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Die Erfindung betrifft ein doppelwandiges Rohr, das als Wärmetauscher in einer Fahrzeug-Klimaanlage eingesetzt wird.
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DE 693 09 436 T2 beschreibt eine Rohreinheit zum effizienten Zünden eines Katalysators, wobei in einem Außenrohr ein Innenrohr mit kleinerem Außendurchmesser als dem Innendurchmesser des Außenrohres angeordnet ist und auf dem Innenrohr ringförmige Rippen in Abständen voneinander angeordnet sind, sodass der Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr in Kammern unterteilt wird.
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Es ist ein dünnes Innenrohr mit geringer thermischer Masse vorgesehen, das dem Abgas weniger Wärme entzieht, während das Außenrohr dicker ausgebildet ist. Die Kontaktfläche zwischen Innen- und Außenrohr ist durch die Rippen gering gehalten, um den Wärmeübertrag von dem Innenrohr auf das Außenrohr zu minimieren.
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US 4 878 537 A beschreibt einen geraden Abschnitt eines Wärmetauschers für physiologische Fluide mit einem Außenrohr und einem schraubenlinienförmig gewundenen Innenrohr, wobei ein Ringraum zwischen Innendurchmesser des Außenrohres und gewölbten Abschnitten des Innenrohres gebildet ist, der einen Durchflusskanal bildet.
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DE 601 02 027 T2 beschreibt ein Verfahren zum Bearbeiten des Endstücks eines doppelwandigen Rohres, dessen glattwandiges Innenrohr über radiale Stege am glattwandigen Außenrohr abgestützt ist.
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Ein in der
JP 2002-318083 A offenbartes doppelwandiges Rohr enthält ein Innenrohr und ein das Innenrohr umhüllendes Außenrohr, um so zusammen mit dem Innenrohr einen Ringkanal zu definieren. Das doppelwandige Rohr kann einen Wärmeaustausch zwischen einem in dem Innenrohr strömenden ersten Fluid und einem durch den Ringkanal zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr strömenden zweiten Fluid durchführen.
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Das doppelwandige Rohr ist in einem Teil davon mit einem in dem Außenrohr gehaltenen Kern versehen, und das Innenrohr verläuft durch den Kern. Der mit dem Kern versehene Teil des doppelwandigen Rohrs ist durch einen Biegeprozess mittels eines Rohrbiegers zu einem Biegeabschnitt gebogen. Der Biegeabschnitt wird durch den Biegeprozess so geformt, dass der Biegeabschnitt nicht unregelmäßig gebogen wird und das doppelwandige Rohr nicht abgeflacht wird.
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Da das Innenrohr und das Außenrohr durch einen Ringraum getrennt sind, ist es möglich, dass das Innenrohr und das Außenrohr schwingen, in Resonanz treten und gegeneinander stoßen, wobei Geräusche erzeugt werden, wenn eine externe Kraft auf das doppelwandige Rohr ausgeübt wird.
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In Anbetracht des obigen Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein doppelwandiges Rohr mit einem Kanal zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr vorzusehen, das das Außen- und das Innenrohr mit einer einfachen Konstruktion hält und festigt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 20 gelöst.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein doppelwandiges Rohr ein Außenrohr und ein innerhalb des Außenrohrs angeordnetes Innenrohr, das Innenrohr hat daran einen Rippenabschnitt, der einen in einer Längsrichtung des Innenrohrs verlaufenden Nutabschnitt definiert, und das Außenrohr und das Innenrohr sind so gebogen, dass sie einen geradlinig verlaufenden geraden Abschnitt und einen von dem geraden Abschnitt gebogenen Biegeabschnitt aufweisen. Außerdem hat das Außenrohr einen Innendurchmesser, der größer als ein Außendurchmesser eines durch eine Außenfläche des Rippenabschnitts des Innenrohrs in dem geraden Abschnitt definierten imaginären Zylinders ist, und der Rippenabschnitt des Innenrohrs kontaktiert die Innenfläche des Außenrohrs, um durch das Außenrohr in dem Biegeabschnitt gequetscht und gehalten zu werden. Zum Beispiel ist der Nutabschnitt ein sich um das Innenrohr windender Spiralnutabschnitt.
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Demgemäß bildet der Nutabschnitt einen Kanal zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr in dem gebogenen Abschnitt, und ein Teil des Außenrohrs und ein Teil des Innenrohrs können in dem Biegeabschnitt durch einen einfachen Aufbau fest gehalten werden. Deshalb kann, selbst wenn eine externe Kraft, wie beispielsweise eine Vibrationskraft, auf das doppelwandige Rohr ausgeübt wird, eine Resonanzschwingung des Außenrohrs und des Innenrohrs verhindert werden, und das Erzeugen von Lärm und das Brechen des doppelwandigen Rohrs können verhindert werden.
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Wenn die gewundene Nut an der Außenfläche des Innenrohrs vorgesehen ist, reduziert die gewundene Nut Spannungen in dem Biegeabschnitt und erleichtert das Biegen des Innenrohrs. In diesem Fall kann eine zum Biegen des doppelwandigen Rohrs notwendige Kraft effektiv reduziert werden.
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Zum Beispiel enthält der Spiralnutabschnitt gewundene Nuten. In diesem Fall kann, selbst wenn eine der gewundenen Nuten in dem Biegeabschnitt zerstört wird, der Rest der gewundenen Nuten als Kanal zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr benutzt werden. Da die gewundenen Nuten den Kanal vergrößern, kann ein Widerstand gegen den Strom des Fluids durch den Kanal reduziert werden.
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Der Nutabschnitt hat eine Nuttiefe, die zum Beispiel in einem Bereich von 5% bis 15% eines Außendurchmessers des Innenrohrs ist. In diesem Fall kann ein Wärmeaustausch zwischen einem Fluid in dem Innenrohr und einem durch den Kanal zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr strömenden Fluid effektiv erhöht werden, während ein Strömungswiderstand reduziert werden kann.
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Der Widerstand des Innenrohrs gegen den Strom des in dem Innenrohr strömenden Fluids steigt im Verhältnis zur Länge des Innenrohrs. Ferner wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem in dem Innenrohr strömenden Fluid und dem durch den Kanal zwischen dem Außen- und dem Innenrohr strömenden Fluid kleiner, wenn die Länge des Nutabschnitts größer wird. Wenn eine Längslänge des Nutabschnitts in einem Bereich von 300 mm bis 800 mm eingestellt wird, kann die Wärmetauschleistung effektiv vergrößert werden. Außerdem kann die Längslänge einer gewundenen Nut in einem Bereich zwischen 600 mm und 800 mm eingestellt werden.
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Ein Außendurchmesser des Außenrohrs kann in einem Bereich des 1,1- bis 1,3-fachen eines Außendurchmesser des Innenrohrs eingestellt werden. Wenn ein Rohr gebogen wird, wirkt eine Zugkraft auf die Außenseite des Rohrs, und die Länge der Außenseite wird größer. Deshalb wird der Außendurchmesser der Rohrs um 10 bis 30% kleiner. Somit wird der Innendurchmesser des Außenrohrs um 10 bis 30% kleiner. In diesem Fall können das Außenrohr und das Innenrohr sicher zusammen befestigt sein.
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Ferner kann ein minimaler Außendurchmesser des Außenrohrs in dem Biegeabschnitt gleich oder größer als das 0,85-fache eines Außendurchmessers des Außenrohrs in dem geraden Abschnitt eingestellt sein. In diesem Fall kann die Verformung eines runden Querschnitts des Außenrohrs in einen elliptischen Querschnitt in dem Biegeabschnitt gesteuert werden, eine weitere Verformung des Biegeabschnitts durch das durch den Kanal in dem Außenrohr strömende Hochdruck-Fluid kann gesteuert werden, die Spannung des Außenrohrs kann begrenzt werden, und ein Bruch des Außenrohrs wird verhindert.
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Der Außendurchmesser des durch die Außenfläche des Rippenabschnitts des Innenrohrs definierten imaginären Zylinders in dem geraden Abschnitt kann in einem Bereich des 0,7- bis 0,95-fachen des Innendurchmessers des Außenrohrs in dem geraden Abschnitt eingestellt sein.
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Wenn das doppelwandige Rohr in einem Winkel von 10° oder mehr gebogen wird, beträgt der kleinste Innendurchmesser des Außenrohrs in dem Biegeabschnitt 70% des ursprünglichen Innendurchmessers oder weniger. Deshalb können das Außenrohr und das Innenrohr in dem Biegeabschnitt sicher zusammen befestigt werden, und das doppelwandige Rohr ist gegen Schwingungen resistent, wenn der Durchmesser eines durch die Außenfläche des Rippenabschnitts definierten imaginären Kreiszylinders 70% des ursprünglichen Innendurchmessers des Außenrohrs oder mehr beträgt. Wenn das Außenrohr keine hohe Geradheit besitzt, ist es schwierig, das Innenrohr in das Außenrohr einzusetzen, und die Produktivität der Fertigungslinie des doppelwandigen Rohrs sinkt. Deshalb ist es erwünscht, dass ein Außendurchmesser eines durch die Außenfläche des Rippenabschnitts des Innenrohrs definierten imaginären Zylinders 95% des Innendurchmessers des Außenrohrs oder weniger beträgt.
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Ein Zweigrohr kann mit einem Außenrohr verbunden sein, und ein Verbindungsrohr kann mit einem Ende des Innenrohrs verbunden sein. In diesem Fall können das Zweigrohr und das Verbindungsrohr mittels eines Halteelements befestigt sein, um eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu haben. Ferner kann das Halteelement mit dem Zweigrohr und dem Verbindungsrohr verlötet sein, oder kann an das Zweigrohr und das Verbindungsrohr angepasst sein. Außerdem kann das Zweigrohr so angeordnet sein, dass es einen verformbaren Abschnitt zum Einstellen einer Endposition des Zweigrohrs hat. Zum Beispiel ist der verformbare Abschnitt ein in dem Zweigrohr vorgesehener Biegeabschnitt.
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Zum Herstellen des doppelwandigen Rohrs kann ein Schritt des Bildens eines in einer Längsrichtung an einer Außenwand des Innenrohrs verlaufenden Nutabschnitts vorgesehen werden, um so daran einen den Nutabschnitt definierenden Rippenabschnitt zu bilden, ein Schritt des Einsetzens des Innenrohrs in das Außenrohr mit einem Innendurchmesser größer als ein Außendurchmesser eines durch eine Außenfläche des Rippenabschnitts des Innenrohrs definierten imaginären Zylinders nach dem Bilden des Nutabschnitts, und ein Schritt des Biegens eines Teils sowohl des Innenrohrs als auch des Außenrohrs nach dem Einsetzschritt, um einen Biegeabschnitt in einer solchen Weise zu bilden, dass ein Rippenabschnitt eine Innenfläche des Außenrohrs kontaktiert und das Außenrohr das Innenrohr radial quetscht, um das Innenrohr darin in dem Biegeabschnitt zu halten und zu befestigen.
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In dem Bildungsschritt des Nutabschnitts kann eine gewundene Nut des Nutabschnitts, die sich spiralförmig in der Längsrichtung erstreckt, gebildet werden, indem die Außenwand des Innenrohrs radial nach innen verformt wird.
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Obige sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeug-Klimasystems;
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2 eine Seitenansicht eines doppelwandigen Rohrs in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Schnittansicht eines Teils III in 2;
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4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
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5 eine Schnittansicht eines Teils V in 2;
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6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in 5;
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7 eine Perspektivansicht einer Nutbildungsvorrichtung zum Bilden gewundener Nuten an einem Innenrohr;
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8 ein Mollier-Diagramm zum Erläutern einer das doppelwandige Rohr verwendenden Kühlkreisvorrichtung;
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9 ein Diagramm der Abhängigkeit einer Wärmeübertragungsrate und eines Druckverlusts in einem Niederdruckrohr bezüglich der Tiefe und des Abstandes gewundener Nuten;
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10 ein Diagramm von Veränderungen einer Kühlkapazität, einer Wärmeübertragungsrate und eines Druckverlusts in einem Niederdruckrohr relativ zu einer Länge gewundener Nuten;
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11A ein Diagramm der Beziehung zwischen einer Veränderung eines Innendurchmessers L eines Außenrohrs und einem Biegewinkel;
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11B ein Diagramm der Beziehung zwischen einem Abstand gewundener Nuten und einem Verhältnis L(R)/L eines Außendurchmessers L(R) eines Außenflächen von Rippen eines Innenrohrs verbindenden imaginären Zylinders zu dem Innendurchmesser L des Außenrohrs;
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12 ein Diagramm der Beziehung zwischen einer Resonanzfrequenz und einem Halteabstand;
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13A und 13B jeweils Seitenansichten von Befestigungselementen;
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14 eine schematische Darstellung einer ein doppelwandiges Rohr verwendenden Kühlkreisvorrichtung für ein duales Klimasystem; und
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15 eine schematische Darstellung einer zwei doppelwandige Rohre verwendenden Kühlkreisvorrichtung für ein duales Klimasystem.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Ein doppelwandiges Rohr 160 in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird typischerweise für eine Kühlkreisvorrichtung 100A eines Fahrzeug-Klimasystems 100 verwendet. Das doppelwandige Rohr 160 wird Bezug nehmend auf 1 bis 5 beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht des Klimasystems 100, 2 ist eine Ansicht des doppelwandigen Rohrs 160, 3 ist eine Schnittansicht eines Teils III des doppelwandigen Rohrs 160 in 2, 4 ist eine Querschnittsansicht eines geraden Teils 163a, 5 ist eine Schnittansicht eines Biegeabschnitts 163b in 2, 6 ist eine Querschnittsansicht eines Biegeabschnitts 163b, und 7 ist eine Perspektivansicht einer Nutbildungsvorrichtung 200 zum Bilden gewundener Nuten 162a in einem Innenrohr 162.
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Ein Fahrzeug hat einen einen Motor 10 darin enthaltenden Motorraum 1 und einen von dem Motorraum 1 durch ein Armaturenbrett 3 getrennten Fahrgastraum 2. Das Klimasystem 100 hat die Kühlkreisvorrichtung 100A mit einem Expansionsventil 131 und einem Verdampfapparat 141, und eine Inneneinheit 100B. Komponenten der Kühlkreisvorrichtung 100A außer dem Expansionsventil 131 und dem Verdampfapparat 141 sind in einem vorbestimmten Bauraum des Motorraums 1 angeordnet. Die Inneneinheit 100B ist in einer in dem Fahrgastraum 2 platzierten Instrumententafel angeordnet.
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Die Inneneinheit 100B hat Komponenten einschließlich eines Gebläses 102, des Verdampfapparats 141 und eines Heizers 103 sowie ein die Komponenten der Inneneinheit 100B beinhaltendes Klimaanlagengehäuse 101. Das Gebläse 102 saugt wahlweise Außenluft oder Innenluft an und schickt die Luft zum Verdampfapparat 141 und zur Heizvorrichtung 103. Der Verdampfapparat 141 ist ein kühlender Wärmetauscher, der ein für einen Kühlkreis benutztes Kältemittel verdampft, um das verdampfende Kältemittel Verdampfungswärme aus der Luft absorbieren zu lassen, um so die Luft zu kühlen. Die Heizvorrichtung 103 benutzt heißes Wasser (z. B. Motorkühlwasser) zum Kühlen des Motors 10 als Heizquelle, um die in den Fahrgastraum 2 zu blasende Luft zu heizen.
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Eine Luftmischklappe 104 ist nahe der Heizvorrichtung 103 in dem Klimaanlagengehäuse 101 angeordnet. Die Luftmischklappe 104 wird betätigt, um das Mischungsverhältnis zwischen der durch den Verdampfapparat 141 gekühlten kühlen Luft und der durch die Heizvorrichtung 103 geheizten heißen Luft so einzustellen, dass Luft mit einer gewünschten Temperatur in den Fahrgastraum 2 geschickt wird.
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Die Kühlkreisvorrichtung 100A enthält einen Kompressor 110, einen Kondensator 120, das Expansionsventil 131 und den Verdampfapparat 141. Rohre 150 verbinden diese Komponenten der Kühlkreisvorrichtung 100A, um einen geschlossenen Kreis zu bilden. Wenigstens ein doppelwandiges Rohr 160 der vorliegenden Erfindung kann in den Rohren 150 platziert sein. Der Kondensator 120 (Kältemittelkühler, Gaskühler) dient als ein Hochdruck-Wärmetauscher zum Kühlen des Hochdruck/Hochtemperatur-Kältemittels. Der Verdampfapparat 141 dient als ein Niederdruck-Wärmetauscher und ist angeordnet, um hindurchströmende Luft zu kühlen. Das Expansionsventil 131 ist eine Druckverminderungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Drossel und eine Ejektorpumpe.
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Der Kompressor 110 wird durch den Motor 10 angetrieben, um ein Niederdruck-Kältemittel zu komprimieren, um ein Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel in der Kühlkreisvorrichtung 100A bereitzustellen. Eine Riemenscheibe 111 ist an der Antriebswelle des Kompressors 110 angebracht. Ein Antriebsriemen 12 verläuft zwischen der Riemenscheibe 111 und einer Kurbelwellenriemenscheibe 11, um den Kompressor 110 durch den Motor 10 anzutreiben. Die Riemenscheibe 111 ist mit der Antriebswelle des Kompressors 110 durch eine elektromagnetische Kupplung (nicht dargestellt) verbunden. Die elektromagnetische Kupplung verbindet die Riemenscheibe 111 oder trennt die Riemenscheibe 111 mit/von der Antriebswelle des Kompressors 110. Der Kondensator 120 ist mit einer Ausgabeseite des Kompressors 110 verbunden. Der Kondensator 120 ist ein Wärmetauscher, der das Kältemittel durch Außenluft kühlt, um den Kältemitteldampf in flüssiges Kältemittel zu kondensieren.
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Das Expansionsventil 131 verringert den Druck des von dem Kondensator 120 ausgegebenen Kältemittels (flüssiges Kältemittel) und lässt das Kältemittel expandieren. Das Expansionsventil 131 ist ein Druckverminderungsventil, das den Druck des flüssigen Kältemittels in einem isentropen Zustand reduzieren kann. Das in der Inneneinheit 100B enthaltene Expansionsventil 131 ist nahe dem Verdampfapparat 141 platziert. Das Expansionsventil 131 ist ein temperaturgesteuertes Expansionsventil mit einer variablen Öffnung und kann den Strom des von dem Verdampfapparat 141 ausgegebenen und in den Kompressor 110 strömenden Kältemittels so steuern, dass das Kältemittel mit einem vorbestimmten Überhitzungsgrad geheizt wird. Das Expansionsventil 131 steuert die Expansion des Kältemittels so, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels im Verdampfapparat 141 zum Beispiel 5°C oder weniger beträgt, insbesondere im Bereich von 0°C bis 3°C liegt. Wie oben beschrieben, ist der Verdampfapparat 141 ein kühlender Wärmetauscher zum Kühlen der in den Fahrgastraum zu blasenden Luft. Die Ausgabeseite des Verdampfapparats 141 ist mit der Ansaugseite des Kompressors 110 verbunden.
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Das doppelwandige Rohr 160 ist durch Kombinieren eines Teils eines Hochdruckrohrs 151 und eines Teils eines Niederdruckrohrs 152 in den Rohren 150 gebildet. Das Hochdruckrohr 151 verläuft zwischen dem Kondensator 120 und dem Expansionsventil 131, um das Hochdruck-Kältemittel vor seiner Dekompression zu transportieren. Das Niederdruckrohr 152 verläuft zwischen dem Verdampfapparat 141 und dem Kompressor 110, um ein Niedertemperatur/Niederdruck-Kältemittel nach seiner Dekompression und Kühlung zu transportieren.
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Zum Beispiel hat das doppelwandige Rohr 160 eine Länge im Bereich von 700 mm bis 900 mm. Wie in 2 bis 6 dargestellt, hat das doppelwandige Rohr 160 einen geraden Teil 163a mit einem Außendurchmesser LO und mehrere Biegeabschnitte 163b und erstreckt sich in dem Motorraum 1 so, dass das doppelwandige Rohr 160 nicht den Motor 10 und andere Geräte und die Karosserie des Fahrzeugs berühren kann.
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Das doppelwandige Rohr 160 hat ein Außenrohr 161 und ein Innenrohr 162. Das Innenrohr 162 ist in das Außenrohr 161 eingesetzt. Das Außenrohr 161 ist zum Beispiel ein 22 mm-Durchmesser-Aluminiumrohr mit einem Außendurchmesser LO von 22 mm und einem Innendurchmesser von 19,6 mm. Endteile des Außenrohrs 161 werden nach dem Verbinden des Außenrohrs 161 und des Innenrohrs 162 reduziert, um reduzierte Verbindungsteile zu bilden. Die reduzierten Verbindungsteile des Außenrohrs 161 werden luftdicht mit dem Innenrohr 162 mit einem Außendurchmesser von 19,1 mm verschweißt. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Außendurchmesser des Innenrohrs 162 in dem Teil mit den gewundenen Nuten 162a dem Durchmesser eines die Außenflächen von Rippen 162b des Innenrohrs 162 verbindenden imaginären Zylinders. Nachdem die gewundenen Nuten 162a ausgebildet sind, entspricht der maximale Außendurchmesser des Innenrohrs 162 in dem Teil mit den gewundenen Nuten 162a dem Außendurchmesser des durch die Außenflächen der Rippen 162b des Innenrohrs 162 definierten imaginären Zylinders. Daher definieren das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 einen Kanal 160a zwischen sich. Zum Beispiel beträgt das Verhältnis des Außendurchmessers des Außenrohrs 161 zum Außendurchmesser des Innenrohrs 162 entsprechend dem Durchmesser des die Außenflächen der Rippen 162b des Innenrohrs 162 verbindenden imaginären Zylinders 1,2 (= 22/19,1). In diesem Ausführungsbeispiel kann der Außendurchmesser des Außenrohrs 161 in einem Bereich des 1,1- bis 1,3-fachen des Außendurchmessers des Innenrohrs 162 eingestellt werden. Ferner kann, wenn das Verhältnis in einem Bereich zwischen 1,1 und 1,2 eingestellt ist, das Leistungsvermögen des doppelwandigen Rohrs 160 weiter verbessert werden.
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Flüssigkeitsrohre 164 und 165 (Hochdruckkältemittelrohre) aus Aluminimum d. h. Zweigrohre, sind mit Endteilen des Außenrohrs 161 durch Löten so verbunden, dass sie mit dem Kanal 160a in Verbindung stehen. Das Flüssigkeitsrohr 164 hat mehrere Biegeabschnitte 164a (z. B. drei) und erstreckt sich zum Kondensator 120. Ein Anschluss 164b ist an dem freien Ende des Flüssigkeitsrohrs 164 angebracht. Das Flüssigkeitsrohr 165 hat mehrere (z. B. drei) Biegeabschnitte 165a und erstreckt sich zum Expansionsventil 131. Ein Anschluss 165b ist an dem freien Ende des Flüssigkeitsrohrs 165 angebracht. Der Anschluss 164b ist mit dem Kondensator 120 verbunden und der Anschluss 165b ist mit dem Expansionsventil 131 verbunden. Deshalb strömt das Hochdruck-Kältemittel aus dem Kondensator 120 durch das Flüssigkeitsrohr 164, den Kanal 160a und das Flüssigkeitsrohr 165.
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Das Innenrohr 162 ist zum Beispiel ein 3/4-Zoll-Aluminiumrohr mit einem Außendurchmesser von 19,1 mm und einem Innendurchmesser von 16,7 mm, der Außendurchmesser des Innenrohrs 162 ist so bestimmt, dass der Kanal 160a eine Querschnittsfläche groß genug zum Passieren des Hochdruck-Kältemittels hat, und die Außenfläche des Innenrohrs 162 befindet sich so nahe wie möglich an der Innenfläche des Außenrohrs 161. Somit hat das Innenrohr 162 die größtmögliche Wärmeübertragungsoberfläche.
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Ansaugrohre 166 und 167 aus Aluminium werden ebenfalls als ein Teil der Niederdruckrohre 152 verwendet. Die Ansaugrohre 166 und 167 sind jeweils mit den Endteilen des Innenrohres 162 verbunden. Das Ansaugrohr 166 ist auf der Seite des Flüssigkeitsrohrs 165 positioniert, und das Ansaugrohr 167 ist auf der Seite des Flüssigkeitsrohrs 164 positioniert, wie in 2 dargestellt. Anschlüsse 166a und 167a sind an den freien Enden des Ansaugrohrs 166 bzw. 167 angebracht. Die Anschlüsse 166a und 167a sind mit dem Verdampfapparat 141 bzw. dem Kompressor 110 verbunden. Daher strömt das Niederdruck-Kältemittel durch das Ansaugrohr 166, das Innenrohr 162 und das Ansaugrohr 167.
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Ringnuten 162c (z. B. zwei) und gewundene Nuten 162a (z. B. drei) sind auf der Oberfläche eines Teils des Innenrohrs 162 entsprechend dem Kanal 160a ausgebildet. Die Ringnuten 162c sind an Positionen entsprechend dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Flüssigkeitsrohr 164 und dem Außenrohr 161 bzw. dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Flüssigkeitsrohr 165 und dem Außenrohr 161 vorgesehen. Jede der Ringnuten 162c ist eine Umfangsnut, die sich in einer Umfangsrichtung wenigstens um einen vorbestimmten Winkel erstreckt. Die gewundenen Nuten 162a stehen mit den Ringnuten 162c in Verbindung und verlaufen zwischen den zwei Ringnuten 162c. Rippen 162b sind auf der Außenwandfläche des Innenrohrs 162 ausgebildet. Die gewundenen Nuten 162a und die Rippen 162b sind in Umfangsrichtung abwechselnd so angeordnet, dass sie in einer Rohrlängsrichtung verlaufen. Der Durchmesser eines die Außenflächen der Rippen 162b verbindenden imaginären Zylinders ist im Wesentlichen gleich oder etwas kleiner als der Außendurchmesser des Innenrohrs 162. Die Ringnuten 162c und die gewundenen Nuten 162a vergrößern den Kanal 160a zwischen dem Innenrohr 162 und dem Außenrohr 161.
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Die Nuttiefe der gewundenen Nuten 162a, d. h. die halbe Differenz zwischen dem Durchmesser eines die Außenflächen der Rippen 162b verbindenden imaginären Zylinders und dem Durchmesser eines die Bodenflächen der gewundenen Nuten 162a verbindenden imaginären Zylinders liegt im Bereich von 5 bis 15% des Außendurchmessers des Innenrohrs 162, d. h. des Durchmessers des die Außenflächen der Rippen 162b verbindenden imaginären Zylinders, basierend auf dem Leistungsvermögen des doppelwandigen Rohrs 160. Die Länge der gewundenen Nuten 162a entlang einer Rohrlängsrichtung ist in einem Bereich zwischen 300 und 800 mm eingestellt. Die Länge der gewundenen Nuten 162a entspricht der Länge eines Teils des Innenrohrs 162, in dem die gewundenen Nuten 162a ausgebildet sind.
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Die Ringnuten 162c und die gewundenen Nuten 162a des Innenrohrs 162 können durch ein beispielhaft in 7 dargestelltes Nutbildungswerkzeug 200 gebildet werden. Das Nutbildungswerkzeug 200 hat einen ringförmigen Block 210, drei Kugeln 220 und drei Schrauben 230 zum Bestimmen und Einstellen der Positionen der Kugeln 220. Der ringförmige Block 210 ist mit einem zentralen Loch 210a, in welches das Innenrohr 162 eingeschoben wird, und drei radialen Innengewindebohrungen versehen. Die Kugeln 220 sind in den Bohrungen angeordnet, und die Schrauben 230 werden in die radialen Bohrungen geschraubt. Die Schrauben 230 werden gedreht, um die radialen Positionen der Kugeln 220 so einzustellen, dass die Kugeln 220 von den inneren Enden der radialen Bohrungen um einen vorbestimmten Abstand vorstehen. Die drei Sätze, von denen jeder die Kugel 220 und die Schraube 230 besitzt, bilden die drei gewundenen Nuten 162a. Das Innenrohr 162 wird in das zentrale Loch 210a eingeschoben, die Längsendteile des Innenrohrs 162 werden durch Haltevorrichtungen (nicht dargestellt) fest gehalten, und dann werden die Schrauben 230 gedreht, um die Kugeln 220 um eine vorbestimmte Tiefe entsprechend der Tiefe der gewundenen Nuten 162a auf die Oberfläche des Innenrohrs 162 zu drücken.
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Dann wird der die Kugel 220 und die Schraube 230 haltende ringförmige Block 210 gedieht, um so die Ringnuten 162c zu bilden. Anschließend wird der ringförmige Block 210 gedieht und entlang der Längsachse des Innenrohrs 162 bewegt, um so die gewundenen Nuten 162a zu bilden. Die Bewegungsgeschwindigkeit des ringförmigen Blocks 210 wird so eingestellt, dass die gewundenen Nuten 162a mit gewünschten Abständen gebildet werden. Nachdem die gewundenen Nuten 162a gebildet worden sind, wird der ringförmige Block 210 weiter gedieht, während die Längsbewegung des ringförmigen Blocks 210 gestoppt wird, um so die andere Ringnut 162c zu bilden.
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Bezug nehmend auf 5 und 6 stehen die Rippen 162b in den Biegeabschnitten 163b des doppelwandigen Rohrs 160 im ersten Ausführungsbeispiel mit der Innenfläche des Außenrohrs 161 in Kontakt und das Außenrohr 161 drückt das Innenrohr 162 zusammen, wodurch das Innenrohr 162 fest in dem Außenrohr 161 gehalten wird. Ein gewünschter Teil des doppelwandigen Rohrs 160 wird gebogen, um den Biegeabschnitt 163b zu bilden, nachdem das mit den Ringnuten 162c und den gewundenen Nuten 162a versehene Innenrohr 162 in das Außenrohr 161 eingesetzt ist. In diesem Fall wird ein Teil des Außenrohrs 161 entsprechend dem Biegeabschnitt 163b verformt und der runde Querschnitt des gleichen Teils des Außenrohrs 161 verändert sich in einen elliptischen Querschnitt, bevor das Innenrohr 162 verformt wird. Folglich kommt das Außenrohr 161 mit den Rippen 162b in Kontakt und drückt das Innenrohr 162 radial zusammen, um so das Innenrohr 162 fest in dem Außenrohr 161 zu halten.
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Wie in 5 dargestellt, wird der Biegeabschnitt 163b derart gebildet, dass eine Innenseite des Außenrohrs 161 entsprechend dem Biegeabschnitt 163b in eine Kreisform mit einem Krümmungsradius R1 gekrümmt wird. Der Biegeabschnitt 163b kann einen Winkel von etwa 90° einschließen. Wie in 6 dargestellt, wird der Teil des Außenrohrs 161 entsprechend dem Biegeabschnitt 163b so verformt, dass sein runder Querschnitt in einen elliptischen Querschnitt verändert wird. Ein Teil des Außenrohrs 161 entsprechend einem Mittelteil des Biegeabschnitts 163b hat eine Hauptachse einer Länge L2 größer als der ursprüngliche Außendurchmesser LO und eine Nebenachse einer Länge L1 kürzer als die Länge L2. Wenn das Außenrohr 161 verformt wird, kommen die die gewundenen Nuten 162a des Innenrohrs 162 definierenden Rippen 162b mit der Innenfläche des Außenrohrs 161 in Kontakt. Daher drückt das Außenrohr 161 das Innenrohr 162 radial zusammen, um das Innenrohr 162 fest darin zu halten.
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Der Außendurchmesser des Innenrohrs 162, d. h. der Durchmesser eines die Außenflächen der Rippen 162b verbindenden imaginären Zylinders liegt im Bereich des 0,7-bis 0,95- oder des 0,8- bis 0,95-fachen des ursprünglichen Innendurchmessers des Außenrohrs 161, um das Außenrohr 161 in die Lage zu versetzen, das Innenrohr 162 fest darin zu halten.
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Wenigstens ein Biegeabschnitt 163b, in dem das Innenrohr 162 fest durch das Außenrohr 161 gehalten wird, kann auf eine Länge von 700 mm des doppelwandigen Rohrs 160 gebildet werden, um die Vibrationsfestigkeit des doppelwandigen Rohrs 160 zu verbessern. Das doppelwandige Rohr 160 des ersten Ausführungsbeispiels ist mit den zwei Biegeabschnitten 163b auf einer Länge von 700 mm versehen.
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Das doppelwandige Rohr 160 hat den geraden Teil 163a und die Biegeabschnitte 163b. In dem geraden Teil 163a ist der Durchmesser eines die Außenflächen der Rippen 162b des Innenrohrs 162 verbindenden imaginären Zylinders kleiner als der Innendurchmesser des Außenrohrs 161, wie in 4 dargestellt. In dem geraden Teil 163a ist die Außenfläche von der Innenfläche des Außenrohrs 161 getrennt oder teilweise damit in Kontakt. Folglich kann sich das Innenrohr 162 etwas in den radialen Richtungen bewegen oder kann in dem geraden Teil 163a schwingen.
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Wie in 3 dargestellt, hat das mit den gewundenen Nuten 162a und den Rippen 162b versehene Innenrohr eine gewellte Wand mit einer einem Balg ähnelnden Riffelform. Die gewellte Wand wird in dem Biegeabschnitt 163b verformt, wie in 5 dargestellt. Die jeweiligen Weiten der Teile der gewundenen Nuten 162a und der Rippen 162b auf der Innenseite des Biegeabschnitts 163b werden vermindert, und die gewellte Wand wird zusammengezogen. Die jeweiligen Weiten von Teilen der gewundenen Nuten 162a und der Rippen 162b auf der Außenseite des Biegeabschnitts 163b werden vergrößert und die gewellte Wand wird gestreckt. Somit kann das Innenrohr 162 innerhalb des Außenrohrs 161 verformt werden, ohne übermäßig hohe Belastungen in dem Teil davon entsprechend dem Biegeabschnitt 163b zu induzieren.
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In dem doppelwandigen Rohr 160 des ersten Ausführungsbeispiels hat das Außenrohr 161 einen kreisförmigen Querschnitt und das mit den gewundenen Nuten 162a versehene Innenrohr 162 hat die Form eines Balges. Somit haben das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 jeweils unterschiedliche Formen. Wenn das durch Einsetzen des Innenrohrs 162 in das Außenrohr 161 gebildete doppelwandige Rohr 160 gebogen wird, werden das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 gleichzeitig gebogen. Da das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 jeweils unterschiedliche Formen haben, werden das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 unterschiedlich stark beansprucht und verformt. Der Unterschied zwischen dem Außenrohr 161 und dem Innenrohr 162 in Belastung und Verformung erleichtert es, die Innenfläche des Außenrohrs 161 und die Rippen 162b des Innenrohrs 162 miteinander in Kontakt zu bringen.
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Das Innenrohr 162 ist in dem geraden Teil 163a von der Innenfläche des Außenrohrs 161 getrennt oder ist mit einer Seite der Innenfläche des Außenrohrs 161 in Kontakt. Das Innenrohr 162 ist in dem Biegeabschnitt 163b mit mehreren Teilen der Innenfläche des Außenrohrs 161 bezüglich der Umfangsrichtungen in Kontakt. Vorzugsweise ist das Innenrohr 162 in dem Biegeabschnitt 163b mit mehreren Teilen der Innenfläche des Außenrohrs 161 in Kontakt, sodass das Innenrohr 162 nicht in der Lage ist, sich relativ zum Außenrohr 161 radial zu bewegen. Zum Beispiel kann das Innenrohr 162 mit wenigstens diametral abgewandten zwei Teilen oder drei oder mehr in Umfangsrichtung beabstandeten Teilen in Kontakt stehen.
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Die Funktionsweise und die Funktionswirkung des so aufgebauten doppelwandigen Rohrs 160 werden in Zusammenhang mit einem in 8 dargestellten Mollier-Diagramm beschrieben.
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Wenn ein Fahrgast in einem Fahrgastraum das Klimasystem 100 für einen Kühlbetrieb betätigen will, wird die elektromagnetische Kupplung eingerückt, um den Kompressor 110 durch den Motor 10 anzutreiben. Dann saugt der Kompressor 110 das vom Verdampfapparat 141 ausgegebene Kältemittel an, komprimiert das Kältemittel und gibt das Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel in den Kondensator 120 aus. Der Kondensator 120 kühlt das Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel in einen Flüssigkältemittelzustand mit einer im Wesentlichen vollständig flüssigen Phase. Das flüssige Kältemittel aus dem Kondensator 120 strömt durch das mit dem doppelwandigen Rohr 160 verbundene Flüssigkeitsrohr 164 und durch den Kanal 160a des doppelwandigen Rohrs 160 in das Expansionsventil 131. Das Expansionsventil 131 vermindert den Druck des flüssigen Kältemittels und lässt das flüssige Kältemittel expandieren. Der Verdampfapparat 141 verdampft das flüssige Kältemittel in ein im Wesentlichen gesättigtes gasförmiges Kältemittel mit einem Überhitzungsgrad im Bereich von 0°C bis 3°C. Das durch den Verdampfapparat 141 verdampfte Kältemittel absorbiert Wärme von der durch den Verdampfapparat 141 strömenden Luft, um die in den Fahrgastraum zu blasende Luft zu kühlen. Das durch den Verdampfapparat 141 verdampfte, gesättigte gasförmige Kältemittel, d. h. das Niedertemperatur/Niederdruck-Kältemittel, strömt durch das Ansaugrohr 166, das Innenrohr 162 und das Ansaugrohr 167 in den Kompressor 110.
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Wärme wird von dem durch das doppelwandige Rohr 160 strömenden Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel auf das durch das doppelwandige Rohr 160 strömende Niedertemperatur/Niederdruck-Kältemittel übertragen. Folglich wird in dem doppelwandigen Rohr 160 das Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel gekühlt und das Niedertemperatur/Niederdruck-Kältemittel geheizt. Das von dem Kondensator 120 ausgegebene flüssige Kältemittel wird unterkühlt und seine Temperatur fällt, während das flüssige Kältemittel durch das doppelwandige Rohr 160 strömt. Das von dem Verdampfapparat 141 ausgegebene, gesättigte gasförmige Kältemittel wird in ein gasförmiges Kältemittel mit einem Überhitzungsgrad überhitzt. Da das Innenrohr 162, in dem das Niederdruck-Kältemittel strömt, mit dem Außenrohr 161 abgedeckt ist, wird das Niederdruck-Kältemittel durch vom Motor 10 abgestrahlte Wärme kaum erwärmt, und daher kann eine Verringerung der Kühlleistung der Kühlkreisvorrichtung 100A verhindert werden.
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In den Biegeabschnitten 163b des doppelwandigen Rohrs des ersten Ausführungsbeispiels stehen die Rippen 162b des Innenrohrs 162 mit der Innenfläche des Außenrohrs 161 in Kontakt und das Innenrohr 162 wird durch das Außenrohr 161 zusammengedrückt und festgehalten. Daher sichern die gewundenen Nuten 162a den Kanal zwischen dem Außenrohr 161 und dem Innenrohr 162, und das Innenrohr 162 kann in dem Außenrohr 161 durch eine einfache Konstruktion fest gehalten werden. Da das Innenrohr 162 sicher fest in dem Außenrohr 161 gehalten ist, können die Schwingung und die Resonanz des Außenrohrs 161 und des Innenrohrs 162 verhindert werden, das Gegeneinanderstoßen des Außenrohrs 161 und des Innenrohrs 162 wird verhindert, es wird kein Lärm erzeugt, und ein Brechen des Außenrohrs 161 und des Innenrohrs 162 kann verhindert werden.
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Das mit den gewundenen Nuten 162a versehene Innenrohr 162 ist einfach biegbar und kann ohne starke Beanspruchung und ohne Zusammenfallen des Kanals 160a zwischen dem Außenrohr 161 und dem Innenrohr 162 gebogen werden. Da das Innenrohr 162 ohne starke Beanspruchung gebogen werden kann, kann das doppelwandige Rohr 160 durch eine geringe Arbeitskraft gebogen werden.
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Das Innenrohr 162 ist mit den mehreren gewundenen Nuten 162a versehen. Deshalb kann, selbst wenn eine der gewundenen Nuten 162a verbaut wird, der Rest der gewundenen Nuten 162a den Kanal 160a zwischen dem Außenrohr 161 und dem Innenrohr 162 bilden. Da die mehreren gewundenen Nuten 162a den Kanal 160a vergrößern, kann ein Widerstand gegen den Strom des Kältemittels durch den Kanal 160a reduziert werden.
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Wärme kann effizient von dem durch den Kanal 160a strömenden Hochdruck-Kältemittel auf das Niederdruck-Kältemittel in dem Innenrohr 162 übertragen werden, ohne den Widerstand gegen den Strom des Niederdruck-Kältemittels im Innenrohr 162 zu vergrößern, wenn die Tiefe der gewundenen Nuten 162a zwischen 5 und 15% des Außendurchmessers des Innenrohrs 162 liegt.
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Die Fähigkeit des doppelwandigen Rohrs 160, Wärme mit einer hohen Übertragungsrate zu übertragen, setzt das doppelwandige Rohr 160 in die Lage, als ein Innenwärmetauscher zu dienen, und trägt zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Kühlkreisvorrichtung 100A bei. Der geringe Druckverlust im doppelwandigen Rohr 160 verbessert die Kühlleistung der Kühlkreisvorrichtung 100A. Bezug nehmend auf 9 lassen die gewundenen Nuten 162a das Niederdruck-Kältemittel in Wirbelströmen in dem Innenrohr 162 strömen, um eine Wärmeübertragung von dem durch den Kanal 160a strömenden Hochdruck-Kältemittel auf das durch das Innenrohr 162 strömende Niederdruck-Kältemittel zu fördern, wenn die Tiefe der gewundenen Nuten 162a nicht geringer als 5% des Außendurchmessers des Innenrohrs 162 ist. Jedoch wird der Druckverlust im Niederdruckrohr mit einem Anstieg der Tiefe der gewundenen Nuten 162a größer, sodass die Verbesserung der Kühlleistung blockiert wird. Ein Druckverlust von 6 kPa im Niederdruckrohr reduziert die Kühlleistung um 1%. Die Obergrenze der Tiefe der gewundenen Nuten 162a, die einen Druckverlustanstieg von 6 kPa relativ zu einem durch ein äquivalentes Innenrohr ohne irgendwelche Nuten bewirkten Druckverlust bewirkt, beträgt 15% des Außendurchmessers des Innenrohrs 162. Die Tiefe der gewundenen Nuten 162a gleich 15% des Außendurchmessers des Innenrohrs 162 ist eine kritische Tiefe. Wenn die gewundenen Nuten 162a in einer Tiefe von mehr als 15% des Außendurchmessers des Innenrohrs 162 gebildet werden, findet ein Abplatzen in der Oberfläche des Innenrohrs 162 statt.
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Die Kühlkreisvorrichtung 100A hat eine richtige Kühlkapazität, wenn die Längslänge der gewundenen Nuten 162a im Bereich von 300 bis 800 mm, bevorzugter im Bereich von 600 bis 800 mm liegt. Wie in 10 dargestellt, steigt ein Druckverlust in dem im Innenrohr 162 strömenden Niederdruck-Kältemittel im Verhältnis zur Länge der gewundenen Nuten 162a, und die Temperaturdifferenz zwischen dem im Innenrohr 162 strömenden Niederdruck-Kältemittel und dem durch den Kanal 160a strömenden Hochdruck-Kältemittel wird mit kleiner werdender Länge der gewundenen Nuten 162a kleiner. Folglich erreicht die Wärmeübertragungsrate vom Hochdruck-Kältemittel auf das Niederdruck-Kältemittel eine Sättigung, wenn die Länge der gewundenen Nuten 162a auf eine Länge zwischen 600 und 800 mm steigt. Die Länge der gewundenen Nuten 162a entspricht der Länge des Teils des Innenrohrs 162, in dem die gewundenen Nuten 162a ausgebildet sind.
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Das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 können sicher zusammen in den Biegeabschnitten 163b fixiert werden, wenn der Außendurchmesser des Außenrohrs 161 im Bereich des 1,1- bis 1,3-fachen des Außendurchmessers des Innenrohrs 162 liegt. 11A ist ein Diagramm der Beziehung zwischen einer Veränderungsrate eines Innendurchmessers L eines Außenrohrs und einem Biegewinkel, und 11B ist ein Diagramm der Beziehung zwischen einem Spiralnutabstand und einem Verhältnis L(R)/L eines Außendurchmessers L(R) eines Außenflächen von Rippen eines Innenrohrs verbindenden imaginären Zylinders zum Innendurchmesser L des Außenrohrs. Im Allgemeinen wirkt eine Zugkraft auf die Außenseite eines Rohrs und die Außenseite des Rohrs wird gestreckt, wenn das Rohr gebogen wird. Folglich wird der Außendurchmesser des Rohrs um 10 bis 30% des ursprünglichen Außendurchmessers des Rohrs kleiner. Eine maximale Verkleinerung von 30% findet statt, wenn ein Biegewinkel eines Biegeabschnitts 10° betragt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Innendurchmesser des Außenrohrs 161 durch Biegen um 10 bis 30% des ursprünglichen Innendurchmessers des Rohrs kleiner. Somit können das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 sicher zusammen fixiert werden, wenn der Biegewinkel nicht kleiner als 10° ist.
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Wenn der Durchmesser L(R) des die Außenflächen der Rippen 162b des Innenrohrs 162 verbindenden imaginären Zylinders im Bereich des 0,7- bis 0,95- oder des 0,8 bis 0,95-fachen des ursprünglichen Innendurchmessers L des Außenrohrs 161 liegt, können das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 in dem Biegeabschnitt 163b sicher zusammen fixiert werden und das doppelwandige Rohr 160 besitzt eine zufriedenstellende Schwingungsfestigkeit, wenn der Biegewinkel 10° oder mehr beträgt, wie in 11B dargestellt. Der Durchmesser L(R) des die Außenflächen der Rippen 162b verbindenden imaginären Zylinders wird mit der Verkleinerung des Abstandes der gewundenen Nuten 162a kleiner. Deshalb ist es erwünscht, dass der Abstand der gewundenen Nuten 162a 12 mm oder mehr beträgt, um zu gewährleisten, dass der Durchmesser L(R) des die Außenflächen der Rippen 162b verbindenden imaginären Zylinders gleich oder größer als das 0,7-fache des ursprünglichen Innendurchmessers L des Außenrohrs 161 ist. Wenn das Außenrohr 161 keine hohe Geradheit besitzt, ist es schwierig, das Innenrohr 162 in das Außenrohr 161 einzusetzen und die Produktivität der Fertigungslinie des doppelwandigen Rohrs sinkt. Deshalb ist es wünschenswert, dass der Durchmesser L(R) des die Außenflächen der Rippen 162b verbindenden imaginären Zylinders gleich oder kleiner als 95% des Innendurchmessers des Außenrohrs 161 ist.
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Eine Resonanzschwingung des doppelwandigen Rohrs 160 mit der Vibration des Fahrzeugs kann verhindert werden, indem wenigstens ein Biegeabschnitt 163b auf einer Länge von 700 mm des doppelwandigen Rohrs 160 gebildet wird. Wie in 12 dargestellt, sinkt die Resonanzfrequenz mit dem Anstieg der Länge des Biegeabschnitts 163b, in welchem das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 zusammen fixiert sind. Die Länge zwischen den Biegeabschnitten 163b wird als Halteabstand bezeichnet. Es wird angenommen, dass die Vibrationsfrequenz der Karosserie des Fahrzeugs 50 Hz beträgt. Dann beträgt der Halteabstand für ein das Kältemittel transportierendes und sich bei Schwingungen von 100 Hz in Resonanz befindendes 3/4-Zoll-Rohr 700 mm. In diesem Fall kann eine Resonanzschwingung des doppelwandigen Rohrs 160 mit der Vibration des Fahrzeugs verhindert werden, indem die Biegeabschnitte 163b in dem doppelwandigen Rohr 160 in Abständen von 700 mm gebildet werden, und eine Erzeugung von Lärm, ein Abrieb des Außenrohrs 161 und des Innenrohrs 162 und eine Produktion von Teilchen aufgrund des Gegeneinanderschlagens des Außenrohrs 161 und des Innenrohrs 162 können verhindert werden.
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Die jeweiligen Positionen der freien Enden der Flüssigkeitsrohre 164 und 165 können durch richtiges Bilden der Biegeabschnitte 164a und 165a in den Flüssigkeitsrohren 164 bzw. 165 in geeigneter Weise eingestellt werden. Die Biegeabschnitte 164a und 165a werden zwischen den an das Außenrohr 161 gelöteten fixierten Enden und den freien Enden der Flüssigkeitsrohre 164 und 165, d. h. der Zweigrohre gebildet. Die Flüssigkeitsrohre 164 und 165 sind jeweils in Überlängen ausgebildet, um den Flüssigkeitsrohren 164 und 165 die Möglichkeit eines Biegens für die Positionseinstellung ihrer freien Enden zu geben. Wenn die Biegeabschnitte 164a und 165a in den Flüssigkeitsrohren 164 und 165 gebildet werden, um die Positionen der freien Enden der Flüssigkeitsrohre 164 und 165 einzustellen, werden in den Biegeabschnitten 164a und 165a Spannungen induziert, um die Induktion von Spannungen in den gelöteten Enden zu unterdrücken. Daher können die Positionen der freien Enden der Flüssigkeitsrohre 164 und 165 einfach eingestellt werden, und die Flüssigkeitsrohre 164 und 165 können einfach mit dem Kondensator 120 bzw. dem Expansionsventil 131 verbunden werden, was die Montagearbeit erleichtert.
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Wie oben in Zusammenhang mit 7 erwähnt, werden die drei Kugeln 220 des Nutbildungswerkzeugs 200 gegen die Außenfläche des Innenrohrs 162 gedrückt und der die Kugel 220 haltende ringförmige Block 210 wird gedreht, um die drei gewundenen Nuten 162a zu bilden. Das Ausbilden der drei gewundenen Nuten 162a mit den drei gegen die Oberfläche des Innenrohrs 162 gedrückten Kugeln 220 verbessert die Geradheit des Innenrohrs 162. Folglich kann das Innenrohr 162 gleichmäßig in das Außenrohr 161 eingeschoben werden, selbst wenn der Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des Innenrohrs 162 und dem Innendurchmesser des Außenrohrs 161 klein ist. Eine Befestigungskraft zum Fixieren des Außenrohrs 161 und des Innenrohrs 162 in dem Biegeabschnitt 163b ist höher und die Schwingungsfestigkeit des doppelwandigen Rohrs 160 ist höher, wenn der Spalt zwischen dem Außenrohr 161 und dem Innenrohr 162 enger ist.
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Wenn die Druckdichtigkeit des Außenrohrs 161 in dem Biegeabschnitt 163b wichtig ist, ist es bevorzugt, dass der minimale Außendurchmesser der Außenrohrs 161 in dem Biegeabschnitt 163b das 0,85-fache des ursprünglichen Außendurchmessers 10 des Außenrohrs 161 oder mehr beträgt. Wenn das Außenrohr 161 gebogen wird, um den Biegeabschnitt 163b so zu bilden, dass der minimale Außendurchmesser des Außenrohrs 161 85% des ursprünglichen Außendurchmessers des Außenrohrs 161 oder weniger beträgt, hat das Außenrohr 161 in dem Biegeabschnitt 163b einen elliptischen Querschnitt. Wenn das Außenrohr 161 gebogen ist und einen elliptischen Querschnitt besitzt, wird der Biegewinkel, in dem das Außenrohr 161 gebogen ist, leicht kleiner, wenn das Hochdruck-Kältemittel durch den Kanal 160a zwischen dem Außenrohr 161 und dem Innenrohr 162 strömt. Folglich wirkt eine Kraft nicht größer als 600 μs, die einen Ermüdungsbruch der Aluminiumrohre bewirkt, auf die Außenseite des gekrümmten Außenrohrs 161 und es können sich Risse in der Außenseite des Außenrohrs 161 bilden. Deshalb hat das Außenrohr 161 eine ausreichende Druckdichtigkeit, wenn der minimale Außendurchmesser des Außenrohrs 161 im Biegeabschnitt 163b das 0,85-fache des ursprünglichen Außendurchmessers 10 des Außenrohrs 161 oder mehr beträgt.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Ein doppelwandiges Rohr 160 in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird Bezug nehmend auf 13A und 13B beschrieben. Das doppelwandige Rohr 160 im zweiten Ausführungsbeispiel enthält ein Halteelement 168. Das Halteelement 168 hält Endteile eines Flüssigkeitsrohrs 165 und eines Ansaugrohrs 166 in einer vorbestimmten Positionsbeziehung fest.
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Wie in 13A dargestellt, ist das Halteelement 168 ähnlich dem Flüssigkeitsrohr 165 und dem Ansaugrohr 166 aus Aluminium gemacht. Das Halteelement 168 ist an dem Flüssigkeitsrohr 165 und dem Ansaugrohr 166 durch Löten oder Verkerben befestigt.
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Die durch das Halteelement 168 fest gehaltenen Endteile des Flüssigkeitsrohrs 165 und des Ansaugrohrs 166 sind relativ zueinander unbewegbar. Folglich können das Flüssigkeitsrohr 165 und das Ansaugrohr 166 einfach mit dem Expansionsventil 131 bzw. dem Verdampfapparat 141 verbunden werden.
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Wie in 13B dargestellt, kann auch ein Halteelement 168A aus Kunstharz verwendet werden. Das Halteelement 168A kann fest auf das Flüssigkeitsrohr 165 und das Ansaugrohr 166 gesetzt werden, um das Flüssigkeitsrohr 165 und das Ansaugrohr 166 zu halten. Das Halteelement 168A aus Kunstharz kann bei geringen Kosten hergestellt werden. Im zweiten Ausführungsbeispiel können die anderen Teile ähnlich jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels gemacht sein.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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14 zeigt ein doppelwandiges Rohr 160 in einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Das doppelwandige Rohr 160 im dritten Ausführungsbeispiel kann für eine Kühlkreisvorrichtung 100A eines dualen Klimasystems verwendet werden, das mit einem Verdampfapparat für einen hinteren Bereich in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs versehen ist.
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Die Kühlkreisvorrichtung 100A enthält einen ersten Kreis mit einem ersten Expansionsventil 131 und einem ersten Verdampfapparat 141 (erster Niederdruck-Wärmetauscher) und einen zweiten Kreis mit einem zweiten Expansionsventil 132 und einem zweiten Verdampfapparat 142 (zweiter Niederdruck-Wärmetauscher). Der erste Kreis und der zweite Kreis werden mittels eines Bypasskanals 153 parallel geschaltet, durch welchen ein Kältemittel an dem ersten Verdampfapparat 141 und dem ersten Expansionsventil 131 vorbei strömt. Der Bypasskanal 153 ist mit dem ersten Kreis an einem Verzweigungspunkt A und einem Verzweigungspunkt B verbunden, um so den zweiten Kreis zu bilden. Ein Kondensator 120 enthält eine Kondensationseinheit 121, eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 122 und eine Unterkühlungseinheit 123.
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Das doppelwandige Rohr 160 hat ein zwischen dem Kondensator 120 und dem Verzweigungspunkt A des Bypasskanals 153 verlaufendes Außenrohr 161 und ein zwischen dem Verbindungspunkt B des Bypasskanals 153 und einem Kompressor 110 verlaufendes Innenrohr 162.
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Das durch Wärmeaustausch in dem doppelwandigen Rohr 160 unterkühlte Hochdruck-Kältemittel strömt durch den ersten Verdampfapparat 141 und den zweiten Verdampfapparat 142. So kann man die Kühlfunktion in den beiden Verdampfapparaten 141 und 142 erzielen.
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Ein weiteres doppelwandiges Rohr 160A kann in Kombination mit dem doppelwandigen Rohr 160 verwendet werden, wie in 15 dargestellt. Das Außenrohr 161 des doppelwandigen Rohrs 160A verläuft zwischen dem Verzweigungspunkt A des Bypasskanals 153 und dem zweiten Expansionsventil 132, und das Innenrohr 162 des doppelwandigen Rohrs 160A verläuft zwischen dem zweiten Verdampfapparat 142 und dem Verbindungspunkt B des Bypasskanals 153.
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Das durch Wärmeaustausch in dem doppelwandigen Rohr 160A unterkühlte Hochdruck-Kältemittel strömt durch den zweiten Verdampfapparat 142. So kann die Kühlleistung des zweiten Verdampfapparats 142 verbessert werden. Im dritten Ausführungsbeispiel können die Konstruktionen des doppelwandigen Rohrs 160, 160A ähnlich jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet sein.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen davon unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen dem Fachmann offensichtlich sein werden.
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Zum Beispiel kann das Innenrohr 162 anstelle der drei gewundenen Nuten 162a mit irgendeiner geeigneten Anzahl (z. B. eine oder mehrere) von gewundenen Nuten versehen sein. Ferner kann das Innenrohr 162 anstelle der gewundenen Nuten mit länglichen, geraden Nuten versehen sein.
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Die Flüssigkeitsrohre 164 und 165 können gerade Rohre sein, vorausgesetzt dass die Flüssigkeitsrohre 164 und 165 richtig mit den relevanten Geräten verbunden werden können.
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Rohre aus einem anderen Material als Aluminium, wie beispielsweise Stahl oder Kupfer, können statt der Rohre 161 und 162 aus Aluminium verwendet werden.
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Obwohl das doppelwandige Rohr 160 der Erfindung so beschrieben worden ist, dass es für die Kühlkreisvorrichtung 100A des Kraftfahrzeug-Klimasystems 100 verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung in ihrer praktischen Anwendung nicht darauf beschränkt. Das doppelwandige Rohr 160 kann in geeigneter Weise für Hausklimaanlagen verwendet werden. Wenn das doppelwandige Rohr 160 für die Hausklimaanlage verwendet wird, ist die Temperatur der Atmosphäre um das Außenrohr 161 niedriger als jene der Luft im Motorraum 1. Deshalb kann das Niederdruck-Kältemittel so eingestellt werden, dass es durch den Kanal 160a strömt, und das Hochdruck-Kältemittel kann so eingestellt werden, dass es durch den Innenkanal des Innenrohrs 162 strömt, wenn es der Wärmeübertragungszustand zwischen dem Hochdruck-Kältemittel und dem Niederdruck-Kältemittel erlaubt.
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Das Kältemittel, das durch das doppelwandige Rohr 160 strömt, ist nicht auf das in der Kühlkreisvorrichtung 100A eingesetzte Kältemittel beschränkt, ein Kältemittel mit anderen physikalischen Eigenschaften als jene des in der Kühlkreisvorrichtung 100A eingesetzten Kältemittels kann verwendet werden. Zum Beispiel können in unterschiedliche Richtungen strömende Kältemittel, Kältemittel mit jeweils unterschiedlichen Temperaturen oder Kältemittel mit jeweils unterschiedlichen Drücken in Kombination verwendet werden. Außerdem können in dem doppelwandigen Rohr andere unterschiedliche Fluide als das Kältemittel der Kühlkreisvorrichtung 100A verwendet werden.
