JP6037512B2

JP6037512B2 - コネクタ付き熱交換器

Info

Publication number: JP6037512B2
Application number: JP2013196369A
Authority: JP
Inventors: 剛彦芦澤; 齋藤　敦; 敦齋藤
Original assignee: Nikkei Heat Exchanger Co Ltd
Current assignee: Nikkei Heat Exchanger Co Ltd
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: JP2015064113A

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。

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、上記熱交換器のヘッダーパイプに、配管接続用のコネクタが一体ろう付けされたコネクタ付き熱交換器が知られている。

この種のコネクタ付き熱交換器として、コネクタの取付部の先端に、ヘッダーパイプの側面に突き合わせ自在な突き合わせ面と、該突き合わせ面に連続して延在する突き合わせ面を有する一対の薄肉部を形成し、薄肉部とヘッダーパイプの外側面とを点付け溶接により仮止めした状態で、ろう付けする構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、別のコネクタ付き熱交換器として、コネクタはブロック体とパイプ体を備え、ブロック体は熱媒体流路とタンク（ヘッダーパイプ）に接続される着座面を備え、パイプ体は一方の端部を開口部から流路内に圧入（挿入）され、他方の端部はタンクの孔部からタンク内に挿入され、かしめによって仮止めした状態で、ろう付けする構造のものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−５７９５０号公報（特許請求の範囲、図１）特開２００７−１３２５８９号公報（特許請求の範囲、図７）

しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、コネクタの取付部の先端に設けた突き合わせ面に薄肉部を形成して、薄肉部とヘッダーパイプの外側面とを点付け溶接により仮止めするため、熱交換器の組み立てに多くの工数がかかる。また、コネクタの取付部に薄肉部を形成するため、コネクタの材料費が嵩むなどの懸念がある。

一方、特許文献２に記載のものは、溶接が不要なため溶接による工数は削減できる。しかし、特許文献２に記載のものにおいては、コネクタはブロック体とパイプ体とを備えているため、構成部材が多くなり、しかも、パイプ体はタンク側からかしめる必要があるため、円筒状のタンクには適用することができず、タンクは半円筒状の２つのタンク部材が組み合わされたものに限定される。したがって、特許文献２に記載のものにおいては、構成部材が多くなると共に、熱交換器の組み立てに多くの工数がかかる懸念がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、構成部材の削減が図れると共に、コネクタとヘッダーパイプの仮止めの工数の削減を図れるようにしたコネクタ付き熱交換器を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明のコネクタ付き熱交換器は、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け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延在し、その先端に上記ヘッダーパイプの側面に突き合わせ自在な突き合わせ面を有する取付部と、上記配管用ポートと上記突き合わせ面に開口する連通ポートとを連通する熱媒体流路と、を具備し、上記取付部の突き合わせ面側に薄肉部を形成し、該薄肉部に上記ヘッダーパイプに設けられた連通孔の孔径より小径の連通ポートを形成すると共に、この連通ポートの開口部周辺にかしめ代を形成し、上記配管用ポートから挿入される加圧治具によって上記かしめ代部分をバーリング加工でかしめて、上記ヘッダーパイプとコネクタとを仮止めしてなる、ことを特徴とする。

このように構成することにより、ヘッダーパイプの側面にコネクタの突き合わせ面を突き合わせて、ヘッダーパイプに設けられた連通孔に連通ポートを合わせた状態で、配管用ポートから挿入される加圧治具によってかしめ代部分をバーリング加工でかしめて、ヘッダーパイプとコネクタとを仮止めすることができる。

この発明において、上記かしめ代は、上記連通ポートの開口縁に形成される切込み部を具備するのが好ましい。この場合、上記かしめ代の切込み部は１又は複数であっても差し支えないが、更に好ましくは十字状である方がよい。

このように構成することにより、切込み部を境にしてかしめ代を容易に拡径してかしめることができる。

また、この発明において、上記取付部の突き合わせ面における上記連通ポートの開口部に、この連通ポートと同心円状の座ぐり部を設けて、上記薄肉部を平坦状に形成するのが好ましい。

このように構成することにより、かしめ代部分を同心円上に均一にバーリング加工することができる。

この発明によれば、ヘッダーパイプの側面にコネクタの突き合わせ面を突き合わせて、ヘッダーパイプに設けられた連通孔に連通ポートを合わせた状態で、配管用ポートから挿入される加圧治具によってかしめ代部分をバーリング加工でかしめて、ヘッダーパイプとコネクタとを仮止めすることができるので、構成部材の削減が図れると共に、コネクタとヘッダーパイプの仮止めの工数の削減が図れる。

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断面図（ｂ）である。コネクタの取付状態の一例を示す斜視図である。この発明におけるコネクタの正面図（ａ）、左側面図（ｂ）、右側面図（ｃ）及び平面図（ｄ）である。図３（ｃ）のＩ−Ｉ線に沿う拡大断面図である。図３（ｄ）のII−II線に沿う拡大断面図である。この発明におけるコネクタのかしめ代をかしめる前の状態を示す概略断面図（ａ）及びかしめ前の連通ポートの概略平面図（ｂ）である。この発明におけるコネクタのかしめ代をかしめる状態を示す概略断面図（ａ）及びかしめ後の連通ポートの概略平面図（ｂ）である。

以下、この発明に係るコネクタ付き熱交換器の実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、熱交換器を凝縮器（コンデンサ）に適用した場合について説明する。

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と、ヘッダーパイプ２Ａの上部とヘッダーパイプ２Ｂの下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７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側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７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３ａ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の更に外方側には熱交換チューブ３と同形状のサイドプレート３０がろう付接合されている。

上記コネクタ５は、図１ないし図５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、一端の上下部に配管用ポート５０とねじ孔５１が開口するコネクタ基部５２と、このコネクタ基部５２の他端に延在し、その先端にヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの側面に突き合わせ自在な突き合わせ面５４を有する取付部５３と、配管用ポート５０と突き合わせ面５４に開口する連通ポート５６とを連通する熱媒体流路５７と、を具備する。この場合、コネクタ基部５２の対向する両側面間の幅に対して、取付部５３の対向する両側面間の幅が小さく形成されており、材料の削減及びコストの低廉化が図られている。

取付部５３の突き合わせ面５４側に薄肉部５５が形成され、該薄肉部５５にヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂに設けられた連通孔４０の孔径より小径の連通ポート５６が形成されると共に、この連通ポート５６の開口部周辺にかしめ代５８が形成されている。

この場合、取付部５３の突き合わせ面５４における連通ポート５６の開口部に、この連通ポート５６と同心円状の座ぐり部５９を設けることによって、薄肉部５５が平坦状に形成される。また、かしめ代５８は、連通ポート５６の開口縁に形成される切込み部６０を具備している。このかしめ代５８の切込み部６０は例えば十字状に形成されている。

また、配管用ポート５０には、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８０を挿通する接合ねじ９が螺合可能に形成されている。

上記のように形成されるコネクタ５はヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの外側面にかしめによって仮止めされた状態で、ろう付けによってヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂに固定される。

次に、コネクタ５とヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの仮止めについて、図６及び図７を参照して説明する。

まず、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの外側面にコネクタ５の突き合わせ面５４を突き合わせると共に、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂに設けられた連通孔４０と連通ポート５６とを合わせる。この状態で、コネクタ５の配管用ポート５０側から加圧治具９０を熱媒体流路５７内に挿入し（図６（ａ）参照）、コネクタ５の突き合わせ面５４に設けられた薄肉部５５に形成されたかしめ代５８をバーリング加工で連通孔４０にかしめて仮止めする（図７（ａ）参照）。

この場合、かしめ前の状態では、連通ポート５６の開口部周辺に形成されるかしめ代５８は、図６（ｂ）に示すように、十字状の切込み部６０を有するが、かしめ後の状態では、図７（ｂ）に示すように、切込み部６０を境にしてかしめ代５８が拡径して連通孔４０にかしめることができる。

上記のようにコネクタ５を形成することによって、コネクタ５とヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの外側面とを仮止めするので、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の仮止めを容易かつ確実に行うことができる。

上記実施形態のコネクタ付き熱交換器によれば、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの側面にコネクタ５の突き合わせ面５４を突き合わせて、ヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂに設けられた連通孔４０に連通ポート５６を合わせた状態で、配管用ポート５０から挿入される加圧治具９０によってかしめ代５８部分をバーリング加工でかしめて、熱交換チューブ３とコネクタ５とを仮止めすることができるので、点付けろう付けするための薄肉部を延在して設ける必要がなく、また、別途かしめ用のパイプ部材を設ける必要がない上、円筒状のヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂにもコネクタ５をかしめにより仮固定できる。したがって、コネクタ５及びヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂを含めて構成部材の削減が図れると共に、コネクタ５とヘッダーパイプ２Ａ，２Ｂの仮止めの工数の削減が図れる。

また、かしめ代５８は、連通ポート５６の開口縁に形成される十字状の切込み部６０を具備するので、切込み部６０を境にしてかしめ代５８を容易に拡径してかしめることができる。

また、取付部５３の突き合わせ面５４における連通ポート５６の開口部に、この連通ポート５６と同心円状の座ぐり部５９を設けて、薄肉部５５を平坦状に形成することにより、かしめ代５８部分を同心円上に均一にバーリング加工することができる。

なお、上記実施形態では、かしめ代５８は、連通ポート５６の開口縁に形成される十字状の切込み部６０を具備する場合について説明したが、切込み部６０は十字状以外の１つ又は複数であってもよい。

また、かしめ代５８に切込み部６０を設けない場合は、加圧治具９０の先端部に例えば断面十字状の突条を設けるものを用いることで、かしめ代５８を容易に拡径することができる。

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。

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
４０連通孔
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
５５薄肉片部
５６連通ポート
５７熱媒体流路
５８かしめ代
５９座ぐり部
６０切込み部
９０加圧治具

Claims

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け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延在し、その先端に上記ヘッダーパイプの側面に突き合わせ自在な突き合わせ面を有する取付部と、上記配管用ポートと上記突き合わせ面に開口する連通ポートとを連通する熱媒体流路と、を具備し、
上記取付部の突き合わせ面側に薄肉部を形成し、該薄肉部に上記ヘッダーパイプに設けられた連通孔の孔径より小径の連通ポートを形成すると共に、この連通ポートの開口部周辺にかしめ代を形成し、
上記配管用ポートから挿入される加圧治具によって上記かしめ代部分をバーリング加工でかしめて、上記ヘッダーパイプとコネクタとを仮止めしてなる、ことを特徴とするコネクタ付き熱交換器。
請求項１に記載のコネクタ付き熱交換器において、
上記かしめ代は、上記連通ポートの開口縁に形成される切込み部を具備している、ことを特徴とするコネクタ付き熱交換器。
請求項２に記載のコネクタ付き熱交換器において、
上記かしめ代の切込み部は十字状である、ことを特徴とするコネクタ付き熱交換器。
請求項１ないし３のいずれかに記載のコネクタ付き熱交換器において、
上記取付部の突き合わせ面における上記連通ポートの開口部に、この連通ポートと同心円状の座ぐり部を設けて、上記薄肉部を平坦状に形成してなる、ことを特徴とするコネクタ付き熱交換器。