JP4350058B2 - 冷媒用二重管 - Google Patents

Description

本発明は、２本の配管を少なくとも部分的に二重に配置し、内管の内部の流路と、内管と外管との間との流路とを提供する冷媒用二重管に関するものである。

従来、二重管の用途のひとつとして、冷凍サイクル用配管が知られている。この冷凍サイクル用配管は、例えば車両用空調装置に用いて好適である。

例えば、特許文献１に示されるように、二重管は、コンプレッサからコンデンサを経てエバポレータに至る高圧冷媒配管と、エバポレータからコンプレッサ至る低圧冷媒配管とが、少なくとも一部において、一方が他方の内部に入るもの（二重管構造）として形成されている。

これにより、高温の高圧冷媒と低温の低圧冷媒との間で熱交換が可能となり、コンデンサから流出する高圧冷媒は低圧冷媒によって過冷却され（サブクール方式の代替え）、液冷媒量を増加させてエバポレータ側に供給できる。エバポレータでは液冷媒量の増加に伴い冷媒流通抵抗が減少し、冷房能力が向上する。そして、エバポレータから流出する低圧冷媒は、高圧冷媒によって過熱され（スーパーヒートの代替え）、コンプレッサに対する液圧縮を防止できるようにしている。

一方、特許文献２に示されるように、径寸法の異なる内管と外管とから成る二重管が知られている。この二重管においては、内管が外管内に挿通された後に内管が捻り加工され、捻り加工によって形成されるねじ山の頂部が外管の内周面に圧接されるようにしている。

そして、内管内を第１流体が流通し、また内管と外管との間に形成される螺旋通路を第２流体が流通するようにしている。
特開２００１−２７７８４２号公報 特開２００３−３２９３７６号公報

上記特許文献１の技術では高圧冷媒と低圧冷媒との間における熱交換を可能とするものの、効率的な熱交換についての考えは特に示されていない。熱交換効率を向上させるには、基本的には高圧冷媒と低圧冷媒との間の伝熱面積を増加させることが必要となるが、そのためには二重管として内側配管の外径を外側配管の内径に近づくように大きくすることが考えられる。

しかしながら、その場合、内側配管と外側配管との間の内外間流路は狭くなり、冷媒の流通抵抗が増大する。更に、外側配管の長手方向の両端部あるいは一端部において、その壁面に開口して内外間流路に連通する冷媒の入口部または出口部を設けた場合に、その近傍における冷媒の流通抵抗が増大する。

また、特許文献１の技術では、内管の表面積が小さいために内外の流体の間の熱交換が十分に得られないおそれがあった。

上記特許文献２の技術でも、第２流体が出入りする出入口部と、螺旋通路とを連通させるために、外管の両端部に別部材から成るヘッダを設けるようにしているので、部品点数の増加を招いていた。

本発明の目的は、改良された冷媒用二重管を提供することにある。

本発明の他の目的は、内管と外管との間の流路への接続を簡単な構成で実現することである。

本発明の他の目的は、内管と外管との間の流路への接続部における流通抵抗を低く抑えることである。

本発明の他の目的は、優れた熱交換性能を示す冷媒用二重管を提供することにある。

本発明の他の目的は、高温高圧の流体と、低温低圧の流体との間の熱交換に優れた性能を示す冷媒用二重管を提供することにある。

本発明の他の目的は、冷凍サイクル用配管として優れた熱交換性能を示す冷媒用二重管を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられ、
冷凍サイクルを構成する圧縮機に吸入される低圧側冷媒が流通する内管（１６２）と、
内管（１６２）が挿入され、内径が、内管（１６２）の外径に対してわずかに大きく設定されている外管（１６１）とを備え、
内管（１６２）と外管（１６１）との間に形成される流路（１６０ａ）には冷凍サイクルを構成する凝縮器から流れ出た高圧側冷媒が流通し、低圧側冷媒と高圧側冷媒と熱交換させる、曲げられた冷媒用二重管であって、
外管（１６１）は、外管（１６１）の両端部から所定距離内側に位置して外管（１６１）の壁を径方向に貫通し、入口パイプ（１６３ｂ）、および出口パイプ（１６４ｂ）が接合される孔を有し、
内管（１６２）は、その外壁面に螺旋状に延びる螺旋溝（１６２ｄ）および、内管（１６２）の壁の入口パイプ（１６３ｂ）と出口パイプ（１６４ｂ）とに対応する部位において全周を周回して螺旋溝（１６２ｄ）と連通する周回溝（１６２ｇ）が刻設され、
内管（１６２）は、螺旋溝（１６２ｄ）および、周回溝（１６２ｇ）が刻設されることによって、
内管（１６２）の両端縁から所定長さにわたって螺旋溝（１６２ｄ）および周回溝（１６２ｇ）が刻設されていない円筒状をなす内管筒状部（１６２ｈ）が形成されると共に、
外管（１６１）に部分的な拡大部を設けることなく、内管（１６２）と外管（１６１）との間に形成される流路（１６０ａ）と、入口パイプ（１６３ｂ）および出口パイプ（１６４ｂ）との連通を実現し、
その結果、内管（１６２）は、外管（１６１）が、その端部において、内管筒状部（１６２ｈ）の外径側に位置し、内径が内管筒状部（１６２ｈ）の外径に対してわずかに大きく設定された円筒状の外管筒状部（１６１ｃ）を有することを許容し、
該外管筒状部（１６１ｃ）の内径が内管筒状部（１６２ｈ）の外径に対してわずかに大きく設定されたことによる内管筒状部（１６２ｈ）と外管筒状部（１６１ｃ）との間の隙間が、径方向外側からプレスされて構成された連結部（１６１ｂ）を備えることを特徴としている。

これにより、内外間流路（１６０ａ）と入口パイプ（１６３ｂ）、および出口パイプ（１６４ｂ）との連通をシンプルな構成で実現することができる。そして、周回溝（１６２ｇ）によって入口パイプ（１６３ｂ）、出口パイプ（１６４ｂ）近傍における流体の流通抵抗を低減できるので、内外間流路（１６０ａ）を流通する流体の流量を増加させることができ、内管（１６２）内を流通する流体との熱交換を行う際に熱交換効率を向上させることができる。
この構成は、低圧冷媒と高圧冷媒との間の熱交換面積を大きくすることを可能とする。この結果、低圧冷媒と高圧冷媒との熱交換を促進することができる。また、螺旋溝（１６２ｄ）、周回溝（１６２ｇ）は、内管（１６２）と外管（１６１）との間に形成された高圧冷媒の通路を確実に提供する。さらに、内管（１６２）の壁を凹凸にすることで、内管（１６２）の内面においても、内管（１６２）の外面においても、熱交換が促進される。
この構成は、冷凍サイクルの内部熱交換を提供する配管として利用することができる。内管（１６２）と外管（１６１）との間に、温度を下げることが望まれる高温高圧冷媒を流す構成に適用することができる。この場合、高温高圧冷媒が、外管（１６１）を通じて外界に放熱することを許容しつつ、内管（１６２）内の低圧冷媒とも熱交換する構成を提供できる。
この構成は、螺旋溝（１６２ｄ）により、管の軸方向と交差する流れ成分を生じさせることができ、熱交換が促進される。
この構成により、高圧冷媒の通路において複雑な流れが形成され、熱交換が促進される。この構成は、冷媒用二重管が曲げられる場合には、内管（１６２）と外管（１６１）とに過剰な機械的なストレスをかけることなく、それらの曲げを許容する。また、この構成は、内管（１６２）に螺旋溝（１６２ｄ）、周回溝（１６２ｇ）を形成した後に、内管（１６２）を外管（１６１）に挿入するという製造方法を採用することを許容する。
この構成によると、内管筒状部（１６２ｈ）と、外管筒状部（１６１ｃ）とによって、確実に気密性をもった連結部を容易に提供することができる。
連結部（１６１ｂ）は、内管（１６２）と外管（１６１）との間をロウ付けするロウ付け部、を備えることができる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明を車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる冷媒配管に適用した実施形態を説明する。この実施形態の冷媒用二重管（以下、二重管）１６０は、車両用空調装置（以下、空調装置）１００の冷凍サイクル１００Ａに適用されたものであり、以下、具体的な構成について、図１〜図４を用いて説明する。尚、図１は空調装置１００の全体を示す概略構成図、図２は冷凍サイクル１００Ａの車両での搭載状態を示す外観斜視図、図３は二重管１６０を示す平面図、図４は図３のＡ−Ａ部を示す断面図である。

車両は、ダッシュパネル３によって、走行用のエンジン１０が搭載されるエンジンルーム１と、乗員用の車室２とに区画されており、空調装置１００を構成する冷凍サイクル１００Ａおよび室内ユニット１００Ｂのうち、冷凍サイクル１００Ａ（膨張弁１３０、蒸発器１４０を除く）がエンジンルーム（本発明における所定の搭載領域に対応）１内に配設され、また、室内ユニット１００Ｂが車室２のインストルメントパネル内に配設されている。

室内ユニット１００Ｂは、空調ケース１０１内に送風機１０２、蒸発器１４０、ヒータコア１０３等が配設されて形成されるユニットである。送風機１０２は、車両の外気あるいは内気を空調空気として選択的に取り込んで、その空調空気を蒸発器１４０、ヒータコア１０３に送風するものである。蒸発器１４０は、後述する冷凍サイクル１００Ａの作動に伴う冷媒（本発明における流体に対応）を内部で蒸発させて、その時の蒸発潜熱により空調空気を冷却する冷房用の熱交換器である。ヒータコア１０３は、エンジン１０の温水を加熱源として空調空気を加熱する暖房用の熱交換器である。

ヒータコア１０３近傍の空調ケース１０１内にはエアミックスドア１０４が設けられており、このエアミックスドア１０４の開度に応じて、蒸発器１４０によって冷却された空調空気と、ヒータコア１０３によって加熱された空調空気との混合比率が可変され、乗員の設定する温度に調節されるようになっている。

冷凍サイクル１００Ａは、圧縮機１１０、凝縮器１２０、膨張弁１３０、上記蒸発器１４０を備え、これらが配管１５０によって順次接続されて閉回路を形成するものであって、配管１５０の途中に本発明の実施形態の二重管１６０が設けられている。

圧縮機１１０は、冷凍サイクル１００Ａ内の冷媒を高温高圧に圧縮する流体機器であり、ここではエンジン１０の駆動力によって駆動されるようになっている。即ち、圧縮機１１０の駆動軸にはプーリ１１１が固定されており、エンジン１０の駆動力がクランクプーリ１１、駆動ベルト１２を介してプーリ１１１に伝達され、圧縮機１１０は駆動される。尚、プーリ１１１には、駆動軸とプーリ１１１との間を断続する電磁クラッチ（図示せず）が設けられている。凝縮器１２０は、圧縮機１１０の吐出側に接続され、外気との熱交換によって冷媒を凝縮液化する熱交換器である。

膨張弁（本発明における膨張器に対応）１３０は、凝縮器１２０から流出される液相冷媒を減圧膨脹させて、等エンタルピ的に減圧する弁であり、蒸発器１４０に近接して設けられ、室内ユニット１００Ｂ側に設けられている。膨張弁１３０は、蒸発器１４０から流出される冷媒（圧縮機１１０に吸入される冷媒）の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁としている。ここでは、蒸発器１４０における冷媒の過熱度としては、例えば５℃以下となるように、更に詳しくは０〜３℃となるように（ほとんど過熱度を持たないように）している。蒸発器１４０は、上記で説明したように空調空気を冷却する冷房用の熱交換器であり、蒸発器１４０の冷媒出口側は、圧縮機１１０の吸入側に接続されている。

そして、二重管１６０は、配管１５０のうち、凝縮器１２０から膨張弁１３０の間で圧縮機１１０からの高圧冷媒が流れる高圧配管１５１と、蒸発器１４０から圧縮機１１０の間で低圧冷媒が流れる低圧配管１５２との少なくとも一部で、二重管構造を形成するものである。

二重管１６０は、７００〜９００ｍｍレベルの長さを有しており、エンジン１０およびその他の機器、ボディ等との干渉を避けるために、図２に示すように、複数の曲げ部１６０ｃが形成されて、エンジンルーム１内に搭載されている。

二重管１６０は、図３、図４に示すように、それぞれ個別に形成された外管１６１と内管１６２とを備える。外管１６１の内部を内管１６２が貫通するように配設されている。外管１６１は、例えばアルミニウム製の６／８インチ管（外径１９．０５ｍｍ、内径１６．６５ｍｍ）であり、長手方向両端部の全周が縮管されて外管筒状部を成して、内管１６２の円周表面（内管筒状部）に気密あるいは液密となるように溶接されている（連結部１６１ｂを形成）。よって、外管１６１と内管１６２との間には空間が形成され、この空間が内外間流路１６０ａと成るようにしている。

外管１６１の長手方向両端部側の壁面（円周面）には、外部と内外間流路１６０ａとを連通させる入口パイプ（本発明における入口部に対応）１６３と、出口パイプ（本発明における出口部に対応）１６４とが溶接されている。入口パイプ１６３と出口パイプ１６４とは、外管１６１の壁面にその径方向に向けて開口する開口部を提供する。さらに、これらのパイプ１６３，１６４は、径方向に延びだす接続管を提供する。両パイプ１６３、１６４の先端側にはそれぞれジョイント１６３ａ、１６４ａが設けられており、これらのジョイント１６３ａ、１６４ａによって、入口パイプ１６３には凝縮器１１０側からの高圧配管１５１が接続され、また、出口パイプ１６４には膨張弁１３０側に向かう高圧配管１５１が接続され、内外間流路１６０ａには高圧冷媒が流れるようにしている。

そして、外管１６１の両パイプ１６３、１６４近傍には、内外間流路１６０ａの断面積を拡大する拡大部１６０ｂが設けられている。即ち、外管１６１の両パイプ１６３、１６４近傍には、全周拡管された拡管部１６１ａが形成されており、この拡管部１６１ａによって、内外間流路１６０ａの断面積が拡大されるようにしている。

一方、内管１６２は、上記の外管１６１と同様に、例えばアルミニウム製の５／８インチ管（外径１５．８８ｍｍ、内径１３．４８ｍｍ）としている。即ち、内外間流路１６０ａで高圧冷媒が流通しうる流路断面積を確保しつつ、内管１６２の外径をできるだけ外管１６１に近づけることで、その表面積を大きくするように設定している訳である。

内管１６２の長手方向両端部には、それぞれジョイント１６２ｃが設けられ、このジョイント１６２ｃによって、一方（図３中の右側）は蒸発器１４０側からの低圧配管１５２に接続され、また、他方（図３中の左側）は圧縮機１１０側に向かう低圧配管１５２に接続され、内管１６２内には低圧冷媒が流れるようにしている。

そして、内外間流路１６０ａが形成される領域に対応する内管１６２の表面には、ストレート溝１６２ｂ（本発明における溝部に対応）が設けられている。ストレート溝１６２ｂは、後加工によって内管１６２の円周方向に複数（ここでは図４に示すように３つ）配置され、長手方向にまっすぐ延びる溝としている。内管１６２の壁面を変形させて複数のストレート溝１６２ｂが設けられることで、内管１６２の壁面には複数条の溝部と隆起部とが並んで長手方向に延びる。ストレート溝１６２ｂは、内管１６２の外面において溝状に長手方向に延びるとともに、内管１６２の内面においては径方向内側へ隆起した隆起部として長手方向に延びている。

次に、上記構成に基づく作動およびその作用効果について、図５に示すモリエル線図を加えて説明する。

乗員からの空調要求、例えば冷房要求があると、圧縮機１１０の電磁クラッチが接続され、圧縮機１１０はエンジン１０によって駆動され、蒸発器１４０側から冷媒を吸入、圧縮した後、高温の高圧冷媒として凝縮器１２０側に吐出する。高圧冷媒は凝縮器１２０において、冷却されて凝縮液化される（ほぼ液相状態）。凝縮液化された冷媒は、二重管１６０の内外間流路１６０ａを通り、膨張弁１３０で減圧膨張され、蒸発器１４０で蒸発される（過熱度０〜３℃のほぼ飽和ガス状態）。蒸発器１４０では、冷媒の蒸発に伴って空調空気が冷却される。そして、蒸発器１４０で蒸発した飽和ガス冷媒は、低温の低圧冷媒として二重管１６０の内管１６２内を流通して、圧縮機１１０に戻る。

ここで、二重管１６０を高圧冷媒、低圧冷媒が流通する際に両者間において熱交換が成され、高圧冷媒は冷却され、低圧冷媒は過熱されることになる（図５）。即ち、凝縮器１２０から流出した液相冷媒は、二重管１６０で更に過冷却されて低温化が促進される（サブクール）。また、蒸発器１４０から流出した飽和ガス冷媒は、二重管１６０で更に過熱されて過熱度を持ったガス冷媒となる（スーパーヒート）。

本発明の実施形態に係る二重管１６０においては、外管１６１を拡管することによって拡大部１６０ｂを設けるようにしているので、内外間流路１６０ａと両パイプ１６３、１６４との連通をシンプルな構成で実現することができる。

また、凝縮器１２０からの液相冷媒（高圧冷媒）が流通しうる内外間流路１６０ａを確保しつつ、内管１６２の外径（５／８インチ管）をできるだけ外管１６１（６／８インチ管）に近づけているので、内管１６２内を流通するガス冷媒（低圧冷媒）との伝熱面積を大きくして熱交換効率を向上させることができる。

そして、入口パイプ１６３、出口パイプ１６４の近傍において、外管１６１に拡管部１６１ａを設けて（拡大部１６０ｂを設けて）、内外間流路１６０ａの流路断面積を拡大するようにしているので、高圧冷媒の入口パイプ１６３から内管１６２への衝突抵抗、内管１６２の周方向への回り込みによる流通抵抗、および内外間流路１６０ａの長手方向から内管１６２の周方向に回り込んで出口パイプ１６４に流入する際の流通抵抗を低減でき、総じて内外間流路１６０ａを流通する高圧冷媒の流量を増加させることができ、高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換効率を向上させることができる。

加えて、内管１６２においては、ストレート溝１６２ｂ加工後の加工硬化とストレート溝１６２ｂによるリブ効果とによって、内管１６２の断面剛性（断面係数）を上げることができ、二重管１６０の曲げ部１６０ｃの形成に伴う、内管１６２の断面変形を抑制して内外間流路１６０ａが狭くなってしまうことを抑制できる。また、ストレート溝１６２ｂによって内外間流路１６０ａの断面積を拡大できるので、更に高圧冷媒の流通抵抗を低減することができる。よって、内外間流路１６０ａを流通する高圧冷媒の流量を増加させることができ、高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換効率を向上させることができる。

また、ストレート溝１６２ｂを形成することにより、内管１６２の表面積を増加させることができるので、即ち、内管１６２内を流通する低圧冷媒と、内外間流路１６０ａを流通する高圧冷媒との伝熱面積を増加させることができるので、両者間の熱交換効率を向上できる。この実施形態では、内管１６２に形成されたストレート溝１６２ｂは、その管壁面の内側と外側において溝と隆起部とを提供するため、内側を流れる冷媒と管壁面との熱交換に優れると同時に外側を流れる冷媒と管壁面との熱交換にも優れる。この結果、内外冷媒の間の熱交換を良好になすことができる。この実施形態では、内側の低圧冷媒と外側の高圧冷媒との熱交換を良好に行うことができる。

また、内外間流路１６０ａに高温の高圧冷媒を流通させ、内管１６２内に低温の低圧冷媒を流通させるようにしているので、エンジンルーム１内の高温の空気と低圧冷媒との間での熱ロスを無くして、高圧冷媒と低圧冷媒間の熱交換効率を向上することができる。

ここで、二重管１６０の形成にあたって、例えば、押出し加工のように外管１６１と内管１６２とを一体的に成形した場合には、外管１６１と内管１６２との間に長手方向に延びる接続部（特許文献１中の図２）が円周方向に数箇所必ず形成されて、内外間流路１６０ａは、複数の流路に分割されることになる。よって、一体成形においては、この接続部が内外間流路１６０ａにおける冷媒の流通抵抗となる。また、二重管１６０に曲げ部１６０ｃを形成する時に、例えば１つの分割流路において、変形によって外管１６１と内管１６２とが接触した場合、その分割流路は閉塞される形となってしまうので、冷媒流通抵抗が大きく増加する。しかし、本発明の実施形態では外管１６１および内管１６２を個別に形成されたものを用いるようにしているので、そのような問題が生ずることが無い。

通常、蒸発器１４０において、冷媒に過熱度を持たせると、空調空気との温度差が小さくなって熱交換性能（冷房性能）が低下する。しかしながら、本実施形態では、二重管１６０において蒸発器１４０から流出した冷媒に過熱度を持たせることができ、蒸発器１４０においては、冷媒に過熱度を持たせる必要が無い（飽和ガス状態）ことから、蒸発器１４０における空調空気との熱交換性能（冷房性能）を向上させることができる。そして、蒸発器１４０から流出される冷媒は、二重管１６０での熱交換により過熱度が与えられて完全なガス冷媒（気相冷媒）とされるので、圧縮機１１０に対する液圧縮を防止することができる。

尚、入口パイプ１６３、出口パイプ１６４近傍における高圧冷媒の流通抵抗に応じて、外管１６１における拡管部１６１ａは、入口パイプ１６３、出口パイプ１６４の近傍で円周方向の一部に設けるようにしても良い。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、二重管１６０における外管端部としての拡大部１６０ｂを形成するための構造を変更したものである。

ここでは、入口パイプ１６３近傍（図６中では省略しているが出口パイプ１６４側も同じ）の内管１６２の円周方向の一部を縮管した縮管部１６２ａを設けることで、拡大部１６０ｂを形成している。外管１６１の壁面に接続された入口パイプ１６３あるいは出口パイプ１６４の内部と、外管１６１と内管１６２との間に形成された内外間流路１６０ａとの間の合流部としての拡大部１６０ｂは、外管１６１の径を特に拡張することなく、外管１６１の径をその大部分を占める範囲の径と同一にしたまま、内管１６２の径を小さくすることで形成される。内管１６２の縮管部１６２ａは、内管１６２の壁面をその径方向の一方向、例えば入口パイプ１６３あるいは出口パイプ１６４の方向から凹ませて凹部として形成することができる。また、縮管部１６２ａは、内管１６２の周方向に沿って所定範囲に渡って延びるように、あるいはその全周にわたって延びるように形成されることができる。合流部としての縮管部１６２ａは、入口パイプ１６３との合流部に設けられることで、入口パイプ１６３からの冷媒を溝部１６２ｂへ案内し、出口パイプ１６４との合流部に設けられることで、溝部１６２ｂから出口パイプ１６４へ冷媒を案内する。これにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

尚、入口パイプ１６３（出口パイプ１６４）近傍における高圧冷媒の流通抵抗に応じて、縮管部１６２ａは、入口パイプ１６３（出口パイプ１６４）近傍で内管１６２の全周に設けるようにしても良い。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図７に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態の内管１６２における溝部として、ストレート溝１６２ａから内管１６２の長手方向に螺旋状に形成される螺旋溝１６２ｄに変更したものである。螺旋溝１６２ｄは、内管１６２の壁面に沿って、その長手方向に延びる単一の溝、あるいは周方向に等間隔あるいは所定間隔を設けて離れた多条の溝とすることができる。ここでは、３本の螺旋が組み合わされた３条の螺旋溝１６２ｄとしている。螺旋溝１６２ｄは、内管１６２の壁面を変形させて形成されており、内管１６２の外面においては溝状を成し、内管１６２の内面においては隆起した形状を成す。３条の螺旋溝１６２ｄは、互いに平行な螺旋溝である。

これにより、内管１６２の全周に渡って溝部（螺旋溝１６２ｄ）が形成される形となるので、内管１６２の断面剛性（断面係数）を更に高めて、曲げ部１６０ｃ（図２）形成時の変形抑制効果を向上させることができる。

更に、内外間流路１６０ａにおいて、螺旋溝１６２ｄによって本来の長手方向の流れに対して螺旋状流れによる渦流（流れの乱れ）が形成されるので、熱伝達率を向上でき、熱交換効率を向上できる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図８に示す。内管１６２に設ける溝部は、上記ストレート溝１６２ｂと螺旋溝１６２ｄとの組み合わせとされている。

（第５実施形態）
第３実施形態では互いに平行に延びる複数の螺旋溝１６２ｄを設けたが、この構成に代えて、角度の異なる複数の螺旋溝を設けても良い。この構成では、内管１６２の長手方向に沿っていくつかの箇所で螺旋溝が互いに交差する。この結果、内外間流路１６０ａと、内管１６２内においてより複雑な流れを作りだすことができ、熱交換を促進することができる。複数の螺旋溝は、それらの角度が正負に異なる構成とすることができる。例えば、ひとつまたは複数の螺旋溝を右ねじ状の右螺旋溝とし、残るひとつまたは複数の螺旋溝を左ねじ状の左螺旋溝とすることができる。平行な複数の右螺旋溝と、平行な左螺旋溝とを設けることもできる。例えば、図９、図１０に図示される構成を採用することができる。図９、図１０は、本発明の第５実施形態の内管１６２を示す側面図と断面図である。図９では、溝の中央線を破線で示している。外管１６１は、先行の実施形態と同じ構造をとることができる。内管１６２は、複数の螺旋溝として、２本の右螺旋溝１６２ｅと、２本の左螺旋溝１６２ｆとを有する。第１螺旋溝としての右螺旋溝１６２ｅと、第２螺旋溝としての左螺旋溝１６２ｆとの本数、幅、深さ、およびねじれ角又はピッチなどは、内外間流路１６０ａに求められる流路断面積、流路抵抗、さらには内管１６２の曲げ易さなどを考慮して設定することができる。さらには、ストレート溝を併用することもできる。

右螺旋溝１６２ｅと左螺旋溝１６２ｆとを内管１６２の壁面を変形させて設けることで、内管１６２を擬似的な蛇腹状とすることができ、内管１６２を全方向へ向けて曲げ易くすることができる。内管１６２は、複数の溝によって、その内面に複数の凹凸を有する。この結果、内管１６２の内面において冷媒と内管１６２との熱交換が促進される。内管１６２は、複数の溝によって、その外面に複数の凹凸を有する。この結果、内管１６２の外面において冷媒と内管１６２との熱交換が促進される。内管１６２は、その内面と外面との両方に複数の凹凸を有するため、その内外を流れる冷媒の間の熱交換が促進される。この構成では、内管１６２に複数の交差部が形成される。さらに、内管１６２の外面には、複数の菱形の隆起部が形成され、これら菱形の隆起部が外管１６１の内面に接触する。この構成によると、内管１６２と外管１６１との間の内外間流路１６０ａを確実に確保することができる。さらに、溝間の稜線は、図１０に図示されるように、内管１６２に溝を加工する前の円形断面に比べて半径の小さい曲面を提供している。この結果、内管１６２と外管１６１との接触面積を少なくすることができる。

（第６実施形態）
本発明を適用した二重管の第６実施形態を図１１に示す。この実施形態は、車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる冷媒用二重管である。冷媒用二重管は、高温高圧冷媒と、低温低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器とも呼ばれる。第６実施形態は、上記第１実施形態に対して、主に外管１６１の形状、および内管１６２における溝部の形状を変更したものである。

外管１６１は内径一定の管によって形成されている。外管１６１の内径は、内管１６２の外径に対してわずかに大きく設定されている。外管１６１の両端部は、内管１６２の両端部に、連結部１６１ｂにおいて気密に連結されている。連結部１６１ｂは、外管１６１の端部に設けられた円筒状の筒状部（本発明における外管筒状部に対応）１６１ｃを、内管１６２の端部に設けられた円筒状の筒状部（本発明における内管筒状部に対応）１６２ｈに連結して構成されている。連結部１６１ｂは、外管１６１の筒状部１６１ｃを、内管１６２の筒状部１６２ｈの表面に接合する連結部１６１ｂによって提供されている。連結部１６１ｂにおいては、ロウ付け、または溶接によって、両管１６１、１６２が直接に接合されている。外管１６１の筒状部１６１ｃは、連結部１６１ｂにおいて、内管１６２の筒状部１６２ｈに接触するように、わずかに縮径加工されている。縮径加工は、外管１６１を径方向外側からプレスすることにより行われている。

この実施形態において図示された連結部１６１ｂは、外管１６１と内管１６２との少なくとも一方に設けることができる。例えば、他端においては、外管１６１と内管１６２との間にゴム製Ｏリングを介装した連結部、あるいは、外管１６１と内管１６２とに接合されたブロック状のジョイント部材を採用した連結部を採用することができる。

外管１６１の両端部には、両端縁より所定距離内側に位置して連通口を提供するバーリング孔が設けられている。このバーリング孔は、後述する内管１６２の螺旋溝１６２ｄの端部あるいは周回溝１６２ｇの径方向外側に位置して開設されている。バーリング孔は、外管１６１の壁を径方向に貫通する孔を提供する。バーリング孔は、外管１６１の壁を、孔の周囲において、径方向に管状に突出させて形成されている。バーリング孔には、フランジ部を有する入口パイプ１６３ｂ、および出口パイプ１６４ｂが接合されている。両パイプ１６３ｂ、１６４ｂは、外管１６１の内部と連通している。バーリング孔とパイプ１６３ｂ、１６４ｂは、連通口を提供する。

内管１６２は、内径一定の管によって形成されている。内管１６２の両端部には、両端縁から所定長さにわたって円筒状の筒状部が形成されている。内管１６２の壁には、凹凸部が形成されている。凹凸部は、内管１６２の壁の内面と外面との両方に凹凸を提供する。この実施形態では、凹凸部は、内管１６２の壁に刻設された溝によって提供される。溝は、内管１６２の長さ方向に沿って延びている。凹凸部は、複数の溝によって提供されることができる。凹凸部は、内管１６２の周方向に離れて位置する複数の溝によって提供されることができる。凹凸部は、内管１６２の長さ方向に離れて位置する複数の溝によって提供されることができる。複数の溝は、互いに交差する構成とすることも、互いに平行に延びる構成とすることもできる。溝は、内管１６２の長さ方向に沿って延びる直線状あるいは内管１６２の周囲に沿って螺旋状に延びる形状とすることができる。

この実施形態では、溝は、周回溝１６２ｇと、多条（例えば３条）の螺旋溝１６２ｄとを備えている。螺旋溝１６２ｄの間に形成される峰部の頂点は、外管１６１の内面に接近して位置している。螺旋溝１６２の間に形成される峰部は、内管１６２の壁に形成された径方向外側へ向けて突出する凸部を形成している。内管１６２の凸部の頂部で規定される円の外径は、外管１６１の内径より小さい。この結果、内管１６２の凹部である螺旋溝１６２ｄと外管１６１との間に流路が区画されると共に、さらに、内管１６２の凸部と外管１６１との間にも流路が区画される。内管１６２の凸部と外管１６１との間の流路は、内管１６２の凸部が、ところどころで外管１６１の内面に接触することで、狭められているか、部分的に閉じている。

周回溝１６２ｇは、入口パイプ１６３ｂと出口パイプ１６４ｂとに対応するそれぞれの位置で、内管１６２の周方向に沿って延びる溝として形成されている。周回溝１６２ｇは、内管１６２の全周を周回する溝として形成されている。

そして、螺旋溝１６２ｄはこの周回溝１６２ｇから連続して延び出して形成されている。螺旋溝１６２ｄは、一方の周回溝１６２ｇ内から延び出している。また、螺旋溝１６２ｄは、他方の周回溝１６２ｇ内から延び出している。この構成により、周回溝１６２ｇから二重管の長さ方向に沿って延び出す流路が溝によって確実に提供される。螺旋溝１６２ｄは、内管１６２の長さ方向に沿って、両周回溝１６２ｇ間にわたって連続して形成されている。

よって、両パイプ１６３ｂ、１６４ｂは直接的に各周回溝１６２ｇに連通すると共に、周回溝１６２ｇおよび螺旋溝１６２ｄによって、外管１６１と内管１６２との間に内外間流路１６０ａが形成されることになる。

これにより、外管１６１に設けた両パイプ１６３ｂ、１６４ｂを、内管１６２の表面に形成された周回溝１６２ｇに径方向から直接に連通させたので、内外間流路１６０ａ（螺旋溝１６２ｄ）への高圧冷媒の出入りを簡単な構成で実現できる。

また、溝部の形成にあたり、両パイプ１６３ｂ、１６４ｂに対応する位置で内管１６２の外周を周方向に周回する周回溝１６２ｇを設けているので、外管１６１（両パイプ１６３ｂ、１６４ｂ）に対する内管１６２の周方向の位置決めを不要として、溝部（１６２ｇ、１６２ｂ）と連両パイプ１６３ｂ、１６４ｂとを連通させることができる。

また、外管１６１（外管筒状部）の内径を内管１６２（内管筒状部）の外径に対してわずかに大きく設定して、両筒状部を接合するようにすると共に、外管１６１は、筒状部１６１ｃを含めて内径が一定の管としているので、両管１６１、１６２の接合を容易とし、更に、外管１６１に部分的な拡大部を設けることなく、内外間流路１６０ａと両パイプ１６３ｂ、１６４ｂとの連通を実現できる。

この実施形態では、内外間流路１６０ａは、凝縮器から蒸発器に向かって流れる高温高圧冷媒の流路として提供され、内管１６２内の流路は、蒸発器から圧縮機に向けて流れる低温低圧冷媒の流路として提供される。この場合、高温高圧冷媒は、低温低圧冷媒よりも高温であって、外管１６１の外側の外気よりも高温である冷却されるべき流体である。この構成によると、高温高圧冷媒は、内管１６２内の低温低圧冷媒と熱交換して冷却されると共に、加えて、外気によっても冷却される。しかも、高温高圧冷媒を外管１６１と内管１６２との間の環状の隙間で形成される流路に広く流すため、広い熱交換面積を提供でき、熱交換を促進できる。さらに、少なくとも内管１６２には、凹凸部としての溝部（螺旋溝１６２ｄ）を形成しているので、複雑な流れが提供され、熱交換が促進される。

この実施形態では、二重管１６０は、車両への搭載のために、車両に敷設される。そして、車両への敷設のために、二重管１６０は、所要の位置で曲げられる。この実施形態では、両端部分を除く内管１６２のほぼ全体で螺旋溝１６２ｄが形成されているため、二重管１６０が曲げられても、流路面積が確保される。例えば、内管１６２内においては、螺旋溝１６２ｄが、内管１６２の過剰なつぶれを阻止する。また、外管１６１と内管１６２との間では、管の断面が曲げ加工にともなって変形しても螺旋溝１６２ｄが流路を確保する。さらに、別の側面では、二重管１６０が曲げ加工される際に、螺旋溝１６２ｄが蛇腹のように機能して、内管１６２の曲げ加工を容易にする。この利点を得るために、螺旋溝１６２ｄは、少なくとも二重管１６０が曲げられる部位において内管１６２に形成されていることが望ましい。

尚、上記第６実施形態において、内管１６２の溝部の形成にあたっては、螺旋溝１６２ｄに代えて第１実施形態で説明したストレート溝１６２ｂとしても良い。また、螺旋溝１６２ｄとストレート溝１６２ｂとが組み合わされたものとしても良い。また、螺旋溝１６２ｄは、内管１６２の長さ方向の途中で部分的に中断していてもよい。また、内管１６２の長さ方向に複数の螺旋溝１６２ｄを断続的に形成してもよい。また、周回溝１６２ｇに代えて、円周方向に沿って延び、完全に円形状に繋がらない溝を採用しても良い。また、周回溝１６２ｇに代えて、峰をほとんど残さないほどにピッチを詰めた螺旋溝を採用してもよい。更には、周回溝１６２ｇを廃止して、両パイプ１６３ｂ、１６４ｂに近接する位置を起点、終点とする螺旋溝１６２ｄ、ストレート溝１６２ｂ等としても良い。

（その他の実施形態）
以上に述べた実施形態における溝部は、内管１６２の全長に渡って連続する溝として形成されているが、溝部は内管１６２の長さ方向に関して複数に分断されていてもよい。例えば、複数の交差する螺旋溝を設ける構成にあっては、交差部を通して螺旋溝間が連結されるため、確実に内外間流路１６０ａが確保される。

以上に述べた実施形態における溝部は、内管１６２の壁面を変形させて、その外面と内面との両方に溝と隆起とを形成したが、外面のみに溝を刻設する構成をとることができる。さらに、外管１６１にも溝を形成してもよい。例えば、外管１６１にも複数の交差する螺旋溝を形成することができる。

さらに、二重管に流通させる冷媒としては、物理的に性質が異なる冷媒を選定することができ、例えば流れ方向が異なる冷媒や、温度差がある冷媒、あるいは圧力差がある冷媒などの種々の組み合わせを採用することができる。例えば、膨張弁前後の高圧冷媒と低圧冷媒との組み合わせの他に、圧縮機前後の高圧冷媒と低圧冷媒、凝縮器後の高温冷媒と蒸発器後の低温冷媒などを採用することができる。また、室外に配置された冷凍サイクル構成要素と室内に配置された冷凍サイクル構成要素とを連結する往路配管と復路配管とを提供するために二重管を採用することができる。さらに、室内に配置された冷凍サイクル構成要素の間、あるいは室外に配置された冷凍サイクル構成要素の間を連結する往路配管と復路配管とを提供するために二重管を採用することができる。

上記各実施形態で説明した外管１６１と内管１６２の径サイズは、６／８インチ管および５／８インチ管の組み合わせに限定されるものでは無く、他のサイズとしても良い。例えば、内管１６２を６／８インチ管として、外管１６１をφ２２ｍｍ管（内径１９．６ｍｍ）とする、また、外管１６１を５／８インチ管として、内管１６２をφ１２．７ｍｍ管（内径１０．３ｍｍ）とする等、各種サイズでの対応が可能である。

また、二重管１６０において拡大部１６０ｂ、および溝部（１６２ｂ、１６２ｄ、１６２ｅ、１６２ｆ）を共に設けるものとして説明したが、それぞれ単独で設けるようにしても良い。

また、冷凍サイクル１００Ａに配設される二重管１６０を車両用空調装置１００に適用したものとしたが、これに限らず、家庭用の空調装置に適用しても良い。この場合、外管１６１の外気雰囲気温度は、車両用として使用されるエンジンルーム１の場合よりも低い条件で使用可能であるので、高圧冷媒と低圧冷媒の熱交換性能によっては、内外間流路１６０ａに低圧冷媒を流通させ、内管１６２内に高圧冷媒を流通させるようにしても良い。

また、上記の実施形態においては、冷媒と冷媒との間の熱交換器を構成する二重管を説明したが、水と冷媒とを熱交換させる用途にも適用することができる。内管内の流路を水の流路とし、内管と外管との間の流路を冷媒の流路とする構成、あるいは、内管内の流路を冷媒の流路とし、内管と外管との間の流路を水の流路とする構成を採用することができる。これらの場合においても、内管と外管との間の流路に通す流体は、外気との熱交換の必要性、および／または流量を考慮して選択することができる。

車両用空調装置の全体を示す概略構成図である。 冷凍サイクルの車両での搭載状態を示す外観斜視図である。 第１実施形態における二重管を示す平面図である。 図３のＡ−Ａ部を示す断面図である。 二重管における作用を示すモリエル線図である。 第２実施形態における二重管を示す斜視図である。 第３実施形態における二重管を示す斜視図である。 第４実施形態における二重管を示す斜視図である。 第５実施形態における内管を示す側面図である。 図９のＢ‐Ｂ部を示す断面図である。 第６実施形態における二重管を示す平面図である。

符号の説明

１ エンジンルーム（所定の搭載領域）
１００ 車両用空調装置
１００Ａ 冷凍サイクル
１１０ 圧縮機
１２０ 凝縮器
１３０ 膨張弁（減圧器）
１４０ 蒸発器
１５０ 配管
１５１ 高圧配管
１５２ 低圧配管
１６０ 冷媒用二重管（二重管構造）
１６０ａ 内外間流路
１６０ｂ 拡大部
１６０ｃ 曲げ部
１６１ 外管
１６１ｂ 連結部
１６１ｃ 筒状部（外管筒状部）
１６２ 内管
１６２ｂ ストレート溝（溝部、凹凸部）
１６２ｄ 螺旋溝（溝部）
１６２ｅ 右螺旋溝（第１螺旋溝）
１６２ｆ 左螺旋溝（第２螺旋溝）
１６２ｇ 周回溝（溝部、凹凸部）
１６２ｈ 筒状部（内管筒状部）
１６３ 入口パイプ（入口部）
１６３ｂ 入口パイプ（連通口）
１６４ 出口パイプ（出口部）
１６４ｂ 出口パイプ（連通口）

Claims (1)

1. 車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられ、
   前記冷凍サイクルを構成する圧縮機に吸入される低圧側冷媒が流通する内管（１６２）と、
   前記内管（１６２）が挿入され、内径が、前記内管（１６２）の外径に対してわずかに大きく設定されている外管（１６１）とを備え、
   前記内管（１６２）と前記外管（１６１）との間に形成される流路（１６０ａ）には前記冷凍サイクルを構成する凝縮器から流れ出た高圧側冷媒が流通し、前記低圧側冷媒と前記高圧側冷媒と熱交換させる、曲げられた冷媒用二重管であって、
   前記外管（１６１）は、前記外管（１６１）の両端部から所定距離内側に位置して前記外管（１６１）の壁を径方向に貫通し、入口パイプ（１６３ｂ）、および出口パイプ（１６４ｂ）が接合される孔を有し、
   前記内管（１６２）は、その外壁面に螺旋状に延びる螺旋溝（１６２ｄ）および、前記内管（１６２）の壁の前記入口パイプ（１６３ｂ）と前記出口パイプ（１６４ｂ）とに対応する部位において全周を周回して前記螺旋溝（１６２ｄ）と連通する周回溝（１６２ｇ）が刻設され、
   前記内管（１６２）は、前記螺旋溝（１６２ｄ）および、前記周回溝（１６２ｇ）が刻設されることによって、
   前記内管（１６２）の両端縁から所定長さにわたって前記螺旋溝（１６２ｄ）および前記周回溝（１６２ｇ）が刻設されていない円筒状をなす内管筒状部（１６２ｈ）が形成されると共に、
   前記外管（１６１）に部分的な拡大部を設けることなく、前記内管（１６２）と前記外管（１６１）との間に形成される流路（１６０ａ）と、前記入口パイプ（１６３ｂ）および前記出口パイプ（１６４ｂ）との連通を実現し、
   その結果、前記内管（１６２）は、前記外管（１６１）が、その端部において、前記内管筒状部（１６２ｈ）の外径側に位置し、内径が前記内管筒状部（１６２ｈ）の外径に対してわずかに大きく設定された円筒状の外管筒状部（１６１ｃ）を有することを許容し、
   該外管筒状部（１６１ｃ）の内径が前記内管筒状部（１６２ｈ）の外径に対してわずかに大きく設定されたことによる前記内管筒状部（１６２ｈ）と前記外管筒状部（１６１ｃ）との間の隙間が、径方向外側からプレスされて構成された連結部（１６１ｂ）を備えることを特徴とする冷媒用二重管。

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