特開 2017-223408 二重管式内部熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-223408(P2017-223408A)

(43)【公開日】2017年12月21日

(54)【発明の名称】二重管式内部熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28D 7/10 20060101AFI20171124BHJP

   F28F 1/40 20060101ALI20171124BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20171124BHJP

   F25B 40/00 20060101ALI20171124BHJP

【ＦＩ】

   F28D7/10 A

   F28F1/40 D

   F25B1/00 331Z

   F25B40/00 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-119246(P2016-119246)

(22)【出願日】2016年6月15日

(71)【出願人】

【識別番号】500309126

【氏名又は名称】株式会社ヴァレオジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】100110559

【弁理士】

【氏名又は名称】友野 英三

(72)【発明者】

【氏名】林 直人

【テーマコード（参考）】

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L103AA37

3L103BB38

3L103CC18

3L103CC30

3L103DD10

3L103DD36

(57)【要約】

【課題】車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる二重管式の内部熱交換器に関し、複数条の螺旋状溝部からなる内外間流路を通流する高温高圧冷媒などの流体を螺旋状溝部の各条で滑らかに通流させ、熱交換効率を向上できる二重管式内部熱交換器を提供する。
【解決手段】二重管式内部熱交換器において、外周に螺旋状の溝部を有する内管と、内管が内蔵される外管と、内管と外管との間に形成される螺旋状空間に例えば冷媒のような流体を導入する導入路と、導入路の一部であり螺旋状空間と接続される導入路下流端部とを有し、更に、溝部は複数の条数を有する複数条の溝部であり、導入路下流端部は複数条の溝部のうち少なくとも２条以上の溝部に跨るように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周に螺旋状の溝部を有する内管と、前記内管が内蔵される外管と、前記内管と前記外管の間に形成される螺旋状空間に流体を導入する導入路と、前記導入路の一部であり前記螺旋状空間と接続される導入路下流端部とを有し、更に、前記溝部は複数の条数を有する複数条の溝部であり、前記導入路下流端部は前記複数条の溝部のうち少なくとも２条以上の溝部に跨るように構成されたことを特徴とする二重管式内部熱交換器。

【請求項2】

前記導入路下流端部が前記流体を通路抵抗の少ない状態で流入させることを特徴とする請求項１に記載の二重管式内部熱交換器。

【請求項3】

前記導入路下流端部の軸線が前記内管の中心点よりも前記溝部の回転方向に沿った側を通過するように構成されること、及び／または、前記導入路下流端部の軸線の方向が、前記溝部の進行方向に沿った成分を含むことを特徴とする請求項２に記載の二重管式内部熱交換器。

【請求項4】

外周に螺旋状の溝部を有する内管と、前記内管が内蔵される外管と、前記内管と前記外管の間に形成される螺旋状空間から流体を導出する導出路と、前記導出路の一部であり前記螺旋状空間と接続される導出路上流端部とを有し、更に、前記溝部は複数の条数を有する複数条の溝部であり、前記導出路上流端部は前記複数条の溝部のうち少なくとも２条以上の溝部に跨るように構成されたことを特徴とする二重管式内部熱交換器。

【請求項5】

前記導出路上流端部が前記流体を通路抵抗の少ない状態で流出させることを特徴とする請求項４に記載の二重管式内部熱交換器。

【請求項6】

前記導出路上流端部の軸線が前記内管の中心点よりも前記溝部の回転方向に沿った側を通過するように構成されること、及び／または、前記導出路上流端部の軸線の方向が、前記溝部の進行方向に沿った成分を含むことを特徴とする請求項５に記載の二重管式内部熱交換器。

【請求項7】

外周に螺旋状の溝部を有する内管と、前記内管が内蔵される外管と、前記内管と前記外管の間に形成される螺旋状空間に流体を導入する導入路と、前記導入路の一部であり前記螺旋状空間と接続される導入路下流端部と、前記螺旋状空間から流体を導出する導出路と、前記導出路の一部であり前記螺旋空間と接続される導出路上流端部とを有し、更に、前記溝部は複数の条数を有する複数条の溝部であり、前記導入路下流端部及び前記導出路上流端部は、前記複数条の溝部のうち少なくとも２条以上の溝部に跨るようにすることを特徴とする二重管式内部熱交換器。

【請求項8】

前記導入路下流端部が前記流体を通路抵抗の少ない状態で流入させ、かつ前記導出路上流端部が前記流体を通路抵抗の少ない状態で流出させることを特徴とする請求項７に記載の二重管式内部熱交換器。

【請求項9】

前記導入路下流端部の軸線が前記内管の中心点よりも前記溝部の回転方向に沿った側を通過するように構成されること、及び／または、前記導入路下流端部の軸線の方向が、前記溝部の進行方向に沿った成分を含むこと、かつ、前記導出路上流端部の軸線が前記内管の中心点よりも前記溝部の回転方向に沿った側を通過するように構成されること、及び／または、前記導出路上流端部の軸線の方向が、前記溝部の進行方向に沿った成分を含むことを特徴とする請求項８に記載の二重管式内部熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる、二重管式の内部熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

車両用空調装置などの冷凍サイクルの冷凍効率を向上させるために、高温高圧側の冷媒と低温低圧側の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器として、二重管を用いることが公知となっている。

【0003】

例えば、特許文献１の第３実施形態には、外管と内管とを備える二重管で、低温低圧冷媒が流れる内管の長手方向に螺旋状に形成される溝部を有し、内管と外管との間の内外間流路に高温高圧冷媒を流す技術思想が開示されている。このようにすると、内外間流路において、ストレート溝の場合の長手方向の流れに対して螺旋状流れによる渦流（流れの乱れ）が形成されるので、熱伝導率を向上でき、熱交換効率を向上できる。

【0004】

ここで、螺旋状の溝部が複数の条からなる場合に、内外間流路を流れる高温高圧冷媒が各条に均等に振り分けられないことが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−１６２２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示される二重管式内部熱交換器では、高温高圧冷媒が二重管に導入される際、冷媒が螺旋状溝部の複数の条に均等に振り分けられない恐れがあり、熱交換効率の低下をもたらす可能性があった。

【0007】

同様に、高温高圧冷媒が二重管から導出される際も、螺旋状溝部の複数の条の各々を通流してきた冷媒が滑らかに導出されない恐れがあり、熱交換効率の低下をもたらす可能性があった。

【0008】

そこで、本発明は、複数条の螺旋状溝部からなる内外間流路を通流する高温高圧冷媒などの流体を螺旋状溝部の各条で滑らかに通流させ、熱交換効率を向上できる二重管式内部熱交換器を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる課題を解決するため、第１の本発明による二重管式内部熱交換器は、外周に螺旋状の溝部を有する内管と、内管が内蔵される外管と、内管と外管との間に形成される螺旋状空間に流体を導入する導入路と、導入路の一部であり螺旋状空間と接続される導入路下流端部とを有し、更に、溝部は複数の条数を有する複数条の溝部であり、導入路下流端部は複数条の溝部のうち少なくとも２条以上の溝部に跨るように構成されたことを特徴とする。

【0010】

これによれば、複数条の溝部のうち、少なくとも２条以上、好適にはすべての条の溝部を導入路下流端部が跨ぐように構成したから、冷媒が複数条の溝部の各々にほぼ均等に分配され、熱交換効率のよい内部熱交換器の提供を実現できる。

【0011】

ここで、第１の本発明による二重管式内部熱交換器は、先に述べた特徴に加えて、導入路下流端部が流体を通路抵抗の少ない状態で流入させることを特徴としてもよい。

【0012】

これによって、冷媒が、複数条の溝部の各々にほぼ均等に分配されるとともに、通路抵抗の少ない状態を達成することができ、熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器の提供を実現できる。

【0013】

更に、第１の本発明の一実施形態による二重管式内部熱交換器は、導入路下流端部の軸線が内管の中心点よりも溝部の回転方向に沿った側を通過するように構成されること、及び／または、導入路下流端部の軸線の方向が、溝部の進行方向に沿った成分を含むことを特徴としてもよい。

【0014】

これによって、冷媒が、複数条の溝部の各々にほぼ均等に分配されるとともに、具体的に通路抵抗の少ない状態を達成することができ、熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器の提供を実現できる。

【0015】

次に、第２の本発明の二重管式内部熱交換器は、外周に螺旋状の溝部を有する内管と、内管が内蔵される外管と、内管と外管との間に形成される螺旋状空間から流体を導出する導出路と、導出路の一部であり螺旋状空間と接続される導出路上流端部とを有し、更に、溝部は複数の条数を有する複数条の溝部であり、導出路上流端部は複数条の溝部のうち少なくとも２条以上の溝部に跨るように構成されたことを特徴とする。

【0016】

これによれば、第１の本発明の導入路側と同様の技術思想で、導出路側において、冷媒が複数条の溝部の各々から滑らかに導出され、更に熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器の提供を実現できる。

【0017】

ここで、第２の本発明による二重管式内部熱交換器は、先に述べた特徴に加えて、導出路上流端部が流体を通路抵抗の少ない状態で流出させることを特徴としてもよい。

【0018】

これによれば、第１の本発明の導入路側と同様の技術思想で、冷媒が、複数条の溝部の各々から滑らかに導出されるとともに、導出路側において通路抵抗を少なくするようにしたから、熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器の提供を実現できる。

【0019】

更に、第２の本発明の一実施形態による二重管式内部熱交換器は、導出路上流端部の軸線が内管の中心点よりも溝部の回転方向に沿った側を通過するように構成されること、及び／または、導出路上流端部の軸線の方向が、溝部の進行方向に沿った成分を含むことを特徴としてもよい。

【0020】

これによって、第１の本発明の導入路側と同様に、冷媒が、複数条の溝部の各々から滑らかに導出されるとともに、具体的に通路抵抗の少ない状態を達成することができ、熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器の提供を実現できる。

【0021】

次に、第３の本発明の二重管式内部熱交換器は、第１の本発明で述べた導入路側の発明事項と第２の本発明で述べた導出路側の発明事項とを併せて有することを特徴とする。

【0022】

すなわち、第３の本発明の二重管式内部熱交換器は、外周に螺旋状の溝部を有する内管と、内管が内蔵される外管と、内管と外管との間に形成される螺旋状空間に流体を導入する導入路と、導入路の一部であり螺旋状空間と接続される導入路下流端部と、螺旋状空間から流体を導出する導出路と、導出路の一部であり螺旋空間と接続される導出路上流端部とを有し、更に、溝部は複数の条数を有する複数条の溝部であり、導入路下流端部及び導出路上流端部は、複数条の溝部のうち少なくとも２条以上の溝部に跨るようにすることを特徴とする。

【0023】

これによれば、導入路側及び導出路側の両方で、冷媒が、導入路側では複数条の溝部の各々にほぼ均等に分配され、導出路側では複数条の溝部の各々から滑らかに導出され、更に、熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器の提供を実現できる。

【0024】

ここで、第３の本発明による二重管式内部熱交換器は、先に述べた特徴に加えて、導出路上流端部が流体を通路抵抗の少ない状態で流出させ、かつ導出路上流端部が流体を通路抵抗の少ない状態で導出させることを特徴としてもよい。

【0025】

これによって、導入路側において冷媒が複数条の溝部の各々にほぼ均等に分配され、かつ、導出路側において冷媒が複数条の溝部の各々から滑らかに導出されるとともに、通路抵抗の少ない状態を達成することができ、熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器の提供を実現できる。

【0026】

更に、第３の本発明の一実施形態による二重管式内部熱交換器は、導入路下流端部の軸線が内管の中心点よりも溝部の回転方向に沿った側を通過するように構成されること、及び／または、導入路下流端部の軸線の方向が、溝部の進行方向に沿った成分を含むこと、かつ、導出路上流端部の軸線が記内管の中心点よりも溝部の回転方向に沿った側を通過するように構成されること、及び／または、導出路上流端部の軸線の方向が、溝部の進行方向に沿った成分を含むことを特徴としてもよい。

【0027】

これによって、導入路側において冷媒が複数条の溝部の各々にほぼ均等に分配され、かつ、導出路側において冷媒が複数条の溝部の各々から滑らかに導出されるとともに、具体的に通路抵抗の少ない状態を達成することができ、熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器の提供を実現できる。

【発明の効果】

【0028】

以上のように、本発明によれば、二重管式内部熱交換器において、複数条の螺旋状溝部からなる内外間流路を通流する高温高圧冷媒などの流体を螺旋状溝部の各条で滑らかに通流させ、熱交換効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一実施形態に係る二重管式内部熱交換器の断面図である。

【図2】本発明の二重管式内部熱交換器を用いた車両用空調装置の説明図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る二重管式内部熱交換器の断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る二重管式内部熱交換器の断面図である。

【図5】本発明の別の実施形態に係る二重管式内部熱交換器の断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る二重管式内部熱交換器の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図２は、本発明に係る二重管式内部熱交換器を用いた車両用空調装置１００の説明図であり、この車両用空調装置１００において、装置内に封止された冷媒は、次のような経路で循環する。これを冷凍サイクルと呼ぶ。なお、装置内に封止される冷媒には、Ｒ−１３４ａ、Ｒ−１２３４ｙｆなどの、周知の冷媒が用いられる。
ａ）冷媒は圧縮機２によって圧縮され、高温高圧の気体の状態で凝縮器３に向かう。
ｂ）圧縮機２により圧縮された冷媒は、凝縮器３において図示しないファンの風などにより冷却され（凝縮器３において放熱し）、液化が進み、気体と液体の混合状態（気液混合状態）となって凝縮器３から流出する。
ｃ）凝縮器３により気液混合状態とされた冷媒は、図示しない気液分離器によって気体と液体とが分離され、高温高圧の液状の冷媒のみが膨張装置４に向かう。この経路をＡとする。
ｄ）気液分離器により液状に分離された冷媒は、膨張弁などの膨張装置４により断熱膨張され、低温低圧の気体状の冷媒となり、蒸発器５に向かう。
ｅ）膨張装置４により気体状とされた冷媒は、蒸発器５において図示しないファンにより送風される空気と熱交換し、送風された空気から熱を奪って（吸熱して）蒸発器５から流出する。蒸発器５から流出する冷媒は、蒸発器５に流入する冷媒よりもエネルギーが（エンタルピが）高くはなるが、依然として低温低圧である。
ｆ）蒸発器５から流出した冷媒は、圧縮機２へと戻る。この経路をＢとする。

【0031】

ここで、経路Ａと経路Ｂとで二重管式内部熱交換器１を構成する。すなわち、経路Ａの高圧高温冷媒を二重管の内外間流路に通し、経路Ｂの低圧低温冷媒を内管に通すようにする。このようにすると、両方の冷媒の間で熱交換が行われ、高温高圧の冷媒のエネルギーの低下と、低温低圧の冷媒のエネルギーの上昇が達成される。そして、特に高温高圧の冷媒のエネルギーを低下することで、膨張装置４を経由して蒸発器５に流入する冷媒のエネルギーを低下することができ、蒸発器５に送風される空気から、より多くの熱を奪う（吸熱する）ことができる。

【0032】

図１は、第１の本発明の一実施形態の二重管式内部熱交換器１の、内・外管の軸線（円筒形の中心線）を含む断面の断面図である。ここで、円筒形の外管１１と、外管１１に内蔵される内管１２を示しており、ここでは、外管１１、内管１２のいずれも真っ直ぐな管（直管）で、内管１２は両端が開放され、冷媒などの流体が通流できるようになっている。

【0033】

また、内管１２の両端部近くで、外管１１の内径と内管１２の外径とが等しくなるように外管１１が絞られており、溶接や蝋付けなどの周知の手法により気密状態で固着されている。或は、図示しないが、内管１２の両端部近くで、内管１２の外径を膨らませて、周知の手法により気密状態で固着されていてもよい。

【0034】

更に、内管１２には、両端部を除いて螺旋状の凹凸部が形成されており、凸部（山部）１２１の外径がほぼ外管１１の内径と等しくなっており、また、凹部（溝部）１２２が冷媒などの流体の通路となる内外間通路を形成している。

【0035】

冷媒の進行方向は、内管１２の中を通流する低温低圧冷媒は、図中の白矢印で、また、螺旋状の溝部１２２を通流する高温高圧冷媒は、図中の黒矢印で示される。

【0036】

螺旋状の溝部１２２は、冷媒の進行方向に対して、右巻きとなっているが、これに限定されるものではない。また、螺旋の条数は複数条である方が冷媒の流れが円滑になる。好適には３条とするが、その数に限定されるものではない。

【0037】

内管１２の螺旋状の凹凸部の形成については、ハイドロフォーミングなどの周知の手法を用いればよい。

【0038】

次に、外管１１の一方の端部において、外管１１の外側から、冷媒が導入されるための導入路１３が設けられる。すなわち、外管１１の外周部に略円形の孔部を形成し、そこに、冷媒の通流するパイプ状の導入路１３を気密状態で固着するものであり、導入路１３の最下流部である導入路下流端部１３１を経て、冷媒が導入される。なお、外管１１の外周部に形成する導入路下流端部１３１に対応した孔部は、略円形に限らず、外管１１の延伸方向に径が長い長孔であってもよい。

【0039】

ここで、導入路下流端部１３１の設置される位置は、螺旋状溝部１２２が存在している位置とする。しかも、本発明の一実施形態では、螺旋状溝部１２２は、３条の螺旋からなっており、導入路下流端部１３１は、その３条の螺旋状溝部１２２の全てに跨るように気密状態で設けられている。

【0040】

なお、螺旋状溝部１２２は、３条に限定せず、１条、あるいは２条以上であればよく、また、導入路下流端１３１は全ての条に跨らなくても、螺旋状溝部１２２の条数より少ない条に跨るようになっていてもよい。更に、導入路下流端部１３１には、各条に冷媒が分流するような仕切部材などを設けてもよい。

【0041】

また、これまでの説明で、外管１１、内管１２は直管であるとしたが、全域にわたって直管である必要はなく、図示を省略した範囲で、屈曲していてもよく、また、屈曲の有無にかかわらず、部分的に螺旋状溝部が存在しなくてもよい。

【0042】

図３は、第１の本発明の一実施形態の二重管式内部熱交換器１の、外管１１の延伸方向に垂直な、螺旋状溝部の存在する図１の断面Ｘ−Ｘでの断面図で、螺旋状溝部の進行方向に見たものである。ここで、外管１１と内管１２との間には、３条の螺旋状溝部１２２の断面が示されており、図中に示す矢印のごとく、冷媒は右巻きに通流している。

【0043】

このような構成での、二重管式内部熱交換器１の動作について説明する。この状態であると、導入部１３から導入部下流端部１３１を経由して外管１１と内管１２との間に導入させられる冷媒は、図１に示すように、導入路下流端部１３１がその３条の螺旋状溝部１２２の全てに跨るように設けられているため、螺旋状溝部１２２の各条にほぼ均等に流入することになり、各条に不均一に流入する場合に比べて熱交換効率を高めることができる。

【0044】

更に、第１の本発明の二重管式内部熱交換器に付加しうる、導入路下流端部１３１が流体を通路抵抗の少ない状態で流入させる特徴の実施形態について説明する。

【0045】

図４は、第１の本発明の二重管式内部熱交換器に追加しうる、一実施形態の二重管式内部熱交換器１の、外管１１の延伸方向に垂直な、螺旋状溝部１２２が存在する図１の断面Ｘ−Ｘでの断面図で、螺旋状溝部１２２の進行方向に見たものである。ここでは、導入路下流端部１３１の軸線の方向は、内管１２の中心点Ｏよりも螺旋状溝部１２２の回転方向に沿った側を通過するように構成される。すなわち、螺旋状溝部１２２が、冷媒の通流方向に対して右巻きで構成されているため、断面図では、軸線の向かう方向を右側にずらしてある。

【0046】

このような構成での、二重管式内部熱交換器１の動作について説明する。この状態であると、導入部１３から導入部下流端部１３１を経由して外管１１と内管１２との間に導入させられる冷媒は、そのうちの多くが図中で右側に向かうことになり、螺旋状溝部１２２に進入する際に、流れの方向が一致しているため、通路抵抗が少ない状態で導入されることになる。

【0047】

すなわち、導入される冷媒の流れが螺旋状溝部１２２に流入する際に、流れの軸線が螺旋の回転方向に沿っているので、冷媒は滑らかに螺旋状溝部１２２に流入する。これにより、冷媒は二重管式内部熱交換器１に導入されるときの勢いを保持したまま、螺旋状溝部１２２に導入され、通路抵抗の上昇を抑制することができる。

【0048】

図５は、第１の本発明の別の実施形態の二重管式内部熱交換器１の、内・外管の軸線を含む断面の断面図である。冷媒の進行方向は、内管１２の中を通流する低圧冷媒は、図中の白矢印で、また、螺旋状の溝部１２２を通流する高温高圧冷媒は、図中の黒矢印で示される。

【0049】

ここで、導入路１３Ａ及び導入路下流端部１３１Ａは、導入路下流端部１３１Ａの軸線の方向が、螺旋状溝部１２２の進行方向に沿った成分を含むようになっている。すなわち、軸線の方向が、内・外管の軸線の方向に垂直ではなく、軸線が延伸する方向への成分を有する斜めの状態で、冷媒が導入されるようになっている。

【0050】

このようにすると、導入路下流端部１３１Ａの軸線の方向が内・外管の軸線の方向に垂直である場合に比べて、螺旋状溝部１２２に向かって滑らかに冷媒が導入されるため、通路抵抗の上昇を抑えることができ、熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器が実現できる。

【0051】

なお、第１の本発明による二重管式内部熱交換器は、冷媒を通路抵抗の少ない状態で流入させるための導入路下流端部を有することとしているが、このような導入路下流端部１３１は、これまでに例示した実施形態に限定されるものではなく、これ以外の実施形態であっても実質的に冷媒を通路抵抗の少ない状態で流入させるような導入路下流端部１３１を有するものであれば、どのようなものでもよい。

【0052】

次に、第２の本発明について図面を用いて説明する。第１の本発明と共通の部分は説明を省略する。図１は、第１の本発明と共通の図面であり、第２の本発明の一実施形態の二重管式内部熱交換器１の、内・外管の軸線を含む断面の断面図である。ここで、外管１１の一方の端部において、外管１１の外側へ、冷媒が導出されるための導出路１４が設けられる。すなわち、外管１１の外周部に略円形の孔部を形成し、そこに、冷媒の通流するパイプ状の導出路１４を気密状態で固着するものであり、導出路１４の最上流部である導出路上流端部１４１を経て、冷媒が導出される。なお、外管１１の外周部に形成する導出路上流端部に対応した孔部は、略円形に限らず、外管１１の延伸方向に径が長い長孔であってもよい。

【0053】

ここで、導出路上流端部１４１の設置される位置は、螺旋状溝部１２２が存在している位置とする。しかも、本発明の一実施形態では、螺旋状溝部１２２は、３条の螺旋からなっており、導出路上流端部１４１は、その３条の螺旋状溝部１２２の全てに跨るように気密状態で設けられている。

【0054】

このような構成での、二重管式内部熱交換器１の動作について説明する。冷媒が螺旋状溝部１２２から導出される場合に、３条の螺旋状溝部１２２のそれぞれから、冷媒の流出を受ける導出路上流端部１４１に滑らかに流出し、合流する。このようにすれば、各条からの滑らかな導出が可能となり、更に熱交換効率のよい内部熱交換器を実現できる。

【0055】

なお、螺旋状溝部１２２は、３条に限定せず、１条、あるいは２条以上であればよく、また、導出路上流端部１４１は全ての条に跨らなくても、螺旋状溝部１２２の条数より少ない条に跨るようになっていてもよい。更に、導出路上流端部１４１には、各条からの冷媒が合流しやすくするような仕切部材などを設けてもよい。

【0056】

また、これまでの説明で、外管１１、内管１２は直管であるとしたが、全域にわたって直管である必要はなく、図示を省略した範囲で、屈曲していてもよく、また、屈曲の有無にかかわらず、部分的に螺旋状溝部が存在しなくてもよい。

【0057】

なお、本図では、導入路１３の軸線と導出路１４の軸線とが同一平面上にあるように示されているが、同一平面上でなくてもよい。これについては図５も同様である。

【0058】

図６は、第２の本発明の一実施形態の二重管式内部熱交換器１の、外管１１の延伸方向に垂直な、螺旋状溝部１２２が存在する断面Ｙ−Ｙでの断面図で、螺旋状溝部１２２の進行方向に見たものである。ここでは、導出路上流端部１４１の軸線の方向は、内管１２の中心点Ｏよりも螺旋状溝部１２２の回転方向に沿った側を通過するように構成される。すなわち、螺旋状溝部１２２が、冷媒の通流方向に対して右巻きで構成されているため、断面図では、軸線の向かう方向を右側にずらしてある。

【0059】

このようにすると、冷媒が、螺旋状溝部１２２から導出路１４へと流出する際に、流れの方向が一致しているため、通路抵抗が少ない状態で導出されることになる。

【0060】

図５は、第１の本発明と共通の図面であり、第２の本発明の更に別の実施形態の二重管式内部熱交換器１の、内・外管の軸線を含む断面の断面図である。

【0061】

ここで、導出路１４Ａ及び導出路上流端部１４１Ａは、導出路上流端部１４１Ａの軸線の方向が、螺旋状溝部１２２の進行方向に沿った成分を含むようになっている。すなわち、軸線の方向が、内・外管の軸線の方向に垂直ではなく、軸線が延伸する方向への成分を有する斜めの状態で、冷媒が導出されるようになっている。

【0062】

このようにすると、導出路上流端部１４１Ａの軸線の方向が内・外管の軸線の方向に垂直である場合に比べて、滑らかに冷媒が導出されるため、通路抵抗の上昇を抑えることができ、熱交換効率のよい二重管式内部熱交換器が実現できる。

【0063】

なお、第２の本発明による二重管式内部熱交換器は、冷媒を通路抵抗の少ない状態で流出させるための導出路上流端部１４１を有することとしているが、このような導出路上流端部１４１は、これまでに例示した実施形態に限定されるものではなく、これ以外の実施形態であっても実質的に冷媒を通路抵抗の少ない状態で流出させるような導出路上流端部１４１を有するものであれば、どのようなものでもよい。

【0064】

次に、第３の本発明は、第１の発明の導入路側の発明事項と第２の本発明の導出路側の発明事項とを併せて有する発明であり、これによれば、導入路側及び導出路側の両方で、通路抵抗を少なくすることができ、更に熱交換効率のよい内部熱交換器を実現することができる。

【0065】

なお、ここで、第３の本発明の実施形態としては、第１の本発明のいずれか１以上の実施形態と、第２の本発明のいずれか１以上の実施形態とを組み合わせたものであればよい。

【0066】

ところで、図１および図３乃至図６に示したように、外管１１の内周と内管１２に形成された螺旋状溝部１２２とを当接すると、高温高圧冷媒が通流する内外間通路を螺旋状溝部１２２のみで形成することができる。このように形成することで、導入路下流端部１３１に対応して形成された孔部から導出路上流端部１４１に対応して形成された孔部までを通流する高温高圧冷媒の経路を長くすることができ、熱交換効率を向上することができる。そして、高温高圧冷媒が通流する内外間通路を螺旋状溝部１２２のみで形成した二重管式内部熱交換器に第１の本発明を適用すれば、冷媒を複数条の溝部の各々にほぼ均等に分配でき、第２の本発明を適用すれば、冷媒を複数条の溝部の各々から滑らかに導出することができ、第３の本発明を適用すれば、複数条の溝部の各々への冷媒の均等な分配と滑らかな導出とを行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明の二重管式内部熱交換器は、複数条の螺旋状溝部からなる内外間流路を通流する高温高圧冷媒などの流体を螺旋状溝部の各条で滑らかに通流させ、熱交換効率を向上できるものであり、工業的に生産できることは明白で産業上利用できるものである。

【符号の説明】

【0068】

１００ 車両用空調装置
１ 二重管式内部熱交換器
１１ 外管
１２ 内管
１２２ 螺旋状溝部
１３ 導入路
１３１ 導入路下流端部
１４ 導出路
１４１ 導出路上流端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】