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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Doppelrohrs, bei dem ein Innenrohr in ein Außenrohr eingesetzt ist.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Ein in einer Klimaanlage benutztes Doppelrohr ist im Allgemeinen so gebogen, dass es Krümmungsabschnitte aufweist. Das Doppelrohr wird unter Verwendung einer Biegevorrichtung gebogen, nachdem ein gerades Innenrohr in ein gerades Außenrohr eingesetzt ist (z. B.
JP 2004-245 389 A ,
JP 2004-270 916 A entsprechend
US 2004/0 178 627 A1 ).
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Ein Herstellungsverfahren eines Doppelrohrs mit einem Krümmungsabschnitt ist in der
JP 2003-119844 A beschrieben. Bei diesem Verfahren ist ein gerades Innenrohr länger als ein gerades Außenrohr gemacht und wird in das gerade Außenrohr eingesetzt. Dann werden das eingesetzte Innenrohr und das Außenrohr gleichzeitig ohne Fixieren ihrer Endteile gebogen, und das Innenrohr wird in einem Abstandsbereich zwischen sowohl dem Innenrohr als auch dem Außenrohr im Krümmungsabschnitt bewegt, um so die Position ihrer Endteile einzustellen. In diesem Fall wird jedoch, weil das Biegen ohne Fixieren der Endabschnitte des Außen- und des Innenrohrs durchgeführt wird, ein Positionsfehler der Endabschnitte größer als ein vorbestimmter Positionsbereich.
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Um dieses Problem zu überwinden, können die Endabschnitte des Außenrohrs und des Innenrohrs während des Biegens fixiert werden. In diesem Fall wird jedoch eine große elastische Energie als Restspannung nach dem Biegen im Innenrohr gespeichert. Demgemäß kann das Doppelrohr, wenn dieses Doppelrohr für eine Fahrzeug-Klimaanlage benutzt wird, aufgrund einer Schwingung eines Kompressors der Klimaanlage oder einer Schwingung des Fahrzeugs, usw. leicht beschädigt werden.
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Die im Innenrohr gespeicherte Restspannung kann nach dem Biegen durch Durchführen eines Glühvorgangs entfernt werden. In diesem Fall kann jedoch der Biegewinkel des Doppelrohrs während des Glühens verändert werden, und die Herstellungskosten steigen durch den Glühvorgang.
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DE 34 15 077 C1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von doppelwandigen Rohren, bei welchem ein Innenrohr in einem Außenrohr mit einer vorbestimmten Relativposition eingesetzt wird. Während einer Biegebearbeitung wird das Innenrohr von innen durch einen Abstützdorn unterstützt, an dem schwenkbar ein kugelförmiger Abstützkopf gehalten ist. Gleichzeitig wird das Außenrohr von innen mit einem rohrförmigen Werkzeug abgestützt, an dem eine Abstützhülse gehalten ist. Dabei wird das Außenrohr am Innenrohr vor dem Biegen an einem ersten Endabschnitt und nach dem Biegen an einem zweiten Endabschnitt entgegengesetzt zum ersten Endabschnitt fixiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Doppelrohrs vorzusehen, welches das obige Problem vermeiden kann.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Doppelrohrs vorzusehen, durch welches jeder Endabschnitt eines Innenrohrs und eines Außenrohrs des Doppelrohrs in einem vorbestimmten Positionsbereich geeignet positioniert werden kann, während die Speicherung einer übermäßigen Restspannung in einem Biegeprozess des Doppelrohrs verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen genannt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zur Herstellung eines Doppelrohrs einen Schritt des Bildens eines geraden Innenrohrs mit einer vorbestimmten Länge, einen Schritt des Bildens eines geraden Außenrohrs mit einem Durchmesser größer als ein Durchmesser des Innenrohrs, einen Schritt des Einsetzens des Innenrohrs in das Außenrohr derart, dass das Innenrohr und das Außenrohr in einer vorbestimmten Relativposition positioniert sind, einen Schritt des Fixierens eines ersten Endabschnitts des Außenrohrs am Innenrohr, um so einen ersten Fixierungsabschnitt zu bilden, einen Schritt des gleichzeitigen Biegens des Außenrohrs und des Innenrohrs an einem vorbestimmten Abschnitt nach dem Fixieren des ersten Endabschnitts, um so wenigstens einen Krümmungsabschnitt zu bilden, und einen Schritt des Fixierens eines zweiten Endabschnitts des Außenrohrs entgegengesetzt zum ersten Endabschnitt am Innenrohr nach dem Biegen, um so einen zweiten Endabschnitt zu bilden. Demgemäß kann jeder Endabschnitt des Innenrohrs und des Außenrohrs des Doppelrohrs in einem vorbestimmten Positionsbereich geeignet positioniert werden, wobei das Speichern einer übermäßigen Restspannung im Biegevorgang verhindert wird.
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Zum Beispiel kann der Schritt des Biegens mehrere Biegeschritte zum Bilden mehrerer Krümmungsabschnitte im Doppelrohr enthalten. In diesem Fall werden die Biegeschritte so durchgeführt, dass die Krümmungsabschnitte der Reihe nach von einem Krümmungsabschnitt nahe dem ersten Fixierungsabschnitt zum zweiten Fixierungsabschnitt ausgebildet sind.
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Ferner kann im Fixierungsschritt des ersten Endabschnitts des Außenrohrs der erste Endabschnitt des Außenrohrs radial verengt und an dem Innenrohr befestigt werden, um so den ersten Fixierungsabschnitt zu bilden. Analog kann der zweite Endabschnitt des Außenrohrs im Fixierungsschritt des zweiten Endabschnitts des Außenrohrs radial verengt und am Innenrohr befestigt werden, um so den zweiten Fixierungsabschnitt zu bilden.
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Alternativ kann im Fixierungsschritt des ersten Endabschnitts des Außenrohrs ein erstes Teil des Innenrohrs, das am ersten Endabschnitt des Außenrohrs fixiert werden soll, radial erweitert und am ersten Endabschnitt des Außenrohrs befestigt werden, um so den ersten Fixierungsabschnitt zu bilden. Analog kann im Fixierungsschritt des zweiten Endabschnitts des Außenrohrs ein zweites Teil des Innenrohrs, das am zweiten Endabschnitt des Außenrohrs fixiert werden soll, radial erweitert und am zweiten Endabschnitt des Außenrohrs befestigt werden, um so den zweiten Fixierungsabschnitt zu bilden. Außerdem kann der erste Endabschnitt des Außenrohrs am ersten Fixierungsabschnitt mit dem Innenrohr unter Verwendung eines Lötmaterials verbunden werden, nachdem der erste Fixierungsabschnitt nach seiner Befestigung gebildet ist. Analog kann der zweite Endabschnitt des Außenrohrs am zweiten Fixierungsabschnitt mit dem Innenrohr unter Verwendung eines Lötmaterials verbunden werden, nachdem der zweite Fixierungsabschnitt nach seiner Befestigung gebildet ist.
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Ferner kann im Bildungsschritt des Außenrohrs ein konischer Abschnitt an einer Innenumfangsfläche wenigstens eines des ersten Endabschnitts und des zweiten Endabschnitts des Außenrohrs so ausgebildet sein, dass er zu seiner Spitze hin dünner wird. In diesem Fall wird im Verbindungsschritt des einen des ersten Endabschnitts und des zweiten Endabschnitts des Außenrohrs das Lötmaterial in einen Freiraum zwischen dem Innenrohr und dem einen des ersten Endabschnitts und des zweiten Endabschnitts des Außenrohrs durch einen vergrößerten Raum aufgrund des konischen Abschnitts eingeleitet.
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Alternativ kann der Bildungsschritt des ersten Fixierungsabschnitts einen Schritt des Verbindens des Außenrohrs mit dem Innenrohr am ersten Fixierungsabschnitt enthalten und der Bildungsschritt des zweiten Fixierungsabschnitts kann einen Schritt des Verbindens des Außenrohrs mit dem Innenrohr am zweiten Fixierungsabschnitt enthalten. Alternativ kann der Bildungsschritt des ersten Fixierungsabschnitts einen Schritt des Fixierens eines ersten Verbindungselements an dem Innenrohr und dem Außenrohr am ersten Fixierungsabschnitt und einen Schritt des Verbindens des Außenrohrs mit dem Innenrohr durch das erste Verbindungselement enthalten. Analog kann der Bildungsschritt des zweiten Fixierungsabschnitts einen Schritt des Fixierens eines zweiten Verbindungselements am Innenrohr und am Außenrohr am zweiten Fixierungsabschnitt und einen Schritt des Verbindens des Außenrohrs mit dem Innenrohr durch den zweiten Verbindungsabschnitt enthalten.
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Alternativ können im Bildungsschritt des Innenrohrs der erste und der zweite Teil des Innenrohrs, die mit dem ersten bzw. dem zweiten Endabschnitt des Außenrohrs verbunden werden sollen, radial nach außen erweitert werden, um einen Außendurchmesser zu haben, der etwas kleiner als ein Innendurchmesser des ersten und des zweiten Endabschnitts des Außenrohrs vor dem Fixieren ist. In diesem Fall kann im Schritt des Verbindens des Außenrohrs mit dem Innenrohr am ersten Fixierungsabschnitt der erste Teil des Innenrohrs direkt mit dem ersten Endabschnitt des Außenrohrs mittels des Lötmaterials verbunden werden. Außerdem kann im Schritt des Verbindens des Außenrohrs mit dem Innenrohr am zweiten Fixierungsabschnitt der zweite Teil des Innenrohrs mittels des Lötmaterials direkt mit dem zweiten Endabschnitt des Außenrohrs verbunden werden, nachdem das Verbinden durchgeführt ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Obige sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Klimaanlage für ein Fahrzeug;
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2 eine Vorderansicht eines für die Klimaanlage verwendeten Doppelrohrs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Querschnittsansicht des bei III in 2 angegebenen Teils des Doppelrohrs;
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4 eine Vorderansicht eines Innenrohrs vor einem Einsetzen in einem Herstellungsverfahren eines Doppelrohrs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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5 eine Vorderansicht eines Außenrohrs vor dem Einsetzen des Innenrohrs im Herstellungsverfahren des Doppelrohrs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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6 eine schematische Vorderansicht eines Schritts des Positionierens des Außenrohrs und des Innenrohrs im Herstellungsverfahren des Doppelrohrs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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7 eine schematische Vorderansicht eines Schritts des Bildens eines ersten Fixierungsabschnitts des Doppelrohrs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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8 eine Querschnittsansicht einer Konstruktion des ersten Fixierungsabschnitts des Doppelrohrs;
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9 eine schematische Darstellung eines ersten Biegevorgangs des Doppelrohrs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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10 eine schematische Darstellung eines zweiten Biegevorgangs des Doppelrohrs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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11 eine schematische Seitenansicht eines Schritts des Bildens eines zweiten Fixierungsabschnitts des Doppelrohrs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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12 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Verbindungsvorgangs mit einem Lötmaterial im ersten Fixierungsabschnitt des Doppelrohrs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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13 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines ersten Fixierungsabschnitts eines Doppelrohrs mit einem konischen Abschnitt an einer Innenumfangsfläche seines Endabschnitts gemäß einer Modifikation des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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14 eine Querschnittsansicht eines ersten Fixierungsabschnitts eines Doppelrohrs, in dem ein Außenrohr und ein Innenrohr unter Verwendung eines Lötmaterials über ein Verbindungselement verbunden sind, gemäß einer weiteren Modifikation des Ausführungsbeispiels, die nicht unter den Anspruchswortlaut fällt;
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15 eine Vorderansicht eines Innenrohrs vor dem Einsetzen in ein Außenrohr zum Bilden eines Doppelrohrs gemäß einer weiteren Modifikation des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
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16 eine Querschnittsansicht eines ersten Fixierungsabschnitts des Doppelrohrs gemäß der Modifikation von 15.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 1 bis 12 beschrieben.
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Ein Doppelrohr 160 in diesem Ausführungsbeispiel kann in einer Kühlkreisvorrichtung 100B einer Klimaanlage 100 für ein Fahrzeug verwendet werden.
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Wie in 1 dargestellt, ist ein Fahrzeug in einen Motorraum 1 für einen Motor 10 und einen Fahrgastraum 2 für Insassen durch ein Armaturenbrett getrennt. Eine Inneneinheit 100A ist in einer Instrumententafel im Fahrgastraum 2 angeordnet, und die Kühlkreisvorrichtung 100B (außer einem Expansionsventil 130 und einem Verdampfapparat 140) ist im Motorraum 1 angeordnet. Die Klimaanlage 100 ist aus der Inneneinheit 100A und der Kühlkreisvorrichtung 100B aufgebaut.
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Die Inneneinheit 100A enthält ein Gebläse 102, den Verdampfapparat 140 und einen Heizkern 103, die in einem Klimagehäuse 101 angeordnet sind. Das Gebläse 102 saugt wahlweise Außenluft oder Innenluft des Fahrzeugs an und schickt die angesaugte Luft zum Verdampfapparat 140 und zum Heizkern 103. Der Verdampfapparat 140 verdampft ein Kältemittel, wenn die Kühlkreisvorrichtung 100B in Betrieb ist, um so hindurchströmende Luft zu kühlen. Der Verdampfapparat 140 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen der Luft durch eine Verdampfungswärme des Kältemittels. Der Heizkern 103 ist ein Wärmetauscher zum Heizen der Luft aus dem Verdampfapparat 140 mittels aus dem Motor 10 strömenden heißen Wassers als Heizquelle.
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Außerdem ist eine Luftmischklappe angrenzend an den Heizkern 103 im Klimagehäuse 101 angeordnet, um so ein Mischungsverhältnis der durch den Verdampfapparat 140 gekühlten Luft und der durch den Heizkern 103 geheizten Luft einzustellen. So hat die gemischte Klimaluft eine vorbestimmte Temperatur, die durch den Insassen eingestellt wird.
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Rohre 150 verbinden einen Kompressor 110, einen Kondensator 120, das Expansionsventil 130 und den Verdampfapparat 140 in dieser Reihenfolge in der Kühlkreisvorrichtung 100B, um einen geschlossenen Kreis zu bilden. Das Doppelrohr 160 ist als ein Beispiel in einem Teil der Rohre 150 angeordnet.
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Der Kompressor 110 komprimiert ein Kältemittel auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck in der Kühlkreisvorrichtung 100B und wird durch den Motor 10 angetrieben. D. h. eine Riemenscheibe ist an einer Antriebsachse des Kompressors 110 befestigt, und eine Antriebskraft vom Motor 10 kann durch einen Antriebsriemen oder dergleichen auf die Riemenscheibe übertragen werden.
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Der Kondensator 120 ist mit einer Kältemittelausgabeseite des Kompressors 110 verbunden. Der Kondensator 120 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen oder Kondensieren des Kältemittels durch Wärmeaustausch mit Außenluft, und er funktioniert als ein Kältemittelkühler oder ein Gaskühler.
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Das Expansionsventil 130 ist ein Dekompressor zum Dekomprimieren des vom Kondensator 120 ausgegebenen Kältemittels, um es auszudehnen. Eine Drossel, ein Ventil oder eine Ejektorpumpe können als das Expansionsventil 130 verwendet werden. Das Expansionsventil 130 ist angrenzend an den Verdampfapparat 140 in der Inneneinheit 100A angeordnet. Das Expansionsventil 130 steuert seinen Öffnungsgrad thermisch so, dass das aus dem Verdampfapparat 140 strömende Kältemittel, d. h. das durch den Kompressor 110 angesaugte Kältemittel, einen vorbestimmten Überhitzungsgrad besitzt. Zum Beispiel ist der vorbestimmte Überhitzungsgrad gleich oder geringer als 5°C. Weiter kann der vorbestimmte Überhitzungsgrad in einem Bereich zwischen 0°C und 3°C eingestellt sein, sodass das aus dem Verdampfapparat 140 strömende Kältemittel kaum überhitzt ist.
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Der Verdampfapparat 140 ist ein niederdruckseitiger Wärmetauscher zum Kühlen der Luft, wie oben beschrieben. Der Verdampfapparat 140 funktioniert als eine Kühleinheit oder ein Wärmeabsorber. Eine Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats 140 ist mit einer Kältemittelansaugseite des Kompressors 110 verbunden.
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Die Rohre 150 enthalten ein Hochdruckrohr 151 zum Leiten eines Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittels vor seiner Dekompression durch das Expansionsventil 130 und ein Niederdruckrohr 152 zum Leiten eines Niedertemperatur- und Niederdruckkältemittels nach seiner Kühlung und Dekompression. Das Hochdruckrohr 151 verläuft vom Kompressor 110 durch den Kondensator 120 zum Expansionsventil 130, und das Niederdruckrohr 152 verläuft vom Verdampfapparat 140 zum Kompressor 110. Das Doppelrohr 160 weist eine Doppelwandrohrkonstruktion auf. Das Doppelrohr 160 ist zur Fluidverbindung für wenigstens einen Teil der Rohre 150 vorgesehen und wird als ein Kältemittelrohr für die Klimaanlage 100 verwendet.
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Ein Konstruktionsbeispiel des Doppelrohrs 160 wird nun Bezug nehmend auf 2 und 3 beschrieben. In diesem Beispiel hat das Doppelrohr 160 eine Gesamtlänge in einem Bereich von 700 mm bis 900 mm. Das Doppelrohr 160 enthält einen geraden Abschnitt und mehrere Krümmungsabschnitte 160b1, 160b2, um zwischen andere Vorrichtungen, z. B. den Motor 10 oder eine Karosserie, zu passen. Das Doppelrohr 160 ist in diesem Ausführungsbeispiel im Motorraum 1 angeordnet.
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Das Doppelrohr 160 enthält ein Außenrohr 161 und ein Innenrohr 162, die jeweils geformt werden. Das Innenrohr 162 verläuft durch ein Inneres des Außenrohrs 161. In einem Beispiel ist das Außenrohr 161 ein ϕ22 mm-Rohr (Außendurchmesser: 22 mm, Innendurchmesser: 19,6 mm) und zum Beispiel aus Aluminium gemacht. Ein Gesamtumfang eines in einer Längsrichtung ersten Endabschnitts 161a1 des Außenrohrs 161 ist radial nach innen verengt und am Innenrohr 162 befestigt, um einen ersten Fixierungsabschnitt 160a1 im Doppelrohr zu bilden, nachdem das Innenrohr 162 in das Außenrohr 161 eingesetzt ist. Analog ist ein Gesamtumfang eines in der Längsrichtung zweiten Endabschnitts 161a2 des Außenrohrs 161 radial nach innen verengt und am Innenrohr 162 befestigt, um einen zweiten Fixierungsabschnitt 160a2 zu bilden, nachdem das Innenrohr 162 in das Außenrohr 161 eingesetzt und ein Biegevorgang des Doppelrohrs 160 durchgeführt ist. Dann werden der erste und der zweite Endabschnitt 161a1, 161a2 des Außenrohrs 161 mit dem Außenumfang des Innenrohrs 162 (z. B. Außendurchmesser: 19,1 mm) luftdicht und flüssigdicht verlötet, um so Lötverbindungen im ersten und zweiten Fixierungsabschnitt 160a1, 160a2 zu bilden. So wird ein Kanal, d. h. Raum, 160c zwischen der inneren Oberfläche des Außenrohrs 161 und der äußeren Oberfläche des Innenrohrs 162 gebildet, wie in 3 dargestellt.
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Das Außenrohr 161 ist mit einer ersten und einer zweiten Öffnung 161d1, 161d2 (Gratöffnungen) angrenzend an den ersten bzw. den zweiten Endabschnitt 161a1, 161a2 zum Verbinden des Kanals 160c mit außen versehen. Die erste und die zweite Öffnung 161d sind um vorbestimmte Abstände von den jeweiligen Kanten des ersten und zweiten Endabschnitts 161a1, 161a2 des Außenrohrs 161 beabstandet. Jede Öffnung 161d1, 161d2 ist mit einem Flansch ausgebildet, der vom Außenrohr 161 nach außen ragt. Flüssigkeitsrohre 171, 172 aus Aluminium sind mit den Flanschen der ersten bzw. zweiten Öffnung 161d1, 161d2 verbunden. Zum Beispiel sind in diesem Ausführungsbeispiel die Flüssigkeitsrohre 171, 172 des Hochdruckrohrs 151 mit den Öffnungen 161d1, 161d2 jeweils verlötet. Eine Spitze des Flüssigkeitsrohrs 171 kann mit dem Kondensator 120 über eine Verbindung 171a verbunden sein. Ferner kann eine Spitze des Flüssigkeitsrohrs 172 mit dem Expansionsventil 130 durch eine Verbindung 172a verbunden sein. Deshalb strömt ein Hochdruckkältemittel durch das Flüssigkeitsrohr 171, den Kanal 160c zwischen dem Außenrohr 161 und dem Innenrohr 162 und das Flüssigkeitsrohr 172.
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Im Gegensatz dazu ist in diesem Ausführungsbeispiel das Innenrohr 162 zum Beispiel ein 3/4-Inch-Rohr (Außendurchmesser: 19,1 mm, Innendurchmesser: 16,7 mm) aus Aluminium. Zwei Endabschnitte des Innenrohrs 162 in der Längsrichtung sind jeweils mit Ansaugrohren 173, 174 verbunden, die aus Aluminium gemacht sind und das Niederdruckrohr 152 bilden, wie in 2 dargestellt. Das Ansaugrohr 173 des Innenrohrs 162 ist durch die Verbindung 173a mit dem Verdampfapparat 140 verbunden, und das Ansaugrohr 174 des Innenrohrs 162 ist durch die Verbindung 174a mit dem Kompressor 110 verbunden, sodass der Verdampfapparat 140 durch das Innenrohr 162 des Doppelrohrs 160 mit dem Kompressor 110 gekoppelt ist. D. h. Niederdruckkältemittel aus dem Verdampfapparat 140 strömt durch das Ansaugrohr 173, das Innenrohr 162 und das Ansaugrohr 174.
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Wie in 3 und 4 dargestellt, ist eine erste Ringnut 162c1 mit einer Breite WG und in einer Umfangsrichtung des Innenrohrs 162 verlaufend an der äußeren Oberfläche des Innenrohrs 162 an einer Position entsprechend der Öffnung 161d1 ausgebildet. Analog ist eine zweite Ringnut 162c2 mit einer Breite WG und in einer Umfangsrichtung des Innenrohrs 162 verlaufend an der äußeren Oberfläche des Innenrohrs 162 an einer Position entsprechend der Öffnung 161d2 ausgebildet, wie in 4 dargestellt. Ferner ist eine schraubenförmige Nut 162a an der äußeren Oberfläche des Innenrohrs 162 zwischen der ersten und der zweiten Ringnut 162c1, 162c2 ausgebildet, um das Volumen des Kanals 160c zwischen dem Innenrohr 161 und dem Außenrohr 162 zu vergrößern. Die spiralförmige Nut 162a hat eine Breit WS, die enger als die Breite WG der ersten und der zweiten Ringnut 162c1, 162c2 ist.
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Die erste Ringnut 162c1 ist an einer Position entsprechend der mit dem Flüssigkeitsrohr 171 verbundenen Öffnung 161d1 des Außenrohrs 161 vorgesehen, und die zweite Ringnut 162c2 ist an einer Position entsprechend der mit dem Flüssigkeitsrohr 172 verbundenen Öffnung 161d2 des Außenrohrs 161 vorgesehen. Die Breite WG der ersten und der zweiten Ringnut 162c1, 162c2 ist größer als der Innendurchmesser di der Öffnungen 161d1, 161d2 eingestellt, sodass die Öffnung 161d1, 161d2 innerhalb der Breite der Ringnut 162c1, 162c2 positioniert ist, nachdem der Biegevorgang des Doppelrohrs durchgeführt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die WG der Ringnut 162c1, 162c2 etwa auf das Doppelte des Innendurchmessers di der Öffnung 161d1, 161d2 eingestellt.
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Die spiralförmige Nut 162a ist mit der ersten und der zweiten Ringnut 162c1, 162c2 verbunden und besitzt mehrere (drei in diesem Ausführungsbeispiel) Gewindegänge, die in einer Längsrichtung des Innenrohrs 162 spiralförmig zwischen der ersten und der zweiten Ringnut 162c1, 162c2 verlaufen. Eine Erhebung 162b ist zwischen den Spiralnuten 162a ausgebildet, und ein Außenmaß der Erhebung 162b ist etwa gleich einem Außendurchmesser des Innenrohrs 162. Allgemein ist das Außenmaß (Außendurchmessermaß) der Erhebung 162b etwas kleiner als der Außendurchmesser des Innenrohrs 162 ohne irgendeine Nut. Der Kanal 160c zwischen dem Innenrohr 162 und dem Außenrohr 161 ist durch die Nuten 162c, 162a vergrößert.
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Als nächstes wird nun ein Verfahren zur Herstellung des Doppelrohrs 160 unter Bezug auf 4 bis 12 beschrieben.
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Zuerst wird ein auf eine vorbestimmte Länge geschnittenes gerades Innenrohr 162 gebildet und vorbereitet, wie in 4 dargestellt. Die erste und die zweite Ringnut 162c1, 162c2, die jeweils die Nutbreite WG haben, und die spiralförmige Nut 162a mit der Nutbreite WS werden in dem vorbereiteten geraden Innenrohr 162 gebildet, wie in 4 dargestellt. Hierbei beträgt der Abstand zwischen der ersten Ringnut 162c1 und der zweiten Ringnut 162c2 LG. Die Nuten 162a, 162c1, 162c2 können an dem Innenrohr 162 mittels eines allgemein bekannten Verfahrens gebildet werden. Zum Beispiel wird die Nut 162a, 162c1, 162c2 auf eine vorbestimmte Tiefe und Form gebildet, indem mit einer runden Stahlwalze auf die Oberfläche des Innenrohrs gepresst wird, während das Innenrohr in einer axialen Richtung in Drehung gesetzt ist.
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Als nächstes wird, wie in 5 dargestellt, ein auf eine vorbestimmte Länge LO, die kürzer als die Länge des Innenrohrs 162 ist, geschnittenes gerades Außenrohr 161 gebildet und vorbereitet. Das Außenrohr 161 wird mit der an einer Position nahe dem ersten Endabschnitt 161a1 nach außen ragenden ersten Öffnung 161d1 und der an einer Position nahe dem zweiten Endabschnitt 161a2 nach außen ragenden zweiten Öffnung 161d2 gebildet. Hierbei ist der Abstand LH zwischen der ersten und der zweiten Öffnung 161d1 und 161d2 länger als der Abstand LG zwischen der ersten Ringnut 162c1 und der zweiten Ringnut 162c2 eingestellt. Beide Abstände LH und LG werden basierend auf einem Verengungsmaß des Innenrohrs 162 und des Außenrohrs 161 so eingestellt, dass die Positionen der ersten und der zweiten Öffnung 161d1, 161d2 der ersten bzw. der zweiten Ringnut 162c1, 162c2 entsprechen.
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Als nächstes wird, wie in 6 dargestellt, das gerade Innenrohr 162 in das gerade Außenrohr 161 so eingesetzt, dass es an einer vorbestimmten Position positioniert ist.
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Als nächstes wird, wie in 7 dargestellt, der erste Endabschnitt 161a1 des Außenrohrs 161 radial nach innen verengt, um an dem Innenrohr 162 befestigt zu werden, um so den ersten Fixierungsabschnitt 160a1 des Doppelrohrs 160 zu bilden. Deshalb hat der erste Fixierungsabschnitt 160a1 einen Befestigungsabschnitt 161b, der an einer um einen Abstand von 3 mm bis 7 mm von der Spitze des Außenrohrs 161 beabstandeten Position ausgebildet ist, wie in 8 dargestellt. Weil der Befestigungsabschnitt 161b radial nach innen verengt ist, ist der Innendurchmesser des Außenrohrs 161 am Befestigungsabschnitt 161b des ersten Fixierungsabschnitts 160a1 etwas kleiner als der Außendurchmesser des Innenrohrs 162. D. h. das Außenrohr 161 ist am Befestigungsabschnitt 161b in die Oberfläche des Innenrohrs 162 eingepasst, wie in 8 dargestellt. Als Ergebnis ist nicht nur das Außenrohr 161, sondern auch das Innenrohr 162 im Befestigungsabschnitt 161b radial nach innen verengt. Das Verengungsmaß des Innenrohrs 162 in der radialen Richtung am Befestigungsabschnitt 161b ist kleiner als die Plattendicke des Innenrohrs 162. Der Befestigungsabschnitt 161b des Außenrohrs 161 ist im Querschnitt in der radialen Richtung etwa entlang des gesamten Umfangs des Außenrohrs 161 in eine Sockelform geformt. Ferner ist, wie in 8 dargestellt, ein kleiner Freiraum 160e zwischen der inneren Oberfläche des Außenrohrs 161 und der äußeren Oberfläche des Innenrohrs 162 an einer Außenseite vom Befestigungsabschnitt 161b aus ausgebildet. D. h. der Endabschnitt 161a des Außenrohrs 161 zwischen einem Mittelbereich des Befestigungsabschnitts 161b bis zur Spitze des Außenrohrs 161 ist nicht vollständig dicht an die äußere Oberfläche des Innenrohrs 162 abgedichtet, sondern ist um den Freiraum 160e etwas von der äußeren Oberfläche des Innenrohrs 162 beabstandet.
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Das radiale Verengen des Außenrohrs 161 kann mittels einer kreisförmigen Befestigungslehre mit mehreren geteilten fächerförmigen flachen Abschnitten durchgeführt werden. Wenn ein Einsetzloch zum Einsetzen des Außenrohrs im Mittelabschnitt der kreisförmigen Befestigungslehre ausgebildet ist, kann der Außenumfang des Einsetzlochs in der Befestigungslehre als Druckkanten zum Pressen des Außenrohrs 161 benutzt werden.
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Wenn das Bilden des ersten Fixierungsabschnitts 160a1 des Doppelrohrs 160 beendet ist, ist die Mitte der ersten Öffnung 161d1 an einer Position etwa entsprechend der Mitte der ersten Ringnut 162c1 platziert. In diesem Zustand entspricht jedoch die Mitte der zweiten Öffnung 161d2 nicht der Mitte der zweiten Ringnut 162c2.
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Im nächsten Schritt werden, wie in 9 dargestellt, das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 an einer ersten vorbestimmten Position mittels einer Biegevorrichtung gleichzeitig gebogen, um so einen ersten Krümmungsabschnitt 160b1 zu bilden. D. h. ein erster Biegeschritt zum Bilden des ersten Krümmungsabschnitts 160b1 auf einer Seite des ersten Fixierungsabschnitts 160a1 wird durchgeführt, nachdem der erste Fixierungsabschnitt 160a1 gebildet ist.
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Dann werden, wie in 10 dargestellt, das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 an einer zweiten vorbestimmten Position mittels einer Biegevorrichtung gleichzeitig gebogen, um so einen zweiten Biegeabschnitt 160b2 zu bilden. D. h. ein zweiter Biegeschritt zum Bilden des zweiten Krümmungsabschnitts 160b2 an der zweiten vorbestimmten Position, die im Vergleich zur ersten vorbestimmten Position weiter vom ersten Fixierungsabschnitt 160a1 entfernt ist, wird durchgeführt.
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Als nächstes wird, wie in 11 dargestellt, der zweite Endabschnitt 161a2 des Außenrohrs 161 radial verengt und am Innenrohr 162 befestigt, um so analog zum ersten Fixierungsabschnitt 160a1 den zweiten Fixierungsabschnitt 160a2 zu bilden. Während der zweite Fixierungsabschnitt 160a2 gebildet wird, entspricht die Position der zweiten Öffnung 161d2 der Position der zweiten Ringnut 162c2. Deshalb kann in diesem Ausführungsbeispiel durch geeignetes Einstellen der Bedingung des Biegevorgangs, der Maße der Rohrelemente und der Maße LD und LH ein Positionsfehler des zweiten Fixierungsabschnitts 160a2 und der zweiten Öffnung 161d2 in einem vorbestimmten Bereich gesteuert werden. Demgemäß kann in diesem Ausführungsbeispiel, wenn das Doppelrohr 160 gebildet wird, der Innendurchmesser di der Öffnung 161d1, 161d2 im Breitenbereich WG der Ringnut 162c1, 162c2 positioniert werden. D. h. selbst wenn die Mittelposition der Öffnung 161d1, 161d2 nicht vollständig der Mittelposition des Breitenbereichs WG der Ringnut 162c1 entspricht, kann das Doppelrohr 160, allein wenn die Öffnung 161d1, 161d2 im Breitenbereich WG der Ringnut 162c1 positioniert wird, in geeigneter Weise als Kältemittelrohr verwendet werden.
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Als nächstes wird, wie in 12 dargestellt, der erste Endabschnitt 161a1 des Außenrohrs 161 am ersten Fixierungsabschnitt 160a1 mit dem Innenrohr 162 so verbunden, dass der Freiraum 160e zwischen der inneren Oberfläche des Außenrohrs 161 und der äußeren Oberfläche des Innenrohrs 162 mit einem Lötmaterial 163 gefüllt wird, um so luftdicht und wasserdicht abgedichtet zu sein. Bei dem Lötprozess verhindert der Befestigungsabschnitt 161b ein Eindringen des Lötmaterials 163 weiter nach innen als den Befestigungsabschnitt 161b. Der zweite Endabschnitt 161a2 des Außenrohrs 161 am zweiten Fixierungsabschnitt 160a2 wird mit einem ähnlichen Verfahren ebenfalls verlötet.
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Mit den obigen Schritten können die Bildungsschritte des Doppelrohrs 160 mit den zwei Krümmungsabschnitten 160b1, 160b2 abgeschlossen werden. Danach wird das Doppelrohr 160 an vorbestimmten Positionen mit Rohren, wie beispielsweise den Flüssigkeitsrohren 171, 172 und den Ansaugrohren 173, 174 verbunden, sodass die in 2 dargestellte Rohrleitungskonstruktion gebildet wird.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Krümmungsabschnitte 160b1, 160b2 gebildet, nachdem der erste Fixierungsabschnitt 160a1 gebildet ist, und der zweite Fixierungsabschnitt 160a2 wird gebildet, nachdem die Krümmungsabschnitte 160b1, 160b2 gebildet sind. Weil das Biegen zum Bilden der Krümmungsabschnitte 160b1, 160b2 in einem freien Zustand des nicht fixierten zweiten Fixierungsabschnitts 160a2 durchgeführt wird, kann er ein Speichern einer übermäßigen Restspannung im Doppelrohr während des Biegens verhindern. Ferner können, weil der erste Fixierungsabschnitt 160a1 vor dem Biegen gebildet wird, das Innenrohr 162 und das Außenrohr 161 einfach in einem vorbestimmten Positionsbereich positioniert sein, nachdem das Biegen durchgeführt ist.
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Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden der erste Fixierungsabschnitt 160a1 und der zweite Fixierungsabschnitt 160a2 durch Verengen des ersten Endabschnitts 161a1 und des zweiten Endabschnitts 161a2 des Außenrohrs 161 radial nach innen gebildet. Jedoch können der erste und der zweite Fixierungsabschnitt 160a1 und 160a2 auch durch radiales Erweitern eines ersten und eines zweiten Teils des Innenrohrs 162 gebildet werden. In diesem Fall wird der erste Teil des Innenrohrs 162, der mit dem ersten Endabschnitt 161a1 des Außenrohrs 161 befestigt werden soll, radial erweitert und am ersten Endabschnitt 161a1 des Außenrohrs 161 befestigt, um so den ersten Fixierungsabschnitt 161a1 zu bilden. Analog wird der zweite Teil des Innenrohrs 162, der am zweiten Endabschnitts 162a2 des Außenrohrs 161 fixiert werden soll, radial erweitert und am zweiten Endabschnitt 161a2 des Außenrohrs 161 befestigt, um so den zweiten Fixierungsabschnitt 161a2 zu bilden.
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Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Doppelrohr 160 mit den zwei Krümmungsabschnitten 160b1, 160b2 versehen. Jedoch kann mittels des oben beschriebenen Verfahrens auch ein Doppelrohr mit mehr als zwei Krümmungsabschnitten gebildet werden. D. h. wenn mehrere Krümmungsabschnitte 160b1, 160b2, 160b3, ... 160bn in einem Doppelrohr in dieser Reihenfolge vom ersten Fixierungsabschnitt 160a1 aus gebildet werden, wird ein Biegevorgang in dieser Reihenfolge der Krümmungsabschnitte 160b1, 160b2, 160b3, ... 160bn vom ersten Fixierungsabschnitt 160a1 aus durchgeführt. Dann wird, nachdem der letzte Krümmungsabschnitt 160bn durch Biegen gebildet ist, der zweite Fixierungsabschnitt 160a2 gebildet. Das Verfahren dieses Ausführungsbeispiels kann auch zum Bilden eines Doppelrohrs mit nur einem Krümmungsabschnitt verwendet werden. In diesem Fall wird, nachdem der erste Fixierungsabschnitt 160a1 gebildet ist, der einzelne Krümmungsabschnitt durch eine Biegevorrichtung gebildet. Danach wird der zweite Fixierungsabschnitt 160a2 gebildet.
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Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Verlöten des ersten Fixierungsabschnitts 160a1 durchgeführt, nachdem der Biegevorgang zum Bilden der Krümmungsabschnitte 160b1, 160b2 durchgeführt ist. Das Verlöten des ersten Fixierungsabschnitts 160a1 kann jedoch auch durchgeführt werden, bevor der Biegevorgang zum Bilden der Krümmungsabschnitte 160b1, 160b2 durchgeführt wird.
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13 ist eine Darstellung entsprechend der Querschnittsansicht von 12 und zeigt den ersten Fixierungsabschnitt 160a1 des Doppelrohrs 160, nachdem der Lötvorgang nach dem Befestigen des ersten Fixierungsabschnitts 160a durchgeführt ist. In 13 ist ein konischer Abschnitt 161c1 an einer Innenumfangsfläche eines Endteils des Außenrohrs 161 vorgesehen. D. h. im ersten Endabschnitt 161a1 des Außenrohrs 161 ist die Innenumfangsfläche des Endteils nahe zur Spitze des Außenrohrs 161 radial nach außen konisch, sodass der Freiraum 160e zwischen dem Außenrohr 161 und dem Innenrohr 162 größer gemacht werden kann. Der zweite Endabschnitt 161a2 des Außenrohrs 161 kann analog zum ersten Endabschnitt 161a1 mit dem konischen Abschnitt 161c ausgebildet sein. Der konische Abschnitt 161c kann gebildet werden, während das Außenrohr 161 gebildet und vorbereitet wird. Durch Bilden des konischen Abschnitts 161c im Außenrohr 161 kann das Lötmaterial 163 durch einen Raum aufgrund des konischen Abschnitts 161c im ersten Endabschnitt 160a1 einfach in den Freiraum 160e eingeleitet werden, selbst wenn der durch das radiale Verengen des Außenrohrs 161 verursachte Freiraum 160e klein ist.
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14 zeigt ein Modifikationsbeispiel des Doppelrohrs 160, das nicht unter den Anspruchswortlaut fällt. In diesem Beispiel von 14 erstreckt sich der erste Endabschnitt 161a1 des Außenrohrs 161 zu einem Abschnitt nahe der Ringnut des Innenrohrs 162, wo die spiralförmige Nut 162a im Innenrohr 162 ausgebildet ist. Ferner ist ein zylindrisches Verbindungselement 169 aus Aluminium mit dem Innenrohr 162 und dem ersten Endabschnitt 161a1 des Außenrohrs 161 verbunden. D. h. das Außenrohr 161 und das Innenrohr 162 werden durch Löten über das Verbindungselement 169 miteinander verbunden. Das Verbindungselement 169 hat ein Innenrohreinsetzloch 169a in seinem zylindrischen unteren Teil, in welchen das Innenrohr 162 eingesetzt wird, und ein Loch 169b an seinem zylindrischen Seitenteil.
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In diesem Beispiel von 14 werden, um den ersten Fixierungsabschnitt 160a1 zu bilden, die Innenumfangsfläche des Innenrohreinsetzlochs 169a und die Außenumfangsfläche des Innenrohrs 162 vor dem Biegen zusammengepasst. Außerdem wird der Endabschnitt 161a1 des Außenrohrs 161 in einen Öffnungsabschnitt des Verbindungselements 169 gegenüber dem Innenrohreinsetzloch 169a eingepasst und mit dem Öffnungsabschnitt des Verbindungselements 169 verlötet. Dann wird der Biegevorgang durchgeführt. Nachdem alle Krümmungsabschnitte in der Reihenfolge ausgebildet sind, kann der zweite Fixierungsabschnitt 160a2 analog dem Bildungsverfahren des ersten Fixierungsabschnitts 160a1 in 14 gebildet werden.
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In diesem Beispiel von 14 ist die oben beschriebene Öffnung 161d1 nicht vorgesehen, sondern das im zylindrischen Seitenteil des Verbindungselements 169 vorgesehene Loch 169b wird als die Öffnung 161d1 verwendet. Daher wird, nachdem das Bilden des Doppelrohrs 160 abgeschlossen ist, das Flüssigkeitsrohr 171 oder 172 mit dem Umfang des Lochs 169b des Verbindungselements 169 verbunden.
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15 und 16 zeigen ein Doppelrohr 260 gemäß einem weiteren Modifikationsbeispiel. Das Doppelrohr 260 enthält ein Außenrohr 261 und ein Innenrohr 262, das in das Außenrohr 261 eingesetzt ist und an dem Außenrohr 261 fixiert ist. In diesem Beispiel von 15 und 16 ist die Außenwandfläche des Innenrohrs 262 eine zylindrische Oberfläche ohne spiralförmige Nut. Außerdem ist das Innenrohr 262 mit einem ersten und einem zweiten erweiterten Endabschnitt 262a1, 262a2 mit erweitertem Durchmesser versehen. D. h. im Bildungs- und Vorbereitungsschritt des Innenrohrs 262 wird das Innenrohr 262 mit dem ersten und dem zweiten erweiterten Abschnitt 262a1, 262a2 und einem zylindrischen Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten erweiterten Abschnitt 262a1, 262a2 gebildet. Der erste und der zweite erweiterte Abschnitt 262a1, 262a2 des Innenrohrs 262 haben einen Außendurchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser des Außenrohrs 161. Allgemein ist der Durchmesser des ersten und des zweiten erweiterten Abschnitts 262a1, 262a2 des Innenrohrs 262 etwas kleiner als der Innendurchmesser des Außenrohrs 261. Deshalb kann das Innenrohr 262 einfach an einer vorbestimmten Position positioniert werden, wenn das Innenrohr 262 in das Außenrohr 261 eingesetzt wird.
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Wie in 16 dargestellt, wird, nachdem das Innenrohr 262 in das Außenrohr 261 eingesetzt ist, ein Endabschnitt des Außenrohrs 261 mit der äußeren Oberfläche des ersten erweiterten Abschnitts 262a1 des Innenrohrs 262 unter Verwendung eines Lötmaterials 263 verbunden, um so einen ersten Fixierungsabschnitt 260a1 zu bilden. Nachdem alle Krümmungsabschnitte im Doppelrohr 260 ausgebildet sind, wird der andere Endabschnitt des Außenrohrs 261 mit der äußeren Oberfläche des zweiten erweiterten Abschnitts 262a2 des Innenrohrs 262 durch Löten verbunden, um so einen zweiten Fixierungsabschnitt 260a2 des Doppelrohrs 260 analog zum ersten Fixierungsabschnitt 260a1 zu bilden.
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Anstelle der erweiterten Endabschnitte 162a1, 162a2 des Innenrohrs 162 kann auch ein Innenrohr ohne erweiterten Endabschnitt verwendet werden. In diesem Fall werden die Endabschnitte des Außenrohrs in einer radialen Richtung verengt, sodass das Innenrohr mit den inneren Oberflächen der verengten Endabschnitte des Außenrohrs durch Löten verbunden wird. Auch in diesem Fall wird ein erster Fixierungsabschnitt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr an einem Endabschnitt des Doppelrohrs gebildet, und ein zweiter Fixierungsabschnitt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr wird am anderen Endabschnitt des Doppelrohrs gebildet, nachdem ein Biegevorgang durchgeführt ist.
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In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel und den Modifikationsbeispielen wird das Fixieren zwischen dem Innenrohr 162, 262 und dem Außenrohr 161, 261 durch Kombinieren des Befestigungsvorgangs und des Lötvorgangs durchgeführt. Als Fixierungseinrichtung können auch jedoch auch Nieten verwendet werden. Ferner können das Innenrohr 162, 262 und das Außenrohr 161, 261 auch durch Schweißen, wie beispielsweise Punktschweißen, Schmelzschweißen und Laserschweißen fixiert werden.
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Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel und den Modifikationsbeispielen können der erste und der zweite Fixierungsabschnitt 160a1, 160a2, 260a1, 260a2, des Doppelrohrs 160, 260 durch unterschiedliche Fixierungsverfahren gebildet werden.
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Das Innenrohr 162, 262 und das Außenrohr 161, 261 des Doppelrohrs 160, 260 können auch aus einem anderen Metall oder einer Metalllegierung gemacht sein. Zum Beispiel können das Innenrohr 162, 262 und das Außenrohr 161, 261 aus Stahl, rostfreiem Stahl, Kupfer oder Kupferlegierung gemacht sein.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann in geeigneter Weise zum Bilden eines Doppelrohrs verwendet werden, bei dem die Länge des Innenrohrs etwa gleich der Länge des Außenrohrs ist.
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Ferner kann die Kühlkreisvorrichtung 100 für eine Haus-Klimaanlage verwendet werden. In diesem Fall kann die Außenluft des Außenrohrs 161 im Vergleich zur Luft im Motorraum 1 von niedrigerer Temperatur sein. Deshalb kann ein Niederdruckkältemittel im Kanal 160c strömen und ein Hochdruckkältemittel kann im Innenrohr 162 strömen, basierend auf einer Wärmetauschleistung zwischen dem Hochdruckkältemittel und dem Niederdruckkältemittel.
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Weiter kann das Doppelrohr 160, 260 für irgendeine geeignete Vorrichtung außer einer Klimaanlage verwendet werden, beispielsweise einen Innenwärmetauscher für einen Kühlkreis. Zum Beispiel kann das Doppelrohr 160, 260 für einen Innenwärmetauscher für einen Kühlkreis mit Kohlendioxid als Kältemittel verwendet werden.
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Weiter muss das im Doppelrohr 160, 260 strömende Fluid nicht auf das Kältemittel für die Kühlkreisvorrichtung 100B beschränkt sein. Das Fluid kann von irgendeiner geeigneten Art sein. Ebenso kann ein Kältemittel mit anderen physikalischen Eigenschaften ausgewählt werden. Zum Beispiel kann eine Kombination von Kältemitteln verwendet werden, bei denen Strömungsrichtungen, Temperaturen und Drücke der Kältemittel verschieden sind.
