[发明专利]制冷剂回路用热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及汽车空调系统的制冷剂回路的热交换器。这种热交换器包括集流管(header pipe)，形成得能够多路(multi-pass)及双向(bidirectional)通过流动。空调系统配置得进行冷却模式与加热模式组合的运转。制冷剂在热交换器内部的流动方向因运转模式而异。

另外，本发明涉及对热交换器的集流管的内部体积空间进行分割，对流体在热交换器的集流管中的流动进行转向的装置。

背景技术

汽车中的以往的空调系统由组合的冷却装置及热泵系统形成。热交换器配置得在冷却装置模式下，作为冷凝器从制冷剂向周围空气释放热，在热泵模式下，作为蒸发器从周围空气吸收热。

根据现有技术，在作为冷凝器使用的作为多路热交换器(multi-pass heatexchanger)的热交换器中，例如形成有过冷段(supercooling section)及集成的高压存储器(high-pressure accumulator)。在汽车空调系统的制冷剂回路中，冷凝器通常具有2个或4个通道(pass)。进行热交换的面由在空气侧借助于肋材而连接的扁平管型材(flat tubeprofile)形成。在这种热交换器的制造时，扁平管型材在制冷剂侧以两端部插入形成有凹槽的集流管进行焊接。为了使制冷剂质量流动的方向转向，配置有分离要素。在集流管的外侧，在需要转向的位置，例如借助于铣削或冲压而在壁上形成凹槽，利用冲压的小板封闭集流管的流动横断面。其中，该小板便相当于分离要素。通过使用分离要素，热交换器例如分割成2个或4个部分区域，即，所谓通道。通过使用N个分离要素，热交换器在制冷剂侧分割成n+1个通道。

特别是空调系统在冷却装置模式运转时，在作为冷凝器使用的热交换器中，在具备温度式自动膨胀阀(thermostatic expansion valve)的系统的情况下，在最后第二通道与最后通道之间配置有高压存储器，这属于现有技术。这种压缩机配置于冷凝器形成。在压缩机中，几乎完全冷凝的制冷剂的相(phase)相互分离。沉淀的液体制冷剂相继通过冷凝器的最后通道而流动。因此，在最后通道，具有远远高于气体制冷剂的密度，优选接入需要比2相(two-phase)混合物更小流动横断面的液体制冷剂。由于这种理由，在现有技术中，最后通道以具有显著小于以前通道的扁平管的过冷段形成。

附加地，冷凝器可以具备过滤网(filter screen)及干燥装置。

当制冷剂回路以热泵模式的运转时，同一热交换器作为蒸发器使用。此时，制冷剂以相应饱和温度低于周围空气温度的压力级膨胀。同时，制冷剂从周围空气吸收热而蒸发。

膨胀的2相制冷剂通过本来的过冷段流动并蒸发。现在作为蒸发器运转的热交换器的这种段，是根据因原来液体制冷剂的通过流动及较少的扁平管数而导致的更高密度，以及因此而造成的较小流动横断面所设计，在热泵模式下具有很高的压力损失，这是因为随着蒸发的增加，制冷剂的密度减小。

起因于较低压力级，在热泵模式运转时的制冷剂密度在制冷剂回路的低压侧大为降低，因此，附加的流动压力损失对热泵系统性能和效率造成显著不良影响。

另外，在不足0℃的温度下，在借助于制冷剂回路及作为热源的周围空气而以热泵模式运转时，作为蒸发器而运转的热交换器的热交换面有结冰的危险。

因制冷剂的较低吸引密度而引起较高的制冷剂侧压力级的热交换器多路结构，造成热交换器表面温度进一步下降，由此导致结冰危险增大。

有一种公知的制冷剂回路的构成要素组件，使形成得接入外部空气的热交换器向在制冷剂侧交替的流动方向运转。在这种组件中，热交换器接入制冷剂，使制冷剂在冷却装置模式下作为冷凝器运转时，向第1流动方向通过热交换器流动，相反，在热泵模式下作为蒸发器运转时，向与第1方向相反的第2方向通过热交换器流动。因此，特别是热交换器在热泵模式下作为蒸发器运转时，制冷剂的压力级减小。因此，在热泵模式下，不是使几乎完全蒸发或甚至过热的制冷剂，而是使减压后的2相状态的制冷剂以远远更高的密度，通过冷却装置模式的冷凝器过冷段进行流动。但是，在热泵模式下不利的很高的压力损失只是有所减少，但并未减小到最佳。