CN102080908A - 液体过冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体过冷系统，所述液体过冷系统可以包括吸入管，该吸入管围绕其外圆周具有螺旋凹槽，并且连接压缩机与蒸发器；液体管，该液体管连接冷凝器与膨胀管；热交换管，所述吸入管插入所述热交换管并且所述热交换管的一端与所述液体管连接，从而热量能够在所述吸入管和所述液体管之间进行交换；以及连接块，该连接块的一侧连接至所述液体管，并且该连接块的另一侧连接至所述吸入管和所述热交换管。

Description

液体过冷系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年11月30日申请的韩国专利申请No.10-2009-0116824的优先权，该申请的全文在此并入以供所有目的的参考。

技术领域

本发明涉及一种冷却系统，更具体而言，本发明涉及用于改进空气调节系统的效率、NVH(“噪音、振动以及颠振”)性能以及制造工艺的液体过冷系统。

背景技术

一般而言，在车辆中开动加热器或者空调以调节车辆中的温度。

由于诸如在冬季，用于提高低温的加热器通过使用发动机产生的热量来加热空气，所以这易于使用和消耗少量的燃料。

然而，由于诸如在夏天，用于降低温度的空调需要相对于从高温的车辆外部至低温的车辆内部的正常热流来传递热量，所以这就需要特定结构并且消耗大量的燃料。

如图1A所示的冷却系统用于空调并且使用当液体蒸发时产生的气化的热量从周围空气吸收热量，该冷却系统诸如制冷器或者冰箱。此外，它将甚至在低温下都易于蒸发的液体用作冷却剂，通常使用氟利昂气体。

根据冷却系统的基本结构，在密封的金属容器中电机与压缩机直接连接，当电机旋转压缩机时，冷却剂被压缩。

已压缩的冷却剂穿过冷凝器，该冷凝器通过将铝钉连接至铜管的表面而形成，并且冷凝器冷却所述冷却剂，以通过将冷却剂的热量散发至空气中而使其液化。

已穿过冷凝器的高温和高压的液体冷却剂穿过膨胀阀，其中从冷凝器运送来的高温和高压的液体冷却剂在穿过与工作不相关的膨胀阀的同时压力和温度降低，该膨胀阀为部分打开的管或者毛细管。

已穿过膨胀阀的冷却剂流入蒸发器，该蒸发器通常由细的铜管组成，这些铜管具有大致相同的结构。该压缩的冷却剂当通过蒸发器蒸发时吸收周围的热量。因此，接触蒸发器的表面的空气的温度降低并且空气的湿气在蒸发器的表面上变成液滴，然后被移除。

如图1B所述的过冷系统已用于增大一般冷却系统的效率。该过冷系统利用在冷却剂流过每个装置时产生的热交换，来增大过冷程度，其中吸入管1和液体管2靠近热交换管3而设置，低温和低压气体冷却剂通过吸入管1从蒸发器流至压缩机，高温和高压的液体冷却剂通过液体管2从冷凝器流至膨胀阀，从而低温气体冷却剂和高温液体冷却剂之间进行热交换。

因此，能够改进空调系统的性能和效率(COP)，使用具有小容量的压缩机就能使压缩机所消耗的能量降低大约14％，并且使车辆的总燃料效率提高大约1％或者更多。

然而，如图2所示，由于液体管2与热交换管3以T形连接，所以不仅仅需要T形抽出工艺(extraction process)，而且由于穿过液体管2的冷却剂的通道快速变化，所以还会产生振动和噪音。

此外，在吸入管1、液体管2以及热交换管3的联接处，存在与冷却剂的流动方向相反的空间，使得产生逆流和涡流，这导致了冷却剂压力损失、振动以及噪音。

此外，过冷系统的制造工艺的成本较高，这是由于在机加工热交换管3后，需要膨胀并且缩小管子以连接液体管2，并且冷却剂入口的形状会产生冷却剂的压力损失以及涡流。

本发明背景部分公开的上述信息仅仅用来增加对本发明总体背景的理解，其不应作为该信息构成对本领域技术人员来说已经公知的现有技术的确认和任何形式的建议。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种液体过冷系统，该液体过冷系统通过改进多个管子之间的连接结构并且防止冷却剂的压力损失来改进系统性能，通过防止冷却剂的涡流和逆流来改进NVH性能，通过简化制造工艺来提高效率并降低制造成本。

在本发明的一个方面中，所述液体过冷系统可以包括吸入管，该吸入管围绕其外圆周具有螺旋凹槽，并且连接压缩机与蒸发器；液体管，该液体管连接冷凝器与膨胀管；热交换管，所述吸入管插入所述热交换管并且所述热交换管的一端与所述液体管连接，从而热量能够在所述吸入管和所述液体管之间进行交换；以及连接块，该连接块的一侧连接至所述液体管，并且该连接块的另一侧连接至所述吸入管和所述热交换管。

所述吸入管和所述热交换管可以设置在同一条线上，所述液体管与所述吸入管平行而联接至所述连接块。

一个通道以及连接至该通道的内部空间可以预先在所述连接块中形成，冷却剂从所述液体管流过所述通道，所述吸入管和所述热交换管连接至所述内部空间。

在所述连接块中的所述通道可以围绕所述吸入管形成，并且与所述吸入管的螺旋凹槽相连通。

所述吸入管和所述热交换管可以通过所述内部空间设置在同一条线上，所述液体管平行于所述吸入管而联接至在所述连接块中的所述通道。

所述通道可以形成为弯曲形状。

所述内部空间的一部分可以具有相对大的直径，并且将所述热交换管容置在其中，从而所述冷却剂在覆盖所述吸入管的螺旋凹槽并且沿着所述吸入管的螺旋凹槽旋转的同时，在所述内部空间中流动。

根据具有上述结构的本发明，由于冷却剂流过平滑弯曲的通道，而不是T形快速弯曲的通道，所以能够在使冷却剂在内部流动时的压力损失最小化的同时，防止冷却剂的逆流和涡流，从而能够通过减少振动和噪音来提高空气调节系统的效率和NVH性能。

此外，由于通过预先形成的所述连接块来连接多个管子，所以能够降低管子的制造成本，减少管子的加工工艺并缩短制造时间，从而降低车辆的制造成本。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点可以从结合在本申请文件中的附图以及下面的具体实施方式中变得显而易见，并在其中进行更加详细的阐述，其中附图以及具体实施方式一起用于解释本发明的一些原理。

附图说明

图1A是示出了在相关技术中使用的冷却系统的示意图。

图1B是示出了过冷系统的示意图。

图2示出了在相关技术中使用的过冷系统的立体图以及局部放大视图。

图3示出了根据本发明的示例性液体过冷系统的立体图和局部放大视图。

图4是示出了制造在相关技术中使用的过冷系统的工艺的流程图。

图5是示出了制造根据本发明的示例性液体过冷系统的工艺的流程图。

图6是示出了在相关技术中使用的过冷系统中测量的噪音的图表。

图7是示出了在根据本发明的示例性液体过冷系统中测量的噪音的图表。

应了解附图呈现了阐述本发明基本原理的各个特征的一定程度简化的表示，从而不需要按比例绘制。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、取向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境确定。

在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等效的部分。

具体实施方式

以下将详细参考本发明的不同实施例，本发明的实例在附图中示出并在下面进行描述。虽然结合示例性实施例描述本发明，但应了解该描述不是旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅仅覆盖示例性实施例，还覆盖可以包括在由权利要求所限定的本发明的精神和范围里的各种替代、改进、等效结构以及其他实施例。

下面将参考附图对本发明进行详细描述。

图3显示了根据本发明的示例性实施例的液体过冷系统100的立体图和局部放大视图。

本发明的液体过冷系统100包括：吸入管10，其具有围绕外圆周的螺旋凹槽，并且连接蒸发器和压缩机；液体管20，其连接冷凝器和膨胀管；热交换管30，吸入管10插入热交换管30中，并且热交换管30的一端与液体管20连接，从而热量能够在吸入管10和液体管20之间交换；以及连接块40，连接块40的一侧连接至液体管20并且另一侧连接至吸入管10和热交换管30。

基于使用冷却剂降低周围温度的现有冷却系统，本发明应用于允许在多个管子之间进行热交换的过冷系统，这些管子连接多个设备，并且冷却剂流过这些管子。

特别地，在连接吸入管10、液体管20以及热交换管30时，这些管子不直接通过焊接来连接，而是通过连接块40来连接。

连接块40优选地具有预定厚度，使得它能够容置所述多个管子，并且能够由各种金属材料和塑料材料制成以保持预定刚度。此外，更优选地，连接至所述多个管子的部分被密封以防止冷却剂泄漏。

连接块40可以形成为各种形状，诸如长方体、圆柱体以及球体，只要它能够容置所述管子并且设置在车辆中，在本发明中以长方体作为示例。

吸入管10和热交换管30穿过连接块40，围绕外圆周具有螺旋凹槽的吸入管10插入热交换管30中。在该结构中，在螺旋凹槽和热交换管30的内侧之间限定预定间隙，使得冷却剂在螺旋旋转的同时能够沿着吸入管10的外侧流动。因此，由于热交换的表面积增大，所以热交换也能够更快。

液体管20在连接块40中连接至吸入管10的螺旋凹槽，使得冷却剂能够通过在凹槽和热交换管30的内侧之间的空间流动。冷却剂穿过在连接块40中形成的通道41，从而从液体管20流至围绕吸入管10的热交换管30，并且通道41在本发明中形成平滑弯曲的形状。

也就是说，如图3的放大视图所示，吸入管10和热交换管30设置在同一条线上，液体管20平行于吸入管10而插入连接块40中。此外，由于通道41形成为平滑弯曲的形状，通过该通道41冷却剂流入吸入管10和热交换管30，因此能够防止在相关技术中的冷却剂由于T形连接快速地改变流动方向的现象，从而使在其中流动的冷却剂的压力损失最小化。

液体管20可以平行于吸入管10而插入连接块40中，如图3所示，并且它可以如相关技术中一样以T形插入。然而，当它以T形插入时，不直接连接至吸入管10，而是连接块40中的通道41围绕吸入管10形成，从而防止冷却剂的通道快速变化。

优选地预先在连接块40中形成通道41以使制造变得简单，冷却剂从液体管20和内部空间42流过该通道41，在内部空间42中吸入管10和热交换管30连接。

吸入管10和热交换管30在内部空间42中连接，其中内部空间42的一部分具有相对大的直径以使来自液体管20的冷却剂平滑旋转地流入凹槽，使得冷却剂能够在覆盖管道10的同时在其中流动，从而使涡流最小化。

图4是示出了制造在相关技术中使用的过冷系统的工艺的视图，图5是示出了制造根据本发明的示例性实施例的液体过冷系统100的工艺的视图。

为了制造相关技术的过冷系统，在吸入管1的外表面上形成螺纹，执行管膨胀/管压缩以及T形抽出工艺，从而将热交换管3与液体管2连接，接着多个管子被连接。在该情况下，需要将吸入管1和热交换管3以预定间隙焊接在一起，从而连接并且固定它们，还需要将液体管2和热交换管3焊接在一起以将液体管2固定至热交换管3，从而制造工艺被复杂化。

然而，根据本发明的液体过冷系统100，由于它仅仅需要在吸入管10的外侧形成螺旋凹槽，并且在连接块40中预先形成通道41和内部空间42后，将多个管子连接至连接块40，所以不需要管膨胀/管压缩以及T形抽出工艺，从而与相关技术的制造工艺相比，能够缩短制造时间并降低制造成本。它具有每单元减少大约100韩元(won)的效果。

图6是示出了在相关技术中使用的过冷系统中测量的噪音的图表，图7是示出了在根据本发明的示例性实施例的液体过冷系统100中测量的噪音的图表。

在相关技术的过冷系统中，噪音在大约5至7kHz的范围内快速增大，这是由使用空调时冷却剂的快速的通道变化而造成的涡声(vortexsound)导致的。

然而，在根据本发明的示例性实施例的液体过冷系统100中，由于冷却剂沿着平滑的弯曲在其中流动并且在平稳旋转的同时流过连接块40，所以能够防止逆流和涡流，从而在大约5至7kHz的范围内的噪音极大地降低。因此，能够通过改进冷却剂的流动来改进车辆的NVH性能。

也就是说，当冷却剂通过管子流动时，与各个管子发生摩擦并且由于管子的连接形状产生压力损失，在相关技术的过冷系统中发生48kPa的压力损失，而在根据本发明的示例性实施例的过冷系统中发生了38kPa的压力损失。因此，减少了大约10kPa的压力损失，空气调节系统的性能提高了大约1％，使得能够甚至仅通过改进管子的连接结构，使车辆的整体燃料效率提高大约0.5％。

为了方便解释和准确定义所附权利要求，术语“内”和“外”依据该特征在图中显示的位置来描述示例性实施例的这些特征。

前述本发明的具体示例性实施例的目的是阐明和描述。这些实施例不是旨在穷尽本发明，也不是旨在将本发明限制于所揭示的具体形式，显然，按照上述教导可以进行许多改进和变化。这些示例性实施例的选择和描述是为了解释本发明的一些原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员制造和使用本发明的各种示例性实施例及其各种替代和改进。本发明的保护范围旨在由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种液体过冷系统，包括：

吸入管，该吸入管围绕其外圆周具有螺旋凹槽，并且连接压缩机与蒸发器；

液体管，该液体管连接冷凝器与膨胀管；

热交换管，所述吸入管插入所述热交换管，并且所述热交换管的一端与所述液体管连接，从而热量能够在所述吸入管和所述液体管之间进行交换；以及

连接块，该连接块的一侧连接至所述液体管，并且该连接块的另一侧连接至所述吸入管和所述热交换管。

2.如权利要求1所述的液体过冷系统，其中所述吸入管和所述热交换管设置在同一条线上，所述液体管平行于所述吸入管而联接至所述连接块。

3.如权利要求1所述的液体过冷系统，其中一个通道以及连接至该通道的内部空间预先在所述连接块中形成，冷却剂从所述液体管流过所述通道，所述吸入管和所述热交换管连接至所述内部空间。

4.如权利要求3所述的液体过冷系统，其中在所述连接块中的所述通道围绕所述吸入管形成，并且与所述吸入管的螺旋凹槽相连通。

5.如权利要求3所述的液体过冷系统，其中所述吸入管和所述热交换管通过所述内部空间设置在同一条线上，所述液体管平行于所述吸入管而联接至在所述连接块中的所述通道。

6.如权利要求3所述的液体过冷系统，其中所述通道形成为弯曲形状。

7.如权利要求3所述的液体过冷系统，其中所述内部空间的一部分具有相对大的直径，并且将所述热交换管容置在其中，从而所述冷却剂在覆盖所述吸入管的螺旋凹槽并且沿着所述吸入管的螺旋凹槽旋转的同时，在所述内部空间中流动。

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