冷却模块的制作方法

专利名称：冷却模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却模块，其包括热源组件和具有多个换热组件的集 成换热器。
背景技术：
车辆比如汽车配备有许多换热器，比如用于冷却自动变速器的变矩器 中的油的冷油器和用于冷却发动机油的冷油器，以及用于冷却循环通过发 动机的水的散热器和用于冷却空调系统的制冷剂的冷凝器。混合式车辆还 包括用于冷却电子部件比如用于控制电动机的反相器的散热器。
近年来希望通过缩减换热器的安装空间和装配来减小换热器的厚度 和尺寸以便安全地防止由于车辆碰撞造成的损害。作为一种尺寸縮减的方 法，己经提出了集成换热器，其中换热器的每一对左右总箱(槽)的内部 都以隔板隔开从而一个换热器芯具有独立的冷凝器组件和冷油器组件的
双换热功能'(参见，例如，美国专利No.6394176)。
在具有用于冷却引入内燃机的燃烧空气(吸入空气)的中间冷却器(热 源组件)的车辆中，中间冷却器通常布置在保险杠下面，在那里空气能够 从车辆前面引入。中间换热器的换热能力根据运行负载而改变，并且，在 最大负载以下，中间冷却器下游的空气达到比大气温度高大约3(TC的温 度。例如，在大气温度为3(TC的情况下，在气流中中间冷却器下游的空气
温度达到60'C的最大值，从而产生了超过冷凝器组件的制冷剂的冷凝温度 (大约40至45X:)的条件。
在这些条件下，在气流中中间冷却器下游的冷凝器组件的布置造成了 这样的问题冷凝器组件的换热性能极大地降低了。
特别地，在集成换热器的冷凝器组件包括用于通过在气相制冷剂与空 气之间换热而冷凝气相制冷剂的冷凝部分，以及用于通过在冷凝的制冷剂 与空气之间换热而进一步冷却制冷剂的过冷部分的情况下，在气流中中间 冷却器下游的过冷部分的布置致使制冷剂在过冷部分中沸腾。因此，布置 在制冷剂流中的冷凝器组件下游的膨胀阀在缺乏制冷剂的条件下运行，从 而使冷却性能恶化。另外的问题是气相制冷剂流入膨胀阀而从膨胀阀产生 噪音。

发明内容
考虑到以上问题，本发明的目标是提供一种冷却模块，其中集成换热 器具有冷凝器组件和布置于气流中热源组件下游的另一换热组件，并且其 中可保证冷凝器组件的换热性能。
为实现上述目标，根据本发明的第一方面，提供一种冷却模块，包括 热源组件和集成换热器，所述集成换热器包括冷凝器组件200，用于通过
在制冷剂与空气之间换热而冷却在制冷循环中循环的制冷剂，以及另外的 换热组件，用于通过在温度高于制冷剂的另一流体与空气之间换热而冷却 另一流体，其中冷凝器组件和换热组件垂直地并列设置，其中集成换热器 布置在气流中的热源组件的下游，其中集成换热器的垂直长度大于热源组
件的垂直长度，并且从气流的方向看时，另外的换热组件与热源组件的至 少一部分重叠布置。
如上所述，用于冷却温度高于冷凝器组件中的制冷剂的另一流体的另 外的换热组件在气流中布置在热源组件的下游，即，在空气温度高的区域。 因此，冷凝器组件可以布置在空气温度比较低的区域。从而，冷凝器组件 的换热性能可以确保。
根据上述第一方面的冷却模块的冷凝器组件可以包括用于冷凝制冷 剂的冷凝部分和用于使从冷凝部分流入的制冷剂过冷的过冷部分组成。
根据本发明的第二方面，提供一种冷却模块，包括热源组件和集成换 热器，所述集成换热器包括冷凝器组件，用于通过在制冷剂与空气之间换 热而冷却在制冷循环中循环的制冷剂，以及另外的换热组件，用于通过在 温度高于制冷剂的另一流体与空气之间换热而冷却另一流体，其中冷凝器 组件和换热组件垂直地并列设置，其中集成换热器布置在气流中的热源组 件的下游，集成换热器的垂直长度大于热源组件的垂直长度，其中冷凝器 组件包括用于冷凝制冷剂的冷凝部分和用于使从冷凝部分流入的制冷剂 过冷的过冷部分，并且从气流的方向看时，过冷部分布置成不与热源组件 重叠。
在冷凝器组件中，需要保持在低温的过冷部分布置在气流中的热源组 件的下游，即，在空气温度高的区域，因此，能够确保冷凝器组件的换热 性能。在过程中，可以抑制可能在过冷部分沸腾的制冷剂，因此，能够抑 制否则可能出现的布置在制冷剂流中的冷凝器组件的下游的膨胀阀中制 冷剂流量不足的现象，从而可抑制冷却性能恶化。此外，由于能够抑制气相制冷剂流入膨胀阀，因此能够抑制膨胀阀发出噪音。
此外，根据本发明的第三方面，提供一种冷却模块，其中过冷部分布 置在冷凝部分的在垂直方向上远离另外的换热组件的一侧。
在集成换热器中，过冷部分、冷凝部分和另外的换热组件在温度上依 次增加。通过将温度最高的另外的换热组件布置在温度最低的过冷部分的 远处，能够避免热从另外的换热组件传递到过冷部分。由此，能够更确定 地获得冷凝器组件的换热性能。
在根据上述第一至第三方面的冷却模块中，冷凝器组件可以由多个堆 叠的有制冷剂通过其中的第一管构成，而另外的换热组件由多个在与第一 管相同的方向上堆叠的有另一流体通过其中的第二管构成，同时集成换热 器可具有一对总箱，分别布置在第一和第二管的纵向端部并通过在第一和 第二管堆叠的方向上延伸而与多个第一和第二管相通，从而冷凝器组件和 另外的换热组件可以通过总箱集成在一起。
热源组件也可以是布置在吸入气流中的用于压縮内燃机的吸入空气 的增压器下游的中间冷却器，以通过在吸入空气与空气之间换热来冷却吸 入空气。
此外，另外的换热组件可以是用于冷却车上设备的油的冷油器组件。


顺便提及，各装置所附带的附图标记分别代表以下实施例中所述的对 应的特定装置。
通过如下所述的本发明优选实例的描述以及附图，可以更充分地理解本发明。
图1是表示根据本发明实施例的安装在车辆上的冷却模块的简图。
图2是表示根据本发明实施例的集成换热器的剖面图。
具体实施例方式
下面参考附图1和2说明本发明的实施例。采用根据该实施例的在由 作为驱动源的内燃机驱动的车辆中使用的冷却模块作为一个例子。图1是 表示根据该实施例安装在车辆上的冷却模块的简图。
如图1所示，根据该实施例，安装在车辆的前端的冷却模块，包括 集成换热器1，该集成换热器具有冷凝器组件200和冷油器组件300，以 及中间冷却器100。中间冷却器100是布置在用于为内燃机的吸入空气增 压的增压器(未示出)下游的空气冷却换热器，以便通过在吸入空气与空 气之间换热而冷却吸入空气。顺便提及，中间冷却器100对应于根据本发 明的热源组件。
集成换热器1布置在气流中的中间冷却器100的下游(在车辆的后 面)。集成换热器1在垂直方向(车辆的垂直方向)上的长度大于中间冷 却器100的垂直长度。根据该实施例，中间冷却器100的垂直长度大于后 面所述的冷凝器组件200的过冷部分220的垂直长度和冷油器组件300的 垂直长度。此外，集成换热器l的下端和中间冷却器100的下端位于相同 的垂直位置。
图2是表示根据该实施例的集成换热器1的剖面图。如图2所示，根 据该实施例的集成换热器1包括一个具有多个管2和散热片3的芯组件4，和分别安装在芯组件4的左右端部的一对总箱5。
热介质(在该实施例中是制冷剂或油)在其中流动的每一个管2采取 扁平的形式以使气流的方向(垂直于纸面)与沿其长直径的方向一致。多 个管2彼此平行地布置在垂直方向上，使得其纵向方向与水平方向一致。 散热片3呈现波纹状的形式并结合到每一个管2两侧的平坦表面上。散热 片3增大了与空气的传热面积并促进了热介质与空气之间的热交换。此外， 基本上平行于管2的长度延伸以加固芯组件4的嵌入物6布置在芯组件4 的每一个端部。
总箱5在垂直于管2的长度的方向上在管的纵向端部(在该实施例中 的左右端部)延伸并与多个管2相通。总箱5的每一个都包括结合到管2 的芯板5a和与芯板5a构成水箱内部空间的箱体5b,其中管2插入芯板 5a中。位于图2中的左侧的总箱5被称为第一总箱51，而位于图2中的 右侧的总箱被称为第二总箱52。
芯组件4包括用于通过车辆制冷循环(空调系统)中循环的制冷剂与 空气之间换热而冷却制冷剂的冷凝器组件200，以及用于冷却用于车辆的 自动变速器的变矩器中的油的冷油器组件300。根据该实施例，冷凝器组 件200布置在上侧，而冷油器组件300在下侧。组成冷凝器组件200的制 冷剂在其中流动的多个管2称为第一管2a，组成冷油器组件300的油在其 中流动的管2称为第二管2b。冷油器组件300对应于根据本发明的另外的 换热组件。
布置在冷凝器组件200与冷油器组件300之间(在第一管2a与第二 管2b之间)的边界中的管组成了其中没有热介质流过的虚(dummy)管6。根据该实施例，虚管6的纵向端部封闭。
第一隔离件71分别布置在上面和下面，虚管6布置在每一个总箱5 中。因此，每一个总箱5的内部沿其长度(垂直方向)由第一隔离件71 作为边界被分成两部分。
现在，将要说明冷油器组件300的构造。冷油器组件300是倒U弯型 的，机油沿着U的形状流动。在第一总箱51中低于两个第一隔离件71的 部分(以下称为第一集油部分51a)，布置了使油流入冷油器组件300的进 油口 31和使油流出冷油器组件300的出油口 32。进油口 31和出油口 32 分别布置在第一集油部分51a的上下端部。
为了在冷油器组件300中形成U形油流动，第二隔离件72布置在第 一集油部分51a中。更确切地，第二隔离件72布置在第一集油部分51a 的进油口 31与出油口 32之间。
现在，将要说明冷凝器组件200的构造。使制冷剂流入冷凝器组件200 的制冷剂入口 21和使制冷剂流出冷凝器组件200的制冷剂出口 22布置在 第一总箱51的两个第一隔离件71上方的部分(以下被称为第一制冷剂集 中部分51b)处。制冷剂入口 21和制冷剂出口 22分别布置在第一制冷剂 集中部分51b的下端和上端。
第三隔离件73布置在第一制冷剂集中部分51b中的上侧的位置，与 第三隔离件73高度相同的第四隔离件74布置在第二总箱52的两个第一 隔离件71之上的部分(以下称为第二制冷剂集中部分52b)。冷凝器组件 200由第三和第四隔离件73、 74分成两个换热组件。
气-液分离器8布置在第二制冷剂集中部分52b的外侧(远离芯组件
4)。该气-液分离器8是适于通过使气相和液相制冷剂互相分离来存储液相 制冷剂的容器。
气-液分离器8和第二制冷剂集中部分52b在穿过第一和第二连通通道 81、 82的两个点处彼此连通。具体而言，第一连通通道81建立了第二制 冷剂集中部分52b的下端部分与气-液分离器8的下部之间的连通。此外， 第二连通通道82建立了气-液分离器8的上部与第二制冷剂集中部分52b 的第四隔离件74之上的部分之间的连通。
首先，冷凝器组件200在第三和第四隔离件73、 74之下的部分构成 了冷凝部分210，用于通过在从制冷剂入口 21流入的气相制冷剂和空气之 间换热而冷凝制冷剂。己经流出冷凝部分210的制冷剂通过第一连通通道 81流入气-液分离器8。
另一方面，冷凝器组件200在第三和第四隔离件73、 74之上的部分 构成了过冷部分220，用于通过在经由第二连通通道82从气-液分离器8 流入的液相制冷剂和空气之间换热而冷却液相制冷剂。己经由过冷部分 220冷却的制冷剂从制冷剂出口 22流出。
现在，将要说明气-液分离器8的构造。气-液分离器8的内部被分成 上部空间83和下部空间84。上部空间83连接到第二连通通道82，下部 空间84连接到第一连通通道81。从第一连通通道81流入的比重大的液相 制冷剂暂时停留在下部空间84的垂直下部(沿着重力的方向)，而比重小 的气相制冷剂暂时停留在下部空间84的垂直上部(沿着重力的方向)。
气-液分离器8包括连通管85，用于将下部空间84的底部附近的液相 制冷剂引入上部空间83。用于提高气-液分离性的隔板85布置在下部空间
84的低于第一连通通道81的部分中。此外，烘干机86布置在下部空间 84中，其中包含干燥剂，用于除去制冷剂中的湿气。此外，过滤器87布 置在上部空间83中，用于从制冷剂除去杂质。
根据该实施例，第一连通通道81布置在下部空间84中的液相制冷剂 的正常液位(在图2中以虚线表示)以下。由此，防止气-液两相制冷剂侵 入连通管85，而不会因为在施加于从第一连通通道81流入下部空间84 的液相制冷剂的液面上的动态压力作用下巻入液位之上存在的气相制冷 剂而导致上述侵入。顺便提及，气液两相制冷剂侵入连通管85致使气相 制冷剂侵入过冷部分220以及减少过冷面积，导致制冷性能降低。相反地， 根据该实施例，通过把第一连通通道81布置在下部空间84中的液相制冷 剂的正常液位以下来防止制冷性能变差。
返回图1，从沿着气流的方向看，冷油器组件300与中间冷却器100 重叠布置。另一方面，从沿着气流的方向(车辆的纵向)看，过冷部分220 布置成不与中间冷却器100重叠。此外，过冷部分220布置在冷凝部分210 的垂直远离冷油器组件300的一侧。根据该实施例，过冷部分220布置在 集成换热器1的上端而冷油器组件300布置在集成换热器1的下端，冷凝 部分210介于过冷部分220与冷油器组件300之间。
通过如上所述地将冷油器组件300布置成从沿着气流的方向看与中间 冷却器100重叠，即空气温度较高的气流中的中间冷却器100的下游，冷 凝器组件200能够布置在空气温度相对较低的部分处。结果，确保了冷凝 器组件200的换热性能。在过程中，通过冷油器组件300的热介质(油) 的温度高于通过冷凝器组件200的热介质(制冷剂)的温度，因此，不会
极大地降低冷油器组件300的换热性能。
此外，构成冷凝器组件200的需要降温的部分的过冷部分220没有布 置在气流中的中间冷却器100的下游，即空气温度高的区域。这样，确保 了冷凝器组件200的换热性能。在过程中，抑制了可能在过冷部分220中 沸腾的制冷剂，从而防止布置在制冷剂流中的冷凝器组件200下游的膨胀 阀中的制冷剂流量变得不足，因此能够抑制冷却性能的恶化。此外，由于 能够抑制气相制冷剂侵入膨胀阀，因此防止了膨胀阀发出噪音。
此外，在集成换热器l中，过冷部分220，冷凝部分210和冷油器组 件300的温度按照升序渐高。因此，冷油器组件300布置在冷凝部分210 的远离过冷部分220的一侧。具体而言，温度最高的冷油器组件300和温 度最低的过冷部分220彼此相隔地布置。于是，能够避免热从冷油器组件 300传递到过冷部分220。结果，能够更肯定地确保冷凝器组件200的换 热性能。
(其它实施例)
根据上述实施例，另一换热器组件构成了冷油器组件300，用于冷却 用于车辆的自动变速的变矩器中的油。不过，本发明不限于这种应用，可 以使用用于冷却发动机油或动力转向流体的冷油器组件。
此外，根据上述实施例，过冷部分220布置在集成换热器1的上端而 冷油器组件300布置在集成换热器1的下端。可选地，过冷部分220可布 置在集成换热器1的下端而冷油器组件300布置在集成换热器1的上端。
此外，根据上述实施例，集成换热器l的下端和中间冷却器100的下 端，尽管定位在相同的垂直位置，但也可选地彼此移位。此外，根据上述实施例，从气流方向看冷油器组件300布置成与中间 冷却器100整体重叠。不过，本发明不限于这种构造，冷油器组件300可 选地可以与中间冷却器IOO至少部分重叠地布置。
尽管己经参考为了举例说明而选出的特定实施例说明了本发明，但显 而易见本领域技术人员可对其进行多种多样的改变而不会脱离本发明的 基本构思和范围。
权利要求
1.一种冷却模块，包括热源组件；和包括冷凝器组件和另外的换热组件的集成换热器，所述冷凝器组件用于通过在制冷剂与空气之间换热而冷却在制冷循环中循环的制冷剂，所述另外的换热组件用于通过在另一种流体和空气之间换热而冷却温度高于制冷剂的另一种流体；其中冷凝器组件和另外的换热器组件彼此平行地垂直布置，其中集成换热器布置在气流中的热源组件的下游，其中集成换热器的垂直长度大于热源组件的垂直长度，而且其中从气流的方向看另外的换热器组件与至少一部分热源组件重叠地布置。
2. 根据权利要求1的冷却模块，其中冷凝器组件包括用于冷凝制冷剂的 冷凝部分和用于使从冷凝部分流入的制冷剂过冷的过冷部分。
3. —种冷却模块，包括 热源组件；和包括冷凝器组件和另外的换热组件的集成换热器，所述冷凝器组件用 于通过在制冷剂与空气之间换热而冷却在制冷循环中循环的制冷剂，所述 另外的换热组件用于通过在另一种流体和空气之间换热而冷却温度高于 制冷剂的另一种流体；其中冷凝器组件和所述换热器组件彼此平行地垂直布置， 其中集成换热器布置在气流中的热源组件的下游， 其中集成换热器的垂直长度大于热源组件的垂直长度， 其中冷凝器组件包括用于冷凝制冷剂的冷凝部分和用于使从冷凝部分 流入的制冷剂过冷的过冷部分，而且其中从气流的方向看过冷部分布置成不与热源组件重叠。
4. 根据权利要求3的冷却模块，其中过冷部分布置在冷凝部分的在垂直 方向上远离另外的换热组件的一侧。
5. 根据权利要求1的冷却模块， 其中冷凝器组件由堆叠的有制冷剂通过其中的多个第一管构成，其中另外的换热组件由在与第一管相同的方向上堆叠的有另一种流体 通过其中的多个第二管构成，其中集成换热器具有分别布置在第一和第二管的纵向端部并通过在第 一和第二管堆叠的方向上延伸而与多个第一和第二管相通的一对总箱，而 且其中冷凝器组件和另外的换热组件通过总箱相互集成在一起。
6. 根据权利要求1的冷却模块，其中热源组件是布置在吸入气流中的、 用于为内燃机的吸入空气增压的增压器下游的中间冷却器，该中间冷却器 适于通过在吸入空气和空气之间的热交换来冷却吸入空气。
7. 根据权利要求1的冷却模块，其中另外的换热组件是用于冷却车载设 备的油的冷油器组件。
全文摘要
一种冷却模块包含热源组件100和包括冷凝器组件200和冷油器组件300的集成换热器1，所述冷凝器组件用于通过在制冷剂与空气之间换热而冷却在制冷循环中循环流通的制冷剂，所述另外的换热组件用于通过在另一种流体和空气之间换热而冷却温度高于制冷剂的另一种流体。冷凝器组件200和冷油器组件300彼此平行地垂直布置，集成换热器1布置在气流中的中间冷却器100的下游。集成换热器1的垂直长度大于中间冷却器100的垂直长度。从气流的方向看冷油器组件300与至少一部分中间冷却器100重叠地布置。
文档编号F28D7/10GK101182975SQ20071018870
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月15日 优先权日2006年11月17日
发明者山本宏一, 松尾弘树 申请人:株式会社电装