特許 7109065 二重管式熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-21

(45)【発行日】2022-07-29

(54)【発明の名称】二重管式熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28D 7/10 20060101AFI20220722BHJP

   F28F 1/40 20060101ALI20220722BHJP

【ＦＩ】

F28D7/10 A

F28F1/40 B

F28F1/40 E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018127948

(22)【出願日】2018-07-05

(65)【公開番号】P2020008196

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2021-06-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000233619

【氏名又は名称】株式会社ニチリン

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】箱崎 善彦

(72)【発明者】

【氏名】牛丸 恭平

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 一斉

(72)【発明者】

【氏名】奥山 信輔

(72)【発明者】

【氏名】▲浜▼田 勝幸

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４１－００７２７９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】実開昭６３－０３６８７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６３－２９３３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６４４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１９９３２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１４５０５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ ７／１０

Ｆ２８Ｆ １／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に複数のリブが周方向に等間隔で形成された外管と、
前記外管内に配置され、内周面に複数のリブが周方向に等間隔で形成された内管と、
を有し、
前記外管の前記リブの数は、前記内管の前記リブの数よりも多く、
前記外管の前記リブの数、および、前記内管の前記リブの数の少なくとも一方は、奇数であり、
前記外管における、前記内管が内部に配置された部分に曲げ加工が施されることを特徴とする、二重管式熱交換器。

【請求項2】

前記外管の前記リブの数が、５以上１３以下であることを特徴とする、請求項１に記載の二重管式熱交換器。

【請求項3】

前記外管の前記リブの数と、前記内管の前記リブの数とが、互いに素であることを特徴とする、請求項１又は２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】

本発明は、外管内に内管が配置された二重管式熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、外管内に内管が配置された二重管式熱交換器であって、外管の内周面に周方向に複数のリブを形成するとともに、内管の内周面に周方向に複数のリブを形成したものが開示されている。内管の内周面に形成された複数のリブは、伝熱面積を増大させて熱交換効率を向上させるためのものである。一方、外管の内周面に形成された複数のリブは、二重管式熱交換器を曲げ加工した際に、外管からの曲げの力を内管に付与して内管を曲げるためのものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５２０２０２９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１のように、外管のリブの数と、内管のリブの数とが同数である場合において、二重管式熱交換器を曲げ加工した際に、外管のリブの位置と、内管のリブの位置とが周方向にすべて一致していた場合は、すべてが一致していなかった場合と比べて、曲げ加工後のスプリングバック量が大きくなり、曲げ不良となる場合がある。なお、スプリングバックとは、曲げ加工による変形が元に戻ろうとする現象およびその力である。また、曲げ加工後に、外管と内管との隙間からなる環状流路の断面積が不均一となる場合がある。

【0005】

そこで、特許文献１では、外管のすべてのリブの位置を、内管のすべてのリブの位置に対して周方向にずらしている。

【0006】

しかしながら、外管のすべてのリブの位置を、内管のすべてのリブの位置に対して周方向にずらすためには、目視しながら外管内に内管を挿入したり、予め設けたガイドに沿って外管内に内管を挿入したりする必要があり、作業が煩雑である。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、曲げ不良を低減させることが可能な二重管式熱交換器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、内周面に複数のリブが周方向に等間隔で形成された外管と、前記外管内に配置され、内周面に複数のリブが周方向に等間隔で形成された内管と、を有し、前記外管の前記リブの数は、前記内管の前記リブの数よりも多く、前記外管の前記リブの数、および、前記内管の前記リブの数の少なくとも一方は、奇数であり、前記外管における、前記内管が内部に配置された部分に曲げ加工が施されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、外管のリブの数は、内管のリブの数よりも多い。これにより、外管内に内管を配置した際に、外管のリブの位置と、内管のリブの位置とが、周方向にすべて一致することがない。仮に、外管のリブのいずれか１つの位置と、内管のリブのいずれか１つの位置とが周方向に一致したとしても、外管の他のリブの位置と、内管の他のリブの位置とは、ほとんどが周方向に不一致になる。よって、二重管式熱交換器を曲げ加工した際に、曲げ加工後のスプリングバック量を、ほぼ均一にすることができる。これにより、曲げ不良を低減させることができる。また、曲げ加工後に、外管と内管との隙間からなる環状流路の断面積を、ほぼ均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】二重管式熱交換器の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0012】

（二重管式熱交換器の構成）
本発明の一実施形態である二重管式熱交換器は、外管内に内管が配置されたものである。なお、本実施形態の二重管式熱交換器は、カーエアコン等の車両用空調装置の冷媒配管などに使用されるものであるが、これに限定されない。

【0013】

二重管式熱交換器１は、断面図である図１に示すように、外管２と、内管３と、を有している。外管２および内管３は、断面形状が円形である。内管３は、外管２内に配置されている。

【0014】

外管２と内管３との隙間からなる環状流路４には、高温高圧の液体の冷媒が流通される。一方、内管３内には、低温低圧の気体の冷媒が流通される。環状流路４を流れる液体の冷媒と、内管３内を流れる気体の冷媒との間で、熱交換が行われる。なお、環状流路４を流通する冷媒は液体に限定されず、気体や気液混合体であってもよい。また、内管３内を流通する冷媒は気体に限定されず、液体や気液混合体であってもよい。

【0015】

このような二重管式熱交換器１は、車両内での配置スペースに応じて、曲げ加工が施される。

【0016】

外管２の内周面には、複数のリブ１１が周方向に等間隔で形成されている。また、内管３の内周面には、複数のリブ１２が周方向に等間隔で形成されている。外管２は、アルミニウム製であり、押し出し加工によってリブ１１が一体に形成される。内管３も同様である。外管２の各リブ１１は、外管２の軸方向の一端から他端にわたって形成されている。内管３の各リブ１２についても、同様である。

【0017】

内管３の内周面に形成された複数のリブ１２は、気体の冷媒との接触面積を増大させて、熱交換効率を向上させるためのものである。一方、外管２の内周面に形成された複数のリブ１１は、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、外管２からの曲げの力を内管３に付与して内管３を曲げるためのものである。

【0018】

外管２のリブ１１と、内管３の外周面との間には、クリアランスが設けられている。このクリアランスにより、外管２内に内管３を好適に挿入することができる。

【0019】

本実施形態では、外管２のリブ１１の数は、内管３のリブ１２の数よりも多い。また、本実施形態では、外管２のリブ１１の数は偶数で、内管３のリブ１２の数は奇数である。

【0020】

具体的には、外管２のリブ１１の数は８で、内管３のリブ１２の数は５である。なお、外管２のリブ１１の数および内管３のリブ１２の数は、これに限定されない。また、外管２のリブ１１の数が奇数で、内管３のリブ１２の数が偶数であってもよいし、両方の数がそれぞれ奇数であってもよい。

【0021】

ここで、外管２のリブ１１、および、内管３のリブ１２は、周方向に、それぞれ等間隔で形成されている。これは、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、外管２および内管３が偏平することなく曲がるようにするためである。すなわち、曲げ加工される二重管式熱交換器１においては、外管２のリブ１１、および、内管３のリブ１２が、周方向に、それぞれ等間隔で形成されていることが前提となる。

【0022】

仮に、外管２のリブ１１の数と、内管３のリブ１２の数とが同数である場合、外管２のリブ１１のいずれか１つの位置と、内管３のリブ１２のいずれか１つの位置とが周方向に一致すれば、外管２の他のリブ１１の位置と、内管３の他のリブ１２の位置とは、周方向にすべて一致することになる。

【0023】

そして、外管２のリブ１１の位置と、内管３のリブ１２の位置とが周方向にすべて一致していた場合は、すべてが一致していなかった場合と比べて、曲げ加工後のスプリングバック量が大きくなる。そして、スプリングバック量が大きな二重管式熱交換器１は、所望の角度に曲がらず、曲げ不良となる。

【0024】

そこで、本実施形態では、外管２のリブ１１の数を、内管３のリブ１２の数よりも多くしている。具体的には、外管２のリブ１１の数を８にし、内管３のリブ１２の数を５にしている。これにより、外管２内に内管３を配置した際に、外管２のリブ１１の位置と、内管３のリブ１２の位置とが、周方向にすべて一致することがない。仮に、外管２のリブ１１のいずれか１つの位置と、内管３のリブ１２のいずれか１つの位置とが周方向に一致したとしても、外管２の他のリブ１１の位置と、内管３の他のリブ１２の位置とは、周方向にすべて不一致になる。よって、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、曲げ加工後のスプリングバック量を、ほぼ均一にすることができる。これにより、曲げ不良を低減させることができる。

【0025】

なお、外管２のリブ１１の数と内管３のリブ１２の数とが、それぞれ、６本と３本、８本と４本、１０本と５本、１２本と６本である場合のように、外管２のリブ１１の数が、内管３のリブ１２の数の倍数である場合には、外管２内に内管３を配置した際に、外管２のリブ１１の位置と、内管３のリブ１２の位置とが、周方向にすべて一致する可能性が高くなる。よって、このような組み合わせは避けた方がよい。

【0026】

また、内管３のリブ１２の数を奇数にすることで、外管２のリブ１１の位置と、内管３のリブ１２の位置とが、周方向に一致する確率をさらに低減させることができる。これにより、曲げ加工後のスプリングバック量をさらに均一にすることができる。

【0027】

さらに、外管２のリブ１１の数と、内管３のリブ１２の数とが、互いに素であることが、より好ましい。このような構成であれば、外管２内に内管３を配置した際に、外管２のリブ１１と、内管３のリブ１２とが周方向に一致する位置は、最大でも１つだけとなる。

【0028】

ここで、外管２のリブ１１の数は５以上１３以下、好ましくは７以上１１以下である。外管２のリブ１１の数が多いほど、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、外管２のリブ１１で、内管３を好適に曲げることができる。その反面、外管２のリブ１１の数が多いほど、外管２と内管３との隙間からなる環状流路４の断面積が小さくなり、圧力損失が大きくなる。そこで、外管２のリブ１１の数を５以上１３以下、好ましくは７以上１１以下にすることで、圧力損失を抑えながら、内管３を好適に曲げることができる。

【0029】

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る二重管式熱交換器１によると、外管２のリブ１１の数は、内管３のリブ１２の数よりも多い。これにより、外管２内に内管３を配置した際に、外管２のリブ１１の位置と、内管３のリブ１２の位置とが、周方向にすべて一致することがない。仮に、外管２のリブ１１のいずれか１つの位置と、内管３のリブ１２のいずれか１つの位置とが、周方向に一致したとしても、外管２の他のリブ１１の位置と、内管３の他のリブ１２の位置とは、ほとんどが周方向に不一致になる。よって、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、曲げ加工後のスプリングバック量を、ほぼ均一にすることができる。これにより、曲げ不良を低減させることができる。

【0030】

また、外管２のリブ１１の数、および、内管３のリブ１２の数の少なくとも一方を奇数にすることで、外管２のリブ１１の位置と、内管３のリブ１２の位置とが、周方向に一致する確率をさらに低減させることができる。これにより、曲げ加工後のスプリングバック量をさらに均一にすることができる。

【0031】

また、外管２のリブ１１の数は５以上１３以下、好ましくは７以上１１以下である。外管２のリブ１１の数が多いほど、二重管式熱交換器１を曲げ加工した際に、外管２のリブ１１で内管３を好適に曲げることができる。その反面、外管２のリブ１１の数が多いほど、外管２と内管３との隙間からなる環状流路４の断面積が小さくなり、圧力損失が大きくなる。そこで、外管２のリブ１１の数を５以上１３以下、好ましくは７以上１１以下にすることで、圧力損失を抑えながら、内管３を好適に曲げることができる。

【0032】

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に、本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0033】

１ 二重管式熱交換器
２ 外管
３ 内管
４ 環状流路
１１ リブ
１２ リブ

【図1】