(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体を流通させるヘッダと、このヘッダの一部に形成された接続孔と、一端寄り部分の外周面に外向フランジ状の鍔部を形成し、この鍔部よりも突出した一端部分を上記接続孔に挿入した状態で上記ヘッダとの当接部をろう付けした流体移送用パイプとを備えた熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部に於いて、上記接続孔の形状は楕円形であり、上記流体移送用パイプの一端部分は上記接続孔に挿入自在な楕円筒状であり、この一端部分の外周面で楕円の短径方向反対側２個所位置には１対の突起が形成されており、これら１対の突起の先端部同士の間隔は、上記一端部分の自由状態で上記接続孔の短径よりも大きく、上記流体移送用パイプの一端部分は、短径方向の寸法を弾性的に縮めつつ上記１対の突起を上記接続孔の周縁部を上記ヘッダの外周面側から内周面側に通過させる事により上記ヘッダ内に挿入されている事を特徴とする熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車室内の空気調和を行なう為の自動車用空気調和装置に組み込まれる熱交換器のヘッダと、熱交換すべき冷媒を給排する為、このヘッダに付設する流体移送用パイプとの接続部の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置を構成する熱交換器として、例えば、図６に示す様な構造のものが、従来から知られている。この熱交換器１は、何れもアルミニウム合金により造られた構成各部材を組み合わせ、隣接する部材同士をろう付けにより一体接合している。この熱交換器１は、水平方向に互いに間隔をあけて配置した１対の管状のヘッダ２、３の内側面同士の間に、複数本の扁平伝熱管４、４とコルゲート型のフィン５、５とを上下方向に亙り交互に配置したコア部６を設けている。上記各扁平伝熱管４、４の両端部は、それぞれ上記１対のヘッダ２、３の内側壁を、気密且つ液密に貫通し、それぞれの内側通路をこれらヘッダ２、３の内部に連通させている。
【０００３】
又、上記コア部６の上下両側には、それぞれサイドプレート７、８を設け、これら各サイドプレート７、８の両端部を、それぞれ上記両ヘッダ２、３の上下両端部に結合している。又、上記両ヘッダ２、３のうち、一方（図６の右方）のヘッダ２の上端部には、冷媒等の流体を給排する為の流体移送用パイプ９の一端部を接続し、同じく下端部には、この流体移送用パイプ９の他端部に接続したコネクタブロック１１を固設している。又、他方（図６の左方）のヘッダ３の下端部には、やはり上記流体を給排する配管を接続する為の、ユニオン付きの流体移送用パイプ１０を固設している。尚、上記両ヘッダ２、３の上下両端開口は、それぞれ蓋体により、気密且つ液密に塞いでいる。
【０００４】
上述の様に構成される熱交換器１を、例えばコンデンサとして使用する場合には、上記各扁平伝熱管４、４内に流れる冷媒と、これら各扁平伝熱管４、４外を流れる空気とを熱交換させ、上記冷媒を凝縮液化させる。即ち、図示しないコンプレッサ側から配管を通じて、例えば上記コネクタブロック１１に送られた冷媒は、上記流体移送用パイプ９を介して上記一方のヘッダ２の上部内側に送り込まれ、このヘッダ２と他方のヘッダ３との間を行き来しつつ（両ヘッダ２、３内に隔壁により複数の室に仕切る場合）、上記コア部６を構成する各扁平伝熱管４、４内を流れ、その間に凝縮液化する。この結果生じた液状の冷媒は、例えば上記他方のヘッダ３のユニオン付きの流体移送用パイプ１０から、図示しないリキッドタンク側へと送り出される。
【０００５】
上述の様な熱交換器１を構成する、上記ヘッダ２と流体移送用パイプ９とを結合固定する作業は、以下の様に行なう。先ず、上記ヘッダ２に接続する流体移送用パイプ９は、図７〜８に示す様に、断面円形の長尺な円管を所定長さに切断し、更に所定形状に湾曲させる事により造る。即ち、この流体移送用パイプ９を造る際には、上記円管の一端部（図７〜８の上端部）をＬ字形に湾曲させると共に、この一端部に外向フランジ状の鍔部１２を形成する。この鍔部１２の片面（図７〜８の右側面）は、上記ヘッダ２の外周面に合わせて湾曲させる。そして、上記円管の中間部他端寄り（図７〜８の下端寄り）部分に傾斜部１３を、この中間部他端寄り部分を、次述する第一の直線部１４に関し、上記一端部の湾曲方向と同じ方向（図７の右方向）に曲げる事により形成する。この状態で上記傾斜部１３の両側には、互いに平行な第一、第二の直線部１４、１５が形成される。そして、この様に造った流体移送用パイプ９の他端部（図７〜８の下端部）に、上述したコネクタブロック１１を接続する。
【０００６】
次に、上述の様な流体移送用パイプ９を上記ヘッダ２に結合する際には、先ず、上記流体移送用パイプ９の一端で上記鍔部１２よりも突出した先端部分を、上記ヘッダ２の周壁を貫通した状態でこのヘッダ２の一端部（図７〜８の上端部）に形成した接続孔１６内に、上記鍔部１２の片面（流体移送用パイプ９の先端部側の面）が上記ヘッダ２の外周面に当接するまで挿入する。又、これと共に上記コネクタブロック１１の一側面（図７〜８の右裏側面）を、上記ヘッダ２の他端部（図７〜８の下端部）外周面に当接させる。尚、このコネクタブロック１１の一側面は、上記ヘッダ２の外周面の曲率半径とほぼ等しい曲率半径を有する断面円弧状の凹曲面としている為、上記ヘッダ２の外周面に密接する。
【０００７】
上述の様に各部材同士を当接させたならば、続いて、これら各当接部を加熱炉中でろう付け固定すべく、これら当接している各部材同士を仮固定する。この仮固定作業は、上記ヘッダ２とコネクタブロック１１との当接部の一部、及び上記ヘッダ２と鍔部１２との当接部の一部に、それぞれアルゴン溶接等によるスポット溶接を施す事により行なう。そして、この様に仮固定をした後に、上記各当接部同士のろう付けを行なう。尚、これらのろう付けは、前記コア部６等、熱交換器１の構成各部材のろう付けと同時に行なう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様に、従来の熱交換器１の場合、一方のヘッダ２と流体移送用パイプ９との当接部のろう付けを行なうべく、これらヘッダ２と流体移送用パイプ９とを仮固定する際には、上記ヘッダ２と鍔部１２との当接部の一部にスポット溶接を施さなければならなかった。この様に、ヘッダ２とコネクタブロック１１との当接部だけでなく、ヘッダ２と鍔部１２との当接部にもスポット溶接を施す事は、接合作業を面倒にし、延ては製造コスト増大の原因にもなる。又、上記ヘッダ２と鍔部１２との当接部にスポット溶接を施す事により、上記流体移送用パイプ９の一端部とヘッダ２との接続部に気密不良が生じる場合があった。この理由について、以下に説明する。
【０００９】
流体移送用パイプ９の一端部に形成する鍔部１２は、この流体移送用パイプ９を構成する管壁の一部にこの流体移送用パイプ９の軸方向両側から力を加え、この管壁の一部を直径方向外方に座屈変形させて、この流体移送用パイプ９の直径方向外方に全周に亙って突出させる事により形成する。従って、上記流体移送用パイプ９の一部内周面で上記鍔部１２を形成した部分には、この鍔部１２の形成に伴う溝状の凹みが、全周に亙り形成される。又、この様な凹み部分には、上記鍔部１２を形成する際に使用する加工油が溜り易い。一方、上記ヘッダ２と鍔部１２との当接部にスポット溶接を施す際、スポット溶接により当該溶接部に形成される溶接ビード１７の熱により、上記鍔部１２の一部が溶けて、流体移送用パイプ９の外周面から内周面まで、溶融状態のアルミニウム合金となる（固体状態のアルミニウム合金が存在しなくなる）場合がある。又、上記凹み内に溜った加工油は、溶接時の熱により燃焼し、燃焼ガスを発生させる。この様にして発生した燃焼ガスは、上記流体移送用パイプ９の内周面から外周面まで連続して存在する、上記溶融状態のアルミニウム合金を押し退けつつ、上記流体移送用パイプ９の外側に吹き出す。この結果、上記スポット溶接を施した鍔部１２の一部には、上記流体移送用パイプ９の内外を連通する小孔が形成される可能性がある。しかも、この様な小孔は、次に行なうろう付け作業の後にも塞がれずに残る可能性がある。そして、この様な小孔が残った場合には、上記流体移送用パイプ９の一端部分に於いて、熱交換器１（図６）の内外の気密を保持できなくなる。
本発明の熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部は、上述の様な不都合を何れも解消すべく考えたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部は、前述した従来の熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部と同様に、内部に流体を流通させるヘッダと、このヘッダの一部に形成された接続孔と、一端寄り部分の外周面に外向フランジ状の鍔部を形成し、この鍔部よりも突出した一端部分を上記接続孔に挿入した状態で上記ヘッダとの当接部をろう付けした流体移送用パイプとを備える。
【００１１】
特に、本発明の熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部の場合、上記接続孔の形状は楕円形であり、上記流体移送用パイプの一端部分は上記接続孔に挿入自在な楕円筒状であり、この一端部分の外周面で楕円の短径方向反対側２個所位置には１対の突起が形成されており、これら１対の突起の先端部同士の間隔は、上記一端部分の自由状態で上記接続孔の短径よりも大きく、上記流体移送用パイプの一端部分は、短径方向の寸法を弾性的に縮めつつ上記１対の突起を上記接続孔の周縁部を上記ヘッダの外周面側から内周面側に通過させる事により上記ヘッダ内に挿入している。
【００１２】
【作用】
上述の様に構成する本発明の熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部の場合、熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの各当接部をろう付けするに当たり、この熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとを仮固定する際には、鍔部よりも突出した流体移送用パイプの一端部分を、接続孔に押し込む。接続孔に押し込まれる過程で、上記流体移送用パイプの一端部分は、楕円の短径方向の寸法を弾性的に縮めつつ、この一端部分の外周面に形成した上記１対の突起を、上記接続孔の周縁部を上記ヘッダの外周面側から内周面側に通過させる。そして、上記一端部分は、上記鍔部の片面とヘッダの外周面とが当接する状態まで、上記ヘッダ内に挿入される。挿入後、上記短径方向の寸法は、弾性的に復元する。
【００１３】
この様にして、上記流体移送用パイプの一端部分を上記ヘッダの接続孔に挿入する事により、上記１対の突起が上記接続孔の周縁部で上記ヘッダの内周面側に係合して、上記接続孔から流体移送用パイプの一端部分が抜け出る事を防止する。この為、上記鍔部と上記ヘッダの外周面との当接部に溶接を施さなくても、ヘッダに対する流体移送用パイプの一端部の位置決めを図れる。又、鍔部の片面とヘッダの外周面との当接部に溶接を施す必要がなくなる事に伴い、流体移送用パイプの一端部とヘッダとの接合部に、前述の様な、燃焼ガスの噴出により形成される小孔の存在に基づく気密不良を生じさせる事もなくなる。そこで、この状態のまま加熱炉中で加熱すれば、上記ヘッダの外周面等に積層したろう材により、上記鍔部の片面とヘッダの外周面とを、気密且つ液密にろう付けできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜５は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、前述した従来構造と重複する部分に就いての図示及び説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１５】
本発明の熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部は、内部に流体を流通させるヘッダ２と、このヘッダ２の一部に形成された接続孔１８と、流体移送用パイプ９ａとを備える。この流体移送用パイプ９ａは、一端寄り部分の外周面に、外向フランジ状の鍔部１２を形成している。そして、この鍔部１２よりも突出した一端部分を上記接続孔１８に挿入した状態で、上記ヘッダ２との当接部をろう付けしている。上記ヘッダ２及び上記流体移送用パイプ９ａは、それぞれアルミニウム合金等により造っている。又、ヘッダ２の外周面には、ろう材を積層している。
【００１６】
特に、本発明の場合、上記接続孔１８の形状は楕円形であり、上記流体移送用パイプ９ａの一端部分となる先端部１９は、上記接続孔１８に挿入自在な楕円筒状である。この先端部１９の外周面で楕円の短径方向反対側２個所位置には、１対の突起２０、２０を形成している。これら１対の突起２０、２０の先端部同士の間隔ｄ1 （図２）は、上記先端部１９の自由状態で、上記接続孔１８の短径ｄ2 （図３）よりも少しだけ大きく（ｄ1 ＞ｄ2 ）している。又、上記先端部１９の外周面の長径Ｄ1 は、上記接続孔１８の長径Ｄ2 よりも少し小さく（Ｄ1 ＜Ｄ2 ）している。
【００１７】
上述の様に構成する本例の場合、上記ヘッダ２と流体移送用パイプ９ａとの各当接部をろう付けすべく、このヘッダ２と流体移送用パイプ９ａとを仮固定する際には、図５の矢印で示す様に、流体移送用パイプ９ａの一端部分である、鍔部１２よりも突出した先端部１９を、上記接続孔１８に押し込む（圧入する）。接続孔１８に押し込まれた上記流体移送用パイプ９ａの先端部１９は、短径方向の寸法を弾性的に縮めつつ、上記１対の突起２０、２０を上記接続孔１８の周縁部を上記ヘッダ２の外周面側から内周面側に通過させる。そして、流体移送用パイプ９ａの鍔部１２の片面とヘッダ２の外周面とが当接する状態まで、上記ヘッダ２内に挿入する。上記１対の突起２０、２０は、楕円の短径方向反対側に設けている為、これら１対の突起２０、２０の先端部同士の間隔を弾性的に縮めるのに要する力は、比較的小さくて良い。従って、上記先端部１９を接続孔１８に押し込むのに要する力をあまり大きくする必要はない。又、上記１対の突起２０、２０が接続孔１８の内側を通過する際、上記先端部１９の外周面の長径Ｄ1 が弾性的に拡大する。但し、この長径Ｄ1 は、上記接続孔１８の長径Ｄ2 よりも小さいので、上記先端部１９が接続孔１８を通過できなくなる事はない。
【００１８】
この様にして、上記流体移送用パイプ９ａの先端部１９が上記ヘッダ２の接続孔１８に挿入された後は、上記１対の突起２０、２０を配置した短径方向の寸法を弾性的に復元させる事により、図４に示す様に、上記１対の突起２０、２０を、上記接続孔１８の周縁部で上記ヘッダ２の内周面側に係合させて、上記接続孔１８から流体移送用パイプ９ａの先端部１９が抜ける事を防止する。そして、この状態で、上記鍔部１２の片面は、上記ヘッダ２の外周面に、当接若しくは微小隙間を介して対向する。この為、上記鍔部１２の片面と上記ヘッダ２の外周面との当接部にスポット溶接を施さなくても、上記ヘッダ２に対する上記流体移送用パイプ９ａの一端部の位置決めを図れる。この結果、溶接作業工数を半減して、接合作業を容易にでき、製造コストの低減を図れる。又、上記鍔部１２の片面とヘッダ２の外周面との当接部にスポット溶接を施す必要がなくなる事に伴い、上記流体移送用パイプ９ａの一端部とヘッダ２との接合部に、前述した様な、加工油の燃焼ガスの噴出に基づく小孔が形成される事もなくなり、この小孔に基づいて気密不良を生じさせる事もない。更に、上記接続孔１８の形状及び上記流体移送用パイプ９ａの先端部１９の形状が楕円状である為、流体移送用パイプ９ａの先端部１９が上記接続孔１８内で回転する事を防止できて、この流体移送用パイプ９ａの位置決めをより効果的に図れる。即ち、先端部１９と接続孔１８との嵌合に基づき、流体移送用パイプ９ａの他端部に連結したコネクタブロック１１（図６〜８参照）のヘッダ２に対する位置決めを、或る程度図れる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部は、以上に述べた様に構成され作用する為、ろう付けの為の各部材同士の仮固定を簡単に行なえる。この為、接合作業の容易化に伴い製造コストの低減を図れる。又、気密を保持する必要がある部分に溶接を施す必要がなくなる事に伴い、当該部分での気密不良を防止できる為、製品の歩留向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続部の部分切断面図。
【図２】同実施の形態に使用する流体移送用パイプの先端部を示す、図１の拡大Ａ矢視図。
【図３】同実施の形態に使用する熱交換器用ヘッダの接続孔を示す、図１の拡大Ｂ矢視図。
【図４】図１の拡大Ｃ−Ｃ断面図。
【図５】熱交換器用ヘッダと流体移送用パイプとの接続前の状態を示す、図４と同様の断面図。
【図６】流体移送用パイプ付のヘッダを有する熱交換器の１例を示す略斜視図。
【図７】従来の流体移送用パイプの１例を示す斜視図。
【図８】従来の流体移送用パイプをヘッダに仮固定した状態で示す、部分切断面図。
【符号の説明】
１    熱交換器
２、３    ヘッダ
４    扁平伝熱管
５    フィン
６    コア部
７、８    サイドプレート
９、９ａ、１０    流体移送用パイプ
１１    コネクタブロック
１２    鍔部
１３    傾斜部
１４    第一の直線部
１５    第二の直線部
１６    接続孔
１７    溶接ビード
１８    接続孔
１９    先端部
２０    突起
【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】
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