專利名稱：雙壁管及使用雙壁管的制冷劑循環裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及雙壁管，所述雙壁管由內管和外管構成以在外管和內管之間限定外部通道，其中內管限定內部通道，外管包圍內管。雙壁管適用于例如制冷劑循環裝置。
背景技術：
雙壁管例如用在車輛空調器系統的制冷劑循環裝置中。
將在壓縮機與冷凝器之間以及冷凝器與蒸發器之間延伸的高壓制冷劑管和在蒸發器與壓縮機之間延伸的低壓制冷劑管結合起來，而形成例如在JP-A-2001-277842中公開的雙壁管。雙壁管至少具有雙壁部分，所述雙壁部分通過用高壓制冷劑管(或低壓制冷劑管)包圍低壓制冷劑管(或高壓制冷劑管)而形成。
高溫高壓制冷劑的熱量能夠傳遞至雙壁部分中的低溫低壓制冷劑。這樣，高壓制冷劑被低壓制冷劑過度冷卻(低溫冷卻)，結果，具有增加的液體制冷劑的量的制冷劑流入蒸發器中。隨著制冷劑中液體制冷劑的量的增加，蒸發器對抗制冷劑流的阻力減小。結果，包括蒸發器的冷卻系統的冷卻能力增強。從蒸發器排出的低壓制冷劑被高壓制冷劑的熱量過度加熱，以阻止壓縮機中的液體壓縮。
在JP-A-2003-329376中公開的雙壁管通過結合具有第一直徑的內管和具有第二直徑的外管而形成。通過將內管插入外管中、扭轉內管以使通過扭轉內管而形成的螺紋壓靠在外管內表面上而制成該雙壁管。
第一流體流過內管，第二流體流過外管和內管的螺紋限定的螺旋通道。
JP-A-2001-277842中公開的雙壁管能夠實現從高壓制冷劑至低壓制冷劑的熱量傳遞。然而，在JP-A-2001-277842中沒有描述關于熱量傳遞效率的內容。通過增大內管外徑以接近外管內徑來增大熱量傳遞表面的面積，由此能夠增大熱量傳遞效率。
然而，當內管的外徑接近外管內徑時，形成在外管和內管之間的環形通道非常窄，并且對制冷劑流動施加高的阻力。并且，形成在外管相對端部處的入口和出口或者形成在外管一個端部處的入口或出口增加對在入口和出口附近流動的制冷劑流的阻力或者增加對在入口或出口附近流動的制冷劑流的阻力。
由于內管具有小的表面面積，因此，熱量不能有效地從流經內管的一種流體傳遞至流經內外管之間的通道的另一種流體。
JP-A-2003-329376中公開的雙壁管將集管分別連接至入口和出口，所述入口和出口通向螺旋通道并且分別形成在外管的相對端部上。這樣，雙壁管需要附加的部件。
發明內容
本發明的第一目的是提供一種改進的雙壁管。
本發明的第二目的是提供一種具有內管和外管的雙壁管，所述內管連接至外管以在外管和內管之間形成通道，并便于管子連接至通道。
本發明的第三目的是提供一種具有內管和外管的雙壁管，所述內管連接至外管以在外管和內管之間形成通道，并且設有對流經它的流體具有較低阻力的接頭。
本發明的第四目的是提供一種能夠使熱量有效地從一種流體傳遞至另一種流體的雙壁管。
本發明的第五目的是提供一種雙壁管，所述雙壁管能夠使制冷劑循環裝置中的熱量有效地在高溫高壓制冷劑與低溫低壓制冷劑之間傳遞。
本發明的第六目的是提供一種具有雙壁管的制冷劑循環裝置。
根據本發明的一方面，雙壁管包括外管，所述外管沿管縱向在外管的第一和第二端部處分別設有第一和第二開口；內管，所述內管插入外管中，以在外管和內管之間限定通道；入口部分，所述入口部分連接至外管，以通過第一開口與通道連通；以及出口部分，所述出口部分連接至外管，以通過第二開口與通道連通。
在雙壁管中，外管和內管被設置成在外管與內管之間的通道中限定具有擴大橫截面的膨脹部分，膨脹部分至少設置在靠近入口部分和出口部分的部分處。由此，雙壁管能夠形成為簡單的結構，并且膨脹部分減小對在入口部分和出口部分附近流動的流體的阻力。結果，流體能夠以高的流速流過內管與外管之間的通道，并且熱量能夠有效地在流動于內管中的流體和流經內外管間通道的流體之間傳遞。
至少是在靠近入口部分和出口部分的部分，通過沿圓周方向膨脹外管的圓周部分的至少一部分，可以形成膨脹部分，或者通過沿圓周方向縮小內管的圓周部分的至少一部分，可以形成膨脹部分。
根據本發明的另一方面，在由外管和插入外管的內管構成的雙壁管中，內管的表面設有多個凹槽。例如，凹槽是沿著內管縱向延伸的直凹槽，或者是圍繞內管卷繞并且沿內管縱向延伸的螺旋凹槽。可選的是，凹槽可包括沿內管的縱向延伸的直凹槽以及圍繞內管卷繞并且沿內管縱向延伸的螺旋凹槽。并且，螺旋凹槽能夠包括沿第一方向圍繞內管卷繞的螺旋凹槽，和沿與第一方向相反的第二方向圍繞內管卷繞的第二螺旋凹槽。
由此，流體的湍流能夠容易地在內管和外管之間的通道中產生，并且流體的湍流會提高熱量的傳遞效率。結果，熱量能夠有效地在流經內管的流體與流經內、外管間通道的流體之間傳遞。
根據本發明的另一方面，在由外管和插入外管的內管構成的雙壁管中，內管的壁上設有從內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處氣密地連接至內管的第一連接部，外管具有第一連接孔，所述第一連接孔沿徑向開口以在第一端部處與凹槽部分直接連通。在這種情況下，雙壁管能夠以簡單的結構容易地形成。外管可設有第二連接部，所述第二連接部在第二端部處氣密地連接至內管，第二連接孔能夠在外管中沿徑向開口以在第二端部處與凹槽直接連通。
例如，凹槽部分在至少與外管的連接孔對應的部分中具有沿圓周方向延伸凹槽。在這種情況下，凹槽能夠在至少與外管的連接孔對應的部分中沿圓周方向延伸一整圈。并且，凹槽部分可包括螺旋延伸的螺旋凹槽，或/和從第一端部延伸至第二端部的直凹槽。
內管可在其第一和第二端部中分別形成圓柱形端部，外管可在其第一和第二端部中形成圓柱形端部。在這種情況下，外管的圓柱形端部具有比內管的圓柱形端部的外徑稍大的內徑，外管的圓柱形端部分別直接氣密地連接至內管的圓柱形端部，以形成接頭。并且，包括圓柱形端部的外管可具有固定的內徑。可選的是，外管的圓柱形端部的形成接頭的部分可沿徑向縮小，以便緊密接觸內管。
雙壁管能夠用在包括壓縮機、冷凝器、減壓裝置和蒸發器的制冷劑循環裝置中。在這種情況下，內管和外管之間的通道用作連接冷凝器和減壓裝置的高壓通道的至少一部分以承載高壓制冷劑，內管內部的通道能夠用作連接蒸發器和壓縮機的低壓通道的至少一部分以承載低壓制冷劑。即，雙壁管的外管和內管能夠用于制冷劑循環裝置，使得在減壓裝置中被減壓之前的高壓制冷劑流經外管和內管之間的通道，在減壓裝置中被減壓之后的低壓制冷劑在內管中流動。0在雙壁管中，至少包括凹槽的不均勻部分能夠設置在內管中。例如，不均勻部分包括相對于內管的外表面的脊和凹槽，內管的不均勻部分的脊的邊緣被圓化，圓化半徑小于外管的內半徑，內管的凹槽和外管以及內管的脊和外管可限定通道。內管在其一個端部處可設有不具有不均勻部分的內圓柱形端部，外管在與內管的內圓柱形端部對應的部分處可設有外圓柱形端部。在這種情況下，外管的內徑可設置成稍微大于內管的內圓柱形端部的外徑，外管的外圓柱形端部和內管的內圓柱形端部能夠被直接氣密地連接以形成接頭。因此，接頭能夠容易地被形成。
在本發明中，雙壁管適合用于制冷劑循環裝置，具有雙壁管的制冷劑循環裝置適用于車輛的空調器。
參考附圖，通過以下對優選實施例的詳細描述，本發明的上述和其他目的、特征以及優點將變得更明顯，其中圖1是汽車自動空調系統的示意圖；圖2是安裝在車輛上的制冷劑循環裝置的示意性透視圖；圖3是在根據本發明第一實施例中的雙壁管的局部剖視平面圖；圖4是沿圖3中線IV-IV取的剖視圖；
圖5是用于解釋雙壁管中發生的現象的莫里爾圖；圖6是在根據本發明第二實施例中的雙壁管的局部剖視平面圖；圖7是在根據本發明第三實施例中的雙壁管的局部被切除的透視圖；圖8是在根據本發明第四實施例中的雙壁管的局部被切除的透視圖；圖9是包括在根據本發明第五實施例的雙壁管中的內管的側視圖；圖10是沿圖9中線X-X取的剖視圖；圖11是在根據本發明第六實施例中的雙壁管的局部剖視平面圖；以及圖12是根據本發明變更實施方式的雙壁管的剖視圖。
具體實施例方式
(第一實施例)在該實施例中，用于承載制冷劑的雙壁管160通常用于車輛空調系統100的制冷劑循環裝置100A。將參考圖1至4描述雙壁管160。
車輛具有將發動機10保持在其中的發動機室1以及通過前圍板3與發動機室1分離開的乘客室2。空調系統100具有包括膨脹閥130和蒸發器140的制冷劑循環裝置100A以及內部單元100B。制冷劑循環裝置100A的除了膨脹閥130和蒸發器140之外的部件被設置在發動機室1的預定安裝空間中。內部單元100B設置在儀表板中，而儀表板放置在乘客室2中。
內部單元100B具有包括鼓風機102、蒸發器140和加熱器103的部件，空調器殼體101容納內部單元100B的部件。鼓風機102有選擇地吸入外部空氣或內部空氣，并且將空氣送至蒸發器140和加熱器103。蒸發器140是冷卻熱交換器，用于蒸發用于制冷劑循環的制冷劑，即流體，以使蒸發的制冷劑從空氣吸收蒸發潛熱，以便冷卻空氣。加熱器103使用冷卻發動機10的熱水(發動機冷卻水)作為熱源，以加熱將被吹入乘客室2中的空氣。
空氣混合門104設置在空調器殼體101中加熱器103的附近。空氣混合門104被操作用來調整由蒸發器140所冷卻的冷卻空氣與由加熱器103所加熱的熱空氣之間的混合比，這樣具有期望溫度的空氣被送入乘客室2中。
制冷劑循環裝置100A包括壓縮機110、冷凝器120、膨脹閥130和蒸發器140。管150連接制冷劑循環裝置100A的這些部件以形成閉合回路。本發明的雙壁管160例如放置在管150中。
壓縮機110被發動機10驅動，以壓縮低壓制冷劑蒸汽，從而提供高溫高壓制冷劑蒸汽。帶輪111連接至壓縮機110的傳動軸。傳動帶12在帶輪111與曲柄軸帶輪11之間延伸，以通過發動機10驅動壓縮機110。帶輪111通過電磁離合器(未示出)連接至壓縮機110的傳動軸。電磁離合器將帶輪111連接至壓縮機110的傳動軸，或使帶輪111與壓縮機110的傳動軸分離開。冷凝器120連接至壓縮機110的排出側。冷凝器120是用新鮮空氣(外部空氣)冷卻制冷劑蒸汽以將制冷劑蒸汽冷凝成液體制冷劑的熱交換器(制冷劑散熱器)。
膨脹閥130減小從冷凝器120排出的制冷劑(例如，液體制冷劑)的壓力，并且使制冷劑膨脹。膨脹閥130是減壓閥，能夠以等熵的狀態減小制冷劑的壓力。膨脹閥130放置在乘客室2中蒸發器140附近。膨脹閥130是具有可變節流孔的溫控膨脹閥，并且能夠控制制冷劑的流動，使得制冷劑以預定的過熱程度被加熱。膨脹閥130控制制冷劑的膨脹，使得蒸發器140中的制冷劑的過熱程度例如為5攝氏度或之下，更具體地說，在0到3攝氏度的范圍內。如上所述，蒸發器140是冷卻熱交換器，用于冷卻將被吹入乘客室內的空氣。蒸發器140的排放側連接至壓縮機110的抽吸側。
雙壁管160放置在在冷凝器120與膨脹閥130之間的延伸的管150中。雙壁管160構成高壓管151的一部分，其中所述高壓管151用于承載從壓縮機110排出的高壓制冷劑，以及構成低壓管152的一部分，其中所述低壓管152用于承載從蒸發器140至壓縮機110的低壓制冷劑。
雙壁管160具有在700至900mm的范圍內的長度。如圖2所示，雙壁管160具有多個彎曲部分160c，并且在發動機室1中延伸，以便雙壁管160可以不接觸發動機10以及其他裝置和車輛的車身。
參考圖3和4，雙壁管160具有外管161和內管162。內管162在外管161中延伸，以穿過外管161。外管161例如是外徑為19.05mm、內徑為16.65mm的6/8英寸的鋁管。外管161的縱向端部被縮小以形成縮小的連接部161b。外管161的被縮小的連接部161b以液體密封或氣體密封的狀態被焊接至內管162。這樣，外管161和內管162之間限定通道160a。
入口管163(即，入口部分)和出口管164(即，出口部分)分別被焊接至外管161的端部。制冷劑流過入口管164進入通道160a，并且通過出口管164流出通道160a。入口管163和出口管164沿與外管161的縱向垂直的方向延伸，并且用作連接管。接頭163a和164a分別連接至入口管163和出口管164。接頭163a連接入口管163和連接至冷凝器110的高壓管151。接頭164a將出口管164連接至高壓管151，所述高壓管151連接至膨脹閥130。因此，高壓制冷劑流經通道160a。
與外管161的入口管163和出口管164對應的部分被膨脹，以形成膨脹部分161a。膨脹部分161a形成膨脹通道160b，所述膨脹通道160b具有在通道160a中的增大橫截面。
內管162例如是外徑為15.88mm、內徑為13.48mm的5/8英寸鋁管。內管162的外徑被確定，使得通道160a的橫截面足夠大，以使高壓制冷劑通過，內管162的外表面盡可能地靠近外管161的內表面。這樣，內管162的熱量傳遞表面面積能夠有效地增加。
接頭162c分別連接至內管162的相對的縱向末端。連接至蒸發器140的低壓管152被連接至右側的接頭162c，如圖3所示，連接至壓縮機110的低壓管152被連接至左側的接頭162c，如圖3所示。低壓制冷劑流經內管162，如圖3中箭頭所示。
三個縱向直凹槽162b形成在內管162的與形成通道160a的范圍對應的部分的表面上，如圖4所示。這樣，直凹槽162b和向外突出的縱向直脊沿圓周方向交替設置。直凹槽162b形成突入內管162內部的縱向直內部脊。直凹槽162b和直脊沿圓周方向交替設置，其中每個脊沿管的縱向延伸。在圖4中，三個直的凹槽162b和直脊被提供作為例子。
以下將接合圖5所示的莫里爾圖描述雙壁管160的操作的功能效果。
當乘客需要操作空調系統100以進行冷卻操作時，電磁離合器被接合以通過發動機10驅動壓縮機110。然后，壓縮機110吸取從蒸發器140排出的制冷劑，壓縮吸入的制冷劑，并且向著冷凝器120排放高溫高壓制冷劑。冷凝器120將高溫高壓制冷劑冷卻成例如基本上完全為液相的液體冷卻劑。液體冷卻劑流經通道160a，進入膨脹閥130。膨脹閥130減小液體制冷劑的壓力，并且膨脹液體制冷劑。蒸發器140將液體制冷劑蒸發成基本為飽和氣體的氣體制冷劑，其中所述飽和氣體具有在0至3攝氏度范圍內的過熱程度。被蒸發器140蒸發的制冷劑從流經蒸發器140的空氣吸收熱量，使得空氣被冷卻。被蒸發器140蒸發的、具有低溫低壓的飽和氣體制冷劑流經內管162，并返回至壓縮機110。
通過在流經通道160a的高溫高壓制冷劑與流經內管162的低溫低壓制冷劑之間實施熱交換，熱量從流經通道160a的高溫高壓制冷劑傳遞至流經內管162的低溫低壓制冷劑。結果，高溫高壓制冷劑被冷卻，低溫低壓制冷劑被過熱，如圖5所示。這樣，從冷凝器120排出液相制冷劑被過冷(被低溫冷卻)，并且它的溫度在來自冷凝器120的高壓制冷劑流經雙壁管160的同時(低溫冷卻)降低。從蒸發器140排出的飽和氣體制冷劑(低壓制冷劑)被過熱成具有過熱程度的氣體制冷劑(使過熱)。
在實施例中，雙壁管160的外管161的部分被膨脹以形成膨脹部分160b。因此，入口管163和出口管164能夠簡單地連接至外管161，以便與通道160a連通。
由于內管(例如5/8英寸管)162的外徑被確定成使得通道160a具有足夠大的橫截面，以使高壓液相制冷劑通過，并且內管162的外表面盡可能地靠近外管(例如，6/8英寸管)161的內表面，內管162具有大的熱量傳遞表面積。結果，熱量能夠有效地從高溫制冷劑傳遞至低溫制冷劑。
形成在外管161中的膨脹部分161a分別形成膨脹通道160a，入口管163和出口管164分別連接至膨脹部分161a。因此，從入口管163流入通道160a中的高壓制冷劑所施加在內管162上的碰撞、對抗圍繞內管162流動的制冷劑的環流的阻力、以及對抗從縱向偏轉至圓周方向并且流入出口管164的制冷劑流動的阻力能夠被減小。結果，高壓制冷劑能夠以高的流速流過通道160a，并且熱量能夠有效地從高溫制冷劑(即，高壓制冷劑)傳遞至低溫制冷劑(即，低壓制冷劑)。
并且，在該實施例中，高溫高壓制冷劑流過外管161與內管162之間的通道160a。因此，能夠限制由于發動機室1中高溫空氣與內管162內部的低溫低壓制冷劑之間熱交換而產生的熱損耗。由此，高壓高溫制冷劑和低溫低壓制冷劑之間的熱量傳遞性能能夠被有效地提高。結果，不需要在外管161的外表面上提供隔絕材料，用于隔絕發動機室1中的高溫空氣與低溫低壓制冷劑之間的熱交換。
內管162的硬度能夠在形成直凹槽162b時通過加工硬化而被增加，并且內管162的彎曲剛度(截面模數)能夠被在形成直凹槽162b時所形成的縱向脊而增大。結果，彎曲部分160c形成在雙壁管160中時內管162的截面變形、以及所造成的通道160變窄的情況能夠被抑制。由于直凹槽162b增大了通道160a的截面面積，因此，高壓制冷劑的流動阻力能夠被減小。因此，流經通道160a的高壓制冷劑的流動速率能夠增加，從高溫制冷劑(即，高壓制冷劑)傳遞至低溫制冷劑(即，低壓制冷劑)的熱量傳遞效率能夠被提高。
直凹槽162b增大了內管162的用作熱量傳遞表面的表面面積，其中熱量傳遞表面是用于將熱量從流經通道160a的高溫高壓制冷劑傳遞至流經內管162的低溫低壓制冷劑。結果，從高溫制冷劑傳遞至低溫制冷劑的熱量傳遞效率能夠被提高。直凹槽162b形成內管162內部的縱向直內部脊，直凹槽162b和突起部分沿周邊交替地設置在內管162的外表面。因此，熱量能夠令人滿意地從通過內管162流過通道160a的高溫制冷劑傳遞至流經內管162的低溫制冷劑。
高溫高壓制冷劑流經通道160a，低溫低壓制冷劑流經內管162。因此，發動機室1中高溫空氣與低壓制冷劑之間的熱量損耗能夠被防止，并且熱量能夠有效地從高溫制冷劑傳遞至低溫制冷劑。
當雙壁管160的外管161和內管162通過擠壓工藝而被一體形成時，多個縱向延伸的脊沿圓周設置而形成在外管161和內管162之間，縱向延伸的脊將通道160a分成多個分通道。在該情況中，縱向延伸的脊對抗通道160a中制冷劑的流動施加阻力。當彎曲部分160c形成在雙壁管160中，外管161的、面對分通道之一的一部分與內管162的面對分通道的一部分接觸時，分通道被閉合，結果，對抗制冷劑流動的阻力增大。在第一實施例中，外管161和內管162被單獨地制成，并且組合起來形成雙壁管160，從而前述問題不會在雙壁管160中發生。
正常地，空氣和制冷劑之間的溫度差小，當流入蒸發器140中的制冷劑具有過熱度時，熱交換性能(冷卻能力)變差。在該實施例中雙壁管160能夠使從蒸發器140排出的制冷劑具有過熱度，因此，不需要使流入蒸發器140中的制冷劑(飽和氣體)具有過熱度。因此，蒸發器140能夠實施高的熱交換性能(冷卻能力)，雙壁管160使從蒸發器140排出的制冷劑具有過熱度，以將制冷劑轉換成極佳的氣體制冷劑(氣相制冷劑)。結果，能夠防止壓縮機110對液相制冷劑進行壓縮。
膨脹部分161a可以形成在外管161的、靠近入口管163和出口管164的圓周部分上，這依賴于對抗入口管163和出口管164附近的高壓制冷劑流動的阻力。
(第二實施例)圖6示出第二實施例的雙壁管160的一部分。
參考圖6，根據本發明第二實施例的雙壁管160具有在其縱向端部中形成的膨脹通道160b，并且不同于第一實施例中雙壁管160的膨脹通道。
由于形成在雙壁管160的縱向端部并且分別在入口管163和出口管164附近的膨脹通道160b的形狀是相同的，以下將只描述形成在入口管163附近的膨脹通道160b。通過沿徑向使內管162的圓周部分凹陷而使凹陷162a(凹入部分)形成在內管162中，以限定膨脹通道160b。因為凹陷162a形成在內管162中，因此由于凹陷162a而使窄部形成在內管162中。通過在內管162中形成凹陷162a，而不是沿直徑方向膨脹外管161的端部，而在入口管163與外管161和內管162限定的通道160a之間的交匯點處、以及在出口管164與通道160a之間的交匯點處形成膨脹通道160b。凹陷162a在圓周范圍內形成在內管162的圓周部分上。凹陷162a可以是形成在內管162的端部上的環形凹槽。在入口管163和通道160a的交匯點處的凹陷162a引導制冷劑通過入口管163進入凹槽162b。在出口管164與通道160a的交匯點處的凹陷162a引導經過通道160a的制冷劑進入出口管164。這樣，在第二實施例中，能夠獲得與第一實施例中雙壁管160的效果類似的雙壁管160的效果。
凹陷162a可以是內管162的、在入口管163和出口管164附近的部分中的環形凹槽，這取決于對抗入口管163和出口管164附近的高壓制冷劑流動的阻力。
在第二實施例中，其他部分與上述第一實施例類似。
(第三實施例)圖7示出第三實施例的內管160和外管161。參考圖7，在根據本發明第三實施例中的雙壁管160具有內管162，所述內管162設有形狀為三螺紋的三個螺旋凹槽162d，而不是第一實施例中雙壁管160的內管162的直凹槽162a。多個螺旋凹槽，即多于一個螺旋凹槽，可以形成為具有多螺紋形狀，并且以相等或預定的間距設置，或者單個螺旋凹槽可以形成在內管162中，而不是三個螺旋凹槽162d。通過使內管162的壁變形而形成三個螺旋凹槽162d。三個螺旋凹槽162d形成內管162內側的螺旋脊。三個螺旋脊162d是彼此平行的。
圍繞內管162卷繞的三個螺旋凹槽162d增大了內管的彎曲剛度(截面模數)，并且防止當彎曲部分160c(圖2)形成在雙壁管160中時在內管162的截面中發生不期望的變形。
由于螺旋凹槽162d而在流經通道160a的制冷劑中產生湍流，從而提高熱量傳遞效率。結果，熱量能夠有效地在內管162內部的流體(例如，低壓制冷劑)與通道160a中的流體(例如，高壓制冷劑)之間傳遞。
在第三實施例中，其他部分與上述第一或第二實施例的類似。
(第四實施例)參考圖8，包括在第四實施例所述雙壁管160中的內管162設有直凹槽162b和螺旋凹槽162d。即，對于內管162的結構，第四實施例中的是第三實施例和第一實施例的組合。在第四實施例中，其他部分可形成為與第一實施例或第二實施例類似。
(第五實施例)在第三實施例中的雙壁管160的內管162設有彼此平行的螺旋凹槽162d。內管162可以設有分別具有不同螺旋角并且彼此相交的螺旋凹槽。當內管162設有彼此相交的這種螺旋凹槽時，制冷劑的湍流能夠在通道160a和內管162中產生，以促進熱量傳遞。內管162可以設有分別具有正和負螺旋角的多個螺旋凹槽。例如，兩個螺旋凹槽之一可以是右手螺旋凹槽，另一個可以是左手螺旋凹槽，或者多個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。內管162可以設有多個平行的右手螺旋凹槽以及多個平行的左手螺旋凹槽。圖9和10分別示出包括在根據本發明第五實施例所示雙壁管160中的內管162的側視圖以及剖視圖。在圖9中，虛線表示形成在內管162中的兩個第一螺旋凹槽162e(即，右手螺旋凹槽162e)和兩個第二螺旋凹槽162f(即，左手螺旋凹槽162f)的中心線。第一螺旋凹槽162e和第二螺旋凹槽162f的數量、寬度、深度、螺旋角和螺距可以基于通道160a的截面面積、通道160a對制冷劑流的阻力以及內管162的撓性而被確定。內管162可以設有與螺旋凹槽162e和162f組合的直凹槽。
當通過使內管162的壁變形而形成右手螺旋凹槽162e和左手螺旋凹槽162f時，內管162呈現波紋管的形狀，并且內管162能夠沿任何方向被容易地彎曲。形成在內管162中的凹槽在內管162內部形成多個脊和凹陷。結果，在內管162內部的流體(制冷劑)與流經內管162外部的流體(制冷劑)之間的熱量傳遞能夠被促進。內管162具有交替設置的多個凹槽和多個突起。結果，在流經通道160a的流體與內管162內部中的流體之間的熱量傳遞能夠被促進。在第五實施例的雙壁管160中，形成在內管162中的螺旋凹槽162e和162f在內管162的表面上形成多個交匯點以及多個菱形突起部分。菱形突起部分與外管161的內表面接觸。這樣，通道160能夠確定地形成在外管161和內管162之間。如圖10所示，在螺旋凹槽162e和162f之間形成的脊的邊緣被圓化，圓化半徑小于在螺旋凹槽162e和162f形成之前的狀態下圍繞內管162的圓的半徑。這樣，在外管161和內管162之間的接觸面積會小。
(第六實施例)圖11示出了根據本發明第六實施例的雙壁管160。該雙壁管160能夠被用來承載汽車空調系統的制冷劑循環裝置的制冷劑。雙壁管160能夠用作內部熱交換器，用于將熱量從高溫高壓制冷劑傳遞至低溫低壓制冷劑。在第六實施例中的雙壁管160不同于在第一實施例中的雙壁管160，主要是外管161的形狀不同于第一實施例中外管161的形狀，而內管162上設置的凹槽的形狀不同于第二實施例中內管162的凹槽162b的形狀。
外管161的固定內徑稍微大于內管162的外徑。外管161的端部通過氣密地接頭161b氣密地連接至內管162的端部。通過連接外管161的圓柱形端部161c和內管162的圓柱形端部162h而形成每一個氣密接頭161b。外管161的圓柱形端部161c分別通過燃燒(blazing)或焊接至內管162的圓柱形端部162h而被裝上并被連接，以形成氣密接頭161b。通過擠壓縮小外管161的圓柱形端部161c的徑向尺寸，從而使內管162的圓柱形端部162h能夠分別緊密地裝配至圓柱形端部161c。
氣密接頭161b可以形成在外管161的一個端部和內管162的一個端部，并且通過除氣密接頭161b以外的連接裝置來連接內管161和外管162的另一末端。例如，橡膠O形圈可以擠壓在外管161和內管162的另一端部間，或者通過管接頭來連接外管161和內管162的另一末端。
將被用作連接孔的毛口孔(burring hole)形成在外管161的端部中并且在離外管161的末端預定距離的位置處。毛口孔被設置成分別與形成在內管162中的螺旋凹槽162d的末端的徑向側部以及形成在內管162的端部中的環形凹槽162g對應。毛口(burr)分別沿徑向從毛口孔的邊緣向外延伸。凸緣入口管163b和凸緣出口管164b分別接合至毛口孔。凸緣入口管163b和凸緣出口管164b通入外管161的內部。在該實施例中，毛口孔和管163b、164b構成與制冷劑循環中的部件連通的連通部分。
內管162具有固定內徑。內管162具有圓柱形端部，所述圓柱形端部具有預定長度。內管162是具有外脊、外凹槽、內脊和內凹槽的波形管(波紋管)。脊和凹槽沿圓周交替地形成。脊和凹槽可以通過沿縱向相對于內管162的長度彼此分離開的凹槽被限定。多個凹槽可以彼此相交，或者可以彼此平行。凹槽可以是平行于內管162的軸線延伸的直凹槽，或者可以是圍繞內管162卷繞的螺旋凹槽。
在第六實施例的雙壁管160中，內管162設有環形凹槽162g以及多個螺旋凹槽162d(例如，三個螺旋凹槽)。在相鄰螺旋凹槽162d之間形成的脊的邊緣接近外管161的內表面。包圍內管162的脊的汽缸的直徑小于外管161的內徑。這樣，通過內管162的螺旋凹槽162d和外管161以及通過內管162和外管161的脊而限定通道。內管162的脊部分地與外管161接觸。結果，通過內管162的脊和外管161限定的通道能夠部分地變窄或者部分地被阻塞。
環形凹槽162g被設置成沿內管162的圓周方向延伸并且在分別與入口管163b和出口管164b對應的位置處。環形凹槽162g設置成圍繞整個內管162延伸并卷繞。
螺旋凹槽162d在兩個環形凹槽162g之間連續延伸。例如，螺旋凹槽162d從環形凹槽162g之一延伸至環形凹槽162g的另一個。這樣，螺旋凹槽162d形成延伸至環形凹槽162g的縱向通道。螺旋凹槽162d連續地在相對的環形凹槽162g之間延伸。
由此，入口管163b和出口管164b分別與環形凹槽162g直接連通。在該實施例中，環形凹槽162g和螺旋凹槽162d在外管161與內管162之間形成通道160a。
入口管163b和出口管164b分別沿徑向與內管162的環形凹槽162g連通。結果，高壓制冷劑能夠平滑地流入和流出通道160a。
由于環形凹槽162g設置成分別與入口管163b和出口管164b對應，因此，內管162相對于連接至外管162的入口管163b和出口管164b的圓周定位是不需要的。這樣，環形凹槽162g和螺旋凹槽162b能夠容易地連接至入口管163b和出口管164b。
外管162的內徑被制成稍微大于內管162的外徑，外管161和內管162的各個相對端部被連接在一起，并且包括圓柱形端部161c的外管161具有固定內徑。因此，外管161和內管162能夠容易地連接。并且，通道160a能夠與入口管163b和出口管164b連通，而不需要使外管161局部地膨脹。
在第六實施例的雙壁管160中，高溫高壓制冷劑從冷凝器經過通道160a流至蒸發器，低溫低壓制冷劑從蒸發器經過內管162流至壓縮機。高溫高壓制冷劑的溫度高于低溫低壓制冷劑的溫度以及外管161周圍的大氣溫度，高溫高壓制冷劑需要在制冷劑循環裝置中冷卻。因此，高溫高壓制冷劑除了通過從高溫高壓制冷劑至流過內管162的低溫低壓制冷劑的熱量傳遞而被冷卻之外，還可以通過大氣而被有效地冷卻。由于高溫高壓制冷劑流經面積大的熱量傳遞表面所限定的寬的、大致為環形的通道160a，因此，熱量有效地從高溫高壓制冷劑傳遞至低溫低壓制冷劑。內管162的螺旋凹槽162d在通道160a中產生湍流，這會促進熱量傳遞。
雙壁管160可以被安裝至車輛。彎曲部分能夠形成在雙壁管160中，以將雙壁管160設置在車輛的適當位置處。由于螺旋凹槽162d在除了端部以外的整個內管162中延伸，因此，即使雙壁管160被彎曲時，通道160a也能保持必要的截面面積。例如，螺旋凹槽162d防止內管162的過度變形。即使由于雙壁管160彎曲而使外管161和內管162變形，螺旋凹槽162d也會維持通道160a。由于設有螺旋凹槽162d的內管162的功能類似波紋管，因此內管162能夠容易地彎曲。因此，優選內管162的至少一部分設有螺旋凹槽162d以便被彎曲。
在第六實施例中，雙壁管160的內管162可以設有與第一實施例中雙壁管160的內管162的直凹槽162b類似的直凹槽，以代替螺旋凹槽162d，或者可以組合地設置螺旋凹槽162d和直凹槽162b。螺旋凹槽162d可以相對于內管162的長度部分地被斷開。多個螺旋凹槽162d可以不連續。內管162可以設有形狀為斷裂環的圓周凹槽，以代替環形凹槽162g。環形凹槽162g可以用螺距非常小并且螺旋脊非常窄的螺旋凹槽來代替。環形凹槽162g可以被省略，并且螺旋凹槽162d和直凹槽162b可以在連接至管163b、164b的部分之間延伸。
(其它實施例)盡管已經參考附圖、結合本發明的一些優選實施例描述了本發明，然而，應該指出的是，對于本領域普通技術人員來說，各種改變和變更實施方式是明顯的。
例如，前述實施例的凹槽162b、162d、162e、162f可以連續在內管162的整個長度上延伸。可選的是，凹槽162b、162d、162e、162f可以沿縱向分成多個單獨的部分。當螺旋凹槽162d、162e、162f形成為彼此相交時，螺旋凹槽能夠在螺旋凹槽162d、162e、162f的交點處被連接，并且通道160a能夠被確定地保證。
通過使內管162的壁變形而形成前述實施例的凹槽162b、162d、162e、162f，從而使凹槽和脊形成在內管162的內部和外部。凹槽可以僅在內管162的外表面上形成。外管161可以設有凹槽。例如，外管161可以設有多個交叉螺旋凹槽。
在上述第一實施例中，如圖4所示，內管162的外壁表面不接觸外管161的內壁表面。然而，內管162的外壁表面能夠制成為局部地接觸外管161的內壁表面，如圖12所示。即使在這種情況下，因為形成了凹槽162b，因此，當彎曲部分160c形成時，由于外管161而引起的內管162的變形能夠被抑制。并且，通道160a能夠通過凹槽162b容易地形成在彎曲部分160c中。
分別具有不同物理屬性的制冷劑(流體)可以流經雙壁管。分別沿不同方向流動的制冷劑、分別具有不同溫度的制冷劑以及分別具有不同壓力的制冷劑可以用在雙壁管中。例如，在膨脹閥的入口和出口側的高壓制冷劑和低壓制冷劑的組合、在壓縮機的抽吸和排出側的高壓制冷劑和低壓制冷劑的組合、或者在蒸發器的出口側的低溫制冷劑和冷凝器的入口側的高溫制冷劑的組合可以被使用。本發明的雙壁管能夠被用于連接制冷劑循環裝置的內部和外部單元的供給和返回管路。本發明的雙壁管能夠被應用于連接制冷劑循環裝置的內部單元的部件和外部單元的部件的管路。
作為外管161的6/8英寸管和用作內管162的5/8英寸管只是示例，外管161和內管162可以是其它尺寸的管子。例如，內管162可以是6/8英寸管，外管161可以是直徑為22mm并且內徑為19.6mm的管，外管161可以是5/8英寸管，并且內管162可以是直徑為12.7mm并且內徑為10.3mm的管。
雙壁管160不需要設有膨脹部分160b以及凹槽162b、162d、162e和162f，可以設有其中的一部分。
盡管本發明的雙壁管160已經被描述為用于汽車空調系統100的制冷劑循環裝置100A，然而，在其實際應用中，本發明不限于此。雙壁管160可以被應用于家用空調器。當雙壁管160被用于家用空調器時，外管161周圍的大氣溫度低于發動機室1中的空氣的溫度。因此，當從高壓制冷劑至低壓制冷劑的熱量傳遞模式允許時，低溫制冷劑可以經過通道160a被傳送，高壓制冷劑可以經過內管162被傳送。
盡管在前述實施例中的雙壁管已經被描述作為熱交換器，用于將熱量從一種狀態的制冷劑傳遞至另一種狀態的制冷劑，然而，雙壁管可以被應用于不同流體(例如，水和制冷劑)之間的熱交換。例如，水和制冷劑可以分別經過內管以及外和內管之間的通道，或者制冷劑和水可以分別經過通道和內管。經過外管和內管之間的通道的流體可以在考慮流體是否需要與大氣進行熱交換以及/或者流體流速的基礎上有選擇地被確定。
盡管已經參考本發明的優選實施例對本發明進行了描述，然而，應該理解，本發明不限于優選的實施例和結構。本發明旨在覆蓋各種變更實施方式和等同結構。并且，盡管實施例的各種元件以各種優選組合被示出，然而，包括多個、較少或者單個元件的其他組合和結構也在本發明的精神和范圍內。
權利要求
1.一種雙壁管，包括外管(161)，所述外管沿管縱向在外管的第一和第二端部處分別設有第一和第二開口；內管(162)，所述內管插入外管中，以在外管和內管之間限定通道(160a)；入口部分(163)，所述入口部分連接至外管(161)，以通過第一開口與通道連通；以及出口部分(164)，所述出口部分連接至外管(161)，以通過第二開口與通道連通，其中外管和內管被設置成在通道中限定具有擴大橫截面的膨脹部分(160b)，以及膨脹部分至少設置在靠近入口部分和出口部分的部分處。
2.根據權利要求1所述的雙壁管，其中，通過沿圓周方向膨脹外管的圓周部分的至少一部分，以形成膨脹部分(160b)。
3.根據權利要求1所述的雙壁管，其中，至少在靠近入口部分和出口部分的部分處，通過沿圓周方向縮小內管的圓周部分的至少一部分，以形成膨脹部分(160b)。
4.根據權利要求1所述的雙壁管，其中，在內管中具有通道，與內管和外管之間的通道的流體不同的流體流過所述通道。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的雙壁管，其中，內管的表面具有多個凹槽(162b，162d，162e，162f)。
6.根據權利要求5所述的雙壁管，其中，凹槽是沿著內管縱向延伸的直凹槽(162b)。
7.根據權利要求5所述的雙壁管，其中，凹槽是圍繞內管卷繞并且沿內管縱向延伸的螺旋凹槽(162d、162e、162f)。
8.根據權利要求5所述的雙壁管，其中，凹槽包括沿內管的縱向延伸的直凹槽(162b)以及圍繞內管卷繞并且沿內管縱向延伸的螺旋凹槽(162d)。
9.根據權利要求7所述的雙壁管，其中，螺旋凹槽包括沿第一方向圍繞內管卷繞的螺旋凹槽(162e)，和沿與第一方向相反的第二方向圍繞內管卷繞的第二螺旋凹槽(162f)。
10.一種雙壁管，包括外管(161)；以及內管(162)，所述內管插入外管(161)中，以在外管和內管之間限定通道(160a)；其中，內管的表面具有多個凹槽(162b，162d，162e，162f，162g)。
11.根據權利要求10所述的雙壁管，其中，凹槽是沿著內管縱向延伸的直凹槽(162b)。
12.根據權利要求10所述的雙壁管，其中，凹槽是圍繞內管卷繞并且沿內管縱向延伸的螺旋凹槽(162d、162e、162f)。
13.根據權利要求10所述的雙壁管，其中，凹槽包括沿內管的縱向延伸的直凹槽(162b)以及圍繞內管卷繞并且沿內管縱向延伸的螺旋凹槽(162d)。
14.根據權利要求12所述的雙壁管，其中，螺旋凹槽包括沿第一方向圍繞內管卷繞的第一螺旋凹槽(162e)，和沿與第一方向相反的第二方向圍繞內管卷繞的第二螺旋凹槽(162f)。
15.一種雙壁管，包括內管(162)，流體在所述內管中流動；以及外管(161)，所述外管設置在內管的外側，以在內管和外管之間限定通道(160a)，流體流過所述通道；其中內管的壁上設有從內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處氣密地連接至內管的第一連接部(161b)；以及外管具有第一連接孔，所述第一連接孔沿徑向開口，以在第一端部處與凹槽部分直接連通。
16.根據權利要求15所述的雙壁管，其中，外管具有在所述第二端部處氣密地連接至內管的第二連接部(161b)；以及外管具有第二連接孔，所述第二連接孔沿徑向開口，以在第二端部處與凹槽直接連通。
17.根據權利要求15所述的雙壁管，其中，凹槽部分至少在與外管的連接孔對應的部分中具有沿圓周方向延伸的凹槽(162g，162d)。
18.根據權利要求17所述的雙壁管，其中，凹槽(162g)至少在與外管的連接孔對應的部分中沿圓周方向延伸一整圈。
19.根據權利要求15所述的雙壁管，其中，凹槽部分包括螺旋形延伸的螺旋凹槽(162d)。
20.根據權利要求19所述的雙壁管，其中，凹槽部分還包括從第一端部延伸至第二端部的直凹槽。
21.根據權利要求15所述的雙壁管，其中內管(162)在其第一和第二端部中分別形成圓柱形端部(162h)；外管在其第一和第二端部處形成圓柱形端部(161c)，所述圓柱形端部(161c)具有比內管的圓柱形端部的外徑稍大的內徑；以及外管的圓柱形端部分別直接氣密地連接至內管的圓柱形端部，以形成接頭(161b)。
22.根據權利要求21所述的雙壁管，其中，包括圓柱形端部的外管具有固定的內徑。
23.根據權利要求21所述的雙壁管，其中包括圓柱形端部的外管具有固定的內徑；以及外管的圓柱形端部的形成接頭(161b)的部分沿徑向被縮小，以便緊密接觸內管。
24.根據權利要求10或15所述的雙壁管，其中，外管和內管具有彎曲部分(160c)，所述彎曲部分根據安裝空間以預定形狀彎曲。
25.根據權利要求1、10和15中任一項所述的雙壁管，其中，雙壁管用在包括壓縮機(110)、冷凝器(120)、減壓裝置(130)、蒸發器(140)的制冷劑循環裝置中，其中內管(162)和外管(161)之間的通道(160a)用作連接冷凝器和減壓裝置的高壓通道的至少一部分以承載高壓制冷劑，內管(162)內部的通道用作連接蒸發器和壓縮機的低壓通道的至少一部分以承載低壓制冷劑。
26.根據權利要求10或15所述的雙壁管，其中，外管和內管用于制冷劑循環裝置，使得高壓制冷劑流經外管和內管之間的通道，并且低壓制冷劑在內管中流動。
27.根據權利要求1、10、15中任一項所述的雙壁管，其中，外管和內管單獨形成。
28.一種用于制冷劑循環裝置的雙壁管，包括內管(161)，用于承載在制冷劑循環裝置中被減壓的低壓制冷劑的流動，內管在其壁上設有不均勻部分(162b，162d，162e，162f，162g)；以及外管(162)，所述外管設置在內管的外側，以在內管和外管之間限定通道(160a)，在制冷劑循環裝置中被減壓之前的高壓制冷劑流過所述通道。
29.根據權利要求28所述的雙壁管，其中，不均勻部分至少包括沿著內管的縱向延伸的凹槽(162b，162d，162e，162f)。
30.根據權利要求29所述的雙壁管，其中，凹槽是螺旋凹槽(162e，162f，162d)。
31.根據權利要求28所述的雙壁管，其中不均勻部分包括相對于內管的外表面的脊和凹槽(162e，162f)；內管的不均勻部分的脊的邊緣被圓化，圓化半徑小于外管的內半徑，和內管的凹槽和外管以及內管的脊和外管限定用于高壓制冷劑的通道。
32.根據權利要求28所述的雙壁管，其中內管(162)在其一個端部處設有不具有不均勻部分的內圓柱形端部(162h)，外管(161)在與內管的內圓柱形端部對應的部分處設有外圓柱形端部，所述外圓柱形端部的內徑稍微大于內管的內圓柱形端部的外徑；以及外管的外圓柱形端部(161c)和內管的內圓柱形端部(161h)被直接氣密地連接以形成接頭(161b)。
33.根據權利要求1、10、15和28中任一項所述的雙壁管，其中，雙壁管用于車輛空調器。
34.一種制冷劑循環裝置，包括壓縮制冷劑的壓縮機(110)；冷卻來自壓縮機的高壓制冷劑的制冷劑散熱器(120)；將高壓制冷劑減壓成低壓制冷劑的減壓單元(130)；蒸發器(140)，在減壓單元中被減壓的低壓制冷劑在蒸發器中被蒸發；以及包括外管(161)和內管(162)的雙壁管(160)，其中內管插入外管中以在外管和內管之間限定第一通道(160a)，并且在內管中具有第二通道，其中第一通道用作高壓通道的至少一部分，來自制冷劑散熱器的高壓制冷劑經第一通道流至減壓單元；第二通道用作低壓通道的至少一部分，來自蒸發器的低壓制冷劑經第二通道流至壓縮機；外管沿管縱向在其第一和第二端部的圓周壁部分上分別具有第一和第二開口；外管連接至入口部分(163)，高壓制冷劑從入口部分流入第一通道，并且外管連接至出口部分(164)，第一通道中的高壓制冷劑從出口部分流出；外管和內管被設置成在第一通道中限定具有擴大橫截面的膨脹部分(160b)，以及膨脹部分至少設置在靠近入口部分和出口部分的部分處。
35.根據權利要求34所述的制冷劑循環裝置，其中，通過在至少靠近入口部分和出口部分的部分處沿圓周方向膨脹外管的圓周部分的至少一部分，而形成膨脹部分(160b)。
36.根據權利要求34所述的制冷劑循環裝置，其中，通過至少在靠近入口部分和出口部分的部分處沿圓周方向縮小內管的圓周部分的至少一部分，而形成膨脹部分。
37.一種制冷劑循環裝置，包括壓縮制冷劑的壓縮機(110)；冷卻來自壓縮機的高壓制冷劑的制冷劑散熱器(120)；將高壓制冷劑減壓成低壓制冷劑的減壓單元(130)；蒸發器(140)，在減壓單元中被減壓的低壓制冷劑在蒸發器中被蒸發；以及包括外管(161)和內管(162)的雙壁管(160)，其中內管插入外管中以在外管和內管之間限定第一通道(160a)，并且在內管中具有第二通道，其中第一通道用作高壓通道的至少一部分，來自制冷劑散熱器的高壓制冷劑經第一通道流至減壓單元；第二通道用作低壓通道的至少一部分，來自蒸發器的低壓制冷劑經第二通道流至壓縮機；和內管的表面具有多個凹槽(162b，162d，162e，162f，162g)。
38.根據權利要求34或37所述的制冷劑循環裝置，其中，雙壁管根據安裝空間彎曲，以具有彎曲部分(160c)。
39.根據權利要求37所述的制冷劑循環裝置，其中，凹槽是沿內管的縱向延伸的直凹槽(162b)。
40.根據權利要求37所述的制冷劑循環裝置，其中，凹槽是圍繞內管卷繞并且沿內管的縱向延伸的螺旋凹槽(162d)。
41.根據權利要求37所述的制冷劑循環裝置，其中，凹槽包括沿內管的縱向延伸的直凹槽以及圍繞內管卷繞并且沿內管縱向延伸的螺旋凹槽(162d)。
42.根據權利要求34或37所述的制冷劑循環裝置，其中，在蒸發器的制冷劑出口處的低壓制冷劑具有低于預定值的過熱度。
全文摘要
一種雙壁管，包括外管(161)，所述外管沿管縱向在外管的第一和第二端部處分別設有第一和第二開口；和內管(162)，所述內管插入外管中，以在外管和內管之間限定通道(160a)。入口部分(163)連接至外管，以通過第一開口與通道(160a)連通，出口部分(164)連接至外管，以通過第二開口與通道連通。在雙壁管中，外管和內管能夠被設置成在第一通道中限定具有擴大橫截面的膨脹部分(160b)，以及膨脹部分至少設置在靠近入口部分和出口部分的部分處。在雙壁管中，內管能夠設有多個凹槽(162b，162d，162e，162f，162g)。
文檔編號B60H1/32GK1773154SQ20051012001
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月8日 優先權日2004年11月9日
發明者中村文昭, 高野義昭, 石坂直久, 武內裕嗣, 落合金次 申請人:株式會社電裝, 株式會社電裝愛爾斯