热交换器以及使用该热交换器的热泵系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热交换器以及使用该热交换器的热泵系统，其涉及具有冷凝器及蒸发器两者的功能且能作为空调热泵系统的室外热交换器使用的热交换器以及使用该热交换器的热泵系统。
【背景技术】
[0002]作为用于车辆空调用热泵系统等的室外热交换器，公开了一种过冷却系统冷凝器，该过冷系统冷凝器包括:主芯(冷凝器芯)部，该主芯部通过将制冷剂与空气的热交换来将制冷剂冷凝；接收罐，该接收罐供流过主芯部后的制冷剂流入；以及过冷却芯部，该过冷芯部通过将流过接收罐后的气液混合制冷剂与空气的热交换，来使该气液混合制冷剂过冷却而发生液化(参照例如专利文献I)。
[0003]所述主芯部及过冷却芯部例如由多条管材和翅片构成，其中，上述多条管材将相互呈平行的状态且隔着间隔配置的一对集水箱之间连通，上述翅片配置在相邻的管材之间。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利特许第4052706号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的技术问题
[0008]如上述现有技术那样将包括主芯部及过冷却芯部的热交换器作为能实现制冷及制热两者的热泵方式的空调装置的室外热交换器使用的情况下，在制冷运转时用作冷凝器时，能够在过冷却芯部使制冷剂充分冷却。
[0009]然而，在将上述热交换器在制热运转时用作蒸发器时，虽然能够利用主芯部的吸热而使制冷剂气化，但由于使制冷剂在主芯部及过冷却芯部两者中流通，因此，制冷剂流通时的压力损失大，有可能导致制热能力下降。
[0010]因而，可以想到制热运转时使制冷剂绕过过冷却芯部而仅在主芯部中流通。但是，在这种情况下，过冷却芯部中的制冷剂向外部空气的吸热面积为零，换言之，由于制热运转时的室外热交换器的热交换面积减少，因此，在制热能力的提高方面依然存在问题。
[0011]另外，上述现有技术的热交换器终宄仅作为冷凝器使用，而并没有设想到具有冷凝器及蒸发器两者的功能的热交换器。因此，主芯部及过冷却芯部中的制冷剂的流动方向及对主芯部及过冷却芯部进行除霜运转等并没有作特别的考虑，在热交换器及组装有该热交换器的制冷剂回路的简化及高能效的除霜运转的实现方面依然存在问题。
[0012]本发明的目的在于提供一种热交换器和热泵系统，其中，上述热交换器具有冷凝器及蒸发器两者的功能，通过改善制热运转时的制冷剂流通时的压力损失及吸热损失双方面来提高制热性能，且理想地适用于实现热交换器及组装有该热交换器的制冷剂回路的简化的热泵系统的室外热交换器，上述热泵系统使用上述热交换器，并能实现高能效的除霜运转。
[0013]解决技术问题所采用的技术方案
[0014]为了实现上述目的，本发明的热交换器，包括:主芯部，该主芯部进行空气与制冷剂的热交换；接收罐，该接收罐供在主芯部中流动的制冷剂流入；过冷却芯部，该过冷却芯部通过在接收罐中流动的液态制冷剂与空气的热交换，来使该液态制冷剂过冷却；第一流路，在该第一流路中，使制冷剂以主芯部、接收罐、过冷却芯部的顺序流通；第二流路，在该第二流路中，使制冷剂绕过接收罐，而以主芯部、过冷却芯部的顺序流通；以及流路切换元件，该流路切换元件对第一流路与第二流路进行切换。
[0015]较为理想的是，第一流路及第二流路的主芯部及过冷却芯部中的制冷剂的流通方向相同。
[0016]较为理想的是，主芯部及过冷却芯部包括:一对集水箱，这一对集水箱在上下方向上分离配置；多条管材，这多条管材配置成在集水箱间沿上下方向延伸，并将一对集水箱连通；以及翅片，该翅片设于管材。
[0017]较为理想的是，主芯部及过冷却芯部彼此相邻配置。
[0018]较为理想的是，接收罐包括一个连接构件，这个连接构件具有:第一连通孔，该第一连通孔与集水箱连通；以及第二连通孔，该第二连通孔与第一流路连通。
[0019]另外，本发明的热泵系统将上述任意一个热交换器切换成冷凝器或蒸发器进行使用，当将热交换器用作冷凝器时，利用流路切换元件使制冷剂在第一流路中流动，当将热交换器用作蒸发器时，利用流路切换元件使制冷剂在第二流路中流动。
[0020]较为理想的是，对主芯部及过冷却芯部进行除霜时，利用流路切换元件使制冷剂在第二流路中流动。
[0021]较为理想的是，热交换器用作车辆用空调装置的室外热交换器。
[0022]发明效果
[0023]根据本发明的热交换器，由于切换成第二流路，使制冷剂在热交换器中仅绕过接收罐，而以主芯部、过冷却芯部的顺序流通，因此能在确保过冷却芯部中的制冷剂与空气的热交换面积的同时，有效地抑制伴随制冷剂的流动而产生的压力损失，因而，能够大幅提高热交换器的热交换效率。
[0024]另外，由于将第一流路及第二流路的主芯部及过冷却芯部中的制冷剂的流通方向设为相同，因此，能够使热交换器及组装有该热交换器的制冷剂回路大幅简化。
[0025]另外，主芯部及过冷却芯部具体而言由在上下方向分离配置的一对集水箱、配置成在集水箱间沿上下方向延伸并与一对集水箱连通的多条管材以及设于管材的翅片构成。藉此，能够抑制管材上积霜及结冰现象的发生，能够抑制主芯部及过冷却芯部中的空气与制冷剂的热交换效率的降低。
[0026]另外，由于将主芯部及过冷却芯部彼此相邻配置，使热交换器的制造变得容易，从而能够降低部件成本，能够使热交换器的构造简化。
[0027]另外，由于接收罐包括具有与集水箱连通的第一连通孔及与第一流路连通的第二连通孔的一个连接构件，因此，能够以单一部件使集水箱及第一流路与接收罐连通，因而能够使热交换器的制造更容易，能够使部件成本进一步降低，使热交换器的构造进一步简化。
[0028]另一方面，根据本发明的热泵系统，具体而言，将上述任意一个的热交换器用作冷凝器时，利用流路切换元件使制冷剂在第一流路中连通，当将热交换器用作蒸发器时，利用流路切换元件使制冷剂在第二流路中连通。
[0029]另外，在对主芯部及过冷却芯部进行除霜时，通过利用流路切换元件使制冷剂在第二流路中流动，因此，在热交换器中绕过接收罐，因而，能防止除霜运转时的接收罐中的制冷剂的热能损失，有助于热交换器的热交换效率的进一步的提尚。
[0030]另外，这种热交换器优选用作车辆用空调装置的室外热交换器。
【附图说明】
[0031]图1是表示本发明一实施例的车辆空调用热泵系统及HVAC单元的示意结构的图。
[0032]图2是表示图1的室外热交换器的结构的主视图。
【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图，对本发明一实施例的热交换器及使用该热交换器的热泵系统进行说明。
[0034]图1示出了组装有室外热交换器(热交换器)I的车辆空调用热泵系统2及与热泵系统2连接的HVAC单元(Heating Ventilat1n&Air Condit1ning:供暖通风及空调)4的示意结构，图2示出了表示室外热交换器I的结构的主视图。
[0035]如图1及图2所示，室外热交换器I包括:主芯部6，该主芯部6进行空气与制冷剂的热交换的主芯部6 ;供流通于主芯部6后的制冷剂流入的接收罐8 ;以及利用与空气的热交换使流通于接收罐8后的液态制冷剂过冷却的过冷却芯部10。
[0036]主芯部6及过冷却芯部10由一对集水箱12、12、多条管材14以及翅片16构成，其中，上述一对集水箱12、12以相互呈平行的状态在上下方向上分开配置，上述多条管材14配置成在上述集水箱12、12之间沿上下方向延伸，并与上下的上述集水箱12、12两者连通，上述翅片16配置在相邻的管材14之间，主芯部6及过冷却芯部10相邻而构成一体结构的热交换芯。
[0037]在图1及图2中，接收罐8在过冷却芯部10的左端前方相邻配置并固定，由主芯部6及过冷却芯部10构成的热交换芯与接收罐8 一起构成一体结构的室外热交换器I。
[0038]HVAC单元4装载于车辆的车厢内前方侧，并固定于对车辆的发动机室与车厢内进行划分的仪表板DB的车厢内侧。HVAC单元4从空气的流通方向依次内设有送风风扇28、室内蒸发器30及室内冷凝器32。在室内冷凝器32中的空气流的上游侧设有对流向室内冷凝器32的空气入口进行开闭的挡板(damper)34，如图中的虚线所示，通过关闭挡板34能够使空气绕开室内冷凝器32流动。
[0039]热泵系统2是将主芯部6及过冷却芯部10中的制冷剂的流通方向设为相同，并具有能够将室外热交换器I切换成冷凝器或蒸发器进行使用的制冷剂回路结构，室外热交换器I在热泵系统2的制热运转时作为蒸发器使用，在制冷运转时作为冷凝器使用。
[0040]详细而言，热泵系统2包括能使制冷剂循环的制冷剂回路36，制冷剂回路36中的制热运转时的流路(第二流路)36a形成沿图1中用虚线箭头表示的制冷剂流动方向使制冷剂依次流过室外热交换器1、第一开闭阀38、储液器40、压缩机42、室内冷凝器32、第一膨胀阀44后返回至室外热交换器I的制冷剂流路