专利名称：集成制冷剂系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有热交换器并且还具有权利要求1的前序部分的特征的系统。在前序部分中限定的系统是有利的，这是因为由于热交换器的板式结构，这些系统帮助减小所需要的安装空间并且能够减少用于管道和阀门的支出。
背景技术：
在WO 95/35474 Al中已经描述了一种热交换器。在所述热交换器中，两种制冷剂和冷却剂热交换接触。在所述公开中，认为用于第一制冷剂和用于第二制冷剂的流动管道各个均在其两个平面侧与第三流体(具体而言是冷却剂)热交换接触是有利的。因此，以在所述文件中描述和提出的方式来设计和布置板和流动管道。在根据DE-A-3 017 701的热交换器中，四种流体参与热交换，其中所述流体的一种是冷却空气，该冷却空气能够自由地流过热交换器中的一个组。权利要求1的前序部分对应于EP 1 054 225 Bi，其提出并描述了一种吸收式制冷机。所述制冷机的一个部件是根据前序部分设计的并且在那里用作回收热交换器。所述热交换器还具有由多个板或流动管道形成的多个热交换器组。在EP文件中设置了，流体布置成首先与第二流体在一个热交换器组中热交换接触，并且与第三流体在另一个热交换组中热交换接触。例如，在机动车辆中，通常设置有具有空调回路的空调系统，其中制冷剂流经该空调回路并且该空调回路包括冷凝器、蒸发器、膨胀阀和压缩机，并且在某些情况下还包括中间热交换器。此外，通常设置具有用于驱动发动机、其工作流体以及适合的其他辅助单元的液体冷却剂的冷却或温度控制系统。在很多公开中，已经将所述系统相互结合以消除某些缺点。优点通常包括缩短驱动发动机的冷启动时间、降低油耗和降低系统成本。例如通过某些组合，可以省略一些热交换器，这是因为更强化地使用了其他的热交换器。本发明的目的是提出一种具有热交换器的系统，通过该系统，进一步发展了缩小安装空间和节约成本的理念。
发明内容
根据本发明通过在权利要求1中指定的系统来实现所述目的。根据本发明的解决方案的一个本质方面是一个热交换器组构造为冷凝器，作为第一流体的制冷剂流经该热交换器组的第一流动管道，另一个热交换器组构造为蒸发器，第一流体流经该热交换器组的第一流动管道，以及膨胀元件布置成在冷凝器组和蒸发器组之间至少可操作地连接至热交换器。这样的系统有助于进一步缩小安装空间并且有助于节约成本。根据本发明的已经限定的特征，膨胀元件的结合也是值得注意的，因此可以省略管路和端口。膨胀元件优选地布置在热交换器的垂直供应管的一者中，以使热交换器更加紧凑。所述组在各种情况下均具有多个层叠的板，以能够形成在组中的水平流动管道。此外，可以在热交换器中设置用于中间热交换器的另一个热交换器组。根据本发明的系统的另一优势在于，从蒸发器组排出的液体冷却剂可以容易地输送(不仅仅因为它可以动态地偏转)到需要进行冷却/温度控制或空调的点。如在现有技术的很多解决方案中所需要的，不需要在上述位置处设置额外的蒸发器。系统可以用于例如优选地具有电驱动或混合动力驱动的机动车辆中。对于本发明的其他特征，参考从属权利要求，其被认为在此时详细指出。此外，其他的特征和更多的优点将从下面的示例性实施例的描述中显露出来，其中将在附图的基础上给出示例性实施例。
图1原理上示出了已知制冷剂回路；图2原理上示出了本发明的第一示例性实施例的一部分；图3示出了本发明的第二示例性实施例的一部分；图4示出了本发明的第三示例性实施例的一部分；图5示出了本发明的第三示例性实施例的一部分；图6原理上示出了根据本发明的另一系统；图7示出了蒸发器的下面的板的示意图；图8-10示出了实际的示例性实施例的详细内容。
具体实施例方式在下面的示例性实施例中的根据本发明的系统已经(以未示出的方式)安装在机动车辆中。然而，所述系统同样可以作为静态系统的一部分。图2已经分配了包含针对不同装置和元件的在下面的附图中所用符号的符号一览表，使得本领域的技术人员可以理解附图中的图示。所提出的系统的核心是热交换器，其中热交换器由层叠的板1以及由板1形成的流动管道2构成。流动管道2液压地连接到对应的供应和排放管4。供应和排放管4与板的平面垂直地、或者与流动管道2垂直地延伸。如已知的其他方面，板1具有在板堆叠中上下重叠的对应的孔10，由此形成垂直流入和流出管4(见图9或图10)。三种不同的流体， 诸如等的制冷剂和两种液体冷却剂在热交换器中流动。热交换器具有至少两个热交换器组。每个热交换器组均具有由所述板1形成的多个水平流动管道2，具体而言优选地具有彼此分开地保持热交换流体的大量的第一流动管道加和第二流动管道2b。通过热交换器组的流动是这样的，使得制冷剂作为第一流体首先流过一个热交换器组的第一流动管道加，该热交换器组设计为冷凝器A。众所周知，制冷剂的过冷也在冷凝器A中进行(见图 9)。然后制冷剂或者流入形成为中间热交换器B的热交换器组的第一流动管道2a(如图2 至4或6所示)，或者直接流入形成为蒸发器C的热交换器组的第一流动管道加。在中间热交换器B中，从冷凝器A排出的高压制冷剂与从蒸发器C排出的高压制冷剂热交换接触， 由此能够进一步加强从冷凝器A排出的制冷剂的过冷，或者无论如何都能够进一步降低所述制冷剂的温度并且能够提高整个系统的效率。中间热交换器B优选地布置在冷凝器A和蒸发器C之间，这是因为这种类型的布局允许更简单的板设计。然而，不排除中间热交换器B可以位于热交换器单元的上边缘或下边缘。但是，为了能够引入膨胀元件3并且为了避免更复杂的板设计，所述中间热交换器应该邻近蒸发器C。在图2至图4所示的示例性实施例中，膨胀元件3布置在中间热交换器B和蒸发器C的热交换器组之间。在图5所示的示意图中，没有设置中间热交换器B(见下文)。膨胀元件3结合在蒸发器C的供应管4中。为了该目的，传统地，在热交换器例如通过焊接生产之后，供应管4的延伸到外部的开口是保持打开的，膨胀元件3通过该开口插入并且正确地固定，之后正确地封闭供应管4的插入开口(还参见图10)。膨胀元件3可以延伸到中间热交换器的孔10中，并且因此还可以部分地布置在中间热交换器B抑或冷凝器A的排放管4中。如图所示，在每种情况下，一个这样的中间板 A-B和B-C布置在组之间。在未示出的实施例中，膨胀元件3固定在热交换器的外部并且通过对应的管路连接到在流出管和流入管之间的制冷剂回路中，从而所述膨胀元件还可以布置成可操作地连接在冷凝器A和蒸发器C之间。所述流动管道2a、2b可以关于针对在各种情况下所执行的任务的内部配置来具体地设计，这意味着它们不必在其整个长度上具有相同的配置。这可以通过板1的基底的对应设计和/或在流动管道2中的专门设计的插入物来实现(未示出)。在蒸发器C中，例如，将在第一流动管道加的已经发生了相变(即其中已经存在较高的蒸汽含量)的区域中的那些腔设计成大于在仍然存在绝大多数的液体的上游区域中的那些腔，是有利的。相似的情况适用于冷凝器A的第一流动管道2a，其中气体进入冷凝器A并且至少绝大多数作为液体排出冷凝器。然而，本段不应理解为必须使用周期性改变其聚集状态的制冷剂。因此， 冷凝器还可以是气体冷却器，并且制冷剂可以例如是C02。图5在示意图中示出了整个系统。在这里，由板1构建的热交换器仅包括冷凝器 A和蒸发器C。另外，在这里，膨胀元件3处于用于制冷剂的蒸发器C的供应管4中。虚箭头线(低压)和实箭头线(高压)表示制冷剂回路，制冷剂回路包括压缩机。回路的高压侧开始于压缩机的在制冷剂的流动方向上的下游侧。回路的低压侧跟随膨胀阀3的在压缩机方向的下游侧。垂直延伸到冷凝器A和蒸发器C中或从冷凝器A和蒸发器C延伸的箭头线可以理解为所述流入管或流出管4。液体冷却剂流过冷凝器A的第二流动管道2b以冷却和凝结制冷剂，其中作为在压缩机中的压缩的结果制冷剂已被提高到相当的温度。液体冷却剂在由点划线示出的、具有泵和冷却器的冷却剂回路中流动，其中在所示情形中，冷却器是空气冷却器。虽然蒸发器C的第二流动管道2b那里流动着例如水-乙二醇混合物，或者可以在不冷冻的情况下在蒸发器C中达到很低的温度的任何液体。所述液体在由点虚线示出的并且包括泵(传统地，这些泵是电动泵)和多个消耗装置的回路(同样如图所示)中流动，其中仅通过其预期目的，例如车厢的空调、电池(未示出)的冷却/温度控制等来标明该多个消耗装置。实际上，这意味着更多的热交换器(未示出)和其他元件处于该回路中以能够进行所述的任务。然而，不需要额外的蒸发器。在执行分配给冷的液体的任务期间，所述液体将升温并且必须再次冷却，因此，该液体通过蒸发器C的第二流动管道2b依靠电动泵在回路中循环。图6与图5的不同点仅在于，图6已经又设置了中间热交换器B。已经指出了在组中的流动管道加和2b。稍粗的虚箭头线意图指示从蒸发器C排出的制冷剂，从蒸发器C 排出的制冷剂流经中间热交换器B以进一步冷却来自冷凝器A的高压制冷剂(由实箭头线指示)，高压制冷剂然后经由膨胀元件3进入蒸发器C。图2与图3的不同点在于，图2在回路中朝向压缩机引导低压制冷剂。在图2中， 低压制冷剂被引导通过形成蒸发器C的板1中的板开口 10。即，制冷剂向后流出中间热交换器B，通过在蒸发器C中的由所述板开口形成的管道，并且进入在热交换器下方的压缩器中。相反，在图3中，低压制冷剂被引导通过由在形成冷凝器A的板1中的开口 10形成的管道。制冷剂没有向后流出中间热交换器B，而是进一步向上流动，通过在冷凝器A中的所述管道并且流入如图所示在热交换器上方的压缩机。在图4中，在冷凝器A中的液体冷却剂的通流方向与高压制冷剂反向流动配置。在图3中，经过冷凝器A的流动是同向流动配置。为了防止冷却剂在冷凝器A中再次升温，将用于制冷剂的、延伸通过冷凝器A的管道同轴地布置在用于冷凝器A的冷的冷却剂的供应管4中是有利的(如图3所示)。在图 2中，对于用于来自中间热交换器B的制冷剂的、通过蒸发器C的管道设置了相似的配置。 相反，图4不需要同轴布局，因此，板1那里具有额外的孔10。这也适用于根据图6的示例性实施例。图7可以理解为是从蒸发器C的最末的板1的下方观察的视图。其示出了上述的用于制冷剂的排放管4同轴布置在用于从蒸发器C出现的冷的液体的排放管4中。还描述了在板1中的其他供应和排放管4。图8-图10示出了作为系统的主体的热交换器，其中图8理解为是根据本发明的热交换器的平面图，并且图9和10可以图示热交换器中的组。然而，图9和图10实际上图示了不同的示例性实施例。它们主要用于下面的更详细的解释。所有的热交换器板1都已经形成有朝上倾斜的围边11，使得当将板1层叠时，它们可以譬如说自动对中。在相应的准备之后，整个预装配的热交换器例如通过焊接工艺以固有的密封和固定的方式连接。在示例性实施例中示出，在两个图示的热交换器组A和C中的朝上的边11指向上方。处于两者之间的是两个中间板，例如A-C，其中上面的中间板同时设计为用于热交换器的固定，因此其在板1的长度方向上伸出，并且例如，为了能够连接固定装置(未示出)而设置有相应的孔14。下面的中间板用来使布置在其下方的热交换器板1的边缘高度桥接。在另一个示例性实施例(未示出)中，热交换器组中的板1布置成指向相反的方向，例如，在上面的组中指向上方并且在下面的组中指向下方，使得可以省略第二中间板。此外，图9示出了处于下面的组的管道4中的管13，其作为上述同轴布局的一部分，为了防止流体之间的不期望的热交换。制冷剂可以通过13的内部流入或流出。水-乙二醇或冷却剂可以通过在管13和开口 10之间的环形间隙15流入或流出。该通流还可以是这样，使得冷却剂流过管13并且制冷剂流过环形间隙15。上面的组还可以是中间热交换器B。那么低压制冷剂将可以从中间热交换器B流出，通过管13进入压缩机。在这种情况下，处于管13上方的挡板20将不再设置在该位置处。对于图9，如果假设上面的组构成冷凝器A，并且假设一个管4是高压制冷剂的进入管并且另一个管4是高压制冷剂的排出管，高压制冷剂可以在大小递减的多个平行通路中流过所述冷凝器(意图用所绘制的箭头表示)并且流过布置在4中的挡板20。以这种方式可以实现制冷剂的如上所述的理想的过冷。对于这里所作的假设，组必须对角地通过热交换器(即，在图8中的实箭头上)运行。 图10可以理解为是这样的热交换器，其具有也构造为冷凝器A的上面的组以及构成蒸发器C的下面的组。由板1的数目所确定的组A、C的图示尺寸不必对应于实际情况。 设置在图8中的用于冷凝器A的高压制冷剂和用于冷凝器A的冷却剂的箭头对应于图10 中的图示。高压制冷剂流过冷凝器A的多个第一流动管道2a，并且冷却剂流过冷凝器A的第二流动管道2b。图10还示出了膨胀元件3，其延伸通过在中间板中的开口，并且部分地处于冷凝器A中的高压制冷剂的排放管4中并且部分地处于蒸发器C中的制冷剂的供应管 4中。插入口 10(底部)已经由所示的封罩12封闭。
权利要求
1.一种具有热交换器的系统，所述热交换器由层叠的板(1)和由所述板形成的流动管道Qa，2b)构成，其中所述系统包括用于流体的、由在所述层叠的板⑴中的孔(10)形成的流入管和流出管，并且所述系统具有热交换器组(A，B，C)，其中所述热交换器组(A，B，C) 至少具有一个第一流动管道Oa)和一个第二流动管道(2b)，其中所述流体中的一者首先与第二流体在一个热交换器组中热交换接触，并且与第三流体在另一个热交换器组中热交换接触，所述系统的特征在于，一个热交换器组(A)构造为冷凝器，其中作为第一流体的制冷剂流经该热交换器组的所述第一流动管道Oa)，另一个热交换器组(C)构造为蒸发器，其中所述第一流体流经该热交换器组的所述第一流动管道，并且用于所述第一流体的膨胀元件(3)布置成至少可操作地连接至所述热交换器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热交换器具有构造为中间热交换器的另一个热交换器组(B)，其中在该热交换器组的所述第一流动管道中的较高温度的制冷剂与在该热交换器组的所述第二流动管道Ob)中的较低温度的相同的制冷剂热交换接触。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述中间热交换器(B)优选地布置在冷凝器组(A)与蒸发器组(C)之间，其中所述膨胀元件C3)位于所述中间热交换器(B)与所述蒸发器(C)之间。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二流体流经所述冷凝器(A)的所述第二流动管道(2b)，所述第二流体在分开的冷却回路中作为第一液体冷却剂循环，其中用于冷却所述液体冷却剂的冷却器布置在所述冷却回路中。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第三流体流经所述蒸发器(C)的所述第二流动管道(2b)，其中所述第三流体是例如水-乙二醇混合物的第二液体冷却剂，所述第二液体冷却剂在从蒸发器组(C)排出后在随后再次通过蒸发器组(C)之前，可用于例如车内空间的空调、电池的冷却和/或其他电气/电子部件的冷却。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述膨胀元件C3)布置在所述热交换器中或在所述热交换器上。
7.根据权利要求1或6所述的系统，其特征在于，所述膨胀元件(3)布置在蒸发器组 (C)的供应管(4)中，其中从冷凝器组(A)或中间热交换器组(B)排出的制冷剂进入到所述供应管中。
8.根据前面的任一项权利要求所述的系统，其特征在于，至少一个用于制冷剂的排放管同轴地布置在用于冷的冷却剂的供应管或排放管中。
9.根据前面的任一项权利要求所述的系统，其特征在于，优选地是交替的多个第一流动管道Oa)和第二流动管道Ob)布置在各个热交换器组(A，B，C)中。
10.根据前面的任一项权利要求所述的系统，其特征在于，车厢空调在没有额外的蒸发器的条件下通过所述第二液体冷却剂实现。
全文摘要
本发明涉及集成制冷剂系统，所述热交换器由层叠的板(1)构成并且具有由所述板形成的第一和第二流动管道(2)，并且具有用于至少三种流体的、通过在层叠的板(1)中的孔(10)形成的流入和流出管，其中第一和第二流动管道布置在热交换器组(A，B，C)中，其中流体中的一者首先与第二流体在一个热交换器组中热交换接触，并且与第三流体在另一个热交换器组中热交换接触。根据本发明，设置如下一个热交换器组(A)构造为冷凝器，其中作为第一流体的制冷剂流经该热交换器组的第一流动管道(2a)，另一个热交换器组(C)构造为蒸发器，其中第一流体流经该热交换器组的第一流动管道，以及用于第一流体的膨胀元件(3)，其布置成至少可操作地连接至所述热交换器。本发明引起进一步的安装空间的缩小和成本的节约。其可以用于例如机动车辆中，尤其是具有电驱动或混合动力驱动的机动车辆中，并且还可以用在静态应用中。
文档编号F25B41/06GK102445029SQ20111027652
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月13日 优先权日2010年10月9日
发明者马丁·曼恩 申请人:摩丁制造公司