JP2016095132A - 二重管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内管の外管への挿入を容易に行うことができ、且つ、外管と内管とを、容易に且つ確実に固定することが可能な二重管の製造方法を提供する。【解決手段】車両に搭載される冷凍サイクル１の内部熱交換器として用いられる二重管７を製造する工程として、外管１２に、外管の内径よりも外径が小さい内管１１を挿入する挿入工程と、前記挿入工程の後に行う工程であって、外管の全部または一部を内管の外周に当接するように変形して外管と内管とを固定する固定工程とを有するものとする。【選択図】図２

Description

この発明は、車両に搭載される冷凍サイクルの内部熱交換器として用いられる二重管を容易に製造するための方法に関する。

冷凍サイクルの冷凍効率を向上させるために、高圧側の媒体と低圧側の媒体とを熱交換させる内部熱交換器として、例えば特許文献１や特許文献２等に開示される二重管を用いることが公知となっている。

これらの特許文献１および特許文献２に開示される二重管は、外管とこの外管に挿入された内管とを備え、外管と内管との間を通流する第一の媒体と、内管を通流する第二の媒体との間で熱交換を行う構成となっている。

このように、二重管は、外管と内管との間に第一の媒体が通流する隙間を有するので、車両の振動が二重管に伝達されたときに、外管と内管とがそれぞれ振動して外管と内管とが接触し、異音の発生や、外管や内管が損傷するおそれがある。

そこで、特許文献１では、二重管を、直管部とこの直管部の両側に配された曲げ部とを有するように構成した。直管部では内管の外面（外周）と外管の内面（内周）とが接触しないか、内管の外面が外管の内面の一方にだけ接触する一方、曲げ部では内管の外面と外管の内面とが径方向の複数方向で接触する。このような二重管の構成とすることにより、外管と内管とが固定され、二重管に振動が伝達されたとしても、異音の発生や、内管や外管の破損を防止することができる、としている。

また、特許文献２に開示される二重管は、内管の直管部に螺旋状の凸凹部が設けられ、この凸凹部のうち凸部分が、直管部とされた外管の内面に当接した構成となっている。

特開２００６−１６２２４１号公報 特開２０１３−１１３５２５号公報

しかしながら、特許文献１に開示される二重管の構成や製造方法では、二重管に振動が伝達されたときに、内管や外管の接触による異音の発生や、内管や外管の破損の防止を確実に行うことが難しい。

特許文献１の二重管の製造方法について概説する。螺旋状の溝部が形成された内管を外管に挿入する挿入工程を行い、次に、内管と外管とを同時に曲げる曲げ工程を行って曲げ部を形成し、形成した曲げ部の箇所のみで内管を外管と複数個所で接触させるようにしている。

このように曲げ部を構成することで、曲げ部では外管と内管とが固定されるものの、直管部のうち曲げ部の近傍では、外管と内管とが固定されていないだけでなく、外管の内面と内管の外面とが近接し、二重管に振動が伝達されると接触するおそれがある。また、一方の曲げ部と他方の曲げ部との間が長い（直管部の寸法が配管の延長方向に長い）場合には、二重管に振動が伝達されると、外管や内管がそれぞれ撓んで、外管の内面と内管の外面とが接触するおそれがある。そもそも、特許文献１のように必ず２か所の曲げ部を設けるとすると、二重管の設計自由度が著しく制限される。

この点、特許文献２に開示される二重管は、螺旋状の凸凹部が形成された内管の凸部が、直管とされた外管の内面に接触するように外管に挿入されているので、車両からの振動が伝達されたときに、直管部における異音の発生や、内管や外管の破損の防止が図られることが予見される。しかしながら、曲げ部においては外管と内管とが固定されておらず、外管や内管がそれぞれ撓んで、外管の内面と内管の外面とが接触するおそれがある。特に、曲げ部の曲げＲが大きく設定されるほど、接触するおそれが高くなる。また、内管と外管とが固定される直管部について、そもそも、特許文献２では、螺旋状の凸凹部が予め形成された内管をどのように外管の内面に固定するのか、二重管の製造方法の固定工程が開示されていない。

そこで、本発明は、曲げ部の有無にかかわらず外管と内管とを固定でき、高い耐振性を備えた二重管を容易に製造できる二重管の製造方法を提供することを目的としている。

この発明に係る二重管の製造方法は、車両に搭載される冷凍サイクル（１）の内部熱交換器として用いられる二重管（７）の製造方法であって、外管（１２）に、前記外管の内径よりも外径が小さい内管（１１）を挿入する挿入工程と、前記挿入工程の後に行う工程であって、前記外管の内周を前記内管の外周に当接するように変形して前記外管と前記内管とを固定する固定工程と、を有することを特徴としている（請求項１）。なお、下記のように、内管と外管との間を通流する媒体を第一の媒体、内管を通流する媒体を第二の媒体としている。これらの媒体は、例えば冷媒等である。

これにより、外管に、この外管の内径よりも外径が小さい内管を挿入させる工程と、外管の内周を内管の外周に当接するように変形して外管と内管とを固定する固定工程とにより、外管と内管との固定を行うので、曲げ部の有無にかかわらず外管と内管とを容易に固定することができる。

請求項２に記載の発明に係る二重管の製造方法では、前記固定工程は、前記外管の外周を、加工型（４０、１４０）により押圧する工程であることを特徴としている。これにより、外管と内管とを容易に固定し、安定した品質の製品を生産することができる。

請求項３に記載の発明に係る二重管の製造方法では、前記固定工程は、前記外管の外周を、該外管の延長方向に沿って縮小する工程であることを特徴としている。これにより、外管と内管との当接する箇所を二重管の延長方向に形成することができ、より安定的に固定することができる。

請求項４に記載の発明に係る二重管の製造方法では、前記固定工程は、前記外管の外周を、該外管の延長方向において所定の間隔で縮小する工程であることを特徴としている。これにより、小さい成形工具や成形装置を用いて外管と内管とを固定することができる。

請求項５に記載の発明に係る二重管の製造方法では、前記挿入工程と前記固定工程との間に行われる工程として、前記内管が挿入された前記外管を所定の角度に曲げる又は湾曲させる曲げ工程を有し、前記固定工程を、前記外管のうち前記曲げ工程により曲げられ又は湾曲させた部位に行うことを特徴としている。これにより、内管が挿入された外管が曲げ工程により曲げられ又は湾曲された後であっても、曲げられ又は湾曲された部位において、外管と内管とを容易に固定することができる。

請求項６に記載の発明に係る二重管の製造方法では、前記固定工程は、前記外管の一部が前記内管の外周よりも内側に達するまで、前記外管全部または一部を変形する工程であることを特徴としている。これにより、外管を変形して内管に当接するだけでなく、内管も一体的に変形することで、外管と内管との固定をより強固なものとすることができる。

請求項７に記載の発明に係る二重管の製造方法では、前記内管は螺旋状の溝部（Ｓ）を有し、前記内管の外周は、前記螺旋状の溝部の外周により規定されるものであることを特徴としている。これにより、外管と内管との間を通流する第一の媒体と、内管を通流する第二の媒体との熱の交換量を増大することができる。

請求項８に記載の発明に係る二重管の製造方法では、前記外管と前記内管とは、アルミニウム製であることを特徴としている。これにより、管の塑性変形を比較的容易に行うことができるので、二重管の製造に適している。

本発明によれば、外管に、この外管の内径よりも外径が小さい内管を挿入させる工程と、外管の全部または一部を内管の外周に当接するように変形して外管と内管とを固定する工程とにより、外管と内管との固定を行うので、曲げ部の有無に関わらず外管と内管とを容易に固定することができる。

二重管を内部熱交換器として備えた冷凍サイクルの概略図である。 実施例１における二重管の概略を示し、図２（ａ）は固定工程を説明する説明図、図２（ｂ）は二重管の断面図である。 図３（ａ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 実施例１の変形例として、固定工程において、外管の内面の一部を内管の外周よりも内側に達するまで変形した後の二重管を示した断面図である。 実施例２における二重管の概略を示し、図５（ａ）は固定工程を説明する説明図、図５（ｂ）は二重管の断面図である。 図６（ａ）は図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、図６（ｂ）は図５（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。 実施例２の固定工程を、二重管のうち曲げ工程により湾曲された部分に行う態様を示し、図７（ａ）は固定工程前の断面図、図７（ｂ）は固定工程後の断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書および図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

図１において、下記する二重管７を有する冷凍サイクル１の一例が示されている。この冷凍サイクル１は、車両に搭載されて、図示しない車両用空調装置の一部を構成するものである。

冷凍サイクル１は、冷媒を圧縮する圧縮機２と、この圧縮機２で圧縮された冷媒を冷却する放熱器３と、この放熱器３により冷却された冷媒を減圧して膨張する膨張装置４と、この膨張装置４により減圧された冷媒を蒸発する蒸発器５と、この蒸発器５から流出した冷媒を気相と液相とに分離して気相の冷媒を圧縮機２に送るアキュムレータ６と、このアキュムレータ６から圧縮機２へ流れる低圧冷媒と放熱器３から膨張装置４へ流れる高圧冷媒とを熱交換する二重管７とを有している。二重管７は、冷凍サイクル１が稼働されるとき、いわゆる内部熱交換器として利用される。

圧縮機２、放熱器３、二重管７の高圧冷媒が通流する管、膨張装置４、蒸発器５、アキュムレータ６、二重管７の低圧冷媒が通流する管、および圧縮機２は、配管８を介して適宜接続されている。なお、配管８のうち圧縮機２の冷媒吐出口から膨張装置４の冷媒流入口までの範囲が高圧側配管部８Ａをなし、配管８のうち膨張装置４の冷媒流出口から圧縮機２の冷媒吸入口までの範囲が低圧側配管部８Ｂをなしている。

ところで、二重管７について、図２および図３においてこの発明の実施例１が示され、図４においてこの発明の実施例１における変形例が示され、図５および図６においてこの発明の実施例２が示されている。以下、実施例１、実施例１の変形例、実施例２について各々説明する。

＜実施例１＞
実施例１の二重管７は、図２および図３に示されるように、いずれもアルミニウム製の内管１１と外管１２とを有し、外管１２に内管１１が挿入されている。二重管７は、直管部７Ａ（図２）と曲げ部７Ｂ（図７）とを有したものとしても良い。そして、実施例１の内管１１は、図２および図３に示されるように、外周に螺旋状の溝部Ｓが形成されている。螺旋状とすることで、内管１１と外管１２との間の第一の流路５１を流れる第一の媒体と、内管１１の内部である第二の流路５２を流れる第二の媒体との熱を交換するための表面積を大きくすることができる。

実施例１では、内管１１は、延長方向の両側が低圧側配管部８Ｂと接続され、外管１２は、延長方向の両側端近傍の外面に形成された孔１２ａを介して高圧側配管部８Ａと接続されている。ここで、内管１１が低圧側配管部８Ｂと接続し、外管１２が高圧側配管部８Ａと接続するのであれば、その接続の構造や方法は問わない。また、実施例１では、外管１２の延長方向の両端が絞られて（直径を小さくされて）内管１１に当接し、第一の流路５１が閉塞されている。外管１２の両側は、このように閉塞されていれば良く、その構造や方法も問わない。

これにより、二重管７の第一の流路５１を高圧冷媒（第一の媒体）が通流し、第二の流路５２を低圧冷媒（第二の媒体）が通流するので、高圧冷媒と低圧冷媒との間で熱の交換を行うことができる。

二重管７の内管１１と外管１２とは、下記の製造方法によって固定されている。

まず、挿入工程では、外管１２に、この外管１２の内径よりも小さな外径を有する内管１１を挿入する。

次に、固定工程として、図２（ａ）に示される加工型４０に、内管１１が挿入された外管１２を配置する。加工型４０は、この実施例では下型４０Ｄと上型４０Ｕとからなり、二重管７の延長方向に沿って延びる形状となっている。外管１２は、下型４０Ｄに設けられた平面を有する加工溝４１Ｄに配置される（矢印Ｍ１）。次いで、平面を有する加工溝４１Ｕが設けられた上型４０Ｕを外管１２に向けて降ろし（矢印Ｍ２）、外管１２を加工溝４１Ｄと加工溝４１Ｕとで圧縮しつつ挟む（押圧する）ことで、外管１２の一部を径方向に縮小するように塑性変形させる。

図３（ａ）は図２（ｂ）で示される二重管７のＡ−Ａ断面を、図３（ｂ）は図２（ｂ）で示される二重管７のＢ−Ｂ断面を、それぞれ示す。固定工程によって外管１２が変形されて、外管１２の内面と内管１１の外面とが、複数の当接部Ｔ１にて当接されている。このように、固定工程によって外管１２を塑性変形し、内管１１の外面と当接させることで、内管１１と外管１２とを固定できる。

なお、固定工程において、外管１２を変形させるにあたり、下型４０Ｄと上型４０Ｕとを有する加工型４０を用いて上下方向に圧縮する場合を例示したが、外管の内面と内管の外面とを当接させれば良いので、必ずしも上下方向で圧縮する方法に限定されないのはもちろんである。例えば、加工型４０を、右型と左型とで構成し、外管１２を左右方向から圧縮して変形させても良く、生産上の都合により圧縮方法は適宜選択されることが望ましい。

＜実施例１の変形例＞
図４は、実施例１の変形例を示した二重管７の断面図で、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面に相当する図である。挿入工程を経て、固定工程で外管１２が加工型４０により塑性変形される場合に、固定工程にて変形させる外管１２の変形量を大きくするように、下型４０Ｄの加工溝４１Ｄおよび上型４０Ｕの加工溝４１Ｕの形状を調整する。すると、図４の当接部Ｔ２に示されるように、外管１２の内面は内管１１の外面に当接されるだけでなく、内管１１も塑性変形する。このように、外管１２と内管１１との接触面積を大きくすることで外管と内管との固定力を増強し、二重管７に振動が伝達されてもより確実に破損を防止することができる。

＜実施例２＞
実施例２の二重管７は、図４および図６に示されるように、いずれもアルミニウム製の内管１１と外管１２とを有する点、直管部７Ａ（図５）と曲げ部７Ｂ（図７）とを有したものとしても良い点、内管１１が低圧側配管部８Ｂと接続され、外管１２が高圧側配管部８Ａと接続された構成である点で、実施例１の二重管７と共通している。また、実施例２の二重管７の製造方法は、挿入工程と固定工程とを有する点でも、実施例１の二重管７の製造方法と共通している。

また、実施例２の二重管７の製造方法は、挿入工程と固定工程とを有する点で、実施例１の二重管７の製造方法と共通している。しかしながら、固定工程の内容について実施例１と異なっており、図４および図５を用いて以下に説明する。

まず、挿入工程では、外管１２に、この外管１２の内径よりも小さな外径を有する内管１１を挿入する。

次に、固定工程として、図５（ａ）に示される加工型１４０に、内管１１が挿入された外管１２を配置する。加工型１４０は、この実施例では下型１４０Ｄと上型１４０Ｕとからなり、二重管７の延長方向の長さに対して極めて短いものとなっている。外管１２は、加工したい部分が下型１４０Ｄに設けられた加工溝１４１Ｄと対応するように位置を調整されて、加工溝１４１Ｄに配置される（矢印Ｍ３）。次いで、加工溝１４１Ｕが設けられた上型１４０Ｕを外管１２に向けて降ろし（矢印Ｍ４）外管１２を加工溝１４１Ｄと加工溝１４１Ｕとで圧縮しつつ挟み込む（押圧する）ことで、外管１２を径方向に縮小するように塑性変形させる。

ここで、実施例２の加工型１４０は二重管７の延長方向の長さに対して極めて短いものとなっているから、上型１４０Ｕを下方に押す力（Ｍ４）が、実施例１における上型４０Ｕを下方に押す力（Ｍ２）より小さくても、外管１２を変形することができる。このため、実施例２の固定工程によれば、加工型１４０を小さくできる点と、加工するために大きな力が不要な点とから、生産性を向上することができる。

図６（ａ）は図５（ｂ）で示される二重管７のＣ−Ｃ断面を、図６（ｂ）は図５（ｂ）で示される二重管７のＤ−Ｄ断面を、それぞれ示す。固定工程によって外管１２が部分的に変形されて、図６（ａ）で示される断面Ｃ−Ｃでは外管１２の内面と内管１１の外面とは当接していない一方、図６（ｂ）で示される断面Ｄ−Ｄでは、複数の当接部Ｔ３にて当接されている。これにより、内管１１と外管１２とが固定される。

また、図５（ｂ）で示すように、実施例２の固定工程を、直管部７Ａに所定の間隔をあけた複数個所に実施することが好ましい。内管１１と外管１２とが当接される箇所を増やして、二重管７に振動が伝達されてもより確実に破損を防止することができる。

なお、この実施例２では、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように外管１２を断面円形に圧縮し塑性変形することだけでなく、図示しないが、断面楕円形等の非円形に圧縮し塑性変形してもよい。内管１１が螺旋状の溝部Ｓを有さない場合でも、実施例２の固定工程により絞り加工された部分において、第一の流路５１を確保することができる。

＜曲げ部または湾曲部への実施例＞
実施例１、実施例１の変形例および実施例２として、二重管７の直管部７Ａを図示して、内管１１と外管１２とを固定する方法を説明してきたが、二重管７が曲げ部７Ｂを有しても、これまで説明した挿入工程と固定工程とを用いて、内管１１と外管１２とを固定することができる。二重管７の曲げ部７Ｂにおける内管１１と外管１２との固定方法を、延長方向における外管１２の一部を変形する実施例２の態様を例にして以下に説明する。

まず、外管１２に、この外管１２の内径よりも小さな外径を有する内管１１を挿入する挿入工程を行う。次に、図７（ａ）に示されるように、内管１１が挿入された外管１２を所定の角度に曲げる又は湾曲させる曲げ工程を行う。そして、図５（ａ）に示される加工型１４０を用いて、所望する位置において、外管１２を内管１１に当接するように塑性変形する。これにより、図７（ｂ）に示されるように、内管１１と外管１２とが当接部Ｔ４により当接し、二重管７に振動が伝達されて破損を防止することができる。

なお、曲げ部または湾曲部への実施例においても、内管１１が螺旋状の溝部Ｓを有する形態、あるいは、外管１２の塑性変形後の形状を楕円形等の非円形とする形態を採用してもよいのはもちろんである。また、二重管７の延長方向に沿って延びる加工型を、曲げ部または湾曲部に対応するように構成し、実施例１と同様に二重管７を加工してもよい、外管と内管との当接する箇所を二重管の延長方向に形成することができ、より安定的に固定することができる。

また、固定工程のうち、実施例１と実施例２、実施例１と３、実施例２と３を、組み合わせて加工してもよい。二重管７に求められる耐振性、生産コスト等からの要請をふまえ、適宜選択されることが望ましい。

本発明に係る車両用空調装置は、工業的に製造することができ、また商取引の対象とすることができるから、経済的価値を有して産業上利用することが出来る発明である。

１ 冷凍サイクル
７ 二重管
７Ａ 直管部
７Ｂ 曲げ部
８ 配管
８Ａ 高圧側配管部
８Ｂ 低圧側配管部
１１ 内管
１２ 外管
４０ 加工型
４０Ｄ 下型
４０Ｕ 上型
１４０ 加工型
１４０Ｄ 下型
１４０Ｕ 上型
５１ 第一の流路
５２ 第二の流路
Ｓ 螺旋状の溝部
Ｔ１ 当接部
Ｔ２ 当接部
Ｔ３ 当接部
Ｔ４ 当接部

Claims (8)

1. 車両に搭載される冷凍サイクル（１）の内部熱交換器として用いられる二重管（７）の製造方法であって、
   外管（１２）に、前記外管の内径よりも外径が小さい内管（１１）を挿入する挿入工程と、
   前記挿入工程の後に行う工程であって、前記外管の内周を前記内管の外周に当接するように変形して前記外管と前記内管とを固定する固定工程と、
   を有することを特徴とする二重管の製造方法。
2. 前記固定工程は、前記外管の外周を、加工型（４０、１４０）により押圧する工程であることを特徴とする請求項１に記載の二重管の製造方法。
3. 前記固定工程は、前記外管の外周を、該外管の延長方向に沿って縮小する工程であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の二重管の製造方法。
4. 前記固定工程は、前記外管の外周を、該外管の延長方向において所定の間隔で縮小する工程であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の二重管の製造方法。
5. 前記挿入工程と前記固定工程との間に行われる工程として、前記内管が挿入された前記外管を所定の角度に曲げる又は湾曲させる曲げ工程を有し、
   前記固定工程を、前記外管のうち前記曲げ工程により曲げられ又は湾曲させた部位に行うことを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の二重管の製造方法。
6. 前記固定工程は、前記外管の一部が前記内管の外周よりも内側に達するまで、前記外管全部または一部を変形する工程であることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の二重管の製造方法。
7. 前記内管は螺旋状の溝部（Ｓ）を有し、
   前記内管の外周は、前記螺旋状の溝の外周により規定されるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の二重管の製造方法。
8. 前記外管と前記内管とは、アルミニウム製であることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の二重管の製造方法。

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