熱交換器以及使用該熱交換器的熱泵系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱交換器以及使用該熱交換器的熱泵系統，其涉及具有冷凝器及蒸發器兩者的功能且能作為空調熱泵系統的室外熱交換器使用的熱交換器以及使用該熱交換器的熱泵系統。
【背景技術】
[0002]作為用于車輛空調用熱泵系統等的室外熱交換器，公開了一種過冷卻系統冷凝器，該過冷系統冷凝器包括:主芯(冷凝器芯)部，該主芯部通過將制冷劑與空氣的熱交換來將制冷劑冷凝；接收罐，該接收罐供流過主芯部后的制冷劑流入；以及過冷卻芯部，該過冷芯部通過將流過接收罐后的氣液混合制冷劑與空氣的熱交換，來使該氣液混合制冷劑過冷卻而發生液化(參照例如專利文獻I)。
[0003]所述主芯部及過冷卻芯部例如由多條管材和翅片構成，其中，上述多條管材將相互呈平行的狀態且隔著間隔配置的一對集水箱之間連通，上述翅片配置在相鄰的管材之間。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利特許第4052706號公報
【發明內容】
[0007]發明所要解決的技術問題
[0008]如上述現有技術那樣將包括主芯部及過冷卻芯部的熱交換器作為能實現制冷及制熱兩者的熱泵方式的空調裝置的室外熱交換器使用的情況下，在制冷運轉時用作冷凝器時，能夠在過冷卻芯部使制冷劑充分冷卻。
[0009]然而，在將上述熱交換器在制熱運轉時用作蒸發器時，雖然能夠利用主芯部的吸熱而使制冷劑氣化，但由于使制冷劑在主芯部及過冷卻芯部兩者中流通，因此，制冷劑流通時的壓力損失大，有可能導致制熱能力下降。
[0010]因而，可以想到制熱運轉時使制冷劑繞過過冷卻芯部而僅在主芯部中流通。但是，在這種情況下，過冷卻芯部中的制冷劑向外部空氣的吸熱面積為零，換言之，由于制熱運轉時的室外熱交換器的熱交換面積減少，因此，在制熱能力的提高方面依然存在問題。
[0011]另外，上述現有技術的熱交換器終宄僅作為冷凝器使用，而并沒有設想到具有冷凝器及蒸發器兩者的功能的熱交換器。因此，主芯部及過冷卻芯部中的制冷劑的流動方向及對主芯部及過冷卻芯部進行除霜運轉等并沒有作特別的考慮，在熱交換器及組裝有該熱交換器的制冷劑回路的簡化及高能效的除霜運轉的實現方面依然存在問題。
[0012]本發明的目的在于提供一種熱交換器和熱泵系統，其中，上述熱交換器具有冷凝器及蒸發器兩者的功能，通過改善制熱運轉時的制冷劑流通時的壓力損失及吸熱損失雙方面來提高制熱性能，且理想地適用于實現熱交換器及組裝有該熱交換器的制冷劑回路的簡化的熱泵系統的室外熱交換器，上述熱泵系統使用上述熱交換器，并能實現高能效的除霜運轉。
[0013]解決技術問題所采用的技術方案
[0014]為了實現上述目的，本發明的熱交換器，包括:主芯部，該主芯部進行空氣與制冷劑的熱交換；接收罐，該接收罐供在主芯部中流動的制冷劑流入；過冷卻芯部，該過冷卻芯部通過在接收罐中流動的液態制冷劑與空氣的熱交換，來使該液態制冷劑過冷卻；第一流路，在該第一流路中，使制冷劑以主芯部、接收罐、過冷卻芯部的順序流通；第二流路，在該第二流路中，使制冷劑繞過接收罐，而以主芯部、過冷卻芯部的順序流通；以及流路切換元件，該流路切換元件對第一流路與第二流路進行切換。
[0015]較為理想的是，第一流路及第二流路的主芯部及過冷卻芯部中的制冷劑的流通方向相同。
[0016]較為理想的是，主芯部及過冷卻芯部包括:一對集水箱，這一對集水箱在上下方向上分離配置；多條管材，這多條管材配置成在集水箱間沿上下方向延伸，并將一對集水箱連通；以及翅片，該翅片設于管材。
[0017]較為理想的是，主芯部及過冷卻芯部彼此相鄰配置。
[0018]較為理想的是，接收罐包括一個連接構件，這個連接構件具有:第一連通孔，該第一連通孔與集水箱連通；以及第二連通孔，該第二連通孔與第一流路連通。
[0019]另外，本發明的熱泵系統將上述任意一個熱交換器切換成冷凝器或蒸發器進行使用，當將熱交換器用作冷凝器時，利用流路切換元件使制冷劑在第一流路中流動，當將熱交換器用作蒸發器時，利用流路切換元件使制冷劑在第二流路中流動。
[0020]較為理想的是，對主芯部及過冷卻芯部進行除霜時，利用流路切換元件使制冷劑在第二流路中流動。
[0021]較為理想的是，熱交換器用作車輛用空調裝置的室外熱交換器。
[0022]發明效果
[0023]根據本發明的熱交換器，由于切換成第二流路，使制冷劑在熱交換器中僅繞過接收罐，而以主芯部、過冷卻芯部的順序流通，因此能在確保過冷卻芯部中的制冷劑與空氣的熱交換面積的同時，有效地抑制伴隨制冷劑的流動而產生的壓力損失，因而，能夠大幅提高熱交換器的熱交換效率。
[0024]另外，由于將第一流路及第二流路的主芯部及過冷卻芯部中的制冷劑的流通方向設為相同，因此，能夠使熱交換器及組裝有該熱交換器的制冷劑回路大幅簡化。
[0025]另外，主芯部及過冷卻芯部具體而言由在上下方向分離配置的一對集水箱、配置成在集水箱間沿上下方向延伸并與一對集水箱連通的多條管材以及設于管材的翅片構成。藉此，能夠抑制管材上積霜及結冰現象的發生，能夠抑制主芯部及過冷卻芯部中的空氣與制冷劑的熱交換效率的降低。
[0026]另外，由于將主芯部及過冷卻芯部彼此相鄰配置，使熱交換器的制造變得容易，從而能夠降低部件成本，能夠使熱交換器的構造簡化。
[0027]另外，由于接收罐包括具有與集水箱連通的第一連通孔及與第一流路連通的第二連通孔的一個連接構件，因此，能夠以單一部件使集水箱及第一流路與接收罐連通，因而能夠使熱交換器的制造更容易，能夠使部件成本進一步降低，使熱交換器的構造進一步簡化。
[0028]另一方面，根據本發明的熱泵系統，具體而言，將上述任意一個的熱交換器用作冷凝器時，利用流路切換元件使制冷劑在第一流路中連通，當將熱交換器用作蒸發器時，利用流路切換元件使制冷劑在第二流路中連通。
[0029]另外，在對主芯部及過冷卻芯部進行除霜時，通過利用流路切換元件使制冷劑在第二流路中流動，因此，在熱交換器中繞過接收罐，因而，能防止除霜運轉時的接收罐中的制冷劑的熱能損失，有助于熱交換器的熱交換效率的進一步的提尚。
[0030]另外，這種熱交換器優選用作車輛用空調裝置的室外熱交換器。
【附圖說明】
[0031]圖1是表示本發明一實施例的車輛空調用熱泵系統及HVAC單元的示意結構的圖。
[0032]圖2是表示圖1的室外熱交換器的結構的主視圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，參照附圖，對本發明一實施例的熱交換器及使用該熱交換器的熱泵系統進行說明。
[0034]圖1示出了組裝有室外熱交換器(熱交換器)I的車輛空調用熱泵系統2及與熱泵系統2連接的HVAC單元(Heating Ventilat1n&Air Condit1ning:供暖通風及空調)4的示意結構，圖2示出了表示室外熱交換器I的結構的主視圖。
[0035]如圖1及圖2所示，室外熱交換器I包括:主芯部6，該主芯部6進行空氣與制冷劑的熱交換的主芯部6 ;供流通于主芯部6后的制冷劑流入的接收罐8 ;以及利用與空氣的熱交換使流通于接收罐8后的液態制冷劑過冷卻的過冷卻芯部10。
[0036]主芯部6及過冷卻芯部10由一對集水箱12、12、多條管材14以及翅片16構成，其中，上述一對集水箱12、12以相互呈平行的狀態在上下方向上分開配置，上述多條管材14配置成在上述集水箱12、12之間沿上下方向延伸，并與上下的上述集水箱12、12兩者連通，上述翅片16配置在相鄰的管材14之間，主芯部6及過冷卻芯部10相鄰而構成一體結構的熱交換芯。
[0037]在圖1及圖2中，接收罐8在過冷卻芯部10的左端前方相鄰配置并固定，由主芯部6及過冷卻芯部10構成的熱交換芯與接收罐8 一起構成一體結構的室外熱交換器I。
[0038]HVAC單元4裝載于車輛的車廂內前方側，并固定于對車輛的發動機室與車廂內進行劃分的儀表板DB的車廂內側。HVAC單元4從空氣的流通方向依次內設有送風風扇28、室內蒸發器30及室內冷凝器32。在室內冷凝器32中的空氣流的上游側設有對流向室內冷凝器32的空氣入口進行開閉的擋板(damper)34，如圖中的虛線所示，通過關閉擋板34能夠使空氣繞開室內冷凝器32流動。
[0039]熱泵系統2是將主芯部6及過冷卻芯部10中的制冷劑的流通方向設為相同，并具有能夠將室外熱交換器I切換成冷凝器或蒸發器進行使用的制冷劑回路結構，室外熱交換器I在熱泵系統2的制熱運轉時作為蒸發器使用，在制冷運轉時作為冷凝器使用。
[0040]詳細而言，熱泵系統2包括能使制冷劑循環的制冷劑回路36，制冷劑回路36中的制熱運轉時的流路(第二流路)36a形成沿圖1中用虛線箭頭表示的制冷劑流動方向使制冷劑依次流過室外熱交換器1、第一開閉閥38、儲液器40、壓縮機42、室內冷凝器32、第一膨脹閥44后返回至室外熱交換器I的制冷劑流路