(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙および内管内がそれぞれ冷媒流路となっており、内管の少なくとも一端部が外管よりも外側に突出させられ、外管における内管が突出した側の端部寄りの部分に拡管部が形成され、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に拡管部よりも小径の縮管部が形成されるとともに当該縮管部が内管にろう付されている二重管式熱交換器において、
外管の内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条が周方向に間隔をおいて一体に設けられ、外管の拡管部および縮管部の内周面の凸条が潰され、外管の縮管部における凸条が形成されていない部分の内周面と、内管の外周面との間の間隙がろう材で埋められている二重管式熱交換器。
【請求項２】
外管における拡管部よりも長さ方向内側の部分の外径が１９ｍｍ以上であり、外管の管壁の肉厚をｔ、外管の内径をＤ１、凸条の高さをｈ、凸条の数をｎとした場合、０．２５≦ｈ／ｔ≦０．６２５、０．７２≦ｎ／Ｄ１≦０．９６の関係を満たす請求項１記載の二重管式熱交換器。
【請求項３】
外管の拡管部の外径をＤ２、外管における拡管部よりも長さ方向内側の部分の外径をＤ３とした場合、１．２３≦Ｄ２／Ｄ３≦１．４５の関係を満たす請求項１または２記載の二重管式熱交換器。
【請求項４】
外管の凸条の先端と、内管の外周面との間隔が０〜０．５ｍｍである請求項１〜３のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【請求項５】
外管と内管との間の冷媒流路の流路断面積が、半径４．０ｍｍの円の面積以上となっている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【請求項６】
外管の管壁の肉厚が０．８〜１．２ｍｍ、凸条の高さが０．３〜１．１ｍｍである請求項１〜５のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【請求項７】
外管の拡管部と縮管部との間に、拡管部側から縮管部側に向かって徐々に縮径された円錐部が設けられており、円錐部の内周面における縮管部側の端部と、内管の外周面との間にろう材が溜まっている請求項１〜６のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【請求項８】
内管の両端部が外管よりも外側に突出させられており、外管の両端寄りの部分に拡管部が形成されている請求項１〜７のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【請求項９】
外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙および内管内がそれぞれ冷媒流路となっており、内管の少なくとも一端部が外管よりも外側に突出させられ、外管における内管が突出した端部寄りの部分に拡管部が形成され、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に拡管部よりも小径の縮管部が形成されるとともに当該縮管部が内管にろう付されている二重管式熱交換器を製造する方法であって、
内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条が周方向に等間隔をおいて一体に設けられるとともに、全長にわたって外径の等しい外管を用意すること、
パンチを用いることによって、外管の少なくとも一端部に所定長さの円筒状拡管部を形成するとともに、拡管部の内周面の凸条をパンチにより潰すこと、
パンチを用いることによって、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に、拡管部の外側端部に連なりかつ外側に向かって徐々に縮径された円錐部、および円錐部の外側端部に連なりかつ拡管部よりも外径の小さい所定長さの円筒状縮管部を形成すること、
全長にわたって外径の等しい内管を用意し、当該内管を、外管内に、少なくとも一端部が、外管における拡管部が形成された端部よりも外側に突出するように通すこと、
外管の縮管部における円錐部側の端部を、外側からかしめ部材によりかしめることによって、外管を内管に固定すること、
ならびに外管の縮管部と内管とを全周にわたってろう付することを特徴とする二重管式熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙および内管内がそれぞれ冷媒流路となっており、内管の少なくとも一端部が外管よりも外側に突出させられ、外管における内管が突出した端部寄りの部分に拡管部が形成され、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に拡管部よりも小径の縮管部が形成されるとともに当該縮管部が内管にろう付されている二重管式熱交換器を製造する方法であって、
内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条が周方向に等間隔をおいて一体に設けられるとともに、全長にわたって外径の等しい外管を用意すること、
パンチを用いることによって、外管の少なくとも一端部に所定長さの円筒状拡管部を形成するとともに、拡管部の内周面の凸条をパンチにより潰すこと、
パンチを用いることによって、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に、拡管部の外側端部に連なりかつ外側に向かって徐々に縮径された円錐部、および円錐部の外側端部に連なりかつ拡管部よりも外径の小さい所定長さの円筒状縮管部を形成すること、
パンチを用いることによって、外管の縮管部の外側端部に、外側に向かって径方向外方に広がったフレア部を形成すること、
全長にわたって外径の等しい内管を用意し、当該内管を、外管内に、少なくとも一端部が、外管における拡管部が形成された端部よりも外側に突出するように通すこと、
外管の縮管部におけるフレア部を除いた部分を、外側からかしめ部材によりかしめることによって、外管を内管に固定すること、
ならびに外管の縮管部と内管とを全周にわたってろう付することを特徴とする二重管式熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
外管の縮管部と内管とのろう付を、内管における外管よりも外側に突出した部分の縮管部側端部の周囲にろう材を供給しつつ、トーチろう付方法により行う請求項９または１０記載の二重管式熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
外管の両端部に拡管部、円錐部および縮管部を形成しておき、内管を、外管内に、両端部が管の両端部よりも外側に突出するように通す請求項９〜１１のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は二重管式熱交換器およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、外管と、外管内に間隔をおいて設けられた内管とを備えている二重管式熱交換器およびその製造方法に関する。
【０００２】
この明細書において、「コンデンサ」という用語には、通常のコンデンサの他に凝縮部および過冷却部を有するサブクールコンデンサを含むものとする。
【背景技術】
【０００３】
従来、カーエアコンに用いられる冷凍サイクルとして、コンプレッサ、凝縮部と過冷却部とを有するコンデンサ、エバポレータ、減圧器としての膨張弁、気液分離器、およびコンデンサとエバポレータとの間に配置され、かつコンデンサの過冷却部から出てきた高温の冷媒とエバポレータから出てきた低温の冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えたものが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１記載の冷凍サイクルにおいては、コンデンサの過冷却部において過冷却された冷媒が、中間熱交換器において、エバポレータから出てきた低温の冷媒によりさらに冷却され、これによりエバポレータの冷却性能が向上させられるようになっている。
【０００４】
特許文献１記載の冷凍サイクルに用いられている中間熱交換器は、外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙がコンデンサから出てきた高温冷媒が流れる高温冷媒流路となり、内管内がエバポレータから出てきた低温の冷媒が流れる冷温冷媒流路となっており、内管の両端部が外管の両端部よりも外側に突出させられ、外管の両端寄りの部分に拡管部が形成され、一方の拡管部に外管と内管との間の冷媒流路に通じる冷媒流入パイプが接続されるとともに、他方の拡管部に外管と内管との間の冷媒流路に通じる冷媒流出パイプが接続され、外管における両拡管部よりも長さ方向の外側部分に縮管部が形成されるとともに当該縮管部が内管にろう付された二重管式熱交換器からなる。
【０００５】
ところで、特許文献１記載の冷凍サイクルをカーエアコンに用いる場合、自動車のエンジンルームへ組み込む際のスペースを小さくするために、中間熱交換器を長さ方向の中間部の少なくとも１箇所において屈曲させる必要が生じることがある。しかしながら、屈曲部においては外管が変形することにより高温冷媒流路が潰れて断面積が小さくなり、その結果圧力損失が大きくなるという問題がある。
【０００６】
そして、特許文献１記載の二重管式熱交換器の場合、内管の溝部は、両流路内を流れる冷媒間の伝熱面積を増大させることの他に、屈曲部において高温冷媒流路が潰れて断面積が減少することを防止する働きを有する。
【０００７】
ところが、特許文献１記載の二重管式熱交換器の内管の溝部は、内管をつくった後、管壁を変形させる後加工を比較的広範囲に施すことにより形成されているので、その作業が面倒になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１６２２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の目的は、上記問題を解決し、屈曲部を有する場合であっても内外両管間の冷媒流路の潰れを防止しうるとともに製造作業が簡単になる二重管式熱交換器およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【００１１】
1)外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙および内管内がそれぞれ冷媒流路となっており、内管の少なくとも一端部が外管よりも外側に突出させられ、外管における内管が突出した側の端部寄りの部分に拡管部が形成され、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に拡管部よりも小径の縮管部が形成されるとともに当該縮管部が内管にろう付されている二重管式熱交換器において、
外管の内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条が周方向に間隔をおいて一体に設けられ、外管の拡管部および縮管部の内周面の凸条が潰され、外管の縮管部における凸条が形成されていない部分の内周面と、内管の外周面との間の間隙がろう材で埋められている二重管式熱交換器。
【００１２】
2)外管における拡管部よりも長さ方向内側の部分の外径が１９ｍｍ以上であり、外管の管壁の肉厚をｔ、外管の内径をＤ１、凸条の高さをｈ、凸条の数をｎとした場合、０．２５≦ｈ／ｔ≦０．６２５、０．７２≦ｎ／Ｄ１≦０．９６の関係を満たす上記1)記載の二重管式熱交換器。
【００１３】
3)外管の拡管部の外径をＤ２、外管における拡管部よりも長さ方向内側の部分の外径をＤ３とした場合、１．２３≦Ｄ２／Ｄ３≦１．４５の関係を満たす上記1)または2)記載の二重管式熱交換器。
【００１４】
4)外管の凸条の先端と、内管の外周面との間隔が０〜０．５ｍｍである上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【００１５】
5)外管と内管との間の冷媒流路の流路断面積が、半径４．０ｍｍの円の面積以上となっている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【００１６】
6)外管の管壁の肉厚が０．８〜１．２ｍｍ、凸条の高さが０．３〜１．１ｍｍである上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【００１７】
7)外管の拡管部と縮管部との間に、拡管部側から縮管部側に向かって徐々に縮径された円錐部が設けられており、円錐部の内周面における縮管部側の端部と、内管の外周面との間にろう材が溜まっている上記1)〜6)のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【００１８】
8)内管の両端部が外管よりも外側に突出させられており、外管の両端寄りの部分に拡管部が形成されている上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【００１９】
9)外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙および内管内がそれぞれ冷媒流路となっており、内管の少なくとも一端部が外管よりも外側に突出させられ、外管における内管が突出した端部寄りの部分に拡管部が形成され、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に拡管部よりも小径の縮管部が形成されるとともに当該縮管部が内管にろう付されている二重管式熱交換器を製造する方法であって、
内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条が周方向に等間隔をおいて一体に設けられるとともに、全長にわたって外径の等しい外管を用意すること、
パンチを用いることによって、外管の少なくとも一端部に所定長さの円筒状拡管部を形成するとともに、拡管部の内周面の凸条をパンチにより潰すこと、
パンチを用いることによって、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に、拡管部の外側端部に連なりかつ外側に向かって徐々に縮径された円錐部、および円錐部の外側端部に連なりかつ拡管部よりも外径の小さい所定長さの円筒状縮管部を形成すること、
全長にわたって外径の等しい内管を用意し、当該内管を、外管内に、少なくとも一端部が、外管における拡管部が形成された端部よりも外側に突出するように通すこと、
外管の縮管部における円錐部側の端部を、外側からかしめ部材によりかしめることによって、外管を内管に固定すること、
ならびに外管の縮管部と内管とを全周にわたってろう付することを特徴とする二重管式熱交換器の製造方法。
【００２０】
10)外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙および内管内がそれぞれ冷媒流路となっており、内管の少なくとも一端部が外管よりも外側に突出させられ、外管における内管が突出した端部寄りの部分に拡管部が形成され、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に拡管部よりも小径の縮管部が形成されるとともに当該縮管部が内管にろう付されている二重管式熱交換器を製造する方法であって、
内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条が周方向に等間隔をおいて一体に設けられるとともに、全長にわたって外径の等しい外管を用意すること、
パンチを用いることによって、外管の少なくとも一端部に所定長さの円筒状拡管部を形成するとともに、拡管部の内周面の凸条をパンチにより潰すこと、
パンチを用いることによって、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に、拡管部の外側端部に連なりかつ外側に向かって徐々に縮径された円錐部、および円錐部の外側端部に連なりかつ拡管部よりも外径の小さい所定長さの円筒状縮管部を形成すること、
パンチを用いることによって、外管の縮管部の外側端部に、外側に向かって径方向外方に広がったフレア部を形成すること、
全長にわたって外径の等しい内管を用意し、当該内管を、外管内に、少なくとも一端部が、外管における拡管部が形成された端部よりも外側に突出するように通すこと、
外管の縮管部におけるフレア部を除いた部分を、外側からかしめ部材によりかしめることによって、外管を内管に固定すること、
ならびに外管の縮管部と内管とを全周にわたってろう付することを特徴とする二重管式熱交換器の製造方法。
【００２１】
11)外管の縮管部と内管とのろう付を、内管における外管よりも外側に突出した部分の縮管部側端部の周囲にろう材を供給しつつ、トーチろう付方法により行う上記9)または10)記載の二重管式熱交換器の製造方法。
【００２２】
12)外管の両端部に拡管部、円錐部および縮管部を形成しておき、内管を、外管内に、両端部が管の両端部よりも外側に突出するように通す上記9)〜11)のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
上記1)の二重管式熱交換器によれば、外管の内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条が周方向に間隔をおいて一体に設けられているので、二重管式熱交換器が屈曲部を有する場合であっても、外管の凸条の働きによって、曲げ加工の際の内管と外管との間の冷媒流路の潰れが防止される。しかも、外管を、たとえば押出加工により製造すると、凸条も一体に形成することができるので、二重管式熱交換器の製造作業が簡単になる。また、外管の拡管部および縮管部の内周面の凸条が潰され、外管の縮管部における凸条が形成されていない部分の内周面と、内管の外周面との間の間隙がろう材で埋められているので、外管と内管との間の冷媒流路を流れる冷媒の洩れを防止することができる。
【００２４】
上記2)の二重管式熱交換器によれば、外管における拡管部よりも長さ方向内側の部分の外径が１９ｍｍ以上であり、外管の管壁の肉厚をｔ、外管の内径をＤ１、凸条の高さをｈ、凸条の数をｎとした場合、０．２５≦ｈ／ｔ≦０．６２５、０．７２≦ｎ／Ｄ１≦０．９６の関係を満たしているので、次の効果を奏する。すなわち、外管の拡管部および縮管部は、パンチを用いることによって、外管の少なくとも一端部に所定長さの円筒状拡管部を形成するとともに、拡管部の内周面の凸条を治具により潰した後、パンチを用いることによって、外管における拡管部よりも長さ方向の外側部分に、拡管部の外側端部に連なりかつ外側に向かって徐々に縮径された円錐部、および円錐部の外側端部に連なりかつ拡管部よりも外径の小さい所定長さの円筒状縮管部を形成することにより形成される。そして、外管の管壁の肉厚をｔ、凸条の高さをｈとした場合、０．２５≦ｈ／ｔ≦０．６２５の関係を満たしていると、外管の凸条の働きによって、曲げ加工の際の外管と内管との間の冷媒流路の潰れを効果的に防止することができるとともに、上述したパンチを用いた拡管の際に凸条が確実に潰れ、外管の縮管部における凸条が形成されていない部分の内周面と、内管の外周面との間の間隙の大きさを、外管の縮管部と内管とのろう付時にろう材で埋められるような大きさにすることができる。また、外管の内径をＤ１、凸条の数をｎとした場合、０．７２≦ｎ／Ｄ１≦０．９６の関係を満たしていると、外管の凸条の働きによって、曲げ加工の際の外管と内管との間の冷媒流路の潰れを効果的に防止することができる。
【００２５】
上記3)の二重管式熱交換器によれば、外管の拡管部の外径をＤ２、外管における両拡管部よりも長さ方向内側の部分の外径をＤ３とした場合、１．２３≦Ｄ２／Ｄ３≦１．４５の関係を満たしているので、外管の拡管部における凸条が形成されていない部分の内周面と、内管の外周面との間の間隙の大きさを、冷媒流入パイプから拡管部内に流入した冷媒を、外管と内管との間の冷媒流路の全周にわたって効果的に分流させることができるとともに、外管と内管との間の冷媒流路を流れてきた冷媒を効果的に合流させて冷媒流出パイプから流出させることができる。
【００２６】
上記4)の二重管式熱交換器によれば、二重管式熱交換器が屈曲部を有する場合、曲げ加工の際に外管にしわが発生するのを確実に防止することができる。
【００２７】
上記5)の二重管式熱交換器によれば、外管と内管との間の冷媒流路の流路抵抗の上昇を抑制することができる。
【００２８】
上記6)の二重管式熱交換器によれば、外管の管壁の肉厚が０．８〜１．２ｍｍであるから、外管の耐圧性を確保した上で、拡管部および縮管部を形成する際の加工性の低下を防止することができる。また、凸条の高さが０．３〜１．１ｍｍであるから、上述した治具を用いた拡管の際に凸条が確実に潰れ、外管の縮管部における凸条が形成されていない部分の内周面と、内管の外周面との間の間隙の大きさを、外管の縮管部と内管とのろう付時に確実にろう材で埋められるような大きさにすることができる。しかも、外管の凸条の働きによって、曲げ加工の際の内管と外管との間の冷媒流路の潰れを、効果的に防止することができる。
【００２９】
上記7)の二重管式熱交換器によれば、外管の縮管部と内管とのろう付に寄与するろう材量が多くなるので、外管の縮管部と内管とのろう付強度が向上する
上記9)の二重管式熱交換器の製造方法によれば、外管の縮管部と内管とのろう付に寄与するろう材量が多くなるので、外管の縮管部と内管とのろう付強度が向上する。
【００３０】
上記10)の二重管式熱交換器の製造方法によれば、外管の縮管部と内管とのろう付に寄与するろう材量が多くなるので、外管の縮管部と内管とのろう付強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明による二重管式熱交換器の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１の二重管式熱交換器の長さ方向の中間部を省略した一部切り欠き正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図６】図１の二重管式熱交換器を製造する方法における工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図７】図１の二重管式熱交換器を製造する方法における工程の図４とは異なる一部を示す部分拡大断面図である。
【図８】図１の二重管式熱交換器を中間熱交換器として用いた冷凍サイクルを示す図である。
【図９】図１の二重管式熱交換器を製造する他の方法における工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図１０】図１の二重管式熱交換器を製造するさらに他の方法における工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図１１】高圧冷媒流入パイプの変形例を示す図４相当の図である。
【図１２】高圧冷媒流入パイプの他の変形例を示す図２の一部に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３３】
以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００３４】
図１および図２はこの発明による二重管式熱交換器の全体構成を示し、図３〜図５はその要部の構成を示し、図６および図７は図１の二重管式熱交換器の製造工程の一部を示す。また、図８は図１の二重管式熱交換器を中間熱交換器として用いた冷凍サイクルを示す。
【００３５】
図１および図２において、二重管式熱交換器(1)は、横断面円形のアルミニウム押出形材製外管(2)、および外管(2)内に間隔をおいて同心状に挿入された横断面円形のアルミニウム押出形材製内管(3)を備えており、複数箇所において曲げられている。二重管式熱交換器(1)における外管(2)と内管(3)との間の間隙が第１冷媒流路(4)となり、内管(3)内が第２冷媒流路(5)となっている。内管(3)の両端部は外管(2)の両端部よりも外側に突出しており、両突出端部にそれぞれ管継手部材(6)が接合されている。
【００３６】
外管(2)の両端寄りの部分、すなわち両端よりも長さ方向の若干内側部分に、それぞれ拡管部(7)(8)が形成されている。外管(2)における拡管部(7)(8)と拡管部(7)(8)よりも長さ方向内側の部分(2a)との間に、拡管部(7)(8)側から長さ方向内側に向かって径方向内方に徐々に縮径された円錐部(16)が設けられている。外管(2)における一方の拡管部(7)の管壁には冷媒入口(9)が形成され、同他方の拡管部(8)の管壁には冷媒出口（図示略）が形成されている。
【００３７】
冷媒入口(9)には第１冷媒流路(4)に通じるアルミニウム製高圧冷媒流入パイプ(11)の一端部が挿入されて拡管部(7)にろう付されている。高圧冷媒流入パイプ(11)の一端部における管壁の周方向の一部分には、内管(3)の外周面に当接して高圧冷媒流入パイプ(11)の差し込み深さを決める突出片(11a)が一体に形成されている。また、冷媒出口には第１冷媒流路(4)に通じるアルミニウム製高圧冷媒流出パイプ(12)の一端部が挿入されて拡管部(8)にろう付されている。図示は省略したが、高圧冷媒流出パイプ(12)の一端部における管壁の周方向の一部分にも、内管(3)の外周面に当接して高圧冷媒流出パイプ(12)の差し込み深さを決める突出片が一体に形成されている。高圧冷媒流入パイプ(11)および高圧冷媒流出パイプ(12)の他端部（外側端部）には、それぞれ管継手部材(13)が接合されている。
【００３８】
また、外管(2)における両拡管部(7)(8)よりも長さ方向の外側部分に拡管部(7)(8)よりも小径の円筒状縮管部(14)が形成されており、当該縮管部(14)が内管(3)にろう付されている。外管(2)の拡管部(7)(8)と縮管部(14)との間に、拡管部(7)(8)側から縮管部(14)側に向かって徐々に縮径された円錐部(17)が設けられており、円錐部(17)の内周面における縮管部(14)側の端部と、内管(3)の外周面との間にもろう材(F)が溜まっている。
【００３９】
図３〜図５に示すように、外管(2)の内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条(15)が周方向に等間隔をおいて一体に設けられている。外管(2)の拡管部(7)(8)、縮管部(14)および両円錐部(16)(17)の内周面においては、凸条(15)は潰されており、外管(2)の縮管部(14)における凸条(15)が形成されていない部分の内周面と、内管(3)の外周面との間の間隙がろう材(F)で埋められている。
【００４０】
外管(2)における両拡管部(7)(8)よりも長さ方向内側部分(2a)の外径が、たとえば１９ｍｍ以上の場合、外管(2)の管壁の肉厚をｔ、外管(2)の凸条(15)が形成されていない部分の内径をＤ１、凸条の高さをｈ、凸条の数をｎとした場合、０．２５≦ｈ／ｔ≦０．６２５、０．７２≦ｎ／Ｄ１≦０．９６の関係を満たしていることが好ましい。ｈ／ｔが小さすぎると、二重管式熱交換器(1)が屈曲部を有する場合、曲げ加工の際の外管(2)と内管(3)との間の第１冷媒流路(4)の潰れを確実に防止できないことがある。また、ｈ／ｔが大きすぎると、外管(2)の拡管部(7)(8)を治具を用いて機械的に形成する場合に、凸条(15)の潰れが十分ではなく、外管(2)の縮管部(14)における凸条(15)が形成されていない部分の内周面と、内管(3)の外周面との間の間隙の大きさを、当該間隙が確実にろう材で埋められるような大きさにすることができないことがある。たとえば、外管(2)の外径が１９ｍｍ以上の場合、外管(2)の管壁の肉厚：ｔが０．８〜１．２ｍｍ、凸条(15)の高さ：ｈが０．３〜１．１ｍｍであることが好ましい。しかも、外管(2)と内管(3)との間の第１冷媒流路(4)の流路断面積は、半径４．０ｍｍの円の面積以上となっていることが好ましい。
【００４１】
また、外管(2)の両拡管部(7)(8)の外径をＤ２、外管(2)における両拡管部(7)(8)よりも長さ方向内側部分(2a)の外径をＤ３とした場合、１．２３≦Ｄ２／Ｄ３≦１．４５の関係を満たしていることが好ましい。Ｄ２／Ｄ３が上記範囲外であると、外管(2)の両拡管部(7)(8)の内周面と内管(3)の外周面との間の間隙の大きさを、高圧冷媒流入パイプ(11)から拡管部(7)内に流入した冷媒を、第１冷媒流路(4)の全周にわたって効果的に分流させることができないおそれがあるとともに、第１冷媒流路(4)における隣り合う凸条(15)間を流れてきた冷媒を効果的に合流させて高圧冷媒流出パイプ(12)から流出させることができないおそれがある。さらに、外管(2)における両拡管部(7)(8)よりも長さ方向内側の部分の凸条(15)の先端と、内管(3)の外周面との間隔が０〜０．５ｍｍであることが好ましい。上記間隔が大きすぎると、二重管式熱交換器(1)が屈曲部を有する場合に、曲げ加工の際に外管(2)にしわが発生なりやすくなる。
【００４２】
二重管式熱交換器(1)は、図６および図７に示すように、次の方法で製造される。
【００４３】
まず、内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条(15)が周方向に等間隔をおいて一体に設けられるとともに、全長にわたって外径の等しい外管(2)を用意し、パンチを用いて、外管(2)の両端部を所定長さにわたって機械的に拡管し、円錐部(16)および拡管部(7)(8)する（図６参照）。このとき、外管(2)の円錐部(16)および拡管部(7)(8)の凸条(15)がパンチにより潰される。
【００４４】
ついで、外管(2)内に、内管(3)を、両端部が外管(2)の両端部よりも外側に突出するように通した後、外管(2)に径方向外方から径方向内方に加圧するローラ加工を全周にわたって施すことによって、外管(2)における拡管部(7)(8)よりも長さ方向の外側部分に、拡管部(7)(8)の外側端部に連なりかつ外側に向かって徐々に縮径された円錐部(17)、および円錐部(17)の外側端部に連なりかつ拡管部(7)(8)よりも外径の小さい所定長さの円筒状縮管部(14)を形成する（図７参照）。円錐部(17)および縮管部(14)を形成する際にも、縮管部(14)の凸条(15)が潰される。
【００４５】
ついで、外管(2)の縮管部(14)と内管(3)とをろう付する。なお、管継手部材(6)と内管(3)、ならびに管継手部材(13)と高圧冷媒流入パイプ(11)および高圧冷媒流出パイプ(12)とがろう付されている場合には、これらのろう付も外管(2)の縮管部(14)と内管(3)とのろう付と同時に行う。最後に、外管(2)および内管(3)を所定の箇所で曲げる。こうして、二重管式熱交換器(1)が製造される。
【００４６】
図８は、上述した二重管式熱交換器(1)を中間熱交換器として用いた冷凍サイクルを示す。
【００４７】
図８において、冷凍サイクルは冷媒として、たとえばフロン系の冷媒を用いるものであり、コンプレッサ(20)と、凝縮部(22)、気液分離器としての受液器(23)および過冷却部(24)を有するコンデンサ(21)と、エバポレータ(25)と、減圧器としての膨張弁(26)と、コンデンサ(20)から出てきた冷媒とエバポレータ(25)から出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器としての二重管式熱交換器(1)とを備えている。二重管式熱交換器(1)の外管(2)に接続された高圧冷媒流入パイプ(11)にコンデンサ(20)の過冷却部(24)からのびる配管が接続され、同じく外管(2)に接続された高圧冷媒流出パイプ(12)に膨張弁(26)にのびる配管が接続される。また、二重管式熱交換器(1)の内管(3)における高圧冷媒流出パイプ(12)側の端部に、エバポレータ(25)からのびる配管が接続され、同じく内管(3)における高圧冷媒流入パイプ(11)側の端部に、コンプレッサ(20)にのびる配管が接続される。冷凍サイクルは、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。
【００４８】
冷凍サイクルの稼働時には、コンプレッサ(20)で圧縮された高温高圧の気液混相の冷媒は、コンデンサ(21)の凝縮部(22)で冷却されて凝縮させられた後、受液器(23)内に流入して気液２相に分離され、ついで過冷却部(24)に流入して過冷却される。過冷却された液相冷媒は、高圧冷媒流入パイプ(11)を通って二重管式熱交換器(1)の外管(2)の拡管部(7)内に流入し、拡管部(7)を経て第１冷媒流路(4)内に入る。拡管部(7)内に流入した液相冷媒は、拡管部(7)の働きにより、第１冷媒流路(4)における隣接する凸条(15)間に形成されるすべての間隙内に分流させられる。一方、エバポレータ(25)から出てきた気相冷媒は、二重管式熱交換器(1)の第２冷媒流路(5)内に流入する。そして、液相冷媒が第１冷媒流路(4)内を流れる間に第２冷媒流路(5)内を流れる比較的低温の気相冷媒によりさらに冷却される。二重管式熱交換器(1)の第１冷媒流路(4)における隣接する凸条(15)間に形成されるすべての間隙を通過した液相冷媒は、拡管部(8)において合流し、高圧冷媒流出パイプ(12)を通って膨張弁(26)に送られる。膨張弁(26)に送られた液相冷媒は、膨張弁(26)において断熱膨張させられて減圧された後エバポレータ(25)に流入し、エバポレータ(25)において気化させられる。一方、二重管式熱交換器(1)の第２冷媒流路(5)を通過した気相冷媒はコンプレッサ(20)に送られる。
【００４９】
図９は、二重管式熱交換器(1)を製造する他の方法を示す。
【００５０】
まず、内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条(15)が周方向に等間隔をおいて一体に設けられるとともに、全長にわたって外径の等しい外管(2)を用意し、第１パンチ(30)を用いることによって、外管(2)の両端部を機械的に拡管し、両端部に、円錐部(16)および所定長さの円筒状拡管部(7)(8)を形成するとともに、円錐部(16)および拡管部(7)(8)の内周面の凸条(15)を第１パンチ(30)により潰す（図９参照(a)）。
【００５１】
ついで、第２パンチ(31)を用いることによって、外管(2)における拡管部(7)(8)よりも長さ方向の外側部分に、拡管部(7)(8)の外側端部に連なりかつ外側に向かって徐々に縮径された円錐部(17)、および円錐部(17)の外側端部に連なりかつ拡管部(7)(8)よりも外径の小さい所定長さの円筒状縮管部(14)を形成する（図９(b)参照）。縮管部(14)の内外両径は、外管(2)における拡管部(7)(8)よりも内側部分(2a)の内外両径とほぼ等しくなっている。
【００５２】
ついで、全長にわたって外径の等しい内管(3)を用意し、内管(3)を、外管(2)内に、両端部が外管(2)の両端部よりも外側に突出するように通す。
【００５３】
ついで、外管(2)の縮管部(14)における円錐部(17)側の端部を、外側からかしめ部材(32)によりかしめることによって、外管(2)を内管(3)に固定する（図９(c)参照）。かしめ部材(32)は、複数の分割部材によりリング状となされたものであり、その内周面は、拡管部(7)(8)側に向かって徐々に縮径された円錐面状となっている。
【００５４】
ついで、外管(2)の縮管部(14)の内周面と内管(3)の外周面とを全周にわたってろう付する。このろう付は、たとえば内管(3)における外管(2)よりも外側に突出した部分の縮管部(14)側端部の周囲にろう材を供給しつつ、トーチろう付方法により行うことが好ましい。このろう付の際に、溶融ろう材が、外管(2)の縮管部(14)における凸条(15)が形成されていない部分の内周面と、内管(3)の外周面との間の間隙を通って外管(2)と内管(3)との間に入り、上記間隙がろう材(F)で埋められるとともに、円錐部(17)の内周面における縮管部(14)側の端部と、内管(3)の外周面との間にもろう材(F)が溜められる。
【００５５】
最後に、外管(2)および内管(3)を所定箇所で曲げるとともに、高圧冷媒流入パイプ(11)および高圧冷媒流出パイプ(12)を外管(2)にろう付する。こうして、二重管式熱交換器(1)が製造される。
【００５６】
図１０は、二重管式熱交換器(1)を製造するさらに他の方法を示す。
【００５７】
図１０に示す方法において、外管(2)に縮管部(14)を形成するまでは、図９に示す方法と同じである。
【００５８】
縮管部(14)を形成した後、第３パンチ(33)を用いることによって、外管(2)の縮管部(14)の外側端部に、外側に向かって径方向外方に広がったフレア部(34)を形成する（図１０(a)参照）。第３パンチ(33)は分割型である。
【００５９】
ついで、全長にわたって外径の等しい内管(3)を用意し、内管(3)を、外管(2)内に、両端部が外管(2)の両端部よりも外側に突出するように通す。
【００６０】
ついで、外管(2)の縮管部(14)におけるフレア部(34)を除いた部分を、外側からかしめ部材(35)によりかしめることによって、外管(2)を内管(3)に固定する（図１０(b)参照）。かしめ部材(35)は、複数の分割部材によりリング状となされたものであり、その内周面は円筒面状となっている。
【００６１】
ついで、外管(2)の縮管部(14)の内周面と内管(3)の外周面とを全周にわたってろう付する。このろう付は、たとえば内管(3)における外管(2)よりも外側に突出した部分の縮管部(14)側端部の周囲にろう材を供給しつつ、トーチろう付方法により行うことが好ましい。このろう付の際に、溶融ろう材が、外管(2)の縮管部(14)における凸条(15)が形成されていない部分の内周面と、内管(3)の外周面との間の間隙を通って外管(2)と内管(3)との間に入り、上記間隙がろう材で埋められるとともに、円錐部(17)の内周面における縮管部(14)側の端部と、内管(3)の外周面との間にもろう材(F)が溜められる。
【００６２】
最後に、外管(2)および内管(3)を所定箇所で曲げるとともに、高圧冷媒流入パイプ(11)および高圧冷媒流出パイプ(12)を外管(2)にろう付する。こうして、二重管式熱交換器(1)が製造される。
【００６３】
図１１および図１２は高圧冷媒流入パイプの変形例を示す。
【００６４】
図１１に示す高圧冷媒流入パイプ(40)には、高圧冷媒流入パイプ(40)の差し込み深さを決める突出片は形成されていない。高圧冷媒流入パイプ(40)における外管(2)への接続端寄りの部分に、外径が冷媒入口(9)および冷媒出口よりも大きい外向きビード(41)が形成されている。ビード(41)は拡管部(7)の外周面の形状に対応するように鞍状に形成されており、拡管部(7)の外周面にろう付されている。いる。そして、ビード(41)によって、高圧冷媒流入パイプ(40)の差し込み深さが決められている。
【００６５】
図１２に示す高圧冷媒流入パイプ(45)には、高圧冷媒流入パイプ(45)の差し込み深さを決める突出片は形成されていない。高圧冷媒流入パイプ(45)の先端部にはユニオンナット(46)が回転自在に取り付けられている。一方、外管(2)の拡管部(7)には、流路(47a)を有しかつユニオンナット(46)がねじ嵌められるユニオンねじ(47)が、流路(47a)が冷媒入口(9)に通じるようにろう付されている。そして、ユニオンナット(46)がユニオンねじ(47)にねじ嵌められることによって、高圧冷媒流入パイプ(45)が、第１冷媒流路(4)に通じるように、外管(2)に着脱自在に接続されている。
【００６６】
図示は省略したが、高圧冷媒流出パイプも、図１１および図１２に示すような構造となっていてもよい。
【００６７】
上記実施形態においては、内管の両端部が外管の両端部よりも外側に突出させられているが、これに限定されるものではなく、内管の一端部だけが外管よりも外側に突出させられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
この発明による熱交換器は、コンプレッサ、凝縮部と過冷却部とを有するコンデンサ、エバポレータ、減圧器としての膨張弁、気液分離器、およびコンデンサとエバポレータとの間に配置され、かつコンデンサの過冷却部から出てきた高温の冷媒とエバポレータから出てきた低温の冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えたカーエアコンを構成する冷凍サイクルにおいて、中間熱交換器として好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６９】
(1)：二重管式熱交換器
(2)：外管
(3)：内管
(4)：第１冷媒流路
(5)：第２冷媒流路
(7)(8)：拡管部
(11)：高圧冷媒流入パイプ
(12)：高圧冷媒流出パイプ
(14)：縮管部
(15)：凸条
(17)：円錐部
(30)：第１パンチ
(31)：第２パンチ
(32)：かしめ部材
(33)：第３パンチ
(34)：フレア部
(35)：かしめ部材
(F)：ろう材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005504050.tif 000008
【図８】
0005504050.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005504050.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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