JP2014224670A - 二重管式熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】第１冷媒流路と第２冷媒流路との間の伝熱面積をさらに増大させることができる二重管式熱交換器を提供する。【解決手段】二重管式熱交換器は、外管２と、外管２内に間隔をおいて配置された内管３とを備え、外管２と内管３との間の間隙が第１冷媒流路４となるとともに内管３内が第２冷媒流路５となっている。内管３の内周面に沿って、波頂部15a、波底部15bおよび波頂部15aと波底部15bとを連結する連結部15cからなり、かつ波頂部15aおよび波底部15bが第２冷媒流路５での冷媒流れ方向を向いたコルゲート状フィン15を配置する。フィン15の波頂部15aを内管３内周面に接合する。フィン15の連結部15cに複数のルーバ16を設けることにより冷媒通過穴を形成する。連結部15cに設けられた全てのルーバ16が、第２冷媒流路５での冷媒流れ方向に対して同一方向に傾斜している。【選択図】図３

Description

この発明は二重管式熱交換器に関し、さらに詳しくは、外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備えている二重管式熱交換器に関する。

この明細書において、「コンデンサ」という用語には、通常のコンデンサの他に凝縮部および過冷却部を有するサブクールコンデンサを含むものとする。

従来、カーエアコンに用いられる冷凍サイクルとして、コンプレッサ、凝縮部と過冷却部とを有するコンデンサ、エバポレータ、減圧器としての膨張弁、気液分離器、およびコンデンサとエバポレータとの間に配置され、かつコンデンサの過冷却部から出てきた高温の冷媒とエバポレータから出てきた低温の冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えたものが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１記載の冷凍サイクルにおいては、コンデンサの過冷却部において過冷却された冷媒が、中間熱交換器において、エバポレータから出てきた低温低圧の冷媒によりさらに冷却され、これによりエバポレータの冷却性能が向上させられるようになっている。

特許文献１記載の冷凍サイクルに用いられている中間熱交換器は、外管、および外管内に間隔をおいて配置された内管を備えており、内管の外周面に、管壁を変形させることにより内管の長さ方向にのびる溝が形成され、外管と内管との間の間隙がコンデンサから出てきた高温冷媒が流れる第１冷媒流路となり、内管内がエバポレータから出てきた低温の冷媒が流れる第２冷媒流路となっている二重管式熱交換器からなる。

しかしながら、特許文献１記載の中間熱交換器に用いられている二重管式熱交換器の場合、第１冷媒流路と第２冷媒流路との間の伝熱面積が小さくなり、熱交換性能が不足するという問題がある。

そこで、本出願人は、先に、第１冷媒流路と第２冷媒流路との間の伝熱面積を増大させた二重管式熱交換器として、外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙が第１冷媒流路となるとともに、内管内が第２冷媒流路となっており、内管の内周面に、径方向内方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の内部フィンが周方向に間隔をおいて設けられるとともに、内管の外周面に、径方向外方に突出しかつ長さ方向にのびる複数の凸条が周方向に間隔をおいて設けられ、内部フィンのフィン高さが凸条の突出高さよりも高くなっている二重管式熱交換器を提案した（特許文献２参照）。

しかしながら、最近では、第１冷媒流路を流れる冷媒と、第２冷媒流路を流れる冷媒との熱交換効率を向上させて、全体の長さを短くしうる二重管式熱交換器が求められている。

特開２００６−１６２２４１号公報 特開２００９−１６２３９５号公報

この発明の目的は、上記要求に応え、特許文献２記載の二重管式熱交換器に比較して、第１冷媒流路と第２冷媒流路との間の伝熱面積をさらに増大させることができる二重管式熱交換器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態様からなる。

1)外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙が第１冷媒流路となるとともに内管内が第２冷媒流路となっている二重管式熱交換器であって、
内管の内周面に沿って、波頂部、波底部および波頂部と波底部とを連結する連結部からなり、かつ波頂部および波底部が第２冷媒流路での冷媒流れ方向を向いたコルゲート状フィンが配置され、フィンの波頂部が内管内周面に接合され、フィンの連結部に冷媒通過穴が形成されている二重管式熱交換器。

2)フィンの連結部に、波頂部から波底部に向かう方向にのびる複数のルーバが第２冷媒流路での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられ、ルーバが設けられることにより連結部に冷媒通過穴が形成されている上記1)記載の二重管式熱交換器。

3)連結部に設けられた全てのルーバが、第２冷媒流路での冷媒流れ方向に対して同一方向に傾斜している上記2)記載の二重管式熱交換器。

4)内管内におけるフィンよりも内管の径方向内側部分に空隙が形成されており、当該空隙内に、当該空隙内を流れる冷媒をフィン側に偏流させる偏流部材が配置されている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。

5)偏流部材が、ねじり板からなる上記4)記載の二重管式熱交換器。

6)内管の内周面に、外方に凹んだ複数のスパイラル状凹溝が、内管の周壁を変形させることによって形成されており、ねじり板のねじれ方向とスパイラル状凹溝のねじれ方向とが逆向きである上記5)記載の二重管式熱交換器。

7)偏流部材が、外周面にスパイラル状溝が形成された円柱状体からなる上記4)記載の二重管式熱交換器。

8)円柱状体が、両端が閉鎖された円筒からなり、円筒の周壁が変形させられてスパイラル状溝が形成されている上記7)記載の二重管式熱交換器。

9)内管の内周面に、外方に凹んだ複数のスパイラル状凹溝が、内管の周壁を変形させることによって形成されており、偏流部材となる円柱状体の外周面のスパイラル状凹溝のねじれ方向と、内管の内周面のスパイラル状凹溝のねじれ方向とが逆向きである上記7)または8)記載の二重管式熱交換器。

10)偏流部材が、横断面において前記空隙を横切るように配置された波板からなり、波板が波頂部、波底部および波頂部と波底部とを連結する連結部からなり、かつ波頂部および波底部が第２冷媒流路での冷媒流れ方向を向いている上記4)記載の二重管式熱交換器。

11)外管の両端部に、第１冷媒流路の両端開口を塞ぐ閉鎖部材が配置されており、閉鎖部材が、外管の両端寄りの部分に外側から嵌め被せられて外管外周面にろう付された大円筒部と、内管における外管の両端寄りの部分に外側から嵌め被せられて内管外周面にろう付された小円筒部と、大円筒部における外管の長さ方向中央部側とは反対側の端部と小円筒部における内管の長さ方向中央部側の端部とを連結しかつ第１冷媒流路の両端開口を塞ぐ閉鎖部とよりなる上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。

12)閉鎖部材が、少なくとも片面にろう材層を有するブレージングシートを用いて、大円筒部および小円筒部の内周面がろう材層に覆われるように形成されている上記11)記載の二重管式熱交換器。

上記1)〜12)の二重管式熱交換器によれば、内管の内周面に沿って、波頂部、波底部および波頂部と波底部とを連結する連結部からなり、かつ波頂部および波底部が第２冷媒流路での冷媒流れ方向を向いたコルゲート状フィンが配置され、フィンの波頂部が内管内周面に接合されているので、第１冷媒流路と第２冷媒流路との間の伝熱面積を増大させることができる。しかも、フィンの連結部に冷媒通過穴が形成されているので、フィンの連結部に形成された冷媒通過穴の働きにより第２冷媒流路内を流れる冷媒が攪拌される。したがって、第１冷媒流路を流れる冷媒と、第２冷媒流路を流れる冷媒との熱交換効率が向上し、その結果二重管式熱交換器の全体の長さを短縮することが可能になる。

上記2)の二重管式熱交換器によれば、フィンの連結部に比較的簡単に冷媒通過穴を形成することができる。

上記3)の二重管式熱交換器によれば、内管内の第２冷媒流路において、内管の軸線の周りの一方向に流れる冷媒の流れが生じ、第２冷媒流路内を流れる冷媒が効果的に攪拌される。

上記4)の二重管式熱交換器によれば、次の効果を奏する。すなわち、上記1)の二重管式熱交換器のように、内管の内周面に沿って、波頂部、波底部および波頂部と波底部とを連結する連結部からなり、かつ波頂部および波底部が第２冷媒流路での冷媒流れ方向を向いたコルゲート状フィンが配置され、フィンの波頂部が内管内周面に接合されている場合、内管内におけるフィンよりも内管の径方向内側部分に空隙が形成されることになる。この場合、内管内の第２冷媒流路における前記空隙部分での通路抵抗は、フィンが存在する部分での通路抵抗に比べて小さくなるので、冷媒は、内管内の第２冷媒流路の前記空隙部分を流れやすくなって、フィンを設けたことによる第１冷媒流路を流れる冷媒と第２冷媒流路を流れる冷媒との熱交換効率向上効果が低下するおそれがある。しかしながら、上記4)の二重管式熱交換器のように、内管内におけるフィンよりも内管の径方向内側部分に形成された空隙内に、当該空隙内を流れる冷媒をフィン側に偏流させる偏流部材が配置されていると、内管内の第２冷媒流路におけるフィンが存在する部分にも多くの冷媒が流れることになり、第１冷媒流路を流れる冷媒と第２冷媒流路を流れる冷媒との熱交換効率向上効果の低下を抑制することが可能になる。

上記5)の二重管式熱交換器によれば、冷媒が、内管内の第２冷媒流路を、内管の軸線の周りに旋回しつつ流れるので、第２冷媒流路内を流れる冷媒が効果的に攪拌され、第１冷媒流路を流れる冷媒と第２冷媒流路を流れる冷媒との熱交換効率が効果的に向上する。

上記6)の二重管式熱交換器によれば、第２冷媒流路内を流れる冷媒が一層効果的に攪拌される。

上記7)の二重管式熱交換器によれば、冷媒が、内管内の第２冷媒流路を、内管の軸線の周りに旋回しつつ流れるので、第２冷媒流路内を流れる冷媒が効果的に攪拌され、第１冷媒流路を流れる冷媒と第２冷媒流路を流れる冷媒との熱交換効率が効果的に向上する。

上記8)の二重管式熱交換器によれば、全体重量の増加を抑制することができる。

上記9)の二重管式熱交換器によれば、第２冷媒流路内を流れる冷媒が一層効果的に攪拌される。

上記11)の二重管式熱交換器によれば、フィンを、両面にろう材層が設けられたブレージングシートを用いて形成しておくとともに、閉鎖部材を、少なくとも片面にろう材層を有するブレージングシートを用いて、大円筒部および小円筒部の内周面がろう材層に覆われるように形成しておくことによって、炉中において、フィンの波頂部と内管内周面、閉鎖部材の大円筒部内周面と外管外周面、および閉鎖部材の小円筒部内周面と内管外周面とを同時にろう付することが可能になり、二重管式熱交換器の製造作業が比較的簡単になる。

この発明による二重管式熱交換器の全体構成を示す長さ方向の中間部を省略した垂直縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図１の二重管式熱交換器の外管および内管の構成を部分的に示す斜視図である。 図２の二重管式熱交換器の内管内の第２冷媒流路に配置されるフィンの連結部を拡大して示す縦断面図である。 図１の二重管式熱交換器の内管内の第２冷媒流路に配置されるねじり板を部分的に示す斜視図である。 図１の二重管式熱交換器を中間熱交換器として用いた冷凍サイクルを示す図である。 この発明による二重管式熱交換器の第２の実施形態を示す図２相当の図である。 この発明による二重管式熱交換器の第２の実施形態を示す図３相当の図である。 この発明による二重管式熱交換器の第３の実施形態を示す図３相当の図である。 この発明による二重管式熱交換器の第４の実施形態を示す図２相当の図である。 この発明による二重管式熱交換器の第５の実施形態を示す図１の一部分に相当する図である。 図１１の二重管式熱交換器の一部の構成を示す斜視図である。 この発明による二重管式熱交換器の第６の実施形態を示す図１の一部分に相当する図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

なお、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付す。

以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１はこの発明による二重管式熱交換器の全体構成を示し、図２〜図５はその要部の構成を示し、図６は図１の二重管式熱交換器を中間熱交換器として用いた冷凍サイクルを示す。

図１〜図３において、二重管式熱交換器(1)は、横断面円形のアルミニウム押出形材製外管(2)、および外管(2)内に間隔をおいて同心状に挿入された横断面円形のアルミニウム押出形材製内管(3)を備えており、外管(2)と内管(3)との間の間隙が第１冷媒流路(4)となり、内管(3)内が第２冷媒流路(5)となっている。内管(3)の両端部は外管(2)の両端部よりも外側に突出しており、両突出端部にそれぞれ管継手部材(6)が接合されている。

外管(2)の両端寄りの部分に、それぞれ第１冷媒流路(4)に通じるように拡管部(7)(8)が形成されている。外管(2)における一方の拡管部(7)の管壁には冷媒入口(9)が形成され、同他方の拡管部(8)の管壁には冷媒出口（図示略）が形成されている。冷媒入口(9)には第１冷媒流路(4)に通じるアルミニウム製高圧冷媒流入パイプ(11)の一端部が挿入されて拡管部(7)にろう付されている。また、冷媒出口には第１冷媒流路(4)に通じるアルミニウム製高圧冷媒流出パイプ(12)の一端部が挿入されて拡管部(8)にろう付されている。高圧冷媒流入パイプ(11)および高圧冷媒流出パイプ(12)の他端部には、それぞれ管継手部材(13)が接合されている。高圧冷媒流入パイプ(11)がろう付された拡管部(7)は、高圧冷媒流入パイプ(11)から送り込まれた冷媒を第１冷媒流路(4)の全周にわたって分流させる分流部となり、高圧冷媒流出パイプ(12)がろう付された拡管部(8)は、第１冷媒流路(4)を流れてきた冷媒を合流させて高圧冷媒流出パイプ(12)に送り出す合流部となっている。また、外管(2)における両拡管部(7)(8)よりも長さ方向の外側部分に縮管部(14)が形成されるとともに、当該縮管部(14)が内管(3)にろう付されており、これにより両拡管部(7)(8)の外端、すなわち第１冷媒流路(4)の両端が閉鎖されている。縮管部(14)は、両端寄りの部分に、両拡管部(7)(8)よりも長い拡管部が形成されている外管(2)を用意し、当該外管(2)内に内管(3)を挿入した後に、外管(2)における両拡管部(7)(8)となる部分よりも長さ方向の外側部分を、外周側から力を加えて塑性変形させることにより形成されたものである。

第１冷媒流路(4)が存在する部分、すなわち外管(2)の両縮管部(14)間の部分において、内管(3)の内周面に沿ってアルミニウム製のコルゲート状フィン(15)が配置されている。フィン(15)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて形成されたものであって、第２冷媒流路(5)での冷媒流れ方向に延びる波頂部(15a)、第２冷媒流路(5)での冷媒流れ方向に延びる波底部(15b)および波頂部(15a)と波底部(15b)とを連結する連結部(15c)からなり、波頂部(15a)が内管(3)内周面にろう付（接合）されている。図４に示すように、フィン(15)の連結部(15c)には、波頂部(15a)から波底部(15b)に向かう方向（内管(3)の径方向）にのびる複数のルーバ(16)が第２冷媒流路(5)での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられており、これにより連結部(15c)に複数の冷媒通過穴(17)が形成されている。フィン(15)の連結部(15c)に設けられた全てのルーバ(16)は、第２冷媒流路(5)での冷媒流れ方向に対して同一方向に傾斜している。フィン(15)は、通常の製造方法によって、連結部(15c)が１直線上に並ぶように形成された後円筒状に丸められ、この状態で内管(3)内に配置される。

内管(3)内の第２冷媒流路(5)におけるフィン(15)の波底部(15b)よりも内管(3)の径方向内側部分には空隙(18)が形成されており、当該空隙(18)内に、当該空隙(18)内を流れる冷媒をフィン(15)側に偏流させるアルミニウム製ねじり板(19)（偏流部材）が配置されている。図５に示すように、ねじり板(19)は、帯状板が、その幅方向の中心を通りかつ長さ方向にのびる中心線の周りにねじられたものである。ねじり板(19)は、フィン(15)の波底部(15b)にろう付されていてもよい。

また、内管(3)の外周面には、長さ方向にのびる複数の凸条(3a)が周方向に間隔をおいて一体に設けられている。図示は省略したが、凸条(3a)における縮管部(14)と対応する部分は、外管(2)の拡管部(7)(8)に縮管部(14)を形成する際に圧潰され、縮管部(14)の内周面と内管(3)における隣り合う圧潰された凸条(3a)どうしの間の間隙がろう材で埋められている。なお、内管(3)の凸条(3a)は必ずしも必要としない。

なお、図示は省略したが、外管(2)および内管(3)は、全体が直線状になっている場合と、少なくとも１箇所で曲げられている場合とがある。

図６は、上述した二重管式熱交換器(1)を中間熱交換器として用いた冷凍サイクルを示す。

図６において、冷凍サイクルは冷媒として、たとえばフロン系の冷媒を用いるものであり、コンプレッサ(20)と、凝縮部(22)、気液分離器としての受液器(23)および過冷却部(24)を有するコンデンサ(21)と、エバポレータ(25)と、減圧器としての膨張弁(26)と、コンデンサ(20)から出てきた冷媒とエバポレータ(25)から出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器としての二重管式熱交換器(1)とを備えている。二重管式熱交換器(1)の外管(2)に接続された高圧冷媒流入パイプ(11)にコンデンサ(20)の過冷却部(24)からのびる配管が接続され、同じく外管(2)に接続された高圧冷媒流出パイプ(12)に膨張弁(26)にのびる配管が接続される。また、二重管式熱交換器(1)の内管(3)における高圧冷媒流出パイプ(12)側の端部に、エバポレータ(25)からのびる配管が接続され、同じく内管(3)における高圧冷媒流入パイプ(11)側の端部に、コンプレッサ(20)にのびる配管が接続される。冷凍サイクルは、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。

冷凍サイクルの稼働時には、コンプレッサ(20)で圧縮された高温高圧の気液混相の冷媒は、コンデンサ(21)の凝縮部(22)で冷却されて凝縮させられた後、受液器(23)内に流入して気液２相に分離され、ついで過冷却部(24)に流入して過冷却される。過冷却された液相冷媒は、高圧冷媒流入パイプ(11)を通って二重管式熱交換器(1)の外管(2)の拡管部(7)内に流入し、拡管部(7)を経て第１冷媒流路(4)内に入る。拡管部(7)内に流入した液相冷媒は、拡管部(7)の働きにより、第１冷媒流路(4)の全周にわたって分流させられる。一方、エバポレータ(25)から出てきた気相冷媒は、二重管式熱交換器(1)の第２冷媒流路(5)内に流入する。そして、液相冷媒が第１冷媒流路(4)内を流れる間に第２冷媒流路(5)内を流れる比較的低温の気相冷媒によりさらに冷却される。

このとき、第２冷媒流路(5)内に流入した冷媒は、ねじり板(19)の働きによって、第２冷媒流路(5)における空隙(18)が形成されている径方向中心側の部分からフィン(15)が存在する径方向外周側の部分に多く流されることになり、第２冷媒流路(5)の全体を均一に流れる。しかも、フィン(15)の連結部(15c)に設けられたルーバ(16)および冷媒通過穴(17)の働きによって、冷媒は、内管(3)内の第２冷媒流路(5)を、内管(3)の軸線の周りに旋回しつつ流れるので、第２冷媒流路(5)内を流れる冷媒が効果的に攪拌される。したがって、第１冷媒流路(4)を流れる冷媒と第２冷媒流路(5)を流れる冷媒との熱交換効率が効果的に向上する。

図７および図８はこの発明による二重管式熱交換器の第２の実施形態を示す。

図７および図８に示す二重管式熱交換器(30)において、内管(3)の内周面に、外方に凹んだ複数のスパイラル状凹溝(31)が、内管(3)の周壁を変形させることによって形成されている。スパイラル状凹溝(31)のねじれ方向は、ねじり板(19)のねじれ方向とは逆向きとなっている。また、内管(3)の外周面には凸条(3a)は設けられておらず、内管(3)の周壁を変形させることによりスパイラル状凹溝(31)を形成することによって、内管(3)の外周面にスパイラル状凸条(32)が設けられている。

図示は省略したが、スパイラル状凸条(32)における縮管部(14)と対応する部分は、外管(2)の拡管部(7)(8)に縮管部(14)を形成する際に圧潰され、縮管部(14)の内周面と内管(3)における隣り合う圧潰されたスパイラル状凸条(32)どうしの間の間隙がろう材で埋められている。

その他の構成は、図１〜図５に示す第１の実施形態の二重管式熱交換器(1)と同様である。

図９はこの発明による二重管式熱交換器の第３の実施形態を示す。

図９に示す二重管式熱交換器(35)において、内管(3)内の第２冷媒流路(5)におけるフィン(15)の波底部(15b)よりも内管(3)の径方向内側部分に形成された空隙(18)に、外周面にスパイラル状溝(37)が形成されたアルミニウム製円柱状体(36)（偏流部材）が配置されている。詳細な図示は省略したが、円柱状体(36)は両端が閉鎖された円筒からなり、円筒の周壁が変形させられてスパイラル状溝(37)が形成されている。円柱状体(36)は、フィン(15)の波底部(15b)にろう付されていてもよい。

その他の構成は、図１〜図５に示す第１の実施形態の二重管式熱交換器(1)と同様である。

図１０はこの発明による二重管式熱交換器の第４の実施形態を示す。

図１０に示す二重管式熱交換器(40)において、内管(3)内の第２冷媒流路(5)におけるフィン(15)の波底部(15b)よりも内管(3)の径方向内側部分に形成された空隙(18)に、横断面において前記空隙(18)を横切るように配置されたアルミニウム製波板(41)（偏流部材）が配置されている。波板(41)は、第２冷媒流路(5)での冷媒流れ方向に延びる波頂部(41a)、第２冷媒流路(5)での冷媒流れ方向に延びる波底部(41b)および波頂部(41a)と波底部(41b)とを連結する連結部(41c)からなる。波板(41)の連結部(41c)には、波頂部(41a)から波底部(41b)に向かう方向にのびる複数のルーバ(42)が第２冷媒流路(5)での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられている。波板(41)は、フィン(15)の波底部(15b)にろう付されていてもよい。

その他の構成は、図１〜図５に示す第１の実施形態の二重管式熱交換器(1)と同様である。

図１１および図１２はこの発明による二重管式熱交換器の第５の実施形態を示す。

図１１および図１２に示す二重管式熱交換器(50)において、外管(2)における両拡管部(7)(8)よりも長さ方向の外側部分には縮管部(14)は形成されておらず、外管(2)の両端部に、第１冷媒流路(4)の両端開口を塞ぐアルミニウム製閉鎖部材(51)が配置されている。閉鎖部材(51)は、外管(2)の両端寄りの部分に外側から嵌め被せられて外管(23)外周面にろう付された大円筒部(52)と、内管(3)における外管(2)の両端寄りの部分に外側から嵌め被せられて内管(3)外周面にろう付された小円筒部(53)と、大円筒部(52)における外管(2)の長さ方向中央部側とは反対側の端部と小円筒部(53)における内管(3)の長さ方向中央部側の端部とを連結しかつ第１冷媒流路(4)の両端開口を塞ぐ閉鎖部(54)とよりなる。なお、図１１および図１２においては、高圧冷媒流入パイプ(11)が通じる冷媒入口(9)が形成されている一方の拡管部(7)側の部分のみが示されているが、他方の拡管部(8)側も同様である。

閉鎖部材(51)は、少なくとも片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて、大円筒部(52)および小円筒部(53)の内周面がろう材層に覆われるように形成されている。

二重管式熱交換器(50)は、外管(2)、内管(3)、閉鎖部材(51)、管継手部材(6)、高圧冷媒流入パイプ(11)、高圧冷媒流出パイプ(12)、管継手部材(13)、フィン(15)およびねじり板(19)を組み合わせて仮止めし、炉中において一括してろう付することにより製造される。

その他の構成は、図１〜図５に示す第１の実施形態の二重管式熱交換器(1)と同様である。

図１３はこの発明による二重管式熱交換器の第６の実施形態を示す。

図１３に示す二重管式熱交換器(55)において、外管(2)の両端寄りの部分には拡管部(7)(8)は形成されておらず、外管(2)の両端寄りの部分に、冷媒入口(9)および冷媒出口が形成されている。また、外管(2)の両端部に、第１冷媒流路(4)の両端開口を塞ぐアルミニウム製閉鎖部材(56)が配置されている。閉鎖部材(56)は、外管(2)の両端寄りの部分に外側から嵌め被せられて外管(3)外周面にろう付された大円筒部(57)と、内管(3)における外管(2)の両端寄りの部分に外側から嵌め被せられて内管(3)外周面にろう付された小円筒部(58)と、大円筒部(57)における外管(2)の長さ方向中央部側とは反対側の端部と小円筒部(58)における内管(3)の長さ方向中央部側の端部とを連結しかつ第１冷媒流路(4)の両端開口を塞ぐ閉鎖部(59)とよりなる。なお、図１３においては、高圧冷媒流入パイプ(11)が通じる冷媒入口(9)が形成されている片側の部分のみが示されているが、他方の冷媒出口が形成されている他方の側も同様である。

閉鎖部材(56)は、少なくとも片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて、大円筒部(57)および小円筒部(58)の内周面がろう材層に覆われるように形成されている。

二重管式熱交換器(55)は、外管(2)、内管(3)、閉鎖部材(56)、管継手部材(6)、高圧冷媒流入パイプ(11)、高圧冷媒流出パイプ(12)、管継手部材(13)、フィン(15)およびねじり板(19)を組み合わせて仮止めし、炉中において一括してろう付することにより製造される。

その他の構成は、図１〜図５に示す第１の実施形態の二重管式熱交換器(1)と同様である。

上述した第５および第６の実施形態の二重管式熱交換器(50)(55)において、内管(3)外周面の凸条(3a)は、内管(3)における外管(2)よりも外側に突出した部分において切除されるか、あるいは圧潰される。

上述した第３〜第６の実施形態の二重管式熱交換器(35)(40)(50)(55)において、第２の実施形態の二重管式熱交換器(30)の場合と同様に、内管(3)の内周面に、外方に凹んだ複数のスパイラル状凹溝(31)が、内管(3)の周壁を変形させることによって形成されるとともに、内管(3)の外周面にスパイラル状凸条(32)が形成されていてもよい。第３の実施形態の二重管式熱交換器(35)においては、スパイラル状凹溝(31)のねじれ方向は、円柱状体(36)のスパイラル状凹溝(37)のねじれ方向とは逆向きとなっていることが好ましい。

第３および第４の実施形態の二重管式熱交換器(35)(40)においてスパイラル状凸条(32)が形成される場合、スパイラル状凸条(32)における縮管部(14)と対応する部分は、外管(2)の拡管部(7)(8)に縮管部(14)を形成する際に圧潰され、縮管部(14)の内周面と内管(3)における隣り合う圧潰されたスパイラル状凸条(32)どうしの間の間隙がろう材で埋められる。

第５および第６の実施形態の二重管式熱交換器(50)(55)においてスパイラル状凸条(32)が形成される場合、スパイラル状凸条(32)は、内管(3)おける外管(2)よりも外側に突出した部分において圧潰され、縮管部(14)の内周面と内管(3)における隣り合う圧潰されたスパイラル状凸条(32)どうしの間の間隙がろう材で埋められる。

この発明による二重管式熱交換器は、コンプレッサ、凝縮部と過冷却部とを有するコンデンサ、エバポレータ、減圧器としての膨張弁、気液分離器、およびコンデンサとエバポレータとの間に配置され、かつコンデンサの過冷却部から出てきた高温の冷媒とエバポレータから出てきた低温の冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えたカーエアコンを構成する冷凍サイクルにおいて、中間熱交換器として好適に用いられる。

(1)(30)(35)(40)(50)(55)：二重管式熱交換器
(2)：外管
(3)：内管
(4)：第１冷媒流路
(5)：第２冷媒流路
(15)：フィン
(15a)：波頂部
(15b)：波底部
(15c)：連結部
(16)：ルーバ
(17)：冷媒通過穴
(18)：空隙
(19)：ねじり板（偏流部材）
(31)：スパイラル状凹溝
(36)：円柱状体（偏流部材）
(37)：スパイラル状凹溝
(41)：波板（偏流部材）
(41a)：波頂部
(41b)：波底部
(41c)：連結部
(51)(56)：閉鎖部材
(52)(57)：大円筒部
(53)(58)：小円筒部
(54)(59)：閉鎖部

Claims (12)

1. 外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、外管と内管との間の間隙が第１冷媒流路となるとともに内管内が第２冷媒流路となっている二重管式熱交換器であって、
   内管の内周面に沿って、波頂部、波底部および波頂部と波底部とを連結する連結部からなり、かつ波頂部および波底部が第２冷媒流路での冷媒流れ方向を向いたコルゲート状フィンが配置され、フィンの波頂部が内管内周面に接合され、フィンの連結部に冷媒通過穴が形成されている二重管式熱交換器。
2. フィンの連結部に、波頂部から波底部に向かう方向にのびる複数のルーバが第２冷媒流路での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられ、ルーバが設けられることにより連結部に冷媒通過穴が形成されている請求項１記載の二重管式熱交換器。
3. 連結部に設けられた全てのルーバが、第２冷媒流路での冷媒流れ方向に対して同一方向に傾斜している請求項２記載の二重管式熱交換器。
4. 内管内におけるフィンよりも内管の径方向内側部分に空隙が形成されており、当該空隙内に、当該空隙内を流れる冷媒をフィン側に偏流させる偏流部材が配置されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
5. 偏流部材が、ねじり板からなる請求項４記載の二重管式熱交換器。
6. 内管の内周面に、外方に凹んだ複数のスパイラル状凹溝が、内管の周壁を変形させることによって形成されており、ねじり板のねじれ方向とスパイラル状凹溝のねじれ方向とが逆向きである請求項５記載の二重管式熱交換器。
7. 偏流部材が、外周面にスパイラル状溝が形成された円柱状体からなる請求項４記載の二重管式熱交換器。
8. 円柱状体が、両端が閉鎖された円筒からなり、円筒の周壁が変形させられてスパイラル状溝が形成されている請求項７記載の二重管式熱交換器。
9. 内管の内周面に、外方に凹んだ複数のスパイラル状凹溝が、内管の周壁を変形させることによって形成されており、偏流部材となる円柱状体の外周面のスパイラル状凹溝のねじれ方向と、内管の内周面のスパイラル状凹溝のねじれ方向とが逆向きである請求項７または８記載の二重管式熱交換器。
10. 偏流部材が、横断面において前記空隙を横切るように配置された波板からなり、波板が波頂部、波底部および波頂部と波底部とを連結する連結部からなり、かつ波頂部および波底部が第２冷媒流路での冷媒流れ方向を向いている請求項４記載の二重管式熱交換器。
11. 外管の両端部に、第１冷媒流路の両端開口を塞ぐ閉鎖部材が配置されており、閉鎖部材が、外管の両端寄りの部分に外側から嵌め被せられて外管外周面にろう付された大円筒部と、内管における外管の両端寄りの部分に外側から嵌め被せられて内管外周面にろう付された小円筒部と、大円筒部における外管の長さ方向中央部側とは反対側の端部と小円筒部における内管の長さ方向中央部側の端部とを連結しかつ第１冷媒流路の両端開口を塞ぐ閉鎖部とよりなる請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
12. 閉鎖部材が、少なくとも片面にろう材層を有するブレージングシートを用いて、大円筒部および小円筒部の内周面がろう材層に覆われるように形成されている請求項１１記載の二重管式熱交換器。

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