JP2019132509A - 二重管式熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】二重管式熱交換器において、圧力損失の増大を極力抑制しつつ熱交換量を増大させる。【解決手段】二重管の外側の管を形成する外管181と、二重管の内側の管を形成する内管182とを備え、外管181および内管182は金属で形成されており、内管182の内部には、内側流体が流れる内管側流路18bが形成されており、外管181と内管182との間には、内側流体に対して温度差を有する内外間流体が流れる外管側流路18aが形成されており、さらに、外管181の内表面と内管182の外表面とを冶金的に接合している接合部183を備える。【選択図】図4
Description
本発明は、内管と外管とを有する二重管式熱交換器に関する。
従来、特許文献1、2には、内管と外管とを有する二重管式熱交換器が記載されている。これらの従来技術では、内管の内側に第1流路が形成され、内管と外管との間に第2流路が形成されている。そして、第1流路を流れる流体と、第2流路を流れる流体とが内管を介して熱交換する。
このような二重管式熱交換器は、体格がコンパクトになることから車両への搭載性に優れている。
特許文献2の従来技術では、内管にコルゲート状フィンが挿入されている。これにより、熱伝達率と伝熱面積を増大させて熱交換量を増大させている。
特許文献2の従来技術では、内管にコルゲート状フィンが挿入されているので、流路面積が狭小化されて圧力損失が増大してしまう。
そのため、この二重管式熱交換器を冷凍サイクルに適用した場合、圧縮機の吸入冷媒密度が低下してしまい、サイクル性能が向上しない懸念がある。
本発明は上記点に鑑みて、二重管式熱交換器において、内管の内側を流れる流体の圧力損失の増大を抑制しつつ熱交換量を増大させることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の二重管式熱交換器では、
二重管の外側の管を形成する外管(181)と、
二重管の内側の管を形成する内管(182)とを備え、
外管(181)および内管(182)は金属で形成されており、
内管(182)の内部には、内側流体が流れる内側流路(18b)が形成されており、
外管(181)と内管(182)との間には、内側流体に対して温度差を有する内外間流体が流れる内外間流路(18a)が形成されており、
さらに、外管(181)の内表面と内管(182)の外表面とを冶金的に接合している接合部(183)を備える。
二重管の外側の管を形成する外管(181)と、
二重管の内側の管を形成する内管(182)とを備え、
外管(181)および内管(182)は金属で形成されており、
内管(182)の内部には、内側流体が流れる内側流路(18b)が形成されており、
外管(181)と内管(182)との間には、内側流体に対して温度差を有する内外間流体が流れる内外間流路(18a)が形成されており、
さらに、外管(181)の内表面と内管(182)の外表面とを冶金的に接合している接合部(183)を備える。
これによると、外管(181)から内管(182)へ接合部(183)を介して熱を伝えて熱交換量を増大させることができる。
接合部(183)は外管(181)の内表面と内管(182)の外表面とを冶金的に接合しているので接触熱抵抗が小さい。そのため、従来は伝熱に寄与しない外管(181)を伝熱面として活用することが可能になり、外管(181)から内管(182)へ熱を有効に伝えることができる。即ち、内側流体の圧力損失の増大を抑制しつつ熱交換量を増大させることができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1に示す車両用空調装置10は冷凍サイクル装置11を有している。冷凍サイクル装置11には二重管式熱交換器が適用されている。冷凍サイクル装置11は、圧縮機12、凝縮器13、膨張弁14および蒸発器15を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル装置11では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
図1に示す車両用空調装置10は冷凍サイクル装置11を有している。冷凍サイクル装置11には二重管式熱交換器が適用されている。冷凍サイクル装置11は、圧縮機12、凝縮器13、膨張弁14および蒸発器15を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル装置11では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
圧縮機12および凝縮器13は車両のエンジンルーム1に配置されている。膨張弁14および蒸発器15は車両の車室2に配置されている。車両のエンジンルーム1および車室2は隔壁3によって区画されている。
圧縮機12、凝縮器13、膨張弁14および蒸発器15は、冷媒の流れにおいて互いに直列に配置されている。
圧縮機12は、冷凍サイクル装置11の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機12は、ベルト駆動式圧縮機または電動圧縮機である。ベルト駆動式圧縮機は、エンジン4の駆動力がクランクプーリ5、駆動ベルト6およびプーリ7を介して伝達されることによって駆動される圧縮機である。電動圧縮機は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機である。圧縮機12はエンジンルーム1内に配置されている。
凝縮器13は、圧縮機12から吐出された高圧側冷媒と外気とを熱交換させることによって高圧側冷媒を外気に放熱させて高圧側冷媒を凝縮させる放熱器である。凝縮器13はエンジンルーム1内の最前部に配置されている。凝縮器13で凝縮された液相冷媒は高圧冷媒配管16を介して膨張弁14に流入する。
膨張弁14は、高圧冷媒配管16から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧部である。膨張弁14は感温部を有している。感温部は、蒸発器15出口側冷媒の温度および圧力に基づいて蒸発器15出口側冷媒の過熱度を検出する。膨張弁14は、蒸発器15出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように機械的機構によって絞り通路面積を調節する温度式膨張弁である。膨張弁14は、電気的機構によって絞り通路面積を調節する電気式膨張弁であってもよい。
蒸発器15は、膨張弁14を流出した低圧冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させるとともに車室内へ送風される空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。蒸発器15で蒸発した気相冷媒は低圧冷媒配管17を介して圧縮機12に吸入されて圧縮される。
蒸発器15は、室内空調ユニット20のケーシング21に収容されている。室内空調ユニット20は、車室2の前部にて、図示しない計器盤の内側に配置されている。ケーシング21は、空気通路を形成する空気通路形成部材である。
ケーシング21内の空気通路において、蒸発器15の空気流れ下流側には、ヒータコア22が配置されている。ヒータコア22は、エンジン冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。
ケーシング21には、図示しない内外気切替箱と室内送風機23とが配置されている。内外気切替箱は、ケーシング21内の空気通路に内気と外気とを切替導入する内外気切替部である。室内送風機23は、内外気切替箱を通してケーシング21内の空気通路に導入された内気および外気を吸入して送風する。
ケーシング21内の空気通路において蒸発器15とヒータコア22との間には、エアミックスドア24が配置されている。エアミックスドア24は、蒸発器15を通過した冷風のうちヒータコア22に流入する冷風とヒータコア22をバイパスして流れる冷風との風量割合を調整する。
エアミックスドア24は、ケーシング21に対して回転可能に支持された回転軸と、回転軸に結合されたドア基板部とを有する回転式ドアである。エアミックスドア24の開度位置を調整することによって、ケーシング21から車室内に吹き出される空調風の温度を所望温度に調整できる。
ケーシング21の空気流れ最下流部には吹出開口部25が形成されている。図1では図示を省略しているが、吹出開口部25は複数個形成されている。ケーシング21にて温度調整された空調風は、これらの吹出開口部25を介して、空調対象空間である車室内へ吹き出される。
複数個の吹出開口部25の空気流れ上流側には、図示しない吹出口モード切替ドアが配置されている。吹出口モード切替ドアは、吹出口モードを切り替える。吹出口モードとしては、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。
高圧冷媒配管16の少なくとも一部および低圧冷媒配管17の少なくとも一部は、図2および図3に示す二重管18で構成されている。二重管18は二重管式熱交換器である。二重管18は、全長が500〜1200mm程度の長さを有しており、エンジンルーム1内に配置されている。
二重管18に対する外気からの熱授受を遮断するために、二重管18は断熱材で覆われる場合がある。
二重管18は、外管181と内管182とを備え、外管181の内部を内管182が貫通するように配設されている。外管181は、例えばアルミニウム製のφ22mm管である。φ22mm管は、外径が22mm、内径が19.6mmの管である。内管182は、外径が19.1mmの管である。
外管181の長手方向両端部は、内管182と組み合わされた後に、その全周が径方向内側へ向けて縮管されて、内管182の円周表面に気密あるいは液密となるようにろう付けにより接合されている。
これにより、外管181と内管182との間には空間が形成され、この空間が内外間流路18aとなるようにしている。内管182の内部空間は、内側流路18bとなっている。
外管181の長手方向両端部近傍の円周壁面には、リキッド配管184、185がろう付けにて接合されている。リキッド配管184、185は内外間流路18aと連通している。
一方のリキッド配管184の先端部には、凝縮器13の冷媒出口側に接続されるジョイント184aが設けられている。他方のリキッド配管185の先端部には、膨張弁14の冷媒入口側に接続されるジョイント185aが設けられている。凝縮器13から流出した高温高圧の冷媒は、内外間流路18aを流れて膨張弁14に流入する。
ジョイント184a、185aは、凝縮器13や膨張弁14に直接接続される場合と、図示しない接続配管を介して凝縮器13や膨張弁14に接続される場合とがある。
内管182の一端部にはサクション配管186が設けられている。サクション配管186は低圧冷媒配管17をなす配管である。サクション配管186の先端部には、蒸発器15の冷媒出口側に接続されるジョイント186aが設けられている。内管182の他端部にはサクション配管187が設けられている。サクション配管187は低圧冷媒配管17をなす配管である。
サクション配管187の先端部には、圧縮機12の冷媒吸入側に接続されるジョイント187aが設けられている。蒸発器15から流出した低温低圧の冷媒は、内側流路18bを流れて圧縮機12に吸入される。ジョイント187aは、通常、ホース配管を介して圧縮機12に接続される。
内外間流路18aおよび内側流路18bは、冷媒が互いに並行に流れる冷媒流路である。内外間流路18aおよび内側流路18bにおける冷媒の流れ方向は、互いに逆方向になっている。
内外間流路18aは第1流路部であり、内側流路18bは第2流路部である。内外間流路18aを流れる冷媒は内外間流体である。内側流路18bを流れる冷媒は内側流体である。
内管182は、例えばアルミニウム製の3/4インチ管としている。3/4インチ管は、外径が19.1mm、内径が16.7mmの管である。このように、内外間流路18aを確保しつつ、内管182の外径をできるだけ外管181に近いサイズを選定することによって内管182の表面積を大きくしている。
内管182の外表面には、周回溝部182aおよび螺旋溝部182bが設けられている。
周回溝部182aは、内管182の周方向に延びる溝であり、外管181に対するリキッド配管184、185の接続部に対応して2つ設けられている。
螺旋溝部182bは、2つの周回溝部182aの間で内管182の長手方向に螺旋状に延びる多条(本例では3条)の溝であり、2つの周回溝部182aと接続されている。
図4に示すように、螺旋溝部182b同士の間には峰部182cが形成されている。峰部182cは、2つの周回溝部182aの間で内管182の長手方向に螺旋状に延びる多条(本例では3条)の峰状の部位である。
峰部182cでは、内管182の外径寸法がほぼ保持されている。2つの周回溝部182aおよび螺旋溝部182bによって、内外間流路18aが拡大されている。
螺旋溝部182bにおける溝深さは、内管182の外径寸法の15%以下の範囲で設定されている。螺旋溝部182bにおける溝深さとは、内管182のうち螺旋溝部182bがない部位と螺旋溝部182bがある部位との外半径の差のことである。螺旋溝部182bの全長は、150〜800mmの範囲で設定されている。
内管182の2つの周回溝部182aおよび螺旋溝部182bは、例えば溝付け工具によって形成されている。
螺旋溝部182bおよび峰部182cは、内管182に波状の壁を形成している。螺旋溝部182bおよび峰部182cは、内管182に蛇腹状(換言すれば襞状)の壁を形成している。
図5に示すように、内管182の峰部182cの一部に突起部182dが設けられている。突起部182dは、内管182の峰部182cから外管181に向かって突出している。内管182のうち突起部182dが形成されている部位は、突起部182dの高さの分だけ他の部位よりも肉厚になっている。すなわち、突起部182dは中実になっている。
突起部182dは、内管182の峰部182cに点状に設けられている。峰部182cの1周分あたりの突起部182dの個数は3個になっている。
3個の突起部182dは、峰部182cの長手方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管182の軸方向から見たときに、各突起部182dは約120度間隔で設けられている。
突起部182dの先端は外管181の内面に接触している。すなわち、内管182は、突起部182d以外では外管181の内面に接触しておらず、外管181の内面に対して離間している。
突起部182dの先端は外管181の内面とろう付け接合されている。すなわち、内管182は、突起部182d以外では外管181とろう付け接合されていない。すなわち、突起部182dの先端近傍に、内管182と外管181とを金属接合する接合部183が形成されており、内管182および外管181は接合部183にて部分的に金属接合されている。具体的には、内管182の峰部182cは外管181と部分的に金属接合されている。
接合部183は、外管181の内表面と内管182の外表面とを冶金的に接合している。換言すれば、接合部183は、外管181の内表面と内管182の外表面とを材質的に接合している。
接合部183は、突起部182dと同様に、内管182の峰部182cに点状に設けられている。峰部182cの1周分あたりの接合部183の個数は3個になっている。
3個の接合部183は、峰部182cの長手方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管182の軸方向から見たときに、各接合部183は約120度間隔で設けられている。
内外間流路18aに生じる冷媒流れとして、図3の実線矢印に示す隙間流れF1と図3の一点鎖線矢印に示す溝内流れF2とがある。隙間流れF1は、内管182の外面と外管181の内面との間の隙間に生じる冷媒流れである。溝内流れF2は、螺旋溝部182bに生じる冷媒流れである。
隙間流れF1は、外管181および内管182の軸方向に沿う第1流れである。溝内流れF2は、外管181および内管182の周方向の速度成分を有する第2流れである。溝内流れF2における外管181および内管182の周方向の速度成分は、隙間流れF1における外管181および内管182の周方向の速度成分よりも大きくなっている。
次に、二重管18の製造方法の概要を説明する。まず、内管182を外管181に挿入する。このとき、挿入性を考慮して、内管182の突起部182dと外管181の内面との間に最低限のクリアランスが設定されている。
内管182を外管181に挿入した後、内管182を縮管させてかしめるなどして内管182の突起部182dと外管181の内面とを接触させる。
この状態で、ろう付け炉や誘導加熱装置等を用いてろう材を溶融させてろう付けする。これにより、突起部182dを起点としてろう材が溶融してフィレットが形成され、内管182の突起部182dと外管181の内面とが金属接合される。
次に、上記構成における作動を説明する。圧縮機12が駆動されると、圧縮機12は蒸発器15側から冷媒を吸入して圧縮した後、高温の高圧冷媒として凝縮器13側に吐出する。高圧冷媒は凝縮器13において、冷却されて凝縮液化される。ここでの冷媒は、ほぼ液相状態である。凝縮液化された冷媒は、高圧冷媒配管16を流通して、膨張弁14で減圧膨張され、蒸発器15で蒸発される。ここでの冷媒は、過熱度0〜3℃のほぼ飽和ガス状態である。蒸発器15では、冷媒の蒸発に伴って空調空気が冷却される。そして、蒸発器15で蒸発した飽和ガス冷媒は、低温の低圧冷媒として低圧冷媒配管17を流通して、圧縮機12に戻る。
このとき、高圧冷媒配管16を流通する高圧冷媒と低圧冷媒配管17を流通する低圧冷媒とでは温度差があるため、高圧冷媒配管16を流通する高圧冷媒と低圧冷媒配管17を流通する低圧冷媒とが二重管18で熱交換され、高圧冷媒が冷却され低圧冷媒が加熱されることになる。
すなわち、凝縮器13から流出した液相冷媒は、二重管18で過冷却されて低温化が促進される。蒸発器15から流出した飽和ガス冷媒は、二重管18で加熱されて過熱度を持ったガス冷媒となる。これにより、冷凍サイクル装置11の性能が向上する。
さらに、本実施形態の二重管18では、内管182の外表面と外管181の内表面が接合部183にて冶金的に接合されているので、図4の矢印に示すように、内外間流路18aの高温冷媒の熱が外管181→接合部183→内管182の順番に熱が伝わる。そのため、伝熱面積を増大させて熱交換量を向上させることができる。
内管182と外管181とを冶金的に接合することに伴って隙間流れF1が阻害されるとともに冷媒が通過する流路面積が狭くなるので、内外間流路18aの圧力損失が増大してしまう。内外間流路18aの圧力損失が大きくなりすぎると、流路を通過する液冷媒が二相状態となり、膨張弁にて所定の流量が流れなくなることが懸念される。
このような懸念を考慮して、本実施形態では、内管182の峰部182cが外管181と部分的に接合されているので、隙間流れF1が阻害されることを極力抑制し、液冷媒が二相状態とならない程度の圧力損失の増大に抑えることができる。
本実施形態では、接合部183は、外管181の内表面と内管182の外表面とを冶金的に接合しているので、外管181から内管182へ接合部183を介して熱を伝えて熱交換量を増大させることができる。
接合部183は外管181の内表面と内管182の外表面とを冶金的に接合しているので熱接触抵抗が小さい。そのため、外管181を伝熱面として活用して、外管181から内管182へ熱を有効に伝えることができるので、圧力損失の増大を極力抑制できる。
本実施形態では、接合部183は、軸方向流れF1および周方向流れF2が維持されるように形成されているので、圧力損失の増大を抑制できる。
本実施形態では、接合部183は、内管182の峰部182cと外管181の内表面とを冶金的に接合しているので、周方向流れF2を確実に維持して圧力損失の増大を抑制できる。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、峰部182cの1周分あたりの接合部183の個数は3個になっているが、本実施形態では、図6〜図7に示すように、峰部182cの1周分あたりの接合部183の個数は1個になっている。
上記第1実施形態では、峰部182cの1周分あたりの接合部183の個数は3個になっているが、本実施形態では、図6〜図7に示すように、峰部182cの1周分あたりの接合部183の個数は1個になっている。
本実施形態によると、上記第1実施形態に対して隙間流れF1が阻害されることをさらに抑制できる。即ち、圧力損失の上昇を抑制できる。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、接合部183は点状に設けられているが、本実施形態では、図8〜9に示すように、接合部183は線状に設けられている。接合部183は、多条の螺旋溝部182bのそれぞれに沿って螺旋状に延びている。
上記第1実施形態では、接合部183は点状に設けられているが、本実施形態では、図8〜9に示すように、接合部183は線状に設けられている。接合部183は、多条の螺旋溝部182bのそれぞれに沿って螺旋状に延びている。
(第4実施形態)
上記第3実施形態では、接合部183は、多条の螺旋溝部182bのそれぞれに沿って延びているが、本実施形態では、図10〜11に示すように、接合部183は、多条の螺旋溝部182bのうち1つの螺旋溝部182bに沿って延びている。
上記第3実施形態では、接合部183は、多条の螺旋溝部182bのそれぞれに沿って延びているが、本実施形態では、図10〜11に示すように、接合部183は、多条の螺旋溝部182bのうち1つの螺旋溝部182bに沿って延びている。
本実施形態によると、突起部182dが多条の螺旋溝部182bのそれぞれに沿って延びている上記第3実施形態と比較して、隙間流れF1が阻害されることを一層抑制でき、圧力損失の上昇を一層抑制できる。
(第5実施形態)
上記実施形態では、内管182の峰部182cに、ろう付け接合の起点となる突起部182dが設けられているが、本実施形態では、図12に示すように、外管181の内面に、ろう付け接合の起点となる突起部181aが設けられている。突起部181aは、外管181の内面に点状、または外管181の軸方向に延びる線状に設けられている。
上記実施形態では、内管182の峰部182cに、ろう付け接合の起点となる突起部182dが設けられているが、本実施形態では、図12に示すように、外管181の内面に、ろう付け接合の起点となる突起部181aが設けられている。突起部181aは、外管181の内面に点状、または外管181の軸方向に延びる線状に設けられている。
突起部182dは、外管181の内面から突出している。外管181のうち突起部181aが形成されている部位は、突起部181aの高さの分だけ他の部位よりも肉厚になっている。接合部183は、突起部181aと同様に点状、または外管181の軸方向に延びる線状に設けられている。
本実施形態では、外管181の突起部181aと内管182の外表面との間に接合部183が形成されているので、外管181から内管182へ接合部183を介して熱を確実に伝えて熱交換量を確実に増大させることができる。
(第6実施形態)
上記第5実施形態では、外管181の内面に突起部181aが点状または線状に設けられているが、本実施形態では、図13〜14に示すように、突起部181aは、外管181を部分的に縮管させることによって形成されている。
上記第5実施形態では、外管181の内面に突起部181aが点状または線状に設けられているが、本実施形態では、図13〜14に示すように、突起部181aは、外管181を部分的に縮管させることによって形成されている。
具体的には、図14に示すように、突起部181aが外管181の軸方向に垂直な周状に設けられている。
外管181を部分的に縮管させることによって外管181の一部が内管182にかしめられて接触する。その後、外管181と内管182とがろう付け接合されることによって二重管18が形成される。
(第7実施形態)
上記実施形態では、突起部181aが外管181の軸方向に垂直な周状に設けられているが、本実施形態では、図15に示すように、突起部181aが内管182の峰部182cに対応した螺旋状に設けられている。
上記実施形態では、突起部181aが外管181の軸方向に垂直な周状に設けられているが、本実施形態では、図15に示すように、突起部181aが内管182の峰部182cに対応した螺旋状に設けられている。
(第8実施形態)
上記第6〜7実施形態では、突起部181aは、外管181を部分的に縮管させることによって形成されているが、本実施形態では、図16に示すように、突起部181aは、外管181を全体的に縮管させることによって形成されている。
上記第6〜7実施形態では、突起部181aは、外管181を部分的に縮管させることによって形成されているが、本実施形態では、図16に示すように、突起部181aは、外管181を全体的に縮管させることによって形成されている。
外管181を全体的に縮管させることによって外管181が内管182にかしめられて接触する。その後、外管181と内管182とがろう付け接合されることによって二重管18が形成される。
本実施形態においても、上記実施形態と同様に、内管182の外表面と外管181の内表面が接合部183にて冶金的に接合されているので、内外間流路18aの高温冷媒の熱が外管181→接合部183→内管182の順番に熱が伝わる。そのため、伝熱面積を増大させて熱交換量を向上させることができる。
(第9実施形態)
上記第5実施形態では、外管181のうち突起部181aが形成されている部位は、突起部181aの高さの分だけ他の部位よりも肉厚になっているが、本実施形態では、図17に示すように外管181のうち突起部181aが形成されている部位は、他の部位とほぼ同じ肉厚になっている。
上記第5実施形態では、外管181のうち突起部181aが形成されている部位は、突起部181aの高さの分だけ他の部位よりも肉厚になっているが、本実施形態では、図17に示すように外管181のうち突起部181aが形成されている部位は、他の部位とほぼ同じ肉厚になっている。
突起部181aは、外管181を塑性変形させて外側から内側に窪ませることによって形成されている。
図18の実施例では、突起部181aは、外管181を正円状に窪ませることによって形成されている。
図19の実施例では、突起部181aは、外管181を矩形状に窪ませることによって形成されている。
図20の実施例では、突起部181aは、外管181を直線状に窪ませることによって形成されている。突起部181aは、螺旋溝部182bと交差する方向に延びていて、閉じた環状になっている。
本実施形態では、突起部181aは、外管181の一部が外側から内側に向かって窪んでいることによって形成されている。これによると、外管181から内管182へ接合部183を介して熱を確実に伝えて熱交換量を確実に増大させることができる。
(第10実施形態)
上記第9実施形態では、突起部181aは、外管181を外側から内側に窪ませることによって形成されているが、本実施形態では、図21に示すように、突起部181aは、外管181をバーリング加工することによって形成されている。
上記第9実施形態では、突起部181aは、外管181を外側から内側に窪ませることによって形成されているが、本実施形態では、図21に示すように、突起部181aは、外管181をバーリング加工することによって形成されている。
具体的には、外管181に孔を開けた後、孔の縁部を塑性変形させて外管181の外側から内側に向かって曲げることによって、環状の突起部181aが形成されている。
接合部183は、環状の突起部181aの内側全体に栓状に形成されている。
図22の実施例では、突起部181aは、外管181を正円形状にバーリング加工することによって正円環状に形成されている。
図23の実施例では、突起部181aは、外管181を矩形状にバーリング加工することによって矩形環状に形成されている。
図24の実施例では、突起部181aは、外管181の軸方向に延びる直線状にバーリング加工することによって形成されている。
本実施形態の二重管18の製造方法としては、外管181に内管182を挿入した後、環状の突起部181aを内管182に接触させ、ろう材とフラックスの塗布を経てろう付けする。ろう材は、環状の突起部181a内側全体に行き渡るように塗布される。
本実施形態においても、上記第9実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第11実施形態)
上記第10実施形態では、接合部183は、環状の突起部181aの内側全体に栓状に形成されているが、本実施形態では、図25に示すように、接合部183は、環状の突起部181aの先端に環状に形成されている
図26の実施例では、接合部183は、正円環状の突起部181aの先端に正円環状に形成されている。
上記第10実施形態では、接合部183は、環状の突起部181aの内側全体に栓状に形成されているが、本実施形態では、図25に示すように、接合部183は、環状の突起部181aの先端に環状に形成されている
図26の実施例では、接合部183は、正円環状の突起部181aの先端に正円環状に形成されている。
図27の実施例では、接合部183は、矩形環状の突起部181aの先端に矩形環状に形成されている。
図28の実施例では、接合部183は、楕円環状の突起部181aの先端に楕円環状に形成されている。
本実施形態においても、上記第10実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第12実施形態)
上記第5〜11実施形態では、外管181の突起部181aが内管182に接合されているが、本実施形態では、図29に示すように、外管181と内管182とが介在部材188を介して接合されている。
上記第5〜11実施形態では、外管181の突起部181aが内管182に接合されているが、本実施形態では、図29に示すように、外管181と内管182とが介在部材188を介して接合されている。
本実施形態の二重管18の製造方法としては、外管181に孔を開けた後、孔に介在部材188を挿入した後、外管181と内管182とを介在部材188を介して接合する。
図30の実施例では、外管181に正円形状の孔を開けた後、孔に円柱状の介在部材188を挿入した後、外管181と内管182とを介在部材188を介して接合する。
図31の実施例では、外管181に矩形状の孔を開けた後、孔に矩形柱状の介在部材188を挿入した後、外管181と内管182とを介在部材188を介して接合する。
図32の実施例では、外管181に楕円形状の孔を開けた後、孔に楕円柱状の介在部材188を挿入した後、外管181と内管182とを介在部材188を介して接合する。
本実施形態においても、上記第5〜11実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第13実施形態)
上記実施形態では、内管182の外表面に周回溝部182aおよび螺旋溝部182bが設けられているが、本実施形態では、図33に示すように、内管182の外表面に、螺旋溝部182bの代わりに周回溝部182aが多数、ほぼ等間隔で設けられている。
上記実施形態では、内管182の外表面に周回溝部182aおよび螺旋溝部182bが設けられているが、本実施形態では、図33に示すように、内管182の外表面に、螺旋溝部182bの代わりに周回溝部182aが多数、ほぼ等間隔で設けられている。
峰部182cは、周回溝部182a同士の間で、内管182の周方向に延びる峰状の部位である。周回溝部182aおよび峰部182cは、内管182に波状の壁を形成している。周回溝部182aおよび峰部182cは、内管182に蛇腹状(換言すれば襞状)の壁を形成している。
図34に示すように、内管182および外管181は接合部183にて部分的に金属接合されている。接合部183は内管182の峰部182cの一部と外管181の内面とを金属接合している。接合部183は点状に設けられている。1つの峰部182cあたりの接合部183の個数は3個になっている。
3個の接合部183は、内管182の周方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管182の軸方向から見たときに、各接合部183は約120度間隔で設けられている。
接合部183は、内管182の図示しない突起部の先端近傍に形成されている。突起部は、内管182の峰部182cから外管181に向かって突出している。
本実施形態によると、多数の周回溝部182aによって内管182と外管181との間の伝熱面積を増加させることができる。
(第14実施形態)
上記実施形態では、内管182の外表面に多数の周回溝部182aが設けられているが、本実施形態では、図35に示すように、内管182の外表面に、複数の直線溝部182eが設けられている。
上記実施形態では、内管182の外表面に多数の周回溝部182aが設けられているが、本実施形態では、図35に示すように、内管182の外表面に、複数の直線溝部182eが設けられている。
直線溝部182eは、内管182の軸方向に延びる溝である。本例では、直線溝部182eは3個設けられている。
3個の直線溝部182eは、内管182の周方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管182の軸方向から見たときに、各直線溝部182eは約120度間隔で設けられている。
峰部182cは、直線溝部182e同士の間で、内管182の軸方向に延びる峰状の部位である。
図36に示すように、内管182および外管181は接合部183にて部分的に金属接合されている。接合部183は内管182の峰部182cの一部と外管181の内面とを金属接合している。
接合部183は点状に設けられている。各接合部183は、各峰部182cにおいて、内管182の軸方向に1列に整列されている。接合部183は、内管182の周方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管182の軸方向から見たときに、各接合部183は120度間隔で設けられている。
接合部183は、内管182の図示しない突起部の先端近傍に形成されている。突起部は、内管182の峰部182cから外管181に向かって突出している。
(第15実施形態)
上記第13実施形態では、内管182の外表面に周回溝部182aが多数設けられており、上記第14実施形態では、内管182の外表面に、複数の直線溝部182eが設けられているが、本実施形態では、図37に示すように、内管182の外表面に、周回溝部182aが多数設けられ、且つ複数の直線溝部182eが設けられている。
上記第13実施形態では、内管182の外表面に周回溝部182aが多数設けられており、上記第14実施形態では、内管182の外表面に、複数の直線溝部182eが設けられているが、本実施形態では、図37に示すように、内管182の外表面に、周回溝部182aが多数設けられ、且つ複数の直線溝部182eが設けられている。
直線溝部182eは、内管182の軸方向に延びる溝である。本例では、直線溝部182eは3個設けられている。
3個の直線溝部182eは、内管182の周方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管182の軸方向から見たときに、各直線溝部182eは約120度間隔で設けられている。
峰部182cは、周回溝部182aと直線溝部182eとに囲まれた、内管182の周方向に延びる峰状の部位である。
図38に示すように、内管182および外管181は接合部183にて部分的に金属接合されている。接合部183は内管182の峰部182cの一部と外管181の内面とを金属接合している。
接合部183は点状に設けられている。接合部183は各峰部182cに1個ずつ設けられている。接合部183は、内管182の周方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管182の軸方向から見たときに、各接合部183は約120度間隔で設けられている。
接合部183は、内管182の図示しない突起部の先端近傍に形成されている。突起部は、内管182の峰部182cから外管181に向かって突出している。
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上記実施形態では、内管182と外管181との接合はろう付け接合であるが、内管182と外管181との接合はろう付け接合以外の冶金的接合(換言すれば材質的接合)であってもよい。例えば、内管182と外管181との接合は、溶接や摩擦的圧接等であってもよい。
(2)螺旋溝部182bは、3条のものに限らず、1条、2条、4条等の溝部としても良いし、複数の螺旋溝部182b同士が交差するように設けられていてもよい。
(3)上記実施形態では外管181および内管182をアルミニウム製としたが、これに限らず、鉄製や銅製等のものとしても良い。
(4)上記実施形態では冷凍サイクル装置11に配設される二重管18を車両用空調装置10に適用したものとしたが、これに限らず、家庭用の空調装置等、据置型の空調装置に適用しても良い。
(5)上記実施形態では冷凍サイクル装置11の冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、冷媒として二酸化炭素を用いて、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。
(6)上記実施形態では、二重管18で熱交換させる流体は冷凍サイクル装置11の冷媒であるが、二重管18は、冷媒以外の種々の流体同士を熱交換させることが可能である。
181 外管
182 内管
182d 突起部
183 接合部
18a 外管側流路
18b 内管側流路
182 内管
182d 突起部
183 接合部
18a 外管側流路
18b 内管側流路
Claims (6)
- 二重管の外側の管を形成する外管(181)と、
前記二重管の内側の管を形成する内管(182)とを備え、
前記外管および前記内管は金属で形成されており、
前記内管の内部には、内側流体が流れる内側流路(18b)が形成されており、
前記外管と前記内管との間には、前記内側流体に対して温度差を有する内外間流体が流れる内外間流路(18a)が形成されており、
さらに、前記外管の内表面と前記内管の外表面とを冶金的に接合している接合部(183)を備える二重管式熱交換器。 - 前記外管および前記内管は、前記内外間流路において、前記外管および前記内管の軸方向に沿う第1流れ(F1)と、前記外管および前記内管の周方向の速度成分を有する第2流れ(F2)とを生じさせるようになっており、
前記接合部は、前記第1流れおよび前記第2流れが維持されるように形成されている請求項1に記載の二重管式熱交換器。 - 前記内管の外表面には、前記内管の長手方向に螺旋状に延びて前記第2流れを生じさせる溝部(182b)が形成されており、
前記接合部は、前記内管の外表面のうち前記溝部同士の間にある峰部(182c)と前記外管の内表面とを冶金的に接合している請求項2に記載の二重管式熱交換器。 - 前記内管の外表面には、前記外管の内表面に向かって突出した突起部(182d)が形成されており、
前記突起部と前記外管との間に前記接合部が形成されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載の二重管式熱交換器。 - 前記外管の内表面には、前記内管の外表面に向かって突出した突起部(181a)が形成されており、
前記突起部と前記内管の外表面との間に前記接合部が形成されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載の二重管式熱交換器。 - 前記突起部は、前記外管の一部が外側から内側に向かって窪んでいることによって形成されている請求項5に記載の二重管式熱交換器。
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