用于空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)部熱交換器的制造方法
【專利摘要】一種用于空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)部熱交換器，包括外管和布置在該外管內(nèi)部的線路結(jié)構(gòu)，該線路結(jié)構(gòu)限定曲折蛇形的第一流動(dòng)通道，第二流動(dòng)通道被形成在所述外管和所述線路結(jié)構(gòu)之間。第一流動(dòng)通道由聯(lián)接在一起以形成被插入到第二流動(dòng)通道中的一體結(jié)構(gòu)的擠壓部件形成，該一體結(jié)構(gòu)包括限定蛇形通路的面對(duì)的通道元件和粘結(jié)到該通道元件的兩個(gè)殼體，兩個(gè)殼體限定流動(dòng)通路的側(cè)部，并具有垂直于沿第二流動(dòng)通道設(shè)置的基部延伸的翅片。
【專利說(shuō)明】用于空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)部熱交換器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)美國(guó)法典第35篇第119條(e)款要求于2012年11月26日遞交的名稱為“用于空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)部熱交換器”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/729，875號(hào)的優(yōu)先權(quán)，因此其整個(gè)說(shuō)明書和附圖如同充分闡述的那樣通過(guò)引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種用于空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)部熱交換器，包括外管和布置在該外管內(nèi)部的線路結(jié)構(gòu)(line structure),其中該線路結(jié)構(gòu)包括第一流動(dòng)通道,并且其中第二流動(dòng)通道被形成在所述外管和所述線路結(jié)構(gòu)之間。
【背景技術(shù)】
[0004]這種內(nèi)部熱交換器從DE102007015186A1中已知。集成在空調(diào)系統(tǒng)的冷卻劑回路中的內(nèi)部熱交換器使得能夠通過(guò)將冷卻劑的熱從其高壓側(cè)傳遞到低壓側(cè)而提高空調(diào)系統(tǒng)的效率。冷卻劑在高壓側(cè)是液態(tài)，在低壓側(cè)是氣態(tài)，其中在高壓側(cè)的冷卻劑被傳送通過(guò)第一流動(dòng)通道，在低壓側(cè)的冷卻劑被傳送通過(guò)第二流動(dòng)通道。由于低壓和氣態(tài)，被傳送通過(guò)第二流動(dòng)通道的冷卻劑呈現(xiàn)出相對(duì)小的熱吸收能力，這限制了內(nèi)部熱交換器的總體傳遞能力。
[0005]通常，形成第二流動(dòng)通道的外管和形成第一流動(dòng)通道且布置在外管內(nèi)部的線路結(jié)構(gòu)均被設(shè)計(jì)為具有圓形橫截面，其中外管和管狀線路結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度相等。由于內(nèi)部熱交換器被設(shè)計(jì)為安裝在移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中，例如車輛中，所以存在的問題是內(nèi)部熱交換器的尺寸，特別是長(zhǎng)度受限。由于這個(gè)原因，總體熱傳遞能力也受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開提供一種內(nèi)部熱交換器，其呈現(xiàn)出高的熱傳遞能力，同時(shí)具有緊湊的設(shè)計(jì)。在這點(diǎn)上，第一流動(dòng)通道具有曲折的蛇形的構(gòu)造。其優(yōu)點(diǎn)在于，可用于熱交換目的的有效管長(zhǎng)度可在內(nèi)部熱交換器中顯著變大。結(jié)果，熱交換器的熱交換能力提高，同時(shí)其總體長(zhǎng)度同時(shí)保持較小。同時(shí)，第一流動(dòng)通道的曲折構(gòu)造產(chǎn)生了用于內(nèi)部熱交換器的特別緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得內(nèi)部熱交換器特別適于安裝在移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中，例如車輛中。
[0007]形成第一流動(dòng)通道的線路結(jié)構(gòu)的外部包括熱傳導(dǎo)肋。熱傳導(dǎo)肋優(yōu)選從形成位于外管的中部的第一流動(dòng)通道的結(jié)構(gòu)開始，并且沿朝向外管的內(nèi)壁的方向延伸。熱傳導(dǎo)肋垂直于形成第一流動(dòng)通道的線路結(jié)構(gòu)相對(duì)于外管縱向延伸，使得被引導(dǎo)在第二流動(dòng)通道中的流體沿?zé)醾鲗?dǎo)肋流動(dòng)，并且吸收由熱傳導(dǎo)肋發(fā)出的熱。它們?cè)黾拥谝涣鲃?dòng)通道的線路結(jié)構(gòu)的外表面，由此提高熱傳遞能力。熱傳導(dǎo)肋與形成第一流動(dòng)通道的結(jié)構(gòu)集成在一起，從而熱可從由第一流動(dòng)通道輸送的流體被直接傳遞到熱傳導(dǎo)肋。
[0008]熱傳導(dǎo)肋可延伸到外管的內(nèi)壁的區(qū)域。然而，為了簡(jiǎn)化安裝，熱傳導(dǎo)肋被設(shè)計(jì)為不接觸外管的內(nèi)壁的形式。有利地，在熱傳導(dǎo)肋和外管的內(nèi)壁之間存在間隙，其中間隙寬度優(yōu)選在0.5mm和2.5mm之間,優(yōu)選1.5_。在本實(shí)施例中特別有利的是,熱傳導(dǎo)肋幾乎完全延伸通過(guò)第二流動(dòng)通道。因此，通道形成在熱傳導(dǎo)肋之間，并且實(shí)現(xiàn)特別有效的熱傳遞。同時(shí)，這樣的熱傳導(dǎo)肋以及由此這樣的線路結(jié)構(gòu)與外管的內(nèi)壁以使線路結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)插入到外管中而被容易地安裝的方式分隔開。
[0009]形成第一流動(dòng)通道的線路結(jié)構(gòu)由多個(gè)部分構(gòu)成。這改善了線路結(jié)構(gòu)的可制造性，因?yàn)榈谝涣鲃?dòng)通道由于其曲折的蛇形構(gòu)造而具有復(fù)雜的形狀。
[0010]線路結(jié)構(gòu)可包括被提供至少具有熱傳導(dǎo)肋并且通過(guò)通道元件相互連接的殼體。為了制造這種線路結(jié)構(gòu)，殼體和通道元件首先例如通過(guò)擠壓而被制備和制造。熱傳導(dǎo)肋以材料均勻的方式作為單一件形成在殼體上。殼體的平坦表面逐段形成第一流動(dòng)通道的內(nèi)壁。因此，殼體的側(cè)部的成形決定了流動(dòng)通道的形狀。
[0011]通道元件優(yōu)選為具有分隔開的突起的梳形。兩個(gè)通道元件優(yōu)選被放置成面對(duì)面關(guān)系并具有橫向壁，這一方面建立了曲折蛇形形狀，另一方面還形成第一流動(dòng)通道的側(cè)向邊界壁。通道元件包括形成第一流動(dòng)通道的側(cè)向邊界壁的平坦基部，并且具有位于其上的針狀突起。為了制造線路結(jié)構(gòu)和第一流動(dòng)通道，兩個(gè)通道元件被布置為彼此相對(duì)，其中突起面對(duì)彼此。側(cè)向偏移通道元件形成曲折結(jié)構(gòu)。
[0012]由線路結(jié)構(gòu)形成的第一流動(dòng)通道至少在一些部分中可呈現(xiàn)出矩形的橫截面。這種通道易于制造，并且具有比圓形通道大的表面積。
[0013]線路結(jié)構(gòu)的元件可由金屬材料構(gòu)成。特別地，考慮易于加工并具有高的熱傳導(dǎo)性的材料。具有這種優(yōu)點(diǎn)的材料包括鋁合金，其一方面呈現(xiàn)出高的熱傳導(dǎo)性，另一方面可進(jìn)行擠壓加工，使得線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并節(jié)省制造成本。
[0014]線路結(jié)構(gòu)的元件可在材料上彼此聯(lián)結(jié)。以此方式，能夠通過(guò)粘合劑聯(lián)結(jié)或焊接來(lái)聯(lián)接元件。材料聯(lián)結(jié)使得元件能夠?qū)崿F(xiàn)密封和耐用的連接，以便防止泄漏。另外，該方法簡(jiǎn)單并且節(jié)省成本。
[0015]線路結(jié)構(gòu)可被插入到外管中。這使得內(nèi)部熱交換器的制造特別簡(jiǎn)單。
[0016]線路結(jié)構(gòu)的相對(duì)的端面可具有連接第一流動(dòng)通道的管套，從而能夠?qū)⒘鲃?dòng)物輸送通過(guò)第一流動(dòng)通道。在空調(diào)系統(tǒng)的高壓側(cè)的管道可被連接在這些管套上。
[0017]外管可在其每個(gè)端面上由蓋密封，其中每個(gè)蓋包括用于連接在系統(tǒng)管道和第二流動(dòng)通道之間的管接頭。在空調(diào)系統(tǒng)的低壓側(cè)上的管道可被連接到這些管套。蓋還優(yōu)選具有用于連接到與第一流動(dòng)通道連接的管套的管道的通孔。通孔在這里以防止泄漏的方式被設(shè)計(jì)。結(jié)果，管套形成用于將內(nèi)部熱交換器集成到空調(diào)系統(tǒng)中的連接元件。
[0018]外管的內(nèi)徑優(yōu)選在25mm和35mm之間。第一流動(dòng)通道的寬度優(yōu)選在3.5mm和5.5mm之間。這些尺寸產(chǎn)生了特別緊湊的內(nèi)部熱交換器，這特別適于集成在車輛的移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中。然而，同時(shí)，對(duì)熱交換器而言，從大約500mm的長(zhǎng)度開始，熱傳遞能力高約600W (瓦特)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部熱交換器優(yōu)選用在移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中，特別是車輛空調(diào)系統(tǒng)中。緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管狀形狀和高的熱傳遞能力使得根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部熱交換器特別適于集成在車輛的移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中。
[0020]下面將參照示意性描繪的附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部熱交換器的幾個(gè)實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0021]圖1為具有內(nèi)部熱交換器的移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)回路；
[0022]圖2為內(nèi)部熱交換器的橫截面；
[0023]圖3為內(nèi)部熱交換器的第一分解透視圖；
[0024]圖4為內(nèi)部熱交換器的第二分解透視圖；
[0025]圖5為內(nèi)部熱交換器的第三分解透視圖；
[0026]圖6為內(nèi)部熱交換器的第四分解透視圖；
[0027]圖7為內(nèi)部熱交換器的組裝透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]圖1示出移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)2特別是車輛的空調(diào)系統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)回路的示意圖?？照{(diào)系統(tǒng)由系統(tǒng)部件之間的閉路管道裝置構(gòu)成，冷卻劑在閉路管道裝置中循環(huán)。冷卻劑被壓縮機(jī)17壓縮，并流到冷卻劑在其中被液化的冷凝器18。在離開冷凝器之后，冷卻劑為液態(tài)，并且在7巴至15巴壓力(大氣壓力)下呈現(xiàn)出30°C至50°C (攝氏度)的溫度。液化的冷卻劑現(xiàn)在被供應(yīng)到根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部熱交換器I的第一流動(dòng)通道5，在第一流動(dòng)通道5中，離開冷凝器18的冷卻劑將熱釋放給離開蒸發(fā)器20通過(guò)第二流動(dòng)通道6的氣態(tài)冷卻劑。液體冷卻劑隨后流入膨脹閥19中，在膨脹閥19中，冷卻劑壓力減小。冷卻劑在蒸發(fā)器20中吸收熱，其中冷卻劑被蒸發(fā)，并且隨后變成氣態(tài)。被加熱的氣態(tài)冷卻劑在2.5巴至4巴的壓力下具有-1°C至15°C的溫度。氣態(tài)冷卻劑流動(dòng)通過(guò)內(nèi)部熱交換器I的第二流動(dòng)通道6，并且吸收來(lái)自沿第一流動(dòng)通道5傳送的液態(tài)冷卻劑的熱。
[0029]圖2示出用于空調(diào)系統(tǒng)2特別是用于在車輛中使用的移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)部熱交換器I的剖視圖。內(nèi)部熱交換器I為管狀設(shè)計(jì)，并且包含外管3和布置在外管3內(nèi)部的線路結(jié)構(gòu)4。線路結(jié)構(gòu)4被示出為插入到外管3中。
[0030]線路結(jié)構(gòu)4形成第一流動(dòng)通道5。第二流動(dòng)通道6被形成在外管3和線路結(jié)構(gòu)4之間。線路結(jié)構(gòu)4在這里被構(gòu)造為使第一流動(dòng)通道5的矩形橫截面具有曲折蛇形設(shè)計(jì)的方式。外管3的內(nèi)徑為30mm，第一流動(dòng)通道5的寬度為4.5mm。
[0031]圖3至圖6均示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部熱交換器I處于組裝的各個(gè)階段的分解透視圖。從圖中看出，線路結(jié)構(gòu)4的外部呈現(xiàn)為熱傳導(dǎo)肋7，其從線路結(jié)構(gòu)4的形成第一流動(dòng)通道5的部分延伸到外管3的內(nèi)壁表面的區(qū)域。熱傳導(dǎo)肋7沿第二流動(dòng)通道的流動(dòng)方向縱向延伸，使得傳送通過(guò)第二流動(dòng)通道6的冷卻劑沿?zé)醾鲗?dǎo)肋7流動(dòng)并且吸收熱。
[0032]熱傳導(dǎo)肋7的外邊緣與外管3的內(nèi)壁8之間的距離在這里被選擇為使得線路結(jié)構(gòu)4能夠通過(guò)插入而被容易地安裝的方式。本實(shí)施例中的距離為1.5_。
[0033]如圖3至圖5中所示，線路結(jié)構(gòu)4由多個(gè)部分構(gòu)成，并且包括被提供有垂直于基部延伸的熱傳導(dǎo)肋7和通過(guò)兩個(gè)通道元件10聯(lián)接在一起的兩個(gè)殼體9。因?yàn)槔?垂直于基部，所以肋具有依照外管3的內(nèi)部圓柱形壁表面的形狀的變化的長(zhǎng)度。
[0034]通道元件10為梳形設(shè)計(jì)，并且在通道元件的上側(cè)面和下側(cè)表面上與每個(gè)殼體9的基部聯(lián)接。通道元件10包括突起16，其中通道元件10通過(guò)殼體被聯(lián)接，而通道元件以產(chǎn)生形成第一流動(dòng)通道5的蛇形曲折結(jié)構(gòu)的方式相對(duì)于彼此偏移。
[0035]限定第一流動(dòng)通道5的線路結(jié)構(gòu)4因此由被聯(lián)結(jié)在一起以形成一體結(jié)構(gòu)的多個(gè)部件構(gòu)成。這些部件包括兩個(gè)殼體9，每個(gè)殼體均包括具有平坦基部表面的基部。肋7垂直于每個(gè)基部延伸。線路結(jié)構(gòu)4進(jìn)一步包括兩個(gè)通道元件10，通道元件10包括一組分隔開的突起16，該組分隔開的突起16限定通過(guò)半圓形彎曲壁聯(lián)接的一組平行壁。
[0036]如圖2中最佳示出，通道元件10被設(shè)置為一個(gè)通道元件10的突起16接合在另一個(gè)通道元件10的突起16之間，以形成蛇形的第一流動(dòng)通道5。也就是說(shuō)，一個(gè)通道元件10的分隔開的突起16的端部被設(shè)置為面對(duì)另一個(gè)通道元件10的半圓柱形彎曲壁表面的中心。
[0037]每個(gè)殼體9的基部的平坦表面被粘結(jié)到面對(duì)的通道元件10的側(cè)壁之一，以便形成流體密封的第一流動(dòng)通道5。
[0038]線路結(jié)構(gòu)4、殼體9和通道元件10的元件可由金屬材料構(gòu)成，在該示例性實(shí)施例中為由通過(guò)擠壓工藝成形的鋁合金構(gòu)成。線路結(jié)構(gòu)4的元件9和10通過(guò)焊接連接被彼此牢固聯(lián)結(jié)。其它材料和制造工藝也可使用。
[0039]線路結(jié)構(gòu)4的相對(duì)的端面11包括管套27，以便以流體密封的關(guān)系接納空調(diào)系統(tǒng)2的管道12。管套27以流體密封的關(guān)系接納管道12的端部，并且與第一流動(dòng)通道5連通，從而能夠輸送通過(guò)第一流動(dòng)通道5的流動(dòng)物。
[0040]外管3的端部由蓋14密封,蓋14包括與第二流動(dòng)通道6連通的管套15。每個(gè)管套15以流體密封的關(guān)系接納管22的管端部，以便將流動(dòng)物輸送到第二流動(dòng)通道6和輸送來(lái)自第二流動(dòng)通道6的流動(dòng)物。蓋14還包括端口 23，系統(tǒng)中連接到第一流動(dòng)通道5的管道12以流體密封的關(guān)系延伸通過(guò)端口 23。
[0041]圖7示出內(nèi)部熱交換器I的立體圖。內(nèi)部熱交換器I為管狀設(shè)計(jì)，并且在直徑為40mm長(zhǎng)度為130mm時(shí)具有600W的熱傳遞能力。因此，內(nèi)部熱交換器I適于集成在移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)2中。
[0042]前述內(nèi)容的變型和更改在本發(fā)明的范圍內(nèi)。要理解的是，在此公開和限定的發(fā)明延伸到由文字內(nèi)容和/或附圖提到或看出的兩個(gè)或更多的單個(gè)特征的所有可替代組合。所有這些不同的組合構(gòu)成本發(fā)明的各種可替代方面。在此描述的實(shí)施例解釋了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，并且將使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠利用本發(fā)明。權(quán)利要求將被解釋為包括在現(xiàn)有技術(shù)允許的程度內(nèi)的可替代實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)部熱交換器，包括外管和布置在所述外管內(nèi)部的線路結(jié)構(gòu)，其中所述線路結(jié)構(gòu)包括第一流動(dòng)通道，并且其中第二流動(dòng)通道被形成在所述外管和所述線路結(jié)構(gòu)之間，其特征在于所述第一流動(dòng)通道具有曲折構(gòu)造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)部熱交換器，其中所述第一流動(dòng)通道具有蛇形構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述線路結(jié)構(gòu)的外部包括熱傳導(dǎo)肋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述熱傳導(dǎo)肋延伸直到所述外管的內(nèi)壁的區(qū)域?yàn)橹埂?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述線路結(jié)構(gòu)由多個(gè)部分構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于通過(guò)通道元件相互連接的所述線路結(jié)構(gòu)包括殼體，并被提供有熱傳導(dǎo)肋。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于具有兩個(gè)通道元件，該兩個(gè)通道元件為具有突起的梳形，所述突起限定由半圓形彎曲壁聯(lián)接的一組平行壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)部熱交換器，其中一個(gè)通道元件的所述突起被分隔在另一個(gè)通道元件的所述突起之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述線路結(jié)構(gòu)的所述元件由金屬材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述線路結(jié)構(gòu)的所述元件彼此牢固聯(lián)結(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要I所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述線路結(jié)構(gòu)被插入到所述外管中。
12.根據(jù)權(quán)利要I所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述線路結(jié)構(gòu)的面提供管套，其中所述管套與所述第一流動(dòng)通道連接，以便能夠輸送流動(dòng)物。
13.根據(jù)權(quán)利要I所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述外管的面由相應(yīng)的蓋密封，其中所述蓋呈現(xiàn)為與所述第一流動(dòng)通道和所述第二流動(dòng)通道連接的管接頭。
14.根據(jù)權(quán)利要I所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述外管的內(nèi)徑在25mm和35mm之間。
15.根據(jù)權(quán)利要I所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述第一流動(dòng)通道的寬度在3.5mm和5.5mm之間。
16.根據(jù)權(quán)利要I所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述第一流動(dòng)通道至少包括具有矩形的橫截面的部分。
17.根據(jù)權(quán)利要I所述的內(nèi)部熱交換器，其特征在于所述內(nèi)部熱交換器被設(shè)計(jì)用于移動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要8所述的內(nèi)部熱交換器，其中所述第一流動(dòng)通道具有矩形的橫截面。
【文檔編號(hào)】F25B39/00GK103836843SQ201310611045
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月26日
【發(fā)明者】丹尼·利爾斯, 多米尼科·肯普弗, 馬塔·加里西, 查爾斯·思里夫特 申請(qǐng)人:Ti汽車工程中心（海德堡）有限公司