(43)の周囲の部分と受液器本体(46)の周壁外周面とがろう付されている。この状態で、受液器支持部材(41)における段付き有底穴(43)の大径部(43a)内の下部におけるテーパ部(52)を取り囲む部分および第１の穴(44)により、第１ヘッダタンク(2)の冷媒流出口(13)と受液器本体(46)の第１連通口(54)とを通じさせる第１冷媒流通路(56)が形成され、段付き有底穴(43)の小径部(43b)内の下部および第２の穴(45)により第１ヘッダタンク(2)の冷媒流入口(14)と受液器本体(46)の第２連通口(55)とを通じさせる第２冷媒流通路(57)が形成されている。

ここで、受液器支持部材(41)における段付き有底穴(43)の大径部(43a)の周囲の部分の肉厚は、受液器本体(46)の第１縮径部(51)の周壁の肉厚の２．５倍以下となっている。

仕切部材(47)はアルミニウムベア材からなる多穴板で形成されており、その周縁部に一体に形成された下向き円筒状部分が、受液器本体(46)の周壁に形成された内方突出部(59)に係合することにより、受液器本体(46)に固定されている。

受液器本体(46)内から第１ヘッダタンク(2)への乾燥剤(21)および異物の流出を防止するストレーナ(49)は、下端が開口するとともに上端が閉鎖された円筒状であり、その下端部にリング(58)が固定されている。ストレーナ(49)およびリング(58)は、６５０℃以下の温度範囲内において固相状態を保つ材料、ここではステンレス鋼からなる。そして、リング(58)が受液器本体(46)の第２縮径部(53)の上端部内に圧入されることにより、受液器本体(46)の下端開口を覆っている。

一体型熱交換器(40)の製造方法は次の通りである。

まず、両ヘッダタンク(2)(3)用の両本体(2A)(3A)、閉鎖部材(2B)(3B)、熱交換管(4)、コルゲートフィン(5)、サイドプレート(8)および仕切板(12)を実施形態１の場合と同様に配置した後、２つの穴(44)(45)の右側面への開口と第１ヘッダタンク(2)用の本体(2A)の冷媒流出口(13)および冷媒流入口(14)とが合致するように、受液器支持部材(41)を本体(2A)に沿って配置する。

一方、上端が閉鎖されるとともに下端が開口し、かつ全長にわたって同径の円筒状受液器本体(46)と、仕切部材(47)と、乾燥剤(21)と、ストレーナ(22)(49)とを用意し、受液器本体(46)の上端部内に乾燥剤(21)を入れるとともに、その下方にストレーナ(22)および仕切部材(47)を配置し、受液器本体(46)の周壁を変形させて内方突出部(59)を形成することにより仕切部材(47)を受液器本体(46)内に固定する。

ついで、受液器本体(46)内にストレーナ(49)を配置した状態で、受液器本体(46)の下端部に、第１縮径部(51)とテーパ部(52)と第２縮径部(53)とを設け、テーパ部(52)に第１連通口(54)を形成するとともに、第２縮径部(53)の下端開口を第２連通口(55)とし、さらにストレーナ(49)の下端部のリング(58)を第２縮径部(55)の上端部内に固定する。

ついで、受液器本体(46)の第２縮径部(53)を受液器支持部材(41)の段付き有底穴(43)の小径部(43b)内に嵌入するとともに、第１縮径部(51)を段付き有底穴(43)の大径部(43a)における第１の穴(44)よりも上方の部分内に嵌入し、両ヘッダタンク(2)(3)用の両本体(2A)(3A)、閉鎖部材(2B)(3B)、熱交換管(4)、コルゲートフィン(5)、サイドプレート(8)、仕切板(12)、受液器支持部材(41)および受液器本体(46)を治具により仮止めする。

ついで、仮止め体をろう付温度に加熱し、両本体(2A)(3A)と閉鎖部材(2B)(3B)とをろう付するとともに、仕切板(12)を本体(2A)(3A)にろう付して両ヘッダタンク(2)(3)を形成し、さらに両ヘッダタンク(2)(3)と熱交換管(4)、熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)、コルゲートフィン(5)とサイドプレート(8)、第１ヘッダタンク(2)と受液器支持部材(41)、および受液器支持部材(41)の上面における段付き有底穴(41)の周囲の部分と受液器本体(46)の周壁外周面とを同時にろう付するとともに、乾燥剤(21)に吸着していた水分を除去する。こうして、一体型熱交換器(40)が製造される。

上記３つの実施形態においては、この発明による熱交換器が、凝縮部と過冷却部とが一体となった一体型熱交換器に適用された場合について説明したが、この発明による熱交換器は、過冷却器と別体となった単独のコンデンサにも適用可能である。

この発明の熱交換器は、たとえばカーエアコンを構成する冷凍サイクルに好適に用いられる。

この発明による熱交換器を適用した一体型熱交換器の実施形態１を示す一部省略正面図である。図１の一体型熱交換器の平面図である。図１の一体型熱交換器の要部を拡大して示す正面から見た垂直断面図である。図３のＡ−Ａ線拡大断面図である。この発明による熱交換器を適用した一体型熱交換器の実施形態２を示す図３相当の図である。実施形態１および２の一体型熱交換器の熱交換コア部の変形例を示す平面図である。この発明による熱交換器を適用した一体型熱交換器の実施形態３を示す図３相当の図である。

Claims

互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のアルミニウム製ヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダタンクにそれぞれ接続された複数のアルミニウム製熱交換管と、隣り合う熱交換管間に配置されたアルミニウム製フィンと、第１のヘッダタンクに固定された受液器とを備えており、第１ヘッダタンクが冷媒流出口および冷媒流入口を有しているとともに、受液器が第１および第２の連通口を有しており、第１連通口が冷媒流出口に、第２連通口が冷媒流入口にそれぞれ通じた状態で、受液器が第１ヘッダタンクに固定されている熱交換器において、
受液器が、上下方向にのびかつ上下両端が開口したアルミニウム製筒状受液器本体と、受液器本体の上下両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップと、受液器本体内に配置されかつ受液器本体内を複数の室に区画するアルミニウム製仕切部材と、仕切部材により受液器本体内に形成された室のうちの１つの室内に入れられた合成ゼオライトからなる乾燥剤と、受液器本体内に配置されかつ乾燥剤の流出を防止するステンレス鋼製ストレーナとを備えており、
受液器本体の周壁に第１および第２連通口が形成され、受液器本体の周壁外周面における２つの連通口の周囲の部分が、第１ヘッダタンクの周壁外周面における冷媒流出口および冷媒流入口の周囲の部分にろう付されるように、受液器本体と第１ヘッダタンクとがろう付され、両キャップがそれぞれ受液器本体の上下両端部にろう付され、仕切部材が多穴板からなるとともにその周縁部が受液器本体の周壁内周面にろう付されている熱交換器。
乾燥剤となる合成ゼオライトの細孔径が３〜５オングストロームである請求項１記載の熱交換器。
請求項１記載の熱交換器を製造する方法であって、
１対のアルミニウム製ヘッダタンクと、複数のアルミニウム製熱交換管と、複数のアルミニウム製フィンと、上下方向にのびかつ上下両端が開口したアルミニウム製筒状受液器本体と、受液器本体の上下両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップと、受液器本体内を複数の室に区画するアルミニウム製仕切部材と、合成ゼオライトからなる乾燥剤と、ステンレス鋼製ストレーナとを用意すること、
第１ヘッダタンクに冷媒流出口および冷媒流入口を形成すること、
受液器本体の周壁に第１および第２連通口を形成すること、
両ヘッダタンクを相互に間隔をおいて配置するとともに、両ヘッダタンク間に熱交換管とフィンとを交互に配置すること、
受液器本体内に複数の室を形成するように、仕切部材を受液器本体内に配置すること、
受液器本体のいずれか１つの室内に乾燥剤を配置するとともに、受液器本体内にストレーナを配置すること、
受液器本体の上下両端部にキャップを配置すること、
受液器本体の２つの連通口と第１ヘッダタンクの冷媒流出口および冷媒流入口とが合致するように、受液器本体を配置すること、
すべての部材を治具により仮止めすること、
仮止め体をろう付温度に加熱し、両ヘッダタンクと熱交換管、熱交換管とフィン、第１ヘッダタンクと受液器本体、ならびに受液器本体と仕切部材およびキャップとを同時にろう付するとともに、乾燥剤に吸着していた水分を除去することを含む熱交換器の製造方法。