JP2008232566A - 熱交換器コネクタ部の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ある角度をもってコネクタをヘッダに接続することが要求される場合において、コネクタの加工工程を低減することにより、コネクタの加工にかかるコストを低減し、コネクタの生産性を向上する。
【解決手段】熱交換器のヘッダの内部と外部回路とを連通するコネクタを、ヘッダの開口の中心軸とコネクタの内部の流路の中心軸とが角度をもって交差されるように、ヘッダに接続する熱交換器コネクタ部の形成方法において、コネクタの流路を、切削工具による１方向の切削加工のみで形成し、該切削加工により形成されたコネクタの流路のヘッダ側開口をヘッダの開口に接続することを特徴とする熱交換器コネクタ部の形成方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器の熱交換媒体の出入口部分を構成する熱交換器コネクタ部の形成方法に関し、車両用空調装置等における冷凍回路配管と熱交換器を接続する熱交換器コネクタ部等に好適なコネクタ部の形成方法に関する。

熱交換器のコネクタ部は、熱交換媒体（例えば、冷媒）の外部回路と熱交換器を接続する部分であり、外部回路との熱交換媒体の出入りのため、コネクタ内部には冷媒流路を形成する必要がある。従来は、コネクタと熱交換器のヘッダ（熱交換器のデストリビュータ）の接合部分には、熱交換媒体の流路を形成するための連通パイプをコネクタのヘッダ接合側の面に圧入し、コネクタとヘッダを接合する時に、ヘッダの接合部の開口にも前記連通パイプを挿入することによりコネクタ内とヘッダ内を連通する流路を形成することが多い（例えば、特許文献１）。特許文献２には、このような連通パイプを介さずにコネクタ内とヘッダ内を連通する構造が開示されているが、特許文献２は特殊構造のコネクタ部に係るもので、接続部の構造が複雑になるという問題を抱えている。

また、熱交換器のコネクタ部において、例えば外部配管との取り合いの関係から、ヘッダの開口の中心軸とコネクタの内部流路の中心軸とがある角度をもって交差するようにコネクタをヘッダに接続することが要求されることも多い。とくに車両用空調装置に用いられる熱交換器は狭いスペース内に搭載することが多いので、このような接続構造が要求されることが多い。このような要求がある場合、コネクタは例えば図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および図５に示すように形成される。すなわち、コネクタ１０１の内部に流路１０２を加工するに際し、コネクタ１０１の外部配管接続側から横断面真円形状の流路部分１０２ａを切削加工し、さらにヘッダ１０３側から横断面真円形状の流路部分１０２ｂを切削加工することによって、コネクタ１０１内の流路１０２を形成する必要がある。したがって、外部配管接続側からと、ヘッダ１０３側からの２方向１０４、１０５の切削加工が必要となるので、コネクタ１０１の加工上、一度切削したコネクタ１０１を切削加工機から外してチャックし直し、逆側から再度切削することになる。その結果、加工にコストと時間がかかり、生産性が悪いという問題がある。

さらに、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および図５に示したようなコネクタ部に、前述の連通パイプを挿入する構造を適用すると、例えば図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、接続前にコネクタ１０１のヘッダ１０３側流路部分１０２ｂに連通パイプ１０６を圧入し（図６（Ａ））、それをヘッダ１０３側の開口に挿入することになるが（図６（Ｂ））、挿入した連通パイプ１０６とヘッダ１０３に差し込まれたチューブ１０７の先端部とが干渉するおそれが生じる（干渉部１０８）。そのため、コネクタ１０１のヘッダ１０３への接合部は、このチューブ１０７と連通パイプ１０６との干渉を避けるように設計を行う必要があり、設計の自由度が低下するという問題がある。

また、図５、図６のいずれに示した構造においても、コネクタと熱交換器ヘッダとの接続部における流路断面積を拡大しづらい構造になっているため、この部分での圧力損失の低減には限度があるという問題も残されている。
特開２００４−３４７２１０号公報 特開２００４−２１９０２７号公報

そこで本発明の課題は、ヘッダの開口の中心軸とコネクタの内部流路の中心軸とがある角度をもって交差するようにコネクタをヘッダに接続することが要求される場合において、コネクタの加工工程（流路切削工程）を低減することにより、コネクタの加工にかかるコストを低減し、コネクタの生産性を向上することにある。

また、本発明の別の課題は、コネクタ側に圧入する連通パイプを削除することにより、コネクタ部のコスト低減、コネクタの熱交換器ヘッダへの接合部の設計の自由度を向上することにある。

本発明のさらに別の課題は、コネクタと熱交換器ヘッダとの接続部における流路断面積を極力大きくし、この部分の圧力損失を低減することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器コネクタ部の形成方法は、熱交換器のヘッダの内部と外部回路とを連通するコネクタを、前記ヘッダの開口の中心軸と前記コネクタの内部の流路の中心軸とが角度をもって交差されるように、前記ヘッダに接続する熱交換器コネクタ部の形成方法において、前記コネクタの流路を、切削工具による１方向の切削加工のみで形成し、該切削加工により形成された前記コネクタの流路のヘッダ側開口を前記ヘッダの開口に接続することを特徴とする方法からなる。

この方法においては、とくに、上記コネクタの流路の切削工具による加工を、１方向から、かつ、１回のみの切削で行うことができ、所定の加工を極めて簡便に行うことができる。

このような本発明に係る熱交換器コネクタ部の形成方法においては、切削工具による１方向の切削加工のみで、とくに、コネクタの外部配管接続側からの１方向の切削加工のみで、コネクタの内部の流路と、その流路のヘッダ側開口とが形成される。したがって、従来の加工のように、外部配管接続側からと、ヘッダ側からの２方向の切削加工を行う必要が無くなり、加工工程数、加工時間、加工コストが低減され、生産性が向上される。

この熱交換器コネクタ部の形成方法は、例えば、上記コネクタの流路を切削する切削工具の送りを、該切削工具の送り方向において、該切削工具の刃先がコネクタの流路のヘッダ側開口を形成する領域の範囲内にある位置で止め、かつ、その刃先の形状に沿った形状部分を、切削加工されるコネクタの内部に残すことによって達成できる。すなわち、１方向への切削加工のみで、コネクタの流路の中心軸方向に延びる流路部分と、そのヘッダ側先端部で、中心軸がコネクタの流路中心軸とある角度をもって交差する方向に開口するヘッダ側開口部分とがともに加工され、切削工具の刃先形状を利用して、このヘッダ側開口部分における所定のコネクタ内流路形状が決められる。

上記切削工具の送り代と、ヘッダの開口のサイズまたは位置またはその両方とを、互いに関連させて決めることが好ましい。より詳しくは、上記切削工具の送り代に応じて決まるコネクタのヘッダ側の開口と、ヘッダの開口のサイズまたは位置またはその両方とを、互いに関連させて決めることが好ましい。

この場合、例えば、上記ヘッダの開口、上記切削工具の送り代のいずれか一方を基準にして、他方を決めることができる。すなわち、上記ヘッダの開口に応じて、切削工具の送り代を、ヘッダの開口とコネクタの流路のヘッダ側開口との連通部の流路断面積が最大となるように決めることができる。あるいは、上記切削工具の送り代に応じて、ヘッダの開口のサイズとヘッダ周方向の位置を、ヘッダの開口とコネクタの流路のヘッダ側開口との連通部の流路断面積が最大となるように決めることもできる。

また、本発明に係るコネクタ部の形成方法においては、コネクタの流路のヘッダ側開口の位置とヘッダの開口の位置を一致させ、その状態でコネクタをヘッダに接続することが、滑らかな流路を形成する上で好ましい。

また、コネクタの流路のヘッダ側開口を、略楕円形状に形成することが好ましい。このような形状の開口では、従来の真円形状に比べ、開口部分の横断面積を大きくすることが可能になり、圧力損失低下のための流路横断面積の拡大も同時にはかることが可能になる。

さらに、本発明に係る熱交換器コネクタ部の形成方法においては、コネクタの流路を、ヘッダの内部に、他部材を介することなく連通させることが可能である。つまり、前述の従来構造における連通パイプを設けることなく、コネクタの流路のヘッダ側開口を直接ヘッダの開口に接続する方法である。連通パイプの廃止により、部品点数が減り、組み付けが簡素化され、設計の自由度が向上し、コネクタ部の生産性向上、コスト低減につながることになる。

上記コネクタは上記ヘッダに接続された後、通常、ろう付けにより接合される。ろう付け接合により、漏れのない、この部分の所望の流路が完成される。ろう付けは、他の部分（例えば、熱交換器コア）とともに、炉内で一括して行われればよい。

このような本発明に係る熱交換器コネクタ部の形成方法は、コネクタ部を備えたあらゆる熱交換器に適用可能であり、例えば、熱交換器に流通される熱交換媒体が冷媒からなる場合に好適なものである。冷媒は特に漏れが嫌われるが、本発明に係る方法により、高圧冷媒に対しても、漏れや圧力損失に関して望ましい流路構造を有するコネクタ部の形成がが可能になる。

また、本発明に係る方法により、低コストで高い生産性をもって、しかも大きな設計の自由度をもって、望ましい形態のコネクタ部を形成できることから、本発明は、例えば、熱交換器が車両用空調装置に用いられるものからなる場合に特に好適なものである。

このように、本発明に係る熱交換器コネクタ部の形成方法によれば、従来必要であった２方向からの２工程の切削工程（取り外し、チャックを含む）を１工程に削減できるため、コストの削減や生産性の向上の効果が得られる。

また、コネクタ側に圧入する連通パイプの削除が可能であるから、コネクタ部の設計の自由度を向上し、コネクタの生産性の向上、コスト低減につなげることができるとともに、熱交換器を狭いスペース内に搭載する際にも、コネクタ部に関して容易に設計の最適化をはかることができるようになる。

さらに、一度の切削工程で、コネクタ内の流路の全部分を形成可能であり、とくに従来真円形状であったコネクタ内流路のヘッダ側開口部分における横断面形状を略楕円形状にすることが可能になって流路横断面積の拡大をはかることができるから、コネクタ部の流路における圧力損失の低減をはかることができるようになる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る熱交換器コネクタ部の形成方法の対象となる熱交換器の一例、例えば車両用空調装置に用いられる、熱交換媒体として冷媒を使用する熱交換器の一例を示している。熱交換器１は、一対のヘッダ２間を複数のチューブ３で連通させたパラレルフロー型の熱交換器に構成されており、本実施態様では、一方のヘッダ２に熱交換媒体（冷媒）の出入口となり外部回路との接続連通部となるコネクタ４（４ａ、４ｂ）が接合されている。これらコネクタ４ａ、４ｂが接合された部分が、それぞれ、本発明で言うコネクタ部５を形成している。

このコネクタ部５においては、図２（Ｃ）に示すように、コネクタ４は、コネクタ４の内部の流路６の中心軸７とヘッダ２の開口８の中心軸９とがある角度θをもって交差されるように、ヘッダ２に接続される。このコネクタ４の流路６が、切削工具（例えば、ドリル）による１方向の切削加工のみで形成され、とくに本実施態様では、１方向から、かつ、１回のみの切削加工のみで形成され、該切削加工により形成されたコネクタ４の流路６のヘッダ側開口１０（図２（Ａ）、図３に図示）がヘッダ２の開口８に接続される。この接続によって、コネクタ４の流路６の外部配管接続側（外部回路への接続側）の開口１１（図２（Ｃ）、図３に図示）から、コネクタ４内部に形成された流路６、コネクタ４の流路６のヘッダ２側の開口１０、ヘッダ２の開口８を介して、ヘッダ２の内部に連通する流路が形成される。なお、符号１４は、外部配管接続時の配管固定用のボルト穴を示している。

このコネクタ４の流路６は、切削工具による１方向（図３の矢印１２の方向）への切削加工のみで加工され、流路６がその全体にわたって、ヘッダ側開口１０まで形成される。したがって、このコネクタ４の流路６の加工においては、従来の加工のように、外部配管接続側からと、ヘッダ側からの２方向の切削加工を行う必要が無くなり、加工工程数、加工時間、加工コストが低減され、コネクタ４の生産性が向上される。

上記コネクタ４の流路６の加工においては、流路６を切削する切削工具の図３の矢印１２の方向への送りを、該切削工具の送り方向において、該切削工具の刃先がコネクタ４の流路６のヘッダ側開口１０を形成する領域１３（図３に図示）の範囲内にある位置で止め、かつ、その刃先の形状に沿った形状部分を、切削加工されるコネクタ４の内部に残すように加工される。この加工によって、所望の形状の流路６の全体が、１方向への切削加工のみで（好ましくは、１方向かつ１回の切削加工のみで）、流路６の中心軸７の方向に延びる流路部分と、そのヘッダ側先端部で、中心軸が流路中心軸７とある角度をもって交差する方向に開口するヘッダ側開口１０部分とがともに加工され、切削工具の刃先形状を利用して、このヘッダ側開口１０部分における所定のコネクタ内流路形状が形成される。このとき、ヘッダ側開口１０の中心軸は、図２（Ｃ）に示したヘッダ２の開口８の中心軸９と一致していることが好ましい。さらに、コネクタ４の流路６のヘッダ側開口１０の位置（好ましくは、サイズも含めて）とヘッダ２の開口８（好ましくは、サイズも含めて）が一致していることが好ましい。

上記コネクタ４の流路６のヘッダ側開口１０は、図２（Ａ）に示すように、略楕円形状に形成することが好ましい。このような形状の開口１０では、従来の真円形状に比べ、開口１０部分の横断面積を大きくすることが可能になり、ひいては、コネクタ４の流路６のヘッダ側開口１０とヘッダ２の開口８との接続部における流路横断面積を大きく形成することが可能になり、この流路部分における圧力損失を低下させることが可能になる。

上記コネクタ４の流路６のヘッダ側開口１０、ヘッダ２の開口８、それらの接続部の仕様は、前述の如く、ヘッダ２の開口８、切削工具の送り代のいずれか一方を基準にして、他方を決めることができ、これらを互いに関連させて決めることができる。例えば、ヘッダ２の開口８に応じて、切削工具の送り代を、ヘッダ２の開口８とコネクタ４の流路６のヘッダ側開口１０との連通部の流路断面積が最大となるように決めることもできるし、切削工具の送り代に応じて、ヘッダ２の開口８のサイズとヘッダ２周方向の位置を、ヘッダ２の開口８とコネクタ４の流路６のヘッダ側開口１０との連通部の流路断面積が最大となるように決めることもできる。このようにして、開口同士の接続部の流路断面積の拡大化を達成した、圧力損失の低い、最適な熱交換媒体出入口用流路が形成される。

さらに、コネクタ４の流路６のヘッダ側開口１０とヘッダ２の開口８とを直接接続することが可能であるので、他部材、とくに従来構造における連通パイプを介することなく、コネクタ４をヘッダ２に接続することが可能である。連通パイプの廃止により、部品点数の低減、組み付けの簡素化が可能になり、とくに設計の自由度が向上する。その結果、コネクタ部の一層の生産性向上、コスト低減をはかることが可能になる。

本発明に係る熱交換器コネクタ部の形成方法は、コネクタ部を備えたあらゆる熱交換器に適用可能であり、熱交換媒体が冷媒からなる熱交換器、とくに大きな設計の自由度が要求される車両用空調装置に用いられる熱交換器に好適なものである。

本発明に係る熱交換器コネクタ部の形成方法の対象となる熱交換器の一例を示す斜視図である。 図１の熱交換器におけるコネクタの斜視図（Ａ）、平面図（Ｂ）、および（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿うコネクタ部の横断面図（Ｃ）である。 図２に示したコネクタの加工方法を説明するためのコネクタの透視側面図である。 従来の熱交換器におけるコネクタの斜視図（Ａ）、平面図（Ｂ）、および（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿うコネクタ部の横断面図（Ｃ）である。 図４に示したコネクタの加工方法を説明するためのコネクタの透視側面図である。 連通パイプを用いる場合のコネクタ部の横断面図である。

符号の説明

１ 熱交換器
２ ヘッダ
３ チューブ
４、４ａ、４ｂ コネクタ
５ コネクタ部
６ コネクタの内部の流路
７ コネクタの内部の流路の中心軸
８ ヘッダの開口
９ ヘッダの開口の中心軸
１０ コネクタの流路のヘッダ側開口
１１ コネクタの流路の外部配管接続側開口
１２ 切削工具の送り方向
１３ 切削工具の刃先がコネクタの流路のヘッダ側開口を形成する領域
１４ 配管固定用のボルト穴

Claims (12)

1. 熱交換器のヘッダの内部と外部回路とを連通するコネクタを、前記ヘッダの開口の中心軸と前記コネクタの内部の流路の中心軸とが角度をもって交差されるように、前記ヘッダに接続する熱交換器コネクタ部の形成方法において、前記コネクタの流路を、切削工具による１方向の切削加工のみで形成し、該切削加工により形成された前記コネクタの流路のヘッダ側開口を前記ヘッダの開口に接続することを特徴とする熱交換器コネクタ部の形成方法。
2. 前記コネクタの流路の切削工具による加工を、１方向から、かつ、１回のみの切削で行う、請求項１に記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
3. 前記コネクタの流路を切削する切削工具の送りを、該切削工具の送り方向において、該切削工具の刃先が前記コネクタの流路のヘッダ側開口を形成する領域の範囲内にある位置で止め、かつ、前記刃先の形状に沿った形状部分を、切削加工される前記コネクタの内部に残す、請求項１または２に記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
4. 前記切削工具の送り代と、前記ヘッダの開口のサイズまたは位置またはその両方とを、互いに関連させて決める、請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
5. 前記ヘッダの開口に応じて、前記切削工具の送り代を、前記ヘッダの開口と前記コネクタの流路のヘッダ側開口との連通部の流路断面積が最大となるように決める、請求項４に記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
6. 前記切削工具の送り代に応じて、前記ヘッダの開口のサイズとヘッダ周方向の位置を、前記ヘッダの開口と前記コネクタの流路のヘッダ側開口との連通部の流路断面積が最大となるように決める、請求項４に記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
7. 前記コネクタの流路のヘッダ側開口の位置と前記ヘッダの開口の位置を一致させる、請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
8. 前記コネクタの流路のヘッダ側開口を、略楕円形状に形成する、請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
9. 前記コネクタの流路を、前記ヘッダの内部に、他部材を介することなく連通させる、請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
10. 前記コネクタを前記ヘッダに接続後、ろう付けする、請求項１〜９のいずれかに記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
11. 熱交換器に流通される熱交換媒体が冷媒からなる、請求項１〜１０のいずれかに記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。
12. 熱交換器が車両用空調装置に用いられるものからなる、請求項１〜１１のいずれかに記載の熱交換器コネクタ部の形成方法。

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