(57)【要約】【課題】自動車用空調装置の冷凍サイクルに使用される二重管式の内部熱交換器において、ブロックのような高価な継手部材を使用することなく内管を外管から分岐できるようにする。【解決手段】先端をフレア加工した筒状継手部１７が外側面に一体に形成されている金属パイプ１６を外管１１の一端に結合し、その筒状継手部１７に内管１２の先端部分を挿入し、筒状継手部１７のフレア加工部分を覆うようにしながら高圧配管１３の先端を絞り加工することで、筒状継手部１７に高圧配管１３を結合する。このとき、内管１２と筒状継手部１７と高圧配管１３とに囲まれた部分にＯリング１８を配置することで、高圧配管１３から金属パイプ１６内への冷媒漏れと高圧配管１３から大気への冷媒漏れとを同時に防止している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管とこの外管の中に収容された内管とを備え、冷凍サイクル内で膨張装置に導入される高温・高圧の冷媒と圧縮機へ導入される低温・低圧の冷媒との間で熱交換を行う二重管式の内部熱交換器の内管継手構造において、
前記外管の先端近傍の外側面に前記内管の外径に概略等しい内径を有する筒状継手部が突設され、前記内管の先端部分が前記筒状継手部に流体密封状態で挿通され、前記筒状継手部に外部配管が流体密封状態で接続されていることを特徴とする内部熱交換器の内管継手構造。
【請求項２】
前記筒状継手部および前記外部配管はそれぞれフレア加工された先端を有し、前記外部配管の先端を、前記筒状継手部の先端のフレア背面を覆った状態で前記フレア背面に倣うように絞り加工することで前記筒状継手部と前記外部配管とを接続した請求項１記載の内部熱交換器の内管継手構造。
【請求項３】
前記内管の先端部分の外周面と前記筒状継手部のフレア内面と前記外部配管のフレア内面とによって囲まれる空間にシールリングを配置し、前記内管、前記筒状継手部および前記外部配管の間を互いに流体密封状態にした請求項２記載の内部熱交換器の内管継手構造。
【請求項４】
前記内管および前記筒状継手部は、接着剤で互いに固着および流体密封状態にした請求項１記載の内部熱交換器の内管継手構造。
【請求項５】
前記外部配管は、前記内管の外径に概略等しい内径を有している請求項１記載の内部熱交換器の内管継手構造。
【請求項６】
前記内管は、前記筒状継手部に挿通された後に先端部分が拡管され、前記外部配管は、前記内管の拡管部分に対応する部分が拡管されている請求項５記載の内部熱交換器の内管継手構造。
【請求項７】
前記外管は、前記筒状継手部が形成される部分を、別部品のパイプを加工することによって構成した請求項１記載の内部熱交換器の内管継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内部熱交換器の内管継手構造に関し、特に自動車用空調装置の冷凍サイクル内で膨張装置に導入される高温・高圧の冷媒と圧縮機へ導入される低温・低圧の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器の内管継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置では、一般に、エンジンルーム内に圧縮機、凝縮器およびレシーバドライヤが設置され、車室内に蒸発器が設置され、圧縮機、凝縮器、レシーバドライヤ、膨張弁および蒸発器がこの順序で冷媒が流れるよう配管され、蒸発器を出た冷媒は圧縮機へ戻るようにして冷凍サイクルが構成されている。膨張弁は、車室とエンジンルームとを区画している隔壁に設置されて車室内側の配管とエンジンルーム内側の配管との継手を兼ねるようにしていたり、蒸発器の中または蒸発器の直近に設置されていたりしている。
【０００３】
このような冷凍サイクルにおいて、その成績係数の向上を目的として内部熱交換器を備えることが知られている。この内部熱交換器は、レシーバドライヤから膨張弁に送られる高温・高圧の冷媒と、蒸発器から圧縮機へ送られる低温・低圧の冷媒との間で熱交換を行って、膨張弁に導入される冷媒の過冷却度および圧縮機に導入される冷媒の過熱度をそれぞれ大きくし、それにより冷凍サイクルの成績係数を向上させている。
【０００４】
冷凍サイクルで使用される内部熱交換器は、熱交換率を重要視するよりも配管の機能を重要視しているため、熱交換のための大きな表面積は必要ない。このため、たとえば非常にシンプルな同軸二重管式のものが用いられている（たとえば、特許文献１参照）。この同軸二重管は、外管と、この外管の中に収容された内管と、これら内管および外管の同心を維持するために内管と外管との間に配置された支持部材とを備え、中空押し出し成形によって一体に形成されている。
【０００５】
二重管式の内部熱交換器は、その端部に二重管を分岐して２つの独立した外部配管をそれぞれ接続する継手部材が設けられている（たとえば、特許文献２参照）。この継手部材は、一方の面に外管を受け入れる筒状雌部を有し、その反対側の面には、継手部材を貫通して外管から伸びている内管を保持する挿通孔と、この挿通孔と離間した位置に内管の軸と平行な軸を有する突出部とを有し、その突出部の孔が継手部材の内部で内部熱交換器の外管と内管との間の通路に連通している構成となっている。
【特許文献１】特表２００３−５１０５４６号公報（段落〔００１８〕，図８）
【特許文献２】特開２００４−２３９３１８号公報（段落〔００３２〕−〔００３７〕，図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような継手部材は、ダイカストまたは切削加工により製作されたブロックで構成されるが、このようなブロックは、製造コストが高いという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ブロックのような継手部材を使用しないで内管を外管から分岐することができる内部熱交換器の内管継手構造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】
【０００８】
本発明では上記問題点を解決するために、外管とこの外管の中に収容された内管とを備え、冷凍サイクル内で膨張装置に導入される高温・高圧の冷媒と圧縮機へ導入される低温・低圧の冷媒との間で熱交換を行う二重管式の内部熱交換器の内管継手構造において、前記外管の先端近傍の外側面に前記内管の外径に概略等しい内径を有する筒状継手部が突設され、前記内管の先端部分が前記筒状継手部に流体密封状態で挿通され、前記筒状継手部に外部配管が流体密封状態で接続されていることを特徴とする内部熱交換器の内管継手構造が提供される。
【０００９】
このような内部熱交換器の内管継手構造によれば、内部熱交換器の構成要素である外管を加工して内管を外管から分岐する筒状継手部を形成して、低コストの内管継手構造にしている。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成の内部熱交換器の内管継手構造は、旋盤による切削加工等を必要とするブロックを用いることなく、外管を加工して筒状継手部を直接形成するようにし、筒状継手部に内管を通して外部配管を接続するようにしたので、内管継手構造を低コストで実現できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、自動車用空調装置の冷凍サイクルで使用される内部熱交換器に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図１は自動車用空調装置の冷凍サイクルを示すシステム図である。
【００１２】
この自動車用空調装置の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒を外気との熱交換により凝縮させる凝縮器２と、凝縮された冷媒を気液に分離するとともに冷凍サイクル内の余剰冷媒を蓄えておくレシーバドライヤ３とをエンジンルーム内に備えている。冷凍サイクルは、エンジンルームと車室との間の配管を行う内部熱交換器４を備え、さらに、内部熱交換器４からの液冷媒を絞り膨張させる温度式の膨張弁５と、膨張された冷媒を車室内の空気との熱交換により蒸発させる蒸発器６とを車室内に備えている。蒸発器６は、これを出た冷媒の温度および圧力を検出するために膨張弁５に接続され、さらに、内部熱交換器４を介して圧縮機１の吸入口に接続される。
【００１３】
内部熱交換器４は、レシーバドライヤ３からの高温・高圧の液冷媒を膨張弁５へ送り出す高圧通路と蒸発器６からの低温・低圧のガス冷媒を圧縮機１へ送り出す低圧通路とを有し、高圧通路を流れる高温の冷媒と低圧通路を流れる低温の冷媒との間で熱交換を行う。これにより、高圧通路を流れる冷媒は、低圧通路の冷媒によって過冷却され、低圧通路を流れる冷媒は、高圧通路の冷媒によって過熱されることになるため、冷凍サイクルの成績係数を向上させることができる。
【００１４】
この内部熱交換器４において、膨張弁５の側の端部は、膨張弁５が二重管の接続構造を有していて、二重管構造のまま膨張弁５に接続することができるので、内管を外管から分岐するような構成は必要ない。したがって、この冷凍サイクルの例では、内部熱交換器４は、圧縮機１およびレシーバドライヤ３が接続される側の端部に内管継手構造を有している。
【００１５】
図２は内部熱交換器の第１の実施の形態に係る内管継手構造を示す断面図である。
この内部熱交換器１０は、外管１１とこの外管１１の中に収容された内管１２とを有し、内管１２および外管１１がそれぞれ冷凍サイクルの高圧配管および低圧配管として使用される配管兼用の二重管熱交換器を構成している。特に、この内部熱交換器１０は、エンジンルーム内の配管に使用され、図の左側の端部は、車室とエンジンルームとの境界である隔壁にて車室内に設置される二重管構造の内部熱交換器と接続される。したがって、図示の内部熱交換器１０は、図１の内部熱交換器４の一部を構成していることになる。内部熱交換器１０は、その図の右側に内管継手構造を有していて、内管１２がレシーバドライヤ３の出口側の高圧配管１３（請求項１の外部配管に対応）に接続され、外管１１がフレキシブルホース１４を介して圧縮機１へ接続される。
【００１６】
外管１１は、ストレートパイプであり、その中に収容される内管１２は、その両端近傍を除く部分が螺旋状に巻かれた形状に加工されている。この内管１２の螺旋部分は、非常に長い螺旋ピッチで巻かれており、かつ、最外周に内接する仮想円筒の径が外管１１の内径より僅かに大きくなるように形成されている。したがって、この内管１２は、外管１１の中に圧入されると、螺旋部分の概略全周が外管１１の内壁に接触した状態で外管１１の中に収容されることになる。これにより、内管１２は、外管１１によってその中にきつく拘束されることになるため、外部より振動が与えられても、外管１１に衝突することによる異音が発生するということはない。
【００１７】
また、内管１２の螺旋部分は、緩い螺旋ピッチで巻かれているため、全長が長くならないことから、冷媒通路が長くなることによる圧力損失がなく、しかも、外管１１とは、その長手方向に沿って物理的に結合している部分はなく、単なる接触にて外管１１内に固定されているだけなので、外管１１およびその中の内管１２が非常に曲げ易くなっており、内部熱交換器１０の曲げ加工を容易に行うことを可能にしている。
【００１８】
内管１２は、車室内側の端部に位置決め部材１５が設けられている。この位置決め部材１５は、内管１２の先端近傍のストレート部分に嵌合される筒状部とその外周に突設されたたとえば３つの支持部材とを有している。これにより、内管１２は、外管１１の軸心に位置決めされることになり、その開口端を同軸二重管構造にしている。
【００１９】
この同軸二重管構造の開口端の反対側において、外管１１には金属パイプ１６が接続されている。この金属パイプ１６は、その外側面に筒状継手部１７が突設されている。筒状継手部１７は、たとえば金属パイプ１６の内側からプレス加工することによって比較的容易に形成することができる。筒状継手部１７は、内管１２の外径に概略等しい内径を有し、先端がラッパ状にフレア加工されている。
【００２０】
内管１２は、ほぼ直角に屈曲された先端部分が筒状継手部１７に挿通され、先端が筒状継手部１７の先端よりも突出した状態にしている。高圧配管１３は、内管１２の外径に概略等しい内径を有し、フレア加工されている先端を塑性変形することによって筒状継手部１７のフレア部に結合されている。内管１２の外周面と筒状継手部１７のフレア部と高圧配管１３のフレア部とによって形成された空間にＯリング１８（請求項１のシールリングに対応）が配置されて、高圧配管１３の高圧冷媒が外管１１内の低圧通路へ漏れたり大気へ漏れたりするのを防止している。
【００２１】
金属パイプ１６は、その開口端側が縮径されていてその縮径部に継手部材１９が嵌着されている。この継手部材１９は、金属パイプ１６を挿入して変形することにより固定される貫通孔とねじ穴とを有している。圧縮機１の振動を遮断するために取り付けられた可撓性を有するフレキシブルホース１４は、その一端を金属パイプ１６に接続することができるように末端処理されている。すなわち、フレキシブルホース１４は、その一端に金属パイプ２０を挿入し、この金属パイプ２０の挿入領域の外側に金属スリーブ２１を嵌め、この金属スリーブ２１をかしめ加工することによって金属パイプ２０が気密に固定されている。この金属スリーブ２１の開口端には、継手部材２２がろう接されている。この継手部材２２は、継手部材１９内の金属パイプ１６に嵌合する筒状突起部が一体に形成され、その筒状突起部には溝が周設されてＯリング２３が嵌められている。この継手部材２２は、その筒状突起部を継手部材１９内の金属パイプ１６に嵌合し、ボルト２４で締め付けることにより、外管１１、金属パイプ１６、金属パイプ２０およびフレキシブルホース１４が連結される。
【００２２】
図３は内管継手構造の組立手順を示す説明図であって、（Ａ）はその第１段階を示し、（Ｂ）は第２段階を示し、（Ｃ）は第３段階を示している。
内部熱交換器１０の内管継手構造は、まず、図３の（Ａ）に示したように、外管１１から突出している内管１２の先端部分をほぼ直角に屈曲加工した後、外管１１の開口端における拡管部に金属パイプ１６を挿入し、外管１１の先端部を絞り加工することによって外管１１と金属パイプ１６とを結合する。
【００２３】
次に、図３の（Ｂ）に示したように、内管１２の先端部分を金属パイプ１６に形成された筒状継手部１７に挿通する。このとき、内管１２の先端部分が筒状継手部１７から抜けて金属パイプ１６の中に戻らないように、内管１２の先端部分と筒状継手部１７との間に接着剤を流し込んでもよい。この場合、接着剤は、内管１２と筒状継手部１７とを固着するとともに内管１２と筒状継手部１７との間のクリアランスを埋めて流体密封状態にすることができる。そして、内管１２の先端部分にＯリング１８が嵌められ、フレア加工された高圧配管１３の先端が筒状継手部１７の先端に被せられる。
【００２４】
最後に、図３の（Ｃ）に示したように、高圧配管１３の先端が筒状継手部１７のフレア背面１７ａを覆った状態でそのフレア背面１７ａに倣うように高圧配管１３の先端を絞り加工することで筒状継手部１７と高圧配管１３とが流体密封状態で結合される。高圧配管１３の絞り加工により、Ｏリング１８が内管１２の先端部分の外周面と、筒状継手部１７のフレア内面１７ｂと、高圧配管１３のフレア内面１３ａとにより概略三角断面形状に変形され、高圧配管１３から金属パイプ１６内への冷媒漏れと、高圧配管１３から大気への冷媒漏れとを同時に防ぐようにしている。
【００２５】
図４は内部熱交換器の第２の実施の形態に係る内管継手構造を示す要部断面図である。なお、この図４において、図２に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２６】
この内部熱交換器１０の内管継手構造によれば、内管１２の先端部分が振動および高圧による軸方向の応力によって高圧配管１３から、さらには筒状継手部１７から抜けることがないようにしている。すなわち、内管１２の先端部分は、筒状継手部１７に挿通した後に拡管処理されて、その拡管部分１２ａの外径が筒状継手部１７の内径よりも大きくなるようにしている。このとき、高圧配管１３として図２に示したものと同じサイズのパイプを使用する場合、内管１２の拡管部分１２ａを高圧配管１３に挿入することができなくなるので、高圧配管１３は、内管１２の拡管部分１２ａに対応する部分に拡管部分１３ｂを有している。
【００２７】
なお、上記の実施の形態では、内部熱交換器の一方の端部において内管を外管から分岐できるようにする継手構造に関して詳述したが、この内管継手構造を必要に応じて内部熱交換器の両端に適用しても良い。また、筒状継手部１７は、外管１１よりも肉厚のある金属パイプ１６を用い、これを加工して形成しているが、外管１１が筒状継手部１７を形成できるだけの十分な肉厚を有するものであれば、金属パイプ１６は不要であり、外管１１に筒状継手部１７を直接形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】自動車用空調装置の冷凍サイクルを示すシステム図である。
【図２】内部熱交換器の第１の実施の形態に係る内管継手構造を示す断面図である。
【図３】内管継手構造の組立手順を示す説明図であって、（Ａ）はその第１段階を示し、（Ｂ）は第２段階を示し、（Ｃ）は第３段階を示している。
【図４】内部熱交換器の第２の実施の形態に係る内管継手構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  圧縮機
２  凝縮器
３  レシーバドライヤ
４  内部熱交換器
５  膨張弁
６  蒸発器
１０  内部熱交換器
１１  外管
１２  内管
１２ａ  拡管部分
１３  高圧配管
１３ａ  フレア内面
１３ｂ  拡管部分
１４  フレキシブルホース
１５  位置決め部材
１６  金属パイプ
１７  筒状継手部
１７ａ  フレア背面
１７ｂ  フレア内面
１８  Ｏリング
１９  継手部材
２０  金属パイプ
２１  金属スリーブ
２２  継手部材
２３  Ｏリング
２４  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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