JP2007225117A

JP2007225117A - 二重管構造

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Publication number: JP2007225117A
Application number: JP2007143427A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yoshino; 誠吉野; Takahisa Suzuki; 隆久鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】車両用空調装置において、コスト低減できる二重管構造を提供すること。
【解決手段】二重管１は内管３を外管２内に挿入して構成し、両端部において継手部材１０に接合する。外管２の先端膨拡部２２を継手部材１０の筒状雄部１２に外嵌させて膨拡部２２の先端を絞り加工させることによって外管２を塑性変形させ、内管３の先端拡径部３２を外管２の膨拡部３２より突出させるとともに、継手部材１０の挿通部１３に挿通させた後、拡径部３２の先端部を口広げ加工させて挿通部１３の大径接合部１３ａに圧接して内管３を塑性変形させる。
【選択図】図１

Description

本発明は内管と外管とを備える二重管構造に関し、さらに詳しくは、内管と外管とが別体で形成された二重管構造に関する。

一般に、冷凍サイクルを構成する空気調和装置（以下、空調装置という。）においては、冷媒を循環するためにコンプレッサ、コンデンサ、膨張弁、エバポレータ間にパイプ状の配管部材が接続されている。この配管部材はその長さが長くなるにしたがってコストが増大することから、空調装置の場合では、各機器の配置位置をできるだけ短くするように検討されている。しかし、特に、空調装置が車両に搭載されているものにおいて、例えばワンボックスタイプの車両では、後部座席用のエバポレータが後部側に配管部材を延設して配置されることから、配管長さは極めて長くなってしまっていた。

このために、従来では、二重管を構成してその長さを節約することが行われている。例えば、特許文献１では、内管７２と外管７３とを押し出し成形加工又は引き抜き成形加工で一体的に形成した二重管７１が記載されている。これによると、図１０〜１１に示すように、内管７２と外管７３とは、内管７２の外周面と外管７３の内周面とを放射線状に配置した連結リブ７４で接続されている。そして、その端部においては、内管７２を外管７３より突出するように外管７３の先端部を切り取り、内管７２を継手部材８０に接合するとともに、外管７３の先端部を塞いで突出した内管７２を囲繞するパイプ状の繋ぎ部材７５を、内管７２の突出部７２ａと外管７３との間に接合する。そして、外管７３内を流れる流体の通路を継手部材８０に接続するために、延長用配管部材７６を介して繋ぎ部材７５から継手部材８０に配管接合している。

この二重管７１は、図４に示すように、ワンボックスタイプの自動車用空調装置に適用され、車室外空調装置５１から後部座席用空調ユニット６１に導く通路に配管されている。
特開２００１−２３５０８１号公報（３〜７頁、図１〜３）

しかし、もともと二重管を採用することは、配管長さを短くしてコスト低減を測るものであることから、例えば継手部材に接続する構成を複雑にしてコストアップとなることは望ましくない。例えば、従来の特許文献１に示されている構成においては、内管７２を突出するために、外管７３の先端部を切り取らなければならなく、その加工にコストがかかり、また、外管通路としての延長用配管部材７６を継手部材８０に配管するために、繋ぎ部材７５を配置するためのコストがかかり、逆にコストアップとなっていた。

さらに、特許文献１にも記載されているように、二重管構造を構成するものは、内管と外管とを別体で形成して内管を外管内に挿入した後、外管の端部を絞り加工によって内管に圧接して一体的に構成したものも記載されている。この構成のものにおいても、外管の端部を内管に絞り加工をするコストがかかり、さらに継手部材に接合する構成を新たに構成しなければならなかった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、継手部材に接合する際にコスト低減できる二重管構造を提供することを目的とする。

本発明に係る二重管構造では、上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、内管と外管とを別体で形成してそれぞれ継手部材に塑性変形手段によって接合することである。つまり、二重管の両端には継手部材が配置され、継手部材にそれぞれ内管と外管とを別に、内管、外管と継手部材のいずれかを塑性変形させて接続することから、内管と外管とは両端で継手部材に支持させることとなって、内管と外管との間で接合する工程を除くことができコスト低減を図ることができる。

また、請求項２記載の発明では、塑性変形手段の具体的な形態は、内管の先端部を継手部材に挿入した後、内管の内方から外方に向かって口広げ加工を行って継手部材に圧接させるか、あるいは、内管の先端部に膨出部を形成するビード加工を施した後、ビード部の外周面を継手部材の内周面より大径に形成して圧入することによって内管を塑性変形して継手部材に接合させる。また、外管の先端部を継手部材の雄部に外嵌させた後、外管の先端部を絞り加工によって塑性変形させて継手部材に接合させる。

これによって、内管と外管とは、それぞれ別々に継手部材に接合することができ、請求項１記載の発明と同様に、内管と外管とは両端で継手部材に支持させることとなって、内管と外管との間で接合する工程を除くことができコスト低減を図ることができる。

また、請求項３記載の発明のように、塑性変形手段の別の形態は、内管の先端部を継手部材に挿入した後、内管の内方から外方に向かって口広げ加工を行って継手部材に圧接させるか、あるいは、内管の先端部に膨出部を形成するビード加工を施した後、ビード部の外周面を継手部材の内周面より大径に形成して圧入することによって内管を塑性変形して継手部材に接合させる。また、外管の先端部を継手部材の雌部に内嵌させた後、継手部材の雄部の先端部を絞り加工によって塑性変形させて外管に接合させる。

請求項４記載の発明では、請求項１乃至３の発明における内管と継手部材との接合部、及び外管と継手部材との接合部には、シール部材を介在させることによって、内管内を循環する冷媒、あるいは外管内を循環する冷媒の外部への漏れを防止できて気密性を向上することができる。

さらに、請求項５記載の発明では、内管を外管内に配管して二重管構造とすることによって、外管内の圧力が大気と比べて高いことから、内管の管外と管内との圧力差が小さくなり、その分、内管を外管よりの剛性を小さく形成して使用することができてコスト低減を図ることができる。

また、請求項６記載の発明では、内管を外管内に配管する二重管の長手方向の一部を屈曲させて配管する場合、屈曲加工時に内管が外管に干渉することがあり、例えば車両の走行時における振動でいずれかの管が摩耗を発生させる虞れがあることから、内管と外管との間に支持部材を介在するように構成することによって、内管と外管との干渉を防止でき、それぞれの管の摩耗を防止できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

実施形態の二重管構造は、図１〜２に示すように、低圧冷媒を循環する外管２と、高圧冷媒を循環して外管２内に挿入される内管３とで二重管１を構成し、外管２と内管３とは別体で形成されるとともに、それぞれの両端で継手部材１０に接合して支持されている。実施形態の二重管１は、図２に示すように、内管３は外管２に対して偏心した位置に配置するように挿入されている。勿論、図３に示すように、内管３が外管２に対して同一軸線上に配置されるものであってもよい。

外管２は先端部を一般部筒部２１より膨拡状に形成した膨拡部２２を有して形成され、内管３は先端部を一般物粒３１より拡径状に形成した拡径部３２を有して、外管２の先端部より突出するように配置し、それぞれ継手部材１０に装着される。

継手部材１０は、角柱状に形成した本体部１１と、本体部１１から外管２に接合するための筒状雄部１２とを備え、内部に、内管３を挿通するための挿通孔１３と、筒状雄部１２の中空部と連通して外管２からの延長通路１４とを形成している。延長通路１４は本体部１１の内部で直交するように屈曲して低圧用冷媒ポート１５に連接されている。

筒状雄部１２には、筒状雄部１２の本体部１１との連接部において筒状雄部１２の外径より小径の溝部１２ａが形成され、筒状雄部１２の中間部位においてＯリング５を装着するシール溝部１２ｂが形成されている。

そして、継手部材１０の筒状雄部１２に外管２の膨拡部２２が外嵌すると、膨拡部２２の先端部は絞り加工されて、継手部材１０の溝部１２ａ内に屈曲されて筒状雄部１２と一体的に接合される。

一方、内管３を挿通する挿通孔１３は、先端部に挿通孔１３より大径に形成した大径接合部１３ａと内管３の一般部筒部３１の外径とほぼ同径の小径部１３ｂとを備えて段付状に形成され、小径部１３ｂの内壁面はＯリング６を支持するシール支持面１３ｃとして形成されている。大径接合部１３ａ及び挿通孔１３の内径は内管３の拡径部３２との間で圧接可能に形成されている。また、挿通孔１３内に圧接された内管３の拡径部３２内が高圧用冷媒ポート１６として形成される。

そして、継手部材１０の挿通孔１３に内管３の拡径部３２が挿通すると、拡径部３２の先端部において内部から外側に向かって口開き加工を行って、拡径部３２の先端を継手部材１０の大径接合部１３ａに圧接して、内管３を継手部材１０と一体的に接合する。

この二重管１は、図４に示すように、車両のエンジンルーム側に配置された車室外空調装置５１から前部座席用空調ユニット５２側に連結する配管部材の一部に一端が連結され、後部に配置された後部座席用空調ユニット６１に他端が連結するように配管されている。そして、二重管１の一端に配置される継手部材１０における低圧用冷媒ポート１５は、前部座席用空調ユニット５２とコンプレッサ５３とを接続する配管部材５４と継手部材を介して接続され、高圧用冷媒ポート１６は、コンデンサ５５と膨張弁５６とを接続する配管部材５７と継手部材を介して接続されている。二重管１の他端に配置される継手部材１０における低圧用冷媒ポート１５は、後部座席用空調ユニット６１側のエバポレータ６２に継手部材を介して接続され、高圧用冷媒ポート１６は継手部材を介して後部座席用空調ユニット６１側の膨張弁６３に接続されている。そして、車室外空調装置５１のコンデンサ５５から循環される高圧の冷媒が、継手部材１０の高圧用冷媒ポート１６から内管３内を通り、膨張弁６３で低圧となって後部座席用ユニット６１のエバポレータ６２に流れ、エバポレータ６２を循環した低圧の冷媒は、低圧用冷媒ポート１５から外管２内を通って、車室外空調装置５１のコンプレッサ５３に流れることとなる。

上記のように、実施形態の二重管構造では、内管３の先端拡径部３２を継手部材１０の挿通孔１３に挿入した後、内管３の拡径部３２内方から外方に向かって口広げ加工を行って継手部材１０の大径圧接部１３ａに圧接させることによって内管３を塑性変形して継手部材１０に接合させる。また、外管２の先端膨拡部２２を継手部材１０の雄部１２に外嵌させた後、外管２の先端膨拡部２２を絞り加工によって塑性変形させて外管２を継手部材１０に接合させる。

これによって、内管３と外管２とは、それぞれ別々に継手部材１０に接合することができ、内管３と外管２とは両端で継手部材１０に支持させることとなって、内管３と外管２との間で接合する工程を除くことができコスト低減を図ることができる。

なお、実施形態の内管３の剛性を外管２より小さくすることもできる。つまり、内管３を外管２内に配管して二重管構造とすることによって、外管２内の圧力が大気と比べて高いことから、内管３の管外と管内との圧力差が小さくなり、その分、内管３を外管よりの剛性を小さく形成して使用することができてコスト低減を図ることができる。例えば、内管３の肉厚を外管２の肉厚より小さくしたり、また、内管３の材料を外管２の材料より縦弾性係数（ヤング率）の小さいものを使用したりすることによって、その分、コストを低減することができる。

次に、継手部材における低圧用冷媒ポートと高圧用冷媒ポートとが同一面に形成される形態について説明する。

この継手部材１０Ａは、図５に示すように、図１に示す継手部材１０の前方に内管３に連通する通路１７を内管３から直交する方向（低圧用の延長通路１４Ａと平行する方向）に形成して低圧用冷媒ポート１５Ａと同一面となるように高圧用冷媒ポート１６Ａを形成することとなる。この形態の継手部材１０Ａと、外管２及び内管３との接合状態は、図１に示す接合状態と同一に構成される。従って、外管２における膨拡部２２が継手部材１０Ａの本体部１１Ａから突出した筒状雄部１２Ａに絞り加工によって接合され、継手部材１０Ａの挿通孔１３Ａに挿通された内管３の拡径部３２が口開き加工によって、挿通穴１３Ａの大径接合部１３ａに圧接して接合される。

この継手部材１０Ａを使用することによって、二重管１と接続する相手方の継手部材が低圧用冷媒ポート１５Ａと高圧用冷媒ポート１６Ａとを同一面に形成できることから、相手方の継手部材を容易な形状に形成するとともに容易に装着できることとなる。

また、別の形態の接合構造における継手部材１０Ｂは、図６に示すように、角柱状の本体部１１Ｂと、図６中、本体部１１Ｂの上部に本体部１１Ｂから後方に突出する筒状雌部１２Ｂと、本体部１１Ｂにおける筒状雌部１２Ｂと反対側において形成される挿通孔１３Ｂと本体部１１Ｂの下部において、本体部１１Ｂから前方に突出する突出部１８を備えている。

筒状雌部１２Ｂには外管２Ｂの膨拡部２２Ｂが内嵌されるとともに、筒状雄部１２Ｂの先端部を絞り加工して、外管２Ｂの膨拡部２２Ｂに形成された溝部２２ａに先端部を圧接させる。これによって継手部材１０Ｂと外管２Ｂが接合される。なお、外管２Ｂの膨拡部２２Ｂにはシール溝２２ｂが形成され、シール溝２２ｂにＯリング２３を装着して外管２Ｂからの外部への空気の漏れを防止する。

一方、本体部１１Ｂの前部に形成された挿通孔１３Ｂには、内管３Ｂの一般部筒部３１Ｂを挿通させるとともに挿通孔１３Ｂの先端部に大径接合部１３ｄを形成して、挿通部１３Ｂに挿通された内管３Ｂを接合可能に形成する。この形態における内管３Ｂは、先端部を一般部筒部３１Ｂより拡径に形成した雄側継手部３２Ｂとして形成し、本体部１１Ｂの前端面より突出させ、雄側継手部３２Ｂと一般部筒部３１Ｂとの間には、一般部筒部３１Ｂ及び雄側継手部３２Ｂより膨出したビード部３３を形成し、ビード部３３の外径を挿通孔１３Ｂの大径接合部１３ｄに係合させる。そしてビード部３３の外径を大径接合部１３ｄの外径より僅かに大きく形成することによって、ビード部３３を大径接合部１３ｄに圧入させて、内管３Ｂと継手部材１０Ｂとを接合させる。

なお、大径接合部１３ｄの後方は、シール溝１３ｅを形成してＯリング３４が装着できるように構成するとともに、内管３Ｂの雄側継手部３２Ｂの内部は高圧用冷媒ポート１６Ｂとして形成される。

本体部１１Ｂの下部に形成された突出部１８は、雄側継手部を形成し、内部に筒状雌部１２Ｂから延長通路２４で連接して外管の低圧用冷媒ポート１５Ｂとする。従って、低圧用冷媒ポート１５Ｂと高圧用冷媒ポート１６Ｂとは同一面に形成され、しかもいずれも雄側として形成されることから、対向して配置される相手方継手部材をいずれも雌側に形成することができ、相手方継手部材を廉価な形状とするとともに容易な接続を行なえるように構成している。

なお、内管３Ｂの雄側継手部３２Ｂと本体部１０Ｂの突出部１８にはいずれもシール溝３２ａ、１８ａを形成してＯリング３５、１９を装着できるようにする。

次に内管と外管を別体で形成してそれぞれ両端部で継手部材に接合した二重管の別の形態について説明する。

この形態では、二重管は配管状態によって屈曲するように形成されることから、図７に示すように、二重管４１は長手方向の一部において、屈曲部位Ｖが形成される。屈曲部位Ｖにおいては、外管４２と内管４３との間に支持部材４５が挿入される。屈曲部位Ｖは、直線状の外管４２内に直線状の内管４３を挿入した後で所定の部位において屈曲加工が行われることから、屈曲加工の際に、外管４２と内管４３との干渉する虞れを生じることとなる。そのため、直線状の外管４２に直線状の内管４３を挿入した後、支持部材４５を挿入するか、予め支持部材４５を内管４３に組付固定した後、内管４３を外管４２に挿入する。

支持部材４５の一形態は、図８に示すように、リング状に形成された円環部４６と、円環部４６から外方に向かって放射線状に延設する複数（図例では３枚）のフィン部４７とからなり、樹脂製の材料で形成されている。支持部材４５を挿入する二重管４１では、図３に示す二重管１と同様に、内管４３は外管４２に対して同一軸心上に配置されたものに適用され、円環部４６の内径は内管４３の外径より僅かに大きく形成し、フィン部４７の外径派外管４２の内径よりわずかに小さく形成して外管４２、内管４３内に挿通しやすく形成している。

支持部材４５は、屈曲部位に対して少なくとも２箇所の位置に配置されることが望ましく、これによって、屈曲加工の際に、外管４２と内管４３との干渉を防止することができる。

なお、支持部材４５は、上記に限定するものではなく、図９に示すように、フィン部４７の外周面に外管２の内周面とほぼ同一半径に形成されたフランジ部４８を備える支持部材４５Ａであってもよい。これによって、外管４２をさらに安定して支持することができる。

上述のように、実施形態による二重管構造では、次の効果を達成することができる。つまり、内管３と外管２とを別体で形成してそれぞれ継手部材１０に塑性変形手段によって接合して二重管１を形成することである。例えば、内管３の先端部を継手部材１０に挿入した後、内管３の内方から外方に向かって口広げ加工を行って接合し、外管２の先端部を継手部材１０の雄部１２に外嵌させた後、外管２の先端部を絞り加工によって塑性変形させて継手部材１０に接合させる。これによって、内管３と外管２とは両端で継手部材１０に支持させることとなって、内管３と外管２との間で接合する工程を除くことができコスト低減を図ることが可能となる。

また、内管３を継手部材１０Ｂに接合する際、内管３の先端部に雄側継手部３２Ｂを形成し、雄側継手部３２Ｂに膨出部を形成するビード加工を施した後、ビード部３３の外周面を継手部材１０Ｂの内周面より大径に形成して圧入することによって内管３を塑性変形して継手部材１０Ｂに接合させるようにしても同様の効果を達成することができる。

また、外管２と継手部材１０Ｂとの接合の場合、継手部材１０Ｂに筒状雌部１２Ｂを形成して外管２Ｂを雄部側として形成することできる。そして、外管２Ｂの先端部を継手部材１０Ｂの筒状雌部１２Ｂに内嵌させた後、継手部材１０Ｂの筒状雌部１２Ｂの先端部を絞り加工によって塑性変形させて外管２Ｂに接合させる。

これによって、内管３Ｂと外管２Ｂとは、それぞれ別々に継手部材１０Ｂに接合することができ、内管３Ｂと外管２Ｂとは両端で継手部材１０Ｂに支持させることとなって、内管３Ｂと外管２Ｂとの間で接合する工程を除くことができコスト低減を図ることができる。

また、外管２と継手部材１０との接合部、及び内管３と継手部材１０との接合部には、Ｏリング５、６を介在させることによって、外管２内を循環する冷媒、あるいは内管３内を循環する冷媒の外部への漏れを防止できて気密性を向上することができる。

さらに、二重管４１の屈曲部位Ｖにおいては、外管４２と内管４３との間に、複数のフィン部４７を備えたリング状の支持部材４５（また歯４５Ａ）を挿入することによって、二重管４１の屈曲加工の際に、外管４２と内管４３との干渉を防止できて、例えば車両においては、走行時の振動で外管４２あるいは内管４３の摩耗を防止することができる。

なお、本発明の二重管構造は、上記形態に限定するものではなく、例えば、車両に搭載するものではなく、建物等の構造物内に設置される空調装置においても適用できるものである。

本発明の一形態による二重管構造の継手部材との接合部を示す一部断面図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。内管と外管とが同一軸線上に配置された二重管を示す断面図である。本発明の二重管構造を一部に適用した車両の空調装置示す構成図である。二重管と継手部材との別の形態の接合状態を示す一部断面図である。二重管と継手部材とのさらに別の形態の接合状態を示す一部断面図である。二重管構造の屈曲部位における支持部材の挿入状態を示す一部断面図である。図７における支持部材を示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。図７における別の形態の支持部材を示す断面図である。従来の二重管構造における継手部材との接合部を示す一部断面図である。図１０における二重管の断面を示す斜視図である。

符号の説明

１二重管
２外管
３内管
５Ｏリング
６Ｏリング
１０継手部材
１１本体部
１２筒状雄部
１２ａ溝部
１３挿通孔
１３ａ大径接合部
１５低圧用冷媒ポート
１６高圧用冷媒ポート
２２膨拡部
３２拡径部
４１二重管
４２外管
４３内管
４５支持部材
４６円環部
４７フィン部
４８フランジ部
Ｖ屈曲部位

Claims

高圧流体を循環する内管が、低圧流体を循環する外管内に配管されるとともに、前記内管と、前記外管とが別体で形成されてそれぞれの端部において継手部材と接合する二重管構造であって、
前記内管及び前記外管は前記継手部材に塑性変形手段で接合されていることを特徴とする二重管構造。
前記継手部材には、別の配管に接続するポートが形成されるとともに、前記塑性変形手段が、前記内管を前記継手部材に口広げ加工あるいはビード圧接加工で接合するように行われるとともに、前記外管を前記継手部材に口絞り加工で圧接して接合するように行われることを特徴とする請求項１記載の二重管構造。
前記継手部材には、別の配管に接続するポートが形成されるとともに、前記塑性変形手段が、前記内管を前記継手部材に口広げ加工あるいはビード圧接加工で接合するように行われるとともに、前記継手部材を前記外管に口絞り加工で圧接して接合するように行われることを特徴とする請求項１記載の二重管構造。
前記継手部材と前記内管との接合部あるいは前記継手部材と前記外管との接合部にはシール部材が介在されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の二重管構造。
前記内管が、前記外管より小さい剛性で形成されることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の二重管構造。
高圧流体を循環する内管が、低圧流体を循環する外管内に配管されるとともに、前記内管と、前記外管とが別体で形成されてそれぞれの端部において継手部材と接合する二重管構造であって、
前記二重管の長手方向の一部には屈曲部位が形成され、前記屈曲部位の内部に前記内管と前記外管との干渉防止用の支持部材が配置されていることを特徴とする二重管構造。