WO2019150968A1

WO2019150968A1 - 二重管式熱交換器

Info

Publication number: WO2019150968A1
Application number: PCT/JP2019/001222
Authority: WO
Inventors: 伊藤　誠; 山本　憲; 吉野　誠; 中嶋　亮太; 小野　潤一
Original assignee: 株式会社デンソー; 株式会社デンソーエアシステムズ
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2019-08-08
Also published as: JP2019132509A

Abstract

二重管式熱交換器は、外管（１８１）と、内管（１８２）と、接合部（１８３）と、を備える。外管は二重管の外側の管を形成する。内管は二重管の内側の管を形成する。接合部は、外管の内表面と内管の外表面とを冶金的に接合している。外管および内管は金属で形成されている。内管の内部には、内側流体が流れる内側流路（１８ｂ）が形成されている。外管と内管との間には、内側流体に対して温度差を有する内外間流体が流れる内外間流路（１８ａ）が形成されている。これによると、外管から内管へ接合部を介して熱を伝えて熱交換量を増大させることができる。

Description

二重管式熱交換器

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１８年１月３１日に出願された日本特許出願番号２０１８－０１４５５６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、内管と外管とを有する二重管式熱交換器に関する。

　従来、特許文献１、２には、内管と外管とを有する二重管式熱交換器が記載されている。これらの従来技術では、内管の内側に第１流路が形成され、内管と外管との間に第２流路が形成されている。そして、第１流路を流れる流体と、第２流路を流れる流体とが内管を介して熱交換する。

　このような二重管式熱交換器は、体格がコンパクトになることから車両への搭載性に優れている。

　特許文献２の従来技術では、内管にコルゲート状フィンが挿入されている。これにより、熱伝達率と伝熱面積を増大させて熱交換量を増大させている。

特開２００６－１６２２４１号公報特開２０１４－２２４６７０号公報

　特許文献２の従来技術では、内管にコルゲート状フィンが挿入されているので、流路面積が狭小化されて圧力損失が増大してしまうおそれがある。

　そのため、この二重管式熱交換器を冷凍サイクルに適用した場合、圧縮機の吸入冷媒密度が低下してしまい、サイクル性能が向上しない懸念がある。

　本開示は上記点に鑑みて、二重管式熱交換器において、内管の内側を流れる流体の圧力損失の増大を抑制しつつ熱交換量を増大させることを目的とする。

　二重管式熱交換器は、外管と、内管と、接合部と、を備える。外管は二重管の外側の管を形成する。内管は二重管の内側の管を形成する。接合部は、外管の内表面と内管の外表面とを冶金的に接合している。外管および内管は金属で形成されている。内管の内部には、内側流体が流れる内側流路が形成されている。外管と内管との間には、内側流体に対して温度差を有する内外間流体が流れる内外間流路が形成されている。

　これによると、外管から内管へ接合部を介して熱を伝えて熱交換量を増大させることができる。

　接合部は外管の内表面と内管の外表面とを冶金的に接合しているので接触熱抵抗が小さい。そのため、従来は伝熱に寄与しない外管を伝熱面として活用することが可能になり、外管から内管へ熱を有効に伝えることができる。即ち、内側流体の圧力損失の増大を抑制しつつ熱交換量を増大させることができる。

第１実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。第１実施形態における二重管の外観図である。図２のＩＩＩ部に対応する二重管の断面図である。図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。図４のＶ部を示す拡大断面図である。第２実施形態における二重管の断面図である。図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。第３実施形態における二重管の断面図である。図８のＩＸ－ＩＸ断面図である。第４実施形態における二重管の断面図である。図１０のＸＩ－ＸＩ断面図である。第５実施形態における二重管の一部を示す断面図である。第６実施形態における二重管の一部を示す断面図である。第６実施形態における二重管の一部を示す側面図である。第７実施形態における二重管の一部を示す側面図である。第８実施形態における二重管の一部を示す側面図である。第９実施形態における二重管の一部を示す断面図である。第９実施形態の第１実施例における二重管の一部を示す側面図である。第９実施形態の第２実施例における二重管の一部を示す側面図である。第９実施形態の第３実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１０実施形態における二重管の一部を示す断面図である。第１０実施形態の第１実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１０実施形態の第２実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１０実施形態の第３実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１１実施形態における二重管の一部を示す断面図である。第１１実施形態の第１実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１１実施形態の第２実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１１実施形態の第３実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１２実施形態における二重管の一部を示す断面図である。第１２実施形態の第１実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１２実施形態の第２実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１２実施形態の第３実施例における二重管の一部を示す側面図である。第１３実施形態における二重管の断面図である。図３３のＸＸＸＩＶ－ＸＸＸＩＶ断面図である。第１４実施形態における二重管の断面図である。図３５のＸＸＸＶＩ－ＸＸＸＶＩ断面図である。第１５実施形態における二重管の断面図である。図３７のＸＸＸＶＩＩＩ－ＸＸＸＶＩＩＩ断面図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、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実施形態）
　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には二重管式熱交換器が適用されている。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。本実施形態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は車両のエンジンルーム１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２に配置されている。車両のエンジンルーム１および車室２は隔壁３によって区画されている。

　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圧縮機である。電動圧縮機は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機である。圧縮機１２はエンジンルーム１内に配置されている。

　凝縮器１３は、圧縮機１２から吐出された高圧側冷媒と外気とを熱交換させることによって高圧側冷媒を外気に放熱させて高圧側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１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に流入する。

　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。膨張弁１４は、電気的機構によって絞り通路面積を調節する電気式膨張弁であってもよい。

　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。

　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２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および図３に示す二重管１８で構成されている。二重管１８は二重管式熱交換器である。二重管１８は、全長が５００～１２００ｍｍ程度の長さを有しており、エンジンルーム１内に配置されている。

　二重管１８に対する外気からの熱授受を遮断するために、二重管１８は断熱材で覆われる場合がある。

　二重管１８は、外管１８１と内管１８２とを備え、外管１８１の内部を内管１８２が貫通するように配設されている。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。内管１８２は、外径が１９．１ｍｍの管である。

　外管１８１の長手方向両端部は、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縮管されて、内管１８２の円周表面に気密あるいは液密となるようにろう付けにより接合されている。

　これにより、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。

　外管１８１の長手方向両端部近傍の円周壁面には、リキッド配管１８４、１８５がろう付けにて接合されている。リキッド配管１８４、１８５は内外間流路１８ａと連通している。

　一方のリキッド配管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。他方のリキッド配管１８５の先端部には、膨張弁１４の冷媒入口側に接続されるジョイント１８５ａが設けられている。凝縮器１３から流出した高温高圧の冷媒は、内外間流路１８ａを流れて膨張弁１４に流入する。

　ジョイント１８４ａ、１８５ａは、凝縮器１３や膨張弁１４に直接接続される場合と、図示しない接続配管を介して凝縮器１３や膨張弁１４に接続される場合とがある。

　内管１８２の一端部にはサクション配管１８６が設けられている。サクション配管１８６は低圧冷媒配管１７をなす配管である。サクション配管１８６の先端部には、蒸発器１５の冷媒出口側に接続されるジョイント１８６ａが設けられている。内管１８２の他端部にはサクション配管１８７が設けられている。サクション配管１８７は低圧冷媒配管１７をなす配管である。

　サクション配管１８７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１８７ａ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１８７ａは、通常、ホース配管を介して圧縮機１２に接続される。

　内外間流路１８ａおよび内側流路１８ｂは、冷媒が互いに並行に流れる冷媒流路である。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は第１流路部であり、内側流路１８ｂは第２流路部である。内外間流路１８ａを流れる冷媒は内外間流体である。内側流路１８ｂを流れる冷媒は内側流体である。

　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の外表面には、周回溝部１８２ａおよび螺旋溝部１８２ｂが設けられている。

　周回溝部１８２ａは、内管１８２の周方向に延びる溝であり、外管１８１に対するリキッド配管１８４、１８５の接続部に対応して２つ設けられている。

　螺旋溝部１８２ｂは、２つの周回溝部１８２ａの間で内管１８２の長手方向に螺旋状に延びる多条（本例では３条）の溝であり、２つの周回溝部１８２ａと接続されている。

　図４に示すように、螺旋溝部１８２ｂ同士の間には峰部１８２ｃが形成されている。峰部１８２ｃは、２つの周回溝部１８２ａの間で内管１８２の長手方向に螺旋状に延びる多条（本例では３条）の峰状の部位である。

　峰部１８２ｃでは、内管１８２の外径寸法がほぼ保持されている。２つの周回溝部１８２ａおよび螺旋溝部１８２ｂによって、内外間流路１８ａが拡大されている。

　螺旋溝部１８２ｂにおける溝深さは、内管１８２の外径寸法の１５％以下の範囲で設定されている。螺旋溝部１８２ｂにおける溝深さとは、内管１８２のうち螺旋溝部１８２ｂがない部位と螺旋溝部１８２ｂがある部位との外半径の差のことである。螺旋溝部１８２ｂの全長は、１５０～８００ｍｍの範囲で設定されている。

　内管１８２の２つの周回溝部１８２ａおよび螺旋溝部１８２ｂは、例えば溝付け工具によって形成されている。

　螺旋溝部１８２ｂおよび峰部１８２ｃは、内管１８２に波状の壁を形成している。螺旋溝部１８２ｂおよび峰部１８２ｃは、内管１８２に蛇腹状（換言すれば襞状）の壁を形成している。

　図５に示すように、内管１８２の峰部１８２ｃの一部に突起部１８２ｄが設けられている。突起部１８２ｄは、内管１８２の峰部１８２ｃから外管１８１に向かって突出している。内管１８２のうち突起部１８２ｄが形成されている部位は、突起部１８２ｄの高さの分だけ他の部位よりも肉厚になっている。すなわち、突起部１８２ｄは中実になっている。

　突起部１８２ｄは、内管１８２の峰部１８２ｃに点状に設けられている。峰部１８２ｃの１周分あたりの突起部１８２ｄの個数は３個になっている。

　３個の突起部１８２ｄは、峰部１８２ｃの長手方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管１８２の軸方向から見たときに、各突起部１８２ｄは約１２０度間隔で設けられている。

　突起部１８２ｄの先端は外管１８１の内面に接触している。すなわち、内管１８２は、突起部１８２ｄ以外では外管１８１の内面に接触しておらず、外管１８１の内面に対して離間している。

　突起部１８２ｄの先端は外管１８１の内面とろう付け接合されている。すなわち、内管１８２は、突起部１８２ｄ以外では外管１８１とろう付け接合されていない。すなわち、突起部１８２ｄの先端近傍に、内管１８２と外管１８１とを金属接合する接合部１８３が形成されており、内管１８２および外管１８１は接合部１８３にて部分的に金属接合されている。具体的には、内管１８２の峰部１８２ｃは外管１８１と部分的に金属接合されている。

　接合部１８３は、外管１８１の内表面と内管１８２の外表面とを冶金的に接合している。換言すれば、接合部１８３は、外管１８１の内表面と内管１８２の外表面とを材質的に接合している。

　接合部１８３は、突起部１８２ｄと同様に、内管１８２の峰部１８２ｃに点状に設けられている。峰部１８２ｃの１周分あたりの接合部１８３の個数は３個になっている。

　３個の接合部１８３は、峰部１８２ｃの長手方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管１８２の軸方向から見たときに、各接合部１８３は約１２０度間隔で設けられている。

　内外間流路１８ａに生じる冷媒流れとして、図３の実線矢印に示す隙間流れＦ１と図３の一点鎖線矢印に示す溝内流れＦ２とがある。隙間流れＦ１は、内管１８２の外面と外管１８１の内面との間の隙間に生じる冷媒流れである。溝内流れＦ２は、螺旋溝部１８２ｂに生じる冷媒流れである。

　隙間流れＦ１は、外管１８１および内管１８２の軸方向に沿う第１流れである。溝内流れＦ２は、外管１８１および内管１８２の周方向の速度成分を有する第２流れである。溝内流れＦ２における外管１８１および内管１８２の周方向の速度成分は、隙間流れＦ１における外管１８１および内管１８２の周方向の速度成分よりも大きくなっている。

　次に、二重管１８の製造方法の概要を説明する。まず、内管１８２を外管１８１に挿入する。このとき、挿入性を考慮して、内管１８２の突起部１８２ｄと外管１８１の内面との間に最低限のクリアランスが設定されている。

　内管１８２を外管１８１に挿入した後、内管１８２を縮管させてかしめるなどして内管１８２の突起部１８２ｄと外管１８１の内面とを接触させる。

　この状態で、ろう付け炉や誘導加熱装置等を用いてろう材を溶融させてろう付けする。これにより、突起部１８２ｄを起点としてろう材が溶融してフィレットが形成され、内管１８２の突起部１８２ｄと外管１８１の内面とが金属接合される。

　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側から冷媒を吸入して圧縮した後、高温の高圧冷媒として凝縮器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調空気が冷却される。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二重管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、二重管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、二重管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。

　さらに、本実施形態の二重管１８では、内管１８２の外表面と外管１８１の内表面が接合部１８３にて冶金的に接合されているので、図４の矢印に示すように、内外間流路１８ａの高温冷媒の熱が外管１８１→接合部１８３→内管１８２の順番に熱が伝わる。そのため、伝熱面積を増大させて熱交換量を向上させることができる。

　内管１８２と外管１８１とを冶金的に接合することに伴って隙間流れＦ１が阻害されるとともに冷媒が通過する流路面積が狭くなるので、内外間流路１８ａの圧力損失が増大してしまう。内外間流路１８ａの圧力損失が大きくなりすぎると、流路を通過する液冷媒が二相状態となり、膨張弁にて所定の流量が流れなくなることが懸念される。

　このような懸念を考慮して、本実施形態では、内管１８２の峰部１８２ｃが外管１８１と部分的に接合されているので、隙間流れＦ１が阻害されることを極力抑制し、液冷媒が二相状態とならない程度の圧力損失の増大に抑えることができる。

　本実施形態では、接合部１８３は、外管１８１の内表面と内管１８２の外表面とを冶金的に接合しているので、外管１８１から内管１８２へ接合部１８３を介して熱を伝えて熱交換量を増大させることができる。

　接合部１８３は外管１８１の内表面と内管１８２の外表面とを冶金的に接合しているので熱接触抵抗が小さい。そのため、外管１８１を伝熱面として活用して、外管１８１から内管１８２へ熱を有効に伝えることができるので、圧力損失の増大を極力抑制できる。

　本実施形態では、接合部１８３は、軸方向流れＦ１および周方向流れＦ２が維持されるように形成されているので、圧力損失の増大を抑制できる。

　本実施形態では、接合部１８３は、内管１８２の峰部１８２ｃと外管１８１の内表面とを冶金的に接合しているので、周方向流れＦ２を確実に維持して圧力損失の増大を抑制できる。

　（第２実施形態）
　上記第１実施形態では、峰部１８２ｃの１周分あたりの接合部１８３の個数は３個になっているが、本実施形態では、図６～図７に示すように、峰部１８２ｃの１周分あたりの接合部１８３の個数は１個になっている。

　本実施形態によると、上記第１実施形態に対して隙間流れＦ１が阻害されることをさらに抑制できる。即ち、圧力損失の上昇を抑制できる。

　（第３実施形態）
　上記第１実施形態では、接合部１８３は点状に設けられているが、本実施形態では、図８～９に示すように、接合部１８３は線状に設けられている。接合部１８３は、多条の螺旋溝部１８２ｂのそれぞれに沿って螺旋状に延びている。

　（第４実施形態）
　上記第３実施形態では、接合部１８３は、多条の螺旋溝部１８２ｂのそれぞれに沿って延びているが、本実施形態では、図１０～１１に示すように、接合部１８３は、多条の螺旋溝部１８２ｂのうち１つの螺旋溝部１８２ｂに沿って延びている。

　本実施形態によると、突起部１８２ｄが多条の螺旋溝部１８２ｂのそれぞれに沿って延びている上記第３実施形態と比較して、隙間流れＦ１が阻害されることを一層抑制でき、圧力損失の上昇を一層抑制できる。

　（第５実施形態）
　上記実施形態では、内管１８２の峰部１８２ｃに、ろう付け接合の起点となる突起部１８２ｄが設けられているが、本実施形態では、図１２に示すように、外管１８１の内面に、ろう付け接合の起点となる突起部１８１ａが設けられている。突起部１８１ａは、外管１８１の内面に点状、または外管１８１の軸方向に延びる線状に設けられている。

　突起部１８２ｄは、外管１８１の内面から突出している。外管１８１のうち突起部１８１ａが形成されている部位は、突起部１８１ａの高さの分だけ他の部位よりも肉厚になっている。接合部１８３は、突起部１８１ａと同様に点状、または外管１８１の軸方向に延びる線状に設けられている。

　本実施形態では、外管１８１の突起部１８１ａと内管１８２の外表面との間に接合部１８３が形成されているので、外管１８１から内管１８２へ接合部１８３を介して熱を確実に伝えて熱交換量を確実に増大させることができる。

　（第６実施形態）
　上記第５実施形態では、外管１８１の内面に突起部１８１ａが点状または線状に設けられているが、本実施形態では、図１３～１４に示すように、突起部１８１ａは、外管１８１を部分的に縮管させることによって形成されている。

　具体的には、図１４に示すように、突起部１８１ａが外管１８１の軸方向に垂直な周状に設けられている。

　外管１８１を部分的に縮管させることによって外管１８１の一部が内管１８２にかしめられて接触する。その後、外管１８１と内管１８２とがろう付け接合されることによって二重管１８が形成される。

　（第７実施形態）
　上記実施形態では、突起部１８１ａが外管１８１の軸方向に垂直な周状に設けられているが、本実施形態では、図１５に示すように、突起部１８１ａが内管１８２の峰部１８２ｃに対応した螺旋状に設けられている。

　（第８実施形態）
　上記第６～７実施形態では、突起部１８１ａは、外管１８１を部分的に縮管させることによって形成されているが、本実施形態では、図１６に示すように、突起部１８１ａは、外管１８１を全体的に縮管させることによって形成されている。

　外管１８１を全体的に縮管させることによって外管１８１が内管１８２にかしめられて接触する。その後、外管１８１と内管１８２とがろう付け接合されることによって二重管１８が形成される。

　本実施形態においても、上記実施形態と同様に、内管１８２の外表面と外管１８１の内表面が接合部１８３にて冶金的に接合されているので、内外間流路１８ａの高温冷媒の熱が外管１８１→接合部１８３→内管１８２の順番に熱が伝わる。そのため、伝熱面積を増大させて熱交換量を向上させることができる。

　（第９実施形態）
　上記第５実施形態では、外管１８１のうち突起部１８１ａが形成されている部位は、突起部１８１ａの高さの分だけ他の部位よりも肉厚になっているが、本実施形態では、図１７に示すように外管１８１のうち突起部１８１ａが形成されている部位は、他の部位とほぼ同じ肉厚になっている。

　突起部１８１ａは、外管１８１を塑性変形させて外側から内側に窪ませることによって形成されている。

　図１８の実施例では、突起部１８１ａは、外管１８１を正円状に窪ませることによって形成されている。

　図１９の実施例では、突起部１８１ａは、外管１８１を矩形状に窪ませることによって形成されている。

　図２０の実施例では、突起部１８１ａは、外管１８１を直線状に窪ませることによって形成されている。突起部１８１ａは、螺旋溝部１８２ｂと交差する方向に延びていて、閉じた環状になっている。

　本実施形態では、突起部１８１ａは、外管１８１の一部が外側から内側に向かって窪んでいることによって形成されている。これによると、外管１８１から内管１８２へ接合部１８３を介して熱を確実に伝えて熱交換量を確実に増大させることができる。

　（第１０実施形態）
　上記第９実施形態では、突起部１８１ａは、外管１８１を外側から内側に窪ませることによって形成されているが、本実施形態では、図２１に示すように、突起部１８１ａは、外管１８１をバーリング加工することによって形成されている。

　具体的には、外管１８１に孔を開けた後、孔の縁部を塑性変形させて外管１８１の外側から内側に向かって曲げることによって、環状の突起部１８１ａが形成されている。

　接合部１８３は、環状の突起部１８１ａの内側全体に栓状に形成されている。

　図２２の実施例では、突起部１８１ａは、外管１８１を正円形状にバーリング加工することによって正円環状に形成されている。

　図２３の実施例では、突起部１８１ａは、外管１８１を矩形状にバーリング加工することによって矩形環状に形成されている。

　図２４の実施例では、突起部１８１ａは、外管１８１の軸方向に延びる直線状にバーリング加工することによって形成されている。

　本実施形態の二重管１８の製造方法としては、外管１８１に内管１８２を挿入した後、環状の突起部１８１ａを内管１８２に接触させ、ろう材とフラックスの塗布を経てろう付けする。ろう材は、環状の突起部１８１ａ内側全体に行き渡るように塗布される。

　本実施形態においても、上記第９実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　（第１１実施形態）
　上記第１０実施形態では、接合部１８３は、環状の突起部１８１ａの内側全体に栓状に形成されているが、本実施形態では、図２５に示すように、接合部１８３は、環状の突起部１８１ａの先端に環状に形成されている
　図２６の実施例では、接合部１８３は、正円環状の突起部１８１ａの先端に正円環状に形成されている。

　図２７の実施例では、接合部１８３は、矩形環状の突起部１８１ａの先端に矩形環状に形成されている。

　図２８の実施例では、接合部１８３は、楕円環状の突起部１８１ａの先端に楕円環状に形成されている。

　本実施形態においても、上記第１０実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　（第１２実施形態）
　上記第５～１１実施形態では、外管１８１の突起部１８１ａが内管１８２に接合されているが、本実施形態では、図２９に示すように、外管１８１と内管１８２とが介在部材１８８を介して接合されている。

　本実施形態の二重管１８の製造方法としては、外管１８１に孔を開けた後、孔に介在部材１８８を挿入した後、外管１８１と内管１８２とを介在部材１８８を介して接合する。

　図３０の実施例では、外管１８１に正円形状の孔を開けた後、孔に円柱状の介在部材１８８を挿入した後、外管１８１と内管１８２とを介在部材１８８を介して接合する。

　図３１の実施例では、外管１８１に矩形状の孔を開けた後、孔に矩形柱状の介在部材１８８を挿入した後、外管１８１と内管１８２とを介在部材１８８を介して接合する。

　図３２の実施例では、外管１８１に楕円形状の孔を開けた後、孔に楕円柱状の介在部材１８８を挿入した後、外管１８１と内管１８２とを介在部材１８８を介して接合する。

　本実施形態においても、上記第５～１１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　（第１３実施形態）
　上記実施形態では、内管１８２の外表面に周回溝部１８２ａおよび螺旋溝部１８２ｂが設けられているが、本実施形態では、図３３に示すように、内管１８２の外表面に、螺旋溝部１８２ｂの代わりに周回溝部１８２ａが多数、ほぼ等間隔で設けられている。

　峰部１８２ｃは、周回溝部１８２ａ同士の間で、内管１８２の周方向に延びる峰状の部位である。周回溝部１８２ａおよび峰部１８２ｃは、内管１８２に波状の壁を形成している。周回溝部１８２ａおよび峰部１８２ｃは、内管１８２に蛇腹状（換言すれば襞状）の壁を形成している。

　図３４に示すように、内管１８２および外管１８１は接合部１８３にて部分的に金属接合されている。接合部１８３は内管１８２の峰部１８２ｃの一部と外管１８１の内面とを金属接合している。接合部１８３は点状に設けられている。１つの峰部１８２ｃあたりの接合部１８３の個数は３個になっている。

　３個の接合部１８３は、内管１８２の周方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管１８２の軸方向から見たときに、各接合部１８３は約１２０度間隔で設けられている。

　接合部１８３は、内管１８２の図示しない突起部の先端近傍に形成されている。突起部は、内管１８２の峰部１８２ｃから外管１８１に向かって突出している。

　本実施形態によると、多数の周回溝部１８２ａによって内管１８２と外管１８１との間の伝熱面積を増加させることができる。

　（第１４実施形態）
　上記実施形態では、内管１８２の外表面に多数の周回溝部１８２ａが設けられているが、本実施形態では、図３５に示すように、内管１８２の外表面に、複数の直線溝部１８２ｅが設けられている。

　直線溝部１８２ｅは、内管１８２の軸方向に延びる溝である。本例では、直線溝部１８２ｅは３個設けられている。

　３個の直線溝部１８２ｅは、内管１８２の周方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管１８２の軸方向から見たときに、各直線溝部１８２ｅは約１２０度間隔で設けられている。

　峰部１８２ｃは、直線溝部１８２ｅ同士の間で、内管１８２の軸方向に延びる峰状の部位である。

　図３６に示すように、内管１８２および外管１８１は接合部１８３にて部分的に金属接合されている。接合部１８３は内管１８２の峰部１８２ｃの一部と外管１８１の内面とを金属接合している。

　接合部１８３は点状に設けられている。各接合部１８３は、各峰部１８２ｃにおいて、内管１８２の軸方向に１列に整列されている。接合部１８３は、内管１８２の周方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管１８２の軸方向から見たときに、各接合部１８３は１２０度間隔で設けられている。

　（第１５実施形態）
　上記第１３実施形態では、内管１８２の外表面に周回溝部１８２ａが多数設けられており、上記第１４実施形態では、内管１８２の外表面に、複数の直線溝部１８２ｅが設けられているが、本実施形態では、図３７に示すように、内管１８２の外表面に、周回溝部１８２ａが多数設けられ、且つ複数の直線溝部１８２ｅが設けられている。

　峰部１８２ｃは、周回溝部１８２ａと直線溝部１８２ｅとに囲まれた、内管１８２の周方向に延びる峰状の部位である。

　図３８に示すように、内管１８２および外管１８１は接合部１８３にて部分的に金属接合されている。接合部１８３は内管１８２の峰部１８２ｃの一部と外管１８１の内面とを金属接合している。

　接合部１８３は点状に設けられている。接合部１８３は各峰部１８２ｃに１個ずつ設けられている。接合部１８３は、内管１８２の周方向において、ほぼ等間隔に設けられている。すなわち、内管１８２の軸方向から見たときに、各接合部１８３は約１２０度間隔で設けられている。

　上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

　上記実施形態では、内管１８２と外管１８１との接合はろう付け接合であるが、内管１８２と外管１８１との接合はろう付け接合以外の冶金的接合（換言すれば材質的接合）であってもよい。例えば、内管１８２と外管１８１との接合は、溶接や摩擦的圧接等であってもよい。

　螺旋溝部１８２ｂ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、複数の螺旋溝部１８２ｂ同士が交差するように設けられていてもよい。

　上記実施形態では外管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。

　上記実施形態では冷凍サイクル装置１１に配設される二重管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、家庭用の空調装置等、据置型の空調装置に適用しても良い。

　上記実施形態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。

　上記実施形態では、二重管１８で熱交換させる流体は冷凍サイクル装置１１の冷媒であるが、二重管１８は、冷媒以外の種々の流体同士を熱交換させることが可能である。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　二重管の外側の管を形成する外管（１８１）と、
　前記二重管の内側の管を形成する内管（１８２）と、
　前記外管の内表面と前記内管の外表面とを冶金的に接合している接合部（１８３）と、を備え、
　前記外管および前記内管は金属で形成されており、
　前記内管の内部には、内側流体が流れる内側流路（１８ｂ）が形成されており、
　前記外管と前記内管との間には、前記内側流体に対して温度差を有する内外間流体が流れる内外間流路（１８ａ）が形成されている、二重管式熱交換器。
　前記外管および前記内管は、前記内外間流路において、前記外管および前記内管の軸方向に沿う第１流れ（Ｆ１）と、前記外管および前記内管の周方向の速度成分を有する第２流れ（Ｆ２）とを生じさせるようになっており、
　前記接合部は、前記第１流れおよび前記第２流れが維持されるように形成されている請求項１に記載の二重管式熱交換器。
　前記内管の外表面には、前記内管の長手方向に螺旋状に延びて前記第２流れを生じさせる溝部（１８２ｂ）が形成されており、
　前記接合部は、前記内管の外表面のうち前記溝部同士の間にある峰部（１８２ｃ）と前記外管の内表面とを冶金的に接合している請求項２に記載の二重管式熱交換器。
　前記内管の外表面には、前記外管の内表面に向かって突出した突起部（１８２ｄ）が形成されており、
　前記突起部と前記外管との間に前記接合部が形成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の二重管式熱交換器。
　前記外管の内表面には、前記内管の外表面に向かって突出した突起部（１８１ａ）が形成されており、
　前記突起部と前記内管の外表面との間に前記接合部が形成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の二重管式熱交換器。
　前記突起部は、前記外管の一部が外側から内側に向かって窪んでいることによって形成されている請求項５に記載の二重管式熱交換器。