单体热泵式空气调节器以及用于该空气调节器的热交换器制造技术

本发明专利技术涉及单体热泵式空气调节器以及用于该空气调节器的热交换器，其中该单体热泵式空气调节器具有板型吸热侧热交换组件（102）、放热侧热交换组件（110）以及电力驱动的压缩机（112）和冷却剂泵（114、116）。该板型吸热侧热交换组件（102）包括多个板（120），这些板堆叠并且气密地密封在上游端板（126）和下游端板（128）之间并限定了冷凝/激冷部分（103）、再冷部分（106）以及制冷剂接纳部分（104），该冷凝/激冷部分具有第一冷却剂通道（124a），再冷部分具有第二冷却剂通道（124b），而制冷剂接纳部分夹在该冷凝/激冷部分（103）和再冷部分（106）之间。第一冷却剂通道（124a）和第二冷却剂通道（124b）与制冷剂通道（122）非接触地热连通。

【技术实现步骤摘要】
单体热泵式空气调节器以及用于该空气调节器的热交换器
本申请是2012年2月16日提交的国际申请PCT/US2012/025419的部分继续申请，该申请PCT/US2012/025419要求2011年2月17日提交的美国临时专利申请61/443,774的优先权。本申请也是2012年2月14日提交的美国专利申请13/396,211的部分继续申请，该申请13/396,211要求2011年2月17日提交的美国临时专利申请61/443,774的优先权。国际申请PCT/US2012/025419、美国专利申请13/396,211以及美国临时专利申请61/443,774的全文都以参见的方式纳入本文。
本专利技术涉及一种用于机动车辆的供暖和空气调节系统；具体涉及一种热泵式空气调节系统；更具体地涉及一种用于热泵式空气调节系统的热交换器。
技术介绍
为了使车厢中的乘客感到舒适，机动车辆通常包括专用的空调系统和供暖系统。供暖系统包括加热器芯部，该加热器芯部位于车辆的供暖、通风以及空气调节(HVAC)模块内部。加热器芯部通常是液体对空气的热交换器，该热交换器将热能供给至车厢以实现舒适地供暖。诸如基于乙二醇的冷却剂之类传热液体将来自内燃机的废热传送至加热器芯部，在此来自传热液体的热能传递至通过加热器芯部流至车厢的周围空气。随着更大效率内燃机、具有较小内燃机的混合车辆以及尤其是电动车辆的出现，可用于为车厢中的乘客提供舒适性的热能会不够。为了向具有较小内燃机的车辆的车厢提供补充热量，已知在热泵模式操作空调系统。典型的机动车辆空调系统包括位于HVAC模块中的蒸发器和位于暴露于外部环境空气的前部机舱中的冷凝器。压缩机使两相制冷剂循环通过蒸发器，在此该制冷剂通过吸收来自车厢的热量而膨胀成低压蒸气制冷剂。在低压蒸气被压缩机压缩成高压蒸气之后，蒸气相制冷剂传递至冷凝器，在此高压蒸气通过将热量释放到环境大体中而冷凝成高压液体制冷剂。液相制冷剂通过膨胀装置返回至蒸发器，该膨胀装置使高压液体制冷剂转化成液态和蒸气态制冷剂的低压混合物以持续循环。通过在热泵模式操作空调系统，制冷剂流逆流，在该情形中，冷凝器通过蒸发液态制冷剂而吸收来自外部环境空气中的热量，且蒸发器通过冷凝蒸气态制冷剂而将热量释放至车厢。由于空调系统用于空气调节模式时的低压侧会变为用于热泵模式时的高压侧，因而在热泵模式中操作空调系统的一个缺点是由于需要不得不通过使用较厚规格的管件和配件来强化整个系统的制冷剂管路而增大系统的复杂度。此外，需要对蒸发器进行强化以承受高压制冷剂，并且连同附加的相关管路一起安装附加的膨胀装置和接纳器。在热泵模式中操作空调系统的另一已知缺点是在较寒冷的气候下，由于冷凝器的表面温度下降到32°F以下，使得冷凝在冷凝器表面上的任何湿气会冻结，由此会降低系统的效率并且甚至会损坏冷凝器。已知电加热器用于向使用空调系统作为热泵的车辆的车厢提供补充热量。在最寒冷的气候下，已知在热泵模式中操作空调系统是无效的；因此，需要附加的电加热器。然而，对于混合和电动车辆来说，电加热器代表着会增大电流提取，而这会显著地减小电力驱动范围。综上所述，需要一种向机动车辆的车厢提供补充热量的供暖系统，该供暖系统无需使空调系统的制冷剂循环逆转或者不利地影响电力驱动范围。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于单体HPAC系统的单体热泵式空气调节器(单体HPAC)。该单体HPAC包括吸热侧热交换组件，该吸热侧热交换组件具有多个板，这些板堆叠并且气密地密封在上游端板和下游端板之间。该堆叠的堆叠板限定了冷凝/激冷部分、再冷部分以及制冷剂接纳部分，该冷凝/激冷部分与上游端板相邻，该再冷部分与下游端板相邻，而制冷剂接纳部分夹在冷凝/激冷部分和再冷部分之间。上游端板包括制冷剂进口和吸热冷却剂出口，而下游端板包括制冷剂出口、吸热冷却剂进口、再冷部分的冷却剂进口以及再冷部分的冷却剂出口。吸热侧热交换组件包括制冷剂通道、第一冷却剂通道以及第二冷却剂通道，该制冷剂通道与制冷剂进口和制冷剂出口液压连通，该第一冷却剂通道与吸热冷却剂进口和吸热冷却剂出口液压连通，而该第二冷却剂通道与再冷部分的冷却剂进口和再冷部分的冷却剂出口液压连通。第一冷却剂通道和第二冷却剂通道与制冷剂通道非接触地热连通。该单体HPAC可包括放热侧热交换组件，该放热侧热交换组件具有制冷剂进口和制冷剂出口，该制冷剂进口与吸热侧热交换组件的制冷剂出口液压连通，而该制冷剂出口与吸热侧热交换组件的制冷剂进口液压连通。该单体HPAC还可包括电力驱动的压缩机、电力驱动的吸热侧冷却剂泵以及电力驱动的放热侧冷却剂泵，该压缩机用于使制冷剂循环通过放热侧热交换组件和吸热侧热交换组件，使得热能从放热侧热交换组件传递至吸热侧热交换组件，该吸热侧冷却剂泵与吸热侧热交换组件的冷却剂进口液压连通，而该放热侧冷却剂泵与放热侧热交换组件的冷却剂进口液压连通。本专利技术一实施例提供一种单体HPAC，该单体HPAC是紧凑的，并且实际上易于安装在车辆的具有大约常用的面包盒尺寸的任何隔室中。在具有低效内燃机的车辆中，单体HPAC利用来自废热源、例如车辆电子器件的热量，并且使用废热来补充车厢的供暖需求。在混合和电动车辆中，单体HPAC通过最小程度地使用电流来为电加热器供电并且向电池组提供热量来维持优选的操作温度而改进了寒冷气候下的驱动范围。通过阅读本专利技术的实施例的以下具体说明，本专利技术的另一些特征和优点将变得更加清楚，参照附图并以非限制性实例方式给出该说明。附图说明将参考附图来进一步描述本专利技术，其中：图1是具有根据本专利技术的单体HPAC的单体热泵式空气调节器(单体HPAC)系统的示意流程图。图2示出根据本专利技术的单体HPAC的实施例。图3是沿剖线3-3剖取的图2所示吸热侧热交换组件的剖视图以示出制冷剂流的流路，该吸热侧热交换组件具有一体的冷凝/激冷部分、接纳部分以及再冷部分。图4是沿剖线4-4剖取的图2所示吸热侧热交换组件的剖视图以示出吸热侧冷却剂流的流路。具体实施方式参见图1至图4，其中类似的附图标记在所有这些附图中指代相对应的部件，并且示出用在机动车辆中的单体热泵式空气调节(单体HPAC)系统10和单体HPAC100的实施例。机动车辆可以是具有内燃机的车辆、同时具有内燃机和电力驱动的混合电动车辆或者具有电力驱动的电动车辆中的一种。单体HPAC系统10包括单体HPAC100，该单体HPAC是小型的，并且实际上易于安装在车辆的任何隔室中，隔室具有大约面包盒或更大的尺寸。单体HPAC系统10的又一些优点在阅读了下文说明书之后会显而易见。图1中示出单体HPAC系统10的流程图，该单体HPAC系统具有特定的制冷剂回路12，该制冷剂回路与放热冷却剂回路14和吸热冷却剂回路16热连通。放热冷却剂回路14将从车辆内热源40带走废热能量，例如从内燃机或电子器件带走废热，由此冷却热源40。制冷剂回路12将热能从放热冷却剂回路14传递至吸热冷却剂回路16，该吸热冷却剂回路16再将热能传送至诸如乘客热交换器(occupantheatexchanger)之类的散热器42，以向车厢提供补充热量。大体上，单体HPAC系统10有效地捕获来自其中一个车辆部件的废热能量，并且将其有利地用于另一个车辆部件。作为替代，散热器42可以是辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单体热泵式空气调节器（100），包括：?吸热侧热交换组件（102），所述吸热侧热交换组件具有多个板（120），所述多个板堆叠并且气密地密封在上游端板（126）和下游端板（128）之间，并且限定了：?冷凝/激冷部分（103），所述冷凝/激冷部分与所述上游端板（126）相邻，其中所述上游端板（126）包括制冷剂进口（130）和吸热冷却剂出口（134）；?再冷部分（106），所述再冷部分与所述下游端板（128）相邻，其中所述下游端板（128）包括制冷剂出口（132）、吸热冷却剂进口（136）、再冷部分的冷却剂进口（135）和再冷部分的冷却剂出口（137）；?制冷剂通道（122），所述制冷剂通道与所述制冷剂进口（130）和所述制冷剂出口（132）液压连通，其中所述制冷剂通道（122）延伸通过所述冷凝/激冷部分（103）和所述再冷部分（106）；?第一冷却剂通道（124a），所述第一冷却剂通道与所述吸热冷却剂进口（136）和所述吸热冷却剂出口（134）液压连通，其中所述第一冷却剂通道（124a）延伸通过所述冷凝/激冷部分（103）；以及?第二冷却剂通道（124b），所述第二冷却剂通道与所述再冷部分的冷却剂进口（135）和所述再冷部分的冷却剂出口（137）液压连通，其中所述第二冷却剂通道（124b）延伸通过所述再冷部分（106）；?其中所述第一冷却剂通道（124a）和所述第二冷却剂通道（124b）与所述制冷剂通道（122）非接触地热连通。...

【技术特征摘要】
2012.02.14 US 13/396,211;2012.04.20 US 13/451,8411.一种单体热泵式空气调节器(100)，包括：一体式吸热侧热交换组件(102)，所述吸热侧热交换组件具有多个板(120)，所述多个板堆叠并且气密地密封在上游端板(126)和下游端板(128)之间，并且限定了：冷凝/激冷部分(103)，所述冷凝/激冷部分与所述上游端板(126)相邻，其中所述上游端板(126)包括制冷剂进口(130)和吸热冷却剂出口(134)；再冷部分(106)，所述再冷部分与所述下游端板(128)相邻，其中所述下游端板(128)包括制冷剂出口(132)、吸热冷却剂进口(136)、再冷部分的冷却剂进口(135)和再冷部分的冷却剂出口(137)；制冷剂通道(122)，所述制冷剂通道与所述制冷剂进口(130)和所述制冷剂出口(132)液压连通，其中所述制冷剂通道(122)延伸通过所述冷凝/激冷部分(103)和所述再冷部分(106)；第一冷却剂通道(124a)，所述第一冷却剂通道与所述吸热冷却剂进口(136)和所述吸热冷却剂出口(134)液压连通，其中所述第一冷却剂通道(124a)延伸通过所述冷凝/激冷部分(103)；以及第二冷却剂通道(124b)，所述第二冷却剂通道与所述再冷部分的冷却剂进口(135)和所述再冷部分的冷却剂出口(137)液压连通，其中所述第二冷却剂通道(124b)延伸通过所述再冷部分(106)；其中所述第一冷却剂通道(124a)和所述第二冷却剂通道(124b)与所述制冷剂通道(122)非接触地热连通。2.如权利要求1所述的单体热泵式空气调节器(100)，其特征在于，所述吸热侧热交换组件(102)还限定了制冷剂接纳部分(104)，所述制冷剂接纳部分夹在所述冷凝/激冷部分(103)和所述再冷部分(106)之间，其中所述制冷剂通道(122)延伸通过所述制冷剂接纳部分(104)。3.如权利要求2所述的单体热泵式空气调节器(100)，其特征在于，所述制冷剂通道(122)曲折通过所述冷凝/激冷部分(103)、所述接纳部分(104)以及所述再冷部分(106)中的至少一个。4.如权利要求3所述的单体热泵式空气调节器(100)，其特征在于，所述制冷剂通道(122)从所述冷凝/激冷部分(103)进入所述接纳部分(104)的顶部，并且离开所述接纳部分(104)的底部而进入所述再冷部分(106)。5.如权利要求2所述的单体热泵式空气调节器(100)，其特征在于，所述吸热侧热交换组件(102)的堆叠的多个板(120)还限定了第一冷却剂的集管(131)，所述第一冷却剂的集管(131)直线地延伸通过所述接纳部分(104)和所述再冷部分(106)，并且与所述第一冷却剂通道(124a)和所述吸热冷却剂进口(136)液压连通，且所述第一冷却剂通道(124a)延伸通过所述冷凝/激冷部分(103)。6.如权利要求5所述的单体热泵式空气调节器(100)，其特征在于，所述第一冷却剂通道(124a)曲折通过所述冷凝/激冷部分(103)。7.如权利要求5所述的单体热泵式空气调节器(100)，其特征在于，所述第二冷却剂通道(124b)曲折通过所述再冷部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·S·卡德尔，G·S·弗里兰，F·V·奥蒂，
申请(专利权)人：德尔福技术有限公司，
类型：发明
国别省市：