JP2013029219A

JP2013029219A - 二重管およびその製造方法

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Publication number: JP2013029219A
Application number: JP2011163920A
Authority: JP
Inventors: Susumu Sato; 佐藤　　進
Original assignee: Watanabe Seisakusho KK; Waki Seisakusho KK
Current assignee: Watanabe Seisakusho KK; Waki Seisakusho KK
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: JP5993554B2

Abstract

【課題】
螺旋状の凹凸部が設けられた内管と内管に嵌合された外管との間に螺旋状の熱交換通路が構成され熱交換器として使用される二重管について、熱交換通路の外部への開放を閉鎖するためのシール加工を容易にする。
【解決手段】
拡径処理によって螺旋状の凹凸部１１が形成された内管１に外管２が嵌合されて内管１，外管２の間に熱交換の一方の流体が流通する熱交換通路５が構成され、外管２の両端部で熱交換通路５の外部への開放を閉鎖するシール加工が施されている。内管１の外管２の両端部に対面する位置に外管２の内周面に当接される環状の閉鎖用凸部１２が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、螺旋状の凹凸部が設けられた内管と内管に嵌合された外管との間に螺旋状の熱交換通路が構成され熱交換器として使用される二重管に係る技術分野に属する。

最近、自動車の空調機の熱交換系等では、小型で熱交換効率の高い熱交換器として、内管，外管の間の螺旋状の熱交換通路に熱交換の一方の流体を流通させるように構成された二重管が多用されている。二重管は、内管に螺旋状の凹凸部を形成することによって熱交換通路が構成される。内管の凹凸部の形成については、内管となる直状の素管を螺旋状に部分的に径を拡大させる拡径処理の手段が採用されている。この拡径処理は、内管となる直状の素管を螺旋状に部分的に径を縮小させる縮径処理の手段よりも安価，容易に実施することができるという利点がある。

従来、二重管の内管の凹凸部の拡径処理による形成技術としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１には、内管となる直状の素管を凹凸溝が形成された金型にセットするとともに、素管の内部に圧力流体が供給されるノズルを挿入して、圧力流体の加圧によって素管を金型の凹凸溝に沿って変形させる技術が記載されている。金型の凹凸溝は、凸部が内管の凹凸部の凹部（素管の外径）に対応し、凹部が内管の凹凸部の凸部（素管の拡径部）に対応する。ノズルは、圧力流体のシール性を確保するために、素管の拡径範囲を超える長さの両側の位置の外周に環状に刻設された取付溝にＯリング等の環状のパッキンが取付けられている。

特許文献１に係る技術は、螺旋状ではない凹凸部が形成される合成樹脂製の内管（素管）を対象とするものであるが、金型の凹凸溝の変更や圧力流体の圧力調整等によって、熱交換器の素材として多用されているアルミニウム系の金属製の内管に螺旋状の凹凸部を形成する場合にも適用が可能である。

特開２０１１−３１５７９号公報

前述の二重管では、内管，外管の間に形成された螺旋状の熱交換通路の外部への開放を閉鎖するために、内管，外管を外管の両端部でろう付けやカシメによってシールすることが必要になるが、内管の径（素管の径）と外管の径とに内管の凹凸部の凸部に相当する大きな差が存在するため、シール加工が面倒であるという問題点がある。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、内管，外管の間に形成された螺旋状の熱交換通路の外部への開放を閉鎖するためのシール加工が容易な二重管と、この二重管を製造するに好適な二重管の製造方法とを提供することを課題とする。

前述の課題を解決するため、本発明に係る二重管は、特許請求の範囲の請求項１，２に記載の手段を採用する。

即ち、請求項１では、拡径処理によって螺旋状の凹凸部が形成された内管に外管が嵌合されて内管，外管の間に熱交換の一方の流体が流通する熱交換通路が構成され、外管の両端部で熱交換通路の外部への開放を閉鎖するシール加工が施された二重管において、内管の外管の両端部に対面する位置に外管の内周面に当接される環状の閉鎖用凸部が形成されていることを特徴とする。

この手段では、内管の閉鎖用凸部が外管の内周面に当接されて内管，外管の径の差を埋めることで、内管の閉鎖用凸部が外管の両端部における仮のシール構造やシール加工の基礎構造として機能する。

また、請求項２では、請求項１の二重管において、内管の閉鎖用凸部は軸方向に少しの間隔を介して少なくとも２個設けられていることを特徴とする。

この手段では、内管の２個の閉鎖用凸部の間に間隔が設けられることで、閉鎖用凸部の間に環状のパッキンを確実に装着することが可能になる。

前述の課題を解決するため、本発明に係る二重管の製造方法は、特許請求の範囲の請求項３，４に記載の手段を採用する。

即ち、請求項３では、内管となる直状の素管を螺旋状の凹凸溝が形成された金型にセットするとともに、素管の内部に圧力流体が供給されるノズルを挿入して、圧力流体の加圧によって素管を金型の凹凸溝に沿って変形させ、拡径処理によって螺旋状の凹凸部が形成された内管に嵌合された外管との間に熱交換の一方の流体が流通する熱交換通路を構成する二重管の製造方法において、金型の内管が外管の両端部に対面することになる位置に環状の凹溝を形成しておき、圧力流体の加圧によって素管を金型の凹溝に沿って変形させ、拡径処理によって環状の閉鎖用凸部が形成された内管に嵌合された外管の両端部の内周面に内管の環状の閉鎖用凸部を当接させることを特徴とする。

この手段では、内管の螺旋状の凹凸部の形成と同じ手段である圧力流体の拡径処理によって、外管の内周面に当接されて内管，外管の径の差を埋めて外管の両端部における仮のシール構造やシール加工の基礎構造として機能する内管の閉鎖用凸部が形成される。

すなわち、請求項４では、請求項３の二重管の製造方法において、内管の凹凸部，閉鎖用凸部は共通のノズルによる共通の圧力流体によって同時に形成されることを特徴とする。

この手段では、内管の凹凸部，閉鎖用凸部が同時に形成される。

本発明に係る二重管は、内管の閉鎖用凸部が外管の内周面に当接されて内管，外管の径の差を埋めることで、内管の閉鎖用凸部が外管の両端部における仮のシール構造やシール加工の基礎構造として機能するため、内管の閉鎖用凸部を利用してろう付けやカシメのシールを実施することができ、内管，外管の間に形成された螺旋状の熱交換通路の外部への開放を閉鎖するためのシール加工が容易になる効果がある。

また、請求項２として、内管の２個の閉鎖用凸部の間に間隔が設けられることで、閉鎖用凸部の間に環状のパッキンを確実に装着することが可能になるため、カシメによるシール加工を実施した場合のシール性が高くなる効果がある。

さらに、本発明に係る二重管の製造方法は、内管の螺旋状の凹凸部の形成と同じ手段である圧力流体の拡径処理によって、外管の内周面に当接されて内管，外管の径の差を埋めて外管の両端部における仮のシール構造やシール加工の基礎構造として機能する内管の閉鎖用凸部が形成されるため、追加的な設備，加工を必要とせず、二重管を安価，容易に製造することができる効果がある。

さらに、請求項４として、内管の凹凸部，閉鎖用凸部が同時に形成されるため、量産に適する効果がある。

発明に係る二重管およびその製造方法を実施するための形態の第１例の製造の断面図であり、（Ａ）〜（Ｃ）の順に製造工程が示されている。図１（Ａ）の拡大された側面図である。図１（Ｃ）に続く製造の最終工程の要部の拡大断面図であり、（Ａ），（Ｂ）に異なるシール加工が示されている。発明に係る二重管およびその製造方法を実施するための形態の第２例の製造の断面図である。発明に係る二重管およびその製造方法を実施するための形態の第３例の製造の断面図であり、（Ａ），（Ｂ）の順に製造工程が示されている。

以下、本発明に係る二重管およびその製造方法を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は、本発明に係る二重管およびその製造方法を実施するための形態の第１例を示すものである。

第１例では、アルミニウム系の金属材からなる内管１，外管２をろう付けでシールするに好適なものを示してある。

第１例を二重管の製造例に基づいて説明する。

この製造例は、基本的に特許文献１に係る技術を利用したものである。

まず、図１（Ａ）に示すように、内管１となる直状の素管１Ａを金型３にセットし、素管１Ａの内部に圧力流体Ｐが供給されるノズル４を挿入する。

金型３は、素管１Ａの外径に相当する断面円形の本体溝３１が軸方向に貫通され、本体溝３１の軸方向の中央部に本体溝３１からさらに堀込まれた螺旋状の凹凸溝３２が設けられ、本体溝３１の軸方向の両端部に凹凸溝３２と少しの間隔を介して本体溝３１からさらに堀込まれた環状の凹溝３３がそれぞれ設けられている。凹凸溝３２，凹溝３３の本体溝３１を含めた深さ（径）は、外管２の内径に相当するように設定されている。なお、凹凸溝３２は、凸部が本体溝３１をそのまま利用し凹部のみが堀込まれている。また、凹溝３３は、外管２の両端部付近に位置するように設定されている。さらに、この金型３は、図２に示すように、軸中心から放射状に４つのパーティングライン３４が設けられ、放射方向に４つのパーツで開閉されるようになっている。

ノズル４、外径が素管１Ａの内径よりも少し小さな耐圧性を有する金属棒で形成され、先端部４１が挿入の際に素管１Ａを損傷しないように半球形に形成され、外周面の先端部４１から少し後端部４２に寄った位置と先端部４１から長く後端部４２に寄った位置とにＯリング等の環状のパッキン４３が取付けられる環状の取付溝４４がそれぞれ刻設され、後端部４２から中心の軸方向に圧力流体Ｐが供給される圧力流体供給路４５が配設され、外周面の取付溝４４の間に圧力流体供給路４５に連通され圧力流体Ｐが吐出される吐出口４６が開口されている。両取付溝４４（パッキン４３）の間隔は、金型３の凹溝３３の間隔よりも長く設定されている。

図１（Ａ）に示した状態では、型閉めされた金型３に保持された素管１Ａに対して挿入されたノズル４の両取付溝４４（パッキン４３）が金型３の凹凸溝３２，凹溝３３の軸方向の外側に配置されている。

次に、図１（Ｂ）に示すように、ノズル４の後端部からオイル等の圧力流体Ｐを供給する。

この結果、ノズル４の圧力流体供給路４４を介して吐出口４６から吐出された圧力流体Ｐが素管１Ａの内周面とノズル４の外周面とノズル４のパッキン４３とで囲まれた空間に充満され、素管１Ａが金型３の凹凸溝３２，凹溝３３に沿うように変形される。即ち、素管１Ａの一部が拡径処理され、金型３の凹凸溝３２に対応した螺旋状の凹凸部１１と金型３の凹溝３３に対応した環状の閉鎖用凸部１２とが形成された内管１が形成される。

次に、ノズル４を内管１から引抜いて金型３を型開きする。このとき、金型３が放射方向に４つのパーツで開閉されるため、内管１の螺旋状の凹凸部１１が金型３の抜け阻害することがない。なお、必要に応じて金型３の型開きの前後に圧力流体Ｐを排出するか、後述の外管２との嵌合の前の内管１の洗浄を利用して圧力流体Ｐを排出させる。

次に、図１（Ｃ）に示すように、外管２の内部に内管１を嵌合させる。

この結果、内管１の凹凸部１１，閉鎖用凸部１２が外管２の内周面に当接される。従って、内管１，外管の間では、内管１の凹凸部１１の部分において熱交換の一方の流体が流通される螺旋状の熱交換通路５が形成され、内管１の閉鎖用凸部１２の部分である外管２の両端部において熱交換通路５の両端部が仮シールされる格好となる。

この後、図３（Ａ）に示すように、環状に形成されたろう材６を内管１に嵌合させて外管２の端部に当接させると、内管１の閉鎖用凸部１２がろう材６の受座となってろう材６を安定的に保持することができる。

そこで、図３（Ｂ）に示すように、ろう材６を加熱溶融させると、ろう材６が周囲へ流れることなく内管１の閉鎖用凸部１２と外管２とを確実に接着する。

第１例によると、内管１の径と外管２の径とに大きな差が存在していても、内管１，外管２の間に形成された螺旋状の熱交換通路５の外部への開放を閉鎖するためのろう付けによるシール加工を容易に実施することができる。なお、このために、内管１に閉鎖用凸部１２を備えることになるが、内管１の凹凸部１１と共通の拡径処理で同時に形成されるため、二重管を安価，容易に製造することができるとともに、量産にも適することになる。

図４は、本発明に係る二重管およびその製造方法を実施するための形態の第２例を示すものである。

第２例は、第１例のノズル４の構造を変更している。

第２例のノズル４は、取付溝４４（パッキン４３）を金型３の金型３の凹凸溝３２，凹溝３３を別個に囲むように増設するとともに、拡囲みに対応して圧力流体Ｐが吐出される吐出口４６をそれぞれ開口してある。

第２例によると、金型３の金型３の凹凸溝３２，凹溝３３に対応して素管１Ａに圧力流体Ｐを確実に作用させ、内管１の凹凸部１１，閉鎖用凸部１２を正確，高速に形成することが可能になる。

図５は、本発明に係る二重管およびその製造方法を実施するための形態の第３例を示すものである。

第３例は、内管１の閉鎖用凸部１２を軸方向に少しの間隔を介して２個設けてある。

第３例では、図３（Ａ）に示すように、内管１を外管２に嵌合させる際に閉鎖用凸部１２にＯリング等の環状のパッキン７を装着する。内管１の両閉鎖用凸部１２の間に装着されたパッキン７は、確実に保持され簡単に離脱することはない。そして、図３（Ｂ）に示すように、外管２の端部をカシメることになる。

第３例によると、内管１の径と外管２の径とに大きな差が存在していても、内管１，外管２の間に形成された螺旋状の熱交換通路５の外部への開放を閉鎖するためのカシメによるシール加工を容易に実施することができる。なお、このために、内管１に閉鎖用凸部１２を２個ずつ備えることになるが、内管１の凹凸部１１と共通の拡径処理で同時に形成されるため、二重管を安価，容易に製造することができるとともに、量産にも適することになる。

以上、図示した各例の外に、第３例の内管１の鎖用凸部１２を３個以上形成してパッキン７を２個以上設けることも可能である。

本発明に係る二重管およびその製造方法は、アルミニウム系の金属材以外の材質の内管，外管からなる二重管にも適用が可能である。

１内管
１Ａ素管
１１凹凸部
１２閉鎖用凸部
２外管
３金型
３１本体溝
３２凹凸溝
３３凹溝
４ノズル
５熱交換通路
Ｐ圧力流体

Claims

拡径処理によって螺旋状の凹凸部が形成された内管に外管が嵌合されて内管，外管の間に熱交換の一方の流体が流通する熱交換通路が構成され、外管の両端部で熱交換通路の外部への開放を閉鎖するシール加工が施された二重管において、内管の外管の両端部に対面する位置に外管の内周面に当接される環状の閉鎖用凸部が形成されていることを特徴とする二重管。
請求項１の二重管において、内管の閉鎖用凸部は軸方向に少しの間隔を介して少なくとも２個設けられていることを特徴とする二重管。
内管となる直状の素管を螺旋状の凹凸溝が形成された金型にセットするとともに、素管の内部に圧力流体が供給されるノズルを挿入して、圧力流体の加圧によって素管を金型の凹凸溝に沿って変形させ、拡径処理によって螺旋状の凹凸部が形成された内管に嵌合された外管との間に熱交換の一方の流体が流通する熱交換通路を構成する二重管の製造方法において、金型の内管が外管の両端部に対面することになる位置に環状の凹溝を形成しておき、圧力流体の加圧によって素管を金型の凹溝に沿って変形させ、拡径処理によって環状の閉鎖用凸部が形成された内管に嵌合された外管の両端部の内周面に内管の環状の閉鎖用凸部を当接させることを特徴とする二重管の製造方法。
請求項３の二重管の製造方法において、内管の凹凸部，閉鎖用凸部は共通のノズルによる共通の圧力流体によって同時に形成されることを特徴とする二重管の製造方法。