JP2980445B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カークーラー用凝縮
器、ルームエアコン用熱交換器等として用いられうるア
ルミニウム等の金属製熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばカークーラー用凝縮器等として、
近時、例えば第３図に示されるように、複数本の偏平チ
ューブ（１）…の両端が一対の中空ヘッダー（３）
（３）に連通状態に接続されると共に、チューブ（１）
…間の間隙にフィン（２）…が配置された基本構成を有
する、いわゆるマルチフロータイプと称される熱交換器
が、高熱交換効率、低圧力損失及び超コンパクト化を実
現しうるものとして好んで使用される傾向にある。

【０００３】この熱交換器の製造は、一般に、上記のよ
うなチューブ（１）、ヘッダー（３）、フィン（２）等
の各熱交換器構成部材を相互仮組状態に組み合わせて熱
交換器組立体を製作し、炉中等においてこれら熱交換器
構成部材同士を一括ろう付けにより接合一体化すること
により行われる。

【０００４】そして、従来、この形式の熱交換器では、
ヘッダー（３）を外部配管に連通接続するため、第７図
に示されるように、ヘッダー（３）に導出管（51）の一
端が接続されると共に、該導出管（51）の先端にフレア
結合式の継手部材（52）が取り付けられていた。そし
て、該継手部材（52）に外部配管側の継手部材を結合す
ることにより、圧縮機等と共に冷媒循環回路を構成しう
るようになされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来構造では、継手部材（52）と導出管（51）相
互間、及び導出管（51）とヘッダー（３）相互間の接合
面積等の確保におのずと限界があり、使用条件等によっ
ては熱交換器中における継手部材（52）の取付け状態が
必ずしも安定かつ強固であるとはいえないことも起こる
場合も予想された。そのため、そのような場合は、別に
ブラケットを用意し、継手部材（52）と熱交換器本体と
を一体化状態に連結する構成を採ることも考えられた
が、その場合、部品点数の増加を招く等の不利を生じ
る。

【０００６】上記のような従来の欠点に鑑み、この発明
は、ブラケット使用等による部品点数増加を招くことな
く、継手部材の取付け状態を従来よりも強固かつ安定し
たものにすることができる構造の熱交換器を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的において、この
発明は、複数本のチューブ（１）の端部が連通状態に接
続された中空ヘッダー（３）を具備する熱交換器におい
て、外部配管（５）をヘッダー（３）に連通接続する継
手部材（４）が、フランジ結合面（13）を有するブロッ
ク状の継手本体部（11）とヘッダー（３）に側方から嵌
合しうる抱囲部（12）とを一体に有するものとなされ、
前記継手本体部（11）は、そのフランジ結合面（13）内
に冷媒流通孔（14）が開口されると共に、これに隣接し
てフランジ結合式継手部材（６）を結合するためのねじ
孔（15）を有するものとなされる一方、 前記抱囲部（1
2）は、ヘッダー（３）の外周面に沿い、これを抱囲す
る抱囲本体部（17）と、該抱囲本体部（17）から前記チ
ューブ（１）側に突出されたチューブ当接係合用突出部
（18）とを有するものとなされ、 前記抱囲部本体（17）
のヘッダに接触する内面に設けられた冷媒流通用開口
（20）が、継手部材（４）内に設けられた流通路（21）
を介して前記フランジ結合面（13）内の冷媒流通孔（1
4）と連通され、 前記抱囲本体部（17）の内面の冷媒流
通用開口（20）をヘッダー（３）の冷媒流通用開口（3
e）に適合させ、かつチューブ当接係合用突出部（18）
をチューブ（１）に当接させた態様において、前記抱囲
本体部（17）がヘッダー（３）の外周に嵌合状態に接合
一体化されると共に、 前記継手本体部（11）のフランジ
結合面（13）に、外部配管（５）の端部に取付けられた
フランジ結合式継手部材（６）がねじ（23）にて締結さ
れるものとなされていることを特徴とする熱交換器を要
旨とする。

【０００８】

【作用】上記構成では、外部配管接続用の継手部材がヘ
ッダーの外周部を抱囲する抱囲部を一体に有し、該抱囲
部にヘッダー外周部を抱囲せしめた状態でろう付けによ
り該抱囲部がヘッダーに接合一体化されたものであるこ
とにより、継手部材とヘッダーとの間に所要の広い接合
面積が確保され、継手部材の取付け状態が安定かつ強固
なものになる。

【０００９】

【実施例】次に、この発明を、マルチフロータイプのカ
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、オイルクーラー等の各種用途の熱交換器に広く
適用されうるものであることはいうまでもない。

【００１０】第３図に示される熱交換器において、
（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上下方向に交互に配置されている。
（３）（３）は左右１対の中空ヘッダーで、偏平チュー
ブ（１）の両端に連通状態に接続されている。そして、
（４）は冷媒入口側継手部材で、一方のヘッダー（３）
に取り付けられている。（５）は外部配管で、その端部
に取り付けられたフランジ結合式継手部材（６）を冷媒
入口側継手部材（４）に結合することにより、ヘッダー
（３）に連通状態に接続されている。また、（７）は冷
媒出口側継手部材で、他方のヘッダー（３）に取り付け
られている。なお、（９）は仕切部材で、冷媒がチュー
ブ（１）群を蛇行状に流通するようにヘッダー（３）
（３）内を所定高さ位置において仕切っている。（10）
（10）はサイドプレートで、上下最外側のコルゲートフ
ィン（２）（２）を保護するためその外側に配置された
ものである。

【００１１】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、第１図に示されるように、内部
が仕切り壁により複数個の室に区画されて耐圧性能等が
高められた、いわゆるハモニカチューブである。なお、
押出型材によらず、電縫管等が使用されてもよい。

【００１２】コルゲートフィン（２）は、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、
この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使用されている。

【００１３】ヘッダー（３）（３）は、片面又は両面、
特に外面側にろう材層がクラッドされた１枚のアルミニ
ウムブレージングシートを、両側縁部突き合わせ状態に
曲成することによりパイプ状にした円筒状のヘッダーパ
イプ（3a）の上下端部開口をアルミニウム製ヘッダーキ
ャップ（3b）にて外嵌め状態に塞いだものである。この
ヘッダー（３）の周側壁には、第２図に示されるよう
に、突き合わせ部（3c）の反対側の位置に位置して周方
向スリット状のチューブ挿入孔（3d）…が列設されると
共に、突き合わせ部（3c）に股がる態様において冷媒入
口用の円形の開口（3e）が形成されている。なお、該開
口（3e）は、ヘッダーハイプ（3a）の製作都合上、ブレ
ージングシートを両側縁部突き合わせ状態に成形する前
の段階で予め形成されたものとなされている。なお、ヘ
ッダーパイプ（3a）としては、電縫管、押出管等が使用
されることもある。

【００１４】そして、冷媒入口側継手部材（４）は、ア
ルミニウム製のフランジ結合式の継手部材で、継手本体
部（11）と、抱囲部（12）とを一体に有するものとなさ
れている。

【００１５】継手本体部（11）はブロック状の外観を呈
する直方体形状をなし、一面を平坦なフランジ結合面
（13）とし、その面内に冷媒流入口（14）が開口される
と共に、これに隣接してフランジ式結合のためのねじ孔
（15）が設けられている。

【００１６】抱囲部（12）は、ヘッダー（３）の外周面
に沿い、これを抱囲する抱囲本体部（17）と、該抱囲本
体部（17）からコア側、即ちチューブ（１）側に突出さ
れる当接係合用突出部（18）と、該当接係合用突出部
（18）の内面に形成された嵌合用凸部（19）とを一体に
有する。抱囲本体部（17）は、ヘッダー（３）をその半
周を若干越える態様において抱囲するものとなされてい
る。また、弾性力をもってヘッダー外周部を抱持するも
のに設定されている。また、当接係合用突出部（18）
は、複数本のチューブ（１）に股がりうる高さを有する
ものとなされている。更に、嵌合用凸部（19）は、チュ
ーブ（１）間の間隙内に適合状態、好ましくは強制嵌合
状態に嵌まり込みうる寸法に設定されている。そして、
抱囲本体部（17）の内面には冷媒出口用の円形開口（2
0）が設けられ、該開口（20）が、継手部材（４）内部
の流通路（21）により、前記フランジ結合面（13）の冷
媒流入口（14）と連通されている。

【００１７】本実施例では、この継手部材（４）は、押
出加工により一体成形されたものとなされている。この
ように押出加工により製作することで、継手部材（４）
を生産性良く製作でき、コスト面等における有利性を発
揮することができる。

【００１８】なお、出口側継手部材（７）も同様の構造
を有する。

【００１９】熱交換器の製造においては、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、第
１図及び第２図に示されるように、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）（３）を、チューブ
挿入孔（3d）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）間に挿入配置する。その他、仕切部材（９）、
サイドプレート（10）（10）等を組み付ける。

【００２０】併せて、入口側継手部材（４）の組付けを
次のようにして行う。まず、抱囲部（12）をヘッダー
（３）に側方より嵌合する。抱囲本体部（17）は、ヘッ
ダー（３）をその半周を若干越える態様において抱囲す
るものとなされていることにより、この嵌合後に継手部
材（４）が容易に側方に外れてしまうのが防止される。
次いで、この継手部材（４）を、所定高さ位置、即ち、
ヘッダー（３）の冷媒入口用開口（3e）と継手部材
（４）の冷媒出口用開口（20）とが一致する高さ位置に
おいて、ヘッダー（３）の周囲で回転させ、第１図
（ロ）に示されるように、嵌合用凸部（19）をチューブ
（１）間の間隙内に嵌合せしめると共に、当接係合用突
出部（18）の内面をコアに当接せしめる。これにより、
当接係合用突出部（18）の作用にて継手部材（４）の回
転が一方向において強固に規制されると共に、嵌合用凸
部（19）の作用にてヘッダー（３）の長さ方向への位置
ずれが規制される。そして、嵌合用凸部（19）の強制嵌
合作用及び抱囲本体部（17）の抱持作用も手伝って、継
手部材（４）は、その冷媒出口用開口（20）をヘッダー
（３）の冷媒入口用開口（3e）に一致せしめた状態にセ
ルフ治具的に熱交換器本体に組み付けられる。

【００２１】出口側継手部材（７）も同様にして組付け
を行う。

【００２２】しかるのち、この熱交換器組立体に、炉中
ろう付け、フラックスろう付け、あるいは真空ろう付け
等を施し、ヘッダーパイプ（3a）の突き合わせ部（3c）
を含め、全体を一括して接合一体化する。このろう付け
によって、継手部材（４）は、その抱囲本体部（17）の
内面がヘッダー（３）の外周面に広い範囲にわたってろ
う付け接合され、ヘッダー（３）に強固な取付け状態に
接合一体化される。出口側継手部材（７）も同様であ
る。

【００２３】なお、この熱交換器は、その継手部材
（４）に、第１図及び第２図に示されるように、外部配
管（５）の端部に設けられたフランジ結合式継手部材
（６）がねじ（23）にて締結され、もって圧縮機等と共
に冷媒循環回路を構成することになる。なお（24）はＯ
リングである。

【００２４】第４図に示される実施例は、短筒体（30）
を用い、その一端側を継手部材（４）の冷媒出口開口
（20）の内方に適合状態に嵌合すると共に、他端側をヘ
ッダー（３）の冷媒入口用開口（3e）の内方に適合状態
に突出せしめた状態に配置し、その状態においてろう付
けを行ったものである。なお、短筒体（30）としては、
少なくとも外面側にろう材がクラッドされたアルミニウ
ムブレージングシートによる電縫管が用いられている。
このように短筒体（30）を使用することにより、継手部
材（４）側の開口（20）とヘッダー（３）の開口（3e）
とを容易に芯合わせ状態に組み合わせることができると
共に、ろう付け前の仮組状態において継手部材（４）が
ヘッダー（３）回りで不本意に回転してしまうのを防止
できる等の効果が発揮される。

【００２５】第５図に示される実施例は、継手部材
（４）に接続される、外部配管（５）側のフランジ結合
式継手部材（６）がダルマブロック状をなすと共に、該
継手部材（６）がこれに一体のニップル（35）を有し、
該ニップル（35）が継手部材（４）の冷媒流入口（14）
内に突出嵌合された状態で、継手部材（４）（６）同士
がねじ（23）にて締結結合されるものとなされた例であ
る。

【００２６】なお、第４図ないし第５図に示される実施
例において、同一部分ないし同一機能部分には第１図な
いし第３図実施例に用いたのと同一の符号を付した。

【００２７】なお、上記実施例では、本発明の継手構造
を、冷媒入口側と出口側の両方に適用したものを示した
が、入口側にのみ、あるいは出口側にのみ、適用しても
よいことはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】上述の次第で、この発明の熱交換器構造
は、外部配管接続用の継手部材がヘッダーの外周部を抱
囲する抱囲部を一体に有し、該抱囲部にヘッダー外周部
を抱囲せしめた状態でろう付けにより該抱囲部がヘッダ
ーに接合一体化されたものであるから、継手部材とヘッ
ダーとの間に広い接合面積が確保でき、熱交換器構造中
における継手部材の取付け状態を安定かつ強固なものに
することができる。従ってまた、継手部材の取付け状態
の強化のためのブラケット等の別部材の使用も排除で
き、部品点数の増加も抑えることができる。

【００２９】また、前記抱囲部は、抱囲本体部からチュ
ーブ側に突出されたチューブ当接係合用突出部を有する
ものとなされ、これがチューブに当接された状態でヘッ
ダーに取付けられるから、継手部材のヘッダーへの取付
けに際しその位置決めを正確かつ容易になしうると共
に、継手部材の継手本体部には、冷媒流通孔を開口した
フランジ結合面を有し、これに外部配管の端部に設けら
れたフランジ結合式継手部材を当接配置してねじ止めす
ることにより外部配管を接続しうるものとなされている
から、熱交換器の外部配管の接続作業を簡易にしかも強
固に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】継手部材の取付け状態を示すもので、図（イ）
は斜視図、図（ロ）は断面図である。

【図２】継手部材、ヘッダー、チューブ等を分離状態に
して示す斜視図である。

【図３】熱交換器の全体構成を示すもので、図（イ）は
正面図、図（ロ）は平面図である。

【図４】他の実施例を示すもので、図（イ）は熱交換器
構成部材を分離状態にして示す斜視図、図（ロ）は断面
図である。

【図５】更に他の実施例を示すもので、図（イ）は熱交
換器構成部材を分離状態にして示す斜視図、図（ロ）は
断面図である。

【図６】従来例を示すもので、継手部材の取付け状態を
示す熱交換器の要部正面図である。

【符号の説明】

１…偏平チューブ ３…ヘッダー ４…継手部材 ５…外部配管 １１…継手本体部 １２…抱囲部 １３…フランジ結合面 １４…冷媒流通孔 １５…ねじ孔 １７…抱囲部本体 １８…突出部 ２１…流通路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本のチューブ（１）の端部が連通状
   態に接続された中空ヘッダー（３）を具備する熱交換器
   において、 外部配管（５）をヘッダー（３）に連通接続する継手部
   材（４）が、フランジ結合面（13）を有するブロック状
   の継手本体部（11）とヘッダー（３）に側方から嵌合し
   うる抱囲部（12）とを一体に有するものとなされ、 前記継手本体部（11）は、そのフランジ結合面（13）内
   に冷媒流通孔（14）が開口されると共に、これに隣接し
   てフランジ結合式継手部材（６）を結合するためのねじ
   孔（15）を有するものとなされる一方、 前記抱囲部（12）は、ヘッダー（３）の外周面に沿い、
   これを抱囲する抱囲本体部（17）と、該抱囲本体部（1
   7）から前記チューブ（１）側に突出されたチューブ当
   接係合用突出部（18）とを有するものとなされ、 前記抱囲部本体（17）のヘッダに接触する内面に設けら
   れた冷媒流通用開口（20）が、継手部材（４）内に設け
   られた流通路（21）を介して前記フランジ結合面（13）
   内の冷媒流通孔（14）と連通され、 前記抱囲本体部（17）の内面の冷媒流通用開口（20）を
   ヘッダー（３）の冷媒流通用開口（3e）に適合させ、か
   つチューブ当接係合用突出部（18）をチューブ（１）に
   当接させた態様において、前記抱囲本体部（17）がヘッ
   ダー（３）の外周に嵌合状態に接合一体化されると共
   に、 前記継手本体部（11）のフランジ結合面（13）に、外部
   配管（５）の端部に取付けられたフランジ結合式継手部
   材（６）がねじ（23）にて締結されるものとなされてい
   ることを特徴とする熱交換器。