专利名称：过冷式冷凝器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种过冷式冷凝器，尤其涉及一种适合用于车辆等空气调节系统中的过冷式冷凝器，它能在保持过冷式冷凝器带来的优点的同时降低整个冷凝器的总流动阻力。
背景技术：
已知一种公知的过冷式冷凝器，其中数根彼此平行延伸的传热管与一对集管相连接，冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，当该冷凝器与贮液器结合为一体的时候(例如JP-A-2002-31436)，该冷凝器能够在使整个制冷系统体积小而且价廉的同时，展示出优良的制冷剂冷凝能力。在这样的过冷式冷凝器中，通过让制冷剂冷凝芯采用制冷剂单程的结构，使得该冷凝器的结构得以简化，体积也变小了(例如JP-A-2002-31436)。
但是，即使制冷剂冷凝芯采用了制冷剂单程的结构，为了保持制冷剂冷凝芯的目标冷凝功能和过冷芯的目标过冷功能，必需将集管内和传热管内阻力之间的关系控制在一个特定的范围内(例如JP-A-2000-111274)。在JP-A-2002-31436或JP-A-2000-111274中，为了确保阻力之间的这一关系，制冷剂冷凝芯和过冷芯的传热管采用了相同的结构，特别还采用了在传热管内设置内部翅片以在管内形成复杂三维流动的传热管。例如在如图11所示的过冷式冷凝器101中，一对集管102、103通过彼此平行延伸的数根传热管104相连接，在相邻的传热管104之间设置有波纹型翅片105，热交换器芯106包括将从制冷剂入口109导入集管102中的制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯107，以及使得由制冷剂冷凝芯107冷凝的制冷剂和从集管103的下部导入的制冷剂进一步冷却的过冷芯108。过冷制冷剂从出口110排出以便制冷剂冷凝芯107在空气流动方向A上采用制冷剂单程的结构。在这样的过冷式冷凝器101中，内置有内部翅片111以在管内形成制冷剂三维流动的相同结构，同时用在了制冷剂冷凝芯107的传热管104和过冷芯108的传热管104中。
但是，当采用在管内形成三维流动的传热管的时候，特别地，由于过冷芯是一个用于流通冷凝的液体制冷剂的液体区域，此处的流动阻力变大了，因而整个过冷式冷凝器的流动阻力增大了。如果整个冷凝器的流动阻力增大了，包括冷凝器在内的整个制冷系统的负荷就会增加，尤其是压缩机的能耗增加了。举例来说，在车辆空调系统的制冷系统中，由于需要将压缩机的能耗尽可能地降低，就必需使得上述整个冷凝器的流动阻力尽可能地降低。
为了达到降低过冷芯的流动阻力的共同目的，JP-A-10-9714揭示了下述的一种结构，即在采用由R404A、R507和R407C混合的HFC(氢氟氯烃)制冷剂的交叉翅片型空冷冷凝器或类似的冷凝器(采用U型管作为流通热交换介质的传热管的交叉翅片型空冷冷凝器)中，过冷区域中传热管的直径比冷凝区域中传热管的直径大。但是，这样的冷凝器是一种完全不同类型的冷凝器，而且采用了不止一种制冷剂，因此这样的结构事实上不适合用于解决本发明所要解决的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种结构改进的过冷式冷凝器，在过冷式冷凝器中，彼此平行延伸的数根传热管与一对集管连接，所述冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由所述制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，所述制冷剂冷凝芯形成为制冷剂单程的结构，不影响由制冷剂冷凝芯的单程结构带来的优点的同时，该冷凝器大大地降低整个冷凝器的流动阻力。由此实现本发明的目的，即当本发明用于车辆空调系统中时，能在保持由单程带来的例如当安装在车辆中时能自由布置制冷剂进口管的优点的同时，降低压缩机的能耗并提高整个系统的效率。
为了实现上述目的，根据本发明的过冷式冷凝器包括一对集管和与所述一对集管相互连接并彼此平行延伸的数根传热管，所述冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由所述制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，所述制冷剂冷凝芯形成为制冷剂单程的结构，其特征在于，所述制冷剂冷凝芯的传热管和所述过冷芯的传热管形成为彼此不同的传热管，以便所述制冷剂冷凝芯的传热管形成为内置有内部翅片以在管内形成制冷剂三维流动的传热管，而所述过冷芯的传热管形成为借助与该管一体地形成的分隔壁将该管内部沿空气流动方向分隔成多个流动通道的传热管(本发明的第一种情形)。
另外，根据本发明的过冷式冷凝器包括一对集管和与所述一对集管相互连接并彼此平行延伸的数根传热管，所述冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由所述制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，所述制冷剂冷凝芯采用制冷剂单程的结构，其特征在于，所述制冷剂冷凝芯的传热管和所述过冷芯的传热管形成为彼此不同的传热管，以便所述制冷剂冷凝芯的传热管形成为内置有内部翅片以在管内形成制冷剂三维流动的传热管，而所述过冷芯的传热管形成为借助在该管中内置的内部翅片将该管内部沿空气流动的方向分隔成多个流动通道的传热管。(本发明的第二种情形)。
另外，根据本发明的过冷式冷凝器包括一对集管和与所述一对集管相互连接并彼此平行延伸的数根传热管，所述冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由所述制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，所述制冷剂冷凝芯形成为制冷剂单程的结构，其特征在于，所述制冷剂冷凝芯的传热管和所述过冷芯的传热管形成为以下这样的构形，其中每一管的内部沿空气流动方向分隔成多个流动通道，并且所述制冷剂冷凝芯的传热管和所述过冷芯的传热管形成为彼此不同的传热管，以便在相同的流动条件下所述过冷芯的传热管中的对于单个传热管的压力损失设定成低于所述制冷剂冷凝芯的传热管的压力损失。(本发明的第三种情形)。
在本发明的第三种情形中，采用这样的结构，其中制冷剂冷凝芯的所述传热管和所述过冷芯的所述传热管中的至少一个传热管形成为借助与该管一体地形成的分隔壁将该管内部沿空气流动方向分隔成多个流动通道的传热管，或者制冷剂冷凝芯的所述传热管和所述过冷芯的所述传热管中的至少一个传热管形成借助内置在该管内的内部翅片将管内部沿空气流动方向分隔成多个流动通道的传热管。
另外，根据本发明的过冷式冷凝器一种过冷式冷凝器，其包括一对集管和与所述一对集管相互连接并彼此平行延伸的数根传热管，所述冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由所述制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，所述制冷剂冷凝芯形成为制冷剂单程的结构，其特征在于，所述过冷芯的流动阻力设定成占整个所述冷凝器的总流动阻力的1/2或更少。(本发明的第四种情形)。第四种情形可以结合上述的本发明的第一、第二和第三种情形一起应用。
在传统技术中采用了相同结构的制冷剂冷凝芯的传热管和过冷芯的传热管，在根据本发明的过冷式冷凝器中采用了不同的结构，且过冷芯中每根传热管内的压力损失比制冷剂冷凝芯中每根传热管内的压力损失小。于是，过冷芯中的流动阻力比传统过冷式冷凝器中过冷芯中的流动阻力要小得多，从而大大降低了整个冷凝器的流动阻力。降低流动阻力的目的是，将过冷芯中的流动阻力由传统的占整个冷凝器流动阻力的2/3或者更多降到占整个冷凝器流动阻力的1/2或者更低。在特别通过降低过冷芯中的流动阻力从而降低整个冷凝器的流动阻力的这样的过冷式冷凝器中，当冷凝器用于制冷系统时，在保持过冷芯整体结构的优点的同时，降低压缩机的能耗成为可能。
因此，在根据本发明的过冷式冷凝器中，在保持由制冷剂冷凝芯单程结构带来的优点的同时，例如当安装在车辆中时能使冷凝器结构简单和自由布置制冷剂的进口管的同时，还能降低当冷凝器用于车辆空调系统时压缩机的能耗，并能提高整个系统的效率。
下面将参照附图结合本发明的优选实施例对本发明的目的、特点和优点进行进一步的阐述。
现在参照附图对本发明的具体实施例进行描述，但是所述实施例仅仅作为例子给出，对本发明不起限制作用。
图1是根据本发明第一实施例的过冷式冷凝器的透视图。
图2是图1所示的过冷式冷凝器的制冷剂冷凝芯的传热管的局部放大透视图。
图3是图1所示的过冷式冷凝器的过冷芯的传热管的局部放大透视图。
图4是反映制冷剂封装量和图11所示的传统过冷式冷凝器的流动阻力之间关系的曲线图。
图5是反映制冷剂封装量和图1所示的过冷式冷凝器的流动阻力之间关系的曲线图。
图6是反映在根据传统技术和根据本发明的产品中迎面风速和散热性能之间关系的曲线图。
图7是反映在根据传统技术和根据本发明的产品中制冷剂循环流量和流动阻力之间关系的曲线图。
图8是根据本发明第二实施例的过冷式冷凝器中过冷芯的传热管的局部透视图。
图9是根据本发明第三实施例的过冷式冷凝器中制冷剂冷凝芯的传热管的局部透视图。
图10是根据本发明第三实施例的过冷式冷凝器中过冷芯的传热管的局部透视图。
图11是传统的过冷式冷凝器的透视图。
具体实施例方式
图1至图3所示的是根据本发明的第一实施例的过冷式冷凝器，与前述的本发明的第一种情形相对应。在图1中，过冷式冷凝器1包括一对集管2、3，与一对集管2、3相连接并彼此平行延伸的数根传热管4，设置在各相邻的传热管4之间的波纹型翅片5。热交换器芯6分为制冷剂冷凝芯7和过冷芯8。制冷剂冷凝芯7冷凝从进口管9导入集管2中的制冷剂，过冷芯8使得由制冷剂冷凝芯7冷凝的制冷剂和从集管3的下部导入的制冷剂过冷，过冷制冷剂从制冷剂出口管10流出。也就是说，制冷剂冷凝芯7采用制冷剂单程的结构，集管2被隔壁11分隔成上、下两部分，集管3内部的上部和下部是相通的，以便液体制冷剂可以封装在其中。在集管3中，设置了一个具有中心相通部分的支撑板12，支撑板12可以支撑插入集管3中的部件，例如在保持垂直连通的结构的同时还放置干燥剂或滤网(未示出)的一个结构部件。
如图2所示，在根据第一实施例的过冷式冷凝器1中，制冷剂冷凝芯7的传热管4与图11所示的传热管4a事实上采用了相同的结构，即内部翅片14插入管体13内以在管体13内形成制冷剂三维流动的结构。如图3所示，过冷芯8的传热管4采用了通过与管一体形成的分隔壁15将管内部沿空气流动方向分隔成多个小流动通道16的传热管4b的结构。这样，制冷剂冷凝芯7的传热管4a和过冷芯8的传热管4b是采用了不同的内部结构的传热管。
在上述的过冷式冷凝器1中，尽管传热管4b内部被分隔成多个小流动通道16，由于每个流动通道16在相同的管延伸方向上笔直地延伸，所以与内置有内部翅片14以形成三维流动的制冷剂冷凝芯7的传热管4a相比较，每根传热管内的流动阻力(压力损失)变得非常小。因此，整个过冷芯8的流动阻力大大地降低了，整个过冷式冷凝器1的流动阻力也大大地降低了。
图4和图5举例说明了传统的冷凝器产品和根据上述本发明的第一实施例的冷凝器在流动阻力(冷凝器入口和出口之间的压差)方面的比较情况。例如，如图4所示，在图11所示的传统冷凝器中，当制冷剂封装量减小时，尽管比率有微小的变化，过冷芯的流动阻力总是占整个冷凝器流动阻力的2/3或2/3以上，而且整个冷凝器的流动阻力比较大。相反，如图5所示，在根据上述本发明第一实施例的过冷式冷凝器1中，即使当制冷剂封装量变化时，过冷芯的流动阻力降低到总是占整个冷凝器流动阻力的1/2或1/2以下，而且与图4所示的流动阻力相比，整个冷凝器的流动阻力变小了。
此外，图6示出了随穿过过冷式冷凝器的风速即迎面风速变化的散热性能的情况。如图6所示，图1所示的根据本发明的冷凝器和图11所示的传统冷凝器在散热性能上几乎没有差别。
另外，图7示出了随制冷剂循环流量变化的整个冷凝器的流动阻力的情况。如图7所示，与图11所示的传统冷凝器的流动阻力相比，图1所示的根据本发明的冷凝器的流动阻力大大降低了。
也就是说，如图1所示的根据本发明的过冷式冷凝器1，在确保热交换性能即散热性能令人满意的同时，可以保持制冷剂冷凝芯7的单程结构的优势。例如当其安装在车辆中时能使冷凝器体积小、结构简单和自由布置制冷剂的进口管。当过冷式冷凝器1用于车用空调的制冷系统时，通过大大降低整个冷凝器的流动阻力，能大大降低压缩机的能耗并提高整个系统的效率。
图8示出了根据本发明第二实施例的过冷式冷凝器中的过冷芯的传热管。其他部分的结构尤其是制冷剂冷凝芯7的传热管4a的结构，实际上与图1和图2中所示的结构相同。第二实施例与前述的本发明的第二种情形相对应，在第二实施例中，过冷芯8中的传热管21采用了通过管21内部的内置翅片22将管内部沿空气流动方向A分隔成多个流动通道的结构，由内部翅片22分隔的各小流动通道23在管延伸的方向上相互平行地笔直地延伸。
在这样的过冷式冷凝器中，制冷剂冷凝芯7的传热管4a和过冷芯8的传热管21采用了不同的结构。与内置有内部翅片14以形成三维流动的制冷剂冷凝芯7的传热管4a相比，内部被分隔成多个笔直地延伸的小流动通道23的过冷芯8的传热管21，其每根传热管内的流动阻力(压力损失)变得很小。结果，整个过冷芯8的流动阻力大大地降低了，因而整个过冷式冷凝器1的流动阻力也大大地降低了。于是，就能够展示出与图5至图7中类似的性能。
图9和图10示出了根据本发明第三实施例的过冷式冷凝器的传热管。图9所示的是制冷剂冷凝芯7的传热管31，图10所示的是过冷芯8的传热管32。其它部分的结构与图1所示的结构基本相同。第三实施例与前述的本发明的第三种情形相对应，制冷剂冷凝芯7的传热管31和过冷芯8的传热管32都采用了将管内部沿空气流动方向A分隔成多个流动通道的结构。传热管31、32的结构又不相同，以致过冷芯8的每根传热管32内的压力损失比制冷剂冷凝芯7的每根传热管31内的压力损失要小。此外，在第三实施例中，传热管31、32中的至少一个或者两个都采用了将管内部沿空气流动方向A分隔成多个小流动通道35、36，而且每个小流动通道35、36在管延伸的方向相互平行地笔直延伸的结构。在此实施例中，尽管每根管上的小流动通道35、36的数目相同，但是小流动通道36的截面积比小流动通道35的截面积大，因此过冷芯8的每根传热管32内的流动阻力比制冷剂冷凝芯7的每根传热管31内的流动阻力小。
在上述的过冷式冷凝器中，制冷剂冷凝芯7的传热管31和过冷芯8的传热管32的结构互不相同，与流动面积较小的制冷剂冷凝芯7的传热管31相比，流动面积较大的过冷芯8的每根传热管32内的流动阻力(压力损失)要小得多。结果，整个过冷芯8的流动阻力大大地降低了，因而整个过冷式冷凝器1的流动阻力也大大地降低了。于是，就能够展示出与图5至图7中类似的性能。
在上述的实施例中，尽管采用了通过与管体一体形成的分隔壁33、34将传热管31、32内部都分隔成多个小流动通道35、36的结构，然而至少一种传热管也可以采用如图8所示的结构，即通过内置的内部翅片将管内部沿空气流动方向分隔成多个流动通道的结构。
此外，在上述的各实施例中，最好使过冷芯8中的流动阻力占整个冷凝器的流动阻力的1/2或更少。我们期望，不管制冷剂冷凝芯7和过冷芯8的传热管的结构如何，都能满足上述流动阻力之间的关系，这样就能够大大降低整个过冷式冷凝器1的流动阻力，也就是说，通过满足在流动阻力上的上述关系，就能够实现这里未加以描述的前述本发明的第四种情形。
本发明可用于任何具有下述结构的过冷式冷凝器中，即多根彼此平行延伸的传热管与一对集管相连接，热交换芯分为制冷剂冷凝芯和过冷芯，制冷剂冷凝芯采用制冷剂单程结构，而且本发明尤其适合用于车辆空调的制冷系统中。
权利要求
1.一种过冷式冷凝器，其包括一对集管和与所述一对集管相互连接并彼此平行延伸的数根传热管，所述冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由所述制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，所述制冷剂冷凝芯形成为制冷剂单程的结构，其特征在于，所述制冷剂冷凝芯的传热管和所述过冷芯的传热管形成为彼此不同的传热管，以便所述制冷剂冷凝芯的传热管形成为内置有内部翅片以在管内形成制冷剂三维流动的传热管，而所述过冷芯的传热管形成为借助与该管一体地形成的分隔壁将该管内部沿空气流动方向分隔成多个流动通道的传热管。
2.根据权利要求1所述的过冷式冷凝器，所述过冷芯的流动阻力设定成占整个所述冷凝器的总流动阻力的1/2或更少。
3.一种过冷式冷凝器，其包括一对集管和与所述一对集管相互连接并彼此平行延伸的数根传热管，所述冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由所述制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，所述制冷剂冷凝芯采用制冷剂单程的结构，其特征在于，所述制冷剂冷凝芯的传热管和所述过冷芯的传热管形成为彼此不同的传热管，以便所述制冷剂冷凝芯的传热管形成为内置有内部翅片以在管内形成制冷剂三维流动的传热管，而所述过冷芯的传热管形成为借助在该管中内置的内部翅片将该管内部沿空气流动的方向分隔成多个流动通道的传热管。
4.根据权利要求3所述的过冷式冷凝器，所述过冷芯的流动阻力设定成占整个所述冷凝器的总流动阻力的1/2或更少。
5.一种过冷式冷凝器，其包括一对集管和与所述一对集管相互连接并彼此平行延伸的数根传热管，所述冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由所述制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，所述制冷剂冷凝芯形成为制冷剂单程的结构，其特征在于，所述制冷剂冷凝芯的传热管和所述过冷芯的传热管形成为以下这样的构形，其中每一管的内部沿空气流动方向分隔成多个流动通道，并且所述制冷剂冷凝芯的传热管和所述过冷芯的传热管形成为彼此不同的传热管，以便在相同的流动条件下所述过冷芯的传热管中的单个传热管的压力损失设定成低于所述制冷剂冷凝芯的传热管的压力损失。
6.根据权利要求5所述的过冷式冷凝器，所述制冷剂冷凝芯的所述传热管和所述过冷芯的所述传热管中的至少一个传热管形成为借助与该管一体地形成的分隔壁将该管内部沿空气流动方向分隔成多个流动通道的传热管。
7.根据权利要求5所述的过冷式冷凝器，所述制冷剂冷凝芯的所述传热管和所述过冷芯的所述传热管中的至少一个传热管形成借助内置在该管内的内部翅片将管内部沿空气流动方向分隔成多个流动通道的传热管。
8.根据权利要求5所述的过冷式冷凝器，所述过冷芯的流动阻力设定成占整个所述冷凝器的总流动阻力的1/2或更少。
9.一种过冷式冷凝器，其包括一对集管和与所述一对集管相互连接并彼此平行延伸的数根传热管，所述冷凝器的热交换器芯分为使得制冷剂冷凝的制冷剂冷凝芯和使得由所述制冷剂冷凝芯冷凝的制冷剂过冷的过冷芯，所述制冷剂冷凝芯形成为制冷剂单程的结构，其特征在于，所述过冷芯的流动阻力设定成占整个所述冷凝器的总流动阻力的1/2或更少。
全文摘要
在过冷式冷凝器(1)中，多根传热管(4)与一对集管(2，3)相互连接，热交换芯(6)分为制冷剂冷凝芯(7)和过冷芯(8)，制冷剂冷凝芯(7)的传热管采用了内置有内部翅片的结构，与之不同的是，过冷芯(8)的传热管采用了借助分隔壁将管内部分隔成多个流动通道的结构。在确保所需的散热性能的同时，整个冷凝器(1)的流动阻力降低了。
文档编号B60H1/00GK1616905SQ200410100558
公开日2005年5月18日 申请日期2004年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者和田贤一, 坂本武则, 饭野祐介 申请人:三电有限公司