JP2021055994A - 内部熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】二重管の構成を容易にし、かつ、二重管を直接コネクタに機械的に固定する。【解決手段】外管と内管とを別体に形成し、内管の内部に低圧側冷媒が流れる内側流路を、外管と内管との間に高圧側冷媒が流れる内外間流路を形成する。外管と内管との間に同芯構造を形成し、外管とコネクタの被外管挿入部との間に外管側シール部材、内管とコネクタの被内管挿入部との間に内管側シール部材を備え、二重管とコネクタとを機械的に固定する。外管の先端はコネクタの被外管挿入部の最奥部から離間し、内管の先端と被内管挿入部の際奥部との間に隙間を形成し、内管の先端と外管の先端との軸方向ずれ吸収できる構成とする。【選択図】図16

Description

本明細書の開示は、冷凍サイクルに用いられる内部熱交換器に関する。
特許文献1に記載の内部熱交換器は、外管と内管とを備える二重管を有している。外管と内管との間に形成される内外間流路には、冷凍サイクルの凝縮器からの高圧液冷媒が流れる。内管の内部に形成される流路には、冷凍サイクルの蒸発器で蒸発した低圧ガス冷媒が流れる。これにより、二重管が内部熱交換器として機能する。
特許文献1の二重管は、外管と内管とが壁区画により連結しており、外管と内管とが一体的に構成されている。そして、二重管の端部にはカップリング装置が配置されている。カップリング装置は、二重管と高圧配管及び低圧配管とを連結する装置で、カップリング装置と高圧配管との間、及びカップリング装置と低圧配管との間は、Oリングを介して嵌め込みによる機械的組付けとしている。一方で、カップリング装置と二重管との結合は、シール部材を介することなく溶着等で固定している。
また、特許文献2には、特許文献1とは逆に、内管を凝縮器の冷媒出口と膨張弁の高圧冷媒入口とを連通させる高圧配管とし、内外間流路を冷凍サイクルの蒸発器で蒸発した低圧ガス冷媒が流れる低圧配管とする構造が開示されている。
そして、特許文献2では、二重管とリキッド配管及びサクション配管とのろう付けを行わず、二重管がコネクタにOリングを介して接合される構造となっている。
特開2007−285693号公報 特開2007−298237号公報
上記特許文献1の技術では、二重管が外管と内管を一体形成しているので、長尺物として形成するのが困難であった。また、特許文献1の二重管はカップリング装置と溶着等によって結合されるため、外管側シール部材や内管側シール部材を用いて、二重管をコネクタに機械的に結合する構成に関しては全く示唆していない。
一方、上記特許文献2の技術では、ろう付けは行わないものの、内管が高圧配管で内外間流路が低圧配管であるため、内管の流路断面積を小さく内外間流路の流路断面積を大きくする必要があり、内管を小径として外管の内径と内管の外径との間の距離を大きくする必要があった。しかも、上記特許文献2の技術は、内外間流路が低圧配管であるため、内管と外管との間に両管を繋ぐリブ等の構造は備えていない。そのため、内管と外管とを同芯上に配置するのが困難であった。
本明細書の開示は上記点に鑑みて、二重管の構成を容易にしたうえで、二重管を直接コネクタに機械的に接合するための構造を工夫し、二重管とコネクタとの接合を確実に行えるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、本件の第1の開示では、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、外管と内管とを別体に形成している。
そして、内管の内部には、冷凍サイクルの低圧側の冷媒が流れる内側流路(18b)が形成されており、外管と内管との間には、冷凍サイクルの高圧側の冷媒が流れる内外間流路(18a)が形成されている。
かつ、外管と内管との間には、外管と内管とを同芯上に配置する同芯構造が形成され、外管の先端より内管の先端の方が軸方向の外方に延在している。
さらに、外管および内管と接続対象部材(14、35、37)との間に介在し、内外間流路を接続対象部材の冷媒流路と連通させる高圧連通流路(186g、311)及び内側流路を接続対象部材の冷媒通路と連通させる低圧連通流路(186f、312)を形成するコネクタ(186、31)を備えている。
そして、外管とコネクタの被外管挿入部(186e、3111)との間に介在して高圧連通空間からの冷媒の洩れを防止する外管側シール部材(191)と、内管とコネクタの被内管挿入部(1860、3113)との間に介在して高圧連通空間からの冷媒の洩れを防止する内管側シール部材(192)とを備え、二重管とコネクタとが機械的に固定されている。
また、外管の先端はコネクタの被外管挿入部(186e、3111)の最奥部から離間して、高圧連通流路が連通する高圧連通空間(186k、3110)を形成している。
そして、内管の先端と被内管挿入部の際奥部との間に隙間(1821a)を形成し、内管(182)の先端(1821)と外管(181)の先端(1811)とは、軸方向ずれが生じ得る構成としている。
これによると、内外間流路(18a)及び内側流路(18b)と接続対象部材(14、35、37)の冷媒流路とをコネクタ(186、31)の高圧連通流路(186g、311)及び低圧連通流路(186f、312)によって連通させるので、内外間流路(18a)と接続対象部材(14、35、37)の冷媒流路とを連通させることができる。
ここで、「機械的に固定されている」とは、ボルト、ねじ、カシメ、圧入等により固定されていることを意味している。すなわち、溶接、ろう付け、固相接合のような母材間の材料的な結合による固定や、接着のような化学的な固定は、「機械的に固定されている」ことに該当しない。
特に、第1の開示では、内側流路(18b)を低圧冷媒の流路とし、内外間流路(18a)を高圧冷媒の流路としているので、内側流路(18b)の流路断面積を大きくし内外間流路(18a)の流路断面積を小さくすることができる。冷媒が流れることによる圧力損失は、ガス冷媒が流れる内側通路の方が液冷媒の流れる内外間流路より大きいので、内側流路の断面積を大きくすることは、冷凍サイクルの効率向上に繋がる。
また、外管と内管とを別体としているので、単に外管の内部に内管を配置するのみで二重管とすることが出来、二重管の成形が容易となる。
更に、外管と内管との間には、外管と内管とを同芯上に配置する同芯構造が形成されているので、内管と外管との軸線は一層正確に合わせられる。そのため、内管の端部及び外管の端部を夫々コネクタの被内管挿入部及び被外管挿入部に挿入して機械的に固定するに際して、シール部材(191、192)は内管の端部及び外管の端部とコネクタの被挿入部との間に適切に挟持される。尤も、同芯構造は外管の軸線と内管の軸線とを完全に一致させることまで求められるものではなく、外管の軸線と内管の軸線とが揃う方向に働く構造であれば、機械的固定を行う上で充分機能する。
特に、第1の開示では、二重管とコネクタとが外管側シール部材及び内管側シール部材が配置された箇所以外の個所で機械的に固定されているので、シール部材のシール性能が維持できる。
加えて第1の開示は、外管の先端とコネクタの被外管挿入部の最奥部との間が離間して、高圧連通流路が連通する高圧連通空間(186k、3110)が形成されている。そのため、外管が被外管挿入部に突き当たることもなく、外管の挿入作業も容易となる。さらに、この高圧連通空間は、外管に配置のシール部材(191)と内管に配置のシール部材(192)とにより確実にシールされている。
かつ、第1の開示は、内管の先端と被内管挿入部の際奥部との間に隙間(1821a)を形成しているので、内管の先端が被内管挿入部に突き当たることもなく、内管の挿入作業が容易となる。特に、第1の開示では外管と内管とを別体に形成しているので、内管(182)の先端(1821)と外管(181)の先端(1811)とは、軸方向ずれが生じ得る構造である。このように、軸方向ずれが生じたとしても、そのずれは隙間により吸収できる。
なお、軸方向ずれが生じ得る構造とは、外管と内管とが別体であることを意味している。より具体的には、特許文献1の二重管のような一体成形を除外することを意味する。実際には、外管と内管とは軸方向ずれは極力生じないように構成する。
本開示の第2は、外管の端部にコネクタと当接する当接部(181a)を外周方向に形成している。この当接部により、外管とコネクタとの位置決めが確実になされる。その結果、外管の先端とコネクタの被外管挿入部の最奥部との位置が確実に決まり、間を離間させて、高圧連通流路が連通する高圧連通空間(186k、3110)を形成することができる。
その結果、軸方向のずれは、内管が外管に対して生じることとなるが、上記の通り、内管の先端と被内管挿入部の際奥部との間に隙間(1821a)を形成しているので、ずれは隙間によって吸収できる。
本開示の第3は、内管(182)の先端(1821)と被内管挿入部(1860、3113)の最奥部との距離の方が、外管(181)の先端(1811)と被外管挿入部(186e、3111)の最奥部との距離より長くなるようにしている。
内管の先端と被内管挿入部(1860、3113)の最奥部との間も離間しており、外管の先端と被外管挿入部(186e、3111)の最奥部との間も離間しているが、その距離は内管側の方を大きくしている。外管によって軸方向の位置が決まった場合でも、内管の軸方向のずれを確実に吸収することができる。
本開示の第4は、外管(181)の先端(1811)と被外管挿入部(186e、3111)の最奥部との距離の方が、内管(182)の先端(1821)と被内管挿入部(1860、3113)の最奥部との距離より長くなるようにしている。
外管(181)の先端(1811)と被外管挿入部(186e、3111)の最奥部との距離を大きくするので、高圧連通流路が連通する高圧連通空間を充分に確保することが可能である。
本開示の第5は、同芯構造は、外管側シール部材及び内管側シール部材が配置された箇所には形成されず、外管及び内管の少なくとも一方のコネクタ近傍の端部に形成されている。
内管と外管とが別体形成されているため、同芯構造を用いて内管と外管とを同軸上に配置する。そして、この同芯構造をシール部材の配置箇所には形成しないことで、シール部材のシール性能を維持しる。かつ、同芯構造をコネクタの近傍の端部に形成することで、二重管とコネクタとの同軸性を確保する。
本開示の第6は、二重管は、1以上の箇所において屈曲して曲げ部(1801)を備える形状としている。二重管を自動車に搭載するにあたって、最適な形状とすることができる。ただ、この二重管の屈曲により外管と内管との間に軸方向のずれが生じる恐れがある。しかし、仮に軸方向のずれが生じたとしても、内管の先端と被内管挿入部の際奥部との間の隙間(1821a)や外管の先端と被外管挿入部の最奥部との間の高圧連通空間(186k、3110)によって、ずれを吸収することができる。
本開示の第7は、外管及び内管のコネクタ近傍の端部で、同芯構造を形成した部位は、同芯構造を介して互いに軸芯が揃っている。上述のように、軸芯が揃うのは外管の軸線と内管の軸線とが完全に一致することまでを意味するのではなく、機械的組付けを行う上で問題がない程度に外管の軸線と内管の軸線とが揃っておればよい。
本開示の第8は、コネクタには接続対象部材の高圧冷媒流路と接続するジョイント(186a)が形成されると共に、高圧連通通路(186g、311)はこのジョイント(186a)と連通するようコネクタ内に2以上の直線状に切削加工形成されている。そして、この2以上の直線状に切削加工形成された高圧連通通路(186g、311)のうちジョイント(186a)と連通する通路以外の開口端部は、密栓(187)によって塞がれている。
直線状とすることで、高圧連通通路の形成を容易とすると共に、密栓により高圧連通通路のシールも確保している。
本開示の第9は、外管の外径は30ミリメートル以下であり、外管の内径に対する外管の内径と内管の外径との差との比が25%以下である。まず、外管の内径に対する外管の内径と内管の外径との差の比が25%以下であるため、内管と外管との軸線が合わせやすくなる。
加えて、外管の外径を30ミリメートル以下とすることで、全体としての冷媒流路(内側流路及び内外間流路)の断面積を抑えることができる。その結果、冷凍サイクルを循環する冷媒量を不必要に多くすることが無くなる。特に、冷媒量は液冷媒が流れる内外間流路に多くなるので、外管の内径に対する外管の内径と内管の外径との差の平均値との比が25%以下とすることは、冷凍サイクルを循環する冷媒量を抑える上でも望ましい。
本開示の第10では、同芯構造は、内管及び外管のいずれか一方に螺旋溝(1816、1822)が形成され、この螺旋溝の峰部(1816a、1822a)が内管及び外管の他方と複数個所で接触する構造である。
峰部により、外管と内管とが接触するため、外管と内管との間の熱交換効率を向上させることができる。
本開示の第11では、同芯構造は、内管及び外管のいずれか一方から内管及び外管のいずれか他方に向けて突出形成されたリブで、このリブの先端は、内管及び外管のいずれか他方に複数個所で接触する構造である。
第10の開示が螺旋溝であったのに対し、第11の開示ではリブとしているが、いずれも外管と内管とを接触させることで熱交換効率を向上させる構造である。
本開示の第12では、同心構造は、内管と外管との間の一部の部位で形成され、内管と外管との間の他の部位では形成されていない。同芯構造の形成された部位は熱交換効率が高まるので、この部位の長さを調節することで、内部熱交換器の熱交換量を調整することが可能となる。
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、後述する実施態様に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
第1実施態様における冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第1実施態様における内部熱交換器の全体構成図である。 第1実施態様における内部熱交換器の一部を示す斜視図である。 図3のIV−IV断面図である。 第2実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第3実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第4実施態様における内部熱交換器の一部を示す斜視図である。 図7のVIII−VIII断面図である。 第5実施態様における内部熱交換器の一部を示す斜視図である。 図9のX−X断面図である。 第6実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 二重管の断面図である。 縮管工程を示す断面図である。 内部熱交換器を示す斜視図である。 第8実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第8実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第8実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第9実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第9実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第10実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第11実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第12実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第12実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第13実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第14実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第14実施態様における内部熱交換器の一部を示す断面図である。 第14実施態様における内部熱交換器の一部を示す斜視図である。 第1実施態様における内部熱交換器の一部を示す斜視図である。 第15実施態様における内部熱交換器の一部を示す斜視図である。 第16実施態様における内部熱交換器の一部を示す斜視図である。
以下、実施態様について図に基づいて説明する。以下の各実施態様相互において、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実施態様)
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、二重管式の内部熱交換器18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。本実施態様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、図示しない車両のエンジンルームに配置されている。膨張弁14および蒸発器15は、車両の車室に配置されている。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。電動圧縮機は、電池から供給される電力によってモータ駆動される。
凝縮器13は、圧縮機12から吐出された高圧ガス冷媒と外気とを熱交換させることによって高圧ガス冷媒の熱を外気に放熱させて高圧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の高圧冷媒入口14aに流入する。なお、高圧冷媒配管16には内部熱交換器18の内外間流路18aが対応する。
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。
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、膨張弁14の感温部に流入する。膨張弁14の感温部を通過した冷媒は、膨張弁14の低圧冷媒出口14bから低圧冷媒配管17へ流出し、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。この低圧冷媒配管17は、内部熱交換器18の内側流路18bが対応する。
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、ベントモード等がある。
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〜図4に示す二重管式の内部熱交換器18で構成されている。内部熱交換器18は、全長が200〜1200mm程度の長さを有している。
この内部熱交換器18の長さは、要求される熱交換能力に応じて定められる。即ち、内部熱交換器18は、圧縮機12に向かう低温低圧の気相冷媒と膨張弁14に向かう高温高圧の液相冷媒との間で熱交換を行って冷凍サイクル装置11のエンタルピを高めるものであるため、内部熱交換器18には所望のエンタルピを得ることができるだけの長さが求められる。一方で、内部熱交換器18での熱交換量が大きすぎると、圧縮機に吸入される冷媒温度が上昇し過ぎ、望ましくない。そこで、内部熱交換器18の長さが定まった場合には、内部熱交換器18での熱交換量を調節することが望まれる。この熱交換量の調節に関しては後述する。
内部熱交換器18に対する外気からの熱授受を遮断するために、内部熱交換器18は断熱材で覆われる場合がある。例えば、内部熱交換器18がエンジンルームに配置された際に、エンジンからの熱が内部熱交換器18に直接あたるのを防ぐ場合である。
二重管式の内部熱交換器18は、図2に示すように、外管181と内管182とを備えている。内管182は、外管181を貫通するように外管181の内部に挿入されている。これにより、外管181と内管182とで二重管が形成されている。
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。車両用空調装置10に用いられる外管181は、出来る限り小径にすべく、その外径を22mm程度としている。冷媒循環量が多く、外管181を大きくする場合でも28mm未満とするのが望まれる。また、外管181の肉厚も1.2mm程度で、厚くする場合でも2mm未満としている。
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の内径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は内部(内側流路18b)を低圧のガス冷媒が流れるため、流路断面積を充分に確保する必要がある。特に、ガス冷媒は液冷媒に比べて体積が大きく流速が早いので、内側流路18bを流れる際の圧力損失は、内外間流路18aを流れる液冷媒に比して非常に大きくなる。そのため、内部熱交換器18の設計思想としては、内管182が充分な流路断面積を持つように内管182の内径を定め、1〜2mm程度の肉厚を考慮して内管182の外径を定める。内管182の外径は、15.8〜22mm程度としている。
上記の外管181の径は、この内管182の外径に応じて、内外間流路18aが高圧の液冷媒を流すことができる範囲で最小とするように設計される。これは、内外間流路18aを流れるのは高圧の液冷媒であるため、この内外間流路18aの断面図が大きくなると冷凍サイクルに封入される冷媒量が不必要に多くなるからである。冷凍サイクルに用いる冷媒量を抑えることで、コストダウンを図ることもできる。従って、外管181の内径に対する外管181の内径と内管182の外径との差との比は、25%以下としている。より望ましくは、20%以下としている。
図12(a)〜(o)に二重管の断面形状を示すが、それぞれの外径と肉厚は以下の通りである。また、この寸法に基づいて計算した外管181の内径に対する外管181の内径と内管182の外径との差との比も、以下の通りであり、20%以下である。
図12(a):外管外径25mm、外管肉厚1.2mm、内管外径22.1mm、内管肉厚1.2mm、比2.2%
図12(b):外管外径21.1mm、外管肉厚1.2mm、内管外径19.1mm、内管肉厚1.2mm、比3.0%
図12(c):外管外径27.5mm、外管肉厚1.7mm、内管外径21.9mm、内管肉厚1.5mm、比9.1%
図12(d):外管外径25mm、外管肉厚1.7mm、内管外径19.1mm、内管肉厚1.3mm、比11.6%
図12(e):外管外径25mm、外管肉厚1.6mm、内管外径18.9mm、内管肉厚1.1mm、比13.3%
図12(f):外管外径24mm、外管肉厚2mm、内管外径17.8mm、内管肉厚1.5mm、比11.0%
図12(g):外管外径27mm、外管肉厚1.6mm、内管外径22mm、内管肉厚1.5mm、比7.6%
図12(h):外管外径25mm、外管肉厚1.5mm、内管外径20mm、内管肉厚1.3mm、比9.1%
図12(i):外管外径25mm、外管肉厚1.2mm、内管外径20mm、内管肉厚1.2mm、比11.5%
図12(j):外管外径25mm、外管肉厚1.7mm、内管外径18mm、内管肉厚1.5mm、比16.7%
図12(k):外管外径24.6mm、外管肉厚1.8mm、内管外径19.1mm、内管肉厚1.8mm、比9.1%
図12(l):外管外径24.6mm、外管肉厚1.7mm、内管外径19.1mm、内管肉厚1.3mm比9.9%
図12(m):外管外径25mm、外管肉厚1.5mm、内管外径18mm、内管肉厚1.5mm、比18.2%
図12(n):外管外径25mm、外管肉厚1.6mm、内管外径18mm、内管肉厚1.5mm、比17.4%
図12(o):外管外径22.5mm、外管肉厚1.6mm、内管外径19.1mm、内管肉厚1.6mm、比1.0%
図12(p):外管外径22.5mm、外管肉厚1.6mm、内管外径19.1mm、内管肉厚1.6mm、比1.0%
なお、図12の(a)、(b)、(f)、(o)及び(p)の二重管は、内管182に螺旋溝1822を形成している。この螺旋溝1822を形成した内管182の外径は、螺旋溝1822を形成する前の状態の寸法、即ち、螺旋溝1822を形成していない部位での内管182の外径寸法で示している。
そして、螺旋溝1822は窪んだ溝部1822bと峰部1822aとからなり、峰部1822aが複数個所で外管181に当接する構造となっている。そのため、内管182の外周面が外管181の内周面に当接して、内管182と外管181とを同軸状に配置する同芯構造が形成される。
なお、図12(p)の二重管は峰部1822aに更に窪みを設けて、峰部1822aの幅を広げている。このように、峰部1822aや溝部1822bの形状も、適宜変更可能である。
また、図12の(k)及び(l)の二重管は、外管181に螺旋溝1816を形成している。外管181の外径は、螺旋溝1816を形成する前の寸法、即ち、螺旋溝1816を形成していない部位での外管181の外径寸法である。
そして、螺旋溝1816も窪んだ溝部1816bと峰部1816aからなり、峰部1816aが複数個所で内管182の外周面に接触している。これにより、外管181の内周面が内管182の外周面に当接して、内管182と外管181とを同軸状に配置する同芯構造が形成される。なお、峰部は当接する部位を表しているので、内管182の螺旋溝1822と外管181の螺旋溝1816では逆となっている。即ち、内管182の螺旋溝1822では峰部1822aが外方に突出形成され、外管181の螺旋溝1816では峰部1816aは内方に突出形成されている。
このように、内管182若しくは外管181に螺旋溝1822、1816を形成することで、内管182と外管181とが複数個所で接触可能となり、内管182と外管181が同軸上に配置される同芯構造となる。
加えて、内管182若しくは外管181に螺旋溝1822、1816を形成することで、内管182若しくは外管181の表面積を大きくすることができる。特に内管182に螺旋溝1822を形成した場合には、内側流路18bと内外間流路18aとの熱交換面積を増加させることができる。
かつ、内管182若しくは外管181に形成された螺旋溝1822、1816の峰部1822a、1816aにより、内管182と外管181とが接触することによっても、内側流路18bと内外間流路18aとの間の熱交換が促進される。
また、図12の(c)、(d)、(e)、(g)、(i)、(j)、(m)及び(n)の二重管は外管181に内方に向かうリブ1815が等間隔で形成されており、内管182が挿入された際にはリブ1815の先端が、少なくとも一部において内管182の外周面に接触する構造となっている。このリブ1815の接触によっても、内管182と外管181が同軸上に配置される同芯構造となる。
かつ、リブ1815により内外間流路18aの表面積が増加して熱交換効率を高め、リブ1815が内管182に接触することによっても熱交換効率が高まる。
図12(h)の二重管は内管182から外方に向けて等間隔でリブ1815が突出形成されている。この内管182のリブ1815の先端が、少なくとも一部において外管181の内周面に接触して、内管182と外管181とを同軸上に配置する構造としている。
かつ、リブ1815による熱交換効率の向上は、外管181より内方に向けて突出形成した上述の二重管の例と同様である。
なお、上述の螺旋溝1822、1816であっても、リブ1815であっても、内管182と外管181との軸芯を完全に一致させることは困難である。従って、本件の記載で同芯構造とするのは、内管182と外管181の軸芯を一致させる方向に作用する構造を指している。内管182と外管181との間に何も存在しない構造に比べて、螺旋溝1822、1816やリブ1815を形成すれば、内管182と外管181との軸芯が揃う方向に作用する。
外管181および内管182は、エンジン4や図示しない各種車載機器および車体等との干渉を避けるため、図2に示すように、曲げ部1801が形成されている。曲げ部1801は、直管状の外管181の内部に直管状の内管182が挿入された状態で外管181および内管182が同時に曲げられることによって形成される。
この曲げ部1801において、内管182と外管181との間に内外間流路18aが形成されるためにも、螺旋溝1822、1816やリブ1815の同芯構造は有用である。なぜなら、同芯構造が無ければ、曲げ部1801で内管182の外表面と外管181の内表面が直接接触する可能性がある。その場合、内外間流路18aの断面形状が歪となって、流通抵抗が高まる。それに対し、同芯構造を設ければ、曲げ部1801でも同芯構造によって、内管182の外表面と外管181の内表面が直接接触することはない。
外管181の長手方向端部1810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押圧(縮管)されて、内管182の円周表面に接合されている。縮管は図13に示すように、内管182の内方に芯金200を当てた状態で、外管181の外方から三つ爪チャック201を押し付けることで行う。三つ爪チャック201の先端202は外管181の外形に対応した円筒形状となっており、外管181を三方向から押圧する。
三つ爪チャック201は、一旦外管181を押圧した後で後退して、周方向に60度回転して、再び外管181を押圧する。これにより、図13に示すように、外管181と内管182とは、特にその端部1810、1820に於いて、同芯状の配置となる。なお、端部1810、1820の用語は先端を意味するのではなく、三つ爪チャック201が配置される位置から先端までの部位を示している。外管181と内管182の先端部分はそれぞれ1811及び1821で図示している(第4図)。
そして、内管182の螺旋溝1822は、この端部1820の内方から始まり、内管182の端部1820より先端1821部分では螺旋溝1822は形成されていなく、円筒状である。そのため、芯金200は円柱でその外面が前面で内管182の内面に接する。
この縮管により、内管182と外管181とは、その端部1820、1810において、より軸芯が揃うことになる。その結果、後述するコネクタへの挿入がスムーズになる。
図4に示すように、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。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を流れる内外間流体は高圧の液冷媒である。内側流路18bを流れる内側流体は低圧のガス冷媒である。
内管182の外表面には、図12の(a)、(b)、(f)、(o)、(p)に示すように、螺旋溝1822が設けられている。螺旋溝1822は、内管182の長手方向に螺旋状に延びる多条の溝で、図12の(a)、(b)、(o)、(p)では3条としており、図12の(f)では2条としている。
図4の例では、螺旋溝1822により、内管182は蛇腹状(換言すれば襞状)になっている。そのため、内外間流路18aは内管182の外周に螺旋状に形成され、上述のように、内管182と外管181との接触面積が増え、熱交換効率を向上させることができる。
なお、図4では図12の(a)、(b)、(f)、(o)、(p)に示す螺旋溝1822を形成した内管182を用いる例を示しているが、他の二重管を用いる場合も、端部1820は同様の形状にしている。図12の(c)、(d)、(e)、(g)、(i)、(j)、(m)及び(n)の二重管の場合は、内管182の先端1821の方が外管181の先端1811より軸方向で外方に位置し、内管182の端部1820では外管181およびリブ1815は存在しない(後述する図17図示)。
図12の(h)の二重管では、内管182のリブ1815を端部1820において切削したうえで、内管182を外管181内に配置して二重管を形成する。従って、組付けられた二重管は、内管182の端部1820において、外管181もリブ1815も存在していない。
図2に示すように、外管181の長手方向一端部近傍の外周面には、リキッド配管184がろう付けにて接合されている。リキッド配管184は内外間流路18aと連通している。
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。そのため、上述のように、内外間流路18aには、凝縮器13からの高圧液冷媒が流入する。ジョイント184aは、凝縮器13に直接接続される場合と、図示しない配管部材を介して凝縮器13に接続される場合とがある。
内管182の長手方向一端部には、サクション配管185が設けられている。サクション配管185は、低圧冷媒配管17をなす配管である。サクション配管185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185a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185aは、通常、ホース部材を介して圧縮機12に接続される。
図4に示すように、外管181の長手方向端部1810近傍には、バルジ加工部181aが形成されている。バルジ加工部181aは、膨張弁側コネクタ186の端面1865と当接する当接部であり、外管181を外周側にバルジ加工することによって形成されている。
外管181の長手方向の先端1811とバルジ加工部181aとの間には、円周溝状の外管側Oリング溝181bが形成されている。外管側Oリング溝181bには、環状の外管側Oリング191が配置されている。外管側Oリング191は、内外間流路18aと膨張弁側コネクタ186との間の冷媒の洩れを防止するシール部材である。
内管182の長手方向端部1820近傍には、円周溝状の内管側Oリング溝182aが形成されている。内管側Oリング溝182aには、環状の内管側Oリング192が配置されている。内管側Oリング192は、内側流路18bと膨張弁側コネクタ186との間の冷媒の洩れを防止するシール部材である。特に、内管側Oリング192によって、内側流路18bと膨張弁側コネクタ186の高圧連通空間186kとの間のシールが確保される。
内管182の先端1821の方が外管181の先端1811より軸方向の外方にあるので、膨張弁側コネクタ186には、外管181の先端1811と被外管挿入部186eの最奥部と内管182の端部1820の外周との間に高圧連通空間186kが形成される。そして、この高圧連通空間186kに高圧冷媒流路186gが連通する。外管側シール部材(外管側Oリング)191は、この高圧連通空間186kと大気との間をシールし、内管側シール部材(内管側Oリング192)は、高圧連通空間186kと低圧冷媒流路186fとの間をシールしている。
膨張弁側コネクタ186は、図3に示すように、外管181および内管182の長手方向端部1810、1820に配置されている。膨張弁側コネクタ186は、内部熱交換器18と膨張弁14との接続部をなす部材である。膨張弁14は、膨張弁側コネクタ186に接続される接続対象部材である。
膨張弁側コネクタ186には、高圧側ジョイント186aと低圧側ジョイント186bとが設けられている。高圧側ジョイント186aは、膨張弁14の高圧冷媒入口14aに接続される。低圧側ジョイント186bは、膨張弁14の低圧冷媒出口14bに接続される。低圧側ジョイント186bは、内部熱交換器18の延長線上にオス状に突出するオス形状部である。高圧側ジョイント186aは、低圧側ジョイント186bと平行にオス状に突出するオス形状部である。
膨張弁14の高圧冷媒入口14aおよび低圧冷媒出口14bは、メス状のジョイント部を形成している。オス状の高圧側ジョイント186aは、膨張弁14のメス状の高圧冷媒入口14aに挿入される。オス状の低圧側ジョイント186bは、膨張弁14のメス状の低圧冷媒出口14bに挿入される。
図4に示すように、高圧側ジョイント186aの外周面には、円周溝状の高圧側Oリング溝186cが形成されている。高圧側Oリング溝186cには、高圧側Oリング193が配置されている。高圧側Oリング193は、内外間流路18aから流出した冷媒の洩れを防止するシール部材である。
低圧側ジョイント186bの外周面には、円周溝状の低圧側Oリング溝186dが形成されている。低圧側Oリング溝186dには、低圧側Oリング194が配置されている。低圧側Oリング194は、膨張弁14の低圧冷媒出口14bから流出した冷媒の洩れを防止するシール部材である。
膨張弁側コネクタ186には、被外管挿入部186e、被内管挿入部1860、低圧冷媒流路186f、高圧冷媒流路186gおよびボルト孔186hが形成されている。被外管挿入部186eには外管181が挿入され、挿入された状態では外管側Oリング191が圧縮変形して、シールを維持している。同様に、被内管挿入部1860には内管182が挿入され、挿入された状態では内管側Oリング192が圧縮変形して、シールを維持している。
二重管の挿入時には、内管182の先端1821がまず膨張弁側コネクタ186の被内管挿入部1860と当接し、その後外管181の先端1811が膨張弁側コネクタ186の被外管挿入部186eと接する。そして、この際の挿入をスムーズに行う為、内管182の先端1821及び外管181の先端1811にはテーパが形成されている。また、上述したように、内管182と外管181の端部1820、1810は、軸芯が揃うように縮管されているので、挿入がスムーズに行われる。
従って、まず、内管182がテーパ形状によって膨張弁側コネクタ186の被内管挿入部1860と軸合わせされ、その状態で、外管181がテーパ形状によって被外管挿入部186eと軸合わせされることになる。そのため、内管182の軸芯と外管181の軸芯とが多少ずれていても、スムーズな挿入が可能となる。
低圧冷媒流路186fは、膨張弁14の低圧冷媒出口14bと内側流路18bとを連通する低圧側連通流路である。この低圧冷媒流路186fを介して、膨張弁14の低圧冷媒出口14bから流出した低圧冷媒が内側流路18bへと流れる。低圧冷媒流路186fは、被内管挿入部1860から低圧側ジョイント186bに向かって延びており、低圧側ジョイント186b内を貫通している。
高圧冷媒流路186gは、内外間流路18aと膨張弁14の高圧冷媒入口14aとを連通する高圧側連通流路である。従って、内外間流路18aから流出した高圧冷媒は、高圧冷媒流路186gを介して、膨張弁14の高圧冷媒入口14aへと流れる。高圧冷媒流路186gは、その一端が被外管挿入部186eに形成された高圧連通空間186kに開口して、図4で下方に向かい、ついで高圧側ジョイント186aに向かって屈曲して延びており、高圧側ジョイント186a内を貫通している。
高圧冷媒流路186gは、切削加工により形成されている。切削加工の過程で膨張弁側コネクタ186に形成される開口穴は、密栓187によって塞がれている。
ボルト孔186hは、膨張弁側コネクタ186を外管181および内管182に機械的に固定するために用いられる。具体的には、膨張弁側コネクタ186と押さえ板188とで外管181のバルジ加工部181aを挟み込み、膨張弁側コネクタ186と押さえ板188とをボルト189で締結することによって、膨張弁側コネクタ186が外管181および内管182に機械的に固定される。
なお、図4においてボルト189が膨張弁側コネクタ186より飛び出ているのは、このボルト189によって膨張弁側コネクタ186と膨張弁14との固定も行うためである。膨張弁側コネクタ186と膨張弁14との固定を行う前の状態では、図28に示すように、皿ねじ1890により押さえ板188は膨張弁側コネクタ186に止められている。
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側から低圧のガス冷媒を吸入して圧縮した後、高温の高圧のガス冷媒として凝縮器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(内外間流路18a)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(内側流路18b)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内部熱交換器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、内部熱交換器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、内部熱交換器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。
なお、蒸発器15から圧縮機12に向かう低圧冷媒は低温であるため、低圧冷媒配管17の表面での結露が問題となるが、本例の内部熱交換器18では、内管182は外管181によって覆われている。そして、外管181は内外間流路18aを流れる高圧冷媒によって高温となっているので、外管181の外表面で結露が生じることもない。
内部熱交換器18の内外間流路18aから流出した高圧冷媒は、膨張弁側コネクタ186の高圧連通空間186kおよび高圧冷媒流路186gを通じて膨張弁14の高圧冷媒入口14aに流入する。内外間流路18aと高圧連通空間186kからの冷媒洩れは、外管側Oリング191によって防止される。高圧冷媒流路186gと膨張弁14の高圧冷媒入口14aとの間からの冷媒洩れは、高圧側Oリング193によって防止される。
膨張弁14の低圧冷媒出口14bから流出した低圧冷媒は、膨張弁側コネクタ186の低圧冷媒流路186fを通じて内部熱交換器18の内側流路18bに流入する。膨張弁14の低圧冷媒出口14bと低圧冷媒流路186fとの間からの冷媒洩れは、低圧側Oリング194によって防止される。低圧冷媒流路186fと高圧連通空間186kとの間の冷媒洩れは、内管側Oリング192によって防止される。
本実施態様によると、内外間流路18aと膨張弁14の高圧冷媒入口14aとを、膨張弁側コネクタ186の高圧連通空間186k及び高圧冷媒流路186gによって連通させる。そのため、内外間流路18aと膨張弁14の高圧冷媒入口14aとを連通させるための冷媒配管が不要である。内外間流路18aと膨張弁14の高圧冷媒入口14aとを連通させるための冷媒配管を、以下では膨張弁側リキッド配管と言う。
膨張弁側リキッド配管が不要であるため、内部熱交換器18全体の体格を小型化できる。膨張弁側リキッド配管を配置するための空間も不要となるので、内部熱交換器18を搭載するために車両側に必要となるスペースを小さくできて設計上の制約を小さくできる。また、内部熱交換器18を多数同時に運搬する際の荷姿が良くなって運搬効率を改善できる。
膨張弁側リキッド配管は、内部熱交換器18の運搬時に曲がって破損する恐れがあるが、膨張弁側コネクタ186は、内部熱交換器18の運搬時に曲がるおそれがない。そのため、運搬の際の内部熱交換器18の破損を低減できる。かつ、膨張弁側リキッド配管がない分、内部熱交換器18のうち内部熱交換が行われる部分の長さを長くできるので、サイクル効率の向上効果を大きくできる。
本実施態様では、膨張弁側コネクタ186は、外管181の端部1810および内管182の端部1820と膨張弁14との間に介在していて、高圧連通空間186kと高圧冷媒流路186gを形成している。そして、高圧連通空間186kおよび高圧冷媒流路186gは、内外間流路18aと膨張弁14の冷媒流路とを連通させている。
1つの膨張弁側コネクタ186を膨張弁14に接続することによって、高圧冷媒流路および低圧冷媒流路の2つの流路の接続が完了するので、内部熱交換器18の膨張弁14への取り付け作業を容易化できる。膨張弁側コネクタ186は、内部熱交換器18と機械的に固定される。膨張弁側コネクタ186と内部熱交換器18との間からの高圧冷媒の洩れは、外管側Oリング191によって防止される。そのため、膨張弁側リキッド配管をろう付けして冷媒洩れを防止する場合と比較して、安定した製造品質を確保しやすくなる。
本実施態様では、外管181の先端1811と被外管挿入部186eの最奥部との間に高圧連通空間186kが形成されているので、外管181の先端1811と被外管挿入部186eの最奥部に当接することがない。従って、バルジ加工部181aを膨張弁側コネクタ186の端面1865に確実に当接させることができる。
本実施態様では、シール部材(外管側Oリング191)は、内外間流路18aと高圧連通空間186k及び高圧冷媒流路186gとの間からの冷媒の洩れを防止する。そして、外管181と膨張弁側コネクタ186とが機械的に固定されている。これによると、外管181および内管182から冷媒配管を分岐させることなく、内外間流路18aと膨張弁14の冷媒流路とを連通させることができる。そのため、外管181および内管182から分岐する冷媒配管を削減できる。
本実施態様では、外管181と膨張弁側コネクタ186とがボルト189によって機械的に固定されている。これにより、簡素な構成にて、外管181と膨張弁側コネクタ186とを機械的に固定できる。
本実施態様では、膨張弁側コネクタ186は、オス状の高圧側ジョイント186aおよび低圧側ジョイント186bを有している。オス状の高圧側ジョイント186aおよび低圧側ジョイント186bは、膨張弁14の図示しないメス状のジョイント部に挿入される。これにより、メス状の膨張弁14に膨張弁側コネクタ186を接続させることができる。
本実施態様では、膨張弁側コネクタ186は、高圧冷媒流路186gのうち膨張弁14側の端部が、外管181および内管182の延長方向と平行な方向に開口するように形成されている。これにより、膨張弁14が外管181および内管182の延長方向側に配置されている場合に、膨張弁側コネクタ186を膨張弁14に良好に接続させることができる。
(第2実施態様)
上記第1実施態様では、膨張弁側コネクタ186が外管181および内管182にボルト189を利用して固定されているが、本実施態様では、図5に示すように、膨張弁側コネクタ186が外管181および内管182にカシメ固定されている。膨張弁側コネクタ186のうち外管181のバルジ加工部181aの周囲には、カシメ固定部186iが形成されている。カシメ固定部186iは、外管181のバルジ加工部181aを巻き込むようにカシメ加工されている。
本実施態様においても、膨張弁側コネクタ186が外管181および内管182に機械的に固定されているので、上記第1実施態様と同様の作用効果を奏することができる。本実施態様では、外管181と膨張弁側コネクタ186とが機械的にカシメ固定されている。これにより、外管181と膨張弁側コネクタ186とを確実に機械的に固定できる。
なお、図5では、膨張弁側コネクタ186にカシメ固定部186iを形成したが、図4のように押さえ板188を用いる場合には、押さえ板188にカシメ固定部を形成してもよい。
(第3実施態様)
上記第1実施態様では膨張弁側コネクタ186が外管181および内管182にボルト189を利用して固定されており、上記第2実施態様では膨張弁側コネクタ186が外管181および内管182にカシメ固定されているが、本実施態様では、図6に示すように、膨張弁側コネクタ186が外管181および内管182に、樹脂部材30の弾性力を利用して固定されている。
樹脂部材30は、弾性を有する樹脂にて円筒状に形成されている。樹脂部材30には、外管側爪部30aとコネクタ側爪部30bとが形成されている。外管側爪部30aは、樹脂部材30の内筒面に周状に形成されている。コネクタ側爪部30bは、樹脂部材30の外筒面に周状に形成されている。
外管181の外周面には、外管側係合部181cが形成されている。外管側係合部181cは、外管側爪部30aが外管181および内管182の軸方向(図6の左右方向)に係合するように窪んだ形状を有している。膨張弁側コネクタ186の被外管挿入部186eの内周面には、コネクタ側係合部186lが形成されている。コネクタ側係合部186lは、コネクタ側爪部30bが外管181および内管182の軸方向(図6の左右方向)に係合するように窪んだ形状を有している。
コネクタ側爪部30bの外径は、コネクタ側係合部186lの内径よりも若干大きくなっている。そのため、コネクタ側爪部30bがコネクタ側係合部186lに係合すると、樹脂部材30が径を縮小するように弾性変形し、コネクタ側係合部186lを押圧する付勢力が発生する。したがって、膨張弁側コネクタ186が外管181および内管182に、樹脂部材30の弾性力を利用して固定されるので、膨張弁側コネクタ186が外管181および内管182に機械的に固定される。
本実施態様では、まず、樹脂部材30の外管側爪部30aを外管側係合部181cに係合させて、外管181の端部1810に樹脂部材30を装着する。その状態で、二重管を膨張弁側コネクタ186に挿入する。その際、まず内管182の先端1821が膨張弁側コネクタ186の被内管挿入部1860に接して軸合わせが行われる。次いで、外管181の先端1811が被外管挿入部186eと接して外管181の軸合わせが行われる。その後、樹脂部材30のコネクタ側爪部30bが膨張弁側コネクタ186のコネクタ側係合部186lに係合する。
本実施態様では、二重管に樹脂部材30を取り付けた状態で、二重管を膨張弁側コネクタ186に対して軸方向に押し付けるのみで、機械的組付けを完了させることができる。第1実施態様のようにボルト189を締め付けたり、第2実施態様のようにカシメ固定部186iをカシメ加工したりする必要がない。そのため、特に狭い空間での機械的組付けに有効である。
(第4実施態様)
上記実施態様では、高圧側ジョイント186aおよび低圧側ジョイント186bは、外管181および内管182の延長方向と平行な方向に突出しているが、本実施態様では、図7および図8に示すように、高圧側ジョイント186aおよび低圧側ジョイント186bは、外管181および内管182の延長方向と直交する方向に突出している。これにより、レイアウト上の制約により膨張弁14を外管181および内管182の延長方向側に配置できない場合であっても、膨張弁側コネクタ186によって内部熱交換器18と膨張弁14とを接続できる。
本実施態様では、膨張弁側コネクタ186は、高圧冷媒流路186g及び低圧冷媒流路186fのうち膨張弁14側の端部が、外管181および内管182の延長方向と直交する方向に開口するように形成されている。そのため、膨張弁14が外管181および内管182の延長方向と直交する方向側に配置されている場合の接続が良好となる。
本実施態様では、外管181の先端1811と被外管挿入部186eの最奥部との間に高圧連通空間186kが形成され、内管182の先端1821と被内管挿入部1860の最奥部との間に低圧冷媒流路186fが形成されている。そのため、外管181の先端1811および内管182の先端1821は共にフリーであり膨張弁側コネクタ186の部材に干渉することがない。その結果、外管181のバルジ加工部181aを確実に端面1865に当接させることができる。
特に二重管に曲げ部1801を形成する結果、内管182の先端1821と外管181の先端1811とが軸方向にずれる恐れもある。そのような場合であっても、本実施態様では、外管181の先端1811および内管182の先端1821は共にフリーであるため、この軸方向のずれを吸収することが可能である。
(第5実施態様)
上記実施態様では、外管181および内管182のうち膨張弁14とは反対側の端部をリキッド配管184、サクション配管185およびジョイント184a、185aによって凝縮器13および圧縮機12に接続する構造になっていた。それに対し、本実施態様では、図9および図10に示すように、外管181および内管182のうち膨張弁14とは反対側の端部を反膨張弁側コネクタ31によって凝縮器13および圧縮機12に接続する構造になっている。
本実施態様では、外管181および内管182の両端を膨張弁側コネクタ186、反膨張弁側コネクタ31によって接続する構造になっている。
反膨張弁側コネクタ31の基本構造は、膨張弁側コネクタ186と同様である。したがって、以下では、反膨張弁側コネクタ31の基本構造については詳細説明を省略する。図9に示すように、反膨張弁側コネクタ31には、高圧側サービスバルブ32、低圧側サービスバルブ33および圧力スイッチ34が取り付けられている。そのため、高圧側サービスバルブ32等を冷媒配管に取り付けるための取付具が不要となって、部品転する低減によるコストダウンが図れる。なお、後述するように、圧力スイッチに代えて圧力センサを用いてもよい。圧力センサは、冷媒圧力を検出するセンサである。
ただ、高圧側サービスバルブ32、低圧側サービスバルブ33および圧力スイッチ34は、必ずしも反膨張弁側コネクタ31に全て取り付けられている必要はなく、一部を反膨張弁側コネクタ31の周辺に設けてもよい。取付位置等の制約によっては、高圧側サービスバルブ32等の全てを反膨張弁側コネクタ31の周辺に設けられるようにしてもよい。
例えば、図の実施態様では、高圧側サービスバルブ32が上方に向けて配置され、低圧側サービスバルブ33は側方に向けて配置されているが、高圧側サービスバルブ32及び低圧側サービスバルブ33を共に上方に向けて配置したいニーズもある。そのような際には、低圧側サービスバルブ33を反膨張弁側コネクタ31と離れた位置に上方に向けて配置するのが望ましい。
高圧側サービスバルブ32および低圧側サービスバルブ33は、冷媒の補充填を行う際に使用されるバルブである。圧力スイッチ34は、冷媒圧力が所定値よりも高いか低いかによってオンとオフが切り替わるスイッチである。
反膨張弁側コネクタ31には、硬質の高圧側配管部材35が高圧側ジョイント板36および図示しないボルトを用いて固定される。硬質の配管部材35は、例えば、アルミニウム等の金属や硬質樹脂等の硬質材料で形成された管状部材である。反膨張弁側コネクタ31には、軟質のホース部材の端部の金属製配管部材37が低圧側ジョイント板38および図示しないボルトを用いて固定される。軟質のホース部材は、例えば、ゴムや軟質樹脂等の軟質材料で形成された管状部材である。
図10に示すように、反膨張弁側コネクタ31には、高圧側サービスバルブ取付部31a、低圧側サービスバルブ取付部31bおよび圧力スイッチ取付部31cが形成されている。高圧側サービスバルブ取付部31aには、高圧側サービスバルブ32が取り付けられる。高圧側サービスバルブ取付部31aは、反膨張弁側コネクタ31の高圧冷媒流路311と連通している。低圧側サービスバルブ取付部31bには、低圧側サービスバルブ33が取り付けられる。低圧側サービスバルブ取付部31bは、反膨張弁側コネクタ31の低圧冷媒流路312と連通している。圧力スイッチ取付部31cには、圧力スイッチ34が取り付けられる。圧力スイッチ取付部31cは、反膨張弁側コネクタ31の高圧冷媒流路311と連通している。
圧力センサを取り付ける場合、圧力センサの大きさ及び形状は圧力スイッチ34とほぼ同等であるので、圧力センサ取付部の形状は圧力スイッチ取付部31cとほぼ同様となる。
圧力センサ取付部は、反膨張弁側コネクタ31の高圧冷媒流路311と連通している。上述のように、圧力スイッチ34や圧力センサの取付部を反膨張弁側コネクタ31以外に設けることは可能である。例えば、圧力センサを凝縮器13に設けるようにしてもよい。
高圧側サービスバルブ32は、弾性シール材39(例えばOリング)を介して気密かつ液密に反膨張弁側コネクタ31に取り付けられる。低圧側サービスバルブ33、圧力スイッチ34および圧力センサも同様に、図示しない弾性シール材を介して気密かつ液密に反膨張弁側コネクタ31に取り付けられる。
反膨張弁側コネクタ31も、被外管挿入部3111に外管181の端部1810が挿入され、外管181のバルジ加工部181aが端面3112に当接している。そして、外管181の先端1811と被外管挿入部3111の最奥部との間に、高圧冷媒流路311と連通する高圧連通空間3110が形成されている。
また、反膨張弁側コネクタ31にも被内管挿入部3113が形成され、内管182の端部1820がこの被内管挿入部3113に挿入される。そして、この被内管挿入部3113で内管側Oリング192が保持される。また、この被内管挿入部3113の最奥部と内管182の先端1821との間には隙間1821aが形成されている。
反膨張弁側コネクタ31には、高圧側ジョイント部313および低圧側ジョイント部314が形成されている。高圧側ジョイント部313は、硬質の配管部材35が挿入されるメス型のジョイントである。低圧側ジョイント部314は、低圧側配管部材37が挿入されるメス型のジョイントである。高圧側ジョイント部313および低圧側ジョイント部314は、メス形状部である。
なお、図10では、押さえ板390を外管181のバルジ加工部181aに押し付けて、図示しないボルトを用いて、内部熱交換器18を固定している。
本実施態様では、反膨張弁側コネクタ31は、高圧側サービスバルブ取付部31a、低圧側サービスバルブ取付部31bおよび圧力スイッチ取付部31cを有している。これにより、高圧側サービスバルブ32、低圧側サービスバルブ33、圧力スイッチ34を取り付けるための専用の部材を別個に設ける場合と比較して、部品点数を削減して構成を簡素化できる。
本実施態様では、反膨張弁側コネクタ31は、オス状の配管部材35が挿入されるメス状の高圧側ジョイント部313を有している。反膨張弁側コネクタ31は、オス状の配管部材37が挿入されるメス状の低圧側ジョイント部314部を有している。これにより、オス状の配管部材35および配管部材37を反膨張弁側コネクタ31に接続できる。
本実施態様では、反膨張弁側コネクタ31の被外管挿入部3111の最奥部と外管181の先端1811との間に高圧連通空間3110が形成されている。かつ、反膨張弁側コネクタ31の被内管挿入部3113の最奥部と内管182の先端1821との間に隙間1821aが形成されている。そのため、外管181のバルジ加工部181aを端面3112に確実に当接させることができる。すなわち、挿入時に外管181の先端1811や内管182の先端1821が反膨張弁側コネクタ31の部位に干渉することがない。
(第6実施態様)
上記実施態様では、膨張弁側コネクタ186に膨張弁14が接続されるが、本実施態様では、図11に示すように、膨張弁側コネクタ186に膨張弁14が一体化されている。具体的には、膨張弁側コネクタ186に、弁体部141およびエレメント部142が配置されており、膨張弁側コネクタ186の内部に、低圧冷媒通路143、絞り通路144および弁室145が形成されている。
図11は外管181と内管182が接した部位を示しているが、上述の実施態様と同様、外管181と内管182の間に内外間流路18aが形成されている。そして、この内外間流路18aが高圧連通空間186kに連通し、高圧液冷媒は、高圧冷媒流路186gから弁室145に流入する。
低圧冷媒通路143は、低圧冷媒の温度および圧力を検知するための冷媒通路であり、蒸発器15から流出した低圧冷媒を流通させる。絞り通路144は、冷媒通路の通路断面積を縮小させることによって、凝縮器13から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させるオリフィスとして機能する冷媒通路である。弁室145は、絞り通路144の冷媒流れ上流側に配置されて、弁体部141を収容する空間である。弁室145は、高圧冷媒流路186gと連通している。
弁体部141は球体弁である。弁体部141が変位することによって、絞り通路144の通路断面積が変化する。弁室145の内部にはコイルバネ146が収容されている。コイルバネ146は、弁体部141に対して、絞り通路144の通路断面積を縮小させる側の荷重をかける弾性部材である。
膨張弁側コネクタ186の外表面には、蒸発器側出口14cおよび低圧側入口14dが開口している。蒸発器側出口14cは、絞り通路144で減圧された低圧冷媒を流出させる。低圧側入口14dは、蒸発器15から流出した低圧冷媒を低圧冷媒通路143へ流入させる。
蒸発器側出口14cおよび低圧側入口14dは、メス型のジョイントである。蒸発器側出口14cおよび低圧側入口14dには、冷媒配管等、蒸発器15側の図示しない接続対象部材が挿入されている。蒸発器側出口14cおよび低圧側入口14dは、膨張弁側コネクタ186の同一面(図11の右側の面)に開口している。
エレメント部142は、弁体部141を変位させるための駆動力を出力する。エレメント部142は、ダイヤフラム147を有している。ダイヤフラム147は、薄板状の金属で形成されており、低圧冷媒通路143を流通する低圧冷媒の温度および圧力に応じて変形する。ダイヤフラムには作動棒148が連結されている。作動棒148は、ダイヤフラムの変形による変位を弁体部141へ伝達して、弁体部141を変位させる。
次に、上記構成における作動を説明する。内部熱交換器18の内外間流路18aから流出した高圧冷媒は、膨張弁側コネクタ186の高圧冷媒流路186gを通じて弁室145に流入する。弁室145に流入した冷媒は、絞り通路144で減圧された後、蒸発器側出口14cから蒸発器15へと流出する。
蒸発器15で蒸発された冷媒は、低圧側入口14dを通じて低圧冷媒通路143に流入する。低圧冷媒通路143を流通する低圧冷媒の温度および圧力に応じてダイヤフラム147が変形し、ダイヤフラム147の変形による変位を作動棒148が弁体部141へ伝達して、弁体部141を変位させる。これにより、蒸発器15に流入する冷媒量が調整され、蒸発器15から流出する冷媒の過熱量が一定になる。低圧冷媒通路143を流通した冷媒は、内部熱交換器18の内側流路18bに流入する。
本実施態様によると、膨張弁側コネクタ186に膨張弁が一体化されているので、部品点数を削減でき、車体への冷凍サイクル装置11の組付作業工数を低減できる。
本実施態様では、膨張弁側コネクタ186の内部に、低圧冷媒通路143と絞り通路144とが形成されている。低圧冷媒通路143は、内側流路18bと連通する。絞り通路144は、内外間流路18aと連通して高圧側の冷媒を減圧膨張させる。膨張弁側コネクタ186に、弁体部141とエレメント部142とが配置されている。弁体部141は、絞り通路144の通路断面積を変化させる。エレメント部142は、弁体部141を変位させるための駆動力を出力する。これにより、膨張弁側コネクタ186に膨張弁14を一体化させることができるので、冷凍サイクル装置11の部品点数を削減できる。
本実施態様でも、上述の第4実施態様や第5実施態様と同様、膨張弁側コネクタ186の被外管挿入部186eの最奥部と外管181の先端1811と内管182の端部1820外周との間に高圧連通空間186kが形成されている。かつ、膨張弁側コネクタ186の被内管挿入部1860の最奥部と内管182の先端1821との間に隙間1821aが形成されている。
そのため、挿入時に外管181の先端1811や内管182の先端1821が膨張弁側コネクタ186と干渉することがなく、外管181のバルジ加工部181aを端面1865に確実に当接させることができる。特に、内管182の先端1821と外管181の先端1811とが軸方向にずれた場合においても、確実な組付けが可能となっている。
図11では、押さえ板188をバルジ加工部181aに押し付け、バルジ加工部181aを押さえ板188と膨張弁側コネクタ186の端面1865によって挟持している。そして、その状態で、ボルト189を用いて内部熱交換器18と膨張弁側コネクタ186とを組付けている。ただ、図6に示す第3実施態様のように、樹脂部材30を用いて組付けを行ってもよい。特に、図1に示すように、膨張弁14は、ケーシング21に蒸発器15と共に取り付けられている。
上述の通り、内部熱交換器18は自動車のエンジンルームに配置され、ケーシング21は車室に配置されている。そして、膨張弁14は、エンジンルームと車室を区切るファイヤーウォールよりエンジンルーム側に露出している。そのため、膨張弁14の露出する部分は作業スペースが制限されている。
上述のように、樹脂部材30を用いた場合には、内部熱交換器18を軸方向に押し付けるのみで内部熱交換器18を膨張弁側コネクタ186に取り付けることが可能である。従って、膨張弁側コネクタ186に膨張弁14を一体化する例では、樹脂部材30を用いるのが望ましい。
(第7実施態様)
上述の実施態様では、端部1820を除き内管182のほぼ全長に亘って螺旋溝1822を形成していた。螺旋溝1822により内外間流路18aを螺旋状に形成することができ、熱交換効率を高める事ができていた。
一方で、内部熱交換器18の一端に膨張弁側コネクタ186を配置し、反対側にも反膨張弁側コネクタ31を配置した場合には、膨張弁側コネクタ186と反膨張弁側コネクタ31との間が全て内部熱交換器18となる。そのため、内部熱交換器18の熱交換量は、膨張弁側コネクタ186、反膨張弁側コネクタ31間の距離によって一義的に定まることとなる。
ただ、熱交換量はシステムとしての最適化を図る必要がある。内部熱交換器18の熱交換量が大きくなると、圧縮機12に流入する冷媒温度が上がる傾向がある。その結果、システムとして最適化が図れない恐れもある。
例えば、蒸発器15から圧縮機12に向かう低温の吸入冷媒を用いて他の機器を冷却する場合は、吸入冷媒の温度が上がりすぎる事態は望ましくない。他の機器としては、例えば電気自動車やハイブリッド車の電動コンプレッサのインバーターなどがある。
そこで、内部熱交換器18に求められる熱交換量と内部熱交換器18の長さとの整合性をとるため、図14に示すように、内部熱交換器18の一部に螺旋溝1822を形成し、他の部位では螺旋溝1822を形成しないようにしても良い。特に、内部熱交換器18の熱交換量を少なくする必要がある場合には、螺旋溝1822を形成する部位は短くする。図14では、1802で指示する部位に螺旋溝1822を形成し、残りの部分には螺旋溝1822は形成していない。
また、螺旋溝1822は、上述のように、内管182と外管181との同芯構造としての機能もある。この同芯構造が要求される部位としては、膨張弁側コネクタ186及び反膨張弁側コネクタ31と組付けられる端部1820、1810の他に、曲げ部1801もある。そのため、図14の例では、端部1820、1810と曲げ部1801に螺旋溝1822を形成している。
なお、図12の(c)、(d)、(e)、(g)、(i)、(j)、(m)及び(n)の二重管のように外管181に内方に向かうリブ1815を突出形成した例や、(h)のように内管182から外方に向かうリブ1815を突出形成した例では、部分的にリブ1815を切削することで熱交換効率を調整することができる。
また、熱交換効率の調整は、螺旋溝1822やリブ1815の形成の有無で行うのに代え、また、螺旋溝1822等に加えて、断熱材を部分的にコーティングすることでも可能である。
(第8実施態様)
上述の実施態様では、内管182及び外管181にそれぞれOリングを保持するOリング溝182a及び181bを設けたが、内管182及び外管181の端部1820及び1810をストレートな円筒状としてもよい。図15に示すように、外管側Oリング191はバルジ加工部181aと膨張弁側コネクタ186の被外管挿入部186eとの間で挟持する。内管182にも同様に鍔部(バルジ加工部)1825を形成し、このバルジ加工部1825と膨張弁側コネクタ186の内管Oリング保持部1861との間で内管側Oリング192を挟持する。
この実施態様でも、外管側Oリング191、内管側Oリング192の異常噛み込みが生じないよう、膨張弁側コネクタ186の端面1865から被外管挿入部186eの始点(図15の左端)までの距離及び端面1865から被内管挿入部1860の始点(図15の左端)までの距離と、外管181の先端1811と内管182の先端1821までの距離が設定されている。
図15に示すように、内部熱交換器18を膨張弁側コネクタ186に挿入する際、内管182の先端1821が最初に膨張弁側コネクタ186の被内管挿入部1860と接する。内管182の先端1821及び膨張弁側コネクタ186の被内管挿入部1860には共にテーパが形成されているので、このテーパにガイドされて内管182は被内管挿入部1860内にスムーズに挿入される。
次いで、外管181の先端1811が膨張弁側コネクタ186の被外管挿入部186eと接する。この外管181の先端1821及び膨張弁側コネクタ186の被外管挿入部186eにもテーパが形成されているので、テーパにガイドされて外管181も被外管挿入部186eにスムーズに挿入される。
その状態から更に挿入を進めると、内管側Oリング192が膨張弁側コネクタ186の内管Oリング保持部1861に接する。内管Oリング保持部1861は膨張弁側コネクタ186の被内管挿入部1860の一部であり、被外管挿入部186e側(図15の右側)形成されている。内管Oリング保持部1861の内径は、内管182のバルジ加工部1825の外径より大きく形成されている。この内管Oリング保持部1861にもテーパが形成されているので、内管側Oリング192はテーパに沿って内管Oリング保持部1861内に圧縮変形しながら挿入される。
更に挿入を進めると、外管側Oリング191が膨張弁側コネクタ186の外管Oリング保持部1862と接する。この外管Oリング保持部1862も、被外管挿入部186eの一部である。被外管挿入部186eのうち、膨張弁側コネクタ186の端面1865側に形成されている。
そして、上述の内管Oリング保持部1861と同様に、外管Oリング保持部1862にもテーパが形成されているので、外管側Oリング191もテーパに沿って圧縮変形しながら挿入される。外管Oリング保持部1862の内径は、外管181のバルジ加工部181aの外径より小さい。更に挿入を進めると、最後に外管181のバルジ加工部181aが膨張弁側コネクタ186の端面1865に当接する。 そして、以上の挿入がスムーズに行われるために、図13で説明した縮管が内管182と外管181の端部1820、1810でされている。縮管によって、内管182と外管181の軸芯が揃うように成型されている。
挿入が完了した状態が、図16の状態であり、内管側Oリング192は内管182の端部1820の外周面、バルジ加工部1825及び内管Oリング保持部1861の内周面によって保持される。外管側Oリング191は端部1810の外周面、バルジ加工部181a及び外管Oリング保持部1862の内周面によって保持される。
本実施態様では、内管の先端1821、内管側Oリング192、外管の先端1811、及び外管側Oリング191と、膨張弁側コネクタ186の被内管挿入部1860及び被外管挿入部186eとの位置関係を、以下の構成としている。内管182及び外管181が膨張弁側コネクタ186に挿入される際に、最初に内管182の先端1821が被内管挿入部1860に接し、次いで外管181の先端1811が被外管挿入部186eに接する。その後、内管側Oリング192が被内管挿入部1860に接し、次いで外管側Oリング191が被外管挿入部186eと接する。そして、最後にバルジ加工部181aが膨張弁側コネクタ186の端面1865に当接する構造としている。
その結果、膨張弁側コネクタ186と内管182との間で最初に軸合わせが行われる。その状態で、膨張弁側コネクタ186と外管181との間で軸合わせが行われる。そのため、内管と外管との軸芯が微小量ずれていてもスムーズな結合が可能となる。
かつ、内管側Oリング192及び外管側Oリング191は、既に、内管182及び外管181が軸合わせされた状態で挿入されるので、噛み込みの恐れが大きく低減する。特に、内管側Oリング192が挿入された後で、外管側Oリング191が挿入されるので、二つのOリングが同時に変形を開始することが無くなり、組付けがスムーズになる。
この内管182、内管側Oリング192、外管181、及び外管側Oリング191と、膨張弁側コネクタ186との位置関係を、組付けられた状態で説明すると、次のようになる。
被内管挿入部1860のうち内管182と接する部位の始点、即ち、被内管挿入部1860のうち内管Oリング保持部1861との境界部を、符号1860aで示す。そして、被外管挿入部186eのうち外管181と接する部位の始点、即ち、被外管挿入部186eのうち外管Oリング保持部1862との境界部を、符号186eaで示す。そして、被内管挿入部1860の始点1860aと、被外管挿入部186eの始点186eaとの距離をYとする。
この距離Yより、内管182の先端1821と外管181の先端1811との距離Xの方が長くしている。これにより、上述したように、内管182の先端1821の方が、外管181の先端1821より先に、被内管挿入部1860に挿入されることとなる。
また、被内管挿入部1860のうち内管Oリング保持部1861の距離をX1とする。そして、被外管挿入部186eのうち外管Oリング保持部1862の距離をY1とする。
組付けられた状態では、距離X1の方が、距離Y1より長い構造となっている。即ち、内管Oリング保持部1861の方が外管Oリング保持部1862より長くなる。これにより、上述の通り、内管側Oリング192の方が、外管側Oリング191より先に内管Oリング保持部1861に先に接する構造となる。
また、組付けられた状態で、内管182の先端1821とバルジ加工部1825の内管側Oリング192側の面1825a(図15で右側の面)との距離をX2とする。この距離X2は、被内管挿入部1860のうち内管182と接する部位の始点1860aまでの距離X1と内管側Oリング192の径との和より長い。なお、被内管挿入部1860のうち内管182と接する部位の始点1860aまでの距離X1は、被内管挿入部1860のうち内管Oリング保持部1862の長さX1でもある。
これにより、内管側Oリング192は、内管182の先端1821が被内管挿入部1860に挿入されてから、内管Oリング保持部1862に挿入されることとなる。
外管181も、その先端1811とバルジ加工部181aの外管側Oリング191側の面181aa(図15で右側の面)との距離Y2の方が、被外管挿入部186eのうち外管181と接する部位の始点186eaまでの距離Y1と外管側Oリング191の径との和より長い。この被外管挿入部186eのうち外管181と接する部位の始点186eaまでの距離Y1も、被外管挿入部186eのうち外管Oリング保持部1862の距離Y1である。
外管181も、外管側Oリング191より先に先端1811が被外管挿入部186eに挿入される。そのため、外管側Oリング191の噛み込みが良好に防止できる。
本実施態様も上述の第4実施態様と同じく、外管181の先端1811と被外管挿入部186eの最奥部との間に高圧連通空間186kが形成され、内管182の先端1821と被内管挿入部1860の最奥部との間に低圧冷媒流路186fが形成されている。そのため、外管181の先端1811および内管182の先端1821は共にフリーであり膨張弁側コネクタ186の他の部位に干渉することがなく、外管181のバルジ加工部181aを確実に端面1865に当接させることができる。内管182の先端1821と外管181の先端1811との間で位置ずれが生じた際にも、良好な組付けがなされる。
なお、図15、図16の実施態様では図8の例のように、膨張弁側コネクタ186の高圧冷媒流路186gの出口方向及び低圧冷媒流路186fの入り口は内部熱交換器18に対して軸線が直交している。ただ、図4の実施態様のように、膨張弁側コネクタ186の高圧冷媒流路186gの出口方向及び低圧冷媒流路186fの入り口の軸線と、内部熱交換器18の軸線が同じ方向としてもよいのは勿論である。膨張弁側コネクタ186の形状を変更することで、配置位置に自由度を持たすことができるのは、上述の例と同様である。図17は、高圧冷媒流路186gの出口方向及び低圧冷媒流路186fの入り口の軸線と、内部熱交換器18の軸線とを同じ方向とした例である。
図17の実施態様も、内管182の先端1821と被内管挿入部1860の最奥部(図17の右側)との間に隙間1821aが形成されているため、外管181のバルジ加工部181aを確実に端面1865に当接させることができている。
なお、図17の実施態様では、図15、図16の螺旋溝1822に代えてリブ1815を用いている。このリブ1815は、図12の(c)、(d)、(e)、(g)、(i)、(j)、(m)及び(n)の二重管のように外管181から内方に向けて一体的に突出形成されている。そのため、外管181の端部1810ではリブ1815を切削して削除し、その状態でバルジ加工部181aを形成している。
(第9実施態様)
上述の実施態様では、膨張弁側コネクタ186の内部に高圧冷媒流路186gを形成して、高圧側ジョイント186aと内外間流路18aとを連通していたが、図18に示すように、内管側Oリング192と外管側Oリング191によってシールされる高圧連通空間186kに高圧側ジョイント186aが直接対向するようにしてもよい。
この場合、高圧側ジョイント186aの内部が高圧冷媒流路186gとなる。そのため、膨張弁側コネクタ186の密栓187(図4)も不要となるので、成形が容易になる。
図18の実施態様では、高圧側ジョイント186a及び低圧側ジョイント186bをオス形で形成したが、図19に示すように高圧側ジョイント186a及び低圧側ジョイント186bをメス形で形成してもよい。
この実施態様であっても、外管181の先端1811および内管182の先端1821がフリーとなっており、バルジ加工部181aを端面1865に確実に当接させることができるのは、上述の実施態様と同様である。
なお、図18及び図19の実施態様では、第1実施態様と同様、内管182にOリング溝182aを形成して、内管側Oリング192を保持している。そして、外管181は、第8実施態様と同様、端部1810をストレートに形成して外管側Oリング191を外周で保持している。
ここで、ストレート形状に比して、Oリング溝182aは形成に工程が増えるが、一方で、ストレート形状とすれば内管側Oリング192保持用のバルジ加工部1825の加工が必要となる。いずれの保持方法を採用するのかは、Oリングのシール性能や、内管182及び外管181の軸方向公差等を考慮して、適宜設定する。
これは、Oリング溝181bを外管181に形成した例でも同様である。従って、Oリング溝181b、182aを形成するか、ストレート形状とするのかは、シール性能やコスト等を考慮して定めることとなる。
また、図18及び図19の実施態様は、図5に示した第2実施態様と同様、膨張弁側コネクタ186のカシメ固定部186iで外管181のバルジ加工部181aを固定している。この様に、各実施態様の組合せは適宜選択可能である。
(第10実施態様)
以上の実施態様では、膨張弁側コネクタ186の高圧側ジョイント186a及び低圧側ジョイント186bはコネクタの一方側だけに形成したが、図20に示すように両側に形成しても良い。図20で右方向に突出している高圧側ジョイント186a及び低圧側ジョイント186bは、膨張弁14の高圧冷媒入口14a及び低圧冷媒出口14bに接続する。左側にも高圧側ジョイント186a及び低圧側ジョイント186bが形成されており、それぞれ高圧液冷媒配管205及び低圧ガス冷媒配管206に接続している。高圧液冷媒配管205の外径は8mmで、肉厚は1.0mmである。また、低圧ガス冷媒配管206の外径は12.7mmで、肉厚は1.2mmである。
図20の高圧液冷媒配管205及び低圧ガス冷媒配管206は自動車室内後方に位置するリアクーラ用膨張弁140に接続される。リアクーラ用膨張弁140は、リアクーラ用蒸発器150に取り付けられ、リアクーラ用蒸発器150に流入する冷媒を減圧膨張させる。リアクーラ用膨張弁140及びリアクーラ用蒸発器150の作動は、上述の室内空調ユニット20の膨張弁14及び蒸発器15と同様である。
(第11実施態様)
図20の実施態様では、高圧液冷媒配管205と低圧ガス冷媒配管206との2つの配管を示しているが、両配管205、206を二重管としてもよい。図21はリアクーラと膨張弁側コネクタ186とを繋ぐリア配管を二重管のリア側内部熱交換器208とした例である。低圧冷媒流路186fには膨張弁14の低圧冷媒出口14bからの低圧冷媒とリア側内部熱交換器208の内管182からの低圧冷媒とが流入し、低圧冷媒流路186fで2つの低圧冷媒が合流して、内管182の内側流路18bを通って圧縮機12に吸入される。
膨張弁側コネクタ186の高圧冷媒流路186gは分岐部1867で分岐し、一方は高圧側ジョイント186aから膨張弁14の高圧冷媒入口14aに流入する。分岐した他方は、リア側高圧冷媒流路1868からリア側内部熱交換器208の内外間流路18aに流入する。なお、リア側内部熱交換器208の外管181及び内管182と膨張弁側コネクタ186との接続は既述の実施態様と同様である。そして、リア側内部熱交換器208の内管182の外径は12,7mmであり、外管181の外径は15.9mmである。肉厚はそれぞれ1.2mmである。
(第12実施態様)
上述の実施態様では、二重管の軸線を高圧側ジョイント186a及び低圧側ジョイント186bの延長方向に合わせるか、直交させるかとしてきた。ただ、二重管の軸線と高圧側ジョイント186a及び低圧側ジョイント186bの延長方向との角度は、自由に設定可能である。
図22及び図23は、高圧側ジョイント186a及び低圧側ジョイント186bの延長方向と二重管の軸線との角度を鈍角とした例である。この角度は、二重管の組付け方向に合わせて適宜設定することができ、勿論鋭角としてもよい。
(第13実施態様)
上述したように、図9及び図10の第5実施態様から圧力スイッチ34等を削除してもよい。図24に圧力スイッチ34等を削除した反膨張弁側コネクタ31を示す。凝縮器13からの高圧液冷媒が流れる配管部材35は、反膨張弁側コネクタ31の高圧側ジョイント部313に挿入され、高圧側ジョイント板36及び図示しないボルトを用いて固定される。
圧縮機12の吸入口に向かう低圧ガス冷媒が流れる配管部材37は、反膨張弁側コネクタ31の低圧側ジョイント部314に挿入され、低圧側ジョイント板38及びボルト381により固定される。この実施態様で、高圧側ジョイント部313及び低圧側ジョイント部314はメス部材である。
反膨張弁側コネクタ31の被内管挿入部3113に内管182の先端1821が挿入され、被外管挿入部3111に外管181の先端1811が挿入される。挿入された状態では、バルジ加工部181aが端面3112に当接し、押さえ板390とボルト391によって固定される。
外管181の先端1811は高圧連通空間3110に開口しており、挿入時に干渉されることはない。また、内管182の先端1821は配管部材37の内側に入り込んで、この先端1821も干渉されることはない。
高圧連通空間3110は、外管側Oリング191と内管側Oリング192によってシールされている。そして、高圧連通空間3110は内外間流路18aと連通する。そのため、本実施態様では、高圧連通空間3110が高圧冷媒流路をなしている。
内管182は低圧側配管部材37の内側に入り込み、内側流路18bは内管側Oリング192と配管部材37のOリング370によってシールされている。そのため、本実施態様では、低圧側冷媒流路は内管182の端部1820が相当する。反膨張弁側コネクタ31の部位では、端部1820を保持する被内管挿入部3113が、低圧側冷媒流路に対応する。
(第14実施態様)
図20の第11実施態様や、図21の第12実施態様では、膨張弁側コネクタ186でリアクーラ用の高圧液冷媒配管205及び低圧ガス冷媒配管206の双方を分岐させていた。
本実施態様は、膨張弁側コネクタ186でリアクーラ用の高圧液冷媒配管205を分岐させる点は、上記第11実施態様及び第12実施態様と同様である。ただし、リアクーラ用の低圧ガス冷媒配管206は、図25〜図27に示すように、反膨張弁側コネクタ31に、押さえ板380と図示しないボルトにより固定されている。
本実施態様では、反膨張弁側コネクタ31の高圧連通空間3110が内部熱交換器18の内外間流路18aに連通している(図26)。そのため、凝縮器13からの高圧液冷媒は、全て内外間流路18aに流れる。そして、膨張弁側コネクタ186で、フロント側の室内空調ユニット20の膨張弁14に流れる流れと、リアクーラの膨張弁に流れる流れとに分岐する。
一方、低圧ガス冷媒の流れは、反膨張弁側コネクタ31の低圧連通空間3120で合流する(図25)。即ち、内側流路18b及び、リアクーラの低圧ガス冷媒配管206が、低圧連通空間3120に開口している。そして、この低圧連通空間3120には、低圧側配管部材37も接続しており、合流したガス冷媒は、低圧側配管部材37を介して圧縮機12に吸入される。
図27に示すように、高圧側配管部材35の配置位置とリアクーラの低圧ガス配管206の配置位置とは直交している。図25は、リアクーラの低圧ガス冷媒配管206が示される位置で断面図示し、図26は、高圧側配管部材35が示される位置で断面図示している。
内部熱交換器18と反膨張弁側コネクタ31とのシールは、上述の実施態様と同様、外管側Oリング191及び内管側Oリング192によってなされる。また、反膨張弁側コネクタ31と低圧側配管部材37との間はOリング370でシールされ、リアクーラの低圧ガス冷媒配管206との間もOリング3800によってシールされる。高圧側配管部材35もOリング350によってシールされる。Oリングとボルトとの機械的組付けで二重管や配管部材の接続を行うのは、上述の実施態様と同様である。
図27に示すように、低圧側配管部材37には、低圧側サービスバルブ33が取り付けられている。図示していないが、高圧側配管部材35には、高圧側サービスバルブ32が取り付けられている。圧力センサ若しくは圧力スイッチ34は高圧側配管部材35若しくは凝縮器13の出口側タンクに取り付けられている。ただ、図10に示す第5の実施態様のように反膨張弁側コネクタ31に圧力スイッチ34等を取り付けても良い。
本実施態様では、内外間流路18aを流れる高温高圧の液冷媒は、フロント側の室内空調ユニット20の蒸発器15からの低温低圧のガス冷媒と熱交換し、所定のサブクールを得ることができる。その状態で、フロント側の室内空調ユニット20とリアクーラとの双方の膨張弁14、140に流入し、それぞれの蒸発器15、150で蒸発するため、効率的な冷凍サイクルの運転を行うことができる。
一方、圧縮機12に吸入される冷媒は、フロント側の室内空調ユニット20の蒸発器15からの冷媒は内部熱交換器18で熱交換して加熱されるが、リアクーラ用蒸発器150からの冷媒は熱交換されない。そのため、圧縮機12に吸入される冷媒温度が必要以上に高くなる事態を防止することができる。加えて、リアクーラの低圧ガス冷媒配管206の取り回しの自由度も高くなる。
(第15実施態様)
図24で示した第13実施態様では、内管182が反膨張弁側コネクタ31に嵌り込んでしたが、膨張弁側コネクタ186でも同様に構成できる。図29に示すように、内管182が膨張弁側コネクタ186を貫通して、低圧ジョイントを構成しても良い。この例では内管182に低圧側Oリング溝186dを形成して、低圧側Oリング194を保持している。
本実施態様でも、低圧側冷媒流路は内管182の端部1820が相当する。膨張弁側コネクタ186では、端部1820を保持する被内管挿入部1860が低圧側冷媒流路に対応する。
なお、本実施態様では、二重管を膨張弁側コネクタ186に挿入し、押さえ板188と図示しないボルトで固定した状態で、円周溝状の低圧側Oリング溝186dを内管182に形成している。この低圧側Oリング溝186dの形成時に、内管182が変形して膨張弁側コネクタ186に接するので、二重管と膨張弁側コネクタ186との接合がより強固になる。
(第16実施態様)
図21の第11実施態様は、リアクーラから膨張弁側コネクタ186までに二重管を用い、更に、膨張弁側コネクタ186から圧縮機12や凝縮器13側も二重管を用いている。そのため、図20の例に比して、リアクーラに向かって流れる液冷媒がより過冷却されることとなる。換言すれば、リアクーラから圧縮機12に向かって流れるガス冷媒の過熱量が大きくなる。従って、リアクーラに繋がる二重管の採用は、冷凍サイクル全体の効率を見極めて、内部熱交換器18の採用や、熱交換量を定めることとなる。
そこで、図30に示す実施態様のように、二つの二重管を繋ぐコネクタを反膨張弁側コネクタ31に採用してもよい。この場合には、内部熱交換器18がケーシング21に配置されたフロント側の室内空調ユニット20と連通し、リア側内部熱交換器208はリアクーラと連通する。
フロント側の室内空調ユニット20及びリアクーラからの低圧ガス冷媒は、それぞれの内側流路18bから反膨張弁側コネクタ31に流入して、低圧連通空間3120で合流する。次いで、低圧側配管部材37より、圧縮機12に吸入される。凝縮器13で凝縮した高圧液冷媒は、反膨張弁側コネクタ31の高圧連通空間3110で分離して、それぞれの内外間流路18aを通って、フロント側の室内空調ユニット20及びリアクーラに流出する。
即ち、反膨張弁側コネクタ31の高圧側ジョイント部313より高圧連通空間3110に流入した高圧液冷媒は、内部熱交換器18の内外間流路18aに流入する。この高圧冷媒の流れは、図26と同様である。
本実施態様では、反膨張弁側コネクタ31に、リア側内部熱交換器208に向かうリア側高圧冷媒流路311aを形成している。そして、高圧冷媒は、高圧連通空間3110で分岐して、リア側高圧冷媒流路311aにも流入する。このリア側高圧冷媒流路311aに流入した液冷媒は、リア側内部熱交換器208の内外間流路18aに流入する。
内部熱交換器18の内側流路18bより流入した低圧ガス冷媒と、リア側内部熱交換器208の内側流路18bより流入した低圧ガス冷媒とは、反膨張弁側コネクタ31の低圧連通空間3120で合流する。そして、合流した低圧ガス冷媒は、低圧側ジョイント部314より、低圧側配管部材37を介して、圧縮機12吸入口に流れる。
(他の実施態様)
上記実施態様を適宜組み合わせ可能である。上記実施態様を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)内管182の外表面の螺旋溝は、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、複数の螺旋溝同士が交差するように設けられていてもよい。螺旋溝の代わりに、内管182の軸方向と平行な直線状に延びる直線溝が形成されていてもよい。これは、外管181に形成する螺旋溝1816でも同様である。
(2)上記実施態様では外管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。熱伝達率の良い材料であれば、他の材料を用いてもよい。
(3)上記実施態様では冷凍サイクル装置11に配設される内部熱交換器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、家庭用やビル用の空調装置等、据置型の空調装置に適用してもよい。
(4)上記実施態様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。
(5)上記第5実施態様では、外管181および内管182の両端を膨張弁側コネクタ186、反膨張弁側コネクタ31によって接続する構造になっているが、外管181および内管182のうち凝縮器13および圧縮機12側の一端のみを反膨張弁側コネクタ31によって接続する構造になっていてもよい。
すなわち、外管181および内管182のうち膨張弁14とは反対側の端部を反膨張弁側コネクタ31によって凝縮器13および圧縮機12に接続し、外管181および内管182のうち膨張弁14側の端部をリキッド配管、サクション配管およびジョイントによって膨張弁14に接続する構造になっていてもよい。
(6)同じく第5実施態様では、圧力スイッチ34に代えて圧力センサを用いるとしていたが、必要があれば、圧力スイッチ34と圧力センサとを共に用いてもよい。
(7)上述の実施態様では、二重管を膨張弁側コネクタ186に挿入する際、内管側Oリング192が外管側Oリング191より先に膨張弁側コネクタ186に接する位置関係としたが、必要に応じ、逆としてもよい。即ち、外管側Oリング191の方が先に膨張弁側コネクタ186に接するようにしてもよい。
内管側Oリング192及び外管側Oリング191が膨張弁側コネクタ186に接する際には、内管182及び外管181は膨張弁側コネクタ186に挿入されて軸芯が合っているので、内管側Oリング192及び外管側Oリング191の噛み込みは良好に防止できる。
11 冷凍サイクル装置(冷凍サイクル)
14 膨張弁(接続対象部材)
18 内部熱交換器
181 外管
182 内管
181a 当接部(バルジ加工部)
181b Oリング溝
182a Oリング溝
1820 端部
1821 先端
1822 螺旋溝
18a 内外間流路
18b 内側流路
186 膨張弁側コネクタ(コネクタ)
186e 被外管挿入部
186a 高圧側ジョイント(オス形状部)
186g 高圧冷媒流路(連通流路)
1860 被内管挿入部
189 ボルト
191 外管側Oリング(シール部材)
192 内管側Oリング(シール部材)
31 反膨張弁側コネクタ(コネクタ)
3111 被外管挿入部
3113 被内管挿入部

Claims (12)

  1. 二重管の外側の管を形成する外管(181)と、
    この外管とは別体に形成され、前記二重管の内側の管を形成する内管(182)とを備え、
    前記内管の内部には、冷凍サイクルの低圧側の冷媒が流れる内側流路(18b)が形成されており、
    前記外管と前記内管との間には、前記冷凍サイクルの高圧側の前記冷媒が流れる内外間流路(18a)が形成されており、
    前記外管と前記内管との間には、前記外管と前記内管とを同芯上に配置する同芯構造が形成され、
    前記外管の先端より前記内管の先端の方が軸方向の外方に延在し、
    さらに、前記外管および前記内管と接続対象部材(14、35、37)との間に介在し、前記内外間流路を前記接続対象部材の冷媒流路と連通させる高圧連通流路(186g、311)及び前記内側流路を前記接続対象部材の冷媒通路と連通させる低圧連通流路(186f、312)を形成するコネクタ(186、31)とを備え、
    前記外管と前記コネクタの被外管挿入部(186e、3111)との間に介在して、高圧連通空間(186k、3110)からの冷媒の洩れを防止する外管側シール部材(191)と、
    前記内管と前記コネクタの被内管挿入部(1860、3113)との間に介在して、前記高圧連通空間からの冷媒の洩れを防止する内管側シール部材(192)とを備え、
    前記二重管と前記コネクタとが前記外管側シール部材及び前記内管側シール部材が配置された箇所以外の個所で機械的に固定され、
    前記高圧連通空間は、前記外管の先端が前記コネクタの前記被外管挿入部の最奥部から離間して形成され、前記高圧連通空間に前記高圧連通流路が連通し、
    前記内管の先端と前記被内管挿入部の際奥部との間に隙間(1821a)を形成し、
    前記内管(182)の先端(1821)と前記外管(181)の先端(1811)とは、軸方向ずれが生じ得る
    ことを特徴とする内部熱交換器(18)。
  2. 前記外管の端部には、前記コネクタと当接する当接部(181a)が外周方向に形成される
    ことを特徴とする請求項1記載の内部熱交換器(18)。
  3. 前記内管(182)の先端(1821)と前記被内管挿入部(1860、3113)の最奥部との距離の方が、前記外管(181)の先端(1811)と前記被外管挿入部(186e、3111)の最奥部との距離より長い
    ことを特徴とする請求項1若しくは2記載の内部熱交換器(18)。
  4. 前記外管(181)の先端(1811)と前記被外管挿入部(186e、3111)の最奥部との距離の方が、前記内管(182)の先端(1821)と前記被内管挿入部(1860、3113)の最奥部との距離より長い
    ことを特徴とする請求項1若しくは2記載の内部熱交換器(18)。
  5. 前記同芯構造は、前記外管側シール部材及び前記内管側シール部材が配置された箇所には形成されず、前記外管及び前記内管の少なくとも一方の前記コネクタの近傍の端部に形成されている
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の内部熱交換器。
  6. 前記二重管は、1以上の箇所において屈曲して曲げ部(1801)を備える
    ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の内部熱交換器。
  7. 前記外管及び前記内管の前記コネクタの近傍の端部は、前記同芯構造を介して互いに軸芯が揃っている
    ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の内部熱交換器(18)。
  8. 前記コネクタには前記接続対象部材の高圧冷媒流路と接続するジョイント(186a)が形成されると共に、前記高圧連通流路(186g、311)はこのジョイント(186a)と連通するよう前記コネクタ内に2以上の直線状に切削加工形成され、
    この2以上の直線状に切削加工形成された前記高圧連通流路(186g、311)のうち前記ジョイント(186a)と連通する通路以外の開口端部は、密栓(187)によって塞がれている
    ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の内部熱交換器(18)。
  9. 前記外管の外径は30ミリメートル以下であり、前記外管の内径に対する前記外管の内径と前記内管の外径との差との比が25%以下である
    ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の内部熱交換器。
  10. 前記同芯構造は、前記内管及び前記外管のいずれか一方に螺旋溝(1816、1822)が形成され、この螺旋溝の峰部(1816a、1822a)が前記内管及び前記外管の他方と複数個所で接触する構造である
    ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の内部熱交換器。
  11. 前記同芯構造は、前記内管及び前記外管のいずれか一方から前記内管及び前記外管のいずれか他方に向けて突出形成されたリブで、このリブの先端は、前記内管及び前記外管のいずれか他方に複数個所で接触する構造である
    ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の内部熱交換器。
  12. 前記同芯構造は、前記内管と前記外管との間の一部の部位で形成され、前記内管と前記外管との間の他の部位では形成されていない
    ことを特徴とする請求項1ないし11いずれかに記載の内部熱交換器。
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