專利名稱：用于汽車空調(diào)設(shè)備的內(nèi)部熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車空調(diào)設(shè)備的熱交換器或換熱器，該熱交換器或換熱器尤其被設(shè)計(jì)用于在制冷劑回路內(nèi)部交換熱能。
背景技術(shù)：
為了提高汽車空調(diào)設(shè)備的功率和效率，已知空調(diào)設(shè)備-內(nèi)部熱交換器，亦即所謂的內(nèi)部熱交換器(IHX)，該熱交換器將制冷劑回路的在蒸發(fā)器和壓縮機(jī)之間延伸的部段與在冷凝器和膨脹閥之間延伸的部段熱耦接。以此方式可以使從蒸發(fā)器向壓縮機(jī)流動(dòng)的、相對(duì)較冷的制冷劑用于對(duì)輸送給處在該制冷劑回路的高壓側(cè)上的膨脹裝置的較熱的制冷劑進(jìn)行(預(yù))冷卻或再冷卻。對(duì)此，例如DE 10 2005 052 972 Al就描述了一種具有外管和內(nèi)管的雙壁式熱交換器管，外管和內(nèi)管在它們之間限定出一個(gè)通道。在此，高壓制冷劑流過該通道以及低壓制冷劑流過內(nèi)管。為最優(yōu)化這種制冷劑回路中的熱交換器的工作方式，管件的幾何尺寸和造型是有重要意義的。在幾乎不能為熱交換器的外部輪廓或外部幾何結(jié)構(gòu)的個(gè)性化適配或改變提供回旋余地的現(xiàn)有車輛標(biāo)準(zhǔn)部件包中，要使這種熱交換器在它的熱交換器容量方面?zhèn)€性化地，例如專門根據(jù)車輛類型地與預(yù)定的要求相適應(yīng)，則是相當(dāng)困難的。公知的并例如在DE 10 2005 052 972 Al中描述的熱交換器結(jié)構(gòu)方案設(shè)置例如擠壓成型的或由兩部分構(gòu)成的、具有在型材縱向上基本無變化的熱交換表面的型材管，這些型材管因此只能根據(jù)管件的長(zhǎng)度和直徑分別傳遞或交換一個(gè)總是不變的、恒定的熱量。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，在外部尺寸和外部輪廓預(yù)先被確定的情況下提供一種熱交換器，該熱交換器一方面改善在制冷劑回路的高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的熱能傳遞系數(shù)(Grad)，另一方面可使它的熱傳遞能力或熱交換能力盡可能可變并簡(jiǎn)單地與預(yù)定的熱力要求相適應(yīng)。此外該熱交換器應(yīng)能具有制造成本低的特點(diǎn)并能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便及直觀的安裝。按本發(fā)明的熱交換器被設(shè)置應(yīng)用在一種汽車空調(diào)設(shè)備中，并具有能被液體和/或氣體流過的外管和至少一個(gè)能被液體和/或氣體流過的內(nèi)管。內(nèi)管和外管至少部分構(gòu)成在外管內(nèi)部的可通流的中間腔。內(nèi)管和外管在此可以部分相互共軸地延伸，特別是當(dāng)外管具有一個(gè)基本上圓柱形的結(jié)構(gòu)造型時(shí)。此外規(guī)定，內(nèi)管在位于外管內(nèi)部的第一區(qū)域中分叉為至少兩個(gè)熱交換器管件。在此，內(nèi)管可以在外管內(nèi)分叉為兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)熱交換器管件，以便根據(jù)熱交換器管件-分支的數(shù)目可變化地構(gòu)造內(nèi)管和它的分支的熱交換表面，同時(shí)無需為此改變外管的幾何結(jié)構(gòu)和/或輪廓。在外管內(nèi)部分叉的熱交換器管件也可以在外管內(nèi)部具有一種分別與預(yù)定的熱交換器功率相應(yīng)的走向，從而能以這種方式可變化地適應(yīng)有效的內(nèi)管側(cè)的熱交換表面。通過使內(nèi)管隨意可變且與預(yù)定要求相適應(yīng)地分叉成多個(gè)熱交換器管件，就可以改變?cè)摕峤粨Q器的熱交換系數(shù)達(dá)20%，并且此外還不用實(shí)質(zhì)性改變熱交換器的外部輪廓。因此，盡管熱交換器的外部尺寸被預(yù)先確定且始終不變，該熱交換器也可以提供不同的、與各種需求相適應(yīng)的熱傳遞容量。在此，按照一個(gè)優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)方案規(guī)定，至少兩個(gè)熱交換器管件在同樣位于外管內(nèi)部的第二區(qū)域中相互匯合。因此可另外實(shí)現(xiàn)，內(nèi)管和外管僅僅在兩個(gè)位置處、亦即在外管的入口和出口處必須貫穿。這樣做的目的還在于，不僅外管，而且首先是內(nèi)管，在安裝到汽車或制冷劑回路中時(shí)只須分別與一個(gè)入口和出口以流動(dòng)技術(shù)相連接。因此可以為熱交換器和它內(nèi)管的不同的結(jié)構(gòu)造型提供始終不變的外部構(gòu)型和安裝條件。此外，按照另一個(gè)優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方案規(guī)定，該內(nèi)管的第一分叉區(qū)域和第二匯合區(qū)域被設(shè)計(jì)成相互基本對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。也就是說，內(nèi)管分叉成兩個(gè)單獨(dú)的熱交換器管件的分支被構(gòu)造成和兩個(gè)熱交換器管件的與之對(duì)應(yīng)的匯合或合并幾乎一致。就制造技術(shù)而言，可以對(duì)分叉區(qū)域和匯合區(qū)域使用盡可能一致的構(gòu)件。此外可以想到，不僅內(nèi)管的匯合和分叉區(qū)域，而且必要時(shí)還有內(nèi)管的通過外管的通道或者更確切地說熱交換器兩側(cè)的用于內(nèi)管和外管的入口和出口被構(gòu)造得盡量一致，以便以此方式可以為熱交換器甚至創(chuàng)建一個(gè)冗余的、或者轉(zhuǎn)向的安裝可能方案。此外按照一個(gè)擴(kuò)展設(shè)計(jì)方案規(guī)定，內(nèi)管的至少一個(gè)熱交換器管件和/內(nèi)管的所有在第一和第二區(qū)域之間伸展的熱交換器管件完全在外管內(nèi)延伸。另外已經(jīng)證明有利的是，內(nèi)管的至少兩個(gè)熱交換器管件至少部分相互基本平行地延伸。按照另一個(gè)優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方案，熱交換器管件中的至少一個(gè)被設(shè)置螺旋線形或螺旋形地卷繞，也就是說，螺紋形旋轉(zhuǎn)。以此方式就可以按照管件和由管件構(gòu)成螺旋線的軸向螺距和直徑，使內(nèi)管側(cè)熱交換器管件的在外管內(nèi)部延伸的表面可變化地與預(yù)定的要求相適應(yīng)。有優(yōu)點(diǎn)的是，至少兩個(gè)或更多個(gè)熱交換器管件被相互布置構(gòu)成雙螺旋線或多重螺旋線。在這方面而言，可以為多個(gè)熱交換器管件不僅提供一個(gè)相對(duì)高的組裝密度 (Packungsdichte)，還制備盡可能大的熱交換表面。按照另一個(gè)結(jié)構(gòu)方案已經(jīng)被證明有利的是，熱交換器管件螺旋線形或螺旋形卷繞的外徑在外管內(nèi)徑的0. 5倍和0. 8倍之間。作為對(duì)此的備選或補(bǔ)充，可以規(guī)定，內(nèi)管的分支后的熱交換器管件的內(nèi)徑計(jì)為小于1cm，優(yōu)選小于5mm，最好優(yōu)選在1. 5mm和4mm之間。與此無關(guān)或作為對(duì)此的補(bǔ)充的是，熱交換器管件的兩個(gè)相鄰繞圈的軸向間距處于5mm和30mm之間，優(yōu)選在IOmm和25mm之間。內(nèi)管、內(nèi)管走向和外管的那些幾何結(jié)構(gòu)尺寸及大小比例例如是熱交換器的眾多必要時(shí)還可與此不同的結(jié)構(gòu)造型方案中的一個(gè)。按照本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)方案也可以規(guī)定，外管具有基本上圓柱形的幾何形狀，以及在外管內(nèi)部延伸的、自身分叉的熱交換器管件設(shè)置成使得它們的螺旋軸線相對(duì)外管的圓柱縱軸線平行和/或重疊。因此規(guī)定了內(nèi)部安置的熱交換器管件和外管的一種在徑向上對(duì)中的布置。CN 102519183 A說明書3/4 頁(yè)在另一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方案中，外管被設(shè)計(jì)為低壓管道并且內(nèi)管和/或內(nèi)管的分叉后的熱交換器管件被設(shè)置為高壓管道。因此內(nèi)管和它本身分叉的熱交換器管件主要被一種壓縮后的流體例如液體流過，而外管或者說在外管和熱交換器管件之間構(gòu)成的中間腔則被一種主要是氣態(tài)的制冷劑流過。此外在變型方案中還可以規(guī)定，外管被設(shè)計(jì)為高壓管道以及內(nèi)管被設(shè)計(jì)為低壓管道，并相應(yīng)地與制冷劑回路的組成構(gòu)件以流動(dòng)技術(shù)相連接。此外，對(duì)于具有盡可能管形和圓柱形外部輪廓的熱交換器還規(guī)定，外管的對(duì)置的端段可以在汽車空調(diào)設(shè)備的制冷劑回路中分別布置在蒸發(fā)器的下游和壓縮機(jī)的上游。與之相應(yīng)地，內(nèi)管或者說相應(yīng)分叉的熱交換器管件的對(duì)置的端段則在空調(diào)設(shè)備的制冷劑回路中被分別布置在膨脹裝置的上游和冷凝器的下游。在此普遍適用的是，一個(gè)或一個(gè)以上的低壓管道被設(shè)計(jì)成與空調(diào)設(shè)備制冷劑回路的蒸發(fā)器和壓縮機(jī)以流動(dòng)技術(shù)耦連，而一個(gè)或一個(gè)以上的高壓管道則被設(shè)計(jì)成與空調(diào)設(shè)備制冷劑回路的冷凝器和膨脹裝置以流動(dòng)技術(shù)耦連。此外，在另一個(gè)獨(dú)立的方面本發(fā)明涉及一種汽車空調(diào)設(shè)備，其具有制冷劑回路，制冷劑回路帶有至少一個(gè)壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置及蒸發(fā)器的制冷劑回路，它們按順序借助該制冷劑回路的相應(yīng)的管道相互流動(dòng)連通并且為了制冷劑的循環(huán)而以流動(dòng)技術(shù)相互耦聯(lián)。 在此，制冷劑回路還具有前述的、優(yōu)選設(shè)計(jì)為管形的熱交換器，該熱交換器促使制冷劑回路的位于蒸發(fā)器下游的那一側(cè)和位于膨脹裝置上游的高壓側(cè)之間發(fā)生熱交換。此外在另一個(gè)獨(dú)立的方面本發(fā)明涉及一種汽車，其具有這樣配置的空調(diào)設(shè)備或者說至少一個(gè)前述的熱交換器。


本發(fā)明的另外的目標(biāo)、特征以及有利的應(yīng)用可能則在下面參考對(duì)圖1的一個(gè)具體實(shí)施例的說明中進(jìn)行解釋，圖1以橫截面圖示出一個(gè)管形的、具有分叉式內(nèi)管的熱交換器。具體實(shí)施形式圖1中示出的熱交換器10具有一個(gè)基本上圓柱形構(gòu)造的、帶有一個(gè)入口 16和一個(gè)出口 14的外管12以及一個(gè)具有一個(gè)入口 22和一個(gè)出口 20的內(nèi)管18。內(nèi)管18和外管 12被一種在制冷劑回路中循環(huán)的制冷劑以相反的方向流過，其中該內(nèi)管18在所示的結(jié)構(gòu)方案中優(yōu)選構(gòu)造為高壓管道并且用于借助內(nèi)管18里流動(dòng)的被壓縮的制冷劑進(jìn)行冷卻。在此，外管12或者說由外管12和內(nèi)管18構(gòu)成的中間腔被主要以氣態(tài)相存在的低壓制冷劑沿相反的方向，也就是說從圖1中位于左邊的入口 16向位于右邊的出口 14的方向流過。如在圖1中所示的那樣，內(nèi)管18在它入口 22下游的分岔部段M中分叉為兩個(gè)螺旋形或螺旋線形卷繞的熱交換器管件觀、30，這兩個(gè)管件被相互按照雙螺旋線的形式配置。 熱交換器管件觀、30面朝外管12的軸向?qū)χ玫亩瞬吭趨R合區(qū)域沈中又匯合成唯一一個(gè)通向內(nèi)管18出口 20的內(nèi)管部段。在此，內(nèi)管18分別以它的入口 22和它的出口 20貫穿外管12的軸向的、也就是說位于左邊和右邊的端側(cè)面。內(nèi)管18和外管12的分別對(duì)置的入口和出口 22、16、20、14在所示實(shí)施例中被布置成基本上平行且在徑向相對(duì)于基本上圓柱形或管形構(gòu)造的熱交換器10的中軸線錯(cuò)開。與其不同也可同樣想到的是，內(nèi)管18的入口 22或出口 20也貫穿熱交換器10的外管12的徑向外置的圓筒壁。此外還可以想到的是，內(nèi)管也被構(gòu)造為低壓管道并且外管被構(gòu)造為高壓管道，其中，在這種結(jié)構(gòu)配置情況下，需要關(guān)于管件直徑和螺旋直徑以及內(nèi)管18 的螺旋螺距的幾何比例相應(yīng)協(xié)調(diào)。內(nèi)置熱交換器管件觀、30螺旋線或螺旋形卷繞的外徑32優(yōu)選在外管12內(nèi)徑的 0.5倍到0.8倍之間。此外，已經(jīng)證明對(duì)最優(yōu)化熱交換系數(shù)有利的是，熱交換器管件觀、30的兩個(gè)相鄰繞圈的軸向內(nèi)間距；34在5mm和30mm之間，優(yōu)選在IOmm和25mm之間。在此，同樣地可以考慮更大的軸向間距。總之，此處描述的共軸-管件-熱交換器的結(jié)構(gòu)方式可以在熱交換器 10的外部尺寸保持不變的情況下，在可變的熱交換系數(shù)方面有較大的調(diào)整空間。這樣，熱交換的系數(shù)就可以普遍地并與結(jié)構(gòu)空間要求無關(guān)地與機(jī)動(dòng)車相關(guān)聯(lián)和/ 或與空調(diào)設(shè)備相關(guān)聯(lián)地與不同的以及可變化的熱交換容量相適應(yīng)。因此，例如一個(gè)具有兩個(gè)螺旋形卷繞的熱交換器管件的熱交換器可以通過一個(gè)具有三個(gè)或更多個(gè)配置類似或不同的熱交換器管件的熱交換器替換。這些所描述的具體實(shí)施例僅表明了本發(fā)明的可能的結(jié)構(gòu)方案，對(duì)此可以想到其他許多處在本發(fā)明框架內(nèi)的變型方案。這些示范性表明的具體實(shí)施例絕不應(yīng)理解為是對(duì)本發(fā)明的范圍、應(yīng)用性或配置可能方案的限制。本說明書僅向?qū)I(yè)人員展示了按本發(fā)明的具體實(shí)施例的一個(gè)可能的實(shí)施方式。因此可以在所述元件的功能和結(jié)構(gòu)配置方面做出修改，而不會(huì)脫離通過之后的權(quán)利要求書限定的保護(hù)范圍或其等同保護(hù)范圍。附圖標(biāo)記列表10熱交換器12 外管14 出口16 入口18 內(nèi)管20 出口22 入口M分岔區(qū)域26匯合區(qū)域28熱交換器管件30熱交換器管件32夕卜徑；34軸向間距
權(quán)利要求
1.一種用于汽車空調(diào)設(shè)備的熱交換器，該熱交換器具有被液體和/或氣體流過的外管 (12)和至少一個(gè)被液體和/或氣體流過的內(nèi)管(18)，該內(nèi)管在形成能通流的中間腔的情況下至少局部在外管(12)內(nèi)部延伸并且在位于外管(12)內(nèi)部的第一區(qū)域(M、26)中分叉為至少兩個(gè)熱交換器管件08、30)。
2.按權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述至少兩個(gè)熱交換器管件(觀、30)在位于所述外管(1 內(nèi)部的第二區(qū)域0634)中相互匯合。
3.按前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，所述內(nèi)管(18)的第一分岔區(qū)域和第二匯合區(qū)域(M、26)被設(shè)計(jì)為相互基本對(duì)稱。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，至少一個(gè)和/或所有在第一和第二區(qū)域(M、26)之間延伸的熱交換器管件(觀、30)完全在外管(1 的內(nèi)部延伸。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，所述至少兩個(gè)熱交換器管件 (28,30)至少部分相互基本平行地延伸。
6.按前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器管件O8、30)的至少一個(gè)被設(shè)計(jì)為螺旋線形或螺旋形地卷繞。
7.按權(quán)利要求6所述的熱交換器，其特征在于，所述至少兩個(gè)熱交換器管件(觀、30)被相互布置構(gòu)成雙重螺旋線。
8.按權(quán)利要求6或7所述的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器管件(觀、30)螺旋線形或螺旋形卷繞的外徑在外管內(nèi)徑的0. 5倍和0. 8倍之間。
9.按前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器管件Ο8、30)的內(nèi)徑小于1cm，優(yōu)選小于5mm，最好優(yōu)選在1. 5mm和4mm之間。
10.按前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器管件O8、30)的兩個(gè)相鄰繞圈的軸向間距處于5mm和30mm之間，優(yōu)選在IOmm和25mm之間。
11.按前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，所述外管(1 具有基本上圓柱形的幾何形狀，并且所述熱交換器管件(觀、30)的螺旋線軸線與外管(12)的圓柱縱軸線平行和/或重合。
12.按前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，所述外管(1 被設(shè)計(jì)為低壓管道，而所述內(nèi)管(18)和/或熱交換器管件(觀、30)被設(shè)計(jì)為高壓管道。
13.按前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，所述外管(1 的對(duì)置的端段可以在汽車空調(diào)設(shè)備的制冷劑回路中分別布置在蒸發(fā)器的下游和壓縮機(jī)的上游，所述內(nèi)管 (18)的對(duì)置的端段則可以在汽車空調(diào)設(shè)備的制冷劑回路中分別布置在膨脹裝置的上游和冷凝器的下游。
14.一種汽車空調(diào)設(shè)備，其具有制冷劑回路，該制冷劑回路具有至少一個(gè)壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置以及蒸發(fā)器，它們相互以流動(dòng)技術(shù)連接以用于制冷劑的循環(huán)，該制冷劑回路還具有按權(quán)利要求1至13之一所述的熱交換器(10)。
15.一種汽車，具有按權(quán)利要求14所述的空調(diào)設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車空調(diào)設(shè)備的熱交換器，該熱交換器具有被液體和/或氣體流過的外管(12)和至少一個(gè)被液體和/或氣體流過的內(nèi)管(18)，該內(nèi)管至少部分在形成能通流的中間腔的情況下在外管(12)的內(nèi)部延伸并在位于外管(12)內(nèi)部的第一區(qū)域(24、26)中分叉為至少兩個(gè)熱交換器管件(28、30)。
文檔編號(hào)F25B40/00GK102519183SQ201110348498
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者A·瑟利, L·塞波爾德 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司