CN103423921A - 热交换器和用于传热的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在可逆空气源热泵系统中使空气与制冷剂流之间进行有效传热的热交换器。当所述系统以热泵模式运行时，空气流被引导穿过热交换器，并且被制冷剂加热。在所述热交换器的第一区段中，避免一部分空气流被所述制冷剂加热，并且当所述这部分空气流已经被所述制冷剂加热后，在所述热交换器的另一个区段中，将这部分空气流用于使制冷剂过冷。当所述系统以空调（冷却）模式运行时，利用被膨胀的制冷剂，所述相同的热交换器可以用于冷却空气流。

Description

热交换器和用于传热的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年5月18日提交的美国临时申请NO.61/649,046的优先权，据此该美国临时申请的全部内容通过引用的方式并入本申请。
技术领域
总体而言，本发明涉及用于在流体之间传热的热交换器和方法，并且更具体而言，涉及制冷系统中的热交换器和传热。
背景技术
蒸汽压缩系统通常用于制冷和/或空气调节和/或加热以及其他用途。在一个典型的蒸汽压缩系统中，通过连续的热力学循环使制冷剂（有时被称为工作流体）循环，以将热能从非受控的周围环境传递到温度和/或湿度受控的环境,或者将热能从温度和/或湿度受控的环境传递到非受控的周围环境。尽管这样的蒸汽压缩系统在其实施中可以不同,但他们通常包括至少一个作为蒸发器而运作的热交换器,和至少一个作为冷凝器而运作的其他热交换器。
在前述系统中，制冷剂通常以一定的热力学状态（即，压力和焓条件）进入蒸发器，在该热力学状态中所述制冷剂为过冷液体或具有相对低的蒸汽品质的部分汽化的两相液体。在制冷剂穿过蒸发器时热能被导入所述制冷剂中，使得制冷剂或以具有相对高的蒸汽品质的部分汽化的两相液体形式或以过热蒸汽形式流出蒸发器。
在该系统中的另一个位置中，制冷剂以过热蒸汽形式,特别是以高于蒸发器的运行压力的压力进入冷凝器。在制冷剂穿过冷凝器时热能从所述制冷剂中被移走,使得制冷剂以至少部分冷凝的状态流出冷凝器。最常见的是，制冷剂以全冷凝的过冷液体形式流出冷凝器。
一些蒸汽压缩系统是可逆热泵系统，既能够以空调模式（比如当非受控的周围环境的温度高于受控环境的期望温度时）又能够以热泵模式（比如当非受控的周围环境的温度低于受控环境的期望温度时）运行。这种系统可能需要能够在一个模式中作为蒸发器并且在另一个模式中作为冷凝器运行的热交换器。
在如上所述的一些系统中，当一个热交换器需要以两种模式有效运行时，可能导致难以满足对于冷凝式热交换器和蒸发式热交换器的有竞争力的需求。
发明内容
根据本发明的一个实施方案，提供一种用于在制冷剂与空气流之间传热的热交换器。所述热交换器包括在两个制冷口之间延伸的制冷剂流动通道。沿所述制冷剂流动通道布置所述热交换器的三个区段。一个空气流动通道依次穿过与所述制冷口之一相邻的第一区段以及与所述制冷口中的另一个相邻的第二区段，但绕过第三区段延伸。与第一个空气流道平行的另一个空气流道仅延伸穿过所述第三区段。
在一些实施方案中，所述制冷剂流动通道包括至少两个穿过第三区段的通道。在一些这种实施方案中，所述制冷剂以与所述空气呈并流-交叉流的关系流过这些通道。
在一些实施方案中，所述两个空气流动通道包括扩展的表面部件以促进空气与制冷剂之间的传热，并且在一些这种实施方案中，在所述第一区段中的扩展的表面部件的间隔密度远远低于在所述第三区段中的扩展的表面部件的间隔密度。在一些这种实施方案中，所述第一区段中基本无扩展的表面部件。
在一些实施方案中，在一个或多个所述区段中，所述制冷剂流动通道由扁平管限定。在一些这种实施方案中，在所述第一区段和第三区段的至少一个通道之间，所述扁平管中的至少一部分管是连续的。在一些这种实施方案中，在所述第二区段和第三区段的至少一个通道之间，所述扁平管中的至少一部分管是连续的。
根据本发明的一个实施方案，一种从制冷剂中移走热量的方法包括将空气流分隔为第一部分和第二部分。将第一部分热量从所述制冷剂传递到所述第一部分空气，并且在第一部分热量之后将第二部分热量从所述制冷剂传递到所述第一部分空气。在第一部分热量和第二部分热量已从所述制冷剂中移走之后，将第三热量从所述制冷剂传递到所述第二部分空气。然后将被加热的第一和第二部分空气重新混合。
在一些实施方案中，通过移除走所述第一和第二部分热量，使得所述制冷剂消除过热并被冷凝。在一些这种实施方案中，通过移走所述第三部分热量，使所述制冷剂过冷。
附图说明
图1a和1b分别为以空调模式和加热模式运行的制冷系统的示意图；
图2为表示用于图1a和1b所示的系统的典型蒸汽压缩循环的压力-焓的曲线图；
图3a和3b为流体流过根据本发明的一些实施方案的热交换器的流程图；
图4为根据本发明的一个实施方案的热交换器的局部立体视图；
图5为用于图3所示的实施方案中的管和翅片组合的局部立体视图；
图6为图4所示热交换器的平面视图；
图7为根据本发明的另一个实施方案的热交换器的立体视图。
具体实施方式
在详细说明本发明的任何实施方案之前，应该理解的是，本发明并不将其应用局限于下面的描述中提出的或在附图中例示的构造的细节和组件的布置。本发明能够是其它实施方案并且能够以不同的方式实施或实现。另外，应该理解的是，本文中使用的词组和术语是为了描述的目的并且不应视为限制。本文中使用“包含”、“包括”或“具有”和其变体是指包含其后所列的项目和其等价物以及其他的项目。除非另有说明或限定，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变体被广泛使用并且包含直接和间接的安装、连接、支撑和耦合。进一步地，“连接”和“耦合”并不限于物理或机械连接或耦合。
图1a和1b中简要地例示了既能够以空调模式又能够以加热模式运行的可逆热泵系统30，所述系统包括压缩机17、膨胀装置18、第一热交换器1和第二热交换器19和四通阀20。制冷剂回路21使不同的组件相互连通以限定出穿过所述系统的闭合的环形制冷剂回路。
在所述系统30以空调模式运行期间，如图1a所示，所述压缩机17运行，以通过将过热蒸汽制冷剂从所述系统中点22处的低压状态压缩到所述系统中点23处的高压状态，引导制冷剂流穿过回路21。所述被压缩的蒸汽制冷剂经由四通阀20引导至热交换器19，所述热交换器19运行，以从制冷剂中移出热量。优选地，所述热交换器19可以设置在不需要受控的环境中。例如，所述热交换器19可以设置在建筑物的外部，以便被移出的热量可以排放到周围环境中。可选地，所述热交换器19可以将热量从所述制冷剂中移出到另外的流体（例如液体冷却剂），以便将被移出的热量输送到另外的位置。
继续参照图1a，优选地，所述热交换器19使所述制冷剂从过热的蒸汽状态冷却并冷凝到过冷的液态。所述膨胀装置18将制冷剂从系统中点26处的高压过冷液态膨胀至系统中点27处的低压两相（蒸汽-液体）状态。所述低压两相制冷剂被导入热交换器1，在所述热交换器1中将热量传递到制冷剂中，从而使制冷剂完全蒸发，并且优选地使制冷剂过热。然后，流出所述热交换器1的制冷剂经由四通阀20被引导返回至所述压缩机17的入口。
优选地，被传递至所述热交换器1中的制冷剂中的热量是从通过被引导穿过所述热交换器1的供应空气流传递的。所述供应空气从而进而能被冷却和/或除湿，并且能被供应到被占据的空间内，以便使该空间内的环境舒适。
当环境表明所述供应空气应被加热时，如图1b所示，所述系统30也可以以加热模式运行。调节所述四通阀20以便经由四通阀20将点23处的压缩制冷剂引导至所述热交换器1。在所述热交换器1中，将热量从过热的压缩制冷剂中移出，以便使所述制冷剂以过冷液态形式流出所述热交换器1。正如将要被进一步更详细讨论的那样，在加热模式中，所述制冷剂穿过热交换器1的制冷剂流动通道10，其流动方向与以空调模式运行时所述制冷剂穿过该流动通道的流动方向相反。
继续参照图1b，所述制冷剂通过膨胀装置18从点26处的高压过冷液态再一次膨胀至点27处的低压两相（蒸汽-液体）状态。所述制冷剂接着被引导穿过所述热交换器19，在所述热交换器19中，所述制冷剂吸收热量以完全蒸发，并且优选过热。流出热交换器19的制冷剂进而通过四通阀20被引导返回至压缩机17的入口。
图2的压力-焓曲线图例示了穿过既能处于空调模式又能处于加热模式的系统30的制冷剂的热力学循环。如先前所讨论的那样，所述制冷剂从点22处的相对低压过热蒸汽状态压缩至点23处的相对高压过热蒸汽状态，被冷却并冷凝为点26处的相对高压过冷液态，膨胀为点27处的相对低压两相（蒸汽-液体）状态，并经蒸发和轻微过热返回点22处的热力学状态。
在热交换器1（空调模式）或热交换器19（加热模式）中热量被传递至所述制冷剂中的速率可以被量化为所述制冷剂的质量流速乘以从点27到点22的焓变。同样，热量从制冷剂被传递至热交换器1（空调模式）或热交换器19（加热模式）中的速率可以被量化为所述制冷剂的质量流速乘以从点23到点26的焓变。从制冷剂中移出的热量包括明显的蒸汽部分（对应于从点23到点24的焓变）、潜在的部分（对应于从点24到点25的焓变）和明显的液体部分（对应于从点25到点26的焓变）。
为了改善热交换器1的传热性能，对于制冷剂流动通道10而言，所述通道包括多个依次穿过流经所述热交换器1的空气流的通道是有利的。图3a和3b例示了根据本发明的一些实施方案的热交换器1的流动通道布置，在图3a中所述制冷剂与空气流被设置成总体呈逆流的流动方向，并且在在图3b中所述制冷剂与空气流被设置成总体呈并流的流动方向。
在图3a和3b的实施方案中，所述热交换器1包括第一制冷口9a和第二制冷口9b，所述制冷剂流动通道10在这些制冷口之间延伸。所述制冷剂流动通道10包括与制冷口9a连通的流动通道15和与制冷口9b连通的流动通道16。空气流11被引导以交叉流的方式依次穿过通道15和16。在图3a中，所述制冷口9b用作入口，而制冷口9a用到出口，以便所述制冷剂开始沿通道16然后沿通道15流动。因为制冷剂流横穿所述这些通道的次序与所述空气流横穿所述这些通道的次序相反，所以这通常被称为逆流操作。相反地，在图3b中，所述制冷口9a用作入口，而制冷口9b用作出口，以便所述制冷剂开始沿通道15然后沿通道16流动。因为制冷剂流横穿所述这些通道的次序与所述空气流横穿所述这些通道的次序相同，所以这通常被称为并流操作。
如先前所指出的那样，图1a和图1b所示的制冷剂系统30在以空调模式运行时具有沿所述制冷剂流动通道10按照一个方向流动的制冷剂，并且在以加热模式运行时具有沿所述制冷剂流动通道10按照相反方向流动的制冷剂。因此，根据图3a和3b的实施方案的热交换器1在一个这种模式中将经历空气和制冷剂之间的逆流传热，并且在另一个这种模式中将经历空气和制冷剂之间的并流传热。
发明人已发现，在给定热负荷的条件下，在空调模式中以逆流传热方式运行对于使热交换器1的尺寸最小化是非常有利的。然后，当系统30处于加热模式时，所述热交换器1于是以并流方式运行。这导致所述高温过热蒸汽制冷剂（压力-焓图上的点23）在制冷口9a进入所述制冷剂流动通道，并且所述低温过冷液体制冷剂（压力-焓图上的点26）在制冷口9b流出所述制冷剂流动通道。在使所述制冷剂从点23到点24不再过热的过程中，由于制冷剂具有较高的温度，可能使与通道15的开始处的这段制冷剂流动通道进行传热的这部分空气流被加热到一个过高的温度而不能充分地使通道16的末端处的制冷剂过冷。不充分的过冷可能导致制冷剂质量流量增大和系统效率降低以及其他的问题。
为了避免加热模式中出现由于不充分过冷而产生的不良效果，所述热交换器1沿制冷剂流动通道10设有第一区段12、第二区段13和第三区段14。所述第一区段12布置在所述制冷口9a与所述第二区段13之间，而所述第三区段14布置在所述制冷口9b与所述第二区段13之间。一部分空气流11a被引导穿过所述区段13并绕过所述区段12和14，而另一部分空气流11b绕过所述区段13并被引导首先穿过所述区段12继而穿过所述区段14。所述部分空气流11b与通道15内的制冷剂之间的传热速率在所述区段12内基本上被抑制，以便空气11b的温度保持在足够低的温度，从而使区段14中的制冷剂能够实现令人满意的过冷。
现在参照图4-6，将描述热交换器1的一种特别优选的实施方案。最佳如图4所示的那样，所述热交换器1可包括第一管状总管2a和第二管状总管2b。而图4-6中未示出的是，每个总管2可包括所述制冷口9中的一个。所述总管2布置在所述热交换器1的同一端，而回路总管5布置在相对的一端。所述总管2设有沿其长度规则分布的狭缝6，并且所述扁平管3承接在所述狭缝6中并且从所述总管2延伸到所述回路总管5。为清楚起见，图4中仅示出了两个扁平管3，但应该理解的是，在每个狭缝6处都设有管3。弯曲的翅片结构4抵靠于所述扁平管3的宽侧设置并结合到所述扁平管3的宽侧，从而限定出多个流动通道28，使得空气可以以交叉流的方式穿过所述流动通道28流经所述扁平管3。另外，为清楚起见，图4中仅示出了单层的弯曲翅片结构4，但应该理解的是，在每组相邻的扁平管3之间都设有重复的弯曲的翅片结构4。
可以按共同待决的美国专利申请13/076,607中所示的那样构造所述回路总管5，该申请的发明人与本申请的发明人相同，该美国专利申请13/076,607的内容通过引用的方式并入本文中。可选地，所述回路总管可以构造为其它的形式，比如具有另外一对管状总管，这对总管之间是流体连通的。在一些实施方案中，所述扁平管3可以是细长的扁平管，所述扁平管的中心设有隔开两个直线长度的弧线，所述每个直线长度与所述两个总管相连。
最佳如图5所示的那样，所述扁平管3可以设有内部网状物7，从而在每个扁平管3内限定出多个微通道8。在一些实施方案中，所述热交换器1可以包括代替扁平管的圆管和/或代替弯曲的翅片4的板式翅片。
在不安装弯曲的翅片结构4的条件下，在与所述总管2a紧密相邻的区段12中，经过所述扁平管3的空气流与穿过所述扁平管3内部通道的制冷剂流之间的传热被抑制。由所述弯曲的翅片结构4沿与所述总管2a连通的扁平管3的剩余长度所限定的多个流动通道28，使穿过所述区段13的那部分空气流11与穿过所述区段12的那部分空气流11之间保持相隔。使穿过所述区段12的那部分空气流保持相对不变的温度。
当所述制冷剂沿所述第一通道15流过区段13到达所述回路总管5时，从所述制冷剂中移出第一部分热量。当所述制冷剂从所述回路总管5沿所述第二通道16穿过区段13时，从所述制冷剂中移出第二部分热量。所述制冷剂接着穿过所述区段14到达所述总管2b，与穿过所述区段12的那部分空气流形成传热关系。
通过将第一部分热量传递到所述区段13中的这部分空气，从而可以将这部分空气加热到某一温度，在该温度下这部分空气足以使制冷剂冷凝，但不能充分地使所述制冷剂过冷。因此，所述第一和第二部分热量之和对应于制冷剂从压力-焓图上的点23到点25的焓变，从而使制冷剂以饱和液体的形式流出所述区段13。因为穿过区段14的空气保持基本恒定的温度，该温度是足够冷的，以移走能够使制冷剂的焓从点25的焓减小到点26的焓所需的那部分热量，从而使制冷剂以过冷液体的形式流入所述总管2b。
在热交换器1的一些可选的实施方案中，一种翅片密度大幅减少的翅片结构可以代替无翅片区域设置在区段12中。在一些可选的实施方案中，单个弯曲的翅片结构可以延伸穿过区段13中的两组扁平管3。在一些实施方案中，第一通道15中的弯曲的翅片结构4的翅片密度可以与第二通道16中的盘绕的翅片结构4的翅片密度不同。
图7示出了一种可选的热交换器实施方案1’。在实施方案1’中，所述管状的总管2a被重新布置，以使所述热交换器的区段12与区段13之间隔开。
根据本发明的具体实施方案，对本发明的某些特征和元件的不同替代方案进行了描述。除了与上述的每个实施方案相互排斥或不相符的特征、元件和操作方式以外，应该注意的是，根据一个特定的实施方案描述的可选的特征、元件和操作方式可以应用于其它的实施方案。
以上描述的和附图中例示的实施方案仅通过实例给出，并且并不意味着是对本发明的构思和原理的限制。因此，本领域普通技术人员会意识到，在不脱离本发明的宗旨和范围的前提下，在所述元件和它们的构造以及布置中可以有各种变化。

Claims (16)

1.一种在制冷剂和空气之间传递热量的热交换器，包括：
在第一制冷口和第二制冷口之间延伸的制冷剂流动通道；
沿所述制冷剂流动通道依次布置的所述热交换器的第一区段、第二区段和第三区段，所述第一区段布置在所述第一制冷口和所述第二区段之间，所述第三区段布置在所述第二制冷口与所述第二区段之间；和
平行布置的延伸穿过所述热交换器的第一空气流动通道和第二空气流动通道，所述第一空气流动通道依次延伸穿过所述第一区段和所述第三区段，并绕过所述第二区段，所述第二空气流动通道延伸穿过所述第二区段，并绕过所述第一区段和所述第三区段，其中制冷剂与空气之间的传热在所述热交换器的第一区段中基本被抑制。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，当所述热交换器以热泵模式运转时，使所述第一制冷口与压缩机可操作地结合，以从所述压缩机接收过热的制冷剂。
3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述制冷剂流动通道包括至少两个穿过所述第二区段的通道，当所述热交换器以热泵模式运转时，制冷剂以与所述空气呈并流-交叉流的传热关系流过所述至少两个通道。
4.如权利要求1所述的热交换器，进一步包括沿所述第一空气流动通道和第二空气流动通道布置的多个扩展表面部件，以促进所述空气与所述制冷剂之间的传热。
5.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，在所述第一区段中的扩展表面部件的间隔密度远远低于在所述第二和第三区段中的扩展表面部件的间隔密度。
6.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述第一区段基本没有所述扩展表面部件。
7.如权利要求1所述的热交换器，在所述热交换器的第一、第二和第三区段中的一个或多个中，所述热交换器进一步包括多个扁平管以限定出制冷剂流动通道。
8.如权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述制冷剂流动通道包括至少两个穿过所述第二区段的通道，所述多个扁平管包括限定出所述至少两个通道中的一个的第一多个扁平管，并且所述多个扁平管包括限定出所述至少两个通道中的另一个的第二多个扁平管。
9.如权利要求8所述的热交换器，其特征在于，所述第一多个扁平管进一步在所述热交换器的第三区段中限定出制冷剂流动通道。
10.如权利要求9所述的热交换器，其特征在于，所述第二多个扁平管进一步在所述热交换器的第一区段中限定出制冷剂流动通道。
11.一种从制冷剂中移出热量的方法，包括：
将空气流分成第一部分和第二部分；
将第一部分热量从所述制冷剂传递到所述第一部分空气；
在第一部分热量已经被传递到所述第一部分空气之后，将第二部分热量从所述制冷剂中传递到所述第一部分空气；
在第一部分热量和第二部分热量已经从所述制冷剂移走之后，将第三部分热量从所述制冷剂中传递到所述第二部分空气；和
将所述第一部分空气和第二部分空气重新混合，以提供被加热的空气流。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，通过传递所述第一部分热量和第二部分热量，使所述制冷剂消除过热并被冷凝。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，通过传递第三部分热量，使所述制冷剂过冷。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在从所述制冷剂移出第一部分热量之后，从所述制冷剂中移出所述第二部分热量。
15.如权利要求11所述的方法，进一步包括使所述空气和所述制冷剂穿过热交换器，以传递所述第一、第二和第三部分热量。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
在从制冷剂中传递所述第一和第二部分热量之前，使制冷剂穿过所述热交换器的一个区段；和
在所述第三部分热量被传递到所述第二部分空气之前，使所述第二部分空气穿过热交换器的所述区段，其中，当所述第二部分空气穿过热交换器的所述区段时，所述第二部分空气的温度基本不变。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021197450A1 (zh) * 2020-04-03 2021-10-07 浙江三花智能控制股份有限公司 气液分离器及热管理系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018102814A1 (de) * 2018-02-08 2019-08-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Wärmetauscher
WO2019244408A1 (ja) * 2018-06-19 2019-12-26 シャープ株式会社 熱交換器および空気調和機
WO2020175854A1 (ko) * 2019-02-25 2020-09-03 한온시스템 주식회사 열교환기 및 차량용 공조시스템
CN112747502A (zh) * 2019-10-29 2021-05-04 浙江盾安热工科技有限公司 换热器
CN114111390B (zh) * 2020-08-26 2023-11-10 广东美的暖通设备有限公司 换热器、电控盒以及空调系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2149548A1 (de) * 1970-10-06 1972-04-13 Friedmann Kg Alex Klimaanlage fuer Eisenbahnfahrzeuge
US5176200A (en) * 1989-04-24 1993-01-05 Sanden Corporation Method of generating heat exchange
EP1298401A2 (en) * 2001-09-29 2003-04-02 Halla Climate Control Corporation Heat exchanger
US20050011637A1 (en) * 2001-11-08 2005-01-20 Akihiko Takano Heat exchanger and tube for heat exchanger
CN1590925A (zh) * 2003-09-04 2005-03-09 Lg电子株式会社 具有扁管的热交换器
CN1629590A (zh) * 2003-09-29 2005-06-22 三电有限公司 热交换装置
CN1723378A (zh) * 2002-12-10 2006-01-18 贝洱两合公司 热交换器

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2307298A (en) 1940-08-29 1943-01-05 Fedders Mfg Co Inc Radiator core and method of making the same
US4434841A (en) 1981-11-12 1984-03-06 Carrier Corporation Variably spaced wrapped fin heat exchanger
US5279360A (en) 1985-10-02 1994-01-18 Modine Manufacturing Co. Evaporator or evaporator/condenser
JPH02122966U (zh) * 1989-03-15 1990-10-09
JPH02140166U (zh) * 1989-04-24 1990-11-22
US5529116A (en) * 1989-08-23 1996-06-25 Showa Aluminum Corporation Duplex heat exchanger
JP3030036B2 (ja) * 1989-08-23 2000-04-10 昭和アルミニウム株式会社 複式熱交換器
JPH0395368A (ja) 1989-09-06 1991-04-19 Nippondenso Co Ltd 凝縮器
US5509272A (en) 1991-03-08 1996-04-23 Hyde; Robert E. Apparatus for dehumidifying air in an air-conditioned environment with climate control system
US5267610A (en) 1992-11-09 1993-12-07 Carrier Corporation Heat exchanger and manufacturing method
DE69719489T2 (de) 1996-12-04 2003-12-24 Toyo Radiator Co., Ltd. Wärmetauscher
KR19990021475A (ko) 1997-08-30 1999-03-25 윤종용 핀형 열교환기
JP3879296B2 (ja) * 1999-01-19 2007-02-07 株式会社デンソー 熱交換器
JP2001028529A (ja) 1999-07-12 2001-01-30 Japan Steel Works Ltd:The 複合水晶基板型弾性表面波素子
US6185957B1 (en) 1999-09-07 2001-02-13 Modine Manufacturing Company Combined evaporator/accumulator/suctionline heat exchanger
FR2804206A1 (fr) 2000-02-25 2001-07-27 Air Liquide Echangeur thermique a courants croises
JP3866905B2 (ja) 2000-05-30 2007-01-10 松下電器産業株式会社 熱交換器および冷凍サイクル装置
JP2002122966A (ja) 2000-10-12 2002-04-26 Fuji Photo Film Co Ltd レンズ付きフイルムユニット
EP1360445B1 (en) 2001-02-05 2007-08-29 Showa Denko K.K. Duplex-type heat exchanger and refrigeration system equipped with said heat exchanger
JP2003084395A (ja) 2001-09-13 2003-03-19 Fuji Photo Film Co Ltd 熱現像感光材料
JP2004225961A (ja) 2003-01-21 2004-08-12 Denso Corp マルチフロー型熱交換器
DE10313234B4 (de) 2003-03-17 2010-12-30 Visteon Global Technologies, Inc., Dearborn Heizungswärmeübertrager
US7228885B2 (en) * 2003-11-26 2007-06-12 Proliance International, Inc. Heat exchanger package with split radiator and split charge air cooler
JP4045551B2 (ja) 2004-08-10 2008-02-13 木村工機株式会社 ヒートポンプ式空調機
TW200712401A (en) 2005-09-30 2007-04-01 Seasonair M Sdn Bhd Heat exchangers
JP4898300B2 (ja) 2006-05-30 2012-03-14 昭和電工株式会社 エバポレータ
US8079407B2 (en) * 2006-11-09 2011-12-20 Honeywell International Inc. Integrated heat exchangers for ECS and OBIGGS applications
CN101600919B (zh) 2006-11-22 2011-06-01 约翰逊控制技术公司 具有不同多通路管道的多通路热交换器
US7921904B2 (en) 2007-01-23 2011-04-12 Modine Manufacturing Company Heat exchanger and method
ATE481611T1 (de) 2007-08-27 2010-10-15 Abb Research Ltd Wärmetauscher für komponenten der leistungselektronik
DE102007043992B4 (de) 2007-09-14 2009-08-27 Pierburg Gmbh Ladeluftmodul für eine Verbrennungskraftmaschine
JP2009079781A (ja) 2007-09-25 2009-04-16 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器及びこの熱交換器を用いたヒートポンプ給湯機またはヒートポンプ空気調和機
JP2011085368A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Sharp Corp 熱交換器及びそれを搭載した空気調和機
US20110139414A1 (en) * 2009-12-14 2011-06-16 Delphi Technologies, Inc. Low Pressure Drop Fin with Selective Micro Surface Enhancement
US20110139425A1 (en) 2009-12-15 2011-06-16 Delphi Technologies, Inc. Two row bent evaporator
JP2011230655A (ja) 2010-04-28 2011-11-17 Sanden Corp 車室内熱交換器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2149548A1 (de) * 1970-10-06 1972-04-13 Friedmann Kg Alex Klimaanlage fuer Eisenbahnfahrzeuge
US5176200A (en) * 1989-04-24 1993-01-05 Sanden Corporation Method of generating heat exchange
EP1298401A2 (en) * 2001-09-29 2003-04-02 Halla Climate Control Corporation Heat exchanger
US20050011637A1 (en) * 2001-11-08 2005-01-20 Akihiko Takano Heat exchanger and tube for heat exchanger
CN1723378A (zh) * 2002-12-10 2006-01-18 贝洱两合公司 热交换器
CN1590925A (zh) * 2003-09-04 2005-03-09 Lg电子株式会社 具有扁管的热交换器
CN1629590A (zh) * 2003-09-29 2005-06-22 三电有限公司 热交换装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021197450A1 (zh) * 2020-04-03 2021-10-07 浙江三花智能控制股份有限公司 气液分离器及热管理系统

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Publication number Publication date
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