JP4180359B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のチューブとこれらのチューブの各端部に連結されるヘッダパイプとこのヘッダパイプに流体の流出入を行う入口マニホルド及び出口マニホルドとを備えた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６〜図８に示すような熱交換器がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この熱交換器５０は、図６に示すように、間隔を置いて配置された複数のチューブ５１と、このチューブ５１間に配置された複数の波形フィン５２と、複数のチューブ５１の両端に固定された一対のヘッダパイプ５３と、この一対のヘッダパイプ５３の一端にそれぞれ固定された入口マニホルド５４及び出口マニホルド５５と、各ヘッダパイプ５３の他端側を塞ぐ２つの閉塞キャップ５６とを備えている。入口マニホルド５４から流入する第１流体が一対のヘッダパイプ５３及び複数のチューブ５１内を所定経路に沿って流通し、主にチューブ５１内を通過する部分で第１流体とチューブ５１外を通過する第２流体との間で効率的な熱交換を行うものである。
【０００４】
この熱交換器５０では、図７及び図８に示すように、各ヘッダパイプ５３には外側面５３ａに開口し、且つ、内部の４本の流体流通孔５７に達するチューブ挿入孔５８を適所に形成し、この各チューブ挿入孔５８にチューブ５１の端部を挿入し、この状態でロー付けなどの手法を用いてチューブ５１とヘッダパイプ５３を固定する。
【０００５】
また、図９に示すように、ヘッダパイプ５３の端部には流体流通孔５７が開口し、入口マニホルド５４には内部の入口孔５４ａに連通し、且つ、ヘッダパイプ５３の外周部分と同一径のマニホルド側接続孔５４ｂを形成している。そして、入口マニホルド５４のマニホルド側接続孔５４ｂにヘッダパイプ５３の端部側を挿入し、この状態でロー付けなどでヘッダパイプ５３と入口マニホルド５４を固定している。ヘッダパイプ５３と出口マニホルド５５なども同様にして固定している。
【０００６】
【特許文献１】
特表２００１−５２５０５１号公報、第１頁、図１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の熱交換器５０では、入口マニホルド５４にはヘッダパイプ５３の外周部と同一寸法で、且つ同一形状のマニホルド側接続孔５４ｂを形成する必要がある。同様に、出口マニホルド５５にもマニホルド側接続孔（図示せず）を形成する必要がある。そのため、入口マニホルド５４や出口マニホルド５５自体がヘッダパイプ５３より太く（大きく）なり、熱交換器５０全体が大型化するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、入口マニホルドや出口マニホルドを極力小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる熱交換器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、内部に流体流通孔を有するヘッダパイプと、このヘッダパイプの前記流体流通孔に流体を供給する入口マニホルドと、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔から流体を排出する出口マニホルドとを備えた熱交換器において、前記ヘッダパイプと前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドとを各連結部材を介してそれぞれ接続し、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔は複数であり、この各流体流通孔に開口する複数の連結孔を前記連結部材に設け、前記連結部材は、複数の前記流体流通孔にそれぞれ連通する複数の連結孔を有する単一部材であり、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔を内部に含むパイプ側接続孔内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドのパイプ接続孔内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱交換器であって、前記連結孔の径寸法が異なることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、内部に流体流通孔を有するヘッダパイプと、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔に流体を供給する入口マニホルドと、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔から流体を排出する出口マニホルドとを備えた熱交換器において、前記ヘッダパイプと前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドとを連結部材を介してそれぞれ接続し、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔は複数であり、この各流体流通孔に開口する複数の連結孔を前記連結部材に設け、前記連結部材は、複数の前記流体流通孔のそれぞれに連通する単一径寸法の連結孔を有する複数部材であり、前記ヘッダパイプの前記各流体流通孔内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドの各パイプ接続孔内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ヘッダパイプと入口マニホルド及び出口マニホルドとの間に連結部材を介在することから、入口マニホルド及び出口マニホルドの各マニホルド側接続孔の寸法をヘッダパイプの外周部寸法に依存させることなく小さく形成できる。したがって、入口マニホルド及び出口マニホルドを小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる。
【００１５】
また、ヘッダパイプ側に形成された各流体流通孔を、それぞれ連結孔を介して入口マニホルド及び出口マニホルドに確実に連通させることができる。さらに加えて、多孔タイプのヘッダパイプに対して単一の連結部材を介して連結できる。入口マニホルド及び出口マニホルドの各マニホルド側接続孔をヘッダパイプの外周寸法ではなくパイプ側接続孔と同一径に形成できるため、入口マニホルド及び出口マニホルドを小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、連結部材の各連結孔の径を変えることによりヘッダパイプの各流体流通孔への流体の流通量を調整できるため、ヘッダパイプ内の流体の偏流を防止できる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、多孔タイプのヘッダパイプに対して複数の連結部材を介して連結できる。そして、入口マニホルド及び出口マニホルドの各マニホルド側接続孔をヘッダパイプの外周寸法ではなく流体流通孔と同一径に形成できるため、入口マニホルド及び出口マニホルドを小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱交換器の詳細を図面に示す各実施の形態に基づいて説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１及び図２は本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態を示している。なお、図１（ａ）は熱交換器の平面図、図１（ｂ）は熱交換器の正面図、図１（ｃ）は熱交換器の側面図、図２（ａ）はヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の断面図、図２（ｂ）はヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【００２１】
熱交換器１は、図１に示すように、間隔を置いて並設された複数のチューブ２と、この隣接するチューブ２間にそれぞれ配置された複数の波形フィン３（図１（ｂ）では一部のみ図示）と、複数のチューブ２の両端に固定された一対のヘッダパイプ４ａ、４ｂと、一方の（上方の）ヘッダパイプ４ａの両方の端部に４個の連結部材５ａ〜５ｄを介してそれぞれ固定された入口マニホルド６及び出口マニホルド７と、下方のヘッダパイプ４ｂの両方の端部を塞ぐ複数の閉塞キャップ８とを備えている。
【００２２】
各チューブ２は、アルミニウム材（例えば、Ａ１０５０など）で偏平板形状に形成されている。各チューブ２の内部には、互いに平行をなす多数の流通孔（図示せず）が形成されいる。また、各流通孔（図示せず）は、両端の先端面に開口している。チューブ２の両側の端部は、一対のヘッダパイプ４ａ、４ｂの各チューブ挿入孔（図示せず）に挿入され、チューブ２の端部とヘッダパイプ４ａ、４ｂ間は、ロー付けによって固定されている。
【００２３】
波形フィン３は、アルミニウム材（例えば、Ａ３００３など）にて波形状に形成され、隣接するチューブ２にロー付けなどによって固定されている。
【００２４】
各ヘッダパイプ４ａ、４ｂは、アルミニウム材（例えば、Ａ３００３など）で形成されている。これらヘッダパイプ４ａ、４ｂのそれぞれの内部には、互いに平行をなす４本の流体流通孔１０ａ〜１０ｄがそれぞれ形成されている。これらの流体流通孔１０ａ〜１０ｄは、ヘッダパイプ４ａ、４ｂ両端の先端面に開口している。上方のヘッダパイプ４ａの中央内部には、仕切り壁１１が設けられている。この仕切り壁１１は、各流体流通孔１０ａ〜１０ｄを長手方向の中間箇所で仕切っている。なお、他方の（下方の）ヘッダパイプ４ｂの内部の流体流通孔１０ａ〜１０ｄは仕切り壁で仕切られていない。また、ヘッダパイプ４ａ、４ｂの長手方向の等間隔位置には、上述した多数のチューブ挿入孔（図示せず）が形成されており、この各チューブ挿入孔（図示せず）は各流体流通孔１０ａ〜１０ｄに連通している。
【００２５】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、入口マニホルド６は、内部に入口孔１２を有する円筒形状を有し、その側周面には入口孔１２に連通するマニホルド側接続孔１３が４箇所に形成されている。
【００２６】
出口マニホルド７は、入口マニホルド６と同様の構成であり、内部に出口孔１４を有する円筒形状を有し、その側周面には出口孔１４に連通するマニホルド側接続孔１５が４箇所に形成されている。
【００２７】
上方のヘッダパイプ４ａの両端側にそれぞれ配置される４つの連結部材５ａ〜５ｄは、ヘッダパイプ４ａの流体流通孔１０ａ〜１０ｄや入口マニホルド６及び出口マニホルド７の各マニホルド側接続孔１３、１５とほぼ同一外径寸法の円筒形状に形成されている。そして、各連結部材５ａ〜５ｄは、その一端側がヘッダパイプ４ａの各流体流通孔１０ａ〜１０ｄに、他端側が入口マニホルド６または出口マニホルド７の各パイプ接続孔１３、１５にそれぞれ挿入されており、ヘッダパイプ４ａと各マニホルド６、７とが４つの連結部材５ａ〜５ｄを介して接続されている。各連結部材５ａ〜５ｄとヘッダパイプ４ａとの間、及び、各連結部材５ａ〜５ｄと入口マニホルド６及び出口マニホルド７との間は、ロー付けによって固定されている。４個の各連結部材５ａ〜５ｄの内部には連結孔１６がそれぞれ形成されており、この各連結孔１６を介してヘッダパイプ４ａ、４ｂの流体流通孔１０ａ〜１０ｄと各マニホルド６、７の入口孔１３及び出口孔１５とが連通されている。４つの各連結孔１６は異なる径に形成されており、この第１の実施の形態では、入口側に近い方から順に徐々に径が小さくなっている。
【００２８】
上記した熱交換器１によれば、入口マニホルド６より流入される第１流体は、各連結部材５ａ〜５ｄを介して上方のヘッダパイプ４ａの図中右半分を経て右半分のチューブ２内に流入し、そのチューブ２内を下方に流れて図中下方のヘッダパイプ４ｂに流入し、ヘッダパイプの左半分を経て左半分のチューブ３内に流入し、そのチューブ２内を上方に流れて上方のヘッダパイプ４ａに流入し、上方のヘッダパイプ４ａの左半分を経て出口マニホルド７より流出される。そして、主にチューブ２内を通過する部分で第１流体とチューブ２外を通過する第２流体との間で効率的な熱交換が行われる。
【００２９】
以上、上記した熱交換器１では、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６及び出口マニホルド７とを４つの連結部材５ａ〜５ｄを介して接続することから、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の各マニホルド側接続孔１３、１５をヘッダパイプ４ａの外周寸法に依存させる必要がなく小さく形成できる。従って、入口マニホルド６及び出口マニホルド７を小さく構成でき、熱交換器１を小型化できる。
【００３０】
第１の実施の形態では、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６及び出口マニホルド７との間を４個の円筒形状の連結部材５ａ〜５ｄを介してそれぞれ接続したことにより、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の各マニホルド側接続孔１３、１５をヘッダパイプ４ａの外周寸法ではなく流体流通孔１０ａ〜１０ｄとほぼ同一径に形成でき、入口マニホルド６及び出口マニホルド７を十分に小さく構成できた。
【００３１】
第１の実施の形態では、入口マニホルド６及び出口マニホルド７のマニホルド側接続孔１３、１５の径を従来例と較べて十分に小さくできるため、耐圧的に有利となり、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の肉厚も少なくできるため、軽量化も図れる。
【００３２】
第１の実施の形態のように、４個の連結部材５ａ〜５ｄの各連結孔１６の径を変えることによりヘッダパイプ４ａの各流体流通孔１０ａ〜１０ｄへの流体量を調整できるため、ヘッダパイプ４ａ内の流体の偏流を防止できる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明に係る熱交換器の第２の実施の形態を示し、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６（出口マニホルド７）との接続箇所の分解斜視図である。図３に示すように、ヘッダパイプ４ａの端部には４本の流体流通孔１０ａ〜１０ｄを囲む楕円形状のパイプ側接続孔２０が形成され、入口マニホルド６や出口マニホルド７の側周面にも同じ楕円形状で、且つ、同一寸法のマニホルド側接続孔（図示せず）が形成されている。
【００３４】
連結部材２１は、ヘッダパイプ４ａのパイプ側接続孔２０及び各マニホルド６、７のマニホルド側接続孔（図示せず）と同じ寸法の楕円形状を有し、内部に４つの連結孔２２が形成された単一部材として構成されている。４つの連結孔２２は異なる径に形成されている。そして、連結部材２１は、その一端側がヘッダパイプ４ａのパイプ側接続孔２０に、他端側が入口マニホルド６及び出口マニホルド７のマニホルド側接続孔（図示せず）にそれぞれ挿入されている。連結部材２１とヘッダパイプ４ａとの間、及び、連結部材２１と入口マニホルド６及び出口マニホルド７との間は、ロー付けによって固定されている。
【００３５】
他の構成は、上記した第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
この第２の実施の形態では、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６及び出口マニホルド７との間を単一の連結部材２１を介して接続することから、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の各マニホルド側接続孔（図示せず）をヘッダパイプ４ａの外周寸法に依存させる必要がなく小さく形成できる。従って、入口マニホルド６及び出口マニホルド７を小さく構成でき、熱交換器１を小型に作製できる。また、連結部材２１の４つの連結孔２２の径を変えたことによりヘッダパイプ４ａの各流体流通孔１０ａ〜１０ｄへの流体量を調整できるため、ヘッダパイプ４ａ内の流体の偏流を防止できる。
【００３７】
なお、上記した第１の実施の形態と第２の実施の形態とを比較すると、第１の実施の形態ではヘッダパイプ４ａと各マニホルド６、７との間を複数の流体流通孔１０ａ〜１０ｄ毎に別体の連結部材５ａ〜５ｄによって連結したが、この第２の実施の形態では、ヘッダパイプ４ａと各マニホルド６、７との間を複数の流体流通孔１０ａ〜１０ｄに対し単一の連結部材２１によって連結した点が異なる。
【００３８】
第２の実施の形態では、入口マニホルド６及び出口マニホルド７のマニホルド側接続孔（図示せず）の径を従来例と較べて若干小さくできるため、耐圧的に有利となり、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の肉厚も薄くできるため、軽量化が図れる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明に係る熱交換器の第３の実施の形態を示し、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６（出口マニホルド７）との接続箇所の分解斜視図である。図４に示すように、第３の実施の形態では、４つの連結部材５ａ〜５ｄの各連結孔１６の径が同じ径に形成されている。他の構成は、上記した第１の実施の形態と同様であるため、省略する。この第３の実施の形態では、ヘッダパイプ４ａ内の流体の偏流調整の必要がない場合に適用され、全て同じ構造の連結部材５ａ〜５ｄを使用できるため、コスト面や組付け性などの点で有利である。
【００４０】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明に係る熱交換器の第４の実施の形態を示し、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６（出口マニホルド７）との接続箇所の分解斜視図である。図５に示すように、第４実施形態では、連結部材２１の４つの各連結孔２２の径が同じ径に形成されている。他の構成は、上記した第２の実施の形態と同様であるため、省略する。この第４の実施の形態の場合も、ヘッダパイプ４ａ内の流体の偏流調整の必要がない場合に適用され、連結部材２１の組み付け方向を考慮することなく組み付けできるため、組付け性の点で有利である。
【００４１】
（他の実施の形態）
以上、第１〜第４の実施の形態について説明したが、上記した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００４２】
例えば、上記した各実施の形態では、ヘッダパイプ４ａ、４ｂが内部に４つの流体流通孔１０ａ〜１０ｄを有する多孔タイプの場合を示したが、本発明はヘッダパイプの内部の流体流通孔が単一の単孔タイプの場合であっても同様に適用できることはもちろんである。
【００４３】
また、上記した各実施の形態では、上方のヘッダパイプ４ａの端部に入口マニホルド６と出口マニホルド７が共に接続されているが、各マニホルド６、７の設置場所はヘッダパイプ４ａ、４ｂのどの端部であっても本発明を適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態を示す平面図、（ｂ）は熱交換器の正面図、（ｃ）は熱交換器の側面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の断面図、（ｂ）はヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る熱交換器の第２の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【図４】本発明に係る熱交換器の第３の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【図５】本発明に係る熱交換器の第４の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【図６】従来の熱交換器の正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】従来の熱交換器のチューブの側周面を示す図である。
【図９】従来の熱交換器のヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の断面図である。
【符号の説明】
１ 熱交換器
４ａ、４ｂ ヘッダパイプ
５ａ〜５ｄ、２１ 連結部材
６ 入口マニホルド
７ 出口マニホルド
１０ａ〜１０ｄ 流体流通孔
１３、１５ マニホルド側接続孔
１６、２２ 連結孔
２０ パイプ側接続孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のチューブとこれらのチューブの各端部に連結されるヘッダパイプとこのヘッダパイプに流体の流出入を行う入口マニホルド及び出口マニホルドとを備えた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６〜図８に示すような熱交換器がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この熱交換器５０は、図６に示すように、間隔を置いて配置された複数のチューブ５１と、このチューブ５１間に配置された複数の波形フィン５２と、複数のチューブ５１の両端に固定された一対のヘッダパイプ５３と、この一対のヘッダパイプ５３の一端にそれぞれ固定された入口マニホルド５４及び出口マニホルド５５と、各ヘッダパイプ５３の他端側を塞ぐ２つの閉塞キャップ５６とを備えている。入口マニホルド５４から流入する第１流体が一対のヘッダパイプ５３及び複数のチューブ５１内を所定経路に沿って流通し、主にチューブ５１内を通過する部分で第１流体とチューブ５１外を通過する第２流体との間で効率的な熱交換を行うものである。
【０００４】
この熱交換器５０では、図７及び図８に示すように、各ヘッダパイプ５３には外側面５３ａに開口し、且つ、内部の４本の流体流通孔５７に達するチューブ挿入孔５８を適所に形成し、この各チューブ挿入孔５８にチューブ５１の端部を挿入し、この状態でロー付けなどの手法を用いてチューブ５１とヘッダパイプ５３を固定する。
【０００５】
また、図９に示すように、ヘッダパイプ５３の端部には流体流通孔５７が開口し、入口マニホルド５４には内部の入口孔５４ａに連通し、且つ、ヘッダパイプ５３の外周部分と同一径のマニホルド側接続孔５４ｂを形成している。そして、入口マニホルド５４のマニホルド側接続孔５４ｂにヘッダパイプ５３の端部側を挿入し、この状態でロー付けなどでヘッダパイプ５３と入口マニホルド５４を固定している。ヘッダパイプ５３と出口マニホルド５５なども同様にして固定している。
【０００６】
【特許文献１】
特表２００１−５２５０５１号公報、第１頁、図１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の熱交換器５０では、入口マニホルド５４にはヘッダパイプ５３の外周部と同一寸法で、且つ同一形状のマニホルド側接続孔５４ｂを形成する必要がある。同様に、出口マニホルド５５にもマニホルド側接続孔（図示せず）を形成する必要がある。そのため、入口マニホルド５４や出口マニホルド５５自体がヘッダパイプ５３より太く（大きく）なり、熱交換器５０全体が大型化するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、入口マニホルドや出口マニホルドを極力小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる熱交換器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、内部に流体流通孔を有するヘッダパイプと、このヘッダパイプの前記流体流通孔に流体を供給する入口マニホルドと、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔から流体を排出する出口マニホルドとを備えた熱交換器において、前記ヘッダパイプと前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドとを各連結部材を介してそれぞれ接続し、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔は複数であり、この各流体流通孔に開口する複数の連結孔を前記連結部材に設け、前記連結部材は、複数の前記流体流通孔にそれぞれ連通する複数の連結孔を有する単一部材であり、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔を内部に含むパイプ側接続孔内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドのパイプ接続孔内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱交換器であって、前記連結孔の径寸法が異なることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、内部に流体流通孔を有するヘッダパイプと、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔に流体を供給する入口マニホルドと、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔から流体を排出する出口マニホルドとを備えた熱交換器において、前記ヘッダパイプと前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドとを連結部材を介してそれぞれ接続し、前記ヘッダパイプの前記流体流通孔は複数であり、この各流体流通孔に開口する複数の連結孔を前記連結部材に設け、前記連結部材は、複数の前記流体流通孔のそれぞれに連通する単一径寸法の連結孔を有する複数部材であり、前記ヘッダパイプの前記各流体流通孔内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド及び前記出口マニホルドの各パイプ接続孔内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ヘッダパイプと入口マニホルド及び出口マニホルドとの間に連結部材を介在することから、入口マニホルド及び出口マニホルドの各マニホルド側接続孔の寸法をヘッダパイプの外周部寸法に依存させることなく小さく形成できる。したがって、入口マニホルド及び出口マニホルドを小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる。
【００１５】
また、ヘッダパイプ側に形成された各流体流通孔を、それぞれ連結孔を介して入口マニホルド及び出口マニホルドに確実に連通させることができる。さらに加えて、多孔タイプのヘッダパイプに対して単一の連結部材を介して連結できる。入口マニホルド及び出口マニホルドの各マニホルド側接続孔をヘッダパイプの外周寸法ではなくパイプ側接続孔と同一径に形成できるため、入口マニホルド及び出口マニホルドを小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、連結部材の各連結孔の径を変えることによりヘッダパイプの各流体流通孔への流体の流通量を調整できるため、ヘッダパイプ内の流体の偏流を防止できる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、多孔タイプのヘッダパイプに対して複数の連結部材を介して連結できる。そして、入口マニホルド及び出口マニホルドの各マニホルド側接続孔をヘッダパイプの外周寸法ではなく流体流通孔と同一径に形成できるため、入口マニホルド及び出口マニホルドを小さく構成でき、熱交換器全体を小型化できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱交換器の詳細を図面に示す各実施の形態に基づいて説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１及び図２は本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態を示している。なお、図１（ａ）は熱交換器の平面図、図１（ｂ）は熱交換器の正面図、図１（ｃ）は熱交換器の側面図、図２（ａ）はヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の断面図、図２（ｂ）はヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【００２１】
熱交換器１は、図１に示すように、間隔を置いて並設された複数のチューブ２と、この隣接するチューブ２間にそれぞれ配置された複数の波形フィン３（図１（ｂ）では一部のみ図示）と、複数のチューブ２の両端に固定された一対のヘッダパイプ４ａ、４ｂと、一方の（上方の）ヘッダパイプ４ａの両方の端部に４個の連結部材５ａ〜５ｄを介してそれぞれ固定された入口マニホルド６及び出口マニホルド７と、下方のヘッダパイプ４ｂの両方の端部を塞ぐ複数の閉塞キャップ８とを備えている。
【００２２】
各チューブ２は、アルミニウム材（例えば、Ａ１０５０など）で偏平板形状に形成されている。各チューブ２の内部には、互いに平行をなす多数の流通孔（図示せず）が形成されいる。また、各流通孔（図示せず）は、両端の先端面に開口している。チューブ２の両側の端部は、一対のヘッダパイプ４ａ、４ｂの各チューブ挿入孔（図示せず）に挿入され、チューブ２の端部とヘッダパイプ４ａ、４ｂ間は、ロー付けによって固定されている。
【００２３】
波形フィン３は、アルミニウム材（例えば、Ａ３００３など）にて波形状に形成され、隣接するチューブ２にロー付けなどによって固定されている。
【００２４】
各ヘッダパイプ４ａ、４ｂは、アルミニウム材（例えば、Ａ３００３など）で形成されている。これらヘッダパイプ４ａ、４ｂのそれぞれの内部には、互いに平行をなす４本の流体流通孔１０ａ〜１０ｄがそれぞれ形成されている。これらの流体流通孔１０ａ〜１０ｄは、ヘッダパイプ４ａ、４ｂ両端の先端面に開口している。上方のヘッダパイプ４ａの中央内部には、仕切り壁１１が設けられている。この仕切り壁１１は、各流体流通孔１０ａ〜１０ｄを長手方向の中間箇所で仕切っている。なお、他方の（下方の）ヘッダパイプ４ｂの内部の流体流通孔１０ａ〜１０ｄは仕切り壁で仕切られていない。また、ヘッダパイプ４ａ、４ｂの長手方向の等間隔位置には、上述した多数のチューブ挿入孔（図示せず）が形成されており、この各チューブ挿入孔（図示せず）は各流体流通孔１０ａ〜１０ｄに連通している。
【００２５】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、入口マニホルド６は、内部に入口孔１２を有する円筒形状を有し、その側周面には入口孔１２に連通するマニホルド側接続孔１３が４箇所に形成されている。
【００２６】
出口マニホルド７は、入口マニホルド６と同様の構成であり、内部に出口孔１４を有する円筒形状を有し、その側周面には出口孔１４に連通するマニホルド側接続孔１５が４箇所に形成されている。
【００２７】
上方のヘッダパイプ４ａの両端側にそれぞれ配置される４つの連結部材５ａ〜５ｄは、ヘッダパイプ４ａの流体流通孔１０ａ〜１０ｄや入口マニホルド６及び出口マニホルド７の各マニホルド側接続孔１３、１５とほぼ同一外径寸法の円筒形状に形成されている。そして、各連結部材５ａ〜５ｄは、その一端側がヘッダパイプ４ａの各流体流通孔１０ａ〜１０ｄに、他端側が入口マニホルド６または出口マニホルド７の各パイプ接続孔１３、１５にそれぞれ挿入されており、ヘッダパイプ４ａと各マニホルド６、７とが４つの連結部材５ａ〜５ｄを介して接続されている。各連結部材５ａ〜５ｄとヘッダパイプ４ａとの間、及び、各連結部材５ａ〜５ｄと入口マニホルド６及び出口マニホルド７との間は、ロー付けによって固定されている。４個の各連結部材５ａ〜５ｄの内部には連結孔１６がそれぞれ形成されており、この各連結孔１６を介してヘッダパイプ４ａ、４ｂの流体流通孔１０ａ〜１０ｄと各マニホルド６、７の入口孔１３及び出口孔１５とが連通されている。４つの各連結孔１６は異なる径に形成されており、この第１の実施の形態では、入口側に近い方から順に徐々に径が小さくなっている。
【００２８】
上記した熱交換器１によれば、入口マニホルド６より流入される第１流体は、各連結部材５ａ〜５ｄを介して上方のヘッダパイプ４ａの図中右半分を経て右半分のチューブ２内に流入し、そのチューブ２内を下方に流れて図中下方のヘッダパイプ４ｂに流入し、ヘッダパイプの左半分を経て左半分のチューブ３内に流入し、そのチューブ２内を上方に流れて上方のヘッダパイプ４ａに流入し、上方のヘッダパイプ４ａの左半分を経て出口マニホルド７より流出される。そして、主にチューブ２内を通過する部分で第１流体とチューブ２外を通過する第２流体との間で効率的な熱交換が行われる。
【００２９】
以上、上記した熱交換器１では、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６及び出口マニホルド７とを４つの連結部材５ａ〜５ｄを介して接続することから、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の各マニホルド側接続孔１３、１５をヘッダパイプ４ａの外周寸法に依存させる必要がなく小さく形成できる。従って、入口マニホルド６及び出口マニホルド７を小さく構成でき、熱交換器１を小型化できる。
【００３０】
第１の実施の形態では、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６及び出口マニホルド７との間を４個の円筒形状の連結部材５ａ〜５ｄを介してそれぞれ接続したことにより、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の各マニホルド側接続孔１３、１５をヘッダパイプ４ａの外周寸法ではなく流体流通孔１０ａ〜１０ｄとほぼ同一径に形成でき、入口マニホルド６及び出口マニホルド７を十分に小さく構成できた。
【００３１】
第１の実施の形態では、入口マニホルド６及び出口マニホルド７のマニホルド側接続孔１３、１５の径を従来例と較べて十分に小さくできるため、耐圧的に有利となり、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の肉厚も少なくできるため、軽量化も図れる。
【００３２】
第１の実施の形態のように、４個の連結部材５ａ〜５ｄの各連結孔１６の径を変えることによりヘッダパイプ４ａの各流体流通孔１０ａ〜１０ｄへの流体量を調整できるため、ヘッダパイプ４ａ内の流体の偏流を防止できる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明に係る熱交換器の第２の実施の形態を示し、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６（出口マニホルド７）との接続箇所の分解斜視図である。図３に示すように、ヘッダパイプ４ａの端部には４本の流体流通孔１０ａ〜１０ｄを囲む楕円形状のパイプ側接続孔２０が形成され、入口マニホルド６や出口マニホルド７の側周面にも同じ楕円形状で、且つ、同一寸法のマニホルド側接続孔（図示せず）が形成されている。
【００３４】
連結部材２１は、ヘッダパイプ４ａのパイプ側接続孔２０及び各マニホルド６、７のマニホルド側接続孔（図示せず）と同じ寸法の楕円形状を有し、内部に４つの連結孔２２が形成された単一部材として構成されている。４つの連結孔２２は異なる径に形成されている。そして、連結部材２１は、その一端側がヘッダパイプ４ａのパイプ側接続孔２０に、他端側が入口マニホルド６及び出口マニホルド７のマニホルド側接続孔（図示せず）にそれぞれ挿入されている。連結部材２１とヘッダパイプ４ａとの間、及び、連結部材２１と入口マニホルド６及び出口マニホルド７との間は、ロー付けによって固定されている。
【００３５】
他の構成は、上記した第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
この第２の実施の形態では、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６及び出口マニホルド７との間を単一の連結部材２１を介して接続することから、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の各マニホルド側接続孔（図示せず）をヘッダパイプ４ａの外周寸法に依存させる必要がなく小さく形成できる。従って、入口マニホルド６及び出口マニホルド７を小さく構成でき、熱交換器１を小型に作製できる。また、連結部材２１の４つの連結孔２２の径を変えたことによりヘッダパイプ４ａの各流体流通孔１０ａ〜１０ｄへの流体量を調整できるため、ヘッダパイプ４ａ内の流体の偏流を防止できる。
【００３７】
なお、上記した第１の実施の形態と第２の実施の形態とを比較すると、第１の実施の形態ではヘッダパイプ４ａと各マニホルド６、７との間を複数の流体流通孔１０ａ〜１０ｄ毎に別体の連結部材５ａ〜５ｄによって連結したが、この第２の実施の形態では、ヘッダパイプ４ａと各マニホルド６、７との間を複数の流体流通孔１０ａ〜１０ｄに対し単一の連結部材２１によって連結した点が異なる。
【００３８】
第２の実施の形態では、入口マニホルド６及び出口マニホルド７のマニホルド側接続孔（図示せず）の径を従来例と較べて若干小さくできるため、耐圧的に有利となり、入口マニホルド６及び出口マニホルド７の肉厚も薄くできるため、軽量化が図れる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明に係る熱交換器の第３の実施の形態を示し、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６（出口マニホルド７）との接続箇所の分解斜視図である。図４に示すように、第３の実施の形態では、４つの連結部材５ａ〜５ｄの各連結孔１６の径が同じ径に形成されている。他の構成は、上記した第１の実施の形態と同様であるため、省略する。この第３の実施の形態では、ヘッダパイプ４ａ内の流体の偏流調整の必要がない場合に適用され、全て同じ構造の連結部材５ａ〜５ｄを使用できるため、コスト面や組付け性などの点で有利である。
【００４０】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明に係る熱交換器の第４の実施の形態を示し、ヘッダパイプ４ａと入口マニホルド６（出口マニホルド７）との接続箇所の分解斜視図である。図５に示すように、第４実施形態では、連結部材２１の４つの各連結孔２２の径が同じ径に形成されている。他の構成は、上記した第２の実施の形態と同様であるため、省略する。この第４の実施の形態の場合も、ヘッダパイプ４ａ内の流体の偏流調整の必要がない場合に適用され、連結部材２１の組み付け方向を考慮することなく組み付けできるため、組付け性の点で有利である。
【００４１】
（他の実施の形態）
以上、第１〜第４の実施の形態について説明したが、上記した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００４２】
例えば、上記した各実施の形態では、ヘッダパイプ４ａ、４ｂが内部に４つの流体流通孔１０ａ〜１０ｄを有する多孔タイプの場合を示したが、本発明はヘッダパイプの内部の流体流通孔が単一の単孔タイプの場合であっても同様に適用できることはもちろんである。
【００４３】
また、上記した各実施の形態では、上方のヘッダパイプ４ａの端部に入口マニホルド６と出口マニホルド７が共に接続されているが、各マニホルド６、７の設置場所はヘッダパイプ４ａ、４ｂのどの端部であっても本発明を適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態を示す平面図、（ｂ）は熱交換器の正面図、（ｃ）は熱交換器の側面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る熱交換器の第１の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の断面図、（ｂ）はヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る熱交換器の第２の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【図４】本発明に係る熱交換器の第３の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【図５】本発明に係る熱交換器の第４の実施の形態におけるヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の分解斜視図である。
【図６】従来の熱交換器の正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】従来の熱交換器のチューブの側周面を示す図である。
【図９】従来の熱交換器のヘッダパイプと入口マニホルド（出口マニホルド）との接続箇所の断面図である。
【符号の説明】
１ 熱交換器
４ａ、４ｂ ヘッダパイプ
５ａ〜５ｄ、２１ 連結部材
６ 入口マニホルド
７ 出口マニホルド
１０ａ〜１０ｄ 流体流通孔
１３、１５ マニホルド側接続孔
１６、２２ 連結孔
２０ パイプ側接続孔
Claims (3)
- 内部に流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）を有するヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）と、前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）の前記流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）に流体を供給する入口マニホルド（６）と、前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）の前記流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）から流体を排出する出口マニホルド（７）とを備えた熱交換器（１）において、
前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）と前記入口マニホルド（６）及び前記出口マニホルド（７）とを連結部材（５ａ〜５ｄ、２１）を介してそれぞれ接続し、前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）の前記流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）は複数であり、この各流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）に開口する複数の連結孔（１６、２２）を前記連結部材（５ａ〜５ｄ、２１）に設け、前記連結部材（２１）は、複数の前記流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）にそれぞれ連通する複数の連結孔（２２）を有する単一部材であり、前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）の前記流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）を内部に含むパイプ側接続孔内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド（６）及び前記出口マニホルド（７）のパイプ接続孔（１３、１５）内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする熱交換器（１）。 - 請求項１記載の熱交換器（１）であって、
前記連結孔（１６、２２）の径寸法が異なることを特徴とする熱交換器（１）。 - 内部に流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）を有するヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）と、前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）の前記流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）に流体を供給する入口マニホルド（６）と、前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）の前記流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）から流体を排出する出口マニホルド（７）とを備えた熱交換器（１）において、
前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）と前記入口マニホルド（６）及び前記出口マニホルド（７）とを連結部材（５ａ〜５ｄ、２１）を介してそれぞれ接続し、
前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）の前記流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）は複数であり、この各流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）に開口する複数の連結孔（１６、２２）を前記連結部材（５ａ〜５ｄ、２１）に設け、前記連結部材（５ａ〜５ｄ）は、複数の前記流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）のそれぞれに連通する単一径寸法の連結孔（１６）を有する複数部材であり、前記ヘッダパイプ（４ａ、４ｂ）の前記各流体流通孔（１０ａ〜１０ｄ）内に一端側が挿入され、前記入口マニホルド（６）及び前記出口マニホルド（７）の各パイプ接続孔（１３、１５）内に他端側がそれぞれ挿入されたことを特徴とする熱交換器（１）。
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