JP2020531790A - 熱交換用二重管 - Google Patents

Abstract

熱交換用二重管が本明細書に開示される。熱交換用二重管は、螺旋路に沿って円周面に交互に形成された尾根部及び谷部を有し、第１の流体を案内して中を流れるようにする螺旋パイプと、軸方向に挿入された螺旋パイプを収容し、第２の流体が第１の流体と熱交換するように、第２の流体を案内して、螺旋パイプの円周面に沿って流れるようにする外側パイプとを含み、尾根部は、尾根部と外側パイプの内面との間にギャップが形成されないように、外側パイプの内面と接触する。

Description

本発明は、概略的には、熱交換用の二重管に関する。より詳細には、本発明は、外側パイプに軸方向に挿入された螺旋パイプの中を流れる第１の流体と、外側パイプと螺旋パイプとの間を流れる第２の流体との間の熱交換効率を螺旋パイプの外面と第２の流体との間の接触面積を大きくすることで改善することができ、螺旋パイプの螺旋路に沿って、螺旋パイプの谷部に溝を形成することによって、第２の流体の流れの方向性を改善することができ、外側パイプの端部ジョイントと内側パイプとの間の空間を拡張して、第２の流体の圧力を下げることで、流れ誘起騒音を小さくすることができ、第２の流体の滞留時間を延ばす、谷部から突出する抵抗部材によって、熱交換効率をさらに改善することができる熱交換用二重管に関する。

通常、二重管は、内側パイプと、内側パイプとの間に流路を形成するように、内側パイプの外周面を囲む外側パイプとを含む。そのような二重管は、内側パイプの中を流れる第１の流体と、内側パイプと外側パイプとの間の流路を流れる第２の流体との間の熱交換を可能にする。

このため、二重管は、液体過冷却システムで使用することができ、この液体過冷却システムは、自動車の空調装置の蒸発器の出口の低温低圧冷媒が、空調装置の凝縮器の出口の高温高圧冷媒と熱交換して、蒸発器に入る冷媒の過冷却度を高めることを可能にし、それにより、空調装置の冷却性能を改善する。そのような液体過冷却システムでは、冷媒は、圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器→圧縮機の順序で循環し、二重管は、蒸発器の出口の冷媒が、凝縮器の出口（又は蒸発器の入口）の冷媒と熱交換するのを可能にする。

そのような二重管の一例として、二重管連結構造が、韓国特許出願公開第１０−２０１２−０００７７９９Ａ号明細書に開示されている。

典型的な熱交換用二重管は、第２の流体の流動時に、十分な熱伝達面積を保証できない、ひいては、熱交換効率が不十分であるという問題を有する。この問題を解決するために、内側パイプを螺旋形状に形成して、熱伝達面積を大きくし、熱交換効率を改善する方法が提案された。しかし、この方法による熱交換効率の改善には限界がある。

したがって、二重管を改良する必要がある。

本発明の実施形態は、当技術分野のそのような問題を解決するために考案され、本発明の一態様は、外側パイプに軸方向に挿入される螺旋パイプを含み、その螺旋パイプの螺旋形状によって、外側パイプの内部の第２の流体の滞留時間を延ばし、それにより、熱交換効率を改善する熱交換用二重管を提供することである。

本発明の別の態様は、第２の流体がより安定して流れるのを可能にし、それにより、熱交換効率をさらに改善するように、第２の流体の流れ方向性を改善する、谷部の螺旋路に沿って螺旋パイプの円周面に形成された少なくとも１つの溝を含む熱交換用二重管を提供することである。

本発明のさらなる態様は、流体の流入及び流出時に流体の圧力を下げ、それにより、流れ誘起騒音を小さくするように、外側パイプと内側パイプとの間の空間を拡張するために、外側パイプの両端のジョイントの直径を拡大した熱交換用二重管を提供することである。

本発明のさらに別の態様は、第２の流体の滞留時間を延ばし、それにより、熱交換効率をさらに改善する、螺旋パイプの谷部から突出する抵抗部材を含む熱交換用二重管を提供することである。

本発明のさらに別の態様は、螺旋パイプの尾根部の過剰なゆがみを防止し、それにより、螺旋パイプの耐久性を改善する、螺旋パイプの尾根部に隣接する抵抗部材を含む熱交換用二重管を提供することである。

本発明の一態様によれば、熱交換用二重管は、螺旋路に沿って円周面に交互に形成された尾根部及び谷部を有し、第１の流体を案内してその中を流れるようにする螺旋パイプと、軸方向に挿入された螺旋パイプを収容し、第２の流体が第１の流体と熱交換するように、第２の流体を案内して螺旋パイプの円周面に沿って流れるようにする外側パイプとを含むことができ、尾根部は、尾根部と外側パイプの内面との間にギャップが形成されないように、外側パイプの内面と接触する。

さらに、尾根部は、熱交換用二重管が曲げられた後でさえ、それでもなお、外側パイプの内面と接触することができる。

さらに、外側パイプは、内側に押圧することができ、それにより、押圧後の外側パイプの最終内径は、押圧前の螺旋パイプの初期外径よりも小さくなることができる。

さらに、螺旋パイプは、外側パイプが押圧されるときに内側に押圧することができ、それにより、押圧後の螺旋パイプの最終外径は、押圧前の螺旋パイプの初期外径よりも小さくなり、押圧後の外側パイプの最終内径に等しくなることができる。

本発明の別の態様によれば、熱交換用二重管は、螺旋路に沿って円周面に交互に形成された尾根部及び谷部を有し、第１の流体を案内して中を流れるようにする螺旋パイプと、軸方向に挿入された螺旋パイプを収容し、第２の流体が第１の流体と熱交換するように、第２の流体を案内して、螺旋パイプの円周面に沿って流れるようにする外側パイプとを含むことができ、第２の流体は、谷部だけを流れる。

本発明のさらに別の態様によれば、熱交換用二重管は、螺旋路に沿って円周面に交互に形成された尾根部及び谷部を有し、第１の流体を案内して中を流れるようにする螺旋パイプと、軸方向に挿入された螺旋パイプを収容し、第２の流体が第１の流体と熱交換するように、第２の流体を案内して、螺旋パイプの円周面に沿って流れるようにする外側パイプと、第１の流体が中を流れるのを可能にするために、螺旋パイプの両側に連結された内側パイプと、外側パイプよりも大きい直径を有するように外側パイプの両側に設けられ、螺旋パイプと内側パイプとの接合部に配置されたパイプ拡張ジョイントとを含むことができ、各パイプ拡張ジョイントの端部部分の第１の部分は、それぞれ内側パイプに圧着される。

さらに、各内側パイプのうちの第１の部分に対応する部分は、内側パイプの直径が、前記部分で縮小するように内側に変形することができる。

さらに、第１の部分は、圧着されるときに各内側パイプの円周面と接触しながら内側に曲がることができ、それにより、パイプ拡張ジョイント及び内側パイプは、互いに固定することができる。

さらに、第１の部分よりも螺旋パイプから遠くに配置された各パイプ拡張ジョイントの端部部分の第２の部分は、第１の部分が圧着されるときに外側に曲がることができ、それにより、第２の部分と各内側パイプとの間にギャップを形成することができる。

さらに、ギャップは、第２の部分を各内側パイプに結合するように構成された結合材料を充填することができる。

さらに、各パイプ拡張ジョイントの端部部分は、圧着後でさえ、熱交換用二重管の軸方向に均一な厚さを有することができる。

本発明の上記の、及び他の態様、特徴、及び利点が、添付図面に関連して提示された実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

本発明の一実施形態による熱交換用二重管の斜視図である。 本発明の一実施形態による熱交換用二重管の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って切り取った断面図である。 図３の主要部の拡大図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿って切り取った断面図である。 本発明の一実施形態による平坦化部分の平面図である。 圧着後の状態を示す図３の主要部分の拡大図である。

下記に、本発明の実施形態が、添付図面を参照して詳細に説明される。なお、図面は正確な縮尺ではなく、単に説明の都合上、及び明瞭にするために、線の太さ又は構成要素の大きさが誇張されることがあることに留意されたい。さらに、本明細書で使用する用語は、本発明の機能を考慮して定義され、ユーザ又はオペレータの慣例又は意図するところに従って変えることができる。したがって、用語の定義は、本明細書に示される開示全体を踏まえてなされるべきである。

図１は、本発明の一実施形態による熱交換用二重管の斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態による熱交換用二重管の分解斜視図である。

図３は、図１のＡ−Ａ線に沿って切り取った断面図であり、図４は、図３の主要部の拡大図であり、図５は、図１のＢ−Ｂ線に沿って切り取った断面図である。

図６は、本発明の一実施形態による平坦化部分の平面図である。

図７は、圧着後の状態を示す図３の主要部分の拡大図である。

図１〜７を参照すると、本発明の一実施形態による熱交換用二重管１００は、内側パイプ１１２、１１４、螺旋パイプ１２０、パイプ拡張ジョイント１３２、１３４、及び外側パイプ１４０を含む。

本発明による熱交換用二重管１００は、自動車の空調装置の蒸発器の出口の冷媒（第１の流体）と、空調装置の凝縮器の出口の冷媒（第２の流体）との間の熱交換が、圧縮機に導入される第１の流体の温度の上昇を通じて、圧縮機の負荷を低減し、同時に、膨張弁に導入される第２の流体の温度の低下を通じて、蒸発器の効率を改善することを可能にする。

特に、外側パイプ１４０は管状形状を有し、凝縮器の出口の高温高圧の流体（第２の流体）が、外側パイプの中を流れるのを可能にする。

内側パイプ１１２、１１４は管状形状を有し、蒸発器の出口の低温低圧の流体（第１の流体）が、内側パイプの中を流れるのを可能にし、内側パイプ１１２、１１４は、外側パイプ１４０に挿入される。

したがって、凝縮器の出口の高温高圧の第２の流体は、内側パイプ１１２、１１４と外側パイプ１４０との間の空間を流れる。

すなわち、本発明による熱交換用二重管１００は、蒸発器の出口の低温低圧の第１の流体と、凝縮器の出口の高温高圧の第２の流体との間の内側パイプ１１２、１１４を通じた熱交換を可能にする。

さらに、螺旋パイプ１２０が内側パイプ１１２、１１４を互いに連結し、螺旋パイプの円周面上に、螺旋パイプの螺旋路に沿って交互の態様で尾根部１２２及び谷部１２４が形成される。

さらに、螺旋パイプ１２０は、その両側で内側パイプ１１２、１１４に連結されている。言い換えると、第１の内側パイプ１１２は、螺旋パイプ１２０の一方の側に連結され、第２の内側パイプ１１４は、螺旋パイプ１２０の他方の側に連結されている。当然のことながら、螺旋パイプ１２０は、第１の内側パイプ１１２の一部分、又は第２の内側パイプ１１４の一部分に形成することができる。こうして、第１の流体は、第１の内側パイプ１１２、螺旋パイプ１２０、及び第２の内側パイプ１１４の中を流れる。

特に、螺旋パイプ１２０は、交互の態様で尾根部１２２及び谷部１２４が形成されている。第２の流体は、螺旋パイプ１２０の円周面の谷部１２４に沿って流れるので、外側パイプ１４０及び螺旋パイプ１２０での第２の流体の滞留時間は延ばされ、それにより、第２の流体と第１の流体との間の熱交換効率を改善する。

さらに、螺旋パイプ１２０の尾根部１２２は、外側パイプ１４０の内面に連続的に隣接することができる。その結果、第２の流体は、螺旋パイプ１２０の谷部１２４に沿って流れることができる。

例えば、各尾根部１２２の全部分は、外側パイプ１４０の内面に接触することができ、これは、尾根部１２２と外側パイプ１４０の内面との間のギャップをなくす。したがって、この場合に、第２の流体は、螺旋パイプ１２０の谷部１２４のみを流れることができる、すなわち、第２の流体は、尾根部１２２と外側パイプ１４０の内面との間を流れることができない。

尾根部１２２と外側パイプ１４０の内面とのそのような接触状態により、第２の流体の滞留時間を延ばすことができる。さらに、熱交換用二重管１００が、特定の目的で曲げられる場合に、外側パイプ１４０及び螺旋パイプ１２０は、一体に形成されたのと同様に一緒に曲げられるので、熱交換用二重管１００の曲げがより容易になる。尾根部１２２は、曲げの完了後でさえ、それでもなお、外側パイプ１４０の内面と接触することができる。

尾根部１２２と外側パイプ１４０の内面との接触状態は、適切なプレス機械、例えば、プレス成形を使用して得ることができる。例えば、外側パイプ１４０は、プレス機械で内側に押圧することができる。具体的には、外側パイプ１４０の円周面は、螺旋パイプ１２０の円周面に押し付けることができる。この押圧により、外側パイプ１４０は変形することができ、例えば、塑性変形することができる。外側パイプ１４０が押圧されるときに、螺旋パイプ１２０も変形することができ、例えば、塑性変形することができる。

より具体的には、押圧する前に、外側パイプ１４０の初期内径は、尾根部１２２と外側パイプ１４０の内面との間のギャップが存在し得るように、螺旋パイプ１２０の初期外径（螺旋パイプ１２０の円周面のうちの円周方向の１つの側で尾根部に対応する部分と、螺旋パイプ１２０の円周面のうちの円周方向の反対側で他方の尾根部に対応する他方の部分との間の垂直距離）よりも大きくすることができる。外側パイプ１４０が押圧され、相応して、螺旋パイプ１２０も押圧されると、外側パイプ１４０の内径及び螺旋パイプ１２０の外径は縮小することができ、さらに、外側パイプ１４０の最終内径と螺旋パイプ１２０の最終外径とは、互いに等しくなることができる。押圧のこの最終状態では、外側パイプ１４０の最終内径は、螺旋パイプ１２０の初期外径未満とすることができる。

パイプ拡張ジョイント１３２、１３４は、それぞれ内側パイプ１１２、１１４と螺旋パイプ１２０との間の接合部に配置されている。パイプ拡張ジョイント１３２、１３４は、内側パイプ１１２、１１４の対応するパイプの円周面に封着され、それぞれ第２の流体の流入／流出用のポート１３３、１３５が設けられている。

言い換えると、第１のパイブ拡張ジョイント１３２は、第１の内側パイプ１１２と螺旋パイプ１２０との間の接合部を覆い、第２のパイプ拡張ジョイント１３４は、第２の内側パイプ１１４と螺旋パイプ１２０との間の接合部を覆っている。

第１のパイブ拡張ジョイント１３２は、ろう付け、溶接などによって第１の内側パイプ１１２の円周面に沿って封着される。第２のパイプ拡張ジョイント１３４は、ろう付け、溶接などによって第２の内側パイプ１１４の円周面に沿って封着される。

さらに、第１のパイブ拡張ジョイント１３２が、第１の内側パイプ１１２に封着される前に、第１のパイプ拡張ジョイント１３２の端部部分の第１の部分は、第１の内側パイプ１１２のうちの第１の部分に対応する部分が内側に変形（例えば、塑性変形）することができ、したがって、内側パイプ１１２の直径が前記部分で縮小するように、適切なプレス機械によって、第１の内側パイプ１１２に圧着することができる。さらに、第１の部分が圧着されるときに、第１の部分は、第１の内側パイプ１１２の円周面と接触しながら内側に曲がることができ、したがって、第１のパイブ拡張ジョイント１３２及び第１の内側パイプ１１２は、互いに固定することができる。

この場合に、前述の第１の部分とは、円周方向に延びる第１のパイプ拡張ジョイント１３２の端部部分の円周面の特定の領域を指すことができる。

さらに、第１の部分よりも螺旋パイプ１２０から遠くに配置された第１のパイプ拡張ジョイント１３２の端部部分の第２の部分は、第１の部分が圧着されるときに外側に曲がることができるので、それにより、第２の部分と第１の内側パイプ１１２との間にギャップ１７０を形成することができる。ギャップ１７０は、第２の部分を第１の内側パイプ１１２に結合するように構成された結合材料を充填することができる。例えば、第２の部分及び第１の内側パイプ１１２が、ろう付け、溶接などを用いて互いに結合される場合に、結合材料は、ろう付け材料、溶接材料、はんだ付け材料などとすることができる。

第１のパイプ拡張ジョイント１３２と同様に、第２のパイプ拡張ジョイント１３４が第２の内側パイプ１１４に封着される前に、第２のパイプ拡張ジョイント１３４の端部部分の第１の部分は、第２の内側パイプ１１４のうちの第１の部分に対応する部分が内側に変形（例えば、塑性変形）することができ、したがって、第２の内側パイプ１１４の直径が前記部分で縮小できるように、適切なプレス機械によって第２の内側パイプ１１４に圧着することができる。さらに、第１の部分が圧着されるときに、第１の部分は、第２の内側パイプ１１４の円周面と接触しながら内側に曲がることができ、したがって、第２のパイブ拡張ジョイント１３４及び第２の内側パイプ１１４は、互いに固定することができる。

この場合に、前述の第１の部分とは、円周方向に延びる第２のパイプ拡張ジョイント１３４の端部部分の円周面の特定の領域を指すことができる。

さらに、第１の部分よりも螺旋パイプ１２０から遠くに配置された第２のパイプ拡張ジョイント１３４の端部部分の第２の部分は、第１の部分が圧着されるときに外側に曲がることができるので、それにより、第２の部分と第２の内側パイプ１１４との間にギャップ１７０を形成することができる。ギャップ１７０は、第２の部分を第２の内側パイプ１１４に結合するように構成された結合材料を充填することができる。例えば、第２の部分及び第２の内側パイプ１１４が、ろう付け、溶接などを用いて互いに結合される場合に、結合材料は、ろう付け材料、溶接材料、はんだ付け材料などとすることができる。

上記のように、第１の部分が圧着されるときに、各内側パイプ１１２、１１４のうちの第１の部分に対応する部分は、内側に変形することができ、第１の部分は、各内側パイプ１１２、１１４の円周面と接触しながら内側に曲がることができるので、パイプ拡張ジョイント１３２、１３４と内側パイプ１１２、１１４との間の固定を改善することができる。

さらに、第２の部分は、第１の部分が圧着されるときに自動的に外側に曲がることができ、相応して、ギャップ１７０が形成され得るので、ギャップ１７０に結合材料を充填することで、パイプ拡張ジョイント１３２、１３４と内側パイプ１１２、１１４とを容易に結合することができる。言い換えると、さらにパイプ拡張ジョイント１３２、１３４の端部部分を先細りにする必要はない、すなわち、ギャップ１７０を形成するように、螺旋パイプ１２０からの距離が長くなるにつれて薄くなる、軸方向に変化する厚さを有する必要はない。この実施形態では、パイプ拡張ジョイント１３２、１３４の各端部部分は、まっすぐに切断することができ、軸方向に均一の厚さを有することができる。

第１のパイプ拡張ジョイント１３２及び第２のパイプ拡張ジョイント１３４は、外側パイプ１４０に連結される。この場合に、外側パイプ１４０は、その一方の側で第１のパイプ拡張ジョイント１３２と一体に形成することができ、その他方の側で第２のパイプ拡張ジョイント１３４と一体に形成することができる。

当然のことながら、第１のパイプ拡張ジョイント１３２及び第２のパイプ拡張ジョイント１３４は、溶接などによって外側パイプ１４０に連結することもできる。

したがって、外側パイプ１４０は、螺旋パイプ１２０全体を囲むように構成される。

さらに、第１のパイプ拡張ジョイント１３２は、高温高圧の第２の流体を凝縮器の出口から受け入れる第１のポート１３３を有し、第２のパイプ拡張ジョイント１３４は、熱交換された第２の流体を膨張弁に排出する第２のポート１３５を有する。

したがって、第１のポート１３３から導入された第２の流体は、外側パイプ１４０と螺旋パイプ１２０との間の空間を谷部１２４に沿って流れ、次いで、第２のポート１３５から排出される。

この場合に、第２の流体は、第１の内側パイプ１１２、螺旋パイプ１２０、及び第２の内側パイプ１１４に沿って流れる第１の流体と熱交換する。すなわち、第１の流体は、第２の流体との熱交換を通じて加熱され、第２の流体は、第１の流体との熱交換を通じて冷却される。

したがって、内側パイプ１１２、１１４、螺旋パイプ１２０、及び外側パイプ１４０は、高い熱伝導性を有する材料で形成することができる。

第１のパイプ拡張ジョイント１３２及び第２のパイプ拡張ジョイント１３４は、互いに交換可能な同じ形状を有する。この場合に、第１のパイプ拡張ジョイント１３２及び第２のパイプ拡張ジョイント１３４のそれぞれは、パイプ拡張部分１３７、パッキン部材１３８、及び連結部材１３９を含む。パッキン部材１３８は、上記のパイプ拡張ジョイント１３２、１３４の端部部分に対応することができる。

パイプ拡張部分１３７は、第２の流体の流れ騒音を小さくするように、外側パイプ１４０よりも大きい直径を有する。この場合に、各パイプ拡張部分１３７は、それぞれ第１の内側パイプ１１２と螺旋パイプ１２０との間の接合部と、第２の内側パイプ１１４と螺旋パイプ１２０との間の接合部とを囲むように構成されている。当然のことながら、パイプ拡張部分１３７は、螺旋パイプ１２０の軸方向両側に配置することもできる。

さらに、パイプ拡張部分１３７は、外側パイプ１４０よりも大きい直径を有する。

すなわち、パイプ拡張部分１３７と螺旋パイプ１２０との間の空間は拡張され、それにより、第２の流体がパイプ拡張部分１３７の第１のポート１３３から導入されたときに、第２の流体の移送圧力を下げ、移送速度を遅くすることができ、それにより、流れ誘起騒音を小さくする。

さらに、パイプ拡張部分１３７と螺旋パイプ１２０との間の空間は拡張されるので、第２の流体がパイプ拡張部分１３７の第２のポート１３５から排出される直前に、第２の流体用の一時的蓄積容量が大きくなり、それにより、十分な排出量を安定的に確保する。

パッキン部材１３８は、パッキンを施される第１の内側パイプ１１２及び第２の内側パイプ１１４の対応するパイプの円周面に連結することができる。

パッキン部材１３８は、図４に示すように、第１の部分１３８ａ及び第２の部分１３８ｂを有することができる。第２の部分１３８ｂは、第１の部分１３８ａよりも螺旋パイプ１２０から遠くに配置することができる。

図７を参照すると、各パイプ拡張ジョイント１３２、１３４のパッキン部材１３８の第１の部分１３８ａは、適切なプレス機械によって、図示した矢印の方向で内側パイプ１１２、１１４に圧着することができ、それにより、各内側パイプ１１２、１１４のうちの第１の部分１３８ａに対応する部分１１２ａ、１１４ａは、内側に変形（例えば、塑性変形）することができ、それにより、各内側パイプ１１２、１１４の直径は、前記部分１１２ａ、１１４ａで縮小することができる。さらに、第１の部分１３８ａが圧着されるときに、第１の部分１３８ａは、各内側パイプ１１２、１１４の円周面と接触しながら内側に曲がることができ、このため、パイプ拡張ジョイント１３２、１３４及び内側パイプ１１２、１１４は、互いに固定することができる。

この場合に、前述の第１の部分１３８ａとは、円周方向に延びるパイプ拡張ジョイント１３２、１３４のパッキン部材１３８の円周面の特定の領域を指すことができる。

各パイプ拡張ジョイント１３２、１３４のパッキン部材１３８の第２の部分１３８ｂは、第１の部分１３８ａが圧着されたときに、外側に曲がることができるので、それにより、第２の部分１３８ｂと各内側パイプ１１２、１１４との間にギャップ１７０を形成することができる。ギャップ１７０は、第２の部分１３８ｂを内側パイプ１１２、１１４に結合するように構成された結合材料を充填することができる。例えば、第２の部分１３８ｂと各内側パイプ１１２、１１４とが、ろう付け、溶接などを用いて互いに結合される場合に、結合材料は、ろう付け材料、溶接材料、はんだ付け材料などとすることができる。

パッキン部材１３８は、一端で、図４に関する場合は左端で、まっすぐに切断することができ、第１の部分１３８ａの圧着後でさえ、軸方向に均一な厚さを有することができる。

さらに、パッキン部材１３８はまた、第１の部分１３８ａよりも螺旋パイプ１２０に接近して配置され、先細りになった、すなわち、図４に示すように、パイプ拡張部分１３７の片側から内側パイプ１１２、１１４に向かって傾斜した第３の部分１３８ｃを有することができる。特に、パッキン部材１３８は、パイプ拡張部分１３７から内側パイプ１１２、１１４に向かって傾斜した先細りの第３の部分１３８ｃを有するので、第２の流体の流れ抵抗を小さくすることができ、それにより、流れ誘起騒音を小さくする。

さらに、連結部材１３９は、図４に示すように、パイプ拡張部分１３７の他方の側から螺旋パイプ１２０に向かって傾斜した先細り部分を有することができる。さらに、連結部材１３９は、外側パイプ１４０に連結されている。この場合に、連結部材１３９は、その縁部で、溶接などによって外側パイプ１４０の対応する縁部に封着される。連結部材１３９は、パイプ拡張部分１３７から螺旋パイプ１２０に向かって傾斜した先細り部分を有するので、第２の流体の流れ抵抗を小さくすることができ、それにより、流れ誘起騒音を小さくする。

上記のように、第２の流れは、谷部１２４に沿って特定の方向に安定的に流れる。第２の流体がより安定して流れるのを可能にするために、各谷部１２４には、谷部１２４の螺旋路に沿って、少なくとも１つの溝１２６が設けられている。

特に、第２の流体の流れ方向性を改善し、同時に、第２の流体と螺旋パイプ１２０との間の接触面積を大きくするために、複数の溝１２６が互いに平行に形成されている。

この場合に、溝１２６は、形状、数量、及び高さに関して特に限定されない。

平坦化プロセスによって、各パイプ拡張ジョイント１３２、１３４は、パイプ拡張ジョイント１３２、１３４の湾曲した円周面の第１のポート１３３及び第２のポート１３５の対応するパイプが形成される部分に平坦化部分１５０を形成することができる。

平坦化部分１５０は、パイプ拡張ジョイント１３２、１３４の円周面を第１のポート１３３及び第２のポート１３５の周縁部に沿って平坦化することで形成され、それにより、第１のポート１３３及び第２のポート１３５は、溶接などによってそれぞれパイプ拡張ジョイント１３２、１３４に容易に結合できる。

言い換えると、第１のポート１３３及び第２のポート１３５は、パイプ拡張ジョイント１３２、１３４の対応するパイプに部分的に挿入することができ、次いで、平坦化部分１５０上で、溶接ジグ（図示せず）を二次元的に移動させることで溶接することができ、それにより、溶接欠陥を防止しながら容易に溶接することを可能にする。

平坦化部分１５０を設けることで、必然的に、パイプ拡張部分１３７内に空間拡張部分１５２を形成することができる。当然のことながら、空間拡張部分１５２は、各パイプ拡張ジョイント１３２、１３４の内面に別に形成することもできる。

空間拡張部分１５２は、第２の流体の流れ抵抗をさらに小さくすることができ、したがって、流れ誘起騒音を小さくする。当然のことながら、平坦化部分１５０は、様々なジグを使用して機械加工することができる。

熱交換性能は、螺旋パイプ１２０の隣接する谷部１２４間又は螺旋パイプ１２０の隣接する尾根部１２２間のピッチを長くする／短くすることで制御することができる。

特に、谷部１２４の溝１２６の数量を増やすと、外側パイプ１４０の軸方向の隣接する尾根部１２２間の距離が長くなり、それにより、流れ誘起騒音を小さくする。

隣接する尾根部１２２間の距離が長くなると、騒音低減がさらに改善される。しかし、隣接する尾根部１２２間の距離が長くなることで、高温高圧の状態にある第２の流体が谷部１２４を流れるときに、第２の流体の流路での圧力損失が増大する、又は第２の流体が再膨張することがある。したがって、隣接する尾根部１２２間の距離に対する第２の流体の流路の断面積の比率を適切に調整することが必要である。

さらに、抵抗部材１６０が谷部１２４から突出することができる。抵抗部材１６０は、隣接する尾根部１２２間で突出し、形状及び数量に関しては限定されない。

抵抗部材１６０は、谷部１２４の第２の流体の滞留時間を延ばし、一方で、抵抗部材１６０に隣接する尾根部１２２を支持する働きをする。

当然のことながら、隣接する抵抗部材１６０の距離は特に限定されない。

この場合に、螺旋パイプ１２０は、抵抗部材１６０が必然的に形成され得るように、溝１２６を螺旋路に沿って不連続の態様で形成される。特に、抵抗部材１６０は、第２の流体の流れを可能にするために、尾根部１２２よりも低い高さを有する必要がある。

それと共に、抵抗部材１６０は、その上部部分に部分的に面取りをすることができる。当然のことながら、抵抗部材１６０は、様々な形状で形成することができる。

本発明によれば、熱交換用二重管は、外側パイプに軸方向に挿入される螺旋パイプを含み、この螺旋パイプは、外側パイプ内の第２の流体の滞留時間を延ばし、それにより、螺旋パイプの中を流れる第１の流体と、外側パイプと螺旋パイプとの間を流れる第２の流体との間の熱交換効率を改善する。

さらに、本発明によれば、熱交換用二重管は、第２の流体がより安定して流れるのを可能にするように、第２の流体の流れの方向性を改善し、それにより、熱交換効率をさらに改善するために、谷部の螺旋路に沿って、螺旋パイプの円周面に形成された少なくとも１つの溝を含む。

さらに、本発明によれば、熱交換用二重管は、パイプ拡張ジョイントを有し、このパイプ拡張ジョイントは、直径を大きくされ、外側パイプの端部に連結されて、流体の流入及び流出時に、流体の圧力を下げるように、外側パイプと内側パイプとの間の空間を拡張し、それにより、流れ誘起騒音を小さくする。

さらに、本発明によれば、熱交換用二重管は、尾根部に隣接する抵抗部材によって、螺旋パイプの尾根部の過剰なゆがみを防止することができ、したがって、螺旋パイプの耐久性を改善することができる。

いくつかの実施形態が本明細書で説明されたが、当然のことながら、これらの実施形態は、単に説明のために提示されたものであり、本発明を限定するものと決して解釈してはならず、当業者ならば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正、変更、及び改良を行うことができる。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価物によって規定されるべきである。

Claims (11)

1. 螺旋路に沿って円周面に交互に形成された尾根部及び谷部を有し、第１の流体を案内して中を流れるようにする螺旋パイプと、
   軸方向に挿入された前記螺旋パイプを収容し、第２の流体が前記第１の流体と熱交換するように、前記第２の流体を案内して、前記螺旋パイプの前記円周面に沿って流れるようにする外側パイプと、
   を含む熱交換用二重管であって、
   前記尾根部は、前記尾根部と前記外側パイプの内面との間にギャップが形成されないように、前記外側パイプの前記内面と接触する、熱交換用二重管。
2. 前記尾根部は、前記熱交換用二重管が曲げられた後でさえ、それでもなお、前記外側パイプの前記内面と接触する、請求項１に記載の熱交換用二重管。
3. 前記外側パイプは、内側に押圧され、それにより、押圧後の前記外側パイプの最終内径が、押圧前の前記螺旋パイプの初期外径よりも小さくなる、請求項１に記載の熱交換用二重管。
4. 前記螺旋パイプは、前記外側パイプが押圧されるときに内側に押圧され、それにより、押圧後の前記螺旋パイプの最終外径が、押圧前の前記螺旋パイプの前記初期外径よりも小さくなり、押圧後の前記外側パイプの前記最終内径に等しくなる、請求項３に記載の熱交換用二重管。
5. 螺旋路に沿って円周面に交互に形成された尾根部及び谷部を有し、第１の流体を案内して中を流れるようにする螺旋パイプと、
   軸方向に挿入された前記螺旋パイプを収容し、第２の流体が前記第１の流体と熱交換するように、前記第２の流体を案内して、前記螺旋パイプの前記円周面に沿って流れるようにする外側パイプと、
   を含む熱交換用二重管であって、
   前記第２の流体は、前記谷部だけを流れる、熱交換用二重管。
6. 螺旋路に沿って円周面に交互に形成された尾根部及び谷部を有し、第１の流体を案内して中を流れるようにする螺旋パイプと、
   軸方向に挿入された前記螺旋パイプを収容し、第２の流体が前記第１の流体と熱交換するように、前記第２の流体を案内して前記螺旋パイプの前記円周面に沿って流れるようにする外側パイプと、
   前記第１の流体が中を流れるのを可能にするように、前記螺旋パイプの両側に連結された内側パイプと、
   前記外側パイプの両側に設けられて、前記外側パイプよりも大きい直径を有し、前記螺旋パイプと前記内側パイプとの接合部に配置されたパイプ拡張ジョイントと、
   を含む熱交換用二重管であって、
   各前記パイプ拡張ジョイントの端部部分の第１の部分は、それぞれ前記内側パイプに圧着される、熱交換用二重管。
7. 各前記内側パイプのうちの前記第１の部分に対応する部分は、前記内側パイプの直径が、前記部分で縮小するように内側に変形する、請求項６に記載の熱交換用二重管。
8. 前記第１の部分は、圧着されるときに各前記内側パイプの円周面と接触しながら内側に曲がり、それにより、前記パイプ拡張ジョイント及び前記内側パイプは互いに固定される、請求項６に記載の熱交換用二重管。
9. 前記第１の部分よりも前記螺旋パイプから遠くに配置された各前記パイプ拡張ジョイントの前記端部部分の第２の部分は、前記第１の部分が圧着されるときに外側に曲がり、それにより、前記第２の部分と各前記内側パイプとの間にギャップが形成される、請求項６に記載の熱交換用二重管。
10. 前記ギャップは、前記第２の部分を各前記内側パイプに結合するように構成された結合材料を充填される、請求項９に記載の熱交換用二重管。
11. 各前記パイプ拡張ジョイントの前記端部部分は、圧着後でさえ、前記熱交換用二重管の前記軸方向に均一な厚さを有する、請求項６に記載の熱交換用二重管。

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