(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、一端部に外向フランジ状の鍔部を備え、この鍔部よりも突出した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接続用パイプと、この接続用パイプの他端部と上記ヘッダの他部外周面とを結合固定する結合固定部材とを備えた接続用パイプ付熱交換器用ヘッダに於いて、上記接続用パイプの中間部一端寄り部分に、中間部よりも一端部を上記ヘッダに近づける方向に折れ曲がった第一の折れ曲がり部を、上記接続用パイプの中間部でこの第一の折れ曲がり部よりも他端に寄った部分に、他端寄り部分に比べて一端寄り部分を上記ヘッダに近づける方向に折れ曲がった第二の折れ曲がり部を、それぞれ形成し、この第二の折れ曲がり部と上記第一の折れ曲がり部との間部分に第一の直線部を設けると共に、この第二の折れ曲がり部と上記結合固定部材との間部分に第二の直線部を設ける事により、上記接続用パイプの自由状態での形状を、上記結合固定部材を上記ヘッダの他部外周面に固定した状態で上記鍔部がこのヘッダの外周面よりもこのヘッダの断面の直径方向内側に位置し得る形状とし、上記結合固定部材をこのヘッダの他部外周面に固定すると共に上記接続用パイプの一端部で上記鍔部よりも突出した部分を上記接続孔に挿入した状態で、上記接続用パイプの弾性に基づき上記鍔部を、上記ヘッダの外周面のうちで上記接続孔の周囲部分に向け弾性的に押し付けて、このヘッダに対する上記接続用パイプの一端部の位置決めを図る事を特徴とする接続用パイプ付熱交換器用ヘッダ。
【請求項２】
接続用パイプの中間部に設けた第二の折れ曲がり部とこの接続用パイプの他端部との間に、他端寄り部分に比べてこの第二の折れ曲がり部寄り部分をヘッダから遠ざける方向に折れ曲がった第三の折れ曲がり部を形成して、この第三の折れ曲がり部と結合固定部材との間部分を第二の直線部とすると共に、この第三の折れ曲がり部と上記第二の折れ曲がり部との間を、上記ヘッダに対し傾斜した傾斜部とし、且つ、この第二の折れ曲がり部の折れ曲がり角度を、上記第三の折れ曲がり部の折れ曲がり角度よりも大きくしている、請求項１に記載した接続用パイプ付熱交換器用ヘッダ。
【請求項３】
第一の直線部と第二の直線部とを、第二の折れ曲がり部を介して、直接連続させている、請求項１に記載した接続用パイプ付熱交換器用ヘッダ。
【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のうち、熱交換すべき冷媒を給排する為の接続パイプを付設した熱交換器用ヘッダの改良に関する。
【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５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成る。この熱交換器１は、水平方向に互いに間隔を開けて配置した１対の管状のヘッダ２、３同士の間に、複数の扁平伝熱管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を設けて成る。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、それぞれヘッダ２、３の上下両端に結合している。上記ヘッダ２、３のうち、一方（図５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接続用パイプ９の一端部を、同じく下端部には、この接続用パイプ９の他端部に接続したコネクタブロック（結合固定部材）１１を、それぞれ固設している。又、他方（図５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、ユニオン付きの接続用パイプ１０を固設している。尚、上記ヘッダ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、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、接続用パイプ９を介して上記一方のヘッダ２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、上記コア部６を構成する扁平伝熱管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の接続用パイプ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と接続用パイプ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に接続する接続用パイプ９は、図６〜７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、この接続用パイプ９を造る際には、上記円管の一端部（図６〜７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６〜７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６〜７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６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。即ち、従来構造の場合には、これら第一、第二の直線部１４、１５と上記傾斜部１３の両端部とを連続させる、折れ曲がり部（後述する本発明の実施の形態の第１例での、第二、第三の折れ曲がり部２３、２４）の折れ曲がり角度を、互いに同じとしていた。そして、この様に造った接続用パイプ９の他端部（図６〜７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、上述の様な接続用パイプ９を上記ヘッダ２に結合する際には、先ず、上記接続用パイプ９の一端で上記鍔部１２よりも突出した部分を、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６〜７の上端部）に形成した接続孔１６内に、上記鍔部１２の片面が上記ヘッダ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の一端面（図６〜７の右裏端面）を、上記ヘッダ２の他端部（図６〜７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の一端面は、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、これら各当接部を炉の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】
ところが、上述した様な熱交換器１の場合、一方のヘッダ２と接続用パイプ９との各当接部のろう付けを行なうに当たり、これらヘッダ２と接続用パイプ９とを仮固定する際には、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、それぞれスポット溶接を施さなければならなかった。この様に、それぞれの当接個所毎に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、上記接続用パイプ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】
接続用パイプ９の一端部に形成する鍔部１２は、この接続用パイプ９を構成する管壁の一部にこの接続用パイプ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、この接続用パイプ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、上記接続用パイプ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、接続用パイプ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、上記接続用パイプ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、上記接続用パイプ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、上記接続用パイプ９の内外を連通する小孔が形成される可能性がある。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、上記接続用パイプ９の一端部に於いて、熱交換器１（図５）の内外の気密を保持できなくなる。
本発明の接続用パイプ付熱交換器用ヘッダは、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】
本発明の接続用パイプ付熱交換器用ヘッダは、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、一端部に外向フランジ状の鍔部を備え、この鍔部よりも突出した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接続用パイプと、この接続用パイプの他端部と上記ヘッダの他部外周面とを結合固定する結合固定部材とを備える。
特に、本発明の接続用パイプ付熱交換器用ヘッダの場合、上記接続用パイプの中間部一端寄り部分に、中間部よりも一端部を上記ヘッダに近づける方向に折れ曲がった第一の折れ曲がり部を、上記接続用パイプの中間部でこの第一の折れ曲がり部よりも他端に寄った部分に、他端寄り部分に比べて一端寄り部分を上記ヘッダに近づける方向に折れ曲がった第二の折れ曲がり部を、それぞれ形成している。又、この第二の折れ曲がり部と上記第一の折れ曲がり部との間部分に第一の直線部を設けると共に、この第二の折れ曲がり部と上記結合固定部材との間部分に第二の直線部を設けている。更に、上記接続用パイプの自由状態での形状を、上記結合固定部材を上記ヘッダの他部外周面に固定した状態で上記鍔部がこのヘッダの外周面よりもこのヘッダの断面の直径方向内側に位置し得る形状としている。そして、上記結合固定部材をこのヘッダの他部外周面に固定すると共に上記接続用パイプの一端部で上記鍔部よりも突出した部分を上記接続孔に挿入した状態で、上記接続用パイプの弾性に基づき上記鍔部を、上記ヘッダの外周面のうちで上記接続孔の周囲部分に向け弾性的に押し付けて、このヘッダに対する上記接続用パイプの一端部の位置決めを図っている。
【００１１】
【作用】
上述の様に構成する本発明の接続用パイプ付熱交換器用ヘッダの場合、他端部に結合固定部材を接続した接続用パイプとヘッダとの各当接部をろう付けするに当たり、この他端部に結合固定部材を接続した接続用パイプとヘッダとを仮固定する際には、接続用パイプの一端部で鍔部よりも突出した部分を接続孔に挿入すると共に、結合固定部材の一端面をヘッダの他部外周面に当接させる。そして、これら結合固定部材の一端面とヘッダの他部外周面との当接部の一部にアルゴンスポット溶接等の溶接を施す。この状態で鍔部の一端縁は、接続用パイプの弾性に基づいて、ヘッダの外周面に向け弾性的に押し付けられる。従って、これら鍔部の一端縁とヘッダの外周面のうちで上記接続孔の周囲部分との当接部に溶接を施さなくても、ヘッダに対する接続用パイプの一端部の位置決めを図れる。又、鍔部の一端縁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、接続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い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、請求項１、２に対応する、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。ヘッダ２に冷媒等の流体を供給する為の接続用パイプ９ａの途中には、一端（図１〜２の上端）寄り部分から順番に、第一の折れ曲がり部２２と、第二の折れ曲がり部２３と、第三の折れ曲がり部２４とを設けている。これら各折れ曲がり部２２〜２４のうち、中間部一端寄り部分に設けた第一の折れ曲がり部２２は、中間部よりも一端部を上記ヘッダ２に近づける方向に、ほぼ９０度（四分の一円弧分）折れ曲がっている。次に、上記接続用パイプ９ａの中間部で上記第一の折れ曲がり部２２よりも他端に寄った部分に設けた第二の折れ曲がり部２３は、他端寄り（図１〜２の下寄り）部分に比べて一端寄り（図１〜２の上寄り）部分を、上記ヘッダ２に近づける方向に折れ曲がっている。更に、上記第二の折れ曲がり部２３と上記接続用パイプ９ａの他端部との間に設けた第三の折れ曲がり部２４は、他端寄り部分に比べて上記第二の折れ曲がり部２３寄り（図１〜２の上寄り）部分を、上記ヘッダ２から遠ざける方向に折れ曲がっている。そして、上記第三の折れ曲がり部２４と上記第二の折れ曲がり部２３との間部分、即ち、上記接続用パイプ９ａの中間部他端寄り部分を、傾斜部１３としている。又、上記第一、第二の折れ曲がり部２２、２３同士の間を第一の直線部１４とし、上記第三の折れ曲がり部２４とコネクタブロック１１との間を第二の直線部１５としている。更に、上記傾斜部１３と上記第一の直線部１４との連続部での（即ち、第二の折れ曲がり部２３の）折り曲げ角度を、前述した従来の接続用パイプ９（図６参照）よりも大きくしている。そして、この様に傾斜部１３と第一の直線部１４との連続部の折り曲げ角度を大きくした事により、上記接続用パイプ９ａの他端部に設けた第二の直線部１５と上記第一の直線部１４とを非平行にしている。従って、上記接続用パイプ９ａの自由状態での形状は、図１に示す様に、上記接続用パイプ９ａの他端部に接続したコネクタブロック（結合固定部材）１１の一端面（図１〜２の右端面）を上記ヘッダ２の下端部外周面に当接させた状態で、上記接続用パイプ９ａの一端部に設けた鍔部１２が上記ヘッダ２の外周面よりもこのヘッダ２の断面の直径方向内側に位置する形状となる。
【００１３】
上述の様に構成する接続用パイプ９ａと一方のヘッダ２とをろう付けにより結合固定するに当たり、これら接続用パイプ９ａとヘッダ２とを仮固定する際には、先ず、この接続用パイプ９ａの一端部で上記鍔部１２よりも突出した部分を、ヘッダ２の一端部（図１〜２及び後述する第２例を示す図３〜４の上端部）に形成した接続孔１６に挿入する。これと共に、上記接続用パイプ９ａの他端部に接続したコネクタブロック１１の一端面をヘッダ２の他端部（図１〜２及び後述する第２例を示す図３〜４の下端部）外周面に当接させる。そして、これらコネクタブロック１１とヘッダ２との当接部の一部にアルゴン溶接等によるスポット溶接を施す。
【００１４】
本発明の場合、上記接続用パイプ９ａの自由状態での形状を、上述の図１に示した様に、鍔部１２がヘッダ２の外周面よりも直径方向内側に位置する様に規制している。この為、上述の様にコネクタブロック１１とヘッダ２との当接部の一部にスポット溶接を施す事により、これら両部材１１、２を結合した状態では、上記接続用パイプ９ａの弾性に基づいて、上記鍔部１２の一側面（図１〜２の右側面）が上記ヘッダ２の外周面のうちで接続孔１６の周囲部分に向け弾性的に押し付けられる。従って、これら鍔部１２の一側面とヘッダ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に対する上記接続用パイプ９ａの一端部の位置決めを図れる。この結果、上記接続用パイプ９ａとヘッダ２との仮固定は、スポット溶接を上記コネクタブロック１１とヘッダ２との当接部の一部にのみ施す事により行なえる。従って、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の一端縁とヘッダ２の外周面のうちで上記接続孔１６の周囲部分との当接部にスポット溶接を施す必要がなくなった事に伴い、上記接続用パイプ９ａの一端部とヘッダ２との接合部に前述した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。
【００１５】
尚、前述した様な本例の接続用パイプ９ａを構成する、傾斜部１３と第一の直線部１４との連続部での、前記第二の折れ曲がり部２３の折り曲げ角度は、上記コネクタブロック１１の形状、上記鍔部１２の位置等に応じて規制する。例えば、図１（接続用パイプ９ａの自由状態での形状を示す図）に於いて、上記鍔部１２が上記ヘッダ２の外周面よりもこのヘッダ２の断面の直径方向内側に入り込む量Ａ1 と、上記傾斜部１３と第一の直線部１４との連続部から上記鍔部１２の中心軸までの寸法Ｂ1 との比Ａ1 ：Ｂ1 が、１：１２０程度になる様に、上記折り曲げ角度を規制する事が望ましい。
【００１６】
次に、図３〜４は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述した第１例の接続用パイプ９ａが中間部に傾斜部１３（図１〜２）を設けていたのに対して、本例は、中間部にこの様な傾斜部１３を設けておらず、一端部（図３〜４の上端部）を除いては全体がほぼ直管状である接続用パイプ９ｂについて、本発明を適用したものである。この為に本例の場合には、第一の直線部１４ａと第二の直線部１５ｂとを、第二の折れ曲がり部２３ａを介して、直接（図１〜２に示した第１例の様な、傾斜部１３及び第三の折れ曲がり部２４を介する事なく）連続させている。又、本例の場合、上記接続用パイプ９ｂの他端部とヘッダ２の他端部外周面とを結合する為の結合固定部材として、前述のコネクタブロック１１（図１〜２）に代えて、ナットユニオン１８とこのナットユニオン１８に固定したブラケット１９とを使用している。このうちのブラケット１９は、所定寸法に切断した金属板をＬ字に折り曲げる事により造っている。そして、このブラケット１９を構成する一方の板部２０を、同じくこのブラケット１９を構成する他方の板部２１が上記ナットユニオン１８の側方からこのナットユニオン１８の反対側に向け突出する状態で、上記ナットユニオン１８の一端部（図１の上端部）に、かしめ、溶接、ねじ止め等により、結合固定している。この状態で上記他方の板部２１は、上記接続用パイプ９ｂの他端部（図３〜４の下端部）をヘッダ２の他端部外周面に結合する為の接合部となる。尚、上記他方の板部２１に上述の様な機能を持たせる為、この他方の板部２１の形状は、断面円弧形の曲板状に形成して、この他方の板部２１の片側面（上記ヘッダ２の外周面と当接する側の面であり、図３〜４の右側面）を上記ヘッダ２の外周面に、ほぼ密接自在としている。
【００１７】
又、上述した本例の接続用パイプ９ｂを造る際には、先ず、所定長さに切断した断面円形の長尺な円管の一端部をＬ字形に湾曲させると共に、この一端部に外向きフランジ状の鍔部１２を形成する。そして、上記円管の他端部をこの円管の中間部他端寄り部分で僅かに折り曲げて前記第二の折れ曲がり部２３ａを形成する事により、上記一端部の湾曲方向、即ち、第一の折れ曲がり部２２の折れ曲がり方向と同じ方向に若干傾斜させる。この状態で、上記接続用パイプ９ｂの中間部には、第一の直線部１４ａが、同じく他端部には、第二の直線部１５ｂが、それぞれ形成される。
【００１８】
上述の様に形成した接続用パイプ９ｂの場合も、この接続用パイプ９ｂの自由状態での形状は、図３に示す様に、上記接続用パイプ９ｂの他端部に接続したナットユニオン１８に固定したブラケット１９の他方の板部２１の片側面を上記ヘッダ２の他端部外周面に当接させた状態で、上記接続用パイプ９ｂの一端部に設けた鍔部１２が上記ヘッダ２の外周面よりもこのヘッダ２の断面の直径方向内側に位置する様になる。その他、接続用パイプ９ｂとヘッダ２とを仮固定する際の作用、及び接続用パイプ９ｂの一端部とヘッダ２との接合部の気密不良を防止する作用は、前述した第１例の場合と同様である。尚、本例の場合も、上記接続用パイプ９ｂを構成する第一の直線部１４ａと第二の直線部１５ｂとの連続部での折り曲げ角度は、図３（接続用パイプ９ｂの自由状態での形状を示す図）に於いて、上記鍔部１２が上記ヘッダ２の外周面よりもこのヘッダ２の断面の直径方向内側に入り込む量Ａ2 と、上記第一の直線部１４ａと第二の直線部１５ｂとの連続部から上記鍔部１２の中心軸までの寸法Ｂ2 との比Ａ2 ：Ｂ2 が、１：１２０程度になる様に規制する事が望ましい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の接続用パイプ付熱交換器用ヘッダは、以上の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への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、製品の歩留り向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の第１例を、接続用パイプの形状が自由状態のままで示す斜視図。
【図２】  同じく接続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。
【図３】  本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。
【図４】  同じく、図２と同様の図。
【図５】  接続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６】  従来の接続用パイプの１例を示す斜視図。
【図７】  従来の接続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、９ｂ、１０    接続用パイプ
１１    コネクタブロック
１２    鍔部
１３    傾斜部
１４、１４ａ    第一の直線部
１５、１５ｂ    第二の直線部
１６    接続孔
１７    溶接ビード
１８    ナットユニオン
１９    ブラケット
２０    一方の板部
２１    他方の板部
２２    第一の折れ曲がり部
２３、２３ａ  第二の折れ曲がり部
２４    第三の折れ曲がり部
【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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