JPH109791A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続管を組付け治具を用いずにヘッダーに組
み付けて一括ろう付けすることができ、製造コストの低
減、生産性の向上を図る。 【解決手段】 接続管４が、その端部をヘッダー２の挿
入孔７に挿入され、アルゴン溶接による点付け溶接ｗに
てヘッダー２に仮止め状態に固定されている。接続管４
内には、点付け溶接部ｗを挟む両側にわたる態様におい
てスリーブ１２が配置されている。スリーブ１２は接続
管４の管端部の縮径加工にて接続管４と一体化されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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に用いられるアル
ミニウム等の金属製の熱交換器に関する。

【０００２】なお、本明細書において、「アルミニウ
ム」の語は、その合金を含む意味において用いている。

【０００３】

【従来の技術】例えばカークーラー用凝縮器として、近
時、図７に示されるようないわゆるマルチフロータイプ
と称されるアルミニウム製の熱交換器が用いられてい
る。

【０００４】この熱交換器は、複数本の熱交換用チュー
ブ（１）…が所定間隔おきに並列状態に配置されると共
に、これらチューブ（１）…の両端部にそれぞれ中空ヘ
ッダー（２）（２）が連通状態に接続され、かつ、チュ
ーブ（１）…間にコルゲートフィン（３）…が配置され
た基本構造を有する。そしてこの熱交換器には、ヘッダ
ー（２）（２）に、冷媒入口用の接続管（４）と同出口
用の接続管（５）が連通状態に接続され、冷媒が、冷媒
入口用の接続管（４）を通じて送り込まれ、チューブ
（１）…等の内部を流通後、出口用接続管（５）を通じ
て送り出されるようになされている。なお、（６）は仕
切りで、ヘッダー（２）を長さ方向の所定の位置で仕切
り、冷媒がチューブ（１）…群を蛇行して流通されるよ
うにするものである。この熱交換器の製造は、チューブ
（１）…、ヘッダー（２）（２）、フィン（３）…、接
続管（４）（５）等の各構成部品を個別に製作し、それ
らを仮組状態に組合わせ、そして、全体を一括ろう付け
により接合一体化するというようにして行われる。

【０００５】ところで、上記のような熱交換器におい
て、従来、ヘッダー（２）（２）への接続管（４）
（５）の取付けは、図８に示されるように、ヘッダー
（２）の周壁に挿入孔（図示せず）が設けられ、接続管
（４）が、リング状ろう材（51）等を介し、該挿入孔を
通じてヘッダー（２）内に連通されるように、クリッ
プ、クランプ等の組付け治具（52）にてヘッダー（２）
に組み付けられ、その組付け状態において、上記一括ろ
う付けにてヘッダー（２）に接合一体化するというよう
にして行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接続管
（４）（５）を、組付け治具（52）を用いてヘッダー
（２）に組み付ける仕様では、製造コストに占める治具
費の割合がかなり大きくなり、また治具は何回も繰返し
使用できないことなどから、熱交換器の製造コストを高
くしてしまうという欠点があった。また、一括ろう付け
後に治具（52）の取外し工程等を必要とするなど、生産
性にも優れないという欠点もあった。

【０００７】本発明は、上記のような従来の問題点に鑑
み、接続管を組付け治具を用いずにヘッダーに一括ろう
付けすることができ、製造コストの低減、生産性の向上
を図ることができる構造の熱交換器を提供することを課
題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、熱交換用チ
ューブの端部が連通状態に接続された中空ヘッダーが備
えられ、該中空ヘッダーに接続管が連通状態に接続され
た熱交換器において、前記中空ヘッダーには、接続管の
管端部を挿入させる接続管挿入孔が備えられ、前記接続
管は、その管本体部の外周形状がヘッダーの接続管挿入
孔よりも相対的に大であると共に、その管端部がヘッダ
ーの接続管挿入孔内方に挿入可能に縮径されて、該縮径
管部と管本体部との間がヘッダー当接部となされ、前記
接続管の管内に、その縮径管部と管本体部とにわたるよ
うに、スリーブが配置され、該スリーブは、前記接続管
の管端部の縮径変形にて、接続管と一体化され、かつ、
前記ヘッダー当接部がヘッダーに当接されるように、接
続管の縮径管部がヘッダーの接続管挿入孔内方に挿入さ
れて、該接続管がヘッダーにそれらの境界部において外
側から溶接にて点付け仮止め固定され、その状態で、接
続管とヘッダーとが一括ろう付けにより接合一体化され
てなることを特徴とする熱交換器によって解決される。

【０００９】上記構成では、接続管の管本体部の外周形
状がヘッダーの接続管挿入孔よりも相対的に大であると
共に、同接続管の管端部が縮径されて、該縮径管部と管
本体部との間がヘッダー当接部となされ、かつ、接続管
の縮径管部が、ヘッダー当接部をヘッダーに当接させる
ように、ヘッダーの接続管挿入孔内方に挿入されて、該
接続管がヘッダーにそれらの境界部において外側から溶
接にて点付け仮止め固定されたものであることにより、
この点付け溶接により接続管がしっかりとした固定状態
にヘッダーに組み付けられる。従って、接続管をヘッダ
ーに組み付けるための治具が不要となると共に、一括ろ
う付け後の治具外し工程等も排除し得て、熱交換器がコ
スト的に有利にかつ生産性良く製造される。

【００１０】しかも、接続管の管内に、その縮径管部と
管本体部とにわたるように、スリーブが配置されると共
に、この接続管が、そのヘッダー当接部をヘッダーに当
接させるようにヘッダーの接続管挿入孔内方に挿入さ
れ、かつ、該接続管がヘッダーとの境界部において外側
から溶接にて点付け仮止め固定された構造であるから、
点付け溶接により裏ビードが接続管の中空部内に突出し
て冷媒流れを阻害するという不具合の発生が防止され
る。

【００１１】加えて、スリーブは、接続管の管内に、そ
の縮径管部と管本体部とにわたるように配置され、か
つ、接続管の管端部の縮径変形にて、接続管と一体化さ
れていることにより、スリーブが接続管内で適正状態に
しっかりと保持され、点付溶接部の裏ビードに起因した
前記不具合等の発生がより一層効果的に防止される。の
みならず、スリーブと接続管とを一体化することに伴う
工数の増加もなく、スリーブと接続管とが生産性良く一
体化される。

【００１２】この場合、前記スリーブは、その周壁に長
手方向全長にわたるスリットを入れられた、縮径変形可
能な割り形スリーブからなるものとすることにより、接
続管の管端部の縮径変形において、スリーブがその変形
を吸収することができて、スリーブの破損、不本意な変
形等の発生が防止され、スリーブが適正に接続管と一体
化される。

【００１３】また、前記スリーブは、その一端部に、径
方向外方に突出されたスリーブ挿入量規制フランジ部を
有するものとすることにより、接続管へのスリーブの挿
入作業においては、そのフランジ部が接続管の管端面に
当接されるところまで挿入させれば、それによってスリ
ーブが適正配置状態に接続管内に配置されてスリーブの
挿入作業が適正かつ能率良く遂行される。のみならず、
挿入後縮径加工終了までの間にスリーブが接続管の内方
に不本意に移動してしまうのも防止される。更に、該フ
ランジ部は、接続管の管壁肉厚以下の突出量にて突出さ
れたものとすることにより、接続管の管端部の縮径加工
等に支障を生じさせることもない。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を説
明する。

【００１５】図７に示される本実施形態の熱交換器は、
カークーラー用のアルミニウム製凝縮器として用いられ
るものである。

【００１６】まず、図７に示される熱交換器の各構成部
材について説明すると、前述したように、（１）…は熱
交換用のチューブ、（２）（２）は中空ヘッダー、
（３）はフィン、（４）（５）は接続管である。

【００１７】熱交換用チューブ（１）は、アルミニウム
製の押出材によるもので、横断面長円状の偏平チューブ
に製作されている。この偏平チューブ（１）は、耐圧性
能等の面から、内部が複数の室に区画されたハーモニカ
チューブに成形されている。なお、チューブとして、電
縫管等が用いられることもある。

【００１８】中空ヘッダー（２）は、ヘッダーパイプ
（2a）と、その両端部を塞ぐ上下の蓋材（2b）（2b）と
によって構成されている。ヘッダーパイプ（2a）は、片
面又は両面にろう材層がクラッドされたアルミニウムブ
レージングシートを、側縁部同士突き合わせ状態に筒
状、例えば円筒状に曲成して構成されたものである。な
おヘッダーパイプとして、電縫管等が用いられることも
ある。該ヘッダーパイプ（2a）の周側面部には、図１
（イ）（ロ）に示されるように、周方向にスリット状に
延ばされたチューブ挿入孔（2c）…が複数、長手方向に
間隔的に列設されている。そして、ヘッダーパイプ（2
a）の周側壁には、その所定の高さ位置に、同図に示さ
れるように、接続管（４）（５）を挿入するための円形
の挿入孔（７）が形成されている。

【００１９】フィン（３）…は、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をコルゲートフィン
ゲート状に曲成して形成されたコルゲートフィンによる
ものである。

【００２０】そして、接続管（４）（５）において、
（４）は冷媒入口用の接続管、（５）は冷媒出口用の接
続管である。以下、接続管（４）について説明するが、
接続管（５）についても同様である。

【００２１】接続管（４）は、アルミニウム製の円形パ
イプ材によるもので、その管本体部（９）の外径は、ヘ
ッダー（２）の接続管挿入孔（７）よりも大きく設計さ
れている。なお、接続管（４）は表面にろう材がクラッ
ドされたアルミニウムブレージングシートの電縫管等に
よるものであってもよい。この接続管（４）の管端部は
スウェージング加工にて縮径されている。この縮径管部
（10）は、ヘッダー（２）の接続管挿入孔（７）に挿入
可能な直径にまで縮径加工されており、それによって、
この縮径管部（10）と管本体部（９）との間にヘッダー
当接部としての傾斜した環状の段部（11）が形成されて
いる。

【００２２】そして更に、接続管（４）内には、その縮
径管部（10）と管本体部（９）とにわたるように、スリ
ーブ（12）が備えられている。

【００２３】このスリーブ（12）は、例えばステンレス
にて製作されており、接続管（４）と一体化される前の
状態を示す図２（イ−１）（イ−２）（ロ）に示される
ように、長さ方向の一方の側が径大部（17）に、他方の
側がそれよりも径小の径小部（19）に成形され、それら
の間に環状の段（20）が形成されている。径大部（17）
の外径は接続管（４）の管本体部（９）の内径と一致な
いしはほぼ一致するように設計され、径小部（19）の外
径はそれよりも小さく設計されている。また、径小の側
（19）の先端周縁には、接続管の管壁肉厚以下の突出量
にて径方向外方に突出されたスリーブ挿入量規制フラン
ジ（14）が形成され、さらにスリーブ（12）の周壁には
長手方向全長にわたるスリット（15）が形成されてい
る。なお、径大部（17）の外径は、上記したように、ス
リット（15）の存在を前提として、接続管（４）の管本
体部（９）の内径よりも大きく設計されてもよい。この
場合には、スリーブ（12）はそのスリット（15）を利用
して縮径させるようにして接続管（４）の管端部に挿入
させていくことによって、挿入後はスリーブ（12）の外
周面が接続管（４）内の周壁面に弾力的に当接され、ス
リーブが、接続管（４）への挿入後スウェージング加工
終了までの間に不本意に位置ずれや脱落を生じるのを防
止することができる。

【００２４】上記スリーブ（12）は、図３（イ）（ロ）
に示されるように、スウェージング加工前に接続管
（４）に挿入配置され、その状態で図３（ハ）に示され
るように、接続管（４）の管端部がスウェージング加工
にて縮径変形されることにより、接続管（４）と一体化
されている。すなわち、スリーブ（12）は、図３（イ）
（ロ）に示されるように、接続管（４）への挿入過程
で、そのフランジ部（14）が接続管（４）の管端面に当
接され、それにより所定の適正な挿入状態にセッティン
グされる。そして、図３（ハ）に示されるように、接続
管（４）の管端部に、スリーブ（12）の径小部（19）領
域に対応してスウェージング加工にて縮径され、スリー
ブ（12）が接続管（４）と一体化されている。

【００２５】このように、スリーブ（12）を、長さ方向
の一方の側（17）が径大に、他方の側（19）がそれより
も径小に成形され、それらの間に環状の段（20）が形成
された構成とすることにより、接続管（４）の管端部の
スウェージング加工によるスリーブ（12）の変形が抑制
され、特に、接続管（４）の縮径管部（10）の内部に存
在している径小部（19）についての不本意な派生的変形
を抑制することができ、スウェージング加工後において
スリーブ（12）が接続管（４）の環状段部（11）の内面
に、より一層適合した状態に沿うよう一体化され、点付
け溶接部（Ｗ）における裏ビートの内方突出がより一層
効果的に防止される。

【００２６】なお、接続管（４）の管端部に対するスウ
ェージング加工は、スリーブ（12）の径小部（19）を縮
径変形させる態様において行われていてもよいし、縮径
変形させない態様において行われていてもよい。

【００２７】熱交換器は、上記各熱交換器構成部材を相
互仮組状態に組み合わせ、そして、この熱交換器組立体
に一括ろう付けを施す、というようにして製造される。

【００２８】仮組工程では、ヘッダー（２）（２）のチ
ューブ挿入孔（2c）…にチューブ（１）…の端部を挿入
嵌合すると共に、チューブ（１）…間にフィン（３）…
を差し込む。併せて、接続管（４）の基端部をヘッダー
（２）の接続管挿入孔（７）に挿入していき、そのヘッ
ダー当接用段部（11）をヘッダー（２）に当接させ、そ
して、図１（イ）（ロ）に示されるように、該接続管
（４）を、ヘッダー（２）にそれらの境界部において、
外側から、アルゴン溶接による点付け溶接を施して、ヘ
ッダー（２）に仮止め固定する。図１において（ｗ）は
点付け溶接部である。この点付け溶接により接続管
（４）は治具によらずとも適正な組付け状態に保持され
る。しかも、スリーブ（12）にて、点付け溶接部におけ
る裏ビードが接続管（４）の中空部内に突出して冷媒流
れを阻害するという不具合の発生も、効果的に抑制ない
し防止される。

【００２９】上記の熱交換器組立て体の一括ろう付け工
程では、ヘッダーパイプ（2a）（2a）やフィン（３）…
等にクラッドされているろう材にて全体が接合一体化さ
れ、接続管（４）については、ヘッダーパイプ（2a）に
クラッドされているろう材にてヘッダー（２）（２）に
接合一体化される。接続管（４）は、この一括ろう付け
中、上記の点付け溶接によりヘッダー（２）にしっかり
と結合された状態を保持され、一括ろう付けにより適正
な取付け状態にヘッダー（２）と接合一体化される。

【００３０】図４には、他の実施形態にかかるスリーブ
（12）を示す。このスリーブ（12）は、接続管（４）と
一体化される前の状態を示す図５（イ−１）（イ−２）
（ロ）に示されるように、所定長さの円筒状に形成され
ると共に、長さ方向の一端部周縁には接続管の管壁肉厚
以下の突出量にて径方向外方に突出されたスリーブ挿入
量規制フランジ部（14）が形成され、かつ、周壁には長
手方向全長にわたるスリット（15）が形成されている。
そして、このスリーブ（12）は、図６（イ）（ロ）に示
されるように、スウェージング加工前に接続管（４）内
に挿入配置され、その状態で、図６（ハ）に示されるよ
うに、接続管（４）の管端部がスウェージング加工にて
縮径変形されることにより、接続管（４）と一体化され
ている。

【００３１】即ち、スリーブ（12）は、図６（イ）
（ロ）に示されるように、接続管（４）への挿入過程
で、そのフランジ部（14）を接続管（４）の管端部開口
周縁部に当接させることで、容易に、接続管（４）の縮
径管部（10）と管本体部（９）とにわたされた適正配置
状態に挿入配置される。

【００３２】また、スリーブ（12）は、その外径が接続
管（４）の縮径管部（10）の内径よりも大きく設計され
ており、スリーブ（12）を接続管（４）の管端部の内方
に挿入配置して、図６（ハ）に示されるように、該管端
部をスウェージング加工にて縮径することにより、その
縮径変形の作用がスリーブ（12）にも及んで、スリーブ
（12）が接続管（４）と一体化されている。このスウェ
ージング加工において、スリーブ（12）は、これに設け
られているスリット（15）により、周方向においてゆが
み等の不本意な変形を起こすことなく、スムーズに縮径
変形される。同時に、このスウェージング加工によっ
て、スリーブ（12）は、接続管（４）の縮径管部（10）
よりも長さ方向内方に突出されている部分が、縮径作用
を派生的に受け、内方に向けて開いたスカート状に変形
される。なお、フランジ部（14）は、接続管の管壁肉厚
以下の突出量にて径方向外方に突出されていることによ
り、スウェージング加工は支障なく遂行される。

【００３３】なお、スリーブ（12）の外径は接続管
（４）の管本体部（９）の内径と同等ないしはそれより
も小さく設計されていてもよいし、接続管（４）の管本
体部（９）の内径よりも大きく設計されていてもよい。
後者の場合には、スリーブ（12）はそのスリット（15）
を利用して縮径させるようにして接続管（４）の管端部
に挿入させていくことによって、挿入後はスリーブ（1
2）の外周面が接続管（４）内の周壁面に弾力的に当接
され、スリーブが、接続管（４）への挿入後スウェージ
ング加工終了までの間に不本意に位置ずれや脱落を生じ
るのを防止することができる。

【００３４】以上の本発明の実施形態を説明したが、本
発明は、これに限定されるものではなく、各種変形が可
能である。例えば、上記実施形態の熱交換器は、カーク
ーラー用の凝縮器として用いられるものとしているが、
本発明の熱交換器は、この他、ラジエーター、オイルク
ーラー、ルームエアコン用熱交換器等の各種熱交換器に
も適用されうる。また、本発明における接続管は、冷媒
等の熱交換媒体を内部に送り込む入口用の接続管のみに
適用されてもよいし、あるいは、熱交換媒体を外部に送
り出す出口用の接続管のみに適用されてもよいし、ある
いはまた、入口用及び出口用の両方の接続管に適用され
てもよい。

【００３５】

【発明の効果】上述の次第で、本発明の熱交換器は、接
続管の管本体部の外周形状がヘッダーの接続管挿入孔よ
りも相対的に大となされると共に、同接続管の管端部が
縮径されて、該縮径管部と管本体部との間がヘッダー当
接部とされ、かつ、ヘッダー当接部がヘッダーに当接さ
れるように、接続管の縮径管部がヘッダーの接続管挿入
孔内方に挿入されて、該接続管がヘッダーにそれらの境
界部において外側から溶接にて点付け仮止め固定された
ものであるから、この点付け溶接により接続管がしっか
りとした固定状態にヘッダーに組み付けられ、従って、
接続管をヘッダーに組み付けるための治具を不要となし
うると共に、一括ろう付け後の治具外し工程等も排除し
得て、熱交換器をコスト的に有利にかつ生産性良く製造
することができる。

【００３６】しかも、接続管の管内に、その縮径管部と
管本体部とにわたるように、スリーブが配置されると共
に、この接続管が、そのヘッダー当接部をヘッダーに当
接させるようにヘッダーの接続管挿入孔内方に挿入さ
れ、かつ、該接続管がヘッダーとの境界部において外側
から溶接にて点付け仮止め固定された構造であるから、
点付け溶接により裏ビードが接続管内に突出して冷媒流
れを妨げるという不都合の発生を防止しえて、点付け溶
接による仮止めが可能となり、製造上の有利性を享受で
きる。

【００３７】加えて、スリーブは、接続管の管内に、そ
の縮径管部と管本体部とにわたるように配置され、か
つ、接続管の管端部の縮径変形にて接続管と一体化され
ているから、スリーブが接続管内で適正状態にしっかり
と保持され、点付け溶接部による裏ビードに起因した上
記不具合等の発生をより一層効果的に防止することがで
きる。のみならず、スリーブと接続管とを一体化するこ
とに伴う工数の増加もなく、スリーブと接続管とを生産
性良く一体化することができる。

【００３８】また、前記スリーブは、その周壁に長手方
向全長にわたるスリットを入れられた、縮径変形可能な
割り形スリーブからなるものとすることにより、接続管
の管端部の縮径変形において、スリーブがその変形を吸
収することができて、縮径加工によるスリーブの破損、
不本意な変形等の発生を防止することができ、スリーブ
を適正に接続管と一体化させることができる。

【００３９】更に、前記スリーブは、その長さ方向の一
端部に、径方向外方に突出されたスリーブ挿入量規制フ
ランジ部を有するものとすることにより、接続管へのス
リーブの挿入作業においては、そのフランジ部が接続管
の管端面に当接されるところまで挿入させれば、それに
よってスリーブが適正配置状態に接続管内に配置され、
スリーブの挿入作業を適正かつ能率良く遂行することが
できる。のみならず、挿入後縮径加工終了までの間にス
リーブが接続管の内方に不本意に移動してしまうのも防
止することができる。更に、該フランジ部は、接続管の
管壁肉厚以下の突出量にて突出されたものとすることに
より、接続管の管端部の縮径加工を支障なく遂行しうる
等の効果も発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態を示すもので、図（イ）は接続管が
ヘッダーに点付け溶接にて仮止め固定された状態を示す
断面図、図（ロ）は図（イ）のＩ−Ｉ線断面矢視図であ
る。

【図２】スリーブを示すもので、図（イ−１）は側面
図、図（イ−２）は平面図、図（ロ）は全体斜視図であ
る。

【図３】図（イ）ないし図（ハ）は接続管へのスリーブ
の取付け方法を示す断面図である。

【図４】他の実施形態を示すもので、図（イ）は接続管
がヘッダーに点付け溶接にて仮止め固定された状態を示
す断面図、図（ロ）は図（イ）のＩV −ＩV 線断面矢視
図である。

【図５】図４の実施形態におけるスリーブを示すもの
で、図（イ−１）は側面図、図（イ−２）は平面図、図
（ロ）は全体斜視図である。

【図６】図（イ）ないし図（ハ）は図５に示したスリー
ブの接続管への取付け方法を示す断面図である。

【図７】熱交換器の全体構成を示すもので、図（イ）は
正面図、図（ロ）は側面図である。

【図８】従来例を示すもので、ヘッダーへの接続管の組
付け状態を示す正面図である。

【符号の説明】

１…チューブ ２…ヘッダー ４…接続管 ７…接続管挿入孔 ９…管本体部 １０…縮径管部 １１…段（ヘッダー当接部） １２…スリーブ １４…フランジ部 １５…スリット ｗ…点付溶接部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換用チューブの端部が連通状態に接
   続された中空ヘッダーが備えられ、該中空ヘッダーに接
   続管が連通状態に接続された熱交換器において、 前記中空ヘッダーには、接続管の管端部を挿入させる接
   続管挿入孔が備えられ、 前記接続管は、その管本体部の外周形状がヘッダーの接
   続管挿入孔よりも相対的に大であると共に、その管端部
   がヘッダーの接続管挿入孔内方に挿入可能に縮径され
   て、該縮径管部と管本体部との間がヘッダー当接部とな
   され、 前記接続管の管内に、その縮径管部と管本体部とにわた
   るように、スリーブが配置され、 該スリーブは、前記接続管の管端部の縮径変形にて接続
   管と一体化され、 かつ、前記ヘッダー当接部がヘッダーに当接するよう
   に、接続管の縮径管部がヘッダーの接続管挿入孔内方に
   挿入されて、該接続管がヘッダーにそれらの境界部にお
   いて外側から溶接にて点付け仮止め固定され、その状態
   で、接続管とヘッダーとが一括ろう付けにより接合一体
   化されてなることを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 前記スリーブは、その周壁に長手方向全
   長にわたるスリットを入れられた、縮径変形可能な割り
   形スリーブからなる請求項１に記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 前記スリーブは、その一端部に、接続管
   の管壁肉厚以下の突出量にて径方向外方に突出された、
   スリーブ挿入量規制フランジ部を有する請求項１又は請
   求項２に記載の熱交換器。