专利名称：双壁管及使用双壁管的制冷剂循环装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及双壁管，所述双壁管由内管和外管构成以在外管和内管之间限定外部通道，其中内管限定内部通道，外管包围内管。双壁管适用于例如制冷剂循环装置。
背景技术：
双壁管例如用在车辆空调器系统的制冷剂循环装置中。
将在压缩机与冷凝器之间以及冷凝器与蒸发器之间延伸的高压制冷剂管和在蒸发器与压缩机之间延伸的低压制冷剂管结合起来，而形成例如在JP-A-2001-277842中公开的双壁管。双壁管至少具有双壁部分，所述双壁部分通过用高压制冷剂管(或低压制冷剂管)包围低压制冷剂管(或高压制冷剂管)而形成。
高温高压制冷剂的热量能够传递至双壁部分中的低温低压制冷剂。这样，高压制冷剂被低压制冷剂过度冷却(低温冷却)，结果，具有增加的液体制冷剂的量的制冷剂流入蒸发器中。随着制冷剂中液体制冷剂的量的增加，蒸发器对抗制冷剂流的阻力减小。结果，包括蒸发器的冷却系统的冷却能力增强。从蒸发器排出的低压制冷剂被高压制冷剂的热量过度加热，以阻止压缩机中的液体压缩。
在JP-A-2003-329376中公开的双壁管通过结合具有第一直径的内管和具有第二直径的外管而形成。通过将内管插入外管中、扭转内管以使通过扭转内管而形成的螺纹压靠在外管内表面上而制成该双壁管。
第一流体流过内管，第二流体流过外管和内管的螺纹限定的螺旋通道。
JP-A-2001-277842中公开的双壁管能够实现从高压制冷剂至低压制冷剂的热量传递。然而，在JP-A-2001-277842中没有描述关于热量传递效率的内容。通过增大内管外径以接近外管内径来增大热量传递表面的面积，由此能够增大热量传递效率。
然而，当内管的外径接近外管内径时，形成在外管和内管之间的环形通道非常窄，并且对制冷剂流动施加高的阻力。并且，形成在外管相对端部处的入口和出口或者形成在外管一个端部处的入口或出口增加对在入口和出口附近流动的制冷剂流的阻力或者增加对在入口或出口附近流动的制冷剂流的阻力。
由于内管具有小的表面面积，因此，热量不能有效地从流经内管的一种流体传递至流经内外管之间的通道的另一种流体。
JP-A-2003-329376中公开的双壁管将集管分别连接至入口和出口，所述入口和出口通向螺旋通道并且分别形成在外管的相对端部上。这样，双壁管需要附加的部件。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种改进的双壁管。
本发明的第二目的是提供一种具有内管和外管的双壁管，所述内管连接至外管以在外管和内管之间形成通道，并便于管子连接至通道。
本发明的第三目的是提供一种具有内管和外管的双壁管，所述内管连接至外管以在外管和内管之间形成通道，并且设有对流经它的流体具有较低阻力的接头。
本发明的第四目的是提供一种能够使热量有效地从一种流体传递至另一种流体的双壁管。
本发明的第五目的是提供一种双壁管，所述双壁管能够使制冷剂循环装置中的热量有效地在高温高压制冷剂与低温低压制冷剂之间传递。
本发明的第六目的是提供一种具有双壁管的制冷剂循环装置。
根据本发明的一方面，双壁管包括外管，所述外管沿管纵向在外管的第一和第二端部处分别设有第一和第二开口；内管，所述内管插入外管中，以在外管和内管之间限定通道；入口部分，所述入口部分连接至外管，以通过第一开口与通道连通；以及出口部分，所述出口部分连接至外管，以通过第二开口与通道连通。
在双壁管中，外管和内管被设置成在外管与内管之间的通道中限定具有扩大横截面的膨胀部分，膨胀部分至少设置在靠近入口部分和出口部分的部分处。由此，双壁管能够形成为简单的结构，并且膨胀部分减小对在入口部分和出口部分附近流动的流体的阻力。结果，流体能够以高的流速流过内管与外管之间的通道，并且热量能够有效地在流动于内管中的流体和流经内外管间通道的流体之间传递。
至少是在靠近入口部分和出口部分的部分，通过沿圆周方向膨胀外管的圆周部分的至少一部分，可以形成膨胀部分，或者通过沿圆周方向缩小内管的圆周部分的至少一部分，可以形成膨胀部分。
根据本发明的另一方面，在由外管和插入外管的内管构成的双壁管中，内管的表面设有多个凹槽。例如，凹槽是沿着内管纵向延伸的直凹槽，或者是围绕内管卷绕并且沿内管纵向延伸的螺旋凹槽。可选的是，凹槽可包括沿内管的纵向延伸的直凹槽以及围绕内管卷绕并且沿内管纵向延伸的螺旋凹槽。并且，螺旋凹槽能够包括沿第一方向围绕内管卷绕的螺旋凹槽，和沿与第一方向相反的第二方向围绕内管卷绕的第二螺旋凹槽。
由此，流体的湍流能够容易地在内管和外管之间的通道中产生，并且流体的湍流会提高热量的传递效率。结果，热量能够有效地在流经内管的流体与流经内、外管间通道的流体之间传递。
根据本发明的另一方面，在由外管和插入外管的内管构成的双壁管中，内管的壁上设有从内管的第一端部延伸至第二端部的凹槽部分，外管具有在第一端部处气密地连接至内管的第一连接部，外管具有第一连接孔，所述第一连接孔沿径向开口以在第一端部处与凹槽部分直接连通。在这种情况下，双壁管能够以简单的结构容易地形成。外管可设有第二连接部，所述第二连接部在第二端部处气密地连接至内管，第二连接孔能够在外管中沿径向开口以在第二端部处与凹槽直接连通。
例如，凹槽部分在至少与外管的连接孔对应的部分中具有沿圆周方向延伸凹槽。在这种情况下，凹槽能够在至少与外管的连接孔对应的部分中沿圆周方向延伸一整圈。并且，凹槽部分可包括螺旋延伸的螺旋凹槽，或/和从第一端部延伸至第二端部的直凹槽。
内管可在其第一和第二端部中分别形成圆柱形端部，外管可在其第一和第二端部中形成圆柱形端部。在这种情况下，外管的圆柱形端部具有比内管的圆柱形端部的外径稍大的内径，外管的圆柱形端部分别直接气密地连接至内管的圆柱形端部，以形成接头。并且，包括圆柱形端部的外管可具有固定的内径。可选的是，外管的圆柱形端部的形成接头的部分可沿径向缩小，以便紧密接触内管。
双壁管能够用在包括压缩机、冷凝器、减压装置和蒸发器的制冷剂循环装置中。在这种情况下，内管和外管之间的通道用作连接冷凝器和减压装置的高压通道的至少一部分以承载高压制冷剂，内管内部的通道能够用作连接蒸发器和压缩机的低压通道的至少一部分以承载低压制冷剂。即，双壁管的外管和内管能够用于制冷剂循环装置，使得在减压装置中被减压之前的高压制冷剂流经外管和内管之间的通道，在减压装置中被减压之后的低压制冷剂在内管中流动。0在双壁管中，至少包括凹槽的不均匀部分能够设置在内管中。例如，不均匀部分包括相对于内管的外表面的脊和凹槽，内管的不均匀部分的脊的边缘被圆化，圆化半径小于外管的内半径，内管的凹槽和外管以及内管的脊和外管可限定通道。内管在其一个端部处可设有不具有不均匀部分的内圆柱形端部，外管在与内管的内圆柱形端部对应的部分处可设有外圆柱形端部。在这种情况下，外管的内径可设置成稍微大于内管的内圆柱形端部的外径，外管的外圆柱形端部和内管的内圆柱形端部能够被直接气密地连接以形成接头。因此，接头能够容易地被形成。
在本发明中，双壁管适合用于制冷剂循环装置，具有双壁管的制冷剂循环装置适用于车辆的空调器。
参考附图，通过以下对优选实施例的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征以及优点将变得更明显，其中图1是汽车自动空调系统的示意图；图2是安装在车辆上的制冷剂循环装置的示意性透视图；图3是在根据本发明第一实施例中的双壁管的局部剖视平面图；图4是沿图3中线IV-IV取的剖视图；
图5是用于解释双壁管中发生的现象的莫里尔图；图6是在根据本发明第二实施例中的双壁管的局部剖视平面图；图7是在根据本发明第三实施例中的双壁管的局部被切除的透视图；图8是在根据本发明第四实施例中的双壁管的局部被切除的透视图；图9是包括在根据本发明第五实施例的双壁管中的内管的侧视图；图10是沿图9中线X-X取的剖视图；图11是在根据本发明第六实施例中的双壁管的局部剖视平面图；以及图12是根据本发明变更实施方式的双壁管的剖视图。
具体实施例方式
(第一实施例)在该实施例中，用于承载制冷剂的双壁管160通常用于车辆空调系统100的制冷剂循环装置100A。将参考图1至4描述双壁管160。
车辆具有将发动机10保持在其中的发动机室1以及通过前围板3与发动机室1分离开的乘客室2。空调系统100具有包括膨胀阀130和蒸发器140的制冷剂循环装置100A以及内部单元100B。制冷剂循环装置100A的除了膨胀阀130和蒸发器140之外的部件被设置在发动机室1的预定安装空间中。内部单元100B设置在仪表板中，而仪表板放置在乘客室2中。
内部单元100B具有包括鼓风机102、蒸发器140和加热器103的部件，空调器壳体101容纳内部单元100B的部件。鼓风机102有选择地吸入外部空气或内部空气，并且将空气送至蒸发器140和加热器103。蒸发器140是冷却热交换器，用于蒸发用于制冷剂循环的制冷剂，即流体，以使蒸发的制冷剂从空气吸收蒸发潜热，以便冷却空气。加热器103使用冷却发动机10的热水(发动机冷却水)作为热源，以加热将被吹入乘客室2中的空气。
空气混合门104设置在空调器壳体101中加热器103的附近。空气混合门104被操作用来调整由蒸发器140所冷却的冷却空气与由加热器103所加热的热空气之间的混合比，这样具有期望温度的空气被送入乘客室2中。
制冷剂循环装置100A包括压缩机110、冷凝器120、膨胀阀130和蒸发器140。管150连接制冷剂循环装置100A的这些部件以形成闭合回路。本发明的双壁管160例如放置在管150中。
压缩机110被发动机10驱动，以压缩低压制冷剂蒸汽，从而提供高温高压制冷剂蒸汽。带轮111连接至压缩机110的传动轴。传动带12在带轮111与曲柄轴带轮11之间延伸，以通过发动机10驱动压缩机110。带轮111通过电磁离合器(未示出)连接至压缩机110的传动轴。电磁离合器将带轮111连接至压缩机110的传动轴，或使带轮111与压缩机110的传动轴分离开。冷凝器120连接至压缩机110的排出侧。冷凝器120是用新鲜空气(外部空气)冷却制冷剂蒸汽以将制冷剂蒸汽冷凝成液体制冷剂的热交换器(制冷剂散热器)。
膨胀阀130减小从冷凝器120排出的制冷剂(例如，液体制冷剂)的压力，并且使制冷剂膨胀。膨胀阀130是减压阀，能够以等熵的状态减小制冷剂的压力。膨胀阀130放置在乘客室2中蒸发器140附近。膨胀阀130是具有可变节流孔的温控膨胀阀，并且能够控制制冷剂的流动，使得制冷剂以预定的过热程度被加热。膨胀阀130控制制冷剂的膨胀，使得蒸发器140中的制冷剂的过热程度例如为5摄氏度或之下，更具体地说，在0到3摄氏度的范围内。如上所述，蒸发器140是冷却热交换器，用于冷却将被吹入乘客室内的空气。蒸发器140的排放侧连接至压缩机110的抽吸侧。
双壁管160放置在在冷凝器120与膨胀阀130之间的延伸的管150中。双壁管160构成高压管151的一部分，其中所述高压管151用于承载从压缩机110排出的高压制冷剂，以及构成低压管152的一部分，其中所述低压管152用于承载从蒸发器140至压缩机110的低压制冷剂。
双壁管160具有在700至900mm的范围内的长度。如图2所示，双壁管160具有多个弯曲部分160c，并且在发动机室1中延伸，以便双壁管160可以不接触发动机10以及其他装置和车辆的车身。
参考图3和4，双壁管160具有外管161和内管162。内管162在外管161中延伸，以穿过外管161。外管161例如是外径为19.05mm、内径为16.65mm的6/8英寸的铝管。外管161的纵向端部被缩小以形成缩小的连接部161b。外管161的被缩小的连接部161b以液体密封或气体密封的状态被焊接至内管162。这样，外管161和内管162之间限定通道160a。
入口管163(即，入口部分)和出口管164(即，出口部分)分别被焊接至外管161的端部。制冷剂流过入口管164进入通道160a，并且通过出口管164流出通道160a。入口管163和出口管164沿与外管161的纵向垂直的方向延伸，并且用作连接管。接头163a和164a分别连接至入口管163和出口管164。接头163a连接入口管163和连接至冷凝器110的高压管151。接头164a将出口管164连接至高压管151，所述高压管151连接至膨胀阀130。因此，高压制冷剂流经通道160a。
与外管161的入口管163和出口管164对应的部分被膨胀，以形成膨胀部分161a。膨胀部分161a形成膨胀通道160b，所述膨胀通道160b具有在通道160a中的增大横截面。
内管162例如是外径为15.88mm、内径为13.48mm的5/8英寸铝管。内管162的外径被确定，使得通道160a的横截面足够大，以使高压制冷剂通过，内管162的外表面尽可能地靠近外管161的内表面。这样，内管162的热量传递表面面积能够有效地增加。
接头162c分别连接至内管162的相对的纵向末端。连接至蒸发器140的低压管152被连接至右侧的接头162c，如图3所示，连接至压缩机110的低压管152被连接至左侧的接头162c，如图3所示。低压制冷剂流经内管162，如图3中箭头所示。
三个纵向直凹槽162b形成在内管162的与形成通道160a的范围对应的部分的表面上，如图4所示。这样，直凹槽162b和向外突出的纵向直脊沿圆周方向交替设置。直凹槽162b形成突入内管162内部的纵向直内部脊。直凹槽162b和直脊沿圆周方向交替设置，其中每个脊沿管的纵向延伸。在图4中，三个直的凹槽162b和直脊被提供作为例子。
以下将接合图5所示的莫里尔图描述双壁管160的操作的功能效果。
当乘客需要操作空调系统100以进行冷却操作时，电磁离合器被接合以通过发动机10驱动压缩机110。然后，压缩机110吸取从蒸发器140排出的制冷剂，压缩吸入的制冷剂，并且向着冷凝器120排放高温高压制冷剂。冷凝器120将高温高压制冷剂冷却成例如基本上完全为液相的液体冷却剂。液体冷却剂流经通道160a，进入膨胀阀130。膨胀阀130减小液体制冷剂的压力，并且膨胀液体制冷剂。蒸发器140将液体制冷剂蒸发成基本为饱和气体的气体制冷剂，其中所述饱和气体具有在0至3摄氏度范围内的过热程度。被蒸发器140蒸发的制冷剂从流经蒸发器140的空气吸收热量，使得空气被冷却。被蒸发器140蒸发的、具有低温低压的饱和气体制冷剂流经内管162，并返回至压缩机110。
通过在流经通道160a的高温高压制冷剂与流经内管162的低温低压制冷剂之间实施热交换，热量从流经通道160a的高温高压制冷剂传递至流经内管162的低温低压制冷剂。结果，高温高压制冷剂被冷却，低温低压制冷剂被过热，如图5所示。这样，从冷凝器120排出液相制冷剂被过冷(被低温冷却)，并且它的温度在来自冷凝器120的高压制冷剂流经双壁管160的同时(低温冷却)降低。从蒸发器140排出的饱和气体制冷剂(低压制冷剂)被过热成具有过热程度的气体制冷剂(使过热)。
在实施例中，双壁管160的外管161的部分被膨胀以形成膨胀部分160b。因此，入口管163和出口管164能够简单地连接至外管161，以便与通道160a连通。
由于内管(例如5/8英寸管)162的外径被确定成使得通道160a具有足够大的横截面，以使高压液相制冷剂通过，并且内管162的外表面尽可能地靠近外管(例如，6/8英寸管)161的内表面，内管162具有大的热量传递表面积。结果，热量能够有效地从高温制冷剂传递至低温制冷剂。
形成在外管161中的膨胀部分161a分别形成膨胀通道160a，入口管163和出口管164分别连接至膨胀部分161a。因此，从入口管163流入通道160a中的高压制冷剂所施加在内管162上的碰撞、对抗围绕内管162流动的制冷剂的环流的阻力、以及对抗从纵向偏转至圆周方向并且流入出口管164的制冷剂流动的阻力能够被减小。结果，高压制冷剂能够以高的流速流过通道160a，并且热量能够有效地从高温制冷剂(即，高压制冷剂)传递至低温制冷剂(即，低压制冷剂)。
并且，在该实施例中，高温高压制冷剂流过外管161与内管162之间的通道160a。因此，能够限制由于发动机室1中高温空气与内管162内部的低温低压制冷剂之间热交换而产生的热损耗。由此，高压高温制冷剂和低温低压制冷剂之间的热量传递性能能够被有效地提高。结果，不需要在外管161的外表面上提供隔绝材料，用于隔绝发动机室1中的高温空气与低温低压制冷剂之间的热交换。
内管162的硬度能够在形成直凹槽162b时通过加工硬化而被增加，并且内管162的弯曲刚度(截面模数)能够被在形成直凹槽162b时所形成的纵向脊而增大。结果，弯曲部分160c形成在双壁管160中时内管162的截面变形、以及所造成的通道160变窄的情况能够被抑制。由于直凹槽162b增大了通道160a的截面面积，因此，高压制冷剂的流动阻力能够被减小。因此，流经通道160a的高压制冷剂的流动速率能够增加，从高温制冷剂(即，高压制冷剂)传递至低温制冷剂(即，低压制冷剂)的热量传递效率能够被提高。
直凹槽162b增大了内管162的用作热量传递表面的表面面积，其中热量传递表面是用于将热量从流经通道160a的高温高压制冷剂传递至流经内管162的低温低压制冷剂。结果，从高温制冷剂传递至低温制冷剂的热量传递效率能够被提高。直凹槽162b形成内管162内部的纵向直内部脊，直凹槽162b和突起部分沿周边交替地设置在内管162的外表面。因此，热量能够令人满意地从通过内管162流过通道160a的高温制冷剂传递至流经内管162的低温制冷剂。
高温高压制冷剂流经通道160a，低温低压制冷剂流经内管162。因此，发动机室1中高温空气与低压制冷剂之间的热量损耗能够被防止，并且热量能够有效地从高温制冷剂传递至低温制冷剂。
当双壁管160的外管161和内管162通过挤压工艺而被一体形成时，多个纵向延伸的脊沿圆周设置而形成在外管161和内管162之间，纵向延伸的脊将通道160a分成多个分通道。在该情况中，纵向延伸的脊对抗通道160a中制冷剂的流动施加阻力。当弯曲部分160c形成在双壁管160中，外管161的、面对分通道之一的一部分与内管162的面对分通道的一部分接触时，分通道被闭合，结果，对抗制冷剂流动的阻力增大。在第一实施例中，外管161和内管162被单独地制成，并且组合起来形成双壁管160，从而前述问题不会在双壁管160中发生。
正常地，空气和制冷剂之间的温度差小，当流入蒸发器140中的制冷剂具有过热度时，热交换性能(冷却能力)变差。在该实施例中双壁管160能够使从蒸发器140排出的制冷剂具有过热度，因此，不需要使流入蒸发器140中的制冷剂(饱和气体)具有过热度。因此，蒸发器140能够实施高的热交换性能(冷却能力)，双壁管160使从蒸发器140排出的制冷剂具有过热度，以将制冷剂转换成极佳的气体制冷剂(气相制冷剂)。结果，能够防止压缩机110对液相制冷剂进行压缩。
膨胀部分161a可以形成在外管161的、靠近入口管163和出口管164的圆周部分上，这依赖于对抗入口管163和出口管164附近的高压制冷剂流动的阻力。
(第二实施例)图6示出第二实施例的双壁管160的一部分。
参考图6，根据本发明第二实施例的双壁管160具有在其纵向端部中形成的膨胀通道160b，并且不同于第一实施例中双壁管160的膨胀通道。
由于形成在双壁管160的纵向端部并且分别在入口管163和出口管164附近的膨胀通道160b的形状是相同的，以下将只描述形成在入口管163附近的膨胀通道160b。通过沿径向使内管162的圆周部分凹陷而使凹陷162a(凹入部分)形成在内管162中，以限定膨胀通道160b。因为凹陷162a形成在内管162中，因此由于凹陷162a而使窄部形成在内管162中。通过在内管162中形成凹陷162a，而不是沿直径方向膨胀外管161的端部，而在入口管163与外管161和内管162限定的通道160a之间的交汇点处、以及在出口管164与通道160a之间的交汇点处形成膨胀通道160b。凹陷162a在圆周范围内形成在内管162的圆周部分上。凹陷162a可以是形成在内管162的端部上的环形凹槽。在入口管163和通道160a的交汇点处的凹陷162a引导制冷剂通过入口管163进入凹槽162b。在出口管164与通道160a的交汇点处的凹陷162a引导经过通道160a的制冷剂进入出口管164。这样，在第二实施例中，能够获得与第一实施例中双壁管160的效果类似的双壁管160的效果。
凹陷162a可以是内管162的、在入口管163和出口管164附近的部分中的环形凹槽，这取决于对抗入口管163和出口管164附近的高压制冷剂流动的阻力。
在第二实施例中，其他部分与上述第一实施例类似。
(第三实施例)图7示出第三实施例的内管160和外管161。参考图7，在根据本发明第三实施例中的双壁管160具有内管162，所述内管162设有形状为三螺纹的三个螺旋凹槽162d，而不是第一实施例中双壁管160的内管162的直凹槽162a。多个螺旋凹槽，即多于一个螺旋凹槽，可以形成为具有多螺纹形状，并且以相等或预定的间距设置，或者单个螺旋凹槽可以形成在内管162中，而不是三个螺旋凹槽162d。通过使内管162的壁变形而形成三个螺旋凹槽162d。三个螺旋凹槽162d形成内管162内侧的螺旋脊。三个螺旋脊162d是彼此平行的。
围绕内管162卷绕的三个螺旋凹槽162d增大了内管的弯曲刚度(截面模数)，并且防止当弯曲部分160c(图2)形成在双壁管160中时在内管162的截面中发生不期望的变形。
由于螺旋凹槽162d而在流经通道160a的制冷剂中产生湍流，从而提高热量传递效率。结果，热量能够有效地在内管162内部的流体(例如，低压制冷剂)与通道160a中的流体(例如，高压制冷剂)之间传递。
在第三实施例中，其他部分与上述第一或第二实施例的类似。
(第四实施例)参考图8，包括在第四实施例所述双壁管160中的内管162设有直凹槽162b和螺旋凹槽162d。即，对于内管162的结构，第四实施例中的是第三实施例和第一实施例的组合。在第四实施例中，其他部分可形成为与第一实施例或第二实施例类似。
(第五实施例)在第三实施例中的双壁管160的内管162设有彼此平行的螺旋凹槽162d。内管162可以设有分别具有不同螺旋角并且彼此相交的螺旋凹槽。当内管162设有彼此相交的这种螺旋凹槽时，制冷剂的湍流能够在通道160a和内管162中产生，以促进热量传递。内管162可以设有分别具有正和负螺旋角的多个螺旋凹槽。例如，两个螺旋凹槽之一可以是右手螺旋凹槽，另一个可以是左手螺旋凹槽，或者多个螺旋凹槽中的一些可以是右手螺旋凹槽，而剩余的可以是左手螺旋凹槽。内管162可以设有多个平行的右手螺旋凹槽以及多个平行的左手螺旋凹槽。图9和10分别示出包括在根据本发明第五实施例所示双壁管160中的内管162的侧视图以及剖视图。在图9中，虚线表示形成在内管162中的两个第一螺旋凹槽162e(即，右手螺旋凹槽162e)和两个第二螺旋凹槽162f(即，左手螺旋凹槽162f)的中心线。第一螺旋凹槽162e和第二螺旋凹槽162f的数量、宽度、深度、螺旋角和螺距可以基于通道160a的截面面积、通道160a对制冷剂流的阻力以及内管162的挠性而被确定。内管162可以设有与螺旋凹槽162e和162f组合的直凹槽。
当通过使内管162的壁变形而形成右手螺旋凹槽162e和左手螺旋凹槽162f时，内管162呈现波纹管的形状，并且内管162能够沿任何方向被容易地弯曲。形成在内管162中的凹槽在内管162内部形成多个脊和凹陷。结果，在内管162内部的流体(制冷剂)与流经内管162外部的流体(制冷剂)之间的热量传递能够被促进。内管162具有交替设置的多个凹槽和多个突起。结果，在流经通道160a的流体与内管162内部中的流体之间的热量传递能够被促进。在第五实施例的双壁管160中，形成在内管162中的螺旋凹槽162e和162f在内管162的表面上形成多个交汇点以及多个菱形突起部分。菱形突起部分与外管161的内表面接触。这样，通道160能够确定地形成在外管161和内管162之间。如图10所示，在螺旋凹槽162e和162f之间形成的脊的边缘被圆化，圆化半径小于在螺旋凹槽162e和162f形成之前的状态下围绕内管162的圆的半径。这样，在外管161和内管162之间的接触面积会小。
(第六实施例)图11示出了根据本发明第六实施例的双壁管160。该双壁管160能够被用来承载汽车空调系统的制冷剂循环装置的制冷剂。双壁管160能够用作内部热交换器，用于将热量从高温高压制冷剂传递至低温低压制冷剂。在第六实施例中的双壁管160不同于在第一实施例中的双壁管160，主要是外管161的形状不同于第一实施例中外管161的形状，而内管162上设置的凹槽的形状不同于第二实施例中内管162的凹槽162b的形状。
外管161的固定内径稍微大于内管162的外径。外管161的端部通过气密地接头161b气密地连接至内管162的端部。通过连接外管161的圆柱形端部161c和内管162的圆柱形端部162h而形成每一个气密接头161b。外管161的圆柱形端部161c分别通过燃烧(blazing)或焊接至内管162的圆柱形端部162h而被装上并被连接，以形成气密接头161b。通过挤压缩小外管161的圆柱形端部161c的径向尺寸，从而使内管162的圆柱形端部162h能够分别紧密地装配至圆柱形端部161c。
气密接头161b可以形成在外管161的一个端部和内管162的一个端部，并且通过除气密接头161b以外的连接装置来连接内管161和外管162的另一末端。例如，橡胶O形圈可以挤压在外管161和内管162的另一端部间，或者通过管接头来连接外管161和内管162的另一末端。
将被用作连接孔的毛口孔(burring hole)形成在外管161的端部中并且在离外管161的末端预定距离的位置处。毛口孔被设置成分别与形成在内管162中的螺旋凹槽162d的末端的径向侧部以及形成在内管162的端部中的环形凹槽162g对应。毛口(burr)分别沿径向从毛口孔的边缘向外延伸。凸缘入口管163b和凸缘出口管164b分别接合至毛口孔。凸缘入口管163b和凸缘出口管164b通入外管161的内部。在该实施例中，毛口孔和管163b、164b构成与制冷剂循环中的部件连通的连通部分。
内管162具有固定内径。内管162具有圆柱形端部，所述圆柱形端部具有预定长度。内管162是具有外脊、外凹槽、内脊和内凹槽的波形管(波纹管)。脊和凹槽沿圆周交替地形成。脊和凹槽可以通过沿纵向相对于内管162的长度彼此分离开的凹槽被限定。多个凹槽可以彼此相交，或者可以彼此平行。凹槽可以是平行于内管162的轴线延伸的直凹槽，或者可以是围绕内管162卷绕的螺旋凹槽。
在第六实施例的双壁管160中，内管162设有环形凹槽162g以及多个螺旋凹槽162d(例如，三个螺旋凹槽)。在相邻螺旋凹槽162d之间形成的脊的边缘接近外管161的内表面。包围内管162的脊的汽缸的直径小于外管161的内径。这样，通过内管162的螺旋凹槽162d和外管161以及通过内管162和外管161的脊而限定通道。内管162的脊部分地与外管161接触。结果，通过内管162的脊和外管161限定的通道能够部分地变窄或者部分地被阻塞。
环形凹槽162g被设置成沿内管162的圆周方向延伸并且在分别与入口管163b和出口管164b对应的位置处。环形凹槽162g设置成围绕整个内管162延伸并卷绕。
螺旋凹槽162d在两个环形凹槽162g之间连续延伸。例如，螺旋凹槽162d从环形凹槽162g之一延伸至环形凹槽162g的另一个。这样，螺旋凹槽162d形成延伸至环形凹槽162g的纵向通道。螺旋凹槽162d连续地在相对的环形凹槽162g之间延伸。
由此，入口管163b和出口管164b分别与环形凹槽162g直接连通。在该实施例中，环形凹槽162g和螺旋凹槽162d在外管161与内管162之间形成通道160a。
入口管163b和出口管164b分别沿径向与内管162的环形凹槽162g连通。结果，高压制冷剂能够平滑地流入和流出通道160a。
由于环形凹槽162g设置成分别与入口管163b和出口管164b对应，因此，内管162相对于连接至外管162的入口管163b和出口管164b的圆周定位是不需要的。这样，环形凹槽162g和螺旋凹槽162b能够容易地连接至入口管163b和出口管164b。
外管162的内径被制成稍微大于内管162的外径，外管161和内管162的各个相对端部被连接在一起，并且包括圆柱形端部161c的外管161具有固定内径。因此，外管161和内管162能够容易地连接。并且，通道160a能够与入口管163b和出口管164b连通，而不需要使外管161局部地膨胀。
在第六实施例的双壁管160中，高温高压制冷剂从冷凝器经过通道160a流至蒸发器，低温低压制冷剂从蒸发器经过内管162流至压缩机。高温高压制冷剂的温度高于低温低压制冷剂的温度以及外管161周围的大气温度，高温高压制冷剂需要在制冷剂循环装置中冷却。因此，高温高压制冷剂除了通过从高温高压制冷剂至流过内管162的低温低压制冷剂的热量传递而被冷却之外，还可以通过大气而被有效地冷却。由于高温高压制冷剂流经面积大的热量传递表面所限定的宽的、大致为环形的通道160a，因此，热量有效地从高温高压制冷剂传递至低温低压制冷剂。内管162的螺旋凹槽162d在通道160a中产生湍流，这会促进热量传递。
双壁管160可以被安装至车辆。弯曲部分能够形成在双壁管160中，以将双壁管160设置在车辆的适当位置处。由于螺旋凹槽162d在除了端部以外的整个内管162中延伸，因此，即使双壁管160被弯曲时，通道160a也能保持必要的截面面积。例如，螺旋凹槽162d防止内管162的过度变形。即使由于双壁管160弯曲而使外管161和内管162变形，螺旋凹槽162d也会维持通道160a。由于设有螺旋凹槽162d的内管162的功能类似波纹管，因此内管162能够容易地弯曲。因此，优选内管162的至少一部分设有螺旋凹槽162d以便被弯曲。
在第六实施例中，双壁管160的内管162可以设有与第一实施例中双壁管160的内管162的直凹槽162b类似的直凹槽，以代替螺旋凹槽162d，或者可以组合地设置螺旋凹槽162d和直凹槽162b。螺旋凹槽162d可以相对于内管162的长度部分地被断开。多个螺旋凹槽162d可以不连续。内管162可以设有形状为断裂环的圆周凹槽，以代替环形凹槽162g。环形凹槽162g可以用螺距非常小并且螺旋脊非常窄的螺旋凹槽来代替。环形凹槽162g可以被省略，并且螺旋凹槽162d和直凹槽162b可以在连接至管163b、164b的部分之间延伸。
(其它实施例)尽管已经参考附图、结合本发明的一些优选实施例描述了本发明，然而，应该指出的是，对于本领域普通技术人员来说，各种改变和变更实施方式是明显的。
例如，前述实施例的凹槽162b、162d、162e、162f可以连续在内管162的整个长度上延伸。可选的是，凹槽162b、162d、162e、162f可以沿纵向分成多个单独的部分。当螺旋凹槽162d、162e、162f形成为彼此相交时，螺旋凹槽能够在螺旋凹槽162d、162e、162f的交点处被连接，并且通道160a能够被确定地保证。
通过使内管162的壁变形而形成前述实施例的凹槽162b、162d、162e、162f，从而使凹槽和脊形成在内管162的内部和外部。凹槽可以仅在内管162的外表面上形成。外管161可以设有凹槽。例如，外管161可以设有多个交叉螺旋凹槽。
在上述第一实施例中，如图4所示，内管162的外壁表面不接触外管161的内壁表面。然而，内管162的外壁表面能够制成为局部地接触外管161的内壁表面，如图12所示。即使在这种情况下，因为形成了凹槽162b，因此，当弯曲部分160c形成时，由于外管161而引起的内管162的变形能够被抑制。并且，通道160a能够通过凹槽162b容易地形成在弯曲部分160c中。
分别具有不同物理属性的制冷剂(流体)可以流经双壁管。分别沿不同方向流动的制冷剂、分别具有不同温度的制冷剂以及分别具有不同压力的制冷剂可以用在双壁管中。例如，在膨胀阀的入口和出口侧的高压制冷剂和低压制冷剂的组合、在压缩机的抽吸和排出侧的高压制冷剂和低压制冷剂的组合、或者在蒸发器的出口侧的低温制冷剂和冷凝器的入口侧的高温制冷剂的组合可以被使用。本发明的双壁管能够被用于连接制冷剂循环装置的内部和外部单元的供给和返回管路。本发明的双壁管能够被应用于连接制冷剂循环装置的内部单元的部件和外部单元的部件的管路。
作为外管161的6/8英寸管和用作内管162的5/8英寸管只是示例，外管161和内管162可以是其它尺寸的管子。例如，内管162可以是6/8英寸管，外管161可以是直径为22mm并且内径为19.6mm的管，外管161可以是5/8英寸管，并且内管162可以是直径为12.7mm并且内径为10.3mm的管。
双壁管160不需要设有膨胀部分160b以及凹槽162b、162d、162e和162f，可以设有其中的一部分。
尽管本发明的双壁管160已经被描述为用于汽车空调系统100的制冷剂循环装置100A，然而，在其实际应用中，本发明不限于此。双壁管160可以被应用于家用空调器。当双壁管160被用于家用空调器时，外管161周围的大气温度低于发动机室1中的空气的温度。因此，当从高压制冷剂至低压制冷剂的热量传递模式允许时，低温制冷剂可以经过通道160a被传送，高压制冷剂可以经过内管162被传送。
尽管在前述实施例中的双壁管已经被描述作为热交换器，用于将热量从一种状态的制冷剂传递至另一种状态的制冷剂，然而，双壁管可以被应用于不同流体(例如，水和制冷剂)之间的热交换。例如，水和制冷剂可以分别经过内管以及外和内管之间的通道，或者制冷剂和水可以分别经过通道和内管。经过外管和内管之间的通道的流体可以在考虑流体是否需要与大气进行热交换以及/或者流体流速的基础上有选择地被确定。
尽管已经参考本发明的优选实施例对本发明进行了描述，然而，应该理解，本发明不限于优选的实施例和结构。本发明旨在覆盖各种变更实施方式和等同结构。并且，尽管实施例的各种元件以各种优选组合被示出，然而，包括多个、较少或者单个元件的其他组合和结构也在本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种双壁管，包括外管(161)，所述外管沿管纵向在外管的第一和第二端部处分别设有第一和第二开口；内管(162)，所述内管插入外管中，以在外管和内管之间限定通道(160a)；入口部分(163)，所述入口部分连接至外管(161)，以通过第一开口与通道连通；以及出口部分(164)，所述出口部分连接至外管(161)，以通过第二开口与通道连通，其中外管和内管被设置成在通道中限定具有扩大横截面的膨胀部分(160b)，以及膨胀部分至少设置在靠近入口部分和出口部分的部分处。
2.根据权利要求1所述的双壁管，其中，通过沿圆周方向膨胀外管的圆周部分的至少一部分，以形成膨胀部分(160b)。
3.根据权利要求1所述的双壁管，其中，至少在靠近入口部分和出口部分的部分处，通过沿圆周方向缩小内管的圆周部分的至少一部分，以形成膨胀部分(160b)。
4.根据权利要求1所述的双壁管，其中，在内管中具有通道，与内管和外管之间的通道的流体不同的流体流过所述通道。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的双壁管，其中，内管的表面具有多个凹槽(162b，162d，162e，162f)。
6.根据权利要求5所述的双壁管，其中，凹槽是沿着内管纵向延伸的直凹槽(162b)。
7.根据权利要求5所述的双壁管，其中，凹槽是围绕内管卷绕并且沿内管纵向延伸的螺旋凹槽(162d、162e、162f)。
8.根据权利要求5所述的双壁管，其中，凹槽包括沿内管的纵向延伸的直凹槽(162b)以及围绕内管卷绕并且沿内管纵向延伸的螺旋凹槽(162d)。
9.根据权利要求7所述的双壁管，其中，螺旋凹槽包括沿第一方向围绕内管卷绕的螺旋凹槽(162e)，和沿与第一方向相反的第二方向围绕内管卷绕的第二螺旋凹槽(162f)。
10.一种双壁管，包括外管(161)；以及内管(162)，所述内管插入外管(161)中，以在外管和内管之间限定通道(160a)；其中，内管的表面具有多个凹槽(162b，162d，162e，162f，162g)。
11.根据权利要求10所述的双壁管，其中，凹槽是沿着内管纵向延伸的直凹槽(162b)。
12.根据权利要求10所述的双壁管，其中，凹槽是围绕内管卷绕并且沿内管纵向延伸的螺旋凹槽(162d、162e、162f)。
13.根据权利要求10所述的双壁管，其中，凹槽包括沿内管的纵向延伸的直凹槽(162b)以及围绕内管卷绕并且沿内管纵向延伸的螺旋凹槽(162d)。
14.根据权利要求12所述的双壁管，其中，螺旋凹槽包括沿第一方向围绕内管卷绕的第一螺旋凹槽(162e)，和沿与第一方向相反的第二方向围绕内管卷绕的第二螺旋凹槽(162f)。
15.一种双壁管，包括内管(162)，流体在所述内管中流动；以及外管(161)，所述外管设置在内管的外侧，以在内管和外管之间限定通道(160a)，流体流过所述通道；其中内管的壁上设有从内管的第一端部延伸至第二端部的凹槽部分(162g，162d)；外管(161)具有在所述第一端部处气密地连接至内管的第一连接部(161b)；以及外管具有第一连接孔，所述第一连接孔沿径向开口，以在第一端部处与凹槽部分直接连通。
16.根据权利要求15所述的双壁管，其中，外管具有在所述第二端部处气密地连接至内管的第二连接部(161b)；以及外管具有第二连接孔，所述第二连接孔沿径向开口，以在第二端部处与凹槽直接连通。
17.根据权利要求15所述的双壁管，其中，凹槽部分至少在与外管的连接孔对应的部分中具有沿圆周方向延伸的凹槽(162g，162d)。
18.根据权利要求17所述的双壁管，其中，凹槽(162g)至少在与外管的连接孔对应的部分中沿圆周方向延伸一整圈。
19.根据权利要求15所述的双壁管，其中，凹槽部分包括螺旋形延伸的螺旋凹槽(162d)。
20.根据权利要求19所述的双壁管，其中，凹槽部分还包括从第一端部延伸至第二端部的直凹槽。
21.根据权利要求15所述的双壁管，其中内管(162)在其第一和第二端部中分别形成圆柱形端部(162h)；外管在其第一和第二端部处形成圆柱形端部(161c)，所述圆柱形端部(161c)具有比内管的圆柱形端部的外径稍大的内径；以及外管的圆柱形端部分别直接气密地连接至内管的圆柱形端部，以形成接头(161b)。
22.根据权利要求21所述的双壁管，其中，包括圆柱形端部的外管具有固定的内径。
23.根据权利要求21所述的双壁管，其中包括圆柱形端部的外管具有固定的内径；以及外管的圆柱形端部的形成接头(161b)的部分沿径向被缩小，以便紧密接触内管。
24.根据权利要求10或15所述的双壁管，其中，外管和内管具有弯曲部分(160c)，所述弯曲部分根据安装空间以预定形状弯曲。
25.根据权利要求1、10和15中任一项所述的双壁管，其中，双壁管用在包括压缩机(110)、冷凝器(120)、减压装置(130)、蒸发器(140)的制冷剂循环装置中，其中内管(162)和外管(161)之间的通道(160a)用作连接冷凝器和减压装置的高压通道的至少一部分以承载高压制冷剂，内管(162)内部的通道用作连接蒸发器和压缩机的低压通道的至少一部分以承载低压制冷剂。
26.根据权利要求10或15所述的双壁管，其中，外管和内管用于制冷剂循环装置，使得高压制冷剂流经外管和内管之间的通道，并且低压制冷剂在内管中流动。
27.根据权利要求1、10、15中任一项所述的双壁管，其中，外管和内管单独形成。
28.一种用于制冷剂循环装置的双壁管，包括内管(161)，用于承载在制冷剂循环装置中被减压的低压制冷剂的流动，内管在其壁上设有不均匀部分(162b，162d，162e，162f，162g)；以及外管(162)，所述外管设置在内管的外侧，以在内管和外管之间限定通道(160a)，在制冷剂循环装置中被减压之前的高压制冷剂流过所述通道。
29.根据权利要求28所述的双壁管，其中，不均匀部分至少包括沿着内管的纵向延伸的凹槽(162b，162d，162e，162f)。
30.根据权利要求29所述的双壁管，其中，凹槽是螺旋凹槽(162e，162f，162d)。
31.根据权利要求28所述的双壁管，其中不均匀部分包括相对于内管的外表面的脊和凹槽(162e，162f)；内管的不均匀部分的脊的边缘被圆化，圆化半径小于外管的内半径，和内管的凹槽和外管以及内管的脊和外管限定用于高压制冷剂的通道。
32.根据权利要求28所述的双壁管，其中内管(162)在其一个端部处设有不具有不均匀部分的内圆柱形端部(162h)，外管(161)在与内管的内圆柱形端部对应的部分处设有外圆柱形端部，所述外圆柱形端部的内径稍微大于内管的内圆柱形端部的外径；以及外管的外圆柱形端部(161c)和内管的内圆柱形端部(161h)被直接气密地连接以形成接头(161b)。
33.根据权利要求1、10、15和28中任一项所述的双壁管，其中，双壁管用于车辆空调器。
34.一种制冷剂循环装置，包括压缩制冷剂的压缩机(110)；冷却来自压缩机的高压制冷剂的制冷剂散热器(120)；将高压制冷剂减压成低压制冷剂的减压单元(130)；蒸发器(140)，在减压单元中被减压的低压制冷剂在蒸发器中被蒸发；以及包括外管(161)和内管(162)的双壁管(160)，其中内管插入外管中以在外管和内管之间限定第一通道(160a)，并且在内管中具有第二通道，其中第一通道用作高压通道的至少一部分，来自制冷剂散热器的高压制冷剂经第一通道流至减压单元；第二通道用作低压通道的至少一部分，来自蒸发器的低压制冷剂经第二通道流至压缩机；外管沿管纵向在其第一和第二端部的圆周壁部分上分别具有第一和第二开口；外管连接至入口部分(163)，高压制冷剂从入口部分流入第一通道，并且外管连接至出口部分(164)，第一通道中的高压制冷剂从出口部分流出；外管和内管被设置成在第一通道中限定具有扩大横截面的膨胀部分(160b)，以及膨胀部分至少设置在靠近入口部分和出口部分的部分处。
35.根据权利要求34所述的制冷剂循环装置，其中，通过在至少靠近入口部分和出口部分的部分处沿圆周方向膨胀外管的圆周部分的至少一部分，而形成膨胀部分(160b)。
36.根据权利要求34所述的制冷剂循环装置，其中，通过至少在靠近入口部分和出口部分的部分处沿圆周方向缩小内管的圆周部分的至少一部分，而形成膨胀部分。
37.一种制冷剂循环装置，包括压缩制冷剂的压缩机(110)；冷却来自压缩机的高压制冷剂的制冷剂散热器(120)；将高压制冷剂减压成低压制冷剂的减压单元(130)；蒸发器(140)，在减压单元中被减压的低压制冷剂在蒸发器中被蒸发；以及包括外管(161)和内管(162)的双壁管(160)，其中内管插入外管中以在外管和内管之间限定第一通道(160a)，并且在内管中具有第二通道，其中第一通道用作高压通道的至少一部分，来自制冷剂散热器的高压制冷剂经第一通道流至减压单元；第二通道用作低压通道的至少一部分，来自蒸发器的低压制冷剂经第二通道流至压缩机；和内管的表面具有多个凹槽(162b，162d，162e，162f，162g)。
38.根据权利要求34或37所述的制冷剂循环装置，其中，双壁管根据安装空间弯曲，以具有弯曲部分(160c)。
39.根据权利要求37所述的制冷剂循环装置，其中，凹槽是沿内管的纵向延伸的直凹槽(162b)。
40.根据权利要求37所述的制冷剂循环装置，其中，凹槽是围绕内管卷绕并且沿内管的纵向延伸的螺旋凹槽(162d)。
41.根据权利要求37所述的制冷剂循环装置，其中，凹槽包括沿内管的纵向延伸的直凹槽以及围绕内管卷绕并且沿内管纵向延伸的螺旋凹槽(162d)。
42.根据权利要求34或37所述的制冷剂循环装置，其中，在蒸发器的制冷剂出口处的低压制冷剂具有低于预定值的过热度。
全文摘要
一种双壁管，包括外管(161)，所述外管沿管纵向在外管的第一和第二端部处分别设有第一和第二开口；和内管(162)，所述内管插入外管中，以在外管和内管之间限定通道(160a)。入口部分(163)连接至外管，以通过第一开口与通道(160a)连通，出口部分(164)连接至外管，以通过第二开口与通道连通。在双壁管中，外管和内管能够被设置成在第一通道中限定具有扩大横截面的膨胀部分(160b)，以及膨胀部分至少设置在靠近入口部分和出口部分的部分处。在双壁管中，内管能够设有多个凹槽(162b，162d，162e，162f，162g)。
文档编号B60H1/32GK1773154SQ20051012001
公开日2006年5月17日 申请日期2005年11月8日 优先权日2004年11月9日
发明者中村文昭, 高野义昭, 石坂直久, 武内裕嗣, 落合金次 申请人:株式会社电装, 株式会社电装爱尔斯