JP2023019520A - 二重管式熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、内管と外管との組付性が高い二重管式熱交換器およびその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】二重管式熱交換器１は、外管２と、外管２に挿入される内管３と、を備え、内管３の内部に内側流路４を形成し、内管３と外管２との間に外側流路５を形成し、内側流路４を流れる流体と外側流路５を流れる流体との間で熱交換を行う。内管３は、外周面に凹凸を有する凹凸部３２を有する。外管２の軸方向一端部２０と内管３との間には、大径シール部Ｓ１が介在する。外管２の軸方向他端部２１と内管３との間には、大径シール部Ｓ１よりも小径の小径シール部Ｓ２が介在する。外側流路５、凹凸部３２は、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との、軸方向位置の違い、径差を利用して配置される。【選択図】図４

Description

本開示は、例えば空調装置などに用いられる二重管式熱交換器およびその製造方法に関する。

特許文献１～４には、二重管式熱交換器が開示されている。二重管式熱交換器は、外管と内管とを備えている。内管は、外管の径方向内側に配置されている。内管の内部には、内側流路が形成されている。内管と外管との間には、外側流路が形成されている。内管の管壁には螺旋部が配置されている。

二重管式熱交換器は、例えば車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられている。当該冷凍サイクルにおいて、二重管式熱交換器の内側流路は、蒸発器と圧縮機との間に配置されている。外側流路は、凝縮器と膨張弁との間に配置されている。内管の螺旋部を介して、内側流路を流れる低圧の冷媒と、外側流路を流れる高圧の冷媒と、の間で熱交換が行われる。

特開２００６－１６２２３８号公報 特開２０１８－０２５３７４号公報 特開２０２０－１０９３２９号公報 特開２００２－３１８０１５号公報

二重管式熱交換器の外側流路の軸方向両端は、各々、シール部（外管と内管との接続部）により、流体密にシールされている。特許文献１～４の二重管式熱交換器の場合、双方のシール部の径は同じである。このため、双方のシール部の径差を利用して、外側流路、螺旋部を配置することは困難である。したがって、構造が複雑化しやすい。また、特許文献１～４の二重管式熱交換器の場合、双方のシール部の径は同じであるため、内管を外管に挿入する際、内管が外管に干渉しやすい。このため、内管と外管との組付性が低い。そこで、本開示は、構造が簡単で、内管と外管との組付性が高い二重管式熱交換器およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本開示の二重管式熱交換器は、外管と、前記外管に挿入される内管と、を備え、前記内管の内部に内側流路を形成し、前記内管と前記外管との間に外側流路を形成し、前記内側流路を流れる流体と前記外側流路を流れる流体との間で熱交換を行う二重管式熱交換器であって、前記内管は、外周面に凹凸を有する凹凸部を有し、前記外管の軸方向一端部と前記内管との間には、大径シール部が介在し、前記外管の軸方向他端部と前記内管との間には、前記大径シール部よりも小径の小径シール部が介在し、前記外側流路、前記凹凸部は、前記大径シール部と前記小径シール部との、軸方向位置の違い、径差を利用して配置されることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本開示の二重管式熱交換器の製造方法は、外管と、前記外管に挿入される内管と、を備え、前記内管の内部に内側流路を形成し、前記内管と前記外管との間に外側流路を形成し、前記内側流路を流れる流体と前記外側流路を流れる流体との間で熱交換を行う二重管式熱交換器の製造方法であって、前記内管を前記外管に挿入する際の挿入方向前側を前側、挿入方向後側を後側として、前記内管は、外周面に凹凸を有する凹凸部を有し、前記外管の後端部と前記内管との間には、大径シール部が介在し、前記外管の前端部と前記内管との間には、前記大径シール部よりも小径の小径シール部が介在し、前記内管の前端を前記外管の後端に挿入する挿入工程と、挿入後の前記内管を前記外管に対して相対的に前進させ、前記内管と前記外管との位置決めを行う位置決め工程と、位置決め後の前記外管の前記後端部と前記内管とを接続し前記大径シール部を形成すると共に、位置決め後の前記外管の前記前端部と前記内管とを接続し前記小径シール部を形成するシール工程と、を有することを特徴とする。

ここで、「シール工程」における「接続」には、外管（後端部、前端部）と内管とを直接接続する形態（例えば、外管と内管とを圧着、接着、溶接、ろう付けなどにより接続する形態）、外管と内管とを間接的に接続する形態（例えば、外管と内管とをシール部材を介して接続する形態）が含まれる。

本開示の二重管式熱交換器には、大径シール部と小径シール部との軸方向位置の違い、大径シール部と小径シール部との径差に起因する空間が確保されている。本開示の二重管式熱交換器によると、当該空間を利用して、外側流路の少なくとも一部、凹凸部の少なくとも一部を配置することができる。このため、二重管式熱交換器の構造が簡単になる。

また、本開示の二重管式熱交換器の製造方法によると、大径シール部と小径シール部との径差を利用して、簡単に、内管の前端を外管の後端に挿入することができる。このため、内管と外管との組付性を向上させることができる。

図１は、第一実施形態の二重管式熱交換器が配置されている車両用空調装置のヒートポンプサイクルの模式図である。 図２は、同二重管式熱交換器の斜視図である。 図３は、同二重管式熱交換器の分解斜視図である。 図４は、同二重管式熱交換器の前後方向断面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ方向断面図である。 図６（Ａ）は、同二重管式熱交換器の製造方法の内管成形工程（初期）の金型の前後方向断面図である。図６（Ｂ）は、同工程（終期）の金型の前後方向断面図である。 図７（Ａ）は、同製造方法の外管成形工程（初期）の金型の前後方向断面図である。図７（Ｂ）は、同工程（終期）の金型の前後方向断面図である。 図８（Ａ）は、同製造方法の挿入工程（初期）の内管および外管の前後方向断面図である。図８（Ｂ）は、同工程（終期）かつ位置決め工程（初期）の内管および外管の前後方向断面図である。 図９（Ａ）は、同製造方法の位置決め工程（終期）、シール工程の内管および外管の前後方向断面図である。図９（Ｂ）は、同製造方法の配管接続工程の内管および外管の前後方向断面図である。 図１０は、第二実施形態の二重管式熱交換器の前後方向断面図である。 図１１は、第三実施形態の二重管式熱交換器の前後方向断面図である。 図１２（Ａ）は、第四実施形態の二重管式熱交換器の前後方向断面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＸＩＩＢ－ＸＩＩＢ方向断面図である。 図１３（Ａ）は、その他の実施形態（その１）の二重管式熱交換器の径方向断面図である。図１３（Ｂ）は、その他の実施形態（その２）の二重管式熱交換器の径方向断面図である。

以下、本開示の二重管式熱交換器およびその製造方法の実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
［ヒートポンプサイクルの構成］
まず、本実施形態の二重管式熱交換器が配置されている車両用空調装置のヒートポンプサイクルの構成について説明する。図１に、本実施形態の二重管式熱交換器が配置されている車両用空調装置のヒートポンプサイクルの模式図を示す。

ヒートポンプサイクル９は、圧縮機９０と、凝縮器（車室外用熱交換器）９１と、膨張弁（膨張器）９２と、蒸発器（車室内用熱交換器）９３と、を備えている。冷房時において、冷媒（熱媒体）は、ヒートポンプサイクル９を、圧縮機９０→凝縮器９１→膨張弁９２→蒸発器９３→再び圧縮機９０の順に、循環している。冷媒は、本開示の「流体」の概念に含まれる。

圧縮機９０は、車両の駆動源（エンジン、バッテリーなど）からの駆動力により、冷媒を高温高圧に圧縮する。凝縮器９１は、外気との熱交換により、冷媒を凝縮液化させる。膨張弁９２は、等エンタルピー的に冷媒を減圧膨張させる。蒸発器９３は、車室内との熱交換により、冷媒を蒸発気化させる。この際、冷媒の蒸発潜熱等により、車室内の空気は冷却される。このように、冷房時において、ヒートポンプサイクル９は、冷媒を介して、車室内から熱を吸収し、車両外部に熱を排出している。本実施形態の二重管式熱交換器１は、ヒートポンプサイクル９の配管の一部を構成している。

後述するように、二重管式熱交換器１は、内側流路４と、外側流路５と、を備えている。内側流路４は、蒸発器９３の下流端と、圧縮機９０の上流端と、の間に配置されている。外側流路５は、凝縮器９１の下流端と、膨張弁９２の上流端と、の間に配置されている。内側流路４を流れる低圧の冷媒と、外側流路５を流れる高圧の冷媒と、の間で熱交換が行われる。

［二重管式熱交換器の構成］
次に、本実施形態の二重管式熱交換器の構成について説明する。以降の図において、前後方向は、本開示の「軸方向」に対応している。後側は、本開示の「軸方向一端側」、「挿入方向後側」に対応している。前側は、本開示の「軸方向他端側」、「挿入方向前側」に対応している。

図２に、本実施形態の二重管式熱交換器の斜視図を示す。図３に、同二重管式熱交換器の分解斜視図を示す。図４に、同二重管式熱交換器の前後方向断面図を示す。図５に、図４のＶ－Ｖ方向断面図を示す。図２～図５に示すように、本実施形態の二重管式熱交換器１は、外管２と内管３とを備えている。

（外管）
外管２は、全体的に円管状を呈している。外管２は、同一の材料（金属）により、一体的に形成されている。外管２は、外管第一中径部（軸方向一端部、後端部）２０と、外管小径部（軸方向他端部、前端部）２１と、外管大径部２３と、外管第二中径部２４と、を備えている。

外管第一中径部２０は、円管状を呈している。外管第一中径部２０は、開口部２００を有している。開口部２００は、外管２の後端である。外管小径部２１は、外管第一中径部２０の前側に配置されている。外管小径部２１は、円管状を呈している。外管小径部２１は、開口部２１０を有している。開口部２１０は、外管２の前端である。外管大径部２３は、外管第一中径部２０の前側に、後側から前側に向かって拡径するテーパ管部２９ａを介して、連なっている。外管大径部２３は、外管第一中径部２０よりも、内径（以下、「内径」、「外径」とは、特に断らない限り直径を意味する。）が大きい。外管大径部２３の管壁には、第一開口部２３０が開設されている。第一開口部２３０は、外側流路５の第一拡張部５１に連なっている。第一開口部２３０には、第一配管９４が挿入されている。第一配管９４は、図１に示す膨張弁９２の上流端に接続されている。

外管第二中径部２４は、外管大径部２３の前側に、後側から前側に向かって縮径するテーパ管部２９ｂを介して、連なっている。また、外管第二中径部２４は、外管小径部２１の後側に、後側から前側に向かって縮径するテーパ管部２９ｃを介して、連なっている。外管第二中径部２４は、円管状を呈している。外管第二中径部２４は、外管第一中径部２０と、内径が同じである。外管第二中径部２４の管壁には、第二開口部２４０が開設されている。第二開口部２４０は、外側流路５の第二拡張部５２に連なっている。第二開口部２４０には、第二配管９５が挿入されている。第二配管９５は、図１に示す凝縮器９１の下流端に接続されている。

（内管）
内管３は、全体的に円管状を呈している。内管３は、同一の材料（金属）により一体的に形成されている。内管３は、外管２の径方向内側に配置されている。内管３は、内管大径部３０と、内管第一小径部３１と、螺旋部３２と、内管第二小径部３３と、を備えている。

内管大径部３０は、外管第一中径部２０の径方向内側に配置されている。内管大径部３０は、円管状を呈している。内管大径部３０の外周面と外管第一中径部２０の内周面との間には、大径シール部Ｓ１が配置されている。大径シール部Ｓ１は、外側流路５の後端を、流体密に（外側流路５から外部に冷媒が漏出しないように）シールしている。

内管第一小径部３１は、外管小径部２１の径方向内側に配置されている。内管第一小径部３１は、円管状を呈している。内管第一小径部３１の外周面と外管小径部２１の内周面との間には、小径シール部Ｓ２が配置されている。小径シール部Ｓ２は、外側流路５の前端を、流体密にシールしている。小径シール部Ｓ２は、大径シール部Ｓ１よりも、小径である。小径シール部Ｓ２は、大径シール部Ｓ１の前側に配置されている。内管第一小径部３１は、開口部３１０を有している。開口部３１０は、内管３の前端である。開口部３１０は、開口部２１０よりも、前側に配置されている。すなわち、内管３の前端は、外管２の前端から、前側に突出している。開口部３１０は、内側流路４の下流端に連なっている。開口部３１０は、図１に示す圧縮機９０の上流端に連通している。

螺旋部３２は、内管大径部３０と内管第一小径部３１との間に配置されている。螺旋部３２は、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との、前後方向位置の違い、径差を利用して配置されている。螺旋部３２は、螺旋管状を呈している。螺旋部３２は、内管３の管壁に沿って周回する螺旋状の凹凸を有している。具体的には、螺旋部３２は、螺旋状に延在する三つの凹部３２ａと、螺旋状に延在する三つの凸部３２ｂと、を備えている。凹部３２ａを基準として、凸部３２ｂは径方向外側に突出している。反対に、凸部３２ｂを基準として、凹部３２ａは径方向内側に没入している。

螺旋部３２の後端は、凸部３２ｂにより、内管大径部３０に連なっている。このため、螺旋部３２と内管大径部３０との間には、径差調整用のテーパ管部が介在していない。螺旋部３２の前端は、凹部３２ａにより、内管第一小径部３１に連なっている。このため、螺旋部３２と内管第一小径部３１との間には、径差調整用のテーパ管部が介在していない。螺旋部３２の後端は、外管大径部２３の後端よりも前側に配置されている。他方、螺旋部３２の前端は、第二開口部２４０の後端よりも後側に配置されている。

内管第二小径部３３は、内管大径部３０の後側に、後側から前側に向かって拡径するテーパ管部３９ａを介して、連なっている。内管第二小径部３３は、円管状を呈している。内管第二小径部３３は、内管第一小径部３１と外径、内径が同じである。内管第二小径部３３は、開口部３３０を有している。開口部３３０は、内管３の後端である。開口部３３０は、開口部２００よりも、後側に配置されている。すなわち、内管３の後端は、外管２の後端から、後側に突出している。開口部３３０は、内側流路４の上流端に連なっている。開口部３３０は、図１に示す蒸発器９３の下流端に連通している。

（内側流路、外側流路）
内管３の内部には、内側流路４が形成されている。内側流路４は、蒸発器９３の下流端と圧縮機９０の上流端との間に配置されている。内管３と外管２との間には、外側流路５が形成されている。外側流路５は、凝縮器９１の下流端と膨張弁９２の上流端との間に配置されている。外側流路５は、螺旋流路部５０と、第一拡張部５１と、第二拡張部５２と、を備えている。外側流路５は、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との、前後方向位置の違い、径差を利用して配置されている。

螺旋流路部５０は、螺旋部３２の径方向外側、かつ外管第二中径部２４の径方向内側に配置されている。冷媒は、螺旋流路部５０を、前側（上流側）から後側（下流側）に向かって、螺旋状に流動する。

第一拡張部５１は、螺旋流路部５０の後側に配置されている。第一拡張部５１は、螺旋流路部５０よりも、流路断面積が大きい。第一拡張部５１は、螺旋部３２および内管大径部３０の径方向外側、かつ外管大径部２３の径方向内側に配置されている。第一拡張部５１は、第一配管９４に接続されている。

第二拡張部５２は、螺旋流路部５０の前側に配置されている。第二拡張部５２は、螺旋流路部５０よりも、流路断面積が大きい。第二拡張部５２は、内管第一小径部３１の径方向外側、かつ外管第二中径部２４の径方向内側に配置されている。すなわち、外管小径部２１の後端は、内管第一小径部３１の後端よりも、前側にずれて配置されている。当該位置ずれに対応して、内管第一小径部３１と外管第二中径部２４との間には、空間が区画される。第二拡張部５２は、当該空間に対応している。第二拡張部５２は、第二配管９５に接続されている。

［二重管式熱交換器の製造方法］
次に、本実施形態の二重管式熱交換器の製造方法について説明する。二重管式熱交換器１の製造方法は、内管成形工程と、外管成形工程と、開口部開設工程と、挿入工程と、位置決め工程と、シール工程と、配管接続工程と、を有している。

（内管成形工程）
図６（Ａ）に、本実施形態の二重管式熱交換器の製造方法の内管成形工程（初期）の金型の前後方向断面図を示す。図６（Ｂ）に、同工程（終期）の金型の前後方向断面図を示す。

本工程においては、いわゆるハイドロフォーム成形により、管状の内管素材３ａから内管３を作製する。図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、金型７は、第一型７０と、第二型７１と、第一パンチ７２と、第二パンチ７３と、を備えている。第一型７０の型面７００と第二型７１の型面７１０との間には、略円柱状のキャビティＣ１が区画されている。第一型７０の型面７００、第二型７１の型面７１０には、各々、内管３の外周面の形状（凹凸反転形状）が付与されている。第一パンチ７２は、キャビティＣ１の後端に配置されている。第一パンチ７２には、開口部７２０が開設されている。第二パンチ７３は、キャビティＣ１の前端に配置されている。第二パンチ７３には、開口部７３０が開設されている。

本工程においては、まず、型開き状態（第一型７０と第二型７１とが離間した状態）の金型７のキャビティＣ１に内管素材３ａを配置する。次に、金型７を型開き状態から型締め状態（第一型７０と第二型７１とが当接した状態）に切り換える。続いて、第一パンチ７２により、内管素材３ａの後端を封止、押圧する。並びに、第二パンチ７３により、内管素材３ａの前端を封止、押圧する。それから、開口部７２０、７３０を介して、外部から内管素材３ａの内部に、高圧の水（圧力媒体）を注入する。水圧により、内管素材３ａ（詳しくは、内管素材３ａのうち、図４に示す内管３の螺旋部３２の凸部３２ｂ、内管大径部３０、テーパ管部３９ａに対応する部分）は、拡径変形する。当該変形により、内管素材３ａの外周面には、型面７００、７１０の形状が転写される。このようにして、内管３を成形する。

（外管成形工程、開口部開設工程）
図７（Ａ）に、本実施形態の二重管式熱交換器の製造方法の外管成形工程（初期）の金型の前後方向断面図を示す。図７（Ｂ）に、同工程（終期）の金型の前後方向断面図を示す。

外管成形工程においては、いわゆるハイドロフォーム成形により、管状の外管素材２ａから外管２を作製する。図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、金型８の構成は、金型７の構成と同様である。すなわち、金型８は、第一型８０と、第二型８１と、第一パンチ８２と、第二パンチ８３と、を備えている。型面８００と型面８１０との間には、略円柱状のキャビティＣ２が区画されている。型面８００、８１０には、各々、外管２の外周面の形状（凹凸反転形状）が付与されている。

前述の内管成形工程と同様に、外管成形工程においては、まず、型開き状態（第一型８０と第二型８１とが離間した状態）の金型８のキャビティＣ２に外管素材２ａを配置する。次に、金型８を型開き状態から型締め状態（第一型８０と第二型８１とが当接した状態）に切り換える。続いて、第一パンチ８２、第二パンチ８３により、外管素材２ａの前後両端を封止、押圧する。それから、開口部８２０、８３０を介して、外部から外管素材２ａの内部に、高圧の水（圧力媒体）を注入する。水圧により、外管素材２ａ（詳しくは、外管素材２ａのうち、図４に示す外管２の外管小径部２１以外の部分（外管第一中径部２０、外管大径部２３、外管第二中径部２４、テーパ管部２９ａ～２９ｃ））は、拡径変形する。当該変形により、外管素材２ａの外周面には、型面８００、８１０の形状が転写される。このようにして、外管２を成形する。

開口部開設工程においては、図７（Ｂ）に示す外管大径部２３に、図４に示す第一開口部２３０を開設する。並びに、外管第二中径部２４に、図４に示す第二開口部２４０を開設する。

（挿入工程、位置決め工程、接合工程、配管接合工程）
図８（Ａ）に、本実施形態の二重管式熱交換器の製造方法の挿入工程（初期）の内管および外管の前後方向断面図を示す。図８（Ｂ）に、同工程（終期）かつ位置決め工程（初期）の内管および外管の前後方向断面図を示す。図９（Ａ）に、同製造方法の位置決め工程（終期）、シール工程の内管および外管の前後方向断面図を示す。図９（Ｂ）に、同製造方法の配管接続工程の内管および外管の前後方向断面図を示す。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、挿入工程においては、内管３の前端（内管第一小径部３１）を、外管２の後端（外管第一中径部２０）に挿入する。図９（Ａ）に示すように、位置決め工程においては、内管３を、外管２に対して、相対的に前進させる。そして、外管第一中径部２０の径方向内側に、内管大径部３０を位置決めする。並びに、外管小径部２１の径方向内側に、内管第一小径部３１を位置決めする。シール工程においては、位置決め後の外管第一中径部２０と内管大径部３０とを接続する。並びに、位置決め後の外管小径部２１と内管第一小径部３１とを接続する。すなわち、外側流路５を流体密にシールする。図９（Ｂ）に示すように、配管接続工程においては、第一開口部２３０に第一配管９４を接続する。並びに、第二開口部２４０に第二配管９５を接続する。その後、図１に示すヒートポンプサイクル９の経路に応じて、適宜、二重管式熱交換器１の少なくとも一部を湾曲させる。

［二重管式熱交換器の動き］
次に、本実施形態の二重管式熱交換器の動きについて説明する。図１に示すように、内側流路４は、蒸発器９３の下流端と、圧縮機９０の上流端と、の間に配置されている。外側流路５は、凝縮器９１の下流端と、膨張弁９２の上流端と、の間に配置されている。図４に示すように、内管３の管壁を介して、内側流路４を流れる低圧の冷媒と、外側流路５を流れる高圧の冷媒と、の間で熱交換が行われる。すなわち、内管３には螺旋部３２が配置されている。螺旋部３２の外周面、内周面には、螺旋状の凹凸が形成されている。内側流路４の冷媒、外側流路５の冷媒は、凹凸に沿って流動する。すなわち、内側流路４の冷媒、外側流路５の冷媒は、螺旋部３２を介して、反対方向に流動する。この際、内側流路４の冷媒と外側流路５の冷媒との間で熱交換が行われる。具体的には、螺旋部３２を介して、外側流路５の冷媒から内側流路４の冷媒に熱が移動する。外側流路５の冷媒は冷却され、内側流路４の冷媒は加熱される。

［作用効果］
次に、本実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法の作用効果について説明する。本実施形態の二重管式熱交換器１には、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との軸方向位置の違い、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との径差に起因する空間が確保されている。本実施形態の二重管式熱交換器１によると、当該空間を利用して、外側流路５の少なくとも一部、螺旋部３２の少なくとも一部を配置することができる。このため、二重管式熱交換器１の構造が簡単になる。

また、本実施形態の二重管式熱交換器１の製造方法によると、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との径差を利用して、簡単に、内管３の前端を外管２の後端に挿入することができる。このため、内管３と外管２との組付性を向上させることができる。

図４に示すように、本実施形態の二重管式熱交換器１およびその製造方法によると、以下の式（１）、（２）が成立している。
Ｄ１＞Ｄ２ ・・・（１）
ｄ１≧ｄ３＞ｄ２ ・・・（２）
Ｄ１：外管第一中径部２０の内径
Ｄ２：外管小径部２１の内径
ｄ１：内管大径部３０の外径
ｄ２：内管第一小径部３１の外径
ｄ３：螺旋部３２の最大外径（図５に示すように、最大外径ｄ３は、螺旋部３２の凸部３２ｂの外周面の径方向外端を周方向に連ねた仮想円Ａ１の直径）

すなわち、外管第一中径部２０の内径Ｄ１は、外管小径部２１の内径Ｄ２よりも、大きい。また、内管大径部３０の外径ｄ１は、螺旋部３２の最大外径ｄ３以上である。並びに、螺旋部３２の最大外径ｄ３は、内管第一小径部３１の外径ｄ２よりも、大きい。

式（１）、（２）が成立しているため、図８（Ａ）に示すように、挿入工程において、内管３を外管２に挿入する際、外管２に対する内管３の挿入方向が判りやすい。

また、式（２）が成立しているため、内管大径部３０の外径ｄ１が内管第一小径部３１の外径ｄ２と同じである場合と比較して、図９（Ａ）に示すように、位置決め工程において、内管３と外管２との位置決め後に、外管第一中径部２０と内管大径部３０とを近接して配置することができる。したがって、シール工程において、外管第一中径部２０と内管大径部３０との接続作業を、簡単に行うことができる。

図４に示すように、本実施形態の二重管式熱交換器１およびその製造方法によると、以下の式（３）が成立している。
Ｄ１＞ｄ２ ・・・（３）

すなわち、外管２の後端（開口部２００）を有する外管第一中径部２０の内径Ｄ１は、内管３の前端（開口部３１０）を有する内管第一小径部３１の外径ｄ２よりも、大きい。具体的には、外管第一中径部２０の内径Ｄ１は、内管第一小径部３１の外径ｄ２よりも、螺旋部３２の最大外径ｄ３と後述の最小外径ｄ４との径差分だけ、大きい。このため、図８（Ａ）に示すように、挿入工程において、内管３を外管２に挿入する際、内管３の前端が外管２の後端に干渉するのを、抑制することができる。

図４に示すように、本実施形態の二重管式熱交換器１およびその製造方法によると、以下の式（４）が成立している。
Ｄ３＞Ｄ１＝Ｄ４ ・・・（４）
Ｄ３：外管大径部２３の内径
Ｄ４：外管第二中径部２４の内径

すなわち、外管大径部２３の内径Ｄ３は、外管第一中径部２０の内径Ｄ１よりも、大きい。また、外管第一中径部２０の内径Ｄ１は、外管第二中径部２４の内径と同じである。このため、図８（Ａ）に示すように、挿入工程において、内管３を外管２に挿入する際、外管大径部２３（第一開口部２３０）に内管３が干渉するのを抑制することができる。

図４に示すように、本実施形態の二重管式熱交換器１およびその製造方法によると、以下の式（５）、（６）が成立している。
ｄ２＝ｄ４ ・・・（５）
ｄ１＝ｄ３ ・・・（６）
ｄ４：螺旋部３２の最小外径（図５に示すように、最小外径ｄ４は、凹部３２ａの外周面の径方向内端を周方向に連ねた仮想円Ａ２の直径）

すなわち、螺旋部３２の前端には、凹部３２ａと同径の内管第一小径部３１が連なっている。他方、螺旋部３２の後端には、凸部３２ｂと同径の内管大径部３０が連なっている。このため、内管第一小径部３１（外径ｄ２）と内管大径部３０（外径ｄ１）との間に径差（ｄ１＞ｄ２）があるにもかかわらず、径差調整用のテーパ管部などを配置する必要がない。したがって、螺旋部３２の前後方向長さを長くすることができる。すなわち、伝熱面積を大きくすることができる。

図４に示すように、本実施形態の二重管式熱交換器１およびその製造方法によると、以下の式（７）、（８）が成立している。
Ｄ１＞ｄ１ ・・・（７）
Ｄ２＞ｄ２ ・・・（８）

式（７）において、外管第一中径部２０の内径Ｄ１と、内管大径部３０の外径ｄ１と、の径差はわずかである。このため、図９（Ａ）に示すように、シール工程において、外管第一中径部２０と内管大径部３０との接続作業（溶接、ろう付け、接着、圧着など）を、簡単に行うことができる。

同様に、式（８）において、外管小径部２１の内径Ｄ２と、内管第一小径部３１の外径ｄ２と、の径差はわずかである。このため、図９（Ａ）に示すように、シール工程において、外管小径部２１と内管第一小径部３１との接続作業（溶接、ろう付け、接着、圧着など）を、簡単に行うことができる。

図４に示すように、本実施形態の二重管式熱交換器１およびその製造方法によると、以下の式（９）が成立している。
ｄ３＞Ｄ２ ・・・（９）

すなわち、螺旋部３２の最大外径ｄ３は、外管小径部２１の内径Ｄ２よりも大きい。このため、図９（Ａ）に示すように、位置決め工程において、螺旋部３２が、外管小径部２１から前側に脱落するおそれがない。したがって、外管２に対する内管３の位置決めが簡単である。

図４に示すように、本実施形態の二重管式熱交換器１およびその製造方法によると、以下の式（１０）が成立している。
ｄ５≦ｄ６ ・・・（１０）
ｄ５：内管第一小径部３１の内径
ｄ６：螺旋部３２の最小内径（図５に示すように、最小内径ｄ６は、凹部３２ａの内周面の径方向内端を周方向に連ねた仮想円Ａ３の直径）

すなわち、内管第一小径部３１の内径ｄ５（内管第二小径部３３の内径も同じ）は、螺旋部３２の最小内径ｄ６以下である。このため、内管第一小径部３１、内管第二小径部３３の径方向内側まで螺旋部３２が突出するのを、抑制することができる。したがって、内側流路４の流路抵抗を小さくすることができる。

図２～図４に示すように、内管３は螺旋部３２を備えている。螺旋部３２の外周面には、螺旋状の凹凸が形成されている。このため、内管３が螺旋部３２を備えていない場合と比較して、螺旋部３２の外周面の伝熱面積を大きくすることができる。また、外側流路５において、螺旋状に冷媒を流動させることができる。このため、冷媒と螺旋部３２の外周面との接触時間を長くすることができる。同様に、螺旋部３２の内周面には、螺旋状の凹凸が形成されている。このため、内管３が螺旋部３２を備えていない場合と比較して、螺旋部３２の内周面の伝熱面積を大きくすることができる。また、内側流路４において、螺旋状に冷媒（冷媒の少なくとも一部）を流動させることができる。このため、冷媒と螺旋部３２の内周面との接触時間を長くすることができる。

図４に示すように、内管第一小径部３１の後端に対して、外管小径部２１の後端は、前側にずれている。このため、内管第一小径部３１と外管小径部２１との間に、第二拡張部５２を確保することができる。すなわち、敢えて、外管２に拡径部を形成したり、内管３に縮径部を形成することなく（ただし、本開示はこれらの態様を除外するものではない）、内管第一小径部３１の後端と外管小径部２１の後端との位置ずれ、内管第一小径部３１と外管小径部２１との径差を利用して、第二拡張部５２を確保することができる。

図４に示すように、第一拡張部５１は、螺旋流路部５０よりも、流路断面積が大きい。このため、螺旋流路部５０から第一拡張部５１に流れ込む冷媒を安定的に合流させ、圧力損失を低減させることができる。同様に、第二拡張部５２は、第二開口部２４０（第二配管９５）よりも、流路断面積が大きい。このため、第二配管９５から第二拡張部５２に流れ込む冷媒を安定的に拡散させ、圧力損失を低減させることができる。

図４、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、外管大径部２３（第一拡張部５１）、外管第二中径部２４（第二拡張部５２）は、外管成形工程において外管素材２ａを拡径変形させることにより、形成されている。このため、内管３を縮径変形させて第一拡張部５１、第二拡張部５２を形成する場合と比較して（ただし、本開示はこの態様を除外するものではない）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す内管成形工程（ハイドロフォーム成形）だけで、内管３を作製することができる。

図４に示すように、螺旋部３２の後端は、外管大径部２３の後端よりも前側に配置されている。このため、螺旋部３２が外管第一中径部２０に入り込むのを抑制することができる。したがって、大径シール部Ｓ１のシール性が低下するのを抑制することができる。

図４に示すように、螺旋部３２の前端は、第二開口部２４０の後端よりも後側に配置されている。このため、螺旋部３２の前端が第二開口部２４０の後端よりも前側に配置されている場合と比較して（ただし、本開示はこの態様を除外するものではない）、第二開口部２４０の下側に、容積の大きな第二拡張部５２を確保することができる。

図４に示すように、第二開口部２４０には、外側流路５に開口する第二配管９５が挿入されている。また、第二配管９５の下端（挿入端）は、外管第二中径部２４の内周面から、下側（径方向内側）に突出している。ここで、螺旋部３２の前端は、第二開口部２４０の後端よりも後側に配置されている。このため、螺旋部３２が第二配管９５の下端に干渉するのを抑制することができる。

外管２は、金属製であって一体的に形成されている。このため、外管２が一体的に形成されていない場合（外管２が継ぎ目を有する場合）と比較して、外側流路５のシール性を確保しやすい。同様に、内管３は、金属製であって一体的に形成されている。このため、内管３が一体的に形成されていない場合（内管３が継ぎ目を有する場合）と比較して、内側流路４、外側流路５のシール性を確保しやすい。

図９（Ｂ）に示すように、配管接続工程は、シール工程の後に実行される。このため、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示す挿入工程、図９（Ａ）に示す位置決め工程、シール工程における、外管２のハンドリング性が向上する。

＜第二実施形態＞
本実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法と、第一実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法と、の相違点は、外管が二つの外管大径部を備えている点である。ここでは、主に相違点について説明する。図１０に、本実施形態の二重管式熱交換器の前後方向断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。

図１０に示すように、外管２は、外管第一大径部２３ａ（図４の外管大径部２３に対応）と、外管第二大径部２３ｂと、を備えている。外管第二大径部２３ｂは、外管第二中径部２４と、外管小径部２１と、の間に配置されている。螺旋部３２の後端は、外管第一大径部２３ａの前後方向中央に配置されている。並びに、螺旋部３２の前端は、外管第二大径部２３ｂの前後方向中央に配置されている。

本実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法と、第一実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の二重管式熱交換器１のように、第一拡張部５１と同等の容積を有する第二拡張部５２を配置してもよい。

螺旋部３２の後端が外管第一中径部２０に進入する場合、大径シール部Ｓ１のシール性が低下するおそれがある。他方、螺旋部３２の後端が外管第二中径部２４に進入する場合、螺旋流路部５０の前後方向長さが短くなる。このため、伝熱面積が小さくなる。この点、螺旋部３２の後端は、外管第一大径部２３ａの前後方向中央に配置されている。このため、大径シール部Ｓ１のシール性が低下するのを、抑制することができる。並びに、螺旋流路部５０の前後方向長さが短くなるのを、抑制することができる。

図９（Ａ）に示す位置決め工程において、「螺旋部３２の後端が外管第一大径部２３ａの前後方向中央に来る位置」を、外管２に対する内管３の目標位置としてもよい。こうすると、目標位置に対して実際の位置が多少ずれている場合であっても、大径シール部Ｓ１のシール性が低下するのを、抑制することができる。並びに、螺旋流路部５０の前後方向長さが短くなるのを、抑制することができる。

同様に、螺旋部３２の前端が外管小径部２１に進入する場合、小径シール部Ｓ２のシール性が低下するおそれがある。他方、螺旋部３２の前端が外管第二中径部２４に進入する場合、螺旋流路部５０の前後方向長さが短くなる。このため、伝熱面積が小さくなる。この点、螺旋部３２の前端は、外管第二大径部２３ｂの前後方向中央に配置されている。このため、小径シール部Ｓ２のシール性が低下するのを、抑制することができる。並びに、螺旋流路部５０の前後方向長さが短くなるのを、抑制することができる。

図９（Ａ）に示す位置決め工程において、「螺旋部３２の前端が外管第二大径部２３ｂの前後方向中央に来る位置」を、外管２に対する内管３の目標位置としてもよい。こうすると、目標位置に対して実際の位置が多少ずれている場合であっても、小径シール部Ｓ２のシール性が低下するのを、抑制することができる。並びに、螺旋流路部５０の前後方向長さが短くなるのを、抑制することができる。

＜第三実施形態＞
本実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法と、第一実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法と、の相違点は、二重管式熱交換器が第一拡張部、第二拡張部を備えていない点である。また、内管が位置決め部を備えている点である。ここでは、主に相違点について説明する。図１１に、本実施形態の二重管式熱交換器の前後方向断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。

図１１に示すように、前側から後側に向かって、内管３は、内管第一小径部３１と、螺旋部３２と、内管大径部３０と、位置決め部３４と、テーパ管部３９ａと、内管第二小径部３３と、を備えている。前側から後側に向かって、外管２は、外管小径部２１と、テーパ管部２９ｄと、外管中径部２０ａと、を備えている。

外管中径部２０ａの管壁には、第一開口部２００ａと、第二開口部２０１ａと、が開設されている。第一開口部２００ａには、第一配管９４が接続されている。第一開口部２００ａの下側（径方向内側）には、第一拡張部５１（図４参照）が配置されていない。第一開口部２００ａの下側には、螺旋流路部５０（螺旋部３２）が配置されている。第二開口部２０１ａには、第二配管９５が接続されている。第二開口部２０１ａの下側（径方向内側）には、第二拡張部５２（図４参照）が配置されていない。第二開口部２０１ａの下側には、螺旋流路部５０（螺旋部３２）が配置されている。

位置決め部３４は、内管大径部３０の後端から、径方向外側に突出している。図９（Ａ）に示す位置決め工程においては、位置決め部３４が外管２の後端に当接するように、内管３と外管２との位置決めが行われる。

本実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法と、第一実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の二重管式熱交換器１は、第一拡張部５１、第二拡張部５２（図４参照）を備えていない。このため、外管２の構造が簡単である。したがって、外管２延いては二重管式熱交換器１の生産性が向上する。本実施形態の二重管式熱交換器１は、位置決め部３４を備えている。このため、図９（Ａ）に示す位置決め工程において、簡単に、内管３と外管２との位置決めを行うことができる。

＜第四実施形態＞
本実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法と、第一実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法と、の相違点は、内管が伝熱フィン付きの凹凸部を備えている点である。ここでは、主に相違点について説明する。図１２（Ａ）に、本実施形態の二重管式熱交換器の前後方向断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。図１２（Ｂ）に、図１２（Ａ）のＸＩＩＢ－ＸＩＩＢ方向断面図を示す。なお、図５と対応する部位については、同じ符号で示す。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、前側から後側に向かって、内管３は、内管第一小径部３１と、凹凸部３５と、テーパ管部３９ｂと、内管大径部３０と、テーパ管部３９ａと、内管第二小径部３３と、を備えている。凹凸部３５は、基管部３５ａと、複数の伝熱フィン３５ｂと、を備えている。基管部３５ａは、内管第一小径部３１と、内径、外径が同じである。伝熱フィン３５ｂは、基管部３５ａの外周面から突設されている。伝熱フィン３５ｂは、前後方向に延在する細板状を呈している。複数の伝熱フィン３５ｂは、周方向に所定角度ずつ離間して配置されている。隣り合う一対の伝熱フィン３５ｂの間には、前後方向に延在する直線流路部５３が形成されている。

本実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法と、第一実施形態の二重管式熱交換器およびその製造方法とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。内管３は凹凸部３５を備えている。凹凸部３５は、複数の伝熱フィン３５ｂを備えている。このため、伝熱フィン３５ｂを備えていない場合と比較して、伝熱面積を大きくすることができる。

＜その他＞
以上、本開示の二重管式熱交換器およびその製造方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

図１３（Ａ）にその他の実施形態（その１）の二重管式熱交換器の径方向断面図を示す。図１３（Ｂ）にその他の実施形態（その２）の二重管式熱交換器の径方向断面図を示す。なお、図５と対応する部位については、同じ符号で示す。

図１３（Ａ）に示すように、外管第二中径部２４と、螺旋部３２の凸部３２ｂと、の間に隙間Ｅがあってもよい。勿論、前出の図５に示すように、外管第二中径部２４と、螺旋部３２の凸部３２ｂと、の間に隙間がなくてもよい。図１３（Ｂ）に示すように、螺旋部３２が、螺旋状に延在する四つの凹部３２ａと、螺旋状に延在する四つの凸部３２ｂと、を備えていてもよい。すなわち、凹部３２ａ、凸部３２ｂの配置数（条数）は特に限定しない。また、前後方向における凸部３２ｂのピッチは特に限定しない。一定であっても一定でなくてもよい。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示す凹凸部３５の伝熱フィン３５ｂの形状、延在方向、位置、配置数、材質などは特に限定しない。図１３（Ａ）に示す隙間Ｅと同様に、外管第二中径部２４と、伝熱フィン３５ｂの径方向外端と、の間に隙間があってもよい。また、軸方向に所定間隔ずつ離間して、複数の伝熱フィン３５ｂを連設してもよい。また、伝熱フィン３５ｂを、図２に示す凸部３２ｂのように、螺旋状に延在させてもよい。また、基管部３５ａと伝熱フィン３５ｂとは、同一の材料により形成されていてもよく、異なる材料により形成されていてもよい。また、基管部３５ａと伝熱フィン３５ｂとは、一体的に形成されていてもよく、一体的に形成されていなくてもよい。

上述の各実施形態の二重管式熱交換器１の構成を、適宜、組み合わせてもよい。例えば、図４に示す二重管式熱交換器１の螺旋部３２の後端を、図１０に示す二重管式熱交換器１のように、外管大径部２３の前後方向中央に配置してもよい。また、図４に示す二重管式熱交換器１の内管３に、図１１に示す位置決め部３４を配置してもよい。

外側流路５の全部が、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との軸方向位置の違い、径差を利用して、配置されている必要はない。外側流路５のうち、少なくとも一部（例えば、螺旋流路部５０、第一拡張部５１、第二拡張部５２のうち少なくとも一つ）が、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との軸方向位置の違い、径差を利用して、配置されていればよい。同様に、螺旋部３２の全部が、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との軸方向位置の違い、径差を利用して、配置されている必要はない。螺旋部３２のうち少なくとも一部が、大径シール部Ｓ１と小径シール部Ｓ２との軸方向位置の違い、径差を利用して、配置されていればよい。

図４、図１０に示すように、第一拡張部５１、第二拡張部５２の容積は特に限定しない。双方の容積は同一でも異なっていてもよい。また、図１１に示すように、第一拡張部５１、第二拡張部５２を配置しなくてもよい。

凹凸部（図４、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示す螺旋部３２、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示す凹凸部３５など）の形態は特に限定しない。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示す基管部３５ａの外周面に、縞模様、鹿の子模様、水玉模様などの凹凸形状を付与してもよい。凹凸部の位置は特に限定しない。図４に示す第一開口部２３０の前端と第二開口部２４０の後端との間の前後方向区間のうち、少なくとも一部に凹凸部が配置されていればよい。また、外管２に凹凸部を配置してもよい。すなわち、外管２の内周面に凹凸形状を付与してもよい。また、外管２および内管３に凹凸部を配置してもよい。

外管２、内管３の材質は特に限定しない。アルミニウム、アルミニウム合金、銅、ステンレス、チタンなどであってもよい。外管２と内管３とは、同一の材料により形成されていてもよく、異なる材料により形成されていてもよい。外管２、内管３は、各々、一体的に形成されていてもよく、複数の管体の接合体であってもよい。外管２、内管３の形状は特に限定しない。円管状（真円管状、楕円管状）、角管状（三角管状、四角管状など）などであってもよい。二重管式熱交換器１は、直管状、曲管状などであってもよい。二重管式熱交換器１が直管状の場合、二重管式熱交換器１の軸方向は、水平方向、垂直方向、垂直方向および水平方向に対して傾斜する方向に配向していてもよい。また、二重管式熱交換器１は、直管と曲管とが適宜組み合わされた形状であってもよい。すなわち、二重管式熱交換器１は、少なくとも一つの湾曲部を有していてもよい。この場合、二重管式熱交換器１の軸方向は、二重管式熱交換器１の延在形状に応じて湾曲していてもよい。

図４に示す外管第一中径部２０の内径Ｄ１と、内管第一小径部３１の外径ｄ２と、の径差は特に限定しない。図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、径差が大きいほど、簡単に挿入工程を実行することができる。好ましくは、以下の式（１１）が成立する方がよい。
０．１＜｛（Ｄ１－ｄ２）／Ｄ１｝×１００＜５ ・・・（１１）

二重管式熱交換器１の製造方法において、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す内管成形工程、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示す外管成形工程の順番は特に限定しない。内管成形工程よりも先に、外管成形工程を実行してもよい。また、双方の工程の間に、他の工程（一つでも複数でもよい）を実行してもよい。

開口部開設工程は、外管成形工程の後、かつ配管接続工程の前であればよい。例えば、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示す挿入工程と、図９（Ａ）に示す位置決め工程と、の間に開口部開設工程を実行してもよい。また、図９（Ａ）に示す位置決め工程とシール工程との間に開口部開設工程を実行してもよい。また、図９（Ａ）に示すシール工程と、図９（Ｂ）に示す配管接続工程と、の間に開口部開設工程を実行してもよい。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示す挿入工程の前に、図９（Ｂ）に示す配管接続工程を実行してもよい。この場合、図４に示すように、第一配管９４の下端（挿入端）は、外管大径部２３の内周面から、下側（径方向内側）に突出することになる。しかしながら、第一配管９４の下端は、外管第一中径部２０の内周面よりも、上側（径方向外側）に配置されている。このため、挿入工程、位置決め工程において、内管３の前端が第一配管９４の下端に干渉するのを、抑制することができる。同様に、第二配管９５の下端（挿入端）は、外管第二中径部２４の内周面から、径方向内側に突出することになる。しかしながら、第二配管９５の下端は、外管第一中径部２０の内周面よりも、径方向外側に配置されている。このため、挿入工程、位置決め工程において、内管３の前端が第二配管９５の下端に干渉するのを、抑制することができる。

外管２、内管３の製造方法は、ハイドロフォーム成形に限定しない。他の方法により外管２、内管３を製造してもよい。例えば、内管素材３ａの外周面に螺旋溝（凹部３２ａ）を凹設することにより、内管３に螺旋部３２を形成してもよい。なお、この場合、螺旋溝が凹設されない部分が凸部３２ｂに対応する。

図９（Ａ）に示すシール工程における、外管第一中径部２０と内管大径部３０との接続方法は特に限定しない。例えば、外管第一中径部２０と内管大径部３０との間にシール部材を介装してもよい。また、位置決め工程後に、外管第一中径部２０を縮径変形させ、内管大径部３０に接合させてもよい。これらの場合、大径シール部Ｓ１の径とは、外管第一中径部２０の内径Ｄ１と、内管大径部３０の外径ｄ１と、の平均径をいう。外管小径部２１と内管第一小径部３１との接続方法、小径シール部Ｓ２の径についても同様である。

二重管式熱交換器１における冷媒の流動方向は特に限定しない。内側流路４について、図４に示す開口部３３０から開口部３１０に向かう方向に、冷媒を流してもよい。勿論、反対方向に冷媒を流してもよい。外側流路５について、図４に示す第二配管９５から第一配管９４に向かう方向に、冷媒を流してもよい。勿論、反対方向に冷媒を流してもよい。螺旋部３２における、内側流路４の冷媒の流動方向、外側流路５の冷媒の流動方向は特に限定しない。双方の冷媒の流動方向は、同じでも（並流）、反対でもよい（向流）。内側流路４を流れる流体と、外側流路５を流れる流体と、は同一であっても、異なっていてもよい。また、内側流路４、外側流路５を流れる流体の相状態は特に限定しない。気相、液相、気液二相であってもよい。

二重管式熱交換器１の用途は特に限定しない。ヒートポンプサイクル（冷凍サイクル（冷房サイクル）、暖房サイクル）、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラー、オイルクーラー、コンデンサーなどに用いることができる。また、バイナリー発電に用いてもよい。また、電気自動車（ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、燃料電池車含む）のバッテリーを冷却、暖機するために用いてもよい。

１：二重管式熱交換器、２：外管、２ａ：外管素材、２０：外管第一中径部、２０ａ：外管中径部、２００：開口部、２００ａ：第一開口部、２０１ａ：第二開口部、２１：外管小径部、２１０：開口部、２３：外管大径部、２３ａ：外管第一大径部、２３ｂ：外管第二大径部、２３０：第一開口部、２４：外管第二中径部、２４０：第二開口部、２９ａ～２９ｄ：テーパ管部、３：内管、３ａ：内管素材、３０：内管大径部、３１：内管第一小径部、３１０：開口部、３２：螺旋部、３２ａ：凹部、３２ｂ：凸部、３３：内管第二小径部、３３０：開口部、３４：位置決め部、３５：凹凸部、３５ａ：基管部、３５ｂ：伝熱フィン、３９ａ～３９ｂ：テーパ管部、４：内側流路、５：外側流路、５０：螺旋流路部、５１：第一拡張部、５２：第二拡張部、５３：直線流路部、７：金型、７０：第一型、７００：型面、７１：第二型、７１０：型面、７２：第一パンチ、７２０：開口部、７３：第二パンチ、７３０：開口部、８：金型、８０：第一型、８００：型面、８１：第二型、８１０：型面、８２：第一パンチ、８２０：開口部、８３：第二パンチ、９：ヒートポンプサイクル、９０：圧縮機、９１：凝縮器、９２：膨張弁、９３：蒸発器、９４：第一配管、９５：第二配管、Ｃ１：キャビティ、Ｃ２：キャビティ、Ｅ：隙間、Ｓ１：大径シール部、Ｓ２：小径シール部

Claims (12)

1. 外管と、前記外管に挿入される内管と、を備え、前記内管の内部に内側流路を形成し、前記内管と前記外管との間に外側流路を形成し、前記内側流路を流れる流体と前記外側流路を流れる流体との間で熱交換を行う二重管式熱交換器であって、
   前記内管は、外周面に凹凸を有する凹凸部を有し、
   前記外管の軸方向一端部と前記内管との間には、大径シール部が介在し、
   前記外管の軸方向他端部と前記内管との間には、前記大径シール部よりも小径の小径シール部が介在し、
   前記外側流路、前記凹凸部は、前記大径シール部と前記小径シール部との、軸方向位置の違い、径差を利用して配置されることを特徴とする二重管式熱交換器。
2. 前記外管は、前記外管の前記軸方向一端部である外管中径部と、前記外管の前記軸方向他端部である外管小径部と、を有し、
   前記内管は、前記外管中径部の径方向内側に配置される内管大径部と、前記内管の軸方向他端を有し前記外管小径部の径方向内側に配置される内管小径部と、前記内管大径部と前記内管小径部との間に配置される前記凹凸部と、を有し、
   前記大径シール部は、前記外管中径部と前記内管大径部との間に介在し、前記外側流路の軸方向一端を流体密にシールし、
   前記小径シール部は、前記外管小径部と前記内管小径部との間に介在し、前記外側流路の軸方向他端を流体密にシールし、
   前記外管中径部の内径をＤ１、前記外管小径部の内径をＤ２、前記内管大径部の外径をｄ１、前記内管小径部の外径をｄ２、前記凹凸部の最大外径をｄ３として、以下の式（１）～（３）が全て成立する請求項１に記載の二重管式熱交換器。
   Ｄ１＞Ｄ２ ・・・（１）
   ｄ１≧ｄ３＞ｄ２ ・・・（２）
   Ｄ１＞ｄ２ ・・・（３）
3. 前記外管中径部は、外管第一中径部であり、
   前記外管は、前記外管第一中径部と前記外管小径部との間に、軸方向一端側から軸方向他端側に向かって、前記外管第一中径部よりも内径が大きい外管大径部と、前記外管第一中径部と内径が同じ外管第二中径部と、を有し、
   前記外管大径部には、前記外側流路に連通する第一開口部が開設され、
   前記外管第二中径部には、前記外側流路に連通する第二開口部が開設される請求項２に記載の二重管式熱交換器。
4. 前記凹凸部の軸方向一端は、前記外管大径部の軸方向一端よりも軸方向他端側に配置される請求項３に記載の二重管式熱交換器。
5. 前記凹凸部の軸方向他端は、前記第二開口部の軸方向一端よりも軸方向一端側に配置される請求項３または請求項４に記載の二重管式熱交換器。
6. 前記外管は、同一の材料により一体的に形成されており、
   前記内管は、同一の材料により一体的に形成されており、
   前記内管小径部は内管第一小径部であり、
   前記内管は、前記内管大径部の軸方向一端側に、前記内管第一小径部と外径が同じ内管第二小径部を有する請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の二重管式熱交換器。
7. 前記凹凸部は、前記内管の外周面に沿って周回する螺旋状の凹凸を有する螺旋部である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の二重管式熱交換器。
8. 外管と、前記外管に挿入される内管と、を備え、前記内管の内部に内側流路を形成し、前記内管と前記外管との間に外側流路を形成し、前記内側流路を流れる流体と前記外側流路を流れる流体との間で熱交換を行う二重管式熱交換器の製造方法であって、
   前記内管を前記外管に挿入する際の挿入方向前側を前側、挿入方向後側を後側として、
   前記内管は、外周面に凹凸を有する凹凸部を有し、
   前記外管の後端部と前記内管との間には、大径シール部が介在し、
   前記外管の前端部と前記内管との間には、前記大径シール部よりも小径の小径シール部が介在し、
   前記内管の前端を前記外管の後端に挿入する挿入工程と、
   挿入後の前記内管を前記外管に対して相対的に前進させ、前記内管と前記外管との位置決めを行う位置決め工程と、
   位置決め後の前記外管の前記後端部と前記内管とを接続し前記大径シール部を形成すると共に、位置決め後の前記外管の前記前端部と前記内管とを接続し前記小径シール部を形成するシール工程と、
   を有することを特徴とする二重管式熱交換器の製造方法。
9. 前記外管は、前記外管の前記後端部である外管中径部と、前記外管の前記前端部である外管小径部と、を有し、
   前記内管は、前記外管中径部の径方向内側に配置される内管大径部と、前記内管の軸方向他端を有し前記外管小径部の径方向内側に配置される内管小径部と、前記内管大径部と前記内管小径部との間に配置される前記凹凸部と、を有し、
   前記大径シール部は、前記外管中径部と前記内管大径部との間に介在し、前記外側流路の後端を流体密にシールし、
   前記小径シール部は、前記外管小径部と前記内管小径部との間に介在し、前記外側流路の前端を流体密にシールし、
   前記外管中径部の内径をＤ１、前記外管小径部の内径をＤ２、前記内管大径部の外径をｄ１、前記内管小径部の外径をｄ２、前記凹凸部の最大外径をｄ３として、以下の式（１）～（３）が全て成立する請求項８に記載の二重管式熱交換器の製造方法。
   Ｄ１＞Ｄ２ ・・・（１）
   ｄ１≧ｄ３＞ｄ２ ・・・（２）
   Ｄ１＞ｄ２ ・・・（３）
10. 前記挿入工程の前に、
    管状の内管素材を金型にセットし、前記内管素材の内部に流体を供給し、前記流体の圧力で前記内管素材を膨張させ前記金型の型面に沿って変形させることにより、前記内管素材と外径が同じ前記内管小径部に対して、前記内管大径部、前記凹凸部を拡径変形させ、前記内管を成形する内管成形工程を有する請求項９に記載の二重管式熱交換器の製造方法。
11. 前記外管中径部は、外管第一中径部であり、
    前記外管は、前記外管第一中径部と前記外管小径部との間に、後側から前側に向かって、前記外管第一中径部よりも内径が大きい外管大径部と、前記外管第一中径部と内径が同じ外管第二中径部と、を有し、
    前記挿入工程の前に、
    管状の外管素材を変形させることにより前記外管を成形する外管成形工程と、
    成形後の前記外管大径部に、前記外側流路に連通する第一開口部を開設すると共に、成形後の前記外管第二中径部に、前記外側流路に連通する第二開口部を開設する開口部開設工程と、
    を有する請求項９または請求項１０に記載の二重管式熱交換器の製造方法。
12. 前記挿入工程の前または前記シール工程の後に、
    前記第一開口部に第一配管を接続し、前記第二開口部に第二配管を接続する配管接続工程を有する請求項１１に記載の二重管式熱交換器の製造方法。

Images