用于空調系統的內部熱交換器的制造方法
【專利摘要】一種用于空調系統的內部熱交換器，包括外管和布置在該外管內部的線路結構，該線路結構限定曲折蛇形的第一流動通道，第二流動通道被形成在所述外管和所述線路結構之間。第一流動通道由聯接在一起以形成被插入到第二流動通道中的一體結構的擠壓部件形成，該一體結構包括限定蛇形通路的面對的通道元件和粘結到該通道元件的兩個殼體，兩個殼體限定流動通路的側部，并具有垂直于沿第二流動通道設置的基部延伸的翅片。
【專利說明】用于空調系統的內部熱交換器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請根據美國法典第35篇第119條(e)款要求于2012年11月26日遞交的名稱為“用于空調系統的內部熱交換器”的美國臨時專利申請第61/729，875號的優先權，因此其整個說明書和附圖如同充分闡述的那樣通過引用合并于此。
【技術領域】
[0003]本發明涉及一種用于空調系統的內部熱交換器，包括外管和布置在該外管內部的線路結構(line structure),其中該線路結構包括第一流動通道,并且其中第二流動通道被形成在所述外管和所述線路結構之間。
【背景技術】
[0004]這種內部熱交換器從DE102007015186A1中已知。集成在空調系統的冷卻劑回路中的內部熱交換器使得能夠通過將冷卻劑的熱從其高壓側傳遞到低壓側而提高空調系統的效率。冷卻劑在高壓側是液態，在低壓側是氣態，其中在高壓側的冷卻劑被傳送通過第一流動通道，在低壓側的冷卻劑被傳送通過第二流動通道。由于低壓和氣態，被傳送通過第二流動通道的冷卻劑呈現出相對小的熱吸收能力，這限制了內部熱交換器的總體傳遞能力。
[0005]通常，形成第二流動通道的外管和形成第一流動通道且布置在外管內部的線路結構均被設計為具有圓形橫截面，其中外管和管狀線路結構的長度相等。由于內部熱交換器被設計為安裝在移動空調系統中，例如車輛中，所以存在的問題是內部熱交換器的尺寸，特別是長度受限。由于這個原因，總體熱傳遞能力也受限。
【發明內容】
[0006]本公開提供一種內部熱交換器，其呈現出高的熱傳遞能力，同時具有緊湊的設計。在這點上，第一流動通道具有曲折的蛇形的構造。其優點在于，可用于熱交換目的的有效管長度可在內部熱交換器中顯著變大。結果，熱交換器的熱交換能力提高，同時其總體長度同時保持較小。同時，第一流動通道的曲折構造產生了用于內部熱交換器的特別緊湊的結構設計，使得內部熱交換器特別適于安裝在移動空調系統中，例如車輛中。
[0007]形成第一流動通道的線路結構的外部包括熱傳導肋。熱傳導肋優選從形成位于外管的中部的第一流動通道的結構開始，并且沿朝向外管的內壁的方向延伸。熱傳導肋垂直于形成第一流動通道的線路結構相對于外管縱向延伸，使得被引導在第二流動通道中的流體沿熱傳導肋流動，并且吸收由熱傳導肋發出的熱。它們增加第一流動通道的線路結構的外表面，由此提高熱傳遞能力。熱傳導肋與形成第一流動通道的結構集成在一起，從而熱可從由第一流動通道輸送的流體被直接傳遞到熱傳導肋。
[0008]熱傳導肋可延伸到外管的內壁的區域。然而，為了簡化安裝，熱傳導肋被設計為不接觸外管的內壁的形式。有利地，在熱傳導肋和外管的內壁之間存在間隙，其中間隙寬度優選在0.5mm和2.5mm之間,優選1.5_。在本實施例中特別有利的是,熱傳導肋幾乎完全延伸通過第二流動通道。因此，通道形成在熱傳導肋之間，并且實現特別有效的熱傳遞。同時，這樣的熱傳導肋以及由此這樣的線路結構與外管的內壁以使線路結構能夠通過插入到外管中而被容易地安裝的方式分隔開。
[0009]形成第一流動通道的線路結構由多個部分構成。這改善了線路結構的可制造性，因為第一流動通道由于其曲折的蛇形構造而具有復雜的形狀。
[0010]線路結構可包括被提供至少具有熱傳導肋并且通過通道元件相互連接的殼體。為了制造這種線路結構，殼體和通道元件首先例如通過擠壓而被制備和制造。熱傳導肋以材料均勻的方式作為單一件形成在殼體上。殼體的平坦表面逐段形成第一流動通道的內壁。因此，殼體的側部的成形決定了流動通道的形狀。
[0011]通道元件優選為具有分隔開的突起的梳形。兩個通道元件優選被放置成面對面關系并具有橫向壁，這一方面建立了曲折蛇形形狀，另一方面還形成第一流動通道的側向邊界壁。通道元件包括形成第一流動通道的側向邊界壁的平坦基部，并且具有位于其上的針狀突起。為了制造線路結構和第一流動通道，兩個通道元件被布置為彼此相對，其中突起面對彼此。側向偏移通道元件形成曲折結構。
[0012]由線路結構形成的第一流動通道至少在一些部分中可呈現出矩形的橫截面。這種通道易于制造，并且具有比圓形通道大的表面積。
[0013]線路結構的元件可由金屬材料構成。特別地，考慮易于加工并具有高的熱傳導性的材料。具有這種優點的材料包括鋁合金，其一方面呈現出高的熱傳導性，另一方面可進行擠壓加工，使得線路結構簡單并節省制造成本。
[0014]線路結構的元件可在材料上彼此聯結。以此方式，能夠通過粘合劑聯結或焊接來聯接元件。材料聯結使得元件能夠實現密封和耐用的連接，以便防止泄漏。另外，該方法簡單并且節省成本。
[0015]線路結構可被插入到外管中。這使得內部熱交換器的制造特別簡單。
[0016]線路結構的相對的端面可具有連接第一流動通道的管套，從而能夠將流動物輸送通過第一流動通道。在空調系統的高壓側的管道可被連接在這些管套上。
[0017]外管可在其每個端面上由蓋密封，其中每個蓋包括用于連接在系統管道和第二流動通道之間的管接頭。在空調系統的低壓側上的管道可被連接到這些管套。蓋還優選具有用于連接到與第一流動通道連接的管套的管道的通孔。通孔在這里以防止泄漏的方式被設計。結果，管套形成用于將內部熱交換器集成到空調系統中的連接元件。
[0018]外管的內徑優選在25mm和35mm之間。第一流動通道的寬度優選在3.5mm和5.5mm之間。這些尺寸產生了特別緊湊的內部熱交換器，這特別適于集成在車輛的移動空調系統中。然而，同時，對熱交換器而言，從大約500mm的長度開始，熱傳遞能力高約600W (瓦特)。
[0019]根據本發明的內部熱交換器優選用在移動空調系統中，特別是車輛空調系統中。緊湊的結構設計、管狀形狀和高的熱傳遞能力使得根據本發明的內部熱交換器特別適于集成在車輛的移動空調系統中。
[0020]下面將參照示意性描繪的附圖更詳細地描述根據本發明的內部熱交換器的幾個實施例。
【專利附圖】
【附圖說明】[0021]圖1為具有內部熱交換器的移動空調系統的空氣調節回路；
[0022]圖2為內部熱交換器的橫截面；
[0023]圖3為內部熱交換器的第一分解透視圖；
[0024]圖4為內部熱交換器的第二分解透視圖；
[0025]圖5為內部熱交換器的第三分解透視圖；
[0026]圖6為內部熱交換器的第四分解透視圖；
[0027]圖7為內部熱交換器的組裝透視圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1示出移動空調系統2特別是車輛的空調系統的空氣調節回路的示意圖。空調系統由系統部件之間的閉路管道裝置構成，冷卻劑在閉路管道裝置中循環。冷卻劑被壓縮機17壓縮，并流到冷卻劑在其中被液化的冷凝器18。在離開冷凝器之后，冷卻劑為液態，并且在7巴至15巴壓力(大氣壓力)下呈現出30°C至50°C (攝氏度)的溫度。液化的冷卻劑現在被供應到根據本發明的內部熱交換器I的第一流動通道5，在第一流動通道5中，離開冷凝器18的冷卻劑將熱釋放給離開蒸發器20通過第二流動通道6的氣態冷卻劑。液體冷卻劑隨后流入膨脹閥19中，在膨脹閥19中，冷卻劑壓力減小。冷卻劑在蒸發器20中吸收熱，其中冷卻劑被蒸發，并且隨后變成氣態。被加熱的氣態冷卻劑在2.5巴至4巴的壓力下具有-1°C至15°C的溫度。氣態冷卻劑流動通過內部熱交換器I的第二流動通道6，并且吸收來自沿第一流動通道5傳送的液態冷卻劑的熱。
[0029]圖2示出用于空調系統2特別是用于在車輛中使用的移動空調系統的內部熱交換器I的剖視圖。內部熱交換器I為管狀設計，并且包含外管3和布置在外管3內部的線路結構4。線路結構4被示出為插入到外管3中。
[0030]線路結構4形成第一流動通道5。第二流動通道6被形成在外管3和線路結構4之間。線路結構4在這里被構造為使第一流動通道5的矩形橫截面具有曲折蛇形設計的方式。外管3的內徑為30mm，第一流動通道5的寬度為4.5mm。
[0031]圖3至圖6均示出根據本發明的內部熱交換器I處于組裝的各個階段的分解透視圖。從圖中看出，線路結構4的外部呈現為熱傳導肋7，其從線路結構4的形成第一流動通道5的部分延伸到外管3的內壁表面的區域。熱傳導肋7沿第二流動通道的流動方向縱向延伸，使得傳送通過第二流動通道6的冷卻劑沿熱傳導肋7流動并且吸收熱。
[0032]熱傳導肋7的外邊緣與外管3的內壁8之間的距離在這里被選擇為使得線路結構4能夠通過插入而被容易地安裝的方式。本實施例中的距離為1.5_。
[0033]如圖3至圖5中所示，線路結構4由多個部分構成，并且包括被提供有垂直于基部延伸的熱傳導肋7和通過兩個通道元件10聯接在一起的兩個殼體9。因為肋7垂直于基部，所以肋具有依照外管3的內部圓柱形壁表面的形狀的變化的長度。
[0034]通道元件10為梳形設計，并且在通道元件的上側面和下側表面上與每個殼體9的基部聯接。通道元件10包括突起16，其中通道元件10通過殼體被聯接，而通道元件以產生形成第一流動通道5的蛇形曲折結構的方式相對于彼此偏移。
[0035]限定第一流動通道5的線路結構4因此由被聯結在一起以形成一體結構的多個部件構成。這些部件包括兩個殼體9，每個殼體均包括具有平坦基部表面的基部。肋7垂直于每個基部延伸。線路結構4進一步包括兩個通道元件10，通道元件10包括一組分隔開的突起16，該組分隔開的突起16限定通過半圓形彎曲壁聯接的一組平行壁。
[0036]如圖2中最佳示出，通道元件10被設置為一個通道元件10的突起16接合在另一個通道元件10的突起16之間，以形成蛇形的第一流動通道5。也就是說，一個通道元件10的分隔開的突起16的端部被設置為面對另一個通道元件10的半圓柱形彎曲壁表面的中心。
[0037]每個殼體9的基部的平坦表面被粘結到面對的通道元件10的側壁之一，以便形成流體密封的第一流動通道5。
[0038]線路結構4、殼體9和通道元件10的元件可由金屬材料構成，在該示例性實施例中為由通過擠壓工藝成形的鋁合金構成。線路結構4的元件9和10通過焊接連接被彼此牢固聯結。其它材料和制造工藝也可使用。
[0039]線路結構4的相對的端面11包括管套27，以便以流體密封的關系接納空調系統2的管道12。管套27以流體密封的關系接納管道12的端部，并且與第一流動通道5連通，從而能夠輸送通過第一流動通道5的流動物。
[0040]外管3的端部由蓋14密封,蓋14包括與第二流動通道6連通的管套15。每個管套15以流體密封的關系接納管22的管端部，以便將流動物輸送到第二流動通道6和輸送來自第二流動通道6的流動物。蓋14還包括端口 23，系統中連接到第一流動通道5的管道12以流體密封的關系延伸通過端口 23。
[0041]圖7示出內部熱交換器I的立體圖。內部熱交換器I為管狀設計，并且在直徑為40mm長度為130mm時具有600W的熱傳遞能力。因此，內部熱交換器I適于集成在移動空調系統2中。
[0042]前述內容的變型和更改在本發明的范圍內。要理解的是，在此公開和限定的發明延伸到由文字內容和/或附圖提到或看出的兩個或更多的單個特征的所有可替代組合。所有這些不同的組合構成本發明的各種可替代方面。在此描述的實施例解釋了用于實施本發明的最佳方式，并且將使得本領域技術人員能夠利用本發明。權利要求將被解釋為包括在現有技術允許的程度內的可替代實施例。
【權利要求】
1.一種用于空調系統的內部熱交換器，包括外管和布置在所述外管內部的線路結構，其中所述線路結構包括第一流動通道，并且其中第二流動通道被形成在所述外管和所述線路結構之間，其特征在于所述第一流動通道具有曲折構造。
2.根據權利要求1所述的內部熱交換器，其中所述第一流動通道具有蛇形構造。
3.根據權利要求1所述的內部熱交換器，其特征在于所述線路結構的外部包括熱傳導肋。
4.根據權利要求3所述的內部熱交換器，其特征在于所述熱傳導肋延伸直到所述外管的內壁的區域為止。
5.根據權利要求1所述的內部熱交換器，其特征在于所述線路結構由多個部分構成。
6.根據權利要求1所述的內部熱交換器，其特征在于通過通道元件相互連接的所述線路結構包括殼體，并被提供有熱傳導肋。
7.根據權利要求6所述的內部熱交換器，其特征在于具有兩個通道元件，該兩個通道元件為具有突起的梳形，所述突起限定由半圓形彎曲壁聯接的一組平行壁。
8.根據權利要求7所述的內部熱交換器，其中一個通道元件的所述突起被分隔在另一個通道元件的所述突起之間。
9.根據權利要求8所述的內部熱交換器，其特征在于所述線路結構的所述元件由金屬材料構成。
10.根據權利要求9所述的內部熱交換器，其特征在于所述線路結構的所述元件彼此牢固聯結。
11.根據權利要I所述的內部熱交換器，其特征在于所述線路結構被插入到所述外管中。
12.根據權利要I所述的內部熱交換器，其特征在于所述線路結構的面提供管套，其中所述管套與所述第一流動通道連接，以便能夠輸送流動物。
13.根據權利要I所述的內部熱交換器，其特征在于所述外管的面由相應的蓋密封，其中所述蓋呈現為與所述第一流動通道和所述第二流動通道連接的管接頭。
14.根據權利要I所述的內部熱交換器，其特征在于所述外管的內徑在25mm和35mm之間。
15.根據權利要I所述的內部熱交換器，其特征在于所述第一流動通道的寬度在3.5mm和5.5mm之間。
16.根據權利要I所述的內部熱交換器，其特征在于所述第一流動通道至少包括具有矩形的橫截面的部分。
17.根據權利要I所述的內部熱交換器，其特征在于所述內部熱交換器被設計用于移動空調系統。
18.根據權利要8所述的內部熱交換器，其中所述第一流動通道具有矩形的橫截面。
【文檔編號】F25B39/00GK103836843SQ201310611045
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2012年11月26日
【發明者】丹尼·利爾斯, 多米尼科·肯普弗, 馬塔·加里西, 查爾斯·思里夫特 申請人:Ti汽車工程中心（海德堡）有限公司