JP2014525559A - 蒸発器・熱交換器ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車用加熱・冷却モジュールのための蒸発器・熱交換器ユニットに関し、蒸発器・熱交換器ユニットは、冷媒を収集するための少なくとも1つの収集器膨張タンクと、１つの蒸発器とを含み、蒸発器によって、冷媒の少なくとも一部が、気体形態へ転換されることが可能であり、内側チャンバーを囲むハウジングによって特徴付けられ、前記内側チャンバーの中には、収集器膨張タンク、蒸発器、および冷媒が配置されており、膨張器官が、前記ハウジングの上に配置されており、膨張器官によって、冷媒が蒸発器に供給される。

Description

本発明は、蒸発器・熱交換器ユニットに関し、特に、自動車用加熱・冷却モジュールのための蒸発器・熱交換器ユニットに関する。

従来の自動車用加熱・冷却モジュールに関して、冷媒は冷媒回路を通過し、前記冷媒回路は、通常、少なくとも圧縮機と、気体冷却器と、内部熱交換器と、膨張要素と、蒸発器と、収集器膨張タンク(collector expansion tank)とを含む。これらのコンポーネントは、一般的に、冷媒を導くパイプを介して、この順に接続されており、凝縮器・気体冷却器において、熱が冷媒から除去され、蒸発器において、冷媒に熱が供給される。これらの熱伝達によって、自動車の内部チャンバー、バッテリー、駆動モーター、または自動車の電子システムに対する温度制御が間接的に実施される。

従来の自動車用加熱および冷却モジュールに基づいて、欧州特許出願公開第1990221号明細書は、加熱・冷却モジュールを提案しており、この加熱・冷却モジュールにおいて、凝縮器・気体冷却器と、蒸発器と、内部熱交換器とが、閉じたユニットを形成するように一体化される。これによって、組み立てコストの削減が実現されることとなり、設置される冷却媒体管の長さが低減されることとなる。この場合、温度が非常に異なるこれらのコンポーネントは、一体化して閉鎖型ユニット(closed unit)となる。

欧州特許出願公開第1990221号明細書

本発明の目的は、自動車用加熱・冷却モジュールの改善された構成を提供することであり、その構成では、好適なコンポーネントが組み合わせられて、1つのユニットを形成することが可能である。この目的は、独立請求項1に記載の蒸発器・熱交換器ユニットによって達成される。蒸発器・熱交換器ユニットの好適な実施形態は、従属請求項の主題である。

独立請求項1に記載の発明は、自動車用加熱・冷却モジュールの同様の温度を有するパーツが、とりわけ、ハウジングによって取り囲まれたハウジングの中に少なくとも部分的に配設されるという利点を提供する。それによって、とりわけ、冷媒回路の中の望ましくない熱伝達を最小化することが可能であり、加熱・冷却モジュールは、より小さい寸法を有することが可能であり、それによって、コストおよびスペースの利点が生じる。

以下で、本発明を、自動車用、特に、電気自動車またはハイブリッド自動車用加熱・冷却モジュールのための蒸発器・熱交換器ユニットに言及しながら説明する。しかし、本発明は、内燃機関を備える自動車の加熱・冷却モジュールに適用することも可能である。そのうえ、本発明は、定置用途の、とりわけ建物用の加熱・冷却モジュールに適用することも可能であり、または、その他の用途における加熱・冷却モジュールに適用することも可能である。

蒸発器・熱交換器ユニットが、自動車用加熱・冷却モジュールのために提案され、この蒸発器・熱交換器ユニットは、少なくとも、冷媒を収集するための収集器膨張タンクと、冷媒の少なくとも一部を気体状態に変換する蒸発器とを備える。少なくとも2つのハウジング部分を含み、かつ、内側チャンバーを囲むハウジングが、少なくとも、収集器膨張タンク、蒸発器、および冷却媒体を収容し、それによって、このハウジングの中に膨張要素が配置されており、膨張要素によって、冷媒が蒸発器に供給される。

本発明の文脈では、蒸発器・熱交換器ユニットは、自動車用加熱・冷却モジュールの冷媒回路の中に配置されるデバイスとして理解されるべきである。冷媒の流れの中で、蒸発器・熱交換器ユニットは、気体冷却器出口部と圧縮機入口部との間に配置されている。本発明による蒸発器・熱交換器ユニットは、少なくとも、収集器膨張タンクと、蒸発器と、ハウジングと、膨張要素とを有する。ハウジングの少なくとも2つの部分を含むハウジングは、内側チャンバーを囲むように設計され、内側チャンバーの中に、収集器膨張タンクおよび蒸発器が配置され、内側チャンバーが冷却媒体を含有する。蒸発器の中のこの冷却媒体と冷媒との間で、熱伝達が実施される。それによって、とりわけ、熱交換器の機能性が、ハウジングの中で実現される。ハウジングの上に配置されている膨張要素の中では、冷却媒体が、この熱交換器の中で、蒸発器に供給される冷媒の熱を吸収する。蒸発器を通過した後、冷媒は、収集器膨張タンクの中へ導かれ、収集器膨張タンクから分離されている体積部の中に収集される。

本発明の文脈では、自動車用加熱・冷却モジュールは、冷媒回路として理解されるべきであり、とりわけ、冷熱および/または温熱の取り去りによって、自動車の車室の温度を制御するために、様々な少なくとも2つの点において、冷媒回路から温熱または冷熱を取り去ることが可能である。好ましくは、加熱・冷却モジュールは、冷媒回路から熱を取り出すための気体冷却器と、冷媒回路の中の熱を吸収するための蒸発器と、内部熱交換器と、膨張要素と、収集器膨張タンクと、圧縮機とを有し、ならびに、パイプ、好ましくは、加熱・冷却モジュールのいくつかのコンポーネント間に冷媒を導くためのパイプラインを有する。加えて、本発明による加熱・冷却モジュールは、冷却媒体回路を含み、冷却媒体回路は、加熱・冷却モジュールの蒸発器の中の冷媒内へ熱をもたらすことができる。

本発明の文脈では、収集器膨張タンクは、容器として理解されるべきであり、その容器の中に冷媒を収集することが可能であり、冷媒が、収集器膨張タンクの中の体積部に送給され、収集器膨張タンクが、とりわけ、この体積部を囲んでいる。収集器膨張タンクの中で、冷媒は、好ましくは、気体形態の比率が高く、液体形態の比率が低くなっている。収集器膨張タンクは、加熱・冷却モジュールの中で、とりわけ、冷媒のための貯蔵部として使用され、したがって、とりわけ、異なる作動条件において加熱・冷却モジュールの中の圧力条件を調整するための貯蔵部として使用される。

本発明の文脈では、冷媒は、この冷媒の加熱および冷却転移を補助可能な媒体として理解されるべきであり、この冷媒は、好ましくは、蒸発器・熱交換器ユニットの冷却媒体、ならびに/または、車両の周囲および/もしくは車両の内側チャンバーからの空気である。好ましくは、自動車用加熱・冷却モジュールで使用するのに適切なそのような冷却媒体、とりわけ、二酸化炭素(CO₂、R744)またはテトラフルオロエタン(R134a)が、冷媒として提供される。

本発明の文脈では、蒸発器は、蒸発器・熱交換器ユニットのデバイスとして理解されるべきであり、そのデバイスによって、蒸発器に供給される冷媒の少なくとも一部が、液体状態から気体状態へ変えられる。緩和した(relaxing)冷媒が、膨張要素を介して蒸発器に供給され、蒸発器は、好ましくは、蒸発器の外側寸法それぞれの数倍大きい冷媒導通長さ(refrigerant conducting length)を有し、それによって、蒸発器は大きな表面積を有し、大きな表面積は、媒体、とりわけ冷却媒体によって取り囲まれている。好ましくは、蒸発器および/または冷媒導通要素(refrigerant conducting elements)は、それぞれ、冷媒よりも高い温度を有する冷却媒体によって取り囲まれており、熱が、冷却媒体から取り出され、エネルギーが冷媒へ伝達されると同時に、冷媒の少なくとも一部が、気体状態へ変えられる。冷媒は、プロセス中で冷却され、好ましくは、冷却された冷却媒体によって車室の中の空気から熱を取り去ることによって、自動車の車室を冷却するために、使用される。同様に、冷却された冷却媒体を使用して冷却されなければならないそれぞれのコンポーネントから熱を除去することによって、電子コンポーネントもしくはエンジンコンポーネント、または、モーターおよび電子機器を含む駆動ユニット、または、自動車のバッテリーを冷却するために、冷却された冷却媒体を使用することが可能である。

本発明の文脈では、冷却媒体は、所定の媒体として理解されるべきであり、その媒体は、蒸発器において冷媒に熱を送ることが可能であり、また、媒体は、空気から、好ましくは、自動車の車室から、とりわけ、この目的に適切な熱交換器によって、熱を除去することが可能である。本発明によれば、冷却媒体は、蒸発器・熱交換器ユニットのハウジングによって囲まれた内側チャンバーの中に保持され、蒸発器を取り囲む。好ましくは、冷却媒体は、水を含有する媒体、より好ましくは、水性媒体、特に、水、および/または、グリコールを含有する媒体、とりわけグリコールである。

本発明の文脈では、ハウジングは、少なくとも、蒸発器・熱交換器ユニットの収集器膨張タンクと、蒸発器と、冷却媒体とを収容するデバイスとして理解されるべきである。ハウジングは、内側チャンバーを囲んでおり、内側チャンバーの中に、収集器膨張タンクおよび蒸発器が配設されている。この内側チャンバーは、少なくとも部分的に、好ましくは実質的に完全に、冷却媒体で充填される。ハウジングの上に、膨張要素が配置されている。本発明の意味において、膨張要素は、ハウジングの凹部の中に配置され、または、ハウジングによって囲まれた内側チャンバーの中に配置され、または、ハウジングの外側に配置されているということが理解されるべきである。

本発明の文脈では、膨張要素は、冷媒パイプの断面の低減部として理解されるべきであり、冷媒パイプの中を冷媒は通過しなければならず、冷媒パイプにおいて、冷媒の流れは膨張することが可能であり、冷媒は、膨張要素の通過の前で、より高い密度、および、より高い圧力を有しており、一方、冷媒は、膨張要素通過後、より低い密度、および、より低い圧力を有する。膨張要素通過後に、冷媒は、本発明の蒸発器・熱交換器ユニットの中の蒸発器に供給される。

本発明による蒸発器・熱交換器ユニットの好適な実施形態では、蒸発器が、収集器膨張タンクを実質的に取り囲むように配置されている。このことによって、蒸発器・熱交換器ユニットのハウジングの少なくとも2つのハウジング部によって囲まれた内側チャンバーの中において、蒸発器および収集器膨張タンクの、スペースを節約する複合配置が可能になる。収集器膨張タンクの周りの蒸発器の配置は、とりわけ、可能な限り大きい蒸発器の表面が、ハウジングの中の冷却媒体を周りに流すことが可能であるようになっており、好ましくは、それによって、蒸発器の冷媒導通要素の長さは、蒸発器の外側寸法のそれぞれよりも数倍長くなっている。

本発明による蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、ハウジングカバーが、少なくとも1つの入口凹部と、少なくとも1つの出口凹部とを有しており、少なくとも1つの入口凹部を通ってハウジングによって囲まれた内側スペースに配置されている蒸発器の中へ冷媒を案内することが可能であり、少なくとも1つの出口凹部を通ってハウジングによって囲まれた内側スペースに配置されている収集器膨張タンクから冷媒を吐出することが可能である。

入口凹部および出口凹部は、好ましくは、蒸発器・熱交換器ユニットの冷媒ポートを、蒸発器・熱交換器ユニットの要素ではない自動車用加熱・冷却モジュールのコンポーネントに提供する。好ましくは、冷媒は、入口凹部の中へ進入する前に、または、出口凹部から吐出された後に、熱交換器デバイスを通る。そのうえ、冷媒は、入口凹部に配設されている膨張要素を通過する。冷媒は、入口凹部から蒸発器の中へ案内される。

収集器膨張タンクから流れ、好ましくは、熱交換器ユニットを通る冷媒が、出口凹部を通して吐出され、冷却加熱モジュールの圧縮機へと進むようになっている。冷媒は、蒸発器・熱交換器ユニットの外側に配置されている加熱・冷却モジュールのさらなる冷媒導通部、好ましくは冷媒パイプを通過する。

本発明による蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、熱交換器ユニットが、ハウジングの上および外側に配置されており、少なくとも2つの離隔したチャネルが、この熱交換器ユニットの中に配置されており、第1のチャネル内での膨張要素への冷媒の流れおよび第2のチャネル内での収集器膨張タンクからの冷媒の流れが、冷媒の流れの間で熱交換可能なように案内されている。熱交換器ユニットは、好ましくは一体に形成され、好ましくはハウジングの上に配置されており、離隔したチャネルが、ハウジングへのインターフェースにおいて、互いに対して適合されるようになっており、第1のチャネルが、ハウジングカバーの入口凹部の位置と合っており、第2のチャネルが、ハウジングカバーの出口凹部の位置と合っている。このように、蒸発器・熱交換器ユニットの中へ案内される冷媒と、蒸発器・熱交換器ユニットから吐出される冷媒との間で、熱伝達が可能となる。

本発明による蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、ハウジングが、少なくとも1つの入口開口部と、少なくとも1つの出口開口部とを含み、少なくとも1つの入口開口部を通ってハウジングによって画定された内側チャンバーの中へ冷却媒体を案内することが可能であり、少なくとも1つの出口開口部を通ってハウジングによって画定された内側チャンバーから冷却媒体を吐出することが可能であり、冷却媒体が、とりわけ蒸発器に、好ましくは収集器膨張タンクに熱を放出する。ハウジングの中の入口開口部を通って相対的に温かい冷却媒体、とりわけ水、または、好ましくは水性媒体が、蒸発器の周りを流れるために、ハウジングの内側チャンバーの中へ案内される。そこで、冷却媒体は、蒸発器の表面の周りを流れ、蒸発器は、蒸発器の中へ案内される相対的に冷たい冷媒に起因して、冷却媒体から熱を吸収する。次いで、冷却媒体は、ハウジングの内側チャンバーを冷却して、ハウジングの出口開口部を通って出ていく。

蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、収集器膨張タンクが、少なくとも1つの接続チャネルと、少なくとも1つの吐出チャネルとを有しており、少なくとも1つの接続チャネルを通って収集器膨張タンクの中へ冷媒を案内することが可能であり、少なくとも1つの吐出チャネルを通って収集器膨張タンクから冷媒を吐出することが可能である。この接続チャネルを通って、冷媒が蒸発器から収集器膨張タンクへ供給され、冷媒が収集器膨張タンクの中に収集される。出口チャネルを通って、冷媒は収集器膨張タンクから吐出され、好ましくは、熱交換器ユニット通過した後に、冷却加熱モジュールの圧縮機に供給される。

蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、膨張要素が、熱交換器ユニットと蒸発器との間の冷媒の流れの中に配設されており、膨張要素が、ハウジングの各部分のうちの1つの部分の膨張要素凹部の中に形成されている。とりわけ、膨張要素凹部が、蒸発器・熱交換器ユニットのハウジングの入口凹部の中に形成される。

本発明の文脈では、膨張要素凹部は、膨張要素を受け入れるように適合された凹部として理解されるべきであり、膨張要素は、熱交換器ユニットと蒸発器との間の冷媒の流れの中で冷媒を膨張させることが可能である。

蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、膨張要素が、熱交換器デバイスと蒸発器との間の冷媒の流れの中に配設されており、膨張要素が、ハウジングの各部分のうちの1つの部分に接続されており、とりわけ強固に、および、少なくとも間接的に接続されている。好ましくは、膨張要素を通ってハウジングの入口凹部に冷媒の流れを直接的に供給することが可能であるように、または、ハウジングの入口凹部を通って膨張要素に冷媒の流れを直接的に供給することが可能であるように膨張要素は配置されている。

蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、収集器膨張タンクが、収集器膨張タンクポットと、収集器膨張タンクキャップとを含む。収集器膨張タンクポットは、特に、冷媒を収集するために提供される。収集器膨張タンクキャップは、収集器膨張タンクポットとともに、収集器膨張タンクの内側体積部を囲んでいる。接続チャネルおよび/または吐出チャネルは、好ましくは、収集器膨張タンクキャップの上に、または、収集器膨張タンクポットの上に配置されている。

蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、収集器膨張タンクキャップ、および、ハウジングの各部分のうちの1つの部分が、蒸発器・熱交換器ユニットのカバーとして実質的に一体に形成されている。蒸発器・熱交換器ユニットのこのカバーは、ハウジングの少なくとも1つの他の部分と、収集器膨張タンクポットとの両方に取り外し不能に接続されており、とりわけ、はんだ付けもしくは溶接によって接続されるか、または、取り外し可能に接続され、とりわけ、ねじ込まれている。

本発明の文脈では、蒸発器・熱交換器ユニットのカバーは、ハウジングの少なくとも1つの他の部分とともに、ハウジングの内側チャンバーを囲むカバーとして理解されるべきであり、そのカバーは、収集器膨張タンクポットとともに、収集器膨張タンクの内側体積部を囲む。収集器膨張タンクのこの内側体積部は、ハウジングの内側チャンバーの中に位置しており、ハウジングの内側チャンバーから、実質的に冷媒を通さないように、および、冷却媒体を通さないように境界を定められている。

収集器膨張タンクと蒸発器・熱交換器ユニットのカバーとは、好ましくは、はんだ付けによって接続、または、溶接によって接続されるものとして構成される。ハウジングの少なくとも1つの他の部分と蒸発器・熱交換器ユニットのカバーとは、好ましくは、スクリューによって接続され、とりわけ、複数のスクリューを用いてスクリューによって接続されている。

蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、蒸発器・熱交換器ユニットのカバーが、分配プレートとして構成されており、この分配プレートの中に、少なくとも1つの入口凹部、少なくとも1つの出口凹部、接続チャネル、および、吐出チャネルが配設されている。

本発明の文脈では、分配プレートは、蒸発器・熱交換器ユニットのカバーとして理解されるべきであり、熱交換器デバイスから膨張要素へ、膨張要素から蒸発器へ、蒸発器から収集器膨張タンクへ、および、収集器膨張タンクから熱交換器デバイスへ、それぞれ、冷媒を導くことが可能であるように、そのカバーは構成されている。

蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、膨張要素が、分配プレートの入口凹部の中に配設されている。

蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、この蒸発器は、本質的に、冷媒を導くための曲り管として構成されている。好ましくは、蒸発器は、収集器膨張タンクの周りを走るパイプの周りに、実質的にらせん形に配置されており、とりわけ、蒸発器は、好ましくは、複数のコイルを有しており、複数のコイルは、単一の列で、二重列で、または、複数列で配置されている。とりわけ、好ましくは、曲り管は、その完全な長さが蒸発器のそれぞれの外部寸法の数倍を超えるように、構成されている。この方式によって大きな表面積を有する蒸発器の冷媒導通要素が実現され、それは、熱交換にとってとりわけ有利である。

しかし、好ましくは、曲り管状要素とともに、蒸発器を複数部分として構築することも可能であり、複数部分は、互いに対して、または、1つまたは複数の構造部分に対して、それぞれ保持される。

蒸発器・熱交換器ユニットのさらなる好適な実施形態では、この蒸発器が、熱伝導率の高い材料、特に、金属から作製されたパイプとして構成されている。とりわけ好適な実施形態では、蒸発器が、長手方向に配向されたリブを備える押出形材として形成され、形材の外側に配置されているリブ部(ribbing)の他に、形材の内側にも、リブ部を設けることも可能である。形材は、好ましくは、アルミニウムで形成され、冷媒が内側に導かれる。

さらにとりわけ好適な実施形態では、蒸発器が、横方向に配向されたリブ部を備えた形材から作製されており、冷媒がこの形材の内側に導かれ、この形材は、好ましくは、アルミニウムで形成される。別の好適な実施形態では、このリブ部が、実質的にケーシング上に形成されており、それによって、特に蒸発器とハウジングの内側チャンバーの中の冷却媒体との間の熱伝達が改善される。

本発明による蒸発器・熱交換器ユニットの例示的な実施形態は、図とともに以下の説明から明らかになるであろう。図は、詳細には以下を示している。

本発明による蒸発器・熱交換器ユニットの実施形態である。 図1に示す本発明による蒸発器・熱交換器ユニットの実施形態の断面図である。 図1に示す本発明による蒸発器・熱交換器ユニットの実施形態のさらなる断面図である。 図1に示す本発明による蒸発器・熱交換器ユニットの実施形態の分配プレートにおける断面図である。 図1に示す本発明による蒸発器・熱交換器ユニットの実施形態の三次元図である。 図1に示す本発明による蒸発器・熱交換器ユニットの実施形態の別の三次元図である。

図1は、本発明による蒸発器・熱交換器ユニットの実施形態を示す。この実施形態では、蒸発器・熱交換器ユニット1のハウジング10は、第1のハウジング部15と、第2のハウジング部17とを含む。ここで、第1のハウジング部15は、分配プレート16として、および、同時に、収集器膨張タンクキャップ36として構成されている。この実施形態では、第1のハウジング部15は、金属材料から形成されている。

分配プレート16の中に形成されているのは、接続チャネル31および膨張要素凹部13のそれぞれのための開口部であり、前記接続チャネル31および膨張要素凹部13は、それぞれ、ガスケット31aによって、および、ガスケット13aによって、蒸発器・熱交換器ユニット1の周囲に関して、耐圧におよび流体密封にシールされている。

蒸発器・熱交換器ユニット1の長手方向軸線に関して、熱交換器デバイス50が、分配プレート16の側部に配設されており、分配プレート16は、第2のハウジング部17には接続されていない。この熱交換器デバイス50は、プレート式熱交換器として構成されており、それは、熱交換器デバイス50が、いくつかのプレートのパケット(packet)を有し、プレート同士がはんだ付けされており、かつ、プレートのそれぞれが、所与の輪郭を有しているということを意味している。これらのプレートの輪郭は、それらが、2つの別々のチャネル、すなわち、第1のチャネル51および第2のチャネル52(両方とも、図1には示されていない)の中の冷媒の導通を可能にするように構成されている。

熱交換器デバイス50のハウジングスクリューから遠い側部に、冷媒ドック60が配置されており、冷媒ドック60は、冷媒の供給および吐出のためのポート(両方とも、図1には示されていない)を有している。

第2のハウジング部17は、入口開口部12aと、出口部ポート12bとを有しており、入口開口部12aは、冷却媒体供給部71としての役割を果たし、出口部ポート12bは、冷却媒体吐出部72としての役割を果たしている。この実施形態では、第2のハウジング部17は、プラスチック材料で形成されているが、それは、複合プラスチック材料または金属材料などのような、他の材料で形成されることも可能である。

この実施形態では、第1のハウジング部15および第2のハウジング部17は、8つのハウジングスクリュー81によって、互いに対して取り外し可能に接続されているが、他の実施形態では、それは、異なる様式で接続することが可能である。

以下の図の説明のために、実質的に同一に形成されている蒸発器・熱交換器ユニットの要素は、図1の蒸発器・熱交換器ユニットの対応する要素として、同じ参照番号によって指示されている。

図2は、図1の本発明による蒸発器・熱交換器ユニット1の実施形態の、平面B-Bにおける断面図を示す。この実施形態では、冷媒は、冷媒ドック60の冷媒供給部61(図2には示されていない)によって、熱交換器デバイス50の第1のチャネル51に供給されている。それによって、この実施形態ではプレート式熱交換器として形成されている熱交換器デバイス50の中で、熱は、第1のチャネル51の中の冷媒から、第2のチャネル52の中の冷媒へ伝達される。

次いで、第1のチャネル51の冷媒は、第1のチャネル51から膨張要素凹部13(図2には示されていない)の中へ流れ込み、それは、ハウジング10の第1のハウジング部15から排除され、第1のハウジング部15は、この実施形態では、分配プレート16として形成されている。

冷媒は、膨張要素凹部13から入口凹部11aへ流れ、次いで、冷媒は、蒸発器20に供給され、蒸発器20において、冷媒は、蒸発器コイル21の中に導かれる。蒸発器コイル21は、らせん形の曲り管として構成されており、曲り管は、収集器膨張タンク30の周りに複数回巻かれて延在しており、冷媒は、外側巻き線パケットの中を分配プレート16から離れるように導かれ、次いで、内側巻き線パケットの中を分配プレート16に戻るように導かれる。しかし、蒸発器コイル21は、非らせん形の湾曲部も有しており、冷媒は、蒸発器コイル21のらせん形部を通過した後に、非らせん形の湾曲部によって、収集器膨張タンク30の接続チャネル31に供給される。冷媒が蒸発器20を通過する間に、気体形態の冷媒の比率が上昇し、一方、液体形態の冷媒の比率が減少する。

これに必要とされるエネルギーが、とりわけ、冷却媒体からの熱伝達によって、冷媒に供給され、冷却媒体は、蒸発器20の蒸発器コイル21の周りを流れ、冷却媒体は、ハウジング10の内側チャンバー18を通って流れ、そのことは、冷却媒体が、第2のハウジング部17の壁部と、分配プレート16の壁部と、収集器膨張タンクポット35の壁部との間に存在するということを意味している。この実施形態では、冷却媒体供給部71は、第2のハウジング部17の入口開口部12aを介して動作が実行される。蒸発器20の中での冷却媒体から冷媒への熱伝達の後で、冷却媒体吐出部72が、第2のハウジング部17の出口開口部12bを介して動作が実行され、好ましくは、冷却媒体の連続的な流れが、ハウジング10の内側チャンバー18を通して提供される。

図3は、図1の本発明による蒸発器・熱交換器ユニット1の実施形態のさらなる断面図を示し、図2にも見ることができる平面A-Aにおけるものである。冷媒は、蒸発器20を通過した後に、連通チャネル31を介して収集器膨張タンク30の中へ移動させられ、そこで、液体冷媒の少なくとも一部が、収集器膨張タンクポット35の中に収集される。所定の量の冷媒(その量は、加熱・冷却モジュールの冷媒回路の中の作動条件に依存する)が、収集器膨張タンク30から、出口チャネル32、および、ハウジング10の出口凹部11b(図3には示されていない)を通って、熱交換器デバイス50の第2のチャネル52の中へ供給され、そこで、熱交換器デバイス50の第1のチャネル51の中の冷媒から熱を受け取るようになっている。

熱交換器デバイス50のこの第2のチャネル52を通過した後で、蒸発器・熱交換器ユニット1の冷媒ドック60から、加熱・冷却モジュールの他のコンポーネントへ、この実施形態では圧縮機へ、冷媒吐出部62(図3には示されていない)が動作実行される。

この実施形態では、ハウジング10の内側チャンバー18は、分配プレート16および第2のハウジング部17によって囲まれており、分配プレート16および第2のハウジング部17は、複数のハウジングスクリュー81を使用してねじ止めされている。分配プレート16(この実施形態では、分配プレート16は、収集器膨張タンクカバー36の機能を有する)において、収集器膨張タンクポット35は、はんだ付け接合によって、流体密封におよび圧密に配置されている。

図4は、図1(切断面D-D)の本発明による蒸発器・熱交換器ユニット1の実施形態の中の分配プレート16の断面図を示す。入口凹部11において、冷媒は、膨張要素凹部13から吐出される。その前に、膨張要素40が配置されており、膨張要素40は、例えば、固定スロットル41として構成されている。膨張要素凹部13は、入口凹部11aの一部として形成されている。冷媒は、固定スロットル41において膨張し、それによって、膨張要素40を通過した後の冷媒の流れの中の冷媒の圧力が減少する。また、冷媒の温度も減少する。

固定スロットル41を通った後、入口凹部11aの中の冷媒は、液体形態の比率が大きくなり、気体形態の比率が小さくなり、冷媒ポート33を通して蒸発器コイル21の中の蒸発器20に供給される。

冷媒は、蒸発器20を通過した後、接続チャネル31(冷媒は接続チャネル31を通過する)によって、冷媒ポート34を介して収集器膨張タンク30に供給される。

分配プレート16において、出口凹部11bが、吐出チャネル32とともに追加的に配置されており、冷媒が、収集器膨張タンク30から、吐出チャネル32および出口凹部11bを介して、熱交換器デバイスの第2のチャネル52へ供給される。

図5および図6は、図1の本発明による蒸発器・熱交換器ユニット1の実施形態の2つの異なる三次元の断面図を示している。したがって、互いに対する個々のコンポーネントの配置が、さらに説明されるべきである。とりわけ、冷媒ドック60の中の冷媒供給部61および冷媒吐出部62が示されており、それは、先述の図からは推定することができない。

加えて、冷媒の通路が図示されており、それは、冷媒供給部61から開始して、熱交換器デバイス50を通り、膨張要素40を通り、蒸発器20を通り、収集器膨張タンク30を通って、冷媒吐出部62へ至る。

熱交換器デバイス50の第1のチャネル51は、冷媒供給部61から始まるように配置されている。そのさらなる進路は、いくつかのプレートのパッケージが互いにはんだ付けされ、それぞれの場合において所定の輪郭に打ち抜かれることによって形成されており、中空のスペースが、これらの浮き出た輪郭によって形成され、中空のスペースは、第2のチャネル52から分離されており、冷媒を導き、冷媒が、中空のスペースの中を膨張要素凹部13へ供給される。同様に形成されている第2のチャネル52の中を、冷媒が、蒸発器20を通過した後、収集器膨張タンク30から冷媒吐出部へ移動させられる。この構成によって、第2のチャネル52の中の冷媒への良好な熱伝達が、第1のチャネル51および第2のチャネル52の中の冷媒の流れ間で生じる。

1 蒸発器・熱交換器ユニット
10 ハウジング
11a 入口凹部
11b 出口凹部
12a 入口開口部
12b 出口開口部
13 膨張要素凹部
13a ガスケット
15 第1のハウジング部
16 分配プレート
17 第2のハウジング部
18 内側チャンバー
20 蒸発器
21 蒸発器パイプコイル
30 収集器膨張タンク
31 接続チャネル
31a ガスケット
32 出口部ポート
33 蒸発器ポートへの冷媒
34 蒸発器ポートからの冷媒
35 収集器膨張タンクポット
36 収集器膨張タンクカバー
40 膨張要素
41 固定スロットル
50 熱交換器デバイス
51 第1のチャネル
52 第2のチャネル
60 冷媒ドック
61 冷媒供給部
62 冷媒吐出部
71 冷却媒体供給部
72 冷却媒体吐出部
81 ハウジングスクリュー

Claims (15)

1. 自動車用加熱・冷却モジュールのための蒸発器・熱交換器ユニット(1)であって、
   - 冷媒を収集するための収集器膨張タンク(30)と、
   - 前記冷媒の少なくとも一部が、気体状態へ転移されることを可能とする蒸発器(20)とを少なくとも含む、蒸発器・熱交換器ユニット(1)において、
   前記蒸発器・熱交換器ユニット(1)が、少なくとも2つの部分(15、17)有するハウジング(10)を含み、前記ハウジング(10)が内側チャンバー(18)を囲み、前記収集器膨張タンク(30)、前記蒸発器(20)、および冷却媒体が前記内側チャンバー(18)の中に配置され、膨張要素(40)が前記ハウジング(10)に配置され、前記膨張要素(40)によって、前記冷媒が、前記蒸発器(20)に供給されることを特徴とする、蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
2. 前記蒸発器(20)が、前記収集器膨張タンク(30)の実質的に周りに配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
3. 前記ハウジング(10)が、少なくとも1つの入口凹部(11a)と、少なくとも1つの出口凹部(11b)とを含み、前記少なくとも1つの入口凹部(11a)を通って前記蒸発器(20)に前記冷媒を供給することが可能であり、前記少なくとも1つの出口凹部(11b)を通って前記収集器膨張タンク(30)から前記冷媒を吐出することが可能であることを特徴とする、請求項1または2に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
4. 熱交換器デバイス(50)が、前記ハウジング(10)の外面に配置され、
   少なくとも2つの離隔したチャネル(51、52)が、前記熱交換器デバイス(50)の中に配置され、第1のチャネル(51)内での前記膨張要素(40)への冷媒の流れおよび第2のチャネル(52)内での前記収集器膨張タンク(30)からの冷媒の流れが、前記冷媒の流れの間で熱交換可能なように案内されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
5. 前記ハウジング(10)が、少なくとも1つの入口開口部(12a)と、少なくとも1つの出口開口部(12b)とを有しており、前記少なくとも1つの入口開口部(12a)を通って前記ハウジングによって囲まれている前記内側チャンバー(18)に前記冷却媒体を供給することが可能であり、前記少なくとも1つの出口開口部(12b)を通って前記ハウジング(10)によって囲まれている前記内側チャンバー(18)から前記冷却媒体を吐出することが可能であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
6. 前記収集器膨張タンク(30)が、少なくとも1つの接続チャネル(31)と、少なくとも1つの出口チャネル(32)とを有しており、前記少なくとも1つの接続チャネル(31)を通って前記収集器膨張タンク(30)に前記冷媒を供給することが可能であり、前記少なくとも1つの出口チャネル(32)を通って前記収集器膨張タンク(30)から前記冷媒を吐出することが可能であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
7. 前記膨張要素(40)が、前記熱交換器デバイス(50)と前記蒸発器(20)との間の前記冷媒の流れの中に配置され、前記膨張要素(40)が、前記ハウジングの前記部分(15、17)のうちの1つの部分の膨張要素凹部(13)の中に形成されていることを特徴とする、請求項4から6のいずれか一項に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
8. 前記膨張要素(40)が、前記熱交換器デバイス(50)と前記蒸発器(20)との間の前記冷媒の流れの中に配置され、前記膨張要素(40)が、前記ハウジングの前記部分(15、17)のうちの1つの部分に接続されていることを特徴とする、請求項4から6のいずれか一項に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
9. 前記収集器膨張タンク(30)が、収集器膨張タンクポット(35)と、収集器膨張タンクカバー(36)とを含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
10. 前記ハウジングの前記部分のうちの1つの部分(15)および前記収集器膨張タンクカバー(36)が、前記蒸発器・熱交換器ユニットのカバーとして実質的に一体に形成されており、
    前記蒸発器・熱交換器ユニットの前記カバーが、前記ハウジングの前記少なくとも1つの他の部分(15)と、前記収集器膨張タンクポット(35)に、それぞれ接続されていることを特徴とする、請求項9に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
11. 前記蒸発器・熱交換器ユニットの前記カバーが、分配プレート(16)として構成されており、
    少なくとも1つの入口凹部(11a)および少なくとも1つの出口凹部(11b)、接続チャネル(31)、ならびに、吐出チャネル(32)が、前記分配プレート(16)の中に配置されていることを特徴とする、請求項9に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
12. 前記分配プレート(16)の前記入口凹部(11a)の一部が、膨張要素凹部(13)として形成され、前記膨張要素(40)が、前記膨張要素凹部(13)の中に配置されていることを特徴とする、請求項10に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
13. 前記蒸発器(20)が、前記冷媒を導くための曲り管(21)として実質的に形成されていることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
14. 前記蒸発器(20)が、金属の押出形材として、とりわけ、長手方向に配向されたリブを備えるアルミニウム形材として形成され、前記冷媒が、前記金属形材の中に導かれることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。
15. 前記蒸発器(20)が、金属の押出形材として、とりわけ、横断方向に配向されたリブを備えるアルミニウム形材として形成され、前記冷媒が、前記金属の押出形材の中に導かれることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の蒸発器・熱交換器ユニット(1)。

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