CN106461298B - 层叠型热交换器 - Google Patents
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Abstract
层叠型热交换器具有使制冷剂与冷却水热交换的第1热交换部(12)。第1热交换部(12)具有：多个第1板状部件(11)，彼此层叠并接合；及多个第1制冷剂流路(121)和多个冷却水流路(122)，设置在多个第1板状部件(11)之间。多个第1制冷剂流路(121)和多个冷却水流路(122)在多个第1板状部件(11)的层叠方向上排列。层叠型热交换器还具有：第2顶板(19)，与多个第1板状部件(11)中的配置在层叠方向的最外侧的第1顶板(18)接合；及气液分离部(30)，具有第1顶板(18)与第2顶板(19)之间的空间，分离流入内部的制冷剂的气液，蓄积制冷循环内的剩余制冷剂。由此，在具有分离制冷剂的气液的气液分离部的层叠型热交换器中，能够实现体型的小型化，并减小搭载时的无用空间。
Description
关联申请的相互参照
本申请以在2014年5月23日申请的日本专利申请2014-107117和在2014年10月30日申请的日本专利申请2014-221497为基础，通过参照将该公开内容编入本申请。
技术领域
本发明涉及使制冷循环的制冷剂与热介质进行热交换的层叠型热交换器。
背景技术
在以往，已知有如下的层叠型热交换器：通过使多个大致平板状的传热板隔着间隔地重叠，从而在传热板之间交替形成制冷剂流路和热介质流路，从而使制冷剂与热介质进行热交换。在专利文献1中公开了如下：在这样的层叠型热交换器中，使从该热交换器流出的制冷剂的气液分离并且使蓄积制冷剂的圆筒状的调制器一体化。
然而，在专利文献1所记载的层叠型热交换器中，使圆筒状的调制器在大致框体形状的热交换器的外侧一体化。因此，有可能导致体型大型化并且在搭载时产生不配置任何部件的空间，所谓的无用空间。此外，在对于这样的调制器一体型的热交换器添加对从调制器流出的液相制冷剂进行过冷却的过冷却部的情况下，存在体型越来越大型化的情况。
专利文献1：德国专利申请公开第102011078136号说明书
发明内容
本发明鉴于上述点，其目的在于，在具有使制冷剂的气液分离的气液分离部的层叠型热交换器中，实现体型的小型化，并且减小搭载时的无用空间。
根据本发明的一个方式，层叠型热交换器具有使制冷循环的制冷剂与第1热介质进行热交换的第1热交换部。第1热交换部包含：多个第1板状部件，彼此层叠并接合；多个第1制冷剂流路，设置在多个第1板状部件之间，在多个第1板状部件的层叠方向上排列，供制冷剂流动；以及多个第1热介质流路，设置在多个第1板状部件之间，在多个第1板状部件的层叠方向上排列，供第1热介质流动。层叠型热交换器还具有：第2端板，该第2端板配置为在与第1端板之间设置有空间，该第1端板是所述多个第1板状部件中的1个且配置于所述层叠方向的最外侧；以及气液分离部，具有设置在第1端板与第2端板之间的空间，对流入内部的制冷剂进行气液分离，并且对制冷循环内的剩余制冷剂进行蓄积；以及第2热交换部，该第2热交换部使制冷剂与第2热介质进行热交换，第2热交换部包含：多个第2板状部件，该多个第2板状部件彼此层叠并接合；多个第2制冷剂流路，该多个第2制冷剂流路设置在多个第2板状部件之间，供制冷剂流动；以及多个第2热介质流路，该多个第2热介质流路设置在多个第2板状部件之间，供第2热介质流动，多个第2板状部件的制冷剂的流动方向上的长度比多个第1板状部件的制冷剂的流动方向上的长度短，第2热交换部接合于第2端板，第2制冷剂流路与气液分离部连通。
由此，以与该第1端板之间形成空间的方式将第2端板接合于第1端板，并且通过该空间构成气液分离部。由此，仅通过对第1热交换部追加板状的第2端板，就能够设置气液分离部。因此，能够实现层叠型热交换器的小型化，并且能够减小搭载时的无用空间。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的热交换器的概略图。
图2是从第2顶板观察到的第1实施方式的第1顶板的图。
图3是图1的III向矢图。
图4是图3的IV-IV剖视图。
图5是表示第1实施方式的热交换器的一部分的剖视图。
图6是表示第1实施方式的偏置翅片的立体图。
图7是表示本发明的第2实施方式的热交换器的侧视图。
图8是表示本发明的第3实施方式的热交换器的概略图。
图9是图8的IX向矢图。
图10是图9的X-X剖视图。
图11是表示本发明的第4实施方式的热交换器的概略图。
图12是表示本发明的第5实施方式的热交换器的概略图。
图13是表示本发明的第6实施方式的热交换器的冷凝模式的制冷剂的流动的概略图。
图14是图13的XIV向矢图。
图15是图14的XV-XV剖视图。
图16是图14的XVI-XVI剖视图。
图17是图14的XVII-XVII剖视图。
图18是表示第6实施方式的热交换器的蒸发模式的制冷剂的流动的概略图。
图19是表示本发明的第7实施方式的热交换器的概略图。
图20是图19的XX向矢图。
图21是图20的XXI-XXI剖视图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对用于实施本发明的多个方式进行说明。在各方式中有对与在先前的方式中进行了说明的事项对应的部分标记相同的参照符号而省略重复说明的情况。在仅对各方式中的结构的一部分进行说明的情况下，能够对结构的其他部分应用先前进行了说明的其他方式。不光能够将在各实施方式中具体明示的能够组合的部分彼此组合，只要不特别妨碍组合，即使未明示也能够部分地将实施方式彼此组合。
(第1实施方式)
根据图1～图6对本发明的第1实施方式进行说明。图1所示的热交换器10构成车辆用空调装置的制冷循环。热交换器10是使制冷循环的高压侧制冷剂与冷却水进行热交换而使高压侧制冷剂冷凝的冷凝器。另外，本实施方式的冷却水相当于本发明的第1热介质。
作为冷却水例如可以使用至少包含乙二醇、二甲基聚硅氧烷或者纳米流体的液体、或者防冻液等。在本实施方式中，使用乙二醇系的防冻液(LLC)作为冷却水。
通过将多个第1板状部件11(以下，仅简称为板状部件11)层叠并接合而一体地形成热交换器10。以下，将板状部件11的层叠方向(在图1的例中为上下方向)称为板层叠方向，将板层叠方向的一端侧(在图1的例中为上端侧)称为板层叠方向一端侧，将板层叠方向的另一端侧(在图1的例中为下端侧)称为板层叠方向另一端侧。
板状部件11是细长的大致矩形状的板材，作为具体的材质，例如使用在铝芯材上包覆钎料而得到的包层材料。
在大致矩形状的板状部件11的外周缘部形成有向大致板层叠方向(换言之，与板状部件11的板面大致正交的方向)突出的凸出部111。在多个板状部件11彼此层叠的状态下，通过钎焊将凸出部111之间接合。多个板状部件11被配置为凸出部111的突出顶端彼此朝向相同的一侧(在图1的例中为大致下方侧)。
多个板状部件11形成第1热交换部12(以下，仅简称为热交换部12)、制冷剂用第1箱空间13、制冷剂用第2箱空间14、冷却水用第1箱空间15以及冷却水用第2箱空间16。
热交换部12由多个第1制冷剂流路121(以下，仅简称为制冷剂流路121)和多个第1冷却水流路122(以下，仅简称为冷却水流路122)构成。另外，本实施方式的冷却水流路122相当于本发明的第1热介质流路。
多个制冷剂流路121和多个冷却水流路122形成于多片板状部件11彼此之间。制冷剂流路121和冷却水流路122的长度方向与板状部件11的长度方向一致。
制冷剂流路121和冷却水流路122在板层叠方向上各1个地交替地层叠配置(并排配置)。板状部件11起到将制冷剂流路121和冷却水流路122分隔的隔壁的作用。在制冷剂流路121中流动的制冷剂与在冷却水流路122中流动的冷却水的热交换是经由板状部件11进行的。
制冷剂用第1箱空间13和冷却水用第1箱空间15相对于热交换部12配置在制冷剂流路121和冷却水流路122的一方侧(在图1的例中为右方侧)。制冷剂用第2箱空间14和冷却水用第2箱空间16相对于热交换部12配置在制冷剂流路121和冷却水流路122的另一方侧(在图1的例中为左方侧)。
制冷剂用第1箱空间13和制冷剂用第2箱空间14对多个制冷剂流路121进行制冷剂的分配和集合。冷却水用第1箱空间15和冷却水用第2箱空间16对多个冷却水流路122进行冷却水的分配和集合。
制冷剂用第1箱空间13、制冷剂用第2箱空间14、冷却水用第1箱空间15以及冷却水用第2箱空间16由形成于板状部件11的四个角的连通孔构成。在本实施方式中，在大致矩形状的板状部件11的四个角中的位于对角线上的2个角部设置有制冷剂用第1箱空间13和制冷剂用第2箱空间14，在剩余的2个角部设置有冷却水用第1箱空间15和冷却水用第2箱空间16。
在构成热交换部12的多片板状部件11中的位于最靠板层叠方向一端侧的最端板状部件17安装有第1接头21和第1冷却水管22。第1接头21是用于接合制冷剂配管的部件，形成热交换器10的制冷剂入口101。第1冷却水管22形成热交换器10的冷却水出口102。
在本实施方式中，第1接头21设置于最端板状部件17的长度方向上的一端侧(在图1的例中为右方侧)。并且，第1冷却水管22设置于最端板状部件17的长度方向上的另一端侧(在图1的例中为左方侧)。
构成热交换部12的多片板状部件11中的位于最靠板层叠方向另一端侧，即位于板层叠方向的最外侧的第1顶板18(第1端板)与其他的板状部件11相比较，凸出部111的板层叠方向上的长度较长。以与该第1顶板18之间形成空间的方式通过钎焊将板状的第2顶板19(第2端板)接合于第1顶板18。该空间也可以作为将流入内部的制冷剂的气液分离并且蓄积制冷循环内的剩余制冷剂的气液分离部30的一例来使用。
如图2和图4所示，在第1顶板18的重力方向下方部设置有制冷剂流入部181，该制冷剂流入部181使在热交换部12的制冷剂流路121中流动的制冷剂流入气液分离部30。制冷剂流入部181是设置于第1顶板18的贯穿孔。更详细而言，制冷剂流入部181与蓄积在气液分离部30中的液相制冷剂的液面(参照图2)相比位于重力方向下方侧。另外，制冷剂流入部181也可以设置于第1顶板18的重力方向下半部分的区域。
在第1顶板18的重力方向上方侧形成有供后述的第1内部冷却水管41插入的第1贯穿孔182。更详细而言，第1贯穿孔182与蓄积在气液分离部30中的液相制冷剂的液面相比配置在重力方向上方侧。在本实施方式中，制冷剂流入部181和第1贯穿孔182都配置在第1顶板18的长度方向的一端侧(在图2的例中为右方侧)。
如图3和图4所示，在第2顶板19的重力方向下方部设置有使液相制冷剂从气液分离部30向外部流出的制冷剂流出部191。制冷剂流出部191是设置于第2顶板19的贯穿孔。更详细而言，制冷剂流出部191与蓄积在气液分离部30中的液相制冷剂的液面相比位于重力方向下方侧。并且，制冷剂流出部191也可以设置于第2顶板19中的重力方向下半部分的区域。
在第2顶板19的重力方向上方侧形成有供后述的第1内部冷却水管41插入的第2贯穿孔192。通过钎焊将第2贯穿孔192的内周面与第1内部冷却水管41的外表面接合。
更详细而言，第2贯穿孔192与蓄积在气液分离部30中的液相制冷剂的液面相比，配置在重力方向上方侧。在本实施方式中，第2贯穿孔192配置于第2顶板19的长度方向的一端侧(在图3的例中为右方侧)。另一方面，制冷剂流出部191配置于第2顶板19的长度方向的另一端侧(在图3的例中为左方侧)。
在本实施方式中，如图3所示，在第2顶板19的重力方向下方侧设置有突起193，该突起193用于吸收因气液分离部30的内压的上升而施加给第2顶板19的应力。通过设置该突起193，能够提高气液分离部30的刚性。并且，在气液分离部30的重力方向下方侧设置有将液相制冷剂中的水分去除的干燥剂31。
如图1和图4所示，在第2顶板19安装有第2接头23和第2冷却水管24。第2接头23是用于接合制冷剂配管的部件，形成热交换器10的制冷剂出口103。第2冷却水管24形成热交换器10的冷却水入口104。
制冷剂入口101与制冷剂用第1箱空间13连通。制冷剂用第1箱空间13经由制冷剂流入部181与气液分离部30连通。气液分离部30经由制冷剂流出部191与制冷剂出口103连通。
如图4所示，在气液分离部30的内部设置有第1内部冷却水通路40，该第1内部冷却水通路40供冷却水流通并且使冷却水入口104与冷却水用第1箱空间15连通。具体而言，在气液分离部30的内部设置有将第2冷却水管24和冷却水用第1箱空间15连接的第1内部冷却水管41。通过该第1内部冷却水管41构成第1内部冷却水通路40。
因此，如图1和图4所示，冷却水入口104经由第1内部冷却水通路40与冷却水用第1箱空间15连通。并且，冷却水出口102与冷却水用第2箱空间16连通。
如图5所示，在本实施方式中，构成热交换部12的多片板状部件11在该板状部件11的四个角上具有朝向板层叠方向的一端侧或者另一端侧突出的大致圆筒状的突出部11f。通过该突出部11f而分别形成制冷剂用第1箱空间13、制冷剂用第2箱空间14、冷却水用第1箱空间15以及冷却水用第2箱空间16。
构成热交换部12的多片板状部件11中的位于板层叠方向的大致中央部的中央板状部件11A具有将构成制冷剂用第1箱空间13的突出部11f封闭的封闭部11g。由此，制冷剂用第1箱空间13在板层叠方向上被分隔成2个空间。另外，封闭部11g与突出部11f、即中央板状部件11A一体地形成。
因此，如图1的实线箭头所示，从制冷剂入口101流入的制冷剂在板层叠方向一端侧的制冷剂流路121中从制冷剂用第1箱空间13朝向制冷剂用第2箱空间14流动之后，在板层叠方向另一端侧的制冷剂流路121中从制冷剂用第2箱空间14朝向制冷剂用第1箱空间13流动，从制冷剂流入部181流入气液分离部30。即，热交换器10构成为使制冷剂流体进行1次U型转弯。对流入气液分离部30的制冷剂进行气液分离，液相制冷剂从制冷剂出口103向外部流出。
并且，如图1的单点划线箭头所示，从冷却水入口104流入的冷却水在冷却水流路122中从冷却水用第1箱空间15朝向冷却水用第2箱空间16流动，从冷却水出口102向外部流出。
但是，在板状部件11彼此之间配置有图6所示的偏置翅片50。偏置翅片50是介于板状部件11彼此之间并促进制冷剂与冷却水之间的热交换的散热片。
偏置翅片50是形成有局部性地被冲切的冲切部50a的板状的部件。冲切部50a在与制冷剂和冷却水的流动方向平行的方向F1(即，板状部件11的长度方向)上形成多个。
在与制冷剂和冷却水的流动方向平行的方向F1上相邻的冲切部50a之间彼此偏置。在图6的例中，多个冲切部50a在与制冷剂和冷却水的流动方向平行的方向F1上交错配置。通过钎焊而将偏置翅片50接合在相邻的双方的板状部件11。
如上述说明的那样，在本实施方式的热交换器10中，以与该第1顶板18之间形成空间的方式将第2顶板19接合于第1顶板18，并且通过该空间而构成气液分离部30。由此，仅通过对第1热交换部12添加板状的第2顶板19，能够构成气液分离部30。因此，能够实现将气液分离部30一体化后的热交换器10的小型化，并且减小搭载时的无用空间。
并且，在本实施方式中，气液分离部30的制冷剂流出部191与蓄积在气液分离部30中的液相制冷剂的液面相比配置在重力方向下方侧。因此，能够使液相的制冷剂从制冷剂流出部191可靠地流出。
(第2实施方式)
接着，根据图7对本发明的第2实施方式进行说明。本第2实施方式与上述第1实施方式相比较，热交换器10的搭载方向不同。
如图7所示，本实施方式的热交换器10被搭载为板状部件11的长度方向、即第1顶板18和第2顶板19的长度方向与重力方向一致。此时，制冷剂流入部181和制冷剂流出部191与蓄积在气液分离部30中的液相制冷剂的液面(参照图7)相比配置在重力方向下方侧。
在气液分离部30的制冷剂流入部181和制冷剂流出部191之间设置有档板32，该档板32将气液分离部30内的重力方向下方侧的空间划分成连通于制冷剂流入部181的空间和连通于制冷剂流出部191的空间。在档板32形成有多个贯穿孔(未图示)，连通于制冷剂流入部181的空间和连通于制冷剂流出部191的空间连通。
档板32从气液分离部30的重力方向下方侧端部朝向上方侧与重力方向大致平行地延伸。在本实施方式中，档板32的重力方向上方侧端部与蓄积在气液分离部30中的液相制冷剂的液面相比配置在下方侧。
如上述说明的那样，在本实施方式中，当以板状部件11的长度方向与重力方向一致的方式搭载热交换器10的情况下，将气液分离部30的制冷剂流出部191配置在比蓄积在气液分离部30中的液相制冷剂的液面靠重力方向下方侧。由此，能够使液相的制冷剂从制冷剂流出部191可靠地流出。
并且，通过在气液分离部30中的制冷剂流入部181和制冷剂流出部191之间设置档板32，能够提高气液分离性。此外，通过档板32能够提高气液分离部30的刚性。
(第3实施方式)
接着，根据图8～图10对本发明的第3实施方式进行说明。本第3实施方式与上述第1实施方式相比较，不同点在于在热交换器10中设置有第2热交换部62。
如图8所示，第2热交换部62与本实施方式的第2顶板19连接，该第2顶板19作为使从气液分离部30流出的液相制冷剂与制冷循环的低压制冷剂进行热交换而对液相制冷剂进行过冷却的过冷却部发挥功能。另外，本实施方式的低压制冷剂相当于本发明的第2热介质。
通过将多个第2板状部件61彼此层叠并接合而一体地形成第2热交换部62。具体而言，多个第2板状部件61形成第2热交换部62、液相制冷剂用第1箱空间63、液相制冷剂用第2箱空间64、低压制冷剂用第1箱空间65以及低压制冷剂用第2箱空间66。
第2热交换部62由供液相制冷剂流通的多个第2制冷剂流路621以及供低压制冷剂流通的多个低压制冷剂流路622构成。另外，本实施方式的低压制冷剂流路622相当于本发明的第2热介质流路。
多个第2制冷剂流路621和多个低压制冷剂流路622形成于多片第2板状部件61彼此之间。第2制冷剂流路621和低压制冷剂流路622的长度方向与第2板状部件61的长度方向一致。
第2板状部件61中的液相制冷剂的流动方向的长度比第1板状部件11中的制冷剂的流动方向的长度短。即，第2板状部件61的长度方向的长度比第1板状部件11的长度方向的长度短。并且，第2板状部件61的层叠方向与第1板状部件11的层叠方向平行。
第2制冷剂流路621和低压制冷剂流路622在板层叠方向上各1根地交替地层叠配置(并排配置)。第2板状部件61起到将第2制冷剂流路621和低压制冷剂流路622分隔的隔壁的作用。在第2制冷剂流路621中流动的制冷剂与在低压制冷剂流路622中流动的低压制冷剂的热交换是经由第2板状部件61进行的。
液相制冷剂用第1箱空间63和低压制冷剂用第1箱空间65相对于第2热交换部62配置在第2制冷剂流路621和低压制冷剂流路622的一方侧(在图8的例中为右方侧)。液相制冷剂用第2箱空间64和低压制冷剂用第2箱空间66相对于第2热交换部62配置在第2制冷剂流路621和低压制冷剂流路622的另一方侧(在图8的例中为左方侧)。
液相制冷剂用第1箱空间63和液相制冷剂用第2箱空间64对多个第2制冷剂流路621进行液相制冷剂的分配和集合。低压制冷剂用第1箱空间65和低压制冷剂用第2箱空间66对多个低压制冷剂流路622进行低压制冷剂的分配和集合。
液相制冷剂用第1箱空间63、液相制冷剂用第2箱空间64、低压制冷剂用第1箱空间65以及低压制冷剂用第2箱空间66由形成于第2板状部件61的四个角的连通孔构成。
在本实施方式中，如图9所示，在大致矩形状的第2板状部件61的四个角中的位于对角线上的2个角部设置有液相制冷剂用第1箱空间63和液相制冷剂用第2箱空间64。并且，在第2板状部件61的剩余的2个角部设置有低压制冷剂用第1箱空间65和低压制冷剂用第2箱空间66。
如图8和图10所示，构成第2热交换部62的多片第2板状部件61中的位于最靠板层叠方向一端侧(在图8的例中为上侧)的第2最端板状部件67通过钎焊而接合于第2顶板19。在第2最端板状部件67形成有使来自气液分离部30的液相制冷剂流入的液相制冷剂流入孔671。液相制冷剂流入孔671形成于与制冷剂流出部191对应的部位。由此，气液分离部30内的液相制冷剂经由制冷剂流出部191和液相制冷剂流入孔671而流入第2热交换部62(具体而言，液相制冷剂用第1箱空间63)。
如图8和图9所示，在构成第2热交换部62的多片第2板状部件61中的位于最靠板层叠方向另一端侧(在图8的例中为下侧)的第3最端板状部件68安装有第2接头23、第3接头71以及第4接头72。第3接头71是用于接合低压制冷剂配管的部件，形成第2热交换部62的低压制冷剂入口701。低压制冷剂入口701可以与制冷循环的低压侧连接，制冷循环的低压制冷剂也可以流入低压制冷剂入口701。流入第2热交换部62的低压制冷剂的压力比流入第1热交换部12的制冷剂低。第4接头72是用于接合低压制冷剂配管的部件，形成第2热交换部62的低压制冷剂出口702。
在本实施方式中，第4接头72设置于第3最端板状部件68的长度方向的一端侧(在图9的例中为右方侧)。第2接头23和第3接头71设置于第3最端板状部件68的长度方向的另一端侧(在图9的例中为左方侧)。并且，第2接头23与第3接头71相比设置于重力方向上方侧。
接着，对本实施方式中的第2热交换部62的液相制冷剂和低压制冷剂的流动进行说明。
如图8的实线箭头所示，从气液分离部30流入的制冷剂在第2制冷剂流路621中从液相制冷剂用第1箱空间63朝向液相制冷剂用第2箱空间64流动，从制冷剂出口103向外部流出。并且，如图8的虚线箭头所示，从低压制冷剂入口701流入的低压制冷剂在低压制冷剂流路622中从低压制冷剂用第2箱空间66朝向低压制冷剂用第1箱空间65流动，从低压制冷剂出口702向外部流出。
如上述说明的那样，在本实施方式中，作为过冷却部发挥功能的第2热交换部62连接于热交换器10的第2顶板19。由此，能够提高气液分离部30的刚性。
并且，在本实施方式中，可以使第2板状部件61中的液相制冷剂的流动方向的长度比第1板状部件11中的制冷剂的流动方向的长度短。由此，在第2热交换部62的制冷剂流动方向的一端侧(在图8的例中为右方侧)形成有空间。由于能够将该空间作为配置第2冷却水管24的空间而有效应用，因此能够减小搭载时的无用空间。
但是，作为比较例，有如下结构：在使在管内流通的制冷剂与在管外流通的冷却风进行热交换而对制冷剂进行冷却的片管式热交换器中，在散热芯部的冷凝部(相当于本实施方式的第1热交换部12)与过冷却部(相当于本实施方式的第2热交换部62)之间设置有气液分离部。在该比较例的热交换器中，由于在冷却风(行驶风)始终接触的位置设定气液分离部，因此有可能因冷却风的温度而导致气液分离部内的制冷剂的状态发生变化。
与此相对，由于本实施方式的热交换器10是水冷式的层叠型热交换器，因此行驶风不会与气液分离部30接触。因此，能够抑制气液分离部30的制冷剂的状态发生变化。
并且，在比较例的热交换器中，为了在刚性较低的片管式热交换器中将气液分离部配置在冷凝部与过冷却部之间，需要提高气液分离部的刚性。因此，需要由通过挤出成型而形成的挤出管等构成气液分离部，制造成本会上升。
与此相对，在本实施方式的热交换器10中，由于可以使气液分离部30由2个板状部件即第1顶板18和第2顶板19构成，因此能够降低制造成本。
(第4实施方式)
接着，根据图11对本发明的第4实施方式进行说明。该第4实施方式与上述第3实施方式相比较，不同点在于将第2热交换部62作为使液相制冷剂与冷却水进行热交换而对液相制冷剂进行过冷却的过冷却部。另外，本实施方式的冷却水相当于本发明的第2热介质。
如图11所示，在本实施方式中，多个第2板状部件61形成第2热交换部62、液相制冷剂用第1箱空间63、液相制冷剂用第2箱空间64、冷却水用第3箱空间650以及冷却水用第4箱空间660。
第2热交换部62由供液相制冷剂流通的多个第2制冷剂流路621和供冷却水流通的多个第2冷却水流路623构成。另外，本实施方式的第2冷却水流路623相当于本发明的第2热介质流路。
多个第2制冷剂流路621和多个第2冷却水流路623形成于多片第2板状部件61彼此之间。第2制冷剂流路621和第2冷却水流路623的长度方向与第2板状部件61的长度方向一致。
第2制冷剂流路621和第2冷却水流路623在板层叠方向上各1根地交替地层叠配置(并排配置)。第2板状部件61起到将第2制冷剂流路621和第2冷却水流路623分隔的隔壁的作用。在第2制冷剂流路621中流动的制冷剂与在第2冷却水流路623中流动的冷却水的热交换是经由第2板状部件61进行的。
液相制冷剂用第1箱空间63和冷却水用第3箱空间650相对于第2热交换部62配置在第2制冷剂流路621和第2冷却水流路623的一方侧(在图11的例中为右方侧)。液相制冷剂用第2箱空间64和冷却水用第4箱空间660相对于第2热交换部62配置在第2制冷剂流路621和第2冷却水流路623的另一方侧(在图11的例中为左方侧)。冷却水用第3箱空间650和冷却水用第4箱空间660对多个第2冷却水流路623进行冷却水的分配和集合。
液相制冷剂用第1箱空间63、液相制冷剂用第2箱空间64、冷却水用第3箱空间650以及冷却水用第4箱空间660由形成于第2板状部件61的四个角的连通孔构成。在本实施方式中，在大致矩形状的第2板状部件61的四个角中的位于对角线上的2个角部设置有冷却水用第3箱空间650和冷却水用第4箱空间660。
在第2最端板状部件67形成有供后述的第2内部冷却水管81插入的贯穿孔(未图示)。该贯穿孔钎焊接合在第2内部冷却水管81的外表面。并且，该贯穿孔设置于第2最端板状部件67的长度方向上的与液相制冷剂流入孔671相反一侧的端部。
在第3最端板状部件68安装有第2接头23和第3冷却水管73。第3冷却水管73形成第2热交换部62的冷却水入口703。
在本实施方式中，第3冷却水管73设置于第3最端板状部件68的长度方向上的一端侧(在图11的例中为右方侧)。第2接头23设置于第3最端板状部件68的长度方向上的另一端侧(在图11的例中为左方侧)。
在气液分离部30的内部设置有第2内部冷却水通路80，该第2内部冷却水通路80供冷却水流通并且使冷却水用第4箱空间660与冷却水用第2箱空间16连通。具体而言，在气液分离部30的内部设置有将冷却水用第4箱空间660和冷却水用第2箱空间16连接的第2内部冷却水管81。通过该第2内部冷却水管81构成第2内部冷却水通路80。
但是，在本实施方式中，构成第1热交换部12的多片第1板状部件11中的位于比板层叠方向的大致中央部靠第1顶板18侧的位置的板状部件11具有将构成冷却水用第1箱空间15的突出部(未图示)封闭的第1封闭部(未图示)。由此，冷却水用第1箱空间15在板层叠方向上被分隔成2个空间。
并且，构成第1热交换部12的多片第1板状部件11中的位于板层叠方向的大致中央部与最端板状部件17之间的位置的板状部件11具有将构成冷却水用第2箱空间16的突出部(未图示)封闭的第2封闭部(未图示)。由此，冷却水用第2箱空间16在板层叠方向上被分隔成2个空间。
接着，对于本实施方式的热交换器10的冷却水的流动进行说明。
如图11的单点划线箭头所示，从第2热交换部62的冷却水入口703流入冷却水用第3箱空间650的冷却水在冷却水流路623中流动而流入冷却水用第4箱空间660。流入冷却水用第4箱空间660的冷却水在第2内部冷却水通路80中流动而流入第1热交换部12的冷却水用第2箱空间16。
另一方面，从热交换器10的冷却水入口104经由第1内部冷却水通路40而流入冷却水用第1箱空间15的冷却水在板层叠方向另一端侧(在图11的例中为下方侧)的第1冷却水流路122中流动，而流入冷却水用第2箱空间16。这样，本实施方式的热交换器10构成为在冷却水用第2箱空间16中使从热交换器10的冷却水入口104流入的冷却水与通过了第2热交换部62之后的冷却水汇合。
流入冷却水用第2箱空间16的冷却水在板层叠方向中央侧的第1冷却水流路122中从冷却水用第2箱空间16朝向冷却水用第1箱空间15流动之后，在板层叠方向一端侧(在图11的例中为上方侧)的第1冷却水流路122中从冷却水用第1箱空间15朝向冷却水用第2箱空间16流动，从冷却水出口102向外部流出。即，第1热交换部12构成为冷却水的流体进行2次U型转弯。
如上述说明的那样，在本实施方式的热交换器10中，使从热交换器10的冷却水入口104流入的冷却水与通过了第2热交换部62之后的冷却水双方流入第1热交换部12。即，能够使冷却水并排地流入第1热交换部12。因此，在第1热交换部12中能够降低冷却水的压力损失，能够提高第1热交换部12的热交换效率。
(第5实施方式)
接着，根据图12对本发明的第5实施方式进行说明。本第5实施方式与上述第4实施方式相比较，不同点在于移除冷却水入口104和第1内部冷却水管41，而在第1热交换部12中使通过了第2热交换部62之后的冷却水与制冷剂进行热交换。
如图12所示，仅使通过了第2热交换部62之后的冷却水流入第1热交换部12的冷却水用第2箱空间16。并且，在本实施方式中，构成第1热交换部12的多片第1板状部件11中的中央板状部件11A具有将构成冷却水用第2箱空间16的突出部(未图示)封闭的封闭部(未图示)。由此，冷却水用第2箱空间16在板层叠方向上被分隔成2个空间。
因此，流入冷却水用第2箱空间16的冷却水在板层叠方向另一端侧(在图12的例中为下方侧)的第1冷却水流路122中从冷却水用第2箱空间16朝向冷却水用第1箱空间15流动之后，在板层叠方向一端侧(图12的例中为上方侧)的第1冷却水流路122中从冷却水用第1箱空间15朝向冷却水用第2箱空间16流动，而从冷却水出口102向外部流出。即，第1热交换部12构成为冷却水的流体进行1次U型转弯。
如上述说明的那样，在本实施方式的热交换器10中，使通过了第2热交换部62之后的冷却水流入第1热交换部12。即，使所有流入热交换器10的冷却水在第2热交换部62中流通。因此，能够优先地进行由气液分离部30气液分离后的液相制冷剂的过冷却。
此时，在第1热交换部12中，利用通过了第2热交换部62之后的冷却水对制冷剂进行冷却。然而，由于液相制冷剂的过冷却所需要的冷却能力较小，因此能够抑制第1热交换部12的制冷剂冷凝功能受损。
(第6实施方式)
接着，根据图13～图18对本发明的第6实施方式进行说明。本第6实施方式与上述第5实施方式相比较，不同点在于将热交换器10用作能够切换冷凝模式和蒸发模式的热泵循环的室外器。
冷凝模式是使热交换器10作为使制冷循环的高压侧制冷剂与冷却水进行热交换而使高压侧制冷剂冷凝的冷凝器发挥功能的模式。蒸发模式是使热交换器10作为使制冷循环的低压侧制冷剂与冷却水进行热交换而使低压侧制冷剂蒸发的蒸发器发挥功能的模式。另外，在图13～图18中，实线箭头表示冷凝模式时的制冷剂流体，双点划线箭头表示蒸发模式时的制冷剂流体，单点划线箭头表示冷却水流体。
如图13和图17所示，本实施方式的第2接头23形成第1制冷剂出口103，该第1制冷剂出口103在冷凝模式时使制冷剂从第2热交换部62向外部流出。如图14和图17所示，第2接头23配置在第3最端板状部件68的重力方向上方侧。另外，如图16所示，在本实施方式中，第3冷却水管73也配置在第3最端板状部件68的重力方向上方侧。
如图14和图15所示，在第2顶板19的长度方向上的接近制冷剂流入部181的一侧的端部安装有第5接头75。第5接头75是用于接合制冷剂配管的部件，形成在蒸发模式时使制冷剂从气液分离部30向外部流出的第2制冷剂出口705。在本实施方式中，制冷剂流入部181和第5接头75配置在第2顶板19的重力方向上方侧。
接着，对于本实施方式的热交换器10的制冷剂的流动进行说明。
在冷凝模式中，如图13的实线箭头所示，从制冷剂流入部181流入气液分离部30的制冷剂由气液分离部30进行气液分离。由气液分离部30气液分离后的液相制冷剂从液相制冷剂流入孔671流入液相制冷剂用第1箱空间63。流入液相制冷剂用第1箱空间63的制冷剂在第2制冷剂流路621中从液相制冷剂用第1箱空间63朝向液相制冷剂用第2箱空间64流动，而从制冷剂出口103向外部流出。
另一方面，在蒸发模式中，如图18的双点划线箭头所示，从制冷剂流入部181流入气液分离部30的制冷剂从第2制冷剂出口705向外部流出。
因此，气液分离部30在内部具有在冷凝模式时使从第1热交换部12流入的制冷剂向第2热交换部62流出的制冷剂通路和在蒸发模式时使从第1热交换部12流入的制冷剂向外部流出的制冷剂通路。
另外，热交换器10内的制冷剂流路的切换能够通过设置在热交换器10的外部(更详细而言为制冷剂出口侧)的阀等来进行。这样，通过切换热交换器10内的制冷剂流路，能够切换蒸发模式和冷凝模式。
如上述说明的那样，本实施方式的热交换器10能够在该热交换器10的内部形成冷凝模式的制冷剂流体和蒸发模式的制冷剂流体。因此，可以正好将本实施方式的热交换器10用作热泵循环的室外器。在该情况下，能够实现室外器的水冷化，由此能够根据冷却水的蓄热效果使制冷剂举动稳定，容易地进行COP控制。
(第7实施方式)
接着，根据图19～图21对本发明的第7实施方式进行说明。本第7实施方式与上述第4实施方式相比较，气液分离部30的结构不同。
如图19和图20所示，通过将多个第3板状部件91彼此层叠并接合而一体地形成本实施方式的气液分离部30。第3板状部件91的层叠方向与第1板状部件11的层叠方向(板层叠方向)平行。第3板状部件91相对于第1板状部件11而言，配置方向的长度和宽度方向的长度相等。
多个第3板状部件91被配置为凸出部911的突出顶端彼此朝向相同的一侧。另外，在本实施方式中，第1板状部件11被配置为凸出部111的突出顶端朝向与气液分离部30相反一侧(在图19的例中为上方侧)。另一方面，第2板状部件61和第3板状部件91分别被配置为凸出部611、911的突出顶端朝向与第1热交换部12相反一侧(在图19的例中为下方侧)。
如图21所示，在多个第3板状部件91彼此之间形成有多个气液分离通路92，该多个气液分离通路92供从第1热交换部12的第1制冷剂流路121流入的制冷剂流动。在第3板状部件91设置有第1贯穿孔912，由此相邻的气液分离通路92之间彼此连通。另外，在气液分离通路92中未配置散热片。
这里，将构成气液分离部30的多片第3板状部件91中的位于最靠板层叠方向一端侧的第3板状部件91称为第3顶板93(第3端板)，将位于最靠板层叠方向另一端侧的第3板状部件91称为第4顶板94(第4端板)。
第3顶板93接合于第1顶板18的板层叠方向另一端侧的面。第2顶板19接合于第4顶板94的凸出部911中的板层叠方向另一端侧的面。并且，第3顶板93与其他的第3板状部件91相比较，板厚较厚。
在第3板状部件91设置有供第1内部冷却水管41贯穿的第2贯穿孔913和供第2内部冷却水管81贯穿的第3贯穿孔(未图示)。另外，在本实施方式中，第1内部冷却水管41与第2冷却水管24一体地形成。
如图20和图21所示，在第2顶板19中的接合有第2热交换部62的部位之外的部位设置有用于将干燥剂95插入气液分离部30内的插入口96。插入口96由栓部97封闭。
干燥剂95在袋体的内部收纳有吸水用的粒状沸石，吸收制冷剂中的水分。这是为了防止因制冷剂中的水分而导致构成制冷循环的各功能部件腐蚀或者在膨胀阀的细孔处冻结而导致制冷剂流动阻塞。
干燥剂95配置在气液分离部30内部、即与气液分离通路92的插入口96对应的部位。在本实施方式中，干燥剂95配置在第1贯穿孔912的附近。
虽然省略图示，但在本实施方式的第3顶板93设置有凹部。凹部是通过使第3顶板93的一部分朝向板层叠方向另一侧凹陷而形成的。通过在第3顶板93设置凹部，能够在第1顶板18与第3顶板93之间、即第1热交换部12与气液分离部30之间形成间隙。
如上述说明的那样，在本实施方式中，通过多片第3板状部件91构成气液分离部30内的气液分离空间。由此，由于在气液分离部30内对制冷剂液面进行分割，因此能够抑制制冷剂液面的起泡。
但是，在使第2板状部件61中的制冷剂流动方向的长度与第1板状部件11中的所述制冷剂的流动方向的长度相等的情况下，为了在气液分离部30内设置干燥剂95而必需追加专用部件。因此，存在制造成本增大的问题。
与此相对，在本实施方式中，使第2板状部件61中的制冷剂流动方向的长度比第1板状部件11中的所述制冷剂的流动方向的长度短。此外，在第2顶板19中的接合有第2热交换部62的部位以外的部位设置有用于将干燥剂95插入气液分离部30内的插入口96。由此，能够在不住家用于设置干燥剂95的专用部件的情况下在气液分离部30内插入干燥剂95。
并且，在本实施方式中，由于在第1制冷剂流路121中配置偏置翅片50，因此能够制冷剂分离成二相(气相和液相)而流入气液分离部30。另外，由于第3板状部件91由气液分离部30内的液相制冷剂冷却，因此即使当流入气液分离部30时稍微混入气泡(气相制冷剂)的情况下，气泡也通过与第3板状部件91进行热交换而冷却并冷凝。
因此，在本实施方式中，能够提高气液分离部30的气液分离性。
并且，在本实施方式中，在第3顶板93设置凹部，而在第1热交换部12与气液分离部30之间形成间隙。由此，能够抑制因高温制冷剂所具有的热量而加热气液分离部30内的液相制冷剂。
但是，在本实施方式中，使未图示的散热器中所冷却的冷却水从冷却水入口104经由第1内部冷却水通路40流入第1热交换部12，并且从冷却水入口703流入第2热交换部62。因此，通过对从2个冷却水入口104、703流入的冷却水量进行控制，从而能够进行对第1热交换部12的通水流量和对第2热交换部62的通水流量的流量分配控制。
即，通过增加向第1热交换部12的通水流量，从而能够提高制冷剂的冷凝性能，增大冷凝能力。另一方面，通过增加向第2热交换部62的通水流量，能够提高制冷剂的过冷却性能，提高制冷剂的过冷却度。
另外，也可以设置用于对在第2热交换部62加热的冷却水进行冷却的专用散热器，使由该专用散热器冷却的冷却水流入第2热交换部62。由此，能够进一步提高制冷剂的过冷却度。
在空冷式、即通过在制冷剂与空气之间进行热交换而对制冷剂进行冷却的热交换器中，冷凝部与过冷却部配置在同一散热面上，有时无法控制热交换器的空气的流入量。因此，为了提高制冷剂的过冷却度，只能变更冷凝部与过冷却部的散热面积比例，因此需要增大过冷却部的面积，而缩小冷凝部的面积。然而，当冷凝部的面积缩小时，制冷剂压力上升，因此实质上难以控制制冷剂的过冷却度。
与此相对，在本实施方式中，像上述那样通过进行对第1热交换部12的通水流量和对第2热交换部62的通水流量的流量分配控制，从而能够进行制冷剂的过冷却度的控制。
本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以像以下那样进行各种变形。
在上述第6实施方式中，对于通过设置于热交换器10的外部的阀等进行热交换器10内的制冷剂流路的切换的例子进行了说明，但制冷剂流路的切换方法不限于此。例如，也可以在热交换器10的气液分离部30的内部设置阀等，该阀能够对使从第1热交换部12流出的制冷剂向外部流出的制冷剂流体与使从第1热交换部12流出的制冷剂流入第2热交换部62的制冷剂流体进行切换。
上述各实施方式所公开的方法在也可以在能够实施的范围内适当组合。
Claims (7)
1.一种层叠型热交换器，具有使制冷循环的制冷剂与第1热介质进行热交换的第1热交换部(12)，该层叠型热交换器的特征在于，
所述第1热交换部(12)包含：
多个第1板状部件(11)，该多个第1板状部件彼此层叠并接合；
多个第1制冷剂流路(121)，该多个第1制冷剂流路设置在所述多个第1板状部件(11)之间，在所述多个第1板状部件(11)的层叠方向上排列，供所述制冷剂流动；以及
多个第1热介质流路(122)，该多个第1热介质流路设置在所述多个第1板状部件(11)之间，在所述多个第1板状部件(11)的层叠方向上排列，供所述第1热介质流动，
该层叠型热交换器还具有：
第2端板(19)，该第2端板配置为在与第1端板(18)之间设置有空间，该第1端板是所述多个第1板状部件(11)中的1个且配置于所述层叠方向的最外侧；
气液分离部(30)，该气液分离部具有设置在所述第1端板(18)与所述第2端板(19)之间的所述空间，对流入内部的所述制冷剂进行气液分离，并且对所述制冷循环内的剩余制冷剂进行蓄积；以及
第2热交换部(62)，该第2热交换部使所述制冷剂与第2热介质进行热交换，
所述第2热交换部(62)包含：
多个第2板状部件(61)，该多个第2板状部件彼此层叠并接合；
多个第2制冷剂流路(621)，该多个第2制冷剂流路设置在所述多个第2板状部件(61)之间，供所述制冷剂流动；以及
多个第2热介质流路(622、623)，该多个第2热介质流路设置在所述多个第2板状部件(61)之间，供所述第2热介质流动，
所述多个第2板状部件(61)的所述制冷剂的流动方向上的长度比所述多个第1板状部件(11)的所述制冷剂的流动方向上的长度短，
所述第2热交换部(62)接合于所述第2端板(19)，
所述第2制冷剂流路(621)与所述气液分离部(30)连通。
2.根据权利要求1所述的层叠型热交换器，其特征在于，
所述第1端板(18)的重力方向下方部具有使所述制冷剂流入所述气液分离部(30)的制冷剂流入部(181)，
所述第2端板(19)的重力方向下方部具有使液相的所述制冷剂从所述气液分离部(30)流出的制冷剂流出部(191)。
3.根据权利要求1所述的层叠型热交换器，其特征在于，
所述第1热介质和所述第2热介质是冷却水，
该层叠型热交换器还具有内部冷却水通路(80)，该内部冷却水通路设置在所述气液分离部(30)的内部，供所述冷却水流通，并且使所述多个第1热介质流路(122)与所述多个第2热介质流路(623)连通。
4.根据权利要求1所述的层叠型热交换器，其特征在于，
所述第2热介质是压力比流入所述第1热交换部(12)的所述制冷剂低的低压制冷剂。
5.根据权利要求1所述的层叠型热交换器，其特征在于，
所述气液分离部(30)在内部具有：使从所述第1热交换部(12)流入的所述制冷剂向外部流出的制冷剂通路、和使从所述第1热交换部(12)流入的制冷剂向所述第2热交换部(62)流出的制冷剂通路。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的层叠型热交换器，其特征在于，
所述气液分离部(30)具有：
多个第3板状部件(91)，该多个第3板状部件配置在所述第1端板(18)与所述第2端板(19)之间的所述空间，且彼此层叠并接合；以及
多个气液分离通路(92)，该多个气液分离通路设置在所述多个第3板状部件(91)之间，对所述制冷剂进行气液分离，并且对所述制冷循环内的剩余制冷剂进行蓄积，
相邻的所述气液分离通路(92)之间彼此连通。
7.根据权利要求1至5中的任意一项所述的层叠型热交换器，其特征在于，
所述第2端板(19)在接合有所述第2热交换部(62)的部位之外的部位具有插入口(96)，该插入口用于将干燥剂(95)插入所述气液分离部(30)内。
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