JPH08219680A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アルゴン点付溶接や固定治具を要することな
く、ヘッダーと配管接続用継手部材とを仮固定でき、両
部材の適正な位置関係を確保できるようにした熱交換器
を提供する。 【構成】複数本のチューブ１の端部がヘッダー３、４に
連通状態に接続され、該ヘッダーの端部開口部に、配管
接続用の継手部材６、７が接合された熱交換器におい
て、ヘッダーと継手部材の一方に係合突起31が他方に係
合凹部65が設けられ、これらの係合突起と係合凹部とが
係合して周方向の位置決めがなされた状態で継手部材が
ヘッダーに接合一体化されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カークーラー、ルー
ムクーラー等の空気調和機用凝縮器等として用いられる
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】例えばカーク
ーラー用凝縮器として、近時、いわゆるパラレルフロー
型と称される熱交換器が、高熱交換性能、低圧力損失を
実現し得るものとして使用される傾向にある。この熱交
換器は、所定間隔おきに並列状に配置された複数本のチ
ューブの両端に左右１対の筒状中空ヘッダーが連通状態
に接続され、隣接チューブ間にフィンが配置された基本
構成を有するものである。

【０００３】このような熱交換器では、冷媒流通用の外
部配管がヘッダーに接続されるものとなされており、こ
れらの配管を介して熱交換器への冷媒流入あるいは流出
を行うものとなされている。

【０００４】従来、上記の配管は、ろう付等によりヘッ
ダーに直接接続されていたが、接続作業が煩雑であっ
た。

【０００５】そこで、ヘッダーの開口端部に継手部材を
取付けるとともに、この継手部材に外部配管を接続する
ことが行われている（例えばアメリカ特許第４６８８３
１１号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような継手部材
は、一般的には、ヘッダー、チューブ、フィン等の熱交
換器構成部材とともに仮組配置され、一括ろう付により
ヘッダーに接合されるものとなされているが、仮組後接
合されるまでの間の取扱中に継手部材がヘッダーの周方
向に回転移動して両者の位置関係が変化する恐れがあ
る。

【０００７】このため、従来では、アルゴン点付溶接を
行ったり、固定治具を用いたりして継手部材の仮固定を
行っているが、溶接作業が煩雑であるとか、固定治具が
必要である等の欠点があった。

【０００８】この発明は、上記のような技術的背景に鑑
みてなされたものであって、アルゴン点付溶接や固定治
具を要することなく、ヘッダーと配管接続用継手部材と
を仮固定でき、両部材の適正な位置関係を確保できるよ
うにした熱交換器の提供を目的とする。

【０００９】

【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、複数本
のチューブ（１）の端部がヘッダー（３）（４）に連通
状態に接続され、該ヘッダーの端部開口部に、配管接続
用の継手部材（６）（７）が組合わされかつ接合された
熱交換器において、前記ヘッダー（３）（４）と継手部
材（６）（７）の一方に係合突起（31）が他方に係合凹
部（65）が設けられ、これらの係合突起（31）と係合凹
部（65）とが係合して周方向の位置決めがなされた状態
で継手部材（６）（７）がヘッダー（３）（４）に接合
一体化されてなることを特徴とする熱交換器を要旨とす
るものである。

【００１０】

【作用】係合突起（31）と係合凹部（65）とを係合させ
るだけで、アルゴン点付溶接や固定治具を要することな
く、ヘッダー（３）（４）と配管接続用継手部材（６）
（７）とを周方向の移動阻止状態に仮固定でき、両部材
の適正な位置関係を確保した状態で接合一体化できる。

【００１１】

【実施例】次に、この発明をカークーラー用アルミニウ
ム製凝縮器に適用した実施例について説明する。なお、
本発明は、ルームエアコン用熱交換器、ラジエーター、
オイルクーラー等、ヘッダーを有する各種熱交換器に広
く適用され得るものであることはいうまでもない。

【００１２】図４に示されるカークーラー用凝縮器にお
いて、（１）は偏平チューブ、（２）はコルゲートフィ
ンで、これらは並列状態に交互に上下方向に配置されて
いる。（３）（４）は左右１対のヘッダーで、偏平チュ
ーブ（１）の両端に連通状態に接続されている。

【００１３】前記偏平チューブ（１）は、アルミニウム
製の押出型材によるもので、内部が仕切り壁により複数
個の室に区画されて伝熱性能、耐圧性能が高められた、
いわゆるハモニカチューブである。なお、電縫管製チュ
ーブを使用しても良い。また、前記コルゲートフィン
（２）は、チューブ（１）の幅と略同じ幅のシート材を
コルゲート状に成形してルーバーを切り起こしたもので
あり、シート材としてろう材層がクラッドされたアルミ
ニウムブレージングシートが用いられている。なお、チ
ューブにアルミニウムブレージングシートの電縫管が用
いられる場合には、フィンとしてろう材層の存在しない
アルミニウムベア材を用いれば良い。

【００１４】前記ヘッダー（３）（４）は、アルミニウ
ムブレージングシートを断面円形のパイプに成形したも
のからなり、周面には図１に示すようにチューブ挿入孔
（５）が長さ方向に沿って間隔的に形成されるととも
に、このチューブ挿入孔（５）に各チューブ（１）の両
端が挿入接続されている。かつ、右側ヘッダー（３）の
上端開口部には配管接続用のアルミニウム製継手部材
（６）が連結され、この継手部材（６）に冷媒入口管
（20）が接続されている。同様に、左側ヘッダー（４）
の下端開口部には配管接続用のアルミニウム製継手部材
（７）が連結され、この継手部材（７）に冷媒出口管
（30）が接続されている。また、右側ヘッダー（３）の
下端開口部及び左側ヘッダー（４）の上端開口部は蓋体
（８）（８）によって閉塞されている。

【００１５】前記継手部材（６）（７）とヘッダー
（３）（４）との連結は次のようにして行われている。
即ち、図１〜３に入口管接続用の継手部材（６）を例に
とって示すように、ヘッダー（３）の開口部周縁におけ
るチューブ側の位置に、ヘッダーの長さ方向に立ち上が
った係合突片（31）が形成されている。一方、継手部材
（６）は、ヘッダー（３）と冷媒入口管（20）を連通す
る本体部（61）と、該本体部（61）に一体に設けられた
側方突出部（62）とを有して、ひょうたん状のブロック
体に成形されている。かつ、本体部（61）のヘッダー
（４）側の面は側方突出部（62）よりもヘッダー（３）
側に突出するとともに、ヘッダー（３）の開口端部を内
嵌め状態に嵌合するヘッダー接続用の嵌合孔（63）が形
成され、さらにこの嵌合孔（63）の底面にはヘッダー
（３）の開口部周縁が当接する底壁（64）が形成されて
いる。また、底壁（64）には側方突出部（62）側の位置
において、前記ヘッダー（３）の係合突片（31）を嵌合
状態に係合させる係合凹部（65）が深さ方向に穿設され
ている。この係合凹部（65）の周方向の長さは係合突片
（31）の周方向の最大長さとほぼ同じに設定されてい
る。また、本体部（61）の冷媒入口管（20）側の面に
は、入口管先端の短筒部（21）を嵌合するための入口管
接続用の嵌合孔（66）が形成されており、この入口管接
続用の嵌合孔（66）と前記ヘッダー接続用の嵌合孔（6
3）とが、前記底壁（64）の中央部に設けられた連通孔
（67）を介して深さ方向に連通されて、冷媒入口管（2
0）からの冷媒をヘッダー（３）内に流入できるものと
なされている。一方、前記側方突出部（62）にはそのほ
ぼ中央部において該側方突出部を厚さ方向に貫通するね
じ孔（68）が形成されている。このねじ孔（68）は冷媒
入口管（20）の先端に取り付けられたブロック状フラン
ジ部材（22）をビスやボルト等の締結部材（70）をねじ
込んで固定するためのものである。

【００１６】なお、左側ヘッダー（４）の下端開口部及
び出口側継手部材（７）の構造も上記と同様であり、そ
の説明は省略する。また、図１、図４において、（９）
（９）は最外側のフィン（２）の外側に配置されたサイ
ドプレート、（10）（10）は左右ヘッダー（３）（４）
をそれぞれ長さ方向に仕切ってチューブ（１）群によっ
て構成される冷媒通路を蛇行通路に形成するための仕切
板である。

【００１７】上記のようなヘッダー（３）（４）は次の
ようにして製作されたものである。即ち、片面又は両面
にろう材層がクラッドされたアルミニウムブレージング
シートを用い、これをプレス切断することにより、図６
（ａ）に示されるように、チューブ挿入孔（５）を有す
る複数のパイプ成形用単位板（32）…を細幅の係合突片
（31）を介して帯状の幹板（33）に一体に連接した中間
加工品（34）を製作する。そして、該中間加工品（34）
の各パイプ成形用単位板（32）…を、同図（ｂ）に示さ
れるように、係合突片（31）を一体に有する態様におい
て幹板（33）から切り離す。そして、このパイプ成形用
単位板（32）を両側縁部突き合わせ状態に曲成すること
で、同図（ｃ）に示されるようなヘッダー（３）に製作
する。なお、この合わせ目（35）は、後述の一括ろう付
けの際に併せてろう付け接合されるものである。なお、
ヘッダー（３）（４）としては、電縫管、押出管等が使
用されることもある。

【００１８】図示実施例に係る熱交換器の製作は、ま
ず、各熱交換器構成部材を相互に仮組状態に組み立て
る。即ち、複数本の偏平チューブ（１）をその厚さ方向
に所定間隔おきに並列状態に配置して、その両端にヘッ
ダー（３）（４）を、チューブ挿入孔（５）にチューブ
（１）の端部を挿入することにより嵌めると共に、コル
ゲートフィン（２）をチューブ（１）間及び最外側のチ
ューブの外側に配置する。さらに、仕切板（10）、サイ
ドプレート（９）（９）、蓋体（８）等を組み付けると
ともに、各ヘッダー（３）（４）に継手部材（６）
（７）を組み付ける。継手部材（６）の組み付けは、ヘ
ッダー（３）に継手部材（６）の本体部（61）を被せ
て、ヘッダー（３）の係合突片（31）と本体部（61）の
係合凹部（65）とを合致させながら、ヘッダー接続用の
嵌合孔（63）にヘッダー（３）の開口端部を嵌め入れ、
ヘッダー（３）の開口部端縁を嵌合孔（63）の底壁（6
4）に当接させる。かかる継手部材（６）の組み付け状
態では、ヘッダー（３）の係合突片（31）と継手部材本
体部（61）の係合凹部（65）とが周方向（回転方向）の
移動阻止状態に係合して両者が適正配置に位置決めされ
るとともに、継手部材（６）の周方向の位置ずれが防止
され、ろう付一体化されるまで継手部材（６）とヘッダ
ー（３）との適正な位置関係が保持される。なお、この
実施例では、ヘッダー（３）の係合突片（31）をチュー
ブ（１）側の位置に設け、継手部材本体部（61）の係合
凹部（65）を側方突出部（62）側に設けたから、継手部
材（６）の側方突出部（62）はチューブ側の位置つまり
チューブ（１）の端部上方あるいは下方に位置すること
になり、側方突出部（62）の突出による熱交換器全体の
形状拡大化を防止できる。なお、左側ヘッダー（４）と
出口管接続用の継手部材（７）との接続構造も、ヘッダ
ー（３）と継手部材（６）との接続構造と同じである。

【００１９】こうして、各構成部材を仮組したのち、ヘ
ッダー（３）（４）やフィン（２）等の表面ろう材を利
用して、各部材を一括ろう付する。ヘッダー（３）
（４）と継手部材（６）（７）とは係合突片（31）と係
合凹部（65）との係合により周方向の不本意な位置ずれ
が防止されるから、ろう付後も両部材の位置関係は適正
なものとなる。なお、各構成部材のろう付は構成部材表
面のろう材層を利用して行われるが、ろう材層を設ける
構成部材と設けない構成部材の組み合わせは適宜決定す
れば良い。

【００２０】ついで、図３及び図５に示すように、冷媒
出入口管（20）先端の短筒部（21）を、継手部材（６）
の短筒部接続用嵌合孔（66）に嵌合するとともに、フラ
ンジ部材（22）と継手部材（６）とを重ね合わせ、フラ
ンジ部材（22）を貫通して締結部材（70）を継手部材
（６）のねじ孔（68）にねじ込み、フランジ部材（22）
と継手部材（６）を密に連結する。尚、継手部材（７）
と冷媒出口管（30）との接続構造も、継手部材（６）と
冷媒出口管（20）との接続構造と同じである。

【００２１】こうして製造された図示実施例の凝縮器で
は、冷媒入口管（20）から継手部材（６）を介して右側
ヘッダー（３）に流入した冷媒は、チューブ（１）群に
よって構成される冷媒通路を蛇行状に流れて左側ヘッダ
ー（４）へと至り、継手部材（７）を介して冷媒出口管
（30）へと流れ器外へと流出する。

【００２２】図７〜図９は、継手部材（６）（７）の変
形例を示すものである。なお、図７〜９において、図１
〜６に示した実施例と同一名称部分については同一の符
号を付す。この継手部材（６）は、底壁（64）に設けら
れた係合凹部（65）が、継手部材本体部（61）の軸芯に
向かって開口されて連通孔（67）と連通した状態となさ
れている。このように、係合凹部（65）を連通孔（67）
と連通させることによって、連通孔（67）の面積が実質
的に拡大することになるから、連通孔（67）を通ってヘ
ッダー（３）に流入しあるいはヘッダー（４）から流出
する冷媒の流量を増大することができ、ひいては熱交換
性能を向上することができる。

【００２３】図１０、図１１は、継手部材（６）（７）
の変形例を示すものである。なお、図７〜９において、
図１〜６に示した実施例と同一名称部分については同一
の符号を付す。この継手部材（６）は、図７〜図９に示
した係合凹部（65）が底壁（64）の対称位置に２個設け
られたものである。この場合には、ヘッダーの係合突片
（31）と２つの係合凹部（65）（65）との組み合わせを
選択することによって、図９（ａ）のように継手部材
（６）（７）の側方突出部（62）がチューブ（１）側の
位置となる取付態様と、図１１のように側方突出部（6
2）がチューブ（１）と反対側の位置となる取付態様と
を選択することができ、継手部材（６）（７）のヘッダ
ー（３）（４）に対する取付自由度を増大させることが
できる。なお、係合凹部（65）を継手部材の周方向に３
個以上設けることにより、継手部材の取付自由度をさら
に増大させるものとしても良い。

【００２４】以上の実施例では、ヘッダー（３）（４）
に係合突起を、継手部材に係合凹部を設けたが、ヘッダ
ー（３）（４）に係合凹部を、継手部材に係合突起を設
けるものとしても良い。

【００２５】

【発明の効果】この発明は、上述の次第で、複数本のチ
ューブの端部がヘッダーに連通状態に接続され、該ヘッ
ダーの端部開口部に、配管接続用の継手部材が組合わさ
れかつ接合された熱交換器において、前記ヘッダーと継
手部材の一方に係合突起が他方に係合凹部が設けられ、
これらの係合突起と係合凹部とが係合して周方向の位置
決めがなされた状態で継手部材がヘッダーに接合一体化
されてなることを特徴とするものであるから、その結
果、継手部材を所期する位置に有する熱交換器の提供が
可能となり、配管接続も適正位置にて行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る熱交換器のヘッダー、
チューブ、継手部材等を分離状態で示す斜視図である。

【図２】（ａ）は継手部材の平面図、（ｂ）は（ａ）の
IIb −IIb 線断面図、（ｃ）は継手部材の底面図であ
る。

【図３】（ａ）はヘッダーと継手部材との接合部分を一
部を断面にて示す部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のIIIb−
IIIb線断面図である。

【図４】（ａ）は配管を接続した状態の熱交換器全体の
正面図、（ｂ）は側面図である。

【図５】継手部材に配管を接続する前の状態の部分斜視
図である。

【図６】ヘッダーの製造方法を示すもので、（ａ）は中
間加工品の平面図、（ｂ）はヘッダー成形用単位板の斜
視図、（ｃ）はヘッダーの斜視図である。

【図７】継手部材の変形例を示すもので、ヘッダー、チ
ューブ、継手部材等を分離状態で示す斜視図である。

【図８】（ａ）は図７に示した継手部材の平面図、
（ｂ）は（ａ）のIIb −IIb 線断面図、（ｃ）は継手部
材の底面図である。

【図９】（ａ）はヘッダーと図７及び図８の継手部材と
の接合部分を一部を断面にて示す部分拡大図、（ｂ）は
（ａ）のIXb −IXb 線断面図である。

【図１０】継手部材の他の変形例を示す平面図である。

【図１１】ヘッダーと図１０の継手部材との接合部分を
一部を断面にて示す部分拡大図である。

【符号の説明】

１…チューブ ３、４…ヘッダー ６、７…継手部材 31…係合突片（係合突起） 65…係合凹部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本のチューブ（１）の端部がヘッダ
   ー（３）（４）に連通状態に接続され、該ヘッダーの端
   部開口部に、配管接続用の継手部材（６）（７）が組合
   わされかつ接合された熱交換器において、 前記ヘッダー（３）（４）と継手部材（６）（７）の一
   方に係合突起（31）が他方に係合凹部（65）が設けら
   れ、これらの係合突起（31）と係合凹部（65）とが係合
   して周方向の位置決めがなされた状態で継手部材（６）
   （７）がヘッダー（３）（４）に接合一体化されてなる
   ことを特徴とする熱交換器。