CN110582681A - 特别用于机动车辆空调回路的蒸发器及相应的空调回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别用于机动车辆空调回路(100)的蒸发器(111)，包括堆叠的板形成的用于使制冷剂流体流通的管(300)，一起界定空气通路以冷却穿过所述蒸发器(111)流过所述通路的空气流(250)。根据本发明，至少一个所述管(300)在入口孔(310)和出口孔(320)之间形成用于所述制冷剂流体的单个流动路径(315a、315b、315c)，所述流动路径(315a、315b、315c)包括多个连续通道，所述至少一个管(300)的所述入口孔(310)与所述蒸发器(111)的制冷剂流体入口端口(210)流体连通，且所述至少一个管(300)的所述出口孔(320)与所述蒸发器(111)的制冷剂流体出口端口(220)流体连通。

Description

特别用于机动车辆空调回路的蒸发器及相应的空调回路

技术领域

本发明涉及蒸发器，特别是用于机动车辆空调回路的蒸发器。

背景技术

使用制冷剂流体的空调回路是已知的。

这种回路在制冷剂流体的流动方向上通常包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀和蓄能器。

还已知在空调回路内提供内部热交换器以改善蒸发器的性能。内部交换器是使制冷剂流体能够在不同的温度和压力状态下与所述制冷剂流体交换热量的装置。

来自压缩机的高压制冷剂流体在冷凝器中冷凝，然后进入内部交换器的第一部分。然后，制冷剂流体通过膨胀阀膨胀。然后，从膨胀阀流出的低压制冷剂流体移动通过蒸发器以蒸发，然后通过蓄能器并进入内部热交换器的第二部分，之后返回压缩机。

在内部交换器中，高压热流体与低压冷流体进行热交换。换句话说，内部交换器在空调回路的两个不同点处为制冷剂流体提供热交换。

蒸发器使得能够产生冷的或经空气调节的空气流，其例如可被输送到机动车辆的乘客室中。

传统上，蒸发器在一侧包括芯，其通常包含用于制冷剂流体流动的两层平行管道；在另一侧包括用于分配制冷剂流体的装置，其布置在这些层的两端，以确保在每一层的不同管道中分配和收集制冷剂流体。

根据本领域的术语，“层”是指布置在与待冷却的空气流正交的单个平面中的制冷剂流体回路。这些层通常由用于制冷剂流体流通的平行管道构成。

根据已知的解决方案，管道由并排布置以形成管的成对板制成。

成对板或管可以与空气流可以穿过的插入的扰流器交替布置。

根据另一已知的解决方案，管道由歧管或多通道管制成。

在板式蒸发器的情况下，管道分布在不同区域之间，其中每个区域都形成制冷剂流体的流动通道。换句话说，多个管道形成一个通道。

在管式蒸发器的情况下，这些通道由设置在收集器箱中的内部隔板限定。

因此，分配装置(板的布置或收集器箱的内部分隔)设计成使得制冷剂流体能够在多个通道中流动，而制冷剂流体的流动方向从一个通道反向到另一个通道。

通常，这些蒸发器的两层中的每一层都有三个或四个通道。

空气流穿过制冷剂流体管道之间的间隙，并向从液态变为气态的制冷剂流体释放热量。

因此冷却的空气流尤其可以随后用于对机动车辆的乘客室进行空气调节。

对于本领域技术人员来说众所周知并且在现有技术中已广泛描述的是具有多条不同流体路径的两层蒸发器，其在每层的部分内和/或各层之间限定了形成U形回路和/或交叉流动(即相反方向)的流体路径。

这些蒸发器的操作令人满意，但是需要改善制冷剂流体与待冷却的空气之间的热交换。

这涉及改善蒸发器的不同区域(右/左、顶部/底部)之间的制冷剂流体的温度均匀性，以改善蒸发器的不同区域内的压降分布。

因此，需要一种与已知装置相比具有改进的热交换性能的蒸发器。

发明内容

本发明旨在通过提出一种特别用于机动车辆空调回路的蒸发器来克服现有技术中的这些问题，该蒸发器包括堆叠的板形成的用于使制冷剂流体流通的管，一起界定空气通路以冷却穿过蒸发器流过所述通路的空气流。

根据本发明，至少一个所述管在入口孔和出口孔之间具有用于所述制冷剂流体的单个流动路径，所述流动路径包括多个连续通道，所述至少一个管的所述入口孔与所述蒸发器的制冷剂流体入口端口流体连通，且所述至少一个管的所述出口孔与所述蒸发器的制冷剂流体出口端口流体连通。

因此，本发明提出了一种具备新颖性和创造性的解决方案以改善蒸发器的性能，例如用于机动车辆空调回路的蒸发器。

为此，本发明提出使用堆叠的管，其中每个管具有用于制冷剂流体的单个流动路径，将制冷剂流体所需的所有流动通道组合在一起，在这种情况下，所述通道串联地布置在给定的管中。

因此，通过并行地供给所讨论的所有管，当制冷剂流体经由这种收集器从一个通道移动到另一个通道时在现有技术蒸发器的收集器中通常发现的重新混合(或重新分配)的现象在这种情况下减少(从一个通道流出的液体的一部分不具有用于下一通道的多个歧管的选择)。

因此，在这种情况下，收集器中的相应压降被切换回根据本发明的管。

因此，在构成蒸发器的不同管中的制冷剂流体的流动速率更加均匀，从而提高了蒸发器的整体性能。

根据本发明的特定方面，至少一个所述管的所述流动路径具有用于所述制冷剂流体的四个流动通道。

根据本发明的特定方面，所述至少一个管具有三个板，它们一起界定所述制冷剂流体的所述流动路径，所述流动路径包括在与待冷却的所述空气流正交的方向上的第一U形流，所述第一流之后是在平行于待冷却的所述空气流的方向上的第二U形流，所述第二流本身之后是在与待冷却的所述空气流正交并且与所述第一流的方向相反的方向上的第三U形流。

因此，交替改变相邻通道中(在堆叠的给定管及相继管中)的制冷剂流体的流动方向采用空气流改善了热交换表面处的温度的均匀性。

根据本发明的特定方面，所述三个板中的至少一个是冲压板，其具有至少一个管道并且设计成与所述三个板中的另一个的至少一个面配合，以形成所述制冷剂流体的所述流动路径的至少一部分。

这使得管制造起来简单且经济。

根据本发明的特定方面，所述三个板中的一个是布置在所述三个板的另外两个板之间的波纹状中央板(corrugated central plate)。

因此，改善了所讨论的管中的制冷剂流体的不同流动通道之间的热量交换。

根据本发明的特定方面，所述三个板设计成界定制冷剂流体供给部分，制冷剂流体供给路径是由为所述堆叠的每个管获得的供给部分的配合而产生的，所述供给路径使所述堆叠的所述管的入口孔与所述蒸发器的所述制冷剂流体入口端口流体连通，并且使所述堆叠的所述管的出口孔与所述蒸发器的所述制冷剂流体出口端口流体连通。

因此，管的入口和出口之间的流体连通接头是简单且经济的。

根据本发明的特定方面，所述堆叠的管与插入的翅片交替地堆叠，所述翅片被待冷却的所述空气流横穿。

因此，改善了制冷剂流体和空气流之间的热量交换。

根据本发明的特定方面，蒸发器具有38mm的深度。

因此，蒸发器可以容易地内置在标准的供暖、通风和空调(HVAC)壳体中。

本发明还涉及一种包括如上所述的蒸发器的空调回路。

附图说明

通过阅读以下通过非限制性示例给出的描述以及附图，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：

-图1是示出其中可以安装根据本发明的蒸发器的空调回路的图，

-图2示出了板式蒸发器以及所述蒸发器内的制冷剂流体流动的已知示例，

-图3是根据所描述技术的一个实施例的构成用于蒸发器的管堆叠的元件的示意图，

-图4是根据所描述技术的一个实施例的用于蒸发器的管堆叠的制冷剂流体供给路径的示意图。

具体实施方式

在本文件的所有附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。

本发明的总体原理涉及一种板式蒸发器，其包括堆叠的扁平管，它们一起界定用于冷却穿过所述通道的空气流的空气通路。

堆叠中的由并排布置的板形成的至少一个管在入口孔和出口孔之间具有用于制冷剂流体的单个流动路径，该路径包括多个串联布置的连续通道。

此外，管的入口孔与蒸发器的流体入口流体连通，并且管的出口孔与蒸发器的流体出口流体连通。

因此，在这种情况下，制冷剂流体的给定部分必须穿过的所有流动通道串联布置在给定的管中。

此外，堆叠的不同管被并行地供给。

更具体地，堆叠中的每个管的入口孔与蒸发器的流体入口端口流体连通，并且堆叠中的每个管的出口孔与蒸发器的流体出口端口流体连通。

在这种情况下，减少了在现有技术的蒸发器的收集器中发现的重新混合现象(根据所描述的技术，从通道流出的一部分流体不再在用于随后通道的多个通路之间进行选择)。

然后将相应的压降切换回管。

因此，在构成蒸发器的不同管中的制冷剂流体的流动速率更加均匀，从而提高了蒸发器的整体性能。

下面参照图1描述构成常规空调回路100的元件，在该空调回路中可以安装根据本发明的蒸发器。

空调回路100包括压缩机103、冷凝器105、内部热交换器107、膨胀阀109、蒸发器111和干燥器113，这些不同的元件通过连接部分比如歧管、软管等而彼此连接，以确保制冷剂流体流动。

制冷剂流体通常是在亚临界状态下运行的氯化氟化液体，比如R-134a液体、HFO-1234yf和CF31的混合物或能够在亚临界状态下运行的任何其他制冷剂流体。

图1中的箭头表示制冷剂流体的流动。由压缩机103输送的制冷剂流体穿过冷凝器105，制冷剂流体以高压高温状态从其中流出。然后，制冷剂流体经由称为高压回路的内部流动回路穿过内部热交换器107，之后在膨胀阀109中膨胀。如此膨胀的流体然后朝向蒸发器111输送，之后以低压低温状态返回内部热交换器107，经由称为高压回路的内部流动回路穿过所述热交换器。干燥器113插入冷凝器105和内部热交换器107之间。

在内部热交换器107中，来自蒸发器111的低压制冷剂流体与来自冷凝器105的所述高压制冷剂流体进行热交换。

在内部热交换器107的出口处，液体返回到压缩机103等等。

下面参照图2描述板式蒸发器111的结构和蒸发器111内的制冷剂流体的四通道流通的已知示例。

蒸发器111具有蒸发器芯，其包括位于平行平面中的两个相邻层2100、2200。

每一层由多个平行的管道形成，管道由并排布置以形成管的成对板制成。制冷剂流体穿过这种管以冷却依次穿过第一和第二层2100、2200的空气流250。

以已知的方式，将板设计成在层2100、2200的两个端部(上部和下部)处形成液体分配装置，其中所述装置在层2100、2200的不同管道中分配和收集制冷剂流体，在分配装置之间的每个管道沿给定方向产生流体流动。

蒸发器111具有流体入口端口210，以将制冷剂流体从蒸发器111的外部(例如从膨胀阀109)输送到蒸发器111的芯。

同样地，流体出口端口220用于将制冷剂流体从蒸发器111的芯输送至蒸发器111的外部(例如至内部热交换器107)。

板在上端具有孔，所述孔具有外围凸缘，外围凸缘用于在堆叠板时形成连接至流体入口210的入口收集空间和连接至流体出口220的出口收集空间。

根据所示的已知布置，制冷剂流体沿着蒸发器111的芯内的路径，蒸发器111的芯包括每层两个通道(此处对于第一层2200使用箭头2251示出，即布置在待冷却的进入空气流250的一侧的层，对于第二层2100由箭头2252示出，该层位于已冷却的空气流的一侧)。

实际上，多个平行管道在用于制冷剂流体的通道中形成相同数量的可能通路(即代表一个通道的箭头2251或2252之一由多个平行管道形成)。

传统上，制冷剂流体经由收集器箱从一个通道移动到另一个通道，从而使制冷剂流体能够从一个通道的管道移动到另一个通道的管道(移动在此由箭头225表示)。

然而，根据该已知的布置，所有管道平行布置用于通向同一收集器箱的给定通道，以便供给随后通道的多个平行管道。

当在收集器箱中重新混合制冷剂流体时，这必然导致压降(即从上游通道的给定管道中流出的一部分的制冷剂流体可能流入下一通道的任何一个管道中。由于这适用于从所讨论的上游通道的不同管道流出的所有部分的制冷剂流体，所以在不同部分的制冷剂流体进入下一通道的多个平行管道之前，在收集器箱中发生重新混合)。

根据本发明的蒸发器具有与图2描述相关的相同结构。

图3示出了根据本发明的蒸发器的一部分。所述蒸发器包括堆叠的板形成的扁平管300，这些管一起界定空气通路，空气通路设计成冷却流过所讨论的通路的空气流250。

根据该实施例，堆叠的管300具有三个板3001、3002、3003(例如由铝制成)，其一起界定管300的入口孔310与管300的出口孔320之间的制冷剂流体的单个流动路径，其中该路径包括串联布置的多个连续通道。

管300的入口孔310和出口孔320位于管300的相同上端。板3001、3002、3003在其上端具有两个孔，并且仅有插入的/中央的板3002在其下端具有两个孔。

此外，管300的入口孔310经由虚线箭头3100所示的流体流动路径与蒸发器的流体入口端口210流体连通。同样，管300的出口孔320经由虚线箭头3200所示的流体流动路径与蒸发器的流体出口端口220流体连通。

因此，在这种情况下，制冷剂流体必须穿过的所有流动通道连续地串联布置在给定的管300中。

然后，将多个这样的管300从蒸发器111的流体入口端口210经由虚线箭头3100表示的流体流动路径并行地供给到所讨论的管的入口孔310。所述管的出口孔320均经由虚线箭头3200所示的流体流动路径与蒸发器111的流体出口端口220流体连接。

在这种情况下，减少了在上述已知解决方案中使用收集器发现的重新混合(或重新分配)现象。

因此，根据本发明，相应的压降被切换回管300。

因此，在构成蒸发器111的不同管300中的制冷剂流体的流动速率更加均匀，从而提高了蒸发器111的整体性能。

板形成管，其限定包括四个通道的制冷剂流体的流动路径，其中每个通道由流体流动管道限定(在这种情况下，“通道”是指制冷剂流体在层2100、2200的管道中的路线)。

更具体地，制冷剂流体的流动路径包括在与空气流250正交的方向上的第一U形流(虚线箭头315a)。然后，第一U形流之后是在平行于空气流250的方向上的第二U形流(虚线箭头315b)，第二流本身之后是在与空气流250正交并且与第一U形流的方向相反的方向上的第三U形气流(虚线箭头315c)。

因此，用于每个管的流动路径具有用于制冷剂流体的四个流动通道，其中所述通道中的两个属于第一层2100，而四个通道中的另外两个属于第二层2200。因此，单个管包含两个层和四个通道。

因此，通过根据所描述的技术的这种管300的堆叠，获得了被称为“四通两层蒸发器”的蒸发器111。

此外，在相邻通道中(在堆叠中的给定管300及相继管300中)的制冷剂流体的流动方向交替改变。管的温度也通过板之间的传导来平均。从而通过空气流250提高了热交换表面上的温度均匀性。

在变型中，三个板3001、3002、3003中的至少一个是具有至少一个管道360的冲压板。

此外，所讨论的板设计成与三个板3001、3002、3003中的另一个的至少一个面配合以形成制冷剂流体的流动路径的至少一部分。

这使得管制造起来简单且经济。

在变型中，布置在形成管300的三个板3001、3002、3003中的另外两个板3001、3003之间的中央板3002是波纹状中央板。

因此，改善了所讨论的管300中的制冷剂流体的不同流动通道之间的热量交换。

在图3所示的实施例中，堆叠的管300与插入的翅片350交替地堆叠，翅片350被空气流250横穿。

因此，改善了制冷剂流体与空气流之间的热交换。

此外，蒸发器111的流体入口端口210与堆叠的管300的入口孔310之间的流体连通以及蒸发器111的流体出口端口220与所述管300的出口孔320之间的流体连通发生在管300的同一侧(在这种情况下为上部分)。因此，管300的另一侧(在这种情况下在下部分上)保持自由。

翅片350因此可以布置到管300的保持自由部分的端部(在这种情况下因此布置到下部分的端部)，从而使得制冷剂流体和进入空气流250之间的热交换能够得到改善。

在图3所示的实施例中，所使用的管300全部相同。

因此，以模块化的方式获得蒸发器111，并且可以根据堆叠的管300的数量来应用不同的长度。

因此，使用相同的基本管300可以覆盖蒸发器的多个范围，从而简化了这种蒸发器111的工业制造工艺。

下面参照图4描述根据所述技术的一个实施例的用于蒸发器111的堆叠的管300的制冷剂流体供给路径400。

根据该实施例，形成管300的三个板3001、3002、3003设计成例如经由从管300的入口310和出口320垂直于外板3001、3003的平面延伸的圆柱形部分来界定管300的制冷剂流体供给部分。

因此，在管300彼此组装以形成所讨论的堆叠时，经由堆叠的每个管300的供给部分的配合(例如通过冲压、压接、钎焊等)获得制冷剂流体供给路径400。

更具体地，如此获得的供给路径400使堆叠的管的入口孔310与蒸发器的流体入口210流体连通，并且使堆叠的管的出口孔320与蒸发器的流体出口220流体连通。

因此，管300的入口和出口之间的流体连通接头是简单且经济的。

在一实施例中，蒸发器111在垂直于管300的堆叠方向的方向上具有38mm的深度300p。

这使得这种蒸发器交换器111能够被内置到标准的HVAC壳体中，而不必对后者进行实质性修改。

在内置于机动车辆中的空调回路100中使用根据所描述技术的蒸发器111有助于改善车辆乘客室内的空气调节且因此提高舒适度。

Claims (9)

1.一种特别用于机动车辆空调回路(100)的蒸发器(111)，包括堆叠的板形成的用于使制冷剂流体流通的管(300)，一起界定空气通路以冷却穿过所述蒸发器(111)流过所述通路的空气流(250)，其特征在于，至少一个所述管(300)在入口孔(310)和出口孔(320)之间形成用于所述制冷剂流体的单个流动路径(315a、315b、315c)，所述流动路径(315a、315b、315c)包括多个连续通道，

所述至少一个管(300)的所述入口孔(310)与所述蒸发器(111)的制冷剂流体入口端口(210)流体连通，且所述至少一个管(300)的所述出口孔(320)与所述蒸发器(111)的制冷剂流体出口端口(220)流体连通。

2.如权利要求1所述的蒸发器(111)，其特征在于，至少一个所述管(300)的所述流动路径(315a、315b、315c)具有用于所述制冷剂流体的四个流动通道。

3.如权利要求2所述的蒸发器(111)，其特征在于，所述至少一个管(300)具有三个板(3001、3002、3003)，这三个板一起界定所述制冷剂流体的所述流动路径(315a、315b、315c)，

所述流动路径(315a、315b、315c)包括在与待冷却的所述空气流(250)正交的方向上的第一U形流，

所述第一流之后是在平行于待冷却的所述空气流(250)的方向上的第二U形流，

所述第二流本身之后是在与待冷却的所述空气流(250)正交并且与所述第一流的方向相反的方向上的第三U形流。

4.如权利要求3所述的蒸发器(111)，其特征在于，所述三个板(3001、3002、3003)中的至少一个是冲压板，其具有至少一个管道(360)并且设计成与所述三个板(3001、3002、3003)中的另一个的至少一个面配合，以形成所述制冷剂流体的所述流动路径的至少一部分。

5.如权利要求3或4所述的蒸发器(111)，其特征在于，所述三个板(3001、3002、3003)中的一个是布置在所述三个板的另外两个板之间的波纹状中央板。

6.如权利要求3至5中任一项所述的蒸发器(111)，其特征在于，所述三个板(3001、3002、3003)设计成界定制冷剂流体供给部分，

制冷剂流体供给路径(400)是由为所述堆叠的每个管(300)获得的供给部分的配合而产生的，

所述供给路径(400)使所述堆叠的所述管(300)的入口孔(310)与所述蒸发器(111)的所述制冷剂流体入口端口(210)流体连通，并且使所述堆叠的所述管的出口孔(320)与所述蒸发器(111)的所述制冷剂流体出口端口(220)流体连通。

7.如权利要求1至6中任一项所述的蒸发器(111)，其特征在于，所述堆叠的所述管(300)与插入的翅片(350)交替地堆叠，所述翅片被待冷却的所述空气流横穿。

8.如权利要求1至7中任一项所述的蒸发器(111)，其特征在于，其具有38mm的深度(300p)。

9.一种空调回路，其特征在于，其包括如权利要求1至8中任一项所述的蒸发器(111)。