JP3203074B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カーエアコンの蒸発
器や凝縮器等として用いられる熱交換器、特に熱交換媒
体のコア部への分配用等として機能するヘッダーパイプ
を備えた熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術及び解決しようとする課題】上記のような
ヘッダーパイプを備えた熱交換器では、一般に、ヘッダ
ーパイプに熱交換媒体出入口管等の他のパイプが接続さ
れる。

【０００３】かかるヘッダーパイプと他のパイプとの接
続は、従来、アルゴン溶接等により行われていたが、溶
接作業が面倒で時間がかかり、作業効率が良くないとか
コスト高につくというような欠点があった。

【０００４】この発明は、上記欠点を解消するためにな
されたものであって、ヘッダーパイプと他のパイプとの
連結接続を簡単な操作で確実に行い得る熱交換器の提供
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、図面の符号を参照して示すと、ヘッダ
ーパイプ（10）（11）（23）（24）と、該ヘッダーパイ
プに接続される他のパイプ（12）（13）（27）（28）の
うちいずれか一方のパイプの接続端部外周に、対向する
２個の孔部（10c ）（10c ）（23c ）（23c ）が形成さ
れるとともに、他方のパイプの接続端部外周には環状突
部（12a ）（27a ）が形成され、前記孔部（10c ）（10
c ）（23c ）（23c ）に外側から内方突出状態に嵌合さ
れる２個の円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）を対向配置
に有するとともに、該円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）
のパイプ挿入側の面にパイプ案内用のテーパ部（14d ）
（14d ）を有するストッパ（14）を、その円弧状弾性脚
体（14b ）（14b ）と前記パイプの孔部（10c ）（10c
）（23c ）（23c ）とが嵌合する状態に外嵌めして一
方のパイプに組み付け、他方のパイプをその環状突部
（12a ）（27a ）が前記円弧状弾性脚体（14b ）（14b
）を通過するまで一方のパイプに押し入れることによ
り、ヘッダーパイプ（10）（11）（23）（24）と他のパ
イプ（12）（13）（27）（28）とが連結接続されてなる
ことを特徴とする熱交換器を要旨とする。

【０００６】

【作用】ストッパ（14）をそのテーパ部（14d ）（14d
）がパイプ（12）挿入側となる向きにしてヘッダーパ
イプ（10）の径方向外方から押し込み、左右の円弧状弾
性脚体（14b ）（14b ）をヘッダーパイプ（10）の各孔
部（10c ）（10c ）へ嵌め込む。この際、対向する円弧
状弾性脚体（14b ）（14b ）は、ストッパ（14）の押し
込みに応じてヘッダーパイプ（10）の外周形状に沿って
左右に開離したのち、即座にヘッダーパイプ（10）へ嵌
め込まれる。

【０００７】次に、パイプ（12）をヘッダーパイプ（1
0）に挿入すると、パイプ（12）先端はストッパ（14）
のテーパ部（14d ）（14d ）に案内され、２個の円弧状
弾性脚体（14b ）（14b ）の弾力的な開離を伴いつつ円
弧状弾性脚体（14b ）（14b ）の間にスムーズに進入す
る。さらにパイプ（12）の環状突部（12a ）が円弧状弾
性脚体（14b ）（14b ）を通過するまでパイプ（12）を
押し入れる。円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）はその弾
力に抗してさらに開離し環状突部（12a ）を通過せしめ
た後接近方向に復帰し、両パイプがワンタッチで連結接
続される。

【０００８】また、パイプ（12）の抜け方向の外力に対
して、環状突部（12a ）が円弧状弾性脚体（14b ）（14
b ）と当接し、さらに円弧状弾性脚体は孔部（10c ）端
縁に当接してパイプ（12）の抜けが阻止され、両パイプ
の接続状態が確実に維持される。

【０００９】

【実施例】次に、この発明をカーエアコン用のアルミニ
ウム（その合金を含む）製熱交換器に適用した実施例に
基いて説明する。

【００１０】図１〜図６は第１実施例を示すものであ
り、アルミニウム製の積層型蒸発器に本発明を適用した
ものである。

【００１１】図２および図３において、（１）は垂直状
態でかつ左右方向に積層された複数枚の板状チューブエ
レメント、（２）はその隣接するチューブエレメント
（１）（１）間および最外側のチューブエレメント
（１）の外側に配置され、かつチューブエレメントとろ
う付一体化されたコルゲートフィンである。

【００１２】前記チューブエレメント（１）は、長さ方
向の両端に膨出状のタンク部（1a）（1b）を有するとと
もに、長さ方向の中間部に両タンク部（1a）（1b）を連
通する偏平状の冷媒通路を有している。そして、各チュ
ーブエレメント（１）は隣接するものどおしがタンク部
（1a）（1b）において当接状態にろう付接合されるとと
もに、各タンク部（1a）（1b）に設けた冷媒流通孔（1
d）（1d）を介して隣接タンク部相互が連通状態となさ
れている。

【００１３】前記各チューブエレメント（１）は、いず
れも２枚の皿状コアプレート（６）をその周端接合面
（6a）において対向状に重ね合わせ、ろう付一体化する
ことにより形成されている。このコアプレート（６）
は、プレス加工により形成されたもので、その材料とし
て芯材の表裏両面にろう材層がクラッドされたブレージ
ングシートが用いられている。

【００１４】上記コアプレート（６）は、最外側のチュ
ーブエレメント（１）を構成する外側コアプレートを除
いて、両端部に外方突出状の膨出部（９）が形成されて
いる。この膨出部（９）の頂壁には、コアプレート
（６）の幅方向に沿って３つの冷媒流通孔（1d）が穿設
され、該流通孔を通じて隣接するチューブエレメント
（１）のタンク部相互が連通状態となされている。

【００１５】一方、最外側のチューブエレメント（１）
の外側コアプレート（６）は、図２に示すように、その
両端部ともにフラットな状態となされ下端部には幅方向
に沿って３つの冷媒流通孔（1d）が穿設されている。

【００１６】なお、（７）はコアプレート（６）の上下
タンク部（1a）（1b）間において、一方のタンク部から
他方のタンク部に向かって上下に延び、かつ互いに平行
な複数の凹陥状内方突出リブであり、一方のコアプレー
ト（６）のリブが他方のコアプレートのリブ間に配置さ
れている。そして、各リブ（７）の先端部が対向するコ
アプレートの平面部に接合されることにより、前記各チ
ューブエレメント（１）内に一方のタンク部から他方の
タンク部に向かって延びた複数の単位冷媒通路（８）が
並設されるとともに、チューブエレメント（１）の外表
面に、上下に延びた複数の結露水排水溝（7a）が並設さ
れている。なお、（３）（４）は最外側のコルゲートフ
ィンの外側に配置された左右のサイドプレートである。

【００１７】前記左右の最外側のコアプレート（６）に
は、冷媒流入用および流出用のアルミニウム製ヘッダー
パイプ（10）（11）が配置されている。各ヘッダーパイ
プは、コアプレート（６）の幅相当部分が断面方形の角
形パイプに、先端部分が円形パイプに成形されてなるも
のであり、角型パイプ部の内面に３個の冷媒流通孔（10
a ）が穿設されている。そして、これら冷媒流通孔（10
a ）を前記最外側のコアプレートの冷媒流通孔に合致さ
せた状態で、かつ先端部をコアプレートの幅方向外方に
突出させた状態で、ヘッダーパイプ（10）（11）が最外
側のコアプレート（６）の外面にろう付接合されてい
る。而して、冷媒流入用ヘッダーパイプ（10）から各チ
ューブエレメント（１）の一方のタンク部に流入した冷
媒は、チューブエレメント内を単位冷媒通路（８）に沿
って他方のタンク部へと流れて、冷媒流出用ヘッダーパ
イプ（11）から器外へと流出し、各チューブエレメント
（１）を流れる間に外気と熱交換を行う。なお、この実
施例では、上下タンク部（1a）（1b）の相互接合面が適
当な位置でその流通孔を閉塞されることにより、冷媒が
上下にＵターンしつつ熱交換器内を流通するものとなさ
れている。

【００１８】前記冷媒流入用ヘッダーパイプ（10）の先
端には冷媒入口パイプ（12）が、冷媒流出用ヘッダーパ
イプ（11）の先端には冷媒出口パイプ（13）がそれぞれ
連結接続されている。これら両パイプの接続は、次のよ
うにして行われている。

【００１９】即ち、図１、図２に冷媒流入用ヘッダーパ
イプ（10）と冷媒入口パイプ（12）との接続を例にとっ
て示すように、ヘッダーパイプ（10）の端部外周には、
桟部（10b ）を残して周方向に穿たれた２個の孔部（10
c ）（10c ）が対向配置に形成されている。一方、冷媒
入口パイプ（12）は、挿入側の端部外周にビーディング
加工により形成された環状突部（12a ）を有するととも
に、環状突部（12a ）よりも先端の外周面に溝部が形成
され、この溝部に嵌め込まれたＯリング（12b）を有し
ている。これらのヘッダーパイプ（10）と冷媒入口パイ
プ（12）とは、ストッパ（14）を介して接続される。

【００２０】かかるストッパ（14）は、コ字状の頭部
（14a ）と該頭部の両側先端から円弧状に延びた１対の
円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）とにより、馬蹄形に形
成されてなる。このストッパ（14）は樹脂の一体成形品
からなり、前記円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）はその
弾性力により相互に開離復帰可能となされている。ま
た、前記円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）は、ヘッダー
パイプ（10）先端の両孔部（10c ）（10c ）にそれぞれ
外側から嵌め込まれるものであり、該脚体の内周部には
嵌め込み状態においてヘッダーパイプの内部に突出する
突出部（14c ）（14c ）が形成されている。かつこの突
出部（14c ）（14c ）の厚さ方向の片面は、中心に向か
って肉薄となるすり鉢状のテーパ部（14d ）（14d ）と
なされるとともに、裏面は平坦面となされている。

【００２１】而して、ストッパ（14）をそのテーパ部
（14d ）（14d ）が冷媒入口パイプ（12）挿入側となる
向きにして、図５に示すようにヘッダーパイプ（10）の
径方向外方から、ヘッダーパイプ（10）の桟部（10b ）
を跨いで押し込み、左右の円弧状弾性脚体（14b ）（14
b ）をヘッダーパイプ（10）の各孔部（10c ）（10c ）
へ嵌め込む。この際、対向する円弧状弾性脚体（14b ）
（14b ）は、ストッパ（14）の押し込みに応じてヘッダ
ーパイプ（10）の外周形状に沿って左右に開離したの
ち、軽快な嵌め込み音を伴って即座にヘッダーパイプ
（10）へ嵌め込まれる。また、ストッパ（14）のコ字状
頭部（14a ）がヘッダーパイプ（10）の桟部（10b ）を
挟み込み、かつストッパ（14）の突出部（14c ）（14c
）の頭部側内端面の突起部（14e ）（14e ）が桟部（1
0b ）に係合してストッパ（14）の脱落を阻止する。

【００２２】次に、冷媒入口パイプ（12）をヘッダーパ
イプ（10）に挿入すると、入口パイプ先端はストッパ
（14）のテーパ部（14d ）（14d ）に案内され、２個の
円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）の弾力的な開離を伴い
つつ円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）の間にスムーズに
進入する。さらに冷媒入口パイプ（12）の環状突部（12
a ）が円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）を通過するまで
入口パイプ（12）を押し入れる。円弧状弾性脚体（14b
）（14b ）はその弾力に抗してさらに開離し環状突部
（12a ）を通過せしめた後接近方向に復帰する。この状
態では、図６に示すように、冷媒入口パイプ（12）の環
状突部（12a ）はヘッダーパイプ（10）の段部（10d ）
とストッパ（14）の円弧状弾性脚体（14b ）（14b ）と
の間に嵌まり込んで抜け止め状態に係止され、Ｏリング
（12b ）がヘッダーパイプ（10）の内周面に気密状態に
圧接する。また、冷媒入口パイプ（12）の抜け方向の外
力に対して、パイプ（12）の環状突部（12a ）が円弧状
弾性脚体（14b ）（14b ）の突出部（14c ）（14c ）と
広い接触面積で当接し、さらに円弧状弾性脚体はヘッダ
ーパイプ（10）の孔部（10c ）端縁に広い接触面積で当
接して冷媒入口パイプ（12）の抜けを阻止し、両パイプ
の連結状態が確実に維持される。

【００２３】なお、冷媒流出用ヘッダーパイプ（11）と
冷媒出口パイプ（13）との接続も、上記と同様に行われ
る。また、各ヘッダーパイプ（10）（11）と冷媒入口パ
イプ（12）（13）との接続は、一般には、チューブエレ
メント（１）、コルゲートフィン（２）、ヘッダーパイ
プ（12）等をろう付して熱交換器の本体部分を形成した
後行われるものである。

【００２４】なお、図７に示すように、ヘッダーパイプ
（10）を、ヘッダーパイプ本体（10e ）と該本体の先端
に外嵌めされた短筒状のハウジング部（10f ）とからな
るものに構成し、ヘッダーパイプ本体（10e ）の先端に
ハウジング部内周の段部（10d ）に係止される鍔部（10
g ）を設けてかしめることにより、ヘッダーパイプ本体
（10e ）とハウジング部（10f ）とを予め密着状態に連
結せしめておいても良い。この場合は、冷媒出入口パイ
プ（12）（13）の環状突部（12a ）はヘッダーパイプ本
体（10e ）の鍔部（10g ）とストッパ（14）の円弧状弾
性脚体（14b ）（14b ）との間に嵌まり込んで係止され
ることになる。

【００２５】図８〜図１０はこの発明の第２実施例を示
すものである。この実施例は、パラレルフロー形の凝縮
器に本発明を適用したものである。

【００２６】これらの図において、（21）は水平状態で
上下方向に配置された複数のチューブ、（22）は隣接さ
れたチューブ間に介在されたコルゲートフィンである。
チューブ（21）はアルミニウム材による偏平状の押出形
材をもって構成されたものであり、ハモニカチューブと
称されるような多孔形のものを用いても良い。また、押
出形材によらず電縫管を用いても良い。コルゲートフィ
ン（22）はチューブ（１）とほぼ同じ幅を有し、ろう付
によりチューブ（１）に接合されている。

【００２７】（23）（24）は左右のヘッダーパイプであ
る。これらのヘッダーパイプは、各１本の断面円形のア
ルミニウム製電縫管をもって形成されたものである。各
ヘッダーパイプ（23）（24）には、長さ方向に沿って間
隔的にチューブ挿入孔（25）が穿設されるとともに、該
孔に各チューブ（21）の両端が挿入され、かつろう付に
より強固に接合連結されている。さらに、左ヘッダーパ
イプ（23）の下端および右ヘッダーパイプ（24）の上端
には、蓋片（26）がそれぞれ取着されるとともに、左ヘ
ッダーパイプ（23）の上端には冷媒入口パイプ（27）
が、右ヘッダーパイプ（24）の下端には冷媒出口パイプ
（28）がそれぞれ接続されている。さらに、左右ヘッダ
ーパイプ（23）（24）にはそれぞれ仕切板（29）が設け
られ、各ヘッダーパイプ（23）（24）が２室に仕切られ
ている。かかる仕切板（29）の設置により、冷媒入口パ
イプ（27）から左ヘッダーパイプ（23）に流入した冷媒
は、チューブ群によって構成される全冷媒通路を巡って
蛇行状に流通したのち、右ヘッダーパイプ（24）から冷
媒出口パイプ（28）へと流通し、この間に熱交換を行う
ものとなされている。なお、図９に示す（30）（31）は
上下のサイドプレートである。

【００２８】前記冷媒出入口パイプ（27）（28）は次の
ようにしてヘッダーパイプ（23）（24）に接続されてい
る。即ち、冷媒入口パイプ（27）と左ヘッダーパイプ
（23）との接続を例にとって説明すると、図８に示すよ
うに、左ヘッダーパイプ（23）は、ヘッダーパイプ本体
（23a ）の接続端に一端が縮径状となされたスイベルパ
イプ（23b ）が嵌合され、かつろう付されることにより
形成されている。このスイベルパイプ（23b ）の外周面
には、周方向に穿たれた２個の孔部（23c ）（23c ）が
対向配置に形成されている。一方、冷媒入口パイプ（2
7）は、挿入側の端部外周にビーディング加工により形
成された環状突部（27a ）を有するとともに、環状突部
（27a ）よりも先端の外周面に溝部が形成され、この溝
部に嵌め込まれたＯリング（27b ）を有している。そし
て、ストッパ（14）を、その円弧状弾性脚体（14b ）
（14b ）がヘッダーパイプ（23）の両孔部（23c ）（23
c ）に合致する状態に組み付けた後、冷媒入口パイプ
（27）を、その環状突部（27a ）が円弧状弾性脚体（14
b ）（14b ）を通過するまでヘッダーパイプ（23）に押
し入れることにより、環状突部（27a ）をヘッダーパイ
プ（23）の段部（23d ）とストッパ（14）の円弧状弾性
脚体（14b ）（14b ）との間に嵌め込んで係止せしめる
とともに、Ｏリング（27b ）をヘッダーパイプ（23）の
内周面に気密状態に圧接せしめ、もって両パイプを連結
接続したものである。

【００２９】なお、ストッパの形状や構造は、図１〜図
６に示した第１実施例と同じであり、詳細な説明は省略
する。また、右ヘッダーパイプ（24）と冷媒出口パイプ
（28）との接続も、左ヘッダーパイプ（23）と冷媒入口
パイプ（27）の接続と同様に行われたものである。

【００３０】図１１はヘッダーパイプ（23）（24）と冷
媒出入口パイプ（27）（28）との接続構造の変形例を示
すものである。この変形例では、ヘッダーパイプ本体
（23a）の接続端部が拡径状に拡管加工されて内面に段
部（23d ）が形成されるとともに、上縁に径大鍔部（23
e ）を有するスイベルパイプ（23b ）が、その鍔部（23
e ）下面をヘッダーパイプ本体（23a ）の段部（23d ）
に係止された状態でヘッダーパイプ本体（23a ）の内部
に嵌入され、もってヘッダーパイプ（23）が構成されて
いる。そして、環状突部（27a ）とＯリング（27b ）を
有する冷媒出入口パイプ（27）（28）が、孔部（23c ）
（23c ）に嵌合されたストッパ（14）の円弧状弾性脚体
（14b ）（14b ）を通過するまで押し入れられて、環状
突部（27a）がヘッダーパイプ（23）（24）の鍔部（23e
）とストッパ（14）の円弧状弾性脚体（14b ）（14b
）との間に嵌まり込んで係止し、これによりヘッダー
パイプ（23）（24）と冷媒出入口パイプ（27）（28）と
が連結接続されている。

【００３１】図１２はさらに他の変形例を示すものであ
る。同図（ａ）に示す変形例では、ヘッダーパイプ本体
（23a ）の先端部に、環状突部（23g ）とＯリング（23
h ）を有する別パイプ（23f ）をろう付してヘッダーパ
イプ（23）となす一方、冷媒出入口パイプ（27）（28）
の先端のスイベルパイプ（27c ）に対向孔部（27d ）
（27d ）を設けてストッパ（14）を組み付ける構成とし
たものである。この場合、ヘッダーパイプ本体（23a ）
の先端に別パイプ（23f ）をろう付することなく、同図
（ｂ）に示すように、ヘッダーパイプ本体の先端を直接
ビーディング加工して環状突部（23g ）を形成しヘッダ
ーパイプ（23）（24）となしても良い。なお、図１１、
図１２に示した変形例における両パイプの接続は、前記
各実施例と同様にして行われる。

【００３２】

【発明の効果】この発明は上述の次第で、ストッパを、
その円弧状弾性脚体と前記パイプの孔部とが嵌合する状
態に外嵌めして一方のパイプに組み付け、他方のパイプ
をその環状突部が前記円弧状弾性脚体を通過するまで一
方のパイプに押し入れることにより、ヘッダーパイプと
他のパイプとを連結接続するものであるから、ワンタッ
チ式の簡単な操作でヘッダーパイプと冷媒出入口パイプ
等との連結接続を行うことができ、接続作業の簡素化を
図り得る。しかも、接続後は両パイプの抜け方向の外力
に対して、円弧状弾性脚体がパイプの環状突部と当接
し、円弧状弾性脚体はパイプの孔部端縁に当接してこれ
を妨げるから、両パイプの連結状態を確実に維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る熱交換器のヘッダ
ーパイプと冷媒出入口パイプとストッパを分離して示す
斜視図である。

【図２】図３に示した熱交換器の最外側部分を分解して
示す斜視図である。

【図３】この発明の第１実施例に係る熱交換器の正面図
である。

【図４】ヘッダーパイプの縦断面図である。

【図５】ストッパを組み付ける前の図４のＶ−Ｖ線断面
図である。

【図６】（ａ）はストッパ組み付けたヘッダーパイプの
要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）のVIb −VIb 線断面図で
ある。

【図７】ヘッダーパイプと冷媒出入口パイプとの接続構
造の変形例を示すもので、（ａ）は接続前の縦断面図、
（ｂ）は（ａ）の接続後の縦断面図である。

【図８】この発明の第２実施例に係る熱交換器のヘッダ
ーパイプと冷媒出入口パイプとストッパを分離して示す
斜視図である。

【図９】（ａ）はこの発明の第２実施例に係る熱交換器
の正面図、（ｂ）は平面図である。

【図１０】図８のＸ−Ｘ線断面図である。

【図１１】ヘッダーパイプと冷媒出入口パイプとの接続
構造の変形例を示す縦断面図である。

【図１２】さらに他の変形例を示すもので、接続前の縦
断面図である。

【符号の説明】

10、11、23、24…ヘッダーパイプ 12、13、27、28…冷媒出入口パイプ（他のパイプ） 10c 、23c …孔部 12a 、27a …環状突部 14…ストッパ 14b …円弧状弾性脚体 14d …テーパ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28F 9/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッダーパイプ（10）（11）（23）（2
   4）と、該ヘッダーパイプに接続される他のパイプ（1
   2）（13）（27）（28）のうちいずれか一方のパイプの
   接続端部外周に、対向する２個の孔部（10c ）（10c ）
   （23c ）（23c ）が形成されるとともに、他方のパイプ
   の接続端部外周には環状突部（12a ）（27a ）が形成さ
   れ、 前記孔部（10c ）（10c ）（23c ）（23c ）に外側から
   内方突出状態に嵌合される２個の円弧状弾性脚体（14b
   ）（14b ）を対向配置に有するとともに、該円弧状弾
   性脚体（14b ）（14b ）のパイプ挿入側の面にパイプ案
   内用のテーパ部（14d ）（14d ）を有するストッパ（1
   4）を、その円弧状弾性脚体（14b ）（14b）と前記パイ
   プの孔部（10c ）（10c ）（23c ）（23c ）とが嵌合す
   る状態に外嵌めして一方のパイプに組み付け、他方のパ
   イプをその環状突部（12a ）（27a）が前記円弧状弾性
   脚体（14b ）（14b ）を通過するまで一方のパイプに押
   し入れることにより、ヘッダーパイプ（10）（11）（2
   3）（24）と他のパイプ（12）（13）（27）（28）とが
   連結接続されてなることを特徴とする熱交換器。