CN103542619B

CN103542619B - 热交换器结构

Info

Publication number: CN103542619B
Application number: CN201310298395.3A
Authority: CN
Inventors: 丸山智弘; 川俣达; 上村聡史
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2033-07-16
Also published as: US9551533B2; JP5951381B2; CN103542619A; EP2687803A2; US20140020865A1; JP2014020654A; EP2687803A3

Abstract

本发明提供一种热交换器结构，主要能够抑制来自旁通流路的取回部的热损耗。旁通流路（16）由沿着外部连接部（14）侧的箱部（上箱11a、12a）配置的旁通管（16a）和第二传热管（31）构成，其中第二传热管（31）通过将位于第一热交换器（11）或第二热交换器（12）的连通部（15）的附近的第一传热管（11c、12c）与第一热交换器（11）或第二热交换器（12）的其他部分划分开而形成。

Description

热交换器结构

技术领域

本发明涉及热交换器结构。

背景技术

在汽车等车辆中，设置有用于进行车厢内的温度调节的空气调节装置（以下称作空调装置）。

这种空调装置具备使制冷剂循环的环状的制冷剂流路，在这种制冷剂流路的途中按顺序设置有压缩机、冷凝器、减压机构（膨胀阀、减压阀等）、热交换器，通过它们形成制冷剂循环。

其中，上述热交换器被设置于被设置在车厢内的空调单元的内部（例如参照专利文献1）。

上述专利文献1的热交换器具备将第一热交换器与第二热交换器并列设置而成的热交换器主体，在第一热交换器的一侧具有制冷剂入口，并且将从设置在第一热交换器的另一侧的制冷剂出口流出的制冷剂和流过旁通（bypass）流路的制冷剂向设置在第二热交换器的一侧的制冷剂入口提供。

然而，由于专利文献1的热交换器的第一热交换器的制冷剂出口和第二热交换器的制冷剂入口位于热交换器主体的相反侧，所以存在制冷剂的路径复杂这一问题。

与此相对，也存在将第一热交换器的制冷剂出口和第二热交换器的制冷剂入口配置在热交换器主体的相同侧的热交换器（例如参照专利文献2）。

在上述专利文献2的热交换器中，将连通第一热交换器的制冷剂出口和第二热交换器的制冷剂入口之间的连通路设置于在热交换器主体的外侧设置的侧板的外面。

（现有技术文献）

（专利文献）

专利文献1：日本特开2009-85569号公报

专利文献2：日本特开2000-105093号公报

发明内容

（发明要解决的课题）

然而，在上述专利文献2的热交换器中，由于将连通第一热交换器的制冷剂出口和第二热交换器的制冷剂入口之间的连通路设置于在热交换器主体的最外侧设置的侧板的外面，所以存在流过连通路的制冷剂的冷热会向外部逃逸而产生热损耗的问题。

更具体地说，流过连通路的制冷剂不是对通过热交换器的空调用空气进行冷却，而是对空调单元的主体（壳体等）、及安装在热交换器的周围的密封部件等进行冷却因此造成浪费。

（解决课题的手段）

为了解决上述课题，技术方案一所记载的发明为一种热交换器结构，其具备并列设置第一热交换器和第二热交换器而成的热交换器主体，并且所述热交换器主体在其一侧具有至少能够供给制冷剂的外部连接部，在另一侧具有能够将所述第一热交换器和所述第二热交换器连通的连通部，还具有从所述热交换器主体的一侧向另一侧延伸，能够将所述第一热交换器旁通（bypass）的旁通流路，所述第一热交换器和第二热交换器中的至少一方具备以具有间隔的方式配置的一对箱部和连结所述一对箱部之间的多根第一传热管，所述热交换器结构的特征在于，所述旁通流路由沿着所述外部连接部侧的箱部配置的旁通管和第二传热管构成，所述第二传热管通过将位于所述第一热交换器或所述第二热交换器的所述连通部的附近的第一传热管从所述第一热交换器或所述第二热交换器的其他部分划分开而构成。

技术方案二所记载的发明以技术方案一所记载的发明为基础，其特征在于，所述第一热交换器或所述第二热交换器中的至少一方为通过层叠固定多个层叠板而构成的层叠型热交换器，其中，所述层叠板具有构成箱部的一部分的凸状开口部和构成第一传热管的一部分的凹槽部，通过针对所述层叠板形成凸状闭口部来替代所述凸状开口部，将所述第二传热管与所述第一热交换器或第二热交换器的其他部分划分开。

技术方案三所记载的发明以技术方案一或技术方案二所记载的发明为基础，其特征在于，所述外部连接部和所述连通部分别分开地配置在所述一对箱部中的一个箱部一侧和另一个箱部一侧。

技术方案四所记载的发明以技术方案一或技术方案二所记载的发明为基础，其特征在于，所述外部连接部和所述连通部配置在所述一对箱部中的一个箱部一侧。

技术方案五所记载的发明以技术方案一～技术方案四中任意一项所记载的发明为基础，其特征在于，所述第一传热管和所述第二传热管具有相同的截面形状。

技术方案六所记载的发明以技术方案一～技术方案五中任意一项所记载的发明为基础，其特征在于，所述第二传热管配置在所述第一热交换器和第二热交换器中的位于下风侧的热交换器上。

（发明的效果）

根据技术方案一的发明，利用上述构成，能够获得下述作用效果。即，通过由设置在第一热交换器或第二热交换器的内部的第二传热管构成旁通流路的后半段的取回部，可无需沿着热交换器主体的外周配置旁通流路的后半段的取回部，所以能够相应程度地简化热交换器主体的结构。另外，由于无需沿着热交换器主体的外周配置旁通流路的后半段的取回部，所以冷热难以从旁通流路的取回部向外部逃逸，能够抑制热损耗的发生。

根据技术方案二的发明，利用上述构成，能够获得下述作用效果。即，几乎不改变基本结构，就能够在第一热交换器或第二热交换器的内部很容易地形成第二传热管。

根据技术方案三的发明，利用上述构成，能够获得下述效果。即，能够获得外部连接部和连通部分别分开地配置在一对箱部中的一个箱部一侧和另一个箱部一侧的结构。

根据技术方案四的发明，利用上述构成，能够获得下述作用效果。即，能够获得外部连接部和连通部配置在一对箱部中的一个箱部一侧的结构。

根据技术方案五的发明，利用上述构成，能够获得下述作用效果。即，使第一传热管和第二传热管具有相同的截面形状，据此，能够无需设定专为第二传热管而设计的流路。

根据技术方案六的发明，利用上述构成，能够获得下述作用效果。即，将第二传热管配置在第一热交换器和第二热交换器中的位于下风侧的热交换器上，据此，能够提高流过第二传热管的制冷剂的冷却效率。

附图说明

图1是表示空调装置1的整体结构的系统图。

图2是热交换器的整体立体图。

图3是图2的俯视图。

图4是图2的侧视图。

图5是从图2的相反侧观察到的热交换器的立体图。

图6是层叠型热交换器的局部放大侧剖视图。

图7是表示密封部件的安装状况的热交换器的整体立体图。

图8是本发明的实施例的一部分剖开的局部放大立体图。

图9是表示图8的变形例的一部分剖开的局部放大立体图。

（附图标记的说明）

2制冷剂；7热交换器；11第一热交换器；11a上箱（箱部）；11b下箱（箱部）；11c第一传热管；12第二热交换器；12a上箱（箱部）；12b下箱（箱部）；12c第一传热管；13热交换器主体；14外部连接部；15连通部；16旁通流路；16a旁通管；22凸状开口部；24凹槽部；25层叠板；27凸状闭口部；31第二传热管。

具体实施方式

以下使用附图详细说明将本实施方式具体化后的实施例。

图1～图9表示所述实施例及其变形例。

（实施例）

（结构）

以下对结构进行说明。

在汽车等车辆中设置有用于进行车厢内的温度调节的空气调节装置（以下称作空调装置）。

图1是表示空调装置1的整体结构的系统图，所述空调装置1具备使制冷剂2（冷却介质）循环的环状的制冷剂流路3，在该制冷剂流路3的途中按顺序设置有压缩机4、冷凝器5、膨胀阀6、热交换器7，通过它们构成制冷剂循环。

在此，上述压缩机4是吸引并压缩制冷剂2的压缩装置（compressor）。

上述冷凝器5是释放被压缩机4压缩后的制冷剂2所持有的热量并进行冷凝的冷凝装置，制冷剂2的热量通过热交换向从车辆的前部进入的外部气体8（行驶风等）等释放。

在冷凝器5上，附加设置对由冷凝器5冷凝了的制冷剂2进行气液分离的液体箱5a（储液干燥器）、对该液体箱5a中被液化的制冷剂2进一步冷凝的辅助冷凝器5b（subcondenser）等。

上述膨胀阀6是对由冷凝器5冷凝了的制冷剂2进行减压并且调节流量来控制热交换器7的出口温度的减压机构（以下，膨胀阀中也包含减压阀）。

上述热交换器7是使由膨胀阀6等减压机构减压了的制冷剂2蒸发的蒸发装置。热交换器7被配置于在车厢内设置的空调单元9的内部，通过从流过空调单元9内的空调用空气10吸收蒸发潜热，而对空调用空气10除湿并冷却。

另外，图2～图4表示上述热交换器7的具体结构。

热交换器7具备第一热交换器11和第二热交换器12，第一热交换器11和第二热交换器12构成为一体的热交换器主体13，其各自具有大致相同的结构。

即，第一热交换器11和第二热交换器12具备上下分别隔开并大致平行设置的筒状的上箱11a、12a和下箱11b、12b（参照图4）、以及大致沿上下方向延伸并将这些上箱11a、12a和下箱11b、12b之间分别连通的多根第一传热管11c、12c（参照图5）。由此，第一热交换器11和第二热交换器12可以构成平面或平面栅格状，其能够被设置成使空调单元9的内部空气通路被覆盖。

另外，上述多根第一传热管11c、12c分别被设置为相互之间具有间隔,且大致相互平行（朝向上箱11a、12a和下箱11b、12b的轴线方向），以便空调用空气10可以从第一传热管11c、12c之间通过。在多根第一传热管11c、12c之间安装有用于提高对空调用空气10的热交换效率的冷却散热片11d、12d（参照图5）。

图5是从与图2相反一侧观察的热交换器7的立体图，且是局部放大立体图。用于图示热交换器7的外部连接部14的周边。另外，在图2～图4和该图5中，旁通流路16的位置被设为不同。即，在图2～图4中，旁通流路16配置在上箱11a、12a之间的上部的位置，与此相对，在图5中，旁通流路16配置在第一热交换器11的上箱11a的外侧部的位置。这两种方式中的任意一种均可被采纳。

另外，作为旁通流路16,可以使用例如在内部具有孔（orifice）的管等，或使用具有与孔相同效果的小径化的毛细管，或使用将两者组合而成的产品。

如图6所示，通过利用分隔部21将上箱11a、12a和下箱11b、12b的内部分隔成任意数目（的锯齿形图案），而能够使制冷剂2在第一热交换器11和第二热交换器12的内部进行上下折返地流动（多路径化）。由此，能够提高或调整相对于空调用空气10的热交换效率。

此外，如图6所示，在这种热交换器7中存在如下构成的层叠型的产品（层叠型热交换器）:以在凹槽部24之间形成第一传热管11c、12c的方式使一对层叠板25相互背对地组合来构成单位模块26，并通过在上箱11a、12a和下箱11b、12b的延伸设置方向上层叠固定多个所述单位模块26来构成这种层叠型热交换器，其中所述层叠板25是通过冲压而将铝等导热率高的金属板形成为将构成上箱11a、12a的一部分的凸状开口部22（翻边孔）、构成下箱11b、12b的一部分的凸状开口部（翻边孔，未特别图示）和构成第一传热管11c、12c的一部分的凹槽部24相互连接的方式而成的。

在此情况下，层叠板25可以作为形成第一热交换器11和第二热交换器12中的一方或者双方的层叠板。在这种情况下，第一热交换器11和第二热交换器12双方同时形成。

另外，在层叠型的热交换器7中，由于不对层叠板25局部地设置凸状开口部22（用凸状闭口部27（压花部）替代凸状开口部22），据此上述分隔部21可简单地设置。

如图7所示，在热交换器7的外周部，大致遍及全周地安装有密封部件28。

如上所述，热交换器7具备将第一热交换器11和第二热交换器12并列设置而成的热交换器主体13，并且热交换器主体13在其一侧至少具有能够供给制冷剂2的外部连接部14，在另一侧具有能够连通第一热交换器11和第二热交换器12的连通部15，此外，还至少具有从热交换器主体13的一侧朝向另一侧延伸并能够旁通于第一热交换器11的旁通流路16，第一热交换器11和第二热交换器12中的至少一方具备以具有间隔的方式配置的一对箱部（上箱11a、12a和下箱11b、12b）和连接该一对箱部（上箱11a、12a和下箱11b、12b）之间的多根第一传热管11c、12c，针对这种热交换器7，本实施例的构成中包括以下结构。

（结构1）

如图6、图8所示，旁通流路16由沿着外部连接部14一侧的箱部（上箱11a、12a）配置的旁通管16a和第二传热管31构成，所述第二传热管31是通过将第一热交换器11或第二热交换器12的位于连通部15的附近的第一传热管11c、12c与第一热交换器11或第二热交换器12的其他部分（第一传热管11c、12c等）划分开而形成的。

（补充说明1）

在此，第一传热管11c、12c分别作为第一热交换器11和第二热交换器12的内部结构体，并以将一个箱部（例如，上箱11a、12a）和另一个箱部（例如，下箱11b、12b）之间连结的方式延伸。

位于连通部15的附近的第一传热管11c、12c是指第一热交换器11的最终段（或者其周边数根）的传热管11c、或者第二热交换器12的初段（或者其周边数根）的传热管12c。在此情况下，例如第一热交换器11的最终段的1根传热管11c将被用作第二传热管31。

第二传热管31可以使用第一热交换器11和第二热交换器12中的至少一方或双方的传热管11c、12c。在这种情况下，仅将第一热交换器11的传热管11c作为第二传热管31使用。

（结构2）

如上所述，如果上述第一热交换器11或第二热交换器12中的至少一方为通过层叠固定多个层叠板25而构成的层叠型产品（层叠型热交换器），而其中，层叠板25具有构成箱部（上箱11a、12a或下箱11b、12b）的一部分的凸状开口部22和构成第一传热管11c、12c的一部分的凹槽部24，在此情况下，通过在层叠板25上形成凸状闭口部27（参照图6）来替代凸状开口部22，使得上述第二传热管31与第一热交换器11或第二热交换器12的其他部分（第一传热管11c、12c）被划分开来。

（补充说明2）

这里，在图8中，以最终段的传热管11c被划分的方式分隔第一热交换器11的上箱11a，以此来设置第二传热管31，但例如也可以以初段的传热管12c被划分的方式分隔第二热交换器12的上箱12a，以此来设置第二传热管31。另外，也可以以第一热交换器11的上箱11a的最终段的传热管11c和第二热交换器12的上箱12a的初段的传热管12c双方皆成为第二传热管31的方式进行划分。

另外，在图8的情况下，连接旁通流路16的旁通管16a与第二传热管31的途中连接部件16e被设置成从比第一热交换器11的另一侧的外侧面还靠外（侧板SP）的外侧绕入。另外，如果在将第二传热管31设置在第二热交换器12一侧的情况下，上述途中连接部件16e被设置成沿着外侧面（侧板SP）延伸至第二热交换器12。

或者，也可以如图9所示，以从比外侧面（侧板SP）还靠内的内侧绕入的方式来设置上述途中连接部件16e。

或者，例如在旁通流路16的旁通管16a沿着第一热交换器11或第二热交换器12的下箱11b、12b配置的情况下，与上述同样地，可以将第一热交换器11或第二热交换器12的下箱11b、12b分隔开，来设置第二传热管31。

（结构3）

外部连接部14和连通部15分别分开配置在上述一对箱部（上箱11a、12a和下箱11b、12b）中的一个箱部（上箱11a、12a或下箱11b、12b）一侧和另一个箱部（下箱11b、12b或上箱11a、12a）一侧。

（补充说明3）

例如，可以分开地将外部连接部14配置在上箱11a、12a一侧，而将连通部15配置在下箱11b、12b一侧。

或者，虽未图示，但可以分开地将外部连接部14配置在下箱11b、12b一侧，而将连通部15配置在上箱11a、12a一侧。

在此情况下，连通部15既可以设置在比热交换器主体13的外侧面（侧板SP）还靠外的外侧（参照图8），也可以设置在比热交换器主体13的外侧面（侧板SP）还靠内的内侧。在将连通部15设置在比热交换器主体13的外侧面（侧板SP）还靠内的内侧的情况下，在上述层叠板25上形成将箱部之间（上箱11a、12a之间、或者下箱11b、12b之间）连通的连通路。

（结构4）

或者，将外部连接部14和连通部15配置在上述一对箱部（上箱11a、12a和下箱11b、12b）中的一个箱部（上箱11a、12a或下箱11b、12b）一侧。

（补充说明4）

例如，将外部连接部14和连通部15一起配置在上箱11a、12a一侧。

或者，将外部连接部14和连通部15一起配置在下箱11b、12b一侧。

在此情况下，由于将第二传热管31作为旁通流路16，所以连通部15被设置在与比热交换器主体13的外侧面（侧板SP）还靠内的内侧的第一传热管11c、12c直接连通的箱部之间（上箱11a、12a之间，或下箱11b、12b之间）。

另外，旁通流路16在另一个箱部（下箱11b、12b或上箱11a、12a）一侧与连通部15的下游侧或上游侧的部分连接。

（结构5）

另外，第一传热管11c、12c和第二传热管31具有相同的截面形状。

（补充说明5）

在此情况下，使用第一传热管11c、12c的一部分来形成第二传热管31，据此，两者具有相同的截面形状。

（结构6）

第二传热管31被设置在第一热交换器11和第二热交换器12中的位于下风侧的热交换器上。

（补充说明6）

在此情况下，第二传热管31被设置在处于下风侧的第一热交换器11一侧。

另外，在以上的各种结构中，箱部形成为上下的箱部（上箱11a、12a或下箱11b、12b），但除此之外，例如也可以形成为左右的箱部。

﹤作用﹥

以下，对所述实施例的作用进行说明。

在旁通流路16中，制冷剂2通过沿着外部连接部14一侧的箱部（例如上箱11a、12a）配置的旁通管16a，从热交换器主体13的一侧向另一侧流动，并通过第一热交换器11或第二热交换器12的内部的第二传热管31，从设置有外部连接部14的箱部（上箱11a、12a）一侧（上侧）向设置有连通部15的箱部（下箱11b、12b）一侧（下侧）流动。

﹤效果﹥

根据上述实施例，能够获得以下那样的效果。

（作用效果1）

外部连接部14和连通部15分别分开地配置在一对箱部（上箱11a、12a和下箱11b、12b）中的一个箱部（例如上箱11a、12a）一侧和另一个箱部（例如下箱11b、12b）一侧，上述旁通流路16由沿着外部连接部14一侧的箱部（上箱11a、12a）配置的旁通管16a和第二传热管31构成，其中，第二传热管31通过将位于第一热交换器11或第二热交换器12的连通部15的附近的第一传热管11c、12c与第一热交换器11或第二热交换器12的其他部分区分开来而成，从而能够获得以下那样的效果。

即，通过利用设置在第一热交换器11或第二热交换器12的内部的第二传热管31来构成旁通流路16的后半段的取回部16c，可以不需要沿着热交换器主体13的外周来配置旁通流路16的后半段的取回部16c，所以能够相应程度地简化热交换器主体13的构造。

另外，由于不需要沿着热交换器主体13的外周配置旁通流路16的后半段的取回部16c，所以冷热难以从旁通流路16的取回部16c向外部逃逸，能够抑制热损耗的发生。

更具体地说，不使用流过旁通流路16的取回部16c的制冷剂2的冷热来对空调单元9以及安装在热交换器7的周围的密封部件28等进行没有用的冷却，而能够将流过旁通流路16的取回部16c的制冷剂2的冷热用于空调用空气10的冷却。

（作用效果2）

第一热交换器11或第二热交换器12中的至少一方为通过层叠固定多个层叠板25而构成的层叠型热交换器，其中，层叠板25具有构成箱部（上箱11a、12a或下箱11b、12b）的一部分的凸状开口部22和构成第一传热管11c、12c的一部分的凹槽部24，通过对层叠板25形成凸状闭口部27来替代凸状开口部22，将第二传热管31与第一热交换器11或第二热交换器12的其他部分划分开来，由此，几乎不改变基本结构，就可以在第一热交换器11或第二热交换器12的内部容易地形成第二传热管31。

（作用效果3）

能够获得将外部连接部14和连通部15分别分开地配置在上述一对箱部（上箱11a、12a或下箱11b、12b）中的一个箱部（例如上箱11a、12a）一侧和另一个箱部（例如下箱11b、12b）一侧的结构。

（作用效果4）

能够获得将外部连接部14和连通部15配置在上述一对箱部（上箱11a、12a或下箱11b、12b）中的一个箱部（例如上箱11a、12a）一侧的结构。

（作用效果5）

通过使第一传热管11c、12c和第二传热管31具有相同的截面形状，可以无需设定专为第二传热管31而设计的流路。

（作用效果6）

通过将第二传热管31配置在第一热交换器11和第二热交换器12中的位于下风侧的热交换器上，能够提高流过第二传热管31的制冷剂的冷却效率。

以上，利用附图详细说明了本发明的实施例，但实施例仅不过是对本发明的例示，因此本发明并不仅局限于实施例的构成，不言而喻，不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等也都包含在本发明中。另外，例如在各实施例包含多种构成的情况下，即使未特别记载，不言而喻地也包含这些构成的可能的组合。另外，在例示多个实施例、变形例的情况下，虽未特别记载，不言而喻地本发明也包含它们的交叉搭配的结构组合中可能的构成。另外，当然，附图所描绘的结构即便未特别记载，也包含在本发明中。进而，在使用“等”这一用语时，意味着包含同等的情况。另外，在具有“大致”、“约”、“左右”等用词的情况下，意味着包含常识所认可的范围、精度的情况。

（产业上的可利用性）

本发明所涉及的热交换器的结构能够广泛地应用于在车辆用、住宅用、其他用途中使用的空调装置。

Claims

1.一种热交换器结构，具备针对制冷剂流动方向以及空气流动方向将第一热交换器和第二热交换器串联地配置而成的热交换器主体，并且

所述热交换器主体在其一侧具有至少能够供给制冷剂的外部连接部，在另一侧具有能够将所述第一热交换器和所述第二热交换器连通的连通部，还具有从所述热交换器主体的一侧向另一侧延伸，将所述第一热交换器旁通，并将来自外部连接部的制冷剂向所述第二热交换器提供的旁通流路，

所述第一热交换器和第二热交换器中的至少一方具备以具有间隔的方式配置的一对箱部和连结所述一对箱部之间的多根第一传热管，其特征在于，

所述旁通流路由沿着所述外部连接部侧的箱部配置的旁通管和第二传热管构成，所述第二传热管通过将位于所述第一热交换器或所述第二热交换器的所述连通部的附近的第一传热管从所述第一热交换器或所述第二热交换器的其他部分划分开而构成。

2.根据权利要求1所述的热交换器结构，其特征在于，

所述第一热交换器或所述第二热交换器中的至少一方为通过层叠固定具有构成箱部的一部分的凸状开口部和构成第一传热管的一部分的凹槽部的多个层叠板而构成的层叠型的部件，

通过针对所述层叠板形成凸状闭口部来替代所述凸状开口部，将所述第二传热管与所述第一热交换器或第二热交换器的其他部分划分开。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器结构，其特征在于，所述外部连接部和所述连通部分别分开地配置在所述一对箱部中的一个箱部一侧和另一个箱部一侧。

4.根据权利要求1或2所述的热交换器结构，其特征在于，所述外部连接部和所述连通部配置在所述一对箱部中的一个箱部一侧。

5.根据权利要求1或2所述的热交换器结构，其特征在于，所述第一传热管和所述第二传热管具有相同的截面形状。

6.根据权利要求1或2所述的热交换器结构，其特征在于，所述第二传热管配置在所述第一热交换器和第二热交换器中的位于下风侧的热交换器上。