CN114206640B - 传热双层管、传热双层管用内管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种在配置在外管的内部的内管(2)的内侧流动的流体与在内管(2)与外管之间流动的流体之间进行热交换的传热双层管中使用的内管(2)。内管(2)具有截面形状不同的第一区域(21)和第二区域，第一区域(21)具有多处向外侧突出的第一凸部(211)且具有第一凸部(211)的位置在长度方向上呈螺旋状移位的第一凹凸形状。第二区域具有多处向外侧突出的第二凸部，且第二凸部的数量比第一凸部的数量多，并且具有第二凸部的位置在长度方向上呈螺旋状移位的第二凹凸形状。

Description

传热双层管、传热双层管用内管及其制造方法

技术领域

本发明涉及能够应用于例如汽车用空调装置等的热交换循环的传热双层管。

背景技术

汽车用空调装置等的热交换循环(也称为制冷循环)具备冷凝器、蒸发器、压缩机以及膨胀阀，是使氟利昂、CO₂、氨、其他制冷剂在连结它们的循环路径中循环的系统。在这样的热交换循环中，提出了如下方案：在循环路径中配置双重管，在由该双重管构成的两层的空间中，使从冷凝器出来的高温制冷剂和从蒸发器出来的低温制冷剂相对向地流动而进行热交换，由此提高热交换性能(参照专利文献1、2)。

另一方面，作为在热交换循环中使用的制冷剂，为了应对环境问题，正在研究全球变暖潜能值更低的制冷剂。考虑到这些环境问题的制冷剂与现行的制冷剂相比，担心热交换性能降低。因此，为了抑制热交换循环整体的性能劣化，积极地采用通过组装上述的双重管进一步提高热交换性能的结构是有效的。

在利用压缩机对从蒸发器排出的气体制冷剂进行压缩的系统中，在制冷剂无法充分气化的状态下，即，在液体混入到气体中的状态下流入压缩机的情况下，可能产生无法进行充分的热交换这样的不良情况。但是，该不良情况能够通过组装上述双重管而消除。这是因为，在上述双重管中，能够对流入压缩机之前的制冷剂进行加热，能够使制冷剂充分气化。作为迄今为止提出的双重管，作为其内管，为了提高热交换性能而经常使用扭转管(参照专利文献1～3)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-318015号公报

专利文献2：日本特开2006-162241号公报

专利文献3：日本特开2013-113525号公报

发明内容

(发明要解决的课题)

在专利文献1中示出了在热交换循环中使用双重管构造，且在内管的外周面或上述外管的内周面形成有螺旋状的槽部，但关于其以上的具体的双重管的构造几乎没有公开。另外，专利文献1的双重管以直线状的直管构件的结构为前提，没有设想汽车用空调机等需要弯曲加工的部位的应用。

专利文献2是将螺旋状地形成有槽部的内管与平滑外管组合而得到的，使外管的内径大于内管的外径。并且，在外管和内管被弯曲的弯曲部，内管的峰部与外管的内壁接触，内管被紧固并保持在外管的径向上。即，在该结构中，存在如下问题：在弯曲部产生流路面积的狭小化，流路的流动变差，由此压损增加，并且该流路的热效率降低。

专利文献3示出了将弯曲部分的内管作为没有凹凸的直线状的管坯，在弯曲部以外在内管上设置螺旋状的凹凸部的结构。然而，在实际上采用了该结构的情况下，在弯曲部中，由于内管没有凹凸，因此难以产生适度的紊流，并且通过弯曲加工而容易将内管配置在外管的内部偏向一方的状态等，由此，存在弯曲部的热交换性能与直线部相比降低的担忧。因此，期望开发一种即使在设置了弯曲部的情况下，也能够进一步提高综合的热交换性能的传热双层管。

本发明是鉴于这样的背景而做出的，其目的在于提供一种即使在设置了弯曲部的情况下，与以往相比能够提高综合的热交换性能的传热双层管、传热双层管用内管及其制造方法。

(用于解决课题的技术方案)

本发明的一个方式是一种传热双层管用内管，其是用于在配置在外管的内部的内管的内侧流动的流体与在上述内管与上述外管之间流动的流体之间进行热交换的传热双层管中使用的上述内管，

该内管具有截面形状不同的第一区域和第二区域，

上述第一区域具有多处向外侧突出的第一凸部，且具有上述第一凸部的位置在长度方向上呈螺旋状位移的第一凹凸形状，

上述第二区域具有多处向外侧突出的第二凸部，且该第二凸部的数量比上述第一凸部的数量多，并且具有上述第二凸部的位置在长度方向上呈螺旋状位移的第二凹凸形状。

(发明效果)

上述传热双层管用内管(以下，适当地简称为“内管”)至少具备第一区域和第二区域作为凸部的数量不同的区域。而且，设置于第一区域的凸部(第一凸部)的数量比设置于第二区域的凸部(第二凸部)的数量少。因此，在与外管组合的双重管状态下进行弯曲加工的情况下，凸部的数量少的第一区域的部分与第二区域的部分相比，难以引起伴随弯曲加工的流路面积的狭小化、压力损失的增加。

另外，由于在第一区域具备多个凸部，因此在内管的内部以及内管与外管之间的流路中，能够产生适度的紊流。因此，与将平滑管设置于内管的情况相比，使用第一区域的部分能够抑制热交换性能的降低。因此，例如，通过将第一区域的部分应用于弯曲部的至少一部分，能够抑制该弯曲部的流路面积的窄小化，并且能够抑制弯曲部的热交换性能的降低。

另外，第二区域的凸部的数量比第一区域多。因此，例如在直线部等中，不需要考虑通过弯曲加工来变形等，因此能够选择最佳的凸部数量来达到设计上最佳的热交换性能。

这样，上述内管不仅具有1种凹凸形状的部分，而且在长度方向上分别具备至少2种不同形状的部分即上述第一区域和第二区域。因此，组合了这样的结构的内管和另外准备的外管后的双重管与最终加工的形状相匹配地将第一区域和第二区域配置在期望的位置，由此与以往相比能够提高弯曲加工应对性、部分热交换性能，结果能够实现综合的热交换性能的提高。

附图说明

图1是表示实施例1中的传热双层管用内管的第一区域及第二区域的配置的说明图。

图2是表示实施例1中的第一区域的横截面形状的说明图(图1中的A-A线向视剖视图)。

图3是表示实施例1中的第一区域的外观的附图代用照片。

图4是表示实施例1中的第二区域的横截面形状的说明图(图1中的B-B线向视剖视图)。

图5是表示实施例1中的第二区域的外观的附图代用照片。

图6是表示实施例1中的组合了内管和外管的双重管中的第一区域部分的横截面形状的说明图。

图7是表示实施例1中的组合了内管和外管的双重管中的第二区域部分的横截面形状的说明图。

图8是表示实施例2中的传热双层管用内管的第一区域、第二区域及第三区域的配置的说明图。

图9是表示实施例2中的第三区域的横截面形状的说明图(图8中的C-C线向视剖视图)。

图10是表示实施例3中的包含内管成型装置的生产线的一部分的说明图。

图11是从轴向观察实施例3中的按压盘的配置的说明图。

图12是从径向观察实施例3中的按压盘的配置的说明图。

图13是表示内管的凹凸形状的另一例的说明图。

图14是表示内管的凹凸形状的又一例的说明图。

具体实施方式

如上所述，上述传热双层管用内管至少具有第一区域和第二区域。上述第一区域具有多个向外侧突出的第一凸部。作为第一凸部的形状，在与长度方向正交的剖面观察时，能够采用三角形状、圆弧状、倒U字状等各种形状。另外，各第一凸部具有越向外方宽度尺寸越小的形状，其耐压曲性优异，因此优选。

上述第一区域的第一凸部的位置在长度方向上呈螺旋状位移。若将该位移的状态用第一凸部的顶点部分相对于内管的轴心的倾斜角度表示，则优选在10°～70°的范围内。

上述第二区域也与第一区域同样地具有多个向外侧突出的第二凸部。作为第二凸部的形状，与第一凸部同样地，可以采用各种形状，优选为越向外方宽度尺寸越小的形状。另外，第二凸部可以是与第一凸部相同的形状，但也可以是不同的形状。

上述第二区域的第二凸部的位置也在长度方向上呈螺旋状位移。以第二凸部的顶点部分相对于内管的轴心的倾斜角度表示该位移的状态的情况下的上述倾斜角度的优选范围及更优选的范围与第一凸部的情况相同。并且，优选第二凸部的螺旋的倾斜角度在与第一凸部相同的方向上为相同的角度。在该情况下，制造变得容易。

上述内管也可以在其长度方向的至少一部分还具有截面形状为圆形状的平滑管形状的第三区域。例如，为了进行与其他部件的连接，内管的两端部分反而优选为截面形状为圆形状的平滑管形状。

如上所述，上述内管具有第一区域和第二区域，但还可以设置截面形状与它们不同的1个或多个区域。例如，也可以设置具有与第一区域及第二区域不同方式的凹凸形状的第四区域等。另外，也可以连续地设置第一区域和第二区域，但也可以夹着第三区域、上述的第四区域等而设置。

上述第一区域的上述第一凸部的数量优选在2～10个的范围内。另外，为了使第一凸部的数量少于第二凸部的数量，第一凸部的数量也可以为8个以下、6个以下、或者4个以下。另外，优选第二凸部的数量在3～12个的范围内。从制造的容易性来看，第二凸部的数量也可以是10个以下、8个以下、6个以下。

另外，上述第一凸部的数量优选为上述第二凸部的数量的一半以下。在该情况下，能够使第一区域与第二区域的特征差更明确。特别优选上述第二凸部的数量为偶数，上述第一凸部的数量为上述第二凸部的数量的一半。在该情况下，如后所述，制造容易。

接着，在由上述传热双层管用内管和配设在其外侧的外管构成的传热双层管中，上述外管优选截面形状为圆形状的平滑管形状。作为外管的形状，只要不妨碍与内管的第一区域、第二区域的组合，外管本身也可以采用凹凸形状。但是，外管的平滑管形状在制造上是有利的，且热交换性能能够通过内管形状来控制，因此几乎没有将凹凸形状设置到外管的意思。另外，为了提高构造稳定性，也可以在双重管方式中实施用于从外侧压缩外管的直线或螺旋状的筋状的加工。

并且，上述双重管在具有通过弯曲加工而弯曲的弯曲预定部和不实施弯曲加工而以直线状使用的直线部的情况下特别有效。在该情况下，优选的是，在上述弯曲预定部配置有上述第一区域，在上述直线部配置有上述第二区域。由此，在直线部，通过第二区域发挥最佳的热交换性能，在弯曲部，利用第一区域的特性，能够实现流路面积的窄小化的抑制以及压损增加的抑制。因此，能够实现综合的热交换性能的提高。

接着，作为制造上述传热双层管用内管的方法，有以下方法。

一种传热双层管用内管的制造方法，该制造方法是制造上述传热双层管用内管的方法，

准备具有截面形状为圆形状的平滑管形状的内管管坯；

使用内管成型装置，该内管成型装置具有与上述内管管坯的外周面对置并在周向上隔开间隙地配置的多个按压盘，该按压盘具有圆盘形状，并且在其外周具有按压面，在使该按压面与上述内管管坯的外周面抵接的状态下，伴随着上述内管管坯的移动而能够旋转地设置，包含上述按压面的宽度方向中心位置的旋转轨迹的旋转平面在从与该旋转平面平行的方向观察时，配置在从上述内管管坯的轴心倾斜的倾斜方向上；

在将上述各按压盘的上述按压面按压于上述内管管坯的外周面的状态下，使上述内管管坯相对于上述按压盘在轴向上相对地前进，通过使上述各按压盘旋转，使上述内管管坯的截面形状变形；

通过改变上述各按压盘的按压状态，得到上述第一凹凸形状和上述第二凹凸形状。

在该方法中，使用上述特殊结构的内管成型装置来成型平滑管形状的内管管坯。如上所述，上述内管成型装置具有多个按压盘，并且配置成其按压面以能够在内管的外周面螺旋状地相对移动的方式，使旋转方向倾斜地朝向内管的轴线。在该结构中，通过使按压盘的按压状态变化，能够使由按压盘成型的凸部的数量、方式变化。因此，例如，在内管管坯的长度方向上，通过对按压盘的按压状态赋予变化，能够在长度方向上设置多个具有不同的凹凸形状的区域。按压状态的变化例如能够选择使多个按压盘的全部位置以同心圆状态变化的情况、以及例如仅利用一部分按压盘进行按压等各种方法。

[实施例]

(实施例1)

使用图1至图7对上述传热双层管和传热双层管用内管的实施例进行说明。

如图6以及图7所示，本例的传热双层管用内管2是用于进行在配置于外管10内部的内管2的内侧流动的流体、与在内管2与外管10之间流动的流体之间的热交换的传热双层管1所使用的内管2。

如图1所示，内管2具有截面形状不同的第一区域21和第二区域22。如图2及图3所示，第一区域21具有多处向外侧突出的第一凸部211，且具有第一凸部211的位置在长度方向上呈螺旋状位移的第一凹凸形状。如图4及图5所示，第二区域22具有多处向外侧突出的第二凸部221，并且第二凸部221的数量比第一凸部211的数量多，且具有第二凸部221的位置在长度方向上呈螺旋状位移的第二凹凸形状。以下，进一步详细说明。

本例的内管2如图1所示，在长度方向上，在3处具有第二区域22，在各第二区域22之间的2处具有第一区域21。而且，它们由一根管体无缝地构成。

如图2和图3所示，第一区域21具有在周向上大致等间隔地配置的4个第一凸部211。各第一凸部211是具有圆弧状的顶部的比较窄的宽度的凸部。而且，相邻的第一凸部211彼此的间隔被设定得比较宽。在相邻的第一凸部211彼此之间，由平缓地向外方侧鼓起的曲面构成，与第一凸部211同样地设置有在长度方向上呈螺旋状位移的带状侧面部215。若以第一凸部211的顶点部分相对于内管的轴心的倾斜角度α表示第一凸部211的位移的状态，则设定为α＝20°。

如图4及图5所示，第二区域22具有在周向上大致等间隔地配置的8个第二凸部221，在相邻的第二凸部221之间分别存在谷部225。各第二凸部221具有圆弧状的顶部，各谷部225具有向内侧凹陷的圆弧状形状，它们平滑地相连。若以第二凸部221的顶点部分相对于内管的轴心的倾斜角度β表示第二凸部221的位移的状态，则与第一凸部211的情况同样地设定为β＝20°。

上述的第一区域21及第二区域22均为外径(外接圆的直径)为15mm～25mm的范围，但关于尺寸，可根据用途适当变更。

如图6及图7所示，通过在上述结构的内管2的外方覆盖外管10，能够构成传热双层管1。在本例中，作为外管10，使用截面形状为圆形状的平滑管。另外，作为外管10，也可以采用平滑管以外的形状的外管。另外，例如也可以在将平滑管的外管10安装在内管2的外方后，进行从外管10的外方设置直线状或螺旋状的槽的加工。

本例的传热双层管1具备上述特殊形状的内管2，因此与以往的传热双层管相比，能够得到以下那样的优异的作用效果。即，内管2具有第一区域21和第二区域22以作为具有2种不同的凹凸形状的部分。而且，第二区域22的凹凸形状较多，对于内表面及外表面的表面积来说，是第二区域22较大，且形状也复杂化。因此，在与外管10组合而构成双重管的情况下，若保持直线状态，则第二区域22的部分的热交换性能变得比第一区域21的部分的热交换性能高。另一方面，在双重管状态下施加弯曲加工的情况下，复杂形状的第二区域22的部分的、外管10与内管2之间的流路的狭小化、压力损失的增大化的可能性比第一区域21的部分高。

因此，对于实施弯曲加工的弯曲部，考虑采用第一区域21，更容易抑制流路的窄小化、压力损失的增大化，综合的热交换性能提高。另外，与采用平滑管作为内管的情况相比，能够容易地理解具有凹凸形状的第一区域21的热交换性能较高。根据这样的理由，本例的传热双层管1在设想设置通过弯曲加工而弯曲的弯曲预定部和不实施弯曲加工而以直线状使用的直线部的情况下，能够采用在弯曲预定部配置第一区域21，在直线部配置第二区域22的结构。而且，在该情况下，利用第一区域21的优点和第二区域22的优点，能够得到比以往更优异的热交换性能。

(实施例2)

在本例中，示出实施例1所记载的传热双层管用内管2的变形例。

如图8及图9所示，本例的传热双层管用内管202在长度方向上具备多处第一区域21和第二区域22的基础上，在两端具有截面形状为圆形状的平滑管形状的第三区域23。

在使用本例的内管202构成双重管的情况下，由于两端的第三区域23为平滑管形状，因此能够容易地用作与其他部位连结的接缝部。因此，能够进一步提高实用性。另外，上述第三区域23例如也可以适当地夹在第一区域21与第二区域22之间等。

(实施例3)

本例涉及实施例1的传热双层管用内管2的制造方法。

在本例中，准备具有截面形状为圆形状的平滑管形状的内管管坯20，使用图10～图12所示的内管成型装置5成形内管。如图10所示，内管成型装置5配置在其前后的入侧履带71和出侧履带72之间。而且，入侧履带71以及出侧履带72具有一边对内管管坯20以及成型后的内管2赋予适度的张力一边使插通于内管成型装置5的内管管坯20以及内管2沿轴向移动的功能。另外，在入侧履带71的上游，能够配置内管管坯的供给装置、矫正机、清洗机等，在出侧履带72的下游侧，能够配置成型后的内管的矫正机、清洗机、切断机等，由此能够构成从内管管坯的供给到成型完毕的内管的回收为止的连续生产线。

如图12所示，按压盘61中的包含按压面610的宽度方向中心位置的旋转轨迹在内的旋转平面P在从与该旋转平面P平行的方向观察时，配置于从内管管坯20的轴心C倾斜的倾斜方向。

使用上述结构的内管成型装置5，在将各按压盘61的按压面610按压在内管管坯20的外周面的状态下，驱动入侧履带71和出侧履带72，使内管管坯20相对于按压盘61在轴向上相对地前进。由此，使内管管坯20的截面形状变形。并且，通过使各按压盘61的按压状态变化，能够得到第一凹凸形状和第二凹凸形状。

实施例1中的第二区域22的第二凹凸形状通过使用8片按压盘61均等地适度地按压内管管坯20，如图4所示，能够成型具有8个第二凸部221的第二凹凸形状。另外，实施例1中的第一区域21的第一凹凸形状通过进一步增大(加深)8片按压盘61的按压量，如图2所示，得到仅4个凸部(第一凸部211)显眼地突出的第一凹凸形状。

另外，在使8片按压盘61的按压量比成型第二区域22的情况小的情况下，如图13所示，成型有具有8个与第二凸部221稍微形状不同的低的凸部41的凹凸形状。另外，在使8片按压盘61中的4片按压盘61后退到不与内管管坯20接触的位置，仅利用剩余的4片按压盘61进行了轻微的按压的情况下，如图14所示，形成有具有4个平缓的曲面状的凸部42的凹凸形状。

在上述成型装置5中，设置有8片按压盘61，但当然也可以变更该数量，另外，通过控制各按压盘的按压量，能够成型各种凹凸形状。而且，通过在内管的长度方向上变更成型条件，能够将截面形状不同的凹凸形状在长度方向上排列成型，能够容易地得到具有所希望的特性的传热双层管用内管。

Claims (8)

1.一种传热双层管用内管，其是用于在配置于外管内部的内管的内侧流动的流体与在所述内管与所述外管之间流动的流体之间进行热交换的传热双层管中使用的所述内管，所述传热双层管用内管的特征在于，

该内管具有截面形状不同的第一区域和多个第二区域，

所述第一区域具有多处向外侧突出的第一凸部，且具有所述第一凸部的位置在长度方向上呈螺旋状位移的第一凹凸形状，

所述第二区域具有多处向外侧突出的第二凸部，且该第二凸部的数量比所述第一凸部的数量多，并且具有所述第二凸部的位置在长度方向上呈螺旋状位移的第二凹凸形状。

2.根据权利要求1所述的传热双层管用内管，其中，

所述内管在其长度方向上的至少一部分还具有截面形状为圆形状的平滑管形状的第三区域。

3.根据权利要求1或2所述的传热双层管用内管，其中，

所述第一凸部的数量为2～10个。

4.根据权利要求1或2所述的传热双层管用内管，其中，

所述第一凸部的数量为所述第二凸部的数量的一半以下。

5.一种传热双层管，其特征在于，其由权利要求1～4中任一项所述的传热双层管用内管和配设在所述传热双层管用内管的外侧的外管构成。

6.根据权利要求5所述的传热双层管，其中，

所述外管是截面形状为圆形状的平滑管形状的外管。

7.根据权利要求5或6所述的传热双层管，其中，

所述传热双层管具有通过弯曲加工而弯曲的弯曲预定部和不实施弯曲加工而以直线状使用的直线部，在所述弯曲预定部配置有所述第一区域，在所述直线部配置有所述第二区域。

8.一种传热双层管用内管的制造方法，该制造方法是制造权利要求1～4中任一项所述的传热双层管用内管的方法，所述制造方法的特征在于，

准备具有截面形状为圆形状的平滑管形状的内管管坯；

使用内管成型装置，该内管成型装置具有与所述内管管坯的外周面对置并在周向上隔开间隙地配置的多个按压盘，该按压盘具有圆盘形状，并且在所述按压盘的外周具有按压面，在使该按压面与所述内管管坯的外周面抵接的状态下，伴随着所述内管管坯的移动而能够旋转地设置，包含所述按压面的宽度方向中心位置的旋转轨迹在内的旋转平面在从与该旋转平面平行的方向观察的情况下，配置在从所述内管管坯的轴心倾斜的倾斜方向上；

在将所述各按压盘的所述按压面按压于所述内管管坯的外周面的状态下，使所述内管管坯相对于所述按压盘在轴向上相对地前进，从而使所述内管管坯的截面形状变形；

通过改变各所述按压盘的按压状态，从而得到所述第一凹凸形状和所述第二凹凸形状。