(57)【要約】  二重管（６１）は、内部に低圧のガス状冷媒が流れる内管（６３）と、内管（６３）を内部に有し、内管（６３）との間に高圧の液状冷媒が流れる外管（６２）と、を備える二重管（６１）であって、内管（６３）は、内管（６３）の内部を複数の室（６３ａ）、（６３ｂ）に分け、長手方向に延在する板部材（６４）を有する。板部材（６４）は、長手方向に螺旋状である。
2017159542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に低圧の第１流体が流れる内管と、前記内管を内部に有し、前記内管との間に高圧の第２流体が流れる外管と、を備える二重管であって、
前記内管は、前記内管の内部を複数の室に分け、長手方向に延在する板部材を有し、
前記板部材は、長手方向に螺旋状であり、
前記内管の板厚は、前記外管の板厚よりも薄い、
二重管。
【請求項２】
請求項１に記載の二重管であって、
前記内管及び前記外管が曲げられた曲げ部を有し、
前記曲げ部の前記内管の内部には、前記板部材が配置され、
前記板部材は、前記曲げ部において前記内管の内部に当接する、
二重管。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の二重管であって、
前記内管及び前記板部材は、別体形成される、
二重管。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の二重管であって、
前記板部材の螺旋周期は、前記内管の内径よりも長い、
二重管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重管に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ４３５００７９Ｂ２には、二本の配管が同心円上に配置されてなる二重管を備える冷凍サイクル装置が開示されている。ＪＰ４３５００７９Ｂ２の二重管では、内管の内部に低温低圧のガス状冷媒が流れ、内管と外管との間に高温高圧の液状冷媒が流れ、内管を介して内管の内部のガス状冷媒と内管の外部の液状冷媒との間で熱交換が行われる。
【発明の概要】
【０００３】
しかしながら、ＪＰ４３５００７９Ｂ２の二重管では、内管の内部を流れるガス状冷媒は、内管の中央部分の流速がその周囲より速くなることで、内管の中央部分に集中して流れ、熱交換が行われる前に二重管を通過する懸念がある。その結果、内管を介したガス状冷媒と液状冷媒との間における熱交換効率が低下する懸念がある。
【０００４】
また、ＪＰ４３５００７９Ｂ２の二重管では、内管の表面に螺旋状の凹凸が形成されてはいるが、内管の構造そのものを保持する構造とはなっていない、そのため、低温低圧のガス状冷媒が流れる内管の内部と高温高圧の液状冷媒が流れる内管の外部との圧力差（内外圧差）によって内管が潰れる懸念があった。その結果、内管を厚肉に形成して剛性を確保する必要があり、ガス状冷媒と液状冷媒との間における熱交換効率を高くすることが困難であった。
【０００５】
本発明は、内外圧差によって内管が潰れることがなく、かつ、ガス状冷媒と液状冷媒との間における熱交換効率を向上できる二重管を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のある態様による二重管は、内部に低圧の第１流体が流れる内管と、前記内管を内部に有し、前記内管との間に高圧の第２流体が流れる外管と、を備える二重管であって、前記内管は、前記内管の内部を複数の室に分け、長手方向に延在する板部材を有し、前記板部材は、長手方向に螺旋状であり、前記内管の板厚は、前記外管の板厚よりも薄い。
【０００７】
上記態様によれば、螺旋状の板部材が内管の内部を複数の室に分けるように長手方向に延在するので、内管の内部を流れる第１流体は、板部材によって撹拌される。また、第１流体は、内管だけでなく板部材も介して第２流体との間で、熱交換を行う。さらに、内管は、螺旋状の板部材によって内管の内部から螺旋状に保持されるので、径全体の剛性が高くなる。その結果、内外圧差によって内管が潰れることがなく、かつ、内管及び板部材を介した第１流体と第２流体との間における熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る二重管が適用される空調装置の構成図である。
【図２】図２は、空調装置の内部熱交換器が備える二重管の概略構成図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図４は、空調装置の暖房モードについて説明する図である。
【図５】図５は、空調装置の冷房モードについて説明する図である。
【図６】図６は、実施例に係る二重管の概略構成図である。
【図７】図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係る二重管６１が適用される空調装置１を示す概略構成図である。
【００１１】
空調装置１は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、温水が循環する高水温サイクル４と、車室内の空調に利用する空気が通過するＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット５と、弁の動作などを制御するコントローラ１０と、から構成される冷暖房可能なヒートポンプシステムである。例えば、冷媒にはＨＦＣ−１３４ａが用いられ、温水には不凍液が用いられる。
【００１２】
冷凍サイクル２は、コンプレッサ２１と、水冷コンデンサ２２と、室外熱交換器２３と、リキッドタンク２４と、内部熱交換器６０と、エバポレータ２５と、アキュムレータ２６と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路２０と、から構成される。
【００１３】
コンプレッサ２１は、ガス状冷媒を吸入し圧縮する。これにより、ガス状冷媒は高温高圧になる。
【００１４】
水冷コンデンサ２２は、暖房時に、コンプレッサ２１を通過した後の冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１によって高温高圧となった冷媒と高水温サイクル４を循環する温水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を温水に伝達する。
【００１５】
室外熱交換器２３は、例えば車両のエンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置され、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２３は、冷房時には凝縮器として機能し、暖房時には蒸発器として機能する。室外熱交換器２３には、車両の走行や室外ファン３２の回転によって、外気が導入される。
【００１６】
リキッドタンク２４は、冷房時に、室外熱交換器２３を通過して凝縮した冷媒を一時的に溜めるとともに、冷媒をガス状冷媒と液状冷媒とに気液分離する。リキッドタンク２４からは、分離した液状冷媒のみが内部熱交換器６０へと流れる。
【００１７】
内部熱交換器６０は、冷媒流路２０の冷媒の温度差を利用して熱交換を行う二重管６１を備える熱交換器である。内部熱交換器６０の二重管６１について、図２及び図３を用いて詳しく説明する。図２は、二重管６１の概略構成図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００１８】
二重管６１は、内管６３と、内管６３を内部に有する外管６２と、を備える。内管６３と外管６２とは、それぞれ内部に空洞を有するよう筒状に形成される。
【００１９】
内管６３の内部には、ガス状冷媒が流れる内側流路２０ａが形成される。内管６３と外管６２との間には、液状冷媒が流れる外側流路２０ｂが形成される。
【００２０】
内側流路２０ａには、冷媒流路２０のエバポレータ２５からアキュムレータ２６へと流れる低圧のガス状冷媒が流通する。外側流路２０ｂには、冷媒流路２０のリキッドタンク２４から第２膨張弁２８へ流れる高圧の液状冷媒が流通する。これにより、内側流路２０ａを流れるガス状冷媒と外側流路２０ｂを流れる液状冷媒との間において、内管６３を介した熱交換が行われる。
【００２１】
内管６３は、ガス状冷媒と液状冷媒との熱交換効率を向上させるために、薄めの板厚に形成される。他方で、外管６２は、二重管６１の耐圧性を確保するために厚めの板厚に形成される。したがって、内管６３の板厚は、外管６２の板厚よりも薄くなる。
【００２２】
内管６３の内部には、図２及び図３に示すように、長手方向に延在する板部材６４が挿入される。
【００２３】
板部材６４は、内管６３の内径Ｄｉｎと同じ幅の金属板である。板部材６４は、内管６３の内部を２つの室６３ａ、６３ｂに分ける。内管６３の内部すなわち内側流路２０ａを流通するガス状流体は、それぞれの室６３ａ、６３ｂを流れる。
【００２４】
板部材６４は、長手方向両端を支持され、一端を長手方向軸中心に回転させることによって捩られることで、長手方向に螺旋状に形成される。板部材６４は、螺旋周期Ｐが内管６３の内径Ｄｉｎよりも長くなるように形成される。板部材６４は、螺旋状に捩れることで、内管６３の内径Ｄｉｎよりも僅かに縮径して、内管６３の中に挿入可能となる。
【００２５】
このように、内管６３と板部材６４とがそれぞれ別体に形成された後、内管６３に板部材６４が挿入される。
【００２６】
板部材６４が挿入された内管６３が外管６２の内部に組み込まれることで、図２に示すような二重管６１が形成される。内管６３は、挿入された板部材６４によって内部から螺旋状に保持されることで、径方向の剛性がどの方向においても高くなる。その後、二重管６１の一部が曲げられることによって、二重管６１には曲げ部６１ａが形成される。
【００２７】
曲げ部６１ａの内部では、外管６２と同様に内管６３も曲げられている。内管６３が曲げられることによって、内管６３の外側が延び、内部に挿入された板部材６４も内管６３の形状に沿って曲げられて内管６３の内壁に嵌合固定される。なお、板部材６４は、長手方向両端を溶接又はロウ付けされることにより内管６３に固定されてもよい。
【００２８】
図１に戻り、エバポレータ２５は、ＨＶＡＣユニット５内に配置され、冷房時に、エバポレータ２５を通過する空気の熱を冷媒に吸収させることで、冷媒を蒸発させる。エバポレータ２５によって蒸発した冷媒は、内部熱交換器６０を通ってアキュムレータ２６へ流れる。
【００２９】
アキュムレータ２６は、冷媒流路２０を流れる冷媒を一時的に溜めるとともに、ガス状冷媒と液状冷媒とに気液分離する。アキュムレータ２６からは、分離したガス状冷媒のみがコンプレッサ２１へと流れる。
【００３０】
冷媒流路２０には、冷媒を減圧膨張させる第１膨張弁２７と、第２膨張弁２８と、が配置される。また、冷媒流路２０には、開閉によって冷媒の流れを切り換える第１開閉弁２９と、第２開閉弁３０と、第３開閉弁３１と、が配置される。
【００３１】
第１膨張弁２７は、水冷コンデンサ２２と室外熱交換器２３との間に配置され、水冷コンデンサ２２で凝縮した冷媒を減圧膨張させる。第１膨張弁２７には、例えば、固定絞りや可変絞りが用いられる。固定絞りには、例えば、オリフィスやキャピラリーチューブを用いることができ、予め使用頻度の高い特定の運転条件に対応するように絞り量が設定される。また、可変絞りには、例えば、段階的に又は無段階的に開度を調節できる電磁弁を用いることができる。
【００３２】
第２膨張弁２８は、内部熱交換器６０とエバポレータ２５との間に配置され、内部熱交換器６０を通過した液状冷媒を減圧膨張させる。第２膨張弁２８には、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度に応じて開度が調節される温度式膨張弁が用いられる。
【００３３】
第１開閉弁２９及び第３開閉弁３１は、冷房時に開かれ、暖房時に閉じられる。第１開閉弁２９が開かれることで、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、室外熱交換器２３へ直接流入する。また、第３開閉弁３１が開かれることで、内部熱交換器６０を通過した液状冷媒は、エバポレータ２５へと流れる。
【００３４】
第２開閉弁３０は、暖房時に開かれ、冷房時に閉じられる。第２開閉弁３０が開かれることで、室外熱交換器２３で蒸発した冷媒は、アキュムレータ２６に直接流入する。
【００３５】
高水温サイクル４は、図１に示すように、ウォータポンプ４１と、ヒータコア４２と、補助加熱器４３と、水冷コンデンサ２２と、これらを温水が循環可能となるように接続する温水流路４０と、から構成される。
【００３６】
ウォータポンプ４１は、温水流路４０内の温水を送液して循環させる。
【００３７】
ヒータコア４２は、ＨＶＡＣユニット５内に配置され、暖房時に、ヒータコア４２を通過する空気に温水の熱を吸収させることで、空気を加熱する。
【００３８】
補助加熱器４３は、内部に図示しないヒータを有し、通過する温水を加熱する。ヒータには、例えば、シーズヒータやＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが用いられる。
【００３９】
ＨＶＡＣユニット５は、空調に利用する空気を冷却又は加熱する。ＨＶＡＣユニット５は、空気を送風するブロワ５２と、ヒータコア４２を通過する空気の量を調整するエアミックスドア５３と、を備える。ＨＶＡＣユニット５内にはヒータコア４２とエバポレータ２５とが配置され、ブロワ５２から送風された空気は、ヒータコア４２及びエバポレータ２５内を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
【００４０】
ブロワ５２は、ＨＶＡＣユニット５内に空気を送風する送風機である。
【００４１】
エアミックスドア５３は、ＨＶＡＣユニット５内に配置されたヒータコア４２のブロワ５２側に設置される。エアミックスドア５３は、暖房時にヒータコア４２側を開き、冷房時にヒータコア４２側を閉じる。エアミックスドア５３の開度によって、空気とヒータコア４２内の温水との間の熱交換量が調節される。
【００４２】
空調装置１には、吐出圧センサ１１と、室外熱交換器出口温センサ１２と、エバポレータ温度センサ１３と、水温センサ１４と、が設置されている。
【００４３】
吐出圧センサ１１は、コンプレッサ２１の吐出側の冷媒流路２０に設置され、コンプレッサ２１に圧縮されたガス状冷媒の圧力を検出する。
【００４４】
室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３の出口付近の冷媒流路２０に設置され、室外熱交換器２３を通過した冷媒の温度を検出する。なお、室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３の出口部分に設置されてもよい。
【００４５】
エバポレータ温度センサ１３は、ＨＶＡＣユニット５のエバポレータ２５の空気流れ下流側に設置され、エバポレータ２５を通過した空気の温度を検出する。なお、エバポレータ温度センサ１３は、エバポレータ２５に直接設置されてもよい。
【００４６】
水温センサ１４は、補助加熱器４３の出口付近の温水流路４０に設置され、補助加熱器４３を通過した温水の温度を検出する。
【００４７】
コントローラ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵによって読み出すことで、空調装置１に各種機能を発揮させる。コントローラ１０には、吐出圧センサ１１と、室外熱交換器出口温センサ１２と、エバポレータ温度センサ１３と、水温センサ１４と、からの信号が入力される。なお、コントローラ１０には、図示しない外気温度センサ等の信号が入力されてもよい。
【００４８】
コントローラ１０は、入力された信号に基づいて、冷凍サイクル２の制御を実行する。すなわち、コントローラ１０は、図１に破線で示すように、コンプレッサ２１の出力を設定するとともに、第１開閉弁２９、第２開閉弁３０、及び第３開閉弁３１の開閉制御を実行する。また、コントローラ１０は、図示しない出力信号を送信することで、高水温サイクル４やＨＶＡＣユニット５の制御も実行する。
【００４９】
次に、図４及び図５を参照して、空調装置１の各空調運転モードについて説明する。
【００５０】
＜暖房モード＞
図４は、空調装置１の暖房モードについて説明する図である。暖房モードでは、いわゆる外気吸熱ヒートポンプ運転が実行され、冷媒流路２０の冷媒と温水流路４０の温水とが、図４に太実線で示すようにそれぞれ循環する。
【００５１】
コントローラ１０は、第１開閉弁２９及び第３開閉弁３１を閉じた状態にするとともに、第２開閉弁３０を開いた状態にする。これにより、コンプレッサ２１で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ２２へと流れる。
【００５２】
水冷コンデンサ２２へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ２２の内部で温水を加熱することにより熱を奪われて低温になった後、第１膨張弁２７を通って減圧膨張することでさらに低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気との間で熱交換を行い加熱された後、そのまま第２開閉弁３０を通って、アキュムレータ２６へと流れて気液分離される。そして、アキュムレータ２６で気液分離された冷媒のうちガス状冷媒が、再びコンプレッサ２１へと流れる。
【００５３】
一方で、水冷コンデンサ２２で冷媒によって加熱された温水は、循環してヒータコア４２に流れ、ヒータコア４２の周囲の空気を加熱する。加熱された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流側に流されることで、暖房風として用いられる。なお、水冷コンデンサ２２で冷媒が十分に温水を加熱できない場合には、外気吸熱ヒートポンプ運転と併用して又は独立して補助加熱器４３を運転させることによって温水を加熱してもよい。
【００５４】
＜冷房モード＞
図５は、空調装置１の冷房モードについて説明する図である。冷房モードでは、冷媒流路２０の冷媒が、図５に太実線で示すように循環する。
【００５５】
コントローラ１０は、第２開閉弁３０を閉じた状態にするとともに、第１開閉弁２９及び第３開閉弁３１を開いた状態にする。これにより、コンプレッサ２１で圧縮され高温高圧になった冷媒は、第１開閉弁２９を通ってそのまま室外熱交換器２３へと流れる。
【００５６】
室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気と熱交換を行い冷却された後、リキッドタンク２４を通って気液分離される。リキッドタンク２４の下流側に接続される内部熱交換器６０の外側流路２０ｂには、リキッドタンク２４で気液分離された冷媒のうち液状冷媒が、図２に示すように流通する。
【００５７】
外側流路２０ｂを流通する液状冷媒は、高圧の流体であり、リキッドタンク２４で気液分離されることで、過冷却度がほぼ０℃の略飽和液状態となっている。
【００５８】
他方で、内側流路２０ａを流通するガス状冷媒は、第２膨張弁２８を通過する際に減圧膨張した低圧の流体であり、エバポレータ２５を通過する際に空気によって暖められ蒸発している。
【００５９】
ここで、内側流路２０ａは、螺旋状の板部材６４によって、螺旋状の室６３ａと室６３ｂとにそれぞれ区画されている。そのため、内側流路２０ａに流通したガス状冷媒は、板部材６４によって螺旋状に撹拌されながら室６３ａ、６３ｂをそれぞれ流通する。
【００６０】
エバポレータ２５で蒸発したガス状冷媒は、リキッドタンク２４で気液分離された液状冷媒と比べて低圧になっているので、冷媒の飽和温度特性に基づいて、所定の過熱度を超えるまでは飽和液状態の液状冷媒よりも低温となる。
【００６１】
したがって、内部熱交換器６０の外側流路２０ｂを流通する際に、液状冷媒は、低温のガス状冷媒との間で内管６３を介して熱交換を行うことで、ガス状冷媒によって過度に冷却される。過度に冷却された液状冷媒は、飽和液状態から過冷却度をもった過冷却状態となる。また、内側流路２０ａを流通するガス状冷媒は、液状冷媒によって加熱されることで過熱度をもった過熱状態となる。
【００６２】
さらに、内側流路２０ａの室６３ａ、６３ｂをそれぞれ流通するガス状冷媒は、螺旋状の板部材６４によって撹拌されている。そのため、より多くのガス状冷媒が内管６３の内壁と熱的に接触するので、内管６３を介して、外側流路２０ｂを流通する液状冷媒との間で熱交換を行い易くなる。そして、ガス状冷媒は、外側流路２０ｂを流通する液状冷媒との間で、板部材６４を介して熱交換を行うこともできる。その結果、液状冷媒は、螺旋状に内側流路２０ａを流通するガス状冷媒によって、より冷却されることで、より大きな過冷却度をもった過冷却状態となる。
【００６３】
なお、板部材６４の螺旋周期Ｐが内管６３の内径Ｄｉｎよりも長い周期となっているので、ガス状冷媒は、内側流路２０ａの室６３ａ、６３ｂをそれぞれ流通する際に、圧損が高くなりすぎることなく流通することができる。
【００６４】
内部熱交換器６０の外側流路２０ｂを流通する際に過冷却状態となった液状冷媒は、第２膨張弁２８を通って減圧膨張することでさらに低温となって、エバポレータ２５へと流れる。
【００６５】
エバポレータ２５へ流れた液状冷媒は、エバポレータ２５を通過する空気との間で熱交換を行い加熱されることで蒸発し、ガス状冷媒となって内部熱交換器６０へと流れる。その際、液状冷媒は、過冷却状態になるまで過度に冷却されているので、エバポレータ２５を通過する空気を、より冷却することができる。
【００６６】
エバポレータ２５における熱交換により蒸発しガス状冷媒となった冷媒は、内部熱交換器６０の内側流路２０ａへ流通し、上述の様に内管６３を介して外側流路２０ｂを流通する液状冷媒を冷却する。そして、ガス状冷媒は、液状冷媒によって加熱された後、アキュムレータ２６を介して再びコンプレッサ２１へと流れ圧縮される。
【００６７】
一方で、エバポレータ２５で冷媒によって冷却された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流側に流されることで、冷房風として用いられる。
【００６８】
なお、エバポレータ２５で空気を冷却することによって空気中の水蒸気を凝縮させ取り除いた後、ヒータコア４２で再加熱することによって、除湿風を得ることもできる（除湿モード）。
【００６９】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００７０】
二重管６１は、内部に低圧の第１流体としてのガス状冷媒が流れる内管６３と、内管６３を内部に有し、内管６３との間に高圧の第２流体としての液状冷媒が流れる外管６２と、を備える。内管６３は、内管６３の内部を複数の室６３ａ、６３ｂに分け、長手方向に延在する板部材６４を有する。板部材６４は、長手方向に螺旋状である。
【００７１】
このような二重管６１によれば、螺旋状の板部材６４が内管６３の内部を複数の室６３ａ、６３ｂに分けるように長手方向に延在するので、内管６３の内部を流れるガス状冷媒は、板部材６４によって撹拌される。また、ガス状冷媒は、内管６３だけでなく板部材６４も介して液状冷媒との間で、熱交換を行う。さらに、内管６３は、螺旋状の板部材６４によって内管６３の内部から螺旋状に保持されるので、径全体の剛性が高くなる。その結果、内外圧差によって内管６３が潰れることがなく、かつ、内管６３及び板部材６４を介したガス状冷媒と液状冷媒との間における熱交換効率を向上させることができる。
【００７２】
二重管６１は、内管６３及び外管６２が曲げられた曲げ部６１ａを有する。曲げ部６１ａの内管６３の内部には、板部材６４が配置される。曲げ部６１ａの内管６３は、外側が引っ張られて延びることによって薄くなり易い。しかしながら、曲げ部６１ａに板部材６４が配置された場合には、板部材６４も内管６３の内部で曲げられ内管６３の内壁に嵌合固定される。その結果、板部材６４が内管６３にかかる応力を３次元的に拡散させることで、内管６３の剛性がより高くなるので、曲げ部６１ａの内管６３の外側が延びて薄くなった場合でも内管６３が潰れることを抑制できる。
【００７３】
二重管６１では、内管６３の板厚は、外管６２の板厚よりも薄い。これにより、内管６３を介したガス状冷媒と液状冷媒との間における熱交換効率をより向上させることができる。また、内管６３の板厚が外管６２の板厚よりも薄くても、内管６３は、板部材６４によって内部から螺旋状に保持されて径全体の剛性が高くなるので、内外圧差によって潰れることを抑制することができる。
【００７４】
さらに、二重管６１では、内管６３及び板部材６４は、別体形成される。すなわち、内管６３は、筒状に加工することで簡単に形成でき、板部材６４は、長手方向の両端を支持し、一端を長手方向軸中心に回転させることで簡単に形成できる。したがって、内管６３及び板部材６４は、内管６３及び板部材６４を一体形成する場合と比較して、それぞれ別体形成して内管６３内に板部材６４を挿入し嵌合固定することで、簡単に形成でき、加工効率を高くすることができる。
【００７５】
板部材６４の螺旋周期Ｐは、内管６３の内径Ｄｉｎよりも長い。したがって、圧損が高くならないように内管６３の内部の内側流路２０ａを流通するガス状冷媒が撹拌されることになるので、コンプレッサ２１に過度に負荷がかかることを抑制しつつ、熱交換性能を向上させることができる。
【００７６】
なお、板部材６４の螺旋周期Ｐは、内側流路２０ａを流通するガス状冷媒を確実に撹拌するために、板部材６４の長手方向に少なくとも１周期以上となるよう設定されるのが望ましい。また、板部材６４は、ガス状冷媒の撹拌性能が高くなるように、曲げ部６１ａの外管６２の曲率半径の３倍以下となるよう螺旋周期Ｐが設定されるのが望ましい。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００７８】
例えば、上記実施形態では、内管６３の内部に挿入される板部材６４は、内管６３の内部を２つの室６３ａ、６３ｂに分けることとしたが、３つ以上の複数の室に分けることとしてもよい。
【００７９】
また、板部材６４は、内管６３の内部を室６３ａと室６３ｂとに完全に区画する態様に限られない。板部材６４を、内管６３の内径Ｄｉｎよりも短い幅に形成することによって、内管６３の内部の一部だけを長手方向に沿って区切るようにしてもよい。このような板部材６４によっても、ガス状冷媒を撹拌することができるので、内部熱交換器６０の熱交換効率を向上させることができる。
【００８０】
さらに、上記実施形態を適用した実施例に係る二重管６１について、図６から図８を参照して説明する。図６は、実施例に係る二重管６１の概略構成図である。図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図であり、図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。なお、以下の実施例では、上記実施形態と同じ機能を果たす構成には同一の符号を用い、重複する記載を適宜省略して説明する。
【００８１】
二重管６１の内管６３の内部には、図６に示すように、板部材６４が挿入されている。ここで、上記実施形態で説明したように、板部材６４は、螺旋状に捩られることで内管６３の内径Ｄｉｎよりも僅かに縮径されて、内管６３の中に挿入可能となる。そのため、内管６３の一部を曲げる曲げ加工前において、内管６３の内部に挿入された板部材６４と内管６３の内壁との間で僅かに隙間が形成される。
【００８２】
その後、板部材６４が挿入された状態で内管６３の一部が曲げられることによって、板部材６４は、内管６３の内壁に嵌合固定される。
【００８３】
内管６３と板部材６４との間に形成された隙間は、図６及び図７に示すように、曲げ部６１ａにおいては、形成されない。曲げ加工によって板部材６４は内管６３の内壁に両側から挟まれて嵌合固定されるので、曲げ加工前に存在していた内管６３と板部材６４との間の隙間は、曲げ加工後に埋められた状態になる。その結果、板部材６４は、曲げ部６１ａにおいて内管６３の内部に当接し、内管６３の内側から内管６３を保持することになる。
【００８４】
他方で、内管６３と板部材６４との間に形成された隙間は、図６及び図８に示すように、曲げ部６１ａではない場所においては、そのまま維持される。
【００８５】
なお、板部材６４には、内管６３とともに曲げられる際に、板部材６４自体の剛性によって曲げられる前の形状を維持する方向に曲げ加工に対する力が働くことになる。そのため、曲げ加工後の板部材６４は、図６及び図８に示すように、曲げられた内管６３の内部において位置が偏り、内管６３の曲げ方向外側の内壁に当接する。このように、曲げ部６１ａ以外においても板部材６４の一部が内管６３と当接することになるので、板部材６４と内管６３とを介して内管６３の内部のガス状冷媒と外側の液状冷媒との間における熱交換効率を二重管６１全体で向上させることができる。また、板部材６４との間に形成される隙間は僅かな幅であるので、内管６３の内部を流れるガス状冷媒は、その多くが螺旋状の板部材６４によって撹拌されることになる。したがって、螺旋状の板部材６４によって、ガス状冷媒と液状冷媒との間における熱交換効率を二重管６１全体で向上させることができる。
【００８６】
また、曲げ加工後の板部材６４は、内管６３の内部において位置が偏っていなくてもよく、内管６３と板部材６４の両端との間で隙間が均等に形成されてもよい。板部材６４との間に形成される隙間は板部材６４の内管６３内の位置が偏った場合と同様に僅かな幅であるので、内管６３の内部を流れるガス状冷媒は、その多くが螺旋状の板部材６４によって撹拌されることになる。したがって、内管６３と板部材６４の両側との間に隙間を均等に形成した場合においても、螺旋状の板部材６４によって、ガス状冷媒と液状冷媒との間における熱交換効率を二重管６１全体で向上させることができる。
【００８７】
このような実施例に係る二重管６１によれば、板部材６４が曲げ部６１ａにおいて内管６３の内部に当接し、内管６３の内側から内管６３を保持することによって、曲げ部６１ａの潰れが抑制されるので、内管６３内の通路面積の減少が抑制される。また、板部材６４は螺旋状に形成されており、内管６３の内側から内管６３を螺旋状に保持するので、内管６３の曲げ加工時の曲げ剛性が高い状態で維持されることがなくなり、潰れが集中することを回避できる。その結果、内管６３の曲げに伴い、内管６３の内側に皺が集中することが抑制され、通路面積の減少を抑制できる。
【００８８】
また、螺旋状の板部材６４が内管６３内に介在することになるので、単純に捩れのない真っ直ぐな仕切り板が介在したものと比べて、内管６３の長手方向や周方向の全体に渡って、内管６３の内方への潰れを抑制できる。さらに、螺旋状の板部材６４が曲げ部６１ａの内管６３を内方から螺旋状に保持するので、内管６３の一側面にのみ保持力が掛かることを回避でき、内管６３の潰れや皺の発生が抑制され、通路面積の減少を抑制できる。
【００８９】
なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。例えば、内管６３の形状は、円管に限らず、内管６３に螺旋溝を形成してもよく、螺旋状の板部材６４が螺旋溝部の内接円に当接してもよい。
【００９０】
本願は、２０１６年３月１４日に日本国特許庁に出願された特願２０１６−０４９８３３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
2017159542.tif 000003
【図２】
2017159542.tif 000004
【図３】
2017159542.tif 000005
【図４】
2017159542.tif 000006
【図５】
2017159542.tif 000007
【図６】
2017159542.tif 000008
【図７】
2017159542.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月11日(2018.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に低圧の第１流体が流れる内管と、前記内管を内部に有し、前記内管との間に高圧の第２流体が流れる外管と、を備える二重管であって、
前記内管及び前記外管が曲げられた曲げ部を有し、
前記内管は、前記内管の内部を複数の室に分け、長手方向に延在する板部材を有し、
前記内管の板厚は、前記外管の板厚よりも薄く、
前記板部材は、長手方向に螺旋状であり、前記曲げ部において前記内管の内部に当接する、
二重管。
【請求項２】
請求項１に記載の二重管であって、
前記曲げ部以外における前記内管と前記板部材との間には、隙間が形成される、
二重管。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の二重管であって、
前記内管及び前記板部材は、別体形成される、
二重管。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の二重管であって、
前記板部材の螺旋周期は、前記内管の内径よりも長い、
二重管。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明のある態様による二重管は、内部に低圧の第１流体が流れる内管と、前記内管を内部に有し、前記内管との間に高圧の第２流体が流れる外管と、を備える二重管であって、前記内管及び前記外管が曲げられた曲げ部を有し、前記内管は、前記内管の内部を複数の室に分け、長手方向に延在する板部材を有し、前記内管の板厚は、前記外管の板厚よりも薄く、前記板部材は、長手方向に螺旋状であり、前記曲げ部において前記内管の内部に当接する。
【国際調査報告】
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