专利名称：用于汽车空调设备的热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车空调设备的热交换器或热传导器，所述热交换器或热传导器尤其设计用于在冷却剂循环回路内交换热能。
背景技术：
已知用于提高汽车空调设备功率和效率的空调设备内置式热交换器，即所谓的内置式热交换器(IHX)，其将蒸发器和压缩机之间的冷却剂循环回路部段与冷凝器和减压阀之间的冷却剂循环回路部段热耦连。从蒸发器流向压缩机的相对较冷的冷却剂可通过这种方式方法用于(预)冷却或再冷却流入设置在冷却剂循环回路高压侧的减压装置中并且相对较热的冷却剂。
因此DE 10 2005 052 972A1例如描述了一种具有外管和内管的双壁式热交换器管，所述外管和内管在它们之间形成通道。在此，高压的冷却剂流过所述通道并且低压的冷却剂流过所述内管。所述管的几何尺寸和造型在优化这种热交换器在冷却剂循环回路中的工作方式方面具有重要意义。在现有的汽车组装(几乎没有用于个性化适配或改变热交换器的外廓或外部几何形状的活动余地)中，将这种热交换器在其热交换容量方面根据特定车型与预设的要求相匹配是比较困难的。此外，在小型车中本来已经非常困难的是将空调设备的同心管热交换器布置在汽车的发动机舱中。如果所述管状热交换器例如为了节省空间地布置在发动机舱中而在一处或多处具有弯折或弯曲的走向，则一定会在热交换器功能性上出现问题。因此在制造技术方面大多规定，为了形成管间的可流通的间隙，热交换器的内管和外管彼此推套在一起。在此，在内管外侧设置有径向向外突出的腹板或肋板，借助所述腹板或肋板可使所述内管支承在外管的内侧。彼此套在一起的管的弯曲或弯折通过接下来的弯曲过程实现。在此，管空隙的由隔离腹板或隔离肋板构成的各个流体通道可能会明显地变窄，因此各个流体通道的流动阻力可能受到管弯曲部的影响。视所需的弯折或弯曲半径而定，个别的流体通道在极端情况下还可能由于弯折过程而接近所有地被封闭或堵塞。如果所述管状热交换器甚至在多处朝不同方向弯曲或弯折，这会导致形成于内管和外管之间的环形缝隙中的若干流体通道具有对热交换器的有效工作方式不利的流动阻力或甚至被完全堵塞。
发明内容
对此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于汽车空调设备的内置式管状热交换器，该热交换器能够以尤其简单的方式方法普遍适用于现有的几何结构要求。此夕卜，所述热交换应设计用于相对较小的转弯或弯曲半径，并且尽管具有一处或多处转弯但尤其对于设置在内管和外管之间的间隙内的流体通道仍具有有利于热交换器工作方式的流动阻力。
所述技术问题通过一种用于汽车空调设备的热交换器、一种空调设备、一种汽车以及一种制造所述热交换器的方法解决。所要求保护的热交换器设计为用于汽车空调设备的所谓的内置式热交换器，并且具有可供热交换器介质流过的内管和优选与之同心设置的外管。在此，所述外管包围所述内管以形成至少一个可供热交换器介质优选地相对内管流体反向流通的间隙。在此，设置至少一个在所述内管和外管之间延伸的隔板用于将形成于所述内管和外管之间的空隙划分成至少两个在内管周向上彼此分隔的流体通道。所述隔板在此沿径向观察在内管外侧和外管内侧之间延伸并且与两个彼此套在一起的管的对置的界面邻接。在此尤其规定，所述至少一个隔板在所述内管和外管的至少一个轴向部段中沿内管周向观察将邻接的、通过隔板彼此去耦连的流体通道流体学地相互耦连或连通。通过这种方式方法使得在由隔板彼此分开的流体通道之间可以至少部分地进行流体交换。
按照一种优选的扩展方案在此尤其规定，所述至少一个隔板在所述内管和/或外管的弯曲区域中至少部分地断开。由此即可构成旁路通道，该旁路通道能够有效地弥补在管道弯曲区域内必然出现的区段性的流体通道狭窄。即在隔板中断的区域内，从一通道流向隔板中断处的热交换器介质会重新分流到设置在隔板中断处下游的流体通道中。在此，该流体学的耦连可通过隔板在径向上完全的或部分的中断以及通过隔板上的凹处、孔和/或单独的开槽来实现。若位于中断处下游的通道例如应具有提高流动阻力的变形，则在轴向上流过管状热交换器的热交换器介质也可在内管的周向上分流到不同的通道中。构成间隙流体通道的隔板的中断处在此不必强制地位于内管和/或外管的弯曲区域。因此，所述中断处也可以直接与管的弯曲区域邻接，例如设置在直线状的管段中。通过这种方式方法也能够与弯曲部段直接邻接地形成沿周向环绕内管延伸的旁路通道，而所述内管和/或外管真正的弯曲区域(沿管纵向观察)配有连续的隔板。即使所述管状热交换器具有多个不同定向的转弯处或弯曲部段，也能够通过隔板区域性的中断在隔板中断区域中分别向不同的流体通道分流热交换器介质。在一种优选的扩展设计中尤其规定，所述至少一个隔板与所述内管设计为一体。在此优选地设置至少三个或更多个沿周向分布布置的隔板，借助所述隔板能使所述内管支承在所述外管的内壁上。按照另一种优选的结构设计，单独的隔板同时还作为用于内管和外管的同心结构的间隔垫片。在此，在制造技术上尤其规定，径向向外突出的隔板成型在所述内管上。除了一体式设计之外原则上还可以考虑的是，在内管的外侧单独地固定彼此以预定的轴向间距设置的单独的隔板。然而如果所述内管例如制造成挤压成型的型材件，则被证实有利的是，要么通过对所述内管相应的再加工，例如通过除去相应的隔板部段来形成隔板之间的轴向间隙，要么将用于形成管的挤压成型过程调适成，能够形成沿管纵向仅区段性设置的径向向外突出的隔板或肋板。此外，原则上当然还可以考虑的是，所述外管配有径向向内突出的隔板或间隔板，其中，同样优选地可应用挤压成型法。
为了内管和外管的彼此设置也为了所述热交换器的整体功能性，被证实有利的是，沿内管周向设置多个分布布置的隔板。所述隔板可优选地沿周向等距设置。若例如仅设置三个隔板，则这些隔板优选以120°的间隔角度设置在内管周向上。当有四个隔板时该间隔角度减小至90°并且当有六个隔板时该间隔角度减小至60°，相应的规律是360°除以隔板个数。除了将隔板均匀的等距设置外还可以考虑进行不均匀的设置，其中，尤其在热交换器的弯曲区域中，至少一个位于径向外侧的管横截面部段可具有相对弯曲部段的内侧半径增大的隔板密度。为了构成可避免管弯曲部段不利影响的旁路通道，按照另一种优选的结构设计规定，将在横向于管轴向的平面中存在的所有隔板设计成中断的以用于构成一个环形包围内管的旁路通道。在此，所述中断处可设置在管的弯曲区域中或直接与之邻接。按照一种扩展设计，通过使所述隔板一端与垂直于所述内管和/或外管的轴向的假想的断开线或断开平面邻接并且因此使由隔板构成的所有流体通道共同通入所述旁路 通道中，至少一个设置在后方的流体通道的形成于旁路通道下游的狭窄处能够在流体学方面在很大程度上得到补偿，因为所述热交换器介质均匀地分布到由各个单独的流体通道提供的流体横截面总和上。按照所述热交换器的结构设计还可规定，也可仅为一些隔板配备至少区域性的中断处，因此所述热交换器介质不是分流到所有的而是仅分流到直接与流动变窄的通道邻接的通道中。不取决于是否所有或仅一些隔板具有流体学上的耦连或中断处，所述隔板也可具有在轴向上彼此错移设置的中断处。通过这种方式方法能够有针对性地控制热交换器中的流体分流。此外还可以规定，在管状热交换器的管纵向或轴向上设置多个旁路通道，在所述旁路通道的区域中在内管和外管之间的隔板或隔离肋板是断开的。在此，尤其可以规定，多个在轴向上彼此错移设置的并且通过旁路通道彼此隔开的隔板在内管和/或外管的轴向上彼此对齐地设置。视旁路通道的轴向延伸长度而定，能够通过相邻隔板在轴向上对齐的布置使内管和外管之间的间隙中的流动阻力保持尽可能小。但是，此外还例如由于热力学原因被证实有利的是，在轴向上彼此相邻设置的并且通过旁路通道彼此隔开的隔板沿周向彼此错位地设置。通过这种方式方法能够有助于或者加强流经各个单独的间隙通道的热交换器介质形成涡流。此外有利地规定，两个在轴向上彼此相邻设置的隔板之间的轴向间距在2毫米至12毫米之间，优选地在4毫米至10毫米之间或按照另一种优选的结构设计在6毫米至8毫米之间。既在流体学上又在所述管的转弯或弯曲方面还被证实有利的是，所述至少一个隔板的轴向长度在15毫米至60毫米之间，优选在25毫米至50毫米之间。所述隔板具体的几何构造(隔板相互间的轴向间距以及周向上的隔板数量)按照另一种优选的结构设计尤其还按照内管和/或外管的弯曲部段的曲率半径来确定。所述隔板的轴向长度和/或沿轴向相邻设置的隔板之间的间隙优选地根据所述曲率半径来适配。
按照另一种优选的结构设计还可以规定，各单独的隔板沿轴向观察平行于内管和/或外管的纵向延伸。各单独隔板的这种平行定向被证实对保持所述内置式热交换器的内外管之间的间隙中尽可能小的流动阻力是有利的。按照本发明另一有利的方面，整体上呈管状并且基本设计成圆柱体状的热交换的内管设计成低压管道，而外管设计成高压管道。所述内管在此通常由气态存在的热交换器介质流过，而所述外管或者说由内管和外管构成的间隙由主要以液态形式存在并且处于高压下的热交换器介质流过。相应地按照另一种结构设计，所述热交换器装置设置在空调设备的冷却剂循环回路中，其中在汽车空调设备的冷却剂循环回路中，所述内管的对置的端部区段可分别设置在蒸发器的下游和压缩机的上游以及所述外管的对置的端部区段可分别设置在减压装置的上游和冷凝器的下游。在此普遍适用的是，低压管道设计用于流体学耦连空调设备的冷却剂循环回路的将蒸发器和压缩机，高压管道设计用于流体学耦连空调设备的冷却剂循环回路的冷凝器和减压装置。在本发明的另一独立方面中还设计了一种汽车空调设备，所述汽车空调设备具有可供热交换器介质流过的冷却剂循环回路，该冷却剂循环回路中至少设有压缩机、冷凝器、减压装置以及蒸发器，它们通过冷却剂循环回路相应的管道彼此流体连接地串联并且在流体学上相互耦连以使冷却剂(更确切地说是热交换器介质)循环。在此，所述冷却剂循环回路具有至少一个如前所述的、优选设计为管状的热交换器，该热交换器设计用于在冷却剂循环回路的位于蒸发器下游的低压端或吸入端和位于减压装置上游的高压端之间交换热能。
最后按照本发明另一独立方面设计了一种汽车，该汽车具有如前所述的热交换器以及配备该热交换器的空调设备。除了本发明之前所述的方面还设计了一种用于制造热交换器的方法，其中，首先将配设有径向向外突出并且沿轴向部分断开的隔板的内管推入外管中。在此，所述外管的内径基本上与由径向向外突出的隔板构成的内管外周的外径一致。在所述两管至少部分地推套在一起并且在它们之间构成间隙(所述间隙由单独的隔板划分成多个流体通道)之后，所述两管在接下来的弯曲过程或另外的变形过程中在所述内管的隔板的至少一个中断区域内弯曲成至少部分拱曲的预定形状。所述弯曲部段在此也可与隔板中断处直接邻接，因此，各间隙通道的可能由于弯曲所必然招致的狭窄处能够在流体学方面得到补偿。在内管和外管之间的间隙中流过的、优选为液态的热交换器介质或冷却剂能够借助由隔板中断处构成的、大约环状的旁路通道分流到其余的间隙通道中。
在以下对实施例的说明中参照附图阐述其它的目标、特征以及有利的应用可行方案。在附图中图I显示的是具有内置式热交换器的汽车空调设备的示意图，图2显示的是环形热交换器的可行结构设计的横截面图，
图3显示的是所述环形热交换器的弯曲部段的示意图，图4显示的是具有设计成部分中断的隔板的单独显示的内管的立体图和图5显示的是配备有中断隔板的环形热交换器的纵剖面。
具体实施例方式图I中示意显示了汽车空调设备50的空调循环回路。所述空调设备50具有设计用于压缩在冷却剂循环回路中流动的热交换器介质的压缩机52，用于向周围环境输出热能的冷凝器54设置在所述压缩机52之后。该冷凝器54的下游设置有内置式热交换器10，该热交换器10的高压管通过减压装置(尤其为减压阀56)与配属于汽车内部空间的蒸发器58流体学地耦连。在所述冷却剂或热交换器介质由压缩机52再次压缩之前，所述冷却剂或热交换器介质在蒸发器58的下游经由低压端重新流过内置式热交换器10。汽车空调设备50的效 率能够借助该内置式热交换器10明显地改善。因此，从蒸发器58回流的冷却剂还能够用于进一步再冷却流入减压装置56的高压冷却剂。为此需要设置的通常设计为管状的共轴式热交换器10在图2中以垂直于两个管12、14的纵向延伸的横截面示出。该空调设备内置式热交换器10具有圆形的内管12，该内管12由与该内管12的几何形状适配的外管14包围。在所示结构设计中，在内管12上总共成型有八个径向向外突出的板件28，形成于内管12和外管14之间的间隙13可借助这些板件28总共分成八个沿轴向30延伸的、用于热交换器介质的流体通道。如果汽车的现有构造空间要求管状热交换器10具有转弯或弯曲部段16，如其在图3中示意所示，则可能由于内管和外管的这种转弯，尤其在位于外侧的弯曲区域18中形成一个或多个流体通道22的狭窄部，而位于内侧的弯曲区域20的可通流的流体通道的横截面几乎保持不变。如果由所述隔板28构成的流体通道22不在周向上彼此连接，则一些流体通道22可能在其对热交换器介质的流通性方面受到影响，并且因此热交换器的功能性也会受到影响。为了避免这种情况，设置在内管12上的径向向外突出的隔板28在轴向30上配设有单独的中断处，用于在管状热交换器10上选定的轴向位置处构成环形地并且沿周向包围内管12的旁路通道24、26。这种旁路通道24、26尤其设置在弯曲部段16的区域内和/或与之直接邻接地设置，以使例如受到弯曲影响的各个流体通道22的流通性在热交换器10的整个轴向延伸上不会被影响。尤其设置在弯曲部段16区域中的旁路通道24、26实现了在间隙13中流过的冷却剂的横跨流体通道的流通特性。在图3中仅示意地局部显示的热交换器10以其内管侧的流入管42与在图I中简略示出的蒸发器58的流出管耦连，而内管12的流出管44与压缩机52的入口端或吸入端流体连接。而在高压管中主要以液态形式存在的热交换器介质沿相反方向流过形成于内管12和外管14之间的间隙13。相应地，外管14的流入管48设置在冷凝器54的下游，而外管14对置的流出管46在减压装置56的上游设置在冷却剂循环回路中。流体学上被证实可有利地降低内管12和外管14之间的间隙13中的流动阻力的是，各个沿轴向彼此相邻设置的隔板28、38、40彼此对齐地设置并且基本平行于或沿着管
12、14的纵向或轴向30延伸。此外，为了构成环状旁路通道24、26而规定，位于相同横向平面上的、分布设置于内管12周向上的隔板28、38、40均与一条共同的假想的断开线36邻接，所述断开线36优选垂直于轴向30延伸，例如其在图5中所示。以这种方式方法能够在管状热交换器10的轴向部分中形成环状包围内管的旁路通道24、26。在图5所示的横截面视图中，还可以在由径向32和轴向30构 成的平面中看出，隔板部段28、38、40的纵向或轴向延伸长度大于在相邻隔板28、38、40之间构成的间隙24、26。在隔板28、38、40之间构成的间隙的轴向延伸长度通常在2毫米至12毫米之间，优选在4毫米至10毫米或在6毫米至8毫米之间的范围内。而各单独隔板28、38、40的轴向延伸长度可在15毫米至60毫米之间，优选在25毫米至50毫米之间变化，其中，这种长度或区段尺寸能够与热交换器10及其内外管12、14的预定几何尺寸相适配地变化。所示实施方式仅示出本发明的可能的设计方案，而其它大量变形方式都是可以考虑的并且属于本发明的范围。在此示例性示出的实施例绝不应解释为对本发明的保护范围、适用性或者可行配置方式形成限制。上述说明仅向本领域技术人员提供实现本发明实施例的可行方式。因此对所述部件的功能和设置方式可以进行各种各样的变型修改，在此只要不脱离由本申请权利要求书所限定的保护范围或其等同保护范围即可。附图标记清单10热交换器12 内管13 间隙14 外管16弯曲部段17 外壳18外半径20 内半径22流体通道24旁路通道26旁路通道28 隔板30 轴向32 径向36假想断开线38 隔板40 隔板42流入管44流出管46流入管
48流出管
权利要求
1.一种用于汽车空调设备的热交换器，所述热交换器具有可供热交换器介质流过的内管(12)和外管(14)，所述外管(14)至少部分地包围所述内管(12)以构成至少一个可流通的间隙(13)，其中，设置有至少一个在所述内管和外管(12、14)之间延伸的隔板(28、38、40)用于将所述间隙(13)划分成至少两个流体通道(22)，所述至少一个隔板(28、38、40)在所述内管和外管(12、14)的至少一个轴向部段中沿所述内管(12)的周向观察将所述流体通道(22)流体学地彼此耦连。
2.按照权利要求I所述的热交换器，其特征在于，所述至少一个隔板(28、38、40)在所述内管和/或外管(12、14)的弯曲部段(16)的区域内或直接与所述弯曲部段(16)邻接地至少部分地断开，以构成所述至少两个通道(22)的流体学耦连。
3.按照权利要求I或2所述的热交换器，其特征在于，所述至少一个隔板(28、38、40)与所述内管(12)设计为一体。
4.按照前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，所述至少一个隔板(28、38、40)同时用作实现内管和外管(12、14)同心布置的间隔垫片。
5.按照前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，设置有多个沿所述内管(12)的周向分布布置的隔板(28、38、40)。
6.按照前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，所有隔板(28、38、40)设计成断开的，以构成环状包围所述内管(12)的旁路通道(24、26)。
7.按照前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，假想的断开线(36)基本上垂直于所述内管和/或外管(12、14)的轴向(30)延伸，所述隔板(28、38、40) —端与所述断开线(36)邻接。
8.按照前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，多个在轴向(30)上彼此错移地设置的并且通过旁路通道(24、26)彼此隔开的隔板(28、38、40)在轴向(30)上彼此对齐地设置。
9.按照前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，两个沿轴向彼此相邻设置的隔板(28、38、40)的轴向间距在2毫米至12毫米之间或在4毫米至10毫米之间或在6毫米至8毫米之间。
10.按照前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，所述至少一个隔板(28、38、40)的轴向延伸长度在15毫米到60毫米之间或在25毫米到50毫米之间。
11.按照前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，所述隔板(28、38、40)的轴向长度和/或沿轴向相邻设置的隔板(28、38、40)之间的间隙(24、26)根据所述内管和/或外管(12、14)的弯曲部段(16)的曲率半径适配。
12.按照前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，在汽车空调设备(50)的冷却剂循环回路中，所述内管(12)的对置的端部区段(42、44)分别设置在蒸发器(58)的下游和压缩机(52)的上游以及所述外管(14)的对置的端部区段(46、48)分别设置在减压装置(56)的上游和冷凝器(54)的下游。
13.一种具有冷却剂循环回路的汽车空调设备，所述冷却剂循环回路将至少一个压缩机(52)、冷凝器(54)、减压装置(56)以及蒸发器(58)流体学地彼此耦连以使冷却剂循环，所述冷却剂循环回路具有按照前述权利要求之一所述的热交换器(10)。
14.一种汽车，其具有按照权利要求13所述的空调设备和/或按照前述权利要求I至12之一所述的热交换器(10)。
15.一种用于制造按照前述权利要求I至12之一所述的热交换器的方法，其中，将配设有径向向外突出并且在轴向(30)上部分断开的隔板(28、38、40)的内管(12)推入外管(14)中，接下来将内管和外管(12,14)在所述内管(12)的隔板(28,38,40)的至少一个中断处(24、26)的区域内弯折成至少部分弯曲的预设的形状。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车空调设备的热交换器，所述热交换器具有可供热交换器介质流过的内管(12)和外管(14)，所述外管(14)至少部分地包围所述内管(12)以构成至少一个可流通的间隙(13)，其中，设置至少一个在所述内管和外管(12、14)之间延伸的隔板(28、38、40)用于将所述间隙(13)划分成至少两个流体通道(22)，所述隔板(28、38、40)在所述内管和/或外管(12、14)的弯曲部段(16)的区域中或与之直接邻接地至少部分地断开。
文档编号F24F13/30GK102778151SQ201210138929
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月7日 优先权日2011年5月6日
发明者A.塞里, L.西博尔德 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司