(57)【要約】【課題】内管を固定するための作業や部品を必要とすることなく、外管に対して内管を確実に固定することを可能とする。【解決手段】複数のプレートフィン３１ａと、該プレートフィン３１ａに形成される挿入穴３１ｃに挿入されるとともに内部に凝縮器で凝縮された冷媒を流通させる冷媒管３１ｂとを有する内管と、配列方向に沿って延びる筒状に形成されるとともに蒸発器で気化された冷媒を流通させる外管３２と、を備え、プレートフィン３１ａが四隅部分に折れ曲がり部３１ｄを有する矩形状に形成されており、折れ曲がり部３１ｄが外管３２の内周面３２ｅに接触力を付与した状態で、内管が外管３２の内部に配置された二重管式熱交換器３０を提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列方向に沿って平行に配置される複数のプレートフィンと、該プレートフィンに形成される挿入穴に挿入されるとともに内部に凝縮器で凝縮された冷媒を流通させる冷媒管とを有する内管と、
前記配列方向に沿って延びる筒状に形成されるとともに蒸発器で気化された冷媒を流通させる外管と、を備え、
前記プレートフィンが四隅部分に折れ曲がり部を有する矩形状に形成されており、
前記折れ曲がり部が前記外管の内周面に接触力を付与した状態で、前記内管が前記外管の内部に配置された二重管式熱交換器。
【請求項２】
前記外管が前記配列方向に沿って円筒状に形成されており、
前記プレートフィンの長辺の長さが前記外管の内径よりも短い請求項１に記載の二重管式熱交換器。
【請求項３】
前記プレートフィンが０．１ｍｍ以上かつ０．３５ｍｍ以下の厚さを有する金属材料により形成されている請求項１または請求項２に記載の二重管式熱交換器。
【請求項４】
前記外管が、前記蒸発器で気化された冷媒を流入させる流入口と該冷媒を流出させる流出口とを有し、
前記配列方向に直交する鉛直面における前記外管の開口面積から前記プレートフィンの面積を減算した第１流路断面積が、前記流入口および前記流出口における第２流路断面積の２倍よりも大きい請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の二重管式熱交換器。
【請求項５】
前記外管が、前記蒸発器で気化された冷媒を流入させる流入口と該冷媒を流出させる流出口とを有し、
前記冷媒管が、単一の流路を流通する冷媒を複数の流路に分岐させた後に再び単一の流路へ集合させる構造である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の二重管式熱交換器。
【請求項６】
前記外管が、前記蒸発器で気化された冷媒を流入させる流入口と該冷媒を流出させる流出口とを有し、
前記冷媒管が、流入部から流出部へ冷媒を流通させる冷媒流路を複数有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の二重管式熱交換器。
【請求項７】
前記配列方向の所定位置において、前記冷媒管が鉛直方向の第１位置に複数配置され、前記冷媒管が鉛直方向の第２位置に複数配置され、前記第１位置に配置される前記冷媒管の水平方向の位置と前記第２位置に配置される前記冷媒管の水平方向の位置が異なる請求項５または請求項６に記載の二重管式熱交換器。
【請求項８】
前記外管を流通する前記流入口から前記流出口へ向けた冷媒の流通方向が、前記内管を流通する冷媒の流通方向と対向する方向である請求項５または請求項６に記載の二重管式熱交換器。
【請求項９】
前記内管が、前記外管の前記配列方向の両端のいずれか一方から前記外管の内部へ冷媒を流入させ、該一方から前記外管の外部へ冷媒を流出させる請求項５または請求項６に記載の二重管式熱交換器。
【請求項１０】
前記外管が、前記配列方向に沿って延びる筒部と、該筒部の両端を閉塞させる一対の鏡板とを有する請求項１から９のいずれか一項に記載の二重管式熱交換器。
【請求項１１】
前記冷媒管の内周面に冷媒の流通方向に沿って螺旋状に形成される複数の溝が形成されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の二重管式熱交換器。
【請求項１２】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を液化する凝縮器と、
前記凝縮器で液化された前記冷媒の圧力を低下させる膨張弁と、
前記膨張弁を通過した前記冷媒を気化して前記圧縮機へ供給する蒸発器と、
前記凝縮器で凝縮された前記冷媒と前記蒸発器で気化された前記冷媒との熱交換を行う請求項１から１１のいずれか一項に記載の二重管式熱交換器と、を備える熱交換システム。
【請求項１３】
凝縮器で凝縮された冷媒を流通させる内管と、蒸発器で気化された冷媒を流通させる外管とを備える二重管式熱交換器の組立方法であって、
前記内管が、配列方向に沿って平行に配置される複数のプレートフィンと、該プレートフィンに形成される挿入穴に挿入されるとともに内部に前記凝縮器で凝縮された冷媒を流通させる冷媒管とを有し、
前記外管が、前記配列方向に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記蒸発器で気化された冷媒を流通させ、
矩形状に形成された前記複数のプレートフィンの四隅部分を塑性変形させながら前記内管を前記外管へ挿入する挿入工程を備える二重管式熱交換器の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重管式熱交換器およびそれを備えた熱交換システム、並びに二重管式熱交換器の組立方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内管と外管とが同軸に配置され、両管の間が熱交換媒体流通空間とされた二重管式熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示される二重管式熱交換器は、内管と外管の左右両端部をアルミニウムろう材により接合したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平７−４２４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、内管を外管に固定するためにアルミニウムろう材が必要になるとともに、内管を外管に挿入する作業を行った後にこれらをろう付けにより接合する別途の作業が必要となる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、内管を固定するための作業や部品を必要とすることなく、外管に対して内管を確実に固定することを可能とした二重管式熱交換器およびそれを備えた熱交換システム、並びに二重管式熱交換器の組立方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器は、配列方向に沿って平行に配置される複数のプレートフィンと、該プレートフィンに形成される挿入穴に挿入されるとともに内部に凝縮器で凝縮された冷媒を流通させる冷媒管とを有する内管と、前記配列方向に沿って延びる筒状に形成されるとともに蒸発器で気化された冷媒を流通させる外管と、を備え、前記プレートフィンが四隅部分に折れ曲がり部を有する矩形状に形成されており、前記折れ曲がり部が前記外管の内周面に接触力を付与した状態で、前記内管が前記外管の内部に配置されたものである。
【０００７】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器によれば、凝縮器で凝縮された高温の冷媒が内管の冷媒管を流通し、蒸発器で気化された低温の冷媒が外管の内部を流通する。内管が外管の内部に配置されているため、蒸発器で気化された低温の冷媒が内管の複数のプレートフィンを冷却し、凝縮器で凝縮された高温の冷媒が冷却される。
【０００８】
また、本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器によれば、内管が有するプレートフィンが四隅部分に折れ曲がり部を有し、折れ曲がり部が外管の内周面に接触力を付与した状態で、内管が外管の内部に配置される。内管を流通する冷媒の伝熱性を高めるためのプレートフィン自体に折れ曲がり部を設け、折れ曲がり部で内管を外管に対して固定するため、内管を固定するための作業や部品が不要となる。また、配列方向に沿って平行に配置される複数のプレートフィンのそれぞれが接触力を付与するため、振動による荷重が生じる環境（例えば、陸上輸送用冷凍ユニットに用いられる環境）であっても、外管に対して内管を確実に固定することができる。
【０００９】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器においては、前記外管が前記配列方向に沿って円筒状に形成されており、前記プレートフィンの長辺の長さが前記外管の内径よりも短いものであってよい。
プレートフィンの長辺の長さを外管の内径よりも短くすることで、内管が外管に挿入された状態でプレートフィンの短辺の一部が外管の内周面に接触せず、短辺のその他の部分が折れ曲がり部となって外管の内周面に接触する。そのため、プレートフィンの四隅部分の折れ曲がり部において、外管の内周面への接触力を確実に発生させることができる。また、矩形状のプレートフィンを外管に挿入することで折れ曲がり部を形成する場合には、プレートフィンを挿入する際に生じる反力が低下するため、挿入作業を容易に行うことができる。
【００１０】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器においては、前記プレートフィンが０．１ｍｍ以上かつ０．３５ｍｍ以下の厚さを有する金属材料により形成されていてもよい。
このようにすることで、プレートフィンの伝熱性能を確保するとともに、矩形状のプレートフィンを外管に挿入することで折れ曲がり部を形成する場合に生じる反力を低下させることができる。
【００１１】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器においては、前記外管が、前記蒸発器で気化された冷媒を流入させる流入口と該冷媒を流出させる流出口とを有し、前記配列方向に直交する鉛直面における前記外管の開口面積から前記プレートフィンの面積を減算した第１流路断面積が、前記流入口および前記流出口における第２流路断面積の２倍よりも大きくてもよい。
外管のプレートフィンが配置される部分の第１流路断面積が、流入口および流出口における第２流路断面積に対して同等以上の流路が確保されており、蒸発器で気化された冷媒が外管の内部空間を流通する際の圧力損失の発生を確実に抑制することができる。
【００１２】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器においては、前記外管が、前記蒸発器で気化された冷媒を流入させる流入口と該冷媒を流出させる流出口とを有し、前記冷媒管が、単一の流路を流通する冷媒を複数の流路に分岐させた後に再び単一の流路へ集合させる構造とした構成であってよい。
単一の流路を複数の流路に分岐させて再び単一の流路へ集合させることにより、冷媒管の表面積を大きくすることができ、内管の伝熱性能を向上させることができる。
【００１３】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器においては、前記外管が、前記蒸発器で気化された冷媒を流入させる流入口と該冷媒を流出させる流出口とを有し、前記内管が、前記流入口から前記流出口まで前記冷媒管により冷媒を流通させる冷媒流路を複数有する構成であってよい。
流入口から流出口まで冷媒管により冷媒を流通させる冷媒流路を複数設けることにより、冷媒管の表面積を大きくすることができ、内管の伝熱性能を向上させることができる。
【００１４】
上記構成の二重管式熱交換器においては、前記配列方向の所定位置において、前記冷媒管が鉛直方向の第１位置に複数配置され、前記冷媒管が鉛直方向の第２位置に複数配置され、前記第１位置に配置される前記冷媒管の水平方向の位置と前記第２位置に配置される前記冷媒管の水平方向の位置が異なっていてもよい。
鉛直方向の第１位置に複数配置される冷媒管と、鉛直方向の第２位置に複数配置される冷媒管とを、水平方向の異なる位置に配置することにより、内管の伝熱性能を向上させることができる。
【００１５】
上記構成の二重管式熱交換器においては、前記外管を流通する前記流入口から前記流出口へ向けた冷媒の流通方向が、前記内管を流通する冷媒の流通方向と対向する方向であってもよい。
外管を流通する冷媒の流通方向と内管を流通する冷媒の流通方向とを対向させることにより、二重管式熱交換器の熱交換性能が向上する。
【００１６】
上記構成の二重管式熱交換器においては、前記内管が、前記外管の前記配列方向の両端のいずれか一方から前記外管の内部へ冷媒を流入させ、該一方から前記外管の外部へ冷媒を流出させるものであってよい。
内管が外管の内部へ冷媒を流入させる位置と内管から外管の外部へ冷媒を流出させる位置を外管の配列方向の一端部に統一することにより、二重管熱交換器近傍の配管を一端側に集めやすくなるため、二重管式熱交換器の設置スペースを削減することができる。
【００１７】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器においては、前記外管が、前記配列方向に沿って延びる筒部と、該筒部の両端を閉塞させる一対の鏡板とを有していてもよい。
このようにすることで、外管を筒部と一対の鏡板を組み合わせた比較的簡易な構造とすることができる。
【００１８】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器においては、前記冷媒管の内周面に冷媒の流通方向に沿って螺旋状に形成される複数の溝が形成されていてもよい。
このようにすることで、冷媒管の内表面積を大きくすることができ、冷媒から冷媒管への伝熱性能が向上し、二重管式熱交換器の熱交換性能が向上する。
【００１９】
本発明の一態様にかかる熱交換システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を液化する凝縮器と、前記凝縮器で液化された前記冷媒の圧力を低下させる膨張弁と、前記膨張弁を通過した前記冷媒を気化して前記圧縮機へ供給する蒸発器と、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒と前記蒸発器で気化された前記冷媒との熱交換を行う上記のいずれかの二重管式熱交換器と、を備える。
【００２０】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器の組立方法は、凝縮器で凝縮された冷媒を流通させる内管と、蒸発器で気化された冷媒を流通させる外管とを備える二重管式熱交換器の組立方法であって、前記内管が、配列方向に沿って平行に配置される複数のプレートフィンと、該プレートフィンに形成される挿入穴に挿入されるとともに内部に前記凝縮器で凝縮された冷媒を流通させる冷媒管とを有し、前記外管が、前記配列方向に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記蒸発器で気化された冷媒を流通させ、矩形状に形成された前記複数のプレートフィンの四隅部分を塑性変形させながら前記内管を前記外管へ挿入する挿入工程を備える。
【００２１】
本発明の一態様にかかる二重管式熱交換器の組立方法によれば、内管を外管へ挿入する際に矩形状に形成された複数のプレートフィンの四隅部分を塑性変形させるため、挿入作業によってプレートフィンの四隅部分に折れ曲がり部が形成される。挿入作業を終えると、折れ曲がり部が外管の内周面に接触力を付与した状態となる。そのため、内管を固定するための別途の作業や部品が不要となる。また、配列方向に沿って平行に配置される複数のプレートフィンのそれぞれが接触力を付与するため、振動による荷重が生じる環境（例えば、陸上輸送用冷凍ユニットに用いられる環境）であっても、外管に対して内管を確実に固定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、内管を固定するための作業や部品を必要とすることなく、外管に対して内管を確実に固定することを可能とした二重管式熱交換器およびそれを備えた熱交換システム、並びに二重管式熱交換器の組立方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和機の概略構成図である。
【図２】図１に示す二重管式熱交換器の縦断面図である。
【図３】図２に示す二重管式熱交換器のI-I矢視断面図である。
【図４】図２に示す二重管式熱交換器のII-II矢視断面図である。
【図５】図４に示すプレートフィンを外管に挿入する前の状態を示す図である。
【図６】図２に示す二重管式熱交換器のIII-III矢視断面図である。
【図７】図２に示す二重管式熱交換器のIV-IV矢視断面図である。
【図８】図７に示す仕切板の変形例を示す図である。
【図９】二重管式熱交換器の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】二重管式熱交換器の他の変形例を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る陸上輸送用冷凍ユニット（熱交換システム）１の概略構成図が示されている。図１に示す陸上輸送用冷凍ユニット１は、トラック（車両）２に搭載されるものである。トラック２は、陸上輸送用冷凍ユニット１と、陸上輸送用冷凍ユニット１が前壁上部に取り付けられる保冷庫３と、トラック２の乗員が乗り込むキャビン４と、キャビン４の下方に配置されるとともにトラック２を走行させる駆動源となるエンジン５とを備える。
【００２５】
トラック２は、キャビン４の後部シャーシに保冷庫３が搭載された構成となっている。保冷庫３は、断熱構造の箱体により構成され、後面または側面に荷物搬出入用扉（図示略）を備えている。保冷庫３は、荷物搬出入用扉を閉じることにより、内部空間が外気から遮断された密閉状態となる。
【００２６】
陸上輸送用冷凍ユニット１は、冷媒と保冷庫３の内部空気との熱交換を行う庫内ユニット１０と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外ユニット２０と、二重管式熱交換器３０と、冷媒回路４０と、を備える。
庫内ユニット１０は、ユニット本体１１内に、庫内熱交換器（蒸発器）１２と、膨張弁１３と、庫内送風機１４とを設置したものである。また、庫外ユニット２０は、ユニット本体２１内に、圧縮機２２、庫外熱交換器（凝縮器）２３と、庫外送風機２４とを設置したものである。
【００２７】
庫内ユニット１０は保冷庫３の前壁上部に設置され、庫外ユニット２０は保冷庫３の下方に設置される。庫外ユニット２０の庫外熱交換器２３と庫内ユニット１０の膨張弁１３とは、冷媒管４１により冷媒を流通可能に接続されている。また、庫内ユニット１０の庫内熱交換器１２と庫外ユニット２０の圧縮機２２とは、冷媒管４２により冷媒を流通可能に接続されている。庫内ユニット１０と庫外ユニット２０を冷媒管４１，４２で接続することにより、圧縮機２２、庫外熱交換器２３、膨張弁１３、庫内熱交換器１２、圧縮機２２の順で冷媒を循環させる冷媒回路４０が構成される。
なお、庫外ユニット２０の設置位置は、保冷庫３の下方であるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、庫外ユニット２０と同じ構造体を保冷庫３の前壁上部に庫内ユニット１０と一体に設置してもよい。
【００２８】
陸上輸送用冷凍ユニット１において、冷媒を圧縮する圧縮機２２で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、冷媒管４３を介して冷媒ガスを液化する庫外熱交換器２３に供給される。庫外熱交換器２３に供給された冷媒ガスは、庫外送風機２４により送風される外気との熱交換により凝縮して液化する。庫外熱交換器２３で液化した冷媒は、冷媒管４１を介して冷媒の圧力を低下させる膨張弁１３に供給される。膨張弁１３は、断熱膨張により冷媒の圧力を低下させ、冷媒管４４を介して圧力が低下した冷媒を庫内熱交換器１２へ供給する。庫内熱交換器１２は、膨張弁１３から供給される冷媒を気化して圧縮機２２へ供給するものである。
【００２９】
庫内熱交換器１２に供給された冷媒は、庫内送風機１４により送風される内部空気との熱交換により蒸発してガス化する。庫内熱交換器１２で冷却された内部空気は、保冷庫３に吹出されることによって保冷庫３の冷房に利用される。一方、庫内熱交換器１２でガス化した冷媒は、冷媒管４２を介して庫外ユニット２０の圧縮機２２へ供給される。圧縮機２２へ供給された冷媒は再び圧縮されて高温高圧の冷媒ガスとなる。本実施形態の陸上輸送用冷凍ユニット１は、圧縮機２２、庫外熱交換器２３、膨張弁１３、庫内熱交換器１２、圧縮機２２の順で冷媒を循環させることにより、保冷庫３を冷房する冷房運転を行う。
【００３０】
二重管式熱交換器３０は、庫外熱交換器２３で凝縮された冷媒と庫内熱交換器１２で気化された冷媒との熱交換を行うものである。二重管式熱交換器３０は、庫外熱交換器２３で凝縮された冷媒を庫内熱交換器１２で気化された冷媒ガスで冷却することにより、陸上輸送用冷凍ユニット１の熱交換性能を向上させる装置である。
【００３１】
次に、図面を参照して二重管式熱交換器３０の構造を詳細に説明する。
図２は、図１に示す二重管式熱交換器３０の縦断面図である。また、図３は、図２に示す二重管式熱交換器のI-I矢視断面図である。
図２の縦断面図に示すように、二重管式熱交換器３０は、内管３１と、内管３１が内部に配置される外管３２と、外管３２の内部空間ＳＩを複数の分割空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５に仕切る仕切板３３とを備える。
【００３２】
内管３１は、水平方向に延びる軸線Ｘに沿って平行に配置される複数のプレートフィン３１ａと、内部に庫外熱交換器２３で凝縮された冷媒を流通させる冷媒管３１ｂとを有する。軸線Ｘに沿って延びる軸線方向は、複数のプレートフィン３１ａが配列される配列方向と一致している。プレートフィン３１ａは、例えば、アルミニウム等の金属材料により形成された矩形状のものである。プレートフィン３１ａは、０．１ｍｍ以上かつ０．３５ｍｍ以下の厚さを有する金属材料により形成するのが望ましい。
【００３３】
また、冷媒管３１ｂは、例えば、銅により形成されたものである。また、冷媒から冷媒管３１ｂへの伝熱性能を向上させるため、冷媒管３１ｂの内周面に冷媒の流通方向に沿って螺旋状に形成される複数の溝を形成するのが望ましい。
【００３４】
図２の矢印で示すように、内管３１の冷媒管３１ｂには、庫外熱交換器２３で凝縮された冷媒が右方から流入し左方へ向けて流通する。図２に示すように、冷媒管３１ｂは、単一の流路を流通する冷媒を上下２段の流路に分岐させて再び単一の流路へ集合させる構造となっている。また、図３に示すように、下段の流路は、単一の流路を軸線Ｘに直交する水平方向に４つの流路に分岐させて再び単一の流路へ集合させる構造となっている。
【００３５】
また、図２に示す上段の流路は、下段の流路と同様に、単一の流路を軸線Ｘに直交する水平方向に４つの流路に分岐させて再び単一の流路へ集合させる構造となっている。このように、本実施形態の冷媒管３１ｂは、単一の流路を上下２段に分岐させ各段で４つの流路に分岐させるため、単一の流路を８つの流路に分岐させて再び単一の流路へ集合させる構造となっている。
【００３６】
図４は、図２に示す二重管式熱交換器のII-II矢視断面図である。図４に示すように、プレートフィン３１ａには、複数の挿入穴３１ｃが形成されている。複数の挿入穴３１ｃのそれぞれには、冷媒管３１ｂが挿入されている。冷媒管３１ｂの外周面が挿入穴３１ｃを介してプレートフィン３１ａと接触している。そのため、冷媒管３１ｂの内部を流通する冷媒の熱がプレートフィン３１ａに伝達される。
【００３７】
図４に示すように、軸線Ｘに沿った所定位置において、冷媒管３１ｂが鉛直方向のＹ１の位置（第１位置）に複数配置され、冷媒管３１ｂが鉛直方向のＹ２の位置（第２位置）に複数配置されている。また、Ｙ１の位置に配置される冷媒管３１ｂのそれぞれの水平方向の位置と、Ｙ２の位置に配置される冷媒管３１ｂのそれぞれの水平方向の位置が異なっている。このような交互配置としているのは、８箇所に配置される冷媒管３１ｂの間隔をできる限り広く確保し、冷媒管３１ｂからプレートフィン３１ａへの伝熱性能を向上させるためである。
【００３８】
図４に示す断面（外管３２の軸線Ｘに直交する鉛直面による断面）において、外管３２の開口面積からプレートフィン３１ａの面積を減算した流路断面積（第１流路断面積）をＡとし、流入口３２ｃおよび流出口３２ｄの流路断面積（第２流路断面積）をＢとした場合、Ａ＞２Ｂとなっている。ここで、流入口３２ｃと流出口３２ｄの流路断面積は同一であるものとする。
【００３９】
ここで、図４および図５を参照して、矩形状のプレートフィン３１ａの四隅部分に形成される折れ曲がり部３１ｄについて説明する。
図４に示すように、内管３１が外管３２に挿入された状態でプレートフィン３１ａは、四隅部分に折れ曲がり部３１ｄを有する矩形状に形成されている。プレートフィン３１ａは、長辺の長さがＬ１で短辺の長さがＬ２の矩形の四隅部分を折り曲げた形状となっている。プレートフィン３１ａは、金属材料により形成されており、折れ曲がり部３１ｄは金属材料を外管３２の内周面３２ｅの形状に沿って塑性変形させたものである。
【００４０】
そのため、折れ曲がり部３１ｄは、外管３２の内周面３２ｅに接触力を付与した状態で配置される。内管３１が有する複数のプレートフィン３１ａのそれぞれが軸線Ｘに沿った各位置で外管３２の内周面３２ｅに接触力を付与するため、内管３１が外管３２の内部に固定された状態となる。なお、内管３１が有するプレートフィン３１ａの枚数は任意の枚数（例えば、数百枚程度）とすることができる。
【００４１】
図５に示すように、プレートフィン３１ａを外管３２に挿入する前の状態においては、プレートフィン３１ａは長辺の長さがＬ１で短辺の長さがＬ２の矩形状である。このとき、プレートフィン３１ａの四隅部分に折れ曲がり部３１ｄは形成されていない。
本実施形態の二重管式熱交換器３０を組立てる作業者は、矩形状に形成された複数のプレートフィン３１ａの四隅部分を塑性変形させながら内管３１を外管３２へ挿入する挿入工程を実行する。挿入工程を実行することにより、プレートフィン３１ａが図５に示す折れ曲がり部３１ｄが形成されない状態から図４に示す折れ曲がり部３１ｄが形成された状態に変化する。
【００４２】
ここで、図４および図５に示すように、プレートフィン３１ａの長辺の長さＬ１が外管３２の内径Ｄよりも短くなっている。これは、プレートフィン３１ａの長辺の長さＬ１が外管３２の内径Ｄと同じかそれよりも長くなると、内管３１を外管３２へ挿入する挿入工程が困難となるからである。プレートフィン３１ａの長辺の長さＬ１が外管３２の内径Ｄと同じかそれよりも長くなると、挿入工程において、短辺の全ての部分が外管３２の内周面３２ｅと接触して塑性変形してしまう。そのため、プレートフィン３１ａを塑性変形させるのに必要な力が過大となり、挿入工程が困難となる。
【００４３】
また、短辺の全ての部分を塑性変形させると、プレートフィン３１ａが過度に変形してしまう可能性がある。この場合、伝熱性能の低下や、適切な接触力を外管３２の内周面３２ｅへ付与する折れ曲がり部３１ｄが形成されない等の不具合が生じる。
【００４４】
外管３２は、軸線Ｘに沿って延びる円筒状に形成されるとともに庫内熱交換器１２で気化された冷媒を流通させるものである。外管３２は、軸線Ｘに沿って延びる筒部３２ａと、筒部３２ａの軸線Ｘに沿った両端を閉塞させる一対の鏡板３２ｂとを有する。一対の鏡板３２ｂは、ロウ付けにより筒部３２ａの両端に接合されている。外管３２は、筒部３２ａに一対の鏡板３２ｂを接合することにより、閉空間である内部空間Ｓを形成する。
【００４５】
外管３２は、庫内熱交換器１２で気化された冷媒を内部空間Ｓへ流入させる流入口３２ｃと、冷媒を内部空間Ｓから流出させる流出口３２ｄとを有する。流入口３２ｃは冷媒管４２に接続されており、流出口３２ｄは冷媒管４１に接続されている。外管３２を流通する流入口３２ｃから流出口３２ｄへ向けた冷媒の流通方向は、内管３１の冷媒管３１ｂを流通する冷媒の流通方向と対向する方向である。
【００４６】
仕切板３３は、外管３２の内周面３２ｅと接触した状態で軸線Ｘに沿って平行に配置される板状部材である。図２に示すように、複数の仕切板３３は、軸線Ｘに沿って一定の配置間隔で配置される。図６は図２に示す二重管式熱交換器のIII-III矢視断面図であり、図７は図２に示す二重管式熱交換器のIV-IV矢視断面図である。図６および図７において、軸線Ｙは鉛直方向に沿って延びる軸線である。
【００４７】
図６および図７に示すように、仕切板３３は、外管３２の内周面３２ｅと同径の円板の一部を円板の径方向に直交する面で切り取った形状に形成されている。仕切板３３は、外管３２に内周面３２ｅに接触した状態で配置され、切り取った形状の部分に冷媒を流通させる開口部３３ａを形成する。図６および図７に示すように、仕切板３３には、複数の挿入穴３３ｂが形成されている。複数の挿入穴３３ｂのそれぞれには、冷媒管３１ｂが挿入されている。
【００４８】
図６に示す開口部３３ａは隣接する一対の分割空間Ｓ３，Ｓ４を連通させ、図７に示す開口部３３ａは隣接する一対の分割空間Ｓ２，Ｓ３を連通させるものである。図６に示す仕切板３３は、鉛直方向の上方に開口部３３ａを形成したものである。一方、図７に示す仕切板３３は、鉛直方向の下方に開口部３３ａを形成したものである。図２に示すように、外管３２の内部に配置される複数の仕切板３３が形成する複数の開口部３３ａは、軸線Ｘに沿って鉛直方向の上方と下方に交互に形成される。
【００４９】
図２および図６に示すように、本実施形態の二重管式熱交換器３０が備える４枚の仕切板３３のうち、鉛直方向の上方に開口部３３ａを形成した２枚の仕切板３３には、鉛直方向の下端部において隣接する一対の分割空間を連通させる切欠部３３ｃが形成されている。図２に示すように、隣接する一対の分割空間Ｓ１，Ｓ２の間に配置される仕切板３３と、隣接する一対の分割空間Ｓ３，Ｓ４の間に配置される仕切板３３には、切欠部３３ｃが形成されている。図６に示すように、切欠部３３ｃの開口面積は、開口部３３ａの開口面積よりも十分に小さい。
【００５０】
切欠部３３ｃは、外管３２の内部で液化した冷媒や冷媒に含まれる潤滑油が外管の下方に導かれた場合に、液化した冷媒や潤滑油が外管３２の下端部に滞留することを抑制するものである。外管３２の下端部に液化した冷媒や潤滑油が導かれたとしても、これらは切欠部３３ｃを介して流出口３２ｄまで導かれる。鉛直方向の上方に開口部３３ａを形成した２枚の仕切板３３に切欠部３３ｃを形成しているのは、これら２枚の仕切板３３に切欠部３３ｃを設けないと、外管３２の下端部を閉塞させてしまうからである。ここで、冷媒に含まれる潤滑油は、圧縮機２２の圧縮機構（図示略）を潤滑するために用いられる。
【００５１】
なお、図６に示す仕切板３３は、鉛直方向の上方に開口部３３ａを形成したものであったが、他の態様であってもよい。例えば、図８に示す変形例にかかる仕切板３３Ａのように、側方に開口部３３ａを形成したものとしてもよい。側方に開口部３３ａを形成した仕切板３３Ａにおいても、鉛直方向の下端部に切欠部３３ｃを形成している。これは、側方に開口部３３ａを形成した仕切板３３Ａに切欠部３３ｃを設けないと、外管３２の下端部を閉塞させてしまうからである。
【００５２】
側方に開口部３３ａを形成した仕切板３３Ａを設ける場合、外管３２の内部に配置される複数の仕切板３３が形成する複数の開口部３３ａは、軸線Ｘに沿って右方と左方に交互に形成されるようにするのが望ましい。このようにすることで、庫内熱交換器１２で気化された低温の冷媒が、仕切板３３Ａで仕切られる複数の分割空間を通過する際に、外管３２の水平方向の右方と左方に交互に蛇行し、複数のプレートフィン３１ａを適切に冷却し、庫外熱交換器２３で凝縮された高温の冷媒が冷却される。よって、陸上輸送用冷凍ユニット１の熱交換性能が向上する。
【００５３】
また、側方に開口部３３ａを形成した仕切板３３Ａを設ける場合、外管３２の内部に設置される複数枚の仕切板３３Ａの全てに切欠部３３ｃを設けるものとする。これは、図８に示すように、側方に開口部３３ａを形成した仕切板３３Ａに切欠部３３ｃを設けないと、外管３２の下端部を閉塞させてしまうからである。
【００５４】
このように、外管３２の内部に配置される複数の仕切板３３のうち、内部空間Ｓの鉛直方向の下端部を除く部分に開口部３３ａを形成する仕切板３３については、鉛直方向の下端部に切欠部３３ｃを形成する。これにより、外管３２の下端部が完全に閉塞することが防止され、切欠部３３ｃを介して外管３２の下端部に液化した冷媒や潤滑油を流通させることができる。
【００５５】
なお、内部空間Ｓの鉛直方向の下端部に開口部３３ａを形成する仕切板３３については、切欠部３３ｃを形成していない。これは、内部空間Ｓの鉛直方向の下端部に開口部３３ａを形成する仕切板３３については、外管３２の下端部に液化した冷媒や潤滑油が開口部３３ａを介して流通するからである。
【００５６】
以上説明した本実施形態が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の二重管式熱交換器３０によれば、庫外熱交換器２３で凝縮された高温の冷媒が内管３１の冷媒管３１ｂを流通し、庫内熱交換器１２で気化された低温の冷媒が外管３２の内部空間Ｓを流通する。内管３１が外管３２の内部に配置されているため、庫内熱交換器１２で気化された低温の冷媒が内管３１の複数のプレートフィン３１ａを冷却し、庫外熱交換器２３で凝縮された高温の冷媒が冷却される。
【００５７】
また、本実施形態の二重管式熱交換器３０によれば、内管３１が有するプレートフィン３１ａが四隅部分に折れ曲がり部３１ｄを有し、折れ曲がり部３１ｄが外管３２の内周面３２ｅに接触力を付与した状態で、内管３１が外管３２の内部に配置される。内管３１を流通する冷媒の伝熱性を高めるためのプレートフィン３１ａ自体に折れ曲がり部３１ｄを設け、折れ曲がり部３１ｄで内管３１を外管３２に対して固定するため、内管３１を固定するための作業や部品が不要となる。また、配列方向に沿って平行に配置される複数のプレートフィン３１ａのそれぞれが接触力を付与するため、振動による荷重が生じる環境（例えば、陸上輸送用冷凍ユニット１に用いられる環境）であっても、外管３２に対して内管３１を確実に固定することができる。
【００５８】
また、本実施形態の二重管式熱交換器３０によれば、外管３２が配列方向に沿って円筒状に形成されており、プレートフィン３１ａの長辺の長さが外管３２の内径Ｄよりも短い。プレートフィン３１ａの長辺の長さＬ１を外管３２の内径Ｄよりも短くすることで、内管３１が外管３２に挿入された状態でプレートフィン３１ａの短辺の一部が外管３２の内周面３２ｅに接触せず、短辺のその他の部分が折れ曲がり部３１ｄとなって外管３２の内周面３２ｅに接触する。そのため、プレートフィン３１ａの四隅部分の折れ曲がり部３１ｄにおいて、外管３２の内周面３２ｅへの接触力を確実に発生させることができる。また、矩形状のプレートフィン３１ａを外管３２に挿入することで折れ曲がり部３１ｄを形成する場合には、プレートフィン３１ａを挿入する際に生じる反力が低下するため、挿入作業を容易に行うことができる。
【００５９】
また、本実施形態の二重管式熱交換器３０によれば、プレートフィン３１ａが０．１ｍｍ以上かつ０．３５ｍｍ以下の厚さを有する金属材料により形成されている。
このようにすることで、プレートフィン３１ａの伝熱性能を確保するとともに、矩形状のプレートフィン３１ａを外管３２に挿入することで折れ曲がり部３１ｄを形成する場合に生じる反力を低下させることができる。
【００６０】
また、本実施形態の二重管式熱交換器３０によれば、配列方向に直交する鉛直面における外管３２の開口面積からプレートフィン３１ａの面積を減算した流路断面積Ａが、流入口３２ｃおよび流出口３２ｄにおける流路断面積Ｂの２倍よりも大きい。
外管３２のプレートフィン３１ａが配置される部分の流路断面積Ａが、流入口３２ｃおよび流出口３２ｄにおける流路断面積Ｂに対して同等以上の流路が確保されており、庫内熱交換器１２で気化された冷媒が外管３２の内部空間Ｓを流通する際の圧力損失の発生を確実に抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態の二重管式熱交換器３０によれば、冷媒管３１ｂが、単一の流路を流通する冷媒を複数の流路に分岐させた後に再び単一の流路へ集合させる構造である。
単一の流路を複数の流路に分岐させて再び単一の流路へ集合させることにより、内管３１の伝熱性能を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施形態の二重管式熱交換器３０によれば、配列方向の所定位置において、冷媒管３１ｂが鉛直方向のＹ１の位置に複数配置され、冷媒管３１ｂが鉛直方向のＹ２の位置に複数配置される。そして、Ｙ１の位置に配置される冷媒管３１ｂの水平方向の位置とＹ２の位置に配置される冷媒管３１ｂの水平方向の位置が異なっている。このように配置することにより、内管３１の伝熱性能を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態の二重管式熱交換器３０によれば、外管３２を流通する流入口３２ｃから流出口３２ｄへ向けた冷媒の流通方向が、内管３１を流通する冷媒の流通方向と対向する方向である。
外管３２を流通する冷媒の流通方向と内管３１を流通する冷媒の流通方向とを対向させることにより、二重管式熱交換器３０の熱交換性能が向上する。
【００６４】
〔他の実施形態〕
以上の説明においては、図２に示すように、複数の仕切板３３を軸線Ｘに沿って一定の配置間隔で配置するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、複数の仕切板３３の軸線Ｘに沿った配置間隔が、軸線Ｘに沿った流出口３２ｄ側（配列方向の下流側）よりも軸線Ｘに沿った流入口３２ｃ側（配列方向の上流側）で狭くなるようにしてもよい。
流入口３２ｃから流入する低温の冷媒は、内管３１の冷媒管３１ｂを流通する高温の冷媒との熱交換により膨張する。そのため、流出口３２ｄ側（配列方向の下流側）よりも流入口３２ｃ側（配列方向の上流側）で仕切板３３の配置間隔を狭くすることで、流出口３２ｄ側において外管３２の内部空間Ｓを流通する冷媒の圧力損失が増大することを抑止することができる。
【００６５】
また、以上の説明において、内管３１の冷媒管３１ｂは、単一の流路を複数の流路に分岐させて再び単一の流路へ集合させる構造であるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、図９に示す変形例にかかる二重管式熱交換器３０Ａのように、右方の流入部から左方の流出部へ冷媒を流通させる独立した複数の冷媒流路を有する内管３１Ａを備えるものであってもよい。なお、図９は、独立した２つの冷媒流路を有する内管３１Ａを示すものであるが、２以上の任意の数の冷媒流路を有する内管３１Ａとしてもよい。
【００６６】
また、例えば、図１０に示す変形例にかかる二重管式熱交換器３０Ｂのように、内管３１Ｂが、外管３２の配列方向の両端のいずれか一方から外管３２の内部空間Ｓへ冷媒を流入させ、該一方から外管３２の外部へ冷媒を流出させるものであってもよい。なお、図１０に示す冷媒管３１ｂは、矢印で示すように、外管３２の右方から単一の流路へ冷媒を流入させた後に複数の流路に分岐させ、その後に再び単一の流路へ集合させて外管３２の右方から冷媒を流出させる構造となっている。内管３１Ｂが外管３２の内部へ冷媒を流入させる位置と内管３１Ｂから外管３２の外部へ冷媒を流出させる位置を外管３２の配列方向の一端部に統一することにより、二重管式熱交換器３０Ｂの設置スペースを削減することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１      陸上輸送用冷凍ユニット（熱交換システム）
２      トラック（車両）
３      保冷庫
４      キャビン
５      エンジン
１０    庫内ユニット
１１    ユニット本体
１２    庫内熱交換器（蒸発器）
１３    膨張弁
１４    庫内送風機
２０    庫外ユニット
２１    ユニット本体
２２    圧縮機
２３    庫外熱交換器（凝縮器）
２４    庫外送風機
３０，３０Ａ，３０Ｂ  二重管式熱交換器
３１，３１Ａ，３１Ｂ  内管
３１ａ  プレートフィン
３１ｂ  冷媒管
３１ｃ  挿入穴
３１ｄ  折れ曲がり部
３２    外管
３２ａ  筒部
３２ｂ  鏡板
３２ｃ  流入口
３２ｄ  流出口
３２ｅ  内周面
３３，３３Ａ  仕切板
３３ａ  開口部
３３ｂ  挿入穴
３３ｃ  切欠部
Ｓ      内部空間
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  分割空間
Ｘ      軸線
【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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【図６】
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【図７】
2019039619.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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