專利名稱：使用存貯流體的熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器。該熱交換器適于作為特別是機(jī)動(dòng)車輛的供熱、通風(fēng)和/或空氣調(diào)節(jié)裝置的一部分。該熱交換器包括在第一方向上層疊的多個(gè)模塊。該模塊連接到用于第一流體的入口管和出口管并適于使所述第一流體循環(huán)。
背景技術(shù)：
在機(jī)動(dòng)車輛的具體情況下，熱交換器例如可以是輸送制冷劑的空氣調(diào)節(jié)蒸發(fā)器，以冷卻空氣流和產(chǎn)生送入車輛旅客車廂的致冷后的空氣。熱交換器還可以是輸送熱流體的散熱器，以加熱空氣流和產(chǎn)生送入旅客車廂的熱空氣。該熱流體通常是車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻流體。
在傳統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)回路中，制冷劑在返回壓縮機(jī)之前，依次穿過(guò)壓縮機(jī)、冷凝器、減壓器和蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，制冷劑從空氣流中接收熱量，將液相或者液/氣相轉(zhuǎn)化成氣相，使空氣流冷卻。這種回路通常輸送由碳氟化合物組成的制冷劑，例如通常熟知的稱為R134A的化合物。
人們還知道一些輸送按照超臨界循環(huán)運(yùn)行的制冷劑例如CO2的空氣調(diào)節(jié)回路。
已知蒸發(fā)器的一個(gè)缺點(diǎn)是它們冷卻空氣流的容量依賴于壓縮機(jī)的運(yùn)行。換句話說(shuō)，如果壓縮機(jī)停機(jī)了，空氣流就不再被冷卻。
事實(shí)上，在大多數(shù)機(jī)動(dòng)車輛中壓縮機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)壓縮機(jī)停機(jī)。
在污染控制標(biāo)準(zhǔn)的文本中，擬構(gòu)造這樣一種機(jī)動(dòng)車輛，即當(dāng)車輛空檔時(shí)停止內(nèi)燃機(jī)，然后一旦需要使用交流發(fā)電機(jī)啟動(dòng)器重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。其結(jié)果是當(dāng)這種車輛處于空檔時(shí)，內(nèi)燃機(jī)停機(jī)，空氣調(diào)節(jié)也停止。內(nèi)燃機(jī)的停機(jī)導(dǎo)致壓縮機(jī)的停機(jī)，由于10到12秒的吹風(fēng)時(shí)間后缺少制冷，導(dǎo)致車輛上乘客不舒適的感覺(jué)。
在熱交換器是散熱器的情況下，會(huì)產(chǎn)生類似的問(wèn)題，因?yàn)閭鳠崃黧w通過(guò)通常由車輛的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵循環(huán)。因此，停止發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)導(dǎo)致泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)并且因此流體循環(huán)停止，特別是當(dāng)室外溫度非常低的時(shí)候?qū)е虏皇孢m的感覺(jué)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)特別的目的是提出一種裝置來(lái)克服上述的缺點(diǎn)。該裝置用于在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)存貯冷量(通過(guò)伴隨地放出熱量)或相反存貯熱量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，重新將這些冷量或熱量傳遞到旅客車廂。
本發(fā)明具體涉及一種在引言中限定類型的熱交換器，并且提供如下內(nèi)容。所述模塊包括適于接收所述第一流體和第二流體的兩組不同的通道，第二流體由至少一個(gè)第三管輸送。
本發(fā)明可選擇的、補(bǔ)充或替代的特征如下-第一流體和第二流體中的一種在所述通道中是不動(dòng)的，交換器執(zhí)行靜態(tài)存貯功能。
-第一流體和第二流體在所述通道中流動(dòng)，交換器執(zhí)行動(dòng)態(tài)存貯功能。
-每個(gè)管的第一通道和第二通道分別設(shè)置在中間隔板的每一側(cè)，該中間隔板在基本上垂直于管的排列(alignment)方向上延伸。
-第二通道在所述方向上具有的寬度在1-5mm之間。
-在這些管的一個(gè)端部，將這些管連接到集管上，集管限定用于第一傳熱流體和第二傳熱流體的室，相同管的第一通道的兩個(gè)子組件終止于兩個(gè)不同的室并在該管的相反端連通在一起，相同管的第二通道的兩個(gè)子組件也終止于兩個(gè)不同的室并在該管的相反端連通在一起，以在用于第一流體和第二流體的各自的室之間限定U形路線。
-集管包括具有縱向?qū)Ч艿某尚筒糠?，該縱向?qū)Ч芟薅ㄋ鍪摇?br> -至少一個(gè)所述導(dǎo)管由至少一個(gè)橫向隔板分隔為至少兩個(gè)室，以在熱交換器內(nèi)限定用于第一流體的至少四個(gè)路徑的路線。
-成型部分具有第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管以及第三導(dǎo)管。第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管限定與第一通道連通的室。第三導(dǎo)管設(shè)置在第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管之間。用于第一流體的入口孔和出口孔設(shè)置在集管的第一端，一個(gè)孔與第一導(dǎo)管連通，另一個(gè)與第三導(dǎo)管連通，在集管第二端附近第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管中的一個(gè)與第三導(dǎo)管連通。
-熱交換器包括在第一方向上層疊的多個(gè)模塊，每個(gè)模塊由三個(gè)相互連接的板形成，也就是被轉(zhuǎn)向?qū)盈B件的第一端的第一板、被轉(zhuǎn)向?qū)盈B件的第二端的第二板和第三中間板，每個(gè)板基本上沿著同樣的輪廓在基本上相互垂直的并與第一方向垂直的第二方向和第三方向上延伸，這些模塊在至少一個(gè)中間區(qū)域相互分離以在它們之間限定間隔，所述間隔用于在第三方向上通過(guò)空氣流，這些板被沖壓以便在每個(gè)模塊內(nèi)限定一些路徑，這些路徑用于分別在中間板的每一側(cè)的第一傳熱流體和第二傳熱流體在第二方向上的循環(huán)，在位于所述至少一個(gè)中間區(qū)域每一側(cè)的兩個(gè)端部區(qū)域內(nèi)這些板具有開(kāi)口，所述開(kāi)口能夠使各個(gè)模塊接收第一流體和第二流體，在每個(gè)模塊內(nèi)在所述開(kāi)口周圍和它們邊緣處這些板連接在一起對(duì)這些流體進(jìn)行密封。
-用于第二流體循環(huán)的路徑在第一方向上的厚度在1-5mm之間。
-每個(gè)板在第一所述端部區(qū)域具有用于使第一流體分別在兩個(gè)方向上循環(huán)的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口和用于使第二流體在第一方向上循環(huán)的第三開(kāi)口，在第二所述端部區(qū)域內(nèi)具有用于使第二流體在第二方向上循環(huán)的第四開(kāi)口。
-第三開(kāi)口設(shè)置在第二方向上的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口之間。
-第四開(kāi)口在第二方向上延伸。
-模塊的第一板和相鄰模塊的第三板具有各自的相互支撐的突起，在所述突起中設(shè)置相應(yīng)的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，所述相鄰模塊第二板的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口由所述第三板的突起以密封的方式穿過(guò)。
-模塊的第一板的第三開(kāi)口與同一模塊的第三板的第三開(kāi)口相鄰，并且與相鄰模塊的第二板的第三開(kāi)口相鄰，所述相鄰模塊的第二板的第三開(kāi)口設(shè)置在突起中。
-模塊的第一板和相鄰模塊的第二板具有各自的相互支撐的突起，在所述突起中設(shè)置相應(yīng)的第四開(kāi)口，模塊的第一板和第三板在環(huán)形區(qū)域以密封的方式連接，該環(huán)形區(qū)域在第一板的突起和第三板的開(kāi)口的周圍。
-第二方向基本上為豎直方向，所述第一端部區(qū)域?yàn)樯喜繀^(qū)域，第二流體向上流動(dòng)。
-當(dāng)?shù)诙鳠崃黧w從第一傳熱流體接收冷量時(shí)第二傳熱流體適于從液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)，以及相反地當(dāng)它釋放冷量時(shí)，第二傳熱流體從固態(tài)轉(zhuǎn)化成液態(tài)。
-第二傳熱流體具有的熔點(diǎn)在0-10℃之間，并且優(yōu)選地在4-7℃之間。
-第二傳熱流體具有的熔化焓值至少為150kJ/kg。
-第二傳熱流體可以從十四烷、石蠟、水合鹽和低共熔混合物中選擇。
-熱交換器內(nèi)第一流體和第二流體之間的換熱面積在0.5-1.5m2之間。
-與熱交換器內(nèi)第二流體接觸的直接熱交換面積在0.5-1.5m2之間。
-用于循環(huán)與第一流體和/或與空氣流進(jìn)行熱接觸的第二流體的熱交換器中提供的至少一部分空間，襯有非常多孔的導(dǎo)熱的優(yōu)選為石墨的泡沫。
-本發(fā)明另一個(gè)目的是上述熱交換器在特別是機(jī)動(dòng)車輛的供熱、通風(fēng)和/或空氣調(diào)節(jié)裝置中的使用，所述裝置包括至少一個(gè)第一封閉回路和第二封閉回路，在所述至少一個(gè)第一封閉回路中所述熱交換器由空氣流穿過(guò)，并且所述第一流體能夠循環(huán)以向熱交換器中的所述空氣流放出熱量或冷量，根據(jù)第一回路產(chǎn)生的加熱容量或冷卻容量以及空氣流處理的要求，所述第二封閉回路中的所述第二流體可以在所述熱交換器和存貯箱之間循環(huán)，以從熱交換器內(nèi)的第一傳熱流體中接收熱量或冷量，以將其存貯到存貯箱中以及將其恢復(fù)到熱交換器內(nèi)的空氣流中。
-第二回路有利地包括在200g和500g之間的第二流體。


下面將引用附圖對(duì)本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明使用蒸發(fā)器的裝置的回路流程圖，該裝置為機(jī)動(dòng)車輛的旅客車廂提供空氣調(diào)節(jié)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)器的立面圖。
圖3是沿圖2中III-III線的部分橫截面。
圖4是沿圖5中IV-IV線的蒸發(fā)器集管的縱向橫截面。
圖5是沿圖4中V-V線的截面中的蒸發(fā)器局部視圖。
圖6是沿圖5中VI-VI線蒸發(fā)器集管的一個(gè)變型的橫截面。
圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)蒸發(fā)器的局部立面圖。
圖8是沿著圖7中VIII-VIII線的部分橫截面。
圖9是沿著圖7中IX-IX線的部分橫截面。
圖10和11是沿著圖8中X-X線的部分橫截面，分別表示蒸發(fā)器的上部和下部。
圖12-14是包括圖7-11的蒸發(fā)器模塊的三個(gè)板的前視圖。
圖15表示一種替代的板。
圖16是與圖1相似的對(duì)應(yīng)于裝置的一個(gè)變型的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示機(jī)動(dòng)車輛的空氣調(diào)節(jié)裝置。該裝置通常包括制冷劑回路BF，其中流體在返回壓縮機(jī)之前，依次流過(guò)壓縮機(jī)BF1、冷凝器BF2、箱或“瓶”BF3、減壓器BF4和蒸發(fā)器BF5。該裝置還包括加熱回路BC。在該回路BC中車輛發(fā)動(dòng)機(jī)M的冷卻流體在泵BC1的作用下流動(dòng)，泵BC1由發(fā)動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)?；芈稡C還包括散熱器BC2和用于控制在這個(gè)散熱器內(nèi)的流體流量的電磁閥BC3。由箭頭F所示的空氣流依次通過(guò)蒸發(fā)器BF5和散熱器BC2，以在其導(dǎo)入車輛的旅客車廂之前達(dá)到期望的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，蒸發(fā)器BF5也是回路BS的一部分，該回路BS還包括電循環(huán)泵BS1和流體存貯箱BS2。如下面詳細(xì)的描述，回路BS包括傳熱流體，該傳熱流體能夠與制冷劑和蒸發(fā)器BF5內(nèi)的空氣流F進(jìn)行熱交換。
在裝置初始運(yùn)行期間，泵BS1停止運(yùn)行并且流體在回路BS內(nèi)不流動(dòng)。只有少量的存在于蒸發(fā)器BF5內(nèi)的這種流體被制冷劑冷卻，從而能夠進(jìn)行蒸發(fā)器的快速溫度調(diào)節(jié)。一旦達(dá)到蒸發(fā)器預(yù)期的溫度或者空氣流F預(yù)期的溫度，泵BS1就開(kāi)始啟動(dòng)，因此冷卻后的流體在回路BS內(nèi)流動(dòng)，使冷量存貯在箱BS2內(nèi)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，并且因此壓縮機(jī)BF1也停止運(yùn)行，回路BS內(nèi)的流體的循環(huán)在泵BS1的作用下繼續(xù)進(jìn)行，并且該流體通過(guò)從箱BS2中導(dǎo)出冷量，接替制冷劑將空氣流F冷卻。
圖2表示本發(fā)明的蒸發(fā)器10，該蒸發(fā)器可以構(gòu)成圖1中的蒸發(fā)器BF5。該蒸發(fā)器包括由多個(gè)平行管14形成的管束12。提供熱交換面積的波紋形插入件16與多個(gè)平行管14交替設(shè)置。管束12插入到兩個(gè)集管即設(shè)置在這里的上部的集管18和設(shè)置在這里的下部的集管20之間。集管18設(shè)置有處于液相或者液/氣相的制冷劑的入口管22和處于氣相的制冷劑的出口管24。制冷劑如箭頭F1所示進(jìn)入管22，如圖2中箭頭F所示在與快速流過(guò)管束12的空氣流進(jìn)行熱交換后，如箭頭F2所示從管24排出。和傳統(tǒng)的蒸發(fā)器一樣，管14包括與空氣流進(jìn)行熱交換的制冷劑的循環(huán)通道。通過(guò)吸熱，液相或液/氣相的制冷劑轉(zhuǎn)變成氣相，從而冷卻空氣流。
本發(fā)明的管14與傳統(tǒng)蒸發(fā)器管的不同之處在于它們提供了雙重功能，也就是說(shuō)，使制冷劑循環(huán)以及還根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使回路BS的流體循環(huán)，回路BS的流體然后成為傳熱流體。
如圖3所示，管14包括板狀的兩個(gè)部分，即第一部分26和第二部分30。在第一部分26中，通道28形成為用于制冷劑的循環(huán)。在第二部分30中，通道32形成為用于傳熱流體的循環(huán)。
板26通過(guò)擠壓金屬材料制成，該金屬材料優(yōu)選地為鋁或者鋁基合金。在實(shí)施例中，部件或板26包括一排通道28，其中每個(gè)通道具有基本上為矩形的橫截面并且由兩個(gè)大的平行側(cè)面限定。
板30也由類似的金屬材料擠壓制成并且包括一排通道32，其中每個(gè)通道一般具有矩形的橫截面，除了靠近板30的側(cè)邊緣的通道之外。板30由兩個(gè)大的平行側(cè)面限定。板26的一個(gè)大側(cè)面連接到板30的一個(gè)大側(cè)面，例如通過(guò)釬焊(brazing)形成整體的元件。波紋形插入件16有利地由與板相同的材料制成。
通道28具有的內(nèi)部尺寸和壁厚的選擇考慮使用的制冷劑類型和運(yùn)行壓力。
因此，在傳統(tǒng)制冷劑的情況下，例如流體R134A，通道28具有的水力直徑一般在1-2mm之間，爆裂壓力通常大約為36bar。
與之相比，在例如是CO2制冷劑的情況下，通道一般具有的尺寸在0.5-1mm之間，爆裂壓力通常大約為250bar。
通道32用于熱存貯流體的循環(huán)。
作為實(shí)施例，通道32的橫截面可以具有大約3mm的高度和大約1mm的寬度。顯然這些尺寸可以變化。這些尺寸和圍繞通道32的壁厚的選擇也考慮壓力的要求。傳熱流體的壓力相對(duì)較低，一般低于5bar。
傳熱流體的總量取決于要傳遞到送入旅客車廂的空氣流的熱(冷)量。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖4和5，來(lái)對(duì)圖1蒸發(fā)器中的集管18結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述。集管18包括成型部分38和集管板40。集管板40由限定流體開(kāi)口或通道的幾個(gè)板疊加形成。
成型部分38具有細(xì)長(zhǎng)的形狀并且整體限定三個(gè)用于制冷劑的平行導(dǎo)管。沿著成型部分一側(cè)延伸的一個(gè)導(dǎo)管42由連接的隔板44分隔，以形成入口室46和中間室48。在導(dǎo)管42的相對(duì)端是形成流體室的導(dǎo)管50。設(shè)置在導(dǎo)管42和50之間的另一個(gè)導(dǎo)管52形成中間室。入口管22與室46連通，而出口管24與室52連通。室42和室52在與管22和24相對(duì)的部分38的端部用塞子54封閉，而室50在其兩端由塞子56封閉。
集管20由層疊的板形成。該層疊的板限定合適的通道(圖中未示出)，一方面使所有通道28和另一方面使相同管的所有通道32與另一通道連通。
類似地，上述提到的集管板40的路徑與成型部分38的路徑配合，從而建立在一側(cè)的集管18的室46、48、50和導(dǎo)管60與在另一側(cè)的管的通道28和32之間適當(dāng)?shù)倪B通。
在示出的實(shí)施例中，制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)以四條路徑循環(huán)。制冷劑首先進(jìn)入室46并且兩次經(jīng)過(guò)通道28(路徑1和2)進(jìn)入室50，并且接著再次兩次經(jīng)過(guò)通道28(路徑3和4)被傳送到室48。從那里，流體通過(guò)在導(dǎo)管42和52之間隔板內(nèi)的在塞子54附近的開(kāi)口58到達(dá)室52。接著，流體到達(dá)出口24。
同樣如圖5所示，集管的成型部分38限定兩個(gè)縱向的導(dǎo)管60，該導(dǎo)管60通過(guò)路徑62與管14的通道32連通。這樣，兩個(gè)導(dǎo)管60用于建立各個(gè)管的通道32之間的連通。導(dǎo)管60以與導(dǎo)管42和52相同的方式，在集管一端封閉并且在另一端開(kāi)口以與第二冷存貯回路余下的部分連通，該第二冷存貯回路例如是圖1中的回路BS。
圖6中示出的集管與圖4中的不同之處有兩點(diǎn)。一方面，用于制冷劑的每個(gè)側(cè)導(dǎo)管70、72由隔板76、78縱向隔開(kāi)。側(cè)導(dǎo)管70、72通過(guò)開(kāi)口74與管的通道28連通。這兩個(gè)隔板在集管的縱向上相互偏移。因此，在圖6的實(shí)施例中，以公知的方式流體循環(huán)出現(xiàn)六條路徑而不是四條路徑。另一方面，中間導(dǎo)管82連接到流體入口管82，側(cè)導(dǎo)管70連接到出口管84，而另一側(cè)導(dǎo)管72通過(guò)連通開(kāi)口86連接到中間導(dǎo)管80。顯然，根據(jù)橫向隔板的數(shù)量，路徑的數(shù)量可以不是4條或6條，中間導(dǎo)管能夠連接到入口管或者連接到出口管。圖6也示出用于存貯流體的導(dǎo)管88，與圖5中的導(dǎo)管60類似，該導(dǎo)管88通過(guò)開(kāi)口90與管的通道32連通。這些通道與位于圖左側(cè)也就是在管82和84側(cè)的一端的入口管和出口管91連通，在另一側(cè)也就是在導(dǎo)管72和80共同的塞子94側(cè)，由塞子92塞住。
圖7-11表示與圖2-6中的結(jié)構(gòu)不同的蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器也能在圖1的裝置中使用。這種蒸發(fā)器包括一疊模塊100，每個(gè)模塊由三個(gè)沖壓的板形成。圖7中的局部立面圖表示許多模塊100，最靠近層疊件右端的模塊具有用于制冷劑的入口管和出口管101、102，和用于熱存貯流體的入口管和出口管104、105。入口管和出口管101、102與減壓部件例如在實(shí)施例中示出的減壓器103連接。如圖所示，這些模塊100的上部區(qū)域和下部區(qū)域相互接觸，并且在它們之間沿著蒸發(fā)器的大部分高度延伸的中部區(qū)域具有用于通過(guò)空氣流的間隔106。該間隔106襯有紋形插入件107，該插入件107與圖2和3中的插入件16類似。構(gòu)成每個(gè)模塊的三個(gè)板108、109和110具有基本上相同的矩形輪廓，并且每個(gè)板具有位于垂直于層疊方向的平面內(nèi)的外邊緣111。該層疊方向也就是圖7中的左-右方向。在圖7-11中，分別在圖12-14中分開(kāi)示出的板108、110和109以這個(gè)次序從左到右地布置。如圖8-11所示，圖8-11顯示了沿著平行于層疊方向的平面的部分橫截面，三個(gè)板的外邊緣111相互連接和釬焊以密封流體。如圖8所示，存貯流體的出口管105在其寬度中部區(qū)域的位置連接到模塊的上部區(qū)域而制冷劑的入口管和出口管101、102在相同的上部區(qū)域橫向地連接在管105的每一側(cè)。為了排除殘余氣體，存貯流體的入口管和出口管104、105分別設(shè)置在熱交換器的下部和上部是有好處的。
面對(duì)每個(gè)管101和102，沖壓一個(gè)模塊的板108和相鄰模塊的板110，以形成各自的突起112、113。該突起112、113的平頂114、115相互支撐并且鉆上重合的開(kāi)口116、117。平頂114、115在開(kāi)口116、117周圍以密封方式焊接在一起，以通過(guò)層疊形成分別與管101和102連接的縱向?qū)Ч?18、119。
具體如圖11所示，面對(duì)存貯流體入口管104，一個(gè)模塊的板108和相鄰模塊的板109分別具有突起120、121。該突起120、121的平頂122、123相互抵靠并且鉆上重合的開(kāi)口124、125。平頂122、123在開(kāi)口124、125周圍以密封流體的方式釬焊在一起。這些突起限定與管104連通的縱向?qū)Ч?26。開(kāi)口127設(shè)置在板110內(nèi)以確保該導(dǎo)管的連續(xù)性。
如圖8和10所示，面對(duì)存貯流體出口管105，每個(gè)模塊的板108和110延伸進(jìn)入它們各自的外邊緣111的平面。一個(gè)模塊的板109具有突起128。該突起128的平頂129支承在相鄰模塊的板110上。頂129、板108和110具有各自重合的開(kāi)口130、131和132。在這些開(kāi)口的周圍，它們以密封流體的方式釬焊在一起。突起128限定與管105連通的縱向?qū)Ч?33。
如圖9和11所示，在模塊的中部高度的區(qū)域，板108和110一般沿著平行于它們外邊緣111平面的平面延伸，并且相互分離。然而，這些板以密封的方式在區(qū)域134(圖11)內(nèi)焊接在一起。該區(qū)域134位于導(dǎo)管126正上方并且沿著模塊的整個(gè)長(zhǎng)度延伸直到邊緣111的豎直側(cè)，而且也沿著對(duì)應(yīng)于由沖壓形成的各自的肋140(圖9)的頂部的中垂線延伸。該肋連接在外邊緣111的上側(cè)并且向上延伸直到區(qū)域134上方一定的距離處。因此板108和110一起限定在導(dǎo)管118和119之間的一個(gè)U形路線。在該路線中分支137、138位于肋140的兩側(cè)并且在其底端和區(qū)域134之間相互連接。突起120、121和相應(yīng)的開(kāi)口有利地水平延伸并且可以幾乎延伸到蒸發(fā)器的整個(gè)寬度。
除外邊緣111和突起121和128之外，每個(gè)模塊的板109沿著平行于其外邊緣平面的平面在其整個(gè)區(qū)域上延伸，并且與板110間隔開(kāi)。突起121和128從這個(gè)平面部分135形成并且突起113穿過(guò)以密封方式形成在這里的開(kāi)口136。平面部分135和板110一起限定空間139，該空間為存貯流體提供從導(dǎo)管126到導(dǎo)管133的豎直向上的路徑，以使該流體在沒(méi)有因排氣而產(chǎn)生的噪聲和沒(méi)有任何滯留問(wèn)題的情況下循環(huán)。圖中未示出的插入件可以設(shè)置在空間139中以促進(jìn)熱交換。
圖15顯示的板109a可以用于替代圖7-11中層疊件中的板109，而不作其他的變化。該板的與板109的對(duì)應(yīng)元件相似的元件，都用相同的標(biāo)號(hào)表示。板109a與板109的不同之處在于存在從平面部分135沖壓形成的兩條肋以及該平面部分135的頂部以密封方式焊接到相同模塊的板110上。第一肋包括水平區(qū)域143、緊跟著的彎曲部144和豎直區(qū)域145。該水平區(qū)域143在板的豎直側(cè)的其中一側(cè)(圖中的右側(cè))在開(kāi)口136的直接的下方連接到外邊緣111。該豎直區(qū)域145向下延伸到突起121附近。第二肋包括區(qū)域146、緊跟著的彎曲部147和豎直區(qū)域148。區(qū)域146幾乎水平延伸并且在板的相對(duì)側(cè)(圖中的左側(cè))上在突起121的直接的上面連接到外邊緣111。豎直區(qū)域148向上延伸到開(kāi)口136附近。區(qū)域145的底端和區(qū)域148的頂端分別面對(duì)區(qū)域146和143設(shè)置。肋143和148與外邊緣111一起限定第二流體的S形路線。該路線包括從導(dǎo)管126開(kāi)始，包括在板的右手側(cè)和肋146-148之間的第一向上分支、包括在兩條肋之間的第二向下分支、包括在板的左手側(cè)和肋143-145之間的第三向上分支，并且在導(dǎo)管133處結(jié)束。區(qū)域145和148設(shè)置成使這三個(gè)分支基本上具有相同的寬度。而且，區(qū)域146在板的左手側(cè)的方向上向上變寬，以在路線的第二分支和第三分支之間的過(guò)渡位置處變得平滑。
所描述的熱交換器實(shí)施例可以用于靜態(tài)的存貯流體和循環(huán)的存貯流體。
設(shè)置在蒸發(fā)器內(nèi)用于與空氣流熱接觸的傳熱流體循環(huán)的所有或部分空間可以襯上非常多孔的導(dǎo)熱泡沫。這些泡沫例如是孔隙率為90％的和導(dǎo)熱率為150w/m/℃的Pocofoam制成的且具有非常高的比表面積的石墨泡沫。這種泡沫有利地壓縮在與制冷劑和與空氣流熱連接的通道內(nèi)。
如上所述，本發(fā)明中蒸發(fā)器內(nèi)路徑的數(shù)量可以不是4條和6條并而是任意的偶數(shù)2n條，這里n是整數(shù)。
符合上述傳熱流體的熱存貯流體還可以是相變流體，即熔點(diǎn)在0℃和10℃之間的流體。
相變流體可以包括水。但是水有一個(gè)缺點(diǎn)，即當(dāng)水從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)水會(huì)膨脹并且可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰。
優(yōu)選地使用熔點(diǎn)在4℃到7℃之間的相變流體。這些材料的例子，具體提到的材料有石蠟族、含水鹽類(hydrated salts)和低共熔混合物。在石蠟中，能具體提到的產(chǎn)品有Rubitherm的商品名稱為RT5的產(chǎn)品。
一個(gè)有利的材料是比重為0.8的石蠟。優(yōu)選地使用具有的相變焓值等于150kJ/kg或更高的相變材料。優(yōu)選地，熔點(diǎn)高于0℃，以避免結(jié)冰問(wèn)題并且最重要的是以避免由于太低的壓力而導(dǎo)致熱力循環(huán)過(guò)度惡化。而且，熔點(diǎn)應(yīng)該優(yōu)選地低于10℃，因此通過(guò)恢復(fù)存貯的能量，可以獲得充分低的溫度以滿足舒適的要求。
圖1中的回路BS中存在的傳熱流體的總量取決于在發(fā)動(dòng)機(jī)M停止運(yùn)行的時(shí)期內(nèi)傳遞給空氣流F的熱能。研究表明在大多數(shù)的情況下，這一階段的持續(xù)時(shí)間少于30秒。為了將蒸發(fā)器上游的25℃和相對(duì)濕度為40％的空氣變成蒸發(fā)器下游的10℃和相對(duì)濕度為100％的空氣，350kg/h的流量需要的熱功率是大約1500W，或者在30秒內(nèi)傳遞45000J的能量。該能量由融化300g的具有熔化焓值150kJ/kg的相變材料提供。通常，相變材料的數(shù)量在200g和500g之間。例如由上述的插入件16和107提供的在制冷劑和相變材料之間以及在相變材料和空氣流之間的熱交換面積有利地在0.5-1.5m2之間。
圖16顯示與圖1中的部件相同的部件。相同的部件使用相同的標(biāo)記，但是在冷存貯回路的標(biāo)記中將字母“f”加到字母“S”之后，變成BSf，并且在該回路的其他組件中也同樣設(shè)置。圖16中的裝置與圖1中裝置的不同之處在于增加與散熱器BC2關(guān)聯(lián)的和與回路BSf類似的熱存貯回路BSc，因此除散熱器之外，熱存貯回路BSc還包括電循環(huán)泵BSc1和用于傳熱流體的存貯箱BSc2。該傳熱流體能夠與冷卻流體和與散熱器BC2中的空氣流F進(jìn)行熱交換。
很明顯，本發(fā)明也可以不使用與蒸發(fā)器關(guān)聯(lián)的冷存貯回路，而僅僅使用與散熱器例如BC2關(guān)聯(lián)的熱存貯回路。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，適于作為特別是機(jī)動(dòng)車輛的供熱、通風(fēng)和/或空氣調(diào)節(jié)裝置的一部分，所述熱交換器包括在第一方向上層疊的多個(gè)模塊(14，100)，模塊連接到用于第一流體的入口管(22、82、101)和出口管(24、84、102)并適于使所述第一流體循環(huán)，其特征在于，所述模塊包括適于接收所述第一流體和第二流體的兩組不同的通道(137、138、139)，第二流體由至少一個(gè)第三管(91、104、105)輸送。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中第一流體和第二流體中的一種在所述通道中是不動(dòng)的，所述交換器執(zhí)行靜態(tài)存貯功能。
3.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中第一和第二流體在所述通道中流動(dòng)，所述交換器執(zhí)行動(dòng)態(tài)存貯功能。
4.如前面任一權(quán)利要求所述的熱交換器，包括至少一排平行的平管(14)，在每個(gè)平管中形成第一縱向通道(28)和第二縱向通道(32)以分別循環(huán)第一傳熱流體和第二傳熱流體，在管之間設(shè)置間隔用于通過(guò)空氣流(F)。
5.如權(quán)利要求4所述的熱交換器，其中每個(gè)管(14)的第一通道和第二通道(28、32)分別設(shè)置在中間隔板的每一側(cè)，該中間隔板在基本上垂直于管的排列方向上延伸。
6.如權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中第二通道(32)在所述方向上具有的寬度在1mm到5mm之間。
7.如權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，在這些管的一個(gè)端部，將這些管連接到集管(18)上，所述集管限定用于第一傳熱流體和第二傳熱流體的室(46、48、50、52、60)，相同管(14)的第一通道(28)的兩個(gè)子組件終止于兩個(gè)不同的室(46、52)并在該管的相反端連通在一起，相同管(14)的第二通道(32)的兩個(gè)子組件也終止于兩個(gè)不同的室(60)并在該管的相反端連通在一起，以在用于第一流體和第二流體的各自的室之間限定U形路線。
8.如權(quán)利要求7所述的熱交換器，其中集管包括具有縱向?qū)Ч?42、50、52、60)的成型部分(38)，該縱向?qū)Ч芟薅ㄋ鍪摇?br> 9.如權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中至少一個(gè)所述導(dǎo)管(42)由至少一個(gè)橫向的隔板(44)分為至少兩個(gè)室(46、48)，以在熱交換器內(nèi)限定用于第一流體的至少四個(gè)路徑的路線。
10.如權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中成型部分(38)具有第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管(42、50)以及第三導(dǎo)管(52)，第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管限定與第一通道(28)連通的室(46、48、50)，第三導(dǎo)管(52)設(shè)置在第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管之間，用于第一流體的入口孔(22)和出口孔(24)設(shè)置在集管的第一端，一個(gè)孔與第一導(dǎo)管(42)連通，另一個(gè)孔與第三導(dǎo)管(52)連通，在集管第二端附近第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管中的一個(gè)與第三導(dǎo)管連通。
11.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的熱交換器，包括在第一方向上層疊的多個(gè)模塊(100)，每個(gè)模塊由三個(gè)相互連接的板形成，也就是被轉(zhuǎn)向?qū)盈B件的第一端的第一板(108)、被轉(zhuǎn)向?qū)盈B件的第二端的第二板(109)和第三中間板(110)，每個(gè)板基本上沿著同樣的輪廓在基本上相互垂直的并與第一方向垂直的第二方向和第三方向上延伸，這些模塊在至少一個(gè)中間區(qū)域相互分離以在它們之間限定間隔(106)，間隔用于在第三方向上通過(guò)空氣流，這些板被沖壓以便在每個(gè)模塊內(nèi)限定一些路徑(137-139)，這些路徑用于分別在中間板(110)的每一側(cè)的第一傳熱流體和第二傳熱流體在第二方向上的循環(huán)，在位于所述至少一個(gè)中間區(qū)域每一側(cè)的兩個(gè)端部區(qū)域內(nèi)這些板具有開(kāi)口(116、117、124、125、127、130、131、132、136)，所述開(kāi)口能夠使各個(gè)模塊接收第一流體和第二流體，在每個(gè)模塊內(nèi)在所述開(kāi)口周圍和它們邊緣(111)處這些板連接在一起對(duì)這些流體進(jìn)行密封。
12.如權(quán)利要求11所述的熱交換器，其中用于第二流體循環(huán)的路徑在第一方向上的厚度在1-5mm之間。
13.如權(quán)利要求11和12中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中每個(gè)板在第一所述端部區(qū)域具有用于使第一流體分別在兩個(gè)方向上循環(huán)的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口(116、117、136)和用于使第二流體在第一方向上循環(huán)的第三開(kāi)口(130、131、132)，在第二所述端部區(qū)域內(nèi)具有用于使第二流體在第二方向上循環(huán)的第四開(kāi)口(124、125、127)。
14.如權(quán)利要求13所述的熱交換器，其中第三開(kāi)口設(shè)置在第二方向上的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口之間。
15.如權(quán)利要求13和14中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中第四開(kāi)口在第二方向上延伸。
16.如權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中模塊的第一板(108)和相鄰模塊的第三板(110)具有各自的相互支撐的突起(112、113)，在所述突起中設(shè)置相應(yīng)的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口(116、117)，所述相鄰模塊第二板的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口(136)由所述第三板的突起以密封的方式穿過(guò)。
17.如權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中模塊的第一板(108)的第三開(kāi)口(131)與同一模塊的第三板(110)的第三開(kāi)口(132)相鄰，并且與相鄰模塊的第二板(109)的第三開(kāi)口(130)相鄰，所述相鄰模塊的第二板的第三開(kāi)口設(shè)置在突起(128)中。
18.如權(quán)利要求13-17中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中模塊的第一板(108)和相鄰模塊的第二板(109)具有各自的相互支撐的突起(120、121)，在所述突起中設(shè)置相應(yīng)的第四開(kāi)口(124、125)，模塊的第一板和第三板(110)在環(huán)形區(qū)域(111、134)以密封的方式連接，該環(huán)形區(qū)域在第一板的突起(120)和第三板的開(kāi)口(127)的周圍。
19.如權(quán)利要求13-18中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中第二方向基本上為豎直方向，所述第一端部區(qū)域?yàn)樯喜繀^(qū)域，第二流體向上流動(dòng)。
20.如前面任一權(quán)利要求所述的熱交換器，構(gòu)成空調(diào)的蒸發(fā)器，其中當(dāng)?shù)诙鳠崃黧w從第一傳熱流體接收冷量時(shí)第二傳熱流體適于從液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)，以及相反地當(dāng)它釋放冷量時(shí)，第二傳熱流體從固態(tài)轉(zhuǎn)化成液態(tài)。
21.如權(quán)利要求20所述的熱交換器，其中第二傳熱流體具有的熔點(diǎn)在0-10℃之間，并且優(yōu)選地在4-7℃之間。
22.如權(quán)利要求20和21中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中第二傳熱流體具有的熔化焓值至少為150kJ/kg。
23.如權(quán)利要求20-22中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中第二傳熱流體可以從十四烷、石蠟、水合鹽和低共熔混合物中選擇。
24.如前面任一權(quán)利要求所述的熱交換器，其中熱交換器內(nèi)第一流體和第二流體之間的換熱面積在0.5-1.5m2之間。
25.如前面任一權(quán)利要求所述的熱交換器，其中與熱交換器內(nèi)第二流體接觸的直接熱交換面積在0.5-1.5m2之間。
26.如前面任一權(quán)利要求所述的熱交換器，其中用于循環(huán)與第一流體和/或與空氣流進(jìn)行熱接觸的第二流體的熱交換器中提供的至少一部分空間，襯有非常多孔的導(dǎo)熱的優(yōu)選為石墨的泡沫。
27.如前面任一權(quán)利要求中的熱交換器在特別是機(jī)動(dòng)車輛的供熱、通風(fēng)和/或空氣調(diào)節(jié)裝置中的使用，所述裝置包括至少一個(gè)第一封閉回路(BF、BC)和第二封閉回路(BSf、BSc)，在所述至少一個(gè)第一封閉回路中所述熱交換器(BF5、BC2)由空氣流(F)穿過(guò)，并且所述第一流體能夠循環(huán)以向熱交換器(BF5、BC2)中的所述空氣流放出熱量或冷量，根據(jù)第一回路產(chǎn)生的加熱容量或冷卻容量以及空氣流處理的要求，所述第二封閉回路中的所述第二流體可以在所述熱交換器(BF5、BC2)和存貯箱(BSf2，BSc2)之間循環(huán)，以從熱交換器內(nèi)的第一傳熱流體中接收熱量或冷量，以將其存貯到存貯箱(BSf2、BSc2)中以及將其恢復(fù)到熱交換器內(nèi)的空氣流(F)中。
28.如權(quán)利要求27所述的使用，其中第二回路包括在200g和500g之間的第二流體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別是用于機(jī)動(dòng)車輛的空氣調(diào)節(jié)、通風(fēng)和/或供熱裝置的熱交換器。所述熱交換器包括多個(gè)層疊的模塊(100)。所述模塊為第一傳熱流體和第二傳熱流體的循環(huán)限定兩組不同的通道并且被連接到用于兩個(gè)傳熱流體的入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管(101、102、104、105)。
文檔編號(hào)F28D20/02GK1886276SQ200480035480
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月21日
發(fā)明者R·阿萊, D·盧普, L·勒珀蒂 申請(qǐng)人:法雷奧熱力系統(tǒng)公司