CN101929768B - 内部热交换器组件 - Google Patents

内部热交换器组件 Download PDF

Info

Publication number
CN101929768B
CN101929768B CN200910160478XA CN200910160478A CN101929768B CN 101929768 B CN101929768 B CN 101929768B CN 200910160478X A CN200910160478X A CN 200910160478XA CN 200910160478 A CN200910160478 A CN 200910160478A CN 101929768 B CN101929768 B CN 101929768B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
cylindrical cavity
spiral coil
conditioning system
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200910160478XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101929768A (zh
Inventor
E·沃尔夫四世
P·S·凯德尔
C·M·科夫斯基
J·A·布赖特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
Publication of CN101929768A publication Critical patent/CN101929768A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101929768B publication Critical patent/CN101929768B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/022—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of two or more media in heat-exchange relationship being helically coiled, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0132—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by slats, tie-rods, articulated or expandable rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及用于空调系统的内部热交换器组件，其包括利用相对端限定出圆柱形的壳体。这些端用具有进口/出口的端盖密封。螺旋盘管同轴设置在该圆柱形腔内，其中螺旋盘管包括两个管端部，这些管端部沿相反方向延伸并经由设在端盖中的管端口伸出该圆柱形腔。扭曲的细长带状件同轴设置在从第一端延伸到第二端的圆柱形腔内。该扭曲的细长带状件包括多个径向延伸的指状件，这些指状件适于与该螺旋盘卷接合从而将螺旋盘卷保持在预定位置。

Description

内部热交换器组件
技术领域
本发明涉及一种汽车空调系统的内部热交换器组件；更具体而言，涉及一种具有内部螺旋盘卷的内部热交换器组件，其中该内部螺旋盘卷通过内部挡板被保持在预定位置，该内部挡板具有限定了双螺旋的径向延伸的指状件。
背景技术
通常的汽车空调系统包括压缩机、冷凝器、臌胀装置和蒸发器。液压串联连接上述部件的是能够传递高压和低压制冷剂流的制冷剂管。用于现代汽车空调系统的两相制冷剂是被称为R-134a的对环境友好的制冷剂和例如HF0-1234yf的低全球变暖潜能值(GWP)的制冷剂。
压缩机通常被称为空调系统的核心，其中压缩机负责在整个系统中压缩和传输制冷剂。该压缩机包括吸入侧和排出侧。吸入侧被称为低压侧而排出侧被称为高压侧。
蒸发器位于汽车的客舱内而冷凝器位于发动机舱的前部或者更精确地是位于散热器的前面。在蒸发器内部，冷的低压液体制冷剂通过吸收来自客舱的热而沸腾。从蒸发器中退出的低压蒸汽制冷剂通过压缩机吸入并被压缩成高温蒸汽制冷剂。压缩而成的高温蒸汽制冷剂随后通过压缩机排放至冷凝器。当高压蒸汽制冷剂经过冷凝器时，由于制冷剂将其从客舱中吸收的热量释放到客舱外部的环境空气中，所以制冷剂凝结成高压低温液体制冷剂。高压液体制冷剂退出冷凝器，经过膨胀装置至蒸发器从而重复从舱室到外部环境空气的热传递过程，该膨胀装置调节高压液体制冷剂的流动。
使从蒸发器返回压缩机的低压蒸汽制冷剂的温度与退出冷凝器的高压液体制冷剂相比通常低40°F到100°F。已知内部热交换器，例如双管的逆流式热交换器，被用来利用低压低温蒸汽制冷剂和高压高温液体制冷剂之间的温差来改善空调系统的整体制冷能力。该双管热交换器包括外管和同轴位于该外管内的内管。内管的直径小于外管的直径，从而在内管和外管之间限定出用于制冷剂流动的环形间隙。退出蒸发器的相对较冷的低压蒸汽制冷剂经过该环形间隙，而退出冷凝器的相对较热的液体制冷剂经过内管。热量从退出冷凝器的高压液体制冷剂传输到较冷的低压蒸汽制冷剂，该低压蒸汽制冷剂返回到内部热交换器中的压缩机。通过在高压液体制冷剂流经膨胀装置之前降低其温度，可将膨胀装置设置处于在较低温度；因此进入蒸发器的制冷剂的温度处于较低温度。SAE国际公开号No.2007-01-1523已经给出，例如上述的一个内部热交换器可以将内部热交换的量从390W增加到550W；从而提高空调系统的冷却性能。
上述内部热交换器具有缺陷。由于发动机舱内部的空间有限，所以将这种热交换器安装在发动机舱内是困难的。此外，这种双管热交换器还以具有低传热效率和高压降而被公知。因此需要具有高传热效率和低压降且紧凑的内部热交换器。进一步需要的是在正常工作条件期间强健的紧凑型内部热交换器。更进一步需要的是制造成本经济的紧凑型内部热交换器。
发明内容
本发明涉及一种空调系统的内部热交换器组件。该内部热交换器包括壳体，该壳体具有第一端和与第一端轴向相对的第二端，以及在两端之间限定出大致圆柱形腔的内表面。螺旋盘管在该圆柱形腔内绕轴线设置。该螺旋盘管包括第一和第二管端部，这些管端部大致平行于轴线地沿相反方向延伸并超出该壳体的第一和第二端。该螺旋盘管进一步包括多个具有预定盘卷节距的相邻盘卷。
同轴设置在大致圆柱形腔内的是从第一端延伸到第二端的细长的扭曲带状件。该细长带状件包括相对的边缘，这些边缘在从其最初的平坦状态扭曲时限定出双螺旋。多个间隔的指状件从这些边缘径向延伸。指状件的尺寸设置为紧密配合在盘卷之间，从而阻止盘卷的横向运动。
第一端盖和第二端盖密封大致圆柱形腔的端部。每个端盖包括与该圆柱形腔液压连通的第一端口和适合于支撑管端部的管节(tube coupling)。
螺旋盘管包括基本管外径(Dtube)和螺旋盘卷外径(Dcoil)。螺旋盘卷外径(Dcoil)被设置尺寸为基本装配在大体圆柱形腔直径(Dcavity)中，并在外螺管直径(Dcoil)和腔直径(Dcavity)之间具有环形间隙。该环形间隙被设置尺寸为为流经该圆柱形腔的制冷剂流提供基本无阻的通道；从而以某些方式提高总的热传递并显著地减少压降。细长的扭曲带状件的延伸指状件在圆柱形腔内保持螺旋盘管的环形间隙。
本发明提供一种紧凑的具有高传热效能和低压降的内部热交换器。本发明进一步提供一种在正常工作条件期间强健并且制造成本有效的紧凑型内部热交换器。减少内部热交换器中制冷剂的压降会提高整个空调系统的制冷能力。
通过阅读本发明的下述具体实施方式，本发明的其他特征和优势将更清楚，这些具体实施方式是参照附图仅仅以非限制性示例的方式给出的。
附图说明
将参考附图进一步说明本发明，其中：
图1是具有内部热交换器组件的汽车空调系统，该内部热交换器组件使用退出蒸发器的低温制冷剂来冷却退出位于膨胀装置之前的冷凝器的高温制冷剂。
图2是热交换器组件的分解图，示出了壳体、螺旋盘管、具有多个指状件的扭曲的细长挡板，和密封壳体任一端的端盖。
图3是热交换器组件的纵剖视图，示出了具有多个指状件的细长扭曲挡板，这些指状件将螺旋盘管保持在预定位置。
图4是图3中部分4的放大图，示出了接合至螺旋盘管的细长扭曲挡板的延伸指状件和壳体的内表面。
图5(A-D)分别示出了内部热交换器的传热效能分别相对于腔直径(Dcavity)、基本管直径(Dtube)、环形间隙距离(GAPdistance)和盘卷节距(Coilpitch)的关系；以及制冷剂速度相对于上述尺寸的变化。
图6示出了具有内部热交换器组件的汽车空调系统的传热能力相对于该内部热交换器组件中蒸汽制冷剂压降的关系。
具体实施方式
根据本发明的优选实施例，参考图1-4，空调系统10具有压缩机12、冷凝器14、膨胀装置16、蒸发器18和将上述部件串联液压连接的制冷剂管20。空调系统10进一步包括内部热交换器100以增加空调系统10的传热能力。
如图1中所示，从蒸发器18排出的低压蒸汽制冷剂通过压缩机12吸入并压缩成高压蒸汽制冷剂，该高压蒸汽制冷剂然后被排放到冷凝器14。在冷凝器14中，高压蒸汽制冷剂凝结成高压液体制冷剂。高压液体制冷剂随后经过调节制冷剂流动的膨胀装置16到达蒸发器18，在蒸发器中该高压液体制冷剂由于从汽车舱室吸收热量而膨胀为低压蒸汽制冷剂。
内部热交换器组件100在空调系统10中位于蒸发器18的排出侧和在膨胀装置16之前的冷凝器14的排出侧之间。经由内部热交换器组件100，来自蒸发器18的低压蒸汽制冷剂的流动逆流于来自冷凝器14的高压液体制冷剂的流动。替代实施例(未示出)是低压蒸汽制冷剂的流动并流于高压蒸汽制冷剂的流动。退出蒸发器18的相对较低温度的低压蒸汽制冷剂用来在膨胀装置16之前预冷却退出冷凝器14的相对较高温度的高压液体制冷剂。从蒸发器18返回压缩机12的低压蒸汽制冷剂的温度与退出冷凝器14的高压液体制冷剂相比通常低40°F到100°F。
图2所示的是内部热交换器组件100的分解图，该组件包括具有大致圆柱形腔130的壳体102、位于圆柱形腔130内的内部螺旋盘管108和同轴设置的细长挡板146，该挡板具有径向延伸的指状件152。指状件152适用于插入相邻盘卷109之间并与其接合从而使螺旋盘管108保持在预定位置，从而为内部热交换器组件100提供结构完整性。端盖114、116液压地密封壳体102。每个端盖114、116包括端口118，120和管节124，126。
壳体102包括外表面104、第一端134、轴向相对的第二端136和中心轴线A。内表面106限定了绕轴线A设置的大致圆柱形腔130。最佳图示于图4中，圆柱形腔130包括具有腔直径(DCavity)的大体为圆形的横截面。回头参考图2，壳体102的外表面104也具有大体圆柱形的形状；然而，壳体102的外表面104的形状可以是能够适应内表面106所限定的圆柱形腔130的任何形状。
参见图3，同轴设置在壳体102中的是绕轴线A螺旋的单个管从而形成螺旋盘管108。螺旋盘管108包括延伸超出第一端134并且基本平行于轴线A的第一管端部110。螺旋盘管108还包括第二管端部112，该第二管端部112沿与第一管端部110相反的方向延伸并超出壳体102的第二端136。
回头参见图4，螺旋盘管108包括基本管直径(Dtube)和螺旋盘卷外径(Dcoil)。基本管直径(Dtube)是形成螺旋线圈108的管的直径。外部螺旋盘卷直径(Dcoil)是垂直于轴线A、穿过盘卷109测量的。外部螺旋盘卷直径(Dcoil)的大小被设置为在腔直径(Dcavity)的范围内，从而在外部螺旋盘卷直径(Dcoil)和腔直径(Dcavity)之间形成环形间隙144。相邻盘卷109之间的轴向距离是盘卷节距(Coilpitch)。
回头参见图2，位于壳体102内部并大小设置为适于装配在第一端134和第二端136之间的是同轴设置的细长挡板146。细长挡板146具有沿轴线A同轴连续扭曲的大体为矩形的型面(profile)。细长挡板146包括第一挡板边缘148和相对的第二挡板边缘150。示出的大体为矩形的型面仅仅是示例性目的。该型面可以是包括至少两个相对挡板边缘148、150的任何形状。
每个挡板边缘148、150包括多个指状件152，这些指状件从其各自的挡板边缘148、150垂直并且径向远离轴线A延伸，表现为与扭曲的边缘148和150相同的双螺旋。每个指状件152包括远端151以及由第一侧面156和相对的第二侧面158界定的远端151和中心部分154。指状件152的第一侧面156面对其紧邻的指状件152的第二侧面158从而在其间限定槽160。每个指状件152的长度足够长以使远端151抵接壳体102的内表面106从而沿轴线A同轴对准并支撑扭曲的细长挡板146。每个槽160适合于容纳盘卷109的一部分，其中相邻指状件的侧面156、158与位于指状件152之间的边缘148、150的一部分配合从而将螺旋盘管108在圆柱形腔130内固定在预定位置并保持盘卷109的远端140、142和壳体内表面106之间的环形间隙距离(GAPdistance)。径向延伸的指状件152允许内部热交换器100出于包装要求弯成拱形或半圆形(未示出)而不会损坏或使螺旋盘管108离开其预定位置。
在内部热交换器组件100的内表面106的一部分上可以形成细长的肋(未示出)。细长的肋可以基本平行于A轴线延伸或者绕A轴线螺旋。每个肋包括与内表面106间隔开的远端表面，其中该远端表面抵接螺旋盘管108。细长的肋帮助将螺旋盘管108固定在预定位置从而保持所需的环形间隙距离(GAPdistance)。
密封圆柱形腔130第一和第二端的分别是第一和第二端盖114、116。第一和第二端盖114、116中的每一个都包括与圆柱形腔130液压连通的端口118、120以及管节124、126。每个管节124、126都适于支撑螺旋盘管108的相应管端部110、112。一个替代实施例(未示出)是端盖114、116之一与相应的管端部110、112整体形成。
来自蒸发器18的相对较冷的低压气体制冷剂经由端口118、120之一被引入圆柱形腔130中。从冷凝器14排出的相对较热的高压液体制冷剂经由管端部110、112之一被引入螺旋盘管108。经由通过逆流或并流制冷剂流动的传导，热量从螺旋盘管108中的高压液体制冷剂传递到圆柱形腔130中的低压蒸汽制冷剂。
最佳图示于图4中，环形间隙144为流经圆柱形腔130的低压蒸汽制冷剂流提供基本无阻的通道，从而以若干方式提高总的热传递并显著地减少压降。首先，环形间隙144允许制冷剂完全访问盘卷109的外表面，从而增加螺旋盘管108和制冷剂之间的总传热面积。其次，环形间隙144允许夹杂在制冷剂中的润滑油沿内表面106无阻地移动；从而使形成热传递障碍或绝热体的油污聚集最小化。环形间隙144还显著减少压降，使制冷剂在螺旋盘卷直径138周围更容易地流动。如下所述，内部热交换器100中减少的压降使得空调系统10的整体冷却能力增加。
内部热交换器组件100可通过本领域技术人员公知的任一方法制造。壳体102和端盖114、116之一可模制或制成为一个整体单元。另一剩余端盖114、116可被制成单独的零件。通过将依次相邻的盘卷109连续地扭曲到细长挡板146的径向延伸指状件152上，直到螺旋盘管108完全组装到细长挡板146上，可以将螺旋盘管108附接于细长挡板146。然后在将细长挡板146和螺旋盘管108组件插入圆柱形腔130之前，通过钎焊或其他已知方法将该组件连接起来。一旦该组件被插入并且恰当位于圆柱形腔130内，就将另一剩余端盖114、116装配到相应的端部134、136从而密封圆柱形腔130。如果内部热交换器组件100的部件是服从钎焊的，则各个部件可以装配成整体并且钎焊成一个整体单元。
本领域技术人员将认识到，从管内的流体到管外的周围流体的传热效能率与流过管表面的周围流体流速成正比；速度越大，传热效能越大。一个示例可以是风扇，其引起汽车散热器的管上方的气流，从而增加散热器的传热效能。这里在前所述的内部热交换器组件100增加了传热效能同时减少螺旋盘卷表面区域上的制冷剂速度。制冷剂速度的减少使得经过内部热交换器100的压降减少，从而增加整个空调系统的制冷能力，这将在下面详细描述。
图5(A-D)给出了内部热交换器100的传热效能分别相对于腔直径(Dcavity)、管外径(Dtube)、环形间隙距离(GAPdistance)和盘卷节距(Coilpitch)尺寸的关系。每个参数的尺寸呈现在X轴上，而传热效能呈现在左侧的Y轴上。图5(A-D)还给出了位于右侧Y轴上的经过内部热交换的制冷剂速度(ft/min)相对于X轴上参数的关系。
如图5(A)中所示，传热效能随着腔直径(Dcavity)增加而增加。图5(A)还表示腔直径(Dcavity)的增加导致制冷剂流速的减小。换句话说，腔直径(Dcavity)的增加提供了提高内部热交换器100的传热效能并减小了制冷剂流速的益处。相应地，制冷剂流速的减小使得内部热交换器组件100的压降减小。内部热交换器100的压降的减小使得汽车空调系统的制冷能力增加，这示于图6并在下详细论述。腔直径(Dcavity)的增加受限于位于汽车引擎罩下方的内部热交换器组件100的封装要求。因此，管外径(Dtube)、环形间隙距离(GAPdistance)和盘卷节距(Coilpitch)的尺寸被选择为配合所选择的腔直径(Dcavity)的尺寸从而将传递效能最大化并将制冷剂压降最小化。
如图5(B)-(D)所示，管外径(Dtube)、环形间隙距离(GAPdistance)和盘卷节距(Coilpitch)的变化也影响传热效能，但是对制冷剂速度影响不大。为了提高传热效能和减小汽车空调系统的内部热交换器100的压降，腔直径(Dcavity)介于25到45mm之间，优选为32mm到38mm；基本管直径(Dtube)介于6mm到10mm之间，优选为7mm到9mm；盘卷节距(Coilpitch)介于2mm到8mm之间，优选为4mm到6mm；环形间隙距离(GAPdistance)介于0.5mm到3mm之间，优选为1mm到2mm。
图6给出了一图表，显示了具有内部热交换器组件的汽车热交换器系统的传热能力的增加。Y轴表示与不带有内部热交换器的空调系统相比，带有内部热交换器的空调系统的传热能力比。刻度1.0表示不带有内部热交换器组件的系统，其表示为水平实线用作参考。传热能力比越大，空调系统的传热能力越大。X轴表示内部热交换器中蒸汽制冷剂流的蒸汽压降。
如图6所示，带有内部热交换器的空调系统的传热能力比与内部热交换器中的蒸汽制冷剂流的压降成反比。内部热交换器100的压降越低，整个空调系统的传热能力比率越高。压降的量与经过圆柱形腔130的制冷剂流速正相关；因此，制冷剂流速越低，空调系统的传热能力越高。
这里所公开的内部热交换器的优势在于，在内部热交换器中提供最大的传热效能和增加空调系统的传热能力。另一个优势在于，内部扭曲挡板的径向延伸指状件保持内部螺旋盘管在壳体中的横向和径向位置，从而确保正常工作条件期间的最大性能和最小振动。再一个优势在于，径向指状件的远端与圆柱形腔的内表面的接触提高了内部热交换器的结构刚度。又一个优势在于，内部热交换器是由容易组装和钎焊或者干涉配合装配在一起的标准材料制成的。另一个优势在于，内部扭曲挡板的径向延伸指状件允许内部热交换器100弯成拱形而不会损坏或使螺旋盘管离开其预定位置。
虽然已经通过优选实施例描述本发明，但不是限制于此，而仅受如随后权利要求所阐述的范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于空调系统的内部热交换器组件，包括：
壳体，该壳体具有第一端、与所述第一端轴向相对的第二端、和在所述第一端与第二端之间限定了大致圆柱形腔的内表面，该圆柱形腔具有围绕轴线的圆柱形腔直径；
螺旋盘管，该螺旋盘管绕所述轴线设置在所述圆柱形腔内并且具有盘卷外径，其中所述螺旋盘管包括基本管直径；和
细长的带状件，该带状件同轴地设置在从所述第一端延伸到所述第二端的所述圆柱形腔中，其中所述细长的带状件沿所述轴线扭曲并且包括将所述螺旋盘管保持在预定位置的部件，
其中，所述圆柱形腔直径在25mm到45mm之间而所述基本管直径在6mm到10mm之间。
2.如权利要求1所述的用于空调系统的内部热交换器组件，其中，所述螺旋盘管包括2mm到8mm之间的盘卷节距。
3.如权利要求2所述的用于空调系统的内部热交换器组件，其中，所述螺旋盘管外径与所述内表面径向间隔开从而限定0.5mm到3mm之间的环形间隙距离。
4.如权利要求3所述的用于空调系统的内部热交换器组件，
其中所述圆柱形腔直径在32mm到38mm之间，
其中所述基本管直径在7mm到9mm之间，
其中所述环形间隙距离在1mm到2mm之间，和
其中所述盘卷节距在4mm到6mm之间。
5.如权利要求1所述的用于空调系统的内部热交换器组件，其中，所述螺旋盘管包括第一管端部和第二管端部，这些管端部基本平行于所述轴线沿相反方向延伸并超出所述壳体的所述第一端和第二端。
6.如权利要求5所述的用于空调系统的内部热交换器组件，进一步包括：
第一端盖，该第一端盖适于密封所述壳体的所述第一端，其中所述第一端盖包括与所述圆柱形腔液压连通的第一端口和适于支撑所述第一管端部的第一管节；和
第二端盖，该第二端盖适于密封所述壳体的所述第二端，其中所述第二端盖包括与所述圆柱形腔液压连通的第二端口和适于支撑所述第二管端部的第二管节。
7.如权利要求1所述的用于空调系统的内部热交换器组件，
其中将所述螺旋盘管保持在预定位置的所述部件包括：
所述螺旋盘管包括多个相邻的盘卷，这些盘卷具有在相邻盘卷之间限定出间隙的预定节距；和
所述细长的带状件包括相对的边缘，所述边缘具有多个限定出双螺旋的径向延伸的指状件，
其中，每个所述指状件包括两个抵靠所述相邻盘卷的、基本垂直于所述轴线的相对侧面，从而抑制盘卷的横向运动。
8.如权利要求7所述的热交换器组件，其中，每个所述径向延伸的指状件包括抵靠所述壳体的所述内表面的远端。
9.如权利要求8所述的热交换器组件，其中，所述细长的带状件包括在两个相邻的延伸指状件之间基本平行于所述轴线的边缘部分，其中所述边缘部分抵靠所述盘卷，从而抑制盘卷朝向所述轴线的径向运动。
10.一种用于空调系统的内部热交换器组件，包括：
壳体，该壳体具有第一端、与所述第一端轴向相对的第二端、和在所述第一端与第二端之间限定了大致圆柱形腔的内表面，该圆柱形腔具有绕轴线的圆柱形腔直径；
管，该管绕所述轴线螺旋地设置在所述圆柱形腔中以限定出具有螺旋盘卷外径的螺旋盘管，其中该螺旋盘管包括第一管端部和第二管端部，这些管端部基本平行于所述轴线沿相反方向延伸并超出所述壳体的所述第一端和第二端；
第一端盖，该第一端盖适于密封所述壳体的所述第一端，其中所述第一端盖包括与所述圆柱形腔液压连通的第一端口和适于支撑所述第一管端部的第一管节；和
第二端盖，该第二端盖适于密封所述壳体的所述第二端，其中所述第二端盖包括与所述圆柱形腔液压连通的第二端口和适于支撑所述第二管端部的第二管节；和
细长的带状件，该带状件同轴地设置在从所述第一端延伸到所述第二端的所述圆柱形腔中，其中所述细长的带状件沿所述轴线扭曲；
其中，所述螺旋盘管包括多个相邻盘卷，这些盘卷具有在相邻盘卷之间限定出间隙的预定节距；
其中所述细长的带状件包括相对的边缘，该边缘具有多个限定出双螺旋的径向延伸的指状件；和
其中每个所述指状件包括两个抵靠所述相邻盘卷、基本垂直于所述轴线的相对侧面，从而抑制盘卷的横向运动。
11.如权利要求10所述的热交换器组件，其中，每个所述径向延伸的指状件包括抵靠所述壳体的所述内表面的远端。
12.如权利要求11所述的热交换器组件，其中，所述细长的带状件包括在两个相邻的延伸指状件之间基本平行于所述轴线的边缘部分，其中所述边缘部分抵靠所述盘卷，从而抑制盘卷朝向所述轴线的径向运动。
13.如权利要求12所述的用于空调系统的内部热交换器组件，
其中所述圆柱形腔直径在25mm到45mm之间，和
其中所述螺旋盘卷外径与所述内表面径向间隔开从而限定0.5mm到3mm之间的环形间隙。
14.如权利要求12所述的用于空调系统的内部热交换器组件，
其中所述圆柱形腔直径在25mm到45mm之间；
其中所述螺旋盘管的直径在6mm到10mm之间；
其中所述螺旋盘管包括2mm到8mm之间的盘卷节距；和
其中所述螺旋盘卷外径与所述内表面径向间隔开从而限定0.5mm到3mm之间的环形间隙。
15.如权利要求12所述的用于空调系统的内部热交换器组件，
其中所述圆柱形腔直径在32mm到38mm之间，
其中所述螺旋盘管的直径在7mm到9mm之间，
其中所述螺旋盘管包括4mm到6mm之间的盘卷节距；和
其中所述螺旋盘卷外径与所述内表面径向间隔开从而限定1mm到2mm之间的环形间隙。
CN200910160478XA 2008-07-24 2009-07-23 内部热交换器组件 Expired - Fee Related CN101929768B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13582508P 2008-07-24 2008-07-24
US61/135825 2008-07-24
US61/135,825 2008-07-24
US12/487,709 US9587888B2 (en) 2008-07-24 2009-06-19 Internal heat exchanger assembly
US12/487709 2009-06-19
US12/487,709 2009-06-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101929768A CN101929768A (zh) 2010-12-29
CN101929768B true CN101929768B (zh) 2013-05-29

Family

ID=41198534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910160478XA Expired - Fee Related CN101929768B (zh) 2008-07-24 2009-07-23 内部热交换器组件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9587888B2 (zh)
EP (1) EP2148161B1 (zh)
KR (1) KR101091063B1 (zh)
CN (1) CN101929768B (zh)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8596080B2 (en) 2010-05-27 2013-12-03 Delphi Technologies, Inc. Air conditioning system having an improved internal heat exchanger
DE102010034112A1 (de) 2010-08-12 2012-02-16 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Interner Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
US20120102989A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 Honeywell International Inc. Integrated receiver and suction line heat exchanger for refrigerant systems
US10041737B2 (en) * 2010-12-16 2018-08-07 Heatcraft Refrigeration Products, Llc Evaporator
DE102011100692A1 (de) * 2011-05-06 2012-11-08 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Flexibel anpassbarer Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
KR20150006823A (ko) * 2012-04-05 2015-01-19 씨. 아이. 카세이 가부시기가이샤 전열관과 이것을 이용한 열교환기
DE102012010521A1 (de) 2012-05-25 2013-11-28 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
KR101249721B1 (ko) * 2012-09-05 2013-04-02 주식회사 화승알앤에이 열교환용 이중관
DE202013011854U1 (de) * 2012-11-26 2014-08-12 Ti Automotive Engineering Centre (Heidelberg) Gmbh Interner Wärmetauscher für eine Klimaanlage
DE102014200820A1 (de) * 2014-01-17 2015-07-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines wenigstens eine Wärmeübertragungsfläche aufweisenden Wärmetauschers
US20170167759A1 (en) * 2014-02-22 2017-06-15 Thermolift, Inc. A Thermally-Driven Heat Pump Having a Heat Exchanger Located Between Displacers
US20150300745A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Enterex America LLC Counterflow helical heat exchanger
US11982442B2 (en) * 2015-02-27 2024-05-14 Morgan State University System and method for biomass combustion
CN105115193A (zh) * 2015-10-10 2015-12-02 常州精励汽车科技有限公司 一种汽车用空调回热器
JP6421107B2 (ja) * 2015-10-27 2018-11-07 株式会社神鋼エンジニアリング＆メンテナンス 気化器
WO2017073139A1 (ja) * 2015-10-27 2017-05-04 株式会社神鋼エンジニアリング＆メンテナンス 気化器
JP6515060B2 (ja) * 2016-05-09 2019-05-15 株式会社神鋼エンジニアリング＆メンテナンス 気化器
JP6491791B2 (ja) * 2016-03-14 2019-03-27 カルソニックカンセイ株式会社 二重管
US20170289404A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 Intel Corporation Joint edge enhance dynamic
US11009271B2 (en) * 2018-10-25 2021-05-18 Heatcraft Refrigeration Products Llc Evaporator coil insert
CN109317852A (zh) * 2018-11-29 2019-02-12 王伟波 一种热交换器盘管焊接上料装置及安装焊接设备
CN109317850A (zh) * 2018-11-29 2019-02-12 王伟波 一种热交换器安装焊接设备及筒体焊接定位装置
CN109317851A (zh) * 2018-11-29 2019-02-12 王伟波 一种热水器生产系统及生产方法
CN111256496A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 比亚迪股份有限公司 换热器、车辆的热管理系统和车辆
DE102019114100A1 (de) * 2019-05-27 2020-12-03 Mahle International Gmbh Innerer Wärmeübertrager
JP7129602B2 (ja) * 2019-05-31 2022-09-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置
CN113939697A (zh) * 2019-06-12 2022-01-14 大金工业株式会社 制冷剂循环系统
CN111365905B (zh) * 2020-04-09 2021-11-26 上海泰达冷暖科技有限公司 一种换热器、气液分离器、制冷系统、换热器的制造方法及用途
CN112197617B (zh) * 2020-10-12 2023-04-07 辽宁裕丰化工有限公司 一种基于精细化工生产的快装式高效换热器
CN112179174A (zh) * 2020-10-16 2021-01-05 渭南师范学院 一种基于精细化工生产的快装式高效换热器
CN114440692A (zh) * 2021-12-31 2022-05-06 北京动力机械研究所 一种用于支撑管束的预冷器内框架

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5186247A (en) * 1991-05-10 1993-02-16 Man Gutehoffnungshutte Ag High temperature/pressure gas tubular heat exchanger
CN2557890Y (zh) * 2002-07-04 2003-06-25 上海高川开乐制冷设备有限公司 带回热交换的立式满液式蒸发器
CN1590927A (zh) * 2003-09-05 2005-03-09 Lg电子株式会社 包括热交换器和用于切换制冷循环的装置的空调器
CN1862151A (zh) * 2005-05-12 2006-11-15 乐金电子(天津)电器有限公司 回热式制冷循环系统空调器
JP2007064514A (ja) * 2005-08-29 2007-03-15 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd 熱交換器用伝熱管および該伝熱管が組込まれた熱交換器
JP2008096071A (ja) * 2006-10-14 2008-04-24 Atago Seisakusho:Kk ２重管式熱交換器

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2775683A (en) * 1954-07-16 1956-12-25 Dole Refrigerating Co Heat exchangers for vaporizing liquid refrigerant
US3875759A (en) * 1973-04-13 1975-04-08 Columbia Gas System Corp Heat exchange evaporator
CS170396B3 (zh) * 1973-11-09 1976-08-27
FR2420726A1 (fr) * 1978-03-21 1979-10-19 Commissariat Energie Atomique Dispositif pour porter un liquide a une temperature donnee
US4317268A (en) * 1979-08-08 1982-03-02 Solar Limited, Inc. Process for making a heater exchanger
US4798241A (en) * 1983-04-04 1989-01-17 Modine Manufacturing Mixed helix turbulator for heat exchangers
US4719969A (en) * 1985-05-30 1988-01-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Vibration and shock resistant heat exchanger
US4696168A (en) * 1986-10-01 1987-09-29 Roger Rasbach Refrigerant subcooler for air conditioning systems
US4823865A (en) * 1988-02-18 1989-04-25 A. O. Smith Corporation Turbulator construction for a heat exchanger
US5497824A (en) * 1990-01-18 1996-03-12 Rouf; Mohammad A. Method of improved heat transfer
US5379832A (en) * 1992-02-18 1995-01-10 Aqua Systems, Inc. Shell and coil heat exchanger
US6076597A (en) * 1997-12-31 2000-06-20 Flowserve Management Company Helical coil heat exchanger with removable end plates
CN2404087Y (zh) * 2000-01-26 2000-11-01 淮阴辉煌太阳能有限公司 装配式螺旋套管热交换器
KR100426640B1 (ko) 2000-09-25 2004-04-08 주식회사 템피아 냉동사이클
US20020084065A1 (en) * 2001-01-04 2002-07-04 Tamin Enterprises Fluid heat exchanger
US6463757B1 (en) * 2001-05-24 2002-10-15 Halla Climate Controls Canada, Inc. Internal heat exchanger accumulator
JP3803282B2 (ja) * 2001-11-19 2006-08-02 松下電器産業株式会社 二次冷媒式空気調和機
NZ523962A (en) * 2003-01-31 2004-10-29 Energy Saving Concepts Ltd Heat exchanger with multiple turbulent flow paths
KR101005419B1 (ko) * 2003-09-15 2010-12-30 엘지전자 주식회사 액-기체 열 교환기
US7165605B2 (en) * 2003-11-19 2007-01-23 Carrier Corporation Multi-tube in spiral heat exchanger
US7806171B2 (en) * 2004-11-12 2010-10-05 Carrier Corporation Parallel flow evaporator with spiral inlet manifold
US7347059B2 (en) * 2005-03-09 2008-03-25 Kelix Heat Transfer Systems, Llc Coaxial-flow heat transfer system employing a coaxial-flow heat transfer structure having a helically-arranged fin structure disposed along an outer flow channel for constantly rotating an aqueous-based heat transfer fluid flowing therewithin so as to improve heat transfer with geological environments
WO2007011523A2 (en) 2005-06-30 2007-01-25 Sc Materials, Inc. Rapid thermal annealing of targeted thin film layers
US8162040B2 (en) * 2006-03-10 2012-04-24 Spinworks, LLC Heat exchanging insert and method for fabricating same
DE102006017432B4 (de) * 2006-04-06 2009-05-28 Visteon Global Technologies Inc., Van Buren Innerer Wärmeübertrager mit kalibriertem wendelförmigen Rippenrohr
US7621150B2 (en) * 2007-01-05 2009-11-24 Delphi Technologies, Inc. Internal heat exchanger integrated with gas cooler
JP2009006071A (ja) * 2007-06-29 2009-01-15 Aruze Corp 遊技機

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5186247A (en) * 1991-05-10 1993-02-16 Man Gutehoffnungshutte Ag High temperature/pressure gas tubular heat exchanger
CN2557890Y (zh) * 2002-07-04 2003-06-25 上海高川开乐制冷设备有限公司 带回热交换的立式满液式蒸发器
CN1590927A (zh) * 2003-09-05 2005-03-09 Lg电子株式会社 包括热交换器和用于切换制冷循环的装置的空调器
CN1862151A (zh) * 2005-05-12 2006-11-15 乐金电子(天津)电器有限公司 回热式制冷循环系统空调器
JP2007064514A (ja) * 2005-08-29 2007-03-15 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd 熱交換器用伝熱管および該伝熱管が組込まれた熱交換器
JP2008096071A (ja) * 2006-10-14 2008-04-24 Atago Seisakusho:Kk ２重管式熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
US20100018246A1 (en) 2010-01-28
KR20100011918A (ko) 2010-02-03
EP2148161B1 (en) 2015-04-08
CN101929768A (zh) 2010-12-29
EP2148161A2 (en) 2010-01-27
EP2148161A3 (en) 2014-01-01
KR101091063B1 (ko) 2011-12-08
US9587888B2 (en) 2017-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101929768B (zh) 内部热交换器组件
US8156754B2 (en) Carbon dioxide refrigerant-coolant heat exchanger
US7788933B2 (en) Heat exchanger tube having integrated thermoelectric devices
US5251603A (en) Fuel cooling system for motorvehicles
US6032482A (en) Constructional collector heat transfer unit and air conditioner equipped therewith
US5875837A (en) Liquid cooled two phase heat exchanger
US20130089413A1 (en) Screw Compressor
US20070289723A1 (en) Internal heat exchanger with calibrated coil-shaped fin tube
US20120199326A1 (en) Internal heat exchanger
KR101249721B1 (ko) 열교환용 이중관
EP1890096B1 (en) Accumulator of air conditioner
US20120279691A1 (en) Heat exchanger for a motor vehicle air conditioning system
EP1707411A1 (en) Vehicular air-conditioner
JP2004156900A (ja) 管対管熱交換アセンブリ
KR102087678B1 (ko) 열 전달 장치
EP1592927B1 (en) Heat exchanger
US20050247439A1 (en) Heat exchangers and air conditioning systems including such heat exchangers
US20120279690A1 (en) Flexibly adjustable heat exchanger for a motor vehicle air conditioning system
US20060108107A1 (en) Wound layered tube heat exchanger
US20130098586A9 (en) Wound Layered Tube Heat Exchanger
CA2763210C (en) Improved refrigerant compensator
US20130146264A1 (en) Heat exchanger for vehicle
KR101551692B1 (ko) 축냉 열교환기
US20130146247A1 (en) Heat Exchanger for Vehicle
JP2008157506A (ja) 熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160324

Address after: Stuttgart, Germany

Patentee after: Mahle Int GmbH

Address before: Michigan

Patentee before: Delphi Technology Inc.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130529

Termination date: 20200723

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee