JP2019196869A

JP2019196869A - 二重管式熱交換器

Info

Publication number: JP2019196869A
Application number: JP2018091164A
Authority: JP
Inventors: 森　浩一; Koichi Mori; 浩一森; 法和隅田; Norikazu Sumida
Original assignee: Nichirin Co Ltd
Current assignee: Nichirin Co Ltd
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2038-05-10
Also published as: JP7079478B2

Abstract

【課題】圧力損失を低減させることが可能な二重管式熱交換器を提供する。【解決手段】外管と、外管内に配置され、外周面に複数の凸部１１が形成された内管３と、を有する。凸部１１は、内管３の軸方向および周方向にそれぞれ並んで形成されており、周方向において、凸部１１が千鳥配列されているとともに、周方向に隣り合う凸部１１同士は、軸方向に一部重なるように配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、外管内に内管が配置された二重管式熱交換器に関する。

特許文献１には、外管内に内管が配置された二重管式熱交換器であって、内管の外周面に軸方向および周方向に複数の凸部をそれぞれ形成したものが開示されている。二重管式熱交換器を曲げ加工した際に、内管に形成した外向き凸部によって、外管と内管との隙間からなる環状流路が潰れるのが防止される。

特開２０１１−１９１０３４号公報

しかしながら、内管の軸方向において、凸部同士の間隔（隙間）が大きいと、二重管式熱交換器を曲げ加工した際に、曲げ加工の内側において、凸部同士の隙間に外管が入り込み、環状流路が閉塞して圧力損失が大きくなるという問題がある。また、外管が波打つため、見た目も悪くなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧力損失を低減させることが可能な二重管式熱交換器を提供することである。

本発明は、外管と、前記外管内に配置され、外周面に複数の凸部が形成された内管と、を有し、前記凸部は、前記内管の軸方向および周方向にそれぞれ並んで形成されており、前記周方向において、前記凸部が千鳥配列されているとともに、前記周方向に隣り合う前記凸部同士は、前記軸方向に一部重なるように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、内管の外周面に、複数の凸部が、内管の軸方向および周方向にそれぞれ並んで形成されている。そして、周方向において、凸部が千鳥配列されているとともに、周方向に隣り合う凸部同士は、軸方向に一部重なるように配置されている。これにより、軸方向に隣り合う凸部同士の隙間は、凸部の軸方向の長さよりも短くなる。よって、二重管式熱交換器を曲げ加工した際に、曲げ加工の内側において、軸方向に隣り合う凸部同士の隙間に外管が入り込むのを抑制することができる。これにより、外管と内管との隙間からなる環状流路が閉塞するのを抑制することができるので、圧力損失を低減させることができる。

二重管式熱交換器の断面図である。内管の斜視図である。変形例における内管の斜視図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（二重管式熱交換器の構成）
本発明の一実施形態である二重管式熱交換器は、外管内に内管が配置されたものである。なお、本実施形態の二重管式熱交換器は、カーエアコン等の車両用空調装置の冷媒配管などに使用されるものであるが、これに限定されない。

二重管式熱交換器１は、断面図である図１に示すように、外管２と、内管３と、を有している。外管２および内管３は、アルミニウム製であり、断面形状がほぼ円形である。内管３は、外管２内に配置されている。

外管２と内管３との隙間からなる環状流路４には、高温高圧の液体の冷媒が流通される。一方、内管３内には、低温低圧の気体の冷媒が流通される。環状流路４を流れる液体の冷媒と、内管３内を流れる気体の冷媒との間で、熱交換が行われる。なお、環状流路４を流通する冷媒は液体に限定されず、気体や気液混合体であってもよい。また、内管３内を流通する冷媒は気体に限定されず、液体や気液混合体であってもよい。

このような二重管式熱交換器１は、車両内での配置スペースに応じて、曲げ加工が施される。

内管３の外周面には、複数の凸部１１が形成されている。凸部１１は、内管３の軸方向および周方向にそれぞれ並んで形成されている。複数の凸部１１は、内管３の外周を金型等で囲んだ後に、内管３の内部から水圧等で加圧することにより形成される。

内管３に形成された複数の凸部１１は、気体の冷媒との接触面積を増大させて、熱交換効率を向上させるためのものである。また、これらの凸部１１は、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、外管２からの曲げの力を内管３に付与して内管３を曲げるためのものである。また、これらの凸部１１は、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、外管２と内管３との隙間の環状流路４が潰れるのを防止するためのものである。

外管２の内周面と内管３の凸部１１の頂部との間には、クリアランスが設けられている。このクリアランスにより、外管２内に内管３を好適に挿入することができる。

内管３の斜視図である図２に示すように、凸部１１は、内管３の軸方向および周方向に、互いに隙間を空けて、それぞれ並んで形成されている。本実施形態では、凸部１１は、内管３の周方向に８つ並んで形成されているが、周方向に並ぶ数は、これに限定されない。また、凸部１１は、規則正しく並んでいる必要はなく、すべてが凸状でなくて部分的に凹状になっていてもよい。

ここで、内管３の凸部１１は、周方向に等間隔で形成されている。これは、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、外管２および内管３が偏平することなく曲がるようにするためである。すなわち、曲げ加工される二重管式熱交換器１においては、内管３の凸部１１が、周方向に等間隔で形成されていることが前提となる。

本実施形態では、内管３の周方向において、凸部１１が千鳥配列されている。また、周方向に隣り合う凸部１１同士は、軸方向に一部重なるように配置されている。これにより、軸方向に隣り合う凸部１１同士の隙間は、凸部１１の軸方向の長さよりも短くされている。本実施形態では、周方向に隣り合う凸部１１同士は、凸部１１の軸方向の長さの１／２以下が重なるように配置されている。

ここで、特許文献１のように、軸方向に隣り合う凸部１１同士の隙間が、凸部１１の軸方向の長さよりも長い場合、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、曲げ加工の内側において、凸部１１同士の隙間に外管２が入り込む。すると、外管２と内管３との隙間からなる環状流路４が閉塞して、圧力損失が大きくなる。また、外管２が波打つため、見た目も悪くなる。

そこで、本実施形態では、周方向に隣り合う凸部１１同士を、軸方向に一部重なるように配置している。これにより、軸方向に隣り合う凸部１１同士の隙間は、凸部１１の軸方向の長さよりも短くなる。よって、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、曲げ加工の内側において、軸方向に隣り合う凸部１１同士の隙間に外管２が入り込むのを抑制することができる。これにより、外管２と内管３との隙間からなる環状流路４が閉塞するのを抑制することができるので、圧力損失を低減させることができる。

また、図１に示すように、凸部１１は、外管２の内周面に面接触する形状に形成されている。具体的には、凸部１１は、頂点を有するドーム状ではなく、外管２の内周面に沿った湾曲面を有する断面台形状に形成されている。これにより、軸方向に隣り合う凸部１１の各々が、外管２の内周面に面接触するので、軸方向に隣り合う凸部１１の各々が、外管２の内周面に点接触する場合と比べて、軸方向に隣り合う凸部１１同士の隙間に外管２が入り込むのを一層抑制することができる。

また、図２に示すように、周方向に隣り合う凸部１１同士の間には、軸方向に延びる溝状流路５が形成されている。これにより、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、曲げ加工の内側において、外管２と内管３との隙間からなる環状流路４が狭くなったとしても、流体（液体の冷媒）は溝状流路５を流れるので、圧力損失を一層低減させることができる。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る二重管式熱交換器１によると、内管３の外周面に、複数の凸部１１が、内管３の軸方向および周方向にそれぞれ並んで形成されている。そして、周方向において、凸部１１が千鳥配列されているとともに、周方向に隣り合う凸部１１同士は、軸方向に一部重なるように配置されている。これにより、軸方向に隣り合う凸部１１同士の隙間は、凸部１１の軸方向の長さよりも短くなる。よって、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、曲げ加工の内側において、軸方向に隣り合う凸部１１同士の隙間に外管２が入り込むのを抑制することができる。これにより、外管２と内管３との隙間からなる環状流路４が閉塞するのを抑制することができるので、圧力損失を低減させることができる。

また、凸部１１が、外管２の内周面に面接触する形状に形成されている。これにより、軸方向に隣り合う凸部１１の各々が、外管２の内周面に面接触するので、軸方向に隣り合う凸部１１の各々が、外管２の内周面に点接触する場合と比べて、軸方向に隣り合う凸部１１同士の隙間に外管２が入り込むのを一層抑制することができる。

また、周方向に隣り合う凸部１１同士の間には、軸方向に延びる溝状流路５が形成されている。これにより、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、曲げ加工の内側において、外管２と内管３との隙間からなる環状流路４が狭くなったとしても、流体は溝状流路５を流れるので、圧力損失を一層低減させることができる。

（変形例）
なお、上記の二重管式熱交換器１においては、内管３の周方向において、凸部１１が千鳥配列されているとともに、周方向に隣り合う凸部１１同士が、軸方向に一部重なるように配置されているが、以下のような構成であってもよい。すなわち、内管３の斜視図である図３に示すように、内管３の周方向において、凸部１１が千鳥配列されているとともに、周方向に隣り合う凸部１１同士が、軸方向に一部重なるように配置されており、且つ、内管３の軸方向において、凸部１１が千鳥配列されているとともに、軸方向に隣り合う凸部１１同士が、周方向に一部重なるように配置されていてもよい。このような構成であれば、溝状流路５は形成されないが、それ以外は、上記の二重管式熱交換器１と同様の効果を奏する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に、本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１二重管式熱交換器
２外管
３内管
４環状流路
５溝状流路
１１凸部

Claims

外管と、
前記外管内に配置され、外周面に複数の凸部が形成された内管と、
を有し、
前記凸部は、前記内管の軸方向および周方向にそれぞれ並んで形成されており、
前記周方向において、前記凸部が千鳥配列されているとともに、前記周方向に隣り合う前記凸部同士は、前記軸方向に一部重なるように配置されていることを特徴とする、二重管式熱交換器。
前記周方向に隣り合う前記凸部同士の間には、前記軸方向に延びる溝状流路が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の二重管式熱交換器。
前記軸方向において、前記凸部が千鳥配列されているとともに、前記軸方向に隣り合う前記凸部同士は、前記周方向に一部重なるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の二重管式熱交換器。
前記凸部は、前記外管の内周面に面接触する形状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二重管式熱交換器。