双层管的制作方法

本发明涉及双层管。

背景技术

在jp4350079b2公开有一种具备双层管的冷冻循环装置，该双层管是两根配管配置于同心圆上而成的。在jp4350079b2的双层管中，低温低压的气体状制冷剂在内管的内部流动，高温高压的液状制冷剂在内管与外管之间流动，内管的内部的气体状制冷剂与内管的外部的液状制冷剂之间借助内管进行换热。

技术实现要素：

然而，在jp4350079b2的双层管中，在内管的内部流动的气体状制冷剂的内管的中央部分的流速比其周围的流速变快，从而向内管的中央部分集中地流动，具有在进行换热之前通过双层管的担心。其结果，存在气体状制冷剂与液状制冷剂之间的借助内管的换热效率降低的担心。

另外，在jp4350079b2的双层管中，在内管的表面形成有螺旋状的凹凸，但并没有成为保持内管的构造本身的构造，因此，存在内管由于低温低压的气体状制冷剂所流动的内管的内部与高温高压的液状制冷剂所流动的内管的外部之间的压力差(内外压差)而压扁的担心。其结果，需要将内管形成为厚壁来确保刚性，难以提高气体状制冷剂与液状制冷剂之间的换热效率。

本发明的目的在于提供一种内管不因内外压差而压扁、且能够提高气体状制冷剂与液状制冷剂之间的换热效率的双层管。

本发明的某一形态的双层管具备：内管，低压的第1流体在其内部流动；外管，其在内部具有所述内管，高压的第2流体在该外管与所述内管之间流动，在该双层管中，所述内管具有板构件，该板构件将所述内管的内部分成多个室，沿着长度方向延伸，所述板构件沿着长度方向呈螺旋状，所述内管的板厚比所述外管的板厚薄。

根据上述形态，螺旋状的板构件以将内管的内部分成多个室的方式沿着长度方向延伸，因此，在内管的内部流动的第1流体被板构件搅拌。另外，第1流体不仅借助内管、也借助板构件与第2流体之间进行换热。而且，内管被螺旋状的板构件从内管的内部呈螺旋状保持，因此，径整体的刚性变高。其结果，内管不会因内外压差而压扁、且能够使第1流体与第2流体之间的借助内管和板构件的换热效率提高。

附图说明

图1是本发明的实施方式的双层管所适用的空调装置的结构图。

图2是空调装置的内部换热器所具备的双层管的概略结构图。

图3是沿着图2的iii-iii线的剖视图。

图4是对空调装置的制热模式进行说明的图。

图5是对空调装置的制冷模式进行说明的图。

图6是实施例的双层管的概略结构图。

图7是沿着图6的vii-vii线的剖视图。

图8是沿着图6的viii-viii线的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的实施方式的双层管61所适用的空调装置1的概略结构图。

空调装置1是可进行制冷制热的热泵系统，其包括：冷冻循环系统2，其供制冷剂循环；高水温循环系统4，其供温水循环；hvac(供暖、通风和空调，heatingventilationandairconditioning)单元5，其供利用于车厢内的空调的空气通过；以及控制器10，其控制阀的动作等。例如，在制冷剂中使用hfc-134a，在温水中使用防冻液。

冷冻循环系统2包括压缩机21、水冷冷凝器22、室外换热器23、储液容器24、内部换热器60、蒸发器25、储液器26、以及将它们以制冷剂可循环的方式连接的制冷剂流路20。

压缩机21吸入并压缩气体状制冷剂。由此，气体状制冷剂成为高温高压。

水冷冷凝器22在制热时作为使通过了压缩机21之后的制冷剂冷凝的冷凝器发挥功能。水冷冷凝器22使利用压缩机21成为高温高压的制冷剂与在高水温循环系统4循环的温水之间进行换热，将制冷剂的热向温水传递。

室外换热器23配置于例如车辆的发动机室(在电动汽车中，是马达室)内，使制冷剂与外部空气之间进行换热。室外换热器23在制冷时作为冷凝器发挥功能，在制热时作为蒸发器发挥功能。由于车辆的行驶、室外风扇32的旋转，外部空气被向室外换热器23导入。

储液容器24在制冷时将通过室外换热器23而冷凝后的制冷剂暂时积存，并且，将制冷剂气液分离成气体状制冷剂和液状制冷剂。仅分离后的液状制冷剂从储液容器24向内部换热器60流动。

内部换热器60是具备利用制冷剂流路20的制冷剂的温度差来进行换热的双层管61的换热器。使用图2和图3来详细地说明内部换热器60的双层管61。图2是双层管61的概略结构图，图3是沿着图2的iii-iii线的剖视图。

双层管61具备：内管63；和外管62，其在内部具有内管63。内管63和外管62以分别在内部具有空腔的的方式形成为筒状。

在内管63的内部形成有供气体状制冷剂流动的内侧流路20a。在内管63与外管62之间形成有供液状制冷剂流动的外侧流路20b。

从制冷剂流路20的蒸发器25向储液器26流动的低压的气体状制冷剂在内侧流路20a流通。从制冷剂流路20的储液容器24向第2膨胀阀28流动的高压的液状制冷剂在外侧流路20b流通。由此，在内侧流路20a流动的气体状制冷剂与外侧流路20b流动的液状制冷剂之间进行借助内管63的换热。

为了使气体状制冷剂与液状制冷剂之间的换热效率提高，内管63形成为薄的板厚。另一方面，为了确保双层管61的耐压性，外管62形成为厚的板厚。因而，内管63的板厚比外管62的板厚薄。

如图2和图3所示，在内管63的内部插入有沿着长度方向延伸的板构件64。

板构件64是与内管63的内径din相同的宽度的金属板。板构件64将内管63的内部分成两个室63a、63b。在内管63的内部即内侧流路20a流通的气体状流体在各室63a、63b流动。

板构件64通过支承长度方向两端、使一端沿长度方向轴中心旋转而被扭转，从而沿着长度方向形成为螺旋状。板构件64以螺旋周期p比内管63的内径din长的方式形成。板构件64通过被扭转成螺旋状，相对于内管63的内径din稍微缩径而可插入内管63中。

如此，在内管63和板构件64分别分体地形成了之后，板构件64被插入内管63。

通过插入有板构件64的内管63被装入外管62的内部，形成图2所示那样的双层管61。内管63被所插入的板构件64从内部呈螺旋状保持，从而径向的刚性在任何方向上都变高。之后，双层管61的一部分弯曲，从而在双层管61形成有弯曲部61a。

在弯曲部61a的内部，内管63也与外管62同样地弯曲。通过内管63弯曲，内管63的外侧伸长，插入到内部的板构件64也沿着内管63的形状弯曲而嵌合固定于内管63的内壁。此外，也可以是，板构件64通过对长度方向两端进行熔接或钎焊，而被固定于内管63。

返回图1，蒸发器25配置于hvac单元5内，在制冷时，使制冷剂吸收在蒸发器25通过的空气的热，从而使制冷剂蒸发。利用蒸发器25蒸发后的制冷剂在内部换热器60通过而向储液器26流动。

储液器26暂时积存在制冷剂流路20流动的制冷剂，并且，将该制冷剂气液分离成气体状制冷剂和液状制冷剂。仅分离后的气体状制冷剂从储液器26向压缩机21流动。

在制冷剂流路20配置有使制冷剂减压膨胀的第1膨胀阀27和第2膨胀阀28。另外，在制冷剂流路20配置有利用开闭对制冷剂的流动进行切换的第1开闭阀29、第2开闭阀30、以及第3开闭阀31。

第1膨胀阀27配置于水冷冷凝器22与室外换热器23之间，使由水冷冷凝器22冷凝后的制冷剂减压膨胀。第1膨胀阀27使用例如固定节流阀、可变节流阀。在固定节流阀能够使用例如节流孔、毛细管，预先以与使用频度较高的特定的运转条件相对应的方式设定节流量。另外，可变节流阀能够使用例如能够有级地或无级地调节开度的电磁阀。

第2膨胀阀28配置于内部换热器60与蒸发器25之间，使通过了内部换热器60的液状制冷剂减压膨胀。第2膨胀阀28使用根据通过了蒸发器25的制冷剂的温度调节开度的温度式膨胀阀。

第1开闭阀29和第3开闭阀31在制冷时被打开，在制热时被关闭。通过第1开闭阀29被打开，由压缩机21压缩后的制冷剂向室外换热器23直接流入。另外，通过第3开闭阀31被打开，通过了内部换热器60的液状制冷剂向蒸发器25流动。

第2开闭阀30在制热时被打开，在制冷时被关闭。通过第2开闭阀30被打开，利用室外换热器23蒸发后的制冷剂向储液器26直接流入。

如图1所示，高水温循环系统4包括水泵41、加热器芯42、辅助加热器43、水冷冷凝器22、以及将它们以温水可循环的方式连接的温水流路40。

水泵41对温水流路40内的温水进行供液而使其循环。

加热器芯42配置于hvac单元5内，在制热时，使在加热器芯42通过的空气吸收温水的热，从而对空气进行加热。

辅助加热器43在内部具有未图示的加热器，对通过的温水进行加热。加热器使用例如护套加热器、ptc(正温度系数，positivetemperaturecoefficient)加热器。

hvac单元5对利用于空调的空气进行冷却或加热。hvac单元5具备：鼓风机52，其对空气进行送风；和空气混合风门53，其对在加热器芯42通过的空气的量进行调整。在hvac单元5内配置有加热器芯42和蒸发器25，从鼓风机52送风来的空气与在加热器芯42和蒸发器25内流动的制冷剂之间进行换热。

鼓风机52是将空气向hvac单元5内送风的鼓风机。

空气混合风门53设置于在hvac单元5内配置的加热器芯42的鼓风机52侧。空气混合风门53在制热时使加热器芯42侧打开，在制冷时使加热器芯42侧关闭。空气与加热器芯42内的温水之间的换热量利用空气混合风门53的开度来进行调节。

在空调装置1设置有喷出压力传感器11、室外换热器出口温度传感器12、蒸发器温度传感器13、以及水温传感器14。

喷出压力传感器11设置于压缩机21的喷出侧的制冷剂流路20，对被压缩机21压缩后的气体状制冷剂的压力进行检测。

室外换热器出口温度传感器12设置于室外换热器23的出口附近的制冷剂流路20，对通过了室外换热器23的制冷剂的温度进行检测。此外，室外换热器出口温度传感器12也可以设置于室外换热器23的出口部分。

蒸发器温度传感器13设置于hvac单元5的蒸发器25的空气流动下游侧，对通过了蒸发器25的空气的温度进行检测。此外，蒸发器温度传感器13也可以直接设置于蒸发器25。

水温传感器14设置于辅助加热器43的出口附近的温水流路40，对通过了辅助加热器43的温水的温度进行检测。

控制器10由cpu、rom、ram等构成，通过由cpu将存储到rom的程序读出，使空调装置1发挥各种功能。来自喷出压力传感器11、室外换热器出口温度传感器12、蒸发器温度传感器13、以及水温传感器14的信号向控制器10输入。此外，未图示的外气温度传感器等的信号也可以向控制器10输入。

控制器10基于所输入的信号执行冷冻循环系统2的控制。即、如在图1以虚线所示那样，控制器10设定压缩机21的输出，并且，执行第1开闭阀29、第2开闭阀30、以及第3开闭阀31的开闭控制。另外，控制器10通过发送未图示的输出信号，也执行高水温循环系统4、hvac单元5的控制。

接着，参照图4和图5，对空调装置1的各空调运转模式进行说明。

＜制热模式>

图4是对空调装置1的制热模式进行说明的图。在制热模式下，所谓的外部空气吸热热泵运转被执行，制冷剂流路20的制冷剂和温水流路40的温水如在图4以粗实线所示那样分别循环。

控制器10使第1开闭阀29和第3开闭阀31成为关闭的状态，并且使第2开闭阀30成为打开的状态。由此，被压缩机21压缩并成为高温的制冷剂向水冷冷凝器22流动。

流动到水冷冷凝器22的制冷剂通过在水冷冷凝器22的内部对温水进行加热而被吸热，在成为了低温之后，经由第1膨胀阀27进行减压膨胀，从而进一步成为低温，向室外换热器23流动。流动到室外换热器23的制冷剂与向室外换热器23导入的外部空气之间进行换热，在被加热了之后，直接在第2开闭阀30通过，向储液器26流动而被气液分离。然后，被储液器26气液分离后的制冷剂中的气体状制冷剂再次向压缩机21流动。

另一方面，在水冷冷凝器22中被制冷剂加热后的温水循环而向加热器芯42流动，对加热器芯42的周围的空气进行加热。加热后的空气向hvac单元5的下游侧流动，从而被用作制热风。此外，也可以是，在制冷剂无法在水冷冷凝器22中充分地加热温水的情况下，通过与外部空气吸热热泵运转同时使用或独立地使辅助加热器43运转，来对温水进行加热。

＜制冷模式>

图5是对空调装置1的制冷模式进行说明的图。在制冷模式下，制冷剂流路20的制冷剂如在图5中以粗实线所示那样循环。

控制器10使第2开闭阀30成为关闭的状态，并且，使第1开闭阀29和第3开闭阀31成为打开的状态。由此，被压缩机21压缩并成为高温高压的制冷剂在第1开闭阀29通过而直接向室外换热器23流动。

流动到室外换热器23的制冷剂与向室外换热器23导入的外部空气进行换热，在被冷却了之后，在储液容器24通过而被气液分离。被储液容器24气液分离后的制冷剂中的液状制冷剂如图2所示那样向与储液容器24的下游侧连接的内部换热器60的外侧流路20b流通。

在外侧流路20b流通的液状制冷剂是高压的流体，通过被储液容器24气液分离，成为过冷度大致0℃的大致饱和液状态。

另一方面，在内侧流路20a流通的气体状制冷剂是在通过第2膨胀阀28之际减压膨胀后的低压的流体，在通过蒸发器25之际被空气升温并蒸发。

在此，内侧流路20a被螺旋状的板构件64分别划分成螺旋状的室63a和室63b。因此，流通到内侧流路20a的气体状制冷剂一边被板构件64搅拌成螺旋状，一边在室63a、63b分别流通。

利用蒸发器25蒸发后的气体状制冷剂与被储液容器24气液分离后的液状制冷剂相比，成为低压，因此，与饱和液状态的液状制冷剂相比成为低温，直到基于制冷剂的饱和温度特性超过预定的过热度为止。

因而，在内部换热器60的外侧流路20b流通之际，液状制冷剂与低温的气体状制冷剂之间借助内管63进行换热，从而被气体状制冷剂过度冷却。被过度冷却后的液状制冷剂从饱和液状态成为具有过冷度的过冷状态。另外，在内侧流路20a流通的气体状制冷剂被液状制冷剂加热，从而成为具有过热度的过热状态。

而且，在内侧流路20a的室63a、63b分别流通的气体状制冷剂被螺旋状的板构件64搅拌。因此，更多的气体状制冷剂与内管63的内壁热接触，因此，易于借助内管63与在外侧流路20b流通的液状制冷剂之间进行换热。并且，气体状制冷剂也能够与在外侧流路20b流通的液状制冷剂之间借助板构件64进行换热。其结果，液状制冷剂被呈螺旋状在内侧流路20a流通的气体状制冷剂进一步冷却，从而成为具有更大的过冷度的过冷状态。

此外，板构件64的螺旋周期p成为比内管63的内径din长的周期，因此，气体状制冷剂在分别在内侧流路20a的室63a、63b流通之际，能够在压损不过高的条件下进行流通。

在内部换热器60的外侧流路20b流通之际成为过冷状态的液状制冷剂通过在第2膨胀阀28通过而进行减压膨胀，进一步成为低温，而向蒸发器25流动。

流动到蒸发器25的液状制冷剂与在蒸发器25通过的空气之间进行换热，被加热，从而蒸发，成为气体状制冷剂而向内部换热器60流动。此时，液状制冷剂被过度冷却到成为过冷状态，因此，能够使在蒸发器25通过的空气更加冷却。

由于蒸发器25中的换热而蒸发并成为气体状制冷剂的制冷剂向内部换热器60的内侧流路20a流通，如上述那样借助内管63对在外侧流路20b流通的液状制冷剂进行冷却。并且，气体状制冷剂在被液状制冷剂加热了之后，经由储液器26再次向压缩机21流动，并被压缩。

另一方面，在蒸发器25中被制冷剂冷却后的空气向hvac单元5的下游侧流动，从而用作制冷风。

此外，通过利用蒸发器25来对空气进行冷却，使空气中的水蒸气冷凝并去除了之后，利用加热器芯42进行再加热，从而也能够获得除湿风(除湿模式)。

根据以上的实施方式，起到以下所示的效果。

双层管61具备：内管63，作为低压的第1流体的气体状制冷剂在其内部流动；和外管62，其在内部具有内管63，作为高压的第2流体的液状制冷剂在该外管62与内管63之间流动。内管63具有板构件64，该板构件64将内管63的内部分成多个室63a、63b，沿着长度方向延伸。板构件64沿着长度方向呈螺旋状。

根据这样的双层管61，螺旋状的板构件64以将内管63的内部分成多个室63a、63b的方式沿着长度方向延伸，因此，在内管63的内部流动的气体状制冷剂被板构件64搅拌。另外，气体状制冷剂不仅借助内管63、也借助板构件64与液状制冷剂之间进行换热。而且，内管63被螺旋状的板构件64从内管63的内部呈螺旋状保持，因此，径整体的刚性变高。其结果，内管63不会因内外压差而压扁，且能够使气体状制冷剂与液状制冷剂之间的借助内管63和板构件64的换热效率提高。

双层管61具有内管63和外管62弯曲而成的弯曲部61a。在弯曲部61a的内管63的内部配置有板构件64。弯曲部61a的内管63的外侧被拉伸而伸长，从而易于变薄。然而，在板构件64配置到弯曲部61a的情况下，板构件64也在内管63的内部弯曲，并嵌合固定于内管63的内壁。其结果，板构件64通过使施加于内管63的应力3维地扩散，内管63的刚性变得更高，因此，即使是在弯曲部61a的内管63的外侧伸长而变薄的情况下，也能够抑制内管63压扁。

在双层管61中，内管63的板厚比外管62的板厚薄。由此，能够使气体状制冷剂与液状制冷剂之间的借助内管63的换热效率更加提高。另外，即使内管63的板厚比外管62的板厚薄，内管63也被板构件64从内部呈螺旋状保持而径整体的刚性变高，因此，能够抑制因内外压差而压扁。

而且，在双层管61中，内管63和板构件64分体地形成。即、内管63通过加工成筒状，能够简单地形成，板构件64通过支承长度方向的两端、使一端沿长度方向轴中心旋转，能够简单地形成。因而，内管63和板构件64与一体形成内管63和板构件64的情况相比较，分别分体地形成而将板构件64插入并嵌合固定于内管63内，从而能够简单地形成，能够提高加工效率。

板构件64的螺旋周期p比内管63的内径din长。因而，以压损不变高的方式在内管63的内部的内侧流路20a流通的气体状制冷剂被搅拌，因此，能够抑制对压缩机21过度地施加负荷，同时使换热性能提高。

此外，为了可靠地搅拌在内侧流路20a流通的气体状制冷剂，期望的是板构件64的螺旋周期p设定成沿着板构件64的长度方向成为1周期以上。另外，期望的是，板构件64以气体状制冷剂的搅拌性能变高的方式将螺旋周期p设定成成为弯曲部61a的外管62的曲率半径的3倍以下。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示本发明的适用例的一部分，主旨并不在于将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体的结构。

例如，在上述实施方式中，插入内管63的内部的板构件64将内管63的内部分成两个室63a、63b，但也可以分成3个以上的多个室。

另外，板构件64并不限于将内管63的内部完全地划分成室63a和室63b的形态。也可以是，通过将板构件64形成为比内管63的内径din短的宽度，仅将内管63的内部的一部分沿着长度方向划分。即使采用这样的板构件64，也能够搅拌气体状制冷剂，因此，能够使内部换热器60的换热效率提高。

而且，参照图6～图8来对适用了上述实施方式的实施例的双层管61进行说明。图6是实施例的双层管61的概略结构图。图7是沿着图6的vii-vii线的剖视图，图8是沿着图6的viii-viii线的剖视图。此外，在以下的实施例中，对与上述实施方式起到相同的功能的结构使用相同的附图标记，适当省略重复的记载来说明。

如图6所示，在双层管61的内管63的内部插入有板构件64。在此，如在上述实施方式中进行了说明那样，板构件64通过扭转成螺旋状，相对于内管63的内径din稍微被缩径，而可插入内管63中。因此，在使内管63的一部分弯曲的弯曲加工前，插入到内管63的内部的板构件64与内管63的内壁之间稍微形成有间隙。

之后，在插入有板构件64的状态下内管63的一部分弯曲，从而板构件64嵌合固定于内管63的内壁。

如图6和图7所示，在内管63与板构件64之间形成的间隙在弯曲部61a处未形成。利用弯曲加工，板构件64被内管63的内壁从两侧夹持而被嵌合固定，因此，在弯曲加工前所存在的内管63与板构件64之间的间隙成为在弯曲加工后被填埋了的状态。其结果，板构件64在弯曲部61a处与内管63的内部抵接，从内管63的内侧保持内管63。

另一方面，如图6和图8所示，内管63与板构件64之间形成的间隙在不是弯曲部61a的场所中被原样维持。

此外，与内管63一起弯曲之际，由于板构件64自身的刚性，针对弯曲加工的力沿着维持弯曲之前的形状的方向作用于板构件64。因此，如图6和图8所示，弯曲加工后的板构件64的位置在弯曲的内管63的内部偏移，与内管63的弯曲方向外侧的内壁抵接。如此，在弯曲部61a以外，板构件64的一部分也与内管63抵接，因此，能够在双层管61整体使内管63的内部的气体状制冷剂与外侧的液状制冷剂之间的借助板构件64和内管63的换热效率提高。另外，在板构件64之间形成的间隙是微小的宽度，因此，在内管63的内部流动的气体状制冷剂的大部分被螺旋状的板构件64搅拌。因而，能够利用螺旋状的板构件64使气体状制冷剂与液状制冷剂之间的换热效率在双层管61整体提高。

另外，弯曲加工后的板构件64也可以在内管63的内部中位置不偏移，在内管63与板构件64的两端之间也可以均等地形成有间隙。在与板构件64之间形成的间隙与板构件64的内管63内的位置偏移了的情况同样地是微小的宽度，因此，在内管63的内部流动的气体状制冷剂的大部分被螺旋状的板构件64搅拌。因而，在内管63与板构件64的两侧之间均等地形成有间隙的情况下，也能够利用螺旋状的板构件64使气体状制冷剂与液状制冷剂之间的换热效率在双层管61整体提高。

根据这样的实施例的双层管61，板构件64在弯曲部61a处与内管63的内部抵接，从内管63的内侧保持内管63，从而弯曲部61a的压扁被抑制，因此，内管63内的通路面积的减少被抑制。另外，板构件64形成为螺旋状，从内管63的内侧呈螺旋状保持内管63，因此，不会维持在内管63的弯曲加工时的弯曲刚性较高的状态，能够避免压扁集中。其结果，随着内管63的弯曲，褶皱向内管63的内侧集中的情况被抑制，能够抑制通路面积的减少。

另外，螺旋状的板构件64插入内管63内，因此，与单纯地没有扭转的笔直的分隔板插入的情况相比，能够在内管63的长度方向、周向的整体上抑制内管63向内方的压扁。而且，螺旋状的板构件64从内方呈螺旋状保持弯曲部61a的内管63，因此，能够避免仅对内管63的一侧面施加保持力，内管63的压扁、褶皱的产生被抑制，能够抑制通路面积的减少。

此外，上述实施方式可适当组合。例如，内管63的形状并不限于圆管，也可以在内管63形成螺旋槽，螺旋状的板构件64也可以与螺旋槽部的内切圆抵接。

本申请主张基于2016年3月14日向日本国特许厅提出申请的特愿2016-049833的优先权，该申请的全部的内容通过参照编入本说明书中。