説明

捩り管形熱交換器および捩り管形熱交換器の製造方法

【課題】芯管となる内管の内部に高圧をかけることなく内管と外管を密着させることが可能で、伝熱性能を向上させることができるようにする。
【解決手段】外周に外管2が巻き付けられる芯管となる内管1に、外管2よりも高くなるように複数条の螺旋山1aを形成し、内管1に、螺旋山1aの間に形成される螺旋溝1bに沿わせて外管2を巻き付けて組付管を作成し、作成した組付管の内管1に心金4を挿入するとともに、組付管の外周に径が拡縮可能なカシメ冶具3を取り付け、カシメ冶具3の径が小さくなるように外力を加え、内管1の螺旋溝1aに巻き付けた外管2よりも螺旋山1aが飛び出ている部分を、その内部に流路となる空洞1dが残るようにカシメることで、内管1により外管2をその軸線を挟む両側より包み込むように形成し、内管1と外管2を密着接合させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水と冷媒とを熱交換させる捩り管形熱交換器、特に芯管となる水管の外周に冷媒管を巻き付けてなる熱交換器と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、芯管となる水管の外周に冷媒管を巻き付けてなる熱交換器において、伝熱性能を向上させることを目的に、芯管となる水配管とその外周に螺旋状に巻き付けた冷媒管を密着させる方法として、芯管となる水配管(直管)の内部に高圧の液圧をかけて拡管したり、芯管となる水配管の内部に拡管用ダイスを通して拡管し、ハンダやロウ材を使用せず芯管の水管とその外周に巻き付けた冷媒管とを密着接合させるものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、大径管に螺旋状の溝とその縁に突起部を設け、大径管溝部に小径管を埋め、突起部をダイスやローラーなどで小径管の左右から潰して、小径管と大径管とを固定するようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
また、螺旋フィン付き管のフィンを引き抜き加工等によって一方向に倒して、フィン高さより直径の小さな円管をフィン付き管に固定するようにしたものがある(例えば、特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−093057号公報(図2〜図5)
【特許文献2】特開2005−076915号公報(図12図14)
【特許文献3】特開2004−190922号公報(図5)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、芯管となる水配管(直管)の内部に高圧の液圧をかけて拡管したり、芯管となる水配管の内部に拡管用ダイスを通して拡管し、芯管の水配管とその外周に巻き付けた冷媒管とを密着接合させるようにしたものにあっては、元々線接触程度しか接触していなかったものを面接触するまで芯管を拡管しようとするので、非常に高い圧力で拡管することが必要となるが、圧力を上げることにより芯管の水配管が破壊されることが懸念される。
また、冷媒管の巻き付けが緩いと、高い圧力で拡管しても水管と冷媒管が上手く密着せず、水管と冷媒管の間に隙間が生じ、これが熱抵抗となり、伝熱性能が上がらないという問題があった。
【0007】
また、大径管に螺旋状の溝とその縁に突起部を設け、大径管溝部に小径管を埋め、突起部をダイスやローラーなどで小径管の左右から潰して、小径管と大径管とを固定するようにしたものにあっては、カシメを行う突起部内に流路となる空洞はなく、伝熱性能がさほど上がらないという難点があった。
【0008】
また、螺旋フィン付き管のフィンを引き抜き加工等によって一方向に倒して、フィン高さより直径の小さな円管をフィン付き管に固定するようにしたものにあっても、カシメを行うフィン内に流路となる空洞はなく、伝熱性能がさほど上がらないという難点があった。
【0009】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、芯管となる内管の内部に高圧をかけることなく内管と外管を密着させることが可能で、伝熱性能を向上させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る捩り管形熱交換器は、外周面に複数条の螺旋山と螺旋溝を持つ芯管となる内管と、内管の螺旋溝に沿うように巻きつけた外管と、を備えた捩り管形熱交換器において、内管は、螺旋山の高さが螺旋溝に巻きつけた外管よりも高く、かつ螺旋山の螺旋溝より飛び出ている部分が内部に流路となる空洞が残るようにカシメられて外管を包み込むように形成されているものである。
【0011】
また、本発明に係る捩り管形熱交換器の製造方法は、外周に外管が巻き付けられる芯管となる内管に、外管よりも高くなるように複数条の螺旋山を形成し、内管に、螺旋山の間に形成される螺旋溝に沿わせて外管を巻き付けて組付管を作成し、作成した組付管の内管に心金を挿入するとともに、組付管の外周に径が拡縮可能なカシメ冶具を取り付け、カシメ冶具の径が小さくなるように外力を加え、内管の螺旋溝に巻き付けた外管よりも螺旋山が飛び出ている部分を、その内部に流路となる空洞が残るようにカシメることで、内管により外管をその軸線を挟む両側より包み込むように形成し、内管と外管を密着接合させることを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
本発明の捩り管形熱交換器においては、外周に外管が巻き付けられる芯管となる内管に、外管よりも高くなるように複数条の螺旋山を形成し、内管に、螺旋山の間に形成される螺旋溝に沿わせて外管を巻き付けて組付管を作成した後に、内管の螺旋山の螺旋溝より飛び出ている部分を、内部に流路となる空洞が残るようにカシメることで、内管により外管をその軸線を挟む両側より包み込むように形成し、内管と外管を密着接合するので、芯管となる内管の内部に高圧をかけることなく内管と外管を密着させることができるとともに、内管のカシメた部分も流路となり、伝熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態1に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す工程図である。
【図2】本発明の実施形態1に係る捩り管形熱交換器の製造工程時の内管と外管の様子を示す断面図である。
【図3】本発明の実施形態2に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す工程図である。
【図4】本発明の実施形態2に係る捩り管形熱交換器の製造工程時の内管と外管の様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
実施形態1.
図1は本発明の実施形態1に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す工程図、図2は本発明の実施形態1に係る捩り管形熱交換器の製造工程時の内管と外管の様子を示す断面図である。
【0015】
本発明の実施形態1に係る捩り管形熱交換器6Aは、図1及び図2に示すように複数条の螺旋山1aと螺旋溝1bを持つ芯管となる内管すなわち水管1と、螺旋溝1bに沿うように巻き付けた外管すなわち複数の冷媒管2とで構成される。なお、図2は水管1の軸断面を示している。
【0016】
次に、本発明の実施形態1に係る捩り管形熱交換器の製造方法を図1に基づき、図2を参照しながら説明する。まず、外周に冷媒管2が巻き付けられる水管1に、冷媒管2よりも高くなるように複数条の螺旋山1aを形成する。このとき、螺旋山1aの内部の空洞の位置も冷媒管2より高くなるように形成する。次に、水管1の螺旋山1aの間に形成される複数条の螺旋溝1bに、冷媒管2を巻き付けて組付管を作成する(図1(a))。次いで、水管1内に心金4を挿入するとともに、水管1の外周にカシメ冶具3を取り付ける(図1(b)、図2(a))。カシメ冶具3としては、例えば帯状の板をぜんまいばね状に巻き付けて構成することができる。その後、カシメ冶具3の径が小さくなるように外力を加え、水管1の螺旋溝1bに巻き付けた冷媒管2よりも螺旋山1aが飛び出ている部分を、内部に流路となる空洞1dが残るようにカシメて、水管1と冷媒管2を密着接合させ、捩り管形熱交換器6Aを得る(図1(c),(d)、図2(b),(c))。
【0017】
本発明の実施形態1に係る捩り管形熱交換器は、以上の製造方法により製造されるので、カシメ時、螺旋山1aにはカシメ冶具3によって径方向の外側から内側に向けて力が加えられる。このため、水管1の冷媒管両脇に位置する螺旋山1aは、冷媒管2を包み込むように左右に均等に塑性変形し、冷媒管2の巻き付けが多少緩くても、螺旋山1aの塑性変形部分1cが冷媒管2をその軸線を挟む両側より包み込み、冷媒管2を外方から押さえる形になり、水管1と冷媒管2は隙間無く密着する。これにより、水管1と冷媒管2の接触面積が増大し、伝熱性能が向上する。
【0018】
また、前記カシメ時、螺旋山1aの塑性変形部分1cは、内部に空洞1dが残るようにカシメられているので、空洞1dが流路となり、カシメによる水管1と冷媒管2の高密着、接触面積の増大効果と相俟って伝熱性能が格段に向上する。
【0019】
更に、水管1に圧力をかけないため、水管1が破裂することがなく、歩留りが向上し、製造コストを低減できる。
【0020】
実施形態2.
図3は本発明の実施形態2に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す工程図、図4は本発明の実施形態2に係る捩り管形熱交換器の製造工程時の内管と外管の様子を示す断面図である。各図中、前述の実施形態1と同一部分には、同一符号を付してある。
【0021】
本実施形態2に係る捩り管形熱交換器6Bは、図3及び図4に示すように複数条の螺旋山1aと螺旋溝1bを持つ芯管となる内管すなわち水管1と、螺旋溝1bに沿うように巻き付けた外管すなわち複数の冷媒管2とで構成される。なお、図4は水管1の軸断面を示している。
【0022】
次に、本発明の実施形態2に係る捩り管形熱交換器の製造方法を図3に基づき、図4を参照しながら説明する。まず、外周に冷媒管2が巻き付けられる水管1に、冷媒管2よりも高くなるように複数条の螺旋山1aを形成する。このとき、螺旋山1aの内部の空洞の位置も冷媒管2より高くなるように形成する。次に、水管1の螺旋山1aの間に形成される複数条の螺旋溝1bに、冷媒管2を巻き付けて組付管を作成する(図3(a))。次いで、冷媒管2を巻き付けた水管1を一端側からカシメダイス5に通す(図3(b)、図4(a),(b))。これにより、水管1の螺旋溝1bに巻き付けた冷媒管2よりも螺旋山1aが飛び出ている部分を、内部に流路となる空洞1fが残るようにカシメて、水管1と冷媒管2を密着接合させ、捩り管形熱交換器6Bを得る(図3(b),(c)、図4(b),(c))。
【0023】
本発明の実施形態2に係る捩り管形熱交換器は、以上の製造方法により製造されるので、カシメ時、螺旋山1aにはカシメダイス5によって軸方向一端側から他端側に向けて力が加えられる。このため、水管1の螺旋山1aは、冷媒管2をその軸線を挟む一方の側より包み込むように塑性変形し、冷媒管2の巻き付けが多少緩くても、螺旋山1aの塑性変形部分1cが冷媒管2をその軸線を挟む一方の側より包み込み、冷媒管2を外方から押さえる形になり、水管1と冷媒管2は隙間無く密着する。これにより、水管1と冷媒管2の接触面積が増大し、伝熱性能が向上する。すなわち、前述の実施形態1のカシメ冶具を用いた場合とほぼ同じ効果が得られる。
【0024】
また、前記カシメ時、螺旋山1aの塑性変形部分1eは、内部に空洞1fが残るようにカシメられているので、空洞1fが流路となり、カシメによる水管1と冷媒管2の高密着、接触面積の増大効果と相俟って伝熱性能が格段に向上する。
【0025】
更に、水管1に圧力をかけないため、水管1が破裂することがなく、歩留りが向上し、製造コストを低減できる。
【符号の説明】
【0026】
1 水管(芯管となる内管)、1a 螺旋山、1b 螺旋溝、1c,1e 塑性変形部分、1d,1f 空洞、2 冷媒管(外管)、3 カシメ冶具、4 心金、5 カシメダイス、6A,6B 捩り管形熱交換器。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周面に複数条の螺旋山と螺旋溝を持つ芯管となる内管と、前記内管の螺旋溝に沿うように巻きつけた外管と、を備えた捩り管形熱交換器において、
前記内管は、前記螺旋山の高さが前記螺旋溝に巻きつけた前記外管よりも高く、かつ該螺旋山の前記螺旋溝より飛び出ている部分が内部に流路となる空洞が残るようにカシメられて前記外管を包み込むように形成されていることを特徴とする捩り管形熱交換器。
【請求項2】
前記内管の前記螺旋山は、前記カシメにより前記外管をその軸線を挟む両側より包み込むように形成されていることを特徴とする請求項1記載の捩り管形熱交換器。
【請求項3】
前記内管の前記螺旋山は、前記カシメにより前記外管をその軸線を挟む一方の側より包み込むように形成されていることを特徴とする請求項1記載の捩り管形熱交換器。
【請求項4】
外周に外管が巻き付けられる芯管となる内管に、前記外管よりも高くなるように複数条の螺旋山を形成する工程と、
前記内管に、前記螺旋山の間に形成される螺旋溝に沿わせて外管を巻き付けて組付管を作成する工程と、
作成した組付管の前記内管に心金を挿入するとともに、該組付管の外周に径が拡縮可能なカシメ冶具を取り付ける工程と、
前記カシメ冶具の径が小さくなるように外力を加え、前記内管の前記螺旋溝に巻き付けた外管よりも前記螺旋山が飛び出ている部分を、その内部に流路となる空洞が残るようにカシメることで、前記内管により前記外管をその軸線を挟む両側より包み込むように形成し、前記内管と前記外管を密着接合させる工程と、
を有することを特徴とする捩り管形熱交換器の製造方法。
【請求項5】
外周に外管が巻き付けられる芯管となる内管に、前記外管よりも高くなるように複数条の螺旋山を形成する工程と、
前記内管に、前記螺旋山の間に形成される螺旋溝に沿わせて外管を巻き付けて組付管を作成する工程と、
作成した組付管を一端側からカシメダイスに通し、前記内管の前記螺旋溝に巻き付けた外管よりも前記螺旋山が飛び出ている部分を、その内部に流路となる空洞が残るようにカシメることで、前記内管により前記外管をその軸線を挟む一方の側より包み込むように形成し、前記内管と前記外管を密着接合させる工程と、
を有することを特徴とする捩り管形熱交換器の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−66907(P2013−66907A)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−206897(P2011−206897)
【出願日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】