車室內熱交換器的製作方法
2023-07-06 13:34:16 1
專利名稱：車室內熱交換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種車用熱泵裝置中的車室內熱交換器。
背景技術：
在專利文獻I中，裝載有發動機的車輛的熱泵裝置(空調裝置)是逆流式熱泵裝置，在該逆流式熱泵裝置中，當使處於氣液混合狀態的製冷劑從蒸發器的入口側朝與送風方向相交的ー個方向流通之後，使其反轉而朝相反方向流通而作為氣體狀製冷劑從位幹與入口側同一側的出口側流出，來抑制送風至車室內的製冷空氣的溫度分布不均。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特許公報，特許第3214318號
發明內容
發明所要解決的技術問題另ー方面，在電動汽車或裝載小型發動機的混合動カ車中，由於很難通過利用發動機排熱的加熱器芯體(heater core)來進行制熱，因此,可考慮使熱泵循環的車室內熱交換器作為冷凝器工作來進行制熱。這樣，在將車室內熱交換器用作冷凝器的情況下，採用在上述蒸發器中所使用的逆流式製冷劑流路在抑制制熱空氣的溫度分布不均方面上是有效的。但是，在作為冷凝器工作的熱交換器中，供高溫高壓的氣體狀製冷劑流入的製冷劑入口側與冷凝而變為低溫的液體製冷劑流出的製冷劑出ロ側的溫度差會增大至30°C左右(在蒸發器中為10°C左右)。因此，擔心因上述高溫的製冷劑入口側與低溫的製冷劑出口側之間的熱交換，而使熱交換器的效率、進而使熱泵循環的熱效率降低。本發明著眼於上述現有的技術問題而作，其目的在於使來自作為冷凝器工作的車室內熱交換器的制熱空氣的溫度分布均勻化，並抑制熱交換器入口側與出口側的熱交換來維持良好的熱效率。解決技術問題所採用的技術方案本發明具有第一發明至第三發明，其是配置在車室內的送風流路上、至少作為冷凝器起作用的車用熱泵裝置的熱交換器，在第一發明至第三發明中具有共同的下述結構。使將多個製冷劑流通管道層疊而成的ー對管道組彼此相對地並排配置在上述送風流路的送風方向上。 在上述製冷劑流通管道的軸向一端側配置有入口側上水箱，該入口側上水箱具有製冷劑入口，並與一方的上述管道組的各製冷劑流通管道連通地連接；以及出ロ側上水箱，該出口側上水箱具有製冷劑出口，並與另一方的上述管道組的各製冷劑流通管道連通地連接。在上述製冷劑流通管道的軸向另一端側配置有與上述一對管道組的各製冷劑流通管道連通地連接的ー個中間上水箱。此外，在第一發明中，分體且空開間隔地配置入口側上水箱和出口側上水箱。此外，在第二發明中，隔著隔熱層一體地形成出入口側上水箱的入口側上水箱和出口側上水箱。此外，在第三發明中，一體地形成出入口側上水箱的入口側上水箱和出ロ側上水箱，且將上述製冷劑入口和上述製冷劑出口形成在上述各水箱的製冷劑流通管道層疊方向的相反側的各端部上。 發明效果在第一發明至第三發明的共同結構中，形成有逆流式製冷劑流路，在該逆流式製冷劑流路中，從製冷劑入口導入入口側上水箱內的製冷劑經過入口側的管道組的製冷劑流通管道流至中間上水箱內，並從該中間上水箱經由出口側的管道組的製冷劑流通管道而流至出口側上水箱內，並從上述製冷劑出ロ流出。根據上述製冷劑流路形態，由於在熱交換器的送風流路截面整個區域中，入口側管道組的溫度與出ロ側管道組的溫度平均後的溫度變得均勻，因此，可使經過熱交換器後的制熱空氣的溫度分布均勻化。此外，在第一發明中，由於分體地形成且空開間隔地配置入口側上水箱和出ロ側上水箱，因此，可抑制入口側上水箱周邊的高溫的製冷劑與出ロ側上水箱周邊的低溫的製冷劑的熱交換來良好地維持熱效率。此外，在第二發明中，因隔熱層的存在可抑制入口側上水箱周邊的高溫的製冷劑與出ロ側上水箱周邊的低溫的製冷劑的熱交換來良好地維持熱效率，且通過將兩個水箱形成一體能提聞強度，並可提聞熱交換器的組裝性。此外，在第三發明中，由於將溫度最高的製冷劑入口和溫度最低的製冷劑出口形成在兩個水箱間離開最遠的位置上，因此，可抑制這些溫度差較大的區域間的熱交換來良好地維持熱效率，且通過將兩個水箱形成一體能提高強度，並可提高熱交換器的組裝性。
圖I是表示包括本發明的車室內熱交換器的車用空調裝置中的製冷劑迴路的大致情況的圖。圖2是第一實施方式的車室內熱交換器的立體圖。圖3是第一實施方式的車室內熱交換器的主要部分橫剖視圖。圖4是第二實施方式的車室內熱交換器的立體圖。圖5是第二實施方式的車室內熱交換器的主要部分橫剖視圖。圖6是第三實施方式的車室內熱交換器的立體圖。圖7是第三實施方式的車室內熱交換器的主要部分橫剖視圖。
具體實施方式
以下，對本發明的實施方式進行說明。圖I是表示包括本發明的車室內熱交換器的車用熱泵裝置(空調裝置)中的製冷劑迴路的大致情況的圖。將配置在車室內的送風通路51上的車室內熱交換器I、配置在車室外的車室外熱交換器2、四通切換閥3、壓縮器4、並聯連接的膨脹閥5A、5B及單向閥6A、6B通過製冷劑配管7循環連接，來構成上述空調裝置。在車室內送風通路51上配置有風扇52，利用風扇51對車室內空氣進行送風，並使其經由車室內熱交換器I循環來進行製冷或制熱。在制熱時，四通閥3切換成圖示的實線狀態，在壓縮器4中被加壓的製冷劑經由四通閥3流入車室內熱交換器1，並與車室內空氣進行熱交換(散熱)而被冷凝液化。利用上 述熱交換，來對車室內空氣進行加熱。利用風扇51將加熱後的車室內空氣送風至車室內，並對車室內進行制熱。此外，反覆進行如下循環液體製冷劑經過單向閥6A流至膨脹閥5B，減壓而呈霧狀後流入車室外熱交換器2，與外部氣體進行熱交換(吸熱)來汽化(氣體化)之後，返回壓縮器4的吸入ロ並被再次加壓。此外，在製冷吋，由壓縮器4的驅動進行加壓的製冷劑經由處於圖示虛線狀態的四通閥3而流入車室外熱交換器2，並與外部氣體進行熱交換(散熱)來對氣體製冷劑進行冷凝液化。上述液體製冷劑經過單向閥6B流至膨脹閥5A，被減壓而呈霧狀後流入車室內熱交換器I。霧狀的製冷劑與車室內空氣進行熱交換(吸熱)並蒸發而呈氣體狀，來對車室內空氣進行冷卻。利用風扇51將冷卻後的車室內空氣送風至車室內，並對車室內進行製冷。氣體狀的製冷劑返回壓縮器4的吸入ロ並被再次加壓，反覆進行上述循環。如上所述，在制熱時，作為冷凝器工作的車室內熱交換器I如下所述構成。另外，在制熱時作為冷凝器工作時和在製冷時作為蒸發器工作時，熱交換器I的製冷劑流通方向是相反的，以下，對作為冷凝器工作時的製冷劑流通方向進行說明。圖2 圖4表不車室內熱交換器I的第一實施方式。通過波紋翅片12在上下方向上將具有扁平的通路截面的多個製冷劑流通管道11層疊來形成ー對管道組13A、13B，使這ー對管道組13A、13B彼此相對，並在送風流路I的送風方向上隔開間隔地配置兩列。各製冷劑流通管道11與波紋翅片12可通過焊接等方式固定。在上述兩列管道組13A、13B的管道軸方向兩側分別配置有朝製冷劑流通管道11的層疊方向延伸的上水箱。配置在上述管道的軸向一方側(圖示左側)的上水箱由入口側上水箱14A和出ロ側上水箱14B分體形成，並相互隔著間隔配置。入口側上水箱14A及出ロ側上水箱14B例如由蓋構件封閉圓形管構件的上下端面，且如後所述，具有開設用於供各製冷劑流通管道11的端部插入的多個孔的形狀。在入口側上水箱14A上，將送風方向下遊側的管道組13A的各製冷劑流通管道11的一端部插入相對應的孔來與水箱內部連通，並利用焊接等方式固定。在入口側上水箱14A的上部，與外部的上遊側製冷劑配管7連接的製冷劑入口管14a與水箱內部連通，並通過焊接方式連接。在出ロ側上水箱14B上，將送風方向上遊側的管道組13B的各製冷劑流通管道11的一端部插入相對應的孔來與水箱內部連通，並利用焊接等方式固定。在出ロ側上水箱14B的下端部，與外部的下遊側製冷劑配管7連接的製冷劑出ロ管14b與水箱內部連通，並通過焊接方式連接。製冷劑入口管14a及製冷劑出ロ管14b形成為各自的前端部氣密地貫通車室內送風流路50的通路壁，並在車室外與外部的上遊側製冷劑配管7及下遊側製冷劑配管7連接。
此外，配置在管道的軸方向另ー側(圖示右側)的中間上水箱15由ー個箱形成，將兩個管道組13A、13B所有的製冷劑流通管道11的端部插入對應形成的孔內，使其連通並通過焊接等方式固定。參照圖3，對在如上所述構成的車室內熱交換器I中，在制熱時作為冷凝器工作時的製冷劑的流動進行說明。從上遊側的製冷劑配管7經由製冷劑入口管14a流入入口側上水箱14A內的高壓/高溫的氣體狀製冷劑在該入口側上水箱14內擴散，並經過管道組13A的各製冷劑流通管道11流至相反側的中間上水箱15內。在中間上水箱15內匯流的製冷劑朝相反方向調頭，經過送風方向上遊側的管道組13B的各製冷劑流通管道11而流至出ロ水箱14B內，並從製冷劑出ロ罐14b向下遊側的製冷劑配管7流出。製冷劑在如上所述流過兩個管道組13A、13B的各製冷劑流通管道11時，與和上述各管道11的外表面不斷接觸而流通的送風空氣進行熱交換來散熱，並且與同樣被和上述外表面接觸的送風空氣冷卻的波紋翅片12進行熱交換來散熱，藉此來有效地進行冷卻並冷凝液化。此外，根據上述逆流式製冷劑流路，送風方向下遊側的管道組13A中的、靠近高溫的氣體狀製冷劑以高密度流通的製冷劑入口的區域與送風方向上遊側的管道組13B中的、靠近冷凝後的低溫的液體製冷劑流通的製冷劑出口的區域在送風方向上是重疊的。另ー方面，越是靠近相反側的中間上水箱15，則在送風方向下遊側及上遊側的各管道組13A、13B中流通的製冷劑溫度(或氣液比例)之差會縮小。S卩，在送風流路截面的整個區域內，送風方向下遊側管道組13A的製冷劑溫度(氣液比例)與上遊側管道組13B的製冷劑溫度(氣液比例)的平均值(平均溫度或平均氣液比例)變得均勻。藉此，可使經過車室內熱交換器I進行熱交換並向車室內送風的制熱空氣的溫度變得均勻，能進行舒適的制熱。但是，在作為冷凝器工作的車室內熱交換器I中，如上所述，製冷劑入口周邊與製冷劑出ロ周邊的溫度差特別大。例如，在通過使用發動機冷卻水的加熱器芯體進行車室內製熱的情況下，因與空氣的熱交換，而使出入口溫度差為10°c左右(顯熱變化)，在製冷時將車室內熱交換器I用作蒸發器(蒸發器)的情況下，出入口溫度差也為10°c左右(潛熱變化)。與此相對的是，在使車室內熱交換器I作為冷凝器工作的情況下，製冷劑在入口側以高溫的完全氣體狀態流入，在出口側以散熱並冷凝後的低溫的液體狀態流出，出入口溫度差會達到30°C左右(潛熱變化)。如上所述，一旦在溫度差較大的入口側與出口側進行熱交換，則出口側的液化後的低溫的製冷劑會被入口側的高溫的氣體狀製冷劑再加熱，而使熱交換效率降低。因此，在本第一實施方式中，由入口側上水箱14A和出ロ側上水箱14B來分體形成並空開間隔配置，而形成出入口側上水箱。藉此，能有效地抑制入口側上水箱14A內的高溫的氣體狀製冷劑與出ロ側上水箱14B內的冷卻後的低溫的液體製冷劑之間的熱交換，井能充分地抑制熱效率的降低。此外，由於形成為在車室外將製冷劑入口管14a及製冷劑出口管14b與製冷劑配管7連接的結構，因此，即便在出現該連接鬆開、脫開等情況下，也能避免製冷劑漏出到車室內而對乘客帶來影響。
此外，由於將製冷劑出ロ管14b配置在出ロ水箱14B的下端部，因此，液體製冷劑及製冷劑中所含的油可順暢地從製冷劑出ロ管14b流出，能防止其滯留在出ロ水箱14B的下部，從而能維持良好的熱效率。圖4及圖5表示第二實施方式，其是將製冷劑的出入口側上水箱21 —體化的構件。與第一實施方式同樣地，將由圓形管構件(也可以是通過擠壓成型)形成的入口側上水箱構件2IA和出口側上水箱2IB用與入口側上水箱構件2IA和出口側上水箱2IB的圓形截面相互外接的ー對板21C、21D連接，形成用蓋構件將上下端的外形截面整體封閉的形狀來進行一體化。其它結構與第一實施方式相同，製冷劑入口管21a及製冷劑出口管21b連接在一體化的出入口側上水箱21的對應位置上。若如上所述進行一體化，則由入口側上水箱構件21A及出ロ側上水箱構件21B的相鄰的壁部、ー對板21C、21D和上下端的蓋構件圍成的空間被夾設為空氣隔熱層22。因此，在一體化的水箱中，由於上述空氣隔熱層22的存在，能盡力抑制在入口側上水箱構件21A內的高溫的氣體狀製冷劑與出ロ側上水箱構件21B內的低溫的液體製冷劑之間的熱交換，井能良好地維持熱效率。此外，能通過將入口側上水箱和出口側上水箱一體化為出入口側上水箱21來提高水箱的強度，並且能通過將兩個管道組13A、13B在管道軸方向的兩側分別與一體化的水箱連接支承來提高熱交換器I整體的強度。此外，通過將水箱一體化，就能將兩個管道組13A、13B的製冷劑流通管道11同時組裝在入口側上水箱構件21A及出ロ側上水箱構件21B上，能提高熱交換器的製造效率。圖6及圖7表不第三實施方式,其表不將製冷劑的出入口側上水箱一體化的另ー形態。出入口側上水箱31 —體形成為具有與中間上水箱15相同外形的箱型，通過間壁32將水箱內部空間劃分為與入口側的管道組13A連通地連接的入口側上水箱31A和與出口側的管道組13B連通地連接的出ロ側上水箱31B。在此，在入口側上水箱31A的上端部連接有製冷劑入口管31a，並在出ロ側上水箱3IB的下端部連接有製冷劑出ロ管31b。在此，製冷劑入口管31a周邊的區域由於是高溫的氣體狀製冷劑剛流入後的部分，因而溫度最高，另ー方面，製冷劑出口管31b周邊的區域因冷卻後的液體製冷劑從管道組13B的各製冷劑流通管道11流出併合流而溫度最低。此外，由於將製冷劑入口管31a和製冷劑出口管31b配置在出入口側上水箱31的分開最遠的對角位置上，因此，能如上所述使熱交換器中溫度最高的區域與溫度最低的區域儘可能地遠。因此，可抑制在上述高溫區域與低溫區域間的熱交換，並能維持良好的熱效率。此外，與第二實施方式一祥，能通過出入口側上水箱31的一體化來提高水箱的強度，通過將兩個管道組13A、13B在管道軸方向的兩側上分別與一體化的水箱連接支承來提高熱交換器I整體的強度，以及能將兩個管道組13A、13B的製冷劑流通管道11分別同時安裝在一體化的水箱上來提高熱交換器的製造效率。此外，例如能通過使用具有相同外形的構件來使出入口側上水箱31A與中間上水箱31B通用化，並將分體的分隔板連接來形成間壁32，來實現成本降低。 在如上所述的實施方式中，將車室內熱交換器I形成為在冷凝器和蒸發器之間切換工作的結構，但也可以將本發明的結構應用在如下結構的系統的冷凝器上，其中，在車室內送風流路上分體設置冷凝器和蒸發器，並根據製冷制熱來進行切換。此外，也可以在上下方向上配置很多列供各製冷劑流通管道貫通的平板狀翅片，以代替波紋翅片。(符號說明)I車室內熱交換器2車室外熱交換器7製冷劑配管11製冷劑流通管道13AU3B 管道組14A入口側上水箱14B出口側上水箱14a製冷劑入口管14b製冷劑出口管15中間上水箱21A入口側上水箱構件21B出口側上水箱構件21C、2ID 板21a製冷劑入口管21b製冷劑出口管31出入口側上水箱3IA出入口側上水箱31a製冷劑入口管31b製冷劑出口管32 間壁51送風流路52 風扇
權利要求
1.一種車輛用熱泵裝置的熱交換器，其配置在車室內的送風流路上，並至少作為冷凝器起作用，其特徵在幹， 將多個製冷劑流通管道層疊而成的ー對管道組彼此相對地並排配置在所述送風流路的送風方向上， 在所述製冷劑流通管道的軸向一端側分體且彼此空開間隔地配置有 入口側上水箱，該入口側上水箱具有製冷劑入ロ，並與一方的所述管道組的各製冷劑流通管道連通地連接；以及 出ロ側上水箱，該出ロ側上水箱具有製冷劑出口，並與另一方的所述管道組的各製冷劑流通管道連通地連接， 在所述製冷劑流通管道的軸向另一端側配置有與所述ー對管道組的各製冷劑流通管道連通地連接的ー個中間上水箱。
2.—種車輛用熱泵裝置的熱交換器，其配置在車室內的送風流路上，並至少作為冷凝器起作用，其特徵在幹， 將多個製冷劑流通管道層疊而成的ー對管道組彼此相對地並排配置在所述送風流路的送風方向上， 在所述製冷劑流通管道的軸向一端側隔著隔熱層一體地配置有 入口側上水箱，該入口側上水箱具有製冷劑入ロ，並與一方的所述管道組的各製冷劑流通管道連通地連接；以及 出口側上水箱，該出口側上水箱具有製冷劑出口，並與另一方的所述管道組的各製冷劑流通管道連通地連接， 在所述製冷劑流通管道的軸向另一端側配置有與所述ー對管道組的各製冷劑流通管道連通地連接的ー個中間上水箱。
3.—種車輛用熱泵裝置的熱交換器，其配置在車室內的送風流路上，並至少作為冷凝器起作用，其特徵在幹， 將多個製冷劑流通管道層疊而成的ー對管道組彼此相對地並排配置在所述送風流路的送風方向上， 在所述製冷劑流通管道的軸向一端側一體地配置有 入口側上水箱，該入口側上水箱具有製冷劑入ロ，並與一方的所述管道組的各製冷劑流通管道連通地連接；以及 出ロ側上水箱，該出ロ側上水箱具有製冷劑出口，並與另一方的所述管道組的各製冷劑流通管道連通地連接， 所述製冷劑入口與所述製冷劑出口形成在各所述水箱的所述製冷劑流通管道層疊方向的相反側的各端部上， 在所述製冷劑流通管道的軸向另一端側配置有與所述ー對管道組的各製冷劑流通管道連通地連接的ー個中間上水箱。
4.如權利要求I至3中任ー項所述的車室內熱交換器，其特徵在幹，多個所述製冷劑流通管道沿上下方向配置，所述製冷劑出ロ配置在所述出ロ側上水箱的下端部。
5.如權利要求I至3中任ー項所述的車室內熱交換器，其特徵在於，所述製冷劑入口及所述製冷劑出ロ在車室外與外部的製冷劑配管連接。
全文摘要
一種車室內熱交換器，能提高配置在車室內送風流路並作為冷凝器工作的熱交換器的熱效率。在作為冷凝器起作用的車室內熱交換器(1)中，將多個製冷劑流通管道(11)層疊而成的一對管道組(13A、13B)彼此相對地並排配置在送風方向上，在製冷劑流通管道(11)的軸向一端側分體且彼此分開間隔地配置有入口側上水箱(14A)，該入口側上水箱(14A)具有製冷劑入口(14a)，並與一方的管道組(13A)的各製冷劑流通管道(11)連通地連接；以及出口側上水箱(14B)，該出口側上水箱(14B)具有製冷劑出口(14b)，並與另一方的管道組(13B)的各製冷劑流通管道(11)連通地連接，在製冷劑流通管道(11)的軸向另一端側配置有與一對管道組(13A、13B)的各製冷劑流通管道(11)連通地連接的一個中間上水箱(15)。
文檔編號F25B39/00GK102869942SQ201180021328
公開日2013年1月9日 申請日期2011年4月15日 優先權日2010年4月28日
發明者松元雄一, 飯野祐介 申請人:三電有限公司