JP2019184196A - ２重管式内部熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】２重管式内部熱交換器において、外管と内管との間を流通する冷媒の流通抵抗の増加を抑制しながら、外管の加工の複雑化を回避する。【解決手段】流入管４の下流端部４ａは、外管３の周壁部に形成された開口部３２に挿入されて開口部３２の周縁部に固定されている。外管３における流入管４の下流端部４ａが固定された部分の外径が、外管３における流入管４と流出管との間の部分の外径と略等しくなるように、外管３の周壁部が成形されている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば車両用空調装置に設けられる内部熱交換器に関し、特に、外管と内管とを備えた２重管式内部熱交換器の構造の技術分野に属する。

従来より、車両に搭載される車両用空調装置は、コンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁及びエバポレータ等からなる冷凍サイクル装置を備えており、コンプレッサから吐出された高温高圧冷媒をコンデンサに流入させて凝縮した後、膨脹弁によって減圧してからエバポレータに流入させて該エバポレータの外部を流れる空調用空気と冷媒とを熱交換させて空調用空気を冷却するように構成されている。

冷凍サイクル装置には内部熱交換器が設けられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の内部熱交換器は、外管と該外管の内部に配設される内管とを備えており、内管にはエバポレータからコンプレッサに流入する低温低圧冷媒を流通させ、外管と内管との間にはコンデンサからエバポレータに流入する高温高圧冷媒を流通させるように構成されている。外管には、上記高温高圧冷媒を外管と内管との間に流入させるための流入管が、当該外管の軸線と直交する方向に突出するように接続されている。外管における流入管が接続された部分は、他の部分と同径に成形されている。また、内管には周回溝が形成されている。そして、内管を流通する低温低圧冷媒と、外管と内管との間を流通する高温高圧冷媒とを熱交換させて、コンプレッサに流入する冷媒の少なくとも一部をスーパーヒート状態にしてコンプレッサの液圧縮を防止している。

特許第４３５００５８号公報

ところで、特許文献１では、内管に周回溝を形成しているが、周回溝の形成は加工が複雑化するという問題がある。

また、外管における流入管が接続された部分を径方向に膨出するように成形することが考えられる。これにより、外管と内管との間の流路が狭くならないので、冷媒の流通抵抗を小さくすることができる。

ところが、外管の一部にのみ膨出形状を成形する場合、複雑な加工が必要になり、製造コストが増加してしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２重管式内部熱交換器において、外管と内管との間を流通する冷媒の流通抵抗の増加を抑制しながら、加工の複雑化を回避することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、冷凍サイクル装置の低温低圧冷媒が流通する内側流路が内部に形成された内管と、上記内管の外周面を覆うように配設され、該内管の外周面との間に上記冷凍サイクル装置の高温高圧冷媒が流通する外側流路を形成する外管と、上記外側流路に接続され、上記高温高圧冷媒を該外側流路に流入させる流入管と、上記外側流路に接続され、該外側流路を流通した上記高温高圧冷媒を流出させる流出管とを備え、上記内側流路を流通する上記低温低圧冷媒と、上記外側流路を流通する上記高温高圧冷媒とを熱交換させる２重管式内部熱交換器において、上記流入管の下流端部は、上記外管の周壁部に形成された開口部に挿入されて該開口部の周縁部に固定され、上記外管における上記流入管の下流端部が固定された部分の外径が、該外管における上記流入管と上記流出管との間の部分の外径と略等しくなるように、該外管の周壁部が成形され、上記外管の内周面における上記流入管と上記流出管との間の部分には、上記内管の外周面へ向けて突出して上記外管の管軸方向に延びる複数の突条部が周方向に互いに間隔をあけて形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、例えばエバポレータから流出した低温低圧冷媒が、内管の内部に形成された内側流路を流通し、また、コンデンサから流出した高温高圧冷媒が、流入管から内管の外周面と外管の内周面との間の外側流路に流入し、外側流路を流通した後、流出管から外部に流出する。内側流路を流通する低温低圧冷媒と、外側流路を流通する高温高圧冷媒とが熱交換する。

外管における流入管の下流端部が固定された部分の外径と、外管における流入管と流出管との間の部分の外径とが略等しくなるように外管の周壁部の形状が設定されるので、外側流路の一部が狭まってしまうのを回避することが可能になるとともに、外管に凹形状や膨出形状を成形する場合に比べて外管の加工が簡単に行えるようになる。

また、外管を曲げたときに突条部が内管の外周面に接触することによって外側流路を確保することが可能になる。

第２の発明は、第１の発明において、上記流入管の下流端部は、上記外側流路内に突出しないように配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、流入管の下流端部が外側流路内に突出しないように位置付けられるので、外側流路を流通する冷媒の流通抵抗の増加が抑制される。

第３の発明は、第１または２の発明において、上記外管における上記流入管の下流端部が固定された部分の内周面と、上記内管の外周面との隙間は、１．１５ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする。

第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、上記外管における上記流入管の下流端部が固定された部分の内径をｂとし、上記内管の外径をｃとしたとき、ｃ／ｂが０．８７以下であることを特徴とする。

第３及び第４の発明によれば、外管の内周面と内管の外周面との隙間が十分に確保される。

第５の発明は、第１から４のいずれか１つの発明において、上記突条部における上記流入管側の端部と、上記流入管の下流端部の中心との上記外管の管軸方向の距離は、上記流入管の下流端部の半径以上に設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、突条部の端部が流入管の下流端部の内部に入らないように配置されることになるので、外側流路を流通する冷媒の流通抵抗の増加が抑制される。

第６の発明は、第１から５のいずれか１つの発明において、上記突条部における上記流入管側の端部と、上記流入管の下流端部の中心との上記外管の管軸方向の距離は、４ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、突条部の端部と流入管の下流端部の中心との距離が十分に確保されるので、外側流路を流通する冷媒の流通抵抗の増加が抑制される。

第７の発明は、第２の発明において、上記流入管の下流端部は、上記外管の内周面よりも径方向外方に位置付けられていることを特徴とする。

この構成によれば、冷媒の流通抵抗の増加が抑制される。

第８の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、上記流出管の上流端部は、上記外管の周壁部に形成された開口部に挿入されて該開口部の周縁部に固定され、上記外管における上記流出管の上流端部が固定された部分の外径が、該外管における上記流入管と上記流出管との間の部分の外径と略等しくなるように、該外管の周壁部が成形されていることを特徴とする。

この構成によれば、外管における流出管の上流端部が固定された部分の外径と、外管における流入管と流出管との間の部分の外径とが略等しくなるように外管の周壁部の形状が設定されるので、外側流路の一部が狭まってしまうのを回避することが可能になるとともに、外管に凹形状や膨出形状を成形する場合に比べて外管の加工が簡単に行えるようになる。

第１の発明によれば、外管と内管とを備えた２重管式内部熱交換器を構成する場合に、外管と内管との間を流通する冷媒の流通抵抗の増加を抑制することができるとともに、外管の加工を簡単に行うことができる。また、外管の内周面に複数の突条部を設けることで、例えば外管を曲げたときに外側流路を確保することができ、熱交換性能の悪化を抑制できる。

第２の発明によれば、流入管の下流端部を外側流路内に突出しないように配置することで、外側流路を流通する冷媒の流通抵抗の増加を抑制することができる。

第３、４の発明によれば、外管の内周面と内管の外周面との隙間を十分に確保することができるので、熱交換性能を高めながら、圧力損失を低減することができる。

第５、６の発明によれば、外管の内周面に突条部を設ける場合に、外側流路を流通する冷媒の流通抵抗の増加を抑制することができる。

第７の発明によれば、流入管の下流端部を外管の内周面よりも径方向外方に位置付けることで、冷媒の流通抵抗の増加を抑制することができる。

第８の発明によれば、外管における流出管の上流端部が固定された部分の外径が他の部分と略等しくなるように該外管が成形されているので、外管の加工を簡単に行うことができる。

実施形態に係る２重管式内部熱交換器を備えた冷凍サイクル装置の概略図である。 ２重管式内部熱交換器の側面図である。 ２重管式内部熱交換器の流入管側の断面図である。 図２におけるIV−IV線断面図である。 図２におけるV−V線断面図である。 外管の内径と高圧流路抵抗及び高圧温度差との関係を示すグラフである。 突条部と流入管の中心間の距離と、高圧流路抵抗及び高圧温度差との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る２重管式内部熱交換器１を備えた冷凍サイクル装置１００の概略構造を示す図である。冷凍サイクル装置１００は、例えば自動車に搭載される車両用空調装置（図示せず）を構成するものであり、２重管式内部熱交換器１、コンプレッサ１０１、コンデンサ（凝縮器）１０２、膨脹弁１０３及びエバポレータ（蒸発器）１０４等を備えている。２重管式内部熱交換器１、コンプレッサ１０１、コンデンサ１０２、膨脹弁１０３及びエバポレータ１０４は、冷媒配管によって接続されている。エバポレータ１０４は、車両用空調装置の冷却用熱交換器となるものである。車両用空調装置は、冷凍サイクル装置１００の他、ヒータコア等の加熱用熱交換器と、エバポレータ１０４及び加熱用熱交換器を収容する空調ケーシングと、送風機と、エアミックスダンパと、吹出方向切替用ダンパとを備えている。送風機によって送風された空調用空気がエバポレータ１０４を通過して冷却されることによって冷風が生成され、エアミックスダンパによって加熱用熱交換器を通過する冷風量が設定されて所望温度の調和空気が生成される。生成された調和空気は、吹出方向切替用ダンパの動作に従って車室の各部に供給される。

（冷凍サイクル装置１００の構成）
冷凍サイクル装置１００のコンプレッサ１０１で圧縮された高温高圧冷媒は、冷媒配管を流通してコンデンサ１０２に流入する。コンデンサ１０２は車室外に配設されており、コンデンサ１０２を流通する冷媒は外部空気と熱交換して凝縮した後、後述する２重管式内部熱交換器１の高圧流路Ｒ２（図３、図４等に示す）に流入する。２重管式内部熱交換器１の高圧流路Ｒ２を流通した冷媒は、膨脹弁１０３に流入して減圧された後、エバポレータ１０４に流入する。エバポレータ１０４を流通する冷媒は外部の空調用空気と熱交換した後、２重管式内部熱交換器１の低圧流路Ｒ１（図３、図４等に示す）に流入する。２重管式内部熱交換器１の低圧流路Ｒ１を流通した冷媒は、コンプレッサ１０１に吸入される。

尚、図１に示す２重管式内部熱交換器１の冷媒の流れと、図２及び図３に示す２重管式内部熱交換器１の流れとは反対になっているが、冷媒の流れ方向は特に限定されるものではなく、低圧流路Ｒ１の冷媒の流れと、高圧流路Ｒ２の冷媒の流れとが対向流の関係になっていればよい。

（２重管式内部熱交換器１の構成）
図２や図３に示すように、２重管式内部熱交換器１は、内管２と、外管３と、流入管４と、流出管５とを備えている。内管２、外管３、流入管４及び流出管５は別部材で構成されており、一体化することによって２重管式内部熱交換器１が得られる。流入管４及び流出管５は、内管２及び外管３よりも小径である。

各図の矢印は冷媒の流れ方向を示している。内管２、外管３、流入管４及び流出管５は、例えばアルミニウム合金等の伝熱性の良好な金属材料で構成することができる。内管２の内部には、冷凍サイクル装置１００の低温低圧冷媒が流通する低圧流路（内側流路）Ｒ１が形成されている。低圧流路Ｒ１に流入する低温低圧冷媒は、例えばエバポレータ１０４から流出した冷媒である。また、外管３は、内管２の外周面２０を覆うように配設され、該内管２の外周面２０との間に冷凍サイクル装置１００の高温高圧冷媒が流通する高圧流路（外側流路）Ｒ２を形成する部材である。高圧流路Ｒ２に流入する高温高圧冷媒は、例えばコンデンサ１０２から流出した冷媒である。

図３に示すように、内管２における外管３で覆われた部分、即ち外管３の内部に位置する部分は、中間管部２ａとされている。中間管部２ａの長さは、例えば１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下とすることができる。中間管部２ａの肉厚は、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることができる。内管２における外管３で覆われていない部分は、長手方向一側（図２及び図３の左側、図１の右側）が一側管部２ｂとされ、長手方向他側（図２及び図３の右側、図１の左側）が他側管部２ｃとされている。内管２は、一側管部２ｂから他側管部２ｃまで同一外径及び同一内径を有する円管で構成されている。尚、内管２の外径及び内径は部位によって変化させてもよい。

一側管部２ｂは、低圧流路Ｒ１の流入側とされており、エバポレータ１０４の冷媒流出孔（図示せず）に接続されている。一側管部２ｂと、エバポレータ１０４の冷媒流出孔とは、図示しないが、別の冷媒配管を介して接続することもできる。他側管部２ｃは、低圧流路Ｒ１の流出側とされており、コンプレッサ１０１の吸入孔（図示せず）に接続されている。他側管部２ｃと、コンプレッサ１０１の吸入孔とは、図示しないが、別の冷媒配管等を介して接続することもできる。

図２及び図３に示すように、外管３の長手方向他側（図２及び図３の右側）には、他側テーパー部３ａと他側接合部３ｂとが形成されている。他側テーパー部３ａは、外管３の他端部に近づくほど小径となるように成形された部分である。他側接合部３ｂは、他側テーパー部３ａの他端部から外管３の他端部まで同一内径及び同一外径で延びる部分である。他側接合部３ｂの内径は、内管２の外径と略等しく設定されている。他側接合部３ｂの内周面が、内管２の外周面２０に対して全周に亘って溶接やろう付け等の接合手段によって接合されており、他側接合部３ｂと内管２との間から冷媒が漏れないようになっている。

図２に示すように、外管３の長手方向一側（図２の左側）には、一側テーパー部３ｃと一側接合部３ｄとが形成されている。一側テーパー部３ｃは、外管３の一端部に近づくほど小径となるように成形された部分である。一側接合部３ｄは、一側テーパー部３ｃの一端部から外管３の一端部まで同一内径及び同一外径で延びる部分である。一側接合部３ｄの内径は、内管２の外径と略等しく設定されている。一側接合部３ｄの内周面が、内管２の外周面２０に対して全周に亘って溶接やろう付け等の接合手段によって接合されており、一側接合部３ｄと内管２との間から冷媒が漏れないようになっている。

図３に示すように、外管３の一側テーパー部３ｃと他側テーパー部３ａとの間の内径ｂは、内管２の一側管部２ｂと他側管部２ｃと間の外径ｃよりも大きく設定されている。これにより、外管３の内周面３０と、内管２の一側管部２ｂと他側管部２ｃと間の外周面２０との間に、高圧流路Ｒ２が区画形成されることになる。

外管３の一側テーパー部３ｃと他側テーパー部３ａとの間の内径ｂは、例えば２０ｍｍ以上２５ｍｍ以下に設定することができる。内管２の一側管部２ｂと他側管部２ｃと間の外径ｃは、外管３の一側テーパー部３ｃと他側テーパー部３ａとの間の内径ｂよりも２．３ｍｍ以上短くなるように設定することができる。これにより、内管２の一側管部２ｂと他側管部２ｃと間の外周面２０と、外管３の一側テーパー部３ｃと他側テーパー部３ａとの間の内周面３０との隙間ａを１．１５ｍｍ以上確保することができる。隙間ａは、外管３における流入管４の下流端部４ａが固定された部分の内周面３０と、内管２の外周面２０との隙間である。隙間ａの上限は、２．００ｍｍとすることができる。

また、上記外管３の一側テーパー部３ｃと他側テーパー部３ａとの間の内径ｂと、上記内管２の一側管部２ｂと他側管部２ｃと間の外径ｃとは、ｃ／ｂが０．８７以下の関係となるように設定することができる。ｃ／ｂを０．８７以下とすることで、高圧温度差を所定以上確保しながら、高圧流路Ｒ２の流路抵抗を低減することができる。また、ｃ／ｂを０．７以下とすることもできる。

外管３における一側テーパー部３ｃと他側テーパー部３ａとの間の部分は、中間管部３ｅとされている。中間管部３ｅの長さは、例えば１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下とすることができ、また１５ｃｍ以上２５ｃｍ以下とすることができる。中間管部３ｅの肉厚は、１．０ｍｍ以上２．０以下とすることができ、また、１．２ｍｍ以上１．８ｍｍ以下とすることができる。この実施形態では、中間管部３ｅは、一端部から他端部まで同一外径を有しているが、部位によって変化させてもよい。外管３の中間管部３ｅの周壁部における長手方向他側の端部近傍には、径方向から見て略円形の流入側開口部３２が当該周壁部を貫通するように形成されている。流入側開口部３２は、外管３の内周面３０に開口している。一側接合部３ｄ及び他側接合部３ｂを内管２の外周面２０に接合した状態で、外管３の中間管部３ｅの管軸線と、内管２の中間管部２ａの管軸線とは略一致している。高温高圧冷媒は、内管２の周方向全周を管軸方向に沿うように流通することになる。

流入側開口部３２には流入管４の下流端部４ａが挿入されている。流入管４は、高圧流路Ｒ２の上流側に接続され、高温高圧冷媒を高圧流路Ｒ２に流入させるための管であり、分岐管と呼ぶこともできる。流入管４は、外管３の外周面から突出するように配設されている。流入管４の突出方向は、外管３の管軸に対して略直交する方向となっている。また、流入管４の外径は内管２の外径よりも小さく設定されている。

流入管４の下流端部４ａは、流入側開口部３２に挿入された状態で、該流入側開口部３２の周縁部に対して全周溶接等によって固定されている。流入管４の下流端部４ａは、高圧流路Ｒ２内に突出しないように配置されている。具体的には、流入管４の下流端部４ａは、外管３の内周面３０よりも当該外管３の径方向外方に位置付けられている。これにより、流入管４の下流端部４ａと外管３の内周面３０との間には段差が形成されることになる。流入管４の下流端部４ａの内径Ｂは、例えば６ｍｍ以上１２ｍｍ以下に設定することができ、また７ｍｍ以上１１ｍｍ以下に設定することができる。

外管３の中間管部３ｅの周壁部における長手方向一側の端部近傍には、流入側開口部３２と同様な流出側開口部（図示せず）が当該周壁部を貫通するように形成されている。流出側開口部には流出管５の上流端部が挿入されている。流出管５は、高圧流路Ｒ２の下流側に接続され、高圧流路Ｒ２を流通した高温高圧冷媒を外部に流出させるための管であり、分岐管と呼ぶこともできる。流出管５と流入管４とは同様に構成することができる。

流出管５の上流端部は、流出側開口部に挿入された状態で、該流出側開口部の周縁部に対して全周溶接等によって固定されている。流出管５の上流端部は、流入管４の下流端部４ａと同様に配置することができる。

外管３における流入管４の下流端部４ａが固定された部分の外径が、該外管３における流入管４と流出管５との間の部分の外径と略等しくなるように、該外管３の周壁部が成形されている。外管３における流入管４の下流端部４ａが固定された部分は、外管３における流入側開口部３２が形成された部分であり、この部分の外径は、外管３における流入側開口部３２が形成された部分よりも下流側の外径と略等しくなっている。また、外管３における流出管５の上流端部が固定された部分の外径が、該外管３における流入管４と流出管５との間の部分の外径と略等しくなるように、該外管３の周壁部が成形されている。

したがって、外管３における流入管４の下流端部４ａが固定された部分と、外管３における流出管５の上流端部が固定された部分とに、凹形状や膨出形状を成形する必要はなく、外管３に凹形状や膨出形状を成形する場合に比べて外管３の加工が簡単に行えるようになる。つまり、径が変化しない直管状の部材を利用して外管３を構成することができる。

図４や図５に示すように、外管３の内周面３０における流入管４と流出管５との間の部分には、内管２の外周面へ向けて突出して外管３の管軸方向に延びる複数の突条部３１が周方向に互いに間隔をあけて形成されている。突条部３１は、長手方向と直交する方向の断面が矩形断面となるように形成することができる。突条部３１は、外管３の管軸方向に直線状に延びる形状であってもよいし、螺旋状に延びる形状であってもよい。突条部３１の突出方向先端面は、内管２の外周面２０から若干離れるように形成することができるが、内管２の外周面２０に接触していてもよい。突条部３１を有する外管３は、例えば押出成形法によって得ることができる。この場合、押出成形した後に、流入側開口部３２等を形成するとともに、突条部３１を所定長さとなるように加工すればよい。

突条部３１における流入管４側の端部と、流入管４の下流端部４ａの中心Ａとの外管３の管軸方向の距離ｄは、流入管４の下流端部４ａの半径以上に設定されている。これにより、突条部３１における流入管４側の端部が流入管４の下流端部４ａに達することはなく、冷媒の流通抵抗の増加が抑制される。

突条部３１における流入管４側の端部と、流入管４の下流端部４ａの中心との外管３の管軸方向の距離ｄは、４ｍｍ以上に設定することができる。この距離ｄは、例えば７ｍｍ以上、１０ｍｍ以上に設定することができる。距離ｄの上限は５０ｍｍとすることができる。

この２重管式内部熱交換器１では、流入管４から高圧流路Ｒ２に流入して該高圧流路Ｒ２を流通する高圧高温冷媒と、低圧流路Ｒ１を流通する低圧低温冷媒とが熱交換して、高圧流路Ｒ２の流入側の冷媒温度と、高圧流路Ｒ２の流出側の冷媒温度とに差が生じるとともに、低圧流路Ｒ１の流入側の冷媒温度と、低圧流路Ｒ１の流出側の冷媒温度とに差が生じることになる。

（高圧流路抵抗と高圧温度差のシミュレーション結果）
次に、２重管式内部熱交換器１の高圧流路Ｒ２の流路抵抗と高圧温度差のシミュレーション結果について図６及び図７に基づいて説明する。各シミュレーションでは、流入管４及び流出管５の内径Ｂを６ｍｍとし、流入管４及び流出管５の肉厚を１．０ｍｍとした。また、内管２の肉厚を１．２ｍｍとし、内管２の外径を１６ｍｍとした。外管３の外径は２１ｍｍ、外管３の突条部３１が形成されていない部分の肉厚を１．３５ｍｍとし、外管３の突条部３１の突出方向の寸法は、１．０ｍｍとした。また、２重管式内部熱交換器１の長さは８４５ｍｍとし、流入管４の下流端部の中心と、流出管５の上流端部の中心との距離は、４４５ｍｍとした。

シミュレーションに使用した冷媒は、ＨＦＣ−１３４ａである。低圧側の冷媒温度は１５℃であり、高圧側の冷媒温度は５５℃である。冷媒の流量は、１時間あたり１００ｋｇである。

図６に示すグラフの横軸は、外管３の一側テーパー部３ｃと他側テーパー部３ａとの間の内径ｂ（ｍｍ）である。左の縦軸は、高圧流路Ｒ２の流路抵抗（静圧）であり、単位はＰａである。右の縦軸は、高圧温度差（℃）であり、高圧流路Ｒ２の流入側の冷媒温度と、高圧流路Ｒ２の流出側の冷媒温度との差である。内径ｂを２０ｍｍ〜２５ｍｍの間で変化させると、内径ｂが大きくなるほど高圧温度差は小さくなるが、その差は０．５℃くらいであり、小さなものであった。よって、内径ｂを２０ｍｍ〜２５ｍｍの間で変化させても高圧温度差については顕著な差は見られない。一方、内径ｂを２０ｍｍ〜２５ｍｍの間で変化させると、高圧流路Ｒ２の流路抵抗については大きく変化し、特に２０ｍｍと２１ｍｍとでは３倍以上の差が生じている。また、内径ｂが２１ｍｍを超えると、高圧流路Ｒ２の流路抵抗の変化は緩やかになる。つまり、内径ｂが２１ｍｍを超えると、高圧温度差を所定以上確保しながら、高圧流路Ｒ２の流路抵抗を大きく低減することができ、効率が向上する。

図７に示すグラフの横軸は、突条部３１における流入管４側の端部と、流入管４の下流端部４ａの中心Ａとの外管３の管軸方向の距離ｄ（ｍｍ）である。左の縦軸は、高圧流路Ｒ２の流路抵抗（静圧）であり、単位はＰａである。右の縦軸は、高圧温度差（℃）であり、高圧流路Ｒ２の流入側の冷媒温度と、高圧流路Ｒ２の流出側の冷媒温度との差である。距離ｄを０ｍｍ〜７０ｍｍの間で変化させると、距離ｄが大きくなるほど高圧温度差は小さくなるが、その差は０．２℃くらいであり、小さなものであった。よって、距離ｄを０ｍｍ〜７０ｍｍの間で変化させても高圧温度差については顕著な差は見られない。一方、距離ｄを０ｍｍ〜７０ｍｍの間で変化させると、高圧流路Ｒ２の流路抵抗については大きく変化し、特に０ｍｍと４ｍｍとでは２０％以上の差が生じている。また、距離ｄが４ｍｍを超えると、高圧流路Ｒ２の流路抵抗の変化は緩やかになる。つまり、距離ｄが４ｍｍを超えると、高圧温度差を所定以上確保しながら、高圧流路Ｒ２の流路抵抗を大きく低減することができ、効率が向上する。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態に係る２重管式内部熱交換器１によれば、外管３における流入管４の下流端部４ａが固定された部分の外径と、外管３における流入管４と流出管５との間の部分の外径とが略等しくなるように外管３の周壁部の形状が設定されているので、高圧流路Ｒ２の一部が狭まってしまうのを回避することが可能になるとともに、外管３に凹形状や膨出形状を成形する場合に比べて外管３の加工が簡単に行えるようになる。

また、流入管４の下流端部４ａが高圧流路Ｒ２内に突出しないように配置されているので、流入管４の下流端部４ａによって高温高圧冷媒の流れが阻害されにくくなり、高圧流路Ｒ２の流路抵抗を低減できる。

また、外管３における流入管４の下流端部４ａが固定された部分の内周面３０と、内管２の外周面３０との隙間ａを１．１５ｍｍ以上に設定したので、外管３の内周面３０と内管２の外周面２０との隙間を十分に確保することができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

例えば、外管３及び内管２は曲がっていてもよい。この場合、外管３の突条部３１の先端部が内管２の外周面２０に接触することによって高圧流路Ｒ２を周方向の全体に亘って確保することができる。外管３及び内管２を曲げる際には、外管３と内管２とを一体化した後に曲げ加工するようにすればよい。

以上説明したように、本発明に係る２重管式内部熱交換器は、例えば、冷凍サイクル装置の内部熱交換器として使用することができる。

１ ２重管式内部熱交換器
２ 内管
３ 外管
４ 流入管
５ 流出管
３１ 突条部
３２ 流入側開口部
１００ 冷凍サイクル装置
Ｒ１ 低圧流路（内側流路）
Ｒ２ 高圧流路（外側流路）

Claims (8)

1. 冷凍サイクル装置の低温低圧冷媒が流通する内側流路が内部に形成された内管と、
   上記内管の外周面を覆うように配設され、該内管の外周面との間に上記冷凍サイクル装置の高温高圧冷媒が流通する外側流路を形成する外管と、
   上記外側流路に接続され、上記高温高圧冷媒を該外側流路に流入させる流入管と、
   上記外側流路に接続され、該外側流路を流通した上記高温高圧冷媒を流出させる流出管とを備え、
   上記内側流路を流通する上記低温低圧冷媒と、上記外側流路を流通する上記高温高圧冷媒とを熱交換させる２重管式内部熱交換器において、
   上記流入管の下流端部は、上記外管の周壁部に形成された開口部に挿入されて該開口部の周縁部に固定され、
   上記外管における上記流入管の下流端部が固定された部分の外径が、該外管における上記流入管と上記流出管との間の部分の外径と略等しくなるように、該外管の周壁部が成形され、
   上記外管の内周面における上記流入管と上記流出管との間の部分には、上記内管の外周面へ向けて突出して上記外管の管軸方向に延びる複数の突条部が周方向に互いに間隔をあけて形成されていることを特徴とする２重管式内部熱交換器。
2. 請求項１に記載の２重管式内部熱交換器において、
   上記流入管の下流端部は、上記外側流路内に突出しないように配置されていることを特徴とする２重管式内部熱交換器。
3. 請求項１または２に記載の２重管式内部熱交換器において、
   上記外管における上記流入管の下流端部が固定された部分の内周面と、上記内管の外周面との隙間は、１．１５ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする２重管式内部熱交換器。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の２重管式内部熱交換器において、
   上記外管における上記流入管の下流端部が固定された部分の内径をｂとし、上記内管の外径をｃとしたとき、ｃ／ｂが０．８７以下であることを特徴とする２重管式内部熱交換器。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の２重管式内部熱交換器において、
   上記突条部における上記流入管側の端部と、上記流入管の下流端部の中心との上記外管の管軸方向の距離は、上記流入管の下流端部の半径以上に設定されていることを特徴とする２重管式内部熱交換器。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の２重管式内部熱交換器において、
   上記突条部における上記流入管側の端部と、上記流入管の下流端部の中心との上記外管の管軸方向の距離は、４ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする２重管式内部熱交換器。
7. 請求項２に記載の２重管式内部熱交換器において、
   上記流入管の下流端部は、上記外管の内周面よりも径方向外方に位置付けられていることを特徴とする２重管式内部熱交換器。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の２重管式内部熱交換器において、
   上記流出管の上流端部は、上記外管の周壁部に形成された開口部に挿入されて該開口部の周縁部に固定され、
   上記外管における上記流出管の上流端部が固定された部分の外径が、該外管における上記流入管と上記流出管との間の部分の外径と略等しくなるように、該外管の周壁部が成形されていることを特徴とする２重管式内部熱交換器。

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