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熱交換器的制造方法

文檔序號:8460565閱讀:378來源:國知局
熱交換器的制造方法
【專利說明】熱交換器
[0001]相關(guān)申請的相互參照
[0002]本申請基于通過參考而將其公開內(nèi)容引入本申請的、2012年11月13日申請的日本專利申請2012-249441。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及構(gòu)成為能夠在三種流體間進行熱交換的復(fù)合型的熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0004]以往,已知有構(gòu)成為能夠在三種流體間進行熱交換的復(fù)合型的熱交換器。例如,在專利文獻I中公開有一種復(fù)合型的熱交換器,其將使從制冷循環(huán)系統(tǒng)的壓縮機排出的排出冷媒(第一流體)與送風(fēng)空氣(第三流體)進行熱交換而將排出冷媒所具有的熱量向送風(fēng)空氣放熱的冷媒放熱器、以及使冷卻發(fā)動機的冷卻水(第二流體)與送風(fēng)空氣進行熱交換而將冷卻水所具有的熱量向送風(fēng)空氣放熱的散熱器作為一個熱交換器一體構(gòu)成。
[0005]具體地說,在專利文獻I中公開了如下的熱交換器,其將供排出冷媒流動的冷媒用管和供冷卻水流動的冷卻水用管層疊配置,并在形成于相鄰的冷媒用管與冷卻水用管之間而供外部氣體流通的外部氣體通路中配置有能夠?qū)崿F(xiàn)冷媒用管與冷卻水用管之間的熱移動的外部翅片。由此,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)冷媒與送風(fēng)空氣之間的熱交換、冷卻水與送風(fēng)空氣之間的熱交換,還能夠?qū)崿F(xiàn)冷媒與冷卻水之間的熱交換。
[0006]在先技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2012-144245號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]然而,通常,在制冷循環(huán)系統(tǒng)中,對從冷媒放熱器流出的冷媒的過冷卻度進行控制,而使循環(huán)系統(tǒng)的制冷系數(shù)(COP)達到最大。
[0010]在此,根據(jù)本申請的發(fā)明人的研宄,在上述專利文獻I所記載的復(fù)合型的熱交換器中,在冷媒放熱器中的對冷凝后的冷媒進行過冷卻的過冷卻部中,配置在形成過冷卻部的冷媒管與和該冷媒管相鄰的冷卻水管之間的外部翅片中的、用于使冷卻水所具有的熱量向外部氣體放出的區(qū)域過大,用于使排出冷媒所具有的熱量向外部氣體放出的區(qū)域變小。因此,為了使冷媒放熱器出口側(cè)的冷媒具有所希望的過冷卻度,必須加長形成過冷卻部的冷媒管的長度,增大與該冷媒管連接的外部翅片的總面積。
[0011]然而,冷媒放熱器中的過冷卻部與冷凝部(冷媒放熱器中的過冷卻部以外的放熱部)相比,管壁面的傳熱率極低。另一方面,形成冷凝部的冷媒管的管壁面處的傳熱率高,熱交換性能高。因此,若加長形成過冷卻部的冷媒管的長度,則形成冷凝部的冷媒管的長度變短,作為冷媒放熱器整體的熱交換性能可能變差。
[0012]本發(fā)明鑒于上述點而作成,其目的在于在構(gòu)成為能夠在三種流體間進行熱交換的復(fù)合型的熱交換器中抑制作為熱交換器整體的熱交換性能的降低。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方案,熱交換器具有:內(nèi)部供第一流體流通的多個第一管;內(nèi)部供第二流體流通的多個第二管;將多個第一管及多個第二管層疊配置、并使第一流體及第二流體所具有的熱量向第三流體放出的熱交換部;設(shè)于多個第一管及多個第二管的周圍、供第三流體流通的第三流體用通路;以及配置于第三流體用通路、促進第一流體與第三流體的熱交換以及第二流體與第三流體的熱交換的外部翅片。外部翅片具有將多個第一管彼此熱連接的第一熱連接部和將多個第一管與多個第二管熱連接的第二熱連接部。多個第一管分成多個組,多個第一管的多個組分別是使從同一空間分配出的第一流體向同一方向流動的通道。多個第一管具有形成第一流體流動方向上的最下游側(cè)的通道即最終通道的最下游側(cè)第一管,熱交換部具有第一芯部,該第一芯部包括最下游側(cè)第一管。在第一芯部中,第一熱連接部的個數(shù)比第二熱連接部的個數(shù)多。
[0014]根據(jù)該方案,在包括最下游側(cè)第一管的熱交換部中,第一熱連接部的個數(shù)比第二熱連接部的個數(shù)多,由此,在配置于由最下游側(cè)第一管構(gòu)成的熱交換部的外部翅片中,用于使第一流體所具有的熱量向第三流體放出的區(qū)域大于用于使第二流體所具有的熱量向第三流體放出的區(qū)域。因此,能夠使在最下游側(cè)第一管內(nèi)流通的第一流體所具有的熱量充分地向第三流體放出。
[0015]由此,無需為了使熱交換器出口側(cè)的第一流體的溫度成為所希望的溫度而加長最下游側(cè)第一管,即無需縮短未形成最終通道的第一管,因此能夠抑制作為熱交換器整體的熱交換性能的降低。
[0016]需要說明的是,“第一管及第二管層疊配置”是指第一管及第二管以任意的順序?qū)盈B配置,不限定第一管及第二管的配置順序。此外,“第一熱連接部的個數(shù)比第二熱連接部的個數(shù)多”是指包括第二熱連接部的個數(shù)為O的情況。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的第一實施方式的車輛用空調(diào)裝置的示意圖。
[0018]圖2是第一實施方式的復(fù)合型的熱交換器的立體圖。
[0019]圖3是第一實施方式的復(fù)合型的熱交換器的分解立體圖。
[0020]圖4是圖2的IV-1V剖視圖。
[0021]圖5是圖2的V-V剖視圖。
[0022]圖6是用于說明第一實施方式的復(fù)合型的熱交換器中的冷媒流動及冷卻水流動的示意性的立體圖。
[0023]圖7是表示過冷卻度與冷媒側(cè)的放熱性能的關(guān)系的特性圖。
[0024]圖8是本發(fā)明的第二實施方式所涉及的復(fù)合型的熱交換器的第一芯部中的熱交換部長邊方向的示意性的剖視圖。
[0025]圖9是用于說明本發(fā)明的第三實施方式的復(fù)合型的熱交換器中的冷媒流動及冷卻水流動的示意性的立體圖。
[0026]圖10是用于說明本發(fā)明的第四實施方式的復(fù)合型的熱交換器中的冷媒流動及冷卻水流動的示意性的立體圖。
[0027]圖11是表示本發(fā)明的第五實施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)及冷卻水回路的供暖運轉(zhuǎn)時的流路等的不意圖。
[0028]圖12是表示第五實施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)及冷卻水回路的除霜運轉(zhuǎn)時的流路等的示意圖。
[0029]圖13是表示第五實施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)及冷卻水回路的制冷運轉(zhuǎn)時的流路等的示意圖。
[0030]圖14是表示本發(fā)明的第六實施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)及冷卻水回路的供暖運轉(zhuǎn)時的流路等的不意圖。
[0031]圖15是表示第六實施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)及冷卻水回路的暖機運轉(zhuǎn)時的流路等的示意圖。
[0032]圖16是表示第六實施方式的熱泵循環(huán)系統(tǒng)及冷卻水回路的制冷運轉(zhuǎn)時的流路等的示意圖。
[0033]圖17是用于說明本發(fā)明的變形例的復(fù)合型的熱交換器中的冷媒流動及冷卻水流動的示意性的立體圖。
【具體實施方式】
[0034]以下,參照【附圖說明】用于實施本發(fā)明的多個方式。在各方式中,對與在先的方式中說明過的事項對應(yīng)的部分標(biāo)注相同的參照符號,有時省略重復(fù)的說明。在各方式中僅對結(jié)構(gòu)的一部分進行說明的情況下,對于結(jié)構(gòu)的其他部分可以應(yīng)用在先說明過的其他方式。在各實施方式中不僅可以將具體明示能夠組合的部分彼此組合,只要組合時不產(chǎn)生特別的障礙,即使沒有明示也可以將實施方式彼此局部組合。
[0035](第一實施方式)
[0036]根據(jù)圖1?圖7說明本發(fā)明的第一實施方式。在本實施方式中,將本發(fā)明的熱交換系統(tǒng)應(yīng)用于從內(nèi)燃機(發(fā)動機)及行駛用電動馬達MG獲得車輛行駛用的驅(qū)動力的、所謂的混合動力車輛的車輛用空調(diào)裝置I。
[0037]混合動力車輛能夠在根據(jù)車輛的行駛負載等使發(fā)動機動作或停止而從發(fā)動機及行駛用電動馬達MG這雙方獲得驅(qū)動力來行駛的行駛狀態(tài)、使發(fā)動機停止而僅從行駛用電動馬達MG獲得驅(qū)動力來行駛的行駛狀態(tài)等之間進行切換。由此,混合動力車輛相對于僅能從發(fā)動機獲得車輛行駛用的驅(qū)動力的通常的車輛而言,能夠提高車輛燃料利用率。
[0038]應(yīng)用于本實施方式的車輛用空調(diào)裝置I的熱交換系統(tǒng)包括:作為蒸氣壓縮式的制冷循環(huán)系統(tǒng)的熱泵循環(huán)系統(tǒng)10 ;以及供冷卻行駛用電動馬達MG的冷卻水循環(huán)的冷卻水循環(huán)回路40等。
[0039]首先,熱泵循環(huán)系統(tǒng)10在車輛用空調(diào)裝置I中發(fā)揮冷卻向作為空調(diào)對象空間的車室內(nèi)送風(fēng)的送風(fēng)空氣的功能。在該熱泵循環(huán)系統(tǒng)10中,采用通常的氟利昂系冷媒作為冷媒,構(gòu)成高壓側(cè)冷媒壓力不超過冷媒的臨界壓力的亞臨界制冷循環(huán)系統(tǒng)。需要說明的是,在冷媒中混入有用于對壓縮機11進行潤滑的冷凍機油,冷凍機油的一部分與冷媒一起在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)。
[0040]壓縮機11是配置在發(fā)動機室內(nèi)、在熱泵循環(huán)系統(tǒng)10中吸入冷媒、將其壓縮并排出的構(gòu)件,是利用電動馬達Ilb對排出容量固定的固定容量型壓縮機Ila進行驅(qū)動的電動壓縮機。作為固定容量型壓縮機11a,具體而言,可以采用渦旋型壓縮機構(gòu)、葉片型壓縮機構(gòu)等各種壓縮機構(gòu)。
[0041]電動馬達Ilb是由從后述的控制裝置輸出的控制信號控制其動作(轉(zhuǎn)數(shù))的構(gòu)件,可以采用交流馬達、直流馬達中的任一形式。并且,通過該轉(zhuǎn)數(shù)控制來變更壓縮機11的冷媒排出能力。因此,在本實施方式中,電動馬達Ilb構(gòu)成壓縮機11的排出能力變更機構(gòu)。
[0042]冷媒放熱器12的冷媒入口側(cè)與壓縮機11的冷媒排出口連接。冷媒放熱器12是配置在發(fā)動機室內(nèi)、使從壓縮機排出的排出冷媒(第一流體)與從送風(fēng)風(fēng)扇13輸送來的作為熱交換對象流體的外部氣體(第三流體)進行熱交換而使排出冷媒所具有的熱量向外部氣體放出的放熱用熱交換器。
[0043]此外,送風(fēng)風(fēng)扇13是由從控制裝置輸出的控制電壓控制運轉(zhuǎn)率、即轉(zhuǎn)數(shù)(送風(fēng)空氣量)的電動式送風(fēng)機。并且,本實施方式的冷媒放熱器12與使作為冷卻行駛用電動馬達MG的熱介質(zhì)的冷卻水(第二流體)與從送風(fēng)風(fēng)扇13輸送來的外部氣體進行熱交換的后述的散熱器(熱介質(zhì)放熱器)43 —體構(gòu)成。
[0044]因此,本實施方式的送風(fēng)風(fēng)扇13構(gòu)成朝向冷媒放熱器12及散熱器43這雙方吹送外部氣體的室外送風(fēng)機構(gòu)。需要說明的是,一體化了的冷媒放熱器12及散熱器43(以下,稱為復(fù)合型的熱交換器70)的詳細結(jié)構(gòu)在后說明。
[0045]在冷媒放熱器12的冷媒出口側(cè)配置有使從冷媒放熱器12流出的冷媒氣液分離并儲存多余液相冷媒的儲存器14。并且,在儲存器14的液相冷媒出口連接有溫度式膨脹閥15的入口側(cè),在溫度式膨脹閥15的出口側(cè)連接有冷媒蒸發(fā)器16的冷媒入口側(cè)。
[0046]溫度式膨脹閥15是如下的減壓機構(gòu):具有配置在冷媒蒸發(fā)器16出口側(cè)的冷媒通路中的未圖示的感溫部,基于冷媒蒸發(fā)器16出口側(cè)冷媒的溫度和壓力檢測冷媒蒸發(fā)器16出口側(cè)冷媒的過熱度,以使冷媒蒸發(fā)器16出口側(cè)冷媒的過熱度成為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定范圍的值的方式通過機械式的機構(gòu)調(diào)整閥開度(冷媒流量)。
[0047]冷媒蒸發(fā)器16是如下的冷卻用熱交換器:配置在室內(nèi)空調(diào)單元30的殼體31內(nèi),使利用溫度式膨脹閥15減壓膨脹了的低壓冷媒與向車室內(nèi)送風(fēng)吹送的送風(fēng)空氣進行熱交換而使低壓冷媒蒸發(fā),從而對送風(fēng)空氣進行冷卻。在冷媒蒸發(fā)器16的冷媒出口側(cè)連接有壓縮機11的冷媒吸入口。
[0048]接下來,對室內(nèi)空調(diào)單元30進行說明。室內(nèi)空調(diào)單元30配置在車室內(nèi)最前部的儀表盤(儀表板控制臺)的內(nèi)側(cè),在形成其外殼的殼體31內(nèi)收容有送風(fēng)機32、所述的冷媒蒸發(fā)器16、電加熱器36等。
[0049]殼體31在其內(nèi)部形成有向車室內(nèi)吹送的送風(fēng)空氣的空氣通路,由具有一定程度的彈性且強度也良好的樹脂(例如,聚丙烯)成形。在殼體31內(nèi)的送風(fēng)空氣流動最上游側(cè)配置有切換導(dǎo)入車室內(nèi)空氣(內(nèi)部氣體)與外部氣體的內(nèi)外部氣體切換裝置33。
[0050]在內(nèi)外部氣體切換裝置33上形成有向殼體31內(nèi)導(dǎo)入內(nèi)部氣體的內(nèi)部氣體導(dǎo)入口及導(dǎo)入外部氣體的外部氣體導(dǎo)入口。并且,在內(nèi)外部氣體切換裝置33的內(nèi)部配置有內(nèi)外部氣體切換門,該內(nèi)外部氣體切換門連續(xù)地調(diào)整內(nèi)部氣體導(dǎo)入口及外部氣體導(dǎo)入口的開口面積,使內(nèi)部氣體的風(fēng)量與外部氣體的風(fēng)量的風(fēng)量比例變化。
[0051 ] 在內(nèi)外部氣體切換裝置33的空氣流動下游側(cè)配置有將經(jīng)由內(nèi)外部氣體切換裝置33吸入的空氣向車室內(nèi)吹送的送風(fēng)機32。該送風(fēng)機32是通過電動馬達驅(qū)動離心式多葉片風(fēng)扇(西洛克風(fēng)扇)的電動送風(fēng)機,其轉(zhuǎn)數(shù)(送風(fēng)量)由從控制裝置輸出的控制電壓控制。
[0052]在送風(fēng)機32的空氣流動下游側(cè),相對于送風(fēng)空氣的流動依次配置有冷媒蒸發(fā)器16及電加熱器36。換言之,冷媒蒸發(fā)器16相對于電加熱器36配置在送風(fēng)空氣的流動方向上游側(cè)。電加熱器36是具有PTC元件(正特性熱敏電阻)、通過控制裝置向PTC元件供給電力而發(fā)熱從而加熱通過冷媒蒸發(fā)器16后的空氣的加熱機構(gòu)。
[0053]并且,在冷媒蒸發(fā)器16的空氣流動下游側(cè)且電加熱器36的空氣流動上游側(cè)配置有空氣混合門34,該空氣混合門34調(diào)整通過冷媒蒸發(fā)器16后的送風(fēng)空氣中的、通過電加熱器36的風(fēng)量比例。此外,在電加熱器36的空氣流動下游側(cè)設(shè)有混合空間35,該混合空間35使經(jīng)由電加熱器36與冷媒進行熱交換而被加熱了的送風(fēng)空氣與繞過電加熱器36而未被加熱的送風(fēng)空氣混合。
[0054]在殼體31的空氣流動最下游部配置有將在混合空間35混合后的空調(diào)風(fēng)向作為冷卻對象空間的車室內(nèi)吹出的吹出口。具體地說,作為該吹出口設(shè)有朝向車室內(nèi)的乘坐人員的上半身吹出空調(diào)風(fēng)的面部吹出口、朝向乘坐人員的腳邊吹出空調(diào)風(fēng)的足部吹出口、以及朝向車輛前擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)面吹出空調(diào)風(fēng)的除霜吹出口(均未圖示)。
[0055]因此,通過空氣混合門34對通過電加熱器36的風(fēng)量的比例進行調(diào)整,從而在混合空間35混合了的空調(diào)風(fēng)的溫度得以調(diào)整,從各吹出口吹出的空調(diào)風(fēng)的溫度得以調(diào)整。換句話說,空氣混合門34構(gòu)成調(diào)整向車室內(nèi)送風(fēng)的空調(diào)風(fēng)的溫度的溫度調(diào)整機構(gòu)。需要說明的是,空氣混合門34由動作被從控制裝置輸出的控制信號控制的未圖示的伺服馬達驅(qū)動。
[0056]并且,在面部吹出口、足部吹出口及除霜吹出口的空氣流動上游側(cè)分別配置有調(diào)整面部吹出口的開口面積的面部門、調(diào)整足部吹出口的開口面積的足部門、調(diào)整除霜吹出口的開口面積的除霜門(均未圖示)。
[0057]這些面部門、足部門、除霜門構(gòu)成切換吹出口模式的吹出口模式切換機構(gòu),經(jīng)由連桿機構(gòu)等由其動作被從控制裝置輸出的控制信號控制的未圖示的伺服馬達驅(qū)動。
[0058]接下來,對冷
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