[发明专利]尺寸优化的热交换装置及热交换装置的尺寸优化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换装置。这种装置尤其与汽车中的空调设备有关。但是必须指出，本发明的装置也可用于其它的空调设备或制冷循环中。

背景技术

在现有技术中，已知的是空调设备或热交换装置为了实现冷却采用制冷剂R134a。此外，已知的空调设备还有用制冷剂R744来代替制冷剂R134a的空调设备，在这里，制冷剂R744是指二氧化碳(CO₂)。与以前的制冷剂相比，使用CO₂可以更好地保护环境，因为这种制冷剂不会加剧温室效应。

但是在现有技术中，与传统的制冷剂相比，使用CO₂会在局部上导致成本的上升，这是因为与R134a相比，这种制冷剂在装置中要处于明显较高的压力之下。举例来说，如果采用的是与使用传统制冷剂的情况下相同的几何形状或尺寸的制冷循环系统，那么出现重量大和成本高的情况，这就使得这种装置的制造不具有经济性。本发明的目的在于，使各热交换装置的尺寸与CO₂的利用相配合，从而制造出成本较低、重量轻的装置。

大量的研究表明，通过改变蒸发器就可以减轻重量、节省成本。在这里也可以允许功率略有下降的情况，因为大量的研究所得出的结论表明这对汽车中的冷却所造成的影响是极小的。

发明目的

本发明的目的在于，使装置通过一定尺寸的配合，在使用CO₂作为制冷剂时，使装置得以改进，从而在制造成本、功率、重量等方面得以改善。

另一个目的还在于，改善以R134a为制冷剂的装置。

按照本发明，这一目的通过以下方式实现：虽然作为元件的蒸发器的特定的制冷功率出现下降，但是其对汽车车厢的制冷循环的反作用仍是可接受的。在这种情况下，可以不再需要超过使用传统制冷剂((R143a)的情况下的制冷循环的功率水平，而是处于可比的水平。更准确地说，在设计蒸发器时，它的重量和制造成本使制冷效率与传统的制冷剂相比时处于可比的水平。

按照发明，对蒸发器的关键几何尺寸进行优化，从而使整个系统的成本/效用的比例关系尽可能达到最优。

本发明的目的在以下所述的热交换装置上得到实现。另外还包括其它的优选实施形式和进一步改型。

按照本发明的热交换装置具有多个用于输送流体的通流管，其中，装置具有预设的深度一下面称为安装深度，并且若干通流管至少在部分上相互之间相隔预设的间距。按照发明，通过这种方式使深度与预设的间距之间的比例关系小于7。热交换装置的深度基本上由各通流管的深度产生，详细的说明见附图。

如附图所示，各通流管之间的管间距是指通流管的各互相面对的侧面之间的距离。这种管间距也决定了优选地布置各管之间的翅片的高度。因此，间距在下文中也被称为翅片高度。

在这里，间距是指通流管之间最短的几何距离。所谓至少在部分上所预设的间距是指，在管子的整个长度内，管子之间并不一定要保持相同的间距。

也可以是，第一组管相互之间具有第一间距，第二组管相互之间具有第二间距。这在附图中得到详细说明。

在另一个优选的实施形式中，比例关系V小于6.5，较佳的是小于6.3，更佳的是小于5.9。研究和分析表明，上述比例关系在以CO₂为制冷剂的情况下会得到特别优良的成本/效用关系，其中，用于评估成本/效用关系的指标包括特定的制冷功率、空气侧和制冷剂侧的压降以及制造成本和重量。

在另一个优选实施形式中，通流管至少在部分上相互平行。这样可以保证各通流管之间的间距基本上保持恒定。

通流管基本上沿其整个长度优选地相互平行，这样基本上在其整个长度内具有恒定、预设的第一间距。

在另一个优选实施形式中，通流管具有扁平管状的横断面。扁平管状的横断面是指其一侧的长度大大超过另一侧，例如拉长的矩形、带有圆角的拉长矩形或者第一半径明显大于第二半径的椭圆形。

在另一个优选实施形式中，流体是制冷剂，优选为R744(CO₂)。

在另一个优选实施形式中，多个第一通流管相互间至少部分地具有预设的第一间距，多个第二通流管相互间至少部分地具有基本上为预设的第二间距，其中，深度和预设的间距中的至少一个间距之间的比例关系V小于7。

这说明，一些管之间具有与其它管不同的间距。在这种情况下，在相互基本上平行的通流管中的各间距可以变化。此外，可以在确定预设的第一间距和预设的第二间距时，使深度和两个预设的间距之间的比例关系分别小于7。