CN108709445B - 保冷热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保冷热交换器，更具体而言，涉及这样一种保冷热交换器，通过将保冷材料储存在宽度方向上布置成三行的管当中的第二行管中并且允许在所述管当中的第一行管和第三行管中运动的冷却流体能在第一行管和第三行管之间运动而有效地储存冷却流体的冷空气并在停止发动机时将该冷空气排出以因此防止车辆内部温度快速升高，该保冷热交换器能够改善用户冷却舒适性并使再次执行冷却时消耗的能量和时间最小化。

Description

保冷热交换器
技术领域
如下公开涉及一种保冷热交换器，更具体而言，涉及这样一种保冷热交换器，通过将保冷材料储存在宽度方向上布置成三行的管当中的第二行管中并且允许在所述管当中的第一行管和第三行管中运动的冷却流体能在第一行管和第三行管之间运动而有效地储存冷却流体的冷空气并在停止发动机时将该冷空气排出以因此防止车辆内部温度快速升高，该保冷热交换器能够改善用户冷却舒适性并使再次执行冷却时消耗的能量和时间最小化。
背景技术
近来，随着对环境关注的增加以及全世界汽车工业的能量增加，已经进行了改善燃料效率的研究，并且持续地进行了减重、小型化和功能改善的研究与开发，以便满足消费者的各种需求。
在许多情况下，混合式车辆采用怠速停止-起动(IGS)系统，这种系统在停止时(例如，在等待红灯改变的时候等等)自动地停止发动机，并且通过变速器的操纵重新起动发动机。然而，即使在混合式车辆的情况下，冷却设备也通过发动机操作。因此，在发动机停止的情况下，压缩机也停止，使得蒸发器温度上升而使用户舒适性恶化。另外，由于蒸发器中的制冷剂即使在室温下也容易蒸发，因此制冷剂在压缩机不操作的短时间内蒸发，从而即使发动机再次操作，蒸发的制冷剂也应该被压缩并液化，这样压缩机和蒸发器都操作。因此，这样花费较长时间将冷空气供应至内部，并且增加了所需能量的总量。
这里，混合式车辆可以进一步包括保冷蒸发器以改善冷却性能并延长或延迟发动机重新起动时间。
作为现有技术，已经建议了在图1中所示的日本专利申请特开公报No.2000-205777(名称为“保冷热交换器”)。
在如图1所示的保冷热交换器90中，供制冷剂流过的制冷剂路径91e和储存保冷材料的保冷材料腔室91f和91f’通过具有双管结构的管91而彼此一体地形成，并且与制冷剂进行流体热交换的路径94形成在具有双管结构的管91的外部。
然而，在如图1所示的保冷热交换器中，管是通过将若干板结合至彼此形成的，从而结合缺陷的发生频率较高；管以双管结构形成，从而难以制造管，并且在发生结合缺陷的情况下，制冷剂和保留材料会彼此混合。另外，甚至发生了结合缺陷，也难以发现哪个部分发生了结合缺陷。
为了解决如以上描述的问题，已经开发了一种保冷热交换器，该保冷热交换器包括：多个管，所述多个管在宽度方向上布置成三行，并且包括供冷却流体循环的第一行管和第三行管以及储存保冷材料的第二行管；以及固定至这些管的长度方向上的两端的上集水箱和下集水箱，所述上集水箱和下集水箱包括与第一行管连通的第一空间部分、与第二行管连通的第二空间部分和与第三行管连通的第三空间部分(第一、第二和第三空间部分与在宽度方向上分开的三个空间对应)，并且具有联接至彼此的总管和水箱，如图2A所示。
保冷热交换器需要附加结构以便使制冷剂在第一行和第三行之间运动，在图2A和2B的示例性实施方式中，在下水箱12的一端处还包括用于使制冷剂在第一行和第三行之间运动的制冷剂运动路径部分13。
在这种情况下，在保冷热交换器中，将流体在第一至第三行之间分开的分隔壁占据相应容积，从而增加了蒸发器的宽度，并且由于制冷剂运动路径部分而增加了保冷热交换器的长度。
另外，保冷热交换器的安装空间受到限制，特别是上集水箱和下集水箱的空间也受到限制。在与保冷热交换器中的保冷性能相比热辐射性能优先的情况下，应该增加第一空间部分和第三空间部分的空间，以便改善热辐射性能，而在保冷性能优先的情况下，应该增加可以储存冷空气的第二空间部分的大小。因此，在均匀地增加所有空间方面存在限制。
另外，难以将设计优化成既改善热辐射性能又改善保冷性能。
另外，参照图2B的管的横截面(图2B示出了沿着图2A的线A-A截取的剖视图)，在冷保冷热交换器中，第一至第三行的所有管都具有相同形状。难以改变这些管的形状和结构，例如，难以增加第一至第三行的管的横截面面积以在与保冷性能相比保冷热交换器的热辐射性能优先的情况下改善热辐射性能，或者以在保冷性能优先的情况下增加第二行的管的大小。
因此，有必要开发一种保冷热交换器，在更紧凑的结构中将该保冷热交换器的容积增加最小化。
另外，有必要开发一种保冷热交换器，通过优化保冷热交换器的集水箱中的第一至第三空间部分的面积既可以改善该保冷热交换器的热辐射性能又可以改善保冷性能。
此外，有必要开发一种保冷热交换器，通过改变该保冷热交换器的第一至第三行的管的形状和结构既可以改善热辐射性能又可以改善保冷性能。
[现有技术文献]
[专利文献]
日本专利申请特开公报No.2000-205777(名称为“Cold Reserving HeatExchanger(保冷热交换器)”)
发明内容
本发明的一个实施方式旨在提供一种保冷热交换器，通过将保冷材料储存在宽度方向上布置成三行的管当中的第二行管中并且允许在所述管当中的第一行管和第三行管中运动的冷却流体在第一行管和第三行管之间运动而有效地储存冷却流体的冷空气并在停止发动机时将该冷空气排出以因此防止车辆内部温度快速升高，该保冷热交换器能够改善用户冷却舒适性并使再次执行冷却时消耗的能量和时间最小化。
本发明的另一个实施方式旨在提供一种保冷热交换器，通过优化该保冷热交换器的集水箱中的第一至第三空间部分的面积既可以改善热辐射性能又可以提供保冷性能。
本发明的再一个实施方式旨在提供一种保冷热交换器，通过优化该保冷热交换器的第一至第三行管的形状和结构既可以改善热辐射性能又可以改善保冷性能。
在一个总体方面中，一种保冷热交换器包括：在宽度方向上布置成三行的多个管100，所述多个管100包括供冷却流体循环的第一行管110和第三行管130以及储存保冷材料的第二行管120；固定至所述管100的长度方向上的两端的上集水箱201和下集水箱202，所述上集水箱和所述下集水箱包括与所述第一行管110连通的第一空间部分231、与所述第二行管120连通的第二空间部分232和与所述第三行管130连通的第三空间部分233，并且具有联接至彼此的总管210和水箱220，所述第一空间部分、第二空间部分和第三空间部分与在宽度方向上分开的三个空间对应；隔壁部分300，所述隔壁部分300设置在所述上集水箱201和所述下集水箱202中的每个中以分开一空间并且包括将所述第二行管120包围并朝向所述水箱延伸的两个总管侧隔壁部分310和从所述总管侧隔壁部分310在相同方向上彼此相遇的预定点延伸并且另一端部固定至所述水箱220的任一点的水箱侧隔壁部分320；以及入口410和出口420，所述入口410形成在所述第一空间部分231或所述第三空间部分233中并且使冷却流体通过该入口引入，所述出口420形成在所述第一空间部分231或所述第三空间部分233中并且使所述冷却流体通过该出口排出。
所述总管侧隔壁部分310可以具有各自固定在所述总管210的第二行管插入孔212和第一行管插入孔211之间以及所述总管210的所述第二行管插入孔212和第三行管插入孔213之间的一端。
所述保冷热交换器1可以形成为使得所述第一行管插入孔211到所述第三行管插入孔213之间的间距与所述总管侧隔壁部分310的厚度彼此相同。
所述隔壁部分300可以包括通过掏空所述水箱侧隔壁部分320上的预定区域而形成的连通孔340，从而使冷却流体在所述第一空间部分231和所述第三空间部分233之间运动。
所述连通孔340可形成在设置在所述上集水箱201或所述下集水箱202中的隔壁部分300的至少任一个位置中。
多个连通孔340可以形成为在所述隔壁部分300的长度方向上彼此以预定间距间隔开。
所述隔壁部分300可以包括多个总管联接突起，所述多个总管联接突起形成在所述总管侧隔壁部分310的一端处，朝向所述总管210突出，并且在长度方向上彼此间隔开预定间距。
所述上集水箱201和所述下集水箱202可以包括通过将所述总管210的内侧表面凹入而形成的第一安置凹槽331，从而将所述总管侧隔壁部分310的端部安置在预定位置。
所述上集水箱201和所述下集水箱202可以包括通过将所述水箱220的内侧表面凹入而形成的第二安置凹槽332，从而将所述水箱侧隔壁部分320的端部安置在预定位置。
所述隔壁部分300的两个总管侧隔壁部分310可以在所述第二行管120的端部处弯曲，并且以预定梯度朝向形成所述水箱侧隔壁部分320的任一点线性地延伸。
所述隔壁部分300的两个总管侧隔壁部分310可以在所述第二行管120的端部处以圆形形状弯曲，并且朝向形成所述水箱侧隔壁部分320的任一点线性地延伸。
所述隔壁部分300的两个总管侧隔壁部分310可以在所述第二行管120的端部处弯曲，并且朝向形成所述水箱侧隔壁部分320的任一点在水平方向上延伸。
所述保冷热交换器1可以进一步包括布置在所述第一空间部分231和所述第三空间部分233中的挡板360以便调节冷却流体的运动。
在所述保冷热交换器1中，布置成三行的管100可以同时挤出并且彼此一体地形成，或者分开地挤出并形成。
所述保冷热交换器1可以进一步包括插设在相应行的管100之间的翅片500，其中插设在布置成三行的管100之间的翅片500彼此一体地形成。
所述第二行管120可以插入所述总管210内预定长度，并且所述两个总管侧隔壁部分310可以在所述第二行管120的端部处弯曲并与从所述水箱220朝向所述总管210具有预定长度的水箱侧隔壁部分320的一端相遇。
所述第一空间部分231、所述第二空间部分232和所述第三空间部分233的面积可以由所述第二行管120插入到所述总管210内的管插入长度A、所述水箱侧隔壁部分320的长度B以及所述第一行管110和所述第三行管130的宽度C确定。
所述第一行管110和所述第三行管120可以具有相同形状。
所述第一空间部分231和所述第三空间部分233占据的面积与所述上集水箱201或下集水箱202的整个横截面面积之比可以为0.75至0.88。
所述管插入长度A与所述上集水箱201或所述下集水箱202的高度之比可以为0.38至0.51，所述水箱侧隔壁部分210的长度B与所述上集水箱210或所述下集水箱202的高度之比可以为0.45至0.57，而所述第一行管110和所述第三行管130的宽度C各自与所述上集水箱201或所述下集水箱202的宽度之比可以为0.25至0.33。
所述第一行管110和所述第三行管130的宽度可以大于所述第二行管120的宽度，所述第一行管110和所述第三行管130可以分别包括形成在长度方向上的一个或多个管隔壁111和131。
所述第一行管110中的管隔壁的数量和所述第三行管130中的管隔壁的数量都可以与所述第二行管120中的管隔壁的数量相同或更多。
所述第二行管120中的管隔壁的数量可以为4或更少。
所述第一行管110的水力直径和所述第三行管130的水力直径都可以小于所述第二行管120的水力直径。
所述第一行管110的水力直径和所述第三行管130的水力直径都可以为0.75mm至2.6mm。
所述第一行管110的水力直径和所述第三行管130的水力直径都可以为1.0mm至2.2mm。
所述第一行管110的外壁的厚度T1和所述第三行管130的外壁的厚度T3都可以与第二行管120的外壁的厚度T2相同或更大。
所述保冷热交换器可以进一步包括：使布置在同一线路上的所述第一行管110和所述第二行管120彼此连接的第一连接部分140；以及使布置在同一线路上的所述第二行管120和所述第三行管130彼此连接的第二连接部分150。
所述第一行管110、所述第二行管120和所述第三行管130可以同时挤出并彼此一体地形成。
所述第一行管110、所述第二行管120和所述第三行管130可以分开地挤出并形成。
附图说明
图1是图示出根据现有技术的具有双管形式的保冷热交换器的剖视图。
图2A是图示出根据现有技术的三行保冷热交换器的立体图。
图2B是沿着图2A的线A-A截取的根据现有技术的保冷热交换器的管的剖视图。
图3和图4分别是根据本发明的保冷热交换器的分解立体图和组装立体图。
图5和图6分别是图示出根据本发明的保冷热交换器的上集水箱的立体图和分解立体图。
图7是图示出在根据本发明的保冷热交换器中隔壁部分被安装在上集水箱上的状态的前视图。
图8A至8C是图示出根据本发明的各种示例性实施方式的隔壁部分的安装状态的前视图。
图9至图12是图示出根据本发明的保冷热交换器中的冷却流体的流动的视图。
图13是根据本发明的保冷热交换器的剖视图。
图14是图示出根据面积比的热辐射性能、快速作用性能和保冷性能的曲线图。
图15是沿着图3的线B-B截取的根据本发明的保冷热交换器的管的剖视图。
图16是图示出取决于管的水利直径(hydraulic diameter)的热辐射性能的曲线图。
[主要元件的详细说明]
1：保冷热交换器
100：管
110、120、130：第一行管至第三行管
111、121、131：管隔壁
140、150：第一连接部分、第二连接部分
201、202：上集水箱、下集水箱
210：总管
211、212、213：第一行管插入孔至第三行管插入孔
214：突起插入凹槽
220：水箱
231、232、233：第一空间部分、第二空间部分、第三空间部分
300：隔壁部分
310：总管侧隔壁部分
320：水箱侧隔壁部分
331：第一安置凹槽
332：第二安置凹槽
340：连通孔
360：挡板
410、420：入口、出口
430：歧管
440、450：入口管、输出管
500：翅片
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明的保冷热交换器。
如图3和图4所示，根据本发明的保冷热交换器1被构造成主要包括管100、上集水箱201、下集水箱202、隔壁部分300、入口410和出口420。
首先，管100在宽度方向上布置成三行，冷却流体在第一行管110和第三行管130中循环，保冷材料储存在第二行管120中。
这里，三行管110形成为连接至彼此，从而管100可以通过挤出过程彼此一体地形成。在这种情况下，这些管可以简单地制造并容易地组装。
保冷热交换器1可以进一步包括插设在管100之间的翅片500。插设在布置成三行的管100之间的翅片500彼此一体地形成，从而可以通过翅片500进行供冷却流体运动的第一行管110和第三行管130与储存有保冷材料的第二行管120之间的热交换。
另外，在管100中，第一行管110、第二行管120和第三行管130的宽度可以彼此相同，或者第二行管120的宽度可以小于第一行管110和第三行管130的宽度。然而，第二行管120的宽度可以大于第一行管110和第三行管130的宽度，从而可以充分地确保第二行管120中的保冷材料储存空间，而形成在第二行管120中以改善抗压特性的隔壁的数量可以比形成在第一行管110和第三行管130中的隔壁的数量少。
接下来，将上集水箱201和下集水箱202固定至管100在长度方向上的两个端部，每个集水箱都包括与第一行管110连通的第一空间部分231、与第二行管120连通的第二空间部分232和与第三行管130连通的第三空间部分233，这些空间部分与在宽度方向上分开的三个空间对应并且通过将总管210和水箱220联接至彼此而形成。
总管210和水箱220均通过挤压过程形成，并且被钎焊而结合至彼此以构成一个上集水箱210或下集水箱202。
隔壁部分300进一步设置在上集水箱201和下集水箱202中，以便将第一空间部分231、第二空间部分232和第三空间部分233彼此分开。
隔壁部分300可以主要包括总管侧隔壁部分310和水箱侧隔壁部分320。总管侧隔壁部分310具有均固定在总管210的第二行管插入口212和第一行管插入孔211之间以及总管210的第二行管插入孔212和第三行管插入孔213之间的一端，围绕第二行管120，并且朝向水箱200延伸。
水箱侧隔壁部分320从总管侧隔壁部分310彼此相遇的预定点开始在相同方向上延伸，并且另一端固定至水箱220的任何一点。
这里，如图5和图6所示，隔壁部分300包括通过将水箱侧隔壁部分320上的预定区域掏空而形成的连通孔340，从而使得冷却流体可以在第一空间部分231和第三空间部分233之间运动。
连通孔340形成在设置于上集水箱210或下集水箱202中的隔壁中的至少任一个隔壁中。然而，连通孔340的位置可以根据保冷热交换器1的冷却流体通道而改变，并且连通孔340还可以形成在若干隔壁中。
尽管在图5和图6中示出了多个连通孔340形成为在隔壁部分300的长度方向上以预定间距彼此间隔开的示例，但是考虑到冷却流体的运动阻力和隔壁部分300的抗压特性，也可以形成具有小尺寸的多个连通孔340或具有大尺寸的一个连通孔340。
在图6所示的示例性实施方式中，隔壁部分300包括多个总管联接突起，所述多个总管联接突起形成在总管侧隔壁部分310的一端处，朝向总管210突出，并且在长度方向上彼此间隔开预定间距。
将隔壁部分300固定至总管210的预定位置的总管联接突起插入并固定到形成在总管210上的突起插入凹槽214内。
作为另一个示例性实施方式，如图7中所示，为了固定隔壁部分300，上集水箱201和下集水箱202可以包括：第一安置凹槽331，该第一安置凹槽331通过将总管210的内侧表面凹入而形成，从而将总管侧隔壁部分310的端部安置在预定位置；和第二安置凹槽332，该第二安置凹槽332通过将水箱220的内侧表面凹入而形成，从而将水箱侧隔壁部分320的端部安置在预定位置。
换言之，隔壁部分300的总管侧隔壁部分310固定至总管210的两个点，隔壁部分300的水箱侧隔壁部分320固定至水箱220的一个点，并且第一安置凹槽331和第二安置凹槽332通过将总管和水箱的内侧表面凹入而形成，从而可以将总管侧隔壁部分310和水箱侧隔壁部分320安置在固定总管侧隔壁部分310和水箱侧隔壁部分320的点处。
然后，将隔壁部分300与总管210和水箱220钎焊并联接在一起以将联接部分封闭。
作为再一个示例性实施方式，可以将隔壁部分300安置在总管210的内侧表面上，然后钎焊和联接而固定至总管210，在固定至总管210和水箱220时无需第一安置凹槽331和第二安置凹槽332或穿透突起插入凹槽214。
同时，如图8A至8C中所示，可以对隔壁部分300的形状进行各种修改，只要将总管侧隔壁部分310固定至总管210的两个点，水箱侧隔壁部分320固定至水箱220的一个点，并且将空间分成第一空间部分231、第二空间部分232和第三空间部分233即可。
首先，如图8A中所示，可以将隔壁部分300的两个总管侧隔壁部分310在第二行管120的端部处弯曲，并且可以以预定梯度朝向形成水箱侧隔壁部分320的任一点线性地延伸。
作为另一个示例，如图8B所示，可以将隔壁部分300的两个总管侧隔壁部分310在第二行管120的端部处以圆形形状弯曲，并且可以朝向形成水箱侧隔壁部分320的任一点线性地延伸。
作为再一个示例，如图8C所示，可以将隔壁部分300的两个总管侧隔壁部分310在第二行管120的端部处弯曲，并且可以朝向形成水箱侧隔壁部分320的任一点在水平方向上延伸。
这里，保冷热交换器1形成为使得第一行至第三行管插入孔211至213之间的间距和总管侧隔壁部分310的厚度彼此相同，从而可以使得保冷热交换器1的芯部宽度最小化。
同时，保冷热交换器1可以包括形成在第一空间部分231或第三空间部分233中并且具有用来引入冷却流体的入口410以及形成在第一空间部分231或第三空间部分233中并具有用来排出冷却流体的出口320。
这里，入口管440和出口管450可以通过歧管430分别连接至入口410和出口420。
另外，保冷热交换器1可以进一步包括布置第一空间部分231和第三空间部分233中的挡板360，以便调节冷却流体的运动，由此对通道进行各种改变。
在图9至图12中，图示出了其中通过改变连通孔340和挡板360的位置以各种方式构造冷却流体的通道保冷热交换器1。
下面，将参照图9描述保冷热交换器1中的两个路径的冷却流体的流动。
在图9所示的保冷热交换器1中，入口410和出口420可以形成在上集水箱201中，而连通孔340形成在下集水箱202中包括的隔壁中的一个隔壁中。
首先，冷却流体通过形成在上集水箱201的第一空间部分231中的入口410引入，沿着第一行管110向下运动，经过形成在下集水箱202的隔壁部分300中的连通孔340，然后被引入到第三空间部分233中。
然后，冷却流体经过下集水箱202的第三空间部分233，沿着第三行管130向上运动，被引入到上集水箱201的第三空间部分233内，然后通过形成在上集水箱201的第三空间部分233中的出口420排出。
接下来，将参照图10描述保冷热交换器1中的四个路径的冷却流体的流动。
在图10所示的保冷热交换器1中，入口410和出口420形成在上集水箱201中，连通孔340形成在设置于上集水箱201中的隔壁中的一个隔壁中，并且挡板360设置在上集水箱201的第一空间部分231和第三空间部分233中的每个中。
首先，冷却流体通过形成在上集水箱201的第一空间部分231中的入口410引入，沿着第一行管110以向下和向上方向的顺序移动，到达上集水箱201，经过形成在上集水箱201的隔壁部分300中的连通孔340，然后引入到第三空间部分233中。
然后，冷却流体沿着连接至上集水箱201的第三空间部分233的第三行管130向下运动，沿着下集水箱202的第三空间部分233运动，再次沿着第三行管130向上运动，最终到达上集水箱201，然后通过形成在上集水箱201的第三空间部分233中的出口420排出。
接下来，将参照图11描述保冷热交换器1中的六个路径的冷却流体的流动。
在图11所示的保冷热交换器1中，入口410和出口420形成在上集水箱201中，连通孔340形成在设置于下集水箱202中的隔壁当中的一个隔壁中，并且挡板360设置在上集水箱201和下集水箱202的第一空间部分231和第三空间部分233中的每个中。
首先，冷却流体通过形成在上集水箱201的第一空间部分231中的入口410引入，沿着第一行管110以向下、向上和向下方向的顺序运动，到达下集水箱202，经过形成在下集水箱202的隔壁部分300中的连通孔340，然后被引入到第三空间部分233中。
然后，冷却流体沿着连接至下集水箱202的第三空间部分233的第三行管130向上运动，沿着上集水箱201的第三空间部分233运动，并且沿着第三行管130以向下和向上方向的顺序运动，最终到达上集水箱201，然后通过形成在上集水箱201的第三空间部分233中的出口420排出。
最后，在图12中示出了具有八个路径的冷却流体的流动的保冷热交换器1。流动类似于图11的流动，但是在上集水箱201的第一空间部分231和第三空间部分233中的每个中进一步设置一个挡板360，以便进一步形成供冷却流体从底部向上运动并从顶部向下运动的两个路径。
因此，在本发明中，可以在上集水箱201和下集水箱202中包括包围储存保冷材料的第二行管120的隔壁部分300(该隔壁部分300将第一行管110、第三行管130和所述空间分开，并且具有形成在其中的连通孔340，从而使得第一行管110和第三行管130的冷却流体能够循环)以防止保冷材料和冷却流体彼此混合，并且消除了为了分开所述空间而被不必要地占用的面积，由此可以使得保冷热交换器的整个芯部的宽度最小化。
另外，在本发明中，隔壁部分300允许最大化地确保运动到上集水箱201和下集水箱202中的第一行管110和第三行管130的冷却流体的运动空间，同时将第二行管120的空间分开，由此可以使运动阻力最小化，并且不需要安装用于使冷却流体在第一行管110和第三行管130之间运动的单独附加结构，由此可以降低制造成本。
同时，在下文中将描述根据本发明的另一个示例性实施方式的保冷热交换器。
图13是根据本发明的上集水箱的剖视图。第二行管120插入到总管210内预定长度，并且两个总管侧隔壁部分310在第二行管120的端部处弯曲，并且与从水箱220朝向总管210具有预定长度的水箱侧隔壁部分320的一端汇合。
如图13所示，第一空间部分231和第三空间部分233为分别与第一行管110和第三行管130连通的空间，并且具有在其中运动的冷却流体。
在保冷热交换器用作蒸发器的情况下，为了改善保冷热交换器的热辐射性能，可以增加冷却流体的量，并且可以增加热传递面积，从而很好地执行从冷却流体到空气或保冷材料的热交换。为此，可以增加第一空间部分231和第三空间部分233的大小。
第二空间部分232是与第二行管130连通并且其中储存有保冷材料的空间。为了改善保冷热交换器的保冷性能，可以增加储存在第二空间部分232和第二行管130中的保冷材料的量，为此，可以增加第二空间部分232的大小。
保冷热交换器的安装空间受到限制，特别是上集水箱201和下集水箱202的空间也受到限制。因此，在均匀地增加集水箱的第一至第三空间部分211至233的大小以便改善保冷热交换器的热辐射性能和保冷性能方面存在限制，因而可以优化第一至第三空间部分211至233的大小从而同时使热辐射性能和保冷性能最大化。
如图13所示，第一空间部分231、第二空间部分232和第三空间部分233的大小可以通过垂直于宽度方向的横截面面积来表示，并且这些横截面面积可以通过第二行管120插入总管210内的管插入长度A、水箱侧隔壁部分320的长度B以及第一行管110和第三行管130的宽度C来确定。
这里，如在第二行管120中一样，第一行管110和第三行管130可以插入到总管210内。另外，第一行管110和第三行管130可以具有相同形状。
图14是图示出取决于第一至第三空间部分211至233的横截面面积与所有第一至第三空间部分211至233的横截面面积之比(下面简称为“面积比”)的保冷热交换器的热辐射性能、快速作用性能和保冷性能的曲线图。该比可以被认为是保冷热交换器中的冷却流体和保冷材料之比。
如图14所示，可以确定的是，随着该面积比变大，热辐射性能变高。其原因在于，随着面积比变大，供冷却流体循环的第一行管110和第三行管130的尺寸变大，并且冷却流体和外部空间之间的热交换面积增加。
同时，快速作用性能可以由保冷材料从室温下降至预定温度所需的时间表示，并且在图14中，快速作用性能由保冷材料的温度下降至预定温度所需的时间的比来表示。如图14所示，可以确认的是，随着面积比变大，保冷材料的温度下降至预定温度所需的时间减少，从而快速作用性能变高。其原因在于，随着面积比变大，冷却流体的量增加，并且热辐射性能变高。
同时，保冷性能可以由可以使用储存在保冷材料中的冷空气而不是冷却流体来冷却通过保冷热交换器的空气的持续时间表示，并且在图14中，该保冷性能由可以对空气进行冷却的持续时间比来表示。如图14所示，可以确认的是，随着面积比变大，保冷材料可以对空气进行冷却的持续时间增加，从而保冷性能变高，而当该面积比超过0.83时，保冷性能降低。其原因在于，随着面积比变大，保冷材料的量减少。
总而言之，如图14所示，优选的是，该面积比为0.75至0.88，从而使得保冷热交换器的快速作用性能和保冷性能以及热辐射性能可以接近最大值。在面积比小于0.75的情况下，供保冷热交换器的冷却流体循环的第一行管110和第三行管130的尺寸较小，并且热交换器面积变小，从而热辐射性能较低。因此，保冷材料可能不会被充分地冷却，从而致使保冷性能和快速作用性能显著变低，因而使得保冷热交换器的总体性能变低。另外，在面积比超过0.88的情况下，供储存保冷材料的第二行管120的尺寸变小，并且所储存的保冷材料的量较小，从而保冷性能显著变低。因此，在面积比为0.75至0.88的情况下，可以稳定地提供其中热辐射性能、快速作用性能和保冷性能都优异的保冷热交换器。
在本发明的实验示例中，上集水箱201的宽度为45.4mm，并且上集水箱201的高度为15.7mm。在面积比为0.75的情况下，第二行管120插入到总管210内的管插入长度A为8mm，水箱侧隔壁部分320的长度B为7mm，并且第一行管110和第三行管130的宽度C均为11.5mm。另外，在面积比为0.88的情况下，第二行管120插入总管210内的管插入长度A为6mm，而水箱侧隔壁部分320的长度B为9mm，并且第一行管110和第三行管130的宽度C均为15mm。因此，优选的是，管插入长度A与集水箱200的高度的比为0.38至0.51，水箱侧隔壁部分220的长度B与集水箱200的高度的比为0.45至0.57，而第一行管110和第三行管130的宽度C与集水箱200的宽度的比为0.25至0.33，从而使得面积比对应于0.75至0.88。
如上所述，保冷热交换器的集水箱中的第一至第三空间部分的面积被最优化，从而使得可以稳定地提供热辐射性能和保冷性能二者都可以改善的保冷热交换器。
同时，将在下面描述根据本发明的又一个示例性实施方式的保冷热交换器。
为了既改善保冷热交换器的热辐射性能又改善保冷性能，可以增加第一行管110和第三行管130的尺寸或横截面面积，由此改善热辐射性能，并且可以增加具有有限尺寸的第二行管120的内部空间，以便增加储存在第二行管中的保冷材料的量，由此改善保冷性能。
为此，参照图沿着图3的线B-B截取的图15的管的横截面，第一行管110和第三行管130中的每个的宽度可以大于第二行管120的宽度。为了在有限范围内确保足够的热辐射性能，第一行管110和第三行管130中的每个以大于负责保冷性能的第二行管120的宽度形成，由此使得可以增加热传递面积。
另外，第一行管110和第三行管130可以包括分别在长度方向上形成的一个或多个管隔壁111和131。当管隔壁111和131的数量增加时，管中的管孔的数量也增加，这使得管中的冷却流体的水力直径较小，并且使得热传递面积较大，由此使得可以改善保冷热交换器的热辐射性能。
尽管第一行管110和第三行管130的宽度可以彼此不同，但是为了便于制造，第一行管110和第三行管130可以以相同形状形成。
在第一行管110具有大约14.8mm的宽度时，优选的是，第一行管110中的管隔壁111的数量为大约11。这可以类似于应用于第三行管130。
同时，优选的是，在第二行管120中不存在管隔壁121，以便在第二行管120中储存尽可能多的保冷材料。由于不存在管隔壁121，可以进一步储存保冷材料，并且将不必要的管隔壁移除以减少保冷热交换器的重量。当第二行管120的管隔壁121的数量减少至第一行管110的管隔壁的数量的一半时，与现有情况相比可以进一步喷射9.1％的保冷材料。
然而，当在第二行管120中不存在管隔壁121时，在制造第二行管120的过程中特别是在挤出第二行管120的过程中支撑第二行管120的外壁的部件不存在，从而可以适当地挤出第二行管120。因此，优选的是，第二行管120中的管隔壁121的数量为4或更少。
另外，第一行管110中的管隔壁111的数量以及第三行管130中的管隔壁131的数量均可以与第二行管120中的管隔壁的数量相同或更大。
另外，第一行管110的外壁的厚度T1和第三行管130的外壁的厚度T3均可以与第二行管120的外壁的厚度T2相同或更大。
因此，由于第二行管120的外壁的厚度变得相对较薄，所以可以在第二行管120中进一步储存保冷材料，并且可以使保冷热交换器的重量减轻。由于第一行管110和第三行管130需要足够厚以承受冷却流体的压力，因此优选的是第一行管110和第三行管130的外壁的厚度均大于第二行管120的外壁的厚度。
同时，第一行管110的水力直径和第三行管130的水力直径均可以小于第二行管120的水力直径。因此，可以维持保冷热交换器的足够热辐射性能。
管的水力直径的计算如下：
管的水力直径＝4×通道面积/润湿周长。
这里，通道面积是指管中的管孔的横截面面积，而润湿周长与管孔的圆周的长度相同。
图16是图示出取决于管的水力直径的热辐射性能的曲线图。如图16所示，供冷却流体流动的第一行管110和第三行管130的水力直径对保冷热交换器的热辐射性能具有显著影响。图16中所示的数据是在第二行管的形状维持恒定并使第一行管110和第三行管130的形状彼此相同的条件下通过在改变第一行管110的水力直径和第三行管130的水力直径的同时测量保冷热交换器的热辐射性能获得的。
在图16中，在第一行管110和第三行管130的水力直径均为1.38mm的情况下，热辐射性能最大。
如图16所示，优选的是，根据本发明的保冷热交换器的第一行管110的水力直径和第二行管130的水力直径均为0.75mm至2.6mm，从而获得与保冷热交换器的最大热辐射性能的90％或更多对应的热辐射性能。在水力直径均小于0.75mm或超过2.6mm的情况下，保冷热交换器的热辐射性能小于最大热辐射性能的90％，从而保冷热交换器可能无法足够地降低车辆的内部温度。在水力直径均为0.75mm至2.6mm的情况下，保冷热交换器的热辐射性能为最大热辐射性能的90％或更大，从而保冷热交换器可以足够降低车辆的内部温度，并且调整管隔壁的数量以改变水力直径，由此可以在保冷热交换器的管的耐压特性和材料成本之间进行优化。
另外，如图16所示，更优选的是，根据本发明的保冷热交换器的第一行管110的水力直径和第三行管130的水力直径均为1.0mm至2.2mm，从而获得与保冷热交换器的最大热辐射性能的95％以上对应的热辐射性能。在水力直径均为1.0mm至2.2mm的情况下，热辐射性能为最大热辐射性能的95％以上，这与最大热辐射性能没有明显区别。因此，保冷热交换器可以足够地降低车辆的内部温度，并且车辆用户很难感觉到不同。
也就是说，在本发明中，第一行管110的水力直径和第三行管130的水利直径均设置为0.75mm至2.6mm，由此使得可以稳定地提供具有最大热辐射性能的90％以上的热辐射性能的保冷热交换器。另外，更优选地，第一行管110的水力直径和第三行管130的水力直径均设置为1.0mm至2.2mm，由此使得可以稳定地提供具有与最大热辐射性能的95％以上对应的热辐射性能的保冷热交换器。
同时，如图15所示，第一行管110、第二行管120和第三行管130可以形成为连接至彼此。也就是说，根据本发明的保冷热交换器可以进一步包括将布置在同一线路上的第一行管110和第二行管120彼此连接的第一连接部分140以及将布置在同一线路上的第二行管120和第三行管130彼此连接的第二连接部分150。
第一行管110、第二行管120和第三行管130可以同时挤出并且彼此一体地形成。当第一行管110、第二行管120和第三行管130同时挤出并且彼此一体地形成时，可以减少组装过程和组装时间。
第一行管110、第二行管130和第三行管130可以分开地挤出和形成。当第一行管110、第二行管120和第三行管130分开地挤出并通过钎焊或焊接而连接至彼此时，组装过程和组装时间可以进一步增加，但是挤出过程变得简单，从而可以减少缺陷。
因此，在根据本发明的示例性实施方式的保冷热交换器中，将保冷材料储存在位于中间的管中以有效地储存制冷剂的冷空气并在发动机停止时排出该冷空气，以由此防止车辆内部温度快速升高，并恒定地维持内部空气，由此使得可以改善用户的冷却舒适性并使得再次执行冷却时所消耗的能量和时间最少。
另外，在本发明中，在上集水箱和下集水箱中可以包括将储存保冷材料的第二行管包围、将第一行管、第三行管以及所述空间分开并且其中形成有连通孔而使得第一行管和第三行管的冷却流体循环的隔壁部分，以防止保冷材料和冷却流体彼此混合，并且消除了为了分开所述空间而被不必要地占据的面积，由此可以将保冷热交换器的整个芯部的宽度最小化。
另外，在本发明中，所述隔壁部分允许最大确保运动至上集水箱和下集水箱中的第一行管和第三行管的冷却流体的运动空间同时将第二行管的空间分开，由此使得使得运动阻力最小化，并且不需要安装使冷却流体在第一行管和第三行管之间运动的单独附加结构，从而可以降低制造成本。
此外，在本发明中，保冷材料位于中心，由此使得能够提高初始操作空调器时的快速作用性能，并且与板式保冷蒸发器相比增加了所喷射的保冷材料的量，由此使得可以提高保冷性能。
同时，在根据本发明的另一个示例性实施方式的保冷热交换器中，保冷材料被储存在位于中心的管中，以有效地储存制冷剂的冷空气，并在停止发动机时将该冷空气排出，因此防止车辆内部温度快速升高，并且恒定地维持内部空气，由此可以改善用户的冷却舒适性并使得再次执行冷却时消耗的能量和时间最少。
另外，保冷热交换器的集水箱中的第一至第三空间部分的面积被优化，由此使得可以稳定地提供热辐射性能和保冷性能二者都可以改善的保冷热交换器。
另外，根据本发明的又一个示例性实施方式的保冷热交换器中，为了在有限范围内确保足够的热辐射性能，第一行管和第三行管均以比负责保冷性能的第二行管的宽度大的宽度形成，由此可以增加热传递面积。
另外，在本发明中，第一行管的水力直径和第三行管的水力直径都被优化，由此可以稳定地提供具有与最大热辐射性能的90％以上对应的热辐射性能的保冷热交换器。
另外，在本发明中，消除了第二行管中的管隔壁，第二行管中的隔壁的数量被最小化，或者第二行管的外部的厚度相对减小，由此可以在维持热辐射性能的同时储存更大量的保冷材料，并且不必要的管隔壁消失了，由此可以减轻保冷热交换器的重量。
本发明的不限于上述示例性实施方式，而是可以进行各种应用。另外，在不脱离在权利要求中要求保护的本发明的实质和范围的情况下，本发明所属领域的技术人员可以对本发明进行各种修改。

Claims (20)

1.一种保冷热交换器，该保冷热交换器包括：
在宽度方向上布置成三行的多个管，所述多个管包括供冷却流体循环的第一行管和第三行管以及储存保冷材料的第二行管；
固定至所述管的长度方向上的两端的上集水箱和下集水箱，所述上集水箱和所述下集水箱包括与所述第一行管连通的第一空间部分、与所述第二行管连通的第二空间部分和与所述第三行管连通的第三空间部分，并且具有联接至彼此的总管和水箱，所述第一空间部分、第二空间部分和第三空间部分与在宽度方向上分开的三个空间对应；
隔壁部分，所述隔壁部分设置在所述上集水箱和所述下集水箱中的每一者中，以分开一空间并且包括将所述第二行管包围并朝向所述水箱延伸的两个总管侧隔壁部分和从所述总管侧隔壁部分在相同方向上彼此相遇的预定点延伸并且另一端固定至所述水箱的任一点的水箱侧隔壁部分；以及
入口和出口，所述入口形成在所述第一空间部分或所述第三空间部分中且使冷却流体通过该入口引入，所述出口形成在所述第一空间部分或所述第三空间部分中并且使所述冷却流体通过该出口排出。
2.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述总管侧隔壁部分的一端各自固定在所述总管的第二行管插入孔和第一行管插入孔之间以及所述总管的所述第二行管插入孔和第三行管插入孔之间。
3.根据权利要求2所述的保冷热交换器，其中，所述保冷热交换器形成为使得所述第一行管插入孔到所述第三行管插入孔之间的间距以及所述总管侧隔壁部分的厚度彼此相同。
4.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述隔壁部分包括通过掏空所述水箱侧隔壁部分上的预定区域而形成的连通孔，从而使冷却流体在所述第一空间部分和所述第三空间部分之间运动。
5.根据权利要求4所述的保冷热交换器，其中，所述连通孔形成在设置在所述上集水箱或所述下集水箱中的所述隔壁部分的至少任一个位置中。
6.根据权利要求4所述的保冷热交换器，其中，多个连通孔形成为在所述隔壁部分的长度方向上彼此以预定间距间隔开。
7.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述隔壁部分包括多个总管联接突起，所述多个总管联接突起形成在所述总管侧隔壁部分的一个端部处，朝向所述总管突出，并且在所述长度方向上彼此间隔开预定间距。
8.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述上集水箱和所述下集水箱包括通过将所述总管的内侧表面凹入而形成的第一安置凹槽，从而将所述总管侧隔壁部分的端部安置在预定位置。
9.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述上集水箱和所述下集水箱包括通过将所述水箱的内侧表面凹入而形成的第二安置凹槽，从而将所述水箱侧隔壁部分的端部安置在预定位置。
10.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述隔壁部分的两个总管侧隔壁部分在所述第二行管的端部处弯曲，并且以预定梯度朝向形成所述水箱侧隔壁部分的任一点线性地延伸。
11.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述隔壁部分的两个总管侧隔壁部分在所述第二行管的端部处以圆形形状弯曲，并且朝向形成所述水箱侧隔壁部分的任一点线性地延伸。
12.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述隔壁部分的两个总管侧隔壁部分在所述第二行管的端部处弯曲，并且朝向形成所述水箱侧隔壁部分的任一点在水平方向上延伸。
13.根据权利要求1所述的保冷热交换器，所述保冷热交换器进一步包括布置在所述第一空间部分和所述第三空间部分中的挡板，以便调节冷却流体的运动。
14.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述第二行管插入所述总管内预定长度；并且
所述两个总管侧隔壁部分在所述第二行管的端部处弯曲并与从所述水箱朝向所述总管具有预定长度的所述水箱侧隔壁部分的一端相遇。
15.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述第一空间部分、所述第二空间部分和所述第三空间部分的面积由所述第二行管插入到所述总管内的管插入长度、所述水箱侧隔壁部分的长度以及所述第一行管和所述第三行管的宽度确定。
16.根据权利要求1所述的保冷热交换器，其中，所述第一行管和所述第三行管的宽度大于所述第二行管的宽度；并且
所述第一行管和所述第三行管分别包括形成在长度方向上的一个或多个管隔壁。
17.根据权利要求16所述的保冷热交换器，其中，所述第二行管中的管隔壁的数量为4以下。
18.根据权利要求16所述的保冷热交换器，其中，所述第一行管的水力直径和所述第三行管的水力直径均小于所述第二行管的水力直径。
19.根据权利要求16所述的保冷热交换器，其中，所述第一行管的外壁的厚度和所述第三行管的外壁的厚度均与所述第二行管的外壁的厚度相同或更大。
20.根据权利要求16所述的保冷热交换器，所述保冷热交换器进一步包括：
使布置在同一线路上的所述第一行管和所述第二行管彼此连接的第一连接部分；以及
使布置在同一线路上的所述第二行管和所述第三行管彼此连接的第二连接部分。
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