热交换器的制造方法
【专利说明】热交换器
[0001]关联申请的相互参照
[0002]本申请以2012年12月27日申请的日本专利申请2012-285569为基础，通过参照而将其公开内容组入本申请中。
技术领域
[0003]本发明涉及构成为能够在三种流体之间进行热交换的复合型的热交换器。
【背景技术】
[0004]以往，已知有构成为能够在三种流体之间进行热交换的复合型的热交换器。例如，在专利文献I所公开的热交换器中，公开了构成为能够进行制冷循环系统的冷媒与室外空气(外部空气)之间的热交换、以及用于冷却发动机的冷却水与外部空气之间的热交换的复合型的热交换器。
[0005]具体而言，在该专利文献I的热交换器中，相互交替地层叠配置供冷媒流动的冷媒用管与供外部热源的冷却水流动的冷却水用管，并且在形成于相邻的冷媒用管与冷却水用管之间且使外部空气流通的外部空气通路中，配置能够实现冷媒用管与冷却水用管之间的热移动的外翅片。由此，不仅能够实现冷媒与送风空气之间的热交换以及冷却水与送风空气之间的热交换，还能够实现冷媒与冷却水之间的热交换。
[0006]因此，例如在进行除去附着于冷媒用管的霜的除霜时，能够使冷却水所具有的热量传递至冷媒用管的整个区域，因此能够有效利用冷却水所具有的热量。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2012-7821号公报
【发明内容】
[0010]然而，根据本申请的发明人的研宄，如上述专利文献I的热交换器那样仅交替地配置冷媒用管与冷却水用管，存在冷却水所具有的热量相对于进行除霜所需的热量而言过多的情况。
[0011]对此，本申请人之前在特愿2012-62935中提出了如下的热交换器:该热交换器具备在空气流动方向上的上游侧配置的上游侧热交换部以及在空气流动方向上的上游侧热交换部的下游侧配置的下游侧热交换部，并且使冷媒用管的根数相对于构成上游侧热交换部的管的总根数的比例与冷媒用管的根数相对于构成下游侧热交换部的管的总根数的比例不同(以下称为在先申请例)。由此，作为热交换器整体，能够调整三种流体之间的热交换量。
[0012]然而，如上述在先申请例那样仅使上游侧热交换部中的冷媒用管的根数比例与下游侧热交换部中的冷媒用管的根数比例不同，存在三种流体之间的热交换量的调整不充分的情况。
[0013]本发明正是鉴于上述点而完成的，其目的在于，提供一种能够细微地调整三种流体之间的热交换量的热交换器。
[0014]根据本发明的第一方案，热交换器具备:热交换部，其层叠配置供第一流体流通的第一管及供第二流体流通的第二管中的至少一方的管，从而使第一流体及第二流体中的至少一方与第三流体进行热交换；第三流体用通路，其是在第一管及第二管中的相邻的管之间形成的空间，用于供第三流体流通；以及外翅片，其配置在第三流体用通路中，并且与第一管的外表面及第二管的外表面中的至少一方接合，从而促进各个流体之间的热移动。外翅片中的至少一个与第一管以及第二管这双方接合，该至少一个外翅片与第一管接合的接合面积和该至少一个外翅片与第二管接合的接合面积不同。与该至少一个外翅片接合的第一管的在第三流体的流动方向上的长度和与至少一个外翅片接合的第二管的在第三流体的流动方向上的长度不同。
[0015]据此，作为与第一管以及第二管这双方接合的外翅片而言，通过第一管的在第三流体的流动方向上的长度与第二管的在第三流体的流动方向上的长度不同，从而该外翅片与第一管接合的接合面积和该外翅片与第二管接合的接合面积不同。由此，作为热交换器整体，能够细微地调整三种流体之间的热交换量。即，通过改变与外翅片接合的第一管的在第三流体的流动方向上的长度和第二管的在第三流体的流动方向上的长度，能够细微地调整三种流体之间的热交换量。
[0016]另外，根据本发明的第二方案，热交换器具备:热交换部，其层叠配置供第一流体流通的第一管及供第二流体流通的第二管中的至少一方的管，从而使第一流体及第二流体中的至少一方与第三流体进行热交换；第三流体用通路，其是在第一管及第二管中的相邻的管之间形成的空间，用于供第三流体流通；以及外翅片，其配置在第三流体用通路中，并且与第一管的外表面以及第二管的外表面中的至少一方接合，从而促进各个流体之间的热移动。外翅片中的至少一个与第一管以及第二管这双方接合，该至少一个外翅片与第一管接合的接合面积和该至少一个外翅片与第二管接合的接合面积不同。与该至少一个外翅片接合的第一管的在第三流体的流动方向上的排列数和与至少一个外翅片接合的第二管的在第三流体的流动方向上的排列数不同。
[0017]据此，作为与第一管以及第二管这双方接合的外翅片而言，通过第一管的在第三流体的流动方向上的排列数与第二管的在第三流体的流动方向上的排列数不同，从而该外翅片与第一管接合的接合面积和该外翅片与第二管接合的接合面积不同。由此，作为热交换器整体，能够细微地调整三种流体之间的热交换量。即，通过改变与外翅片接合的第一管的在第三流体的流动方向上的排列数和第二管的在第三流体的流动方向上的排列数，能够细微地调整三种流体之间的热交换量。
[0018]所谓“一方的管的第三流体流动最下游部配置在比另一方的管的第三流体流动最下游部靠第三流体流动上游侧的位置”并不是说由于制造误差、组装误差而使一方的管的第三流体流动最下游部配置在比另一方的管的第三流体流动最下游部稍微靠第三流体流动上游侧的位置，而是指一方的管的第三流体流动最下游部配置在比另一方的管的第三流体流动最下游部靠第三流体流动上游侧为另一方的管的第三流体流动方向上的长度的几％ (例如10% )以上。
【附图说明】
[0019]图1是表示本发明的第一实施方式的热泵循环系统的供暖运转的概要图。
[0020]图2是表示第一实施方式的热泵循环系统的除霜运转的概要图。
[0021]图3是表示第一实施方式的热泵循环系统的制冷运转的概要图。
[0022]图4是第一实施方式的热交换器的外观立体图。
[0023]图5是第一实施方式的热交换器的分解立体图。
[0024]图6是第一实施方式的热交换器的热交换部长度方向上的示意剖视图。
[0025]图7是图4的VI1-VII剖视图。
[0026]图8是图4的VII1-VIII剖视图。
[0027]图9是说明第一实施方式的热交换器中的冷媒以及冷却水的流动的示意立体图。
[0028]图10是本发明的第二实施方式的热交换器的热交换部长度方向上的示意剖视图。
[0029]图11是本发明的第三实施方式的热交换器的热交换部长度方向上的示意剖视图。
[0030]图12是本发明的第四实施方式的热交换器的热交换部长度方向上的示意剖视图。
[0031]图13是本发明的第五实施方式的热交换器的热交换部长度方向上的示意剖视图。
[0032]图14是图13的XIV部放大图。
[0033]图15是本发明的第六实施方式的热交换器的热交换部长度方向上的示意剖视图。
[0034]图16是表示第六实施方式的热交换器的贮水箱的分解立体图。
[0035]图17是表示构成第六实施方式的热交换器的贮水箱的第二中间板构件的示意俯视图。
[0036]图18是表示构成第六实施方式的热交换器的贮水箱的第一中间板构件的示意俯视图。
[0037]图19是表示构成第六实施方式的热交换器的贮水箱的集管板的示意俯视图。
[0038]图20是表示构成第六实施方式的热交换器的贮水箱的箱形成构件的示意俯视图。
[0039]图21是表示本发明的第七实施方式的热泵循环系统的供暖运转的概要图。
[0040]图22是表示第七实施方式的热泵循环系统的暖机运转的概要图。
[0041]图23是表示第七实施方式的热泵循环系统的制冷运转的概要图。
[0042]图24是变形例所涉及的热交换器的热交换部长度方向上的示意剖视图。
[0043]图25是变形例所涉及的热交换器的热交换部长度方向上的示意剖视图。
[0044]图26是表示变形例所涉及的热交换器的冷却水用管的放大剖视图。
[0045]图27是表示变形例所涉及的热交换器的冷却水用管的放大剖视图。
[0046]图28是表示构成变形例所涉及的热交换器的贮水箱的中间板构件的示意俯视图。
【具体实施方式】
[0047]以下，参照附图，对用于实施本发明的多个方式进行说明。在各方式中，有时对与在先的方式中说明过的事项对应的部分标注相同的参照符号并省略重复的说明。在各方式中仅对结构的一部分进行说明的情况下，能够对结构的其他部分应用在先说明过的其他方式。不仅可以将在各实施方式中具体明示出能够组合的部分彼此组合，只要在组合时没有发生特别的障碍，则即便未明示也能够将实施方式彼此部分地组合。
[0048](第一实施方式)
[0049]根据图1?图9，对本发明的第一实施方式进行说明。在本实施方式中，将本发明的热交换器70应用于车辆用空调装置I中的进行车室内送风空气的温度调节的热泵循环系统10。图1?图3是本第一实施方式的车辆用空调装置I的整体结构图。
[0050]该车辆用空调装置I应用于从内燃机(发动机)以及行驶用电动马达MG获得车辆行驶用的驱动力的、所谓的混合动力车辆。
[0051]混合动力车辆能够根据车辆的行驶负荷等使发动机动作或停止，从而切换从发动机以及行驶用电动马达MG这双方获得驱动力进行行驶的行驶状态、使发动机停止而仅从行驶用电动马达MG获得驱动力进行行驶的行驶状态等。由此，混合动力车辆相对于仅从发动机获得车辆行驶用的驱动力的通常的车辆而言，能够提高车辆燃料利用率。
[0052]热泵循环系统10是车辆用空调装置I中发挥对向作为空气调节对象空间的车室内输送的车室内送风空气进行加热或冷却的功能的蒸气压缩式的制冷循环系统。因此，该热泵循环系统10能够通过切换冷媒流路，来执行对作为热交换对象流体的车室内送风空气进行加热而对车室内进行供暖的供暖运转(加热运转)、对车室内送风空气进行冷却而对车室内进行制冷的制冷运转(冷却运转)。
[0053]此外，在该热泵循环系统10中，还能够执行使附着于后述的复合型的热交换器70的室外热交换部16的霜溶解并将其除去的除霜运转，其中，该室外热交换部16作为供暖运转时使冷媒蒸发的蒸发器发挥功能。需要说明的是，在图1?图3的热泵循环系统10所示的整体结构图中，以实线箭头示出各运转时的冷媒的流动。
[0054]另外，在本实施方式的热泵循环系统10中，采用通常的氟利昂系冷媒来作为冷媒，构成高压侧冷媒压力不超过冷媒的临界压力的亚临界制冷循环系统。该冷媒中混入有用于润滑压缩机11的冷冻机油，冷冻机油的一部分与冷媒一起在循环系统中循环。
[0055]首先，压缩机11是如下的电动压缩机:其配置在发动机室内，在热泵循环系统10中吸入冷媒、进行压缩后将其排出，利用电动马达Ilb来驱动排出容量被固定了的固定容量型压缩机11a。作为固定容量型压缩机11a，具体而言能够采用涡旋型压缩机构、叶片型压缩机构等各种压缩机构。
[0056]电动马达Ilb是通过从后述的空调控制装置输出的控制信号来控制其动作(转速)的构件，可以采用交流马达、直流马达中的任意一种形式。而且，通过该转速控制来改变压缩机11的冷媒排出能力。因此，在本实施方式中，电动马达Ilb构成压缩机11的排出能力变更机构。
[0057]在压缩机11的冷媒排出口连接有作为利用侧热交换器的室内冷凝器12的冷媒入口侧。室内冷凝器12是配置在车辆用空调装置I的室内空调单元30的壳体31内、使在其内部流通的高温高压冷媒与通过后述的室内蒸发器20后的车室内送风空气进行热交换的加热用热交换器。需要说明的是，室内空调单元30的详细结构见后述。
[0058]在室内冷凝器12的冷媒出口侧连接有作为供暖运转用的减压机构的供暖用固定节流件13，该供暖用固定节流件13使供暖运转时从室内冷凝器12流出的冷媒减压而膨胀。作为该供暖用固定节流件13，能够采用节流孔、毛细管等。供暖用固定节流件13的出口侧连接着复合型的热交换器70的室外热交换部16的冷媒入口侧。
[0059]此外，在室内冷凝器12的冷媒出口侧连接有固定节流件迂回用通路14，该固定节流件迂回用通路14使从室内冷凝器12流出的冷媒绕过供暖用固定节流件13并将其向室外热交换部16侧引导。在该固定节流件迂回用通路14中配置有对固定节流件迂回用通路14进行开闭的开闭阀15a。开闭阀15a是通过从空调控制装置输出的控制电压来控制其开闭动作的电磁阀。
[0060]另外，冷媒通过开闭阀15a时产生的压力损耗相对于通过固定节流件13时产生的压力损耗非常小。因此，在开闭阀15a打开的情况下，从室内冷凝器12流出的冷媒经由固定节流件迂回用通路14侧而向室外热交换部16流入，在开闭阀15a关闭的情况下，从室内冷凝器12流出的冷媒经由供暖用固定节流件13而向室外热交换部16流入。
[0061]由此，开闭阀15a能够切换热泵循环系统10的冷媒流路。因此，本实施方式的开闭阀15a发挥作为冷媒流路切换机构的功能。需要说明的是，作为这种冷媒流路切换机构，也能够采用对将室内冷凝器12出口侧与供暖用固定节流件13入口侧连接的冷媒回路、以及将室内冷凝器12出口侧与固定节流件迂回用通路14入口侧连接的冷媒回路进行切换的电动三通阀等。
[0062]室外热交换部16是使在热交换器70的内部流通的冷媒与从送风风扇17输送来的外部空气进行热交换的热交换部。该室外热交换部16配置于发动机室内，在供暖运转时作为使低压冷媒蒸发来发挥吸热作用的蒸发用热交换部(蒸发器)而发挥功能，在制冷运转时作为使高压冷媒放热的放热用热交换部(放热器)而发挥功能。
[0063]另外，送风风扇17是通过从空调控制装置输出的控制电压来控制运转、即转速(送风空气量)的电动式送风机。
[0064]此外，本实施方式的热交换器70与后述的散热器部43 —体构成，该散热器部43使冷却上述室外热交换部16以及行驶用电动马达MG的冷却水与从送风风扇17输送来的外部空气进行热交换。
[0065]因此，本实施方式的送风风扇17构成朝向室外热交换部16以及散热器部43这双方输送外部空气的室外送风机构。需要说明的是，关于将室外热交换部16以及散热器部43一体构成而成的复合型的热交换器70的详细结构见后述。
[0066]在室外热交换部16的出口侧连接有电动三通阀15b。该三通阀15b