热泵加热器的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于机动车的空调系统的热泵加热器。

背景技术：

热泵加热器能够用于机动车的空调系统中以加热流入乘客舱的空气。热泵加热器包括制冷剂能够流经的多个扁平管，所述多个扁平管在加热器块中彼此间隔设置。流入乘客舱的空气围绕加热器块中的扁平管循环，使得空气与扁平管中的制冷剂热交换并被加热。在经过热泵加热器后，加热的空气被分配到空调系统的空气喷嘴并引导到出口。目的是使空调系统所有出口的空气温度尽可能均匀。为此，空气温度在热泵加热器的整个空气侧出口表面应该最好是相同的。特别是对于具有大的温度梯度的制冷剂以及待加热空气和制冷剂之间大的温度差的操作点，这是不容易实现的。

从现有技术中已知如wo2012041441a3中所述的单排还有多排热泵加热器。与单排热泵加热器不同，多排管热泵加热器中的扁平管布置在多排中以形成多个子块，所述多个子块一个固定在另一个之后形成加热器块，并且空气连接流过加热器块。单排热泵加热器不利地在出口表面上具有高度不规则的空气温度，因为制冷剂在制冷剂流动方向上冷却。这减小制冷剂和空气之间的热传导的驱动温差。此外，由于蒸汽含量的下降，热传导系数在扁平管中降低。在双排热泵加热器中，热的制冷剂首先流经第二子块，此后已冷却的制冷剂流经第一子块。通过这种方式，热泵加热器的出口表面上的空气温度分布能够至少部分得到补偿。

各个扁平管中制冷剂的温度沿着制冷剂流动方向下降。此外，各个扁平管之间还存在制冷剂的温差。除了其他以下，这能够归因于在扁平管中流过的制冷剂的液相和气相以及质量流的不均匀分布。因此，热泵加热器在相对侧不同程度地加热并且空气温度不均匀地分配到热泵加热器的出口。然而，在空调系统中需要避免空气温度在热泵加热器的出口表面上的(此处基于机动车)这种不均匀的基于侧面的分布，特别是不均匀的左右分布。由于此原因，热泵加热器通常以热泵加热器的扁平管垂直定向的方式安装在机动车的空调系统中。然后，制冷剂的温度沿着制冷剂流动方向的不均匀变化以及因此热交换器的出口表面上的空气温度的不均匀分布呈垂直定向。原则上，均衡化热泵加热器的出口表面上的空气温度具有挑战。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出对通用类型的热泵加热器的改进或至少替代实施例，通过其上述缺点被克服。

根据本发明，该目的通过独立权利要求1的主题得到解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。

用于机动车的空调系统的一般热泵加热器包括具有彼此间隔设置的多个扁平管的第一管排和具有彼此间隔设置的多个扁平管的第二管排。第一管排与第二管排平行设置，由此形成热泵加热器的管块。在管块的连接部处，第一管排的至少一些扁平管经由入口基部引导到入口管中，并且第二管排的至少一些扁平管经由出口基部引导到出口管中。制冷剂能够经由第一排的扁平管且经由第二排的扁平管从入口管到出口管来流过热泵加热器。根据本发明，入口管和出口管经由至少一个旁路管道彼此流体连接，使得制冷剂的液相能够经由该至少一个旁路管道、绕过扁平管从入口管流入出口管。

通过这种方式制冷剂的富含油的液相的质量流流过旁路管道，并且不再经过热泵加热器的扁平管。由此，能够增加扁平管中的气相的质量流。特别地，能够由此减小从管块离开时空气温度的不均匀分布。此外，由于在入口管中和在出口管中制冷剂的气相的特定焓差高于制冷剂的液相的焓差，因此在管块中更多的热量能够传送到流过管块的空气。

有利地，热泵加热器能够设计成双排还能够设计成多排。在双排热泵加热器的情况下，在管块的转向部处，第一管排的至少一些扁平管和第二管排的至少一些扁平管经由转向基部引导到公共转向收集器中。在多排热泵加热器的情况下，在第一管排和第二管排之间设置至少两个另外的管排。这里，在管块的转向部处，彼此相邻设置的各个管排的至少一些扁平管均经由转向基部引导到公共转向收集器中。

在根据本发明的热泵加热器的有利配置中，连接部设置在管块的连接侧上，转向部设置在管块的与连接侧相反的转向侧处。由此制冷剂能够沿着第一流动方向流过第一管排的扁平管，并且沿着与第一流动方向相反的第二流动方向流过第二管排的扁平管。当热泵加热器构造成多排，管块的相邻管排中的流动方向偏离。转向收集器随后适合地相对于整个转向侧延伸，并且入口管和出口管适合地延伸超过管块的整个连接侧。制冷剂能够随后经由入口管流入第一排的扁平管到达转向收集器。在转向收集器中，制冷剂能够转向，并且在双排热泵加热器中经由第二管排的所有扁平管流到出口管，并且在多排热泵加热器中经由另外的管排的所有扁平管、随后经由第二管排的所有扁平管流到出口管。

在根据本发明的热泵加热器的可替代配置中，连接部和转向部设置在管块的公共连接侧。然后，制冷剂能够沿着第一流动方向流过第一管排和第二管排的扁平管中的一些，并且沿着与第一流动方向相反的第二流动方向流过第一管排和第二管排的扁平管中的一些。在双排热泵加热器中，制冷剂经由第一管排的扁平管中的一些从入口管流到第一管收集器，第一管收集器设置在与连接侧相反的转向侧。在第一管收集器中，制冷剂能够转向并且经由第一排的其余扁平管流到转向收集器。在转向收集器中，制冷剂能够转向并且经过第二管排的扁平管中的一些流向转向侧。这里，制冷剂能够在第二管收集器中转向并且经由第二管排的其余扁平管流到连接侧的出口管。在多排热泵加热器中，制冷剂经由第一管排的扁平管中的一些从入口管流到转向侧的第一管收集器。在第一管收集器中，制冷剂转向并经由第一管排的其余扁平管流到转向收集器。在转向收集器中，制冷剂能够转向，并且经过另外管排的扁平管中的一些流向转向侧。这里，制冷剂能够在另外管收集器中转向并且经过另外管排的扁平管中的一些流向连接侧的另外转向收集器。制冷剂现在以相同方式经过另外的管排引到第二管排并且随后引到出口管。

不管根据本发明的热泵加热器的配置如何，在空气从热泵加热器离开时的空气温度的分布能够通过入口管和出口管之间的至少一个旁路管道来补偿。

有利地，能够设置如下：至少一个旁路管道设置在入口管的端部区别中。这里，端部区域在流动方向上与入口管的入口开口相反设置。以这种有利的方式，制冷剂的液相能够优选地通过旁路管道引导，并且因此避免热泵加热器性能的可能降低。可替代地或另外地，能够设置如下：至少一个旁路管道设置在入口管的下部区域中。在这种情况下，入口管的下部区域与入口基部相反设置，并且在扁平管的纵向上延伸超过入口管的一半宽度。以这种有利的方式，能够避免：制冷剂的气相流过旁路管道并且由此热泵加热器的性能降低。

在热泵加热器的有利配置中，至少一个旁路管道由旁路管形成。这里，旁路管将入口管和出口管流体连接，并且实现为单独的组件。适合地，旁路管与入口管和出口管之间的连接部向外封闭。在热泵加热器中，能够设置多个旁路管道，并且相应地入口管和出口管经由多个旁路管彼此流体连接。

有利地，能够设置如下：入口管和出口管平行且彼此相邻设置，并且形成在热泵加热器的连接收集器中。此外，能够设置如下：至少一个旁路管道由连接收集器中的连续旁路开口形成。这里，旁路开口将入口管和出口管流体连接。在热泵加热器中，能够设置多个旁路管道，相应地入口管和出口管经由多个旁路开口彼此流体连接。

有利地，能够设置如下：至少一个旁路管道具有圆形横截面、正方形横截面、椭圆形横截面、长方形横截面或多边形横截面。当热泵加热器包括多个旁路管道时，一些或所有旁路管道能够具有彼此不同或相同的横截面。特别地，能够通过至少一个旁路管道的匹配的横截面避免热泵加热器中的可能性能降低。有利地，至少一个旁路管道的横截面面积能够为0.2mm²至9.0mm²。当至少一个旁路管道具有圆形横截面时，旁路管道的直径能够为0.5mm至3.4mm。

综上所述，在根据本发明的热泵加热器中能够减小流过管块的空气的空气温度的不均匀分布。特别地，在热泵加热器中能够避免从管块离开时空气温度的侧面依赖分布。

本发明的其它重要特征和优点根据从属权利要求、附图和相关的附图说明来获得。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征以及下面还要说明的特征不仅可以以所述的各个组合使用，而且可以以其它组合或单独使用。

附图说明

本发明的优选示例性实施例在附图中示出并且在以下描述中更详细地解释，其中相同的附图标记指示相同或相似或功能相同的部件。

附图示意性地如下：

图1示出根据本发明的热泵加热器的视图；

图2示出根据本发明的热泵加热器中的具有入口基部和出口基部的连接收集器的视图；

图3示出贯穿图2示出的连接收集器的截面视图；

图4示出在出口表面上具有空气温度分布的根据本发明的热泵加热器的视图；

图5示出在出口表面上具有空气温度分布的传统热泵加热器的视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于机动车的空调系统的热泵加热器1的视图。热泵加热器1包括具有彼此间隔设置的多个扁平管3a的第一管排2a和具有彼此间隔设置的多个扁平管3b的第二管排2b。这里，第一管排2a与第二管排2b挨着设置，使得管排2a和管排2b形成热泵加热器1的双排管块4。在管块4的转向部5处，管排2a的扁平管3a和管排2b的扁平管3b经由转向基部6引导到公共转向收集器7中。在管块4的连接部8处，第一管排2a的扁平管3a经由入口基部9引导到入口管10中，第二管排2b的扁平管3b经由出口基部11引导到出口管12中。入口管10和出口管12形成在连接收集器17中并彼此相邻设置。示例性实施例中的连接部8设置在管块4的连接侧13上，转向部5设置在管块4与连接侧13相反的转向侧14上。相应地，转向收集器7固定在转向侧14上，连接收集器17固定在连接侧13上。

在热泵加热器1中，制冷剂经由入口开口10a流入入口管10，并进一步沿着第一流动方向15a经过第一排2a的扁平管3a流向转向收集器7。在转向收集器7中，制冷剂分配到扁平管3b并沿着第二流动方向15b经过该扁平管流向出口管12。接着，制冷剂经由出口开口12b从出口管12流出。空气在入口表面(不可见)进入热泵加热器1并且从与入口表面相反设置的出口表面16流出。这里，空气先围绕具有较冷的制冷剂的第二管排2b的扁平管3b流动，此后围绕具有较热的制冷剂的第一管排2a的扁平管3a流动。根据本发明，入口管10和出口管12由至少一个旁路管道(将在下文参照图2和图3更详细地解释)连接，使得制冷剂的气相优选地流过扁平管3a和扁平管3b。通过这种方式，出口表面16上方的空气温度分布能够均衡，这将在下面参考图4更详细地解释，此外增强了热泵加热器1中的对空气的加热。

图2示出具有入口基部9和出口基部11的连接收集器17的视图。在图3中示出连接收集器17的截面图。这里，连接收集器17包括形成在连接收集器17中的入口管10和出口管12。连接收集器17能够实现为单排和多排。此外，入口基部9包括多个连续入口通道9a，第一管排2a的扁平管3a经由多个连续入口通道9a流体地连接到入口管10。相似地，出口基部11包括多个连续出口通道11b，第二管排2b的扁平管3b经由多个连续出口通道11b流体地连接到出口管12。

参考图3，入口管10和出口管12由旁路管道19彼此流体连接。制冷剂的液相的质量流能够随后流过旁路管道19，并且不再经过热泵加热器1的扁平管3a和扁平管3b。由此，能够增加扁平管3a和扁平管3b中的气相的质量流。特别地，因此能够在管块4中传送更多热量给流过管块4的空气，并且管块4的出口表面16上的空气温度的分布得到改善或均衡。

在示例性实施例中，旁路管道19均由连接收集器17中的连续旁路开口20形成。这里，旁路开口20将入口管10和出口管12流体连接。这里，旁路开口20设置在入口管10的端部区域21中，入口管10的端部区域21与入口管10的入口开口10a相反设置。此外，旁路开口20设置在入口管10的下部区域22中。下部区域22与入口基部9相反设置并在扁平管3a的纵向上或在制冷剂的第一流动方向15a上延伸超过入口管10的一半宽度。通过这种旁路开口20的有利设置能够避免：制冷剂的气相流过旁路开口20以及由此热泵加热器1的性能的降低。在这个示例性实施例中，旁路开口20具有圆形横截面。旁路开口20的直径dbp优选地为0.5mm到3.4mm。

图4示出了具有出口表面16上的空气温度分布的热泵加热器1的视图。这里，热泵加热器1以具有5质量％比例的油的制冷剂在部分负荷下运行，并且在进入管块4时空气温度在15℃左右。在出口表面16上，进入管块4时的空气温度和离开管块4时的空气温度之差均被记录。有利地是，出口表面16上的值仅差几度，使得在根据本发明的热泵加热器1中的出口表面16上空气温度的侧面依赖分布有利地显著降低。

通过对比，图5示出根据现有技术的热泵加热器25的视图。与根据本发明的热泵加热器1相反，传统热泵加热器25不具有旁路管道。此外，热泵加热器25的构造对应于根据本发明的热泵加热器1的构造。如图4所示，在这种情况下，热泵加热器25以具有5质量％比例的油的制冷剂在部分负荷下运行，并且进入管块时的空气温度在15℃左右。与根据本发明的热泵加热器1相比，传统热泵加热器25中的出口表面上的值之差高达25℃，使得在热泵加热器25中的出口表面上空气温度的侧面依赖分布是显著的。