JP5972565B2 - 二重管の継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、内管と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の継手構造に係る技術分野に属する。

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，外管の一方または双方に螺旋状の凹凸部を形成することによって螺旋状の熱交換通路が構成される。なお、螺旋状の熱交換通路の両端部には、流通する流体のインレット用，アウトレット用の接続管が連通される。

この二重管の継手構造では、通常、外管の端部に接続孔が穿孔され外管に対して直交する方向から接続管が接続される。従って、螺旋状の熱交換通路で旋回される流体がインレット，アウトレットの際に急激に方向変換されてしまうため、流体の流通が阻害されて熱交換性能が低下してしまうという不具合が生じている。

従来、螺旋状の熱交換通路で旋回される流体のインレット，アウトレットの際の方向変換について改良する技術としては、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、図１４に示されるように、内管１に凹凸部１１が設けられ、外管２に直交する方向から接続された接続管３の端口に対面する位置の内管１の周面に凹凸部１１に隣接して環状溝１３を設けた二重管の継手構造が記載されている。

特許文献１に係る二重管の継手構造は、環状溝１３で流体を周方向に回転するように付勢することで、螺旋状の熱交換通路Ｒで旋回される流体Ｆのインレット，アウトレットの際の急激な方向変換が回避されるものである。

特開２００６−１６２２３８号公報

特許文献１に係る二重管の継手構造では、環状溝によって流体の急激な方向変換がある程度回避されるものの、螺旋状の熱交換通路で旋回される流体の進行方向（旋回の軸方向）に対して接続管が直交しているという基本構造が維持されているため、流体の充分な流通性が確保されず充分な熱交換性能が得られていない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、流体の充分な流通性を確保して充分な熱交換性能を得ることのできる二重管の継手構造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の継手構造は、特許請求の範囲の各請求項に記載の手段を採用する。

即ち、請求項１では、内管と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対して、外管に螺旋状の熱交換通路を流通する流体のインレット，アウトレットとなる接続管が接続された二重管の継手構造において、外管の端口に径方向に拡張された拡張部が設けられ、該外管の拡張部に接続管が接続され、該拡張部に、軸長が長く確保されると共に嵌合接続部から軸方向へ螺旋状の熱交換通路に沿い熱交換通路の端部に対面するように延びた湾曲傾斜筒形の流通案内部が形成され、前記接続管に、外管の拡張部の嵌合接続部の内側形状と内管のシール用膨張部の外側形状とによって囲まれ略Ｄ形の異形形状に変形加工された接続端末が形成されたことを特徴とする。

請求項２では、外管の拡張部の流通案内部の延びた端部を分枝構造としたことを特徴とする。

本発明に係る二重管の継手構造は、外管の端口に設けられた拡張部に接続管が接続されることで、螺旋状の熱交換通路を旋回する流体の進行方向の前後の方向に接続管が接続され、流体の急激な方向変換が確実に回避されるため、流体の充分な流通性を確保して充分な熱交換性能を得ることができる効果がある。
また、外管の拡張部に軸方向へ螺旋状の熱交換通路に沿うように延びた流通案内部が形成されることで、流体の方向変換がスムースに案内されるため、流体のより充分な流通性を確保してより充分な熱交換性能を得ることができる効果がある。
また、熱交換通路が複数系統からなる（複数の独立した螺旋で構成される）場合に、各系統に流体を円滑，確実に流通させることができる。
また、外管の拡張部に嵌合接続部から軸方向へ螺旋状の熱交換通路に沿い熱交換通路の端部に対面するように延びた流通案内部が形成されることで、流体の方向変換がよりスムースに案内される。
さらに、内管のシール用膨張部と外管の拡張部の嵌合接続部とに対する接続管の接続端末の隙間が減少され、従って、ろう付け不良が起きにくくなって内管，外管，接続管のシール性が向上する。また、接続管の異形形状部にある程度の容積が確保されることで、流体の流通が円滑，確実になる。

さらに、請求項２として、流通案内部による作用，効果を喪失することなく、しかも、熱交換通路が複数系統からなる場合に、全ての系統に流体Ｆを円滑，確実に流通させることができる。

本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第１例の分解された状態の斜視図である。 図１の接続状態の断面図である。 図１の平面図である。 図１の要部の加工工作例を示す正面図である。 本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第２例の断面図である。 本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第３例の断面図である。 本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第４例の要部の斜視図である。 図７の平面図である。 本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第５例の要部の斜視図である。 図９の平面図である。 本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第５例の分解された状態の斜視図である。 図１１の要部の拡大された正面図である。 図１１の接続状態の断面図である。 従来例を示す断面図である。

以下、本発明に係る二重管の継手構造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４は、本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第１例を示すものである。

第１例は、図１に示すように、熱伝導性の良好なアルミニウム材で形成された内管１，外管２，接続管３で構成されている。

内管１は、中央に螺旋状の凹凸部１１が設けられ凹凸部１１の両端部（図面では片側のみを図示している）にシール用膨張部１２が設けられている。凹凸部１１の凸部分１１ａとシール用膨張部１２との外径は、外管２の内壁に当接されるように外管２の内径と一致している。凹凸部１１とシール用膨張部１２とは、内管１の拡径処理によって形成される。なお、内管１の拡径処理については、例えば、内管１を内部に内管１の凹凸部１１，シール用膨張部１２を形成する溝が設けられた金型に挿通して、内管１の内部に圧力流体を供給する工法で実施される。

外管２は、内管１の両シール用膨張部１２の間隔とほぼ一致する長さに形成されている。

これ等の内管１，外管２は、内管１の外側に外管２が嵌合されることで、内管１の凹凸部１１の凹部分１１ｂと外管２の内壁との間に螺旋状の熱交換通路Ｒが形成される。熱交換通路Ｒには、熱交換の一方の流体Ｆが流通される。なお、熱交換の他方の流体Ｆは、内管１の内部を流通されることになる。

外管２の端口２１には、接続管３が接続される径方向に拡張された拡張部２２が設けられている。拡張部２２には、端口２１側の接続管３が嵌合接続される直筒形の嵌合接続部２２ａと、嵌合接続部２２ａから軸方向へ延びた傾斜筒形の流通案内部２２ｂとが形成されて、ある程度の容積を有している。この拡張部２２は、熱交換通路Ｒに連通される。

なお、外管２の端口２１における拡張部２２の形成については、図４に示すように、第１段階としてポンチ，クランプ等で端口２１を径方向に引延ばす加工を行い、第２段階として他のポンチ，クランプ等で嵌合接続部２２ａ，流通案内部２２ｂを絞込む加工を行うようにすると、精度面，作業面で無理なく実施することができる。

接続管３は、接続端部が直状に形成され、外管２の拡張部２２の嵌合接続部２２ａに嵌合接続される。なお、接続管３の接続端部の一部は、外管２に嵌合されている内管１のシール用膨張部１２に当接される。接続された接続管３の接続端部の軸線Ａは、図１に示すように、同軸である内管１，外管２の軸線Ｂと平行とされている。即ち、外管２と接続管３の接続端部とが近接配管されて、継手の周囲がコンパクト化されている。

これ等の内管１，外管２，接続管３は、図２に示すように、外管２の端口２１において内管１のシール用膨張部１２をシール用部材として利用してろう付け等で固定されてシールされる。このとき、外管２の端口２１に周縁を外方に広げるフレア２３を設けると、リング状のろう材を載せてろう付けすることができてろう付け作業が容易になる。

第１例によると、外管２の端口２１に設けられた拡張部２２の嵌合接続部２２ａに接続管３が接続されることで、螺旋状の熱交換通路Ｒを旋回する流体Ｆの進行方向の前後の方向に接続管３が接続され、流体Ｆの急激な方向変換が回避される。従って、流体Ｆの充分な流通性が確保されて充分な熱交換性能を得ることができる。なお、図１にはインレット側が示されているが、アウトレット側においても流体Ｆの逆の流れで同様の作用効果が奏される。

また、外管２の拡張部２２に嵌合接続部２２ａから軸方向へ延びた傾斜筒形の流通案内部２２ｂが形成されることで、流体Ｆの方向変換がスムースに案内される。従って、流体Ｆのより充分な流通性が確保されてより充分な熱交換性能を得ることができる。また、拡張部２２にある程度の容積が確保されていることも、流体Ｆの流通性の確保に役立っている。

さらに、第１例によると、特許文献１に係る二重管の継手構造の環状溝が不要になることから、内管１の凹凸部１１をシール用膨張部１２に近接した位置まで設けて熱交換通路Ｒを長く形成することができる。従って、外管２が同じでも熱交換面積を拡張して容積熱交換性能を向上させることができる。

図５は、本発明に係る二重管の継手構造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例における外管２の拡張部２２の流通案内部２２ｂの軸長を長く確保している。

第２例によると、熱交換通路Ｒが複数系統からなる（複数の独立した螺旋で構成される）場合に、各系統に流体Ｆを円滑，確実に流通させることができる。
このとき、第１例と同様に内管１の凹凸部１１をシール用膨張部１２の基端部まで又は基端部の至近距離にまで伸ばして螺旋状に形成することにより、リブ効果で内管１の耐圧力を増強させることができる。即ち、従来の如く、直交する外管から流入を受けた部位の内管が平坦であると、その内管の部位が圧力で窪んでしまう怖れがあるが、本願第２例では、外管に拡張部を設けると共に内管１を螺旋状に貫くことにより、シール用膨張部１２の基端部に至る全体の耐圧力を高めることができる。

図６は、本発明に係る二重管の継手構造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、第２例における内管１の凹凸部１１をシール用膨張部１２に近接した位置まで設けないようにしている。

第３例によると、外管２の拡張部２２に確保される容積が拡張されて、流体Ｆの流通性の確保がより確実になる。

図６，図８は、本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第４例を示すものである。

第４例は、第１例の外管２の拡張部２２の流通案内部２２ｂを嵌合接続部２２ａから軸方向へ螺旋状の熱交換通路Ｒに沿い熱交換通路Ｒの端部に対面するように延びた湾曲傾斜筒形としてある。

第４例によると、外管２の拡張部２２に嵌合接続部２２ａから軸方向へ螺旋状の熱交換通路Ｒに沿い熱交換通路Ｒの端部に対面するように延びた流通案内部２２ｂが形成されることで、流体Ｆの方向変換がよりスムースに案内される。

図９，図１０は、本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第５例を示すものである。

第５例は、第４例の外管２の拡張部２２の流通案内部２２ｂの延びた端部を分枝構造としてある。

第５例によると、第４例の作用，効果を喪失することなく、しかも、熱交換通路Ｒが複数系統からなる場合に、全ての系統に流体Ｆを円滑，確実に流通させることができる。

図１１〜図１３は、本発明に係る二重管の継手構造を実施するための形態の第６例を示すものである。

第６例は、第４例の接続管３の接続端末３１が外管２の拡張部２２の嵌合接続部２２ａの内側形状と内管１のシール用膨張部１２の外側形状とによって囲まれる異形形状（Ｄ形）に変形加工されている。異形形状部３１は、図１２に示すように、径ａを本体部３２の径ｂよりも大きくすることである程度の容積が確保されるようになっている。

第６例によると、図１３に示すように、内管１のシール用膨張部１２と外管２の拡張部２２の嵌合接続部２２ａとに対する接続管３の接続端末の隙間が減少される。従って、ろう付け不良が起きにくくなって内管１，外管２，接続管３のシール性が向上する。また、接続管３の異形形状部３１にある程度の容積が確保されることで、流体Ｆの流通が円滑，確実になる。

以上、図示した形態の外に、内管１の凹凸部１１を外管２や内管１，外管２の双方に設けて螺旋状の熱交換通路Ｒを形成することも可能である。

さらに、外管２の拡張部２２を外管２と別部材で形成して接続一体化することも可能である。

１ 内管
１１ 凹凸部
２ 外管
２１ 端口
２２ 拡張部
２２ａ 嵌合接続部
２２ｂ 流通案内部
３ 接続管
Ｆ 流体
Ｒ 熱交換通路

Claims (2)

1. 内管と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対して、外管に螺旋状の熱交換通路を流通する流体のインレット，アウトレットとなる接続管が接続された二重管の継手構造において、外管の端口に径方向に拡張された拡張部が設けられ、該外管の拡張部に接続管が接続され、
   該拡張部に、軸長が長く確保されると共に嵌合接続部から軸方向へ螺旋状の熱交換通路に沿い熱交換通路の端部に対面するように延びた湾曲傾斜筒形の流通案内部が形成され、
   前記接続管に、外管の拡張部の嵌合接続部の内側形状と内管のシール用膨張部の外側形状とによって囲まれ略Ｄ形の異形形状に変形加工された接続端末が形成された、
   ことを特徴とする二重管の継手構造。
2. 請求項１の二重管の継手構造において、外管の拡張部の流通案内部の延びた端部を分枝構造としたことを特徴とする二重管の継手構造。

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