JP2014055748A - 内部熱交換器とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外管の両端部と内管との間のろう付けが不要な構造を有する内部熱交換器を提供する。
【解決手段】外管１２の両端部において、外管１２の内周面１２ａが縮径されて内管１１の拡径部１１ｂの外周面１１ａとが接触されて保持されるとともに、外管１２の内周面１２ａと内管１１の装着溝部１１ｆに装着された気密部材１４とが接触して保持されて、冷媒流路１６の大気に対する気密性を確保する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内管を外管内に挿入して、内管を流れる冷媒と、内管と外管との隙間を流れる冷媒との間で熱交換を行う２重管式の内部熱交換器とその製造方法に関するものである。

内部熱交換器とは、従来２本の冷媒配管で構成していた冷媒通路を、外管と、外管に挿入された内管と、で構成される１本の２重管で構成して、内管に低温のガス冷媒を流し、内管と外管との隙間に高温の液冷媒を流して、２つの冷媒の温度差を利用して熱交換することによって、冷房能力の向上を図るものである。そして、内部熱交換器の１例が、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００６−１６２２４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明によると、内部熱交換器を構成する外管の両端部と内管との間がろう付けによって溶接されて、さらに、外管と、外管と内管の隙間に高圧冷媒を送り込む高圧冷媒配管と、の間、および、外管と、高圧冷媒を内管の外部に送り出す高圧冷媒配管と、の間が、それぞれろう付けによって溶接された構造になっていた。

そして、これら２箇所の溶接箇所はろう付け条件がそれぞれ異なるため、ろう付け時に与える熱量や、ろう付け時間等のろう付けに必要なパラメータを部位毎に設定して、それぞれに合った条件でろう付けを行う必要があった。そのため、内部熱交換器の製造には手間と時間がかかり、生産性が低いという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ろう付け箇所を削減して、生産性を向上することができる内部熱交換器とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る内部熱交換器は、内管と外管で構成される２重管構造を有し、外管の両端部と内管との間のろう付けが不要な構造を有するものである。

すなわち、本発明の請求項１に記載の内部熱交換器は、複数の高圧冷媒配管が接合された外管と、前記外管に挿入された内管と、を有し、前記内管は、素径部と、前記素径部から外方に拡径した複数の拡径部と、前記内管の外周面のうち前記複数の拡径部の間に形成された前記内管の長手方向に延びて、複数の峰部と前記峰部に挟まれた複数の溝底部とからなる螺旋溝部と、前記複数の拡径部のそれぞれに隣接した位置に、前記内管の外周面上に、前記内管の中心軸に直交する方向に形成された複数の装着溝部と、を有し、前記内管の内部を流れる低圧冷媒と、前記外管の内周面と前記内管の外周面とで形成された空間を前記低圧冷媒とは逆方向に流れる高圧冷媒と、の間で熱交換を行う内部熱交換器において、前記外管の内周面は、縮径されて、少なくとも前記複数の拡径部に接触するとともに、前記複数の装着溝部に装着された複数の気密部材を押圧することを特徴とする。

このように構成された内部熱交換器によれば、外管の内周面が縮径されて、内管の素径部から外方に拡径した拡径部と接触するとともに、外管の内周面によって、内管の外周面に形成された複数の装着溝部に装着された複数の気密部材がそれぞれ押圧されるため、外管の内周面と螺旋溝部が形成された内管の外周面とで構成される空間を、大気に対して気密性を有する構造にすることができ、これによって、外管の内周面と螺旋溝部が形成された内管の外周面との間を流れる高圧冷媒と、内管の内部を流れる低圧冷媒と、の間で熱交換ができる内部熱交換器を構成することができるとともに、外管の両端部と内管との間をろう付けによって溶接する必要がなくなるため、内部熱交換器の生産性を向上させることができる。

そして、本発明の請求項２に記載の内部熱交換器は、前記装着溝部が、前記拡径部に対して前記外管の開放端側に形成されることを特徴とする。

このように構成された内部熱交換器によれば、複数の装着溝部が、複数の拡径部に対して、それぞれ外管の開放端側に形成されることによって、冷媒流路と気密部材との距離をより長くすることができるため、冷媒流路から拡径部と外管の隙間に染み込んだ冷媒が、気密部材に触れにくくなり、これによって、気密部材の劣化を防止することができる。

また、本発明の請求項３に記載の内部熱交換器は、複数の高圧冷媒配管が接合された外管と、前記外管に挿入された内管と、を有し、前記内管は、素径部と、前記素径部から外方に拡径した複数の拡径部と、前記内管の外周面のうち前記複数の拡径部の間に形成された前記内管の長手方向に延びる螺旋溝部と、を有し、前記内管の内部を流れる低圧冷媒と、前記外管の内周面と前記内管の外周面とで形成された空間を前記低圧冷媒とは逆方向に流れる高圧冷媒と、の間で熱交換を行う内部熱交換器において、前記外管の内周面は、縮径されて、少なくとも前記複数の拡径部に接触するとともに、前記複数の拡径部の近傍において縮径されて、気密部材を介して前記内管の素径部に接触して前記内管を保持することを特徴とする。

このように構成された内部熱交換器によれば、内管が挿入された外管の内周面が縮径されて、内管の素径部から外方に拡径した拡径部と接触するとともに、拡径部の近傍において、外管の内周面が気密部材を介して内管の素径部に接触するため、外管の内周面と内管の外周面とで構成される空間を、大気に対して気密性を有する構造にすることができ、外管の内周面と内管の外周面との間を流れる高圧冷媒と、内管の内部を流れる低圧冷媒との間で熱交換ができる内部熱交換器を構成することができるとともに、外管の両端部と内管との間をろう付けによって接合する必要がなくなるため、内部熱交換器の生産性を向上させることができる。

そして、さらに、装着溝部の形成が不要になるため、内部熱交換器の構造が簡単になることによって、内部熱交換器の加工時間と加工コストを低減することができる。

また、本発明の請求項４に記載の内部熱交換器は、前記気密部材がシールテープであることを特徴とする。

このように構成された内部熱交換器によれば、シールテープという安価な気密部材を用いて外管の内周面と内管の外周面との間に高圧冷媒の冷媒流路を形成することができるため、装着溝部を形成する必要がなく、これによって、より少ない加工時間、より少ない加工コストで内部熱交換器を製造することができる。

そして、本発明の請求項５に記載の内部熱交換器は、前記外管の内周面が、前記螺旋溝の峰部に接触していることを特徴とする。

このように構成された内部熱交換器によれば、内管の外周面に形成した螺旋溝部の峰部と外管の内周面とが接触しているため、高圧冷媒の冷媒流路を螺旋溝部に沿う方向に制限することができ、これによって、外管に接合された２本の高圧冷媒配管の間隔に対して、高圧冷媒の冷媒流路を長く設定することができる。したがって、内管を流れる低圧冷媒と外管の内周面と内管の外周面に形成された螺旋溝部によって構成される冷媒流路を流れる高圧冷媒とが、内管の壁面を隔てて接する時間が長くなるため、冷媒の熱交換効率を向上させることができる。

また、本発明の請求項６に記載の内部熱交換器の製造方法は、前記内管を、前記高圧冷媒配管が接合されて、一方の端部側を予め縮径された前記外管に圧入した後で、前記外管の他方の端部側を縮径して、前記外管の内周面を、少なくとも前記拡径部と前記気密部材とに接触させて保持することを特徴とする。

このように構成された内部熱交換器の製造方法によれば、外管の一方の端部側のみを、例えばプレス加工によって縮径して、こうして縮径された外管の一方の端部側を内管に圧入し、その後、外管の向きを変えて、反対側の外管の端部側を、例えばプレス加工によって縮径するため、外管の一方の端部側のみを縮径できる、小型のプレス加工機を用いて内部熱交換器を製造することができ、内部熱交換器製造時に利用する加工機のスペース効率が向上する。

さらに、このように構成された内部熱交換器の製造方法によれば、外管に高圧冷媒配管を接合した後で外管と内管とを接合するため、外管に高圧冷媒配管をろう付けしたときに、ろう付けによって発生する熱の影響によって、気密部材が変形する等の影響を受けることなく内部熱交換器を製造することができる。

そして、本発明の請求項７に記載の内部熱交換器の製造方法は、前記内管を、前記高圧冷媒配管が接合された前記外管に挿入した後で、前記外管を縮径して、前記外管の内周面を、少なくとも前記拡径部と前記気密部材とに接触させて保持することを特徴とする。

このように構成された内部熱交換器の製造方法によれば、外管の両端部を、例えばプレス加工によって同時に縮径するため、１回の縮径加工で外管と内管とを接合することができ、これによって内部熱交換器の加工時間を短縮して生産性を向上させることができる。

本発明に係る内部熱交換器とその形成方法によれば、ろう付けによる溶接部位を削減することによって、内部熱交換器の生産性を向上させることができるという効果が得られる。

本発明に係る内部熱交換器を適用した車両用空調装置の構成を示すシステム図である。 本発明に係る内部熱交換器の構造を説明する構造図である。 本発明に係る内管と外管の製造方法を説明する図であり、（ａ）は内管の元になる素径部の外観図である。（ｂ）は加工が終了した内管の外観図である。（ｃ）は加工が終了した外管の外観図である。 は本発明に係る内部熱交換器の製造方法を説明する図であり、（ａ）は外管を縮径するプレス加工機の構造を説明する図である。（ｂ）はプレス加工機によって外管のプレス加工（縮径加工）を行っている様子を示す図である。（ｃ）はプレス加工機によって外管に内管を挿入した状態でプレス加工（縮径加工）を行っている様子を示す図である。 本発明に係る内部熱交換器の第２の構造を説明する構造図である。 本発明に係る内部熱交換器の第３の構造を説明する構造図である。 本発明に係る内部熱交換器の第４の構造を説明する構造図である。

以下、本発明に係る内部熱交換器の構造および製造方法について、図面を参照して説明する。

まず、本発明に係る内部熱交換器の使用方法について、図１を用いて説明する。

図１は、熱交換器を内部熱交換器として適用した車両用空調装置における冷凍サイクルを示す全体システム図である。

実施例１における冷凍サイクル１００は、車両（図示省略）に設置されて、図１に示すように、コンプレッサ１と、コンデンサ（凝縮器）２と、膨張弁３と、エバポレータ４と、を順次環状に接続して、コンデンサ２を通過した高圧冷媒と、エバポレータ４を通過した低圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器１０とからなる。

コンプレッサ１は、エンジンやモータなどにより駆動され、エバポレータ４を通過したガス冷媒（矢印Ｃ_５）を圧縮し、高温・高圧のガス冷媒（矢印Ｃ_１）とする。

コンデンサ２は、コンプレッサ１で圧縮された高温・高圧のガス冷媒（矢印Ｃ_１）を外気と熱交換して、低温・高圧のガス冷媒とする（矢印Ｃ_２）。

膨張弁３は、エンジンルーム内に設置され、コンデンサ２を通過した高圧ガス冷媒（矢印Ｃ_２）の圧力を低圧の液ガス混合冷媒（矢印Ｃ_４）とする。膨張弁３としては、一般には、エバポレータ４の出口冷媒温度及び出口冷媒圧力に基づいて、冷媒の過熱度を一定に保持するように膨張弁開度を制御する制御型膨張弁が用いられる。

エバポレータ４は、車室内空調を行う車両用空調ユニット内に、送風機等（図示省略）と共に配置される熱交換器である。膨張弁３を通過した低温・低圧の液ガス混合冷媒（矢印Ｃ_４）を循環させることで周囲の空気から熱を奪い、冷媒の温度を高めて、ガス化を促進する（矢印Ｃ_５）。

内部熱交換器１０は、コンデンサ２を通過して外管１２に流入した高圧冷媒（矢印Ｃ_２）と、エバポレータ４を通過して内管１１に流入した低圧冷媒（矢印Ｃ_５）と、が隣接し、対向して流れることで熱交換を行う。すなわち、冷凍サイクル１００内で熱交換が行われ、外部の空気と熱交換しないので「内部熱交換器」と呼んでいる。この内部熱交換器１０によって膨張弁３の入口における冷媒（矢印Ｃ_３）の温度を低減して、エバポレータ４の入口エンタルピを下げることによって、ＣＯＰ（効率：Coefficient Of Performance）を向上させる。また、内管１１に流入した低圧冷媒（矢印Ｃ_５）は、熱交換を行った後、矢印Ｃ_６を経てコンプレッサ１に流入する。

[内部熱交換器の構造説明]
次に、内部熱交換器１０の構造について、図２を用いて説明する。

前記内管１１は、例えばアルミニウム製の丸管であり、エバポレータ４を通過した低圧冷媒が、矢印Ｄ_３の方向から流入して、内管１１の内部を流れて矢印Ｄ_４の方向に流出し、コンプレッサ１に至る。

前記外管１２は、内管１１を挿入可能な内径寸法を有する、例えばアルミニウム製の丸管であり、外管１２の内周面１２ａと、内側に挿入した内管１１の外周面１１ａとの間に冷媒流路１６が形成されて、コンデンサ２を通過した高圧冷媒が、この冷媒流路１６を流れる。そして、内管１１と外管１２は同心軸上に配置されたいわゆる２重管構造をなしている。

前記外管１２の両端付近には、孔部１７ａ，１７ｂが設けられ、孔部１７ａには高圧冷媒配管１３ａが接合されて、孔部１７ｂには高圧冷媒配管１３ｂが接続されている。そして、外管１２と高圧冷媒配管１３ａ，１３ｂとは、接合部１９，１９においてろう付けによって溶接されている。高圧冷媒配管１３ａの他端はコンデンサ２と接続されて、コンデンサ２を通過した高圧冷媒が矢印Ｄ_１の方向から流入する。高圧冷媒配管１３ｂの他端は膨張弁３と接続されて、冷媒流路１６を流れた高圧冷媒が矢印Ｄ_２の方向に流出して、膨張弁３に至る。

ここで、前記内管１１のうち、外管１２の両端部付近は、素径部１１ｇと、素径部１１ｇから外方に拡径した２箇所の拡径部１１ｂ、１１ｂを形成している。

また、２箇所の拡径部１１ｂ、１１ｂの間には、内管１１の外周面１１ａの長手方向に亘って、孔部１７ａから孔部１７ｂの方向に向かう螺旋溝部１１ｃが形成されている。そして、螺旋溝部１１ｃは、溝の頂部にあたる複数の峰部１１ｄと、溝の底部にあたる複数の溝底部１１ｅを有している。

前記した冷媒流路１６は、この溝底部１１ｅと外管１２の内周面１２ａとの間の空間、および、峰部１１ｄと外管１２の内周面１２ａとの間の空間によって形成されている。

そして、内管１１の拡径部１１ｂ、１１ｂの内側（螺旋溝部１１ｃ側）には、装着溝部１１ｆ，１１ｆが設けられている。それぞれの装着溝部１１ｆ，１１ｆは、溝の底部である装着溝底部１１ｈと、溝の両側の側壁部である装着溝壁部１１ｉとから構成されている。そして、装着溝部１１ｆ，１１ｆには、それぞれ、ゴム製のＯリング１４，１４（気密部材）が装着されている。

Ｏリング１４は、外管１２の内周面１２ａによって縮径方向に押圧されている。そして、Ｏリング１４は、装着溝壁部１１ｉによって、内管１１の軸方向への移動が規制されることにより、装着溝部１１ｆからの脱落が防止される。こうして、外管１２の内周面１２ａと内管１１の外周面１１ａとの間に、大気に対して気密性を有する空間が形成されている。そして、この空間が冷媒流路１６をなしている。

[内部熱交換器の動作説明]
次に、内部熱交換器１０の動作について、図１，図２を用いて説明する。

コンプレッサ１で圧縮された高温・高圧のガス冷媒は、コンデンサ２によって、外気と熱交換して、低温・高圧のガス冷媒となり、図２の矢印Ｄ_１の方向から高圧冷媒配管１３ａを通って、孔部１７ａから外管１２の内部に流入する。

また、エバポレータ４を出た低圧冷媒が、図２の矢印Ｄ_３の方向から内管１１の内部に流入する。

外管１２の内部に流入した高圧冷媒は、外管１２の内周面１２ａと、内管１１の外周面１１ａとの間に形成されている冷媒流路１６を通って、図２の右側から左側に向かって流れる。

このとき、高圧冷媒は、冷媒流路１６を２通りの経路を通って流れる。一方は、螺旋溝部１１ｃの峰部１１ｄと外管１２の内周面１２ａとの間の空間、他方は、螺旋溝部１１ｃの溝底部１１ｅと外管１２の内周面１２ａとの間の空間である。

そして、内管１１の内部を図２の左側から右側に向かって流れる低圧冷媒と、冷媒流路１６を図２の右側から左側に向かって流れる高圧冷媒とが、内管１１の壁面を隔てて接することによって、熱交換が行われる。

その後、内管１１の内部を流れた低圧冷媒は、内管１１から矢印Ｄ_４の方向に流出して、コンプレッサ１に流入し、コンプレッサ１で再び圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。

また、冷媒流路１６を流れる高圧冷媒は、孔部１７ｂから流出して、高圧冷媒配管１３ｂを通って、矢印Ｄ_２の方向に流れて膨張弁３に流入し、冷媒の圧力が下げられる。そして、膨張弁３を通過した冷媒は、エバポレータ４において、送風機（図示省略）から送風された外気との間で熱交換されて、エバポレータ４で冷却された外気が車室内に送風されて、車室内の温度が設定温度に制御される。

[内部熱交換器の製造方法説明]
次に、内部熱交換器１０の製造方法について、図３（ａ）〜（ｃ）、および、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

内管１１は、例えばアルミニウム製の丸管であり、図３（ａ）に示す所定の径を有する素径部１１ｇからなる状態で準備される。

そして、本実施例では、内管１１の素径部１１ｇ、および装着溝底部１１ｈ以外の部分、すなわち、内管１１の螺旋溝部１１ｃ、拡径部１１ｂ、および装着溝壁部１１ｉが、ハイドロフォーム成形によって拡径されて成形される（図３（ｂ））。このとき、素径部１１ｇ、および装着溝底部１１ｈは、予め用意された素径部１１ｇの径のまま保持される。なお、ハイドロフォーム成形とは、金型にセットしたアルミニウム管内に液体を充填して、内圧をかけて材料を膨らませることによって、アルミニウム管を金型通りに変形させる成形法である。

ハイドロフォーム成形を行う際には、内管１１の板厚が薄くならないように、内管１１の両端から、工具で内管１１を長手方向に圧縮する。このように圧縮することによって、成形後の内管１１は短くなるが、板厚がほとんど薄くならないため、プレス成形に比べて大きな変形を与えることが可能である。したがって、内管１１は、ハイドロフォーム成形によって長手方向に短縮されることを見込んで、予め長いものを準備しておく。

このようなハイドロフォーム成形を用いることによって、螺旋溝部１１ｃの形状を容易に成形できるため、螺旋溝部１１ｃの形状（溝底部１１ｅの幅や峰部１１ｄの高さ等）の設計自由度を向上させることができる。

外管１２は、先に成形した内管１１が挿入可能な内径寸法を有する、例えばアルミニウム製の丸管であり、その両端付近にそれぞれ穿孔された孔部１７ａ，１７ｂの周囲の接合部１９，１９には、高圧冷媒配管１３ａ，１３ｂが、予めろう付けによって溶接されている（図３（ｃ））。

このように、高圧冷媒配管１３ａ，１３ｂを、予め溶接しておくのは、外管１２に内管１１を挿入した後で高圧冷媒配管１３ａ，１３ｂをろう付けすると、ろう付けの際に発生する熱によって、装着溝部１１ｆ，１１ｆに装着したＯリング１４，１４（気密部材）が変形を起こす等のダメージを受ける可能性があるためである。

内管１１の成形が完了すると、内管１１の装着溝部１１ｆ，１１ｆにＯリング１４，１４（気密部材）が装着される。

次に、外管１２の一方の端部側が、図４（ａ）に示すプレス加工機３０にセットされ、縮径方向に押圧されて、外管１２に内管１１を挿入した際に、外管１２が、内管１１の拡径部１１ｂ、および装着溝部１１ｆに装着されたＯリング１４（気密部材）を保持可能な径に縮径される。

なお、図４（ａ）には図示しないが、外管１２には、予め高圧冷媒配管１３ａ，１３ｂがろう付けされており、プレス加工機３０は、この高圧冷媒配管１３ａ，１３ｂを避けるようにして、少なくとも、外管１２の一方の端部から接合部１９の間の範囲をプレス加工（縮径加工）するようなレイアウトでセットされる。

すなわち、プレス加工機３０は、内管１１の少なくとも拡径部１１ｂと装着溝部１１ｆを含む範囲をプレス加工（縮径加工）できるサイズを有していればよい。

ここで、プレス加工機３０は、図４（ａ）に示すように、外管１２を外側から挟み込む複数の内型３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、内型３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを外側から挟み込んで、対向する２方向から押圧する外型３４ａ，３４ｂとから構成されている。

図４（ｂ）に、外管１２の一方の端部側のプレス加工（縮径加工）を行っている様子を図示する。このようにして縮径加工を行うことによって、外管１２が押圧されることにより、外管１２の内周面１２ａが縮径されて、外管１２に内管１１を挿入した際に、外管１２が、内管１１の拡径部１１ｂ、および装着溝部１１ｆに装着されたＯリング１４（気密部材）を保持可能な状態に成形される。

次に、外型３４ａ，３４ｂと内型３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄによる押圧を解除して、外管１２をプレス加工機３０から取り外し、縮径加工された外管１２の一方の端部側に内管１１を圧入する。これによって、内管１１の一方の端部側の拡径部１１ｂ、および装着溝部１１ｆに装着されたＯリング１４（気密部材）が、縮径された外管１２の一方の端部側によって保持される。

そして、内管１１が圧入された状態で、外管１２の他方の端部側をプレス加工機３０にセットする。そして、図４（ｃ）に示すように、先ほどと同様にしてプレス加工（縮径加工）を行い、外管１２の他方の端部側を縮径する。これによって、内管１１の他方の端部側の拡径部１１ｂ、および装着溝部１１ｆに装着されたＯリング１４（気密部材）が、縮径された外管１２の他方の端部側によって保持される。

このように、プレス加工機３０の構造を、外管１２の一方の端部側のみをプレス加工できるものとすることによって、プレス加工機３０を小型化することでき、これによって内部熱交換器１０の製造時に利用する加工機のスペース効率を向上させることができる。

なお、プレス加工機３０の構造は、外管１２の一方の端部側のみをプレス加工できるものに限られず、外管１２の両端側を同時にプレス加工できる構造としてもよい。これによって、外管１２の両端側を、同時にプレス加工できるため、１回のプレス加工で外管１２と内管１１とを接合することができ、これによって内部熱交換器１０の加工時間を短縮して生産性を向上させることができる。

その後、内部熱交換器１０を搭載する車両のレイアウト要件に合致するように、高圧冷媒配管１３ａの開放端を、コンデンサ２と接続しやすい位置になるように曲げ加工して、さらに、高圧冷媒配管１３ｂの開放端を、膨張弁３と接続しやすい位置になるように曲げ加工する、そして、内部熱交換器１０の製造が完了する。なお、場合によっては、車両のレイアウト要件に応じて、外管１２にも曲げ加工が施される。

[内部熱交換器のその他の構造説明]
なお、内部熱交換器の構造は、前記したものに限定されるものではない。以下に、内部熱交換器１０のその他の構造について、図５，６，７を用いて説明する。

図５は、装着溝部１１ｆを、拡径部１１ｂに対して、外管１２の開放端側（拡径部１１ｂに対して螺旋溝部１１ｃと反対側）に設置した例である。そして、Ｏリング１４も、拡径部１１ｂに対して、外管１２の開放端側に装着される。なお、図５には図示しないが、内部熱交換器１０の反対の端部側も同様の構造を有している。

図５の構造にあっては、図２に示した内部熱交換器１０と同様の作用を実現できるのに加えて、冷媒流路１６と気密部材１４との距離を、図２の構造における距離Ｌ_０に比べて長い距離Ｌ_１にすることができるため、冷媒流路１６から拡径部１１ｂと外管１２の隙間に染み込んだ冷媒が、気密部材に触れにくくなり、これによって、気密部材１４の劣化を防止することができる。

図６は、螺旋溝部１１ｃの峰部１１ｄが外管１２の内周面１２ａに接するようにした例である。なお、図６には図示しないが、内部熱交換器１０の反対の端部側も同様の構造になっている。

図６の構造にあっては、図２に示した内部熱交換器１０と同様の作用を実現できるのに加えて、螺旋溝部１１ｃの峰部１１ｄと外管１２の内周面１２ａとの間の空間をなくして、冷媒流路１６を、螺旋溝部１１ｃの溝底部１１ｅと外管１２の内周面１２ａとの間のみに制限することができる（外管１２の軸線方向の流路をなくして、外管１２の螺旋方向の流路のみにする）。

したがって、外管１２に接合された２本の高圧冷媒配管１３ａ，１３ｂの間隔に対して、冷媒流路１６をより長く設定することができ、これによって、内管１１を流れる低圧冷媒と冷媒流路１６を流れる高圧冷媒とが内管１１の壁面を隔てて接する時間が長くなるため、冷媒の熱交換効率をより一層向上させることができる。

一方、先に説明した図２の構造では、螺旋溝部１１ｃの峰部１１ｄと外管１２の内周面１２ａとの間に間隙があるため、冷媒流路１６は、螺旋溝部１１ｃの溝底部１１ｅに沿う方向と、外管１２の内周面１２ａに沿う方向と、の２通りの流路を有していた。

したがって、流路抵抗を小さくしたい場合には、螺旋溝部１１ｃの峰部１１ｄと外管１２の内周面１２ａとの間に間隙がある図２の構造の方が有利となり、冷媒の熱交換効率を高くしたい場合には、冷媒流路１６が螺旋溝部１１ｃの溝底部１１ｅに沿う方向のみに制限される図６の方が有利となる。

すなわち、実際は、流路抵抗の大きさと、熱交換効率の高さと、のバランスを考慮した設計がなされる。

次に、図７は、外管１２の端部１２ｂを含む内周面１２ａを縮径して、内管１１の素径部１１ｇと、拡径部１１ｂに接触するように加工した例である。そして、外管１２の端部１２ｂの内周面１２ａと内管１１の素径部１１ｇとが接触する位置にはシールテープ２０が巻かれている。なお、図７には図示しないが、内部熱交換器１０の反対の端部側も同様の構造になっている。

図７の構造にあっては、図２に示した内部熱交換器１０と同様の作用を実現できるのに加えて、シールテープ２０が、図２におけるＯリング１４の代用となるため、装着溝部１１ｆが不要となる。したがって、内部熱交換器１０をより少ない加工時間、より少ない加工コストで製造することができる。

以上、説明したように、実施例１に係る内部熱交換器によれば、外管１２の内周面１２ａが縮径されて、内管１１の素径部１１ｇから外方に拡径した拡径部１１ｂと接触するとともに、外管１２の内周面１２ａによって、内管１１の外周面１１ａに形成された複数の装着溝部１１ｆに装着された複数の気密部材１４がそれぞれ押圧されるため、外管１２の内周面１２ａと内管１１の外周面１１ａとで構成される空間を、大気に対して気密性を有する構造にすることができ、これによって、外管１２の内周面１２ａと内管１１の外周面１１ａとの間の冷媒流路１６を流れる高圧冷媒と、内管１１の内部を流れる低圧冷媒との間で熱交換ができる内部熱交換器１０を構成することができるとともに、外管１２の両端部と内管１１との間をろう付けによって溶接する必要がなくなるため、内部熱交換器１０の生産性を向上させることができる。

また、実施例１のその他の構造を有する内部熱交換器によれば、複数の装着溝部１１ｆ，１１ｆが、複数の拡径部１１ｂ，１１ｂに対して、それぞれ外管１２の開放端側に形成されることによって、冷媒流路１６と気密部材１４との距離をより長くすることができるため、冷媒流路１６から拡径部１１ｂと外管１２の隙間に染み込んだ冷媒が気密部材に触れにくくなり、これによって、気密部材１４の劣化を防止することができる。

さらに、実施例１のその他の構造を有する内部熱交換器によれば、内管１１の外周面１１ａに形成した螺旋溝部１１ｃの峰部１１ｄと外管１２の内周面１２ａとが接触しているため、高圧冷媒の冷媒流路１６を螺旋溝部１１ｃに沿う方向に制限することができ、これによって、外管１２に接合された２本の高圧冷媒配管１３ａ，１３ｂの間隔に対して、高圧冷媒の冷媒流路１６を長く設定することができる。したがって、内管１１を流れる低圧冷媒と外管１２の内周面１２ａと内管１１の外周面１１ａに形成された螺旋溝部１１ｃによって構成される冷媒流路１６を流れる高圧冷媒とが、内管１１の壁面を隔てて接する時間が長くなるため、内部熱交換器１０の熱交換効率を向上させることができる。

さらに、実施例１のその他の構造を有する内部熱交換器によれば、内管１１が挿入された外管１２の内周面１２ａが縮径されて、内管１１の素径部１１ｇから外方に拡径した拡径部１１ｂと接触するとともに、拡径部１１ｂの近傍において、外管１２の内周面１２ａが気密部材であるシールテープ２０を介して内管１１の素径部１１ｇに接触するため、外管１２の内周面１２ａと内管１１の外周面１１ａとで構成される空間を、大気に対して気密性を有する構造にすることができ、外管１２の内周面１２ａと内管１１の外周面１１ａとの間の冷媒流路１６を流れる高圧冷媒と、内管１１の内部を流れる低圧冷媒との間で熱交換ができる内部熱交換器１０を構成することができるとともに、外管１２の両端部と内管１１との間をろう付けによって接合する必要がなくなるため、内部熱交換器１０の生産性を向上させることができる。そして、さらに、装着溝部１１ｆの形成が不要になるため、内部熱交換器１０の構造が簡単になることによって、内部熱交換器１０の加工時間と加工コストを低減することができる。

また、実施例１のその他の構造を有する内部熱交換器によれば、シールテープ２０という安価な気密部材１４を用いて外管１２の内周面１２ａと内管１１の外周面１１ａとの間に高圧冷媒の冷媒流路１６を形成することができるため、装着溝部１１ｆを形成する必要がなく、これによって、より少ない加工時間、より少ない加工コストで内部熱交換器１０を製造することができる。

さらに、実施例１に係る内部熱交換器の製造方法によれば、外管１２の一方の端部側のみをプレス加工によって縮径して、こうして縮径された外管１２の一方の端部側を内管に圧入して、内管１１の他方の端部側の、拡径部１１ｂおよび装着溝部１１ｆに装着されたＯリング１４（気密部材）が、縮径された外管１２の一方の端部側によって保持されて、その後、外管１２の向きを変えて、外管１２の他方の端部側をプレス加工によって縮径して、内管１１の他方の端部側の、拡径部１１ｂおよび装着溝部１１ｆに装着されたＯリング１４（気密部材）が、縮径された外管１２の他方の端部側によって保持されるため、外管１２の一方の端部側のみを縮径する小型のプレス加工機を用いて内部熱交換器１０を製造することができ、これによって内部熱交換器１０の製造時に利用する加工機のスペース効率が向上する。

また、このように構成された内部熱交換器の製造方法によれば、外管１２に高圧冷媒配管１３ｂを接合した後で外管１２と内管１１とを接合するため、外管１２に高圧冷媒配管１３ｂをろう付けしたときに、ろう付けによって発生する熱の影響によって、気密部材１４が変形する等の影響を受けることなく内部熱交換器１０を製造することができる。

そして、実施例１に係る内部熱交換器の製造方法によれば、外管１２の両端部を、同時にプレス加工によって縮径するため、１回のプレス加工で外管１２と内管１１とを接合することができ、これによって内部熱交換器１０の加工時間を短縮して生産性を向上させることができる。

以上、この発明の実施例を図面により詳述したが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。さらに、複数の実施例や変形例が示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。さらに、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。

１０ 内部熱交換器
１１ 内管
１１ａ 外周面
１１ｂ 拡径部
１１ｃ 螺旋溝部
１１ｄ 峰部
１１ｅ 溝底部
１１ｆ 装着溝部
１１ｈ 装着溝底部
１１ｉ 装着溝壁部
１１ｇ 素径部
１２ 外管
１２ａ 内周面
１３ａ，１３ｂ 高圧冷媒配管
１４ Ｏリング（気密部材）
１６ 冷媒流路
１７ａ，１７ｂ 孔部
１９ 接合部
Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４ 矢印

Claims (7)

1. 複数の高圧冷媒配管が接合された外管と、
   前記外管に挿入された内管と、を有し、
   前記内管は、素径部と、前記素径部から外方に拡径した複数の拡径部と、前記内管の外周面のうち前記複数の拡径部の間に形成された前記内管の長手方向に延びて、複数の峰部と前記峰部に挟まれた複数の溝底部とからなる螺旋溝部と、前記複数の拡径部のそれぞれに隣接した位置に、前記内管の外周面上に、前記内管の中心軸に直交する方向に形成された複数の装着溝部と、を有し、前記内管の内部を流れる低圧冷媒と、前記外管の内周面と前記内管の外周面とで形成された空間を前記低圧冷媒とは逆方向に流れる高圧冷媒と、の間で熱交換を行う内部熱交換器において、
   前記外管の内周面は、縮径されて、少なくとも前記複数の拡径部に接触するとともに、前記複数の装着溝部に装着された複数の気密部材を押圧することを特徴とする内部熱交換器。
2. 前記装着溝部は、前記拡径部に対して前記外管の開放端側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の内部熱交換器。
3. 複数の高圧冷媒配管が接合された外管と、
   前記外管に挿入された内管と、を有し、
   前記内管は、素径部と、前記素径部から外方に拡径した複数の拡径部と、前記内管の外周面のうち前記複数の拡径部の間に形成された前記内管の長手方向に延びる螺旋溝部と、を有し、前記内管の内部を流れる低圧冷媒と、前記外管の内周面と前記内管の外周面とで形成された空間を前記低圧冷媒とは逆方向に流れる高圧冷媒と、の間で熱交換を行う内部熱交換器において、
   前記外管の内周面は、縮径されて、少なくとも前記複数の拡径部に接触するとともに、前記複数の拡径部の近傍において縮径されて、気密部材を介して前記内管の素径部に接触して前記内管を保持することを特徴とする内部熱交換器。
4. 前記気密部材がシールテープであることを特徴とする請求項３に記載の内部熱交換器。
5. 前記外管の内周面は、前記螺旋溝の峰部に接触していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内部熱交換器。
6. 前記内管を、前記高圧冷媒配管が接合されて、一方の端部側を予め縮径された前記外管に圧入した後で、前記外管の他方の端部側を縮径して、前記外管の内周面を、少なくとも前記拡径部と前記気密部材とに接触させて保持することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の内部熱交換器の製造方法。
7. 前記内管を、前記高圧冷媒配管が接合された前記外管に挿入した後で、前記外管を縮径して、前記外管の内周面を、少なくとも前記拡径部と前記気密部材とに接触させて保持することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の内部熱交換器の製造方法。