JP2007278604A

JP2007278604A - 熱交換器用コネクタの接続構造

Info

Publication number: JP2007278604A
Application number: JP2006106010A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yagisawa; 研二八木沢
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】冷媒の通路抵抗が小さく、且つコネクタの位置決めが容易な熱交換器用コネクタの接続構造を提供する。
【解決手段】熱交換器用のコネクタ４０をヘッダタンク２０のヘッダプレート部１２０に設けたツメ１２１〜１２６でかしめ固定することにより、コネクタ４０をヘッダタンク２０の上面に位置決めするようにした。このコネクタの接続構造によれば、ヘッダタンク内にコネクタとつながるパイプなどを挿入しないので、コネクタの連通部となる内径を大きくすることができ、通路抵抗の増大を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱交換器のヘッダタンクと、ＣＯ２などの高温高圧の冷媒を供給する冷媒供給配管とを接続する熱交換器用コネクタに関し、詳しくは、ヘッダタンクへの接続構造に関する。

一般に、車両用空調装置などに用いられる熱交換器は、複数本のチューブとフィンとを交互に積層した熱交換器コアの両端部に、冷媒通路が形成されたヘッダタンクを接続した構造となっている。このような熱交換器を、ＣＯ２などの高温高圧となる冷媒を使用する冷凍サイクルに適用するには、ヘッダタンクの耐圧強度を高める必要がある。このため、例えば特開平１１−２２６６８５号公報に提案された熱交換器のように、２つのタンク部分の断面形状を略円形上の多穴構造とし、内圧を受ける内部流路の断面積を小さくすることで高耐圧を得るようにしている。

また、熱交換器と冷媒を供給する冷媒供給配管との接続構造としては、予めヘッダタンクにコネクタを接続しておき、このコネクタ接続口に冷媒供給配管を接続する方式が用いられている。

このうち、多穴構造のヘッダタンクと冷媒供給配管との接続に関する従来技術としては、ヘッダタンクの側面に設けた穴部と、コネクタ（接続ブロック）の連通部とをロウ付けにより接合する取り付け構造が開示されている（特許文献１参照）。
特開平１１−３２５７８４号公報

上記特開平１１−３２５７８４号公報（図９）には、ヘッダタンクの側面に設けた穴部に、コネクタ（接続ブロック）の連通部を挿入してロウ付け接合する構造が示されている。この構造によれば、パイプ形状の連通部をヘッダタンクの穴部に挿入することで、コネクタを締まり嵌めで仮止めすることができる。しかしながら、ヘッダタンクの内部流路の断面積を小さくすると、ここに挿入する連通部のパイプ内径が小さくなり、冷媒の通路抵抗が増大することになる。近年では、量産化に対応するため複数の部材を組み合わせた分割構造のヘッダタンクが提案されている。その場合、高耐圧、軽量化、プレス加工を可能とするため、従来よりも板厚の薄い材料を用い、また内部流路の断面積も小さくなる傾向にある。したがって、冷媒の通路抵抗を出来るだけ小さくすることが求められている。

また、同じく特開平１１−３２５７８４号公報（図１０）には、上記コネクタを切削加工と鋳造とにより一体成形した構造が示されている。この構造によれば、ヘッダタンク内に連通部を挿入しないので、連通部の内径を大きくすることができ、通路抵抗の増大を防ぐことができる。しかしながら、ヘッダタンクに対するコネクタの位置決めが難しいため、ロウ付け接合の際に接合不良となるおそれがある。

この発明の目的は、冷媒の通路抵抗が小さく、且つコネクタの位置決めが容易な熱交換器用コネクタの接続構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係わる発明は、少なくとも１つの冷媒流路を備えた熱交換器のヘッダタンクと、このヘッダタンク内の前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給配管とを接続する熱交換起用コネクタの接続構造であって、前記熱交換器用コネクタを前記ヘッダタンクのヘッダプレート部に設けた突起部でかしめることにより前記ヘッダタンクの上面に固定することを特徴とするものである。

本発明によるコネクタの接続構造によれば、ヘッダタンク内にコネクタとつながるパイプなどを挿入しないので、コネクタの連通部となる流通穴の内径を大きくすることができ、通路抵抗の増大を防ぐことができる。

また、コネクタを突起部でかしめて固定することにより、コネクタの移動を規制することができるので、コネクタを確実に位置決めすることができる。したがって、ロウ付け接合する際の組み付け性が向上し、またロウ付け接合時の不良を大幅に少なくすることができる。

以下、本発明に係わる熱交換器用コネクタの接続構造の実施形態を図面を参照しながら説明する。

まず、各実施形態に共通する熱交換器の全体構成を図３とともに説明する。本実施形態に係わる熱交換器１は、大別すると、熱交換器コア１０と、その両端に配置された第１ヘッダタンク２０、第２ヘッダタンク３０とから構成されている。

熱交換器コア１０は、内部に複数の冷媒流路が形成されたチューブ１１と、波形に形成された冷却用のフィン１２とを交互に積層したもので、一体にロウ付け接合されている。

第１ヘッダタンク２０、第２ヘッダタンク３０（以下、適宜に各ヘッダタンク２０、３０と表記）は熱交換器コア１０の両端、すなわち複数のチューブ１１の長手方向の両端部に配設され、それぞれ内部にはチューブ１１の積層方向に沿って後述する２つの冷媒流路が形成されている。各ヘッダタンク２０、３０には、各チューブ１１の端部がロウ付け接合されており、内部に形成された各冷媒流路と各チューブ１１の冷媒流路とが連通している。なお、各ヘッダタンク２０、３０の端部にはタンク部の両端を塞ぐためのエンドキャップ１３、１４がロウ付け接合されている。また、各ヘッダタンク２０、３０には、熱交換器コア１０を流れてきた冷媒をターンさせる回数に応じて必要数の図示しないデバイド（プレート）が装着されている。

また、第１ヘッダタンク２０の側面には、冷媒を供給する入口側のコネクタ４０、及び熱交換器コア１０で熱交換した冷媒を排出する出口側のコネクタ５０がそれぞれロウ付けにより接合されている。これらコネクタ４０、５０はヘッダタンク２０の内部に形成された冷媒流路と連通している。

上記熱交換器１において、コネクタ４０と接続する図示しない冷媒供給配管から冷媒が供給されると、冷媒は各ヘッダタンク２０、３０の内部をターンしながら熱交換器コア１０を上から下に流通し、この間に熱交換器コア１０を通過する図示しない冷却風との間で熱交換が行われる。そして、熱交換器コア１０で熱交換した冷媒はコネクタ５０と接続する図示しない冷媒出口配管を通じて外部に排出される。

次に、各ヘッダタンク２０、３０の構成について説明する。ここでは、第１ヘッダタンク２０を例として説明するが、第２ヘッダタンク３０についてもコネクタ４０、５０が接合されていないことを除いてほぼ同一構成となっている。

図２は第１ヘッダタンク２０の構成図であり、（ａ）はタンク接合部分の側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。本実施形態の第１ヘッダタンク２０は、内部に２つの冷媒流路１０１、１０２が形成されたヘッダタンク部１１０と、チューブ１１を挿入する長穴形状のチューブ挿入孔１０３が形成されたヘッダプレート部１２０とから構成され、これら２つの部品を組み合わせた分割構造となっている。この第１ヘッダタンク２０では、ヘッダプレート部１２０のツメ１２７がヘッダタンク部１１０の両側縁を包み込むように折り曲げられかしめられ、ヘッダタンク部１１０とヘッダプレート部１２０とが接合されている。

［実施形態１］
次に、実施形態１に係わるコネクタ４０の接続構造について説明する。ここでは、入口側のコネクタ４０を例として説明するが、出口側のコネクタ５０についてもほぼ同一構成となっている。

図１は実施形態１に係わるコネクタ４０の構成図であり、（ａ）は部分側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

本実施形態１のコネクタ４０は直方体形状の金属部材（プレス材）からなり、ヘッダタンクと反対側となる面には、図示しない冷媒供給配管が挿入される円筒孔４１が形成されている。そして、この円筒孔４１の底部には、円柱形状のコネクタ側冷媒流通穴４２、４３が形成されている。また、コネクタ４０のヘッダタンク側となる面には、ヘッダタンク部１１０の凸形状部分１１１と係合する円弧形状の溝部４４が形成され、コネクタ４０を第１ヘッダタンク２０の上面に取り付けたときに、接合面が密着するように構成されている。

一方、第１ヘッダタンク２０のヘッダタンク部１１０には、コネクタ側冷媒流通穴４２、４３と連通する円柱形状のヘッダ側冷媒流通穴１１２、１１３が形成されている。したがって、第１ヘッダタンク２０のヘッダ側冷媒流通穴１１２、１１３の位置に合わせてコネクタ４０を取り付けると、コネクタ側冷媒流通穴４２、４３とヘッダ側冷媒流通穴１１２、１１３とが連通することになる。これによって、入口側のコネクタ４０に供給された冷媒はコネクタ側冷媒流通穴４２、４３からヘッダ側冷媒流通穴１１２、１１３を通って第１ヘッダタンク２０内の冷媒流路１０１、１０２に流れ込むことになる。また冷媒の出口側となるコネクタでは、第１ヘッダタンク２０内の冷媒流路１０１、１０２に集められた冷媒がヘッダ側冷媒流通穴１１２、１１３を通ってコネクタ側冷媒流通穴４２、４３から円筒孔４１に流れ込み、冷媒出口配管により外部に排出されることになる。

本実施形態の構成では、コネクタ側冷媒流通穴４２、４３と、ヘッダ側冷媒流通穴１１２、１１３とを円柱形状としているため、冷媒を冷媒流路１０１、１０２へ分流する量を各穴の断面積に応じて設定することができる。また、各穴を円柱形状としたことにより、冷媒の脈動を吸収することができる。

また、第１ヘッダタンク２０のヘッダプレート部１２０には、コネクタ４０をヘッダタンク幅方向で固定するツメ１２１、１２２と、コネクタ４０をヘッダタンク長手方向で固定するツメ１２３、１２４、１２５、１２６とが設けられている。

このうち、ツメ１２１、１２２はヘッダタンク幅方向においてコネクタ４０の両側に設けられ、図中左右方向からコネクタ４０の内側に食い込ませてかしめ固定されている。また、ツメ１２３〜１２６はコネクタ４０の四隅に接して設けられ、ヘッダタンク部１１０の両側縁を内側に包み込むように折り曲げてかしめ固定されている。このように、コネクタ４０をツメ１２１〜１２６でかしめ固定することにより、コネクタ４０を所定位置で位置決めすることができる。

上述した接続構造によりコネクタ４０、５０を第１ヘッダタンク２０に取り付けるとともに、熱交換器コア１０、第２ヘッダタンク３０とともに仮組み固定し、その状態で炉中において一体にロウ付け接合することにより熱交換器１が完成する。

本実施形態１によるコネクタの接続構造によれば、第１ヘッダタンク２０内にコネクタ４０とつながるパイプなどを挿入しないので、コネクタ４０の連通部となるコネクタ側冷媒流通穴４２、４３の内径を大きくすることができ、通路抵抗の増大を防ぐことができる。とくに、軽量化した薄肉材料をプレス加工して製作するヘッダタンクのように、内部流路の断面積が小さくすることが求められるヘッダタンクとコネクタとの接合に適している。

また、コネクタ４０を固定する各ツメのうち、ツメ１２１、１２２はコネクタ４０のヘッダタンク幅方向への移動を規制し、ツメ１２３〜１２６はコネクタ４０ヘッダタンク長手方向への移動を規制するので、コネクタ４０を確実に位置決めすることができる。したがって、ロウ付け接合する際の組み付け性が向上し、またロウ付け接合時の不良を大幅に少なくすることができる。

［実施形態２］
図４は実施形態２に係わるコネクタ４０Ａの構成図であり、（ａ）は部分側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図４では実施形態１と同等部分を同一符号で示し、適宜に符号を省略する。以下、実施形態１と異なる構成、作用効果について説明し、共通する構成、作用効果については適宜に説明を省略する。

本実施形態２のコネクタ４０Ａには、本体の両側面に溝４５、４６が形成されている。また、第１ヘッダタンク２０のヘッダプレート部１２０には、コネクタ４０Ａを固定するためのツメ１３１、１３２が設けられている。これらのツメ１３１、１３２は先端が直線形状に成形され、コネクタ４０Ａをツメ１３１、１３２の間から差し入れて、コネクタ４０Ａを第１ヘッダタンク２０の上面に取り付けるようになっている。そして、コネクタ４０Ａを取り付けた状態でツメ１３１、１３２の先端を図中左右方向から内側に押圧して折り曲げて、ツメ１３１、１３２の先端をそれぞれ溝４５、４６と嵌合させることにより、コネクタ４０Ａをかしめ固定することができる。

本実施形態２によるコネクタの接続構造によれば、コネクタ４０Ａの両側面を２つのツメ１３１、１３２でかしめ固定することにより、ヘッダタンク幅方向と長手方向の両方向への移動を規制することができる。したがって、本実施形態２の構造によれば、ツメの個数を最小限とすることができるので、加工工数を削減するとともに、組み付け性をさらに向上させることができる。

［実施形態３］
図５は実施形態３に係わるコネクタ４０Ｂの構成図であり、（ａ）は部分側面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。図５では実施形態１と同等部分を同一符号で示し、適宜に符号を省略する。以下、実施形態１と異なる構成、作用効果について説明し、共通する構成、作用効果については適宜に説明を省略する。

本実施形態３のコネクタ４０Ｂでは、ヘッダタンク長手方向となる本体の両端に段差部４７、４８が設けられている。また、第１ヘッダタンク２０のヘッダプレート部１２０には、コネクタ４０Ｂの段差部４７、４８を固定するツメ１４１、１４２、１４３、１４４が設けられている。これらのツメ１４１〜１４４は先端が直線形状に成形されており、コネクタ４０Ａをツメ１４１〜１４４の間から差し入れて、コネクタ４０Ａを第１ヘッダタンク２０の上面に取り付けるようになっている。そして、コネクタ４０Ｂを取り付けた状態でツメ１４１〜１４４の先端を図中左右方向から内側に折り曲げて、ツメ１４１、１４３の先端を段差部４７と嵌合させるとともに、ツメ１４２、１４４の先端を段差部４８と嵌合させることにより、コネクタ４０Ｂをかしめ固定することができる。

本実施形態３によるコネクタの接続構造によれば、コネクタ４０Ｂに設けた段差部４７、４８を４箇所に設けたツメ１４１〜１４４でかしめ固定するようにしたので、ヘッダタンク幅方向と長手方向の両方向への移動を規制するだけでなく、縦方向（図５（ｂ）で上方向）への移動も規制することができ、コネクタ４０Ｂをさらに確実に位置決めすることが可能となる。

なお、上記各実施形態では、２つの冷媒流路を備えたヘッダタンクを例として示したが、冷媒流路は１つでもよいし、３つ以上であってもよい。

実施形態１に係わるコネクタの構成図。（ａ）は部分側面図。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。実施形態１に示す第１ヘッダタンクの構成図。（ａ）はタンク接合部分の側面図。（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。実施形態に共通する熱交換器の全体構成図。実施形態２に係わるコネクタの構成図。（ａ）は部分側面図。（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。実施形態３に係わるコネクタの構成図。（ａ）は部分側面図。（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。

符号の説明

１…熱交換器
１０…熱交換器コア
１１…チューブ
１２…フィン
２０…第１ヘッダタンク
３０…第２ヘッダタンク
４０、４０Ａ、４０Ｂ、５０…コネクタ
４１…円筒孔
４２…コネクタ側冷媒流通穴
４４…溝部
４５、４６…溝
４７、４８…段差部
１０１、１０２…冷媒流路
１０３…チューブ挿入孔
１１０…ヘッダタンク部
１１１…凸形状部分
１１２、１１３…ヘッダ側冷媒流通穴
１２０…ヘッダプレート部
１２１〜１２７、１３１、１３２、１４１〜１４４…ツメ（突起部）

Claims

少なくとも１つの冷媒流路を備えた熱交換器のヘッダタンク（２０）と、このヘッダタンク内の前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給配管とを接続する熱交換起用コネクタ（４０）の接続構造であって、
前記熱交換器用コネクタ（４０）を、前記ヘッダタンク（２０）のヘッダプレート部（１２０）に設けた突起部でかしめることにより前記ヘッダタンク（２０）の上面に固定することを特徴とする熱交換器用コネクタの接続構造。