CN1147688C - 空气冷凝器,制冷剂系统和车辆空调系统 - Google Patents

空气冷凝器,制冷剂系统和车辆空调系统

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Abstract

本发明公开了一种能分离油的冷凝器，包括设置在其上设置有一制冷剂入口75的集流管72上的制冷剂入口75的开口75a处的网；以及一返回通路78，其与压缩机的入口侧连通，设置在所述集流管72上的制冷剂入75口的下侧。

Description

空气冷凝器，制冷剂系统和车辆空调系统
技术领域
本发明涉及冷凝器，制冷剂系统和车辆空调系统。
背景技术
众所周知，车辆空调系统包括：风扇；空气调节单元，带有用于加热型空调的加热单元芯；和各种形式的节流器；用于将高温冷却水引入空调系统的热源系统；制冷剂系统，将制冷剂供给空气调节单元中的蒸发器；以及一控制器，用于根据司机选择的各种条件例如温度控制车辆空调系统的工作。
制冷剂系统通常包括一用于供给制冷剂气体的压缩机，并且为了润滑压缩机，通常在制冷剂系统中循环对应于制冷剂流量的百分之几的油。
一种传统的制冷剂系统如图7所示。图7中，标号100表示压缩机。压缩机100具有压缩在蒸发器101中通过吸收车辆的一个厢室中的热量而蒸发的低温低压气体制冷剂、并传送作为高温高压气体制冷剂的制冷剂的功能。
在冷凝器102中，由压缩机100供给的高温高压气体制冷剂通过由外界空气冷却气体制冷剂而通过冷凝和液化变成液体。这样液化的制冷剂被送到接受器103以进行气液分离，然后作为高温高压制冷剂供给膨胀阀(未示出)。在该膨胀阀中，高温高压制冷剂被减压和膨胀，使得制冷剂变成低温低压液体(雾化)制冷剂并供给蒸发器101。另外，一油分离器104设置在压缩机100的出口侧。
油分离器104于出口侧设置在压缩机中，这里需要油。制冷剂系统的构成使得在压缩机出口侧分离和收集的油被重新供给压缩机的入口侧。
由于油分离器的设置可使得在冷凝器102之前回收油，传统的车辆空调系统的一个优点在于可以防止由于油附在冷凝器102的热交换表面上而降低热效率，并防止因在制冷剂中掺有油而造成的制冷剂沸点的提高。但是，有一个问题，即在车辆的发动机室中没有空间来容纳甚至很小的部件，因为它充满了各种附件，由此造成油分离器不可能加装于发动机室中。
为了解决上述问题，设想将油分离器104与压缩机100制成一体。但是，由于油分离器104需要一定的空间用于气液分离，仅仅将油分离器104与压缩机100制成一体不一定能减小油分离器的空间。这仍然是一个问题。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种冷凝器，制冷剂系统和车辆空调系统，其具有从制冷剂中分离油出的功能。
根据本发明的第一方面，提供一种冷凝器，包括左右集流管以及设置在左右集流管之间的制冷剂管，且制冷剂管上装有翅片，其中：一制冷剂入口设置在所述集流管之一上，且一网设置在制冷剂入口的开口处；以及一返回通路，其与压缩机的入口侧连通，设置在所述集流管的制冷剂入口的下侧，且一节流阀设置在所述返回通路中。
根据本发明的第二方面，提供一种冷凝器，包括左右集流管以及设置在左右集流管之间的各制冷剂管，且制冷剂管上装有翅片，其中一制冷剂入口设置在所述集流管之一上，至少设置有所述制冷剂入口的所述集流管之一形成为圆柱形，配设在所述集流管处的制冷剂入口设置成用以沿集流管的周壁方向接受制冷剂；以及一返回通路，其与压缩机的入口侧连通，设置在所述集流管的制冷剂入口的下侧，且一节流阀设置在所述返回通路中。
根据本发明的第三方面，在根据第二方面的冷凝器中，所述制冷剂入口的开口的端部向集流管的内部突出。
根据本发明的第四方面，在根据第二方面的冷凝器中，在集流管上的所述制冷剂入口的开口处设置一网。
根据本发明的第五方面，在根据第一或第二方面的冷凝器中，在所述返回通路中提供一节流器。
根据本发明的第六方面，本发明的制冷剂系统包括至少一个根据本发明一至五方面之一的冷凝器和一蒸发器。
根据本发明第七方面，提供了一种车辆空调系统，包括根据本发明的一至五方面之一的冷凝器。
附图说明
图1是解释根据本发明第一实施例的具有一冷凝器的冷却系统的示意图；
图2是根据本发明第一实施例的主要部分的放大透视图；
图3是根据本发明第二实施例的示意平面图；
图4是空气调节单元的横截面图；
图5是发动机室内部的透视图；
图6是从发动机室内部看的发动机室的透视图；
图7是传统技术的示意图。
具体实施方式
以下参照附图描述本发明的第一实施例。图4-图6是带有冷凝器的车辆空调系统的结构。该空调系统包括：用于进行例如空气冷却等空气调节的空气调节单元1；一制冷剂系统2，用于在空气冷却条件下向空气调节单元1供给作为热源的发动机冷却水；一热源系统3，用于在空气加热条件下向空气调节单元1供给作为热源的发动机冷却水；以及一控制器4，控制整个系统的工作。
如图4所示，空气调节单元1为一整体连接单元，包括：室外/室内空气单元10，风扇单元20，冷却单元30，以及加热单元40。如图5和6所示，该空气调节单元1例如设置在一汽车内，位于发动机室6的后部，在前乘客座一侧，即从车内看为位于车的左侧，并且在从一侧到另一侧的纵向隔板(dash-board)5的下面。以下按照气流顺序解释空气调节单元1。
室外/室内空气单元10具有选择和切换外界空气a(车厢外面的空气)或内部空气b(车厢内部的空气)流入空气调节单元1的功能。室外/室内空气单元10包括外部空气入口11a和内部空气入口11b，外部空气入口11a与汽车外界连通，内部空气入口11b与汽车内部连通，通过关闭外部空气入口或内部空气入口11b选择要引入的空气。
风扇单元20设置用来与室外/室内空气单元10的下游连接，通过操纵风扇21选择性地吸入外部或内部空气a或b，将空气送到下面说明的冷却单元。该风扇21被一电机22驱动，可以在不同级风量和停止位置之间切换。当汽车运行时引入外部空气时，即使风扇21停止，也可将运动的外部空气引入冷却单元30。根据类型不同，有以下位于冷却单元30下游的一些空气调节单元。
冷却单元30具有对由风扇单元20引入的空气进行冷却和除湿的功能。冷却单元30包括对应于热交换器的蒸发器31和罩绕蒸发器31的冷却单元壳体32。
蒸发器31接受从下面叙述的制冷剂系统2来的低温低压液体制冷剂，在由风扇单元20引入并经过蒸发器31的空气和液体制冷剂之间进行热交换。因此，这样引入的空气被冷却和除湿，变成冷空气，然后导入加热单元40。
冷却单元壳体为由树脂制成的成型件，冷却单元壳体32上游端与风扇单元20连接，其下游端与加热单元40连接以形成这样引入的空气的流动通道。
加热单元40具有选择地加热从冷却单元30引入的空气，并响应驱动模式从出口吹动被调节的空气的功能。该加热单元40包括设置在加热单元壳体41中的加热单元芯(core)42，用于调节引入的空气通过加热单元芯42的流率的空气混合节流器43，分别带有分别形成在加热单元壳体41各开口处并分别能打开和关闭的除霜节流器44a，隔板节流器45a，伸腿空间节流器46a的除霜出口44，隔板出口45和伸腿空间出口46。
当车辆在加热从冷却单元30引入的空气的加热条件下运行时，加热单元芯42接受来自热源系统3的用于冷却高温发动机的冷却水。引入加热单元40的空气根据空气混合节流器43的打开程度被分成两部分，一部分通过加热单元芯42被加热，另一部分不通过加热单元芯。
上述除霜出口44可将加热和除湿的空气直接吹到挡风玻璃的内表面上以在冬季车辆运行之前除去挡风玻璃的霜，而当车辆在雨天运行时除去挡风玻璃的雾，此种空气调节模式称为除霜吹风模式。车辆在夏天于冷却条件下运行时，隔板出口45用于向乘员的上体吹冷风。此种空气调节模式称为围板吹风模式。
另外，伸腿空间出口46用于在车辆在加热条件下运行时向乘员的脚吹热空气，此种空气调节模式称为伸腿空间吹风模式。还有另一种空气调节模式，主要用于春天和秋天，称为双级吹风模式，其中经过调节的空气从隔板出口45和伸腿空间出口46吹出。在这种空气调节模式中，从隔板出口45吹出的空气温度通常设定得低于从伸腿空间出口吹出的空气温度，从而实现冷却头部而加热腿部的状况。
下面结合图1和5描述制冷剂系统2的结构。用于供给低温低压制冷剂的制冷剂系统2包括一压缩机51，冷凝器52，储液器53和膨胀阀V。压缩机51可压缩在蒸发器31中通过吸收乘客室的热量而蒸发的低温低压气体制冷剂，并将如此压缩的高温高压气体制冷剂送到冷凝器52。当空气调节单元用于汽车中时，压缩机51被与发动机54连接的一皮带和离合器驱动。
冷凝器52设置在发动机室6前部，可将来自压缩机51的高温高压气体制冷剂用外部空气冷却，以通过冷凝和液化将气体制冷剂冷凝为液体制冷剂。这样产生的液体制冷剂被送到储液器53，进行气液分离，然后送到膨胀阀V。高温高压液体制冷剂在膨胀阀V中被减压和膨胀，以将液体制冷剂变成低温低压液体(雾化)制冷剂，然后送到蒸发器31。各膨胀阀V和各蒸发器31通常设置在冷却单元30的合适位置。
下面参照图5和6描述热源系统3。热源系统3用于提供作为热源的高温发动机冷却水给加热单元芯42，热源系统3将在发动机54和散热器55之间循环的发动机冷却水的一部分在通过水阀56调节流率后引入空气调节系统。
最后，参照图6描述控制器或控制电路4。控制器4用于控制空气调节单元1，冷却系统2和热源单元3，它们构成空气调节单元。控制电路4一般与控制板形成一体，由乘员用来设定各种条件，集成的控制板设置在仪表盘7的中间。控制器4能切换室外/室内空气切换节流器的操作，选择和切换各种驱动模式的操作，切换风扇21的风量，并设定所需温度。
下面参照图1和2描述冷却系统2和作为冷却系统2的构成部分的冷凝器51。构成冷却系统2的各部件的功能只简单介绍，以免重复。
图1中，冷凝器52包括多个水平方向设置在位于左侧和右侧的集流管71和72之间的制冷剂管73，制冷剂管两端分别与左侧和右侧的集流管连通，一些翅片设置在制冷剂管之间。制冷剂入口75设置在集流管72的上侧，制冷剂出口76设置在集流管71的下侧。
另外，储液器53与制冷剂出口76连接，膨胀阀V、蒸发器31和压缩机51依次与储液器53连接。图1中，分隔壁71a，72a设置在集流管71和72上。分隔壁72a限定一制冷剂进入室77，其带有在集流管72上侧的制冷剂供给通路。
制冷剂入口75开在制冷剂进入室77的上侧，与压缩机51的入口侧连通的返回通路78的回收口79开在制冷剂进入室77的下侧。一网设置在制冷剂入口75的开口部75a处。一节流阀(restrictor)81设置在上述返回通路78中。
在上述的冷凝器52中，压缩机51的润滑油在从冷凝器52的制冷剂入口75进入制冷剂进入室77时被网80收集。当润滑油的量增加时，向下沿制冷剂进入室77的壁流动的润滑油在返回通路78的回收口79处被回收，在经节流阀81减压后，润滑油被供给压缩机51的入口侧。因此，润滑油不流入冷凝器52，由于润滑油粘附在热交换板上而造成的热效率降低等问题可以解决。
由于回收的油只在制冷剂进入室77内循环，润滑油永远不会对蒸发器31或储液器53产生不良影响。本发明的优点在于，根据本发明第一实施例的冷凝器使用制冷剂进入室非常有效，就像一油分离器，使得不需要提供额外的安装空间来安装油分离器。在上述的实施例中，描述了一个例子，其中一个分隔壁72a用于限定制冷剂进入室77。但是，在使用不带有分隔壁的其它冷凝器的情况下，当然返回通路78的回收口79应当安装在集流管72的底壁。
下面，参照图3描述本发明的第二实施例的冷凝器。图3是根据该实施例的冷凝器的鸟瞰图。
该实施例的冷凝器52A的集流管71A和72A形成为圆柱形，但作为一种改型，也可以仅是设置有冷却剂入口的集流管形成为圆柱形。制冷剂入口75A如此成形以便接收沿周壁S方向的制冷剂，与压缩机51的入口侧连通的返回通路78A连接在该集流管72的制冷剂入口75A的下面。另外，制冷剂入口75A的开口的端部伸入集流管72A的内部。
因此，根据本发明的冷凝器52A中，与制冷剂一起供入集流管72A的润滑油由于旋风作用而沿周壁S流动，同时受到离心力分离作用，并在进入冷凝器52A之前通过返回通路78A供给压缩机51。特别是，制冷剂入口75A开口端部的突伸使得制冷剂平顺地进入集流管72A内。应当注意，如果旋风作用有效，制冷剂入口75A的开口端部就不必要伸入集流管的内部。另外，如果用于本发明第一实施例的网应用于本实施例，由于旋风作用产生的离心分离和网80的回油作用的组合进一步提高了油的回收效率。这样，可以选择制冷剂入口开口端部突入或不突入。
因此，通过在制冷剂系统2中采用本发明的冷凝器52和52A，可以不使用独立的油分离器就可实现压缩机51的润滑。本发明的另一优点是当这些冷凝器52和52A用于车辆空调系统中时，在冷却系统2中使用的这些冷凝器52和52A的高的热交换效率提供良好的空调器工作边界，特别是在致冷空调条件下，这使得车厢更舒适。

Claims (8)

1.一种冷凝器，包括左右集流管以及设置在左右集流管之间的制冷剂管，且制冷剂管上装有翅片，其中：
一制冷剂入口设置在所述集流管之一上，且一网设置在所述制冷剂入口的开口处；以及
一返回通路，其与压缩机的入口侧连通，设置在所述集流管的制冷剂入口的下侧，且一节流阀设置在所述返回通路中。
2.一种冷凝器，包括左右集流管以及设置在左右集流管之间的各制冷剂管，且制冷剂管上装有翅片，其中一制冷剂入口设置在所述集流管之一上，至少设置有所述制冷剂入口的所述集流管形成为圆柱形，配设在所述集流管处的制冷剂入口设置成用以沿集流管的周壁方向接受制冷剂；以及一返回通路，其与压缩机的入口侧连通，设置在所述集流管的制冷剂入口的下侧，且一节流阀设置在所述返回通路中。
3.根据权利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述制冷剂入口的开口的端部伸向集流管的内部。
4.根据权利要求2的冷凝器，其特征在于，一网设置在集流管上的所述制冷剂入口的开口处。
5.一种冷却系统，包括一蒸发器和一冷凝器，所述冷凝器包括左右集流管以及设置在左右集流管之间的制冷剂管，且制冷剂管上装有翅片，其中：
一制冷剂入口设置在所述集流管之一上，且一网设置在所述制冷剂入口的开口处；以及
一返回通路，其与压缩机的入口侧连通，设置在所述集流管的制冷剂入口的下侧，且一节流阀设置在所述返回通路中。
6.一种冷却系统，包括一蒸发器和一冷凝器，所述冷凝器包括左右集流管以及设置在左右集流管之间的各制冷剂管，且制冷剂管上装有翅片，其中一制冷剂入口设置在所述集流管之一上，至少设置有所述制冷剂入口的所述集流管形成为圆柱形，配设在所述集流管处的制冷剂入口设置成用以沿集流管的周壁方向接受制冷剂；以及一返回通路，其与压缩机的入口侧连通，设置在所述集流管的制冷剂入口的下侧，且一节流阀设置在所述返回通路中
7.一种车辆空调系统，包括一冷凝器，所述冷凝器包括左右集流管以及设置在左右集流管之间的制冷剂管，且制冷剂管上装有翅片，其中：
一制冷剂入口设置在所述集流管之一上，且一网设置在所述制冷剂入口的开口处；以及
一返回通路，其与压缩机的入口侧连通，设置在所述集流管的制冷剂入口的下侧，且一节流阀设置在所述返回通路中。
8.一种车辆空调系统，包括一冷凝器，所述冷凝器包括左右集流管以及设置在左右集流管之间的各制冷剂管，且制冷剂管上装有翅片，其中一制冷剂入口设置在所述集流管之一上，至少设置有所述制冷剂入口的所述集流管形成为圆柱形，配设在所述集流管处的制冷剂入口设置成用以沿集流管的周壁方向接受制冷剂；以及一返回通路，其与压缩机的入口侧连通，设置在所述集流管的制冷剂入口的下侧，且一节流阀设置在所述返回通路中。
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