(57)【要約】【課題】生産が容易であり、かつ外部の配管に対する接続が容易である熱交換器を提供する。【解決手段】高圧チューブ１０は高圧流路１０ａを内部に形成する。低圧チューブ２０は、高圧流路１０ａとは独立した低圧流路２０ａを内部に形成する。高圧チューブ１０および低圧チューブ２０は、連結部３０を介して、長手方向に沿って並列に一体成形されることにより、高圧流路１０ａと低圧流路２０ａとをそれぞれ流通する流体が熱交換可能である連結領域１ａを有する。高圧チューブ１０および低圧チューブ２０は、互いに離間する非連結領域１ｃを有する。高圧チューブ１０および低圧チューブ２０は、非連結領域１ｃにおいて、それぞれ端部１９および端部２１を有する。端部１９および端部２１は、それぞれ独立して高圧外部配管８２と低圧外部配管８３とに接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路（１０ａ）を内部に形成する第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と、
前記第１流路（１０ａ）とは独立した第２流路（２０ａ）を内部に形成する第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）と、
を備え、独立した第１外部配管（８２）と第２外部配管（８３）とに接続可能な熱交換器であり、
前記第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および前記第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）は、連結部（３０）を介して、長手方向に沿って並列に一体成形されることにより、前記第１流路（１０ａ）と前記第２流路（２０ａ）とをそれぞれ流通する流体が熱交換可能である連結領域（１ａ）を有し、
前記第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および前記第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）は、互いに離間する非連結領域（１ｃ）を有し、
前記第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および前記第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）は、前記非連結領域（１ｃ）において、それぞれ第１端部（１９）および第２端部（２１）を有し、
前記第１端部（１９）および前記第２端部（２１）は、それぞれ独立して前記第１外部配管（８２）と前記第２外部配管（８３）とに接続されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記非連結領域（１ｃ）は、前記連結部（３０）の前記長手方向の端部を前記長手方向に沿って除去することにより前記第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と前記第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）とを部分的に分離することによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記連結領域（１ａ）の横断面は２つの管状部がくびれを介して接続されてなるダンベル形状であり、
前記くびれは前記連結部（３０）を形成することを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１端部（１９）および前記第２端部（２１）は、それぞれ端面が円形状あるいは多角形状であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかひとつに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１チューブ（１１０、２１０、３１０、４１０）および前記第２チューブ（１２０、２２０、３２０、４２０）の少なくとも一方は流路部材（１１０ｓ、１２０ｓ、２１０ｓ、２２０ｓ、３１０ｓ、３２０ｓ、４１０ｓ、４２０ｓ）を有し、
前記流路部材は、前記第１流路（１０ａ）および前記第２流路（２０ａ）の少なくとも一方を区画することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかひとつに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）、前記第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）、および前記連結部（３０）は、押出成形あるいは引抜成形により一体成形されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかひとつに記載の熱交換器。
【請求項７】
第１流路（１０ａ）を内部に形成する第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と、前記第１流路（１０ａ）とは独立した第２流路（２０ａ）を内部に形成する第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）と、を備え、独立した第１外部配管（８２）と第２外部配管（８３）とに接続可能な熱交換器の製造方法であり、
前記第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と前記第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）とを、連結部（３０）を介して長手方向に沿って並列に一体成形する一体成形工程と、
前記連結部（３０）の前記長手方向の端部を前記長手方向に沿って除去することにより前記第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と前記第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）とを部分的に分離することによって、それぞれ独立して前記第１外部配管（８２）と前記第２外部配管（８３）とに接続される第１端部（１９）および第２端部（２１）を形成する分離工程と、
を有することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項８】
前記第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および前記第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）は、押出成形あるいは引抜成形により一体成形されることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記一体成形工程において、２つの管状部がくびれを介して接続されてなるダンベル形状である横断面を形成するように、前記第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）、前記第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）、および前記連結部（３０）を一体成形し、
前記分離工程において、それぞれ端面が円形状あるいは多角形状である前記第１端部（１９）および前記第２端部（２１）を形成することを特徴とする請求項７〜請求項８のいずれかひとつに記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記一体成形工程において、前記第１チューブ（１１０、２１０、３１０、４１０）および前記第２チューブ（１２０、２２０、３２０、４２０）の少なくとも一方の内部に、前記第１流路（１０ａ）および前記第２流路（２０ａ）の少なくとも一方を区画する流路部材（１１０ｓ、１２０ｓ、２１０ｓ、２２０ｓ、３１０ｓ、３２０ｓ、４１０ｓ、４２０ｓ）を一体成形することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかひとつに記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器および熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１および特許文献２に開示された熱交換器が知られている。これらは、複合化された配管内に形成された複数の流路をそれぞれ流通する内部流体が互いに熱交換可能に構成された内部熱交換器である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９９９３２号公報
【特許文献２】特開２０１１−７５１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載の内部熱交換器は、複数のチューブをろう付して製作される。そのため当該内部熱交換器の製作にはろう付の工程が必要であり、そのためのコストが発生する。加えてろう付の際にろう材に生じるボイド等の内部欠陥が懸念される。特許文献２に記載の内部熱交換器は、２重管により構成される。このような構成を有する内部熱交換器は、２重管を構成する内外のチューブに対してそれぞれ外部の配管を接続する必要があるため、特殊なヘッダやコネクタが必要となる。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、生産が容易であり、かつ外部の配管に対する接続が容易である熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１流路（１０ａ）を内部に形成する第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と、第１流路（１０ａ）とは独立した第２流路（２０ａ）を内部に形成する第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）と、を備え、独立した第１外部配管（８２）と第２外部配管（８３）とに接続可能な熱交換器に関する。第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および第２チューブ２０は、連結部３０を介して、長手方向に沿って並列に一体成形されることにより、第１流路（１０ａ）と第２流路（２０ａ）とをそれぞれ流通する流体が熱交換可能である連結領域（１ａ）を有する。第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）は、互いに離間する非連結領域（１ｃ）を有する。第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）は、非連結領域（１ｃ）において、それぞれ第１端部（１９）および第２端部（２１）を有する。第１端部（１９）および第２端部（２１）は、それぞれ独立して第１外部配管（８２）と第２外部配管（８３）とに接続される。
【０００７】
この構成では、第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）が一体成形されているため、ろう付あるいは溶接等により一体化する工程が発生しない。そのためろう付あるいは溶接等による熱的な影響、ろう付部あるいは溶接部に懸念されるボイド等の欠陥が回避される。更に第１端部（１９）および第２端部（２１）は、それぞれ独立して第１外部配管（８２）と第２外部配管（８３）に接続されるため、例えば従来の２重管のように外管と内管とを独立して接続するための特殊なヘッダが不要となる。つまり第１端部（１９）および第２端部（２１）は、汎用の継ぎ手等により接続可能となるため、装置のコストダウンが可能となる。
【０００８】
更に本発明は、第１流路（１０ａ）を内部に形成する第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と、第１流路（１０ａ）とは独立した第２流路（２０ａ）を内部に形成する第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）と、を備え、独立した第１外部配管（８２）と第２外部配管（８３）とに接続可能な熱交換器の製造方法に関する。当該製造方法は、第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）とを、連結部３０を介して長手方向に沿って並列に一体成形する一体成形工程を有する。当該製造方法は更に、連結部３０の長手方向の端部を長手方向に沿って除去することにより第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）とを部分的に分離することによって、それぞれ独立して第１外部配管（８２）と第２外部配管（８３）に接続される第１端部（１９）および第２端部（２１）を形成する分離工程を有する。
【０００９】
このようにして製造される第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）は予め一体成形されているため、第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）および第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）をろう付あるいは溶接等により一体化する工程が不要である。更に第１端部（１９）および第２端部（２１）は、第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）と第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）の間を連結する連結部３０を切削等によって除去することにより形成可能である。このため第１端部（１９）および第２端部（２１）を、一体成形された第１チューブ（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）、第２チューブ（２０、１２０、２２０、３２０、４２０）、および連結部３０から任意の長さで容易に形成できる。
【００１０】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る内部熱交換器の構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態に係る一体成形工程により高圧チューブ、低圧チューブ、および連結部が一体成形された状態を示す概略図である。
【図３】第１実施形態に係る分離工程を説明するための概略図である。
【図４】第１実施形態に係る曲げ工程を説明するための概略図である。
【図５】第１実施形態に係る高圧チューブと外部配管との接続部を示す部分断面図である。
【図６】第１実施形態の第１変形例を示す部分断面図である。
【図７】第１実施形態の第２変形例を示す部分断面図である。
【図８】第１実施形態の第３変形例を示す部分断面図である。
【図９】第１実施形態の第４変形例を示す部分断面図である。
【図１０】図１中のＸ−Ｘに沿った断面図であり、第２実施形態の第１例を示す断面図である。
【図１１】図１中のＸＩ−ＸＩに沿った断面図であり、第２実施形態の第２例を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態の第３例を示す断面図である。
【図１３】第２実施形態の第４例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。
【００１３】
（第１実施形態）
本実施形態では、冷凍サイクルに用いられる内部熱交換器１について説明する。本実施例で例示する冷凍サイクルは、図示しない圧縮機、コンデンサ、減圧装置、およびエバポレータを配管により接続して構成される。圧縮機は、ＣＯ２等の冷媒を圧縮して吐出する。コンデンサは、圧縮機より吐出された高温の高圧冷媒と空気とを熱交換して高圧冷媒を凝縮させて液化させる。減圧装置は、コンデンサにより冷却された高圧冷媒を断熱膨張させて減圧させる。エバポレータは、減圧装置により減圧された低温の低圧冷媒と空気とを熱交換して低圧冷媒を蒸発させて気化させる。本実施形態の内部熱交換器１は、減圧装置により減圧される前の高圧冷媒と圧縮機に吸引される前の低圧冷媒とを熱交換するために用いられる。
【００１４】
図１に示す内部熱交換器１は、コンデンサより流出した高温の高圧冷媒が流通する第１チューブ１０およびエバポレータより流出した低温の低圧冷媒が流通する低圧チューブ２０により構成される。高圧チューブ１０および低圧チューブ２０は、部分的に連結部３０を介して一体的に連結され、連結領域１ａを形成する。高圧チューブ１０および低圧チューブ２０は、連結領域１ａを除く領域において、互いに離間して非連結領域１ｂ、１ｃを形成する。内部熱交換器１は、アルミニウム合金等により一体成形される。
【００１５】
高圧チューブ１０は非連結領域１ｂ、１ｃにおいて曲げ部１３、１７を有し、曲げ部１３、１７の先にそれぞれ入口端部１１および出口端部１９を有する。低圧チューブ２０も非連結領域１ｂ、１ｃにおいて曲げ部２３、２７を有し、曲げ部２３、２７の先にそれぞれ入口端部２１および出口端部２９を有する。
【００１６】
高圧チューブ１０は、入口端部１１に形成されたソケット１１１を介して高圧外部配管８１に接続し、高圧外部配管８１を通じてコンデンサの出口に接続される。高圧チューブ１０は更に、出口端部１９に形成されたソケット１１９を介して高圧外部配管８２に接続し、高圧外部配管８２を通じて減圧装置の入口に接続される。矢印ＲＦ１に示されるように、コンデンサより吐出された高圧冷媒は高圧チューブ１０に流入し、高圧チューブ１０より減圧装置へ流出する。
【００１７】
低圧チューブ２０は、入口端部２１に形成されたソケット１２１を介して低圧外部配管８３に接続し、低圧外部配管８３を通じてエバポレータの出口に接続される。低圧チューブ２０は更に、出口端部２９に形成されたソケット１２９を介して低圧外部配管８４に接続し、低圧外部配管８４を通じて圧縮機の入口に接続される。矢印ＲＦ２に示されるように、エバポレータより流出した低圧冷媒は低圧チューブ２０に流入し、低圧チューブ２０より圧縮機へ流出する。
【００１８】
高圧チューブ１０および低圧チューブ２０は、それぞれ直管部１５、２５を有する。直管部１５、２５の一部は、連結領域１ａに含まれる。図１の例では、高圧冷媒と低圧冷媒とは対向流を形成する。このような構成を有する内部熱交換器１においては、高圧チューブ１０を流通する高温の高圧冷媒と低圧チューブ２０を流通する低温の低圧冷媒とが、連結部３０を介して熱交換することが可能となる。なお高圧冷媒の密度は低圧冷媒の密度と比較して高いため、高圧チューブ１０の内径および外径は、それぞれ低圧チューブ２０の内径および外径よりそれぞれ小さい。次に内部熱交換器１の製造工程について説明する。
【００１９】
（一体成形工程）
一体成形工程においては、図２に示す内部熱交換器１の原型が、アルミニウム合金等の材料を、ダイスおよびセンタピースにより構成される金型（図示せず）を用いて、押出成形あるいは引き抜き成形により一体成形される。具体的には、例えばダンベル形状の開口が形成されたダイスと大小２つの円形状の断面を形成するセンタピースとの間に形成される空間を通じて、アルミニウム合金等の材料を押し出す。ダイスの開口はダンベル形状である。このダイスの開口の形状は、高圧チューブ１０、低圧チューブ２０、および連結部３０が一体成形された連結領域１ａの横断面の外形に対応する。本実施形態においてダンベル形状とは、大小２つの円形（管状部の断面）がくびれを介して接続されて形成される瓢箪形状を例示している。センタピースの断面形状は、高圧チューブ１０および低圧チューブ２０の内部にそれぞれ形成される高圧流路１０ａおよび低圧流路２０ａの断面形状に対応する。
【００２０】
このような一体成形工程を経て、図２に示すように、高圧チューブ１０、低圧チューブ２０、および連結部３０が一体成形される。このようにして一体成形された高圧チューブ１０、低圧チューブ２０、および連結部３０は、ダンベル形状の断面を形成し、また大小二つの高圧流路１０ａおよび低圧流路２０ａを有する。
【００２１】
（分離工程）
分離工程においては、連結部３０が切削加工等によって除去される。これにより、図３に示すように、連結部３０が除去された箇所にはスリット１ｓが形成されて、高圧チューブ１０と低圧チューブ２０とがスリット１ｓを介して分離される。分離された高圧チューブ１０および低圧チューブ２０は、それぞれ端面が円形状である端部１９、２１を有する。ただし、高圧チューブ１０と低圧チューブ２０がスリット１ｓを介して対向する箇所には、先の切削加工等により平面１０ｔ、２０ｔが形成される。このため高圧チューブ１０および低圧チューブ２０の端面は、円の一部がトリミングされた形状となる。本開示では、このようにして円の一部がトリミングされた形状も含めて円形状と称する。
【００２２】
（曲げ工程）
曲げ工程においては、図４に示すように、低圧チューブ２０および高圧チューブ１０の少なくとも一方を曲げる。これにより、内部熱交換器１が接続される外部配管８２、８３（図１）の位置に合わせて低圧チューブ２０および高圧チューブ１０の端部１９、２１を位置決めする。また低圧チューブ２０および高圧チューブ１０の少なくとも一方を曲げることにより、それぞれの端部１９、２１が離間する。このため、後述するように端部１９、２１に機械加工を施してサイジングすることが容易になり、また後述するように端部１９、２１を拡管することも容易になる。
【００２３】
（拡管工程）
拡管工程においては、低圧チューブ２０および高圧チューブ１０の少なくとも一方の端部１９、２１を、治具等を用いて拡管する。図５に示す例では、高圧チューブ１０の端部１９が拡管された結果、ソケット１１９が形成されている。ソケット１１９には高圧外部配管８２が挿入可能である。なお高圧外部配管８２との接続に端部１９の拡管が不要な場合、拡管工程は実施されない。
【００２４】
（接合工程）
接合工程においては、低圧チューブ２０および高圧チューブ１０の端部１９、２１を対応する外部配管８２、８３に接続した状態で溶接を行う。図５に示す例では、高圧チューブ１０の端部１９が拡管されて形成されたソケット１１９に高圧外部配管８２が挿入されて接続され、接続部を形成している。この接続部にはリングろう材９０が設置され、この状態で接続部は高周波発生機のコイル内に設置されて高周波ろう付が施される。本実施形態に係る高圧チューブ１０の端部１９と高圧外部配管８２との接続部は円筒形状であり、高周波発生機のコイルにより外周を覆われた状態で高周波ろう付が実施される。このような構成により、高周波ろう付の際に接続部に発生する抵抗発熱が接続部に対して円周方向に偏りなく作用する。このようにして、例えば高圧外部配管８２が内部熱交換器１の材質（アルミニウム合金等）とは異なる異種金属であっても、良好な接合が可能となる。
【００２５】
ここで、内部熱交換器１の接合対象である外部配管８１、８２、８３、８４の材質として、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、あるいはステンレス（ＳＵＳ）等を主原料とする金属材料が想定される。あるいは外部配管８１、８２、８３、８４として、これら金属材料より形成した配管に対してニッケル（Ｎｉ）あるいはアルミニウム等でめっきしためっき管が想定される。あるいは外部配管８１、８２、８３、８４として、これら金属材料より形成した配管に対してニッケル、アルミニウム等の金属材料、あるいはろう材により被覆したクラッド管が想定される。
【００２６】
接合工程における接合方法として、先に例示した高周波ろう付のほか、トーチろう付、一体ろう付、あるいは局所加熱ろう付等が適用可能である。ろう付に用いるろう材としては、上記で例示したリングろう材のほか、ペーストろう材、棒ろう等が適用可能である。接合方法として、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接、摩擦溶接、あるいは抵抗溶接（塑性流動）等の溶接、あるいは高周波加熱、あるいはマイクロ加熱等が適用可能である。
【００２７】
本開示において、内部熱交換器１は熱交換器に対応し、高圧チューブ１０は第１チューブに対応し、低圧チューブ２０は第２チューブに対応する。また高圧流路１０ａは第１流路に対応し、高圧流路２０ａは第２流路に対応する。また高圧外部配管８２は第１外部配管に対応し、低圧外部配管８３は第２外部配管に対応する。次に本実施形態の構成、製造方法、および作用効果を説明する。
【００２８】
熱交換器１は、第１流路１０ａを内部に形成する第１チューブ１０と、第１流路１０ａとは独立した第２流路２０ａを内部に形成する第２チューブ２０と、を備え、独立した第１外部配管８２と第２外部配管８３とに接続される。第１チューブ１０および第２チューブ２０は、連結部３０を介して、長手方向に沿って並列に一体成形されることにより、第１流路１０ａと第２流路２０ａとをそれぞれ流通する流体が熱交換可能である連結領域１ａを有する。第１チューブ１０および第２チューブ２０は、互いに離間する非連結領域１ｃを有する。第１チューブ１０および第２チューブ２０は、非連結領域１ｃにおいて、それぞれ第１端部１９および第２端部２１を有する。第１端部１９および第２端部２１は、それぞれ独立して第１外部配管８２と第２外部配管８３とに接続される。
【００２９】
この構成によると、第１チューブ１０および第２チューブ２０が一体成形されているため、ろう付あるいは溶接等により一体化する工程が不要である。加えてろう付あるいは溶接等による熱的な影響、ろう付部あるいは溶接部に懸念されるボイド等の欠陥が回避される。更に第１端部１９および第２端部２１は、それぞれ独立して第１外部配管８２と第２外部配管８３に接続されるため、例えば従来の２重管のように外管と内管とを独立して接続するための特殊なヘッダが不要となる。つまり第１端部１９および第２端部２１は、汎用の継ぎ手等、あるいは円形状あるいは矩形状等の多角形形状の断面を有する外部配管に対してろう付あるいは溶接等により接続可能となる。このため、装置のコストダウンが可能となる。
【００３０】
本開示における熱交換器１は、第１チューブおよび第２チューブを備え、第１外部配管８２および第２外部配管８３を含まない。上述した、第１端部および第２端部が、それぞれ独立して第１外部配管８２と第２外部配管８３に接続されるとは、それぞれ接続可能に構成されていることを意味する。つまり本開示の熱交換器１は第１外部配管８２と第２外部配管８３に接続された状態に限定されず、熱交換器１単体である状態も含む。
【００３１】
非連結領域１ｃは、連結部３０の長手方向の端部を長手方向に沿って除去することにより第１チューブ１０と低圧チューブ２０とを部分的に分離することによって形成される。この構成によると、第１端部１９および第２端部２１は、第１チューブ１０と第２チューブ２０との間を連結する連結部３０を切削等によって除去することにより形成可能である。このため、第１端部１９および第２端部２１を、一体成形された第１チューブ１０、第２チューブ２０、および連結部３０より、任意の長さで容易に形成できる。
【００３２】
連結領域１ａの横断面は、２つの管状部がくびれを介して接続されてなるダンベル形状であり、くびれは連結部３０を形成する。具体的にダンベル形状とは、２つの円形、２つの多角形、あるいは１つの円形および１つの多角形がくびれを介して接続されて形成される。この構成によると、ダンベル形状の断面の中央に位置して連結部３０を形成するくびれを切削等により除去することにより第１端部１９および第２端部２１が形成できる。これに対し、例えばダンベル形状ではなく、くびれのない矩形状の断面を有するように一体成形された材料より連結部３０を除去して第１端部１９および第２端部２１を形成する構成が考えられる。このように矩形状の断面を有する材料の中央部連結部を除去する構成と比較して、ダンベル形状の断面を有する材料のくびれ部連結部３０を除去する構成の方が、除去する連結部３０の体積が小さくなる。このため材料の歩留まりがよくなる。
【００３３】
第１端部１９および第２端部２１は、それぞれ端面が円形状あるいは多角形状である。この構成によると、第１端部１９および第２端部２１の端面の形状は、接続される外部配管８２、８３の端面の形状に応じて設定できる。また第１端部１９および第２端部２１の端面は、汎用の継ぎ手等に接続可能となる。
【００３４】
第１チューブ１０、低圧チューブ２０、および連結部３０は、押出成形あるいは引抜成形により一体成形される。この構成によると、第１チューブ１０、第２チューブ２０、および連結部３０は、押出成形あるいは引抜成形の際に金型を通じて連続的に塑性加工された結果、形成される。この際、金属材料において結晶粒の微細化およびボイドの消失等による機械的特性の向上が見込まれる。従って、第１チューブ１０および第２チューブ２０をろう付あるいは溶接により接合する構成と比較して、特に連結部３０において機械的強度に優れる製品が容易に生産できる。
【００３５】
本実施形態に係る熱交換器は、第１流路１０ａを内部に形成する第１チューブ１０と、第１流路１０ａとは独立した第２流路２０ａを内部に形成する低圧チューブ２０と、を備える。熱交換器は、独立した第１外部配管８２と第２外部配管８３とに接続される。この熱交換器の製造方法は、第１チューブ１０と低圧チューブ２０とを、連結部３０を介して長手方向に沿って並列に一体成形する一体成形工程を有する。この製造方法は更に、連結部３０の長手方向の端部を長手方向に沿って除去することにより第１チューブ１０と低圧チューブ２０とを部分的に分離することによって、それぞれ独立して第１外部配管８２と第２外部配管８３に接続される第１端部１９および第２端部２１を形成する分離工程を有する。
【００３６】
この製造方法によると、第１チューブ１０および第２チューブ２０は予め一体成形されているため、第１チューブ１０および第２チューブ２０をろう付あるいは溶接等により一体化する工程が不要である。加えてろう付あるいは溶接等による熱的な影響、ろう付部あるいは溶接部に想定されるボイド等の欠陥が回避される。更に第１端部１９および第２端部２１は、第１チューブ１０と第２チューブ２０の間を連結する連結部３０を切削等によって除去することにより形成可能である。このため第１端部１９および第２端部２１を、一体成形された第１チューブ１０、第２チューブ２０、および連結部３０から任意の長さで容易に形成できる。
【００３７】
第１チューブ１０および第２チューブ２０は、押出成形あるいは引抜成形により一体成形される。この製造方法によると、第１チューブ１０および第２チューブ２０をろう付あるいは溶接により接合する構成と比較して、長手方向に沿って均質な製品が容易に生産できる。
【００３８】
一体成形工程において、２つの管状部がくびれを介して接続されてなるダンベル形状である横断面を形成するように、第１チューブ１０、低圧チューブ２０、および連結部３０を一体成形する。分離工程において、それぞれ端面が円形状あるいは多角形状である第１端部１９および第２端部２１を形成する。
【００３９】
この製造方法によると、上述したように、ダンベル形状の断面の中央に位置して連結部３０を形成するくびれを切削等により除去することにより第１端部１９および第２端部２１が形成できるため、材料の歩留まりがよくなる。更にくびれを除去することによりダンベル形状の断面が２分されてそれぞれ端面が円形状あるいは多角形状である第１端部１９および第２端部２１が形成される。このため、外部配管８２、８３に接続するために第１端部１９および第２端部２１を別途形成する工程が不要であるため、製造工程が簡略化できる。
【００４０】
（第１実施形態の変形例）
次に、低圧チューブ２０および高圧チューブ１０の端部と外部配管との接続部の変形例について図６〜図９を参照して説明する。次の変形例では、高圧チューブ１０を構成する金属が外部配管を構成する金属に対して異種金属である場合について説明する。なおこれら図５〜図９においては高圧チューブ１０と外部配管の接合について例示するが、これらの構成は低圧チューブ２０と外部配管の接合にも適用可能である。
【００４１】
（第１変形例）
図６に示す高圧チューブ１０の端部１９には、図５に示したソケット１１９に加えてろう材保持部２１９が形成される。ろう材保持部２１９は長尺に形成したソケット１１９の端部を更に拡管して形成される。ろう材保持部２１９と高圧外部配管８２との間に形成される空間にはリングろう材９０が収容されて保持され、この状態でろう付が実施される。この構成では、ろう材保持部２１９によりリングろう材９０を安定して保持可能である。
【００４２】
（第２変形例）
図７に示す例では、高圧チューブ１０と高圧外部配管８２とがカプラ３００により接続されている。この例において、カプラ３００は高圧チューブ１０と同様にアルミニウム合金で形成される。カプラ３００の図示下側にはソケット３１９が形成される。ソケット３１９には高圧チューブ１０の端部１９が挿入されて溶接される。カプラ３００の図示上側にはソケット３２９に加えてろう材保持部３２１が形成されている。ろう材保持部３２１と高圧外部配管８２との間に形成される空間にはリングろう材９０が収容されて保持され、この状態でろう付が実施される。
【００４３】
（第３変形例）
図８に示す例でも、高圧チューブ１０と高圧外部配管８２とがカプラ４００により接続されている。この例においても、カプラ４００は高圧チューブ１０と同様にアルミニウム合金で形成される。カプラ４００の図示下側にはソケット４１９が形成される。ソケット４１９には高圧チューブ１０の端部１９が挿入されて溶接される。カプラ４００の図示上側にもソケット４２９が形成されている。ソケット４２９には高圧外部配管８２が挿入されて接続され接続部を形成している。この接続部にはリングろう材９０が設置され、この状態で接続部は高周波発生機のコイル内に設置されて高周波ろう付が施される。
【００４４】
（第４変形例）
図９に示す例において、高圧チューブ１０と高圧外部配管８２とがカプラ５００により接続されている。この例において、カプラ５００は、高圧チューブ１０と同種金属（アルミニウム合金等）よりなるソケット５１９、および高圧外部配管８２と同種金属であり高圧チューブ１０とは異なる金属よりなるソケット５２９により構成される。ソケット５１９は高圧チューブ１０に溶接される、ソケット５２９は高圧外部配管８２に溶接される。これらソケット５１９、５２０は、境界面５００ａを介して共晶接合あるいはフラッシュバット溶接等により接合される。
【００４５】
上述した図５〜図９の構成では、高圧チューブ１０を構成する金属が高圧外部配管８２を構成する金属に対して異種金属であってもろう付等の接合が良好に行える。また第２実施形態で後述するように、高圧チューブ１０および低圧チューブ２０の内部にそれぞれ内柱（流路部材）が一体成形される場合、端部１９、２１の拡管が困難である。このような場合においても、上述した図７〜図９の構成では、カプラ３００、４００、５００により外部配管に接続可能な大径の端部が得られる。このように、カプラ３００、４００、５００により拡管と同様の構成を得ることができるため、高圧チューブ１０および低圧チューブ２０と外部配管との接合が容易となる。
【００４６】
図５および図６においては高圧チューブ１０の端部１９を拡管する例を示したが、同様に拡管する構成を高圧外部配管８２に適用してもよい。図７および図８においては高圧チューブ１０とカプラ３００、４００とが共に同種金属であり、対して高圧外部配管８２が高圧チューブ１０とカプラ３００、４００に対して異種金属である例を示した。これに対して、高圧チューブ１０とカプラ３００、４００が互いに異種金属であり、対して高圧外部配管８２がカプラ３００、４００と同種金属であってもよい。この場合、高圧チューブ１０とカプラ３００、４００がろう付で接合され、カプラ３００、４００と高圧外部配管８２が溶接により接合される。
【００４７】
（第２実施形態）
第２実施形態では、高圧チューブ１０と低圧チューブ２０のそれぞれに内柱（流路部材）を形成することにより、高圧チューブ１０と低圧チューブ２０の内部にそれぞれ複数の流路を形成する。図１０は、本実施形態の第１例を示す。高圧チューブ１１０は内部に十字形状の内柱１１０ｓを有する。内柱１１０ｓは高圧チューブ１１０の内部を区画して、各々が扇形状である４つの高圧流路１１０ａを形成する。低圧チューブ１２０も内部に十字形状の内柱１２０ｓを有する。内柱１２０ｓは低圧チューブ１２０の内部を区画して、各々が扇形状である４つの低圧流路１２０ａを形成する。
【００４８】
図１１は、本実施形態の第２例を示す。高圧チューブ２１０は内部に、各々が円形状である４つの高圧流路２１０ａを有する。４つの高圧流路２１０ａは、高圧チューブ２１０の外周に沿って配置される。４つの高圧流路２１０ａの間には、高圧流路２１０ａのそれぞれを区画する内柱２１０ｓが形成される。低圧チューブ２２０は内部に、各々が円形状である５つの低圧流路２２０ａを有する。５つの低圧流路２２０ａのうち４つは低圧チューブ２２０の外周に沿って配置され、残り一つは低圧チューブ２２０の中心に配置される。５つの低圧流路２２０ａの間には低圧流路２２０ａのそれぞれを区画する内柱２２０ｓが形成される。
【００４９】
図１２は、本実施形態の第３例を示す。本例では、高圧チューブ３１０と低圧チューブ３２０の外径が同一である。高圧チューブ３１０は内部に、各々が円形状である４つの高圧流路３１０ａを有する。４つの高圧流路３１０ａは、高圧チューブ３１０の外周に沿って配置される。４つの高圧流路３１０ａの間には高圧流路３１０ａのそれぞれを区画する内柱３１０ｓが形成される。低圧チューブ３２０も内部に、各々が円形状である４つの低圧流路３２０ａを有する。４つの低圧流路３２０ａは、低圧チューブ３２０の外周に沿って配置される。４つの低圧流路３２０ａの間には低圧流路３２０ａのそれぞれを区画する内柱３１０ｓが形成される。上述したように、本例では、高圧チューブ３１０と低圧チューブ３２０の外径が同一である。高圧チューブおよび低圧チューブ＾を流通する内部流体の密度が大きく異ならない場合等においては、高圧チューブと低圧チューブとを異径にする必要がないと考えられる。このような場合には本例のように、高圧チューブ３１０と低圧チューブ３２０の外径を同一としてもよい。
【００５０】
図１３は、本実施形態の第４例を示す。本例の高圧チューブ４１０および低圧チューブ４２０はそれぞれ扁平な矩形状断面を有する。高圧チューブ４１０は内部に、各々が円形状である５つの高圧流路４１０ａを有する。５つの高圧流路４１０ａは、高圧チューブ４１０の横断面の長手方向に沿って配列される。５つの高圧流路４１０ａの間にはそれぞれを区画する内柱４１０ｓが形成される。低圧チューブ４２０も内部に、各々が円形状である５つの低圧流路４２０ａを有する。５つの低圧流路４２０ａは、低圧チューブ４２０の長手方向に沿って配列される。５つの低圧流路４２０ａの間にはそれぞれを区画する内柱４２０ｓが形成される。本例では、高圧チューブ４１０と低圧チューブ４２０の外形が同一である。このように扁平な矩形断面を有する高圧チューブ４１０および低圧チューブ４２０は、上述した分離工程を経て分離された後に、図示左右に曲げることが容易である。内部熱交換器１が設置される車輌内の制約により、上述した円形断面の高圧チューブおよび低圧チューブでは搭載が困難な場合には、本例の如く矩形断面を有する高圧チューブ４１０および低圧チューブ４２０を採用できる。
【００５１】
本開示において、内柱１１０ｓ、１２０ｓ、２１０ｓ、２２０ｓ、３１０ｓ、３２０ｓ、４１０ｓ、４２０ｓは、各々が流路部材に対応する。次に本実施形態の構成、製造方法、および作用効果を説明する。第１チューブおよび第２チューブの少なくとも一方は流路部材１１０ｓ、１２０ｓ、２１０ｓ、２２０ｓ、３１０ｓ、３２０ｓ、４１０ｓ、４２０ｓを有する。流路部材は、第１流路および第２流路の少なくとも一方を区画する。
【００５２】
このような構成において、流路部材は第１チューブおよび第２チューブを補強して剛性を高める。そのため、第１チューブおよび第２チューブの薄肉化が可能となり、内部熱交換器１の小型化およびコストダウンが可能となる。加えて第１流路および第２流路を流通する内部流体と流路部材が接触する接触面積が大きくなる。そのため、内部流体と第１チューブおよび第２チューブとの熱交換効率を向上できる。
【００５３】
また上述した一体成形工程において、第１チューブおよび第２チューブの少なくとも一方の内部に、第１流路および第２流路の少なくとも一方を区画する流路部材１１０ｓ、１２０ｓ、２１０ｓ、２２０ｓ、３１０ｓ、３２０ｓ、４１０ｓ、４２０ｓを一体成形する。
【００５４】
このような製造方法において、流路部材は第１チューブおよび第２チューブの少なくとも一方に一体成形されるため、流路部材を形成するための別の工程が不要である。加えてこれら第１チューブおよび第２チューブを曲げる場合には流路部材が一体的に変形するため、第１チューブおよび第２チューブの曲げ加工が可能となる。
【００５５】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００５６】
図３を参照して説明した分離工程を経た結果、高圧チューブ１０と低圧チューブ２０とがスリット１ｓを介して対向する箇所には、上述したように切削加工等により平面１０ｔ、２０ｔが形成される。例えば端部１９、２１を外部配管あるいはカプラ等に差し込みソケット溶接により接合する場合が想定される。このような場合には、予め端部１９、２１の先端５〜１０ｍｍ程度に機械加工（サイジング）を施して真円状としてもよい。このようにして、ソケット溶接時においてはろう材を端部１９、２１の外周に偏りなく分布させることができる。
【００５７】
上記実施形態では、高圧チューブおよび低圧チューブの断面がそれぞれ円形状あるいは矩形状である構成を例示したが、これに限らない。高圧チューブおよび低圧チューブの断面は、円形状、矩形状、あるいはその他の多角形状等であってもよい。また高圧チューブおよび低圧チューブの断面は、円形状、矩形状、あるいはその他の多角形状等のうち、それぞれ任意の形状の組み合わせを選択できる。例えば高圧チューブの断面は円形状であり、低圧チューブの断面は矩形状であってもよい。
【００５８】
上記実施形態では、分離工程における連結部の除去に切削加工を用いたが、これに限らない。連結部の除去には、プレス加工、レーザトリミング、あるいは他の方法を用いてもよい。
【００５９】
内部熱交換器の材質はアルミニウム合金に限らず、例えば銅合金等の押出成形あるいは引抜成形が可能な材質であってもよい。
【００６０】
上記実施形態では、冷媒としてＣＯ２を例示したが、これに限らない。冷媒としてフロン系冷媒を用いてもよく、あるいは冷媒の代わりに、水、アルコール系流体等を用いても構わない。
【００６１】
第２実施形態で説明した内柱（流路部材）は、高圧チューブおよび低圧チューブの長手方向に対して、連結領域および非連結領域を含む全領域に形成されてもよい。あるいは、内柱（流路部材）は、高圧チューブおよび低圧チューブの長手方向に対する一部の領域に形成されてもよい。具体的に、高圧チューブおよび低圧チューブを、押出成形あるいは引抜成形により内柱とともに一体成形して、その後高圧チューブおよび低圧チューブの端部に中ぐり加工を行い内柱を除去してもよい。この場合、中ぐり加工された端部は、例えば上述した拡管が可能となる。
【００６２】
上記実施形態では、内部熱交換器を冷凍サイクルに適用したが、これに限らない。上述した内部熱交換器は、例えば不凍液を水で希釈した加熱流体サイクルに適用しても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１…内部熱交換器（熱交換器）
１０、１１０、２１０、３１０、４１０…高圧チューブ（第１チューブ）、
２０、１２０、２２０、３２０、４２０…低圧チューブ（第２チューブ）
３０…連結部
１０ａ…高圧流路（第１流路）、２０ａ…高圧流路（第２流路）
８２…高圧外部配管（第１外部配管）。８３…低圧外部配管（第２外部配管）
１ａ…連結領域、１ｂ、１ｃ…非連結領域
１１０ｓ、１２０ｓ、２１０ｓ、２２０ｓ、３１０ｓ、３２０ｓ、４１０ｓ、４２０ｓ…内柱（流路部材）
【図１】
2014153031.tif 000003
【図２】
2014153031.tif 000004
【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】
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【図８】
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【図９】
2014153031.tif 000011
【図１０】
2014153031.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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