一种换热器和制冷剂循环回路的制作方法

本领域涉及一种用于特别是机动车辆的制冷剂循环回路的换热器。

背景技术：

在现有技术中已知，在制冷剂循环回路中设有冷凝器和蒸发器，其中，压缩机引起制冷剂循环回路中的制冷剂流。在制冷剂循环回路的运行中，在冷凝器中使制冷剂冷却并且在必要时使制冷剂液化以及在蒸发器中使制冷剂膨胀或者汽化。在设置在制冷剂循环回路高压侧的冷凝器中，通过流过的第二流体从一个较高的制冷剂温度使制冷剂冷却，以及在设置在低压侧的蒸发器中，又通过热交换从一个较低的制冷剂温度对制冷剂进行加热。在这里已表明，制冷剂循环回路的效率还不是最优的。因此，在制冷剂循环回路中越来越频繁地引入所谓的内部换热器，该内部换热器使位于高压侧的制冷剂与来自低压侧的制冷剂进行热传递。该内部换热器一边位于冷凝器与蒸发器之间而另一边位于蒸发器与压缩机之间。因此实现了通过低压侧的制冷剂路径的制冷剂对在位于高压侧的制冷剂路径中的制冷剂进行预先冷却，这提高了效率。

然而，在这种设置方案中需要安装这三个换热器并且使它们在制冷剂回路中与相应的管道连接。这会增加物流费用和安装费用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种换热器和一种具有换热器的制冷剂循环回路，该换热器在成本和安装方面的费用较低。

关于换热器的目的是以下特征得到解决。

本发明的一种实施例涉及一种用于空调设备的制冷剂循环回路的换热器，该换热器具有换热器组件，该换热器组件具有第一流体通道，作为用于供作为第一流体的制冷剂流过的制冷剂通道，该换热器组件还具有用于供第二流体流过的第二流体通道，其中，第一流体通道和第二流体通道处于热接触，以便在第一流体和第二流体之间进行热交换，其中，设有与第一流体通道处于流体连接的第一制冷剂入口和第一制冷剂出口，设有与第二流体通道处于流体连接的第一流体入口和第一流体出口，其中，第一流体通道和第二流体通道构成换热器组件，其中，设有第三流体通道，该第三流体通道被设计成用于供制冷剂流过的第二制冷剂通道，其中，设有与第三流体通道处于流体连接的第二制冷剂入口和第二制冷剂出口，其中，第一流体通道与第三流体通道作为内部换热器处于直接热接触，以便在位于第一流体通道中的制冷剂与位于第三流体通道中的制冷剂进行热交换。因此，内部换热器集成在比如是冷凝器、气体冷却器或者蒸发器的换热器中，从而可以在实现良好的有效的热传递的同时可以实现节省结构空间的设计方案。

在一种实施例中也适宜的是，第一流体通道被划分成用于制冷剂的过热冷却与冷凝器区域和过冷区域。因此，在过热冷却与冷凝区域中先从在压缩机之后的初始温度使制冷剂冷却，然后在达到冷凝温度之后使制冷剂冷凝。该区域是在空间上可选地是通过制冷剂收集器限定的，制冷剂理想地呈液态地，也就是经冷凝地储存在该制冷剂收集器中。

在另一种实施例中也适宜的是，设有制冷剂收集器，该制冷剂收集器与第一流体通道流体连接并且被制冷剂充满或者被制冷剂流过，从而制冷剂收集器部分是第一流体通道的一部分。因此，在换热器作为组合的冷凝器和内部换热器的情况下以节省结构空间的方式还集成了另外的功能，即制冷剂储存功能以及可选地还有制冷剂过滤功能，这又降低了需要密封的接口数量并且受结构空间制约且受成本制约地优化了制冷剂循环回路。

在这里也适宜的是，制冷剂收集器在过热冷却与冷凝区域和过冷区域之间与第一流体通道流体连接或者制冷剂收集器在过冷区域之后与第一流体通道流体连接。因此，制冷剂收集器有利地且节省结构空间地集成在换热器中。

也适宜的是，第三流体通道在制冷剂收集器的区域中与第一流体通道处于直接热接触。因此，第三流体通道与第一流体通道在制冷剂有利地已经是液态的并且因此至少已经具有冷凝温度的区域中处于热接触。

在这里特别有利的是，第三流体通道从外侧和/或从内侧接触、包围和/或横穿制冷剂收集器。有利地，因此可以实现节省结构空间且有效的设计方案。

也适宜的是，制冷剂收集器具有管状壳体，其中，该壳体被设计成至少部分是双壁的并且第一流体通道被设计成位于该壳体内并且第三流体通道被设计成位于双壁之间。因此，内部换热器集成在壳体的壁部中，这是特别节省结构空间的。

第三流体通道在过冷区域的区域中与第一流体通道处于直接热接触，这也是一种有利的设计方案。因此，可实现有效的热交换，因为制冷剂在过冷区域中具有较低温度并且因此通过利用内部换热器的预先冷却还得到进一步冷却。

也适宜的是，第三流体通道在第一制冷剂出口和/或第二制冷剂出口的区域中与第一流体通道处于直接热接触。也因此可以实现节省结构空间且有效的设计方案。

此外还适宜的是，第三流体通道在制冷剂收集器的下游和/或在过冷区域的下游与第一流体通道处于直接热接触。也因此可以实现节省结构空间且有效的设计方案。

在一种实施例中也有利的是，第一流体通道是通过位于至少一个管子中的至少一个第一通道形成的以及第三流体通道是通过位于至少一个管子中的至少一个第二通道形成的，其中，第一通道的所述至少一个管子与第二通道的所述至少一个管子处于接触和/或热接触，或者第一通道的所述至少一个管子也是第二通道的所述至少一个管子以及所述至少一个管子形成或者容纳第一通道和第二通道。因此关于制造方面可以实现有效的设计方案。

也有利的是，第一流体通道的所述至少一个管子与第三流体通道的所述至少一个管子形成通道堆叠。因此关于制造方面可以实现有效的设计方案。

因此也有利的是，第一流体通道的所述至少一个管子和/或第三流体通道的所述至少一个管子是扁平管。因此关于制造方面可以实现有效且节省结构空间的设计方案。

也特别有利的是，第一流体通道的所述至少一个管子和/或第三流体通道的所述至少一个管子是笔直的、缠绕的或者卷绕的扁平管。也因此可以实现节省结构空间且有效的设计方案。

也有利的是，第一流体通道和第三流体通道能够以反向流动模式和/或同向流动模式通流。因此根据设计方案在给定的结构空间情况下可以实现有效的热传递。

关于制冷剂循环回路的目的是通过以下特征得到解决。制冷剂循环回路具有上述的换热器，其中还设有制冷剂压缩机。

其他有利的设计方案是通过下面的附图说明以及通过从属权利要求进行描述。

附图说明

下面基于多个实施例根据附图中的各图对本发明进行详细说明。

在附图中：

图1示出了一种根据本发明的换热器的立体示意图，

图2示出了如图1的换热器的细部图，

图3示出了另一种根据本发明的换热器的立体示意图，

图4示出了如图3的换热器的细部图，

图5示出了如图4的换热器的剖视图，

图6示出了一种替代的根据本发明的换热器的细部图，

图7示出了另一种根据本发明的换热器的细部图，以及

图8示出了另一种根据本发明的换热器的另一细部图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于空调设备的制冷剂循环回路2的换热器1。在这里，本发明可选地涉及一种用于机动车辆的制冷剂循环回路2的换热器1。在制冷剂循环回路2中设有换热器1、压缩机3、膨胀阀4和蒸发器5。制冷剂，比如r1234yf、r134a等在制冷剂循环回路2中流动。

如图1和图2的换热器1具有换热器组件6，该换热器组件具有第一流体通道7作为用于供作为第一流体的制冷剂流过的制冷剂通道，和用于供第二流体，比如空气或者另一气态或液态冷却剂(比如水或水混合物)流过的第二流体通道8。

第一流体通道7和第二流体通道8处于热接触，以便在第一流体与第二流体之间进行热交换。

在所示的实施例中，换热器组件6包括管子翅片组件，其中，在形成第一流体通道7的管子9之间设有构成用于供空气流过的第二流体通道8的翅片排10。

设有与第一流体通道7处于流体连接的第一制冷剂入口11和第一制冷剂出口12。

还设有与第二流体通道8处于流体连接的第一流体入口13和第一流体出口14。

此外还设有第三流体通道15，该第三流体通道被设计成用于供制冷剂流过的第二制冷剂通道。第三流体通道15集成在换热器1中而且是集成在换热器组件6中。换热器1具有与第三流体通道15处于流体连接的第二制冷剂入口16和第二制冷剂出口17。

根据本发明的换热器1被设计成，使得第一流体通道7与第三流体通道15作为内部换热器18处于直接热接触，以便在位于第一流体通道7中的制冷剂与位于第三流体通道15中的制冷剂之间进行热交换。

图2再次用放大视图示出了这一点。流体通道7和流体通道15直接接触，从而在两个流体通道7、15之间存在良好的热接触。

换热器1通过它的换热器组件6主要具有典型的冷凝器结构形式，其中，第一流体通道7被划分成用于制冷剂的过热冷却与冷凝区域19和过冷区域20。

还设有制冷剂收集器21，该制冷剂收集器与第一流体通道7流体连接并且被制冷剂充满或者被制冷剂流过，从而制冷剂收集器21部分是第一流体通道7的一部分。

优选地，制冷剂收集器21在过热冷却与冷凝区域19和过冷区域20之间与第一流体通道流体7连接或者说集成在第一流体通道中。替代地，制冷剂收集器21在过冷区域20之后也与第一流体通道7流体连接。

制冷剂收集器21被设计成管状体，该管状体通过流体连接件23与第一流体通道7处于连接，其中，制冷剂收集器21的内腔属于第一流体通道7或者说与第一流体通道连接。通常，制冷剂收集器21与换热器组件6的集流管22相邻。

在图1中可见，第三流体通道15在过冷区域20中与第一流体通道7处于直接热接触。为此，第三流体通道15关于制冷剂流设置在制冷剂收集器21的下游。

根据图1，第一流体通道7通过位于至少一个管子24中的至少一个第一通道25构成并且第三流体通道17通过位于至少一个管子27中的至少一个第二通道26构成。

在这里，第一通道25的所述至少一个管子24与第二通道26的所述至少一个管子27处于接触，特别是处于接触并且处于热接触，或者第一通道25的所述至少一个管子24和第二通道26的所述至少一个管子27一体形成并且因此作为单件式管子共同容纳两个通道25、26。

因此，第一流体通道7的所述至少一个管子24和第三流体通道15的所述至少一个管子27形成通道堆叠。

特别有利地，第一流体通道7的所述至少一个管子24和/或第三流体通道15的所述至少一个管子27被设计成扁平管。

在这里，来自压缩机3处于高压相的制冷剂流过第一流体通道7。第三流体通道15被来自蒸发器5处于低压相的制冷剂流过。

图3至图5示出了根据本发明的换热器101的另一个实施例。换热器101被设计成用于空调设备的制冷剂循环回路2，如针对图1和图2已经说明的那样。在这里，本发明可选地涉及一种用于机动车辆的制冷剂循环回路2的换热器101。在该制冷剂循环回路2中，如图1设有换热器101、压缩机3、膨胀阀4和蒸发器5。制冷剂，比如r1234yf、r1341a等在制冷剂循环回路2中流动。在这里，是来自压缩机3处于高压相和来自蒸发器5处于低压相的制冷剂在流动。

如图3至图5的换热器101具有换热器组件106，该换热器组件106具有第一流体通道107(作为用于供作为第一流体的制冷剂流过的制冷剂通道)和用于供第二流体，例如空气或者另一种气态或液态冷却剂(比如水或水混合物)流过的第二流体通道108。

第一流体通道107和第二流体通道108处于热接触，以便在第一流体和第二流体之间进行热交换。

在所示的实施例中，换热器组件106包括管子-翅片组件，其中，在构成第一流体通道107的管子109之间设有构成用于供空气流过的第二流体通道108的翅片排110。

设有与第一流体通道107处于流体连接的第一制冷剂入口111和第一制冷剂出口112。

还设有与第二流体通道108处于流体连接的第一流体入口113和第二流体出口114。

此外还设有第三流体通道115，第三流体通道115被设计成用于供制冷剂流过的第二制冷剂通道。该第三流体通道115集成在换热器101中。换热器101具有与第三流体通道115处于流体连接的第二制冷剂入口116和第二制冷剂出口117。在这里，根据第三流体通道的通流方向，来选择第二制冷剂入口116和第二制冷剂出口117。

换热器101通过它的换热器组件106主要具有典型的冷凝器结构形式，其中，第一流体通道107被划分成用于制冷剂的过热冷却与冷凝器区域119和过冷区域120。

也设有制冷剂收集器121，该制冷剂收集器121与第一流体通道107流体连接并且被制冷剂充满或者被制冷剂流过，从而制冷剂收集器121部分构成第一流体通道107的一部分。

优选地，制冷剂收集器121在过热冷却与冷凝器区域119和过冷区域120之间与第一流体通道107流体连接或者说集成在第一流体通道中。替代地，制冷剂收集器121也可以在过冷区域120之后与第一流体通道107流体连接。

制冷剂收集器121被设计成管状体，该管状体通过流体连接件123与第一流体通道107流体连接，其中，制冷剂收集器121的内腔属于第一流体通道107或者说与第一流体通道107连接。通常，制冷剂收集器121与换热器组件106的集流管122相邻。

第三流体通道115集成在制冷剂收集器121中。

在根据本发明的换热器101中规定了，第一流体通道107与第三流体通道115作为内部换热器118处于直接热接触，以便在位于第一流体通道107中的制冷剂与位于第三流体通道115中的制冷剂之间进行热交换。

图4和图5再次更加详细地用放大视图示出了这一点。流体通道107和流体通道115处于直接接触，从而在两个流体通道107、115之间存在良好的热接触。第三流体通道115在制冷剂收集器121的区域中与第一流体通道107处于直接热接触。在这里，第三流体通道115从外侧接触制冷剂收集器121并且有利地包围制冷剂收集器，参见图4和图5。

制冷剂收集器121在这里具有管状壳体130，其中，壳体130至少部分被设计成双壁并且第一流体通道107被设计成位于壳体130内并且第三流体通道115被设计成位于双壁之间。为此，有利地且可选地，内壁可以具有向外突出的翅片131，这些翅片可选地呈辐射状地突出。

在这里，来自压缩机3处于高压相的制冷剂流过第一流体通道107。第三流体通道115被来自蒸发器5处于低压相的制冷剂流过。

在这里，对于所有实施例来说，第一流体通道107和第三流体通道115能够以反向流动模式和/或同向流动模式通流。

图6示出了另一实施例，在该实施例中，制冷剂收集器221将内部换热器218集成在第一流体通道207与第三流体通道215之间。在这里，多个管子或者多个板件堆叠在制冷剂收集器221中，这些管子或这些板件构成用于形成内部换热器218的交替设置的流体通道207、215的一种设置方式。设有第二制冷剂入口216和第二制冷剂出口217。

目前所示的实施例表明，内部换热器18、118、218集成在换热器组件或者集成在制冷剂收集器中。也可行的是，第三流体通道在第一制冷剂出口和/或第二制冷剂出口的区域中与第一流体通道处于直接热接触。

第三流体通道也可以在制冷剂收集器的下游和/或在过冷区域的下游与第一流体通道处于直接热接触。

图2示出了，第一流体通道7的所述至少一个管子24和/或第三流体通道15的所述至少一个管子27是笔直的管子。

图7和图8示出了，第一流体通道307的所述至少一个管子324和/或第三流体通道315的所述至少一个管子327是缠绕的或者卷绕的扁平管。

附图标记清单：

1换热器

2制冷剂循环回路

3压缩机

4膨胀阀

5蒸发器

6换热器组件

7第一流体通道

8第二流体通道

9管子

10翅片排

11第一制冷剂入口

12第一制冷剂出口

13第一流体入口

14第一流体出口

15第三流体通道

16第二制冷剂入口

17第二制冷剂出口

18内部换热器

19过热冷却与冷凝区域

20过冷区域

21制冷剂收集器

22集流管

23流体连接件

24管子

25第一通道

26第二通道

27管子

101换热器

106换热器组件

107第一流体通道

108第二流体通道

109管子

110翅片排

111第一制冷剂入口

112第一制冷剂出口

113第一流体入口

114第一流体出口

115第三流体通道

116第二制冷剂入口

117第二制冷剂出口

118内部换热器

119过热冷却与冷凝区域

120过冷区域

121制冷剂收集器

122集流管

123流体连接件

130壳体

131翅片

207第一流体通道

215第三流体通道

216第二制冷剂入口

217第二制冷剂出口

218内部换热器

221制冷剂收集器

307第一流体通道

315第三流体通道

324管子

327管子