(57)【要約】【課題】  量産化に適し、冷媒流量の調整が簡単で、且つスペースの無駄を生じることのない熱交換器用コネクタを提供する。【解決手段】  本発明に係わるコネクタ１００は、冷媒供給配管１０４と接続する入口連通孔１０１の内周と、第１、第２出口連通孔１０２、１０３の内周の一部が平面視で重複し、且つ入口連通孔１０１と第１、第２出口連通孔１０２、１０３がそれぞれコネクタ本体内で連通するように構成し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】
少なくとも２つの冷媒流路（２１、２２）を備えた熱交換器のヘッダタンク（２０）と、このヘッダタンク内の前記各冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給配管（１０４）とを接続する熱交換器用コネクタであって、
前記冷媒供給配管（１０４）と接続する円柱形状の入口連通孔（１０１）と、前記ヘッダタンク側と接続する円柱形状の第１、第２出口連通孔（１０２、１０３）とを備え、前記入口連通孔（１０１）と前記第１、第２出口連通孔（１０２、１０３）の一部とが平面視で重複し、且つ前記入口連通孔（１０１）と前記第１、第２出口連通孔（１０２、１０３）とがそれぞれコネクタ本体内で連通していることを特徴とする熱交換器用コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換器のヘッダタンクと、ＣＯ２ガスなどの高温高圧の冷媒を供給する冷媒供給配管とを接続する熱交換器用コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用空調装置などに用いられる熱交換器は、複数本のチューブとフィンとを交互に積層した熱交換器コアの両端部に、冷媒通路が形成されたヘッダタンクを接続した構造となっている。このような熱交換器を、ＣＯ２などの高温高圧となる冷媒を使用する冷凍サイクルに適用するには、ヘッダタンクの耐圧強度を高める必要がある。このため、例えば特開平１１−２２６６８５号公報に提案された熱交換器のように、２つのタンク部分の断面形状を略円形上の多穴構造とし、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を得るようにしている。
【０００３】
また、熱交換器と冷媒を供給する冷媒供給配管（以下、配管）との接続構造としては、予めヘッダタンクにコネクタを接続しておき、このコネクタ接続口に配管を接続する方式が用いられている。
【０００４】
このうち、多穴構造のヘッダタンクと配管との接続に関する従来技術としては、例えば、配管と対向するヘッダ仕切部の一部を切り欠いて、内部にある２つの冷媒通路を連通させるとともに、この切り欠き部分に配管を接続するようにしたものが開示されている（特許文献１参照）。また、内部に流路を形成したブロックに配管と接続するフランジを組み合わせたものが開示されている（特許文献２参照）。さらに、ヘッダタンクの延長部に、内部にＬ字形の流路が形成されたコネクタを接続するようにしたものが開示されている（特許文献３参照）。  
【特許文献１】特開２００４−２９３８７３号公報
【特許文献２】特開平１１−３２５７８４号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では量産化に対応するため、複数の部材を組み合わせた分割構造のヘッダタンクが提案されている。その場合、高耐圧、軽量化、プレス加工を可能とするため、従来よりも板厚の薄い材料用い、またタンク部となる冷媒通路の径を小さくする必要がある。しかしながら、このような形状のタンクでは、併設された冷媒流路間の距離が離れてしまうため、特開２００４−２９３８７３号公報に示された構造を適用することは難しく、量産化は困難であった。
【０００６】
また、特開平１１−３２５７８４号公報に示された接続構造では、動圧の違いにより冷媒が手前側の通路よりも奥側の通路に多く流入してしまうため、冷媒流量の調整が難しいという問題点があった。
【０００７】
さらに、特開２００４−１６２９９３号公報に示されたコネクタ構造では、ヘッダタンクの端部下方にコネクタを接続しているため、その部分にはチューブを接続することができず、スペースの無駄を生じるという問題点があった。
【０００８】
この発明の目的は、量産化に適し、冷媒流量の調整が簡単で、且つスペースの無駄を生じることのない熱交換器用コネクタ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、本発明に係わる熱交換器用コネクタは、少なくとも２つの冷媒流路を備えた熱交換器のヘッダタンクと、このヘッダタンク内の前記各冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給配管とを接続する熱交換器用コネクタであって、前記冷媒供給配管と接続する円柱形状の入口連通孔と、前記ヘッダタンク側と接続する円柱形状の第１、第２出口連通孔とを備え、前記入口連通孔と前記第１、第２出口連通孔の一部とが平面視で重複し、且つ前記入口連通孔と前記第１、第２出口連通孔とがそれぞれコネクタ本体内で連通していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、入口連通孔から流入した冷媒が第１出口連通孔、第２出口連通孔にそれぞれ流入する際、入口連通孔の内部では動圧が均等になるため、冷媒を第１出口連通孔、第２出口連通孔に均等に分配することができる。
【００１１】
また、第１出口連通孔又は第２出口連通孔のいずれかにおいて、入口連通孔と連通する部分の長さを変えることにより、冷媒流量を調整することができる。
【００１２】
さらに、ヘッダタンクと接続した場合に熱交換器コアのチューブ、フィンと干渉することがないので、コネクタを接続することにより熱交換器コアに無駄なスペースが発生するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係わる熱交換器用コネクタの実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１４】
最初に、本実施形態における熱交換器の全体構成を図９とともに説明する。図９に示すように、本実施形態に係わる熱交換器１０は、熱交換器コア１１と、その両端に配置されたヘッダタンク２０、３０とから構成されている。
【００１５】
熱交換器コア１１は、内部に複数の冷媒流路が形成されたチューブ１２と、波形に形成された冷却用のフィン１３とを交互に積層したもので、一体にロウ付け接合されている。また、最外側となるチューブ１２の更に外側には、補強部材として図示しないサイドプレートなどが設けられ、熱交換器コア１１と一体にロウ付けされている。この熱交換器コア１１の内部を冷媒が流通したときに、図示しない冷却風との間で熱交換が行われる。
【００１６】
ヘッダタンク２０、３０は熱交換器コア１１の両端、すなわち複数のチューブ１２の長手方向の両端部に配設され、内部にはチューブ１２の積層方向に沿って２つの冷媒流路２１、２２（ヘッダタンク２０側）、同３１、３２（ヘッダタンク３０側）が形成されている。ヘッダタンク２０、３０には、各チューブ１２の端部がロウ付け接合されており、内部に形成された各冷媒流路と各チューブ１２の冷媒流路とが連通している。なお、ヘッダタンク２０、３０の端部にはタンク部の両端を塞ぐためのエンドキャップ１５がロウ付け接合されている。また、ヘッダタンク２０、３０には、熱交換器コア１１を流れてきた冷媒をターンさせる回数に応じて必要数の図示しないデバイド（プレート）が装着されている。
【００１７】
さらに、ヘッダタンク２０の側面には、冷媒をヘッダタンク内に供給する入口側のコネクタ１００、及び熱交換器コア１１で熱交換した冷媒をヘッダタンクから排出する出口側のコネクタ２００がそれぞれロウ付けにより接合されている。
【００１８】
次に、ヘッダタンク２０、３０の構成について説明する。ここでは、ヘッダタンク２０を例として説明するが、ヘッダタンク３０についてもコネクタが接合されないことを除いて、ほぼ同一構成となっている。
【００１９】
図１０は、図９のＡ−Ａ線断面図であり、チューブ１２が挿入されていない箇所の断面図を示している。図１０に示すように、ヘッダタンク２０は、内部に２つの冷媒流路２１、２２が形成されたタンク部２３と、チューブ１２を挿入するための図示しないチューブ挿入孔が形成されたプレート部２４とから構成され、これら２つの部品を組み合わせた分割構造となっている。
【００２０】
本実施形態のヘッダタンク２０では、プレート部２４の端部がタンク部２３の両側縁を包み込むように折り曲げられてカシメ固定されている。そして、この状態で炉中ロウ付けすることにより、タンク部２３とプレート部２４とを一体化している。  
続いて、本実施形態におけるコネクタ１００の構造について説明する。ここでは本発明を入口側のコネクタ１００に適用した例について説明する。ただし、出口側のコネクタ２００は入口側のコネクタ１００と同一構成であってもよいし、既存の構成であってもよい。
【００２１】
［実施形態１］
図１は、図９のＢ−Ｂ断面図であり、実施形態１に係わるコネクタ１００とヘッダタンク２０との接合部分を示す断面図である。他の同一形状の図はすべて図９のＢ−Ｂ断面に相当する。そして、これらの図ではチューブ１２の図示を省略する。また、図２はコネクタ１００とヘッダタンク２０との平面的な配置を示す図、図３は冷媒流量を調整する場合の構成を示す断面図である。
【００２２】
本実施形態のコネクタ１００は、冷媒の配管１０４と接続する円柱形状の入口連通孔１０１と、ヘッダタンク２０の内部に形成された冷媒流路２１、２２と接続する円柱形状の第１出口連通孔１０２、第２出口連通孔１０３とを備えている。これらの連通孔は、図２に示すように、入口連通孔１０１の内周と第１、第２出口連通孔１０２、１０３の内周の一部とが平面視で重複し、且つ、図１に示すように、入口連通孔１０１と第１、第２出口連通孔１０２、１０３はそれぞれコネクタ本体内で互いに連通するように構成されている。この入口連通孔１０１、及び第１、第２出口連通孔１０２、１０３は、円柱形状のコネクタ本体の上下方向から穴あけ加工を施すことにより成形することができる。
【００２３】
また、ヘッダタンク２０のコネクタ１００が接合される部分、すなわちタンク部２３の山型部分には冷媒が流通する連通孔２５、２６が形成されている。これにより、ヘッダタンク２０とコネクタ１００とを接合したときに、ヘッダタンク２０側の連通孔２５、２６と、コネクタ１００側の第１出口連通孔１０２、第２出口連通孔１０３とがそれぞれ平面的に一致して、冷媒の流通が可能となる。一方、コネクタ１００のヘッダタンク２０と接合する部分は、タンク部２３の凸形部分と嵌合するように逆凹形に切削加工されている。
【００２４】
上記のように構成されたコネクタ１００によれば、配管１０４を通じて供給された冷媒（図中太矢印）は、入口連通孔１０１の内部で２方向に分岐して、第１出口連通孔１０２、第２出口連通孔１０３に流入する。このとき、入口連通孔１０１の内部では動圧が均等になるため、冷媒を第１出口連通孔１０２、第２出口連通孔１０３に均等に分配することができる。
【００２５】
また、冷媒流量を調整する場合には、入口連通孔１０１と連通する部分の長さを短くすることで対応することができる。例えば、第１出口連通孔１０２よりも第２出口連通孔１０３に流入する冷媒の流量を少なくするには、図３に示すように、第１出口連通孔１０２が入口連通孔１０１と連通する部分の長さＬ１に対して、第２出口連通孔１０３が入口連通孔１０１と連通する部分の長さＬ２を短くする。このようにすることで、第２出口連通孔１０３に流入する冷媒の流量を第１出口連通孔１０２に比べて少なくすることができる。そして、このような流量の調整は、第１出口連通孔１０２又は第２出口連通孔１０３の孔深さを変えることで容易に設定することができる。
【００２６】
本実施形態に係わるコネクタ１００では、冷媒流路の離れている分割構造のヘッダタンクにも適用できるため、量産化に適している。しかも、部品点数が少なく、加工が簡単であるため安価に製造することができる。また、第１出口連通孔１０２又は第２出口連通孔１０３の孔深さを変えることにより冷媒流量の調整を簡単に行うことができる。さらには、コネクタ１００をヘッダタンク２０と接続したときに、熱交換器コア１１のチューブ１２、フィン１３と干渉することがないので、コネクタ１００を接続することにより熱交換器コア１１に無駄なスペースが発生するのを防ぐことができる。
【００２７】
［実施形態２］
図４は、実施形態２に係わるコネクタ１００Ａとヘッダタンク２０との接合部分を示す断面図であり、実施形態１と同等部分を同一符号で示している。以下、実施形態１と異なる構成、作用効果について説明し、共通する構成、作用効果については説明を省略する。
【００２８】
本実施形態のコネクタ１００Ａでは、コネクタ側の第１出口連通孔１０２、第２出口連通孔１０３の位置と、ヘッダタンク側の連通孔２５、２６の位置を、冷媒流路２１、２２の中心位置から内側にオフセットさせている。
【００２９】
したがって、本実施形態に係わるコネクタ１００Ａでは、冷媒流路２１、２２間が離れていても、第１出口連通孔１０２、第２出口連通孔１０３の位置を内側に寄せることができるため、コネクタ本体の径を小さくして小型化することができる。
【００３０】
［実施形態３］
図５は実施形態３に係わるコネクタ１００Ｂとヘッダタンク２０との接合部分を示す断面図、図６はコネクタ１００Ｂとヘッダタンク２０との平面的な配置を示す図である。各図においては、実施形態１と同等部分を同一符号で示している。以下、実施形態１と異なる構成、作用効果について説明し、共通する構成、作用効果については説明を省略する。
【００３１】
本実施形態のコネクタ１００Ｂでは、円柱形状の入口連通孔２０１を、第１出口連通孔１０２、第２出口連通孔１０３の冷媒流れ方向と直交する方向に形成し、冷媒がコネクタ１００Ｂの横方向（図９に示す全体図では鉛直方向）から流入するように構成されている。
【００３２】
本実施形態に係わるコネクタ１００Ｂでは、冷媒の流入方向を鉛直方向の任意の位置に設定することができるため、配管レイアウトに自由度を持たせることができる。
【００３３】
［実施形態４］
図７は実施形態４に係わるコネクタ１００Ｃとヘッダタンク２０との接合部分を示す断面図である。各図においては、実施形態１と同等部分を同一符号で示している。以下、実施形態１と異なる構成、作用効果について説明し、共通する構成、作用効果については説明を省略する。
【００３４】
本実施形態のコネクタ１００Ｃでは、配管３０２の端部３０２ａが入口連通孔３０１の底部３０１ａ近傍まで挿入されている。この配管３０２には、入口連通孔３０１との嵌合面に環状溝３０３が形成され、この環状溝３０３にＯリング３０４が装着されている。また、配管３０２にはフランジ３０５がロウ付け接合され、ボルト３０６によりコネクタ１００Ｃに締結されている。このようなＯリング３０４を備えた配管３０２をコネクタ１００Ｃの入口連通孔３０１に挿入すると、Ｏリング３０４は入口連通孔３０１の壁面により配管３０２の中心方向に押圧されて変形する。これにより、配管３０２と入口連通孔３０１との嵌合面に密着して、嵌合隙間がシールされる。
【００３５】
本実施形態に係わるコネクタ１００Ｃでは、上記実施形態に比べて、配管３０２を入口連通孔３０１の奥まで挿入することができるため、配管３０２のガタつきを防止することができる。
【００３６】
また、配管３０２の端部３０２ａが入口連通孔３０１の底部３０１ａと当接する位置まで挿入するようにしてもよい。その場合の配管３０２の端部構造を図８に示す。図８は配管３０２の端部構造を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００３７】
図８に示すように、配管３０２の端部３０２ａに切り欠き部３０６を設け、この切り欠き部３０７を第１出口連通孔１０２、第２出口連通孔１０３の方向に向けて配置することにより、配管３０２から流入した冷媒を均等に第１出口連通孔１０２、第２出口連通孔１０３に分配することができる。
【００３８】
本実施形態のように、配管３０２の端部３０２ａに切り欠き部３０７を設けた場合は、配管３０２をコネクタ１００Ｃの更に奥まで挿入することができるため、配管のガタつきをより確実に防止することができる。また、切り欠き部３０７により、配管端部からの冷媒の流れを妨げることがないため、通路抵抗の増大を防ぐことができる。さらに、配管３０２をコネクタ１００Ｃの更に奥まで挿入することにより、コネクタ本体の長さを短くしても配管のガタつきを防止することができるため、コネクタを小型化することができる。
【００３９】
したがって、本実施形態によれば、配管のガタつきを防止し、且つ通路抵抗を大きくすることなしにコネクタを小型化することができる。
【００４０】
上記各実施形態に示すコネクタは、ＣＯ２などの高圧流体が流通する熱交換器に適しているが、本発明の対象とする高圧流体はこれに限定されるものではなく、他の高圧流体にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態１に係わるコネクタとヘッダタンクとの接合部分を示す断面図。
【図２】実施形態１においてコネクタとヘッダタンクとの平面的な配置を示す図。
【図３】実施形態１において冷媒流量を調整する場合の構成を示す断面図。
【図４】実施形態２に係わるコネクタとヘッダタンクとの接合部分を示す断面図。
【図５】実施形態３に係わるコネクタとヘッダタンクとの接合部分を示す断面図。
【図６】実施形態３においてコネクタとヘッダタンクとの平面的な配置を示す側面図。
【図７】実施形態４に係わるコネクタとヘッダタンクとの接合部分を示す断面図。
【図８】実施形態４における配管の端部構造を示す図。（ａ）は側面図。（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図。
【図９】実施形態における熱交換器の全体構成図。
【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１０…熱交換器
１１…熱交換器コア
１２…チューブ
１３…フィン
１５…エンドキャップ
２０、３０…ヘッダタンク
２１、２２、３１、３２…冷媒流路
２３…タンク部
２４…プレート部
２５、２６…連通孔
１００、１００Ａ〜１００Ｃ…コネクタ
１０１、２０１、３０１…入口連通孔
１０２…第１出口連通孔
１０３…第２出口連通孔
１０４、３０２…配管
３０１ａ…底部（入口連通孔）
３０２ａ…端部（配管）
３０３…環状溝
３０４…Ｏリング
３０５…フランジ
３０６…ボルト
３０７…切り欠き部
【図１】
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【図２】
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【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】
2007248004.tif 000010
【図９】
2007248004.tif 000011
【図１０】
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