換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱器，該換熱器具有用于制冷劑的第一流動(dòng)通道、用于制冷劑的第二流動(dòng)通道以及用于冷卻劑的第三流動(dòng)通道，其中，第一流動(dòng)通道具有用于使制冷劑首先冷卻的第一區(qū)域和用于使制冷劑進(jìn)一步冷卻的第二區(qū)域，其中，制冷劑在第一流動(dòng)通道中能夠在高壓相下流動(dòng)并且在制冷劑第二流動(dòng)通道中能夠在低壓相下流動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于機(jī)動(dòng)車輛的空調(diào)設(shè)備的制冷劑回路中，冷凝器被用來使制冷劑冷卻到冷凝溫度并且緊接著使制冷劑冷凝。這特別是發(fā)生在采用在制冷劑回路內(nèi)發(fā)生至少一次從氣態(tài)到液態(tài)的相變的制冷劑的情況下。通常，冷凝器具有收集器，在該收集器中可以儲(chǔ)備一定數(shù)量的制冷劑，以便對(duì)在制冷劑回路中的數(shù)量波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。因此可以實(shí)現(xiàn)制冷劑的穩(wěn)定過冷。
[0003]常常是，在收集器中設(shè)有用于對(duì)制冷劑進(jìn)行干燥和/或過濾的附加裝置。收集器在通常情況下設(shè)置在冷凝器上。收集器被已經(jīng)流經(jīng)冷凝器的一部分的制冷劑流過。在流過收集器之后，制冷劑被返回到冷凝器中并且在過冷區(qū)段中被過冷至低于冷凝溫度。
[0004]制冷劑沒有發(fā)生相變的冷凝器也是已知的。這些冷凝器通常只具有一個(gè)冷卻區(qū)段，制冷劑在該冷卻區(qū)段中被置于與冷卻劑處于熱接觸。
[0005]此外還已知這樣的換熱器，在冷凝區(qū)段和過冷區(qū)段之后在這些換熱器之后連接有內(nèi)部換熱器。收集器在這里優(yōu)選設(shè)置在冷凝器區(qū)段與過冷區(qū)段之間。在冷凝區(qū)段和過冷區(qū)段內(nèi)，在制冷劑與冷卻劑之間進(jìn)行熱傳遞，而在內(nèi)部換熱器中在處于兩種不同狀態(tài)，即在高壓相和低壓相下的制冷劑之間進(jìn)行熱傳遞。
[0006]由現(xiàn)有技術(shù)已知的裝置的缺點(diǎn)特別是在將CO2(R744)用作制冷劑的情況下在制冷劑回路內(nèi)產(chǎn)生使目前已知的換熱器承受的負(fù)荷超過其負(fù)荷極限的高壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是提供一種換熱器，該換熱器可以被施加比如在使用CO2(R744)的情況下產(chǎn)生的高壓。此外，該換熱器的特征是緊湊的結(jié)構(gòu)方式和成本低廉的制造。
[0008]本發(fā)明的目的通過一種具有如權(quán)利要求1所述的特征的換熱器得以解決。
[0009]本發(fā)明的一種實(shí)施例涉及一種換熱器，該換熱器具有用于制冷劑的第一流動(dòng)通道、用于制冷劑的第二流動(dòng)通道以及用于冷卻劑的第三流動(dòng)通道，其中，第一流動(dòng)通道具有用于使制冷劑首先冷卻的第一區(qū)域和用于使制冷劑進(jìn)一步冷卻的第二區(qū)域，其中，在第一流動(dòng)通道中制冷劑能夠在高壓相下流動(dòng)并且在第二流動(dòng)通道中制冷劑能夠在低壓相下流動(dòng)，其中，在位于第一流動(dòng)通道的第一區(qū)域中的制冷劑與位于第三流動(dòng)通道中的冷卻劑之間進(jìn)行第一熱傳遞并且在位于第一流動(dòng)通道的第二區(qū)域中的制冷劑與位于第二流動(dòng)通道中的制冷劑之間進(jìn)行第二熱傳遞。
[0010]通過在處于其高壓相下的制冷劑與處于其低壓相的制冷劑之間的附加的熱傳遞，還可以進(jìn)一步降低處于高壓相下的制冷劑的溫度。因此總體上可以提高在制冷劑回路中的冷卻功率。
[0011]在本發(fā)明的另一種設(shè)計(jì)方案中可以規(guī)定，第一流動(dòng)通道的第二區(qū)域和第二流動(dòng)通道構(gòu)成第一單元以及第一流動(dòng)通道的第一區(qū)域和第三流動(dòng)通道構(gòu)成第二單元，其中，第一單元和第二單元能夠連接成結(jié)構(gòu)單元。
[0012]在本發(fā)明的一種有利設(shè)計(jì)方案中可以規(guī)定，換熱器具有儲(chǔ)蓄器，該儲(chǔ)蓄器具有用于儲(chǔ)存制冷劑的儲(chǔ)存容積和/或用于對(duì)制冷劑進(jìn)行過濾的裝置和/或用于對(duì)制冷劑進(jìn)行干燥的裝置。
[0013]儲(chǔ)蓄器用作制冷劑的儲(chǔ)存媒體。它有利地對(duì)處于低壓相的制冷劑進(jìn)行中間儲(chǔ)存。這用于使制冷劑的數(shù)量波動(dòng)得到平衡或者對(duì)例如可能由于泄漏而產(chǎn)生的制冷劑損失進(jìn)行補(bǔ)償。此外，儲(chǔ)蓄器可以有利地具有用于對(duì)制冷劑進(jìn)行干燥和/或過濾的裝置。這對(duì)制冷劑的品質(zhì)進(jìn)而對(duì)制冷劑回路的效率產(chǎn)生有利影響。
[0014]也可以是有利的是，儲(chǔ)蓄器被分配給換熱器。
[0015]通過將附加的儲(chǔ)蓄器分配給換熱器，可以是特別有利的是，換熱器本身必須被實(shí)施為盡可能緊湊。儲(chǔ)蓄器在這里可以與換熱器相獨(dú)立地安裝在車輛中。
[0016]根據(jù)另一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以規(guī)定，從第一流動(dòng)通道的第二區(qū)域進(jìn)入第二流動(dòng)通道的制冷劑轉(zhuǎn)移經(jīng)過儲(chǔ)蓄器。
[0017]通過經(jīng)過儲(chǔ)蓄器的制冷劑轉(zhuǎn)移可以確保，可以在任何時(shí)候使制冷劑的數(shù)量波動(dòng)得到完全平衡。總體上提高制冷劑回路的效率。
[0018]此外還可以是適宜的是，第一流動(dòng)通道的第一區(qū)域與第三流動(dòng)通道相鄰并且第一流動(dòng)通道的第二區(qū)域與第二流動(dòng)通道相鄰。
[0019]通過以這種方式設(shè)置流動(dòng)通道，有利于在位于第一流動(dòng)通道的第一區(qū)域中的制冷劑與位于第三流動(dòng)通道中的冷卻劑之間的熱傳遞而且還有利于在位于第一流動(dòng)通道的第二區(qū)域中的制冷劑與第二流動(dòng)通道中的制冷劑之間的熱傳遞。
[0020]此外還可以是有利的是，第一單元和/或第二單元采用疊片結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成。
[0021]采用疊片結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)是特別簡(jiǎn)單且由于不同元件的數(shù)量很少而成本特別低廉。
[0022]也可以優(yōu)選的是，第一單元和/或第二單元采用管子翅片結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成。
[0023]在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中可以規(guī)定，第一單元和/或第二單元由多根管子構(gòu)成，其中，這些管子彼此相鄰設(shè)置并且至少部分相互處于熱接觸，其中，這些管子分別能夠被制冷劑和/或冷卻劑流過。
[0024]制冷劑和冷卻劑在管子中的流動(dòng)特別是在換熱器的抗壓強(qiáng)度方面是特別有利的。通過使用管子可以實(shí)現(xiàn)特別高的抗壓強(qiáng)度。
[0025]此外還可以是有利的是，第一單元和/或第二單元由多根管子構(gòu)成，其中，在管子之間設(shè)置紊流襯墊，其中，由管子和紊流襯墊組成的裝置被殼體包覆，其中，這些管子能夠被冷卻劑和/或制冷劑流過并且能夠被冷卻劑和/或制冷劑繞流。
[0026]一部分管子被第一流體流過且同時(shí)被第二流體繞流的結(jié)構(gòu)是特別有利的，因?yàn)橐赃@種方式可以實(shí)現(xiàn)特別高效的熱傳遞。
[0027]特別是通過由采用疊片結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成的單元和采用管子翅片結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成的單元組成的混合結(jié)構(gòu)形式可以將這兩種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合。
[0028]本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例的特征是，換熱器采用疊片結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成，其中，通過將各個(gè)薄片元件相互堆疊而形成換熱器組件并且在薄片元件之間形成通道，其中，第一部分通道被分配給第一流動(dòng)通道，第二部分通道被分配給第二流動(dòng)通道以及第三部分通道被分配給第三流動(dòng)通道。
[0029]采用疊片結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)是特別有利的，因?yàn)榭梢允褂么罅肯嗤考８鶕?jù)換熱器的實(shí)施方式，只需要兩個(gè)分別位于外部的薄片元件與其它薄片元件不同。因此可以明顯降低成本和制造費(fèi)用。
[0030]此外還可以是有利的是，一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道的流動(dòng)方向發(fā)生一次或多次轉(zhuǎn)向，由此流體流在流動(dòng)通道中能夠相對(duì)順流式和/或逆流式和/或叉流式地流動(dòng)。
[0031]通過在換熱器內(nèi)部中的轉(zhuǎn)向處可以使流體流有利地轉(zhuǎn)向。因此可以明顯增強(qiáng)熱傳遞并且提尚制冷劑回路的效率。
[0032]根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，有利的是，儲(chǔ)蓄器具有第一流動(dòng)通道的第二區(qū)域和第二流動(dòng)通道，其中，在儲(chǔ)蓄器內(nèi)在第一流動(dòng)通道的第二區(qū)域與第二流動(dòng)通道之間進(jìn)行熱傳遞。
[0033]這樣的設(shè)計(jì)是有利的，因?yàn)閾Q熱器因此可被構(gòu)造成更加緊湊，這特別是在可提供的結(jié)構(gòu)空間方面是有利的。
[0034]另一種優(yōu)選的實(shí)施例的特征是，儲(chǔ)蓄器和換熱器被實(shí)施為結(jié)構(gòu)單元。
[0035]由儲(chǔ)蓄器和換熱器組成的結(jié)構(gòu)單元是有利的，因?yàn)榭梢钥傮w上減少所需的安裝空間。此外，在車輛中的更加簡(jiǎn)單的裝配是可能的，因?yàn)樵趽Q熱器與儲(chǔ)蓄器之間不需要設(shè)置附加的管件。
[0036]此外還有利的是，制冷劑是CO2 (R744)。
[0037]也可以是適宜的是，換熱器的抗壓強(qiáng)度允許存在大于10bar的內(nèi)壓。
[0038]特別是在C02(R744)被用作制冷劑的情況下，有利的是，換熱器可以承受高的內(nèi)壓。在利用C02(R744)作為制冷劑的工作中會(huì)產(chǎn)生10bar以上的壓力。
[0039]10bar以上的抗壓強(qiáng)度特別是對(duì)于被高壓制冷劑流過的區(qū)域是有利的。對(duì)于被低壓制冷劑和冷卻劑流過的區(qū)域，該抗壓強(qiáng)度也可以是有利的。
[0040]本發(fā)明的有利改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求和后面的附圖描述中得到描述。
【附圖說明】
[0041]下面借助于實(shí)施例參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。在附圖中:
[0042]圖1示出了換熱器的立體圖，該換熱器具有內(nèi)部冷卻區(qū)段和內(nèi)部換熱器；
[0043]圖2示出了如圖1的換熱器的立體圖以及附加的儲(chǔ)蓄器；
[0044]圖3示出了換熱器的剖視圖，該換熱器具有用于低壓制冷劑、高壓制冷劑和冷卻劑的多個(gè)流動(dòng)通道；以及
[0045]圖4示出了具有冷卻區(qū)段和儲(chǔ)蓄器的換熱器的立體圖，在該儲(chǔ)蓄器內(nèi)集成有內(nèi)部換熱器。
【具體實(shí)施方式】
[0046]圖1示出了換熱器I的示意圖。換熱器I被劃分成冷卻區(qū)段6和內(nèi)部換熱器5。在冷卻區(qū)段6內(nèi)，處于高壓相下的制冷劑(高壓制冷劑)2被置于與冷卻劑3處于熱接觸，從而產(chǎn)生從高壓制冷劑2到冷卻劑3的熱傳遞。在內(nèi)部換熱器5中，高壓制冷劑2被置于與相同的但處于低壓相下的制冷劑(低壓制冷劑)4處于熱接觸。因此，高壓制冷劑2在內(nèi)部換熱器5中被進(jìn)一步冷卻。
[0047]高壓制冷劑2通過流體入口 7流入冷卻區(qū)段6中。在冷卻區(qū)段6內(nèi)部設(shè)有多個(gè)流動(dòng)通道，這些流動(dòng)通道部分被高壓制冷劑2流過，并且部分被冷卻劑3流過。在內(nèi)部換熱器5內(nèi)同樣設(shè)有多個(gè)流動(dòng)通道，其中，這些流動(dòng)通道的一部分被分配給低壓制冷劑4，并且這些通道的另一部分被分配給高壓制冷劑2。在內(nèi)部換熱器5中和在冷卻區(qū)段6中的流動(dòng)通道都是為了清楚而未示出。
[0048]用于高壓制冷劑2、冷卻劑3和低壓制冷劑4的流動(dòng)通道可以在換熱器內(nèi)按照任意順序設(shè)置。在這里，不同流體的流動(dòng)通道例如可以交替設(shè)置。替代地，也可以規(guī)定一種設(shè)置，在該設(shè)置中，用于相同流體的多個(gè)流動(dòng)通道彼此相鄰設(shè)置。
[0049]高壓制冷劑2流經(jīng)換熱器I的走向是沿著流體入口 7經(jīng)過在冷卻區(qū)段6內(nèi)部的流動(dòng)通道、沿著在內(nèi)部換熱器5中的流動(dòng)通道流動(dòng)并且最后從流體出口 8從換熱器I中流出。冷卻劑3通過流體入口 9流入換熱器I的冷卻區(qū)段6中并且在那里沿著在冷卻區(qū)段6內(nèi)的流動(dòng)通道流向流體出口 10。在那里冷卻劑從換熱器I中流出。
[0050]低壓制冷劑4通過流體入口 11流入內(nèi)部換熱器5中并且在那里沿著分配給它的流動(dòng)通道流經(jīng)內(nèi)部換熱器5。低壓制冷劑最后通過流體出口 12從內(nèi)部換熱器5中流出。
[0051]在換熱器I內(nèi)部可以設(shè)置轉(zhuǎn)向處，由此使各個(gè)流體的流動(dòng)方向轉(zhuǎn)向。在這里可以產(chǎn)生兩種流體相對(duì)順流式或者逆流式地流動(dòng)的區(qū)域。通過流動(dòng)通道和轉(zhuǎn)向處在換熱器I內(nèi)部的巧妙設(shè)置，也可實(shí)現(xiàn)的是，兩種流體相對(duì)叉流式地流動(dòng)。
[0052]高壓制冷劑2在未在圖1中示出的制冷劑回路內(nèi)通過同樣未示出的膨脹閥被轉(zhuǎn)變成低壓相并且因此被轉(zhuǎn)變成低壓制冷劑4。
[0053]圖2示出了如已在圖1中示出的換熱器I的另一示意圖。換熱器I的與圖1相同的特征用相同的附圖標(biāo)記表示