JP2006057950A - コネクタ付き熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 コネクタとヘッダーパイプとの仮止め溶接及びろう付けを確実にするようにしたコネクタ付き熱交換器を提供する。
【解決手段】 複数の熱交換チューブ３と熱交換用フィン４とが交互に積層され、熱交換チューブ３の両端にヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂが連通接続され、ヘッダーパイプに配管接続用のコネクタ５を一体ろう付してなるコネクタ付き熱交換器において、コネクタ５を、一端に配管用ポート５０が開口するコネクタ基部５２と、コネクタ基部の他端に気密試験用の検査治具が係止可能な取付部５３とを有し、取付部の先端にヘッダーパイプの側面に付き合わせ自在な突き合わせ面５４と、この突き合わせ面に連続してヘッダーパイプの軸方向に延在する突き合わせ面５４Ａを有する一対の薄肉片部５５を形成し、薄肉片部の厚さをヘッダーパイプの肉厚と同程度に形成し、両薄肉片部の先端とヘッダーパイプの外周面とを点付け溶接により仮止めする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、コネクタ付き熱交換器に関するもので、更に詳細には、例えば自動車に設置する空調設備に組み込まれるアルミニウム製のコネクタ付き熱交換器に関するものである。ここで、アルミニウムとは、アルミニウム又はアルミニウム合金を含む意味である。

従来、この種の熱交換器には、それぞれがアルミニウム製の一対の略円筒状のヘッダーパイプと、これらヘッダーパイプ間に架設される互いに平行な複数の熱交換チューブと、隣接する熱交換チューブ間に介在されるフィンとを具備する熱交換器本体とをろう付けにより結合固定する構造のものが一般的に知られている。

また、一般に、上記熱交換器のヘッダーパイプには、配管接続用のコネクタが一体ろう付けされており、このコネクタの構造として、完成した熱交換器の気密検査試験を行う場合の検査治具を係止可能に形成すると共に、ヘッダーパイプへ仮止め溶接するための薄肉部をコネクタの両側部に沿って設ける構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３４２０８９３号公報（特許請求の範囲、００１３，００１６，００２０、図１、図２、図３、図４）

しかしながら、上記特許第３４２０８９３号公報に記載のものにおいては、コネクタの両側部に沿ってヘッダーパイプに仮止め溶接するための薄肉部が形成されているので、コネクタを熱交換器本体に対して垂直に取り付ける場合、コネクタの仮止め溶接部と熱交換チューブとが最も近づく位置となり、コネクタの仮止め溶接部の熱交換チューブと干渉する側を仮止め溶接すると、溶接の熱によって熱交換チューブ用挿入孔を変形させたり、熱交換チューブに孔が開いてしまう虞があった。また、これを避けるために熱交換チューブと接触しない側の一点のみを仮止め溶接した場合、コネクタが何かと接触したときに、小さな力でもコネクタがヘッダーパイプから外れる虞がある。また、片側の薄肉部をヘッダーパイプに仮止め溶接した状態であるので、コネクタとヘッダーパイプとの密着が確実でなく、ろう付の際にろうが回らず浮いた状態になり、ろう付不良をきたす虞もある。

また、コネクタの両側部に沿って薄肉部を形成するために、ヘッダーパイプへのコネクタの接合する周囲長が大きくなり、コネクタ及びヘッダーパイプの円弧半径の僅かな違いが、コネクタとヘッダーパイプとの間に隙間を発生させるので、仮止め溶接が困難になったり、ろう付時のろうの充填不良が発生して品質の悪化を招く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、コネクタの仮止め溶接を確実に行うことができると共に、コネクタの突き合わせ面とヘッダーパイプ外周の円弧との隙間を小さくしてろう付けを確実にするようにしたコネクタ付き熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は、複数の熱交換チューブと熱交換用フィンとが交互に積層され、これら積層された熱交換チューブの両端にヘッダーパイプが連通接続され、上記ヘッダーパイプに配管接続用のコネクタを一体ろう付してなるコネクタ付き熱交換器であって、 上記コネクタは、一端に配管用ポートが開口するコネクタ基部と、このコネクタ基部の他端に気密試験用の検査治具が係止可能な取付部を具備し、 上記取付部の先端に、上記ヘッダーパイプの側面に付き合わせ自在な突き合わせ面と、この突き合わせ面に連続してヘッダーパイプの軸方向に延在する突き合わせ面を有する一対の薄肉片部を形成してなり、 上記薄肉片部の厚さを上記ヘッダーパイプの肉厚と同程度にし、両薄肉片部の先端とヘッダーパイプの外周面とを点付け溶接により仮止めしてなる、ことを特徴とする（請求項１）。

この発明において、上記取付部の対向する両側面間の寸法を、コネクタ基部の対向する両側面間の寸法より小さく形成すると共に、この取付部の両側面間の寸法と上記突き合わせ面及び薄肉片部の幅とを同寸法に形成してなる方が好ましい（請求項２）。

（１）請求項１記載の発明によれば、コネクタに、取付部の先端にヘッダーパイプの側面に付き合わせ自在な突き合わせ面と、この突き合わせ面に連続してヘッダーパイプの軸方向に延在する突き合わせ面を有する一対の薄肉片部を形成し、両薄肉片部の先端とヘッダーパイプの外周面とを点付け溶接により仮止めすることにより、ヘッダーパイプにコネクタを熱交換器本体に対して垂直に取り付ける場合でも、コネクタの薄肉片部の点付け溶接部と熱交換チューブとが干渉しないので、コネクタの仮止め溶接を容易かつ確実に行うことができる。

また、薄肉片部の厚さをヘッダーパイプの肉厚と同程度に形成することにより、溶接時に薄肉片部とヘッダーパイプとの温度上昇が同程度になるので、点付け溶接の作業性の向上及び、溶接部の品質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、コネクタの取付部の対向する両側面間の寸法を、コネクタ基部の対向する両側面間の寸法より小さく形成すると共に、この取付部の両側面間の寸法と突き合わせ面及び薄肉片部の幅とを同寸法に形成することにより、コネクタの突き合わせ面とヘッダーパイプ外周の円弧との隙間を小さくすることができるので、上記（１）に加えて更に、コネクタとヘッダーパイプとの溶接を確実にすることができると共に、ろう付けを確実にすることができる。また、材料の低減が図れると共に、コストの低廉が図れる。

以下に、この発明に係るコネクタ付き熱交換器の最良の実施形態例について詳細に説明する。

図１は、この発明に係るコネクタ付き熱交換器の一例を示す正面図（ａ）及び、（ａ）の一方のコネクタの取付状態を示す拡大平面図（ｂ）、図２は、この発明におけるコネクタの取付状態の一例を示す拡大斜視図、図３は、この発明におけるコネクタを示す拡大斜視図である。

上記熱交換器である凝縮器（コンデンサ）は、図１に示すように、それぞれがアルミニウム製の一対のヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂと、これらのヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂ間に互いに平行に架設される複数の熱交換チューブ３と、各熱交換チューブ３の間に介設されると共に、一体に接合される熱交換用フィン例えばコルゲートフィン４とを具備する熱交換器本体１（以下に、コンデンサ本体１という）と、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの上部に一体ろう付けされる配管接続用のコネクタ５とで主に構成されている。

この場合、熱媒体供給側のヘッダーパイプ２Ａ（図１において左側）には、アルミニウム製の受液器１０がアルミニウム製の連結部材７０を介して一体ろう付けされている。

上記ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂは、例えば少なくとも外周面にろう材が積層されたアルミニウム製のクラッド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６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（図示せず）が設けられており、この流入口に、後述するコネクタ５の配管用ポート５０が連通するようにコネクタ５が取り付けられている。また、他方のヘッダーパイプ２Ｂ（図１において右側）の外方側下端付近には、熱媒体の流出口（図示せず）が設けられており、流出口に連結されたコネクタ５の配管用ポート５０に冷媒移送管８の先端が接続可能に形成されている。

また、ヘッダーパイプ２Ａの側面には、上記受液器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（図示せず）及び流入孔（図示せず）が穿設されており、これらの流出孔及び流入孔と連通するようにして、連結部材７０を介して受液器１０がヘッダーパイプ２Ａに一体的にろう付されている。

なお、ヘッダーパイプ２Ａにおける上部側の約１／３の箇所に仕切板２１が配設され、流出孔側と流入孔側との間には仕切板２２が設けられている。また、ヘッダーパイプ２Ｂにおける下部側の仕切板２２と対応する位置には、仕切板２３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２１，２２，２３を配設することにより、流入口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２１より上方の過熱域１Ａ（高温領域）の熱交換チューブ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２１と２２及び２３の間の凝縮域１Ｂ（気液２相領域）の熱交換チューブ３内を流れて再びヘッダーパイプ２Ａ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。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を介して受液器１０内に流れ、受液器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を介して仕切板２２，２３より下方の過冷却域１Ｃ（サブクール域）の熱交換チューブ３内を流れてヘッダーパイプ２Ｂ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。

上記熱交換チューブ３は、図１及び図２に示すように、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チューブ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及び図２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、各熱交換チューブ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チューブ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３０がろう付接合されている。

上記コネクタ５は、図１、図２及び図３に示すように、ブロック状のアルミニウム製部材にて形成されており、一端に配管用ポート５０及びねじ孔５１が開口するコネクタ基部５２と、コネクタ基部５２の他端に図示しない気密試験用の検査治具が係止可能な取付部５３と、取付部５３の先端に、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの側面に付き合わせ自在な断面略円弧状に形成される突き合わせ面５４と、この突き合わせ面５４に連続してヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの軸方向に延在する突き合わせ面５４Ａを有する一対の薄肉片部５５とによって形成されている。なおこの場合、取付部５３の対向する両側面間の幅寸法Ｓ１を、コネクタ基部５２の対向する両側面間の幅寸法Ｓ２より小さく形成すると共に、この取付部５３の両側面間の幅寸法Ｓ１と突き合わせ面５４及び薄肉片部５５の幅とを同寸法Ｓ１に形成している。また、薄肉片部５５の肉厚はヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの肉厚と同程度の寸法に形成されている。

また、配管用ポート５０は、コネクタ基部５２と取付部５３を貫通して形成されており、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの側面に穿設された流入口に連通可能に取り付けられると共に、冷媒移送管８が接続可能に形成されている。また、ねじ孔５１は、冷媒移送管８を配管用ポート５０に接続するために、冷媒移送管８の端部に設けられた接続用フランジ８１を挿通する接合ねじ９を螺合可能に形成されている。

このようにコネクタ５を形成することによって、コネクタ５を、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの軸方向に延在する一対の薄肉片部５５の先端とヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの外周面とを点付け溶接によって仮止めするので、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂにコネクタ５を熱交換器本体１に対して垂直に取り付ける場合でも、コネクタ５の薄肉片部５５の点付け溶接部Ｗと熱交換チューブ３とが干渉することなく、２箇所のコネクタ５の仮止め溶接を容易かつ確実に行うことができる。また、コネクタ５の取付部５３の対向する両側面間の幅寸法Ｓ１を、コネクタ基部５２の対向する両側面間の幅寸法Ｓ２より小さく形成すると共に、この取付部５３の両側面間の幅寸法Ｓ１と突き合わせ面５４及び薄肉片部５５の幅とを同寸法Ｓ１に形成することによって、コネクタ５の突き合わせ面５４とヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの外周の円弧との隙間を小さくすることができるので、コネクタ５とヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂとの溶接を確実にすることができると共に、ろう付けを確実にすることができる。また、材料の削減が図れると共に、コストの低廉が図れる。

なお、薄肉片部５５は、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの肉厚と同程度の厚さに形成されており、この薄肉片部５５の先端とヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの外周面とを点付け溶接する際に、薄肉片部５５とヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂとの温度上昇が同程度になるので、点付け溶接の作業性の向上を図ると共に、溶接部Ｗの品質向上を図ることができる。

なお、上記実施形態では、受液器１０を具備する熱交換器について説明したが、勿論受液器１０を具備しない熱交換器においても同様にコネクタ５を一体にろう付けすることができる。

この発明に係るコネクタ付き熱交換器の一例を示す正面図（ａ）及び、（ａ）の一方のコネクタの取付状態を示す拡大平面図（ｂ）である。 上記コネクタの取付状態の一例を示す拡大斜視図である。 上記コネクタを示す拡大斜視図である

符号の説明

２Ａ，２Ｂ ヘッダーパイプ
３ 熱交換チューブ
４ コルゲートフィン（熱交換用フィン）
５ コネクタ
５０ 配管用ポート
５２ コネクタ基部
５３ 取付部
５４ 突き合わせ面
５４Ａ 突き合わせ面
５５ 薄肉片部
Ｓ１ 取付部の幅寸法
Ｓ２ コネクタ基部の幅寸法

Claims (2)

1. 複数の熱交換チューブと熱交換用フィンとが交互に積層され、これら積層された熱交換チューブの両端にヘッダーパイプが連通接続され、上記ヘッダーパイプに配管接続用のコネクタを一体ろう付してなるコネクタ付き熱交換器であって、
   上記コネクタは、一端に配管用ポートが開口するコネクタ基部と、このコネクタ基部の他端に気密試験用の検査治具が係止可能な取付部を具備し、
   上記取付部の先端に、上記ヘッダーパイプの側面に付き合わせ自在な突き合わせ面と、この突き合わせ面に連続してヘッダーパイプの軸方向に延在する突き合わせ面を有する一対の薄肉片部を形成してなり、
   上記薄肉片部の厚さを上記ヘッダーパイプの肉厚と同程度にし、両薄肉片部の先端とヘッダーパイプの外周面とを点付け溶接により仮止めしてなる、ことを特徴とするコネクタ付き熱交換器。
2. 請求項１記載のコネクタ付き熱交換器において、
   上記取付部の対向する両側面間の寸法を、コネクタ基部の対向する両側面間の寸法より小さく形成すると共に、この取付部の両側面間の寸法と上記突き合わせ面及び薄肉片部の幅とを同寸法に形成してなる、ことを特徴とするコネクタ付き熱交換器。

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