熱交換器,特別是用于車輛的熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱交換器，所述熱交換器包括管道(2)的束，其允許在所述管道(2)中循環(huán)的制冷劑和外部空氣流之間的熱交換，還包括第一集管器(4)，所述熱交換器構造為建立在所述管道(2)的第一部分和所述管道(2)的第二部分之間的制冷劑流體的連續(xù)循環(huán)，所述第一部分通向所述第一集管器的第一部分(4a)，所述第二部分通向所述第一集管器(4)的第二部分(4b)。根據本發(fā)明，所述第一集管器(4)包括間隔件(12)，該間隔件(12)構造為擾動所述管道(2)的第一和第二部分之間的流體的循環(huán)。本發(fā)明特別地用于電動和/或混合動力機動車輛。
【專利說明】熱交換器，特別是用于車輛的熱交換器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱交換器，特別地用于車輛，尤其是電動和/混合動力車輛。

【背景技術】
[0002]在具有熱機的車輛中，已知利用由發(fā)動機釋放的熱，以加熱車輛乘客艙。在具有電馬達的車輛中，用于驅動車輛的由電機釋放的熱太小而不能實現這樣的功能。即使這在混合動力車輛(熱和電二者驅動)中是較小的程度，也具有相同的問題。
[0003]為了解決該問題，已經提出可逆地操作空調環(huán)路。它們由此構造為將冷空氣或熱空氣根據用戶的請求交替地引入到乘客艙。
[0004]它們使用熱交換器，其位于車輛的前部面，從而被通過散熱器格柵的具有環(huán)境溫度的空氣流所過。當空調環(huán)路用于冷卻乘客艙時，所述交換器用于將在所述空調環(huán)路中循環(huán)的制冷劑流體冷凝，在相反情況中，也就是當空調環(huán)路用于熱泵以加熱乘客艙時，其用于蒸發(fā)所述流體。
[0005]因為用于改善其作為冷凝器的運行的方案與用于改善其作為蒸發(fā)器的運行的方案總體相反，這樣的熱交換器的熱性能難以優(yōu)化。
[0006]更準確地，在層間管道類型的蒸發(fā)器或冷凝器中，很長時間已知，有利的是使制冷劑流體在包含給定數量的管道的程(pass)中連續(xù)地循環(huán)。在冷凝器中，很長時間已知使一程到另一程的管道數量減小優(yōu)化了熱交換器，同時限制壓力損失。本領域的技術人員還已知，這樣的管道的分布另一方面是對蒸發(fā)器的運行不利的。
[0007]避免該情況的第一方案是使流體在熱交換器中循環(huán)的方向反向，但這樣的方案增加空調環(huán)路的復雜性。
[0008]對于交替地用作冷凝器和蒸發(fā)器的熱交換器而沒有使制冷劑流體在熱交換器中的循環(huán)方向反向，本領域的技術人員則自然地想到提出具有一構造的熱交換器，該構造盡可能對稱，以便避免相對于一個操作模式對另一個操作模式不利。在具有多程的層間管道類型的熱交換器的情況下，這導致使用兩個程，且每程具有相同數量的管道或至少從一程到另一程保持類似。
[0009]這樣的話，特別重要的問題是在熱泵模式中熱交換器結冰的風險。這樣的現象的出現傾向于停止所有或一些熱交換，因為空氣壓力損失的增加。由于結冰導致的熱交換的劣化傾向于降低蒸發(fā)溫度和熱交換器內的制冷劑流體壓力，其相應地增加熱交換器結冰的風險。
[0010]另一特別重要的問題涉及熱交換器內的壓力損失。在蒸發(fā)器模式中，已知的是，制冷劑流體的密度小于冷凝器模式中的，其具有增加壓力損失的作用。因此重要的是，尋求在蒸發(fā)器運行時的壓力損失減小，以便改善熱性能。
[0011]為了避免這樣的風險，已經考慮第一程中的較小數量的管道的使用，同時將該第一程布置在交換器的底部部分中，交換器定位在大體垂直的平面中，管道大體水平地取向。
[0012]但是，本 申請人:執(zhí)行的測試已知這樣的交換器的一些管道幾乎不或完全不參與交換。這些特別是靠近第一程的第二程中的管道。此外，該問題更普通，且也在具有較多程的、每程管道不同分布的和/或管道具有特別是垂直取向的不同取向的熱交換器中遇到。


【發(fā)明內容】

[0013]本發(fā)明意圖改善該情形，且為此目的提出一種熱交換器，所述熱交換器包括管道束，提供在所述管道中循環(huán)的制冷劑流體和外部空氣流之間的熱交換，還包括第一集管器，所述熱交換器構造為建立在所述管道的第一部分和所述管道的第二部分之間的制冷劑流體的連續(xù)循環(huán)，所述第一部分在所述第一集管器的第一部分中露出，所述第二部分在所述第一集管器的第二部分中露出。
[0014]根據本發(fā)明，所述第一集管器包括間隔件，其構造為擾動所述管道的第一和第二部分之間的流體的循環(huán)。
[0015] 申請人:已經發(fā)現，間隔件的使用改善制冷劑流體在束的管道內的分布，其具有增加熱交換同時控制壓力損失的效果，特別是在蒸發(fā)器操作模式中。盡管該類型的間隔件看起來必須通過減小流的橫截面來加速制冷劑流體而因此不利于提供給下游定位的管道，相反，觀察到對所述管道的供給的改善。無需進行解釋，這樣的現象可源于制冷劑流體從一相變?yōu)榱硪幌嗟膬上酄顟B(tài)。
[0016]根據可一起或單獨使用的各個實施例:
[0017]-束的管道在第一程和第二程中分布，其分別對應于所述管道的第一部分和第二部分，
[0018]-當熱交換器被使用時，束構造為所述程水平地取向，
[0019]-第一程中的用于制冷劑流體的流的橫截面表示束中的用于制冷劑流體的流的橫截面的40%至70%，特別是50%至70%，
[0020]-第一程中的用于制冷劑流體的流的橫截面嚴格大于40%，特別是50%，
[0021]-間隔件定位在距所述第一集管器的第一部分和第二部分之間的通路區(qū)域一距離d處，且間隔件按照以下要求定位:
[0022]-在所述第一部分中，距離d小于所述第一集管器的所述第一部分的軸向長度的一半，
[0023]-在所述第二部分中，距離d小于所述第一集管器的所述第二部分的軸向長度的一半，
[0024]-間隔件位于所述通路區(qū)域處，
[0025]-間隔件構造為使制冷劑流體優(yōu)先地朝向靠近位于熱交換器的第二集管器的間隔件定位的管道部分取向，所述間隔件稱為分隔間隔件，所述束的管道在所述第二集管器中露出，所述分隔間隔件限定所述連續(xù)循環(huán)，也就是說，在束中的多程中，
[0026]-靠近所述分隔間隔件定位的第二管道部分中的所述管道定位為與用于使制冷劑流體離開熱交換器的孔相對，
[0027]-擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件是擾動器，其取向為將制冷劑流體朝向束引導，
[0028]-擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件橫向于第一集管器的縱向軸線設置，
[0029]-擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件具有用于所述流體的一個或多個通路孔，
[0030]-通路孔規(guī)則地在擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件的表面上分布，
[0031]-通路孔被分配為，沿靠近分隔間隔件定位的第二管道部分的管道的方向引導流體，
[0032]-所述通路孔更多和/或在靠近管道定位的、擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件的一半中具有更大的表面面積，
[0033]-所述熱交換器被構造為定位在機動車輛的前部面處，所述車輛特別地是電動和/或混合動力車輛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]通過以下參考示意性附圖僅作為示例且為非限制的例子給出的本發(fā)明多個實施例的詳細解釋性描述，將更好地理解本發(fā)明，且本發(fā)明的其他目標、細節(jié)、特征和優(yōu)勢將變得更顯而易見。
[0035]在這些圖中:
[0036]圖1示意性地示出根據本發(fā)明的熱交換器的例子的前視圖，
[0037]圖2示出根據本發(fā)明的擾動熱交換器的制冷劑流體的循環(huán)的間隔件的第一實施例的透視圖，
[0038]圖3至9示出所述間隔件的其他實施例的前視圖，
[0039]圖10沿軸向切割平面示意性地示出所述間隔件的附加實施例。

【具體實施方式】
[0040]如圖1所示，本發(fā)明涉及熱交換器I，其構造為以蒸發(fā)器模式和冷凝器模式交替地運行。這特別是意圖用在車輛乘客艙中的空調環(huán)路中的熱交換器，該車輛特別是機動車輛，該熱交換器能夠交替地對乘客艙供暖和空氣調節(jié)。由此，當來自用戶的請求是供暖請求時，環(huán)路將用作熱泵，熱交換器將用作蒸發(fā)器。當來自用戶的請求是空調請求時，環(huán)路將運作冷卻環(huán)路，熱交換器將用作冷凝器。出于上述原因，本發(fā)明將特別地在具有電和/或混合動力驅動的車輛中應用。
[0041]所述熱交換器包括一束管道2，提供在所述管道中循環(huán)的制冷劑流體和外部空氣流之間的交換。為此目的，其可被設置有插件3，特別是波紋狀插件，定位在管道2之間，以便增加管道和外部空氣流之間的交換表面區(qū)域。
[0042]在該情況下，所述熱交換器包括第一和第二集管器4、5，其中，管道通過所述管道2的相對端部2A露出。所述管道2例如平行于彼此。它們可以具有大體相同的長度。所述集管器4、5在該情況下平行，且大體垂直于管道2取向。
[0043]優(yōu)選地，管道大體平行于車輛的橫向軸線布置，因此集管器與管道成直角。
[0044]制冷劑流體在熱交換器中至少在兩程中循環(huán)。交換器由此構造為建立用于制冷劑流體的連續(xù)循環(huán)，其首先沿標為6的箭頭的方向通過所述管道2的第一部分4，其在第一集管器4的第一部分4a中露出，然后沿標為7的箭頭方向通過所述第一集管器4，且最后沿標為8的箭頭方向通過所述管道2的第二部分，在所述第一集管器4的第二部分4b中露出。制冷劑流體在熱交換器中從底部循環(huán)到頂部，即從設置在第二程之下的第一程沿與車輛相關的參考點的垂直軸線通過。
[0045]為了提供在各程中的循環(huán)，第一集管器4和/或第二集管器5設置有間隔件9，稱為分隔間隔件，其將所述集管器分為多個腔室5a、5b，且迫使制冷劑流體通過連接到上游腔室(位于一個所述分隔間隔件的一側)的管道2，然后通過相對的集管器并通過連接至下游腔室(位于所述分隔間隔件的另一側)的管道。所述分隔間隔件優(yōu)選地被密封。
[0046]束的管道2在此在第一程和第二程中分布，其分別對應于所述管道2的第一部分和第二部分。在圖1中，所述程通過點和劃線分開。在這樣的情況下，使用單個分隔間隔件9，其定位在第二集管器5中，在程之間的分隔處。其在此以點線示出，因為其位于所述第二集管器5內。
[0047]所述熱交換器可還包括例如用于制冷劑流體的入口 10和/或出口 11，在此位于相同的集管器上，在該情況下為第二集管器5。
[0048]根據本發(fā)明，所述第一集管器4包括間隔件12，該間隔件構造為擾動所述管道2的第一部分和第二部分之間的流體的循環(huán)，即在該情況下，第一程和第二程。
[0049]一經發(fā)現，用于在兩程之間擾動流體循環(huán)的所述間隔件12促進束中所有管道中的制冷劑流體的流的更好分配，更準確地，當該流從底部到頂部發(fā)生時。熱交換由此被改善同時控制壓力損失。
[0050]將注意到，擾動制冷劑流體的循環(huán)的一個或多個間隔件是不同于分隔間隔件的功能。分隔間隔件用于限定束中多個程中的循環(huán)，程中的所述循環(huán)被建立，擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件用于在流體流從一程至另一程時使流體流被擾動。擾動制冷劑流體的循環(huán)的一個或多個間隔件還位于一個或多個集管器內；圖1所示的那個以點線示出。
[0051]第一程中的制冷劑流體表示束中的用于制冷劑流體的流的橫截面的例如50%至70%。根據第一變體，用于制冷劑流體的流的橫截面在每程中相同。換句話說，如果在束中的管道2全都相同，則每程具有相同數量的管道2。
[0052]在這種情況中，根據另一變體，可發(fā)現由于利用第一程中的橫截面的嚴格大于50%且特別是大約60%用于制冷劑流體的流而獲得優(yōu)異的結果。通過擾動流體流的所述間隔件，即使冷凝器形式的操作有利，蒸發(fā)器形式的操作也保持令人滿意。換句話說，根據該其他變體，如果在束中的管道2全部相同，第一程包括管道的50 %至70 %，特別是管道2的60%。
[0053]所述擾動間隔件12在此位于第一集管器4的第一部分4a和第二部分4b之間的通路區(qū)域13處。盡管如此，在變體中，其可以略微在一距離處。更精確地，其可位于距所述通路區(qū)域3 —距離d處，同時定位在所述第一部分4a或所述第二部分4b中，在所述第一部分4a中時，距離d小于第一集管器4的所述第一部分4a的軸向長度的一半，在所述第二部分4b中時，距離d小于第一集管器4的所述第二部分4b的軸向長度的一半。
[0054]擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件12可構造為使制冷劑流體優(yōu)先地朝向靠近位于第二集管器5中的分隔間隔件9定位的第二管道部分的管道2取向?？梢?，所述管道2在此與用于制冷劑流體的出口 11相對，且設置在擾動間隔件12上方。
[0055]根據第一實施例，擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件12例如橫向(特別是垂直)于第一集管器縱向軸線設置，且具有用于制冷劑流體的一個或多個通路孔。這意味著，所述擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件12具有與第一集管器4接觸的周邊，同時沿著其內部輪廓。所述通路孔特別地具有圓形或矩形橫截面。它們是通孔，且允許所述制冷劑流體從第一集管器4的所述第一部分4a通過到所述第二部分4b。圖2至9所示的間隔件對應于該實施例。
[0056]根據圖2、4和5所示的變體，通路孔14規(guī)則地分布這在間隔件的表面上。
[0057]根據圖3所示的變體，設置單個通路孔14，特別地在間隔件的中心處。
[0058]根據圖6至9所示的變體，通路孔14被分配為，沿管道的方向在靠近第二集管器5的分隔間隔件9的第二管道部分2中引導制冷劑流體。所述通路孔14由此更多和/或在靠近管道2定位的間隔件的一半中具有更大的表面面積。
[0059]根據圖6所示的變體，通路孔14沿平行排分配，每個具有相同數量的孔，通路孔的橫截面從一排到下一排增加。
[0060]根據圖7所示的變體，通路孔14具有相同的橫截面，且沿具有數量增加的孔的平行排分布。
[0061]根據圖8所示的變體，通路孔14沿相同橫向方向延伸，且沿所述橫向方向具有相同尺寸，同時，沿垂直于所述橫向方向的方向的尺寸從一個通路孔14到下一個增加。
[0062]根據圖9所示的變體，通路孔14沿相同橫向方向延伸，且沿該方向的尺寸從一個通路孔14下一個增加，它們垂直于所述橫向方向的方向的尺寸保持恒定。
[0063]在另一未示出的變體中，擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件12可包括橫向地設置在第一集管器4中的過濾器類型的元件。
[0064]根據圖10所示的實施例，擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件12是擾動器15，其取向為將制冷劑流體朝向束引導。所述擾動器15僅在第一集管器4的一部分上延伸，且具有朝向所述集管器4的第二部分4b的自由邊緣16。
[0065]所述交換器例如由鋁或鋁合金制成。其例如通過釬焊制造。管道2可以是扁平類型的和/或具有多個用于制冷劑流體的循環(huán)通道。它們例如是擠出管道，或設置有限定所述通道的內部干擾構件的管道。集管器4、5特別地具有大體矩形的橫截面。它們可通過集管板和蓋形成，在集管板中，所述管道2被通過相應的孔插入，所述蓋與兩個端部間隔件組合關閉所述集管器。
[0066]所述熱交換器特別地構造為定位在機動車輛的前部面上，以大體垂直地取向，制冷劑流體的循環(huán)從底部到頂部發(fā)生。換句話說，第一程例如是底部程。
【權利要求】
1.一種熱交換器，所述熱交換器包括管道(2)束，提供在所述管道(2)中循環(huán)的制冷劑流體和外部空氣流之間的熱交換，所述熱交換器還包括第一集管器(4)，所述熱交換器構造為建立在所述管道(2)的第一部分和所述管道(2)的第二部分之間的制冷劑流體的連續(xù)循環(huán)，所述第一部分在所述第一集管器的第一部分(?)中露出，所述第二部分在所述第一集管器(4)的第二部分(仙)中露出，所述第一集管器(4)包括間隔件(12),所述間隔件(12)構造為擾動所述管道(2)的第一和第二部分之間的流體的循環(huán)。
2.根據權利要求1所述的熱交換器，其中，所述束中的管道(2)在第一程和第二程中分布，其分別對應于所述管道(2)的第一部分和第二部分。
3.根據權利要求2所述的熱交換器，其中，第一程中的用于制冷劑流體的流的橫截面占據所述束中的用于制冷劑流體的流的橫截面的40%至70%。
4.根據權利要求2所述的熱交換器，其中，第一程中的用于制冷劑流體的流的橫截面嚴格大于40%。
5.根據權利要求1至4中的任一項所述的熱交換器，其中，間隔件(12)定位在距所述第一集管器(4)的第一部分和第二部分之間的通路區(qū)域一距離(1處，且間隔件(12)按照以下要求定位: -在所述第一部分(?)中，距離(1小于所述第一集管器(4)的所述第一部分(?)的軸向長度的一半， -在所述第二部分(仙)中，距離(1小于所述第二集管器(4)的所述第二部分(仙)的軸向長度的一半。
6.根據權利要求5所述的熱交換器，其中，所述間隔件(12)位于所述通路區(qū)域處。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，所述間隔件(12)構造為使制冷劑流體優(yōu)先地朝向靠近熱交換器的第二集管器(5)的分隔間隔件(9)定位的第二管道部分(2)中的管道取向，其中，所述束的管道(2)在所述第二集管器(5)中露出，所述分隔間隔件(9)限定所述連續(xù)循環(huán)。
8.根據權利要求7所述的熱交換器，其中，靠近所述分隔間隔件(9)定位的第二管道部分(2)中的所述管道定位為與用于使制冷劑流體離開熱交換器的孔(11)相對。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件(12)具有用于所述流體的一個或多個通路孔(14)。
10.根據權利要求9所述的熱交換器，其中，制冷劑流體通路孔(14)規(guī)則地在擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件(12)的表面上分布。
11.根據權利要求9所述的熱交換器，其中，通路孔(14)被分配為，沿靠近分隔間隔件(9)定位的第二管道部分(2)中的管道的方向引導流體。
12.根據權利要求9或11所述的熱交換器，其中，所述通路孔(14)更多和/或在靠近管道(2)定位的擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件(12)的一半中具有更大的表面面積。
13.根據權利要求1至12中的任一項所述的熱交換器，其中，擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件(12)橫向于第一集管器的縱向軸線設置。
14.根據權利要求1至12中的任一項所述的熱交換器，其中，擾動制冷劑流體的循環(huán)的間隔件(12)是擾動器(15),該擾動器(15)取向為將制冷劑流體朝向束引導。
15.根據前述權利要求中的任一項所述的熱交換器，其中，所述熱交換器被構造為定位在機動車輛的前部面上。
【文檔編號】F28D1/053GK104321607SQ201380022456
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年3月25日 優(yōu)先權日:2012年3月30日
【發(fā)明者】I.奇蒂, J.貝諾艾利, R.博維斯 申請人:法雷奧熱系統公司