(57)【要約】【課題】高圧冷媒に対して十分な耐圧性を確保しながら、チューブ幅との相違や圧力損失の増大を招くことがなく、またコスト削減を図ることができる熱交換器のヘッダタンクを提供する。【解決手段】ヘッダタンク１４０を、流通路１２４が形成されるタンク部１２１と、チューブ１１０の端部１１１が挿入されるチューブ挿入孔１２２ａを有するプレート部１２２とで構成し、タンク部１２１のチューブ挿入孔１２２ａと対向しない部分に、プレート部１２２と接触してタンク部１２１の流通路１２４を２つ以上に仕切る仕切部１２６を設け、またタンク部１２１のチューブ挿入孔１２２ａと対向する部分に、タンク部１２１の２つ以上の流通路１２４と連通する連通部１２５を設けたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流通する複数のチューブ（１１０）と冷却用のフィン（１２０）とを交互に積層してなる熱交換器コア（１０１）と接続され、前記各チューブ（１１０）に冷媒を流通させる熱交換器のヘッダタンク（１４０）であって、
内部に冷媒が流通する流通路（１２４）が形成されるタンク部（１２１）と、前記チューブ（１１０）の端部（１１１）が挿入されるチューブ挿入孔（１２２ａ）を有するプレート部（１２２）とで構成され、
前記タンク部（１２１）の前記チューブ挿入孔（１２２ａ）と対向しない部分に、前記プレート部（１２２）と接触して前記タンク部（１２１）の流通路（１２４）を２つ以上に仕切る仕切部（１２６）を設け、前記タンク部（１２１）の前記チューブ挿入孔（１２２ａ）と対向する部分に、前記タンク部（１２１）の２つ以上の流通路（１２４）と連通する連通部（１２５）を設けたことを特徴とする熱交換器のヘッダタンク。
【請求項２】
前記タンク部（１２１）の幅（ａ）、板厚（ｔ）、及びチューブの幅（ｂ）の関係が、
ａ−２ｔ＜ｂ＜ａ
であり、前記タンク部（１２１）の端部断面（１２１ａ）に前記チューブ（１１０）の端部（１１１）を当接させることで前記チューブ（１１０）の端部（１１１）を位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器のヘッダタンク。
【請求項３】
前記タンク部（１２１）が前記チューブ挿入孔（１２２ａ）と対向する部分において、前記タンク部（１２１）の端部断面（１２１ａ）が前記プレート部（１２２）の主面（１２２ｂ）と当接しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器のヘッダタンク。
【請求項４】
少なくとも、前記タンク部（１２１）と前記プレート部（１２２）との嵌合部分（１２２ｂ）において、前記タンク部（１２１）の端部断面（１２１ａ）が前記プレート部（１２２）の主面（１２２ｄ）と当接することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱交換器のヘッダタンク。
【請求項５】
前記タンク部（１２１）の少なくとも流通路（１２４）側の表面にはロウ材層が存在せず、前記プレート部（１２２）の両面にはロウ材層が存在することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器のヘッダタンク。
【請求項６】
前記タンク部（１２１）及び前記プレート部（１２２）が、それぞれプレス加工により成型されたものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱交換器のヘッダタンク。
【請求項７】
前記タンク部（１２１）に設けられた前記連通部（１２５）は、プレス加工により成型されたものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱交換器のヘッダタンク。
【請求項８】
前記プレート部（１２２）は、両端の側壁部（１２２ｃ）が外側に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱交換器のヘッダタンク。
【請求項９】
請求項１に記載の熱交換器のヘッダタンクと冷媒流通配管との接続構造であって、
前記冷媒流通配管（１５０、１６０）は、直線配管（１５１、１６１）と、この直線配管の内部と連通するように接合された屈曲配管（１５２、１６２）とで構成され、
冷媒入口側では前記タンク部（１２１）の２つ以上の流通路（１２４）のうちの一つに第１直線配管（１５１）が接続し、他の少なくとも１つの流通路には前記第１直線配管（１５１）から分岐した第１屈曲配管（１５２）が接続するとともに、
冷媒出口側では前記冷媒入口側において前記第１直線配管（１５１）が接続した流通路とは別の流通路に第２直線配管（１６１）が接続し、他の少なくとも一つの流通路に前記第２直線配管（１６１）から分岐した第２屈曲配管（１６２）が接続することを特徴とする熱交換器のヘッダタンクと冷媒流通配管との接続構造。
【請求項１０】
前記冷媒流通配管（１５０、１６０）は、前記直線配管（１５１、１６１）の側壁部に形成された開口孔と、前記屈曲配管（１５２、１６２）の開口端を接合した構造であることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器のヘッダタンクと冷媒流通配管との接続構造。
【請求項１１】
前記冷媒流通配管（１５０、１６０）は、前記直線配管（１５１、１６１）の側壁部に形成された開口孔と、前記屈曲配管（１５２、１６２）の開口端との間を、接続部材（１７０）を介して接合した構造であることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器のヘッダタンクと冷媒流通配管との接続構造。
【請求項１２】
前記冷媒流通配管（１５０）は、前記直線配管（１５１）の側壁部に形成された開口孔と、前記屈曲配管（１５２）の開口端との間を、冷媒流入側の下端部（１８０ａ）が前記直線配管（１５１）の内部に突出するように形成された接続部材（１８０）を介して接合した構造であることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器のヘッダタンクと冷媒流通配管との接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば炭酸ガスなどの冷媒と外部空気との間で熱交換を行う熱交換器のヘッダタンク、及びこのヘッダタンクと冷媒流通配管との接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図１２に示すような熱交換器が知られている。この図１２に示す熱交換器１は、複数本のチューブ２を積層配置したコア部３と、チューブ２の積層方向に沿って内部に流体が流通する図示しない流通路が形成された一対のヘッダタンク４とから構成されている。
【０００３】
コア部３は、複数のチューブ２及び波形に形成される複数のフィン５が交互に積層され、これらフィン５のうち、最上部及び最下部に位置するものが補強部材６により補強されている。各ヘッダタンク４の両端部にはエンドキャップ７がロウ付けされている。また、一方のヘッダタンク４の中間部には、流通路を塞ぐ図示しないセパレータが挿入されており、このセパレータより上部、下部のそれぞれに入口ジョイント８及び出口ジョイント９が設けられている。このうち、入口ジョイント８は、例えば図示しない圧縮機の吐出側から高温の冷媒を受け入れたとき、入口ジョイント８から前記セパレータより上部のチューブ２群を図１２の左側から右側へ流れて他方のヘッダタンク４内に流入した後、セパレータより下部のチューブ２群を図１２の右側から左側に流れて出口ジョイント９から図示しない膨張弁へ流出するようになっている。この間、複数のチューブ２を通る際に外部空気との間で熱交換されて高温の冷媒が冷却される。なお、図１２では、一方のヘッダタンク４に入口ジョイント８及び出口ジョイント９を設けたものを図示したが、この他に、一方のヘッダタンクに入口ジョイントを設け、他方のヘッダタンクに出口ジョイントを設けた熱交換器もあり、この場合には冷媒が一方のヘッダタンクから他方のヘッダタンクに向かってチューブ群を流れる。
【０００４】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、ヘッダタンク４の構成例を示す部分断面図である。図１３（ａ）のヘッダタンク４は、タンク部４１とプレート部４２とをロウ付けにより一体化したものであり、ヘッダタンク４に挿入された１本のチューブ２に対して１つの内部流路４３が形成される構造となっている。図１３（ｂ）及び（ｃ）は、異なる断面形状とした場合の構造を示している。
【０００５】
また、特許文献１には、ヘッダタンクの耐圧強度を確保するために、タンク部分の断面形状を略円形状の多穴構造とし、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仕様に対応するようにしたものが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２２６６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図１２（図１３）に示すような構造の熱交換器を高温高圧の炭酸ガス（ＣＯ２）を冷媒とした冷凍サイクルに適用するには、ヘッダタンクを構成する部材にかかる応力を下げるために、流路断面を小さくする必要がある。しかしながら、流路断面を単純に小さくしてしまうと、チューブ幅との相違が生じたり、断面積の縮小による圧力損失の増大を招くことが考えられる。また、特許文献１に示すような押出し材を用いて複数の流路を成形した場合は、チューブ挿入穴と内部流路の連通路を切削加工などで成形する必要があり、コスト増の要因となっている。
【０００７】
本発明の目的は、炭酸ガスの冷媒に対して十分な耐圧性を確保しながら、チューブ幅との相違や圧力損失の増大を招くことがなく、また押出し材を使用した場合に比べてコストの削減を図ることができる熱交換器のヘッダタンクを提供することにある。
【０００８】
また本発明の他の目的は、ヘッダタンク全体として冷媒入口側と出口側における冷媒流量の偏りを少なくすることができる熱交換器のヘッダタンクと冷媒流通配管との接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、媒が流通する複数のチューブと冷却用のフィンとを交互に積層してなる熱交換器コアと接続され、前記各チューブに冷媒を流通させる熱交換器のヘッダタンクであって、内部に冷媒が流通する流通路が形成されるタンク部と、前記チューブの端部が挿入されるチューブ挿入孔を有するプレート部とで構成され、前記タンク部の前記チューブ挿入孔と対向しない部分に、前記プレート部と接触して前記タンク部の流通路を２つ以上に仕切る仕切部を設け、前記タンク部の前記チューブ挿入孔と対向する部分に、前記タンク部の２つ以上の流通路と連通する連通部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記タンク部の幅（ａ）、板厚（ｔ）、及びチューブの幅（ｂ）の関係が、ａ−２ｔ＜ｂ＜ａであり、前記タンク部の端部断面に前記チューブの端部を当接させることで前記チューブの端部を位置決めすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記タンク部が前記チューブ挿入孔と対向する部分において、前記タンク部の端部断面が前記プレート部の主面と当接しないことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項において、少なくとも、前記タンク部と前記プレート部との嵌合部分において、前記タンク部の端部断面が前記プレート部の主面と当接することを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項において、前記タンク部の少なくとも流通路側の表面にはロウ材層が存在せず、前記プレート部の両面にはロウ材層が存在することを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項において、前記タンク部及び前記プレート部が、それぞれプレス加工により成型されたものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項において、前記タンク部に設けられた前記連通部は、プレス加工により成型されたものであることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項において、前記プレート部は、両端の側壁部が外側に向かって傾斜していることを特徴とする。
【００１７】
また、上記他の目的を達成するため、請求項９の発明は、請求項１に記載の熱交換器のヘッダタンクと冷媒流通配管との接続構造であって、前記冷媒流通配管は、直線配管と、この直線配管の内部と連通するように接合された屈曲配管とで構成され、冷媒入口側では前記タンク部の２つ以上の流通路のうちの一つに第１直線配管が接続し、他の少なくとも１つの流通路には前記第１直線配管から分岐した第１屈曲配管が接続するとともに、冷媒出口側では前記冷媒入口側において前記第１直線配管が接続した流通路とは別の流通路に第２直線配管が接続し、他の少なくとも一つの流通路に前記第２直線配管から分岐した第２屈曲配管が接続することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項９において、前記冷媒流通配管が前記直線配管の側壁部に形成された開口孔と、前記屈曲配管の開口端を接合した構造であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項９において、前記冷媒流通配管が前記直線配管の側壁部に形成された開口孔と、前記屈曲配管の開口端との間を、接続部材を介して接合した構造であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項９において、前記冷媒流通配管が、前記直線配管の側壁部に形成された開口孔と、前記屈曲配管の開口端との間を、冷媒流入側の下端部が前記直線配管の内部に突出するように形成された接続部材を介して接合した構造であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、１つのチューブに対して２つ以上の流通路を設ける構造としたので、各流通路の断面を小さくすることができ、これによりヘッダタンクを構成する部材にかかる応力を低減することができる。また、各流通路の断面を小さくし、且つ流路断面を略円形とした場合でも、チューブ幅との相違を生じないようにすることができる。また、一つの流通路において断面積を小さくしても、流通路全体としては十分な断面積を確保することができるため、圧力損失の増大を防ぐことができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、タンク部の端部断面にチューブの端部の両端部分を当接させることでチューブの位置決めを行うことができるため、チューブの挿入に外部治具を用いる必要がなく、また、タンク部とプレート部とを嵌合させた後にチューブを取り付けることから、工程上の制約を受けることがない。また、チューブ挿入孔を二重にする必要がなく、孔の深さを規定する必要もないため、穴加工工程の増加や高い加工精度を要求されることがない。さらに、タンク部に傾斜部などを形成する必要がなく、タンク形状を複雑にする要因がないため、タンク加工の工数を削減することができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、タンク部の端部の長さを調整することにより、チューブの挿入代を任意に設定することができる。
【００２４】
請求項４の発明によれば、タンク部とプレート部とを組み合わせたときに位置決めを確実に行うことができるようになり、また外部から圧力を加えて嵌合部をカシメ固定したときに、流通路の変形を生じないようにすることができる。
【００２５】
請求項５の発明によれば、タンク部とプレート部とを組み合わせてロウ付けした際に、タンク部の端部断面で溶けたロウ材によりチューブの冷媒流路となる穴を詰まらせないようにすることができる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、ヘッダタンクを押出し材のような高価な材料ではなく、安い板材で製作することができるため、材料コストを削減することができる。また、タンク部とプレート部とをプレス加工により成型できるため、熱交換器全体の加工を容易なものとなり、さらには、タンク部に傾斜部などを形成する必要がなく、タンク形状を複雑にする要因がないため、タンク加工の工数を増やすことがなく、加工コストを削減することができる。
【００２７】
請求項７の発明によれば、連通部を形成するために、ヘッダタンクに対する切削加工などが不要となり、加工工数の低減と加工コストの削減を図ることができる。
【００２８】
請求項８の発明によれば、耐圧性を向上させるために、タンク部の幅とプレート部の側壁部間のクリアランスを小さくした場合でも、タンク部とプレート部との填め合わせを容易に行うことが可能となる。
【００２９】
請求項９の発明によれば、冷媒入口側と出口側における圧力損失の差をほぼ均等にすることができるため、ヘッダタンク全体として冷媒流量の偏りを少なくすることができることから、炭酸ガス冷媒などを使用した場合でも十分な強度を確保することができる。
【００３０】
請求項１０の発明によれば、２つの配管を接合するだけの簡単な構造であるため、一つの配管に複数の別配管を接合したり、ブロックの内部を加工して複数の流路を形成する場合に比べて、加工が容易であり、コストの削減を図ることができる。
【００３１】
請求項１１の発明によれば、直線配管と屈曲配管との間を接続部材を介して接合したので、接続部分の強度を向上させることができる。
【００３２】
請求項１２の発明によれば、接続部材によって、冷媒の流入量の少ない屈曲配管側に冷媒をより多く流入させることができるため、下端部の突出長さを適宜に設定することにより、冷媒入口側と出口側における圧力損失の差をほぼ均等にして、ヘッダタンク全体として冷媒流量の偏りを少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための最良の形態となる実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３４】
図３は、実施例１に係わる熱交換器の全体構成を示す正面図である。この熱交換器１００は、コア部１０１とその両端に配置されたヘッダタンク１４０とから構成されている。
【００３５】
コア部１０１は、内部を冷媒が流通する複数の扁平チューブ（以下、チューブという）１１０と、波形に形成された複数のフィン１２０とを交互に積層し、最外側のフィン１２０の更に外側に断面略コ字形状の強度部材としてのサイドプレート１３０を配設したものであり、一体にロウ付け接合されている。
【００３６】
チューブ１１０は、隣接するもの同士の間に空気の流通する隙間を確保した状態で互いに並行に厚さ方向に積層されており、チューブ１１０間の各隙間にフィン１２０が配設されている。
【００３７】
ヘッダタンク１４０は、コア部１０１の両端、すなわち複数のチューブ１１０の長手方向の両端部１１１に配設されており、内部には、チューブ１１０の積層方向に沿って延びる２つの流通路１２４（ａ、ｂ）が形成されている。ヘッダタンク１４０には、各チューブ１１０の端部１１１がロウ付け接合されており、ヘッダタンク１４０の流通路１２４と、総てのチューブ１１０の内部通路とが互いに連通している。
【００３８】
両ヘッダタンク１４０の長手方向端部には、流通路１２４の両端を塞ぐためのエンドキャップ１８０がロウ付け接合されている。図中左側のヘッダタンク１４０内には、流通路１２４を長手方向に仕切るセパレータ１４１がロウ付けされている。そして、左側のヘッダタンク１４０のセパレータ１４１よりも上側には冷媒をヘッダタンク内に導くための入口ジョイント１９１が、また下側には熱交換された冷媒をヘッダタンク外に取り出すための出口ジョイント１９２がそれぞれロウ付けにより接合されている。
【００３９】
次に、実施例１に係わるヘッダタンク１４０の構成について説明する。
【００４０】
図１は、実施例１に係わるヘッダタンク１４０の概略断面図であり、図５のＡ−Ａ断面図に相当する。また図２は、図５のＢ−Ｂ断面図に相当する概略断面図である。
【００４１】
実施例１のヘッダタンク１４０は、内部に冷媒の流通する２つの流通路１２４を形成した断面略Ｕ字形状のタンク部１２１と、各チューブ１１０を接続するためのチューブ挿入孔１２２ａを有する断面略コ字形状のプレート部１２２とを備えて構成されている。
【００４２】
タンク部１２１は、図１に示すように、プレート部１２２のチューブ挿入孔１２２ａと対向しない部分には、プレート部１２２の主面１２２ｂと接触して流通路１２４を１２４ａと１２４ｂとに仕切る仕切部１２６が設けられている。本実施例において、プレート部１２２は両面にロウ材層が形成されており、炉中ロウ付けにより、仕切部１２６とプレート部１２２の主面１２２ｂは接合される。これによって、プレート部１２２のチューブ挿入孔１２２ａと対向しない部分において、流通路１２４ａと１２４ｂとの間は仕切部１２６により仕切られることになる。なお、本実施例では、タンク部１２１の中央に仕切部１２６を一つ設け、流通路を２つに仕切る例について示したが、仕切部１２６を所定間隔で複数設けることにより、流通路をさらに複数に仕切ることもできる。
【００４３】
また、タンク部１２１は、図２に示すように、プレート部１２２のチューブ挿入孔１２２ａと対向する部分には、流通路１２４ａと１２４ｂとの間を連通する連通部１２５が設けられている。これによって、流通路１２４ａ、１２４ｂを流通する冷媒の一部は、チューブ１１０の各挿入位置においてチューブ１１０の幅方向に分散してチューブ１１０の内部に流入することになる。
【００４４】
プレート部１２２は、タンク部１２１と組み合わせたときに、タンク部１２１の上面を包むように折り曲げられる嵌合部１２３が長手方向に数カ所設けられている（図３参照）。この嵌合部１２３は、ヘッダタンク１４０の長手方向の所定位置であって、隣接するチューブ挿入孔１２２ａの間に位置するように設けられている。そして、プレート部１２２とタンク部１２１とを図のように重ね合わせ、嵌合部１２３をタンク部１２１の上面を包むように内側に折り曲げてカシメ固定するとともに、その状態で炉中ロウ付けすることにより、タンク部１２１とプレート部１２２とを一体化することができる。
【００４５】
本実施例におけるプレート部１２２は、図１に示すように、両端の側壁部１２２ｃを外側に向かって角度ｃだけ傾斜させている。これにより、耐圧性を向上させるために、タンク部１２１の幅ａとプレート部１２２の側壁部１２２ｃ間のクリアランスを小さくした場合でも、タンク部１２１とプレート部１２２との填め合わせを容易に行うことが可能となる。また、プレート部１２２の側壁部１２２ｃには、タンク部１２１と組み合わせたときに、タンク部１２１の端部１２１ｂと接触する長さｄの直線部分を設けている。この長さｄはプレート部１２２の板厚ｔ以上とする。これによって、ロウ付け部分において必要な強度を確保することができる。
【００４６】
タンク部１２１とプレート部１２２は、板材のプレス加工により成型することができる。このうちタンク部１２１は、流通路１２４ａ、１２４ｂ、連通部１２５及び仕切部１２６をプレス加工で同時に加工することができる。
【００４７】
また、タンク部１２１とプレート部１２２は、その表面にロウ材層が形成されたクラッド材を用いることができる。本実施例におけるタンク部１２１では、端部断面１２１ａと流通路１２４側の表面にロウ材層が形成されていないものを用いている。これによれば、ロウ付け時に溶けたロウ材によりチューブ１１０の冷媒流路となる穴を詰まらせないようにすることができる。なお、ロウ材層は、少なくとも流通路１２４側の表面に形成されていない構造とすることが上記効果を得るために望ましく、さらに端部断面１２１ａにもロウ材層が形成されていない構造とすることで、より望ましい効果を得ることができる。
【００４８】
チューブ１１０は、内部に図示しない複数の冷媒流路が形成された押出多穴管構造の成形材であり、端部１１１がタンク部１２１の端部断面１２１ａと当接することで位置決めされる。
【００４９】
本実施例では、タンク部１２１の幅ａ、板厚ｔ、及びチューブ１１０の幅ｂにおいて、これらの関係が
ａ−２ｔ  ＜  ｂ  ＜  ａ
となるように各部の寸法を設定している。これによって、チューブ１１０をプレート部１２２のチューブ挿入孔１２２ａに挿入したときに、タンク部１２１の端部断面１２１ａにチューブ１１０の端部１１１の両端部分を確実に当接させることができる。
【００５０】
上記実施例１のヘッダタンク１４０によれば、１つのチューブ１１０に対して２つの流通路１２４ａ、１２４ｂを設ける構造としたので、各流通路の断面を小さくすることができ、これによりヘッダタンクを構成する部材にかかる応力を低減することができる。また、各流通路の断面を小さくし、且つ流路断面を略円形とした場合でも、チューブ幅との相違を生じないようにすることができる。また、一つの流通路において断面積を小さくしても、流通路全体としては十分な断面積を確保することができるため、圧力損失の増大を防ぐことができる。
【００５１】
また、タンク部１２１の端部断面１２１ａにチューブ１１０の端部１１１の両端部分を当接させることでチューブ１１０の位置決めを行うようにしたため、チューブ１１０の挿入に外部治具を用いる必要がなく、また、タンク部１２１とプレート部１２２とを嵌合させた後にチューブ１１０を取り付けることができるため、工程上の制約を受けることがない。また、チューブ挿入孔１２２ａを二重にする必要がなく、孔の深さを規定する必要もないため、穴加工工程の増加や高い加工精度を要求されることがない。
【００５２】
さらには、ヘッダタンクを押出し材のような高価な材料ではなく、安い材料で製作することができるため、材料コストを削減することができる。また、タンク部１２１とプレート部１２２とをプレス加工により成型できるため、熱交換器全体の加工を容易なものとすることができる。また同時に、流通路間を連通するための連通部１２５をプレス加工により成型できるため、ヘッダタンクに対する切削加工などが不要となり、加工工数の低減と加工コストの削減を図ることができる。加えて、タンク部１２１に傾斜部などを形成する必要がなく、タンク形状を複雑にする要因がないため、タンク加工の工数を増やすことがなく、加工コストを削減することができる。
【００５３】
したがって、本実施例のヘッダタンクによれば、高圧の炭酸ガスの冷媒に対して十分な耐圧性を確保しながら、チューブ幅との相違や圧力損失の増大を招くことがなく、また押出し材を使用した場合に比べてコストの削減を図ることができる。さらには、工程上の制約や加工工数を増やすことなしに、チューブの位置決めを行うことができる。
【実施例２】
【００５４】
図４は、実施例２に係わるヘッダタンクの概略断面図であり、図３のＢ−Ｂ断面図に相当する。また図５は、図３のＡ−Ａ断面図に相当する概略断面図である。以下、実施例１と同等部分を同一符号を付して説明する。
【００５５】
図４に示すように、ヘッダタンク１４０Ａにおいて、タンク部１２１は、プレート部１２２のチューブ挿入孔１２２ａと対向する部分において、タンク部１２１の端部断面１２１ａがプレート部１２２の主面１２２ｂと当接しないように、端部１２１ｂの長さが他の部分での長さよりも短くなっている。したがって、タンク部１２１の端部１２１ｂの長さを調整することにより、チューブ１１０の挿入代を任意に設定することができる。
【００５６】
また、図５に示すように、タンク部１２１は、プレート部１２２のチューブ挿入孔１２２ａと対向しない部分において、端部断面１２１ａがプレート部１２２の主面１２２ｂと当接するように構成されている。これによれば、タンク部１２１とプレート部１２２とを組み合わせたときに位置決めを確実に行うことができるようになり、また外部から圧力を加えて嵌合部１２３をカシメ固定したときに、流通路１２４ａ、１２４ｂの変形を生じないようにすることができる。なお、タンク部１２１の端部断面１２１ａがプレート部１２２の主面１２２ｂと当接する領域は、少なくともプレート部１２２の嵌合部１２３の周辺にあればよい。
【００５７】
上記実施例２のヘッダタンク１４０Ａにおいても、高圧の炭酸ガスの冷媒に対して十分な耐圧性を確保しながら、チューブ幅との相違や圧力損失の増大を招くことがなく、また押出し材を使用した場合に比べてコストの削減を図ることができるヘッダタンクとすることができる。同様に、タンク部１２１とプレート部１２２とを板材のプレス加工により形成することにより、材料コストや加工コストを削減することができる。
【００５８】
とくに、本実施例によれば、プレート部１２２の端部１２１ｂの長さを調整することにより、チューブ１１０の挿入代を任意に設定することができる。
【実施例３】
【００５９】
次に、実施例３として、ヘッダタンクと、このヘッダタンクへ冷媒を供給する冷媒流通配管との接続構造について説明する。
【００６０】
先に説明した特許文献１（特開平１１−２２６６８５号公報）のように、タンク部分の断面形状を略円形状の多穴構造としたヘッダタンクに冷媒を供給する場合に、冷媒を複数の流路に分配する構造として、例えば、図６（ａ）〜（ｃ）に示すようなものが考えられる。
【００６１】
図６（ａ）は、内部に流路１３、１４を形成したブロック１１に、外部配管と接続するフランジ１２を組み合わせた構造例を示している。また図６（ｂ）は、ヘッダタンク２１に供給配管２２を接続し、この供給配管２２と対向するヘッダ仕切部２３の一部を切り欠いて、２つの流通路２４ａ、２４ｂを連通させるようにした構造例を示している。図６（ｃ）は、内部に三つ又の流路３２〜３４を形成したブロック３１を実施例２のヘッダタンク１４０Ａに組み合わせた構造例を示している。
【００６２】
ところで、図６（ａ）のように、ブロック内部で流路を分岐させたものでは、流路となる穴を少なくとも３箇所開ける必要があり、またパイプにより形成した場合は、一つのパイプに少なくとも２つの別パイプを接合しなければならない。また、図６（ｂ）のように、ヘッダ仕切部２３の一部を切り欠いて連通させる構造では、ヘッダタンクの加工が難しく、強度を損なうおそれもある。しかも、外部から流入した冷媒は仕切部２３に突き当たってから各流通路に流入するため、圧力損失が大きくなることが考えられる。さらに、図６（ｃ）のように流路を三つ又にした場合は、これをブロックで形成すると加工が複雑になり、コスト増につながる。また、パイプを組み合わせて三つ又の配管とした場合は、分岐部分の接合が複雑になるため、高圧になる炭酸ガス冷媒などを使用したときに強度不足が懸念される。
【００６３】
本実施例は、上記課題を解決したヘッダタンクと冷媒流通配管との接続構造を示すものである。本実施例に示す冷媒流通配管１５０、１６０は、例えば図３に示す入口ジョイント１９１、出口ジョイント１９２にそれぞれ相当する。
【００６４】
図７は、実施例３に係わる冷媒流通配管の構造を示す概略断面図であり、（ａ）は冷媒入口側、（ｂ）は冷媒出口側をそれぞれ示している。なお、本実施例では、冷媒流通配管と実施例２のヘッダタンク１４０Ａとを組み合わせた例について説明するものとし、同等部分はすべて同一符号を付して説明する。
【００６５】
図７（ａ）に示すように、冷媒流通配管１５０は、直線配管１５１と、この直線配管１５１の内部と連通するように接合された屈曲配管１５２とで構成されている。冷媒入口側となる冷媒流通配管１５０では、流通路１２４ｂに直線配管１５１が接続し、もう一方の流通路１２４ａに直線配管１５１から分岐した屈曲配管１５２が接続するように構成されている。また図７（ｂ）に示すように、冷媒流通配管１６０は、直線配管１６１と、この直線配管１６１の内部と連通するように接合された屈曲配管１６２とで構成されている。冷媒出口側となる冷媒流通配管１６０では、図７（ａ）の冷媒入口側で直線配管１５１が接続した流通路１２４ｂとは異なる流通路１２４ａに直線配管１６１が接続し、もう一方の流通路１２４ｂに直線配管１６１から分岐した屈曲配管１６２が接続するように構成されている。
【００６６】
上記構成において、冷媒入口側の冷媒流通配管１５０に冷媒が供給されると、冷媒は冷媒流通配管１５０の内部で２方向に分岐して、流通路１２４ａ、１２４ｂにそれぞれ流入する。このとき、冷媒は圧力損失の小さい直線配管１５１側により多く流入するため、流通路１２４ｂには流通路１２４ａよりも多くの冷媒が流通することになる。一方、冷媒出口側の冷媒流通配管１６０では、流通路１２４ａに直線配管１６１が接続され、流通路１２４ｂには屈曲配管１６２が接続されているため、冷媒は圧力損失の小さい直線配管１６１側から多く排出されることになる。これによると、２つの流通路における圧力損失はほぼ等しくなるため、ヘッダタンク１４０Ａ全体としては、冷媒入口側と出口側における冷媒流量の偏りを少なくすることができる。なお、図７において、冷媒入口側と出口側の接続は逆であってもよい。すなわち、図７（ｂ）を冷媒入口側の接続構造とし、図７（ａ）を冷媒出口側の接続構造としてもよい。
【００６７】
次に、直線配管と屈曲配管の接続部分について説明する。ここでは、冷媒入口側の冷媒流通配管１５０を例として説明するが、冷媒出口側の冷媒流通配管１６０についても同様に接続される。ただし、冷媒入口側と出口側は必ずしも同一構造でなくてもよい。
【００６８】
図８は、直線配管１５１と屈曲配管１５２の構成例を示す分解断面図である。直線配管１５１の側壁部１５１ａには、内部流路とつながる開口孔１５１ｂが形成されている。この開口孔１５１ｂは、屈曲配管１５２の開口端１５２ａとロウ付けにより接合されて、一体化されている。本実施例によれば、２つの配管を接合するだけの簡単な構造であるため、一つの配管に複数の別配管を接合したり、ブロックの内部を加工して複数の流路を形成する場合に比べて、加工が容易であり、コストの削減を図ることができる。また、本実施例におけるヘッダタンク１４０Ａでは、流通路１２４ａと１２４ｂとの間を連通する連通部１２５が設けられているため、冷媒を分流させるための切削加工などを施す必要がなく、ヘッダタンクの強度を損なうことがないうえ、冷媒入口側と出口側における圧力損失の差をほぼ均等にすることができるため、ヘッダタンク全体として冷媒流量の偏りを少なくすることができることから、炭酸ガス冷媒などを使用した場合でも十分な強度を確保することができる。
【００６９】
図９は、直線配管１５１と屈曲配管１５２の他の構成例を示す分解断面図である。本実施例では、直線配管１５１と屈曲配管１５２との間を、接続部材１７０を介して接合している。ここで、接続部材１７０の外径は、直線配管１５１に形成された開口孔１５１ｂの内径とほぼ一致し、また屈曲配管１５２の開口端１５２ａには、接続部材１７０の外径とほぼ一致する内径の切り欠き部１５２ｂが形成されている。また接続部材１７０を、表面にロウ材層を有するクラッド材で構成した場合は、直線配管１５１、屈曲配管１５２及び接続部材１７０を組み合わせて炉中ロウ付けすることにより、各部をまとめて一体化することができる。
【００７０】
本実施例の構成によれば、直線配管１５１と屈曲配管１５２との間を接続部材１７０を介して接合したので、接続部分の強度を向上させることができる。
【００７１】
図１０は、直線配管１５１と屈曲配管１５２のさらに他の構成例を示す分解断面図。また図１１は、接続部材１８０の概略斜視図である。本実施例は、冷媒入口側の冷媒流通配管１５０に適用されるもので、直線配管１５１に形成された開口孔１５１ｂと、屈曲配管１５２の開口端１５２ａとの間を、冷媒流入側の下端部１８０ａが直線配管１５１の内部に突出するように形成された接続部材１８０を介して接合している。また本実施例では、直線配管１５１とヘッダタンク１４０Ａの流通路１２４ｂとの間を接続部材１８１を介して接合するとともに、屈曲配管１５２と流通路１２４ａとの間を接続部材１８２を介して接合している。また、本実施例においても、接続部材１８０〜１８２を、表面にロウ材層を有するクラッド材で構成することができる。
【００７２】
本実施例において、冷媒入口側の冷媒流通配管１５０に供給された冷媒の多くは、接続部材１８０の下端部１８０ａで受け止められて屈曲配管１５２側に流入することになる。このように、本実施例では、直線配管１５１よりも圧力損失が大きく、冷媒の流入量の少ない屈曲配管１５２側に冷媒をより多く流入させることができるため、下端部１８０ａの突出長さを適宜に設定することにより、冷媒入口側と出口側における圧力損失の差をほぼ均等にして、ヘッダタンク全体として冷媒流量の偏りを少なくすることができる。また、冷媒流通配管１５０とヘッダタンク１４０Ａとの間を接続部材１８１、１８２を介して接合するようにしたので、接続部分の強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施例１に係わるヘッダタンクにおいてチューブ挿入孔と対向しない部分の概略断面図。
【図２】実施例１に係わるヘッダタンクにおいてチューブ挿入孔と対向する部分の概略断面図。
【図３】実施例１に係わる熱交換器の全体構成を示す正面図。
【図４】実施例２に係わるヘッダタンクにおいてチューブ挿入孔と対向する部分の概略断面図。
【図５】実施例２に係わるヘッダタンクにおいてチューブ挿入孔と対向しない部分の概略断面図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は冷媒供給部分の従来例の構造を示す説明図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は実施例３に係わる冷媒流通配管の構造を示す概略断面図。
【図８】実施例３における直線配管と屈曲配管の構成例を示す分解断面図。
【図９】実施例３における直線配管と屈曲配管の他の構成例を示す分解断面図。
【図１０】実施例３における直線配管と屈曲配管のさらに他の構成例を示す分解断面図。
【図１１】接続部材の概略斜視図。
【図１２】従来の一般的な熱交換器の外観を示す斜視図。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は従来例におけるヘッダタンクの構成例を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００７４】
１００…熱交換器
１０１…コア部
１１０…チューブ
１１１…（チューブ）端部
１２０…フィン
１２１…タンク部
１２１ａ…（タンク部）端部断面
１２１ｂ…（タンク部）端部
１２２…プレート部
１２２ａ…チューブ挿入孔
１２２ｂ…（プレート部）主面
１２２ｃ…（プレート部）側壁部
１２３…嵌合部
１２４ａ、１２４ｂ…流通路
１２６…仕切部
１３０…サイドプレート
１４０、１４０Ａ…ヘッダタンク
１５０、１６０…冷媒流通配管
１５１、１６１…直線配管
１５２、１６２…屈曲配管
１７０、１８０、１８１、１８２…接続部材
１８０ａ…下端部
【図１】
2006064201.tif 000003
【図２】
2006064201.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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