热交换器和车辆空调系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具有平行引导的扁平管(1a，1b)的布置的热交换器，所述扁平管旨在引导蒸发的冷却剂。翅片(2)布置在管之间，所述翅片在垂直于管的路线的方向上形成空气引导槽，并且因此限定待冷却的空气的流动方向。所述管形成至少两个在空气流动方向(3)上彼此前后布置的组件(11)。组件(11，12)在冷却剂的管(1a，1b)的自由内横截面积(W1，W2)上不同。

Heat exchanger and vehicle air conditioning system

The invention relates to a heat exchanger arranged parallel to the 1a (1b), which is designed to guide evaporating coolants. The fins (2) are arranged between the tubes. The fins form an air guide slot in the direction of the line perpendicular to the tube, and therefore the flow direction of the air to be cooled is limited. The tube forms at least two components (11) arranged in front of each other in the direction of air flow (3). The components (11, 12) are different in the free inner cross section area (W1, W2) of the coolant tube (1a, 1b).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热交换器和车辆空调系统
本专利技术涉及一种用于车辆空调系统的热交换器，通过该热交换器，特别是空气借助蒸发的冷却剂来冷却，其中为了提高效率，热交换器的设计考虑到这样的事实：蒸发时的冷却剂的密度的降低导致进一步的吸热能力降低。这是通过扁平管形成具有用于冷却剂流动的单个管的不同横截面面积的组件来实现的。在本申请中，术语“热交换器”与“蒸发器”或“蒸发装置”同义使用。本专利技术还涉及一种车辆空调系统。
技术介绍
特别是用于车辆的空调系统通常配备有热交换器，其中通过减压被冷却和液化的冷却剂在细管中蒸发，从而从流过容纳冷却剂的管道的空气中提取热量，从而降低空气的温度。为此，在现有技术中，使用不同设计的一系列热交换器。特别是使用圆形和扁平管，并且在收集器之间平行布置的蛇形管或管。现有技术中的典型名称是“板和翅片”，“平行流动”，“蛇形类型”和“管和翅片”。车辆内的空调系统的热交换器必须符合多项要求。特别是，它们必须能够在短时间内传输高达9千瓦的加热功率；它们必须尽可能小，以便它们可以布置在车辆的仪表板下方；冷却剂流量可能高达10公斤/分钟；对于空气路径，压降应尽可能低。此外，因为飞溅的水(尤其是作为蒸发器上的冷凝水发生)可以被传送到加热器，在那里它蒸发并且随后冷凝在(相对)冷的风挡上，将其雾化，因此飞溅水保护是必要的。因此，来自待冷却的空气的冷凝水必须可靠地排出，并且不得甚至经由空调系统暂时进入乘客隔室。整体上这些要求可以被认为是非常高的，近几年和几十年来导致了一系列的优化。带有平行引导扁平管的热交换器已变得越来越普遍，因为最终这些最适合车辆的要求。US2007/0215331A1公开了一种热交换器，其中冷却剂在相同设计的平行扁平管中被引导，下降和上升，其中在后部的下降通道中，冷却剂首先遇到(已经冷却的)出口空气并且最后，在前面的上升通道中，遇到(较暖)入口空气(反向流过程)。没有考虑到冷却剂由于其密度减小而在通过热交换器的路线上失去热吸收能力的事实。EP0325844A1中的热交换器也是如此。这里空气流过相同设计的六个组件，并排列在一起。由于组件之间未使用的空间，这种布置不太有效，并且此外由于多个管和管连接件也成本密集。为了考虑冷却剂的吸热能力的密度依赖性，可以这样来操作该布置，使得它首先并行地通过具有管的两个组件，然后在冷却剂路径上进一步平行地通过剩余的四个组件。EP0325844A1没有讨论冷却剂的这种引导。DE19515526C1公开了一种热交换器，其在反向流过程中总共六个通路(pass)冷却空气。这些通路包括许多统一设计的扁平管。这里考虑冷却剂的吸热能力的密度依赖性，因为在连续多个通路中，形成所述多个通路的扁平管组的数目从2个单调地增加到5个，因此总的截面冷却剂流量逐步增加，其中冷却剂的流速相应地降低(逐渐循环)。这里的缺点在于，在压力下降较高或过热的操作时，在冷却剂出口处，在反向流系统中与在同向流操作中相比会存在与入口空气温度的较小的温差。
技术实现思路
本专利技术从该现有技术开始，其目的是要提供附加参数，该附加参数可以被影响用于优化热交换器并且可以用于减慢出口区域中的冷却剂流，以便由此增加可实现的温度差异，并因此在保持相同外部尺寸同时增加热交换器的有效性。该目的在本专利技术的第一方面中通过具有以下特征的热交换器来实现。热交换器具有冷却剂入口和冷却剂出口，平行引导的扁平管用于引导蒸发的冷却剂。翅片被布置在的管之间，该翅片在垂直于管道路线的方向上形成空气引导槽，并由此限定流过的空气的流动方向。所述管形成至少两个组件，冷却剂连续流过所述组件并且在空气流动方向上彼此相继布置，并且这些组件在组件的各个管的内部横截面面积的大小上不同。邻近冷却剂入口的管比邻近冷却剂出口的管具有更大的横截面积。因此，为了优化非常不同设计的热交换器，提供了附加参数，即管的内部自由横截面面积的变化。此外，还使用了进一步的知识，即分成两个或几个不同的管类型对于实际用途是足够的。此外，由于不同的管，与如在现有技术中相同的管的数量的阶梯式增加相比，随着流动长度的增加，管横截面的增大可以更精确地适应冷却剂的更低的密度。更准确地与现有技术中相比，本专利技术的实施例利用该优化参数以考虑到这样的事实，即在冷却剂通过热交换器时，蒸发时冷却剂的减少密度导致进一步减小吸热能力。在本专利技术的第一实施例中，热交换器具有下部收集器和上部收集器，每个收集器由基部和盖组成。热交换器的冷却剂入口布置在其中一个收集器上，冷却剂出口布置在同一收集器上或另一个收集器上。扁平管的端部焊接到这些收集器的开口中。两个收集器中的每一个形成仅一个区域或通过分隔壁彼此分开的多个区域，使得管形成至少两个冷却剂连续流过的通路，其中至少一些通路在管的横截面方面不同并且在一些情况下还在冷却剂流过的管的数量方面不同。在热交换器的冷却剂出口的通路中，管的各个横截面的总和大于在冷却剂入口处开始的通路的总和。通过至少在出口之前的最后一个通路中使用具有较大横截面的扁平管来用于流动的冷却剂，可以实现在该区域中冷却剂的压降下降，这对于预定出口压力允许与进入的空气有较低入口压力和较低的入口温度，因此较大的温差。在通过热交换器期间，由于蒸发，冷却剂密度不断降低，因此为了吸收相同的热量(渐进式循环)需要更大的体积。然而，在该实施例中，与现有技术相比，该更大的体积由更大横截面的管提供，而不像现有技术那样通过增加平行管的数量同时提供更多翅片区域，为此需要更大的热交换量。总体而言，这种优化不仅导致通流空气更好的冷却，而且由于压降降低，导致露点更低，因此导致空气更好地干燥。优化计算已经表明，在本专利技术的该实施例中，第二组件的管的横截面面积应该是第一组件的管的横截面面积的1.1至2.5倍，特别是1.2至1.6倍。有利地、另外并且补充地，在本专利技术的另一个实施例中，在流动方向上彼此前后布置的组件的管的数量可以不同，并且因此分配给该流的翅片的面积可以不同。以这种方式，可以独立于冷却剂的流动横截面来优化有效翅片区域。优选地，热交换器的所有构件在单个工作过程中经济地焊接。在本专利技术的另一个特别简单的实施例中，热交换器精确地由两个通路组成，其中第一通路具有带较小横截面积的管，而第二通路具有带较大横截面积的管，并且其中，每个通路的管由具有相互均匀横截面的管的组件形成。即使在这种简单的设计中，由于供热而导致的冷却剂的密度减小可以有利地以良好的近似值考虑在内。在另一个实施例中，如果管形成多于两个的冷却剂连续流过的通路，则可以进一步优化冷却剂流。在此，通路的流动横截面，作为对通路有贡献的管的数量和该通路的相同管之一的横截面积的乘积计算，在冷却剂流动方向上形成单调上升的顺序。本专利技术的另一方面涉及制造具有不同额定功率的多个热交换器。这可以被优化，因为在具有较高性能的热交换器中的管组件被用作具有较小横截面面积的组件，并且在较低性能的热交换器中的相同组件被用作具有较大横截面积的组件。其他方面涉及根据本专利技术的热交换器的使用。热交换器可以被优化，因为冷却剂和空气流之间的热交换发生在同向流中，并且因此在安装时，面向冷却剂入口的热交换器的一侧正面向空气入口。然而，如果优化发生在反向流的情况下，则在安装时面向冷却剂入口的热交换器的一侧正面向空气出口。与现有技术相比，根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器，具有冷却剂入口(8)和冷却剂出口(9)，以及具有平行引导的扁平管(1；1a，1b)，所述扁平管用于引导蒸发的冷却剂，以及具有布置在管(1；1a，1b)之间的翅片(2)，该翅片在垂直于管(1)的路线的方向上形成空气引导槽并且因此限定流过空气的流动方向(3)，其中，所述管(1)形成至少两个组件(11，12)，冷却剂连续流过所述组件并且所述两个组件在空气流动方向(3)上彼此前后布置，以及所述组件(11，12)在组件的相应管(1a，1b)的内横截面积(W1，W2)的尺寸方面不同，和邻近冷却剂出口(9)的管(1a)比邻近冷却剂入口(1b)的管具有更大的横截面积(W2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.05 DE 102015112833.01.一种热交换器，具有冷却剂入口(8)和冷却剂出口(9)，以及具有平行引导的扁平管(1；1a，1b)，所述扁平管用于引导蒸发的冷却剂，以及具有布置在管(1；1a，1b)之间的翅片(2)，该翅片在垂直于管(1)的路线的方向上形成空气引导槽并且因此限定流过空气的流动方向(3)，其中，所述管(1)形成至少两个组件(11，12)，冷却剂连续流过所述组件并且所述两个组件在空气流动方向(3)上彼此前后布置，以及所述组件(11，12)在组件的相应管(1a，1b)的内横截面积(W1，W2)的尺寸方面不同，和邻近冷却剂出口(9)的管(1a)比邻近冷却剂入口(1b)的管具有更大的横截面积(W2)。2.根据权利要求1所述的热交换器，具有上部和下部收集器(4，5)，所述管(1)在该上部和下部收集器(4，5)之间延伸，其中具有平行流的管(1)形成通路(P1-P4)并且冷却剂连续流过所述通路(P1-P4)，其中冷却剂入口(8)和冷却剂出口(9)优选地布置在收集器(4，5)中的一个上。3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述收集器(4，5)具有开口，所述管(9)的端部被紧密焊接在所述开口中。4.根据权利要求2或权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述两个收集器中的每一个形成腔室(7)或通过分隔壁(6)彼此分离的多个腔室(7)，使得所述管(1；1a，1b)形成连续流过冷却剂的至少两个通路(P1-P4)。5.根据权利要求2至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述通路(P1-P4)在管(1)的数量和/或冷却剂流过的管(1a，1b)的横截面方面不同，其中在邻近冷却剂出口(9)的通路中，有助于该通路的管(1a...

【专利技术属性】
技术研发人员：R帕迪什，R豪斯曼，
申请(专利权)人：法雷奥空调系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE