JP6650159B1 - 熱交換器用二重管の製造方法 - Google Patents

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【課題】外管の端部の外周面に形成された孔が閉塞することを抑制しつつ、外管の管端を内管の外周面にロウ付けできる工程を備えた熱交換器用二重管の製造方法を提供すること。【解決手段】熱交換器用二重管の製造方法は、内部に冷却液通路(7)を有するとともに支柱(10)に取り付けられた冷却ブロック(8)と、クランプ部材(9)とで、外管(1)の端部を挟み込んで、内管(2)が挿入された外管(1)を支持する管支持工程と、上記冷却ブロック(8)の内部に形成された冷却液通路(7)に冷却液を流しながら、外管(1)の管端を内管(2)の外周面にロウ付けする接合工程と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、熱交換器用二重管の製造方法に関し、例えば、自動車用エアコンなどの熱交換サイクルに適用される熱交換器用二重管の製造方法に関する。
上記熱交換器用二重管に関する技術として、例えば特許文献1に記載のものがある。特許文献1に記載の熱交換器用二重管は、軸方向に螺旋状に延びる複数の凸部が外周面に形成された内管と、内周面の断面形状が円形の外管とを有する。また、この内管の内接円の直径d1と、外管の内接円の直径d2とが、0.6<d1/d2の関係を満たし、且つ外管の内周面と内管の上記凸部の頂点部分とを接しさせることで、外管と内管との一体化を図っている。
上記構成の熱交換器用二重管とすることで、効率よく熱交換することができ、且つ運転時において振動が生じても、内管と外管とが衝突して騒音が生じることを抑制することができる、との事である。
特開2013−178079号公報
例えば、特許文献1の図12を参照されたい。外管(10)の管端は、内管(2)の外周面に、ロウ付けにより接合される。また、内管(2)と外管(10)との間に流体を流すための入口孔、内管(2)と外管(10)との間を流れた流体を取り出すための出口孔が外管(10)の軸方向のそれぞれの端部の外周面に形成される。
ここで、外管(10)の管端を内管(2)の外周面にロウ付けにより接合する場合、ロウ材が垂れて、外管(10)と内管(2)との隙間に入り込み、その後、ロウ材が上記孔の部分またはその周辺でかたまり、ロウ材で孔の一部または全てが閉塞してしまうことがある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外管の端部の外周面に形成された孔が閉塞することを抑制しつつ、外管の管端を内管の外周面にロウ付けできる工程を備えた熱交換器用二重管の製造方法を提供することである。
本発明は、流体が流れる孔が端部の外周面に形成された外管の内部に内管が配置されてなる二重管構造を有し、当該内管の内側を流れる流体と、当該内管と当該外管との間を流れる流体との間の熱交換を行うための熱交換器用二重管の製造方法であって、内部に冷却液通路を有するとともに支柱に取り付けられた冷却ブロックと、クランプ部材とで、前記外管の前記端部を挟み込んで、前記内管が挿入された前記外管を支持する管支持工程と、前記冷却ブロックの前記冷却液通路に冷却液を流しながら、前記外管の管端を前記内管の外周面にロウ付けする接合工程と、を備える。
本発明によれば、外管の端部の外周面に形成された孔がロウ材で閉塞することを抑制しつつ、外管の管端を内管の外周面にロウ付けすることができる。
冷却ブロックとクランプ部材とで、内管が挿入された外管を支持した状態を示す側面図である。 図1に示す冷却ブロックの平面図、正面図、および右側面図である。 熱交換器用二重管の一例を示す斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図3は、熱交換器用二重管の一例を示す斜視図である。まず、図3を参照しつつ、熱交換器用二重管の構成について説明する。
熱交換器用二重管100は、例えば、自動車用エアコンなどの熱交換サイクルに適用されるものであって、次のように構成される。外管1の内部に内管2が配置されて二重管構造をなす。外管1の軸方向の両端部の外周面には、それぞれ、外管1と内管2との隙間を流れる流体用の孔3、4が形成され、これら孔3、4部分には、それぞれ、枝管5、6が接合される。外管1の両端部の管端は、内管2の外周面にロウ付けにより接合される。なお、図3において、当該ロウ付け部分に符号Bを付している。熱交換器用二重管100は、自動車のエンジンルームなど、スペースの限られた狭い空間に配置されるため、図3に示すように、所定の形状に曲げられたものとされる。内管2の内側には、例えば、低圧のガス(冷媒)が流され、内管2と外管1との間には、枝管5、6を介して、例えば、高圧の液体(冷媒)が流され、高圧の液体(冷媒)と低圧のガス(冷媒)との間で熱交換がなされる。外管1、内管2、および枝管5、6の材料は、例えば、アルミニウム合金である。
次に、上記熱交換器用二重管100を製造する際に用いる冷却治具について説明する。図1に示すように、上記冷却治具は、内部に冷却液通路7を有する冷却ブロック8と、クランプ部材9とを備える。冷却ブロック8は、例えば、支柱10の先端部の側面に取り付けられる。クランプ部材9は、前後に移動可能に、図示を省略する支持腕部材を介して静止物に取り付けられる。
図2に示すように、上記冷却ブロック8は、冷却液通路7が内部に形成された冷却部11と、断面が円弧状の溝13が表面に形成された管保持部12とを有する。管保持部12は、冷却部11に隣接する。溝13に外管1が嵌まり込む。
冷却部11の表面のうちの上記溝13の最底部13aと対向する位置に、冷却液通路7に連通する冷却液供給ポート14および冷却液排出ポート15が所定の間隔をあけて形成される。冷却液供給ポート14および冷却液排出ポート15には、樹脂ホース、金属管などが接続される。冷却液としての例えば水が、樹脂ホース、金属管などを介して冷却液供給ポート14に供給され、冷却液通路7を流れた水は、冷却液排出ポート15から排出される。
図2(b)からわかるように、上記冷却液通路7の経路は、冷却ブロック8とクランプ部材9とで外管1が支持されたときの外管1の側方視において、冷却液供給ポート14と冷却液排出ポート15とを結ぶ仮想線Cに対して線対称の矩形形状とされている。
冷却液通路7は、冷却液供給ポート14から左右に延びる第1横通路16と、冷却液排出ポート15から左右に延びる第2横通路17と、第1横通路16の端部と第2横通路17の端部とを連通させる2本の縦通路18とで構成される。これら通路16、17、18は、冷却ブロック8に貫通孔をあけることで形成され、通路16、17、18のそれぞれの末端は、栓部材19で塞がれる。第1横通路16と縦通路18との連通部分、および縦通路18と第2横通路17との連通部分、すなわち、矩形形状の冷却液通路7を構成する各通路16、17、18同士の連通部分(コーナー部)は、十字形状とされている。矩形形状の冷却液通路7の角部(コーナー部)を十字形状としたことで、当該角部(コーナー部)をL字形状とする場合よりも、冷却ブロック8(冷却部11の冷却液通路7)に保持される冷却液の量が多くなるので、その分、冷却効率が向上する。
なお、本実施形態の上記冷却ブロック8は、全体として直方体状のブロック部材である。冷却ブロック8、およびクランプ部材9の材料は、SUS304などのステンレス材、鉄などである。
熱交換器用二重管100の製造方法は、次のとおりである。
所定の長さの外管1を作製し、内管2の外周面にロウ付けする外管1の管端を面取りする。その後、外管1の端部の外周面に、孔3、4をあけ、洗浄を行う。孔3、4の径は、例えばφ6mmである。なお、外管1の外径は、例えばφ22mm、肉厚は、例えば1.5mm、内管2の外径は、例えばφ18mmである。また、図示を省略するが、内管2の外周面のうちの外管1の中に挿入配置される部分は、熱交換効率を高めるなどの目的で、特許文献1に記載の熱交換器用二重管と同様に、軸方向に螺旋状に延びる複数の凸部が形成されている。
内管2の一方の端部にルーズフランジ(不図示)を挿入後、転造加工などによりバルジ20を形成する。また、内管2の他方の端部にフランジ21がロウ付けされる。
内管2の外周面に形成された上記複数の凸部同士の間の溝部分に、外管1に形成された孔3が位置するようにして、支柱10に取り付けられた冷却ブロック8と、クランプ部材9とで、外管1の孔3側の端部を挟み込んで、内管2が挿入された外管1を支持する(管支持工程、図1参照)。このとき、外管1の上記端部を、冷却ブロック8の管保持部12の溝13で側方から覆うようにして、且つ、図1に示すように冷却ブロック8で孔3を覆うようにして、冷却ブロック8とクランプ部材9とで外管1の端部を挟み込んで支持する。なお、内管2の外周面にロウ付けする箇所である外管1の管端と、孔3との距離が比較的長い場合は、内管2の外周面にロウ付けする箇所である外管1の管端側へ冷却ブロック8から孔3が出ていてもよい。例えば、外管1の管端と孔3との距離が30mm〜70mmの場合、冷却ブロック8の上端は、ロウ付け箇所(外管1の管端)から下方へ80mmの位置とされる。このとき、孔3は、冷却ブロック8の上端から出ている。
その後、冷却液通路7に冷却水(冷却液)を流しながら、外管1の孔3側の管端を内管2の外周面にロウ付けする(接合工程)。冷却水の温度は、チラー(冷却装置)で、例えば27℃に調整される。冷却水は、冷却液通路7に循環供給される。ロウ材は、アルミである。
外管1の孔3側の管端のロウ付けが完了したら、例えば図3に示す形状に、内管2および外管1で構成される二重管を曲げ加工する。
次いで、外管1の孔4側の管端についても、外管1の孔3側の管端と同様に、内管2の外周面にロウ付けする。その後、孔3、4部分に、それぞれ、枝管5、6をロウ付けする。枝管5、6の管端は、フレア形状とされており(ラッパ状に拡径されており)、このフレア形状部分で孔3、4は覆われる。上記フレア形状部分で枝管5、6が孔3、4部分にロウ付けされるので、孔3、4の閉塞が防止される。
以上により、熱交換器用二重管100が完成する。完成した熱交換器用二重管100は、検圧、外観検査などを経て出荷される。
上記の熱交換器用二重管の製造方法は、次のような作用・効果を有する。
冷却ブロック8の内部に形成された冷却液通路7に冷却液を流すことで、外管1の端部は冷却される。これにより、外管1と内管2との隙間にロウ材が垂れてきたとしても、垂れてきたロウ材は冷却されて固化し易いので、外管1の端部外周面に形成された孔3(4)部分にロウ材が到達するまでにロウ垂れは止まる。よって、孔3(4)部分にロウ材が到達することを抑制できる。そのため、外管1の端部の外周面に形成された孔3(4)が閉塞することを抑制しつつ、外管1の管端を内管2の外周面にロウ付けすることができる。
また、冷却ブロック8は支柱10で支持されているので、作業員は、冷却ブロック8を手で持つ必要がない。そのため、作業員は、ロウ付け作業に集中することができ、この観点からも、孔3(4)が閉塞することを抑制しつつ、外管1の管端を内管2の外周面にロウ付けすることができる。
上記実施形態では、冷却ブロック8は、冷却液通路7が内部に形成された冷却部11と、断面が円弧状の溝13が表面に形成された、当該冷却部11に隣接する管保持部12と、を有し、外管1の端部を上記溝13で側方から覆うようにして、冷却ブロック8とクランプ部材9とで外管1の端部を挟み込んで支持する。この構成によると、外管1の支持がより堅実なものとなるとともに、外管1の端部の冷却効率が向上する。
また、上記実施形態では、図2(a)、(b)に示すように、冷却ブロック8に関し、冷却部11の表面のうちの、管保持部12の溝13の最底部13aと対向する位置に、冷却液通路7に連通する冷却液供給ポート14および冷却液排出ポート15が形成され、且つ、冷却ブロック8とクランプ部材9とで外管1が支持されたときの外管1の側方視において、冷却液通路7の経路が、冷却液供給ポート14と冷却液排出ポート15とを結ぶ仮想線Cに対して線対称の矩形形状とされている。
この構成によると、冷却液供給ポート14に供給されて冷却液通路7を流れる冷却液は、外管1の端部を冷却することに、より大きく機能する。そのため、外管1の端部の冷却効率がより向上する。
また、上記実施形態では、冷却ブロック8で孔3(4)を覆うようにして、冷却ブロック8とクランプ部材9とで外管1の端部を挟み込んで支持する。この構成によると、孔3(4)およびその周辺を直接冷却することができ、孔3(4)が閉塞することをより抑制できる。
上記の実施形態は次のように変更可能である。
冷却ブロック8に形成される、外管1が嵌まり込む溝13は、断面が円弧状の溝ではなく、断面がコ字形状などの溝であってもよい。
上記実施形態では、クランプ部材9の外管1が当接する部分は、平坦な面とされている。これに代えて、クランプ部材9の外管1が当接する部分が、冷却ブロック8と同様に、断面が円弧状、コ字形状などの外管1が嵌まり込む溝とされてもよい。
冷却ブロック8に形成される冷却液供給ポート14、冷却液排出ポート15の配置は、上記実施形態の配置に限定されることなく、様々に変更することができる。また、冷却ブロック8の内部に形成される冷却液通路7についても同様であり、冷却液通路7の経路は、冷却液供給ポート14と冷却液排出ポート15とを直線的に結ぶ枝分かれしない1本の経路であってもよいし、本実施形態のように矩形形状に枝分かれせずに、長円形状・楕円形状などに枝分かれする経路など、様々に変更することができる。
上記実施形態では、冷却ブロック8で、外管1の端部に形成された孔3を覆うようにしているが、外管1の端部に形成された孔3(4)を冷却ブロック8で覆う必要は必ずしもない。
冷却液は、冷却水、すなわち水である必要は必ずしもなく、空気(気体)が用いられてもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行うことは勿論可能である。
1:外管
2:内管
3、4:孔
7:冷却液通路
8:冷却ブロック
9:クランプ部材
10:支柱
11:冷却部
12:管保持部
13:溝
13a:最底部
14:冷却液供給ポート
15:冷却液排出ポート
100:熱交換器用二重管
C:仮想線

Claims (4)

  1. 流体が流れる孔が端部の外周面に形成された外管の内部に内管が配置されてなる二重管構造を有し、当該内管の内側を流れる流体と、当該内管と当該外管との間を流れる流体との間の熱交換を行うための熱交換器用二重管の製造方法であって、
    内部に冷却液通路を有するとともに支柱に取り付けられた冷却ブロックと、クランプ部材とで、前記外管の前記端部を挟み込んで、前記内管が挿入された前記外管を支持する管支持工程と、
    前記冷却ブロックの前記冷却液通路に冷却液を流しながら、前記外管の管端を前記内管の外周面にロウ付けする接合工程と、
    を備え
    前記冷却ブロックは、前記冷却液通路が内部に形成された冷却部と、断面が円弧状の溝が表面に形成された、当該冷却部に隣接する管保持部と、を有し、
    前記冷却部の表面のうちの前記溝の最底部と対向する位置に、前記冷却液通路に連通する冷却液供給ポートおよび冷却液排出ポートが形成されており、
    前記冷却ブロックと前記クランプ部材とで前記外管が支持されたときの前記外管の側方視において、前記冷却液通路の経路が、前記冷却液供給ポートと前記冷却液排出ポートとを結ぶ仮想線に対して線対称の矩形形状とされており、
    前記管支持工程において、前記外管の前記端部を前記溝で側方から覆うようにして、前記冷却ブロックと前記クランプ部材とで前記外管の前記端部を挟み込んで支持する、熱交換器用二重管の製造方法。
  2. 請求項に記載の熱交換器用二重管の製造方法において、
    前記管支持工程において、前記冷却ブロックで前記孔を覆うようにして、前記冷却ブロックと前記クランプ部材とで前記外管の前記端部を挟み込んで支持する、熱交換器用二重管の製造方法。
  3. 流体が流れる孔が端部の外周面に形成された外管の内部に内管が配置されてなる二重管構造を有し、当該内管の内側を流れる流体と、当該内管と当該外管との間を流れる流体との間の熱交換を行うための熱交換器用二重管の製造方法であって、
    内部に冷却液通路を有するとともに支柱に取り付けられた冷却ブロックと、クランプ部材とで、前記外管の前記端部を挟み込んで、前記内管が挿入された前記外管を支持する管支持工程と、
    前記冷却ブロックの前記冷却液通路に冷却液を流しながら、前記外管の管端を前記内管の外周面にロウ付けする接合工程と、
    を備え
    前記管支持工程において、前記冷却ブロックで前記孔を覆うようにして、前記冷却ブロックと前記クランプ部材とで前記外管の前記端部を挟み込んで支持する、熱交換器用二重管の製造方法。
  4. 請求項に記載の熱交換器用二重管の製造方法において、
    前記冷却ブロックは、前記冷却液通路が内部に形成された冷却部と、断面が円弧状の溝が表面に形成された、当該冷却部に隣接する管保持部と、を有し、
    前記管支持工程において、前記外管の前記端部を前記溝で側方から覆うようにして、前記冷却ブロックと前記クランプ部材とで前記外管の前記端部を挟み込んで支持する、熱交換器用二重管の製造方法。
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