(57)【要約】【課題】第１冷媒と第２冷媒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１は、外管２と、外管２内に間隔をおいて配置された内管３とを備えている。内管３の管壁に、内管３の長手方向にのびる複数の小管部４を、内管３の周方向に間隔をおくとともに外管２内周面と間隔をおくように一体に形成する。外管２と内管３との間の間隙を外側第１冷媒流路５とし、内管３内を内側第１冷媒流路６とする。小管部４内を第２冷媒流路７とする。内管３における外管２内に存在する部分において、内管３の管壁における隣り合う小管部４間の部分に、外側第１冷媒流路５と内側第１冷媒流路６とを通じさせる連通穴19を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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ており、内管の管壁に、内管の長手方向にのびる複数の小管部が、内管の周方向に間隔をおくとともに外管内周面と間隔をおくように一体に形成され、外管と内管との間の間隙および内管内を第１の冷媒が流れるとともに、小管部内を第２の冷媒が流れるようになっている二重管式熱交換器。
【請求項２】
内管における外管内に存在する部分において、内管の管壁における隣り合う小管部間の部分に、外管と内管との間の間隙および内管内を通じさせる連通穴が形成されている請求項１記載の二重管式熱交換器。
【請求項３】
内管の両端部が小管部の両端部よりも内管の長さ方向外側に突出しており、内管の一端開口が第１冷媒の入口になるとともに他端開口が第１冷媒の出口となり、内管における小管部よりも突出した一方の部分に、第２の冷媒を分流させて全小管部内に送り込む冷媒分流部が設けられ、同じく他方の部分に、全小管部内を流れた第２の冷媒を合流させる冷媒合流部が設けられ、冷媒分流部に第２冷媒供給管が接続され、冷媒合流部に第２冷媒排出管が接続されている請求項１または２記載の二重管式熱交換器。
【請求項４】
小管部の両端部が外管の両端部よりも内管の長さ方向外側に突出しており、外管と内管との間の間隙の両端が閉鎖されている請求項３記載の二重管式熱交換器。
【請求項５】
小管部の内周面の横断面形状が円形であり、小管部の周壁の一部が内管の管壁と共有され、小管部の周壁における内管の管壁と共有されていない部分の外周面が１つの円筒面上に位置している請求項１〜４のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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設けられた内管とを備えている二重管式熱交換器に関する。
【０００２】
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。
【背景技術】
【０００３】
従来、カーエアコンに用いられる冷凍サイクルとして、圧縮機、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。
【０００４】
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、外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備え、内管内を低圧側冷媒（第１の冷媒）が流れ、外管と内管との間の間隙を高圧側冷媒（第２の冷媒）が流れるようになっており、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からなる。
【０００５】
しかしながら、最近では、低圧冷媒と高圧冷媒との間の伝熱面積をさらに増大させた二重管式熱交換器が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１６２３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、上記要求に応え、第１冷媒と第２冷媒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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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ており、内管の管壁に、内管の長手方向にのびる複数の小管部が、内管の周方向に間隔をおくとともに外管内周面と間隔をおくように一体に形成され、外管と内管との間の間隙および内管内を第１の冷媒が流れるとともに、小管部内を第２の冷媒が流れるようになっている二重管式熱交換器。
【００１０】
2)内管における外管内に存在する部分において、内管の管壁における隣り合う小管部間の部分に、外管と内管との間の間隙および内管内を通じさせる連通穴が形成されている上記1)記載の二重管式熱交換器。
【００１１】
3)内管の両端部が小管部の両端部よりも内管の長さ方向外側に突出しており、内管の一端開口が第１冷媒の入口になるとともに他端開口が第１冷媒の出口となり、内管における小管部よりも突出した一方の部分に、第２の冷媒を分流させて全小管部内に送り込む冷媒分流部が設けられ、同じく他方の部分に、全小管部内を流れた第２の冷媒を合流させる冷媒合流部が設けられ、冷媒分流部に第２冷媒供給管が接続され、冷媒合流部に第２冷媒排出管が接続されている上記1)または2)記載の二重管式熱交換器。
【００１２】
4)小管部の両端部が外管の両端部よりも内管の長さ方向外側に突出しており、外管と内管との間の間隙の両端が閉鎖されている上記3)記載の二重管式熱交換器。
【００１３】
5)小管部の内周面の横断面形状が円形であり、小管部の周壁の一部が内管の管壁と共有され、小管部の周壁における内管の管壁と共有されていない部分の外周面が１つの円筒面上に位置している上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の二重管式熱交換器。
【発明の効果】
【００１４】
上記1)〜5)の二重管式熱交換器によれば、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おり、内管の管壁に、内管の長手方向にのびる複数の小管部が、内管の周方向に間隔をおくとともに外管内周面と間隔をおくように一体に形成され、外管と内管との間の間隙および内管内を第１の冷媒が流れるとともに、小管部内を第２の冷媒が流れるようになっているので、小管部内を流れる第２冷媒は、小管部の周壁の全体において外管と内管との間の間隙および内管内を流れる第１冷媒と熱交換をする。したがって、第１冷媒と第２冷媒との間の伝熱面積が増大し、第１冷媒と第２冷媒との熱交換効率が向上する。
【００１５】
上記2)の二重管式熱交換器によれば、内管内に第１冷媒を供給すると、内管内を流れる第１冷媒は連通穴を通って外管と内管との間の間隙に入って当該間隙を流れるので、比較的簡単な構造で、第１冷媒を、内管内および内外両管間の間隙内に流すことができる。
【００１６】
上記3)の二重管式熱交換器によれば、１つの冷媒供給管から冷媒分流部内に送り込まれた第２冷媒は、すべての小管部に分流して小管部内を流れ、冷媒合流部において合流して冷媒排出管から送り出される。したがって、比較的簡単な構造で、第２冷媒を、すべての小管部に流すことができる。
【００１７】
上記5)の二重管式熱交換器によれば、第１冷媒と第２冷媒との間の伝熱面積を効果的に増大させることが可能となり、第１冷媒と第２冷媒との熱交換効率が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図１の二重管式熱交換器の一端部寄りの部分を部分的に示す斜視図である。
【図４】図１の二重管式熱交換器の図３と同じ部分を示す分解斜視図である。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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４はその要部の構成を示し、図５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。
【００２３】
図１〜図４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、内管(3)の管壁に、内管(3)の長手方向にのびる複数の小管部(4)が、内管(3)の周方向に間隔をおくとともに外管(2)内周面と間隔をおくように一体に形成され、外管(2)と内管(3)との間の間隙および内管(3)内を第１の冷媒が流れるとともに、小管部(4)内を第２の冷媒が流れるようになっている。ここで、外管(2)と内管(3)との間の間隙を外側第１冷媒流路(5)というとともに内管(3)内を内側第１冷媒流路(6)といい、小管部(4)内を第２冷媒流路(7)というものとする。
【００２４】
内管(3)および小管部(4)は一体に形成されており、内管(3)および小管部(4)の両端部は外管(2)の両端よりも内管(2)の長さ方向外側に突出している。外管(2)の両端には外管(2)の両端開口を塞ぐ閉鎖部材(17)がろう付されており、内管(3)および小管部(4)は閉鎖部材(17)に形成された貫通穴(18)内に通されて閉鎖部材(17)にろう付されている。
【００２５】
内管(3)および小管部(4)は一体に形成されており、小管部(4)の両端部が切除されることによって、内管(3)の両端部が小管部(4)の両端部よりも内管(3)の長さ方向外側に突出させられている。小管部(4)の内周面、すなわち第２冷媒流路(7)の横断面形状は円形であり、小管部(4)の周壁の一部が、内管(3)の管壁と共有され、小管部(4)の周壁における内管(3)の管壁と共有されていない部分の外周面が１つの円筒面上に位置している。また、内管(3)の一端開口、ここでは右端開口が第１冷媒の入口(8)になるとともに他端開口が第１冷媒の出口(9)となっている。
【００２６】
内管(3)における小管部(4)よりも突出した左側部分(3a)に、第２冷媒を分流させて全小管部(4)の第２冷媒流路(7)内に送り込むアルミニウム製冷媒分流部(11)が設けられており、冷媒分流部(11)に冷媒分流部(11)内に第２冷媒を送り込む第２冷媒供給管(12)が接続されている。また、内管(3)における小管部(4)よりも突出した右側部分(3b)に、全小管部(4)内を流れた第２冷媒を合流させるアルミニウム製冷媒合流部(13)が設けられており、冷媒合流部(13)に冷媒合流部(13)内から第２冷媒を送り出す第２冷媒排出管(14)が接続されている。冷媒分流部(11)および冷媒合流部(13)は同様な構成であるが、冷媒分流部(11)について詳細に説明する。すなわち、冷媒分流部(11)は両端が閉鎖された円筒状であり、右側の閉鎖壁(11a)に内管(3)および小管部(4)が挿入される貫通穴(15)が形成されており、貫通穴(15)内に内管(3)および小管部(4)が挿入されて右側閉鎖壁(11a)にろう付されている。また、冷媒分流部(11)の左側の閉鎖壁(11b)に内管(3)が通される貫通穴(16)が形成されており、貫通穴(16)内に内管(3)が通されて左側閉鎖壁(11b)にろう付されている。冷媒合流部(13)の左側閉鎖壁(13a)に内管(3)および小管部(4)が挿入される貫通穴(15)が形成されており、貫通穴(15)内に内管(3)および小管部(4)が挿入されて右側閉鎖壁(13a)にろう付されている。また、冷媒合流部(13)の右側閉鎖壁(13b)に内管(3)が通される貫通穴(16)が形成されており、貫通穴(16)内に内管(3)が通されて右側閉鎖壁(13b)にろう付されている。
【００２７】
内管(3)における外管(2)内に存在する部分において、内管(3)の管壁における隣り合う小管部(4)間の部分に、外管(2)と内管(3)との間の間隙に設けられた外側第１冷媒流路(5)と、内管(3)内に設けられた内側第１冷媒流路(6)とを通じさせる複数の連通穴(19)が形成されている。連通穴(19)は内管(3)の長手方向に長い長穴からなり、内管(3)の周壁における隣り合う小管部(4)間の部分に内管(3)の長手方向に間隔をおいて複数形成されている。
【００２８】
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。
【００２９】
図５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。
【００３０】
図５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)の冷媒分流部(11)の冷媒供給管(12)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、同じく冷媒合流部(13)の冷媒排出管(14)に膨張弁(26)にのびる配管が接続される。また、内管(3)の第１媒流路(6)の入口(8)にエバポレータ(25)からのびる配管が接続され、同じく出口(9)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。
【００３１】
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、冷媒供給管(12)を通って二重管式熱交換器(1)の冷媒分流部(11)内に流入し、冷媒分流部(11)内で分流してすべての小管部(4)の第２冷媒流路(7)内に入る。小管部(4)の第２冷媒流路(7)内に入った液相冷媒は、第２冷媒流路(7)内を流れた後冷媒合流部(13)内に入って合流させられ、冷媒排出管(14)を通って膨張弁(26)に送られ、ここで減圧された後エバポレータ(25)に流入し、エバポレータ(25)内を流れる間に通風間隙を流れる空気を冷却して気相となる。
【００３２】
エバポレータ(25)を通過した比較的低温低圧の冷媒は、内管(3)の内側第１冷媒流路(6)の入口(8)から内側第１冷媒流路(6)内に入る。内側第１冷媒流路(6)内に入った冷媒は、内側第１冷媒流路(6)内を流れて出口(9)に至る。また、内側第１冷媒流路(6)内を流れる冷媒は、連通穴(19)を通って外管(2)と内管(3)との間の外側第１冷媒流路(5)内に入って外側第１冷媒流路(5)内を流れ、再び連通穴(19)を通って内側第１冷媒流路(6)内に戻るとともに、内側第１冷媒流路(6)内を流れて出口(9)に至る。そして、内側第１冷媒流路(6)の出口(9)から流出した冷媒は、配管を通ってコンプレッサ(1)に送られる。
【００３３】
液相冷媒が第２冷媒流路(7)内を流れる間に両第１冷媒流路(5)(6)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。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
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。
【符号の説明】
【００３５】
(1)：二重管式熱交換器
(2)：外管
(3)：内管
(4)：小管部
(5)：外側第１冷媒流路
(6)：内側第１冷媒流路
(7)：第２冷媒流路
(11)：冷媒分流部
(12)：冷媒供給管
(13)：冷媒合流部
(14)：冷媒排出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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