(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車の空調システムでの使用に適している熱交換器を提供する。【解決手段】自動車の空調システムに使用される管対管熱交換器３８は、熱伝導性のプライマリーウェブ４２によって内部が長手方向に第１通路４４と第２通路４６とに分割されている一体型の管３８を有している。１本の温暖流体ラインは、第１通路の各端部に、直接連結されている。１本の寒冷流体戻りラインは、第２通路の各端部に、直接連結されている。流体ラインは、ろう付によって熱交換器に連結されている。１の実施例において、ウェブは、実質的に平面であり、第１通路及び第２通路の各断面は実質的にＤ形状である。熱交換器は、サポートウェブを備えてもよい。別の実施例において、第１通路及び第２通路の断面は、実質的に円形でもよい。さらなる別の実施例において、第１通路の断面は実質的に円形であり、第２通路の断面は実質的に三日月形状でもよい。【選択図】図２ａ
2004156900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の空調システムに特に使用される管対管熱交換アセンブリであって、
熱伝導性のプライマリーウェブによって内部が長手方向に第１通路と第２通路とに分割されている管から成る一体型の熱交換器と、
第１の一対の流体ラインと、
第２の一対の流体ラインと、
から成り、
前記第１の一対の流体ラインの一方のラインは、前記第１通路の一端に直接連結されており、前記第１の一対の流体ラインの他方のラインは、前記第１通路の他端に直接連結されており、前記第２の一対の流体ラインの一方のラインは、前記第２通路の一端に直接連結されており、前記第２の一対の流体ラインの他方のラインは、前記第２通路の他端に直接連結されていることを特徴とする管対管熱交換アセンブリ。
【請求項２】
前記第１の一対の流体ラインは、温暖流体供給ラインであり、前記第２の一対の流体ラインは寒冷流体戻りラインであることを特徴とする請求項１に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項３】
前記プライマリーウェブは実質的に平らになっていることを特徴とする請求項１に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項４】
前記熱交換器は押出し成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項５】
前記熱交換器はアルミニウム製であることを特徴とする請求項１に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項６】
前記第１通路及び前記第２通路は、それぞれ、端面視において、実質的にＤ形状になっていることを特徴とする請求項１に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項７】
前記温暖流体供給ライン及び前記寒冷流体戻りラインの各々の端部は、端面視において、実質的にＤ形状になっていることを特徴とする請求項６に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項８】
前記第１通路及び前記第２通路は、それぞれ、端面視において、実質的に円形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項９】
前記温暖流体供給ライン及び前記寒冷流体戻りラインは、それぞれ、ろう付によって前記熱交換器に直接連結されていることを特徴とする請求項１に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項１０】
前記熱交換器は、更に、前記プライマリーウェブから前記管に延びている縦方向サポートウェブから成ることを特徴とする請求項７に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項１１】
前記プライマリーウェブ及び前記サポートウェブは、協力して、端面視において、実質的にＴ形状に見えることを特徴とする請求項１０に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項１２】
前記プライマリーウェブは、実質的に前記管の全長分、長手方向に延びていることを特徴とする請求項１１に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項１３】
前記サポートウェブは、温暖液体供給ライン又は前記寒冷流体戻りラインが前記管内に挿入されるために、前記管の各端部から一定距離離れて終結していることを特徴とする請求項１２に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項１４】
前記プライマリーウェブの端部が前記管の円周内部上の位置にて終結しており、前記プライマリーウェブは、端面視において、実質的に円弧状であることによって、実質的に三日月形状を有する前記第１通路と、実質的に円形状を有する前記第２通路と、を形成することを特徴とする請求項１に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項１５】
前記熱交換器は、更に、実質的に平面のサポートウェブから成り、前記サポートウェブは、端面視において、前記プライマリーウェブの中央付近から前記プライマリーウェブを離れる方向に延びて前記管の円周内部に達していることを特徴とする請求項１４に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項１６】
前記第１の一対の流体ラインの各ラインは、端面視において、前記第２通路の断面に合うような形状をしており、前記第２の一対の流体ラインの各ラインは、端面視において、前記第１通路の断面に合うような形状をしていることを特徴とする請求項１５に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項１７】
前記プライマリーウェブは、実質的に前記管の全長分、延びるていることを特徴とする請求項１６に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【請求項１８】
前記サポートウェブは、前記温暖液体供給ライン又は前記寒冷流体戻りラインが前記管内に挿入されるために、前記熱交換器の各端部から一定距離離れて終結していることを特徴とする請求項１７に記載の管対管熱交換アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、特に、自動車の空調システムに使用される熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（吸込みライン熱交換器又は単に熱交換器として知られている）内部熱交換器が、温暖液体供給ラインと寒冷蒸気戻りラインとの間で熱伝達を可能にすることによって、空調システム即ち冷凍システムの性能を向上させることは周知である。ここで“内部”とは、例えば環境との間で熱を交換する凝縮器又は蒸発器と比べて、熱がシステムの内部で交換されることを意味する。自動車に使用可能な内部熱交換器の種類の一つとして、一方の流体ラインが熱交換器の中心を通り、他方の流体ラインが該一方の流体ラインを包囲する“管内管（ｔuｂe−iｎ−ｔuｂe）”即ち“二重”熱交換器がある。このような管内管熱交換器は、２００１年２月２３日にTaｋaｍaｔｓu等によって出願された特許文献１に教示されている。
【０００３】
しかし、内部熱交換器は、かさばり、重く、及び／又は高価になりがちなために、原則的には自動車には使用されない。管内管熱交換器の場合、例えば、該熱交換器の中心を延びている流体ラインと該流体ラインを囲む流体ラインとを隔てるための複雑なコネクタが必要となる。このようなコネクタは、比較的大きく、重く、高価で、取付けが難しい傾向にあり、通常は吸込みラインの大幅な圧力降下を引き起こす。この圧力降下は、例えば流体が角や縁を流れる時に生じる。このような圧力降下によって、空調システムの性能が低下する（又は、熱交換器の位置に関係なく該システムの性能が低下する）。極端な場合、つまりサクションラインの圧力降下が特に著しい場合には、空調システムの性能は、該システムから熱交換器を除いたときよりも悪い。
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第２００１／００２０７８６Ａ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記観点から、自動車の空調システムでの使用に適している熱交換器を有することが望ましい。該熱交換器は、容易に製造され、設置に必要な要件に合うように容易に曲げることができる。また、該熱交換器は、冷凍即ち空調システムに単純に且つ安価に連結される。また、該熱交換器は、過剰な重量増加、容量増加又は吸込みラインの圧力降下を引き起こさない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の概念において、自動車の空調システムに特に使用される管対管（ｔuｂe−ｔo−ｔuｂe）熱交換アセンブリを提供している。該熱交換アセンブリは、熱伝導性のプライマリーウェブによって内部が長手方向に第１通路と第２通路とに分割されている管から成る一体型の熱交換器と、第１の一対の流体ラインと、第２の一対の流体ラインと、から成り、第１の一対の流体ラインの一方のラインは、第１通路の一端に直接連結されており、第１の一対の流体ラインの他方のラインは、第１通路の他端に直接連結されており、第２の一対の流体ラインの一方のラインは、第２通路の一端に直接連結されており、第２の一対の流体ラインの他方のラインは、第２通路の他端に直接連結されている管対管熱交換アセンブリである。
【０００７】
本発明は、自動車以外にも、熱交換が必要な又は望ましい各種用途に、殆ど制限なく使用できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果として、本発明の各種の異なる実施例における自動車に使用される熱交換器は、製造が容易であり、且つ／又は、設置要件に合うように容易に曲げられ、且つ／又は、冷凍即ち空調システムに単純且つ安価に連結され、且つ／又は、著しい重量増加、容量増加若しくは吸込みラインの圧力降下を引き起こさない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、図示する都合上、大型自動車の代表的な空調システム１０の概略図が示されている。この実施例において、冷媒１２は、高圧液体として凝縮器１４を出て内部熱交換器（以下“ＩＨＸ”とする）１８内を流れて、その後、熱膨張弁２０及び後部補助モジュール蒸発器２２内を流れる。冷媒１２は、低圧蒸気として後部補助モジュール蒸発器２２を出てＩＨＸ１８に戻り、その後アキュムレータ２４及び圧縮機２６を流れる。冷媒は、高圧蒸気として圧縮機２６を出て、凝縮器１４内を流れる。
【００１０】
本実施例において、冷媒１２は、凝縮器１４を出ると、２本の異なる経路に沿って流れる。２つの経路のうちの一方は、前述のＩＨＸ１８を通る。他方は、オリフィス管３０を通り、その後、前部モジュール蒸発器３２を通る。冷媒１２は、低圧蒸気として蒸発器３２を出て、その後、前述の通り、アキュムレータ２４を流れる。
【００１１】
図２ａを参照すると、ＩＨＸ１８の一端から見たときのＩＨＸ１８が（縮尺図としてではなく）斜視図として示されている。ＩＨＸ１８の他端からは、温暖流体（本実施例においては液体）供給ライン３４と寒冷流体（本実施例においては蒸気）戻りライン３６とが延びている。図２ｂは、図２ａのＩＨＸ１８をその他端から見たときの斜視図である。図２ｃは、長手軸に沿って切ったときに得られる断面図である。図２ｄは、ＩＨＸ１８をその幅方向に切ったときに得られる断面図である。、図２ｅは、流体ライン３４、３６をその幅方向に切った状態でＩＨＸ１８を見たときに得られる断面図である。ＩＨＸ１８は、概ね円筒状の管３８であり、概ね平らな内部熱伝導性ウェブ４２を備えている。該ウェブ４２は、ＩＨＸ１８の内部空間を２本の通路４４、４６に分割している。
【００１２】
ＩＨＸ１８の幅方向の断面を見たとき、ウェブ４２が実質的にＤ形状の２つの通路４４、４６を形成していることが図２ａ及び図２ｄから分かる。温暖液体供給ライン３４の端部４８及び寒冷蒸気戻りライン３６の端部５０は、それぞれ、通路４４、４６内に嵌合するような形状を有している。図２ａ、図２ｂ及び図２ｃにおいては、温暖液体供給ライン３４及び寒冷蒸気戻りライン３６がＩＨＸ１８の一端から延びていることしか示されていないが、実施の際は、別の温暖液体供給ライン（図示せず）及び別の寒冷蒸気戻りライン（図示せず）が、図１に示されるように、ＩＨＸの他端から同様に延びている。供給ライン３４及び戻りライン３６にＩＨＸ１８を直接連結したこの組み合わせは熱交換アセンブリと称される。
【００１３】
ＩＨＸ１８は、好ましくは、押出し成形された単体又は一体型の部品である。熱交換器の目的は熱の伝達であるので、その素材は熱伝導性を有することが必要である。ＩＨＸ１８は、コスト、重量、熱伝導性及び曲げ能力の観点から、アルミニウム製が好ましい。使用可能な素料としては他に、鋼、ステンレス鋼、銅、インコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ）材、プラスチックがある。
【００１４】
温暖液体供給ライン３４及び寒冷蒸気戻りライン３６の各々の端部４８、５０は、当業者には周知の多数ある方法の中のある方法によって、ＩＨＸ１８の通路４４、４６にそれぞれ嵌合するように形成されている。このような方法には、流体ラインの端部にポンチを当てて所望の形状にする機械（図示せず）の使用が伴う。
【００１５】
温暖液体供給ライン３４及び寒冷蒸気戻りライン３６の端部４８、５０は、その後、通路４４、４６にそれぞれ挿入され、ろう付（図示せず）によって各通路の内部に直接連結される。使用されるろう材の種類は、ＩＨＸ１８の製造に使用される材料にある程度依存し、当業者には周知であると考えられる。例えば、ＩＨＸ１８がアルミニウムで形成されていれば、ろう材はアルミニウム合金ペーストであるのが好ましい。このアルミニウム合金ペーストとは、大抵の場合、ペースト状のフラックス内にアルミニウムが懸濁しているものを指す。ＩＨＸ１８が例えば銅製であれば、ろう材は、リンを含む銀でもよい。
【００１６】
或いは、機械的な力を用いて温暖液体供給ライン３４及び寒冷蒸気戻りライン３６をＩＨＸ１８に固定する場合は、かしめることによって該ライン３４及び３６をＩＨＸ１８に直接連結することができる。
【００１７】
温暖液体供給ライン３４及び寒冷蒸気戻りライン３６をＩＨＸ１８に固定する前に、ＩＨＸ１８は、自動車（図示せず）に取付ける場合、その場合の外形に合うような形状（図示せず）にされる。ＩＨＸ１８の形状は、当業者には周知の方法を用いることによって、得られる。このような方法の一つとして、ある機械（図示せず）を使用してＩＨＸ１８の一端又は一部を留めると同時に、別の機械（図示せず）でＩＨＸ１８の他の部分を押す又は引くことによってＩＨＸ１８を曲げて所望の形状にする方法がある。
【００１８】
前述したように、図２ｄはＩＨＸ１８の幅方向の断面図であり、特定の形状のウェブ４２を示している。しかし、この断面は、例えば異なる形状のウェブを使用することによって変形できる。そのような変形例の一例が図３ａに示されている。図３ａにおいて、プライマリーウェブ４２とも称されるウェブ４２は図２ｄに示されたウェブと本質的に同一のものである。ウェブ４２には鉛直サポートウェブ５０が付加されており、このサポートウェブ５０は、ＩＨＸ１８が曲げられるときに、ＩＨＸ１８の追加的な支持体となる。図２ｄに示された実施例では、プライマリーウェブ４２は、ＩＨＸ１８の長さ分、延びていてもよく、好ましくはそのように延びている。図３ａに示された実施例では、プライマリーウェブ４２がＩＨＸ１８の長さ分、延びることができるのに対し、サポートウェブ５０は、供給ライン３４又は戻りライン３６の端部がＩＨＸ１８に固定される管３８内の位置（図示せず）の付近にて終結する。管３８内の該位置の付近にてサポートウェブ５０が終結しなければ、サポートウェブ５０が供給ライン３４又は戻りライン３６のＩＨＸ１８内への押入を妨げてしまう。サポートウェブ５０が該位置の付近で終結した状態で、供給ライン３４及び戻りライン３６は、前述の通りＩＨＸ１８に固定される。
【００１９】
ウェブ形状の別の変形例が図３ｂに示されている。この実施例において、（必ずしもそうではないが）大抵の場合、戻りライン３６である一対の流体ラインは、（該戻りライン３６の端部を変形させる必要がなく元の形状のままで、該端部がプライマリーウェブ５６によって形成された実質的に円形の空間５４に嵌合されなければ）、該端部は、空間５４に嵌合するように円形（図示せず）状にされる。図３ａで説明された実施例と同様に、図３ｂのサポートウェブ５８は、管３８の長さ分延びてはいない。むしろ、サポートウェブ５８は、供給ライン３４（場合によっては戻りライン３６）がＩＨＸ１８に固定される管３８内の位置（図示せず）の付近で終結する。この実施例では、各供給ライン３４の端部は、管３８に嵌合するよう三日月形状となっている。供給ライン３４及び戻りライン３６は、前述の通りＩＨＸ１８内に固定される。
【００２０】
別の実施例が図３ｃに示されている。この実施例において、管３８の形状及びウェブの形状は共に前述の管及びウェブの形状と異なっている。図３ｃに示された実施例において、管３８の断面図は、実質的に落花生形状であり、プライマリーウェブ６２が２つの円形状の通路６４、６６を画成している。この実施例において、供給ライン３４及び戻りライン３６の端部は、変形させずにＩＨＸ１８の通路６４、６６内にそれぞれ嵌合可能である。しかし、通路６４、６６の断面が円形なので、その表面積が減少することから、他の実施例のウェブ形状と比較して、熱交換が制限される可能性がある。さらに、水平面以外のウェブ形状において、通路６４、６６の断面が円形であることで、ＩＨＸ１８の曲げが制限される可能性もある。
【００２１】
本発明は、上記教示内容から、各種の変形及び変更が可能である。従って、添付の特許請求の範囲内であれば、具体的に説明された上記実施例以外の本発明の実施例が可能であることは理解できよう。例えば、上述のＩＨＸ１８は、後部補助モジュール及び従来の冷媒を有する自動車の空調システムに主に使用されるものとして説明されているが、自動車における他の用途も可能である。例えば、ＩＨＸ１８は、前部モジュールのみを有する自動車、又は二酸化炭素若しくはアンモニア等の他の冷媒を有する自動車においても使用可能である。別の例として、ＩＨＸ１８は、自動車の客室への熱を生成するために、エンジンの冷却材を暖める或いは該冷却材から熱を取るための短いサイクルのシステム又はヒートポンプの一部として使用してもよい。ＩＨＸ１８は、エンジン、トランスミッション又はトランスアクスルの流体の冷却にも使用できる。さらに、ＩＨＸ１８は、自動車以外において、熱交換が必要な又は望ましい場合に使用可能である。例えば、ＩＨＸ１８は、化学処理産業、又は安価な熱交換が必要とされる分野においても使用可能である。別の例としては、ＩＨＸ１８は、例えば、冷媒のサイクルに基づく温泉若しくはプールの家庭用温水器、又は、温水暖房システムに使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】自動車の代表的な空調システム内に示される熱交換アセンブリの概略図。
【図２ａ】本発明の実施例に係わる熱交換器から直接連結流体ラインが延びている状態において、該熱交換器の一端から見たときの（縮尺ではない）斜視図。
【図２ｂ】図２ａの熱交換器及び流体ラインを該熱交換器の他端から見たときの斜視図。
【図２ｃ】図２ａの熱交換器の長手方向における断面図。
【図２ｄ】図２ｃの２ｄ−２ｄ線断面図。
【図２ｅ】図２ｃの２ｅ−２ｅ線断面図。
【図３ａ】本発明の他の実施例に係わる熱交換器の断面図。
【図３ｂ】本発明のさらなる他の実施例に係わる熱交換器の断面図。
【図３ｃ】本発明のさらなる他の実施例に係わる熱交換器の断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１０  空調システム
１８  熱交換器
３８  管
４４  第１通路
４６  第２通路
４２  プライマリーウェブ
３４  第１の一対の流体ライン
３６  第２の一対の流体ライン
【図１】
2004156900.tif 000003
【図２ａ】
2004156900.tif 000004
【図２ｂ】
2004156900.tif 000005
【図２ｃ】
2004156900.tif 000006
【図２ｄ】
2004156900.tif 000007
【図２ｅ】
2004156900.tif 000008
【図３ａ】
2004156900.tif 000009
【図３ｂ】
2004156900.tif 000010
【図３ｃ】
2004156900.tif 000011
【外国語明細書】
TUBE-TO-TUBE HEAT EXCHANGER ASSEMBLY
Field of the Invention
The invention relates to heat exchangers and is particularly concerned with heat exchangers for use in air conditioning systems of motor vehicles.
Background of the Invention
It is known that an internal heat exchanger (otherwise known as a suction line heat exchanger or simply a heat exchanger) improves performance of an air conditioning or refrigeration system by allowing heat transfer between a warm liquid supply line and a cold vapor return line.  The term "internal" in this context means that heat is being exchanged internally within the system, as compared to a condenser or an evaporator, for example, which exchange heat between the system and the environment.  One type of internal heat exchanger that could be used in motor vehicle applications is a "tube-in-tube" or "duplex" heat exchanger where one fluid line extends through the center of the heat exchanger and another fluid line surrounds the first fluid line.  One such tube-in-tube heat exchanger is taught in United States patent application No. 2001/0020786 A1, filed on February 23, 2001 in the name of Takamatsu, et al.  However, internal heat exchangers are not typically used in motor vehicles, because they tend to be bulky, heavy, and/or expensive.  The tube-in-tube heat exchanger, for example, requires a complicated connector to separate the fluid line running through the center of the heat exchanger from the fluid line that surrounds it.  Such connectors tend to be relatively large, heavy, expensive, difficult to install and they typically cause a significant increase in suction line pressure drop, which results when fluids travel around corners or edges, for example.  Such pressure drops reduce the performance of the air conditioning system (or wherever the heat exchanger is located).  In extreme cases, where suction line pressure drop is particularly significant, the performance of the air conditioning system may be worse than if a heat exchanger were omitted from the system.
In view of the above, it would be desirable to have a heat exchanger that is suitable for use in an air conditioning system of a motor vehicle, that is easily manufactured, that can be easily bent to conform to installation requirements, that has a simple and inexpensive connection to the refrigeration or air conditioning system, and that does not add excessive weight, bulk or suction line pressure drop.
Summary of the Invention
According to a first aspect, the invention provides a tube-to-tube heat exchanger assembly especially for use in an air conditioning system of a motor vehicle, the assembly comprising a unitary heat exchanger comprising a tube internally longitudinally divided into a first passage and a second passage by a primary web, the primary web being heat conductive; a first pair of fluid lines; and a second pair of fluid lines; wherein one line of the first pair of fluid lines is directly connected to one end of the first passage and the other line of the first pair of fluid lines is directly connected to the other end of the first passage and one line of the second pair of fluid lines is directly connected to one end of the second passage and the other line of the second pair of fluid lines is directly connected to the other end of the second passage.
The invention could be used in applications beyond the context of motor vehicles, in a virtually unlimited range of applications where heat exchange is necessary or desirable.
Advantageously, different embodiments of the present invention may permit a heat exchanger for use in a motor vehicle that is easy to manufacture and/or is easy to bend to suit installation requirements, and/or is simply and inexpensively connected to a refrigeration or air-conditioning system and/or does not add significant weight, bulk or suction line pressure drop.
Detailed Description of the Preferred Embodiments
Referring to FIG 1, a schematic view of a representative air conditioning system 10 of a large motor vehicle is shown, for illustration purposes.  In this example, refrigerant 12 leaves a condenser 14 as a high pressure liquid and flows through an internal heat exchanger (IHX) 18 and then through a thermal expansion valve 20 and a rear auxiliary module evaporator 22.  The refrigerant 12 leaves the rear auxiliary module evaporator 22 as a low pressure vapor and flows back through the IHX 18 and then through an accumulator 24 and a compressor 26.  The refrigerant leaves the compressor 26 as a high pressure vapor and flows through the condenser 14.
When the refrigerant 12 leaves the condenser 14, it flows along two different paths in this embodiment.  One path is through the IHX 18 as discussed above.  The other path is through an orifice tube 30 and then through a front module evaporator 32, where the refrigerant 12 leaves as a low pressure vapor and then flows through the accumulator 24, as described above.
Referring to FIG 2a, the IHX 18 is shown in perspective view (not to scale), from one end, with a warm fluid (liquid, in this example) supply line 34 and a cold fluid (vapor in this example) return line 36 extending from the other end the IHX 18.  FIG 2b illustrates the IHX 18 of FIG 2a in a perspective view from the other end.  Cross-sectional views are shown in FIGs 2c (along a longitudinal axis), in FIG 2d (across the IHX 18), and in FIG 2e (across the fluid lines 34, 36, looking towards the IHX 18).  The IHX 18 is a generally cylindrical tube 38, with an internal, heat conductive, generally planar web 42 which divides the interior area of the IHX 18 into two passages 44, 46.  
FIGs 2a and 2d illustrate, that in a cross-section across the width of the IHX 18, the web 42 creates two substantially D-shaped passages 44, 46.  Ends 48, 50 of the warm liquid supply line 34 and the cold vapor return line 36, respectively, are shaped to fit within the passages 44, 46, respectively.  Although in FIGs 2a, 2b and 2c, the warm liquid supply line 34 and the cold vapor return line 36 are only shown to extend from one end of the IHX 18, in operation, another warm liquid supply line (not shown) and another vapor return line (not shown) would extend from the other end of the IHX 18 in a similar manner, as suggested in FIG 1.  The combination of the IHX 18 directly connected to supply lines 34 and return lines 36 may be referred to as a heat exchanger assembly.
The IHX 18 is preferably a single or unitary piece of material, formed by extrusion.  Because the purpose of a heat exchanger is to transfer heat, the material should be heat conductive.  The IHX 18 is preferably made from aluminum in view of its cost, weight, heat conductivity, and ability to bend.  Other materials that could be used include steel, stainless steel, copper, INCONEL? material, or plastic.
The ends 48, 50 of the warm liquid supply line 34 and the cold vapor return line 36 are formed to fit within the passages 44, 46, respectively of the IHX 18 by one of many methods knows to those skilled in the art.  One such method involves the use of a machine (not shown) which strikes the end of a fluid line with a punch to create the desired shape.  
The ends 48, 50 of the warm liquid supply line 34 and the cold vapor return line 36 are then inserted within the passages 44, 46, respectively, and directly connected therein by brazing (not shown).  The type of brazing material used is dependent, to an extent, upon the material used to manufacture the IHX 18, and would be known to those skilled in the art.  For example, if the IHX 18 is made of aluminum, then the brazing material is preferably an aluminum alloy paste, where the paste is likely a suspension of aluminum in a paste of flux.  If the IHX 18 is copper, for example, then the brazing material may be silver phosphorous.  
Alternatively, the warm liquid supply line 34 and the cold vapor return line 36 could be directly connected to the IHX 18 by staking, where each line 34, 36 would be affixed to the IHX 18 through the use of mechanical force.
Prior to affixing the warm liquid supply lines 34 and the cold vapor return lines 36 to the IHX 18, the IHX 18 would be shaped to fit a contour (not shown) where it will be installed in a motor vehicle (not shown).  The IHX 18 is shaped using a process known to those skilled in the art.  One such process involves the use of a machine (not shown) to clamp one end or portion of the IHX 18, while another machine (not shown) pushes or pulls another portion of the IHX 18 to bend the IHX 18 to create the desired shape. As noted above, FIG 2d is a cross-sectional view of the IHX 18 taken along the width of the IHX 18, showing a particular configuration of the web 42.  However, the cross-section can be modified by the use different web configurations, for example.  One possible modification is shown in FIG 3a, where the web 42, which may be referred to as a primary web 42, is essentially the same as that shown in FIG 2d, with a vertical support web 50 added, which provides additional support to the IHX 18 when the IHX 18 is bent.  With the embodiment shown in FIG 2d, the entire primary web 42 can extend, and preferably would extend, the length of the IHX 18. In the embodiment shown in FIG 3a, whereas the primary web 42 can extend the length of the IHX 18, the support web 50 terminates at positions (not shown) within the tube 38 approximately where the end of the supply lines 34 or the return lines 36 would be affixed to the IHX 18, since otherwise, the support web 50 would prevent the supply lines 34 or the return lines 36 from being pushed within the IHX 18.  The supply lines 34 and the return lines 36 would then be affixed to the IHX 18 as described above.  Another variation of a web configuration is shown in FIG 3b.  In this embodiment, one pair of fluid lines, likely (although not necessarily) the return lines 36, would have their ends shaped in a circular form (not shown) to fit within the substantially circular area 54 created by the primary web 56 (unless the ends of the return lines 36, in their original form, would fit within the area 54 without the need for modification).  Similar to the embodiment described above with respect to FIG 3a, the support web 58 of FIG 3b does not extend the length of the tube 38.  Rather, the support web 58 terminates at positions (not shown) within the tube 38 approximately where the ends of the supply lines 34 (or the return lines 36, as the case may be) would be affixed to the IHX 18.  In this embodiment, an end portion of each supply line 34 would then be shaped as a crescent to fit within the tube 38.  The supply lines 34 and the return lines 36 would be affixed within the IHX 18 as described above.
Another embodiment is shown in FIG 3c, where both the shape of the tube 38 and the web configuration are different from those described above.  In the embodiment shown in FIG 3c, the cross-sectional view of the tube 38 is substantially peanut shaped, with a primary web 62 defining two circle-shaped passages 64, 66.  In this embodiment, the end portions of the supply line 34 and return line 36 may be able to fit within the passages 64, 66, respectively, of the IHX 18 without modification.  However, the circular profiles of the passages 64, 66 may provide limited heat exchange, due to the reduced surface area, as compared to the web configurations in the other embodiments.  As well, the circular profiles of the passages 64, 66 may restrict bending of the IHX 18, other than in the horizontal plane.
Numerous modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings.  It is therefore to be understood that within the scope of the appended claims, the invention may be practised otherwise than as specifically described herein.  For example, while the IHX 18 above has been described as being primarily for use in an air conditioning application of a motor vehicle that has a rear auxiliary module and conventional refrigerant, the IHX 18 could be used for other applications within a motor vehicle.  For example, the IHX 18 could be used in a vehicle with a front module only, or with other refrigerants such as carbon dioxide or ammonia.  In another example, the IHX 18 could be used as part of a heat pump or short-cycle system to warm up or extract heat from the engine coolant, to produce heat for a passenger compartment of the motor vehicle.  It could also be used to cool engine, transmission or transaxel fluids.  Moreover, the IHX 18 could be used in applications beyond the context of motor vehicles, where heat exchange is necessary or desirable.  For example, the IHX 18 could be used in the chemical process industry or anywhere an inexpensive heat exchanger is needed.  As another example, the IHX 18 could be used in domestic water heaters for pools or spas based on refrigerant cycles, for instance, or in hot water space heating systems.
Brief Description of the Drawings
FIG 1 is a schematic view of a heat exchanger assembly shown within a representative air conditioning system of a motor vehicle;
FIG 2a is a perspective view (not to scale) from one end of a heat exchanger, with directly connected fluid lines extending from the heat exchanger, in accordance with an embodiment of the present invention;
FIG 2b is a perspective view of the heat exchanger and fluid lines of FIG 2a, from the other end;
FIG 2c is a longitudinal sectional view of the heat exchanger of FIG 2a;
FIG 2d is a cross-sectional view along lines 2d-2d of FIG 2c;
FIG 2e is a cross-sectional view along lines 2e-2e of FIG 2c;
FIG 3a is a cross-sectional view of a heat exchanger in accordance with another embodiment of the present invention;
FIG 3b is a cross-sectional view of a heat exchanger in accordance with yet another embodiment of the present invention; and
FIG 3c is a cross-sectional view of a heat exchanger in accordance with yet another embodiment of the present invention.
1.      A tube-to-tube heat exchanger assembly especially for use in an air conditioning system of a motor vehicle, the assembly comprising 
a unitary heat exchanger comprising a tube internally longitudinally divided into a first passage and a second passage by a primary web, the primary web being heat conductive;
a first pair of fluid lines; and
a second pair of fluid lines;
wherein one line of the first pair of fluid lines is directly connected to one end of the first passage and the other line of the first pair of fluid lines is directly connected to the other end of the first passage and one line of the second pair of fluid lines is directly connected to one end of the second passage and the other line of the second pair of fluid lines is directly connected to the other end of the second passage.
2.       The assembly of claim 1, wherein the first pair of fluid lines are warm fluid supply lines and the second pair of fluid lines are cold fluid return lines.
3.       The assembly of claim 1, wherein the primary web is substantially planar.
4.       The assembly of claim 1, wherein the heat exchanger is an extrusion.
5.       The assembly of claim 1, wherein the heat exchanger is made of aluminum.
6.       The assembly of claim 1, wherein each of the first passage and the second passage, in end view, is substantially "D" shaped.
7.       The assembly of claim 6, wherein an end of each of the warm fluid supply lines and the cold fluid return lines is substantially "D" shaped in end view.
8.       The assembly of claim 1, wherein each of the first passage and the second passage, in end view, is substantially circular.
9.       The assembly of claim 1, wherein each of the warm fluid supply lines and the cold fluid return lines is directly connected to the heat exchanger by brazing.
10.      The assembly of claim 7, wherein the heat exchanger further comprises a longitudinal support web extending from the primary web to the tube.
11.      The assembly of claim 10, wherein, in an end view,  the primary web and the support web together appear substantially T-shaped.
12.      The assembly of claim 11, wherein the primary web extends longitudinally substantially the entire length of the tube.
13.      The assembly of claim 12, wherein the support web terminates a distance from each end of the tube to allow for insertion of the warm liquid supply lines or the cold vapor supply lines into the tube.
14.      The assembly of claim 1, wherein the primary web, in end view, is substantially arc-shaped, with ends of the primary web terminating at positions on an inner circumference of the tube, thereby creating the first passage having a substantially crescent-shape and the second passage having a substantially circular shape.
15.      The assembly of claim 14, wherein the heat exchanger further comprises a support web, being substantially planar, and in an end view, the support web extending from approximately mid-way along the primary web, away from the primary web, to the inner circumference of the tube.
16.      The assembly of claim 15, wherein each line of the first pair of fluid lines, in an end view, is shaped to conform to the cross-section of the second passage, and each line of the second pair of fluid lines, in an end view, is shaped to conform to the cross-section of the first passage.
17.      The assembly of claim 16, wherein the primary web extends substantially the entire length of the tube.
18.      The assembly of claim 17, wherein the support web terminates a distance from each end of the heat exchanger to allow for insertion of the warm liquid supply lines or the cold vapor supply lines into the tube.
Abstract of the Disclosure
A tube-to-tube heat exchanger for use in an air conditioning system of a motor vehicle has a unitary tube, which is internally longitudinally divided into a first passage and a second passage by a heat conductive primary web.  One warm fluid line is directly connected to each end of the first passage, without the need for a separate connector.  One cold fluid return line is directly connected to each end of the second passage, without the need for a separate connector.  The fluid lines are connected to the heat exchanger by brazing.  In one embodiment, the web is substantially planar and the cross-section of each of the first passage and the second passage is substantially D-shaped.  The heat exchanger may further include a support web, extending perpendicularly from approximately mid-way along the primary web.  In another embodiment, the cross-sections of the first and second passages may be substantially circular, with the primary web being shaped accordingly.  In a further embodiment, the first passage may be substantially circular in cross-section and the second section may be substantially crescent-shaped, with the primary web being shaped accordingly.
【FIG. 1】
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【FIG. 2a】
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【FIG. 2b】
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【FIG. 2c】
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【FIG. 2d】
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【FIG. 2e】
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【FIG. 3a】
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【FIG. 3b】
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【FIG. 3c】
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